WO2022059227A1 - 車両制御装置 - Google Patents

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WO2022059227A1
WO2022059227A1 PCT/JP2021/007118 JP2021007118W WO2022059227A1 WO 2022059227 A1 WO2022059227 A1 WO 2022059227A1 JP 2021007118 W JP2021007118 W JP 2021007118W WO 2022059227 A1 WO2022059227 A1 WO 2022059227A1
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lane
vehicle
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width
virtual
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PCT/JP2021/007118
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武之 冨永
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株式会社日立製作所
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    • B60W2556/45External transmission of data to or from the vehicle
    • B60W2556/50External transmission of data to or from the vehicle of positioning data, e.g. GPS [Global Positioning System] data

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle control device that controls the automatic running of a vehicle.
  • a moving body such as a robot or an automobile collects information around it, estimates the current position and running state of the moving body, and controls the running of the moving body.
  • One of the autonomous driving technologies is lane information and stop lines that include not only the presence or absence of roads, but also the lane center line generated by connecting points that pass through the center of the lane, and the road width connected to the lane center line.
  • Non-Patent Document 1 there is a method called State Space Sampling as an algorithm for generating a plurality of paths in a traveling route.
  • this method a path that does not intersect with the arrival point placed in front of the vehicle is generated.
  • a sampling method of this arrival point there is a Uniform Polar sampling or the like that uses an arc-shaped arrival point at equal intervals in front of the vehicle.
  • Non-Patent Document 1 there is no index when selecting a route corresponding to the above situation, and it is necessary to evaluate each path candidate, which causes a problem that the amount of calculation increases.
  • the present invention provides a method of generating a traveling route not only from the number of traveling lanes of a road but also from a road width or the like, improving the continuity of automatic driving, and reducing the amount of calculation when selecting an increasing route.
  • the purpose is to do.
  • the present invention is a vehicle control device that controls a vehicle of the vehicle based on the vehicle position information, map information, and route information, and the traveling lane of the vehicle is at a specific point in the middle of the route.
  • a virtual lane center line generator that generates virtual lane center lines of a plurality of virtual lanes in which a plurality of vehicles can travel in parallel on the traveling lane of the own vehicle at the specific point when it is determined to be present. It is characterized by having.
  • the present invention can provide a vehicle control device that can reduce the load of control processing by stopping automatic driving or preventing dangerous driving due to automatic driving by the original technology. Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the description of the following embodiments.
  • the block diagram of the vehicle control device of Example 1. The flowchart which shows the operation of the vehicle control device of Example 1. The figure explaining the method of generating a virtual lane. A bird's-eye view of an intersection with a center line of a virtual lane when the operation of the vehicle control device of the first embodiment is performed. A bird's-eye view of the road with the lane centerline of the virtual lane generated at the point of entering the site beside the road.
  • the flowchart which shows the operation of the vehicle control device of Example 2.
  • Example 1 Hereinafter, the vehicle control device as the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
  • the vehicle control device of the present invention is applied to a vehicle traveling on a road traveling on the left side has been described as an example, but the vehicle control device can also be applied to a vehicle traveling on a road traveling on the right side.
  • FIG. 1 is a block diagram of the vehicle control device shown in this embodiment.
  • the vehicle control device of this embodiment is configured as a computer system including, for example, an arithmetic processing unit, a storage device, an input / output circuit, and a communication circuit (all not shown).
  • the vehicle control device realizes the map unit 100 and the vehicle control unit 200, which will be described later, by reading and executing the computer program stored in the storage device by the arithmetic processing unit.
  • the map unit 100 is a device that extracts high-precision map data around the vehicle from the position information of the own vehicle and provides it to other units.
  • the position detection unit 101 detects the coordinates representing the current position of the vehicle.
  • the current position of the vehicle can be determined by, for example, specifying the current coordinates of the vehicle by GNSS (Global Navigation Satellite System) and further specifying the direction of the vehicle by a sensor such as IMU (Inertial Measurement Unit).
  • the position detection unit 101 may determine the current position of the vehicle by itself, or may receive data representing the current position of the vehicle from the outside of the map unit 100.
  • the data holding unit 102 is composed of a non-volatile memory, an HDD (Hard Disk Drive), etc., and holds data such as a high-precision map 103 and a route information 104 inside. As described above, the data holding unit 102 may not only hold the data in the medium by itself, but also hold and use the data in the file server connected by wireless communication.
  • HDD Hard Disk Drive
  • the high-precision map 103 includes not only the presence or absence of a road due to an intersection link, but also information on a lane center line generated by connecting a sequence of points passing through the center of each traveling lane (lane), a roadside zone, a road width, and the like. It has map information including lane information and road information such as positions of traffic lights, stop lines, signs, and the like.
  • the route information 104 is information indicating a route to a destination input by the driver from an input device (not shown) at the start of traveling, and is held by the data holding unit 102 during traveling to preliminarily indicate the road on which the vehicle travels. It becomes possible to judge.
  • the route information 104 may be acquired while traveling, or may be acquired from the outside by communication.
  • the intersection determination unit 105 acquires information on the position of the intersection on the route in the traveling direction of the vehicle by using the vehicle position detected by the position detection unit 101 and the direction data of the vehicle. Then, the first intersection in the traveling direction of the own vehicle position is determined.
  • the control unit 106 is configured by executing software by an arithmetic unit such as a CPU (Central Processing Unit), and controls at least a position detection unit 101, a data holding unit 102, and an intersection determination unit 105.
  • an arithmetic unit such as a CPU (Central Processing Unit)
  • CPU Central Processing Unit
  • control unit 106 When the control unit 106 acquires information on the position of the intersection from, for example, the intersection determination unit 105, the control unit 106 sets a specific point in the middle of the route from the position of the intersection to the position in front of the vehicle by a predetermined distance. Then, the control unit 106 has a lane width determination unit and a lane width determination unit that determine whether or not the traveling lane of the own vehicle has a predetermined lane width that allows a plurality of vehicles to travel in parallel at a specific point in the middle of the route.
  • the vehicle control unit 200 acquires map information, route information, and own vehicle position information from the map unit 100, and performs automatic driving control to drive the own vehicle along the route.
  • the vehicle control unit 200 controls the vehicle to travel along the lane center line of the traveling lane.
  • the vehicle control unit 200 is composed of devices such as steering, driving, and braking.
  • the steering device is a device that controls the moving direction of the vehicle (own vehicle), and is a power steering or the like controlled by an external drive command. It is composed.
  • the power steering includes an electric power steering that controls the serpentine angle with an electric actuator and a hydraulic power steering that controls the steering angle with a hydraulic actuator.
  • the drive device is a device that drives the vehicle.
  • an engine system that can control the engine torque with an electric throttle or the like by an external drive command, or an electric motor or the like that can control the drive force by an external drive command. It consists of an electric power train system, etc.
  • the braking device is composed of a brake or the like that can be controlled by a braking command from the outside, and the brake includes an electric brake whose braking force can be controlled by an electric actuator and a hydraulic brake whose braking force can be controlled by a hydraulic actuator.
  • the bus 400 can be configured by IEBUS (Inter Equipment Bus), LIN (Local Area Network), CAN (Control Area Network), or IEEE 802.3 standard communication called Ethernet.
  • IEBUS Inter Equipment Bus
  • LIN Local Area Network
  • CAN Control Area Network
  • IEEE 802.3 standard communication called Ethernet.
  • step S001 the control unit 106 identifies the vehicle position on the high-precision map 103 from the vehicle position detected by the position detection unit 101 and the high-precision map 103 held by the data holding unit 102, and the route information 104. Determine if there is an intersection in the direction of travel of the vehicle above. If there is an intersection, the process proceeds to step S002 or later in order to determine whether or not it is necessary to generate virtual lane information before the intersection, which is a specific point.
  • step S002 it is determined whether the separation distance between the intersection extracted in step S001 and the own vehicle position detected by the position detection unit 101 is equal to or less than the threshold value (for example, 400 m). If it is equal to or less than the threshold value, the process proceeds to step S003.
  • the threshold value for example, 400 m
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a method of generating a virtual lane
  • FIG. 3 (1) is a diagram schematically showing a state in which the distance between the intersection and the own vehicle is equal to or less than the threshold value.
  • the own vehicle 301 is automatically controlled by the vehicle control unit 200 so as to travel along the lane center line 331 of the traveling lane 311 of the road 310, and is controlled by the vehicle control unit 200. I'm driving toward the intersection in front of me.
  • the traveling lane 311 is formed between the center line 313 marked on the road 310 and the roadside outside the roadside zone in the road width direction, and a stop line 312 is marked between the intersection and the driving lane 311.
  • the separation distance between the intersection and the own vehicle is equal to or less than the threshold value. Therefore, the process proceeds to step S003.
  • step S003 it is confirmed whether or not the intersection is an intersection that can turn left or right.
  • the control unit 106 acquires information such as the presence / absence of a right / left turn at the intersection determined in step S002, right turn prohibition by a road sign, time regulation, day regulation, regulation by vehicle type, etc. from the high-precision map 103, and described above. Determine whether the vehicle can turn left or right at an intersection where the separation distance is less than the threshold. Then, if it is possible to turn left or right, the process proceeds to step S004 or later in order to determine whether or not it is possible to set a plurality of virtual lanes on which a plurality of vehicles can travel in parallel on the traveling lane of the own vehicle.
  • step S004 it is confirmed whether the lane width of the traveling lane is sufficiently wide at the stop line position existing at the boundary between the road and the intersection (step S007).
  • the position information of the stop line at the intersection and the lane width information of the traveling lane at the position of the stop line are acquired from the high-precision map 103.
  • the vehicle width is defined as the width obtained by adding a predetermined margin to the statutory maximum vehicle width of a vehicle that can travel on the road.
  • FIG. 3 (2) shows a state in which two virtual vehicles 303 and 304 are arranged in parallel on a traveling lane in front of the stop line 312 so as to be able to travel.
  • the traveling lane is set from the reference point on one side in the road width direction toward the other side in the road width direction. Separate by vehicle width. For example, the traveling lane is divided by the vehicle width from the left end of the road, which is the road edge, toward the center of the road, and the position information of the center point of each vehicle width (for example, when divided into two vehicles, the position information of the center point). Holds two) in the data holding unit 102. In the case of the example shown in FIG.
  • step S005 the position information of the central points P0 and P1 divided by the vehicle width Wv for one virtual vehicle toward the center line 313 side with respect to the left end of the road 310 is the data holding unit 102. Is held in. Then, the lane width of the point shifted by a certain distance Y from the position of the own vehicle from the immediately preceding determination position is acquired from the map information (step S008), and the process proceeds to step S005.
  • step S005 the same process as in step S004 is performed again using the lane width information acquired in step S008 at the point approached by a certain distance Y (for example, 3 m) from the central point toward the vehicle, and the traveling is performed. Determine if the lane width of the lane is two or more vehicle widths. If the lane width of the traveling lane is two or more vehicle widths, the process proceeds to step S010. In step S010, the position information of the central point divided by the vehicle width with respect to the left end of the road is held in the data holding unit 102 as point sequence information, and the process returns to step S008.
  • Y for example, 3 m
  • the lane width of the traveling lane 311 is the vehicle width of two or more at the points approaching the own vehicle 301 from the central points P0 and P1 by a certain distance Y.
  • the data holding unit 102 holds the position information of the central points P2 and P3 separated by the vehicle width Wv of one virtual vehicle toward the center line 313 with the left end of the road 310 as a reference point.
  • step S009 if it is determined that the lane width at the point shifted by a certain distance Y from the immediately preceding determination position toward the own vehicle position is less than two vehicle widths (YES in step S009), step S006. Proceed to.
  • step S006 the point train of the central point divided by the vehicle width recorded up to the point is connected toward the stop line of the intersection.
  • the point sequence connecting from the point where the vehicle width is 2 or less toward the own vehicle is complemented and recorded as the data attached to the corresponding point on the high-precision map as the lane center line of the virtual lane.
  • the row of the central points separated by the vehicle width Wv by step S005 is connected from the point K where the vehicle width is 2 or less toward the stop line 312. Then, the virtual lane center lines 332 and 333 are generated by complementing the point sequence connecting from the point K where the vehicle width is 2 or less toward the own vehicle 301.
  • the lane width of the traveling lane is for multiple vehicles, and when dividing the traveling lane in the lane width direction at intervals of the vehicle width, not only the left end of the road is used as a reference, but a dividing line at the center of the road (for example, the center).
  • the line may be used as a reference and separated by the vehicle width toward the outside in the lane width direction.
  • the roadside and the center line which can be clearly recognized, may be used as a reference.
  • FIG. 4 shows a schematic view of the intersection looking down from the sky.
  • the road 410 intersects the road 420 at an intersection, and has a traveling lane 411 and an opposite lane 415 facing each other with the center line 413 in between.
  • the traveling lane 411 is one lane for left-hand traffic, that is, a single lane, and the width of the lane is such that two vehicles can travel in parallel.
  • Road 420 intersects with road 410 at an intersection and has a traveling lane 421 that can be entered by turning right and a traveling lane 422 that can be entered by turning left.
  • the own vehicle 401 is automatically controlled to travel along the lane center line 431 of the traveling lane 411, and travels along the traveling lane 411 toward the intersection.
  • a vehicle 402 traveling to the left in the traveling lane 411 there are a vehicle 402 traveling to the left in the traveling lane 411 and a vehicle 403 traveling to the right. It is expected that the vehicle 402 will go straight or turn left at the intersection and travel to the traveling lane 422, and the vehicle 403 will turn right at the intersection and travel on the traveling lane 421 of the road 420.
  • the traveling lane 411 has a lane width for two vehicles
  • the lane center line (virtual lane center line) 433 and 432 of the virtual lane in which the two vehicles can travel in parallel is generated.
  • the information is provided to the vehicle control unit 200.
  • the vehicle control unit 200 corrects the route information according to the virtual lane information generated by the map unit 100.
  • the vehicle control unit 200 selects whether to pass through the lane center line 431 of the traveling lane 411 or the lane center line 433 or 432 of the virtual lane depending on the situation in front of the own vehicle 401. Then, automatic driving control is performed to drive the vehicle along the selected lane center line.
  • the own vehicle 401 selects a virtual lane to the left and is controlled to move forward along the lane center line 433. Therefore, the own vehicle 401 can pass the vehicle 403 and proceed forward, and can pass the intersection without stopping at the center of the lane of the traveling lane 411 in front of the intersection and blocking the road.
  • FIG. 5 is a bird's-eye view of the road with the lane center line of the virtual lane generated at the confluence with the site on the side of the road.
  • the road 510 has traveling lanes 511 and facing lanes 515 facing each other with the center line 513 in between.
  • the traveling lane 511 is one lane for left-hand traffic, that is, a single lane, and the width of the lane is such that two vehicles can travel in parallel.
  • a merging port 520 that joins the site beside the road is arranged. In this embodiment, this confluence 520 is also included in the concept of an intersection.
  • control unit 106 When the control unit 106 acquires information on the position of the merging port 520 from, for example, the intersection determination unit 105, the control unit 106 sets a specific point in the middle of the route from the position of the merging port 520 to the position in front of the vehicle by a predetermined distance. Set.
  • the own vehicle 501 is automatically controlled to travel along the lane center line 531 having a lane width of the traveling lane 511, and travels in the traveling lane 511 in the direction of going straight in front of the confluence 520. is doing.
  • a vehicle 502 traveling to the left in the traveling lane 511. Vehicle 502 is expected to turn left at the confluence 520 and enter the roadside site.
  • the traveling lane 511 has a lane width for two vehicles in front of the merging port 520, as shown in FIG. 5 (2), two vehicles can travel in parallel.
  • the lane center lines 533 and 532 of the lane are generated and the information is provided to the vehicle control unit 200.
  • the vehicle control unit 200 selects whether to pass through the lane center line 531 of the traveling lane 511 or the lane center line 533, 532 of the virtual lane, depending on the situation in front of the own vehicle 501. Determine and perform automatic operation control.
  • the own vehicle 501 selects a virtual lane on the right side and is controlled to move forward along the lane center line 532 of the virtual lane. Therefore, the own vehicle 501 can pass the vehicle 502 and proceed forward, and can stop at the center of the lane of the traveling lane 511 in front of the merging port 520 and pass through the intersection without blocking the road.
  • the case where two virtual lanes are set in one traveling lane has been described as an example, but the number of virtual lanes is not limited to two and depends on the lane width of one traveling lane. Therefore, three or more virtual lanes may be set.
  • the number of vehicles is larger than the number of lanes, ignoring the lanes. It may run side by side to the full.
  • the vehicle control device of the present embodiment the lane marking information that divides the traveling lane is read out, and virtual lane information that can be traveled without overlapping the lane marking is generated. That is, the lane center line of the virtual lane is generated using the position information of the central point divided by the vehicle width toward the center line of the road with respect to the road side end. Therefore, it is possible to pass through a specific point by selecting an appropriate virtual lane, and it is possible to prevent, for example, stopping between traveling lanes adjacent to each other and blocking the road.
  • FIG. 6 is a block diagram of the vehicle control device shown in this embodiment.
  • the same block as that of the reference numeral shown in FIG. 1 of the first embodiment has the same contents as that of the second embodiment.
  • the vehicle control unit 200 has a travel path generation unit 201.
  • the travel path generation unit 201 generates a plurality of paths in the travel route.
  • an algorithm to generate for example, there is a known method called State Space Mapping (Non-Patent Document 1).
  • a path that does not intersect with a destination located in front of the vehicle is generated.
  • a collision check is performed for each path by using a plurality of sampling methods such as Uniform_Polar_sampling and Biased_Polar_sampling that use arc-shaped reaching points at equal intervals in front of the vehicle.
  • step S701 the travel path generation unit 201 confirms the presence / absence of virtual lane information in the map information and route information read from the map unit 100. If the information acquired from the map unit 100 includes the information on the lane center line of the virtual lane, the process proceeds to step S702.
  • step S702 it is determined whether or not the lane center line of the virtual lane overlaps with the arcuate point in front of the own vehicle. Here, it is confirmed whether the virtual lane information and the position overlap with the arc-shaped temporary target position used when setting the arrival point in the vehicle traveling direction as the path generation method. If there are overlapping positions, the process proceeds to step S703. In step S703, a process of setting an overlapping point as one of the arrival points and generating a path is performed. The vehicle control unit 200 corrects the route information according to the virtual lane information generated by the map unit 100. When modifying the route information, the vehicle control unit 200 selects a point where the provisional target position and the virtual lane intersect as the sampling arrival point of the generated path.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a plurality of paths set on the travel path by the vehicle control device of the second embodiment.
  • the road 810 has a traveling lane 811 and an opposite lane 815 facing each other with the center line 813 in between.
  • the traveling lane 811 is one lane for left-hand traffic, that is, a single lane, and the width of the lane is such that two vehicles can travel in parallel.
  • the own vehicle 801 is automatically controlled to travel along the center line 831 of the lane width of the traveling lane 811 and is traveling in the traveling lane 811.
  • lane center lines 833 and 832 of virtual lanes in which two vehicles can travel in parallel are generated, and the information is used as a vehicle.
  • the vehicle control unit 200 selects whether to pass through the lane center line 831 of the traveling lane 811 or the lane center lines 833 or 832 of the virtual lane depending on the situation in front of the own vehicle 801. Determine and perform automatic operation control.
  • the travel path generation unit 201 sets a plurality of temporary target positions 842 in an arc shape in front of the own vehicle 801. Then, it is determined whether or not the lane center lines 831 of the traveling lane 811 and the lane center lines 833 and 832 of the virtual lane have overlapping positions from the plurality of provisional target positions 842. Then, from the plurality of provisional target positions 842, three overlapping points 843 having overlapping positions are set as arrival points, and three paths 821, 822, and 823 are generated.
  • step S701 By performing the processes from step S701 to step S702, when a vehicle travels on a road with a wide width of one lane, a straight-ahead vehicle and a right-turning vehicle run side by side in one lane in front of the intersection, and a white line or a white line or the like.
  • a route by automatic driving in a situation where there is no clear instruction by a road sign the effect of selecting a more effective path candidate and reducing the amount of calculation for generating a path can be obtained.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs are designed without departing from the spirit of the present invention described in the claims. You can make changes.
  • the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the described configurations.
  • it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment.
  • a configuration in which the map unit 100 is included in the vehicle control unit 200, or a configuration in which the high-precision map and route information data held by the map unit 100 are held by a server existing outside the vehicle and transmitted / received by communication is also possible. be.
  • 100 ... map unit, 101 ... position detection unit, 102 ... data holding unit, 103 ... high-precision map, 104 ... route information, 105 ... intersection determination unit, 106 ... control unit, 200 ... vehicle control unit, 201 ... travel path generation Department, 400 ... Bus

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Abstract

本発明は、道路の走行レーンの本数に限らず道路幅等から走行経路を生成し、自動運転の継続性を向上させる車両制御装置を提供することを目的とする。本発明は、自車位置情報と地図情報と経路情報に基づき自車の車両制御を行う車両制御装置であって、経路途中の特定地点において自車の走行レーン(311)が複数の仮想車両(303、304)が並列に走行可能なレーン幅(Wr1)を有するか否かを判断し、そのレーン幅を有していると判断された場合に、走行レーン上に複数の仮想レーンの仮想レーン中心線(332、333)を生成することを特徴とするものである。

Description

車両制御装置
 本発明は、車両の自動走行の制御を行う車両制御装置に関する。
 現在、ロボットや自動車などの移動体がその周囲の情報を収集し、移動体の現在位置及び走行状態を推定し、移動体の走行を制御する自律走行技術及び運転支援技術が開発されている。その自律走行技術の一つに、道路の有無だけでなく、車線の中心を通る点列を結んで生成されたレーン中心線と、レーン中心線に結びついた道路幅などを含むレーン情報や停止線や標識等の道路情報を含めた高精度地図を用いて、目的地までの経路を生成し、使用する方法がある(特許文献1)。
 また、走行経路における複数のパスを生成するアルゴリズムにState Space Samplingという手法がある(非特許文献1)。この手法では車両前方に配置した到達点に対して交わらないパスを生成する。この到達点のサンプリング手法として、車両前方に等間隔な弧状の到達点を用いるUniform Polar sampling等がある。
 自動運転技術の向上により自動運転を使用するシチュエーションが増加し、市街地におけるローカルな交通状況にも対応が求められている。例えば、1レーンの幅が広い道路を車両が走行する際に、交差点手前で直進車と右折車が1レーンの中で並走する区間が存在する。白線や道路標識による明確な指示が無い状態でも、ドライバーが自発的に仮想的な直進レーンと仮想的な右折レーンを意識して走行する。これにより、車両の右折待ち停車による直進車列の停滞を回避が行われている。
特開2019-12130号公報
T. M. Howard, C. J. Green, A. Kelly and D. Ferguson, "State Space Sampling of Feasible Motions for High-Performance Mobile Robot Navigation in Complete Environments", Journal of Field Robotics, no. 25, pp. 325-345, 2008.
 自動運転車が上記のような1つのレーンに複数の車列が並走する状況に対して、後方より接近すると、(ア)自動運転車は1レーンと認識して走行しているため前方で停車する車列のレーン横方向位置を無視して、レーンの中央部で停車する、(イ)もしくは前方最寄りの車両に追従して停車する、(ウ)もしくは自動運転を中止してドライバーが手動で仮想右折レーンか仮想直進レーンに相当するコースを選択する、などの制御となる。(ア)、(イ)、(ウ)それぞれ以下のような課題が発生する可能性があった。
 (ア)の場合、自動運転車がレーン中央で停車することで後方車両が追い越しできなくなり、本来なら通過できたはずの交差点右折や直進の機会を喪失する。
 (イ)の場合、自動運転車の最寄り車列が期待している経路と異なる進路の場合、不安定な運転となる可能性がある。例えば本来の経路は交差点を直進だが、自車の最寄りの仮想右折レーンの車列に追従した場合、交差点に進入した際に仮想右折レーンから仮想直進レーンの車列へウィンカーによる指示も無い状態で割り込むような自動運転走行となる可能性がある。
 (ウ)の場合、交差点や合流地点へ接近するたびにドライバーによる手動運転へ切り替える必要があり、頻繁に発生する手動運転と自動運転の切り替えによる運転ミスを誘発する可能性が高くなる。また、自動運転によるドライバーへの負担軽減に十分な効果を得ることができない。
 非特許文献1においては、上記状況に対応したルートを選択する際に指標が無く、各パス候補の評価が必要となり、計算量が増大する課題がある。
 そこで、本発明は、道路の走行レーンの本数に限らず道路幅等から走行経路を生成し、自動運転の継続性を向上させるとともに、増加するルート選択の際の計算量を低減する方法を提供することを目的とする。
 上記課題を解決するために、本発明は、自車位置情報と地図情報と経路情報に基づき自車の車両制御を行う車両制御装置であって、経路途中の特定地点において前記自車の走行レーンが複数の車両が並列に走行可能なレーン幅を有するか否かを判断するレーン幅判断部と、該レーン幅判断部により前記特定地点における前記自車の走行レーンが前記レーン幅を有していると判断された場合に、前記特定地点の前記自車の走行レーン上に複数の車両が並列に走行可能な複数の仮想レーンの仮想レーン中心線を生成する仮想レーン中心線生成部と、を有することを特徴とするものである。
 本発明は、本来の技術で、自動運転を中止するか自動運転による危険走行などの発生を防ぎ、制御処理の負荷低減となる車両制御装置を提供することができる。前述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
実施例1の車両制御装置のブロック図。 実施例1の車両制御装置の動作を示すフローチャート。 仮想レーンの生成方法を説明する図。 実施例1の車両制御装置の動作を実施した際の仮想レーンの中心線を伴った交差点の俯瞰図。 道路脇の敷地に進入する地点において生成される仮想レーンのレーン中心線を伴った道路の俯瞰図。 実施例2の車両制御装置のブロック図。 実施例2の車両制御装置の動作を示すフローチャート。 実施例2の車両制御装置によって走行経路上に設定される複数のパスの例を示す図。
<実施例1>
 以下、本発明の実施例1としての車両制御装置を図1から図5に基づいて説明する。なお、以下の実施例では、本発明の車両制御装置を左側通行の道路を走行する車両に適用する場合を例に説明したが、右側通行の道路を走行する車両にも適用することができる。
 まず、図1は、本実施例で示す車両制御装置のブロック図である。なお、本実施例の車両制御装置は、例えば、演算処理装置、記憶装置、入出力回路、通信回路(いずれも不図示)などを備えたコンピュータシステムとして構成される。車両制御装置は、記憶装置に記憶されたコンピュータプログラムを演算処理装置が読み込んで実行することにより、後述する地図ユニット100、および車両制御ユニット200を実現する。
 地図ユニット100は、自車位置情報から車両周辺の高精度地図データを抽出して他のユニットに提供する装置であり、位置検出部101と、データ保持部102と、高精度地図103と、交差点判定部105と、制御部106とを備えている。
 位置検出部101は、車両の現在位置を表す座標を検出する。車両の現在位置は、例えばGNSS(Global Navigation Satellite System)によって車両の現在座標を特定し、さらにIMU(Inertial Measurement Unit)のようなセンサーによって車両の方位を特定することにより、判定することができる。なお、位置検出部101は、自ら車両の現在位置を判定してもよいし、地図ユニット100の外部から車両の現在位置を表すデータを受信してもよい。
 データ保持部102は、不揮発性メモリやHDD(Hard Disc Drive)等で構成され、内部に高精度地図103や経路情報104等のデータを保持する。なお、上述のようにデータ保持部102は、自ら媒体にデータを保持するだけでなく、無線通信で接続されたファイルサーバにデータを保持し使用しても良い。
 高精度地図103は、交差点リンクによる道路の有無だけではなく、少なくとも各走行レーン(車線)の中心を通る点列を結んで生成されたレーン中心線の情報と、路側帯や道路幅などを含むレーン情報や信号機や停止線や標識等の位置等の道路情報とを含めた地図情報を有する。
 経路情報104は、走行開始時に運転手が入力装置(不図示)から入力した目的地までの経路を示す情報であり、走行中はデータ保持部102でも保持することで車両が走行する道路を予め判断することが可能となる。なお、経路情報104は、経路を示す情報を走行中に取得しても良く、また、通信にて外部から取得しても良い。
 交差点判定部105は、位置検出部101で検出した自車位置と自車の方向データを用いて、車両の進行方向の経路上にある交差点の位置の情報を取得する。そして、自車位置の進行方向1つめの交差点を判定する。
 制御部106は、ソフトウェアをCPU(Central Processing Unit)などの演算装置が実行することにより構成され、少なくとも位置検出部101、データ保持部102、および交差点判定部105を制御する。
 制御部106は、例えば交差点判定部105から交差点の位置の情報を取得すると、交差点の位置から所定距離だけ自車側である手前の位置までの間を、経路途中の特定地点として設定する。そして、制御部106は、経路途中の特定地点において自車の走行レーンが複数の車両が並列に走行可能な所定のレーン幅を有するか否かを判断するレーン幅判断部と、レーン幅判断部により自車の走行レーンが所定のレーン幅を有していると判断された場合に、特定地点の自車の走行レーン上に複数の車両が並列に走行可能な複数の仮想レーンの仮想レーン中心線を生成する仮想レーン中心線生成部とを有する。
 車両制御ユニット200は、地図ユニット100から地図情報、経路情報、および自車位置情報を取得し、経路に沿って自車を走行させる自動運転制御を行う。車両制御ユニット200では、走行レーンのレーン中心線に沿って車両を走行させる制御が行われる。車両制御ユニット200は、操舵、駆動、制動などの装置で構成され、操舵装置は、車両(自車両)の移動方向を制御する装置であり、外部からの駆動指令により制御されるパワーステアリング等で構成される。パワーステアリングには、電動アクチュエータで蛇角を制御する電動パワーステアリング、油圧アクチュエータで舵角を制御する油圧パワーステアリングがある。
 駆動装置は、車両を駆動する装置であり、例えば、外部からの駆動指令により電動スロットルなどでエンジントルクを制御可能なエンジンシステムや、外部からの駆動指令により電動モータなどで駆動力を制御可能な電動パワートレインシステム等で構成される。
 制動装置は、外部からの制動指令により制御可能なブレーキ等で構成され、ブレーキには、電動アクチュエータで制動力を制御可能な電動ブレーキ、油圧アクチュエータで制動力を制御可能な油圧ブレーキ等がある。
 バス400は、IEBUS(Inter Equipment Bus)やLIN(Local Interconnect Network)やCAN(Controller Area Network)、またはEthernetと呼ばれるIEEE802.3規格の通信などで構成できる。
 次に、制御部106における仮想レーン中心線の生成方法について図2のフローチャートに基づき説明する。
 図2のフローチャートに基づく、仮想レーン中心線の生成は以下の通りである。
 制御部106は、ステップS001において、位置検出部101で検出した自車位置と、データ保持部102が保持する高精度地図103から、高精度地図103上における自車位置を特定し、経路情報104上の自車進行方向に交差点が有るか否かを判断する。交差点が有る場合、特定地点である交差点手前に仮想レーン情報を生成する必要があるか否かを判断すべくステップS002以降へ進む。
 ステップS002では、ステップS001で抽出した交差点と、位置検出部101で検出した自車位置との離隔距離が、閾値(例えば400m)以下であるか判断する。閾値以下の場合、ステップS003へ進む。
 図3は、仮想レーンの生成方法を説明する図であり、図3(1)は、交差点と自車との距離が閾値以下の状態を模式的に示す図である。例えば図3(1)に示すように、自車301は、道路310の走行レーン311のレーン中心線331に沿って走行するように、車両制御ユニット200によって自動運転制御がなされており、交差点の手前を交差点に向かって走行している。走行レーン311は、道路310に標示されたセンターライン313と、路側帯よりも更に路幅方向外側の路端との間に形成されており、交差点との間には停止線312が標示されている。図3(1)に示す例では、交差点と自車との離隔距離が閾値以下となっている。したがって、ステップS003に進む。
 ステップS003では、前記交差点が、右左折可能な交差点であるか否かを確認する。制御部106は、ステップS002で判断した交差点における右左折路の有無、あるいは道路標識による右折禁止や時間規制、曜日規制、車両種別による規制、などの情報を高精度地図103から取得し、上記した離隔距離が閾値以下の交差点を、自車が右左折可能かを判断する。そして、右左折可能な場合は、自車の走行レーン上に複数の車両が並列に走行可能な複数の仮想レーンを設定することができるか否かを判断すべく、ステップS004以降へ進む。
 ステップS004では、道路と前記交差点の境界に存在する停止線位置で、走行レーンのレーン幅が十分に広いかを確認する(ステップS007)。例えば複数の車両が並列に走行可能なレーン幅を有している場合には、十分に広いと判断される。ここでは、高精度地図103から前記交差点における停止線の位置情報と、停止線の位置における走行レーンのレーン幅の情報を取得する。そして、走行レーンのレーン幅が車両幅2台以上であるか判断する。なお、本実施例では、車両幅は、道路を走行可能な車両の法定の最大車幅に所定のマージンを加えた幅であると定義する。
 例えば図3(2)には、停止線312手前の走行レーン上に2台の仮想車両303、304を並列に走行可能に並べた状態が示されている。交差点の手前は、仮想車両2台分の車両幅2Wv(=Wv+Wv)よりも走行レーン311の幅Wr1の方が大きく(Wr1>2Wv)、特定地点における走行レーンのレーン幅は十分に広いと判断される。
 停止線の位置において前記走行レーンの幅が車両幅2台以上である場合、レーン幅が十分に広いと判断し、路幅方向一方側の基準点から路幅方向他方側に向かって走行レーンを車両幅で区切る。例えば、路端である道路左端を基準に道路中央部に向けて走行レーンを車両幅で区切り、各車両幅の中央地点の位置情報(例えば2台分に区切った場合は、中央地点の位置情報は2つ)をデータ保持部102へ保持する。図3(2)に示す例の場合、道路310の左端を基準にセンターライン313側に向けて仮想車両1台分の車両幅Wvで区切った中央地点P0、P1の位置情報がデータ保持部102に保持される。そして、直前の判定位置から自車位置よりに一定距離Yだけずらした地点のレーン幅を地図情報から取得し(ステップS008)、ステップS005に進む。
 ステップS005では、前記中央地点から車両へ向かって一定距離Y(例えば3m)だけ接近した地点について、ステップS008で取得したレーン幅の情報を用いて再度ステップS004と同様の処理を実施し、前記走行レーンのレーン幅が車両幅2台以上であるか判断する。前記走行レーンのレーン幅が車両幅2台以上である場合、ステップS010に進む。ステップS010では、道路左端を基準に車両幅で区切った中央地点の位置情報を点列情報としてデータ保持部102へ保持し、ステップS008に戻る。
 図3(2)に示す例の場合、各中央地点P0、P1から自車301に向かって一定距離Yだけ接近した地点において、走行レーン311のレーン幅が車両幅で2台分以上であるので、道路310の左端を基準点にしてセンターライン313側に向けて仮想車両1台の車両幅Wvで区切った各中央地点P2、P3の位置情報がデータ保持部102に保持される。
 そして、これらのステップS008、S009、S010のループ処理によって、走行レーンに沿って交差点から自車に向かって所定距離ごとに各車両幅の中央地点の位置情報の取得が行われる。
 そして、ステップS009において、直前の判定位置から自車位置寄りに一定距離Yだけずらした地点のレーン幅が車両幅2台未満であると判定された場合には(ステップS009でYES)、ステップS006へ進む。
 ステップS006では、前記地点までに記録した車両幅で区切った中央地点の点列を交差点の停止線へ向けて接続する。また、前記車両幅2台以下になった地点から自車両に向けて接続する点列を補完し、仮想レーンのレーン中心線として高精度地図の該当地点に付帯するデータとして記録する。
 図3(3)に示す例では、ステップS005によって車両幅Wvで区切られた中央地点の列を、車両幅2台以下となる地点Kから停止線312に向けて接続する。そして、車両幅2台以下になった地点Kから自車301に向けて接続する点列を補完して仮想レーン中心線332、333を生成する。
 なお、走行レーンのレーン幅が複数車両分あり、その走行レーンを車両幅の間隔でレーン幅方向に区切る際に、道路左端だけを基準とするのではなく、道路中央部の区切り線(例えばセンターライン)を基準として、レーン幅方向外側に向かって車両幅の間隔で区切っても良い。例えば道路の路端とセンターラインのうち、明確に認識できる方を基準として用いても良い。
 図4は、交差点を上空から見下ろした模式図を示す。
 図4に示す例の場合、道路410は、交差点で道路420と交差しており、センターライン413を挟んで対向する走行レーン411と対向レーン415を有している。走行レーン411は、左側通行の1車線、つまり単一のレーンであるが、そのレーン幅は、2台の車両が並列に走行可能な大きさを有している。道路420は、交差点で道路410と交わっており、右折により進入可能な走行レーン421と、左折により進入可能な走行レーン422を有している。
 自車401は、走行レーン411のレーン中心線431に沿って走行するように自動運転制御が行われており、走行レーン411を交差点に向けて走行している。自車401の前方には、走行レーン411を左寄りに走行する車両402と、右寄りに走行する車両403が存在している。車両402は、交差点を直進、又は、左折して走行レーン422に走行し、車両403は、交差点を右折して道路420の走行レーン421を走行することが予想される。
 本実施例では、走行レーン411が2車両分のレーン幅を有している場合に、2台の車両が並列に走行可能な仮想レーンのレーン中心線(仮想レーン中心線)433、432を生成し、その情報を車両制御ユニット200に提供する。車両制御ユニット200は、地図ユニット100において生成された仮想レーン情報に従って、経路情報を修正する。車両制御ユニット200は、自車401の前方の状況に応じて、走行レーン411のレーン中心線431を通過するのか、それとも、仮想レーンのレーン中心線433、432のいずれかを通過するのかを選択し、選択したレーン中心線に沿って車両を走行させる自動運転制御を行う。
 したがって、例えば車両403が右折待ちのために一時停止すると、自車401は、左寄りの仮想レーンを選択し、レーン中心線433に沿って前進するように制御される。したがって、自車401は、車両403を追い越して前方に進むことができ、交差点の手前で走行レーン411のレーン中央に停車して道路を塞ぐことなく、交差点を通過することができる。
 したがって、前方車両の走行状態が地図のレーン情報と異なる場合でも自動運転の継続が可能となる。また、交差点に接近するたびに、ドライバーによる手動運転への切り替えを行う必要がなく、自動運転によるドライバーへの負担軽減に十分な効果を得ることができる。
 図5は、道路脇の敷地との合流地点において生成される仮想レーンのレーン中心線を伴った道路の俯瞰図である。
 図5に示す例の場合、道路510は、センターライン513を挟んで互いに対向する走行レーン511と対向レーン515とを有している。走行レーン511は、左側通行の1車線、つまり単一のレーンであるが、そのレーン幅は、2台の車両が並列に走行可能な大きさを有している。走行レーン511の途中には、道路脇の敷地に合流する合流口520が配置されている。本実施例では、この合流口520も交差点の概念に含まれる。制御部106は、例えば交差点判定部105から合流口520の位置の情報を取得すると、合流口520の位置から所定距離だけ自車側である手前の位置までの間を、経路途中の特定地点として設定する。
 自車501は、走行レーン511のレーン幅のレーン中心線531に沿って走行するように自動運転制御が行われており、合流口520の前を直進して通過する方向に走行レーン511を走行している。自車501の前方には、走行レーン511を左寄りに走行する車両502が存在している。車両502は、合流口520を左折して道路脇の敷地に進入することが予想される。
 本実施例では、合流口520の手前において走行レーン511が2車両分のレーン幅を有している場合に、図5(2)に示すように、2台の車両が並列に走行可能な仮想レーンのレーン中心線533、532を生成し、その情報を車両制御ユニット200に提供する。車両制御ユニット200は、自車501の前方の状況に応じて、走行レーン511のレーン中心線531を通過するのか、それとも、仮想レーンのレーン中心線533、532のいずれかを通過するのかを選択決定し、自動運転制御を行う。
 したがって、例えば車両502が左折待ちのために一時停止すると、自車501は、右寄りの仮想レーンを選択し、仮想レーンのレーン中心線532に沿って前進するように制御される。したがって、自車501は、車両502を追い越して前方に進むことができ、合流口520の手前で走行レーン511のレーン中央に停車して道路を塞ぐことなく、交差点を通過することができる。
 したがって、前方車両の走行状態が地図のレーン情報と異なる場合でも自動運転の継続が可能となる。また、合流口520に接近するたびに、ドライバーによる手動運転への切り替えを行う必要がなく、自動運転によるドライバーへの負担軽減に十分な効果を得ることができる。
 なお、上述の実施例では、一つの走行レーンに二つの仮想レーンを設定する場合を例に説明したが、仮想レーンの数は二つに限られるものではなく一つの走行レーンのレーン幅に応じて設定されるので、三つ以上の仮想レーンが設定される場合もある。
 また、外国のように、路面に標示された区画線によって複数の走行レーンが区画されているにもかかわらず、区画線を無視して走行レーンの数よりも多数の台数の車両が道路幅目一杯に横並びで走行する場合がある。かかる場合に、本実施例の車両制御装置によれば、走行レーンを区画する区画線情報を読み出し、区画線に重ならないで走行可能な仮想レーン情報を生成する。つまり、道路側端を基準に道路のセンターラインに向けて車両幅で区切った中央地点の位置情報を用いて仮想レーンのレーン中心線を生成する。したがって、適切な仮想レーンの選択により特定地点を通過することができ、例えば互いに隣り合う走行レーンの間に停車して道路を塞いでしまうのを防止できる。
<実施例2>
 以下、本発明の実施例2としての車両制御装置について図6から図8に基づいて説明する。まず、図6は、本実施例で示す車両制御装置のブロック図である。なお、実施例1の図1で示した符号と同じブロックについては実施例2についても同じ内容とする。
 車両制御ユニット200は、走行パス生成部201を有している。走行パス生成部201は、走行経路における複数のパスを生成する。生成するアルゴリズムとして例えばState Space Samplingという公知の手法がある(非特許文献1)。この公知の手法では、車両前方に配置した到達点に対して交わらないパスを生成する。この到達点のサンプリング手法として、車両前方に等間隔な弧状の到達点を用いるUniform_Polar_sampling、Biased_Polar_sampling等の複数のサンプリング手法を用い、それぞれのパスに対して衝突チェックを実施する。
 図7のフローチャートに基づく、車両制御ユニットのパス生成は以下の通りである。
 走行パス生成部201は、ステップS701において、地図ユニット100から読み取った地図情報及び経路情報に仮想レーン情報の有無を確認する。地図ユニット100から取得した情報に、仮想レーンのレーン中心線の情報が含まれている場合、ステップS702へ進む。
 ステップS702では、仮想レーンのレーン中心線が自車前方の弧状地点と重複するか否かを判定する。ここでは、前記パス生成手法として車両進行方向へ到達点を設定する際に用いる弧状の仮目標位置に前記仮想レーン情報と位置が重複するか確認する。重複する位置がある場合は、ステップS703へ進む。ステップS703では、重複地点を到達点の一つとして設定し、パスを生成する処理が行われる。車両制御ユニット200は、地図ユニット100において生成された仮想レーン情報に従って、経路情報を修正する。車両制御ユニット200は、経路情報を修正する際に、生成するパスのサンプリング到達点として仮目標位置と仮想レーンとの交差する地点を選択する。
 図8は、実施例2の車両制御装置によって走行経路上に設定される複数のパスの例を示す図である。図8に示す例の場合、道路810は、センターライン813を挟んで対向する走行レーン811と対向レーン815を有している。走行レーン811は、左側通行の1車線、つまり単一のレーンであるが、そのレーン幅は、2台の車両が並列に走行可能な大きさを有している。自車801は、走行レーン811のレーン幅の中心線831に沿って走行するように自動運転制御が行われており、走行レーン811を走行している。
 本実施例では、走行レーン811が2車両分のレーン幅を有している場合に、2台の車両が並列に走行可能な仮想レーンのレーン中心線833、832を生成し、その情報を車両制御ユニット200に提供する。車両制御ユニット200は、自車801の前方の状況に応じて、走行レーン811のレーン中心線831を通過するのか、それとも、仮想レーンのレーン中心線833、832のいずれかを通過するのかを選択決定し、自動運転制御を行う。
 走行パス生成部201は、自車801の前方に複数の仮目標位置842を弧状に設定する。そして、複数の仮目標位置842の中から、走行レーン811のレーン中心線831と仮想レーンのレーン中心線833、832に、位置が重複するものがあるか否かを判断する。そして、複数の仮目標位置842の中から、位置が重複する3点の重複地点843を到達点として設定し、3本のパス821、822、823を生成する。
 上記ステップS701からステップS702の処理を実施することで、1レーンの幅が広い道路を車両が走行する際に、交差点手前で直進車と右折車が1レーンの中で並走し、かつ白線や道路標識による明確な指示が無い状況で自動運転によるルートを選択する際に、より有効なパス候補を選択し、パスを生成する計算量を低減する効果が得られる。
 以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。例えば、車両制御ユニット200に地図ユニット100が内包される構成や、地図ユニット100が保持する高精度地図や経路情報データを車両外部に存在するサーバにて保持し、通信で送受する構成も可能である。
100…地図ユニット、101…位置検出部、102…データ保持部、103…高精度地図、104…経路情報、105…交差点判定部、106…制御部、200…車両制御ユニット、201…走行パス生成部、400…バス

Claims (7)

  1.  自車位置情報と地図情報と経路情報に基づき自車の車両制御を行う車両制御装置であって、
     経路途中の特定地点において前記自車の走行レーンが複数の車両が並列に走行可能なレーン幅を有するか否かを判断するレーン幅判断部と、
     該レーン幅判断部により前記特定地点における前記自車の走行レーンが前記レーン幅を有していると判断された場合に、前記特定地点の前記自車の走行レーン上に複数の車両が並列に走行可能な複数の仮想レーンの仮想レーン中心線を生成する仮想レーン中心線生成部と、
     を有することを特徴とする車両制御装置。
  2.  前記仮想レーン中心線生成部は、
     前記特定地点において路幅方向一方側の基準点から路幅方向他方側に向けて前記走行レーンを車両幅で区切り、該各車両幅の中央地点の位置情報を取得し、
     前記走行レーンに沿って前記特定地点から前記自車に向かって所定距離ごとに前記各車両幅の中央地点の位置情報の取得を行い、
     該各車両幅の中央地点の位置情報を前記走行レーンの方向に沿って接続して前記仮想レーン中心線を生成することを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
  3.  前記自車の位置を検出する位置検出部と、
     高精度地図と経路情報を保持するデータ保持部と、を備え、
     前記レーン幅判断部は、前記位置検出部で検出した前記自車位置と、前記高精度地図から前記レーン幅の情報を読み取り、
     前記仮想レーン中心線生成部は、前記自車が走行可能な仮想レーン情報を生成することを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
  4.  前記仮想レーン中心線生成部は、前記走行レーンを区画する区画線情報を読み出し、区画線に重ならないで走行可能な仮想レーン情報を生成することを特徴とする請求項3に記載の車両制御装置。
  5.  特定した自車位置の進行方向1つめの交差点を判定する交差点判定部を備え、
     前記交差点判定部は、前記交差点と前記自車の距離が閾値以下であって、前記交差点が右左折可能であるかを判定し、
     前記仮想レーン中心線生成部は、前記交差点と前記自車の距離が閾値以下であって、前記交差点が右左折可能である場合に、前記交差点の停止線位置から前記自車位置までの前記レーン幅情報を前記高精度地図から読み取り、複数車両が並列可能な地点まで、仮想レーン情報を生成し、前記データ保持部に保持することを特徴とする請求項3に記載の車両制御装置。
  6.  前記生成された仮想レーン情報に従って、前記経路情報を修正することを特徴とする請求項3に記載の車両制御装置。
  7.  経路情報を修正する際に、生成するパスのサンプリング到達点として仮目標位置と仮想レーン中心線との交差する地点を選択することを特徴とする請求項6に記載の車両制御装置。
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