JP7183520B2 - Route candidate setting system and route candidate setting method - Google Patents
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本発明は、経路候補設定システム及び経路候補設定方法に関する。 The present invention relates to a route candidate setting system and a route candidate setting method.
車両の経路候補(つまり、実際に車両を走行させる目標経路となり得る候補)の設定に用いられるアルゴリズムとして、ポテンシャル法、スプライン補間関数、Aスター(A*)、RRT、ステートラティス法等が知られている。また、このようなアルゴリズムを用いた運転支援システムも提案されている。 Potential method, spline interpolation function, A star (A*), RRT, state lattice method, etc. are known as algorithms used for setting vehicle route candidates (that is, candidates that can be the target route for actually driving the vehicle). ing. A driving support system using such an algorithm has also been proposed.
ステートラティス法では、走行路に多数のグリッド点が設定され、各グリッド点に対して経路候補が設定される。各経路候補は障害物回避等の観点から経路コストを評価され、当該評価の結果、適切と判断された1つの経路候補が目標経路として選択される。例えば、特許文献1には、グリッドマップ上に複数の経路候補を設定し、これらから移動コストに基づいて1つの経路候補を選択する運転支援システムが開示されている。
In the state lattice method, a large number of grid points are set on the road, and route candidates are set for each grid point. Each route candidate is evaluated for route cost from the viewpoint of obstacle avoidance and the like, and one route candidate judged appropriate as a result of the evaluation is selected as the target route. For example,
近年の運転支援システムでは、障害物回避の際であっても、乗員に与える不快感の軽減や、回避前後の車両の挙動を考慮して、目標経路を設定することが待望されている。このため、多様な経路候補の設定が必要とされている。 In recent driving support systems, even when avoiding obstacles, it is desired to set a target route in consideration of the reduction of discomfort given to the passenger and the behavior of the vehicle before and after the avoidance. Therefore, it is necessary to set various route candidates.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、多様な経路候補を設定することが可能な経路候補設定システム及び経路候補設定方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a route candidate setting system and a route candidate setting method capable of setting various route candidates.
上記課題を解決するために、本発明は、車両の経路候補を設定する経路候補設定システムであって、走行路に関する走行路情報を取得する走行路情報取得装置と、走行路情報に基づいて経路候補を設定するための演算を実行する演算装置と、を備え、走行路が延びる方向をx方向と定義し、走行路の幅方向をy方向と定義したとき、演算装置は、格子状に配列された複数のグリッド点を走行路上に設定し、演算実行時の車両の位置を始点とするとともに車両の進行方向前方のグリッド点を終点として延び、且つ、y座標がx座標を変数とする関数で表わされる曲線を規定し、当該曲線を経路候補として設定するように構成され、さらに、演算装置は、始点及び終点における車両の走行状態を示す境界条件を設定し、複数の境界条件を有する境界条件セットを設定し、複数の境界条件セットのそれぞれを満たす曲線を、経路候補として設定するように構成されている、ことを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a route candidate setting system for setting route candidates for a vehicle, comprising: a route information acquisition device for acquiring route information relating to a route; and an arithmetic device for executing arithmetic operations for setting candidates, wherein the arithmetic devices are arranged in a grid pattern when the direction in which the road extends is defined as the x direction and the width direction of the road is defined as the y direction. A function that sets a plurality of calculated grid points on the road, starts from the position of the vehicle at the time of execution of the calculation, extends from a grid point in front of the vehicle in the direction of travel as an end point, and has the y coordinate as a variable of the x coordinate. is configured to define a curve represented by and set the curve as a route candidate, and furthermore, the arithmetic device sets boundary conditions indicating the running state of the vehicle at the start point and the end point, and a boundary having a plurality of boundary conditions A condition set is set, and a curve satisfying each of a plurality of boundary condition sets is set as a route candidate.
この構成によれば、演算装置は、複数の境界条件セットのそれぞれを満たす曲線を、経路候補として設定する。すなわち、この構成によれば、複数の境界条件セットを設定するという簡易な方法により、複数の経路候補を設定することが可能になる。 According to this configuration, the computing device sets curves that satisfy each of the plurality of boundary condition sets as route candidates. That is, according to this configuration, it is possible to set a plurality of route candidates by a simple method of setting a plurality of boundary condition sets.
本発明において、好ましくは、曲線は、y座標がx座標を変数とするn次関数で表され、演算装置は、少なくともn+1個の境界条件を設定する。
ここで、nは正の整数である。n次関数の一般式は、n+1個の係数を用いて表される。係数は、0を含む場合もある。
上記構成によれば、演算装置は、少なくともn+1個の境界条件を適用することにより、各係数を定めるためのn+1個の関係式を得ることができる。この結果、始点から終点まで延びる曲線を具体的に規定することが可能になる。
In the present invention, preferably, the curve is represented by an nth-order function in which the y-coordinate is the x-coordinate, and the arithmetic unit sets at least n+1 boundary conditions.
where n is a positive integer. A general formula for an nth-order function is expressed using n+1 coefficients. The coefficient may also contain zero.
According to the above configuration, the arithmetic unit can obtain n+1 relational expressions for determining each coefficient by applying at least n+1 boundary conditions. As a result, it becomes possible to specifically define a curve extending from the start point to the end point.
本発明において、好ましくは、曲線は、y座標がx座標を変数とする5次関数で表される。
この構成によれば、5次関数をx座標で1回~3回微分することにより、車両のヨー角、ヨー角速度、及びヨー角加速度と相関がある関係式を得ることができる。当該関係式により、車両のヨー角、ヨー角速度、及びヨー角加速度を評価することが可能になる。この結果、ヨー方向における車両の挙動を考慮し、当該挙動が乗員に与える不快感を軽減する経路候補を設定することが可能になる。
In the present invention, the curve is preferably represented by a quintic function in which the y-coordinate is the x-coordinate.
According to this configuration, by differentiating the quintic function once to three times with respect to the x-coordinate, it is possible to obtain a relational expression that is correlated with the yaw angle, yaw angular velocity, and yaw angular acceleration of the vehicle. The relational expressions make it possible to evaluate the yaw angle, the yaw angular velocity and the yaw angular acceleration of the vehicle. As a result, considering the behavior of the vehicle in the yaw direction, it is possible to set a route candidate that reduces the discomfort that the behavior gives to the passenger.
本発明において、好ましくは、境界条件は、始点又は終点における車両のヨー角速度及びヨー角加速度をゼロとして含んでいる。
この構成によれば、始点における車両のヨー角速度及びヨー角加速度がゼロである場合、始点近傍における車両の直進性が高まる。このような境界条件を適用することにより設定した経路候補は、例えば、車両が始点近傍の先行車両を迅速に追い越すために、大きな加速が求められる場合等に有用である。
また、終点における車両のヨー角速度及びヨー角加速度がゼロである場合、終点近傍における車両の直進性が高まる。このような境界条件を適用することにより設定した経路候補は、例えば、車両を終点において安定的に停止させようとする場合等に有用である。
In the present invention, the boundary conditions preferably include the yaw angular velocity and yaw angular acceleration of the vehicle at the start or end point as zero.
According to this configuration, when the yaw angular velocity and yaw angular acceleration of the vehicle at the starting point are zero, the straightness of the vehicle increases near the starting point. A route candidate set by applying such a boundary condition is useful, for example, when a large acceleration is required in order for the vehicle to quickly overtake a preceding vehicle near the starting point.
Further, when the yaw angular velocity and yaw angular acceleration of the vehicle at the end point are zero, the straightness of the vehicle increases near the end point. Route candidates set by applying such boundary conditions are useful, for example, when attempting to stably stop a vehicle at an end point.
本発明において、好ましくは、境界条件は、始点のx座標及びy座標を含んでいる。
この構成によれば、演算装置による演算の負荷を軽減し、当該境界条件を満たす曲線を迅速に規定することが可能になる。
In the present invention, the boundary conditions preferably include the x-coordinate and y-coordinate of the starting point.
According to this configuration, it is possible to reduce the computational load of the computing device and quickly define the curve that satisfies the boundary condition.
上記課題を解決するために、本発明は、車両の経路候補を設定する経路候補設定方法であって、走行路に関する走行路情報を取得するステップと、走行路情報に基づいて経路候補を設定するための演算を実行するステップと、を有し、走行路が延びる方向をx方向と定義し、走行路の幅方向をy方向と定義したとき、演算において、走行路上に複数のグリッド点を設定するステップと、演算実行時の車両の位置を始点とするとともにグリッド点を終点として延び、且つ、y座標がx座標を変数とする関数で表わされる曲線を規定し、該曲線を経路候補として設定するステップと、を有し、さらに、始点及び終点における車両の状態を示す境界条件を設定するステップと、複数の境界条件を有する境界条件セットを設定するステップと、複数の境界条件セットのそれぞれを満たす曲線を、経路候補として設定するステップと、を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a route candidate setting method for setting route candidates for a vehicle, comprising steps of acquiring travel road information relating to a travel road, and setting the route candidates based on the travel road information. and setting a plurality of grid points on the road in the calculation, where the direction in which the road extends is defined as the x direction and the width direction of the road is defined as the y direction. defining a curve that extends from the position of the vehicle at the time of execution of the calculation as the starting point and the grid point as the ending point, and whose y coordinate is represented by a function with the x coordinate as a variable , and sets the curve as a route candidate. setting a boundary condition indicating the state of the vehicle at the start point and the end point; setting a boundary condition set having a plurality of boundary conditions ; and setting each of the plurality of boundary condition sets. and setting the satisfying curve as a route candidate.
本発明によれば、多様な経路候補を設定することが可能な経路候補設定システム及び経路候補設定方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the route candidate setting system and route candidate setting method which can set various route candidates can be provided.
以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の符号を付して、重複する説明は省略する。 Embodiments will be described below with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same components are denoted by the same reference numerals in each drawing, and overlapping descriptions are omitted.
まず、図1及び図2を参照しながら、本発明に係る経路候補設定システムの一例である運転支援システム100の概要について説明する。図1は、運転支援システム100の構成図である。図2は、経路候補RCの説明図である。
First, an overview of a
運転支援システム100は、車両1に搭載され、車両1を目標経路に沿って走行させる運転支援制御を提供する。図1に示されるように、運転支援システム100は、ECU(電子制御装置)10と、複数のセンサ類と、複数の制御システムと、を備えている。複数のセンサ類には、カメラ21、レーダ22や、車両1の挙動や乗員による運転操作を検出するための車速センサ23、加速度センサ24、ヨーレートセンサ25、操舵角センサ26、アクセルセンサ27、ブレーキセンサ28が含まれている。さらに、複数のセンサ類には、車両1の位置を検出するための測位システム29、ナビゲーションシステム30が含まれている。複数の制御システムには、エンジン制御システム31、ブレーキ制御システム32、ステアリング制御システム33が含まれている。
The
また、他のセンサ類として、車両1に対する周辺構造物の距離及び位置を測定する周辺ソナー、車両1の4箇所の角部における周辺構造物の接近を測定するコーナーレーダや、車両1の車室内を撮影するインナーカメラが含まれていてもよい。
In addition, as other sensors, a peripheral sonar for measuring the distance and position of peripheral structures with respect to the
ECU10は、本発明に係る演算装置の一例である。ECU10は、CPU、各種プログラムを記憶するメモリ、入出力装置等を備えたコンピュータにより構成される。ECU10は、複数のセンサ類から受け取った信号に基づいて種々の演算を実行し、エンジン制御システム31、ブレーキ制御システム32、ステアリング制御システム33に対して、それぞれエンジンシステム、ブレーキシステム、ステアリングシステムを適宜に作動させるための制御信号を送信する。
The
ECU10は、走行路情報に基づいて、走行路上の位置を特定するための演算を行う。走行路情報は、車両1が走行している走行路に関する情報であり、カメラ21、レーダ22、ナビゲーションシステム30等により取得される。走行路情報は、例えば、走行路の形状(直線、カーブ、カーブ曲率)、走行路幅、車線数、車線幅等に関する情報を含んでいる。
The ECU 10 performs calculations for specifying a position on the travel road based on the travel road information. The traveling road information is information about the traveling road on which the
図2は、車両1が走行路5上を走行している様子を示している。ECU10は、走行路情報に基づく演算により、車両1の進行方向前方に存在する走行路5上に、仮想の複数のグリッド点Gn(n=1,2,・・・N)を設定する。走行路5が延びる方向をx方向と定義し、走行路5の幅方向をy方向と定義した場合に、グリッド点Gnは、x方向及びy方向に沿って格子状に配列されている。
FIG. 2 shows the
ECU10がグリッド点Gnを設定する範囲は、走行路5に沿って、距離Lだけ車両1の前方に亘っている。距離Lは、演算実行時の車両1の速度に基づいて計算される。本実施形態では、距離Lは、演算実行時の速度(V)で所定の固定時間t(例えば、3秒)に走行すると予想される距離である(L=V×t)。しかしながら、距離Lは、所定の固定距離(例えば、100m)であってもよいし、速度(及び加速度)の関数であってもよい。また、グリッド点Gnが設定される範囲の幅Wは、走行路5の幅と略等しい値に設定される。このような複数のグリッド点Gnの設定により、走行路5上の位置を特定することが可能になる。
The range in which the
なお、図2に示される走行路5は直線区間であるため、グリッド点Gnは矩形状に配置されている。しかしながら、グリッド点Gnは走行路が延びる方向に沿って配置されるため、走行路がカーブ区間を含んでいる場合は、グリッド点Gnはカーブ区間の湾曲に沿って配置される。
Since the running
また、ECU10は、走行路情報と障害物情報に基づいて、経路候補RC(つまり、実際に車両1を走行させる目標経路となり得る候補)を設定するための演算を実行する。障害物情報は、車両1の進行方向の走行路5上の障害物(例えば、先行車両、駐車車両、歩行者、落下物等)の有無や、その移動方向、移動速度等に関する情報であり、カメラ21及びレーダ22により取得される。
Further, the
また、ECU10は、ステートラティス法を用いた経路探索により、複数の経路候補RCを設定する。ステートラティス法によれば、車両1の位置から、車両1の進行方向に存在するグリッド点Gnに向かって枝分かれするように、複数の経路候補RCが設定される。図2は、ECU10が設定する複数の経路候補RCの一部である経路候補RCa,RCb,RCcを示している。
Further, the
また、ECU10は、所定条件に基づいて、複数の経路候補RCの中から経路コストが最小である1つの経路候補RCを選択する。具体的には、まず、ECU10は、図2に示されるように、各経路候補RCに沿って複数のサンプリング点SPを設定するとともに、各サンプリング点SPにおける経路コストを計算する。次に、ECU10は、経路コストが最小である経路候補RCを選択し、目標経路として設定する。
Further, the
また、ECU10は、設定した目標経路に沿って車両1が走行するように、エンジン制御システム31、ブレーキ制御システム32、ステアリング制御システム33に対して制御信号を送信する。
The
カメラ21は、本発明に係る走行路情報取得装置の一例である。カメラ21は、車両1の周囲を撮影し、画像データを出力する。ECU10は、カメラ21から受信した画像データに基づいて、対象物(例えば、先行車両、駐車車両、歩行者、走行路、区画線(車線境界線、白線、黄線)、交通信号、交通標識、停止線、交差点、障害物等)を特定する。なお、ECU10は、交通インフラや車々間通信等により、外部から対象物の情報を取得してもよい。これにより、対象物の種類、相対位置、移動方向等が特定される。
The
レーダ22は、本発明に係る走行路情報取得装置の一例である。レーダ22は、対象物(特に、先行車両、駐車車両、歩行者、走行路5上の落下物等)の位置及び速度を測定する。レーダ22として、例えばミリ波レーダを用いることができる。レーダ22は、車両1の進行方向に電波を送信し、対象物により送信波が反射されて生じた反射波を受信する。そして、レーダ22は、送信波と受信波に基づいて、車両1と対象物との間の距離(例えば、車間距離)や、車両1に対する対象物の相対速度を測定する。なお、本実施形態において、レーダ22に代えて、レーザレーダや超音波センサ等を用いて対象物との距離や相対速度を測定してもよい。また、複数のセンサ類を用いて、位置及び速度測定装置を構成してもよい。
The radar 22 is an example of a travel road information acquisition device according to the present invention. The radar 22 measures the positions and velocities of objects (particularly preceding vehicles, parked vehicles, pedestrians, fallen objects on the
車速センサ23は、車両1の絶対速度を検出する。
加速度センサ24は、車両1の加速度(前後方向の縦加減速度、横方向の横加減速度)を検出する。
ヨーレートセンサ25は、車両1のヨーレートを検出する。
操舵角センサ26は、車両1のステアリングホイールの回転角度(操舵角)を検出する。ECU10は、車速センサ23が検出した絶対速度、及び、操舵角センサ26が検出した操舵角に基づいて所定の演算を実行することにより、車両1のヨー角(つまり、後述するx軸に対して車両1の前後方向が成す角度)を取得することができる。
アクセルセンサ27は、アクセルペダルの踏み込み量を検出する。
ブレーキセンサ28は、ブレーキペダルの踏み込み量を検出する。
A
The acceleration sensor 24 detects the acceleration of the vehicle 1 (vertical acceleration/deceleration in the longitudinal direction, lateral acceleration/deceleration in the lateral direction).
A
The
The
A
測位システム29は、GPSシステム及び/又はジャイロシステムであり、車両1の位置(現在車両位置情報)を検出する。
ナビゲーションシステム30は、内部に地図情報を格納しており、ECU10に地図情報を提供することができる。ECU10は、地図情報及び現在車両位置情報に基づいて、車両1の周囲(特に、進行方向)に存在する道路、交差点、交通信号、建造物等を特定する。地図情報は、ECU10内に格納されていてもよい。
The positioning system 29 is a GPS system and/or a gyro system, and detects the position of the vehicle 1 (current vehicle position information).
The
エンジン制御システム31は、車両1のエンジンを制御する。ECU10は、車両1を加速又は減速させる必要がある場合に、エンジン制御システム31に対して、エンジン出力を変更するために制御信号を送信する。
The
ブレーキ制御システム32は、車両1のブレーキ装置を制御する。ECU10は、車両1を減速させる必要がある場合に、ブレーキ制御システム32に対して、制動力を発生させるために制御信号を送信する。
The
ステアリング制御システム33は、車両1のステアリング装置を制御する。ECU10は、車両1の進行方向を変更する必要がある場合に、ステアリング制御システム33に対して、操舵方向を変更するために制御信号を送信する。
The
次に、図2~図4を参照しながら、経路候補RCを設定するための演算について説明する。図3及び図4は、経路候補RCの説明図である。 Next, calculations for setting route candidates RC will be described with reference to FIGS. 2 to 4. FIG. 3 and 4 are explanatory diagrams of route candidates RC.
図2~図4に示されるように、経路候補RCは、始点Psから終点Peまで延びている。始点Psは、演算実行時の車両1の位置である。始点Psの座標は(xs,ys)で表される。図2~図4に示される例では、車両1はxy座標の原点に位置しているため、始点Psの座標は(0,0)である。終点Peは、複数のグリッド点Gnから選択された1つのグリッド点Gnであり、その座標は(xe,ye)で表される。
As shown in FIGS. 2-4, the route candidate RC extends from the start point P s to the end point P e . The starting point P s is the position of the
ECU10は、経路候補RCとして設定する曲線として、式f1で示されるように、y座標がx座標を変数とする5次関数を暫定的に規定する。式f1は、本発明に係るn次関数の一例である。また、式f1に基づいてxy座標に描画される曲線は、本発明に係る曲線の一例である。
a~fは未知の係数である。始点Psから終点Peまで延びる曲線を具体的に規定するためには、少なくとも6つの関係式を解いて、係数a~fを定める必要がある。そこで、ECU10は、式f1をxで1回~3回微分した式f2~f4を用意する。
始点Psの座標(xs,ys)と、終点Peの座標(xe,ye)は、それぞれ式f1の関係を満たす。したがって、ECU10は、関係式f5,f6を得ることができる。
また、以下の説明では、図3に示されるように、車両1の前後方向に沿って延びる直線1Lがx軸に対して成す角度を「ヨー角」という。さらに、始点Psにおけるヨー角をHsし、終点Peにおけるヨー角をHeとする。ヨー角Hs,Heの単位は、いずれもラジアンである。
Further, in the following description, as shown in FIG. 3, the angle formed by a
始点Psのx座標(xs)と、始点Psにおけるヨー角Hsの正接は、式f2の関係を満たす。また、終点Peのx座標(xe)と、終点Peにおけるヨー角Heの正接も、式f2の関係を満たす。したがって、ECU10は、関係式f7,f8を得ることができる。
式f3は、xに対するy’の変化率を示すものであるから、ヨー角速度と相関がある。これより、始点Psのx座標(xs)と、始点Psにおけるヨー角速度Ksは、概ね式f3の関係を満たす。また、終点Peのx座標(xe)と、終点Peにおけるヨー角速度Keも、概ね式f3の関係を満たす。したがって、ECU10は、関係式f9,f10を得ることができる。
また、式f4は、xに対するy’’の変化率を示すものであるから、ヨー角加速度と相関がある。これより、始点Psのx座標(xs)と、始点Psにおけるヨー角加速度Ks’は、概ね式f4の関係を満たす。また、終点Peのx座標(xe)と、ヨー角加速度Ke’も、概ね式f4の関係を満たす。したがって、ECU10は、関係式f11,f12を得ることができる。
ECU10は、始点Ps及び終点Peのそれぞれにおける車両1の状態(つまり、座標、ヨー角、ヨー角速度、ヨー角加速度)を示す複数の境界条件を適宜設定する。ECU10は、当該境界条件を適用して、8つの関係式f5~f12のうち少なくとも6つの関係式を解くことにより、係数a~fを定める。これにより、ECU10は、始点Psから終点Peまで延び、経路候補RCとして設定される曲線を、具体的に規定することができる。
The
図4は、車両1(図2及び図3等参照)がx方向に100m移動する間にy方向に4m移動する場合において、第1境界条件セット、第2境界条件セット、第3境界条件セットのそれぞれを適用することにより設定される経路候補RC1,RC2,RC3を示している。xy座標は、演算実行時の車両1の位置である始点Psが、原点に位置するように設定されている。
FIG. 4 shows the first boundary condition set, the second boundary condition set, and the third boundary condition set when the vehicle 1 (see FIGS. 2 and 3) moves 4 m in the y direction while moving 100 m in the x direction. route candidates RC 1 , RC 2 , and RC 3 set by applying each of . The xy coordinates are set so that the starting point Ps , which is the position of the
<第1境界条件セット>
第1境界条件セットは、
[境界条件1-1]始点Psの座標
[境界条件1-2]終点Peの座標
[境界条件1-3]始点Psにおけるヨー角Hs
[境界条件1-4]終点Peにおけるヨー角He
[境界条件1-5]始点Psにおけるヨー角速度Ks
[境界条件1-6]終点Peにおけるヨー角速度Ke
の6つの境界条件を有している。
<First boundary condition set>
The first boundary condition set is
[Boundary condition 1-1] Coordinates of start point P s [Boundary condition 1-2] Coordinates of end point P e [Boundary condition 1-3] Yaw angle H s at start point P s
[Boundary condition 1-4] Yaw angle H e at end point P e
[Boundary condition 1-5] Yaw angular velocity K s at starting point P s
[Boundary condition 1-6] Yaw angular velocity K e at end point P e
has six boundary conditions of
[境界条件1-1]及び[境界条件1-2]について
ECU10は、始点Psの座標(0,0)と、終点Peの座標(100,4)と、を式f1に代入する。これにより、ECU10は、始点Psと終点Peのそれぞれにおいて式f5,f6のように成立する2つの関係式を得ることができる。
[Boundary Condition 1-1] and [Boundary Condition 1-2] The
[境界条件1-3]及び[境界条件1-4]について
また、ECU10は、始点Psのx座標(0)及び始点Psにおけるヨー角Hsの正接と、終点Peのx座標(100)及び終点Peにおけるヨー角Heの正接と、を式f2に代入する。これにより、ECU10は、始点Psと終点Peのそれぞれにおいて式f7,f8のように成立する2つの関係式を得ることができる。
Regarding [Boundary Condition 1-3] and [Boundary Condition 1-4] Further, the
[境界条件1-5]及び[境界条件1-6]について
また、ECU10は、始点Psのx座標(0)及び始点Psにおけるヨー角速度Ksと、終点Peのx座標(100)及び終点Peにおけるヨー角速度Keと、を式f3に代入する。これにより、ECU10は、始点Psと終点Peのそれぞれにおいて式f9,f10のように成立する2つの関係式を得ることができる。
[Boundary Condition 1-5] and [Boundary Condition 1-6] Further, the
このように、ECU10は、第1境界条件セットを適用することにより合計6つの関係式を得ることができる。ECU10は、これら6つの関係式を解くことにより、係数a~fを定める。これにより、終点Peから終点Peまで延び、経路候補RC1として設定される曲線を、具体的に規定することができる。図4に示される経路候補RC1は、始点Psにおけるヨー角Hs及びヨー角速度Ksと、終点Peにおけるヨー角He及びヨー角速度Keと、をいずれもゼロとした場合に設定されるものである。
Thus, the
ECU10が第1境界条件セットを適用して設定した経路候補RC1は、後述する経路候補RC2,RC3と比較して、車両1に発生する横加速度の最大値が小さい経路となっている。このため、経路候補RC1は、横加速度が乗員に与える不快感を軽減する場合等に有用である。
The route candidate RC 1 set by the
<第2境界条件セット>
第2境界条件セットは、
[境界条件2-1]始点Psの座標
[境界条件2-2]終点Peの座標
[境界条件2-3]始点Psにおけるヨー角Hs
[境界条件2-4]終点Peにおけるヨー角He
[境界条件2-5]始点Psにおけるヨー角速度Ks
[境界条件2-6]始点Psにおけるヨー角加速度Ks’
の6つの境界条件を有している。
<Second boundary condition set>
The second set of boundary conditions is
[Boundary condition 2-1] Coordinates of start point P s [Boundary condition 2-2] Coordinates of end point P e [Boundary condition 2-3] Yaw angle H s at start point P s
[Boundary condition 2-4] Yaw angle H e at end point P e
[Boundary condition 2-5] Yaw angular velocity K s at start point P s
[Boundary condition 2-6] Yaw angular acceleration K s ' at starting point P s
has six boundary conditions of
[境界条件2-1]~[境界条件2-5]について
第2境界条件セットの[境界条件2-1]~[境界条件2-5]は、第1境界条件セットの[境界条件1-1]~[境界条件1-5]とそれぞれ等しい。このため、ECU10は、第2境界条件セットを適用した場合においても、第1境界条件セットを適用した場合と同様の5つの関係式を得ることができる。
About [Boundary condition 2-1] to [Boundary condition 2-5] [Boundary condition 2-1] to [Boundary condition 2-5] of the second boundary condition set correspond to [Boundary condition 1- 1] to [boundary conditions 1-5], respectively. Therefore, even when the second boundary condition set is applied, the
[境界条件2-6]について
第2境界条件セットでは、第1境界条件セットの[境界条件1-6]に代えて、[境界条件2-6]が設定されている。ECU10は、始点Psのx座標(0)及び始点Psにおけるヨー角加速度Ks’を式f4に代入する。これより、ECU10は、始点Psにおいて式f11のように成立する1つの関係式を得ることができる。
[Boundary condition 2-6] In the second boundary condition set, [boundary condition 2-6] is set instead of [boundary condition 1-6] of the first boundary condition set. The
このように、ECU10は、第2境界条件セットを適用することにより合計6つの関係式を得ることができる。ECU10は、これら6つの関係式を解くことにより、係数a~fを定める。これにより、ECU10は、終点Peから終点Peまで延び、経路候補RC2として設定される曲線を、具体的に規定することができる。図4に示される経路候補RC2は、始点Psにおけるヨー角Hs、ヨー角速度Ks、及びヨー角加速度Ks’と、終点Peにおけるヨー角Heと、をいずれもゼロとした場合に設定されるものである。
Thus, the
図4から明らかなように、第2境界条件セットを適用して設定した経路候補RC2は、経路候補RC1,RC3と比較して、始点Ps近傍における車両1の直進性が高い経路となっている。この差異は、[境界条件2-6]において、始点Psにおけるヨー角加速度Ks’をゼロとしたことに起因している。経路候補RC2は、例えば、車両1が始点Ps近傍の先行車両を迅速に追い越すために、始点Ps近傍において大きな加速が求められる場合等に有用である。
As is clear from FIG. 4, the route candidate RC 2 set by applying the second set of boundary conditions has a higher straightness of the
<第3境界条件セット>
第3境界条件セットは、
[境界条件3-1]始点Psの座標
[境界条件3-2]終点Peの座標
[境界条件3-3]始点Psにおけるヨー角Hs
[境界条件3-4]終点Peにおけるヨー角He
[境界条件3-5]終点Peにおけるヨー角速度Ke
[境界条件3-6]終点Peにおけるヨー角加速度Ke’
の6つの境界条件を有している。
<Third boundary condition set>
The third boundary condition set is
[Boundary condition 3-1] Coordinates of start point P s [Boundary condition 3-2] Coordinates of end point P e [Boundary condition 3-3] Yaw angle H s at start point P s
[Boundary condition 3-4] Yaw angle H e at end point P e
[Boundary condition 3-5] Yaw angular velocity K e at end point P e
[Boundary condition 3-6] Yaw angular acceleration K e ' at end point P e
has six boundary conditions of
[境界条件3-1]~[境界条件3-5]について
第3境界条件セットの[境界条件3-1]~[境界条件3-5]は、第1境界条件セットの[境界条件1-1]~[境界条件1-4],[境界条件1-6]とそれぞれ等しい。このため、ECU10は、第3境界条件セットを適用した場合においても、第1境界条件セットを適用した場合と同様の5つの関係式を得ることができる。
About [Boundary condition 3-1] to [Boundary condition 3-5] [Boundary condition 3-1] to [Boundary condition 3-5] of the third boundary condition set correspond to [Boundary condition 1- 1] to [boundary conditions 1-4] and [boundary conditions 1-6]. Therefore, even when the third boundary condition set is applied, the
[境界条件3-6]について
第3境界条件セットでは、第1境界条件セットの[境界条件1-5]に代えて、[境界条件3-6]が設定されている。ECU10は、終点Peのx座標(100)と、終点Peにおけるヨー角加速度Ke’と、を式f4に代入する。これより、ECU10は、終点Peにおいて式f12のように成立する1つの関係式を得ることができる。
[Boundary condition 3-6] In the third boundary condition set, [boundary condition 3-6] is set instead of [boundary condition 1-5] of the first boundary condition set. The
このように、ECU10は、第3境界条件セットを適用することにより合計6つの関係式を得ることができる。ECU10は、これら6つの関係式を解くことにより、係数a~fを定める。これにより、ECU10は、終点Peから終点Peまで延び、経路候補RC3として設定される曲線を、具体的に規定することができる。図4に示される経路候補RC3は、始点Psにおけるヨー角Hsと、終点Peにおけるヨー角He,ヨー角速度Ke,及びヨー角加速度Ke’をいずれもゼロとした場合に設定されるものである。
Thus, the
図4から明らかなように、第3境界条件セットを適用して設定した経路候補RC3は、経路候補RC1,RC2と比較して、終点Pe近傍における車両1の直進性が高い経路となっている。この差異は、[境界条件3-6]において、終点Peにおけるヨー角加速度Ke’をゼロとしたことに起因している。経路候補RC3は、例えば、車両1を終点Pe近傍に安定的に停止させようとする場合等に有用である。
As is clear from FIG. 4, the route candidate RC 3 set by applying the third boundary condition set has a higher straightness of the
次に、図5を参照して、ECU10が運転支援制御を提供する際に実行する演算について説明する。図5は、ECU10が実行する演算を示すフローチャートである。ECU10は、図5に示される演算を繰返し実行する(例えば、0.05~0.2秒毎)。
Next, calculations executed by the
まず、ステップS1で、ECU10は、カメラ21、レーダ22、及びナビゲーションシステム30から走行路情報を取得する。
First, in step S<b>1 , the
次に、ステップS2で、ECU10は、走行路情報に基づいて、走行路5の形状(例えば、走行路5が延びる方向、走行路5の幅等)を特定するとともに、走行路5上に複数のグリッド点Gn(n=1,2,・・・N)を設定する。ECU10は、例えば、x方向に10m毎、y方向に0.875m毎にグリッド点Gnを設定する。
Next, in step S2, the
次に、ステップS3で、ECU10は、カメラ21及びレーダ22から障害物情報を取得する。すなわち、ECU10は、車両1の進行方向の走行路5上の障害物の有無や、障害物の移動方向、移動速度等に関する情報を取得する。
Next, in step S<b>3 , the
ステップS4は、経路候補RCの設定(ステップS4a~S4c)と、サンプリング点SPの設定(ステップS4d)と、各経路候補RCの経路コストの計算(ステップS4e)と、を含んでいる。 Step S4 includes setting route candidates RC (steps S4a to S4c), setting sampling points SP (step S4d), and calculating the route cost of each route candidate RC (step S4e).
ステップS4a~S4cで、ECU10は、グリッド点Gnを終点Peとして、上述したように第1境界条件セット、第2境界条件セット、及び第3境界条件セットのそれぞれを適用することにより、3つの経路候補RCを設定する。
In steps S4a to S4c, the
次に、ステップS4dで、ECU10は、複数のサンプリング点SP(図2参照)を設定する。サンプリング点SPは、ステップS4a~S4cにより設定された各経路候補RCに沿って、x方向に等間隔(例えば、0.2m毎)に設定される。
Next, in step S4d, the
次に、ステップS4eで、ECU10は、各経路候補RCの各サンプリング点SPにおける経路コストを計算する。経路コストには、速度、加速度、横加速度、経路変化率、障害物等に関するコストが含まれる。これらのコストは適宜設定することができる。概略的には、経路コストは、移動コストと安全コストを含む。例えば、直線経路を走行する場合は、移動距離が短いため移動コストが小さくなるが、障害物等を回避する経路を走行する場合は、移動距離が長くなるため移動コストが大きくなる。また、横加速度が大きくなるほど移動コストは増大する。
Next, in step S4e, the
ECU10は、各経路候補RCの各サンプリング点SPに対して計算した経路コストのうち、最も大きな経路コストを、当該経路候補RCの経路コストとして、不図示のメモリに格納する。
The
ECU10は、このようなステップS4の演算を、全てのグリッド点Gn(n=1,2,・・・N)を終点Peとして実行する。すなわち、ステップS4において設定される経路候補RCの総数は3Nとなる。また、ECU10は、3N本の経路候補RCのそれぞれに関してサンプリング点SPを設定し、経路コストを計算する。
The
次に、ステップS5で、ECU10は、目標経路を設定する。具体的には、ECU10は、経路コストが最小の経路候補RCを選択し、当該経路候補RCを目標経路に設定する。
Next, in step S5, the
次に、ステップS6で、ECU10は、目標経路に沿って車両1が走行するように、エンジン制御システム31、ブレーキ制御システム32、及びステアリング制御システム33に対して制御信号を送信する。
Next, in step S6, the
次に、本実施形態の運転支援システム100の作用について説明する。
Next, the operation of the driving
この構成によれば、演算装置であるECU10は、第1境界条件セット、第2境界条件セット、及び第3境界条件セットのそれぞれを満たす曲線を、経路候補RC1,RC2,RC3として設定する。すなわち、この構成によれば、複数の境界条件セットを設定するという簡易な方法により、複数の経路候補RCを設定することが可能になる。
According to this configuration, the
また、曲線は、y座標がx座標を変数とする5次関数で表され、ECU10は、少なくとも6つの境界条件を設定する。
この構成によれば、少なくとも6つの境界条件を用いることにより、各係数a~fを定めるための6つの関係式を得ることができる。この結果、始点Psから終点Peまで延びる曲線を具体的に規定することが可能になる。
Also, the curve is represented by a quintic function in which the y-coordinate has the x-coordinate as a variable, and the
According to this configuration, six relational expressions for determining the coefficients a to f can be obtained by using at least six boundary conditions. As a result, it becomes possible to specifically define a curve extending from the start point Ps to the end point Pe .
また、曲線は、y座標がx座標を変数とする5次関数で表される。
この構成によれば、5次関数をx座標で1回~3回微分することにより、車両1のヨー角、ヨー角速度、及びヨー角加速度と相関がある関係式を得ることができる。当該関係式により、車両1のヨー角、ヨー角速度、及びヨー角加速度を評価することが可能になる。この結果、ヨー方向における車両1の挙動を考慮し、当該挙動が乗員に与える不快感を軽減する経路候補を設定することが可能になる。
Also, the curve is represented by a quintic function in which the y-coordinate has the x-coordinate as a variable.
According to this configuration, by differentiating the quintic function once to three times with respect to the x-coordinate, it is possible to obtain a relational expression that correlates with the yaw angle, yaw angular velocity, and yaw angular acceleration of the
格子状に配列された複数のグリッド点を走行路上に設定するステートラティス法では、Aスター法等の他の手法と比べて、設定される経路候補の数が膨大となる。このため、ステートラティス法を用いる運転支援システム100によれば、膨大な数の経路候補から、車両1のヨー角、ヨー角速度、及びヨー角加速度まで考慮して、より適切な経路候補を設定することが可能になる。
In the state lattice method, in which a plurality of grid points arranged in a lattice pattern are set on the road, the number of route candidates to be set is enormous compared to other methods such as the A-star method. Therefore, according to the driving
また、境界条件は、始点Ps、終点Peにおける車両1のヨー角速度Ks,Ke、ヨー角加速度Ks’,Ke’をゼロとして含んでいる。
この構成によれば、始点Psにおける車両1のヨー角速度Ks及びヨー角加速度Ks’がゼロである場合、始点Ps近傍における車両1の直進性が高まる。このような境界条件を適用することにより設定した経路候補RCは、例えば、車両1が始点Ps近傍の先行車両を迅速に追い越すために、大きな加速が求められる場合等に有用である。
また、終点Peにおける車両1のヨー角速度Ke及びヨー角加速度Ke’がゼロである場合は、終点Pe近傍における車両1の直進性が高まる。このような境界条件を適用することにより設定した経路候補RCは、例えば、車両1を終点Peにおいて安定的に停止させようとする場合等に有用である。
The boundary conditions also include the yaw angular velocities K s and K e and the yaw angular accelerations K s ' and K e ' of the
According to this configuration, when the yaw angular velocity K s and the yaw angular acceleration K s ′ of the
Further, when the yaw angular velocity K e and the yaw angular acceleration K e ′ of the
また、境界条件は、始点Psのx座標及びy座標を含んでいる。
この構成によれば、ECU10による演算の負荷を軽減し、当該境界条件を満たす曲線を迅速に規定することが可能になる。
The boundary conditions also include the x- and y-coordinates of the starting point Ps .
According to this configuration, it is possible to reduce the computational load of the
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the invention is not limited to these specific examples. In other words, the scope of the present invention includes any design modifications made by those skilled in the art to these specific examples as long as they have the features of the present invention.
上記実施形態では、ECU10は、全てのグリッド点Gn(n=1,2,・・・N)を終点Peとして、経路候補RCの設定、及び経路コストの計算を実行している。しかしながら、本発明はこの形態に限定されない。例えば、終点Peとするグリッド点Gnを、取得された障害物情報に基づいて適宜間引いて、演算負荷をさらに軽減してもよい。
In the above-described embodiment, the
1 車両
10 ECU(演算装置)
21 カメラ(走行路情報取得装置)
22 レーダ(走行路情報取得装置)
30 ナビゲーションシステム(走行路情報取得装置)
100 運転支援システム(経路候補設定システム)
Gn グリッド点
RC 経路候補
1
21 camera (runway information acquisition device)
22 radar (running road information acquisition device)
30 navigation system (running route information acquisition device)
100 driving support system (route candidate setting system)
G n grid point RC route candidate
Claims (6)
走行路に関する走行路情報を取得する走行路情報取得装置と、
前記走行路情報に基づいて前記経路候補を設定するための演算を実行する演算装置と、を備え、
走行路が延びる方向をx方向と定義し、走行路の幅方向をy方向と定義したとき、
前記演算装置は、
格子状に配列された複数のグリッド点を走行路上に設定し、
演算実行時の車両の位置を始点とするとともに車両の進行方向前方の前記グリッド点を終点として延び、且つ、y座標がx座標を変数とする関数で表わされる曲線を規定し、該曲線を前記経路候補として設定するように構成され、
さらに、前記演算装置は、
前記始点及び前記終点における車両の走行状態を示す境界条件を設定し、
複数の前記境界条件を有する境界条件セットを設定し、
複数の前記境界条件セットのそれぞれを満たす前記曲線を、前記経路候補として設定するように構成されている、
ことを特徴とする経路候補設定システム。 A route candidate setting system for setting route candidates for a vehicle,
a traveling road information acquisition device that acquires traveling road information about the traveling road;
a computation device that performs computation for setting the route candidate based on the travel road information;
When the direction in which the travel path extends is defined as the x direction and the width direction of the travel path is defined as the y direction,
The computing device is
Set multiple grid points arranged in a grid pattern on the road,
A curve extending from the position of the vehicle at the time of execution of the calculation as a starting point and extending from the grid point in front of the traveling direction of the vehicle as an ending point, and having the y coordinate expressed by a function with the x coordinate as a variable, is defined as the curve. Configured to set as a route candidate,
Furthermore, the computing device
setting boundary conditions indicating the running state of the vehicle at the start point and the end point;
setting a boundary condition set having a plurality of said boundary conditions;
configured to set the curve that satisfies each of the plurality of boundary condition sets as the route candidate,
A route candidate setting system characterized by:
前記演算装置は、少なくともn+1個の前記境界条件を設定する、請求項1に記載の経路候補設定システム。 The curve is represented by an nth-order function in which the y-coordinate is the x-coordinate as a variable,
2. The route candidate setting system according to claim 1, wherein said arithmetic unit sets at least n+1 said boundary conditions.
走行路に関する走行路情報を取得するステップと、
前記走行路情報に基づいて前記経路候補を設定するための演算を実行するステップと、を有し、
走行路が延びる方向をx方向と定義し、走行路の幅方向をy方向と定義したとき、
前記演算において、
走行路上に複数のグリッド点を設定するステップと、
演算実行時の車両の位置を始点とするとともに前記グリッド点を終点として延び、且つ、y座標がx座標を変数とする関数で表わされる曲線を規定し、該曲線を前記経路候補として設定するステップと、を有し、
さらに、
前記始点及び前記終点における車両の状態を示す境界条件を設定するステップと、
複数の前記境界条件を有する境界条件セットを設定するステップと、
複数の前記境界条件セットのそれぞれを満たす前記曲線を、前記経路候補として設定するステップと、
を有することを特徴とする経路候補設定方法。 A route candidate setting method for setting a route candidate for a vehicle,
obtaining travel path information about the travel path;
and executing an operation for setting the route candidate based on the travel road information;
When the direction in which the travel path extends is defined as the x direction and the width direction of the travel path is defined as the y direction,
In the above calculation,
setting a plurality of grid points on the track;
A step of defining a curve whose starting point is the position of the vehicle at the time of execution of the calculation, whose starting point is the position of the vehicle, whose ending point is the grid point, whose y coordinate is expressed by a function whose x coordinate is the variable, and which is set as the route candidate. and
moreover,
setting boundary conditions that indicate the state of the vehicle at the start point and the end point;
setting a boundary condition set having a plurality of said boundary conditions;
setting the curve that satisfies each of the plurality of boundary condition sets as the route candidate;
A route candidate setting method characterized by comprising :
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