JP2023547745A - 車両の障害物回避方法、装置、電子機器、記憶媒体 - Google Patents

Abstract

本開示は、自動運転技術の分野に関し、車両の障害物回避方法、装置、電子機器及び記憶媒体を提供する。本開示の方法は、自動運転装置または自動無人運転車両である無人運転装置に応用され、車両の走行経路上の障害物に対して衝突検出を行い、検出結果が衝突すると予測された場合、車両の走行経路を再計画するための第１フィードバック処理を実行する工程と、第１フィードバック処理の結果に基づいて衝突検出を行い、検出結果が衝突すると予測された場合、車両の走行速度を再計画するための第２フィードバック処理を実行する工程と、第２フィードバック処理の結果に基づいて衝突検出を行い、車両が障害物回避軌道に沿って走行するように車両の障害物回避軌道が計画されるまで上記の処理を繰り返して行う反復プロセスを実行する工程と、を含む。本開示は、障害物回避のための軌道の計画時間を短縮し、プランニングアルゴリズムの互換性及び動的環境に対する車両の反応性を向上させることができる。

Description

その他

本出願は、２０２１年６月８日に出願された中国特許出願番号２０２１１０６３８４１１．３に基づく優先権を主張し、当該中国特許出願に記載された全ての記載内容を援用する。

本開示は、自動運転技術の分野に関し、特に、車両の障害物回避方法、装置、電子機器、及び記憶媒体に関する。

自動運転のコア技術であるモーションプランニング技術は、通常、走行経路計画と速度計画が含まれる。また、自動運転車両の運転において障害物を回避することは、自動運転車両の基本的要求の１つである。モーションプランニングにおいて、通常、障害物を回避する際の車両の軌道を計画するための特別なプランニング方法がある。

従来の自動運転車両の障害物回避計画の方法は、通常、障害物の情報とモーションプランニングの同一の実行サイクルにおける経路計画のみに依存しているため、車両と障害物との衝突を予め予測することはない。このような反応式障害物回避方法は、動的障害物に対する回避効果が不十分である一方、同一の実行サイクルにおける経路計画に基づいて障害物回避処理を行う場合、回避軌道を計画するまで同一の実行サイクルでプランニングアルゴリズムを繰り返して呼び出さなければならない。そのため、回避軌道の計画時間が長くなり、動的環境に対する車両の反応性が低下する。

従来技術を鑑み、動的障害物の回避を実現し、車両の回避軌道の計画時間を短縮させ、車両の反応性を向上させることができる車両の障害物回避方法が求められている。

上記の課題を鑑み、従来技術における動的障害物に対する回避効果が不十分、回避軌道の計画時間が長く、動的環境に対する車両の反応性が低いという問題を解決するために、本開示の実施形態は、車両の障害物回避方法、装置、電子機器、及び記憶媒体を提供している。

本開示の実施形態の第１の態様は、車両の障害物回避方法であって、車両の走行経路上における障害物に対して衝突検出を行い、検出結果が衝突すると予測された場合、車両の走行経路を再計画するための第１フィードバック処理を実行する工程と、第１フィードバック処理の結果に基づいて衝突検出を行い、検出結果が衝突すると予測された場合、車両の走行速度を再計画するための第２フィードバック処理を実行する工程と、第２フィードバック処理の結果に基づいて衝突検出を行い、車両が障害物の回避軌道に沿って走行するように車両の障害物回避軌道が計画されるまで上記処理を繰り返して行う反復プロセスを実行する工程と、を含む車両の障害物回避方法を提供する。

本開示の実施形態の第２の態様は、車両の障害物回避装置であって、車両の走行経路上における障害物に対して衝突検出を行い、検出結果が衝突すると予測された場合、車両の走行経路を再計画するための第１フィードバック処理を実行する第１フィードバック処理モジュールと、第１フィードバック処理の結果に基づいて衝突検出を行い、検出結果が衝突すると予測された場合、車両の走行速度を再計画するための第２フィードバック処理を実行する第２フィードバック処理モジュールと、第２フィードバック処理の結果に基づいて衝突検出を行い、車両が障害物の回避軌道に沿って走行するように車両の障害物回避軌道が計画されるまで上記処理を繰り返して行う反復プロセスを実行する反復処理モジュールと、を備える車両の障害物回避装置を提供する。

本開示の実施形態の第３の態様は、記憶装置と、プロセッサと、記憶装置に記憶され、プロセッサが実行可能なコンピュータプログラムとを備え、プロセッサがコンピュータプログラムを実行することにより上記方法のステップを実現する電子機器を提供する。

本開示の実施形態の第４の態様は、コンピュータプログラムが記憶され、プロセッサが当該コンピュータプログラムを実行することにより上記方法のステップを実現するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供する。

本開示の実施形態における上記の少なくとも１つの技術案によれば、以下の有益な効果を達成することができる。

車両の走行経路上における障害物に対して衝突検出を行い、検出結果が衝突すると予測された場合、車両の走行経路を再計画するための第１フィードバック処理を実行する。第１フィードバック処理の結果に基づいて衝突検出を行い、検出結果が衝突すると予測された場合、車両の走行速度を再計画するための第２フィードバック処理を実行する。第２フィードバック処理の結果に基づいて衝突検出を行い、車両が障害物の回避軌道に沿って走行するように車両の障害物回避軌道が計画されるまで上記処理を繰り返して行う反復プロセスを実行する。これにより、自動運転車両の障害物回避軌道の計画時間を短縮し、プランニングアルゴリズムの互換性を向上させることができる。また、異なるフィードバック処理を繰り返して行うことにより、動的環境に対する車両の反応性の低下を避けることができる。

本開示の実施形態における技術案をより明確に説明するために、以下は、実施形態または従来技術の説明に必要な図面を簡単に説明する。下記図面は、あくまで本開示のある実施形態に過ぎず、創造的な労働なしでこれらの図面からその他の図面が得られることは、当業者にとって自明なことである。

図１は、関連技術における動的障害物の回避軌道を反復最適化させる模式図である。 図２は、本開示の実施形態に係る車両の障害物回避方法を示すフローチャートである。 図３は、本開示の実施形態に係る前後のフレーム間における反復プロセスの模式図である。 図４は、本開示の実施形態に係る車両の障害物回避装置の構造を示す模式図である。 図５は、本開示の実施形態に係る電子機器の構造を示す模式図である。

以下、本開示の実施形態をよく理解するために特定のシステム構造、詳しい技術内容を説明するが、本開示は、それらに限定されるものではない。しかし、詳しい説明のない他の実施形態でも本開示を実施可能であることは、当業者にとって自明なことである。また、公知のシステム、装置、回路、及び方法の詳細な説明を省略する場合もある。

自動運転のモーションプランニングを行う場合、車両の自動運転中に動的障害物や静的障害物を含む周辺の障害物について絶えず対処しなければならない。動的障害物の場合、動的障害物自体の情報を収集するだけでなく、動的障害物のこれからの所定時間（例えば、８秒）内の軌道を予測する必要がある。予測軌道を持つ動的障害物については、専用の決定プランニングアルゴリズムによって処理しなければならない。従来技術において、予測軌道を持つ動的障害物を処理する主流となっているアルゴリズムは、期待値最大化法を使用して障害物回避の軌道を最適化させる。以下、図面を参照しながら反復最適化プロセスを詳しく説明する。図１には、関連技術における動的障害物の回避軌道についての反復最適化を概略に示している。該反復最適化プロセスには、次のステップが含まれる。

ａ）前のフレームの終了後の経路計画、即ち、図１におけるＳｔａｇｅ Ａ：Ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ Ｐｌａｎｎｉｎｇ（ステップＡ：過去の計画）に基づいて、現在のフレーム（次のステップｂ～ｅは、同一のフレームで行われる操作である）において検出された動的障害物について衝突検出を行う。衝突検出の結果が衝突すると予測された場合、Ｓｔａｇｅ Ｂ：Ｐａｔｈ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｃｙｃｌｅ １（ステップＢ：第１の経路計画サイクル）に進む。

ｂ）第１の経路計画サイクルの終了後、自動運転車両は、衝突の発生が予測される場所を回避して進行し、Ｓｔａｇｅ Ｃ：Ｓｐｅｅｄ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｃｙｃｌｅ １（ステップＣ：第１の速度計画サイクル）に進む。

ｃ）第１の速度計画サイクルの終了後、自動運転車両は、障害物の近くで減速し、Ｓｔａｇｅ Ｄ：Ｐａｔｈ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｃｙｃｌｅ ２（ステップＤ：第２の経路計画サイクル）に進む。

ｄ）第２の経路計画サイクルの終了後、自動運転車両について、新たに計画された経路と速度に基づいて衝突検出を行うことにより、回避軌道を更新して、Ｓｔａｇｅ Ｅ：Ｓｐｅｅｄ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｃｙｃｌｅ ２（ステップＥ：第２の速度計画サイクル）に進む。

ｅ）第２の速度計画サイクルの終了後、自動運転車両は元の経路軌道に従って進行し、障害物の付近まで接近した時に新たな速度計画サイクルに基づく速度で減速走行することで、減速回避軌道を計画する目的を果たす。

上記の技術案から分かるように、関連技術の障害物の回避軌道の反復最適化方法において、経路計画及び速度計画を同一のフレームで繰り返して行う。即ち、経路プランニングアルゴリズムと速度プランニングアルゴリズムを繰り返して呼び出すことによって障害物の回避軌道を計画する。しかし、現在主流となっているプランニングアルゴリズムでは、経路プランニングアルゴリズムと速度プランニングアルゴリズムを一度呼び出すのにかかる時間は基本的に５０～１００ｍｓである。それに対し、自動運転システムでは、障害物の回避をリアルタイムに計画するには、モーションプランニングモジュールにかかる合計時間が１００ｍｓを超えてはならない。従って、上記の同一のフレームにおいて経路計画と速度計画を繰り返して呼び出すアルゴリズムは、モーションプランニングモジュールに要求される時間要件を満たせず、障害物回避の軌道計画に非常に時間が掛かる。

また、反復プロセス及び反復結果の正確性を保証するために、同一のフレーム内でプランニングアルゴリズムを繰り返して呼び出すには、同一タイプのプランニングアルゴリズムを使用しなければならない。しかし、実際の自動運転システムでは、モーションプランニングモジュールが繰り返して経路計画を行う際、複数の異なるタイプのプランニングアルゴリズムを必要に応じて呼び出すことがよくある。従って、障害物回避の軌道を反復計画する技術案は、同一反復プロセスに異なるタイプのプランニングアルゴリズムを適用できないため、アルゴリズムの互換性及び汎用性が低い。

なお、本開示の実施形態における「フレーム」は、従来の画像フレームではない。自動運転車両のモーションプランニングでは、１フレームは、１回の完全な繰り返し処理プロセス、即ち、一つの完全な実行サイクル（または、演算サイクル）であってもよく、１つの完全な応答サイクルであってもよい。以下の例において、フレームの概念を説明する。例えば、モーションプランニングモジュールは、レーダーやカメラなどの上流の機器から入力された障害物情報を受信し、障害物情報に対して処理を行って制御モジュールに送信する。制御モジュールのハンドルまたはアクセルに対する制御プロセスは１フレームとすることができる。

以下、上記の技術案に対する説明と併せて図１の要素を説明する。

図１に示す各ステップにおいて、上部の長方形ブロックは動的障害物を表し、下部の長方形ブロックは自動運転車両を表す。図におけるｓ＝４０は、自動運転車両が４０メートル先で動的障害物と衝突することを意味する。下部の長方形ブロックの曲線は、自動運転車両の運動軌跡を表す。動的障害物は、それ自身の運動軌跡を有する。

本開示の実施形態では、期待値最大化法を使用して反復最適化を行うという考えに基づいて、同一のフレーム内におけるプランニングアルゴリズム（即ち、同一のフレーム内における反復プロセス）を異なるフレームに分散させて行う。各フレームには、プランニングアルゴリズムを１回のみ実行する。このようにすると、同一のフレームで経路プランニングアルゴリズムと速度プランニングアルゴリズムを繰り返して呼び出すことが避けられるため、時間が短縮される。これにより、障害物の回避軌道の計画時間が大幅に削減される。本発明は、前後のフレーム間で反復プロセスを行うため、前後のフレームを切り替える時に使用されるプランニングアルゴリズムに影響を与えることなく、前後のフレーム間に異なるタイプのプランニングアルゴリズムを使用して反復プロセスを行うことができる。これにより、アルゴリズムの互換性と汎用性を向上させる。

期待値最大化法（Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ－Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ、ＥＭ法）は、反復を通じて最尤推定を行う最適化アルゴリズムであり、期待値（Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ－ｓｔｅｐ、Ｅ）ステップと最大化（Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｓｔｅｐ、Ｍ）ステップを交互に繰り返すことで計算が進行する。アルゴリズムの収束により、反復が少なくとも局所極大値に近似することが保証される。

最尤推定（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ、ＭＬＥ）は推定の方法の一つであり、一般的に、既知のサンプル結果情報を使用して、これらのサンプル結果が得られる最も可能性の高い（最大確率）モデルパラメーター値を推定する。

図２は、本開示の実施形態に係る車両の障害物回避方法を示すフローチャートである。図２における車両の障害物回避方法は、自動運転システム内の電子機器によって実行されてもよい。上記の方法は、具体的に下記のステップＳ２０１～Ｓ２０３が含まれる。

ステップＳ２０１において、車両の走行経路上の障害物に対して衝突検出を行い、検出結果が衝突すると予測された場合に、車両の走行経路を再計画するための第１フィードバック処理を実行する。

本開示の実施形態では、上記の「フレーム」の概念に代えてフィードバック処理を使用している。自動運転車両のモーションプランニングにおいて、１フレームを１回のフィードバック処理の操作プロセスとして理解することができる。従って、下記の実施形態における第１フィードバック処理を第１のフレーム、第２フィードバック処理を第２のフレームとも称する。フィードバック処理のプロセスは、一定のサイクル期間（例えば１００ｍｓ）を有する完全なプランニング応答プロセスとして理解してもよい。フィードバック処理は、プランニングアルゴリズムの演算サイクルを含む。また、自動運転システムにおけるフィードバック処理のプロセスは連続した繰り返しプロセスである。なお、上記「フレーム」の概念の代わりに、例えば、実行サイクル、演算サイクル、応答サイクルなどその他の名詞を用いてもよい。本発明は、名詞の変化により限定されない。

ある実施形態において、障害物は動的障害物であり、車両の走行経路上における障害物に対して衝突検出を行う工程は、車両の過去のモーションプランニングに基づいて、車両の初期計画経路と初期計画速度を特定し、障害物情報を取得する工程と、障害物情報、初期計画経路、及び初期計画速度をパラメータとして、衝突検出アルゴリズムを用いて処理を行って、初期衝突位置を得る工程と、を含む。

具体的に、本開示の実施形態における障害物は、予測軌跡を有する動的障害物であるが、実用上、自動運転車両に搭載されたレーザーレーダーにより前方の障害物を検出して障害物の速度を算出することにより、障害物が動的障害物であるか否かを判定することができる。また、障害物の３Ｄ点群の画像によって障害物が動的障害物であるか否かを判定することができる。例えば、前後のフレームの障害物の３Ｄ点群の画像を照合し、前フレームと現フレームの障害物の３Ｄ点群の画像との重なり領域において、前フレームに存在する点群が現フレーム内にも存在すれば、当該障害物が両フレームにおいて同じ位置にあり、即ち、静止状態と判定することができる。そうでない場合、動的障害物と判定することができる。

以下、具体的な実施形態と併せて障害物の衝突検出プロセスについて説明する。具体的に、以下の内容を含む。

衝突検出アルゴリズムを用いた衝突検出において、車両の初期計画経路と初期計画速度を過去のモーションプランニングにより取得する。過去のモーションプランニングは、前回のフィードバック処理により出力された計画経路及び速度として理解することができる。車両走行の計画経路、速度、及び車両のサイズと針路情報に基づいて、計画経路上の車両の矩形の運動軌跡を算出することができる。また、動的障害物の長さ、幅、中心点座標、針路、速度、障害物の予測軌跡などの動的障害物の情報から動的障害物の矩形の運動軌跡を算出することもできる。車両の矩形の運動軌跡と動的障害物の矩形の運動軌跡との衝突を検出することにより、車両と動的障害物との衝突位置を予測することができる。

ある実施形態において、第１フィードバック処理を実行する工程は、第１フィードバック処理の実行時刻に対応する障害物情報を取得し、初期計画経路、初期計画速度、第１フィードバック処理に対応する障害物情報、初期衝突位置、及び車両の現在の位置及び速度情報をパラメータとして、予め設定された経路プランニングアルゴリズムを用いて車両の経路を再計画する工程を含む。

具体的に、フィードバック処理は一定の期間内に実行される操作であるため、第１フィードバック処理（第１のフレームともいう）の時刻は、モーションプランニングモジュールが前フレームの処理の終了後であって、次のフレーム（ここでは第１のフレームである）の処理の実行開始の時刻であると考えられる。下記の実施形態では、この時刻に対応する障害物情報を、第１フィードバック処理に対応する障害物情報として取得している。

更に、第１フィードバック処理において、取得した初期計画経路、初期計画速度、第１フィードバック処理に対応する障害物情報、初期衝突位置、及び車両の現在の位置と速度情報を、経路プランニングアルゴリズムの入力とする。実用上、第１フィードバック処理に用いられる経路プランニングアルゴリズムとして、ｌａｔｔｉｃｅ ｐｌａｎｎｅｒアルゴリズムを用いることができる。

ｌａｔｔｉｃｅ ｐｌａｎｎｅｒアルゴリズムは、自動運転における経路プランニングアルゴリズムの一つであり、プランニングモジュールに属している。プランニングモジュールは、Ａｐｏｌｌｏにおいて重要なモジュールであり、予測モジュール、ｒｏｕｔｉｎｇモジュール、高精度地図及び自己位置推定の結果を入力として、アルゴリズムによって平穏、快適、且つ安全な軌道を出力して、制御モジュールに実行させる。また、ｌａｔｔｉｃｅ ｐｌａｎｎｅｒアルゴリズムは、サンプリング後に選択というロジックに従い、安全性、快適性、及び交通ルールから抽象化されたコスト関数に基づいて軌道の滑らかさを保証する。

本開示の実施形態によれば、自動運転車両について障害物の回避軌跡を計画する際に、動的障害物の情報を考慮するほか、前フレームの計画結果に基づいて、動的障害物の衝突検出を行って、衝突の位置を特定する。更に、過去のモーションプランニングで得られた初期計画経路と初期計画速度を経路計画の入力として車両の走行経路を再計画する。本開示の実施形態において、前後のフレーム、車両、及び障害物などの多次元の情報に基づいて車両の障害物回避のための経路計画を行うため、経路計画の効果を向上し、経路計画がより合理的になる。

本開示の実施形態において、ステップＳ２０１を実行することにより、過去の計画の結果に基づいて車両の障害物回避の経路を再計画することができる。一方、経路計画の結果は、車両が障害物を回避する時の走行経路しか示されない。従って、車両が合理的な軌道に沿って障害物を回避させるには、車両の速度についても計画する必要がある。以下、実施形態と併せて速度計画のプロセスについて説明する。

ステップＳ２０２において、第１フィードバック処理の結果に基づいて衝突検出を行い、検出結果が衝突すると予測された場合、車両の走行速度を再計画するための第２フィードバック処理を実行する。

ある実施形態において、第１フィードバック処理の結果に基づいて衝突検出を行う工程は、第１フィードバック処理を実行した後の障害物情報を取得し、第１フィードバック処理後の障害物情報、計画経路、及び計画速度をパラメータとして、衝突検出アルゴリズムにより処理を行って、第２フィードバック処理に対応する衝突位置を得る工程を含む。

具体的に、第１フィードバック処理（即ち、第１のフレームまたは第１経路計画）の終了後に、モーションプランニングモジュールは、第１のフレームにより再計画した経路と車両の初期計画速度を取得する。障害物の付近に近づく車両を減速走行させるには、第１フィードバック処理後の結果に基づいて第２フィードバック処理（即ち、第２のフレームまたは第２速度計画）を行う必要がある。また、第２のフレーム処理を実行する前に、車両と障害物との衝突を再度検出する必要がある。

実用上、ステップＳ２０２における衝突検出に用いられる方法は、上記の実施形態における障害物の衝突検出のプロセスとほぼ同じであるため、詳細な説明は省略する。

更に、ある実施形態において、第２フィードバック処理を実行する工程は、第２フィードバック処理の実行時刻に対応する障害物情報を取得し、第１フィードバック処理後の計画経路、計画速度、第２フィードバック処理に対応する障害物情報、第２フィードバック処理に対応する衝突位置、及び車両の現在の位置と速度情報をパラメータとして、予め設定された速度プランニングアルゴリズムを用いて車両の速度を再計画する工程を含む。

具体的に、第２フィードバック処理の実行時刻に対応する障害物情報は、モーションプランニングモジュールが、第１のフレーム処理（即ち、第１フィードバック処理）の終了後であって、次のフレーム（ここでは第２のフレームである）の実行開始の時刻に取得した該時刻に対応する障害物情報であり、即ち、第２フィードバック処理に対応する障害物情報であると考えられる。

第２フィードバック処理において、取得した第１のフレーム処理後の計画経路、計画速度、第１のフレームの障害物情報、初期衝突位置、及び車両の現在の位置と速度情報を、速度プランニングアルゴリズムの入力とする。実用上、第２フィードバック処理に用いられる速度プランニングアルゴリズムとして、セグメント及び加速度の最適化アルゴリズム（Ｐｉｅｃｅｗｉｓｅ Ｊｅｒｋ Ｐａｔｈ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ、ｐｉｅｃｅｗｉｓｅ ｊｅｒｋ ｐｌａｎｎｅｒ法と略称）を使用してもよい。

ｐｉｅｃｅｗｉｓｅ ｊｅｒｋ ｐｌａｎｎｅｒ法の入力は、下記の４つの部分からなる。

１．フレネフレーム（Ｆｒｅｎｅｔ－Ｓｅｒｒｅｔ ｆｒａｍｅ）でのモーション分解のための滑らかな道路ガイドライン。
２．滑らかなガイドラインに従って分解され、位置、向き、即時ステアリング、速度、及び加速度を含む自動運転車両の現在の運転状態。
３．ガイドラインに投影された環境内の静的障害物に関する情報。
４．最適化プロセスにおいて合理的な変数制限条件を算出するために使用される車両自体の属性、キネマティクスモデル等。

ｐｉｅｃｅｗｉｓｅ ｊｅｒｋ ｐｌａｎｎｅｒ法は、横方向の変位の０次、１次、２次、及び３次の導関数を減らして、快適性を確保しながら経路を可能な限りガイドラインに近づけるよう最適化させ、滑らかな連続曲率経路を出力する。

本開示の実施形態によれば、前後の二つのフレームにおいて、それぞれ経路計画と速度計画を行い、各フレームにプランニングアルゴリズムを１回のみ実行する。そのため、同一のフレーム内でプランニングアルゴリズムを繰り返して呼び出すことによる時間の増加を回避し、プランニングアルゴリズムの反復にかかる時間を短縮している。

ステップＳ２０３において、第２フィードバック処理の結果に基づいて衝突検出を行い、車両が障害物の回避軌道に沿って走行するように障害物の回避軌道が計画されるまで上記の反復プロセスを行う。

ある実施形態において、第２フィードバック処理の結果に基づいて衝突検出を行う工程は、第２フィードバック処理を実行した後の障害物情報を取得し、第２フィードバック処理後の障害物情報、計画経路、及び計画速度をパラメータとして、衝突検出アルゴリズムを用いて処理を行って、次のフィードバック処理に対応する衝突位置を得る工程を含む。

具体的に、第２フィードバック処理（即ち、第２のフレームまたは第２の速度計画）の終了後に、モーションプランニングモジュールは、第２のフレームにより再計画された速度と、第１のフレームにより計画された経路を取得する。留意すべきことは、第２のフレームは、速度についての計画であるため、新しい経路計画を生成していない。従って、第２のフレームの計画結果に基づいて衝突検出を行う場合、依然として第１のフレームの経路計画の結果を使用する。

実用上、ステップＳ２０３において、衝突検出に用いられる方法は、上記の実施形態における障害物の衝突検出のプロセスとほぼ同じであるため、詳細な説明を省略する。

以下、図面を参照しながら本開示の実施形態における前後のフレーム間の反復アルゴリズムの枠組みについて説明する。図３は、本開示の実施形態に係る前後のフレーム間の反復プロセスを示す模式図である。上記の反復プロセスは、主に次の内容が含まれる。

第１のフレーム（即ち、第１フィードバック処理）では、前フレームにより出力された速度計画と経路計画を取得する。また、第１のフレームで経路計画を実行する前に、障害物の衝突検出を行う。その後、経路プランニングアルゴリズムを用いて車両の障害物の回避経路を再計画する。

第２のフレーム（即ち、第２フィードバック処理）では、第１のフレームにより出力された再計画の経路と、前フレームにより出力された速度計画を取得する。また、第２のフレームで速度計画を実行する前に、障害物の衝突検出を行う。その後、速度プランニングアルゴリズムを用いて、障害物を回避する際に車両が障害物に接近する速度を再計画する。

上記のことから分かるように、第１フィードバック処理及び第２フィードバック処理は、それぞれモーションプランニングにおける連続する２つの実行サイクルに対応している。従って、上記のプロセスを１回の反復プロセスと考えられる。前後のフレーム間で上記の反復プロセスを連続して実行することにより、経路計画と速度計画を徐々に収束させることで、合理的な減速回避軌道を計画できる。なお、経路は、計画された座標点の系列と考えてもよい。例えば、ｘ、ｙ座標、針路、曲率などの情報を含む座標点の列を計画し、経路の座標点を車両の制御モジュールに送信し、座標点に沿って走行するように車両を制御する。また、経路の座標点に速度及び加速度を重畳すると軌跡が得られる。

留意すべきことは、本開示の実施形態の反復プロセスに用いられる経路プランニングアルゴリズム及び速度プランニングアルゴリズムは、異なるタイプのプランニングアルゴリズムであってもよい。具体的に、上記の実施形態におけるｌａｔｔｉｃｅ ｐｌａｎｎｅｒアルゴリズム、ｐｉｅｃｅｗｉｓｅ ｊｅｒｋ ｐｌａｎｎｅｒ法に加えて、ＲＲＴ ^＊アルゴリズムを用いてもよい。例えば、第１のフレームにおいてＲＲＴ ^＊アルゴリズムを用いて経路計画を行うことができる。

本開示の実施形態において、車両は、自動運転車、無人自動運転車両、及びインテリジェントカーを含むが、これらに限定されない。

本開示の実施形態に係る反復プロセスは、連続する２つのフレームを反復のサイクル期間としたが、実用上、連続する３つのフレームを反復のサイクル期間としてもよい。例えば、第１のフレームで経路計画を、第２のフレームで速度計画を、第３のフレームで経路計画を、それぞれ実行する。留意すべきことは、本発明は、１回の反復プロセスに含まれるフレームの数（即ち、プランニングアルゴリズムの回数）について限定がなく、上記以外の連続する複数のフレームを反復のサイクル期間としてもよい。

本開示の実施形態に係る技術案によれば、期待値最大化法を用いてモーションプランニングの経路と速度について反復プロセスを行う際に、前後のフレーム間に反復アルゴリズムの枠組みを採用することにより、フレームごとにプランニングアルゴリズムを１回のみ実行すればよいため、障害物回避のためのモーションプランニングの反復にかかる時間を大幅に短縮することができる。前後のフレーム間に反復法を採用しているため、前後のフレーム間に異なるタイプのプランニングアルゴリズムの切り替えが可能となり、複数のプランニングアルゴリズムと互換性があり、プランニングアルゴリズムの互換性と拡張性を向上させる。また、動的環境に対する車両の反応性は、フレーム間の反復によって低下することがなく、実車テストが良好で、かかる時間も要求を満たしている。

以下、本開示の方法の実施形態を実施できる装置の実施形態を説明する。本開示の装置の実施形態において説明されていない部分は、本開示の方法の実施形態から参照可能である。

図４は、本開示の実施形態に係る車両の障害物回避装置の構成を示す模式図である。図４に示すように、該車両の障害物回避装置は、車両の走行経路上の障害物に対して衝突検出を行い、検出結果が衝突すると予測された場合、車両の走行経路を再計画するための第１フィードバック処理を実行する第１フィードバック処理モジュール４０１と、第１フィードバック処理の結果に基づいて衝突検出を行い、検出結果が衝突すると予測された場合、車両の走行速度を再計画するための第２フィードバック処理を実行する第２フィードバック処理モジュール４０２と、第２フィードバック処理の結果に基づいて衝突検出を行い、車両が障害物の回避軌道に沿って走行するように車両の障害物回避軌道が計画されるまで上記処理を繰り返して行う反復プロセスを実行する反復処理モジュール４０３と、を備える。

ある実施形態において、障害物は動的障害物であり、図４の第１フィードバック処理モジュール４０１は、車両の過去のモーションプランニングに基づいて車両の初期計画経路及び初期計画速度を特定し、障害物情報を取得する。

障害物情報、初期計画経路、及び初期計画速度をパラメータとして、衝突検出アルゴリズムを用いて処理を行って、初期衝突位置を取得する。

ある実施形態において、図４の第１フィードバック処理モジュール４０１は、第１フィードバック処理の実行時刻に対応する障害物情報を取得し、初期計画経路、初期計画速度、第１フィードバック処理に対応する障害物情報、初期衝突位置、及び車両の現在の位置と速度情報をパラメータとして、予め設定された経路プランニングアルゴリズムを用いて車両の経路を再計画する。

ある実施形態において、図４の第２フィードバック処理モジュール４０２は、第２フィードバック処理の実行時刻に対応する障害物情報を取得し、第１フィードバック処理後の計画経路、計画速度、第２フィードバック処理に対応する障害物情報、第２フィードバック処理に対応する衝突位置、及び車両の現在の位置と速度情報をパラメータとして、予め設定された速度プランニングアルゴリズムを用いて車両の速度を再計画する。

ある実施形態において、図４の反復処理モジュール４０３は、第２フィードバック処理を実行した後の障害物情報を取得し、第２フィードバック処理後の障害物情報、計画経路、及び計画速度をパラメータとして、衝突検出アルゴリズムを用いて次のフィードバック処理に対応する衝突位置を取得する。

ある実施形態において、第１フィードバック処理及び第２フィードバック処理は、それぞれ、モーションプランニングにおける連続する２つの実行サイクルに対応する。

反復プロセスに使用される経路プランニングアルゴリズムと速度プランニングアルゴリズムは、異なるタイプのプランニングアルゴリズムである。

なお、上記の実施形態における各ステップのシーケンス番号は、実行の順番を意味するのではない。各プロセスの実行順は、その機能及び内部ロジックによって決定されるべきであって、本開示の実施形態の実施過程を限定するものではない。

図５は、本開示の実施形態に係る電子機器５の構造を示す模式図である。図５に示されるように、本実施形態の電子機器５は、プロセッサ５０１と、記憶装置５０２と、記憶装置５０２に記憶され、プロセッサ５０１により実行可能なコンピュータプログラム５０３とを含む。プロセッサ５０１がコンピュータプログラム５０３を実行することにより、上記の方法の実施形態におけるステップが実行される。或いは、プロセッサ５０１がコンピュータプログラム５０３を実行することにより、上記の装置の実施形態における各モジュール／ユニットの機能が実現される。

コンピュータプログラム５０３は、例えば、１つまたは複数のモジュール／ユニットに分割可能である。１つまたは複数のモジュール／ユニットは、記憶装置５０２に記憶され、プロセッサ５０１により実行されることで本開示を実現できる。１つまたは複数のモジュール／ユニットは、特定の機能を実行可能な一連のコンピュータプログラムの命令セグメントであってもよい。該命令セグメントは、電子機器５におけるコンピュータプログラム５０３の実行プロセスを記述する。

電子機器５は、デスクトップコンピュータ、ノートパソコン、パームトップコンピュータ、及びクラウドサーバーなどの電子機器であってもよい。電子機器５は、プロセッサ５０１及び記憶装置５０２を備えるが、これらに限定されない。図５に示された電子機器５は一例であって、電子機器５を限定するものではない。電子機器５は、図示されている構成要素よりも多くの構成要素または少ない構成要素を含んでもよい。或いは、いくつかの構成要素を組み合わせてもよく、異なる要素を含んでもよい。例えば、電子機器は、入出力デバイス、ネットワークアクセスデバイス、バスなどを更に含んでもよい。

プロセッサ５０１は、中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、ＣＰＵ）であってもよく、または他の汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）、現場でプログラム可能なゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、ＦＰＧＡ）またはその他のプログラマブルロジックデバイス、ディスクリートゲート、トランジスタロジックデバイス、またはディスクリートハードウェアコンポーネント等であってもよい。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよく、従来の任意のプロセッサ等であってもよい。

記憶装置５０２は、電子機器５に内蔵された記憶装置であってもよい。例えば、電子機器５のハードディスクまたは内部メモリであってもよい。また、記憶装置５０２は、電子機器５の外部記憶装置であってもよい。例えば、電子機器５に付属したプラグインハードディスク、スマートメディアカード（Ｓｍａｒｔ Ｍｅｄｉａ Ｃａｒｄ、ＳＭＣ）、セキュアデジタルカード（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ、ＳＤ）、フラッシュメモリカード（Ｆｌａｓｈ Ｃａｒｄ）等が挙げられる。更に、記憶装置５０２は、電子機器５の内部記憶装置と外部記憶装置の両方を含んでもよく、コンピュータプログラム及び電子機器に必要なその他のプログラム及びデータを記憶する。また、記憶装置５０２は、出力されたデータまたは出力予定のデータを一時的に記憶してもよい。

上記に例示した各機能ユニット及びモジュールは、説明の便宜上及び簡潔化のためのものであって、実用上、上記の機能を異なる機能ユニット、モジュールに割り当てて実現可能であることは、当業者にとって自明なことである。即ち、上記の機能の全部または一部を実現するために、デバイスの内部構造を異なる機能ユニットまたはモジュールに分割してもよい。実施形態における各機能ユニット及びモジュールは、１つの処理ユニットに集積してもよく、それぞれ独立してもよい。また、２つ以上のユニットを１つのユニットに集積してもよい。上記集積したユニットは、その機能がハードウェアとして実現されてもよく、ソフトウェアとして実現されてもよい。また、各機能ユニットとモジュールの名前は、それぞれを区別するためのものであって、本発明の保護範囲を限定するものではない。上記システムにおけるユニット及びモジュールによる具体的な作業プロセスについては、上記の方法の実施形態における対応プロセスを参照することができ、ここでは説明を省略する。

上記の各実施形態において、それぞれ重点を置いて説明しており、ある実施形態で詳細に説明されていないまたは説明のない部分については、その他の実施形態の関連説明を参照することができる。

本開示の実施形態に例示した各ユニット及びアルゴリズムステップが、電子ハードウェア、またはコンピュータソフトウェアと電子ハードウェアの組み合わせにより実現可能であることは、当業者にとって自明なことである。これらの機能をハードウェアで実行するか、またはソフトウェアで実行するかは、本発明の特定のアプリケーションと設計上の制約によって異なる。当業者は、特定のアプリケーションごとに異なる方法を使用して、説明された機能を実現することができる。しかしながら、このような変形例も本開示の範囲に含まれる。

本開示の実施形態に開示された装置／コンピュータデバイス及び方法は、他の方法で実現可能であることは言うまでもない。例えば、上記の実施形態に説明された装置／コンピュータ機器は、例示的なものにすぎない。例えば、モジュールまたはユニットの分類は、論理的機能による分類にすぎず、実際に使用する時にその他の分類方法にしてもよい。複数のユニットまたはコンポーネントを組み合わせてもよく、別のシステムに集積してもよく、一部の特徴を省略してもよく、一部の特徴を実行しなくてもよい。また、説明されたまたは検討された相互の結合は、直接結合であってもよい。通信接続は、インターフェースや、デバイスまたはユニットの間接結合による通信接続であってもよく、電気的、機械的またはその他の方法でもよい。

個別の要素として説明されているユニットは、物理的に分離されてもよいが、物理的に分離されなくてもよい。ユニットとして示されている要素は、物理的なユニットであってもよいが、物理的なユニットでなくてもよい。即ち、ユニットは、１箇所に配置してもよいが、複数のネットワークユニットに分散してもよい。また、本実施形態に係る技術案の目的を達成するために実際の必要に応じて一部または全部のユニットを選択してもよい。

更に、本開示の各実施形態における各機能ユニットは、１つの処理ユニットに集積してもよいが、各ユニットが独立して物理的に存在してもよい。或いは、２つ以上のユニットを１つのユニットに集積してもよい。上記集積されたユニットは、ハードウェアにより実現してもよいが、ソフトウェアにより実現してもよい。

集積されたモジュール／ユニットは、ソフトウェアとして、単一の製品として販売または使用される場合、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶してもよい。上述したように、本開示の上記方法の実施形態におけるプロセスの全部または一部は、コンピュータプログラムを介して関連ハードウェアに指示することによって実現することができる。該コンピュータプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶し、プロセッサにより実行されることで、上記の方法の各実施形態のステップを実現できる。コンピュータプログラムは、ソースコード、オブジェクトコード、実行可能ファイルまたはいくつかの中間形式等のようなプログラムのコードを含んでもよい。コンピュータで読み取り可能な記憶媒体は、プログラムコードを持ついずれの実体または装置、記録媒体、ＵＳＢフラッシュドライブ、リムーバブルハードディスク、磁気ディスク、光ディスク、コンピュータメモリ、リードオンリーメモリ（Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ、ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ、ＲＡＭ）、電気キャリア信号、通信信号、及びソフトウェア配布媒体等を含んでもよい。なお、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に含まれるコンテンツは、法域における法律及び特許実行の要件に従って適切に変更してもよい。例えば、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体は、一部の法域における法律及び特許実行要件に従って電気キャリア信号及び電気通信信号を含まないようにしてもよい。

上記の実施形態は、本開示の技術案を説明するためのものにすぎず、本開示を限定するものではない。上記の実施形態によって本開示を詳細に説明したが、上記の実施形態に記載された技術案について修正を行い、または一部の均等な技術的特徴を置き換えることができることは、当業者にとって自明なことである。しかしながら、これらの修正または置き換えは、本開示の各実施形態の技術案の精神及び範囲から逸脱させるものではなく、本開示の保護範囲内に含まれる。

Claims (10)

1. 車両の障害物回避方法であって、
   車両の走行経路上における障害物に対して衝突検出を行い、検出結果が衝突すると予測された場合、前記車両の走行経路を再計画するための第１フィードバック処理を実行する工程と、
   前記第１フィードバック処理の結果に基づいて衝突検出を行い、検出結果が衝突すると予測された場合、前記車両の走行速度を再計画するための第２フィードバック処理を実行する工程と、
   前記第２フィードバック処理の結果に基づいて衝突検出を行い、車両が障害物の回避軌道に沿って走行するように前記車両の障害物回避軌道が計画されるまで上記の処理を繰り返して行う反復プロセスを実行する工程と、を含むことを特徴とする、車両の障害物回避方法。
2. 前記障害物は動的障害物であり、前記車両の走行経路上における障害物に対して衝突検出を行う工程は、
   前記車両の過去のモーションプランニングに基づいて、前記車両の初期計画経路と初期計画速度を特定し、障害物情報を取得する工程と、
   前記障害物情報、前記初期計画経路、及び前記初期計画速度をパラメータとして、衝突検出アルゴリズムを用いて処理を行って、初期衝突位置を得る工程と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１フィードバック処理を実行する工程は、
   前記第１フィードバック処理の実行時刻に対応する障害物情報を取得し、前記初期計画経路、前記初期計画速度、前記第１フィードバック処理に対応する障害物情報、前記初期衝突位置、及び前記車両の現在の位置と速度情報をパラメータとして、予め設定された経路プランニングアルゴリズムを用いて前記車両の経路を再計画する工程を含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記第１フィードバック処理の結果に基づいて衝突検出を行う工程は、
   前記第１フィードバック処理を実行した後の障害物情報を取得し、前記第１フィードバック処理後の障害物情報、前記計画経路、及び前記計画速度をパラメータとして、前記衝突検出アルゴリズムを用いて処理を行って、前記第２フィードバック処理に対応する衝突位置を得る工程を含むことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 前記第２フィードバック処理を実行する工程は、
   前記第２フィードバック処理の実行時刻に対応する障害物情報を取得し、前記第１フィードバック処理後の計画経路、前記計画速度、前記第２フィードバック処理に対応する障害物情報、前記第２フィードバック処理に対応する衝突位置、及び前記車両の現在の位置と速度情報をパラメータとして、予め設定された速度プランニングアルゴリズムを用いて前記車両の速度を再計画する工程を含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記第２フィードバック処理の結果に基づいて衝突検出を行う工程は、
   前記第２フィードバック処理を実行した後の障害物情報を取得し、前記第２フィードバック処理後の障害物情報、前記計画経路、及び前記計画速度をパラメータとして、衝突検出アルゴリズムを用いて処理を行って、次のフィードバック処理に対応する衝突位置を得る工程を含むことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 前記第１フィードバック処理と前記第２フィードバック処理は、それぞれ、モーションプランニングにおける連続する２つの実行サイクルに対応しており、
   前記反復プロセスに用いられる経路プランニングアルゴリズム及び速度プランニングアルゴリズムは、異なるタイプのプランニングアルゴリズムであることを特徴とする、請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。
8. 車両の障害物回避装置であって、
   車両の走行経路上における障害物に対して衝突検出を行い、検出結果が衝突すると予測された場合、前記車両の走行経路を再計画するための第１フィードバック処理を実行する第１フィードバック処理モジュールと、
   前記第１フィードバック処理の結果に基づいて衝突検出を行い、検出結果が衝突すると予測された場合、前記車両の走行速度を再計画するための第２フィードバック処理を実行する第２フィードバック処理モジュールと、
   前記第２フィードバック処理の結果に基づいて衝突検出を行い、車両が障害物の回避軌道に沿って走行するように前記車両の障害物回避軌道が計画されるまで上記の処理を繰り返して行う反復プロセスを実行する反復処理モジュールと、を備えることを特徴とする、車両の障害物回避装置。
9. 記憶装置と、プロセッサと、記憶装置に記憶され、プロセッサが実行可能なコンピュータプログラムとを備え、前記プロセッサが前記コンピュータプログラムを実行することにより請求項１～７のいずれか１項に記載の方法が実現されることを特徴とする、電子機器。
10. コンピュータプログラムが記憶されるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、プロセッサが前記コンピュータプログラムを実行することにより請求項１～７のいずれか１項に記載の方法が実現されることを特徴とする、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

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