JPH1186182A - 自動運転制御システム - Google Patents

自動運転制御システム

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JPH1186182A
JPH1186182A JP9236177A JP23617797A JPH1186182A JP H1186182 A JPH1186182 A JP H1186182A JP 9236177 A JP9236177 A JP 9236177A JP 23617797 A JP23617797 A JP 23617797A JP H1186182 A JPH1186182 A JP H1186182A
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vehicle
traveling
target
road
signal
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JP9236177A
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Eiji Jitsukata
英士 実方
Yukio Kobayashi
幸男 小林
Kazuya Tamura
和也 田村
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両の自動操舵を行うべくインフラストラク
チャが構成された道路環境における自動運転制御システ
ムにおいて、道路路面上に設置されたレーンマーカによ
らず車両の自動操舵を行う。 【解決手段】 障害物検出信号、車両位置信号、道路デ
ータ及び自動運転用交通情報信号に基づいて走行指示及
び走行コースを決定し、該設定された走行コースに基づ
いて目標走行軌跡を得て、得られた走行目標軌跡を追従
走行すべく車両を自動的に操舵する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動運転システム
の走行計画及びそれに伴う車両制御に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、道路路面上に敷設した磁気ネ
イル等のレーンマーカの列を基準線とし、そのレーンマ
ーカの発する信号を検出することで基準線に対する車両
の相対位置を認識し、基準線を車両の中心線とするべく
車両を自動操舵する車両の走行システムが知られてい
る。上記従来例として、例えば特開平9−62346号
公報におけるシステムは、磁気ネイルの発する信号から
だけでなく、グローバル・ポジショニング・システム
(GPS)を利用して自車位置を検出するナビゲーショ
ン装置、及び道路の側方に所定間隔毎に設けられたビー
コンからの種々の交通情報を受信できる通信機を搭載す
ることにより、前記基準線に沿った走行ラインの設定を
走行環境に応じて変更させ、得られた走行ラインに沿っ
て操舵することとしている。また、上記システムは、道
路上に形成されたわだち上の走行を検出するべく、ヨー
レイトセンサ及び横加速度センサを設け、同時に、搭載
されたカメラによってそのわだちの形成状態を検出し、
走行中の道路に適した走行ラインを設定可能としてい
る。さらに、上記システムにおいては、わだちの形成を
防ぐべく、基準線と車両中心との位置関係を時間的に変
化させることによって、基準線に対する走行ラインを不
定とすることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のシステムにおいては、道路上の磁気ネイルの信号
を検出することで基準線を認識し、走行ラインを設定
し、これを追従するように自動操舵をなしている。例え
ば図1(a)に示すように、道路の車線1の中央部に配
列される磁気ネイル2の設置位置が車線の曲率に沿った
滑らかな曲線上に存在しない場合には、設定される走行
ライン3が車線の中央における滑らかな曲線を描かなく
なる。換言すれば、車両4は、隣り合って位置する2つ
の磁気ネイルを結ぶ直線5と車両中心線とが一致するよ
うに操舵されるが、図1(a)のように道路中央に正し
く配置されていない磁気ネイル2を追従操舵すると、走
行ライン3が蛇行した形状となってしまう。また、磁気
ネイルの道路長手方向の設置間隔が広いと、基準線とし
ての認識が安定せず、本来とるべきコースを逸脱しやす
くなる。さらに、特開平9−62346号公報に開示さ
れた如く、基準線に対する車両の位置を時間的に変化さ
せる方法において、その変化幅は、車両に設けられた磁
気ネイル信号検出手段の検出範囲に限られ、基準線に対
して、信号検出範囲を超える車両の移動が必要となる場
合、または生じた場合に走行ラインを見失うといった問
題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の自動運転制御シ
ステムは、車両の前方の障害物の存在を検出して障害物
検出信号を生成するレーダ手段と、前記車両の前方の路
面を撮影して映像信号を出力する撮影手段と、前記映像
信号が示す画像から道路幅員方向における前記車両の位
置を示す車両位置信号を生成する画像処理手段と、前記
車両の現在位置前方の道路座標を示す道路データを生成
するナビゲーション装置と、自動運転用交通情報信号を
受信する通信手段と、走行指示を生成する走行指示生成
手段と、前記走行指示、前記障害物検出信号、前記車両
位置信号、前記道路データ及び前記自動運転用交通情報
信号に基づいて走行コースを設定する走行コース設定手
段と、該設定された走行コースに基づいて目標走行軌跡
を得る目標走行軌跡算出手段とを備え、前記目標走行軌
跡を追従走行するように操舵するシステムである。
【0005】よって、車両が走行中の道路上の走行コー
スを設定するので、道路路面上に磁気ネイル等のレーン
マーカを敷設し、そのレーンマーカからの信号を検出す
ることによって車両の操舵制御を行う必要はなく、車線
変更・分流・合流といったレーンマーカの検出が途切れ
て(不連続となって)しまうような車両の走行状態にあ
っても円滑な操舵を維持できる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を、図面を
参照しつつ詳細に説明する。図2は、本発明の一実施例
である自動運転制御システムのブロック構成図を示して
いる。このシステムにおいては、車両前方に位置する障
害物の存在を検出するレーザーレーダ10と、前方道路
路面の形状や自車と車線との位置関係を認識するための
撮影手段であるCCD(Charge Coupled Device:電荷結
合素子)カメラ11とが図示しない車両の前部に設けら
れている。CCDカメラ11によって得られた映像信号
は画像処理用ECU(Electric Control Unit)12に供
給される。画像処理用ECU12は、マイクロコンピュ
ータから構成され、CCDカメラ11からの映像信号に
基づいて路面データ及び車線上自車位置データを出力す
る。レーザーレーダ10と画像処理用ECU12の出力
は全体計画ECU13に供給される。全体計画ECU1
3には、ナビゲーション装置14及び通信装置15の出
力が供給される。ここで、自動走行システムを構成する
インフラストラクチャとして、管理センターによって統
括されたビーコンが道路側方に所定間隔毎に設けられて
おり、通信装置15はこのビーコンからの自動運転用交
通情報信号を受信する。また、ナビゲーション装置14
は、GPS(Global Positioning System)装置16、距
離センサ17、ヨーレイトセンサ18、加速度センサ1
9、及び道路地図データを記録した道路地図情報20を
備え、ナビゲーションコントローラ21により走行情報
を得る。なお、ナビゲーション装置14の構成及び動作
は良く知られており、ここでは詳述しない。全体計画E
CU13は、先ず、レーザーレーダ10による車両前方
の障害物の情報、及び通信装置15からの車両前方の所
定距離内の道路情報または交通情報を元に、車線維持・
車線変更といった走行指示を走行指示処理23によって
決定する。ここで、ナビゲーション装置14からの車両
走行情報(方向、速度、加速度等)及び地図情報を同時
に参照すると、より精確な走行情報を取得できる。図3
は、本発明による全体計画ECU13中の走行指示を得
る処理の一実施例を示すフローチャートである。図3に
おいて、まずナビゲーション装置14からの車両前方
(例えば、前方100m)の道路データ及び画像処理E
CU12からの車両位置信号を取得する(ステップS
1)。これにより、車両の現在位置からの走行におい
て、これから辿り着く可能性のある全ての領域の道路情
報を得る。次に、レーザーレーダ10から得られる障害
物検出信号において障害物を検出するか、または通信装
置15で受信される自動運転用交通情報信号において、
例えば、事故の有無とその事故位置等の信号を得ること
で(ステップS2)、現在の走行車線から、それら障害
物または事故を回避することのできる車線までの走行を
指示する(ステップS6)。なお、この障害物検出にお
いては、自車両との車間が狭まった状態で前方を低速走
行している車両を障害物として扱ってもよい。ステップ
S2において、各検出信号が検出されなかった場合に
は、ステップS1で得た道路データ及び車両位置信号に
基づいて、走行車両がこれから幅員減少を迎えるや否や
を判定する(ステップS3)。ステップS3において、
幅員減少地点を迎えることを判定した場合には、現在の
走行車線がその幅員減少地点において消滅するや否やを
判定する(ステップS7)。ステップS7において、現
在の走行車線が消滅する場合はステップS6の動作を実
行し、消滅しない場合は現在走行している車線を維持す
る走行を指示する(ステップS5)。ステップS3にお
いて、幅員減少地点が確認されない場合には、続いて、
分流地点かどうかを判定する(ステップS4)。ここ
で、分流地点が確認された場合には、どの分流車線を走
行するか、または現在の走行車線を維持するかの指示を
ドライバーに促し(ステップS8)、現在の走行車線か
らドライバーによって指示された車線までの走行を指示
する(ステップS9)。ステップS4において、分流地
点が確認されなかった場合には、現在走行している車線
を維持する走行を指示する(ステップS5)。車両が合
流地点を迎える場合には車線を変更せず、上記ステップ
S5の走行指示を実行する。以上のようにして走行指示
処理23により走行指示が与えられると、その走行指示
処理23が走行指示を決定する元になった情報範囲内
(例えば、前記所定距離の前方100m範囲内)におい
て、決定した走行指示に関わる情報を更に抽出し、CC
Dカメラ11によって車両の道路幅員方向における位置
を取得すると共に、走行目標地点及びその目標地点に至
るまでの走行コースとなる点列を目標点列抽出処理24
によって設定する。目標点列抽出処理24によって得ら
れた点列に基づいて、後述するパターン抽出処理25及
びフィッティング処理27が実行されて、目標走行軌跡
が定められる。全体計画ECU13は、得られた目標走
行軌跡に基づく車両操舵信号を車両制御ECU22へ送
信する。なお、得られた目標走行軌跡に応じて車両操舵
信号を得る部分の構成及び動作は、上記した特開平9−
62346号公報に開示された如き従来例と同様である
故ここでは詳述しない。図4は、本発明による全体計画
ECU13のパターン抽出処理25及びフィッティング
処理27の一実施例を説明するフローチャートである。
図4において、先ず、上述した目標点列抽出処理24に
よって抽出された点列を結ぶ曲線により、各点列におけ
る曲率を計算にて求める(ステップS11)。ステップ
S11の結果から曲率の極値(n個)及び曲線の変曲点
(m個)を抽出する(ステップS12)。続いてそのス
テップS12の結果を元に点列をm+n−1個の小区間
に分ける(ステップS13)。各小区間に当てはまる、
すなわち適合した、形状のパターン断片を、パターン断
片ライブラリ26から選択する(ステップS14)。こ
こで、パターン断片ライブラリ26は、直線、円弧等の
基本要素、及びそれら基本要素を組み合わせた、U字、
S字、左右車線変更、合流、分流等の道路パターンを記
憶する手段である。ステップS14の行程の処理の結
果、かかる小区間に該当するパターンが存在する場合
(ステップS15)、上記走行指示15を決定する元に
なった走行情報によって、車両の走行可能なカーブの最
小許容半径を決定し、ステップS14において選択され
たパターン断片にカーブが含まれる場合、そのカーブの
曲率半径が最小許容半径以上となるようにパターン断片
の形状を微調整する(ステップS16)。ステップS1
5において、かかる小区間に適合する形状のパターン断
片が存在しない場合は、その小区間内の点列の曲率変化
率を計算にて求め(ステップS17)、かかる小区間に
当てはまる緩和曲線を決定する(ステップS18)。ス
テップS18は、例えば最小二乗法により点列の平均曲
率変化を求め、クロソイド(コルニュの螺旋)のパラメ
ータを決定する処理である。次に、かかる小区間に対応
して選択されたパターン断片の角度及び倍率を実際の走
行道路に適合すべく決定する(ステップS19)。以上
の処理を小区間全てに対して行い(ステップS20)、
各小区間の連結部での接線方向が一致するように各パタ
ーン断片の角度及び倍率を更に微調整の上連結して設定
目標走行軌跡を出力する(ステップS21)。以上説明
した全体計画ECU13の処理によって出力された目標
走行軌跡に基づいて車両操舵信号が形成され、得られた
車両操舵信号が車両制御ECU22へと供給される。車
両制御ECU22はその車両操舵信号に基づいて、図示
しないスロットルアクチュエータ、ブレーキアクチュエ
ータ及びステアリングアクチュエータに制御信号を出力
し、車両の自動操舵を行う。
【0007】こうして、本発明による自動運転制御シス
テムを塔載した車両7は、上述した全体計画ECUによ
って目標走行軌跡8を設定し、図1(b)に示すように
道路の車線6の中央部において滑らかな走行軌跡を描く
ように操舵される。なお、上記した走行指示処理23に
おいては、操作者からの手動による操舵指令を検知する
手段(図示せず)を設けて、これに応じて走行指示を決
定することとしても良い。
【0008】なお、レーザーレーダ10、CCDカメラ
11、画像処理用ECU12、通信装置15、走行指示
処理23及び目標点列抽出処理24は、各々レーダ手
段、撮影手段、画像処理手段、通信手段、走行指示生成
手段及び走行コース設定手段に相当し、パターン抽出処
理25及びフィッティング処理27は目標走行軌跡算出
手段に相当する。
【0009】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による自動
運転制御システムによれば、障害物検出信号、車両位置
信号、道路データ、自動運転用交通情報信号及び走行指
示に基づいて走行コースを設定し、該設定された走行コ
ースに基づいて目標走行軌跡を得ることとし、得られた
目標走行軌跡を追従走行するように車両の自動操舵を可
能としているので、道路路面上に設けられた磁気ネイル
等のレーンマーカとは関係なく車両の自動操舵をなすこ
とが出来る。
【0010】よって、レーンマーカの配列に乱れがある
ような場合や車線変更・分流・合流といったレーンマー
カの検出が途切れてしまうような走行状態にあっても円
滑な操舵を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来例及び本発明による車両の目標走行軌跡
を示す図である。
【図2】 本発明の実施例を示すブロック構成図であ
る。
【図3】 図2の全体計画ECUにおける走行指示決定
の処理を説明するフローチャートである。
【図4】 図2の全体計画ECUにおけるフィッティン
グ処理を説明するフローチャートである。
【主要部分の符号の説明】
10 レーザーレーダ 11 CCDカメラ 12 画像処理用ECU 13 全体計画ECU 14 ナビゲーション装置 15 通信装置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年11月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を、図面を
参照しつつ詳細に説明する。図2は、本発明の一実施例
である自動運転制御システムのブロック構成図を示して
いる。このシステムにおいては、車両前方に位置する障
害物の存在を検出するレーザーレーダ10と、前方道路
路面の形状や自車と車線との位置関係を認識するための
撮影手段であるCCD(Charge Coupled
Device:電荷結合素子)カメラ11とが図示し
ない車両の前部に設けられている。CCDカメラ11に
よって得られた映像信号は画像処理用ECU(Elec
tric Control Unit)12に供給され
る。画像処理用ECU12は、マイクロコンピュータか
ら構成され、CCDカメラ11からの映像信号に基づい
て路面データ及び車線上自車位置データを出力する。レ
ーザーレーダ10と画像処理用ECU12の出力は全体
計画ECU13に供給される。全体計画ECU13に
は、ナビゲーション装置14及び通信装置15の出力が
供給される。ここで、自動走行システムを構成するイン
フラストラクチャとして、管理センターによって統括さ
れたビーコンが道路側方に所定間隔毎に設けられてお
り、通信装置15はこのビーコンからの自動運転用交通
情報信号を受信する。また、ナビゲーション装置14
は、GPS(Global Positioning
System)装置16、距離センサ17、ヨーレイト
センサ18、加速度センサ19、及び道路地図データを
記録した道路地図情報20を備え、ナビゲーションコン
トローラ21により走行情報を得る。なお、ナビゲーシ
ョン装置14の構成及び動作は良く知られており、ここ
では詳述しない。全体計画ECU13は、先ず、レーザ
ーレーダ10による車両前方の障害物の情報、及び通信
装置15からの車両前方の所定距離内の道路情報または
交通情報を元に、車線維持・車線変更といった走行指示
を走行指示処理23によって決定する。ここで、ナビゲ
ーション装置14からの車両走行情報(方向、速度、加
速度等)及び地図情報を同時に参照すると、より精確な
走行情報を取得できる。図3は、本発明による全体計画
ECU13中の走行指示を得る処理の一実施例を示すフ
ローチャートである。図3において、まずナビゲーショ
ン装置14からの車両前方(例えば、前方100m)の
道路データ及び画像処理ECU12からの車両位置信号
を取得する(ステップS1)。これにより、車両の現在
位置からの走行において、これから辿り着く可能性のあ
る全ての領域の道路情報を得る。次に、レーザーレーダ
10から得られる障害物検出信号において障害物を検出
するか、または通信装置15で受信される自動運転用交
通情報信号において、例えば、事故の有無とその事故位
置等の信号を得ることで(ステップS2)、現在の走行
車線から、それら障害物または事故を回避することので
きる車線までの走行を指示する(ステップS6)。な
お、この障害物検出においては、自車両との車間が狭ま
った状態で前方を低速走行している車両を障害物として
扱ってもよい。ステップS2において、各検出信号が検
出されなかった場合には、ステップS1で得た道路デー
タ及び車両位置信号に基づいて、走行車両がこれから幅
員減少を迎えるや否やを判定する(ステップS3)。ス
テップS3において、幅員減少地点を迎えることを判定
した場合には、現在の走行車線がその幅員減少地点にお
いて消滅するや否やを判定する(ステップS7)。ステ
ップS7において、現在の走行車線が消滅する場合はス
テップS6の動作を実行し、消滅しない場合は現在走行
している車線を維持する走行を指示する(ステップS
5)。ステップS3において、幅員減少地点が確認され
ない場合には、続いて、分流地点かどうかを判定する
(ステップS4)。ここで、分流地点が確認された場合
には、どの分流車線を走行するか、または現在の走行車
線を維持するかの指示をドライバーに促し(ステップS
8)、現在の走行車線からドライバーによって指示され
た車線までの走行を指示する(ステップS9)。ステッ
プS4において、分流地点が確認されなかった場合に
は、現在走行している車線を維持する走行を指示する
(ステップS5)。車両が合流地点を迎える場合には車
線を変更せず、上記ステップS5の走行指示を実行す
る。以上のようにして走行指示処理23により走行指示
が与えられると、その走行指示処理23が走行指示を決
定する元になった情報範囲内(例えば、前記所定距離の
前方100m範囲内)において、決定した走行指示に関
わる情報を更に抽出し、CCDカメラ11によって車両
の道路幅員方向における位置を取得すると共に、現自車
位置を始点とし、走行目標地点を終点とする上記情報範
囲間の走行コースとなる点列を目標点列抽出処理24に
よって設定する。目標点列抽出処理24によって得られ
た点列に基づいて、後述するパターン抽出処理25及び
フィッティング処理27が実行されて、目標走行軌跡が
定められる。全体計画ECU13は、得られた目標走行
軌跡に基づく車両操舵信号を車両制御ECU22へ送信
する。なお、得られた目標走行軌跡に応じて車両操舵信
号を得る部分の構成及び動作は、上記した特開平9−6
2346号公報に開示された如き従来例と同様である故
ここでは詳述しない。図4は、本発明による全体計画E
CU13のパターン抽出処理25及びフィッティング処
理27の一実施例を説明するフローチャートである。図
4において、先ず、上述した目標点列抽出処理24によ
って抽出された点列を結ぶ曲線により、各点列における
曲率を計算にて求める(ステップS11)。ステップS
11の結果から曲率の極値(n個)及び曲線の変曲点
(m個)を抽出する(ステップS12)。尚、本実施例
においては前記点列における始点及び終点を変曲点に含
める。続いてそのステップS12の結果を元に点列をm
+n−1個の小区間に分ける(ステップS13)。各小
区間に当てはまる、すなわち適合した、形状のパターン
断片を、パターン断片ライブラリ26から選択する(ス
テップS14)。ここで、パターン断片ライブラリ26
は、直線、円弧等の基本要素、及びそれら基本要素を組
み合わせた、U字、S字、左右車線変更、合流、分流等
の道路パターンを記憶する手段である。ステップS14
の行程の処理の結果、かかる小区間に該当するパターン
が存在する場合(ステップS15)、上記走行指示を決
定する元になった走行情報によって、車両の走行可能な
カーブの最小許容半径を決定し、ステップS14におい
て選択されたパターン断片にカーブが含まれる場合、そ
のカーブの曲率半径が最小許容半径以上となるようにパ
ターン断片の形状を微調整する(ステップS16)。ス
テップS15において、かかる小区間に適合する形状の
パターン断片が存在しない場合は、その小区間内の点列
の曲率変化率を計算にて求め(ステップS17)、かか
る小区間に当てはまる緩和曲線を決定する(ステップS
18)。ステップS18は、例えば最小二乗法により点
列の平均曲率変化を求め、クロソイド(コルニュの螺
旋)のパラメータを決定する処理である。次に、かかる
小区間に対応して選択されたパターン断片の角度及び倍
率を実際の走行道路に適合すべく決定する(ステップS
19)。以上の処理を小区間全てに対して行い(ステッ
プS20)、各小区間の連結部での接線方向が一致する
ように各パターン断片の角度及び倍率を更に微調整の上
連結して設定目標走行軌跡を出力する(ステップS2
1)。以上説明した全体計画ECU13の処理によって
出力された目標走行軌跡に基づいて車両操舵信号が形成
され、得られた車両操舵信号が車両制御ECU22へと
供給される。車両制御ECU22はその車両操舵信号に
基づいて、図示しないスロットルアクチュエータ、ブレ
ーキアクチュエータ及びステアリングアクチュエータに
制御信号を出力し、車両の自動操舵を行う。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G06T 1/00 G08G 1/0968 B G08G 1/09 G01S 13/93 Z 1/0968 G06F 15/62 380

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自動的に車両を操舵する自動運転制御シ
    ステムであって、 前記車両の前方の障害物の存在を検出して障害物検出信
    号を生成するレーダ手段と、 前記車両の前方の路面を撮影して映像信号を出力する撮
    影手段と、 前記映像信号が示す画像から道路幅員方向における前記
    車両の位置を示す車両位置信号を生成する画像処理手段
    と、 前記車両の現在位置前方の道路座標を示す道路データを
    生成するナビゲーション装置と、 自動運転用交通情報信号を受信する通信手段と、 走行指示を生成する走行指示生成手段と、 前記障害物検出信号、前記車両位置信号、前記道路デー
    タ、前記自動運転用交通情報信号及び前記走行指示に基
    づいて走行コースを設定する走行コース設定手段と、 該設定された走行コースに基づいて目標走行軌跡を得る
    目標走行軌跡算出手段と、を備え、 前記目標走行軌跡を追従走行するように操舵をなすこと
    を特徴とする自動運転制御システム。
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