JP2021124898A - 運転支援装置、車両、及び、運転支援方法 - Google Patents

運転支援装置、車両、及び、運転支援方法 Download PDF

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Abstract

【課題】より好適な駐車支援又は出庫支援が可能な運転支援装置を提供すること。
【解決手段】車両1の運転を支援する運転支援装置であって、教師走行モードにおいて、ユーザの運転操作により車両1が走行した際の移動経路を記憶し、移動経路を終点側から始点側に向かうように反転させた目標経路に係る教師データD1を生成する教師データ生成部130と、車両1の周囲環境を監視する周囲センサ40のセンサ情報に基づいて、車両1の現在位置を推定する位置推定部140と、ユーザからの自動走行モードの実行指令を受け付けた場合、車両1が目標経路に沿って走行するように、車両1を、位置推定部140に推定される車両1の現在位置と、目標経路の各目標位置とに基づいて、フィードバック制御する車両制御部160と、を備える。
【選択図】図2B

Description

本開示は、運転支援装置、車両、及び、運転支援方法に関する。
一般に、家屋における駐車スペースは狭隘な箇所が多く、駐車が困難となる場合があるため、駐車や出庫を自動運転で行うことへのニーズが高い。
この種の自動運転を実現するため、様々な運転支援装置が知られている。この種の運転支援装置としては、例えば、ドライバが車両を所定の初期停止位置に停止させると、初期停止位置から目標駐車位置までの駐車走行を自動で支援する自動運転を行う。そして、かかる運転支援装置は、車両に搭載された各種センサにて駐車空間や当該車両の位置を自動認識し、ステアリング操作、アクセル操作、及びブレーキ操作等を自動的に行う。
特許文献1には、かかる自動運転を実現するため、車両に乗車するユーザ(以下、「ユーザ」と略称する)の運転操作により、駐車場外の所定位置から目標駐車位置まで車両を走行させ、その際の移動経路を教師データとして記憶しておくことで、その後の駐車シーンにおいて、車両を当該移動経路に沿って自動的に走行させる技術が開示されている。
特開2017−138664号公報
Mikael Persson et al."Lambda Twist: An Accurate Fast Robust Perspective Three Point (P3P) Solver.", ECCV 2018, pp 334-349,published in 2018, http://openaccess.thecvf.com/content_ECCV_2018/papers/Mikael_Persson_Lambda_Twist_An_ECCV_2018_paper.pdf
特許文献1に係る従来技術の運転支援装置によれば、ユーザの運転操作により、一回、教師走行(教師データを生成するためのユーザの運転操作による走行を意味する。以下同じ)を実行するだけで、その後は、自動的に駐車動作又は出庫動作を実行させることが可能となるため、かかる技術は、利便性が高いと言える。
しかしながら、狭隘な駐車スペースに無駄なく、もしくはユーザが日常的に好む場所(たとえば、通行のための場所を確保するために壁に寄せて駐車したい)に駐車動作させるための運転操作は、困難な場合が多く、教師走行自体が困難であったり、無用な切り返しを含んでしまう場合もある。
本開示は、上記問題点に鑑みてなされたもので、より好適な駐車支援又は出庫支援が可能な運転支援装置、車両、及び、運転支援方法を提供することを目的とする。
前述した課題を解決する主たる本開示は、
車両の運転を支援する運転支援装置であって、
教師走行モードにおいて、ユーザの運転操作により前記車両が走行した際の移動経路を記憶し、前記移動経路を終点側から始点側に向かうように反転させた目標経路に係る教師データを生成する教師データ生成部と、
前記車両の周囲環境を監視する周囲センサのセンサ情報に基づいて、前記車両の現在位置を推定する位置推定部と、
自動走行モードの実行指令を受け付けた場合、前記車両が前記目標経路に沿って走行するように、前記車両を、前記位置推定部に推定される前記車両の現在位置と、前記目標経路の各目標位置とに基づいて、フィードバック制御する車両制御部と、
を備える運転支援装置である。
又、他の局面では、
上記運転支援装置を備える車両である。
又、他の局面では、
車両の運転を支援する運転支援方法であって、
教師走行モードにおいて、ユーザの運転操作により前記車両が走行した際の移動経路を記憶し、前記移動経路を終点側から始点側に向かうように反転させた目標経路に係る教師データを生成する第1の処理と、
前記車両の周囲環境を監視する周囲センサのセンサ情報に基づいて、前記車両の現在位置を推定する第2の処理と、
自動走行モードの実行指令を受け付けた場合、前記車両が前記目標経路に沿って走行するように、前記車両を、前記第2の処理にて推定される前記車両の現在位置と、前記目標経路の各目標位置とに基づいて、フィードバック制御する第3の処理と、
を備える運転支援方法である。
本開示に係る運転支援装置によれば、より好適な駐車支援又は出庫支援が可能である。
車両の全体構成の一例を示すブロック図 運転支援装置の機能ブロック(教師走行モード時)の一例を示す図 運転支援装置の機能ブロック(自動走行モード時)の一例を示す図 教師走行モードで、車両が走行した際の移動経路の一例を示す図 自動走行モードで、車両が走行制御される移動経路の一例を示す図 教師走行モードにおける走行態様を示す図 自動走行モードにおける走行態様を示す図 教師データ生成部に生成される教師データの一例を示す図 教師データ生成部に生成される地図データの一例を示す図 位置推定部の処理の一例について、説明する図 車両の現在位置を基準にしたフィードバック制御を行わない場合(ここでは、デッドレコニングのみにより制御を行っている場合)の車両の移動経路の一例を示す図 車両制御部のより好ましい態様について、説明する図 運転支援装置が教師走行モード時に実行する動作の一例を示すフローチャート 運転支援装置が自動走行モード時に実行する動作の一例を示すフローチャート 変形例に係る運転支援装置が自動走行モード時に実行する動作の一例を示すフローチャート
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
[車両の全体構成]
以下、図1を参照して、一実施形態に係る車両の構成の一例について説明する。
図1は、車両1の全体構成の一例を示すブロック図である。
車両1は、運転支援装置10、車両駆動装置20、車載センサ30、車載カメラ40、外部記憶装置50、及び、HMI(Human Machine Interface)60を備えている。
車両駆動装置20は、車両1の走行に必要な駆動、制動、旋回運動を実現する手段であって、例えば、駆動モータ、動力伝達機構、ブレーキ装置、及びステアリング装置等とそれらを制御する電子運転支援装置とを含んで構成される。車両駆動装置20は、例えば、駆動モータで動力を生成し、当該動力を動力伝達機構(プロペラシャフト、デファレンシャルギヤ及びドライブシャフト等)を介して車輪に伝達して、車両1を走行させる。尚、本実施形態に係る車両駆動装置20は、自動走行モード時には、運転支援装置10によって動作制御が行われる。
車載センサ30は、車両1に搭載され、車両1の走行状態を検出する各種センサである。車載センサ30は、例えば、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、ステアリング装置の操舵角を検出する操舵角センサ、車両1の前後方向に作用する加速度を検出する加速度センサ、車両1の車輪と駆動モータとの間の動力伝達機構に作用するトルクを検出するトルクセンサ、及び、車両1の車速を検出する車速センサ、車輪速センサ等を含む。車載センサ30は、自身の検出により得られたセンサ情報を、運転支援装置10に出力する。
車載カメラ40(本発明の「周囲センサ」に相当)は、車両1に搭載され、車両1の周囲環境を監視する周囲センサである。本実施形態では、車載カメラ40は、例えば、車両1の周囲に存在する物体(典型的には、地上に固定された物体)を検出し、車両1と車両1の周囲に存在する物体との位置関係から、車両1の存在位置を推定する用途に適用される。車載カメラ40は、例えば、車両1の前方向、後方向、左方向、及び右方向の四方向を撮影し得るように配設された4個のカメラによって構成されている。車載カメラ40は、自身が生成したカメラ画像を、運転支援装置10へ出力する。
尚、車両1の自己位置を推定するための周囲センサとしては、車載カメラ40に代えて、LiDAR、レーダ、又は、超音波センサ等が用いられてもよい。
外部記憶装置50は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、又は、フラッシュメモリ等の補助記憶装置である。外部記憶装置50には、例えば、運転支援装置10が教師走行モードで走行した際に生成される教師データD1、及び地図データD2が格納される。
HMI60は、タッチパネル、コマンダー、ボタン、又は操作キー等、車両1に乗車するユーザの入力操作を受け付けるユーザインタフェイスである。HMI60は、例えば、教師走行モードを実行させる際の実行指令や、自動走行モードを実行させる際の実行指令等の入力操作を受け付け可能に構成されている。HMI60は、ユーザから受け付けた入力操作に係る情報を、運転支援装置10へ出力する。
運転支援装置10は、車両1の各部を統括制御する電子制御ユニットである。運転支援装置10は、車載センサ30からのセンサ情報を参照しつつ、車両1の走行状態が最適になるように、車両駆動装置20を制御する。又、運転支援装置10は、車両駆動装置20を制御して、車両1を自動的に走行させ得るように構成されている。
運転支援装置10は、例えば、CPU(Central Processing Unit)10a、ROM(Read Only Memory)10b、RAM(Random Access Memory)10c、入力ポート(図示せず)、及び、出力ポート(図示せず)等を含んで構成される。そして、運転支援装置10が有する後述する各機能は、例えば、CPU10aがRAM10cやROM10bに記憶された制御プログラムや各種データを参照することによって実現される。
又、運転支援装置10は、車両駆動装置20、車載センサ30、車載カメラ40、外部記憶装置50、及びHMI60と、車載ネットワーク(例えば、CAN通信プロトコルに準拠した通信ネットワーク)を介して、相互に接続され、必要なデータや制御信号を相互に送受信可能となっている。
[運転支援装置の構成]
次に、図2A〜図9を参照して、運転支援装置10の構成の一例について、説明する。尚、本実施形態に係る運転支援装置10は、例えば、車両1を駐車場に自動駐車する用途に適用されている。
運転支援装置10は、ユーザの入力操作に基づいて、教師走行モードと自動走行モードとを切り替え可能に構成されている。教師走行モードは、自動走行モードで、車両1を自動走行させる際の目標経路を登録するためのモードである。教師走行モードにおいては、車両1は、ユーザの運転操作により、走行制御される。一方、自動走行モードは、教師走行モードで登録された目標経路に従って、車両1を自動走行させるモードである(但し、教師走行モードにおける移動経路の終点側から始点側に向かって、車両1を走行させる。詳細は後述)。自動走行モードにおいては、車両1は、ユーザの運転操作を要することなく、運転支援装置10により、自動的に走行制御される。
図2A、図2Bは、本実施形態に係る運転支援装置10の機能ブロックの一例を示す図である。尚、図2Aには、車両1が教師走行モード時に機能する機能部のみを記載し、図2Bには、車両1が自動走行モード時に機能する機能部のみを記載している。
図3Aは、教師走行モードで、車両1が走行した際の移動経路(実線矢印の経路)の一例を示す図であり、図3Bは、自動走行モードで、車両1が走行制御される移動経路(実線矢印の経路)の一例を示す図である。尚、図3Aでは、教師走行モードで、ユーザの運転操作により、目標駐車位置(以下、「第1位置」とも称する)P1から駐車場外の所望の位置(以下、「第2位置」とも称する)P2までの出庫動作が実行され、図3Bでは、自動走行モードで、自動走行により、第2位置P2から第1位置P1までの入庫動作が実行された態様を示している。
図4A、図4Bは、教師走行モードと自動走行モードとの関係を示すものであり、図4Aが教師走行モードにおける走行態様を示す図であり、図4Bが自動走行モードにおける走行態様を示す図である。
<教師走行モード実行時>
まず、教師走行モード実行時に機能する運転支援装置10の機能構成について、説明する。
教師走行モード実行時には、運転支援装置10においては、車両情報取得部110、デッドレコニング部120、及び、教師データ生成部130が機能する(図2Aを参照)。
車両情報取得部110は、車載センサ30から車両1の走行状態を示すセンサ情報を取得する。そして、車両情報取得部110は、取得したセンサ情報を、デッドレコニング部120に送出する。
デッドレコニング部120は、車両1の走行状態を検出する車載センサ30のセンサ値の時間的変化に基づいて、車両1の現在位置を推定する。デッドレコニング部120は、例えば、車載センサ30が示す車速及びヨーレートの時間的変化に基づいて、基準位置(例えば、教師走行モードを開始した際の走行開始位置)からの車両1の移動量を算出し、当該移動量に基づいて、車両1の現在位置を推定する。
デッドレコニング部120に推定された車両1の現在位置は、車両1のおおまかな現在位置であり、デッドレコニング部120による位置推定は推定精度が低いため、本実施形態に係る運転支援装置10においては、車両1の実際の現在位置は、車載カメラ40に生成されたカメラ画像に基づいて補正されることになる。尚、デッドレコニング部120による位置推定の推定精度が低い理由としては、完全な運動力学モデル(例えば、タイヤ径やトレッド幅)の構築が困難である点、車載センサ30の観測値には必ずノイズが含まれている点、及び、車載センサ30で観測できない外部要因(例えば、タイヤのスリップ)が位置推定に大きく影響する点等が挙げられる。又、デッドレコニング部120による位置推定においては、これらに起因した誤差が累積することになる。
教師データ生成部130は、教師走行時の移動経路を記憶し、当該移動経路から、自動走行モード時に車両1を自動走行させる際の目標経路に係る教師データD1を生成する。教師データ生成部130は、例えば、ユーザからの教師走行モード開始指令を契機として、移動経路の記憶を開始し、ユーザからの教師走行モード終了指令を契機として、移動経路の記憶を終了する。教師データ生成部130は、典型的には、車両1が駐車目標位置(第1位置)P1に停止した状態から移動経路の記憶を開始し、車両1が駐車場外の所望の位置(第2位置)P2に停止した状態で移動経路の記憶を終了する。尚、教師データ生成部130に生成された教師データD1は、外部記憶装置50に格納される。
図5は、教師データ生成部130に生成される教師データD1の一例を示す図である。図5に示すデータD1aは、教師走行時に順次記憶される車両1が実際に走行した移動経路及び当該移動経路中の各位置における走行態様を示すデータであり、教師データD1は、この教師走行時のデータD1aから生成される。
教師データD1は、例えば、自動走行モードで走行させる際の目標経路、目標経路の各目標位置における車両1の方位(即ち、向き)、目標経路の各目標位置における車両1の走行方向(即ち、前進又は後進)、及び、目標経路中の各目標位置における参考走行情報を含む。
教師データD1の目標経路は、教師走行時の移動経路の終点側から始点側に向かうように反転させることで生成される。つまり、教師データD1の目標経路の各目標位置は、教師走行時に、車両1が第1位置P1から第2位置P2まで走行した際に推定された車両1の各位置を、第2位置P2側から第1位置P1側に向かうように反転させることで生成される。
教師データD1に記憶される目標経路中の各目標位置における車両1の方位は、教師走行時の各位置における車両1の向きと同一である。又、教師データD1に記憶される目標経路中の各目標位置における車両1の走行方向は、教師走行モードにおける走行方向とは逆向きとなっている。
又、教師データD1に記憶される目標経路中の各目標位置における参考走行情報は、例えば、教師走行モードにおいて、車両1が走行した際に、移動経路中の各位置で検出された走行情報(例えば、操舵角及び車速)である。この参考走行情報は、車両制御部160にて、自動走行を実行させる際の移動経路の各位置における、車両駆動装置20(例えば、ステアリング装置の操舵角)を制御する際の基準となる。但し、車両制御部160は、車両1を自動走行させる際には、車両1が、教師データD1の示す目標経路から外れないように、目標経路中の各目標位置を目標値として、車両駆動装置20(例えば、ステアリング装置の操舵角)をフィードバック制御する(詳細は後述)。
尚、教師データ生成部130は、教師走行を再現し得るように、教師走行時に記憶された車両1が実際に走行した移動経路に係るデータD1aについても、外部記憶装置50に格納しておいてもよい(後述する変形例を参照)。
ここで、教師データ生成部130は、例えば、車載カメラ40のカメラ画像から車両1の現在位置を推定するための地図データD2を作成しながら、教師データD1を生成する。この技術は、SLAM (Simultaneous Localization and Mapping)法とも称される。
図6は、教師データ生成部130に生成される地図データD2の一例を示す図である。尚、図6には、地図データD2に記憶された実景中の特徴点Qの実空間上の位置を、鳥瞰図で表している。
地図データD2は、実景中の複数の特徴点各々について、実空間における当該特徴点の三次元位置と、地図データD2作成時に撮影されたカメラ画像から得られた当該特徴点の特徴量と、を関連付けて記憶するデータである。地図データD2として記憶される特徴点は、例えば、実景中において目印となり得る物体(例えば、樹木、壁、又は柱等)のカメラ画像から特徴的な画像パターンが得られる部分(例えば、コーナー部)である。尚、地図データD2の複数の特徴点は、例えば、識別番号によって各別に識別可能に記憶されている。
地図データD2に記憶される特徴点の実空間における三次元位置は、三次元の直交座標系(X、Y、Z)で表されている。
地図データD2に記憶される特徴点の特徴量としては、カメラ画像上の輝度や濃度の他、SIFT(Scale Invariant Feature Transform)特徴量、又はSURF(Speeded Up Robust Features)特徴量等が用いられる。尚、地図データD2に記憶される特徴点の特徴量データは、同一の三次元位置の特徴点であっても、当該特徴点を撮影したときのカメラの撮影位置や撮影方向毎に別個に記憶されていてもよい。又、地図データD2に記憶される特徴点の特徴量データは、当該特徴点を有する物体の画像と関連付けて記憶されていてもよい。
教師データ生成部130は、例えば、ステレオ写真測量に基づき、実景中の特徴点の座標を特定する。具体的には、教師データ生成部130は、異なるタイミングで生成された複数のカメラ画像を読み出し、それらの複数のカメラ画像に共通して写る同一の特徴点を対応付ける。そして、教師データ生成部130は、例えば、それらの複数のカメラ画像が生成されたときの車両1の仮位置に係る情報をデッドレコニング部120から取得し、三角測量の原理により、実景中の特徴点の仮座標を特定する。そして、教師データ生成部130は、例えば、車両1の仮位置及び実景中の特徴点の仮座標を参考情報として用いて、バンドル調整を行い、全てのカメラ画像に対して実景中の各特徴点を投影したときの再投影誤差が最小化するように、車両1の正式位置、及び、実景中の特徴点の正式座標を算出する。そして、教師データ生成部130は、車両1の正式位置を、教師走行時の車両1の位置を示すデータD1aとして記憶する。又、教師データ生成部130は、実景中の特徴点の正式座標を地図データD2として、外部記憶装置50に記憶する。
尚、地図データD2は、SLAM法によらず、事前に、LIDAR(Light Detection and Ranging)やステレオカメラを用いて測定されてもよい。但し、地図データD2を生成する際には、その測定方法に依拠して歪みが含まれる場合が多いため、地図データD2自体の歪みに起因した位置推定精度の低下を抑制する観点から、SLAM法を用いるのが好ましい。
<自動走行モード実行時>
次に、自動走行モード実行時に機能する運転支援装置10の機能構成について、説明する。
自動走行モード実行時には、運転支援装置10においては、車両情報取得部110、デッドレコニング部120、位置推定部140、目標経路読み出し部150、及び、車両制御部160が機能する(図2Bを参照)。
車両情報取得部110及びデッドレコニング部120は、上記と同様の構成であるため、ここでの説明は省略する。
位置推定部140は、地図データD2と、車載カメラ40のカメラ画像と、に基づいて、車両1の現在位置を推定する。
図7は、位置推定部140の処理の一例について、説明する図である。図7中の点R1、R2、R3は車載カメラ40のカメラ画像から抽出された3個の特徴点を表し、点Q1、Q2、Q3は地図データD2に記憶された特徴点R1、R2、R3の実空間上の三次元位置を表している。又、RP1は、車載カメラ40の撮像面を表している。又、点P1は、車載カメラ40のカメラ画像から抽出された3個の特徴点R1、R2、R3と、地図データD2に記憶された点Q1、Q2、Q3と、から求められた車載カメラ40の位置(即ち、車両1の位置)を表している。
例えば、位置推定部140は、まず、パターンマッチングや特徴量探索等を用いて、車載カメラ40のカメラ画像から抽出された特徴点と、地図データD2に記憶されている特徴点とを照合する。そして、位置推定部140は、車載カメラ40のカメラ画像から抽出された特徴点で、かつ地図データD2に記憶されている特徴点と照合することができた特徴点のうち数個(例えば、3個〜6個)の特徴点をランダムに選択して、これらの数個の特徴点のカメラ画像内における位置と、当該数個の特徴点の地図データD2に記憶されている実空間における三次元位置と、に基づいて、実空間における車両1の位置を推定する。この際、位置推定部140は、例えば、Lambda Twist等の公知の手法(例えば、非特許文献1を参照)を用いて、PnP問題を解くことによって、車両1の位置を算出する。
尚、位置推定部140は、車載カメラ40のカメラ画像から抽出された特徴点と、地図データD2に記憶されている特徴点とを照合する際、例えば、デッドレコニング部120により推定された車両1の現在位置を基準として、地図データD2に記憶された特徴点のうち、車載カメラ40のカメラ画像から抽出される特徴点と照合する対象の特徴点を絞り込んでもよい。
位置推定部140が推定した車両1の現在位置に係る情報は、車両制御部160に送出される。尚、位置推定部140が推定する車両1の現在位置に係る情報は、実空間における車両1の二次元位置に係る情報(X座標、Y座標)、及び、車両1の向きに係る情報を含む。
目標経路読み出し部150は、車両1を移動させる教師データD1を、外部記憶装置50から読み出し、車両制御部160に送出する。尚、運転支援装置10を、自動走行モードとして、順方向自動走行モードと逆方向自動走行モードとを実行可能に構成する場合、目標経路読み出し部150は、HMI60からのユーザの指令信号に基づいて、外部記憶装置50から読み出す対象を、順方向自動走行モードに係る目標経路か、又は、逆方向自動走行モードに係る目標経路かを選択して、車両制御部160に送出する(後述する変形例を参照)。
車両制御部160は、ユーザからの自動走行モードの実行指令を受け付けた場合、車両1の現在位置を認識しながら、車両1を、目標経路読み出し部150から受信した教師データD1が示す目標経路に沿って移動させる。即ち、車両制御部160は、ユーザから自動走行モードの実行指令を受け付けた場合、第2位置P2から第1位置P1まで教師データD1が示す目標経路に沿って、教師走行モードにおける走行方向とは逆向きに自動的に走行させる。そして、車両制御部160は、教師走行時の始点に相当する第1位置P1に、車両1を停止させる。
ここで、車両制御部160は、位置推定部140により推定される車両1の現在位置と、教師データD1が示す目標経路中の各目標位置と、に基づいて、車両1をフィードバック制御する。かかる制御を行う理由としては、自動走行モードを開始した際の車両1の初期位置が、教師データD1が示す目標経路の初期位置(ここでは、第2位置P2)と正確に一致しない場合があるためである。又、デッドレコニングのみによる移動経路の再現方法では、特に低速域や切り返しのある移動経路では誤差が大きくなりやすい。加えて、車両1の走行速度を教師走行時と自動走行時とで異ならせる場合には、教師走行時と自動走行時とで、車両1を同一の移動経路に沿って走行させるための車両1の操舵角自体も変化する。
図8は、車両1の現在位置を基準にしたフィードバック制御を行わない場合(ここでは、デッドレコニングのみにより制御を行っている場合)の車両1の移動経路の一例を示す図である。図8では、自動走行モードを開始した際の車両1の実際の初期位置(ここでは、車両1の向き)P2’が、教師データD1が示す目標経路の初期位置P2からずれている場合の車両1の移動経路を示している。このような場合、図8の経路L’に示すように、車両1は、教師データD1が示す目標経路から大きく外れて移動する。尚、仮に、車両1の向きの誤差が1度のみであっても、50m走行すると、ゴール位置P1’では、目標経路のゴール位置P1から0.87mの位置ずれが発生してしまうことになる。
この点、本実施形態に係る車両制御部160の制御手法のように、位置推定部140により推定される車両1の現在位置と、教師データD1が示す目標経路中の各目標位置と、に基づいて、車両1をフィードバック制御することで、目標経路に沿って、車両1を正確に走行させることが可能となる。尚、このとき、車両制御部160は、典型的には、車両1のステアリング装置の操舵角をフィードバック制御することで、かかる位置ずれを抑制する。
又、車両制御部160は、車両1を自動走行させる際には、必ずしも教師データD1が示す目標経路の始点の位置から自動走行を開始させる必要はなく、教師データD1が示す目標経路の始点と終点の間の位置から自動走行させてもよい。
図9は、車両制御部160のより好ましい態様について、説明する図である。車両制御部160は、好ましくは、図9に示すように、自動走行モード開始時の車両1の初期位置P2aに基づいて、教師データD1が示す目標経路Lの始点から終点までの間の各目標位置のうち進入開始目標位置Ptを決定し、車両1を、初期位置P2aから進入開始目標位置Ptに向かって移動させた後、進入開始目標位置Ptから目標経路Lに沿って走行させる。このとき、車両制御部160は、例えば、所定の評価関数を用いて、自動走行モード開始時の車両1の初期位置P2a及び向きから、教師データD1が示す目標経路Lの始点から終点までの間の各目標位置のうち、最も進入しやすい目標位置を決定すればよい。これによって、自動走行モード開始時の車両1の初期位置P2aが目標経路Lの始点の位置P2からずれている場合でも、車両1を、より円滑に目標経路まで到達させることができる。
又、更なる他の態様として、車両制御部160は、自動走行モード開始時の車両1の初期位置P2aが目標経路Lの始点の位置P2からずれている場合には、車両1を、教師データD1が示す目標経路L中のいずれかの目標位置に近づけるための追加目標経路を算出し、車両1を、当該追加目標経路に沿って走行させた後、目標経路Lに沿って走行させてもよい。尚、追加目標経路は、例えば、車両1の初期位置P2a、目標経路L中の各目標位置、車両1の車体情報(車両1のサイズ、及び、旋回時の最小回転半径等)、及び、車両1の周囲の障害物情報(即ち、車載カメラ40のカメラ画像から得られる周囲情報)等に基づいて、算出され得る。
又、好ましくは、車両制御部160は、自動走行モードで車両1を自動的に走行させる際には、教師走行において車両1が走行したときの車速よりも低速で、車両1を走行させる。これによって、車両1を自動走行させる際の安全性を向上することが可能である。典型的には、教師走行時には、ユーザは、比較的速い車速で車両1を前進走行させるため、仮に、自動走行時に、教師走行時と同一の車速で車両1を走行させると、比較的速い車速で後進走行することになる。比較的速い車速で後進走行する車両1は、車両1の周囲の歩行者に危惧感を生じさせたり、車両1の周囲の歩行者との衝突を誘起するおそれがある。
又、好ましくは、車両制御部160は、自動走行モードで車両1を自動的に走行させているときに、ユーザからの停止指令があった場合、車両1を自動的に走行させる制御を終了する。これによって、より早期に手動運転に切り替えたい、というユーザの要望にも対応することが可能となる。尚、ユーザからの停止指令としては、例えば、ユーザにより行われた車両1に対するアクセル操作、ブレーキ操作、又はステアリング操作等であってもよい。例えば、ユーザによりアクセル操作が行われた場合には、車両1を停止させることなく、そのまま、自動走行モードを解除して、手動走行に移行してもよい。
[運転支援装置の動作フロー]
図10は、運転支援装置10が教師走行モード時に実行する動作の一例を示すフローチャートである。図10に示すフローチャートは、例えば、運転支援装置10がコンピュータプログラムに従って、所定間隔(例えば、100ms間隔)で繰り返し実行する処理である。
ステップS1において、運転支援装置10は、ユーザから教師走行モードの開始指令があったか否かを判定する。このとき、運転支援装置10は、教師走行モードの開始指令がない場合(S1:NO)、特に処理を行うことなく、図10の動作フローを終了し、教師走行モードの開始指令があった場合(S1:YES)、ステップS2に処理を進める。
ステップS2において、運転支援装置10は、車載カメラ40からカメラ画像を取得して、当該カメラ画像に基づいて、地図データD2を作成すると共に、車両1の位置を推定する。そして、運転支援装置10は、地図データD2と、車両1の位置とを、RAM10cに記憶する。このとき、車両1の位置は、時系列順に記憶され、この時系列順の位置データが、教師走行時の移動経路を示すデータとなる。
尚、このステップS2においては、運転支援装置10は、デッドレコニングにより、車両1の仮位置を把握し、この仮位置を参考情報として用いて、地図データD2の作成処理及び車両1の位置の推定処理を行う。
ステップS3において、運転支援装置10は、ユーザから教師走行モードの終了指令があったか否かを判定する。このとき、運転支援装置10は、教師走行モードの終了指令がない場合(S3:NO)、ステップS2に戻って、再度、地図データD2の作成処理及び車両1の位置の推定処理を実行し、教師走行モードの終了指令があった場合(S3:YES)、ステップS4に処理を進める。
ステップS4において、運転支援装置10は、教師走行時の移動経路の始点側と終点側を反転させて、自動走行モード時に参照する目標経路を生成し、教師走行を逆再生するための教師データD1を生成する。そして、運転支援装置10は、地図データD2及び教師データD1を、外部記憶装置50に格納する。
図11は、運転支援装置10が自動走行モード時に実行する動作の一例を示すフローチャートである。図11に示すフローチャートは、例えば、運転支援装置10がコンピュータプログラムに従って、所定間隔(例えば、100ms間隔)で繰り返し実行する処理である。
ステップS11において、運転支援装置10は、ユーザから自動走行モードの開始指令があったか否かを判定する。このとき、運転支援装置10は、自動走行モードの開始指令がない場合(S11:NO)、特に処理を行うことなく、図11の動作フローを終了し、自動走行モードの開始指令があった場合(S11:YES)、ステップS12に処理を進める。
ステップS12において、運転支援装置10は、外部記憶装置50から教師データD1を読み出す。
ステップS13において、運転支援装置10は、車載カメラ40からカメラ画像を取得して、当該カメラ画像と、外部記憶装置50に記憶された地図データD2とに基づいて、車両1の位置を推定する。尚、このステップS13においては、運転支援装置10は、デッドレコニングにより、車両1の仮位置を把握し、この仮位置を参考情報として用いて、車両1の位置の推定処理を行う。
ステップS14において、運転支援装置10は、教師データD1が示す目標経路に沿って、車両1が走行するように、目標経路中の各目標位置と車両1の現在位置との偏差を基準として、車両1のステアリング装置の操舵角をフィードバック制御する。
ステップS15において、運転支援装置10は、車両1が、教師データD1が示す目標経路のゴール位置に到達したか否かを判定する。このとき、運転支援装置10は、車両1がゴール位置に到達していない場合(S15:NO)、ステップS13に戻って、再度同様の処理を実行し、車両1がゴール位置に到達した場合(S15:YES)、車両1を停止させて、図11の動作フローを終了する。
[効果]
以上のように、本実施形態に係る運転支援装置10によれば、車両1を、教師走行を逆再生するように自動走行させ、適切な位置に駐車することが可能である。これによって、ユーザは、比較的運転操作が容易な前進走行にて、教師走行を実行することが可能となる。これにより、教師データD1として記憶される目標経路中に、不要な切り返しが挿入されたり、教師データD1として記憶される最終的な目標駐車位置が、不適切な位置となってしまうことを抑制することができる。
特に、本実施形態に係る運転支援装置10は、自動走行モード時、周囲センサ(本実施形態では、車載カメラ40)にて車両1の現在位置を推定しながら、車両1の現在位置と教師データD1として記憶される目標経路の各目標位置とに基づいて、車両1をフィードバック制御する。これによって、車両1の初期位置が、目標経路の始点の位置(即ち、教師走行時の終点の位置)と完全に一致しない場合でも、車両1を、円滑に目標経路に沿って走行させることが可能である。
(変形例)
運転支援装置10は、自動駐車モードにおいて、教師走行モードで車両1が走行した際の移動経路に沿って、車両1を自動走行させることができるようになっていてもよい。尚、ここでは、教師走行モードで車両1が走行した際の移動経路に沿って、車両1を自動走行させる自動運転モードを、「順方向自動走行モード」と称し、教師走行モードで車両1が走行した際の移動経路を終点側から始点側に向かうように反転させた移動経路に沿って、車両1を自動走行させる自動運転モード(上記実施形態にて説明した自動運転モード)を、「逆方向自動走行モード」と称する。
尚、運転支援装置10は、順方向自動走行モードにおいては、典型的には、車両1を、教師走行モードで走行させた際の走行方向と同一の走行方向にて、走行させる。そして、運転支援装置10は、順方向自動走行モードにおいては、車両1を教師走行モードで走行させた際の移動経路に沿って走行させ、当該移動経路の終点に相当する位置で、停止させる。
逆方向自動走行モードが自動駐車モードとすると、順方向自動走行モードは、自動出庫モードに相当する。つまり、これによって、一回の教師走行によって、駐車と出庫のいずれの自動運転も実行することが可能となる。
運転支援装置10は、順方向自動走行モードを可能とするため、教師走行モード終了後、教師走行モードで走行した際に生成される移動経路に係るデータD1a(図5を参照)についても、順方向自動走行用の教師データとして、外部記憶装置50に格納する。そして、運転支援装置10は、自動走行モード実行時、例えば、ユーザの選択操作に応じて、順方向自動走行モード又は逆方向自動走行モードのいずれを実行するかを決定する。尚、運転支援装置10は、自動走行モード実行時、車両1の現在位置に応じて、順方向自動走行モード又は逆方向自動走行モードのいずれを実行するかを決定してもよい。
図12は、本変形例に係る運転支援装置10が自動走行モード時に実行する動作の一例を示すフローチャートである。ステップS11、S13〜S15の処理は、図11のフローチャートで説明した処理と同様であり、このフローチャートは、ステップS12の処理が、ステップS12a〜S12dに変更されている点で、図11のフローチャートと相違する。
ステップS12aは、ユーザから自動走行モードの実行指令があった場合に行われる処理であり、この処理では、運転支援装置10は、ユーザがモード選択操作を行うのを待ち受け(S12a:NO)、モード選択操作が行われた場合(S12a:YES)、ステップS12bに処理を進める。
ステップS12bにおいては、運転支援装置10は、ユーザが順方向自動走行モードを選択したか否かを判定する。そして、運転支援装置10は、ユーザが順方向自動走行モードを選択した場合(S12b:YES)、外部記憶装置50から順方向自動走行用の教師データD1aを読み出し(ステップS12c)、ユーザが順方向自動走行モードを選択しなかった場合(S12b:NO)、外部記憶装置50から逆方向自動走行用の教師データD1を読み出す(ステップS12d)。
かかる処理を行った後、運転支援装置10は、図11のフローチャートで説明した処理と同様に、車両1が読み出された教師データD1又はD1aの示す経路に沿って走行するように、車両1を制御する。
以上のように、本実施形態に係る運転支援装置10によれば、一回の教師走行によって、駐車と出庫のいずれの自動運転も実行することが可能となる。
(その他の実施形態)
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。
例えば、上記実施形態では、運転支援装置10を、車両1を駐車場に自動駐車する用途に適用される態様を示したが、本発明の運転支援装置10は、車両1を駐車場から自動出庫する用途に適用されてもよい。
又、上記実施形態では、運転支援装置10の各機能を、CPU10aによる処理によって実現する態様を示したが、運転支援装置10の各機能の一部又は全部は、CPU10aによる処理に代えて、又は、これと共に、DSP(Digital Signal Processor)や、専用のハードウェア回路(例えば、ASIC又はFPGA)による処理によって実現されてもよい。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本開示に係る運転支援装置によれば、より好適な駐車支援又は出庫支援が可能である。
1 車両
10 運転支援装置
20 車両駆動装置
30 車載センサ
40 車載カメラ
50 外部記憶装置
60 HMI
110 車両情報取得部
120 デッドレコニング部
130 教師データ生成部
140 位置推定部
150 目標経路読み出し部
160 車両制御部
D1 教師データ
D2 地図データ
P1 第1位置
P2 第2位置

Claims (16)

  1. 車両の運転を支援する運転支援装置であって、
    教師走行モードにおいて、ユーザの運転操作により前記車両が走行した際の移動経路を記憶し、前記移動経路を終点側から始点側に向かうように反転させた目標経路に係る教師データを生成する教師データ生成部と、
    前記車両の周囲環境を監視する周囲センサのセンサ情報に基づいて、前記車両の現在位置を推定する位置推定部と、
    第1の自動走行モードの実行指令を受け付けた場合、前記車両が前記目標経路に沿って走行するように、前記車両を、前記位置推定部に推定される前記車両の現在位置と、前記目標経路の各目標位置とに基づいて、フィードバック制御する車両制御部と、
    を備える運転支援装置。
  2. 前記周囲センサは、前記車両の周囲を撮影するカメラである、
    請求項1に記載の運転支援装置。
  3. 前記教師データ生成部は、前記カメラのカメラ画像から前記車両の現在位置を推定するための地図データを作成しながら、前記教師データを生成する、
    請求項2に記載の運転支援装置。
  4. 前記車両の走行状態を検出する車載センサのセンサ値の時間的変化に基づいて、前記車両の現在位置を推定するデッドレコニング部を更に備え、
    前記位置推定部は、前記デッドレコニング部に推定される前記車両の現在位置を補正するように動作する、
    請求項2又は3に記載の運転支援装置。
  5. 前記車両制御部は、前記第1の自動走行モードの実行指令を受け付けた場合、前記車両を前記目標経路に沿って走行させ、前記移動経路の始点に相当する位置で、前記車両を停止させる、
    請求項1乃至4のいずれか一項に記載の運転支援装置。
  6. 前記車両制御部は、前記第1の自動走行モードの実行指令を受け付けた場合、前記車両を、前記目標経路に沿って、前記教師走行モードにおける走行方向とは逆向きに走行させる、
    請求項1乃至5のいずれか一項に記載の運転支援装置。
  7. 前記車両制御部は、前記第1の自動走行モードにおいて、前記車両を自動的に走行させているときに、前記ユーザからの自動走行停止指令があった場合、前記車両を自動的に走行させる制御を終了する、
    請求項1乃至6のいずれか一項に記載の運転支援装置。
  8. 前記車両制御部は、前記第1の自動走行モードにおいては、前記教師走行モードにおいて前記車両が走行したときの車速よりも低速で、前記車両を走行させる、
    請求項1乃至7のいずれか一項に記載の運転支援装置。
  9. 前記車両制御部は、前記第1の自動走行モード開始時の前記車両の初期位置に基づいて、前記目標経路の始点から終点までの間の各目標位置のうち進入開始目標位置を決定し、前記車両を、前記進入開始目標位置に向かって移動させた後、前記目標経路の前記進入開始目標位置から前記目標経路に沿って走行させる、
    請求項1乃至8のいずれか一項に記載の運転支援装置。
  10. 前記車両制御部は、第2の自動走行モードの実行指令を受け付けた場合、前記車両が前記移動経路に沿って走行するように、前記車両を、前記位置推定部に推定される前記車両の現在位置と、前記移動経路の各位置とに基づいて、フィードバック制御する、
    請求項1乃至9のいずれか一項に記載の運転支援装置。
  11. 前記車両制御部は、前記第2の自動走行モードの実行指令を受け付けた場合、前記車両を前記移動経路に沿って走行させ、前記移動経路の終点に相当する位置で、前記車両を停止させる、
    請求項10に記載の運転支援装置。
  12. 前記車両制御部は、前記第2の自動走行モードの実行指令を受け付けた場合、前記車両を、前記移動経路に沿って、前記教師走行モードにおける走行方向と同じ向きに走行させる、
    請求項10又は11に記載の運転支援装置。
  13. 前記車両制御部は、前記第2の自動走行モードにおいて、前記車両を自動的に走行させているときに、前記ユーザからの自動走行停止指令があった場合、前記車両を自動的に走行させる制御を終了する、
    請求項10乃至12のいずれか一項に記載の運転支援装置。
  14. 前記車両を、駐車場に駐車する用途又は駐車場から出庫する用途に適用される、
    請求項1乃至13のいずれか一項に記載の運転支援装置。
  15. 請求項1乃至14のいずれか一項に記載の運転支援装置を備える車両。
  16. 車両の運転を支援する運転支援方法であって、
    教師走行モードにおいて、ユーザの運転操作により前記車両が走行した際の移動経路を記憶し、前記移動経路を終点側から始点側に向かうように反転させた目標経路に係る教師データを生成する第1の処理と、
    前記車両の周囲環境を監視する周囲センサのセンサ情報に基づいて、前記車両の現在位置を推定する第2の処理と、
    自動走行モードの実行指令を受け付けた場合、前記車両が前記目標経路に沿って走行するように、前記車両を、前記第2の処理にて推定される前記車両の現在位置と、前記目標経路の各目標位置とに基づいて、フィードバック制御する第3の処理と、
    を備える運転支援方法。
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