JP6947006B2 - 自動運転制御システムおよび自動運転制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、自動運転制御システムおよび自動運転制御プログラムに関する。

車両の位置から先読距離だけ進行方向の先に基準点を設定し、当該基準点からカーブの内側にオフセットした位置を目標点として設定する運転支援装置が知られている（特許文献１、参照。）。特許文献１において、車両速度が速くなるほど先読距離が長く設定される。

特開２０１４−２１８０９８号公報

特許文献１において、曲率半径が小さいカーブを高速で走行する場合には、先読距離が長くなりカーブ上の遠い位置が目標点として設定されることとなる。すると、カーブ上の遠い位置に存在する目標点に向けてカーブをショートカットするように車両が走行することとなり、車両の軌道のカーブへの追従性が悪くなるという問題が生じる。
本発明は、前記課題にかんがみてなされたもので、カーブへの追従性が良好となるように自動運転制御を行う技術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、本発明の自動運転制御システムは、自動運転制御によって移動体を移動させる目標位置を設定する自動運転制御システムであって、移動体が移動する予定の予定軌道を取得する予定軌道取得部と、予定軌道の曲率半径が小さいほど、移動体が次に移動する予定の目標位置を移動体に近い位置に設定する目標位置設定部と、を備える。

前記の目的を達成するため、本発明の自動運転制御プログラムは、自動運転制御によって移動体を移動させる目標位置を設定する自動運転制御システムとしてコンピュータを機能させる自動運転制御プログラムあって、コンピュータを、移動体が移動する予定の予定軌道を取得する予定軌道取得部、予定軌道の曲率半径が小さいほど、移動体が次に移動する予定の目標位置を移動体に近い位置に設定する目標位置設定部、として機能させる。

本発明の自動運転制御システムおよび自動運転制御プログラムによれば、曲率半径が小さい予定軌道が設定された場合において移動体に近い位置に目標位置を設定できる。そのため、目標位置に向けて移動体が直線的に移動した場合でも、曲率半径が小さいカーブに沿った予定軌道への追従性が良好となるように自動運転制御を行うことができる。

自動運転制御システムのブロック図である。 図２Ａ〜図２Ｃは予定軌道と判定領域を示す図である。 Ｓ字状の予定軌道と判定領域との関係を示す図である。 自動運転制御処理のフローチャートである。 予定軌道と判定領域を示す図である。

ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）自動運転制御システムの構成：
（２）自動運転制御処理：
（３）他の実施形態：

（１）自動運転制御システムの構成：
図１は、本発明の一実施形態にかかる自動運転制御システム１０のブロック図である。自動運転制御システム１０は、自動運転制御によって車両５０を移動させる目標位置を設定するシステムである。また、自動運転制御システム１０は車両５０に搭載された車載器である。この車両５０は、運転Ｉ／Ｆ部５１と各種センサ５２と車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５３と加減速系５４と操舵系５５とを備える。運転Ｉ／Ｆ部５１は、運転に関する操作を入力したり運転に関する情報を出力したりする装置であり、ステアリングホイールやペダルやシフトレバーやタッチパネル等の各種操作部やディスプレイやスピーカ等の各種出力部を含む。

車両ＥＣＵ５３は、加減速系５４と操舵系５５とを制御するためのコンピュータである。なお、手動運転中において、車両ＥＣＵ５３は、運転Ｉ／Ｆ部５１に対する操作に応じて加減速系５４と操舵系５５とを制御する。一方、自動運転中において、車両ＥＣＵ５３は、自動運転制御システム１０からの指令に基づいて加減速系５４と操舵系５５とを制御する。加減速系５４は、車両５０を加速させたり減速させたりするための各種アクチュエータである。操舵系５５は、車両５０を操舵させるための各種アクチュエータである。

各種センサ５２は、車両５０の位置を検出するためのセンサであり、ＧＰＳ受信部や車速センサやジャイロセンサや外部カメラ等である。自動運転制御システム１０は、ＧＰＳ受信部や車速センサやジャイロセンサの出力信号に基づいて車両５０の現在位置を特定する。また、自動運転制御システム１０は、外部カメラによって撮像された車両５０の前方風景や後方風景を画像認識処理することによって、車両５０の高精度の現在位置を特定する。自動運転制御システム１０は、高精度の現在位置に基づいて自動運転制御を行う。

自動運転制御システム１０は、制御部２０と記録媒体３０と通信部４０とを備えている。制御部２０は、ＣＰＵとＲＡＭとＲＯＭ等を備え、記録媒体３０やＲＯＭに記憶された自動運転制御プログラム２１を実行する。通信部４０は、車両５０の各部５１〜５５と通信をするための有線通信回路または無線通信回路である。

記録媒体３０は、地図データ３０ａと予定軌道データ３０ｂとを記録している。地図データ３０ａは、ノードデータとリンクデータと案内データとを含む。ノードデータは、おもに交差点（分岐地点、合流地点も含む）についての情報を示す。具体的に、ノードデータは、交差点に対応するノードの座標や交差点の形状を示す。リンクデータは、道路区間に対応するリンクについて区間長や旅行時間や制限速度等の各種情報を示す。道路区間は、長さ方向に連続する交差点で区切った道路の単位であり、リンクの両端にはノードが存在する。なお、３個以上のリンクが接続しているノードが交差点に対応する。

さらに、地図データ３０ａは、レーン構成データやレーン形状データや路面ペイントデータ等を含む。レーン構成データは、道路区間ごとにレーン数などを規定したデータである。レーン形状データは、レーンの幅などを規定したデータである。路面ペイントデータは、路面上において交通規制等を示すペイントの位置と内容とを示すデータである。

予定軌道データ３０ｂは、道路上に設定された予定軌道を示すデータである。図２Ａは、予定軌道Ｌを示す。予定軌道Ｌは、自動運転制御によって車両５０を移動させる予定の線であり、自動運転計画の一部として作成されている。予定軌道データ３０ｂにおいて、原則的に、予定軌道Ｌは推奨レーンの幅方向の中央に設定される。予定軌道データ３０ｂは、必ずしも連続的な線によって予定軌道Ｌを特定するデータでなくてもよく、予定軌道Ｌ上に存在する点群の座標を特定するデータであってもよい。

推奨レーンとは、予め探索された移動予定経路上を走行できるように選択されたレーンである。移動予定経路は、出発地から目的地までを接続する一連の道路区間によって構成される。移動予定経路上のある道路区間における推奨レーンは、移動予定経路上の次の道路区間へと退出可能なレーンのなかから選択される。移動予定経路は、各道路区間の区間長や旅行時間に基づいて、ダイクストラ法等の公知の経路探索手法によって探索される。

図２Ａにおいて、直線区間上を車両５０が走行しており、当該直線区間の次にカーブ区間が接続している。図の簡略可能ため、直線区間とカーブ区間には、１個のレーン（推奨レーン）のみが存在していることとする。

自動運転制御プログラム２１は、予定軌道取得モジュール２１ａと目標位置設定モジュール２１ｂと運転制御モジュール２１ｃとを含む。これらのうち予定軌道取得モジュール２１ａと目標位置設定モジュール２１ｂとは、それぞれコンピュータとしての制御部２０を予定軌道取得部と目標位置設定部として機能させるプログラムモジュールである。

予定軌道取得モジュール２１ａの機能により制御部２０は、車両５０が移動する予定の予定軌道を取得する。予定軌道取得モジュール２１ａの機能により制御部２０は、自動運転計画の一部として予定軌道Ｌを作成し、当該予定軌道Ｌを示す予定軌道データ３０ｂを記録媒体３０に記録しておく。そして、予定軌道取得モジュール２１ａの機能により制御部２０は、自動運転制御中において、記録媒体３０から予定軌道データ３０ｂを読み出して、予定軌道Ｌを取得する。上述したように、予定軌道Ｌは、移動予定経路上の推奨レーンの幅方向の中央に設定されていることとする。なお、予定軌道Ｌは、移動予定経路上を走行可能な軌道に限られず、例えば単に現在走行しているレーンの幅方向の中央に設定されてもよい。

目標位置設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、車両５０の現在位置と目標位置とを接続する接続線と、予定軌道Ｌとによって囲まれた判定領域の面積が規定値以下となるように、目標位置を設定する。目標位置設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、車両５０の高精度の現在位置を取得し、当該現在位置が予定軌道Ｌ上であるか否かを判定する。

図２Ａに示すように、目標位置設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、現在位置Ｐから予定軌道Ｌ上を前方距離Ｘの初期値だけ前方に進んだ位置を目標位置Ｔとして仮設定する。なお、制御部２０は、現在位置Ｐから予定軌道Ｌ上を前方距離Ｘの初期値だけ前方に進んだ位置ではなく、現在位置Ｐからの直線距離が前方距離Ｘの初期値と等しくなる位置を目標位置Ｔとして仮設定してもよい。

車両５０の現在位置Ｐが予定軌道Ｌ上である場合、制御部２０は、現在位置Ｐと目標位置Ｔとを接続する直線である接続線Ｋを生成するとともに、当該接続線Ｋと予定軌道Ｌとによって囲まれた判定領域Ｚ（ハッチング）の面積を算出する。さらに、図２Ｂに示すように、制御部２０は、判定領域Ｚの面積が規定値よりも大きい場合に、前方距離Ｘを下方修正した上で、再度、目標位置Ｔを仮設定し、現在位置Ｐと目標位置Ｔとを接続する接続線Ｋと、予定軌道Ｌとによって囲まれた判定領域Ｚの面積を算出する。以上の処理を、判定領域Ｚの面積が規定値以下となるまで繰り返して実行し、判定領域Ｚの面積が規定値以下となった際の目標位置Ｔを確定的に設定する。

目標位置設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、車両５０の現在位置Ｐが予定軌道Ｌ上に存在しない場合、現在位置Ｐに最も近い予定軌道Ｌ上の位置である近傍位置と現在位置Ｐとを接続する線分と、接続線Ｋと、予定軌道Ｌとによって囲まれた領域を判定領域Ｚと見なす。図２Ｃは、車両５０の現在位置Ｐが予定軌道Ｌ上に存在しない場合の判定領域Ｚを説明する図である。

図２Ｃに示すように、車両５０の現在位置Ｐが予定軌道Ｌ上に存在しない場合、目標位置設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、現在位置Ｐから予定軌道Ｌに下ろした垂線Ｖを生成する。そして、目標位置設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、垂線Ｖと予定軌道Ｌとの交点である近傍位置Ｙから予定軌道Ｌ上を前方距離Ｘの初期値だけ前方に進んだ位置を目標位置Ｔとして仮設定する。さらに、制御部２０は、現在位置Ｐと目標位置Ｔとを接続する直線である接続線Ｋを生成するとともに、当該接続線Ｋと垂線Ｖと予定軌道Ｌとによって囲まれた判定領域Ｚの面積を算出する。制御部２０は、判定領域Ｚの面積が規定値よりも大きい場合に、前方距離Ｘを下方修正した上で、再度、目標位置Ｔを仮設定し、現在位置Ｐと目標位置Ｔとを接続する接続線Ｋと、予定軌道Ｌとによって囲まれた判定領域Ｚの面積を算出する。以上の処理を、判定領域Ｚの面積が規定値以下となるまで繰り返して実行し、判定領域Ｚの面積が規定値以下となった際の目標位置Ｔを確定的に設定する。

ここで、前方距離Ｘの初期値は、現在位置Ｐと目標位置Ｔとの間の距離の最大値を意味し、予め決められた一定値（例えば２０ｍ）であってもよい。また、前方距離Ｘの初期値は、車両５０の速度が大きいほど大きくなるように設定された値であってもよい。また、規定値は、予め決められた一定値であってもよい。また、規定値も車両５０の速度が大きいほど大きくなるように設定されてもよい。ここで、車両５０の速度とは、自動運転計画において設定された目標の速度であってもよいし、車両５０の実際の速度であってもよい。また、前方距離Ｘを下方修正する手法は種々考えられ、一定値ずつ前方距離Ｘを減少させてもよいし、一定割合ずつ前方距離Ｘを減少させてもよい。

以上のようにして、判定領域Ｚの面積が規定値以下となるように、目標位置Ｔを設定することにより、結果として、目標位置設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、予定軌道Ｌの曲率半径が小さいほど、車両５０が次に移動する予定の目標位置Ｔを車両５０に近い位置に設定することがきる。予定軌道Ｌの曲率半径が大きいほど、予定軌道Ｌから離れた位置を接続線Ｋが通過することとなるため、予定軌道Ｌと接続線Ｋとの間に形成される判定領域Ｚの面積が大きくなるからである。

運転制御モジュール２１ｃの機能により制御部２０は、目標位置Ｔに近づくように車両５０の加減速系５４と操舵系５５とを制御する。運転制御モジュール２１ｃの機能により制御部２０は、車両５０の進行方向が、車両５０の現在位置Ｐから目標位置Ｔに向かうベクトルの方向に近づくように操舵系５５をフィードバック制御する。このとき、制御部２０は、例えば予め決められた目標速度となるように加減速系５４をフィードバック制御する。目標速度は、自動運転計画を作成する際に設定されてもよいし、現在の車両５０の速度や予定軌道Ｌの曲率半径Ｒ等に基づいて逐次設定されてもよい。

以上説明した本実施形態において、曲率半径Ｒが小さい予定軌道Ｌが設定された場合において車両５０に近い位置に目標位置Ｔを設定できる。そのため、目標位置Ｔに向けて車両５０が直線的に移動した場合でも、曲率半径Ｒが小さいカーブに沿った予定軌道Ｌへの追従性が良好となるように自動運転制御を行うことができる。

ここで、車両５０の現在位置Ｐと目標位置Ｔとを接続する接続線Ｋは、現在位置Ｐから目標位置Ｔに向けて移動する車両５０の現実の軌道に近い形状の線であると考えることができる。そのため、現実の軌道に近い形状の接続線Ｋと予定軌道Ｌとによって囲まれた判定領域Ｚの面積が大きいほど、現実の軌道の予定軌道Ｌへの追従性が悪いと考えることができる。そこで、判定領域Ｚの面積が規定値以下となるように制限することにより、現実の軌道の予定軌道Ｌへの追従性を一定の基準以上に保つことができる。また、接続線Ｋを直線とすることにより、現在位置Ｐから目標位置Ｔに向けて直線的に移動した場合の車両５０の現実の軌道に近い形状の線を、接続線Ｋとして設定できる。

さらに、判定領域Ｚの面積が規定値以下となるように制限することにより、複雑に湾曲する予定軌道Ｌについても現実の軌道の追従性を一定の基準以上に保つようにすることができる。図３は、Ｓ字状にカーブしている予定軌道Ｌに対して設定された判定領域Ｚを示す。同図に示すように、予定軌道ＬがＳ字状にカーブしている場合、現在位置Ｐと目標位置Ｔ以外の１個以上の交点において接続線Ｋと予定軌道Ｌとが交差し得ることとなる。そして、接続線Ｋの両側に２個以上の判定領域Ｚ１〜Ｚ３が形成され得ることとなる。接続線Ｋを挟んだいずれの方向に判定領域Ｚ１〜Ｚ３が形成される場合でも、判定領域Ｚ１〜Ｚ３が大きいほど現実の軌道の予定軌道Ｌへの追従性が悪いことを意味する。従って、判定領域Ｚの面積（絶対値）の合計が規定値以下となるように制限することにより、予定軌道Ｌが複雑に湾曲している場合でも、現実の軌道の予定軌道Ｌへの追従性を一定の基準以上に保つことができる。

さらに、車両５０の現在位置Ｐが予定軌道Ｌ上に存在しない場合、現在位置Ｐに最も近い予定軌道Ｌ上の位置である近傍位置と現在位置Ｐとを接続する垂線Ｖと、接続線Ｋと、予定軌道Ｌとによって囲まれた領域を判定領域Ｚと見なすようにしている。これにより、現在位置Ｐが予定軌道Ｌ上に存在しない場合でも、現在位置Ｐに最も近い予定軌道Ｌ上の位置である近傍位置と現在位置Ｐとを接続する線分によって判定領域Ｚを閉じた領域とすることができ、当該判定領域Ｚの面積を求めることができる。もともと現在位置Ｐが予定軌道Ｌ上に存在しない場合には、現在位置Ｐが予定軌道Ｌから離れているほど判定領域Ｚの面積を大きくすることができ、より車両５０に近い位置に目標位置Ｔを設定できる。従って、もともと予定軌道Ｌへの追従性が悪い状況で、予定軌道Ｌへの追従性を改善することができる。

（２）自動運転制御処理：
次に、自動運転制御システム１０が実行する自動運転制御処理について説明する。図４は、自動運転制御処理のフローチャートである。自動運転制御処理は、自動運転制御の実行中において常時実行される処理である。予定軌道Ｌを含む自動運転計画が予め作成されていることとする。まず、目標位置設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、目標位置Ｔの設定タイミングが到来したか否かを判定する（ステップＳ１００）。目標位置Ｔの設定タイミングは、例えば直前に設定した目標位置Ｔを通過する以前のタイミングであればよく、当該目標位置Ｔを通過するタイミング、あるいは、当該目標位置Ｔを通過する直前のタイミングであってもよい。

目標位置Ｔの設定タイミングが到来したと判定しなかった場合（ステップＳ１００：Ｎ）、運転制御モジュール２１ｃの機能により制御部２０は、目標位置Ｔに向けて移動するよう自動運転制御を実施する（ステップＳ１１０）。すなわち、運転制御モジュール２１ｃの機能により制御部２０は、車両５０の進行方向が、車両５０の現在位置Ｐから目標位置Ｔに向かうベクトルの方向に近づくように操舵系５５をフィードバック制御する。ステップＳ１１０にて自動運転制御を実施すると、制御部２０は、ステップＳ１００に戻る。これにより、目標位置Ｔの設定タイミングが到来するまでは、直前に設定した目標位置Ｔに向けて車両５０を移動させることができる。

一方、目標位置Ｔの設定タイミングが到来したと判定した場合（ステップＳ１００：Ｙ）、目標位置設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、前方距離Ｘを初期化する（ステップＳ１２０）。ここで、前方距離Ｘの初期値は、現在位置Ｐと目標位置Ｔとの間の距離の最大値を意味し、予め決められた一定値（例えば２０ｍ）であってもよい。

次に、目標位置設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、目標位置Ｔを仮設定する（ステップＳ１３０）。具体的に、目標位置設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、現在位置Ｐが予定軌道Ｌ上に存在する場合、現在位置Ｐから予定軌道Ｌ上を前方距離Ｘの初期値だけ前方に進んだ位置を目標位置Ｔとして仮設定する（図２Ａ，図２Ｂ）。また、制御部２０は、現在位置Ｐが予定軌道Ｌ上に存在しない場合、現在位置Ｐから予定軌道Ｌに下ろした垂線Ｖと当該予定軌道Ｌとが交差する近傍位置Ｙから予定軌道Ｌ上を前方距離Ｘの初期値だけ前方に進んだ位置を目標位置Ｔとして仮設定する（図２Ｃ）。

次に、目標位置設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、判定領域Ｚの面積を算出する（ステップＳ１４０）。図２Ａ，図２Ｂに示すように、車両５０の現在位置Ｐが予定軌道Ｌ上に存在する場合、制御部２０は、現在位置Ｐと目標位置Ｔとを接続する直線である接続線Ｋを生成するとともに、当該接続線Ｋと予定軌道Ｌとによって囲まれた判定領域Ｚの面積を算出する。図２Ｃに示すように、車両５０の現在位置Ｐが予定軌道Ｌ上に存在しない場合、制御部２０は、現在位置Ｐから予定軌道Ｌに下ろした垂線Ｖと、現在位置Ｐと目標位置Ｔとを接続する直線である接続線Ｋとを生成するとともに、当該接続線Ｋと垂線Ｖと予定軌道Ｌとによって囲まれた判定領域Ｚの面積を算出する。

次に、目標位置設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、判定領域Ｚの面積が規定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。すなわち、制御部２０は、判定領域Ｚの面積が規定値以下となる程度に、予定軌道Ｌの曲率半径が大きいか否かを判定する。

判定領域Ｚの面積が規定値以下であると判定した場合（ステップＳ１５０：Ｙ）、目標位置設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、目標位置Ｔを設定する（ステップＳ１６０）。すなわち、制御部２０は、仮設定されている目標位置Ｔを確定的に設定する。仮設定されている目標位置Ｔを確定的に設定すると、運転制御モジュール２１ｃの機能により制御部２０は、目標位置Ｔに向けて移動するよう自動運転制御を実施する（ステップＳ１１０）。すなわち、制御部２０は、新たに設定した目標位置Ｔに向けて車両５０が移動するよう自動運転制御を実施する。

一方、判定領域Ｚの面積が規定値以下であると判定しなかった場合（ステップＳ１５０：Ｎ）、目標位置設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、前方距離Ｘを下方修正する（ステップＳ１７０）。すなわち、制御部２０は、仮設定されている目標位置Ｔよりも車両５０に近い位置に新たな目標位置Ｔが仮設定されるように、前方距離Ｘを短くする。

次に、目標位置設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、前方距離Ｘが下限値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１８０）。すなわち、制御部２０は、自動運転制御が困難となる程度に前方距離Ｘが短くなっているか否かを判定する。なお、前方距離Ｘが短すぎると、フィードバック制御の応答性と比較して、前方距離Ｘが更新される周期が短すぎることとなり、自動運転制御が発散してしまう可能性が生じる。なお、前方距離Ｘの下限値は、一定値であってもよいし、車両５０の速度が大きいほど長くなるように設定されてもよい。

前方距離Ｘが下限値以下であると判定した場合（ステップＳ１８０：Ｙ）、目標位置設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、目標位置Ｔを設定する（ステップＳ１６０）。すなわち、制御部２０は、現在位置Ｐまでの前方距離Ｘが下限値とほぼ等しい目標位置Ｔを確定的に設定する。なお、ステップＳ１７０における前方距離Ｘの量が微少量であるため、現在位置Ｐまでの前方距離Ｘが下限値とほぼ等しい目標位置Ｔが確定的に設定されることとなる。次に、運転制御モジュール２１ｃの機能により制御部２０は、目標位置Ｔに向けて移動するよう自動運転制御を実施する（ステップＳ１１０）。すなわち、制御部２０は、現在位置Ｐまでの前方距離Ｘが下限値とほぼ等しい目標位置Ｔに向けて車両５０が移動するよう自動運転制御を実施する。

前方距離Ｘが下限値以下であると判定しなかった場合（ステップＳ１８０：Ｎ）、目標位置設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、ステップＳ１３０に戻る。すなわち、制御部２０は、下方修正後の前方距離Ｘに基づいて新たな目標位置Ｔを仮設定し、ステップＳ１４０以降の処理を繰り返して実行する。

（３）他の実施形態：
本発明は以上説明した実施形態に限らず、例えば以下のような態様も含む。例えば、目標位置設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、現在位置Ｐが予定軌道Ｌ上に存在しない場合、現在位置Ｐに最も近い予定軌道Ｌ上の位置である近傍位置と、目標位置とを接続する線を接続線Ｋと見なしてもよい。また、接続線Ｋは円弧であってもよい。

図５は、他の実施形態にかかる判定領域Ｚを示す図である。同図に示すように、制御部２０は、現在位置Ｐから予定軌道Ｌに下ろした垂線Ｖと、当該予定軌道Ｌとの交点の位置である近傍位置Ｙを取得し、当該近傍位置Ｙと目標位置Ｔとを接続する円弧を接続線Ｋとして生成している。例えば、円弧の半径は一定値であってもよいし、近傍位置Ｙ（現在位置Ｐ）と目標位置Ｔとの間における予定軌道Ｌの平均的な曲率半径を定数倍した値であってもよい。

以上の構成により、現在位置Ｐが予定軌道Ｌ上に存在しない場合でも、現在位置Ｐに最も近い予定軌道Ｌ上の位置である近傍位置Ｙと目標位置Ｔとを接続する接続線Ｋによって判定領域Ｚを閉じた領域とすることができ、当該判定領域Ｚの面積を求めることができる。また、現在位置Ｐから目標位置Ｔに向けて円弧状に移動した場合の車両５０の現実の軌道に近い形状の線を、接続線Ｋとして設定できる。例えば、制御部２０は、目標位置Ｔに向けて直進できないと判断される場合に、円弧状の接続線Ｋを設定してもよい。具体的に、制御部２０は、車両５０に対して横方向の力が作用する場合に、円弧状の接続線Ｋを設定してもよい。なお、円弧の曲率中心の方向は、予定軌道Ｌの曲率中心の方向と同一の方向であってもよいし、予定軌道Ｌの曲率中心の方向と反対の方向であってもよい。

なお、現在位置Ｐが予定軌道Ｌ上に存在しない場合にも、制御部２０は、現在位置Ｐと目標位置Ｔとを接続する接続線Ｋを円弧としてもよい。また、現在位置Ｐが予定軌道Ｌ上に存在しない場合に、制御部２０は、現在位置Ｐから予定軌道Ｌに下ろした垂線Ｖと、現在位置Ｐと目標位置Ｔとを接続する円弧状の接続線Ｋと、予定軌道Ｌと、によって囲まれた領域の面積を判定領域Ｚの面積として算出してもよい。

前記実施形態においては、判定領域Ｚの面積が規定値以下となるように目標位置Ｔを設定したが、制御部２０は、現在位置Ｐ（近傍位置Ｙ）と目標位置Ｔとの間における予定軌道Ｌの平均的な曲率半径を算出し、当該曲率半径が小さいほど前方距離Ｘを小さくして、目標位置Ｔを設定してもよい。前方距離Ｘは、曲率半径の線形関数によって導出されてもよいし、曲率半径の非線形関数によって導出されてもよい。

移動体とは、予定軌道上を移動する物体であればよく、乗員が存在する乗り物であってもよいし、乗員が存在しない物体であってもよい。また、予定軌道は、地上に設定されてもよいし、空中に設定されてもよいし、水中に設定されてもよい。自動運転制御システムは、少なくとも目標位置を設定する機能を有していればよく、自動運転制御を行う移動体に対して、設定した目標位置を送信する装置であってもよい。

目標位置とは、自動運転制御によって移動体が次に移動する位置であり、予定軌道に沿って順次目標位置が設定されることにより、予定軌道に追従するように移動体を移動させることができる。例えば、現在位置から目標位置へと向かうベクトルの方向と現在の車両の進行方向との差を小さくするように、操舵角を周期的にフィードバック制御することにより、目標位置へと移動体を移動させることができる。ただし、自動運転制御の手法は特に限定されず、他の公知の手法を適用することができる。

予定軌道とは、移動体が移動する予定の軌道であり、予め探索された移動予定経路上に設定されもよい。予定軌道取得部は、予定軌道を取得すればよく、予め作成された予定軌道を記録媒体等から取得してもよいし、自動運転計画の一部として予定軌道を作成してもよい。予定軌道の曲率半径とは、予定軌道上の少なくとも３点を通過する円弧の半径である。ただし、結果として、予定軌道の曲率半径が小さいほど移動体に近い位置に目標位置が設定されればよく、目標位置設定部は、必ずしも予定軌道の曲率半径に基づいて目標位置を設定しなくてもよい。

例えば、目標位置設定部は、予定軌道の曲率半径と相関のある指標値に基づいて目標位置を設定してもよい。具体的に、目標位置設定部は、予定軌道の曲率半径と負の相関がある指標値が大きいほど、目標位置を移動体に近い位置に設定してもよい。反対に、目標位置設定部は、予定軌道の曲率半径と正の相関がある指標値が小さいほど、目標位置を移動体に近い位置に設定してもよい。従って、目標位置設定部が予定軌道の曲率半径を算出することは必須とならない。

また、目標位置設定部は、移動体の現在位置と目標位置とを接続する接続線と、予定軌道とによって囲まれた判定領域の面積が規定値以下となるように、目標位置を設定してもよい。移動体の現在位置と目標位置とを接続する接続線は、現在位置から目標位置に向けて移動する移動体の現実の軌道に近い形状の線であると考えることができる。そのため、現実の軌道に近い形状の線と予定軌道とによって囲まれた判定領域の面積が大きいほど、現実の軌道の予定軌道への追従性が悪いと考えることができる。そこで、判定領域の面積が規定値以下となるように制限することにより、現実の軌道の予定軌道への追従性を一定の基準以上に保つことができる。なお、移動体の現在位置と目標位置が一定である場合、予定軌道の曲率半径が小さいほど判定領域の面積が大きくなる。すなわち、判定領域の面積は、予定軌道の曲率半径と負の相関がある指標値であると言える。なお、予定軌道の形状が複雑である場合、当該予定軌道の曲率半径を算出することが困難となる。このような場合でも、判定領域の面積を求めることができるため、判定領域の面積に基づいて目標位置を設定できる。

さらに、目標位置設定部は、現在位置が予定軌道上に存在しない場合、現在位置に最も近い予定軌道上の位置である近傍位置と現在位置とを接続する線分と、接続線と、予定軌道とによって囲まれた領域を判定領域と見なしてもよい。これにより、現在位置が予定軌道上に存在しない場合でも、現在位置に最も近い予定軌道上の位置である近傍位置と現在位置とを接続する線分によって判定領域を閉じた領域とすることができ、当該判定領域の面積を求めることができる。もともと現在位置が予定軌道上に存在しない場合には、現在位置が予定軌道から離れているほど判定領域の面積を大きくすることができ、より移動体に近い位置に目標位置を設定できる。従って、もともと予定軌道への追従性が悪い状況で、予定軌道への追従性を改善することができる。

また、目標位置設定部は、現在位置が予定軌道上に存在しない場合、現在位置に最も近い予定軌道上の位置である近傍位置と、目標位置とを接続する線を接続線と見なしてもよい。これにより、現在位置が予定軌道上に存在しない場合でも、現在位置に最も近い予定軌道上の位置である近傍位置と目標位置とを接続する接続線によって判定領域を閉じた領域とすることができ、当該判定領域の面積を求めることができる。

ここで、接続線は直線であってもよい。これにより、現在位置から目標位置に向けて直線的に移動した場合の移動体の現実の軌道に近い形状の線を、接続線として設定できる。

また、接続線は円弧であってもよい。これにより、現在位置から目標位置に向けて円弧状に移動した場合の移動体の現実の軌道に近い形状の線を、接続線として設定できる。例えば、移動体に横方向の力が作用する場合に、円弧状に膨らんだり凹んだりした軌道で移動が行われるとして接続線を円弧としてもよい。

さらに、本発明のように、予定軌道の曲率半径が小さいほど目標位置を移動体に近い位置に設定する手法は、プログラムや方法としても適用可能である。また、以上のようなシステム、プログラム、方法は、単独の装置として実現される場合もあれば、車両に備えられる各部と共有の部品を利用して実現される場合もあり、各種の態様を含むものである。例えば、以上のような装置を備えたナビゲーションシステム、自動運転制御システムや方法、プログラムを提供することが可能である。また、一部がソフトウェアであり一部がハードウェアであったりするなど、適宜、変更可能である。さらに、装置を制御するプログラムの記録媒体としても発明は成立する。むろん、そのソフトウェアの記録媒体は、磁気記録媒体であってもよいし光磁気記録媒体であってもよいし、今後開発されるいかなる記録媒体においても全く同様に考えることができる。

１０…自動運転制御システム、２０…制御部、２１…自動運転制御プログラム、２１ａ…予定軌道取得モジュール、２１ｂ…目標位置設定モジュール、２１ｃ…運転制御モジュール、３０…記録媒体、３０ａ…地図データ、３０ｂ…予定軌道データ、４０…通信部、５０…車両、５１…運転Ｉ／Ｆ部、５２…各種センサ、５３…車両ＥＣＵ、５４…加減速系、５５…操舵系、Ｋ…接続線、Ｌ…予定軌道、Ｐ…現在位置、Ｑ…曲率中心、Ｒ…曲率半径、Ｔ…目標位置、Ｖ…垂線、Ｘ…前方距離、Ｙ…近傍位置、Ｚ…判定領域

Claims (8)

1. 自動運転制御によって移動体を移動させる目標位置を設定する自動運転制御システムであって、
   前記移動体が移動する予定の予定軌道を取得する予定軌道取得部と、
   前記予定軌道の曲率半径が小さいほど、前記移動体が次に移動する予定の前記目標位置を前記移動体に近い位置に設定する目標位置設定部と、
   を備え、
   前記目標位置設定部は、前記移動体の現在位置と前記目標位置とを接続する接続線と、前記予定軌道とによって囲まれた判定領域の面積が規定値以下となるように、前記目標位置を設定する、
   る自動運転制御システム。
2. 前記目標位置設定部は、前記現在位置が前記予定軌道上に存在しない場合、前記現在位置に最も近い前記予定軌道上の位置である近傍位置と前記現在位置とを接続する線分と、前記接続線と、前記予定軌道とによって囲まれた領域を前記判定領域と見なす、
   請求項１に記載の自動運転制御システム。
3. 前記目標位置設定部は、前記現在位置が前記予定軌道上に存在しない場合、前記現在位置に最も近い前記予定軌道上の位置である近傍位置と、前記目標位置とを接続する線を前記接続線と見なす、
   請求項１に記載の自動運転制御システム。
4. 前記接続線は直線である、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の自動運転制御システム。
5. 前記接続線は円弧である、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の自動運転制御システム。
6. 自動運転制御によって移動体を移動させる目標位置を設定する自動運転制御システムであって、
   前記移動体が移動する予定の予定軌道を取得する予定軌道取得部と、
   前記移動体の現在位置と前記目標位置とを接続する接続線と、前記予定軌道とによって囲まれた判定領域の面積が規定値以下となるように、前記目標位置を設定する目標位置設定部と、
   を備える自動運転制御システム。
7. 自動運転制御によって移動体を移動させる目標位置を設定する自動運転制御システムとしてコンピュータを機能させる自動運転制御プログラムあって、
   前記コンピュータを、
   前記移動体が移動する予定の予定軌道を取得する予定軌道取得部、
   前記予定軌道の曲率半径が小さいほど、前記移動体が次に移動する予定の前記目標位置を前記移動体に近い位置に設定する目標位置設定部、
   として機能させ、
   前記目標位置設定部は、前記移動体の現在位置と前記目標位置とを接続する接続線と、前記予定軌道とによって囲まれた判定領域の面積が規定値以下となるように、前記目標位置を設定するように前記コンピュータを機能させる、
   自動運転制御プログラム。
8. 自動運転制御によって移動体を移動させる目標位置を設定する自動運転制御システムとしてコンピュータを機能させる自動運転制御プログラムあって、
   前記コンピュータを、
   前記移動体が移動する予定の予定軌道を取得する予定軌道取得部、
   前記移動体の現在位置と前記目標位置とを接続する接続線と、前記予定軌道とによって囲まれた判定領域の面積が規定値以下となるように、前記目標位置を設定する目標位置設定部、
   として機能させる自動運転制御プログラム。

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