JP5353667B2 - Route creation device - Google Patents
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Description
本発明は、車両の走行経路を作成する経路作成装置に関する。 The present invention relates to a route creation device that creates a travel route of a vehicle.
従来から、自動車等の移動経路をRRT(Rapidly-exploring Random Tree)という手法を用いて作成(計画)する技術が知られており(下記非特許文献1参照)、その技術を用いれば、例えば衝突を回避するための最適な走行経路を作成することができる。RRTでは、空間上からランダムに抽出した点(以下では抽出点ともいう)を基準に新たなノードを設定する処理を繰り返し、最後にノードを繋ぐ線分を順次接続することにより開始点から目標点までの経路を作成する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for creating (planning) a moving route of an automobile or the like using a technique called RRT (Rapidly-exploring Random Tree) is known (see
RRTではある一定の確率で目標点が抽出点となるようにロジックが組まれているが、その確率は固定値であるので、車両の走行経路を作成しようとすると、場合によっては演算時間が増大する可能性がある。 In RRT, logic is set so that a target point becomes an extraction point with a certain probability, but since the probability is a fixed value, calculation time may increase in some cases when trying to create a travel route of the vehicle. there's a possibility that.
そこで本発明は、走行経路の作成時間を短縮することが可能な経路作成装置を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a route creation device capable of shortening a travel route creation time.
本発明の経路作成装置は、ノードを繋ぐ線分を順次接続することにより開始点から目標点までの車両の走行経路を作成する経路作成装置であって、空間上からランダムに抽出した点を基準に新たなノードを設定する処理を、目標点から所定の範囲内にノードが設定されるまで繰り返し実行し、設定されたノードを繋ぐ線分を順次接続することにより走行経路を作成する作成手段と、車両の状況又は該車両の周辺の状況を検出する検出手段と、検出手段により検出された状況に基づいて、目標点をランダムに抽出した点とする確率を決定する決定手段と、を備えることを特徴とする。 The route creation device of the present invention is a route creation device that creates a travel route of a vehicle from a start point to a target point by sequentially connecting line segments that connect nodes, and is based on points randomly extracted from space Creating means for creating a travel route by repeatedly performing a process of setting a new node until a node is set within a predetermined range from the target point and sequentially connecting line segments connecting the set nodes; A detecting means for detecting the situation of the vehicle or the surroundings of the vehicle, and a determining means for determining a probability that the target point is a randomly extracted point based on the situation detected by the detecting means. It is characterized by.
ノードを設ける基準となる抽出点が目標点と一致する確率が高ければノードは目標点に向かって直線的に生成され易くなる一方で、その確率を低くすれば、作成される経路は迂回しながら目標点に向かう傾向を有する。したがって、目標点を抽出点とする確率を車両又はその周辺の状況に基づいて定めることで、ノードが目標点に向かって設定されていく時間を調節でき、その結果、走行経路の作成時間を短縮することが可能になる。 If there is a high probability that the extraction point serving as a reference for establishing a node matches the target point, the node is likely to be generated linearly toward the target point. On the other hand, if the probability is low, the created route is bypassed. Has a tendency toward the target point. Therefore, by determining the probability that the target point is the extraction point based on the situation of the vehicle or its surroundings, the time for the node to be set toward the target point can be adjusted, and as a result, the time required for creating the travel route is shortened It becomes possible to do.
本発明の経路作成装置では、検出手段が車両の現在位置及び進行方向を検出し、決定手段が、検出手段により検出された車両の現在位置及び進行方向に基づいて、該車両の進行方向に沿った軸と該車両及び目標点を結ぶ軸との角度を算出し、算出された角度が小さいほど確率を高くしてもよい。 In the route creation device of the present invention, the detecting means detects the current position and the traveling direction of the vehicle, and the determining means follows the traveling direction of the vehicle based on the current position and the traveling direction of the vehicle detected by the detecting means. The angle between the axis and the axis connecting the vehicle and the target point may be calculated, and the probability may be higher as the calculated angle is smaller.
この場合、車両の前方よりに目標点があるほど確率が高く設定されるので、車両の機能上進行することが困難な領域に抽出点が設定されるのが回避され易くなり、ノードが目標点に向かって設定され易くなる。その結果、ノード設定処理の繰り返し回数が少なくなり、走行経路の作成時間を短縮することができる。 In this case, since the probability is set higher as the target point is ahead of the vehicle, it is easy to avoid the extraction point being set in an area where it is difficult to proceed due to the function of the vehicle, and the node becomes the target point. It becomes easy to set towards. As a result, the number of repetitions of the node setting process is reduced, and the travel route creation time can be shortened.
本発明の経路作成装置では、検出手段が車両周辺の障害物の位置を検出し、決定手段が、検出手段により検出された障害物の位置に基づいて車両と目標点との間に障害物が存在するか否かを判定し、車両と目標点との間に障害物が存在する場合には、そうでない場合よりも確率を低くしてもよい。 In the route creation device of the present invention, the detection means detects the position of an obstacle around the vehicle, and the determination means detects an obstacle between the vehicle and the target point based on the position of the obstacle detected by the detection means. It may be determined whether or not there is an obstacle, and when an obstacle exists between the vehicle and the target point, the probability may be lower than that when the obstacle is not.
この場合、車両と目標点との間に障害物がある場合にはそうでない場合よりも確率が低く設定されるので、ノードがその障害物を迂回するように設定され易くなる。その結果、ノード設定処理の繰り返し回数が少なくなり、走行経路の作成時間を短縮することができる。 In this case, when there is an obstacle between the vehicle and the target point, the probability is set lower than when the obstacle is not, so that the node is easily set to bypass the obstacle. As a result, the number of repetitions of the node setting process is reduced, and the travel route creation time can be shortened.
このような経路作成装置によれば、目標点を抽出点とする確率が車両又はその周辺の状況に基づいて定められるので、ノードが目標点に向かって設定されていく時間を調節でき、その結果、走行経路の作成時間を短縮することが可能になる。 According to such a route creation device, since the probability that the target point is the extraction point is determined based on the situation of the vehicle or its surroundings, the time for which the node is set toward the target point can be adjusted, and as a result This makes it possible to shorten the travel route creation time.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は同等の要素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 in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same or equivalent elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
(第1実施形態)
まず、図1〜4を用いて、第1実施形態に係る経路作成装置1の機能及び構成を説明する。経路作成装置1は車両の走行経路を作成する装置であり、図1に示すように障害物検出装置11、白線検出装置12、道路検出装置13、走行状況検出装置14、カーナビゲーションシステム15、及び経路作成ECU16を備えている。経路作成装置1は、表示装置3、警報装置4、及び運転支援装置5を制御する運転支援ECU2と接続されている。
(First embodiment)
First, the function and configuration of the
障害物検出装置11はミリ波レーダやレーザレーダ等を含んで構成され、車両周辺に存在する障害物(建物やガードレール、歩行者等のような、車両の走行を妨げるもの)の位置を検出する装置である。障害物検出装置11は所定の間隔で検出処理を実行し、検出結果を随時、障害物情報として経路作成ECU16に出力する。
The
白線検出装置12はカメラや画像処理装置等を含んで構成され、道路上に付された白線(車線)の位置を検出する装置である。白線検出装置12は所定の間隔で検出処理を実行し、検出結果を随時、白線情報として経路作成ECU16に出力する。
The white
道路検出装置13はレーザレーダ等を含んで構成され、道路の形状を検出する装置である。道路検出装置13は所定の間隔で検出処理を実行し、検出結果を随時、道路形状情報として経路作成ECU16に出力する。
The
走行状況検出装置14は車輪速センサやヨーレートセンサ、操舵角センサ等を含んで構成され、速度や操舵角といった車両の運転状況を検出する装置である。走行状況検出装置14は所定の間隔で検出処理を実行し、検出結果を随時、運転情報として経路作成ECU16に出力する。
The traveling
カーナビゲーションシステム15は周辺環境データベースやGPS(全地球測位システム)を備え、目的地までの経路案内などを実行する装置である。カーナビゲーションシステム15は経路作成ECU16からのアクセスを受け付け、周辺環境データベースに記憶されている地図情報や、GPSにより得られた車両の現在位置及び進行方向を示す位置情報を経路作成ECU16に出力する。
The
以上説明した各検出装置及びカーナビゲーションシステムは、目標点を抽出点とする確率(後述)を決定するための情報である、車両あるいはその周辺の状況を検出する手段であるといえる。 Each of the detection devices and the car navigation system described above can be said to be means for detecting the situation of the vehicle or its surroundings, which is information for determining the probability (described later) that the target point is the extraction point.
経路作成ECU16は、RRTという手法を用いて開始点から目標点までの車両の走行経路(目標経路)を作成する電子制御ユニット(ECU)である。この経路作成ECU16は機能的構成要素として確率決定部(決定手段)16a及び作成部(作成手段)16bを備えている。確率決定部16aはRRTにおいて目標点を抽出点とする確率Pを決定する手段である。作成部16bはその確率Pに基づいて開始点から目標点までの間にノード(中継点)を設定し、最後にノードを繋ぐ線分を順次接続することで走行経路を作成する手段である。これらの構成要素は、RRTアルゴリズムを含む所定のプログラムがECUに読み込まれて実行されることで実現される。
The route creation ECU 16 is an electronic control unit (ECU) that creates a travel route (target route) of a vehicle from a start point to a target point using a technique called RRT. The route creation ECU 16 includes a probability determination unit (determination unit) 16a and a generation unit (creation unit) 16b as functional components. The
説明の都合上、まず図2〜4を用いて作成部16bの経路作成処理(RRTアルゴリズム)を説明し、続いて確率決定部16aの機能を説明する。
For convenience of explanation, the route creation processing (RRT algorithm) of the
車両が走行できる自由空間Fと車両が走行できない衝突空間(障害物)Bとから構成される状態空間Cにおいて、開始点(ツリーのルートノード)q_init及び目標点q_goalが図2(a)に示すように設定されたとする。作成部16bはまず、状態空間Cからランダムに点q_randを抽出する(図2(b)参照)。すなわち、q_randは抽出点である。このとき作成部16bは、確率決定部16aから入力された確率Pで目標点q_goalを抽出点q_randとする。続いて作成部16bは、ツリー上のノードの中から、抽出点q_randに最も近いノードq_nearを探す。作成処理開始直後はツリーを構成するノードが図2(b)のように開始点q_initしか存在しないので、q_near=q_initとなる。
In a state space C composed of a free space F in which the vehicle can travel and a collision space (obstacle) B in which the vehicle cannot travel, the starting point (tree root node) q_init and the target point q_goal are shown in FIG. Is set as follows. First, the
続いて作成部16bは、点q_nearから点q_randに向かって一定の距離ε進んだ地点に新たなノードq_newを設定する(図3(a)参照)。この距離εはステップサイズといい、作成部16bはその値εを予め内部に記憶している。このとき、点q_randとq_nearとの距離がステップサイズεよりも小さければ、作成部16bは点q_randをそのまま新たなノードq_newとして設定する(図3(b)参照)。また、図3(c)に示すようにノードq_newの位置が衝突空間B内に位置した場合は、作成部16bはこのノードq_new及び対応する抽出点q_randを破棄し、新たに点q_randを抽出するところから処理をやり直す。
Subsequently, the
作成部16bは点q_randの抽出からノードq_newの設定までの処理を、目標点q_goalから所定の距離λ内にノードq_newが設定されるまで繰り返す(図4参照)。なお、値λはステップサイズεと同じでもよいし異なってもよい。続いて作成部16bは、図4に示すように二つのノードを繋ぐ線分を順次接続することで、開始点q_initから0個以上のノードq_newを経て目標点q_goalに至る走行経路Rを作成する。そして作成部16bは、生成した走行経路Rを示す経路情報を運転支援ECU2に出力する。
The
次に確率決定部16aについて図5,6を参照しながら説明する。本実施形態において確率決定部16aは、車両の進行方向と目標点との位置関係に基づいて確率Pを決定する。具体的には、確率決定部16aは、カーナビゲーションシステム15から取得した地図情報及び位置情報に基づいて、車両の絶対座標(Xo,Yo,θo)及び目標点の絶対座標(Xg,Yg)を特定する。なお、θoはX軸と車両Vの進行方向との角度である。例えば、車両V及び目標点が図5に示すように位置しているとする。
Next, the
続いて確率決定部16aは、目標点の絶対座標(Xg,Yg)を相対座標(xg,yg)に変換する。ここで目標点の相対座標とは、図5に示すように、車両Vの進行方向をx軸とし、それに直交する軸(車両Vの幅方向)をy軸とした座標系における目標点の座標のことをいう。絶対座標(Xg,Yg)から相対座標(xg,yg)への変換は下記式(1)で表される。
続いて確率決定部16aは、車両Vの進行方向に沿った軸(x軸)と車両V及び目標点を結ぶ軸との角度B(rad)(図5参照)を下記式(2)により算出する。
B=tan−1(|yg|/|xg|) …(2)
Subsequently, the
B = tan −1 (| yg | / | xg |) (2)
続いて確率決定部16aは、予め記憶している角度Bと確率Pとの対応関係に上記式(2)の計算結果を当てはめることで確率Pを決定し、その値を作成部16bに出力する。例えば確率決定部16aは、図6のグラフで示される角度Bと確率Pとの対応関係に基づいて確率Pを決定する。図6の例では、角度BがB’以上であれば確率Pを最小値Pminに固定している。角度Bと確率Pとの対応関係は、その角度Bが小さいほど、すなわち車両の前方よりに目標点があるほど確率Pが高くなるように設定される。なお、確率Pの決定方法はこれに限定されず、例えば角度Bが所定値以下であれば確率をPAとし、そうでなければ確率をPB(ただしPB<PA)としてもよい。
Subsequently, the
確率決定部16aは、上記のように決定した確率Pを作成部16bに出力する。これを受けて作成部16bは上記のような経路作成処理を実行する。確率決定処理は走行経路を作成する処理の冒頭で一回だけ実行される。なお、走行経路作成処理自体は繰り返し(例えば周期的に)実行され得る。
The
図1に戻って、運転支援ECU2は、経路情報に基づいて運転者又は運転を支援する制御を実行するECUである。運転支援ECUは入力された経路情報に基づいて表示装置3や警報装置4、運転支援装置5を制御する。
Returning to FIG. 1, the driving
ここで、表示装置3はメータやヘッドアップ・ディスプレイ(HUD)等を含んで構成され、テキストや画像で構成される情報を提供する装置である。また、警報装置4はスピーカを含んで構成され、音声案内や警報音を発する装置である。運転支援装置5はブレーキ・アクチュエータや電動パワーステアリング(EPS)アクチュエータを含んで構成され、減速や操舵を自動的に行うことで運転を補助する装置である。 Here, the display device 3 includes a meter, a head-up display (HUD), and the like, and is a device that provides information including text and images. The alarm device 4 includes a speaker and is a device that emits voice guidance and an alarm sound. The driving support device 5 includes a brake actuator and an electric power steering (EPS) actuator, and assists driving by automatically performing deceleration and steering.
運転支援ECU2における経路情報の利用方法は任意である。例えば運転支援ECU2は、経路情報で示される走行経路を表示装置3に表示してもよい。また運転支援ECU2は、経路情報で示される走行経路と実際の走行経路とのずれが所定値以上になった場合に警報装置4から警報を発したり運転支援装置5を作動させたりしてもよい。
A method of using the route information in the
以上説明したように本実施形態によれば、車両の前方よりに目標点があるほど確率Pが高く設定されるので、車両の機能上進行することが困難な領域に抽出点が設定されるのが回避され易くなり、ノードが目標点に向かって設定され易くなる。その結果、ノード設定処理の繰り返し回数が少なくなり、走行経路の作成時間を短縮することができる。 As described above, according to the present embodiment, since the probability P is set higher as the target point is ahead of the vehicle, the extraction point is set in an area where it is difficult to proceed due to the function of the vehicle. Is easily avoided, and the node is easily set toward the target point. As a result, the number of repetitions of the node setting process is reduced, and the travel route creation time can be shortened.
ノードq_newを設ける基準となる抽出点q_randが目標点q_goalと一致する確率が高ければノードq_newは目標点に向かって直線的に生成され易くなる一方で、その確率を低くすれば、作成される経路は迂回しながら目標点q_goalに向かう傾向を有する。したがって、目標点を抽出点とする確率を上記のように車両又はその周辺の状況に基づいて定めることで、ノードq_newが目標点に向かって設定されていく時間を調節でき、その結果、走行経路の作成時間を短縮することが可能になる。 If there is a high probability that the extraction point q_rand as a reference for providing the node q_new coincides with the target point q_goal, the node q_new is likely to be generated linearly toward the target point. Has a tendency toward the target point q_goal while detouring. Therefore, by determining the probability that the target point is the extraction point based on the situation of the vehicle or its surroundings as described above, the time for which the node q_new is set toward the target point can be adjusted. As a result, the travel route It becomes possible to shorten the creation time.
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る経路作成装置1の機能及び構成を説明する。第1実施形態と異なる点は確率Pの決定方法なのでこの点について特に説明し、他の部分については説明を省略する。また、装置のハードウェア構成や機能ブロックは第1実施形態と同様なので、当該実施形態と同一の符号を用いて説明する。
(Second Embodiment)
Next, the function and configuration of the
本実施形態において確率決定部16aは、障害物の位置に基づいて確率Pを決定する。確率決定部16aは、例えば入力された障害物情報、白線情報、道路形状情報、運転情報、及びカーナビゲーションシステム15から読み出した地図情報のうちの少なくとも一つに基づいて障害物の位置を算出する。続いて確率決定部16aは車両と目標点とを結ぶ線分上に障害物が存在するか否かを判定する。ここで、車両の位置は経路の開始点に相当する。
In the present embodiment, the
そして、その線分上に何らかの障害物が存在する場合に、確率決定部16aは現在の確率Pを所定の値だけ低くする。このとき確率決定部16aは、その線分上に障害物が存在しない場合に確率Pを所定の値だけ高くしてもよい。いずれにせよ、このような処理により、車両と目標点とを結ぶ線分上に障害物が存在する場合には、そうでない場合よりも確率Pが低くなる。確率決定部16aはこのように補正した確率Pを作成部16bに出力する。
Then, when any obstacle exists on the line segment, the
以上説明したように本実施形態によれば、車両と目標点との間に障害物がある場合にはそうでない場合よりも確率が低く設定されるので、ノードがその障害物を迂回するように設定され易くなる。その結果、ノード設定処理の繰り返し回数が少なくなり、走行経路の作成時間を短縮することができる。 As described above, according to the present embodiment, when there is an obstacle between the vehicle and the target point, the probability is set lower than when the obstacle is not, so that the node bypasses the obstacle. It becomes easy to set. As a result, the number of repetitions of the node setting process is reduced, and the travel route creation time can be shortened.
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。 The present invention has been described in detail based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.
確率決定部16aは、上記第1及び第2実施形態を組み合わせた手法により確率Pを決定してもよい。例えば確率決定部16aは、上記第1実施形態のように車両の進行方向と目標点との位置関係に基づいて確率Pを仮決定し、続いて上記第2実施形態のように障害物の有無に基づいてその確率Pを補正した上で、補正後の確率Pを作成部16bに出力してもよい。
The
上記各実施形態の経路作成装置1の車両への搭載方法は任意である。例えば、経路作成装置1全体を車両に搭載して当該車両、すなわち自車両の移動経路を作成してもよい。また、経路作成ECU16以外の部分を車両に搭載し、経路作成ECU16に相当する機能を車外のシステムに埋め込み、当該システムと車両とを通信ネットワークで結ぶことで当該車両の移動経路を作成してもよい。
The method of mounting the
1…経路作成装置、11…障害物検出装置(検出手段)、12…白線検出装置(検出手段)、13…道路検出装置(検出手段)、14…走行状況検出装置(検出手段)、15…カーナビゲーションシステム(検出手段)、16…経路作成ECU、16a…確率決定部(決定手段)、16b…作成部(作成手段)。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
空間上からランダムに抽出した点を基準に新たなノードを設定する処理を、前記目標点から所定の範囲内にノードが設定されるまで繰り返し実行し、設定されたノードを繋ぐ線分を順次接続することにより前記走行経路を作成する作成手段と、
前記車両の状況又は該車両の周辺の状況を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された状況に基づいて、前記目標点を前記ランダムに抽出した点とする確率を決定する決定手段と、
を備えることを特徴とする経路作成装置。 A route creation device that creates a travel route of a vehicle from a start point to a target point by sequentially connecting line segments connecting nodes,
The process of setting a new node based on randomly extracted points from space is repeatedly executed until a node is set within a predetermined range from the target point, and line segments connecting the set nodes are sequentially connected. Creating means for creating the travel route by:
Detecting means for detecting a situation of the vehicle or a situation around the vehicle;
Determining means for determining a probability that the target point is the randomly extracted point based on the situation detected by the detecting means;
A route creation device comprising:
前記決定手段が、前記検出手段により検出された前記車両の現在位置及び進行方向に基づいて、該車両の進行方向に沿った軸と該車両及び前記目標点を結ぶ軸との角度を算出し、算出された角度が小さいほど前記確率を高くする、
ことを特徴とする請求項1に記載の経路作成装置。 The detecting means detects a current position and a traveling direction of the vehicle;
The determining means calculates an angle between an axis along the traveling direction of the vehicle and an axis connecting the vehicle and the target point based on the current position and the traveling direction of the vehicle detected by the detecting means; The probability increases as the calculated angle decreases.
The route creation device according to claim 1.
前記決定手段が、前記検出手段により検出された障害物の位置に基づいて前記車両と前記目標点との間に障害物が存在するか否かを判定し、前記車両と前記目標点との間に障害物が存在する場合には、そうでない場合よりも前記確率を低くする、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の経路作成装置。
The detection means detects the position of an obstacle around the vehicle;
The determining means determines whether an obstacle exists between the vehicle and the target point based on the position of the obstacle detected by the detecting means, and determines between the vehicle and the target point. If there is an obstacle in the case, the probability is lower than if it is not,
The route creation device according to claim 1 or 2, wherein
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