JP5029377B2 - Traveling locus generating apparatus and traveling locus generating method - Google Patents
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Description
本発明は、走行軌跡生成装置及び走行軌跡生成方法に関するものである。 The present invention relates to a travel locus generation apparatus and a travel locus generation method.
従来、車両の運転を自動で行う装置として、路面の滑りやすさを考慮して運転制御をするものが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の装置は、前方道路の情報を取得し、滑りやすい路面を走行する前に、その路面の滑り易さに従って車両の減速量を大きくするように走行制御を行う装置である。
しかしながら、従来の自動運転装置の走行制御では、車両がスリップすることを回避するための手段が単純な減速制御のみであるため、不必要な速度低下によって、交通流が阻害されるおそれがある。 However, in the traveling control of the conventional automatic driving apparatus, the means for avoiding the slipping of the vehicle is only simple deceleration control. Therefore, there is a possibility that the traffic flow is hindered due to unnecessary speed reduction.
そこで、本発明はこのような技術課題を解決するためになされたものであって、路面に応じて安全性と実用性とを両立させた走行軌跡を生成することができる走行軌跡生成装置及び走行軌跡生成方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve such a technical problem, and a traveling locus generating apparatus and a traveling device capable of generating a traveling locus that achieves both safety and practicality according to the road surface. An object is to provide a trajectory generation method.
すなわち本発明に係る走行軌跡生成装置は、車両の走行軌跡を生成する走行軌跡生成装置であって、車両が走行する通過予定経路において、路面が滑りやすいと判定された特定区間を取得する路面状況取得部と、特定区間では車両モデルを慣性運動とすると共に、タイヤ発生力が摩擦円限界を超えないことを含まない第1拘束条件を達成するように収束演算して走行軌跡を生成する走行軌跡導出部とを備え、走行軌跡導出部は、通過予定経路においてタイヤ発生力が摩擦円限界を超えないことを含む第2拘束条件を達成するように収束演算して走行軌跡を生成し、特定区間に進入する直前の区間では第2拘束条件を満たす走行軌跡と同一線形とする第3拘束条件を達成するように収束演算して走行軌跡を生成し、特定区間では車両モデルを慣性運動とすると共にタイヤ発生力が摩擦円限界を超えないことを含まない第1拘束条件を達成するように収束演算して走行軌跡を生成し、第1拘束条件及び第3拘束条件を達成するように収束演算して生成した走行軌跡の通過時間と、第2拘束条件を達成するように収束演算して生成した走行軌跡の通過時間との平均値の項を含む評価関数を収束演算して走行軌跡を導出する。 That is, the travel locus generation apparatus according to the present invention is a travel locus generation device that generates a travel locus of a vehicle, and acquires a specific section in which the road surface is determined to be slippery in a planned passage route on which the vehicle travels. A travel locus that generates a travel locus by performing a convergence calculation so as to achieve a first constraint condition in which the vehicle model is an inertial motion in a specific section and the tire generated force does not exceed the frictional circle limit in a specific section. And a traveling locus deriving unit that generates a traveling locus by performing a convergence calculation so as to achieve a second constraint condition that the tire generated force does not exceed the frictional circle limit on the planned passage route. In a section immediately before entering the vehicle, a convergence trajectory is generated so as to achieve the third constraint condition that is the same linear as the travel locus satisfying the second constraint condition. Convergence calculation is performed so as to achieve the first constraint condition that does not include the fact that the tire generation force does not exceed the friction circle limit and the traveling locus is generated, and the first constraint condition and the third constraint condition are achieved. Traveled by convergence calculation of an evaluation function including an average value term between the transit time generated by convergence calculation and the travel time generated by convergence calculation so as to achieve the second constraint condition The trajectory is derived .
この発明によれば、走行予定の路面において、滑りやすい特定区間を取得し、当該特定区間においては車両のタイヤ発生力が摩擦円限界を超えることを許容するためにタイヤ発生力が摩擦円限界を超えないという条件を拘束条件から外すと共に車両モデルを慣性運動として走行軌跡を生成する。これにより、車両のスピンを特定区間手前での減速制御のみで回避するのではなく、特定区間においては、ある程度のスリップ状態を許容するので、必要以上の減速を伴わず、実用性が確保された走行軌跡を生成することができる。また、特定区間においては、車両が一定の縦横速度、一定ヨーレートの慣性運動を行う走行軌跡とすることができるので、スピンを防止して安全性が確保された走行軌跡を生成することができる。さらに、このように構成することで、特定区間に進入する直前の区間では走行軌跡の線形形状が同一であり、特定区間ではスリップ状態の走行軌跡とグリップ状態の走行軌跡との2つに分かれる走行軌跡を導出することができる。これにより、例えば、路面が滑りやすいと事前に判定された特定区間を走行し始めた際に、実際にはそれほど滑らないと判明した場合等、すなわち、事前に得られた特定区間の情報に誤差があった場合であっても、車両挙動を乱すことなく、安全性を担保しながら通過時間を考慮した走行軌跡を生成することができる。 According to the present invention, a specific section that is slippery is acquired on the road surface that is scheduled to travel, and the tire generation force exceeds the friction circle limit in order to allow the tire generation force of the vehicle to exceed the friction circle limit in the specific section. The condition that it does not exceed is removed from the constraint condition, and a traveling locus is generated using the vehicle model as an inertial motion. As a result, the vehicle spin is not avoided only by the deceleration control before the specific section, but a certain degree of slip state is allowed in the specific section, so practicality is ensured without unnecessary deceleration. A travel locus can be generated. Moreover, in the specific section, since the vehicle can have a traveling locus in which the vehicle performs inertial motion at a constant vertical / horizontal speed and a constant yaw rate, a traveling locus in which safety is ensured by preventing spin can be generated. Further, with this configuration, the linear shape of the traveling locus is the same in the section immediately before entering the specific section, and the traveling is divided into two in the specific section, the traveling locus in the slip state and the traveling locus in the grip state. A trajectory can be derived. As a result, for example, when it starts to run in a specific section that has been determined in advance that the road surface is slippery, when it is found that the road actually does not slip so much, that is, there is an error in information on the specific section obtained in advance Even when there is, it is possible to generate a travel locus in consideration of the passing time while ensuring safety without disturbing the vehicle behavior.
ここで、走行軌跡生成装置において、走行軌跡導出部は、第1拘束条件を達成している状態で通過時間の項を含む評価関数を収束演算して第1走行軌跡を導出し、タイヤ発生力が摩擦円限界を超えないことを含む第2拘束条件を達成するように収束演算して走行軌跡を生成し、第2拘束条件を達成している状態で通過時間の項を含む評価関数を収束演算して第2走行軌跡を導出し、第1走行軌跡及び第2走行軌跡のうち、平均速度の高い走行軌跡を採用することが好適である。 Here, in the travel locus generation device, the travel locus deriving unit derives the first travel locus by performing a convergence calculation on an evaluation function including a term of passing time in a state where the first constraint condition is achieved, and the tire generating force Convergence calculation is performed so as to achieve the second constraint condition that does not exceed the friction circle limit, and a travel locus is generated, and the evaluation function including the passage time term is converged while the second constraint condition is achieved. It is preferable to calculate and derive the second travel locus, and to adopt a travel locus with a high average speed among the first travel locus and the second travel locus.
このように構成することで、特定区間ではタイヤ発生力が摩擦円限界を超えないこと含まない第1拘束条件を達成している状態で車両モデルを慣性運動とした走行軌跡を生成し、さらに通過時間で評価することで第1走行軌跡を導出すると共に、特定区間でも摩擦円限界を含む第2拘束条件を達成している走行軌跡を生成し、通過時間で評価することにより第2走行軌跡を導出し、第1走行軌跡及び第2走行軌跡のうち、平均速度の高い走行軌跡を採用することができる。このように、特定区間においてスリップ状態の第1走行軌跡と、特定区間においてグリップ状態の第2走行軌跡との両者を生成して選択することで、安全性を担保しながら通過時間を考慮した走行軌跡を生成することができる。 By configuring in this way, in a specific section, a travel locus with the vehicle model as an inertial motion is generated in a state where the first constraint condition that does not include that the tire generated force does not exceed the frictional circle limit is generated, and further passed The first traveling locus is derived by evaluating with time, and the traveling locus that achieves the second constraint condition including the friction circle limit is generated even in a specific section, and the second traveling locus is obtained by evaluating with the passing time. It is possible to derive a travel locus having a high average speed among the first travel locus and the second travel locus. As described above, by generating and selecting both the first traveling locus in the slip state in the specific section and the second traveling locus in the grip state in the specific section, the traveling considering the passing time while ensuring safety. A trajectory can be generated.
また、走行軌跡生成装置の路面状況取得部において、特定区間は、通過予定経路を路面摩擦係数の分布によって分割された区間の中で、路面摩擦係数が前後の区間よりも相対的に低い区間であることが好適であり、このように構成することで、路面の相対的な滑りやすさを評価することが可能となる。 Further, in the road surface condition acquisition unit of the travel locus generation device, the specific section is a section in which the road surface friction coefficient is relatively lower than the preceding and following sections among the sections obtained by dividing the planned passage route by the distribution of the road surface friction coefficient. It is preferable that there is a configuration, and it becomes possible to evaluate the relative slipperiness of the road surface by configuring in this way.
あるいは、走行軌跡生成装置の路面状況取得部において、特定区間は、通過予定経路を路面摩擦係数の分布によって分割された区間の中で、路面摩擦係数が所定値よりも小さい区間であるとしてもよく、このように構成することで、路面の絶対的な滑りやすさを評価することが可能となる。 Alternatively, in the road surface condition acquisition unit of the travel locus generation device, the specific section may be a section in which the road surface friction coefficient is smaller than a predetermined value in a section obtained by dividing the scheduled passage by the distribution of the road surface friction coefficient. By configuring in this way, it becomes possible to evaluate the absolute slipperiness of the road surface.
また、本発明に係る走行軌跡生成方法は、車両の走行軌跡を生成する走行軌跡生成方法であって、前記車両が走行する通過予定経路は路面摩擦係数の分布によって分割されており、分割された区間のうち路面が滑りやすいと判定された特定区間を取得する路面状況取得ステップと、特定区間では車両モデルを慣性運動とすると共に、タイヤ発生力が摩擦円限界を超えないことを含まない第1拘束条件を達成するように収束演算して走行軌跡を生成する走行軌跡導出ステップとを備え、走行軌跡導出ステップは、通過予定経路においてタイヤ発生力が摩擦円限界を超えないことを含む第2拘束条件を達成するように収束演算して走行軌跡を生成し、特定区間に進入する直前の区間では第2拘束条件を満たす走行軌跡と同一線形とする第3拘束条件を達成するように収束演算して走行軌跡を生成し、特定区間では車両モデルを慣性運動とすると共にタイヤ発生力が摩擦円限界を超えないことを含まない第1拘束条件を達成するように収束演算して走行軌跡を生成し、第1拘束条件及び第3拘束条件を達成するように収束演算して生成した走行軌跡の通過時間と、第2拘束条件を達成するように収束演算して生成した走行軌跡の通過時間との平均値の項を含む評価関数を収束演算して走行軌跡を導出する。 In addition, the travel locus generation method according to the present invention is a travel locus generation method for generating a travel locus of a vehicle, and the planned passage route on which the vehicle travels is divided by the distribution of the road surface friction coefficient. The road surface condition acquisition step for acquiring a specific section determined to be slippery in the section, and the first section does not include that the vehicle model is an inertial motion and the tire generation force does not exceed the friction circle limit in the specific section. A travel locus deriving step for generating a travel locus by performing a convergence calculation so as to achieve the constraint condition, and the travel locus deriving step includes a second constraint including that the tire generated force does not exceed the friction circle limit in the planned passage route. The third constraint is generated so that a travel locus is generated by convergence calculation so as to achieve the condition, and is the same linear as the travel locus that satisfies the second constraint condition in the section immediately before entering the specific section. Convergence calculation is performed so as to achieve this, and a travel locus is generated. In a specific section, the vehicle model is set to an inertial motion and converged to achieve the first constraint that does not include that the tire generation force does not exceed the friction circle limit. Generates a travel trajectory by calculation, and generates a travel trajectory generated by convergence calculation so as to achieve the first constraint condition and the third constraint condition, and a convergence calculation so as to achieve the second constraint condition A travel locus is derived by performing a convergence calculation on an evaluation function including an average value term with respect to the travel time of the travel locus .
ここで、走行軌跡生成方法において、走行軌跡導出ステップは、第1拘束条件を達成している状態で通過時間の項を含む評価関数を収束演算して第1走行軌跡を導出し、タイヤ発生力が摩擦円限界を超えないことを含む第2拘束条件を達成するように収束演算して走行軌跡を生成し、第2拘束条件を達成している状態で通過時間の項を含む評価関数を収束演算して第2走行軌跡を導出し、第1走行軌跡及び第2走行軌跡のうち、平均速度の高い走行軌跡を採用することが好適である。 Here, in the traveling locus generation method, the traveling locus derivation step derives the first traveling locus by converging the evaluation function including the term of passing time in a state where the first constraint condition is achieved, and the tire generating force Convergence calculation is performed so as to achieve the second constraint condition that does not exceed the friction circle limit, and a travel locus is generated, and the evaluation function including the passage time term is converged while the second constraint condition is achieved. It is preferable to calculate and derive the second travel locus, and to adopt a travel locus with a high average speed among the first travel locus and the second travel locus.
また、走行軌跡生成方法の路面状況取得ステップにおいて、特定区間は、通過予定経路を路面摩擦係数の分布によって分割された区間の中で、路面摩擦係数が前後の区間よりも相対的に低い区間であることが好適である。 Further, in the road surface condition acquisition step of the traveling locus generation method, the specific section is a section in which the road surface friction coefficient is relatively lower than the preceding and following sections among the sections obtained by dividing the planned passing route by the distribution of the road surface friction coefficient. Preferably it is.
あるいは、走行軌跡生成方法の路面状況取得ステップにおいて、特定区間は、通過予定経路を路面摩擦係数の分布によって分割された区間の中で、路面摩擦係数が所定値よりも小さい区間であることとしてもよい。 Alternatively, in the road surface condition acquisition step of the travel locus generation method, the specific section may be a section having a road surface friction coefficient smaller than a predetermined value in a section obtained by dividing the planned passage route by the distribution of the road surface friction coefficient. Good.
この走行軌跡生成方法では、上記した走行軌跡生成装置と同様の作用効果を奏する。 In this traveling locus generating method, the same operation and effect as the traveling locus generating apparatus described above are achieved.
本発明によれば、路面に応じて安全性と実用性とを両立させた走行軌跡を生成することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the driving | running | working locus | trajectory which made safety and practicality compatible can be produced | generated according to the road surface.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same or an equivalent part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
(第1実施形態)
第1実施形態に係る走行軌跡生成装置は、車両の走行軌跡を生成する装置であって、例えば、自動運転機能を備えた車両や、追従運転や車線維持運転などの運転者支援システムを搭載した車両に好適に採用されるものである。
(First embodiment)
The travel locus generation device according to the first embodiment is a device that generates a travel locus of a vehicle, and includes, for example, a vehicle having an automatic driving function and a driver support system such as a follow-up operation and a lane keeping operation. It is suitably used for a vehicle.
最初に、本実施形態に係る走行軌跡生成装置(走行軌跡生成部)の構成を説明する。図1は本発明の実施形態に係る走行軌跡生成部を備えた車両の構成を示すブロック図である。 First, the configuration of the travel locus generation apparatus (travel locus generation unit) according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a vehicle including a travel locus generation unit according to an embodiment of the present invention.
図1に示す車両5は、自動運転機能を備えた車両であって、GPS受信機30、センサ31、操作部32、ナビゲーションシステム33、ECU2、操舵アクチュエータ40、スロットルアクチュエータ41及びブレーキアクチュエータ42を備えている。ここで、ECU(Electronic Control Unit)とは、電子制御する自動車デバイスのコンピュータであり、CPU(CentralProcessing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、および入出力インターフェイスなどを備えて構成されている。
A
GPS受信機30は、例えば、車両5の位置情報を受信する機能を有している。ここで、GPS(Global Positioning System)とは、衛星を用いた計測システムのことであり、自車両の現在位置の把握に好適に用いられるものである。また、GPS受信機30は、位置情報をECU2へ出力する機能を有している。
The
センサ31は、車両5の周囲の走行環境や、車両5の走行状態を取得する機能を有している。センサ31としては、例えば、車両5が走行する道路のレーンを認識するためのレーン認識センサや画像センサ、車両5の周辺障害物を検知する電磁波センサやミリ波センサ、車両5のヨーレートを計測するヨーレートセンサ、車両5のハンドル舵角及びタイヤ角を検知する舵角センサ、車両5の加速度を検出する加速度センサ、車両5の車輪速を計測する車輪速センサ等が用いられる。また、センサ31は、取得した情報をECU2へ出力する機能を有している。
The
操作部32は、運転者の要求する条件を入力する機能を有している。操作部32としては、例えば、目標地点、目標通過時間、目標燃費等を入力する操作パネル等が用いられる。また、操作部32は、入力した情報をECU2へ出力する機能を有している。
The
ナビゲーションシステム33は、主に目的地までの経路案内等を行う機能を有している。また、ナビゲーションシステム33は、例えば地図データベースから現在走行中の道路の形状情報を読み出し、その道路形状情報や路面摩擦係数μの分布情報をナビ信号としてECU2へ出力する機能を有している。路面摩擦係数μの分布情報は、例えば、携帯電話(テレマティクス)等、通信を経由したプローブカー情報として提供される。
The
ECU2は、走行軌跡生成部1、車両運動制御部27、操舵制御部28及び加減速制御部29を備えている。
The
走行軌跡生成部1は、車両5の走行軌跡を最適化して生成する機能を有している。本実施形態においては、走行軌跡生成部1が実行する最適化手法の一例として、SCGRA[Sequential Conjugate Gradient Restoration Algorithm]を用いた例を説明する。SCGRAは、拘束条件を満たすまで最急降下法に基づいて収束演算し、評価関数の評価値が最小となるまで共役勾配法に基づいて収束演算して走行軌跡を生成する最適化手法である。ここで、拘束条件とは、走行軌跡が満たさなければならない必須条件であり、評価関数とは、走行において重視する条件を評価するためのものである。
The travel locus generation unit 1 has a function of generating an optimized travel locus of the
そして、走行軌跡生成部1が生成する走行軌跡は、位置、速度パターン、加速度パターン、ヨー角、ヨーレートなどの車両の走行に必要な多数のパラメータから構成されている。このような走行軌跡の生成手法の一例として、本実施形態では、所定の区間をブロック単位とし、各ブロックでの走行軌跡を、走行路を分割した区間であるメッシュ単位で生成する例を説明する。 The travel trajectory generated by the travel trajectory generation unit 1 is composed of a number of parameters necessary for vehicle travel, such as position, speed pattern, acceleration pattern, yaw angle, and yaw rate. As an example of such a travel locus generation method, in the present embodiment, a description will be given of an example in which a predetermined section is generated in units of blocks, and a travel path in each block is generated in units of meshes that are sections obtained by dividing the travel path. .
ECU2に備わる走行軌跡生成部1は、路面状況取得部20及び走行軌跡導出部21を有しており、走行軌跡導出部21は、収束演算部22、評価関数生成部23及び評価関数演算部24を備えている。
The travel locus generation unit 1 provided in the
路面状況取得部20は、ナビゲーションシステム33が出力した経路情報、道路形状情報や路面摩擦係数μの分布情報を入力する機能を有している。そして、路面状況取得部20は、入力した走行路を路面摩擦係数μの大きさに基づいてブロック単位(区間)に分割する機能を有している。また、上記分割機能に代えて、路面摩擦係数μが変化する領域ごとに区分として分割する機能を有してもよい。さらに、路面状況取得部20は、分割した路面情報を収束演算部22へ出力する機能を有している。
The road surface
収束演算部22は、路面状況取得部20が出力した情報に基づいて拘束条件を設定する機能を有している。具体的には、収束演算部22は、路面状況取得部20によって設定された区間ごとに、道路形状情報や路面摩擦係数μ等の道路環境上の要求や、道路上を走行する等の交通上の要求、摩擦円限界、加減速限界、操舵限界等の車両性能から生じる要求に基づいて、第2拘束条件を設定する機能を有している。特に、収束演算部22は、路面摩擦係数μが低いと判定された区間に関しては、タイヤ発生力が摩擦円限界内に収まることを条件に含まず、一定縦横速度、一定ヨーレートとなることを想定した第1拘束条件を生成する機能を有している。また、収束演算部22は、例えば最急降下法を用いて、設定した拘束条件を満たすまで収束演算して、拘束条件を満たす走行軌跡を生成する機能を有している。さらに、収束演算部22は、生成した拘束条件を満たす走行軌跡を拘束条件達成状態としてECU2が有するメモリに保存する機能を有している。
The
評価関数生成部23は、通過時間を評価するための評価関数を生成する機能を有している。評価関数生成部23は、第1拘束条件を達成する走行軌跡を評価するための評価関数を生成する機能を有している。同様に、評価関数生成部23は、第2拘束条件を達成する走行軌跡を評価するための評価関数を生成する機能を有している。生成される評価関数は、通過時間の項を含む評価関数である。これらの評価関数を用いることで、それぞれの拘束条件を満足する最速の走行軌跡を生成することができる。さらに、評価関数生成部23は、生成した各評価関数を評価関数演算部24へ出力する機能を有している。
The
評価関数演算部24は、評価関数生成部23が生成した評価関数を収束演算して走行軌跡を生成する機能を有している。具体的には、ECU2のメモリから収束演算部22が生成した第1,第2拘束条件及び第1,第2拘束条件達成状態を入力する機能を有している。そして、路面摩擦係数μが低いと判定されていない区間においては、第2拘束条件を達成している状態で第2拘束条件達成状態を初期値として評価関数を収束演算して走行軌跡を生成し、路面摩擦係数μが低いと判定された区間においては、第1拘束条件を達成している状態で第1拘束条件達成状態を初期値として評価関数を収束演算して走行軌跡を生成し、これらの各区間の走行軌跡を繋げて最速の走行軌跡(第1走行軌跡)を生成する機能を有している。また、全区間において、第2拘束条件を達成している状態で第2拘束条件達成状態を初期値として評価関数を収束演算して走行軌跡を生成し、これらの各区間の走行軌跡を繋げて最速の走行軌跡(第2走行軌跡)を生成する機能を有している。そして、評価関数演算部24は、生成した第1走行軌跡及び第2走行軌跡のうち、最速の走行軌跡を選択する機能を有している。また、評価関数演算部24は、算出した走行軌跡を車両運動制御部27へ出力する機能を有している。
The evaluation
車両運動制御部27は、評価関数演算部24から入力した走行軌跡及びセンサ31からの周囲の走行環境や自車両の走行状態に基づいて、操舵制御情報や加減速制御情報を算出する機能を有している。また、車両運動制御部27は、算出した操舵制御情報を操舵制御部28へ、算出した加減速制御情報を加減速制御部29へ出力する機能を有している。
The vehicle
操舵制御部28は、車両運動制御部27から入力した操舵制御情報に基づいて操舵アクチュエータ40を制御するための信号を生成し、生成した制御信号を操舵アクチュエータ40へ出力する機能を有している。なお、操舵アクチュエータ40は、車両の走行を制御する機械的な構成要素であり、例えば、操舵角制御モータ等である。
The
加減速制御部29は、車両運動制御部27から入力した加減速制御情報に基づいてスロットルアクチュエータ41及びブレーキアクチュエータ42を制御するための信号を生成し、生成した制御信号をスロットルアクチュエータ41及びブレーキアクチュエータ42へ出力する機能を有している。スロットルアクチュエータ41は、車両の走行を制御する機械的な構成要素であり、例えば電子スロットル等である。また、ブレーキアクチュエータ42は、例えば油圧式ブレーキの場合には、各車輪のブレーキ油圧の調整を行うバルブ等である。
The acceleration /
次に、第1実施形態に係る走行軌跡生成部1の動作について説明する。図2,3は、第1実施形態に係る走行軌跡生成部1の動作を示すフローチャートである。また、図4は第1実施形態に係る走行軌跡生成部1の動作を説明するための概要図である。なお、図4では、車両5がカーブ形状の道路Dを走行する予定であるとする。
Next, the operation of the travel locus generation unit 1 according to the first embodiment will be described. 2 and 3 are flowcharts showing the operation of the travel locus generating unit 1 according to the first embodiment. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operation of the travel locus generating unit 1 according to the first embodiment. In FIG. 4, it is assumed that the
図2,3に示す制御処理は、例えばイグニッションオンされてから所定のタイミングで繰り返し実行される。 The control process shown in FIGS. 2 and 3 is repeatedly executed at a predetermined timing after the ignition is turned on, for example.
図2に示す制御処理が開始されると、走行軌跡生成部1は、路面情報入力処理から開始する(S10)。S10の処理は、路面状況取得部20が実行し、例えばナビゲーションシステム33を介して、路面摩擦係数μの分布情報を取得する処理である。さらに、路面状況取得部20は、ナビゲーションシステム33が出力した経路情報及び道路形状等を入力し、路面摩擦係数μの大きさがほぼ等しい領域に経路情報を分割する。経路情報の分割について、図4を用いて詳細に説明する。図4に示すように、例えば道路D上の滑りやすさは均一であるが、道路Dの一部領域D1が凍結等により局所的に滑りやすい状況になっているとする。ここでは、領域D1以外の道路Dの路面摩擦係数をμD、領域D1の路面摩擦係数をμD1(μD1<<μD)とする。路面状況取得部20は、路面摩擦係数μの分布情報を入力し、例えば車両5の手前の地点から走行予定経路の最後まで順に、所定間隔の地点の路面摩擦係数μを読み込んでいき、前回読み込んだ値と今回読み込んだ値とを比較し、変化の大きさが大きいかを確認する。この処理を走行経路全体まで行う途中で、前回読み込んだ値が路面摩擦係数μで、今回読み込んだ値が領域D1の路面摩擦係数μD1となる場合があり、両者を比較すると変化が大きいため、その地点で区間を区切るようにする。このように処理することにより、道路Dを、路面摩擦係数μDである区間E1,E3と、路面摩擦係数μD1である区間E2に分割することができる。走行軌跡生成部1は、後述する処理でこの分割された区間ごとに走行経路を生成する。路面摩擦係数μで分割された区間ごとに走行経路を生成することで、路面摩擦係数μが区間と区間の間にまたがることが無いため計算処理が複雑とならず処理の高速化を図ることができる。S10の処理が終了すると、第2拘束条件設定処理へ移行する(S12)。
When the control process shown in FIG. 2 is started, the traveling locus generation unit 1 starts from a road surface information input process (S10). The process of S10 is a process that is executed by the road surface
S12の処理は、収束演算部22が実行し、S10の処理で設定した区間ごとに、当該区間の路面摩擦係数μに基づいて拘束条件を設定する処理である。収束演算部22は、路面摩擦係数μや、タイヤ摩擦力等の車両諸元情報に基づいて摩擦円限界を設定し、設定した摩擦円限界をタイヤ発生力が超えないという条件を第2拘束条件に設定する。例えば、図4に示すように、区間E1,E2,E3において、車両5は、それぞれの区間ごとに算出した摩擦円限界内にタイヤ発生力が収まるように走行しなければならないという第2拘束条件が設定される。なお、拘束条件には、例えば、道路の幅、傾斜、カーブ半径等の道路環境情報を含んでも良い。S12の処理が終了すると、走行軌跡生成処理へ移行する(S14)。
The process of S12 is a process of setting a constraint condition for each section set by the
S14の処理は、収束演算部22が実行し、全ての区間において第2拘束条件を満足する走行軌跡を生成する処理である。収束演算部22は、各区間において、前回求めた走行軌跡(初回の収束演算の場合には初期軌跡)を用いて、各区間の第2拘束条件を満たすべく今回の走行軌跡を生成する。具体的には、例えば最急降下法で用いられる補正式に基づいて、前回求めた走行軌跡(初回の収束演算の場合には初期軌跡)を構成するパラメータに対して変更を加え、第2拘束条件を達成する走行軌跡に近い走行軌跡を生成する。S14の処理が終了すると、拘束条件判定処理へ移行する(S16)。
The process of S14 is a process which the
S16の処理は、収束演算部22が実行し、S14の処理で生成した各区間のそれぞれの走行軌跡が、各区間で定めた第2拘束条件を満足するか否かを判定する処理である。S16の処理において、算出した走行軌跡が第2拘束条件を満たさないと判定した場合には、走行軌跡生成処理へ再度移行する(S14)。これにより、収束演算部22は、第2拘束条件を満たす走行軌跡を生成できるまで、S14に示す演算とS16に示す判定とを繰り返し行い(収束演算)、第2拘束条件を満たす走行軌跡を生成する。なお、S14及びS16の処理は、例えばブロックを所定距離で分割したメッシュごとにおいて行われる。
The process of S16 is a process that is executed by the
一方、S16の処理において、生成した各区間の走行軌跡が、各区間で定めた第2拘束条件を満たすと判定した場合には、評価関数設定処理へ移行する(S18)。S18の処理は、評価関数生成部23が実行し、S14の処理で生成した走行軌跡の中で、最も通過時間が速い走行軌跡を特定するために、通過時間の項を含む評価関数を設定する処理である。例えばメッシュ単位の通過時刻の積算値を評価関数とする。S18の処理が終了すると、第2走行軌跡生成処理へ移行する(S20)。
On the other hand, in the process of S16, when it is determined that the generated travel locus of each section satisfies the second constraint condition defined in each section, the process proceeds to the evaluation function setting process (S18). The process of S18 is executed by the evaluation
S20の処理は、評価関数演算部24が実行し、全ての区間についてS18の処理で生成した評価関数を用いて各区間の走行軌跡を導出する処理である。評価関数演算部24は、収束演算部22から第2拘束条件を入力し、入力した第2拘束条件を達成している状態で、例えば共役勾配法で用いられる補正式に基づいて、前回求めた走行軌跡(初回の収束演算ではS14で算出した第2収束条件を満たした第2走行軌跡)の評価値が小さくなるように、前回求めた第2走行軌跡のパラメータを変更して今回の走行軌跡を生成する。S20の処理が終了すると、評価条件判定処理へ移行する(S22)。
The process of S20 is a process that is executed by the evaluation
S22の処理は、評価関数演算部24が実行し、S20の処理で生成した各区間の走行軌跡を用いて、評価条件を満足しているか否かを判定する処理である。具体的には、評価関数演算部24は、S20の処理で生成した各区間の走行軌跡を用いて評価関数から評価値を算出し、算出した評価値が最小となった場合には、評価条件を満足していると判定する。評価値が最小となったか否かの判定は、今回の処理までに算出した評価値の変動、すなわち評価値の微分値が0あるいは略0になった場合に、評価値が最小であると判定する。S22の処理において、評価条件を満足していないと判定した場合には、第2走行軌跡生成処理へ再度移行する(S20)。これにより、評価関数演算部24は、通過時間を優先させる評価条件を満たす各区間の走行軌跡を生成できるまでS20に示す演算とS22に示す判定とを繰り返し行い(収束演算)、通過時間を優先した第2走行軌跡を生成する。なお、図4では、区間E1,E2,E3の走行軌跡を全て繋げた第2走行軌跡R2を示している。
The process of S22 is a process of determining whether or not the evaluation condition is satisfied by using the traveling locus of each section generated by the process of S20 and executed by the evaluation
一方、S22の処理において、通過時間を優先させる評価条件を満たす第2走行軌跡R2を生成したと判定した場合には、拘束条件設定処理へ移行する(図3のS24)。 On the other hand, in the process of S22, if it is determined that generated the evaluation satisfies a second travel locus R 2 to prioritize the transit time, the process proceeds to constraint condition setting processing (S24 in FIG. 3).
S24の処理は、収束演算部22が実行し、S10の処理で設定した区間ごとに拘束条件を設定する処理である。S12の処理においては全ての区間において摩擦円限界を考慮した拘束条件を設定したが、S24の処理では、路面が滑りやすいと判定した区間(特定区間)については、タイヤ発生力が摩擦円限界を超えないという条件を拘束条件から外すと共に、車両モデルが慣性運動となるような第1拘束条件を設定する。車両モデルが慣性運動となる拘束条件は、例えば、車両5の縦横速度及びヨーレートが一定であるという条件である。また、特定区間であるか否かの判断は、当該区間の路面摩擦係数μに基づいて決定される。例えば、図4に示す区間E2の路面摩擦係数μD1が、区間E2の前後の区間である区間E1,E2の路面摩擦係数μDと比べて所定値よりも小さくなる場合(例えば、区間E1,E2の1/3の大きさとなる場合)には、区間E2を特定区間として設定する。なお、ある区間の路面摩擦係数が所定値以下である場合には、当該区間は特定区間であるとしてもよい。収束演算部22は、通過予定経路において特定区間を判定し、当該区間については第1拘束条件を設定する。特定区間でないと判定した区間については、S12の処理と同様に摩擦円限界を考慮した拘束条件を設定する。S24の処理が終了すると、走行軌跡生成処理へ移行する(S26)。
The process of S24 is a process of setting a constraint condition for each section set by the
S26の処理は、収束演算部22が実行し、S14の処理と同様に、S24の処理で各区間において設定した拘束条件を満足する走行軌跡を生成する処理である。収束演算部22は、各区間において、前回求めた走行軌跡(初回の収束演算の場合には初期軌跡)を用いて、各区間の収束条件を満たすべく今回の走行軌跡を生成する。S26の処理が終了すると、拘束条件判定処理へ移行する(S28)。
The process of S26 is a process which the
S28の処理は、収束演算部22が実行し、S26の処理で生成した各区間のそれぞれの走行軌跡が、各区間で定めた拘束条件を満足するか否かを判定する処理である。S28の処理において、区間ごとに算出した走行軌跡が各区間で定めた拘束条件を満たさないと判定した場合には、走行軌跡生成処理へ再度移行する(S26)。これにより、収束演算部22は、各区間で定めた拘束条件を満たす走行軌跡を生成できるまで、S26に示す演算とS28に示す判定とを繰り返し行い(収束演算)、各区間で定めた拘束条件を満たす走行軌跡を生成する。
The process of S28 is a process that is executed by the
一方、S28の処理において、生成した各区間の走行軌跡が、各区間で定めた拘束条件を満たすと判定した場合には、評価関数設定処理へ移行する(S30)。S30の処理は、評価関数生成部23が実行し、S26の処理で生成した走行軌跡の中で、最も通過時間が速い走行軌跡を特定するために、通過時間の項を含む評価関数を設定する処理である。S30の処理が終了すると、第1走行軌跡生成処理へ移行する(S32)。
On the other hand, in the process of S28, when it is determined that the generated travel locus of each section satisfies the constraint condition defined in each section, the process proceeds to the evaluation function setting process (S30). The process of S30 is executed by the evaluation
S32の処理は、評価関数演算部24が実行し、全ての区間についてS30の処理で生成した評価関数を用いて第1走行軌跡を導出する処理である。具体的な導出方法は、S20の処理と同様である。S32の処理が終了すると、評価条件判定処理へ移行する(S34)。
The process of S32 is a process of deriving the first travel locus using the evaluation function generated by the process of S30 for all the sections, which is executed by the evaluation
S34の処理は、評価関数演算部24が実行し、S32の処理で生成した各区間の走行軌跡を用いて、評価条件を満足しているか否かを判定する処理である。評価関数演算部24は、S22の処理と同様に、通過時間を優先させる評価条件を満たす各区間の走行軌跡を生成できるまでS32に示す演算とS34に示す判定とを繰り返し行い(収束演算)、通過時間を優先した各区間の走行軌跡を生成する。なお、図4では、区間E1,E2,E3の走行軌跡を全て繋げた第1走行軌跡R1を示している。
The process of S34 is a process of determining whether or not the evaluation condition is satisfied by using the travel locus of each section generated by the process of S32 and executed by the evaluation
一方、S34の処理において、通過時間を優先させる評価条件を満たす第1走行軌跡R1を生成したと判定した場合には、最速軌跡採用処理へ移行する(S36)。S36の処理は、評価関数演算部24が実行し、S22の処理で得られた第2走行軌跡R2を採用した場合の通過時間と、S36の処理で得られた第1走行軌跡R1を採用した場合の通過時間とを比較して、最速となる走行軌跡を選択する処理である。S36の処理が終了すると、図2に示す制御処理を終了する。
On the other hand, in the processing of S34, if it is determined that it generated the evaluation satisfies the first travel path R 1 to prioritize the transit time, the process proceeds to the fastest path adopted process (S36). Processing of S36 is executed by the evaluation
次に本実施形態に係る走行軌跡生成部の作用効果を説明する。図7は、従来例を説明するための概要図である。従来であれば、例えば図7の(a)に示すように、走行予定経路の道路情報を取得し、前方の路面摩擦係数の低い領域があると判定した場合には、当該領域の手前で減速する制御(低μ情報単純制御)や、例えば図7の(b)に示すように、走行予定経路の道路情報(形状含む)を取得し、前方の路面摩擦係数が低い領域があると判定した場合には、当該領域がある道路形状が直線であるか否かを判定し、直線である場合には、横力が発生しないため低い路面摩擦係数であっても通過し、他方、カーブ等である場合には、横力が発生しないように減速する制御(道路線形連動制御)が知られていた。これらの制御は、例えば路面摩擦係数の低い領域が局所的にある場合には、路面摩擦係数が低い領域に進入する前に必ず減速が伴うため時間がかかり、運転者にとって現実的に受け難い制御となっていた。 Next, functions and effects of the travel locus generation unit according to the present embodiment will be described. FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a conventional example. Conventionally, for example, as shown in FIG. 7A, when road information of a planned travel route is acquired and it is determined that there is a region with a low road surface friction coefficient, the vehicle decelerates in front of the region. Control (low μ information simple control), for example, as shown in FIG. 7B, road information (including shape) of the planned travel route is acquired, and it is determined that there is a region with a low road surface friction coefficient. In this case, it is determined whether or not the road shape of the area is a straight line. If the road shape is a straight line, no side force is generated, so even a low road surface friction coefficient is passed. In some cases, there has been known a control for decelerating so as not to generate a lateral force (road linear linkage control). For example, when there is a local area with a low road surface friction coefficient, these controls take time because the vehicle must be decelerated before entering the area with a low road surface friction coefficient. It was.
これに対して、本実施形態に係る走行軌跡生成部1によれば、走行予定の路面において、滑りやすいと判定された特定区間E2を取得し、当該特定区間E2においては車両のタイヤ発生力が摩擦円限界を超えることを許容して摩擦円限界を拘束条件から外すと共に車両モデルを慣性運動として走行軌跡を生成する。これにより、図7の(a)及び(b)に示す制御のように、車両のスピンを特定区間E2手前での減速制御のみで回避するのではなく、特定区間E2においては、慣性運動である程度のスリップ状態を許容しているので、必要以上の減速を伴わずに安全な走行計画を生成することができる。これにより、減速による極低速走行により通過時間が長くなることなく、実用性が確保された走行軌跡を生成することができる。また、特定区間E2においては、車両5が一定の縦横速度、一定ヨーレートの慣性運動を行う走行軌跡とすることができるので、スピンを防止して安全性が確保された走行軌跡を生成することができる。
On the other hand, according to the travel locus generation unit 1 according to the present embodiment, the specific section E 2 determined to be slippery is acquired on the road surface scheduled to travel, and the tire generation of the vehicle occurs in the specific section E 2 . Allowing the force to exceed the friction circle limit, the friction circle limit is removed from the constraint condition, and a traveling locus is generated using the vehicle model as an inertial motion. Thus, as the control shown in the FIGS. 7 (a) and (b), rather than to avoid spinning of the vehicle only by the deceleration control in the specific section E 2 front, in the specific section E 2, inertially Therefore, it is possible to generate a safe travel plan without unnecessarily slowing down. As a result, it is possible to generate a traveling locus with which practicality is ensured without an increase in passing time due to extremely low speed traveling due to deceleration. In the specific section E 2, the
また、特定区間E2ではタイヤ発生力が摩擦円限界を超えないこと含まない第1拘束条件を達成している状態で車両モデルを慣性運動として走行軌跡を生成し、さらに通過時間で評価することで第1走行軌跡R1を導出すると共に、特定区間E2でも摩擦円限界を含む第2拘束条件を達成する走行軌跡を生成し、通過時間で評価することにより第2走行軌跡R2を導出し、第1走行軌跡R1及び第2走行軌跡R2のうち、平均速度の高い走行軌跡を採用することができる。このように、特定区間E2においてスリップ状態の第1走行軌跡R1と、特定区間E2においてグリップ状態の第2走行軌跡R2との両者を生成して選択することで、安全性を担保しながら通過時間を考慮した走行軌跡で走行することができる。結果、平均速度の低下を最小限に抑え、交通流の円滑化を図ることができる。 Further, in the specific section E 2 , a travel locus is generated using the vehicle model as an inertial motion in a state where the first restraint condition not including that the tire generated force does not exceed the frictional circle limit is generated, and further evaluation is performed based on the passing time in addition to derive a first travel locus R 1, it generates a running locus to achieve the second constraint condition that includes a friction circle limit any specific section E 2, deriving a second travel locus R 2 by evaluating in transit time and, among the first travel locus R 1 and the second travel locus R 2, it may be employed high average speed running locus. Thus, the first travel locus R 1 slip state in a specific section E 2, by selecting to generate both a second travel locus R 2 of the gripping state in a specific section E 2, ensure the safety While traveling, it is possible to travel on a travel locus that takes the passage time into consideration. As a result, it is possible to minimize the decrease in average speed and smooth the traffic flow.
(第2実施形態)
第2実施形態に係る走行軌跡生成装置(走行軌跡生成部)は、第1実施形態に係る走行軌跡生成部1とほぼ同様に構成されるものであって、走行軌跡生成部1と比べ、特定区間直前までは同一の走行軌跡を生成する機能を有する点が相違する。なお、第2実施形態においては、第1実施形態と重複する部分は説明を省略し、相違点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
The travel locus generation device (travel locus generation unit) according to the second embodiment is configured in substantially the same manner as the travel locus generation unit 1 according to the first embodiment, and is specified in comparison with the travel locus generation unit 1. The point which has the function to produce | generate the same driving | running | working locus | trajectory until just before a division is different. In the second embodiment, the description of the same parts as those in the first embodiment will be omitted, and the differences will be mainly described.
本実施形態に係る走行軌跡生成部を備えた車両の構成は、第1実施形態に係る走行軌跡生成部1を備えた車両と同様である。 The configuration of the vehicle including the travel locus generating unit according to the present embodiment is the same as that of the vehicle including the travel locus generating unit 1 according to the first embodiment.
また、本実施形態に係る走行軌跡生成部は、第1実施形態に係る走行軌跡生成部1と同様に構成され、収束演算部22、評価関数生成部23及び評価関数演算部24が有する機能が一部相違する。
In addition, the travel locus generation unit according to the present embodiment is configured in the same manner as the travel locus generation unit 1 according to the first embodiment, and has functions that the
本実施形態に係る収束演算部22は、路面摩擦係数μが低いと判定された区間に関してタイヤ発生力が摩擦円限界を超えることを許容したスリップ走行軌跡R3と、タイヤ発生力が摩擦円限界を超えないことを条件としたグリップ走行軌跡R4とを特定区間の直前の区間において同一とする第3拘束条件を設定する機能を有している。その他の機能は、第1実施形態に係る収束演算部22と同様である。
また、本実施形態に係る評価関数生成部23は、スリップ走行軌跡R3を採用した場合の通過時間を評価する項と、グリップ走行軌跡R4を採用した場合の通過時間を評価する項とを含む評価関数であって、両者の走行軌跡に係る通過時間の平均が最も小さくなることを優先させる評価関数を生成する機能を有している。その他の機能は、第1実施形態に係る評価関数生成部23と同様である。
The evaluation
また、本実施形態に係る評価関数演算部24は、評価関数生成部23が出力した評価関数を収束演算し、特定区間の直前の区間において同一の軌跡とする第3拘束条件、及び、特定区間においてタイヤ発生力が摩擦円限界を超えることを許容した第1拘束条件の二つの拘束条件を達成するスリップ走行軌跡R3と、全区間においてタイヤ発生力が摩擦円限界を超えないことを条件とした第2拘束条件を達成するグリップ走行軌跡R4とを生成する機能を有している。その他の機能は、第1実施形態に係る評価関数演算部24と同様である。
In addition, the evaluation
そして、本実施形態に係る走行軌跡導出部21は、第1実施形態と異なり、評価関数演算部24が生成した走行軌跡の何れか一方を採用するのではなく、両方の走行軌跡を採用しスリップ走行及びグリップ走行を状況に応じて適宜切り替えることができる機能を有している。その他の機能は、第1実施形態に係る走行軌跡導出部21と同様である。
In addition, unlike the first embodiment, the travel
次に、第2実施形態に係る走行軌跡生成部の動作について説明する。図5は、第2実施形態に係る走行軌跡生成部の動作を示すフローチャートである。また、図6は第2実施形態に係る走行軌跡生成部の動作を説明するための概要図である。なお、図6では、車両5がカーブ形状の道路Dを走行する予定であるとする。
Next, the operation of the travel locus generation unit according to the second embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart illustrating the operation of the travel locus generation unit according to the second embodiment. FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the operation of the travel locus generation unit according to the second embodiment. In FIG. 6, it is assumed that the
図5に示す制御処理は、例えばイグニッションオンされてから所定のタイミングで繰り返し実行される。 The control process shown in FIG. 5 is repeatedly executed at a predetermined timing after, for example, the ignition is turned on.
図5に示す制御処理が開始されると、走行軌跡生成部1は、路面情報入力処理から開始する(S40)。S40の処理は、路面状況取得部20が実行し、図2のS10の処理と同様に、例えばナビゲーションシステム33を介して、路面摩擦係数μの分布情報を取得し、ナビゲーションシステム33が出力した経路情報及び道路形状等を入力し、路面摩擦係数μの大きさがほぼ等しい領域に走行予定経路の路面情報を分割する。S40の処理が終了すると、特定区間判定処理へ移行する(S42)。
When the control process shown in FIG. 5 is started, the traveling locus generation unit 1 starts from a road surface information input process (S40). The process of S40 is executed by the road surface
S42の処理は、走行軌跡導出部21が実行し、S40の処理で得られた分割した区間の中に、特定区間が存在するか否かを判定する処理である。S42の処理で特定区間があると判定した場合には、第2拘束条件設定処理へ移行する(S44)。
The process of S42 is a process that is executed by the travel
S44の処理は、収束演算部22が実行し、図2のS12の処理と同様に、S40の処理で設定した区間ごとに、当該区間の路面摩擦係数μに基づいて拘束条件を設定する処理である。収束演算部22は、路面摩擦係数μや、タイヤ摩擦力等の車両諸元情報に基づいて摩擦円限界を全区間において設定し、設定した摩擦円限界をタイヤ発生力が超えないという条件を第2拘束条件に設定する。この第2拘束条件がグリップ走行軌跡R4の拘束条件となる。S44の処理が終了すると、初期条件設定処理へ移行する(S46)。
The process of S44 is executed by the
S46の処理は、収束演算部22が実行し、スリップ走行軌跡を生成するための拘束条件を設定する処理である。収束演算部22は、特定区間E2の直前区間E1の走行軌跡はグリップ走行軌跡R4と同一線形となるという第3拘束条件を設定する。具体的には、S44の処理で設定した第2拘束条件に加えて、以後の処理においても特定区間E2の直前区間E1の走行軌跡はグリップ走行軌跡R4と同一線形となることを保持することが拘束条件に加えられる。そして、収束演算部22は、図3のS24の処理と同様に、特定区間E2については、タイヤ発生力が摩擦円限界を超えないという条件を拘束条件から外すと共に、車両モデルが慣性運動となるような第1拘束条件を設定する。そして、収束演算部22は、図3のS24の処理と同様に、特定区間E2の直後区間E3については、タイヤ発生力が摩擦円限界を超えないこと等の通常の第2拘束条件が設定される。S46の処理で設定した拘束条件が、スリップ走行軌跡R3の拘束条件となる。S46の処理が終了すると、評価関数設定処理へ移行する(S48)。
The process of S46 is a process that is executed by the
S48の処理は、評価関数生成部23が実行し、評価関数を設定する処理である。評価関数生成部23は、S44の処理で設定した第2拘束条件を全区間で満たすグリップ走行軌跡R4の通過時間を評価する項と、S46の処理で設定した各拘束条件を各区間で満たすスリップ走行軌跡R3の通過時間を評価する項とを含む評価関数を設定する。例えば、スリップ走行軌跡R3のメッシュ単位の通過時間とグリップ走行軌跡R4のメッシュ単位の通過時間とを積算し平均した値を評価関数として設定する。S48の処理が終了すると、走行軌跡生成処理へ移行する(S50)。
The process of S48 is a process executed by the evaluation
S50の処理は、収束演算部22が実行し、S44及びS46の処理で設定した各区間の拘束条件を満足する走行軌跡を生成する処理である。収束演算部22は、各区間において、前回求めた走行軌跡(初回の収束演算の場合には初期軌跡)を用いて、各区間の拘束条件を満たすべく今回の走行軌跡を生成する。S50の処理が終了すると、拘束条件判定処理へ移行する(S52)。
The process of S50 is a process which the
S52の処理は、収束演算部22が実行し、S50の処理で生成した各区間のそれぞれの走行軌跡が、各区間で定めた拘束条件を満足するか否かを判定する処理である。収束演算部22は、図2のS16の処理と同様に、拘束条件を満たす走行軌跡を生成できるまで、S50に示す演算とS52に示す判定とを繰り返し行い(収束演算)、拘束条件を満たすスリップ走行軌跡R3及びグリップ走行軌跡R4を生成する。
The process of S52 is a process that is executed by the
一方、S52の処理において、生成した各区間の走行軌跡が、各区間で定めた拘束条件を満たすと判定した場合には、走行軌跡生成処理へ移行する(S54)。S54の処理は、評価関数演算部24が実行し、S48の処理で設定した評価関数を用いて、スリップ走行軌跡R3及びグリップ走行軌跡R4を同時に評価して、各区間の走行軌跡を導出する処理である。評価関数演算部24は、収束演算部22から拘束条件を入力し、入力した拘束条件を達成している状態で、例えば共役勾配法で用いられる補正式に基づいて、前回求めた走行軌跡(初回の収束演算ではS44及びS46の処理で算出した収束条件を満たした走行軌跡)の評価値が小さくなるように、前回求めた走行軌跡のパラメータを変更して今回の走行軌跡を生成する。このとき生成されるスリップ走行軌跡R3及びグリップ走行軌跡R4は、特定区間E2の直前の区間E1において重なり、特定区間E2以後に別な線形形状となる走行軌跡となる。S54の処理が終了すると、評価条件判定処理へ移行する(S56)。
On the other hand, in the process of S52, when it is determined that the generated travel locus of each section satisfies the constraint condition defined in each section, the process proceeds to the travel locus generation process (S54). Processing of step S54, and executes the evaluation
S56の処理は、評価関数演算部24が実行し、S54の処理で生成した各区間の走行軌跡を用いて、評価条件を満足しているか否かを判定する処理である。判定方法は、図2のS22の処理と同様である。S56の処理において、評価条件を満足していないと判定した場合には、走行軌跡生成処理へ再度移行する(S54)。これにより、評価関数演算部24は、スリップ走行軌跡R3及びグリップ走行軌跡R4の通過時間の平均が最も小さい走行軌跡を生成できるまでS54に示す演算とS56に示す判定とを繰り返し行い(収束演算)、通過時間を優先した走行軌跡を生成する(図6のスリップ走行軌跡R3及びグリップ走行軌跡R4)。S56の処理が終了すると、図5に示す制御処理を終了する。走行軌跡生成部1は、図5に示す制御処理により生成されたスリップ走行軌跡R3及びグリップ走行軌跡R4を、特定区間E2の直前の区間E1の走行軌跡として採用する。そして、走行軌跡生成部1は、車両5が特定区間E2を走行し始めた際に、特定区間E2の実際の路面摩擦係数μがS40の処理で入力した値より小さくてグリップ走行が困難な場合にはスリップ走行軌跡R3を採用し、特定区間E2の実際の路面摩擦係数μがS40の処理で入力した値より大きくてグリップ走行が可能な場合にはグリップ走行軌跡R4を採用する。なお、特定区間E2以降の区間E3では、特定区間E2で採用した走行軌跡をそのまま採用する。
The process of S56 is a process of determining whether or not the evaluation condition is satisfied by using the travel locus of each section generated by the process of S54 and executed by the evaluation
一方、S42の処理において、特定区間が存在しないと判定した場合には、通常の走行軌跡生成処理へ移行する(S58)。S58の処理は、走行軌跡導出部が実行し、道路形状等の道路環境情報と、車両状態等に基づいて最適化処理等による走行軌跡生成処理を行う。S58の処理が終了すると、図5に示す制御処理を終了する。 On the other hand, in the process of S42, when it is determined that the specific section does not exist, the process proceeds to a normal travel locus generation process (S58). The process of S58 is executed by the travel locus deriving unit, and a travel locus generation process such as an optimization process is performed based on the road environment information such as the road shape and the vehicle state. When the process of S58 ends, the control process shown in FIG. 5 ends.
次に本実施形態に係る走行軌跡生成部の作用効果を説明する。従来であれば、滑りやすい路面上でのスピン回避のための制御として、例えば図7の(a)に示す低μ情報単純制御や、図7の(b)に示す道路線形連動制御等、路面摩擦係数μの大きさや道路形状に応じて減速する制御が知られていた。これらの制御は、事前に取得した路面状況に測定誤差等があった場合には、誤差の大きさに応じて制御目標がずれてしまうため、本来意図した制御をすることが出来ない可能性があった。 Next, functions and effects of the travel locus generation unit according to the present embodiment will be described. Conventionally, as a control for avoiding spin on a slippery road surface, for example, a low μ information simple control shown in FIG. 7A or a road linear interlocking control shown in FIG. Control that decelerates according to the size of the friction coefficient μ and the road shape has been known. In these controls, if there is a measurement error in the road surface condition acquired in advance, the control target will be shifted according to the magnitude of the error, so there is a possibility that the originally intended control cannot be performed. there were.
これに対して、本実施形態に係る走行軌跡生成部によれば、特定区間E2に進入する直前の区間E1では走行軌跡の線形形状が同一であり、特定区間E2ではスリップ走行軌跡R3とグリップ走行軌跡R4との2つに分かれる走行軌跡を導出することができる。これにより、例えば、路面が滑りやすいと事前に判定した特定区間E2を走行し始めた際に、実際にはそれほど滑らないと判明した場合等、すなわち、事前に得られた特定区間E2の路面摩擦係数μに誤差があった場合であっても、特定区間E2の走行始めからスリップ走行軌跡R3とグリップ走行軌跡R4との何れかを選択できる準備をしており、さらにどちらの走行軌跡となっても通過時間は平均で最も小さい軌跡となるような走行軌跡が採用されているので、車両挙動を乱すことなく、安全性を担保しながら通過時間を考慮した走行軌跡を生成することができる。結果、平均速度の低下を最小限に抑え、交通流の円滑化を図ることができる。 In contrast, according to the travel locus generating unit according to the present embodiment, the linear shape of the section E 1 in the traveling locus of immediately before going into the specific section E 2 are the same, the slip in the specific section E 2 traveling locus R 3 and a grip traveling locus R 4 can be derived. Thereby, for example, when the vehicle starts to travel in the specific section E 2 determined in advance that the road surface is slippery, when it is actually determined that the road does not slip so much, that is, in the specific section E 2 obtained in advance. Even if there is an error in the road surface friction coefficient μ, preparation is made so that either the slip travel locus R 3 or the grip travel locus R 4 can be selected from the start of travel in the specific section E 2 . Even if it becomes a travel locus, a travel locus that has the smallest transit time on average is adopted, so a travel locus that considers the transit time is generated while ensuring safety without disturbing the vehicle behavior be able to. As a result, it is possible to minimize the decrease in average speed and smooth the traffic flow.
なお、上述した各実施形態は本発明に係る走行軌跡生成装置又は走行軌跡生成方法の一例を示すものである。本発明に係る走行軌跡生成装置又は走行軌跡生成方法は、各実施形態に係る走行軌跡生成装置又は走行軌跡生成方法に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、各実施形態に係る走行軌跡生成装置又は走行軌跡生成方法を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。 In addition, each embodiment mentioned above shows an example of the traveling locus generation apparatus or traveling locus generation method which concerns on this invention. The travel trajectory generation device or the travel trajectory generation method according to the present invention is not limited to the travel trajectory generation device or the travel trajectory generation method according to each embodiment, and is within a range not changing the gist described in each claim. The traveling locus generating apparatus or the traveling locus generating method according to the embodiment may be modified or applied to other things.
例えば、上記各実施形態の評価関数には、低燃費走行を評価する項等を評価する項目に応じて適宜含んでもよい。 For example, the evaluation function of each of the above embodiments may be appropriately included in accordance with items for evaluating a term for evaluating low fuel consumption traveling.
また、上記各実施形態において、自動運転機能を備えた車両5について説明したが、運転支援システム機能を備えた車両5であってもよい。この場合、例えば、走行軌跡を表示するディスプレイ等を備え、生成した走行軌跡を運転者に報知する構成とするとよい。
In the above embodiments, the
1…走行軌跡生成部(走行軌跡生成装置)、2…ECU、20…路面状況取得部、21…走行軌跡導出部、22…収束演算部、23…評価関数生成部、23…評価関数演算部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Travel locus | trajectory production | generation part (travel locus | trajectory production | generation apparatus), 2 ... ECU, 20 ... Road surface condition acquisition part, 21 ... Travel locus | trajectory derivation part, 22 ... Convergence calculation part, 23 ... Evaluation function generation part, 23 ... Evaluation function calculation part .
Claims (8)
前記車両が走行する通過予定経路において、路面が滑りやすいと判定された特定区間を取得する路面状況取得部と、
前記特定区間では車両モデルを慣性運動とすると共に、タイヤ発生力が摩擦円限界を超えないことを含まない第1拘束条件を達成するように収束演算して走行軌跡を生成する走行軌跡導出部と、
を備え、
前記走行軌跡導出部は、
前記通過予定経路においてタイヤ発生力が摩擦円限界を超えないことを含む第2拘束条件を達成するように収束演算して走行軌跡を生成し、
前記特定区間に進入する直前の区間では前記第2拘束条件を満たす走行軌跡と同一線形とする第3拘束条件を達成するように収束演算して走行軌跡を生成し、前記特定区間では車両モデルを慣性運動とすると共にタイヤ発生力が摩擦円限界を超えないことを含まない前記第1拘束条件を達成するように収束演算して走行軌跡を生成し、
前記第1拘束条件及び前記第3拘束条件を達成するように収束演算して生成した走行軌跡の通過時間と、前記第2拘束条件を達成するように収束演算して生成した走行軌跡の通過時間との平均値の項を含む評価関数を収束演算して走行軌跡を導出すること、
を特徴とする走行軌跡生成装置。 A travel locus generating device for generating a travel locus of a vehicle,
A road surface condition acquisition unit that acquires a specific section in which the road surface is determined to be slippery in the planned passage route on which the vehicle travels;
A traveling locus deriving unit for generating a traveling locus by performing a convergence calculation so as to achieve a first constraint condition in which the vehicle model is in inertial motion in the specific section and does not include that the tire generation force does not exceed a frictional circle limit; ,
Equipped with a,
The travel locus deriving unit
Convergence calculation is performed so as to achieve the second constraint condition that the tire generated force does not exceed the friction circle limit in the planned passage route, and a traveling locus is generated.
In a section immediately before entering the specific section, a convergence trajectory is generated so as to achieve a third constraint condition that is the same linear as the travel path satisfying the second constraint condition, and a vehicle model is generated in the specific section. Convergence calculation so as to achieve the first constraint condition that does not include the inertial motion and the tire generated force does not exceed the friction circle limit, to generate a traveling locus,
A travel trajectory generated by convergence calculation so as to achieve the first constraint condition and the third constraint condition, and a travel trajectory generated by convergence calculation so as to achieve the second constraint condition. Deriving a running locus by performing a convergence calculation on an evaluation function including an average value term with
A travel locus generating apparatus characterized by the above .
前記第1拘束条件を達成している状態で通過時間の項を含む評価関数を収束演算して第1走行軌跡を導出し、
タイヤ発生力が摩擦円限界を超えないことを含む第2拘束条件を達成するように収束演算して走行軌跡を生成し、前記第2拘束条件を達成している状態で通過時間の項を含む評価関数を収束演算して第2走行軌跡を導出し、
前記第1走行軌跡及び前記第2走行軌跡のうち、平均速度の高い走行軌跡を採用すること、
を特徴とする請求項1に記載の走行軌跡生成装置。 The travel locus deriving unit
In a state where the first constraint condition is achieved, a first traveling locus is derived by performing a convergence calculation on an evaluation function including a term of passing time,
Convergence calculation is performed so as to achieve the second constraint condition including that the tire generation force does not exceed the friction circle limit, and a travel locus is generated, and a term of passage time is included in a state where the second constraint condition is achieved. The evaluation function is converged to derive the second travel locus,
Of the first travel locus and the second travel locus, adopting a travel locus with a high average speed,
The travel locus generating apparatus according to claim 1.
前記車両が走行する通過予定経路は路面摩擦係数の分布によって分割されており、分割された区間のうち路面が滑りやすいと判定された特定区間を取得する路面状況取得ステップと、
前記特定区間では車両モデルを慣性運動とすると共に、タイヤ発生力が摩擦円限界を超えないことを含まない第1拘束条件を達成するように収束演算して走行軌跡を生成する走行軌跡導出ステップと、
を備え、
前記走行軌跡導出ステップは、
前記通過予定経路においてタイヤ発生力が摩擦円限界を超えないことを含む第2拘束条件を達成するように収束演算して走行軌跡を生成し、
前記特定区間に進入する直前の区間では前記第2拘束条件を満たす走行軌跡と同一線形とする第3拘束条件を達成するように収束演算して走行軌跡を生成し、前記特定区間では車両モデルを慣性運動とすると共にタイヤ発生力が摩擦円限界を超えないことを含まない前記第1拘束条件を達成するように収束演算して走行軌跡を生成し、
前記第1拘束条件及び前記第3拘束条件を達成するように収束演算して生成した走行軌跡の通過時間と、前記第2拘束条件を達成するように収束演算して生成した走行軌跡の通過時間との平均値の項を含む評価関数を収束演算して走行軌跡を導出すること、
を特徴とする走行軌跡生成方法。 A traveling locus generating method for generating a traveling locus of a vehicle,
The scheduled passage route on which the vehicle travels is divided by the distribution of the road surface friction coefficient, and a road surface condition acquisition step for acquiring a specific section in which the road surface is determined to be slippery among the divided sections;
A traveling locus derivation step for generating a traveling locus by performing a convergence calculation so as to achieve a first constraint condition in which the vehicle model is set to an inertial motion in the specific section and the tire generated force does not exceed a frictional circle limit; ,
Equipped with a,
The travel locus derivation step includes:
Convergence calculation is performed so as to achieve the second constraint condition that the tire generated force does not exceed the friction circle limit in the planned passage route, and a traveling locus is generated.
In a section immediately before entering the specific section, a convergence trajectory is generated so as to achieve a third constraint condition that is the same linear as the travel path satisfying the second constraint condition, and a vehicle model is generated in the specific section. Convergence calculation so as to achieve the first constraint condition that does not include the inertial motion and the tire generated force does not exceed the friction circle limit, to generate a traveling locus,
A travel trajectory generated by convergence calculation so as to achieve the first constraint condition and the third constraint condition, and a travel trajectory generated by convergence calculation so as to achieve the second constraint condition. Deriving a running locus by performing a convergence calculation on an evaluation function including an average value term with
A travel locus generating method characterized by :
前記第1拘束条件を達成している状態で通過時間の項を含む評価関数を収束演算して第1走行軌跡を導出し、
タイヤ発生力が摩擦円限界を超えないことを含む第2拘束条件を達成するように収束演算して走行軌跡を生成し、前記第2拘束条件を達成している状態で通過時間の項を含む評価関数を収束演算して第2走行軌跡を導出し、
前記第1走行軌跡及び前記第2走行軌跡のうち、平均速度の高い走行軌跡を採用すること、
を特徴とする請求項5に記載の走行軌跡生成方法。 The travel locus derivation step includes:
In a state where the first constraint condition is achieved, a first traveling locus is derived by performing a convergence calculation on an evaluation function including a term of passing time,
Convergence calculation is performed so as to achieve the second constraint condition including that the tire generation force does not exceed the friction circle limit, and a travel locus is generated, and a term of passage time is included in a state where the second constraint condition is achieved. The evaluation function is converged to derive the second travel locus,
Of the first travel locus and the second travel locus, adopting a travel locus with a high average speed,
The travel locus generating method according to claim 5 .
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