JP7223585B2 - 車両制御装置および車両制御システム - Google Patents
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Description
<車両制御システムの構成>
評価を行う車両制御システム(車両制御装置)の構成を示す。図1は、本実施例による車両制御システム(車両制御装置)を有する車両システムの概要である。
図2は、車両制御システム2の物理アーキテクチャの例を示している。物理アーキテクチャ300は、H/W(Hardware)構成とも呼ぶ。
車両制御システム2の論理アーキテクチャの例について図5に示す。図5は、車両制御システム2が、それぞれが独立して動作可能なモジュールである、後述する自動運転制御モジュールと予測安全モジュールと安全条件判定モジュールの3層を有する場合を示している。
車両システム1に設けられた認識装置6の種類は、前記車両制御システム2の構成で述べた通りであり、それぞれの認識装置の種類に応じた動作原理により、後述する外界認識情報を取得する。例えば、認識装置6が有するセンサを用いて外界(周囲)の測定を行い、測定値に対して特定のアルゴリズム(例えば、取得した画像に対する画像認識アルゴリズム)を適用し、外界認識情報を取得する。
外界認識情報とは、認識装置6により観測されたオブジェクトまたは通信装置3により受信したオブジェクトを表現する情報となる。外界認識情報の例として、オブジェクト種別(静止オブジェクト(壁、白線、信号、分離帯、木、等)、動的オブジェクト(歩行者、車、二輪車、自転車等)、走行(領域侵入)可能か否か、その他属性情報)、オブジェクトの相対位置情報(方向・距離)、オブジェクトおよび自己の絶対位置情報(座標等)、オブジェクトの速度、向き(移動方向、顔の向き)、加速度、存在確率(確からしさ)、地図情報、道路交通状況、外界認識情報を測定した時間、測定を実施した認識装置のID、オブジェクトの想定している軌道、等が挙げられる。
認知処理部612は、前記外界認識情報をもとに、後述する行動予測を行い、外界認識マップを生成する。
後述する外界認識マップは、現在認識された外界認識情報を用いるのみではなく、過去の外界認識情報から予測(行動予測)して作成することも可能である。例えば一定時間経過後に、静止オブジェクトであれば同じ位置(車両との相対位置では無く、路面上の同位置)に存在している可能性が高く、また動的オブジェクトであれば直前の位置、速度、加速度等から、一定時間経過後の位置を予測することが可能となる。認知処理部612は、このように前記外界認識情報を用い、オブジェクトの行動予測を行う。
複数の認識装置が出力する外界認識情報を統合した情報を外界認識マップと呼ぶ。外界認識マップの例を、図6(b)を用いて説明する。ここでは直交する座標系(グリッド)(図6(a)参照)に対し、それぞれの領域についてオブジェクト情報を配置した例について図6(b)に示す。オブジェクト情報は、例えば上記外界認識情報の例から位置情報を除いた内容であり、それぞれのグリッドに配置される。それぞれのグリッドに存在するオブジェクトの情報を記録することにより、外界認識マップから外界の現在の状況、または行動予測に基づく将来の状況を再現することが可能となる。
軌道情報とは軌道を表現する情報であり、軌道は、例えば一定時間間隔ごとの自車位置の座標の集合により表わされる。また、別の例では、軌道は、一定時間間隔ごとの運動制御値(目標加速度・ヨーレート)の集合、一定時間間隔ごとの自車両のベクトル値(方向・速度)、一定距離を進むための時間間隔、等で表すことが可能である。軌道の例について図7に示す。ここでは801が軌道を示しており、自車両である車両システム1が右車線に車線変更を行う場合の一定時間間隔ごとの自車位置の(将来の)座標の集合を示している。
以下、軌道(情報)を生成するための処理について説明する。
次に、走行誘導領域情報を使用する軌道判断の処理について説明する。
予測安全認識部621は、前記周辺認識部611と同様に、外界認識情報を出力する。予測安全認識部621においては、特にオブジェクトの行動予測を行うために必要な情報として、オブジェクトの種類・位置・向き・速度・加速度等の情報を取得して出力する。また、オブジェクトの軌道(将来の予定位置)について、通信装置3を介して取得(受信)する場合もある。
予測安全計画部622は、前記予測安全認識部621から出力された外界認識情報を用いて、予測安全マップと予測安全軌道情報の作成を行う。
予測安全マップとは、前記外界認識情報を用いて、オブジェクトの行動予測を行った結果を外界認識マップと同様の形式で統合したマップである。予測安全マップの例を図10に示す。ここではオブジェクトの種類・位置・向き・速度・加速度等の情報を基に、一定時間経過後にそれぞれのオブジェクトがどの付近に存在するかを予測したマップとして示している。ここでは色の濃い部分が一定時間経過後にそれぞれのオブジェクトが存在する可能性が高い領域、色の薄い領域が一定時間経過後に存在する可能性が低い領域である。このように予測を行い、予測安全マップを作成することにより、一定時間経過後に車両システム1がそれぞれのオブジェクトと近接するリスクを判定することが可能となる。
予測安全軌道情報とは、前記予測安全マップに対し、車両システム1がオブジェクトと近接するリスクが低い軌道を示す情報である。予測安全軌道の例を図11の1202に示す。予測安全計画部622は、ここでは例えばレーンに追従する方向に、前記予測安全マップで判定したオブジェクトと近接することが無いように軌道(予測安全軌道)を生成する。ここで生成される軌道は、例えば他のオブジェクトと近接しすぎないように自車両の減速を行うような軌道である。このようにすることにより、予測したオブジェクトの行動に対して近接しない軌道を生成することが可能となる。
次に、予測安全判断部623における処理(安全性判定)について、図12のフローチャートを用いて説明する。予測安全判断部623は、自動運転制御モジュール601の軌道生成部613より軌道情報を受信し、予測安全計画部622から予測安全マップと予測安全軌道情報を受信する(S101)。その後、前記受信した軌道情報に基づく制御が予測上安全か否かを判定する(S102)。
安全条件認識部631は、前記周辺認識部611と同様に処理を行い、外界認識情報を出力する。
安全条件計画部632は、安全条件認識部631が出力する外界認識情報を用いて安全条件を満たす制御の計画を行う。
安全条件判断部633は、安全条件計画部632が安全条件制御軌道情報を出力した場合には、現在の走行状態が安全条件による判定でリスクがある状況と判断し、前記安全条件制御軌道情報を車両運動制御部604に対して出力する。また、前記安全条件計画部632が安全条件制御軌道情報を出力していない場合には、現在の走行状態が安全条件による判定でリスクがない状況と判断し、予測安全判断部623が出力する軌道情報を車両運動制御部604に対して出力する。このようにして、安全条件判断部633は、安全条件を満たすような軌道情報(つまり、安全条件判断に応じた車両制御を行う信号に対応した軌道情報)の出力を行う。
車両運動制御部604は、安全条件判断部633が出力した軌道情報を実現するように駆動装置5の制御を行う。軌道情報による制御では、軌道に追従可能なように、認識装置6から取得した車両システム1のシステム状態(現在速度、加速度、ヨーレート等)を反映し、車両システム1の目標速度およびヨーレート等を算出する。これら目標速度およびヨーレートを実現するため、それぞれ必要な駆動装置5の制御を行う。例えば、エンジントルクまたはモータトルクの出力を増加させる、減速を行うためにブレーキを制御する、目標ヨーレートを実現するためにステアを転舵させる、または車輪速が不均等になるように車輪個別に制動・加速の制御を行う。これにより、車両システム1の車両制御システム2は、目標である軌道に追従可能な車両制御を実現する。
次に、予測安全モジュール602と安全条件判定モジュール603をそれぞれ自動運転制御モジュール601を用いずに使用する場合の車両制御システム2の論理アーキテクチャの例について示す。
前記した論理アーキテクチャ600は複数の機能から構成されており、図2に示すH/Wへの機能配置は複数のパターンが存在する。配置の一例について図15(a)、(b)に示す。図15(a)は、車両制御システム2が自動運転制御モジュール601と予測安全モジュール602と安全条件判定モジュール603の3層すべてを有する場合の配置例(図5を併せて参照)、図15(b)は、車両制御システム2が予測安全モジュール602と安全条件判定モジュール603を有する場合の配置例(図13を併せて参照)を示している。機能の配置はこれに限らず、それぞれの機能は、記載と別のECUに配置されていても良い。
安全条件判定モジュール603は、他の予測安全モジュール602および自動運転制御モジュール601より高い信頼度、または、予測安全モジュール602と同じかつ自動運転制御モジュール601より高い信頼性を付与し、システム全体の安全機構として用いることが有用である。これにより、例えば、安全条件判定モジュール603は、予測安全モジュール602または自動運転制御モジュール601が誤った処理をした場合でも、安全条件判定モジュール603の判断により、不安全な事象が発生することを防ぐことが可能になる。
次に、予測安全モジュール602の予測安全計画部622、自動運転制御モジュール601の軌道生成部613が、それぞれのモジュールの判定条件を把握して計画を行う例(実施例2)について図16を用いて説明する。図16は、実施例2にかかる車両制御システム2の論理アーキテクチャの例を示している。なお、本実施例2において実施例1と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
以上で説明した各実施例によれば、軌道情報を生成する自動運転制御モジュール601と、前記軌道情報の安全性を周囲のオブジェクトの行動予測を行った情報を基に判定し、必要に応じて予測安全軌道情報を出力する予測安全モジュール602と、所定の安全条件の判定を行い、安全でないと判断した場合には安全条件制御軌道情報を出力する安全条件判定モジュール603により、自動運転システムの安全性を確保し、それぞれを再利用可能な形で車両制御システム2を構築することが可能になる。
2 車両制御システム(車両制御装置)
3 通信装置
4 車両制御システム
5 駆動装置
6 認識装置
7 出力装置
8 入力装置
9 通知装置
300 物理アーキテクチャ
301 ネットワークリンク
302 ECU
401 プロセッサ
402 I/O
403 タイマ
404 ROM
405 RAM
406 内部バス
501 制御部
502 通信監理部
503 時間管理部
504 データテーブル
505 バッファ
600 論理アーキテクチャ
601 自動運転制御モジュール
602 予測安全モジュール
603 安全条件判定モジュール
604 車両運動制御部
611 周辺認識部
612 認知処理部
613 軌道生成部
621 予測安全認識部
622 予測安全計画部
623 予測安全判断部
631 安全条件認識部
632 安全条件計画部
633 安全条件判断部
801 軌道
901 軌道
902 軌道
903 走行誘導領域
1002 他車両
1003 歩行者
1202 予測安全軌道
1301 軌道
Claims (15)
- 自車に設けられたセンサにより構成される認識装置および外部との通信を実施する通信装置を備えた車両の制御を行う車両制御装置であって、
前記認識装置または前記通信装置の少なくとも一方の入力情報を用いて軌道情報を生成する自動運転制御モジュールと、
前記自動運転制御モジュールが生成する軌道情報と、前記認識装置または前記通信装置の少なくとも一方の入力情報を用いて周囲のオブジェクトを行動予測した結果の予測安全マップとに基づき安全性判定を行い、前記安全性判定の結果が安全の場合には前記軌道情報を出力し、前記安全性判定の結果が安全でない場合には前記認識装置または前記通信装置の少なくとも一方の入力情報並びに前記予測安全マップに基づき生成した軌道情報である予測安全軌道情報を出力する、前記自動運転制御モジュールと独立した予測安全モジュールと、を有し、
前記予測安全モジュールによる周囲のオブジェクトの行動予測は、前記自動運転制御モジュールにおける周囲のオブジェクトの行動予測とは異なり、安全に関する判定に必要な行動予測のみを実施することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置において、
前記予測安全モジュールの出力する軌道情報と、前記認識装置の入力情報とから、所定の安全条件判断に応じた車両制御を行う信号を出力する安全条件判定モジュールをさらに有することを特徴とする車両制御装置。 - 自車に設けられたセンサにより構成される認識装置および外部との通信を実施する通信装置を備えた車両の制御を行う車両制御装置であって、
前記認識装置または前記通信装置の少なくとも一方の入力情報を用いて軌道情報を生成する自動運転制御モジュールと、
前記自動運転制御モジュールが生成する軌道情報と、前記認識装置または前記通信装置の少なくとも一方の入力情報を用いて周囲のオブジェクトを行動予測した結果の予測安全マップとに基づき安全性判定を行い、前記安全性判定の結果が安全の場合には前記軌道情報を出力し、前記安全性判定の結果が安全でない場合には前記認識装置または前記通信装置の少なくとも一方の入力情報並びに前記予測安全マップに基づき生成した軌道情報である予測安全軌道情報を出力する、前記自動運転制御モジュールと独立した予測安全モジュールと、を有し、
前記予測安全モジュールは、前記自動運転制御モジュールより高い信頼性を持つことを特徴とする車両制御装置。 - 請求項3に記載の車両制御装置において、
前記予測安全モジュールの出力する軌道情報と、前記認識装置の入力情報とから、所定の安全条件判断に応じた車両制御を行う信号を出力する安全条件判定モジュールをさらに有することを特徴とする車両制御装置。 - 自車に設けられたセンサにより構成される認識装置および外部との通信を実施する通信装置を備えた車両の制御を行う車両制御装置であって、
前記認識装置または前記通信装置の少なくとも一方の入力情報を用いて軌道情報を生成する自動運転制御モジュールと、
前記自動運転制御モジュールが生成する軌道情報と、前記認識装置または前記通信装置の少なくとも一方の入力情報を用いて周囲のオブジェクトを行動予測した結果の予測安全マップとに基づき安全性判定を行い、前記安全性判定の結果が安全の場合には前記軌道情報を出力し、前記安全性判定の結果が安全でない場合には前記認識装置または前記通信装置の少なくとも一方の入力情報並びに前記予測安全マップに基づき生成した軌道情報である予測安全軌道情報を出力する、前記自動運転制御モジュールと独立した予測安全モジュールと、
前記予測安全モジュールの出力する軌道情報と、前記認識装置の入力情報とから、所定の安全条件判断に応じた車両制御を行う信号を出力する安全条件判定モジュールと、を有し、
前記予測安全モジュールは、前記自動運転制御モジュールより高く、前記安全条件判定モジュールより低いまたは同じ信頼性を持つことを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1、3、又は5に記載の車両制御装置において、
前記予測安全モジュールによる周囲のオブジェクトの行動予測では、前記通信装置を介して受信したオブジェクトの軌道情報を用いることを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1、3、又は5に記載の車両制御装置において、
前記自動運転制御モジュールが生成する軌道情報と、前記予測安全モジュールが出力する軌道情報の構造が同様であることを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1、3、又は5に記載の車両制御装置において、
前記予測安全モジュールは、前記車両を運転するユーザの操作を軌道として近似して使用することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置において、
前記予測安全モジュールは、前記自動運転制御モジュールより高い信頼性を持つことを特徴とする車両制御装置。 - 請求項2又は4に記載の車両制御装置において、
前記予測安全モジュールは、前記自動運転制御モジュールより高く、前記安全条件判定モジュールより低いまたは同じ信頼性を持つことを特徴とする車両制御装置。 - 請求項2、4、又は5に記載の車両制御装置において、
前記自動運転制御モジュールは、前記予測安全モジュールまたは前記安全条件判定モジュールの少なくとも一方の判定条件を用いて軌道情報を生成することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項2、4、又は5に記載の車両制御装置において、
前記予測安全モジュールは、前記安全条件判定モジュールの判定条件を用いて軌道情報を生成することを特徴とする車両制御装置。 - 自車に設けられたセンサにより構成される認識装置および外部との通信を実施する通信装置を備えた車両の制御を行う車両制御システムであって、
前記認識装置または前記通信装置の少なくとも一方の入力情報を用いて軌道情報を生成する自動運転制御モジュールと、
前記自動運転制御モジュールが生成する軌道情報と、前記認識装置または前記通信装置の少なくとも一方の入力情報を用いて周囲のオブジェクトを行動予測した結果の予測安全マップとに基づき安全性判定を行い、前記安全性判定の結果が安全の場合には前記軌道情報を出力し、前記安全性判定の結果が安全でない場合には前記認識装置または前記通信装置の少なくとも一方の入力情報並びに前記予測安全マップに基づき生成した軌道情報である予測安全軌道情報を出力する、前記自動運転制御モジュールと独立した予測安全モジュールと、
前記予測安全モジュールの出力する軌道情報と、前記認識装置の入力情報とから、所定の安全条件判断に応じた車両制御を行う信号を出力する安全条件判定モジュールと、を有し、
前記予測安全モジュールによる周囲のオブジェクトの行動予測は、前記自動運転制御モジュールにおける周囲のオブジェクトの行動予測とは異なり、安全に関する判定に必要な行動予測のみを実施することを特徴とする車両制御システム。 - 自車に設けられたセンサにより構成される認識装置および外部との通信を実施する通信装置を備えた車両の制御を行う車両制御システムであって、
前記認識装置または前記通信装置の少なくとも一方の入力情報を用いて軌道情報を生成する自動運転制御モジュールと、
前記自動運転制御モジュールが生成する軌道情報と、前記認識装置または前記通信装置の少なくとも一方の入力情報を用いて周囲のオブジェクトを行動予測した結果の予測安全マップとに基づき安全性判定を行い、前記安全性判定の結果が安全の場合には前記軌道情報を出力し、前記安全性判定の結果が安全でない場合には前記認識装置または前記通信装置の少なくとも一方の入力情報並びに前記予測安全マップに基づき生成した軌道情報である予測安全軌道情報を出力する、前記自動運転制御モジュールと独立した予測安全モジュールと、
前記予測安全モジュールの出力する軌道情報と、前記認識装置の入力情報とから、所定の安全条件判断に応じた車両制御を行う信号を出力する安全条件判定モジュールと、を有し、
前記予測安全モジュールは、前記自動運転制御モジュールより高い信頼性を持つことを特徴とする車両制御システム。 - 自車に設けられたセンサにより構成される認識装置および外部との通信を実施する通信装置を備えた車両の制御を行う車両制御システムであって、
前記認識装置または前記通信装置の少なくとも一方の入力情報を用いて軌道情報を生成する自動運転制御モジュールと、
前記自動運転制御モジュールが生成する軌道情報と、前記認識装置または前記通信装置の少なくとも一方の入力情報を用いて周囲のオブジェクトを行動予測した結果の予測安全マップとに基づき安全性判定を行い、前記安全性判定の結果が安全の場合には前記軌道情報を出力し、前記安全性判定の結果が安全でない場合には前記認識装置または前記通信装置の少なくとも一方の入力情報並びに前記予測安全マップに基づき生成した軌道情報である予測安全軌道情報を出力する、前記自動運転制御モジュールと独立した予測安全モジュールと、
前記予測安全モジュールの出力する軌道情報と、前記認識装置の入力情報とから、所定の安全条件判断に応じた車両制御を行う信号を出力する安全条件判定モジュールと、を有し、
前記予測安全モジュールは、前記自動運転制御モジュールより高く、前記安全条件判定モジュールより低いまたは同じ信頼性を持つことを特徴とする車両制御システム。
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