JP7300815B2 - 推奨レーン判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両が走行するレーンを推奨する推奨レーン判定装置に関する。

現在、車両を自動運転する技術が盛んに開発されている。自動運転においては、車両の現在位置を判定することが重要である。車両の現在位置は一般に、例えばＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）によって車両の現在座標を特定し、さらにセンサによって車両の方位を特定することにより、判定することができる。

運転者は、例えばカーナビゲーションシステムに対して目的地をセットし、カーナビゲーションシステムはその目的地まで到達することができる経路を、走行予定経路として出力する。自動運転制御装置は、その走行予定経路を自動走行するように車両を制御する。このとき、車両の現在位置と走行予定経路と対比することにより、車両が道路のどのレーンを走行すべきかを決定する必要がある。

下記特許文献１は、車両が走行するレーンを推奨する技術を記載している。同文献は、『現在地から目的地に至るルートを、常に最適な１本の推奨レーンで案内する。』ことを課題として、『レーン情報取得部７で取得したレーン情報とレーン計算ルール記憶部８から読み出したルールとを利用して、目標地点抽出部５で設定した目標地点から現在地に向かって逆走レーン計算を行って１つの推奨レーンを決定するレーン判定部９と、決定された推奨レーンをレーン判定部９で逆走した軌跡に沿って案内する出力部１０とを備えたものである。』という技術を開示している（要約参照）。

特開２０１１－２２６９６２号公報

上記特許文献１のような従来技術においては、車両が走行するのに最も適したレーンを推奨するのが一般的である。しかしその場合、何らかの事情により車両が最適推奨レーンを走行することができない状況になった場合、推奨レーンが存在しないことになるので、自動走行を継続することは困難である。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、車両が推奨レーンを走行することができないような突発的事象が発生した場合であっても、自動運転を継続することができる技術を提供することを目的とする。

本発明に係る推奨レーン判定装置は、車両が走行予定経路の目的地まで到達するのに必要なレーン変更回数とレーン変更難易度にしたがって、推奨レーン候補の優先度をセットした上でその優先度を出力する。

本発明に係る推奨レーン判定装置によれば、車両が推奨レーンを走行することができないような突発的事象が発生した場合であっても、自動運転制御装置はその事象を回避する対策を取ることができる。これにより、そのような事象が発生した場合であっても自動運転を継続することができる。

実施形態１に係る推奨レーン判定装置１００の構成図である。 推奨レーンの候補ごとに優先度を付与した例である。 レーン推奨部１４０が推奨レーンの優先度をセットする手順を説明する図である。 実施形態２において推奨レーン判定装置１００が推奨レーンとその優先度をセットする手順を説明する図である。 実施形態３において推奨レーン判定装置１００が推奨レーンとその優先度をセットする手順を説明する図である。 実施形態４において推奨レーン判定装置１００が推奨レーンとその優先度をセットする手順を説明する図である。 レーン変更回数とレーン変更難易度を加味して優先度をセットする手順を説明する図である。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る推奨レーン判定装置１００の構成図である。推奨レーン判定装置１００は、車両が走行することを推奨するレーンを判定する装置であり、当該車両が搭載するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）として構成されている。推奨レーン判定装置１００は、位置取得部１１０、経路取得部１２０、地図取得部１３０、レーン推奨部１４０を備える。

位置取得部１１０は、車両の現在位置を表す座標を取得する。車両の現在位置は、例えばＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）によって車両の現在座標を特定し、さらにセンサによって車両の方位を特定することにより、判定することができる。位置取得部１１０が自ら車両の現在位置を判定してもよいし、推奨レーン判定装置１００の外部から車両の現在位置を表すデータを受信してもよい。

経路取得部１２０は、車両が走行する予定である走行予定経路を記述したデータを取得する。例えば車両が搭載しているカーナビゲーションシステムから走行予定経路を受け取ることができる。

地図取得部１３０は、車両が搭載している高精度地図２００から、道路の座標を記述した地図データを取得する。高精度地図２００は、ＧＮＳＳチューナが取得する車両位置よりも位置精度が高い地図情報である。

レーン推奨部１４０は、後述する手順にしたがって、車両が走行することを推奨する推奨レーンの候補を出力するとともに、推奨レーンごとにその優先度を算出し、これらをペアにして出力する。ここでいう優先度とは、走行予定経路の目的地に到達するために車両が走行することがどの程度望ましいかを表す情報である。

図２は、推奨レーンの候補ごとに優先度を付与した例である。走行予定経路が図２左図のように与えられ、実際の道路は図２右図のように構成されていると仮定する。走行予定経路の目的地は分岐路の先に存在する。目的地に到達するためには、分岐路に向かって車両が走行することが望ましいので、分岐路へ向かうレーンは優先度が高くセットされている。分岐路から離れるにしたがって優先度が下がる。分岐路を過ぎると目的地に到達できない場合、分岐路以降のレーンの優先度は最も低くセットされる。目的地に到達できるか否かは、例えば車両が走行する距離が所定範囲内で目的地に到達できるか否かを基準として判定することができる。

図３は、レーン推奨部１４０が推奨レーンの優先度をセットする手順を説明する図である。ここでは図２右図のような道路を車両が走行している場面を想定する。高精度地図２００は、レーンをリンクの接続関係によって記述している。図２右図の道路が図３左図のように記述されており、車両は分岐路の先にある目的地に向かっているものとする。

経路取得部１２０は、走行予定経路を取得する。走行予定経路は、車両の現在位置から目的地へ向かう経路を記述している。走行予定経路は必ずしも最短経路（以下ではこれをメインパスと呼ぶ）のみを記述しているとは限らず、最短経路から分岐する分岐路（以下ではこれをサブパスと呼ぶ）を併せて記述している場合がある。したがって例えば図３左図のように、目的地に到達することができないレーンも、走行予定経路のなかに含まれる場合がある。レーン推奨部１４０は、メインパスとサブパスの集合のなかから、推奨レーンを判定する。

レーン推奨部１４０は、まず車両の現在位置から目的地までの走行予定経路に含まれる全てのレーンの優先度を初期化する（ステップ（１））。例えば全てのレーンを優先度「低」にセットする。

レーン推奨部１４０は、目的地に到達することができないレーンの優先度を最も低くセットする（ステップ（２））。図３においては優先度「×」とした。目的地に到達できるか否かの判定基準は上述の通りである。

レーン推奨部１４０は、目的地に対して直接接続されているレーンの優先度を最も高くセットする（ステップ（３））。図３においては優先度「高」とした。ここでいう「直接接続されている」とは、他のレーンを介することなくそのレーン自体が目的地に接続されていることである。以下においても同様である。

レーン推奨部１４０は、１つ前のステップにおいて優先度を最も高くセットしたレーンに対して直接接続されているレーンの優先度を、最も高くセットする（ステップ（４））。レーン推奨部１４０は、自車の現在位置に到達するまでステップ（４）を繰り返し実施する。以上の手順により、図２右図および図３右図のように、推奨レーンの候補と各候補の優先度がセットされる。レーン推奨部１４０は、推奨レーンとその優先度を出力する。例えば高精度地図２００が記述しているレーンＩＤと優先度をペアにして出力すればよい。

＜実施の形態１：まとめ＞
本実施形態１に係る推奨レーン判定装置１００は、推奨レーンの候補を複数出力するとともに、各候補の優先度を併せて出力する。これにより、推奨レーンを受け取った装置（例えば自動運転制御装置）は、いずれかの推奨レーンが走行不可となった場合であっても、その他の推奨レーンのなかから優先度が高いものを選択することができる。これにより、車両が推奨レーンを走行することができないような突発的事象が発生した場合であっても、その事象を回避することができる。

本実施形態１に係る推奨レーン判定装置１００は、目的地に対して直接接続されているレーンから遡って自車に至るまでに通過するレーンを、最も高い優先度にセットする。これにより、目的地まで効率的に到達することができるレーンを推奨するとともに、その他のレーンも候補として推奨することができる。

＜実施の形態２＞
実施形態１においては、目的地から車両の現在位置へ向かってレーンの接続を辿ることにより、優先度の最も高い推奨レーンをセットするとともに、その他のレーンは優先度「低」または「×」とした。本発明の実施形態２では、優先度「低」をセットする別手法について説明する。推奨レーン判定装置１００の構成は実施形態１と同様である。

図４は、本実施形態２において推奨レーン判定装置１００が推奨レーンとその優先度をセットする手順を説明する図である。図４において車両の現在位置は地点Ａであり、地点Ｃと地点Ｄそれぞれにおいてレーンが分岐している。地点Ａ～地点Ｂまでの区間において、車両は２つのレーンのいずれかを走行することができる。地点Ｂ～地点Ｃまでの区間において、車両は３つのレーンのいずれかを走行することができる。地点Ｃを通過するとき、車両は左側の分岐レーンを走行するか、または右側の２レーンを走行するかのいずれかを選択することになる。地点Ｄを通過するとき、車両は左側の分岐レーンを走行するか、または右側のレーンを走行するかのいずれかを選択することになる。以上の関係を図４の楕円マークによって示した。

図４においてレーン推奨部１４０は、実施形態１と同様の手法により、目的地から車両現在位置へ向かって優先度「高」をセットする。ここでは図４のように左上端レーンから順に優先度「高」になったものとする。さらにレーン推奨部１４０は、実施形態１と同様の手法により、目的地に到達することができないレーンの優先度を「×」にセットする。ここでは図４のように最初の分岐レーンと右上端レーンが優先度「×」になったものとする。

レーン推奨部１４０は、優先度「高」のレーンと並走し、かつ車両が移行することができる（すなわち車線変更禁止などの規制がない）レーンが存在する場合は、優先度「高」のレーンから左右に離れるほど優先度を低くする。図４においては、優先度「高」の左右に隣接するレーンの優先度は「低」にセットされている。優先度「低」の左右にさらに並走レーンが存在する場合は、そのレーンも「低」にセットしてもよいし、「低」よりも低い（ただし「×」よりも高い）優先度をセットしてもよい。すなわちレーン推奨部１４０は、優先度が最も高いレーンから左右方向に離れるほど、優先度を低くセットする。その他、優先度「高」の左右のレーンであっても、走行経路の観点から「高」と実質的に同じであるとみなすことができるのであれば（例えばレーンが密集している場合など）、優先度「高」としてもよい。

車両が最初の分岐レーンに進入すると、車両は目的地に到達することができなくなるので、車両は最初の分岐レーンに到達する前に右側２レーンへ移行する必要がある。同様に車両が右上端レーンに到達すると車両は目的とに到達することができなくなるので、車両は右上端レーンに到達する前に中央レーンへ移行する必要がある。そこでレーン推奨部１４０は、各レーンの優先度に加えて、車両の現在位置から分岐点までの距離を出力する。この距離は車両の現在位置と高精度地図２００上の分岐点の座標を比較することにより算出できる。図４においては、地点ＡＢ間の距離、地点ＡＣ間の距離、地点ＡＤ間の距離を算出することになる。

図４においては、地点Ｃにおいて車両が分岐レーンへ向かうと車両は目的地へ到達できないので、地点ＡＣ間の距離は車両にとって重要である。同様に地点Ｄにおいて車両が右上端レーンへ向かうと車両は目的地へ到達できないので、地点ＡＤ間の距離は車両にとって重要である。地点Ｂにおいてはいずれのレーンを走行しても目的地に到達できるので、地点ＡＢ間の距離は車両にとってさほど重要ではない。そこでレーン推奨部１４０は、車両がレーン変更することにより目的地に到達することができなくなる分岐レーンを含む分岐点については、各分岐点までの距離と併せてその旨を示す情報を出力する。ここでは地点ＡＣ間の距離と併せてその旨を示す情報を出力するとともに、地点ＡＤ間の距離と併せてその旨を示す情報を出力する。

分岐点までの距離を受け取った自動運転制御装置は、いつまでに優先度「高」のレーンへ移行すればよいかを判断することができる。換言すると、分岐点に到達するまでの間は必ずしも優先度「高」のレーンを走行しなくともよい。したがって自動運転制御装置にとっては、推奨レーン候補のなかから車両が走行するレーンをより自由に選択することができるので、突発的な事象に対して自動運転の安定性が増すメリットがある。

＜実施の形態３＞
実施形態２においては、車両が分岐レーンへ進行すると目的地に到達できないことがあるので、車両現在位置から分岐点までの距離を出力することとした。同様の事象は、車線変更が禁止されている区間においても生じ得る。そこで本発明の実施形態３では、車線変更規制線が存在する場合における優先度付与について説明する。推奨レーン判定装置１００の構成は実施形態１と同様である。

図５は、本実施形態３において推奨レーン判定装置１００が推奨レーンとその優先度をセットする手順を説明する図である。図５において車両が目的地へ到達できるのは分岐レーンなので、レーン推奨部１４０は実施形態１と同様に、分岐レーンから車両現在位置へ向かって優先度「高」を順次セットする。車両が分岐点を通過して直進すると車両は目的地へ到達できないので、レーン推奨部１４０は実施形態１と同様に、上端中央レーンの優先度を「×」にセットする。優先度「低」については実施形態１～２いずれかの手法にしたがってセットすることができる。

車両が車線変更規制線を通過して右端レーンに進行した場合、車両は目的地へ到達できない。そこでレーン推奨部１４０は、車線変更規制線の開始点以降の右端レーンについては優先度「×」をセットする。車線変更規制線は、レーン構造の観点からは分岐点と同様に取り扱うことができるので、優先度「×」をセットする手順については実施形態１～２と同様である。

車両の現在位置から車線変更規制線の開始点までの距離は、分岐点までの距離と同様に車両にとって重要である。そこでレーン推奨部１４０は、車両現在位置から車線変更規制線の開始点までの距離（地点ＡＢ間の距離）を算出し、各レーンの優先度と併せて出力する。さらにその開始点を通過すると目的地へ到達することができなくなる場合は、その旨を示す情報を距離と併せて出力する。これにより、車線変更規制線が存在する場合においても、実施形態２と同様に自動運転の安定性が増すメリットがある。規制線の座標は高精度地図２００から取得すればよい。

＜実施の形態４＞
以上の実施形態においては、目的地から車両現在位置へ遡って優先度「高」をセットする例を説明した。この手順を用いる場合、目的地へ向かうレーンに対して車両が移行することができるレーンは例えば優先度「低」がセットされ、目的地へ向かうレーンに対して車両が移行することができないレーンは例えば優先度「×」がセットされる。しかし優先度「×」がセットされたレーンであっても、より先の地点において目的地に到達できるレーンと合流するなどにより、目的地に到達できる場合があり得る。そこで本発明の実施形態４では、目的地に到達することができるか否かの観点から、いったんセットした優先度を再調整する手順について説明する。推奨レーン判定装置１００の構成は実施形態１と同様である。

図６は、本実施形態４において推奨レーン判定装置１００が推奨レーンとその優先度をセットする手順を説明する図である。例えば車両が左端レーンを走行しているとき、実施形態１～３で説明した手順により推奨レーン候補と優先度を求めた場合、図６のように左端レーンと左側の分岐レーンが優先度「高」となり、右側の分岐レーン以降は優先度「×」になる場合がある。しかし図６において、右側分岐レーンは前方の地点において左側分岐レーンと合流しているので、必ずしも優先度「×」とする必要はない。そこでレーン推奨部１４０は、推奨レーン候補の優先度をいったんセットした後、目的地に到達することができるレーンについては、優先度を上方修正する。図６においては、右側分岐レーンに進入した以降の優先度を「×」から「低」へ上方修正している。どの程度上方修正するかについては、例えば後述するレーン変更回数やレーン変更難易度に応じて適宜定めることができる。

図７は、レーン変更回数とレーン変更難易度を加味して優先度をセットする手順を説明する図である。図７においては、図６のレーン構造に加えて、車線変更規制線が中央に追加されている。その他のレーン構造は図６と同じである。レーン推奨部１４０は、図６と同様に左端レーンの優先度をいったん「高」とし、その他レーンについても図６と同様にセットしたものとする。

図７の車両現在位置から左端レーンへ移行するためには、レーン変更を３回実施する必要がある。自動運転においては、レーン変更するごとに例えば後方車両との間の車間距離を保つなどの処理を実施する必要があるので、演算負荷やアルゴリズムの難易度が増す。したがって自動運転の観点からは、レーン変更回数が少ないことが望ましい。

図７の車両現在位置から左端レーンへ移行するためには、車線変更規制線が存在していない区間においてレーン変更する必要がある。したがって車両は、図７中央の優先度「低」がセットされている１つの区間において、少なくともレーン変更を２回実施する必要がある。すなわち短時間においてレーン変更を複数回実施することになるので、レーン変更のタイミングが限定され、レーン変更の難易度が高い。

レーン推奨部１４０は、上記のようなレーン変更回数やレーン変更難易度を加味して、いったんセットした優先度を再調整することができる。図７においては、右端レーンと左端レーンいずれも目的地に到達することができるので、これらのなかからレーン変更回数ができる限り少なくレーン変更難易度が小さいレーンの優先度を上方修正する。例えば、（ａ）右端レーンの優先度と左端レーンの優先度を入れ替える、（ｂ）右端レーンの優先度を最も高くするとともに、その他のレーンの優先度を順次繰り下げる、などの手法が考えられる。

図７の例においては、実施形態１～３で説明した手順により優先度をいったんセットした後、優先度を再調整するものとしたが、これに代えて初めからレーン変更回数やレーン変更難易度に基づき優先度を定めることもできる。例えば目的地に到達することができるレーンのうちレーン変更回数やレーン変更難易度が最も小さいものを優先度「高」とし、優先度「高」のレーンからのレーン変更回数とレーン変更難易度が増すにつれて優先度を下げることが考えられる。

レーン変更難易度は、様々な要素を加味して数値として算出することができる。一般的にはレーン変更する際の制約条件が厳しいほどレーン変更難易度が高いといえる。レーン変更のタイミング制約の他には、制限速度／車間距離／渋滞状況／視界状況などの要素を考慮することが考えられる。レーン変更難易度は、例えばこれらの要素の重み付け加算など適当な手法により数値化することができる。

＜本発明の変形例について＞
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

以上の実施形態においては、優先度として「高」「低」「×」の３段階を例示したが、２段階の優先度や４段階以上の優先度をセットしてもよい。また最も低い優先度は、必ずしも車両が走行することを禁止するものではない。

上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード等の記録媒体に置くことができる。また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１００：推奨レーン判定装置
１１０：位置取得部
１２０：経路取得部
１３０：地図取得部
１４０：レーン推奨部
２００：高精度地図

Claims (8)

1. 車両が走行するレーンを推奨する推奨レーン判定装置であって、
   前記車両の現在位置を推定する位置推定部、
   前記車両が前記現在位置から目的地までの間に走行する予定となっている走行予定経路を記述した経路情報を取得する経路情報取得部、
   前記走行予定経路を含む道路が有するレーンの座標を記述した地図データを取得する地図データ取得部、
   前記レーンのうち前記車両が走行することを推奨する推奨レーンを判定するレーン推奨部、
   を備え、
   前記レーン推奨部は、前記車両が前記走行予定経路の目的地まで到達するために必要なレーン変更回数をカウントするとともに、レーン変更の難易度を表す難易度係数を算出し、
   前記レーン推奨部は、前記レーン変更回数と前記難易度係数にしたがって、前記推奨レーンの候補の優先度をセットするとともにその優先度を出力し、
   前記レーン推奨部は、レーンが分岐している分岐点と前記車両の現在位置との間の第１距離を取得し、
   前記レーン推奨部は、前記車両が前記分岐点において分岐レーンへ移行したとしても前記走行予定経路の目的地に到達できるか否かを判定し、
   前記レーン推奨部は、前記第１距離と、前記目的地に到達できるか否かの判定結果を、前記推奨レーンの候補および前記候補の優先度と併せて出力し、
   前記レーン推奨部は、前記車両がレーン変更することにより前記目的地に到達することができなくなる分岐レーンを含む前記分岐点については、各前記分岐点までの前記第１距離と併せて、前記車両がレーン変更することにより前記目的地に到達することができなくなる分岐レーンを含む旨を示す情報を出力する
   ことを特徴とする推奨レーン判定装置。
2. 前記レーン推奨部は、前記推奨レーンの候補を複数出力するとともに、前記候補を前記車両が走行することを推奨する程度を表す優先度を前記候補ごとにセットした上でその優先度を出力する
   ことを特徴とする請求項１記載の推奨レーン判定装置。
3. 前記レーン推奨部は、前記車両の現在位置から遠いレーンから近いレーンの順に、前記推奨レーンの候補と前記候補の優先度をセットする
   ことを特徴とする請求項２記載の推奨レーン判定装置。
4. 前記レーン推奨部は、前記走行予定経路の目的地に対して直接接続されているレーンの優先度を最も高くセットし、
   前記レーン推奨部は、優先度を最も高くセットしたレーンから前記車両の現在位置に向かってレーンの接続を辿ることにより通過するレーンの優先度を、それぞれ最も高くセットする
   ことを特徴とする請求項３記載の推奨レーン判定装置。
5. 前記レーン推奨部は、優先度を最も高くセットしたレーンと並走し、かつ前記車両が移行することができるレーンについては、優先度を最も高くセットしたレーンからの距離が近い順に、優先度を高くセットする
   ことを特徴とする請求項４記載の推奨レーン判定装置。
6. 前記レーン推奨部は、車線変更することが禁止されている区間の開始地点を前記地図データから取得し、
   前記レーン推奨部は、前記車両が前記開始地点に到達すると前記走行予定経路の目的地に到達することができない場合は、前記開始地点以降のレーンの優先度をその他のレーンよりも低くセットする
   ことを特徴とする請求項２記載の推奨レーン判定装置。
7. 前記レーン推奨部は、車線変更することが禁止されている区間の開始地点と前記車両の現在位置との間の第２距離を前記地図データから取得し、
   前記レーン推奨部は、前記推奨レーンの候補および前記候補の優先度と併せて前記第２距離を出力する
   ことを特徴とする請求項２記載の推奨レーン判定装置。
8. 前記レーン推奨部は、優先度を最も高くセットしたレーン以外に、前記車両が前記走行予定経路の目的地に到達することができる到達可能レーンが存在する場合は、前記到達可能レーンの優先度を上方修正する
   ことを特徴とする請求項２記載の推奨レーン判定装置。

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