CN111324113B - 自动驾驶装置 - Google Patents

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Abstract

自动驾驶装置具备：导航装置，在车辆通过预料车辆会通过的分支点之前，检索从分支点分支的、除引导路径以外的一个以上的具有预定的长度的部分路径；及电子控制单元，在车辆在分支点处从引导路径离开而在一个以上的部分路径中的任一特定的部分路径上行驶时，在直到导航装置完成用于将车辆向目标地点引导的预备路径的检索为止的期间，基于特定的部分路径的信息来控制车辆的自动驾驶。

Description

自动驾驶装置
技术领域
本发明涉及自动驾驶装置。
背景技术
近年来，与汽车的自动驾驶相关的研究开发正在推进。自动驾驶的自动化等级被分类成无自动化(等级0)、驾驶支援(等级1)、部分驾驶自动化(等级2)、带条件自动驾驶(等级3)、高度自动驾驶(等级4)及完全自动驾驶(等级5)。自动化等级越高，则控制自动驾驶的电子控制单元与导航装置之间的合作越重要。作为这种导航装置，例如，如日本特开2003-232645所记载那样具备路线变更功能的导航装置是以往已知的。路线变更功能是指在车辆从到目标地点的引导路径离开而行驶时检索到目标地点的预备路径并进行引导的功能。
发明内容
但是，从路线变更功能起动到完成到目标地点的预备路径的检索为止，需要某种程度的检索时间。基于导航装置检索出的到目标地点的路径的信息来控制自动驾驶的电子控制单元在直到基于路线变更功能的预备路径的检索完成为止的期间，无法从导航装置接收到目标地点的预备路径的信息。因而，会因路线变更功能的起动而导致控制自动驾驶的电子控制单元与导航装置之间的合作暂时中断，电子控制单元会暂时沿着道路控制自动驾驶。
于是，本发明的课题在于解决这样的问题，提出一种能够抑制控制自动驾驶的电子控制单元与导航装置之间的合作的中断的自动驾驶装置。
为了解决上述的课题，本发明的自动驾驶装置具备：导航装置，在车辆通过预料车辆会通过的分支点之前，检索从分支点分支的、除引导路径以外的一个以上的具有预定的长度的部分路径；及电子控制单元，在车辆在分支点处从引导路径离开而在一个以上的部分路径中的任一特定的部分路径上行驶时，在直到导航装置完成用于将车辆向目标地点引导的预备路径的检索为止的期间，基于特定的部分路径的信息来控制车辆的自动驾驶。在此，预定的长度设定成在车辆驶完特定的部分路径之前导航装置完成预备路径的检索。由此，即使以车辆从引导路径脱离为契机而导航装置开始预备路径的检索，也能够抑制电子控制单元与导航装置之间的合作的中断。
涉及本发明的另一观点的自动驾驶装置具备：导航装置，在车辆通过预料车辆会通过的分支点之前，从路径检索服务器接收从分支点分支的、除引导路径以外的一个以上的具有预定的长度的部分路径的检索结果；及电子控制单元，在车辆在分支点处从引导路径离开而在一个以上的部分路径中的任一特定的部分路径上行驶时，在直到路径检索服务器完成用于将车辆向目标地点引导的预备路径的检索为止的期间，基于特定的部分路径的信息来控制车辆的自动驾驶。在此，预定的长度设定成在车辆驶完特定的部分路径之前路径检索服务器完成预备路径的检索。由此，即使以车辆从引导路径脱离为契机而路径检索服务器开始预备路径的检索，也能够抑制电子控制单元与导航装置之间的合作的中断。
根据本发明，能够抑制控制自动驾驶的电子控制单元与导航装置之间的合作的中断。
附图说明
本发明的典型实施例的特征、优点及技术上和工业上的意义将会在下面参照附图来描述，在这些附图中，同样的标号表示同样的要素，其中：
图1是涉及本发明的实施方式1的自动驾驶装置的构成图。
图2是示出涉及本发明的实施方式1的导航处理的概要的一例的说明图。
图3是示出涉及本发明的实施方式1的导航处理的一例的流程图。
图4是涉及本发明的实施方式2的自动驾驶装置的构成图。
图5是示出涉及本发明的实施方式2的导航处理的一例的流程图。
具体实施方式
以下，一边参照各图一边对本发明的各实施方式进行说明。在此，同一标号表示同一构成要素，重复的说明省略。图1是涉及本发明的实施方式1的自动驾驶装置10的构成图。自动驾驶装置10搭载于车辆90，构成为控制车辆90的行驶。车辆90例如是家用车或商用车。自动驾驶装置10能够将车辆90的驾驶控制模式在自动驾驶模式与手动驾驶模式之间切换。在此，自动驾驶模式意味着无需驾驶员主体性地进行驾驶操作而沿着从当前地点到目标地点的引导路径使车辆90自动地行驶的驾驶模式。手动驾驶模式意味着以驾驶员的驾驶操作为主体来使车辆90行驶的驾驶模式。
自动驾驶装置10具备电子控制单元(ECU)20、拍摄装置30、传感器类40、导航装置50、输出控制装置60、舵角控制装置70及制动控制装置80。
拍摄装置30是具备拍摄车辆90的周围的状况(例如，前方、侧方、后方等的状况)的图像传感器的相机。拍摄装置30响应来自电子控制单元20的指示而拍摄车辆90的周围的状况。由拍摄装置30得到的图像信息可以是静态图像也可以是动态图像。
传感器类40响应来自电子控制单元20的指示而检测在车辆90的驾驶控制中使用的各种信息。传感器类40可以具备检测车辆90的位置的位置检测装置(例如，全球定位***)。传感器类40也可以具备检测伴随于车辆90的行进方向的变化的角速度的陀螺仪传感器。传感器类40也可以具备检测车辆90的行驶速度或移动距离的行驶距离传感器。传感器类40也可以具备检测车辆90的操舵角的舵角传感器。传感器类40也可以包括检测在车辆90的周围行驶的他车的行驶状况或障碍物的有无的雷达。雷达例如通过将毫米波向车辆90的前方发送并接收从前车或障碍物反射的毫米波来检测前车或障碍物的位置及相对速度。
导航装置50具备运算装置51、存储装置55、图像处理电路56及显示装置57，基于从传感器类40输出的各种信息(例如，车辆90的位置、速度、行进方向等信息)来进行导航处理(例如，检索基点的设定、引导路径的检索、部分路径的检索、预备路径的检索、路径信息的生成及输出)。在此，检索基点的设定是指求出出发地点、目标地点及途经地点等成为引导路径检索的基点的位置的坐标(经度及纬度)。引导路径的检索是指从出发地点、目标地点及途经地点等路径检索的基点设定引导路径的检索范围，检索满足检索条件的引导路径。预备路径的检索是指检索取代到目标地点的引导路径的代替路径。预备路径与代替路径同义。部分路径的检索是指检索从引导路径上的分支点分支并到达目标地点的预备路径的一部分。预备路径的一部与部分路径同义。路径信息的生成及输出是指生成及输出用于引导路径的图像信号。
从某交叉点到其他交叉点为止的道路区间作为基于图论的图形(graph)的链路(link)来处理，交叉点作为图形的节点(node)来处理。在本说明书中，“路径”设为引导路径、预备路径及部分路径的统称，另外，“路径的信息(路径信息)”意味着构成路径的各链路的连接信息。
运算装置51具备CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)52、ROM(ReadOnly Memory：只读存储器)53及RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)54。在ROM53中保存有用于执行上述的导航处理的导航程序。导航程序从ROM53向RAM54读出，由CPU52解释及执行。
存储装置55是保存高精度地图信息的盘介质(例如，磁记录介质或光磁记录介质)。高精度地图信息例如承担涉及道路的连接关系的信息。高精度地图信息是精度比导航用的通常的地图信息高的地图信息。高精度地图信息例如包括表示车道的中央位置的信息、表示车道彼此的交界的信息等。另外，在高精度地图信息中也可以包括道路信息、交通管制信息、地址信息(地址·邮编)、设施信息或电话号码信息等。在道路信息中包括表示高速道路、收费道路、国道、都道府县道等道路的类别的信息、道路的车道数、各车道的宽度、道路的坡度、道路的位置(包括经度、纬度、高度的三维坐标)、车道的弯道的曲率、车道的汇合及分支点的位置或设置于道路的标识等信息。在交通管制信息中包括表示因施工、交通事故、拥堵等而封锁了车道的信息。
图像处理电路56具备缓冲存储器及图形控制器，将从存储装置55读出的地图信息展开于缓冲存储器，利用图形控制器生成用于引导路径的图像信号，并向显示装置57输出。显示装置57例如是液晶显示器。
在手动驾驶模式时，导航装置50将到目标地点的引导路径向车辆90的驾驶者引导。在自动驾驶模式时，导航装置50将到目标地点的引导路径的信息(构成引导路径的各链路的连接信息)向电子控制单元20提供。电子控制单元20基于从导航装置50提供的引导路径的信息来控制车辆90向目标地点的自动驾驶。
电子控制单元20是控制车辆20的自动驾驶的控制器。电子控制单元20具备运算装置21作为其硬件资源。运算装置21具备CPU22、ROM23及RAM24。在ROM23中保存有用于控制车辆20的自动驾驶的自动驾驶程序。自动驾驶程序从ROM23向RAM24读出，由CPU22解释及执行。电子控制单元20通过其硬件资源与自动驾驶程序的协同配合而作为自动驾驶控制部发挥功能。自动驾驶控制部的功能可以由单个电子控制单元实现，或者也可以由通过车载通信网络(例如，控制器局域网或以太网(注册商标)网络等)而相互连接的多个电子控制单元实现。自动驾驶控制部的功能也可以使用专用的硬件资源、固件来实现。专用的硬件资源例如是专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)等。
输出控制装置60是控制车辆90的动力源(例如，发动机或牵引马达)的输出的电子控制单元。输出控制装置60响应来自电子控制单元20的指示而控制车辆90的动力源的输出。
舵角控制装置70是控制车辆90的电动助力转向***的电子控制单元。电动助力转向***的辅助马达生成操舵转矩。舵角控制装置70响应来自电子控制单元20的指示而控制辅助马达，从而控制车辆90的操舵角。
制动控制装置80是控制车辆90的制动***的电子控制单元。制动***例如是液压制动***。制动控制装置80响应来自电子控制单元20的指示而调整液压制动***的液压，从而控制车辆90的制动力。
当车辆90的驾驶控制模式被设定为自动驾驶模式时，电子控制单元20基于表示拍摄装置30拍摄的车辆90的周围的状况的图像信息、传感器类40检测的各种信息(例如，车辆90的位置、速度、行进方向等信息)及从导航装置50提供的引导路径的信息，一边识别车辆90的周围的状况一边以使车辆90朝向目标地点行驶的方式向输出控制装置60、舵角控制装置70及制动控制装置80输出指示，控制车辆90的自动驾驶。
此外，电子控制单元20、拍摄装置30、传感器类40、导航装置50、输出控制装置60、舵角控制装置70及制动控制装置80通过车载通信网络而连接。
图2是示出涉及本发明的实施方式1的导航处理的概要的一例的说明图。在该图中，标号100表示车辆90的当前地点，标号120表示车辆90的目标地点，标号200表示从当前地点100到目标地点120的引导路径。标号110表示预料车辆90会通过的引导路径200上的分支点。分支点110例如是高速道路的汇合处(junction)或普通道路的交叉点。
导航装置50检索从分支点110分支的、除引导路径200以外的一个以上的部分路径300A、300B、300C。导航装置50例如可以以车辆90的当前地点100与分支点110之间的距离400变得比阈值距离短为契机来开始一个以上的部分路径300A、300B、300C的检索。阈值距离例如可以是与在从导航装置50开始部分路径300A、300B、300C的检索到该检索完成为止的期间车辆90移动的距离相同程度或其以上的距离，例如将车辆90的车速、部分路径300A、300B、300C的推定检索时间及交通信息(例如，拥堵信息)等纳入考虑而决定。由此，导航装置50能够在车辆90通过分支点110前完成一个以上的部分路径300A、300B、300C的检索。
导航装置50从存储装置55读出一个以上的部分路径300A、300B、300C各自的信息(分别构成部分路径300A、300B、300C的各链路的连接信息)，并将读出的这些信息向电子控制单元20提供。电子控制单元20将从导航装置50提供的一个以上的部分路径300A、300B、300C各自的信息暂时存储于RAM24。
在车辆90在分支点110处从引导路径200离开而在一个以上的部分路径300A、300B、300C中的任一特定的部分路径300B上行驶时，导航装置50检索用于将车辆90向目标地点120引导的预备路径800。部分路径300B是用于从分支点110向目标地点120引导车辆90的预备路径800的一部分。在直到导航装置50完成预备路径800的检索为止的期间，电子控制单元20从RAM24读出特定的部分路径300B的信息(构成预备路径300B的各链路的连接信息)，并基于读出的信息来控制车辆90的自动驾驶。由此，即使以车辆90从引导路径200脱离为契机而导航装置50开始了预备路径800的检索，也能够抑制电子控制单元20与导航装置50之间的合作的中断。
此外，部分路径300A、300B、300C各自的长度700预先设定成在车辆90驶完部分路径300A、300B、300C之前导航装置50完成预备路径800的检索。长度700例如将使分别构成部分路径300A、300B、300C的各链路的连接信息与高精度地图信息建立关联所需的时间、利用传感器类40检测的各种信息来确定车辆90正在哪个道路的哪个车道上行驶所需的时间、基于分别构成部分路径300A、300B、300C的各链路的连接信息和高精度地图信息来进行车道单位的路线规划所需的时间及交通信息(例如，拥堵信息)等纳入考虑而决定。
图3是示出涉及本发明的实施方式1的导航处理的一例的流程图。在此，例示通过自动驾驶模式而车辆90从当前地点100向目标地点120行驶的情况。
在步骤301中，导航装置50基于来自车辆90的乘员的指定而设定目标地点120。
在步骤302中，导航装置50检索从当前地点100到目标地点120的引导路径200。在由导航装置50检索出引导路径200的多个候补的情况下，也可以是车辆90的乘员选择多个候补中的一个。电子控制单元20基于从导航装置50提供的引导路径200的信息来控制车辆90向目标地点的自动驾驶。
在步骤303中，导航装置50判定在车辆90的行进方向上是否存在分支点110。在步骤303中，判定引导路径200上的多个分支点110中的预料在一定时间以内车辆90会通过的分支点110的有无。
在步骤304中，导航装置50检索从分支点110分支的、除引导路径200以外的一个以上的部分路径300A、300B、300C。导航装置50从存储装置55读出一个以上的部分路径300A、300B、300C各自的信息，并将读出的这些信息向电子控制单元20提供。步骤304的处理反复进行与预料车辆90会通过的分支点110的数量相当的次数。
在步骤305中，电子控制单元20将从导航装置50提供的一个以上的部分路径300A、300B、300C各自的信息暂时存储于RAM24。
在步骤306中，导航装置50判定车辆90是否在分支点110处脱离了引导路径200。
在步骤307中，导航装置50开始预备路径800的检索。电子控制单元20在直到导航装置50完成预备路径800的检索为止的期间，从RAM24读出部分路径300B的信息，基于读出的信息来控制车辆90的自动驾驶。
在步骤308中，导航装置50判定是否完成了预备路径800的检索。导航装置50当完成预备路径800的检索时，将预备路径800的信息向电子控制单元20提供。
在步骤309中，电子控制单元20基于从导航装置50提供的预备路径800的信息来控制车辆90向目标地点的自动驾驶。
在步骤310中，电子控制单元20基于从导航装置50提供的引导路径200的信息来控制车辆90向目标地点的自动驾驶。
在步骤311中，导航装置50判定车辆90是否抵达了目标地点120。
根据本发明的实施方式1，能够在车辆90通过预料车辆90会通过的分支点110之前，导航装置50预先检索从分支点110分支的、除引导路径200以外的一个以上的部分路径300A、300B、300C，并将该检索到的部分路径300A、300B、300C的信息暂时存储于电子控制单元20的RAM24。由此，即使以车辆90从引导路径200脱离为契机而导航装置50开始了预备路径800的检索，也能够抑制电子控制单元20与导航装置50之间的合作的中断。
图4是涉及本发明的实施方式2的自动驾驶装置10的构成图。在本发明的实施方式1中，导航装置50进行路径检索，相对于此，在本发明的实施方式2中，路径检索服务器500进行路径检索，两者在这一点上不同，在其余点上共同。以下，以两者的不同点为中心进行说明，省略关于共同点的说明。
导航装置50具备与路径检索服务器500之间通过网络600而进行无线通信的通信装置58。网络600例如是移动通信网。路径检索服务器500具备通信装置501、运算装置502及存储装置503，这些硬件资源与导航装置50的通信装置58、运算装置51及存储装置55分别是同样的。在存储装置503中保存有地图信息。
图5是示出涉及本发明的实施方式2的导航处理的一例的流程图。在此，例示通过自动驾驶模式而车辆90从当前地点100向目标地点120行驶的情况。另外，设为导航装置50将车辆90的位置信息以一定周期向路径检索服务器500通知。
在步骤501中，导航装置50当基于来自车辆90的乘员的指定而受理了目标地点120的指定时，对路径检索服务器500要求从当前地100向目标地点120的引导路径200的检索。
在步骤502中，路径检索服务器500检索从当前地点100到目标地点120的引导路径200。在由路径检索服务器500检索出引导路径200的多个候补的情况下，也可以是车辆90的乘员选择多个候补中的一个。路径检索服务器500将引导路径200的信息向导航装置50提供。导航装置50将引导路径200的信息向电子控制单元20提供。电子控制单元20基于从导航装置50提供的引导路径200的信息来控制车辆90向目标地点的自动驾驶。
在步骤503中，路径检索服务器500判定在车辆90的行进方向上是否存在分支点110。在步骤503中，判定引导路径200上的多个分支点110中的预料在一定时间以内车辆90会通过的分支点110的有无。
在步骤504中，路径检索服务器500检索从分支点110分支的、除引导路径200以外的一个以上的部分路径300A、300B、300C。路径检索服务器500例如可以以车辆90的当前地点100与分支点110之间的距离400变得比阈值距离短为契机而开始一个以上的部分路径300A、300B、300C的检索。阈值距离例如是与在从路径检索服务器500开始部分路径300A、300B、300C的检索到该检索完成为止的期间车辆90移动的距离相同程度或其以上的距离，例如将车辆90的车速、部分路径300A、300B、300C的推定检索时间及交通信息(例如，拥堵信息)等纳入考虑而决定。由此，路径检索服务器500能够在车辆90通过分支点110之前完成一个以上的部分路径300A、300B、300C的检索。路径检索服务器500从存储装置503读出检索出的一个以上的部分路径300A、300B、300C各自的信息，并将读出的这些信息向导航装置50提供。导航装置50将一个以上的部分路径300A、300B、300C各自的信息向电子控制单元20提供。步骤504的处理反复进行与预料车辆90会通过的分支点110的数量相当的次数。
在步骤505中，电子控制单元20将从导航装置50提供的一个以上的部分路径300A、300B、300C各自的信息暂时存储于RAM24。
在步骤506中，路径检索服务器500判定车辆90是否在分支点110处脱离了引导路径200。
在步骤507中，路径检索服务器500开始预备路径800的检索。电子控制单元20在直到路径检索服务器500完成预备路径800的检索为止的期间，从RAM24读出部分路径300B的信息，基于读出的信息来控制车辆90的自动驾驶。
在步骤508中，路径检索服务器500判定是否完成了预备路径800的检索。路径检索服务器500当完成预备路径800的检索时，将预备路径800的信息向导航装置50提供。
在步骤509中，电子控制单元20基于从导航装置50提供的预备路径800的信息来控制车辆90向目标地点的自动驾驶。
在步骤510中，电子控制单元20基于从导航装置50提供的引导路径200的信息来控制车辆90向目标地点的自动驾驶。
在步骤511中，路径检索服务器500判定车辆90是否抵达了目标地点120。
此外，部分路径300A、300B、300C各自的长度700例如将导航装置50与路径检索服务器500之间的通信所需的时间、使分别构成部分路径300A、300B、300C的各链路的连接信息与高精度地图信息建立关联所需的时间、利用传感器类40检测的各种信息来确定车辆90正在哪个道路的哪个车道上行驶所需的时间、基于分别构成部分路径300A、300B、300C的各链路的连接信息和高精度地图信息来进行车道单位的路线规划所需的时间及交通信息(例如，拥堵信息)等纳入考虑而决定。
根据本发明的实施方式2，能够在车辆90通过预料车辆90会通过的分支点110之前，路径检索服务器500预先检索从分支点110分支的、除引导路径200以外的一个以上的部分路径300A、300B、300C，并将该检索出的部分路径300A、300B、300C的信息暂时存储于电子控制单元20的RAM24。由此，即使以车辆90从引导路径200脱离为契机而路径检索服务器500开始了预备路径800的检索，也能够抑制电子控制单元20与导航装置50之间的合作的中断。
以上说明的实施方式用于使本发明易于理解，而不用于对本发明进行限定解释。本发明能够以不脱离其主旨的方式变更或改良，并且在本发明中也包含其等价物。

Claims (4)

1.一种自动驾驶装置，具备：
导航装置，在车辆通过预料所述车辆会通过的分支点之前，检索从所述分支点分支的、除引导路径以外的一个以上的具有预定的长度的部分路径；及
电子控制单元，在所述车辆在所述分支点处从所述引导路径离开而在所述一个以上的部分路径中的任一特定的部分路径上行驶时，在直到所述导航装置完成用于将所述车辆向目标地点引导的预备路径的检索为止的期间，基于所述特定的部分路径的信息来控制所述车辆的自动驾驶，
所述预定的长度被设定为以使得在所述车辆驶完所述特定的部分路径之前所述导航装置完成所述预备路径的检索相应的长度。
2.根据权利要求1所述的自动驾驶装置，
所述导航装置以所述车辆与所述分支点之间的距离变得比阈值距离短为契机来检索所述一个以上的部分路径。
3.一种自动驾驶装置，具备：
导航装置，在车辆通过预料所述车辆会通过的分支点之前，从路径检索服务器接收从所述分支点分支的、除引导路径以外的一个以上的具有预定的长度的部分路径的检索结果；及
电子控制单元，在所述车辆在所述分支点处从所述引导路径离开而在所述一个以上的部分路径中的任一特定的部分路径上行驶时，在直到所述路径检索服务器完成用于将所述车辆向目标地点引导的预备路径的检索为止的期间，基于所述特定的部分路径的信息来控制所述车辆的自动驾驶，
所述预定的长度被设定为以使得在所述车辆驶完所述特定的部分路径之前所述路径检索服务器完成所述预备路径的检索相应的长度。
4.根据权利要求3所述的自动驾驶装置，
所述路径检索服务器以所述车辆与所述分支点之间的距离变得比阈值距离短为契机来检索所述一个以上的部分路径。
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