JP2019055673A - 移動体の制御システムおよび移動体の制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このように、産業機器の制御システムにおいて、所定の機能を他の機能で代替させることができるようにしたものを、システムの多重化又は冗長化と言う。
以下、本発明の実施の形態にかかる制御システム1を説明する。実施の形態では、制御システム1を、車両100などの移動体の制御に用いられる制御システムに適用した場合を例示して説明する。
図1は、実施の形態にかかる移動体の制御システム1(以下、単に制御システム1という)の機能を説明するブロック図である。
実施の形態では、この主機能による車両100の制御を通常制御、縮退機能による車両100の制御を非通常制御と言うこともある。
図2は、制御システム1を搭載した車両100の構成を説明する概略図である。
図3は、制御システム1の装置構成を説明するブロック図である。
次に、ECU3(制御装置)の内部構成の一例を説明する。
図4は、ECU3の内部構成の一例を説明するブロック図である。
図5は、プロセッサ31で動作するソフトウェアモジュールの構成を説明する図である。
次に、制御システム1全体の機能構成を説明する。
図6は、制御システム1全体の機能構成を説明する機能ブロック図である。
よって、安全制御部19で生成された安全運転制御情報L8は、運動制御部18に縮退機能を発揮させるための制御情報である。
次に、制御システム1による車両100の制御の一例を説明する。
図8は、制御システム1による車両100の制御の一例を説明する図である。
なお、自動運転制御部12が生成する情報が、自車の軌道801ではなく、駆動装置90の制御値である場合、この制御値を用いて駆動装置90の制御を行うことで、目標の運動制御を行うことができる。
次に、異常検出部16における異常検出方法を説明する。
実施の形態では、「異常」とは、制御システム1のハードウェアの故障やソフトウェアの不具合、想定外の入力等を原因として発生する通常時想定している状態と異なる状態を言う。
次に、切替部17における制御情報切替処理を説明する。
図9は、切替部17における制御情報切替処理のフローチャートである。
異常検出部16により異常の検出がされた場合、切替部17は、以下の制御信号切替処理を実行する。
以下、自動運転制御情報L4を、自動運転制御部12以外の制御情報保持部40が保持するようにした制御システム1Aを説明する。
図10は、変形例にかかる制御システム1A全体の機能構成を説明する機能ブロック図である。
このように構成すると、安全制御部19を配置したECU3で何らかの不具合が発生した場合、制御情報保持部40で保持していた安全運転制御情報L8を用いて、車両100の運動を安全に制御することができる。
次に、制御情報保持部40を有する制御システム1Aによる車両100の制御方法の一例を説明する。
図11は、制御システム1Aによる車両100の制御方法の一例を説明する図である。
よって、自動運転の制御出力を切り替える際に、自動運転制御情報による運動制御の結果が時系列で大きく変動する場合の出力を抑制し、運動制御等の観点から安全に、縮退系等の異なる制御出力へ切り替えることができる。
(1)車両100(移動体)の運動を通常制御するための自動運転制御情報L4(第1制御情報)を生成する自動運転制御部12(第1の制御部)と、車両100の運動を非通常制御するための安全運転制御情報L8(第2制御情報)を生成する安全制御部19(第2の制御部)と、自動運転制御情報L4と安全運転制御情報L8の何れか一方を出力する切替部17とを有し、切替部17は、自動運転制御情報L4と安全運転制御情報L8との差分dが所定の閾値dth以下である場合(d≦dth)、安全運転制御情報L8を出力する構成とした。
前述した実施の形態では、制御システム1(1A)は、運動制御部18への制御出力を自動運転制御部12又は安全制御部19で生成する場合を例示して説明したが、制御出力の生成はこれに限定されるものではない。例えば、何れかの制御部の車両100を主機能で運動させる本来の制御プログラムを、縮退機能で運動させる代替プログラムに置き替えても(再配置しても)よい。
図13は、再構成管理部41の機能構成を説明するブロック図である。
図14は、再構成実行部42の機能構成を説明するブロック図である。
第2の実施の形態では、再構成された代替プログラムに基づく、縮退機能での車両100の運動制御が、非通常制御に相当する。
次に、車両制御状態について説明する。
車両制御状態とは、車両100の制御システム1Bの制御の状態を示す。例えば、自動運転状態のON/OFF(OFFでは運転者が操作し、システムがアシストを行う、もしくはシステムは制御を行わない)、一般道または高速道を走行、自動駐車中のON/OFF、走行速度(低速、中速、高速)、運転者の状態(運転操作可能または困難)、天候など自動運転が困難な状況(強雨、霧、逆光、地図に無い道等)、などを表す。
次に、前述した第2の実施の形態における制御システム1Bにおける、再構成処理のシーケンスを説明する。
図15は、前述した第2の実施の形態における制御システム1Bにおける、再構成処理のシーケンスを説明する図である。
また、ECU3B(例えば、図1に示すCPU3Bに相当)は、再構成管理部41で再構成された代替プログラムを実行する再構成実行部42を有し、代替制御を実施するECU3B、ECU3Cが通常時にECU3Aから制御を受けている場合を例示して説明する。
次に、第2の実施の形態の切替部17の制御情報切替処理を説明する。
図16は、第2の実施の形態の切替部17の制御情報切替処理のフローチャートである。
(5)車両100の運動を制御するための代替プログラムを有する再構成管理部41と、再構成実行部42(再構成管理部41と再構成実行部42とを合わせて、本発明の再構成部を構成する)とを有し、安全制御部19は、主機能を発揮する制御プログラムに代えて、再構成実行部42が有する代替プログラムに基づいて、車両100を制御する構成とした。
なお、前述した制御システムにおいて、車両100が緊急状態か否かを判定し、その判定結果に基づいて、切替部17による制御情報切替処理を実行してもよい。
図17は、第3の実施の形態にかかる制御システム1C全体の機能構成を説明するブロック図である。
図18は、第3の実施の形態の制御システム1Cによる車両制御の一例を説明する図である。
次に、相対情報に基づく緊急制御の一例を説明する。
制御システム1Cの緊急制御部43は、検知装置80から取得する自車(車両100)の状態に基づいて駆動制御情報を作成する。
また、前後方向のみでなく、左右方向についても、相対位置から認識し、他車両が存在していない方向に操舵を行い、例えば、前後方向への衝突を回避する制御を行う。そのための目標ヨーレートについても上記駆動制御情報を含み、緊急制御部43が切替部17に対して出力を行う。
次に、第3の実施の形態の切替部17の制御情報切替処理を説明する。
図19は、第3の実施の形態の切替部17の制御情報切替処理のフローチャートである。
(7)車両100の緊急制御を行う緊急制御部43を有し、切替部17は、緊急制御部43で生成された緊急制御情報L12を取得した場合、自動運転制御部12で生成された自動運転制御情報L4、安全制御部19で生成された安全運転制御情報L8、又は制御情報保持部40で保持された保持制御情報L11に代えて、緊急制御情報L12を優先的に出力する構成とした。
次に、前述した実施の形態の自動運転制御情報に基づく制御、または相対情報に基づく制御から、ユーザによる制御について切り替える(オーバーライドする)場合の一例を説明する。
次に、第4の実施の形態の切替部17のユーザ制御切り替え判定処理を説明する。
図20は、第4の実施の形態の切替部17のユーザ制御切り替え判定処理のフローチャートである。
実施の形態では、制御システムによる制御出力が第1制御の出力に相当し、ユーザ操作による制御出力が第2制御の出力に相当する。
(8)安全運転制御情報L8は、ユーザ操作による操作制御情報である構成とした。
特に、有人の移動体(例えば、建設機械、エスカレータ、エレベータ、鉄道、船舶、航空機)の場合には、制御の切り替え時の衝撃が大きくなる場合には、制御の切り替えを行わず、規定値以下となる場合にのみ、制御の切り替えをおこなうようにしたので、運転者や乗員の制御切り替え時の違和感を小さくすることができ、安心、安全に運転することができる。
11:統合認識部
12:自動運転制御部
13:ユーザ入力部
14:出力管理部
15:通知管理部
16:異常検出部
17:切替部
18:運動制御部
19:安全制御部
2:AD1−ECU
3:VMC−ECU
31:CPU
32:CPU
33:メモリ
4:GW
40:制御情報保持部
41:再構成管理部
42:再構成実行部
43:緊急制御部
5:通信装置
6:他の車両制御システム
7:外部出力装置
8:入力装置
9:報知装置
80:検知装置
81、85:コーナライダ
82:コーナレーダ
83:フロントカメラ
84:ソナー
86:フロントレーダ
87:360°カメラ
90:駆動装置
91:ブレーキ
92:ステアリング
93:ECU
94:EMC
95:ATCU
971:ボディ
972:HMI
973:接続装置
974:情報提供装置
Claims (11)
- 移動体の運動を通常制御するための第1制御情報を生成する第1の制御部と、
前記移動体の運動を非通常制御するための第2制御情報を生成する第2の制御部と、
前記第1制御情報と前記第2制御情報の何れか一方を出力する切替部とを有し、
前記切替部は、
前記第1制御情報と前記第2制御情報との差分が所定の閾値以下である場合、前記第2制御情報を出力する移動体の制御システム。 - 前記第1制御情報と前記第2制御情報は、経時的な時刻情報を含み、
前記切替部は、同じ時刻情報における前記第1制御情報と前記第2制御情報との差分が所定の閾値以下である場合、前記第2制御情報を出力する請求項1に記載の移動体の制御システム。 - 前記移動体の運動を制御するための代替プログラムを有する再構成部を有し、
前記第1の制御部と前記第2の制御部とのうち、少なくとも何れか一方は、前記第1の制御部と前記第2の制御部を制御する主機能プログラムに代えて、前記再構成部が有する前記代替プログラムを用いて前記移動体を制御する請求項2に記載の移動体の制御システム。 - 前記第1の制御部で生成された前記第1制御情報と前記第2の制御部で生成された第2制御情報とのうち、少なくとも何れか一方の制御情報を保持する制御情報保持部を有し、
前記切替部は、
前記制御情報保持部で保持された制御情報と、前記代替プログラムに基づいて、前記第1の制御部と前記第2の制御部との少なくとも何れか一方で生成された制御情報との差分が所定の閾値以下である場合、前記代替プログラムに基づいて生成された制御情報を出力する請求項3に記載の移動体の制御システム。 - 前記切替部は、前記第1の制御部と前記第2の制御部とのうち、少なくとも何れか一方が、前記主機能プログラムに代えて、前記代替プログラムを用いて前記代替制御情報を生成する準備が完了していない場合、前記制御情報保持部で保持された制御情報を出力する請求項4に記載の移動体の制御システム。
- 前記移動体の緊急制御を行う緊急制御部を有し、
前記切替部は、前記緊急制御部で生成された緊急制御情報を取得した場合、前記第1の制御部で生成された第1制御情報、前記第2の制御部で生成された第2制御情報、または前記制御情報保持部で保持された制御情報に代えて、前記緊急制御情報を優先的に出力する請求項5に記載の移動体の制御システム。 - 前記切替部による差分との判断に用いる前記閾値は、前記差分の符号の逆転、または前記移動体の運動の限界値である請求項4に記載の移動体の制御システム。
- 前記切替部は、経時的に取得された前記差分の全てが前記所定の閾値以下でない場合、前記差分が最も小さくなる時刻情報以降では、前記第2制御情報を出力する請求項2に記載の移動体の制御システム。
- 前記移動体の運動を制御するための第3制御情報を生成する第3の制御部を有し、
前記切替部は、
前記第1制御情報と前記第2制御情報との差分と、前記第1制御情報と前記第3制御情報との差分とを比較し、
前記第1制御情報との差分がより小さくなる方の前記第2制御情報または前記第3制御情報を出力する請求項8に記載の移動体の制御システム。 - 前記第2制御情報は、ユーザ操作による操作制御情報である請求項1に記載の移動体の制御システム。
- 移動体の運動を通常制御するための第1制御情報と、前記移動体の運動を非通常制御するための第2制御情報とを取得する制御情報取得ステップと、
同時刻における前記第1制御情報と前記第2制御情報との差分を算出する差分算出ステップと、
前記第1制御情報と前記第2制御情報との差分が所定の閾値以下である場合、前記第2制御情報を出力する制御情報出力ステップとを有する移動体の制御方法。
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