WO2017169025A1 - 車両制御装置および車両制御方法 - Google Patents

車両制御装置および車両制御方法 Download PDF

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八木 秀樹
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Abstract

車両制御装置は、信号機位置検出部と、周辺情報検出部と、前方信号判定部と、走行制御部と、を有する。信号機位置検出部は、車両が走行している道路の情報を示す地図情報と、車両の位置の情報を示す位置情報とを取得し、地図情報および位置情報に基づいて車両の前方の信号機の位置を検出する。周辺情報検出部は、車両の周辺の情報を検出する。前方信号判定部は、車両の前方のエリアの画像情報を取得し、画像情報と位置とに基づいて車両の前方の信号機の信号を判定可能な場合は画像情報と位置とに基づいて車両の前方の信号機の信号を判定し、画像情報と位置とに基づいて車両の前方の信号機の信号を判定可能でない場合は車両の周辺の情報に基づいて車両の前方の信号機の信号を判定する。走行制御部は、前方信号判定部により判定された信号機の信号に応じて車両の走行を制御する。

Description

車両制御装置および車両制御方法
 本発明は、前方の信号機の信号を検出する車両制御装置および車両制御方法に関する。
 近年、車両を自動で運転させるための自動運転に関する技術の実用化が進められている。自動運転においては、自動で車両の走行/停止を安全に行う観点から、前方の信号機の信号を正確に検出する必要がある。
 例えば、特許文献1には、車両の前方の信号機を検出する信号機検出装置が記載されている(例えば、特許文献1参照)。この技術では、地図データにおける記憶位置で信号機が検出できない場合、車両の前方における検出領域を順に遠方に広げていくことで前方の信号機の位置を検出する。
特開2016-24572号公報
 本発明は、前方の信号機の信号を精度良く判定することができ、ひいては自動運転における信頼性を向上することが可能な車両制御装置および車両制御方法を提供する。
 本発明に係る車両制御装置は、信号機位置検出部と、周辺情報検出部と、前方信号判定部と、走行制御部と、を有する。信号機位置検出部は、車両が走行している道路の情報を示す地図情報と、車両の位置の情報を示す位置情報とを取得し、地図情報および位置情報に基づいて車両の前方の信号機の位置を検出する。周辺情報検出部は、車両の周辺の情報を検出する。前方信号判定部は、車両の前方のエリアの画像情報を取得し、画像情報と位置とに基づいて車両の前方の信号機の信号を判定可能な場合は画像情報と位置とに基づいて車両の前方の信号機の信号を判定し、画像情報と位置とに基づいて車両の前方の信号機の信号を判定可能でない場合は車両の周辺の情報に基づいて車両の前方の信号機の信号を判定する。走行制御部は、前方信号判定部により判定された信号機の信号に応じて車両の走行を制御する。
 本発明に係る車両制御方法は、車両が走行している道路の情報を示す地図情報と、車両の位置の情報を示す位置情報とを取得し、地図情報および位置情報に基づいて車両の前方の信号機の位置を検出する。また、車両制御方法は、車両の周辺の情報を検出する。また、車両制御方法は、車両の前方のエリアの画像情報を取得し、画像情報と位置とに基づいて車両の前方の信号機の信号を判定可能な場合は画像情報と位置とに基づいて車両の前方の信号機の信号を判定し、画像情報と位置とに基づいて車両の前方の信号機の信号を判定可能でない場合は車両の周辺の情報に基づいて車両の前方の信号機の信号を判定する。また、車両制御方法は、判定された信号機の信号に応じて車両の走行を制御する。
 本発明によれば、前方の信号機の信号を精度良く判定することができ、ひいては自動運転における信頼性を向上することができる。
図1は、本実施の形態に係る車両制御装置を備えた車両の構成の一例を示すブロック図である。 図2は、動作例1について説明するための図である。 図3は、動作例2について説明するための図である。 図4は、動作例3について説明するための図である。 図5は、本実施の形態に係る車両制御装置における制御の一例を示すフローチャートである。
 本発明の実施の形態の説明に先立ち、従来の技術における問題点を簡単に説明する。特許文献1に記載の技術では、車両の前方に大型車両等の障害物に遮られること等により前方の信号機が検出できない場合、前方の信号機の信号を判断することができない。そのため、当該技術を自動運転に用いた場合、安全に自動運転を継続することができなくなるおそれがあった。
 以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係る車両制御装置100を備えた車両1の構成の一例を示すブロック図である。
 図1に示すように、車両1は、自動運転機能を有しており、撮像部2と、車両位置検出部3と、地図情報記憶部4と、車両制御装置100と、を備えている。
 撮像部2は、車両1の前方の画像を撮像するための車載カメラである。撮像部2は、例えば車両1の前方のエリアの信号機の信号等の画像を撮像し、当該画像情報を車両制御装置100に出力する。
 車両位置検出部3は、GPS(Global Positioning System)や車輪のカウント等から車両1の位置の情報を示す位置情報を検出し、検出した位置情報を車両制御装置100に出力する。
 地図情報記憶部4は、先進運転支援システム(ADAS:Advanced Driver Assistance System)における地物データを埋め込んだ地図情報を記憶する部分である。当該地図情報には、車両1が走行する道路における白線や信号機の位置のみならず、車両1が走行する道路に交差する道路における白線や信号機の位置等の走行環境に関するデータが含まれる。
 車両制御装置100は、車両1の前方の信号機の信号を正確に検出して車両1の走行/停止を制御する。車両制御装置100は、信号機位置検出部110と、前方信号判定部120と、周辺情報検出部130と、走行制御部140とを備えている。
 信号機位置検出部110は、地図情報記憶部4から取得した地図情報と、車両位置検出部3から取得した車両1の位置情報に基づいて車両1の前方の信号機の位置を検出する。すなわち、信号機位置検出部110は、車両1の前方の信号機の期待される位置を検出する。信号機位置検出部110は、前方の信号機の位置を検出したら、その検出結果を前方信号判定部120に出力する。地図情報は、車両が走行している道路の情報を示す。位置情報は、車両の位置の情報を示す。
 前方信号判定部120は、信号機位置検出部110により検出された信号機の検出位置と、撮像部2から取得した画像情報とに基づいて前方の信号機の信号を判定する。すなわち、前方信号判定部120は、前方の現実の信号機の信号を判定する。前方信号判定部120は、信号機位置検出部110の検出結果(信号機の期待される位置)から、画像情報内の信号機の位置の特定が可能な場合は、特定した信号機に点灯されている信号の色や形状を識別することで前方の信号機の信号を判定する。なお、ここでいう信号の形状とは、例えば信号機に点灯される右折信号許可の矢印や、信号機に点灯される進行を示す歩行者の形等を表す。
 ところで、車両1の前方を通行する大型車両に遮られて前方の信号機が見えない場合や逆光等の影響により画像情報における信号機に点灯されている信号の色や形状を識別できない場合がある。この場合、前方信号判定部120は、信号機の検出位置(信号機の期待される位置)と画像情報とに基づいて前方の信号機の信号を判定できない。そのため、前方信号判定部120は、周辺情報検出部130により検出された検出結果に基づいて前方の信号機の信号を判定する。このようにすることで本実施の形態では、信号の検出の信頼性を向上させることが可能となる。
 周辺情報検出部130は、車両1の周辺の情報を検出して、その検出結果を前方信号判定部120に出力する。周辺情報検出部130は、関連信号検出部131と、物体動き検出部132とを有している。
 関連信号検出部131は、地図情報記憶部4から地図情報を取得し、撮像部2から画像情報を取得して、地図情報および画像情報に基づいて前方の信号機に関連した信号機の信号を検出する。関連した信号機は、車両1の前方に位置する歩行者信号機、車両1が走行する道路に交差する道路の交差信号機および車両1が走行した道路において車両1が通過した過去信号機等である。車両1の前方に位置する歩行者信号機は、車両1が走行する道路に沿う方向の歩行者信号機や車両1が走行する道路に交差する道路に沿う方向の歩行者信号機である。
 関連した信号機が車両1の前方に位置する歩行者信号機である場合、関連信号検出部131は、歩行者信号機に点灯している信号の色や形状、歩行者信号機が発している音に基づいて歩行者信号機の信号を検出し、その検出結果を前方信号判定部120に出力する。関連した信号機が、車両1が走行する道路に交差する道路の交差信号機である場合、関連信号検出部131は、交差信号機の信号を検出し、その検出結果を前方信号判定部120に出力する。
 関連した信号機が歩行者信号機や交差信号機である場合、前方信号判定部120は、関連信号検出部131を参照して前方の信号機の信号を判定する。関連信号検出部131は、車両の前方の信号機以外の他の信号機の他の信号と車両の前方の信号機の信号との関連を記述したテーブルである。信号関連テーブルは、例えば、関連した信号機が交差信号機である場合、交差信号機の信号における青に対して前方の信号機の信号における赤が対応し、交差信号機の信号における赤に対して、前方の信号機の信号における青または黄が対応する。信号関連テーブルは、予め車両制御装置100の記憶部等に記憶されている。
 また、関連した信号機が、車両1が走行した道路に車両1が通過した過去信号機である場合、関連信号検出部131は、過去信号機の信号の変動状況からの経過時間に基づいて前方の信号機の信号を検出する。関連信号検出部131は、車両1が過去信号機を通過する際に、例えば過去信号機の信号が青から赤に変動した場合、信号が変動したときからの経過時間に基づいて過去信号機の信号を検出する。関連信号検出部131は、過去信号機の信号の検出結果を前方信号判定部120に出力する。前方信号判定部120は、当該検出結果に基づいて前方の信号機の信号を判定する。また、過去信号機の信号と前方の信号機の信号との時間関係は、予め車両制御装置100の記憶部等に記憶されており、前方信号判定部120は、過去信号機の信号と前方の信号機の信号との時間関係を用いて前方の信号機の信号を判定する。
 物体動き検出部132は、撮像部2や図示しないセンサー等から車両1周辺の物体の動きを検出し、当該物体の検出結果を前方信号判定部120に出力する。物体とは、例えば車両1の前方において車両1が走行する方向に交差する方向に走行する他車両や、車両1が走行する方向と同方向または逆方向に走行する他車両である。物体動き検出部132は、物体の検出結果を前方信号判定部120に出力する。前方信号判定部120は、当該検出結果に基づいて前方の信号機の信号を判定する。前方信号判定部120は、例えば車両1が走行する方向と同方向又は逆方向に走行する他車両を検出した場合、前方の信号機の信号が青であると判定する。また、前方信号判定部120は、車両1が走行する方向に交差する方向に走行する他車両を検出した場合、前方の信号機の信号が赤であると判定する。また、前方の信号機の信号と他車両の走行方向との関係は、予め車両制御装置100の記憶部等に記憶されており、前方信号判定部120は、前方の信号機の信号と他車両の走行方向との関係を用いて前方の信号機の信号を判定する。
 走行制御部140は、前方信号判定部120により判定された判定結果を取得して、当該判定結果に応じた走行制御を実行する。例えば、前方信号判定部120が前方の信号機の信号が赤であると判定した場合、走行制御部140は、車両1を停止させる。また、前方信号判定部120が前方の信号機の信号が青であると判定した場合、走行制御部140は、車両1を進行させる。
 次に、本実施の形態に係る車両制御装置100の動作例について説明する。図2は、動作例1について説明するための図である。図3は、動作例2について説明するための図である。図4は、動作例3について説明するための図である。なお、以下の説明においては、図2~図4における上下方向は単に「上下方向」といい、左右方向は単に「左右方向」という。また、図2~図4は、車両1が上下方向に延びる走行道路R1を走行中の場合を示している。
 図2に示すように、車両制御装置100は、車両1が走行道路R1を走行中において交差点R2に接近した場合、地図情報および位置情報に基づいて前方の信号機S1の位置を検出する。車両制御装置100は、前方の信号機S1の位置を検出したら、前方の信号機S1の信号を判定する。車両制御装置100は、前方の信号機S1の信号を判定できた場合、判定した信号に従って車両1の走行を制御する。
 ここで、逆光等により画像情報における前方の信号機S1の信号を判定できない場合、車両制御装置100は例えば関連信号の情報を検出する。車両制御装置100は、例えば、走行道路R1に交差する交差道路R3における交差道路の信号機S2の信号を検出する。また、車両制御装置100は、他に、走行道路R1に沿う方向の第1歩行者信号機S3の信号や、交差道路R3に沿う方向の第2歩行者信号機S4の信号を検出する。車両制御装置100は、交差道路の信号機S2、第1歩行者信号機S3および第2歩行者信号機S4のうち信号を検出できた信号に基づいて前方の信号機S1の信号を判定する。例えば、交差道路の信号機S2が赤と検出できた場合、車両制御装置100は信号関連テーブルを参照する。車両制御装置100は、信号関連テーブルにおいて交差道路の信号機S2の赤に対応する前方の信号機S1の信号が青であるので、前方の信号機S1の信号が青であると判定する。
 ところで、車両制御装置100が、例えば第1歩行者信号機S3が青から赤に切り替わった直後の第1歩行者信号機S3の信号を検出する場合がある。この場合、交差道路の信号機S2は赤であるので、車両制御装置100は、交差道路の信号機S2および第1歩行者信号機S3がともに赤と検出する。この場合、車両制御装置100は、前方の信号機S1を正確に判定できない。また、図3に示すように、車両1の前方に大型車両11がある場合、車両制御装置100が前方の信号機S1や交差道路の信号機S2等が大型車両11に遮られて、信号機S1、S2等の信号を検出できない場合がある。この場合においても、車両制御装置100は、前方の信号機S1を正確に判定できない。
 そこで、車両制御装置100は、交差道路R3を走行する他の車両や、走行道路R1を走行する他の車両を検出する。例えば、図3では、車両制御装置100は、交差道路R3内を走行する他車両12や交差点R2を走行中の他車両12を検出する。また、車両制御装置100は、走行道路R1内の大型車両11を検出する。また、車両制御装置100は、走行道路R1に隣接する隣接道路R4を走行する他の車両も検出することができる。車両制御装置100は、例えば、交差点R2または交差道路R3で走行する他車両12を検出した場合、または、走行道路R1で停止する大型車両11を検出した場合、前方の信号機S1が赤であると判定する。
 また、前方の信号機S1および交差道路の信号機S2等から前方の信号機S1の信号を正確に判定できない場合、図4に示すように、車両制御装置100は、車両1が過去に通過した過去信号機S5の変動に基づいて前方の信号機S1の信号を判定する。車両制御装置100は、車両1が過去信号機S5の場所で停止した際に、赤から青に切り替わった時刻を記憶する。車両制御装置100は、記憶した時刻からの経過時間と、過去信号機S5と前方の信号機S1との紐付け情報とから前方の信号機S1の信号を判定する。また、赤から青に切り替わった時刻を記憶していない場合、交差道路R3を走行する他車両12等の動きに基づいて前方の信号機S1の信号を判定する。
 以上のように構成された車両制御装置100における制御の一例について説明する。図5は、本実施の形態に係る車両制御装置100における制御の一例を示すフローチャートである。図5における処理は、例えば車両1が交差点に接近した際に実行される。
 図5に示すように、車両制御装置100は、信号機位置検出部110により前方の信号機S1の位置を検出する(ステップS101)。次に、車両制御装置100は、前方信号判定部120により前方の信号機S1の信号を判定できたか否かについて判定する(ステップS102)。判定の結果、前方の信号機S1の信号を判定できた場合(ステップS102、YES)、処理はステップS105に遷移する。一方、前方の信号機S1の信号を判定できない場合(ステップS102、NO)、車両制御装置100は、関連信号検出部131より検出した他の信号から前方の信号機S1の信号を判定できたか否かについて判定する(ステップS103)。
 判定の結果、他の信号から前方の信号機S1の信号を判定できた場合(ステップS103、YES)、処理はステップS105に遷移する。一方、他の信号から前方の信号機S1の信号を判定できない場合(ステップS103、NO)、車両制御装置100は、物体動き検出部132より検出した他の車両の挙動から前方の信号機S1の信号を判定できたか否かについて判定する(ステップS104)。判定の結果、他の車両の挙動から前方の信号機S1の信号を判定できた場合(ステップS104、YES)、車両制御装置100は、判定した前方の信号機S1の信号に応じた走行制御を実行する(ステップS105)。一方、他の車両の挙動から前方の信号機S1の信号を判定できない場合(ステップS104、NO)、車両制御装置100は、車両1を停止させる(ステップS106)。
 ステップS105およびステップS106の後、車両制御装置100は、車両1の走行が終了したか否かについて判定する(ステップS107)。判定の結果、車両1の走行が終了していない場合(ステップS107、NO)、処理はステップS101に戻る。一方、車両1の走行が終了した場合(ステップS107、YES)、車両制御装置100は、本制御を終了する。
 以上のように構成された車両制御装置100によれば、車両1の前方の信号機S1の信号を判定できない場合、車両1の周辺情報を用いて車両1の前方の信号機S1の信号を判定する。これにより、前方の信号機の信号を精度良く判定することができ、ひいては自動運転における信頼性を向上させることができる。
 また、車両1の周辺情報として、前方の信号機S1の周囲にある交差道路の信号機S2、歩行者信号機S3,S4および過去信号機S5等の情報や周囲の車両の挙動に関する情報を用いるので、前方の信号機の信号を検出する際の信頼性を向上させることができる。
 なお、上記実施の形態では、前方信号判定部120は、信号機に点灯されている信号の色や形状を識別できない場合、前方の信号機S1の信号を判定できないとしていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、前方信号判定部120は、前方の信号機S1の信号のうち2つの信号が消灯していることを検出した場合、前方の信号機S1の残りの信号が点灯していると判定しても良い。ただし、前方の信号機S1の信号検出の信頼性向上の観点から、周辺情報検出部130による検出結果を用いることが望ましい。
 また、上記実施の形態では、信号機位置検出部110が地図情報および位置情報に基づいて前方の信号機S1の位置を検出していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、信号機位置検出部110は、車両1が向く方向等の車両1の姿勢の情報を示す姿勢情報を、地図情報および位置情報に加えて前方の信号機S1の位置を検出するのに用いても良い。このようにすることで、前方の信号機S1の位置検出の信頼性をさらに向上させることができる。
 その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
 本発明は、前方の信号機の信号を精度良く判断することができ、ひいては自動運転における信頼性を向上することが可能な車両制御装置および車両制御方法として有用である。
 1 車両
 2 撮像部
 3 車両位置検出部
 4 地図情報記憶部
 11 大型車両
 12 他車両
 100 車両制御装置
 110 信号機位置検出部
 120 前方信号判定部
 130 周辺情報検出部
 131 関連信号検出部
 132 物体動き検出部
 140 走行制御部
 R1 走行道路
 R2 交差点
 R3 交差道路
 R4 隣接道路
 S1 信号機
 S2 交差道路の信号機(他の信号機)
 S3 歩行者信号機(他の信号機)
 S4 歩行者信号機(他の信号機)
 S5 過去信号機

Claims (13)

  1.  車両が走行している道路の情報を示す地図情報と、前記車両の位置の情報を示す位置情報とを取得し、前記地図情報および前記位置情報に基づいて前記車両の前方の信号機の位置を検出する信号機位置検出部と、
     前記車両の周辺の情報を検出する周辺情報検出部と、
     前記車両の前方のエリアの画像情報を取得し、前記画像情報と前記位置とに基づいて前記車両の前方の前記信号機の信号を判定可能な場合は前記画像情報と前記位置とに基づいて前記車両の前方の前記信号機の前記信号を判定し、前記画像情報と前記位置とに基づいて前記車両の前方の前記信号機の前記信号を判定可能でない場合は前記車両の前記周辺の情報に基づいて前記車両の前方の前記信号機の前記信号を判定する前方信号判定部と、
     前記前方信号判定部により判定された前記信号機の前記信号に応じて前記車両の走行を制御する走行制御部と、
    を備える車両制御装置。
  2.  前記周辺情報検出部は、前記車両の前方の前記信号機以外の他の信号機の他の信号を検出する関連信号検出部を有し、
     前記前方信号判定部は、前記他の信号機の前記他の信号に基づいて前記前方の信号機の信号を判定する、
     請求項1に記載の車両制御装置。
  3.  前記他の信号機は、前記車両の前方の歩行者信号機である、
     請求項2に記載の車両制御装置。
  4.  前記他の信号機は、前記車両が走行する道路に交差する道路の信号機である、
     請求項2に記載の車両制御装置。
  5.  前記前方信号判定部は、前記他の信号機の前記他の信号と前記車両の前方の前記信号機の前記信号との関連を記述した信号関連テーブルを用いて前記車両の前方の前記信号機の前記信号を判定する、
     請求項3または請求項4に記載の車両制御装置。
  6.  前記関連信号検出部は、前記車両が走行した道路において前記車両が通過した信号機の信号の変動を検出する、
     請求項2~5の何れか1項に記載の車両制御装置。
  7.  前記前方信号判定部は、前記車両が通過した信号機の信号と前記前方の信号機の信号との時間関係に基づいて前記前方の信号機の信号を判定する、
     請求項6に記載の車両制御装置。
  8.  前記周辺情報検出部は、前記車両周辺の物体の動きを検出する物体動き検出部を有し、
     前記前方信号判定部は、前記物体動き検出部により検出された前記物体の前記動きに基づいて前記前方の信号機の信号を判定する、
     請求項1~7の何れか1項に記載の車両制御装置。
  9.  前記物体動き検出部は、前記車両が走行する方向と同方向または逆方向に走行する他車両の動きを検出する、
     請求項8に記載の車両制御装置。
  10.  前記物体動き検出部は、前記車両の前方において、前記車両が走行する方向に交差する方向に走行する他車両の動きを検出する、
     請求項8または請求項9に記載の車両制御装置。
  11.  前記信号機位置検出部は、前記車両の姿勢の情報を示す姿勢情報を取得し、前記姿勢情報に基づいて前記車両の前方の信号機の位置を検出する、
     請求項1~10の何れか1項に記載の車両制御装置。
  12.  前記前方信号判定部は、前記前方の画像情報に基づいて前記前方の信号機の信号のうち2つの信号が消灯していることを検出した場合、前記前方の信号機の残りの信号が点灯していると判定する、
     請求項1~11の何れか1項に記載の車両制御装置。
  13.  車両が走行している道路の情報を示す地図情報と、前記車両の位置の情報を示す位置情報とを取得し、
     前記地図情報および前記位置情報に基づいて前記車両の前方の信号機の位置を検出し、
     前記車両の周辺の情報を検出し、
     前記車両の前方のエリアの画像情報を取得し、
     前記画像情報と前記位置とに基づいて前記車両の前方の前記信号機の信号を判定可能な場合は前記画像情報と前記位置とに基づいて前記車両の前方の前記信号機の前記信号を判定し、
     前記画像情報と前記位置とに基づいて前記車両の前方の前記信号機の前記信号を判定可能でない場合は前記車両の前記周辺の情報に基づいて前記車両の前方の前記信号機の前記信号を判定し、
     判定された前記信号機の前記信号に応じて前記車両の走行を制御する、
    車両制御方法。
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