WO2019130919A1 - 交通流制御装置、走行シナリオのデータ構造 - Google Patents

交通流制御装置、走行シナリオのデータ構造 Download PDF

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WO2019130919A1
WO2019130919A1 PCT/JP2018/043055 JP2018043055W WO2019130919A1 WO 2019130919 A1 WO2019130919 A1 WO 2019130919A1 JP 2018043055 W JP2018043055 W JP 2018043055W WO 2019130919 A1 WO2019130919 A1 WO 2019130919A1
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WO
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vehicle
traveling
state
scenario
target
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PCT/JP2018/043055
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English (en)
French (fr)
Inventor
章彦 兵頭
勝　康夫
深野　善信
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
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Publication date
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    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
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    • G08G1/0108—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions based on the source of data
    • G08G1/0112—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions based on the source of data from the vehicle, e.g. floating car data [FCD]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/14—Adaptive cruise control
    • G—PHYSICS
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/04—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of land vehicles
    • G09B9/05—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of land vehicles the view from a vehicle being simulated

Definitions

  • the present invention relates to a traffic flow control device and a data structure of a traveling scenario.
  • the simulated traveling road or the simulated traveling road based on the vehicle position information updating means for sequentially updating the first position information representing the position on the simulated traveling route coordinates of the virtual vehicle itself, and the sequentially updated first position information.
  • Mobile object information updating means for sequentially updating second position information representing the position of the mobile object on the simulated traveling route coordinates such that movement of the mobile object existing in the vicinity is synchronized with the movement of the host vehicle; Based on the position of the host vehicle represented by the position information of 1 and the position of the moving body represented by the second position information, information representing a simulated field of view image simulating a field of vision from the driver's seat of the host vehicle is sequentially generated.
  • the simulated visual field image is displayed on the display means
  • a simulated view generating means, automotive simulated driving device comprising a disclosed that.
  • a traffic flow control apparatus includes a reference vehicle operation input unit into which a traveling state of a reference vehicle is input, and target traveling states of a plurality of controlled vehicles using the traveling state of the reference vehicle.
  • a scenario input unit that reads a traveling scenario including a definition, and a target setting unit that calculates the target traveling state of the controlled vehicle based on the traveling state and the traveling scenario.
  • the data structure of the traveling scenario according to the second aspect of the present invention is a data structure of the traveling scenario used to determine the operation of the plurality of controlled vehicles, and is based on a reference vehicle not included in the controlled vehicle.
  • the control target vehicle initial state defining the initial state of the control target vehicle and the operation definition defining the operation after the initial state for each of the control target vehicle.
  • FIG. 4 (a) shows an example of the initial state 43
  • FIG. 4 (b) is a schematic view showing the initial state corresponding to FIG. 4 (a).
  • 5 (a) shows an example of the operation definition 44
  • FIG. 5 (b) is a schematic view showing the operation of the other vehicle D1 corresponding to FIG. 5 (a).
  • Flow chart showing the operation of the target setting unit 31 Flowchart representing the operation of the operation amount determination unit 32
  • Diagram showing the target speed of the other vehicle D1 in the operation example
  • FIG. 10B shows an example of the operation definition 44 in the seventh modification.
  • Hardware configuration diagram of another vehicle control device 30 in the second embodiment A diagram showing an example of the operation definition 44 in the second embodiment
  • FIG. 1 is a diagram showing a hardware configuration of the driving simulation system S.
  • the driving simulation system S includes a connection device 10, a simulation device 20, another vehicle control device 30, a database device 40, and an autonomous driving ECU 90.
  • the present system is configured around a simulation device 20.
  • the simulation device 20 is connected to the connection device 10 and the other vehicle control device 30 by signal lines
  • the connection device 10 is connected to the simulation device 20 and the autonomous driving ECU 90 by signal wires
  • the other vehicle control device 30 is the simulation device 20 and the database device 40 and the signal line.
  • the connection device 10 includes a CPU 10A, which is a central processing unit, a ROM 10B, which is a read-only storage device, a RAM 10C, which is a readable / writable storage device, a first communication unit 10D, and a second communication unit 10E.
  • the CPU 10A realizes functions to be described later by expanding a program stored in the ROM 10B into the RAM 10C and executing the program.
  • the first communication unit 10D is a communication interface that communicates with the autonomous driving ECU 90, and corresponds to, for example, CAN (Controller Area Network; registered trademark).
  • the second communication unit 10E is a communication interface that communicates with the simulation apparatus 20, and supports, for example, IEEE 802.3.
  • connection device 10 may be provided with any one of first communication unit 10D and second communication unit 10E.
  • the simulation apparatus 20 includes a CPU 20A which is a central processing unit, a ROM 20B which is a read-only storage device, a RAM 20C which is a readable / writable storage device, and a third communication unit 20D.
  • the CPU 20A realizes a function to be described later by expanding a program stored in the ROM 20B into the RAM 20C and executing the program.
  • the third communication unit 20D is a communication interface that communicates with the connection device 10 and the other-vehicle control device 30, and corresponds to, for example, IEEE 802.3.
  • the other vehicle control device 30 includes a CPU 30A, which is a central processing unit, a ROM 30B, which is a read-only storage device, a RAM 30C, which is a read / write storage device, a fourth communication unit 30D, and a scenario selection unit 30E.
  • the CPU 30A realizes a function to be described later by expanding a program stored in the ROM 30B into the RAM 30C and executing the program.
  • the fourth communication unit 30D is a communication interface that communicates with the simulation device 20 and the database device 40, and corresponds to, for example, IEEE 802.3.
  • the scenario selection unit 30E includes, for example, a plurality of buttons, and the operator selects one of the traveling scenarios described later.
  • the database device 40 includes a CPU 40A that is a central processing unit, a ROM 40B that is a read-only storage device, a RAM 40C that is a readable / writable storage device, a fifth communication unit 40D, and a storage unit 40F.
  • the CPU 40A realizes a function to be described later by expanding a program stored in the ROM 40B into the RAM 40C and executing the program.
  • the storage unit 40F is a non-volatile storage device, for example, a hard disk drive.
  • a traveling scenario database (hereinafter, traveling scenario DB) 41 is stored in the storage unit 40F. The configuration of the traveling scenario DB 41 will be described later.
  • the autonomous driving ECU 90 is an electronic control unit developed and created in consideration of being mounted on a vehicle. However, in the present embodiment, the autonomous driving ECU 90 is not mounted on the vehicle, and is connected to the connection device 10.
  • the autonomous driving ECU 90 includes a CPU 90A which is a central processing unit, a ROM 90B which is a read-only storage device, a RAM 90C which is a readable / writable storage device, and a sixth communication unit 90D.
  • the CPU 90A realizes a function to be described later by expanding a program stored in the ROM 90B into the RAM 90C and executing it.
  • the sixth communication unit 90D is a communication interface that communicates with the connection device 10, and corresponds to, for example, CAN.
  • FIG. 2 is a diagram showing a functional configuration of the driving simulation system S.
  • the driving simulation system S is a system for confirming the behavior of the autonomous driving ECU 90 in various situations by simulation.
  • the vehicle operated by the autonomous driving ECU 90 will be referred to as the “own vehicle” or the “reference vehicle”.
  • vehicles other than the self-vehicles in driving simulation system S are called “other vehicles” or “controlled vehicles.”
  • a person who uses the driving simulation system S is called a "user” or an "operator”.
  • the simulation apparatus 20 includes a host vehicle model 21 and a plurality of other vehicle models 22.
  • the host vehicle model 21 and the plurality of other vehicle models 22 are realized by the above-described program.
  • the simulation apparatus 20 calculates the behavior of the own vehicle and the other vehicle every unit time in the simulation, for example, every 10 ms, and outputs it as the traveling state 25.
  • the traveling state 25 includes the position, speed, acceleration, and attitude angle of each vehicle.
  • the attitude angles are yaw angle, roll angle, and pitch angle.
  • the timing for each unit time in the simulation for calculating the behavior of the vehicle is referred to as a “frame”.
  • the simulation apparatus 20 may perform the calculation without considering the passage of time in the real world, and may output the traveling state 25. Also, the delay of communication between devices, ie, the passage of time in the real world may be ignored.
  • the operation amount of the host vehicle model 21 is input from the automatic driving ECU 90 to the simulation device 20 via the connection device 10, and the operation amount of the other vehicle model 22 is input from the other vehicle control device 30 to the simulation device 20.
  • the operation amount of the own vehicle model 21 is also referred to as the own vehicle operation amount 96
  • the operation amount of the other vehicle model 22 is also referred to as the other vehicle operation amount 36.
  • the host vehicle model 21 calculates the position, the speed, the acceleration, and the number of rotations of the engine in the next frame based on the state of the host vehicle in a certain frame and the operation amount input from the outside.
  • the operation amount includes the depression amount of the accelerator pedal, the depression amount of the brake pedal, and the operation angle of the steering wheel.
  • the other vehicle model 22 calculates the position, the speed, the acceleration, and the number of rotations of the engine in the next frame based on the state of the other vehicle in a certain frame and the operation amount input from the outside.
  • the specifications of each vehicle that is, the mass of the vehicle, the characteristics of the engine, the characteristics of the brake, and the like are set in advance in the host vehicle model 21 and the other vehicle models 22 respectively.
  • the own vehicle operation amount 96 is input from the automatic driving ECU 90 via the connection device 10, and the other vehicle operation amount 36 is input from the other vehicle control device 30.
  • the simulation device 20 outputs the traveling state 25 to the connection device 10 and the other vehicle control device 30. That is, the simulation device 20 transmits the states of the own vehicle and the other vehicle to both the autonomous driving ECU 90 and the other vehicle control device 30.
  • the autonomous driving ECU 90 includes an autonomous driving unit 91 realized by the program described above.
  • the automatic driving unit 91 operates in accordance with a motion algorithm created in advance, calculates an optimal operation amount of the vehicle of the next frame based on the traveling state 25 of a certain frame input, and outputs it as the vehicle operation amount 96 Do.
  • the host vehicle operation amount 96 is transmitted to the simulation device 20 via the connection device 10.
  • the connection device 10 includes the relay unit 11 realized by the above-described program.
  • the relay unit 11 transmits the host vehicle operation amount 96 input from the automatic driving ECU 90 to the simulation device 20, and transmits the traveling state 25 input from the simulation device 20 to the connection device 10.
  • the other vehicle control device 30 includes a target setting unit 31 and an operation amount determination unit 32 which are realized by the aforementioned program.
  • the other-vehicle control device 30 transmits the selection to the database device 40 and receives the traveling scenario 42 from the database device 40.
  • the target setting unit 31 outputs the target state 35 of the other vehicle based on the traveling state 25 received from the simulation device 20 and the traveling scenario 42 received from the database device 40.
  • the operation amount determination unit 32 determines the operation amount of each other vehicle based on the target state 35 of the other vehicle output from the target setting unit 31 and outputs the operation amount as the other vehicle operation amount 36 to the simulation device 20. Details of operations of the target setting unit 31 and the operation amount determination unit 32 will be described later.
  • the other-vehicle control device 30 controls many controlled vehicles other than the reference vehicle in the simulation. Therefore, it can be said that the other-vehicle control device 30 controls the traffic flow in the simulation by a large number of controlled vehicles. Therefore, the other vehicle control device 30 can also be called a "traffic flow control device”. Since the traveling state 25 is input to the fourth communication unit 30D, and the traveling state 25 includes the traveling state of the reference vehicle and the controlled vehicle, the fourth communication unit 30D is configured as the “reference vehicle operation input unit” or the “controlled vehicle It can also be called an operation input unit. Further, since the traveling scenario 42 is input to the fourth communication unit 30D, the fourth communication unit 30D can also be called a "scenario input unit".
  • the database device 40 includes a scenario selection unit 46 realized by the program described above.
  • the scenario selection unit 46 reads the traveling scenario 42 requested by the other vehicle control device 30 from the traveling scenario DB 41 and transmits the same to the other vehicle control device 30.
  • FIG. 3 is a conceptual view of the traveling scenario DB 41.
  • a plurality of traveling scenarios 42 are stored in the traveling scenario DB 41.
  • Each traveling scenario 42 includes an initial state 43 and a plurality of operation definitions 44.
  • the initial state 43 stores information at the start of simulation of the own vehicle and all other vehicles.
  • operation definition 44 the definition of the operation of one other vehicle is described. Each will be described with a specific example.
  • FIG. 4A shows an example of the initial state 43.
  • the initial state 43 is represented, for example, in the form of a table having a plurality of records as shown in FIG. 4A, and each record has fields of a vehicle, an initial position, an initial speed, and a traveling lane.
  • identification information of the vehicle targeted by the corresponding record is stored.
  • the host vehicle is represented as "EGO”
  • the other vehicles are represented as D1 to D3.
  • the field of the initial position stores the position of each vehicle at the start of the simulation.
  • the initial position of the host vehicle EGO is 100 m away from the reference position previously defined in the simulation.
  • the initial positions “D1” to “D3” are all represented by relative positions based on the position of the host vehicle EGO.
  • the field of initial velocity stores the velocity of each vehicle at the start of the simulation.
  • the unit of the velocity may be, for example, "km / hour” or "mile / minute”.
  • the initial velocity of "D1" and "D2" is "relative 0". This indicates that the relative velocity with the host vehicle EGO is zero, that is, the velocity is the same as the host vehicle EGO.
  • an identifier of the traveling lane in which each vehicle exists at the start of the simulation is stored.
  • the initial positions of the other vehicles and the initial speeds are all relative positions and relative speeds based on the host vehicle EGO.
  • some other vehicles may have an absolute position and / or an absolute velocity, like the host vehicle EGO.
  • FIG.4 (b) is a schematic diagram which shows the initial state corresponding to Fig.4 (a).
  • the left end in the drawing is the reference position, that is, the position at which the distance is zero.
  • the own vehicle EGO is at a position of 100 m
  • the other vehicle D1 is at a position of 180 m since the relative position is +80 m.
  • the relative position of the other vehicle D2 is -80 m
  • the other vehicle D2 is at a position of 20 m
  • the relative vehicle D3 is at a position of 60 m since the relative position is -40 m.
  • the speed of the own vehicle EGO in the initial state is 50, and since the relative speed of the other vehicle D1 and the other vehicle D2 is zero, the speed is 50 as in the case of the own vehicle EGO.
  • the other vehicle D3 has a relative velocity of "+20", so the velocity is 70.
  • FIG. 5A shows an example of the operation definition 44.
  • the operation definition 44 is represented, for example, in the form of a table having a plurality of records as shown in FIG. 5A, and each record has fields of state, summary, target speed, next state, and transition condition. Also, independently of these fields, identifiers of other vehicles to which the action definition 44 is applied are described at the top of the action definition 44.
  • the state field stores an identifier indicating the state. In the example shown in FIG. 5A, the identifier of the state is represented by a serial number of “S” and a 2-digit number, but the format of the identifier is arbitrary.
  • the outline field describes the outline of the operation in each state.
  • the state "S-00" which is the first record, has an outline "initial state", so the other vehicle to which the operation definition 44 shown in FIG. 5A is applied starts the operation from S-00.
  • the target speed field stores the target speeds of other vehicles in each state.
  • the target speed may be a relative speed based on the host vehicle EGO or an absolute speed.
  • the field of the next state and the field of the transition condition are determined in combination, and transition to the state described in the field of the next state is performed when the conditions described in the field of the transition condition are satisfied. If the conditions described in the transition condition field are not satisfied, the current state is maintained.
  • the meanings of the symbols used in the conditional expression described in the transition condition field are as follows. That is, Tsim is an elapsed time from the start of the simulation in the simulation, and Vego is the speed of the host vehicle.
  • one state may have a plurality of sets of a next state and a transition condition, in which case the state transitions to the next state corresponding to the previously satisfied transition condition.
  • S-00 has two sets of the next state and the transition condition, which have the following meanings. That is, first, when the elapsed time from the start of the simulation is longer than 10 seconds and the speed of the host vehicle EGO is faster than 50 km / hr, the process transitions to S-01. Second, when the elapsed time from the start of simulation is longer than 50 seconds, the transition to END, that is, the simulation is ended.
  • the other vehicle travels the lane while traveling with the target velocity as the relative velocity of zero, that is, the same velocity as the host vehicle EGO, and transitions to S-02 when the lane travel is completed.
  • the lane movement is separately defined in detail, and is performed as follows, for example. That is, according to the speed of the other vehicle itself when starting the lane movement, a virtual trajectory for lane movement is generated, and movement is performed so as to trace the generated trajectory.
  • the other vehicle travels for 1 second with a target speed that is 10 km / h slower than the host vehicle EGO, and transits to the state S-03.
  • the other vehicle sets the target speed to zero, and ends the transition to the state END, ie, the simulation, when the speed of the other vehicle becomes zero.
  • FIG. 5 (b) is a schematic view showing the operation of the other vehicle D1 corresponding to FIG. 5 (a).
  • FIG. 3B shows how the state END is reached from the left end through the state S-00, the state S-01, the state S-02, and the state S-03.
  • the other vehicle D1 shown in FIG. 5 (b) makes the target speed the same as that of the host vehicle EGO in the state S-00, and the speed is higher than 50 km / h and continued for more than 10 seconds, so transition to state S-01 And move lanes.
  • the other vehicle D1 transitions to the state S-02, travels for 1 second as the target speed 10 km / h slower than the host vehicle, and then transitions to the state S-03.
  • the other vehicle D1 sets the target speed to zero, and ends the simulation when the speed becomes zero.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the target setting unit 31.
  • the execution subject of each step of the flowchart described below is the CPU 30A of the other vehicle control device 30.
  • the target setting unit 31 performs the same process on a plurality of other vehicles.
  • the target setting unit 31 specifies and reads a record representing an initial state from the traveling scenario 42 received from the database device 40.
  • the target setting unit 31 determines the target state 35 based on the description of the read record, and transmits the target state 35 to the operation amount determination unit 32. For example, in the case of the state S-00 which is the initial state in the example shown in FIG. 5, the target state 35 is set to "zero speed difference with reference vehicle".
  • the target setting unit 31 determines whether the transition condition in the read record is met. If the target setting unit 31 determines that the transition condition is met, the process proceeds to S604, and if the target setting unit 31 determines that the transition condition is not met, the process returns to S602. When a plurality of transition conditions are included in the read record, when it is determined that one of the transition conditions is met, an affirmative determination is made in S602.
  • the target setting unit 31 determines whether the transition destination corresponding to the transition condition determined to match in S603 is END. If the target setting unit 31 determines that the transition destination is END, the processing of this flowchart ends, and if it is determined that the transition destination is not END, the process proceeds to S605. In S605, the target setting unit 31 reads the record of the transition destination and returns to S602.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the operation amount determination unit 32.
  • the execution subject of each step of the flowchart described below is the CPU 30A of the other vehicle control device 30. However, in the flowchart shown in FIG. 7, only one other vehicle is described. In practice, the operation amount determination unit 32 performs the same process on a plurality of other vehicles. The other vehicle for which the operation amount is to be determined in FIG. 7 will be referred to as “control target other vehicle” herein.
  • the operation amount determination unit 32 performs the operation illustrated in FIG. 7 each time the target state 35 is input from the target setting unit 31.
  • step S651 which is the first step, the operation amount determination unit 32 reads the target state 35 received from the target setting unit 31.
  • the operation amount determination unit 32 reads the traveling state 25 received from the simulation device 20. However, it is not necessary to read all of the traveling states 25 at this time, and only the information related to the target state 35 read in S651 may be read. For example, when the target state 35 is "zero speed difference with reference vehicle", only the speed of the reference vehicle and the speed of the other vehicle to be controlled may be read.
  • the operation amount determination unit 32 calculates the difference between the target state 35 and the current state, that is, the traveling state 25. For example, when the target state 35 is "zero speed difference with reference vehicle", the difference between the speed of the reference vehicle and the speed of the other vehicle to be controlled in the immediately preceding frame is calculated.
  • the operation amount determination part 32 determines the operation amount based on the difference calculated in S653, and outputs the determined operation amount to the simulation apparatus 20 as the other vehicle operation amount 36.
  • the relationship between the difference and the amount of operation may be represented, for example, by a previously created look-up table, or may be represented by a previously defined relationship between the two.
  • the operation of the operation amount determination unit 32 ends.
  • FIG. 8 is a diagram showing the target speed of the other vehicle D1 in the operation example.
  • the description of the unit of the target speed of the other vehicle D1 is omitted.
  • three simulations of test 1 to test 3 were performed using the initial state 43 shown in FIG. 4A and the operation definition 44 shown in FIG. 5A.
  • the autonomous driving ECU 90 outputs the operation amount so that the speed of the reference vehicle is 80 km / hr in Test 1, 100 km / hr in Test 2, and 150 km / hr in Test 3.
  • the target speed of the other vehicle D1 changes in accordance with the speed of the reference vehicle as shown in FIG.
  • the other-vehicle control device 30 a plurality of simulations can be performed without changing the traveling scenario 42.
  • the other vehicle control device 30, which can also be called a traffic flow control device, uses the fourth communication unit 30D (reference vehicle operation input unit) to which the traveling state 25 of the reference vehicle and the other vehicle is input and the traveling state of the reference vehicle. Calculates the target state 35 of the controlled vehicle based on the fourth communication unit 30D (scenario input unit) that reads the traveling scenario 42 including the definition of the target traveling state of the plurality of controlled vehicles and the traveling state 25 and the traveling scenario 42 And a target setting unit 31. Therefore, even if the traveling scenario 42 is not rewritten, it is possible to simulate different situations simply by changing the traveling state of the reference vehicle, for example, the speed. Assuming that the speed of the vehicle is changed in 10 ways, simulations in 10 different situations are possible. That is, by using the other-vehicle control device 30, it is easy to realize simulations having various variations.
  • fourth communication unit 30D reference vehicle operation input unit
  • the other vehicle control device 30 includes the operation amount determination unit 32 that determines the operation amount of the controlled vehicle based on the target state 35 calculated by the target setting unit 31. Since the other-vehicle control device 30 determines the operation amount of the controlled vehicle, the simulation device 20 operating in combination with the other-vehicle control device 30 does not have to calculate the operation amount.
  • the operation amount is the operation amount of the accelerator, the brake, and the steering wheel.
  • the traveling scenario 42 includes the initial states 43 of the plurality of controlled vehicles and the operation definition 44 of each controlled vehicle, and the operation definition 44 includes a plurality of operations defining the operation of the controlled vehicle.
  • a state and a transition condition that is a condition for transitioning to the state are included.
  • the target setting unit 31 manages state transition from the initial state for each of the controlled vehicles. Therefore, the target setting unit 31 can set a target state defined for each of the other vehicles. That is, it is possible to set different target states by performing complicated cases for individual other vehicles.
  • the data structure of the traveling scenario 42 used to determine the operation of the plurality of controlled vehicles defines the initial state of the controlled vehicle based on the reference vehicle not included in the controlled vehicle. It includes a state and an operation definition that defines an operation after the initial state for each of the controlled vehicles. Therefore, by changing the operation after the initial state of the reference vehicle, it is possible to realize a simulation having various variations without rewriting the traveling scenario 42.
  • the operation definition 44 includes a plurality of states defining the operation of the controlled vehicle, and transition conditions which are conditions for transition to the state.
  • the target control state of the controlled vehicle is set for each state.
  • the target control state set in at least one state indicates the relative relationship with the operation of the reference vehicle. Therefore, complicated operation of the controlled vehicle can be realized by defining the operation of the controlled vehicle for each state. Furthermore, since the operation of the controlled vehicle is described in a relative relationship with the reference vehicle, it is possible to realize a simulation having various variations without rewriting the traveling scenario 42.
  • the operation amount determination unit 32 is included in the other vehicle control device 30.
  • the operation amount determination unit 32 may be included in the simulation device 20.
  • the other-vehicle control device 30 transmits the target state 35 to the simulation device 20.
  • FIG. 9 is a diagram showing a functional configuration of the driving simulation system S in the first modification.
  • the operation amount determination unit 32 is provided in the simulation device 20.
  • the other vehicle control device 30 does not include the operation amount determination unit 32, so the amount of calculation can be reduced.
  • the relay unit 11 may simulate an output of a sensor provided in a vehicle on which the automatic driving ECU 90 is mounted, instead of transmitting the traveling state 25 input from the simulation device 20 to the automatic driving ECU 90 as it is.
  • the relay unit 11 may generate an output simulated to the laser range finder or the camera based on the traveling state 25 input from the simulation device 20, and may output the generated output to the automatic driving ECU 90.
  • the specifications of the reference vehicle and the controlled vehicle may not be preset in the simulation apparatus 20. In that case, specifications of each vehicle are included in the traveling scenario 42, and the simulation device 20 receives the traveling scenario 42 from the database device 40. The simulation apparatus 20 then operates the host vehicle model 21 and the other vehicle model 22 using the specifications of each vehicle included in the traveling scenario 42.
  • connection device 10 The connection device 10, the simulation device 20, the other vehicle control device 30, and the database device 40 may be integrally configured with two or more devices.
  • scenario selection unit 30E may be provided in an apparatus other than the other-vehicle control apparatus 30.
  • the host vehicle model 21 and the other vehicle model 22 may be executed by different devices, or the plurality of other vehicle models 22 may be executed by different devices.
  • the target setting unit 31 and the operation amount determination unit 32 may be executed by different devices.
  • connection device 10 and the autonomous driving ECU 90 need to be installed in the same place, but the connection device 10, the simulation device 20, the other vehicle control device 30, and the database device 40 are installed in physically separated places It is also good. That is, these devices may be installed at different places and connected via long distance communication, for example, the Internet.
  • Company A developing the autonomous driving ECU 90 borrows the connection device 10 from Company B providing the simulation service, installs it in the company A together with the autonomous driving ECU 90, and via the simulation apparatus 20 installed in Company B and the Internet It may communicate.
  • company C that provides the traveling scenario 41 to the company B, and the database device 40 installed in the company C may connect to another vehicle control apparatus 30 installed in the company B via the Internet. .
  • the initial state 43 constituting the traveling scenario 42 includes the initial states of the own vehicle and the other vehicle. However, the initial state 43 may include the initial state of another vehicle, and may not include the initial state of the own vehicle. In this case, the initial state of the host vehicle is separately provided to the simulation apparatus 20.
  • Modification 7 In the first embodiment described above, the initial state 43 and the operation definition 44 of the traveling scenario 42 have been described relative to the operation state of the reference vehicle. However, the relative description criteria are not limited to the reference vehicle. That is, the initial state or target state of a certain other vehicle may be described with reference to another different vehicle.
  • FIG. 10A shows an example of the initial state 43 in the seventh modification
  • FIG. 10B shows an example of the operation definition 44 in the seventh modification.
  • the initial position of the other vehicle D1 in the initial state 43 is "EGO relative +80 m", and +80 m with reference to the reference vehicle EGO.
  • the initial position of the other vehicle D3 is "D2 relative +40 m", and is +40 m with respect to the other vehicle D2.
  • the traveling scenario 42 includes the definition of the target traveling state of another controlled vehicle using the traveling state of a controlled vehicle.
  • the other vehicle control device 30 includes a fourth communication unit 30D (a controlled vehicle operation input unit) to which the traveling state of the controlled vehicle is input.
  • the target setting unit 31 calculates a target traveling state of another controlled vehicle by using the traveling state of a controlled vehicle. Therefore, the other-vehicle control device 30 can set the target state of the controlled vehicle using the traveling scenario 42 in which the relative relationship between the controlled vehicles is described.
  • the operation definition 44 of the traveling scenario 42 includes a plurality of states defining the operation of the controlled vehicle, and transition conditions which are conditions for transition to the state.
  • a target control state of the controlled vehicle is set for each state.
  • the target control state set in at least one state of the operation definition 44 indicates the relative relationship with the operation of the other controlled vehicle. Therefore, when a certain traveling scenario 42 is edited into another traveling scenario 42, when the relative relationship between the controlled vehicles does not change, there is no need to change the description, and the editing is simple.
  • the database device 40 may not include the CPU 40A, the ROM 40B, and the RAM 40C, and may have a storage interface 40F and a communication interface with the other vehicle control device 30.
  • the other-vehicle control device 30 searches the traveling scenario DB 41 and reads the traveling scenario 42 selected by the operator from the scenario selecting unit 30E.
  • connection device 10 may include a display unit, and may display the traveling state 25 input from the simulation device 20.
  • the other vehicle control device 30 may cause the display unit provided in the connection device 10 to display the operation definition 44 and the current state of each other vehicle.
  • the target setting unit 31 may calculate a specific target amount and output it to the operation amount determination unit 32.
  • the target state 35 may be set as "zero speed difference with reference vehicle".
  • the target setting unit 31 may refer to the speed of the reference vehicle included in the traveling state 25. Specifically, for example, when the speed of the reference vehicle is 55 km / hr, the target state 35 may be "target speed: 55 km / hr".
  • the motion definition 44 defines the target state of another vehicle in relation to the speed of the reference vehicle.
  • the physical quantity of the reference vehicle that defines the target state of the other vehicle is not limited to the speed.
  • acceleration, yaw rate, or position may be used.
  • the target state of another vehicle is defined in relation to the yaw rate of the reference vehicle, when the reference vehicle changes lanes, the other vehicles also change lanes in the same manner.
  • FIG. 11 to 12 A second embodiment of the other vehicle control device which is a traffic flow control device will be described with reference to FIGS. 11 to 12.
  • FIG. 11 to 12 the same components as in the first embodiment will be assigned the same reference numerals and differences will be mainly described. The points that are not particularly described are the same as in the first embodiment.
  • the present embodiment is different from the first embodiment mainly in that the other-vehicle control device 30 includes an input unit that affects a scenario. Further, the operation definition 44 of the traveling scenario 42 is also different from that of the first embodiment.
  • FIG. 11 is a hardware block diagram of another vehicle control device 30 in the second embodiment.
  • the other-vehicle control device 30 in the second embodiment further includes a scenario event generation unit 30G in addition to the configuration in the first embodiment.
  • the scenario event generation unit 30G is, for example, one or more buttons.
  • the scenario event generation unit 30G is operated by the operator, and when one of the buttons is pressed, the CPU 30A is notified that the button has been pressed.
  • scenario event generation unit 30G includes two switches SW1 and SW2. Also, the default state of these switches is off, and turned on by the operator's operation.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of the operation definition 44 in the second embodiment.
  • the traveling scenario 42 is used to simulate the operation of a plurality of vehicles executed in a device connected to the scenario event generation unit 30G which allows an input at any timing by the user, that is, the operator.
  • the transition conditions included in the operation definition 44 of the traveling scenario 42 include an input to the scenario event generation unit 30G. Therefore, by changing the operation timing of the scenario event generation unit 30G by the operator, it is easy to realize a simulation having various variations without rewriting the traveling scenario 42.

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Abstract

交通流制御装置は、基準車両の走行状態が入力される基準車両動作入力部と、基準車両の走行状態を用いた複数の被制御車両の目標走行状態の定義が含まれる走行シナリオを読み込むシナリオ入力部と、走行状態および走行シナリオに基づき被制御車両の目標走行状態を算出する目標設定部とを備える。

Description

交通流制御装置、走行シナリオのデータ構造
　本発明は、交通流制御装置、および走行シナリオのデータ構造に関する。
　近年、自動車の自動運転技術の開発が盛んである。開発した自動運転装置の性能を検証するために、シミュレーションが用いられることが多い。このシミュレーションでは、現実に発生する可能性がある様々な状況を作り出し、自動運転装置の性能を検証する。具体的にはシミュレーションでは、自動運転装置が制御対象とする車両だけでなく、周囲の車両のパラメータを様々に変化させて膨大なパターンを用意する必要がある。
　特許文献１には、模擬運転席に着座する運転者に対して模擬視界画像を表示するための表示手段と、前記運転者の運転操作に基づいて、該運転操作に応じて模擬走行路上を走行する仮想的な自車両の模擬走行路座標上における位置を表す第１の位置情報を順次更新する自車両情報更新手段と、前記順次更新される第１の位置情報に基づいて、模擬走行路上又はその近傍に存在する移動体の移動が自車両の移動に同期するように、模擬走行路座標上の移動体の位置を表す第２の位置情報を順次更新する移動体情報更新手段と、前記第１の位置情報が表す自車両の位置と前記第２の位置情報が表す移動体の位置とに基づいて、自車両の運転席からの視界を模擬した模擬視界画像を表す情報を順次生成し、前記模擬視界画像を前記表示手段に表示させる模擬視界生成手段と、を含む自動車模擬運転装置が開示されている。
日本国特開平８－２４８８７１号公報
　特許文献１に記載されている発明では、様々なバリエーションを有するシミュレーションの実現が非常に煩雑である。
　本発明の第１の態様による交通流制御装置は、基準車両の走行状態が入力される基準車両動作入力部と、前記基準車両の前記走行状態を用いた複数の被制御車両の目標走行状態の定義が含まれる走行シナリオを読み込むシナリオ入力部と、前記走行状態および前記走行シナリオに基づき前記被制御車両の前記目標走行状態を算出する目標設定部とを備える。
　本発明の第２の態様による走行シナリオのデータ構造は、複数の被制御車両の動作を決定するために用いられる走行シナリオのデータ構造であって、前記被制御車両に含まれない基準車両を基準として前記被制御車両の初期状態を定義する被制御車両初期状態と、前記被制御車両のそれぞれについて前記初期状態以後の動作を定義する動作定義とを含む。
　本発明によれば、様々なバリエーションを有するシミュレーションの実現が容易である。
運転シミュレーションシステムＳのハードウエア構成図 第１の実施の形態における運転シミュレーションシステムＳの機能構成図 走行シナリオＤＢ４１の概念図 図４（ａ）は、初期状態４３の一例を示す図、図４（ｂ）は図４（ａ）に対応する初期状態を示す模式図 図５（ａ）は、動作定義４４の一例を示す図、図５（ｂ）は、図５（ａ）に対応する他車両Ｄ１の動作を示す概要図 目標設定部３１の動作を表すフローチャート 操作量決定部３２の動作を表すフローチャート 動作例における他車両Ｄ１の目標速度を示す図 変形例１における運転シミュレーションシステムＳの機能構成図 図１０（ａ）は変形例７における初期状態４３の一例を示す図、図１０（ｂ）は変形例７における動作定義４４の一例を示す図 第２の実施の形態における他車両制御装置３０のハードウエア構成図 第２の実施の形態における動作定義４４の一例を示す図
―第１の実施の形態―
　以下、図１～図８を参照して、交通流制御装置である他車両制御装置の第１の実施の形態を説明する。
（ハードウエア構成）
　図１は、運転シミュレーションシステムＳのハードウエア構成を示す図である。運転シミュレーションシステムＳは、接続装置１０と、シミュレーション装置２０と、他車両制御装置３０と、データベース装置４０と、自動運転ＥＣＵ９０とを備える。本システムはシミュレーション装置２０を中心として構成される。シミュレーション装置２０は接続装置１０および他車両制御装置３０と信号線により接続され、接続装置１０はシミュレーション装置２０および自動運転ＥＣＵ９０と信号線により接続され、他車両制御装置３０はシミュレーション装置２０およびデータベース装置４０と信号線により接続される。
　接続装置１０は、中央演算装置であるＣＰＵ１０Ａと、読み込み専用の記憶装置であるＲＯＭ１０Ｂと、読み書き可能な記憶装置であるＲＡＭ１０Ｃと、第１通信部１０Ｄと、第２通信部１０Ｅとを備える。ＣＰＵ１０Ａは、ＲＯＭ１０Ｂに格納されるプログラムをＲＡＭ１０Ｃに展開して実行することにより後述する機能を実現する。第１通信部１０Ｄは、自動運転ＥＣＵ９０と通信を行う通信インタフェースであり、たとえばＣＡＮ（Controller Area Network；登録商標）に対応する。第２通信部１０Ｅはシミュレーション装置２０と通信を行う通信インタフェースであり、たとえばＩＥＥＥ８０２．３に対応する。なお自動運転ＥＣＵ９０とシミュレーション装置２０が同一の通信方式に対応する場合は、接続装置１０は第１通信部１０Ｄおよび第２通信部１０Ｅのいずれか一方を備えればよい。
　シミュレーション装置２０は、中央演算装置であるＣＰＵ２０Ａと、読み込み専用の記憶装置であるＲＯＭ２０Ｂと、読み書き可能な記憶装置であるＲＡＭ２０Ｃと、第３通信部２０Ｄとを備える。ＣＰＵ２０Ａは、ＲＯＭ２０Ｂに格納されるプログラムをＲＡＭ２０Ｃに展開して実行することにより、後述する機能を実現する。第３通信部２０Ｄは接続装置１０および他車両制御装置３０と通信を行う通信インタフェースであり、たとえばＩＥＥＥ８０２．３に対応する。
　他車両制御装置３０は、中央演算装置であるＣＰＵ３０Ａと、読み込み専用の記憶装置であるＲＯＭ３０Ｂと、読み書き可能な記憶装置であるＲＡＭ３０Ｃと、第４通信部３０Ｄと、シナリオ選択部３０Ｅとを備える。ＣＰＵ３０Ａは、ＲＯＭ３０Ｂに格納されるプログラムをＲＡＭ３０Ｃに展開して実行することにより、後述する機能を実現する。第４通信部３０Ｄはシミュレーション装置２０およびデータベース装置４０と通信を行う通信インタフェースであり、たとえばＩＥＥＥ８０２．３に対応する。シナリオ選択部３０Ｅは、たとえば複数のボタンから構成されオペレータにより後述するいずれかの走行シナリオが選択される。
　データベース装置４０は、中央演算装置であるＣＰＵ４０Ａと、読み込み専用の記憶装置であるＲＯＭ４０Ｂと、読み書き可能な記憶装置であるＲＡＭ４０Ｃと、第５通信部４０Ｄと、記憶部４０Ｆとを備える。ＣＰＵ４０Ａは、ＲＯＭ４０Ｂに格納されるプログラムをＲＡＭ４０Ｃに展開して実行することにより、後述する機能を実現する。記憶部４０Ｆは不揮発性の記憶装置、たとえばハードディスクドライブである。記憶部４０Ｆには走行シナリオデータベース（以下、走行シナリオＤＢ）４１が格納される。走行シナリオＤＢ４１の構成は後述する。
　自動運転ＥＣＵ９０は、車両に搭載されることを念頭に開発、作成された電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）である。ただし本実施の形態では自動運転ＥＣＵ９０は車両には搭載されず、接続装置１０に接続される。自動運転ＥＣＵ９０は、中央演算装置であるＣＰＵ９０Ａと、読み込み専用の記憶装置であるＲＯＭ９０Ｂと、読み書き可能な記憶装置であるＲＡＭ９０Ｃと、第６通信部９０Ｄとを備える。ＣＰＵ９０Ａは、ＲＯＭ９０Ｂに格納されるプログラムをＲＡＭ９０Ｃに展開して実行することにより、後述する機能を実現する。第６通信部９０Ｄは、接続装置１０と通信を行う通信インタフェースであり、たとえばＣＡＮに対応する。
（機能構成）
　図２は、運転シミュレーションシステムＳの機能構成を示す図である。運転シミュレーションシステムＳは、様々な状況における自動運転ＥＣＵ９０の挙動をシミュレーションにより確認するシステムである。以下では、自動運転ＥＣＵ９０が動作させる車両を「自車両」または「基準車両」と呼ぶ。そして運転シミュレーションシステムＳにおける自車両以外の車両を「他車両」または「被制御車両」と呼ぶ。また運転シミュレーションシステムＳを利用する者を「ユーザ」や「オペレータ」と呼ぶ。
　シミュレーション装置２０は、自車両モデル２１および複数の他車両モデル２２を備える。自車両モデル２１および複数の他車両モデル２２は、前述のプログラムにより実現される。シミュレーション装置２０は、シミュレーション内での単位時間ごと、たとえば１０ｍｓごとに自車両および他車両の挙動を算出して走行状態２５として出力する。走行状態２５には、各車両の位置、速度、加速度、および姿勢角が含まれる。姿勢角とは、ヨー角、ロール角、およびピッチ角である。本実施の形態では、車両の挙動を算出するシミュレーション内での単位時間ごとのタイミングを「フレーム」と呼ぶ。
　なおシミュレーション内における時間の経過と、実世界での時間の経過は一致しなくてもよい。たとえばシミュレーション装置２０は実世界での時間の経過を考慮せずに演算を行い、走行状態２５を出力してもよい。また装置間の通信の遅延、すなわち実世界での時間の経過を無視してよい。
　自車両モデル２１の操作量は接続装置１０を介して自動運転ＥＣＵ９０からシミュレーション装置２０に入力され、他車両モデル２２の操作量は他車両制御装置３０からシミュレーション装置２０に入力される。ただし以下では、自車両モデル２１の操作量を自車両操作量９６とも呼び、他車両モデル２２の操作量を他車両操作量３６とも呼ぶ。
　自車両モデル２１は、あるフレームにおける自車両の状態と外部から入力される操作量とに基づき、次のフレームにおける自車両の位置、速度、加速度、およびエンジンの回転数を算出する。操作量には、アクセルペダルの踏込量、ブレーキペダルの踏込量、およびステアリングホイールの操作角度が含まれる。他車両モデル２２は、あるフレームにおける他車両の状態と外部から入力される操作量とに基づき、次のフレームにおける他車両の位置、速度、加速度、およびエンジンの回転数を算出する。自車両モデル２１およびそれぞれの他車両モデル２２には、あらかじめ各車両の諸元、すなわち車両の質量、エンジンの特性、およびブレーキの特性などが設定されている。
　シミュレーション装置２０には、接続装置１０を介して自動運転ＥＣＵ９０から自車両操作量９６が入力され、他車両制御装置３０から他車両操作量３６が入力される。シミュレーション装置２０は、接続装置１０および他車両制御装置３０に走行状態２５を出力する。すなわちシミュレーション装置２０は、自動運転ＥＣＵ９０および他車両制御装置３０の両方に、自車両および他車両の状態を送信する。
　自動運転ＥＣＵ９０は、前述したプログラムにより実現される自動運転部９１を備える。自動運転部９１はあらかじめ作成された動作アルゴリズムにしたがって動作し、入力されるあるフレームの走行状態２５に基づき、次のフレームの自車両の最適な操作量を算出し、自車両操作量９６として出力する。自車両操作量９６は、接続装置１０を介してシミュレーション装置２０に送信される。
　接続装置１０は、前述したプログラムにより実現される中継部１１を備える。中継部１１は、自動運転ＥＣＵ９０から入力される自車両操作量９６をシミュレーション装置２０に送信し、シミュレーション装置２０から入力される走行状態２５を接続装置１０に送信する。
　他車両制御装置３０は、前述したプログラムにより実現される目標設定部３１および操作量決定部３２を備える。他車両制御装置３０は、オペレータがシナリオ選択部３０Ｅを操作していずれかのシナリオを選択すると、その選択をデータベース装置４０に伝達してデータベース装置４０から走行シナリオ４２を受信する。目標設定部３１は、シミュレーション装置２０から受信する走行状態２５およびデータベース装置４０から受信した走行シナリオ４２に基づき他車両の目標状態３５を出力する。操作量決定部３２は、目標設定部３１が出力する他車両の目標状態３５に基づき、それぞれの他車両の操作量を決定して他車両操作量３６としてシミュレーション装置２０に出力する。目標設定部３１および操作量決定部３２の動作の詳細は後述する。
　他車両制御装置３０は、シミュレーションにおける基準車両以外の多数の被制御車両を制御する。そのため他車両制御装置３０は、多数の被制御車両によりシミュレーション内で交通流を制御しているとも言える。したがって他車両制御装置３０は、「交通流制御装置」と呼ぶこともできる。第４通信部３０Ｄには走行状態２５が入力され、この走行状態２５は基準車両や被制御車両の走行状態を含むので、第４通信部３０Ｄは「基準車両動作入力部」や「被制御車両動作入力部」と呼ぶこともできる。また第４通信部３０Ｄには走行シナリオ４２が入力されるので、第４通信部３０Ｄは「シナリオ入力部」と呼ぶこともできる。
　データベース装置４０は、前述したプログラムにより実現されるシナリオ選択部４６を備える。シナリオ選択部４６は、他車両制御装置３０から要求された走行シナリオ４２を走行シナリオＤＢ４１から読み取り、他車両制御装置３０に送信する。
（走行シナリオＤＢ４１）
　図３は走行シナリオＤＢ４１の概念図である。走行シナリオＤＢ４１には複数の走行シナリオ４２が格納される。それぞれの走行シナリオ４２は、初期状態４３と、複数の動作定義４４とから構成される。初期状態４３には、自車両および全ての他車両のシミュレーション開始時の情報が格納される。それぞれの動作定義４４には、ある１台分の他車両の動作の規定が記述される。それぞれ具体例とともに説明する。
（初期状態４３）
　図４（ａ）は、初期状態４３の一例を示す図である。初期状態４３はたとえば図４（ａ）に示すように複数のレコードを有する表形式で表され、各レコードは、車両、初期位置、初期速度、および走行レーンのフィールドを有する。車両のフィールドには、該当するレコードが対象とする車両の識別情報が格納される。図４（ａ）に示す例では自車両は「ＥＧＯ」と表され、他車両はＤ１～Ｄ３で表される。初期位置のフィールドには、シミュレーション開始時の各車両の位置が格納される。たとえば図４（ａ）に示す例では自車両ＥＧＯの初期位置は、シミュレーションにおいてあらかじめ定義された基準位置から１００ｍ離れた位置である。また図４（ａ）に示す例では「Ｄ１」～「Ｄ３」の初期位置は全て、自車両ＥＧＯの位置を基準とする相対位置で表されている。
　初期速度のフィールドには、シミュレーション開始時の各車両の速度が格納される。図４（ａ）に示す例では単位を記載していないが、速度の単位はたとえば「ｋｍ／時」でもよいし「マイル／分」でもよい。図４（ａ）に示す例では「Ｄ１」および「Ｄ２」は初期速度が「相対０」である。これは自車両ＥＧＯとの相対速度がゼロ、すなわち速度が自車両ＥＧＯと同一であることを示している。走行レーンのフィールドには、シミュレーション開始時に各車両が存在する走行レーンの識別子が格納される。
　なお図４（ａ）に示す例では他車両の初期位置、および初期速度は全て自車両ＥＧＯを基準とする相対位置や相対速度であった。しかしいくつかの他車両は自車両ＥＧＯのように絶対位置や絶対速度が規定されてもよい。
　図４（ｂ）は図４（ａ）に対応する初期状態を示す模式図である。図４（ｂ）では図示左端が基準位置、すなわち距離ゼロの位置である。そして自車両ＥＧＯは１００ｍの位置にあり、他車両Ｄ１は相対位置が＋８０ｍなので１８０ｍの位置にある。他車両Ｄ２は相対位置が－８０ｍなので２０ｍの位置にあり、他車両Ｄ３は相対位置が－４０ｍなので６０ｍの位置にある。また自車両ＥＧＯの初期状態での速度は５０であり、他車両Ｄ１および他車両Ｄ２は相対速度がゼロなので自車両ＥＧＯと同じく速度は５０である。一方で他車両Ｄ３は相対速度が「＋２０」なので速度は７０である。
（動作定義４４）
　図５（ａ）は、動作定義４４の一例を示す図である。動作定義４４はたとえば図５（ａ）に示すように複数のレコードを有する表形式で表され、各レコードは、状態、概要、目標速度、次状態、および遷移条件のフィールドを有する。またこれらのフィールドとは独立して、動作定義４４が適用される対象の他車両の識別子が動作定義４４の上部に記載される。状態のフィールドには、状態を示す識別子が格納される。図５（ａ）に示す例では状態の識別子は「Ｓ」と２桁の数字の連番で表されるが、識別子のフォーマットは任意である。
　概要のフィールドには、各状態における動作の概要が記載される。たとえば１つ目のレコードである状態「Ｓ－００」は、概要が「初期状態」なので、図５（ａ）に示す動作定義４４が適用される他車両は、Ｓ－００から動作を開始する。目標速度のフィールドには、それぞれの状態における他車両の目標速度が格納される。目標速度は、自車両ＥＧＯを基準とする相対速度でもよいし、絶対速度でもよい。
　次状態のフィールド、および遷移条件のフィールドは組み合わせて判断され、遷移条件のフィールドに記載された条件を満たすと、次状態のフィールドに記載された状態に遷移する。遷移条件のフィールドに記載された条件を満たさない場合は、現在の状態に留まる。なお遷移条件のフィールドに記載される条件式で用いられている記号の意味は以下のとおりである。すなわちＴｓｉｍはシミュレーション内におけるシミュレーション開始からの経過時間であり、Ｖｅｇｏは自車両の速度である。
　動作定義４４において、１つの状態は次状態と遷移条件を複数組有する場合があり、その場合は先に満たされた遷移条件に対応する次状態に遷移する。たとえば図５（ａ）に示す例ではＳ－００は次状態と遷移条件を２組有しており、それぞれ次の意味である。すなわち第１には、シミュレーション開始からの経過時間が１０秒よりも長い時間が経過し、かつ自車両ＥＧＯの速度が時速５０ｋｍよりも速い場合はＳ－０１に遷移する。第２には、シミュレーション開始からの経過時間が５０秒よりも長い時間が経過すると、ＥＮＤへの遷移、すなわちシミュレーションを終了する。
　図５（ａ）の状態Ｓ－０１以下を説明する。状態Ｓ－０１では、他車両は目標速度を相対速度ゼロ、すなわち自車両ＥＧＯと同じ速度を目標として走行しながらレーン移動を行い、レーン移動が完了するとＳ－０２に遷移する。レーン移動は別途詳細が定められており、たとえば次のように行われる。すなわち、レーン移動を開始する際の他車両自身の速度に応じて、レーン移動のための仮想的な軌跡を生成し、生成した軌跡をなぞるように移動する。
　状態Ｓ－０２では他車両は、自車両ＥＧＯよりも時速１０ｋｍ遅い速度を目標速度として１秒間走行して、状態Ｓ－０３に遷移する。状態Ｓ－０３では他車両は、目標速度をゼロとし、他車両の速度がゼロになると状態ＥＮＤへの遷移、すなわちシミュレーションを終了する。
　図５（ｂ）は、図５（ａ）に対応する他車両Ｄ１の動作を示す概要図である。図３（ｂ）では左端から状態Ｓ－００、状態Ｓ－０１、状態Ｓ－０２、状態Ｓ－０３を経て状態ＥＮＤに至る様子を示している。図５（ｂ）に示す他車両Ｄ１は、状態Ｓ－００では目標速度を自車両ＥＧＯと同じとし、その速度が時速５０ｋｍより速く、かつ１０秒よりも長く継続したので状態Ｓ－０１に遷移してレーン移動を行う。レーン移動が完了すると他車両Ｄ１は状態Ｓ－０２に遷移して目標速度を自車両よりも時速１０ｋｍ遅い速度として１秒間走行し、その後に状態Ｓ－０３に遷移する。状態Ｓ－０３では他車両Ｄ１は目標速度をゼロとし、速度がゼロになるとシミュレーションを終了する。
（目標設定部３１）
　図６は目標設定部３１の動作を表すフローチャートである。以下に説明するフローチャートの各ステップの実行主体は他車両制御装置３０のＣＰＵ３０Ａである。ただし図６に示すフローチャートではある１つの他車両についてのみ記載している。実際には目標設定部３１は複数の他車両について同様の処理を行う。
　最初のステップであるＳ６０１では目標設定部３１は、データベース装置４０から受信した走行シナリオ４２から初期状態を表すレコードを特定して読み込む。続くＳ６０２では目標設定部３１は、読み込んだレコードの記載に基づき目標状態３５を決定し、操作量決定部３２に送信する。たとえば図５に示す例において初期状態である状態Ｓ－００の場合は、目標状態３５を「基準車両との速度差ゼロ」とする。続くＳ６０３では目標設定部３１は、読み込んだレコードにおける遷移条件に合致するか否かを判断する。目標設定部３１は遷移条件に合致すると判断する場合はＳ６０４に進み、遷移条件に合致しないと判断する場合はＳ６０２に戻る。なお読み込んだレコードに複数の遷移条件が含まれる場合は、いずれかの遷移条件に合致すると判断する場合にＳ６０２を肯定判断する。
　Ｓ６０４では目標設定部３１は、Ｓ６０３において合致すると判断した遷移条件に対応する遷移先がＥＮＤであるか否かを判断する。目標設定部３１は遷移先がＥＮＤであると判断する場合は本フローチャートの処理を終了し、遷移先がＥＮＤではないと判断する場合はＳ６０５に進む。Ｓ６０５では目標設定部３１は、遷移先のレコードを読み込みＳ６０２に戻る。
（操作量決定部３２）
　図７は操作量決定部３２の動作を表すフローチャートである。以下に説明するフローチャートの各ステップの実行主体は他車両制御装置３０のＣＰＵ３０Ａである。ただし図７に示すフローチャートではある１つの他車両についてのみ記載している。実際には操作量決定部３２は複数の他車両について同様の処理を行う。図７において操作量を決定する対象としている他車両を、ここでは「制御対象他車両」と呼ぶ。操作量決定部３２は目標設定部３１から目標状態３５が入力されるたびに図７に示す動作を行う。
　最初のステップであるＳ６５１では操作量決定部３２は、目標設定部３１から受信した目標状態３５を読み込む。続くＳ６５２では操作量決定部３２は、シミュレーション装置２０から受信した走行状態２５を読み込む。ただしこのとき走行状態２５の全てを読み込まなくてもよく、Ｓ６５１において読み込んだ目標状態３５に関連する情報のみを読み込んでもよい。たとえば目標状態３５が「基準車両との速度差ゼロ」である場合は、基準車両の速度と制御対象他車両の速度だけを読み込んでもよい。続くＳ６５３では操作量決定部３２は、目標状態３５と現在の状態、すなわち走行状態２５との差分を算出する。たとえば目標状態３５が「基準車両との速度差ゼロ」である場合は、直前のフレームにおける基準車両の速度と制御対象他車両の速度の差分を算出する。
　続くＳ６５４では操作量決定部３２は、Ｓ６５３において算出した差分に基づき操作量を決定し、決定した操作量を他車両操作量３６としてシミュレーション装置２０に出力する。差分と操作量の関係はたとえばあらかじめ作成されたルックアップテーブルで表されてもよいし、あらかじめ定義された両者の関係式で表されてもよい。以上で操作量決定部３２の動作が終了する。
（動作例）
　他車両制御装置３０の動作例として、他車両制御装置３０が図４（ａ）に示した初期状態４３および図５（ａ）に示した動作定義４４を読み込んだ場合の他車両Ｄ１の状態遷移および目標速度が、基準車両の速度によりどのように変化するかを説明する。基準車両の操作量は自動運転ＥＣＵ９０から入力されるので、基準車両の速度は走行シナリオ４２を変更することなく変化させることができる。
　図８は、動作例における他車両Ｄ１の目標速度を示す図である。ただし図８では他車両Ｄ１の目標速度の単位の記載を省略している。この動作例では図４（ａ）に示した初期状態４３および図５（ａ）に示した動作定義４４を用いてテスト１～テスト３の３回のシミュレーションを行った。自動運転ＥＣＵ９０は、基準車両の速度が、テスト１では時速８０ｋｍ、テスト２では時速１００ｋｍ、テスト３では時速１５０ｋｍとなるように操作量を出力した。この場合に他車両Ｄ１の目標速度は図８に示すように、基準車両の速度に応じて変化している。このように、他車両制御装置３０を用いることで走行シナリオ４２を変更することなく複数のシミュレーションを行うことができる。
　上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）交通流制御装置とも呼べる他車両制御装置３０は、基準車両および他車両の走行状態２５が入力される第４通信部３０Ｄ（基準車両動作入力部）と、基準車両の走行状態を用いた複数の被制御車両の目標走行状態の定義が含まれる走行シナリオ４２を読み込む第４通信部３０Ｄ（シナリオ入力部）と、走行状態２５および走行シナリオ４２に基づき被制御車両の目標状態３５を算出する目標設定部３１とを備える。そのため走行シナリオ４２を書き換えなくても、基準車両の走行状態、たとえば速度を変化させるだけで異なる状況のシミュレーションが可能となる。仮に自車両の速度を１０とおりに変化させると、異なる１０の状況でのシミュレーションが可能となる。すなわち他車両制御装置３０を用いることで様々なバリエーションを有するシミュレーションの実現が容易になる。
（２）他車両制御装置３０は、目標設定部３１が算出した目標状態３５に基づき、被制御車両の操作量を決定する操作量決定部３２を備える。他車両制御装置３０が被制御車両の操作量を決定するので、他車両制御装置３０と組み合わされて動作するシミュレーション装置２０は操作量を算出する必要がない。
（３）操作量は、アクセル、ブレーキ、およびステアリングホイールの操作量である。車両の動作に直接影響する操作量を決定することにより被制御車両の動作を現実に近いものとすることができる。
（４）走行シナリオ４２には、複数の被制御車両の初期状態４３、およびそれぞれの被制御車両の動作定義４４とが含まれ、動作定義４４には、被制御車両の動作を規定する複数の状態と、状態に遷移する条件である遷移条件とが含まれる。目標設定部３１は、被制御車両のそれぞれについて初期状態からの状態の遷移を管理する。そのため目標設定部３１は、それぞれの他車両について状態ごとに定義された目標状態を設定できる。すなわち個別の他車両に複雑な場合分けを行い、様々な目標状態を設定できる。
（５）複数の被制御車両の動作を決定するために用いられる走行シナリオ４２のデータ構造は、被制御車両に含まれない基準車両を基準として被制御車両の初期状態を定義する被制御車両初期状態と、被制御車両のそれぞれについて初期状態以後の動作を定義する動作定義とを含む。そのため基準車両の初期状態以後の動作を異ならせることで、走行シナリオ４２を書き換えることなく様々なバリエーションを有するシミュレーションを実現できる。
（６）動作定義４４には、被制御車両の動作を規定する複数の状態と、状態に遷移する条件である遷移条件とが含まれる。状態ごとに被制御車両の目標制御状態が設定される。少なくとも１つの状態に設定される目標制御状態は、基準車両の動作との相対関係を示す。そのため被制御車両の動作を状態ごとに定義することで、被制御車両の複雑な動作を実現できる。さらに被制御車両の動作が基準車両との相対関係で記述されるので、走行シナリオ４２を書き換えることなく様々なバリエーションを有するシミュレーションを実現できる。
（変形例１）
　第１の実施の形態では操作量決定部３２は他車両制御装置３０に備えられた。しかし操作量決定部３２は、シミュレーション装置２０に備えられてもよい。この場合に他車両制御装置３０は、目標状態３５をシミュレーション装置２０に送信する。
　図９は変形例１における運転シミュレーションシステムＳの機能構成を示す図である。前述のとおり、本変形例では操作量決定部３２はシミュレーション装置２０に備えられる。この変形例１によれば、他車両制御装置３０は操作量決定部３２を備えないので計算量を削減できる。
（変形例２）
　中継部１１は、シミュレーション装置２０から入力される走行状態２５をそのまま自動運転ＥＣＵ９０に送信する代わりに、自動運転ＥＣＵ９０が搭載される車両が備えるセンサの出力を模擬してもよい。たとえば中継部１１は、シミュレーション装置２０から入力される走行状態２５に基づきレーザーレンジファインダやカメラに模擬した出力を生成して自動運転ＥＣＵ９０に出力してもよい。
（変形例３）
　基準車両および被制御車両の諸元がシミュレーション装置２０に予め設定されていなくてもよい。その場合は走行シナリオ４２にそれぞれの車両の諸元が含まれ、シミュレーション装置２０はデータベース装置４０から走行シナリオ４２を受信する。そしてシミュレーション装置２０は走行シナリオ４２に含まれるそれぞれの車両の諸元を用いて自車両モデル２１および他車両モデル２２を動作させる。
（変形例４）
　接続装置１０、シミュレーション装置２０、他車両制御装置３０、およびデータベース装置４０は２つ以上の装置が一体に構成されてもよい。またシナリオ選択部３０Ｅは、他車両制御装置３０以外の装置に備えられてもよい。なお自車両モデル２１と他車両モデル２２は異なる装置で実行されてもよいし、複数の他車両モデル２２がそれぞれ異なる装置で実行されてもよい。また目標設定部３１と操作量決定部３２とが異なる装置で実行されてもよい。
（変形例５）
　接続装置１０と自動運転ＥＣＵ９０は同一箇所に設置される必要があるが、接続装置１０、シミュレーション装置２０、他車両制御装置３０、およびデータベース装置４０は、物理的に隔てられた場所に設置されてもよい。すなわちこれらの装置がそれぞれ異なる場所に設置され、長距離の通信、たとえばインターネットを経由して接続されてもよい。たとえば自動運転ＥＣＵ９０を開発するＡ社が、シミュレーションサービスを提供するＢ社から接続装置１０を借り受けて自動運転ＥＣＵ９０とともにＡ社内に設置し、Ｂ社に設置されたシミュレーション装置２０とインターネットを経由して通信してもよい。さらにＢ社に対して走行シナリオ４１を提供するＣ社が存在し、Ｃ社内に設置されたデータベース装置４０からＢ社内に設置された他車両制御装置３０にインターネットを経由して接続してもよい。
（変形例６）
　走行シナリオ４２を構成する初期状態４３には、自車両および他車両の初期状態が含まれた。しかし初期状態４３は他車両の初期状態が含まれればよく、自車両の初期状態は含まれなくてもよい。この場合は自車両の初期状態はシミュレーション装置２０に別途提供される。
（変形例７）
　上述した第１の実施の形態では、走行シナリオ４２の初期状態４３および動作定義４４には、基準車両の動作状態を基準とする相対的な記載がされた。しかし相対的な記載の基準は基準車両に限定されない。すなわちある他車両の初期状態や目標状態を別の他車両を基準として記載してもよい。
　図１０（ａ）は変形例７における初期状態４３の一例を示す図、図１０（ｂ）は変形例７における動作定義４４の一例を示す図である。図１０に示す例では、初期状態や目標状態における相対関係の基準が複数ありえるので、いずれを基準にするかを明記している。たとえば初期状態４３の他車両Ｄ１の初期位置は「ＥＧＯ相対＋８０ｍ」とし、基準車両ＥＧＯを基準として＋８０ｍとしている。また他車両Ｄ３の初期位置は「Ｄ２相対＋４０ｍ」とし、他車両Ｄ２を基準として＋４０ｍとしている。
　この変形例７によれば、次の作用効果が得られる。
（７）走行シナリオ４２には、ある被制御車両の走行状態を用いた別のある被制御車両の目標走行状態の定義が含まれる。他車両制御装置３０は被制御車両の走行状態が入力される第４通信部３０Ｄ（被制御車両動作入力部）を備える。目標設定部３１は、ある被制御車両の走行状態を用いて別のある被制御車両の目標走行状態を算出する。そのため他車両制御装置３０は被制御車両同士の相対関係が記載された走行シナリオ４２を用いて被制御車両の目標状態を設定できる。
（８）走行シナリオ４２の動作定義４４には、被制御車両の動作を規定する複数の状態と、状態に遷移する条件である遷移条件とが含まれる。動作定義４４には、状態ごとに被制御車両の目標制御状態が設定される。動作定義４４の少なくとも１つの状態に設定される目標制御状態は、他の被制御車両の動作との相対関係を示す。そのためある走行シナリオ４２を編集して別の走行シナリオ４２とする場合に、被制御車両同士の相対関係が変化しない場合はその記載を変更する必要がなく、編集が簡便である。
（変形例８）
　データベース装置４０は、ＣＰＵ４０Ａ、ＲＯＭ４０Ｂ、およびＲＡＭ４０Ｃを備えなくてもよく、記憶部４０Ｆおよび他車両制御装置３０との通信インタフェースを備えればよい。この場合に他車両制御装置３０は、走行シナリオＤＢ４１を検索してオペレータがシナリオ選択部３０Ｅから選択した走行シナリオ４２を読み取る。
（変形例９）
　接続装置１０は表示部を備え、シミュレーション装置２０から入力される走行状態２５を表示してもよい。また他車両制御装置３０は、接続装置１０に備えられる表示部に、それぞれの他車両の動作定義４４および現在の状態を表示させてもよい。
（変形例１０）
　目標設定部３１は具体的な目標量を算出して操作量決定部３２に出力してもよい。たとえば第１の実施の形態では、目標状態３５が「基準車両との速度差ゼロ」と設定される場合があった。しかし目標設定部３１が走行状態２５に含まれる基準車両の速度を参照し、具体的にたとえば基準車両の速度が時速５５ｋｍの場合は目標状態３５を「目標速度：時速５５ｋｍ」としてもよい。
（変形例１１）
　上述した第１の実施の形態では動作定義４４は他車両の目標状態は基準車両の速度との相対関係で規定された。しかし他車両の目標状態を規定する基準車両の物理量は速度に限定されない。たとえば、加速度、ヨーレイト、または位置を用いてもよい。たとえば他車両の目標状態を基準車両のヨーレイトとの相対関係で規定すると、基準車両が車線変更を行った際に、その他車両も同様に車線変更を行うことになる。
―第２の実施の形態―
　図１１～図１２を参照して、交通流制御装置である他車両制御装置の第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、他車両制御装置３０がシナリオに影響を与える入力部を備える点で、第１の実施の形態と異なる。また走行シナリオ４２の動作定義４４も第１の実施の形態と異なる。
　図１１は、第２の実施の形態における他車両制御装置３０のハードウエア構成図である。第２の実施の形態における他車両制御装置３０は、第１の実施の形態における構成に加えてシナリオイベント発生部３０Ｇをさらに備える。シナリオイベント発生部３０Ｇはたとえば１または複数のボタンである。シナリオイベント発生部３０Ｇはオペレータにより操作され、いずれかのボタンが押されるとＣＰＵ３０Ａにボタンが押された旨が伝達される。本実施の形態ではシナリオイベント発生部３０ＧはＳＷ１とＳＷ２の２つのスイッチを含む。またこれらスイッチのデフォルトの状態はオフであり、オペレータが操作することによりオン状態に切り替わる。
　図１２は、第２の実施の形態における動作定義４４の一例を示す図である。図１２に示す動作定義４４は、第１の実施の形態において図５（ａ）に示した動作定義４４とは、遷移条件の欄の最上段、および下から２段目の記載が異なる。すなわち最上段は「ＳＷ１＝”ＯＮ”」であり、下から２行目は「ＳＷ２＝”ＯＮ”」である。そのため目標設定部３１は、他車両Ｄ１が状態Ｓ－００の場合にＳＷ１がオペレータによりオンにされると、状態Ｓ－０１に遷移させる。また他車両Ｄ１が状態Ｓ－０２の場合にＳＷ２がオペレータによりオンにされると、状態Ｓ－０３に遷移させる。
　上述した第２の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（９）走行シナリオ４２は、ユーザ、すなわちオペレータによる任意のタイミングでの入力が可能なシナリオイベント発生部３０Ｇと接続される装置において実行される複数の車両の動作のシミュレーションに用いられる。走行シナリオ４２の動作定義４４に含まれる遷移条件には、シナリオイベント発生部３０Ｇへの入力が含まれる。そのためオペレータによるシナリオイベント発生部３０Ｇの操作タイミングを異ならせることで、走行シナリオ４２を書き換えることなく様々なバリエーションを有するシミュレーションの実現が容易である。
　上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
　次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
　日本国特許出願２０１７－２５１８５０（２０１７年１２月２７日出願）
１０…接続装置
１１…中継部
２０…シミュレーション装置
２１…自車両モデル
２２…他車両モデル
２５…走行状態
３０…他車両制御装置
３０Ｇ…シナリオイベント発生部
３１…目標設定部
３２…操作量決定部
３５…目標状態
３６…他車両操作量
４０…データベース装置
４０Ｆ…記憶部
４１…走行シナリオデータベース
４２…走行シナリオ
４３…初期状態
４４…動作定義
４６…シナリオ選択部
９１…自動運転部
９６…自車両操作量

Claims (11)

  1. 　基準車両の走行状態が入力される基準車両動作入力部と、
    　前記基準車両の前記走行状態を用いた複数の被制御車両の目標走行状態の定義が含まれる走行シナリオを読み込むシナリオ入力部と、
    　前記走行状態および前記走行シナリオに基づき前記被制御車両の前記目標走行状態を算出する目標設定部とを備える交通流制御装置。
  2. 　請求項１に記載の交通流制御装置において、
    　前記目標設定部が算出した前記目標走行状態に基づき、前記被制御車両の操作量を決定する操作量決定部をさらに備える交通流制御装置。
  3. 　請求項２に記載の交通流制御装置において、
    　前記操作量は、アクセル、ブレーキ、およびステアリングホイールの操作量を含む交通流制御装置。
  4. 　請求項１に記載の交通流制御装置において、
    　前記走行シナリオには、複数の前記被制御車両の初期状態、およびそれぞれの前記被制御車両の動作定義が含まれ、前記動作定義には、前記被制御車両の動作を規定する複数の状態、および前記状態に遷移する条件である遷移条件とが含まれ、
    　前記目標設定部は、前記被制御車両のそれぞれについて前記初期状態からの前記状態の遷移を管理する交通流制御装置。
  5. 　請求項１に記載の交通流制御装置において、
    　前記走行シナリオには、第１の前記被制御車両の走行状態を用いた第２の前記被制御車両の目標走行状態の定義が含まれ、
    　前記被制御車両の走行状態が入力される被制御車両動作入力部をさらに備え、
    　前記目標設定部は、第１の前記被制御車両の走行状態を用いて第２の前記被制御車両の目標走行状態を算出する交通流制御装置。
  6. 　複数の被制御車両の動作を決定するために用いられる走行シナリオのデータ構造であって、
    　少なくとも１つの前記被制御車両について前記被制御車両に含まれない基準車両を基準として初期状態を定義する被制御車両初期状態と、
    　前記被制御車両のそれぞれについて前記初期状態以後の動作を定義する動作定義とを含む走行シナリオのデータ構造。
  7. 　請求項６に記載の走行シナリオのデータ構造において、
    　前記動作定義には、前記被制御車両の動作を規定する複数の状態と、前記状態に遷移する条件である遷移条件とが含まれ、
    　前記状態ごとに前記被制御車両の目標制御状態が設定され、
    　少なくとも１つの前記状態に設定される前記目標制御状態は、前記基準車両の動作との相対関係を示す走行シナリオのデータ構造。
  8. 　請求項７に記載の走行シナリオのデータ構造において、
    　前記相対関係は、相対速度、相対加速度、相対ヨーレイト、および相対位置の少なくとも１つを含む走行シナリオのデータ構造。
  9. 　請求項６に記載の走行シナリオのデータ構造において、
    　前記動作定義には、前記被制御車両の動作を規定する複数の状態と、前記状態に遷移する条件である遷移条件とが含まれ、
    　前記状態ごとに前記被制御車両の目標制御状態が設定され、
    　少なくとも１つの前記状態に設定される前記目標制御状態は、他の前記被制御車両の動作との相対関係を示す走行シナリオのデータ構造。
  10. 　請求項９に記載の走行シナリオのデータ構造において、
    　前記相対関係は、相対速度、相対加速度、相対ヨーレイト、および相対位置の少なくとも１つを含む走行シナリオのデータ構造。
  11. 　請求項６に記載の走行シナリオのデータ構造において、
    　前記動作定義には、前記被制御車両の動作を規定する複数の状態と、前記状態に遷移する条件である遷移条件とが含まれ、
    　前記走行シナリオは、ユーザによる任意のタイミングでの入力が可能なシナリオイベント発生部と接続される装置において実行される複数の車両の動作のシミュレーションに用いられ、
    　前記遷移条件には、前記シナリオイベント発生部への前記入力が含まれる走行シナリオのデータ構造。
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