JPWO2018061100A1 - 車両制御装置 - Google Patents
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Abstract
車両制御装置(10)は、仮想レーン(114)の長さ方向に延びる第1軸(X)及び幅方向に延びる第2軸(Y)で定義される写像空間(102m)上に、仮想経由点の候補グループ(120)を第1軸(X)に沿って配置する仮想経由点配置部(86)と、レーン(104)と仮想レーン(114)の間の写像関係を示す写像変換情報を用いて、候補グループ(120)の少なくとも一部に対して写像変換することで、実空間(102r)上での走行軌道(Mt)の位置を示す経路点列(134)を得る写像変換部(92)を備える。
Description
本発明は、車両の走行軌道を逐次生成すると共に、この走行軌道に基づいて前記車両を制御する車両制御装置に関する。
従来から、車両の走行軌道を逐次生成すると共に、この走行軌道に基づいて前記車両を制御する車両制御装置が知られている。例えば、曲率の連続性及び曲率変化率の連続性に配慮しつつ、走行軌道を生成する技術が種々開発されている。
特開2010−073080号公報(段落[0032]−[0037]等)には、入力された拘束条件を満足し、且つ、カーブの大きさ又は変化率の要素を含むコスト関数の値が最小になるように、必要に応じてスイッチバック点を導入した上で、車両の走行軌道を生成する方法が提案されている。具体的には、入口点(軌道起点)と出口点(軌道終点)の間にある各々の経由点を改良ダイクストラ法により探索し、隣接する経由点同士を補間する旨が記載されている。
しかしながら、特開2010−073080号公報で提案される方法によれば、走行軌道を一回的に生成することを想定しており、軌道起点及び軌道終点が時々刻々と変化する状況を考慮していない。例えば、車両が走行しようとするレーンの形状が複雑である場合、走行軌道の形状を精度よく表現するために経由点の配置数を多くする必要がある。その結果、コスト関数を用いて経由点の組み合わせを探索するための演算時間が掛かり、走行制御のリアルタイム性が損なわれてしまう問題がある。
本発明は上記した問題を解決するためになされたものであり、車両が走行しようとするレーンの形状にかかわらず、演算時間を短縮しつつも走行軌道の位置を精度よく表現可能な車両制御装置を提供することを目的とする。
本発明に係る車両制御装置は、車両の走行軌道を逐次生成すると共に、前記走行軌道に基づいて前記車両を制御する装置であって、前記車両が走行しようとする実空間上にあるレーンと、写像空間上にある矩形状の仮想レーンの間の写像関係を示す写像変換情報を作成する写像変換情報作成部と、前記仮想レーンの長さ方向に延びる第1軸及び前記仮想レーンの幅方向に延びる第2軸で定義される前記写像空間上に、仮想経由点の候補グループを前記第1軸に沿って配置する仮想経由点配置部と、前記写像変換情報作成部により作成された前記写像変換情報を用いて、前記仮想経由点配置部により配置された前記候補グループの少なくとも一部に対して写像変換することで、前記実空間上での前記走行軌道の位置を示す経路点列を得る写像変換部を備える。
このように、矩形状である仮想レーンの長さ方向(第1軸)及び幅方向(第2軸)で定義される写像空間上に、仮想経由点の候補グループを第1軸に沿って配置するので、曲率変化がない仮想レーン上に、比較的平易な配置規則に従って仮想経由点の位置又は間隔を決定可能となる。
そして、実空間上のレーンと、写像空間上の仮想レーンの間の写像関係を示す写像変換情報を用いて、候補グループの少なくとも一部に対して写像変換することで、実空間上の経由点同士の相対的位置関係がそのまま維持される。これにより、車両が走行しようとするレーンの形状にかかわらず、演算時間を短縮しつつも走行軌道の位置を精度よく表現できる。
また、前記仮想経由点配置部は、前記第1軸方向の位置が同一であり、且つ、前記第2軸方向の位置が異なる前記仮想経由点のサブグループを含む前記候補グループを配置してもよい。車両は、第1軸方向の位置が同一である各々の仮想経由点に、略同じ時点にて到達し得る。このような仮想経由点のサブグループを構築することで、将来の特定時点での車幅方向に関する複数の挙動パターンを簡便に準備することができる。
また、前記仮想経由点配置部は、前記仮想経由点の個数又は密度が異なる2つ以上の前記サブグループを含む前記候補グループを配置してもよい。第2軸方向における車両の到達可能範囲が経過時間に応じて異なる点に注目することで、仮想経由点を効率的に配置できる。
また、前記仮想経由点配置部は、前記車両の位置に近いほど前記仮想経由点の個数が多く、前記車両の位置から遠いほど前記仮想経由点の個数が少ない2つ以上の前記サブグループを含む前記候補グループを配置してもよい。車両の位置から遠いほど第2軸方向の到達可能範囲が拡大するので、その分だけ位置分解能が低くて済む。この特徴を利用することで、仮想経由点の個数を全体として減らすことができる。
また、前記写像変換情報作成部は、前記レーンの中心線を前記第1軸に対応させる写像関係を示す前記写像変換情報を作成し、前記仮想経由点配置部は、前記第1軸に対して線対称になるように、及び/又は、前記第2軸に沿って等間隔になるように前記候補グループを配置してもよい。これにより、車両の走行目標位置であるレーンの中心線近傍に仮想経由点を効率的に配置できる。
また、当該車両制御装置は、前記候補グループの中から前記第1軸に沿って順次接続される疎な点列を抽出する点列抽出部と、前記点列抽出部により抽出された前記疎な点列に対して補間処理を施すことで、前記疎な点列を内包する密な点列を得る補間処理部を更に備え、前記写像変換部は、前記補間処理部により得られた前記密な点列に対して写像変換することで前記経路点列を得てもよい。
また、当該車両制御装置は、前記写像変換部により写像変換された前記経路点列に対して平滑化処理を行うことで、前記走行軌道の位置を修正する平滑化処理部を更に備えてもよい。写像変換情報が示す写像変換の特性によっては、変換前後にわたって曲線の連続性又は滑らかさをそのまま維持できない場合がある。そこで、写像変換された経路点列に対して平滑化処理を行うことで、実空間上での走行軌道の位置の連続性又は滑らかさを確保できる。
本発明に係る車両制御装置によれば、車両が走行しようとするレーンの形状にかかわらず、演算時間を短縮しつつも走行軌道の位置を精度よく表現できる。
以下、本発明に係る車両制御装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
[車両制御装置10の構成]
<全体構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る車両制御装置10の構成を示すブロック図である。車両制御装置10は、車両100(図4)に組み込まれており、且つ、車両100の自動運転又は自動運転支援を実行可能に構成される。車両制御装置10は、制御システム12と、入力装置と、出力装置と、を備える。入力装置及び出力装置はそれぞれ、制御システム12に通信線を介して接続されている。
<全体構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る車両制御装置10の構成を示すブロック図である。車両制御装置10は、車両100(図4)に組み込まれており、且つ、車両100の自動運転又は自動運転支援を実行可能に構成される。車両制御装置10は、制御システム12と、入力装置と、出力装置と、を備える。入力装置及び出力装置はそれぞれ、制御システム12に通信線を介して接続されている。
入力装置は、外界センサ14と、ナビゲーション装置16と、車両センサ18と、通信装置20と、自動運転スイッチ22と、操作デバイス24に接続された操作検出センサ26と、を備える。
出力装置は、図示しない車輪を駆動する駆動力装置28と、前記車輪を操舵する操舵装置30と、前記車輪を制動する制動装置32と、を備える。
<入力装置の具体的構成>
外界センサ14は、車両100の外界状態を示す情報(以下、外界情報)を取得する複数のカメラ33と複数のレーダ34を備え、取得した外界情報を制御システム12に出力する。外界センサ14は、さらに、複数のLIDAR(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging;光検出と測距)装置を備えてもよい。
外界センサ14は、車両100の外界状態を示す情報(以下、外界情報)を取得する複数のカメラ33と複数のレーダ34を備え、取得した外界情報を制御システム12に出力する。外界センサ14は、さらに、複数のLIDAR(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging;光検出と測距)装置を備えてもよい。
ナビゲーション装置16は、車両100の現在位置を検出可能な衛星測位装置と、ユーザインタフェース(例えば、タッチパネル式のディスプレイ、スピーカ及びマイク)を含んで構成される。ナビゲーション装置16は、車両100の現在位置又はユーザによる指定位置に基づいて、指定した目的地までの経路を算出し、制御システム12に出力する。ナビゲーション装置16により算出された経路は、経路情報として記憶装置40の経路情報記憶部44に記憶される。
車両センサ18は、車両100の速度(車速)を検出する速度センサ、加速度を検出する加速度センサ、横Gを検出する横Gセンサ、垂直軸周りの角速度を検出するヨーレートセンサ、向き・方位を検出する方位センサ、勾配を検出する勾配センサを含み、各センサからの検出信号を制御システム12に出力する。これらの検出信号は、自車状態情報Ivhとして記憶装置40の自車状態情報記憶部46に記憶される。
通信装置20は、路側機、他車、及びサーバを含む外部装置と通信可能に構成されており、例えば、交通機器に関わる情報、他車に関わる情報、プローブ情報又は最新の地図情報を送受信する。なお、地図情報は、ナビゲーション装置16に記憶されると共に、地図情報として記憶装置40の地図情報記憶部42にも記憶される。
操作デバイス24は、アクセルペダル、ステアリングホイール(ハンドル)、ブレーキペダル、シフトレバー、及び方向指示レバーを含んで構成される。操作デバイス24には、ドライバによる操作の有無や操作量、操作位置を検出する操作検出センサ26が取り付けられている。
操作検出センサ26は、検出結果としてアクセル踏込量(アクセル開度)、ハンドル操作量(操舵量)、ブレーキ踏込量、シフト位置、右左折方向等を車両制御部60に出力する。
自動運転スイッチ22は、例えば、インストルメントパネルに設けられ、ドライバを含むユーザが、マニュアル操作により、非自動運転モード(手動運転モード)と自動運転モードを切り替えるための押しボタンスイッチである。
この実施形態では、自動運転スイッチ22が押される度に、自動運転モードと非自動運転モードが切り替わるように設定されている。これに代わって、ドライバの自動運転意思確認の確実化のために、例えば、2度押しで非自動運転モードから自動運転モードに切り替わり、1度押しで自動運転モードから非自動運転モードに切り替わるように設定することもできる。
自動運転モードは、ドライバが、操作デバイス24(具体的には、アクセルペダル、ステアリングホイール及びブレーキペダル)の操作を行わない状態で、車両100が制御システム12による制御下に走行する運転モードである。換言すれば、自動運転モードは、制御システム12が、逐次決定される行動計画(短期的には、後述する短期軌道St)に基づいて、駆動力装置28、操舵装置30、及び制動装置32の一部又は全部を制御する運転モードである。
なお、自動運転モード中に、ドライバが、操作デバイス24の操作を開始した場合には、自動運転モードは自動的に解除され、非自動運転モード(手動運転モード)に切り替わる。
<出力装置の具体的構成>
駆動力装置28は、駆動力ECU(電子制御装置;Electronic Control Unit)と、エンジン・駆動モータを含む駆動源から構成される。駆動力装置28は、車両制御部60から入力される車両制御値Cvhに従って車両100が走行するための走行駆動力(トルク)を生成し、トランスミッションを介し、或いは直接的に車輪に伝達する。
駆動力装置28は、駆動力ECU(電子制御装置;Electronic Control Unit)と、エンジン・駆動モータを含む駆動源から構成される。駆動力装置28は、車両制御部60から入力される車両制御値Cvhに従って車両100が走行するための走行駆動力(トルク)を生成し、トランスミッションを介し、或いは直接的に車輪に伝達する。
操舵装置30は、EPS(電動パワーステアリングシステム)ECUと、EPS装置とから構成される。操舵装置30は、車両制御部60から入力される車両制御値Cvhに従って車輪(操舵輪)の向きを変更する。
制動装置32は、例えば、油圧式ブレーキを併用する電動サーボブレーキであって、ブレーキECUと、ブレーキアクチュエータとから構成される。制動装置32は、車両制御部60から入力される車両制御値Cvhに従って車輪を制動する。
<制御システム12の構成>
制御システム12は、1つ又は複数のECUにより構成され、各種機能実現部の他、記憶装置40等を備える。なお、機能実現部は、この実施形態では、CPU(中央処理ユニット)が記憶装置40に記憶されているプログラムを実行することにより機能が実現されるソフトウエア機能部であるが、集積回路等からなるハードウエア機能部により実現することもできる。
制御システム12は、1つ又は複数のECUにより構成され、各種機能実現部の他、記憶装置40等を備える。なお、機能実現部は、この実施形態では、CPU(中央処理ユニット)が記憶装置40に記憶されているプログラムを実行することにより機能が実現されるソフトウエア機能部であるが、集積回路等からなるハードウエア機能部により実現することもできる。
制御システム12は、記憶装置40及び車両制御部60の他、外界認識部52と、認識結果受信部53と、局所環境マップ生成部54と、統括制御部70と、長期軌道生成部71と、中期軌道生成部72と、短期軌道生成部73と、を含んで構成される。ここで、統括制御部70は、認識結果受信部53、局所環境マップ生成部54、長期軌道生成部71、中期軌道生成部72、及び短期軌道生成部73のタスク同期を制御することで、各部の統括制御を行う。
外界認識部52は、車両制御部60からの自車状態情報Ivhを参照した上で、外界センサ14からの外界情報(画像情報を含む)に基づき、車両100の両側のレーンマーク(白線)を認識すると共に、停止線までの距離、走行可能領域を含む「静的」な外界認識情報を生成する。また、外界認識部52は、外界センサ14からの外界情報に基づき、障害物(駐停車車両を含む)、交通参加者(人、他車両)、及び信号機の灯色{青(緑)、黄(オレンジ)、赤}等の「動的」な外界認識情報を生成する。
外界認識部52は、それぞれ生成した静的及び動的な外界認識情報(以下、まとめて「外界認識情報Ipr」ともいう)を認識結果受信部53に出力(送信)する。これと併せて、外界認識情報Iprは、記憶装置40の外界認識情報記憶部45に記憶される。
認識結果受信部53は、演算指令Aaに応答して、所定の演算周期Toc(基準周期又は基準演算周期)内に受信した外界認識情報Iprを更新カウンタのカウント値と共に、統括制御部70に出力する。ここで、演算周期Tocは、制御システム12の内部での基準の演算周期であり、例えば、数10ms程度の値に設定されている。
局所環境マップ生成部54は、統括制御部70からの演算指令Abに応答して、自車状態情報Ivh及び外界認識情報Iprを参照し、演算周期Toc内に局所環境マップ情報Iemを生成して、更新カウンタのカウント値と共に、統括制御部70に出力する。すなわち、制御の開始時には、局所環境マップ情報Iemが生成されるまでに、演算周期2×Tocを要する。
概略的に言えば、局所環境マップ情報Iemは、外界認識情報Iprに対して自車状態情報Ivhを合成した情報である。局所環境マップ情報Iemは、記憶装置40の局所環境マップ情報記憶部47に記憶される。
長期軌道生成部71は、統括制御部70からの演算指令Acに応答して、局所環境マップ情報Iem(外界認識情報Iprのうち静的な成分のみ利用)、自車状態情報Ivh、及び地図情報記憶部42に記憶されている道路地図(カーブの曲率等)を参照して、相対的に最も長い演算周期(例えば、9×Toc)で長期軌道Ltを生成する。そして、長期軌道生成部71は、生成した長期軌道Ltを更新カウンタのカウント値と共に、統括制御部70に出力する。なお、長期軌道Ltは、軌道情報として記憶装置40の軌道情報記憶部48に記憶される。
中期軌道生成部72は、統括制御部70からの演算指令Adに応答して、局所環境マップ情報Iem(外界認識情報Iprのうち、動的な成分及び静的な成分の両方を利用)、自車状態情報Ivh、及び長期軌道Ltを参照して、相対的に中位の演算周期(例えば、3×Toc)で中期軌道Mtを生成する。そして、中期軌道生成部72は、生成した中期軌道Mtを更新カウンタのカウント値と共に、統括制御部70に出力する。なお、中期軌道Mtは、長期軌道Ltと同様に、軌道情報として、軌道情報記憶部48に記憶される。
短期軌道生成部73は、統括制御部70からの演算指令Aeに応答して、局所環境マップ情報Iem(外界認識情報Iprのうち、動的な成分及び静的な成分の両方を利用)、自車状態情報Ivh、及び中期軌道Mtを参照し、相対的に最も短い演算周期(例えば、Toc)で短期軌道Stを生成する。そして、短期軌道生成部73は、生成した短期軌道Stを更新カウンタのカウント値と共に、統括制御部70及び車両制御部60に同時に出力する。なお、短期軌道Stは、長期軌道Lt及び中期軌道Mtと同様に、軌道情報として、軌道情報記憶部48に記憶される。
なお、長期軌道Ltは、例えば10秒間程度の走行時間における軌道を示し、乗り心地・快適性を優先した軌道である。また、短期軌道Stは、例えば1秒間程度の走行時間における軌道を示し、車両ダイナミクスの実現及び安全性の確保を優先した軌道である。中期軌道Mtは、例えば5秒間程度の走行時間における軌道を示し、長期軌道Lt及び短期軌道Stに対する中間的な軌道である。
短期軌道Stは、短周期Ts(=Toc)毎の、車両100の目標挙動を示すデータセットに相当する。短期軌道Stは、例えば、縦方向(X軸)の位置x、横方向(Y軸)の位置y、姿勢角θz、速度Vs、加速度Va、曲率ρ、ヨーレートγ、操舵角δstをデータ単位とする軌道点列(x,y,θz,Vs,Va,ρ,γ,δst)である。また、長期軌道Lt又は中期軌道Mtは、周期がそれぞれ異なるものの、短期軌道Stと同様に定義されたデータセットである。
車両制御部60は、短期軌道St(軌道点列)にて特定される挙動に従って車両100が走行可能となる車両制御値Cvhを決定し、得られた車両制御値Cvhを駆動力装置28、操舵装置30、及び制動装置32に出力する。
[中期軌道生成部72の構成及び動作]
この実施形態における車両制御装置10は、以上のように構成される。続いて、中期軌道生成部72の構成及び動作について、図2−図9を参照しながら詳細に説明する。
この実施形態における車両制御装置10は、以上のように構成される。続いて、中期軌道生成部72の構成及び動作について、図2−図9を参照しながら詳細に説明する。
<中期軌道生成部72の機能ブロック図>
図2は、図1に示す中期軌道生成部72の機能ブロック図である。中期軌道生成部72は、経路候補を生成する経路候補生成部80と、経路候補の中から所望の経路を選定して出力軌道(ここでは、中期軌道Mt)を生成する出力軌道生成部82と、を備える。
図2は、図1に示す中期軌道生成部72の機能ブロック図である。中期軌道生成部72は、経路候補を生成する経路候補生成部80と、経路候補の中から所望の経路を選定して出力軌道(ここでは、中期軌道Mt)を生成する出力軌道生成部82と、を備える。
経路候補生成部80は、局所環境マップ情報Iem、自車状態情報Ivh及び前回出力軌道(具体的には、直近に生成した中期軌道Mt)を用いて、車両100が通過すべき点列(x,y)の候補(つまり、経路候補)を生成する。この経路候補生成部80は、写像変換情報作成部84と、仮想経由点配置部86と、点列抽出部88と、補間処理部90と、写像変換部92と、平滑化処理部94と、を備える。
出力軌道生成部82は、経路候補生成部80により生成された経路候補の他、局所環境マップ情報Iem、上位階層軌道(具体的には、長期軌道Lt)及び前回出力軌道(直近の中期軌道Mt)を用いて、最新の中期軌道Mtを生成する。具体的には、出力軌道生成部82は、各々の経路候補に対して速度パターンを合成して軌道候補を生成し、所定の評価基準に従って最も高い評価結果が得られた軌道を中期軌道Mtとして出力する。
<経路候補生成部80の動作>
続いて、経路候補生成部80の具体的動作について、図3のフローチャート及び図4−図9を参照しながら詳細に説明する。
続いて、経路候補生成部80の具体的動作について、図3のフローチャート及び図4−図9を参照しながら詳細に説明する。
図3のステップS1において、写像変換情報作成部84は、車両100が走行しようとする実空間102r上にあるレーン104と、写像空間102m上にある仮想レーン114の間の写像関係を示す写像変換情報を作成する。
図4は、車両100が実際に走行する実空間102rと、仮想的な写像空間102mの対応関係を模式的に示す図である。車両100は、実空間102r上において、蛇行形状を有するレーン104を走行している。このレーン104は、連続線状のレーンマーク106と、破線状のレーンマーク107により区画されている。本図に示す一点鎖線は、レーン104の中心線108に相当する。
一方、写像空間102mは、実空間102rに対して所定の写像変換(具体的には、レーン104の中心線108を1つの座標軸に対応させる写像変換)を施してなる平面空間である。その結果、実空間102r上のレーン104は、写像空間102m上にて矩形状の仮想レーン114に変換される。この写像空間102mは、仮想レーン114の長さ方向に延びるX軸(第1軸)及び仮想レーン114の幅方向に延びるY軸(第2軸)で定義される。
写像空間102mの原点Oは、車両100の近傍であって中心線108上に位置する基準点110に対応する。仮想レーンマーク116は、概ね直線状であり、レーンマーク106に対応する。仮想レーンマーク117は、概ね直線状であり、レーンマーク107に対応する。
ダブルハッチングが付された帯状の領域は、後述する仮想候補点を配置する範囲(以下、配置領域118)である。この配置領域118は、X軸に沿って延びると共に、X軸に対して線対称な形状を有する。
以下、実空間102rから写像空間102mへの写像変換を「順変換」と定義すると共に、写像空間102mから実空間102rへの写像変換を「逆変換」と定義する。この写像変換は、完全な可逆性又は実質的な可逆性を備える、公知の可逆変換であってもよい。また、写像変換情報は、任意の写像変換モデルを特定可能な情報であり、具体的には、行列を特定するための行列要素、或いは、関数形を特定するための係数であってもよい。
ステップS2において、仮想経由点配置部86は、ステップS1で定義された写像空間102m上に、仮想経由点の候補グループ120を配置する。ここで、「仮想経由点」とは、写像空間102m上において、車両100の経由位置を仮想的に示す点である。
図5に示すように、候補グループ120をなす複数の仮想候補点は、いずれも配置領域118内に配置されている。候補グループ120は、X軸方向の位置(以下、「X位置」ともいう)に応じて分類される、3つのサブグループ121、122、123から構成される。
サブグループ121は、車両100に対して相対的に近い位置に配置された13個(Ng1=13)の仮想経由点から構成される。各々の仮想経由点は、X位置が同一(「許容範囲内で同一」である場合も含む。以下同じ。)であり、且つ、Y軸方向の位置(以下「Y位置」ともいう)が異なっている。ここでは、各々の仮想経由点は、X軸に対して線対称であって、Y軸に沿って等間隔(「許容範囲内で間隔が等しい」場合も含む。以下同じ。)になるように配置されている。
サブグループ122は、車両100に対して相対的に中位に配置された9個(Ng2=9)の仮想経由点から構成される。各々の仮想経由点は、X位置が同一であり、且つ、Y位置が異なっている。ここでは、各々の仮想経由点は、X軸に対して線対称であって、Y軸に沿って等間隔になるように配置されている。
サブグループ123は、車両100に対して相対的に遠い位置に配置された5個(Ng3=5)の仮想経由点から構成される。各々の仮想経由点は、X位置が同一であり、且つ、Y位置が異なっている。ここでは、各々の仮想経由点は、X軸に対して線対称であって、Y軸に沿って等間隔になるように配置されている。
サブグループ121−123のX位置は、自車状態情報Ivh(特に、車両100の速度)に基づいて決定してもよい。例えば、原点Oにある車両100が等速度で走行するものと仮定して、3秒後、5秒後、7秒後に到達し得るX位置にそれぞれ、サブグループ121、122、123を配置させる。
このように、仮想経由点配置部86は、X位置が同一であり、且つ、Y位置が異なる仮想経由点のサブグループ121−123を含む候補グループ120を配置してもよい。車両100は、X位置が同一である各々の仮想経由点に、略同じ時点にて到達し得る。このような仮想経由点のサブグループ121−123を構築することで、将来の特定時点での車幅方向に関する複数の挙動パターンを簡便に準備することができる。
また、仮想経由点配置部86は、仮想経由点の個数又は密度が異なる2つ以上のサブグループ121−123を含む候補グループ120を配置してもよい。Y軸方向における車両100の到達可能範囲が経過時間に応じて異なる点に注目することで、仮想経由点を効率的に配置できる。
また、仮想経由点配置部86は、車両100の位置に近いほど仮想経由点の個数が多く、車両100の位置から遠いほど仮想経由点の個数が少ない2つ以上のサブグループ121−123を含む候補グループ120を配置してもよい(Ng1>Ng2>Ng3)。車両100の位置から遠いほどY軸方向の到達可能範囲が拡大するので、その分だけ位置分解能が低くて済む。この特徴を利用することで、仮想経由点の個数を全体として減らすことができる。
また、仮想経由点配置部86は、レーン104の中心線108に対応するX軸に対して線対称になるように、及び/又は、Y軸に沿って等間隔になるように候補グループ120を配置してもよい。これにより、車両100の走行目標位置である中心線108近傍に仮想経由点を効率的に配置できる。
ステップS3において、点列抽出部88は、ステップS2で配置された候補グループ120の中から、X軸に沿って順次接続される「疎な」点列130を抽出する。
図6に示すように、点列抽出部88は、3つのサブグループ121−123の中から仮想経由点を1つずつ選択することで、車両100の位置を含む合計4点で構成される点列130を抽出する。点列130の組み合わせとして最大585通り(=13×9×5)を抽出可能であるが、点列抽出部88は、車両100の位置関係に応じて、組み合わせ総数よりも大幅に少ない15通りに絞って抽出する。
サブグループ121では、車両100とのY位置の差分値(偏差の絶対値)が小さい順に5つ(Np1=5)の仮想経由点が優先的に選択される。その結果、右側(Y軸負方向)から1番目から5番目までの5点が抽出される。
サブグループ122では、サブグループ121に属する仮想経由点とのY位置の差分値(偏差の絶対値)が小さい順に3つ(Np2=3)の仮想経由点が優先的に選択される。例えば、右から4番目にある仮想経由点(サブグループ121)において、右側(Y軸負方向)から2番目から4番目までの3点が抽出される。
サブグループ123では、サブグループ122に属する仮想経由点とのY位置の差分値(偏差の絶対値)が小さい順に1つ(Np3=1)の仮想経由点が優先的に選択される。例えば、右から2、3番目にある仮想経由点(サブグループ122)において、右側(Y軸負方向)から2番目にある1点が抽出される。また、右から4番目にある仮想経由点(サブグループ122)において、右側(Y軸負方向)から3番目にある1点が抽出される。
点列抽出部88は、585通りの組み合わせのうち、1通り(車両100)×5通り(サブグループ121)×3通り(サブグループ122)×1通り(サブグループ123)=15通りの点列130を決定する。点列抽出部88は、上記した15通りのうち、未だ抽出されていない点列130を1つ選択する。
このように、点列抽出部88は、2つ以上のサブグループ121−123の中から、異なる個数の仮想経由点を抽出してもよい。Y軸方向における車両100の到達可能範囲が経過時間に応じて異なる点に注目することで、仮想経由点を効率的に抽出できる。
また、点列抽出部88は、2つ以上のサブグループ121−123の中から、車両100の位置に近いほど仮想経由点の個数が多く、車両100の位置から遠いほど仮想経由点の個数が少ない個数の仮想候補点を抽出してもよい(Np1>Np2>Np3)。サブグループ121−123に属する仮想経由点の位置分解能が低いほど、抽出すべき仮想経由点の個数が少なくて済む。この特徴を利用することで、経路候補として抽出すべき点列130の組み合わせ総数を減らすことができる。
ステップS4において、補間処理部90は、ステップS3で抽出された「疎な」点列130に対して補間処理を施すことで、点列130を内包する「密な」点列132を得る。
図7に示す例では、相対的に疎な点列130は、塗り潰しのある丸印(●)で表記した4点からなる。この点列130に対して、スプライン曲線、ベジェ曲線、ラグランジェ曲線を含む任意の補間曲線により補間することで、写像空間102m上での仮想的な曲線経路(破線で図示)が特定される。相対的に密な点列132は、点列130をなす4点と、塗り潰しのない丸印(○)で表記した6点を合計した10点からなる。
ステップS5において、写像変換部92は、ステップS1で作成された写像変換情報を用いて、ステップS4にて得られた「密な」点列132に対して写像変換することで経路点列134を得る。ここで、写像変換部92は、写像変換として、図4に示す「逆変換」を行う点に留意する。
図8に示すように、レーン104上には、経路点列134の位置を示すプロットが表記されている。経由点136−139は、写像空間102m上の点列130に対応し、曲線経路140(破線で図示)の位置を示している。ここで、「経由点」とは、実空間102r上における車両100の経由位置を示す点である。
ところで、写像変換情報が示す写像変換の特性によっては、変換前後にわたって曲線の連続性又は滑らかさをそのまま維持できない場合がある。例えば、本図の例では、曲率が相対的に大きい(曲率半径が相対的に小さい)経由点137の前後区間における曲線経路140の滑らかさが損なわれている。
ステップS6において、平滑化処理部94は、ステップS5で写像変換された経路点列134に対して平滑化処理を行うことで、中期軌道Mtの位置を修正する。具体的には、平滑化処理部94は、曲線経路140に対して再標本化を行った上で、得られた点列(経路点列134と同一の又は異なる点列)に対して補間処理を施す、いわゆる「再補間処理」を行う。再補間処理の際に、ステップS4の場合と同一の又は異なる補間処理を行ってもよい。
図9に示すように、修正された曲線経路142は、経由点137の前後区間を含むすべての区間において滑らかな形状を有する。このように、写像変換された経路点列134に対して平滑化処理を行うことで、実空間102r上での中期軌道Mt(走行軌道)の位置の連続性又は滑らかさを確保できる。
ステップS7において、経路候補生成部80は、抽出されたすべての点列130の組み合わせに対して経路点列134を取得したか否かを判定する。未だ完了していない場合(ステップS7:NO)、ステップS3に戻って、すべての組み合わせに対して完了するまでステップS3−S7を順次繰り返す。一方、すべての点列130の組み合わせに対して完了した場合(ステップS7:YES)、経路候補生成部80は、経路候補の生成動作を終了すると共に、この経路候補を出力軌道生成部82に供給する。
[車両制御装置10による効果]
以上のように、車両制御装置10は、[1]車両100の中期軌道Mt(走行軌道)を逐次生成すると共に、中期軌道Mtに基づいて車両100を制御する装置であって、[2]車両100が走行しようとする実空間102r上にあるレーン104と、写像空間102m上にある矩形状の仮想レーン114の間の写像関係を示す写像変換情報を作成する写像変換情報作成部84と、[3]仮想レーン114の長さ方向に延びるX軸(第1軸)及び幅方向に延びるY軸(第2軸)で定義される写像空間102m上に、仮想経由点の候補グループ120をX軸に沿って配置する仮想経由点配置部86と、[4]作成された写像変換情報を用いて、配置された候補グループ120の少なくとも一部に対して写像変換することで、実空間102r上での中期軌道Mtの位置を示す経路点列134を得る写像変換部92と、を備える。
以上のように、車両制御装置10は、[1]車両100の中期軌道Mt(走行軌道)を逐次生成すると共に、中期軌道Mtに基づいて車両100を制御する装置であって、[2]車両100が走行しようとする実空間102r上にあるレーン104と、写像空間102m上にある矩形状の仮想レーン114の間の写像関係を示す写像変換情報を作成する写像変換情報作成部84と、[3]仮想レーン114の長さ方向に延びるX軸(第1軸)及び幅方向に延びるY軸(第2軸)で定義される写像空間102m上に、仮想経由点の候補グループ120をX軸に沿って配置する仮想経由点配置部86と、[4]作成された写像変換情報を用いて、配置された候補グループ120の少なくとも一部に対して写像変換することで、実空間102r上での中期軌道Mtの位置を示す経路点列134を得る写像変換部92と、を備える。
このように、矩形状である仮想レーン114の長さ方向(X軸)及び幅方向(Y軸)で定義される写像空間102m上に、仮想経由点の候補グループ120をX軸に沿って配置するので、曲率変化がない仮想レーン114上に、比較的平易な配置規則に従って仮想経由点の位置又は間隔を決定可能となる。
そして、実空間102r上のレーン104と、写像空間102m上の仮想レーン114の間の写像関係を示す写像変換情報を用いて、候補グループ120の少なくとも一部に対して写像変換することで、実空間102r上の経由点同士の相対的位置関係がそのまま維持される。これにより、車両100が走行しようとするレーン104の形状にかかわらず、演算時間を短縮しつつも中期軌道Mtの位置を精度よく表現できる。
また、この車両制御装置10は、[5]候補グループ120の中からX軸に沿って順次接続される疎な点列130を抽出する点列抽出部88と、[6]抽出された疎な点列130に対して補間処理を施すことで、点列130を内包する密な点列132を得る補間処理部90を更に備えてもよく、この場合、[7]写像変換部92は、補間処理により得られた密な点列132に対して写像変換することで経路点列134を得てもよい。
[補足]
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
例えば、この実施形態では、仮想経由点配置部86は、図5に示す候補グループ120を配置しているが、候補経由点の個数・位置・間隔・配置、サブグループの個数、サブグループに属する候補経由点の個数については、任意に変更してもよい。
また、この実施形態では、写像変換部92は、点列抽出部88により抽出された仮想経由点(候補グループ120の一部)に対して写像変換しているが、この形態に限られない。例えば、点列抽出部88を設けない構成にした上で、写像変換部92は、仮想経由点配置部86により配置されたすべての仮想経由点(候補グループ120の全部)に対して写像変換を行ってもよい。
また、この実施形態では、写像変換部92は、補間処理部90により補間された点列132(点列130を内包する点列)に対して写像変換しているが、この形態に限られない。例えば、補間処理部90を設けない構成にした上で、仮想経由点配置部86により配置された仮想経由点を順次接続した点列に対して直接的に写像変換を行ってもよい。
Claims (7)
- 車両(100)の走行軌道(Mt)を逐次生成すると共に、前記走行軌道(Mt)に基づいて前記車両(100)を制御する車両制御装置(10)であって、
前記車両(100)が走行しようとする実空間(102r)上にあるレーン(104)と、写像空間(102m)上にある矩形状の仮想レーン(114)の間の写像関係を示す写像変換情報を作成する写像変換情報作成部(84)と、
前記仮想レーン(114)の長さ方向に延びる第1軸(X)及び前記仮想レーン(114)の幅方向に延びる第2軸(Y)で定義される前記写像空間(102m)上に、仮想経由点の候補グループ(120)を前記第1軸(X)に沿って配置する仮想経由点配置部(86)と、
前記写像変換情報作成部(84)により作成された前記写像変換情報を用いて、前記仮想経由点配置部(86)により配置された前記候補グループ(120)の少なくとも一部に対して写像変換することで、前記実空間(102r)上での前記走行軌道(Mt)の位置を示す経路点列(134)を得る写像変換部(92)と、
を備えることを特徴とする車両制御装置(10)。 - 請求項1に記載の車両制御装置(10)において、
前記仮想経由点配置部(86)は、前記第1軸(X)方向の位置が同一であり、且つ、前記第2軸(Y)方向の位置が異なる前記仮想経由点のサブグループ(121−123)を含む前記候補グループ(120)を配置することを特徴とする車両制御装置(10)。 - 請求項2に記載の車両制御装置(10)において、
前記仮想経由点配置部(86)は、前記仮想経由点の個数又は密度が異なる2つ以上の前記サブグループ(121−123)を含む前記候補グループ(120)を配置することを特徴とする車両制御装置(10)。 - 請求項3に記載の車両制御装置(10)において、
前記仮想経由点配置部(86)は、前記車両(100)の位置に近いほど前記仮想経由点の個数が多く、前記車両(100)の位置から遠いほど前記仮想経由点の個数が少ない2つ以上の前記サブグループ(121−123)を含む前記候補グループ(120)を配置することを特徴とする車両制御装置(10)。 - 請求項1−4のいずれか1項に記載の車両制御装置(10)において、
前記写像変換情報作成部(84)は、前記レーン(104)の中心線(108)を前記第1軸(X)に対応させる写像関係を示す前記写像変換情報を作成し、
前記仮想経由点配置部(86)は、前記第1軸(X)に対して線対称になるように、及び/又は、前記第2軸(Y)に沿って等間隔になるように前記候補グループ(120)を配置する
ことを特徴とする車両制御装置(10)。 - 請求項1−5のいずれか1項に記載の車両制御装置(10)において、
前記候補グループ(120)の中から前記第1軸(X)に沿って順次接続される疎な点列(130)を抽出する点列抽出部(88)と、
前記点列抽出部(88)により抽出された前記疎な点列(130)に対して補間処理を施すことで、前記疎な点列(130)を内包する密な点列(132)を得る補間処理部(90)と、
を更に備え、
前記写像変換部(92)は、前記補間処理部(90)により得られた前記密な点列(132)に対して写像変換することで前記経路点列(134)を得ることを特徴とする車両制御装置(10)。 - 請求項6に記載の車両制御装置(10)において、
前記写像変換部(92)により変換された前記経路点列(134)に対して平滑化処理を行うことで、前記走行軌道(Mt)の位置を修正する平滑化処理部(94)を更に備えることを特徴とする車両制御装置(10)。
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