JP2022538277A - 自動車の回避経路を求める方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車（１）の回避経路（Ｔ１）を求める方法に関し、この方法は、検出システムを用いて自動車の周囲にある障害物（１５）に関連するデータを取得するステップと、障害物の位置及び自動車の初期位置（Ｐ０）に応じて到達すべき最終位置（Ｐｆ）を求めるステップと、初期位置と最終位置の間に位置する理論的衝突位置（Ｐｉ）を計算するステップと、自動車が初期位置及び最終位置を通過するように、かつ、自動車が外側の周りの理論的衝突位置を回避するように、回避経路を開発するステップと、を含む。【選択図】 図２

Description

本発明は、概して自動車運転者支援システム及び自律走行車両に関する。

より詳細には、自動車の回避経路をこの車両の経路上に障害物が検出された後に求める方法に関する。

また、そのような方法の実行を可能とする装置に関する。

自動車の安全性を高めることに関し、現在は自動車に運転者支援システム又は自律操縦システムが取り付けられている。

これらのシステムの中では、ＡＥＳシステム（ＡＥＳは「自動回避操舵」（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｅｖａｓｉｖｅ ｓｔｅｅｒｉｎｇ）、又は「自動緊急操舵」（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｓｔｅｅｒｉｎｇ）を表す）が特に知られており、これらは、車両の操舵に作用する、又は車両の差動ブレーキシステムに作用することで車両をその経路から逸らし、障害物の回避を可能とする。

独国特許出願公開第１０２０１３００９２５２号明細書は、回避経路の計算を可能とするシステム、及び車両がこの回避経路を辿るように制御される車両の制御部材について記載している。

本明細書では、回避経路は車両の初期位置及び望ましい最終位置、並びに経路の多項式モデルに基づいて計算される。

しかし、出願者は、このように計算された回避経路は充分に快適ではない、又は充分な安心感を与えない可能性があることに気づいた。

先行技術の前述の欠点のすべて、又は一部を修正するため、本発明は、回避経路の新しい計算方法を提供する。

より詳細には、本発明によれば、自動車の回避経路を求める方法が提供され、この方法は、
－検出システムを用いて自動車の周囲にある少なくとも一つの障害物に関連するデータを取得するステップであって、前記データは車両と障害物の間の理論的衝突位置の距離を含む、取得するステップと、
－障害物の位置及び自動車の初期位置に応じて自動車が到達すべき最終位置を求めるステップと、
－初期位置と最終位置の間に位置する理論的衝突位置を、少なくとも回避経路と障害物の間に保たれるべき最小距離に応じて計算するステップと、
－自動車が初期位置及び最終位置を通過するように、かつ、自動車が障害物に対して理論的衝突位置を外側へ回避するように、回避経路を生成するステップと、
を含む。

したがって、本発明により、車両と１つ又は複数の障害物のそれぞれとの間の最小安全距離を遵守しながら、障害物へぶつかるのを回避するために通過を禁止される限界位置である、衝突点と呼ばれる理論的な点の動的な位置が検出される。加えて、本発明により、回避すべき仮の回避経路の計算が可能となる。

好ましくは、前記少なくとも一つの最小安全距離は、自動車の前後方向軸線に対して少なくとも前後方向成分を有し、好ましくは横方向成分も有するように自動車に対して方向づけられる。

したがって、本発明により、前記最小安全距離が前後方向及び横方向の速度を用いて標的の移動に応じて計算されて、これにより、センサにおける安全半径の取り得る誤差にも関わらず、障害物を回避する目的でこの安全距離をより堅固にすることができる。

以下は、本発明に係る方法の非限定的な他の有利な特徴であり、これらの特徴は場合によっては個々に、又は技術的に取り得る任意の組み合わせで実装される。
－衝突位置を求めるために、予測される回避経路に最も近い障害物の第１点の位置が検出システムにより取得されたデータに基づいて求められ、前記第１点の位置及び少なくとも一つの他のデータに応じて理論的衝突位置が推定される。
－前記他のデータは、以下のリストに属する：検出システムの所定の不確実性、障害物の種類、自動車に対する障害物の相対速度。
－最小距離と、場合によっては前記少なくとも一つの他のデータとに応じて、前記少なくとも一つの障害物の周りの安全区域が求められる。
－衝突点の位置を求めるために、自動車に対する障害物の相対的な前後方向及び横方向の速度が求められ、それらの速度から自動車と障害物の間の理論的衝突までの時間が推定され、理論的衝突までの時間に対応する時間だけあとの障害物の位置が求められて、この位置から理論的衝突位置が推定される。
－障害物の位置を求めるステップは、理論的衝突までの時間が所定の閾値より小さい場合のみ実行される。
－回避経路は、その微分係数、特にその一次微分係数、二次微分係数、又はさらに三次微分係数が所定の不等式制約を満たすように生成される。
－所定の不等式制約の少なくとも一つは、理論的衝突位置の外側の回避経路の通過に関連する。
－前記不等式制約を満たす微分係数を有する回避経路が見つからない場合、自動車の最終位置を調整するステップ、そして回避経路を生成する新しいステップが提供される。
－回避経路は凸最適化法を用いて、特に、平方和方式を用いて、又はサンプリングにより生成される。
－自動車は初期位置に到着したら当初の経路上を動かされ、自動車が当初の経路へ戻れるようにする回避経路の第２部分を求める操作が行われ、この操作は、自動車に対する障害物の位置と前記最終位置とに応じて第２最終位置を求めるステップと、最終位置と第２最終位置の間に位置する第２理論的衝突位置を少なくとも回避経路と障害物の間に保たれるべき最小距離に応じて求めるステップと、自動車が第２最終位置を通過して、障害物に対して第２理論的衝突位置を外側へ回避するように回避経路の第２部分を求めるステップと、を含む。

また、本発明は自動車の回避経路を求めるシステムに関し、このシステムは、
－自動車の周囲にある障害物に関連するデータを取得可能な検出システムと、
－前述したような方法を実行可能なコンピュータと、
を備える。

もちろん、本発明の様々な特徴、変形、及び実施形態は、互いに相いれない、あるいは互いに排他的である、ということでなければ、様々な組み合わせで互いに関連しうる。

非限定的な例として与えられる添付の図面を参照してなされる以下の説明により、本発明を構成するもの、及び本発明がどのように実施されうるかの理解が容易になるであろう。

添付の図面において、

上方からの自動車の模式図である。 障害物を回避する回避経路の第１部分の略図である。 上方からの図２の障害物及び障害物の周りの様々な安全区域の模式図である。 上方からの図２の障害物及び別の安全区域の別の模式図である。 障害物回避経路全体の略図である。

図１は自動車１を示す。ここで示される車両は乗用車であるが、もちろん、別の種類の車両、典型的にはトラックとすることもできる。

この自動車１は、操舵される２つの前輪３を備える。

自動車１は、車両の方向を変えられるように、前輪３の方位へ作用するのを可能とする従来の操舵システムをさらに備える。

操舵システムは制御部材を備え、より正確には、ハンドルの方位に応じて、及び／又はコンピュータ５から受信した要求に応じて、前輪の方位（すなわち操舵角）へ作用することを可能とする作動装置（ａｃｔｕａｔｏｒ）を備える。このコンピュータ５は、例えば、運転者支援専用のコンピュータである。

加えて、自動車は、自動車を旋回させながら減速させるために、同じコンピュータ５、又は別のコンピュータにより制御されて複数の前輪の回転率に対する異なる作用を可能とする差動ブレーキシステムを備えうる。

コンピュータ５は、パワーステアリング作動装置と、場合によっては差動ブレーキ作動装置も制御するようプログラムされる。このため、コンピュータ５は、少なくとも一つのプロセッサと、少なくとも一つのメモリと、様々な入力／出力インタフェースを備える。

その入力インタフェースのおかげで、コンピュータ５は検出システム９から入力信号を受信するのに適している。

この場合のこの検出システム９は、様々なセンサを備える。

これらのセンサの中で、ここでは特に前面カメラ１１が提供され、自動車１の車線に対するその位置の特定を可能とする。

さらに、自動車１の前部に設置される少なくとも一つの遠隔測定センサ（ＲＡＤＡＲ、ＬＩＤＡＲ、ＳＯＮＡＲ）を備える遠隔測定装置１３が提供される。遠隔測定装置１３はさらに、車両の側面に設置されて自動車１の各側面の周囲の観察を可能とする、複数の遠隔測定センサを備えうる。

そして、検出システム９は、自動車１に関連するデータのセンサ、例えば自動車１の（縦方向軸線に対する）ヨー（ｙａｗ）回転率を判定可能とするジャイロメータなどと、ハンドルの位置及び／又は角速度のセンサとを備える。

その出力インタフェースのおかげで、コンピュータ５は、設定点をパワーステアリング作動装置と、場合によっては差動ブレーキ作動装置にも送信するのに適している。

コンピュータ５は、以下で説明される方法に関連して使用されるデータが記憶されるメモリを備える。

メモリは、特に、プロセッサにより実行されることでコンピュータが以下で説明される方法を実行できるようにする命令を含むコンピュータプログラムから成るコンピュータアプリケーションを記憶する。

これらの様々な構成要素が組み合わされて、障害物回避経路を求めるシステム７を形成する。

図２は、障害物１５を回避する回避経路Ｔ１に沿って位置する５つの連続する位置で示される、上方からの図１の自動車１の模式図である。

回避経路Ｔ１は、固定座標系（ＸＹ）に対して説明される。座標系のＸ軸は、自動車１の車線１７と、前記車線が直線的である場合は好ましくは平行である。そうでなければ、Ｘ軸は、好ましくは自動車の位置における（コンピュータが回避経路を計算する瞬間の）この経路の接線である。

ここで、このＸ軸は、２つの車線２１を分離する地面上のマーキング線２３と平行に延びるよう選ばれる。

変形として、Ｘ軸は自動車１の移動軸線、すなわち、回避操作を始める前の車両の前後方向軸線と平行に延びるよう選ぶこともできる。

Ｙ軸は水平で、Ｘ軸に対して垂直である。

図２は、障害物が検出されて回避操作が開始される前に自動車１が辿っていた自動車１０の当初の経路Ｔ０を示す。

ここで示される例では、この当初の経路Ｔ０は直線状であり、地面上のマーキング線２３と平行である。

この段階では、本明細書における問題である当初の経路Ｔ０の経路は、自動車１の重心ＣＧが辿る経路であることがわかるであろう。

ここで検討されている例では、障害物１５は自動車１の車線１７内で自動車１の前に位置する。障害物１５は、例えば別の車両、自転車、歩行者、又は実際に静止した物体である。それゆえ、この障害物１５は動いている、又は静止していることがある。

他の障害物１９、２１が自動車１の周囲で見つかることがある。ここで検討されている例では、これらの他の障害物は、自動車１が利用しているものとは異なる、隣接する車線内に位置する。

本発明によれば、コンピュータ５は、自動車１の経路上に位置する障害物１５を検出した場合に、回避経路Ｔ１を求める方法を実行する。

これを行うため、第１ステップａ）において、検出システム９は障害物１５に関連するデータを取得する。

ここで、この障害物は、検出システム９により、その形状、その種類、自動車１に対するその位置（及び、特に自動車への距離ｄ）、並びに、自動車１の速度に対する（Ｘ軸に沿った）その前後方向の速度及び（Ｙ軸に沿った）横方向の速度により、特徴付けられる。

障害物の形状は、ここでは様々なセンサからのデータを融合することにより得られる。したがって、形状は、場合によっては長さ、幅、及びその後に計算で使用される基準点により規定される。以下で充分説明されるように、この基準点は、例えば、回避経路に最も近い障害物の角部である。

また、障害物の種類もデータ融合により得ることができる。以下で充分説明されるように、この種類（歩行者、トラック、乗用車など）は、障害物と回避経路の間に保つことが望ましい安全距離（この距離は、例えば、その挙動の予測が概してより困難な歩行者に対してはより大きい）を調整するのに使用される。

第２ステップｂ）において、コンピュータ５は、自動車１と障害物１５が衝突する潜在的な危険性を取得したデータに基づいて検出する。

この危険性を検出するために、コンピュータ５は自動車１に関連するデータを使用することができる。これらのデータには、例えば、自動車の直線速度、車両のヨーレート、ハンドルの位置及び角速度が含まれる。

潜在的な衝突の危険性が検出された場合、コンピュータは第３ステップｃ）を実行する。

このステップｃ）において、コンピュータ５は、回避操作の開始時に自動車１の初期位置Ｐ０を取得する。その座標が（Ｘ０、Ｙ０）で示されるこの初期位置Ｐ０は、座標系（Ｘ、Ｙ）における現時点での自動車１の重心ＣＧの現在位置により正確に対応する。

ステップｄ）において、コンピュータは、その座標が（Ｘｆ、Ｙｆ）で示される、自動車１が回避経路Ｔ１の第１部分の終点で到達する必要がある第１最終位置Ｐｆを求める。この第１部分は、回避経路Ｔ１のうちの自動車１がその当初の経路Ｔ０から逸れる区間に対応する。回避経路Ｔ１の一部に対する第２部分は、自動車１がその当初の経路Ｔ０へと戻る区間に対応する。

このステップｄ）において、コンピュータ５は、例えば、障害物１５の現在位置の横座標に対応する値が横座標Ｘｆに起因するとみなす。

さらに、コンピュータ５は、障害物１５の最も大きな縦座標より大きく限界値Ｙｌｉｍより小さい値が、縦座標Ｙｆに起因するとみなす。

この限界値Ｙｌｉｍは、例えば、検出システム９により撮影される周囲の状況に関連するデータに基づいて判定される。限界値Ｙｌｉｍは、例えば地面上のマーキング線２３の縦座標でありえて、あるいはさらに、自動車１の周囲に存在する他の障害物１９、２１の最も小さい縦座標でありうる（場合によっては安全マージンがさらに想定される）。

ステップｅ）において、コンピュータ５はその座標が（Ｘｉ、Ｙｉ）で示される理論的衝突位置Ｐｉを求める。理論的衝突位置Ｐｉは、障害物１５の周りにある安全区域の、完全に安全な状態で障害物１５を回避するためには自動車１が通ることは望ましくない、最も端の位置に対応する。それゆえ、この衝突点Ｐｉは、予測される回避経路から最小距離にある、この安全区域の外縁に位置する点である。この衝突点は、車両がこの点を通過した場合に車両と障害物が衝突しないという意味で理論的であるとみなされる。具体的には、障害物の前後方向及び横方向の速度、センサの測定誤差などの多くのパラメータを考慮するためにこの衝突点が計算される。

この理論的衝突位置Ｐｉの横座標は、初期位置Ｐ０の横座標と最終位置Ｐｆの横座標の間に位置する。この理論的衝突位置Ｐｉの縦座標は、初期位置Ｐ０の縦座標と最終位置Ｐｆの縦座標の間に位置する。

この衝突点Ｐｉの座標を計算するため、検出システム９が座標系（Ｘ、Ｙ）における障害物１５の輪郭の複数の点の座標を求める。それらのデータは、自動車１の前面カメラ及び／又は遠隔測定装置に由来する。ここでは、これらの２つのセンサからのデータが融合される。

次に、図３に示されるように、検出システムが障害物１５の追跡対象の点Ｐａ１、Ｐａ２、Ｐａ３、Ｐａ４の座標を求める。追跡対象の点Ｐａ１、Ｐａ２、Ｐａ３、Ｐａ４は、障害物１５の外縁に位置する、障害物１５の「注目すべき」点である。それゆえ、これらの点は、（例えば画像処理により）容易に検出可能な点である。例えば、障害物１５が乗用車により形成される場合は、追跡対象の点はこの乗用車をモデル化する矩形の４つの角に対応する。

そして、コンピュータ５は、これらの追跡対象の点のうちのどれが回避操作中に自動車１に最も近くなるかを判定する。コンピュータ５は、自動車が障害物を左又は右のどちらへ回避するかを示す、予測される回避経路に基づいてこの判定を行う。

この予測される回避経路を得るため、コンピュータ５は、障害物１５が左、又は右のどちらへ回避されるべきかを環境データに基づいて判断する。例として、障害物１５と地面上のマーキング２３の間の隙間が、これら２つの要素の間を自動車１が通れるほど充分大きければ、障害物は左へ回避可能である。

「右」及び「左」という用語は、車両の進行方向に対する通常の意味で理解されるべきであり、Ｘ軸の方向に対して規定される。

図示される例では、障害物１５は、左へ回避するのが望ましい別の車両である。そして、回避すべき追跡対象の点は障害物１５の後部左側角のＰａ１である。

回避すべき追跡対象の点Ｐａ１は、座標系（Ｘ、Ｙ）で座標（Ｘ_a、Ｙ_a）を有する。

それゆえ、以下の計算は、回避経路によって車両が障害物１５を左へ回避することができる状況を記述している。他の異なる場合では、提示される計算はそれに応じて変更する必要があるであろう。

障害物１５の任意の速度、自動車１の幅、ありうる検出誤差、及び他の取り得るパラメータを考慮し、回避経路Ｔ１は、この追跡対象の点Ｐａ１から少し離れたところを通らなければいけない。

それゆえ、衝突点Ｐｉは追跡対象の点Ｐａ１の位置に応じて判定されるが、この追跡対象の点Ｐａ１から少し離れたところに位置する。

測定誤差を考慮し、コンピュータ５は、公式を用いて、シフトされた第１の点Ｐａ＿ｅの座標（Ｘ_a＿_e、Ｙ_a＿e）を求める。

ここで、ｅ_xは検出手段９のＸ軸に沿った測定誤差であり、ｅ_yは検出手段９の横方向のＹ軸に沿った測定誤差である。データ融合が用いられる場合、測定誤差にはデータ融合に由来する誤差も考慮される。測定誤差ｅ_x、ｅ_yはあらかじめ定められ、コンピュータのメモリに記憶される。

図３において、四角形Ｃ１は障害物１５の周りの安全区域に対応し、障害物１５にぶつからないためには、場合によっては検出手段９により行われた測定に影響した可能性のある誤差を考慮して、この区域を通過しないのが賢明である。

障害物１５が行いうる移動を考慮して、コンピュータはまず最初に、自動車がその当初の経路Ｔ０から逸れない場合に障害物１５と衝突するまでの時間に対応する、衝突までの時間τを求める。

衝突までの時間τが自動回避操作の最大継続時間（この継続時間は回避システムによって決まり、例えば３秒又は４秒である）より小さい場合、プロセスは以下のように続く。

障害物１５の移動速度を考慮し、車両の経路と障害物の間の安全距離を調整するために、コンピュータ５は公式を用いてシフトされた第２の点Ｐａ＿ｅｖの座標（Ｘ_a＿ev、Ｙ_a＿ve）を求める。

これらの公式において、障害物１５の移動は（ｄＶ_x、ｄＶ_y）で示される座標を持ち、この座標は障害物１５の速度ベクトルの前後方向及び横方向の座標（Ｖ_x、Ｖ_y）と衝突までの時間τに基づいて、以下の公式により得られる。

図３において、四角形Ｃ２は障害物１５の周りの安全区域に対応し、障害物１５にぶつからないためには、場合によっては検出手段９により行われた測定に影響した可能性のある誤差、及び障害物１５の速度を考慮して、この区域を通過しないのが賢明である。

そして、図４に示されるように、コンピュータはシフトされた第２の点Ｐａ＿ｅｖの座標に基づき、回避経路Ｔ１と障害物１５の間に保たれるべき最小安全距離ｄｍｉｎに応じて衝突点Ｐｉの座標（Ｘｉ、Ｙｉ）を求める。

この距離には、まず第一に、自動車１の半分の幅を考慮に入れる。具体的には、計算された経路は車両の重心が辿ることを意図した経路であることが思い出されるであろう。それゆえ、車両の大きさを考慮に入れる必要がある。

回避半径に対応する最小安全距離ｄｍｉｎは、それゆえ車両の最大幅の半分以上となるように選ばれる。

最小安全距離ｄｍｉｎは不変となるように選ぶことができる。

ここでは、最小安全距離ｄｍｉｎはむしろ回避すべき障害物１５の種類（例えば、車両、自転車、歩行者）に応じて決定されて、この種類は検出システム９が取得したデータに基づいて既知の方法で判定される。また、最小安全距離ｄｍｉｎは道路の滑りやすさ（雨、雪、氷上、など）などの他の要因に依存しうる。

したがって、歩行者や固定障害物に対してよりも自転車に対して、より大きな安全間隔へ配慮することが可能となる。

この最小安全距離ｄｍｉｎは、前記距離がＸ軸に沿った前後方向成分とＹ軸に沿った横方向成分を有するように、車両に対して、ひいては障害物に対して方向づけられる。

したがって、衝突点Ｐｉの座標（Ｘｉ、Ｙｉ）は次式を用いて計算される。

ここで、αはＸ軸と障害物１５の前後方向軸線の間の角度である。

次にステップｆ）において、コンピュータ５は回避経路Ｔ１を生成する。この経路は、車両が初期位置Ｐ０を通過して最終位置Ｐｆを通過するように、かつ、障害物に対して理論的衝突位置Ｐｉを外側へ（つまり、障害物が左へ回避される場合は理論的衝突位置の左へ、逆もまた同様）回避するように、生成される。

ここでは、回避経路Ｔ１は多項式形式を有するように選ばれ、これは次のように書くことができる：

ここで、ｆは回避経路の多項式関数であり、ｘはＸ軸に沿った横座標であり、Ｎは多項式の次数（例えば、４から６の間から成る）である。

このステップｆ）において、コンピュータ５は多項式の係数ａ_iの値を求めようとする。

これを行うため、回避経路Ｔ１は安全であること、及び理論的衝突位置を通過することなく初期位置及び最終位置を通過することを満たさなければいけないという制約が設定される。

第１の制約は、回避経路Ｔ１は初期位置を通過するということで、これは次のように書くことができる：

ｆ（Ｘ０）＝Ｙ０

第２の制約は、回避経路Ｔ１は最終位置Ｐｆを通過するということで、これは次のように書くことができる：

ｆ（Ｘｆ）＝Ｙｆ

第３の制約は、回避経路Ｔ１は理論的衝突位置Ｐｉを望ましい側へ回避するということで、これは次のように書くことができる：

ｆ（Ｘｉ）＞Ｙｉ

あるいは、右へ回避するには、

ｆ（Ｘｉ）＜Ｙｉ

第４の制約は、回避経路Ｔ１の一次微分係数（これは車両の横方向速度に対応する）は第１係数α以下であるということで、この条件は公式により表現される：

第５の制約は、回避経路Ｔ１の二次微分係数（これは車両の横方向加速度に対応する）は第２係数β以下であるということで、この条件は公式により表現される：

第６の制約は、回避経路Ｔ１の三次微分係数（これは車両の「加加速度」に対応する）は第３係数γ以下であるということで、この条件は公式により表現される：

２つの係数α、βは、システム及び車両の作動装置の可制御性限界に関連する。第３係数は、本質的に車両内で感じられる心地良さに関連する。

これらの制約により、安全上の理由から、特に運転者が回避操作中にいつでも車両制御を取り戻すことができるように、作動装置を作動させるシステムの能力を制限することが可能となる。

３つの係数α、β、γの値は、車両の動的容量を考慮してあらかじめ定められている。

前述の最初の３つの制約は線形であり、数値最適化ツールを用いて容易に解ける。

他の３つの不等式制約は、満たすことがより困難である。

満たすためには、例えば以下に記載される２つの解法のどちらかを使用することができる。

第１の方法によれば、問題は、凸最適化法を用いて、好ましくは平方和方式を用いて解かれる。この方法の原理は広く知られており、詳細には説明されない。この方法をこの場合へどのように適用するべきかのみが説明される。

あらかじめ、計算式を簡単にするために、以下の２つのパラメータを導入しうる。

第４の制約は、例えば二次の２つの多項式Ｐα₁（ｘ）及びＰα₂（ｘ）が存在する場合に保証され、以下のようになる：

換言すれば、前述の４つの式が平方和形式で書くことができる場合に第４制約を満たす回避経路Ｔ１を見つけることができる。

そして、第５及び第６の制約に対して類似の式を書くことができる。

したがって、第５の制約は、例えば二次の２つの多項式Ｐβ₁（ｘ）及びＰβ₂（ｘ）が存在する場合に保証され、以下のようになる：

同様に、第６の制約は、例えば二次の２つの多項式Ｐγ₁（x）及びＰγ₂（ｘ）が存在する場合に保証され、以下のようになる：

６つの制約のすべてを満たすことを可能とする回避経路Ｔ１があるとコンピュータが判定した場合、回避操作を最終ステップで開始することができる。

そうでなければ、６つの制約を満たす経路が見つかるまで最終位置Ｐｆを調整しようと考える。

そうするために、横座標Ｘｆは、コンピュータが回避経路Ｔ１を見つけるまで、所定の値Δｘだけインクリメントされることがある。

また、最終位置の縦座標Ｙｆを、例えばインクリメントする、又は減少させることで、上で詳細に説明されたように限界値以内に留めながらも調整することもできる。

変形として（又はさらに、最終位置を変更しても適切な回避経路Ｔ１が見つからない場合）、第６の制約は無視しうる。具体的には、この制約は、乗客にとって不快となる加加速度を回避するために自動車が急に方向を変えるのを阻止するという意味で、乗客の心地よさに関連し、乗客の安全には関連しない。

したがって、この第１の解法は常に適切な回避経路Ｔ１を見つけることを可能とする。

これより、制約問題を解く第２の方法を詳細に説明することができる。第２の方法は、サンプリングを用いた凸最適化法であり、この方法は規定された数の問題を処理することで得られる解に基づいており（線形計画法）、各問題は回避経路Ｔ１上の複数の点をサンプリングした時点における制約の表現に対応する

この方法を実行するため、その横座標が初期点の横座標Ｘ０と最終点の横座標Ｘｆの間に規則的に分布している（Ｍ＋１）個の点の系列Ｓ_xが検討される。数Ｍは、厳密に２より大きくなるように選ばれる。

複数の点の系列Ｓ_xは以下の形式で書くことができる：

次に、６つの制約がこの系列の（Ｍ＋１）個の点ｘ_jに対して満たされる必要がある。

したがって、多項式関数ｆの一次微分係数が系列Ｓ_xのすべての点に対して次式を満足する場合に、第４の不等式制約が満たされることがわかるであろう。

多項式関数ｆの二次微分係数が系列Ｓ_xのすべての点に対して次式を満足する場合に、第５の不等式制約が満たされる。

多項式関数ｆの三次微分係数が系列Ｓ_xのすべての点に対して次式を満足する場合に、第６の不等式制約が満たされる。

次に、これらの式のすべてを満たすことを可能とする回避経路Ｔ１があるとコンピュータ５が判定した場合、回避操作をこの経路に対して開始することができる。

そうでなければ、上で説明したように、適切な回避経路Ｔ１を見つけるために最終点Ｐｆを移動させる、及び／又は第６の制約を考慮しないことが可能である。

この方法では、平方和法よりも解かれるべき式が多く存在する。しかし、すべての条件は線形であり、それゆえ解くのがより容易である。また、この解法は、自動車１のコンピュータ５によりリアルタイムで容易に実行することができる。

上で説明したように、初期位置Ｐ０と最終位置Ｐｆの間から成る回避経路Ｔ１の区間は、実際にはこの経路の第１部分に過ぎない。

運転者が車両を再び制御するのでない限り、自動車１がその当初の経路Ｔ０へ戻れるようにする回避経路Ｔ１の第２部分も計算することが好ましい。

第２部分の計算は、この回避操作をできるだけ早く実行しうるように、回避操作を開始した後に始めることができる。

回避経路の第２部分の計算は、第１部分の計算と実質的に同一である。それゆえ、ここではこれらの計算操作がどのように異なるかについてのみ説明する。

この場合、図５に示されるように、回避経路Ｔ１の第２部分の初期位置は、以下では第２初期位置Ｐ０２と呼ばれるが、次のように求められる。

第２初期位置Ｐ０２を最終位置Ｐｆと一致させることもできる。しかし、当初の経路Ｔ０へあまりに早く戻って障害物１５とぶつかるのを防ぐため、第２初期位置Ｐ０２を最終位置Ｐｆから少し離れたところに置くのが好ましい。

この場合、第２初期位置Ｐ０２の横座標Ｘ₀₂は障害物１５の長さ以上となるように選ばれる。さらに、横座標Ｘ₀₂は車両が所定の時間にわたって一直線で進むことで安定する時間を有するように選ばれる。

乗客の心地良さを優先するため、第２初期位置Ｐ０２の縦座標Ｙ₀₂は最終位置Ｐｆの縦座標と等しくなるように選ばれる。

したがって、以下のように書くことができる：

これらの式において、τ_stabは車両を安定させるのに必要な時間であり、Ｌ_cibleは障害物１５の長さであり、Ｖは自動車１の速度であり、Δｘは所定の安全マージンである。パラメータτ_stab及びΔｘは、自動車の速度に応じて設定することができる。

（回避経路Ｔ１の最後に位置する）第２最終位置Ｐｆ２の横座標の選択はかなり自由である。この横座標は、望ましい動態（スポーティな操縦スタイルやスムーズな操縦スタイル）に応じて設定することができる。

回避経路Ｔ１の一部に対する第２理論的衝突位置Ｐｉ２の選択に関しては、最小安全距離ｄｍｉｎが場合によってはより大きくなるように選ばれることがあることを除いては衝突点Ｐｉに対してと同様に行われる。

他の計算に関しては、前述したものと一致する方法で実行される。

同じ方法で、複数の障害物が同時に考慮されることがあり、この場合、例えば複数の固定障害物（例えば道路縁、道路の防護柵、柱など）、又は複数の移動する障害物（同一方向、又は対向する方向に動いているかに関わらず、隣接する車線内の車両）に対して複数の理論的衝突点が生成される。こうした障害物は、場合によっては経路の予測の有無に関わらず考慮される。移動する障害物に関しては、（所与の継続時間に対する）その経路は、場合によっては、例えば限界値Ｙｌｉｍを状況に応じて調整するために推定される。

Claims (13)

1. 自動車（１）の回避経路（Ｔ１）を求める方法であって、
   検出システム（９）を用いて前記自動車（１）の周囲にある少なくとも一つの障害物（１５）に関連するデータを取得するステップであって、前記データは前記自動車と前記障害物の間の距離を含む、取得するステップと、
   前記障害物（１５）の位置及び前記自動車（１）の初期位置（Ｐ０）に応じて前記自動車（１）が到達すべき最終位置（Ｐｆ）を求めるステップと、
   前記初期位置（Ｐ０）と前記最終位置（Ｐｆ）の間に位置する理論的衝突位置（Ｐｉ）を、少なくとも前記回避経路（Ｔ１）と前記障害物（１５）の間に保たれるべき最小距離（ｄ_min）に応じて計算するステップと、
   前記自動車（１）が前記初期位置（Ｐ０）及び前記最終位置（Ｐｆ）を通過するように、かつ、前記自動車が前記障害物（１５）に対して前記理論的衝突位置（Ｐｉ）を外側へ回避するように、前記回避経路（Ｔ１）を生成するステップと、
   を含む、方法。
2. 少なくとも一つの前記最小距離（ｄ_min）は、前記自動車（１）の前後方向軸線に対して少なくとも前後方向成分を有し、好ましくは横方向成分も有するように前記自動車（１）に対して方向づけられる、請求項１に記載の方法。
3. 前記理論的衝突位置（Ｐｉ）を求めるために、
   予測される回避経路に最も近い前記障害物の第１点（Ｐａ₁）の位置が前記検出システム（９）により取得された前記データに基づいて求められ、
   前記第１点（Ｐａ₁）の位置と、前記最小距離（ｄ_min）と、少なくとも一つの他のデータとに応じて前記理論的衝突位置（Ｐｉ）が推定される、
   請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記他のデータは、以下のリスト、すなわち
   前記検出システム（９）の所定の不確実性
   前記障害物（１５）の種類、
   前記自動車（１）に対する前記障害物（１５）の相対速度と、場合によってはその方向に属する、
   請求項３に記載の方法。
5. 前記最小距離（ｄ_min）と、場合によっては前記少なくとも一つの他のデータとに応じて、前記少なくとも一つの障害物（１５）の周りの安全区域が求められる、請求項４に記載の方法。
6. 衝突点の位置を求めるために、
   前記自動車（１）に対する前記障害物（１５）の相対的な前後方向及び横方向の速度が求められ、
   それらの速度から前記自動車（１）と前記障害物（１５）の間の理論的衝突までの時間が推定され、
   前記理論的衝突までの前記時間に対応する時間だけあとの前記障害物（１５）の位置が求められ、
   前記時間及び前記位置から前記理論的衝突位置（Ｐｉ）が推定される、
   請求項４又は５に記載の方法。
7. 前記障害物（１５）の前記位置を求めるステップは、前記理論的衝突までの前記時間が所定の閾値より小さい場合のみ実行される、請求項６に記載の方法。
8. 前記回避経路（Ｔ１）は、その微分係数、特にその一次微分係数、二次微分係数、及び三次微分係数が所定の不等式制約を満たすように生成される、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記回避経路（Ｔ１）は、前記理論的衝突位置（Ｐｉ）の外側の前記回避経路（Ｔ１）の通過に関連する制約を満たすように生成される、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記微分係数が前記不等式制約を満たす回避経路（Ｔ１）が見つからない場合、前記自動車（１）の前記最終位置（Ｐｆ）を調整するステップ、そして前記回避経路（Ｔ１）を生成する新しいステップが提供される、請求項８又は９に記載の方法。
11. 前記回避経路（Ｔ１）は凸最適化法を用いて、特に、平方和方式を用いて、又はサンプリングにより生成される、請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記自動車（１）は前記初期位置（Ｐ０）に到着したら当初の経路（Ｔ０）上を動かされ、前記自動車（１）が前記当初の経路（Ｔ０）へ戻れるようにする前記回避経路（Ｔ１）の第２部分を求める操作が行われ、前記操作は、
    前記自動車（１）に対する前記少なくとも一つの障害物（１５）の前記位置と前記最終位置（Ｐｆ）とに応じて第２最終位置（Ｐｆ２）を求めるステップと、
    前記最終位置（Ｐｆ）と前記第２最終位置（Ｐｆ２）の間に位置する第２理論的衝突位置（Ｐｉ２）を少なくとも前記回避経路（Ｔ１）と前記障害物（１５）の間に保たれるべき最小距離に応じて求めるステップと、
    前記自動車（１）が前記第２最終位置（Ｐｆ２）を通過して、前記障害物（１５）に対して前記第２理論的衝突位置（Ｐｉ２）を外側へ回避するように前記回避経路（Ｔ１）の前記第２部分を求めるステップと、
    を含む、
    請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 自動車（１）の周囲にある障害物（１５）に関連するデータを取得可能な検出システム（９）と、
    請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法を実行可能なコンピュータ（５）と、
    を備える、自動車の回避経路を求めるシステム。

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