JP2019116186A - 車両制御システムおよび車両制御プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易に用意可能な情報によって自動運転を実現できる可能性を増加させる技術の提供。【解決手段】車両の走行予定経路を取得する走行予定経路取得部と、前記走行予定経路に基づいて、前記車両が走行すべき推奨車線を取得する推奨車線取得部と、前記走行予定経路に含まれる交差点内で前記車両が走行すべき推奨領域を、前記走行予定経路に基づいて取得する推奨領域取得部と、前記車両と前記交差点との距離が閾値以上である場合、前記推奨車線に沿って走行するように前記車両を制御し、前記車両と前記交差点との距離が閾値未満である場合、前記交差点において前記推奨領域を走行するように前記車両を制御する車両制御部と、を備える車両制御システムを構成する。【選択図】図1
Description
本発明は、車両制御システムおよび車両制御プログラムに関する。
従来、車両を自動的に運転させる制御を行う技術が知られている。例えば、特許文献1においては、走行予定経路を構成する道路の車線の中央付近を通過する走行軌道を設定し、走行軌道上に所定間隔で基準点を設定し、基準点に基づいて車両制御を行う技術が開示されている。
従来技術においては、車両制御のために用意すべき情報が非常に多かった。すなわち、車線の中央に走行軌道を設定するためには、道路の形状、車線の幅、車線数、合流区間、道路構造など、種々の情報を参照する必要がある。これらの情報は、走行予定経路となり得る全ての道路について、予め用意されている必要がある。しかし、走行予定経路となり得る全ての道路について、詳細な情報を予め用意することは非常に困難である。
本発明は、前記課題にかんがみてなされたもので、簡易に用意可能な情報によって自動運転を実現できる可能性を増加させる技術を提供することを目的とする。
本発明は、前記課題にかんがみてなされたもので、簡易に用意可能な情報によって自動運転を実現できる可能性を増加させる技術を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するため、車両制御システムは、車両の走行予定経路を取得する走行予定経路取得部と、走行予定経路に基づいて、車両が走行すべき推奨車線を取得する推奨車線取得部と、走行予定経路に含まれる交差点内で車両が走行すべき推奨領域を、走行予定経路に基づいて取得する推奨領域取得部と、車両と交差点との距離が閾値以上である場合、推奨車線に沿って走行するように車両を制御し、車両と交差点との距離が閾値未満である場合、交差点において推奨領域を走行するように車両を制御する車両制御部と、を備える。
また、上記の目的を達成するため、車両制御プログラムは、コンピュータを、車両の走行予定経路を取得する走行予定経路取得部、走行予定経路に基づいて、車両が走行すべき推奨車線を取得する推奨車線取得部、走行予定経路に含まれる交差点内で車両が走行すべき推奨領域を、走行予定経路に基づいて取得する推奨領域取得部、車両と交差点との距離が閾値以上である場合、推奨車線に沿って走行するように車両を制御し、車両と交差点との距離が閾値未満である場合、交差点において推奨領域を走行するように車両を制御する車両制御部、として機能させる。
すなわち、車両制御システムおよび車両制御プログラムにおいては、交差点までの距離が閾値以上である場合と閾値未満である場合(すなわち、交差点から遠い場合と近い場合)とで、異なる情報に基づいて車両を制御する。そして、交差点から遠い場合、推奨車線に沿って走行するように車両を制御し、交差点に近い場合、交差点において推奨領域を走行するように車両を制御する。
推奨車線に沿って走行するように車両を制御する場合、詳細な情報、例えば、車線の中央位置を正確に特定可能な情報(測定車両で計測された車線中央の位置(緯度経度)等)を予め用意することは必須ではない。推奨車線が判明すれば、車線の区画線を監視するなどして推奨車線上を走行させることは可能だからである。
一方、交差点には車線が存在しないため、交差点内で車両を自動的に走行させるためには、従来、交差点毎に正確な情報が必要とされていた。正確な情報とは、例えば、交差点内で走行すべき軌道が全ての車線について予め正確に計測されることで得られた、当該軌道を示す情報等である。しかし、走行すべき推奨領域が取得できるように構成されていれば、当該領域内を走行するように車両を制御することは容易であり、交差点を走行する際の軌道が全ての車線について予め正確に測定されていなくても交差点を自動走行させることが可能である。
以上の構成によれば、交差点において、車両の軌道が正確に測定されておらず、より広範囲に走行し得る範囲を指定した推奨領域が取得可能であれば交差点で車両を制御することができ、車両の軌道を正確に測定する構成と比較して、簡易に用意可能な情報によって自動運転を実現できる可能性を増加させることが可能である。また、交差点から遠い部分における制御を実現するために、交差点以外の道路の全てについて詳細な情報を用意する必要はない。従って、交差点以外の道路の全てについて詳細な情報を用意する構成と比較して、簡易に用意可能な情報によって自動運転を実現できる可能性を増加させることが可能である。
さらに、上記の目的を達成するため、車両制御システムは、車両の走行予定経路を取得する走行予定経路取得部と、走行予定経路に含まれる交差点内で車両が走行すべき推奨領域を、走行予定経路に基づいて取得する推奨領域取得部と、交差点において推奨領域を走行するように車両を制御する車両制御部と、を備える構成であってもよい。
さらに、上記の目的を達成するため、車両制御プログラムは、コンピュータを、車両の走行予定経路を取得する走行予定経路取得部、走行予定経路に含まれる交差点内で車両が走行すべき推奨領域を、走行予定経路に基づいて取得する推奨領域取得部、交差点において推奨領域を走行するように車両を制御する車両制御部、として機能させる構成であっても良い。
すなわち、車両制御システムおよび車両制御プログラムにおいては、交差点内で車両が走行すべき推奨領域を取得し、当該推奨領域を走行するように車両を制御する。交差点は、交差点以外の区間と比較して形状等の任意性が高く、交差点に合わせて車両の挙動が制御される必要がある。例えば、交差点に対する道路の交差角や交差点へ進入可能な車線の数、交差点から退出可能な車線の数などに応じて交差点の形状や交差点上で車両が走行可能な領域は種々に変化する。従って、交差点においては、交差点の任意性に応じて車両の挙動を制御する必要がある。
しかし、交差点以外の区間においては車線が道路の方向に延びるといった比較的単純な構造であり、車線数等が変化し得るものの、車両の挙動は単純である。従って、多くの情報を用意しなくても車両を制御可能である。そこで、車両制御システムおよび車両制御プログラムにおいては、少なくとも、交差点においては、交差点内で車両の挙動を制御するための目標となる推奨領域を取得可能に構成されている。
すなわち、交差点内には一般的には車線が存在しないため、交差点内で車両を自動的に走行させるためには、従来、交差点毎に詳細な情報が必要とされていた。詳細な情報とは、例えば、交差点内で走行すべき軌道が全ての車線について予め正確に計測されることで得られた、当該軌道を示す情報等である。しかし、走行すべき推奨領域が取得できるように構成されていれば、当該領域内を走行するように車両を制御することは容易であり、交差点を走行する際の軌道が全ての車線について予め正確に測定されていなくても交差点を自動走行させることが可能である。従って、以上の構成によれば、簡易に用意可能な情報によって自動運転を実現できる可能性を増加させることが可能である。
ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
(1)ナビゲーションシステムの構成:
(2)車両制御処理:
(3)他の実施形態:
(1)ナビゲーションシステムの構成:
(2)車両制御処理:
(3)他の実施形態:
(1)ナビゲーションシステムの構成:
図1は、本発明の一実施形態にかかる車両制御システムを含むナビゲーションシステム10の構成を示すブロック図である。ナビゲーションシステム10は、車両に備えられており、CPU,RAM,ROM等を備える制御部20、記録媒体30を備えている。ナビゲーションシステム10は、記録媒体30やROMに記憶されたプログラムを制御部20で実行することができる。記録媒体30には、予め地図情報30aが記録されている。
図1は、本発明の一実施形態にかかる車両制御システムを含むナビゲーションシステム10の構成を示すブロック図である。ナビゲーションシステム10は、車両に備えられており、CPU,RAM,ROM等を備える制御部20、記録媒体30を備えている。ナビゲーションシステム10は、記録媒体30やROMに記憶されたプログラムを制御部20で実行することができる。記録媒体30には、予め地図情報30aが記録されている。
地図情報30aには、経路案内および車両制御に利用されるナビゲーション地図情報30bと、車両制御に利用される推奨領域情報30cとが含まれている。ナビゲーション地図情報30bは、車両の位置や案内対象の施設の特定、推奨車線の特定等に利用される情報であり、車両が走行する道路上に設定されたノードの位置等を示すノードデータ,ノード間の道路の形状を特定するための形状補間点の位置等を示す形状補間点データ,ノード同士の連結を示すリンクデータ,道路やその周辺に存在する地物の位置等を示すデータ等を含んでいる。
また、本実施形態において、リンクデータは道路区間上での車両の進行方向毎に定義されており、進行方向が対応づけられている。このため、双方向通行の道路においては、各方向に対応してリンクが1本ずつ定義されることになる。図2Aは交差点周辺の地図を模式的に示す図であり、図2Bは当該交差点に接続された道路区間を示すリンクデータを模式的に示す図である。
図2Aに示す交差点Iには、4個の道路区間R1〜R4が接続されている。各道路区間R1〜R4は双方向道路である。従って、各方向の道路区間を示すリンクデータがナビゲーション地図情報30bとして定義される。図2Bにおいては、交差点Iを示す交差点領域Ziの付近を抜き出してリンクデータを示している。
図2Bに示すように、交差点領域Ziに関連し、道路区間R1〜R4のそれぞれから交差点Iに進入する道路区間を示すリンクLi1〜Li4が定義され、これらのリンクLi1〜Li4の端点にノードN1〜N4が設定されている。また、交差点から道路区間R1〜R4のそれぞれに退出する道路区間を示すリンクLo1〜Lo4が定義される。これらのリンクLo1〜Lo4は、交差点内のノードN1〜N4を端点とするリンクである。また、本実施形態においては、ノードN1〜N4間においても進行方向に応じたリンクLI1〜LI4が形成してある。例えば、道路区間R1を示すリンクLi1から道路区間R3を示すリンクLo3に向けた方向への走行が可能であることを示すため、ノードN1〜ノードN4に向けたリンクLI1が定義されている。
なお、本実施形態において、各リンクの端点はノードであり、ノードデータによって位置が定義されるため、ノードによってリンクが示す道路の位置も示される。本実施形態において、ノードは、リンクデータが示す道路区間の中央に位置するように定義される。従って、進行方向毎の車線数が1の場合(例えば、図2Aにおける道路区間R2,R4)、リンクが車線の中央を通るようにリンクが設定される。進行方向毎の車線数が2以上の場合(例えば、図2Aにおける道路区間R1,R3)、複数の車線で構成される道路の中央にリンクが配置される。
ただし、交差点直前と交差点直前以外の区間において車線構成が変化する道路区間(例えば、図2A,図2BにおいてリンクLi1が示す道路区間)においては、交差点直前以外の区間における道路の中央にリンクが配置される。なお、図2Aにおいては、図2Bに示すリンク等の一部(リンクLi1,Lo4とノードN1)を抜き出して細い破線によって示している。むろん、以上の構成は一例であり、ノードの位置等は、他の基準、例えば交差点の中心に設定されてもよい。
さらに、本実施形態においては、リンクデータに対してレーンデータが対応づけられている。レーンデータは、道路上に存在する車線を示す情報であり、道路上に存在する車線の数と車線の幅を示す情報が含まれている。また、リンクデータが示す道路区間上で車線構成が変化する場合、レーンデータにはそれぞれの車線構成を示す情報が含まれている。例えば、交差点直前以外の区間では車線数が2であるが、交差点直前では車線数が増加して3になる道路区間においては、車線数が2から3に変化する位置と、変化前後の車線数を示す情報とがレーンデータに含まれている。
また、レーンデータには、各車線において選択可能な進行方向が対応づけられている。例えば、あるリンクデータがあるノードへの進入道路を示しており、当該あるノードが存在する交差点への進入道路上に3個の車線が存在し、左車線、中央車線、右車線のそれぞれにおいて、直進および左折が可能、直進が可能、右折が可能である場合、これらを示す情報がレーンデータに含まれている。
ナビゲーション地図情報30bには、以上の情報以外にも各種の情報が含まれていて良い。例えば、道路区間上での制限速度を示す情報や、道路上のペイントを示す情報(ペイントの種類や位置等を示す情報等)、車線の位置を示す情報等が含まれていても良い。なお、道路やペイント、車線等の位置を示す情報は絶対位置(緯度経度等)であっても良いし、相対位置(基準からの相対的な距離や方向等)であっても良いし、双方であっても良い。
推奨領域情報30cは、交差点内で車両が走行すべき推奨領域を示す情報である。本実施形態においては、ナビゲーション地図情報30bが示す各交差点の交差点領域Ziに推奨領域が対応づけられている。すなわち、ナビゲーション地図情報30bにおいては、交差点内のノードによって交差点の位置が規定されるため、当該交差点の位置に対応づけて交差点領域Ziが定義される。そして、交差点領域Ziに対応づけて推奨領域が定義され、推奨領域情報30cを構成する。
本実施形態において、推奨領域は、交差点で採用し得る進行方向の組み合わせの全てについて定義されている。すなわち、交差点への進入道路と交差点からの退出道路の組み合わせ毎に推奨領域が定義される。また、推奨領域は、交差点内で車両が走行してよい部分を示し、線状の部分ではなく、有限の面積を有する部分として定義される。
図3A〜図3Lは、図2A,図2Bに示す交差点Iの交差点領域Ziに対応づけられた推奨領域を示している。図3A〜図3Lにおいて、推奨領域は、黒で着色されており、交差点領域Ziが破線の矩形で示されている。図3A〜図3Dは交差点で右折する際の推奨領域であり、図3E〜図3Hは交差点で左折する際の推奨領域であり、図3I〜図3Lは交差点で直進する際の推奨領域である。
例えば、図3Aは、交差点Iに対する進入道路が道路区間R1、交差点Iからの退出道路が道路区間R2である。すなわち、図2Aに示す車線LN13から車線LN21に向けて走行する際に交差点Iで走行すべき推奨領域が、図3Aに示す黒で着色した部分である。そこで、この例であれば、図3Aに示す領域に対して進入道路が道路区間R1、退出道路が道路区間R2であることが対応づけられ、交差点Iの推奨領域情報30cの一部を構成する。図3A〜図3Lにおいては、推奨領域内での車両の進行方向が白い破線の矢印によって示されている。
なお、推奨領域情報30cの態様は、種々の態様であって良く、画像データ等のように交差点領域Ziの位置毎に推奨領域であるか否かを示す情報が定義されていても良いし、ベクトルデータのように複数の点や点を結ぶ曲線を示す情報等によって推奨領域の境界の少なくとも一部を示す情報が定義されていても良い。さらに、推奨領域情報30cは、少なくとも、交差点において車両を自動運転させる前に当該交差点についての推奨領域情報30cが取得可能であれば良い。
従って、推奨領域情報30cは、予め生成されて記録媒体30に記録されても良いし、車両による走行開始後、交差点到達前に生成されて記録媒体30に記録されても良い。むろん、推奨領域情報30cは、外部のサーバ等で生成され、通信を介してナビゲーションシステム10に取得されても良い。本実施形態においては、交差点に車両が接近した場合に、ナビゲーション地図情報30bに基づいて生成される構成が採用されている。むろん、一度生成された推奨領域情報30cの再生成は省略されて良いし、ナビゲーション地図情報30bが更新された場合には、更新された交差点について推奨領域情報30cが再生成されても良い。
本実施形態における車両は、GNSS受信部41と車速センサ42とジャイロセンサ43と車両制御ECU44とカメラ45とを備えている。GNSS受信部41は、Global Navigation Satellite Systemの信号を受信する装置であり、航法衛星からの電波を受信し、図示しないインタフェースを介して車両の現在地を算出するための信号を出力する。制御部20は、この信号を取得して車両の現在地を取得する。車速センサ42は、車両が備える車輪の回転速度に対応した信号を出力する。制御部20は、図示しないインタフェースを介してこの信号を取得し、車速を取得する。ジャイロセンサ43は、車両の水平面内の旋回についての角加速度を検出し、車両の向きに対応した信号を出力する。制御部20は、この信号を取得して車両の進行方向を取得する。車速センサ42およびジャイロセンサ43等は、車両の走行軌跡を特定するために利用され、本実施形態においては、車両の出発地と走行軌跡とに基づいて現在地が特定され、当該出発地と走行軌跡とに基づいて特定された車両の現在地がGNSS受信部41の出力信号に基づいて補正される。
車両制御ECU44は、車両の挙動を制御するためのECU(Electronic Control Unit)である。車両制御ECU44は、制御部20から制御量を取得し、当該制御量で制御対象を制御する。制御対象は、種々の装置であって良く、例えば、図示しないステアリング、エンジン(スロットル等)、モーター、ブレーキ、変速機等が挙げられる。むろん、制御量を特定するために、他のセンサ、例えば、ミリ波レーダーやレーザーレーダーを備えていて良く、制御部20が出力する制御量と異なる制御量が適宜追加される(例えば、障害物の回避等が行われる)構成等であっても良い。
カメラ45は、車両が走行する道路上の左右の区画線を視野に含むように車両に対して固定されたカメラであり、所定の周期で画像を撮影し、撮影された画像を示す画像情報を生成して出力する。制御部20は、カメラ45が出力する画像情報を取得する。
制御部20は、図示しないナビゲーションプログラムの機能により、走行予定経路に沿って車両を目的地まで誘導する機能を実行することができる。ナビゲーションプログラムの機能には、各種の機能が含まれ、その中に車両制御の機能が含まれている。
ナビゲーション機能を実行する際、制御部20は、ナビゲーションプログラムの機能により、図示しないユーザI/F部の入力部(ボタンやタッチパネル等)を介して運転者による目的地の入力を受け付ける。また、制御部20は、GNSS受信部41、車速センサ42、ジャイロセンサ43の出力信号に基づいて車両の現在地を取得する。そして、制御部20は、ナビゲーション地図情報30bを参照し、現在地を出発地とし、目的地まで走行するための経路を探索し、走行予定経路として取得する。
走行予定経路が特定された状態で車両の走行が開始されると、制御部20は、ナビゲーションプログラムの機能により、GNSS受信部41、車速センサ42、ジャイロセンサ43の出力信号に基づいて一定期間毎に現在地を特定する。そして、制御部20は、ユーザI/F部の出力部(ディスプレイやスピーカー等)に制御信号を出力し、現在地が走行予定経路に沿って移動するように経路案内を行う。むろん、経路案内実行の可否は利用者によって決定されて良く、車両の自動制御が行われている場合に経路案内が行われない構成等であっても良い。
ナビゲーションプログラムには、このような経路案内の機能に加え、走行予定経路に沿って車両を走行させる機能が含まれている。車両制御を行う機能は、車両制御プログラム21によって実現される。車両制御プログラム21は、走行予定経路に沿って車両を走行させる機能を制御部20に実行させる当該機能を実行するため、車両制御プログラム21は、走行予定経路取得部21aと、推奨車線取得部21bと、推奨領域取得部21cと判断部21dと車両制御部21eとを備えている。
走行予定経路取得部21aは、車両の走行予定経路を取得する機能を制御部20に実行させるプログラムモジュールである。すなわち、制御部20は、走行予定経路取得部21aの機能により、図示しないユーザI/F部の入力部を介して運転者による目的地の入力を受け付ける。また、制御部20は、GNSS受信部41、車速センサ42、ジャイロセンサ43の出力信号に基づいて車両の現在地を取得する。そして、制御部20は、ナビゲーション地図情報30bを参照し、現在地を出発し、目的地まで走行するための経路を探索し、走行予定経路として取得する。
推奨車線取得部21bは、走行予定経路に基づいて、車両が走行すべき推奨車線を取得する機能を制御部20に実行させるプログラムモジュールである。すなわち、制御部20は、走行予定経路に含まれる交差点での進行方向を特定する。また、制御部20は、ナビゲーション地図情報30bのレーンデータを参照し、当該交差点への進入道路の車線構成を特定する。そして、制御部20は、走行予定経路に含まれる交差点での進行方向に向けて車両を走行させる際に走行すべき車線を特定し、推奨車線として取得する。
推奨領域取得部21cは、走行予定経路に含まれる交差点内で車両が走行すべき推奨領域を、走行予定経路に基づいて取得する機能を制御部20に実行させるプログラムモジュールである。すなわち、制御部20は、走行予定経路に含まれる交差点での進行方向を特定し、ナビゲーション地図情報30bに基づいて、交差点への進入道路と交差点からの退出道路を特定する。そして、制御部20は、推奨領域情報30cを参照し、当該交差点に対応づけられた推奨領域であって、当該交差点への進入道路と当該交差点からの退出道路の組み合わせについての推奨領域を示す情報を取得する。
なお、当該交差点についての推奨領域情報30cが未生成であれば、制御部20は推奨領域取得部21cの機能により、当該交差点についての推奨領域情報30cを生成する。本実施形態において、制御部20は、ナビゲーション地図情報30bに基づいて推奨領域情報30cを生成する。具体的には、制御部20は、ナビゲーション地図情報30bが示すリンクデータとレーンデータに基づいて推奨領域情報30cを生成する。
すなわち、制御部20は、レーンデータに基づいて、交差点への進入道路と当該交差点からの退出道路を走行するための車線を特定する。また、制御部20は、リンクデータに基づいて、各車線と交差点領域Ziの辺とが重なっている部位を特定する。当該部位は、例えば、制御部20が、レーンデータに基づいて車線の幅を特定し、リンクデータが示す道路区間の位置に基づいて、車線の幅から車線と交差点領域Ziの辺とが重なっている部位を算出することによって得られる。
図2Aおよび図2Bに示す例において、交差点への進入道路が道路区間R1、交差点からの退出道路が道路区間R2である場合を想定する。この場合、道路区間R1で走行すべき車線はLN13、道路区間R2で走行すべき車線はLN21である。リンクLi1は、道路区間R1の車線数が2である区間において2個の車線で構成される道路の中央に配置される。従って、制御部20は、リンクLi1と交差点領域Ziの辺との交点から車線LN12の幅W12だけ離れた位置に、車線LN13の幅W13の部位を設定することで、車線LN13と交差点領域Ziの辺とが重なっている部位P13を特定する。
また、リンクLo2は、道路区間R2の中央に配置される。従って、制御部20は、リンクLo2と交差点領域Ziの辺との交点を中心とし、車線LN21の幅W21の部位を交差点領域Ziの辺上に設定することで、車線LN21と交差点領域Ziの辺とが重なっている部位P21を特定する。なお、図2Bにおいては、部位P13および部位P21を実線で示している。
車線と交差点領域Ziの辺とが重なっている部位が特定されると、制御部20は、当該部位同士を接続する領域を推奨領域として取得する。例えば、図2Bにおける上述の場合、制御部20は、部位P13および部位P21を接続する領域を取得する。このための処理は、種々の処理であって良く、例えば、部位P13および部位P21の端点同士を結ぶ滑らかな曲線(例えば、ベジェ曲線やクロソイド曲線等)を特定し、当該曲線と部位P13および部位P21で囲まれた領域を取得することで実現される。この結果、例えば、図3Aに示すような推奨領域が取得される。なお、部位P13および部位P21の端点同士を結ぶ曲線が特定される際には、進行方向左側の端点同士、進行方向右側の端点同士を結ぶ曲線が特定される。
判断部21dは、車両と交差点との位置関係に基づいて、推奨領域を利用した車両の制御を実行するか否かを判断する機能を制御部20に実行させるプログラムモジュールである。すなわち、本実施形態においては、交差点以外の道路区間において制御部20は、推奨車線に沿って走行するように車両を制御する。一方、車両が交差点内においては、推奨領域を走行するように車両を制御する。そこで、制御部20は、車両と交差点との位置関係に基づいて、車両制御の態様を選択する。
具体的には、制御部20は、車両と交差点との距離が閾値以上であれば、推奨車線に沿って車両を走行させる制御を実行すると判断する。また、制御部20は、車両と交差点との距離が閾値未満であれば、交差点において推奨領域を走行するように車両を制御すると判断する。閾値は、予め決められた値であれば良く、例えば、車両が交差点に進入する直前であるか否かを判断するための値であっても良いし、交差点における車両の準備を行うべき距離まで交差点に接近したか否かを判断するための値であっても良い。
後者である場合、交差点に進入するまでの範囲では、推奨車線に沿って車両を走行させる制御を継続しても良いし、当該制御から交差点での制御に徐々に切り替えても良く、種々の態様を採用可能である。また、推奨車線に沿って車両を走行させる制御において取得される目標軌道(後述)と、交差点において推奨領域を走行するように車両を制御する際に取得される目標軌道(後述)とを制御部20が連結することにより、制御の切り替わりに際して車両制御を継続する構成であっても良い。
車両制御部21eは、車両と交差点との距離が閾値以上である場合、推奨車線に沿って走行するように車両を制御し、車両と交差点との距離が閾値未満である場合、交差点において推奨領域を走行するように車両を制御する機能を制御部20に実行させるプログラムモジュールである。すなわち、制御部20は、判断部21dの判断結果に基づいて車両の制御目標および制御量を決定し、当該制御量で車両の各部を制御させる。
具体的には、推奨車線に沿って走行するように車両を制御する場合、制御部20は、車両が走行する走行車線の左右に存在する区画線を検出し、当該区画線に挟まれた範囲内で車両を走行させる制御を実行することで推奨車線内を走行させる。すなわち、制御部20は、推奨車線取得部21bで取得された推奨車線を取得し、ナビゲーション地図情報30bに基づいて区画線の種類を特定する。
道路の端に存在する車線の区画線は実線であり、車線と車線とを区切る区画線は破線である。従って、例えば、車線数が3個の道路において、左端の車線の左側の区画線は実線、右側の区画線は破線である。また、中央の車線においては左右の区画線がともに破線であり、右端の車線の右側の区画線は実線、左側の区画線は破線である。従って、このような道路においては、車両が走行している車線の左右に存在する区画線の態様や左右の車線の有無を特定することで走行車線を特定することができる。また、4車線以上存在する道路においては、端の車線が走行車線であると特定された後、端の車線からの車線変更回数や車線変更方向に基づいて現在の走行車線を特定可能である。
いずれにしても、制御部20は、推奨車線が走行している場合に車両の左右に存在する区画線の種類を特定する。また、制御部20は、カメラ45の出力画像に基づいて車両の周囲に存在する車線の区画線を特定する。そして、推奨車線の区画線が車両の左右に存在する場合、制御部20は、レーンキープのための制御を行う。すなわち、制御部20は、車両と左右の区画線との距離が既定距離以上である場合には、推奨車線内を走行させる目標軌道(例えば、区画線に平行に走行する軌道)を生成して制御目標とする。また、制御部20は、車両と左または右の区画線との距離が既定距離未満である場合には、推奨車線内で移動して距離を既定距離以上にさせるための車両の目標軌道を生成して制御目標とする。なお、現在の走行車線が推奨車線ではない場合、制御部20は、推奨車線まで車線変更させる目標軌道を生成し、制御目標とする。
いずれにしても、制御目標が特定されると、制御部20は、当該目標軌道と現在の状況との差分を解消するための制御量を特定する。例えば、車両制御ECU44がGNSS受信部41、車速センサ42、ジャイロセンサ43の出力信号に基づいて車両の現在地を取得し、目標軌道と差異がある場合に車両制御ECU44が車両の現在地から目標軌道に移動していくための制御軌道を生成する。そして、制御部20は、車両が制御軌道に沿って移動するための制御量を取得する。むろん、目標軌道と現在の状況との差分は他のセンサ、例えばカメラ45や図示しないミリ波レーダー、レーザーレーダー等によって特定されても良い。
制御量が取得されると、制御部20は、当該制御量を車両制御ECU44に対して出力する。車両制御ECU44が当該制御量に基づいて制御対象を制御すると、車両は制御軌道に沿って移動し、車両が目標軌道上に達すると、車両は目標軌道に沿って移動する。すなわち、車両は推奨車線の範囲内を走行し、走行予定経路に沿って走行する。
交差点において推奨領域を走行するように車両を制御する場合、制御部20は、推奨領域取得部21cの機能によって取得された推奨領域に基づいて車両を制御する。推奨領域は交差点において車両が走行すべき領域であるため、車両は、推奨領域内の任意の位置を走行して交差点を走行すれば良いが、本実施形態において制御部20は、推奨領域内に車両の目標軌道を生成して制御目標とする。
目標軌道は、推奨領域内に設定されれば良く、例えば、制御部20が、交差点に進入する車線の中央と、交差点から退出する車線の中央とを結ぶ曲線を目標軌道とする。むろん、この構成は一例であり、交差点進入後において、車両の前端から交差点から退出する車線の中央を結ぶ曲線等が目標軌道となる構成等が採用されてもよい。なお、交差点に進入する車線や、交差点から退出する車線が複数の場合には、推奨車線や車両が走行している車線等から目標軌道の設定対象が選択されればよい。また、曲線は、種々の手法で特定されて良く、ベジェ曲線やクロソイド曲線等であっても良いし、任意の車両が過去に走行した軌跡等であっても良い。
制御目標が特定されると、制御部20は、当該目標軌道と現在の状況との差分を解消するための制御量を特定する。例えば、車両制御ECU44がGNSS受信部41、車速センサ42、ジャイロセンサ43の出力信号に基づいて車両の現在地を取得し、目標軌道と差異がある場合に車両制御ECU44が車両の現在地から目標軌道に移動していくための制御軌道を生成する。そして、制御部20は、車両が制御軌道に沿って移動するための制御量を取得する。むろん、目標軌道と現在の状況との差分は他のセンサ、例えばカメラ45や図示しないミリ波レーダー、レーザーレーダー等によって特定されても良い。
制御量が取得されると、制御部20は、当該制御量を車両制御ECU44に対して出力する。車両制御ECU44が当該制御量に基づいて制御対象を制御すると、車両は制御軌道に沿って移動し、車両が目標軌道上に達すると、車両は目標軌道に沿って移動する。すなわち、車両は推奨領域内を走行して交差点を通過する。
以上の構成のナビゲーションシステム10においては、交差点までの距離が閾値以上である場合と閾値未満である場合(すなわち、交差点から遠い場合と近い場合)とで、異なる情報に基づいて車両を制御する。そして、交差点から遠い場合、推奨車線に沿って走行するように車両を制御し、交差点に近い場合、少なくとも交差点において推奨領域を走行するように車両を制御する。
推奨車線に沿って走行するように車両を制御する場合、ナビゲーション地図情報30bとして詳細な情報、例えば、車線の中央位置を正確に特定可能な情報(測定車両で計測された車線中央の位置(緯度経度)等)を予め用意することは必須ではない。本実施形態においては、走行車線の左右に存在する区画線に挟まれた範囲内で車両を走行させるレーンキープ制御を行う。この制御には、車両の区画線内であるか否かを特定すれば車両制御を行うことができる。従って、推奨車線に沿って走行するように車両を制御する場合、ナビゲーション地図情報30bとして詳細な情報は必須ではない。このため、本実施形態によれば、簡易に用意可能なナビゲーション地図情報30bによって自動運転を実現することができる。
一方、交差点には車線が存在しないため、本実施形態においては交差点に関する推奨領域情報30cを生成し、推奨領域情報30cに基づいて車両を制御する。推奨領域情報30cは、交差点内で車両が走行すべき領域であり、交差点内で走行すべき軌道を正確に計測するなどの作業を行うことなく生成することができる。例えば、本実施形態においては、ナビゲーションシステム10において経路案内に利用されるナビゲーション地図情報30bを利用して推奨領域情報30cを生成することができる。そして、推奨領域情報30cによれば、当該領域内を走行するように車両を制御することができ、交差点を走行する際の軌道が予め正確に測定されていなくても交差点を自動走行させることが可能である。従って、本実施形態によれば、簡易に用意可能な情報によって情報量で自動運転を実現することができる。
(2)車両制御処理:
次に、車両制御プログラム21による車両制御処理を説明する。図2は車両制御プログラム21によって制御部20が実行する車両制御処理を示すフローチャートである。利用者が図示しないユーザI/F部を操作することによって目的地を選択して経路探索を指示すると、制御部20は走行予定経路取得部21aの機能により、ナビゲーション地図情報30bに基づいて走行予定経路を取得する。
次に、車両制御プログラム21による車両制御処理を説明する。図2は車両制御プログラム21によって制御部20が実行する車両制御処理を示すフローチャートである。利用者が図示しないユーザI/F部を操作することによって目的地を選択して経路探索を指示すると、制御部20は走行予定経路取得部21aの機能により、ナビゲーション地図情報30bに基づいて走行予定経路を取得する。
走行予定経路が取得された状態で利用者が図示しないユーザI/F部を操作することによって目的地までの自動運転の開始を指示すると、一定期間(例えば、100ms)毎に図4に示す車両制御処理が開始される。車両制御処理が開始されると、制御部20は、走行予定経路取得部21aの機能により、走行予定経路を取得する(ステップS100)。すなわち、制御部20は、GNSS受信部41,車速センサ42,ジャイロセンサ43の出力信号に基づいて、車両の現在地を取得する。そして、制御部20は、予め探索された走行予定経路から、車両の現在地から前方に所定の範囲における走行予定経路を取得する。
次に、制御部20は、判断部21dの機能により、車両前方の最も近い交差点までの距離を取得する(ステップS105)。すなわち、制御部20は、ナビゲーション地図情報30bおよび走行予定経路を参照し、車両の現在地の前方に存在する最も近い交差点を特定する。そして、当該交差点と車両の現在地との距離を取得する。
次に、制御部20は、車両前方の最も近い交差点までの距離が閾値未満であるか否かを判定する(ステップS110)。すなわち、制御部20は、ステップS105で取得された距離と予め決められた閾値とを比較する。
ステップS110において、車両前方の最も近い交差点までの距離が閾値未満であると判定されない場合、制御部20は、推奨車線取得部21bの機能により、推奨車線を取得する(ステップS115)。すなわち、制御部20は、ステップS105で取得された、車両前方の最も近い交差点での進行方向を特定する。また、制御部20は、ナビゲーション地図情報30bに含まれる車線構成を示す情報に基づいて、当該交差点での進行方向に向けて車両を走行させる際に走行すべき車線を推奨車線として取得する。
次に、制御部20は、車両制御部21eの機能により、推奨車線に沿って車両を走行させる(ステップS120)。すなわち、制御部20は、ナビゲーション地図情報30bを参照して推奨車線内を走行させる目標軌道を生成し、車両を目標軌道に沿って走行させるための制御軌道を生成する。そして、制御部20は、目標軌道と制御軌道との差分に基づいて制御量を取得し、車両制御ECU44に出力する。この結果、車両制御ECU44は、制御対象を制御し、推奨車線に沿って車両を走行させる。
ステップS110において、車両前方の最も近い交差点までの距離が閾値未満であると判定された場合、制御部20は、推奨領域取得部21cの機能により、推奨領域を取得する(ステップS125)。すなわち、制御部20は、ステップS105で取得された、車両前方の最も近い交差点での進行方向に走行するための推奨領域情報30cを取得する。
次に、制御部20は、車両制御部21eの機能により、交差点において推奨領域内を走行させる(ステップS130)。すなわち、制御部20は、ステップS125で取得された推奨領域内を走行させる目標軌道を生成し、車両を目標軌道に沿って走行させるための制御軌道を生成する。そして、制御部20は、目標軌道と制御軌道との差分に基づいて制御量を取得し、車両制御ECU44に出力する。この結果、車両制御ECU44は、制御対象を制御し、車両に推奨領域内を走行させて交差点を通過させる。なお、ステップS125以降の処理が、交差点の手前から実行されるのであれば、ステップS125,S130とともにステップS115,S120が実行されてもよいし、ステップS115,S120の制御がステップS125,S130の制御に徐々に切り替わっても良い。
(3)他の実施形態:
以上の実施形態は本発明を実施するための一例であり、交差点との位置関係によって車両の制御に用いる情報を変化させる限りにおいて、他にも種々の実施形態を採用可能である。例えば、車両制御システムは、ナビゲーションシステム10以外の装置、例えば、車両制御ECU44等で実現されても良い。また、車両制御システムは、車両等に搭載された装置であっても良いし、可搬型の端末によって実現される装置であっても良いし、複数の装置(例えば、クライアントとサーバ)によって実現されるシステムであっても良い。
以上の実施形態は本発明を実施するための一例であり、交差点との位置関係によって車両の制御に用いる情報を変化させる限りにおいて、他にも種々の実施形態を採用可能である。例えば、車両制御システムは、ナビゲーションシステム10以外の装置、例えば、車両制御ECU44等で実現されても良い。また、車両制御システムは、車両等に搭載された装置であっても良いし、可搬型の端末によって実現される装置であっても良いし、複数の装置(例えば、クライアントとサーバ)によって実現されるシステムであっても良い。
また、走行予定経路取得部21aと推奨車線取得部21bと推奨領域取得部21cと判断部21dと車両制御部21eとの少なくとも一部が複数の装置に分かれて存在してもよい。例えば、ナビゲーションシステムがサーバに対して通信を介して要求を行うことによって走行予定経路の探索や推奨車線の特定、推奨領域の特定、制御種の判断、目標軌道の特定、制御軌道の特定、制御量の特定等がサーバで行われ、車両制御システムに返信される構成等であってもよい。むろん、上述の実施形態の一部の構成が省略されてもよいし、処理の順序が変動または省略されてもよい。
走行予定経路取得部は、車両の走行予定経路を取得することができればよい。走行予定経路は、上述のように、出発地から目的地までの経路が探索されることによって得られる経路であっても良いし、過去の走行履歴等から推定された走行予定経路等であっても良く、種々の手法で取得されて良い。
推奨車線取得部は、車両が走行すべき推奨車線を取得することができればよい。すなわち、走行予定経路に沿って走行するためには、特定の車線を選択したり、特定の車線を避けたりすることが好ましい場合がある。そこで、推奨車線取得部は、走行予定経路に沿う走行が不可能になる(回り道や急な車線変更が必要になる)ことを避けるために、推奨される車線を推奨車線として取得することができればよい。
また、交差点に進入可能な車線が複数個存在する場合、特定の方向に退出するためには特定の車線から交差点に進入しなければならないという規制が存在する場合がある。従って、走行予定経路に沿って進行するために交差点から特定の方向に退出するためには、特定の車線を利用して当該交差点に進入しなければならない場面が生じ得る。このような場合に、特定の車線が推奨車線となる。なお、特定の車線で障害が生じている場合、例えば、道路上の特定の車線で工事や通行止め等が行われている場合、当該特定の車線と異なる車線が推奨車線となってもよい。
推奨領域取得部は、走行予定経路に含まれる交差点内で車両が走行すべき推奨領域を、走行予定経路に基づいて取得することができればよい。すなわち、ナビゲーションシステムで利用される典型的な地図情報など、従来の地図情報においては、交差点内で走行すべき領域が定義されていなかった。そこで、推奨領域取得部によって推奨領域が取得されると、交差点内での制御目標が提供されるため、簡易な情報に基づいて容易に交差点内での車両制御を行うことが可能になる。
また、従来の技術において、交差点内での車両の軌道を制御目標とする際には、正確な計測車両によって計測された線状(複数の点で構成される線も含む)の軌道が予め定義されるなどの構成が採用されていた。しかし、交差点で車両に期待される車両の挙動は1本の線上をトレースする挙動に限定されず、任意性があり、ほとんどの場合、線上の軌道よりも広い範囲を車両が走行して良い。従って、推奨領域が面積を有する領域として定義されていることにより、交差点内での車両制御をより単純にすることが可能である。推奨領域は、線のように狭い範囲ではなく、面積を有する図形であれば良い。
さらに、推奨領域は交差点内で車両が走行すべき領域であり、当該領域は交差点内への車両の進入方向と、交差点からの車両の退出方向との組み合わせ毎に異なり得る。例えば、車両がある道路から交差点に進入し、右折する場合と、左折する場合とでは、車両が走行する領域は異なり得る。従って、推奨領域は、交差点での車両の進入方向および退出方向に応じて取得されることが好ましい。
むろん、推奨車線は、予め定義され、ナビゲーションシステムやナビゲーションシステムと通信可能なサーバの記録媒体に記録され、参照されても良いし、必要が生じた場合に生成されても良い。また、上述の実施形態における推奨領域は一例であり、交差点での進行方向に対して1個の推奨領域が対応づけられていたが、他の構成であっても良い。例えば、交差点に進入可能な車線が複数個存在する場合に、そのそれぞれについて推奨領域が定義されても良い。また、交差点から退出可能な車線が複数個存在する場合に、そのそれぞれについて推奨領域が定義されても良い。さらに、交差点に進入可能な車線の数と交差点から退出可能な車線の数は一致していても良いし(例えば、図3A等)、異なっていてもよい(例えば、図3B等)。交差点に進入可能な車線が複数個である場合において、交差点に進入可能な車線の数が1であり、交差点から退出可能な車線の数が複数である推奨領域が複数個設定されても良い。
さらに、推奨領域は、上述の実施形態のようにナビゲーション地図情報30bから生成されても良いし、他の情報に基づいて生成されても良い。例えば、複数のプローブ車両が交差点を走行した場合の走行軌跡に基づいて特定されてもよい。すなわち、サーバによってプローブ車両から車両の軌跡を収集し、交差点内で複数の車両が走行した軌跡を含む領域を生成すれば、当該交差点の推奨領域情報30cを生成することができる。
そして、サーバによって生成された推奨領域情報30cをナビゲーションシステム10の記録媒体30に予め記録したり、通信部によってサーバから推奨領域情報30cを受信して記録媒体30に記録したりする構成とすれば、プローブ情報に基づいて生成された推奨領域に基づく制御を行うことが可能である。以上の構成によれば、高精度に位置を計測可能な特殊な車両等によって交差点での車両の計測をする必要はなく、既に普及している仕組みを利用して推奨領域情報30cを生成することができ、推奨領域情報30cを容易に生成することができる。
車両制御部は、車両と交差点との距離が閾値以上である場合、推奨車線に沿って走行するように車両を制御し、車両と交差点との距離が閾値未満である場合、交差点において推奨領域を走行するように車両を制御することができればよい。すなわち、車両制御部は、車両の現在位置に応じて車両制御の際に参照する情報を切り替える事ができればよい。交差点には車線が(ほとんどの場合)存在せず、交差点以外の道路には(ほとんどの場合)車線が存在する。従って、車両制御部は、交差点と車両との距離に基づいて、交差点用の情報である推奨領域を参照するのか、非交差点用の情報である推奨車線を参照するのか切り替える事ができればよい。
判断部は、車両と交差点との位置関係に基づいて、推奨領域を利用した車両の制御を実行するか否かを判断することができればよく、位置関係は車両と交差点との距離に基づいて特定されれば良い。距離は、車両の現在地と交差点の位置との間の距離値によって評価されても良いし、他の情報、例えば、カメラやセンサで測定された交差点の像の大きさが特定の大きさであるか否か等によって評価されても良く、種々の構成を採用可能である。
なお、同時に実行される制御は1種類に限定されず、推奨車線に沿って車両を走行させる制御とともに他の制御、例えば、周辺車両を避けるための制御等が行われてもよい。さらに、推奨領域内を走行させる制御とともに他の制御、例えば、信号機の状態を監視する制御等が行われてもよい。
推奨車線に沿って車両を走行させる制御においては、車両が推奨車線を走行することで車両が走行予定経路に沿って走行するように制御することができればよい。従って、走行車線の左右に存在する区画線に挟まれた範囲内で車両を走行させる制御以外にも、種々の制御が行われてもよい。例えば、推奨車線の両側の区画線をカメラやセンサ等で検出し、区画線に対する特定の位置(中央等)を通る軌道をトレースするように車両を制御する構成等が採用されてもよい。
推奨領域内を走行させる制御は、車両が推奨領域内を走行することで車両が走行予定経路に沿って走行するように制御することができればよい。従って、車両が交差点に進入し、推奨領域内を走行しながら交差点を退出するように制御できる限りにおいて、種々の制御が行われてよい。
さらに、本発明のように、交差点との位置関係によって車両の制御に用いる情報を変化させる手法は、プログラムや方法としても適用可能である。また、以上のようなシステム、プログラム、方法は、単独の装置として実現される場合や、複数の装置によって実現される場合が想定可能であり、各種の態様を含むものである。例えば、以上のような手段を備えたナビゲーションシステムや方法、プログラムを提供することが可能である。また、一部がソフトウェアであり一部がハードウェアであったりするなど、適宜、変更可能である。さらに、システムを制御するプログラムの記録媒体としても発明は成立する。むろん、そのソフトウェアの記録媒体は、磁気記録媒体であってもよいし半導体メモリであってもよいし、今後開発されるいかなる記録媒体においても全く同様に考えることができる。
10…ナビゲーションシステム、20…制御部、21…車両制御プログラム、21a…走行予定経路取得部、21b…推奨車線取得部、21c…推奨領域取得部、21d…判断部、21e…車両制御部、30…記録媒体、30a…地図情報、30b…ナビゲーション地図情報、30c…推奨領域情報、41…GNSS受信部、42…車速センサ、43…ジャイロセンサ、44…車両制御ECU、45…カメラ
Claims (8)
- 車両の走行予定経路を取得する走行予定経路取得部と、
前記走行予定経路に基づいて、前記車両が走行すべき推奨車線を取得する推奨車線取得部と、
前記走行予定経路に含まれる交差点内で前記車両が走行すべき推奨領域を、前記走行予定経路に基づいて取得する推奨領域取得部と、
前記車両と前記交差点との距離が閾値以上である場合、前記推奨車線に沿って走行するように前記車両を制御し、前記車両と前記交差点との距離が前記閾値未満である場合、前記交差点において前記推奨領域を走行するように前記車両を制御する車両制御部と、
を備える車両制御システム。 - 前記車両と前記交差点との位置関係に基づいて、前記推奨領域を利用した前記車両の制御を実行するか否かを判断する判断部をさらに備える、
請求項1に記載の車両制御システム。 - 前記推奨領域は、
道路の接続関係を進行方向毎に示すリンクデータと、道路上に存在する車線を示すレーンデータと、を含む地図情報に基づいて、
前記交差点に進入可能な前記車線と前記交差点から退出可能な前記車線とを接続する領域として特定される、
請求項1または請求項2に記載の車両制御システム。 - 前記推奨領域は、
複数のプローブ車両が前記交差点を走行した場合の走行軌跡に基づいて特定される、
請求項1〜請求項3のいずれかに記載の車両制御システム。 - 前記推奨車線に沿って前記車両を走行させる制御は、
前記車両が走行する走行車線の左右に存在する区画線を検出し、当該区画線に挟まれた範囲内で前記車両を走行させる制御である、
請求項1〜請求項4のいずれかに記載の車両制御システム。 - 車両の走行予定経路を取得する走行予定経路取得部と、
前記走行予定経路に含まれる交差点内で前記車両が走行すべき推奨領域を、前記走行予定経路に基づいて取得する推奨領域取得部と、
前記交差点において前記推奨領域を走行するように前記車両を制御する車両制御部と、
を備える車両制御システム。 - コンピュータを、
車両の走行予定経路を取得する走行予定経路取得部、
前記走行予定経路に基づいて、前記車両が走行すべき推奨車線を取得する推奨車線取得部、
前記走行予定経路に含まれる交差点内で前記車両が走行すべき推奨領域を、前記走行予定経路に基づいて取得する推奨領域取得部、
前記車両と前記交差点との距離が閾値以上である場合、前記推奨車線に沿って走行するように前記車両を制御し、前記車両と前記交差点との距離が前記閾値未満である場合、前記交差点において前記推奨領域を走行するように前記車両を制御する車両制御部、
として機能させる車両制御プログラム。 - コンピュータを、
車両の走行予定経路を取得する走行予定経路取得部、
前記走行予定経路に含まれる交差点内で前記車両が走行すべき推奨領域を、前記走行予定経路に基づいて取得する推奨領域取得部、
前記交差点において前記推奨領域を走行するように前記車両を制御する車両制御部、
として機能させる車両制御プログラム。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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