JP6380274B2 - 自動運転車両用ナビゲーション装置 - Google Patents

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Description

本発明は、自動運転車両用ナビゲーション装置に関する。
従来、自車両が走行するための複数の経路を探索し、複数の経路から自車両が走行する経路を選択するナビゲーション装置が知られている。例えば、特許文献1には、消費電力が最小となる経路を選択する電気自動車のナビゲーション装置が開示されている。
特開2013−253956号公報
ところで、近年、自動運転により自車両を走行させる技術が提案されている。自動運転により自車両を継続して走行させることが可能か否かは、経路の状況等によって異なる。しかし、上記従来技術では、自動運転が継続する度合は、経路が選択されるための条件には含まれていない。
そこで本発明は、自動運転が継続する度合を経路が選択されるための条件に含めつつ、自動運転で走行する自車両の経路を選択することができる自動運転車両用ナビゲーション装置を提供することを課題とする。
本発明の一側面は、自動運転で走行する自車両の経路を選択する自動運転車両用ナビゲーション装置であって、自車両の位置を推定する位置推定部と、自車両の目的地を設定する目的地設定部と、位置推定部により推定された位置と、目的地設定部により設定された目的地とに基づいて、自車両が走行するための経路を探索する経路探索部と、経路探索部により探索された経路における自動運転の継続度を演算する継続度演算部と、継続度演算部により演算された継続度に基づいて、経路探索部により探索された経路から、自車両が走行する経路を選択する経路選択部とを備えた自動運転車両用ナビゲーション装置である。
この構成によれば、継続度演算部により、経路探索部により探索された経路における自動運転の継続度が演算される。また、経路選択部により、自動運転の継続度に基づいて、経路探索部により探索された経路から、自車両が走行する経路が選択される。このため、自動運転が継続する度合を経路が選択されるための条件に含めつつ、自動運転で走行する自車両の経路を選択することができる。
この場合、継続度演算部は、経路探索部により探索された経路における自動運転の継続が困難となり得る不動作地点の密集度に基づいて、継続度を演算してもよい。
自動運転の継続が困難となり得る不動作地点では、自動運転から自車両の運転者による手動運転に切り替えられる。そのため、不動作地点の密集度は、運転者が手動運転を行う時間が連続的であるか間欠的であるかに直接に影響する。上記構成によれば、継続度演算部により、経路探索部により探索された経路における自動運転の継続が困難となり得る不動作地点の密集度に基づいて継続度が演算される。このため、運転者が手動運転を行う時間が連続的であるか間欠的であるかに直接に影響する不動作地点の密集度を経路が選択されるための条件に含めつつ、自動運転で走行する自車両の経路を選択することができる。
また、継続度演算部により演算された経路における継続度を自車両の乗員に表示する継続度表示部と、自車両の乗員からの指令を入力される入力部とをさらに備え、経路選択部は、入力部に入力された指令に基づいて、経路探索部により探索された経路から、自車両が走行する経路を選択してもよい。
この構成によれば、継続度表示部により、継続度演算部により演算された経路における継続度が自車両の乗員に表示され、入力部は自車両の乗員からの指令を入力される。これにより、乗員は、継続度を考慮に入れつつ、指令を入力することができる。また、経路選択部により、入力部に入力された指令に基づいて、経路探索部により探索された経路から、自車両が走行する経路が選択される。これにより、継続度を考慮に入れた乗員の指令を経路が選択されるための条件に含めつつ、自動運転で走行する自車両の経路を選択することができる。
本発明の一側面によれば、自動運転が継続する度合を経路が選択されるための条件に含めつつ、自動運転で走行する自車両の経路を選択することができる。
第1実施形態に係る自動運転車両用ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。 図1の自動運転車両用ナビゲーション装置の動作を示すフローチャートである。 図1の自動運転車両用ナビゲーション装置により継続度が演算される経路の例を示す図である。 図1の自動運転車両用ナビゲーション装置により継続度が演算される経路の例を示す図である。 図1の自動運転車両用ナビゲーション装置により継続度が演算される経路の例を示す図である。 第2実施形態に係る自動運転車両用ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。 図6の自動運転車両用ナビゲーション装置により継続度が演算される経路の例を示す図である。 第3実施形態に係る自動運転車両用ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。 図8の自動運転車両用ナビゲーション装置の動作を示すフローチャートである。 第4実施形態に係る自動運転車両用ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。 第5実施形態に係る自動運転車両用ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。 第6実施形態に係る自動運転車両用ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
[第1実施形態]
図1に示すように、第1実施形態の自動運転車両用ナビゲーション装置100aは、乗用車等の自車両Vに搭載される。自動運転車両用ナビゲーション装置100aは、自車両Vを自動運転により走行させる。自動運転とは、自車両Vの操舵操作及び加減速操作等の運転操作が自車両Vの運転者の手動運転操作によらずに制御されることを意味する。自動運転には、例えば、自車両Vの操舵操作及び加減速操作等のいずれかの運転操作のみが自動運転の自動運転操作によって行われ、それ以外の運転操作が自車両Vの運転者の手動運転操作によって行われる運転状態を含む。自動運転車両用ナビゲーション装置100aは、自車両Vの運転者による切替要求に応じて、自車両Vの運転状態を、手動運転から自動運転に切り替え可能であり、自動運転から手動運転に切り替え可能である。自動運転車両用ナビゲーション装置100aは、自動運転で走行する自車両Vの経路を選択する。
図1に示すように、自動運転車両用ナビゲーション装置100aは、外部センサ1、GPS[Global Positioning System]受信部2、内部センサ3、地図データベース4、ナビゲーションシステム5、アクチュエータ6、HMI[Human Machine Interface]7、ECU[ElectronicControl Unit]10a及び補助機器Uを備えている。
外部センサ1は、自車両Vの周辺情報である外部状況を検出する検出機器である。外部センサ1は、カメラ、レーダー[Radar]、及びライダー[LIDAR:LaserImaging Detection and Ranging]のうち少なくとも一つを含む。カメラは、自車両Vの外部状況を撮像する撮像機器である。
カメラは、例えば、自車両Vのフロントガラスの裏側に設けられている。カメラは、自車両Vの外部状況に関する撮像情報をECU10aへ送信する。カメラは、単眼カメラであってもよく、ステレオカメラであってもよい。ステレオカメラは、両眼視差を再現するように配置された二つの撮像部を有している。ステレオカメラの撮像情報には、奥行き方向の情報も含まれている。
レーダーは、電波(例えばミリ波)を利用して自車両Vの外部の障害物を検出する。レーダーは、電波を自車両Vの周囲に送信し、障害物で反射された電波を受信することで障害物を検出する。レーダーは、検出した障害物情報をECU10aへ送信する。ライダーは、光を利用して自車両Vの外部の障害物を検出する。なお、センサーフュージョンを行う場合には、電波の受信情報をECU10aへ送信することが好ましい。
ライダーは、光を利用して自車両Vの外部の障害物を検出する。ライダーは、光を自車両Vの周囲に送信し、障害物で反射された光を受信することで反射点までの距離を計測し、障害物を検出する。ライダーは、検出した障害物情報をECU10aへ送信する。なお、センサーフュージョンを行う場合には、反射された光の受信情報をECU10aへ送信することが好ましい。カメラ、ライダー及びレーダーは、必ずしも重複して備える必要はない。
GPS受信部2は、3個以上のGPS衛星から信号を受信することにより、自車両Vの位置(例えば自車両Vの緯度及び経度)を測定する。GPS受信部2は、測定した自車両Vの位置情報をECU10aへ送信する。なお、GPS受信部2に代えて、自車両Vの緯度及び経度が特定できる他の手段を用いてもよい。また、自車両Vの方位を測定する機能を持たせることは、センサの測定結果と後述する地図情報との照合のために好ましい。
内部センサ3は、自車両Vの走行状態を検出する検出機器である。内部センサ3は、車速センサ、加速度センサ、及びヨーレートセンサのうち少なくとも一つを含む。車速センサは、自車両Vの速度を検出する検出器である。車速センサとしては、例えば、自車両Vの車輪又は車輪と一体に回転するドライブシャフト等に対して設けられ、車輪の回転速度を検出する車輪速センサが用いられる。車速センサは、検出した車速情報(車輪速情報)をECU10aに送信する。
加速度センサは、自車両Vの加速度を検出する検出器である。加速度センサは、例えば、自車両Vの前後方向の加速度を検出する前後加速度センサと、自車両Vの横加速度を検出する横加速度センサとを含んでいる。加速度センサは、例えば、自車両Vの加速度情報をECU10aに送信する。ヨーレートセンサは、自車両Vの重心の鉛直軸周りのヨーレート(回転角速度)を検出する検出器である。ヨーレートセンサとしては、例えばジャイロセンサを用いることができる。ヨーレートセンサは、検出した自車両Vのヨーレート情報をECU10aへ送信する。
地図データベース4は、地図情報を備えたデータベースである。地図データベースは、例えば、自車両Vに搭載されたHDD[Hard disk drive]内に形成されている。地図情報には、例えば、道路の位置情報、道路形状の情報(例えばカーブ、直線部の種別、カーブの曲率等)、交差点及び分岐点の位置情報が含まれる。また、地図情報には、後述するように、自車両Vが走行するための経路に関する情報や、自動運転の継続が困難となり得る不動作地点に関する情報が含まれる。また、地図情報には、道路料金、一般道路又は高速道路等の道路種別に関する情報が含まれていてもよい。さらに、自動運転車両用ナビゲーション装置100aが建物又は壁などの遮蔽構造物の位置情報、又はSLAM(Simultaneous Localization and Mapping)技術を使用する場合には、地図情報に外部センサ1の出力信号を含ませてもよい。なお、地図データベース4は、自車両Vと通信可能な情報処理センターなどの施設のコンピュータに記憶されていてもよい。
ナビゲーションシステム5は、自車両Vが手動運転により走行する場合に、自車両Vの乗員(運転者を含む)によって設定された目的地まで、自車両Vの運転者に対して案内を行う装置である。ナビゲーションシステム5は、GPS受信部2の測定した自車両Vの位置情報と地図データベース4の地図情報とに基づいて、自車両Vの走行するルートを算出する。ルートは、複数車線の区間において好適な車線を特定したものであってもよい。ナビゲーションシステム5は、例えば、自車両Vの位置から目的地に至るまでの目標ルートを演算し、ディスプレイの表示及びスピーカの音声出力により運転者に対して目標ルートの報知を行う。ナビゲーションシステム5は、例えば、自車両Vの目標ルートの情報をECU10aへ送信する。なお、ナビゲーションシステム5は、自車両Vと通信可能な情報処理センター等の施設のコンピュータに記憶されていてもよい。また、ナビゲーションシステム5は、ECU10aが有する自動運転で走行する自車両Vの経路を選択する構成と合せて、ECU10aに内蔵されていてもよい。
アクチュエータ6は、自車両Vの走行制御を実行する装置である。アクチュエータ6は、スロットルアクチュエータ、ブレーキアクチュエータ、及び操舵アクチュエータを少なくとも含む。スロットルアクチュエータは、ECU10aからの制御信号に応じてエンジンに対する空気の供給量(スロットル開度)を制御し、自車両Vの駆動力を制御する。なお、自車両Vがハイブリッド車又は電気自動車である場合には、スロットルアクチュエータを含まず、動力源としてのモータにECU10aからの制御信号が入力されて当該駆動力が制御される。
ブレーキアクチュエータは、ECU10aからの制御信号に応じてブレーキシステムを制御し、自車両Vの車輪へ付与する制動力を制御する。ブレーキシステムとしては、例えば、液圧ブレーキシステムを用いることができる。操舵アクチュエータは、電動パワーステアリングシステムのうち操舵トルクを制御するアシストモータの駆動を、ECU10aからの制御信号に応じて制御する。これにより、操舵アクチュエータは、自車両Vの操舵トルクを制御する。
HMI7は、自車両Vの乗員と自動運転車両用ナビゲーション装置100aとの間で情報の出力及び入力をするためのインターフェイスである。HMI7は、例えば、乗員に画像情報を表示するためのディスプレイパネル、音声出力のためのスピーカ、乗員が入力操作を行うための操作ボタン又はタッチパネル、及び乗員が音声入力をするためのマイクロフォンを備えている。HMI7は、乗員により、目的地を設定するための指令が入力される。また、HMI7は、乗員により、自動走行の作動又は停止に係る指令が入力される。HMI7は、無線で接続された携帯情報端末を利用して、乗員に対する情報の出力を行ってもよく、携帯情報端末を利用して乗員による入力操作を受け付けてもよい。HMI7は、ECU10aを介さずに、補助機器Uを乗員の操作に基づき直接的に制御してもよい。
補助機器Uは、通常、自車両Vの運転者によって操作され得る機器である。補助機器Uは、アクチュエータ6に含まれない機器を総称したものである。ここでの補助機器Uは、例えば方向指示灯、前照灯、ワイパー等を含む。
ECU10aは、自動運転車両用ナビゲーション装置100aの動作を制御する。ECU10aは、CPU[CentralProcessing Unit]、ROM[Read Only Memory]、RAM[Random Access Memory]等を有する電子制御ユニットである。ECU10aでは、ROMに記憶されているプログラムをRAMにロードし、CPUで実行することで、各種の制御を実行する。ECU10aは、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。ECU10aは、位置推定部11、目的地設定部12、経路探索部13、継続度演算部14a、経路選択部17、走行計画生成部18及び制御部19を有している。
位置推定部11は、GPS受信部2で受信した自車両Vの位置情報及び地図データベース4の地図情報に基づいて、地図上における自車両Vの位置を推定する。なお、位置推定部11は、道路等の外部に設置されたセンサで自車両Vの位置が測定され得る場合は、当該センサの測定結果を無線通信により受信することで、自車両Vの位置を推定してもよい。
目的地設定部12は、自車両Vの乗員によりHMI7に対して入力された指令に基づいて、自車両Vの目的地を設定する。目的地設定部12は、自車両Vの現在地から最終的な目的地に至るまでの単数又は複数の中継点を目的地として設定してもよい。
経路探索部13は、位置推定部11により推定された自車両Vの位置と、目的地設定部12により設定された目的地とに基づいて、自車両Vが走行するための単数又は複数の経路を探索する。例えば、経路探索部13は、自車両Vが自動運転で走行するための単数の経路を探索してもよい。また、例えば、経路探索部13が探索する複数の経路の全てが、自車両Vが自動運転で走行するための経路でもよい。また、例えば、経路探索部13が探索する複数の経路の一部が、自車両Vが自動運転で走行するための単数又は複数の経路であり、その他の経路が、自車両が手動運転で走行するための単数又は複数の経路であってもよい。
継続度演算部14aは、経路探索部13により探索された経路における自動運転の継続度を演算する。継続度とは、自車両Vが走行するための経路において、自動運転により自車両Vを継続して走行させることが可能な度合を意味する。継続度を演算する方法の詳細については、後述する。
経路選択部17は、継続度演算部14aにより演算された継続度に基づいて、経路探索部13により探索された経路から、自車両Vが走行する経路を選択する。経路を選択する方法の詳細については、後述する。
走行計画生成部18は、経路選択部17で選択された経路、外部センサ1により認識された自車両V周囲の障害物に関する情報、及び地図データベース4から取得された地図情報に基づいて、自車両Vの走行計画を生成する。走行計画は、自車両Vが走行する経路において自車両Vが進む軌跡である。走行計画には、例えば、各時刻における自車両Vの速度、加速度、減速度、方向及び舵角等が含まれる。走行計画生成部18は、経路上において自車両Vが安全、法令順守、走行効率などの基準を満たした走行をするような走行計画を生成する。さらに、走行計画生成部18は、自車両V周囲の障害物の状況に基づき、障害物との接触を回避するように自車両Vの走行計画を生成する。
制御部19は、走行計画生成部18で生成した走行計画に基づいて、自車両Vの自動運転による走行を制御する。制御部19は、走行計画に応じた制御信号をアクチュエータ6に出力する。これにより、制御部19は、走行計画に沿って自車両Vの自動運転が実行されるように、自車両Vの走行を制御する。
次に、自動運転車両用ナビゲーション装置100aで実行される処理について、図2のフローチャートを参照しつつ具体的に説明する。図2に示すように、位置推定工程として、ECU10aの位置推定部11は、GPS受信部2で受信した自車両Vの位置情報及び地図データベース4の地図情報に基づいて、地図上における自車両Vの位置を推定する(S11)。目的地設定工程として、ECU10aの目的地設定部12は、自車両Vの乗員によりHMI7に対して入力された指令に基づいて、自車両Vの目的地を設定する(S12)。経路探索工程として、ECU10aの経路探索部13は、位置推定部11により推定された自車両Vの位置と、目的地設定部12により設定された目的地とに基づいて、自車両Vが走行するための単数又は複数の経路を探索する(S13)。
継続度演算工程として、ECU10aの継続度演算部14aは、経路探索部13により探索された経路における自動運転の継続度を演算する(S14)。以下、継続度の演算について詳述する。
継続度演算部14aは、地図データベース4を参照しつつ、経路探索工程で経路探索部13により探索された経路における自動運転の不動作地点を抽出する。不動作地点とは、自動運転の継続が困難となり得る地点を意味する。不動作地点には、自動運転の継続が予め定められた確率以上で不可能となる地点以外にも、自動運転の継続が予め定められた確率以上で困難となる地点が含まれる。自動運転の継続が予め定められた確率以上で困難となる地点には、自動運転は継続されていても、閾値以上の操舵角の操舵による自車両Vのふらつきや、閾値以上の減速度の減速等によって、予め定められた確率以上で自車両Vの挙動が不安点となる地点が含まれる。不動作地点には、例えば、閾値以上の曲率のカーブ(急カーブ)、交差点(円形交差点(ラウンドアバウト)を含む)、合流、分岐、車線減少、車線増加及び閾値以上の横断勾配(急カント)が含まれる。本実施形態では、継続度演算部14aは、上述した種類の不動作地点の少なくとも一つを用いて継続度を演算する。地図データベース4には、以下に示すような継続度を演算するための経路及び不動作地点に関する情報が予め記憶されている。継続度演算部14aは、地図データベース4に記憶されている情報を参照しつつ、以下に示すようにして継続度を演算する。
例として図3に示すような経路I及び経路IIを想定する。地図データベース4には、自車両Vが走行するための経路及び不動作地点に関する情報として、経路上の不動作地点の数が予め記憶されている。図3に示すように、経路Iの総走行距雛は120kmである。経路Iには、インターチェンジで分岐と合流とがそれぞれ1地点存在し、急カーブが1地点存在し、不動作地点が合計で3地点存在する。経路IIの総走行距離は100kmであり、経路Iよりも短い。しかし、経路IIには、サービスエリアで分岐と合流とがそれぞれ1地点存在し、登坂車線において車線増加と車線減少がそれぞれ1地点存在し、急カーブが1地点存在し、不動作地点が合計5地点存在する。継続度演算部14aは、地図データベース4に記憶された経路上の不動作地点の地点数Nを参照しつつ、地点数Nの逆数として継続度を演算する。すなわち、継続度は下式(1)で表すことができる。例えば、下式(1)により継続度した場合は、経路Iよりも経路IIの方が総走行距離は短いが、継続度は経路IIよりも経路Iの方が大きくなる。
継続度=1/N …(1)
また、不動作地点の地点数Nは、不動作地点のそれぞれにおける自動運転の継続が困難となる確率で重み付けをしてもよい。この場合、地図データベース4には、自車両Vが走行するための経路及び不動作地点に関する情報として、経路上の不動作地点ごとの自動運転の継続が困難となる確率が記憶されている。例えば、合流における自動運転の継続が困難となる確率が30%であれば、継続度演算部14aは、地図データベース4に記憶された合流における自動運転の継続が困難となる確率30%を参照しつつ、合流の地点の数に0.3を乗じる。継続度演算部14aは、不動作地点のそれぞれの自動運転の継続が困難となる確率の総和を不動作地点の地点数Nとし、当該不動作地点の地点数Nの逆数として継続度を演算してもよい。すなわち、例えば、急カーブ、交差点、合流、分岐、車線減少、車線増加及び急カントのそれぞれにおける自動運転の継続が困難となる確率をm,n,o,p,q,r,sとした場合、継続度は下式(2)で表すことができる。この場合、地図データベース4には、経路上の不動作地点の急カーブ等の種別、及び経路上の不動作地点の種別ごとの自動運転の継続が困難となる確率m〜s等が記憶されている。継続度演算部14aは、地図データベース4を参照しつつ、下式(2)により継続度を演算することができる。
継続度=1/N
=1/[(急カーブの地点数)×m+(交差点の地点数)×n+(合流の地点数)×o+(分岐の地点数)×p+(車線減少の地点数)×q+(車線増加の地点数)×r+(急カントの地点数)×s] …(2)
また、継続度演算部14aは、不動作地点の地点数N又は地点数Nで、経路の総走行距離を除することにより、継続度を演算してもよい。不動作地点の地点数N,Nについて、継続度は下式(3)及び下式(4)で表すことができる。下式(3)の分母の[N/(総走行距離)]及び下式(4)の分母の[N/(総走行距離)]は、単位距離当たりの不動作地点の地点数を表している。この場合、地図データベース4には、自車両Vが走行するための経路及び不動作地点に関する情報として、上述した地点数N又は地点数Nを演算するために必要な情報に加えて、経路上の自車両Vの総走行距離が記憶されている。継続度演算部14aは、地図データベース4を参照しつつ、下式(3)又は下式(4)により継続度を演算することができる。
継続度=1/[N/(総走行距離)] …(3)
継続度=1/[N/(総走行距離)] …(4)
次に図4に示すような経路IIIを想定する。図4に示すように、経路IIIには、不動作地点である分岐、合流及び急カーブがそれぞれ1地点存在する。経路IIIの総走行距離はLである。分岐、合流及び急カーブのそれぞれにおける不動作距離は、L,L及びLである。不動作距離とは、不動作地点付近における自動運転の継続が困難となり得る経路の長さである。現在地から分岐までの動作距離はLであり、分岐と合流との間の動作距離はLであり、合流と急カーブとの間の動作距離はLであり、急カーブから目的地までの動作距離はLである。動作距離とは、自動運転の継続が困難とならない経路の長さである。なお、動作距離は、自動運転が予め設定された距離以上に安定して継続できる距離とし、自動運転が予め設定された距離未満しか継続できない距離は、動作距離から除いてもよい。
継続度演算部14aは、経路の総動作距離を経路の総走行距離で除することにより、継続度を演算してもよい。総動作距離とは、経路の動作距離の総和である。例えば、経路IIIについては、継続度は下式(5)で表すことができる。この場合、地図データベース4には、自車両Vが走行するための経路及び不動作地点に関する情報として、経路上の総動作距離又は経路上の個々の動作距離、及び経路上の自車両Vの総走行距離が記憶されている。継続度演算部14aは、地図データベース4を参照しつつ、下式(5)により継続度を演算することができる。
継続度=(総動作距離)/(総走行距離)
=(L+L+L+L)/L …(5)
また、継続度演算部14aは、総不動作距離の逆数として継続度を演算してもよい。例えば、経路IIIについては、継続度は下式(6)で表すことができる。この場合、地図データベース4には、自車両Vが走行するための経路及び不動作地点に関する情報として、経路上の総不動作距離又は個々の総不動作距離が記憶されている。継続度演算部14aは、地図データベース4を参照しつつ、下式(6)により継続度を演算することができる。
継続度=1/(総不動作距離)
=1/(L+L+L) …(6)
また、継続度演算部14aは、平均動作距離として継続度を演算してもよい。平均動作距離とは、自動運転の継続が困難とならない経路の長さの平均であり、総動作距離を動作距離の区間数で除した値である。例えば、経路IIIについては、継続度は下式(7)で表すことができる。以下、下式(7)等において、平均動作距離はL_aveで表される。この場合、地図データベース4には、自車両Vが走行するための経路及び不動作地点に関する情報として、平均動作距離が記憶されている。また、地図データベース4には、総動作距離又は個々の動作距離、及び動作距離の区間数が記憶されていてもよい。継続度演算部14aは、地図データベース4を参照しつつ、下式(7)により継続度を演算することができる。
継続度=(平均動作距離)=(総動作距離)/(動作距離の区間数)
=(L+L+L+L)/4=L_ave …(7)
また、継続度演算部14aは、平均動作距離を平均動作距離と平均不動作距離との和で除することにより、継続度を演算してもよい。平均不動作距離とは、平均不動作距離とは、自動運転の継続が困難となり得る経路の長さの平均であり、総不動作距離を不動作距離の区間数で除した値である。例えば、経路IIIについては、継続度は下式(8)で表すことができる。この場合、地図データベース4には、自車両Vが走行するための経路及び不動作地点に関する情報として、平均動作距離及び平均不動作距離が記憶されている。また、地図データベース4には、平均動作距離、総不動作距離又は個々の不動作距離、及び不動作距離の区間数が記憶されていてもよい。継続度演算部14aは、地図データベース4を参照しつつ、下式(8)により継続度を演算することができる。
継続度=(平均動作距離)/[(平均動作距離)+(平均不動作距離)]
=L_ave/[L_ave+{(L+L+L)/3}] …(8)
また、継続度演算部14aは、経路における動作距離の最大値として継続度を演算してもよい。例えば、経路IIIについては、継続度は、Lで表すことができる。この場合、地図データベース4には、自車両Vが走行するための経路及び不動作地点に関する情報として、経路上の動作距離の最大値が記憶されている。継続度演算部14aは、地図データベース4を参照しつつ、経路上の動作距離の最大値を継続度として演算することができる。
なお、上述した総走行距離、動作距離、不動作距離、総動作距離、総不動作距離、平均動作距離及び平均不動作距離のそれぞれは、これらの区間の予想される走行速度(例えば、法定速度等)により、上述した総走行距離、動作距離、不動作距離、総動作距離、総不動作距離、平均動作距離及び平均不動作距離のそれぞれを除すことによって求められる総走行時間、動作時間、不動作時間、総動作時間、総不動作時間、平均動作時間及び平均不動作時間に置き換えてもよい。また、上述した総走行距離、動作距離、不動作距離、総動作距離、総不動作距離、平均動作距離、平均不動作距離、総走行時間、動作時間、不動作時間、総動作時間、総不動作時間、平均動作時間及び平均不動作時間のそれぞれは、必ずしも地図データベース4に記憶されている必要は無い。例えば、地図データベース4には、不動作地点及び経路の位置(緯度、経度等)の情報のみが記憶されており、継続度演算部14aは、継続度を演算する際に、不動作地点及び経路の位置に基づいて、上述した上述した総走行距離、動作距離、不動作距離、総動作距離、総不動作距離、平均動作距離、平均不動作距離、総走行時間、動作時間、不動作時間、総動作時間、総不動作時間、平均動作時間及び平均不動作時間のそれぞれを演算してもよい。
次に図5に示すような経路を想定する。図5に示すように、継続度演算部14aは、現在地Pから目的地Pまでの間に中継点PT1,PT2を設定してもよい。継続度演算部14aは、区間S,S,S,S,Sのそれぞれの継続度を演算し、選択し得る経路に該当する区間の継続度を合計してもよい。例えば、図5の例では、区間S〜区間Sを通る経路、区間S〜区間S〜区間Sを通る経路、区間S〜区間Sを通る経路、及び区間S〜区間S〜区間Sを通る経路のそれぞれについて、継続度演算部14aは、それぞれの区間の継続度を合計した値を当該経路の継続度として演算してもよい。
図2に戻り、経路選択工程として、ECU10aの経路選択部17は、継続度演算部14aにより演算された継続度に基づいて、経路探索部13により探索された経路から、自車両Vが走行する経路を選択する(S15)。経路選択部17は、経路探索部13により探索された経路から、上述したようにして演算された継続度が最も大きい経路を選択する。経路選択部17は、継続度と、総走行距離、最短総走行距離、総走行時間、最短総走行時間、道路料金、一般道路優先及び高速道路優先等のその他の条件とを組み合わせて経路を選択してもよい。この場合、経路選択部17は、経路探索部13により探索された経路の中で、必ずしも継続度が最も大きい経路を選択しなくてもよい。例えば、経路選択部17は、経路探索部13により探索された経路の中で、継続度が最も小さい経路を選択してもよい。経路選択部17は、選択された経路をHMI7により自車両Vの乗員に表示する。なお、経路選択部17は自車両Vが走行する一つの経路を選択するが、例えば、経路探索部13により探索された経路に予め設定された継続度等の条件を満たす経路が無い場合には、経路選択部17はHMI7に選択すべき経路が無い旨を表示してもよい。この場合は、自車両Vは、例えば、手動運転により走行することができる。
本実施形態によれば、継続度演算部14aにより、経路探索部13により探索された経路における自動運転の継続度が演算される。また、経路選択部17により、自動運転の継続度に基づいて、経路探索部13により探索された経路から、自車両Vが走行する経路が選択される。このため、自動運転が継続する度合を経路が選択されるための条件に含めつつ、自動運転で走行する自車両Vの経路を選択することができる。
また、本実施形態では、経路選択部17により、継続度が最も大きい経路が選択される。このため、自動運転が不可能な状況において、自車両Vの運転状態が自動運転から手動運転に切り替えられ、自車両Vの運転者が手動運転操作を行わなくてはならない事態が発生する頻度を可能な限り減少させることができる。また、仮に、不動作地点で自動運転の継続が困難とならなくとも、自動運転による自車両Vの挙動が不安定となることや、自動運転が不安定となる状況である旨をHMI7により運転者が報知されることにより、運転者が煩わしさや不安を感じる頻度を減少させることができる。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明する。本実施形態の説明では、第1実施形態と異なる点について説明する。図6に示すように、本実施形態の自動運転車両用ナビゲーション装置100bは、ECU10bに継続度演算部14bを有している点が第1実施形態と異なっている。
自動運転車両用ナビゲーション装置100bは、第1実施形態と同様に、位置推定工程、目的地設定工程、経路探索工程及び経路選択工程を行う。本実施形態では、継続度演算工程において、以下の処理を実行する。継続度演算工程において、継続度演算部14bは、経路探索部13により探索された経路における自動運転の継続が困難となり得る不動作地点の密集度に基づいて、継続度を演算する。密集度とは、不動作地点が密集している度合を意味する。密集度は、例えば、現在地及び目的地のいずれかから不動作点までの距離等によって表された不動作地点のそれぞれの位置の標準偏差σの逆数により演算することができる。例えば、本実施形態では、継続度は下式(9)で表すことができる。地図データベース4には、自車両Vが走行するための経路及び不動作地点に関する情報として、経路上の不動作地点の密集度、例えば不動作地点の位置の標準偏差が記憶されている。継続度演算部14aは、地図データベース4を参照しつつ、下式(9)により継続度を演算することができる。
継続度=(不動作地点の密集度)
=1/(不動作地点の位置の標準偏差σ) …(9)
例として図7に示すような経路IV及び経路Vを想定する。経路IV及び経路Vには、急カーブが3地点存在し、不動作地点が3地点存在する。経路IVの総走行距離は20kmであり、経路Vの総走行距離は30kmである。上記第1実施形態のように、不動作地点の地点数で経路の総走行距離を除することにより継続度が演算される場合は、継続度は経路Vの方が経路IVよりも大きくなる。しかし、経路IVの方が経路Vよりも不動作地点の密集度が高いため、本実施形態では、継続度は経路IVの方が経路Vよりも大きくなる。本実施形態では、経路選択工程において、経路選択部17は、継続度が最も大きくなる経路IVを選択する。
自動運転が不可能となる不動作地点では、自動運転から自車両Vの運転者による手動運転に切り替えられる。そのため、不動作地点の密集度は、運転者が手動運転を行う時間が連続的であるか間欠的であるかに直接に影響する。本実施形態によれば、継続度演算部14bにより、経路探索部13により探索された経路における自動運転が不可能となる不動作地点の密集度に基づいて継続度が演算される。このため、運転者が手動運転を行う時間が連続的であるか間欠的であるかに直接に影響する不動作地点の密集度を経路が選択されるための条件に含めつつ、自動運転で走行する自車両Vの経路を選択することができる。
本実施形態において、継続率が大きいということは、ある場所に不動作地点が集中していることを意味しており、言い換えると、経路全体において、安定した自動運転が可能である時問が連続的であることを意味する。このような場合、例えば、短い区間に集中して存在する複数の不動作地点を一つの不動作地点と見なすことにより、自車両Vの運転者の煩わしさを低減することができる。つまり、自車両Vの運転者が手動運転操作を行う準備をする時間帯が、短い一つだけの時間帯となるからである。
一方、本実施形態において、継続率が小さいということは、安定した自動運転が可能である時問が間欠的であることを意味する。このような場合、自車両Vが少し走ると、一番目の不動作地点において自動運転による自車両Vの挙動が不安定になり、自車両Vの運転者が手動運転操作を行う準備をする必要が生じる。また、一番目の不動作地点から自車両Vが少し走ると、二番目の不動作地点において自動運転による自車両Vの挙動が再度不安定になり、自車両Vの運転者が手動運転操作を行う準備をする必要が再度生じる。このような場合は、自車両の運転者は煩わしさを感じる場合がある。そこで、本実施形態では、不動作地点の密集度が高い経路が優先して選択される。
なお、本実施形態においては、継続度演算部14bは、経路探索部13により探索された経路における自動運転が不可能となる不動作地点の密集度が高いほど、大きな継続度を演算し、経路選択部17は、継続度が最も小さい経路を選択してもよい。この場合、不動作地点の密集度が最も低い経路が選択されることになる。これにより、例えば、自車両Vの運転者が自動運転を過信せず、適度な集中力を保つことが可能となる。
[第3実施形態]
次に、第3実施形態について説明する。本実施形態の説明では、第1実施形態と異なる点について説明する。図8に示すように、本実施形態の自動運転車両用ナビゲーション装置100cは、ECU10cに、継続度表示部15及び入力部16を有している点が第1実施形態と異なっている。継続度表示部15は、継続度演算部14aにより演算された経路における継続度を自車両Vの乗員に表示する。
継続度表示部15は、例えば、HMI7のディスプレイパネル又はタッチパネルに、経路探索部13により探索された経路のそれぞれを表示し、表示された経路のそれぞれの近傍に当該経路の継続度を数値又は継続度の大きさを示す形状等により表示する。また、継続度表示部15は、例えば、HMI7のタッチパネルに、経路探索部13により探索された経路のそれぞれを表示し、表示された経路の内の一つが乗員により選択されたときに、選択された経路の近傍に当該経路の継続度を数値又は継続度の大きさを示す形状等で表示したり、HMI7のスピーカにより当該経路の継続度を音声出力するようにしてもよい。また、継続度表示部15は、例えば、HMI7のディスプレイパネル又はタッチパネルに、経路探索部13により探索された経路のそれぞれを表示し、当該経路のそれぞれの継続度を当該経路の表示の形状、模様、輝度、色彩等により表示してもよい。
入力部16は、自車両Vの乗員からの指令を入力される。入力部16は、自車両Vの乗員からの指令を、例えばHMI7のディスプレイパネル又はタッチパネルに対する乗員による入力操作や、HMI7のマイクロフォンに対する音声入力により入力されることができる。入力部16に入力される乗員からの指令は、経路探索部13により探索された経路の内の一つの経路を選択する指令である。また、入力部16に入力される乗員からの指令は、経路探索部13により探索された経路の内の複数の経路を選択する指令でもよい。また、入力部16に入力される乗員からの指令は、経路探索部13により探索された経路の内の単数又は複数の経路を選択するための継続度、総走行距離、総走行時間及び道路料金等の下限値又は上限値等の条件であってもよい。経路を選択する条件には、最短総走行距離、最短総走行時間、一般道路優先及び高速道路優先等の条件であってもよい。経路を選択するための条件が複数ある場合には、入力部16に入力される乗員からの指令は、当該条件の優先順位が含まれていてもよい。
次に、自動運転車両用ナビゲーション装置100cで実行される処理について、図2のフローチャートを参照しつつ具体的に説明する。図9に示すように、第1実施形態と同様の位置推定工程(S21)、目的地設定工程(S22)、経路探索工程(S23)及び継続度演算工程(S24)が自動運転車両用ナビゲーション装置100cにより実行される。継続度表示工程として、継続度表示部15は、継続度演算部14aにより演算された経路における継続度を自車両Vの乗員に表示する(S25)。入力受信工程として、入力部16は、自車両Vの乗員からの指令を入力される(S26)。なお、入力受信工程として、入力部16は、継続度演算部14aが継続度を演算する前に、予め、自車両Vの乗員から、上述した経路を選択するための条件等の指令を入力されてもよい。
経路選択工程として、経路選択部17は、入力部16に入力された指令に基づいて、経路探索部13により探索された経路から、自車両Vが走行する経路を選択する(S27)。例えば、入力部16が継続度が最も大きい経路を選択する旨の指令を入力されていた場合は、経路選択部17は、経路探索部13により探索された経路から継続度が最も大きい経路を選択する。また、例えば、入力部16が継続度が最も小さい経路を選択する旨の指令を入力されていた場合は、経路選択部17は、経路探索部13により探索された経路から継続度が最も小さい経路を選択する。また、経路探索部13により探索された経路に、乗員からの指令を満たす経路が複数存在する場合は、経路選択部17は、乗員からの指令を満たす経路から自車両Vが走行する一つの経路を選択する。その他は、第1実施形態と同様である。
本実施形態によれば、継続度表示部15により、継続度演算部14aにより演算された経路における継続度が自車両Vの乗員に表示され、入力部16は自車両Vの乗員からの指令を入力される。これにより、乗員は、継続度を考慮に入れつつ、指令を入力することができる。また、経路選択部17により、入力部16に入力された指令に基づいて、経路探索部13により探索された経路から、自車両Vが走行する経路が選択される。これにより、継続度を考慮に入れた乗員の指令を経路が選択されるための条件に含めつつ、自動運転で走行する自車両Vの経路を選択することができる。
[第4実施形態]
次に、第4実施形態について説明する。本実施形態の説明では、第3実施形態と異なる点について説明する。図10に示すように、本実施形態の自動運転車両用ナビゲーション装置100dは、ECU10dに、第2実施形態と同じ継続度演算部14bを有している点が第3実施形態と異なっている。自動運転車両用ナビゲーション装置100dは、第3実施形態と同様の位置推定工程、目的地設定工程、経路探索工程、継続度表示工程、入力受信工程及び経路選択工程を実行する。継続度演算工程において、ECU10dの継続度演算部14bは、第2実施形態と同様に、継続度演算工程を実行する。その他は、第3実施形態と同様である。本実施形態の自動運転車両用ナビゲーション装置100dは、第2実施形態及び第3実施形態の両方の効果を奏する。
[第5実施形態]
次に、第5実施形態について説明する。本実施形態の説明では、第1実施形態と異なる点について説明する。図11に示すように、本実施形態の自動運転車両用ナビゲーション装置100eは、通信部8を備える。また、自動運転車両用ナビゲーション装置100eは、ECU10eに継続度演算部14cを有している。
通信部8は、道路に設置された施設や情報処理センター等から無線通信を介して情報を受信する。通信部8が受信する情報には、例えば、落下物、故障者、事故、天候不良、工事及び地図データベース4のデータを作成した日時以降の工事等の経路上の位置が含まれる。経路上の落下物等は不動作地点となり得る。地図データベース4のデータを作成した日時以降の工事が行われた位置は、地図データベース4に記憶されたデータとは、実際の道路の形状が異なっている可能性があり、不動作地点となり得る。また、通信部8が受信する情報には、例えば、道路の車線等の区画線(白線、黄線等)の擦れが生じた地点、通勤時間帯等における予め設定された交通量よりも交通量が増加した地点及び予め設定された数よりも歩行者数が多い地点等の位置が含まれる。通信部8は、ナビゲーションシステム5に含まれていてもよい。また、地図データベース4は、通信部8が受信した情報に応じて、地図データベース4に記憶された情報を更新してもよい。
継続度演算部14cは、通信部8により受信された情報に係る位置を不動作地点として、第1実施形態と同様に継続度を演算する。その他は、第1実施形態と同様である。
本実施形態によれば、経路探索部13により探索された経路上に、地図データベース4に含まれていない落下物等の不動作地点となり得る状況が存在している場合においても、継続度演算部14cは当該状況に応じて継続度を演算することができる。なお、本実施形態は、上記第2実施形態〜第4実施形態と組み合わせて実施することができる。
[第6実施形態]
次に、第6実施形態について説明する。本実施形態の説明では、第1実施形態と異なる点について説明する。図12に示すように、本実施形態の自動運転車両用ナビゲーション装置100fは、ドライバセンサ9を備える。また、自動運転車両用ナビゲーション装置100fは、ECU10fに継続度演算部14dを有している。ドライバセンサ9は、第1実施形態の内部センサ3の構成に加えて、ステアリングセンサ、アクセルペダルセンサ及びブレーキペダルセンサの少なくともいずれかを含む。
ステアリングセンサは、例えば自車両Vの運転者によるステアリングホイールに対する操舵操作の操作量を検出する検出器である。ステアリングセンサは、例えば、自車両Vのステアリングシャフトに対して設けられる。また、ステアリングセンサは、自車両Vの運転者がステアリングホイールを把持しているか否かや、運転者によるステアリングホイールの把持力を検出するセンサであってもよい。
アクセルペダルセンサは、例えばアクセルペダルの踏込み量を検出する検出器である。アクセルペダルの踏込み量は、例えば所定位置を基準としたアクセルペダルの位置(ペダル位置)である。所定位置は、定位置であってもよいし、所定のパラメータによって変更された位置であってもよい。アクセルペダルセンサは、例えば自車両Vのアクセルペダルのシャフト部分に対して設けられる。
ブレーキペダルセンサは、例えばブレーキペダルの踏込み量を検出する検出器である。ブレーキペダルの踏込み量は、例えば所定位置を基準としたブレーキペダルの位置(ペダル位置)である。所定位置は、定位置であってもよいし、所定のパラメータによって変更された位置であってもよい。ブレーキペダルセンサは、例えばブレーキペダルの部分に対して設けられる。ブレーキペダルセンサは、ブレーキペダルの操作力(ブレーキペダルに対する踏力やマスタシリンダの圧力など)を検出してもよい。ステアリングセンサ、アクセルペダルセンサ及びブレーキペダルセンサは、検出した情報をECU10fに出力する。
なお、ドライバセンサ9は、自車両Vの運転者の姿勢の変化、脈拍及び脳波等を検出するセンサを有していてもよい。
継続度演算部14dは、ドライバセンサ9が検出した自車両Vの運転者の操舵操作の操作量や姿勢の変化量等が予め設定された値以上となった回数が、予め設定された回数以上となった位置を、地図データベース4に第1実施形態と同様の不動作点として記憶させる。なお、継続度演算部14dは、例えば、他車両の運転者による操舵操作の操作量等が予め設定された値以上となった回数が予め設定された回数以上となった位置を無線通信等により受信し、地図データベース4に不動作地点として記憶させてもよい。また、制御部19は、自車両Vを自動運転により走行させているときに、ドライバセンサ9が検出した操舵操作の操作量等が予め設定された値以上となった場合は、自動運転を手動運転に切り替えてもよい。
継続度演算部14dは、ドライバセンサ9が検出した自車両Vの運転者の操舵操作の操作量等が予め設定された値以上となった回数が予め設定された回数以上となった位置を不動作地点として、第1実施形態と同様に継続度を演算する。その他は、第1実施形態と同様である。
本実施形態によれば、自車両Vの運転者が手動運転操作を行う準備をする必要が実際に生じた位置とその頻度とに基づいて、継続度が演算される。そのため、より現実の経路の状況に応じた継続度を演算することができる。なお、本実施形態は、上記第2実施形態〜第5実施形態と組み合わせて実施することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。例えば、上記実施形態において、ECU10a〜10fの各機能の一部は、自車両Vと通信可能な情報処理センター等の施設のコンピュータにおいて実行されてもよい。
1…外部センサ、2…GPS受信部、3…内部センサ、4…地図データベース、5…ナビゲーションシステム、6…アクチュエータ、7…HMI、8…通信部、9…ドライバセンサ、10a,10b,10c,10d,10e,10f…ECU、11…位置推定部、12…目的地設定部、13…経路探索部、14a,14b,14c,14d…継続度演算部、15…継続度表示部、16…入力部、17…経路選択部、18…走行計画生成部、19…制御部、100a,100b,100c,100d,100e,100f…自動運転車両用ナビゲーション装置、V…自車両、U…補助機器、P…現在地、P…目的地、PT1,PT2…中継点、S,S,S,S,S…区間。

Claims (2)

  1. 自動運転で走行する自車両の経路を選択する自動運転車両用ナビゲーション装置であって、
    前記自車両の位置を推定する位置推定部と、
    前記自車両の目的地を設定する目的地設定部と、
    前記位置推定部により推定された前記位置と、前記目的地設定部により設定された前記目的地とに基づいて、前記自車両が走行するための経路を探索する経路探索部と、
    前記経路探索部により探索された前記経路における前記自動運転の継続度を演算する継続度演算部と、
    前記継続度演算部により演算された前記継続度に基づいて、前記経路探索部により探索された前記経路から、前記自車両が走行する前記経路を選択する経路選択部と、
    を備え
    前記継続度演算部は、前記経路探索部により探索された前記経路における前記自動運転の継続が困難となり得る不動作地点の密集度が高いほど、大きい前記継続度を演算し、
    前記経路選択部は、前記経路探索部により探索された前記経路から、前記継続度演算部により演算された前記継続度が最も大きい前記経路を前記自車両が走行する前記経路として選択する、自動運転車両用ナビゲーション装置。
  2. 前記継続度演算部により演算された前記経路における前記継続度を前記自車両の乗員に表示する継続度表示部と、
    前記自車両の乗員からの指令を入力される入力部と、
    をさらに備え、
    前記経路選択部は、前記入力部に入力された前記指令に基づいて、前記経路探索部により探索された前記経路から、前記自車両が走行する前記経路を選択する、請求項に記載の自動運転車両用ナビゲーション装置。
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