JP7499797B2

JP7499797B2 - 経路生成装置

Info

Publication number: JP7499797B2
Application number: JP2022008736A
Authority: JP
Inventors: 一貴冨岡
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2022-01-24
Filing date: 2022-01-24
Publication date: 2024-06-14
Anticipated expiration: 2042-01-24
Also published as: CN116476860A; JP2023107501A; US20230234608A1

Description

本発明は、自動運転機能や運転支援機能を有する自車両の目標経路を生成する経路生成装置に関する。

この種の装置として、従来、認識した白線に基づいて自車両の操舵角を設定するようにした運転支援装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の装置では、予め設定された予見時間経過後に自車両が存在すると予測される前方注視点が設定され、自車両の後方の隣車線に追越車両が存在すると、その追越車両から離間する方向に前方注視点がオフセットされる。

自動運転機能や運転支援機能を有する車両が普及することで、交通社会全体の安全性や利便性が向上し、持続可能な輸送システムを実現することができる。また、輸送の効率性や円滑性が向上することで、ＣＯ₂排出量が削減され、環境への負荷を軽減することができる。

特開２０１４－１２９０２１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の装置のように追越車両から離間する方向に目標経路をオフセットする場合、追越車両が認識されるタイミングによっては走行経路が急変し、乗員に違和感を与えるおそれがある。

本発明の一態様である経路生成装置は、自車両の前方領域の物体を検出する検出部と、検出部により検出された物体のうち、自車両が走行する走行車線、走行車線に隣接する隣接車線、および隣接車線を走行する他車両を認識する前方認識部と、前方認識部により認識された前記走行車線に基づいて走行車線における自車両の基準経路を生成する基準経路生成部と、前方認識部により認識された他車両の側端部から走行車線に向けて安全領域を設定する安全領域設定部と、基準経路生成部により生成された基準経路に基づいて自車両の目標経路を生成する目標経路生成部と、を備える。目標経路生成部は、自車両からその前方の所定区間内において基準経路を目標経路に設定し、所定区間よりも前方において自車両と前方認識部により認識された他車両との間に安全領域設定部により設定された安全領域を確保するように基準経路を修正して目標経路を生成する。

本発明によれば、目標経路の急変を抑制することができる。

目標経路について説明するための図。目標経路の変化について説明するための図。本発明の実施形態に係る経路生成装置の要部構成および処理の流れを概略的に例示するブロック図。図３の基準経路生成部および目標経路生成部による基準経路および目標経路の生成について説明するための図。図４Ａの変形例を示す図。本発明の実施形態に係る経路生成装置による経路生成処理の流れを例示するフローチャート。

以下、図１～図５を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る経路生成装置は、自車両の運転者に対する運転支援を行うないし自車両を自動運転するように走行用アクチュエータを制御する運転支援機能を有する車両に適用され、自車両の目標経路（目標走行軌道）を生成する。本実施形態における「運転支援」は、運転者の運転操作を支援する運転支援と、運転者の運転操作によらず車両を自動運転する自動運転とを含み、ＳＡＥにより定義されるレベル１～レベル４の自動運転に相当し、「自動運転」は、レベル５の自動運転に相当する。

図１および図２は、目標経路について説明するための図であり、自車両１が走行車線２の中央線２Ｃに沿って走行する走行シーンの一例を示す。この場合、カメラ等による車両前方の走行車線２の認識結果に基づいて例えば走行車線２の中央線２Ｃに沿った基準経路３ａが生成される。さらに、自車両１が走行する走行車線２に隣接する隣接車線５ａ，５ｂを走行する他車両４ａ，４ｂの認識結果に基づいて基準経路３ａが必要に応じて修正され、最終的な目標経路３ｂが生成される。より具体的には、自車両１と他車両４ａ，４ｂとの間に所定の安全領域６ａ，６ｂを確保するように基準経路３ａを修正して目標経路３ｂを生成する。基準経路３ａおよび目標経路３ｂは、最新の認識結果に基づいて単位時間毎に生成され、更新される。

運転支援中ないし自動運転中は、目標経路３ｂに沿って走行するように自車両１の転舵機構が制御されるほか、他車両４ａ，４ｂとの間の距離に応じて車速を調整し、他車両４ａ，４ｂとの衝突を回避するように駆動機構や制動機構が制御される。このため、安全領域６ａ，６ｂを考慮せずに目標経路３ｂを生成したとしても安全が確保される。安全領域６ａ，６ｂは、自車両１と他車両４ａ，４ｂとの距離が近い場合に乗員が感じ得る不安を軽減するために考慮される。

しかしながら、図２に例示するように、車幅が大きい大型トラック等、自車両１が走行する走行車線２に寄って走行する他車両４ａにより自車両１が追越された場合、追越直後に目標経路３ｂが急変することがあり、かえって乗員に不安を感じさせるおそれがある。すなわち、追越直後の最新の認識結果に基づいて自車両１と他車両４ａとの間に安全領域６ａが確保されていないと判定されると、安全領域６ａを確保するように基準経路３ａ（直前の目標経路３ｂ）が修正されることで、目標経路３ｂが急変する。そこで、本実施形態では、このような目標経路３ｂの急変を抑制することができるよう、以下のように経路生成装置を構成する。

図３は、本発明の実施形態に係る経路生成装置（以下、装置）１００の要部構成および処理の流れの一例を概略的に示すブロック図である。図３に示すように、装置１００は、主に電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０により構成される。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ等の演算部、ＲＡＭ，ＲＯＭ等の記憶部、Ｉ／Ｏインタフェース、その他の周辺回路を有するコンピュータを含んで構成される。ＥＣＵ１０は、例えば自車両１に搭載されて自車両１の動作を制御する複数のＥＣＵ群の一部として構成される。図３の処理は、例えば自車両１が始動してＥＣＵ１０が起動されると開始され、所定周期で繰り返される。

ＥＣＵ１０には、自車両１に搭載された走行用アクチュエータ７と、車速センサ８と、外部センサ９とが接続される。走行用アクチュエータ７には、自車両１を駆動するエンジンやモータなどの駆動機構、自車両１を制動するブレーキなどの制動機構、自車両１を転舵させるステアリングギアなどの転舵機構が含まれる。車速センサ８は、例えば車輪の回転速度を検出する車輪速センサにより構成され、車速Ｖを検出する。

外部センサ９は、自車両１の前方領域の物体の位置を含む外部状況を検出する。外部センサ９は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有し、自車両１の前方を撮像するカメラ９ａと、自車両１から前方領域の物体までの距離を検出する距離検出部９ｂとを含む。距離検出部９ｂは、例えば、ミリ波（電波）を照射し、照射波が物体に当たって戻ってくるまでの時間から、その物体までの距離や方向を測定するミリ波レーダにより構成される。距離検出部９ｂは、レーザ光を照射し、照射光が物体に当たって戻ってくるまでの時間から、その物体までの距離や方向を測定するライダ（ＬｉＤＡＲ）により構成されてもよい。

ＥＣＵ１０は、演算部の機能的構成として、前方認識部１１と、基準経路生成部１２と、安全領域設定部１３と、目標経路生成部１４と、走行制御部１５とを有する。すなわち、ＥＣＵ１０の演算部は、前方認識部１１と、基準経路生成部１２と、安全領域設定部１３と、目標経路生成部１４と、走行制御部１５として機能する。

前方認識部１１は、外部センサ９からの信号に基づいて、自車両１の進行方向を中心とする車両前方の道路上の区画線、縁石、ガードレール等の位置を認識することで、自車両１が走行する走行車線２および走行車線２に隣接する隣接車線５ａ，５ｂを認識する。また、隣接車線５ａ，５ｂを走行する他車両４ａ，４ｂの輪郭の位置を認識することで、他車両４ａ，４ｂを認識する。

図４Ａは、基準経路生成部１２および目標経路生成部１４による基準経路３ａおよび目標経路３ｂの生成について説明するための図である。基準経路生成部１２は、前方認識部１１による走行車線２の認識結果に基づいて、走行車線２における自車両１の基準経路３ａを生成する。一般的な道路形状は、曲率が一定の割合で変化するクロソイド曲線を用いて設計されており、道路形状に対応するクロソイド曲線の一部の区間は、３次関数等の高次関数を用いて近似することができる。

基準経路生成部１２は、前方認識部１１による認識結果に基づいて走行車線２に対する自車両１の進行方向を特定し、自車両１の現地点を原点Ｏ、特定された進行方向をＸ軸として、走行車線２の中央線２Ｃを表す３次関数Ｆ（Ｘ）を導出する。すなわち、最小二乗法等のカーブフィッティング手法を用いて、前方認識部１１により認識された左右の区画線（あるいは縁石、ガードレール等）２Ｌ，２Ｒを近似する下式(i)，(ii)の３次関数Ｆ_L（Ｘ），Ｆ_R（Ｘ）を導出する。
Ｆ_L（Ｘ）＝Ｃ_3LＸ³＋Ｃ_2LＸ²＋Ｃ_1LＸ＋Ｃ_0L ・・・(i)
Ｆ_R（Ｘ）＝Ｃ_3RＸ³＋Ｃ_2RＸ²＋Ｃ_1RＸ＋Ｃ_0R ・・・(ii)

次いで、左右の区画線２Ｌ，２Ｒに対応する３次関数Ｆ_L（Ｘ），Ｆ_R（Ｘ）に基づいて走行車線２の中央線２Ｃに対応する下式(iii)の３次関数Ｆ（Ｘ）を導出し、導出された３次関数Ｆ（Ｘ）で表される中央線２Ｃに沿って基準経路３ａを生成する。
Ｆ（Ｘ）＝Ｃ₃Ｘ³＋Ｃ₂Ｘ²＋Ｃ₁Ｘ＋Ｃ₀ ・・・(iii)
Ｃ₃＝（Ｃ_3L＋Ｃ_3R）／２，Ｃ₂＝（Ｃ_2L＋Ｃ_2R）／２，
Ｃ₁＝（Ｃ_1L＋Ｃ_1R）／２，Ｃ₀＝（Ｃ_0L＋Ｃ_0R）／２

安全領域設定部１３は、前方認識部１１により認識された他車両４ａの側端部から、走行車線２における自車両１の基準経路３ａに向かう所定距離Ｗ以内の領域を、安全領域６ａとして設定する。より具体的には、図４Ａに示すように、前方認識部１１による認識結果に基づいて他車両４ａの側端部のＹ座標Ｙ_aを特定し、安全領域６ａの側端部のＹ座標Ｙ_R（Ｙ_R＝Ｙ_a＋Ｗ）を特定することで、安全領域６ａ（Ｙ_a≦Ｙ≦Ｙ_R）を設定する。

目標経路生成部１４は、自車両１からその所定距離Ｌ前方に設定される認識カット区間ＡＲ内（０≦Ｘ≦Ｌ）では、基準経路生成部１２により生成された基準経路３ａを修正することなく、そのまま自車両１の目標経路３ｂとして設定する。より具体的には、自車両１の基準経路３ａと他車両４ａとの間で安全領域６ａが確保されない場合（Ｙ_R≧Ｆ（Ｘ））でも、安全領域６ａが確保されない地点が認識カット区間ＡＲ内（０≦Ｘ≦Ｌ）であれば、基準経路３ａを修正せず目標経路３ｂに設定する。これにより、自車両１が走行する走行車線２に寄って走行する他車両４ａが自車両１を追越した直後に認識された場合でも、目標経路３ｂの不要な急変を抑制することができる。

認識カット区間ＡＲの所定距離Ｌは、車速センサ８により検出された車速Ｖに基づいて、所定時間ｔ₀（例えば０．９秒程度）後に自車両１が到達する距離として設定される（Ｌ＝Ｖｔ₀）。認識カット区間ＡＲの所定距離Ｌは、車速Ｖによらず一定の距離として設定されてもよい。認識カット区間ＡＲの所定距離Ｌは、走行中の道路の制限速度等に応じて設定されてもよい。

図４Ｂは、認識カット区間ＡＲの変形例を示す図である。認識カット区間ＡＲは、図４Ａに示すように、自車両１の前方の左右方向にわたる平面視略矩形状の領域として設定されてもよく、図４Ｂに示すように、自車両１の前方の左右方向にわたる平面視略台形状の領域として設定されてもよい。この場合、例えば走行車線２から離間するほど所定距離Ｌが短くなるように設定される。

目標経路生成部１４は、認識カット区間ＡＲよりも前方（Ｘ＞Ｌ）では、図２に示すように、自車両１と他車両４ａとの間に安全領域６ａを確保するように基準経路３ａを修正して目標経路３ｂを生成する。より具体的には、認識カット区間ＡＲを越えた地点で自車両１の基準経路３ａと他車両４ａとの間で安全領域６ａが確保されないと判定される場合（Ｙ_R≧Ｆ（Ｘ），Ｘ＞Ｌ）は、安全領域６ａを確保するように基準経路３ａを修正して目標経路３ｂを生成する。

走行制御部１５は、目標経路生成部１４により生成された目標経路３ｂに基づいて、自車両１の運転者に対する運転支援を行うないし自車両１を自動運転するように走行用アクチュエータ７を制御する。これにより、目標経路３ｂの急変を抑制し、安定した目標経路３ｂに沿って自車両１を走行させることができる。

図５は、装置１００による経路生成処理の流れを例示するフローチャートであり、装置１００の演算部で実行されるプログラムの処理の流れを示す。図５の処理は、例えば自車両１が始動してＥＣＵ１０が起動されると開始され、所定周期で繰り返される。

先ずステップＳ１で、外部センサ９からの信号に基づいて自車両１が走行する走行車線２および隣接車線５ａ，５ｂを走行する他車両４ａ，４ｂが認識され、認識結果に基づいて基準経路３ａが生成されるとともに安全領域６ａ，６ｂが設定される。次いでステップＳ２で、ステップＳ１で生成された基準経路３ａと他車両４ａ，４ｂとの間にステップＳ２で設定された安全領域６ａ，６ｂが確保されるか否かが判定される。ステップＳ２で否定されると処理がステップＳ３に進み、肯定されると処理がステップＳ５に進む。

ステップＳ３では、安全領域６ａ，６ｂが確保されない地点が認識カット区間ＡＲ内であるか否かが判定される。ステップＳ３で否定されると処理がステップＳ４に進み、肯定されると処理がステップＳ５に進む。ステップＳ４では、ステップＳ１で生成された基準経路３ａが目標経路３ｂに設定される。ステップＳ５では、ステップＳ１で生成された基準経路３ａと他車両４ａ，４ｂとの間にステップＳ２で設定された安全領域６ａ，６ｂを確保するように、ステップＳ１で生成された基準経路３ａを修正して目標経路３ｂが生成される。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）装置１００は、自車両１の前方領域の物体を検出する外部センサ９と、外部センサ９により検出された物体のうち、自車両１が走行する走行車線２に隣接する隣接車線５ａ，５ｂを走行する他車両４ａ，４ｂを認識する前方認識部１１と、走行車線２における自車両１の基準経路３ａを生成する基準経路生成部１２と、前方認識部１１により認識された他車両４ａ，４ｂの側端部から走行車線２に向けて安全領域６ａ，６ｂを設定する安全領域設定部１３と、基準経路生成部１２により生成された基準経路３ａに基づいて自車両１の目標経路３ｂを生成する目標経路生成部１４とを備える（図３）。

目標経路生成部１４は、自車両１からその前方の認識カット区間ＡＲ内において基準経路３ａを目標経路３ｂに設定し、認識カット区間ＡＲよりも前方において自車両１と前方認識部１１により認識された他車両４ａ，４ｂとの間に安全領域設定部１３により設定された安全領域６ａ，６ｂを確保するように基準経路３ａを修正して目標経路３ｂを生成する（図４Ａ、図４Ｂ）。これにより、自車両１が走行する走行車線２に寄って走行する他車両４ａが自車両１を追越した直後に認識された場合でも、目標経路３ｂの不要な急変を抑制することができる。

（２）認識カット区間ＡＲは、自車両１の前方の左右方向にわたる、平面視略矩形状または略台形状の所定領域に設定される（図４Ａ、図４Ｂ）。自車両１の直前の領域に左右方向にわたって認識カット区間ＡＲを設けることで、自車両１の直前で他車両４ａ，４ｂが認識された場合でも、目標経路３ｂの不要な急変を確実に抑制することができる。

（３）装置１００は、自車両１の運転者に対する運転支援を行うないし自車両１を自動運転するように走行用アクチュエータ７を制御する走行制御部１５をさらに備える（図３）。走行制御部１５は、目標経路生成部１４により生成された目標経路３ｂに基づいて走行用アクチュエータ７を制御する。これにより、目標経路３ｂの急変を抑制し、安定した目標経路３ｂに沿って自車両１を走行させることができる。

上記実施形態では、カメラ９ａとミリ波レーダやライダ等の距離検出部９ｂとを含む外部センサ９を例示して説明したが、自車両の前方領域の物体を検出する検出部は、このようなものに限らない。例えば、カメラ９ａにより撮像された車両前方の画像データに基づいて自車両１から前方領域の物体までの距離を検出してもよい。この場合、カメラ９ａのみで外部センサ９を構成してもよい。

上記実施形態では、基準経路生成部１２が走行車線２の中央線２Ｃに沿った基準経路３ａを生成する例を説明したが、走行車線における自車両の基準経路を生成する基準経路生成部は、このようなものに限らない。例えば、走行車線２に沿って中央線２Ｃよりも道路の外側に寄った基準経路３ａを生成してもよい。

上記実施形態では、装置１００が走行制御部１５を備える例を説明したが、経路生成装置は、このようなものに限らない。例えば、目標経路生成部１４により生成された目標経路３ｂを車両前方の道路に重畳して表示するようにヘッドアップディスプレイ等の表示部を制御する表示制御部を備えるものでもよい。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１自車両、２走行車線、３ａ基準経路、３ｂ目標経路、４ａ，４ｂ他車両、５ａ，５ｂ隣接車線、６ａ，６ｂ安全領域、７走行用アクチュエータ、８車速センサ、９外部センサ、９ａカメラ、９ｂ距離検出部、１０電子制御ユニット（ＥＣＵ）、１１前方認識部、１２基準経路生成部、１３安全領域設定部、１４目標経路生成部、１５走行制御部、１００経路生成装置（装置）、ＡＲ認識カット区間

Claims

自車両の前方領域の物体を検出する検出部と、
前記検出部により検出された物体のうち、自車両が走行する走行車線、前記走行車線に隣接する隣接車線、および前記隣接車線を走行する他車両を認識する前方認識部と、
前記前方認識部により認識された前記走行車線に基づいて前記走行車線における自車両の基準経路を生成する基準経路生成部と、
前記前方認識部により認識された他車両の側端部から前記走行車線に向けて安全領域を設定する安全領域設定部と、
前記基準経路生成部により生成された基準経路に基づいて自車両の目標経路を生成する目標経路生成部と、を備え、
前記目標経路生成部は、自車両からその前方の所定区間内において前記基準経路を前記目標経路に設定し、前記所定区間よりも前方において自車両と前記前方認識部により認識された他車両との間に前記安全領域設定部により設定された安全領域を確保するように前記基準経路を修正して前記目標経路を生成することを特徴とする経路生成装置。
請求項１に記載の経路生成装置において、
前記所定区間は、自車両の前方の左右方向にわたる、平面視略矩形状または略台形状の所定領域に設定されることを特徴とする経路生成装置。
請求項１または２に記載の経路生成装置において、
自車両の運転者に対する運転支援を行うないし自車両を自動運転するように走行用アクチュエータを制御する走行制御部をさらに備え、
前記走行制御部は、前記目標経路生成部により生成された目標経路に基づいて前記走行用アクチュエータを制御することを特徴とする経路生成装置。