JP7016214B2 - 走行可能領域設定装置および走行可能領域設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、走行可能領域設定装置および走行可能領域設定方法に関し、特に、誘導経路に沿って自動でステアリングを制御するようになされた自動運転車において、誘導経路の道路上で走行可能な領域を設定するための装置に用いて好適なものである。

近年、人間が運転をすることなく自動で走行できるようにした自動運転車の開発が活発に行われている。自動運転車では、あらかじめ生成した誘導経路上を走行させるように、車両のステアリングを自動制御する。この場合における誘導経路は、例えば、レーンネットワークデータ（道路上の車線の接続性が定義されたデータ）を用いて生成される。レーンネットワークデータを用いて誘導経路を生成した場合、ＧＰＳ受信機等を用いて検出される車両位置が、レーンネットワーク上の位置に沿って移動するように、車両の走行が制御される。

なお、交差点内に誘導経路を生成して車両の走行制御を行うようにした技術が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。特許文献１には、経路案内で案内される案内交差点における進入レーンおよび退出レーンに基づいて、案内交差点内の走行軌跡を予測し、当該走行軌跡に基づいて車両制御を行うことが記載されている。

また、特許文献２には、進行可能な進入点と退出点との１以上の組み合わせを有する交差点データベースに従い、交差点の進入点と退出点との組み合わせに対する交差点内車線を示す交差点内車線データを生成し、当該生成した交差点内車線を、当該交差点の進入車線および退出車線に接続することより、車両を誘導する車両誘導路を生成することが記載されている。

特開２００６－２７３２３０号公報 特開２０１０－２６３２６号公報

自動運転を行うにあたり、車線の区画線が存在する道路区間では、区画線の間を走行可能領域と判断して走行制御を行うことが可能である。例えば、レーンネットワークデータを用いて生成した誘導経路に基づいて車両の走行を制御しつつ、車両が区画線の外に逸脱しないように走行を制御することが可能である。

しかしながら、一般に、交差点内には車線の区画線が存在しないため、走行可能領域に基づく走行制御を行うことができない。交差点以外でも、区画線が存在しない道路区間では同様の問題が生じる。

なお、上記特許文献１，２では、交差点内に誘導経路を生成して走行制御する仕組みを提供しているが、生成する誘導経路は１本のラインで示される移動軌跡のデータである。そのため、特許文献１，２に記載の技術を用いても、交差点内では、走行可能領域に基づく走行制御を行うことができない。

本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、区画線が存在しない道路区間であっても、走行可能領域に基づく走行制御を行うことができるようにすることを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明では、車線の区画線が存在する位置を示す区画線データが存在しない道路区間において、当該道路区間の進入側の区画線の末端ノードと退出側の区画線の末端ノードとを繋ぐ仮想区画線を生成し、当該生成した仮想区画線で挟まれる領域を車両の走行可能領域として設定するようにしている。その際、区画線データに加え、区画線が存在しない道路区間においても存在し、区画線が存在しない道路区間に関しては、当該区間の進入側の車線と当該区間の退出側の車線との接続性を直線または曲線の形状を表す複数の構成点と各構成点間を繋ぐリンクとにより定義するレーンネットワークデータを含み、記憶された地図データに基づいて、レーンネットワークデータが存在して区画線データが存在しない道路区間において、進入側の車線の区画線の末端ノードおよび退出側の車線の区画線の末端ノードを特定し、レーンネットワークデータにより当該区間の進入側の車線と当該区間の退出側の車線との接続性について定義された構成点およびリンクが示すレーンネットワークの軌跡に合わせて、当該レーンネットワークの軌跡の両側に、進入側の車線の区画線の末端ノードと退出側の車線の区画線の末端ノードとを繋ぐ仮想区画線を生成するようにしている。

上記のように構成した本発明によれば、区画線が存在しない道路区間であっても、当該道路区間に対して仮想区画線が生成され、その仮想区画線で挟まれる領域が走行可能領域として設定されるので、走行可能領域に基づく走行制御を行うことができるようになる。

本実施形態による走行可能領域設定装置の機能構成例を示すブロック図である。 本実施形態の末端ノード特定部により特定される末端ノードの一例を示す図である。 本実施形態の仮想区画線生成部による処理内容を説明するための図である。 本実施形態による走行可能領域設定装置の動作例を示すフローチャートである。 本実施形態の末端ノード特定部および仮想区画線生成部による処理内容の変形例を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による走行可能領域設定装置の機能構成例を示すブロック図である。本実施形態の走行可能領域設定装置は、人間がハンドルを操作することなく、誘導経路に沿って自動でステアリングを制御するようになされた自動運転車に適用されるものであり、誘導経路の道路上で走行可能な領域を設定するための装置である。

図１に示すように、本実施形態の走行可能領域設定装置１００は、その機能構成として、地図データ取得部１１、誘導経路設定部１２、末端ノード特定部１３、仮想区画線生成部１４および領域設定部１５を備えて構成されている。これらの機能ブロック１１～１５は、ハードウェア、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ソフトウェアの何れによっても構成することが可能である。例えばソフトウェアによって構成する場合、上記各機能ブロック１１～１５は、実際にはコンピュータのＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えて構成され、ＲＡＭやＲＯＭ、ハードディスクまたは半導体メモリ等の記録媒体に記憶されたプログラムが動作することによって実現される。

地図データ取得部１１は、地図データ記憶部１０から地図データを取得する。この地図データには、車線の区画線が存在する位置を示す区画線データと、車線の接続性を定義したレーンネットワークデータとを含んでいる。なお、地図データ記憶部１０は、車載機が備えるものであってもよいし、インターネットを介してアクセス可能な外部サーバが備えるものであってもよい。

区画線データは、道路の区画線上に設定された離散的な位置を表すノードデータと、ノード間を結ぶ直線または曲線を表すリンクデータとから構成される。レーンネットワークデータは、２つの区画線に挟まれる中間位置をラインデータとして定義したものであり、区画線データと同様、ノードデータとリンクデータとから構成される。なお、交差点内では、レーンネットワークデータは、例えば、直線または曲線の形状を表す複数の構成点と、各構成点間を繋ぐリンクとにより構成される。区画線データは、区画線が存在しない道路区間（以下、区画線不存在区間という）には存在しないデータである。一方、レーンネットワークデータは、区画線不存在区間においても存在するデータであり、これによって車線の接続性を定義している。なお、区画線不存在区間の一例は交差点である。

誘導経路設定部１２は、地図データ取得部１１により取得された地図データを用いて、現在位置から目的地までを結ぶ誘導経路を設定し、当該設定した誘導経路のデータを保存する。例えば、誘導経路設定部１２は、ナビゲーション装置が備える経路探索機能と同様に、現在位置取得装置（図示せず）により取得された現在位置から、ユーザにより設定された目的地までを結ぶ最もコストが小さな誘導経路を探索し、当該探索した誘導経路のデータを保存する。誘導経路のデータは、例えば、誘導経路に沿って存在する区画線データおよびレーンネットワークデータである。

なお、本実施形態では、道路上に複数の車線がある場合は、その中のどの車線を走行するかまで特定した車線単位の誘導経路を設定するものとする。すなわち、設定された誘導経路のデータは、走行する車線の両側の区画線を表す区画線データと、当該両側の区画線に挟まれた位置に存在するレーンネットワークデータとにより構成される。ただし、区画線不存在区間では、レーンネットワークデータのみが含まれる。

末端ノード特定部１３は、地図データ取得部１１により取得された地図データに基づいて、誘導経路設定部１２により設定された誘導経路上で、レーンネットワークデータが存在して区画線データが存在しない区画線不存在区間において、当該区画線不存在区間の進入側の区画線の末端ノードおよび退出側の区画線の末端ノードを特定する。

区画線不存在区間に接続される進入側の道路および退出側の道路に複数の車線がある場合において、本実施形態のように、車線単位で誘導経路を設定することにより、進入する車線および退出する車線がレーンネットワークデータにより特定されている場合、末端ノード特定部１３は、当該区画線不存在区間の進入側において特定されている車線の区画線の末端ノードと、退出側において特定されている車線の区画線の末端ノードとを特定する。

図２は、末端ノード特定部１３により特定される末端ノードの一例を示す図である。図２に示すように、例えば、区画線不存在区間が交差点の場合、末端ノード特定部１３は、交差点に対する進入道路における誘導車線を規定する区画線の最後の末端ノード２１と、交差点からの退出道路における誘導車線を規定する区画線の最初の末端ノード２２とを特定する。

仮想区画線生成部１４は、レーンネットワークデータにより示されるレーンネットワークの軌跡に合わせて、当該レーンネットワークの両側に、進入側の区画線の末端ノード２１と退出側の区画線の末端ノード２２とを繋ぐ仮想区画線を生成する。

図３は、仮想区画線生成部１４による処理内容を説明するための図である。図３は、交差点内リンクの曲線形状を複数の構成点３１_-i（ｉ＝１～ｎ。ｎは区画線不存在区間内に存在する構成点の数）で格納した例を示す。連続する構成点３１_-i，３１_-i+1の間は直線で表されている。

図３に示すように、仮想区画線生成部１４は、区画線不存在区間内に存在するレーンネットワーク３１の各構成点３１_-iに対し、当該各構成点３１_-iの両側に、レーンネットワーク３１の軌跡方向に対して垂直な方向に仮想区画線の各構成点３２_-iをそれぞれ設定し、仮想区画線の各構成点３２_-i間を直線により接続することによって、仮想区画線３２を生成する。このとき、区画線の幅が進入側と退出側で同一の場合、レーンネットワーク３１の各構成点３１_-iの両側に設定する仮想区画線３２の各構成点３２_-iは、両側ともレーンネットワーク３１の各構成点３１_-iから同距離の位置に設定する。一方、区画線の幅が進入側と退出側で同一でない場合、進入側の幅と退出側の幅との比率および交差点内の各構成点３１_-iの位置から、按分となる距離を算出して仮想区画線３２の各構成点３２_-iの位置を設定する。

なお、交差点内リンクの曲線形状が曲線（例えば、Ｂスプライン曲線）で表された地図データもある。この場合、レーンネットワーク３２の両側における仮想区画線３２も曲線（例えば、Ｂスプライン曲線）によって生成することが可能である。

例えば、区画線の幅が進入側と退出側で同じであれば、仮想区画線生成部１４は、レーンネットワーク３１を表している曲線を平行移動させて、進入側の区画線の末端ノード２１との間、および、退出側の区画線の末端ノード２２との間の過不足分を補間することによって、仮想区画線３２を生成することが可能である。一方、区画線の幅が進入側と退出側で同一でない場合、仮想区画線生成部１４は、例えば、進入側の末端ノード２１と退出側の末端ノード２２との間に複数の構成点を設定し、各構成点間を直線で接続することによって、仮想区画線３２を生成するようにしてもよい。あるいは、進入側の末端ノード２１と退出側の末端ノード２２とを繋ぐ仮想区画線３２を、あらかじめ定めた曲率の曲線または所定の関数から成る曲線により生成するようにしてもよい。あらかじめ定めた曲率とは、例えば、どの交差点においても一律で固定の値としてもよいし、交差点の大きさおよび右左折の区別に応じてあらかじめ定めた値としてもよい。

また、区画線不存在区間内に存在するレーンネットワークデータの形状が所定の関数により表されている場合、仮想区画線３２をレーンネットワークデータと同じ関数に基づいて生成するようにしてもよい。

領域設定部１５は、仮想区画線生成部１４により生成された仮想区画線３２で挟まれる領域を車両の走行可能領域として設定する。なお、以上では説明の便宜上、１つの交差点に対する走行可能領域の設定例を示したが、現在地から目的地までの誘導経路上に区画線不存在区間が複数存在する場合は、それぞれの区画線不存在区間に対して走行可能領域を設定する。

ここで、走行可能領域を設定するタイミングとしては、種々の実施形態を適用することが可能である。例えば、誘導経路設定部１２により誘導経路を設定したときに、誘導経路上にある複数の区画線不存在区間の全てについて走行可能領域を設定するようにすることが可能である。あるいは、車両が区画線不存在区間の所定距離手前の地点に到達する毎に、直近の区画線不存在区間について走行可能領域を設定するようにしてもよい。

走行制御装置２００は、誘導経路設定部１２により設定された誘導経路におけるレーンネットワークデータと、区画線データが存在する道路区間において当該区画線データにより特定される走行可能領域および領域設定部１５により区画線不存在区間に対して設定された走行可能領域のデータとに基づいて、自動でステアリングを制御することにより、車両が誘導経路に沿って自動走行するように制御する。例えば、走行制御装置２００は、レーンネットワークデータの軌跡に沿って走行するようにステアリングを制御するとともに、車両が走行可能領域から逸脱したときまたは逸脱する恐れがあるときに、走行可能領域内で走行するようにステアリングを制御する。

図４は、上記のように構成した本実施形態による走行可能領域設定装置１００の動作例を示すフローチャートである。図４に示すフローチャートは、誘導経路設定部１２により誘導経路が設定され、走行制御装置２００を用いた自動運転が指示されたときに開始する。

まず、末端ノード特定部１３は、誘導経路にある１つの区画線不存在区間を特定する（ステップＳ１）。例えば、末端ノード特定部１３は、現在位置から最も近い位置にある区画線不存在区間を特定する。そして、末端ノード特定部１３は、特定した区画線不存在区間について、地図データ取得部１１により取得された地図データに基づいて、当該区画線不存在区間の進入側の区画線の末端ノード２１および退出側の区画線の末端ノード２２を特定する（ステップＳ２）。

次に、仮想区画線生成部１４は、末端ノード特定部１３により特定された進入側の区画線の末端ノード２１と、退出側の区画線の末端ノード２２とを繋ぐ仮想区画線３２を生成する（ステップＳ３）。次いで、領域設定部１５は、仮想区画線生成部１４により生成された仮想区画線で挟まれる領域を車両の走行可能領域として設定する（ステップＳ４）。

その後、誘導経路にある複数の区画線不存在区間を全て特定し終えたか否かを判定する（ステップＳ５）。ここで、まだ特定していない区画線不存在区間が残っている場合、処理はステップＳ１に戻る。この場合、末端ノード特定部１３は、目的地側に１つ近づいた次の区画線不存在区間を特定する。一方、誘導経路にある複数の区画線不存在区間を全て特定し終えた場合は、図４に示すフローチャートの処理を終了する。

以上詳しく説明したように、本実施形態では、自動運転のために設定された誘導経路上の区画線不存在区間において、当該区画線不存在区間の進入側の区画線の末端ノード２１と退出側の区画線の末端ノード２２とを繋ぐ仮想区画線３２を生成し、当該生成した仮想区画線３２で挟まれる領域を車両の走行可能領域として設定するようにしている。

このように構成した本実施形態によれば、区画線が存在しない区画線不存在区間であっても、当該区画線不存在区間に対して仮想区画線３２が生成され、その仮想区画線３２で挟まれる領域が走行可能領域として設定される。これにより、走行制御装置２００は、レーンネットワークに加えて走行可能領域に基づく走行制御を行うことができるようになる。

なお、上記実施形態では、走行制御装置２００がレーンネットワークと区画線または仮想区画線による走行可能領域との両方を用いてステアリングの制御を行う例について説明したが、走行制御装置２００が走行可能領域のみを用いてステアリングの制御を行う場合にも、本実施形態の走行可能領域設定装置１００を適用することが可能である。この場合、地図データは、必ずしもレーンネットワークデータを含むものでなくてもよく、区画線データのみを含むものであってもよい。

なお、レーンネットワークデータが存在しない場合、仮想区画線生成部１４は、レーンネットワークの軌跡に沿って仮想区画線３２を設定する処理を行うことができない。この場合、仮想区画線生成部１４は、例えば、進入側の区画線の末端ノード２１と退出側の区画線の末端ノード２２とを繋ぐ仮想区画線３２を、あらかじめ定めた曲率の曲線または所定の関数から成る曲線により生成する。あらかじめ定めた曲率とは、例えば、どの交差点においても一律で固定の値としてもよいし、交差点の大きさおよび右左折の区別に応じてあらかじめ定めた値としてもよい。

また、上記実施形態では、誘導路設定部１２が車線単位で誘導経路を設定する場合の例について説明したが、道路単位で誘導経路を設定する場合にも走行可能領域設定装置１００を適用することが可能である。ただし、この場合は、車両がどの車線を走行するかがそのときの道路状況や運転状況等に応じて変わる可能性があるため、車両が区画線不存在区間の所定距離手前の地点に到達する毎に、直近の区画線不存在区間について走行可能領域を設定するようにする。

ここで、末端ノード特定部１３は、図５に示すように、区画線不存在区間の進入側の走行車線を規定する区画線の末端ノード５１と、退出側の道路の最も外側の区画線の末端ノード５２とを特定する。例えば、退出側の道路に複数の車線がある場合は、退出側の道路に関する２つの末端ノードとして、一番左の車線における左側の区画線の末端ノード５２Ｌと、一番右の車線における右側の区画線の末端ノード５２Ｒとを特定する。

上記のように、退出側の道路に複数の車線がある場合、仮想区画線生成部１４は、区画線不存在区間の進入側から退出側に向かって徐々に幅が広がっていくような仮想区画線５３を生成することになる。このとき、仮想区画線生成部１４は、進入側の区画線の末端ノード５１と退出側の区画線の末端ノード５２とを繋ぐ仮想区画線５３を、あらかじめ定めた曲率の曲線または所定の関数から成る曲線により生成する。あるいは、進入側の末端ノード５１と退出側の末端ノード５２との間に複数の構成点を設定し、各構成点間を直線で接続することによって、仮想区画線５３を生成するようにしてもよい。

その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１１ 地図データ取得部
１２ 誘導経路設定部
１３ 末端ノード特定部
１４ 仮想区画線生成部
１５ 領域設定部
１００ 走行可能領域設定装置

Claims (4)

1. 車線の区画線が存在する位置を示す区画線データと、区画線が存在しない道路区間においても存在し、区画線が存在しない道路区間に関しては、当該区間の進入側の車線と当該区間の退出側の車線との接続性を直線または曲線の形状を表す複数の構成点と各構成点間を繋ぐリンクとにより定義するレーンネットワークデータとを含む地図データを、上記地図データを記憶する地図データ記憶部から取得する地図データ取得部と、
   上記地図データ取得部により取得された上記地図データに基づいて、上記レーンネットワークデータが存在して上記区画線データが存在しない道路区間である区画線不存在区間において、上記区画線不存在区間の進入側の車線の区画線の末端ノードおよび退出側の車線の区画線の末端ノードを特定する末端ノード特定部と、
   上記区画線不存在区間について、上記レーンネットワークデータにより当該区間の進入側の車線と当該区間の退出側の車線との接続性について定義された構成点およびリンクが示すレーンネットワークの軌跡に合わせて、当該レーンネットワークの軌跡の両側に、上記末端ノード特定部により特定された当該区間の進入側の車線の区画線の末端ノードと当該区画の退出側の車線の区画線の末端ノードとを繋ぐ仮想区画線を生成する仮想区画線生成部と、
   上記仮想区画線生成部により生成された仮想区画線で挟まれる領域を車両の走行可能領域として設定する領域設定部とを備える
   ことを特徴とする走行可能領域設定装置。
2. 上記仮想区画線生成部は、上記区画線不存在区間に存在する上記レーンネットワークデータの直線または曲線の形状を表す各構成点について、各構成点を基点として上記レーンネットワークの軌跡方向に対して垂直な方向に沿った両方の向きに上記仮想区画線の構成点をそれぞれ設定し、上記仮想区画線の構成点間を直線により接続することによって、上記仮想区画線を生成することを特徴とする請求項１に記載の走行可能領域設定装置。
3. 上記区画線不存在区間に接続される進入側の道路および退出側の道路の少なくとも一方に複数の車線がある場合において、進入する車線および退出する車線が上記レーンネットワークデータにより特定されている場合、上記末端ノード特定部は、上記道路区間の進入側において特定されている車線の区画線の末端ノードと、上記退出側において特定されている車線の区画線の末端ノードとを特定することを特徴とする請求項１または２に記載の走行可能領域設定装置。
4. 車両に搭載されたコンピュータにおいて、自動運転として走行可能な領域を設定するための方法であって、
   上記コンピュータの末端ノード特定部が、地図データ記憶部に記憶された、車線の区画線が存在する位置を示す区画線データと、区画線が存在しない道路区間においても存在し、区画線が存在しない道路区間に関しては、当該区間の進入側の車線と当該区間の退出側の車線との接続性を直線または曲線の形状を表す複数の構成点と各構成点間を繋ぐリンクとにより定義するレーンネットワークデータとを含む地図データに基づいて、上記レーンネットワークデータが存在して上記区画線データが存在しない道路区間である区画線不存在区間において、上記区画線不存在区間の進入側の車線の区画線の末端ノードおよび退出側の車線の区画線の末端ノードを特定する第１のステップと、
   上記コンピュータの仮想区画線生成部が、上記区画線不存在区間について、上記レーンネットワークデータにより当該区間の進入側の車線と当該区間の退出側の車線との接続性について定義された構成点およびリンクが示すレーンネットワークの軌跡に合わせて、当該レーンネットワークの軌跡の両側に、上記末端ノード特定部により特定された当該区間の上記進入側の車線の区画線の末端ノードと当該区間の上記退出側の車線の区画線の末端ノードとを繋ぐ仮想区画線を生成する第２のステップと、
   上記コンピュータの領域設定部が、上記仮想区画線で挟まれる領域を車両の走行可能領域として設定する第３のステップとを有する
   ことを特徴とする走行可能領域設定方法。
   

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