JP7680472B2 - 動的な交通シナリオにおける交通規則に準拠した意思決定 - Google Patents

Description

本発明は、車両の運転操作を決定する方法、制御装置、コンピュータプログラム、及び機械可読記憶媒体に関する。

＜関連出願＞
本特許出願は、独国特許出願第１０２０２０１１１４８６．９号の優先権を主張し、この文書の開示内容は、参照により本明細書に組み込まれている。

動的な交通状況への対処は、視認性が制限されたり、環境センサーシステムの検出領域が部分的に隠されることにより、さらに妨げられることがよくある。環境センサーシステムの検出領域は、例えば、他の道路利用者や動的オブジェクト、又は樹木、建物、駐車車両などの静止した障害物によって部分的に隠されることがある。

自動運転機能を実現するためには、環境センサーシステムの検出領域を制限するこの種の隠蔽オブジェクトを考慮する必要がある。特に、自動運転機能を実行する車両の動きや、例えばトラックなどの動的オブジェクトの動きによる、検出領域の以降の変化を考慮する必要がある。

道路利用者が環境センサーシステムの走査範囲から外れたり、走査範囲に入り込んだりすると、たとえ静止していても、車両の環境センサーシステムの検出範囲が変化することがある。

部分観測マルコフ決定過程（partially observable Markov decision process）を実行する方法が知られている。しかしながら、この種の方法は、高い処理負荷を要するため、通常の車載制御装置には実装することができない。

本発明の目的は、センサーの検出領域の隠蔽（impairments）に対処する方法を提案することであると考えることができる。

この目的は、独立請求項のそれぞれの主題によって達成される。本発明の有利な設計は、それぞれの従属請求項の主題を形成する。

本発明の一態様によれば、制御装置によって車両の運転操作を決定する方法が提供される。１つのステップにおいて、交通状況に関連する測定データが少なくとも１つのセンサーから受信される。

受信された測定データを評価することによって、少なくとも１つのセンサーの現在の検出領域又は現在の視認性の程度が求められる。視認性の程度は、少なくとも１つのセンサーの走査領域の範囲又は隠蔽の尺度として定義することができる。障害物のない開けた場所では、センサーの検出領域を表すセンサーの視認性の程度を、例えば１００％とすることができる。障害物の数が増えると、視認性の程度が低下したり、検出領域が小さくなったりする。現在の視認性の程度は、測定データが受信された時点における視認性の程度を表す。

検出領域は、測定データを求めるためにセンサーシステムによって走査又は登録することのできる面積又は体積として設計することができる。

さらなるステップにおいて、受信された測定データに基づいてセンサーモデルが作成され、少なくとも１つのセンサーの推定検出領域が、車両の車両位置に基づくフォワードシミュレーションによって、受信された測定データからモデル化される。作成されたセンサーモデルを、好ましくは、測定データが作成又は受信された時点における実際の交通状況と比較することができる。この方策を通じて、センサーモデルの品質を決定し、オプションとして改善することができる。

作成されたセンサーモデルを使用して、少なくとも１つの運転操作に起因する少なくとも１つのセンサーの検出領域の変化を求める。この目的のために、可能性のある運転操作の予め定義されたリストをセンサーモデルによって確認することができる。車両の停止も、同様に運転操作として実施することができる。

次いで運転操作が決定され、その結果として、センサーモデルによる、シミュレートされた障害の程度（degree of disability）が増加する、又は少なくとも１つのセンサーのシミュレートされた検出領域が増加する。この目的で、使用される運転操作の結果を、互いに比較する、及び／又は、現在の交通状況もしくは現在の視認性の程度と比較することができる。

本方法により、検出領域又は視認性の程度を最適化するために使用可能な、センサーベース又は測定データベースのセンサーモデルを作成することができる。特に、車両のセンサーシステムの以降の検出領域を増加させることができ、実行されるべき運転操作に関する決定が、視認性の程度の改善に応じて制御装置によって行われる。センサーの検出領域が増加する場合に、視認性の程度が改善され得る。この増加は、角度の増加の形で、及び／又は検出領域の範囲の増加の形で、設計することができる。検出領域が、より少ない障害物によって、センサーシステムからより大きな距離にある障害物によって、又はより小さい障害物によって、部分的に隠されている、又は障害物によって隠されていない場合、検出領域を増加させることができる。

検出領域を増加させる運転操作の決定に続いて、車両を制御するために使用可能な制御コマンドを、制御装置によって生成することができる。このようにして、決定又は選択された運転操作を実行するように、制御装置によって車両に指示することができる。

作成されたセンサーモデルは、好ましくは、センサーの走査領域内で検出された道路利用者、静的オブジェクト、及び動的オブジェクトを考慮し、それらの以降の挙動を予測することができる。それによって、特に、検出領域に影響を与える静的要因及び動的要因を求めることができる。

検出領域に加えて、例えば、観測不可又は検出不可の道路利用者などに関連する優先規則、衝突の危険性、快適性要因、交通規則違反の可能性も、作成されたセンサーモデルによってさらに考慮することができる。

本方法により、自動運転操作中の交通安全性及び快適性を向上させることができる。自動運転車両が交通を妨げることをさらに防止することができ、特に円滑な交通の流れを可能にすることができる。

運転操作に関する決定は、例えば、木探索アルゴリズムの形態において行うことができる。これに代えて、又はこれに加えて、一連の運転操作を、センサーの検出領域に関連して有利に選択することができる。

木探索は、数秒先の未来にまで及ぶことが可能であり、したがって離散的に設計されている。好ましくは、少なくとも１つのセンサーから新しい測定データが利用可能になった時点でただちに、可能性のある運転操作を連続的に再計算することができる。

新しい測定データ及び／又は環境情報が発生したときに、既存又はアクティブな木探索を中断することができる。

これに代えて、又はこれに加えて、新しい測定データ及び／又は環境情報が発生したときに、既存又はアクティブな木探索を継続して実行することができ、新しい測定データに基づく少なくとも１つの新しい並列する木探索が開始される。

実行された木探索が収束した時点でただちに、収束した木探索の結果を使用することができる。結果は、好ましくは、センサーモデルによるシミュレートされた検出領域の増加を引き起こす運転操作の形で生成することができる。

検出領域が増加する結果として、検出領域が隠される程度が減少する。

本方法に基づき、車両は、例えば、道路交差点の車両環境に静的オブジェクトが存在する中で、複数の連続する一連の運転操作として、停止線への接近、交差点までの規定距離の徐行、及びその後の交差点の横断を実行することができる。

車両環境に動的オブジェクトが存在する場合、車両は、例えば、最初に停止線で停止し、検出領域が十分であれば、交差点を横断することができる。

本発明のさらなる態様によれば、制御装置が提供され、制御装置は、本方法を実行するように構成されている。制御装置は、例えば、車両に搭載された制御装置、車両外部の制御装置、又は、例えばクラウドシステムなど車両外部のサーバーユニットとすることができる。制御装置は、好ましくは、車両に搭載された少なくとも１つのセンサーから求められた測定データを受信して評価することができる。

さらに、本発明の一態様によれば、コマンドを含むコンピュータプログラムが提供され、コマンドは、コンピュータ又は制御装置によって実行されたときに本発明に係る方法を実行するようコンピュータに指示することができる。本発明のさらなる態様によれば、本発明に係るコンピュータプログラムが格納されている機械可読記憶媒体、が提供される。

本明細書では、車両は、ＢＡＳｔ規格に従って、アシスト、部分的自動化、高度自動化及び／又は完全自動化、又はドライバーレスとして、動作可能であることができる。車両は、例えば、乗用車、ロボット、ドローン、水上バイク、鉄道車両、ロボタクシー、産業用ロボット、ユーティリティービークル、バス、航空機、ヘリコプター等として設計することができる。

例示的な一実施形態によれば、少なくとも１つの運転操作は、前方への低速走行、交差点への進入、旋回、停止、又は停止維持として設計され、作成されたセンサーモデルによって検出領域の変化を求めるために使用される。結果として、センサーモデルによって使用できる、可能性のある運転操作のリストを提供することができる。また、それぞれの運転操作を、連続して実行可能である一連の運転操作として使用することもできる。

さらなる例示的な実施形態では、現在の検出領域は、受信した測定データに基づいて動的オブジェクト及び／又は静的オブジェクトを識別することによって求められる。この方策によって、検出領域に対する環境の影響、又は検出領域の隠蔽の程度を推定することができる。特に、駐車車両、コンテナ、建物、植生などは、静的オブジェクトに割り当てることができ、静的オブジェクトは、時間の経過とともに変化する可能性が低いため、センサー又は車両の位置が変化しない場合には、検出領域に影響を与えない。動的オブジェクトの場合には、環境検出用センサーが搭載された車両が動かなくても、検出領域が変化することがある。

さらなる実施形態によれば、検出領域の変化を求めるために、作成されたセンサーモデルによって、異なる運転操作が並行して、又は連続して使用される。この方策によって、可能性のある運転操作を並行して確認することができ、その結果として、本方法をより迅速に実行することができる。運転操作が連続して確認される場合、例えば、予め定義された確認ステップを実施することができる。

運転操作は、視認性の程度を最適化する観点から比較又は選択されることが好ましい。

検出領域、又は検出領域の隠蔽の程度を求めるために、制御装置によって地図情報を受信することもできる。

さらなる例示的な実施形態によれば、現在の検出領域は、センサーによって測定可能な車線区間（traffic lane interval）に基づいて求められ、センサーは、測定データに基づいて決定される車線を異なる長さ及び／又は幅の長方形によって近似する。したがって、本方法では、視認可能な領域、したがって検出領域も、車線区間カバレージ（traffic lane interval coverage）の形で定義及び測定することができる。車線区間カバレージは、好ましくは、センサーシステムによって可視である、又は測定可能である車線部分に重なる長方形によって近似することができる。検出可能な各車線部分に対して、長方形、多角形、三角形、円などを使用することができる。本方法は、結果として、自動運転機能に関連する領域に限定することができる。

結果として、検出領域の比較可能性（comparability）をさらに実装することができる。センサーによって検出可能な領域の大きさを、技術的に簡単な方法で求めることができ、比較の目的に使用することができる。

さらなる例示的な実施形態では、三角形によって近似される車線区間の合計長さ及び／又は合計面積が増加する場合に、検出領域が増加する。この方策により、運転操作を選択するための特に効果的なパラメータを提供することができる。特に、合計長さ又は合計面積を、技術的に簡単な方法で求めることができ、比較の目的に使用することができる。

さらなる実施形態によれば、データが通信接続を介して受信され、センサーモデルは、受信された測定データに基づいて、かつ通信接続を介して受信されたデータに基づいて、作成される。追加の測定データが道路利用者又はインフラストラクチャ装置から受信されるため、この方策によって、センサーモデルをより正確なものとして設計することができる。データは、好ましくは、車両とインフラストラクチャ間の通信接続又は車両間の通信接続を介して受信することができる。結果として、特に、道路利用者の以降の行動に関する正確な予測を行うことができる。

以下では、相当に簡略化された概略図を参照しながら、本発明の好ましい例示的な実施形態について詳細に説明する。

一実施形態に係る方法を説明するための概略的なフローチャートである。 交通状況の一例の上面図を示している。 図２に示した交通状況のその後の交通状況の上面図を示している。

図１は、一実施形態に係る方法１を説明するための概略的なフローチャートを示している。この方法は、自動的な方法で運転可能な車両２の運転操作を決定するように機能する。方法１は、好ましくは、制御装置４によって実行することができる。

車両２は、図２に例示されており、制御装置４に加えて、環境センサーシステム６を有する。環境センサーシステム６は、１つ又は複数のセンサーから構成することができる。環境センサーシステム６は、例えば、レーダーセンサー、ＬＩＤＡＲセンサー、超音波センサー、カメラセンサー等を有することができる。

ステップ２０においては、交通状況８に関連する測定データが、少なくとも１つのセンサー６から受信される。方法１は、例えば交差点、又は幹線道路への進入路など、特定された交通状況８によって開始することができる。

次いで、受信された測定データを評価することによって、現在の検出領域を求める（２１）。

受信された測定データに基づいてセンサーモデルを作成し、車両２の車両位置に基づくフォワードシミュレーションにより、受信された測定データから少なくとも１つのセンサー６の推定検出領域をモデル化する（２２）。フォワードシミュレーションは、センサーモデルによって実行され、センサー６の位置の変化によって起こるであろう検出領域の変化を推定することを可能にする。

作成されたセンサーモデルを使用して、少なくとも１つの運転操作による検出領域の変化を求める（２３）。この目的のため、例えば、複数の異なる運転操作を確認し、運転操作によって検出領域が増加するか減少するかを確認する。１つ又は複数の運転操作の実行による検出領域の変化が、センサーモデルによって求められる。

図示した例示的な実施形態では、複数の運転操作の例が連続して実行又は確認される。これに代えて、可能性のある運転操作を並列に確認することもできる。

さらなるステップ２４においては、車両２の道路分岐点への進入又は交差点への進入をセンサーモデルによってシミュレートし、検出領域の変化を求める。

検出領域が初期検出領域と比較して増加する場合（２５）、又は運転操作の安全な実行が確認される場合、制御装置４によって運転操作の実行を開始することができる（２６）。この要求２５が拒否される場合、次の運転操作を確認することができる（２７）。

例えば、初期位置での車両２の停止を、次の運転操作として、センサーモデルによって確認することができる。

確認において、検出領域の変化を求める（２８）。車両が停止したときに安全性が保証され、例えば道路利用者が環境センサーシステム６の検出領域から離れることにより車両が停止する結果として検出領域が増加する場合、制御装置４によって停止を開始する（２９）。そうでない場合、次の操作を確認する（３０）。

次の運転操作として、交差点への低速かつ慎重な接近（３０）を、センサーモデルによって考慮することができる。このタイプの運転操作が安全と分類され、検出領域の増加を可能にする場合（３１）、制御装置４は、交差点への車両２の低速かつ慎重な接近を開始する（３２）。この確認３１が拒否される、又は否定的に分類される場合、車両２はその初期位置にとどまることができる（３３）。

図２は、交通状況８の一例の上面図を示している。動的オブジェクト１０又は障害物と、静的オブジェクト１２又は障害物とが存在する。

動的オブジェクト１０は、例えば、車両２の走査領域Ａの一部を隠す道路利用者である。考慮される静的オブジェクト１２は、建物又は駐車している道路利用者であり得る。

矢印Ｐは、道路利用者１０及び車両２の予定軌跡を示している。

図示した交通状況８では、車両２は、Ｔ字路の手前の停止線１４で停止している。決定を行うために、制御装置４によって方法１が実行される。この目的のため、環境センサーシステム６の現在の検出領域又は初期検出領域が求められる。

検出領域、特に、検出領域の寸法又は大きさは、センサーによって検出される車線区間１６に基づいて求められる。車線区間１６は、走査領域Ａにおいて識別される車線の部分であり、長方形で近似される。

長方形は、異なる長さ又は幅を有し、検出領域の大きさを求めるために使用することができる。求められた車線区間１６の合計長さ又は合計面積を、検出領域の尺度として使用することができる。
図３は、図２に示した交通状況８のその後の交通状況の上面図を示している。車両２は、低速かつ慎重に交差点又はＴ字路に接近し、停止線１４を超えて走行しており、車両２に対する静的オブジェクト１２及び動的オブジェクト１０の位置が変化している。

実行された運転操作により、走査領域Ａが変化し、検出領域が増加している。結果として、追加の動的な道路利用者１１がセンサーによって検出可能となり、図２の状況と比較して車線区間１６の合計面積又は合計長さが大きくなっている。

Claims (9)

1. 制御装置（４）によって車両（２）の運転操作を決定する方法（１）であって、
   交通状況（８）に関する測定データが、少なくとも１つのセンサー（６）から受信され、
   前記受信された測定データを評価することによって、前記少なくとも１つのセンサー（６）の現在の検出領域が求められ、
   前記受信された測定データに基づいてセンサーモデルが作成され、前記少なくとも１つのセンサー（６）の推定検出領域が、車両（２）の車両位置に基づくフォワードシミュレーションによって、前記受信された測定データから、モデル化され、
   前記作成されたセンサーモデルを使用して、少なくとも１つの運転操作に起因する、前記少なくとも１つのセンサー（６）の前記検出領域の変化が求められ、
   前記センサーモデルによる前記シミュレートされた検出領域の増加を引き起こす運転操作が決定され、
   前記測定データに基づいて求められた車線を、異なる長さ及び／又は幅の長方形によって近似するセンサーによって求めることのできる車線区間（１６）に基づいて、前記現在の検出領域が求められる、
   方法。
2. 前記少なくとも１つの運転操作が、前方への低速走行、交差点への進入、旋回、停止、又は停止維持として設計され、前記作成されたセンサーモデルによって前記検出領域の変化を求めるために使用される、請求項１に記載の方法。
3. 前記受信された測定データに基づいて動的オブジェクト（１２）及び／又は静的オブジェクト（１０）を識別することによって、前記現在の検出領域が求められる、請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記検出領域の変化を求めるために、前記作成されたセンサーモデルによって、異なる運転操作が並行して、又は連続して使用される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の方法。
5. 三角形によって近似される前記車線区間（１６）の合計長さ及び／又は合計面積が増加する場合に、前記検出領域が増加する、請求項１に記載の方法。
6. データが通信接続を介して受信され、前記センサーモデルが、前記受信された測定データに基づいて、かつ前記通信接続を介して受信された前記データに基づいて、作成される、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法。
7. 制御装置（４）であって、請求項１から請求項６の１項に記載の方法を実行するように構成されている、制御装置。
8. コマンドを含むコンピュータプログラムであって、前記コマンドは、前記コンピュータプログラムがコンピュータ又は制御装置（４）によって実行されたとき、前記コンピュータ又は前記制御装置（４）に、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の方法を実行させる、コンピュータプログラム。
9. 請求項８に記載のコンピュータプログラムが格納されている機械可読記憶媒体。