JP6399100B2 - 走行経路演算装置 - Google Patents

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Description

本発明は、走行経路を演算する走行経路演算装置に関するものである。
従来より、車両が交差点内を円滑に通過できず孤立するおそれがある孤立交差点を反映させて、指定された目的地までの経路を案内する経路案内装置が知られている。たとえば、特許文献1では、交差点の退出方向に存在する踏切、道路の車線減少部分などの要因地物ごとに、交差点が孤立交差点となる危険スコアを与える危険値マトリックスを用意する。経路案内装置は、出発地から目的地までの経路探索結果に対し、その経路上の交差点ごとに、危険値マトリックスを参照して、危険値スコアを求め、危険値スコアが所定の閾値を超える交差点を孤立交差点として抽出する。そして、経路案内装置は、孤立交差点を回避する経路を探索し、案内する。
特開2012−247315号公報
ところで、運転支援車両又は自動運転車両は、信号機等を認識した上で、車両の行動を決める行動決定を行い、走行する。このような行動決定を行う車両において、適切に走行させるには、行動決定に必要な情報を収集する必要がある。
しかしながら、上記の特許文献1の技術では、車両が交差点で孤立するおそれがあるかを危険度の指標としている。そのため、ある交差点の危険度が低い場合でも、当該交差点の道路形状、信号機の位置等の要因により、行動決定を行う車両は信号機等を認識できず適切に走行できないという問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、行動決定により走行する車両に対して、地物を認識しやすい走行経路を演算できる走行経路演算装置を提供することである。
本発明は、自車による地物の認識に影響する対象物の情報を対象物情報として取得し、当該地物の認識のために必要とする自車から地物までの必要認識距離を測定し、当該対象物情報及び当該必要認識距離に基づき、当該地物の認識の困難性を判断し、当該地物の認識が困難であると判断した箇所を回避した上で走行経路を演算することによって上記課題を解決する。
本発明によれば、目的地に到着するまでの走行経路において、行動決定をするために必要となる地物の認識の困難性を把握しているため、車両にとって地物を認識し易い走行経路を演算することができる。
図1は本実施形態に係る走行経路演算装置のブロック図である。 図2は走行経路演算装置の制御フローを示すフローチャートである。 図3Aは道路のレイアウトの一例を示す図である。 図3Bは道路のレイアウトの一例を示す図である。 図3Cは道路のレイアウトの一例を示す図である。 図4は本発明の他の実施形態に係る走行経路演算装置のブロック図である。 図5は走行経路演算装置の制御フローを示すフローチャートである。 図6Aは道路のレイアウトの一例を示す図である。 図6Bは道路のレイアウトの一例を示す図である。 図6Cは道路のレイアウトの一例を示す図である。 図7Aは道路のレイアウトの一例を示す図である。 図7Bは道路のレイアウトの一例を示す図である。 図8は本発明の他の実施形態に係る走行経路演算装置の制御フローを示すフローチャートである。 図9Aは道路のレイアウトの一例を示す図である。 図9Bは道路のレイアウトの一例を示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《第1実施形態》
図1は、本発明の実施形態に係る走行経路演算装置のブロック図である。本実施形態に係る走行経路演算装置は、車両に搭載され、車両が自動運転する際の走行経理を演算するための装置である。
走行経路演算装置は、各種プログラムが格納されたROM(Read Only Memory)と、このROMに格納されたプログラムを実行する動作回路としてのCPU(Central Processing Unit)と、アクセス可能な記憶装置として機能するRAM(Random Access Memory)とを備えている。
走行経路演算装置は、運転制御部10、データベース11及びセンサ12を備えている。データベース11は、地図データ、地物の情報、道路の情報等を記録している。地図データは、リンクデータとノードデータ等である。地物の情報は、例えば信号機の情報、踏切の情報、交通標識の情報などである。道路形状の情報は、交差点の情報、道路の合流部分の情報、道路の分流部分の道路形状の情報などである。センサ12は、自車の周囲を検出するための撮像装置である。なお、自車の周囲を検出する装置には、カメラに限らずミリ波、レーダ等を用いてもよい。
運転制御部10は、センサ12に含まれるカメラの撮像画像、図示しないレーダ等の検出値に基づき自車の自動運転を制御する。運転制御部10は、センサ12等を用いて、自車の行動を決定するために必要となる地物を認識する。自動運転における行動決定は、走行経路の信号機、交通標識、踏切等の地物を車両が認識することで行われる。運転制御部10は、当該地物に基づき自車の行動を行う目標点を特定する。例えば、行動決定として車両が右折する場合には、右折する交差点の場所が目標点となる。そして、運転制御部10は決定した行動を当該目標点で行う。これにより、自車が自動運転で走行する。
一例として、車両が自車の前方に存在する交差点を走行する際の自動運転について説明する。地物を交差点に設けられた信号機とし、信号機の表示に応じた自車の行動を車両の挙動とする。信号機が赤色又は黄色の場合には、自車の行動は交差点の停止線で車両を止める動作となる。一方、信号機が青色の場合には、自車の行動は交差点を所定の速度で通過する動作となる。すなわち、信号機及び交差点は自車の挙動を変化させる原因となる地物である。運転制御部10は、行動決定を行う目標点を交差点に設定する。運転制御部10は、車両が交差点に進入する前に、交差点に対して所定の距離を離れた場所から信号機を認識する。信号機はカメラの撮像画像から検出される。そして、運転制御部10は、交差点に近づくと、信号機を認識し、信号機が表示する色に応じた行動を決定する。そして、運転制御部10は、決定した行動により車両を走行させる。これにより、車両の自動運転が行われる。運転制御部10は、上記のような自動運転制御を、走行経路を走行中に繰り返し行っている。なお上記の自動運転の制御は一例にすぎず、他の制御方法であってもよい。
走行経路演算装置は、上記のような車両の自動運転を行う際に、自動運転に適した走行経路を演算するための機能ブロックとして、車両情報検出部1、走行経路演算部2、情報取得部3、距離測定部4、及び認識判断部5を有している。また認識判断部5は、認識度演算部6及び回避箇所設定部7を有している。
車両情報検出部1は自車両の車両情報を検出する。車両情報は、自車の位置情報等を含む。車両情報検出部1はGPS等の機能を有している。
走行経路演算部2は、車両情報検出部1から車両情報を取得し、地図データを参照しつつ、車両の現在地から目的地までの走行経路を演算する。目的地は例えばユーザにより入力され、地図データはデータベース11に記録されている。これにより、走行経路演算部2は、車両情報に基づき走行経路を演算する。
走行経路演算部2は、回避箇所設定部7により回避箇所が設定されている場合には、回避箇所を避けるように走行経路を演算する。
情報取得部3は、走行経路演算部2から走行経路を取得する。また情報取得部3は、走行経路上において自車による地物の認識に影響する対象物の情報をデータベース11から取得する。対象物の情報(以下、対象物情報とも称す)は、自車が地物を認識する際の困難性を特定するための情報であって、例えば道路形状の情報又は地物の情報である。対象物の情報は、地物自体の情報でもよく、地物の周囲に存在し、自車が地物を認識する際に関係する地物又は道路等の情報でもよい。道路形状の情報は、道路の形に限らず、道路の構造(立体的な交差など)を示す情報である。例えば交差点、カーブ、勾配等を道路の形、道路の大きさ、車線の数等で示している。
地物の情報は、地物に関する情報であって、車両を走行させる際に運転者が従うべき交通ルールを表示している地物である。
情報取得部3により取得される道路の情報には、走行経路上の道路の情報に限らず、走行経路上の道路と繋がっている道路の情報も含まれる。例えば、走行経路上に信号機が存在する場合には、車両の走行予定の道路に限らず、当該信号機が設置されている交差点及び当該交差点に繋がっている道路の道路情報も含まれる。
距離測定部4は必要認識距離を測定する。必要認識距離は、車両が地物の認識のために必要とする距離であり、認識する地物の位置から自車までの距離である。
認識判断部5は、情報取得部3により取得された対象物情報及び距離測定部4により測定された必要認識距離に基づき、地物の認識の困難性を判断する。困難性の判断対象となる地物は、運転制御部10による自動運転を行う際に、自車が認識しなければならない地物である。
本実施形態では、目的地が設定されると、目的地までの複数の走行経路を演算している。そして、自動運転に適した走行経路を演算するために、走行経路における地物の認識の困難性を認識判断部5により判断している。自車が地物の認識が困難な走行経路を走行した場合に、運転制御部10がセンサ12により、自動運転に必要な地物を認識できず、自動運転が正常に行われない可能性がある。そのため、認識判断部5は、走行経路において地物の認識の困難性を判断しつつ、走行経路上の回避箇所を設定している。
認識度演算部6は、対象物情報及び必要認識距離に基づき、地物の認識度を演算する。認識度は、自車による地物の認識しやすさの指標である。認識度は、車両から地物までの距離又は車両から地物への方向により決まる。ある地物について認識度が高いほど、車両は当該地物を認識し易くなる。すなわち、本実施形態では地物の認識の困難性を、認識のしやすさを定義した認識標準度を用いて算出するので、自車の挙動が変化しうる走行シーンにおいて、認識しやすい地物や認識しにくい地物を把握できる。
認識度演算部6は、道路形状の情報及び地物の情報を用いて、自車の位置に対する地物の位置を特定する。認識度演算部6は、自車両の位置と地物の位置との位置関係と必要認識距離とを比較する。そして、認識度演算部6は、距離の比較結果と自車に対する地物の方向から、必要認識距離に対して地物の位置がどれだけ外れているかを把握することで、当該地物の認識度を演算する。また、認識度演算部6は、走行経路において、自動運転を行う際に必要となる地物毎に認識度を演算する。なお認識度の具体的な演算方法は後述する。
回避箇所設定部7は、自車の走行する経路から回避すべき場所を回避箇所として設定する。認識度は、地物の位置や道路形状により決まるため、認識度は地物毎で異なる値となる。そして、回避箇所設定部7は、認識度の低い地物の場所を回避箇所として設定する。認識度が低い場合に、車両が当該場所に近づいた際に、車両が地物を認識できずに、運転制御部10による自動運転を実行できない場合がある。そのため、回避箇所設定部7は、このような認識度の低い場所を、走行経路を設定する際の回避箇所として設定する。
走行経路を演算する際に、回避箇所が設定されている場合には、走行経路演算部2は回避箇所を避けた上で目標地点までの走行経路を演算する。運転制御部10は、回避箇所を避けて演算された走行経路に基づき、車両の運転を制御する。
次に、具体例を挙げつつ、走行経路演算装置の制御について説明する。図2は走行経路演算装置の制御フローを示すフローチャートである。図2に示されるフローチャートは、自動運転制御が実行される前であって、ユーザ等により目的地が入力された場合に行うフローである。そして、車両の現在地から目的地に向かうまでに、走行経路上には、信号機付きの交差点が複数存在する場合を具体例として想定する。なお、以下では説明を容易にするために、地物として信号機を挙げているが、地物は信号機のみに限らず、例えば道路標識等の他の地物でもよい。
ステップS1にて、車両情報検出部1は、自車の現在の車両情報として車両の位置を検出する。車両の位置は、GPS(Global Positioning System)、ジャイロセンサ、車速センサ等の組み合わせにより検出される。車両の位置は、止まっている車両の現在地に限らず、走行中の車両の現在地でもよい。
ステップS2にて、走行経路演算部2は、車両の現在地に基づいて、目的地までの走行経路を演算する。走行経路は、自車がこれから走行する経路である。走行経路の演算には、カーナビゲーションシステムが用いられる。走行経路の演算は、走行すべき車線まで求める必要はなく、経路を直進したり、交差点を直進、右折、左折したりする程度で構わない。
ステップS3にて、情報取得部3はデータベース11から対象物情報を取得する。ステップS4にて、認識判断部5は、走行経路において交通ルールに関する地物を対象物情報から特定する。特定される地物は、自車が走行経路を走行する上で必ず従わなければいけないものである。走行経路上に複数の信号機がある場合には、認識判断部5は、各地点の信号機を特定する。認識判断部5は、走行経路上の全ての交差点で、信号機を特定する。
ステップS5にて、認識判断部5は、特定された地物の位置と、対象物情報に含まれる道路形状の情報からレイアウトを特定する。レイアウトは、道路の形状と、道路と地物との位置関係を表している。例えば、道路形状として、交差点がある場合に、交差点の形と交差点に設けられた信号機の位置を表す関係がレイアウトよって表される。
図3A〜図3Cを用いて、3パターンのレイアウトにおいて、走行経路上の道路と地物との位置関係について説明する。図3A〜図3Cは、信号機が設置されている交差点を、それぞれ異なる3パターンで示した図である。図3A〜図3Cに示す矢印が自車の走行経路を示す。
認識判断部5は、交通ルールに関する地物として、信号機101を特定する。認識判断部5は、信号機101が設置されている道路の形状を特定する。そして、認識判断部5は、特定した道路形状で表される道路のレイアウト上で、自車の走行経路と信号機101の位置を把握する。例えば図3Aの例では、認識判断部5は、自車の走行経路において、信号機101が車両の直進方向で交差点の奥の方に設けられていることを特定する。また、認識判断部5は、交差点の大きさも特定する。
なお、図3Aの例で、自車が自動運転を行う場合には、自車が走行経路上を走行中、自車が信号機101から必要認識距離分、離れた位置にあるときに、運転制御部10は、センサ12等を用いて信号機101を認識する。信号機101の表示が赤の時には、運転制御部10は、車両が交差点の停止線又は前方車両の後方に止まるように、車両を制御する。このような自動運転制御の例では、自車の行動を決定するために必要となる地物が信号機101となる。また、行動決定は、赤信号により車両を停車させる動作を表す。
図3Bの例では、認識判断部5は、信号機102が自車の走行車線とは反対側の車線に設けられていることを特定する。また認識判断部5は交差点の大きさも特定する。図3Cの例では、認識判断部5は、信号機103が車両の直進方向で交差点の奥の方に設けられていること、及び、信号機104が自車の走行車線とは反対側の車線に設けられていることを特定する。また、認識判断部5は、交差点の大きさとして、図3A及び図3Bに示した交差点より大きいことを特定する。なお、信号機の特定には、信号機が設置されている向き(縦方向又は横方向)を含めてもよい。
ステップS6にて、距離測定部4は必要認識距離を測定する。必要認識距離は、自動運転において、地物を認識し行動決定を行う際に、地物を認識するために必要なる、地物の位置から自車までの距離である。地物は認識判断部5で特定されているため、距離測定部4は、認識判断部5から、走行経路上における地物の位置を取得する。例えば図3Aの例では、運転制御部10によって走行経路上で信号機101を認識できる距離が、必要認識距離となり、信号機101の交差点に対して所定の距離分、手前までの距離が必要認識距離となる。所定の距離は、予め決められてもよく、あるいは車両の制動距離に応じて決められてもよい。すなわち、必要認識距離は、行動決定を行う際に、運転制御部10が信号機101を認識するために必要な条件を距離で示したものである。
なお、必要認識距離は、レイアウト上における地物の位置に応じて変更させてもよい。例えば、ある交差点において、信号機が走行経路上で交差点の手前に設定されている場合(図3Aを参照)で、停止線で車両を停車させる自動運転を想定する。この場合には、停止線の位置と信号機の位置が、近い位置にあるため、必要認識距離は、少なくとも車両の制動距離分を確保できれば、車両は信号機を認識しつつ、停止線で停車させることができる。
一方、信号機が走行経路上で交差点の奥に設定されている場合(図3Cを参照)で、停止線で車両を停車させる自動運転を想定する。この場合には、走行経路上で、信号機は停止線よりも遠くに設定されている。そのため、必要認識距離は、車両の制動距離に停止線から信号機までの距離を加えた距離となる。
ステップS7にて、認識度演算部6は、レイアウトと必要認識距離に基づいて、認識度を演算する。図3Aの例では、自車が、交差点の位置から必要認識距離分、手前の位置を走行していた場合に、信号機101は走行経路上であり、車両の正面に位置する。また交差点の大きさは、図3Cの交差点よりも小さい。センサ12は、カメラの正面で、かつ、センサ12から近い位置で信号機101を捉えることができる。そのため、図3Aのレイアウトでは、運転制御部10にとって、信号機101は認識し易い地物となり、信号機101の認識度は高くなる。
図3Bの例では、信号機102は自車から見たときに、前方の右方向に位置する。そして、センサ12のカメラは車両の進行方向を光軸としており、カメラで検出される信号機102の輝度が低くなる。センサ12は、信号機102をカメラの正面で捉えることができない。そのため、図3Bのレイアウトでは、運転制御部10にとって、信号機101は最も認識し難い地物となり、信号機102の認識度は最も低くなる。
図3Cの例では、信号機103は、図3Bに示す信号機102と同様の位置にあるため、信号機103は運転制御部10にとって認識し難い地物となる。一方、信号機104は、図3Aに示す信号機101と同様の位置に、車両の正面に位置する。ただし、図3Cの交差点は、図3Aの交差点よりは大きいため、自車から信号機104までの距離は、自車から信号機101までの距離も長くなる。そのため、図3Cのレイアウトでは、運転制御部10にとって、信号機104は、図3Aの信号機101よりは認識し難い地物であるが、図3Bの信号機102よりは認識し易い地物となる。また、運転制御部10は、信号機104の情報に信号機103の情報を加えることで、信号機の状態の認識度を高めることもできる。そのため、信号機103、104の交差点における認識度は、図3Aの信号機101の認識度よりも低く、図3Cの信号機103、104の認識度よりも高くなる。すなわち、図3A〜図3Cに示す交差点の例では、認識度は、図3A>図3C>図3Bの順番となる。
このように、認識度演算部6は、走行経路上で地物から必要認識距離分、離れた位置で、運転制御部10により地物を認識した際に、レイアウト上における地物の位置に起因する認識し易さを、認識度として演算している。認識度演算部6は、走行経路上の地物毎に認識度を演算している。
なお、走行経路上に、運転者が従うべき地物が複数ある場合には、まず自車の最寄りの地物に着目して、ステップS5〜S7の制御フローを行い、自車から次に近い地物に着目して、ステップS5〜S7の制御フローを行う。これにより、自車がこれから走行する走行経路上に存在する全ての地物について、ステップS5〜S7の制御フローを行う。
ステップS8にて、認識判断部5は、閾値と認識度を比較する。閾値は、地物を検知する際のセンサ12の検出範囲等に応じて予め設定されている。図3A〜図3Cの例では、閾値は、図3Cに示す信号機103、104の認識度と、図3Bに示す信号機102の認識度との間の値に設定されている。
認識度が閾値より小さい場合には、ステップS9にて、認識判断部5は、判断対象の地物について、地物の認識が困難であると判定する。一方、認識度が閾値以上である場合には、ステップS10にて、認識判断部5は、判断対象の地物について、地物の認識が可能であると判定する。これにより、認識判断部5は、地物の認識の困難性を判断する。また、認識判断部5はステップS8〜S10の制御フローを、走行経路上の全ての地物について実行することで、地物毎に認識の困難性を判断する。
ステップS11にて、回避箇所設定部7は、認識度が閾値よりも小さく、地物の認識が困難な箇所を、回避箇所として特定する。図3A〜図3Cの例では、図3A及び図3Cに示す交差点は回避箇所に設定されないが、図3Bに示す交差点は回避箇所として設定される。すなわち、図3Bに示す交差点では、レイアウト上で、信号機102が車両の進行方向に対して、垂直な方向にずれており、信号機102は運転制御部10にとって認識し難い箇所として演算されたため、図3Bに示す交差点は回避箇所として設定される。
ステップS12にて、走行経路演算部2は、回避箇所を回避した上で、車両の現在地から目標地点までの走行経路を演算する。走行経路の演算方法としては、ダイキストラ法などのグラフ探索理論に基づく手法を用いることが考えられる。また、走行経路演算部2は、回避箇所(ノード)に接続されるリンクに対して、他のリンクよりも大きな重み付けをつけることで、重み付けのあるリンクを通らない走行経路を演算してもよい。そして、走行経路演算部2の演算結果は運転制御部10に出力される。そして、図2に示す制御フローが終了する。
このように、本実施形態では、自車の走行予定の経路上において、通過しなければならない信号付き交差点が存在する場合に、自車が実際に交差点に近づく前に、信号機付き交差点のレイアウトに基づいて、信号機の認識の困難性を判断しているため、当該信号機付きの交差点を通過すべきか回避すべきかを判断できる。そして、運転支援車両や自動運転車両が、地物の認識がしやすく、走行可能である走行経路を演算することができる。
上記のように、本実施形態では、自車による地物の認識に影響する対象物の情報を対象物情報として取得し、地物の認識のために必要とする自車から地物までの必要認識距離を測定する。また、対象物情報及び必要認識距離に基づき、地物の認識の困難性を判断し、当該地物の認識が困難であると判断した箇所を回避した上で走行経路を演算する。これにより、行動決定を行う際に必要となる地物の認識しやすさに応じて、自車が目的地に至るまでの走行経路を演算しているので、運転支援車両又は自動運転車両が、走行可能な経路と走行困難な経路を演算し、車両にとって地物を認識し易い経路を演算することができる。
また本実施形態では、道路形状の情報及び地物の位置情報に基づいてレイアウト上における地物の位置を特定し、当該位置及び必要認識情報に基づき地物の認識の困難性を判断する。これにより、走行経路上における道路のレイアウトと、地物との位置関係に応じて、地物の認識度を演算することができるため、車両にとって地物を認識し易いレイアウトをもつ走行経路を演算することができる。
また本実施形態では、自車の挙動が変化する原因となる道路形状をもつ地点又は自車の挙動が変化する原因となる前記地物をもつ地点を特定し、これらの地点における地物の認識の困難性を判断している。これにより、自車の挙動を変化させる原因となりうる道路の形状や地物の有無を判断するので、経路演算後に自車が走行する予定の経路上に、どのような走行シーンが存在するかを車両側で把握することができる。
また本実施形態では、交通ルールを表示する地物を特定し、当該地物の認識の困難性を判断している。これにより、経路演算後に自車が走行する予定の経路上に、どのような走行シーンが存在するかを車両側で把握することができる。
また本実施形態では、困難性を判断する際の閾値をセンサ12による検出範囲に応じて設定することで、地物の認識の困難性をセンサ12の検出範囲に基づいて判断している。これにより、カメラやレーザ等の自車に搭載されたセンサの検出範囲に基づいて、地物の認識の困難性を判断するので、自車が認識可能な範囲内に存在する地物を把握することができる。
なお、本実施形態では、レイアウト上における信号機の位置に基づいて、信号機の認識度を演算したが、認識度の演算対象となる地物は信号機以外の地物でもよい。例えば、地物を踏切とした場合には、認識判断部5は、対象物情報に基づき、当該踏切に向かう道路の形状を特定した上で、当該道路上における踏切の位置を特定する。認識判断部5は、自車に対する踏切の位置又は踏切の方向に応じて、当該踏切の認識度を演算する。そして、認識判断部5は、認識度と閾値とを比較することで、踏切の認識の困難性を判断する。
なお、本発明の変形例として、認識度演算部6は、走行経路上に存在する複数の地物の各箇所で、複数の走行経路毎に認識度を演算し、複数の走行経路毎に認識度の総和を演算する。そして、走行経路演算部2は、複数の走行経路のうち、最も総和が高い走行経路を、自車が走行する走行経路として演算する。これにより、複数の走行経路のうち、自車が認識し易い走行経路が演算できるため、例えば、右左折が多発しないような、より自然な走行経路を計算することができる。なお、認識度演算部6は、認識度の総和の代わりに、所定値よりも高い認識度の数を走行経路毎に演算し、走行経路演算部2は、当該認識度の数が最も多い走行経路を、自車の走行する走行経路として演算してもよい。
また、本発明の変形例として、認識判断部5は、道路のレイアウトから、自車の挙動と他車の挙動が干渉する地点を、地物の困難性を判断するための地点として特定する。そして、認識度演算部6が当該地点における地物の認識度を演算することで、認識判断部5は当該地点における地物の困難性を判断する。自車の挙動と他車の挙動が干渉する地点とは、交差点に限らず、例えば合流地点や分流地点である。これにより、自車の挙動が変化しうる走行シーンを把握することができる。
なお、上記において、走行経路演算装置が自動運転車両に搭載した場合を一例として説明したが、走行経路演算装置は、自動運転車両に限らず、運転支援車両に搭載されてもよい。運転支援車両は、ドライバーによる車両の運転、例えば車線変更する際の運転を支援する車両である。そして、運転支援車両が、カメラ等のセンサを用いて車線変更を支援する場合に、車線変更の場所を認識した上で、運転を支援する。走行経路演算装置は、当該車線変更の場所を認識し易い走行経路を演算する。そして、運転支援車両は、演算された当該走行経路に基づいて、運転を支援する。
なお、走行経路演算装置は、車両の走行中に限らず、車両の停車中に走行経路の演算を行ってもよい。
上記の走行経路演算部2が本発明の「走行経路演算手段」に相当し、情報取得部3が本発明の「情報取得手段」に相当し、距離測定部4が本発明の「距離測定手段」に相当し、認識判断部5が本発明の「判断手段」に相当し、センサ12が本発明の地物検出手段に相当し、認識度演算部6が本発明の「認識度演算手段」に相当する。
《第2実施形態》
図4は、発明の他の実施形態に係る走行経路演算装置のブロック図である。本例では上述した第1実施形態に対して、車速推定部8を有する点と、距離測定部4及び認識判断部5の制御の一部が異なる。これ以外の構成は上述した第1実施形態と同じであり、その記載を援用する。
本実施形態に係る走行経路演算装置は、車両情報検出部1等の構成の他に、車速推定部8を有している。車速推定部8は、走行経路上で、地物に向かうときの自車の車速を推定する。
次に、具体例を挙げつつ、走行経路演算装置の制御について説明する。図5は走行経路演算装置の制御フローを示すフローチャートである。
ステップS21〜ステップS24の制御フローは、第1実施形態のステップS1〜ステップS4の制御フローと同様である。ステップS25の制御フローも、第1実施形態のステップS5の制御フローと同様であるが、具体例が異なる。
図6A〜図6Cを用いて、3パターンのレイアウトにおいて、走行経路上の道路と地物との位置関係について説明する。図6A〜図6Cは、信号機が設置されている交差点を、それぞれ異なる3パターンで示した図である。
例えば、図6Aの例では、認識判断部5は、自車の走行経路上において、交差点の存在と、当該交差点の手前の道路がカーブになっていることを特定する。また、認識判断部5は、交差点で2つの信号機101、102の位置を特定する。交差点の手前のカーブは、自車の進行の方向に対して右側に曲がっている。信号機101は、自車の走行車線と反対側の車線に設置されている。信号機102は、交差点の奥で自車の走行車線と同じ車線上に設置されている。
図6Bの例では、認識判断部5は、図6Aと同様に、交差点及び当該交差点の手前のカーブを特定し、信号機103の位置を特定する。信号機103は、車の走行車線と同じ車線上で、交差点の手前に設置されている。
図6Cの例では、認識判断部5は、図6Aと同様に、交差点及び当該交差点の手前のカーブを特定し、信号機101、102の位置と標識201を特定する。図6Cに示す信号機101、102の位置は、図6Aと同様である。標識201は、自車と信号機101との間に設置されている。
ステップS26にて、車速推定部8は、認識判断部5により特定された地物に対して自車が向かうときの車速を推定する。データベース11には、各道路の法定速度が地図データとして記録されている。そのため、車速推定部8は、地物の位置と走行経路上の道路から、地物に向かうときに走行する道路の法定速度を、自車の車速として推定する。
なお、車速推定部8は、必ずしも法定速度に限らず、法定速度よりも低い車速を、自車の車速として推定してもよい。交差点を走行する際に、車両が法定速度で走行できるとは限らない。例えば、交差点で右折する際には、自車は法定速度で曲がることはできない。また、道路交通法では、交差点を右折又は左折する際には、車両はいつでも停車できる速度で走行することを規定している。そのため、右折を予定している交差点では、法定速度で走行しない場合がほとんどである。このような場合には、車速推定部8は、法定速度より低い速度を、自車の車速として推定する。
また、車速推定部8は、法定速度より低い速度を自車の車速として推定する場合には、車速の推定対象となる道路において、過去に走行したときの車速に基づいて、車速を推定してもよい。
ステップS27にて、距離測定部4は、車速推定部8より推定された車速に基づいて、必要認識距離を測定する。
ここで車両の挙動と必要認識距離と関係について説明する。例えば、交差点に向かっている車両の挙動について、車両の挙動条件が厳しくなるのは、例えば、ブレーキの踏み込み量を急に大きくしなければならない場合や、ハンドルの操舵角を急に大きくなければならない場合である。例えば、交差点を直進通過しようとしたときに、信号が赤信号になる場合には、車両の挙動条件が厳しくなる。
自車が交差点手前のある箇所を走行しており、交差点に向かうときの速度をv[km/h]として、一定減速度(0.15G)を用いて減速することによって、行動決定を行う箇所から交差点の停止線至るまでの時間をtとする。行動決定を行う箇所は、停止線で止まるために、ブレーキの踏み込み開始を行う箇所である。なお、自車の停車位置は、説明を容易にするために、信号機の位置と同じ位置とする。
行動決定を行う箇所から交差点の停止線までの距離(d[m])は式(1)で表される。
Figure 0006399100
また、交差点に向かうときの速度(v)と時間(t)との間には式(2)の関係が成り立つ。
Figure 0006399100
そして、式(1)及び式(2)から、距離(d)は式(3)で表される。
Figure 0006399100
例えば法定速度を60[km/h]として、式(3)にv=60[km/h]を代入することで、d=94.48[m]となる。車両の挙動として、交差点に向かって車速(v=60[km/h])で走行している場合に、制動距離が94.48[m]となる。そして、自動運転の際には、このような車両の挙動で、車両が停止線で止まるためには、制動距離を確保した上で、自車は信号機を認識する必要がある。すなわち、式(3)で表す制動距離は必要認識距離に相当し、距離測定部4は、上記の演算式を用いて、車速から必要認識距離を測定できる。
ステップS28にて、認識判断部5は、地物の周辺に位置する障害物の有無を判断する。地物の周囲は、地物の位置に対して必要認識距離分、離れた範囲内であって、自車と地物の間の範囲である。言い替えると、認識判断部5は、自車が地物を認識する際に、地物を隠す障害物があるか否かを判断する。図6Cの例では、信号機101と自車との間に標識201が存在する。このような場合に、運転制御部10はセンサ12を用いて、自車の進行方向を撮像したとしても、信号機101は標識201に隠れて検出できない。そのため、図6Cの例では、認識判断部5は、地物の周辺に障害物が存在すると判断する。
ステップS29にて、認識判断部5は、自車の位置に対して、地物の検出範囲を設定する。自車の位置は、認識対象となる地物に対して、必要認識距離分、離れた位置である。
例えば、地物を認識するためのセンサとして、センサ12の他に、ミリ波、レーダー、レーザーなど、複数のセンサが自車に設けられており、お互いのセンサが検出範囲を補完しあうように設けられたとする。ここでは、センサ性能の典型値(ノミナル値)として、センサの検出距離は、ミリ波では200メートル、レーダーでは数百メートル、レーザーでは100メートル、カメラで数十メートルとなる。
センサの検出範囲は、距離だけでなく、角度でも規定される。ミリ波では検出範囲は比較的狭角であるが、カメラはレンズの広角によって、検出範囲を狭くしたり広くしたり選択できる。
複数のセンサによって同じ範囲をカバーすることで、認識ミスを低減するように、各センサが配置されている場合には、それらのセンサによる最大検出範囲をセンサの検出範囲としてもよいし、最小検出範囲をセンサの検出範囲としてもよい。
以下では、説明を容易にするためにセンサ12のカメラの撮像範囲をセンサの検出範囲(例えば50メートルとする)として説明する。図7A及び図7Bは、図6Aと同様のレイアウトを示す図である。また、図7Aは、センサ12に狭角なレンズを用いた場合の検出範囲を説明するための図であり、図7Bは、センサ12に広角なレンズを用いた場合の検出範囲を説明するための図である。図7A及び図7Bにおいて、Xが検出範囲を表している。
図7Aの例では、信号機101、102は検出範囲内に存在しないため、自車は信号機101、102を認識できない。図7Bの例では、信号機101が検出範囲に存在するため、自車は信号機101を認識できる。
ステップS30にて、認識度演算部6は、レイアウト、必要認識距離、障害物の有無、センサ12の検出範囲に基づいて、地物の認識度を演算する。レイアウトで示される情報には、信号機が設置されている交差点の道路形状だけでなく、交差点の手前の道路の曲率も含まれる。道路の曲率の情報は、データベース11に道路の情報として記録されている。例えば、図6Aのように、交差点の手前で道路が曲がっている場合には、図6Aに示す自車の位置からは、信号機を真正面(図6Aの点線Lに沿う方向)で認識することはできない。信号機を真正面で認識しようとするには、自車は、図6Aに示す位置から走行し、自車が直線の道路に入らなければ、自車は信号機を真正面で認識できない。そのため、信号機を真正面で認識しようとするには、自車は交差点に接近して認識しなければならない。すなわち、図6Aに示すような、交差点の手前の道路が一定の曲率をもったカーブになっており、信号機101が、自車の真正面の方向から離れている場合には、認識度が低くなる。
一方、図6Bに示すように、交差点の手前の道路が曲がっている場合でも、信号機103の位置が、図6Aに示す信号機101の位置よりも、自車の真正面の方向(点線L)に近づいている場合には、信号機103は信号機101よりも認識され易い。そのため、認識度演算部6は、信号機103の認識度を、信号機101の認識度より高くなるように演算する。
なお、レイアウトの情報には、道路の曲率だけに限らず、道路の勾配の情報を含めてもよい。例えば、自車が信号機付きの交差点に向かう際、交差点の手前の道路が坂道になっている場合には、交差点の手前の道路が平坦になっている場合と比較して、自車は信号機を認識し難くなる。そして、認識度演算部6は、道路の勾配に基づき認識度を演算する。例えば、認識度演算部6は、道路の勾配が大きいほど、認識度が小さくなるように、認識度を演算する。
また、認識度演算部6は、演算対象となる地物の周辺に障害物がある場合には、障害物がない場合と比較して、認識度が低くなるように演算する。例えば、図6Aと図6Cとを比較した場合に、図6Cに示す場合には、信号機101を隠す標識201が存在する。そのため、認識度演算部6は、図6Cに示す場合の認識度を、図6Aに示す場合の認識度よりも低くなるように演算する。
なお、障害物は、標識201に限らず、例えば建物や樹木でもあってもよい。建物や樹木の情報は、地図データとしてデータベース11に記録されていればよい。
さらに、認識度演算部6は、センサ12の検出範囲に基づいて地物の認識度を演算する。具体的には、認識度演算部6は、演算対象となる地物が検出範囲内にある場合の認識度を、演算対象となる地物が検出範囲内にない場合の認識度より高くなるように演算する。例えば図7Aと図7Bとを比較した場合に、図7Bに示す場合には、信号機101はセンサ12の検出範囲内に位置する。そのため、認識度演算部6は、図7Bに示す場合の認識度を、図7Aに示す場合の認識度よりも高くなるように演算する。
ステップS31〜ステップS35の制御フローは、第1実施形態のステップS8〜ステップS12の制御フローと同様である。
このように本実施形態では、自車の走行予定の経路上において、通過しなければならない信号付き交差点が存在する場合に、自車が実際に交差点に近づく前に、道路の曲率又は勾配を含めた道路のレイアウト、障害物の有無、及び、センサ12の検出範囲によって起因する、信号機の認識の困難性を判断している。そのため、当該信号機付きの交差点を通過すべきか回避すべきかを判断できる。そして、運転支援車両や自動運転車両が、地物の認識がしやすく、走行可能である走行経路を演算することができる。
上記のように、本実施形態では、自車の車速を推定し、推定された車速に基づいて必要認識距離を測定する。これにより、実際に走行経路を走行する際の車速条件下で、必要認識距離を測定できる。
また、本実施形態では、法定速度を車速として推定し、法定速度に基づいて必要認識距離を測定する。これにより、最も厳しい速度条件で、地物の認識の困難性を判断できる。
また、本実施形態では、過去に走行したときの車速として推定し、推定された速度に基づいて必要認識距離を測定する。これにより、典型的な速度条件で、地物の認識の困難性を判断できる。
また本実施形態では、地物の周辺に位置する障害物の有無に基づき、地物の困難性を判断する。これにより、障害物によって認識が困難になっている地物を把握できる。
また本実施形態では、道路の曲率又は道路の勾配に基づき地物の認識の困難性を判断する。これにより、道路の曲率又は道路の勾配によって認識が困難になっている地物を把握できる。
なお、車速推定部8は、走行予定の日時、走行時の天候条件等に応じて、過去に走行したときの車速又は法定速度の一方を選択し、選択した速度を自車の車速として推定してもよい。これにより、車速に影響する条件に合わせて、地物の認識の困難性を判断できる。
上記の車速推定部8が本発明の車速推定手段に相当する。
《第3実施形態》
発明の他の実施形態に係る走行経路演算装置を説明する。本例では上述した第1実施形態に対して、認識判断部5の制御の一部が異なる。走行経路演算装置の構成は、第2実施形態に係る構成と同様である。第3実施形態において、第1実施形態及び第2実施形態の記載を援用する。
具体例を挙げつつ、走行経路演算装置の制御について説明する。図8は走行経路演算装置の制御フローを示すフローチャートである。
ステップS41〜ステップS51の制御フローは、第1実施形態のステップS1〜ステップS11の制御フローと同様である。
ステップS52にて、車速推定部8は、ステップS51で設定された回避箇所に向かって走行する際の加減速を演算する。
ここで、自車から交差点までの距離と、加減速との関係について、図9A及び図9Bを用いて説明する。図9A及び図9Bは、信号機付きの交差点のレイアウトを示す図であり、図9Aと図9Bでは自車の位置が異なる。なお、図9A及び図9Bに示す道路のレイアウトは、図6Aと同様である。
例えば、図9Aに示すように、自車が60[km/h]でカーブを走行している時に、信号機101、102が赤信号になり、0.15Gで減速しようとした場合には、自車が停止線で停止するために、約95[m]の制動距離が必要になる。そのため、自車が60[km/h]で走行している状態から0.15Gで減速して停止線で停車するためには、自車は、信号機101から制動距離(約95[m])分離れたカーブの位置で、信号機101を認識しなければならない。
一方、図9Bに示すように、自車が60[km/h]から40[km/h]まで減速できれば、自車が交差点の停止線で停止するための制動距離は、95[m]から42[m]まで短くすることができる。
図9Aの例で、必要認識距離が95[m]であったとすると、自車は、カーブの位置からは信号機101、102を正面に捉えることができない。そのため、認識度演算部6は、信号機101、102の認識度を低い値とする(図8のステップS47の制御フローに相当)。図9Aの例に示す認識度は閾値より小さくなり、図9Aに示す交差点の場所は回避箇所として設定される。
車速推定部8は、図9A、Bに示すような道路のレイアウトに基づき、自車がカーブを走行中に減速することを仮定し、回避箇所に向かう際の減速する速度を演算する。具体的には、車速推定部8は、60[km/h]から40[km/h]に減速すると、推定する。
ステップS53にて、距離測定部4は、減速毎の車速に基づき、必要認識距離を演算する。必要認識距離は、車速推定部8により推定された車速まで減速した状態で、自車から地物までの距離である。地物は、回避箇所に設定された場所に設置されたものである。これにより、距離測定部4は、自車の挙動に基づいて必要認識距離を演算している。自車の挙動は、図9Bの例では、自車が交差点の手前のカーブで減速することである。そして、認識度演算部6は、減速後の必要認識距離とレイアウトに基づいて、認識度を再度、演算する。
図9A及び図9Bの例では、図9Aの認識度は低い値となるが、図9Bに示すように、速度を落とすことによって、自車は認識しなければならない信号機101、102を認識することができるようになるため、認識度が高くなる。
ステップS54にて、認識判断部5は、再度演算された認識度と閾値とを比較する。そして、認識度が閾値以上である場合には、認識判断部5は、回避箇所の設定を解除することができると判断し、ステップS55に進む。そして、ステップ55にて、回避箇所設定部7は、回避箇所の設定を解除する。一方、認識度が閾値より低い場合には、認識判断部5は、回避箇所の設定を解除できないと判断し、回避箇所設定部7は、回避箇所の設定を解除しない。
ステップS56にて、走行経路演算部2は、回避箇所を回避した上で、車両の現在地から目標地点までの走行経路を演算する。そして、図8に示す制御フローが終了する。
このように本実施形態では、自車の走行予定の経路上において、通過しなければならない信号付き交差点が存在する場合に、自車が当該交差点に至る前に、加減速を行うことによって、当該交差点を通過可能な交差点とするように演算できる。その結果として、回避箇所の少ない走行経路を計算できる。
なお、自車の減速は、交差点の手前のカーブに限らず、例えば交差点で右折を行う場合や左折を行う場合にも、一時的に減速、もしくは、停止することが必要になる。そのため、このような自車の挙動に基づき、地物の認識度を再演算することで、当該地物を設置した場所を、回避場所から除外できる。その結果として、自動運転制御において、このような交差点を、右折、左折、又は、減速しながら通過することができる。
上記のように本実施形態では、自車の挙動に基づいて必要認識距離を演算する。これにより、典型的な自車の挙動(加減速、一定速での走行など)を考慮した上で必要認識距離を演算するので、より実際の走行シーンに即した条件下で、行動決定を行う際に必要となる距離を演算できる。
また本実施形態では、自車の加速又は減速に基づいて、地物の認識の困難性を判断している。これにより、加減速を行うことによって変化する認識度を演算した上で、回避箇所として設定するか否かを判断するので、通常の走行では回避箇所として設定されるような場所でも、加減速することが可能な場合には回避箇所から除外できる。そして、回避箇所から除外された場所を走行経路に含めることができる。
1…車両情報検出部
2…走行経路演算部
3…情報取得部
4…距離測定部
5…認識判断部
6…認識度演算部
7…回避箇所設定部
8…車速推定部

Claims (15)

  1. 自車が目的地に到着するまでの走行経路を演算する走行経路演算手段と、
    前記自車による地物の認識に影響する対象物の情報を対象物情報として取得する情報取得手段と、
    前記自車の行動決定の際に前記自車が前記地物の認識のために必要とする、前記自車から前記地物までの距離を必要認識距離として測定する距離測定手段と、
    前記対象物情報及び前記必要認識距離に基づき、前記地物の認識の困難性を判断する判断手段とを備え、
    前記走行経路演算手段は、前記判断手段により前記地物の認識が困難であると判断された箇所を回避した上で前記走行経路を演算する
    ことを特徴とする走行経路演算装置。
  2. 請求項1記載の走行経路演算装置において、
    前記情報取得手段は、前記対象物情報に含まれる道路形状の情報、及び、前記対象物情報に含まれる前記地物の位置情報を取得し、
    前記判断手段は、
    前記道路形状の情報及び前記地物の位置情報に基づいて道路のレイアウト上における前記地物の位置を特定し、前記位置及び前記必要認識距離に基づき前記地物の認識の困難性を判断する
    ことを特徴とする走行経路演算装置。
  3. 請求項1又は2記載の走行経路演算装置において、
    前記判断手段は、
    前記対象物情報及び前記必要認識距離に基づき、前記地物の認識しやすさの指標を認識度として演算し、
    前記認識度が所定の閾値より低い場合に前記地物の認識が困難であると判断する
    ことを特徴とする走行経路演算装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の走行経路演算装置において、
    前記自車の車速を推定する車速推定手段を備え、
    前記距離測定手段は、前記車速に基づいて前記必要認識距離を測定する
    ことを特徴とする走行経路演算装置。
  5. 請求項4記載の走行経路演算装置において、
    前記車速推定手段は、前記走行経路の法定速度を前記車速として推定する
    ことを特徴とする走行経路演算装置。
  6. 請求項4記載の走行経路演算装置において、
    前記車速推定手段は、前記走行経路上の所定の道路を過去に走行したときの前記車速に基づき、前記所定の道路を走行する際の前記車速を推定する
    ことを特徴とする走行経路演算装置。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の走行経路演算装置において、
    前記情報取得手段は、前記対象物情報に含まれる道路形状の情報、及び、前記対象物情報に含まれる前記地物の情報を取得し、
    前記判断手段は、前記自車の挙動が変化する原因となる前記道路形状をもつ地点又は前記自車の挙動が変化する原因となる前記地物をもつ地点を特定し、前記地点における前記困難性を判断する
    ことを特徴とする走行経路演算装置。
  8. 請求項7記載の走行経路演算装置において、
    前記判断手段は、前記自車の挙動と他車の挙動が干渉する地点を、前記困難性を判断するための前記地点として特定する
    ことを特徴とする走行経路演算装置。
  9. 請求項7に記載の走行経路演算装置において、
    前記判断手段は、交通ルールを表示した前記地物をもつ地点を、前記困難性を判断するための前記地点として特定する
    ことを特徴とする走行経路演算装置。
  10. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の走行経路演算装置において、
    前記距離測定手段は、前記自車の挙動に基づいて前記必要認識距離を測定する
    ことを特徴とする走行経路演算装置。
  11. 請求項1〜10のいずれか一項に記載の走行経路演算装置において、
    前記判断手段は、前記地物の周辺に位置する障害物に基づき前記地物の認識の困難性を判断する
    ことを特徴とする走行経路演算装置。
  12. 請求項1〜11のいずれか一項に記載の走行経路演算装置において、
    前記情報取得手段は、前記対象物情報に含まれる道路形状の情報を取得し、
    前記判断手段は、前記道路形状の情報により示される道路の曲率又は道路の勾配に基づき前記地物の認識の困難性を判断する
    ことを特徴とする走行経路演算装置。
  13. 請求項1〜12のいずれか一項に記載の走行経路演算装置において、
    前記地物を検出する地物検出手段をさらに備え、
    前記判断手段は、前記地物検出手段の検出範囲に基づいて前記地物の認識の困難性を判断する
    ことを特徴とする走行経路演算装置。
  14. 請求項1〜13のいずれか一項に記載の走行経路装置において、
    前記判断手段は、前記地物に向かう前記自車の加速又は減速に基づいて前記地物の認識の困難性を判断する
    ことを特徴とする走行経路演算装置。
  15. 自車が目的地に到着するまでの走行経路を演算する走行経路演算手段と、
    前記自車による地物の認識に影響する対象物の情報を対象物情報として取得する情報取得手段と、
    前記自車の行動決定の際に前記自車が前記地物の認識のために必要とする、前記自車から前記地物までの距離を必要認識距離として測定する距離測定手段と、
    前記対象物情報及び前記必要認識距離に基づき、前記地物の認識しやすさの指標を認識度として演算する認識度演算手段とを備え、
    前記認識度演算手段は、
    前記走行経路上の前記地物の各箇所で、複数の前記走行経路毎に前記認識度を演算し、
    前記走行経路演算手段は、
    前記複数の走行経路のうち、前記認識度の総和が最も高い走行経路、又は、所定値よりも高い前記認識度の数が最も多い走行経路を、前記自車の走行する前記走行経路として演算する
    ことを特徴とする走行経路演算装置。
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