JP6213277B2 - Vehicle control apparatus and program - Google Patents

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本発明は、車両制御装置及びプログラムに係り、特に、最適な車両制御を実現するための車両制御装置に関する。   The present invention relates to a vehicle control device and a program, and more particularly to a vehicle control device for realizing optimal vehicle control.

従来、道路上での車両制御の方法として、道路情報を事前に取得し、どの道路を走行するか、という選択を行って車両を制御する方法が知られている(非特許文献1)。例えば、現在走行中の道路をそのまま走るか、隣のレーンに車線変更するか、という選択が行われる。   Conventionally, as a vehicle control method on a road, a method is known in which road information is acquired in advance and a vehicle is controlled by selecting which road to travel (Non-Patent Document 1). For example, a selection is made as to whether the vehicle is running on the road that is currently running or whether the lane is changed to the adjacent lane.

また、チーム編成を組んだ無人航空機が、爆撃する対象を探索するために効率よく指定領域を探索する手法として、無人航空機の行動を離散化し、それを時系列に組み合わせることで、今後の無人航空機がとり得る挙動の表現を行うという方法が知られている(非特許文献2)。当該手法において用いる評価関数は、どれだけ指定領域の中を探索できたか、としており、網羅的に探索できていた方が評価は高くなる。このため、離散化された行動の組み合わせの中から最適解をみつける問題は、指数関数的に増加する問題であり、計算不可能な問題であるため、DPアルゴリズムを適用することで当該問題を解決している。   In addition, unmanned aircraft in team formation can be used as a method for efficiently searching for designated areas in order to search for targets to be bombed. There is known a method of expressing the behavior that can be taken (Non-Patent Document 2). The evaluation function used in this method is how much the specified area can be searched, and the evaluation becomes higher if the search is exhaustively performed. For this reason, the problem of finding an optimal solution from a combination of discretized actions is a problem that increases exponentially and cannot be calculated, so the problem can be solved by applying the DP algorithm. doing.

Michael Montemerlo,Jan Becker,Suhrid Bhat,Hendrik Dahlkamp and Dmitri Dolgov,Scott Ettinger,Dirk Haehnel, 「Junior:The Stanford Entry in the Urban Challenge」 ,Jornal of Field Robotics, 2008, 25(9), 569-597Michael Montemerlo, Jan Becker, Suhrid Bhat, Hendrik Dahlkamp and Dmitri Dolgov, Scott Ettinger, Dirk Haehnel, `` Junior: The Stanford Entry in the Urban Challenge '', Jornal of Field Robotics, 2008, 25 (9), 569-597 Matthew Flint,Marios Polycarpou,Emmanuel Fernandez-Gaucherand, 「COOPERATIVE PATH-PLANNING FOR AUTONOMOUS VEHICLES USING DYNAMIC PROGRAMMING」, 15th Triennial World Congress,Barcelona,Spain, 2002Matthew Flint, Marios Polycarpou, Emmanuel Fernandez-Gaucherand, "COOPERATIVE PATH-PLANNING FOR AUTONOMOUS VEHICLES USING DYNAMIC PROGRAMMING", 15th Triennial World Congress, Barcelona, Spain, 2002

しかし、非特許文献1の方法においては、現在走行中の道路をそのまま走行するか、隣のレーンに車線変更するかという大きく分けて二択の選択候補しか存在しない。これは、少し真っ直ぐ走行してから車線変更するという行動が考えられていないため、現在の状態の情報のみで進路を決定している。   However, in the method of Non-Patent Document 1, there are only two selection candidates that can be broadly divided into whether the road is currently running or whether the lane is changed to the adjacent lane. Since the behavior of changing the lane after driving a little straight is not considered, the course is determined based only on the current state information.

図7のように他車が道路を横切る場合を考えると、現在の状態のみで進路を決定した場合、隣のレーンには、現在の状態において他車が存在するため、隣のレーンに車線変更する進路は不可と決定される。そのため、自車はそのまま前に進もうとするが、次の時刻において、他車は前方へ進み自車の走行レーンに進入してくる。そのとき、もしも自車が車線変更する空間的な余裕が存在しなかった場合は、急減速をする必要があるという問題がある。急減速は、燃費としても、到達時間としても、乗り心地としてもすべてに悪影響を与える原因であり、可能な限り削減するべき問題である。   Considering the case where another vehicle crosses the road as shown in FIG. 7, when the course is determined only in the current state, the other lane exists in the current state in the adjacent lane, so the lane is changed to the adjacent lane. The course to be performed is determined to be impossible. For this reason, the host vehicle tries to move forward as it is, but at the next time, the other vehicle moves forward and enters the traveling lane of the host vehicle. At that time, if there is no room for the vehicle to change lanes, there is a problem that it is necessary to decelerate rapidly. Sudden deceleration is a cause that adversely affects everything in terms of fuel consumption, arrival time, and riding comfort, and should be reduced as much as possible.

また、非特許文献2の方法においては、制御対象が等速運動で運動するため、組み合わせの探索問題を部分問題に分けることが可能となり、結果としてDPアルゴリズムを適用している。しかし、非特許文献2の方法において、制御対象の速度が可変である場合には、組み合わせ探索問題を部分問題に分けることが不可能であり、当該手法によりDPアルゴリズムを適用することができないという問題がある。   Further, in the method of Non-Patent Document 2, since the controlled object moves at a constant speed, it becomes possible to divide the combination search problem into partial problems, and as a result, the DP algorithm is applied. However, in the method of Non-Patent Document 2, when the speed of the control target is variable, the combination search problem cannot be divided into partial problems, and the DP algorithm cannot be applied by this method. There is.

本発明では、速度の変化を許容して、所定時刻後までの自車両の最適な車両状態の時系列パターンを探索することができる車両制御装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a vehicle control device that can search for a time-series pattern of an optimal vehicle state of a host vehicle until a predetermined time after allowing a change in speed.

上記目的を達成するために、第1の発明の車両制御装置は、自車両及び他車両の各々について、位置情報を含む車両情報を取得する車両情報取得手段と、加速状態、減速状態、等速状態、及び車線変更状態を含む複数種類の車両状態を表すノードの各々を、所定時刻後までの各時刻について有し、各ノードを時系列に連結して、前記自車両の車両状態の時系列パターンの各々を表した車両状態ネットワークにおいて、各ノードについて、前記ノードが表す車両状態と前記車両情報取得手段によって取得された自車両及び他車両の各々の車両情報とに基づいて得られる、前記ノードに対応する時刻における自車両の速度、加速度、及び他車両に対する相対位置に基づいて算出されるコストに従って、自車両の最適な車両状態の時系列パターンを探索する最適解探索手段と、を含んで構成されている。   In order to achieve the above object, a vehicle control device according to a first aspect of the present invention includes vehicle information acquisition means for acquiring vehicle information including position information for each of the host vehicle and other vehicles, an acceleration state, a deceleration state, and a constant speed. A node representing a plurality of types of vehicle states including a state and a lane change state for each time up to a predetermined time, and connecting the nodes in time series, the time series of the vehicle state of the host vehicle In the vehicle state network representing each of the patterns, for each node, the node obtained based on the vehicle state represented by the node and the vehicle information of each of the own vehicle and other vehicles acquired by the vehicle information acquisition means The time series pattern of the optimal vehicle state of the host vehicle is calculated according to the cost calculated based on the speed and acceleration of the host vehicle at the time corresponding to Includes a optimal solution search means search, the have been configured.

第1の発明によれば、車両情報取得手段により、自車両及び他車両の各々について、位置情報を含む車両情報を取得し、最適解探索手段により、加速状態、減速状態、等速状態、及び車線変更状態を含む複数種類の車両状態を表すノードの各々を、所定時刻後までの各時刻について有し、各ノードを時系列に連結して自車両の車両状態の時系列パターンの各々を表した車両状態ネットワークにおいて、各ノードについて、算出されるコストに従って、自車両の最適な車両状態の時系列パターンを探索する。   According to the first invention, the vehicle information acquisition unit acquires vehicle information including position information for each of the host vehicle and the other vehicle, and the optimum solution search unit acquires the acceleration state, the deceleration state, the constant speed state, and Each of the nodes representing a plurality of types of vehicle states including a lane change state is provided for each time up to a predetermined time, and each node is connected in time series to represent each time series pattern of the vehicle state of the host vehicle. In the vehicle state network, the time series pattern of the optimal vehicle state of the host vehicle is searched for each node according to the calculated cost.

このように、加速状態、減速状態、等速状態、及び車線変更状態を含む複数種類の車両状態を表すノードの各々を、所定時刻後までの各時刻について有し、各ノードを時系列に連結して自車両の車両状態の時系列パターンの各々を表した車両状態ネットワークにおいて、各ノードについて、算出されるコストに従って、自車両の最適な車両状態の時系列パターンを探索することにより、速度の変化を許容して、所定時刻後までの自車両の最適な車両状態の時系列パターンを探索することができる。   As described above, each node has a plurality of types of vehicle states including an acceleration state, a deceleration state, a constant speed state, and a lane change state for each time until a predetermined time, and the nodes are connected in time series. In the vehicle state network representing each of the time series patterns of the vehicle state of the host vehicle, the speed of the vehicle is determined by searching the time series pattern of the optimum vehicle state of the host vehicle according to the calculated cost for each node. The time series pattern of the optimal vehicle state of the host vehicle until a predetermined time can be searched while allowing the change.

また、第1の発明において、前記最適解探索手段は、前記自車両の最適な車両状態の時系列パターンにおいて前記車線変更状態を一度しか含まない制約条件、前記自車両の最適な車両状態の時系列パターンにおいて前記加速状態の直後に前記減速状態に遷移しないという制約条件、前記自車両の最適な車両状態の時系列パターンにおいて前記減速状態の直後に前記加速状態に遷移しないという制約条件、及び前記コストの計算式に応じて定められるヒューリスティック関数式を利用したA*アルゴリズムで前記コストを評価した結果に従って前記自車両の最適な車両状態の時系列パターンを探索するという制約条件のうちの少なくとも1つの制約条件を満たすように、自車両の最適な車両状態の時系列パターンを探索するようにしてもよい。   In the first invention, the optimum solution search means is a constraint condition that includes the lane change state only once in the time series pattern of the optimum vehicle state of the host vehicle, and the optimal vehicle state of the host vehicle. Constraints that do not transition to the deceleration state immediately after the acceleration state in the series pattern, constraints that do not transition to the acceleration state immediately after the deceleration state in the time series pattern of the optimal vehicle state of the host vehicle, and At least one of the constraints that the time series pattern of the optimal vehicle state of the host vehicle is searched according to the result of evaluating the cost by an A * algorithm using a heuristic function formula determined according to the formula for calculating the cost You may make it search the time series pattern of the optimal vehicle state of the own vehicle so that constraint conditions may be satisfy | filled.

また、第1の発明において、前記最適解探索手段は、燃費項、制限速度項、及び安全車間項を含む予め定められた式に従って算出される前記ノードのコストを用いて、自車両の最適な車両状態の時系列パターンを探索するようにしてもよい。   In the first invention, the optimum solution search means uses the cost of the node calculated according to a predetermined formula including a fuel consumption term, a speed limit term, and a safe inter-vehicle term, to determine the optimum vehicle's optimum. You may make it search the time series pattern of a vehicle state.

また、第1の発明において、前記最適解探索手段によって探索された自車両の最適な車両状態の時系列パターンのうちの一時刻後の車両状態に基づいて、自車両の運転制御を行う制御手段を更に含んでもよい。   In the first invention, the control means for controlling the driving of the host vehicle based on the vehicle state one hour later in the time series pattern of the optimum vehicle state of the host vehicle searched by the optimum solution searching unit. May further be included.

また、本発明のプログラムは、コンピュータを、上記の車両制御装置を構成する各手段として機能させるためのプログラムである。   Moreover, the program of this invention is a program for functioning a computer as each means which comprises said vehicle control apparatus.

以上説明したように、本発明の車両制御装置及びプログラムによれば、加速状態、減速状態、等速状態、及び車線変更状態を含む複数種類の車両状態を表すノードの各々を、所定時刻後までの各時刻について有し、各ノードを時系列に連結して自車両の車両状態の時系列パターンの各々を表した車両状態ネットワークにおいて、各ノードについて、算出されるコストに従って、自車両の最適な車両状態の時系列パターンを探索することにより、速度の変化を許容して、所定時刻後までの自車両の最適な車両状態の時系列パターンを探索することができる。   As described above, according to the vehicle control device and the program of the present invention, each of the nodes representing a plurality of types of vehicle states including the acceleration state, the deceleration state, the constant speed state, and the lane change state is set until a predetermined time. In the vehicle state network that represents each of the time-series patterns of the vehicle state of the host vehicle by connecting the nodes in time series, the optimal state of the host vehicle is determined according to the calculated cost for each node. By searching for the time series pattern of the vehicle state, it is possible to allow a change in speed and to search for the time series pattern of the optimal vehicle state of the host vehicle until a predetermined time later.

離散状態の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a discrete state. 車両状態ネットワークの例を示す図である。It is a figure which shows the example of a vehicle state network. 車両状態ノードのコストを算出した例を示す図である。It is a figure which shows the example which calculated the cost of the vehicle state node. 本発明の実施の形態に係る車両制御装置の機能的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the vehicle control apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る車両制御装置における車両制御処理ルーチンを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the vehicle control processing routine in the vehicle control apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る車両制御装置を用いた実験例を示す図である。It is a figure which shows the experiment example using the vehicle control apparatus which concerns on embodiment of this invention. 他車両が道路を横切る例を示す図である。It is a figure which shows the example which another vehicle crosses a road.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。尚、各図面において、実質的に同一又は等価な構成要素又は部分には同一の参照符号を付している。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, substantially the same or equivalent components or parts are denoted by the same reference numerals.

<発明の原理>
本発明の実施の形態において、まず、自車両の状態を離散化する。例えば、図1のように、(A)加速状態、(D)減速状態、(C)等速状態、(L)車線変更状態という4種類の状態に分割し、分割した状態の各々を車両状態ノードとする。なお、加速状態、及び減速状態は、予め定められた一定の加速又は減速が行われるものとする。また、車両状態ノードがノードの一例である。また、4種類が複数種類の一例である。
<Principle of the invention>
In the embodiment of the present invention, first, the state of the host vehicle is discretized. For example, as shown in FIG. 1, (A) acceleration state, (D) deceleration state, (C) constant speed state, and (L) lane change state are divided into four states, and each of the divided states is a vehicle state. Let it be a node. In the acceleration state and the deceleration state, a predetermined constant acceleration or deceleration is performed. The vehicle state node is an example of a node. Four types are examples of a plurality of types.

次に、分割した4種類の車両状態ノードを、任意の時間までの各時刻について設け、時系列に連結する。本実施の形態においては、予測時間間隔を1秒と設定する。この場合、1秒後までの車両状態の時系列パターンを考慮する場合は、(A)、(D)、(C)、(L)の全部で4通りの車両状態の時系列パターンが存在することとなる。2秒後までの車両状態の時系列パターンを考慮する場合は、(A)‐(A)、(A)‐(D)、(A)‐(C)、(A)‐(L)、(D)‐(A)、…、(L)‐(C)、(L)‐(L)の全部で16通りの車両状態の時系列パターンが存在することとなる。そのため、任意の時間n秒後までの車両状態の時系列パターンを考慮して、4通りの車両状態の時系列パターンで表される車両状態ネットワークを構成する。図2に車両状態ネットワークの例を示す。 Next, the four divided vehicle state nodes are provided for each time up to an arbitrary time, and are connected in time series. In the present embodiment, the predicted time interval is set to 1 second. In this case, when considering the time series pattern of the vehicle state up to one second later, there are four time series patterns of the vehicle state in all of (A), (D), (C), and (L). It will be. When considering the time-series pattern of the vehicle state up to 2 seconds later, (A)-(A), (A)-(D), (A)-(C), (A)-(L), ( D)-(A),..., (L)-(C), (L)-(L), there are 16 time series patterns of vehicle states. Therefore, in consideration of the time series pattern of the vehicle state up to an arbitrary time n seconds later, a vehicle state network represented by a time series pattern of 4 n vehicle states is configured. FIG. 2 shows an example of a vehicle state network.

そして、作成した車両状態ネットワークにおける車両状態ノードの各々において、当該車両状態ノードにおけるコストを計算する。コストの計算方法としては、例えば燃費を最適化した車両制御を行う場合には、下記(1)式の計算式を利用する。最終的な状態のコストの総和は、下記(1)式の値と、その状態の一つ前の状態までのコストの総和とを加算したものを採用する。   And in each vehicle state node in the created vehicle state network, the cost in the vehicle state node is calculated. As a cost calculation method, for example, when performing vehicle control with optimized fuel efficiency, the following formula (1) is used. The sum of the costs in the final state is obtained by adding the value of the following equation (1) and the sum of the costs up to the previous state.

Figure 0006213277
Figure 0006213277

ただし、vは、当該車両状態ノードに対応する時刻における自車両の速度であり、aは、当該車両状態ノードに対応する時刻における自車両の加速度であり、xnearは、当該車両状態ノードに対応する時刻における進行方向での自車両に最も近い他車両までの距離であり、ynearは、当該車両状態ノードに対応する時刻における進行方向に垂直な方向での自車両に最も近い他車両までの距離であり、lは自車両が位置する道路の制限速度であり、tは予測時間間隔(秒)であり、Wは燃料消費量に関する関数であり、λ(λ:燃費項の調整パラメータ、λ:制限速度項の調整パラメータ、λ:安全車間項の調整パラメータとする。)、α、及びβは、予め定められた調整パラメータである。本実施の形態においては、tは1とする。また、上記(1)式の第1項を燃費項、第2項を制限速度項、第3項を安全車間項とする。図2の車両状態ネットワークに対して、コスト計算を行った例を図3に示す。なお、xnear及びynearが他車両に対する相対位置の一例である。なお、予測時間間隔が、ノードに対応する時刻の間隔の一例である。 Where v is the speed of the host vehicle at the time corresponding to the vehicle state node, a is the acceleration of the host vehicle at the time corresponding to the vehicle state node, and x near corresponds to the vehicle state node. Is the distance to the other vehicle closest to the own vehicle in the traveling direction at the time to be performed, and y near is the distance to the other vehicle closest to the own vehicle in the direction perpendicular to the traveling direction at the time corresponding to the vehicle state node. Is the speed limit of the road on which the host vehicle is located, t is the predicted time interval (seconds), W is a function related to fuel consumption, and λ (λ a is an adjustment parameter of the fuel consumption term, λ b is an adjustment parameter of a speed limit term, λ c is an adjustment parameter of a safe inter-vehicle term.), α, and β are predetermined adjustment parameters. In the present embodiment, t is 1. Further, the first term of the above equation (1) is the fuel consumption term, the second term is the speed limit term, and the third term is the safe inter-vehicle term. FIG. 3 shows an example of cost calculation performed on the vehicle state network of FIG. Note that x near and y near are examples of relative positions with respect to other vehicles. The predicted time interval is an example of a time interval corresponding to a node.

そして、図3に示すようなコスト付きのネットワークにおいて、最適な車両状態の時系列パターンを探索する。予測型車両制御における最適な車両状態の時系列パターンとは、ある任意の時刻でのコストの総和が最小となる時系列パターンである。ネットワークの探索手法としては、例えばDijkstra法等の従来技術を利用すればよい。   Then, a time series pattern of an optimal vehicle state is searched for in a cost-added network as shown in FIG. The time series pattern of the optimal vehicle state in the predictive vehicle control is a time series pattern in which the sum of costs at a certain arbitrary time is minimized. As a network search method, for example, a conventional technique such as the Dijkstra method may be used.

図3に示すネットワークでは、4秒後の時刻において、(L)の車両状態ノードまでのコストの総和が最小であるため、(C)‐(A)‐(A)‐(L)の時系列パターンが最適であると決定される。この時系列パターンは、自車両を1秒間等速制御した後に、2秒間加速制御を行い、その後車線変更制御を行うという時系列パターンである。実際の車両制御では、一時刻後の車両状態ノードに対応する制御方法のみを利用する。当該具体例においては、(C)の等速制御を自車両へ命令する。なお、4秒後が所定時刻後の一例である。   In the network shown in FIG. 3, since the sum of costs up to the vehicle state node (L) is minimum at the time after 4 seconds, the time series of (C)-(A)-(A)-(L) The pattern is determined to be optimal. This time-series pattern is a time-series pattern in which acceleration control is performed for 2 seconds after the vehicle is controlled at a constant speed for 1 second, and then lane change control is performed. In actual vehicle control, only the control method corresponding to the vehicle state node after one hour is used. In the specific example, the constant speed control in (C) is commanded to the host vehicle. Note that 4 seconds later is an example after a predetermined time.

上記の方法を用いることで、予測型車両制御を実現することは可能であるが、演算量の問題が存在する。車両状態ネットワークが離散状態の組み合わせで表現されるため、予測する時間が長ければ長いほど組み合わせ爆発を起こし、実時間で計算不可な処理となる。車両の離散状態数をS、予測する時間の長さをtとした時に、演算量のオーダーはO(S´)となる。そのため、本実施の形態においては、以下の4つの制約条件を利用して探索数の削減を行う。なお、下記(二)の制約条件が、加速状態の直後に減速状態に遷移しないという制約条件、下記(三)の制約条件が、自車両の最適な車両状態の時系列パターンにおいて減速状態の直後に加速状態に遷移しないという制約条件の一例である。   Although it is possible to realize predictive vehicle control by using the above method, there is a problem of calculation amount. Since the vehicle state network is expressed by a combination of discrete states, the longer the time to be predicted, the more the combination explosion occurs and the processing cannot be calculated in real time. When the number of discrete states of the vehicle is S and the length of time to be predicted is t, the calculation amount order is O (S ′). Therefore, in the present embodiment, the number of searches is reduced using the following four constraints. It should be noted that the constraint condition (2) below does not transition to the deceleration state immediately after the acceleration state, and the constraint condition (3) below is immediately after the deceleration state in the time series pattern of the optimal vehicle state of the host vehicle. This is an example of a constraint condition that the transition to the acceleration state is not performed.

(一)最適解となる状態系列の中に、車線変更状態は一度しか含まないという制約条件
(二)最適解となる状態系列は、加速の直後に減速をしないという制約条件
(三)最適解となる状態系列は、減速の直後に加速をしないという制約条件
(四)上記(1)式に応じて定められるヒューリスティック関数式(下記(2)式)で計算される値を利用して、A*アルゴリズムで車両状態ノードのコストを評価した結果に従って、自車両の最適な車両状態の時系列パターンを探索するという制約条件
(1) Restriction condition that the lane change state is included only once in the state series as the optimal solution (2) Restriction condition that the state series as the optimal solution does not decelerate immediately after acceleration (3) Optimal solution The state series to be expressed as follows: Constraint condition that acceleration is not performed immediately after deceleration (4) A value calculated by a heuristic function equation (equation (2) below) determined according to equation (1) above, * Restriction condition to search the time series pattern of the optimal vehicle state of the vehicle according to the result of evaluating the cost of the vehicle state node by the algorithm

Figure 0006213277
ただし、vは、当該車両状態ノードが表わす車両状態に基づいて求められる、当該車両状態ノードに対応する時刻における自車両の速度であり、lは、自車両が位置する道路の制限速度である。
Figure 0006213277
Where v is the speed of the host vehicle at the time corresponding to the vehicle state node, which is obtained based on the vehicle state represented by the vehicle state node, and l is the speed limit of the road on which the host vehicle is located.

<本発明の実施の形態に係る車両制御装置の構成>
次に、本発明の実施の形態に係る車両制御装置について説明する。図4に示すように、本発明の実施の形態に係る車両制御装置100は、通信部10と、GPS12と、速度センサ14と、加速度センサ16と、演算部20と、運転支援部50とを備えている。
<Configuration of Vehicle Control Device according to Embodiment of the Present Invention>
Next, the vehicle control apparatus according to the embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 4, the vehicle control device 100 according to the embodiment of the present invention includes a communication unit 10, a GPS 12, a speed sensor 14, an acceleration sensor 16, a calculation unit 20, and a driving support unit 50. I have.

通信部10は、自車両から一定範囲に位置する他車両の各々から、当該他車両の位置情報の時系列データを受信し、演算部20に出力する。   The communication unit 10 receives time-series data of position information of the other vehicle from each of the other vehicles located within a certain range from the host vehicle, and outputs the time series data to the calculation unit 20.

GPS12は、自車両のGPS情報を取得し、演算部20に出力する。   The GPS 12 acquires the GPS information of the host vehicle and outputs it to the calculation unit 20.

速度センサ14は、自車両の速度を計測し、演算部20に出力する。   The speed sensor 14 measures the speed of the host vehicle and outputs it to the calculation unit 20.

加速度センサ16は、自車両の加速度を計測し、演算部20に出力する。   The acceleration sensor 16 measures the acceleration of the host vehicle and outputs it to the calculation unit 20.

演算部20は、車両情報取得部22と、最適解探索部24と、制御部26と、車両状態ネットワーク記憶部28とを含んで構成されている。   The calculation unit 20 includes a vehicle information acquisition unit 22, an optimum solution search unit 24, a control unit 26, and a vehicle state network storage unit 28.

車両状態ネットワーク記憶部28は、予め構築された、予測時間間隔をt秒としたn秒後までの4通りの自車両の車両状態を表す車両状態ネットワークを記憶している。また、車両状態ネットワーク記憶部28は、上記(1)式に対応する調整パラメータλ、α、及びβを記憶している。なお、本実施の形態においては、車両状態ネットワークは、予測時間間隔を1秒とした4秒後までの4通りの自車両の車両状態を表す車両状態ネットワークとする。 Vehicle state network storage unit 28 has been pre-built stores vehicle state network indicating a vehicle state of the vehicle of 4 n street prediction time interval until the n seconds after the t seconds. The vehicle state network storage unit 28 stores adjustment parameters λ, α, and β corresponding to the above equation (1). In the present embodiment, the vehicle state network, a vehicle state network indicating a vehicle state of the vehicle 4 are four up to 4 seconds after a 1 second prediction time interval.

車両情報取得部22は、通信部10から入力される自車両から一定範囲に位置する他車両の各々についての位置情報を時系列に取得する。また、車両情報取得部22は、GPS12から入力されるGPS情報に基づいて、自車両の位置を取得し、道路地図データから、自車両が位置する道路の制限速度情報を含む道路情報を取得する。また、車両情報取得部22は、速度センサ14から入力される自車両の速度、及び加速度センサ16から入力される自車両の加速度の各々を取得する。なお、他車両の各々についての時系列に取得された位置情報が、他車両の車両情報の一例であり、自車両の位置と、道路情報と、自車両の速度と、自車両の加速度とが、自車両の車両情報の一例である。   The vehicle information acquisition unit 22 acquires position information about each of the other vehicles located within a certain range from the host vehicle input from the communication unit 10 in time series. Moreover, the vehicle information acquisition part 22 acquires the position of the own vehicle based on GPS information input from GPS12, and acquires the road information containing the speed limit information of the road where the own vehicle is located from road map data. . Further, the vehicle information acquisition unit 22 acquires the speed of the host vehicle input from the speed sensor 14 and the acceleration of the host vehicle input from the acceleration sensor 16. The position information acquired in time series for each of the other vehicles is an example of the vehicle information of the other vehicle, and the position of the host vehicle, road information, the speed of the host vehicle, and the acceleration of the host vehicle are It is an example of the vehicle information of the own vehicle.

最適解探索部24は、車両状態ネットワーク記憶部28に記憶されている車両状態ネットワークを取得し、当該車両状態ネットワークについて、各車両状態ノードについて算出されるコスト及び4つの制約条件に従って、Dijkstra法を利用し、4つの制約条件を満たし、かつ、コストの総和が最小となる、最適な車両状態の時系列パターンを探索し、制御部26に出力する。   The optimal solution search unit 24 acquires the vehicle state network stored in the vehicle state network storage unit 28, and performs Dijkstra method for the vehicle state network according to the cost calculated for each vehicle state node and the four constraints. The time series pattern of the optimal vehicle state that satisfies the four constraint conditions and minimizes the total cost is searched for and output to the control unit 26.

具体的には、車両状態ネットワークについて、Dijkstra法及び上記(一)〜(四)の4つの制約条件に従って、各車両状態ノードを探索しながら、当該車両状態ノードのコストを算出し、コストの総和が最小となる車両状態の時系列パターンを探索する。   Specifically, for the vehicle state network, the cost of the vehicle state node is calculated while searching for each vehicle state node according to the Dijkstra method and the four constraints (1) to (4) above, and the sum of the costs is calculated. The time series pattern of the vehicle state that minimizes is searched.

ここで、車両状態ノードのコストを算出する際に用いられる上記(1)式の各情報は、車両状態ネットワーク記憶部28に記憶されている各調整パラメータ(λ、α、及びβ)と、車両情報取得部22において取得した自車両の速度、加速度、位置、道路情報、又は、当該車両状態ノードより一つ前の車両状態ノードにおける自車両の位置、速度、及び加速度と、車両情報取得部22において取得した他車両の各々の位置情報と、当該車両状態ノードの車両状態とにより求められる。なお、他車両の各々については、時系列に取得されている位置情報から現在の他車両の各々の速度、及び移動方向を算出し、算出された速度で、等速に、算出された移動方向に毎秒移動するものとして仮定する。   Here, each information of the above equation (1) used when calculating the cost of the vehicle state node includes the adjustment parameters (λ, α, and β) stored in the vehicle state network storage unit 28, the vehicle The speed, acceleration, position, road information of the host vehicle acquired in the information acquisition unit 22, or the position, speed, and acceleration of the host vehicle in the vehicle state node immediately before the vehicle state node, and the vehicle information acquisition unit 22 Is obtained from the position information of each of the other vehicles acquired in step 1 and the vehicle state of the vehicle state node. For each of the other vehicles, the current speed and the moving direction of each other vehicle are calculated from the position information acquired in time series, and the calculated moving direction is calculated at a constant speed. Is assumed to move every second.

具体的には、自車両の速度vは、一時刻前における車両状態ノードにおける自車両の速度に基づいて求められ、一時刻前における車両状態ノードが加速状態である場合には、所定の速度だけ加算した速度となり、一時刻前における車両状態ノードが減速状態である場合には、所定の速度だけ減算した速度となる。自車両の加速度aは、当該車両状態ノードが加速状態である場合には、正の所定加速度となり、当該車両状態ノードが減速状態である場合には、負の所定加速度となる。また、進行方向での及び進行方向に垂直な方向での自車両に最も近い他車両までの距離の各々は以下のように求められる。まず、車両情報取得部22により取得された自車両の位置情報、速度、及び加速度に基づいて、又は一時刻前における車両状態ノードに対して求められた自車両の位置情報と、一時刻前における車両状態ノードに対して算出された自車両の速度と、一時刻前における車両状態ノードに対して算出された自車両の加速度とに基づいて、当該車両状態ノードの時刻における自車両の位置が算出される。一時刻前における車両状態ノードが、車線変更である場合には、車線変更後の自車両の位置が算出される。また、車両情報取得部22により取得された他車両の位置情報、又は一時刻前における車両状態ノードに対して求められた他車両の位置情報と、他車両の位置情報の時系列から求められる他車両の速度及び移動方向とに基づいて、当該車両状態ノードの時刻における他車両の位置が算出される。上記のように、当該車両状態ノードの時刻における自車両の位置及び他車両の位置が算出され、算出された結果に基づいて、進行方向での及び進行方向に垂直な方向での自車両に最も近い他車両までの距離の各々が求められる。また、道路の制限速度は、車両情報取得部22により取得されている道路情報から求められる。   Specifically, the speed v of the host vehicle is obtained based on the speed of the host vehicle at the vehicle state node one hour before, and when the vehicle state node one hour before is in the acceleration state, only the predetermined speed is obtained. When the vehicle state node at one time ago is in a decelerating state, the speed is obtained by subtracting a predetermined speed. The acceleration a of the host vehicle is a positive predetermined acceleration when the vehicle state node is in an acceleration state, and a negative predetermined acceleration when the vehicle state node is in a deceleration state. Further, each distance to the other vehicle closest to the host vehicle in the traveling direction and in the direction perpendicular to the traveling direction is obtained as follows. First, based on the position information, the speed, and the acceleration of the own vehicle acquired by the vehicle information acquisition unit 22, or the position information of the own vehicle obtained for the vehicle state node one hour ago, and one hour before Based on the speed of the host vehicle calculated with respect to the vehicle state node and the acceleration of the host vehicle calculated with respect to the vehicle state node one hour before, the position of the host vehicle at the time of the vehicle state node is calculated. Is done. If the vehicle state node at one hour before is a lane change, the position of the host vehicle after the lane change is calculated. Further, the position information of the other vehicle acquired by the vehicle information acquisition unit 22, or the position information of the other vehicle determined with respect to the vehicle state node one time ago and the time series of the position information of the other vehicle. Based on the speed and the moving direction of the vehicle, the position of the other vehicle at the time of the vehicle state node is calculated. As described above, the position of the own vehicle and the position of the other vehicle at the time of the vehicle state node are calculated, and based on the calculated result, the position of the own vehicle in the traveling direction and in the direction perpendicular to the traveling direction is the most. Each distance to a nearby other vehicle is determined. Further, the road speed limit is obtained from the road information acquired by the vehicle information acquisition unit 22.

制御部26は、最適解探索部24において探索された、制約条件を満たし、かつ、コストの総和が最小となる車両状態の時系列パターンに基づいて、運転支援部50に車両制御の命令を出力する。具体的には、最適解探索部24において、図3に示すような車両状態の時系列パターン((C)−(A)−(A)−(L))が探索された場合、一時刻後の車両状態に対応する等速制御の命令を運転支援部50に出力する。なお、この車両状態の時系列パターンは、1秒間等速制御をした後に、2秒間加速制御を行い、その後車線変更制御をするものである。   The control unit 26 outputs a vehicle control command to the driving support unit 50 based on the time-series pattern of the vehicle state that satisfies the constraint condition and that minimizes the total cost, searched for by the optimal solution search unit 24. To do. Specifically, when the optimal solution search unit 24 searches for a time series pattern ((C)-(A)-(A)-(L)) of the vehicle state as shown in FIG. A command for constant speed control corresponding to the vehicle state is output to the driving support unit 50. The time-series pattern of the vehicle state is one in which the constant speed control is performed for 1 second, the acceleration control is performed for 2 seconds, and then the lane change control is performed.

運転支援部50は、制御部26から入力される命令に従って、自車両に対する自動運転制御を行う。   The driving support unit 50 performs automatic driving control on the host vehicle in accordance with a command input from the control unit 26.

<本実施の形態に係る車両制御装置の作用>
次に、本発明の実施の形態に係る車両制御装置100の作用について説明する。まず、通信部10により、自車両から一定範囲に位置する他車両の各々の位置情報を逐次受信し、GPS12により、自車両のGPS情報が逐次検出され、速度センサ14により、自車両の速度が逐次検出され、加速度センサ16により、自車両の加速度が逐次検出されているときに、車両制御装置100のROMに記憶されたプログラムを、CPUが実行することにより、図5に示す車両制御処理ルーチンが実行される。
<Operation of the vehicle control device according to the present embodiment>
Next, the operation of the vehicle control device 100 according to the embodiment of the present invention will be described. First, the communication unit 10 sequentially receives position information of each of the other vehicles located within a certain range from the own vehicle, the GPS 12 sequentially detects the GPS information of the own vehicle, and the speed sensor 14 determines the speed of the own vehicle. The vehicle control processing routine shown in FIG. 5 is executed by the CPU executing the program stored in the ROM of the vehicle control device 100 when the acceleration sensor 16 detects the acceleration of the host vehicle sequentially. Is executed.

まず、ステップS100では、車両情報取得部22により、通信部10により時系列に受信した他車両の各々の位置情報の各々と、GPS12により検出した自車両のGPS情報と、速度センサ14により検出した、自車両の速度と、加速度センサ16により検出した自車両の加速度を受け付ける。   First, in step S100, the vehicle information acquisition unit 22 detects each position information of each other vehicle received in time series by the communication unit 10, the GPS information of the own vehicle detected by the GPS 12, and the speed sensor 14. The speed of the host vehicle and the acceleration of the host vehicle detected by the acceleration sensor 16 are received.

ステップS101では、ステップS100において取得した自車両のGPS情報から、自車両の位置を算出すると共に、道路地図データから、自車両が位置する道路の制限速度情報を含む道路情報を取得する。   In step S101, the position of the host vehicle is calculated from the GPS information of the host vehicle acquired in step S100, and road information including speed limit information of the road on which the host vehicle is located is acquired from the road map data.

次に、ステップS102では、車両状態ネットワーク記憶部28に記憶されている車両状態ネットワークと、調整パラメータλ、α、及びβとを読み込む。   Next, in step S102, the vehicle state network stored in the vehicle state network storage unit 28 and the adjustment parameters λ, α, and β are read.

次に、ステップS104では、ステップS100において取得した、他車両の各々の位置情報の各々と、自車両の速度と、自車両の加速度と、ステップS101で取得した自車両の位置及び道路情報と、ステップS102において取得した調整パラメータλ、α、及びβとに基づいて、ステップS102において取得した車両状態ネットワークについて、当該車両状態ネットワークについて、各車両状態ノードについて上記(1)式に従って算出されるコスト、及び上記(一)〜(四)の4つの制約条件に従って、Dijkstra法を利用し、4つの制約条件を満たし、かつ、コストの総和が最小となる、最適な車両状態の時系列パターンを探索する。   Next, in step S104, each position information of each other vehicle acquired in step S100, the speed of the host vehicle, the acceleration of the host vehicle, the position and road information of the host vehicle acquired in step S101, Based on the adjustment parameters λ, α, and β acquired in step S102, for the vehicle state network acquired in step S102, for the vehicle state network, the cost calculated according to the above equation (1) for each vehicle state node, In accordance with the four constraints (1) to (4) above, the Dijkstra method is used to search for a time series pattern of the optimal vehicle state that satisfies the four constraints and minimizes the total cost. .

次に、ステップS106では、ステップS104において取得した最適な車両状態の時系列パターンのうち、一時刻後の車両状態に基づいて、車両を制御する命令を運転支援部50に出力する。   Next, in step S106, a command for controlling the vehicle is output to the driving support unit 50 based on the vehicle state one hour later in the time series pattern of the optimal vehicle state acquired in step S104.

次に、ステップS108では、ステップS106において取得した制御命令に従って、自車両の自動運転を制御し、ステップS100へ移行し、ステップS100〜ステップS108の処理を繰り返す。なお、繰り返し処理は、予測時間間隔毎に行われる。   Next, in step S108, the automatic driving of the host vehicle is controlled according to the control command acquired in step S106, the process proceeds to step S100, and the processes in steps S100 to S108 are repeated. Note that the iterative process is performed at each predicted time interval.

<実験例>
本実施の形態における車両制御装置100と、従来技術における現在の状況のみを用いて進路決定する車両制御装置とについて、シミュレーションを用いて比較したところ、本実施の形態における車両制御装置100について燃費改善を確認することができた。ここで、本実験例の条件は、車線減少シーンを含む高速道路であり、1時間その区間を監視して通過する車両の燃費を測定し、予測は5秒先までの予測を行うこととした。
<Experimental example>
When the vehicle control device 100 according to the present embodiment and the vehicle control device that determines the course using only the current situation in the prior art are compared using a simulation, the fuel efficiency of the vehicle control device 100 according to the present embodiment is improved. I was able to confirm. Here, the condition of this experimental example is a highway including a lane reduction scene, and the fuel consumption of a passing vehicle is measured by monitoring the section for one hour, and the prediction is made for prediction up to 5 seconds ahead. .

また、上記(一)〜(四)の4つの制約条件を導入した場合の探索数を図6に示す。図6に示すように、上記(一)〜(四)の4つの制約条件を導入することにより、演算量を削減することができる。   FIG. 6 shows the number of searches when the four constraint conditions (1) to (4) are introduced. As shown in FIG. 6, the amount of calculation can be reduced by introducing the four constraint conditions (1) to (4).

以上、説明したように、本実施の形態に係る車両制御装置100によれば、加速状態、減速状態、等速状態、及び車線変更状態を含む4種類の車両状態を表す車両状態ノードの各々を、所定時刻後までの各時刻について有し、各車両状態ノードを時系列に連結して自車両の車両状態の時系列パターンの各々を表した車両状態ネットワークにおいて、各車両状態ノードについて、算出されるコストに従って、自車両の最適な車両状態の時系列パターンを探索することにより、速度の変化を許容して、所定時刻後までの自車両の最適な車両状態の時系列パターンを探索することができる。   As described above, according to the vehicle control device 100 according to the present embodiment, each of the vehicle state nodes representing the four types of vehicle states including the acceleration state, the deceleration state, the constant speed state, and the lane change state is displayed. , Each vehicle state node is calculated for each vehicle state node in a vehicle state network having each time until a predetermined time and connecting each vehicle state node in time series to represent each of the time series patterns of the vehicle state of the host vehicle. By searching for the time series pattern of the optimal vehicle state of the host vehicle according to the cost, it is possible to search for the time series pattern of the optimal vehicle state of the host vehicle up to a predetermined time after allowing a change in speed. it can.

また、本実施の形態に係る車両制御装置100を利用することにより、所定時刻後までの最適な車両制御を実現することができる。このように所定時刻後までの最適な車両制御を実現することで、より性能の高い自動運転制御が実現できる。例えば、より燃費の高い自動運転、より安全な自動運転、より揺れの少ない自動運転などが実現できる。さらに、そのような予測型車両制御を現実的な計算時間で処理することも実現することができる。   Further, by using the vehicle control device 100 according to the present embodiment, it is possible to realize optimal vehicle control until after a predetermined time. By realizing optimal vehicle control up to a predetermined time in this way, higher-performance automatic driving control can be realized. For example, automatic driving with higher fuel consumption, safer automatic driving, and automatic driving with less shaking can be realized. Furthermore, it is also possible to process such predictive vehicle control in a realistic calculation time.

また、所定時刻後までの車両挙動は、本来であれば無限大の可能性が存在するが、車両状態を複数の離散状態へと分割することにより、所定時刻後までの車両挙動の可能性を現実的な計算時間で処理することを実現できる。さらに、運転行動知識を利用した4つの制約条件を用いて探索数削減を行うことで、処理高速化を実現できる。   In addition, the vehicle behavior up to a predetermined time is inherently infinite, but by dividing the vehicle state into a plurality of discrete states, the possibility of the vehicle behavior up to the predetermined time can be reduced. Processing in realistic calculation time can be realized. Furthermore, the processing speed can be increased by reducing the number of searches using four constraint conditions using driving behavior knowledge.

また、DPアルゴリズムでは解決できないような組み合わせ最適化問題に対して、速度の変化を許容する状態系列の設定と、知識を利用した探索数の削減を利用して、最適解を導出することができる。   In addition, for combinatorial optimization problems that cannot be solved by the DP algorithm, it is possible to derive an optimal solution by using the setting of a state sequence that allows a change in speed and the reduction of the number of searches using knowledge. .

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications are possible without departing from the gist of the present invention.

本実施の形態においては、他車両の各々の位置情報を通信部10によって時系列に取得する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、自車両に環境認識が可能なセンサ(カメラやレーザレーダ、ミリ波レーダ等)を積載し、当該センサを利用することで、周囲の他車両の情報(位置、速度、及び加速度)を取得してもよい。また、通信部10によって時系列に他車両の各々のGPS情報を取得してもよい。また、その他、他車両の位置、速度、及び加速度を取得できる構成を用いてもよい。   In the present embodiment, the case where the position information of each other vehicle is acquired in time series by the communication unit 10 has been described, but the present invention is not limited to this. For example, sensors (cameras, laser radars, millimeter wave radars, etc.) that can recognize the environment are mounted on the host vehicle, and information on other surrounding vehicles (position, speed, and acceleration) is acquired by using the sensor. May be. Moreover, you may acquire each GPS information of another vehicle by the communication part 10 in time series. In addition, a configuration capable of acquiring the position, speed, and acceleration of another vehicle may be used.

また、本実施の形態においては、離散状態を加速状態、減速状態、等速状態、車線変更状態の4種類の車両状態とする場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、当該4種類の車両状態を含んだ4種類以上の離散状態としてもよい。また、加速状態として、複数の加速状態を用いてもよいし、減速状態として、複数の減速状態を用いてもよい。例えば、加速状態として、10m/s加速する第1加速状態と、20m/s加速する第2加速状態とを用いてもよい。 In the present embodiment, the case where the discrete state is set to four types of vehicle states, that is, an acceleration state, a deceleration state, a constant speed state, and a lane change state, is not limited to this. For example, four or more types of discrete states including the four types of vehicle states may be used. In addition, a plurality of acceleration states may be used as the acceleration state, and a plurality of deceleration states may be used as the deceleration state. For example, a first acceleration state that accelerates by 10 m / s 2 and a second acceleration state that accelerates by 20 m / s 2 may be used as the acceleration state.

また、本実施の形態においては、車両状態ノードのコストとして、上記(1)式に従って算出される値を定義したが、これに限定されるものではない。例えば、車両状態ノードについて上記(1)式に従って算出される値と、当該車両状態ノードの一つ前の車両状態ノードのコストとの和を、車両状態ノードのコストとして定義してもよい。   Moreover, in this Embodiment, although the value calculated according to said Formula (1) was defined as a cost of a vehicle state node, it is not limited to this. For example, the sum of the value calculated according to the above equation (1) for the vehicle state node and the cost of the vehicle state node immediately before the vehicle state node may be defined as the cost of the vehicle state node.

また、本実施の形態においては、上記(一)〜(四)の4つの制約条件の全てを用いる場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、上記(一)〜(四)の4つの制約条件の内、少なくとも1つの制約条件を用いてもよい。   Further, in the present embodiment, the case has been described where all of the four constraints (1) to (4) are used, but the present invention is not limited to this. For example, at least one constraint condition among the four constraint conditions (1) to (4) may be used.

また、本実施の形態においては、道路の制限速度を、車両情報取得部22により取得されている道路情報から求める場合について説明したがこれに限定されるものではない。例えば、道路の制限速度を、当該車両ノードにおける自車両の位置と、車両情報取得部22により取得されている道路情報とから求めてもよい。   In the present embodiment, the case where the speed limit of the road is obtained from the road information acquired by the vehicle information acquisition unit 22 has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the speed limit of the road may be obtained from the position of the host vehicle at the vehicle node and the road information acquired by the vehicle information acquisition unit 22.

また、本願明細書中において、プログラムが予めインストールされている実施形態として説明したが、当該プログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して提供することも可能であるし、ネットワークを介して提供することも可能である。   Further, in the present specification, the embodiment has been described in which the program is installed in advance. However, the program can be provided by being stored in a computer-readable recording medium or provided via a network. It is also possible to do.

10 通信部
12 GPS
14 速度センサ
16 加速度センサ
20 演算部
22 車両情報取得部
24 最適解探索部
26 制御部
28 車両状態ネットワーク記憶部
50 運転支援部
100 車両制御装置
10 Communication unit 12 GPS
14 Speed sensor 16 Acceleration sensor 20 Calculation unit 22 Vehicle information acquisition unit 24 Optimal solution search unit 26 Control unit 28 Vehicle state network storage unit 50 Driving support unit 100 Vehicle control device

Claims (7)

自車両及び他車両の各々について、位置情報を含む車両情報を取得する車両情報取得手段と、
加速状態、減速状態、等速状態、及び車線変更状態を含む複数種類の車両状態を表すノードの各々を、所定時刻後までの各時刻について有し、各ノードを時系列に連結して、前記自車両の車両状態の時系列パターンの各々を表した車両状態ネットワークにおいて、各ノードについて、前記ノードが表す車両状態と前記車両情報取得手段によって取得された自車両及び他車両の各々の車両情報とに基づいて得られる、前記ノードに対応する時刻における自車両の速度、加速度、及び他車両に対する相対位置に基づいて算出されるコストに従って、自車両の最適な車両状態の時系列パターンを探索する最適解探索手段と、
を含む車両制御装置。
Vehicle information acquisition means for acquiring vehicle information including position information for each of the host vehicle and other vehicles;
Each of the nodes representing a plurality of types of vehicle states including an acceleration state, a deceleration state, a constant speed state, and a lane change state for each time until a predetermined time, and connecting each node in time series, In the vehicle state network representing each time-series pattern of the vehicle state of the host vehicle, for each node, the vehicle state represented by the node and the vehicle information of each of the host vehicle and other vehicles acquired by the vehicle information acquisition unit Optimum to search for a time series pattern of the optimal vehicle state of the host vehicle according to the cost calculated based on the speed, acceleration and relative position of the host vehicle at the time corresponding to the node obtained based on Solution search means;
A vehicle control apparatus.
前記最適解探索手段は、前記自車両の最適な車両状態の時系列パターンにおいて前記車線変更状態を一度しか含まない制約条件、前記自車両の最適な車両状態の時系列パターンにおいて前記加速状態の直後に前記減速状態に遷移しないという制約条件、前記自車両の最適な車両状態の時系列パターンにおいて前記減速状態の直後に前記加速状態に遷移しないという制約条件、及び前記コストの計算式に応じて定められるヒューリスティック関数式を利用したA*アルゴリズムで前記コストを評価した結果に従って前記自車両の最適な車両状態の時系列パターンを探索するという制約条件のうちの少なくとも1つの制約条件を満たすように、自車両の最適な車両状態の時系列パターンを探索する請求項1記載の車両制御装置。   The optimal solution searching means includes a constraint condition that includes the lane change state only once in the time series pattern of the optimum vehicle state of the host vehicle, and immediately after the acceleration state in the time series pattern of the optimum vehicle state of the host vehicle. According to the constraint condition that the vehicle does not transition to the deceleration state, the constraint condition that the vehicle does not transition to the acceleration state immediately after the deceleration state in the time series pattern of the optimal vehicle state of the host vehicle, and the calculation formula for the cost In order to satisfy at least one of the constraints of searching for a time series pattern of the optimal vehicle state of the host vehicle according to the result of evaluating the cost by an A * algorithm using a heuristic function formula The vehicle control device according to claim 1, wherein a time series pattern of an optimal vehicle state of the vehicle is searched. 前記最適解探索手段は、燃費項、制限速度項、及び安全車間項を含む予め定められた式に従って算出される前記ノードのコストを用いて、自車両の最適な車両状態の時系列パターンを探索する請求項1又は2記載の車両制御装置。   The optimum solution searching means searches for a time series pattern of an optimal vehicle state of the host vehicle using the cost of the node calculated according to a predetermined formula including a fuel consumption term, a speed limit term, and a safe inter-vehicle term. The vehicle control device according to claim 1 or 2. 前記最適解探索手段は、以下の(1)式に示す式に従って算出される前記ノードのコストを用いて、自車両の最適な車両状態の時系列パターンを探索する請求項3記載の車両制御装置。
Figure 0006213277
ただし、vは、一時刻前の前記ノードが表す車両状態に基づいて求められる、前記ノードに対応する時刻における自車両の速度であり、aは、前記ノードが表す車両状態に基づいて求められる、前記ノードに対応する時刻における自車両の加速度であり、xnearは、前記車両情報取得手段によって取得された自車両及び他車両の各々の車両情報と一時刻前の前記ノードが表す車両状態とに基づいて求められる、前記ノードに対応する時刻における進行方向での自車両に最も近い他車両までの距離であり、ynearは、前記車両情報取得手段によって取得された自車両及び他車両の各々の車両情報と一時刻前の前記ノードが表す車両状態とに基づいて求められる、前記ノードに対応する時刻における進行方向に垂直な方向での自車両に最も近い他車両までの距離であり、lは、前記車両情報取得手段によって取得された自車両の位置情報に基づいて得られる道路の制限速度であり、tは、前記ノードに対応する時刻の間隔であり、Wは燃料消費量に関する関数であり、λa、λb、λc、α、及びβは予め定められた調整パラメータである。
4. The vehicle control device according to claim 3, wherein the optimum solution search means searches for a time series pattern of an optimum vehicle state of the host vehicle using the cost of the node calculated according to the following equation (1). .
Figure 0006213277
However, v is the speed of the own vehicle at the time corresponding to the node, which is obtained based on the vehicle state represented by the node one hour before, and a is obtained based on the vehicle state represented by the node. The acceleration of the host vehicle at the time corresponding to the node, and x near is the vehicle information of the host vehicle and other vehicles acquired by the vehicle information acquisition unit and the vehicle state represented by the node one hour before. Calculated based on the distance to the other vehicle closest to the own vehicle in the traveling direction at the time corresponding to the node, y near is each of the own vehicle and the other vehicle acquired by the vehicle information acquisition means The vehicle in the direction perpendicular to the traveling direction at the time corresponding to the node, which is obtained based on the vehicle information and the vehicle state represented by the node one hour before. Is a distance to a nearby vehicle, l is a road speed limit obtained based on the position information of the host vehicle acquired by the vehicle information acquisition means, and t is a time interval corresponding to the node. W is a function related to fuel consumption, and λ a , λ b , λ c , α, and β are predetermined adjustment parameters.
前記最適解探索手段は、以下の(2)式で計算される値を利用して、前記A*アルゴリズムで前記ノードのコストを評価した結果に従って、前記自車両の最適な車両状態の時系列パターンを探索する請求項4記載の車両制御装置。
Figure 0006213277
ただし、vは、一時刻前の前記ノードが表わす車両状態に基づいて求められる、前記ノードに対応する時刻における自車両の速度であり、lは、前記車両情報取得手段によって取得された自車両の位置情報に基づいて得られる道路の制限速度である。
The optimum solution searching means uses a value calculated by the following equation (2), and according to the result of evaluating the cost of the node by the A * algorithm, the time series pattern of the optimum vehicle state of the host vehicle The vehicle control device according to claim 4, wherein the vehicle is searched for.
Figure 0006213277
Where v is the speed of the host vehicle at the time corresponding to the node, which is obtained based on the vehicle state represented by the node one hour before, and l is the speed of the host vehicle acquired by the vehicle information acquiring unit. This is the road speed limit obtained based on the position information.
前記最適解探索手段によって探索された自車両の最適な車両状態の時系列パターンのうちの一時刻後の車両状態に基づいて、自車両の運転制御を行う制御手段を更に含む請求項1〜5の何れか1項記載の車両制御装置。   6. Control means for controlling the driving of the host vehicle based on a vehicle state one hour later in the time series pattern of the optimal vehicle state of the host vehicle searched by the optimal solution searching unit. The vehicle control device according to claim 1. コンピュータを、
自車両及び他車両の各々について、位置情報を含む車両情報を取得する車両情報取得手段、及び
加速状態、減速状態、等速状態、及び車線変更状態を含む複数種類の車両状態を表すノードの各々を、所定時刻後までの各時刻について有し、各ノードを時系列に連結して、前記自車両の車両状態の時系列パターンの各々を表した車両状態ネットワークにおいて、各ノードについて、前記ノードが表す車両状態と前記車両情報取得手段によって取得された自車両及び他車両の各々の車両情報とに基づいて得られる、前記ノードに対応する時刻における自車両の速度、加速度、及び他車両に対する相対位置に基づいて算出されるコストに従って、自車両の最適な車両状態の時系列パターンを探索する最適解探索手段、
として機能させるためのプログラム。
Computer
Vehicle information acquisition means for acquiring vehicle information including position information for each of the own vehicle and other vehicles, and each of nodes representing a plurality of types of vehicle states including an acceleration state, a deceleration state, a constant speed state, and a lane change state For each time up to a predetermined time, and in a vehicle state network representing each of the time series patterns of the vehicle state of the host vehicle by connecting the nodes in time series, The speed, acceleration, and relative position with respect to the other vehicle at the time corresponding to the node, obtained based on the vehicle state to be represented and the vehicle information of the own vehicle and the other vehicle acquired by the vehicle information acquisition unit An optimal solution searching means for searching for a time series pattern of an optimal vehicle state of the host vehicle according to a cost calculated based on
Program to function as.
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