JP7316541B2 - 歩行者位置予測方法及び歩行者位置予測装置 - Google Patents

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Description

本発明は、障害物を回避して進む歩行者の将来位置を予測するための方法及び装置に関する。
自動車等の車両の自動運転システムや運転支援システムにおいては、歩行者の将来の歩行を予測することにより、この予測に基づく車両の制御を行う技術が提案されてきている。例えば、特許文献1(特許第6172474号)には、歩行者の静止から一歩目までの体幹の前傾角度に基づいて、歩行者の将来位置を予測する車両用歩行者検出装置が提案されている。また、特許文献2(国際公開WO2016/098238)には、歩行者の身体の角度の変化から、歩行者の進行方向の変化を予測し、車両を制御する走行制御装置が提案されている。
特許第6172474号 国際公開WO2016/098238
ところで、歩道が整備されておらず、比較的狭い道路の単路部では、道路に沿って背面歩行または対面歩行している歩行者が路側障害物(例えば電柱や他の歩行者等)を避ける為に車道側へ膨らみ、車と衝突する事故がしばしば発生する。このようなシチュエーションにおいて、多くのドライバは、歩行者のそのような行動変化を予想した上で、事故を未然に防ぐように運転操作を行っていると考えられるが、自動運転システムや運転支援システムにおいては、路側障害物を回避するための歩行者の歩行軌跡の変化を正確に予測することは困難であった。
また、歩行者が回避すべき障害物は、電柱等の静止障害物であったり、他の歩行者等の移動障害物であったりする等、態様は様々である。また、歩行者の側方を他の車両が通過している場合等、周辺環境も様々である。このため、障害物の態様や周辺環境の相違により、歩行者の歩行経路も変わってくると予想される。したがって、路側障害物を回避する歩行者の行動を、障害物の態様や周辺環境の変化等に適切に対応して、定量的に予測し得る手法が求められていた。
本発明は、以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、歩行者が様々な周辺環境の下で様々な態様の障害物を回避する際の歩行軌跡を回避開始前に精度良く予測し得る歩行者位置予測方法及び装置を提供することである。
前記目的を達成するため、本発明にあっては、次のような解決方法を採択している。すなわち、請求項1に記載のように、歩行者が障害物を回避して歩行する歩行軌跡を予測する歩行者位置予測装置において、前記歩行者の状態と、前記障害物の態様と、前記歩行者及び障害物の周辺環境の状況とを取得する情報取得手段と、前記歩行者が前記障害物を回避するためにそれまでの歩行経路から軌跡を曲げ始める地点と前記障害物の距離である回避開始距離及び前記歩行者が前記障害物の横を通過するときの前記歩行者と前記障害物の離間距離であるすれ違い距離に対する前記歩行者の状態、前記障害物の態様及び前記周辺環境の状況の影響関係を記憶している記憶手段と、前記情報取得手段により取得された前記歩行者の状態、前記障害物の態様及び前記周辺環境の状況と、前記記憶手段に記憶された前記影響関係とに基づいて、前記回避開始距離及び前記すれ違い距離を設定する設定手段と、前記設定手段により設定された前記回避開始距離及び前記すれ違い距離に基づいて前記歩行者の歩行軌跡を推定する歩行者軌跡推定手段とを備えた。
上記解決手法によれば、歩行者の軌跡を特徴づける要素である回避開始距離とすれ違い距離に対する各種影響要素(歩行者の状態、障害物の態様、周辺環境の状況)の影響関係を記憶しておき、この影響関係に基づいて回避開始距離とすれ違い距離を設定するようにしたので、回避開始距離とすれ違い距離を適切に予測することができ、高精度の歩行軌跡の推定が可能となる。
上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項2以下に記載の通りである。すなわち、前記設定手段は、前記歩行者の進路と隣接する車道を走行する車両が存在し、前記車両の進行方向が前記歩行者の進行方向と同一方向である場合、前記車両の進行方向が前記歩行者の進行方向と反対方向である場合よりも、前記回避開始距離を短く設定する(請求項2対応)。この場合、背面方向から走行してくる車両がある場合、歩行者がこの車両を意識する結果、車両が正面方向から走行してくる場合よりも、障害物回避の開始が遅くなるが、これに対応して、回避開始距離が短く設定されるので、歩行軌跡推定の精度が高められる。
前記設定手段は、前記障害物が移動障害物である場合、前記障害物が静止障害物である場合よりも、前記回避開始距離を長く設定し、前記すれ違い距離を長く設定する(請求項3対応)。この場合、移動障害物(例えば他の歩行者)を意識した対象歩行者は、余裕を持った障害物回避を行うために、障害物が静止障害物(例えば電柱)である場合に比較して、障害物回避の開始を早め、障害物との間隔も広く確保するが、これに対応して、回避開始距離及びすれ違い距離が長く設定されるので、歩行軌跡推定の精度が高められる。
前記設定手段は、前記歩行者の視線が前記障害物以外の物を注視している場合、前記回避開始距離を標準よりも短く設定する(請求項4対応)。この場合、歩行者の視線が障害物以外の物を注視しているとき(例えば、歩行者が携帯端末の操作をしているとき)には、歩行者が障害物に気付いて回避行動を開始するのが遅れ、急な方向転換を行うが、これに対応して、回避開始距離が短く設定されるので、歩行軌跡推定の精度が高められる。
前記設定手段は、前記歩行者が幅方向に拡がりのある所持物を持っている場合、前記すれ違い距離を標準よりも長く設定する(請求項5対応)。この場合、歩行者が幅方向に拡がりのある所持物を持っているとき(例えば、歩行者が傘をさしているとき)には、この所持物の幅だけ障害物とのすれ違い距離が拡がるが、これに対応して、すれ違い距離が長く設定されるので、歩行軌跡推定の精度が高められる。
前記設定手段は、前記歩行者が前記障害物を車道側の経路を通って回避する場合、前記歩行者が前記障害物を車道と反対側の経路を通って回避する場合よりも、前記すれ違い距離を長く設定する(請求項6対応)。この場合、車道側を通る場合の方が、車道と反対側を通る場合よりも空間的な余裕があり、すれ違い距離が大きくなるが、これに対応して、すれ違い距離が長く設定されるので、歩行軌跡推定の精度が高められる。
前記設定手段は、前記障害物の周辺の交通参加者の密度が大きい場合には、前記回避開始距離を標準よりも短く設定し、前記すれ違い距離を標準よりも短く設定する(請求項7対応)。この場合、障害物の周辺の交通参加者(他の歩行者、自転車等)の密度が大きいときには、交通参加者との衝突を避けるために、回避開始距離及びすれ違い距離を長く確保することができないが、これに対応して、回避開始距離とすれ違い距離が短く設定されるので、歩行軌跡推定の精度が高められる。
本発明によれば、歩行者の状態、障害物の態様、周辺環境の状況に応じて、これらに適合した回避開始距離とすれ違い距離が設定されるので、回避開始距離及びすれ違い距離に基づいて推定される予測歩行軌跡の精度を高めることができる。
本発明の概略を説明するための図。 対向車が存在する場合における回避開始距離及びすれ違い距離の設定を説明するための図。 交通参加者の密度が高い場合における回避開始距離及びすれ違い距離の設定を説明するための図。 センサ誤差を考慮した回避開始距離及びすれ違い距離の設定を説明するための図。 回避開始距離とすれ違い距離に影響を及ぼす各要素と、各要素に応じた設定の一例を示す図。 本発明の制御系の一例を示すブロック構成図。 本発明の制御の一例を示すフローチャート。
以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
まず、図1にしたがって、本発明における歩行者位置予測の概略を説明する。図1には、歩道W上の進路Cを進行方向dに向けて歩行する歩行者(対象歩行者)Pが、歩道Wに存在する障害物Oを避けるために、歩行軌跡Tを進路(当初経路)Cの延長線上から回避経路T1又はT2に曲げる様子の一例を示している。
本例において、歩道Wの(歩行者の進行方向dから見て)右側には車道Rが存在しており、車道R上には、歩行者の進行方向dと同一方向に進む車両Vが存在している。また、障害物Oは、歩道W上に静止した静止障害物(例えば、電柱、照明柱、立て看板等)、又は歩道W上を移動する移動障害物(例えば、他の歩行者、自転車等)である。なお、図においては、障害物Oに隣接する矢印で、障害物Oが移動障害物であり得ることを示している。
図示されるように、歩行者Pは、障害物Oの位置に到達するよりも少し手前の地点(回避開始位置E)で障害物Oの回避を開始し(歩行軌跡Tを曲げ)、歩道Wの横断方向から見て障害物Oの真横の地点(すれ違い位置F1又はF2)に達し、障害物Oとある程度の間隔を保ちながら通過する。なお、障害物Oを越えて、すれ違い位置F1又はF2より先に進んだ歩行者Pは、再び経路を曲げ、当初経路Cの延長線上の経路に復帰することが想定される。
このような障害物Oを回避する歩行軌跡T(当初経路Cから回避経路T1又はT2に続く経路)は、歩行者Pが障害物Oを回避するためにそれまでの歩行経路Cから歩行軌跡Tを曲げ始める回避開始位置Eから障害物Oまでの距離である回避開始距離Lと、歩行者Pが障害物Oの横を通過するときの歩行者Pと障害物Oの離間距離であるすれ違い距離Dによって特徴づけられ、回避開始距離L(回避開始位置E)とすれ違い距離D(すれ違い位置F1又はF2)を適切に推定することができれば、歩行者Pの歩行軌跡Tを予測することができる。例えば、歩行軌跡Tは、すれ違い位置F1又はF2を頂点とし、回避開始位置Eを通る双曲線関数や二次関数による近似で予測することができる。
なお、本例においては、歩行者Pの水平面内での拡がりの中心点CP(進行方向及び横断方向の幅の中心点)が通る軌跡を歩行軌跡Tとしている。また、議論を簡単にするため、回避開始距離L及びすれ違い距離Dは、障害物Oの水平面での拡がりの中心点OP(進行方向及び横断方向の幅の中心点)を用いて、歩行者Pの中心点CPと障害物Oの中心点OPの距離としている。本発明の実際の適用に際しては、障害物Oの水平面内での拡がりを考慮して、回避開始距離L及びすれ違い距離Dの数値を調整すればよい。
回避開始距離Lとすれ違い距離Dは、多くの歩行者に適用可能な標準値を想定することができるが、この標準値は、影響を与える各種要素(歩行者Pの状態、障害物Oの態様、周辺環境の状況)に応じて変わってくる。このため、歩行者Pの歩行軌跡Tを精度よく予測するためには、各種要素が回避開始距離Lとすれ違い距離Dに影響を与える影響関係を適切に把握するとともに、この影響関係に基づいて、各種要素の内容に応じた回避開始距離L及びすれ違い距離Dを設定する必要がある。以下、回避開始距離L及びすれ違い距離Dに影響を与える要素と、各要素が回避開始距離L及びすれ違い距離Dに与える影響関係について詳細に説明する。
回避開始距離Lとすれ違い距離Dに影響を与える障害物Oの態様としては、
(1-1)障害物Oが静止障害物(照明柱,電柱,立て看板等)であるか、移動障害物(他の歩行者(対象歩行者P以外の歩行者)、自転車等)であるか
がある。
移動障害物を回避する場合、静止障害物を回避する場合に比較して、余裕を持った回避をする必要があるので、回避開始距離Lが長くなる.例えば、回避開始距離Lは、静止障害物回避の場合には、平均3.6~5.6mであるのに対して、移動障害物回避の場合には、平均9.2~14.0mとなる。なお、衝突余裕時間TTCを基にして回避開始距離Lを予測することにより、歩行者P及び移動障害物Oの移動速度によらずに、回避開始距離Lを予測することが可能となる。例えば、歩行者Pが平均的な移動速度で障害物回避を行うと仮定すると、静止障害物の場合には、TTCが平均2.6~4.1secで回避が開始されるのに対して、移動障害物の場合には、TTCが平均3.3~5.1secで回避が開始される。
また、静止障害物を回避する場合よりも、移動障害物を回避する場合の方が、より余裕を持ったすれ違いをする必要があるので、すれ違い距離Dは長くなる。例えば、すれ違い距離Dは、静止障害物回避の場合には平均0.49~0.65mであるのに対して、移動障害物回避の場合には平均1.0mとなる。
回避開始距離Lに影響を与える障害物Oの態様としては、
(1-2)障害物が移動障害物である場合、移動障害物の移動速度と移動方向
もある。
回避開始距離L及びすれ違い距離Dに影響を与える歩行者Pの状態としては、
(2-1)歩行者Pの視線がどの方向を向いているのか(例えば、携帯端末の操作をしている場合等、歩行者Pの視線が障害物Oと物を注視しているか)
がある。歩行者Pの障害物Oと異なる物を注視している場合、歩行者Pによる障害物Oの認知が遅れ、方向転換が急になるので、回避開始距離Lは短くなる。
また、すれ違い距離Dに影響を与える対象歩行者Pの状態としては、
(2-2)歩行者Pが所持物を有しているか(例えば、傘をさしている場合等、歩行者Pが幅方向に拡がりのある所持物を持っているか)
がある。歩行者Pが幅方向に拡がりのある所持物を持っている場合には、その分、すれ違い距離Dが長くなる。
また、すれ違い距離Dに影響を与える対象歩行者Pの状態としては、
(2-3)歩行者Pが、障害物Oを回避するために、車道側を通るか、車道と反対側を通るか
もある。歩行者が車道と反対側を通る場合(図1の経路T2)に比較して、歩行者が車道側を通る場合(図1の経路T1)の方が、空間的な余裕があるので、すれ違い距離Dは大きくなる。例えば、すれ違い距離Dは、車道側への回避の場合には、平均0.65mであるのに対して、車道と反対側への回避の場合には、平均0.49mとなる。
回避開始距離Lに影響を与える周辺環境の状況としては、
(3-1)隣接する車道Rを走行する車両Vの走行方向が、歩行者Pの進行方向dと同一方向であるか、歩行者Pの進行方向dと反対方向であるか
がある。図1に示すように歩行者Pの進行方向dが車両Vの走行方向と同一方向である場合(背面歩行の場合)、歩行者Pにとって後方から車両Vが接近してくることになり、歩行者Pは後方の状況を気にしながら歩行するため、図2に示すように歩行者Pの進行方向dが車両Vの走行方向と反対方向である場合(対面歩行の場合)に比較して、回避開始距離Lが短くなる。例えば、回避開始距離Lは、対面歩行の場合には平均5.6m(TTC=4.1sec)であるのに対して、背面歩行の場合には平均3.6m(TTC=2.6sec)になる。
回避開始距離Lとすれ違い距離Dに影響を与える周辺環境の状況としては、
(3-2)障害物Oの周辺の交通参加者の密度の大きさ(すなわち、障害物Oの周辺に、対象歩行者P以外の交通参加者(他の歩行者、自転車等)が、どの程度存在するか)
がある。図3に示すように、障害物Oの周辺に、移動する交通参加者A及びB(例えば自転車)が存在する場合には、交通参加者A及びBとの衝突を回避するため、回避開始距離LはΔLだけ短くなり、また、すれ違い距離DもΔDだけ短くなる。
なお、回避開始距離Lとすれ違い距離Dの設定に際してセンサ誤差を考慮することにより、歩行者位置予測装置を搭載した車両が、より安全に歩行者Pを回避した走行を行えるようにできる。例えば、図4に示すように、回避開始距離Lをセンサ誤差を考慮した補正値ΔLAだけ長く設定し、すれ違い距離Dをセンサ誤差を考慮した補正値ΔDAだけ長く設定することにより、予測歩行経路Tを、補正された予測歩行経路TAとし、歩行者位置予測装置を搭載した車両VSが、補正された予測歩行経路TAを想定した運転を行うようにすれば、より安全に歩行者Pとの衝突を回避することができる。
以上、回避開始距離とすれ違い距離に影響を及ぼす各種要素と、各要素に応じた回避開始距離とすれ違い距離の設定について説明してきたが、図5には、このような回避開始距離とすれ違い距離に影響を及ぼす要素と各要素に応じた設定(影響関係)の一例を一覧表で示している。本発明の歩行者位置検出装置は、図5に示すような影響関係(実際には詳細な数値を含む)をまとめた設定テーブルを、データベースとして記憶しており、この設定テーブルに基づいて、個々の状況に応じた回避開始距離及びすれ違い距離の設定を行うようになっている。
図6には、本発明の歩行者位置検出装置の制御系の一例をブロック構成図で示す。図示されるように、制御系は、制御系は、外部情報提供手段1と、コントローラUと、記憶手段Mとを備えている。
外部情報提供手段1は、歩行者位置予測装置が搭載された車両の外部の情報をコントローラUに提供する手段であり、本実施形態では、カメラ2と地図情報提供手段3とを備えている。
カメラ1は、車両の外部状況を撮影可能となっており、歩行軌跡の予測対象となる対象歩行者、対象歩行者の進路上に存在する障害物、対象歩行者及び障害物の周辺環境(例えば隣接する車線を走行する他車両)の画像を撮影し、撮影された画像をコントローラUに送信する。また、地図情報提供手段3は、例えば車両用ナビゲーションシステムから構成され、地図情報に含まれる障害物の情報等をコントローラUに送信する。
なお、外部情報提供手段1は、後述する外部情報分析手段11とともに特許請求の範囲における情報取得手段を構成するものであるが、本発明の情報取得手段は、本実施形態のような態様に限定されない。例えば、カメラ2及び地図情報提供手段3とともに(又はカメラ2又は地図情報提供手段3の代わりに)各種センサを用いるようにしてもよい。
記憶手段Mは、例えば外部記憶装置から構成されるもので、回避開始距離とすれ違い距離に影響を及ぼす各要素と回避開始距離とすれ違い距離の関係(すなわち、回避開始距離とすれ違い距離に影響を及ぼす各要素の内容に応じた回避開始距離とすれ違い距離の設定)をまとめた設定テーブルをデータベースとして記憶している。
コントローラUは、マイクロコンピュータを利用して構成された制御装置であり、処理手段(プログラム)として、外部情報分析手段11と、回避開始位置設定手段12と、すれ違い距離設定手段13と、歩行者軌跡推定手段14とを備えている。
外部情報分析手段11は、外部情報提供手段1から取得した情報を分析して(例えばカメラ2から取得した画像を解析して)、回避開始位置及びすれ違い距離を設定するために必要な情報を取得するための手段であり、歩行者検出手段21と、障害物検出手段22と、周辺環境検出手段23とを備えている。
歩行者検出手段21は、位置予測の対象となる歩行者(対象歩行者)の位置(現在位置、進行方向)と状態(視線の方向、所持品の有無、体格の大小等)を検出する。障害物検出手段22は、歩行者の将来位置と関係があると考えられる障害物の位置及び態様(静止障害物と移動障害物のいずれであるか等)を検出する。周辺環境検出手段23は、対象歩行者及び障害物の周辺環境の状況(隣接する車道を通る他車両の有無及び走行方向、交通参加者(他の歩行者)の密度等)を検出する。
回避開始位置設定手段12は、外部情報分析手段11により得られた検出結果を、記憶手段Mに記憶された設定テーブルに当てはめることにより、回避開始位置を設定する。また、すれ違い距離設定手段13は、外部情報分析手11により得られた検出結果を、記憶手段Mに記憶された設定テーブルに当てはめることにより、すれ違い距離を設定する。歩行者軌跡推定手段14は、設定された回避開始位置とすれ違い距離に基づいて、歩行者の将来の歩行軌跡(歩行位置)を推定する。
次に図7のフローチャートにしたがって、本発明の歩行者位置予測方法の手順について説明する。歩行者位置予測においては、まずステップS1において、外部情報の取得及び分析を行い、続くステップS2において、予測対象となる歩行者が検出されたか否かの判定がなされ、歩行者が検出されなかった場合には、そのまま一巡の処理を終了する。
歩行者が検出された場合には、ステップS3に進み、対象歩行者の進路上に障害物が検出されたか否かの判定がなされ、検出されなかった場合には、そのまま一巡の処理を終了する。一方、障害物が検出された場合には、ステップS4に進む。
ステップS4においては、対象歩行者と障害物との衝突余裕時間(TTC)を算出し、続くステップS5では、TTC判定のための閾値を取得する。続くステップS6においては、TTCが閾値以下であるか否かの判定がなされ、閾値以下でなければ、そのまま一巡の処理を終了する。一方、TTCが閾値以下であれば、ステップS7に進む。
ステップS7においては、検出された障害物の態様、歩行者の状態及び周辺環境の状況に基づいて、記憶手段Mに記憶された設定テーブルにしたがって、回避開始位置及びすれ違い距離を設定する。続くステップS8においては、ステップS7で設定された回避開始位置及びすれ違い距離に基づいて、歩行者のt秒先までの歩行軌跡を算出して、一巡の処理を終了する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲において適宜の変更が可能である。
本発明は、自動車等の車両の制御(特に自動運転システムや運転支援システムにおける制御)において、歩行者の位置を予測するために利用できる。
U コントローラ
M 記憶手段
1 外部情報提供手段
2 カメラ
3 地図情報提供手段
11 外部情報分析手段
12 回避開始位置設定手段
13 すれ違い距離設定手段
14 歩行者軌跡推定手段
21 歩行者検出手段
22 障害物検出手段
23 周辺環境検出手段

Claims (7)

  1. 歩行者が障害物を回避して歩行する歩行軌跡を予測する歩行者位置予測装置において、
    前記歩行者の状態と、前記障害物の態様と、前記歩行者及び障害物の周辺環境の状況とを取得する情報取得手段と、
    前記歩行者が前記障害物を回避するためにそれまでの歩行経路から軌跡を曲げ始める地点と前記障害物の距離である回避開始距離及び前記歩行者が前記障害物の横を通過するときの前記歩行者と前記障害物の離間距離であるすれ違い距離に対する前記歩行者の状態、前記障害物の態様及び前記周辺環境の状況の影響関係を記憶している記憶手段と、
    前記情報取得手段により取得された前記歩行者の状態、前記障害物の態様及び前記周辺環境の状況と、前記記憶手段に記憶された前記影響関係とに基づいて、前記回避開始距離及び前記すれ違い距離を設定する設定手段と、
    前記設定手段により設定された前記回避開始距離及び前記すれ違い距離に基づいて前記歩行者の歩行軌跡を推定する歩行者軌跡推定手段と
    を備えた歩行者位置予測装置。
  2. 請求項1に記載の歩行者位置予測装置において、
    前記設定手段は、前記歩行者の進路と隣接する車道を走行する車両が存在し、前記車両の進行方向が前記歩行者の進行方向と同一方向である場合、前記車両の進行方向が前記歩行者の進行方向と反対方向である場合よりも、前記回避開始距離を短く設定する歩行者位置予測装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の歩行者位置予測装置において、
    前記設定手段は、前記障害物が移動障害物である場合、前記障害物が静止障害物である場合よりも、前記回避開始距離を長く設定し、前記すれ違い距離を長く設定する歩行者位置予測装置
  4. 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の歩行者位置予測装置において、
    前記設定手段は、前記歩行者の視線が前記障害物以外の物を注視している場合、前記回避開始距離を標準よりも短く設定する歩行者位置予測装置
  5. 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の歩行者位置予測装置において、
    前記設定手段は、前記歩行者が幅方向に拡がりのある所持物を持っている場合、前記すれ違い距離を標準よりも長く設定する歩行者位置予測装置
  6. 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の歩行者位置予測装置において、
    前記設定手段は、前記歩行者が前記障害物を車道側の経路を通って回避する場合、前記歩行者が前記障害物を車道と反対側の経路を通って回避する場合よりも、前記すれ違い距離を短く設定する歩行者位置予測装置
  7. 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の歩行者位置予測装置において、
    前記設定手段は、前記障害物の周辺の交通参加者の密度が大きい場合には、前記回避開始距離を標準よりも短く設定し、前記すれ違い距離を標準よりも短く設定する歩行者位置予測装置
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