JP2022513929A - 自動車車両を制御する方法およびシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、道路（１２）上を現在の車線（１４）で走行している自動車車両（１０）を制御する方法であって、道路（１２）は、少なくとも１つの追加の車線（１６）を有する、方法に関する。まず、車線（１４、１６）の空いた領域（Ｂｆ）および／または占有領域（Ｂｂ）が決定され、この占有領域は、他の道路使用者（１８、２０）によって占められ、空いた領域（Ｂｆ）および占有領域（Ｂｂ）は、時空間領域である。２つの車線（１４、１６）間の車線変更が可能である変更領域、および／または２つの車線（１４、１６）間の車線変更が可能でない車線維持領域が、決定された空いた領域（Ｂｆ）および／または占有領域（Ｂｂ）に基づいて決定される。次いで、少なくとも、対で互いに隣り合う変更領域および／または車線維持領域間の自動車車両（１０）の取り得る走行行動が決定される。自動車車両（１０）を制御するシステム（２６）も説明される。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車車両を制御する方法、自動車車両を制御するシステムのための制御ユニット、自動車車両を制御するシステム、この方法を実行するコンピュータプログラム、およびそのようなコンピュータプログラムを有するコンピュータ可読データキャリアに関する。

部分的に自動化された手法で自動車車両の前後方向移動および横方向移動を制御する運転者支援システム、特に、完全に自動化された手法で運転する自動車車両についての主な課題のうちの１つは、特定の状況を解析し、自動車車両が自車両を見つけ、それに基づいて、自動車車両にとって対応する有意味な走行行動を導出するということである。

一般に、走行行動の計算の複雑さは、個々の走行行動の期間と共に増す。例えば３秒よりも長い、比較的長い期間にわたる様々な取り得る走行行動が決定されることが意図される場合、または走行行動が複数の車線変更を伴う複雑なものである場合、本技術分野で知られている方法は、もはやそれらをリアルタイムで確認することができない。

したがって、本発明の目的は、先行技術の欠点が改善される、自動車車両を制御する方法およびシステムを提供することである。

上記目的は、道路上を現在の走行車線で走行する自動車車両を制御する方法であって、道路は、自動車車両の現在の走行車線に隣接した少なくとも１つのさらなる走行車線を有する、方法によって本発明により実現される。最初に、他の道路使用者によって占められる空いた領域および／または占有領域は、少なくとも自動車車両の現在の走行車線においておよび少なくとも１つのさらなる走行車線において確認され、空いた領域および占有領域は、時空間領域である。２つの走行車線間の走行車線変更が可能である変更領域、および／または２つの走行車線間の走行車線変更が可能でない車線維持領域が、確認された空いた領域および／または占有領域に基づいて確認され、変更領域および車線維持領域は、それぞれ空いた領域の時空間部分領域である。次いで、少なくとも、対で互いに隣り合う変更領域および／または車線維持領域の間で自動車車両の取り得る走行行動が確認される。

本発明による方法は、道路を空間時間図にマッピングし、この空間時間図における道路を異なる部分領域に、具体的には走行車線変更が可能である部分領域におよび走行車線変更が可能でない部分領域に分けるという核となる概念に基づく。次いで、道路交通状況全体ではなく道路の小さい部分領域を考慮しさえすればよいので、これらの個々の部分領域の間の取り得る走行行動を非常に迅速にかつリソースを節約する手法で確認することを可能にする。したがって、本発明による方法を用いて、異なる取り得る走行行動をリアルタイムで確認することが可能である。

詳細には、本発明による方法は、自動車車両の制御ユニット上および／または上位誘導システムの制御ユニット上で実施されるコンピュータにより実装される方法であり、これは、例えば、少なくとも自動車車両が現在走行している道路のセクションに割り当てられ、自動車車両および誘導システムが信号伝送のために互いに接続され、互いに信号を交換することができる。

時空間領域および時空間部分領域は、いずれの場合にも少なくとも１つの空間座標、詳細には、道路の方向の前後方向座標によって、および時間座標によってここで説明される。詳細には、道路に関する横方向の座標は、走行車線ごとに特定の値で離散化および定義される。

ここでおよび以下に、走行行動は、自動車車両がある時空間部分領域から別のものに少なくとも１つ移行することを意味すると理解される。ここで、これらの移行は、もちろん正の時間方向にのみ行われ得る。概して、走行行動は、個々の隣り合う時空間部分領域間の一列の複数の移行からなる。

詳細には、占有領域は、別の道路使用者によって実際に占められる部分領域だけでなく、さらに、観察される必要がある関連した他の道路使用者からの安全距離も含み、安全距離は、運転手によって特定され、事前設定され、および／または選択可能であり得る。加えて、占有領域は、建設現場等などの他の障害物により通行不能である部分領域を含むこともできる。

本発明の一態様によれば、変更領域は、現在の走行車線の空いた領域および少なくとも１つのさらなる走行車線の部分領域であり、現在の走行車線とまた少なくとも１つのさらなる走行車線との両方は、他の道路使用者が存在しない。詳細には、空いた領域にも、通行不能にさせる建設現場等などの他の障害物が存在しない。したがって、変更領域は、現在の走行車線と少なくとも１つのさらなる走行車線の両方が空いているので車線を変更することが可能である現在の走行車線おおよび少なくとも１つのさらなる走行車線の領域である。

本発明の一構成によれば、車線維持領域は、現在の走行車線および少なくとも１つのさらなる走行車線の空いた領域の部分領域であり、走行車線のうちのそれぞれ他方が占められており、および／またはさもなければ走行車線変更が可能でない。言い換えれば、したがって、車線維持領域は、他の道路使用者が隣接した走行車線に位置するので、隣接した走行車線が他の方法で阻止されているので、および／または追い越しまたは車線の変更が対応する道路セクション上で禁止されるので、走行車線変更が可能でない部分領域である。

変更領域を確認については、本発明のさらなる態様によれば、現在の走行車線と少なくとも１つのさらなる走行車線の間に空間的に位置する車線変更ゾーンが空いているか、他の道路使用者によって占められているか、または他の方法で通行不能であるかについて判定がなされる。したがって、ある走行車線から他の走行車線への移行が、上記車線変更ゾーンを介して行われる。車線変更ゾーンは、現在の走行車線とさらなる走行車線の両方が空いているときにここで正確に空いている。したがって、車線変更ゾーンは、２つの走行車線の少なくとも１つが占められるときに正確に占められる。車線変更ゾーンに関しては、自動車車両および他の道路使用者が車線変更中に両走行車線を簡単に阻止することが考慮される。車線変更ゾーンは、例えば、それ以外に、追い越しまたは車線の変更が対応する道路セクションで禁じられるとき、および／または障害物が車線変更ゾーンに走行するのを防ぐときに、通行不能である。

いずれの場合にも、現在の走行車線に対応する少なくとも１つの時空間ポリゴン、少なくとも１つのさらなる走行車線に対応する少なくとも１つの時空間ポリゴン、および占有領域に対応する少なくとも１つの時空間ポリゴンが決定されることが好ましく、２つの車線の空いた領域に対応する時空間ポリゴンは、ポリゴンクリッピングによって決定されたポリゴンから決定され、詳細には、いずれの場合にも、占有領域に対応するポリゴンが、空いた領域を確認するために２つの走行車線のうちの一方に対応するポリゴンから取り除かれる。言い換えれば、空いた領域の確認は、非常に迅速にかつリソースを節約する手法で行われ得る幾何学的演算へ低減され（で実施され）、したがって、これにより取り得る走行行動の確認における計算時間を節約する。

詳細には、いずれの場合にも、個々の車線のそれぞれの走行車線および占有領域は、（Ｌ，ｔ）座標系のポリゴンであり、ただし、Ｌは、道路の現在の前後方向を示し、ｔは時間を示す。したがって、走行車線数ｉの空いた領域が得られ、演算Ｐ_{Ｓｐｕｒ，ｉ}＼Ｐ_{ｂｅｌｅｇｔ，ｉ}で象徴的に表され、ただし、Ｐ_{Ｓｐｕｒ，ｉ}は、走行車線ｉに対応する時空間ポリゴンであり、Ｐ_{ｂｅｌｅｇｔ，ｉ}は、走行車線数ｉの占有領域を囲む全時空間ポリゴンを含む。

さらなる好みに関しては、変更領域および車線維持領域を決定するために、詳細には、車線変更ゾーンが空いているかどうかを決定するために、２つの走行車線における空いた領域に対応する２つのポリゴンの交差が形成される。言い換えれば、したがって、車線変更ゾーンの空いた領域は、個々の走行車線における空いた領域に対応するポリゴンの交差として、つまり演算Ｐ_{ｆｒｅｉ，ｉ}∩Ｐ_{ｆｒｅｉ，ｊ}によって得られる。したがって、変更領域および車線維持領域の確認は、非常に迅速にかつリソースを節約する手法で行われ得る幾何学的演算へ低減され（で実施され）、したがって、これにより取り得る走行行動の確認の演算時間を節約する。

本発明の一構成によれば、少なくとも現在の走行車線および／または少なくとも１つのさらなる走行車線は、フレネ・セレ座標系へ変換される。この座標系では、全ての道路は、湾曲しておらず、その結果、全ての道路交通状況は、道路の任意の実際のプロファイルから独立して、同じように処理することができる。詳細には、上述した時空間ポリゴンは、フレネ・セレ座標系に確認される。

本発明のさらなる態様によれば、いずれの場合にも、１つの車線頂点は、２つの車線の変更領域および／または車線維持領域に割り当てられ、対応する変更領域および／または車線維持領域間の自動車車両の走行行動が可能である場合、車線頂点は、エッジによって対で接続され、詳細には、車線頂点は、時間によって配置される。したがって、連続的に実行可能である走行行動のシーケンスは、増加する時間方向に車線頂点に沿ったエッジの途切れることのないトレインから得られる。このようにして、複数の異なる取り得る走行行動、詳細には、全ての取り得る走行行動を含むグラフが作成される。次いで、生成されたグラフは、自動車車両のさらなるモジュールおよび／またはサブシステムによって、例えば、実行されるその走行行動を取り得る走行行動から決定するモジュールによってさらに処理することができる。

好ましくは、車線変更ゾーンには、少なくとも１つの変更ゾーン頂点が割り当てられ、詳細には、車線変更ゾーンは、それぞれ少なくとも１つの変更ゾーン頂点が割り当てられる複数の時間ストリップに分けられ、車線変更ゾーンの対応する部分領域と対応する変更領域または車線維持領域との間の自動車車両の走行行動が可能である場合、少なくとも１つの変更ゾーン頂点は、エッジによって対で車線頂点に接続される。したがって、連続的に実行可能である走行行動のシーケンスは、増加する時間方向の車線頂点および変更ゾーン頂点の沿ったエッジの途切れることのないトレインから得られる。このようにして、複数の異なる取り得る走行行動、詳細には、全ての取り得る走行行動を含むグラフが作成される。次いで、生成されたグラフは、自動車車両のさらなるモジュールおよび／またはサブシステムによって、例えば、実行される走行行動を取り得る走行行動から決定するモジュールによってさらに処理することができる。

詳細には、車線変更ゾーンについての新しい時間ストリップが、２つの走行車線のうちの１つにおける各事象で始まる。ここでおよび以下に、事象は、２つの走行車線のうちの１つの占有状態の任意のタイプの変化を意味すると理解される。

好ましくは、自動車車両についての複数の異なる走行行動、詳細には、全ての取り得る走行行動が確認される。言い換えれば、単一の取り得る走行行動だけでなく、複数の異なる走行行動が決定され、異なる走行行動は、どのようにして自動車車両が制御できるのかについての異なる可能性を表す。次いで、異なる走行行動は、自動車車両のさらなるモジュールおよび／またはサブシステム、例えば、実行される走行行動を取り得る走行行動から選択するモジュールへ伝えられ得る。

本発明のさらなる態様によれば、他の道路使用者の予測走行経路が、空いた領域および／または他の道路使用者によって占められた領域の確認時に考慮に容れられる。予測走行経路は、自動車車両の別のモジュールまたはサブシステムによって予測でき、車間通信によって他の道路使用者から受け取ることができ、および／または自動車車両が現在走行している道路の少なくともセクションに割り当てられる案内システムから受け取ることができる。詳細には、予測走行経路は、さらなる道路使用者の車線変更も含む。したがって、本発明による方法は、自動車車両の取り得る走行行動の確認時にさらなる道路使用者の走行行動を含み、それぞれの特定の道路交通状況に適合される手法で自動車車両を制御することを含むことが可能にされる。

本発明の一構成によれば、自動車車両がそれぞれの時空間部分領域に到達することができるか、詳細には、自動車車両の現在の速度、自動車車両の最大減速度、自動車車両の最大加速度、および／または速度限界が考慮に容れられるか確認される。次いで、到達可能でない部分領域は、自動車車両を制御する下記ステップにおいてもはや考慮されず、これにより取り得る走行行動の決定における演算時間を節約する。

好ましくは、走行行動に対応する自動車車両の走行経路が確認される。ここで、走行経路は、いずれの場合にも、確認された時間空間曲線であり、走行経路が選択される場合、これにそって自動車車両は移動し、自動車車両は、それに応じて制御される。詳細には、これらは、１つまたは複数の条件に基づいて最適化される最適化された走行経路である。例えば、進行した距離は、できるだけ短くすべきであり、走行行動の継続期間は最小にされるべきであり、および／または任意の前後方向および／または横方向の生じる加速度は、予め定められた制限加速度を超えるべきではない。

詳細には、少なくとも１つのセンサは、空いた領域、占有領域、および／または通行不能を確認するために、現在の走行車線および／または少なくとも１つのさらなる走行車線を捕捉する。少なくとも１つのセンサは、詳細には空間時間図の形態における周囲のイメージを生成するために使用される対応する周囲データを生成する。

少なくとも１つのセンサは、自動車車両の周囲の少なくともいくつかを捕捉するのに適したカメラ、レーダーセンサ、距離センサ、ＬＩＤＡＲセンサ、および／または任意の他のタイプのセンサであり得る。

代替として、またはさらに、少なくとも１つのセンサは、自動車車両が現在走行している道路のセクションに少なくとも割り当てられる案内システムへのインタフェースの形態で存在することができる。ここでは、案内システムは、道路および／またはさらなる道路使用者、詳細には、その予測走行経路に関する周囲データを自動車車両および／またはさらなる道路使用者へ送信するように具現化される。

本発明のさらなる構成によれば、取り得る走行行動のうちの少なくとも１つが選択され、運転手は、少なくとも１つの走行行動に基づいて詳細が与えられる。この詳細は、特に少なくとも１つの選択された走行行動に関する情報である。例えば、複数の取り得る走行行動が選択され、ユーザインタフェー上に表示される。運転手は、取り得る走行行動のどれが実行されるかを判断し、例えばユーザインタフェースを介してこの走行行動を選択することができる。

好ましくは、取り得る走行行動のうちの１つが選択され、車両が選択された走行行動に従って制御される。ここで、自動車車両は、選択された走行行動に基づいて、少なくとも部分的に自動化された手法で、詳細には完全に自動化された手法で制御される。好ましくは、選択された走行行動は、境界条件に基づいて複数の取り得る走行行動から選択される最適な走行行動である。例えば、進行した距離は、できるだけ短くすべきであり、走行行動の継続期間は最小にされるべきであり、および／または任意の前後方向および／または横方向の生じる加速度は、予め定められた制限加速度を超えるべきでない。

上記目的は、自動車車両を制御するシステムのための制御ユニットにより本発明によりさらに実現され、制御ユニットは、上述した方法を実行するように構成される。利点に関しては、方法に関する上記説明が参照される。

制御ユニットは、自動車車両の一部であってもよく、または上流のシステムの一部、例えば案内システム一部であってもよい。

上記目的は、上述した制御ユニットを有する自動車車両を制御するシステムによって本発明によりさらに実現される。利点に関しては、方法に関する上記説明が参照される。

目的は、コンピュータプログラムがコンピュータまたは対応する演算ユニット、詳細には、上述した制御ユニットの演算ユニット上で実行される場合、上述した方法のステップを実行するプログラムコード手段を有するコンピュータプログラムによって本発明によりさらに実現される。利点に関しては、方法に関する上記説明が参照される。

「プログラムコード手段」は、ここでおよび以下に、任意のプログラミング言語および／または機械語で存在し得るコンパイルされたおよび／またはコンパイルされていない形態のプログラムコードおよび／またはプログラムコードモジュールの形態のコンピュータ実装可能な命令を意味すると理解される。

上記目的は、上述したコンピュータプログラムが記憶されるコンピュータ可読データキャリアによって本発明によりさらに実現される。データキャリアは、上述した制御ユニットの一体部分であってもよく、または制御ユニットから分離していてもよい。データキャリアは、コンピュータプログラムが記憶されるメモリを有する。メモリは、例えば磁気および／または光データストレージに基づいた任意の適したタイプのメモリである。

本発明のさらなる利点および特徴は、参照される下記説明および添付図面から明らかである。

道路交通状況を概略的に示す図である。 自動車車両を制御する、本発明によるシステムの概略ブロック図である。 本発明による方法のステップのフローチャートである。 図４（ａ）は、フレネ・セレ座標系への変換前の道路を概略的に示す図である。図４（ｂ）は、フレネ・セレ座標系への変換後の道路を概略的に示す図である。 図３の本発明による方法の個々のステップを示す図である。 図３の本発明による方法の個々のステップを示す図である。 図３の本発明による方法の個々のステップを示す図である。 図３の本発明による方法の個々のステップを示す図である。 図３の本発明による方法の個々のステップを示す図である。 図３の本発明による方法の個々のステップを示す図である。

図１は、自動車車両１０が現在の走行車線１４において道路１２上を走行している道路交通状況を概略的に示す。さらなる走行車線１６は、現在の走行車線１４の隣で延びる。

道路１２上で、第１のさらなる道路使用者１８および第２のさらなる道路使用者２０は、それぞれ現在の走行車線１４中をおよびさらなる走行車線１６中をさらに走行する。図示の例では、さらなる道路使用者１８、２０は乗用車であるが、それらは、トラック、オートバイ、または任意の他の道路使用者であってもよい。

現在の走行車線１４とさらなる走行車線１６の間に車線変更ゾーン２１が位置し、この車線変更ゾーン２１は、現在の走行車線１４およびさらなる走行車線１６と部分的に重なる。

破線２２および２４は、第１のさらなる道路使用者１８が、現在の走行車線１４からさらなる走行車線１６に車線変更ゾーン２１を介して変更することを近い将来に計画していること、および第２のさらなる道路使用者２０が、さらなる走行車線１６から自動車車両１０の現在の走行車線１４に車線変更ゾーンを介して変更することを近い将来に計画していることを示す。これは、例えば対応する表示灯を用いることにより、さらなる道路使用者１８、２０によって示される。

加えて、図１は、前後方向軸および直角軸を有する座標系を示し、前後方向軸は前後方向Ｌを画定し、、直角軸は横方向Ｎを画定する。座標系の原点は、自動車車両１０の前部の現在の位置において前後方向にあり、道路の右側で前後方向Ｌに見られる。

以下においても使用されるこの特別の座標系は、道路固定座標系であり、これは、したがって自動車車両１０と共に移動しない。しかしながら、もちろん、別の任意の座標系を使用することも可能である。

図２に示されるように、自動車車両１０は、自動車車両１０を制御するシステム２６を有する。システム２６は、複数のセンサ２８と、少なくとも１つの制御ユニット３０とを備える。

センサ２８は、自動車車両１０において前部に、後部に、および／または横に配置され、自動車車両１０の周囲を捕捉し、対応する周囲データを生成し、周囲データを制御ユニット３０に伝えるように構成されている。より具体的には、センサ２８は、現在の走行車線１４、さらなる走行車線１６、およびさらなる道路使用者１８、２０に少なくとも関連した情報を捕捉する。

いずれの場合にも、センサ２８は、カメラ、レーダー センサ、距離センサ、ＬＩＤＡＲセンサ、および／または自動車車両１０の周囲を捕捉するのに適している任意の他のタイプのセンサである。

代替として、またはさらに、センサ２８の少なくとも１つは、図示された道路１２の少なくともセクションへ割り当てられ、道路１２および／またはさらなる道路使用者に関する周囲データを自動車車両１０および／またはさらなる道路使用者１８、２０へ送信するように具現化される案内システムへのインタフェースの形態で存在することができる。この場合、１つのセンサ２８は、例えば５Ｇの規格に従って通信するための移動無線通信モジュールの形態で存在することができる。

一般的には、制御ユニット３０は、少なくとも部分的に自動化された手法で、詳細には、完全に自動化された手法で、センサ２８によって得られる周囲データを処理し、処理された周囲データに基づいて自動車車両１０を制御する。つまり、自動車車両１０の横方向移動および／または前後方向移動を制御することができる運転者支援システムは、少なくとも部分的に自動化された手法で、詳細には、完全に自動化された手法で、制御ユニット３０上で実装される。

この目的のために、制御ユニット３０は、図４から図１０を参照して以下に説明される方法ステップを実行するように具現化される。より具体的には、制御ユニット３０は、データキャリア３２と演算ユニット３４とを備え、コンピュータプログラムはデータキャリア３２に記憶され、このコンピュータプログラムは演算ユニット３４で実行され、以下に説明される方法のステップを実行するプログラムコード手段を備える。

まず、道路１２、より具体的には、センサ２８によって得られる周囲データに基づく現在の走行車線１４およびさらなる走行車線１６の画像は、フレネ・セレ座標系へ変換される（ステップＳ１）。

ステップＳ１は、図４に示される。図４（ａ）は、道路１２をそれが実際に延びる通りに示す。図示の例では、道路は、前後方向Ｌに見ると、左に向かう湾曲を有する。局所座標変換に関して、道路１２は、道路１２がもはや湾曲を有さないフレネ・セレ座標系へ変換され、この変換の結果は、図４（ｂ）に示される。明らかなように、この座標系内の道路１２は、直線的におよび前後方向Ｌに沿った湾曲なしで延びる。

次に、現在の走行車線１４におけるおよびさらなる走行車線１６における空いた領域Ｂ_ｆおよび占有領域Ｂ_ｂが確認され（ステップＳ２）、空いた領域Ｂ_ｆおよび占有領域Ｂ_ｂは、それぞれ時空間領域である。

ここで、空いた領域Ｂ_ｆは、それぞれの走行車線１４、１６を通行不能にさせる他の道路使用者１８、２０および他の障害物が存在しないそれらの時空間領域である。

他方で、占有領域Ｂ_ｂは、他の道路使用者１８、２０によっておよび／または他の障害物によって占有されるそれらの時空間領域であり、占有領域Ｂ_ｂは自動車車両１０が通行不能であることを意味する。詳細には、占有領域Ｂ_ｂは、実際に占められる領域だけでなく、観察される安全距離をさらに備え、運転手によって指定され、事前設定され、または選択可能であり得る。

占有領域を確認するために、制御ユニット３０は、さらなる道路使用者１８、２０の予測走行経路２２、２４を必要とする。制御ユニット３０は、例えば、さらなる道路使用者１８、２０の表示灯が作動される情報のようなセンサ２８によって得られる周囲データに基づいて、または車間通信を介して交換されるデータに基づいて、走行経路２２、２４自体を決定することができる。代替として、制御ユニット３０は、さらなる道路使用者１８、２０から直接、または案内システムから走行経路２２、２４を受け取ることができる。

図１の特定の例によって図５に示されるように、いずれの場合にも、空いた領域Ｂ_ｆおよび占有領域Ｂ_ｂは、具体的にはいずれの場合にもｔが時間を示すｔ－Ｌ図において、現在の走行車線１４およびさらなる走行車線１６について最初に確認される。

この例では、第１のさらなる道路使用者１８は、現在の走行車線１４からさらなる走行車線１６へ車線変更行動を行うために時間ｔ＝１秒から始め、これは、時間ｔ＝５秒で完了する。図５に示された図では、いずれの場合にも、第１のさらなる道路使用者１８は、２つ占有領域Ｂ_ｂの上側１つを占める。車線変更手順中、第１のさらなる道路使用者１８は、少なくともしばらくの間走行車線１４、１６の両方を占める。

時間ｔ＝３秒で、第２のさらなる道路使用者２０は、さらなる走行車線１６から現在の走行車線１４へ車線変更行動を始め、これは、時間ｔ＝７秒で完了する。図５に示された図では、第２のさらなる道路使用者２０は、いずれの場合にも、２つの占有領域Ｂ_ｂの下側１つを占める。

ここで、占有領域Ｂ_ｂの傾斜は、対応するさらなる道路使用者１８または２０の速度に対応する。図５から図１０に示された例では、したがって、さらなる道路使用者１８、２０の速度は一定である。

簡略化のために、横方向Ｎの座標は離散化され、つまりそれは、現在の走行車線１４、さらなる走行車線１６、または車線変更ゾーン２１に対応する３つの異なる値をとることしかできない。したがって、図５に示された３つの図は、いずれの場合にも、現在の走行車線１４、さらなる走行車線１６、および車線変更ゾーン２１についてのｔーＬ図である。

この場合には、図中のハッチング部分は、いずれの場合にも、それぞれの走行車線１４、１６の占有領域Ｂ_ｂに対応する。対照的に、図中のハッチングされていない部分は、それぞれの走行車線１４、１６の空いた領域Ｂ_ｆに対応する。

空いた領域Ｂ_ｆを決定するために、最初に、自動車車両１０のそれぞれ正面の走行車線１４および１６全体に、詳細にはセンサ２８の範囲内にある走行車線１４、１６の部分に対応する時空間ポリゴンＰ_１４またはＰ_１６は、走行車線１４、１６ごとに決定される。図５では、ポリゴンＰ_１４およびＰ_１６は、破線によって示される正方形である。

さらに、それぞれの走行車線１４、１６の占有領域Ｂ_ｂを囲む時空間ポリゴンＰ_１４，ｂおよびＰ_１６，ｂは、いずれの場合にも２つの走行車線１４、１６について確認される。

現在の走行車線１４における空いた領域Ｂ_ｆ、またはより具体的には空いた領域Ｂ_ｆに対応するポリゴンＰ_１４，ｆが、次いで、ポリゴンＰ_１４，ｂがポリゴンＰ_１４から取り除かれるかという点でポリゴンクリッピングによって確認される。言い換えれば、これは、
Ｐ_１４，ｆ＝Ｐ_１４／Ｐ_１４，ｂ
という演算である。

類似的に、さらなる走行車線１６における空いた領域Ｂ_ｆは、ポリゴンＰ_１６，ｂがポリゴンＰ_１６から取り除かれるかという点でポリゴンクリッピングによって確認される。言い換えれば、Ｐ_１６，ｆ＝Ｐ_１６＼Ｐ_１６，ｂという演算が行われる。

次に、図６に示されるように、車線変更ゾーン２１の空いた部分領域が決定される（ステップＳ３）。ここで、現在の走行車線１４とさらなる走行車線１６の両方が空いているとき、および車線変更ゾーン２１が任意の他の理由、例えば、障害物によるもしくは追い越しが禁止されているという理由のために通行不能でないとき、車線変更ゾーン２１は、正確に空いている。

したがって、車線変更ゾーン２１の空いた部分領域、またはより具体的には、車線変更ゾーン２１の空いた部分領域に対応するポリゴンＰ_２１，ｆが、２つのポリゴンＰ_１４，ｆおよびＰ_１６，ｆの交差として確認される。障害物によりまたは他の理由のために車線変更ゾーン２１が通行不能である場合、車線変更ゾーン２１の通行不能な部分領域を囲む対応する時空間ポリゴンＰ_ｈが確認され、上述した交差から取り除かれる。
言い換えれば、したがって、車線変更ゾーン２１の空いた部分領域Ｐ_２１，ｆは、
Ｐ_２１，ｆ＝（Ｐ_１４，ｆ∩Ｐ_１６，ｆ）＼Ｐ_ｈ
という演算によって得られる。

次に、現在の走行車線１４およびさらなる走行車線１６についての図は、いずれの場合にも時間ストリップに分けられ（ステップＳ４）、新しい時間ストリップが各事象で始まる。図７では、異なる時間ストリップは、垂直分離線Ｅによって互いから分離され、これらは事象において図にそれぞれ挿入される。事象は、ここおよび以下でそれぞれの走行車線１４、１６の占有状態の任意のタイプの変化を意味すると理解される。

言い換えれば、現在の走行車線１４またはさらなる走行車線１６の任意の部分領域の占有が特定の時間に始まるまたは終わる場合、新しい時間ストリップは、現在の走行車線１４またはさらなる走行車線１６についての図においてこの時点で始まる。

両走行車線１４、１６についての図における個々の時間ストリップ間の分離線Ｅは、車線変更ゾーン２１についての図にさらに移される。

現在の走行車線１４、さらなる走行車線１６、および車線変更ゾーン２１についての３つの図間で一貫した図の分割を実現するために、いずれの場合にも占有領域Ｂ_ｂのうちの１つの広がりを表す斜めの分離線Ｔは、現在の走行車線１４およびさらなる走行車線１６についての図に挿入される。これらの追加の斜めの分離線Ｔは、図８から図１０に示される。

垂直分離線Ｅ、斜め分離線Ｔ、および占有領域Ｂ_ｂは、３つの図の各々を複数の部分領域Ｔ_ｉに分け、ただし、ｉは、ゼロよりも大きい自然数であり、これは、１個から部分領域Ｔ_ｉの総数までの値をとることができる。

次に、図８に示されるように、現在の走行車線１４およびさらなる走行車線１６についての図の各部分領域Ｔ_ｉには、いずれの場合にも、車線頂点Ｖ_ｉが割り当てられ、一方、車線変更ゾーン２１についての図の各部分領域Ｔ_ｉには、いずれの場合にも、変更ゾーン頂点Ｗ_ｉが割り当てられる（ステップＳ５）。ここでも、ｉは、ゼロよりも大きい自然数であり、これは、１個から部分領域Ｔ_ｉの総数までの値をとることができる。

図８では、車線頂点Ｖｉおよび変更ゾーン頂点Ｗ_ｉは、いずれの場合にも、図に時間によって配置され、すなわち、より小さい時間の部分領域Ｔ_ｉに対応するそれらの頂点は、より大きい時間を有する部分領域Ｔ_ｉへ割り当てられるそれらの頂点よりもさらに左に位置する。

次に、現在の走行車線１４の車線頂点Ｖｉは、車線頂点Ｖｉが割り当てられる部分領域Ｔ_ｉ間の自動車車両１０の走行行動が可能である場合に、エッジによって、より具体的には方向エッジによって対で接続される（ステップＳ６）。

次いで、走行行動は、２つの部分領域Ｔ_ｉが直ちに互いに合体する、つまり占有領域Ｂ_ｂによって分離されないときに正確に「可能」として定められる。加えて、走行行動は、正の時間方向にだけいつも可能である。

さらなる走行車線１６の車線頂点Ｖ_ｉについて、および車線変更ゾーン２１の変更ゾーン頂点Ｗ_ｉについて、同じ手順が繰り返される。

図９および図１０では、文字「Ｔ」、「Ｖ」および「Ｗ」が明確にするために省略されていることに留意されたい。代わりに、部分領域および頂点は、対応する番号を単に備えている。つまり、図９および図１０では、番号は、参照符号ではなく、対応する部分領域または対応する頂点のインデックスを表す。

ステップＳ６の結果は、図９に示される。ステップＳ６において得られたグラフは、２つの走行車線１４、１６内および車線変更ゾーン２１内で自動車車両１０についての全ての取り得る走行行動をすでに含む。

次に、現在の走行車線１４のそれらの車線頂点Ｖ_ｉは、方向エッジによってそれらの変更ゾーン頂点Ｗ_ｉに接続され、現在の走行車線１４および車線変更ゾーン２１のその割り当てられた部分領域Ｔ_ｉは、互いに一部重なる（ステップＳ７）。言い換えれば、それらの車線頂点Ｖ_ｉは、それらの変更ゾーン頂点Ｗ_ｉに接続され、その割り当てられた部分領域Ｔ_ｉは、現在の走行車線１４および車線変更ゾーン２１についての２つ図が順に重ねられる場合、空ではなく交差を有する。

加えて、それらの変更ゾーン頂点Ｗ_ｉは、方向エッジによってさらなる走行車線１６のそれらの車線頂点Ｖ_ｉに接続され、車線変更ゾーン２１およびさらなる走行車線１６のそれらの割り当てられた部分領域Ｔ_ｉは、互いに重なる。言い換えれば、それらの車線頂点Ｖ_ｉは、それらの変更ゾーン頂点Ｗ_ｉに接続され、さらなる走行車線１６および車線変更ゾーン２１についての２つの図が順に重ねられるとき、その割り当てられた部分領域Ｔ_ｉは、空ではなく交差を有する。

言い換えれば、空いた領域Ｂ_ｆの個々の部分領域Ｔ_ｉは、ステップＳ７おいて、２つの走行車線１４、１６間の走行車線変更が可能である変更領域に、および２つの走行車線１４、１６間の走行車線変更が可能でない車線維持領域に分けられる。

ステップＳ７の結果は、図１０に示されている。ステップＳ７において得られるグラフは、現在の走行車線１４からさらなる走行車線１６への変更を含む自動車車両１０についての全ての取り得る走行行動を含む。ここで、図１０に示されたグラフにおいて、各取り得る走行行動は、エッジの途切れることのないトレインに対応する。

したがって、確認される異なる取り得る走行行動は、次いで制御ユニット３０のさらなるモジュールによって、またはコンピュータプログラムのさらなるモジュールによってさらに処理される。

さらなるモジュールは、異なる取り得る走行行動から、実行することができる少なくとも１つの走行行動を選択する（ステップＳ８）。

この目的のために、さらなるモジュールは、自動車車両１０が個々の時空間部分領域Ｔ_ｉに実際に到達できるのか確認するものであり、自動車車両１０の現在の速度、自動車車両１０の最大減速度、自動車車両１０の最大加速度、および／または道路１２に適用可能であり得る任意の速度制限が、考慮に入れられる。到達できない部分領域Ｔ_ｉは、さらなるモジュールによって取り除かれ、続いてもはや考慮されない。

次に、さらなるモジュールは、少なくとも１つの走行行動に対応する自動車車両１０についての走行経路を演算する（ステップＳ９）。複数の走行行動が選択のためになお利用可能である場合、これらの走行行動ごとの対応する走行経路が確認される。

自動車車両１０を制御する制御ユニット３０によって最終的に使用されるべき走行経路を決定するために、様々なフィルタよび／または条件が、走行経路に適用されることも可能であり、あるいはそれぞれ走行経路が必要とされる。

例えば、とられる走行経路は、衝突のないものでなければならず、ことによっては、事前に定められた制限加速度を超える自動車車両１０の任意の前後方向および／または横方向加速度を要求すべきではない。

最後に、取り得る走行経路のうちの１つが選択され、自動車車両１０は、選択された走行行動に従って、少なくとも部分的に自動化された手法で、詳細には、完全に自動化された手法で制御ユニット３０によって制御される（ステップＳ１０）。

代替として、またはさらに、走行行動に関連する情報が、選択された走行行動に基づいて、自動車車両１０の運転手に対して表示されてもよい。詳細には、複数の取り得る走行行動が選択され、運転手は、どの取り得る走行行動が実行されるべきか決断することができる。

Claims (20)

1. 道路（１２）上を現在の走行車線（１４）で走行する自動車車両（１０）を制御する方法であって、前記道路（１２）は、前記自動車車両（１０）の前記現在の走行車線（１４）に隣接した少なくとも１つのさらなる走行車線（１６）を有する、方法（１０）において、
   － 少なくとも前記自動車車両（１０）の前記現在の走行車線（１４）において、および前記少なくとも１つのさらなる走行車線（１６）において、空いた領域（Ｂ_ｆ）および／または他の道路使用者（１８、２０）によって占められる占有領域（Ｂ_ｂ）を確認するステップであって、前記空いた領域（Ｂ_ｆ）および前記占有領域（Ｂ_ｂ）は、時空間領域である、確認するステップと、
   － 前記確認された空いた領域（Ｂ_ｆ）および／または占有領域（Ｂ_ｂ）に基づいて、前記２つの走行車線（１４、１６）間の走行車線変更が可能である変更領域および／または前記２つの走行車線（１４、１６）間の走行車線変更が可能でない車線維持領域を確認するステップであって、前記変更領域および前記車線維持領域は、それぞれ前記空いた領域（Ｂ_ｆ）の時空間部分領域（Ｔ_ｉ）である、確認するステップと、
   － 少なくとも、対で互いに隣り合う変更領域および／または車線維持領域の間で、前記自動車車両（１０）の取り得る走行行動を確認するステップと
   を有する、方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記変更領域は、前記現在の走行車線（１４）および前記少なくとも１つのさらなる走行車線（１６）の前記空いた領域（Ｂ_ｆ）の前記部分領域（Ｔ_ｉ）であり、前記現在の走行車線（１４）と前記少なくとも１つのさらなる走行車線（１６）の両方は、他の道路使用者（１８、２０）が存在しないことを特徴とする方法。
3. 請求項１または２に記載の方法において、前記車線維持領域は、前記現在の走行車線（１４）および前記少なくとも１つのさらなる走行車線（１６）の前記空いた領域（Ｂ_ｆ）の前記部分領域（Ｔ_ｉ）であり、前記走行車線（１４、１６）のうちのそれぞれ他方が占められ、および／または、さもなければ走行車線変更が可能でないことを特徴とする方法。
4. 請求項１から３の一項に記載の方法において、前記変更領域を確認するステップについては、前記現在の走行車線（１４）と前記少なくとも１つのさらなる走行車線（１６）の間に空間的に位置する車線変更ゾーン（２１）が空いているか、他の道路使用者（１８、２０）によって占められているか、またはさもなければ通行不能であるかに関して判定が行われることを特徴とする方法。
5. 請求項１から４の一項に記載の方法において、いずれの場合にも、前記現在の走行車線（１４）に対応する少なくとも１つの時空間ポリゴン、前記少なくとも１つのさらなる走行車線（１６）に対応する少なくとも１つの時空間ポリゴン、および前記占有領域（Ｂ_ｂ）に対応する少なくとも１つの時空間ポリゴンが決定され、前記２つの車線の前記空いた領域（Ｂ_ｆ）に対応する時空間ポリゴンが、ポリゴンクリッピングによって前記決定されたポリゴンから決定され、詳細には、いずれの場合にも、前記占有領域に対応する前記ポリゴンが、前記空いた領域（Ｂ_ｆ）を確認するために前記２つの走行車線（１４、１６）のうちの一方に対応する前記ポリゴンから取り除かれることを特徴とする方法。
6. 請求項５に記載の方法において、前記変更領域および車線維持領域を決定するために、詳細には、前記車線変更ゾーン（２１）が空いているかを決定するために、前記２つの走行車線（１４、１６）における前記空いた領域（Ｂ_ｆ）に対応する２つの前記ポリゴンの交差が形成されることを特徴とする方法。
7. 請求項１から６の一項に記載の方法において、少なくとも前記現在の走行車線（１４）および／または前記少なくとも１つのさらなる走行車線（１６）は、フレネ・セレ座標系へ変換されることを特徴とする方法。
8. 請求項１から７の一項に記載の方法において、いずれの場合にも、１つの車線頂点（Ｖ_ｉ）が、前記２つの車線の前記変更領域および／または前記車線維持領域に割り当てられ、前記対応する変更領域および／または前記車線維持領域間の前記自動車車両（１０）の走行行動が可能である場合、前記車線頂点（Ｖ_ｉ）は、エッジによって対で接続され、詳細には、前記車線頂点（Ｖ_ｉ）は、時間によって配置されることを特徴とする方法。
9. 請求項３および８に記載の方法において、前記車線変更ゾーン（２１）には、少なくとも１つの変更ゾーン頂点（Ｗ_ｉ）が割り当てられ、詳細には、前記車線変更ゾーン（２１）は、それぞれ少なくとも１つの変更ゾーン頂点（Ｗ_ｉ）が割り当てられる複数の時間ストリップに分けられ、前記車線変更ゾーン（２１）の前記対応する部分領域（Ｔ_ｉ）と前記対応する変更領域または車線維持領域との間の前記自動車車両（１０）の走行行動が可能である場合、前記少なくとも１つの変更ゾーン頂点（Ｗ_ｉ）は、エッジによって対で前記車線頂点（Ｖ_ｉ）に接続されることを特徴とする方法。
10. 請求項１から９の一項に記載の方法において、前記自動車車両（１０）についての複数の異なる走行行動、詳細には、全ての取り得る走行行動が確認されることを特徴とする方法。
11. 請求項１から１０の一項に記載の方法において、前記他の道路使用者（１８、２０）の予測走行経路が、前記空いた領域（Ｂ_ｆ）および／または前記他の道路使用者によって占められた前記領域（Ｂ_ｂ）の前記確認時に考慮に入れられることを特徴とする方法。
12. 請求項１から１１の一項に記載の方法において、前記自動車車両（１０）が、前記それぞれの時空間部分領域（Ｔ_ｉ）に到達することができるかが確認され、詳細には、前記自動車車両（１０）の現在の速度、前記自動車車両（１０）の最大減速度、前記自動車車両（１０）の最大加速度、および／または速度限界が考慮に入れられることを特徴とする方法。
13. 請求項１から１２の一項に記載の方法において、前記走行行動に対応する前記自動車車両（１０）の走行経路が確認されることを特徴とする方法。
14. 請求項１から１３の一項に記載の方法において、前記空いた領域（Ｂ_ｆ）、占有領域（Ｂ_ｂ）、および／または通行不能を確認するために、少なくとも１つのセンサ（２８）は、前記現在の走行車線（１４）および／または前記少なくとも１つのさらなる走行車線（１６）を捕捉することを特徴とする方法。
15. 請求項１から１４の一項に記載の方法において、前記取り得る走行行動のうちの少なくとも１つが選択され、詳細が、前記少なくとも１つの走行行動に基づいて運転手へ与えられることを特徴とする方法。
16. 請求項１から１５の一項に記載の方法において、前記取り得る走行行動のうちの１つが選択され、前記自動車車両（１０）は、前記選択された走行行動に従って制御されることを特徴とする方法。
17. 自動車車両（１０）を制御するシステム（２６）のための制御ユニット（３０）であって、前記制御ユニット（３０）は、請求項１から１６の一項に記載の方法を実行するように具現化される、制御ユニット（３０）。
18. 請求項１７に記載の制御ユニット（３０）を有する自動車車両（１０）を制御するシステム（２６）。
19. コンピュータ、または対応する演算ユニット（３４）、詳細には、請求項１７に記載の制御ユニット（３０）の演算ユニット（３４）上で実行される場合、請求項１から１６の一項に記載の方法の前記ステップを実行するプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム。
20. 請求項１９に記載のコンピュータプログラムが記憶されるコンピュータ可読データキャリア（３２）。
    

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