JP2023051164A - 運転支援装置、運転支援方法、およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】必要な場面において適切に応答性を高めること。【解決手段】移動体の操舵状態を取得し、操舵状態と回避軌道との乖離量を表す回避軌道誤差の過去から基準時点までの変化量が、正の値である第1閾値を超える、または負の値である第2閾値未満であるか否かを判定し、回避軌道誤差の変化量が第1閾値を超える、または第2閾値未満である場合に、回避軌道誤差の変化量が第1閾値を超えない、または第2閾値以上である場合に比して、基準時点における回避軌道誤差のウエイトを大きくして指標値を計算し、指標値に応じて移動体の操舵状態が変更されるように移動体の運転者または移動体を誘導する運転支援装置。【選択図】図1
Description
本発明は、運転支援装置、運転支援方法、およびプログラムに関する。
従来、自車の前方に存在する障害物を検出し、障害物との衝突を回避するために操舵輪を自動的に操舵する装置の発明が開示されている(特許文献1)。
従来の技術では、必要な場面において適切に応答性を高めることができない場合があった。
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、必要な場面において適切に応答性を高めることが可能な運転支援装置、運転支援方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。
この発明に係る運転支援装置、運転支援方法、およびプログラムは、以下の構成を採用した。
(1):本発明の一態様に係る運転支援装置は、移動体の運転を支援する運転支援装置であって、前記移動体の少なくとも進行方向側に存在する、前記移動体が接触を回避すべき物体を認識する認識部と、前記物体との接触を回避しつつ前記移動体が移動可能な将来の回避軌道を生成する回避軌道生成部と、前記移動体の操舵状態を取得し、基準時点と前記基準時点よりも過去の時点とにおける、前記操舵状態と前記回避軌道との乖離量を表す回避軌道誤差の変化量が、正の値である第1閾値を超える、または負の値である第2閾値未満であるか否かを判定し、前記回避軌道誤差の変化量が前記第1閾値を超えない、または前記第2閾値以上である場合は、前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして指標値を計算すると共に、前記回避軌道誤差の変化量が前記第1閾値を超える、または前記第2閾値未満である場合は、前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして前記指標値を計算し、前記指標値に応じて前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導する誘導制御部と、を備えるものである。
(1):本発明の一態様に係る運転支援装置は、移動体の運転を支援する運転支援装置であって、前記移動体の少なくとも進行方向側に存在する、前記移動体が接触を回避すべき物体を認識する認識部と、前記物体との接触を回避しつつ前記移動体が移動可能な将来の回避軌道を生成する回避軌道生成部と、前記移動体の操舵状態を取得し、基準時点と前記基準時点よりも過去の時点とにおける、前記操舵状態と前記回避軌道との乖離量を表す回避軌道誤差の変化量が、正の値である第1閾値を超える、または負の値である第2閾値未満であるか否かを判定し、前記回避軌道誤差の変化量が前記第1閾値を超えない、または前記第2閾値以上である場合は、前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして指標値を計算すると共に、前記回避軌道誤差の変化量が前記第1閾値を超える、または前記第2閾値未満である場合は、前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして前記指標値を計算し、前記指標値に応じて前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導する誘導制御部と、を備えるものである。
(2):上記(1)の態様において、前記誘導制御部は、前記変化量が、正の値である第1閾値を超える、または負の値である第2閾値未満であるか否かを、過去の複数時点から基準時点までの間の複数の期間のそれぞれについて判定し、前記複数の時点における前記回避軌道誤差の統計値を求めて前記指標値を計算し、その際に、前記変化量が前記第1閾値を超える、または前記第2閾値未満である期間に対応する時点については、当該時点における前記回避軌道誤差を前記基準時点における前記回避軌道誤差に置き換えて前記指標値を計算するものである。
(3):上記(1)の態様において、前記誘導制御部は、前記誘導制御部は、前記基準時点における前記回避軌道誤差と前記指標値の過去値とに基づいて前記回避軌道誤差の変化量を計算すると共に、前記指標値の過去値と前記基準時点における前記回避軌道誤差の変化量とに基づいて前記指標値を計算し、その際に、前記回避軌道誤差の変化量が前記第1閾値を超える、または前記第2閾値未満である場合に、前記指標値の過去値に対する前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトを大きくして前記指標値を計算するものである。
(4):上記(1)から(3)のいずれかの態様において、前記回避軌道誤差は、前記移動体の操舵角と、前記回避軌道に沿って移動するための目標操舵角との差分であるものである。
(5):上記(1)から(3)のいずれかの態様において、前記回避軌道誤差は、前記移動体の操舵状態が継続すると仮定した場合に、前記移動体が通過すると予測される軌道と、前記回避軌道との横方向の乖離度合いを示す値であるものである。
(6):上記(5)の態様において、前記乖離度合いを示す値は、前記移動体の操舵状態が継続すると仮定した場合に、移動路の長手方向に関する複数の縦位置に対応し、前記移動体が通過すると予測される複数の横位置(前記移動路の幅方向に関する位置)と、前記複数の縦位置に対応する前記回避軌道上の複数の横位置との差分との乖離量を集計した値であるものである。
(7):上記(1)から(6)のいずれかの態様において、前記誘導制御部は、操舵状態を変更するように促す音声をスピーカに出力させ、および/または操舵状態を変更するように促す画像を表示装置に表示させることで、前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者を誘導するものである。
(8):上記(1)から(7)のいずれかの態様において、前記誘導制御部は、運転者の操舵操作を受け付ける操舵操作子に取り付けられたアクチュエータに対して、現在の操舵状態と同じ方向への操作を妨げる反力を出力させることで、前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導するものである。
(9):上記(1)から(8)のいずれかの態様において、前記誘導制御部は、操舵装置に対して、現在の操舵状態と反対の方向への操舵力を強めるこで、前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導するものである。
(10):本発明の他の態様に係る運転支援方法は、移動体の運転を支援する運転支援装置が、前記移動体の操舵状態を取得し、前記移動体の少なくとも進行方向側に存在する、前記移動体が接触を回避すべき物体を認識し、前記移動体の操舵状態を取得し、基準時点と前記基準時点よりも過去の時点とにおける、前記操舵状態と前記回避軌道との乖離量を表す回避軌道誤差の変化量が、正の値である第1閾値を超える、または負の値である第2閾値未満であるか否かを判定し、前記回避軌道誤差の変化量が前記第1閾値を超えない、または前記第2閾値以上である場合は、前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして指標値を計算すると共に、前記回避軌道誤差の変化量が前記第1閾値を超える、または前記第2閾値未満である場合は、前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして前記指標値を計算し、前記指標値に応じて前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導するものである。
(11):本発明の他の態様に係るプログラムは、移動体の運転を支援する運転支援装置のプロセッサに、前記移動体の操舵状態を取得させ、前記移動体の少なくとも進行方向側に存在する、前記移動体が接触を回避すべき物体を認識させ、前記移動体の操舵状態を取得し、基準時点と前記基準時点よりも過去の時点とにおける、前記操舵状態と前記回避軌道との乖離量を表す回避軌道誤差の変化量が、正の値である第1閾値を超える、または負の値である第2閾値未満であるか否かを判定させ、前記回避軌道誤差の変化量が前記第1閾値を超えない、または前記第2閾値以上である場合は、前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして指標値を計算すると共に、前記回避軌道誤差の変化量が前記第1閾値を超える、または前記第2閾値未満である場合は、前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして前記指標値を計算させ、前記指標値に応じて前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導させるものである。
(1)~(11)の態様によれば、必要な場面において適切に応答性を高めることができる。
以下、図面を参照し、本発明の運転支援装置、運転支援方法、およびプログラムの実施形態について説明する。運転支援装置は、移動体の運転を支援する装置である。「移動体」とは、車両、マイクロモビ、自律移動ロボット、船舶、ドローンなど、自身が備える駆動機構によって移動可能な構造体をいう。以下の説明では、移動体は地上を移動する車両であることを前提とし、専ら車両に地上を移動させるための構成および機能について説明する。「運転を支援する」とは、例えば、手動運転を主として、音声や表示等によって運転操作にアドバイスを行ったり、ある程度の干渉制御を行うことを意味する。また、運転を支援することには、少なくとも一時的に、移動体を自律的に移動させることが含まれてもよい。
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態に係る運転支援装置100を中心とした構成図である。運転支援装置100は、車両に搭載される。この車両(以下、自車両Mと称する)には、運転支援装置100の他に、例えば、カメラ10、レーダ装置12、LIDAR(Light Detection and Ranging)14、物体認識装置16、HMI(Human Machine Interface)30、車両センサ40、運転操作子80、走行駆動力出力装置200、ブレーキ装置210、ステアリング装置220等の構成が搭載される。なお、図1に示す構成はあくまで一例であり、構成の一部が省略されてもよいし、更に別の構成が追加されてもよい。
図1は、第1実施形態に係る運転支援装置100を中心とした構成図である。運転支援装置100は、車両に搭載される。この車両(以下、自車両Mと称する)には、運転支援装置100の他に、例えば、カメラ10、レーダ装置12、LIDAR(Light Detection and Ranging)14、物体認識装置16、HMI(Human Machine Interface)30、車両センサ40、運転操作子80、走行駆動力出力装置200、ブレーキ装置210、ステアリング装置220等の構成が搭載される。なお、図1に示す構成はあくまで一例であり、構成の一部が省略されてもよいし、更に別の構成が追加されてもよい。
カメラ10は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ10は、車両システム1が搭載される車両(以下、自車両M)の任意の箇所に取り付けられる。前方を撮像する場合、カメラ10は、フロントウインドシールド上部やルームミラー裏面等に取り付けられる。カメラ10は、例えば、周期的に繰り返し自車両Mの周辺を撮像する。カメラ10は、ステレオカメラであってもよい。
レーダ装置12は、自車両Mの周辺にミリ波などの電波を放射すると共に、物体によって反射された電波(反射波)を検出して少なくとも物体の位置(距離および方位)を検出する。レーダ装置12は、自車両Mの任意の箇所に取り付けられる。レーダ装置12は、FM-CW(Frequency Modulated Continuous Wave)方式によって物体の位置および速度を検出してもよい。
LIDAR14は、自車両Mの周辺に光(或いは光に近い波長の電磁波)を照射し、散乱光を測定する。LIDAR14は、発光から受光までの時間に基づいて、対象までの距離を検出する。照射される光は、例えば、パルス状のレーザー光である。LIDAR14は、自車両Mの任意の箇所に取り付けられる。
物体認識装置16は、カメラ10、レーダ装置12、およびLIDAR14のうち一部または全部による検出結果に対してセンサフュージョン処理を行って、物体の位置、種類、速度などを認識する。物体認識装置16は、認識結果を運転支援装置100に出力する。物体認識装置16は、カメラ10、レーダ装置12、およびLIDAR14の検出結果をそのまま運転支援装置100に出力してよい。車両システム1から物体認識装置16が省略されてもよい。
HMI30は、自車両Mの乗員に対して各種情報を提示すると共に、乗員による入力操作を受け付ける。HMI30は、各種表示装置、スピーカ、ブザー、タッチパネル、スイッチ、キーなどを含む。
車両センサ40は、自車両Mの速度を検出する車速センサ、加速度を検出する加速度センサ、鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ、自車両Mの向きを検出する方位センサ等を含む。
運転操作子80は、例えば、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、ステアリングホイール、異形ステア、ジョイスティックその他の操作子を含む。運転操作子80には、操作量あるいは操作の有無を検出するセンサが取り付けられており、その検出結果は、運転支援装置100、もしくは、走行駆動力出力装置200、ブレーキ装置210、およびステアリング装置220のうち一部または全部に出力される。
運転支援装置100の説明に先立ち、走行駆動力出力装置200、ブレーキ装置210、およびステアリング装置220について説明する。
走行駆動力出力装置200は、車両が走行するための走行駆動力(トルク)を駆動輪に出力する。走行駆動力出力装置200は、例えば、内燃機関、電動機、および変速機などの組み合わせと、これらを制御するECU(Electronic Control Unit)とを備える。ECUは、運転操作子80から入力される情報に従って、上記の構成を制御する。
ブレーキ装置210は、例えば、ブレーキキャリパーと、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータと、ブレーキECUとを備える。ブレーキECUは、運転支援装置100から入力される情報、或いは運転操作子80から入力される情報に従って電動モータを制御し、制動操作に応じたブレーキトルクが各車輪に出力されるようにする。ブレーキ装置210は、運転操作子80に含まれるブレーキペダルの操作によって発生させた油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてよい。なお、ブレーキ装置210は、上記説明した構成に限らず、マスターシリンダの油圧をシリンダに伝達する電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。
ステアリング装置220は、例えば、ステアリングECUと、電動モータと、操舵角センサ222と、反力モータ224とを備える。電動モータは、例えば、ラックアンドピニオン機構に力を作用させて転舵輪の向きを変更する。ステアリングECUは、運転操作子80から入力される情報に従って、電動モータを駆動し、転舵輪の向きを変更させる。操舵角センサ222は、ステアリングホイール等の操舵操作子の状態(例えば操作角度)を検出し、ステアリングECUや運転支援装置100に出力する。反力モータ224は、運転支援装置100等から入力された指示に従って、ステアリングホイールに対して乗員の操作を妨げる方向の力(反力)を出力する。
運転支援装置100は、例えば、認識部110と、交通参加者行動予測部120と、軌道予測部130と、緊急停止制御部140と、回避軌道生成部150と、誘導制御部160とを備える。これらの構成要素は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などのハードウェアプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)などのハードウェア(回路部;circuitryを含む)によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予め運転支援装置100のHDDやフラッシュメモリなどの記憶装置(非一過性の記憶媒体を備える記憶装置)に格納されていてもよいし、DVDやCD-ROMなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体(非一過性の記憶媒体)がドライブ装置に装置に装着されることで運転支援装置100のHDDやフラッシュメモリにインストールされてもよい。
認識部110は、カメラ10、レーダ装置12、およびLIDAR14から物体認識装置16を介して入力された情報に基づいて、自車両Mの周辺にある物体の種別、位置、速度、加速度等を認識する。物体の位置は、例えば、自車両Mの代表点(重心や駆動軸中心など)を原点とした絶対座標上の位置として認識され、制御に使用される。物体の位置は、その物体の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、表現された領域で表されてもよい。物体の「状態」とは、物体の加速度やジャーク、あるいは「行動状態」(例えば車線変更をしている、またはしようとしているか否か)を含んでもよい。このように、認識部110は、自車両Mの少なくとも進行方向側に存在する、自車両Mが接触を回避すべき物体を認識する。
また、認識部110は、例えば、自車両Mが走行している車線(走行車線)を認識する。例えば、認識部110は、走行車線に対する自車両Mの位置や姿勢を認識する。認識部110は、例えば、自車両Mの基準点の車線中央からの乖離、および自車両Mの進行方向の車線中央を連ねた線に対してなす角度を、走行車線に対する自車両Mの相対位置および姿勢として認識してもよい。これに代えて、認識部110は、走行車線のいずれかの側端部(道路区画線または道路境界)に対する自車両Mの基準点の位置などを、走行車線に対する自車両Mの相対位置として認識してもよい。
交通参加者行動予測部120は、認識部110が認識した物体のうち、走行車線上あるいは走行車線に隣接する隣接車線上に存在し、自ら移動する主体(交通参加者)の将来の行動を予測する。交通参加者は、他車両、歩行者、自転車などを含む。例えば、交通参加者行動予測部120は、交通参加者の過去の移動履歴に基づいて、速度一定、加速度一定などの前提の下で交通参加者の将来の行動を予測してもよいし、カルマンフィルタ等の手法で交通参加者の将来の行動を予測してもよい。また、交通参加者の向き(車両であれば車体軸の向き、歩行者であれば顔向き)を考慮して交通参加者の将来の行動を予測してもよい。将来の行動とは、例えば、将来の複数時点における交通参加者の位置を意味する。
更に、交通参加者行動予測部120は、予測した交通参加者の将来の行動等に基づいて、自車両Mの周辺の空間を上空から見た二次元平面で表した想定平面Sにおいて、自車両Mが進入ないし接近すべきでない度合いを示す参照値であるリスクを設定してもよい。換言すると。リスクは、物標(交通参加者だけでなく、路肩やガードレール、白線外領域などの走行不可能領域も含むものとする)の存在確率を示すものである(厳密な意味での「確率」でなくてもよい)。リスクは、値が大きいほど自車両Mが進入ないし接近すべきでないことを示し、値がゼロに近いほど自車両Mが走行するのに好ましいことを示すものとする。但し、この関係は逆でもよい。
交通参加者行動予測部120は、想定平面Sにおけるリスクを、現在時刻t、Δt後(時刻t+Δt)、2Δt後(時刻t+2Δt)、…というように一定の時間間隔で規定される将来の各時点についても設定する。
図2は、交通参加者行動予測部120により設定されるリスクの概要を示す図である。交通参加者行動予測部120は、交通参加者について、想定平面S上で、進行方向および速度に基づく楕円ないし円を等高線とするリスクを設定し、走行不可能領域について一定値のリスクを設定する。図中、R(M1)は停止車両M1のリスクであり、R(P)は歩行者Pのリスクである。歩行者Pは道路を横断する方向に移動しているので、将来の各時点について現在時刻とは異なる位置にリスクが設定される。移動している車両や自転車などについても同様である。R(BD)は走行不可能領域BDのリスクである。図中、ハッチングの濃さがリスクの値を示しており、ハッチングが濃いほどリスクが大きいことを示している。交通参加者行動予測部120は、車線の中央から離れる程、値が大きくなるようにリスクを設定してもよい。なお、交通参加者行動予測部120は、このようなリスクの設定を行わず、単に将来の複数時点における交通参加者の位置を予測するものであってもよい。
軌道予測部130は、車両センサ40に含まれる車速センサにより検出される自車両Mの速度VM、およびステアリング装置220の操舵角センサ222により検出される自車両Mの操舵角θMを車体モデル(円弧モデル、二輪モデル等)に入力し、将来の一定期間における自車両Mの軌道を予測する。車体モデルに関しては種々の手法が知られているため詳細な説明を省略する。なお、第1実施形態において軌道予測部130は省略されてもよい。
緊急停止制御部140は、認識部110により認識された物体の位置が、軌道予測部130により予測された自車両Mの軌道上にあり(軌道予測部130が省略される場合は、例えば「自車両Mの車幅を進行方向側に延伸した領域内にあり」と読み替える)、且つ操舵による接触回避が困難であると判断したときに、ブレーキ装置210に指示して自車両Mを停止させる。例えば、緊急停止制御部140は、認識部110により認識された物体の位置が、軌道予測部130により予測された自車両Mの軌道上にあり、且つ物体とのTTC(Time To Collision)が閾値以下である場合に、自車両Mを停止させる。なお、緊急停止制御部140が上記動作を行って自車両Mを停止させる場合、回避軌道生成部150および誘導制御部160は動作を停止する。
回避軌道生成部150は、認識部110により認識された物体との接触を回避しつつ自車両Mが移動可能な将来の回避軌道を生成する。例えば、回避軌道生成部150は、なるべくリスクが小さい地点を通り、且つ回避軌道上の複数の点(軌道点)における旋回量がなるべく小さくなるような回避軌道を生成する。
図3は、誘導制御部160の処理について説明するための図である。図中、Kは軌道予測部130により予測された軌道、K*は回避軌道生成部150により生成された回避軌道である。図示するように、右方から横断してくる歩行者Pを避けつつ停止車両M1を迂回するには、回避軌道K*に沿って移動することが好ましいが、現時点の操舵角θMが維持されると軌道Kに沿って移動することとなる。
このような場面において、誘導制御部160は、回避軌道K*と操舵状態との乖離が大きい場合に、操舵状態が変更されるように自車両Mの運転者または自車両Mの操舵状態を誘導する。第1実施形態において、操舵状態は操舵角θMである。より具体的に、誘導制御部160は、自車両Mの操舵角θMを取得し、基準時点と基準時点よりも過去の時点とにおける、操舵角θMと回避軌道K*との乖離量を表す回避軌道誤差の変化量が、正の値である第1閾値を超える、または負の値である第2閾値未満であるか否かを判定し、回避軌道誤差の変化量が第1閾値を超えない、または第2閾値以上である場合は、基準時点よりも過去の時点における回避軌道誤差のウエイトを基準時点における回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして指標値を計算すると共に、回避軌道誤差の変化量が第1閾値を超える、または第2閾値未満である場合は、基準時点における回避軌道誤差のウエイトを基準時点よりも過去の時点における回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして指標値を計算し、指標値に応じて自車両Mの操舵状態が変更されるように運転者を誘導する。
第1閾値と第2閾値の絶対値は同じ値でもよいし、異なる値でもよい。以下の説明では、第1閾値=第2閾値の絶対値=εとする。
更に具体的に、第1実施形態および第2実施形態に係る誘導制御部160は、変化量が、正の値である第1閾値を超える、または負の値である第2閾値未満であるか否かを、過去の複数時点から基準時点までの間の複数の期間のそれぞれについて判定し、複数の時点における回避軌道誤差の統計値を求めて指標値を計算し、その際に、変化量が第1閾値を超える、または第2閾値未満である期間に対応する時点については、当該時点における回避軌道誤差を基準時点における回避軌道誤差に置き換えて指標値を計算する。
以下、操舵角θMと回避軌道K*との乖離量を表す回避軌道誤差をEθ(k)で表す。以下、括弧内の符号は制御時刻を表すものとする。また、上記説明した「指標値」を誘導パラメータPlead(k)と表す。
回避軌道誤差Eθ(k)は、例えば、自車両Mの操舵角θMと、回避軌道K*に沿って移動するための目標操舵角θM*との差分である。目標操舵角θM*は、例えば、現時点の自車両Mの向きと、自車両Mから回避軌道K*における所定距離先の地点への向きとがなす角度と、自車両Mの速度VMとに基づいて決定される。回避軌道誤差Eθ(k)は、制御時刻kにおける回避軌道誤差であり、回避軌道誤差Eθ(k-j)は、制御時刻k-jにおける回避軌道誤差である。
誘導制御部160は、例えば式(1)~(3)に基づいて誘導パラメータPlead(k)を算出する。誘導制御部160は、j=1からmまでのそれぞれについてDθ(k-j)およびMθ(k-j)を計算する。
式(1)におけるDθ(k-j)は、過去の時点(k-j)から基準時点(k)までの回避軌道誤差Eθの変化量である。式(2)におけるMθ(k-j)(j=1~m)は、式(3)のPlead(k)において合計値(統計値)が求められる計算要素である。mはフィルタタップ数である。Mθ(k-j)のそれぞれは、Dθ(k-j)が-ε以上かつε以下である場合は、Eθ(k-j)すなわち過去の時点における回避軌道誤差となり、Dθ(k-j)が-ε未満またはεを超える場合は、Eθ(k)すなわち基準時点(k)における回避軌道誤差に置き換えられる。そして、Mθ(k-j)をj=1~mについて合計し、更に(m+1)で除算することで誘導パラメータPlead(k)が求められる。
係る演算の結果、誘導パラメータPlead(k)は、基準時点と基準時点よりも過去の時点とにおける、操舵角θMと回避軌道K*との乖離量を表す回避軌道誤差の変化量が、回避軌道誤差の変化量が第1閾値を超えない、または第2閾値以上である場合は、基準時点よりも過去の時点における回避軌道誤差のウエイトを基準時点における回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして計算され、回避軌道誤差の変化量が第1閾値を超える、または第2閾値未満である場合は、基準時点における回避軌道誤差のウエイトを基準時点よりも過去の時点における回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして計算されることになる。これによって、他の交通参加者の飛び出し、予期せぬ挙動などによって自車両Mの周辺状況が急変したことで、ある時点において回避軌道誤差Eθの絶対値が急に大きくなった場合、移動平均を求めることで平滑化されていた誘導パラメータPleadが、速やかに回避軌道誤差Eθに追従する。
図4は、回避軌道誤差Eθと誘導パラメータPleadの時間的変化の一例を示すグラフである。図中、時刻t1までは、回避軌道誤差Eθがゼロを中心としてプラスマイナスεの範囲内に収まっているため、誘導パラメータPleadは回避軌道誤差Eθ(k-1)~Eθ(k-m)の移動平均値に基づいて決定されている。時刻t1において回避軌道誤差Eθ(k)がEθ(k-1)から急変し、回避軌道誤差Eθ(k-1)~Eθ(k-m)のそれぞれを基準とした場合のMθ(k-j)が、ゼロを中心としてプラスマイナスεの範囲から逸脱すると、誘導パラメータPleadは主に回避軌道誤差Eθ(k)に基づいて計算される。なお回避軌道誤差Eθ(k)が急変する以前は特段の交通事象が生じていない可能性が高いため、Eθ(k-1)からEθ(k-m)の値のバラつきは、交通事象によってEθ(k)が急変する場合の変化量に比して十分に小さいものとなる。このため、回避軌道誤差Eθ(k)がEθ(k-1)から急変した場合、Dθ(k-1)だけでなく、Dθ(k-2)~Dθ(k-m)もゼロを中心としてプラスマイナスεの範囲から逸脱する可能性が高い(逆にいうと、そのようにεが定められている)。この結果、他の交通参加者の飛び出し、予期せぬ挙動などによって自車両Mの周辺状況が急変した場合に、速やかに周辺状況の変化に対応した誘導を行うことができる。また、Eθ(k)がEθ(k)から急変していない場合には回避軌道誤差Eθ(k-1)~Eθ(k-m)の移動平均に基づいて誘導パラメータPleadを計算するため、誤作動やハンチング、過度の制御がなされること等の不都合を抑制することができる。
誘導制御部160は、誘導パラメータPleadに応じて、HMI30を用いて自車両Mの運転者に操舵方向に関する案内情報を出力することで、運転者の操舵操作を誘導する。例えば、誘導パラメータPleadが正であれば操舵角θMが回避軌道K*に対して右に乖離、誘導パラメータPleadが負であれば操舵角θMが回避軌道K*に対して左に乖離していることを示すと仮定すると、誘導制御部160は、例えば、誘導パラメータPleadが大きい場合に「左にハンドルを切って下さい」、誘導パラメータPleadが小さい場合に「右にハンドルを切って下さい」といった誘導情報をHMI30に出力させる。誘導制御部160は、誘導パラメータPleadの絶対値が大きい程、誘導情報の出力の度合いを高めてもよい。「出力の度合いを高める」とは、例えば、音量を上げる、口調を強くする、表示色のコントラストを上げる、表示領域を大きくする等を意味する。誘導制御部160は、誘導パラメータPleadの絶対値が閾値以上である場合のみ誘導情報をHMI30に出力させてもよい。
上記のようにHMI30に誘導情報を出力させることに代えて(または加えて)、誘導制御部160は、例えば、誘導パラメータPleadが大きい場合に右方向へのステアリング操作に対する反力を左方向へのステアリング操作に対する反力に比して強くし、誘導パラメータPleadが小さい場合に左方向へのステアリング操作に対する反力を右方向へのステアリング操作に対する反力に比して強くするようにステアリング装置220に指示してもよい。
図5は、運転支援装置100により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、認識部110が自車両Mの周辺にある物体を認識し(ステップS100)、交通参加者行動予測部120が交通参加者の将来の行動を予測する(ステップS102)。
次に、緊急停止制御部140が、ステップS100で認識された物体との接触回避が困難であるか否かを判定する(ステップS104)。接触回避が困難であると判定した場合、緊急停止制御部140は、ブレーキ装置210に指示して規定の制動力を出力させ、自車両Mを停止させる(ステップS106)。
ステップS120において、接触回避が困難であると判定されなかった場合、回避軌道生成部150が、回避軌道K*を生成する(ステップS108)。
次に、誘導制御部160が、パラメータj=1~mのそれぞれについて、回避軌道誤差Eθの変化量Dθ(k-j)がプラスマイナスεの範囲内に収まるか否かを判定し(ステップS110)、変化量Dθ(k)がプラスマイナスεの範囲内に収まる場合は、Mθ(k-j)=Eθ(k-j)とし(ステップS112)、、変化量Dθ(k)がプラスマイナスεの範囲内に収まらない場合は、Mθ(k-j)=Eθ(k)とする(ステップS114)。そして、誘導制御部160は、Mθ(k-j)に基づいて誘導パラメータPlead(k)を計算し(ステップS116)、誘導パラメータPlead(k)に応じて自車両Mの運転者または自車両Mの操舵状態を誘導する(ステップS118)。
以上説明した第1実施形態によれば、必要な場面において適切に応答性を高めることができる。
<第2実施形態>
以下、第2実施形態について説明する。第1実施形態において、操舵状態は操舵角θMであり、回避軌道誤差Eθ(k)は、自車両Mの操舵角θMと、回避軌道K*に沿って移動するための目標操舵角θM*との差分であるものとした。第2実施形態において操舵状態は、軌道予測部130により予測された軌道K上の複数の横位置であって、道路(移動路の一例)の長手方向に関する複数の縦位置に対応し、自車両Mが通過すると予測される複数の横位置で表される。横位置とは、例えば、道路の幅方向の位置であり、車線の中央点または左右いずれかの端点を基準として定義されるものである。そして、第2実施形態における回避軌道誤差Eθ(k)は、軌道Kと回避軌道K*との横位置に関する乖離度合いを示す値であり、より具体的には、軌道K上の複数の横位置と、回避軌道K*上の複数の横位置とのうち、縦位置が同じもの同士を比較した場合の乖離量を集計した値である。以下、係る相違点を中心に説明する。
以下、第2実施形態について説明する。第1実施形態において、操舵状態は操舵角θMであり、回避軌道誤差Eθ(k)は、自車両Mの操舵角θMと、回避軌道K*に沿って移動するための目標操舵角θM*との差分であるものとした。第2実施形態において操舵状態は、軌道予測部130により予測された軌道K上の複数の横位置であって、道路(移動路の一例)の長手方向に関する複数の縦位置に対応し、自車両Mが通過すると予測される複数の横位置で表される。横位置とは、例えば、道路の幅方向の位置であり、車線の中央点または左右いずれかの端点を基準として定義されるものである。そして、第2実施形態における回避軌道誤差Eθ(k)は、軌道Kと回避軌道K*との横位置に関する乖離度合いを示す値であり、より具体的には、軌道K上の複数の横位置と、回避軌道K*上の複数の横位置とのうち、縦位置が同じもの同士を比較した場合の乖離量を集計した値である。以下、係る相違点を中心に説明する。
図6は、第2実施形態における回避軌道誤差Eθ(k)について説明するための図である。誘導制御部160は、軌道K上に、道路の長手方向Xに関して等間隔に(ΔXごとに)複数の仮想点eKq(q=1~n)を想定し、軌道K*上に、道路の長手方向Xに関して等間隔に(ΔXごとに)複数の仮想点eK*q(q=1~n)を想定する。そして、仮想点eK1と仮想点eK*1との距離Δe1から仮想点eKnと仮想点eK*nとの距離Δenまでをそれぞれ求め、n+1で除算して回避軌道誤差Eθ(k)を算出する。第2実施形態における回避軌道誤差Eθ(k)の算出手法は、式(4)で表される。第2実施形態における回避軌道誤差Eθ(k)は、第1実施形態における回避軌道誤差Eθ(k)と同様に、好適に生成された回避軌道K*と、現状のまま走行した場合の軌道Kとの乖離を表すものであるため、第1実施形態と同様の効果が見込まれる。
以上説明した第2実施形態によれば、第1実施形態と同様に、必要な場面において適切に応答性を高めることができる。
<第3実施形態>
以下、第3実施形態について説明する。第3実施形態において、回避軌道誤差Eθ(k)の計算方法は、第1実施形態と第2実施形態のいずれであってもよい。第3実施形態の運転支援装置は、第1実施形態または第2実施形態とは異なる手法で誘導パラメータを計算する。以下、これについて説明する。以下、第3実施形態における変化量をDθ#(k)、誘導パラメータをPlead#(k)のように、第1実施形態または第2実施形態と性質が異なる値に関しては「#」を付けて表記する。
以下、第3実施形態について説明する。第3実施形態において、回避軌道誤差Eθ(k)の計算方法は、第1実施形態と第2実施形態のいずれであってもよい。第3実施形態の運転支援装置は、第1実施形態または第2実施形態とは異なる手法で誘導パラメータを計算する。以下、これについて説明する。以下、第3実施形態における変化量をDθ#(k)、誘導パラメータをPlead#(k)のように、第1実施形態または第2実施形態と性質が異なる値に関しては「#」を付けて表記する。
第3実施形態に係る誘導制御部160は、基準時点(k)における回避軌道誤差Eθ(k)と誘導パラメータPlead#の過去値(例えば前回値である誘導パラメータPlead#(k-1))とに基づいて変化量(中間変数)Dθ#(k)を計算する。また、第3実施形態に係る誘導制御部160は、誘導パラメータPlead#の過去値(例えば前回値である誘導パラメータPlead#(k-1))と基準時点(k)における回避軌道誤差Eθ(k)の変化量とに基づいて誘導パラメータPlead#(k)を計算し、その際に、回避軌道誤差の変化量Dθ#(k)が第1閾値εpを超える、または負の値である第2閾値εn未満である場合に、誘導パラメータPlead#の過去値に対する基準時点(k)における回避軌道誤差Eθ(k)のウエイトを大きくして誘導パラメータPlead#(k)を計算する。
誘導制御部160は、例えば、式(5)~(7)に基づいて誘導パラメータPlead#(k)を計算する。式中、Kf(k)は回避軌道誤差Eθ(k)に乗算される可変ゲインであり、Kf-εは0から1の間の設定値(変化量が小さい場合のフィルタリングゲイン)である。
このように誘導パラメータPlead#(k)を計算することで、第1実施形態または第2実施形態と同様に、自車両Mの周辺状況が急変した場合に、誘導パラメータPlead#(k)が速やかに回避軌道誤差Eθ(k)に追従するため、速やかに周辺状況の変化に対応した誘導を行うことができる。
図7は、回避軌道誤差Eθと誘導パラメータPlead#の時間的変化の一例を示すグラフである。図7の上図は第3実施形態の手法で計算された誘導パラメータPlead#の時間的変化を示しており、図7の下図は仮にKf(k)をKf-εで固定した場合の誘導パラメータPlead#の時間的変化を示している。図示するように、回避軌道誤差Eθが急変する時刻t2の直後において、上図における誘導パラメータPlead#は速やかに回避軌道誤差Eθに追従しているのに対し、下図における誘導パラメータPlead#は一次遅れの作用によって緩やかに回避軌道誤差Eθに追従している。
以上説明した第3実施形態によれば、第1実施形態または第2実施形態と同様に、必要な場面において適切に応答性を高めることができる。
<自動運転に適用される場合>
上記各実施形態では、専ら手動運転をベースとした運転支援について説明した。本発明は、乗員が基本的に運転操作を行わない自動運転にも同様に適用することができる。その場合、「操舵状態」とは、自動運転の主たる経路生成部が生成する目標軌道に沿って走行するための操舵角、或いは目標軌道上の複数の仮想点の横位置である。これらについて、第1実施形態または第2実施形態で説明した方法で回避軌道誤差Eθ(k)を計算し、以降の処理を行えばよい。誘導制御部160は、例えば、誘導パラメータPlead(k)に基づいて補正操舵量を決定し、補正操舵量に基づいて自車両Mの操舵状態を修正する。
上記各実施形態では、専ら手動運転をベースとした運転支援について説明した。本発明は、乗員が基本的に運転操作を行わない自動運転にも同様に適用することができる。その場合、「操舵状態」とは、自動運転の主たる経路生成部が生成する目標軌道に沿って走行するための操舵角、或いは目標軌道上の複数の仮想点の横位置である。これらについて、第1実施形態または第2実施形態で説明した方法で回避軌道誤差Eθ(k)を計算し、以降の処理を行えばよい。誘導制御部160は、例えば、誘導パラメータPlead(k)に基づいて補正操舵量を決定し、補正操舵量に基づいて自車両Mの操舵状態を修正する。
上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
移動体の運転を支援する運転支援装置であって、
プログラムを記憶した記憶装置と、
前記記憶装置に接続されたハードウェアプロセッサと、を備え、
前記ハードウェアプロセッサが前記記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、
前記移動体の少なくとも進行方向側に存在する、前記移動体が接触を回避すべき物体を認識し、
前記物体との接触を回避しつつ前記移動体が移動可能な将来の回避軌道を生成し、
前記移動体の操舵状態を取得し、基準時点と前記基準時点よりも過去の時点とにおける、前記操舵状態と前記回避軌道との乖離量を表す回避軌道誤差の変化量が、正の値である第1閾値を超える、または負の値である第2閾値未満であるか否かを判定し、
前記回避軌道誤差の変化量が前記第1閾値を超えない、または前記第2閾値以上である場合は、前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして指標値を計算すると共に、前記回避軌道誤差の変化量が前記第1閾値を超える、または前記第2閾値未満である場合は、前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして前記指標値を計算し、
前記指標値に応じて前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導する、
運転支援装置。
移動体の運転を支援する運転支援装置であって、
プログラムを記憶した記憶装置と、
前記記憶装置に接続されたハードウェアプロセッサと、を備え、
前記ハードウェアプロセッサが前記記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、
前記移動体の少なくとも進行方向側に存在する、前記移動体が接触を回避すべき物体を認識し、
前記物体との接触を回避しつつ前記移動体が移動可能な将来の回避軌道を生成し、
前記移動体の操舵状態を取得し、基準時点と前記基準時点よりも過去の時点とにおける、前記操舵状態と前記回避軌道との乖離量を表す回避軌道誤差の変化量が、正の値である第1閾値を超える、または負の値である第2閾値未満であるか否かを判定し、
前記回避軌道誤差の変化量が前記第1閾値を超えない、または前記第2閾値以上である場合は、前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして指標値を計算すると共に、前記回避軌道誤差の変化量が前記第1閾値を超える、または前記第2閾値未満である場合は、前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして前記指標値を計算し、
前記指標値に応じて前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導する、
運転支援装置。
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
100 運転支援装置
110 認識部
120 交通参加者行動予測部
130 軌道予測部
140 緊急停止制御部
150 回避軌道生成部
160 誘導制御部
110 認識部
120 交通参加者行動予測部
130 軌道予測部
140 緊急停止制御部
150 回避軌道生成部
160 誘導制御部
Claims (11)
- 移動体の運転を支援する運転支援装置であって、
前記移動体の少なくとも進行方向側に存在する、前記移動体が接触を回避すべき物体を認識する認識部と、
前記物体との接触を回避しつつ前記移動体が移動可能な将来の回避軌道を生成する回避軌道生成部と、
前記移動体の操舵状態を取得し、基準時点と前記基準時点よりも過去の時点とにおける、前記操舵状態と前記回避軌道との乖離量を表す回避軌道誤差の変化量が、正の値である第1閾値を超える、または負の値である第2閾値未満であるか否かを判定し、
前記回避軌道誤差の変化量が前記第1閾値を超えない、または前記第2閾値以上である場合は、前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして指標値を計算すると共に、前記回避軌道誤差の変化量が前記第1閾値を超える、または前記第2閾値未満である場合は、前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして前記指標値を計算し、
前記指標値に応じて前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導する誘導制御部と、
を備える運転支援装置。 - 前記誘導制御部は、前記変化量が、正の値である第1閾値を超える、または負の値である第2閾値未満であるか否かを、過去の複数時点から基準時点までの間の複数の期間のそれぞれについて判定し、
前記複数の時点における前記回避軌道誤差の統計値を求めて前記指標値を計算し、その際に、前記変化量が前記第1閾値を超える、または前記第2閾値未満である期間に対応する時点については、当該時点における前記回避軌道誤差を前記基準時点における前記回避軌道誤差に置き換えて前記指標値を計算する、
請求項1記載の運転支援装置。 - 前記誘導制御部は、前記基準時点における前記回避軌道誤差と前記指標値の過去値とに基づいて前記回避軌道誤差の変化量を計算すると共に、前記指標値の過去値と前記基準時点における前記回避軌道誤差の変化量とに基づいて前記指標値を計算し、その際に、前記回避軌道誤差の変化量が前記第1閾値を超える、または前記第2閾値未満である場合に、前記指標値の過去値に対する前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトを大きくして前記指標値を計算する、
請求項1記載の運転支援装置。 - 前記回避軌道誤差は、前記移動体の操舵角と、前記回避軌道に沿って移動するための目標操舵角との差分である、
請求項1から3のうちいずれか1項記載の運転支援装置。 - 前記回避軌道誤差は、前記移動体の操舵状態が継続すると仮定した場合に、前記移動体が通過すると予測される軌道と、前記回避軌道との横方向の乖離度合いを示す値である、
請求項1から3のうちいずれか1項記載の運転支援装置。 - 前記乖離度合いを示す値は、前記移動体の操舵状態が継続すると仮定した場合に、移動路の長手方向に関する複数の縦位置に対応し、前記移動体が通過すると予測される複数の横位置(前記移動路の幅方向に関する位置)と、前記複数の縦位置に対応する前記回避軌道上の複数の横位置との差分との乖離量を集計した値である、
請求項5記載の運転支援装置。 - 前記誘導制御部は、操舵状態を変更するように促す音声をスピーカに出力させ、および/または操舵状態を変更するように促す画像を表示装置に表示させることで、前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者を誘導する、
請求項1から6のうちいずれか1項記載の運転支援装置。 - 前記誘導制御部は、運転者の操舵操作を受け付ける操舵操作子に取り付けられたアクチュエータに対して、現在の操舵状態と同じ方向への操作を妨げる反力を出力させることで、前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導する、
請求項1から7のうちいずれか1項記載の運転支援装置。 - 前記誘導制御部は、操舵装置に対して、現在の操舵状態と反対の方向への操舵力を強めるこで、前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導する、
請求項1から8のうちいずれか1項記載の運転支援装置。 - 移動体の運転を支援する運転支援装置が、
前記移動体の操舵状態を取得し、
前記移動体の少なくとも進行方向側に存在する、前記移動体が接触を回避すべき物体を認識し、
前記移動体の操舵状態を取得し、基準時点と前記基準時点よりも過去の時点とにおける、前記操舵状態と前記回避軌道との乖離量を表す回避軌道誤差の変化量が、正の値である第1閾値を超える、または負の値である第2閾値未満であるか否かを判定し、
前記回避軌道誤差の変化量が前記第1閾値を超えない、または前記第2閾値以上である場合は、前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして指標値を計算すると共に、前記回避軌道誤差の変化量が前記第1閾値を超える、または前記第2閾値未満である場合は、前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして前記指標値を計算し、
前記指標値に応じて前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導する、
運転支援方法。 - 移動体の運転を支援する運転支援装置のプロセッサに、
前記移動体の操舵状態を取得させ、
前記移動体の少なくとも進行方向側に存在する、前記移動体が接触を回避すべき物体を認識させ、
前記移動体の操舵状態を取得し、基準時点と前記基準時点よりも過去の時点とにおける、前記操舵状態と前記回避軌道との乖離量を表す回避軌道誤差の変化量が、正の値である第1閾値を超える、または負の値である第2閾値未満であるか否かを判定させ、
前記回避軌道誤差の変化量が前記第1閾値を超えない、または前記第2閾値以上である場合は、前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして指標値を計算すると共に、前記回避軌道誤差の変化量が前記第1閾値を超える、または前記第2閾値未満である場合は、前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして前記指標値を計算させ、
前記指標値に応じて前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導させる、
プログラム。
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