JP7405012B2 - 運転支援装置及びコンピュータプログラム - Google Patents

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Description

本発明は、車両の運転支援を行う運転支援装置及びコンピュータプログラムに関する。
車両が現在走行する車線から他の車線へと移動する車線変更を将来的に行う必要のある場合に適切な運転支援を行う為には、車両がどのタイミングで車線変更を行うのが良いか、即ち推奨される車線変更のタイミングを予め特定しておくことが重要である。
そこで、国際公開第2017/159489号明細書には、自動運転走行を行う車両の行動計画を生成する場合に、車両が走行する予定となる経路を複数のブロックに分割し、更にブロック毎に目標車線を設定し、設定した目標車線に基づいてブロックに対して減速イベント、加速イベント、レーンキープイベント、車線変更イベント等の車両において実行されるイベントを組み合わせて行動計画として生成する技術について提案されている。
国際公開第2017/159489号明細書(第10-14頁、図6)
ここで、上記特許文献1の技術では、車両が走行する予定となる経路を複数のブロックに分割し、ブロックに対して車線変更イベントを紐づけている。即ち、ブロック単位で車線変更を行うタイミングについては特定されているが、その一方で、計画に柔軟性を持たせる為にブロック内での具体的な車線変更を行うタイミングについては事前に特定していなかった(特許文献1の段落0055~0058や図6参照)。そして、上記特許文献1では実際に車線変更を行う状況となった時点、即ち車線変更イベントを紐づけているブロックを車両が走行する時点において周辺環境を確認した上で、車線変更を行うタイミングを決定している。
しかしながら、上記特許文献1のようにある程度の幅を持たせたブロック単位でのみ事前に車線変更を行うタイミングを特定した行動計画では、実際に車両が走行する際に推奨されない車線変更を行うこととなる虞があった。例えば図28に示すように交差点で右折する走行予定経路に対して行動計画を生成する場合において、2番目に交差点に近いブロックAで左車線から中央車線への車線変更を行い、最も交差点に近いブロックBで中央車線から右車線への車線変更を行う行動計画が生成されていると仮定する。その場合に、ブロックAを走行する車両が他車両の存在等の要因でブロックAとの境界ぎりぎりまで車線変更を行わずにいると、ブロックBの区間が短い場合にはブロックAでの車線変更とブロックBでの車線変更が連続して行われる、或いはブロックBでの車線変更が交差点近傍で行われることとなる。その結果、適切な運転支援を行うことができない可能性がある。
本発明は前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、車両が選択し得る車線移動態様の候補をレーンネットワークにより特定して取得するとともに、各候補に対して予め車線変更を開始する車線変更開始位置及び車線変更を終了する車線変更終了位置を目的地に近い位置に優先して設定しておき、その状態で車線移動態様の候補の内から推奨される車線移動態様を選択するので、車両が走行する際に推奨されない車線変更が行われることを防止し、運転支援を適切に実施することを可能にした運転支援装置及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
前記目的を達成するため本発明に係る運転支援装置は、車両が走行する走行予定経路を取得する走行予定経路取得手段と、レーン形状を含む地図情報に基づいて、前記走行予定経路に対して車両が選択し得る車線移動を示したネットワークであるレーンネットワークを取得するレーンネットワーク取得手段と、前記走行予定経路を車両が移動する際に選択し得る車線移動態様の候補を前記レーンネットワークにより特定して取得する候補取得手段と、前記候補取得手段により取得された前記車線移動態様の候補の内、車線変更を伴う前記車線移動態様の候補に対して、車線変更を開始する車線変更開始位置及び車線変更を終了する車線変更終了位置を目的地に近い位置を優先して設定する車線変更位置設定手段と、前記車線変更位置設定手段によって設定された前記車線変更開始位置及び前記車線変更終了位置を考慮して、前記車線移動態様の候補の内から車両が移動する際に推奨される車両の車線移動態様を選択する推奨移動態様選択手段と、前記推奨移動態様選択手段によって選択された車線移動態様に従って車両が移動する為の運転支援を行う運転支援手段と、を有し、前記候補取得手段により取得される前記車線移動態様の候補は、前記地図情報に基づいて前記走行予定経路が複数の区間に区分された上で、車両が走行する車線と車線変更が行われる位置が前記区間単位で特定され、前記車線変更位置設定手段は、車線変更を開始する車線変更開始位置及び車線変更を終了する車線変更終了位置を、車線変更が行われると特定されている区間内において目的地に近い位置を優先して設定する。
また、本発明に係るコンピュータプログラムは、車両において実施する運転支援に用いる支援情報を生成するプログラムである。具体的には、コンピュータを、車両が走行する走行予定経路を取得する走行予定経路取得手段と、レーン形状を含む地図情報に基づいて、前記走行予定経路に対して車両が選択し得る車線移動を示したネットワークであるレーンネットワークを取得するレーンネットワーク取得手段と、前記走行予定経路を車両が移動する際に選択し得る車線移動態様の候補を前記レーンネットワークにより特定して取得する候補取得手段と、前記候補取得手段により取得された前記車線移動態様の候補の内、車線変更を伴う前記車線移動態様の候補に対して、車線変更を開始する車線変更開始位置及び車線変更を終了する車線変更終了位置を目的地に近い位置を優先して設定する車線変更位置設定手段と、前記車線変更位置設定手段によって設定された前記車線変更開始位置及び前記車線変更終了位置を考慮して、前記車線移動態様の候補の内から車両が移動する際に推奨される車両の車線移動態様を選択する推奨移動態様選択手段と、前記推奨移動態様選択手段によって選択された車線移動態様に従って車両が移動する為の運転支援を行う運転支援手段と、して機能させる為のコンピュータプログラムであって、前記候補取得手段により取得される前記車線移動態様の候補は、前記地図情報に基づいて前記走行予定経路が複数の区間に区分された上で、車両が走行する車線と車線変更が行われる位置が前記区間単位で特定され、前記車線変更位置設定手段は、車線変更を開始する車線変更開始位置及び車線変更を終了する車線変更終了位置を、車線変更が行われると特定されている区間内において目的地に近い位置を優先して設定する
前記構成を有する本発明に係る運転支援装置及びコンピュータプログラムによれば、車両が選択し得る車線移動態様の候補をレーンネットワークにより特定して取得するとともに、各候補に対して予め車線変更を開始する車線変更開始位置及び車線変更を終了する車線変更終了位置を目的地に近い位置に優先して設定しておき、その状態で車線移動態様の候補の内から推奨される車線移動態様を選択するので、推奨される車線変更が行われる車線移動態様を適切に選択することが可能となる。その結果、車両が走行する際に推奨されない車線変更が行われることを防止し、運転支援を適切に実施することを可能とする。
本実施形態に係る運転支援システムを示した概略構成図である 本実施形態に係る運転支援システムの構成を示したブロック図である。 本実施形態に係るナビゲーション装置を示したブロック図である。 本実施形態に係る自動運転支援プログラムのフローチャートである。 高精度地図情報の取得されるエリアを示した図である。 静的走行軌道生成処理のサブ処理プログラムのフローチャートである。 車両の走行予定経路の一例を示した図である。 図7に示す走行予定経路に対して構築されたレーンネットワークの一例を示した図である。 交差点の通過前の道路に含まれる車線と交差点の通過後の道路に含まれる車線との対応関係を示すレーンフラグの一例を示した図である。 基準ルートと候補ルートを示した図である。 設定された車線変更位置を考慮した基準ルートと候補ルートを示した図である。 走行する車線とレーンコストの関係を示した図である。 車線変更コストの算出方法の一例を示した図である。 車線変更コストの算出方法の一例を示した図である。 交差点内の静的走行軌道の算出方法について説明した図である。 車線変更位置設定処理のサブ処理プログラムのフローチャートである。 車線変更可能範囲を示した図である。 ルートに対して車線変更位置を仮設定した状態を示した図である。 ルートに対して設定された車線変更位置の補正から確定までの流れを示した図である。 ルートに対して設定された車線変更位置の補正から確定までの流れを示した図である。 ルートに対して設定された車線変更位置の補正から確定までの流れを示した図である。 動的走行軌道生成処理のサブ処理プログラムのフローチャートである。 動的走行軌道の一つである回避軌道の一例を示した図である。 動的走行軌道の一つである回避軌道の一例を示した図である。 動的走行軌道の一つである追従軌道の一例を示した図である。 動的走行軌道の一つである追従軌道の一例を示した図である。 走行軌道反映処理のサブ処理プログラムのフローチャートである。 従来技術の問題点を説明した図である。
以下、本発明に係る運転支援装置をナビゲーション装置1に具体化した一実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。先ず、本実施形態に係るナビゲーション装置1を含む運転支援システム2の概略構成について図1及び図2を用いて説明する。図1は本実施形態に係る運転支援システム2を示した概略構成図である。図2は本実施形態に係る運転支援システム2の構成を示したブロック図である。
図1に示すように、本実施形態に係る運転支援システム2は、情報配信センタ3が備えるサーバ装置4と、車両5に搭載されて車両5の自動運転に関する各種支援を行うナビゲーション装置1と、を基本的に有する。また、サーバ装置4とナビゲーション装置1は通信ネットワーク網6を介して互いに電子データを送受信可能に構成されている。尚、ナビゲーション装置1の代わりに、車両5に搭載された他の車載器や車両5に関する制御を行う車両制御装置を用いても良い。
ここで、車両5はユーザの運転操作に基づいて走行する手動運転走行に加えて、ユーザの運転操作によらず車両が予め設定された経路や道なりに沿って自動的に走行を行う自動運転支援による支援走行が可能な車両とする。
また、自動運転支援は全ての道路区間に対して行っても良いし、特定の道路区間(例えば境界にゲート(有人無人、有料無料は問わない)が設けられた高速道路)を車両が走行する間のみ行う構成としても良い。以下の説明では車両の自動運転支援が行われる自動運転区間は、一般道や高速道路を含む全ての道路区間に加えて駐車場も含むこととし、車両が走行を開始してから走行を終了するまでの間において基本的に自動運転支援が行われるとして説明する。但し、車両が自動運転区間を走行する場合には必ず自動運転支援が行われるのではなく、ユーザにより自動運転支援を行うことが選択され(例えば自動運転開始ボタンをONする)、且つ自動運転支援による走行を行わせることが可能と判定された状況でのみ行うのが望ましい。一方で、車両5は自動運転支援による支援走行のみ可能な車両としても良い。
そして、自動運転支援における車両制御では、例えば、車両の現在位置、車両が走行する車線、周辺の障害物の位置を随時検出し、後述のようにナビゲーション装置1で生成された走行軌道に沿って、同じく生成された速度計画に従った速度で走行するようにステアリング、駆動源、ブレーキ等の車両制御が自動で行われる。尚、本実施形態の自動運転支援による支援走行では、車線変更や右左折についても上記自動運転支援による車両制御を行うことにより走行するが、車線変更や右左折等の特殊な走行については自動運転支援による走行は行わずに手動運転により行う構成としても良い。
一方、ナビゲーション装置1は、車両5に搭載され、ナビゲーション装置1が有する地図データ或いは外部から取得した地図データに基づいて自車位置周辺の地図を表示したり、地図画像上において車両の現在位置を表示したり、設定された案内経路に沿った移動案内を行う車載機である。本実施形態では特に自動運転支援による支援走行を車両が行う場合に、自動運転支援に関する各種支援情報を生成する。支援情報としては例えば車両の走行が推奨される走行軌道(推奨される車線移動態様を含む)、走行する際の車速を示す速度計画等がある。尚、ナビゲーション装置1の詳細については後述する。
また、サーバ装置4は、ナビゲーション装置1の要求に応じて経路探索の実行を行う。具体的には、ナビゲーション装置1において目的地が設定された場合や経路の再探索(リルート)を行う場合に、ナビゲーション装置1からサーバ装置4へと出発地や目的地等の経路探索に必要な情報が経路探索要求とともに送信される(但し、再探索の場合には目的地に関する情報は必ずしも送信する必要は無い)。そして経路探索要求を受信したサーバ装置4は、サーバ装置4の有する地図情報を用いて経路探索を行い、出発地から目的地までの推奨経路を特定する。その後、特定された推奨経路を要求元のナビゲーション装置1へと送信する。そして、ナビゲーション装置1は受信した推奨経路に関する情報をユーザに提供したり、推奨経路を案内経路に設定し、案内経路に従って自動運転支援に関する各種支援情報を生成する。それによって、経路探索時点においてナビゲーション装置1が有する地図情報が古いバージョンの地図情報であったり、ナビゲーション装置1が地図情報自体を有さない場合であっても、サーバ装置4が有する最新バージョンの地図情報に基づいて適切な目的地までの推奨経路を提供することが可能となる。
更に、サーバ装置4は、上記経路探索に用いる通常の地図情報とは別に、より精度の高い地図情報である高精度地図情報を有している。高精度地図情報は、例えば道路のレーン形状(車線単位の道路形状や曲率、車線幅等)と道路に描かれた区画線(車道中央線、車線境界線、車道外側線、誘導線等)に関する情報が含まれる。また、その他に交差点に関する情報、駐車場に関する情報等も含まれる。そして、サーバ装置4はナビゲーション装置1からの要求に応じて高精度地図情報を配信し、ナビゲーション装置1はサーバ装置4から配信された高精度地図情報を用いて後述のように自動運転支援に関する各種支援情報を生成する。尚、高精度地図情報は基本的に道路(リンク)及びその周辺のみを対象とした地図情報であるが、道路周辺以外のエリアについても含む地図情報としても良い。
但し、上述した経路探索処理については必ずしもサーバ装置4で行う必要は無く、地図情報を有するナビゲーション装置1であればナビゲーション装置1で行っても良い。また、高精度地図情報についてもサーバ装置4から配信されるのではなくナビゲーション装置1が予め有するようにしても良い。
また、通信ネットワーク網6は全国各地に配置された多数の基地局と、各基地局を管理及び制御する通信会社とを含み、基地局及び通信会社を有線(光ファイバー、ISDN等)又は無線で互いに接続することにより構成されている。ここで、基地局はナビゲーション装置1との通信をするトランシーバー(送受信機)とアンテナを有する。そして、基地局は通信会社の間で無線通信を行う一方、通信ネットワーク網6の末端となり、基地局の電波が届く範囲(セル)にあるナビゲーション装置1の通信をサーバ装置4との間で中継する役割を持つ。
続いて、運転支援システム2におけるサーバ装置4の構成について図2を用いてより詳細に説明する。サーバ装置4は、図2に示すようにサーバ制御部11と、サーバ制御部11に接続された情報記録手段としてのサーバ側地図DB12と、高精度地図DB13と、サーバ側通信装置14とを備える。
サーバ制御部11は、サーバ装置4の全体の制御を行う制御ユニット(MCU、MPU等)であり、演算装置及び制御装置としてのCPU21、並びにCPU21が各種の演算処理を行うにあたってワーキングメモリとして使用されるRAM22、制御用のプログラム等が記録されたROM23、ROM23から読み出したプログラムを記憶するフラッシュメモリ24等の内部記憶装置を備えている。尚、サーバ制御部11は、後述のナビゲーション装置1のECUとともに処理アルゴリズムとしての各種手段を有する。
一方、サーバ側地図DB12は、外部からの入力データや入力操作に基づいて登録された最新のバージョンの地図情報であるサーバ側地図情報が記憶される記憶手段である。ここで、サーバ側地図情報は、道路網を始めとして経路探索、経路案内及び地図表示に必要な各種情報から構成されている。例えば、道路網を示すノード及びリンクを含むネットワークデータ、道路(リンク)に関するリンクデータ、ノード点に関するノードデータ、各交差点に関する交差点データ、施設等の地点に関する地点データ、地図を表示するための地図表示データ、経路を探索するための探索データ、地点を検索するための検索データ等からなる。
また、高精度地図DB13は、上記サーバ側地図情報よりも精度の高い地図情報である高精度地図情報15が記憶される記憶手段である。高精度地図情報15は、特に車両が走行対象となる道路や駐車場等に関してより詳細な情報を格納した地図情報であり、本実施形態では例えば道路のレーン形状(車線単位の道路形状や曲率、車線幅等)と道路に描かれた区画線(車道中央線、車線境界線、車道外側線、誘導線等)に関する情報が含まれる。また、更に高精度地図DB13としては、道路を構成する各リンクに関してリンクの属する道路の幅員、勾(こう)配、カント、バンク、路面の状態、ノード間のリンク形状(例えばカーブ道路ではカーブの形状)を特定する為の形状補完点データ、合流区間、道路構造、道路の車線数、車線数の減少する箇所、幅員の狭くなる箇所、踏切等を表すデータが、コーナに関して、曲率半径、交差点、T字路、コーナの入口及び出口等を表すデータが、道路属性に関して、降坂路、登坂路等を表すデータが、道路種別に関して、国道、県道、細街路等の一般道のほか、高速自動車国道、都市高速道路、自動車専用道路、一般有料道路、有料橋等の有料道路を表すデータがそれぞれ記録される。特に本実施形態では、道路の車線数に加えて、車線毎の進行方向の通行区分や道路の繋がり(具体的には、交差点の通過前の道路に含まれる車線と交差点の通過後の道路に含まれる車線との対応関係)を特定する情報についても記憶されている。更に、道路に設定されている制限速度についても記憶されている。また、高精度地図情報は基本的に道路(リンク)及びその周辺のみを対象とした地図情報であるが、道路周辺以外のエリアについても含む地図情報としても良い。また、図2に示す例ではサーバ側地図DB12に格納されるサーバ側地図情報と高精度地図情報15とは異なる地図情報としているが、高精度地図情報15はサーバ側地図情報の一部としても良い。
一方、サーバ側通信装置14は各車両5のナビゲーション装置1と通信ネットワーク網6を介して通信を行う為の通信装置である。また、ナビゲーション装置1以外にインターネット網や、交通情報センタ、例えば、VICS(登録商標:Vehicle Information and Communication System)センタ等から送信された渋滞情報、規制情報、交通事故情報等の各情報から成る交通情報の受信についても可能である。
次に、車両5に搭載されたナビゲーション装置1の概略構成について図3を用いて説明する。図3は本実施形態に係るナビゲーション装置1を示したブロック図である。
図3に示すように本実施形態に係るナビゲーション装置1は、ナビゲーション装置1が搭載された車両の現在位置を検出する現在位置検出部31と、各種のデータが記録されたデータ記録部32と、入力された情報に基づいて、各種の演算処理を行うナビゲーションECU33と、ユーザからの操作を受け付ける操作部34と、ユーザに対して車両周辺の地図やナビゲーション装置1で設定されている案内経路(車両の走行予定経路)に関する情報等を表示する液晶ディスプレイ35と、経路案内に関する音声ガイダンスを出力するスピーカ36と、記憶媒体であるDVDを読み取るDVDドライブ37と、プローブセンタやVICSセンタ等の情報センタとの間で通信を行う通信モジュール38と、を有する。また、ナビゲーション装置1はCAN等の車載ネットワークを介して、ナビゲーション装置1の搭載された車両に対して設置された車外カメラ39や各種センサが接続されている。更に、ナビゲーション装置1の搭載された車両に対する各種制御を行う車両制御ECU40とも双方向通信可能に接続されている。
以下に、ナビゲーション装置1が有する各構成要素について順に説明する。
現在位置検出部31は、GPS41、車速センサ42、ステアリングセンサ43、ジャイロセンサ44等からなり、現在の車両の位置、方位、車両の走行速度、現在時刻等を検出することが可能となっている。ここで、特に車速センサ42は、車両の移動距離や車速を検出する為のセンサであり、車両の駆動輪の回転に応じてパルスを発生させ、パルス信号をナビゲーションECU33に出力する。そして、ナビゲーションECU33は発生するパルスを計数することにより駆動輪の回転速度や移動距離を算出する。尚、上記4種類のセンサをナビゲーション装置1が全て備える必要はなく、これらの内の1又は複数種類のセンサのみをナビゲーション装置1が備える構成としても良い。
また、データ記録部32は、外部記憶装置及び記録媒体としてのハードディスク(図示せず)と、ハードディスクに記録された地図情報DB45やキャッシュ46や所定のプログラム等を読み出すとともにハードディスクに所定のデータを書き込む為のドライバである記録ヘッド(図示せず)とを備えている。尚、データ記録部32をハードディスクの代わりにフラッシュメモリやメモリーカードやCDやDVD等の光ディスクを有しても良い。また、本実施形態では上述したようにサーバ装置4において目的地までの経路を探索するので、地図情報DB45については省略しても良い。地図情報DB45を省略した場合であっても、必要に応じてサーバ装置4から地図情報を取得することも可能である。
ここで、地図情報DB45は、例えば、道路(リンク)に関するリンクデータ、ノード点に関するノードデータ、経路の探索や変更に係る処理に用いられる探索データ、施設に関する施設データ、地図を表示するための地図表示データ、各交差点に関する交差点データ、地点を検索するための検索データ等が記憶された記憶手段である。
一方、キャッシュ46は、過去にサーバ装置4から配信された高精度地図情報15が保管される記憶手段である。保管する期間は適宜設定可能であるが、例えば記憶されてから所定期間(例えば1カ月)としても良いし、車両のACC電源(accessory power supply)がOFFされるまでとしても良い。また、キャッシュ46に格納されるデータ量が上限となった後に古いデータから順次削除するようにしても良い。そして、ナビゲーションECU33は、キャッシュ46に格納された高精度地図情報15を用いて、自動運転支援に関する各種支援情報を生成する。詳細については後述する。
一方、ナビゲーションECU(エレクトロニック・コントロール・ユニット)33は、ナビゲーション装置1の全体の制御を行う電子制御ユニットであり、演算装置及び制御装置としてのCPU51、並びにCPU51が各種の演算処理を行うにあたってワーキングメモリとして使用されるとともに、経路が探索されたときの経路データ等が記憶されるRAM52、制御用のプログラムのほか、後述の自動運転支援プログラム(図4参照)等が記録されたROM53、ROM53から読み出したプログラムを記憶するフラッシュメモリ54等の内部記憶装置を備えている。尚、ナビゲーションECU33は、処理アルゴリズムとしての各種手段を有する。例えば、走行予定経路取得手段は、車両が走行する走行予定経路を取得する。レーンネットワーク取得手段は、レーン形状を含む地図情報に基づいて、走行予定経路に対して車両が選択し得る車線移動を示したネットワークであるレーンネットワークを取得する。候補取得手段は、走行予定経路を車両が移動する際に選択し得る車線移動態様の候補をレーンネットワークにより特定して取得する。車線変更位置設定手段は、候補取得手段により取得された車線移動態様の候補の内、車線変更を伴う車線移動態様の候補に対して、車線変更を開始する車線変更開始位置及び車線変更を終了する車線変更終了位置を目的地に近い位置を優先して設定する。推奨移動態様選択手段は、車線変更位置設定手段によって設定された車線変更開始位置及び車線変更終了位置を考慮して、車線移動態様の候補の内から車両が移動する際に推奨される車両の車線移動態様を選択する。運転支援手段は、推奨移動態様選択手段によって選択された車線移動態様に従って車両が移動する為の運転支援を行う。
操作部34は、走行開始地点としての出発地及び走行終了地点としての目的地を入力する際等に操作され、各種のキー、ボタン等の複数の操作スイッチ(図示せず)を有する。そして、ナビゲーションECU33は、各スイッチの押下等により出力されるスイッチ信号に基づき、対応する各種の動作を実行すべく制御を行う。尚、操作部34は液晶ディスプレイ35の前面に設けたタッチパネルを有しても良い。また、マイクと音声認識装置を有しても良い。
また、液晶ディスプレイ35には、道路を含む地図画像、交通情報、操作案内、操作メニュー、キーの案内、案内経路(走行予定経路)に沿った案内情報、ニュース、天気予報、時刻、メール、テレビ番組等が表示される。尚、液晶ディスプレイ35の代わりに、HUDやHMDを用いても良い。
また、スピーカ36は、ナビゲーションECU33からの指示に基づいて案内経路(走行予定経路)に沿った走行を案内する音声ガイダンスや、交通情報の案内を出力する。
また、DVDドライブ37は、DVDやCD等の記録媒体に記録されたデータを読み取り可能なドライブである。そして、読み取ったデータに基づいて音楽や映像の再生、地図情報DB45の更新等が行われる。尚、DVDドライブ37に替えてメモリーカードを読み書きする為のカードスロットを設けても良い。
また、通信モジュール38は、交通情報センタ、例えば、VICSセンタやプローブセンタ等から送信された交通情報、プローブ情報、天候情報等を受信する為の通信装置であり、例えば携帯電話機やDCMが該当する。また、車車間で通信を行う車車間通信装置や路側機との間で通信を行う路車間通信装置も含む。また、サーバ装置4で探索された経路情報や高精度地図情報15をサーバ装置4との間で送受信するのにも用いられる。
また、車外カメラ39は、例えばCCD等の固体撮像素子を用いたカメラにより構成され、車両のフロントバンパの上方に取り付けられるとともに光軸方向を水平より所定角度下方に向けて設置される。そして、車外カメラ39は、車両が自動運転区間を走行する場合において、車両の進行方向前方を撮像する。また、ナビゲーションECU33は撮像された撮像画像に対して画像処理を行うことによって、車両が走行する道路に描かれた区画線や周辺の他車両等の障害物を検出し、検出結果に基づいて自動運転支援に関する各種支援情報を生成する。例えば、障害物を検出した場合には、障害物を回避或いは追従して走行する新たな走行軌道を生成する。尚、車外カメラ39は車両前方以外に後方や側方に配置するように構成しても良い。また、障害物を検出する手段としてはカメラの代わりにミリ波レーダやレーザセンサ等のセンサや車車間通信や路車間通信を用いても良い。
また、車両制御ECU40は、ナビゲーション装置1が搭載された車両の制御を行う電子制御ユニットである。また、車両制御ECU40にはステアリング、ブレーキ、アクセル等の車両の各駆動部と接続されており、本実施形態では特に車両において自動運転支援が開始された後に、各駆動部を制御することにより車両の自動運転支援を実施する。また、自動運転支援中にユーザによってオーバーライドが行われた場合には、オーバーライドが行われたことを検出する。
ここで、ナビゲーションECU33は、走行開始後にCANを介して車両制御ECU40に対してナビゲーション装置1で生成された自動運転支援に関する各種支援情報を送信する。そして、車両制御ECU40は受信した各種支援情報を用いて走行開始後の自動運転支援を実施する。支援情報としては例えば車両の走行が推奨される走行軌道、走行する際の車速を示す速度計画等がある。
続いて、上記構成を有する本実施形態に係るナビゲーション装置1においてCPU51が実行する自動運転支援プログラムについて図4に基づき説明する。図4は本実施形態に係る自動運転支援プログラムのフローチャートである。ここで、自動運転支援プログラムは、車両のACC電源(accessory power supply)がONされた後であって自動運転支援による車両の走行が開始された場合に実行され、ナビゲーション装置1で生成された支援情報に従って自動運転支援による支援走行を実施するプログラムである。また、以下の図4、図6、図16、図22及び図27にフローチャートで示されるプログラムは、ナビゲーション装置1が備えているRAM52やROM53に記憶されており、CPU51により実行される。
先ず、自動運転支援プログラムではステップ(以下、Sと略記する)1において、CPU51は、車両が今後走行する予定にある経路(以下、走行予定経路という)を取得する。尚、車両の走行予定経路は、ナビゲーション装置1において案内経路が設定されている場合には、ナビゲーション装置1において現在設定されている案内経路の内、車両の現在位置から目的地までの経路を走行予定経路とする。一方、ナビゲーション装置1において案内経路が設定されていない場合には、車両の現在位置から道なりに走行する経路を走行予定経路としても良い。
また、案内経路はナビゲーション装置1によって設定された出発地から目的地までの推奨経路であり、本実施形態では特にサーバ装置4によって探索される。推奨経路の探索を行う場合には先ずCPU51は、サーバ装置4に対して経路探索要求を送信する。尚、経路探索要求には、経路探索要求の送信元のナビゲーション装置1を特定する端末IDと、出発地(例えば車両の現在位置)及び目的地を特定する情報と、が含まれている。尚、再探索時については目的地を特定する情報は必ずしも必要では無い。その後、CPU51は経路探索要求に応じてサーバ装置4から送信された探索経路情報を受信する。探索経路情報は、送信した経路探索要求に基づいてサーバ装置4が最新のバージョンの地図情報を用いて探索した出発地から目的地までの推奨経路(センタールート)を特定する情報(例えば推奨経路に含まれるリンク列)である。例えば公知のダイクストラ法を用いて探索される。そして、CPU51は、受信した推奨経路をナビゲーション装置1の案内経路として設定する。
次に、S2においてCPU51は、車両の現在位置から前記S1で取得された走行予定経路に沿った所定距離以内の区間を対象として高精度地図情報15を取得する。例えば車両が現在位置する2次メッシュに含まれる走行予定経路を対象として高精度地図情報15を取得する。但し、高精度地図情報15を取得する対象となるエリアは適宜変更可能であり、例えば車両の現在位置から走行予定経路に沿って3km以内のエリアの高精度地図情報15を取得するようにしても良い。また、走行予定経路の全体を対象として高精度地図情報15を取得しても良い。
ここで、高精度地図情報15は図5に示すように矩形形状(例えば500m×1km)に区分されてサーバ装置4の高精度地図DB13に格納されている。従って、例えば図5に示すように走行予定経路61が取得された場合には、車両の現在位置を含む2次メッシュ内にある走行予定経路61を含むエリア62~64を対象として高精度地図情報15が取得される。高精度地図情報15には例えば道路のレーン形状と車線幅と道路に描かれた区画線(車道中央線、車線境界線、車道外側線、誘導線等)に関する情報が含まれる。また、その他に交差点に関する情報、駐車場に関する情報等も含まれる。
また、高精度地図情報15は基本的にサーバ装置4から取得されるが、キャッシュ46に既に格納されているエリアの高精度地図情報15が存在する場合には、キャッシュ46から取得する。また、サーバ装置4から取得された高精度地図情報15はキャッシュ46に一旦格納される。
その後、S3においてCPU51は、後述の静的走行軌道生成処理(図6)を実行する。ここで、静的走行軌道生成処理は、車両の走行予定経路と前記S2で取得した高精度地図情報15とに基づいて、走行予定経路に含まれる道路に対して車両に走行が推奨される走行軌道である静的走行軌道を生成する処理である。特に、CPU51は走行予定経路に含まれる車線単位で車両に走行が推奨される走行軌道を静的走行軌道として特定する。尚、静的走行軌道は後述のように車両の現在位置から進行方向に沿って所定距離前方までの区間(例えば車両が現在位置する2次メッシュ内、或いは目的地までの全区間)を対象として生成される。尚、所定距離については適宜変更可能であるが、少なくとも車外カメラ39やその他のセンサによって車両周辺の道路状況を検出することが可能な範囲(検出範囲)外を含む領域を対象として静的走行軌道を生成する。
次に、S4においてCPU51は、前記S2で取得した高精度地図情報15に基づいて、前記S3で生成された静的走行軌道を走行する際の車両の速度計画を生成する。例えば、制限速度情報や走行予定経路上にある速度変化地点(例えば交差点、カーブ、踏切、横断歩道など)を考慮して、静的走行軌道を走行する際に推奨される車両の走行速度を算出する。
そして、前記S4で生成された速度計画は、自動運転支援に用いる支援情報としてフラッシュメモリ54等に格納される。また、前記S4で生成された速度計画を実現する為に必要な車両の加減速を示す加速度の計画についても自動運転支援に用いる支援情報として生成するようにしても良い。
続いて、S5においてCPU51は、車外カメラ39で撮像された撮像画像に対して画像処理を行うことによって、周辺の道路状況として、特に自車両の周辺に自車両の走行に影響が生じる要因が存在するか否かを判定する。ここで、前記S5で判定対象となる“自車両の走行に影響が生じる要因”は、リアルタイムで変化する動的な要因とし、道路構造に基づくような静的な要因は除かれる。例えば、自車両の進行方向前方を走行又は駐車する他車両、自車両の進行方向前方に位置する歩行者、自車両の進行方向前方にある工事区間等が該当する。一方で、交差点、カーブ、踏切、合流区間、車線減少区間等は除かれる。また、他車両、歩行者、工事区間が存在する場合であっても、それらが自車両の今後の走行軌道と重複する虞のない場合(例えば自車両の今後の走行軌道から離れた位置にある場合)については“自車両の走行に影響が生じる要因”からは除かれる。また、車両の走行に影響が生じる可能性のある要因を検出する手段としてはカメラの代わりにミリ波レーダやレーザセンサ等のセンサや車車間通信や路車間通信を用いても良い。
そして、自車両の周辺に自車両の走行に影響が生じる要因が存在すると判定された場合(S5:YES)には、S6へと移行する。それに対して、自車両の周辺に自車両の走行に影響が生じる要因が存在しないと判定された場合(S5:NO)には、S9へと移行する。
S6においてCPU51は、後述の動的走行軌道生成処理(図22)を実行する。ここで、動的走行軌道生成処理は、車両の現在位置から前記S5で検出された“自車両の走行に影響が生じる要因”を回避或いは追従して静的走行軌道に戻る為の新たな軌道を動的走行軌道として生成する。尚、動的走行軌道は後述のように“自車両の走行に影響が生じる要因”を含む区間を対象として生成される。また、区間の長さは要因の内容によって変化する。例えば、“自車両の走行に影響が生じる要因”が車両の前方を走行する他車両(前方車両)である場合には、一例として右側に車線変更して前方車両を追い越し、その後に左側に車線変更して元の車線に戻るまでの軌道が動的走行軌道として生成される。尚、動的走行軌道は、車外カメラ39やその他のセンサで取得した車両周辺の道路状況に基づいて生成されるので、動的走行軌道が生成される対象となる領域は、少なくとも車外カメラ39やその他のセンサによって車両周辺の道路状況を検出することが可能な範囲(検出範囲)内となる。
続いて、S7においてCPU51は、後述の走行軌道反映処理(図27)を実行する。ここで、走行軌道反映処理は、前記S6で新たに生成された動的走行軌道を、前記S3で生成された静的走行軌道に反映する処理である。具体的には、車両の現在位置から“自車両の走行に影響が生じる要因”を含む区間の終端まで、静的走行軌道、及び少なくとも一以上の動的走行軌道の夫々のコストを算出し、該コストが最小となる走行軌道を選択する。結果的に、必要に応じて静的走行軌道の一部が動的走行軌道に置き換わることになる。尚、状況によっては動的走行軌道の置き換えが行われない場合、即ち動的走行軌道の反映が行われても前記S3で生成された静的走行軌道から変化しない場合もある。更に、動的走行軌道と静的走行軌道が同じ軌道である場合には、置き換えが行われても前記S3で生成された静的走行軌道から変化しない場合もある。
次に、S8においてCPU51は、前記S7で動的走行軌道が反映された後の静的走行軌道について、反映された動的走行軌道の内容に基づいて前記S4で生成された車両の速度計画を修正する。尚、動的走行軌道の反映が行われた結果、前記S3で生成された静的走行軌道から変化しない場合には、S8の処理については省略しても良い。
続いて、S9においてCPU51は、前記S3で生成された静的走行軌道(前記S7で動的走行軌道の反映が行われている場合には反映後の軌道)を前記S4で生成された速度計画(前記S8で速度計画の修正が行われている場合には修正後の計画)に従った速度で車両が走行する為の制御量を演算する。具体的には、アクセル、ブレーキ、ギヤ及びステアリングの制御量が夫々演算される。尚、S9及びS10の処理についてはナビゲーション装置1ではなく車両を制御する車両制御ECU40が行うようにしても良い。
その後、S10においてCPU51は、S9において演算された制御量を反映する。具体的には、演算された制御量を、CANを介して車両制御ECU40へと送信する。車両制御ECU40では受信した制御量に基づいてアクセル、ブレーキ、ギヤ及びステアリングの各車両制御が行われる。その結果、前記S3で生成された静的走行軌道(前記S7で動的走行軌道の反映が行われている場合には反映後の軌道)を前記S4で生成された速度計画(前記S8で速度計画の修正が行われている場合には修正後の計画)に従った速度で走行する走行支援制御が可能となる。
次に、S11においてCPU51は、前記S3で静的走行軌道の生成が行われてから車両が一定距離走行したか否かを判定する。例えば一定距離は1kmとする。
そして、前記S3で静的走行軌道の生成が行われてから車両が一定距離走行したと判定された場合(S11:YES)には、S1へと戻る。その後、車両の現在位置から走行予定経路に沿った所定距離以内の区間を対象として、静的走行軌道の生成が再度行われる(S1~S4)。尚、本実施形態では車両が一定距離(例えば1km)走行する度に、車両の現在位置から走行予定経路に沿った所定距離以内の区間を対象として、静的走行軌道の生成が繰り返し行われることとしているが、目的地までの距離が短い場合には走行開始時点において目的地までの静的走行軌道の生成を一度に行うようにしても良い。
一方、前記S3で静的走行軌道の生成が行われてから車両が一定距離走行していないと判定された場合(S11:NO)には、自動運転支援による支援走行を終了するか否かを判定する(S12)。自動運転支援による支援走行を終了する場合としては、目的地に到着した場合以外に、ユーザが車両に設けられた操作パネルを操作したり、ハンドル操作やブレーキ操作などが行われることによって自動運転支援による走行を意図的に解除(オーバーライド)した場合がある。
そして、自動運転支援による支援走行を終了すると判定された場合(S12:YES)には、当該自動運転支援プログラムを終了する。それに対して自動運転支援による支援走行を継続すると判定された場合(S12:NO)には、S5へと戻る。
次に、前記S3において実行される静的走行軌道生成処理のサブ処理について図6に基づき説明する。図6は静的走行軌道生成処理のサブ処理プログラムのフローチャートである。
先ず、S21においてCPU51は、現在位置検出部31により検出した車両の現在位置を取得する。尚、車両の現在位置は、例えば高精度のGPS情報や高精度ロケーション技術を用いて詳細に特定することが望ましい。ここで、高精度ロケーション技術とは、車両に設置されたカメラから取り込んだ白線や路面ペイント情報を画像認識により検出し、更に、検出した白線や路面ペイント情報を例えば高精度地図情報15と照合することにより、走行車線や高精度な車両位置を検出可能にする技術である。更に、車両が複数の車線からなる道路を走行する場合には車両の走行する車線についても特定する。
次に、S22においてCPU51は、前記S2で取得した高精度地図情報15に基づいて、車両の進行方向前方の静的走行軌道を生成する区間(例えば車両の現在位置を含む2次メッシュ内)を対象として、レーン形状、区画線情報、交差点に関する情報等を取得する。尚、前記S22で取得されるレーン形状と区画線情報には、車線数、車線幅、車線数の増減がある場合にはどの位置でどのように増減するか、車線毎の進行方向の通行区分や道路の繋がり(具体的には、交差点の通過前の道路に含まれる車線と交差点の通過後の道路に含まれる車線との対応関係)を特定する情報等を含む。また、交差点に関する情報としては、交差点の形状に加えて交差点上に配置された地物の位置や形状に関する情報を含む。更に、“交差点上に配置された地物”には、誘導線(ガイド白線)、交差点中央に配置されるひし形の導流帯(ダイヤマーク)等の路面に描かれた路面表示の他、ポール等の構造物がある。
続いて、S23においてCPU51は、前記S22で取得したレーン形状と区画線情報とに基づいて、車両の進行方向前方の静的走行軌道を生成する区間を対象としてレーンネットワークの構築を行う。ここで、レーンネットワークは車両が選択し得る車線移動を示したネットワークである。
ここで、前記S23におけるレーンネットワークを構築する例として、例えば図7に示す走行予定経路を車両が走行する場合を例に挙げて説明する。図7に示す走行予定経路は、車両の現在位置から直進した後に次の交差点71で右折し、更に次の交差点72でも右折し、次の交差点73で左折する経路とする。図7に示す走行予定経路では、例えば交差点71で右折する場合に右側の車線に進入することも可能であるし、左側の車線に進入することも可能である。但し、次の交差点72で右折する必要があるので、交差点72の進入時点では最も右側の車線に車線移動する必要がある。また、交差点72で右折する場合においても右側の車線に進入することも可能であるし、左側の車線に進入することも可能である。但し、次の交差点73で左折する必要があるので、交差点73の進入時点では最も左側の車線に車線移動する必要がある。このような車線移動が可能な区間を対象として構築したレーンネットワークを図8に示す。
図8に示すようにレーンネットワークは、車両の進行方向前方の静的走行軌道を生成する区間を複数の区画(グループ)に区分する。具体的には、交差点の進入位置、交差点の退出位置、車線が増減する位置を境界として区分する。そして、区分された各区画の境界に位置する各車線に対してノード点(以下、レーンノードという)75が設定されている。更に、レーンノード75間をつなぐリンク(以下、レーンリンクという)76が設定されている。
また、上記レーンネットワークは、特に交差点でのレーンノードとレーンリンクとの接続によって、交差点の通過前の道路に含まれる車線と交差点の通過後の道路に含まれる車線との対応関係、即ち交差点の通過前の車線に対して交差点の通過後に移動可能な車線を特定する情報を含んでいる。具体的には交差点の通過前の道路に設定されたレーンノードと、交差点の通過後の道路に設定されたレーンノードとの内、レーンリンクによって接続されたレーンノードに対応する車線間において車両が移動可能なことを示している。
このようなレーンネットワークを生成する為に高精度地図情報15には、交差点に接続する各道路について、交差点へと進入する道路と退出する道路の組み合わせごとに、車線の対応関係を示すレーンフラグが設定されて格納されている。例えば図9には、右側の道路から交差点に進入して上側の道路へと退出する際のレーンフラグと、右側の道路から交差点に進入して左側の道路へと退出する際のレーンフラグと、右側の道路から交差点に進入して下側の道路へと退出する際のレーンフラグを示す。そして、交差点の通過前の道路に含まれる車線の内、レーンフラグが“1”に設定された車線と、交差点の通過後の道路に含まれる車線の内、レーンフラグが“1”に設定された車線とが対応する、即ち交差点の通過前後で移動可能な車線であることを示している。CPU51は前記S23においてレーンネットワークを構築する際に、レーンフラグを参照して交差点におけるレーンノードとレーンリンクとの接続を形成する。
次に、S24においてCPU51は、前記S23で構築されたレーンネットワークに対して、レーンネットワークの始点に位置するレーンノードに対して車両が移動を開始する開始レーンを設定し、レーンネットワークの終点に位置するレーンノードに対して車両が移動する目標となる目標レーンを設定する。尚、レーンネットワークの始点が片側複数車線の道路である場合には、車両の現在位置する車線に対応するレーンノードが開始レーンとなる。一方、レーンネットワークの終点が片側複数車線の道路である場合には、最も左側の車線(左側通行の場合)に対応するレーンノードが目標レーンとなる。
その後、S25においてCPU51は、前記S23で構築されたレーンネットワークを参照し、開始レーンから目標レーンまでを連続して繋ぐルートを探索し、一のルート(以下、基準ルートという)を導出する。例えばダイクストラ法を用いて目標レーン側からルートの探索を行う。但し、開始レーンから目標レーンまでを連続して繋ぐルートを探索できるのであればダイクストラ法以外の探索手段を用いても良い。尚、前記S25で導出される基準ルートは必ずしも最適なルートである必要は無く、開始レーンから目標レーンまでを連続して繋ぐルートであれば良い。
続いて、S26においてCPU51は、前記S25で特定された基準ルートをベースにして、開始レーンから目標レーンまでを連続して繋ぐ他のルート(以下、候補ルートという)を導出する。例えば、開始レーン側から基準ルートを辿り、車線変更可能な区画や右左折対象となる交差点に到達した場合に、基準ルートと異なる新たなルートを分岐することによって生成する。その結果、図10に示すように1本の基準ルートと、一又は複数の候補ルートが生成されることとなる
その後、S27においてCPU51は、後述の車線変更位置設定処理(図16)を実行する。ここで、車線変更位置設定処理は、前記S25及びS26で生成された基準ルート及び候補ルートの内、車線変更を伴うルートに対して、具体的な車線変更を行う位置(以下、車線変更位置という)を設定する処理である。尚、前記S25及びS26で生成された基準ルート及び候補ルートが車線変更を一度も行わないルートである場合にはS27の処理は省略してもよい。
続いて、S28についてCPU51は、前記S25及びS26で生成された基準ルート及び候補ルートについて、前記S27で設定された車線変更位置に対してレーンノード75を追加する。ここで車線変更位置は、車線変更を開始する車線変更開始地点と車線変更を終了する車線変更終了地点を夫々含む。S28では、車線変更開始地点と車線変更終了地点の夫々に対してレーンノード75を追加する。また、レーンノードの追加に伴ってレーンノード75間をつなぐレーンリンク76についても追加する。また、車線変更位置以外のレーンリンクについては基本的に直線(車線に沿った形状)とする。その結果、図11に示すように基準ルート及び候補ルートは、前記S27で設定された車線変更位置を特定したより詳細な車線移動態様を示すものとなる。尚、前記S25及びS26で生成された基準ルート及び候補ルートが車線変更を一度も行わないルートである場合にはS28の処理は省略してもよい。
次に、S29においてCPU51は、前記S25及びS26で生成され且つ前記S27で車線変更位置が設定され、更に前記S28でレーンノードとレーンリンクが追加された基準ルート及び候補ルートについて、設定された車線変更位置を考慮してルート毎にレーンコストの合計を算出する。そして、ルート毎のレーンコストの合計値を比較し、レーンコストの合計値が最小となるルートを車両が移動する際に推奨される車両の車線移動態様として特定する。
ここで、レーンコストは、レーンリンク76毎に付与されており、S29では各ルートに含まれる全てのレーンリンク76のレーンコストの合計値を算出して比較する。また、各レーンリンク76に付与されるレーンコストは、各レーンリンク76の長さを基準値とする。そして、基準値に対して以下の(1)の条件で補正を行う。更に、車線変更を含むルートについては含まれる車線変更の位置や数に応じて、(2)の条件で算出したコスト(以下、車線変更コストという)をレーンコストの合計値に加算する。尚、基本的に同一の区画(グループ)内のレーンリンク76は同一の長さとみなす(即ち車線変更による距離の増加は無視する)。また、交差点内のレーンリンク76の長さは0又は固定値とみなす。
(1)複数車線からなる道路のレーンリンクのレーンコストについては、走行する車線の位置によって基準値に対して係数を乗じる。具体的には、追い越し車線を走行するレーンリンクは、走行車線を走行するレーンリンクよりもレーンコストが高くなるように補正する。その結果、追い越し車線を走行する距離の長いルート程、より大きいレーンコストの合計値が算出されるので、推奨される車線移動態様として選択され難くなり、追い越し車線を走行する距離の短いルートが優先的に推奨される車線移動態様として選択されることとなる。尚、走行車線や追い越し車線の区分の無い道路については、左側通行の国では右側に位置する車線を走行するレーンリンク程、レーンコストがより高くなるように補正する。例えば図11に示すように片側3車線の道路では、最も左側の車線81を走行するレーンリンクについてはレーンコストに1.0を乗じる。中央の車線82を走行するレーンリンクについてはレーンコストに1.1を乗じる。最も右側の車線83を走行するレーンリンクについてはレーンコストに1.2を乗じる。一方、右側通行の国では逆に左側に位置する車線を走行するレーンリンク程、レーンコストがより高くなるように補正する。
(2)車線変更コストを算出する際には、先ず車線変更を行うのに推奨される位置を車線変更推奨位置として取得する。ここで、本実施形態ではルートに含まれる車線変更は分岐点の通過の為に行う車線変更であることを前提とし、車線変更推奨位置は車線変更の要因となる分岐点を基準に設定される。具体的に車線変更推奨位置は分岐点へ進入する道路の道路種別(即ち車線変更を行う道路の道路種別)によって決定され、例えば都市間高速道路では分岐点の2000m手前の位置とする。都市高速道路では分岐点の1000m手前の位置とする。その他の一般道や細街路では分岐点の700m手前の位置とする。そして、分岐点から車線変更推奨位置までの距離をLとし、分岐点から前記S27で設定された車線変更位置(より具体的には車線変更開始地点)までの距離をXとした場合に、車線変更コストCを以下の式(a)により算出する。
C=|1-X/L|×K(定数)・・・・(a)
尚、Kの値は適宜設定可能であるが、例えば200とする。複数の車線変更を含むルートについては、含まれる車線変更毎に上記車線変更コストを算出してレーンコストの合計値に加算する。
例えば図13に示すように右折対象となる分岐点の手前で2回の車線変更を行うルートを例に挙げて車線変更コストの算出方法について説明する。図13に示す例では分岐点から遠い1回目の車線変更については分岐点から車線変更位置までの距離が700mであり、分岐点から車線変更推奨位置までの距離についても700mであることから車線変更コストは『0』となる。一方、分岐点に近い2回目の車線変更については分岐点から車線変更位置までの距離が400mであり、分岐点から車線変更推奨位置までの距離については700mであることから車線変更コストは約『86』となる。従って、図13に示すルートに対してはレーンコストの合計値に車線変更コストとして『0』と『86』が加算されることとなる。上記式(a)によれば、ルートに対して前記S27で設定された車線変更位置が車線変更推奨位置に近い程、車線変更コストは小さくなるので、優先的に推奨される車線移動態様として選択されることとなる。また、車線変更の数が少ないルートほど加算される車線コストの数も少なくなるので、同じく優先的に推奨される車線移動態様として選択されることとなる。
そして、図13に示すルートを例に挙げてレーンコストの合計値の算出方法について説明すると、分岐点から分岐点の1000m手前までの範囲に関しては、分岐点の手前1000mから700mまでが300m×1.0=300、分岐点の手前700mから400mまでが300m×1.1=330、分岐点の手前400mから分岐点までが400m×1.2=480となる。そして、それらのレーンコストに上記車線変更コストの『0』と『86』を加算すると、最終的なレーンコストの合計値は『1196』となる。尚、実際には分岐点から分岐点の1000m手前までの範囲だけではなく、前記S25及びS26で生成された基準ルート及び候補ルートの全体を対象としてレーンコストの合計値が算出される。
一方、図13と同じ区間における他のルートである図14に示すルートを例に挙げてレーンコストの合計値の算出方法について説明すると、分岐点から分岐点の1000m手前までの範囲に関しては、分岐点の手前1000mから400mまでが600m×1.0=600、分岐点の手前400mから200mまでが200m×1.1=220、分岐点の手前200mから分岐点までが200m×1.2=240となる。また、図14に示す例では分岐点から遠い1回目の車線変更については分岐点から車線変更位置までの距離が400mであり、分岐点から車線変更推奨位置までの距離については700mであることから車線変更コストは『86』となる。一方、分岐点に近い2回目の車線変更については分岐点から車線変更位置までの距離が200mであり、分岐点から車線変更推奨位置までの距離については700mであることから車線変更コストは約『143』となる。そして、レーンコストに上記車線変更コストの『86』と『143』を加算すると、最終的なレーンコストの合計値は『1269』となる。
従って、図13に示すルートと図14に示すルートとを比較すると、分岐点から分岐点の1000m手前までの範囲については図13に示すルートの方がレーンコストの合計値が少なくなるので、図13に示すルートの方が推奨される車線移動態様として選択され易いことを意味する。
次に、S30においてCPU51は、前記S29で選択されたルートに従って、車両が車線移動する場合において、特に前記S27で車線変更位置が設定された区画(グループ)を対象として推奨される走行軌道を算出する。尚、前記S29で選択されたルートが車線変更を一度も行わないルートである場合にはS30の処理は省略しても良い。
具体的にCPU51は、前記S27において設定された車線変更位置の地図情報等を用いて走行軌道を算出する。例えば、車両の速度(その道路の制限速度とする)と車線幅から車両が車線変更を行う際に生じる横方向の加速度(横G)を算出し、横Gが自動運転支援に支障が生じることなく、また車両の乗員に不快感を与えない上限値(例えば0.2G)を超えないことを条件として、クロソイド曲線を用いてできる限り円滑に車線変更開始地点から車線変更終了地点までを結ぶ軌道を算出する。尚、クロソイド曲線は、車両が一定の走行速度で且つステアリングを一定の角速度で回した場合に車両の軌跡が描く曲線である。
次に、S31においてCPU51は、前記S29で選択されたルートに従って、車両が車線移動する場合において、特に交差点内の区画(グループ)を対象として推奨される走行軌道を算出する。尚、前記S29で選択されたルートが交差点を一度も通過しないルートである場合にはS31の処理は省略しても良い。
例えば、図15では最も右側の車線から交差点内に進入し、その後に最も左側の車線へと退出する車線移動のルートが設定された交差点内の区画(グループ)を対象として、走行軌道を算出する場合を例に挙げて説明する。先ず、CPU51は、交差点内において車両が通過すべき位置についてマーキングする。具体的には、交差点への進入車線内、交差点への進入位置、交差点内の誘導線内(誘導線がある場合のみ)、交差点からの退出位置、交差点からの退出車線に対して夫々マーキングする。交差点中央にひし形の導流帯(ダイヤマーク)が有る場合にはダイヤマークについても考慮してマーキングを行う。そして、マーキングされた各マークを全て通過する曲線を走行軌道として算出する。より詳細には各マークをスプライン曲線で繋いだ後に、繋いだ曲線を近似するクロソイド曲線を走行軌道として算出する。尚、クロソイド曲線は、車両が一定の走行速度で且つステアリングを一定の角速度で回した場合に車両の軌跡が描く曲線である。
その後、S32においてCPU51は、前記S30及びS31で算出された各走行軌道を繋ぐことによって、走行予定経路に含まれる道路に対して車両に走行が推奨される走行軌道である静的走行軌道を生成する。尚、車線変更を行う区画でもなく交差点内の区画でもない区画については、車線の中央を通過する軌道を車両の走行が推奨される走行軌道とする。
そして、前記S32で生成された静的走行軌道は、自動運転支援に用いる支援情報としてフラッシュメモリ54等に格納される。
次に、前記S27において実行される車線変更位置設定処理のサブ処理について図16に基づき説明する。図16は車線変更位置設定処理のサブ処理プログラムのフローチャートである。
尚、以下の車線変更位置設定処理は前記S25及びS26で生成された基準ルート及び候補ルート毎、且つ各ルートに含まれる“通過の為に車線変更の実施される分岐点(車線変更を伴う分岐点)”毎に実施する。尚、前記したように本実施形態ではルートに含まれる車線変更は分岐点の通過の為に行う車線変更であることを前提としている。従って、“通過の為に車線変更の実施される分岐点”が複数あるルートについては複数の分岐点に対して夫々実施する。尚、通過の為に複数の車線変更の実施される分岐点については更に複数の車線変更毎に実施する。
先ず、S41においてCPU51は、処理対象となる分岐点を基準にして分岐点に対して実施される車線変更を行うことが可能な範囲である車線変更可能範囲を設定する。具体的には前記S23で構築されたレーンネットワークを参照し、該当する車線変更が含まれる区画(グループ)の終点のレーンノード75が車線変更可能範囲の終点となる。一方で、車線変更可能範囲の始点は車線変更が実行可能な最も出発地側のレーンノードとする。
例えば図17の左図に示すように右折対象となる分岐点に最も近い区画(グループ)で最も左側の車線から右側に2車線分の車線変更を行うルートについては、車線変更の含まれる区画(グループ)の終点のレーンノードX1が車線変更可能範囲の終点となる。一方で最も左側の車線から右側に2車線分の車線変更が可能な最も出発地側のレーンノードX2が車線変更可能範囲の始点となる。
一方、図17の中図に示すように右折対象となる分岐点に2番目に近い区画(グループ)で最も左側の車線から右側に1車線分の車線変更を行い、分岐点に最も近い区画(グループ)で中央の車線から右側に1車線分の車線変更を行うルートについては、先ず1回目の車線変更の含まれる区画(グループ)の終点のレーンノードX3が1回目の車線変更可能範囲の終点となる。一方で最も左側の車線から右側に1車線分の車線変更が可能な最も出発地側のレーンノードX4が1回目の車線変更可能範囲の始点となる。但し、1回目の車線変更可能範囲の始点に関しては車線変更の含まれる区画(グループ)の始点のレーンノードとしても良い。また、2回目の車線変更の含まれる区画(グループ)の終点のレーンノードX5が2回目の車線変更可能範囲の終点となる。一方で中央の車線から右側に1車線分の車線変更が可能な最も出発地側のレーンノードX3が2回目の車線変更可能範囲の始点となる。
また、図17の右図に示すように右折対象となる分岐点に3番目に近い区画(グループ)で最も左側の車線から右側に1車線分の車線変更を行い、分岐点に最も近い区画(グループ)で中央の車線から右側に1車線分の車線変更を行うルートについては、先ず1回目の車線変更の含まれる区画(グループ)の終点のレーンノードX6が1回目の車線変更可能範囲の終点となる。一方で最も左側の車線から右側に1車線分の車線変更が可能な最も出発地側のレーンノードX7が1回目の車線変更可能範囲の始点となる。また、2回目の車線変更の含まれる区画(グループ)の終点のレーンノードX8が2回目の車線変更可能範囲の終点となる。一方で中央の車線から右側に1車線分の車線変更が可能な最も出発地側のレーンノードX9が2回目の車線変更可能範囲の始点となる。尚、レーンノードX1~X9の特定は前記S23で構築されたレーンネットワークを参照して行われる。
次に、S42においてCPU51は、処理対象の分岐点周辺の地図情報や車両情報等を用いて、車線変更を行うのに必要な距離(以下、車線変更所要距離)を算出する。尚、車線変更所要距離は、進行方向に沿った距離(道路の長さ方向の距離)とする。例えば、車両の速度(その道路の制限速度とする)と車線幅から車両が車線変更を行う際に生じる横方向の加速度(横G)を算出し、横Gが自動運転支援に支障が生じることなく、また車両の乗員に不快感を与えない上限値(例えば0.2G)を超えないことを条件として、クロソイド曲線を用いてできる限り円滑で且つできる限り車線変更に必要な距離が短くした軌道を算出する。尚、クロソイド曲線は、車両が一定の走行速度で且つステアリングを一定の角速度で回した場合に車両の軌跡が描く曲線である。そして、算出した軌道に基づいて車線変更所要距離を算出する。
続いて、S43においてCPU51は、処理対象のルートに対して処理対象の分岐点を通過する為に実施される車線変更を行う位置(車線変更位置)を仮設定する。具体的には、前記S41で設定された車線変更可能範囲内で最も目的地側に車線変更位置を仮設定する。例えば図18は図17に示す各ルートに対して車線変更位置を仮設定した状態を示す図である。車線変更位置は前記S42で算出された車線変更所要距離の長さを有する線分77によって設定され、線分77の出発地側の端点は車線変更を開始する車線変更開始地点に相当し、目的地側の端点は車線変更を終了する車線変更終了地点に相当する。S43では車線変更可能範囲の終点に車線変更終了地点が位置するように車線変更位置が仮設定されることとなる。
尚、前記S4で仮設定された車線変更位置は後述のように所定の条件を満たすと補正されるが、補正が行わなければ基本的に仮設定された車線変更位置により確定される。即ち、本実施形態では車線変更位置は目的地に近い位置を優先して設定されることとなる。
その後、S44においてCPU51は、処理対象の分岐点を通過する為に実施される車線変更が現在の車線よりもレーンコストが大きくなる車線への車線変更か否かを判定する。前述したようにレーンコストは走行車線よりも追い越し車線の方が大きい値が設定される。また、左側通行の国では右側にある車線程、より大きい値が設定される。即ち、前記S44は左側通行の国については右側への車線変更か否かが判定されることとなる。
そして、処理対象の分岐点を通過する為に実施される車線変更が現在の車線よりもレーンコストが大きくなる車線への車線変更であると判定された場合(S44:YES)には、S46へと移行する。それに対して、処理対象の分岐点を通過する為に実施される車線変更が現在の車線よりもレーンコストが小さくなる車線への車線変更であると判定された場合(S44:NO)には、S45へと移行する。
S45においてCPU51は、前記S43で仮設定された車線変更位置について補正する。具体的には、前記S41で設定された車線変更可能範囲内で最も出発地側に車線変更位置を移動させる。車線変更位置を出発地側に移動させる理由としては、コストの小さい車線へと移動する車線変更についてはできる限り早いタイミングで行うのが妥当だからである。その後、処理対象のルートに含まれる他の分岐点について上記S41以降の処理を行った後にS52へと移行する。
一方、S46においてCPU51は、処理対象の分岐点に対して車線変更を行うのに推奨される位置を車線変更推奨位置として取得する。ここで、本実施形態ではルートに含まれる車線変更は分岐点の通過の為に行う車線変更であることを前提とし、車線変更推奨位置は車線変更の要因となる分岐点を基準に設定される。例えば図17や図18に示すように進行方向前方の分岐点で右折する為に右側の車線へと移動する車線変更については、右折対象となる分岐点を基準に設定される。具体的に車線変更推奨位置は分岐点へ進入する道路の道路種別(即ち車線変更を行う道路の道路種別)によって決定され、例えば都市間高速道路では分岐点の2000m手前の位置とする。都市高速道路では分岐点の1000m手前の位置とする。その他の一般道や細街路では分岐点の700m手前の位置とする。
次に、S47においてCPU51は、前記S43で仮設定された車線変更位置が前記S46で取得された車線変更推奨位置よりも目的地側か否か判定する。
そして、前記S43で仮設定された車線変更位置が前記S46で取得された車線変更推奨位置よりも目的地側であると判定された場合(S47:YES)には、S49へと移行する。それに対して、前記S43で仮設定された車線変更位置が前記S46で取得された車線変更推奨位置よりも出発地側であると判定された場合(S47:NO)には、S48へと移行する。
S48においてCPU51は、前記S43で仮設定された車線変更位置を補正せずに終了する。即ち、車線変更可能範囲内で最も目的地側に車線変更位置を設定した状態を維持する。補正しない理由としては、現在の仮設定されている車線変更位置が既にできる限り車線変更推奨位置に近いタイミングで車線変更を行う位置となっているからである。その後、処理対象のルートに含まれる他の分岐点について上記S41以降の処理を行った後にS52へと移行する。
一方、S49においてCPU51は、前記S41で設定された車線変更可能範囲が前記S46で取得された車線変更推奨位置を跨ぐ(即ち車線変更可能範囲内に車線変更推奨位置がある)か否か判定する。
そして、前記S41で設定された車線変更可能範囲が前記S46で取得された車線変更推奨位置を跨ぐと判定された場合(S49:YES)には、S50へと移行する。それに対して、前記S41で設定された車線変更可能範囲が前記S46で取得された車線変更推奨位置を跨がない、即ち車線変更可能範囲の始点が車線変更推奨位置よりも目的地側にある場合(S49:NO)には、S51へと移行する。
S50においてCPU51は、前記S43で仮設定された車線変更位置について補正する。具体的には、前記S46で設定された車線変更推奨位置に車線変更位置を近づけるように移動させる。より具体的には車線変更開始地点が車線変更推奨位置と一致する位置まで移動させる。車線変更位置を移動させる理由としては、車線変更推奨位置で車線変更を行うことが可能であれば車線変更推奨位置で車線変更を行うこととするのが望ましいからである。その後、処理対象のルートに含まれる他の分岐点について上記S41以降の処理を行った後にS52へと移行する。
一方S51においてCPU51は、前記S43で仮設定された車線変更位置について補正する。具体的には、前記S41で設定された車線変更可能範囲内で最も出発地側に車線変更位置を移動させる。車線変更位置を出発地側に移動させる理由としては、分岐点の近くで車線変更が行われることを防止するとともに、できる限り車線変更推奨位置に近いタイミングで車線変更を行うのが望ましいからである。その後、処理対象のルートに含まれる他の分岐点について上記S41以降の処理を行った後にS52へと移行する
その後、S52においてCPU51は、処理対象のルートに対して設定されている車線変更位置を参照し、複数の車線変更位置が隣接する場合には一方または両方の車線変更位置をずらし、隣接する車線変更位置の間に所定距離(例えば100m)以上の直線区間を挿入する。その後、処理対象のルートに対して設定されている車線変更位置を確定する。
上記S45、S48、S50、S51、S52の車線変更位置の補正を行った結果、例えば図18の左図に該当するルートでは、図19に示す流れで車線変更位置が補正され、最終的に確定される。即ち、前記S43で仮設定された車線変更位置は車線変更推奨位置よりも目的地側にあって、車線変更可能範囲が車線変更推奨位置を跨がないので、先ず2車線分の車線変更位置は車線変更可能範囲内で最も出発地側に移動される(S51)。その後に、各車線変更位置の間に所定距離以上の直線区間が挿入されて確定される(S52)。
また、例えば図18の中図に該当するルートでは、図20に示す流れで車線変更位置が補正され、最終的に確定される。即ち、前記S43で仮設定された1回目の車線変更に該当する車線変更位置は車線変更推奨位置よりも目的地側にあって、車線変更可能範囲が車線変更推奨位置を跨ぐので、先ず1回目の車線変更に該当する車線変更位置は車線変更推奨位置に移動される(S50)。また、前記S43で仮設定された2回目の車線変更に該当する車線変更位置は車線変更推奨位置よりも目的地側にあって、車線変更可能範囲が車線変更推奨位置を跨がないので、車線変更位置は車線変更可能範囲内で最も出発地側に移動される(S51)。その状態で確定される。
また、例えば図18の右図に該当するルートでは、図21に示す流れで車線変更位置が補正され、最終的に確定される。即ち、前記S43で仮設定された1回目の車線変更に該当する車線変更位置は車線変更推奨位置よりも出発地側にあるので、補正しない(S48)。また、前記S43で仮設定された2回目の車線変更に該当する車線変更位置は車線変更推奨位置よりも目的地側にあって、車線変更可能範囲が車線変更推奨位置を跨がないので、車線変更位置は車線変更可能範囲内で最も出発地側に移動される(S51)。その状態で確定される。
そして、前記S25及びS26で生成された基準ルート及び候補ルートに対して上記S41~S52の処理を実行した後にS28へと移行する。S28以降では基準ルート及び候補ルートに対して設定された車線変更位置に基づいて推奨される車線移動態様が選択される。
次に、前記S6において実行される動的走行軌道生成処理のサブ処理について図22に基づき説明する。図22は動的走行軌道生成処理のサブ処理プログラムのフローチャートである。
先ず、S61においてCPU51は、現在位置検出部31により検出した自車両の現在位置を取得する。尚、車両の現在位置は、例えば高精度のGPS情報や高精度ロケーション技術を用いて詳細に特定することが望ましい。ここで、高精度ロケーション技術とは、車両に設置されたカメラから取り込んだ白線や路面ペイント情報を画像認識により検出し、更に、検出した白線や路面ペイント情報を例えば高精度地図情報15と照合することにより、走行車線や高精度な車両位置を検出可能にする技術である。更に、車両が複数の車線からなる道路を走行する場合には車両の走行する車線についても特定する。
次に、S62においてCPU51は、前記S3で生成された静的走行軌道(即ち、自車両が今度に走行する予定の軌道)と、前記S4で生成された速度計画(即ち、自車両の今度の予定速度)を取得する。
次に、S63においてCPU51は、前記S2で取得した高精度地図情報15に基づいて、車両の進行方向前方の特に前記S5で検出された“自車両の走行に影響が生じる要因(以下、影響要因という)”の周辺を対象として、レーン形状、区画線情報等を取得する。尚、前記S63で取得されるレーン形状と区画線情報には、車線数、車線数の増減がある場合にはどの位置でどのように増減するかを特定する情報等を含む。
続いて、S64においてCPU51は、前記S5で検出された影響要因について、現時点の影響要因の位置と、影響要因が移動している場合には移動状況(移動方向、移動速度)について取得する。尚、影響要因の位置と移動状況については、例えば車外カメラ39で車両周辺の所定の検出範囲を撮像した撮像画像に対して画像処理等を行うことによって取得する。
その後、S65においてCPU51は、先ず前記S64で取得した影響要因の現在位置及び移動状況に基づいて影響要因の今後の移動軌跡を予測する。尚、影響要因が他車両である場合には、他車両のウィンカーやブレーキランプの点灯状態について考慮して予測しても良い。更に、車車間通信などで他車両の今後の走行軌道や速度計画が取得可能であれば、それらを考慮して予測しても良い。その後、予測された影響要因の今後の移動軌跡と前記S62で取得した自車両の静的走行軌道及び速度計画とに基づいて、影響要因が自車両の走行に影響があるか否かをより正確に判定する。具体的には自車両と影響要因が現時点又は将来において同一の車線上に位置し、その間の距離が適切な車間距離D以内に接近すると予測される場合に、影響要因が自車両の走行に影響があると判定する。尚、適切な車間距離Dは例えば以下の式(1)により算出する。
D=自車両の車速×2sec+自車両の制動距離-影響要因の制動距離(但し、影響要因が移動体の場合に限る)・・・・(1)
そして、影響要因が自車両の走行に影響があると判定された場合(S65:YES)には、S66へと移行する。一方、影響要因が自車両の走行に影響がないと判定された場合(S65:NO)には、動的走行軌道を生成することなくS9(S7、S8は省略する)へと移行する。
S66においてCPU51は、自車両が影響要因を回避して静的走行軌道に戻る(即ち追い越しする)為の新たな軌道を生成することが可能か否かを判定する。具体的には、影響要因と自車両が現時点で同一車線に位置する場合には、自車両が右側に車線変更して制限速度を超えない範囲で影響要因を追い越し、その後に左側に車線変更して元の車線に戻るまでの軌道について、影響要因と適切な車間距離D以上を維持する軌道を描くことができる場合には、自車両が影響要因を回避して静的走行軌道に戻る為の新たな軌道を生成することが可能と判定される。また、影響要因と自車両が現時点で異なる車線に位置し、その後に同一車線上へと移動する場合には、自車両が制限速度を超えない範囲で影響要因を追い越し、その後に影響要因と同一車線に車線変更するまでの軌道について、影響要因と適切な車間距離D以上を維持する軌道を描くことができる場合には、自車両が影響要因を回避して静的走行軌道に戻る為の新たな軌道を生成することが可能と判定される。上記S66の判定処理は、前記S63で取得した車両の進行方向前方のレーン形状及び区画線情報と、車両の現在位置と、影響要因の今後の移動軌跡と、道路の制限速度とに基づいて判定される。
そして、自車両が影響要因を回避して静的走行軌道に戻る(即ち追い越しする)為の新たな軌道を生成することが可能と判定された場合(S66:YES)には、S67へと移行する。それに対して、自車両が影響要因を回避して静的走行軌道に戻る(即ち追い越しする)為の新たな軌道を生成することができないと判定された場合(S66:NO)には、S68へと移行する。
S67においてCPU51は、自車両が影響要因を回避して静的走行軌道に戻る(即ち追い越しする)為の軌道(以下、回避軌道という)を算出する。具体的には、自車両と影響要因が現時点で同一車線上にある場合には、図23に示すように自車両が右側に車線変更して影響要因を追い越し、その後に左側に車線変更して元の車線に戻るまでの軌道が回避軌道に該当する。一方、自車両と影響要因が現時点で異なる車線上にあってその後に同一車線上へと移動する必要がある場合には、図24に示すように自車両が影響要因を追い越し、その後に車線変更して影響要因と同一車線へと移動するまでの軌道が回避軌道に該当する。
ここで、図23は片側2車線の道路において自車両90が左側車線を走行し、影響要因が同車線を走行する前方車両91である場合に前記S67で生成される回避軌道の一例を示す。
先ず、図23に示す例では、ステアリングの旋回を開始して右側の車線へと移動し、且つステアリングの位置が直進方向に戻るのに必要な第1の軌道L1を算出する。尚、第1の軌道L1は車両の現在の車速に基づいて車線変更を行う際に生じる横方向の加速度(横G)を算出し、横Gが自動運転支援に支障が生じることなく、また車両の乗員に不快感を与えない上限値(例えば0.2G)を超えないことを条件として、クロソイド曲線を用いてできる限り円滑で、且つできる限り車線変更に必要な距離が短くなる軌道を算出する。また、前方車両91との間に適切な車間距離D以上を維持することについても条件とする。
次に、右側の車線を制限速度を上限に走行して前方車両91を追い越し、且つ前方車両91との間を適切な車間距離D以上とするまでの第2の軌道L2を算出する。尚、第2の軌道L2は基本的に直線の軌道であり、また軌道の長さは、前方車両91の車速と道路の制限速度に基づいて算出される。
続いて、ステアリングの旋回を開始して左側の車線へと戻り、且つステアリングの位置が直進方向に戻るのに必要な第3の軌道L3を算出する。尚、第3の軌道L3は車両の現在の車速に基づいて車線変更を行う際に生じる横方向の加速度(横G)を算出し、横Gが自動運転支援に支障が生じることなく、また車両の乗員に不快感を与えない上限値(例えば0.2G)を超えないことを条件として、クロソイド曲線を用いてできる限り円滑で、且つできる限り車線変更に必要な距離が短くなる軌道を算出する。また、前方車両91との間に適切な車間距離D以上を維持することについても条件とする。
また、図24は片側2車線の道路において自車両90が右側車線を走行し、左側車線へ移動する必要がある状況において、影響要因が左側車線を走行する前方車両91である場合に前記S67で生成される回避軌道の一例を示す。
先ず、図24に示す例では、右側の車線を制限速度を上限に走行して前方車両91を追い越し、且つ前方車両91との間を適切な車間距離D以上とするまでの第1の軌道L4を算出する。尚、第1の軌道L4は基本的に直線の軌道であり、また軌道の長さは、前方車両91の車速と道路の制限速度に基づいて算出される。
続いて、ステアリングの旋回を開始して左側の車線へと移動し、且つステアリングの位置が直進方向に戻るのに必要な第2の軌道L5を算出する。尚、第2の軌道L5は車両の現在の車速に基づいて車線変更を行う際に生じる横方向の加速度(横G)を算出し、横Gが自動運転支援に支障が生じることなく、また車両の乗員に不快感を与えない上限値(例えば0.2G)を超えないことを条件として、クロソイド曲線を用いてできる限り円滑で、且つできる限り車線変更に必要な距離が短くなる軌道を算出する。また、前方車両91との間に適切な車間距離D以上を維持することについても条件とする。
また、前記S67では上記回避軌道を走行する際の自車両の推奨速度についても算出する。自車両の推奨速度については、制限速度を上限として、車線変更時において車両に生じる横方向の加速度(横G)が自動運転支援に支障が生じることなく、また車両の乗員に不快感を与えない上限値(例えば0.2G)を超えない速度を推奨速度とする。例えば回避軌道の曲率や制限速度などに基づいて算出される。
その後、S68においてCPU51は、自車両が影響要因に追従(或いは並走)して走行する為の軌道(以下、追従軌道という)を算出する。具体的には、自車両と影響要因が現時点で同一車線上にある場合には、図25に示すように自車両90が車線変更することなく現在の車線を継続して走行し、影響要因(例えば前方車両91)に対して追従する軌道が追従軌道に該当する。尚、追従軌道は基本的に静的走行軌道と同一の軌道となる。但し、影響要因との間の車間距離を適切に維持する必要がある為、後述のように速度計画については修正することとなる(S8)。一方、自車両と影響要因が現時点で異なる車線上にあってその後に同一車線上へと移動する必要がある場合には、図26に示すように自車両90が車線変更することなく現在の車線を継続して走行し、影響要因(例えば前方車両91)と並走する軌道が追従軌道に該当する。尚、この場合には追従軌道は静的走行軌道と異なる軌道となる。
また、前記S68では上記追従軌道を走行する際の自車両の推奨速度についても算出する。自車両の追従速度については、制限速度を上限として、前方の影響要因との間の車間距離について適切な車間距離D以上を維持する速度を推奨速度とする。尚、適切な車間距離Dについては前述した式(1)に基づいて算出される。但し、図26に示すように自車両と影響要因が異なる車線に位置する場合については必ずしも車間距離D以上を維持する必要は無いが、その後に自車両が影響要因と同一車線へ車線変更する必要があることを考えれば、車間距離D以上を維持しておくのが望ましい。
その後、S69においてCPU51は、前記S67で算出された回避軌道(回避軌道に関しては算出された場合のみ)及び前記S68で算出された追従軌道を、周辺の道路状況を考慮した上で走行予定経路に含まれる道路に対して車両に走行が推奨される走行軌道である動的走行軌道として生成する。
そして、前記S69で生成された動的走行軌道は、自動運転支援に用いる支援情報としてフラッシュメモリ54等に格納される。
次に、前記S7において実行される走行軌道反映処理のサブ処理について図27に基づき説明する。図27は走行軌道反映処理のサブ処理プログラムのフローチャートである。
先ず、S71においてCPU51は、前記S3で生成された静的走行軌道と、前記S6で生成された動的走行軌道をフラッシュメモリ54等の記憶媒体から読み出す。
続いて、S72においてCPU51は、前記S71で読み出された各走行軌道について、走行軌道毎に車両の走行軌道としての適正度を示すパスコストを算出する。ここで、パスコストは、(a)走行時間(平均車速)、(b)車線変更回数、(c)車線変更を行う位置、(d)走行車線の少なくとも一以上を考慮して算出する。具体的には、以下の条件に基づいて算出する。
(a)“走行時間(平均車速)”については、走行時間が長い(即ち平均車速が遅い)走行軌道程、パスコストを高く算出する。尚、静的走行軌道の平均車速については前記S4で生成された速度計画に基づいて特定する。一方、動的走行軌道については前記S67及びS68で算出された推奨速度に基づいて特定する。
(b)“車線変更回数”については、車線変更回数が多い走行軌道程、パスコストを高く算出する。
(c)“車線変更を行う位置”については、複数回の車線変更を行う場合には、車線変更の間隔が短くなる走行軌道程、パスコストを高く算出する。また、交差点の手前側所定距離(例えば一般道700m、高速道路2km)以内で車線変更を行う走行軌道については、パスコストを加算する。
(d)“走行車線”については、追い越し車線の走行距離が長い走行軌道程、パスコストを高く算出する。
但し、上記(a)~(d)の条件に関わらず、自車両が前記S5で検出された影響要因と接触すると判定される走行軌道についてはコストを無限大とする。
その後、S73においてCPU51は、前記S72で算出された走行軌道毎のパスコストを比較し、最もパスコストの値が小さい走行軌道を車両の走行が推奨される走行軌道として選択する。
次に、S74においてCPU51は、前記S73において動的走行軌道である回避軌道又は追従軌道が選択されたか否かを判定する。
そして、前記S73において動的走行軌道である回避軌道又は追従軌道が選択されたと判定された場合(S74:YES)には、S75へと移行する。
S75においてCPU51は、選択された動的走行軌道が生成された区間を対象として、静的走行軌道を動的走行軌道へと、結果として置き換えられることになる。尚、基本的に静的走行軌道を動的走行軌道へと置き換えられた場合には、動的軌道の始点及び終点は静的走行軌道と繋がることとなるが、例外的に図26に示す追従軌道が選択された場合には、動的走行軌道の終点が静的走行軌道と繋がらない場合もある。そのような場合には、動的走行軌道の終点を始点として静的走行軌道の生成を新たに行っても良いし、静的走行軌道に繋がるまで動的走行軌道の生成を一定間隔で繰り返し行うようにしても良い。
その後、一部が動的走行軌道に置き換えられた静的走行軌道に基づいて、自動運転支援による支援走行が行われる(S9、S10)
一方、前記S73において静的走行軌道が選択されたと判定された場合(S74:NO)には、動的走行軌道への置き換えを行うことなくS8へと移行する。
以上詳細に説明した通り、本実施形態に係るナビゲーション装置1及びナビゲーション装置1で実行されるコンピュータプログラムでは、車両が走行する走行予定経路を取得し(S1)、更にレーン形状を含む地図情報を用いて、走行予定経路を車両が移動する際に選択し得る車線移動態様の候補をレーンネットワークにより特定して取得する(S25、S26)。そして、取得された車線移動態様の候補の内、車線変更を伴う車線移動態様の候補に対して、車線変更を開始する車線変更開始位置及び車線変更を終了する車線変更終了位置を目的地に近い位置を優先して設定し(S43)、設定された車線変更開始位置及び車線変更終了位置を考慮して、車線移動態様の候補の内から車両が移動する際に推奨される車両の車線移動態様を選択する(S29)ので、推奨される車線変更が行われる車線移動態様を適切に選択することが可能となる。その結果、車両が走行する際に推奨されない車線変更が行われることを防止し、運転支援を適切に実施することを可能とする。
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
例えば、本実施形態では、車線変更を伴う前記車線移動態様の候補に対して、車線変更を行う車線変更位置(77)を目的地に近い位置を優先して設定し、その後の処理において車線変更コストが小さくなるように出発地点側へずらしていくものとしたが、反対に、車線変更を行う車線変更位置(77)を出発地に近い位置を優先して設定し、その後の処理において車線変更コストが大きくならないことを条件として目的地点側へずらしても良い。
また、本実施形態では、車両の走行に影響が生じる影響要因を検出した場合に、動的走行軌道として回避軌道と追従軌道を夫々生成しているが、いずれか一方のみを生成するようにしても良い。
また、本実施形態では、サーバ装置4が有する高精度地図情報には、道路のレーン形状(車線単位の道路形状や曲率、車線幅等)と道路に描かれた区画線(車道中央線、車線境界線、車道外側線、誘導線等)に関する情報の両方を含むが、区画線に関する情報のみを含むようにしても良いし、道路のレーン形状に関する情報のみを含むようにしても良い。例えば区画線に関する情報のみを含む場合であっても、区画線に関する情報に基づいて道路のレーン形状に関する情報に相当する情報を推定することが可能である。また、道路のレーン形状に関する情報のみを含む場合であっても、道路のレーン形状に関する情報に基づいて区画線に関する情報に相当する情報を推定することが可能である。また、「区画線に関する情報」は、車線を区画する区画線自体の種類や配置を特定する情報であっても良いし、隣接する車線間で車線変更が可能か否かを特定する情報であっても良いし、車線の形状を直接または間接的に特定する情報であっても良い。
また、本実施形態では、車両の走行に影響が生じる影響要因を検出した場合に動的走行軌道を生成するとともに、既存の静的走行軌道と新たに生成された動的走行軌道のパスコストとを比較して(S72、S73)、動的走行軌道の方が推奨されると判定された場合にのみ静的走行軌道を動的走行軌道に置き換えている(S75)が、動的走行軌道が生成された場合には必ず静的走行軌道を動的走行軌道に置き換えるようにしても良い。
また、本実施形態では、静的走行軌道に動的走行軌道を反映する手段として、静的走行軌道の一部を動的走行軌道に置き換えている(S75)が、置き換えるのではなく静的走行軌道を動的走行軌道に近づけるように軌道の修正を行っても良い。
また、本実施形態では、車両の操作のうち、車両の挙動に関する操作である、アクセル操作、ブレーキ操作及びハンドル操作の全てを車両制御ECU40が制御することをユーザの運転操作によらずに自動的に走行を行う為の自動運転支援として説明してきた。しかし、自動運転支援を、車両の操作のうち、車両の挙動に関する操作である、アクセル操作、ブレーキ操作及びハンドル操作の少なくとも一の操作を車両制御ECU40が制御することとしても良い。一方、ユーザの運転操作による手動運転とは車両の操作のうち、車両の挙動に関する操作である、アクセル操作、ブレーキ操作及びハンドル操作の全てをユーザが行うこととして説明する。
また、本発明の運転支援は車両の自動運転に係る自動運転支援に限られない。例えば、静的走行軌道や動的走行軌道をナビゲーション画面に表示するとともに、音声や画面等を用いた案内(例えば車線変更の案内、推奨車速の案内等)を行うことによる運転支援も可能である。また、静的走行軌道や動的走行軌道をナビゲーション画面に表示することでユーザの運転操作を支援するようにしてもよい。
また、本実施形態では、自動運転支援プログラム(図4)をナビゲーション装置1が実行する構成としているが、ナビゲーション装置1以外の車載器や車両制御ECU40が実行する構成としても良い。その場合には、車載器や車両制御ECU40は車両の現在位置や地図情報等をナビゲーション装置1やサーバ装置4から取得する構成とする。更に、サーバ装置4が自動運転支援プログラム(図4)のステップの一部または全部を実行するようにしても良い。その場合にはサーバ装置4が本願の運転支援装置に相当する。
また、本発明はナビゲーション装置以外に、携帯電話機、スマートフォン、タブレット端末、パーソナルコンピュータ等(以下、携帯端末等という)に適用することも可能である。また、サーバと携帯端末等から構成されるシステムに対しても適用することが可能となる。その場合には、上述した自動運転支援プログラム(図4参照)の各ステップは、サーバと携帯端末等のいずれが実施する構成としても良い。但し、本発明を携帯端末等に適用する場合には、自動運転支援が実行可能な車両と携帯端末等が通信可能に接続(有線無線は問わない)される必要がある。
また、本発明に係る運転支援装置を具体化した実施例について上記に説明したが、運転支援装置は以下の構成を有することも可能であり、その場合には以下の効果を奏する。
例えば、第1の構成は以下のとおりである。
車両(5)が走行する走行予定経路を取得する走行予定経路取得手段(51)と、レーン形状を含む地図情報に基づいて、前記走行予定経路に対して車両が選択し得る車線移動を示したネットワークであるレーンネットワークを取得するレーンネットワーク取得手段(51)と、前記走行予定経路を車両が移動する際に選択し得る車線移動態様の候補を前記レーンネットワークにより特定して取得する候補取得手段(51)と、前記候補取得手段により取得された前記車線移動態様の候補の内、車線変更を伴う前記車線移動態様の候補に対して、車線変更を開始する車線変更開始位置及び車線変更を終了する車線変更終了位置を目的地に近い位置を優先して設定する車線変更位置設定手段(51)と、前記車線変更位置設定手段によって設定された前記車線変更開始位置及び前記車線変更終了位置を考慮して、前記車線移動態様の候補の内から車両が移動する際に推奨される車両の車線移動態様を選択する推奨移動態様選択手段(51)と、前記推奨移動態様選択手段によって選択された車線移動態様に従って車両が移動する為の運転支援を行う運転支援手段(51)と、を有し、前記候補取得手段により取得される前記車線移動態様の候補は、前記地図情報に基づいて前記走行予定経路が複数の区間に区分された上で、車両が走行する車線と車線変更が行われる位置が前記区間単位で特定され、前記車線変更位置設定手段は、車線変更を開始する車線変更開始位置及び車線変更を終了する車線変更終了位置を、車線変更が行われると特定されている区間内において目的地に近い位置を優先して設定する
上記構成を有する運転支援装置によれば、車両が選択し得る車線移動態様の候補をレーンネットワークにより特定して取得するとともに、各候補に対して予め車線変更を開始する車線変更開始位置及び車線変更を終了する車線変更終了位置を目的地に近い位置に優先して設定しておき、その状態で車線移動態様の候補の内から推奨される車線移動態様を選択するので、推奨される車線変更が行われる車線移動態様を適切に選択することが可能となる。その結果、車両が走行する際に推奨されない車線変更が行われることを防止し、運転支援を適切に実施することを可能とする。
また、第2の構成は以下のとおりである。
前記レーンネットワークは、複数の区間に区分された前記走行予定経路に対して各区画の境界に位置する各車線に対してノード(75)を設定し、設定されたノード間を繋ぐリンク(76)を備えたネットワークであって、前記候補取得手段により取得される前記車線移動態様の候補は、車両が走行する車線と車線変更が行われる位置が前記レーンネットワークに含まれるリンクによって特定されることで、車両が走行する車線と車線変更が行われる位置が前記区間単位で特定されている
上記構成を有する運転支援装置によれば、推奨される車線変更が行われる車線移動態様に従って車両を走行させる為の支援を行うことが可能となる。
また、第3の構成は以下のとおりである。
前記候補取得手段(51)により取得された前記車線移動態様の候補の内、車線変更を伴う前記車線移動態様の候補に対して、含まれる車線変更毎に車線変更が行われると特定されている区間内に車線変更を行うことが可能な範囲である車線変更可能範囲を設定する範囲設定手段(51)を有し、前記車線変更位置設定手段は、前記車線変更可能範囲内で前記車線変更開始位置及び前記車線変更終了位置を設定する。
上記構成を有する運転支援装置によれば、車線移動態様の候補に対して予め実施可能な位置に車線変更開始位置及び車線変更終了位置を設定するので、いずれの候補が推奨される車両の車線移動態様として選択された場合であっても、選択された車線移動態様に基づいて運転支援を適切に実施することが可能となる。
また、第4の構成は以下のとおりである。
前記推奨移動態様選択手段(51)は、前記車線移動態様の候補毎に前記車線変更位置設定手段によって設定された前記車線変更開始位置及び前記車線変更終了位置を考慮してコストを算出し、算出されたコストを比較して前記車線移動態様の候補の内から車両が移動する際に推奨される車両の車線移動態様を選択する。
上記構成を有する運転支援装置によれば、車線変更開始位置及び車線変更終了位置を考慮したコストを用いることによって、最も推奨される位置で車線変更を行う車線移動態様を適切に選択することが可能となる。そして、選択された車線移動態様に基づいて運転支援を行うことによって、運転支援を適切に実施することを可能とする。
また、第6の構成は以下のとおりである。
前記候補取得手段(51)により取得された前記車線移動態様の候補の内、分岐点の通過の為に行う車線変更を伴う前記車線移動態様の候補に対して、前記分岐点から所定距離手前側の地点に推奨位置を設定する推奨位置設定手段(51)と、前記車線変更位置設定手段(51)によって設定された前記車線変更開始位置及び前記車線変更終了位置の内、前記推奨位置よりも前記分岐点側に設定された前記車線変更開始位置及び前記車線変更終了位置について前記推奨位置に近づくように前記車線変更開始位置及び前記車線変更終了位置を補正する推奨位置補正手段(51)と、を有する。
上記構成を有する運転支援装置によれば、車線移動態様の候補に設定された車線変更開始位置及び車線変更終了位置を車線変更が推奨される位置にできる限り近づくように補正することが可能となる。その結果、推奨される位置で車線変更を行う車線移動態様に基づいて運転支援を適切に実施することが可能となる。
また、第7の構成は以下のとおりである。
前記推奨移動態様選択手段(51)は、前記推奨位置に近い位置で車線変更を行う前記車線移動態様の候補を優先して車両が移動する際に推奨される車両の車線移動態様として選択する。
上記構成を有する運転支援装置によれば、車線変更が推奨される位置にできる限り近いタイミングで車線変更が行われる車線移動態様を、車両が移動する際に推奨される車両の車線移動態様として選択することが可能となる。その結果、車両が走行する際に推奨されない車線変更が行われることを防止し、運転支援を適切に実施することを可能とする。
また、第8の構成は以下のとおりである。
前記推奨移動態様選択手段(51)は、追い越し車線を走行する距離の短い前記車線移動態様の候補を優先して車両が移動する際に推奨される車両の車線移動態様として選択する。
上記構成を有する運転支援装置によれば、できる限り追い越し車線を移動する距離の少ない車線移動態様を、車両が移動する際に推奨される車両の車線移動態様として選択することが可能となる。
また、第9の構成は以下のとおりである。
前記候補取得手段(51)により取得された前記車線移動態様の候補の内、複数の車線変更を伴う前記車線移動態様の候補について、前記車線変更位置設定手段(51)によって設定された複数の前記車線変更位置を所定間隔以上離間するように補正する間隔補正手段を有する。
上記構成を有する運転支援装置によれば、複数回の車線変更が連続して行われないように車線変更位置を補正することが可能となる。その結果、車両が走行する際に推奨されない車線変更が行われることを防止し、運転支援を適切に実施することを可能とする。
1…ナビゲーション装置、2…運転支援システム、3…情報配信センタ、4…サーバ装置、5…車両、15…高精度地図情報、33…ナビゲーションECU、39…車外カメラ、40…車両制御ECU、51…CPU、52…RAM、53…ROM、54…フラッシュメモリ、61…走行予定経路、75…レーンノード、76…レーンリンク、77…車線変更位置

Claims (6)

  1. 車両が走行する走行予定経路を取得する走行予定経路取得手段と、
    レーン形状を含む地図情報に基づいて、前記走行予定経路に対して車両が選択し得る車線移動を示したネットワークであるレーンネットワークを取得するレーンネットワーク取得手段と、
    前記走行予定経路を車両が移動する際に選択し得る車線移動態様の候補を前記レーンネットワークにより特定して取得する候補取得手段と、
    前記候補取得手段により取得された前記車線移動態様の候補の内、車線変更を伴う前記車線移動態様の候補に対して、車線変更を開始する車線変更開始位置及び車線変更を終了する車線変更終了位置を目的地に近い位置を優先して設定する車線変更位置設定手段と、
    前記車線変更位置設定手段によって設定された前記車線変更開始位置及び前記車線変更終了位置を考慮して、前記車線移動態様の候補の内から車両が移動する際に推奨される車両の車線移動態様を選択する推奨移動態様選択手段と、
    前記推奨移動態様選択手段によって選択された車線移動態様に従って車両が移動する為の運転支援を行う運転支援手段と、を有し、
    前記候補取得手段により取得される前記車線移動態様の候補は、前記地図情報に基づいて前記走行予定経路が複数の区間に区分された上で、車両が走行する車線と車線変更が行われる位置が前記区間単位で特定され、
    前記車線変更位置設定手段は、車線変更を開始する車線変更開始位置及び車線変更を終了する車線変更終了位置を、車線変更が行われると特定されている区間内において目的地に近い位置を優先して設定する運転支援装置。
  2. 前記レーンネットワークは、複数の区間に区分された前記走行予定経路に対して各区画の境界に位置する各車線に対してノードを設定し、設定されたノード間を繋ぐリンクを備えたネットワークであって、
    前記候補取得手段により取得される前記車線移動態様の候補は、車両が走行する車線と車線変更が行われる位置が前記レーンネットワークに含まれるリンクによって特定されることで、車両が走行する車線と車線変更が行われる位置が前記区間単位で特定されている請求項1に記載の運転支援装置。
  3. 前記候補取得手段により取得された前記車線移動態様の候補の内、車線変更を伴う前記車線移動態様の候補に対して、含まれる車線変更毎に車線変更が行われると特定されている区間内に車線変更を行うことが可能な範囲である車線変更可能範囲を設定する範囲設定手段を有し、
    前記車線変更位置設定手段は、前記車線変更可能範囲内で前記車線変更開始位置及び前記車線変更終了位置を設定する請求項1又は請求項2に記載の運転支援装置。
  4. 前記推奨移動態様選択手段は、
    前記車線移動態様の候補毎に前記車線変更位置設定手段によって設定された前記車線変更開始位置及び前記車線変更終了位置を考慮してコストを算出し、
    算出されたコストを比較して前記車線移動態様の候補の内から車両が移動する際に推奨される車両の車線移動態様を選択する請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の運転支援装置。
  5. 前記候補取得手段により取得された前記車線移動態様の候補の内、分岐点の通過の為に行う車線変更を伴う前記車線移動態様の候補に対して、前記分岐点から所定距離手前側の地点に推奨位置を設定する推奨位置設定手段と、
    前記車線変更位置設定手段によって設定された前記車線変更開始位置及び前記車線変更終了位置の内、前記推奨位置よりも前記分岐点側に設定された前記車線変更開始位置及び前記車線変更終了位置について前記推奨位置に近づくように前記車線変更開始位置及び前記車線変更終了位置を補正する推奨位置補正手段と、を有する請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の運転支援装置。
  6. コンピュータを、
    車両が走行する走行予定経路を取得する走行予定経路取得手段と、
    レーン形状を含む地図情報に基づいて、前記走行予定経路に対して車両が選択し得る車線移動を示したネットワークであるレーンネットワークを取得するレーンネットワーク取得手段と、
    前記走行予定経路を車両が移動する際に選択し得る車線移動態様の候補を前記レーンネットワークにより特定して取得する候補取得手段と、
    前記候補取得手段により取得された前記車線移動態様の候補の内、車線変更を伴う前記車線移動態様の候補に対して、車線変更を開始する車線変更開始位置及び車線変更を終了する車線変更終了位置を目的地に近い位置を優先して設定する車線変更位置設定手段と、
    前記車線変更位置設定手段によって設定された前記車線変更開始位置及び前記車線変更終了位置を考慮して、前記車線移動態様の候補の内から車両が移動する際に推奨される車両の車線移動態様を選択する推奨移動態様選択手段と、
    前記推奨移動態様選択手段によって選択された車線移動態様に従って車両が移動する為の運転支援を行う運転支援手段と、
    して機能させる為のコンピュータプログラムであって、
    前記候補取得手段により取得される前記車線移動態様の候補は、前記地図情報に基づいて前記走行予定経路が複数の区間に区分された上で、車両が走行する車線と車線変更が行われる位置が前記区間単位で特定され、
    前記車線変更位置設定手段は、車線変更を開始する車線変更開始位置及び車線変更を終了する車線変更終了位置を、車線変更が行われると特定されている区間内において目的地に近い位置を優先して設定するコンピュータプログラム
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