JP7483758B2 - 自己車両の横方向の位置を計算するための計算方法、コンピュータプログラム製品、コンピュータ可読データ記録メディア、ステアリングシステム、及び自律車両 - Google Patents

Description

本発明は、自動車両、特に自律車両の横方向の位置を計算するための方法に関する。本発明はまた、横方向の位置を計算するためのそのような方法を実施するための手段を備える、自動車両、特に自律車両に関する。

自律車両は、車両の環境を検知するための手段と、サーボステアリングデバイスとを備えている。特に、検知手段は、車両が位置している走行レーンを識別することが可能である。検知手段およびステアリング手段の両方にリンクされているコンピュータが、車両が走行レーンの中心に留まるようにステアリングデバイスを制御することができる。これに関連して、「レーンセンタリングアシスト」またはＬＣＡとも呼ばれる既知のレーンセンタリング支援システムがある。そのようなシステムは、特に、ＵＮＥＣＥ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ Ｒ７９に記述されている仕様の対象である。

しかしながら、既知のレーンセンタリング支援システムは、自律車両を不自然な方法で位置付ける。車両のその走行レーン上での横方向の位置は、運転者が自分自身でステアリングデバイスを制御できる場合に運転者によって採用されるであろうものと一致しない。それゆえに自律車両は、交通の流れに溶け込まず、他の車両または物体との衝突のリスクが増大され得る。とりわけ、既知のレーンセンタリング支援システムは、他の車両または障害物からの横方向の安全距離が最適化されることを可能にしない。さらに、渋滞の状況では、既知のシステムは、車の列を追い越すオートバイまたは緊急車両のために十分なスペースを残すために車両が横方向にシフトされることを可能にしない。

本発明の狙いは、前述の欠点を克服して従来技術の既知の方法を改善する、自動車両の横方向の位置を計算するための方法を提供することである。

より正確には、本発明の第１の目的は、安全でリスクのない、車両の横方向の位置を計算するための方法である。

本発明の第２の目的は、解決策であり、他の道路利用者の走行を容易にすることができる、車両の横方向の位置を計算するための方法である。

本発明は、走行レーン上での自己自動車両の横方向の位置を計算する方法に関し、この方法は、
－ 前記走行レーン上での自己車両の第１の理論上の横方向の位置を、自己車両に先行する車両の、および／もしくは自己車両に後続する車両の前記走行レーン上での横方向の位置の関数として計算する第１のステップ、ならびに／または
－ 前記走行レーン上での自己車両の第２の理論上の横方向の位置を、前記走行レーンに隣接する走行レーン上での車両の位置の関数として計算する第２のステップと、
－ 前記走行レーン上での自己車両の第３の理論上の横方向の位置を、前記走行レーンの脇で検知された静的な障害物の関数として計算する第３のステップと、
－ 第１の横方向の位置、第２の横方向の位置、および第３の横方向の位置の加重平均を使用して自己車両の横方向の位置を計算する第４のステップとを含む。

第１の計算ステップは、前記走行レーン上での先行および／または後続する車両の横方向の位置の加重平均を計算するサブステップを含むことが可能であり、それぞれの横方向の位置の加重係数は、自己車両と、該当する先行車両および／または後続車両との間における縦方向の距離の、ならびに該当する先行車両および／または後続車両のスピードの関数である。

第２の計算ステップは、
－ 境界線のどちら側にもある理論上の安全通路を計算するサブステップであって、境界線が、自己車両の走行レーンと、自己車両の走行レーンに隣接する走行レーンとの間に延びる、サブステップと、
－ 安全通路における車両の存在を検知するサブステップと、
－ 第２の理論上の横方向の位置を、自己車両と、前記安全通路で検知された車両との間における距離の関数として、および前記安全通路で検知された車両のスピードの関数として計算するサブステップとを含み得る。

この計算方法は、この計算方法の実行のための第１の条件を含むことが可能であり、実行のための第１の条件は、
－ 自己車両の走行レーンの境界線が自己車両によって検知された場合、および
－ 自己車両の走行レーンの曲率が、事前に定義されたしきい値以下である場合に満たされる。

この計算方法は、第１の計算ステップの実行のための第２の条件を含むことが可能であり、実行のための第２の条件は、
－ 自己車両に先行する少なくとも１つの第１の車両が検知された場合、
－ 自己車両に先行または後続する少なくとも１つの第２の車両が検知された場合、および
－ 自己車両上の方向指示器が作動していない場合に満たされる。

第４の計算ステップは、
－ 自己車両の交通状況を検知するサブステップと、
－ 第１の理論上の横方向の位置の加重係数、第２の理論上の横方向の位置の加重係数、および第３の理論上の横方向の位置の加重係数を、検知された自己車両の交通状況の関数として計算するサブステップとを含み得る。

第４の計算ステップは、
－ 自己車両の理論上の横方向の位置と、自己車両の走行レーンの理論上の中央線との間における差を制限するサブステップ、および／または
－ 自己車両の理論上の横方向の位置の時間的変動を制限するサブステップを含み得る。

この計算方法は、
－ 第４のステップで計算された理論上の横方向の位置を自己車両に採用させるための自己車両のステアリングデバイスの自律制御の第５のステップと、
－ 自己車両の走行レーンの理論上の中央線に対する自己車両の位置を示す視覚的な表示を自己車両のスクリーン上に表示する第６のステップとを含み得る。

本発明はまた、コンピュータ可読メディア上に記録されている、プログラムコード命令を含むコンピュータプログラム製品に関し、それらのプログラムコード命令は、前記プログラムがコンピュータ上で稼働したときに、上で定義されている方法のステップを実施するためのものである。本発明はまた、通信ネットワークからダウンロードされること、ならびに／またはコンピュータ可読および／もしくはコンピュータ実行可能データメディア上に記録されることが可能であるコンピュータプログラム製品に関し、このコンピュータプログラム製品は、命令を含み、それらの命令は、プログラムがコンピュータ上で実行されたときに、上で定義されている方法をコンピュータに実施させる。

本発明はまた、上で定義されている方法を実施するためのプログラムコード命令を含むコンピュータプログラムが記録されているコンピュータ可読データ記録メディアに関し、または命令を含むコンピュータ可読記録メディアであって、それらの命令が、コンピュータによって実行されたときに、上で定義されている方法をコンピュータに実施させる、コンピュータ可読記録メディアに関する。

本発明はまた、上で定義されているコンピュータプログラム製品を搬送するデータメディアの信号に関する。

本発明はまた、コンピュータと、コンピュータによって制御されるステアリングデバイスと、環境を検知するための手段とを備えるステアリングシステムに関し、検知手段は、コンピュータにリンクされており、コンピュータは、上で定義されている計算方法を実施することが可能である。

本発明はまた、コンピュータと、コンピュータによって制御されるステアリングデバイスと、車両の環境を検知するための手段とを備える自動車両、特に自律車両に関し、検知手段は、コンピュータにリンクされており、コンピュータは、上で定義されている計算方法を実施することが可能である。

本発明のこれらの目的、特徴、および利点は、添付の図を参照しながら、非限定的に提供される、特定の実施形態についての以降の説明において詳述される。

本発明の一実施形態による自動車両の概略図である。 本発明による車両、および周囲の車両が走行している３つの走行レーンを有する道路の概略上面図である。 本発明の一実施形態による、車両の横方向の位置を計算するための方法の総観図である。 運転状況の第１の例の概略上面図である。 運転状況の第２の例の概略上面図である。 運転状況の第３の例の概略上面図である。 運転状況の第４の例の概略上面図である。

図１は、本発明の一実施形態による自動車両１を概略的に示している。車両１は、任意の種類のものであり得る。特に、車両１は、たとえば、自家用車、ユーティリティービークル、トラック、またはバスであり得る。車両１は、２つの前輪２ｆと、２つの後輪２ｒと、２つの前輪２ｆに接続されているステアリングデバイス３とを備える。２つの前輪２ｆは、操舵輪である。それらの向きは、ステアリングシステムによって制御され得る。ステアリングシステムは、特に、車両の環境を検知するためのステアリングデバイス３の手段を備える。これらの検知手段は、ＡＤＡＳセンサ４によって形成される。これらのセンサは、たとえば、超音波センサ、カメラ、またはレーダであり得る。それらは、車両１の周囲全体に位置している物体または他の車両を検知することが可能である。ここで提示されている実施形態によれば、車両は、６つのセンサ４を備えており、それらは、車両の四隅に配置されている、および車両の前部の実質的に中央に配置されている５つのレーダセンサを、特に車両１の前部で、道路を観察することが可能なカメラとともに含む。変形形態では、異なる数のセンサ４があることが可能であり、それらは、車両１上の他の位置に配置されることが可能である。

ステアリングシステムはさらに、コンピュータ５または電子制御ユニットを備える。コンピュータ５は、特に、メモリ５１、マイクロプロセッサ５２、および入力／出力インターフェース５３を備える。コンピュータは、そのインターフェース５３を介してセンサ４に接続されており、それによってコンピュータは、その入力においてこれらのセンサからの信号を受信することができる。コンピュータはまた、そのインターフェース５３を介してステアリングデバイス３に接続されており、それによってコンピュータは、操舵輪２ｆの方向付けのための制御コマンドをステアリングデバイス３へ送ることができる。最後に、車両１はまた、スクリーン６を装着された計器パネルを備える。スクリーン６は、コンピュータ５に接続されており、コンピュータによって送信された情報を車両１のユーザに表示することができる。メモリ５１は、本発明の一実施形態による、車両１の横方向の位置を計算するための方法を実施するためのプログラムコード命令を含むコンピュータプログラムが記録されているデータ記録メディアである。マイクロプロセッサ５２は、メモリ５１に記録されているコード命令を実行することが可能である。

車両１は自律車両である。特に、コンピュータ５およびセンサ４と相互作用するステアリングデバイス３は、車両の操舵輪２ｆの向きを自律的に制御することができる。それゆえに車両は、乗車している乗客をまったく伴わずに、または車両の軌道を直接制御しない乗客を伴って移動することができる。

車両１は、他の車両によって後続されて道路上を走行することが可能である。特に、図２は、３つの走行レーンＬ１、Ｌ２、Ｌ３を含む道路上の車両１（自己車両とも呼ばれる）を示している。「自己」という用語は、車両１を車両１の周囲の車両から明確に区別するための一意に区別できる用語である。３つの走行レーンは、互いに隣接している。３つの走行レーン同士は、境界線Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４によって識別され区切られており、それらの境界線は、たとえば、白色または黄色の線の形を取り、実線または破線であり得る。そのような境界線は、地上にペイントされることが可能であり、実質的に一定の幅を有し得る。車両は、走行レーンを変更する場合があり、または言い換えれば、自らの進路を変更して境界線を越えて運転する場合がある。３つの走行レーンの移動の方向は、ベクトルＸによって示されている。自己車両は、真ん中の走行レーンＬ２上を走行している。他の車両Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１２も、走行レーンＬ１、Ｌ２、Ｌ３上を走行している。車両Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、およびＶ４は、左手の走行レーンＬ１上を走行している。車両Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、およびＶ８は、真ん中の走行レーンＬ２上を走行している。特に、車両Ｖ５およびＶ６は、自己車両の後ろに位置しており、車両Ｖ７およびＶ８は、自己車両の前に位置している。言い換えれば、車両Ｖ５およびＶ６は、自己車両に後続する車両であり、車両Ｖ７およびＶ８は、自己車両に先行する車両である。先行および後続車両は、したがって自己車両と同じ走行レーン上にある。最後に、車両Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、およびＶ１２は、右手の走行レーンＬ３上を走行している。車両Ｖ１～Ｖ１２は、車両のセンサ４によって検知されることが可能である車両のセットを形成し得る。それらは、図２では、等しいサイズの長方形によって表されているが、これらの車両は、実際には任意の種類のもの、および任意のサイズのものであり得る。それらは、別々のスピードで前進することが可能であり、それらの相対的な位置は、時間とともに変化し得る。同じ道路上でさらに前方または後方を走行しているその他の車両は、考慮に入れられなくてよい。

道路上を走行している車両の横方向の位置、またはオフセットは、車両が移動する方向に垂直な方向における車両のその走行レーン上での位置として定義され得る。図２を参照すると、車両は、ベクトルＸに平行に移動している。したがって、車両の横方向の位置は、ベクトルＸに垂直な、ベクトルＹに沿った車両の位置を示す。理論上の中央線Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３が、それぞれの走行レーンＬ１、Ｌ２、Ｌ３に関して、走行レーンを区切る境界線Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４から等距離に位置する線として定義され得る。中央線Ｍ１は、したがって境界線Ｄ１およびＤ２から等距離に位置している。中央線Ｍ２は、境界線Ｄ２およびＤ３から等距離に位置している。中央線Ｍ３は、境界線Ｄ３およびＤ４から等距離に位置している。中央線Ｍ１、Ｍ２、およびＭ３は、理論上の線である。なぜなら、それらは、走行レーン上に物理的に存在しておらず、境界線Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４の関数として計算されるからである。走行レーン上での車両の横方向の位置は、この走行レーンの中央線を基準にしてベクトルＹの向きに従って定義または計算され得る。たとえば、横方向の位置は、該当する車両の中心が中央線の左に位置している、または言い換えれば、シフトされている場合には正であり得、該当する車両の中心が中央線の右にシフトされている場合には負であり得る。

図３は、本発明の一実施形態による、走行レーン上での自己自動車両の横方向の位置を計算するための方法を概略的に示している。この方法は、一連のステップＥ０、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６を含み、その狙いは、自己車両に関する横方向の位置Ｔｅｇｏを計算すること、および次いで、計算された横方向の位置Ｔｅｇｏを自己車両が採用するようにステアリングデバイス３を制御することである。ステップＥ０は、この計算方法を初期化するステップである。第１のステップＥ１は、自己車両の第１の理論上の横方向の位置Ｔ１を計算するステップである。第１の横方向の位置Ｔ１は、自己車両と同じ走行レーン上での自己車両に先行する車両および／または自己車両に後続する車両の横方向の位置の関数として計算される。図２に示されている状況を参照すると、第１の横方向の位置Ｔ１は、したがって後続車両Ｖ５およびＶ６の横方向の位置の関数として、ならびに先行車両Ｖ７およびＶ８の横方向の位置の関数として計算される。第２のステップＥ２は、自己車両の第２の理論上の横方向の位置Ｔ２を計算するステップである。第２の横方向の位置Ｔ２は、自己車両の走行レーンに隣接する走行レーン上での車両の位置の関数として計算される。図２に示されている状況を参照すると、第２の横方向の位置Ｔ２は、レーンＬ１およびＬ３上に存在している車両、すなわち、車両Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、およびＶ１２の位置の関数として計算される。第３のステップＥ３は、自己車両の第３の理論上の横方向の位置Ｔ３を計算するステップである。第３の横方向の位置Ｔ３は、前記走行レーンの脇で検知された静的な障害物（たとえば、壁またはバリア）の関数として計算される。第４のステップＥ４は、自己車両の横方向の位置Ｔｅｇｏが、第１の横方向の位置Ｔ１、第２の横方向の位置Ｔ２、および第３の横方向の位置Ｔ３の関数として計算される計算ステップである。第５のステップＥ５は、第４のステップＥ４で計算された理論上の横方向の位置Ｔｅｇｏを自己車両に採用させるという目的のための、自己車両のステアリングデバイス３の自律制御のステップである。第６のステップＥ６は、自己車両の走行レーンの理論上の中央線に対する、すなわち図２に示されている状況における中央線Ｍ２に対する自己車両の位置を示す視覚的な表示を自己車両のスクリーン６上に表示するステップである。

横方向の位置が、実際の横方向の位置との対比によって「理論上の」と呼ばれているということに留意されたい。所与の瞬間に計算された理論上の横方向の位置は、したがって、この瞬間における車両の実際の横方向の位置と必ずしも一致するとは限らない。これらのステップＥ０～Ｅ６のそれぞれが、ここでさらに詳しく説明される。

初期化ステップＥ０では、自己車両の横方向の位置Ｔｅｇｏを計算するための計算ステップの前に、特定のチェックおよび検知が実行される。これらの条件が満たされない場合、および／または車両もしくは障害物が検知されない場合、この計算方法の後続のステップは、修正、中断、または停止され得る。

初期化ステップＥ０の第１のサブステップＥ０１では、自己車両が走行している走行レーンＬ２の境界線Ｄ２、Ｄ３がセンサ４によって正しく検知されているかどうかについてチェックが行われる。そうである場合、自己車両が走行している走行レーンＬ２の中央線Ｍ２の位置を推定することが可能である。上で説明されているように、中央線Ｍ２は、境界線Ｄ２およびＤ３から等距離に位置している線として計算され得る。中央線Ｍ２はまた、ＬＣＡ（Ｌａｎｅ Ｃｅｎｔｅｒｉｎｇ Ａｓｓｉｓｔ）タイプの既知のアルゴリズムまたはコントローラによって計算され得る。境界線が存在していないか、または十分に見えない場合、境界線が再びはっきり見えるようになるまで、この方法は中断され得る。

初期化ステップＥ０の第２のサブステップＥ０２では、走行レーンＬ２の曲率が計算される。自己車両の走行レーンの曲率の半径が、事前に定義されたしきい値以下である場合、走行レーンの曲率の半径が、事前に定義されたしきい値を再び超えるまで、この方法は中断され得る。たとえば、中央線Ｍ２の曲率の半径が計算され得る。曲率の半径が、事前に定義された値を下回っている場合、曲率の半径が、事前に定義された値よりも高いレベルに戻るまで、この方法は中断される。これは、過度にタイトなコーナーで車両の軌道が修正されることを回避し、そうした修正は、自己車両を不安定にする可能性があり、および／または自己車両の横方向の位置の偏った計算をもたらす可能性がある。

他のチェックも行われることが可能であり、計算方法の進行に影響を与え得る。たとえば、車両のユーザは、横方向の位置を計算するための方法を手動で作動させることまたは無効化することが可能であり得る。この計算方法は、車両の機能不全、特に自律運転システムの機能不全の検知、ＥＳＰもしくはＡＢＳタイプの車両軌道制御システムの作動の検知、または何らかの危機的な運転状況の検知など、車両のその他の動作パラメータに基づいて自動的に作動または無効化されることも可能である。

第３のサブステップＥ０３では、車両および／または車両の周囲の物体を検知するために、センサ４を用いて車両の環境がスキャンされる。車両および／または障害物が検知されない場合、この方法は、車両および／または障害物が検知されるまでスタンバイ状態に置かれることまたは中断されることが可能である。自己車両の環境で車両が検知された場合、それらの位置、それらのそれぞれのスピード、およびそれらの軌道さえも特定され得る。それらの車両の位置は、自己車両の位置と相対的に特定され得る。たとえば、周囲の車両の位置は、ベクトルＸおよびＹによって形成される基準フレームにおいて定義されることが可能であり、その基準は、自己車両を中心とする。特に、自己車両と、検知されたそれぞれの車両との間における距離を計算することが可能である。それらの車両が位置している走行レーンも特定される。自己車両の走行レーンで（自己車両の前または後ろで）車両が検知された場合、これらの車両の横方向の位置が計算され得る。特に、中央線Ｍ２に対するこれらのそれぞれの車両の位置が計算され得る。自己車両と、自己車両と同じ走行レーン上に位置している車両との間における縦方向の距離を計算することも可能である。同じ走行レーン上の２つの車両の間における縦方向の距離は、中央線の経路に沿った２つの車両の間における距離、すなわち道路によって表される曲線横座標として定義され得る。２つの車両の間における縦方向の距離は、したがって、中央線が曲線を描いている場合には２つの車両の間における絶対距離（直線距離）よりも大きい。

初期化ステップＥ０では、物体または静的な障害物、すなわち、道路に対して動かないものを検知することも可能である。最後に、初期化ステップＥ０の終わりに、自己車両の環境の表示が得られる。変形実施形態によれば、自己車両の表示が、自己車両の車載センサ４を使用して得られるのではなく、ワイヤレス通信手段によって自己車両へ送信されることが可能であろう。たとえば、自己車両の周囲のそれぞれの車両の位置およびスピードは、車両間通信プロトコルを使用して得られることが可能である。

初期化ステップＥ０の第４のサブステップＥ０４では、とりわけ、自己車両の走行レーンＬ２における先行車両および／または後続車両の存在に関してチェックが行われ得る。とりわけ、自己車両に先行する少なくとも１つの第１の車両が自己車両の走行レーンで検知されているということを最初にチェックすることが可能である。第２に、自己車両に先行または後続する少なくとも１つの第２の車両が自己車両の走行レーンで検知されているということをチェックすることが可能である。自己車両の方向指示器が作動していないということをチェックすることも可能であり、これは、自己車両の側で追い越す意図がないことを示すことになる。これらの３つの条件が満たされる場合、第１の計算ステップＥ１が実行され得る。デフォルトで、これらの条件が再び満たされるまで計算方法全体が中断されることが可能である。変形形態では、Ｅ１を計算する第１のステップを実行せずに、横方向の位置Ｔｅｇｏの計算を第２の横方向の位置Ｔ２および第３の横方向の位置Ｔ３のみに基づかせて、この方法が継続されることが可能である。別の変形形態によれば、自己車両の前の１つの車両のみが検知された場合に、および自己車両のスピードが十分に低速である場合に、この方法が継続されることが可能である。

サブステップＥ０１、Ｅ０２、Ｅ０３、およびＥ０４は、互いに独立して、連続して、または並列に実行され得る。それらは、後続のステップＥ１～Ｅ６の実行中でさえ、無限に繰り返され得る。横方向の位置を計算する方法が中断、停止、または修正された場合、自己車両は、たとえば、自己車両の中心が中央線Ｍ２上に配置されるように、その走行レーンの中心に従来の様式で漸進的に位置し得るということが留意され得る。

第１の計算ステップＥ１は、前記走行レーン上での先行および／または後続する車両の横方向の位置の加重平均を計算するサブステップを含むことが可能であり、それぞれの横方向の位置の加重係数は、自己車両と、該当する先行および／または後続車両との間における縦方向の距離の、ならびに該当する先行および／または後続車両のスピードの関数である。言い換えれば、第１の横方向の位置Ｔ１は、次の式を使用して計算され得る。
［数１］

ここで、
－ Ｎは、自己車両の走行レーンで検知された車両の数を示し、
－ ｉは、自己車両の走行レーンに存在している車両のインデックスを示し、
－ Ｔｖｉは、自己車両の走行レーンにおける車両ｉの横方向の位置を示し、
－ ａｖｉは、車両ｉの横方向の位置に関連付けられている加重係数を示す。
それぞれの加重係数ａｖｉは、次の式に従って計算され得る。
［数２］
ａ_ｖｉ＝ｍｉｎ（ｆ（Ｄ_ｖｉ），ｇ（Ｖ_ｖｉ））
ここで、
－ Ｄｖｉは、自己車両と車両ｉとの間における縦方向の距離を示し、
－ Ｖｖｉは、車両ｉのスピードを示し、
－ ｆおよびｇは、マップ、すなわち関数を示す。

たとえば、マップｆおよびｇは、加重係数がａｖ７＞ａｖ６＞ａｖ８＞ａｖ５という不等式を満たすように定義され得る。たとえば、マップｆおよびｇはまた、車両ｉが自己車両に近づいたときに、およびそれらのスピードが低下している場合に加重係数ａｖｉが増大するように定義され得る。関数ｆおよびｇはまた、自己車両の挙動を改良するように車両上で調整され得る。加重係数ａｖｉはまた、車両のセンサの何らかのシステム欠陥に応じて変化し得る。車両ｉが、レーンを変更する目的で自己車両のレーンへと横方向に移動した場合、その加重係数ａｖｉは、強制的に０にされ得る。言い換えれば、車両ｉが自身のレーン変更操作を実行している間、車両ｉの横方向の位置Ｔｖｉには位置合わせがない。

初期化サブステップＥ０４の記述で説明されているように、第１の計算ステップＥ１を実行するためには、好ましくは、自己車両の前に少なくとも２つの車両が、または自己車両の前に１つの車両および自己車両の後ろに１つの車両が、または代替として低速で前方に１つの車両のみがあるべきである。第１の横方向の位置Ｔ１は、したがって、自己車両と同じ車線または走行レーンに位置している車両同士の横方向の位置の平均を再現する。自己車両と同じ走行レーンにおける車両がすべて左へシフトされた場合、自己車両も左へシフトすることになる。同様に、自己車両と同じ走行レーンにおける車両がすべて右へシフトされた場合、自己車両も右へシフトすることになる。この位置を採用することによって、自己車両は、交通の流れに溶け込む。オートバイの通過のための通路が、または緊急車両（救急車、消防車両、警察車両等など）のための通路でさえ形成され得る。自己車両は、車両どうしの間におけるオートバイまたは緊急車両の通過を妨害することはない。さらに自己車両は、自身に先行する車両の延長線において、より大きな範囲に位置する。それは、したがって、その吸気をより有効に活用することができる。自己車両に先行する車両の運転者は、自分の視界を自己車両によって塞がれることなく、自車のサイドミラーを通じて道路環境をよりよく見ることもできる。

図４に示されている例では、先行車両Ｖ７および後続車両Ｖ６は両方とも、カーブのより内側の方に、すなわち中央線Ｍ２の右に位置している。自己車両は、自身の横方向の位置付けを車両Ｖ６およびＶ７の横方向の位置付けから模倣し、そしてまた自分自身をカーブのより内側に位置付ける。図５の例では、車両Ｖ５、Ｖ６、およびＶ７は、中央線Ｍ２の左手側に位置しており、その一方で車両Ｖ８は、右手側に位置している。車両Ｖ５～Ｖ８の横方向の位置の加重平均の計算の結果として、第１の横方向の位置Ｔ１に従う自己車両も、自分自身を中央線Ｍ２の左手側に位置付けることになる。

第２の計算ステップＥ２が、図６および図７に概略的に示されている。第２のステップＥ２は、自己車両の横方向の位置が、自己車両の走行レーンに隣接する走行レーン上の妨害車両の存在の関数として適合されることを可能にする。車両は、特に、たとえばトラックもしくはバスのように非常に幅が広い場合に、または単に自分自身の走行レーンに不適切に位置している場合に、妨害になっていることがある。第２のステップＥ２は、自己車両の走行レーンと、自己車両の走行レーンに隣接する走行レーンとの間に延びる境界線のどちら側にもある理論上の安全マージンＣＳ、または理論上の安全通路を計算する第１のサブステップＥ２１を含む。特に、このステップでは、自己車両の走行レーンの右および左を区切る２つの境界線Ｄ２、Ｄ３のどちら側にもある２つの安全通路を計算することも可能である。安全通路は、自己車両の走行レーンから、隣接する走行レーンへと横に延びるものとして定義され得る仮想表面である。安全通路の中心は、境界線上に置かれることが可能であり、それによって安全通路は、隣接する走行レーンへと延びるのと同じだけ遠く自己車両の走行レーンへと延びる。有利なことに、安全通路の幅はパラメータ化され得る。その幅が大きいほど、安全通路で車両の存在を検知する確率が大きくなる。安全通路が画定されると、センサ４を使用して、安全通路における車両の潜在的な存在が探索される。

第２のサブステップＥ２２では、安全通路における車両の存在が検知される。たとえば、図６に示されている状況では、安全通路ＣＳにおける車両Ｖ１２の存在が検知される。次いで自己車両と、安全通路で検知された車両との間における距離、および安全通路で検知された車両のスピードが計算されることが可能である。

第３のサブステップＥ２３では、第２の横方向の位置が、自己車両と、安全通路で検知された車両との間における距離の関数として、および前記安全通路で検知された車両のスピードの関数として計算される。特に、第２の横方向の位置Ｔ２は、検知された車両と衝突する時間ＴＴＣに反比例すること、および安全通路ＣＳで検知された車両によって侵入されたエリアの距離に比例することが可能である。衝突する時間ＴＴＣ（「到達する時間」と呼ばれる場合もある）は、ある期間として定義されることが可能であり、その期間の終わりに、自己車両は、安全通路に存在している車両に到達し得る（もしもそれらの軌道が交わるならば、およびこれらの軌道の訂正が実行されないならば）。第２の横方向の位置Ｔ２

たとえば、第２の横方向の位置Ｔ２は、次の式を使用して計算され得る。
［数３］

ここで、
－ Ｍは、自己車両の走行レーンの左の隣接する走行レーンで検知された車両の数を示し、
－ ｊは、左の隣接する走行レーンに存在している車両のインデックスを示し、
－ Ｐは、自己車両の走行レーンの右の隣接する走行レーンで検知された車両の数を示し、
－ ｋは、右の隣接する走行レーンに存在している車両のインデックスを示し、
－ ＬｖｊおよびＬｖｋは、それぞれ車両ｊおよびｋの侵入距離を示し、
－ ＧｖｊおよびＧｖｋは、それぞれ車両ｊおよびｋに関連付けられているゲインであり、このゲインは、衝突する時間ＴＴＣの関数、ならびに／または車両ｊおよびｋそれぞれのスピードの関数であるマップである。

ゲインは、衝突する時間ＴＴＣに依存するので、横方向の位置Ｔ２は、該当する車両に自己車両が近づくにつれて増大し得る。衝突する時間ＴＴＣが短いほど、該当する車両に関連付けられているゲインは、１に近くなり得、第２の横方向の位置Ｔ２は、該当する車両の安全通路への侵入の距離に近くなるであろう。

第２の横方向の位置Ｔ２は、衝突する時間ＴＴＣが、事前に定義されたしきい値を下回る車両がある場合に計算されること、およびその場合にのみ計算されることが可能である。それゆえに、このしきい値を上回る衝突する時間ＴＴＣを有するいずれの車両も無視され得る。第２の横方向の位置Ｔ２の計算が、自己車両のレーンに合流する操作を現在実行していない車両のみを考慮に入れることも可能である。そのような操作は、たとえば、該当する車両が方向指示器などの発光指示器を作動させた場合に検知され得る。車両の方向指示器の作動を伴わない車両のレーン変更操作を検知するためのアルゴリズムも使用され得る。

図７に例として示されている状況を参照すると、車両Ｖ１２の存在が、自己車両の走行レーンの右の安全通路ＣＳで検知されている。自己車両の走行レーンの左の走行レーンで車両が検知されていないということが、または道路が自己車両の走行レーンの左に走行レーンを有していないということさえ想定される。上で説明されている計算によれば、第２の横方向の位置Ｔ２に従う自己車両は、車両Ｖ１２からの十分な横方向の安全距離を保持するために中央線Ｍ２の左手側へシフトするであろう。しかしながら、２つの妨害車両が自己車両の走行レーンの右および左の安全通路で検知された状況では、自己車両は、右および左の妨害車両からの安全距離のバランスを取るために自分自身を中心に置くことができる。

図６および図７に示されている状況は、自己車両が左から車両Ｖ１１およびＶ１２を追い越す場合に発生する可能性がある。同様の計算は、左手の安全通路で検知された車両によって自己車両が左から追い越されなければならない場合に自己車両が右へシフトされるようにすることができる。この計算方法は、左手側での運転および右からの追い越しに伴って使用するために逆にされることも可能である。

第３の計算ステップＥ３では、自己車両の第３の横方向の位置Ｔ３が、自己車両の周囲の静的な物体の関数として計算される。第２の計算ステップＥ２に関するのと同じ方法で、自己車両に隣接する車線の周りにマージンが画定される。第３の横方向の位置Ｔ３は、自己車両に隣接する境界線の周りの安全エリアへの静的な物体の侵入の距離に比例する。この計算ステップは、たとえば、自己車両に隣接する境界線の近くに安全バリアがある場合に走行レーン内で自車をシフトする傾向を有するであろう人間の挙動を再現することを可能にする。

第４の計算ステップＥ４では、自己車両の横方向の位置Ｔｅｇｏが、第１の横方向の位置Ｔ１、第２の横方向の位置Ｔ２、および第３の横方向の位置Ｔ３の関数として計算される。より正確には、自己車両の横方向の位置Ｔｅｇｏは、次の形式で加重平均を用いて計算され得る。
［数４］

ここで、
－ ａ１は、第１の横方向の位置Ｔ１に関連付けられている加重係数を示し、
－ ａ２は、第２の横方向の位置Ｔ２に関連付けられている加重係数を示し、
－ ａ３は、第３の横方向の位置Ｔ３に関連付けられている加重係数を示す。

有利なことに、加重係数ａ１、ａ２、およびａ３は、自己車両の交通状況に基づいて適合され得る。したがって、計算ステップＥ４の第１のサブステップＥ４１では、自己車両の交通状況が検知され得る。特に、自己車両によって占められている道路上の道路交通の密度が検知され得る。この検知は、たとえば、自己車両の周りの所与の周辺に存在している車両の数を数えることによって得られるインデックスに基づき得る。道路交通密度はまた、自己車両の周囲の車両の縦方向および横方向の両方の位置を分析することによって推定され得る。

計算ステップＥ４の第２のサブステップＥ４２では、加重係数ａ１、ａ２、およびａ３は、自己車両の検知された交通状況の関数として、特に道路交通密度の関数として計算され得る。たとえば、前に計算された３つの横方向の位置Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のそれぞれに同じ重みが与えられることになる場合、ａ１＝ａ２＝ａ３＝１／３と指定され得る。これらのパラメータは、たとえば、道路交通密度が普通または通常である場合に使用され得る。渋滞状況が検知された場合、たとえば、自己車両の周りの所与の周辺における車両の数が特定のしきい値を超えた場合、加重係数は、ａ１＝０．２、ａ２＝０．８、およびａ３＝０となるように指定され得る。それゆえに、より多くの重みが、前に計算された第２の横方向の位置Ｔ２に与えられ、計算された第３の横方向の位置Ｔ３は無視される。これによって、自己車両のその走行レーン上での位置付けは、車両の人間による制御を用いて得られる位置にさらに近くなる。０という加重係数は、対応する横方向の距離の計算が無視されることが可能であるということを意味する。たとえば、初期化サブステップＥ０４中に見出された状況が存在していない場合、係数ａ１は、ゼロの値を与えられることが可能である。これらの係数ａ１、ａ２、ａ３の値は、交通状況における変化に基づいて定期的に再評価され得る。

すべての状況で運転者の安全を確保する横方向の位置の計算を得るために、計算された横方向の位置は、上述されている加重平均によってフィルタリングされ得る。特に、第３のサブステップＥ４３では、自己車両の理論上の横方向の位置と、自己車両の走行レーンの理論上の中央線との間における最大差が制限されることが可能であり、言い換えれば、それは上限の対象とされ得る。この上限は、測定されたレーン幅に依存し得る。これは、車両が走行レーンの一方の側または他方の側へあまりに遠くシフトするのを防止する。特に、自己車両が、前に画定された安全通路内に移動するのを防止されることが可能である。第４のサブステップＥ４４では、自己車両の理論上の横方向の位置の時間的変動も制限され得る。これは、自己車両を不安定にする可能性がある横方向の位置の過度に急激な変動を回避する。最後に、第４のステップＥ４の終わりに、理想的な横方向の位置Ｔｅｇｏが得られ、これは、ステアリングデバイス３を制御するために使用され得る。

第５のステップＥ５では、第４のステップで計算された横方向の位置Ｔｅｇｏを車両に採用させるように自己車両のステアリングデバイスが制御される。この制御ステップは、自律的に、すなわち車両のユーザの介入を伴わずに実行される。自己車両の実際の測定された横方向の位置と、計算された横方向の位置Ｔｅｇｏとの間における差は、操舵輪の設定角度の計算につながり、その結果として操舵輪に関する制御コマンドにつながる。車両の操舵輪は、したがって、横方向の位置Ｔｅｇｏを自己車両が採用するようにステアリングデバイス３によって方向変換される。ステップＥ１～Ｅ５は次いで、自己車両の横方向の位置をリアルタイムで調整するために指定の頻度で繰り返され得る。

第６のステップＥ６では、自己車両の走行レーンの中央線に対する自己車両の位置を示す視覚的な表示が、自己車両のスクリーン６上に表示され得る。この視覚的な表示は、たとえば、自己車両が中央線に対して左へシフトしたかまたは右へシフトしたかに応じて、左へまたは右へ向けられた矢印から構成され得る。それゆえに、自己車両のユーザたちが、中心から外れた車両の位置付けによって驚かされることはない。彼らは、中心からずれた自己車両の位置が意図的なものであるということを理解する。

本発明により、車両の横方向の位置が、３つの別個の横方向の位置の予備的な計算に基づいて計算される。３つの横方向の位置Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のそれぞれは、自己車両の環境の一部の関数として計算される。最終的な結果は、より自然である、車両のその走行レーンでの横方向の位置である。車両は、より満足できる形で交通の流れに溶け込む。車両は、適切な横方向の安全距離を保持し、その一方で、オートバイまたは緊急車両が車の列を追い越すことを可能にする。

Claims (12)

1. 走行レーン（Ｌ２）上での自己車両（１）の横方向の位置を計算する方法であって、
   コンピュータ（５）が、前記走行レーン（Ｌ２）上での前記自己車両（１）の理論上の第１の横方向の位置を、前記自己車両に先行する車両（Ｖ７、Ｖ８）の、および／もしくは前記自己車両に後続する車両（Ｖ５、Ｖ６）の前記走行レーン（Ｌ２）上での横方向の位置の関数として計算する第１の計算ステップ（Ｅ１）、ならびに／または
   前記コンピュータ（５）が、前記走行レーン（Ｌ２）上での前記自己車両（１）の理論上の第２の横方向の位置を、前記走行レーンに隣接する走行レーン（Ｌ１、Ｌ３）上での車両（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１２）の位置の関数として計算する第２の計算ステップ（Ｅ２）と、
   前記コンピュータ（５）が、前記走行レーン（Ｌ２）上での前記自己車両（１）の理論上の第３の横方向の位置を、前記走行レーン（Ｌ２）の脇で検知された静的な障害物の関数として計算する第３の計算ステップ（Ｅ３）と、
   前記コンピュータ（５）が、前記第１の横方向の位置、前記第２の横方向の位置、および前記第３の横方向の位置の加重平均を使用して前記自己車両（１）の前記横方向の位置を計算する第４の計算ステップ（Ｅ４）と
   を含む、計算方法。
2. 前記第１の計算ステップ（Ｅ１）が、前記走行レーン上での先行する車両（Ｖ７、Ｖ８）および／または後続する車両（Ｖ５、Ｖ６）の前記横方向の位置の加重平均を計算するサブステップを含み、それぞれの横方向の位置の加重係数が、前記自己車両（１）と、該当する前記先行する車両（Ｖ７、Ｖ８）および／または前記後続する車両（Ｖ５、Ｖ６）との間における縦方向の距離の、ならびに該当する前記先行する車両および／または前記後続する車両のスピードの関数であることを特徴とする、請求項１に記載の計算方法。
3. 前記第２の計算ステップ（Ｅ２）が、
   境界線（Ｄ２）のどちら側にもある理論上の安全通路（ＣＳ）を計算するサブステップ（Ｅ２１）であって、前記境界線（Ｄ２）が、前記自己車両の前記走行レーン（Ｌ２）と、前記自己車両の前記走行レーンに隣接する走行レーン（Ｌ１）との間に延びる、サブステップ（Ｅ２１）と、
   前記安全通路における車両の存在を検知するサブステップ（Ｅ２２）と、
   前記理論上の第２の横方向の位置（Ｔ２）を、前記自己車両（１）と、前記安全通路（ＣＳ）で検知された前記車両（Ｖ１２）との間における距離の関数として、および前記安全通路（ＣＳ）で検知された前記車両（Ｖ１２）のスピードの関数として計算するサブステップ（Ｅ２３）と
   を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の計算方法。
4. 前記計算方法の実行のための第１の条件を含み、実行のための前記第１の条件が、
   前記自己車両（１）の前記走行レーン（Ｌ２）の境界線（Ｄ２、Ｄ３）が前記自己車両によって検知された場合、および
   前記自己車両の前記走行レーン（Ｌ２）の曲率が、事前に定義されたしきい値以下である場合
   に満たされることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の計算方法。
5. 前記第１の計算ステップの実行のための第２の条件を含み、実行のための前記第２の条件が、
   前記自己車両に先行する少なくとも１つの第１の車両（Ｖ７、Ｖ８）が検知された場合、
   前記自己車両に先行または後続する少なくとも１つの第２の車両（Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８）が検知された場合、および
   前記自己車両上の方向指示器が作動していない場合
   に満たされることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の計算方法。
6. 前記第４の計算ステップ（Ｅ４）が、
   前記自己車両の交通状況を検知するサブステップ（Ｅ４１）と、
   前記理論上の第１の横方向の位置の加重係数、前記理論上の第２の横方向の位置の加重係数、および前記理論上の第３の横方向の位置の加重係数を、前記自己車両の検知された交通状況の関数として計算するサブステップ（Ｅ４２）と
   を含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の計算方法。
7. 前記第４の計算ステップ（Ｅ４）が、
   前記自己車両の前記横方向の位置と、前記自己車両の前記走行レーン（Ｌ２）の理論上の中央線（Ｍ２）との間における差を制限するサブステップ（Ｅ４３）、および／または
   前記自己車両の前記理論上の横方向の位置の時間的変動を制限するサブステップ（Ｅ４４）
   を含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の計算方法。
8. 前記コンピュータ（５）が、前記第４の計算ステップ（Ｅ４）で計算された前記横方向の位置を前記自己車両に採用させるために前記自己車両のステアリングデバイス（３）を自律制御する第５のステップ（Ｅ５）と、
   前記コンピュータ（５）が、前記自己車両の前記走行レーン（Ｌ２）の理論上の中央線（Ｍ２）に対する前記自己車両の位置を示す視覚的な表示を前記自己車両のスクリーン（６）上に表示する第６のステップ（Ｅ６）と
   を含むことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の計算方法。
9. コンピュータ可読メディア上に記録されている、プログラムコード命令を含むコンピュータプログラム製品であって、前記プログラムコード命令が、プログラムがコンピュータ上で稼働したときに請求項１から８のいずれか一項に記載の方法の前記ステップを実施するためのものである、コンピュータプログラム製品。
10. 請求項１から８のいずれか一項に記載の方法を実施するためのプログラムコード命令を含むコンピュータプログラムが記録されている、コンピュータ可読データ記録メディア。
11. コンピュータ（５）と、前記コンピュータによって制御されるステアリングデバイス（３）と、環境を検知するための検知手段（４）とを備え、前記検知手段（４）が前記コンピュータにリンクされており、前記コンピュータが、請求項１から８のいずれか一項に記載の計算方法を実施することが可能であることを特徴とする、ステアリングシステム。
12. コンピュータ（５）と、前記コンピュータによって制御されるステアリングデバイス（３）と、環境を検知するための検知手段（４）とを備え、前記検知手段（４）が前記コンピュータにリンクされており、前記コンピュータが、請求項１から８のいずれか一項に記載の計算方法を実施することが可能であることを特徴とする、自律車両。

Images