JPWO2019021421A1 - 運転支援車両の自己位置補正方法及び自己位置補正装置 - Google Patents
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Abstract
Description
そして、自車が走行する車線を選択する車線選択制御では、まず、地図情報に基づき、予定走行経路上の自己位置補正対象を特定する。
次に、特定した自己位置補正対象が存在する補正地点への到達時、自車が走行する車線から車載センサによって自己位置補正対象を認識できるか否かを判断する。
そして、自車が走行する車線からは自己位置補正対象を認識できないと判断したとき、補正地点に到達する前に、自己位置補正対象を認識可能な車線へ車線変更する。
まず、構成を説明する。
実施例1における自己位置補正方法及び自己位置補正装置は、走行中に地図上の自車の位置を補正する自己位置補正システムを搭載し、目標車線に追従するように自動的に車線変更を実施する自動運転が可能な運転支援車両に適用したものである。以下、実施例1の構成を、「自己位置補正システムの全体システム構成」、「車線選択制御部の詳細構成」、「位置補正支援制御処理構成」、「自己位置補正制御処理構成」、「基本車線選択制御処理構成」に分けて説明する。
実施例1の自己位置補正システム1は、図1に示すように、外部センサ11と、内部センサ12と、GPS受信部13と、地図データベース14と、ナビゲーションシステム15と、を備えている。さらに、車両制御ECU20と、駆動用アクチュエータ31と、報知用アクチュエータ32と、を備えている。
この自己位置補正制御では、ステレオカメラである外部センサ11で撮影した画像に基づいて自己位置補正対象(例えば、曲率変化点を有する白線)を認識できるか否かを判断する。自己位置補正対象を認識できる場合には、外部センサ11で撮影した画像に基づいて認識した自己位置補正対象(第1白線)と、地図データベース14に基づいて特定した自己位置補正対象(第2白線)とをマッチングする。そして、このマッチングの結果得られた位置ずれ情報に基づき、地図上の自己位置を補正する。なお、この自己位置補正は、所定の間隔(ここでは、一定距離を走行するごと)で実行する。しかし、自己位置補正を行えなかった場合には、自己位置補正を行えない区間の走行距離を積算する。この積算距離が所定値を超えたとき、車線選択制御部22による車線選択制御を実施する。
実施例1の車線選択制御部22は、図1に示すように、補正対象特定部23と、補正対象認識判断部24と、車線選択部25と、基本車線選択部26と、を有している。
ここで、「自己位置補正対象」とは、地図上の自車の位置を補正する際に位置ずれ量の測定基準にするための対象物である。この自己位置補正対象は、例えば、所定範囲内に所定の曲率変化点を有する白線や、標識等である。
なお、この補正対象認識判断部24は、外部センサ11の撮影範囲(認識可能範囲)と地図情報に基づいて、上記の判断を行う。また、「補正地点」とは、自己位置補正対象が存在する位置を含む所定範囲の領域である。
さらに、この車線選択部25は、自己位置補正対象を認識可能な車線への車線変更を行う走行制御指令を出力する際、報知装置を介して車線変更の実施をドライバーに報知する報知制御指令を出力する。なお、この報知制御指令は、報知用アクチュエータ32に入力される。
図2は、実施例1の車両制御ECUにて実行される位置補正支援制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、図2に基づき、実施例1の位置補正支援制御処理を説明する。
ここで、「補正未実施距離」とは、前回地図上の自己位置補正を行ってからの走行距離であり、以下の式(1)により算出する。この「補正未実施距離」は、車両走行中に積載し続け、補正の実施と共にリセットされる。
補正未実施距離=補正未実施距離+車速×(現在時刻−前回時刻)…(1)
また、閾値距離D[km]は、車速とヨーレートに基づいて推定した自己位置の推定誤差が所定値を上回ると判断される距離であり、実験等に基づいて設定する。
ここで、自己位置補正対象の有無は、地図データベース14に書き込まれている地図情報と、ナビゲーションシステム15から取得した自車の走行経路情報に基づいて判断する。また、自己位置補正対象が現車線での走行を維持したままでも認識可能であるか否かは、ナビゲーションシステム15から取得した自車の自己位置情報及び外部センサ11の認識可能領域に基づいて判断する。また、「所定距離X[m]」とは、補正未実施距離が閾値距離D[km]を超えても積極的に補正しない状態を許容できる距離であり、例えば、閾値距離D[km]の半分の距離とする。
ここで、自己位置補正対象は、地図データベース14に書き込まれている地図情報と、ナビゲーションシステム15から取得した自車の走行経路情報に基づいて特定する。また、このときの自己位置補正対象の探索範囲は、自車の現在地から目的地までの全経路範囲とする。
ここで、「補正地点」とは、自己位置補正対象が存在する位置を含む所定範囲の領域である。また、現車線が自己位置補正対象を認識可能な車線であるか否かは、ナビゲーションシステム15から取得した自車の自己位置情報及び外部センサ11の認識可能領域に基づいて判断する。
ここで、報知装置が音声を出力するスピーカである場合には、報告装置は、音声によってドライバーに車線変更の実施及びその理由を知らせる。
ここで、車線の変更は、外部センサ11によって取得した自車の周辺情報及び内部センサ12によって取得した自車情報に基づいて実行可否を判断する。なお、自車の周囲環境の影響等により所定時間内に車線変更が実行できない場合には、車線変更の実行を中止し、ステップS1へ戻る。
図3は、実施例1の車両制御ECUにて実行される自己位置補正制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、図3に基づき、実施例1の自己位置補正制御処理を説明する。
ここで、補正地点に到達したか否かは、地図データベース14から取得した地図情報及びナビゲーションシステム15から取得した自車の自己位置情報に基づいて判断する。
ここで、自己位置補正対象が例えば白線である場合には、以下の手順によって認識できたか否かを判断する。すなわち、まずステレオカメラである外部センサ11により、車両前方を撮影する。そして、取得した画像情報から車両前方に存在する白線(自己位置補正対象)を検出する。次に、画像情報に基づき、検出した白線上に設定した複数点の曲率を測定する。そして、各点の曲率の差が所定値Kよりも大きい測定点の組が存在するとき、自己位置補正対象を認識できたと判断する。
ここで、マッチングが成功したか否かは、マッチングを行った結果得られた位置ずれ量(画像情報から得られた自己位置補正対象の位置と、地図情報から得られた自己位置補正対象の位置とのずれ量)が、所定範囲に収まっているか否かに基づいて判断する。位置ずれ量は、位置補正を行っていない間の走行距離や走行時間に応じて推定できる。そのため、この位置ずれ量が所定範囲から外れている場合には、マッチングが失敗したと判断できる。
ここで、補正未実施距離は、上述の式(1)によって新たな積算値を算出し、更新する。
図4は、実施例1の車両制御ECUにて実行される基本車線選択制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、図4に示す基本車線選択制御処理の流れを説明する。
ここで、「目標経路追従確認処理」とは、自車が現在走行中の車線(現車線)を走行したままで、ナビゲーションシステム14によって設定された予定走行経路を追従することが可能か否かを確認する処理である。確認結果に応じて経路追従車線選択フラグ及び経路追従車線を設定する。なお、この目標経路追従確認処理の詳細については後述する。
ここで、「追越車線からの復帰確認処理」とは、追越車線を走行しているときに走行車線に復帰するか否かを確認する処理である。確認結果に応じて追越車線からの復帰フラグ及び復帰車線を設定する。なお、この追越車線からの復帰確認処理の詳細については後述する。
ここで、「追越確認処理」とは、自車の前方に走行している他車両を追い越すか否かを確認する処理である。確認結果に応じて追越実行フラグ及び追越車線を設定する。なお、この追越確認処理の詳細については後述する。
図5は、基本車線選択制御処理内での目標経路追従確認処理の流れを示すフローチャートである。以下、図5に基づき、実施例1の目標経路追従処理を説明する。
ここで、「所定距離Z[m]」とは、任意に設定可能であるが、ここでは自車が車線変更を行うために要する最低距離に設定する。
ここで、「右車線」とは、自車が走行している道路の中で最も右側に位置する車線である。
ここで、「左車線」とは、自車が走行している道路の中で最も左側に位置する車線である。
図6は、基本車線選択制御処理内での追越車線からの復帰確認処理の流れを示すフローチャートである。以下、図6に示す追越車線からの復帰確認処理の流れを説明する。
ここで、「追越車線」とは、自車が走行している道路が複数車線であって、その中で最も右側に位置する車線である。また、「走行車線」とは、自車が走行している道路が複数車線であって、最も右側に位置する車線以外の車線である。
ここで、「左車線」とは、自車が現在走行中の車線(追越車線)の左側に隣接する車線である。
図7は、基本車線選択制御処理内での追越確認処理の流れを示すフローチャートである。以下、図7に基づき、実施例1の追越確認処理を説明する。
ここで、「右車線」とは、自車が現在走行中の車線(現車線)の右側に隣接する車線である。
まず、地図上の自己位置補正の必要性とその課題を説明し、続いて、実施例1の運転支援車両の自己位置補正方法及び自己位置補正装置の作用を「車線選択作用」、「その他の特徴的作用」に分けて説明する。
ナビゲーションシステムを用いて経路案内が可能な車両や、アクセルやブレーキ、ステアリング等を自動的に制御して自動運転を可能とする自動運転車等の運転支援車両を適切に制御するためには、地図上の自車の位置(自己位置)を正確に把握することが重要である。
図8は、自己位置補正前の車両の走行状況を示す説明図であり、図9は、中央車線走行継続時の外部センサによる認識可能領域を示す説明図であり、図10は、車線変更後の車両の走行状況を示す説明図であり、図11は、最左車線走行時の外部センサによる認識可能領域を示す説明図である。以下、図8〜図11を用いて、実施例1の車線選択作用を説明する。
一方、自車Sは、外部センサ11による認識可能領域Nに限界があり、この認識可能領域Nは図8では一点鎖線で囲んだ範囲(最大で自車Sを中心とした左右二本ずつ、合計4本の白線を撮影可能な範囲)である。そのため、図8に示す状態では、現車線である中央車線r2から自己位置補正対象(白線L2)は認識できず、自車Sの前方の予定走行経路上の所定距離X[m]までの範囲内には、現車線(中央車線r2)での走行を維持したままであっても認識可能な自己位置補正対象(白線L2)が存在しないと判断する。しかし、実際は、予定走行経路上には自己位置補正対象(白線L2)は存在する。
つまり、現車線(中央車線r2)から自己位置補正対象(白線L2)を認識できない場合であっても、自己位置を補正することができる車線(最左車線r1)に積極的に移動させることで、自車Sの位置補正を可能にし、自己位置補正の機会を増やすことができる。
実施例1では、自車Sの前方の予定走行経路上の所定距離X[m]までの範囲内に、現車線(中央車線r2)での走行を維持したままであっても認識可能な自己位置補正対象(白線L2)が存在する場合には、図2に示すフローチャートにおいて、ステップS2→ステップS3に進む。すなわち、車線選択制御(図2に示すステップS4〜ステップS8の処理)は、自車Sの前方の予定走行経路上の所定距離X[m]までの範囲内に、現車線(中央車線r2)での走行を維持したままでも認識可能な自己位置補正対象(白線L2)が存在しない場合に実行する。
そのため、車線変更をすれば認識できる自己位置補正対象が、自車位置から所定距離X[m]内に存在していても、当該自己位置補正対象を認識するための車線変更を規制することができ、車線変更の発生頻度を抑制することができる。
実施例1の運転支援車両の自己位置補正方法及び自己位置補正装置にあっては、下記に列挙する効果が得られる。
前記自車Sが走行する車線を選択する車線選択制御(ステップS4〜ステップS8)では、前記地図情報に基づき、予定走行経路上の自己位置補正対象(白線L2)を特定し(ステップS4)、
特定した自己位置補正対象(白線L2)が存在する補正地点Pへの到達時、前記自車Sが走行する車線(中央車線r2)から前記車載センサ(外部センサ11)によって前記自己位置補正対象(白線L2)を認識できるか否かを判断し(ステップS5)、
前記自車Sが走行する車線(中央車線r2)からは前記自己位置補正対象(白線L2)を認識できないと判断したとき、前記補正地点Pに到達する前に、前記自己位置補正対象(白線L2)を認識可能な車線(最左車線r1)へ車線変更する(ステップS8)構成とした。
これにより、自車Sを、自己位置補正対象(白線L2)が認識可能な位置(最左車線r1)へ自車Sを積極的に移動させることができ、地図上の自己位置を補正する機会を増やすことができる。
これにより、(1)の効果に加え、不要な車線変更の発生を抑制しつつ、自己位置の補正機会を増やすことができる。
これにより、(1)又は(2)の効果に加え、不要な車線変更の発生を抑制しつつ、自己位置の補正機会を増やすことができる。
前記自己位置補正対象(白線L2)を認識可能な車線への車線変更を実施する際、前記車線変更の実施をドライバーに報知する(ステップS7)構成とした。
これにより、(1)〜(3)のいずれかの効果に加え、自動的に実行される車線変更に対するドライバーの不安を解消することができる。
前記コントローラ(車両制御ECU20)は、
前記地図情報に基づき、予定走行経路上の自己位置補正対象(白線L2)を特定する補正対象特定部23と、
前記補正対象特定部23により特定された自己位置補正対象(白線L2)が存在する補正地点Pへの到達時、前記自車Sが走行する車線(中央車線r2)から前記車載センサ(外部センサ11)によって前記自己位置補正対象(白線L2)を認識できるか否かを判断する補正対象認識判断部24と、
前記補正対象認識判断部24により前記自車Sが走行する車線(中央車線r2)からは前記自己位置補正対象(白線L2)を認識できないと判断されたとき、前記補正地点Pに到達する前に、前記自己位置補正対象(白線L2)を認識可能な車線(最左車線r1)へ車線変更する車線選択部25と、を備える構成とした。
これにより、自車Sを、自己位置補正対象(白線L2)が認識可能な位置(最左車線r1)へ自車Sを積極的に移動させることができ、地図上の自己位置を補正する機会を増やすことができる。
この場合では、まず、予定走行経路を読み込み、当該予定走行経路上に存在する自己位置補正対象を地図情報に基づいて特定する。次に、予定走行経路に沿った基準車線(例えば、片側三車線では中央車線等)を設定する。そして、この基準車線から自己位置補正対象が認識可能かを判断し、この判断結果に基づいて、定期的な自己位置補正が可能な車線を案内するように適宜車線を選択する。
すなわち、所定時間の間、自己位置補正を行わない場合に、車線選択制御を実行するものであってもよい。
Claims (5)
- 自車の周辺情報を取得する車載センサと、前記車載センサの取得情報及び地図情報に基づいて前記自車が走行する車線を選択し、地図上の自己位置を補正するコントローラと、を備えた運転支援車両の自己位置補正方法であって、
前記自車が走行する車線を選択する車線選択制御では、前記地図情報に基づき、予定走行経路上の自己位置補正対象を特定し、
特定した自己位置補正対象が存在する補正地点への到達時、前記自車が走行する車線から前記車載センサによって前記自己位置補正対象を認識できるか否かを判断し、
前記自車が走行する車線からは前記自己位置補正対象を認識できないと判断したとき、前記補正地点に到達する前に、前記自己位置補正対象を認識可能な車線へ車線変更する
ことを特徴とする運転支援車両の自己位置補正方法。 - 請求項1に記載された運転支援車両の自己位置補正方法において、
前記車線選択制御は、地図上の自己位置補正を予め設定した所定間隔で実施できないときに実行する
ことを特徴とする運転支援車両の自己位置補正方法。 - 請求項1又は請求項2に記載された運転支援車両の自己位置補正方法において、
前記車線選択制御は、前記自車の前方の所定範囲内に、前記自車が現在走行する車線での走行を維持したままでも認識可能な自己位置補正対象が存在しないときに実行する
ことを特徴とする運転支援車両の自己位置補正方法。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載された運転支援車両の自己位置補正方法において、
前記コントローラは、前記自車が走行する車線の変更を自動的に実施し、
前記自己位置補正対象を認識可能な車線への車線変更を実施する際、前記車線変更の実施をドライバーに報知する
ことを特徴とする運転支援車両の自己位置補正方法。 - 自車の周辺情報を取得する車載センサと、前記車載センサの取得情報及び地図情報に基づいて前記自車が走行する車線を選択し、地図上の自己位置を補正するコントローラと、を備えた運転支援車両の自己位置補正装置であって、
前記コントローラは、
前記地図情報に基づき、予定走行経路上の自己位置補正対象を特定する補正対象特定部と、
前記補正対象特定部により特定された自己位置補正対象が存在する補正地点への到達時、前記自車が走行する車線から前記車載センサによって前記自己位置補正対象を認識できるか否かを判断する補正対象認識判断部と、
前記補正対象認識判断部により前記自車が走行する車線からは前記自己位置補正対象を認識できないと判断されたとき、前記補正地点に到達する前に、前記自己位置補正対象を認識可能な車線への車線変更する車線選択部と、
を備えることを特徴とする運転支援車両の自己位置補正装置。
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