JP6663835B2 - 車両制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両の自動運転又は運転支援を行う車両制御装置に関する。
車両(自車)の自動運転や運転支援を行う車両制御装置では、カメラ等の周辺認識センサ(外界センサ)により自車の周辺環境を検出し、その検出情報に基づき自車が走行する走行路を認識している(特許文献1参照)。そして、特許文献1に開示の車両制御装置は、認識した走行路の中心線を算出して、自車がこの中心線に沿って走行するように制御している。
特開2016−112911号公報
しかしながら、自車の走行状態や道路状態によっては、外界センサがレーンマーク等の走行路規定対象物を精度よく検出できないことがある。例えば、自車から走行路規定対象物までの距離が遠い、走行路規定対象物が見切れている又は検出情報にノイズが含まれる等の場合に、車両制御装置は、自車の走行挙動が対応しきれない程急激に変化する中心線(走行路形状)を算出するおそれがある。一例として、カーブ(走行路形状)の曲率が大きくて自車が旋回しきれない場合等があげられる。仮に、車両制御装置がこの中心線に合わせるように処理を行うと、例えば制御停止を行う等、制御内容を急激に変化させる可能性がある。
本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであって、周辺環境の認識に基づき生成した走行路形状が自車の走行挙動に合っていない場合に、走行路形状を適切に補正することで、自車を良好に制御可能とする車両制御装置を提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明は、自車に搭載され、自動運転又は運転支援を実施可能に構成された車両制御装置であって、自車の周辺環境を検出する外界センサと、前記外界センサの検出情報に基づき、前記自車が走行する走行路の走行路形状を生成するマップ生成部と、を備え、前記マップ生成部は、前記走行路形状の曲率又は曲率の変化が所定より大きいか否かを判定する判定部と、前記判定部により前記走行路形状の曲率又は曲率の変化が所定より大きいと判定された場合に、前記走行路形状の曲率を所定以下に補正する補正部と、生成又は補正した前記走行路形状上に、前記検出情報及び/又は地図情報から抽出した前記自車の車速を変化させるイベント情報を設定するイベント設定部とを有することを特徴とする。
上記によれば、車両制御装置は、マップ生成部により、走行路形状の曲率又は曲率の変化が大きい場合に走行路形状の曲率を補正することで、自車を良好に制御することができる。すなわち、補正では、周辺環境の検出に基づき生成された走行路形状の曲率を所定以下とする(自車の走行挙動に合うようにする)ので、マップ生成部は、自車の制御停止等の制御内容の急激な変化を抑制する走行路形状を提供することができる。従って、車両制御装置は、この走行路形状に基づき自車の制御を継続することができる。また、車両制御装置は、イベント設定部により走行路形状上にイベント情報を設定することで、自車が走行路を走行する際にイベント情報に対応した制御を容易に実施させることができる。
この場合、前記補正部は、前記走行路形状を前記自車の旋回能力に応じた円弧状の経路に補正することが好ましい。
車両制御装置は、自車の旋回能力に応じた円弧状の走行路形状とすることで、この走行路形状に自車が沿うように制御することができる。
そして上記の構成では、前記判定部は、前記自車の近傍の前記走行路形状の曲率が、前記自車の旋回能力の限界値である近傍閾値よりも大きいか否かを判定するとよい。
車両制御装置は、判定部が自車の近傍の走行路形状の曲率を判定することで、補正した走行路形状に沿って自車を直ちに走行させる制御を行うことができる。
或いは、前記補正部は、前記曲率の変化が大きい箇所の前記走行路形状を直線状に補正してもよい。
走行路形状の曲率が連続的に変化していない場合は、外界センサの検出に基づく走行路形状の生成が精度よくなされていないと言える。そのため、車両制御装置は、曲率の変化が大きい箇所の走行路形状を直線状に補正することで、自車の制御をより確実に継続することができる。
また上記の構成では、前記判定部は、前記自車の近傍よりも離れた前記走行路形状の曲率の変化が離間閾値よりも大きいか否かを判定するとよい。
車両制御装置は、判定部が自車の近傍よりも離れた走行路形状の曲率の変化を判定することで、外界センサによる走行路の検出が不鮮明でも、他の走行路形状に沿った形状にフォローすることができる。
さらに、前記判定部は、前記走行路形状の曲率の変化の判定と共に、前記検出情報の信頼度を判定し、前記信頼度が所定以下の場合に、前記補正部による前記走行路形状の補正を行い、前記信頼度が所定よりも高い場合に、前記補正部による前記走行路形状の補正を行わないことが好ましい。
信頼度が低い場合は走行路形状が不正確と言えるため、走行路形状を補正することで、車両制御装置は、制御を良好に継続することができる。その一方で、信頼度が高い場合は、走行路形状が正確と言えるため、曲率の変化が大きくても走行路形状の補正を行わないことで、車両制御装置は、実際の走行路に合った処理を行うことができる。
また、前記走行路形状は、複数の座標点を並べた点列の情報を含み、前記イベント設定部は、抽出した前記イベント情報の位置が前記複数の座標点の間にある場合に、前記複数の座標点の間に前記イベント情報の座標点を設定することが好ましい。
車両制御装置は、複数の座標点の間にイベント情報の座標点を設定することで、走行路形状上でのイベント情報の位置を正確に反映することができる。従って例えば、自車が停止するイベント情報の場合には、イベント情報の位置で自車を精度よく停止させることができる。
さらにまた、前記走行路形状は、前記走行路の中心線として算出されたものであるとよい。
走行路の中心線は、走行路全体の状態を反映したものと言えるため、車両制御装置は、この中心線を用いて種々の処理を行うことで、処理効率や制御精度の向上を図ることができる。
本発明によれば、車両制御装置は、周辺環境の認識に基づき生成した走行路形状が自車の走行挙動に合っていない場合に、走行路形状を適切に補正することで、自車を良好に制御することができる。
本発明の一実施形態に係る車両制御装置の概略構成ブロック図である。 図1の局所環境マップ生成部の構成を示すブロック図である。 仮中心線生成部の仮中心線を算出する処理を説明するための説明図である。 中心線補正部が中心線の補正を行う第1状況を説明するための平面図である。 中心線補正部が中心線の補正を行う第2状況を説明するための平面図である。 図6Aは、中心線に沿って複数のイベント情報を設定する例を示す説明図であり、図6Bは、複数の座標点の間にイベント情報の座標点を設定する例を示す説明図である。 局所環境マップ生成部の処理フローを示すフローチャートである。
以下、本発明に係る車両制御装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
本発明の一実施形態に係る車両制御装置10は、車両11(以下、自車11ともいう:図3も参照)に搭載され、自車11の自動運転を制御する。自動運転では、自車11の車速を調整する速度制御(加速、減速、速度維持等)と、自車11の進行方向を調整する舵角制御とを一体的に行う。またこの際、車両制御装置10は、走行路を含む自車11の周辺環境を認識して、走行路上で適切な経路を走行させる。
特に、この車両制御装置10は、自車11の周辺環境の認識に伴い、走行路の仮中心線PCLを生成し、この仮中心線PCLを判定して適宜の処理を行ように構成されている。これにより、車両制御装置10は、制御に一層良好に使用可能な中心線CLを算出し、自車11の軌道(自車11の速度と舵角を指示する情報)の生成に利用することで、この軌道に沿って自車11を良好に走行させることができる。以下、この車両制御装置10について具体的に説明していく。
[自車11の全体構成について]
図1に示すように、車両制御装置10は、自車11の走行時に処理を行うシステムの主要部である車両制御システム12(電子制御ユニット)を備え、さらに通信線を介して車両制御システム12に接続される入力装置及び出力装置を備える。入力装置には、外界センサ14、ナビゲーション装置16、車両センサ18、通信装置20、自動運転スイッチ22(自動運転SW)及び操作検出センサ26等が含まれる。出力装置には、駆動力装置28、操舵装置30及び制動装置32等が含まれる。
外界センサ14は、自車11の外側の状況を認識するセンサ機器群であり、本実施形態では1以上のカメラ33と、1以上のレーダ34とで構成されている。カメラ33及びレーダ34は、それぞれの特性に応じて外界を検出し、この検出情報を車両制御システム12に出力する。なお、外界センサ14は、1種類の機器で構成されてもよく、他の機器が適用されてもよい。他の機器としては、例えば、赤外線センサ、超音波センサ、LIDAR(光検出機器)があげられる。
ナビゲーション装置16は、衛星測位装置等を用いて自車11の現在位置を検出・特定し、また現在位置からユーザが指定した目的地までの経路を算出する。ナビゲーション装置16の情報(地図情報、現在位置、算出した経路等)は、必要に応じて車両制御システム12に提供され、記憶装置40の地図情報記憶部42や経路情報記憶部44に記憶される。
車両センサ18は、自車11の走行時等において、自車11の状態を検出して、車両制御システム12にその検出結果を出力するセンサ機器群(車両状態検出部)である。このセンサ機器群としては、自車11の車速を検出する車速センサ、加速度を検出する加速度センサ、自車11の垂直軸周りの角速度を検出するヨーレートセンサ、自車11の向きを検出する方位センサ、自車11の勾配を検出する勾配センサ等があげられる。車両センサ18(又は車両制御部74)が検出した検出情報は、自車状態情報Ivhとして記憶装置40の自車状態情報記憶部46に記憶される。
通信装置20は、自車11の外部に存在する外部通信機器(路側機、他車及びサーバ等)と通信するために設けられる。例えば、通信装置20は、路側機から信号機に係わる情報(位置や灯火色)、他車から他車に係わるプローブ情報、サーバから更新地図情報又は他の情報を受信し、また自車11のプローブ情報等を外部に送信する。
自動運転スイッチ22は、手動運転モードと自動運転モードをドライバが切り替えるためのスイッチである。手動運転モードでは、自車11の操作デバイス24をドライバが操作して、出力装置(駆動力装置28、操舵装置30、制動装置32)を動作させて、自車11を走行等させる。
操作デバイス24としては、アクセルペダル、ステアリングホイール(ハンドル)、ブレーキペダル、シフトレバー、及び方向指示レバー等があげられる。また、操作デバイス24の各構成には、ドライバによる操作の有無や操作量、操作位置を検出する操作検出センサ26が取り付けられている。操作検出センサ26は、検出結果としてアクセル踏込(開度)量、ハンドル操作(操舵)量、ブレーキ踏込量、シフト位置、右左折方向等を車両制御システム12に出力する。
自動運転モードでは、操作デバイス24をドライバが操作しない状態で、車両制御装置10の制御下に自車11を走行等させる。車両制御システム12は、自動運転モードの実施時に、自車11の周辺環境に基づき行動計画(後述する長期軌道、中期軌道、短期軌道)を生成し、この行動計画に沿って出力装置(駆動力装置28、操舵装置30、制動装置32)を適宜制御する。
駆動力装置28は、図示しない駆動力ECUと、エンジンや駆動モータ等の駆動源とを含む。この駆動力装置28は、車両制御システム12から入力される車両制御値Cvhに従って走行駆動力(トルク)を生成し、トランスミッションを介して或いは直接に、走行駆動力を車輪に伝達する。
操舵装置30は、図示しないEPS(電動パワーステアリング)ECUと、EPS装置とを含む。この操舵装置30は、車両制御システム12から入力される車両制御値Cvhに従って、車輪(操舵輪)の向きを変更する。
制動装置32は、例えば、油圧式ブレーキを併用する電動サーボブレーキであって、図示しないブレーキECUと、ブレーキアクチュエータとを含む。この制動装置32は、車両制御システム12から入力される車両制御値Cvhに従って、車輪を制動する。
[車両制御システム12の構成]
車両制御システム12は、ハードウエアとして図示しないプロセッサ及び入出力インターフェースと、記憶装置40とを備える電子制御ユニット(ECU)として構成され、その内部に複数の機能実現部を構築している。具体的には、外界認識部52、認識結果受信部53、局所環境マップ生成部54、統括制御部70(タスク同期モジュール)、長期軌道生成部71、中期軌道生成部72及び短期軌道生成部73、車両制御部74を備える。なお本実施形態において、機能実現部は、記憶装置40に記憶されているプログラムをプロセッサが実行することにより構成されるソフトウエア機能部であるが、集積回路等からなるハードウエア機能部により実現されてもよい。
外界認識部52は、外界センサ14、ナビゲーション装置16及び通信装置20等から入力される各検出情報を用いて、自車11の外側に存在する対象物を抽出した結果の情報(以下、外界認識結果Ipという)を生成する。外界認識結果Ipを生成する際には、レーダ34等の検出結果、車両センサ18や車両制御部74から送信される自車状態情報Ivh等を参照して、自車11に対する対象物の相対的な位置関係(自車11に対する対象物の向きや距離)も認識する。この際、外界認識部52は、自車11を基準とする2次元平面(自車座標系)上に、抽出した対象物を配置して相対的な位置関係を認識するとよい。
例えば、外界認識部52は、カメラ33の画像情報に基づき、自車11が走行する道路のレーンマーク(白線、黄色線、マーカ等)、ガードレール、縁石、停止線、信号機(信号停止線)、標識、障害物、交通参加者等の対象物を抽出する。ここで、レーンマーク、ガードレール、縁石等の走行路の走行可能範囲を規定するものは、短時間に変化が生じない静的な情報と言い得る。以下、これらをまとめて走行路規定対象物200(便宜的に、検出結果である図3中の左右境界線に点線で示す)ともいう。その一方で、障害物、交通参加者は、短時間に変化が生じる動的な情報と言い得る。
図2に示すように、外界認識部52の内部には、走行路規定対象物200の認識に基づき左右の走行可能範囲を示す認識情報として、左認識線(xl、yl)及び右認識線(xr、yr)を生成する左右認識線生成部52aが設けられている。左右認識線は、自車座標系において、複数の座標点CPを並べた点列として構成される。左右認識線生成部52aは、検出情報を処理して自車11が走行する走行路の左右の走行路規定対象物200を抽出すると、この走行路規定対象物200を多項式近似して左右認識線を生成する。
例えば図3に示すように、自車座標系の多項式近似では、自車11の左認識線(xl、yl)及び右認識線(xr、yr)を、以下の式(1)〜(4)で表現することができる。
左認識線:
l=alx5+blx4+clx3+dlx2+elxs+flx …(1)
l=aly5+bly4+cly3+dly2+elys+fly …(2)
右認識線:
r=arx5+brx4+crx3+drx2+erxs+frx …(3)
r=ary5+bry4+cry3+dry2+erys+fry …(4)
ここで、sは、例えば自車11の現在位置P0からの道のり(距離)である。なお原点(s=0)は任意に設定されてよい。
式(1)〜(4)のような多項式近似により、走行路上の実際のレーンマーク、ガードレール、縁石等が失われていても、それを補う線として算出することができる。なお、上記式(1)〜(4)では、左右認識線を道のりsの5次関数で近似しているが、他の次数で多項式近似を実施してよい。また、左右認識線は、局所環境マップ生成部54で生成されてもよい。
図1に戻り、認識結果受信部53は、外界認識部52が認識した外界認識結果Ip(左右認識線を含む)を定期的に受信して古い情報の更新を行う。そして認識結果受信部53は、統括制御部70から演算指令Aaを受け付けたタイミングで、外界認識結果Ipを外界認識情報Iprとして統括制御部70に送信する。この外界認識情報Iprは、外界認識結果Ipで抽出された各対象物を個別の又は統合した情報として、記憶装置40の外界認識情報記憶部45に記憶される。
局所環境マップ生成部54は、外界認識情報Iprと自車状態情報Ivhに基づき、自車11が走行する経路を算出して局所環境マップ情報Iemを生成する。局所環境マップ生成部54は、演算指令Ab、外界認識情報Ipr及び自車状態情報Ivhを統括制御部70から適宜のタイミングで受信して、局所環境マップ情報Iemを得るための演算を行う。局所環境マップ情報Iemは、記憶装置40の局所環境マップ情報記憶部47に記憶される。この局所環境マップ生成部54の具体的な構成については、後に詳述する。
統括制御部70は、認識結果受信部53、局所環境マップ生成部54、長期軌道生成部71、中期軌道生成部72及び短期軌道生成部73のタスク(処理動作)の同期を図ると共に、演算に必要な情報を各機能実現部に提供する。統括制御部70は、基準演算周期を内部でカウントし、この基準演算周期に基づくタイミングに応じて各機能実現部に演算指令を出力して処理を実施させ、その処理結果を受信する。
一方、長期軌道生成部71、中期軌道生成部72及び短期軌道生成部73は、統括制御部70の指令下に、自車11の速度制御に必要な車速と、自車11の操舵制御に必要な経路とを含む軌道をそれぞれ生成する。長期軌道生成部71は、自車11の走行においてある程度長い期間(例えば、10秒)の軌道である長期軌道Ltを生成する。中期軌道生成部72は、長期軌道Ltよりも短い期間(例えば、5秒)の軌道である中期軌道Mtを生成する。短期軌道生成部73は、中期軌道Mtよりも短い期間(例えば、1秒)の軌道である短期軌道Stを生成する。
より詳細には、長期軌道生成部71は、統括制御部70から出力される演算指令Ac、局所環境マップ情報Iem及び自車状態情報Ivh等に基づき長期軌道Ltを生成する。長期軌道Ltは、主に局所環境マップ情報Iemの左右の境界線情報、中心線情報、理想経路情報に基づき、乗り心地を考慮した(急ハンドル、急加減速等を行わない)長期的な走行目標を示す点列である。この長期軌道Ltは、時間的距離が中期軌道Mtよりも相対的に長い座標点を複数並べた情報として算出される。
例えば、長期軌道生成部71は、10秒の期間において時間又は速度の情報を含む座標点を、数百ms程度(基準演算周期の9倍)の間隔で並べた長期軌道Ltを生成し、生成した長期軌道Ltを統括制御部70に出力する。この長期軌道Ltは記憶装置40の軌道情報記憶部48に記憶される。
中期軌道生成部72は、統括制御部70から出力される演算指令Ad、局所環境マップ情報Iem、自車状態情報Ivh及び長期軌道Ltに基づき、中期軌道Mtを生成する。中期軌道Mtは、数秒先の自車11周辺の状況に対応可能な走行目標を示すため、局所環境マップ情報Iemに含まれる動的な情報を加味した点列として算出される。例えば、外界認識部52が自車11の進行方向前方に駐車車両(動的な情報)を発見した場合には、中期軌道生成部72が生成する中期軌道Mt、及び短期軌道生成部73が生成する短期軌道Stに基づき、自車11が駐車車両に接触するのを回避する。
例えば、中期軌道生成部72は、5秒の期間において時間又は速度の情報を含む座標点を、百数十ms程度(基準演算周期の3倍)の間隔で並べて中期軌道Mtを生成し、生成した中期軌道Mtを統括制御部70に出力する。この中期軌道Mtは記憶装置40の軌道情報記憶部48に記憶される。
短期軌道生成部73は、統括制御部70から出力される演算指令Ae、局所環境マップ情報Iem、自車状態情報Ivh、長期軌道Lt及び中期軌道Mtに基づき短期軌道Stを生成する。短期軌道Stは、最も短い時間的距離の点列を算出することから、自車11の車両ダイナミクスに対応している。そのため、短期軌道Stを構成する個々の座標点には、レーンマークの中心線CL(図6A参照)に概ね沿った縦方向の位置x、横方向の位置y、姿勢角θz、速度vs、加速度va、操舵角δst等が含まれる。
例えば、短期軌道生成部73は、1秒の期間において上記の車両ダイナミクスの情報を含む座標点を、数ms程度(基準演算周期)の間隔で算出して短期軌道Stを生成する。この短期軌道Stは、車両制御部74に直接送信されて車両制御部74による自車11の走行制御に用いられる。また、短期軌道生成部73は、生成した短期軌道Stを統括制御部70にも出力する。この短期軌道Stは記憶装置40の軌道情報記憶部48に記憶される。
一方、車両制御部74は、入力された短期軌道Stに沿って自車11が走行するように、車両ダイナミクスを含む座標点を車両制御値Cvhに変換して、駆動力装置28、操舵装置30及び制動装置32に出力する。また、駆動力装置28、操舵装置30及び制動装置32を駆動させる情報は、自車状態情報Ivhとして外界認識部52に送信される。
[局所環境マップ生成部54の具体的な構成]
そして、本実施形態に係る車両制御装置10の局所環境マップ生成部54は、自車11の走行中に、外界認識部52が認識した外界認識結果Ip(外界認識情報Ipr)に基づき、中心線CL及び左右境界線LB、RB(図6A参照)を算出する。さらに、局所環境マップ生成部54は、外界認識情報Iprが有する停止位置等のイベント情報を、算出した中心線CL、左右境界線LB、RBに含ませて、局所環境マップ情報Iemとして統括制御部70に出力する。
中心線CL、左右境界線LB、RBは、自車11を基準とする自車座標系(2次元平面上)で、座標点CPを所定間隔で並べた点列として生成される。これにより、局所環境マップ情報Iemを使用する長期軌道生成部71、中期軌道生成部72及び短期軌道生成部73の処理の効率化が図られる。
局所環境マップ生成部54の内部には、図2に示すように、仮中心線生成部80、中心線補正部90、左右境界線生成部100及びイベント設定部110が設けられる。仮中心線生成部80は、走行路の仮中心線PCLを算出し、中心線補正部90は、この仮中心線PCLの形状を判定して補正が必要な場合に適宜の補正を行い、最終的な中心線CLを算出する。また、左右境界線生成部100は、中心線CLに基づき左右境界線(左境界線LB、右境界線RB)を算出する。イベント設定部110は、中心線CLに対してイベント情報を付与する。
ここで、走行路の中心線CLは、走行路全体の状態(形状等)を反映したものと言える。そのため、車両制御装置10は、この中心線CLを用いて種々の処理を行うことで、処理効率や制御精度の向上を図ることができる。以下、具体的に各機能部の処理内容について説明する。
仮中心線生成部80は、外界認識情報Iprを用いて、検出した走行路の仮想的な中心線(仮中心線PCL(xc、yc))を生成する(図3参照)。外界認識情報Iprには、上述したように式(1)〜(4)で表される左右認識線が含まれている。従って、仮中心線PCLは、自車座標系において式(1)〜(4)の中間位置で表されるので、以下の式(5)、(6)となる。
仮中心線:
c=acx5+bcx4+ccx3+dcx2+ecxs+fcx …(5)
c=acy5+bcy4+ccy3+dcy2+ecys+fcy …(6)
ここで、acx=a*(alx+arx) acy=a*(aly+ary
cx=a*(blx+brx) bcy=a*(bly+bry
cx=a*(clx+crx) ccy=a*(cly+cry
cx=a*(dlx+brx) dcy=a*(dly+dry
cx=a*(elx+erx) ecy=a*(ely+ery
cx=a*(flx+frx) fcy=a*(fly+fry
なお、aは左右認識線の信頼度が等しいと仮定した場合、a=0.5である。また、左右認識線は、一方のレーンマークが欠ける等の要因により相互の信頼度が異なる場合もある。この際には、左右認識線の信頼度をそれぞれβ、βとし、仮中心線PCLの係数をβ*alx+β*arx(代表的にacxの場合を例示)として計算してもよい。この場合、信頼度は、β+β=1且つ0≦β、β≦1を満たす値である。また、式(5)、(6)の定数項であるfcx、fcyのみ、左右境界線の中点となるように、0.5(β*flx+β*frx、0.5(β *f ly +β *f ry とするとよい。
さらに、仮中心線生成部80は、仮中心線PCLを算出すると、この仮中心線PCLに沿って複数の座標点CPを算出する。この際、仮中心線PCLを一定の道のりs刻みとする(例えば、s=1、2、…、nを代入する)ことで、離散的な座標点CP1(x1、y1)、CP2(x2、y2)、…、CPn(xn、yn)が得られる。そして、仮中心線生成部80は、仮中心線PCL(座標点CP1、CP2、…、CPnの点列)を算出すると、この仮中心線PCLを中心線補正部90に出力する。
図2に戻り、中心線補正部90は、仮中心線生成部80から仮中心線PCLを受信すると、判定部91により局所環境マップ情報Iemとして中心線CLを出力してよいか否か(すなわち、この仮中心線PCLの形状が妥当か否か)を判定する。そして、仮中心線PCLが妥当でないと判定した場合には、補正部94により仮中心線PCLの補正を行う。特に、中心線補正部90では、後記の第1状況及び第2状況を表す仮中心線PCLを検出すると、各状況に対応した補正を行うように構成されている。このため、中心線補正部90は、判定部91内に第1判定部92、第2判定部93を構築し、補正部94内に第1中心線補正部95、第2中心線補正部96を構築する。
第1状況とは、図4に示すように、カーブを旋回している自車11の近傍において、仮中心線PCLが大きな曲率を描いて生成された場合である。すなわち、車両制御装置10は、自車11の近傍で大きな曲率の中心線CL(走行路形状)を認識しても、自車11の旋回能力がこの曲率に対応しきれないので旋回不能となる。或いは、仮に自車11が旋回可能であるとしても、急な進路変更(制御内容の変化)を行うことになる。従って、第1判定部92は、仮中心線PCLについて、自車11の近傍で大きな曲率があるか否かを判定する。そして、大きな曲率を判定(検出)した場合には、第1中心線補正部95により仮中心線PCLの補正を実施させる。
詳細には、第1判定部92は、自車11の旋回能力に応じた曲率の第1閾値Th1(近傍閾値)を閾値記憶部97(記憶装置40の記憶領域)に記憶している。第1閾値Th1は、例えば、自車11の旋回能力の限界値を示すものである。
そして、第1判定部92は、仮中心線生成部80から仮中心線PCLを受信すると、第1閾値Th1を読み出して、自車11の現在位置P0から所定範囲(例えば、1m)において、仮中心線PCLの曲率が第1閾値Th1よりも大きいか否かを判定する。自車11の近傍を定める所定範囲は、特に限定されものではなく、例えば、0m〜5mの範囲で予め規定されるとよい。また第1判定部92は、車速を取得して車速が速い場合に所定範囲を広げて、車速が遅い場合に所定範囲を狭める等の処理を行ってもよい。
自車11の近傍における仮中心線PCLの曲率が第1閾値Th1以下の場合には、自車11が旋回しても問題ないため、仮中心線PCLを補正しなくてもよいと言える。逆に、自車11の近傍における仮中心線PCLの曲率が第1閾値Th1よりも大きい場合には、仮中心線PCLの補正を行う。
第1中心線補正部95は、第1判定部92から補正指示を受けると、仮中心線PCL上における自車11の現在位置P0を認識する。そして、現在位置P0から第1閾値Th1よりも小さな曲率で(走行挙動が安定した状態で)自車11を旋回させる仮想円弧Arを設定する。仮想円弧Arは、常に一定の大きさでもよく、或いは状況に応じて円の大きさが変化してもよい。例えば、仮想円弧Arは、カーブを走行している自車11が過去に辿った曲率に一致又は近いとよい。
さらに、第1中心線補正部95は、仮想円弧Arが延在した所定点P1(例えば、周方向に90°進んだ位置)で、この仮想円弧Arの接線となる仮想直線SL1に連続させる。例えば、仮想直線SL1は、自車11の近傍からある程度離れた箇所の仮中心線PCLと略平行に設定されるとよい。
すなわち、第1中心線補正部95は、仮中心線PCLを自車11の現在位置P0から、自車11の進行方向前方を仮想円弧Arと仮想直線SL1が連続した第1補正中心線CLc1とする。これにより局所環境マップ情報Iemの経路情報が確保され、以降の長期軌道生成部71、中期軌道生成部72、短期軌道生成部73において最低限の軌道生成を行うことができる。その結果、車両制御装置10は、自動運転において、急に制御停止となることを回避することができる。
一方、第2状況とは、図5に示すように、自車11から離れた距離にある、仮中心線PCLの一部分が大きな曲率変化を描いて生成された場合である。すなわち、車両制御装置10は、カメラ33等の外界センサ14で周辺環境を検出しており、自車11から離れた距離で検出した検出情報については必ずしも高い検出精度と言えない。また、外界認識部52は、カメラ33から見切れている又は不鮮明な走行路を、左右認識線として算出している可能性もある。換言すれば、局所環境マップ生成部54では、算出された仮中心線PCLが本当に走行路形状に合っているのか否かを正確に判定することができない。
このため、第2判定部93は、仮中心線PCLについて自車11から所定以上離れた位置で大きな曲率変化があるか否かを判定し、大きな曲率変化を判定(検出)した場合には、第2中心線補正部96により仮中心線PCLの補正を実施させる。詳細には、第2判定部93は、曲率変化を判定するための第2閾値Th2(離間閾値)を閾値記憶部97に記憶している。この第2閾値Th2は、曲率の微分によって得られる曲率変化率に関わる情報であり、仮中心線PCLの曲率について、曲率変化率が小さい連続的な変化と、曲率変化率が大きい非連続の変化とを区分けする。なお、第2判定部93は、曲率変化率に基づく判定に代えて、走行路形状の曲率を示す第2閾値Th2によって仮中心線PCLの曲率の大きさを判定する構成でもよい。
そして、第2判定部93は、第2閾値Th2を読み出して、自車11の現在位置P0から所定以上(自車11の近傍以外:例えば、5m以上)離れた仮中心線PCLの曲率変化が第2閾値Th2よりも大きいか否かを判定する。仮中心線PCLの曲率変化が第2閾値Th2以下の場合には、自車11が旋回しても問題ないため、仮中心線PCLを補正しなくてもよいと言える。逆に、仮中心線PCLの曲率変化が第2閾値Th2よりも大きい場合には、仮中心線PCLの補正を行う。
第2中心線補正部96は、第2判定部93から補正指示を受けると、曲率変化が大きい箇所で湾曲が開始する開始点SPを設定し、この開始点SPから自車11を線形に走行させる仮想直線SL2を描く。仮想直線SL2は、仮中心線PCL上の開始点SPにおける接線として設定されることが好ましい。これにより第2中心線補正部96は、仮中心線PCLに対して無理なく連続する第2補正中心線CLc2を生成することができる。つまり、第2補正中心線CLc2でも、局所環境マップ情報Iemの経路情報が確保されるので、最低限の軌道生成を行うことができる。
以上のように、中心線補正部90は、仮中心線PCLにおける第1及び第2状況の有無を判定して適宜補正を行うことで、仮中心線PCL、第1補正中心線CLc1、第2補正中心線CLc2のいずれかを中心線CLとして出力する。これにより、局所環境マップ生成部54は、自車11の走行中に、制御停止に陥らない局所環境マップ情報Iemを提供することができる。
なお、仮中心線生成部80は、生成した仮中心線PCLに信頼度を付与するように構成され、第2判定部93は、仮中心線PCLの曲率変化の判定と共に、この信頼度に基づき、補正の実施又は非実施を判定してもよい。例えば、信頼度は、外界認識部52により走行路規定対象物200を抽出した際の検出精度に関わる情報として付与されて、局所環境マップ生成部54に提供される。また信頼度は、最も低い0から最も高い1までの範囲で数値化した度合として設定されるとよい。
例えば、外界認識部52は、外界センサ14の検出情報に対し、種々の処理(複数カメラの画像情報の比較、画像情報における対象物の相対的な情報量、過去画像情報との比較、自車状態評価、抽出した対象物の鮮明度評価、輝度評価、明暗評価、画像補正量評価、故障劣化検出、通信状態検出等)を行う。これにより、外界認識部52は、道路状態(自車11から対象物までの距離、白線や停止線の状態の良否、他車や複数の通行人による視界の良否等)、外界状況(天候、太陽光の入射方向、周囲の明るさ等)、装置状態(カメラ33のレンズの良否、通信状態の良否、カメラ33の故障や劣化の有無等)を識別して、信頼度を設定する。
この信頼度に基づき、第2判定部93は、受信した仮中心線PCLが、実際の走行路に合っているか否かを判定することができる。つまり、信頼度が低い場合は仮中心線PCL(走行路形状)が不鮮明、又は見切れている等の要因があると言えるため、仮中心線PCLの補正を判定する。例えば、第2中心線補正部96は、信頼度が高い箇所と信頼度が低い箇所を認識して、信頼度が高い仮中心線PCLの境界部分から仮想直線SL2に置き換える処理を行う。これにより、車両制御装置10は、制御を良好に継続することができる。一方、信頼度が高い場合は、仮中心線PCLが正確と言えるため、第2判定部93は、仮中心線PCLの曲率が大きくても、仮中心線PCLを補正しない判定をする。これにより車両制御装置10は、実際の走行路に合った走行制御を行うことができる。
図2に戻り、局所環境マップ生成部54の左右境界線生成部100は、中心線補正部90が算出した中心線CLに基づき、走行路の左右境界線LB、RBを生成する。この場合、左右境界線生成部100は、受信した中心線CLの座標点CP毎に中心線CLの法線を算出していく。法線は、座標点CP毎の接線に対し直交する方向に延びるため簡単に算出することができる。そして中心線CLは、そもそも左右境界線LB、RBの中間位置に存在することから、法線上で中心線CLからの距離が車線幅の半分である各2点を、左右境界線LB、RBの座標点CPとする。車線幅は、外界認識情報Iprに含まれる左右認識線の間隔として算出される。これにより、中心線CLを中心位置に置いた一対の座標点CPが順次求められ、この座標点CPが並ぶ2つの点列を左右境界線LB、RBとすることができる。
左右境界線LB、RBを生成すると、局所環境マップ生成部54は、イベント設定部110による処理を行い、算出した中心線CL又は左右境界線LB、RB、或いは左右境界線LB、RBに基づき自車11の走行効率を勘案した理想走行経路(図示せず)に対しイベント情報Iを設定する。以下図6A及び図6Bを参照して、中心線CL上にイベント情報Iを付与する場合について代表的に説明する。
ここで、中心線CLや左右境界線LB、RBに付与するイベント情報Iとは、自車11が走行路を走行する際に、走行路上に設けられて自車11に車速の変化を求めるものをいう。具体例としては、自車11を停止させる対象物(停止線、信号停止線、踏切等)、自車11を加速又は減速させる対象物(速度標識、道路標示等)があげられる。これらは走行路上において短時間に変化しない静的な情報にあてはまる。
なお、局所環境マップ情報Iemでは、交通参加者(例えば、他車や通行人)や障害物等の動的な情報は、中心線CL上のイベント情報としては付加していない。これら動的な情報は、中心線CLや左右境界線LB、RBとは別のレイヤ(上層レイヤ)として、中心線CLや左右境界線LB、RBに変位可能に重ねられる。
イベント設定部110は、外界認識結果Ipに含まれるイベント対象物の位置を特定して、中心線CL上にイベント情報Iを設定する。なお、外界認識部52は、イベント対象物について外界センサ14の検出情報から抽出する他に、ナビゲーション装置16の地図情報や通信装置20の通信情報等から抽出して、外界認識結果Ipを生成するとよい。これにより、イベント情報Iの設定精度がより高まる。複数のイベント対象物を認識している場合には、それぞれの位置に基づき、中心線CLに沿って順にイベントが行われるように各イベント情報Iを設定する。
例えば図6Aに示すように、2つのイベント情報I1、I2が存在し、自車11の現在位置P0からの直線距離d1、d2は、イベント情報I1の方がイベント情報I2よりも長いとする。よって仮に、各イベント情報I1、I2の位置を単純認識するだけでは、自車11から近いイベント情報I2を優先して、自車11の走行制御を行うことになる。
しかしながら、生成された中心線CLは、イベント情報I1に向かって延在し円弧状に折り返すように生成されている。この場合、イベント設定部110は、イベント情報I1、I2の順に自車11が経由するように各イベント座標点ICPをそれぞれ設定する。つまり、イベント設定部110は、自車11からの直線距離d1、d2に関わらず、中心線CLに対してイベント情報Iを設定することで、自車11に生じるイベントの発生順を正確に中心線CL上に乗せることができる。
また、中心線CLの点列にイベント情報Iを設定する際には、図6Bに示すように、イベント情報Iの位置を2つの座標点CPの間に特定している場合、これら2つの座標点CPの間にイベント座標点ICPを設定する。これにより、例えば、自車11を停止させるイベントである停止線等の位置を精度よく設定することができる。従って、車両制御装置10は、イベント座標点ICPの充分近くに、自車11を停止させる制御を行うことが可能となる。
[局所環境マップ生成部54の処理フロー]
本実施形態に係る車両制御装置10は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下その作用効果について、図7に示す局所環境マップ生成部54の処理フローと共に説明する。
車両制御装置10は、自車11の走行において、運転者の指示(自動運転スイッチ22のON操作等)に基づき自動運転制御を実施する。自動運転制御中は、外界センサ14、ナビゲーション装置16、通信装置20等により自車11の周辺環境を検出して、外界認識部52にて自車11の周辺環境を認識する。この際、外界認識部52の左右認識線生成部52aは、外界センサ14の検出情報から抽出した走行路の走行路規定対象物200に基づき左右認識線を生成する。そして、認識結果受信部53は、統括制御部70の指令下に、左右認識線を含む外界認識情報Iprを送信する。
そして、局所環境マップ生成部54は、統括制御部70により演算指令Abと共に外界認識情報Ipr及び自車状態情報Ivhが送信されると、中心線CL、左右境界線LB、RB、の生成を開始する。この際、まず仮中心線生成部80が、外界認識情報Iprに含まれる左右認識線を用いて、多項式近似により仮中心線PCLを生成し(ステップS1)、この仮中心線PCLを中心線補正部90に出力する。
次に、中心線補正部90の第1判定部92は、仮中心線PCLにおける自車11の近傍の曲率が、第1閾値Th1よりも大きいか否かを判定する(ステップS2)。そして、仮中心線PCLの曲率が、第1閾値Th1よりも大きい場合には、ステップS3に進み、仮中心線PCLの曲率が、第1閾値Th1以下の場合には、ステップS3を飛ばしてステップS4に進む。
ステップS3において、第1中心線補正部95は、仮中心線PCL上の自車11の現在位置P0に対し、仮想円弧Arと仮想直線SL1が連続したものをつなげて第1補正中心線CLc1を生成する。これにより、自車11の近傍において、自車11が旋回可能な中心線CLに補正することができる。
また、中心線補正部90の第2判定部93は、自車11の近傍から離れた仮中心線PCLの曲率変化が、第2閾値Th2よりも大きいか否かを判定する(ステップS4)。そして、仮中心線PCLの曲率変化が、第2閾値Th2よりも大きい場合には、ステップS5に進み、仮中心線PCLの曲率変化が、第2閾値Th2以下の場合には、ステップS5を飛ばしてステップS6に進む。
ステップS5において、第2中心線補正部96は、仮中心線PCLの曲率変化が大きくなる箇所の開始点SPに対し、線形に連続した仮想直線SL2をつなげて第2補正中心線CLc2を生成する。これにより、走行路規定対象物200が遠くにあってその走行路形状がよく認識できずに不鮮明な場合でも、自車11の走行挙動が安定しない経路の生成が回避された中心線CLに補正することができる。
そして、ステップS6では、中心線補正部90から出力された中心線CLに基づき、左右境界線生成部100が左右境界線LB、RBを生成する。最後に、イベント設定部110が生成された中心線CL(又は左右境界線LB、RB)にイベント情報を設定する(ステップS7)。これにより局所環境マップ生成部54は、イベント情報Iを有する中心線CL、左右境界線LB、RBを含んだ局所環境マップ情報Iemを統括制御部70に送信する。
以上のように、本実施形態に係る車両制御装置10は、局所環境マップ生成部54により、仮中心線PCLの曲率が大きい場合に仮中心線PCLの曲率を補正することで、自車11を良好に制御することができる。すなわち、補正では、周辺環境の検出に基づき生成された仮中心線PCLの曲率を自車11の走行挙動に合うようにするので、局所環境マップ生成部54は、自車11の制御停止等の制御内容の急激な変化を抑制する中心線CLを提供することができる。従って、車両制御装置10は、この中心線CLに基づき自車11の制御を継続することができる。
この場合、車両制御装置10は、自車11の旋回能力に応じた仮想円弧Arを仮中心線PCLにつないだ第1補正中心線CLc1を生成することで、この中心線CLに自車11が沿うように制御することができる。また第1判定部92が自車11の近傍の仮中心線PCLの曲率を判定することで、自車11は、第1補正中心線CLc1に沿って直ちに走行を変更することができる。
或いは、車両制御装置10は、自車11の近傍から離れた仮中心線PCLのうち曲率変化が大きい箇所を直線状に補正することで、自車11の制御をより確実に継続することができる。また、第2判定部93は、自車11の近傍よりも離れた仮中心線PCLの曲率変化を判定することで、外界センサ14による走行路の検出が不鮮明でも、第2補正中心線CLc2に沿った形状にフォローすることができる。
さらに、車両制御装置10は、イベント設定部110により中心線CL上にイベント情報Iを設定することで、自車11が走行路を走行する際にイベント情報Iに対応した制御を容易に実施させることができる。この際、複数の座標点CPの間にイベント座標点ICPを設定することで、中心線CL上でのイベント情報Iの位置を正確に反映することができる。従って例えば、自車11が停止するイベント情報Iの場合に、車両制御装置10は、イベント情報Iの位置で自車11を精度よく停止させることができる。
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。例えば、車両制御装置10は、速度制御のみを行う又は操舵制御のみを行う運転支援、或いはドライバが手動運転を行い、車載装置であるモニタ、スピーカ等から目標車速や目標操舵位置を案内する運転支援等を行う場合にも適用することができる。一例として、運転支援では、算出した中心線CLを自車11のモニタに表示することで、ドライバに適切な経路を案内することができる。
10…車両制御装置 11…自車
12…車両制御システム 14…外界センサ
16…ナビゲーション装置 18…車両センサ
20…通信装置 40…記憶装置
52…外界認識部 54…局所環境マップ生成部
70…統括制御部 80…仮中心線生成部
90…中心線補正部 91…判定部
92…第1判定部 93…第2判定部
94…補正部 95…第1中心線補正部
96…第2中心線補正部 100…左右境界線生成部
110…イベント設定部

Claims (8)

  1. 自車に搭載され、自動運転又は運転支援を実施可能に構成された車両制御装置であって、
    自車の周辺環境を検出する外界センサと、
    前記外界センサの検出情報に基づき、前記自車が走行する走行路の走行路形状を生成するマップ生成部と、を備え、
    前記マップ生成部は、
    前記走行路形状の曲率又は曲率の変化が所定より大きいか否かを判定する判定部と、
    前記判定部により前記走行路形状の曲率又は曲率の変化が所定より大きいと判定された場合に、前記走行路形状の曲率を所定以下に補正する補正部と
    生成又は補正した前記走行路形状上に、前記検出情報及び/又は地図情報から抽出した前記自車の車速を変化させるイベント情報を設定するイベント設定部とを有する
    ことを特徴とする車両制御装置。
  2. 請求項1記載の車両制御装置において、
    前記補正部は、前記走行路形状を前記自車の旋回能力に応じた円弧状の経路に補正する
    ことを特徴とする車両制御装置。
  3. 請求項2記載の車両制御装置において、
    前記判定部は、前記自車の近傍の前記走行路形状の曲率が、前記自車の旋回能力の限界値である近傍閾値よりも大きいか否かを判定する
    ことを特徴とする車両制御装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両制御装置において、
    前記補正部は、前記曲率の変化が大きい箇所の前記走行路形状を直線状に補正する
    ことを特徴とする車両制御装置。
  5. 請求項4記載の車両制御装置において、
    前記判定部は、前記自車の近傍よりも離れた前記走行路形状の曲率の変化が離間閾値よりも大きいか否かを判定する
    ことを特徴とする車両制御装置。
  6. 請求項5記載の車両制御装置において、
    前記判定部は、前記走行路形状の曲率の変化の判定と共に、前記検出情報の信頼度を判定し、
    前記信頼度が所定以下の場合に、前記補正部による前記走行路形状の補正を行い、前記信頼度が所定よりも高い場合に、前記補正部による前記走行路形状の補正を行わない
    ことを特徴とする車両制御装置。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の車両制御装置において、
    前記走行路形状は、複数の座標点を並べた点列の情報を含み、
    前記イベント設定部は、抽出した前記イベント情報の位置が前記複数の座標点の間にある場合に、前記複数の座標点の間に前記イベント情報の座標点を設定する
    ことを特徴とする車両制御装置。
  8. 請求項1〜のいずれか1項に記載の車両制御装置において、
    前記走行路形状は、前記走行路の中心線として算出されたものである
    ことを特徴とする車両制御装置。
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