JP2022011908A - 経路選択装置および経路選択方法 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者が想定していない地点での車線変更の少ない経路を選択可能な経路選択装置を提供する。【解決手段】経路選択装置は、車両が現在走行中の車線の位置を特定する車線特定部と、車両の現在位置から、出発地から目的地に至る経路における現在位置と目的地との間のいずれかの通過点に至る複数の部分経路の候補を探索する探索部と、探索された複数の部分経路の候補のそれぞれにおいて、車線変更が行われる車線変更地点を特定する車線変更地点特定部と、探索された複数の部分経路の候補のうち、特定された車線変更地点の位置、または、車線変更地点での車線変更が走行制御装置により制御可能か否かに応じて重みづけされた車線変更地点の点数の合計が最も小さい部分経路の候補を、部分経路として選択する選択部と、を備える【選択図】図１

Description

本発明は、車両の走行経路を選択する経路選択装置および経路選択方法に関する。

車両の現在位置および目的地の位置に基づいて、現在位置から目的地に至る複数の経路を作成し、複数の経路から、走行距離が最短となる経路、所要時間が最短となる経路といった、最適な経路を選択する技術が知られている。

特許文献１には、自動運転制御による適格性を考慮した経路探索を行う経路探索システムが記載されている。特許文献１に記載の経路探索システムは、自動運転制御による走行に適した経路ほど低いコスト値が算出されるように設定されたテーブルを用いて経路のコスト値を算出し、算出されたコスト値に基づいて経路を探索する。

特開２０１５－１５８４６７号公報

カーナビゲーションシステムにより車線を考慮せずに作成された経路では、運転者が想定していない地点で車線変更が発生する場合がある。

本発明は、運転者が想定していない地点での車線変更の少ない経路を選択可能な経路選択装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる経路選択装置は、車両が現在走行中の車線の位置を特定する車線特定部と、車両の現在位置から、出発地から目的地に至る経路における現在位置と目的地との間のいずれかの通過点に至る複数の部分経路の候補を探索する探索部と、探索された複数の部分経路のそれぞれの候補において、車線変更が行われる車線変更地点を特定する車線変更地点特定部と、探索された複数の部分経路の候補のうち、特定された車線変更地点の位置、または、車線変更地点を自動走行可能か否かに応じて重みづけされた車線変更地点の点数の合計が最も小さい部分経路の候補を、部分経路として選択する選択部と、を備える。

本発明にかかる経路選択装置において、車線変更地点の点数は、通過点から近い車線変更地点の点数が通過点から遠い車線変更地点の点数よりも小さくなるように重みづけされることが好ましい。

本発明にかかる経路選択装置において、車線変更地点の点数は、自動走行可能な車線変更地点の点数が自動走行可能でない車線変更地点の点数よりも小さくなるように重みづけされることが好ましい。

本発明にかかる経路選択装置において、車線変更地点の点数は、当該車線変更地点の前の車線変更地点との間の距離が短いほど大きくなるように重みづけされることが好ましい。

本発明にかかる経路選択装置において、選択部は、車線変更地点の点数の合計が同じである複数の部分経路の候補のうち、含まれる車線変更地点の少ない部分経路の候補を部分経路として選択することが好ましい。

本発明にかかる経路選択装置において、選択部は、探索された複数の部分経路の候補のうち、現在位置と通過点との間の走行距離と自動走行の制御に用いられている経路における現在位置と通過点との間の走行距離との差が距離差分閾値を超える部分経路の候補を除外して部分経路の選択を行うことが好ましい。

本発明にかかる経路選択方法は、車両が現在走行中の車線の位置を特定し、車両の現在位置から、出発地から目的地に至る経路における現在位置と目的地との間のいずれかの通過点に至る複数の部分経路の候補を探索し、探索された複数の部分経路の候補のそれぞれにおいて、車線変更が行われる車線変更地点を特定し、探索された複数の部分経路の候補のうち、特定された車線変更地点の位置、または、車線変更地点を自動走行可能か否かに応じて重みづけされた車線変更地点の点数の合計が最も小さい部分経路の候補を、部分経路として選択する、ことを含む。

本発明にかかる経路選択装置によれば、運転者が想定していない地点での車線変更の少ない経路を選択することができる。

経路選択装置が実装される車両の概略構成図である。 経路選択装置のハードウェア模式図である。 点数テーブルの例を示す図である。 経路選択装置が有するプロセッサの機能ブロック図である。 経路選択の第１の例を説明する図である。 経路選択の第２の例を説明する図である。 経路選択の第３の例を説明する図である。 経路選択処理のフローチャートである。

以下、図面を参照して、運転者が想定していない地点での車線変更の少ない経路を選択することができる経路選択装置について詳細に説明する。経路選択装置は、車両が現在走行中の車線の位置を特定する。また、経路選択装置は、現在位置から、出発地から目的地に至る経路における現在位置と目的地との間のいずれかの通過点に至る複数の部分経路の候補を探索する。また、経路選択装置は、探索された複数の部分経路の候補のそれぞれにおいて、車線変更が行われる車線変更地点を特定する。そして、経路選択装置は、探索された複数の部分経路の候補のうち、特定された車線変更地点の位置、または、車線変更地点を自動走行可能か否かに応じて重みづけされた車線変更地点の点数の合計が最も小さい部分経路を、部分経路の候補として選択する。

図１は、経路選択装置が実装される車両の概略構成図である。

車両１は、カメラ２と、ＧＮＳＳ受信機３と、ストレージ装置４と、走行制御装置５と、経路選択装置６とを有する。カメラ２、ＧＮＳＳ受信機３およびストレージ装置４と、走行制御装置５および経路選択装置６とは、コントローラエリアネットワークといった規格に準拠した車内ネットワークを介して通信可能に接続される。

カメラ２は、車両近傍の状況を検出するためのセンサの一例である。カメラ２は、ＣＣＤあるいはＣ－ＭＯＳなど、赤外光に感度を有する光電変換素子のアレイで構成された２次元検出器と、その２次元検出器上の撮影対象となる領域の像を結像する結像光学系とを有する。カメラ２は、例えば車室内の前方上部に、前方を向けて配置され、所定の撮影周期（例えば1/30秒～1/10秒）ごとにフロントガラスを介して車両１の周辺の状況を撮影し、周辺の状況に対応した画像を出力する。

ＧＮＳＳ受信機３は、所定の周期ごとにＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星からのＧＮＳＳ信号を受信し、受信したＧＮＳＳ信号に基づいて車両１の自己位置を測位する。ＧＮＳＳ受信機３は、所定の周期ごとに、ＧＮＳＳ信号に基づく車両１の自己位置の測位結果を表す測位信号を、車内ネットワークを介して経路選択装置６へ出力する。

ストレージ装置４は、記憶部の一例であり、例えば、ハードディスク装置、または不揮発性の半導体メモリを有する。ストレージ装置４は、高精度地図を記憶する。高精度地図には、例えば、その高精度地図に表される所定の領域に含まれる各道路についての車線区画線または停止線といった道路標示を表す情報及び道路標識を表す情報が含まれる。

走行制御装置５は、入出力インタフェースと、メモリと、プロセッサとを有するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。走行制御装置５は、入出力インタフェースを介してカメラ２から受信する画像を、画像に表された地物を検出するように予め学習された識別器に入力することにより、車両１の周辺の地物を検出する。地物とは、道路の周辺に存在する物体または表示であり、例えば道路上で車線を区分するために表示される車線区画線および車両１以外の走行車両が含まれる。

識別器は、例えば、入力側から出力側に向けて直列に接続された複数の層を有する畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）とすることができる。予め検出対象の地物を含む画像を教師データとして用いてＣＮＮに入力し、学習を行うことにより、ＣＮＮは検出対象の地物を含む画像を検出する識別器として動作する。

走行制御装置５は、受信した画像から検出された地物に基づいて、車両１が目的地に向かう経路において車線を適切に走行するよう、入出力インタフェースを介して車両１の走行機構（不図示）に制御信号を出力する。走行機構には、例えば車両１に動力を供給するエンジン、車両１の走行速度を減少させるブレーキ、および車両１を操舵するステアリング機構が含まれる。例えば、走行制御装置５は、車線区画線との距離を一定に保つように、走行機構に制御信号を出力する。また、走行制御装置５は、前を走行する他の車両との距離を一定に保つように、走行機構に制御信号を出力する。

経路選択装置６は、車両が現在走行している車線を特定し、現在位置からの部分経路の候補を探索し、部分経路の候補における車線変更地点を特定し、部分経路の候補から一の候補を部分経路として選択する。

図２は、経路選択装置６のハードウェア模式図である。経路選択装置６は、通信インタフェース６１と、メモリ６２と、プロセッサ６３とを備える。

通信インタフェース６１は、通信部の一例であり、経路選択装置６を車内ネットワークへ接続するための通信インタフェース回路を有する。通信インタフェース６１は、受信したデータをプロセッサ６３に供給する。また、通信インタフェース６１は、プロセッサ６３から供給されたデータを外部に出力する。

メモリ６２は、記憶部の一例であり、揮発性の半導体メモリおよび不揮発性の半導体メモリを有する。メモリ６２は、プロセッサ６３による処理に用いられる各種データ、例えば車線変更地点ごとに点数を求めるための条件を定める点数テーブル、通過点までの走行距離に基づいて部分経路の候補を除外するか否かを決定するための距離差分閾値等を保存する。また、メモリ６２は、各種アプリケーションプログラム、例えば経路選択処理を実行する経路選択プログラム等を保存する。

図３は、点数テーブルの例を示す図である。

点数テーブル６２１には、部分経路における車線変更地点の、部分経路の終点までの走行距離、および、車線変更地点を走行制御装置５による自動走行の可否に応じて、点数が関連づけられている。部分経路とは、車両１の現在位置から、現在位置と目的地との間のいずれかの通過点に至る経路であり、部分経路の終点は当該通過点に該当する。

点数テーブル６２１では、例えば自動運転による車線変更（自動ＬＣ）可能な車線変更地点について、部分経路の終点までの走行距離が500mまでの場合に1点、2000m以上の場合に8点が関連づけられている。このように、点数テーブル６２１では、部分経路の終点から近い車線変更地点の点数が部分経路の終点から遠い前記車線変更地点の点数よりも小さくなるように重みづけされている。

また、点数テーブル６２１では、例えば部分経路の終点までの走行距離が500m-1000mの車線変更地点について、自動ＬＣ可能な場合に2点、自動ＬＣ不可の場合に4点が関連づけられている。このように、点数テーブル６２１では、自動ＬＣ可能な車線変更地点の点数は、自動ＬＣ不可の車線変更地点の点数よりも小さくなるように重みづけされている。

プロセッサ６３は、制御部の一例であり、１以上のプロセッサおよびその周辺回路を有する。プロセッサ６３は、論理演算ユニット、数値演算ユニット、またはグラフィック処理ユニットといった他の演算回路をさらに有していてもよい。

図４は、経路選択装置６が有するプロセッサ６３の機能ブロック図である。

経路選択装置６のプロセッサ６３は、機能ブロックとして、車線特定部６３１と、探索部６３２と、車線変更地点特定部６３３と、選択部６３４とを有する。プロセッサ６３が有するこれらの各部は、プロセッサ６３上で実行されるプログラムによって実装される機能モジュールである。あるいは、プロセッサ６３が有するこれらの各部は、独立した集積回路、マイクロプロセッサ、またはファームウェアとして経路選択装置６に実装されてもよい。

車線特定部６３１は、入出力インタフェースを介してカメラ２から受信する画像を、画像に表された地物を検出するように予め学習された識別器に入力することにより、車両１の周辺の地物を検出する。そして、車線特定部６３１は、検出された地物に基づいて、車両１が現在走行中の車線の位置を特定する。

探索部６３２は、ＧＮＳＳ受信機３の出力する測位信号に示される車両１の現在位置から、経路における現在位置と目的地との間のいずれかの通過点に至る部分経路の候補を探索する。探索部６３２は、まず、現在位置と目的地との間の経路上にあるいずれかのノードを通過点として選択する。ノードとは、道路網表現上の結節点であり、交差点、複数車線を有する道路において車線変更が可能な地点等を含む。次に、探索部６３２は、ストレージ装置４に保存された高精度地図を参照し、ダイクストラ法といった所定の経路探索手法に従って、現在位置から選択されたノードまで連続するように区間を選択することにより、部分経路の候補を作成する。部分経路の候補には、走行制御装置５による走行の制御に用いられている経路が含まれていてもよい。

探索部６３２は、現在位置と目的地との間の経路上にあるノードのうち、現在位置から２つ目以降のノードを選択する。探索部６３２は、ストレージ装置４に保存された高精度地図に示される範囲に含まれるノードを選択する。探索部６３２が選択するノードの数には、上限が設けられていてもよい。このとき、探索部６３２は、現在位置から近いノードから順に選択してよい。

車線変更地点特定部６３３は、ストレージ装置４に保存された高精度地図を参照し、探索された部分経路の候補において車線変更が行われる車線変更地点を特定する。車線変更地点として特定されるノードは、複数車線を有する道路において車線変更が可能な地点である。車線変更地点特定部６３３は、車線特定部６３１により特定された車両１が現在走行中の車線のまま部分経路の終点まで走行することができない場合、部分経路上のいずれかのノードを車線変更地点として特定する。また、車線変更地点特定部６３３は、車線特定部６３１により特定された車両１が現在走行中の車線のまま部分経路の終点まで走行することができる場合であっても、部分経路上のいずれかのノードを車線変更地点として特定してよい。

選択部６３４は、探索された部分経路の候補のそれぞれについて、点数テーブル６２１を参照して車線変更地点ごとに定められる点数の合計を求め、合計が最も小さい部分経路の候補を選択する。点数は、特定された車線変更地点の位置、または、車線変更地点を自動走行可能か否かに応じて重みづけされる。

選択部６３４は、探索された部分経路の候補のそれぞれについて、現在位置から部分経路の候補の終点までの走行距離と走行制御装置５が自動走行に用いている経路における現在位置と当該終点までの走行距離との差が距離差分閾値を超える経路の候補を除外して部分経路の選択を行ってもよい。このように動作することで、経路選択装置６は、過剰に迂回しない範囲で運転者が想定していない地点での車線変更の少ない経路を選択することができる。

なお、経路選択装置６は、出発地から目的地に至る経路を作成するナビゲーション装置として実装されてもよい。また、経路選択装置６は、走行制御装置５と同一のＥＣＵに実装されてもよい。

図５は、経路選択の第１の例を示す図である。

車両１は、車線Ｌ１１上の現在位置ＣＰ１から車線Ｌ１２上の通過点ＷＰ１に向けて経路Ｒ１１を走行している。車線Ｌ１１は、所定の条件を満たす車両の走行が許可された許可レーンＬ１１ａを有している。所定の条件とは、例えば所定人数以上が乗車した車両であることである。経路Ｒ１１では、許可レーンＬ１１ａの手前の車線変更地点ＬＣ１１で車線変更が行われる。車線変更地点ＬＣ１１から通過点ＷＰ１までの距離はｄ１１である。

現在位置ＣＰ１において、部分経路の候補として経路Ｒ１２が探索される。経路Ｒ１２では、許可レーンＬ１１ａ内の車線変更地点ＬＣ１２で車線変更が行われる。車線変更地点ＬＣ１２から通過点ＷＰ１までの距離はｄ１２であり、ｄ１２はｄ１１よりも短い。そのため、経路Ｒ１２の点数は経路Ｒ１１の点数よりも小さく、経路Ｒ１２が部分経路として選択される。

この例では、車両１が所定の条件を満たしていることを前提としている。車両１が所定の条件を満たしていない場合、車両１の運転者は経路Ｒ１２の選択をキャンセルする。このとき、経路選択装置６は、経路Ｒ１２が選択されたことおよび経路Ｒ１２を走行する条件を、不図示のメーターディスプレイ等に表示することが好ましい。

図６は、経路選択の第２の例を示す図である。

車両１は、車線Ｌ２３およびＬ２４を有する道路における車線Ｌ２３上の現在位置ＣＰ２を走行している。車線Ｌ２３およびＬ２４を有する道路は、車線Ｌ２１およびＬ２２を有する道路と合流して４車線となる。このうち、車線Ｌ２１およびＬ２４は、分岐して通過点ＷＰ２に至る。

現在位置ＣＰ２から通過点ＷＰ２までの走行距離は、車線Ｌ２１を通る経路Ｒ２１の方が車線Ｌ２４を通る経路Ｒ２２よりも短い。そのため、走行制御装置５は、経路Ｒ２１に従って走行を制御している。このとき、車線変更地点ＬＣ２１では、連続して２回の車線変更を行う必要があり、走行制御装置５の制御により走行することができない。そのため、経路Ｒ２１を走行する場合、走行制御装置５は、車線変更地点ＬＣ２１で運転者に対し、手動運転への交代を要求することになる。

現在位置ＣＰ２において、部分経路の候補として経路Ｒ２２が探索される。経路Ｒ２２では、車線Ｌ２３から車線Ｌ２４へと１回車線変更を行う必要があり、走行制御装置５の制御による走行が可能である。そのため、経路Ｒ２２の点数は経路Ｒ２１の点数よりも小さく、経路Ｒ２２が部分経路として選択される。

図７は、経路選択の第３の例を示す図である。

車両１は、車線Ｌ３１およびＬ３２を有する道路における車線Ｌ３１上の現在位置ＣＰ３を走行している。車線Ｌ３１およびＬ３２はこの先で分岐し、その後通過点ＷＰ３の手前で合流する。

走行制御装置５が走行の制御に用いている経路Ｒ３１では、車線Ｌ３２が選択されている。そのため、経路Ｒ３１では車線変更地点ＬＣ３１で車線変更が行われる。

現在位置ＣＰ３において、部分経路の候補として経路Ｒ３２が探索される。経路Ｒ３２では、車線Ｌ３１が選択され、車線変更を行わない走行が可能である。そのため、経路Ｒ３２の点数は経路Ｒ３１の点数よりも小さく、経路Ｒ３２が部分経路として選択される。

図８は、経路選択処理のフローチャートである。経路選択装置６は、車両１が走行制御装置の制御に基づいて経路を走行する間、経路選択処理を所定の時間間隔（例えば３０秒間隔）で繰り返し実行する。

まず、車線特定部６３１は、車両１が現在走行中の車線の位置を特定する（ステップＳ１）。次に、探索部６３２は、現在位置からの部分経路の候補を探索する（ステップＳ２）。次に、車線変更地点特定部６３３は、部分経路の候補における車線変更地点を特定する（ステップＳ３）。そして、選択部６３４は、部分経路の候補のうち、車線変更地点の点数の合計が最も小さい部分経路の候補を、部分経路として選択する（ステップＳ４）。

このように経路選択処理を実行することにより、経路選択装置６は、運転者が想定していない地点での車線変更の少ない経路を選択することができる。

変形例によれば、車線変更地点の点数は、隣接する車線変更地点との間隔が小さいほど大きくなるように重みづけされていてもよい。このように点数を重みづけすることにより、経路選択装置６は、余裕をもって車線変更可能な部分経路を選択することができる。

異なる変形例によれば、選択部６３４は、車線変更地点の点数の合計が同じである複数の部分経路の候補のうち、含まれる車線変更地点の少ない部分経路の候補を部分経路として選択してよい。選択部６３４がこのように動作することにより、経路選択装置６は、より車線変更の少ない部分経路を選択することができる。

当業者は、本発明の精神および範囲から外れることなく、種々の変更、置換および修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。

１ 車両
６ 経路選択装置
６３１ 車線特定部
６３２ 探索部
６３３ 車線変更地点特定部
６３４ 選択部

Claims (7)

1. 車両が現在走行中の車線の位置を特定する車線特定部と、
   前記車両の現在位置から、出発地から目的地に至る経路における前記現在位置と前記目的地との間のいずれかの通過点に至る複数の部分経路の候補を探索する探索部と、
   探索された前記複数の部分経路の候補のそれぞれにおいて、車線変更が行われる車線変更地点を特定する車線変更地点特定部と、
   探索された前記複数の部分経路の候補のうち、特定された前記車線変更地点の位置、または、前記車線変更地点を自動走行可能か否かに応じて重みづけされた前記車線変更地点の点数の合計が最も小さい部分経路の候補を、部分経路として選択する選択部と、
   を備える経路選択装置。
2. 前記車線変更地点の点数は、前記通過点から近い前記車線変更地点の点数が前記通過点から遠い前記車線変更地点の点数よりも小さくなるように重みづけされる、請求項１に記載の経路選択装置。
3. 前記車線変更地点の点数は、自動走行可能な車線変更地点の点数が自動走行可能でない車線変更地点の点数よりも小さくなるように重みづけされる、請求項１または２に記載の経路選択装置。
4. 前記車線変更地点の点数は、隣接する車線変更地点との間の間隔が短いほど大きくなるように重みづけされる、請求項１－３のいずれか一項に記載の経路選択装置。
5. 前記選択部は、前記車線変更地点の点数の合計が同じである前記複数の部分経路の候補のうち、含まれる車線変更地点の少ない部分経路の候補を部分経路として選択する、請求項１－４のいずれか一項に記載の経路選択装置。
6. 前記選択部は、探索された前記複数の部分経路の候補のうち、前記現在位置と前記通過点との間の走行距離と自動走行の制御に用いられている経路における前記現在位置と前記通過点との間の走行距離との差が距離差分閾値を超える部分経路の候補を除外して前記部分経路の選択を行う、請求項１－５のいずれか一項に記載の経路選択装置。
7. 車両が現在走行中の車線の位置を特定し、
   前記車両の現在位置から、出発地から目的地に至る経路における前記現在位置と前記目的地との間のいずれかの通過点に至る複数の部分経路の候補を探索し、
   探索された前記複数の部分経路の候補のそれぞれにおいて、車線変更が行われる車線変更地点を特定し、
   探索された前記複数の部分経路の候補のうち、特定された前記車線変更地点の位置、または、前記車線変更地点を自動走行可能か否かに応じて重みづけされた前記車線変更地点の点数の合計が最も小さい部分経路の候補を、部分経路として選択する、
   ことを含む経路選択方法。

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