JP2018205093A - 自動走行制御システム - Google Patents

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Abstract

【課題】高精度地図を使用する自動走行制御システムにおいて、該高精度地図の更新を製造コストの増大を招くことなく適切なタイミングで実行する。【解決手段】道路各部の位置と形状を少なくとも含む道路構造マップに基づいて車両の自動走行を制御する制御装置104と、前記道路構造マップを保存する記憶装置106と、を備える自動走行制御システム400であって、前記自動走行制御システムは、前記車両が前記自動走行制御システムにより走行した区間を記憶する走行区間記憶装置429を更に備え、前記自動走行の機能の少なくとも一部が停止されているタイミングにおいて前記走行区間記憶装置に蓄積された情報に基づいて算出された走行頻度が所定値以上の前記区間が含まれる前記道路構造マップの少なくとも一部の領域を更新する。【選択図】図4

Description

本発明は、車両の制御システムに関するものであり、特に、車両の自動走行を制御する自動走行制御システムに関する。
近年、車両の出力、操舵、制動を自動で制御する自動走行制御システムの開発が進められている。このような自動走行制御システムでは、該システムの記憶装置に格納されている高精度地図などを使用して車両の自動走行が制御される。高精度地図に含まれる道路構造に係る情報は、例えば道路工事などにより変遷しやすいことから、自動走行を精密に制御するため、常に最新の道路状況が反映された地図情報となるように頻繁に更新される必要がある。
例えば、特許文献1は、自動走行制御システムが保有する高精度地図を常に最新の状態で保持することを目的とし、地図データと更新用データとの差異に基づいて該地図データの更新を判断する地図データ処理装置を開示する。特許文献1の手法によれば、高精度地図の更新の必要性が的確に判断できる。
しかしながら、特許文献1では、更新の必要性が判断された場合において、どのようなタイミングで高精度地図を更新するのかについての検討が為されていない。このため、上述のような地図データ処理装置を備える自動走行制御システムでは、例えば、車両の自動走行が予定される経路が、例えば工事により大幅な変更を受けた場合、変更を受けた区間全体について高精度地図の更新処理が実行されるような事態が生じ得る。
このような場合、自動走行制御システムにおいて、車両の情報をサーバに送信するとともに、自動走行に必要な交通情報などを収集しつつ更新データを大量にダウンロードするため、高精度地図の更新判断や更新処理を実行するCPU(Central Processing Unit)に過度な負担が集中することとなる。
特に、高精度地図は膨大なデータ量の道路情報で構成されていることから、更新データのデータ量によっては、高精度地図の更新判断や更新処理を実行するCPUや無線通信装置は、更新処理の実行のために、その機能が一定程度占有されるとことなり、システムの能力低下を来たすような場合がある。例えば高精度地図の更新判断や、更新処理を実行するCPUを高性能化したり、無線通信装置の通信容量を増大することで、システムの能力低下を軽減することは可能ではあるものの、製造コストが大幅に増大するという問題が生じ得る。
特開2016−161456号公報
このような背景から、高精度地図を使用して車両の自動走行を制御する自動走行制御システムにおいて、製造コストの増大を招くことなく適切なタイミングで該高精度地図の更新が実行できる自動走行制御システムが望まれている。
本発明の一の態様は、道路各部の位置と形状を少なくとも含む道路構造マップに基づいて車両の自動走行を制御する制御装置と、前記道路構造マップを保存する記憶装置と、を備える自動走行制御システムである。前記自動走行制御システムは、前記車両が前記自動走行制御システムにより走行した区間を記憶する走行区間記憶装置を更に備え、前記自動走行の機能の少なくとも一部が停止されているタイミングにおいて前記走行区間記憶装置に蓄積された情報に基づいて算出された走行頻度が所定値以上の前記区間が含まれる前記道路構造マップの少なくとも一部の領域を更新する。
本発明の他の態様によると、前記自動走行制御システムは、前記道路構造マップの更新データを前記車両の外部から取得する受信装置を備え、前記タイミングにおいて前記記憶装置の前記道路構造マップの少なくとも一部のデータを前記更新データに基づいて更新する。
本発明の他の態様によると、前記自動走行制御システムは、前記車両の走行環境を検出する検出装置と、前記検出装置から出力される情報と前記道路構造マップとに基づいて更新データを生成する更新データ生成装置と、を備え、前記タイミングにおいて前記記憶装置の前記道路構造マップの少なくとも一部のデータを前記更新データに基づいて更新する。
本発明の他の態様によると、前記自動走行制御システムは、前記更新データを記憶する更新データ用記憶装置を更に備え、前記更新データは前記タイミングにおいて前記取得または前記生成が実行されると共に前記更新データ用記憶装置に記憶され、前記更新データ用記憶装置に記憶された前記更新データを用いて前記更新を実行する。
本発明の実施形態に係る自動走行制御システムを備えた車両の構成を示すブロック図である。 本発明の第1実施形態に係る自動走行制御システムが実行する道路構造マップの更新処理手順を示すフロー図である。 本発明の第1実施形態の変形例に係る自動走行制御システムの自動走行制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第2実施形態に係る自動走行制御システムを備えた車両の構成を示すブロック図である。 本発明の第2実施形態に係る自動走行制御装置が実行する道路構造マップの更新処理手順を示すフロー図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、本実施形態では、本発明に従う自動走行制御システムの一例として、車両に搭載される自動走行制御システムを示すが、本発明に係る自動走行制御システムの構成は、これに限らず、広くの一般の移動体に搭載される場合にも適用することができる。
[第1実施形態]
まず、本実施形態に係る車両の自動走行を制御する自動走行制御システムの構成について説明する。図1は、本実施形態に係る自動走行制御システム100を備えた車両10の構成を示すブロック図である。
自動走行制御システム100は、自動走行制御装置102と、当該自動走行制御装置102に検知信号を出力する撮像装置120、衛星測位装置122、通信装置124、測距装置126、及びレーダ128などからなる検知機器と、当該自動走行制御装置102から出力された信号に基づいて作動する操舵装置130、駆動装置132及び制動装置134等からなる走行操作機器などから構成されている。
撮像装置120は、例えば、レンズ等の光学素子及びCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサ等の固体撮像素子などから構成されるカメラであって、例えばルームミラーの裏側やフロントガラスの上端近傍などを含む車室内外の複数の箇所に取り付けられて、常時、車両10の周囲の他の車両、障害物、標識、路面などを撮像する。
衛星測位装置122は、GNSS(Global Navigation Satellite System)受信機などにより構成され、自車両10の現在位置を検出する。検出された当該車両の現在位置は自動走行制御装置102へと出力されて、設定された走行経路へ自車両10を導くために用いる。また、例えば車室内に搭載されたカーナビゲーションシステムの画面地図上への自車両位置の表示、記憶装置106などに保存される走行履歴情報の生成などの際にも、当該衛星測位装置122から出力される情報が利用される。
通信装置124は、無線通信を行い、インターネットなどを介して外部サーバ142に接続して、外部サーバ142から最新の道路構造マップを受信して道路構造マップを最新の状態に更新したり、最新の交通情報等を受信する。また、通信装置124は、無線LAN(Local Area Network)用の通信機能を備え、周辺の公衆無線LANのアクセスポイントなどを介してインターネットなどにアクセスし、例えば駐車場やショッピングセンタなどの車両近隣の施設情報などを入手することもできる。
測距装置126は、例えば車両10の前方の障害物や車両などの対象物に対してパルス状のレーザ光を照射し、該レーザ光の散乱光が戻るまでの時間を計測することにより該対象物までの距離を計測するLIDAR(Laser Imaging Detection and Ranging)などで構成される。測距装置126は、例えば車体の前面や側面などの複数箇所に取り付けられている。
レーダ128は、例えば、ミリ波の周波数を周波数変調連続波(FMCW:Frequency Modulated Continuous Wave)方式を用いて時間的に変化させて送受信することにより、先行車との距離を測定する。レーダ128は、例えば車体の前面などに取り付けられている。
操舵装置130は、車両10の進行方向を制御し、例えばステアリング軸の一端に設けられたピニオンとステアリングギヤボックスに設けられたラックとにより構成されるラックアンドピニオン式のステアリングギヤ機構を備えると共に、該ピニオンに連接されたモータを備えている。該モータは、自動走行制御装置102により設定された操舵角となるように駆動されて、車両10の操舵が制御されることとなる。
駆動装置132は、例えば、エンジンまたはモータの何れかまたは両方で構成されると共に、該エンジン及び/またはモータを制御するためのECU(Electronic Control Unit)を備えている。該ECUは、自動走行制御装置102が出力する設定値に基づいて該エンジン及び/またはモータの出力を制御することにより、車両10の駆動が制御される。
制動装置134は、車両10の各車輪の制動力を調節する、例えばブレーキアクチュエータなどから構成されており、自動走行制御装置102が出力する設定値に基づいて、各車輪のブレーキアクチュエータが作動し、車両10の制動が制御される。
次に、本実施形態の自動走行制御システム100の一部を構成する自動走行制御装置102について説明する。自動走行制御装置102は、信号処理装置であるCPU(Central Processing Unit)104と、プログラムが書き込まれたROM(Read Only Memory)、高精度地図情報、経路情報などのデータの一時記憶のためのRAM(Random Access Memory)等からなる記憶装置106等を有するコンピュータ、地図更新の要否判定および更新処理を行う更新処理用CPU108で構成されており、撮像装置120、衛星測位装置122、通信装置124、測距装置126、及びレーダ128などの検知機器から出力される検知信号に基づいて、操舵装置130、駆動装置132及び制動装置134等からなる走行操作機器への出力信号を決定する。
本発明の自動走行制御システムにおいて実行される以下の実施形態及びその変形例に係る処理は、例えばコンピュータである自動走行制御装置102がプログラムを実行することにより制御される。また、自動走行制御装置102が実行する当該コンピュータ・プログラムは、記憶装置106の上記ROMやコンピュータ読み取り可能な任意の記憶媒体などに記憶させておくことができる。
CPU104は、車両10のユーザが選択した制御モード(例えば、自動運転モードまたは手動運転モード)に応じて、車両10を制御する。例えば、自動運転モードが選択された場合には、自動走行制御装置102のCPU104は、走行時に各検出装置から出力される検出結果及び記憶装置106に記憶されている道路構造マップに基づいて、例えば所定区間の該車両10の将来状態を予測して該車両10の走行軌道を最適化すると共に、当該最適化された走行軌道が該所定区間で実行できるように複数の操作処理(例えば、車両の減速/加速、車線の変更/維持)で構成される行動計画を生成し、該行動計画に応じた操作処理を順次実行することにより、車両10を自動走行させる。
なお、CPU104は、自動運転モードが選択されている場合であっても、撮像装置120などの検知機器や操舵装置130などの操作装置に異常または問題を検出したような場合には、自動運転の機能の一部または全部の停止を指示する信号を出力する。該信号を受信した車両10の各機器、例えば車載のカーナビゲーションシステムの場合は、その画面に表示またはスピーカを通じて車両10のドライバに全部または一部の運転操作を移譲する旨報知し、ドライバによる手動運転を促したり、ドライバによる手動運転に移行できない場合は、速やかに車両10を近隣の安全な場所に自動で移動して停止、または、一部の自動運転(例えば、操舵装置130による操舵機能のみ)の自動運転機能を強制的に停止したりする。
記憶装置106としては、例えば、NAND型フラッシュメモリなどの半導体メモリ、MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)などの磁気抵抗メモリからなるソリッドステートドライブ(SSD:solid state drive)や、ハードディスクドライブ(HDD:Hard Disk Drive)などの任意の記憶手段を使用することができる。また、用途に応じて複数の記憶手段を併用(例えば、フラッシュメモリとHDDとを併用)することもでき、記憶装置106を構成する筐体内部に複数の該記憶手段を配置して、必要に応じて各記憶手段を使い分けることができる。
記憶装置106には、CPU104が実行するプログラムや経路情報などの一時記憶用データのほか、車両の自動運転において使用される道路構造マップが保存されている。該道路構造マップは、高精度地図であって、道路を構成する各部の位置、サイズ、形状に関するデータが含まれており、例えば道路の縁石、道路に設けられた物標(例えば、標識、信号、電柱、ポールなど)などの道路を構成する道路各部の位置や形状が数cm程度の誤差で表された数値データと共に、該道路の路面上にペイントされた描画パターン(車線、停止線、横断歩道など)の情報(形状、車線種類、車線の幅員情報)に関するデータを含んでいる。当該道路構造マップは、撮像装置120などにより収集された車両10周囲の情報と逐次比較したり、CPU104において上述した行動計画などを生成したりする際に参照される。
道路構造マップは、自動走行制御システム100が自動走行を制御するために利用される情報であることから、常に最新の道路構造マップに維持される必要があり、特に自動走行の制御実施中は、走行経路に沿った道路構造マップ、あるいは、走行中の道路の進行方向に沿った道路構造マップを最新のマップに更新する。しかしながら、道路構造マップは、多数の構造データで構成され、そのデータ量も膨大であることから、道路構造マップの更新処理によって、道路構造マップの更新処理を行う更新処理用CPU108や通信装置124に必要以上に過度な負担を生じさせるような場合がある。
ここで、本実施形態に係る自動走行制御システム100では、特に、更新の際に生じ得る自動走行制御システム100への負担を低減すべく、自動走行制御システム100が自動走行の制御を実行していないタイミングにおいても当該道路構造マップの更新が実行されるように構成されている。以下、本実施形態に係る自動走行制御システム100が実行する道路構造マップの具体的な更新手順について、図2に示すフロー図に従って説明する。なお、本処理は、例えば、車両10のユーザが該車両のエンジンを始動することにより開始され、エンジンが停止されたと同時に終了する。
本処理では、まず、S202において、自動運転中か否かが判断される。自動運転中であると判断された場合(S202:Yes)、S208において、目的地までの走行経路に沿って存在する道路構造マップ、あるいは、車両10が走行中の道路について、車両10の進行方向に存在する道路構造マップを最新のバージョンに更新する。なお、道路構造マップのバージョンの確認、更新については、後述する。また、自動運転中ではないと判断された場合(S202:No)、記憶装置106に保存された道路構造マップのバージョンが最新であるか否かが確認される。例えば、該車両10のエンジンの始動と同時に、道路構造マップの更新を管理するデータ配信センターの外部サーバ142に通信装置124を介してアクセスし、記憶装置106に保存された道路構造マップのバージョンと、当該外部サーバ142に格納されている道路構造マップのバージョンとを比較することにより、記憶装置106に保存された道路構造マップが最新バージョンであるか否かが確認される。バージョンを確認する道路構造マップは、例えば車両10の現在位置に近い道路構造マップから順に行う。
なお、道路構造マップのバージョンが最新バージョンであるか否かの判定は、このような実施形態に限られるものではなく、例えば、撮像装置120やレーザ128から取得した車両10の周辺道路の道路構造情報と、衛星測位装置122から取得した車両10の現在位置に対応する道路構造マップ上の道路構造の情報との間に所定値以上の誤差が認められるような場合には、S204において、記憶装置106に保存された道路構造マップの更新が必要であると判断するように構成してもよい。
記憶装置106に保存された道路構造マップのバージョンが、最新バージョンであると判定された場合(S204:Yes)、当該道路構造マップは更新されることなく、更新処理は終了する。一方、記憶装置106に保存された道路構造マップのバージョンが最新バージョンでないと判断された場合(S204:No)は、データ配信センターの外部サーバ142にアクセスし、記憶装置106に保存された道路構造マップを、当該外部サーバ142内に保存された最新バージョンの道路構造マップに更新する。
上述のような構成により、自動走行制御を実行していないときも、道路構造マップの更新が行われることとなる。この結果、自動走行制御システム100を構成するCPU104、更新処理用CPU108及び通信装置124に処理が集中することがなく、自動走行の制御を安定して実行することができる。また、このような手法によれば、高性能なCPU及び無線通信装置を新たに設ける必要がないため、システムの製造コストの増大を大幅に抑制することができる。
[変形例1]
本変形例に係る自動走行制御システムの自動走行制御装置302を図3(a)に示す。自動走行制御装置302は、特に、外部サーバ142に保存されている更新データをダウンロードして一時的に保存できる更新データ用記憶装置308を備えている。
本変変形例の自動走行制御装置302では、例えば車両10の通信環境が良好で、かつ、通信装置124がビジー状態でないタイミングにおいて、外部サーバ142に保存されている更新データを予め更新データ用記憶装置308にダウンロードして一時的に保存することができる。そして、記憶装置106に保存されている道路構造マップは、更新データ用記憶装置308に保存された当該更新データにより更新される。なお、更新データ用記憶装置308に更新データをダウンロードするタイミングを、例えば自動運転が実行されていないタイミングとすることにより、通信装置124の通信負荷を軽減することができる。
自動走行制御装置302では、例えば図2において、道路構造マップを更新できるタイミング(S202:No)に至った場合であって、外部サーバ142との通信状態が悪く更新データがダウンロードできないことに起因して更新作業が実行できないような場合であっても、更新データ用記憶装置308に保存されている更新データを用いて更新を進めることができる。このような構成の自動走行制御装置302により、更新データをダウンロードするタイミングと、道路構造マップを更新するタイミングとを時間的に分離して実行することができるため、例えば通信環境に起因した更新作業の遅延によってドライバを煩わすことがない。また、本実施形態において、自動運転中に更新する道路構造マップは、例えば、車両10の周辺、あるいは、走行中の道路に沿って、近いところから順次行えばよい。
[変形例2]
第1実施形態の自動走行制御システム100の自動走行制御装置102では、道路構造マップの更新データとして、データ配信センターに外部サーバ142に保存された更新データを使用したが、図3(b)に示す本変形例の自動走行制御装置312は、走行環境の情報から更新データを自ら生成する更新データ生成装置319を備えている。
自動走行制御装置312では、自動走行制御システムの検知装置を構成する例えば撮像装置120、衛星測位装置122、通信装置124、測距装置126、及びレーダ128により取得された実際の走行道路の構造データと、記憶装置106に保存された道路構造マップを構成する構造データとの比較により、両者の数値データの間に所定値以上の誤差が生じていると判断された場合には、記憶装置106に保存された道路構造マップの更新の必要性を判断すると共に、更新データ生成装置319において、実際の道路構造から取得された数値データと前記誤差とに基づいて更新データが生成される。生成された当該更新データは更新データ用記憶装置318に保存される。
本変形例の自動走行制御装置312は、例えば図2に示す処理フローにおいて、自動走行制御が実行されていないと判断された場合(S202:No)、記憶装置106に保存された道路構造マップを構成する複数の道路区域のうち上記誤差が生じた区域のデータが、生成された当該更新データに更新される。なお、更新データ生成装置319において、更新データが生成されるタイミングを、自動走行制御が実行されていないタイミングとすることにより、CPU104で生じる負荷を低減することができる。
[第2実施形態]
本実施形態の自動走行制御システム400を備えた車両40について、図4に示すブロック図を用いて説明する。なお、図4に示す車両40において、図1に示す第1実施形態に係る車両10と同一の構成要素については、図1に示す符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図1についての説明を援用する。本実施形態の自動走行制御システム400の自動走行制御装置422は、CPU104及び記憶装置106に加えて、特に、車両40が走行した走行区間を記憶する走行区間記憶装置429を備えている。
走行区間記憶装置429は、例えば衛星側装置122の出力結果に基づいて車両40の走行経路を蓄積する。また、CPU104は、例えば、前記走行区間記憶装置429に蓄積された走行履歴の情報に基づいて、自動走行制御を実施した走行経路について、各走行経路を所定の区間ごとに分割して、各区間の走行頻度を算出する。さらに、CPU104は、道路構造マップの所定領域(例えば1辺が所定サイズの矩形状の単位領域)ごとに、算出された前記区間の走行頻度と当該区間が含まれる所定領域との関連付けを行って、その結果を記憶装置106に保存する。
次に、本実施形態に係る自動走行制御システム400が実行する道路構造マップの更新手順について、図5に示すフロー図に従って説明する。なお、本処理のうち、ステップS502〜S504では、図2に示す処理フローのステップS202〜S204と同一の処理が実行されるため、図5の当該ステップについては、上述した図2についての説明を援用する。
S502において、例えば車両40の自動運転機能が全て停止されていると判断されたような場合(S502:No)には、処理がS506に移行し、算出された自動走行制御が実施された走行頻度が所定値F以上の道路構造マップ上の所定領域のみが抽出されると共に、データ配信センターの外部サーバ142にアクセスして、当該抽出された所定領域を優先して最新バージョンの道路構造マップに更新される(S508)。これにより、道路構造マップのうち、最も使用頻度の高い区域を最新データで更新することができるため、以後、使用頻度の高い区間を自動運転で走行する際には、更新すべき道路構造マップを減少させることができる。なお、走行頻度の所定値Fは、単に累積で5回以上としたり、1回/週、4回/月の様に、所定期間内の回数として定めることもできる。
以上、説明したように、本発明の自動走行制御システムは、道路各部の位置と形状を少なくとも含む道路構造マップに基づいて車両の自動走行を制御する制御装置104と、前記道路構造マップを保存する記憶装置106と、を備える自動走行制御システムであって、前記自動走行制御システムは、前記車両が前記自動走行制御システムにより走行した区間を記憶する走行区間記憶装置429を更に備え、前記自動走行の機能の少なくとも一部が停止されているタイミングにおいて前記走行区間記憶装置に蓄積された情報に基づいて算出された走行頻度が所定値以上の前記区間が含まれる前記道路構造マップの少なくとも一部の領域を更新する。これにより、道路構造マップの更新は、自動走行制御を実行していないときにも行われる。この結果、自動走行制御システムを構成するCPU104、更新処理用CPU108及び通信装置124に処理が集中することがないため、システムの製造コストの増大を抑制することができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において改変して用いることができる。
10、40・・・車両、100、400・・・自動走行制御システム、102、302、312、422・・・自動走行制御装置、104・・・CPU、106・・・記憶装置、108・・・更新処理用CPU、120・・・撮像装置、122・・・衛星測位装置、124・・・通信装置、126・・・測距装置、128・・・レーダ、130・・・操舵装置、132・・・駆動装置、134・・・制動装置、308、318・・・更新データ用記憶装置、319・・・更新データ生成装置、429・・・走行区間記憶装置。

Claims (4)

  1. 道路各部の位置と形状を少なくとも含む道路構造マップに基づいて車両の自動走行を制御する制御装置と、前記道路構造マップを保存する記憶装置と、を備える自動走行制御システムにおいて、
    前記自動走行制御システムは、前記車両が前記自動走行制御システムにより走行した区間を記憶する走行区間記憶装置を更に備え、
    前記自動走行の機能の少なくとも一部が停止されているタイミングにおいて前記走行区間記憶装置に蓄積された情報に基づいて算出された走行頻度が所定値以上の前記区間が含まれる前記道路構造マップの少なくとも一部の領域を更新する、
    自動走行制御システム。
  2. 前記自動走行制御システムは、前記道路構造マップの更新データを前記車両の外部から取得する受信装置を備え、
    前記タイミングにおいて前記記憶装置の前記道路構造マップの少なくとも一部のデータを前記更新データに基づいて更新する、
    請求項1に記載の自動走行制御システム。
  3. 前記自動走行制御システムは、前記車両の走行環境を検出する検出装置と、前記検出装置から出力される情報と前記道路構造マップとに基づいて更新データを生成する更新データ生成装置と、を備え、
    前記タイミングにおいて前記記憶装置の前記道路構造マップの少なくとも一部のデータを前記更新データに基づいて更新する、
    請求項1に記載の自動走行制御システム。
  4. 前記自動走行制御システムは、前記更新データを記憶する更新データ用記憶装置を更に備え、
    前記更新データは前記タイミングにおいて前記取得または前記生成が実行されると共に前記更新データ用記憶装置に記憶され、
    前記更新データ用記憶装置に記憶された前記更新データを用いて前記更新を実行する、
    請求項2または3に記載の自動走行制御システム。
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