JP2020187126A - 無人運転車のナビゲーション設備 - Google Patents

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Abstract

【課題】ゴルフ場において走行する無人運転車に正確なナビゲーション結果を安定的に提供する無人運転車のナビゲーション設備を提供する。【解決手段】無人運転車のナビゲーション設備１００は、三次元光学レーダーモジュールを含む第一ナビゲーション装置１、全地球航法衛星システムモジュールを含む第二ナビゲーション装置２及び運動制御モジュールを含む運動制御装置３を備える。運動制御装置は、第一ナビゲーション装置及び第二ナビゲーション装置それぞれの信頼水準及び第一ナビゲーション装置の第一ナビゲーション結果及び第二ナビゲーション装置の第二ナビゲーション結果のいずれか一つに基づいて、運転エリアにおいて無人運転車を無人運転させる。【選択図】図１

Description

本発明は無人運転車に関するものであり、特に無人運転車のナビゲーション設備に関するものである。
無人運転車、あるいは自動運転車やＡＩ運転車は、環境検知結果に基いて僅かな人の手動操作により、或いはまったく人の手動操作によらずに自動に走行する車両である。近年、車両の進路判断、指令の伝導や機関の稼動などの研究に対する投資につれて、無人運転車の技術は飛躍的な発展を遂げた。
無人運転車の走行はナビゲーション設備に頼っていて、ルートの判断と走行状況の対応のいずれも、ナビゲーション設備が正確のポジションニングに基くからこそ正確な判断を下し、正確なナビゲーション結果を得ることができる。
現在では、無人運転車の応用の主流の一つは限られたエリア内において高レベル（レベル４以上）の無人運転を行うことである。このような応用において、無人運転車は通常、限られたエリア内の一般車道を沿って走行を行うもので、このような車道の舗装状態及び道路環境がシンプルであるため、市販のナビゲーション装置も対応でき、使用に適するナビゲーション結果を提供することができる。
しかしながら、無人運転車がゴルフ場のフェアウェイとカート道両方で走行するゴルフカートに応用される場合、舗装状態及び道路環境がシンプルではなくなり、カート道のアスファルトやフェアウェイの芝によって大きく変化するため、従来のナビゲーション装置は無人運転車がカート道を走行する時にしか適切なナビゲーション結果を提供することができず、フェアウェイを走行する時には誤判断や迷走が起りうる。
前述のように、従来のナビゲーション装置は舗装状態及び道路環境など条件の劇的な変化に対応できず、無人運転車技術がゴルフ場に応用できないという問題がある。
したがって、本発明の目的はゴルフ場において走行する無人運転車に正確なナビゲーション結果を安定的に提供する無人運転車のナビゲーション設備を提供する。
本発明が従来の技術問題を解決するために用いる技術手段はゴルフ場のカート道を運転エリアとして、前記運転エリアにおいて無人運転車をナビゲーションする無人運転車のナビゲーション設備であって、三次元光学レーダーモジュール、前記三次元光学レーダーモジュールに連接される第一ポジションニングモジュール、前記第一ポジションニングモジュールに連接される第一ルート決定モジュールが含まれ、前記三次元光学レーダーモジュールが検知すること及び前記第一ポジションニングモジュールと前記第一ルート決定モジュールが計算することにより前記運転エリアの第一ナビゲーション結果が得られる第一ナビゲーション装置と；全地球航法衛星システムモジュール、前記全地球航法衛星システムモジュールに連接される第二ポジションニングモジュール、前記第二ポジションニングモジュールに連接される第二ルート決定モジュールが含まれ、前記全地球航法衛星システムモジュールが検知すること及び前記第二ポジションニングモジュールと前記第二ルート決定モジュールが計算することにより前記運転エリアの第二ナビゲーション結果が得られる第二ナビゲーション装置と；運動制御モジュール及び前記運動制御モジュールに連接されるナビゲーション切替モジュールが含まれ、前記ナビゲーション切替ジュールが設置されて前記第一ナビゲーション結果と前記第二ナビゲーション結果それぞれの信頼水準に基づいて、前記運動制御モジュールを前記第一ナビゲーション装置から前記第二ナビゲーション装置に連接されるように切り替わる、あるいは前記運動制御モジュールを前記第二ナビゲーション装置から前記第一ナビゲーション装置に連接されるように切り替わることにより、前記運動制御モジュールが前記無人運転車を前記第一ナビゲーション装置の前記第一ナビゲーション結果及び前記第二ナビゲーション装置の前記第一ナビゲーション結果のいずれか一つに基づいて前記運転エリアにおいて無人運転させる運動制御装置と、が含まれ、前記第一ナビゲーション装置のナビゲーション信頼水準は前記三次元光学レーダーモジュール及び前記第一ポジションニングモジュールそれぞれの運算確率モデルによって取得され、前記第二ナビゲーション装置のナビゲーション信頼水準は前記全地球航法衛星システムモジュール及び前記第二ポジションニングモジュールの運算情報及び前記無人運転車の車両動態と道路動態キャプチャー情報によって取得されることを特徴とする無人運転車のナビゲーション設備を提供することである。
本発明の一つの実施形態では前記第一ポジションニングモジュールがスラム(Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ，ＳＬＡＭ)モジュールであることを特徴とする無人運転車のナビゲーション設備を提供する。
本発明の一つの実施形態では前記第一ポジショニングモジュールに使用されるマップデータが高精度電子マップデータを含むことを特徴とする無人運転車のナビゲーション設備を提供する。
本発明の一つの実施形態では前記高精度電子マップデータがレーザーポイントクラウドマップ、地理情報システムマップデータ及び経緯座標データを含むことを特徴とする無人運転車のナビゲーション設備を提供する。
本発明の一つの実施形態では前記第二ポジショニングモジュールが慣性測定ユニット、カルマンフィルターユニット、マップマッチングユニット及びポジションエンハンスメントユニットを含み、前記カルマンフィルターが前記全地球航法衛星システムモジュール及び前記慣性測定ユニットに連接され、前記マップマッチングユニットが前記カルマンフィルターモジュールに連接されて、前記ポジションエンハンスメントユニットが前記マップマッチングユニットに連接されることを特徴とする無人運転車のナビゲーション設備を提供する。
本発明の一つの実施形態では前記第二ポジションニングモジュールに使用されるマップデータが地理情報システムマップデータ及び経緯座標データを含むことを特徴とする無人運転車のナビゲーション設備を提供する。
本発明の技術手段により、無人運転車のナビゲーション設備は舗装状態及び道路環境などの条件の変化に対応して、より高い信頼水準を持つナビゲーション結果を任意に選ぶことができる。これにより、無人運転車が一般道路、ゴルフ場のフェアウェイを走行し、或いは両者の間を行き来しても、無人運転車のナビゲーション設備が正確なナビゲーション結果を安定に提供することができ、無人運転車が誤判や迷走することを避け、乗員の安全を保護して、良好な乗車体験を提供することができる。さらに、本発明の無人運転車のナビゲーション設備が二つのナビゲーション装置を交替に使用しているので、ナビゲーション設備としては異なる舗装状態及び道路環境によってそれぞれに対して汎用性が低いが独特性が高く、かつ安価であるナビゲーション装置を選ぶことができ、同時に複数の道路条件に対応するために汎用性が高いが高価である一つのナビゲーション装置を使用する必要がない。故に、本発明の無人運転車のナビゲーション設備は従来の技術より生産コストの面で優れている。
本発明の一つの実施形態の無人運転車のナビゲーション設備を示す図である。 本発明の一つの実施形態の無人運転車のナビゲーション設備を使用する無人運転車がゴルフ場に運用されることを示す図である。
以下では、図1及び図２に基いて本発明の実施形態について説明する。該当説明は本発明の実施形態の一つの例示にすぎず、本発明の実施形態を限定するものではない。
図１及び図２が示すように、本発明の一つの実施による無人運転車のナビゲーション設備１００はゴルフ場のフェアウェイを運転エリアＡにして、運転エリアＡにおいて無人運転車Ｃをナビゲートする。前記無人運転車のナビゲーション設備１００には：第一ナビゲーション装置１、第二ナビゲーション装置２及び運動制御装置３が含まれる。
図１が示すように、前記第一ナビゲーション装置１には、三次元光学レーダーモジュール１１、第一ポジションニングモジュール１２及び第一ルート決定モジュール１３が含まれる。前記第一ポジショニングモジュール１２が前記三次元光学モジュール１１に連接され、前記第一ルート決定モジュール１３が前記第一ポジショニングモジュール１２に連接されて、前記三次元光学レーダーモジュール１１による検知及び前記第一ポジションニングモジュール１２と前記第一ルート決定モジュール１３の計算により前記運転エリアＡの第一ナビゲーション結果Ｎ１が得られる。
具体的に言うと、前記三次元光学レーダーモジュールはライダ（ｌｉｇｈｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒａｎｇｉｎｇ；ＬｉＤＡＲ）モジュールを用いる。ライダは光学リモートセンシング技術であり、その原理はパルスレーザーで対象を照射し、センサによって反射パルスが計測されることにより対象との距離を計測する。前記第一ポジショニングモジュール１２は本実施形態ではスラム（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ；ＳＬＡＭ）モジュールであり、スラムの概念としては未知な環境の地図を構築或いは更新する同時に位置のトレスをして、自己位置推定と環境地図作成を同時に行う目的を達成すものである。前記第一ルートきめモジュール１３は経路計画（Ｐａｔｈ Ｐｌａｎｎｉｎｇ）の執行に使用され、シミュレーションを行い無人運転車の移動経路を得る。
図１が示すように、本発明の実施形態の無人運転車のナビゲーション設備１００によると、前記第一ポジショニングモジュール１２に使用されるマップデータが高精度電子マップ（ＨＤ Ｍａｐ）データＭを含み、本実施形態において、前記高精度電子マップデータＭがレーザーポイントクラウドマップ（Ｌａｓｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｃｌｏｕｄ Ｍａｐ）データＭ１、地理情報システム（Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ；ＧＩＳ）マップデータＭ２及び経緯座標データＭ３を含む。具体的に言うと、本実施形態では、前記第一ナビゲーション装置１が前記三次元光学レーダーモジュール１１などで提供される感知情報を運用し、レーザーポイントクラウドマップデータＭ１、地理情報システムマップデータＭ２及び経緯座標データＭ３を含む前記高精度電子マップデータＭを使用して、自己位置推定を達成し、前記運転エリアＡに対する前記第一ナビゲーション結果Ｎ１を得る。
図１が示すように、前記第二ナビゲーション装置２には全地球航法衛星システムモジュール２１、第二ポジションニングモジュール２２及び第二ルート決定モジュール２３が含まれる。前記第二ポジションニングモジュール２２が前記全地球航法衛星システムモジュール２１に連接され、前記第二ルート決定モジュールと２３が前記第二ポジションニングモジュール２２に連接されて、前記全地球航法衛星システムモジュール２１による検知及び前記第二ポジションニングモジュール２２と前記第二ルート決定モジュール２３の計算により前記運転エリアＡの第二ナビゲーション結果Ｎ２を得る
具体的に言うと、前記全地球航法衛星システムモジュール２１は全地球航法衛星システム（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ；ＧＮＳＳ）、例えばアメリカの全地球測位システム（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ；ＧＰＳ）、を使用するモジュールである。図１が示すように、前記第二ポジショニングモジュール２２が本実施形態において、慣性測定ユニット２２１、カルマンフィルター（Ｋａｌｍａｎ Ｆｉｌｔｅｒ）ユニット２２２、マップマッチング（Ｍａｐ Ｍａｔｃｈｉｎｇ）ユニット２２３及びポジションエンハンスメント（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）ユニット２２４を含み、前記カルマンフィルターユニット２２２が前記全地球航法衛星システムモジュール２１及び前記慣性測定ユニット２２１に連接され、前記マップマッチングユニット２２３が前記カルマンフィルターユニット２２２に連接されて、前記ポジションエンハンスメントユニット２２４が前記マップマッチングユニット２２３に連接される。前記第二ルート決定モジュール２３も経路設計を執行するモジュールであり、シミュレーションに使用されて無人運転車の運動経路を得る。
図１が示すように、本発明の実施形態の無人運転車のナビゲーション設備１００によると、前記第二ポジションニングモジュール２２に使用されるマップデータは地理情報システムマップデータＭ２及び経緯座標データＭ３を含む。同様に、前記第二ナビゲーション装置２２は全地球航法衛星システムモジュール２１などによる検知情報を使用し、前記地理情報システムマップデータＭ２及び経緯座標データＭ３を使用して、自己位置推定を達成し、前記運転エリアＡに対する第二ナビゲーション結果Ｎ２を得る。
前記運動制御装置３はナビゲーション切替モジュール３１及び運動制御モジュール３２を含む。前記ナビゲーション選択切り替えモジュール３１が前記運動制御モジュール３２に連接され、前記ナビゲーション切替ジュール３１が前記第一ナビゲーション装置１と前記第二ナビゲーション装置２それぞれの信頼水準Ｌ１、Ｌ２に基づいて、前記運動制御モジュール３２を前記第一ナビゲーション装置１から前記第二ナビゲーション装置２に連接されるように切り替わり、あるいは前記運動制御モジュール３２を前記第二ナビゲーション装置２から前記第一ナビゲーション装置１に連接されるように切り替わるように設置されることにより、前記運動制御モジュール３２が前記無人運転車Ｃを前記第一ナビゲーション装置１の前記第一ナビゲーション結果Ｎ１及び前記第二ナビゲーション装置２の前記第二ナビゲーション結果Ｎ２のいずれか一つに基づいて前記運転エリアＡにおいて無人運転させる。
本発明の実施形態の無人運転車のナビゲーション設備１００によると、前記ナビゲーション信頼水準Ｌ１、Ｌ２とは前記第一ナビゲーション装置１の第一ナビゲーション結果Ｎ１及び前記第二ナビゲーション装置２の第二ナビゲーション結果Ｎ２の信頼水準（Ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ Ｌｅｖｅｌ）の推定値である。信頼水準（Ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ Ｌｅｖｅｌ）は統計学において対象結果の正確さを評価するために使われるものであり、即ち、信頼できる程度の目印である。本発明においては、前記第一ナビゲーション装置１のナビゲーション信頼水準Ｌ１及び前記第二ナビゲーション装置２のナビゲーション信頼水準Ｌ２はそれぞれ前記第一ナビゲーション装置１のナビゲーション結果Ｎ１及び前記第二ナビゲーション装置２のナビゲーション結果Ｎ２を評価するために使われ、前記第一ナビゲーション装置１のナビゲーション信頼水準Ｌ１は前記三次元光学レーダーモジュール１１及び前記第一ポジションニングモジュール１２の運算確率モデルによって取得され、前記第二ナビゲーション装置２のナビゲーション信頼水準Ｌ２は前記全地球航法衛星システムモジュール２１及び前記第二ポジションニングモジュール２２の運算情報及び前記無人運転車Ｃの車両動態と道路動態キャプチャー情報によって取得される。
図２が示すように、前記無人運転車のナビゲーション設備１００が使用される無人運転車Ｃがゴルフ場（前記運転エリアＡ）に応用される場合、前記無人運転車がカート道を走行するとき、前記無人運転車のナビゲーション設備１００はより高いナビゲーション信頼水準値を持つナビゲーション結果（例えば、第一ナビゲーション結果Ｎ１）を選ぶことができ、それに基づいて前記無人運転車Ｃを制御して前記運転エリアＡにおいて無人運転させる。そして、舗装状態及び道路環境の劇的な変化（例えば、カート道からフェアウェイに入り、またはフェアウェイからカート道に戻る）に応じて、前記無人運転車のナビゲーション設備１００は任意に現時点でより高い信頼水準を持つナビゲーション結果を選ぶことができる（例えば、前記第一ナビゲーション結果Ｎ１を選ぶことから前記第二ナビゲーション結果Ｎ２を選ぶように切り替わり、または前記第二ナビゲーション結果Ｎ２の選択から前記第一ナビゲーション結果Ｎ１の選択に戻る）。これにより前記無人運転車Ｃを制御して前記運転エリアＡにおいて無人運転させる。当然、ナビゲーション結果の切り替え選択方法は前述のより高いナビゲーション信頼水準値を持つナビゲーション結果を選ぶ方法に限らない。他の実施形態においては、前記第一ナビゲーション装置１のナビゲーション信頼水準Ｌ１及び前記第二ナビゲーション装置２のナビゲーション信頼水準Ｌ２それぞれに対して切り替えるための閾値を設けることができ（上限閾値及び／または下限閾値）、現在選ばれているナビゲーション結果のナビゲーション信頼水準値が下限閾値を下回るとき及び／または選ばれていないナビゲーション結果の信頼水準値が上限閾値を上回るときだけ、前記ナビゲーション切り替えモジュール３１がナビゲーション装置の切り替えを行う。
前述の技術により、本発明の無人運転車のナビゲーション設備１００は舗装状態及び道路環境など条件に応じて、より高い信頼水準を持つナビゲーション結果（前記第一ナビゲーション結果Ｎ１及び前記第二ナビゲーション結果Ｎ２から一つ）を任意に選ぶことができる。これにより、前記無人運転車Ｃが一般道路、ゴルフ場のフェアウェイを走行し、或いは両者の間を行き来しても、前記無人運転車のナビゲーション設備１００が正確なナビゲーション結果を安定に提供することができ、無人運転車Ｃが誤判や迷走することを避け、乗員の安全を保護して、良好な乗車体験を提供する。さらに、本発明の無人運転車のナビゲーション設備１００は二つのナビゲーション装置（前記第一ナビゲーション装置１及び前記ナビゲーション装置２）を交代させながら使用される。よって、ナビゲーション設備としては異なる舗装状態及び道路環境によってそれぞれに対して汎用性が低いが独特性が高く、かつ安価であるナビゲーション装置を選ぶことができ、同時に複数の道路条件に対応するために汎用性が高い上に高価である一つのナビゲーション装置を使用する必要がない。故に、本発明の無人運転車のナビゲーション設備１００は従来の技術より生産コストの面で優れている。
本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。
１００ 無人運転車ナビゲーション設備
１ 第一ナビゲーション装置
１１ 三次元光学レーダーモジュール
１２ 第一ポジションニングモジュール
１３ 第一ルート決定モジュール
２ 第二ナビゲーションモジュール
２１ 全地球全地球航法衛星システムモジュール
２２ 第二ポジションニングモジュール
２２１ 慣性測定ユニット
２２２ カルマンフィルターユニット
２２３ マップマッチングユニット
２２４ ポジションエンハンスメントユニット
２３ 第二ルート決定モジュール
３ 運動制御装置
３１ ナビゲーション切替モジュール
３２ 運動制御モジュール
Ａ 運転エリア
Ｃ 無人運転車
Ｌ１ ナビゲーション信頼水準
Ｌ２ ナビゲーション信頼水準
Ｍ 高精度電子マップデータ
Ｍ１ レーザーポイントクラウドマップデータ
Ｍ２ 地理情報システムマップデータ
Ｍ３ 経緯座標データ
Ｎ１ 第一ナビゲーション結果
Ｎ２ 第二ナビゲーション結果

Claims (6)

  1. ゴルフ場のカート道を運転エリアとして、前記運転エリアにおいて無人運転車をナビゲーションする無人運転車のナビゲーション設備であって、
    三次元光学レーダーモジュール、前記三次元光学レーダーモジュールに連接される第一ポジションニングモジュール、前記第一ポジションニングモジュールに連接される第一ルート決定モジュールが含まれ、前記三次元光学レーダーモジュールが検知すること及び前記第一ポジションニングモジュールと前記第一ルート決定モジュールが計算することにより前記運転エリアの第一ナビゲーション結果が得られる第一ナビゲーション装置と；
    全地球航法衛星システムモジュール、前記全地球航法衛星システムモジュールに連接される第二ポジションニングモジュール、前記第二ポジションニングモジュールに連接される第二ルート決定モジュールが含まれ、前記全地球航法衛星システムモジュールが検知すること及び前記第二ポジションニングモジュールと前記第二ルート決定モジュールが計算することにより前記運転エリアの第二ナビゲーション結果が得られる第二ナビゲーション装置と；
    運動制御モジュール及び前記運動制御モジュールに連接されるナビゲーション切替モジュールが含まれ、前記ナビゲーション切替ジュールが設置されて前記第一ナビゲーション装置と前記第二ナビゲーション装置それぞれの信頼水準に基づいて、前記運動制御モジュールを前記第一ナビゲーション装置から前記第二ナビゲーション装置に連接されるように切り替わり、あるいは前記運動制御モジュールを前記第二ナビゲーション装置から前記第一ナビゲーション装置に連接されるように切り替わることにより、前記運動制御モジュールが前記無人運転車を前記第一ナビゲーション装置の前記第一ナビゲーション結果及び前記第二ナビゲーション装置の前記第二ナビゲーション結果のいずれか一つに基づいて前記運転エリアにおいて無人運転させる運動制御装置と、が含まれ、
    前記第一ナビゲーション装置のナビゲーション信頼水準は前記三次元光学レーダーモジュール及び前記第一ポジションニングモジュールそれぞれの運算確率モデルによって取得され、
    前記第二ナビゲーション装置のナビゲーション信頼水準は前記全地球航法衛星システムモジュール及び前記第二ポジションニングモジュールそれぞれの運算情報及び前記無人運転車の車両動態と道路動態キャプチャー情報によって取得されることを特徴とする無人運転車のナビゲーション設備。
  2. 前記第一ポジションニングモジュールがスラム(Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ，ＳＬＡＭ)モジュールであることを特徴とする請求項１に記載の無人運転車のナビゲーション設備。
  3. 前記第一ポジショニングモジュールに使用されるマップデータが高精度電子マップデータを含むことを特徴とする請求項１に記載の無人運転車のナビゲーション設備。
  4. 前記高精度電子マップデータがレーザーポイントクラウドマップ、地理情報システムマップデータ及び経緯座標データを含むことを特徴とする請求項３に記載の無人運転車のナビゲーション設備。
  5. 前記第二ポジショニングモジュールが慣性測定ユニット、カルマンフィルターユニット、マップマッチングユニット及びポジションエンハンスメントユニットを含み、前記カルマンフィルターユニットが前記全地球航法衛星システムモジュール及び前記慣性測定ユニットに連接され、前記マップマッチングユニットが前記カルマンフィルターユニットに連接されて、前記ポジションエンハンスメントユニットが前記マップマッチングユニットに連接されることを特徴とする請求項１に記載の無人運転車のナビゲーション設備。
  6. 前記第二ポジションニングモジュールに使用されるマップデータが地理情報システムマップデータ及び経緯座標データを含むことを特徴とする請求項１または５に記載の無人運転車のナビゲーション設備。
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