JP6128584B2 - 走行経路生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、自車両が滑らかな操舵で障害物を回避するのに適切な走行経路を極力少ない演算量で算出する技術に関する。

特許文献１には、Ｘ軸方向およびＹ軸方向それぞれにメッシュ線を等間隔で配置することで自車両の走行路をグリッド化し、このグリッド化した走行路に対して複数の走行経路を計算してリスク最小軌跡を算出する点が記載されている。

特開２００６−１５４９６７号公報（第１２頁、図１１）

しかし、上記技術では、滑らかな操舵で障害物を回避するためには、メッシュ線の間隔を狭くしてグリッドをきめ細かく設定した上でリスク最小軌跡を算出すればよいが、これには演算量が増大して、処理装置の演算負荷および演算時間が大きくなるという問題があった。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、自車両が滑らかな操舵で障害物を回避するのに適切な走行経路を極力少ない演算量で算出する技術を提供することにある。

上記課題を解決するためになされた請求項１に係る走行経路生成装置（１）では、車線境界線認識手段（１０）が、自車両が走行中の走行レーンに設置された車線境界線を認識し、障害物登録手段（４１）が、道路設置物認識手段によって認識された車線境界線を障害物として登録する。

そして、特徴点設定手段（４２）が、障害物登録手段に登録された障害物に、自車両が障害物の間を安全に通過するために注目すべき特徴点を設定する。
さらに、走行経路生成手段（４３）が、走行レーンに沿って互いに対向する障害物それぞれの特徴点同士の中間にある点を順に結ぶ線分を自車両の走行経路として生成する。

このように構成された本発明の経路生成装置によれば、自車両が滑らかな操舵で障害物を回避するのに適切な走行経路を極力少ない演算量で算出することができる。
なお、自車両の周囲に存在する物体を検出する物体検出手段（１０）を備え、障害物登録手段が、物体検出手段によって検出された物体を前記障害物として登録するようにしてもよい。この場合、さらに、障害物登録手段が、物体検出手段によって検出された物体の種別に応じて、前記物体よりも外形が大きい仮想の物体を設定して障害物として登録するようにしてもよい。

また、ユーザの指示に応じて、自車両が通過できない箇所にて対向する障害物の一方を削除するようにしてもよい。具体的には、通過不可箇所特定手段（４４）が、走行レーンに沿って互いに対向する障害物の間のうち自車両が通過できない箇所が存在する場合にその箇所を特定し、指示受付手段（３０）がその旨の指示を受け付けたときには、障害物登録内容変更手段（４５）が、通過不可箇所特定手段によって特定された箇所にて対向する障害物の一方を前記障害物登録手段から削除するといった具合である。

この場合、障害物登録内容変更手段が、自車両が通過できない箇所にて対向する障害物の他方との間で自車両が通過可能となる位置へ仮想の車線境界線を設定し、障害物として前記障害物登録手段に登録するようにしてもよい。

また、障害物登録内容変更手段が、自車両が通過できない箇所にて対向する障害物の他方の種別または／および自車両の状態を示す車両状態量に応じて前記仮想の車線境界線の位置を設定するとよい。

また、ユーザの指示に応じて、自車両の前方を走行する先行車両が障害物を操舵によって回避した場合に、先行車両の走行軌跡を追従するために、自車両が通過できない箇所にて対向する障害物から先行車両が通過した領域を削除するようにしてもよい。具体的には、障害物登録内容変更手段（４５）が、通過不可箇所特定手段によって特定された箇所にて対向する障害物の中で先行車両付近に存在する障害物の認識を障害物登録手段から削除するといった具合である。

この場合、障害物登録内容変更手段が、先行車両が通過した領域に対して、自車両の車幅寸法にマージンを加えた領域を削除して、前期障害物登録手段に登録するようにしてもよい。

なお、通過不可箇所特定手段が、走行レーンに沿って互いに対向する障害物の間の距離寸法よりも自車両の車幅寸法または自車両の車幅寸法にマージンを加えた仮想の車幅寸法の方が大きい箇所を自車両が通過できない箇所と特定することが考えられる。

実施形態の走行経路生成装置の構成を示すブロック図である。 経路生成を説明する模式図である。 経路生成を説明する模式図である。 経路生成を説明する模式図である。 経路生成を説明する模式図である。 経路生成を説明する模式図である。 経路生成の手順を示すフローチャートである。 経路生成の手順を示すフローチャートである。

以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。なお、本発明は下記実施形態に限定されるものではなく、様々な態様にて実施することが可能である。
［１．走行経路生成装置１の構成の説明］
本発明が適用された走行経路生成装置１は、図１に示すように、自車両の周辺の状況を検出する周辺状況検出部１０と、自車両の状態量を検出する車両状態量検出部２０と、当該走行経路生成装置１に対するユーザの指令を入力するための各種入力装置からなる入力部３０と、各種演算を実行する演算部４０と、を備える。

［１．１．周辺状況検出部１０の構成の説明］
周辺状況検出部１０は、車両前方の直進方向を中心とする所定角度範囲を検出エリアとする前方センサと、車両左側方の車幅方向を中心とする所定角度範囲を検出エリアとする左側方センサと、車両右側方の所定角度範囲（左側方センサと同様）を検出エリアとする右側方センサとを少なくとも備える。なお、前方センサは、画像センサ（カメラ）又はレーザレーダからなり、左右側方センサは、いずれも画像センサ、レーダセンサ、ミリ波センサ、ソナーのいずれかからなる。前方センサ、左右側方センサは所定のエリアを検出できるような一つのセンサでもよい。

［１．２．車両状態量検出部２０の構成の説明］
車両状態量検出部２０は、操舵角エンコーダと、車速エンコーダと、を備える。操舵角エンコーダは、自車両の走行状態を示す走行状態量として自車両の操舵角を検出するセンサであり、操舵角に応じた信号を演算部４０に出力する。また、車速エンコーダは、走行状態量として自車両の走行速度（車速）を検出するセンサであり、走行速度に応じた信号を演算部４０に出力する。なお、操舵角エンコーダや、車速エンコーダとしては公知のセンサを用いることができ、特に限定するものではない。また、車速エンコーダから出力された信号を用いて自車両の走行速度を検出してもよいし、車速エンコーダの代わりに、自車両の位置を測位するＧＰＳ装置などの衛星測位装置を用いて自車両の走行速度を求めてもよい。

［１．３．演算部４０の構成の説明］
演算部４０には、障害物登録手段４１と、特徴点設定手段４２と、走行経路生成手段４３と、通過不可箇所特定手段４４と、障害物登録内容変更手段４５と、が主に設けられている。また、演算部４０は、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータである。ＲＯＭ等の記憶装置に記憶されている制御プログラムは、ＣＰＵを上述の障害物登録手段４１、特徴点設定手段４２、走行経路生成手段４３、通過不可箇所特定手段４４、障害物登録内容変更手段４５として機能させる。

［２．経路生成処理の説明］
次に、走行経路生成装置１が実行する走行支援処理を、図７のフローチャートを参照して説明する。

最初のステップＳ１１０では、障害物を追加する。ここでは、周辺状況検出部１０の前方センサでの検出結果に従って路面に描かれた車線境界線（車道中央線、車道外側線、車線境界線等）である白線や黄線を検出し、これら車線境界線に従って自車両が走行中の車線を特定し、その特定した車線をそのまま走行レーン（自車車線）とする。また、個々の車線境界線について、その位置や走行レーンに沿った長さ等からなる物標情報を求める。そして、障害物登録手段４１が、検出した車線境界線を障害物として登録する。

続くＳ１２０では、自車線（走行レーン）以外の領域における障害物認識を追加する。ここでは、周辺状況検出部１０の左右側方センサでの検出結果に従って、走行レーン内外に存在する物体（車線区画突起物、停止車両等の他、走行レーンの範囲を制限する地形や建造物等も含む）を検出し、個々の物体について、その位置や大きさ（高さ、走行レーンに沿った長さ）等からなる物標情報を求める。そして、障害物登録手段４１が、検出した走行レーン内外に存在する物体についても障害物として登録する。なおこの場合、物体の種別（停止車両、自転車など）に応じて、その物体よりも外形が大きい仮想の物体を設定して障害物として登録する（図５参照）。

続くＳ１３０では、Ｓ１２０にて追加された障害物を、自車車線（走行レーン内）にて回避可能か否かを判断する。回避可能である場合には（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、後述するＳ２２０に移行する。一方、回避不可能である場合には（Ｓ１３０：ＮＯ）、Ｓ１４０に移行する。

Ｓ１４０では、Ｓ１３０にて回避不可能と判断した障害物について、自車両が障害物の上方を乗り越えることが出来る障害物か否かを判断する。乗り越え可能な障害物の場合は（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、後述するＳ１５０に移動する。乗り越え不可の障害物の場合は（Ｓ１４０：ＮＯ）、Ｓ１８０に移行する。

Ｓ１５０では走行可能な障害物として乗り越えるか否かを判断する。ここでは、走行可能な障害物を乗り越えるか否かとの問いかけをユーザに提示し、入力部３０へのユーザの指示を受け付ける。乗り越えない場合には（Ｓ１５０：ＮＯ）、後述するＳ２１０に移行する。一方、乗り越える場合には（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、Ｓ１６０に移行する。

Ｓ１６０では、車線内の走行可能障害物の認識を除外する。ここでは、Ｓ１５０での走行可能な障害物を乗り越えるとの判断に基づき、当該障害物を障害物登録手段４１の登録内容から削除する（図４参照）。

続くＳ１７０では、Ｓ１３０と同様に障害物を自車車線（走行レーン内）にて回避可能か否かを判断する。回避可能である場合には（Ｓ１７０：ＹＥＳ）、後述するＳ２６０に移行する。一方、回避不可能である場合には（Ｓ１７０：ＮＯ）、Ｓ１８０に移行する。

Ｓ１８０では、Ｓ１３０またはＳ１７０にて回避不可能と判断した障害物について、自車両の先方を走行する先行車両が存在し、先行車両が操舵によって回避したか否かを判断する。先行車両が存在しないまたは先行車両が回避しない場合には（Ｓ１８０：ＮＯ）、後述するＳ２１０に移行する。一方、先行車両が障害物を回避した場合には（Ｓ１８０：ＹＥＳ）、Ｓ１９０に移行する。

Ｓ１９０では、Ｓ１８０にて障害物を回避した先行車両に対して、自車両が先行車両の後方を追従するか否かを判断する。ここでは、先行車両の後方を追従するか否かとの問いかけをユーザに提示し、入力部３０へのユーザの指示を受け付ける。追従しない場合には（Ｓ１９０：ＮＯ）、後述するＳ２１０に移行する。一方、追従する場合には（Ｓ１９０：ＹＥＳ）、Ｓ２００に移行する。

Ｓ２００では、先行車両付近に存在する障害物の認識を除外する。ここでは、Ｓ１９０での先行車両の後方に追従するとの判断に基づき、当該障害物を障害物登録手段４１の登録内容から削除する（図６参照）。

Ｓ２１０では、Ｓ１３０またはＳ１７０にて回避不可能と判断した障害物について、車線境界線を跨いで障害物を回避可能か否かを判断する。ここでは、車線境界線を跨いで障害物を回避するか否かとの問いかけをユーザに提示し、入力部３０へのユーザの指示を受け付ける。回避しない場合には（Ｓ２１０：ＮＯ）、後述するＳ２４０に移行する。一方、回避する場合には（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、Ｓ２２０に移行する。

Ｓ２２０では、車線外の走行可能障害物の認識を除外する。ここでは、Ｓ２１０での車線境界線を跨いで障害物を回避するとの判断に基づき、当該車線境界線（障害物）を障害物登録手段４１の登録内容から削除する。そして、自車両が通過可能となる位置へ仮想の車線境界線を設定し、障害物として障害物登録手段４１に登録する（図３参照）。なおこの場合、削除しなかった障害物の種別（自動車、自転車など）や、車両状態量検出部２０によって検出された操舵角や車速に応じて上記仮想の車線境界線の位置を設定するとよい。

続くＳ２３０では、障害物を回避可能か否か判断する。回避可能である場合には（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、後述するＳ２６０に移行する。一方、回避不可能である場合には（Ｓ２３０：ＮＯ）、Ｓ２４０に移行する。

Ｓ２４０では、障害物を回避不可能である旨の情報（回避不可情報）をユーザに提示する。そして、Ｓ２５０に移行する。
Ｓ２５０では、経路生成を停止し、本処理を終了する。

また、Ｓ２６０では、図８に示すサブルーチンを実行することで経路生成を行い、本処理を終了する。
次に、経路生成処理のサブルーチンについて説明する。

まず、Ｓ２６１０では、経路を表現する曲線の関数を定義する。
続くＳ２６２０では、障害物情報を追加する。ここでは、障害物登録手段４１が、周辺状況検出部１０から得られた物標情報を障害物情報として設定する（図２（ａ）参照）。

続くＳ２６３０では、障害物を、走行したい経路の右側および左側の２つのグループに区別する。
続くＳ２６４０では、経路を表現する曲線の関数および関数パラメータの値にしたがって障害物の物標情報から特徴点を抽出する。

続くＳ２６５０では、特徴点に対して距離が最大となる境界を生成できたか否かを判断する（図２（ａ）参照）。ここでは、まず、走行経路生成手段４３が、走行レーンに沿って互いに対向する左右のグループに属する障害物それぞれの特徴点同士の中間にある点を順に結ぶ線分を自車両の走行経路として生成する（図２（ｂ）参照）。続いて、通過不可箇所特定手段４４が、左右のグループに属する障害物の間のうち自車両が通過できない箇所が存在するか否かを確認する。さらに、対向する障害物の間の距離寸法よりも自車両の車幅寸法または自車両の車幅寸法にマージンを加えた仮想の車幅寸法の方が大きい箇所を自車両が通過できない箇所と特定する。そして、自車両が通過できない箇所が存在しない場合に肯定判断し、自車両が通過できない箇所が存在する場合に否定判断するとともにその箇所を特定する。上記境界を生成できなかった場合には（Ｓ２６５０：ＮＯ）、Ｓ２６６０に移行する。一方、上記境界を生成できた場合には（Ｓ２６５０：ＹＥＳ）、Ｓ２６７０に移行する。

Ｓ２６６０では、関数パラメータの最適化を実行し、Ｓ２６４０に戻る。関数パラメータの最適化にはサポートベクターマシーンのような統計分類手法を用いる。
Ｓ２６７０では、Ｓ２６５０で生成した境界上の点間を接続する曲線補間を実施する。

続くＳ２６８０では、Ｓ２６７０で生成した曲線を目標走行経路として設定する。そして、本サブルーチンを終了する。
［３．実施形態の効果］
このように本実施形態の走行経路生成装置１によれば、自車両が滑らかな操舵で障害物を回避するのに適切な走行経路を極力少ない演算量で算出することができる。

なお、本実施形態では、周辺状況検出部１０が車線境界線認識手段および物体検出手段に該当し、車両状態量検出部２０が車両状態量検出手段に該当し、入力部３０が指示受付手段に該当し、演算部４０の障害物登録手段４１が障害物登録手段に該当し、演算部４０の特徴点設定手段４２が特徴点設定手段に該当し、演算部４０の走行経路生成手段４３が走行経路生成手段に該当し、演算部４０の通過不可箇所特定手段４４が通過不可箇所特定手段に該当し、演算部４０の障害物登録内容変更手段４５が障害物登録内容変更手段に該当する。

１…走行経路生成装置、１０…周辺状況検出部、２０…車両状態量検出部、３０…入力部、４０…演算部、４１…障害物登録手段、４２…特徴点設定手段、４３…走行経路生成手段、４４…通過不可箇所特定手段、４５…障害物登録内容変更手段。

Claims (7)

1. 自車両が走行中の走行レーンに設置された車線境界線を認識する車線境界線認識手段（１０）と、
   前記車線境界線認識手段が認識した前記車線境界線を障害物として登録する障害物登録手段（４１）と、
   前記障害物登録手段に登録された前記障害物に、前記自車両が安全に通過するために前記障害物の物標情報から注目すべき特徴点を設定する特徴点設定手段（４２）と、
   前記走行レーンに沿って互いに対向する前記障害物それぞれの前記特徴点同士の中間にある点を順に結ぶ線分を前記自車両の走行経路として生成する走行経路生成手段（４３）と、
   前記走行レーンに沿って互いに対向する前記障害物の間のうち前記自車両が通過できない箇所が存在する場合にその箇所を特定する通過不可箇所特定手段（４４）と、
   ユーザからの指示を受け付ける指示受付手段（３０）と、
   前記指示受付手段がその旨の指示を受け付けたときには、前記通過不可箇所特定手段によって特定された箇所にて対向する障害物の一方を前記障害物登録手段から削除する障害物登録内容変更手段（４５）と、
   を備えることを特徴とする走行経路生成装置（１）。
2. 請求項１に記載の経路生成装置において、
   前記障害物登録内容変更手段は、前記箇所にて対向する障害物の他方との間で前記自車両が通過可能となる位置へ仮想の車線境界線を設定し、障害物として前記障害物登録手段に登録すること
   を特徴とする走行経路生成装置。
3. 請求項２に記載の経路生成装置において、
   前記障害物登録内容変更手段は、前記箇所にて対向する障害物の他方の種別または／および前記自車両の状態を示す車両状態量に応じて前記仮想の車線境界線の位置を設定すること
   を特徴とする走行経路生成装置。
4. 自車両が走行中の走行レーンに設置された車線境界線を認識する車線境界線認識手段（１０）と、
   前記車線境界線認識手段が認識した前記車線境界線を障害物として登録する障害物登録手段（４１）と、
   前記障害物登録手段に登録された前記障害物に、前記自車両が安全に通過するために前記障害物の物標情報から注目すべき特徴点を設定する特徴点設定手段（４２）と、
   前記走行レーンに沿って互いに対向する前記障害物それぞれの前記特徴点同士の中間にある点を順に結ぶ線分を前記自車両の走行経路として生成する走行経路生成手段（４３）と、
   前記走行レーンに沿って互いに対向する前記障害物の間のうち前記自車両が通過できない箇所が存在する場合にその箇所を特定する通過不可箇所特定手段（４４）と、
   前記障害物を回避した先行車両が存在する場合に、前記先行車両の後方を前記自車両が追従するか否かをユーザからの指示を受け付ける指示受付手段（３０）と、
   前記指示受付手段が前記先行車両の後方を追従する旨の指示を受け付けたときには、前記通過不可箇所特定手段によって特定された箇所にて対向する障害物のなかで前記先行車両付近に存在する障害物の認識を前記障害物登録手段から削除する障害物登録内容変更手段（４５）と、
   を備えることを特徴とする走行経路生成装置（１）。
5. 請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の経路生成装置において、
   自車両の周囲に存在する物体を検出する物体検出手段（１０）を備え、
   前記障害物登録手段は、前記物体検出手段によって検出された物体を前記障害物として登録すること
   を特徴とする走行経路生成装置。
6. 請求項５に記載の経路生成装置において、
   前記障害物登録手段は、前記物体検出手段によって検出された物体の種別に応じて、前記物体よりも外形が大きい仮想の物体を設定して障害物として登録すること
   を特徴とする走行経路生成装置。
7. 請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の経路生成装置において、
   前記通過不可箇所特定手段は、前記走行レーンに沿って互いに対向する前記障害物の間の距離寸法よりも前記自車両の車幅寸法または前記自車両の車幅寸法にマージンを加えた仮想の車幅寸法の方が大きい箇所を前記自車両が通過できない箇所と特定すること
   を特徴とする走行経路生成装置。