JP6080998B1 - 車両制御情報生成装置および車両制御情報生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自動運転向けの信頼性のある位置検出と車両の周辺状況や走行状況に応じた制御パラメータを演算して出力し様々な走行条件に対応する車両制御情報生成装置を得る。【解決手段】車両が自動運転を行うための車両制御情報生成装置において、衛星測位システムから受信した衛星情報と前記車両の車両状態量を検出するジャイロセンサの出力と車速センサからの車速に基づいて現在自車位置を出力する自車位置出力部と、地図データと前記現在自車位置と予め設定した目標地点より、前記目標地点に向かう目標走行経路を導出する目標走行経路導出部と、前記目標走行経路と前記現在自車位置から、前記車両が前記目標走行経路へ走行するための制御パラメータを演算する車両制御量演算部と、を備え、前記車両の走行制御を実施する外部の車両制御装置に前記制御パラメータを出力する。【選択図】図２

Description

この発明は、車両が自動運転を行うことを目的として、予め設定した目標走行経路を自動運転で走行するための制御パラメータを求める車両制御情報生成装置および車両制御情報生成方法に関するものである。

近年、ユーザーの運転操作によらず車両が予め設定された目標経路に沿って自動的に運転を行う自動運転技術の関心が高まっている。自動運転技術は、例えば、車両の現在位置や、周辺状況を把握し、予め設定した目標走行経路に沿って走行するように操舵、駆動、ブレーキ等の制御を自動で行う技術である。目標経路に沿って運転する以外にも、周辺状況を把握し、未然に周辺の危険を防ぐことや道路標識を認識し、標識通りの動作を行うことが求められる。上記要求を満たすためには、信頼性のある自車位置を検出することや車両の走行状況に応じた制御パラメータを演算することが必要である。

自車位置を検知する技術には、例えば、衛星測位システムの１つであるＧＰＳ(Global Positioning System)や、車両に搭載された自立センサに基づいて検出した自車位置を補正する技術が下記特許文献１に記載されている。また、自動運転に必要な制御パラメータを演算する技術には、例えば、ＧＰＳ情報から自車位置を検知し、目標とする経路へ走行するための制御パラメータを演算する技術が下記特許文献２に記載されている。

特開２００８―８０８９６号公報 特開２００５―６７４８４号公報

しかしながら、上記特許文献１では、ＧＰＳ衛星の受信状況により位置検出誤差が大きくなるため、信頼性のある位置検出を行うことができないという課題がある。また、上記特許文献２では、操舵制御に関する制御パラメータの演算方法のみ開示されており、車両の周辺状況や走行状況に応じた一時停止判断や駆動制御等の制御パラメータ演算に関しては開示されていないため、自動運転における柔軟な対応ができないといった課題がある。

この発明は、上記の課題を解消するためになされたもので、上記自動運転に向けた信頼性のある位置検出と、車両の周辺状況や走行状況に応じた制御パラメータを演算し、出力することに着目したものであり、様々な走行条件に対応できるような車両制御情報生成装置および車両制御情報生成方法を提供することを目的とする。

この発明は、車両が自動運転を行うための車両制御情報生成装置において、少なくとも衛星測位システムから受信した衛星情報と前記車両の車両状態量を検出する少なくとも１つのジャイロセンサの出力と前記車両の車速を検出する車速センサからの車速に基づいて現在自車位置を出力する自車位置出力部と、地図データと前記現在自車位置と予め設定した目標地点より、前記目標地点に向かう目標走行経路を導出する目標走行経路導出部と、
前記目標走行経路と前記現在自車位置から、前記車両が前記目標走行経路へ走行するための制御パラメータを演算する車両制御量演算部と、を備え、前記車両の走行制御を実施する車両制御装置に前記制御パラメータを出力し、前記車両制御量演算部は、前記現在自車位置と前記車両の状態量から前記車両の車両方位角を演算する車両方位角演算部と、前記現在自車位置と前記車両方位角と予め設定した注視時間と前記車速、及び前記車両状態量から、前記現在自車位置と前記注視時間後の自車位置となる前方注視点位置との距離である前方注視点距離を導出する前方注視点距離導出部と、前記現在自車位置と前記前方注視点距離と前記目標走行経路、及び前記車両方位角より、前記目標走行経路の近似曲線の係数を演算する近似曲線係数演算部と、を含み、前記近似曲線係数を前記車両制御装置に前記制御パラメータとして出力する、車両制御情報生成装置等にある。

この発明によれば、衛星信頼情報に基づいて自車位置を演算することにより、信頼性の高い自車位置を検出できるだけでなく、衛星情報、目標走行経路、車両の状態量を取得することにより、自動運転に必要な制御パラメータを演算し、出力させることが可能となる。また、夫々の演算で出力されるパラメータを取得することにより、自動運転における様々な走行条件への柔軟な対応が可能となる。

この発明の一実施の形態による車両制御情報生成装置が搭載された車両の環境の概略的な構成を示す図である。 図１の車両制御情報生成装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。 図１の車両制御情報生成装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図２の自車位置出力部の内部構成の一例を示す機能ブロックである。 図４の自車位置出力部の動作の一例を示すフローチャートである。 図２の車両制御量演算部の内部構成の一例を示す機能ブロックである。 この発明の一実施の形態に係る現在自車位置と目標走行経路の位置関係及びパラメータを説明するための図である。 図６の車両制御量演算部の周辺情報取得部の動作を説明するための図である。 図６の車両制御量演算部の一時停止判断部、右左折判断部、制限速度検知部の動作を説明するための図である。 図６の車両制御量演算部の一部の動作の一例を示すフローチャートである。 図６の車両制御量演算部の一部の動作の一例を示すフローチャートである。 図２の車両制御情報生成装置をコンピュータで構成した場合の概略的なハードウェア構成の一例を示す図である。

以下、この発明による車両制御情報生成装置および車両制御情報生成方法を実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各図において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。

実施の形態１．
図１は、この発明の一実施の形態による車両制御情報生成装置が搭載された車両の環境の概略的な構成を示す図である。車両１は、タイヤ２、車速センサ３、ハンドル４、前方カメラ５、アンテナと受信機からなる受信アンテナ装置７、車両制御情報生成装置８、車両制御装置９を含んでいる。

車速センサ３は、車両１の走行速度を検出し出力する。ここでは、１輪車輪速に基づき検出するように記載しているが、これにとらわれず、４輪の車輪速の平均や、右車輪速平均、左車輪速平均の平均により走行速度を求めてもよい。

ハンドル４は、車両１の操舵を行うものである。

前方カメラ５は、車両前方を撮像する。

ＧＰＳ衛星６は、地球の周囲を周回している複数の衛星である。ここでは、１機のみ記載し、その他は省略する。本実施の形態１ではＧＰＳ衛星６の名称で記載しているが、ＧＰＳだけではなく他の名称で同機能の衛星も、ここに含まれる。

受信アンテナ装置７は、複数のＧＰＳ衛星６より送信された信号を受信して現在位置を演算し、現在位置を含んだ衛星情報を車両制御情報生成装置８に送信する。複数のＧＰＳ衛星６と受信アンテナ装置７は衛星測位システムを構成する。

車両制御情報生成装置８は、車速センサ３から出力される車速Ｖｅｈ＿Ｓｐｅｅｄ、前方カメラ５から出力される画像情報ＣＡＭ＿Ｉｎｆｏ、受信アンテナ装置７から出力される衛星情報信号ＧＰＳ＿Ｉｎｆｏ＿Ｓｉｇから、目標走行経路を走行するための車両制御情報である制御パラメータを求めて車両制御装置９に出力する。

車両制御装置９は、車両制御情報生成装置８から出力される制御パラメータを受け取り、制御パラメータを用いて、目標走行経路を走行するために必要な自動運転制御を行う。例えば、操舵制御によるハンドル操作や駆動制御、一時停止制御、ウィンカー制御等を行う。

図２は図１の車両制御情報生成装置８および車両制御装置９の構成の一例を示す機能ブロック図である。車両制御情報生成装置８で求められた制御パラメータは車両制御装置９へ送られる。
車両制御情報生成装置８は、目標地点２１、地図データ２２、自車位置出力部２３、目標走行経路導出部２４、車両制御量演算部２５、そして外部に少なくとも１つのジャイロセンサ２０を備えている。ジャイロセンサ２０は車両１の状態量であるヨーレートＹａｗｒａｔｅを検知し、出力する。ここでは代表してヨーレートのみ記載するが、６軸の各信号(速度、加速度等)を出力してもよい。

車両制御情報生成装置８のジャイロセンサ２０以外の部分は例えばコンピュータで構成することができる。図１２には車両制御情報生成装置８をコンピュータで構成した場合の概略的なハードウェア構成の一例を示す。信号の入出力はインタフェース８１０を介して行われる。メモリ８３０には以下図示して説明する各種機能ブロックで示された各種プログラムおよび処理に必要な情報、データ等が格納または予め格納される。プロセッサ８２０はインタフェース８１０を介して入力された信号に対して、メモリ８３０に格納された各種プログラム、情報、データに従って演算処理を行い、処理結果をインタフェース８１０を介して出力する。以下で説明する記憶部Ｍはメモリ８３０に相当する。
なお、車両制御情報生成装置８の演算処理部分は、各種機能ブロックをそれぞれデジタル回路で構成することも可能である。

図２に戻り、目標地点２１は、ドライバーが予め設定する目標地点Ｇｏａｌ＿Ｐｏｉｎｔである。
地図データ２２は、予め設定されている地図データＭａｐ＿Ｉｎｆｏである。本実施の形態１では、高精度地図として地図データを扱うが、必ずしも高精度地図に限定されるものではない。
これらの地図データ２２、目標地点２１は記憶部Ｍに予め格納される。

自車位置出力部２３は、ＧＰＳ衛星情報信号ＧＰＳ＿Ｉｎｆｏ＿Ｓｉｇ、車速Ｖｅｈ＿Ｓｐｅｅｄ、ジャイロセンサ２０で得られるヨーレートＹａｗｒａｔｅから、現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓを演算し、出力する。例えば、ＧＰＳ衛星情報信号からの位置と車速とヨーレートから演算した位置から現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓを演算する。その他、周知技術を用いて現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓを演算してもよい。また、自車位置出力部２３の出力Ｖｅｈ＿Ｐｏｓは、自車位置情報Ｖｅｈ＿Ｐｏｓ＿Ｉｎｆｏとして車両制御装置９に出力する。

また、自車位置出力部２３は、自車位置ＧＰＳ衛星情報信号ＧＰＳ＿Ｉｎｆｏ＿Ｓｉｇに含まれる衛星受信状態信号に応じて、衛星信頼情報である衛星信頼度確認結果Ｓａｔ＿Ｔｒｕｓｔ＿Ｉｎｆｏを車両制御装置９に出力する。衛星信頼度確認結果Ｓａｔ＿Ｔｒｕｓｔ＿Ｉｎｆｏの出力は、「１」、「０」のどちらかであり、衛星信頼度確認結果を１：「高信頼度状態」、０：「低信頼度状態」で設定する。
例えば、ＲＴＫ(Real Time Kinematic)−ＧＰＳにおけるＦＩＸ状態のときは、衛星信頼度確認結果Ｓａｔ＿Ｔｒｕｓｔ＿Ｉｎｆｏは高信頼度状態を示す「１」として、出力する。また、単独測位状態のときは、低信頼度状態を示す「０」として出力する。
本実施の形態１では、衛星信頼度確認結果を単独測位、ＲＴＫ(Real Time Kinematic)−ＧＰＳにおけるＦＩＸといった指標に基づいて出力したが、ＧＰＳ衛星測位数やその他公知の技術や指標を用いて、衛星信頼度を確認してもよい。

目標走行経路導出部２４は、現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓ、目標地点Ｇｏａｌ＿Ｐｏｉｎｔ、地図データＭａｐ＿Ｉｎｆｏから、目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅを導出し、出力する。目標走行経路は、カーナビゲーション等で適用される周知技術を用いて導出すればよい。

車両制御量演算部２５は、
現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓ、
車速Ｖｅｈ＿Ｓｐｅｅｄ、
ヨーレートＹａｗｒａｔｅ、
目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅから、
車両方位角Ｖｅｈ＿Ａｎｇｌｅ、
目標走行経路の近似曲線係数Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ＿ｃｕｒｖｅ＿Ｖａｌｕｅ、
現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓの前方注視点位置に対する目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅとの横位置偏差ｙ＿Ｌｄと方位角差ｅ＿Ｌｄ
を演算し、出力する。
また、
地図データＭａｐ＿Ｉｎｆｏ、
前方カメラ５からの画像情報ＣＡＭ＿Ｉｎｆｏ、
目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅから、
一時停止判断や右左折判断、制限速度検知を行い、
一時停止情報ＯｎｅＳｔｏｐ＿Ｉｎｆｏ、
ウィンカー情報Ｗｉｎｋｅｒ＿Ｉｎｆｏ、
制限速度情報Ｌｉｍ＿Ｖｅｌ＿Ｉｎｆｏを夫々出力する。
車両制御量演算部２５の夫々の出力は、制御パラメータとして車両制御装置９に出力する。

実施の形態１による車両制御情報生成装置８の動作の一例を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
まずステップＳ１０１において、自車位置出力部２３が、ＧＰＳ衛星情報信号ＧＰＳ＿Ｉｎｆｏ＿Ｓｉｇ、車速Ｖｅｈ＿Ｓｐｅｅｄ、ヨーレートＹａｗｒａｔｅから、現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓと衛星信頼度確認結果Ｓａｔ＿Ｔｒｕｓｔ＿Ｉｎｆｏを演算し、出力する。
次に目標走行経路導出部２４が、ステップＳ１０２において記憶部Ｍから目標地点Ｇｏａｌ＿Ｐｏｉｎｔを読み込み、さらにステップＳ１０３において、地図データＭａｐ＿Ｉｎｆｏを読み込む。
次にステップＳ１０４において、目標走行経路導出部２４が、現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓ、目標地点Ｇｏａｌ＿Ｐｏｉｎｔ、地図データＭａｐ＿Ｉｎｆｏから目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅを導出し、出力する。
次にステップＳ１０５において、車両制御量演算部２５が、現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓ、車速Ｖｅｈ＿Ｓｐｅｅｄ、ヨーレートＹａｗｒａｔｅ、目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅから、車両方位角Ｖｅｈ＿Ａｎｇｌｅ、目標走行経路の近似曲線係数Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ＿ｃｕｒｖｅ＿Ｖａｌｕｅ，現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓの前方注視点位置に対する目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅとの横位置偏差ｙ＿Ｌｄ、方位角差ｅ＿Ｌｄを演算し、出力する。
最後にステップＳ１０６において、車両制御量演算部２５が、地図データＭａｐ＿Ｉｎｆｏ、前方カメラ５からの画像情報ＣＡＭ＿Ｉｎｆｏ、目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅから、一時停止情報ＯｎｅＳｔｏｐ＿Ｉｎｆｏ、ウィンカー情報Ｗｉｎｋｅｒ＿Ｉｎｆｏ、制限速度情報Ｌｉｍ＿Ｖｅｌ＿Ｉｎｆｏを取得し、出力する。

次に、自車位置出力部２３の内部構成の一例を示す機能ブロック図を図４に示す。自車位置出力部２３は、衛星信頼情報出力部３１、自車位置演算部３２を備えている。
衛星信頼情報出力部３１は、ＧＰＳ衛星情報信号ＧＰＳ＿Ｉｎｆｏ＿Ｓｉｇから、ＧＰＳ衛星情報信号に含まれる衛星受信状態信号を確認し、衛星信頼度確認結果Ｓａｔ＿Ｔｒｕｓｔ＿Ｉｎｆｏを出力する。

自車位置演算部３２は、ＧＰＳ衛星情報信号ＧＰＳ＿Ｉｎｆｏ＿Ｓｉｇ、車速Ｖｅｈ＿Ｓｐｅｅｄ、ヨーレートＹａｗｒａｔｅ、衛星信頼度確認結果Ｓａｔ＿Ｔｒｕｓｔ＿Ｉｎｆｏから、現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓを演算し、出力する。
自車位置演算部３２は、衛星信頼度確認結果Ｓａｔ＿Ｔｒｕｓｔ＿Ｉｎｆｏが「高信頼度状態」を示す「１」の場合、ＧＰＳ衛星情報信号ＧＰＳ＿Ｉｎｆｏ＿Ｓｉｇを用いて演算した位置を現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓとして出力する。一方、衛星信頼度確認結果Ｓａｔ＿Ｔｒｕｓｔ＿Ｉｎｆｏが「低信頼度状態」を示す「０」の場合は、ＧＰＳ衛星情報信号ＧＰＳ＿Ｉｎｆｏ＿Ｓｉｇを用いずに、車速Ｖｅｈ＿Ｓｐｅｅｄ、ヨーレートＹａｗｒａｔｅを用いて演算した位置を現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓとして出力する。
すなわち、「高信頼度状態」では衛星情報信号の現在位置を基準に車速とヨーレートにより現在自車位置を求める。「低信頼度状態」では衛星情報信号の現在位置の代わりに、それまで求めた最新の現在自車位置を車速とヨーレートにより更新して現在自車位置とする。

自車位置出力部２３の動作の一例を図５に示すフローチャートに基づいて説明する。
最初にステップＳ２０１において、衛星信頼情報出力部３１が、ＧＰＳ衛星情報信号ＧＰＳ＿Ｉｎｆｏ＿Ｓｉｇから、ＧＰＳ衛星情報信号に含まれる衛星受信状態信号を確認し、衛星信頼度確認結果Ｓａｔ＿Ｔｒｕｓｔ＿Ｉｎｆｏを出力する。
次にステップＳ２０２において、自車位置演算部３２が、衛星信頼度確認結果Ｓａｔ＿Ｔｒｕｓｔ＿Ｉｎｆｏに応じて、ＧＰＳ衛星情報信号ＧＰＳ＿Ｉｎｆｏ＿Ｓｉｇ、車速Ｖｅｈ＿Ｓｐｅｅｄ、ヨーレートＹａｗｒａｔｅから、現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓを演算し、出力する。

次に、車両制御量演算部２５の内部構成の一例の機能ブロック図を図６に示す。車両制御量演算部２５は、車両方位角演算部４０、注視時間４１、前方注視点距離導出部４２、前方注視点最近傍点抽出部４３、近似曲線係数演算部４４、横位置演算部４５、方位角差演算部４６、周辺情報取得部４７、一時停止判断部４８、右左折判断部４９、制限速度検知部４１０を備えている。

本実施の形態１における現在自車位置と目標走行経路の位置関係及びパラメータを説明するための図を図７に示す。車両方位角演算部４０、前方注視点距離導出部４２、前方注視点最近傍点抽出部４３、近似曲線係数演算部４４、横位置演算部４５、方位角差演算部４６について図７を用いて説明する。

車両方位角演算部４０は、現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓ、ヨーレートＹａｗｒａｔｅから、車両方位角Ｖｅｈ＿Ａｎｇｌｅを演算し、出力する。例えば、現在の自車位置に更新する前の自車位置を保持しておき、更新する前の自車位置と現在自車位置から演算した角度からＶｅｈ＿Ａｎｇｌｅを演算すればよい。また、ある初期値を基準にヨーレートの時間経過分を積分することにより、車両方位角Ｖｅｈ＿Ａｎｇｌｅを演算すればよい。その他、周知技術を用いて車両方位角Ｖｅｈ＿Ａｎｇｌｅを演算してもよい。
本実施の形態１において、車両方位角Ｖｅｈ＿Ａｎｇｌｅは図７のように北向きを０°、北から左向きを正とし、北方位と車両１の進行方向となす角を車両方位角としているが、この発明においては、車両方位角はこれに定まるものではない。

注視時間４１は、現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓからドライバーが前方を注視する時間Ｌ＿Ｔｉｍｅであり、予め設定する。そして記憶部Ｍに格納しておく。

前方注視点距離導出部４２は、現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓ、車速Ｖｅｈ＿Ｓｐｅｅｄ、車両方位角Ｖｅｈ＿Ａｎｇｌｅ、注視時間Ｌ＿Ｔｉｍｅから、前方注視点距離Ｐｏｉｎｔ＿Ｄｉｓを演算し、出力する。
例えば、前方注視点距離Ｐｏｉｎｔ＿Ｄｉｓは、
車速Ｖｅｈ＿Ｓｐｅｅｄと注視時間Ｌ＿Ｔｉｍｅから演算した距離と、
現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓ、車両方位角Ｖｅｈ＿Ａｎｇｌｅから演算した位置
より、図７に示す前方注視点距離Ｐｏｉｎｔ＿Ｄｉｓを演算すればよい。

前方注視点最近傍点抽出部４３は、現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓ、目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅ、車両方位角Ｖｅｈ＿Ａｎｇｌｅ、前方注視点距離Ｐｏｉｎｔ＿Ｄｉｓから、前方注視点最近傍点Ｎｅａｒｅｓｔ＿Ｐｏｉｎｔを抽出する。
前方注視点最近傍点Ｎｅａｒｅｓｔ＿Ｐｏｉｎｔは、例えば、
現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓ、車両方位角Ｖｅｈ＿Ａｎｇｌｅ、前方注視点距離Ｐｏｉｎｔ＿Ｄｉｓから演算した位置と、
目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅ
から、図７に示すように目標走行経路に対する前方注視点最近傍点Ｎｅａｒｅｓｔ＿Ｐｏｉｎｔを抽出すればよい。

近似曲線係数演算部４４は、現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓ、目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅ、車両方位角Ｖｅｈ＿Ａｎｇｌｅ、前方注視点距離Ｐｏｉｎｔ＿Ｄｉｓから、近似曲線係数Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ＿ｃｕｒｖｅ＿Ｖａｌｕｅを演算し、出力する。
近似曲線係数Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ＿ｃｕｒｖｅ＿Ｖａｌｕｅは、例えば、
現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓと目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅから演算した位置と、
車両方位角Ｖｅｈ＿Ａｎｇｌｅ、
前方注視点距離Ｐｏｉｎｔ＿Ｄｉｓ
から図７に示す前方注視点最近傍点を通る近似曲線の近似曲線係数Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ＿ｃｕｒｖｅ＿Ｖａｌｕｅを演算する。本実施の形態１では、前方注視点最近傍点を通る近似曲線は、現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓ付近の目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅに対する３次近似曲線であり、上記近似曲線を用いて近似曲線係数を演算しているが、必ずしも３次近似曲線を用いて、近似曲線係数を演算しなくても良い。また、近似方法は公知技術を用いても良い。

横位置演算部４５は、
前方注視点距離Ｐｏｉｎｔ＿Ｄｉｓ、
近似曲線係数Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ＿ｃｕｒｖｅ＿Ｖａｌｕｅ、
前方注視点最近傍点Ｎｅａｒｅｓｔ＿ｐｏｉｎｔから、
図７に示す前方注視点位置すなわち注視時間Ｌ＿Ｔｉｍｅ後の自車位置に対する前方注視点最近傍点との距離である横位置偏差ｙ＿Ｌｄを演算し、出力する。
例えば、近似曲線係数Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ＿ｃｕｒｖｅ＿Ｖａｌｕｅから、前方注視点距離Ｐｏｉｎｔ＿Ｄｉｓを変数とする近似曲線と車両１との距離を演算する関数を導出し、上記関数から、前方注視点最近傍点Ｎｅａｒｅｓｔ＿ｐｏｉｎｔにおける前方注視点距離Ｐｏｉｎｔ＿Ｄｉｓから演算することによりｙ＿Ｌｄを演算すればよい。

方位角差演算部４６は、前方注視点距離Ｐｏｉｎｔ＿Ｄｉｓ、近似曲線係数Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ＿ｃｕｒｖｅ＿Ｖａｌｕｅ、前方注視点最近傍点Ｎｅａｒｅｓｔ＿ｐｏｉｎｔから、図７に示す前方注視点最近傍点を通る近似曲線の接線と車両１の方位とのなす角である方位角差ｅ＿Ｌｄを演算し、出力する。
例えば、近似曲線係数Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ＿ｃｕｒｖｅ＿Ｖａｌｕｅによる近似曲線を微分することにより求まる接線の傾きと前方注視点最近傍点Ｎｅａｒｅｓｔ＿ｐｏｉｎｔより、前方注視点最近傍点を通る近似曲線の接線を導出し、近似曲線の接線と車両１の進行方向である車両方位とのなす角を演算することによりｅ＿Ｌｄを演算する。

周辺情報取得部４７は、現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓ、前方カメラ５より撮像した画像情報ＣＡＭ＿Ｉｎｆｏ、地図データＭＡＰ＿Ｉｎｆｏから、現在自車位置の周辺情報Ａｒｅａ＿Ｉｎｆｏを取得する。
現在自車位置の周辺情報Ａｒｅａ＿Ｉｎｆｏについて、図８に示す本実施の形態１における周辺情報取得例を用いて説明する。図８上部は前方カメラ５より撮像した画像情報ＣＡＭ＿Ｉｎｆｏを示す。画像情報ＣＡＭ＿Ｉｎｆｏに地図データＭＡＰ＿Ｉｎｆｏをマッピングさせることにより、図８下部のような現在自車位置の周辺にある一時停止標識や制限速度標識等の道路標識や、停止線、制限適用区間等の情報を含めた周辺情報Ａｒｅａ＿Ｉｎｆｏを取得する。

一時停止判断部４８は、目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅ、現在自車位置の周辺情報Ａｒｅａ＿Ｉｎｆｏから、一時停止判断し、一時停止情報ＯｎｅＳｔｏｐ＿Ｉｎｆｏを出力する。本実施の形態１では、一時停止情報ＯｎｅＳｔｏｐ＿Ｉｎｆｏを図９に示す現在自車位置の周辺情報Ａｒｅａ＿Ｉｎｆｏに目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅをマッピングした例を用いて説明する。
一時停止情報ＯｎｅＳｔｏｐ＿Ｉｎｆｏは、現在自車位置の周辺情報Ａｒｅａ＿Ｉｎｆｏから、図９の左図内の(ａ)に示すように、目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅ内で一時停止が必要かどうか判断し、一時停止情報ＯｎｅＳｔｏｐ＿Ｉｎｆｏを出力する。一時停止情報ＯｎｅＳｔｏｐ＿Ｉｎｆｏの出力は、「１」、「０」のどちらかであり、１：「一時停止必要」、０：「一時停止必要無」で設定する。本実施の形態１では、一時停止情報の出力を「１」、「０」と設定しているが、この設定に限定されるものではない。また、一時停止判断は一時停止標識や停止線の有無によって判断を行っているが、この発明においてはこれに限定されるものではない。

右左折判断部４９は、目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅ、現在自車位置の周辺情報Ａｒｅａ＿Ｉｎｆｏから、右左折判断し、ウィンカー情報Ｗｉｎｋｅｒ＿Ｉｎｆｏを出力する。本実施の形態１では、ウィンカー情報Ｗｉｎｋｅｒ＿Ｉｎｆｏは、図９の左図内の(ｂ)に示すように、現在自車位置の周辺情報Ａｒｅａ＿Ｉｎｆｏから、目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅ内で右左折が必要かどうか判断し、ウィンカー情報Ｗｉｎｋｅｒ＿Ｉｎｆｏを出力する。ウィンカー情報Ｗｉｎｋｅｒ＿Ｉｎｆｏの出力は、「０」、「１」、「２」であり、０：「ウィンカー出力必要無」１：「左ウィンカー出力指令」、２：「右ウィンカー出力指令」で設定する。本実施の形態１では、ウィンカー情報の出力を「０」、「１」、「２」と設定しているが、この設定に限定されるものではない。

制限速度検知部４１０は、目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅ、現在自車位置の周辺情報Ａｒｅａ＿Ｉｎｆｏから、制限速度を検知し、制限速度情報Ｌｉｍ＿Ｖｅｌ＿Ｉｎｆｏを出力する。本実施の形態１では、制限速度情報Ｌｉｍ＿Ｖｅｌ＿Ｉｎｆｏは、図９の右図内の(ｃ)に示すように、現在位置の周辺情報Ａｒｅａ＿Ｉｎｆｏから、目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅ内に制限速度標識等があるか検知し、制限速度情報Ｌｉｍ＿Ｖｅｌ＿Ｉｎｆｏを出力する。制限速度情報Ｌｉｍ＿Ｖｅｌ＿Ｉｎｆｏの出力は、検知した制限速度の速度値である。

なお、一時停止判断部４８、右左折判断部４９、制限速度検知部４１０は少なくとも１つを選択的に設けるようにしてもよい。

車両制御量演算部２５における横位置偏差ｙ＿Ｌｄと前方注視点最近傍点を通る近似曲線の接線と車両１の方位とのなす方位角差ｅ＿Ｌｄを演算し、出力するまでの動作を図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。
まずステップＳ３０１において、車両方位角演算部４０が、現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓ、ヨーレートＹａｗｒａｔｅから車両方位角Ｖｅｈ＿Ａｎｇｌｅを演算し、出力する。
次にステップＳ３０２において、前方注視点距離導出部４２が、現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓ、車速Ｖｅｈ＿Ｓｐｅｅｄ、車両方位角Ｖｅｈ＿Ａｎｇｌｅ、注視時間Ｌ＿Ｔｉｍｅから、前方注視点距離Ｐｏｉｎｔ＿Ｄｉｓを演算し、出力する。
次にステップＳ３０３において、前方注視点最近傍点抽出部４３が、現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓ、目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅ、車両方位角Ｖｅｈ＿Ａｎｇｌｅ、前方注視点距離Ｐｏｉｎｔ＿Ｄｉｓより、前方注視点最近傍点Ｎｅａｒｅｓｔ＿Ｐｏｉｎｔを抽出する。
次にステップＳ３０４において、近似曲線係数演算部４４が、車両方位角Ｖｅｈ＿Ａｎｇｌｅ、目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅ、車両方位角Ｖｅｈ＿Ａｎｇｌｅ、前方注視点距離Ｐｏｉｎｔ＿Ｄｉｓより、近似曲線係数Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ＿ｃｕｒｖｅ＿Ｖａｌｕｅを演算し、出力する。
最後に、ステップＳ３０５において、車両方位角Ｖｅｈ＿Ａｎｇｌｅ、近似曲線係数Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ＿ｃｕｒｖｅ＿Ｖａｌｕｅ、前方注視点最近傍点Ｎｅａｒｅｓｔ＿Ｐｏｉｎｔより、横位置演算部４５が、前方注視点位置に対する前方注視点最近傍点との距離である横位置偏差ｙ＿Ｌｄを演算し、方位角差演算部４６が、前方注視点最近傍点Ｎｅａｒｅｓｔ＿Ｐｏｉｎｔを通る近似曲線の接線と車両１の方位とのなす角である方位角差ｅ＿Ｌｄを演算し、それぞれ出力する。

また、車両制御量演算部２５における、一時停止情報ＯｎｅＳｔｏｐ＿Ｉｎｆｏ、ウィンカー情報Ｗｉｎｋｅｒ＿Ｉｎｆｏ、制限速度情報Ｌｉｍ＿Ｖｅｌ＿Ｉｎｆｏを出力するまでの動作を図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。
まずステップＳ４０１において、周辺情報取得部４７が、現在自車位置Ｖｅｈ＿Ｐｏｓ、前方カメラ５より撮像した画像情報ＣＡＭ＿Ｉｎｆｏ、地図データＭＡＰ＿Ｉｎｆｏから、現在自車位置の周辺情報Ａｒｅａ＿Ｉｎｆｏを取得する。
次にステップＳ４０２において、一時停止判断部４８が、目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅ、現在自車位置の周辺情報Ａｒｅａ＿Ｉｎｆｏから、一時停止判断し、一時停止情報ＯｎｅＳｔｏｐ＿Ｉｎｆｏを出力する。
ステップＳ４０３では、右左折判断部４９が、目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅ、現在自車位置の周辺情報Ａｒｅａ＿Ｉｎｆｏから、右左折を判断し、ウィンカー情報Ｗｉｎｋｅｒ＿Ｉｎｆｏを出力する。
ステップＳ４０４では、制限速度検知部４１０が、目標走行経路Ｇｏａｌ＿Ｒｏｕｔｅ、現在自車位置の周辺情報Ａｒｅａ＿Ｉｎｆｏから、制限速度を検知し、制限速度情報Ｌｉｍ＿Ｖｅｌ＿Ｉｎｆｏを出力する。

以上に述べた実施の形態１による車両制御情報生成装置において、衛星情報、目標走行経路、車両の状態量を取得することにより、信頼性のある自車位置を検出できるだけでなく、自動運転に必要な制御パラメータを演算し、出力させることが可能となる。また、夫々の演算で出力されるパラメータを用いて車両制御することにより、自動運転における走行条件への柔軟な対応が可能となる。

以上のようにこの発明では、車両が自動運転を行うための車両制御情報生成装置において、少なくとも衛星測位システムから受信した衛星情報と前記車両の車両状態量を検出する少なくとも１つのジャイロセンサの出力と前記車両の車速を検出する車速センサからの車速に基づいて現在自車位置を出力する自車位置出力部と、地図データと前記現在自車位置と予め設定した目標地点より、前記目標地点に向かう目標走行経路を導出する目標走行経路導出部と、前記目標走行経路と前記現在自車位置から、前記車両が前記目標走行経路へ走行するための制御パラメータを演算する車両制御量演算部と、を備え、前記車両の走行制御を実施する外部の車両制御装置に前記制御パラメータを出力する。

また、前記自車位置出力部は、少なくとも衛星受信状態に応じて、衛星信頼情報を出力する衛星信頼情報出力部を含み、前記衛星信頼情報に基づいて、前記現在自車位置を前記車両制御装置に前記制御パラメータとして出力する。

また、前記自車位置出力部は、前記衛星信頼情報が高信頼状態である場合、前記衛星情報を用いて演算した前記現在自車位置を出力する。

また、前記自車位置出力部は、前記衛星信頼情報が高信頼状態でない場合、前記衛星信頼情報を用いずに演算した前記現在自車位置を出力する。

また、前記衛星情報が前記衛星受信状態を含み、前記衛星信頼情報出力部は、前記衛星受信状態を検出し、受信状態に応じた前記衛星信頼情報を出力する。

また、前記車両制御量演算部は、前記現在自車位置と前記車両の状態量から前記車両の車両方位角を演算する車両方位角演算部を含み、前記車両方位角を前記車両制御装置に前記制御パラメータとして出力する。

また、前記車両制御量演算部は、前記現在自車位置と前記車両方位角と予め設定した注視時間と前記車速、及び前記車両状態量から、前記現在自車位置と前記注視時間後の自車位置となる前方注視点位置との距離である前方注視点距離を導出する前方注視点距離導出部と、前記現在自車位置と前記前方注視点距離と前記目標走行経路、及び前記車両方位角より、前記目標走行経路の近似曲線の係数を演算する近似曲線係数演算部と、を含み、前記近似曲線係数を前記車両制御装置に前記制御パラメータとして出力する。

また、前記車両制御量演算部は、前記現在自車位置と前記前方注視点距離と前記車両方位角、及び前記目標走行経路より、前記目標走行経路における前記前方注視点位置の最近傍点である前方注視点最近傍点を抽出する前方注視点最近傍点抽出部と、前記前方注視点距離と前記近似曲線係数と前記前方注視点最近傍点より、前記前方注視点位置に対する前記前方注視点最近傍点との距離である横位置偏差を演算する横位置演算部と、をさらに含み、前記横位置偏差を前記車両制御装置に前記制御パラメータとして出力する。

また、前記車両制御量演算部は、前記前方注視点距離と前記近似曲線係数と前記前方注視点最近傍点より、前記前方注視点最近傍点を通る前記近似曲線の接線と前記車両の方位とのなす角である方位角差を演算する方位角差演算部をさらに含み、前記方位角差を前記車両制御装置に前記制御パラメータとして出力する。

また、前記車両制御量演算部は、前記車両の前方を撮像するカメラから得られた画像情報と、前記現在自車位置、及び前記地図データより、少なくとも道路標識情報を含む前記現在自車位置の周辺情報を取得する周辺情報取得部と、前記現在自車位置の周辺情報と前記目標走行経路より、一時停止を判断し前記車両の一時停止制御を行うための一時停止情報を求める一時停止判断部、右左折を判断し前記車両のウィンカーを制御するためのウィンカー情報を求める右左折判断部、前記目標走行経路の制限速度を検知して制限速度情報を求める制限速度検知部、のうちの少なくとも１と、をさらに含み、前記一時停止情報、前記ウィンカー情報、前記制限速度情報うちの少なくとも１を前記車両制御装置に前記制御パラメータとして出力する。

また、車両が自動運転を行うための車両位置検出において、少なくとも衛星測位システムから受信した衛星情報と前記車両の車両状態量を検出する少なくとも１つのジャイロセンサの出力と前記車両の車速を検出する車速センサからの車速に基づいて現在自車位置を求め、地図データと前記現在自車位置と予め設定した目標地点より、前記目標地点に向かう目標走行経路を導出し、前記目標走行経路と前記現在自車位置から、前記車両が前記目標走行経路へ走行するための制御パラメータを演算し、前記車両の走行制御を実施する外部の車両制御装置に前記制御パラメータを出力する。

これにより、自動運転向けの信頼性のある位置検出と車両の周辺状況や走行状況に応じた制御パラメータを演算して出力し様々な走行条件に対応する車両制御情報生成装置、方法を提供することができる。

１ 車両、２ タイヤ、３ 車速センサ、４ ハンドル、５ 前方カメラ、
６ ＧＰＳ衛星、７ 受信アンテナ装置、８ 車両制御情報生成装置、
９ 車両制御装置、２０ ジャイロセンサ、２１ 目標地点、２２ 地図データ、
２３ 自車位置出力部、２４ 目標走行経路導出部、２５ 車両制御量演算部、
３１ 衛星信頼情報出力部、３２ 自車位置演算部、４０ 車両方位角演算部、
４１ 注視時間、４２ 前方注視点距離導出部、４３ 前方注視点最近傍点抽出部、
４４ 近似曲線係数演算部、４５ 横位置演算部、４６ 方位角差演算部、
４７ 周辺情報取得部、４８ 一時停止判断部、４９ 右左折判断部、
４１０制限速度検知部、８１０ インタフェース、８２０ プロセッサ、
８３０ メモリ、Ｍ 記憶部。

Claims (9)

1. 車両が自動運転を行うための車両制御情報生成装置において、
   少なくとも衛星測位システムから受信した衛星情報と前記車両の車両状態量を検出する少なくとも１つのジャイロセンサの出力と前記車両の車速を検出する車速センサからの車速に基づいて現在自車位置を出力する自車位置出力部と、
   地図データと前記現在自車位置と予め設定した目標地点より、前記目標地点に向かう目標走行経路を導出する目標走行経路導出部と、
   前記目標走行経路と前記現在自車位置から、前記車両が前記目標走行経路へ走行するための制御パラメータを演算する車両制御量演算部と、
   を備え、
   前記車両の走行制御を実施する車両制御装置に前記制御パラメータを出力し、
   前記車両制御量演算部は、
   前記現在自車位置と前記車両の状態量から前記車両の車両方位角を演算する車両方位角演算部と、
   前記現在自車位置と前記車両方位角と予め設定した注視時間と前記車速、及び前記車両状態量から、前記現在自車位置と前記注視時間後の自車位置となる前方注視点位置との距離である前方注視点距離を導出する前方注視点距離導出部と、
   前記現在自車位置と前記前方注視点距離と前記目標走行経路、及び前記車両方位角より、前記目標走行経路の近似曲線の係数を演算する近似曲線係数演算部と、
   を含み、
   前記近似曲線係数を前記車両制御装置に前記制御パラメータとして出力する、車両制御情報生成装置。
2. 前記車両制御量演算部は、
   前記現在自車位置と前記前方注視点距離と前記車両方位角、及び前記目標走行経路より、前記目標走行経路における前記前方注視点位置の最近傍点である前方注視点最近傍点を抽出する前方注視点最近傍点抽出部と、
   前記前方注視点距離と前記近似曲線係数と前記前方注視点最近傍点より、前記前方注視点位置に対する前記前方注視点最近傍点との距離である横位置偏差を演算する横位置演算部と、
   をさらに含み、
   前記横位置偏差を前記車両制御装置に前記制御パラメータとして出力する、請求項１に記載の車両制御情報生成装置。
3. 前記車両制御量演算部は、
   前記前方注視点距離と前記近似曲線係数と前記前方注視点最近傍点より、前記前方注視点最近傍点を通る前記近似曲線の接線と前記車両の方位とのなす角である方位角差を演算する方位角差演算部をさらに含み、
   前記方位角差を前記車両制御装置に前記制御パラメータとして出力する、請求項１または２に記載の車両制御情報生成装置。
4. 前記自車位置出力部は、少なくとも衛星受信状態に応じて、衛星信頼情報を出力する衛星信頼情報出力部を含み、
   前記衛星信頼情報に基づいて、前記現在自車位置を前記車両制御装置に前記制御パラメータとして出力する、請求項１から３のいずれか１項に記載の車両制御情報生成装置。
5. 前記自車位置出力部は、前記衛星信頼情報が高信頼状態である場合、前記衛星情報を用いて演算した前記現在自車位置を出力する、請求項４に記載の車両制御情報生成装置。
6. 前記自車位置出力部は、前記衛星信頼情報が高信頼状態でない場合、前記衛星情報を用いずに演算した前記現在自車位置を出力する、請求項４または５に記載の車両制御情報生成装置。
7. 前記衛星情報が前記衛星受信状態を含み、前記衛星信頼情報出力部は、前記衛星受信状態を検出し、受信状態に応じた前記衛星信頼情報を出力する、請求項４から６までのいずれか１項に記載の車両制御情報生成装置。
8. 前記車両制御量演算部は、
   前記車両の前方を撮像するカメラから得られた画像情報と、前記現在自車位置、及び前記地図データより、少なくとも道路標識情報を含む前記現在自車位置の周辺情報を取得する周辺情報取得部と、
   前記現在自車位置の周辺情報と前記目標走行経路より、
   一時停止を判断し前記車両の一時停止制御を行うための一時停止情報を求める一時停止判断部、右左折を判断し前記車両のウィンカーを制御するためのウィンカー情報を求める右左折判断部、前記目標走行経路の制限速度を検知して制限速度情報を求める制限速度検知部、のうちの少なくとも１と、
   をさらに含み、
   前記一時停止情報、前記ウィンカー情報、前記制限速度情報うちの少なくとも１を前記車両制御装置に前記制御パラメータとして出力する、請求項１から７までのいずれか１項に記載の車両制御情報生成装置。
9. 車両が自動運転を行うための車両位置検出において、
   少なくとも衛星測位システムから受信した衛星情報と前記車両の車両状態量を検出する少なくとも１つのジャイロセンサの出力と前記車両の車速を検出する車速センサからの車速に基づいて現在自車位置を求め、
   地図データと前記現在自車位置と予め設定した目標地点より、前記目標地点に向かう目標走行経路を導出し、
   前記目標走行経路と前記現在自車位置から、前記車両が前記目標走行経路へ走行するための制御パラメータを演算し、
   前記車両の走行制御を実施する車両制御装置に前記制御パラメータを出力し、
   前記制御パラメータの演算において、
   前記現在自車位置と前記車両の状態量から前記車両の車両方位角を演算し、
   前記現在自車位置と前記車両方位角と予め設定した注視時間と前記車速、及び前記車両状態量から、前記現在自車位置と前記注視時間後の自車位置となる前方注視点位置との距離である前方注視点距離を導出し、
   前記現在自車位置と前記前方注視点距離と前記目標走行経路、及び前記車両方位角より、前記目標走行経路の近似曲線の係数を演算し、
   前記近似曲線係数を前記車両制御装置に前記制御パラメータとして出力する、
   車両制御情報生成方法。

Images