JP2023111387A - 走行軌道生成装置、車両用制御装置及び走行軌道生成プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】走行軌道の生成に要する制御負荷が高くなることを抑制できる走行軌道生成装置、車両用制御装置及び走行軌道生成プログラムを提供する。【解決手段】制御装置100は、アクチュエータ41,51,61の作動によって車両10が到達可能な範囲を示す車両10のアベイラビリティを演算するアベイラビリティ演算部103と、現在位置よりも車両10の前方の走路に沿って車両10を走行させるための走行軌道である第1走行軌道を、アベイラビリティの範囲内で生成する軌道生成部104と、を備える。軌道生成部104は、走路がカーブを含むときに、走路に沿った第1走行軌道をアベイラビリティの範囲内で生成できなくなる場合には、当該カーブの手前に目標位置を設定し、当該目標位置に車両10を停止させるための走行軌道である第2走行軌道をアベイラビリティの範囲内で生成する。【選択図】図1
Description
本発明は、走行軌道生成装置、車両用制御装置及び走行軌道生成プログラムに関する。
特許文献1には、車両の自動走行制御を実施する車両用制御装置が記載されている。車両用制御装置は、現在位置から目的地までの経路情報に基づいて標準軌道を生成する軌道生成部と、生成された標準軌道に基づいて車両の走行に関するアクチュエータを制御する制御部と、を備える。軌道生成部は、上記標準軌道だけではなく、車両の現在位置から車両を安全に停止できる最寄りの位置までの安全軌道も生成している。
そして、制御部は、標準軌道に基づく自動走行制御を継続できなくなる場合には、標準軌道に基づく自動走行制御を安全軌道に基づく自動走行制御に切り替える。この場合、車両用制御装置は、安全軌道に沿って車両を走行させ、安全な位置で車両を停止させることができる。
上記の車両用制御装置は、自動走行制御を実施する間、標準軌道及び安全軌道の双方を生成し続ける。この点で、車両用制御装置の制御負荷が高くなりやすい。
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する走行軌道生成装置は、車両の走行に関わるアクチュエータを作動させることによって前記車両を自動走行させる際の前記車両の走行軌道を生成する走行軌道生成装置であって、前記アクチュエータの作動によって前記車両が到達可能な範囲を示す前記車両のアベイラビリティを演算するアベイラビリティ演算部と、現在位置よりも前記車両の前方の走路に沿って前記車両を走行させるための前記走行軌道である第1走行軌道を、前記アベイラビリティの範囲内で生成する軌道生成部と、を備え、前記軌道生成部は、前記走路がカーブを含むときに、前記走路に沿った前記第1走行軌道を前記アベイラビリティの範囲内で生成できなくなる場合には、当該カーブの手前に目標位置を設定し、当該目標位置に前記車両を停止させるための前記走行軌道である第2走行軌道を前記アベイラビリティの範囲内で生成する。
上記課題を解決する走行軌道生成装置は、車両の走行に関わるアクチュエータを作動させることによって前記車両を自動走行させる際の前記車両の走行軌道を生成する走行軌道生成装置であって、前記アクチュエータの作動によって前記車両が到達可能な範囲を示す前記車両のアベイラビリティを演算するアベイラビリティ演算部と、現在位置よりも前記車両の前方の走路に沿って前記車両を走行させるための前記走行軌道である第1走行軌道を、前記アベイラビリティの範囲内で生成する軌道生成部と、を備え、前記軌道生成部は、前記走路がカーブを含むときに、前記走路に沿った前記第1走行軌道を前記アベイラビリティの範囲内で生成できなくなる場合には、当該カーブの手前に目標位置を設定し、当該目標位置に前記車両を停止させるための前記走行軌道である第2走行軌道を前記アベイラビリティの範囲内で生成する。
車両の自動走行中に、車両の走行に関わるアクチュエータが正常に作動しなくなると、車両のアベイラビリティの範囲が狭くなる。この場合、走行軌道生成装置は、車両の前方の走路に沿う第1走行軌道をアベイラビリティの範囲内で生成できなくなる。そこで、走行軌道生成装置は、第1走行軌道を生成できなくなる場合には、カーブの手前に設定した目標位置に車両を停止させるための第2走行軌道を、そのときの車両のアベイラビリティの範囲内で生成する。すると、車両は、第2走行軌道に従って目標位置まで自動走行した後に停止する。こうして、走行軌道生成装置は、車両が走路から逸脱して走行したり、車両がカーブの途中で停止したりすることを抑制できる。また、走行軌道生成装置は、車両を停止させるための第2走行軌道が必要になった場合に限って第2走行軌道を生成する。このため、走行軌道生成装置は、第1走行軌道及び第2走行軌道の双方を常時生成するわけではないため、走行軌道の生成に要する制御負荷が高くなることを抑制できる。
上記課題を解決する車両用制御装置は、上述した走行軌道生成装置と、前記走行軌道生成装置の前記軌道生成部によって生成された前記走行軌道に基づき、前記アクチュエータに対する指令値を算出し、前記指令値を前記アクチュエータの制御部に出力することによって前記車両を自動走行させる指令部と、を備える。
車両用制御装置は、上述した走行軌道生成装置と同等の作用効果を得ることができる。
上記課題を解決する走行軌道生成プログラムは、車両の走行に関わるアクチュエータを作動させることによって前記車両を自動走行させる際の前記車両の走行軌道を生成する走行軌道生成プログラムであって、前記アクチュエータの作動によって前記車両が到達可能な範囲を示す前記車両のアベイラビリティを演算するアベイラビリティ演算処理と、現在位置よりも前記車両の前方の走路に沿って前記車両を走行させるための前記走行軌道である第1走行軌道を、前記アベイラビリティの範囲内で生成する第1軌道生成処理と、前記走路がカーブを含む場合であって、かつ、前記第1軌道生成処理にて前記走路に沿った前記第1走行軌道を生成できない場合において、当該カーブの手前に目標位置を設定し、当該目標位置に前記車両を停止させるための前記走行軌道である第2走行軌道を前記アベイラビリティの範囲内で生成する第2軌道生成処理と、を前記車両のコンピュータに実行させる。
上記課題を解決する走行軌道生成プログラムは、車両の走行に関わるアクチュエータを作動させることによって前記車両を自動走行させる際の前記車両の走行軌道を生成する走行軌道生成プログラムであって、前記アクチュエータの作動によって前記車両が到達可能な範囲を示す前記車両のアベイラビリティを演算するアベイラビリティ演算処理と、現在位置よりも前記車両の前方の走路に沿って前記車両を走行させるための前記走行軌道である第1走行軌道を、前記アベイラビリティの範囲内で生成する第1軌道生成処理と、前記走路がカーブを含む場合であって、かつ、前記第1軌道生成処理にて前記走路に沿った前記第1走行軌道を生成できない場合において、当該カーブの手前に目標位置を設定し、当該目標位置に前記車両を停止させるための前記走行軌道である第2走行軌道を前記アベイラビリティの範囲内で生成する第2軌道生成処理と、を前記車両のコンピュータに実行させる。
走行軌道生成プログラムは、上述した走行軌道生成装置と同等の作用効果を得ることができる。
以下、走行軌道生成装置、車両用制御装置(以下、「制御装置」という。)及び走行軌道生成プログラムの一実施形態を図面に従って説明する。
<車両の構成>
図1に示すように、車両10は、複数の車輪20と、車輪20と同数の摩擦ブレーキ30と、制動装置40と、駆動装置50と、転舵装置60と、検出系70と、監視系80と、ナビゲーション装置90と、制御装置100と、を備えている。
<車両の構成>
図1に示すように、車両10は、複数の車輪20と、車輪20と同数の摩擦ブレーキ30と、制動装置40と、駆動装置50と、転舵装置60と、検出系70と、監視系80と、ナビゲーション装置90と、制御装置100と、を備えている。
摩擦ブレーキ30は、車輪20に制動力を発生させる制動機構である。摩擦ブレーキ30は、回転体31と、摩擦材32と、ホイールシリンダ33と、を備えている。ホイールシリンダ33内の液圧であるWC圧が発生すると、摩擦材32が車輪20と一体に回転する回転体31に押し付けられる。これにより、車輪20に制動力が付与される。すなわち、WC圧が高いほど摩擦材32を回転体31に押し付ける力が大きくなり、結果として、制動力が大きくなる。
制動装置40は、複数の摩擦ブレーキ30のホイールシリンダ33にブレーキ液を供給する制動アクチュエータ41と、制動アクチュエータ41を制御する制動制御部42と、を備えている。制動制御部42は、制動アクチュエータ41を制御することにより、複数のホイールシリンダ33内のWC圧を調整する。すなわち、制動制御部42は、複数のホイールシリンダ33内のWC圧を調整することにより、車両10に付与される制動力を調整する。車両10に付与される制動力とは、複数の車輪20に付与される制動力の総和である。こうした点で、制動アクチュエータ41は車両10の走行に関わる「アクチュエータ」の一例であり、制動制御部42は「アクチュエータの制御部」の一例である。
駆動装置50は、車両10の動力源として機能するモータジェネレータ51と、モータジェネレータ51を制御する駆動制御部52と、を備えている。モータジェネレータ51の駆動力を車輪20に伝達することにより、車両10が走行する。こうした点で、モータジェネレータ51は車両10の走行に関わる「アクチュエータ」の一例であり、駆動制御部52は「アクチュエータの制御部」の一例である。
転舵装置60は、車輪20の転舵角を調整する転舵アクチュエータ61と、転舵アクチュエータ61を制御する転舵制御部62と、を備えている。転舵アクチュエータ61の出力によって車輪20の転舵角が調整されると、車両10が旋回する。こうした点で、転舵アクチュエータ61は車両10の走行に関わる「アクチュエータ」の一例であり、転舵制御部62は「アクチュエータの制御部」の一例である。なお、転舵装置60は、前輪の転舵角を調整する前輪用の転舵アクチュエータ及び後輪の転舵角を調整する後輪用の転舵アクチュエータの少なくとも一方を備えていればよい。
以降の説明では、制動アクチュエータ41が車両10に付与する制動力の調整範囲及び調整速度などを「制動アクチュエータ41の性能」という。また、モータジェネレータ51が車両10に付与する駆動力の調整範囲及び調整速度などを「モータジェネレータ51の性能」という。さらに、転舵アクチュエータ61による車輪20の転舵角の調整範囲及び調整速度などを「転舵アクチュエータ61の性能」という。
<検出系>
検出系70は、車両10の走行中に変化する車両10の状態を検出する。検出系70は、車両10の状態を検出する複数のセンサを含んでいる。例えば、検出系70は、車輪速度センサ71、前後加速度センサ72、横加速度センサ73及びヨーレートセンサ74を含んでいる。車輪速度センサ71は車輪20の回転速度を車輪速度として検出する。前後加速度センサ72は車両10の前後加速度を検出する。横加速度センサ73は車両10の横加速度を検出する。ヨーレートセンサ74は車両10のヨーレートを検出する。検出系70は、検出結果に応じた信号を制御装置100に出力する。
検出系70は、車両10の走行中に変化する車両10の状態を検出する。検出系70は、車両10の状態を検出する複数のセンサを含んでいる。例えば、検出系70は、車輪速度センサ71、前後加速度センサ72、横加速度センサ73及びヨーレートセンサ74を含んでいる。車輪速度センサ71は車輪20の回転速度を車輪速度として検出する。前後加速度センサ72は車両10の前後加速度を検出する。横加速度センサ73は車両10の横加速度を検出する。ヨーレートセンサ74は車両10のヨーレートを検出する。検出系70は、検出結果に応じた信号を制御装置100に出力する。
<監視系>
監視系80は、車両10の外部の状況を監視する。例えば、監視系80は、撮像装置81と、レーダー82と、GPS受信機83と、を有している。撮像装置81は、車両10の外部を撮像する。撮像装置81は、車両10の進行方向に存在する他車両及び障害物を検出する。レーダー82は、車両10から他車両までの距離、車両10から障害物までの距離及び車両10から歩行者までの距離などを検出する。GPS受信機83は、車両10の現在位置を取得する。監視系80は、監視結果に応じた情報を制御装置100に出力する。
監視系80は、車両10の外部の状況を監視する。例えば、監視系80は、撮像装置81と、レーダー82と、GPS受信機83と、を有している。撮像装置81は、車両10の外部を撮像する。撮像装置81は、車両10の進行方向に存在する他車両及び障害物を検出する。レーダー82は、車両10から他車両までの距離、車両10から障害物までの距離及び車両10から歩行者までの距離などを検出する。GPS受信機83は、車両10の現在位置を取得する。監視系80は、監視結果に応じた情報を制御装置100に出力する。
<ナビゲーション装置>
ナビゲーション装置90は、地図データを記憶している。地図データは、道路網の情報、道路網を構築する道路の形状及び制限速度に関する情報、当該道路に隣接する退避エリアEPBに関する情報などを含んでいる。退避エリアEPBは、車両10を安全に停止させることのできるエリアである。退避エリアEPBは、例えば、停車帯、非常駐車帯、待避所及び駐車場などである。ナビゲーション装置90は、車載のナビゲーション装置であってもよいし、スマートフォンなどの携帯端末上で動作するアプリであってもよい。ナビゲーション装置90は、制御装置100に地図データに基づく情報を出力する。
ナビゲーション装置90は、地図データを記憶している。地図データは、道路網の情報、道路網を構築する道路の形状及び制限速度に関する情報、当該道路に隣接する退避エリアEPBに関する情報などを含んでいる。退避エリアEPBは、車両10を安全に停止させることのできるエリアである。退避エリアEPBは、例えば、停車帯、非常駐車帯、待避所及び駐車場などである。ナビゲーション装置90は、車載のナビゲーション装置であってもよいし、スマートフォンなどの携帯端末上で動作するアプリであってもよい。ナビゲーション装置90は、制御装置100に地図データに基づく情報を出力する。
<車両の制御構成>
制御装置100は、CPU及びメモリを有している。メモリには、CPUが実行する複数のプログラムが記憶されている。すなわち、CPUは、プログラムを実行する「コンピュータ」に対応する。CPUがプログラムを実行することにより、制御装置100は、複数の機能部として機能する。制御装置100は、複数の機能部として、走路決定部101と、走路形状取得部102と、アベイラビリティ演算部103と、軌道生成部104と、指令部105と、を備える。本実施形態において、走路形状取得部102とアベイラビリティ演算部103と軌道生成部104とを含んで、「走行軌道生成装置」が構成されている。
制御装置100は、CPU及びメモリを有している。メモリには、CPUが実行する複数のプログラムが記憶されている。すなわち、CPUは、プログラムを実行する「コンピュータ」に対応する。CPUがプログラムを実行することにより、制御装置100は、複数の機能部として機能する。制御装置100は、複数の機能部として、走路決定部101と、走路形状取得部102と、アベイラビリティ演算部103と、軌道生成部104と、指令部105と、を備える。本実施形態において、走路形状取得部102とアベイラビリティ演算部103と軌道生成部104とを含んで、「走行軌道生成装置」が構成されている。
<走路決定部>
走路決定部101は、ナビゲーション装置90から提供される地図データに基づいて、出発地から目的地までに車両10が走行する走路である計画走路を決定する。つまり、本実施形態において、車両10は、走路決定部101が決定した計画走路に従って自動走行する。
走路決定部101は、ナビゲーション装置90から提供される地図データに基づいて、出発地から目的地までに車両10が走行する走路である計画走路を決定する。つまり、本実施形態において、車両10は、走路決定部101が決定した計画走路に従って自動走行する。
<走路形状取得部>
走路形状取得部102は、ナビゲーション装置90から提供される地図データに基づいて、走路決定部101によって決定された計画走路の走路形状を取得する。走路形状は、少なくとも走路の幅及び走路の曲率に関する情報を含んでいることが好ましい。走路形状取得部102は、自動走行中の車両10の現在位置に基づき、車両10の前方の走路形状を取得する。この場合、走路形状取得部102は、少なくとも監視系80によって監視可能なエリアに存在する走路形状を取得できればよい。
走路形状取得部102は、ナビゲーション装置90から提供される地図データに基づいて、走路決定部101によって決定された計画走路の走路形状を取得する。走路形状は、少なくとも走路の幅及び走路の曲率に関する情報を含んでいることが好ましい。走路形状取得部102は、自動走行中の車両10の現在位置に基づき、車両10の前方の走路形状を取得する。この場合、走路形状取得部102は、少なくとも監視系80によって監視可能なエリアに存在する走路形状を取得できればよい。
<アベイラビリティ演算部>
アベイラビリティ演算部103は、制動アクチュエータ41、モータジェネレータ51及び転舵アクチュエータ61の作動によって車両10が単位時間内に到達可能な範囲を示す車両10のアベイラビリティを演算する。
アベイラビリティ演算部103は、制動アクチュエータ41、モータジェネレータ51及び転舵アクチュエータ61の作動によって車両10が単位時間内に到達可能な範囲を示す車両10のアベイラビリティを演算する。
図2は、走行中の車両10のアベイラビリティの範囲を模式的に示している。図2に示すように、車両10の進行方向に進むにつれて、車両10の幅方向に車両10のアベイラビリティの範囲が広がっている。車両10のアベイラビリティの範囲は、制動アクチュエータ41、モータジェネレータ51及び転舵アクチュエータ61の性能によって変化する。例えば、制動アクチュエータ41及び転舵アクチュエータ61の性能が高いほど、車両10のアベイラビリティの範囲は車両10の幅方向に広くなる。また、モータジェネレータ51の性能が高いほど、車両10のアベイラビリティの範囲は車両10の前方に広くなる。
車両10のアベイラビリティの範囲は、走行中の車両10の走行速度、前後加速度、横加速度及びヨーレートなどの車両10の状態量によっても変化する。例えば、車両10の走行速度が低速であるほど、車両10のアベイラビリティの範囲は車両10の幅方向に広くなる。また、車両10に横加速度及びヨーレートが発生している状況下では、車両10の右前方に広がる範囲及び車両10の左前方に広がる範囲が非対称になる。こうして、アベイラビリティ演算部103は、制動アクチュエータ41、モータジェネレータ51及び転舵アクチュエータ61が現時点で発揮できる性能と現時点での車両10の状態量とに基づいて、車両10のアベイラビリティを演算する。
<軌道生成部>
軌道生成部104は、車両10を自動走行させる際の車両10の走行軌道を所定の制御サイクル毎に生成する。詳しくは、軌道生成部104は、計画走路に沿って車両10を走行させるための走行軌道である第1走行軌道Tr1及び車両10を安全に停止させるための走行軌道である第2走行軌道Tr2の何れかを生成する。軌道生成部104は、走行軌道を生成する際に、以下の複数の条件が成立しているか否かを判定する。
軌道生成部104は、車両10を自動走行させる際の車両10の走行軌道を所定の制御サイクル毎に生成する。詳しくは、軌道生成部104は、計画走路に沿って車両10を走行させるための走行軌道である第1走行軌道Tr1及び車両10を安全に停止させるための走行軌道である第2走行軌道Tr2の何れかを生成する。軌道生成部104は、走行軌道を生成する際に、以下の複数の条件が成立しているか否かを判定する。
第1条件は、車両10の現在位置よりも車両10の前方の走路に沿った走行軌道を生成するための条件である。言い換えれば、第1条件は、車両10の前方の走路のレーンから逸脱しない走行軌道を生成するための条件である。第1条件において、車両10の前方の走路は、計画走路に従って車両10がこれから走行する走路を意味している。軌道生成部104は、走路形状取得部102が取得した走路形状に基づいて、第1条件が成立しているか否かを判定する。
第2条件は、車両10が自動走行可能な走行軌道を生成するための条件である。軌道生成部104は、アベイラビリティ演算部103が演算した車両10のアベイラビリティに基づいて、第2条件が成立しているか否かを判定する。つまり、軌道生成部104は、走行軌道が車両10のアベイラビリティの範囲内で生成できているか否かを判定する。
第3条件は、他車両及び障害物などの車両10の走行を妨げる物体が存在しない走行軌道を生成するための条件である。軌道生成部104は、監視系80から出力される情報に基づいて、車両10の走行を妨げる物体と接触することなく車両10が走行できる走行可能範囲を取得する。そして、軌道生成部104は、走行可能範囲に基づいて、第3条件が成立しているか否かを判定する。つまり、軌道生成部104は、走行軌道が走行可能範囲内で生成できているか否かを判定する。
そして、軌道生成部104は、第1条件、第2条件及び第3条件の何れをも満たす第1走行軌道Tr1を生成する。つまり、現在位置よりも車両10の前方の走路に沿って車両10を走行させるための第1走行軌道Tr1を、車両10のアベイラビリティの範囲内で生成する。第1走行軌道Tr1は、第1条件を満たす走行軌道である点で、計画走路に沿った走行軌道である。
ところで、車両10が第1走行軌道Tr1に基づき自動走行する際には、車両10のアベイラビリティが大きく変動したり、車両10の走行を妨げる物体が車両10の前方の走路上に発生したりする場合がある。その結果、軌道生成部104は、3つの条件を満たす第1走行軌道Tr1を生成することができなくなる場合がある。言い換えれば、制御装置100は、車両10を目的地に向けて安全に自動走行させることができなくなる場合がある。
そこで、軌道生成部104は、3つの条件を満たす第1走行軌道Tr1を生成できなくなる場合には、現在位置よりも前方に目標位置Ptを設定する。このとき、軌道生成部104は、車両10の現在位置の前方に退避エリアEPBが存在する場合には、退避エリアEPB内に目標位置Ptを設定し、現在位置の前方に退避エリアEPBが存在しない場合には、走路内に目標位置Ptを設定する。ただし、車両10がカーブの手前を自動走行中の場合には、軌道生成部104は、カーブの手前に目標位置Ptを設定する。なお、走路がカーブに該当するか否かは、走路の曲率が所定の判定値以上か否かで判定すればよい。つまり、走路の曲率が判定値以上の場合、走路がカーブに該当すると判定され、走路の曲率が判定値未満の場合、走路がカーブに該当しないと判定される。
そして、軌道生成部104は、目標位置Ptで車両10を停止させるための第2走行軌道Tr2であって、第2条件及び第3条件を満たす第2走行軌道Tr2を生成する。つまり、軌道生成部104は、他車両及び障害物などの物体と交錯しない走行軌道であって、目標位置Ptに向かう走行軌道を車両10のアベイラビリティの範囲内で生成する。第2走行軌道Tr2は、第1条件を満たさない走行軌道である点で、計画走路から外れた走行軌道となり得る。
なお、車両10がカーブを走行中に、第1走行軌道Tr1を生成できなくなる場合、軌道生成部104は、現在位置からなるべく近い位置に目標位置Ptを設定することが好ましい。軌道生成部104は、カーブ内に目標位置Ptを設定してもよいし、カーブに隣接する退避エリアEPBが存在していれば、当該退避エリアEPB内に目標位置Ptを設定してもよい。
<指令部>
指令部105は、軌道生成部104によって生成された走行軌道に基づき、制動アクチュエータ41、モータジェネレータ51及び転舵アクチュエータ61を駆動するための指令値を算出する。そして、指令部105は、指令値を制動制御部42、駆動制御部52及び転舵制御部62に出力する。こうして、車両10は、第1走行軌道Tr1又は第2走行軌道Tr2に沿って自動走行することが可能となる。
指令部105は、軌道生成部104によって生成された走行軌道に基づき、制動アクチュエータ41、モータジェネレータ51及び転舵アクチュエータ61を駆動するための指令値を算出する。そして、指令部105は、指令値を制動制御部42、駆動制御部52及び転舵制御部62に出力する。こうして、車両10は、第1走行軌道Tr1又は第2走行軌道Tr2に沿って自動走行することが可能となる。
次に、図3を参照して、制御装置100のCPUが実施する処理の流れについて説明する。本処理は、計画走路が決定された後に所定の制御サイクル毎に実施される処理である。言い換えれば、車両10が自動走行中であるときに繰り返し実施される処理である。
図3に示すように、CPUは、GPS受信機83の出力信号に基づいて、車両10の現在位置を取得する(S11)。続いて、CPUは、ナビゲーション装置90の出力する情報に基づいて、車両10の現在位置よりも前方の走路形状を取得する(S12)。その後、CPUは、監視系80の出力する情報に基づいて、車両10が走行可能な走行可能範囲を取得する(S13)。続いて、CPUは、アクチュエータが現時点で発揮できる性能と車両10の現時点での状態量とに基づいて、車両10のアベイラビリティを演算する(S14)。
CPUは、ステップS12~S14で取得又は演算した情報に基づいて、第1条件、第2条件及び第3条件の3つの条件を満たす第1走行軌道Tr1を生成可能か否かを判定する(S15)。3つの条件を満たす第1走行軌道Tr1を生成可能と判定した場合(S15:YES)、すなわち、目的地に向かう車両10の自動走行を継続できる場合、CPUは、3つの条件を満たす第1走行軌道Tr1を生成する(S16)。続いて、CPUは、生成した走行軌道に基づき、制動アクチュエータ41、モータジェネレータ51及び転舵アクチュエータ61に対する指令値を算出する(S17)。その後、CPUは、制動制御部42、駆動制御部52及び転舵制御部62に指令値を出力する(S18)。これにより、CPUは、車両10に付与される制動力、車両10に付与される駆動力及び車輪20の転舵角を調整できる。言い換えれば、走行軌道に基づいて、車両10の走行制御が実施される。
ステップS15において、3つの条件を満たす第1走行軌道Tr1を生成できないと判定した場合(S15:NO)、すなわち、目的地に向かう車両10の自動走行を継続できない場合、CPUは、第2走行軌道Tr2のための目標位置Ptを設定する(S19)。
ステップS19において、CPUは、車両10の前方にカーブが存在しているか否かを判定する。CPUは、車両10の前方にカーブが存在している場合であって、車両10が直線状をなす走路を走行中の場合、当該カーブの手前に目標位置Ptを設定する。CPUは、車両10の前方にカーブが存在していない場合であって、車両10が直線状をなす走路を走行中の場合、車両10の前方に目標位置Ptを設定する。一方、CPUは、車両10の前方にカーブが存在していない場合であって、車両10がカーブを走行中の場合、車両10が走行中のカーブ内に目標位置Ptを設定する。
また、CPUは、車両10の前方に退避エリアEPBが存在しているか否かを判定する。車両10の前方に退避エリアEPBが存在している場合、CPUは、退避エリアEPB内に目標位置Ptを設定する。一方、車両10の前方に退避エリアEPBが存在していない場合、CPUは、走路内に目標位置Ptを設定する。
続いて、CPUは、第2条件及び第3条件を満たす第2走行軌道Tr2であって目標位置Ptで車両10を停止させるための第2走行軌道Tr2を生成する(S20)。その後、CPUは、ステップS18に処理を移行する。
ところで、ステップS19で設定した目標位置Ptによっては、第2条件及び第3条件を満たす第2走行軌道Tr2を生成できない場合がある。例えば、ステップS20において、車両10の現在位置からカーブの入り口までの距離が制動距離未満であると、CPUは、カーブの手前の位置を目標位置Ptとする第2走行軌道Tr2を車両10のアベイラビリティの範囲内で生成できない可能性がある。また、ステップS20において、転舵アクチュエータ61に異常が発生していると、CPUは、退避エリアEPB内を目標位置Ptとする第2走行軌道Tr2を車両10のアベイラビリティの範囲内で生成できなくなる可能性がある。
このような場合には、CPUは、設定し直した目標位置Ptに基づき第2走行軌道Tr2を生成すればよい。つまり、CPUは、第2条件及び第3条件を満たす第2走行軌道Tr2であって目標位置Ptで車両10を停止させるための第2走行軌道Tr2を生成できるまで、ステップS19,S20の処理を繰り返し実施すればよい。こうした点で、ステップS20において、車両10がカーブの手前を走行している場合であっても、車両10のアベイラビリティによっては、当該カーブ内に目標位置Ptが設定される場合もあり得る。
以上説明した処理において、ステップS14の処理は「アベイラビリティ演算処理」に相当し、ステップS16の処理は「第1軌道生成処理」に相当し、ステップS19,S20の処理は「第2軌道生成処理」に相当している。
また、本実施形態において、制動アクチュエータ41、モータジェネレータ51及び転舵アクチュエータ61に対する電力の供給経路は冗長的に構成されることが好ましい。同様に、制御装置100と検出系70、監視系80及びナビゲーション装置90との間の通信経路並びに制御装置100と制動制御部42、駆動制御部52及び転舵制御部62との間の通信経路は冗長的に構成されることが好ましい。
<本実施形態の作用及び効果>
以下、図4~図6を参照して、第1走行軌道Tr1又は第2走行軌道Tr2に基づき車両10を自動走行させる場合について説明する。図4~図6に示す道路は、何れも走行車線及び対向車線を有する片道一車線の道路である。図4及び図5は、車両10がカーブの手前を自動走行中である状態を示し、図6は、車両10がカーブを自動走行中である状態を示している。
以下、図4~図6を参照して、第1走行軌道Tr1又は第2走行軌道Tr2に基づき車両10を自動走行させる場合について説明する。図4~図6に示す道路は、何れも走行車線及び対向車線を有する片道一車線の道路である。図4及び図5は、車両10がカーブの手前を自動走行中である状態を示し、図6は、車両10がカーブを自動走行中である状態を示している。
図4~図6に一点鎖線で示すように、3つの条件を満たす第1走行軌道Tr1が生成される場合には、車両10は、第1走行軌道Tr1に沿って自動走行する。つまり、車両10は、カーブを含む走路に沿って自動走行できる。
ここで、転舵アクチュエータ61の不調により、転舵アクチュエータ61の性能が低下する場合を想定する。この場合、車輪20の転舵角の調整範囲が低下することに起因して、車両10のアベイラビリティの範囲が狭くなる。すると、3つの条件を満たす第1走行軌道Tr1を生成することが不可能となる。その結果、図4~図6に一点鎖線で示すように、第2走行軌道Tr2が第1走行軌道Tr1の代わりに生成される。そして、車両10は、第2走行軌道Tr2に沿って自動走行した後に目標位置Ptで停止する。
図4に示すように、車両10の現在位置からカーブまでの間の走路に隣接する退避エリアEPBが存在する場合には、当該退避エリアEPB内を目標位置Ptとする第2走行軌道Tr2が生成される。こうして、車両10は、カーブの手前の退避エリアEPB内に停止する。その結果、停止した車両10が後続車両の走行の妨げになることが抑制される。
図5に示すように、車両10の現在位置からカーブまでの間の走路に隣接する退避エリアEPBが存在しない場合には、カーブの手前の走路内を目標位置Ptとする第2走行軌道Tr2が生成される。この場合、目標位置Ptは、走路の路肩寄りの位置であることが好ましい。こうして、車両10は、カーブの手前の走路内に停止する。その結果、停止した車両10が後続車両の走行の妨げになることが抑制される。なお、ここでいう「退避エリアEPBが存在しない場合」とは、実際に退避エリアEPBが存在しない場合と、実際には退避エリアEPBは存在するものの監視系80などの情報から退避エリアEPBの存在を確認できない場合と、を含む。
図6に示すように、車両10がカーブを走行中に第1走行軌道Tr1が生成できなくなる場合には、車両10の現在位置から近い位置を目標位置Ptとする第2走行軌道Tr2が生成される。この場合、目標位置Ptは、走路の路肩寄りの位置であることが好ましい。その結果、車両10は、速やかに停止する。なお、車両10がカーブの手前を走行中に第1走行軌道Tr1が生成できなくなる場合であって、カーブの手前の位置を目標位置Ptとする第2走行軌道Tr2を生成できない場合に、図6に示すような第2走行軌道Tr2が生成されることもある。
以上、転舵アクチュエータ61の不調によってアベイラビリティの範囲が狭くなることで3つの条件を満たす第1走行軌道Tr1を生成できなくなる事例について説明した。他の要因によって、3つの条件を満たす第1走行軌道Tr1を生成できない場合についても同様である。
制御装置100は、目的地に向けて車両10が安全に自動走行できる場合には計画走路に応じた第1走行軌道Tr1のみを生成する。そして、制御装置100は、目的地に向けて車両10が安全に自動走行できなくなる場合には、車両10を安全に停止させるための第2走行軌道Tr2を第1走行軌道Tr1に代えて生成する。したがって、制御装置100は、目的地に向けた車両10の自動走行を継続できなくなる場合には、なるべく安全な位置に車両10を停止させることができる。また、制御装置100は、第1走行軌道Tr1を生成できない場合に限って第2走行軌道Tr2を生成するようにしているため、第1走行軌道Tr1及び第2走行軌道Tr2の双方を常に生成する場合と比較して、制御負荷を軽減することができる。
<変更例>
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・車輪20と路面との間の摩擦係数が小さい場合には、車輪20と路面との間の摩擦係数が大きい場合よりも、車両10のアベイラビリティの範囲が狭くなりやすい。そこで、アベイラビリティ演算部103は、車輪20と路面との間の摩擦係数を用いて車両10のアベイラビリティを演算してもよい。例えば、制御装置100は、撮像装置81が撮像した路面の画像に基づいて車輪20と路面との間の摩擦係数を推定してもよい。
・軌道生成部104は、退避エリアEPBに関する情報を取得しなくてもよい。この場合、軌道生成部104は、3つの条件を満たす第1走行軌道Tr1を生成できなくなる場合、車両10の前方の走路内を目標位置Ptとする第2走行軌道Tr2を生成すればよい。
・軌道生成部104は、3つの条件を満たす第1走行軌道Tr1を生成できなくなる場合、退避エリアEPB及び走路の境界上に目標位置Ptを設定してもよい。この場合、車両10は、退避エリアEPB及び走路に跨って停止する。例えば、転舵アクチュエータ61の不調により、車両10のアベイラビリティの範囲が低下している場合には、退避エリアEPB及び走路の境界上に目標位置Ptが設定される可能性がある。
・制御装置100は、車両10がカーブを走行中である状況下において、3つの条件を満たす第1走行軌道Tr1を生成できなくなる場合には、目標位置Ptを設定することなく、車両10の制動を速やかに開始させるための第2走行軌道Tr2を生成してもよい。言い換えれば、制御装置100は、制動を最優先する第2走行軌道Tr2を生成してもよい。
・例えば、右輪及び左輪に付与する駆動力の大きさに差を設けたり、右輪及び左輪に付与する制動力の大きさに差を設けたりすると、車両10にヨーモーメントが発生する。そこで、制御装置100は、転舵アクチュエータ61が発揮できる性能の低下に応じた車両10のアベイラビリティの範囲の縮小を、制動アクチュエータ41及びモータジェネレータ51の作動で補ってもよい。
・制御装置100は、CPUとROMとを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。すなわち、装置は、以下(a)~(c)の何れかの構成であればよい。(a)コンピュータプログラムに従って各種処理を実行する一つ以上のプロセッサを備えていること。プロセッサは、CPU並びに、RAM及びROMなどのメモリを含んでいる。メモリは、処理をCPUに実行させるように構成されたプログラムコード又は指令を格納している。メモリ、すなわちコンピュータ可読媒体は、汎用又は専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含んでいる。(b)各種処理を実行する一つ以上の専用のハードウェア回路を備えていること。専用のハードウェア回路としては、例えば、特定用途向け集積回路、すなわちASIC又はFPGAを挙げることができる。なお、ASICは、「Application Specific Integrated Circuit」の略記である。FPGAは、「Field Programmable Gate Array」の略記である。(c)各種処理の一部をコンピュータプログラムに従って実行するプロセッサと、各種処理のうちの残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備えていること。
10…車両
40…制動装置
41…制動アクチュエータ(アクチュエータの一例)
42…制動制御部(制御部の一例)
50…駆動装置
51…モータジェネレータ(アクチュエータの一例)
52…駆動制御部(制御部の一例)
60…転舵装置
61…転舵アクチュエータ(アクチュエータの一例)
62…転舵制御部(制御部の一例)
70…検出系
80…監視系
90…ナビゲーション装置
100…制御装置(車両用制御装置)
101…走路決定部
102…走路形状取得部
103…アベイラビリティ演算部
104…軌道生成部
105…指令部
Tr1…第1走行軌道
Tr2…第2走行軌道
40…制動装置
41…制動アクチュエータ(アクチュエータの一例)
42…制動制御部(制御部の一例)
50…駆動装置
51…モータジェネレータ(アクチュエータの一例)
52…駆動制御部(制御部の一例)
60…転舵装置
61…転舵アクチュエータ(アクチュエータの一例)
62…転舵制御部(制御部の一例)
70…検出系
80…監視系
90…ナビゲーション装置
100…制御装置(車両用制御装置)
101…走路決定部
102…走路形状取得部
103…アベイラビリティ演算部
104…軌道生成部
105…指令部
Tr1…第1走行軌道
Tr2…第2走行軌道
Claims (6)
- 車両の走行に関わるアクチュエータを作動させることによって前記車両を自動走行させる際の前記車両の走行軌道を生成する走行軌道生成装置であって、
前記アクチュエータの作動によって前記車両が到達可能な範囲を示す前記車両のアベイラビリティを演算するアベイラビリティ演算部と、
現在位置よりも前記車両の前方の走路に沿って前記車両を走行させるための前記走行軌道である第1走行軌道を、前記アベイラビリティの範囲内で生成する軌道生成部と、を備え、
前記軌道生成部は、前記走路がカーブを含むときに、前記走路に沿った前記第1走行軌道を前記アベイラビリティの範囲内で生成できなくなる場合には、当該カーブの手前に目標位置を設定し、当該目標位置に前記車両を停止させるための前記走行軌道である第2走行軌道を前記アベイラビリティの範囲内で生成する
走行軌道生成装置。 - 前記走路に隣接するエリアであってかつ前記車両を停止させることのできるエリアを退避エリアとしたとき、
前記軌道生成部は、前記走路がカーブを含むときに、前記走路に沿った前記第1走行軌道を前記アベイラビリティの範囲内で生成できなくなる状況下において、前記現在位置から当該カーブまでの間に前記退避エリアが存在する場合には、前記退避エリア内に前記目標位置を設定する
請求項1に記載の走行軌道生成装置。 - 前記軌道生成部は、前記走路がカーブを含むときに、前記走路に沿った前記第1走行軌道を前記アベイラビリティの範囲内で生成できなくなる場合には、当該カーブよりも手前の前記走路内に前記目標位置を設定する
請求項1に記載の走行軌道生成装置。 - 前記軌道生成部は、前記車両がカーブを走行中であるときに、前記走路に沿った前記第1走行軌道を前記アベイラビリティの範囲内で生成できなくなる場合には、前記車両を停止させる前記第2走行軌道を前記アベイラビリティの範囲内で生成する
請求項1~請求項3の何れか一項に記載の走行軌道生成装置。 - 請求項1~請求項4の何れか一項に記載の走行軌道生成装置と、
前記走行軌道生成装置の前記軌道生成部によって生成された前記走行軌道に基づき、前記アクチュエータに対する指令値を算出し、前記指令値を前記アクチュエータの制御部に出力することによって前記車両を自動走行させる指令部と、を備える
車両用制御装置。 - 車両の走行に関わるアクチュエータを作動させることによって前記車両を自動走行させる際の前記車両の走行軌道を生成する走行軌道生成プログラムであって、
前記アクチュエータの作動によって前記車両が到達可能な範囲を示す前記車両のアベイラビリティを演算するアベイラビリティ演算処理と、
現在位置よりも前記車両の前方の走路に沿って前記車両を走行させるための前記走行軌道である第1走行軌道を、前記アベイラビリティの範囲内で生成する第1軌道生成処理と、
前記走路がカーブを含む場合であって、かつ、前記第1軌道生成処理にて前記走路に沿った前記第1走行軌道を生成できない場合において、当該カーブの手前に目標位置を設定し、当該目標位置に前記車両を停止させるための前記走行軌道である第2走行軌道を前記アベイラビリティの範囲内で生成する第2軌道生成処理と、を前記車両のコンピュータに実行させる
走行軌道生成プログラム。
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