WO2018235303A1 - 経路生成装置、車両、及び車両システム - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a route generation device for generating a route, a vehicle, and a vehicle system.
  • a route generation device that generates a path from an initial position to a target position.
  • a route generation device for generating a route through which a vehicle passes is often applied to an automatic driving technology, and Patent Document 1 is an example of such a route generation device.
  • the route generation device it is preferable to generate a route with a comfortable ride.
  • An object of the present invention is to realize a route generation device capable of generating a comfortable route.
  • the route generation device is a route generation device for generating a route, and a target route generation unit for generating a target route by connecting a line including an curve from an initial position to a target position.
  • the curve generated by the target path generation unit has a section in which the curvature of the curve changes continuously.
  • a vehicle according to the present invention is a vehicle provided with a route generation device for generating a route, and the route generation device connects a line from an initial position to a target position with a curve including a curve.
  • a target route generation unit that generates a target route according to the above-mentioned curve, the curve generated by the target route generation unit has a section in which the curvature of the curve changes continuously.
  • a vehicle system is a vehicle system including a vehicle and a server, the server includes a route generation unit and a transmission unit, and the route generation unit has an initial position.
  • a target route generation unit configured to generate a target route by connecting a curve including a curve to the target position, and the curve generated by the target route generation unit has a section in which the curvature of the curve changes continuously
  • the transmission unit transmits route information indicating the target route generated by the target route generation unit, and the vehicle refers to the route information transmitted by the transmission unit, and at least any of steering, suspension, and vehicle speed. Control the
  • a comfortable route can be generated.
  • FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of a vehicle according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of an ECU according to Embodiment 1 of the present invention. It is a block diagram which shows the structural example of the path
  • FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of a vehicle 900 according to the present embodiment.
  • a vehicle 900 includes a suspension system (suspension) 100, a vehicle body 200, wheels 300, tires 310, a steering member 410, a steering shaft 420, a torque sensor 430, a steering angle sensor 440, a torque applying unit 460, and a rack.
  • a pinion mechanism 470, a rack shaft 480, an engine 500, an electronic control unit (ECU) (control device) 600, a power generation device 700, and a battery 800 are provided.
  • ECU electronice control unit
  • the wheel 300 on which the tire 310 is mounted is suspended on the vehicle body 200 by a suspension system 100. Since the vehicle 900 is a four-wheeled vehicle, four suspension devices 100, four wheels 300 and four tires 310 are provided.
  • the tires and wheels of the left front wheel, the right front wheel, the left rear wheel and the right rear wheel are respectively the tire 310A and the wheel 300A, the tire 310B and the wheel 300B, the tire 310C and the wheel 300C, the tire 310D and the wheel It is also called 300D.
  • the configurations attached to the left front wheel, the right front wheel, the left rear wheel, and the right rear wheel will be represented by reference symbols “A”, “B”, “C” and “D”. There is.
  • the suspension system 100 includes a hydraulic shock absorber, an upper arm and a lower arm.
  • the hydraulic shock absorber also includes a solenoid valve that is a solenoid valve that adjusts the damping force generated by the hydraulic shock absorber.
  • the hydraulic shock absorber may use a solenoid valve other than the solenoid valve as the solenoid valve for adjusting the damping force.
  • a solenoid valve using an electromagnetic fluid may be provided as the solenoid valve.
  • a power generation device 700 is attached to the engine 500, and the power generated by the power generation device 700 is accumulated in the battery 800.
  • engine 500 is configured to be able to control the number of revolutions according to the vehicle speed control amount supplied from ECU 600.
  • a steering member 410 operated by the driver is connected to one end of a steering shaft 420 so as to transmit torque, and the other end of the steering shaft 420 is connected to a rack and pinion mechanism 470.
  • the rack and pinion mechanism 470 is a mechanism for converting the rotation around the axis of the steering shaft 420 into displacement along the axial direction of the rack axis 480.
  • the wheels 300A and 300B are steered via the tie rods and knuckle arms.
  • the torque sensor 430 detects the steering torque applied to the steering shaft 420, in other words, the steering torque applied to the steering member 410, and provides the ECU 600 with a torque sensor signal indicating the detection result. More specifically, torque sensor 430 detects the torsion of a torsion bar provided in steering shaft 420, and outputs the detection result as a torque sensor signal.
  • a known sensor such as a Hall IC, an MR element, or a magnetostrictive torque sensor may be used.
  • the steering angle sensor 440 detects the steering angle of the steering member 410, and provides the detection result to the ECU 600.
  • the torque application unit 460 applies an assist torque or a reaction torque according to the steering control amount supplied from the ECU 600 to the steering shaft 420.
  • the torque application unit 460 includes a motor that generates an assist torque or a reaction torque according to a steering control amount, and a torque transmission mechanism that transmits the torque generated by the motor to the steering shaft 420.
  • control amount a current value, a duty ratio, an attenuation factor, an attenuation ratio etc. are mentioned as a specific example of the "control amount" in this specification.
  • the steering member 410, the steering shaft 420, the torque sensor 430, the steering angle sensor 440, the torque applying unit 460, the rack and pinion mechanism 470, the rack shaft 480, and the ECU 600 constitute a steering device according to the present embodiment.
  • to connect in a torque transmittable manner refers to being connected so that the rotation of one member causes the rotation of the other member, and, for example, one member and the other member Is integrally formed, the other member is fixed directly or indirectly to one member, and one member and the other member are interlocked via a joint member or the like At least including the case where it is connected.
  • the steering device in which the steering member 410 to the rack shaft 480 are always mechanically connected has been described as an example, but this does not limit the present embodiment, and the steering according to the present embodiment
  • the device may be, for example, a steer-by-wire steering device.
  • the matters described below in the present specification can also be applied to a steer-by-wire steering apparatus.
  • the vehicle 900 is provided with a wheel speed sensor 320 provided for each wheel 300 to detect the wheel speed of each wheel 300, a lateral G sensor 330 for detecting a lateral acceleration of the vehicle 900, and a longitudinal acceleration of the vehicle 900 Front-rear G sensor 340, a yaw rate sensor 350 for detecting the yaw rate of the vehicle 900, an engine torque sensor 510 for detecting the torque generated by the engine 500, an engine speed sensor 520 for detecting the number of rotations of the engine 500, and a brake device A brake pressure sensor 530 is provided to detect the pressure applied to the brake fluid.
  • the information output from these various sensors is supplied to the ECU 600 via a controller area network (CAN) 370.
  • CAN controller area network
  • the vehicle 900 specifies the current position of the vehicle 900, receives a GPS (Global Positioning System) sensor 550 that outputs current position information indicating the current position, and receives a user input regarding the destination, and indicates the destination
  • GPS Global Positioning System
  • a user input acceptance unit 560 for outputting the ground information is provided, and the current position information and the destination information are also supplied to the ECU 600 via the CAN 370.
  • Vehicle 900 may further include a route information presentation unit that visually or aurally presents a route indicated by route information generated by a route generation unit 610, which will be described later, to the user.
  • the vehicle 900 is an ABS (Antilock Brake System) that is a system for preventing wheel lock at the time of braking, TCS (Traction Control System) that suppresses idling of the wheel at the time of acceleration, etc.
  • the vehicle includes a brake apparatus capable of controlling VSA (Vehicle Stability Assist), which is a vehicle behavior stabilization control system having an automatic brake function for yaw moment control at the time of turning and a brake assist function.
  • VSA Vehicle Stability Assist
  • ABS, TCS, and VSA compare the wheel speed determined according to the estimated vehicle speed with the wheel speed detected by the wheel speed sensor 320, and the values of these two wheel speeds are predetermined values. If there is a difference, it is determined that the vehicle is in the slip state.
  • the ABS, TCS, and VSA stabilize the behavior of the vehicle 900 by performing optimal brake control and traction control according to the traveling state of the vehicle 900 through such processing.
  • the brake device provided in the vehicle 900 is configured to be able to perform a braking operation according to the vehicle speed control amount supplied from the ECU 600.
  • the ECU 600 centrally controls various electronic devices provided in the vehicle 900.
  • the ECU 600 controls the magnitude of the assist torque or the reaction torque to be applied to the steering shaft 420 by adjusting the steering control amount supplied to the torque application unit 460.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the ECU 600. As shown in FIG.
  • the ECU 600 includes a path generation unit 610, a steering control unit 630, a suspension control unit 650, and a vehicle speed control unit 670.
  • the route generation unit 610 generates route information with reference to current position information and destination information.
  • the generated route information is supplied to at least one of the steering control unit 630, the suspension control unit 650, and the vehicle speed control unit 670.
  • the steering control unit 630 refers to at least one of various sensor detection results included in the CAN 370 and the route information supplied from the route generation unit 610, and determines the magnitude of the steering control amount supplied to the torque application unit 460. decide.
  • the suspension control unit 650 refers to at least one of various sensor detection results included in the CAN 370 and / or the route information supplied from the route generation unit 610, and applies to the solenoid valve included in the hydraulic shock absorber included in the suspension device 100. The amount of suspension control to be supplied is determined.
  • the vehicle speed control unit 670 refers to at least one of various sensor detection results included in the CAN 370 and / or the route information supplied from the route generation unit 610 to determine the magnitude of the vehicle speed control amount supplied to the engine 500 and the brake device. decide.
  • the route generation unit 610, the steering control unit 630, the suspension control unit 650, and the vehicle speed control unit 670 may be realized as separate ECUs. In such a configuration, the control described in the present specification is performed by the path generation unit 610, the steering control unit 630, the suspension control unit 650, and the vehicle speed control unit 670 communicating with each other using communication means. Is realized.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the path generation unit 610.
  • the route generation unit 610 includes a target route generation unit 611, a memory (storage unit) 612, and an initial position / target position determination unit 613.
  • the target route generation unit 611 includes a node search unit 614, a cost calculation unit 615, a node selection unit 616, a curvature determination unit 617, and a route information output unit 618.
  • the initial position / target position determination unit 613 refers to the current position information and the destination information included in the CAN 370 to determine the initial position and the target position as the start point and the end point of the route search.
  • the node search unit 614 acquires map information from the memory 612, and acquires information indicating the initial position and the target position from the initial position / target position determination unit 613.
  • the node search unit 614 searches for a plurality of nodes which can be set between the initial position determined by the initial position / target position determination unit 613 and the target position one after another with reference to the acquired map information.
  • the node searching unit 614 searches a plurality of routes from the initial position to the target position. This can also be expressed as searching a plurality of nodes or unit lines (described later) that define a route from the initial position to the target position.
  • a specific example of the node search process by the node search unit 614 will be described later.
  • the cost calculation unit 615 calculates the cost for each of the plurality of nodes searched by the node search unit 614. The cost calculation method in the cost calculation unit 615 will be described later.
  • the node selection unit 616 selects a path with the lowest cost calculated by the cost calculation unit 615 among the plurality of nodes searched by the node search unit 614. In other words, the node selection unit 616 selects a route with the smallest cost among the plurality of routes searched by the node search unit 614. Note that among the plurality of routes searched by the node searching unit 614, the cost calculation unit 615 may stop calculating the cost for the route determined by the node selecting unit 616 not to have the minimum cost.
  • the curvature determination unit 617 determines the route of the output target by smoothly connecting the nodes selected by the node selection unit 616. In other words, the curvature determination unit 617 determines the curvature of the curve included in the path defined by the node selected by the node selection unit 616 and the azimuth angle of the path at each node. As an example, the curvature determination unit 617 determines, for each unit line, the curvature of a unit line connecting the nodes included in the path selected by the node selection unit 616. Also, the azimuth of the unit line at each node is determined.
  • the curvature of the unit line determined by the curvature determination unit 617 includes the curvatures of the nodes at both ends of the unit line. Also, the curvature determination unit 617 determines the curvature of the curve such that the curve has a section in which the curvature of the curve changes continuously.
  • the curvature determination unit 617 stores, in the memory 612, curvature information indicating the curvatures of the unit lines determined as described above.
  • the curvature information stored in the memory 612 includes the curvature at the end point node of the unit line.
  • the curvature information may include curvatures other than the end point node of the unit line.
  • the curvature information may include a change rate of curvature.
  • the curvature determination unit 617 also stores, in the memory 612, coordinate information indicating the azimuth of the unit line at each node and the position (coordinates) of each node.
  • the azimuth and curvature information of each node stored in the memory 612 is referred to by the curvature determination unit 617 in the process of determining the azimuth and curvature of a unit line whose start point is the node.
  • the timing at which the curvature determination unit 617 determines the curvature of each unit line does not limit the present embodiment.
  • the curvature determination unit 617 may be configured to determine the curvature of the unit line every time a unit line is generated, or each unit included in the generated path after generating the path from the initial position to the target position The curvature of the line may be determined.
  • the route information output unit 618 refers to the azimuth angle, coordinate information, and curvature information at each node stored in the memory 612, and connects the initial position to the target position with one or more unit lines by a target route (simply, simply Generate a route, and output the generated route information.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining each processing of node search, cost calculation, and node selection.
  • the node search unit 614 refers to the initial position and the target position determined by the initial position / target position determination unit 613, as shown in FIG. 4 in a virtual space between the initial position and the target position. Set up multiple cells.
  • the node searching unit 614 sets a node corresponding to the initial position as a start point node. Then, the end point node of the unit line starting from the start point node is searched for by the process described below.
  • the node searching unit 614 sets any one or more curvatures. Then, the node search unit 614 uses the start point node as the start point, and generates a unit line having each of the arbitrary curvatures. The node search unit 614 sets an end point of the generated unit line as an end point node, and sets a cell in which the end point node is arranged as a candidate of a cell in which the end point node is to be arranged. Note that not only cells existing around the cell including the start point node, but also cells not directly adjacent to the cell including the start point node may be candidates for cells to which the end point node should be placed.
  • cells existing around the cell including the start point node include cells sharing an edge with the cell including the start point node (cells adjacent via the side), and cells and vertices including the start point node And cells that are adjacent to each other via vertices.
  • the node searching unit 614 refers to the map information stored in the memory 612 and determines a plurality of cells, a cell in which an obstacle exists and the vehicle 900 can not pass, and a fault
  • the vehicle 900 is classified as a cell through which the vehicle 900 can pass without an object present, and the non-passable cell is excluded from the candidate cells to which the end point node should be placed.
  • the cell whose cost has been calculated once may be excluded from the candidates for the cell to which the end point node should be placed.
  • the cost calculation unit 615 causes the node search unit 614 to calculate the cost (score) S for each of the cell candidates for which the end point node should be placed.
  • the cost S generally indicates an actual cost C indicating a moving distance from a node indicating an initial position to each node to be searched and a linear distance from each node to be searched to a node corresponding to a target position It is obtained by the sum with the estimated cost H.
  • FIG. 4 exemplifies the actual cost C, the estimated cost H, and the cost S for each of a plurality of cells set in the virtual space between the initial position and the target position.
  • the method of calculating the linear distance from each node to be searched to the target position does not limit the present embodiment. For example, Euclidean distance may be used, or Manhattan distance is used. It is also good.
  • the cost calculation unit 615 updates the cost of the cell to the lower cost if the cost becomes lower if the cost is calculated again.
  • the node selection unit 616 selects the node corresponding to the cell whose cost S calculated in the cost calculation unit 615 is the smallest among the cell candidates to which the end point node is to be allocated And place the end point node in the selected cell.
  • the node selecting unit 616 selects one having a lower actual cost C as the next node.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a path generated by the first processing example of the curvature determination processing.
  • FIG. 5 exemplifies a path from the node Nint corresponding to the initial position to the node Nfin corresponding to the target position via the nodes N01 to N04.
  • the curvature determination unit 617 determines the curvature of each unit line by referring to the azimuth angle of each node stored in the memory 612.
  • the curvature determination unit 617 first acquires from the memory 612 the azimuth angle ⁇ a of the unit line ULa with the target node Ntarget as the end point node at the target node Ntarget.
  • the target node Ntarget refers to a node to be processed by the curvature determination unit 617, and in the example shown in FIG. 5, corresponds to either the node Nint or any of the nodes N01 to N04.
  • the curvature determination unit 617 sets the curvature of the unit line ULb to a constant value.
  • the curvature determination unit 617 determines the curvature of the unit line ULb according to the following conditions 1a to 1b.
  • the curvature determination unit 617 Coordinate information indicating the position (coordinates) of the end point node of the unit line ULb at the end point node of the unit line ULb and the end point node of the unit line ULb is stored in the memory 612.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a path generated by the second processing example of the curvature determination processing.
  • An example of a unit line from the start point node N11 to each end point node N12, N13, N14 is shown in (a) of FIG. 6, and in (b) of FIG. 6, a unit of each node N121 to N143 is further shown. An example of a line is shown.
  • the curvature determination unit 617 determines the curvature of each unit line by referring to the azimuth and curvature information at each node stored in the memory 612.
  • the curvature determination unit 617 first acquires, from the memory 612, the azimuth angle ⁇ a and the curvature Ra at the target node Ntarget of the unit line ULa whose end point is the target node Ntarget.
  • the target node Ntarget refers to a node to be processed by the curvature determination unit 617 as in the first processing example, and in the examples illustrated in (a) and (b) of FIG. It corresponds to either.
  • the unit line ULa and the unit line ULb are connected so as to have a continuous curvature.
  • the curvature determination unit 617 determines the curvature of the unit line ULb including the portion other than the target node Ntarget so as to be continuous along the unit line ULb.
  • that the curvature is continuous along a unit line means that the curvature along the unit line is constant (that is, the curvature does not change) or the curvature is continuous along the unit line. Point to change in
  • the curvature determination unit 617 determines the curvature of the unit line ULb according to the following conditions 2a to 2c.
  • the curvature of the unit line ULb is continuous. Also, the curvature determination unit 617 ⁇ Stores in the memory 612 coordinate information indicating the position (coordinates) of the end point node of the unit line ULb, the curvature of the unit line ULb, the azimuth angle of the unit line ULb at the end point node of the unit line ULb Do.
  • the coordinate information (x0, y0) of the node N11, the azimuth ⁇ 0 at the node N11 of the unit line making the node N11 an end point node, and the unit making the node N11 an end point node An example of storing the curvature R0 of the line at the relevant node N11 in the memory 612 is shown. The same applies to nodes N12, N13 and N14.
  • unit lines are connected such that the azimuth angle is continuous at each node, and since curvature is continuous at each node and each unit line, abrupt steering is performed. Can be suppressed. Therefore, according to the curvature determination method according to the present embodiment, it is possible to generate a route with a comfortable ride.
  • the curvature determination unit 617 may determine the curvature of the unit line ULb by further imposing the following condition 2 d.
  • the curvature determination unit 617 may be configured to determine the curvature of the unit line ULb or the rate of change of the curvature with reference to the road width included in the map information.
  • the curvature determination unit 617 refers to at least one of vehicle type information indicating the vehicle type of the vehicle 900, weather information indicating the weather, and on-vehicle amount information indicating the on-vehicle amount of the vehicle 900 to determine the curvature of the unit line ULb or The rate of change of curvature may be determined.
  • the curvature of the unit line ULb or the rate of change of the curvature may be set smaller than in the case of fine weather. Further, the curvature of the unit line ULb when the loading amount indicated by the in-vehicle amount information is larger or the change rate of the curvature may be set smaller than that when the loading amount is smaller.
  • the path generation unit 610 generates a target path connecting the initial position to the target position by executing steps S11 to S16 described below.
  • Step S11 the initial position / target position determination unit 613 refers to the current position information and the destination information included in the CAN 370 to determine the initial position and the target position as the start point and the end point of the route search.
  • the initial position / target position determination unit 613 supplies the determined initial position and target position to the target path generation unit 611.
  • the node search unit 614 acquires map information from the memory 612, and sets a plurality of cells in a space between the initial position and the target position with reference to the initial position, the target position, and the map information. Also, the node search unit 614 sets a node corresponding to the initial position as a start point node.
  • Step S12 the node search unit 614 sets any one or more curvatures. Then, the node search unit 614 uses the start point node as the start point, and generates a unit line having each of the arbitrary curvatures. The node search unit 614 sets an end point of the generated unit line as an end point node, and sets a cell in which the end point node is arranged as a candidate of a cell in which the end point node is to be arranged. In addition, the node searching unit 614 excludes the obstacle that the obstacle exists and the vehicle 900 can not pass from the candidate of the cell in which the end point node is to be arranged. Also, the cell whose cost has been calculated once may be excluded from the candidates for the cell to which the end point node should be placed.
  • step S13 the cost S is calculated for each of the cell candidates set in step S12.
  • the specific process of calculating the cost S has already been described, and thus the description thereof is omitted here.
  • Step S14 Subsequently, the node selecting unit 616 selects the node corresponding to the cell with the smallest cost S calculated in step S13 as the cell to which the end node is to be arranged, and arranges the end point node in the selected cell.
  • step S15 the curvature determination unit 617 determines the curvature of the unit line from the start point node to the end point node.
  • the curvature determination unit 617 stores, in the memory 612, curvature information including the curvature of the end point node of the unit line and the azimuth angle at the end point node of the unit line.
  • the curvature determination process by the curvature determination unit 617 has already been described in detail, so the description thereof is omitted here.
  • Step S16 the target route generation unit 611 determines whether or not the route constituted by the generated unit line has arrived at the target position. If the route formed by the generated unit lines has not arrived at the target position (NO in step S16), the end point node is set as the start point node, and the process returns to step S12. At that time, in step S12, the cell whose cost has already been calculated may be excluded from the cell candidates in the search process starting from the newly set start point node.
  • path information output unit 618 determines the azimuth angle of each node stored in memory 612 and each unit line.
  • the target path is generated by referring to the curvature information and connecting the initial position to the target position with one or a plurality of unit lines, and the generated path information is output.
  • the ECU 600 refers to the route information generated by the route generation unit 610, and performs control using any one of the control examples shown below or a combination thereof.
  • the steering control unit 630 specifies the current position of the vehicle 900 with reference to the current position information included in the CAN 370, and maps the specified current position on the route indicated by the route information generated by the route generation unit 610. Then, in accordance with the curvature of the route at the position on the route indicated by the route information, which corresponds to the current position of the vehicle 900, the steering control amount is determined.
  • the steering control amount is determined such that the curvature of the route and the steering control amount have a positive correlation.
  • the suspension control unit 650 specifies the current position of the vehicle 900 with reference to the current position information included in the CAN 370, and maps the specified current position on the route indicated by the route information generated by the route generation unit 610. Then, in accordance with the curvature of the route at the position on the route indicated by the route information, which corresponds to the current position of the vehicle 900, the suspension control amount is determined.
  • the suspension control amount is determined so as to harden the wheel suspension outside the curve. Further, the suspension control amount is determined so that the curvature of the curve and the hardness of the suspension have a positive correlation.
  • the vehicle speed control unit 670 specifies the current position of the vehicle 900 with reference to the current position information included in the CAN 370, and maps the specified current position on the route indicated by the route information generated by the route generation unit 610. Then, the vehicle speed control amount is determined according to the curvature of the route at the position on the route indicated by the route information, which corresponds to the current position of the vehicle 900.
  • the vehicle speed control amount When a curve exists ahead of the position on the route indicated by the route information corresponding to the current position of vehicle 900, the vehicle speed control amount according to the distance to the curve and the curvature of the curve. Even if you decide
  • the vehicle speed control unit 670 determines the vehicle speed control amount so as to reduce the vehicle speed as the curvature of the curve ahead in the traveling direction is larger. In addition, the vehicle speed control unit 670 determines the vehicle speed control amount so as to reduce the vehicle speed as the distance to the curve ahead in the traveling direction is shorter.
  • Control example 4 The ECU 600 specifies the current position of the vehicle 900 with reference to the current position information included in the CAN 370, and maps the specified current position on the route indicated by the route information generated by the route generation unit 610. Then, warning information is presented to the driver according to the curvature of the route at the position on the route indicated by the route information, which corresponds to the current position of the vehicle 900.
  • the ECU 600 including the route generation unit 610 described above can be suitably applied in the case of generating a route up to about several nodes in advance and controlling the vehicle 900 along the generated route.
  • the route generation unit 610 can also perform route generation processing with higher real-time capability.
  • the route generation unit 610 acquires steering angle information on the steering angle of the steering member 410 from the CAN 370 in real time, and reflects it in the route generation. More specifically, the route generation unit 610 stores steering angle information on the steering angle of the steering member 410 at the end point node in the memory 612 as curvature information at the end point node of each unit line. Then, with reference to the steering angle information, the route generation unit 610 generates a route such that the steering angle becomes continuous at each node and unit line.
  • the steering angle corresponds to the curvature
  • the steering angle of the steering member 410 is referred to as curvature information at each node, and the curvature of the unit line with the node as the starting point node is set so that the steering angle becomes continuous. It can be decided.
  • the steering angle of the steering member 410 as the curvature information in each node, it is possible to perform route generation with improved real-time performance by applying the above-described route generation processing.
  • the route generation unit 610 may be configured to obtain vehicle speed information indicating the vehicle speed, and to determine the curvature of each unit line according to the vehicle speed.
  • the route generation unit 610 may be configured to determine the curvature of each unit line to be smaller when the vehicle speed is higher.
  • FIG. 8 is a diagram showing a main configuration of a vehicle system 2000 according to the present embodiment.
  • a vehicle system 2000 includes a vehicle 900 and a server 1000.
  • a vehicle 900 according to the present embodiment includes an ECU 600 a instead of the ECU 600 provided in the vehicle 900 according to the first embodiment.
  • the vehicle 900 according to the present embodiment further includes a transmission / reception unit 910.
  • the ECU 600 a has the same configuration as the ECU 600 according to the first embodiment except that the route generation unit 610 according to the first embodiment is not provided.
  • the server 1000 includes a control unit 1200 having a path generation unit 610, and a transmission / reception unit 1100.
  • Vehicle 900a outputs information on sensor detection results output from various sensors to transmitting / receiving unit 910 via CAN 370.
  • the transmitting and receiving unit 910 outputs the acquired information of each sensor detection result to the transmitting and receiving unit 1100 of the server 1000.
  • the transmission / reception unit 1100 outputs the information on the acquired sensor detection results to the path generation unit 610.
  • the path generation unit 610 generates the path information by performing the same process as in the first embodiment.
  • the path generation unit 610 provides the generated path information to the transmission / reception unit 1100.
  • the transmission and reception unit 1100 outputs the acquired route information to the transmission and reception unit 910.
  • the transmission / reception unit 910 outputs the acquired route information to the ECU 610a. Similar to the ECU 600 according to the first embodiment, the ECU 600a performs various controls of the vehicle 900a based on the acquired route information.
  • the ECUs 600 and 600a and the control blocks (the path generation unit 610, the steering control unit 630, the suspension control unit 650, and the vehicle speed control unit 670) of the server 1000 are implemented by logic circuits (hardware) formed in integrated circuits (IC chips) or the like. It may be realized by software using a CPU (Central Processing Unit).
  • CPU Central Processing Unit
  • the ECUs 600 and 600a and the server 1000 execute a program instruction that is software that implements each function, a ROM (Read Only) in which the program and various data are readably recorded by a computer (or CPU).
  • Memory or storage device (these are referred to as “recording media"), and RAM (Random Access Memory) for developing the program.
  • the object of the present invention is achieved by the computer (or CPU) reading the program from the recording medium and executing the program.
  • the recording medium a “non-transitory tangible medium”, for example, a tape, a disk, a card, a semiconductor memory, a programmable logic circuit or the like can be used.
  • the program may be supplied to the computer via any transmission medium (communication network, broadcast wave, etc.) capable of transmitting the program.
  • the present invention can also be realized in the form of a data signal embedded in a carrier wave, in which the program is embodied by electronic transmission.

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Abstract

経路を生成する経路生成装置は、初期位置から目標位置までを曲線を含む線で繋ぐことによって目標経路を生成する目標経路生成部（６１１）を備え、目標経路生成部（６１１）が生成する前記曲線の曲率は、当該曲線に沿って連続的である。

Description

経路生成装置、車両、及び車両システム
　本発明は、経路を生成する経路生成装置、車両、及び車両システムに関する。
　初期位置から目標位置までの経路を生成する経路生成装置が知られている。車両が通行する経路の生成を対象とする経路生成装置は、多くの場合、自動運転技術に適用されており、このような経路生成装置の一例として特許文献１が挙げられる。
日本国公開特許公報「特開２０１４－２６５１６（２０１４年２月６日公開）」
　ところで、経路生成装置においては、乗り心地の良い経路を生成することが好ましい。
　本発明は、乗り心地の良い経路を生成することができる経路生成装置を実現することを目的とする。
　かかる目的のもと、本発明に係る経路生成装置は、経路を生成する経路生成装置であって、初期位置から目標位置までを曲線を含む線で繋ぐことによって目標経路を生成する目標経路生成部を備え、前記目標経路生成部が生成する前記曲線は、当該曲線の曲率が連続的に変化する区間を有する。
　また、かかる目的のもと、本発明に係る車両は、経路を生成する経路生成装置を備えた車両であって、前記経路生成装置は、初期位置から目標位置までを曲線を含む線で繋ぐことによって目標経路を生成する目標経路生成部を備え、前記目標経路生成部が生成する前記曲線は、当該曲線の曲率が連続的に変化する区間を有する。
　また、かかる目的のもと、本発明に係る車両システムは、車両とサーバとを含む車両システムであって、前記サーバは、経路生成部と送信部とを含み、前記経路生成部は、初期位置から目標位置までを曲線を含む線で繋ぐことによって目標経路を生成する目標経路生成部を備え、前記目標経路生成部が生成する前記曲線は、当該曲線の曲率が連続的に変化する区間を有し、前記送信部は、前記目標経路生成部が生成した目標経路を示す経路情報を送信し、前記車両は、前記送信部が送信した経路情報を参照して、ステアリング、サスペンション、車速の少なくとも何れかを制御する。
　本発明によれば、乗り心地の良い経路を生成することができる。
本発明の実施形態１に係る車両の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態１に係るＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係る経路生成部の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係る経路生成における、ノード探索、コスト算出、ノード選択の各処理を説明するための模式図である。 本発明の実施形態１に係る経路生成処理の第１の例によって生成された経路を示す模式図である。 本発明の実施形態１に係る経路生成処理の第２の例によって生成された経路を示す模式図である。 本発明の実施形態１に係る経路生成処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る車両システムの概略構成を示すブロック図である。
　〔実施形態１〕
　以下、本発明の実施形態１について、詳細に説明する。
　（車両９００の構成）
　図１は、本実施形態に係る車両９００の概略構成を示す図である。図１に示すように、車両９００は、懸架装置（サスペンション）１００、車体２００、車輪３００、タイヤ３１０、操舵部材４１０、ステアリングシャフト４２０、トルクセンサ４３０、舵角センサ４４０、トルク印加部４６０、ラックピニオン機構４７０、ラック軸４８０、エンジン５００、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）（制御装置）６００、発電装置７００およびバッテリ８００を備えている。
　タイヤ３１０が装着された車輪３００は、懸架装置１００によって車体２００に懸架されている。車両９００は、四輪車であるため、懸架装置１００、車輪３００およびタイヤ３１０については、それぞれ４つ設けられている。
　なお、左側の前輪、右側の前輪、左側の後輪および右側の後輪のタイヤ及び車輪をそれぞれ、タイヤ３１０Ａ及び車輪３００Ａ、タイヤ３１０Ｂ及び車輪３００Ｂ、タイヤ３１０Ｃ及び車輪３００Ｃ、並びに、タイヤ３１０Ｄ及び車輪３００Ｄとも称する。以下、同様に、左側の前輪、右側の前輪、左側の後輪および右側の後輪にそれぞれ付随した構成を、符号「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」及び「Ｄ」を付して表現することがある。
　懸架装置１００は、油圧緩衝装置、アッパーアーム及びロアーアームを備えている。また、油圧緩衝装置は、当該油圧緩衝装置が発生させる減衰力を調整する電磁弁であるソレノイドバルブを備えている。ただし、これは本実施形態を限定するものではなく、油圧緩衝装置は、減衰力を調整する電磁弁として、ソレノイドバルブ以外の電磁弁を用いてもよい。例えば、上記電磁弁として、電磁流体（磁性流体）を利用した電磁弁を備える構成としてもよい。
　エンジン５００には、発電装置７００が付設されており、発電装置７００によって生成された電力がバッテリ８００に蓄積される。また、エンジン５００は、ＥＣＵ６００から供給される車速制御量に応じて回転数を制御可能に構成されている。
　運転者の操作する操舵部材４１０は、ステアリングシャフト４２０の一端に対してトルク伝達可能に接続されており、ステアリングシャフト４２０の他端は、ラックピニオン機構４７０に接続されている。
　ラックピニオン機構４７０は、ステアリングシャフト４２０の軸周りの回転を、ラック軸４８０の軸方向に沿った変位に変換するための機構である。ラック軸４８０が軸方向に変位すると、タイロッド及びナックルアームを介して車輪３００Ａ及び車輪３００Ｂが転舵される。
　トルクセンサ４３０は、ステアリングシャフト４２０に印加される操舵トルク、換言すれば、操舵部材４１０に印加される操舵トルクを検出し、検出結果を示すトルクセンサ信号をＥＣＵ６００に提供する。より具体的には、トルクセンサ４３０は、ステアリングシャフト４２０に内設されたトーションバーの捩れを検出し、検出結果をトルクセンサ信号として出力する。なお、トルクセンサ４３０として、ホールＩＣ，ＭＲ素子、磁歪式トルクセンサなどの周知のセンサを用いてもよい。
　舵角センサ４４０は、操舵部材４１０の舵角を検出し、検出結果をＥＣＵ６００に提供する。
　トルク印加部４６０は、ＥＣＵ６００から供給されるステアリング制御量に応じたアシストトルク又は反力トルクを、ステアリングシャフト４２０に印加する。トルク印加部４６０は、ステアリング制御量に応じたアシストトルク又は反力トルクを発生させるモータと、当該モータが発生させたトルクをステアリングシャフト４２０に伝達するトルク伝達機構とを備えている。
　なお、本明細書における「制御量」の具体例として、電流値、デューティー比、減衰率、減衰比等が挙げられる。
　操舵部材４１０、ステアリングシャフト４２０、トルクセンサ４３０、舵角センサ４４０、トルク印加部４６０、ラックピニオン機構４７０、ラック軸４８０、及びＥＣＵ６００は、本実施形態に係るステアリング装置を構成する。
　なお、上述の説明において「トルク伝達可能に接続」とは、一方の部材の回転に伴い他方の部材の回転が生じるように接続されていることを指し、例えば、一方の部材と他方の部材とが一体的に成形されている場合、一方の部材に対して他方の部材が直接的又は間接的に固定されている場合、及び、一方の部材と他方の部材とが継手部材等を介して連動するよう接続されている場合を少なくとも含む。
　また、上記の例では、操舵部材４１０からラック軸４８０までが常時機械的に接続されたステアリング装置を例に挙げたが、これは本実施形態を限定するものではなく、本実施形態に係るステアリング装置は、例えばステア・バイ・ワイヤ方式のステアリング装置であってもよい。ステア・バイ・ワイヤ方式のステアリング装置に対しても本明細書において以下に説明する事項を適用することができる。
　また、車両９００は、車輪３００毎に設けられ各車輪３００の車輪速を検出する車輪速センサ３２０、車両９００の横方向の加速度を検出する横Ｇセンサ３３０、車両９００の前後方向の加速度を検出する前後Ｇセンサ３４０、車両９００のヨーレートを検出するヨーレートセンサ３５０、エンジン５００が発生させるトルクを検出するエンジントルクセンサ５１０、エンジン５００の回転数を検出するエンジン回転数センサ５２０、及びブレーキ装置が有するブレーキ液に印加される圧力を検出するブレーキ圧センサ５３０を備えている。これらの各種センサから出力される情報は、ＣＡＮ（Controller Area Network）３７０を介してＥＣＵ６００に供給される。
　また、車両９００は、車両９００の現在位置を特定し、当該現在位置を示す現在位置情報を出力するＧＰＳ（Global Positioning System）センサ５５０と、目的地に関するユーザ入力を受け付け、当該目的地を示す目的地情報を出力するユーザ入力受付部５６０とを備えており、現在位置情報及び目的地情報も、ＣＡＮ３７０を介してＥＣＵ６００に供給される。また、車両９００は、後述する経路生成部６１０が生成した経路情報の示す経路をユーザに対して視覚的又は聴覚的に提示する経路情報提示部を更に備える構成としてもよい。
　また、図示は省略するが、車両９００は、ブレーキ時の車輪ロックを防ぐためのシステムであるＡＢＳ（Antilock Brake System）、加速時等における車輪の空転を抑制するＴＣＳ（Traction Control System）、及び、旋回時のヨーモーメント制御やブレーキアシスト機能等のための自動ブレーキ機能を備えた車両挙動安定化制御システムであるＶＳＡ（Vehicle Stability Assist）制御可能なブレーキ装置を備えている。
　ここで、ＡＢＳ、ＴＣＳ、及びＶＳＡは、推定した車体速に応じて定まる車輪速と、車輪速センサ３２０によって検出された車輪速とを比較し、これら２つの車輪速の値が、所定の値以上相違している場合にスリップ状態であると判定する。ＡＢＳ、ＴＣＳ、及びＶＳＡは、このような処理を通じて、車両９００の走行状態に応じて最適なブレーキ制御やトラクション制御を行うことにより、車両９００の挙動の安定化を図るものである。
　車両９００が備えるブレーキ装置は、ＥＣＵ６００から供給される車速制御量に応じて、ブレーキ動作を行うことができるよう構成されている。
　ＥＣＵ６００は、車両９００が備える各種の電子機器を統括制御する。例えば、ＥＣＵ６００は、トルク印加部４６０に供給するステアリング制御量を調整することにより、ステアリングシャフト４２０に印加するアシストトルク又は反力トルクの大きさを制御する。
　また、ＥＣＵ６００は、懸架装置１００に含まれる油圧緩衝装置が備えるソレノイドバルブに対して、サスペンション制御量を供給することによって当該ソレノイドバルブの開閉を制御する。この制御を可能とするために、ＥＣＵ６００からソレノイドバルブへ駆動電力を供給する電力線が配されている。
　（ＥＣＵ６００）
　以下では、参照する図面を替えて、ＥＣＵ６００について具体的に説明する。図２は、ＥＣＵ６００の概略構成を示す図である。
　図２に示すように、ＥＣＵ６００は、経路生成部６１０、ステアリング制御部６３０、サスペンション制御部６５０、及び車速制御部６７０を備えている。
　経路生成部６１０は、現在位置情報及び目的地情報を参照して経路情報を生成する。生成した経路情報は、ステアリング制御部６３０、サスペンション制御部６５０、車速制御部６７０、の少なくとも何れかに供給される。
　ステアリング制御部６３０は、ＣＡＮ３７０に含まれる各種のセンサ検出結果、及び、経路生成部６１０から供給される経路情報の少なくとも何れかを参照し、トルク印加部４６０に供給するステアリング制御量の大きさを決定する。
　なお、本明細書において「～を参照して」との表現には、「～を用いて」「～を考慮して」「～に依存して」などの意味が含まれ得る。
　サスペンション制御部６５０は、ＣＡＮ３７０に含まれる各種のセンサ検出結果、及び経路生成部６１０から供給される経路情報の少なくとも何れかを参照し、懸架装置１００に含まれる油圧緩衝装置が備えるソレノイドバルブに対して供給するサスペンション制御量の大きさを決定する。
　車速制御部６７０は、ＣＡＮ３７０に含まれる各種のセンサ検出結果、及び経路生成部６１０から供給される経路情報の少なくとも何れかを参照し、エンジン５００及びブレーキ装置に供給する車速制御量の大きさを決定する。
　経路情報を参照した具体的なステアリング制御、サスペンション制御、及び、車速制御については後述する。
　なお、経路生成部６１０、ステアリング制御部６３０、サスペンション制御部６５０、及び車速制御部６７０は、それぞれ別々のＥＣＵとして実現される構成であってもよい。このような構成の場合、経路生成部６１０と、ステアリング制御部６３０、サスペンション制御部６５０、及び車速制御部６７０とが通信手段を用いて相互に通信を行うことにより、本明細書に記載の制御が実現される。
　（経路生成部）
　続いて、図３を参照して、経路生成部６１０についてより具体的に説明する。図３は、経路生成部６１０の構成を示すブロック図である。図３に示すように、経路生成部６１０は、目標経路生成部６１１、メモリ（格納部）６１２、及び初期位置・目標位置決定部６１３を備えている。また、目標経路生成部６１１は、図３に示すように、ノード探索部６１４、コスト算出部６１５、ノード選択部６１６、曲率決定部６１７、及び経路情報出力部６１８を備えている。
　初期位置・目標位置決定部６１３は、ＣＡＮ３７０に含まれる現在位置情報及び目的地情報を参照して、経路探索の起点及び終点となる初期位置及び目標位置を決定する。
　ノード探索部６１４は、メモリ６１２から地図情報を取得し、初期位置・目標位置決定部６１３から初期位置及び目標位置を示す情報を取得する。ノード探索部６１４は、取得した地図情報を参照して、初期位置・目標位置決定部６１３が決定した初期位置から目標位置までの間に設定され得る複数のノードを次々と探索する。換言すれば、ノード探索部６１４は、初期位置から目標位置までの経路を複数探索する。これは、初期位置から目標位置までの経路を規定するノード又は単位線（後述）を複数探索すると表現することもできる。ノード探索部６１４によるノードの探索処理の具体例については後述する。
　コスト算出部６１５は、ノード探索部６１４が探索した複数のノードの各々についてのコストを算出する。コスト算出部６１５におけるコストの算出方法については後述する。
　ノード選択部６１６は、ノード探索部６１４が探索した複数のノードのうち、コスト算出部６１５が算出したコストが最小である経路を選択する。換言すれば、ノード選択部６１６は、ノード探索部６１４が探索した複数の経路のうち、コストが最小である経路を選択する。なお、ノード探索部６１４が探索した複数の経路のうち、ノード選択部６１６がコストが最小ではないと判断した経路については、コスト算出部６１５におけるコストの算出を止めてもよい。
　曲率決定部６１７は、ノード選択部６１６が選択した各ノードを滑らかに繋ぐことによって出力対象の経路を決定する。換言すれば、曲率決定部６１７は、ノード選択部６１６が選択したノードが規定する経路に含まれる曲線の曲率、及び各ノードにおける経路の方位角を決定する。一例として、曲率決定部６１７は、ノード選択部６１６が選択した経路に含まれるノードとノードとを繋ぐ単位線の曲率を単位線毎に決定する。また、各ノードにおける単位線の方位角を決定する。ここで、曲率決定部６１７が決定する単位線の曲率には、当該単位線の両端のノードにおける曲率が含まれる。また、曲率決定部６１７は、前記曲線が、当該曲線の曲率が連続的に変化する区間を有するように前記曲線の曲率を決定する。
　曲率決定部６１７は、上記のように決定した各単位線の曲率を示す曲率情報をメモリ６１２に格納する。ここで、メモリ６１２に格納される曲率情報には、当該単位線の終点ノードにおける曲率が含まれる。また、曲率情報には、当該単位線の終点ノード以外の曲率、が含まれる構成としてもよい。また、曲率情報には、曲率の変化率が含まれる構成としてもよい。また、曲率決定部６１７は、各ノードにおける単位線の方位角、及び、各ノードの位置（座標）を示す座標情報もメモリ６１２に格納する。
　メモリ６１２に格納された各ノードにおける方位角、及び曲率情報は、当該ノードを始点ノードとする単位線の方位角及び曲率を決定する処理において曲率決定部６１７により参照される。
　なお、曲率決定部６１７が各単位線の曲率を決定するタイミングは本実施形態を限定するものではない。例えば、曲率決定部６１７は、単位線を生成する毎に当該単位線の曲率を決定する構成としてもよいし、初期位置から目標位置までの経路を生成した後に、生成した経路に含まれる各単位線の曲率を決定する構成としてもよい。
　経路情報出力部６１８は、メモリ６１２に格納された各ノードにおける方位角、座標情報、及び曲率情報を参照し、初期位置から目標位置までを１又は複数の単位線で繋ぐことによって目標経路（単に経路とも呼ぶ）を生成し、生成した経路情報を出力する。
　（目標経路生成部による処理の具体例）
　以下では、目標経路生成部６１１が備えるノード探索部６１４、コスト算出部６１５、ノード選択部６１６、及び曲率決定部６１７によるノード探索、コスト算出、ノード選択、及び曲率決定処理について参照する図面を替えてより具体的に説明する。
　（ノード探索、コスト算出、及びノード選択処理）
　図４は、ノード探索、コスト算出、ノード選択の各処理を説明するための模式図である。
　まず、ノード探索部６１４は、初期位置・目標位置決定部６１３が決定した初期位置及び目標位置を参照し、当該初期位置と当該目標位置との間の仮想的空間に、図４に示すような複数のセルを設定する。
　続いて、ノード探索部６１４は、上記初期位置に対応するノードを始点ノードに設定する。そして、以下に示す処理によって、当該始点ノードを始点とする単位線の終点ノードが探索される。
　まず、ノード探索部６１４は、任意の１又は複数の曲率を設定する。そして、ノード探索部６１４は、始点ノードを始点とし、当該任意の曲率の各々を有する単位線を生成する。ノード探索部６１４は、生成した単位線の終点を終点ノードとして設定し、当該終点ノードが配置されたセルを、終点ノードを配置すべきセルの候補として設定する。なお、始点ノードを含むセルの周囲に存在するセルだけでなく、当該始点ノードを含むセルに直接隣接していないセルもまた、当該終点ノードを配置すべきセルの候補になり得る。なお、始点ノードを含むセルの周囲に存在するセルには、当該始点ノードを含むセルと辺を共有するセル（辺を介して隣接しているセル）、及び、当該始点ノードを含むセルと頂点を共有するセル（頂点を介して隣接しているセル）が含まれる。また、図４に示すように、ノード探索部６１４は、メモリ６１２に保存された地図情報を参照して、上記複数のセルを、障害物が存在し車両９００が通行不可能なセルと、障害物が存在せずに車両９００が通行可能なセルとに分類し、当該通行不可能なセルを、上記終点ノードを配置すべきセルの候補から除外する。また、一度コストの算出が行われたセルを、上記終点ノードを配置すべきセルの候補から除外してもよい。
　続いて、コスト算出部６１５は、ノード探索部６１４において、終点ノードを配置すべきセルの候補の各々についてコスト（スコア）Ｓを計算する。ここで、コストＳは、一般に、初期位置を示すノードから、探索対象の各ノードまでの移動距離を示す実コストＣと、探索対象の各ノードから目標位置に対応するノードまでの直線距離を示す推定コストＨとの和によって求められる。図４には、初期位置と目標位置との間の仮想的空間に設定された複数のセルの各々について、実コストＣ、推定コストＨ、及びコストＳが例示されている。なお、本実施形態において、探索対象の各ノードから目標位置までの直線距離の算出の仕方は本実施形態を限定するものではなく、例えば、ユークリッド距離を用いてもよいし、マンハッタン距離を用いてもよい。
　また、コスト算出部６１５は、一旦コストを算出したセルであっても、再度コストを計算したほうがコストが低くなる場合には、当該セルのコストを、当該低い方のコストに更新する。
　続いて、ノード選択部６１６は、終点ノードを配置すべきセルの候補の中から、コスト算出部６１５において算出されたコストＳが最小であるセルに対応するノードを、終点ノードを配置すべきセルとして選択し、選択したセルに終点ノードを配置する。ここで、コストＳが同じノードが複数あった場合、ノード選択部６１６は、実コストＣが低い方を次のノードとして選択する。
　（曲率決定処理）
　続いて、曲率決定部６１７による各単位線の曲率決定処理について、図５及び図６を参照して、具体的に説明する。
＜処理例１＞
　図５は、曲率決定処理の第１の処理例によって生成した経路を示す模式図である。図５では、初期位置に対応するノードＮintからノードＮ01～N04を経由して目標位置に対応するノードNfinまでの経路が例示されている。
　本処理例では、曲率決定部６１７は、メモリ６１２に保存された各ノードの方位角を参照することによって、各単位線の曲率を決定する。
　より具体的には、曲率決定部６１７は、まず、対象ノードＮtargetを終点ノードとする単位線ＵＬaの、当該対象ノードＮtargetにおける方位角θaをメモリ６１２から取得する。ここで、対象ノードＮtargetとは、曲率決定部６１７による処理対象のノードのことを指し、図５に示す例では、ノードＮint、及びノードＮ01～N04の何れかに対応する。
　続いて、曲率決定部６１７は、対象ノードＮtargetを始点ノードとする単位線ＵＬbの、当該対象ノードＮtargetでの方位角θbを、θb＝θaとなるように決定する。これにより、始点ノードにおける単位線ＵＬbの向きが定まることになる。
　続いて、曲率決定部６１７は、単位線ＵＬbの曲率を、一定の値に設定する。
　以上を纏めると、曲率決定部６１７は、単位線ＵＬbの曲率を以下の条件１ａ～１ｂによって決定する。
　（条件１ａ）
　単位線ＵＬbの、対象ノードＮtarget（すなわち単位線ＵＬbの始点ノード）での方位角θbが、θb＝θaを満たす。
　（条件１ｂ）
　対象ノードＮtargetの次のノード（すなわち単位線ＵＬbの終点ノード）に向けて、曲率が一定となる。
　また、曲率決定部６１７は、
・単位線ＵＬbの終点ノードにおける当該単位線ＵＬbの方位角
・単位線ＵＬbの終点ノードの位置（座標）を示す座標情報
をメモリ６１２に格納する。
　本例に係る曲率決定処理によれば、各ノードにおいて、方位角が連続になるように単位線同士が接続され、また、各単位線での曲率が一定となる。したがって、本例に係る曲率決定処理によれば、経路に沿って、方位角が連続的である経路が生成される。
＜制御例２＞
　続いて、曲率決定処理の第２の処理例について図６を参照して説明する。図６は、曲率決定処理の第２の処理例によって生成した経路を示す模式図である。図６の（ａ）では、始点ノードＮ11から各終点ノードN12,N13,N14までの単位線の例が示されており、図６の（ｂ）では、更に、各ノードＮ121～N143までの単位線の例が示されている。
　本処理例では、曲率決定部６１７は、メモリ６１２に保存された各ノードにおける方位角及び曲率情報を参照することによって、各単位線の曲率を決定する。
　より具体的には、曲率決定部６１７は、まず、対象ノードＮtargetを終点ノードとする単位線ＵＬaの、当該対象ノードＮtargetにおける方位角θa、及び曲率Ｒaをメモリ６１２から取得する。ここで、対象ノードＮtargetとは、処理例１と同様に、曲率決定部６１７による処理対象のノードのことを指し、図６の（ａ）及び（ｂ）に示す例では、ノードＮ11～N143の何れかに対応する。
　続いて、曲率決定部６１７は、対象ノードＮtargetを始点ノードとする単位線ＵＬbの、当該対象ノードＮtargetでの方位角θbを、θb＝θaとなるように決定する。これにより、始点ノードにおける単位線ＵＬbの向きが定まることになる。
　続いて、曲率決定部６１７は、単位線ＵＬbの、対象ノードＮtargetでの曲率Ｒbを、Ｒa＝Ｒbとなるように決定する。これにより、対象ノードＮtargetにおいて、単位線ＵＬaと単位線ＵＬbとが曲率が連続的になるように接続されることになる。
　続いて、曲率決定部６１７は、単位線ＵＬbの、対象ノードＮtarget以外の部分を含む曲率を、当該単位線ＵＬbに沿って連続的となるように決定する。ここで、ある単位線に沿って曲率が連続的であるとは、当該単位線に沿っての曲率が一定である（すなわち曲率が変化しない）か、又は、当該単位線に沿って曲率が連続的に変化することを指す。
　以上を纏めると、曲率決定部６１７は、単位線ＵＬbの曲率を以下の条件２ａ～２ｃによって決定する。
　（条件２ａ）
　単位線ＵＬbの、対象ノードＮtarget（すなわち単位線ＵＬbの始点ノード）での方位角θbが、θb＝θaを満たす。
　（条件２ｂ）
　対象ノードＮtargetにおける単位線ＵＬbの曲率Ｒbが、Ｒa＝Ｒbを満たす。
　（条件２ｃ）
　単位線ＵＬbの曲率が連続的である。
　また、曲率決定部６１７は、
・単位線ＵＬbの終点ノードにおける当該単位線ＵＬbの方位角
・単位線ＵＬbの終点ノードにおける当該単位線ＵＬbの曲率
・単位線ＵＬbの終点ノードの位置（座標）を示す座標情報
をメモリ６１２に格納する。
　図６の（ａ）に示す例では、ノードＮ11の座標情報（ｘ0、ｙ0）、ノードＮ11を終点ノードをする単位線の当該ノードＮ11における方位角θ0、及び、ノードＮ11を終点ノードをする単位線の当該ノードＮ11における曲率Ｒ0をメモリ６１２に格納する例が示されている。ノードＮ12、Ｎ13、Ｎ14についても同様である。
　本例に係る曲率決定処理によれば、各ノードにおいて、方位角が連続になるように単位線同士が接続され、また、各ノード及び各単位線において曲率が連続的であるので、急激な操舵を抑制することができる。したがって、本例係る曲率決定方法によれば、乗り心地の良い経路を生成することができる。
　また、本処理例では、曲率決定部６１７が単位線ＵＬbの曲率を、以下の条件２ｄを更に課すことによって決定する構成としてもよい。
　（条件２ｄ）
　単位線ＵＬbに沿った単位線ＵＬbの曲率の変化率が一定である。
　この条件を課すことによって、乗り心地のより良い経路を生成することができる。なお、曲率の変化率が一定である曲線はクロソイド曲線と呼ばれ、図６には単位線がクロソイド曲線である例が示されている。
　また、曲率決定部６１７は、地図情報に含まれる道幅を参照して、単位線ＵＬbの曲率又は曲率の変化率を決定する構成としてもよい。また、曲率決定部６１７は、車両９００の車種を示す車種情報、天気を示す天気情報、及び車両９００の車載量を示す車載量情報の少なくとも何れかを参照して、単位線ＵＬbの曲率、又は曲率の変化率を決定する構成としてもよい。
　例えば、天気情報が示す天気が雨天であった場合、単位線ＵＬbの曲率又は曲率の変化率を、晴天の場合に比べて小さく設定する構成としてもよい。また、車載量情報が示す積載量がより大きい場合の単位線ＵＬbの曲率又は曲率の変化率を、積載量がより小さい場合よりも小さく設定する構成としてもよい。
　（経路生成処理の流れ）
　以下では、本実施形態に係る経路生成部６１０により実行される経路生成処理の流れの一例を、図７を参照して説明する。図７は、経路生成部６１０による経路生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。
　本実施形態に係る経路生成部６１０は、以下に説明するステップＳ１１～１６を実行することによって、初期位置から目標位置までを繋ぐ目標経路を生成する。
　（ステップＳ１１）
　まず、ステップＳ１１にて、初期位置・目標位置決定部６１３は、ＣＡＮ３７０に含まれる現在位置情報及び目的地情報を参照して、経路探索の起点及び終点となる初期位置及び目標位置を決定する。初期位置・目標位置決定部６１３は、決定した初期位置及び目標位置を目標経路生成部６１１へ供給する。ノード探索部６１４は、メモリ６１２から地図情報を取得し、初期位置、目標位置、及び地図情報を参照して、初期位置と目標位置との間の空間に複数のセルを設定する。また、ノード探索部６１４は、初期位置に対応するノードを始点ノードに設定する。
　（ステップＳ１２）
　次に、ステップＳ１２にて、ノード探索部６１４は、任意の１又は複数の曲率を設定する。そして、ノード探索部６１４は、始点ノードを始点とし、当該任意の曲率の各々を有する単位線を生成する。ノード探索部６１４は、生成した単位線の終点を終点ノードとして設定し、当該終点ノードが配置されたセルを、終点ノードを配置すべきセルの候補として設定する。なお、ノード探索部６１４は、障害物が存在し車両９００が通行不可能を、上記終点ノードを配置すべきセルの候補から除外する。また、一度コストの算出が行われたセルを、上記終点ノードを配置すべきセルの候補から除外してもよい。
　（ステップＳ１３）
　続いて、ステップＳ１３において、ステップＳ１２にて設定したセルの候補の各々について、コストＳを算出する。具体的なコストＳの算出処理については既に説明したためここでは説明を省略する。
　（ステップＳ１４）
　続いて、ノード選択部６１６は、ステップＳ１３にて算出されたコストＳが最小であるセルに対応するノードを、終点ノードを配置すべきセルとして選択し、選択したセルに終点ノードを配置する。
　（ステップＳ１５）
　続いて、ステップＳ１５にて、曲率決定部６１７は、始点ノードから終点ノードまでの単位線の曲率を決定する。また、曲率決定部６１７は、当該単位線の終点ノードの曲率を含む曲率情報及び当該単位線の終点ノードにおける方位角をメモリ６１２に格納する。なお、曲率決定部６１７による曲率決定処理については既に詳述したためここでは説明を省略する。
　（ステップＳ１６）
　続いて、目標経路生成部６１１は、生成した単位線によって構成される経路が目標位置に到着したか否かを判定する。生成した単位線によって構成される経路が目標位置に到着していない場合（ステップＳ１６でＮＯ）、終点ノードを始点ノードに設定したうえで、ステップＳ１２に戻る。その際、ステップＳ１２では、すでにコストが算出されたセルを、新たに設定された始点ノードを始点とする探索処理におけるセルの候補から除外する構成としてもよい。
　一方で、生成した単位線によって構成される経路が目標位置に到着した場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、経路情報出力部６１８は、メモリ６１２に格納された各ノードにおける方位角、及び各単位線の曲率情報を参照し、初期位置から目標位置までを１又は複数の単位線で繋ぐことによって目標経路を生成し、生成した経路情報を出力する。
　＜経路情報を参照した車両制御＞
　以下では、経路生成部６１０が生成した経路情報を参照した車両制御の具体例を説明する。ＥＣＵ６００は、経路生成部６１０が生成した経路情報を参照して、以下に示す制御例の何れか又はそれらの組み合わせを用いた制御を行う。
　（制御例１）
　ステアリング制御部６３０は、ＣＡＮ３７０に含まれる現在位置情報を参照して車両９００の現在位置を特定し、特定した現在位置を、経路生成部６１０が生成した経路情報の示す経路上にマッピングする。そして、車両９００の現在位置に対応する、経路情報の示す経路上の位置における当該経路の曲率に応じて、ステアリング制御量を決定する。
　例えば、当該経路の曲率とステアリング制御量とが正の相関を有するように、ステアリング制御量を決定する。
　（制御例２）
　サスペンション制御部６５０は、ＣＡＮ３７０に含まれる現在位置情報を参照して車両９００の現在位置を特定し、特定した現在位置を、経路生成部６１０が生成した経路情報の示す経路上にマッピングする。そして、車両９００の現在位置に対応する、経路情報の示す経路上の位置における当該経路の曲率に応じて、サスペンション制御量を決定する。
　例えば、車両９００の現在位置に対応する、経路情報の示す経路上の位置にカーブが存在する場合には、当該カーブの外側の車輪のサスペンションを硬くするようにサスペンション制御量を決定する。また、カーブの曲率と上記サスペンションの硬さとが正の相関を有するようにサスペンション制御量を決定する。
　（制御例３）
　車速制御部６７０は、ＣＡＮ３７０に含まれる現在位置情報を参照して車両９００の現在位置を特定し、特定した現在位置を、経路生成部６１０が生成した経路情報の示す経路上にマッピングする。そして、車両９００の現在位置に対応する、経路情報の示す経路上の位置における当該経路の曲率に応じて、車速制御量を決定する。
　また、車両９００の現在位置に対応する、経路情報の示す経路上の位置の進行方向前方にカーブが存在する場合には、当該カーブまでの距離、及び当該カーブの曲率に応じて、車速制御量を決定してもおい。
　例えば、車速制御部６７０は、進行方向前方のカーブの曲率が大きければ大きいほど、車速を低減するように車速制御量を決定する。また、車速制御部６７０は、進行方向前方のカーブまでの距離が近ければ近いほど、車速を低減するように車速制御量を決定する。
　（制御例４）
　ＥＣＵ６００は、ＣＡＮ３７０に含まれる現在位置情報を参照して車両９００の現在位置を特定し、特定した現在位置を、経路生成部６１０が生成した経路情報の示す経路上にマッピングする。そして、車両９００の現在位置に対応する、経路情報の示す経路上の位置における当該経路の曲率に応じて、運転者に対して警告情報を提示する。
　例えば、上記経路の曲率が所定の値よりも大きい場合、車両９００の備えるスピーカ又は表示パネルを介して、音声又は画像として運転者に対して警告する。
　＜経路生成処理に関する付記事項＞
　上述した経路生成部６１０を含むＥＣＵ６００は、数ノード程度先までの経路を予め生成し、生成した経路に沿って車両９００を制御する場合に好適に適用することができる。一方、経路生成部６１０は、よりリアルタイム性を高めた経路生成処理を行うことも可能である。
　例えば、経路生成部６１０は、操舵部材４１０の舵角に関する舵角情報をＣＡＮ３７０からリアルタイムで取得し、経路生成に反映させる。より具体的には、経路生成部６１０は、各単位線の終点ノードにおける曲率情報として、当該終点ノードにおける操舵部材４１０の舵角に関する舵角情報をメモリ６１２に格納する。そして、経路生成部６１０は、舵角情報を参照して、各ノード、及び単位線において、舵角が連続的となるよう経路を生成する。
　一般に、舵角は曲率に対応しているため、各ノードにおける曲率情報として操舵部材４１０の舵角を参照し、当該舵角が連続的になるよう当該ノードを始点ノードとする単位線の曲率を決定することができる。換言すれば、各ノードにおける曲率情報として操舵部材４１０の舵角を参照し、上述した経路生成処理を適用することによってリアルタイム性を高めた経路生成を行うことができる。
　また、本実施形態に係る経路生成部６１０は、車速を示す車速情報を取得し、車速に応じて、各単位線の曲率を決定する構成としてもよい。例えば、経路生成部６１０は、車速がより大きい場合に、各単位線の曲率をより小さく決定する構成としてもよい。
　〔実施形態２〕
　以下、参照する図面を替えて、本発明の実施形態２について、詳細に説明する。以下の説明では、上記実施形態において既に説明した事項については説明を省略し、上記実施形態とは異なる点について説明を行う。
　図８は、本実施形態に係る車両システム２０００の要部構成を示す図である。図８に示すように、車両システム２０００は、車両９００およびサーバ１０００を備えている。
　本実施形態に係る車両９００は、実施形態１に係る車両９００が備えるＥＣＵ６００に代えて、ＥＣＵ６００ａを備えている。また、本実施形態に係る車両９００は送受信部９１０をさらに備えている。ＥＣＵ６００ａは、実施形態１に係る経路生成部６１０を備えていない点以外は、実施形態１に係るＥＣＵ６００と同様の構成である。
　一方で、サーバ１０００は、経路生成部６１０を有する制御部１２００、および送受信部１１００を備えている。
　車両９００ａは、各種センサから出力されるセンサ検出結果の情報をＣＡＮ３７０を介して送受信部９１０へ出力する。送受信部９１０は取得した各センサ検出結果の情報をサーバ１０００の送受信部１１００に出力する。送受信部１１００は取得した各センサ検出結果の情報を経路生成部６１０へ出力する。経路生成部６１０は、実施形態１と同様の処理を行うことによって経路情報を生成する。経路生成部６１０は、生成した経路情報を送受信部１１００へ提供する。送受信部１１００は取得した経路情報を送受信部９１０へ出力する。送受信部９１０は、取得した経路情報をＥＣＵ６１０ａへ出力する。ＥＣＵ６００ａは、実施形態１に係るＥＣＵ６００と同様に、取得した経路情報に基づき、車両９００ａの各種制御を行う。
　〔ソフトウェアによる実現例〕
　ＥＣＵ６００、６００ａ、サーバ１０００の制御ブロック（経路生成部６１０、ステアリング制御部６３０、サスペンション制御部６５０、車速制御部６７０）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
　後者の場合、ＥＣＵ６００、６００ａ、サーバ１０００は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
２００　車体
６００　ＥＣＵ（制御装置）
６１０　経路生成部
６１１　目標経路生成部
６１２　メモリ
６１３　初期位置・目標位置決定部
６１４　ノード探索部
６１５　コスト算出部
６１６　ノード選択部
６１７　曲率決定部
６３０　ステアリング制御部
６５０　サスペンション制御部
６７０　車速制御部
９００　車両

Claims (11)

  1. 　経路を生成する経路生成装置であって、
    　初期位置から目標位置までを曲線を含む線で繋ぐことによって目標経路を生成する目標経路生成部を備え、
    　前記目標経路生成部が生成する前記曲線は、当該曲線の曲率が連続的に変化する区間を有する
    ことを特徴とする経路生成装置。
  2. 　前記目標経路生成部が生成する前記曲線は、曲率の変化率が当該曲線に沿って一定である区間を含む請求項１に記載の経路生成装置。
  3. 　前記目標経路生成部は、前記初期位置から前記目標位置までの経路を規定する単位線を複数探索し、当該複数の経路のうち、コストが最小である経路を選択する請求項１又は２に記載の経路生成装置。
  4. 　前記目標経路生成部が用いる前記コストは、
    　前記初期位置から各単位線の終点ノードまでの移動距離と、当該終点ノードから前記目標位置までの直線距離との和を用いて算出される請求項３に記載の経路生成装置。
  5. 　前記目標経路生成部は、前記初期位置から前記目標位置までを、複数の単位線で繋ぐことによって目標経路を生成する請求項１から４の何れか１項に記載の経路生成装置。
  6. 　前記目標経路生成部は、前記曲線の曲率を、前記単位線毎に決定する請求項５に記載の経路生成装置。
  7. 　前記目標経路生成部は、
    　　先の単位線の曲率を示す曲率情報を格納部に格納し、
    　　前記格納部に格納された先の単位線の曲率情報を参照して、現単位線の曲率に関する情報を決定する請求項４から６の何れか１項に記載の経路生成装置。
  8. 　前記曲率に関する情報は、曲率及び舵角情報の少なくとも何れかを含んでいる請求項７に記載の経路生成装置。
  9. 　前記目標経路生成部は、車種情報、天候情報、及び積載量情報の少なくとも何れかを更に参照して、現単位線の曲率に関する情報を決定する請求項７又は８に記載の経路生成装置。
  10. 　経路を生成する経路生成装置を備えた車両であって、
    　前記経路生成装置は、
    　初期位置から目標位置までを曲線を含む線で繋ぐことによって目標経路を生成する目標経路生成部を備え、
    　前記目標経路生成部が生成する前記曲線は、当該曲線の曲率が連続的に変化する区間を有する
    ことを特徴とする車両。
  11. 　車両とサーバとを含む車両システムであって、
    　前記サーバは、経路生成部と送信部とを含み、
    　前記経路生成部は、
    　　初期位置から目標位置までを曲線を含む線で繋ぐことによって目標経路を生成する目標経路生成部を備え、
    　　前記目標経路生成部が生成する前記曲線は、当該曲線の曲率が連続的に変化する区間を有し、
    　前記送信部は、
    　　前記目標経路生成部が生成した目標経路を示す経路情報を送信し、
    　前記車両は、前記送信部が送信した経路情報を参照して、ステアリング、サスペンション、車速の少なくとも何れかを制御する
    ことを特徴とする車両システム。
PCT/JP2017/024523 2017-06-22 2017-07-04 経路生成装置、車両、及び車両システム WO2018235303A1 (ja)

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