JP2023140801A - 運転支援装置及びコンピュータプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】通路から駐車スペースへ進入するために必要となる具体的な走行軌道を生成可能とし、従来に比べてより適切な走行軌道に基づく運転支援を行うことを可能にした運転支援装置及びコンピュータプログラムを提供する。【解決手段】車両が駐車場で駐車を行う場合に、駐車場内において車両が選択し得る経路を示したネットワークである駐車場内ネットワークを取得し、車両の駐車対象となる駐車スペースと駐車場内ネットワークとの間を繋ぐ線分の長さと、線分が接続する接続点での駐車スペースに対する駐車場内ネットワークの角度と、に基づいて、駐車場内ネットワークから駐車スペースへと進入する進入軌道を生成し、駐車場内ネットワークを用いて生成された駐車場の入口から進入軌道の開始点までの車両の走行軌道に進入軌道を組み合わせて駐車場の入口から駐車スペースまでの車両の走行軌道を生成し、走行軌道に基づく運転支援を行うように構成する。【選択図】図12

Description

本発明は、駐車場内での車両の運転を支援する運転支援装置及びコンピュータプログラムに関する。
車両が目的地へと移動する場合には、一般的に目的地に付属する駐車場或いは目的地の周辺にある駐車場まで移動して車両を駐車し、駐車場内で車両を駐車した駐車スペースから目的地となる地点まで徒歩等で移動することにより移動が完了する。ここで、そのような目的地までの移動を支援する場合において、特に駐車場内での車両の走行は道路の走行と比べて走行する距離は短いものの車両が取り得る走行軌道の候補が多く、その中から最適な走行軌道を選択するのは困難であった。
そこで、例えば特開2010-117864号公報では、駐車場内で車両が走行可能な経路をノードとリンクによりネットワーク化し、ネットワークを用いて駐車場の出入口から駐車場内で駐車候補となる駐車スペースまでの推奨される経路を探索する技術について開示されている。
特開2010-117864号公報(段落0028-0029、図3)
ここで、上記特許文献1に開示されたネットワークでは、車両が駐車可能な駐車スペースの中央にノードを設定し、駐車場内の通路と駐車スペースに設定されたノードとの間を最短距離の直線からなるリンクで直角に繋いでいる。このようなネットワークによって探索される経路は、駐車スペースまでの道筋(どの通路を通ってどの駐車スペースに駐車するか)を示すのみであって実際に車両が駐車スペースへ駐車するために必要となる具体的な走行軌道までは提示することはできなかった。
また、上記特許文献1では具体的な走行軌道を考慮しないことから、例えば駐車場の入口からは近いが駐車スペースへの進入に複数回の切り返し等の複雑な駐車操作が必要となる駐車スペースと、駐車場の入口からは遠いが駐車スペースへの進入が容易な駐車スペースとがあった場合に両者を適切に比較できず、駐車場内の推奨経路を探索することが難しい問題もある。
本発明は前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、駐車場内ネットワークと駐車スペースとの間の距離と角度の関係に基づいて、通路から駐車スペースへ進入するために必要となる具体的な走行軌道を生成可能とし、従来に比べてより適切な走行軌道に基づく運転支援を行うことを可能にした運転支援装置及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
前記目的を達成するため本発明に係る第1の運転支援装置は、車両が駐車場で駐車を行う場合に、前記駐車場内において車両が選択し得る経路を示したネットワークである駐車場内ネットワークを取得する駐車場内ネットワーク取得手段と、駐車場に設けられた駐車スペースの配置情報を取得する駐車スペース情報取得手段と、車両の駐車対象となる前記駐車スペースと前記駐車場内ネットワークとの間を繋ぐ線分の長さと、前記線分が接続する接続点での前記駐車スペースに対する前記駐車場内ネットワークの角度と、に基づいて、前記駐車場内ネットワークから前記駐車スペースへと進入する進入軌道を生成する進入軌道生成手段と、前記駐車場内ネットワークを用いて駐車場の入口から前記進入軌道の開始点までの車両の走行軌道を生成するとともに前記進入軌道を組み合わせて駐車場の入口から前記駐車スペースまでの車両の走行軌道を生成する走行軌道生成手段と、前記走行軌道に基づく運転支援を行う運転支援手段と、を有する。
また、本発明に係る第2の運転支援装置は、車両が駐車する駐車場から退出する場合に、前記駐車場内において車両が選択し得る経路を示したネットワークである駐車場内ネットワークを取得する駐車場内ネットワーク取得手段と、駐車場において車両が駐車された駐車スペースの配置情報を取得する駐車スペース情報取得手段と、車両が駐車された前記駐車スペースと前記駐車場内ネットワークとの間を繋ぐ線分の長さと、前記線分が接続する接続点での前記駐車スペースに対する前記駐車場内ネットワークの角度と、に基づいて、前記駐車スペースから前記駐車場内ネットワークへと退出する退出軌道を生成する退出軌道生成手段と、前記駐車場内ネットワークを用いて前記退出軌道の終了点から駐車場の出口までの車両の走行軌道を生成するとともに前記退出軌道を組み合わせて前記駐車スペースから駐車場の出口までの車両の走行軌道を生成する走行軌道生成手段と、前記走行軌道に基づく運転支援を行う運転支援手段と、を有する。
また、本発明に係るコンピュータプログラムは、車両において実施する運転支援に用いる支援情報を生成するプログラムである。具体的には、コンピュータを、車両が駐車場で駐車を行う場合に、前記駐車場内において車両が選択し得る経路を示したネットワークである駐車場内ネットワークを取得する駐車場内ネットワーク取得手段と、駐車場に設けられた駐車スペースの配置情報を取得する駐車スペース情報取得手段と、車両の駐車対象となる前記駐車スペースと前記駐車場内ネットワークとの間を繋ぐ線分の長さと、前記線分が接続する接続点での前記駐車スペースに対する前記駐車場内ネットワークの角度と、に基づいて、前記駐車場内ネットワークから前記駐車スペースへと進入する進入軌道を生成する進入軌道生成手段と、前記駐車場内ネットワークを用いて駐車場の入口から前記進入軌道の開始点までの車両の走行軌道を生成するとともに前記進入軌道を組み合わせて駐車場の入口から前記駐車スペースまでの車両の走行軌道を生成する走行軌道生成手段と、前記走行軌道に基づく運転支援を行う運転支援手段と、して機能させる。
前記構成を有する本発明に係る第1の運転支援装置及びコンピュータプログラムによれば、駐車場内ネットワークと駐車スペースとの間の距離と角度の関係に基づいて、通路から駐車スペースへ進入するために必要となる具体的な走行軌道を生成することが可能となる。そして、駐車場内ネットワークを用いて生成された走行軌道と組み合わせることによって、従来に比べてより適切な走行軌道に基づく運転支援を行うことが可能となる。
また、第2の運転支援装置によれば、駐車場内ネットワークと駐車スペースとの間の距離と角度の関係に基づいて、駐車スペースから通路へ退出するために必要となる具体的な走行軌道を生成することが可能となる。そして、駐車場内ネットワークを用いて生成された走行軌道と組み合わせることによって、従来に比べてより適切な走行軌道に基づく運転支援を行うことが可能となる。
本実施形態に係る運転支援システムを示した概略構成図である。 本実施形態に係る運転支援システムの構成を示したブロック図である。 本実施形態に係るナビゲーション装置を示したブロック図である。 本実施形態に係る自動運転支援プログラムのフローチャートである。 車両を駐車する駐車場内に構築された駐車場内ネットワークの一例を示した図である。 駐車位置候補に対して設定される接続点を示した図である。 接続点までの走行経路の例を示した図である。 高精度地図情報の取得されるエリアを示した図である。 動的走行軌道の算出方法について説明した図である。 静的走行軌道生成処理のサブ処理プログラムのフローチャートである。 駐車場内の走行軌道の候補から除外される例を示した図である。 接続点までの走行軌道と駐車スペースに進入する為の進入軌道の一例を示した図である。 進入軌道との組み合わせによって生成される走行軌道の候補の一例を示した図である。 接続点までの走行軌道と駐車スペースに進入する為の進入軌道の一例を示した図である。 進入軌道との組み合わせによって生成される走行軌道の候補の一例を示した図である。 条件付き走行禁止領域を走行する走行軌道の例を示した図である。 目的地の駐車場までの走行経路の一例を示した図である。 図17に示す走行経路に対して構築されたレーンネットワークの一例を示した図である。 進入道路から駐車場へと進入する際に推奨される走行軌道を示した図である。 進入軌道生成処理のサブ処理プログラムのフローチャートである。 駐車スペースと駐車場内ネットワークとの間の距離と角度の関係を示した図である。 駐車スペースと駐車場内ネットワークとの間の距離と角度の関係を示した図である。 パターン1に基づいて生成される進入軌道(退出軌道)を示した図である。 パターン2に基づいて生成される進入軌道(退出軌道)を示した図である。 パターン3に基づいて生成される進入軌道(退出軌道)を示した図である。 パターン4に基づいて生成される進入軌道(退出軌道)を示した図である。 パターン5に基づいて生成される進入軌道(退出軌道)を示した図である。
以下、本発明に係る運転支援装置をナビゲーション装置1に具体化した一実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。先ず、本実施形態に係るナビゲーション装置1を含む運転支援システム2の概略構成について図1及び図2を用いて説明する。図1は本実施形態に係る運転支援システム2を示した概略構成図である。図2は本実施形態に係る運転支援システム2の構成を示したブロック図である。
図1に示すように、本実施形態に係る運転支援システム2は、情報配信センタ3が備えるサーバ装置4と、車両5に搭載されて車両5の自動運転に関する各種支援を行うナビゲーション装置1と、を基本的に有する。また、サーバ装置4とナビゲーション装置1は通信ネットワーク網6を介して互いに電子データを送受信可能に構成されている。尚、ナビゲーション装置1の代わりに、車両5に搭載された他の車載器や車両5に関する制御を行う車両制御装置を用いても良い。
ここで、車両5はユーザの運転操作に基づいて走行する手動運転走行に加えて、ユーザの運転操作によらず車両が予め設定された経路や道なりに沿って自動的に走行を行う自動運転支援による支援走行が可能な車両とする。
また、自動運転支援は全ての道路区間に対して行っても良いし、特定の道路区間(例えば境界にゲート(有人無人、有料無料は問わない)が設けられた高速道路)を車両が走行する間のみ行う構成としても良い。以下の説明では車両の自動運転支援が行われる自動運転区間は、一般道や高速道路を含む全ての道路区間に加えて駐車場も含むこととし、車両が走行を開始してから走行を終了するまで(車両を駐車するまで)の間において基本的に自動運転支援が行われるとして説明する。但し、車両が自動運転区間を走行する場合には必ず自動運転支援が行われるのではなく、ユーザにより自動運転支援を行うことが選択され(例えば自動運転開始ボタンをONする)、且つ自動運転支援による走行を行わせることが可能と判定された状況でのみ行うのが望ましい。一方で、車両5は自動運転支援による支援走行のみ可能な車両としても良い。
そして、自動運転支援における車両制御では、例えば、車両の現在位置、車両が走行する車線、周辺の障害物の位置を随時検出し、後述のようにナビゲーション装置1で生成された走行軌道に沿って、同じく生成された速度計画に従った速度で走行するようにステアリング、駆動源、ブレーキ等の車両制御が自動で行われる。尚、本実施形態の自動運転支援による支援走行では、車線変更や右左折や駐車操作についても上記自動運転支援による車両制御を行うことにより走行するが、車線変更や右左折や駐車操作等の特殊な走行については自動運転支援による走行は行わずに手動運転により行う構成としても良い。
一方、ナビゲーション装置1は、車両5に搭載され、ナビゲーション装置1が有する地図データ或いは外部から取得した地図データに基づいて自車位置周辺の地図を表示したり、ユーザの目的地の入力を行ったり、地図画像上において車両の現在位置を表示したり、設定された案内経路に沿った移動案内を行う車載機である。本実施形態では特に自動運転支援による支援走行を車両が行う場合に、自動運転支援に関する各種支援情報を生成する。支援情報としては例えば車両の走行が推奨される走行軌道(推奨される車線移動態様を含む)、目的地において車両を駐車する駐車位置の選択、走行する際の車速を示す速度計画等がある。尚、ナビゲーション装置1の詳細については後述する。
また、サーバ装置4は、ナビゲーション装置1の要求に応じて経路探索の実行を行う。具体的には、ナビゲーション装置1からサーバ装置4へと出発地や目的地等の経路探索に必要な情報が経路探索要求とともに送信される(但し、再探索の場合には目的地に関する情報は必ずしも送信する必要は無い)。そして経路探索要求を受信したサーバ装置4は、サーバ装置4の有する地図情報を用いて経路探索を行い、出発地から目的地までの推奨経路を特定する。その後、特定された推奨経路を要求元のナビゲーション装置1へと送信する。そして、ナビゲーション装置1は受信した推奨経路に関する情報をユーザに提供したり、推奨経路を使って後述のように自動運転支援に関する各種支援情報を生成することも可能である。
更に、サーバ装置4は、上記経路探索に用いる通常の地図情報とは別に、より精度の高い地図情報である高精度地図情報と施設情報を有している。高精度地図情報は、例えば道路のレーン形状(車線単位の道路形状や曲率、車線幅等)と道路に描かれた区画線(車道中央線、車線境界線、車道外側線、誘導線等)に関する情報が含まれる。また、その他に交差点に関する情報等も含まれる。一方、施設情報は、地図情報に含まれる施設に関する情報とは別に格納される施設に関するより詳細な情報であり、例えば施設のフロアマップ、駐車場の入口に関する情報、駐車場が備える通路や駐車スペースの配置情報、駐車スペースを区画する区画線の情報、駐車場の入口と車線との接続関係を示す接続情報等が含まれる。そして、サーバ装置4はナビゲーション装置1からの要求に応じて高精度地図情報や施設情報を配信し、ナビゲーション装置1はサーバ装置4から配信された高精度地図情報や施設情報を用いて後述のように自動運転支援に関する各種支援情報を生成する。尚、高精度地図情報は基本的に道路(リンク)とその周辺のみを対象とした地図情報であるが、道路周辺以外のエリアについても含む地図情報としても良い。
但し、上述した経路探索処理については必ずしもサーバ装置4で行う必要は無く、地図情報を有するナビゲーション装置1であればナビゲーション装置1で行っても良い。また、高精度地図情報や施設情報についてもサーバ装置4から配信されるのではなくナビゲーション装置1が予め有するようにしても良い。
また、通信ネットワーク網6は全国各地に配置された多数の基地局と、各基地局を管理及び制御する通信会社とを含み、基地局及び通信会社を有線(光ファイバー、ISDN等)又は無線で互いに接続することにより構成されている。ここで、基地局はナビゲーション装置1との通信をするトランシーバー(送受信機)とアンテナを有する。そして、基地局は通信会社の間で無線通信を行う一方、通信ネットワーク網6の末端となり、基地局の電波が届く範囲(セル)にあるナビゲーション装置1の通信をサーバ装置4との間で中継する役割を持つ。
続いて、運転支援システム2におけるサーバ装置4の構成について図2を用いてより詳細に説明する。サーバ装置4は、図2に示すようにサーバ制御部11と、サーバ制御部11に接続された情報記録手段としてのサーバ側地図DB12と、高精度地図DB13と、施設DB14と、サーバ側通信装置15とを備える。
サーバ制御部11は、サーバ装置4の全体の制御を行う制御ユニット(MCU、MPU等)であり、演算装置及び制御装置としてのCPU21、並びにCPU21が各種の演算処理を行うにあたってワーキングメモリとして使用されるRAM22、制御用のプログラム等が記録されたROM23、ROM23から読み出したプログラムを記憶するフラッシュメモリ24等の内部記憶装置を備えている。尚、サーバ制御部11は、後述のナビゲーション装置1のECUとともに処理アルゴリズムとしての各種手段を有する。
一方、サーバ側地図DB12は、外部からの入力データや入力操作に基づいて登録された最新のバージョンの地図情報であるサーバ側地図情報が記憶される記憶手段である。ここで、サーバ側地図情報は、道路網を始めとして経路探索、経路案内及び地図表示に必要な各種情報から構成されている。例えば、道路網を示すノード及びリンクを含むネットワークデータ、道路(リンク)に関するリンクデータ、ノード点に関するノードデータ、各交差点に関する交差点データ、施設等の地点に関する地点データ、地図を表示するための地図表示データ、経路を探索するための探索データ、地点を検索するための検索データ等からなる。
また、高精度地図DB13は、上記サーバ側地図情報よりも精度の高い地図情報である高精度地図情報16が記憶される記憶手段である。高精度地図情報16は、特に車両が走行対象となる道路に関してより詳細な情報を格納した地図情報であり、本実施形態では例えば道路に関してはレーン形状(車線単位の道路形状や曲率、車線幅等)と道路に描かれた区画線(車道中央線、車線境界線、車道外側線、誘導線等)に関する情報が含まれる。更に、道路の勾(こう)配、カント、バンク、合流区間、車線数の減少する箇所、幅員の狭くなる箇所、踏切等を表すデータが、コーナに関して、曲率半径、交差点、T字路、コーナの入口及び出口等を表すデータが、道路属性に関して、降坂路、登坂路等を表すデータが、道路種別に関して、国道、県道、細街路等の一般道のほか、高速自動車国道、都市高速道路、自動車専用道路、一般有料道路、有料橋等の有料道路を表すデータがそれぞれ記録される。特に本実施形態では、道路の車線数に加えて、車線毎の進行方向の通行区分や道路の繋がり(具体的には、交差点の通過前の道路に含まれる車線と交差点の通過後の道路に含まれる車線との対応関係)を特定する情報についても記憶されている。更に、道路に設定されている制限速度についても記憶されている。
一方、施設DB14は、上記サーバ側地図情報に格納される施設に関する情報よりも、より詳細な施設に関する情報が記憶される記憶手段である。具体的には、施設情報17として特に車両の駐車対象となる駐車場(施設に付随する駐車場も独立型の駐車場も含む)について、駐車場の出入口の位置を特定する情報、駐車場内の駐車スペースの配置を特定する情報、駐車スペースを区画する区画線に関する情報、車両や歩行者が通行可能な通路に関する情報、駐車場内の横断歩道、歩行者の為に設けられた通行スペースに関する情報が含まれる。駐車場以外の施設に関しては施設のフロアマップを特定する情報が含まれる。フロアマップには、例えば出入口、通路、階段、エレベーター、エスカレーターの位置を特定する情報が含まれる。また、複数のテナントを有する複合型商業施設では入居する各テナントの位置を特定する情報が含まれる。施設情報17は特に駐車場や施設を3Dモデルによって生成した情報としても良い。更に、施設DB14には、駐車場の入口に面した進入道路に含まれる車線と駐車場の入口との間の接続関係を示す接続情報18と、進入道路と駐車場の入口との間において車両の通行可能な領域を特定する道路外形状情報19についても含まれる。施設DB14に格納される各情報の詳細については後述する。
尚、高精度地図情報16は基本的に道路(リンク)とその周辺のみを対象とした地図情報であるが、道路周辺以外のエリアについても含む地図情報としても良い。また、図2に示す例ではサーバ側地図DB12に格納されるサーバ側地図情報と高精度地図DB13や施設DB14に格納される情報は異なる地図情報としているが、高精度地図DB13や施設DB14に格納される情報はサーバ側地図情報の一部としても良い。また、高精度地図DB13と施設DB14は分けずに一のデータベースとしても良い。
一方、サーバ側通信装置15は各車両5のナビゲーション装置1と通信ネットワーク網6を介して通信を行う為の通信装置である。また、ナビゲーション装置1以外にインターネット網や、交通情報センタ、例えば、VICS(登録商標:Vehicle Information and Communication System)センタ等から送信された渋滞情報、規制情報、交通事故情報等の各情報から成る交通情報の受信についても可能である。
次に、車両5に搭載されたナビゲーション装置1の概略構成について図3を用いて説明する。図3は本実施形態に係るナビゲーション装置1を示したブロック図である。
図3に示すように本実施形態に係るナビゲーション装置1は、ナビゲーション装置1が搭載された車両の現在位置を検出する現在位置検出部31と、各種のデータが記録されたデータ記録部32と、入力された情報に基づいて、各種の演算処理を行うナビゲーションECU33と、ユーザからの操作を受け付ける操作部34と、ユーザに対して車両周辺の地図やナビゲーション装置1で設定されている案内経路(車両の走行予定経路)に関する情報等を表示する液晶ディスプレイ35と、経路案内に関する音声ガイダンスを出力するスピーカ36と、記憶媒体であるDVDを読み取るDVDドライブ37と、プローブセンタやVICSセンタ等の情報センタとの間で通信を行う通信モジュール38と、を有する。また、ナビゲーション装置1はCAN等の車載ネットワークを介して、ナビゲーション装置1の搭載された車両に対して設置された車外カメラ39や各種センサが接続されている。更に、ナビゲーション装置1の搭載された車両に対する各種制御を行う車両制御ECU40とも双方向通信可能に接続されている。
以下に、ナビゲーション装置1が有する各構成要素について順に説明する。
現在位置検出部31は、GPS41、車速センサ42、ステアリングセンサ43、ジャイロセンサ44等からなり、現在の車両の位置、方位、車両の走行速度、現在時刻等を検出することが可能となっている。ここで、特に車速センサ42は、車両の移動距離や車速を検出する為のセンサであり、車両の駆動輪の回転に応じてパルスを発生させ、パルス信号をナビゲーションECU33に出力する。そして、ナビゲーションECU33は発生するパルスを計数することにより駆動輪の回転速度や移動距離を算出する。尚、上記4種類のセンサをナビゲーション装置1が全て備える必要はなく、これらの内の1又は複数種類のセンサのみをナビゲーション装置1が備える構成としても良い。
また、データ記録部32は、外部記憶装置及び記録媒体としてのハードディスク(図示せず)と、ハードディスクに記録された地図情報DB45やキャッシュ46や所定のプログラム等を読み出すとともにハードディスクに所定のデータを書き込む為のドライバである記録ヘッド(図示せず)とを備えている。尚、データ記録部32をハードディスクの代わりにフラッシュメモリやメモリーカードやCDやDVD等の光ディスクを有しても良い。また、本実施形態では上述したようにサーバ装置4において目的地までの経路を探索するので、地図情報DB45については省略しても良い。地図情報DB45を省略した場合であっても、必要に応じてサーバ装置4から地図情報を取得することも可能である。
ここで、地図情報DB45は、例えば、道路(リンク)に関するリンクデータ、ノード点に関するノードデータ、経路の探索や変更に係る処理に用いられる探索データ、施設に関する施設データ、地図を表示するための地図表示データ、各交差点に関する交差点データ、地点を検索するための検索データ等が記憶された記憶手段である。
一方、キャッシュ46は、過去にサーバ装置4から配信された高精度地図情報16、施設情報17、接続情報18、道路外形状情報19が保管される記憶手段である。保管する期間は適宜設定可能であるが、例えば記憶されてから所定期間(例えば1カ月)としても良いし、車両のACC電源(accessory power supply)がOFFされるまでとしても良い。また、キャッシュ46に格納されるデータ量が上限となった後に古いデータから順次削除するようにしても良い。そして、ナビゲーションECU33は、キャッシュ46に格納された高精度地図情報16、施設情報17、接続情報18、道路外形状情報19を用いて、自動運転支援に関する各種支援情報を生成する。詳細については後述する。
一方、ナビゲーションECU(エレクトロニック・コントロール・ユニット)33は、ナビゲーション装置1の全体の制御を行う電子制御ユニットであり、演算装置及び制御装置としてのCPU51、並びにCPU51が各種の演算処理を行うにあたってワーキングメモリとして使用されるとともに、経路が探索されたときの経路データ等が記憶されるRAM52、制御用のプログラムのほか、後述の自動運転支援プログラム(図4参照)等が記録されたROM53、ROM53から読み出したプログラムを記憶するフラッシュメモリ54等の内部記憶装置を備えている。尚、ナビゲーションECU33は、処理アルゴリズムとしての各種手段を有する。例えば、駐車場内ネットワーク取得手段は、車両が駐車場で駐車を行う場合に、駐車場内において車両が選択し得る経路を示したネットワークである駐車場内ネットワークを取得する。駐車スペース情報取得手段は、駐車場に設けられた駐車スペースの配置情報を取得する。進入軌道生成手段は、車両の駐車対象となる駐車スペースと駐車場内ネットワークとの間を繋ぐ線分の長さと、駐車スペースに対する線分が接続する接続点の駐車場内ネットワークの角度と、に基づいて、駐車場内ネットワークから駐車スペースへと進入する進入軌道を生成する。走行軌道生成手段は、駐車場内ネットワークを用いて駐車場の入口から進入軌道の開始点までの車両の走行軌道を生成するとともに進入軌道を組み合わせて駐車場の入口から駐車スペースまでの車両の走行軌道を生成する。運転支援手段は、生成された走行軌道に基づく運転支援を行う。
操作部34は、走行開始地点としての出発地及び走行終了地点としての目的地を入力する際等に操作され、各種のキー、ボタン等の複数の操作スイッチ(図示せず)を有する。そして、ナビゲーションECU33は、各スイッチの押下等により出力されるスイッチ信号に基づき、対応する各種の動作を実行すべく制御を行う。尚、操作部34は液晶ディスプレイ35の前面に設けたタッチパネルを有しても良い。また、マイクと音声認識装置を有しても良い。
また、液晶ディスプレイ35には、道路を含む地図画像、交通情報、操作案内、操作メニュー、キーの案内、案内経路(走行予定経路)に沿った案内情報、ニュース、天気予報、時刻、メール、テレビ番組等が表示される。尚、液晶ディスプレイ35の代わりに、HUDやHMDを用いても良い。
また、スピーカ36は、ナビゲーションECU33からの指示に基づいて案内経路(走行予定経路)に沿った走行を案内する音声ガイダンスや、交通情報の案内を出力する。
また、DVDドライブ37は、DVDやCD等の記録媒体に記録されたデータを読み取り可能なドライブである。そして、読み取ったデータに基づいて音楽や映像の再生、地図情報DB45の更新等が行われる。尚、DVDドライブ37に替えてメモリーカードを読み書きする為のカードスロットを設けても良い。
また、通信モジュール38は、交通情報センタ、例えば、VICSセンタやプローブセンタ等から送信された交通情報、プローブ情報、天候情報等を受信する為の通信装置であり、例えば携帯電話機やDCMが該当する。また、車車間で通信を行う車車間通信装置や路側機との間で通信を行う路車間通信装置も含む。また、サーバ装置4で探索された経路情報や高精度地図情報16、施設情報17、接続情報18、道路外形状情報19をサーバ装置4との間で送受信するのにも用いられる。
また、車外カメラ39は、例えばCCD等の固体撮像素子を用いたカメラにより構成され、車両のフロントバンパの上方に取り付けられるとともに光軸方向を水平より所定角度下方に向けて設置される。そして、車外カメラ39は、車両が自動運転区間を走行する場合において、車両の進行方向前方を撮像する。また、ナビゲーションECU33は撮像された撮像画像に対して画像処理を行うことによって、車両が走行する道路に描かれた区画線や周辺の他車両等の障害物を検出し、検出結果に基づいて自動運転支援に関する各種支援情報を生成する。例えば、障害物を検出した場合には、障害物を回避或いは追従して走行する新たな走行軌道を生成する。尚、車外カメラ39は車両前方以外に後方や側方に配置するように構成しても良い。また、障害物を検出する手段としてはカメラの代わりにミリ波レーダやレーザセンサ等のセンサや車車間通信や路車間通信を用いても良い。
また、車両制御ECU40は、ナビゲーション装置1が搭載された車両の制御を行う電子制御ユニットである。また、車両制御ECU40にはステアリング、ブレーキ、アクセル等の車両の各駆動部と接続されており、本実施形態では特に車両において自動運転支援が開始された後に、各駆動部を制御することにより車両の自動運転支援を実施する。また、自動運転支援中にユーザによってオーバーライドが行われた場合には、オーバーライドが行われたことを検出する。
ここで、ナビゲーションECU33は、走行開始後にCANを介して車両制御ECU40に対してナビゲーション装置1で生成された自動運転支援に関する各種支援情報を送信する。そして、車両制御ECU40は受信した各種支援情報を用いて走行開始後の自動運転支援を実施する。支援情報としては例えば車両の走行が推奨される走行軌道、走行する際の車速を示す速度計画等がある。
続いて、上記構成を有する本実施形態に係るナビゲーション装置1においてCPU51が実行する自動運転支援プログラムについて図4に基づき説明する。図4は本実施形態に係る自動運転支援プログラムのフローチャートである。ここで、自動運転支援プログラムは、車両のACC電源(accessory power supply)がONされた後であって自動運転支援による車両の走行が開始された場合に実行され、ナビゲーション装置1で生成された支援情報に従って自動運転支援による支援走行を実施するプログラムである。また、以下の図4、図10及び図20にフローチャートで示されるプログラムは、ナビゲーション装置1が備えているRAM52やROM53に記憶されており、CPU51により実行される。
先ず、自動運転支援プログラムではステップ(以下、Sと略記する)1において、CPU51は、ユーザが移動目標とする目的地を取得する。基本的に目的地はナビゲーション装置1において受け付けたユーザの操作により設定される。尚、目的地は駐車場であっても良いし、駐車場以外の地点であっても良い。但し、駐車場以外の地点が目的地である場合には、目的地においてユーザが駐車を行う駐車場についても併せて取得する。目的地に専用の駐車場や提携の駐車場がある場合には、その駐車場をユーザが駐車を行う駐車場とする。一方で、専用の駐車場や提携の駐車場がない場合には、目的地の周辺にある駐車場をユーザが駐車を行う駐車場とする。尚、駐車場の候補が複数ある場合には、候補となる全ての駐車場をユーザが駐車を行う駐車場として取得しても良いし、ユーザが選択したいずれかの駐車場をユーザが駐車を行う駐車場として取得しても良い。
次に、S2においてCPU51は、前記S1で取得したユーザが駐車を行う駐車場内においてユーザが駐車を行うのに推奨される駐車位置(駐車スペース)の候補を取得する。具体的には、サーバ装置4からユーザが駐車を行う駐車場に設けられた駐車スペースの配置情報を取得するとともに、更に駐車場を管理するサーバから空き状態にある駐車スペースの情報を取得し、駐車場内で空き状態にある駐車スペースの内から、ユーザにとって停車し易い駐車スペース(例えば駐車場の入口から近い駐車スペース、目的地の入口に近い駐車スペース、左右に他車両が駐車していない駐車スペースなど)をユーザが駐車を行うのに推奨される駐車位置の候補として決定する。尚、駐車場内で空き状態にある全ての駐車スペースを駐車位置の候補としても良い。
続いて、S3においてCPU51は、サーバ装置4から取得した施設情報17を用いてユーザが駐車を行う駐車場内を対象として道路と同様にリンク及びノードの構築(駐車場内ネットワークの構築)を行う。施設情報17には、駐車場の出入口の位置を特定する情報、駐車場内の駐車スペースの配置を特定する情報、駐車スペースを区画する区画線に関する情報、車両や歩行者が通行可能な通路に関する情報、横断歩道、歩行者の為に設けられた通行スペースに関する情報等を含んでいる。但し、施設情報17は特に駐車場を3Dモデルによって生成した情報としても良い。それらの情報を用いて駐車場において車両が選択し得る経路を特定し、駐車場内ネットワークの構築が行われる。但し、サーバ装置4は予め全国の駐車場毎に上記駐車場内ネットワークを構築しておき、前記S3ではCPU51はサーバ装置4から該当する駐車場内ネットワークを取得するようにしても良い。
ここで、前記S3において駐車場に対して構築される駐車場内ネットワークの一例について図5に示す。図5に示すように駐車場ノード58は駐車場の出入口と、車両が通行可能な通路が交差する交差点及び車両が通行可能な通路の曲がり角(即ち通路同士の接続点)、通路の終点に夫々設定される。一方で駐車場リンク59は駐車場ノード58間の車両が通行可能な通路に対して設定される。基本的には通路の中央に対して設定される。尚、駐車場リンク59が横断歩道や歩行者の為に設けられた通行スペース等の歩行者がいない場合には車両の通過が許可される領域を跨ぐことは許容される。また、駐車場リンク59は車両が駐車場内の通路を通行可能な方向を特定する情報についても有しており、例えば図5では駐車場内の通路を時計回りにのみ通行可能な例を示している。
更に、CPU51は、車両の現在位置が特に駐車場内にあって目的地が駐車場の外にある場合については、車両が現在位置する駐車場についても同様にして図5に示すような駐車場内ネットワークの構築を行う。
その後、S4においてCPU51は、前記S3で構築された駐車場内ネットワークに含まれる駐車場リンク59の内、前記S2で取得された駐車位置候補から最も近いリンク(以下、最近リンクという)を取得する。例えば、図6に示すように駐車スペース60が推奨駐車位置である場合には、駐車スペース60に対して正面の接する位置にある通路(リンクA)が最近リンクとして取得されることとなる。
更に、S5においてCPU51は、駐車位置候補となる駐車スペース(特に駐車スペースの中心とするが必ずしも中心でなくても良い)と前記S4で取得された最近リンクとの間を最短距離で繋ぐ線分を算出し、その線分と最近リンクが接続する接続点を算出する。例えば、図6に示すように駐車スペース60が推奨駐車位置である場合には、駐車スペース60に対して正面の接する位置にある通路(リンクA)が最近リンクとなり、駐車スペース60の中心とリンクAとの間を最短距離で繋ぐ線分61を算出し、更に線分61がリンクAと接続する接続点62について算出される。また、CPU51は最近リンクと隣接するリンク(以下、隣接リンクという)についても同様にして線分と接続点を算出する。例えば、図6に示す例ではリンクAと隣接するリンクBに対しても同様にして線分63が算出され、線分63がリンクBと接続する接続点64について算出される。
尚、前記S5で算出される接続点は、駐車場内ネットワークから駐車位置候補である駐車スペースへと進入する進入軌道の候補を生成する際の基準となる地点である(但し、後述のように接続点から進入軌道が開始されるとは限らない)。従って、例えば図6に示す例では駐車スペース60へと進入する際にリンクAの接続点62付近から進入する軌道と、リンクBの接続点64付近から進入する軌道とが進入軌道の候補として算出されることとなり、算出された進入軌道の候補の内から最終的な進入軌道が決定されることとなる(S8)。一方、リンクAと隣接する隣接リンクとしてはリンクCやリンクDも存在するが、リンクCやリンクDは駐車位置候補である駐車スペース60から離れすぎており、それらのリンクからリンクAを経由せずに駐車スペース60へ進入する軌道が採用されることは基本的にあり得ないので接続点は設定しないこととする。但し、駐車スペース60からの距離に関係なく全ての隣接リンクに対して接続点を設定しても良い。更に最近リンクに隣接するリンクに限らず駐車位置候補から所定距離以内にある全てのリンクを対象に接続点を設定しても良い。尚、駐車位置候補が複数ある場合については駐車位置候補毎に前記S4及びS5の処理を行う。
更に、CPU51は、車両の現在位置が特に駐車場内のいずれかの駐車スペースである場合、即ち車両が駐車する駐車場から退出して目的地へと向かう場合については、駐車場内において車両が現在位置する駐車スペース(車両が駐車する駐車スペース)の配置を特定する情報を取得し、駐車位置候補を車両が現在位置する駐車スペースに置き換えて前記S4及びS5の処理を再度行う。それによって車両が現在位置する駐車スペースと最近リンク及び隣接リンクとの間を最短距離で繋ぐ線分を算出し、その線分と最近リンク及び隣接リンクが接続する接続点について算出する。
続いて、S6においてCPU51は、車両の現在位置から前記S6で設定された接続点までの車両の推奨される走行経路を探索する。接続点が複数ある場合には接続点ごとに行う。更に、車両の現在位置が特に駐車場内のいずれかの駐車スペースである場合については、その駐車スペースに対して前記S5で設定された接続点を走行経路の開始点とする。
前記S6の走行経路の探索は本実施形態では特にサーバ装置4によって行われる。走行経路の探索を行う場合には先ずCPU51は、サーバ装置4に対して経路探索要求を送信する。尚、経路探索要求には、経路探索要求の送信元のナビゲーション装置1を特定する端末IDと、出発地(例えば車両の現在位置)及び前記S5で設定された接続点を特定する情報と、が含まれている。その後、CPU51は経路探索要求に応じてサーバ装置4から送信された探索経路情報を受信する。探索経路情報は、送信した経路探索要求に基づいてサーバ装置4が最新のバージョンの地図情報を用いて探索した出発地から駐車位置候補までの推奨される走行経路を特定する情報(例えば走行経路に含まれるリンク列)である。例えば公知のダイクストラ法を用いて探索される。
また、前記S6の走行経路の探索を行う場合において、駐車場内ネットワークに含まれる駐車場ノード58及び駐車場リンク59には、道路のリンクと同様にコスト及び方向(駐車場ノードを通過可能な方向)を設定する。例えば交差点、駐車場の出入口に該当する各駐車場ノード58に対して夫々駐車場ノード58の内容に応じたコストを設定し、また車両が駐車場ノード58を通過する際に通過可能な方向を設定する。更に、駐車場リンク59には移動に係る時間或いはリンクの長さを基準値としてコストを設定する。即ち、移動に必要な時間や距離が長い駐車場リンク59程、高いコストが算出される。
その後、サーバ装置4は、ダイクストラ法を用いて車両の現在位置から駐車場の入口を経由(車両の現在位置が駐車場内であって目的地が駐車場の外にある場合には駐車場の出口についても経由)して接続点までに到るコストの合計を算出し、合計値が最も小さい経路を推奨される車両の走行経路とする。但し、推奨される走行経路は一のみに特定するのではなく、特に駐車場内の走行経路については複数の候補が存在する場合については複数の候補を推奨される車両の走行経路として取得する。例えば、図7に示すように駐車スペース60が推奨駐車位置である場合に、駐車場の入口から直進して中央付近で右折する走行経路65と、駐車場の入口から突き当りまで直進して右折して回りこむ走行経路66が存在する。このような場合については、後述のように実際の走行軌道を生成して比較することによりどちらの走行経路が適切であるかを判断するのでS6の段階ではどちらも推奨される走行経路として取得するのが望ましい。更に、駐車位置候補や接続点が複数ある場合については、駐車位置候補毎且つ接続点毎に駐車場の入口から接続点までの推奨される車両の走行経路を取得する。例えば図7に示す例では接続点62までの走行経路に加えて、接続点64までの走行経路についても別途取得される。尚、駐車場の入口から接続点までの推奨される走行経路として複数の経路が候補として存在する場合(車両の現在位置が駐車場内である場合には接続点から駐車場の出口までの推奨される走行経路として複数の経路が候補として存在する場合も含む)については、後述の静的走行軌道生成処理(S8)において走行経路毎に具体的な走行軌道を生成し(一の走行経路に対して複数の走行軌道が生成される場合もあり)、生成された走行軌道を比較することによって複数の経路の内から最終的な走行経路が決定される。
尚、サーバ装置4は、ユーザが駐車を行う駐車場の入口に面した道路(以下、進入道路という)に含まれる車線と駐車場の入口との間の接続関係を示す接続情報18を参照し、進入道路から駐車場への進入可能な進行方向が限られている場合(例えば左折による進入のみ可)については、進入方向についても考慮して上記走行経路の探索を行う。尚、ルートの探索方法としてはダイクストラ法以外の探索手段を用いても良い。また、前記S6の走行経路の探索はサーバ装置4でなくナビゲーション装置1において行うようにしても良い。
次に、S7においてCPU51は、前記S6で取得された車両の走行経路を含むエリアを対象として高精度地図情報16を取得する。
ここで、高精度地図情報16は図8に示すように矩形形状(例えば500m×1km)に区分されてサーバ装置4の高精度地図DB13に格納されている。従って、例えば図8に示すように車両の走行経路として経路70が取得された場合には、経路70を含むエリア71~74を対象として高精度地図情報16が取得される。但し、ユーザが駐車を行う駐車場までの距離が特に遠い場合については、例えば車両が現在位置する2次メッシュのみを対象として高精度地図情報16を取得しても良いし、車両の現在位置から所定距離(例えば3km以内)内のエリアのみを対象として高精度地図情報16を取得するようにしても良い。
高精度地図情報16には例えば道路のレーン形状と道路に描かれた区画線(車道中央線、車線境界線、車道外側線、誘導線等)に関する情報が含まれる。また、その他に交差点に関する情報、駐車場に関する情報等も含まれる。高精度地図情報16は基本的にサーバ装置4から上述した矩形形状のエリア単位で取得されるが、キャッシュ46に既に格納されているエリアの高精度地図情報16が存在する場合には、キャッシュ46から取得する。また、サーバ装置4から取得された高精度地図情報16はキャッシュ46に一旦格納される。
また、前記S4においてCPU51は、ユーザが駐車を行う駐車場の入口に面した進入道路に含まれる車線と駐車場の入口との間の接続関係を示す接続情報18と、進入道路とユーザが駐車を行う駐車場の入口との間において車両の通行可能な領域を特定する道路外形状情報19についても同様に取得する。
その後、S8においてCPU51は、後述の静的走行軌道生成処理(図10)を実行する。ここで、静的走行軌道生成処理は、前記S6で探索された車両の現在位置から接続点までの車両の推奨される走行経路に対して、その走行経路を走行するに際して推奨される走行軌道を生成する。更に、駐車場内ネットワークから駐車位置候補である駐車スペースへと進入する進入軌道についても生成し、それらを組み合わせて駐車場の入口から駐車位置候補である駐車スペースまでの車両の走行軌道を生成する。また、走行経路の候補が複数ある場合については走行経路毎の走行軌道を比較して最も推奨される一の走行軌道が選択される(即ち走行経路も一に決定される)。更に選択された走行軌道によって前記S2で取得された駐車位置候補の内から車両を駐車する駐車位置についても決定される。尚、前記S8で最終的に生成される走行軌道(以下、静的走行軌道という)は後述のように走行開始地点から目的地の駐車場の入口に面した進入道路までの車線に対して車両の走行が推奨される第1走行軌道(車両の現在位置が駐車場内である場合については車両の現在位置から駐車場の出口までの車両の走行が推奨される走行軌道と、駐車場の出口から目的地の駐車場の入口に面した進入道路までの車両の走行が推奨される走行軌道とを含む)と、進入道路から駐車場の入口までの車両の走行が推奨される第2走行軌道と、駐車場の入口から車両を駐車する駐車位置(駐車スペース)までの車両の走行が推奨される第3走行軌道とを含む。特に、第3走行軌道は、少なくとも駐車場内における具体的な車両の走行位置を特定した軌道となる。但し、ユーザが駐車を行う駐車場までの距離が特に遠い場合には、車両の現在位置から進行方向に沿って所定距離前方までの区間(例えば車両が現在位置する2次メッシュ内)を対象とした第1走行軌道のみを生成しても良い。尚、所定距離については適宜変更可能であるが、少なくとも車外カメラ39やその他のセンサによって車両周辺の道路状況を検出することが可能な範囲(検出範囲)外を含む領域を対象として静的走行軌道を生成する。
次に、S9においてCPU51は、前記S7で取得した高精度地図情報16に基づいて、前記S8で生成された静的走行軌道を走行する際の車両の速度計画を生成する。例えば、制限速度情報や走行予定経路上にある速度変化地点(例えば交差点、カーブ、踏切、横断歩道など)を考慮して、静的走行軌道を走行する際に推奨される車両の走行速度を算出する。
そして、前記S9で生成された速度計画は、自動運転支援に用いる支援情報としてフラッシュメモリ54等に格納される。また、前記S6で生成された速度計画を実現する為に必要な車両の加減速を示す加速度の計画についても自動運転支援に用いる支援情報として生成するようにしても良い。
続いて、S10においてCPU51は、車外カメラ39で撮像された撮像画像に対して画像処理を行うことによって、周辺の道路状況として、特に自車両の周辺に自車両の走行に影響が生じる要因が存在するか否かを判定する。ここで、前記S10で判定対象となる“自車両の走行に影響が生じる要因”は、リアルタイムで変化する動的な要因とし、道路構造に基づくような静的な要因は除かれる。例えば、自車両の進行方向前方を走行又は駐車する他車両、自車両の進行方向前方に位置する歩行者、自車両の進行方向前方にある工事区間等が該当する。一方で、交差点、カーブ、踏切、合流区間、車線減少区間等は除かれる。また、他車両、歩行者、工事区間が存在する場合であっても、それらが自車両の今後の走行軌道と重複する虞のない場合(例えば自車両の今後の走行軌道から離れた位置にある場合)については“自車両の走行に影響が生じる要因”からは除かれる。また、車両の走行に影響が生じる可能性のある要因を検出する手段としてはカメラの代わりにミリ波レーダやレーザセンサ等のセンサや車車間通信や路車間通信を用いても良い。
また、例えば全国の道路を走行する各車両のリアルタイムの位置等を外部のサーバで管理し、CPU51は自車両の周辺に位置する他車両の位置を外部のサーバから取得して前記S10の判定処理を行うようにしても良い。
そして、自車両の周辺に自車両の走行に影響が生じる要因が存在すると判定された場合(S10:YES)には、S11へと移行する。それに対して、自車両の周辺に自車両の走行に影響が生じる要因が存在しないと判定された場合(S10:NO)には、S14へと移行する。
S11においてCPU51は、車両の現在位置から前記S10で検出された“自車両の走行に影響が生じる要因”を回避或いは追従して静的走行軌道に戻る為の新たな軌道を動的走行軌道として生成する。尚、動的走行軌道は“自車両の走行に影響が生じる要因”を含む区間を対象として生成される。また、区間の長さは要因の内容によって変化する。例えば、“自車両の走行に影響が生じる要因”が車両の前方を走行する他車両(前方車両)である場合には、図9に示すように右側に車線変更して前方車両75を追い越し、その後に左側に車線変更して元の車線に戻るまでの軌道である回避軌道が動的走行軌道76として生成される。尚、前方車両75を追い越さずに前方車両75の所定距離後方を追従して走行(或いは前方車両75と並走)する軌道である追従軌道を動的走行軌道として生成しても良い。
図9に示す動的走行軌道76の算出方法を例に挙げて説明すると、CPU51は先ずステアリングの旋回を開始して右側の車線へと移動し、且つステアリングの位置が直進方向に戻るのに必要な第1の軌道L1を算出する。尚、第1の軌道L1は車両の現在の車速に基づいて車線変更を行う際に生じる横方向の加速度(横G)を算出し、横Gが自動運転支援に支障が生じることなく、また車両の乗員に不快感を与えない上限値(例えば0.2G)を超えないことを条件として、クロソイド曲線や円弧を用いてできる限り円滑で、且つできる限り車線変更に必要な距離が短くなる軌道を算出する。また、前方車両75との間に適切な車間距離N以上を維持することについても条件とする。
次に、右側の車線を制限速度を上限に走行して前方車両75を追い越し、且つ前方車両75との間を適切な車間距離N以上とするまでの第2の軌道L2を算出する。尚、第2の軌道L2は基本的に直線の軌道であり、また軌道の長さは、前方車両75の車速と道路の制限速度に基づいて算出される。
続いて、ステアリングの旋回を開始して左側の車線へと戻り、且つステアリングの位置が直進方向に戻るのに必要な第3の軌道L3を算出する。尚、第3の軌道L3は車両の現在の車速に基づいて車線変更を行う際に生じる横方向の加速度(横G)を算出し、横Gが自動運転支援に支障が生じることなく、また車両の乗員に不快感を与えない上限値(例えば0.2G)を超えないことを条件として、クロソイド曲線や円弧を用いてできる限り円滑で、且つできる限り車線変更に必要な距離が短くなる軌道を算出する。また、前方車両75との間に適切な車間距離N以上を維持することについても条件とする。
尚、動的走行軌道は、車外カメラ39やその他のセンサで取得した車両周辺の道路状況に基づいて生成されるので、動的走行軌道が生成される対象となる領域は、少なくとも車外カメラ39やその他のセンサによって車両周辺の道路状況を検出することが可能な範囲(検出範囲)内となる。
続いて、S12においてCPU51は、前記S11で新たに生成された動的走行軌道を、前記S8で生成された静的走行軌道に反映する。具体的には、車両の現在位置から“自車両の走行に影響が生じる要因”を含む区間の終端まで、静的走行軌道と動的走行軌道の夫々のコストを算出し、該コストが最少となる走行軌道を選択する。結果的に、必要に応じて静的走行軌道の一部が動的走行軌道に置き換わることになる。尚、状況によっては動的走行軌道の置き換えが行われない場合、即ち動的走行軌道の反映が行われても前記S8で生成された静的走行軌道から変化しない場合もある。更に、動的走行軌道と静的走行軌道が同じ軌道である場合には、置き換えが行われても前記S8で生成された静的走行軌道から変化しない場合もある。
次に、S13においてCPU51は、前記S12で動的走行軌道が反映された後の静的走行軌道について、反映された動的走行軌道の内容に基づいて前記S9で生成された車両の速度計画を修正する。尚、動的走行軌道の反映が行われた結果、前記S8で生成された静的走行軌道から変化しない場合には、S13の処理については省略しても良い。
続いて、S14においてCPU51は、前記S8で生成された静的走行軌道(前記S12で動的走行軌道の反映が行われている場合には反映後の軌道)を前記S9で生成された速度計画(前記S13で速度計画の修正が行われている場合には修正後の計画)に従った速度で車両が走行する為の制御量を演算する。具体的には、アクセル、ブレーキ、ギヤ及びステアリングの制御量が夫々演算される。尚、S14及びS15の処理についてはナビゲーション装置1ではなく車両を制御する車両制御ECU40が行うようにしても良い。
その後、S15においてCPU51は、S14において演算された制御量を反映する。具体的には、演算された制御量を、CANを介して車両制御ECU40へと送信する。車両制御ECU40では受信した制御量に基づいてアクセル、ブレーキ、ギヤ及びステアリングの各車両制御が行われる。その結果、前記S8で生成された静的走行軌道(前記S12で動的走行軌道の反映が行われている場合には反映後の軌道)を前記S9で生成された速度計画(前記S13で速度計画の修正が行われている場合には修正後の計画)に従った速度で走行する走行支援制御が可能となる。
次に、S16においてCPU51は、前記S8で静的走行軌道の生成が行われてから車両が一定距離走行したか否かを判定する。例えば一定距離は1kmとする。
そして、前記S8で静的走行軌道の生成が行われてから車両が一定距離走行したと判定された場合(S16:YES)には、S7へと戻る。その後、車両の現在位置から走行経路に沿った所定距離以内の区間を対象として、静的走行軌道の生成が再度行われる(S8~S9)。尚、本実施形態では車両が一定距離(例えば1km)走行する度に、車両の現在位置から走行経路に沿った所定距離以内の区間を対象として、静的走行軌道の生成が繰り返し行われることとしているが、目的地までの距離が短い場合には走行開始時点において目的地までの静的走行軌道の生成を一度に行うようにしても良い。
一方、前記S5で静的走行軌道の生成が行われてから車両が一定距離走行していないと判定された場合(S16:NO)には、自動運転支援による支援走行を終了するか否かを判定する(S17)。自動運転支援による支援走行を終了する場合としては、目的地に到着した場合以外に、ユーザが車両に設けられた操作パネルを操作したり、ハンドル操作やブレーキ操作などが行われることによって自動運転支援による走行を意図的に解除(オーバーライド)した場合がある。
そして、自動運転支援による支援走行を終了すると判定された場合(S17:YES)には、当該自動運転支援プログラムを終了する。それに対して自動運転支援による支援走行を継続すると判定された場合(S17:NO)には、S10へと戻る。
次に、前記S8において実行される静的走行軌道生成処理のサブ処理について図10に基づき説明する。図10は静的走行軌道生成処理のサブ処理プログラムのフローチャートである。
先ず、S21においてCPU51は、現在位置検出部31により検出した車両の現在位置を取得する。尚、車両の現在位置は、例えば高精度のGPS情報や高精度ロケーション技術を用いて詳細に特定することが望ましい。ここで、高精度ロケーション技術とは、車両に設置されたカメラから取り込んだ白線や路面ペイント情報を画像認識により検出し、更に、検出した白線や路面ペイント情報を例えば高精度地図情報16と照合することにより、走行車線や高精度な車両位置を検出可能にする技術である。更に、車両が複数の車線からなる道路を走行する場合には車両の走行する車線についても特定する。また、車両が駐車場内に位置する場合については駐車場内の具体的な位置(例えば車両が位置する駐車スペースなど)と車両の姿勢(例えば車両の進行方向、駐車スペース内に位置する場合には駐車スペースに対してどのような向きで駐車されているか)についても特定する。
そして、以下のS22以降においてCPU51は、車両の現在位置から駐車位置候補までを走行するに際して推奨される走行軌道を算出する。また、前記S6において特に駐車場内の推奨される走行経路として複数の経路が候補として探索された場合については、経路毎に走行軌道を生成し、生成された複数の走行軌道を比較することによって複数の経路の内から最終的な走行経路についても決定される。
先ず、S22においてCPU51は、前記S3で構築した駐車場内ネットワークを読み出し、駐車場内ネットワークと施設情報17(駐車場内の駐車スペースの配置情報を含む)とを用いて前記S6で探索された走行経路毎に車両が目的地の駐車場に進入する駐車場入口からその経路に沿って移動して接続点に移動するまでに取り得る走行軌道(走行軌道の候補)を算出する。また、車両の現在位置が駐車場内である場合については、ユーザが位置する駐車場の駐車場内ネットワークを読み出し、同様に駐車場内ネットワークと施設情報17(駐車場内の駐車スペースの配置情報を含む)と用いて前記S6で探索された走行経路毎に接続点からその経路に沿って移動して駐車場の出口に移動するまでに取り得る走行軌道についても算出する。即ち前記S22では前記S6で探索された走行経路の内、駐車場内を走行する部分(但し接続点まで)についての走行軌道の候補が算出される。
尚、駐車場内ネットワークは、前述したように駐車場において車両が選択し得る経路を特定したネットワークであり、図6に示すように駐車場ノード58及び駐車場リンク59からなる。また、施設情報17には駐車場の出入口の位置を特定する情報、駐車場内の駐車スペースの配置を特定する情報、駐車スペースを区画する区画線に関する情報、車両や歩行者が通行可能な通路に関する情報、横断歩道、歩行者の為に設けられた通行スペースに関する情報等を含んでいる。また、走行軌道を算出するにあたって駐車場内の走行速度は徐行速度(例えば10km/h)とし、車両の旋回は据え切り且つ最小旋回半径で旋回するとする。尚、最小旋回半径については車両データに基づいて特定する。旋回時の走行軌道は基本的に円弧となり、できる限り円滑に結ぶ軌道を算出する。更に、基本的に通路に沿って走行する場合には通路の中央(即ち駐車場内ネットワークの駐車場リンク59上)を走行する走行軌道とする。また、生成される走行軌道の候補は一の走行経路に対して一の走行軌道のみとは限らず、同じ走行経路に沿って走行する際に車両が取り得る走行軌道が複数ある場合には、複数の走行軌道が生成される。但し、図11に示すように車両が駐車している駐車スペース及び駐車対象となる駐車スペース以外の他の駐車スペースに車体の一部が進入する走行軌道、或いは駐車場のエリア外(例えば公道)に車体の一部が進入する走行軌道については生成対象から除外される。一方、駐車場内の横断歩道や歩行者の為に設けられた通行スペースのように領域内に障害物が存在しなければ車両の通過が許可される領域に車体の一部が進入する走行軌道については許容される。
続いて、S23においてCPU51は、同じく駐車場内ネットワークと施設情報17とを用いて、前記S2で取得された駐車位置候補である駐車スペースと前記S5で設定された接続点との組み合わせ毎に、駐車場内ネットワーク(より具体的には接続点が含まれるリンク)から駐車スペースへと進入する進入軌道を生成する後述の進入軌道生成処理(図20)を実行する。尚、進入軌道は接続点と駐車スペースの組み合わせ毎に生成されるが、一の組み合わせに対して一の軌道のみを生成するのではなく、同じ接続点が含まれるリンクから同じ駐車スペースへと進入する進入軌道が複数ある場合については、それらの複数の進入軌道について生成する。尚、複数の進入軌道が生成された場合にどの進入軌道を採用するかについては最終的に生成された複数の走行軌道を比較することによって決定される(S26、S27)。また、進入軌道生成処理では、車両の現在位置が駐車スペース内である場合については、駐車スペースから駐車場内ネットワーク(より具体的には接続点が含まれるリンク)へと退出する退出軌道についても併せて生成される。但し、退出軌道を算出する場合には駐車を行っている車両の姿勢(例えば前向き駐車、後ろ向き駐車)を取得し、その車両の姿勢を考慮して駐車スペースから退出する退出軌道を算出する。
その後、S24においてCPU51は、前記S22で算出された走行軌道に対して前記S23で生成された進入軌道を(退出軌道が生成された場合には退出軌道についても)組み合わせる。より具体的には、前記S22で算出された走行軌道毎に、その走行軌道の終点に位置する接続点を対象として前記S23で生成された進入軌道を(退出軌道が生成された場合には退出軌道についても)組み合わせる。尚、軌道を組み合わせるとは、より具体的には軌道同士を連結して一の軌道とすることをいう。前記S24で組み合わせた後に生成されるのが、駐車場の入口から車両を駐車する駐車位置までの車両の走行軌道の候補である進入軌道候補、並びに車両が駐車する駐車位置から駐車場の出口までの車両の走行軌道の候補である退出軌道候補となる。
ここで、前記S24における走行軌道と進入軌道の組み合わせについて具体例を挙げて説明する。例えば図12は駐車場の入口から直進して中央付近で右折して駐車スペース60に対応する接続点62へ到る走行経路に対して算出される走行軌道81と、接続点62のあるリンクから駐車スペース60へ進入する進入軌道82とを組み合わせた例である。尚、進入軌道82の生成方法については後述するが、図12に示す進入軌道82は一例として駐車場内ネットワークから左前方に切り返しを行って離脱し、その後に後退しつつ旋回移動で駐車スペース60へと進入する進入軌道を挙げる。尚、走行軌道81と進入軌道82の連結は駐車場内ネットワーク上で行い、走行軌道81と進入軌道82が駐車場内ネットワーク上で重複する地点がある場合については当該地点で連結する。例えば図12に示す例では、進入軌道82の始点Yは駐車場内ネットワーク上にあって、且つ走行軌道81の終点Xは進入軌道82の始点Yよりも進行方向側にあり、即ち進入軌道82の始点Yにおいて走行軌道81と進入軌道82が駐車場内ネットワーク上で重複する。従って、走行軌道81と進入軌道82は進入軌道82の始点Yを境界に連結する。尚、走行軌道81の始点Yと重複する点以降の区間については走行軌道から除外する。上記走行軌道81と進入軌道82を組み合わせることによって最終的に生成されるのが図13に示す走行軌道83となる。走行軌道83は、駐車場の入口から車両を駐車する駐車位置である駐車スペース60までの車両の走行軌道の候補の一つとなる。
一方、例えば図14は駐車場の入口から直進して中央付近で右折して駐車スペース60に対応するもう一つの接続点64へ到る走行経路に対して算出される走行軌道84と、接続点64のあるリンクから駐車スペース60へ進入する進入軌道85とを組み合わせた例である。尚、進入軌道85の生成方法については後述するが、図14に示す進入軌道85は一例として駐車場内ネットワークから後退を開始して離脱し、その後に複数の旋回移動を組み合わせて駐車スペース60へと進入する進入軌道を挙げる。尚、走行軌道84と進入軌道85の連結は駐車場内ネットワーク上で行い、走行軌道84と進入軌道85が駐車場内ネットワーク上で重複する地点がある場合については当該地点で連結する。但し、図14に示す例では、進入軌道85の始点Yは駐車場内ネットワーク上にあるが走行軌道84の終点Xよりも進行方向側にあり、即ち進入軌道85の始点Yにおいて走行軌道84と進入軌道85が駐車場内ネットワーク上で重複しない。従って、走行軌道84の終点Xを駐車場内ネットワークのリンクに沿って進入軌道85の始点Yまで延伸する。そして、延伸後の走行軌道84と進入軌道85とを進入軌道85の始点Yを境界に連結する。上記走行軌道84と進入軌道85を組み合わせることによって最終的に生成されるのが図15に示す走行軌道86となる。走行軌道86は、駐車場の入口から車両を駐車する駐車位置である駐車スペース60までの車両の走行軌道の候補の一つとなる。
尚、図12乃至図15に示す例では駐車スペースと接続点の組み合わせに対して一の進入軌道のみを示しているが、例えば図12に示す例において接続点62のあるリンクから駐車スペース60へ進入する進入軌道が他にもある場合については、それらの進入軌道を走行軌道81と組み合わせた走行軌道についても、車両の走行軌道の候補の一つとして生成する。
図13及び図15に示す走行軌道83及び走行軌道86は、いずれも同じ駐車場の入口から進入して同じ駐車スペース60に駐車する為の走行軌道であるが、その形状は異なる。また、駐車位置候補が複数あれば駐車位置候補毎に図13や図15に示すような走行軌道の候補が生成されることとなり、多数ある走行軌道のどれが推奨されるべき走行軌道であるかを判定するのは困難である。そこで、以下のように前記S22~S24で走行軌道の候補が複数生成された場合については、走行軌道毎にコストを算出して比較を行う。
また、上記実施例では車両が駐車スペースに対して駐車を行う場合の車両の姿勢として後ろ向き駐車を選択し、後ろ向き駐車で駐車位置候補となる駐車スペースに駐車するまでに取り得る走行軌道を走行軌道の候補として生成しているが、前向き駐車を選択して前向き駐車で駐車位置候補となる駐車スペースに駐車するまでに取り得る走行軌道を走行軌道の候補として生成しても良い。また、後ろ向き駐車を選択した走行軌道の候補と前向き駐車を選択した走行軌道の候補を夫々生成し、走行軌道毎に後述のようにコストを算出して比較を行い、最終的に駐車を行う場合の車両の姿勢を決定しても良い。
先ず、S25においてCPU51はコストの比較を行う前に前記S24で生成された走行軌道の円滑化が可能である場合については、走行軌道の円滑化を行う。具体的にはS24で生成された時点の走行軌道は旋回を行う場合に据え切り且つ最小旋回半径で旋回すると仮定して走行軌道を生成しているが、旋回半径を拡大したり或いは旋回時の軌道を円弧でなくクロソイド曲線(据え切りでない移動しながらの旋回角度変化)とすることによって走行軌道が円滑になる場合については、旋回半径や旋回軌道を修正することを行う。尚、車両が取り得る旋回半径については車両データに基づいて特定する。また、前記S24で生成された時点の走行軌道は、通路に沿って走行する場合に通路の中央(即ち駐車場内ネットワークの駐車場リンク59上)を走行すると仮定して走行軌道を生成しているが、通路に沿って走行する場合の走行位置を通路の中央(即ち駐車場内ネットワークの駐車場リンク59上)に対して右側又は左側にずらすことによって走行軌道が円滑になる場合については走行位置をずらすことも行う。
続いてS26においてCPU51は、前記S24で生成された走行軌道(前記S25で円滑化が行われた場合には円滑化後の走行軌道)の候補に対して走行する場合の車両挙動を考慮して車両の走行にかかるコストを算出する。複数の走行軌道の候補が生成されている場合については、複数の走行軌道の候補毎にコストを算出する。以下に前記S26のコストの算出方法について詳細に説明する。
具体的には、以下の(1)~(6)の各要素に基づいて算出されたコストを加算することによって走行軌道の候補毎に最終的なコストが算出される。
(1)移動距離(前進後退問わず)・・・移動距離[m]×1.0
(2)後退移動距離・・・移動距離[m]×10.0
(3)前進と後退を切り替える回数・・・回数×10.0
(4)旋回角度量・・・旋回角度×0.1
(5)ステアリングの旋回方向を切り替える回数・・・回数×5.0
(6)条件付き走行禁止領域を走行する距離・・・移動距離[m]×10.0
先ず(1)については走行軌道の移動距離によってコストが決定し、具体的には走行軌道の全長が長い程、より高いコストが算出される、即ち推奨される走行軌道として選択され難いことが分かる。
一方、(2)については走行軌道の内、特に後退して移動する移動距離によってコストが決定し、具体的には後退する距離が長い程、より高いコストが算出されることとなる。尚、(1)に比べると係数が10倍となっており、全長が長い走行軌道よりも全長が短くても後退する距離が長い走行軌道の方がよりコストが高くなる可能性がある。
また、(3)については走行軌道内に含まれる前進と後退を切り替える回数に応じてコストが決定し、具体的には前進と後退を切り替える回数が多い程、より高いコストが算出される、即ち推奨される走行軌道として選択され難いことが分かる。
また、(4)については走行軌道を走行する際に必要な車両の旋回角度量に応じてコストが決定し、具体的には旋回角度量が大きい、即ちステアリングの操作量が多い走行軌道程、より高いコストが算出される、即ち推奨される走行軌道として選択され難いことが分かる。
また、(5)については走行軌道内に含まれるステアリングの旋回方向を切り替える回数に応じてコストが決定し、具体的にはステアリングの旋回方向を切り替える回数が多い程、より高いコストが算出される、即ち推奨される走行軌道として選択され難いことが分かる。
最後に、(6)については走行軌道の内、特に条件付き走行禁止領域を走行する距離によってコストが決定し、具体的には条件付き走行禁止領域を走行する距離が長い程、より高いコストが算出されることとなる。尚、基本的には車体の一部でも条件付き走行禁止領域に進入していれば条件付き走行禁止領域を走行しているとみなす。ここで、“条件付き走行禁止領域”とは、領域内に障害物が存在しなければ車両の通過が許可される一方、領域内に障害物が存在する状態では車両の通過が許可されない領域である。尚、障害物とは例えば歩行者、車椅子等であり、即ち“条件付き走行禁止領域”とは具体的には駐車場内に設けられた横断歩道、歩行者の為に設けられた通行スペース(但し車両の進入が禁止されるような歩行者専用の通路は除く)が該当する。条件付き走行禁止領域を特定する情報は施設情報17に含まれている。例えば図16に示すように走行軌道の一部が歩行者の為に設けられた通行スペース88を走行する場合には、通行スペース88を走行する距離Lに応じてコストが加算される。尚、(1)に比べると係数が10倍となっており、全長が長い走行軌道よりも全長が短くても条件付き走行禁止領域を走行する走行軌道の方がよりコストが高くなる可能性がある。
尚、前記S26において走行軌道の候補に対してコストを算出する場合には、上記(1)~(6)の全ての要素を考慮するのではなく、上記(1)~(6)の内の一部の要素のみを考慮してコストを算出しても良い。例えば、(1)、(2)、(3)、(5)のコストの合計値を算出しても良い。
その後、S27においてCPU51は、前記S24で生成された走行軌道の候補毎のコストを比較し、目的地の駐車場の入口から車両を駐車する駐車位置までの走行軌道の候補の内、最小のコストが算出された走行軌道を目的地の駐車場の入口から車両を駐車する駐車位置までの推奨される車両の走行軌道として選択する。その結果、前記S2において取得された駐車位置候補の内から車両を駐車する駐車位置についても決定される。具体的には選択された走行軌道の終点に位置する駐車スペースが、車両を駐車する駐車位置となる。同じく、前記S6で走行経路の候補が複数取得されていた場合において、走行軌道とともに走行経路も一に決定される。また、加えて車両の現在位置が駐車場内である場合については、駐車場内の車両の現在位置から駐車場出口までの走行軌道の候補の内、最小のコストが算出された走行軌道を駐車場内の車両の現在位置から駐車場出口までの推奨される車両の走行軌道として選択する。
また、上記実施例では目的地までの車両の走行に係る負担を考慮して駐車を行う駐車位置及び走行軌道を選択しているが、目的地から帰宅する際の車両の走行に係る負担についても考慮して駐車を行う駐車位置及び走行軌道を選択しても良い。例えば、前記S22~S24において駐車場入口から駐車位置候補までの行きの走行軌道に加えて駐車位置候補から駐車場出口までの帰りの走行軌道についても取得する。そして、前記S26では駐車場入口から駐車位置候補までの行きの走行軌道と駐車位置候補から駐車場出口までの帰りの走行軌道を対象として夫々コストを算出し、前記S27ではその合計が最小となる走行軌道を選択しても良い。その結果、目的地から帰宅する際の車両の走行にかかる負担についても考慮して駐車を行う駐車位置及び走行軌道を選択することが可能となる。
次に、S28においてCPU51は、前記S7で取得した高精度地図情報16に基づいて、前記S6で探索された車両の現在位置から接続点までの車両の推奨される走行経路の内、車両が道路を走行する部分を対象としてレーンネットワークの構築を行う。高精度地図情報16には、レーン形状、区画線情報、交差点に関する情報を含み、更にレーン形状と区画線情報には、車線数、車線数の増減がある場合にはどの位置でどのように増減するか、車線毎の進行方向の通行区分や道路の繋がり(具体的には、交差点の通過前の道路に含まれる車線と交差点の通過後の道路に含まれる車線との対応関係)、交差点内の誘導線(ガイド白線)を特定する情報等を含む。前記S28で生成されるレーンネットワークは前記S6で探索された走行経路の候補を走行する場合に車両が選択し得る車線移動を示したネットワークである。前記S3で探索された走行経路の候補が複数ある場合には複数の候補経路に対して上記レーンネットワークの構築を行う。また、レーンネットワークは車両の現在位置(但し、車両の現在位置が駐車場である場合については駐車場の出口に面した退出道路)からユーザが目的地で駐車を行う駐車場の入口に面した進入道路までの区間を対象に構築される。
ここで、前記S28におけるレーンネットワークを構築する例として、例えば図17に示す走行経路を車両が走行する場合を例に挙げて説明する。尚、以下の説明では車両の現在位置が駐車場内ではない公道にあるとする。図17に示す例では、走行経路は車両の現在位置から直進した後に次の交差点91で右折し、更に次の交差点92でも右折し、駐車対象となる駐車場93に左折して進入する経路とする。図17に示す候補経路では、例えば交差点91で右折する場合に右側の車線に進入することも可能であるし、左側の車線に進入することも可能である。但し、次の交差点92で右折する必要があるので、交差点92の進入時点では最も右側の車線に車線移動する必要がある。また、交差点92で右折する場合においても右側の車線に進入することも可能であるし、左側の車線に進入することも可能である。このような車線移動が可能な候補経路を対象として構築したレーンネットワークを図18に示す。
図18に示すようにレーンネットワークは、静的走行軌道を生成する対象となる候補経路を複数の区画(グループ)に区分する。具体的には、交差点の進入位置、交差点の退出位置、車線が増減する位置を境界として区分する。そして、区分された各区画の境界に位置する各車線に対してノード点(以下、レーンノードという)95が設定されている。更に、レーンノード95間をつなぐリンク(以下、レーンリンクという)96が設定されている。尚、レーンネットワークの開始位置(即ちスタートノード)は車両の現在位置(走行開始地点)であり、レーンネットワークの終了位置(即ちエンドノード)は車両が駐車を行う駐車場の入口に面した進入道路の内、特に駐車場内ネットワークで設定されている駐車場入口のノード位置を基準として新たに生成した駐車場入口付近のノード(以下、進入地点という)とする。
また、上記レーンネットワークは、特に交差点でのレーンノードとレーンリンクとの接続によって、交差点の通過前の道路に含まれる車線と交差点の通過後の道路に含まれる車線との対応関係、即ち交差点の通過前の車線に対して交差点の通過後に移動可能な車線を特定する情報を含んでいる。具体的には交差点の通過前の道路に設定されたレーンノードと、交差点の通過後の道路に設定されたレーンノードとの内、レーンリンクによって接続されたレーンノードに対応する車線間において車両が移動可能なことを示している。このようなレーンネットワークを生成する為に高精度地図情報16には、交差点に接続する各道路について、交差点へと進入する道路と退出する道路の組み合わせごとに、車線の対応関係を示すレーンフラグが設定されて格納されている。CPU51は前記S28においてレーンネットワークを構築する際に、レーンフラグを参照して交差点におけるレーンノードとレーンリンクとの接続を形成する。
続いて、S29においてCPU51は、前記S28で構築されたレーンネットワークと前記S3で構築された駐車場内ネットワークとを接続する。具体的には、車両が駐車を行う駐車場の入口に面した進入道路の内、駐車場内ネットワークで設定されている駐車場入口のノード位置を基準として駐車場入口付近に新たにノードを設定し、新たに設定されたノードと駐車場入口のノードとをリンクでつなぐことによって行う。
その後、S30においてCPU51は、構築されたレーンネットワークに対して、レーンネットワークの始点に位置するレーンノードに対して車両が移動を開始する移動開始地点を設定し、レーンネットワークの終点、即ち駐車場入口につながれたレーンノード(進入地点に対応して設けられたレーンノード)に対して車両が移動する目標となる移動目標地点を設定する。その後、CPU51は構築されたレーンネットワークを参照し、移動開始地点から移動目標地点までを連続して繋ぐルートを探索する。例えばダイクストラ法を用いてレーンコストの合計値が最小となるルートを車両が移動する際に推奨される車両の車線移動態様として特定する。尚、レーンコストは例えばレーンリンク96の長さ或いは移動に係る所要時間を基準値とし、車線変更の有無や、車線変更の回数を考慮して設定される。但し、移動開始地点から移動目標地点までを連続して繋ぐルートを探索できるのであればダイクストラ法以外の探索手段を用いても良い。
その後、S31においてCPU51は、前記S7で取得した高精度地図情報16、施設情報17、接続情報18及び道路外形状情報19を用い、前記レーンネットワークで特定されたルートに沿って走行する為の具体的な走行軌道を生成する。尚、車線変更を伴う区間の走行軌道については、できる限り車線変更が連続せず、且つ交差点から所定距離離れた推奨位置で行うように車線変更の位置を設定する。また、特に交差点での右左折や車線変更をする際の走行軌道を生成する場合には、車両に生じる横方向の加速度(横G)を算出し、横Gが自動運転支援に支障が生じることなく、また車両の乗員に不快感を与えない上限値(例えば0.2G)を超えないことを条件として、クロソイド曲線や円弧を用いてできる限り円滑に結ぶ軌道を算出する。一方、車線変更を行う区画でもなく交差点内の区画でもない区間については、車線の中央を通過する軌道を車両の走行が推奨される走行軌道とする。但し、略直角に曲がるような曲がり角については、軌道の角になる部分に対してRを設けるのが望ましい。上記処理を行うことによって、車両の現在位置から進入地点までの車両に走行が推奨される走行軌道が生成される。
続いて、S32においてCPU51は、前記S6で探索された車両の現在位置から駐車位置候補までの車両の推奨される走行経路に従って車両が移動する場合において、特に進入道路から駐車場へと進入する際に推奨される走行軌道を算出する。
例えば、図19では進入道路98の最も左側の車線から駐車場93の入口に進入するルートが設定された場合の走行軌道を算出する例について説明する。先ず、CPU51は、前記S7で取得した道路外形状情報に基づいて、進入道路98と駐車場93との間において車両が通行可能な領域(以下、通過領域という)を特定する。例えば図19に示す例では横x縦yからなる矩形エリアが進入道路98と駐車場93との間において車両が通行可能な通過領域となる。そして、進入道路98から通過領域を通過して駐車場93の入口へと進入することを条件として、クロソイド曲線や円弧を用いてできる限り円滑で、且つできる限り進入に必要な距離が短くなる軌道を算出する。
その後、S33においてCPU51は、前記S27、S31、S32で算出された各走行軌道を繋ぐことによって、車両に走行が推奨される走行軌道である静的走行軌道を生成する。前記S33で生成される静的走行軌道は、走行開始地点から駐車場の入口に面した進入道路までの車線に対して車両の走行が推奨される第1走行軌道と、進入道路から前記駐車場の入口までの車両の走行が推奨される第2走行軌道と、駐車場の入口から車両を駐車する駐車位置(駐車スペース)までの車両の走行が推奨される第3走行軌道とを含む。
そして、前記S33で生成された静的走行軌道は、自動運転支援に用いる支援情報としてフラッシュメモリ54等に格納される。その後、S9へと移行する。
また、上記実施例では駐車場内を走行する際の走行軌道と、道路走行する際の走行軌道と、道路から駐車場に進入する走行軌道とを夫々個別に生成している(S27、S31、S32)が、駐車場内ネットワークとレーンネットワークを接続し、車両の現在位置から駐車場の駐車位置候補までの車の移動を全て含めた走行軌道を一括で生成しても良い。
次に、前記S23において実行される進入軌道生成処理のサブ処理について図20に基づき説明する。図20は進入軌道生成処理のサブ処理プログラムのフローチャートである。
以下のS41~S49の処理は、前記S2で取得された駐車位置候補である駐車スペースと前記S5で設定された接続点との組み合わせ毎に行われる。また、進入軌道生成処理では、車両の現在位置が駐車スペース内である場合については、車両が現在位置する駐車スペースとその駐車スペースに対して前記S5で設定された接続点との組み合わせについても対象として行う。そして、全ての駐車スペースと接続点との組み合わせを対象にS41~S49の処理が行われた後にS24へと移行する。
先ず、S41においてCPU51は、処理対象の組み合わせとなる駐車スペース(特に駐車スペースの中心とするが必ずしも中心でなくても良い)と接続点を含む駐車場リンク59との間を最短距離で繋ぐ線分の長さLを取得する。例えば、図21に示す駐車スペース100と接続点101の組み合わせが処理対象である場合には、駐車スペース100の中心と駐車場リンク59との間を最短距離で繋ぐ線分の長さLが算出される。また、図22に示す駐車スペース102と接続点103の組み合わせが処理対象である場合には、駐車スペース102の中心と駐車場リンク59との間を最短距離で繋ぐ線分の長さLが算出される。尚、図21で接続点101の場合、長さLは駐車スペースから接続点までの距離にも相当する。
続いて、S42においてCPU51は、上記線分が接続する接続点での駐車スペースに対する駐車場内ネットワークの角度(相対角度)θを算出する。具体的には、図21及び図22に示すように駐車スペースの配置方向(駐車スペースの長さ方向)と接続点を含む駐車場リンク59とがなす角度θが該当する。
次に、S43においてCPU51は、車両が最小旋回半径で処理対象の組み合わせとなる駐車スペースから退出して駐車場内ネットワーク(特に接続点を含む駐車場リンク59)と平行となるまでに必要な距離Dを算出する。例えば以下の式(1)により距離Dが算出される。尚、最小旋回半径については車両データに基づいて特定する。
D=2R×sin(θ/2)・・・・(1)
(R:最小旋回半径、θ:S42で算出された駐車スペースに対する駐車場内ネットワークの角度)
尚、上記式(1)では例えば図21に示すように駐車スペースが駐車場リンク59に対して垂直に配置されている場合(θ=90度)ではD=Rとなる。一方、図6に示す駐車スペース60に対する接続点64のように駐車スペースが駐車場リンク59に対して平行に配置された場合(θ=180度)についてはD=2Rとなる。
その後、S44においてCPU51は、車両が最小旋回半径で駐車スペースから退出して駐車場内ネットワークと平行となるまでに必要な距離Dに対して前記S41で算出された線分の長さLが足りるか否かを判定する。そして、車両が最小旋回半径で駐車スペースから退出して駐車場内ネットワークと平行となるまでに必要な距離Dに対して前記S41で算出された線分の長さLが足りると判定された場合(S44:YES)には、S45へと移行する。それに対して、車両が最小旋回半径で駐車スペースから退出して駐車場内ネットワークと平行となるまでに必要な距離Dに対して前記S41で算出された線分の長さLが不足すると判定された場合(S44:NO)には、S46へと移行する。
S45においてCPU51は、処理対象の組み合わせとなる駐車スペースから接続点が含まれる駐車場リンク59へと退出する退出軌道について、パターン1~3の計3パターン生成する。尚、必ずしも全てのパターンの退出軌道が生成されるとは限らず、θの角度によっては生成されないパターンも存在する。以下に、各パターンの退出軌道についてより詳細に説明する。
(パターン1)
図23に示すように駐車スペースから駐車スペースの配置方向に沿って直進移動し、その後に最小旋回半径Rで旋回移動して接続点が含まれる駐車場リンク59上に乗る走行軌道とする。尚、旋回を行う場合には据え切り且つ最小旋回半径Rで旋回すると仮定して退出軌道を生成する(パターン2以下も同様である)。パターン1は基本的にθの角度に関わらず生成される。但し、図6に示す駐車スペース60に対する接続点64のようにθが180度の場合については生成対象から除く。
(パターン2)
図24に示すように駐車スペースから最小旋回半径Rで旋回移動し、接続点を含む駐車場リンク59に対して垂直方向となった後に直線移動し、再び最小旋回半径Rで旋回移動して接続点が含まれる駐車場リンク59上に乗る走行軌道とする。尚、パターン2は基本的にθ>90度の場合のみに生成される。
(パターン3)
図25に示すように駐車スペースから最小旋回半径Rで旋回移動し、接続点を含む駐車場リンク59に対して平行方向となった後に更に旋回方向を変えた2回の旋回移動で駐車場リンク59の方向に幅寄せを行い、接続点が含まれる駐車場リンク59上に乗る走行軌道とする。尚、パターン3は基本的にθの角度に関わらず生成される。
一方、S46においてCPU51は、接続点が含まれる駐車場リンク59が設定された通路の通路幅が、切り返しの可能な閾値以上あるか否かを判定する。例えば閾値は4mとする。そして、接続点が含まれる駐車場リンク59が設定された通路の通路幅が、切り返しの可能な閾値以上あると判定された場合(S46:YES)には、S47へと移行する。それに対して、接続点が含まれる駐車場リンク59が設定された通路の通路幅が、切り返しの可能な閾値以上の幅がないと判定された場合(S46:NO)には、S48へと移行する。
S47においてCPU51は、処理対象の組み合わせとなる駐車スペースから接続点が含まれる駐車場リンク59へと退出する退出軌道について、パターン4、5の計2パターン生成する。尚、パターン4、5の退出軌道はともに直進移動を含まずに旋回移動のみからなる。以下に、各パターンの退出軌道についてより詳細に説明する。
(パターン4)
図26に示すように駐車スペースから最小旋回半径Rで旋回移動し、駐車場リンク59を過ぎた後に切り返しを行って、後退しつつ再び最小旋回半径Rで旋回移動して接続点が含まれる駐車場リンク59上に乗る走行軌道とする。
(パターン5)
図27に示すように駐車スペースから最小旋回半径Rで旋回移動し、接続点を含む駐車場リンク59に対して平行方向となった後に更に旋回方向を変えた2回の旋回移動で駐車場リンク59の方向に幅寄せを行い、接続点が含まれる駐車場リンク59上に乗る走行軌道とする。尚、図6に示す駐車スペース60に対する接続点64のようにθが180度の場合についてパターン5による退出軌道を生成すると、図14に示すような走行軌道となる。
一方、S48においてCPU51は、処理対象の組み合わせとなる駐車スペースから接続点が含まれる駐車場リンク59へと退出する退出軌道について、上記パターン5のみ生成する。
その後、S49においてCPU51は、前記S45、S47、S48で生成された退出軌道について進行方向を逆方向とすることにより、駐車場内ネットワーク(より具体的には接続点が含まれるリンク)から駐車スペースへと進入する進入軌道を生成する。その後、S24へと移行する。S24以降では前述したように各走行軌道の候補に対して走行軌道としての適格性を示すコストが算出され、最もコストの小さい走行軌道の候補が推奨される走行軌道として選択される(S26、S27)。
以上詳細に説明した通り、本実施形態に係るナビゲーション装置1及びナビゲーション装置1で実行されるコンピュータプログラムでは、車両が駐車場で駐車を行う場合に、駐車場内において車両が選択し得る経路を示したネットワークである駐車場内ネットワークを取得し(S3)、車両の駐車対象となる駐車スペースと駐車場内ネットワークとの間を繋ぐ線分の長さと、線分が接続する接続点での駐車スペースに対する駐車場内ネットワークの角度と、に基づいて、駐車場内ネットワークから駐車スペースへと進入する進入軌道を生成し(S41~S49)、駐車場内ネットワークを用いて生成された駐車場の入口から進入軌道の開始点までの車両の走行軌道に進入軌道を組み合わせて駐車場の入口から駐車スペースまでの車両の走行軌道を生成し(S24)、走行軌道に基づく運転支援を行うので、駐車場内ネットワークと駐車スペースとの間の距離と角度の関係に基づいて、通路から駐車スペースへ進入するために必要となる具体的な走行軌道を生成することが可能となる。そして、駐車場内ネットワークを用いて生成された走行軌道と組み合わせることによって、従来に比べてより適切な走行軌道に基づく運転支援を行うことが可能となる。
また、車両が最小旋回半径で駐車スペースから退出して駐車場内ネットワークと平行となるまでに必要な距離に対して線分の長さが足りる場合には、直進移動を含む進入軌道を生成し、一方で車両が最小旋回半径で駐車スペースから退出して駐車場内ネットワークと平行となるまでに必要な距離に対して線分の長さが不足する場合には、直進移動を含まない進入軌道を生成するので、駐車場内ネットワークと駐車スペースとの間の距離と角度の関係に基づいて、通路から駐車スペースへ進入するために必要となる具体的な走行軌道を生成することが可能となる。
また、駐車場内ネットワークは、駐車場内において車両が走行可能な通路にリンクを設定し、通路同士の接続点にノードを設定し、リンクをノードで連結したネットワークであって、車両の駐車対象となる駐車スペースと駐車場内ネットワークに含まれるリンクとの間を最短距離で繋ぐ線分に基づいて進入軌道を生成するので、駐車場内において車両が走行可能な各通路から駐車スペースへと進入する為の進入軌道を生成することが可能となる。
また、線分が接続されるリンクは、駐車場内ネットワークに含まれるリンクの内、駐車スペースから最も近い位置にあるリンクと、そのリンクに隣接するリンクとするので、駐車場内において車両が走行可能な各通路の内、特に駐車スペースに近い位置にある各通路から駐車スペースへと進入する為の進入軌道を生成することが可能となる。
また、車両が駐車する駐車場から退出する場合に、駐車場内において車両が選択し得る経路を示したネットワークである駐車場内ネットワークを取得し(S3)、車両が駐車された駐車スペースと駐車場内ネットワークとの間を繋ぐ線分の長さと、線分が接続する接続点での駐車スペースに対する駐車場内ネットワークの角度と、に基づいて、駐車スペースから駐車場内ネットワークへと退出する退出軌道を生成し(S41~S49)、駐車場内ネットワークを用いて生成された退出軌道の終了点から駐車場の出口までの車両の走行軌道に退出軌道を組み合わせて駐車スペースから駐車場の出口までの車両の走行軌道を生成し(S24)、走行軌道に基づく運転支援を行うので、駐車場内ネットワークと駐車スペースとの間の距離と角度の関係に基づいて、駐車スペースから通路へ退出するために必要となる具体的な走行軌道を生成することが可能となる。そして、駐車場内ネットワークを用いて生成された走行軌道と組み合わせることによって、従来に比べてより適切な走行軌道に基づく運転支援を行うことが可能となる。
尚、本発明は前記実施形態に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で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
例えば、本実施形態では、駐車位置の候補を複数取得し、S8の静的走行軌道の生成を行なうタイミングで複数の候補の内から駐車位置を最終的に決定するが、最初に車両を駐車する駐車位置を一に決定し、その後に決定した駐車位置までの走行軌道を生成するようにしても良い。
また、本実施形態では、車両の走行開始地点が道路上である場合を想定しているが、走行開始地点が駐車場内である場合においても適用可能である。その場合には、走行開始地点から駐車場の出口までの車両の走行が推奨される走行軌道についても前記S27で導出されることとなる。
また、本実施形態では、前記S41において駐車スペースと接続点を含む駐車場リンクとの間を最短距離で繋ぐ線分の長さLを取得しているが、特に図22に示すように駐車スペースが接続点を含む駐車場リンクに対して傾斜している場合には、駐車スペースの配置方向(駐車スペースの長さ方向)に沿って線分を設定し、駐車スペースの配置方向に沿って最短距離で繋ぐ線分の長さLを取得しても良い。その場合には、前記S43で算出される距離Dは以下の式(2)により算出される。
D=R×tan(θ/2)・・・・(2)
(R:最小旋回半径、θ:S42で算出された駐車スペースに対する駐車場内ネットワークの角度)
また、本実施形態では、進入軌道(退出軌道)として上記パターン1~5の軌道を生成することとしているが、駐車スペースから接続点を含む駐車場リンクまでの間を繋ぐことができるのであれば、パターン1~5以外の内容で進入軌道(退出軌道)を生成しても良い。
また、本実施形態では、前記S43において最小旋回半径Rを基準に距離Dを算出しているが、最小旋回半径Rより大きい旋回半径Rt(Rtは車両が取り得ることが可能な旋回半径とする)を基準に距離Dを算出しても良い。その場合には、前記S44では車両が旋回半径Rtで駐車スペースから退出して駐車場内ネットワークと平行となるまでに必要な距離Dに対して前記S41で算出された線分の長さLが足りるか否かを判定することとなる。
また、本実施形態では、車両が取り得る複数のパターンで進入軌道(退出軌道)を生成し、生成された各進入軌道(退出軌道)を組み合わせた走行軌道のコストを比較して最終的な走行軌道を決定しているが、予め駐車スペースの配置などを考慮した上で最も推奨される一のパターンのみで進入軌道(退出軌道)を生成しても良い。
また、本実施形態では、車両の走行のみを対象として駐車位置までの走行軌道に対するコストを算出している(S26)が、車両降車後の目的地までの徒歩の移動も考慮してコストを算出しても良い。即ち、駐車位置までの車両の走行移動が容易であったとしてもその後の目的地までの徒歩移動の負担が大きい駐車位置までの走行軌道についてはコストを高く算出するようにしても良い。
また、本実施形態では、駐車位置までの走行軌道を生成した後に生成された走行軌道に従って走行する為の車両制御を行っている(S14、S15)が、S14以降の車両制御に係る処理については省略することも可能である。例えば、ナビゲーション装置1は、走行軌道に基づく車両の制御については行わずに、駐車の推奨される駐車位置の案内や、走行軌道をユーザに案内する装置であっても良い。
また、本実施形態では、高精度地図情報16や施設情報17を用いてレーンネットワーク、駐車場内ネットワークを生成している(S3)が、全国の道路、駐車場を対象とした各ネットワークを予めDBに格納しておき、必要に応じてDBから読み出すようにしても良い。
また、本実施形態では、サーバ装置4が有する高精度地図情報には、道路のレーン形状(車線単位の道路形状や曲率、車線幅等)と道路に描かれた区画線(車道中央線、車線境界線、車道外側線、誘導線等)に関する情報の両方を含むが、区画線に関する情報のみを含むようにしても良いし、道路のレーン形状に関する情報のみを含むようにしても良い。例えば区画線に関する情報のみを含む場合であっても、区画線に関する情報に基づいて道路のレーン形状に関する情報に相当する情報を推定することが可能である。また、道路のレーン形状に関する情報のみを含む場合であっても、道路のレーン形状に関する情報に基づいて区画線に関する情報に相当する情報を推定することが可能である。また、「区画線に関する情報」は、車線を区画する区画線自体の種類や配置を特定する情報であっても良いし、隣接する車線間で車線変更が可能か否かを特定する情報であっても良いし、車線の形状を直接または間接的に特定する情報であっても良い。
また、本実施形態では、静的走行軌道に動的走行軌道を反映する手段として、静的走行軌道の一部を動的走行軌道に置き換えている(S12)が、置き換えるのではなく静的走行軌道を動的走行軌道に近づけるように軌道の修正を行っても良い。
また、本実施形態では、車両の操作のうち、車両の挙動に関する操作である、アクセル操作、ブレーキ操作及びハンドル操作の全てを車両制御ECU40が制御することをユーザの運転操作によらずに自動的に走行を行う為の自動運転支援として説明してきた。しかし、自動運転支援を、車両の操作のうち、車両の挙動に関する操作である、アクセル操作、ブレーキ操作及びハンドル操作の少なくとも一の操作を車両制御ECU40が制御することとしても良い。一方、ユーザの運転操作による手動運転とは車両の操作のうち、車両の挙動に関する操作である、アクセル操作、ブレーキ操作及びハンドル操作の全てをユーザが行うこととして説明する。
また、本発明の運転支援は車両の自動運転に係る自動運転支援に限られない。例えば、前記S8で特定された静的走行軌道や前記S11で生成された動的走行軌道をナビゲーション画面に表示するとともに、音声や画面等を用いた案内(例えば車線変更の案内、推奨車速の案内等)を行うことによる運転支援も可能である。また、静的走行軌道や動的走行軌道をナビゲーション画面に表示することでユーザの運転操作を支援するようにしてもよい。
また、本実施形態では、自動運転支援プログラム(図4)をナビゲーション装置1が実行する構成としているが、ナビゲーション装置1以外の車載器や車両制御ECU40が実行する構成としても良い。その場合には、車載器や車両制御ECU40は車両の現在位置や地図情報等をナビゲーション装置1やサーバ装置4から取得する構成とする。更に、サーバ装置4が自動運転支援プログラム(図4)のステップの一部または全部を実行するようにしても良い。その場合にはサーバ装置4が本願の運転支援装置に相当する。
また、本発明はナビゲーション装置以外に、携帯電話機、スマートフォン、タブレット端末、パーソナルコンピュータ等(以下、携帯端末等という)に適用することも可能である。また、サーバと携帯端末等から構成されるシステムに対しても適用することが可能となる。その場合には、上述した自動運転支援プログラム(図4参照)の各ステップは、サーバと携帯端末等のいずれが実施する構成としても良い。但し、本発明を携帯端末等に適用する場合には、自動運転支援が実行可能な車両と携帯端末等が通信可能に接続(有線無線は問わない)される必要がある。
1…ナビゲーション装置(運転支援装置)、2…運転支援システム、3…情報配信センタ、4…サーバ装置、5…車両、16…高精度地図情報、17…施設情報、18…接続情報、19…道路外形状情報、33…ナビゲーションECU、40…車両制御ECU、51…CPU、58…駐車場ノード、59…駐車場リンク、60…駐車スペース、61,63…線分、62,64…接続点、81,84…走行軌道、82,85…進入軌道、83,86…進入軌道を組み合わせた後の走行軌道

Claims (6)

  1. 車両が駐車場で駐車を行う場合に、前記駐車場内において車両が選択し得る経路を示したネットワークである駐車場内ネットワークを取得する駐車場内ネットワーク取得手段と、
    駐車場に設けられた駐車スペースの配置情報を取得する駐車スペース情報取得手段と、
    車両の駐車対象となる前記駐車スペースと前記駐車場内ネットワークとの間を繋ぐ線分の長さと、前記線分が接続する接続点での前記駐車スペースに対する前記駐車場内ネットワークの角度と、に基づいて、前記駐車場内ネットワークから前記駐車スペースへと進入する進入軌道を生成する進入軌道生成手段と、
    前記駐車場内ネットワークを用いて駐車場の入口から前記進入軌道の開始点までの車両の走行軌道を生成するとともに前記進入軌道を組み合わせて駐車場の入口から前記駐車スペースまでの車両の走行軌道を生成する走行軌道生成手段と、
    前記走行軌道に基づく運転支援を行う運転支援手段と、を有する運転支援装置。
  2. 前記進入軌道生成手段は、
    車両が所定の旋回半径で前記駐車スペースから退出して前記駐車場内ネットワークと平行となるまでに必要な距離に対して前記線分の長さが足りる場合には、直進移動を含む前記進入軌道を生成し、
    車両が所定の旋回半径で前記駐車スペースから退出して前記駐車場内ネットワークと平行となるまでに必要な距離に対して前記線分の長さが不足する場合には、直進移動を含まない前記進入軌道を生成する請求項1に記載の運転支援装置。
  3. 前記駐車場内ネットワークは、駐車場内において車両が走行可能な通路にリンクを設定し、前記通路同士の接続点にノードを設定し、前記リンクを前記ノードで連結したネットワークであって、
    前記線分は、車両の駐車対象となる前記駐車スペースと前記駐車場内ネットワークに含まれるリンクとの間を最短距離で繋ぐ線分である請求項1又は請求項2に記載の運転支援装置。
  4. 前記線分が接続されるリンクは、前記駐車場内ネットワークに含まれるリンクの内、前記駐車スペースから最も近い位置にあるリンクと、そのリンクに隣接するリンクである請求項3に記載の運転支援装置。
  5. 車両が駐車する駐車場から退出する場合に、前記駐車場内において車両が選択し得る経路を示したネットワークである駐車場内ネットワークを取得する駐車場内ネットワーク取得手段と、
    駐車場において車両が駐車された駐車スペースの配置情報を取得する駐車スペース情報取得手段と、
    車両が駐車された前記駐車スペースと前記駐車場内ネットワークとの間を繋ぐ線分の長さと、前記線分が接続する接続点での前記駐車スペースに対する前記駐車場内ネットワークの角度と、に基づいて、前記駐車スペースから前記駐車場内ネットワークへと退出する退出軌道を生成する退出軌道生成手段と、
    前記駐車場内ネットワークを用いて前記退出軌道の終了点から駐車場の出口までの車両の走行軌道を生成するとともに前記退出軌道を組み合わせて前記駐車スペースから駐車場の出口までの車両の走行軌道を生成する走行軌道生成手段と、
    前記走行軌道に基づく運転支援を行う運転支援手段と、を有する運転支援装置。
  6. コンピュータを、
    車両が駐車場で駐車を行う場合に、前記駐車場内において車両が選択し得る経路を示したネットワークである駐車場内ネットワークを取得する駐車場内ネットワーク取得手段と、
    駐車場に設けられた駐車スペースの配置情報を取得する駐車スペース情報取得手段と、
    車両の駐車対象となる前記駐車スペースと前記駐車場内ネットワークとの間を繋ぐ線分の長さと、前記線分が接続する接続点での前記駐車スペースに対する前記駐車場内ネットワークの角度と、に基づいて、前記駐車場内ネットワークから前記駐車スペースへと進入する進入軌道を生成する進入軌道生成手段と、
    前記駐車場内ネットワークを用いて駐車場の入口から前記進入軌道の開始点までの車両の走行軌道を生成するとともに前記進入軌道を組み合わせて駐車場の入口から前記駐車スペースまでの車両の走行軌道を生成する走行軌道生成手段と、
    前記走行軌道に基づく運転支援を行う運転支援手段と、
    して機能させる為のコンピュータプログラム。
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