JPH11212640A - 自律走行車両及び自律走行車両を制御する方法 - Google Patents

自律走行車両及び自律走行車両を制御する方法

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JPH11212640A
JPH11212640A JP10312359A JP31235998A JPH11212640A JP H11212640 A JPH11212640 A JP H11212640A JP 10312359 A JP10312359 A JP 10312359A JP 31235998 A JP31235998 A JP 31235998A JP H11212640 A JPH11212640 A JP H11212640A
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vehicle
sensor
autonomous
vehicle according
sensors
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JP10312359A
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Ralf Dr Bergholz
ラルフ・ベルクホルツ
Klaus Timm
クラウス・テイム
Hubert Weisser
フーベルト・ヴアイサー
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Original Assignee
Volkswagen AG
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 公共の道路交通での使用に適した自律走行
車両を提供する。 【解決手段】 本発明の自律走行車両は、センサの装置
が少なくとも次のセンサ、すなわち車両の前側範囲に配
置された少なくとも３個の距離センサと、車両の後側範
囲に配置された少なくとも１個の距離センサと、走査角
度を変更可能である、場合によって設けられた道路の方
に向いた距離センサと、車両の各々の側に配置された超
音波センサ及び又はマイクロ波レーダーセンサと、車両
の前側範囲と後側範囲に配置されたそれぞれ少なくとも
１個のカメラとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自律走行車両及び
自律走行車両を制御するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ずっと以前から、自律走行車両を実現す
るための多様な努力がなされてきた。自律走行車両と
は、乗客と共に又は乗客なしに、出発点から目標点まで
自動的に移動する車両であると理解される。有線又は無
線で遠隔制御される車両とは異なる。すなわち、有線又
は無線で遠隔制御されるこの車両の場合には車両の外側
で人が動かさなければならない。
【０００３】このような自律走行車両は既に材料運搬組
織において、多彩な工業的用途で使用されているという
水準に達している。走行路に沿って案内ケーブル又は案
内線を配置し、車両がこのケーブルによって案内される
自律走行車両システムが提案されている。所定の信号が
案内ケーブルに送られると、この信号の存在は車両に組
み込まれた受信コイルによって確認され、車両が案内ケ
ーブルに沿って走行路上を移動する。この場合、予め定
められた走行路からのずれは案内ケーブルによって確か
められる。自律走行車両システムのための他の公知の実
施の形態の場合には、案内ケーブルの代わりに光学的に
反射するテープ、例えばアルミニウムテープ又はボリビ
ニルテープが、走行路に沿って走行軌道表面に取付けら
れ、自律走行車両に送光器と受光器が配置されている。
送光器から出る光はテープによって反射し、受光器によ
って受信され、これにより無人の車両は反射テープに沿
って案内される。公知のこの自律走行車両は、所望の走
行路が自由に選択不可能であり、前もって構築しなけれ
ばならないという欠点がある。
【０００４】ドイツ連邦共和国特許第３９１２３５３号
公報により、画像処理ユニットを含む自律走行運搬車両
が知られている。この画像処理ユニットは車両の前進方
向において周囲を撮影し、撮影した像を処理する。この
自律走行運搬車両は更に、車輪速度センサ、ジャイロコ
ンパス等によって得られた情報を基礎として車両の位置
を絶対座標で演算する場所決定ユニットを備えている。
自律走行運搬車両は更に、車両の操向装置、アクセルペ
ダル、ブレーキ装置、ウィンカー等やアクチュエータド
ライバを含む、これらの装置を操作するためのアクチュ
エータが所属する動力ユニットを備えている。自律走行
運搬車両は更に、目標に関する見取り図データ又は地図
データと、走行路に関する情報が記憶されているユニッ
トと、画像処理ユニットと場所決定ユニットと情報記憶
ユニットによって得られた情報に基づいて車両を最後の
時点で走行させるように動力ユニットを制御するユニッ
トを備えている。自律走行運搬車両は更に、目標に関す
る情報、すなわち走行制御ユニットによって走行路上で
決定される多数の時点を入力し、かつ画像処理ユニット
によって得られた画像と他の情報を表示するための使用
者インターフェースを備えている。そのために、画像処
理ユニットは車両の前側範囲に配置された２個のカメラ
を備えている。このカメラは周囲の立体画像を撮影す
る。両カメラシステムによって撮影された立体画像は画
像処理ブロックにおいて、戻し変換によって平らな像に
変換される。画像処理ブロックは道路上に描かれた一対
の白い線（案内ライン）と、道路側方端部、中心線等を
認識し、車両に対するそれらの位置を測定する。道路上
の白いラインを操作することにより、車両と道路の間の
空間的な関係が演算される。すなわち、道路の左側及び
又は右側にある白いラインからの車両の間隔、車両前進
方向と道路の間の角度等が演算される。曲がった道路の
場合には、道路の半分の離隔において曲がる方向が決定
される。更に、交叉点から車両の離隔距離は、白いライ
ンの交点が交叉点の手前で測定されることによって確認
される。画像処理ユニットは更に、道路上において車両
の前方又は車両の側方にある障害物、例えば先行する車
両、ガードレール等を検出し、車両の位置演算ブロック
に情報を供給するための超音波センサ、レーザレーダ等
を備えている。場所決定ユニットは車両の左後輪と右後
輪に配置された２個の車輪速度センサと、両車輪速度セ
ンサの出発信号を受け取って加工する処理ブロックと、
全世界的な座標で車両の位置を演算するための演算ブロ
ックを備えている。車輪速度センサは車両の後輪の回転
を検出し、各車輪について１回転あたり数千のパルスを
発生する。個々の車輪について発生したパルスの数の間
に差が確認されると、車輪が通った経路長さの間に差が
生じたことを意味し、この経路長さの差は車両が通過す
る道路区間の曲率の決定の基礎を形成する。更に、両車
輪の経路長さは車両が進んだ距離を示す。従って、車両
の経路は車輪速度センサから供給されたデータ列に基づ
いて演算可能である。特に、所定の時点での車両の場所
及び位置に関する情報、すなわちＸ−Ｙ座標系における
車両の場所と走行方向に関する情報を導き出すことがで
きる。走行開始時の車両位置が知られているので、車輪
速度データを順次処理することにより、車両の現在の位
置を走行中常に監視することができる。位置決定の際の
エラーが加算されるので、車両が進んだ距離が長くなれ
ばなるほど、測定誤差は大きくなる。これに基づいて、
ジャイロコンパスが設けられているので、絶対座標系で
の位置は高い精度で決定可能である。このような自律走
行車両は材料運搬のためのものであり、例えばほとんど
同じ条件の屋内工場又は屋外工場のような分野でのみ適
している。
【０００５】更に、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４
１２４６５４号公報には、道路上で連続的及び自動的に
車両を方向案内するための方法が記載されている。この
方法の場合には、交通路の搬送能力を充分に活用するた
めに、自動的な車両操向が提案される。この方法のため
に、道路の上方よりもできるだけ高い車両の場所に取付
けられたテレビカメラが使用される。このテレビカメラ
は、ビデオ周波数のデジタル画像列を、演算システムに
伝送する。この演算システムは特別な信号処理およ車両
における解釈のためのプログラムを備えている。この方
法では、道路モデルと車両運動のための簡単な動的モデ
ルが利用され、それによって、今まで得られた道路と車
両の相対位置認識を、次の画像の評価のために使用する
ことができる。そのために、３個の部分モデルが組み合
わせられる。最後の画像だけの単眼画像データは、道路
パラメータと固有の相対状態を決定するための再帰的評
価方法によって評価される。それによって、コンピュー
タでは、先の範囲の実際の道路での空間的な表現が行わ
れる。
【０００６】ヨーロッパ特許第０６７９９７６号公報に
より、特に露天堀りで使用するための自律走行車両が知
られている。この車両は位置決定のために、ＧＰＳ（グ
ローパル位置決めシステム）を基礎とした第１の位置決
定システムと、ジャイロスコープを基礎とした第２の位
置決定システムＩＲＵ（インターナル・リファランス・
ユニット）を備えている。この両位置決定システムのデ
ータは第３の位置決定システムにおいて正確な位置決定
のために互いに演算される。自律走行車両は更に、ナビ
ゲーションシステムを備えている。このナビゲーション
システムによって、車両は予め定めたあるいは動的に検
出した経路に沿って案内される。ナビゲーションシステ
ムは一方では現存の位置と、ブレーキ、操向装置又はエ
ンジンのような機械的な部品をチェックし、重大なエラ
ーが発生したときに、車両を停止する。ナビゲーション
システムは更に、計画されたルート上にある物体を検出
し、場合によっては待避コースを走行するかあるいは車
両を停止するために、障害物検出装置を備えている。そ
のために、赤外線レーザスキャナがシングルラインモー
ドで車両のルーフに配置されている。この場合、走査幅
は１０〜３０°である。走査ビームは地面に達しないよ
うに向けられる。それによって、検出された障害物が地
面のでこぼこでないことが保証される。地面のでこぼこ
を検出するために第２のレーザスキャナがマルチライン
モードで設けられている。このレーザスキャナは所定の
角度で地面に向けられている。その角度は、障害物がブ
レーキストロークに対応する離隔距離で検出されるよう
に選定されているので、車両は障害物の手前において正
しい時期に停止可能である。露天掘りのために特別に設
計されたこの自律走行車両は、位置決定と経路検索の範
囲で非常に進歩している。しかし、公共の道路交通にお
ける自律走行車両の利用のための重要な観点は考慮され
ていない。例えば道路交通での評価すべき視野の制限が
不可能である。なぜなら、車両は合流する道路では前も
って正しい時期に検出しなければならないからである。
一方では、その都度適用される交通規則に走行状態を合
わせなければならず、他方では合流する運転者の規定さ
れていない挙動に応答できるようにしなければならな
い。公知の自律走行車両の基本構造の一部、例えば位置
決定システムは一般的に適しているが、公知の車両の他
のシステムは不充分である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の根底
をなす技術的課題は、公共の道路交通での使用に適して
いる自律走行車両と、１台又は複数台の自律走行車両を
制御するための方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この技術的課題は請求項
１，２１に記載の特徴によって解決される。その際、自
動車ために既に個別的に知られているいろいろなセンサ
が相乗作用的に一緒に使用されるので、センサの配置は
すべての気象条件と路上走行を含むいろいろな交通状況
で、周囲のすべての物体及び又は障害物を検出し、応答
することができる。これは、公共の道路交通に他の複雑
な環境での使用を可能にする。本発明の他の有利な実施
形は従属請求項に記載されている。
【０００９】
【実施の形態】次に、有利な実施の形態に基づいて本発
明を詳しく説明する。図１は、多数のセンサの配置を概
略的に示す自律走行車両の平面図である。このセンサの
それぞれの作用及び機能を次に説明する。自律走行車両
の前側範囲には少なくとも１個のレーダーセンサ１が配
置されている。このようなレーダーセンサ１は公知のご
とく、例えば車両の間隔を測定するための装置（例えば
ＡＤＲ）からなっている。レーダーセンサ１によって例
えば、自律走行車両の前方領域内にある物体の数、物体
の間隔及び相対速度を検出可能である。レーダーセンサ
１の水平方向の検出範囲が狭く制限されているので、レ
ーダーセンサ１は車両の前方の物体認識のためにのみ設
けられている。レーダーセンサ１の放射特性は図３に示
してある。光学的なセンサ装置に対するレーダーの利点
は、不所望な気象条件（霧、雪、雨、塵埃）の場合に
も、その性能を維持することである。そのために、レー
ダーセンサ１はレーザスキャナ型センサ２，３によって
補助されている。このレーザスキャナ型センサは同様
に、物体の認識のため、特に合流点や交差点での物体認
識のために使用される。レーザスキャナ型センサ２，３
は車両の前方範囲の側方に、例えばフェンダーに設けら
れている。２Ｄ式レーザスキャナ型センサ２，３は少な
くとも２７０°の水平有効範囲を有するので、後方範囲
には水平有効範囲１８０°を有する他の１個のレーザス
キャナ型センサ４を設けるだけでよい。レーザスキャナ
型センサ２の放射特性は図４に示してある。レーザスキ
ャナ型センサ３と共に、この両レーザスキャナ型センサ
は車両の前方と側方の範囲全体をカバーする。従って、
全周の検出のためにレーザスキャナ型センサ４は後方範
囲の上述の１８０°の範囲だけを検出すればよいので、
レーザスキャナ型センサ４の走査範囲の残りの１８０°
は、内部の３０°の検出範囲内の付加的な走査線として
使用可能である。従って、このレーザスキャナ型センサ
は中央範囲において恰も三次元的な物体検出を可能にす
る。これは図５に示してある。レーザスキャナ型センサ
４が故障したときには、制限された走行運転が可能であ
るがしかし、方向変換操作はもはや行うことができな
い。
【００１０】更に、特にルーフ前部又はウインドシール
ドガラスのバックミラー範囲に、他の１個のレーザスキ
ャナ型センサ５ａが設けられている。このレーザスキャ
ナ型センサの主たる役目は、地面の穴又は地面上の障害
物を認識することである。そのために、このレーザスキ
ャナ型センサは速度又は気象に依存して変更され、それ
によって緊急の場合に穴又は障害物の手前で停止するこ
とができる。技術水準と異なり、変更は気象状態にも依
存して行われる。なぜなら、速度のほかに気象状態が制
動距離の長さに重大な影響を及ぼすからである。レーザ
スキャナ型センサ５ａのビーム経路内に先行する物体が
あると、レーザスキャナ型センサは物体認識及び物体追
跡の役目を受け持つ。レーザスキャナ型センサ５ａは４
５°の水平検出範囲と５°の垂直検出範囲を有する。こ
のセンサは水平検出範囲が広いので、車線認識や道路側
方端部の認識を補助することができる。
【００１１】図示のように更に、レーザスキャナ型セン
サ５ａが故障すると、自律走行車両を直ちに停止しなけ
ればならない。この場合使用可能性を高めるために、同
一のレーザスキャナ型センサ５ｂが付加的に使用され
る。それによって、レーザスキャナ型センサ５ａの故障
時に、その役目を直接受け持つことができるかあるいは
両レーザスキャナ型センサ５ａ，５ｂを冗長的な全体シ
ステムとして平行に運転することができる。
【００１２】レーザスキャナ型センサ５ａ，５ｂの垂直
方向の視野が制限されているので、通行高さを認識する
ために、他のレーザスキャナ型センサ６が設けられてい
る。このレーザスキャナ型センサ６は同じ水平方向検出
範囲と垂直方向検出範囲を有しているがしかし、変更す
ることができる。このレーザスキャナ型センサ６はは通
行高さ認識のほかに、物体認識を補助するために使用可
能である。その前提は、レーザスキャナ型センサ５ａ，
５ｂがレーザスキャナ型センサ６と相対的に評価を行う
ことである。レーザスキャナ型センサ６の故障は、注意
すべき通行高さをデジタル地図から直接推察することに
よって補償可能であり、それによって、自律走行車両を
すぐに停止させる必要がない。
【００１３】ゆっくりした走行時及び駐車するときに
は、レーザスキャナ型センサ２，３によって車両の側面
を完全に検出することは不可能である。従って、その都
度例えば４個の超音波センサ７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄが
車両の両側に配置されている。この超音波センサはゆっ
くりした走行時に道路端部の認識を補助するために使用
可能である。
【００１４】車両の前側範囲においてルーフにビデオカ
メラ９が配置されている。このビデオカメラは主として
車線認識のために役立つ。しかし更に、このカメラ９に
よって道路端部認識及び物体認識を補助することができ
る。更に、カメラ９によって、レーザスキャナ型センサ
６の通行高さ認識を補助することができる。前側範囲に
配置された他のビデオカメラ１０は車線認識、物体認識
及び又は交通標識のために役立つ。カメラ９，１０は組
み合わせて互いに補い合うシステムを形成することがで
きる。この場合、カメラ９は遠距離範囲用に設計され、
カメラ１０は近距離範囲用に設計される。
【００１５】隣の車線を認識するために（それによって
固有の車線を認識するために）及び道路端部を認識する
ために、自律走行車両のルーフの側部にそれぞれ１個の
他のビデオカメラ１１，１２が設けられている。このビ
デオカメラの走査特性は図７に示してある。更に、自律
走行車両の後部範囲に他のビデオカメラ１３を取付ける
ことにより、車線と道路端部の認識を補助することがで
きる。しかし、ビデオカメラ１３の主たる役目は物体認
識用のいわば三次元式レーザスキャナ型センサ４を補助
することである。
【００１６】高い精度で位置決めするために、ルーフに
はＤＧＰＳ（ディファレンシャル・グローバル・ポジシ
ョニング・システム）センサ１４ａが設けられている。
このＤＧＰＳセンサは世界座標においてデジタル地図と
関連して自律走行車両の絶対的な位置を検出する。この
ようなデジタル地図は例えば最新の自動車の公知のナビ
ゲーションシステムによって充分に知られている。ＤＧ
ＰＳセンサ１４ａの故障も、後述するように、自律走行
車両を直ちに停止することになる。使用可能性を高める
ために、同様に同一のＤＧＰＳセンサ１４ｂが使用され
る。それによって、同一のＤＧＰＳセンサ１４ａの故障
時にその役目を直接受け持つことができるし、また冗長
性を生じるために、両ＤＧＰＳセンサ１４ａ，１４ｂを
平行に運転することができる。例えばトンネル内で電波
技術的に遮蔽されているときにも自律走行車両の位置を
常に正確に測定できるようにするために、更にジャイロ
スコープを使用することができる。
【００１７】更に、自律走行車両の個々の車輪にそれぞ
れ１個の車輪センサ１５が付設されている。この車輪セ
ンサによって摩擦係数を認識することができる。自律走
行車両のルーフには更に、気圧センサ１６、湿度センサ
１７及び温度センサ１８が配置されている。センサ１６
〜１８のデータから、そのときの気象条件と予想される
気象条件が推測される。この結果は例えば個々のセンサ
システムの結果を検証するために役立つ。それによっ
て、予想される視界条件を測定し、レーザスキャナ型セ
ンサ２〜６によって検出された視界距離と調和させるこ
とができる。
【００１８】自律走行車両には更に、４個の指向性マイ
ク１９とラウドスピーカー１９が配置されている。マイ
ク１９によって、音響信号（例えばサイレン、踏切）を
認識することができる。ラウドスピーカー１９は例えば
メインステーションと万一の歩行者とを言葉で及び情報
伝達的に関係をもたせるために役立つ。通信を目的とし
ない言葉による要請のために、ラウドスピーカーは自律
走行車両によって直接的に利用可能である。
【００１９】ルーフには更に、サーモグラフィーカメラ
２０が設けられている。それによって、温度プロフィル
によって物体の認識を補助し、それによって例えば道路
端部での動かない人を、生きものでない物と区別するこ
とができる。サーモグラフィーカメラ２０は更に、車線
や道路端部を認識するために制約された状態で適してい
る。例えば太陽光照射を補償するために、個々のカメラ
９〜１３，２０には好ましくは冷却装置が付設されてい
る。更に、太陽光の直接的な照射によるカメラ９〜１
３，２０の眩輝あるいは湿った道路の反射に基づくカメ
ラの眩輝を防止するために、遮蔽手段を講じることがで
きる。
【００２０】図２は、考えられるアクチュエータを配置
した自律走行車両の平面図である。自律走行車両は少な
くとも１個のＥガス２１、Ｅブレーキ２２及びＥ操舵装
置２３を備えている。車両が自動変速機を備えていない
と、更にＥクラッチ２４が必要となる。このような電気
制御される装置は自動車技術によって基本原理がｘ−バ
イ−ワイヤ−システムとして知られている。この場合、
機械的な調節運動が電気的な調節信号に変換されるの
で、調節部材、例えばペダルは、影響を及ぼすべき機器
から機械的に切り離されている。自律走行車両において
ペダル又はステアリングホイールを操作する人がいない
ので、調節部材の機械的な運動を代替しなければならな
い。そのためには原理的に２つの解決方法が考えられ
る。一方では、機械的な運動が運転ロボットによって行
われるので、公知の装置は変更しなくてもよい。あるい
は機械的な運動全部をやめ、車両コントロール装置が個
々のアクチュエータの制御機器のための電気的な制御信
号を直接的に発生する。例えば自律走行車両の照明装置
のような他の要素の操作も同様に行われる。
【００２１】図８には、最も上の階層における自律走行
車両のブロック回路が示してある。センサ１〜２０は環
境２８又は自律走行車両自体の情報を検出し、この情報
を車両コンピュータ２５と衝突回避装置２６に供給す
る。自律走行車両の本来の制御を行う車両コンピュータ
と、衝突回避装置２６は、安全上の理由から平行に作動
する。この場合、衝突回避装置２６は衝突の危険を回避
するためにのみアクチュエータ２１〜２４に作用する。
普通の運転中、アクチュエータ２１〜２４の作動は専ら
車両コンピュータ２５によって行われる。センサ１〜２
０から車両コンピュータ２５、衝突回避装置２６及びア
クチュエータ２１〜２４へのデータの伝送は、ＣＡＮ
（コントロールド・エアリア・ネットワーク、すなわち
管理区域ネットワーク）−バス２７を介して行われる。
その際好ましくは、発生するデータ量を確実に伝送でき
るようにするために、データが複数のＣＡＮ−バス２７
に分配される。データの実時間動作（実時間処理）が必
要であるので、ＣＡＮ−バス２７は伝送能力の上側エッ
ジでは運転すべきではない。従って、個々のセンサの予
め処理されたデータは互いに分離されて伝送され、後続
配置の評価ユニットにおいてその時間的なコーディング
に基づいて再び組み合わせられて全体イメージを形成す
る。この場合、評価装置を過負荷しないようにするため
に、情報圧縮のために適当なアルゴリズムを有する階層
原理をできるだけ使用すべきである。
【００２２】図９には、仮想の架線を発生するための装
置のブロック回路が示してある。この装置は一つ又は複
数の走行指令のための入力ユニット２９を備えている。
この走行指令は例えば内部のリンク３０及び自動車無線
電話の形をした外部の通信リンク３１を経て供給可能で
ある。自律走行車両の用途に応じて、走行指令は本来の
目的のほかに他の情報を含むことができる。自律走行車
両が例えば公共の人用近距離交通で使用されるときに
は、運搬すべき人数が付加的な情報として必要である。
それによって、これを車両の収容揚力と比較することが
できる。更に、走行指令の優先順位を考慮すべきであ
る。このようなアルゴリズムは例えば公共の近距離交通
における配置プログラムで既に使用されており、原理的
に使用可能である。これに対して、自律走行車両が個々
の車両として使用されると、入力ユニット２９のための
外部の通信リンク３１が不要である。なぜなら、車両保
有者だけが車両指令を与えるからである。そして、入力
ユニット２９の走行指令又は登録された走行指令は、ル
ート計画のための装置３２に伝送される。装置３２は更
に、ＤＧＰＳセンサ１４ａ，１４ｂから車両の現在の正
確な位置と、外部の通信リンク３１から交通情報を得
る。交通情報は例えば渋滞報告、建設工事現場、音楽
会、デモ、サッカーゲーム等のような大規模な行事の指
示である。ルート計画のための装置３２に付設されたデ
ジタル地図３３によって、この装置は外部の通信リンク
３１の交通情報を考慮して、現在の位置から走行目的値
までの最適なルートを検出する。複数の最適なルートの
中で、走行時間又は少ない燃料消費に関して最適なルー
トを選択することができる。デジタ地図３３は本来の道
路案内のほかに、例えば橋の通行高さ、道路の走行車線
の数、道路標識板等のような付加的な情報を含んでい
る。このようなデジタル地図３３は自動車のナビゲーシ
ョン補助装置のために既に知られている。最適なルート
はルート計画装置３２において道路区間の合計の形で存
在する。この場合、現在の道路区間と、場合によっては
それに接続する道路区間は、経路を検索する（経路を発
生させる）ための装置３４に供給される。経路を検索す
るための装置３４は与えられた道路区間のための最適な
経路を検索する。最適な経路は、このような経路のほか
に、個々の経路区間のためのその都度許容される最高速
度に関する情報、どのような車線を選択すべきであるか
という情報、カーブの半径、交通信号、優先通行標識
板、一時停止標識板、交叉点及びどこでどのように曲が
るべきかという情報を含んでいる。非常に正確なこれら
の基準値が必要である。なぜなら、自律走行車両は人の
ように直観的に振る舞うことができないからである。運
転者は例えば、まもなく左に曲がらなければならないに
もかかわらず、先行する交叉点で左に曲がる車によって
邪魔されないようにするために、右側の車線又は場合に
よっては中央の車線をできるだけ長く走行し、交通状況
に依存して左に曲がる車線に変える。自律走行車両が正
しい時期にその走行挙動に適応できるようにするために
は、他の情報が必要である。これは特に、非常に急な走
行挙動を当惑し、誤った判断をする他の道路使用者の観
点から重要である。例えば新しい交通標識が立てられる
ため、交通網に関するすべての情報がデジタル地図３３
内に前もって格納されているとは限らないので、更に、
センサ１〜２０のセンサ信号が装置３４に供給される。
このセンサ信号から、付加的な交通網情報、例えばビデ
オカメラ１０によって検出された交通標識又はセンサ１
６〜１８によって検出された気象条件が推測可能であ
る。この気象条件には、例えば許容最高速度が依存す
る。これらのすべての静的な情報から、最適な経路が決
定される。この経路は仮想の理想架線と呼ぶことができ
る。理想の経路はセンサ９〜１３，２０のそのときの視
覚センサ情報と共に、車両コントロール装置３５に供給
される。
【００２３】検出されたセンサ１〜２０のセンサ信号は
更に、物体を認識するための装置３６に供給される。物
体を認識するための装置３６は、どのような種類の物体
（例えば動く物体又は動かない物体）が１個又は複数個
検出されたかどうかを評価し、場合によっては例えばカ
メラ９のように個々のセンサを変更するための制御信号
を発生する。センサ信号に基づいて物体又は障害物の種
類を正確に推測できるようにするために、現在の気象条
件を知っていなければならない。これは実質的にセンサ
１６〜１８から導き出すことができる。経路を検索する
ための装置３４が気象条件を必要とするので、この気象
条件を中央で検出し、適当な構成要素に供給することが
できる。更に、車両の周りにおいて空いた交通面積が
（実際の車線の外側の空いた交通面積を含めて）どの位
存在するかどうかを、装置３６はセンサ情報から評価す
る。この情報は特に、場合によって必要な回避操作を行
うために重要である。センサ信号を評価する際の原理的
な方法は、専門家に例えばＡＤＲ（自動間隔制御）シス
テムとして知られている。そのために、いろいろなセン
サ（例えばレーザスキャナ型センサ２，３に加えて車輪
センサ１）のいろいろなセンサ情報が気象条件に依存し
て互いに重み付け又は比較しなければならない。物体を
認識するための装置３６は検出された空いた交通面積
と、認識され、追跡されそして分類された物体及びその
状態ベクトル（場所、相対速度等）と、支配する気象条
件を車両コントロール装置３４に供給する。
【００２４】自律走行車両は上述のセンサ１〜２０のほ
かに、他のセンサ３７を備えている。このセンサの情報
によって、状態データ認識のための装置３８において、
一般的な状態データと車両の状態ベクトルが組み合わせ
られて発生する。その際、センサの種類と構造は最新の
自動車において充分知られているので、詳しい説明は不
要である。その際特に、エンジン回転数、固有速度、Ａ
ＢＳセンサ情報、摩擦係数、操舵角等が考慮される。こ
の場合、センサ１〜２０の情報も例えば車輪センサ１５
に関連づけられる。センサ３７は各々のシステムのため
に付加的に状態報告を行うことができる。状態報告と状
態ベクトルは同様に車両コントロール装置に供給され
る。
【００２５】車両コントロール装置３５は供給されたす
べての情報から、アクチュエータ２１〜２４用の装置３
９の実際の制御ベクトルと、例えばウィンカー、車両照
明装置、ワイパー装置等に案内されるようなパッシブの
車両構成要素の実際の制御ベクトルを発生する。装置３
４の最適な経路と異なり、この制御ベクトルは例えば、
検出された移動する物体又はその都度の交通信号の色の
ような動的変化も考慮する。従って、制御ベクトルはあ
らゆる部分について、制御すべきアクチュエータ２１〜
２４と車両構成要素のための制御命令のセットを含んで
いる。この場合、制御ベクトルの変化速度は交通網や周
囲の交通に左右される。車両コントロール装置３５にお
いて、注意すべき交通規則は（例えば同権の交差点の場
合左に曲がるよりも右に曲がる方が優先する）はアルゴ
リズムの形で格納されている。特に都市交通において、
出くわす交通標識の数は優先状況の頻繁な変化に伴って
非常に多いので、できるだけ多く交通標識をデジタル地
図３３に組み込まなければならないかあるいは平行処理
が推奨される。なぜなら、そうしないと、車両速度を車
両コントロール装置３５の処理速度に合せなければなら
ず、これは事情によっては自動車運転者に腹が立つよう
に感じられからである。乗客の場合にも他の道路使用者
の場合にも自律走行車両を受入れしやすくするために、
車両コントロール装置３５には更に、人による走行方
式、例えば赤の信号へのゆっくりした近接を割り当てる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自律走行車両のセンサの配置を示す平面図であ
る。
【図２】車両アクチュエータの平面図である。
【図３】レーダーセンサの放射特性を示す図である。
【図４】前側車両範囲におけるレーザスキャナ型センサ
の放射特性を示す図である。
【図５】後側車両範囲におけるレーザスキャナ型センサ
の放射特性を示す図である。
【図６】前側車両範囲における、道路の方に向いたレー
ザスキャナ型センサの放射特性を示す図である。
【図７】側方に配置された２個のカメラの走査特性を示
す図である。
【図８】自律走行車両の最も上の階層の概略的なブロッ
ク回路図である。
【図９】仮想の架線を発生させるための装置ブロック回
路図である。
【符号の説明】
１ 距離センサ（レーダーセンサ） ２ 距離センサ（レーザスキャナ式セ
ンサ） ３ 距離センサ（レーザスキャナ式セ
ンサ） ４ 距離センサ（レーザスキャナ式セ
ンサ） ５ａ，５ｂ 距離センサ（レーザスキャナ式セ
ンサ） ６ 距離センサ（レーザスキャナ式セ
ンサ） ７ａ〜７ｄ 超音波センサ（マイクロ波レーダ
ーセンサ） ８ａ〜８ｄ 超音波センサ（マイクロ波レーダ
ーセンサ） ９ カメラ １０ カメラ １１ カメラ １２ カメラ １３ カメラ １４ａ，１４ｂ 位置認識装置（ＤＧＰＳセンサ） １５ａ〜１５ｄ 車輪センサ １７ 湿度センサ １８ 温度センサ １９ マイク、ラウドスピーカー ２０ サーモグラフィーカメラ ２１ 車両アクチュエータ（Ｅガス） ２２ 車両アクチュエータ（Ｅブレー
キ） ２３ 車両アクチュエータ（Ｅ操舵） ２４ 車両アクチュエータ（Ｅクラッ
チ） ２５ 車両コンピュータ ２６ 衝突回避装置 ２７ データバス（ＣＡＮバス） ２８ 環境 ２９ 入力ユニット ３０ 内部リンク ３１ 通信リンク ３２ ルート計画装置 ３３ デジタル地図 ３４ 経路を検索する装置 ３５ 車両コントロール装置 ３６ 物体認識装置 ３７ センサ ３８ 状態データ認識装置 ３９ 装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ６０Ｒ 21/00 ６２１Ｅ ６２４Ｃ ６２４Ｅ ６２４Ｇ (72)発明者 クラウス・テイム ドイツ連邦共和国、21465 ウエントルフ、 ブラウタンネンヴエーク、18 (72)発明者 フーベルト・ヴアイサー ドイツ連邦共和国、38165 レーレ、オク ゼンカムプ、15アー

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １つ又は複数の走行指令のための入力ユ
    ニットと、 少なくとも１つの位置認識装置とデジタル地図とを含む
    ルート計画装置と、 経路を検索するための装置と、 物体と経路の性状特徴を検出するためのそれぞれ少なく
    とも１個の距離センサを含むセンサ装置と、 衝突回避装置と、 車両の状態データ認識のための装置と、 車両コントロール装置と、 車両コントロール装置によって発生する信号に依存して
    車両アクチュエータ装置を制御するための装置とを備え
    た自律走行車両において、 センサ装置が少なくとも次のセンサ、すなわち車両の前
    側範囲に配置された少なくとも３個の距離センサ（１，
    ２，３）と、 車両の後側範囲に配置された少なくとも１個の距離セン
    サ（４）と、 走査角度を変更可能である、場合によって設けられた道
    路の方に向いた距離センサ（５ａ，５ｂ）と、 車両の各々の側に配置された超音波センサ及び又はマイ
    クロ波レーダーセンサ（７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄ）と、 車両の前側範囲と後側範囲に配置されたそれぞれ少なく
    とも１個のカメラ（９，１０，１３）とを備えているこ
    とを特徴とする自律走行車両。
  2. 【請求項２】 距離センサ（２，３）が車両の前側範囲
    に配置されほぼ水平方向に向いた２個のレーザスキャナ
    型センサであることを特徴とする請求項１記載の自律走
    行車両。
  3. 【請求項３】 レーザスキャナ型センサ（２，３）が２
    ７０°の範囲内の水平検出範囲を有するように形成され
    ていることを特徴とする請求項２記載の自律走行車両。
  4. 【請求項４】 車両の少なくとも後側範囲に配置された
    距離センサ（４）がレーザスキャナ型センサであること
    を特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の自律
    走行車両。
  5. 【請求項５】 レーザスキャナ型センサ（４）の少なく
    とも一部が３Ｄ型レーザスキャナとして形成されている
    ことを特徴とする請求項４記載の自律走行車両。
  6. 【請求項６】 車両の少なくとも前側範囲に配置された
    距離センサ（１）がレーダーセンサであることを特徴と
    する請求項１〜５のいずれか一つに記載の自律走行車
    両。
  7. 【請求項７】 距離センサ（５ａ，５ｂ）の走査角度が
    車速及び又は気象条件に依存して変更可能であることを
    特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の自律走
    行車両。
  8. 【請求項８】 道路の方に向いた距離センサ（５ａ，５
    ｂ）がレーザスキャナ型センサであることを特徴とする
    請求項１〜７のいずれか一つに記載の自律走行車両。
  9. 【請求項９】 道路の方に向いたレーザスキャナ型セン
    サ（５ａ，５ｂ）が車両のルーフ又は車両のウインドシ
    ールドガラスの後側のバックミラーの範囲に配置されて
    いることを特徴とする請求項８記載の自律走行車両。
  10. 【請求項１０】 車両の前側範囲と後側範囲に配置され
    たカメラ（９，１０，１３）が、物体及び又は交通標識
    及び又は車線を認識するために使用可能であることを特
    徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の自律走行
    車両。
  11. 【請求項１１】 距離センサ（５ａ，５ｂ）が水平な検
    出範囲及び又は垂直な検出範囲を有し、水平な検出範囲
    が垂直な検出範囲よりも大きいことを特徴とする請求項
    １〜１０のいずれか一つに記載の自律走行車両。
  12. 【請求項１２】 距離センサ（５ａ，５ｂ）が冗長的に
    形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいず
    れか一つに記載の自律走行車両。
  13. 【請求項１３】 固定調節可能な走査角度を有する他の
    距離センサ（６）が、許容通行高さを検出するために車
    両のルーフに配置されていることを特徴とする請求項１
    〜１２のいずれか一つに記載の自律走行車両。
  14. 【請求項１４】 距離センサ（６）がレーザスキャナ型
    センサであることを特徴とする請求項１３記載の自律走
    行車両。
  15. 【請求項１５】 車両の前側範囲に、近距離範囲のため
    の第１のカメラ（９）と遠距離範囲のための第２のカメ
    ラ（１０）が配置されていることを特徴とする請求項１
    〜１４のいずれか一つに記載の自律走行車両。
  16. 【請求項１６】 前方に向いたカメラ（１１，１２）が
    車両の各々の側に配置されていることを特徴とする請求
    項１〜１５のいずれか一つに記載の自律走行車両。
  17. 【請求項１７】 カメラ（９〜１３）がＣＣＤカメラと
    して形成されていることを特徴とする請求項１〜１６の
    いずれか一つに記載の自律走行車両。
  18. 【請求項１８】 それぞれ少なくとも１個の車輪センサ
    （１５ａ〜１５ｄ）が摩擦係数を認識するために車両の
    車輪に配置されていることを特徴とする請求項１〜１７
    のいずれか一つに記載の自律走行車両。
  19. 【請求項１９】 温度センサ（１８）及び又は湿度セン
    サ（１７）及び又は気圧センサ（１６）が車両に付設さ
    れていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一
    つに記載の自律走行車両。
  20. 【請求項２０】 少なくとも１個のマイク及び又はラウ
    ドスピーカー（１９）が車両に付設されていることを特
    徴とする請求項１〜１９のいずれか一つに記載の自律走
    行車両。
  21. 【請求項２１】 生きものを認識するためのサーモグラ
    フィーカメラ（２０）が車両の前側範囲に配置されてい
    ることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか一つに記
    載の自律走行車両。
  22. 【請求項２２】 位置認識装置がＤＧＰＳセンサ（１４
    ａ，１４ｂ）を含んでいることを特徴とする請求項１〜
    ２１のいずれか一つに記載の自律走行車両。
  23. 【請求項２３】 ＤＧＰＳセンサ（１４ａ，１４ｂ）が
    冗長的に形成されていることを特徴とする請求項１５記
    載の自律走行車両。
  24. 【請求項２４】 車両アクチュエータ装置（２１〜２
    ４）の少なくとも一部がｘ−バイ−ワイヤ−システムと
    してあるいは走行ロボットとして形成されていることを
    特徴とする請求項１〜２３のいずれか一つに記載の自律
    走行車両。
  25. 【請求項２５】 外部の通信リンク（３１）が車両に付
    設され、この通信リンクがルート計画のための装置（３
    ２）及び又は走行命令のための入力ユニット（２９）に
    接続されていることを特徴とする請求項１〜２４のいず
    れか一つに記載の自律走行車両。
  26. 【請求項２６】 ジャイロスコープ又はジャイロプラッ
    トホームが位置認識装置に付設されていることを特徴と
    する請求項１〜２５のいずれか一つに記載の自律走行車
    両。
  27. 【請求項２７】 センサ（１〜２０）が少なくとも１本
    のデータバス（２７）を介して車両コンピュータに接続
    され、及び又は、車両コンピュータ（２５）が少なくと
    も１本のデータバス（２７）を介してアクチュエータ
    （２１〜２４）に接続されていることを特徴とする請求
    項１〜２６のいずれか一つに記載の自律走行車両。
  28. 【請求項２８】 データバス（２７）がＣＡＮバスであ
    ることを特徴とする請求項２７記載の自律走行車両。
  29. 【請求項２９】 請求項１〜２８のいずれか一つに記載
    の１個又は複数の自律走行車両を制御するための方法に
    おいて、次の方法ステップ、すなわち ａ）所望の走行目標を内部及び又は外部から入力し、 ｂ）入力した走行目標を、ルート計画のための装置（３
    ２）に供給し、 ｃ）位置決め認識装置によって現在の車両位置を検出
    し、 ｄ）デジタル地図（３３）と最適化アルゴリズムを用い
    てかつ場合によっては外部の通信装置（３１）から送信
    されて来た交通情報を考慮して、現在の車両位置から走
    行目標への区間毎の所定のルートを決定し、 ｅ））その都度発車すべき道路区間と自動車の現在の位
    置を、ルート計画装置（３２）から経路を検索する装置
    （３４）に供給し、 ｆ）場合によっては外部の通信リンク（３１）から得ら
    れた交通情報と、デジタル地図（３３）に記憶された情
    報及び又はいろいろなセンサ（１〜２０）によって検出
    されたインフラストラクチャー情報を考慮して、供給さ
    れた道路区間にとって最適な経路を検索し、 ｇ）検索された経路、車両状態データ及びいろいろなセ
    ンサ（１〜２０，３７）の検出データを、車両コントロ
    ール装置（３５）に供給し、 ｈ）安全性に関連するシステムに欠陥がある場合に車両
    を安全なシステム状態で検査するために、個々の車両モ
    ジュールとセンサ（１〜２０，３７）の機能発揮性を検
    査し、車両アクチュエータ装置（２１〜２４）に適切に
    介入し、 ｉ）目標認識のための装置（３６）の検出データを考慮
    して、検索された経路を変換するために個々のアクチュ
    エータ（２１〜２４）のための制御ベクトルを発生し、 ｊ）制御ベクトルからの所属の制御データを個々の車両
    アクチュエータ（２１〜２４）に供給する、車両アクチ
    ュエータ装置（２１〜２４）を制御するための装置（３
    ９）に制御ベクトルを供給することを特徴とする方法。
  30. 【請求項３０】 デジタル地図（３３）とビデオカメラ
    （１０）によって、現在の道路区間にとって注意すべき
    交通標識が検出され、車両コントロール装置（３５）に
    格納された交通規則用のアルゴリズムによって、制御ベ
    クトルが道路交通法規と一致させられることを特徴とす
    る請求項２９記載の方法。
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