JP7187521B2 - 車両制御装置および車両制御システム - Google Patents
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Description
う。また、運転支援装置は、走行予定道路の曲率を測定し、該曲率の変化が小さく、正確な進路予測が可能な場合には、衝突危険性の判定感度を高くして運転支援が開始され易くし(S120)、該曲率の変化が大きく、正確な進路予測が困難な場合には、衝突危険性の判定感度を低くして運転支援が開始され難くする(S115)。」と記載されている。
図2は本実施例の車両制御システムおよび車両制御装置を有する車両システムの概要である。1は自動車など内部に車両制御システムを有する車両システム、2は例えば車載ネットワーク(CAN:Controller Area Network、CANFD:CAN with Flexible Data-rate、Ethernet(登録商標)、等)とコントローラ(ECU:Electronic Control Unit等)により構成される車両制御システム、3は、車両システム1の外部と無線通信(例えば携帯電話の通信、無線LAN、WAN、C2X(Car to X:車両対車両または車両対インフラ通信)等のプロトコルを使用した通信、またはGPS:Global Positioning Systemを用いた通信)を行い、外界(インフラ、他車、地図)の情報または自車に関する情報を取得・送信などの無線通信を実施、または診断端子(OBD)やEthernet端子、外部記録媒体(例えばUSBメモリ、SDカード、等)端子などを有し、車両制御システム2と通信を実施する通信装置である。4は、例えば2と異なる、または、同一のプロトコルを用いたネットワークにより構成される車両制御システム、5は、車両制御システム2の制御に従い、車両運動を制御する機械および電気装置(例えばエンジン、トランスミッション、ホイール、ブレーキ、操舵装置等)の駆動を行うアクチュエータ等の駆動装置、6は、外界から入力される情報を取得し、後述する外界認識情報を生成するための情報を出力する、カメラ、レーダ、LIDAR、超音波センサなどの外界センサ、および、車両システム1の状態(運動状態、位置情報、加速度、車輪速度等)を認識する力学系センサにより構成される認識装置である。7は、ネットワークシステムに有線または無線で接続され、ネットワークシステムから送出されるデータを受信し、メッセージ情報(例えば映像、音)など必要な情報を表示または出力する、液晶ディスプレイ、警告灯、スピーカなどの出力装置、8は、ユーザが車両制御システム2に対して、操作の意図や指示を入力する入力信号を生成するための、例えばステアリング、ペダル、ボタン、レバー、タッチパネル、等の入力装置である。そして、9は、車両システム1が外界に対して、車両の状態等を通知するための、ランプ、LED、スピーカ等の通知装置、を示している。
車両制御システムの機能構成例について図6に示す。601は車両制御システム全体を示している。602は複数の認識装置6および通信装置3から出力される外界認識情報を統合し、後述する外界認識マップを作成する統合認識部、603は統合認識部602により生成された外界認識マップおよびユーザ入力部604から入力されたユーザ入力により、自動運転制御情報(軌道等)の生成および出力、出力管理部605への出力指示、および通知管理部606への通知指示を行う自動運転制御部、604は入力装置8からの入力に従い、ユーザの指示情報を生成するユーザ入力部、605は自動運転制御部603および異常検出部609および相対情報制御部608の出力に応じ出力装置7への出力指示を行う出力管理部、606は自動運転制御部603および異常検出部609および相対情報制御部608の出力に応じ通知装置9への通知指示を行う通知管理部、607は認識装置6から出力される情報および統合認識部602から入力される情報を基に、後述する相対情報を作成する相対情報認識部、608は相対情報認識部607で作成される相対情報および認識装置6から出力される情報から運動制御情報を作成する相対情報制御部、609は相対情報認識部607で作成される相対情報と自動運転制御603から出力される自動運転制御情報、および統合認識部602の出力結果から異常を検出する異常検出部、610は異常検出部609の異常検出結果を基に、運動制御部611に対する出力を自動運転制御部603からの入力または相対情報制御部608からの入力に切替える切替部、611は切替部610からの軌道情報または運動制御情報、認識装置6から取得する車両システム1の状態、および駆動装置5からの応答、に従い複数の駆動装置5に対して制御を行う運動制御部、を示している。
認識装置6の種類は前記車両制御システムの構成で述べた通りであり、それぞれの認識装置の種類に応じた動作原理により、後述する外界認識情報を取得する。例えば、認識装置6が有するセンサを用いて外界の測定を行い、測定値に対して特定のアルゴリズム(例えば、取得した画像に対する画像認識アルゴリズム)を適用し、外界認識情報を取得する。
外界認識情報とは、認識装置6により観測されたオブジェクトまたは通信装置3により受信したオブジェクトを表現する情報となる。外界認識情報の例として、オブジェクト種別(静止オブジェクト(壁、白線、信号、分離帯、木、等)、動的オブジェクト(歩行者、車、二輪車、自転車等)、走行(領域侵入)可能か否か、その他属性情報)、オブジェクトの相対位置情報(方向・距離)、オブジェクトおよび自己の絶対位置情報(座標等)、オブジェクトの速度、向き(移動方向、顔の向き)、加速度、存在確率(確からしさ)、地図情報、道路交通状況、外界認識情報を測定した時間、測定を実施した認識装置のID、等が挙げられる。
統合認識部602は、複数の認識装置が出力する外界認識情報を統合した統合認識情報(例:外界認識マップ)を作成する。外界認識マップの例を図9に示す。ここでは直交する座標系(グリッド)(図9(a))に対し、それぞれの領域についてオブジェクト情報を配置した例について図9(b)に示す。オブジェクト情報は、例えば上記外界認識情報の例から位置情報を除いた内容であり、それぞれのグリッドに配置される。
外界認識マップは、現在認識された外界認識情報を用いるのみではなく、過去の外界認識情報から予測(行動予測)して作成することも可能である。例えば一定時間経過後に、静止オブジェクトであれば同じ位置(車両との相対位置では無く、路面上の同位置)に存在している可能性が高く、また動的オブジェクトであれば直前の位置、速度、加速度等から、一定時間後の位置を予測することが可能となる。このように予測した外界認識情報を用いることにより、現在認識不可能な位置の情報についての予測を行うことが可能である。
外界認識マップに基づく自動運転制御情報の生成方法について、自動運転制御情報の一例である軌道を用いた例について説明する。軌道は、車両システムが安全に走行可能(例:他の障害物に衝突する可能性が低い)である安全性制約、車両システムが実現可能な加速度・減速度、ヨーレート、などの運動制約、を満たすように生成する。
運動制御部611は、切替部610が出力した自動運転制御情報または運動制御情報を実現するように駆動装置5の制御を行う。
相対情報とは、前記外界認識情報のうち、特に認識装置6から取得可能な情報であり、周辺オブジェクトと自車両との相対位置および相対速度、相対加速度、およびそれら値から演算可能な値、のいずれかの情報の組み合わせである。
相対情報に基づく制御例について説明する。相対情報制御部608は、相対情報認識部607が出力する相対情報および認識装置6から取得する自車の状態に基づいて運動制御情報を作成する。
異常の検出方法について説明する。異常とは、ハードウェア故障やソフトウェアの不具合、想定外の入力等を原因として発生する通常時想定している状態とは異なる状態を示している。車両制御システム2の各部は、ネットワークまたは専用線等の通信経路を介して通信を行っており、通信の異常については、通信が行えない(通信処理がエラー応答、信号線の電位が異常)、通信の信号値が異常、等が発生する。これら通信の異常について、電気回路での異常検知(電位検出等)、定期的な生存確認(ハートビート)、CRC等の誤り検出符号のエラー検出、することにより、通信の異常が検出可能である。
切替部610で実施する制御の切替処理について図1を用いて説明する。まず切替部610は、異常検出部609から異常検出結果を受信する(S101)。異常検出結果が異常なしの場合(S102のno)、自動運転制御部603から出力された自動運転制御情報を基に作成された運動制御情報を出力する様に切り替えを行う(S103)。異常検出結果が異常ありの場合(S102のyes)、相対情報制御部608から出力された運動制御情報を出力する様に切り替えを行う(S104)。このようにして異常検出時の制御切り替えを実施する。これにより異常が発生している自動運転制御部603の出力を用いず、相対情報制御部608を用いた制御に切り替え、安全性を向上させることが可能となる。
図2に示されるように、車両制御システム2は、現在の車両の状態について、出力装置7を介してユーザに、または車両の外部に対して通知装置9または通信装置3を介して出力する。例えば車両システム1のいずれかの部分に異常が発生した場合に、出力装置7を介してユーザに対して警告等の点灯、もしくは音による警告を実施する。または通知装置9または通信装置3を介して車両外部に、ランプによる警告状態の出力や、スピーカによる警告音、異常に関する情報等の出力等を実施する。
自動運転制御情報に基づく制御、または相対情報に基づく制御から、ユーザによる制御について切り替える例について図18を基に説明する。自動運転制御情報または相対情報による制御を行っている(S1801)間に、ユーザ入力部604は入力装置8を介したユーザの運転操作開始動作(例えばペダルを踏む、ステアを操作する、自動運転終了のボタンを押す、等)を検出した場合(S1802のyes)、切替部610に通知する。切替部610は、ユーザの運転操作開始動作の通知を受け、自動運転制御情報および相対情報に基づく制御を中止し、ユーザの運転操作に切り替える(S1803)。このようにして、自動運転制御および相対情報に基づく制御からユーザの運転操作に切り替えを実施し、自動運転制御情報または/および相対情報に誤りがあった場合にもユーザに制御を引き継ぎ安全性を維持する。
2 車両制御システム
3 通信装置
4 車両制御システム
5 駆動装置
6 認識装置
7 出力装置
8 入力装置
9 通知装置
301 ネットワークリンク
302 ECU
303 GW
401 プロセッサ
402 I/O
403 タイマ
404 ROM
405 RAM
406 内部バス
501 制御部
502 通信管理部
503 時間管理部
504 データテーブル
505 バッファ
601 車両制御システム
602 統合認識部
603 自動運転制御部
604 ユーザ入力部
605 出力管理部
606 通知管理部
607 相対情報認識部
608 相対情報制御部
609 異常検出部
610 切替部
611 運動制御部
612 自動運転制御情報保持部
1001 外界認識マップ
1301 相対情報テーブル
Claims (6)
- 自車両の外界認識情報を取得する複数の認識装置と、
前記複数の認識装置が取得した前記外界認識情報を統合し統合認識情報を作成する統合認識部と、
前記統合認識情報に基づいて安全性制約及び運動制約を満たす車両制御の目標軌道を生成する自動運転制御情報生成部と、
前記目標軌道に追従するように車両制御を行うための制御情報を生成する運動制御部と、
前記運動制御部にて生成された前記制御情報に基づいて前記自車両を駆動する駆動装置と、
前記複数の認識装置のうち少なくとも第一の認識装置で取得された前記外界認識情報に基づいて前記自車両の周辺物体との相対情報を生成する相対情報認識部と、
前記相対情報および前記自車両の状態に基づいて運動制御情報を作成する相対情報制御部とを有し、
前記統合認識情報の入力となる情報は、前記相対情報の入力となる情報より多く、前記相対情報は、前記統合認識情報よりも信頼性が高い情報であり、
前記第一の認識装置に異常がなく、前記統合認識部又は前記自動運転制御情報生成部の異常を検知した場合、
前記自動運転制御情報生成部による制御から前記相対情報制御部による制御に切替え、 前記運動制御部は前記相対情報制御部で作成された運転制御情報に基づいて前記駆動装置へ出力する前記制御情報を生成することを特徴とする車両システム。 - 請求項1に記載の車両システムであって、
前記外界認識情報には、前記自車両の周辺のセンシング情報が含まれることを特徴とする車両システム。 - 請求項1に記載の車両システムであって、
前記外界認識情報には、前記自車両に搭載された通信装置から得られる地図情報が含まれることを特徴とする車両システム。 - 請求項1に記載の車両システムであって、
前記統合認識情報とは、外界認識マップであることを特徴とする車両システム。 - 請求項1に記載の車両システムであって、
前記相対情報制御部は、
前記自車両と前記自車両周辺物体との相対位置、相対速度、相対加速度に基づき算出される前記自車両と前記自車両の周辺物体との接近に関するリスク値が所定値以上とならないように制御するための前記運動制御情報を生成する車両システム。 - 請求項1に記載の車両システムであって、
前記運動制御部と、前記相対情報制御部は互いに独立して演算、出力されることを特徴とする車両システム。
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