JP2020004144A - Obstacle map generation device and autonomous mobile body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両などの自律移動体の移動制御に用いられる障害物マップを生成する障害物マップ生成装置、及びその障害物マップを備えた自律移動体に関する。 The present invention relates to an obstacle map generation device that generates an obstacle map used for movement control of an autonomous mobile body such as a vehicle, and an autonomous mobile body including the obstacle map.
近年、交通事故の削減や交通渋滞の緩和、誰もが利用できる移動手段の提供を目的として自動運転自動車等の自律移動体の開発が盛んに行われている。自律移動体を自律的に移動させるためには、移動の障害となる物体を認識し、自律移動体が移動可能な領域、移動不能な領域（障害物占有領域）、及び移動可否が不明な死角領域を示す障害物マップを作成する必要がある。 In recent years, autonomous vehicles such as self-driving vehicles have been actively developed for the purpose of reducing traffic accidents, alleviating traffic congestion, and providing transportation means that can be used by anyone. In order to move an autonomous mobile object autonomously, an object that hinders movement is recognized, and an area where the autonomous mobile object can move, an area where the autonomous moving object cannot move (an obstacle occupied area), and a blind spot where the availability of movement is unknown. It is necessary to create an obstacle map showing the area.
ここで、特許文献１には、無人車に搭載され周囲の障害物の有無を計測するセンサと、障害物との衝突を回避させる制御手段とを備え、障害物による未計測領域と移動可能領域とが接する境界を検出し、この境界と移動予定路との間の距離が所定の距離未満である場合には、境界と移動予定路との間の距離が所定の距離以上となるまで、無人車を減速又は停止させる自律移動装置が開示されている。
また、特許文献２には、車両に取り付けたカメラによって得られた撮像映像に基づいて車両前方の左右の状況を車内表示する表示部と、表示部が車内表示をした後、車両が進入しようとする交差道路の状況を表示部によって運転者が認識可能となる所定位置まで車両が到達したことを判別する到達判断部と、到達判断部の判別結果を運転者に報知する報知部とを備えた車両周辺監視装置が開示されている。
また、特許文献３には、合流地点の位置と自車両の現在位置との位置関係が、合流地点に自車両が差し掛かっていることを表す条件として規定された合流条件を満たすか否かを判定し、合流地点が合流条件を満たしていれば、合流地点における他の道路の存在方向へと自車両を移動させる合流支援制御を実行する運転支援装置が開示されている。
また、特許文献４には、自車両にとって死角となる死角領域を検出し、死角領域から出現する可能性のある移動体の進路と自車両の進路の相対的な優先度を判定し、判定した優先度に基づいて自車両に対する制御信号を出力する車両制御装置が開示されている。
Here, Patent Literature 1 includes a sensor mounted on an unmanned vehicle for measuring the presence or absence of a surrounding obstacle, and control means for avoiding collision with the obstacle. Is detected, and if the distance between this boundary and the planned road is less than a predetermined distance, the unmanned vehicle is operated until the distance between the boundary and the planned road becomes equal to or more than the predetermined distance. An autonomous mobile device for decelerating or stopping a vehicle is disclosed.
Patent Document 2 discloses a display unit that displays the left and right situations in front of the vehicle based on an image captured by a camera attached to the vehicle, and a display unit that displays the vehicle interior and then attempts to enter the vehicle. An arrival determining unit that determines that the vehicle has reached a predetermined position at which the driver can recognize the situation of the crossing road, and an informing unit that notifies the driver of the determination result of the arrival determining unit. A vehicle periphery monitoring device is disclosed.
Further, in Patent Document 3, it is determined whether or not the positional relationship between the position of the merging point and the current position of the own vehicle satisfies a merging condition defined as a condition indicating that the own vehicle is approaching the merging point. However, a driving assistance device that executes a joining assistance control for moving a vehicle in the direction of another road at the joining point when the joining point satisfies the joining condition is disclosed.
Further, in Patent Document 4, a blind spot area that is a blind spot for the own vehicle is detected, and the relative priority of the path of the moving object that may appear from the blind spot area and the path of the own vehicle is determined. A vehicle control device that outputs a control signal for a host vehicle based on priority is disclosed.
従来の障害物マップに表された移動可能領域や死角領域は、自律移動体に取り付けられたセンサ等の障害物観測手段の位置を基準として決定されているため、決定された死角領域と搭乗者から見た死角とにずれが生じ、決定された死角領域に基づいた移動制御に不安感を持つことがある。特許文献１、３、４の文献においても、搭乗者から見た死角は考慮されていない。また、特許文献２は、運転者が車両に取り付けられたカメラの映像を参照しながら交差点への進入操作を行うものであり、制御装置に交差点への進入制御を委ねるものではない。
また、特許文献１〜４のように、自律移動体が見通しの悪い交差点等に進入する場合や車線変更等を行う場合は、他車両等の障害物と衝突しないように進入又は車線変更可否が特に慎重に判断される。そして、進入又は車線変更動作の開始が許可された後に衝突可能性がある障害物が検知された場合には、衝突回避のため自律移動体の移動を停止させる停止制御が行われる。しかし、自律移動体の進入又は車線変更の進行度合いによっては、移動を停止させるとかえって障害物との衝突を招来する場合がある。
The movable area and blind spot area shown in the conventional obstacle map are determined based on the position of obstacle observing means such as a sensor attached to the autonomous moving body. May be shifted from the blind spot viewed from the front, and the user may feel uneasy in the movement control based on the determined blind spot area. Even in the documents of Patent Documents 1, 3, and 4, the blind spot viewed from the occupant is not considered. In Patent Document 2, a driver performs an approach operation to an intersection while referring to a video image of a camera attached to a vehicle, and does not entrust control of an approach to an intersection to a control device.
Also, as in Patent Documents 1 to 4, when an autonomous mobile body enters an intersection with poor visibility or changes lanes, it is determined whether the vehicle can enter or change lanes so as not to collide with an obstacle such as another vehicle. Judgment is made particularly carefully. Then, when an obstacle having a possibility of collision is detected after the start of the approach or the lane change operation is permitted, stop control for stopping the movement of the autonomous mobile body for collision avoidance is performed. However, depending on the degree of progress of the approaching or lane changing of the autonomous mobile body, a collision with an obstacle may be caused instead of stopping the movement.
そこで本発明は、搭乗者にとって不安感が少ない移動制御を行うための障害物マップを生成する障害物マップ生成装置、及びその障害物マップ生成装置が搭載された自律移動体を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an obstacle map generation device that generates an obstacle map for performing movement control with less anxiety for a passenger, and an autonomous mobile body equipped with the obstacle map generation device. And
請求項１記載の本発明の障害物マップ生成装置は、自律移動体に備えられた障害物観測手段によって観測された障害物の情報を用いて、前記自律移動体が移動可能な移動可能領域と、前記障害物が存在している障害物占有領域と、前記移動可能領域か否かが不明な死角領域とが表された障害物マップを生成する障害物マップ生成装置であって、前記障害物観測手段によって観測された前記障害物の前記情報を取得する障害物情報取得部と、前記障害物情報取得部によって取得された前記障害物の前記情報に基づき、前記障害物の位置を算出する算出部と、前記障害物観測手段が設置された位置とは異なる位置を仮想点として設定する仮想点設定部と、前記仮想点設定部に設定された前記仮想点の位置及び前記算出部によって算出された前記障害物の位置に基づき、前記仮想点の位置を基点として前記移動可能領域及び前記死角領域を決定する仮想領域決定部とを備えることを特徴とする。 The obstacle map generation device according to the first aspect of the present invention includes a movable area in which the autonomous mobile body can move, using information on the obstacle observed by the obstacle observing means provided in the autonomous mobile body. An obstacle map generation device that generates an obstacle map in which an obstacle occupied area in which the obstacle is present and a blind spot area in which whether or not the area is movable are unknown. Obstacle information acquisition unit for acquiring the information of the obstacle observed by observation means, and calculation for calculating the position of the obstacle based on the information of the obstacle acquired by the obstacle information acquisition unit Unit, a virtual point setting unit that sets a position different from the position where the obstacle observing unit is set as a virtual point, and a position of the virtual point set in the virtual point setting unit and calculated by the calculation unit. The obstacle Based on the position of the object, characterized in that it comprises a virtual area determination unit configured to determine the movable region and the blind spot region of the position of the hypothetical point as a base point.
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の障害物マップ生成装置において、前記算出部は、さらに前記障害物の高さを算出し、前記仮想点設定部は、さらに前記仮想点の高さを設定し、前記仮想領域決定部は、前記仮想点設定部に設定された前記仮想点の位置及び前記仮想点の高さと、前記算出部によって算出された前記障害物の位置及び前記障害物の高さとに基づき、前記仮想点の位置及び前記仮想点の高さを基点として前記移動可能領域及び前記死角領域を決定することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the obstacle map generation device according to the first aspect, the calculating unit further calculates a height of the obstacle, and the virtual point setting unit further calculates the height of the virtual point. Setting the height, the virtual area determination unit sets the position of the virtual point and the height of the virtual point set in the virtual point setting unit, and the position of the obstacle and the obstacle calculated by the calculation unit The movable area and the blind spot area are determined based on the height of the object and the position of the virtual point and the height of the virtual point as a base point.
請求項３記載の本発明は、請求項２に記載の障害物マップ生成装置において、前記仮想領域決定部は、前記障害物の位置を示す障害物点を直交座標系のグリッドマップに表し、前記障害物点が表されたグリッドを前記障害物占有領域として決定し、前記障害物占有領域として決定された前記グリッドを極座標系に変換して前記障害物の高さを保存し、前記仮想点の高さと前記障害物の高さを用いて、極座標グリッドマップ上に移動可能フラグ及び死角フラグのフラグ付けを行い、前記直交座標系のグリッドマップの前記グリッドを極座標系に変換して、前記グリッドの前記仮想点からの距離と角度を取得し、前記グリッドについて、前記仮想点からの前記距離と前記角度に基づいて、前記極座標グリッドマップにおける前記移動可能フラグ及び前記死角フラグとの対応付けを行い、前記移動可能領域及び前記死角領域を決定することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the obstacle map generation device according to the second aspect, the virtual area determination unit represents an obstacle point indicating a position of the obstacle on a grid map of a rectangular coordinate system, Determine the grid in which the obstacle point is represented as the obstacle occupied area, convert the grid determined as the obstacle occupied area into a polar coordinate system, save the height of the obstacle, and save the height of the virtual point. Using a height and the height of the obstacle, a movable flag and a blind spot flag are flagged on a polar grid map, and the grid of the rectangular coordinate grid map is converted into a polar coordinate system, and Obtaining a distance and an angle from the virtual point, and for the grid, the movable flag and the movable flag in the polar grid map based on the distance and the angle from the virtual point. Perform correspondence between the blind spot flag, and determines said movable area and the blind area.
請求項４記載の本発明の自律移動体は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の障害物マップ生成装置と、障害物の情報を観測する障害物観測手段と、前記障害物マップ生成装置によって生成された障害物マップに基づいて移動制御を行う移動制御手段とを備え、前記移動制御手段は、他経路への合流時、車線変更時、又は相対的に優先度の低い経路から他経路への進入時は、前記仮想領域決定部によって決定された前記移動可能領域及び前記死角領域が反映された前記障害物マップに基づいて前記移動制御を行うことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an autonomous mobile body, the obstacle map generating device according to any one of the first to third aspects, an obstacle observing means for observing information on an obstacle, and the obstacle observing means. Movement control means for performing movement control based on the obstacle map generated by the object map generation device, wherein the movement control means merges with another route, changes lanes, or has a relatively low priority. When entering from a route to another route, the movement control is performed based on the obstacle map reflecting the movable area and the blind spot area determined by the virtual area determination unit.
請求項５記載の本発明は、請求項４に記載の自律移動体において、前記障害物観測手段が前端に配置されていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the autonomous moving body according to the fourth aspect, the obstacle observing means is disposed at a front end.
請求項６記載の本発明は、請求項５に記載の自律移動体において、前記仮想点設定部は、前記前端に配置された前記障害物観測手段よりも後方に前記仮想点を設定し、前記移動制御手段は、前記他経路への合流時、前記車線変更時、又は前記相対的に優先度の低い経路から他経路への進入時において、動作開始後に衝突可能性がある前記障害物が検知された場合に前記自律移動体の移動を止める停止制御モードと、前記自律移動体の速度を上昇させる加速制御モードとを有し、前記仮想点の位置を基点として決定された前記死角領域が所定値よりも大きい場合には前記停止制御モードが選択され、前記仮想点の位置を基点として決定された前記死角領域が所定値以下のときには前記加速制御モードが選択されることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the autonomous mobile according to the fifth aspect, the virtual point setting unit sets the virtual point behind the obstacle observing means disposed at the front end. The movement control means detects, at the time of merging with the other route, at the time of the lane change, or at the time of entering the other route from the relatively low-priority route, the obstacle that may collide after the start of operation. A stop control mode for stopping the movement of the autonomous moving body in the case of being performed, and an acceleration control mode for increasing the speed of the autonomous moving body, wherein the blind spot area determined based on the position of the virtual point is a predetermined point. The stop control mode is selected when the value is larger than the value, and the acceleration control mode is selected when the blind spot area determined based on the position of the virtual point is a predetermined value or less.
本発明によれば、搭乗者にとって不安感が少ない移動制御を行うための障害物マップを生成する障害物マップ生成装置、及びその障害物マップ生成装置が搭載された自律移動体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an obstacle map generation device that generates an obstacle map for performing movement control with less anxiety for a passenger, and an autonomous mobile body equipped with the obstacle map generation device. it can.
本発明の第１の実施の形態による障害物マップ生成装置は、自律移動体に備えられた障害物観測手段によって観測された障害物の情報を用いて、自律移動体が移動可能な移動可能領域と、障害物が存在している障害物占有領域と、移動可能領域か否かが不明な死角領域とが表された障害物マップを生成する障害物マップ生成装置であって、障害物観測手段によって観測された障害物の情報を取得する障害物情報取得部と、障害物情報取得部によって取得された障害物の情報に基づき、障害物の位置を算出する算出部と、障害物観測手段が設置された位置とは異なる位置を仮想点として設定する仮想点設定部と、仮想点設定部に設定された仮想点の位置及び算出部によって算出された障害物の位置に基づき、仮想点の位置を基点として移動可能領域及び死角領域を決定する仮想領域決定部とを備えるものである。
本実施の形態によれば、障害物観測手段とは異なる位置に設定される仮想点から見た移動可能領域及び死角領域が表現された障害物マップを生成することができるので、搭乗者の眼の位置を仮想点に設定すれば、搭乗者から見た移動可能領域及び死角領域を決定することができる。
An obstacle map generation device according to a first embodiment of the present invention uses an information of an obstacle observed by an obstacle observing unit provided in an autonomous mobile body, and can move the autonomous mobile body in a movable area. And an obstacle map generating apparatus for generating an obstacle map in which an obstacle occupied area in which an obstacle exists and a blind spot area in which whether or not the area is movable are unknown. An obstacle information obtaining unit that obtains information on the obstacle observed by the control unit; a calculating unit that calculates the position of the obstacle based on the information on the obstacle obtained by the obstacle information obtaining unit; A virtual point setting unit that sets a position different from the installed position as a virtual point; and a position of the virtual point based on the position of the virtual point set in the virtual point setting unit and the position of the obstacle calculated by the calculation unit. Can be moved from the base In which and a virtual area determination unit that determines the frequency and the blind area.
According to the present embodiment, it is possible to generate an obstacle map in which a movable area and a blind spot area viewed from a virtual point set at a position different from the obstacle observing means can be generated. Is set as the virtual point, the movable area and the blind spot area viewed from the passenger can be determined.
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による障害物マップ生成装置において、算出部は、さらに障害物の高さを算出し、仮想点設定部は、さらに仮想点の高さを設定し、仮想領域決定部は、仮想点設定部に設定された仮想点の位置及び仮想点の高さと、算出部によって算出された障害物の位置及び障害物の高さとに基づき、仮想点の位置及び仮想点の高さを基点として移動可能領域及び死角領域を決定するものである。
本実施の形態によれば、領域決定の際に仮想点の高さと障害物の高さも考慮されるため、精度よく移動可能領域及び死角領域を決定することができる。
According to a second embodiment of the present invention, in the obstacle map generation device according to the first embodiment, the calculation unit further calculates the height of the obstacle, and the virtual point setting unit further calculates the height of the virtual point. The virtual area determination unit sets a virtual position based on the position of the virtual point and the height of the virtual point set in the virtual point setting unit and the position of the obstacle and the height of the obstacle calculated by the calculation unit. The movable area and the blind spot area are determined based on the position of the point and the height of the virtual point.
According to the present embodiment, since the height of the virtual point and the height of the obstacle are also taken into account when determining the area, the movable area and the blind spot area can be accurately determined.
本発明の第３の実施の形態は、第２の実施の形態による障害物マップ生成装置において、仮想領域決定部は、障害物の位置を示す障害物点を直交座標系のグリッドマップに表し、障害物点が表されたグリッドを障害物占有領域として決定し、障害物占有領域として決定されたグリッドを極座標系に変換して障害物の高さを保存し、仮想点の高さと障害物の高さを用いて、極座標グリッドマップ上に移動可能フラグ及び死角フラグのフラグ付けを行い、直交座標系のグリッドマップのグリッドを極座標系に変換して、グリッドの仮想点からの距離と角度を取得し、グリッドについて、仮想点からの距離と角度に基づいて、極座標グリッドマップにおける移動可能フラグ及び死角フラグとの対応付けを行い、移動可能領域及び死角領域を決定するものである。
本実施の形態によれば、より精度よく移動可能領域及び死角領域を決定することができる。
According to a third embodiment of the present invention, in the obstacle map generation device according to the second embodiment, the virtual area determination unit represents an obstacle point indicating the position of the obstacle on a grid map of a rectangular coordinate system, The grid showing the obstacle points is determined as the obstacle occupation area, the grid determined as the obstacle occupation area is converted to the polar coordinate system and the height of the obstacle is stored, and the height of the virtual point and the obstacle Using the height, flag the movable flag and blind spot flag on the polar coordinate grid map, convert the grid of the grid map of the rectangular coordinate system to the polar coordinate system, and obtain the distance and angle from the virtual point of the grid Then, the grid is associated with the movable flag and the blind spot flag in the polar grid map based on the distance and the angle from the virtual point, and the movable area and the blind spot area are determined. Than it is.
According to the present embodiment, the movable area and the blind spot area can be determined with higher accuracy.
本発明の第４の実施の形態による自律移動体は、第１から第３のいずれか一つの実施の形態による障害物マップ生成装置と、障害物の情報を観測する障害物観測手段と、障害物マップ生成装置によって生成された障害物マップに基づいて移動制御を行う移動制御手段とを備え、移動制御手段は、他経路への合流時、車線変更時、又は相対的に優先度の低い経路から他経路への進入時は、仮想領域決定部によって決定された移動可能領域及び死角領域が反映された障害物マップに基づいて移動制御を行うものである。
本実施の形態によれば、障害物観測手段とは異なる位置に設定される仮想点から見た移動可能領域及び死角領域が表現された障害物マップに基づいた移動制御が可能な自律移動体を提供することができる。
An autonomous mobile according to a fourth embodiment of the present invention includes an obstacle map generation device according to any one of the first to third embodiments, an obstacle observing means for observing obstacle information, and an obstacle observing unit. Movement control means for performing movement control based on the obstacle map generated by the object map generation device, wherein the movement control means is configured to be connected to another route, to change lanes, or to a route having a relatively low priority. When the vehicle enters another route from the vehicle, movement control is performed based on the obstacle map reflecting the movable area and the blind spot area determined by the virtual area determination unit.
According to the present embodiment, an autonomous mobile object capable of movement control based on an obstacle map expressing a movable area and a blind spot area viewed from a virtual point set at a position different from the obstacle observing means is provided. Can be provided.
本発明の第５の実施の形態は、第４の実施の形態による自律移動体において、障害物観測手段が前端に配置されているものである。
本実施の形態によれば、自律移動体が前進する際に、周囲に存在する物体を早期に検知することができる。
According to a fifth embodiment of the present invention, in the autonomous mobile according to the fourth embodiment, an obstacle observing means is disposed at a front end.
According to the present embodiment, when the autonomous mobile body moves forward, it is possible to early detect surrounding objects.
本発明の第６の実施の形態は、第５の実施の形態による自律移動体において、仮想点設定部は、前端に配置された障害物観測手段よりも後方に仮想点を設定し、移動制御手段は、他経路への合流時、車線変更時、又は相対的に優先度の低い経路から他経路への進入時において、動作開始後に衝突可能性がある障害物が検知された場合に自律移動体の移動を止める停止制御モードと、自律移動体の速度を上昇させる加速制御モードとを有し、仮想点の位置を基点として決定された死角領域が所定値よりも大きい場合には停止制御モードが選択され、仮想点の位置を基点として決定された死角領域が所定値以下のときには加速制御モードが選択されるものである。
本実施の形態によれば、交差点等における進入動作等をより安全に行うことができる。
According to a sixth embodiment of the present invention, in the autonomous mobile according to the fifth embodiment, the virtual point setting unit sets a virtual point behind the obstacle observing means arranged at the front end, and performs movement control. The means is used for autonomous movement when a collision-possible obstacle is detected after the start of operation when merging with another route, changing lanes, or entering a relatively low priority route into another route. It has a stop control mode for stopping the movement of the body and an acceleration control mode for increasing the speed of the autonomous moving body, and when the blind spot area determined based on the position of the virtual point is larger than a predetermined value, the stop control mode Is selected, and the acceleration control mode is selected when the blind spot area determined based on the position of the virtual point is a predetermined value or less.
According to the present embodiment, an approach operation at an intersection or the like can be performed more safely.
以下、本発明の一実施例による障害物マップ生成装置及び自律移動体について説明する。
図１は、本実施例による障害物マップ生成装置を備えた自律移動体を示す図である。
自律移動体１０は、搭乗者の輸送に用いられる車両であり、前輪及び後輪を備えている。自律移動体１０には、障害物観測手段２０と、障害物マップ生成装置３０と、移動制御手段４０が配置されている。
Hereinafter, an obstacle map generation device and an autonomous mobile according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating an autonomous mobile body including the obstacle map generation device according to the present embodiment.
The autonomous mobile body 10 is a vehicle used for transporting passengers, and includes a front wheel and a rear wheel. In the autonomous mobile body 10, an obstacle observing means 20, an obstacle map generating device 30, and a movement control means 40 are arranged.
障害物観測手段２０は、自律移動体１０の周辺に存在する障害物１００までの距離、角度、相対速度といった情報を取得する。障害物１００は、人、他車両、道路設置物などである。障害物観測手段２０によって観測された情報は障害物マップ生成装置３０に伝送される。
障害物観測手段２０は、自律移動体１０の前端に複数取り付けられている。自律移動体１０の前端に取り付けることで、自律移動体１０が前進する際に、周囲に存在する物体１００を早期に検知することができる。
なお、周囲に存在する物体１００に対する計測領域をさらに大きくするため、障害物観測手段２０を自律移動体１０の前部、後部及び側部に配置することが好ましい。この場合は、自律移動体１０の周辺を全方位（３６０°）にわたって計測できるため、計測領域を拡げることができる。
また、自律移動体１０には、ＧＮＳＳ複合航法システムが搭載されており、ＧＮＳＳ（全地球航法衛星システム）から情報が十分に得られる環境において、自律移動体１０の３次元位置及び姿勢が計測可能である。また、ＬＩＤＡＲから得られる赤外線反射率を利用した自律移動体１０の自己位置推定も導入している（菅沼直樹,林悠太郎,永田大記,高橋謙太,“高齢過疎地域における自動運転自動車の市街地公道実証実験概要”,自動車技術会学術講演会 講演予稿集,No.14-15,pp.390-394,2015、山本大貴，菅沼直樹，“高解像度赤外線反射率画像を用いた自動運転自動車の自己位置推定”，第23回日本機械学会交通・物流部門大会講演論文集,pp.320-330,2014．）。この自己位置推定を用いることにより、ＧＮＳＳから情報が十分に得られない環境においても自律移動体１０の高精度な位置情報を取得することが可能である。
The obstacle observing means 20 acquires information such as a distance, an angle, and a relative speed to the obstacle 100 existing around the autonomous mobile object 10. The obstacle 100 is a person, another vehicle, a road installation, or the like. The information observed by the obstacle observing means 20 is transmitted to the obstacle map generator 30.
A plurality of obstacle observing means 20 are attached to the front end of the autonomous moving body 10. By attaching to the front end of the autonomous mobile body 10, when the autonomous mobile body 10 moves forward, the surrounding objects 100 can be detected early.
In order to further increase the measurement area for the surrounding object 100, it is preferable to dispose the obstacle observing means 20 at the front, rear, and side of the autonomous mobile body 10. In this case, since the surroundings of the autonomous mobile object 10 can be measured in all directions (360 °), the measurement area can be expanded.
In addition, the GNSS combined navigation system is mounted on the autonomous mobile body 10, and in an environment where sufficient information can be obtained from the GNSS (Global Navigation Satellite System), the three-dimensional position and attitude of the autonomous mobile body 10 can be measured. It is. In addition, self-position estimation of the autonomous mobile object 10 using infrared reflectance obtained from LIDAR is introduced (Naoki Suganuma, Yutaro Hayashi, Daiki Nagata, Kenta Takahashi, Outline of Demonstration Experiment ”, Proceedings of the Society of Automotive Engineers of Japan, No. 14-15, pp. 390-394, 2015, Daiki Yamamoto, Naoki Suganuma,“ Self-driving vehicles using high-resolution infrared reflectance images Position Estimation ”, Proceedings of the 23rd Annual Conference of the Japan Society of Mechanical Engineers, Transport and Logistics, pp.320-330, 2014.) By using this self-position estimation, it is possible to obtain highly accurate position information of the autonomous mobile object 10 even in an environment where sufficient information cannot be obtained from the GNSS.
障害物マップ生成装置３０は、障害物情報取得部３１と、算出部３２と、領域決定部３３と、仮想点設定部３４と、仮想領域決定部３５と、障害物マップ生成部３６を備える。
障害物情報取得部３１は、障害物観測手段２０によって観測された障害物１００の情報を取得する。
算出部３２は、障害物情報取得部３１によって取得された障害物１００の情報に基づき、障害物１００の位置を算出する。
領域決定部３３は、算出部３２によって算出された障害物１００の位置に基づき、自律移動体１０が移動可能な移動可能領域と、障害物１００が存在している障害物占有領域と、移動可能領域か否かが不明な死角領域を決定する。移動可能領域及び死角領域は、障害物観測手段２０の位置を基点として決定される。
The obstacle map generation device 30 includes an obstacle information acquisition unit 31, a calculation unit 32, an area determination unit 33, a virtual point setting unit 34, a virtual area determination unit 35, and an obstacle map generation unit 36.
The obstacle information acquiring unit 31 acquires information on the obstacle 100 observed by the obstacle observing means 20.
The calculation unit 32 calculates the position of the obstacle 100 based on the information on the obstacle 100 acquired by the obstacle information acquisition unit 31.
Based on the position of the obstacle 100 calculated by the calculation unit 32, the area determination unit 33 determines a movable area in which the autonomous mobile object 10 can move, an obstacle occupied area in which the obstacle 100 exists, and a movable area. A blind spot area whose area is unknown is determined. The movable area and the blind spot area are determined based on the position of the obstacle observing means 20.
仮想点設定部３４は、障害物観測手段２０が設置された位置とは異なる位置を仮想点４として設定する。仮想点４は任意に定めることができるが、本実施例では自律移動体１０に搭乗している搭乗者の眼の位置を仮想点４としている。搭乗者の位置は、例えば自律移動体１０が手動運転に切り替わった場合等に運転操作を行う運転者の位置や、自律移動体１０内に配置された座席の平均的な位置等を基準として定める。
仮想領域決定部３５は、算出部３２によって算出された障害物１００の位置に基づき、障害物１００が存在している障害物占有領域を決定する。また、仮想点設定部３４に設定された仮想点４の位置及び算出部３２によって算出された障害物１００の位置に基づき、仮想点４の位置を基点として移動可能領域及び死角領域を決定する。
これにより、障害物観測手段２０とは異なる位置である仮想点４から見た死角領域が表現された障害物マップを生成することができる。本実施例では仮想点４を搭乗者の眼の位置としているので、搭乗者から見た移動可能領域及び死角領域を決定することができる。
The virtual point setting unit 34 sets a position different from the position where the obstacle observing means 20 is installed as the virtual point 4. Although the virtual point 4 can be arbitrarily determined, in this embodiment, the position of the eyes of the occupant riding the autonomous mobile object 10 is set as the virtual point 4. The position of the occupant is determined based on, for example, the position of the driver performing the driving operation when the autonomous mobile body 10 is switched to the manual driving, the average position of the seats arranged in the autonomous mobile body 10, and the like. .
The virtual area determination unit 35 determines an obstacle occupation area where the obstacle 100 is present, based on the position of the obstacle 100 calculated by the calculation unit 32. Further, based on the position of the virtual point 4 set in the virtual point setting unit 34 and the position of the obstacle 100 calculated by the calculation unit 32, the movable area and the blind spot area are determined based on the position of the virtual point 4 as a base point.
Thereby, it is possible to generate an obstacle map in which the blind spot area viewed from the virtual point 4 which is a position different from the obstacle observation means 20 is represented. In this embodiment, since the virtual point 4 is the position of the eye of the occupant, the movable area and the blind spot area seen from the occupant can be determined.
障害物マップ生成部３６は、領域決定部３３又は仮想領域決定部３５によって決定された、移動可能領域、障害物占有領域、及び死角領域を基に、障害物マップを作成する。作成された障害物マップは、移動制御手段４０に伝送される。 The obstacle map generation unit 36 creates an obstacle map based on the movable area, the obstacle occupation area, and the blind spot area determined by the area determination unit 33 or the virtual area determination unit 35. The created obstacle map is transmitted to the movement control means 40.
なお、算出部３２は障害物１００の位置に加えて障害物の高さを算出し、仮想点設定部３４は仮想点４に高さを設定し、仮想領域決定部３５は、仮想点４の位置及び高さと、障害物１００の位置及び高さとに基づき、仮想点４を基点として移動可能領域及び死角領域を決定することが好ましい。仮想点４の高さ及び障害物１００の高さも領域決定に用いることで、より精度よく移動可能領域及び死角領域を決定することができる。
同様に、領域決定部３３は、障害物観測手段２０の位置及び高さと、障害物１００の位置及び高さとに基づき、障害物観測手段２０を基点として移動可能領域及び死角領域を決定することが好ましい。
Note that the calculation unit 32 calculates the height of the obstacle in addition to the position of the obstacle 100, the virtual point setting unit 34 sets the height of the virtual point 4, and the virtual area determination unit 35 calculates the height of the virtual point 4. It is preferable that the movable area and the blind spot area are determined based on the virtual point 4 based on the position and the height and the position and the height of the obstacle 100. By using the height of the virtual point 4 and the height of the obstacle 100 for the area determination, the movable area and the blind spot area can be determined more accurately.
Similarly, the area determining unit 33 may determine the movable area and the blind spot area based on the position and height of the obstacle observation unit 20 and the position and height of the obstacle 100 with the obstacle observation unit 20 as a base point. preferable.
また、仮想領域決定部３５は、障害物１００の位置を示す障害物点を直交座標系のグリッドマップに表し、障害物点が表されたグリッドを障害物占有領域として決定し、障害物占有領域として決定されたグリッドを極座標系に変換して障害物１００の高さを保存し、仮想点４の高さと障害物１００の高さを用いて、極座標グリッドマップ上に移動可能フラグ及び死角フラグのフラグ付けを行い、直交座標系のグリッドマップのグリッドを極座標系に変換して、グリッドの仮想点４からの距離と角度を取得し、グリッドについて、仮想点４からの距離と角度に基づいて、極座標グリッドマップにおける移動可能フラグ及び死角フラグとの対応付けを行い、移動可能領域及び死角領域を決定することが好ましい。
これにより、より精度よく移動可能領域及び死角領域を決定することができる。
In addition, the virtual area determination unit 35 displays the obstacle points indicating the position of the obstacle 100 on a grid map of the rectangular coordinate system, determines the grid on which the obstacle points are represented as the obstacle occupation area, and determines the obstacle occupation area. Is converted into a polar coordinate system, the height of the obstacle 100 is stored, and the height of the virtual point 4 and the height of the obstacle 100 are used to display a movable flag and a blind spot flag on a polar grid map. By performing flagging, the grid of the grid map in the rectangular coordinate system is converted to the polar coordinate system, and the distance and angle from the virtual point 4 of the grid are obtained. Based on the distance and angle from the virtual point 4, It is preferable to determine the movable area and the blind spot area by associating the movable flag and the blind spot flag in the polar coordinate grid map.
Thereby, the movable area and the blind spot area can be determined with higher accuracy.
図２は、本実施例による障害物マップ生成装置を備えた自律移動体がＴ字路に差し掛かった状態を示す図であり、図２（ａ）は障害物観測手段から見た死角領域を示す図、図２（ｂ）は仮想点から見た死角領域を示す図である。なお、図中の矢印は自律移動体１０の進行方向を示している。
自律移動体１０が進行してきた進行元の経路は、進行先の経路よりも優先度（優先権）が低い経路であり、進行先の経路を走行する車両の通行のほうが自律移動体１０の通行よりも優先される。
図２において、白色部分は移動可能領域１、黒色部分は障害物占有領域２、灰色部分は死角領域３を示している。
移動制御手段４０は、自律移動体１０が他経路よりも相対的に優先度の高い経路を直進している場合など死角領域３が比較的小さい場合には、領域決定部３３によって決定された移動可能領域１及び死角領域３を基に障害物マップ作成部３６が作成した障害物マップに基づいて移動制御を行い、他経路への合流時、車線変更時、又は相対的に優先度の低い経路から他経路への進入時など死角領域３が比較的大きい場合には、仮想領域決定部３５によって決定された移動可能領域１及び死角領域３を基に障害物マップ作成部３６が作成した障害物マップに基づいて移動制御を行う。これにより、死角領域３が比較的大きい場合には、より慎重に自律移動体１０の移動が制御されることになり、自律移動体１０の搭乗者の安心感が増す。
FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which an autonomous mobile body including the obstacle map generation device according to the present embodiment has approached a T-shaped intersection, and FIG. 2A illustrates a blind spot area viewed from obstacle observing means. FIG. 2B is a diagram showing a blind spot area viewed from a virtual point. Note that the arrows in the figure indicate the traveling direction of the autonomous moving body 10.
The route from which the autonomous mobile body 10 has traveled is a route having a lower priority (priority) than the route to which the autonomous mobile body 10 has traveled. Takes precedence over
In FIG. 2, the white part indicates the movable area 1, the black part indicates the obstacle occupation area 2, and the gray part indicates the blind spot area 3.
When the blind spot area 3 is relatively small, for example, when the autonomous mobile body 10 is traveling straight on a path having a higher priority than other paths, the movement control means 40 determines the movement determined by the area determination unit 33. Movement control is performed based on the obstacle map created by the obstacle map creation unit 36 based on the possible area 1 and the blind spot area 3, when merging with another route, when changing lanes, or a route with a relatively low priority. When the blind spot area 3 is relatively large, for example, when entering the other route from the obstacle, the obstacle created by the obstacle map creating unit 36 based on the movable area 1 and the blind spot area 3 determined by the virtual area determining unit 35 Movement control is performed based on the map. Accordingly, when the blind spot area 3 is relatively large, the movement of the autonomous mobile body 10 is more carefully controlled, and the sense of security of the occupant of the autonomous mobile body 10 increases.
図２に示すＴ字路は、右折しようとする自律移動体１０の両側に死角領域３が大きく存在し、移動先の経路の見通しが悪いため、移動制御手段４０は、仮想領域決定部３５によって決定された移動可能領域１及び死角領域３を基に障害物マップ作成部３６が作成した障害物マップに基づいて移動制御を行う。移動制御手段４０は、死角領域３の存在により移動経路上における障害物１００との衝突判断ができない場合は、衝突可能性がある障害物１００が検知されたときに即座に停止できるように５km/h以下で自律移動体１０を徐々に前進させる。また、移動制御手段４０は、死角領域３が小さくなり移動経路上における障害物１００との衝突可能性が無いと判断した場合は、自律移動体１０を速度上昇させながら目標位置へと移動させる。 In the T-junction shown in FIG. 2, the blind spot areas 3 are large on both sides of the autonomous mobile body 10 that is going to turn right, and the visibility of the destination path is poor. Movement control is performed based on the obstacle map created by the obstacle map creation unit 36 based on the determined movable area 1 and blind spot area 3 determined. When it is not possible to determine a collision with the obstacle 100 on the moving route due to the presence of the blind spot area 3, the movement control means 40 controls the speed of 5 km / h so that the obstacle 100 can be stopped immediately when a possible obstacle 100 is detected. The speed of the autonomous moving body 10 is gradually advanced below h. If the blind spot area 3 becomes small and there is no possibility of collision with the obstacle 100 on the movement route, the movement control means 40 moves the autonomous moving body 10 to the target position while increasing the speed.
自律移動体１０の前端が進行先の経路に突出すると、図２（ａ）に示すように、障害物観測手段２０から見た死角領域３は小さくなるため、仮に移動制御手段４０が、領域決定部３３によって決定された移動可能領域１及び死角領域３を基に障害物マップ作成部３６が作成した障害物マップに基づいて移動制御を行っている場合は、自律移動体１０は速度上昇しながら進行先の経路に進入してしまう。
しかし、自律移動体１０の前端だけが進行先の経路に突出した状態では、図２（ｂ）に示すように、仮想点４の位置にいる搭乗者の死角領域３はまだ大きいため、搭乗者は進行先の経路をよく見通せていない。よって、この状態で自律移動体１０が速度上昇しながら進行先の経路に進入すると、進行先の経路を目視確認できていない搭乗者は不安を感じる。
これに対して、本実施例による移動制御手段４０は、仮想領域決定部３５によって決定された移動可能領域１及び死角領域３を基に障害物マップ作成部３６が作成した障害物マップに基づいて移動制御を行っているため、たとえ領域決定部３３によって決定された移動可能領域１及び死角領域３に従えばＴ字路に進入可能な場合であっても、仮想点４（搭乗者）から見た死角領域３が小さくなり移動経路上における障害物１００との衝突可能性が無いと判断するまでは自律移動体１０が即座に停止できる速度で徐々に前進するように制御する。このため、自律移動体１０が速度上昇しながら進行先の経路に進入する時には、搭乗者４が目視によって衝突可能性がある障害物１００の存否を確認できる状態であるため、搭乗者は安心して移動制御手段４０に制御を委ねることができる。
When the front end of the autonomous mobile object 10 protrudes to the traveling path, as shown in FIG. 2A, the blind spot area 3 viewed from the obstacle observation means 20 becomes small. When the movement control is performed based on the obstacle map created by the obstacle map creation unit 36 based on the movable area 1 and the blind spot area 3 determined by the unit 33, the autonomous mobile body 10 increases in speed. You will enter the destination route.
However, in a state where only the front end of the autonomous mobile body 10 protrudes to the traveling route, as shown in FIG. 2B, the blind spot area 3 of the occupant at the position of the virtual point 4 is still large, Does not have a good view of the route to go. Therefore, if the autonomous mobile body 10 enters the destination route while increasing the speed in this state, the passenger who cannot visually confirm the destination route feels uneasy.
On the other hand, the movement control means 40 according to the present embodiment is based on the obstacle map created by the obstacle map creation unit 36 based on the movable area 1 and the blind spot area 3 determined by the virtual area determination unit 35. Since the movement control is performed, even if it is possible to enter the T-junction according to the movable area 1 and the blind spot area 3 determined by the area determining unit 33, the virtual point 4 (passenger) does not Until the blind spot area 3 becomes small and it is determined that there is no possibility of collision with the obstacle 100 on the moving path, the autonomous mobile body 10 is controlled so as to gradually advance at a speed at which it can stop immediately. For this reason, when the autonomous mobile body 10 enters the destination path while increasing the speed, the occupant 4 can visually confirm the presence or absence of the obstacle 100 that may collide, and the occupant can feel safe. The control can be entrusted to the movement control means 40.
図３は、本実施例による障害物マップ生成装置を備えた自律移動体がＴ字路において左折動作を行っている状態を示す図である。なお、図中の矢印は自律移動体１０の進行方向を示している。
上述のように、本実施例においては搭乗者の眼の位置を仮想点４としている。すなわち、仮想点設定部３４に設定されている仮想点４は、前端に配置された障害物観測手段２０よりも後方に位置する。また、移動制御手段４０は、仮想領域決定部３５によって決定された移動可能領域１及び死角領域３を基に障害物マップ作成部３６が作成した障害物マップに基づいて移動制御を行う。
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which the autonomous mobile body including the obstacle map generation device according to the present embodiment is performing a left turn operation on a T-junction. Note that the arrows in the figure indicate the traveling direction of the autonomous moving body 10.
As described above, in this embodiment, the position of the occupant's eye is the virtual point 4. That is, the virtual point 4 set in the virtual point setting unit 34 is located behind the obstacle observing means 20 arranged at the front end. In addition, the movement control unit 40 performs movement control based on the obstacle map created by the obstacle map creation unit 36 based on the movable area 1 and the blind spot area 3 determined by the virtual area determination unit 35.
図３に示す障害物１００Ａは、自律移動体１０が進入動作前に行った衝突判定において検知されていなかったか、又は衝突可能性が無いと判断された車両である。移動制御手段４０は、目標とする経路等への進入動作開始後に衝突可能性がある障害物１００が検知された場合に自律移動体１０の移動を止める停止制御モードと、自律移動体の速度を上昇させる加速制御モードを有する。
仮想点４の位置を基点として決定された死角領域３が所定値よりも大きいときには停止制御モードが選択され、仮想点の位置を基点として決定された死角領域３が所定値以下のときには加速制御モードが選択される。所定値は、仮想点４の位置や自律移動体１０の大きさ等に基づいて設定される。
このように、停止制御モードと加速モード制御との切り換えは、仮想点４の位置を基点として決定された死角領域３の大小に基づいて判断される。仮想点４は障害物観測手段２０よりも後方に位置しているため、死角領域が所定値以下になった場合には進入先の経路への自律移動体１０の進入量が大きくなっている。よって、後方又は側方から障害物１００Ａが迫ってきている場合には、自律移動体１０の移動を止めるよりも、自律移動体１０を前方に加速させて障害物１００Ａとの衝突を回避するほうが安全である。また、衝突可能性がある障害物１００Ａが検知された場合に常に自律移動体１０の移動を止める制御とすると、交通の流れを必要以上に妨げてしまう可能性があるが、本実施例の回避制御によれば円滑な自動運転を実現することができる。
The obstacle 100A illustrated in FIG. 3 is a vehicle that has not been detected in the collision determination performed before the autonomous mobile unit 10 has performed the approach operation, or has been determined to have no possibility of collision. The movement control unit 40 controls the speed of the autonomous moving body and the stop control mode in which the movement of the autonomous moving body 10 is stopped when the obstacle 100 having a possibility of collision is detected after the entry operation to the target route or the like is started. It has an acceleration control mode for raising.
When the blind spot area 3 determined based on the position of the virtual point 4 is larger than a predetermined value, the stop control mode is selected. When the blind spot area 3 determined based on the position of the virtual point is equal to or less than a predetermined value, the acceleration control mode is selected. Is selected. The predetermined value is set based on the position of the virtual point 4, the size of the autonomous mobile unit 10, and the like.
As described above, the switching between the stop control mode and the acceleration mode control is determined based on the size of the blind spot area 3 determined based on the position of the virtual point 4. Since the virtual point 4 is located behind the obstacle observing means 20, the amount of the autonomous mobile body 10 entering the route to which the autonomous mobile body 10 enters when the blind spot area becomes a predetermined value or less. Therefore, when the obstacle 100A is approaching from behind or from the side, it is better to accelerate the autonomous moving body 10 forward to avoid collision with the obstacle 100A than to stop the movement of the autonomous moving body 10. It is safe. Further, if the control is to always stop the movement of the autonomous moving body 10 when the obstacle 100A having the possibility of collision is detected, the flow of traffic may be unnecessarily obstructed. According to the control, smooth automatic driving can be realized.
次に、仮想点４を用いて移動可能領域、障害物占有領域、及び死角領域を決定し、障害物マップを作成する第１の作成例を説明する。
図４は、自律移動体１０の周辺の２次元空間をグリッド状に分割したマップである。
第１の作成例では、極座標系の各角度で障害物観測手段２０からの最近傍障害物点を保存し、仮想点４を基点として最近傍障害物点よりも内側を自律移動体１０が移動可能な移動可能領域１に決定し、それ以外の領域を死角領域３に決定する。
Next, a first creation example in which a movable area, an obstacle occupation area, and a blind spot area are determined using the virtual point 4, and an obstacle map is created will be described.
FIG. 4 is a map obtained by dividing a two-dimensional space around the autonomous mobile body 10 into a grid.
In the first creation example, the nearest obstacle point from the obstacle observing means 20 is stored at each angle of the polar coordinate system, and the autonomous mobile body 10 moves inside the nearest obstacle point from the virtual point 4 as a base point. The possible movable area 1 is determined, and the other area is determined as the blind spot area 3.
図４に示すように、自律移動体１０の周辺の２次元空間がグリッド状に分割されたマップを作成する。ここで、マップの直交座標系をｘ−ｙとし、座標（ｘ、ｙ）におけるグリッドをｍｘ，ｙと定義する。なお、グリッドサイズΔｇは０．２５［ｍ］×０．２５［ｍ］としている。５１２×５１２個のグリッドを用意し、その対応面積は１２８［ｍ］×１２８［ｍ］である。ここで、図４におけるグリッドマップにおける自律移動体１０の位置Ｐｖ ｍａｐは、下式（１）で表される。
図４に示すように、マップにおける障害物観測手段２０の位置の整数部分Ｐｖintegral,map及び小数部分Ｐv fractional,mapに分割して計算する。ここで、Ｐv integral,mapは、Ｙａｗ各ψｖ、及び速度Ｖを基に下式（２）で表される。
なお、Ｐ０ map＝［ｘ０ map ｙ０ map］Tはマップの中心位置を示し、本作成例で用いるグリッドサイズではＰ０ map＝［256 256］Tと設定する。また、tpreは速度に依存してマップにおける障害物観測手段２０の位置を調整するパラメータであり、本実施例では経験的にtpre＝５[s]としている。式（２）では自律移動体１０の速度Ｖが大きいほど、自律移動体１０のＹａｗ角ψvを基に自律移動体１０の速度ベクトルと逆方向にＰv integral,mapはずらされるため、自律移動体１０の進行方向により多くのグリッドが用意され、より遠方の障害物１００を早期発見できるようになっている。また、式（２）において、ｒｏｕｎｄ（ ）は数値を四捨五入する関数である。
小数部分Ｐv fractional,mapは絶対座標でのグリッドの解像度以下の小数部分を考慮したものであり、絶対座標系における位置Ｐv abs＝［ｘv abs ｙv abs］Tを基に下式（３）で表される。このようにマップにおける位置を小数部分まで考慮することにより、障害物観測手段２０による計測値をマップに対してより正確に投影することができる。
Fractional part P v fractional, map is obtained by considering the following fractional part resolution grid in the absolute coordinate position P v abs = [x v abs y v abs] below equation based on T in the absolute coordinate system ( It is represented by 3). By considering the position on the map to the decimal part as described above, it is possible to more accurately project the measurement value obtained by the obstacle observing means 20 onto the map.
図５は、障害物点のマップへの投影と極座標変換を示す図である。
障害物観測手段２０によって観測された物体１００の位置を示す障害物点は、自律移動体１０の周辺を５１２×５１２個に区切ったグリッドマップに表す。障害物点の２次元位置情報ｘ、ｙをマップ座標に変換する。図４における障害物点のマップ座標は、下式（４）で表される。
障害物占有領域２として決定されたすべてのグリッドにおいて、障害物観測手段２０から最近傍障害物点までの距離を求め、０．２５[deg]毎で各角度での最近傍障害物点を保存する。
FIG. 5 is a diagram illustrating projection of an obstacle point onto a map and polar coordinate conversion.
The obstacle point indicating the position of the object 100 observed by the obstacle observation means 20 is represented by a grid map in which the periphery of the autonomous moving object 10 is divided into 512 × 512. The two-dimensional position information x, y of the obstacle point is converted into map coordinates. The map coordinates of the obstacle point in FIG. 4 are expressed by the following equation (4).
In all grids determined as the obstacle occupation area 2, the distance from the obstacle observing means 20 to the nearest obstacle point is obtained, and the nearest obstacle point at each angle is stored every 0.25 [deg]. I do.
図６は、角度差による最近傍障害物点の保存を示す図である。
図６（ａ）に示すように、障害物観測手段２０中心のｘ−ｙ座標系グリッドマップにおいて障害物観測手段２０よりも遠いグリッドに比べて、障害物観測手段２０に近いグリッドの方が取り得る角度が大きくなる。この角度差によって最近傍障害物点の保存に抜けができてしまうことを防ぐために、図６（ｂ）に示すように、各グリッドが取り得る角度の最小値ψminから最大値ψmaxまでのすべての配列要素に最近傍障害物点の距離ｒの値を保存する。
以上により、自律移動体１０の周辺の０．２５[deg]毎の最近傍障害物点の保存が完了する。この保存された最近傍障害物点を基準にして障害物マップの移動可能領域１の設定を行う。
FIG. 6 is a diagram illustrating storage of the nearest obstacle point based on the angle difference.
As shown in FIG. 6A, in the xy coordinate system grid map at the center of the obstacle observation means 20, a grid closer to the obstacle observation means 20 is larger than a grid farther than the obstacle observation means 20. The angle to be obtained increases. As shown in FIG. 6B, in order to prevent the nearest obstacle point from being missed due to this angle difference, as shown in FIG. 6B, the angle from the minimum value ψ min to the maximum value ψ max of each grid can take. The value of the distance r of the nearest obstacle point is stored in all array elements.
As described above, the storage of the nearest obstacle point every 0.25 [deg] around the autonomous mobile body 10 is completed. The movable area 1 of the obstacle map is set based on the stored nearest obstacle point.
図７は、移動可能領域の設定方法を示す図である。
自律移動体１０の周辺の最近傍障害物点を保存した後に障害物マップの移動可能領域１を決定する。手順は次の通りである。
（１）ｘ−ｙ座標系でのマップのグリッドｍx,yをｒ−θ空間での極座標系に変換し、仮想点４からの距離ｒとθを取得する。
（２）上記（１）で得られた角度θでの距離ｒと保存された最近傍障害物点との比較を行う。最近傍障害物距離よりも距離ｒが小さい場合は、ｍx,yが移動可能領域１に設定する。
（３）すべてのグリッドについて上記（２）を行い、障害物マップを完成する。
FIG. 7 is a diagram illustrating a method of setting a movable area.
After storing the nearest obstacle points around the autonomous mobile object 10, the movable area 1 of the obstacle map is determined. The procedure is as follows.
(1) The grid mx, y of the map in the xy coordinate system is converted to the polar coordinate system in the r-θ space, and the distance r and θ from the virtual point 4 are obtained.
(2) The distance r at the angle θ obtained in (1) above is compared with the stored nearest obstacle point. If the distance r is smaller than the nearest obstacle distance, m x, y is set in the movable area 1.
(3) Perform (2) for all grids to complete the obstacle map.
５１２×５１２個のグリッド１つ１つを極座標系に変換し、全グリッドで図７に示すように仮想点４から最近傍障害物点までの距離を比較する。最近傍障害物点よりも仮想点４に近いグリッドの場合はそのグリッドを移動可能領域１に設定する。また、移動可能領域１及び障害物占有領域２以外の領域は、死角領域３に設定する。 Each of the 512 × 512 grids is converted to the polar coordinate system, and the distances from the virtual point 4 to the nearest obstacle point are compared for all grids as shown in FIG. If the grid is closer to the virtual point 4 than the nearest obstacle point, the grid is set to the movable area 1. An area other than the movable area 1 and the obstacle occupation area 2 is set as a blind spot area 3.
次に、仮想点４を用いて移動可能領域、障害物占有領域、及び死角領域を決定し、障害物マップを作成する第２の作成例を説明する。障害物点は２次元情報だけでなく自律移動体１０の後輪の車軸を基準（ｚ＝０）とした高さｚの情報も持っているため、第２の作成例においては、仮想点４と障害物の位置関係を用い、仮想点４から見た障害物１００の死角となる領域を決定して死角領域３を導出する。 Next, a second example in which the movable area, the obstacle occupation area, and the blind spot area are determined using the virtual point 4 and an obstacle map is created will be described. Since the obstacle point has not only the two-dimensional information but also the information of the height z with the axle of the rear wheel of the autonomous moving body 10 as a reference (z = 0), the virtual point 4 is used in the second creation example. The blind spot area 3 is derived by determining the blind spot area of the obstacle 100 viewed from the virtual point 4 using the positional relationship between the virtual spot 4 and the obstacle.
図８は、障害物点のマップへの投影と極座標グリッドマップにおける高さの保存を示す図である。
まず、図８（ａ）に示すように、第１の作成例と同様にして障害物点を自律移動体１０の周辺を５１２×５１２個のグリッドに区切ったグリッドマップに表わす。障害物点が表されたグリッドは、障害物占有領域２に決定する。図８（ａ）において自律移動体１０の周辺に表された●印が障害物点を示している。
次に、図８（ｂ）に示すように、障害物１００の高さを保存するために１４４０×５００個のグリッドからなる極座標グリッドマップ（以下、「高さマップ」という）を作成する。図８（ｂ）において黒塗されたグリッドが高さを有するグリッドを示している。なお、１つのグリッドサイズは、０．２５［ｄｅｇ］×０．３５［ｍ］であり、０．３５［ｍ］はｘ−ｙ座標系グリッドマップのグリッドの対角線の値である。障害物点は障害物観測手段２０から０．３５［ｍ］×２８５＝１００［ｍ］の距離までの障害物点を扱っている。極座標グリッドマップの初期設定は、全グリッドで自律移動体１０の後輪の車軸を基準とした高さｚ＝０［ｍ］である。障害物点占有グリッドの極座標変換を行い、対応する極座標系グリッドに高さを保存する。
FIG. 8 is a diagram illustrating projection of an obstacle point onto a map and storage of the height in a polar coordinate grid map.
First, as shown in FIG. 8A, the obstacle points are represented on a grid map in which the periphery of the autonomous moving body 10 is divided into 512 × 512 grids in the same manner as in the first creation example. The grid on which the obstacle points are displayed is determined as the obstacle occupation area 2. In FIG. 8 (a), the circles around the autonomous mobile object 10 indicate obstacle points.
Next, as shown in FIG. 8B, a polar coordinate grid map (hereinafter, referred to as “height map”) including 1440 × 500 grids is created in order to store the height of the obstacle 100. In FIG. 8B, a grid painted in black indicates a grid having a height. One grid size is 0.25 [deg] × 0.35 [m], and 0.35 [m] is a diagonal value of the grid of the xy coordinate system grid map. The obstacle points cover obstacle points up to a distance of 0.35 [m] × 285 = 100 [m] from the obstacle observation means 20. The initial setting of the polar grid map is a height z = 0 [m] based on the axle of the rear wheel of the autonomous moving body 10 in all grids. A polar coordinate transformation of the obstacle point occupancy grid is performed, and the height is stored in the corresponding polar coordinate system grid.
図９は、角度差による障害物点の高さ情報の保存を示す図である。
第１の作成例と同様に、障害物観測手段２０中心のｘ−ｙ座標系グリッドマップにおいて障害物観測手段２０よりも遠いグリッドに比べて、障害物観測手段２０に近いグリッドの方が取り得る角度が大きくなる。この角度差によって障害物１００の高さ情報の保存に抜けができてしまうことを防ぐために、図９に示すように、各グリッドが取り得る角度の最小値ψminから最大値ψmaxまでのすべてのグリッドに障害物点の高さ情報ｚの値を保存する。
FIG. 9 is a diagram illustrating storage of height information of an obstacle point based on an angle difference.
Similar to the first creation example, in the xy coordinate system grid map at the center of the obstacle observation means 20, a grid closer to the obstacle observation means 20 can take a grid than a grid farther than the obstacle observation means 20. The angle increases. In order to prevent the height difference of the obstacle 100 from being lost due to this angle difference, as shown in FIG. 9, all the angles from the minimum value ψ min to the maximum value ψ max of each grid can be taken. The value of the height information z of the obstacle point is stored in the grid of.
保存した障害物高さを用いて移動可能領域１と死角領域３のフラグ付を行う。移動可能フラグと死角フラグを保存するために高さの保存の時と同様にグリッドサイズ０．２５[deg]×０．３５[m]の１４４０×５００の極座標グリッドマップ（以下、「フラグマップ」という）を作成する。フラグマップの初期設定は全グリッド死角フラグである。よって移動可能フラグを決めることになる。
まず、高さマップで自律移動体１０の後輪の車軸を基準とした高さｚ＝０となるグリッドと対応するフラグマップのグリッドに移動可能フラグを与える。
次に、説明のために高さマップでのある角度に注目する。距離ｒを進めていき障害物高さが保存されているグリッドを探索する。高さｚの値が０ではないグリッドを見つけたときに死角領域３の計算を行う。極座標系に高さを保存しているため障害物観測手段２０から障害物１００までの距離は既知であり、仮想点４の位置と合わせて死角領域３を幾何的に計算できる。以下に式（５）を示す。
First, a movable flag is given to the grid of the flag map corresponding to the grid where the height z = 0 with reference to the axle of the rear wheel of the autonomous mobile body 10 in the height map.
Next, for the sake of explanation, attention is paid to a certain angle in the height map. The distance r is advanced to search for a grid in which obstacle heights are stored. A blind spot area 3 is calculated when a grid whose height z is not 0 is found. Since the height is stored in the polar coordinate system, the distance from the obstacle observing means 20 to the obstacle 100 is known, and the blind spot area 3 can be geometrically calculated along with the position of the virtual point 4. Equation (5) is shown below.
図１０に式（５）に用いている記号の意味を示す。図１０において自律移動体１０の右横に記載しているグリッドは、白色が移動可能領域１、黒色が障害物占有領域２、灰色が死角領域３を示している。ψはｚ軸と仮想点４と障害物１００の高さを結んだ線分がなす角度、ｄunknownは求めようとしている障害物１００による死角領域距離、ｈobsは高さマップに保存されている障害物高さを、ｒobsは障害物１００までの仮想点４からの平面距離を、ｈvelodyneは仮想点４の高さを表している。
図１０内の三角形ＡＢＣと三角形ＢＤＥの相似関係を用いることで死角領域距離ｄunknownを幾何的に求めることができる。フラグマップの各グリッドにおける初期設定は死角フラグであるため、求められた死角領域３内でのフラグ付の必要はなく、計算に用いた障害物高さが保存されているグリッドから死角領域距離ｄunknown分のグリッドを飛ばし、次の障害物高さが保存されているグリッドを探索する。これをすべての角度で行い、フラグマップでの移動可能フラグ及び死角フラグのフラグ付を行う。
FIG. 10 shows the meaning of the symbols used in equation (5). In FIG. 10, the grid described on the right side of the autonomous mobile body 10 indicates the movable area 1 in white, the obstacle occupation area 2 in black, and the blind spot area 3 in gray. ψ is an angle formed by a line segment connecting the z-axis, the virtual point 4 and the height of the obstacle 100, d unknown is a blind spot area distance of the obstacle 100 to be obtained, and h obs is stored in the height map. The obstacle height, r obs represents the plane distance from the virtual point 4 to the obstacle 100, and h velodyne represents the height of the virtual point 4.
The blind spot area distance d unknown can be geometrically obtained by using the similarity between the triangle ABC and the triangle BDE in FIG. Since the blind spot flag is initially set in each grid of the flag map, it is not necessary to attach a flag in the blind spot area 3 obtained, and the blind spot area distance d from the grid in which the obstacle height used in the calculation is stored. Skip the unknown grid and search for the grid where the next obstacle height is stored. This is performed at all angles, and the flag of the movable flag and the blind spot flag in the flag map are added.
図１１は死角領域内に障害物が存在している場合や障害物高さが保存されたグリッドが連続している場合の問題点を説明する図である。図１１において自律移動体１０の右横に記載しているグリッドは、白色が移動可能領域１、黒色が障害物占有領域２、灰色が死角領域３を示している。
障害物高さが保存されたグリッドを探索する際には仮想点から近いグリッドから順に探索していくと、死角領域距離ｄunknownが計算されると死角領域距離に相当するグリッドでの障害物探索は行わず、次の障害物高さが保存されているグリッドを探索してしまうため、図１１のように、求めた死角領域距離ｄunknown内に障害物高さが保存されたグリッドが存在した場合、本来死角となる領域に対して死角フラグを与えることができない。よって、死角領域距離ｄunknown内に障害物高さが保存されたグリッドが存在した場合でも死角領域距離ｄunknownが正確に計算できるようにすることが好ましい。
FIG. 11 is a diagram illustrating a problem in a case where an obstacle is present in a blind spot area or in a case where grids storing obstacle heights are continuous. In FIG. 11, the grid described on the right side of the autonomous mobile body 10 indicates the movable area 1 in white, the obstacle occupation area 2 in black, and the blind spot area 3 in gray.
When searching for a grid in which obstacle heights are stored, the search is performed in order from the grid closest to the virtual point. When the blind spot area distance d unknown is calculated, an obstacle search is performed on a grid corresponding to the blind spot area distance. Is not performed, and a grid in which the next obstacle height is stored is searched. Therefore, as shown in FIG. 11, there is a grid in which the obstacle height is stored within the obtained blind spot area distance d unknown . In this case, a blind spot flag cannot be given to an area that is originally a blind spot. Therefore, it is preferable that the blind spot distance d unknown unknown within the obstacle height blind spot distance d unknown unknown even if the stored grid was present to be able to accurately calculate.
死角領域内に障害物が存在している場合や障害物高さが保存されたグリッドが連続している場合でも死角領域距離ｄunknownが正確に計算されるには、以下の手順で死角領域３を決定する。
（１）障害物高さが保存されたグリッドで計算を行う前に、１つ隣のグリッドに障害物高さが保存されているか否かを確認する。保存されている場合は現在のグリッドで死角領域距離ｄunknownの計算は行わずに１つ隣のグリッドへと進める。これを障害物高さが保存されたグリッドに隣接したグリッドがｚ＝０になるまで繰返す。
（２）連続する障害物占有グリッドの中で距離ｒが最も大きいもので死角領域距離ｄunknownを計算する。
（３）（２）で求めた死角領域距離ｄunknown内に障害物高さが保存されているグリッドが存在するか否かを確認する。存在する場合は死角領域距離ｄunknownを計算する。
In order to accurately calculate the blind spot area distance d unknown even when an obstacle is present in the blind spot area or when the grid in which the obstacle height is stored is continuous, the blind spot area 3 is calculated by the following procedure. To determine.
(1) Before performing calculation on a grid in which obstacle heights are stored, it is checked whether the obstacle height is stored in the next grid. If it is stored, the calculation proceeds to the next grid without calculating the blind spot distance d unknown in the current grid. This is repeated until the grid adjacent to the grid in which the obstacle height is stored becomes z = 0.
(2) The blind spot area distance d unknown is calculated with the largest distance r among the continuous obstacle occupancy grids.
(3) It is confirmed whether or not there is a grid in which the obstacle height is stored within the blind spot area distance d unknown obtained in (2). If it exists, the blind spot area distance d unknown is calculated.
図１２は死角領域内の障害物を考慮した死角領域の決定方法を示す図である。図１２において自律移動体１０の右横に記載しているグリッドは、白色が移動可能領域１、黒色が障害物占有領域２、灰色が死角領域３を示している。
図１２に示すように、障害物高さが保存されたグリッドがｒ方向に連続する場合は、連続するグリッドの中で最も距離ｒが大きい値のもので死角領域３の計算を行い、死角領域３内に障害物１００が無いようにする。それでも死角領域３内に障害物１００がある場合、その障害物１００の高さを用い、再度死角領域距離ｄunknownを計算する。
FIG. 12 is a diagram illustrating a method of determining a blind spot area in consideration of an obstacle in the blind spot area. In FIG. 12, the grid described on the right side of the autonomous mobile body 10 indicates the movable area 1 in white, the obstacle occupation area 2 in black, and the blind spot area 3 in gray.
As shown in FIG. 12, when the grid in which the obstacle height is stored is continuous in the r direction, the blind spot area 3 is calculated using the grid having the largest distance r among the continuous grids, and the blind spot area is calculated. 3 so that there is no obstacle 100 inside. If the obstacle 100 still exists in the blind spot area 3, the blind spot area distance d unknown is calculated again using the height of the obstacle 100.
フラグマップのすべてのグリッドでフラグ付が完了した後に障害物マップの移動可能領域１を決定する。移動可能領域１の決定は以下の手順で行われる。
（１）ｘ−ｙ座標系でのグリッドマップのグリッドｍx,yを極座標系に変換し、グリッドの仮想点４からの距離ｒと角度ψを取得する。
（２）（１）で得られた距離ｒと角度ψを基にフラグマップのグリッドｍψ,rに保存されたフラグが移動可能フラグか死角フラグかを確認する。フラグが移動可能フラグならばｍx,yを移動可能領域１に設定する。
（３）全グリッドで上記（２）を行い障害物マップを完成する。
After flagging is completed in all grids of the flag map, the movable area 1 of the obstacle map is determined. The determination of the movable area 1 is performed in the following procedure.
(1) The grid mx, y of the grid map in the xy coordinate system is converted to the polar coordinate system, and the distance r and the angle か ら from the virtual point 4 of the grid are obtained.
(2) Based on the distance r and the angle ψ obtained in (1), whether the flag stored in the grid m ψ, r of the flag map is a movable flag or a blind spot flag is checked. If the flag is a movable flag, m x, y is set in the movable area 1.
(3) Perform the above (2) on all grids to complete the obstacle map.
本発明は、特に有人の自動運転自動車に適用することで、搭乗者に安心感を与える自動運転を実現できる。 The present invention, particularly when applied to a manned automatic driving vehicle, can realize automatic driving that gives a passenger a sense of security.
１ 移動可能領域
２ 障害物占有領域
３ 死角領域
４ 仮想点（搭乗者）
１０ 自律移動体
２０ 障害物観測手段
３０ 障害物マップ生成装置
３１ 障害物情報取得部
３２ 算出部
３３ 領域決定部
３４ 仮想点設定部
３５ 仮想領域決定部
３６ 障害物マップ作成部
４０ 移動制御手段
１００ 障害物
1 movable area 2 obstacle occupation area 3 blind spot area 4 virtual point (passenger)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Autonomous mobile body 20 Obstacle observing means 30 Obstacle map generating device 31 Obstacle information obtaining unit 32 Calculating unit 33 Area deciding unit 34 Virtual point setting unit 35 Virtual region deciding unit 36 Obstacle map creating unit 40 Movement control unit 100 Obstacle object
Claims (6)
前記障害物観測手段によって観測された前記障害物の前記情報を取得する障害物情報取得部と、
前記障害物情報取得部によって取得された前記障害物の前記情報に基づき、前記障害物の位置を算出する算出部と、
前記障害物観測手段が設置された位置とは異なる位置を仮想点として設定する仮想点設定部と、
前記仮想点設定部に設定された前記仮想点の位置及び前記算出部によって算出された前記障害物の位置に基づき、前記仮想点の位置を基点として前記移動可能領域及び前記死角領域を決定する仮想領域決定部とを備えることを特徴とする障害物マップ生成装置。 Using information on obstacles observed by the obstacle observing means provided in the autonomous mobile, a movable area in which the autonomous mobile can move, and an obstacle occupied area in which the obstacle is present, An obstacle map generation device that generates an obstacle map in which a blind spot area where the movable area is unknown or not is represented,
Obstacle information acquisition unit for acquiring the information of the obstacle observed by the obstacle observation means,
Based on the information of the obstacle acquired by the obstacle information acquisition unit, a calculation unit that calculates the position of the obstacle,
A virtual point setting unit that sets a position different from the position where the obstacle observation unit is installed as a virtual point,
Based on the position of the virtual point set in the virtual point setting unit and the position of the obstacle calculated by the calculation unit, the movable area and the blind spot area are determined based on the position of the virtual point. An obstacle map generation device, comprising: an area determination unit.
前記仮想点設定部は、さらに前記仮想点の高さを設定し、
前記仮想領域決定部は、前記仮想点設定部に設定された前記仮想点の位置及び前記仮想点の高さと、前記算出部によって算出された前記障害物の位置及び前記障害物の高さとに基づき、前記仮想点の位置及び前記仮想点の高さを基点として前記移動可能領域及び前記死角領域を決定することを特徴とする請求項１に記載の障害物マップ生成装置。 The calculation unit further calculates the height of the obstacle,
The virtual point setting unit further sets a height of the virtual point,
The virtual area determination unit is based on the position of the virtual point and the height of the virtual point set in the virtual point setting unit, and the position of the obstacle and the height of the obstacle calculated by the calculation unit. The obstacle map generating apparatus according to claim 1, wherein the movable area and the blind spot area are determined based on a position of the virtual point and a height of the virtual point.
前記障害物の位置を示す障害物点を直交座標系のグリッドマップに表し、
前記障害物点が表されたグリッドを前記障害物占有領域として決定し、
前記障害物占有領域として決定された前記グリッドを極座標系に変換して前記障害物の高さを保存し、
前記仮想点の高さと前記障害物の高さを用いて、極座標グリッドマップ上に移動可能フラグ及び死角フラグのフラグ付けを行い、
前記直交座標系のグリッドマップの前記グリッドを極座標系に変換して、前記グリッドの前記仮想点からの距離と角度を取得し、
前記グリッドについて、前記仮想点からの前記距離と前記角度に基づいて、前記極座標グリッドマップにおける前記移動可能フラグ及び前記死角フラグとの対応付けを行い、前記移動可能領域及び前記死角領域を決定することを特徴とする請求項２に記載の障害物マップ生成装置。 The virtual area determination unit,
Obstacle points indicating the position of the obstacle are represented on a grid map of a rectangular coordinate system,
Determine the grid represented by the obstacle points as the obstacle occupation area,
Convert the grid determined as the obstacle occupied area to a polar coordinate system and save the height of the obstacle,
Using the height of the virtual point and the height of the obstacle, perform flagging of a movable flag and a blind spot flag on the polar coordinate grid map,
Convert the grid of the grid map of the rectangular coordinate system to a polar coordinate system, to obtain the distance and angle from the virtual point of the grid,
For the grid, based on the distance and the angle from the virtual point, associate the movable flag and the blind spot flag in the polar grid map, and determine the movable area and the blind spot area. The obstacle map generation device according to claim 2, wherein:
障害物の情報を観測する障害物観測手段と、
前記障害物マップ生成装置によって生成された障害物マップに基づいて移動制御を行う移動制御手段とを備え、
前記移動制御手段は、他経路への合流時、車線変更時、又は相対的に優先度の低い経路から他経路への進入時は、前記仮想領域決定部によって決定された前記移動可能領域及び前記死角領域が反映された前記障害物マップに基づいて前記移動制御を行うことを特徴とする自律移動体。 An obstacle map generation device according to any one of claims 1 to 3,
Obstacle observing means for observing obstacle information;
Movement control means for performing movement control based on the obstacle map generated by the obstacle map generation device,
The movement control unit is configured to control the movable area and the movable area determined by the virtual area determination unit when merging to another route, when changing lanes, or when entering a different route from a relatively low priority route. An autonomous moving object, wherein the movement control is performed based on the obstacle map reflecting a blind spot area.
前記移動制御手段は、前記他経路への合流時、前記車線変更時、又は前記相対的に優先度の低い経路から他経路への進入時において、動作開始後に衝突可能性がある前記障害物が検知された場合に前記自律移動体の移動を止める停止制御モードと、前記自律移動体の速度を上昇させる加速制御モードとを有し、
前記仮想点の位置を基点として決定された前記死角領域が所定値よりも大きい場合には前記停止制御モードが選択され、
前記仮想点の位置を基点として決定された前記死角領域が所定値以下のときには前記加速制御モードが選択されることを特徴とする請求項５に記載の自律移動体。
The virtual point setting unit sets the virtual point behind the obstacle observing means disposed at the front end,
The movement control unit may be configured such that when the vehicle merges with the other route, when the lane is changed, or when the vehicle enters the other route from the relatively low-priority route, the obstacle that may collide after the start of the operation is A stop control mode for stopping the movement of the autonomous mobile when detected, and an acceleration control mode for increasing the speed of the autonomous mobile,
When the blind spot area determined based on the position of the virtual point is larger than a predetermined value, the stop control mode is selected,
The autonomous mobile according to claim 5, wherein the acceleration control mode is selected when the blind spot area determined based on the position of the virtual point is equal to or less than a predetermined value.
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