JP3621569B2 - 車両の自動走行制御システム - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＡＣＣシステムなどとも称される車両の自動走行制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両の運転を支援するナビゲーションシステムが商品化されてきている。このナビゲーションシステムでは、ＣＤーＲＯＭから再生されて画面表示される道路地図上に、ドライバーが指定した目的地点までの最適走行経路が選択され、ＧＰＳ受信機などの位置決め手段で検出された自車両の位置が上記道路地図上に表示されると共に、交差点など針路変更が必要な箇所の手前でメッセージの音声出力などによる誘導が行われる。
【０００３】
上記ナビゲーションシステムに車両用レーダ装置などを組合せることにより、走行速度や操舵( ステアリング) を自動的に制御するＡＣＣシステムも商品化に向け研究されている。上述した各種のＡＣＣシステムでは、車両が自動走行制御の状態のもとで交差点や分岐点などの道路上の特異な箇所を通過する場合などを想定し、ドライバーがブレーキ操作を行うと、これを検出して自動走行制御が自動的に中断され、ドライバーによる回復指令スイッチ（レジュームスイッチ）の操作によって自動走行制御が回復される構成となっている。
【０００４】
また、従来のナビゲーションシステムでは、道路外の地点をナビゲーションの目的地点として設定する場合、この目的地点から最寄りの道路に垂線を下ろし、この垂線と最寄りの道路とのノードを目的地点として設定している。この構成では、目的地点の最寄りの道路が高速道路で、この高速道路からの出口がこの目的地点の近くに存在しない場合、目的地点のはるか手前の高速道路上でナビゲーションが終了してしまうという問題がある。この問題を解決するため、高速道路をナビゲーションの目的地点として設定することを制限する制限手段を備えたナビゲーションシステムが特開平８ー１５９７９２号公報に開示されている。
【０００５】
更に、特開平７ー１２５５６５号公報や、特開平８ー１９４８９６号公報などには、ナビゲーションシステムによって前方のカーブやコーナーを検出すると、これらを安全に通過できるように自車両の走行速度を自動的に低下させたり、警報を発生したりする構成のＡＣＣシステムが開示されている。また、特開平８ー１９４８９６号公報には、カーブのうち交差点に相当するものについては制御対象から除外する構成が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来提案されている自動走行システムでは、制御のための情報が不足しているため、ドライバーが介入しなければならない状況が多々あった。例えば、自動走行制御を、従来のナビゲーション技術で行おうとすると、実際の道路環境に対する情報の不足で、不適当な制御をしてしまうことが予想される。具体的には、高速道路の出口を通過してから走行制御が終了してしまう場合や、横断歩道の上で走行制御が終了してしまう場合、踏切の中で終了してしまう場合が想定される。本発明は、これらの問題点を鑑みてなされたもので、自動走行制御を実際の走行環境によりふさわしく、車両のドライバーの感覚により合致させた自動走行制御システムを提供することを目的とする。
【０００７】
また、従来のナビゲーションシステムでは、目的地または出発地として高速道路のインターチェンジ、駅、商店等の目標物を設定して経路誘導を行う機能がある。しかしながら従来技術では、各インターチェンジの状況や構成に係わらず、経路誘導を終了させる地点が画一化しており、各インターチェンジ手前の一定距離だけはなれた位置で誘導を終了してしまう場合があり、自動走行制御には応用できないものであった。従って、本発明の一つの目的は、任意の箇所を自動走行制御の目的地点として設定できるとともに、各インターチェンジの実際の形状や構造に合致した最適な位置で自動走行を終了させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した従来技術の課題を解決する本発明に係わる車両の自動走行制御システムは、道路情報を記憶した電子化道路情報記憶手段と、電子化道路情報を再生する手段と、自車両の位置を検出する位置検出手段と、前記再生された電子化道路情報に基づき指定された目的地点までの自車両の予定走行経路を設定する予定走行経路計算手段と、前記設定済みの予定走行経路に沿って自己の車両の自動走行を制御する自動走行制御手段とを備えた車両の自動走行制御システムである。そして、前記電子化道路情報は、ノードごとに、かつこれらのノードを通過する方向ごとに設定され、前記自動走行制御手段に自動走行制御を開始させる複数の自動走行制御開始地点と、前記自動走行制御手段に自動走行制御を終了させる複数の自動走行制御終了地点とを含み、前記自動走行制御手段は、前記設定された予定走行経路上に存在するノードごとに、自動走行制御終了地点の一つをこのノードへの進入地点として選択すると共に、自動走行制御の開始地点の一つをこのノードからの進出地点として選択する手段を備えている。ここでノードとは、電子道路データのおける各道路の直線線分を結ぶ地点をいう。したがって電子道路地図情報におけるノードには、交差点、カーブ、高速道路のインターチェンジ等が含まれる。また、上記電子化道路情報には、上記自動走行制御の開始／終了地点の他に、従来の表示用地図情報、経路誘導用情報などが含まれている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記電子化道路情報は、前記ノードのうち所定距離以内に近接した複数のノードが併合されて一つのノードに変更されたものを含んでいる。
【００１０】
【実施例】
図１は、本発明の一実施例の車両の自動走行制御システム１０の構成を示す機能ブロック図であり、演算部１１、ＧＰＳ受信機１２、ＧＰＳ補正データ受信機１３、電子化道路情報再生部１４、車速センサやヨーレイトセンサやステアリング・センサなどを含む各種センサ１５ａ〜１５ｎ、スロットル弁やブレーキやステアリグの駆動機構などを含む各種アクチュエータ１６ａ〜１６ｍ、キー入力部１７、表示・出力部１８及びレーダ装置１９から構成されている。
更に演算部１１は、車両制御部１１ａ、経路計算部１１ｂ、制御計画部１１ｃ、車両位置検出部１１ｄ、メモリ１１ｅから構成されている。電子化道路情報再生部１４ａには、電子道路地図１４ａとして、既存のＣＤ−ＲＯＭ、DVD 等が挿入される。
【００１１】
ここで、目的地の設定から、走行制御データの作成を行い、自動走行制御が行われるまでの処理の流れを図９を参照しながら説明をする。ＧＰＳ受信機１２で衛星から受信した航法メッセージと、補正データ受信機１３で受信したＧＰＳ補正データとから自車両の位置が算定され、車両位置検出部１１ｄに通知される。車両位置検出部１１ｄは、ＧＰＳ受信機１２から通知された自車両の位置を電子化道路情報再生部１４に通知し、電子化道路情報再生部１４は通知された自車両の位置に対応した電子化道路情報の一部をＣＤーＲＯＭから再生し、車両位置検出部１１ｄに転送する。車両位置検出部１１ｄは、再生され転送されてきた電子化道路情報と、ＧＰＳ受信機１２から通知された自車両の位置とを照合し、道路地図上の自車両の位置を確定する（図９のＳ１）。
【００１２】
ＣＤーＲＯＭから再生された電子化道路情報は、画面表示を行うための表示用道路地図の他に、ナビゲーションのための誘導用情報、自動走行のための制御用情報など多様な情報が含まれている。電子化道路情報に含まれる表示用道路地図は、演算部１１から表示・出力部１８に転送されて液晶表示パネルなどで構成される表示装置に表示されると共に、演算部１１における演算のためのデータとしても使用される。
【００１３】
経路計算部１１ｂは、ドライバーが自動走行の開始に先だってキー入力部１７から目的地データの中から選択した目的地を受け取ると（図９のＳ２）、車両の現在位置からこの目的地点までの最適の走行経路をダイキストラ法等の公知の適宜な手法に基づいて探索し、表示・出力部１８に画面表示する。ここでの自動走行制御の開始地点は、現在位置に最も近い目標物を自動走行制御の開始地点としてその目標物に対応した開始位置情報を使用する。ドライバーがこの画面表示された走行経路にキー入力によってそのまま、あるいは一部を修正したのち同意すれば、これが最適走行経路として設定する（図９のＳ３）。
【００１４】
ここで経路演算部１１ｂによって予定経路が設定されると、制御計画部１１ｃはこの予定経路に対して予定走行路上に存在する制御速度の変化の必要がある各ノードの手前で制御を適切に変化させるように車速の計画を作成し、この車速制御計画をメモリ１１ｅに記憶させる（図９のＳ４）。
【００１５】
車速制御部１１ａは、車速センサ１５ａやステアリング・センサ１５ｎなどの各種のセンサから入力される自車両の走行状態を示す各種のデータを検出し、メモリ１１ｅに記憶された車速制御計画に基づき、ＧＰＳ受信機で検出された自車両の位置や、再生された地図データを考慮しつつ演算処理することにより、走行状態を制御するための各種の制御データを作成する（図９のＳ５) 。車速制御部１１ａは、これらの制御データをスロットル弁１６ａやステアリング用アクチュエータ１６ｍなどを含む各種のアクチュエータに指示することにより車両の速度やステアリングの自動制御を行う。この際、車速制御部１１ａは、車両の前部に取り付けられたミリ波帯のＦＭレーダ装置などで構成されるレーダ装置１９で検出された自車両と先行車両との車間距離を、自車両の走行速度などに応じて決定される安全車間距離に保つように、自車両の速度を制御する。
【００１６】
本発明の自動走行制御の具体例として、走行中において、目的地または出発地をインターチェンジＡとして設定入力した場合について説明する。図２は、電子化道路情報１４ａに記憶されている、高速道路上のインターチェンジＡに対する自動走行制御の開始地点と終了地点とを例示している。図４に示すように、自動走行に先だって、キー入力１７、表示・出力手段１８により所望の目的地または出発地としてインターチェンジＡが入力される。電子化道路情報１４ａに記憶されている図２のインターチェンジＡの手前の高速道路上には、自動走行制御の終了地点ｅ1 ，ｅ2 と、自動走行制御の開始地点ｓ1 ，ｓ2 とが予め電子化道路情報１４ａの中に記憶されている。更に、この高速道路と交差する一般道路（国道）上のインターチェンジＡの手前にも、自動走行制御の終了地点ｅ3 ，ｅ4 と、自動走行制御の開始地点ｓ3 ，ｓ4 とが予め記憶されている。
【００１７】
このインターチェンジＡについての自動走行制御の終了地点と開始地点のデータとして、図３に例示するように、４個の自動走行制御の終了地点ｅ1 〜ｅ4 の座標データと、４個の自動走行制御の開始地点ｓ1 〜ｓ4 の座標データが登録されている。各道路上の自動走行制御の終了地点と開始地点の座標は、図２に例示するようにインターチェンジの形状などを考慮して終了地点と開始地点が異なる位置に設定されているが、道路の形状や状況が単純な場合は、どちらか一方の位置で共用することもできる。
【００１８】
制御計画部１１ｃは、設定済みの予定走行経路上に存在する各ノードやインターチェンジについて、記憶されたインターチェンジＡに対するいくつかの終了地点のうち予定走行経路に照らして必要なものだけをインターチェンジＡへの進入地点として選択して有効化する。例えば、図２（Ａ）の例では、インターチェンジＡの高速道路上で左の方向から右の方向に走行している場合の自動走行制御は、その終了地点ｅ１がインターチェンジＡへの進入地点として選択され、有効化される。この場合には、図５（Ａ）に例示するような車速制御が計画され、自動走行制御の終了地点ｅ１でこの車速制御が終了せしめられる。図２（Ｂ）に戻って、一般道を走行中に、インターチェンジＡの下方からこのインターチェンジＡに進入してきた場合には、自動走行制御の終了地点ｅ３がこのインターチェンジＡへの進入地点として選択され、有効化される。同様にして、逆方向、すなわち図１（Ｂ）の上方の一般道からこのインターチェンジＡに進入する場合には、自動走行制御の終了地点ｅ４がこのインターチェンジＡへの進入地点として選択される。
【００１９】
また、このインターチェンジＡを自動走行制御の開始地点として目的地までの経路計画を立てる場合、例えば、図２（Ａ）において、自車両が下部の一般道路から上方に向けてインターチェンジＡに進入し、左の方向に走行してゆく場合（料金所を抜けて左方向に高速道路を進む場合）には、開始地点ｓ１がインターチェンジＡからの進出地点として選択される。また、右方向に走行する場合には、開始地点ｓ２がインターチェンジＡからの進出地点として選択される。逆に、高速道路を降りて一般道路上で自動走行を開始する場合には、自動走行制御の開始地点ｓ３またはｓ４がインターチェンジＡからの進出地点として選択される。
【００２０】
次に、一般道路上における例を説明する。図６は、一般道路の５差路に設定された５個の自動走行制御の終了地点ｅ1 〜ｅ5 と、５個の自動走行制御の開始地点ｓ1 〜ｓ5 を例示している。この５差路の手前の５本の車道上に、自動走行制御の終了地点ｅ 1 〜ｅ 5 のうちの一つがこの５差路への進入地点として選択され、自動走行制御の開始地点ｓ 1 〜ｓ 5 のうちの一つがこの５差路からの進出地点として選択され、電子化道路情報１４ａに記憶されている。
【００２１】
図７は、予定走行経路に沿って設定された制御情報の例を示す図である。実線と補助的に付加した走行方向を示す矢印で示される予定走行経路上に存在する各ノードＨ，Ｉ，Ｊ，Ｋについて、自動走行制御の終了地点ｅと開始地点ｓとが各ノードへの進入地点と各ノードからの進出地点としてそれぞれ選択され、各地点の二次元空間内の位置座標と、進入地点であるか進出地点であるかの区別を示す属性とが走行制御データとして演算部１１内のメモリ11ｅに保存される。すなわち、ノードＨについてはこのノードへの進入地点ｅｎとこのノードからの進出地点ｓｈが選択され、これらを用いて制御計画が立てられてメモリ11ｅに記憶される。
【００２２】
ただし、所定距離以内に近接した複数のノードについては、自動走行制御の進入と進出とを頻繁に繰り返すことに伴う制御の負荷を軽減するために、併合されて一つのノードとして取扱われる。すなわち、図７に例示するように、ある程度接近した二つのノードＪとＫについては、ノードＪからの進出地点ｓｊとノードＫへの進入地点ｅｋとが省略され、ノードＪへの進入地点ｅｊとノードＫからの進出地点ｓｋの対のみが作成され、メモリ11ｅに保存される。図５（Ｂ）は、各ノード（一例としては交差点）における車速制御の計画の一例が示される。
【００２３】
上述した各進入地点ｅと進出地点ｓのノードからの距離や、併合対象の複数のノードの距離などの制御パラメータは、システム内で固定することもできるし、ドライバーがキー入力部１７からのキー入力によって変更することもできる。
【００２４】
次に、一般道及び高速道を含む場合の実施例を説明する。図８は、一般道路の途中に高速道路を含む予定走行経路が設定された場合に、αインターチェンジを通過した地点に自動走行制御の開始地点（αインターチェンジからの進出地点）ｓを設定すると共に、βインターチェンジの手前に自動走行制御の終了地点（βインターチェンジへの進入地点）ｅを設定することにより、高速道路の区間のみを自動走行制御区間として最適経路を設定する例を示している。図８の場合には、出発地点と目的地とが共にインターチェンジの近傍に存在するので、自動走行制御を行う区間が、高速道路上でのみ行われるように設定されている。
【００２５】
このような最適経路が設定されれば、図１０に示されるように自動走行制御の経路に対応したノードデータと、高速道路のインターチェンジの進入地点と進出地点が選択され、これらのデータに基づいて車速の制御計画が作成される。
【００２６】
以上、電子化地図データに含まれる全ての道路上のノードごとに自動走行制御の終了地点と開始地点とを予め複数記憶しておき、複数の終了地点と開始地点の中から経路計画された予定走行経路に応じた一つを、進入地点と進出地点として選択的に有効化する構成を例示した。また、地図上にある地点データに対して、自動走行制御の開始や終了地点をドライバーの好みに応じて微調節することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係わる車両の自動走行システムは、電子化道路情報に走行制御用の情報が記憶されているので、自動走行制御をより実走行環境にふさわしく、車両のドライバーの感覚に合致した自動走行制御システムを提供することができる。より具体的には、自動走行制御の目的地としてインターチェンジを設定した場合には、高速道路出口の近傍のドラーバーの感覚で最適な位置で自動走行制御が終了し、スムーズなマニュアル走行に移行して、インターチェンジに進入できるようになる。
【００２８】
また、一般道路上で自動走行制御を行った場合には、交差点やカーブにおいて、その交差点やカーブにおける最適な走行制御の情報が、電子化道路地図にノードと対応して記憶されているので、最適な自動走行が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の自動走行制御システムの動作の一例を説明するための機能ブロック図である。
【図２】上記実施例の自動走行制御システム内で作成されてデータメモリに保存される自動走行制御に関するインターチェンジに対する自動走行制御の開始地点と終了地点とから成る制御データの構成を例示する概念図である。
【図３】上記インターチェンジＡにおける進入地点データと進出地点データの概念図である。
【図４】高速道路のインターチェンジを目標点としてキー入力する場合の概念図である。
【図５】高速道路における自動走行制御の終了地点、及び、一般道路のノード（交差点）の近傍に記憶された進入地点に於ける車両速度計画の概念図である。
【図６】一般道路に於けるノード（５差路）に於ける進入地点、進出地点データの概念図である。
【図７】上記実施例の自動走行制御システムの動作の予定走行経路を説明するための概念図である。
【図８】一般道路と高速道路がふくまれ多場合の自動走行制御区間の具体例を示す図である。
【図９】本発明の自動走行制御システムの制御の流れである。
【図１０】図８に示す最適走行経路が計画された場合に、車速制御計画の決定を示す概念図である。
【符号の説明】
e1〜e4 自動走行制御の終了地点
s1〜s4 自動走行制御の開始地点
H,I,J,K 予定走行経路上のノード
eh,ei,ej 各ノードへの進入地点
sh,si,sj 各ノードからの進出地点
10 自動走行制御システム
11 演算部
12 ＧＰＳ受信機
13 電子化地図再生部

Claims (2)

1. 電子化道路情報を記憶する電子化情報記憶手段と、
   この記憶された電子化情報を再生する電子化情報再生手段と、
   自車両の位置を検出する位置検出手段と、
   前記再生された電子化道路情報に基づき指定された目的地点までの自車両の予定走行経路を設定する予定走行経路設定手段と、
   前記設定済みの予定走行経路に沿う自動走行を制御する自動走行制御手段とを備えた車両の自動走行制御システムにおいて、
   前記電子化道路情報は、ノードごとに、かつこれらのノードを通過する方向ごとに設定され、前記自動走行制御手段に自動走行制御を開始させる複数の自動走行制御の開始地点と、前記自動走行制御手段に自動走行制御を終了させる複数の自動走行制御の終了地点とを含み、
   前記自動走行制御手段は、前記設定された予定走行経路上に存在するノードごとに、自動走行制御の終了地点の一つをこのノードへの進入地点として選択すると共に、自動走行制御の開始地点の一つをこのノードからの進出地点として選択する手段を備えたことを特徴とする車両の自動走行制御システム。
2. 請求項１において、
   前記電子化道路情報は、前記ノードのうち所定距離以内に近接した複数のノードが併合されて一つのノードに変更されたものを含むことを特徴とする車両の自動走行制御システム。

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