JP2023536349A - 車両のための回避軌道を決定するための方法 - Google Patents

Abstract

車両のための回避軌道決定するための方法１つ又は複数の物体（８、９）を回避するような車両（１）のための回避軌道を決定するための方法であって、ａ） 前記車両（１）の予測された軌道（１０）において第１物体（８）を認識するステップ、ｂ） 前記第１物体（８）に関して左横方向の回避距離（６５）を決定するステップ、ｃ） 前記第１物体（８）に関して右横方向の回避距離（６６）を決定するステップ、ｄ） 前記左横方向の回避距離（６５）及び前記右横方向の回避距離（６６）のうちのより小さい方を、第１理想横方向回避距離として選択するステップ、及びｅ） 前記第１理想横方向回避距離に応じて、前記車両（１）が前記物体（８）を通過する第１理想回避軌道（９１）を決定するステップを含む方法。

Description

本発明は、１つ以上の物体を回避する車両のための回避軌道を決定するための方法、及びコンピュータプログラムに関する。

現在、歩行者、動物又は他の車両などの物体或いは車道における他の物体との衝突をもたらしうる状況を防ぎ又は軽減するために、車両のドライバーを支援する衝突軽減ブレーキシステム（ＣＭＢＳ）及び自律型緊急ブレーキシステムがある。衝突は、不注意又は注意力散漫な運転者によって又は視界不良によって引き起こされうる。またこれらのシステムのいくつかは、進路において検知される物体から車両を遠ざけるように進ませて差し迫った衝突を回避する機能を持つ。利用可能なそのようなシステムは限られた数しかなく、車両を物体から遠ざけて進ませるこれらのシステムの機能は現在限られている。

ＵＳ２０１５／０１２０１３７Ａ１は、検知される物体を識別するスキャンポイントを提供することを含む、ターゲット物体の周囲の仮想ターゲット進路を計算するための方法に関する。

本発明の１つの目的は、車両の軌道上における１つ以上の物体を回避するための改良された方法を提供することである。

したがって、１つ以上の物体を回避するように車両のための回避軌道を決定するための方法が提供され、当該方法は、
ａ）車両の予測される軌道において第１物体を認識するステップと、
ｂ）第１物体に対して左の横方向の回避距離を決定するステップと、
ｃ）第１物体に対して右の横方向の回避距離を決定するステップと、
ｄ）左の横方向の回避距離及び右の横方向の回避距離のうちの小さい方を、第１理想横方向回避距離として選択するステップと、
ｅ）第１理想横方向回避距離に応じて、車両が物体を通過する第１理想回避軌道を決定するステップと、
を含む。

この方法は、車両が、最小量の追加移動で物体を通過することを可能にし、それによって回避操作中における車両安定性を維持することを可能にする回避軌道を決定するという利点を有する。

「左の横方向回避距離」は、平面図において車両の中心縦軸から第１物体の左外側エッジに向かう横方向距離（好ましくは、それに対して安全距離が加算される）である。「右の横方向回避距離」は、平面図において車両の中心縦軸から第１物体の右外側エッジに向かう横方向距離（好ましくは、それに対して安全距離が加算される）である。

第１理想回避軌道を決定した後、この軌道は、スクリーンなどの車両ＨＭＩ（ヒューマン－マシン－インターフェース）においてドライバーに対して表示され、及び／又は、車両の制御ユニットが前記軌道に沿って運転する際にドライバーを支援したりする（いわゆる運転支援機能）。運転支援機能の例は、アダプティブクルーズコントロール（ＡＣＣ）、レーンキープ支援（ＬＫＡ）、トラフィックジャム支援（ＴＪＡ）、ハイウェイ支援（ＨＷＡ）、トラフィックジャムパイロット（ＴＪＰ）、衝突軽減ブレーキシステム（ＣＭＢＳ）などの自動車技術者協会（ＳＡＥ）によって定められる自動化レベル１～５のいずれかとともに、車両の半自動化された運転又は完全自動化された運転を可能にするように構成されたより高度に自動化されたシステムを含む。

例えば車両の中央電子制御ユニットである制御ユニットは、ここで説明される方法ステップの一部又は全部を実施するように構成されうる。その制御ユニットは、ハードウェア及び／又はソフトウェアを用いて実装されうるものであり、マイクロプロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを含みうる。

ある実施形態によれば、その方法は、
第１理想回避軌道において第２物体が検知された場合、その後に第２理想横方向回避距離となるように決定される左の横方向回避距離及び右の横方向回避距離のうちの他の１つを優先して、理想横方向回避距離を拒否するステップと、
第２理想横方向回避距離に応じて、車両が物体を通過する第２理想回避軌道を決定するステップと
を更に含む。

この方法は、理想回避軌道において第２物体があるかどうかを確認することで、安全性を高めるのに役立つ。それにより、回避操舵システム中にこの第２物体との衝突を回避することができる。第２理想回避軌道を決定した後、この軌道が車両ＨＭＩにおいてドライバーに対して表示されたり、及び／又は、前記軌道に沿って運転する際にドライバーを車両の制御ユニットが支援したりする。

ある実施形態によれば、その方法は、
１つ又は複数の仮想ラインを決定すること、及び／又は
第１及び／又は第２理想横方向回避距離と１つ又は複数の仮想ラインとに応じて、第１及び／又は第２理想回避軌道を決定すること、
を更に含む。

このステップは、いかなる他の物体もない場合に、車両を誘導するのに役立つ。仮想ラインは、回避操作の間に車両が通過するコリドーを示す。１つ又は複数の仮想ラインは、例えば車両の幅を示す仮想幅を用いて決定されてもよい。

ある実施形態によれば、方法は、
車両と物体との間の測定される距離を、車両と物体との間の所定の距離である最小予測縦距離と比較し、車両の現在の速度、操舵能力及び減速能力に基づいて、所定の応答を開始すること、
を更に含む。

車両と物体との間の距離に応じて、ブレーキすること又は操舵することのようなある応答が必要か又は安全に行えるかを決定する必要がある。これは、物体への接近の際及び場合によっては追い越しの際に車両安全性及び安定性を高めるのに役立つ。

ある実施形態によれば、方法は、
車両と物体との間の測定される距離を最小予測縦距離と比較するステップを、最小予測縦距離が第１所定距離と等しくなるまで又は第１所定距離よりも小さくなるまで繰り返し、当該第１所定距離において車両は部分的なブレーキを開始すること、
を更に含む。

第１所定距離未満の距離で、横方向の車両安定性を維持しながら、車両の現在の速度で操舵によって回避操作を行うことは最早できなくなるため、このステップは車両安全性に寄与する。これは、制御することが難しい急に進行方向を変えること又は横滑りすることを回避するのに役立つ。

ある実施形態によれば、方法は、
車両と物体との間の測定される距離を最小予測縦距離と比較するステップを、最小予測縦距離が第２所定距離と等しくなるまで又は第２所定距離よりも小さくなるまで繰り返し、当該第２所定距離において車両はフルブレーキを開始すること、
を更に含む。

このステップは車両安全性に寄与し、なぜならば、第２所定距離未満の距離では、横方向の車両安定性を維持しながら車両の現在の速度で操舵によって回避操作を行うことができなくなるからである。したがって、この点で、部分的なブレーキはもはや十分ではない。車両安全性を維持するためには、全ブレーキが適用される必要がある。

ある実施形態によれば、方法は、
車両と物体との間の測定される距離を最小予測縦距離と比較するステップを、最小予測縦距離が第３所定距離と等しくなるまで又は第３所定距離よりも小さくなるまで繰り返し、当該第３所定距離は復帰限界点（a point of no return）の距離であり、当該復帰限界点は、操舵によってもはや物体を回避することができないポイントとして決定されること、
を更に含む。

車両が物体に更に接近している場合、すなわち車両が第３所定距離を通過する場合、車両と物体との間の残りの距離は、横方向回避操作を行うには短くなり過ぎる。この場合、回避操舵を行う際に横方向の安定性を維持することができない。横方向の安定性が失われると、その結果は、物体との衝突の可能性よりも重大となりうる。したがって、このステップは、車両安全性を維持するのに役立つ。

ある実施形態によれば、方法は、
ドライバーが第１理想回避軌道又は第２理想回避軌道の方向に操舵していることが検出される場合、第１理想回避軌道又は第２理想回避軌道に応じた支援された操舵を行うステップと、
ドライバーが第１理想回避軌道又は第２理想回避軌道の方向に操舵していないことが検出される場合、車両が第１所定距離に到達しているが第３所定距離に到達していない場合には、第１理想回避軌道又は第２理想回避軌道に応じた自動操舵を行うステップと、
緊急ブレーキルーチンを非アクティブにするステップと、
を更に含む。

方法のこの部分は、回避操作を行うのに役立つ。それにより、回避操舵システムによる支援を伴うドライバー制御下でも或いは車両のコンピュータによる自動制御下でも、物体を回避しながら車両安定性を維持することが可能である。両ケースにおいて、回避操作時の車両安定性を確保することが難しいため、急ブレーキが適用される場合に、急ブレーキを非アクティブにすることで車両安定性が確保される。これらのステップは、回避操作中の車両安定性を維持するのに役立つ。

ある実施形態によれば、方法は、
第１物体又は第２物体が環境センサーによって認識され、環境センサーは、好ましくは、カメラ、ＲＡＤＡＲセンサー、ＬＩＤＡＲセンサー、レーザースキャナー、赤外線センサー、立体カメラ及び超音波センサーのうちの少なくとも１つを含むこと、
を更に含む。

ある変形例において、コンピュータプログラム製品は、プログラムがコンピュータによって実行される場合に上述の方法をコンピュータに実行させる命令を含む。

発明の更なる可能な実施又は代替的なソリューションは、実施態様に関して上述又は後述される特徴の組み合わせ、ここでは明示的には述べられていない組み合わせ、も包含する。また、当業者は、発明の最も基本的な形態に、個別の又は孤立した態様及び特徴を追加してもよい。

本発明の更なる実施形態、特徴及び利点は、添付の図面と併せて考慮される以降の説明及び従属請求項から明らかになり、当該添付の図面において：
図１は、物体を検知するするカメラが搭載される車両を、側面図において、示す。 図２は、車両が他の車両に接近していることを、上面図において、示す。 図３は、更なる車両が１つの回避軌道をブロックする状況で車両が他車両に接近していることを、上面図において、示す。

図中、特に断りのない限り、同様の参照数字は、同様の又は機能的に同等の要素を示す。

図１は、物体８に接近する車両１の模式的な側面図である。車両にはカメラ３が搭載されている。カメラ３は、それが車両１の予測軌道における物体８を検知できるように、矢印Ｒの方向に方向付けられる。

図２は、この例では他の車両である、物体８（ここではまた「第１物体」）に接近している車両１を示す上面図である。車両１は、例えば環境センサー、車両オドメトリ及びＧＰＳナビゲーションシステムからのデータに基づいて、制御ユニット４によって算出されるような予測された車両経路である計画軌道１０を有する。カメラ３からの情報に基づいて、制御ユニット４（例えば車両の中央電子制御装置－「ＥＣＵ」）は、予測軌道１０における物体８の左エッジ及び右エッジを検出し、これらのエッジの各々に、予測軌道１０と平行に走る仮想ライン２１、２２を割り当てる。これらの仮想ライン２１、２２に基づいて、制御ユニット４は、車両１の左サイド及び右サイド各々に関するオーバーラップを決定する。左側のオーバーラップは参照数字６１によって示され、右側のオーバーラップは参照数字６２によって示される。

カメラ３は、車両１の周囲の物体を検出するために使用される環境センサーの例に過ぎないことに留意されるべきである。使用可能な他の環境センサーは、ＲＡＤＡＲセンサー、ＬＩＤＡＲセンサー、レーザースキャナー、赤外線センサー、立体カメラ及び超音波センサーである。更に、これらのセンサーのうちの複数種類が使用されていることも可能である。複数種類のセンサーが使用されている場合、第１物体８のような物体又は車両１の環境における他の物体を検知するために、様々なセンサーの信号が、制御ユニット４によって組み合わされて評価される。センサーが車両の経路におけるエリアをスキャンすることができるように、センサーの取り付け位置は、センサーの種類に応じて、例えばフロントガラスの最上部付近や車両の他の位置であるように決められる。

好ましくは、車両１は、その外側エッジが仮想ライン２１及び２２にあるだけではなく、物体８の左側について参照数字４１で示される安全距離を持って及び物体８の右側について参照数字４２で示される安全距離を持って、物体８を通過する。左オーバーラップ６１及び左安全距離４１が加算されて、左横方向回避距離６５を得る。右オーバーラップ６２及び右安全距離４２が加算されて、右横方向回避距離６６を得る。

安全距離４１、４２を考慮して、制御ユニット４は、３１及び３２のラベル付けされた仮想ラインのペアを算出する。これらの仮想ラインを用いて、制御ユニット４は、理想的な可能性のある回避軌道９１及び９２を決定し、当該理想的な可能性のある回避可能軌道９１及び９２上において車両１が物体８を左側又は右側で通過するかもしれない。可能性のある回避軌道９１及び９２間の選択は、通常、軌道９１及び９２のうち短い方を選択することによって行われる。図２において、これが軌道９１となり、したがって当該軌道９１は理想回避軌道９５として決定される。しかし、図３に示される物体９（ここではまた「第２物体」）がカメラ３によって検知される可能性がある。車両１が図２及び図３に示されるような軌道９１に沿って移動するであろう場合、図３においてＸで示されるように物体９との衝突が発生することになるであろう。そのため、制御ユニット４は、図２における理想回避軌道９５として選択されていたより短い回避軌道９１を破棄する。その代わりに、図３に示されるように、制御ユニット４は、軌道９２を理想回避軌道９５として選択することになる。

図２において、参照数字７１は車両１の前端を示し、物体８の後端は破線８１で示される。後端８１と前端７１との間の現在の距離は７５によって示される。物体８を安全に通過するために、車両１は、現在の距離７５（破線８２まで）を通過／カバーする必要があるが、更に破線８２で示される縦安全距離が制御ユニット４によって考慮される必要がある。この縦安全距離は、車両１と物体８との間の相対速度によって決められ、当該物体８は、車両１よりも遅い速度で移動する他の車両であってもよい。上述から、軌道９１上でカメラ３により更なる物体９が検知されない場合には、図２に示すように、この軌道９１が理想回避軌道９５として維持されることになることは、明らかなはずである。

理想回避軌道９５を決定した後、制御ユニット４は、車両が操舵によって物体８を回避するのに必要な予測最小
縦距離を決定する。この最小縦距離は、車両１及び物体８の現在の速度を用いるとともに、所定の横方向加速度を用いて算出されるものである。そのような横方向加速度は、操舵操作を行う間に生じることになる。この目的のために、制御ユニット４によって算出される更なる距離もある。物体８と車両１との間のこれらの距離のうちの１つが、ライン７２で示される。物体８からこの距離で、車両１は、ホストによって部分的なブレーキを行わせる。数字７３で示される物体８からのより近い距離において、ホストは車両１に全ブレーキを開始させる。図２及び図３に示されるような物体８に最も近い距離は７４とラベル付けされ、いわゆる復帰限界点の距離を示す。もし車両１がライン７４に到達する場合、もはや横方向の操舵によって衝突を回避することは可能ではないであろう。

理想横方向回避距離を決定した後（ただし、場合によっては、理想回避軌道９５を決定する前）、制御ユニット４は、図２に示すように、車線マーカー、ラウンド境界、車両、障壁、舗道のような他のいかなる検出される物体がない場合に、（車両１の仮想外側エッジに対応しうる）仮想ライン２３を決定する。仮想ライン２３は、仮想ライン３１から測定される仮想幅４３を用いて決定される。仮想幅４３は、例えば、車両１の幅及び必要に応じた他のパラメータを示すものである。仮想幅４３は、所定値として制御ユニット４のメモリに記憶される。それは、理想回避軌道に沿った車両１の現在速度及び予測速度を考慮することによって、算出されうる。仮想ライン２３は、理想回避軌道９５と平行でないように、図２に示され、なぜならばそれは車両１の現在速度にも依存するからである。車両１が破線８１に到着したとき、車速は最も低くなるであろう。これに対応して、仮想幅４３は小さくされることができ、なぜならば低速で車両の横方向の安定性を維持することがより容易であるからである。軌道の他のポイントにおいて、仮想幅４３がより大きいことが必要であり、なぜならば車両がより高速で走行することになり、その結果、横方向の安定性を保つことがより難しくなるためである。あるいは、それは、車両、車線マーカー、他の境界、障壁、又は舗道のような他の検知される物体に基づいて、算出されることができる。

そして、制御ユニット４は、仮想ライン２３、３１に基づいて、理想回避軌道９５を算出し又は適応させる。更なるステップにおいて、制御ユニット４は、算出される又は適応される理想回避軌道９１、９２、９５に基づいて、回避的な横方向の操舵操作を行うのに必要な操舵を算出し、内側において図２において仮想ライン３１により境界付けられ且つ外側において仮想ライン２３によって境界付けられるコリドー内で、車両１を制御することによって、横方向の車両安定性を保証する。

ドライバーは、既に車両１において、理想回避軌道９５と同じ方向に操舵しているかもしれない。この場合、制御ユニット４は、車両１が仮想ライン３１及び仮想ライン２３によって囲まれるコリドー内に留まることを保証するように、運転支援機能を用いてドライバーを支援することになる。別の可能性は、制御ユニット４が、ドライバーが操舵を行わない場合に、もはや支援機能のみを実行するのではなく、復帰限界点７４に到達する前に、理想回避軌道９５に沿って車両１を完全に自動的に操舵することを開始することである。理想回避軌道９５に沿った支援された操舵又は完全に自動的な操舵のいずれの場合も、緊急ブレーキは無効となる。

好ましい実施形態に基づいて本発明が説明されたが、全ての実施形態において変更が可能であることは、当業者にとって明らかである。

参照符号
１ 車両
３ カメラ
４ 制御ユニット
８ 第１物体
９ 第２物体
１０ 予測される軌道
２１－２３ 仮想ライン
３１ 左横方向回避ライン
３２ 右横方向回避ライン
４１ 左安全距離
４２ 右安全距離
４３ 仮想幅
６１ 左オーバーラップ
６２ 右オーバーラップ
６５ 左横方向回避距離
６６ 右横方向回避距離
７１ 車両前端の位置
７２ 部分的なブレーキ開始位置
７３ 全ブレーキの開始位置
７４ 復帰限界点
７５ 測定される距離
８１ 物体後端の位置
８２ 第１物体からの安全距離位置
９１ 第１理想回避軌道
９２ 第２理想回避軌道
９５ 理想回避軌道
Ｓ１－Ｓ１８ ステップ

Claims (10)

1. １つ又は複数の物体（８、９）を回避するような車両（１）のための回避軌道を決定するための方法であって、
   ａ） 前記車両（１）の予測された軌道（１０）において第１物体（８）を認識するステップ、
   ｂ） 前記第１物体（８）に関して左横方向の回避距離（６５）を決定するステップ、
   ｃ） 前記第１物体（８）に関して右横方向の回避距離（６６）を決定するステップ、
   ｄ） 前記左横方向の回避距離（６５）及び前記右横方向の回避距離（６６）のうちのより小さい方を、第１理想横方向回避距離として選択するステップ、及び
   ｅ） 前記第１理想横方向回避距離に応じて、前記車両（１）が前記物体（８）を通過する第１理想回避軌道（９１）を決定するステップ
   を含む方法。
2. 前記第１理想回避軌道（９１）において第２物体（９）が検知されたら、前記左横方向回避距離（６５）及び前記右横方向回避距離（６６）のうち、その後に第２理想横方向回避距離であると決定される他の１つを優先して、前記理想横方向回避距離を拒否すること、及び
   前記第２理想横方向回避距離に応じて、前記車両（１）が前記物体（８）を通過する第２理想回避軌道を決定すること
   を更に含む請求項１に記載の方法。
3. １又は複数の仮想ライン（２３、３１、３２）を決定すること、及び／又は
   前記第１理想横方向回避距離及び／又は前記第２理想横方向回避距離と、前記１又は複数の仮想ライン（２３、３１、３２）とに応じて、第１理想回避軌道及び／又は第２理想回避軌道（９２）を決定すること
   を更に含む請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記車両（１）と前記物体（８）との間の測定される距離（７５）を、前記車両（１）と前記物体（８）との間の所定の距離である最小予測縦距離と比較して、前記車両（１）の現在の速度、操舵能力及び減速能力に基づいて所定の応答を開始すること
   を更に含む請求項１～３のいずれかに記載の方法。
5. 前記車両（１）と前記物体（８）との間の前記測定される距離（７５）を、前記最小予測縦距離と比較するステップを、前記最小予測縦距離が、前記車両（１）が部分的なブレーキを開始することになる第１所定距離（７２）と等しい又は第１所定距離（７２）より小さくなるまで、繰り返すこと
   を更に含む請求項４に記載の方法。
6. 前記車両（１）と前記物体（８）との間の測定される距離（７５）を前記最小予測縦距離と比較するステップを、前記最小予測縦距離が、前記車両（１）が全ブレーキを開始することになる第２所定距離（７３）と等しい又は第２所定距離（７３）より小さくなるまで、繰り返すこと
   を更に含む請求項４又は５に記載の方法。
7. 前記車両（１）と前記物体（８）との間の前記測定される距離（７５）を、前記最小予測縦距離と比較するステップを、前記最小予測縦距離が、限界復帰点の距離である第３所定距離（７４）と等しくなるまで又は第３所定距離（７４）より小さくなるまで、繰り返すことを含み、前記限界復帰点は、前記物体（８）が操舵によってもはや避けられることができない点として決められる
   請求項４～６のいずれかに記載の方法。
8. 前記ドライバーが前記第１理想回避軌道又は前記第２理想回避軌道（９１、９２）の方向に操舵していることが検出される場合、前記第１理想回避軌道又は前記第２理想回避軌道（９１、９２）に基づいて、支援された操舵を行うこと、
   前記ドライバーが前記第１理想回避軌道又は前記第２理想回避軌道（９１、９２）の方向に操舵していないことが検出される場合、前記車両（１）が前記第１所定距離（７２）に到達したが前記第３所定距離（７４）に到達していない場合には、前記第１理想回避軌道又は前記第２理想回避軌道に基づいて自動的な操舵を行うこと、及び
   緊急ブレーキルーチンを非アクティブにすること
   を更に含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記第１物体（８）又は前記第２物体（９）は、環境センサーによって認識されており、前記環境センサーは、カメラ（３）、ＲＡＤＡＲセンサー、ＬＩＤＡＲセンサー、レーザースキャナー、赤外線センサー、立体カメラ及び超音波センサーのうちの少なくとも１つを含む
   請求項１～８のいずれかに記載の方法。
10. コンピュータプログラム製品であって、前記プログラムがコンピュータによって実行される場合、前記コンピュータに請求項１～９のうちの１つの方法を実行させる命令を含むコンピュータプログラム製品。

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