WO2020059068A1 - 車両位置処理装置、車両制御装置、車両位置処理方法、及び車両制御方法 - Google Patents
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- B62D6/002—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels
Definitions
- the present application relates to a vehicle position processing device, a vehicle control device, a vehicle position processing method, and a vehicle control method.
- Patent Document 1 As a conventional technique, there is a technique disclosed in Patent Document 1.
- the position of the preceding vehicle is acquired at a predetermined cycle, and the current position of the own vehicle is acquired.
- the current position of the own vehicle is set as a reference point, and the detected position of the preceding vehicle corresponding to a position that is a first distance ahead of the current position of the own vehicle is set as a forward point.
- the detection position of the preceding vehicle corresponding to the position two distances behind is set as the rear point.
- a target traveling route on which the own vehicle travels is set by a line having the same curvature connecting the set reference point, the front point, and the rear point.
- a vehicle position processing device capable of increasing the number of position information of a target object used for generating a trajectory and improving the trajectory generation accuracy are desired.
- a target target position obtaining unit that obtains a position of the target target; Set a trajectory generation range that is a continuous range including the position of the target object close to the current position of the vehicle, of the plurality of target object positions, the position of the target object included in the trajectory generation range
- a trajectory generation data selection unit to select as a target target position for trajectory generation; The trajectory of the target object is generated based on the target position for trajectory generation.
- the vehicle control device includes: In the above vehicle position processing device, The vehicle further includes a steering control unit that performs trajectory following steering control that controls a steering angle of the own vehicle so that the own vehicle follows the trajectory.
- the vehicle position processing method includes: A target target position obtaining step of obtaining a target target position; Set a trajectory generation range that is a continuous range including the position of the target object close to the current position of the vehicle, of the plurality of target object positions, the position of the target object included in the trajectory generation range A trajectory generation data selection step of selecting as a target target position for trajectory generation; A trajectory generation step of generating a trajectory of the target target based on the target target position for the trajectory generation; It is provided with.
- the vehicle control method includes: In the above vehicle position processing method, A steering control step of performing trajectory following steering control for controlling a steering angle of the own vehicle so that the own vehicle follows the trajectory.
- the position of the target target included in the trajectory generation range that is a continuous range including the position of the target target close to the current position of the host vehicle in the front-rear direction is The trajectory of the target can be generated based on the target. Therefore, it is possible to increase the number of target target positions used for generating the trajectory, and improve the trajectory generation accuracy. According to the vehicle control device and the vehicle control method according to the present application, since the trajectory generated with high accuracy is used, the accuracy of following the target object can be improved.
- FIG. 1 is a schematic block diagram of a vehicle position processing device according to a first embodiment.
- FIG. 2 is a schematic hardware configuration diagram of the vehicle position processing device according to the first embodiment.
- 3 is a schematic flowchart of a process of the vehicle position processing device according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a diagram for describing a relative position of a forward object in a host vehicle coordinate system according to Embodiment 1.
- FIG. 5 is a diagram for explaining data stored in a storage device in association with a number at each detection time point according to the first embodiment.
- FIG. 7 is a diagram for explaining calculation of movement information of the own vehicle between numbers at the detection time according to the first embodiment;
- FIG. 1 is a schematic block diagram of a vehicle position processing device according to a first embodiment.
- FIG. 2 is a schematic hardware configuration diagram of the vehicle position processing device according to the first embodiment.
- 3 is a schematic flowchart of a process of the vehicle position processing device according to the first embodiment.
- FIG. 3
- FIG. 7 is a diagram for explaining a change in a history position of a forward object due to movement of the host vehicle according to the first embodiment.
- 5 is a flowchart for describing a process of setting a front-side trajectory generation range according to the first embodiment.
- FIG. 6 is a diagram for explaining calculation of a change angle of a front history position according to the first embodiment.
- FIG. 9 is a diagram for explaining the behavior of the setting processing of the front-side trajectory generation range according to the first embodiment.
- 5 is a flowchart for describing a process of setting a trail-side trajectory generation range according to the first embodiment.
- FIG. 7 is a diagram for explaining calculation of a change angle of a rear history position according to the first embodiment.
- FIG. 9 is a diagram for explaining the behavior of the setting processing of the trail-side locus generation range according to the first embodiment.
- FIG. 9 is a diagram for explaining trajectory generation according to a comparative example.
- FIG. 4 is a diagram for explaining trajectory generation according to the first embodiment.
- FIG. 4 is a diagram for describing setting of a target position in the trajectory following steering control according to the first embodiment.
- FIG. 4 is a diagram for describing setting of map data of a forward gaze distance according to the first embodiment.
- 13 is a flowchart for describing a setting process of a front-side trajectory generation range according to the second embodiment.
- FIG. 15 is a diagram for explaining the behavior of the setting process of the front-side trajectory generation range according to the second embodiment.
- FIG. 11 is a flowchart for describing a process of setting a trail-side trajectory generation range according to the second embodiment.
- FIG. 15 is a diagram for explaining the behavior of the setting process of the trail-side trajectory generation range according to the second embodiment.
- FIG. 13 is a schematic block diagram of a vehicle position processing device according to a third embodiment.
- FIG. 14 is a diagram for describing setting of a trajectory generation range according to Embodiment 3.
- FIG. 1 is a schematic block diagram of a vehicle position processing device 10 (vehicle control device) according to the present embodiment.
- the vehicle position processing device 10 is mounted on the own vehicle.
- the vehicle position processing device 10 includes processing units such as a target target position acquisition unit 11, a trajectory generation data selection unit 12, a trajectory generation unit 13, and a steering control unit 14.
- Each process of the vehicle position processing device 10 is realized by a processing circuit included in the vehicle position processing device 10.
- the vehicle position processing device 10 includes an arithmetic processing device 90 such as a CPU (Central Processing Unit), a storage device 91, and an input / output that inputs and outputs external signals to and from the arithmetic processing device 90.
- a device 92 and the like are provided.
- the arithmetic processing device 90 includes an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an IC (Integrated Circuit), a DSP (Digital Signal Processor), an FPGA (Field Programmable Gate Array), various logic circuits, various signal processing circuits, and the like. You may. Further, a plurality of arithmetic processing units 90 of the same type or different types may be provided, and each processing may be shared and executed.
- the storage device 91 includes a RAM (Random Access Memory) configured to read and write data from the arithmetic processing device 90, a ROM (Read Only Memory) configured to read data from the arithmetic processing device 90, and the like. Have been. Note that, as the storage device 91, various storage devices such as a flash memory, an electrically erasable programmable read only memory (EEPROM), a hard disk, and a DVD device may be used.
- EEPROM electrically erasable programmable read only memory
- the input / output device 92 includes an A / D converter, an input port, a drive circuit, an output port, a communication device, and the like.
- the input / output device 92 is connected to the front object detection device 20 and the own position detection device 21 and the like, and inputs these output signals to the arithmetic processing device 90.
- the input / output device 92 is connected to the control device 24 and the like, and outputs an output signal of the arithmetic processing device 90 to the input / output device 92.
- the processing unit 90 executes the software (program) stored in the storage device 91 such as a ROM, and performs various functions of the processing units 11 to 14 and the like included in the vehicle position processing device 10. This is realized by cooperating with other hardware of the vehicle position processing device 10, such as the output device 92.
- the setting data such as the determination angle and the map data used by the processing units 11 to 14 and the like are stored in a storage device 91 such as a ROM as a part of software (program).
- a storage device 91 such as a ROM as a part of software (program).
- FIG. 3 is a schematic flowchart for explaining the processing procedure (vehicle position processing method, vehicle control method) of vehicle position processing device 10 according to the present embodiment.
- the processing of the flowchart in FIG. 3 is repeatedly executed at a predetermined calculation cycle by the arithmetic processing device 90 executing software (program) stored in the storage device 91.
- Target target position acquisition unit 11 In step S01 in FIG. 3, the target target position acquisition unit 11 executes a target target position acquisition process (target target position acquisition step) for acquiring the position of the target target.
- the target target position obtaining unit 11 obtains positions of a plurality of target targets arranged in order.
- the target object is a forward object.
- the positions of the plurality of target objects arranged in order are the history positions of the plurality of forward objects arranged in the order of detection (the order of the numbers at the time of detection, chronological order). Number is set.
- the target target position acquisition unit 11 includes a self-position information acquisition unit 11a, a forward target object position acquisition unit 11b, and a history position calculation unit 11c.
- Forward object position acquisition unit 11b The forward object position acquisition unit 11b acquires a relative position of the forward object existing ahead of the own vehicle with respect to the own vehicle.
- the front object position acquisition unit 11b is configured to acquire the relative position of the front object based on the output signal of the front object detection device 20.
- the front object detection device 20 is a device that detects an object existing in front of the host vehicle.
- the forward object detection device 20 for example, one or more of various detection devices such as a monitoring camera, a millimeter wave radar, a LIDAR (Light Detection and Ranging), and an ultrasonic sensor are used.
- a monitoring camera a millimeter wave radar
- a LIDAR Light Detection and Ranging
- an ultrasonic sensor When a surveillance camera is used, various known image processing is performed on an image in front of the own vehicle captured by the camera, and an object such as a preceding vehicle existing in front of the own vehicle is detected. The relative position of the detection object is detected.
- a millimeter-wave radar, LIDAR, or ultrasonic sensor When a millimeter-wave radar, LIDAR, or ultrasonic sensor is used, a millimeter wave, a laser, or an ultrasonic wave is irradiated in front of the own vehicle, and a reflected wave reflected by an object such as a preceding vehicle existing ahead is reflected. The relative position of the detected object with respect to the own vehicle is detected based on the time difference until the reception, the irradiation direction, and the like.
- the forward object position acquisition unit 11b acquires the relative position of the forward object for each detection cycle.
- the detection cycle may be variable according to the driving state such as the speed of the host vehicle, or may be a fixed value set in advance.
- the front object position acquisition unit 11b continuously sets the preceding vehicle traveling ahead of the own vehicle as the front object from the front object detected by the front object detection device 20.
- the forward target position acquisition unit 11b continuously detects the relative position of the same forward target in the detection cycle, with an object having a similar detection position and detection feature between the numbers at the time of detection as the same forward target. .
- a process of generating a trajectory for each preceding vehicle is performed, and a trajectory for performing trajectory following steering control is selected from the plurality of trajectories.
- a case will be described as an example where one and the same preceding vehicle is continuously set as the forward object.
- the forward target position acquisition unit 11b uses a coordinate system (hereinafter, referred to as the own vehicle coordinate system) in which the current forward and lateral directions of the own vehicle are two coordinate axes X and Y.
- the relative position coordinates (Xf, Yf) of the front object (preceding vehicle in this example) with respect to the vehicle are calculated.
- the forward direction (also referred to as the traveling direction) of the own vehicle is set on the X axis
- the lateral direction (left direction in this example) of the own vehicle orthogonal to the forward direction is set on the Y axis.
- the host vehicle is located at the zero point on the X axis and the Y axis. As shown in FIG.
- the forward object position acquiring unit 11b and the relative positional coordinates of the forward object detected by the number i of the detection point (Xf i, Yf i), in association with the number i of the detection time point,
- the information is stored in a rewritable storage device 91 such as a RAM of the vehicle position processing device 10. Note that the data of the detection point number that is older than the current time by a predetermined time is deleted from the storage device 91 in order to reduce the data capacity.
- Own location information acquisition unit 11a The own location information acquisition unit 11a acquires the movement information of the own vehicle.
- the own position information acquisition unit 11a is configured to acquire the movement information of the own vehicle based on the output signal of the own position detection device 21.
- the own position detecting device 21 is a device that detects movement information of the own vehicle. For example, one or more of various detection devices such as an acceleration sensor, a GPS (Global Positioning System) receiver, and a direction sensor are used as the own position detection device 21.
- the own position detecting device 21 may be provided inside the vehicle position processing device 10 or may be provided outside the vehicle position processing device 10.
- the own position information acquisition unit 11a acquires the movement information of the own vehicle in each detection cycle.
- the own position information acquisition unit 11a calculates movement information of the own vehicle between the numbers at the time of detection. For example, the own position information acquisition unit 11a calculates, as the movement information, the movement information (parallel movement and rotation) of the own vehicle coordinate system between the numbers at the time of detection.
- the own position information acquisition unit 11a relative to the vehicle coordinate system of number i 0 -1 of the previous detection point, the number i 0 of this detection time point.
- the movement position ( ⁇ X0 i0 , ⁇ Y0 i0 ) and the rotation angle ⁇ i0 in the own vehicle coordinate system are calculated.
- History position calculation unit 11c Based on the relative position of the forward object and the movement information of the own vehicle acquired at a plurality of current and past times, the history position calculation unit 11c calculates the forward object at a plurality of times based on the current position of the own vehicle. Calculate the history position.
- the history positions of the forward object at a plurality of time points correspond to the positions of the plurality of target objects.
- the history position is a position obtained by converting the relative position of the forward object detected based on the position of the host vehicle at that time point into a relative position based on the current position of the host vehicle at each of the plurality of time points.
- the relative position of the past object ahead in reference to the current position of the own vehicle is determined by the amount of movement of the own vehicle. It moves in the direction opposite to the moving direction, and rotates in the direction opposite to the direction of rotation of the host vehicle by the rotation angle of the host vehicle.
- Yfh i ) are affine that move and rotate in a direction opposite to the movement amount ( ⁇ X0 i0 , ⁇ Y0 i0 ) and rotation angle ⁇ i0 of the own vehicle coordinate system detected by the number i 0 at the time of this detection. performing transformation, and updates the history position corresponding to the relative position detected by the number of the detection time point (Xfh i, Yfh i).
- the history position at each detection time is updated by cumulatively performing an affine transformation that reflects the movement of the own vehicle between the cycles with respect to the history position at each detection time.
- the trajectory generation data selection unit 12 sets a trajectory generation range that is a continuous range including the position of the target target close to the current position of the host vehicle, and sets the trajectory generation range among a plurality of target target positions. Then, a trajectory generation data selection process (a trajectory generation data selection step) of selecting a position of a target object included in the trajectory generation range as a target target position for trajectory generation is executed.
- the position of the target object is managed by the number, and the trajectory generation data selection unit 12 sets the range of the number of the sequential order including the number of the position of the target object close to the current position of the own vehicle.
- the position of the target target that is closer to the current position of the host vehicle is the position of the target target that is closest to the current position of the host vehicle among target positions that are ahead of the current host vehicle.
- the trajectory generation data selection unit 12 is configured to generate a trajectory generation range that is a range of numbers of consecutive detection times including a number of detection times of a history position close to the current longitudinal position of the host vehicle. Is set, and a history position included in the trajectory generation range among the plurality of history positions is selected as a target target position for trajectory generation.
- the trajectory of the target object is determined based on the history position included in the trajectory generation range, which is a range of numbers of consecutive detection times including the history position of the front object close to the current position of the host vehicle in the front-rear direction. Can be generated. Therefore, it is possible to increase the number of history positions of the forward target object used for generating the trajectory and improve the trajectory generation accuracy.
- the trajectory generation data selection unit 12 determines that the absolute value of the angle in the direction of change of the position of the target object with respect to the current longitudinal direction of the own vehicle is smaller than the determination angle. Is set as the trajectory generation range.
- the trajectory generation data selection unit 12 determines that the absolute value of the angle of the change direction of the history position between the numbers at the detection time with respect to the current longitudinal direction of the host vehicle is smaller than the determination angle ⁇ j.
- a range of numbers at consecutive detection times including the number of the history position close to the current position of the host vehicle in the front-rear direction is set as the locus generation range.
- the inclination of the change direction of the history position of the forward object with respect to the current longitudinal direction of the own vehicle is continuously smaller in the longitudinal direction from the current longitudinal position of the own vehicle than the determination angle ⁇ j. be able to. If the inclination of the change direction of the history position becomes too large, the approximation accuracy of a locus described later may be deteriorated. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the approximation accuracy of the trajectory by excluding a history position at which the inclination is greater than the determination angle ⁇ j. Further, as will be described later, when performing trajectory following steering control for causing the own vehicle to follow the trajectory, if the inclination of the trajectory becomes too large, the following of the own vehicle becomes difficult. Therefore, it is possible to generate a trajectory that the host vehicle can follow, excluding a history position where the inclination is larger than the determination angle ⁇ j.
- the determination angle ⁇ j is set to an angle of ⁇ / 2 (90 °) or less.
- the trajectory generation data selection unit 12 may change the determination angle ⁇ j according to the detection cycle, the speed of the host vehicle, and the like. For example, the determination angle ⁇ j decreases as the detection cycle becomes shorter, and the determination angle ⁇ j decreases as the speed of the host vehicle increases.
- the trajectory generation data selection unit 12 divides the history positions at a plurality of times into a front side and a rear side of the current position of the host vehicle, and a front history position and a rear history position. , A history position for trajectory generation is selected.
- the trajectory generation data selection unit 12 determines the position of the front target object located on the front side of the current vehicle from among the positions of the plurality of target objects.
- the trajectory generation data selection unit 12 calculates a change direction of the position of the target object in the first direction with respect to the position of the front target object, and changes the position of the target object with respect to the front direction among the positions of the front target object.
- the position where the absolute value of the angle of the direction becomes equal to or greater than the determination angle ⁇ j is determined.
- the trajectory generation data selection unit 12 selects the position of the target target on the front side in the second direction from the determined position as the target target position for trajectory generation on the front side.
- the first direction is a direction in which the position of the front target object changes in the front direction at least at the position of the front target object close to the current position of the host vehicle.
- the first direction is a direction from the past to the present, and specifically, is a direction in which the number i at the time of detection increases.
- the second direction is a direction in which the position of the front target object changes rearward at least at the position of the front target object near the current position of the host vehicle, and is opposite to the first direction.
- the second direction is a direction from the present to the past, and specifically, a direction in which the number i at the time of detection decreases.
- the trajectory generation data selecting unit 12 determines the history position on the front side located ahead of the current vehicle from the history positions at the current and past times.
- the trajectory generation data selection unit 12 calculates the change direction of the history position between the numbers at the detection points in the direction from the past to the present (first direction) for the front history position, The number whose absolute value of the angle ⁇ f of the change direction of the history position with respect to the direction is equal to or larger than the determination angle ⁇ j is determined.
- the trajectory generation data selection unit 12 selects a history position on the front side of a number (in the second direction) older than the determined number as a history position for trajectory generation on the front side.
- history position (Xfh i, Yfh i) of the forward position history position XFH i is 0 or more, is selected as the front side of the history position.
- the trajectory generation data selection unit 12 sets the number Nfold of the oldest detection time point on the front side and the number Nfnew of the newest detection time point on the front side among the numbers of the detection times selected at the previous history position.
- step S14 the trajectory generation data selecting section 12 sets the history position of the front object corresponding to the number L of the front process detection point (Xfh L, Yfh L) to the reference position A L.
- step S15 the trajectory generation data selection unit 12 compares the history position (Xfh L + 1 , Yfh L + 1 ) of the forward object corresponding to the number L + 1 at the next detection time point to the number L at the previous processing detection time point with the comparison position BL + 1. Set to.
- step S16 as shown in FIG. 9 and the following equation, the trajectory generation data selection unit 12 moves in the direction from the reference position A L (Xfh L , Yfh L ) to the comparison position B L + 1 (Xfh L + 1 , Yfh L + 1 ).
- the angle ⁇ f of the current vehicle with respect to the forward direction (X axis) is calculated.
- step S17 the trajectory generation data selection unit 12 determines whether or not the absolute value of the angle ⁇ f is equal to or greater than the determination angle ⁇ j (
- the trajectory generation data selection unit 12 determines the position of the rear target object located behind the current vehicle from among the plurality of target object positions.
- the trajectory generation data selection unit 12 calculates the change direction of the position of the target object in the second direction with respect to the position of the rear target object, and calculates the position of the target object with respect to the rear direction among the positions of the rear target object. Is determined at which the absolute value of the angle in the changing direction of is greater than or equal to the determination angle ⁇ j.
- the trajectory generation data selection unit 12 selects a position of the target target on the rear side in the first direction from the determined position as a target target position for trajectory generation on the rear side.
- the trajectory generation data selection unit 12 determines a history position on the rear side of the current vehicle, which is located behind the current vehicle, among the history positions at the current and past times.
- the trajectory generation data selection unit 12 calculates the change direction of the history position between the numbers at the detection points in the direction from the present to the past (the second direction) with respect to the history position on the rear side.
- the number at which the absolute value of the angle ⁇ r of the change direction of the history position with respect to the rear direction is smaller than or equal to the determination angle ⁇ j is determined, and the history position on the rear side of the number (first direction side) newer than the determined number is This is selected as the history position for trail generation on the rear side.
- history position (Xfh i, Yfh i) of the pre-history position where the direction of the position XFH i is less than 0 is selected as the history position of the rear side.
- the trajectory generation data selection unit 12 sets the rearmost oldest detection time number Nroll and the rearmost newest detection time number Nrnew among the numbers of the detection times selected at the rear history position. I do.
- step S24 the trajectory generation data selecting section 12 sets the historical position of the front object corresponding to the number M of the processing time of detecting the rear (Xfh M, Yfh M) to the reference position C M.
- step S25 the trajectory generation data selection unit 12 sets the history positions (Xfh M-1 , Yfh M- 1 ) of the front object corresponding to the number M ⁇ 1 at the detection time point before the number M at the processing detection time point on the rear side. 1 ) is set to the comparison position DM-1 .
- step S26 as shown in FIG. 12 and the following equation, the trajectory generation data selection unit 12 converts the reference position C M (Xfh M , Yfh M ) to the comparison position D M + 1 (Xfh M ⁇ 1 , Yfh M ⁇ 1 ). Is calculated with respect to the current rear direction of the vehicle in the direction toward.
- step S27 the trajectory generation data selector 12 determines whether or not the absolute value of the angle ⁇ r is equal to or greater than the determination angle ⁇ j (
- the trajectory generation data selection unit 12 sets the history position for trajectory generation by adding the history position for trajectory generation on the front side and the history position for trajectory generation on the rear side.
- the trajectory generation data selection unit 12 combines the front trajectory generation range Nrngf and the rear trajectory generation range Nrngr to obtain the number Nfend of the front end trajectory generation detection time as shown in the following equation.
- To the number Nrend at the time of trail generation detection at the trailing end is set in the trail generation range Nrng. Then, the trajectory generation data selection unit 12 selects a history position corresponding to the trajectory generation range Nrng as a history position for trajectory generation.
- Trajectory generator 13 In step S05 of FIG. 3, the trajectory generation unit 13 generates a trajectory of a target target (in this example, a forward target) based on a target target position for trajectory generation (in this example, a history position). The processing (trajectory generation step) is executed.
- a target target in this example, a forward target
- a target target position for trajectory generation in this example, a history position
- the trajectory generation unit 13 is configured to generate a trajectory in the host vehicle coordinate system based on the current position of the host vehicle.
- the trajectory generation unit 13 performs an approximation using a polynomial using the value X of the forward coordinate axis as an input variable and the value Y of the horizontal coordinate axis as an output variable as shown in the following equation.
- a trajectory is generated. Note that the trajectory generation unit 13 limits the trajectory generated using the polynomial within the trajectory generation range.
- hmx is the maximum degree of the polynomial and is set in advance.
- a hmx, a hmx-1, ⁇ , a 1, a 0 is the degree hmx, hmx-1, ⁇ ⁇ ⁇ , a coefficient of 1,0.
- Xf Nrend is the value of the coordinate axis in the forward direction of the history position at the trailing end of the trail generation range at the number Nend of the trail generation detection time
- Xf Nend is the history of the trailing end of the trail generation range at the trailing end detection number Nfend This is the value of the coordinate axis in the forward direction of the position.
- the trajectory generation unit 13 adjusts the coefficient a of each order using the least squares method or the like so that the error between the history position for trajectory generation and the polynomial becomes small.
- FIG. 14 shows a comparative example different from the present embodiment.
- a range in which the absolute value of the angle ⁇ f is larger than the determination angle ⁇ j is also set as the front-side trajectory generation range. For this reason, in the trajectory generation, approximation is performed including the portion where the change angle of the history position is large, and the approximation accuracy is deteriorated.
- Increasing the order of the polynomial is expected to improve the approximation accuracy. However, it is necessary to increase the number of history positions for trajectory generation by the increased order, which is not desirable. Further, as shown in the example of FIG.
- Steering control unit 14 In step S04 in FIG. 3, the steering control unit 14 executes a steering control process (steering control step) for performing trajectory following steering control for controlling the steering angle of the own vehicle so that the own vehicle follows the trajectory.
- a steering control process steering control step
- the steering control unit 14 sets the position of the trajectory ahead of the current position of the host vehicle by the forward gaze distance Xw as the target position Yt in the lateral direction of the host vehicle. Then, the steering angle is controlled such that the lateral position of the host vehicle approaches the target position Yt. Specifically, as shown in the following equation, the steering control unit 14 inputs the forward gaze distance Xw to the value X of the forward coordinate axis in Equation (6), and calculates the calculated value Y of the horizontal coordinate axis in the forward direction. , The target position Yt.
- the steering control unit 14 transmits the steering angle command value to the steering device 24 via a communication device or the like.
- the steering device 24 is configured by an electric power steering device, and drives and controls an electric motor for steering so that the steering angle of the wheel matches the command value of the steering angle.
- the steering control unit 14 sets the forward fixation distance Xw according to the forward end point Xf Nend of the trajectory.
- the steering control unit 14 sets the forward fixation distance Xw to a distance shorter than the forward end point Xf Nfend of the trajectory.
- the forward end point Xf Nend of the trajectory is the forward value Xf Nend of the history position at the front end of the trajectory generation range.
- the front fixation distance Xw can be appropriately set within the trajectory generation range in accordance with a change in the front end of the trajectory generation range.
- the steering control unit 14 refers to the map data relationship is preset between the forward end point Xf Nfend and look-ahead distance Xw locus, corresponding to the forward end point Xf Nfend current trajectory To calculate the forward fixation distance Xw.
- the forward fixation distance Xw is set to a fixed value X2 smaller than the upper limit value X1.
- forward end point Xf Nfend is smaller than the upper limit value X1 of the trajectory, with decreasing the forward end point Xf Nfend trajectory, is reduced ahead distance Xw, smaller than the forward end point Xf Nfend trajectory Is done.
- the forward fixation distance Xw is set to the fixed value X2, and the forward fixation distance Xw is not set too far forward.
- the distance can be set to an appropriate distance for the trajectory following steering control.
- the forward fixation distance Xw can be reduced, and the forward fixation distance Xw can be set within the trajectory generation range.
- the steering control unit 14 executes the trajectory following steering control, and the forward end point Xf Nfend of the trajectory becomes the lower limit value.
- the trajectory following steering control is not executed. Therefore, in the map data in FIG. 17, the forward fixation distance Xw is not set in a range where the forward end point Xf Nend of the trajectory is smaller than the lower limit X3.
- the steering control unit 14 executes the trajectory tracking steering control, and the history position for trajectory generation is determined.
- the number is smaller than the maximum order hmx + 1, the trajectory following steering control is not executed.
- the number of history positions for trajectory generation having a maximum degree of the polynomial hmx + 1 or more is required. According to the above configuration, when the number of history positions for trajectory generation is smaller than the maximum degree hmx + 1 of the polynomial, the trajectory following steering control using the trajectory generated by the polynomial with low approximation accuracy is performed. it can.
- Embodiment 2 A vehicle position processing device 10 according to Embodiment 2 will be described. The description of the same components as those in the first embodiment is omitted. The basic configuration of the vehicle position processing device 10 according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment, but the processing of the trajectory generation data selection unit 12 is different.
- the trajectory generation data selection unit 12 determines that the absolute value of the angle of the change direction of the position of the target object with respect to the current longitudinal direction of the host vehicle is greater than the determination angle ⁇ j.
- the determination angle ⁇ j is set to ⁇ / 2 (90 °), and the detailed processing of the trajectory generation data selection unit 12 is different from that of the first embodiment.
- the trajectory generation data selection unit 12 divides the history positions at a plurality of times into a front side and a rear side of the current position of the host vehicle, and a front history position and a rear history position. , A history position for generating a trajectory is selected.
- the trajectory generation data selection unit 12 determines the position of the front target object located on the front side of the current vehicle from among the positions of the plurality of target objects.
- the trajectory generation data selection unit 12 determines, in the first direction, a position where the position of the target object changes in the backward direction among the positions of the front target objects.
- the trajectory generation data selection unit 12 selects the position of the target target on the front side in the second direction from the determined position as the target target position for trajectory generation on the front side.
- the first direction is a direction in which the position of the front target changes in the forward direction at least at the position of the front target near the current position of the host vehicle.
- the first direction is a direction from the past to the present, and specifically, is a direction in which the number i at the time of detection increases.
- the second direction is a direction in which the position of the front target object changes rearward at least at the position of the front target object near the current position of the host vehicle, and is opposite to the first direction.
- the second direction is a direction from the present to the past, and specifically, a direction in which the number i at the time of detection decreases.
- the trajectory generation data selecting unit 12 determines the history position on the front side located ahead of the current vehicle from the history positions at the current and past times.
- the trajectory generation data selection unit 12 determines the number of the history position that changes in the backward direction between the numbers at the time of detection in the direction from the past to the present (first direction) among the history positions on the front side.
- the trajectory generation data selection unit 12 selects a history position on the front side of a number (in the second direction) older than the determined number as a history position for trajectory generation on the front side.
- the time point at which the history position changes in the backward direction is the time point at which the absolute value of the angle in the change direction of the history position with respect to the front-rear direction of the vehicle becomes larger than the determination angle ⁇ j set to ⁇ / 2.
- history position (Xfh i, Yfh i) of the forward position history position XFH i is 0 or more, is selected as the front side of the history position.
- the trajectory generation data selection unit 12 sets the number Nfold of the oldest detection time point on the front side and the number Nfnew of the newest detection time point on the front side among the numbers of the detection times selected at the previous history position.
- step S34 the trajectory generation data selecting section 12 sets the history position of the front object corresponding to the number L of the front process detection point (Xfh L, Yfh L) to the reference position A L.
- step S35 the trajectory generation data selection unit 12 compares the history position (Xfh L + 1 , Yfh L + 1 ) of the forward object corresponding to the number L + 1 at the next detection time point to the number L at the previous processing detection time point with the comparison position BL + 1. Set to.
- step S36 the trajectory generation data selector 12, the position XFH L + 1 forward of comparison position B L + 1 may determine whether forward position XFH or L falls below the reference position A L (Xfh L + 1 ⁇ Xfh L ), if it is determined to be less than or equal to, the process proceeds to step S38.
- the forward position Xfh L of the history position (reference position) corresponding to the current processing detection time number L corresponds to the next processing detection time number L + 1. It is larger than the forward position Xfh L + 1 of the history position (comparison position).
- the trajectory generation data selection unit 12 determines the position of the rear target object located behind the current vehicle from among the plurality of target object positions.
- the trajectory generation data selection unit 12 determines a position in the second direction at which the position of the target object changes in the forward direction, from among the positions of the rear target objects.
- the trajectory generation data selection unit 12 selects a position of the target target on the rear side in the first direction from the determined position as a target target position for trajectory generation on the rear side.
- the trajectory generation data selection unit 12 determines a history position on the rear side of the current vehicle, which is located behind the current vehicle, among the history positions at the current and past times.
- the trajectory generation data selection unit 12 determines the number of the history position that changes in the forward direction between the numbers at the time of detection in the direction from the present to the past (second direction) among the history positions on the rear side.
- the trajectory generation data selection unit 12 selects the history position on the rear side of the number (on the first direction side) that is newer than the determined number as the history position for trajectory generation on the rear side.
- the point in time at which the history position changes in the forward direction is the point in time at which the absolute value of the angle in the direction of change in the history position with respect to the front-back direction of the vehicle becomes larger than the determination angle ⁇ j set to ⁇ / 2.
- the trajectory generation data selection unit 12 sets the rearmost oldest detection time number Nroll and the rearmost newest detection time number Nrnew among the numbers of the detection times selected at the rear history position. I do.
- step S44 the trajectory generation data selecting section 12 sets the historical position of the front object corresponding to the number M of the processing time of detecting the rear (Xfh M, Yfh M) to the reference position C M.
- step S45 the trajectory generation data selection unit 12 sets the history position (Xfh M-1 , Yfh M- ) of the forward object corresponding to the number M-1 at the detection time point before the number M at the processing detection time point on the rear side. 1 ) is set to the comparison position DM-1 .
- step S46 as shown in FIG. 20, the locus generation data selector 12, the position XFH M-1 forward of the comparison position D M-1 is, in the forward direction of the reference position C M position XFH M or more It is determined whether or not (Xfh M ⁇ 1 ⁇ Xfh M ), and if it is determined that it is equal to or greater than the value, the process proceeds to step S48. If it is determined that the value is not greater than the value, the process proceeds to step S47.
- the trajectory generation data selection unit 12 sets the history position for trajectory generation by adding the history position for trajectory generation on the front side and the history position for trajectory generation on the rear side.
- the trajectory generation data selector 12 adds the front trajectory generation range Nrngf and the rear trajectory generation range Nrngr as shown in Expression (5), From the number Nfend to the number Nrend when the trailing edge of the trail is detected is set as the trail generation range Nrng.
- the trajectory generation data selection unit 12 selects a history position corresponding to the trajectory generation range Nrng as a trajectory generation history position.
- Embodiment 3 A vehicle position processing device 10 according to Embodiment 3 will be described. The description of the same components as those in the first or second embodiment is omitted. The basic configuration of the vehicle position processing device 10 according to the present embodiment is the same as that of the first or second embodiment, but the processing of the target target position acquisition unit 11 is different.
- the target target position acquisition unit 11 acquires the position of the target target.
- the target target is a road point acquired from the map data, and the positions of the plurality of target targets are along the traveling direction of the road on which the host vehicle travels. It is the position of a plurality of road points arranged in order. Also in the present embodiment, the positions of the road points are managed by numbers, and the order number along the traveling direction of the road is set as the order number i.
- the target target position acquiring unit 11 includes a self-position information acquiring unit 11a and a road position acquiring unit 11d.
- the own position information acquisition unit 11a acquires the current position of the own vehicle.
- the own position information acquisition unit 11a is configured to acquire the current position of the own vehicle based on the output signal of the own position detection device 21 for each detection cycle.
- the own position detecting device 21 is a device that detects position information of the own vehicle.
- various detection devices such as a GPS (Global Positioning System) receiver and a beacon receiver are used as the own position detection device 21.
- the own position detecting device 21 may be provided inside the vehicle position processing device 10 or may be provided in an external device of the vehicle position processing device 10 such as a car navigation device, and may acquire data via a communication device. Good.
- the position of the own vehicle detected by the GPS receiver may be used as it is, or the position of the own vehicle specified by map matching may be used.
- the road position acquisition unit 11d sequentially arranges the map data 11e along the traveling direction of the road on which the own vehicle travels based on the current position of the own vehicle for each detection cycle.
- the positions of a plurality of road points are acquired as positions of a plurality of target objects.
- the road position acquisition unit 11d sets the order number along the traveling direction of the road as the order number i.
- the position of the road point is set at the center position in the width direction of the road on which the host vehicle is traveling or the traveling lane.
- the road position acquisition unit 11d not only outputs the current position of the road point ahead of the current position of the own vehicle, but also the current position of the vehicle along the traveling direction of the road. The position of a road point behind the position of the vehicle is also acquired. Then, the road position acquisition unit 11d sets, for each detection cycle, the number i of the road point that sequentially increases from the rear to the front with respect to the acquired positions of the plurality of road points.
- the map data stores road information such as position information (latitude, longitude, altitude) of each point on the road.
- the map data may be stored in a storage device 91 such as a flash memory of the vehicle position processing device 10, or may be stored in a storage device of an external device such as a car navigation device, and acquire the data via a communication device. Is also good.
- a storage device 91 such as a flash memory of the vehicle position processing device 10
- an external device such as a car navigation device
- the road position acquisition unit 11d performs a coordinate conversion on the acquired positions of the plurality of road points in each detection cycle, and a plurality of road points based on the current position of the own vehicle in the own vehicle coordinate system. Is calculated.
- the trajectory generation data selection unit 12 sets a trajectory generation range that is a range of consecutive road point numbers including the number of the road point position close to the current position of the host vehicle in the front-rear direction, and The position of a road point included in the trajectory generation range among the point positions is selected as a target target position for trajectory generation.
- the trajectory generation data selection unit 12 determines that the absolute value of the angle ⁇ s in the direction of change in the position of the road point between the road point numbers with respect to the current longitudinal direction of the current vehicle becomes smaller than the determination angle ⁇ j.
- the range of consecutive numbers including the number of the position of the road point close to the position of the vehicle in the front-rear direction is set as the trajectory generation range.
- the inclination ⁇ s of the changing direction of the position of the road point with respect to the current longitudinal direction of the own vehicle is continuously smaller in the longitudinal direction from the current longitudinal position of the own vehicle so as to be smaller than the determination angle ⁇ j.
- the approximation accuracy of the trajectory may deteriorate. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the approximation accuracy of the trajectory by excluding the position of the road point where the inclination ⁇ s is larger than the determination angle ⁇ j.
- the following steering control that causes the own vehicle to follow the trajectory, if the inclination of the trajectory becomes too large, the following of the own vehicle becomes difficult. Therefore, it is possible to generate a trajectory that the host vehicle can follow, excluding the position of the road point where the inclination ⁇ s is larger than the determination angle ⁇ j.
- the trajectory generation data selection unit 12 determines the position of the front road point located ahead of the current vehicle from among the plurality of road points. .
- the trajectory generation data selection unit 12 calculates the direction of change of the position of the road point between the numbers in the first direction with respect to the position of the road point on the front side, and calculates the road in the forward direction among the positions of the road points on the front side.
- a number is determined in which the absolute value of the angle in the direction of change in the position of the point is equal to or greater than the determination angle ⁇ j.
- the trajectory generation data selection unit 12 selects the position of the road point in front of the number in the second direction from the determined number as the position of the front trajectory generation road point.
- the first direction is a direction from the rear to the front along the traveling direction of the road, and specifically, is a direction in which the number i of the road point increases.
- the second direction is a direction from the front to the rear along the traveling direction of the road, and specifically, is a direction in which the number i of the road point decreases.
- the trajectory generation data selection unit 12 determines the position of the rear road point located behind the current host vehicle among the positions of the plurality of road points.
- the trajectory generation data selection unit 12 calculates the change direction of the position of the road point between the numbers in the second direction with respect to the position of the rear road point, and calculates the rearward direction among the positions of the rear road point. Are determined so that the absolute value of the angle in the direction in which the position of the road point changes with respect to the angle is equal to or greater than the determination angle ⁇ j.
- the trajectory generation data selection unit 12 selects the position of the road point on the rear side of the number in the first direction from the determined number as the position of the rear trajectory generation road point.
- the number i at the time of detection in the first embodiment is replaced with the number i of the road point, and the history position in the first embodiment is replaced with the position of the road point.
- the configuration is the same as the process described using the flowchart of FIG. Therefore, description is omitted.
- the trajectory generation data selection unit 12 determines the position of the front road point located ahead of the current vehicle from among the plurality of road points. .
- the trajectory generation data selection unit 12 determines, from among the positions of the road points on the front side, the number in which the position of the road point changes in the backward direction between the numbers in the order in the first direction.
- the trajectory generation data selection unit 12 selects the position of the road point in front of the number in the second direction from the determined number as the position of the front trajectory generation road point.
- the first direction is a direction from the rear to the front along the traveling direction of the road, and specifically, is a direction in which the number i of the road point increases.
- the second direction is a direction from the front to the rear along the traveling direction of the road, and specifically, is a direction in which the number i of the road point decreases.
- the trajectory generation data selection unit 12 determines the position of the rear road point located behind the current host vehicle among the positions of the plurality of road points. The trajectory generation data selection unit 12 determines, from among the rear road point positions, the number at which the position of the road point changes in the forward direction between the numbers in the order in the second direction. The trajectory generation data selection unit 12 selects the position of the road point on the rear side of the number in the first direction from the determined number as the position of the rear trajectory generation road point.
- the number i at the time of detection in the second embodiment is replaced with the number i of the road point, and the history position in the second embodiment is replaced with the position of the road point.
- the processing is the same as the processing described using the flowchart of FIG. Therefore, description is omitted.
- the vehicle position processing device 10 includes the steering control unit 14
- the embodiment of the present application is not limited to this. That is, the vehicle position processing device 10 may include the steering target control unit 14 and the target position acquisition unit 11 to the trajectory generation unit 13. In this case, the vehicle position processing device 10 can also be referred to as a trajectory generation device.
- the vehicle position processing device 10 includes the steering control unit 14 as in each embodiment, the vehicle position processing device 10 is also referred to as a vehicle control device.
- the front object detection device 20 detects the preceding vehicle existing in front of the own vehicle and detects the relative position of the preceding vehicle with respect to the own vehicle has been described as an example. .
- the embodiment of the present application is not limited to this. That is, the front object detection device 20 may detect an object other than the preceding vehicle existing in front of the own vehicle as the front object.
- the front object detection device 20 may detect the relative value position of the preceding vehicle traveling on the lane adjacent to the traveling lane of the own vehicle and generate the trajectory of the preceding vehicle on the adjacent lane. In this case, it may be configured to perform preventive safety control without performing trajectory following steering control.
- the trajectory generation data selection unit 12 is configured to select a rear trajectory generation target target position in addition to the front trajectory generation target target position.
- the embodiment of the present application is not limited to this. That is, the trajectory generation data selection unit 12 selects only the front target generation position for trajectory generation, does not select the target target position for rear trajectory generation, and the trajectory generation unit 13 The trajectory of the target target may be generated based only on the target target position for generating the trajectory.
- vehicle position processing device vehicle control device
- 11 target object position acquisition unit 11a own position information acquisition unit
- 11b forward object position acquisition unit 11c history position calculation unit
- 11d road position acquisition unit 12 path generation data Selection unit
- 13 trajectory generation unit 14 ⁇ ⁇ steering control unit, ⁇ j determination angle
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Abstract
軌跡の生成に用いる前方対象物の位置情報の数を増加させて、軌跡の生成精度を向上させることができる車両位置処理装置、車両制御装置、車両位置処理方法、及び車両制御方法を提供する。目標対象の位置を取得し、現在の自車両の位置に近い目標対象の位置を含む連続した範囲である軌跡生成範囲を設定し、複数の目標対象の位置の内、軌跡生成範囲に含まれる目標対象の位置を、軌跡生成用の目標対象位置として選択し、軌跡生成用の目標対象位置に基づいて、目標対象の軌跡を生成する車両位置処理装置、車両制御装置、車両位置処理方法、及び車両制御方法。
Description
本願は、車両位置処理装置、車両制御装置、車両位置処理方法、及び車両制御方法に関する。
従来の技術として、特許文献1に開示された技術がある。特許文献1の技術では、先行車両の位置を所定周期で取得すると共に、自車両の現在位置を取得する。そして、特許文献1の技術では、自車両の現在位置を基準点に設定し、自車両の現在位置よりも第1距離前方の位置に対応する先行車両の検出位置を前方点に設定し、第2距離後方の位置に対応する先行車両の検出位置を後方点に設定する。そして、特許文献1の技術では、設定した基準点、前方点、及び後方点を繋ぐ同一曲率の線で自車両が走行する目標走行経路を設定する。
この際、特許文献1の技術では、第1距離だけ前方に、先行車両の検出位置が存在しない場合は、第1距離とは異なる距離の先行車両の検出位置を前方点に変更する。そして、前方点が変更された場合には、基準点から変更後の前方点までの距離と、基準点から後方点までの距離とが所定比率となるように、自車両の現在位置に対して基準点を前後方向に変更する。
しかしながら、特許文献1の技術では、基準点、前方点、及び後方点のみで目標走行経路を生成するので、これら前方点及び後方点以外の先行車両の検出位置が考慮されていない。そのため、先行車両の走行軌跡と設定された目標走行経路とには誤差が生じる。特に、先行車両が急なカーブを走行している場合は、ショートカットが生じる等、誤差が大きくなる。
そこで、軌跡の生成に用いる目標対象の位置情報の数を増加させて、軌跡の生成精度を向上させることができる車両位置処理装置、車両制御装置、車両位置処理方法、及び車両制御方法が望まれる。
本願に係る車両位置処理装置は、
目標対象の位置を取得する目標対象位置取得部と、
現在の自車両の位置に近い前記目標対象の位置を含む連続した範囲である軌跡生成範囲を設定し、複数の前記目標対象の位置の内、前記軌跡生成範囲に含まれる前記目標対象の位置を、軌跡生成用の目標対象位置として選択する軌跡生成用データ選択部と、
前記軌跡生成用の目標対象位置に基づいて、前記目標対象の軌跡を生成するものである。
目標対象の位置を取得する目標対象位置取得部と、
現在の自車両の位置に近い前記目標対象の位置を含む連続した範囲である軌跡生成範囲を設定し、複数の前記目標対象の位置の内、前記軌跡生成範囲に含まれる前記目標対象の位置を、軌跡生成用の目標対象位置として選択する軌跡生成用データ選択部と、
前記軌跡生成用の目標対象位置に基づいて、前記目標対象の軌跡を生成するものである。
本願に係る車両制御装置は、
上記の車両位置処理装置において、
前記自車両が前記軌跡に追従するように前記自車両の操舵角を制御する軌跡追従操舵制御を行う操舵制御部を備えるものである。
上記の車両位置処理装置において、
前記自車両が前記軌跡に追従するように前記自車両の操舵角を制御する軌跡追従操舵制御を行う操舵制御部を備えるものである。
本願に係る車両位置処理方法は、
目標対象の位置を取得する目標対象位置取得ステップと、
現在の自車両の位置に近い前記目標対象の位置を含む連続した範囲である軌跡生成範囲を設定し、複数の前記目標対象の位置の内、前記軌跡生成範囲に含まれる前記目標対象の位置を、軌跡生成用の目標対象位置として選択する軌跡生成用データ選択ステップと、
前記軌跡生成用の目標対象位置に基づいて、前記目標対象の軌跡を生成する軌跡生成ステップと、
を備えるものである。
目標対象の位置を取得する目標対象位置取得ステップと、
現在の自車両の位置に近い前記目標対象の位置を含む連続した範囲である軌跡生成範囲を設定し、複数の前記目標対象の位置の内、前記軌跡生成範囲に含まれる前記目標対象の位置を、軌跡生成用の目標対象位置として選択する軌跡生成用データ選択ステップと、
前記軌跡生成用の目標対象位置に基づいて、前記目標対象の軌跡を生成する軌跡生成ステップと、
を備えるものである。
本願に係る車両制御方法は、
上記の車両位置処理方法において、
前記自車両が前記軌跡に追従するように前記自車両の操舵角を制御する軌跡追従操舵制御を行う操舵制御ステップを備えるものである。
上記の車両位置処理方法において、
前記自車両が前記軌跡に追従するように前記自車両の操舵角を制御する軌跡追従操舵制御を行う操舵制御ステップを備えるものである。
本願に係る車両位置処理装置及び車両位置処理方法によれば、現在の前記自車両の前後方向の位置に近い目標対象の位置を含む連続した範囲である軌跡生成範囲に含まれる目標対象の位置に基づいて目標対象の軌跡を生成することができる。よって、軌跡の生成に用いる目標対象の位置の数を増加させて、軌跡の生成精度を向上させることができる。本願に係る車両制御装置及び車両制御方法によれば、精度よく生成された軌跡を用いるので、目標対象への追従精度を向上させることができる。
1.実施の形態1
実施の形態1に係る車両位置処理装置10(車両制御装置)について図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係る車両位置処理装置10(車両制御装置)の概略ブロック図である。
実施の形態1に係る車両位置処理装置10(車両制御装置)について図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係る車両位置処理装置10(車両制御装置)の概略ブロック図である。
本実施の形態では、車両位置処理装置10は、自車両に搭載されている。車両位置処理装置10は、目標対象位置取得部11、軌跡生成用データ選択部12、軌跡生成部13、及び操舵制御部14等の処理部を備えている。車両位置処理装置10の各処理は、車両位置処理装置10が備えた処理回路により実現される。具体的には、図2に示すように、車両位置処理装置10は、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置90、記憶装置91、演算処理装置90に外部の信号を入出力する入出力装置92等を備えている。
演算処理装置90として、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、IC(Integrated Circuit)、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置90として、同じ種類のもの又は異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置91として、演算処理装置90からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたRAM(Random Access Memory)、演算処理装置90からデータを読み出し可能に構成されたROM(Read Only Memory)等が備えられている。なお、記憶装置91として、フラッシュメモリ、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、ハードディスク、DVD装置等の各種の記憶装置が用いられてもよい。
入出力装置92には、A/D変換器、入力ポート、駆動回路、出力ポート、通信装置等が備えられる。入出力装置92は、前方物体検出装置20及び自位置検出装置21等が接続され、これらの出力信号を演算処理装置90に入力する。入出力装置92は、操縦装置24等に接続され、これに演算処理装置90の出力信号を出力する。
そして、車両位置処理装置10が備える各処理部11~14等の各機能は、演算処理装置90が、ROM等の記憶装置91に記憶されたソフトウェア(プログラム)を実行し、記憶装置91及び入出力装置92等の車両位置処理装置10の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各処理部11~14等が用いる判定角度、マップデータ等の設定データは、ソフトウェア(プログラム)の一部として、ROM等の記憶装置91に記憶されている。以下、車両位置処理装置10の各機能について詳細に説明する。
図3は、本実施の形態に係る車両位置処理装置10の処理の手順(車両位置処理方法、車両制御方法)を説明するための概略フローチャートである。図3のフローチャートの処理は、演算処理装置90が記憶装置91に記憶されたソフトウェア(プログラム)を実行することにより、所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
1-1.目標対象位置取得部11
図3のステップS01で、目標対象位置取得部11は、目標対象の位置を取得する目標対象位置取得処理(目標対象位置取得ステップ)を実行する。本実施の形態では、目標対象位置取得部11は、順番に並んだ複数の目標対象の位置を取得する。以下で説明するように、目標対象は、前方対象物とされている。順番に並んだ複数の目標対象の位置は、検出の順番(検出時点の番号の順番、時系列)に並んだ複数の前方対象物の履歴位置とされており、順番の番号として、検出時点の番号が設定されている。図1に示すように、目標対象位置取得部11は、自位置情報取得部11a、前方対象物位置取得部11b、及び履歴位置演算部11cを備えている。
図3のステップS01で、目標対象位置取得部11は、目標対象の位置を取得する目標対象位置取得処理(目標対象位置取得ステップ)を実行する。本実施の形態では、目標対象位置取得部11は、順番に並んだ複数の目標対象の位置を取得する。以下で説明するように、目標対象は、前方対象物とされている。順番に並んだ複数の目標対象の位置は、検出の順番(検出時点の番号の順番、時系列)に並んだ複数の前方対象物の履歴位置とされており、順番の番号として、検出時点の番号が設定されている。図1に示すように、目標対象位置取得部11は、自位置情報取得部11a、前方対象物位置取得部11b、及び履歴位置演算部11cを備えている。
1-1-1.前方対象物位置取得部11b
前方対象物位置取得部11bは、自車両の前方に存在する前方対象物の自車両に対する相対位置を取得する。本実施の形態では、前方対象物位置取得部11bは、前方物体検出装置20の出力信号に基づいて、前方対象物の相対位置を取得するように構成されている。
前方対象物位置取得部11bは、自車両の前方に存在する前方対象物の自車両に対する相対位置を取得する。本実施の形態では、前方対象物位置取得部11bは、前方物体検出装置20の出力信号に基づいて、前方対象物の相対位置を取得するように構成されている。
前方物体検出装置20は、自車両の前方に存在する物体を検出する装置である。前方物体検出装置20には、例えば、監視カメラ、ミリ波レーダ、LIDAR(Light Detection and Ranging)及び超音波センサ等の各種の検出装置の1つ又は複数が用いられる。監視カメラが用いられる場合は、カメラにより撮像した自車両前方の画像に対して、公知の各種の画像処理を行って、自車両の前方に存在する先行車両等の物体を検出し、自車両に対する検出物体の相対位置を検出する。ミリ波レーダ、LIDAR、又は超音波センサが用いられる場合は、自車両の前方に、ミリ波、レーザ、又は超音波を照射し、前方に存在する先行車両等の物体により反射された反射波を受信するまでの時間差及び照射方向等に基づいて、自車両に対する検出物体の相対位置を検出する。
前方対象物位置取得部11bは、検出周期毎に、前方対象物の相対位置を取得する。検出周期は、自車両の速度等の運転状態に応じて可変とされてもよく、予め設定された固定値とされてもよい。
前方対象物位置取得部11bは、前方物体検出装置20により検出した前方物体から、自車両の前方を走行している先行車両を、連続的に前方対象物に設定する。例えば、前方対象物位置取得部11bは、検出時点の番号間で検出位置及び検出特徴が近い物体を同一の前方対象物として、同一の前方対象物の相対位置を検出周期で連続的に検出する。複数の先行車両が検出されている場合は、各先行車両について軌跡生成を行う処理が行われ、複数の軌跡から軌跡追従操舵制御を行うための軌跡が選択される。以下では、1つの同一の先行車両が連続的に前方対象物に設定されている場合を例に説明する。
図4に示すように、前方対象物位置取得部11bは、現在の自車両の前方向及び横方向を2つの座標軸X、Yとした座標系(以下、自車両座標系と称す)において、自車両に対する前方対象物(本例では、先行車両)の相対位置座標(Xf、Yf)を算出する。自車両の前方向(進行方向ともいう)がX軸に設定され、前方向に直交する自車両の横方向(本例では左方向)がY軸に設定される。自車両は、X軸及びY軸の0点に位置する。図5に示すように、前方対象物位置取得部11bは、検出時点の番号iで検出した前方対象物の相対位置座標(Xfi、Yfi)を、検出時点の番号iと対応付けて、車両位置処理装置10のRAM等の書き換え可能な記憶装置91に記憶する。なお、現在よりも所定時間だけ古い検出時点の番号のデータは、データ容量を削減するために記憶装置91から消去される。
1-1-2.自位置情報取得部11a
自位置情報取得部11aは、自車両の移動情報を取得する。本実施の形態では、自位置情報取得部11aは、自位置検出装置21の出力信号に基づいて、自車両の移動情報を取得するように構成されている。
自位置情報取得部11aは、自車両の移動情報を取得する。本実施の形態では、自位置情報取得部11aは、自位置検出装置21の出力信号に基づいて、自車両の移動情報を取得するように構成されている。
自位置検出装置21は、自車両の移動情報を検出する装置である。自位置検出装置21には、例えば、加速度センサ、GPS(Global Positioning System)受信機、方位センサ等の各種の検出装置の1つ又は複数が用いられる。自位置検出装置21は、車両位置処理装置10に内部に備えられてもよいし、車両位置処理装置10の外部に備えられてもよい。
自位置情報取得部11aは、検出周期毎に、自車両の移動情報を取得する。自位置情報取得部11aは、検出時点の番号間の自車両の移動情報を算出する。例えば、自位置情報取得部11aは、移動情報として、検出時点の番号間の自車両座標系の移動情報(平行移動及び回転)を算出する。本実施の形態では、図6に示すように、自位置情報取得部11aは、前回の検出時点の番号i0-1の自車両座標系を基準にした、今回の検出時点の番号i0の自車両座標系の移動位置(ΔX0i0、ΔY0i0)及び回転角度θi0を算出する。
1-1-3.履歴位置演算部11c
履歴位置演算部11cは、現在及び過去の複数時点で取得した前方対象物の相対位置及び自車両の移動情報に基づいて、現在の自車両の位置を基準にした、複数時点の前方対象物の履歴位置を算出する。複数時点の前方対象物の履歴位置は、複数の目標対象の位置に対応する。この履歴位置は、複数時点のそれぞれにおいて、その時点の自車両の位置を基準に検出した前方対象物の相対位置を、現在の自車両の位置を基準にした相対位置に変換した位置となる。
履歴位置演算部11cは、現在及び過去の複数時点で取得した前方対象物の相対位置及び自車両の移動情報に基づいて、現在の自車両の位置を基準にした、複数時点の前方対象物の履歴位置を算出する。複数時点の前方対象物の履歴位置は、複数の目標対象の位置に対応する。この履歴位置は、複数時点のそれぞれにおいて、その時点の自車両の位置を基準に検出した前方対象物の相対位置を、現在の自車両の位置を基準にした相対位置に変換した位置となる。
図7に示すように、自車両が移動すると、現在の自車両の位置(自車両座標系)を基準に見た、過去の前方対象物の相対位置は、自車両の移動量だけ自車両の移動方向とは反対方向に移動すると共に、自車両の回転角度だけ自車両の回転方向とは反対方向に回転する。
そこで、履歴位置演算部11cは、検出周期毎に、各検出時点の番号i(i=・・・、i0-2、i0-1)で検出した相対位置に対応する履歴位置(Xfhi、Yfhi)を、それぞれ、今回の検出時点の番号i0で検出した自車両座標系の移動量(ΔX0i0、ΔY0i0)及び回転角度θi0とは逆方向に、移動及び回転を行うアフィン変換を行って、各検出時点の番号で検出した相対位置に対応する履歴位置(Xfhi、Yfhi)を更新する。検出周期毎に、各検出時点の履歴位置に対して、周期間の自車両の移動を反映させるアフィン変換を累積的に行って、各検出時点の履歴位置を更新していく。
1-2.軌跡生成用データ選択部12
図3のステップS02で、軌跡生成用データ選択部12は、現在の自車両の位置に近い目標対象の位置を含む連続した範囲である軌跡生成範囲を設定し、複数の目標対象の位置の内、軌跡生成範囲に含まれる目標対象の位置を、軌跡生成用の目標対象位置として選択する軌跡生成用データ選択処理(軌跡生成用データ選択ステップ)を実行する。本実施の形態では、目標対象の位置を番号で管理しており、軌跡生成用データ選択部12は、現在の自車両の位置に近い目標対象の位置の番号を含む連続した順番の番号の範囲である軌跡生成範囲を設定し、複数の目標対象の位置の内、軌跡生成範囲に含まれる目標対象の位置を、軌跡生成用の目標対象位置として選択する。現在の自車両の位置に近い目標対象の位置は、現在の自車両よりも前側の目標対象の位置の内、現在の自車両の位置に最も近い目標対象の位置となる。
図3のステップS02で、軌跡生成用データ選択部12は、現在の自車両の位置に近い目標対象の位置を含む連続した範囲である軌跡生成範囲を設定し、複数の目標対象の位置の内、軌跡生成範囲に含まれる目標対象の位置を、軌跡生成用の目標対象位置として選択する軌跡生成用データ選択処理(軌跡生成用データ選択ステップ)を実行する。本実施の形態では、目標対象の位置を番号で管理しており、軌跡生成用データ選択部12は、現在の自車両の位置に近い目標対象の位置の番号を含む連続した順番の番号の範囲である軌跡生成範囲を設定し、複数の目標対象の位置の内、軌跡生成範囲に含まれる目標対象の位置を、軌跡生成用の目標対象位置として選択する。現在の自車両の位置に近い目標対象の位置は、現在の自車両よりも前側の目標対象の位置の内、現在の自車両の位置に最も近い目標対象の位置となる。
また、本実施の形態では、軌跡生成用データ選択部12は、現在の自車両の前後方向の位置に近い履歴位置の検出時点の番号を含む連続した検出時点の番号の範囲である軌跡生成範囲を設定し、複数時点の履歴位置の内、軌跡生成範囲に含まれる履歴位置を、軌跡生成用の目標対象位置として選択する。
この構成によれば、現在の自車両の前後方向の位置に近い前方対象物の履歴位置を含む連続した検出時点の番号の範囲である軌跡生成範囲に含まれる履歴位置に基づいて目標対象の軌跡を生成することができる。よって、軌跡の生成に用いる前方対象物の履歴位置の数を増加させて、軌跡の生成精度を向上させることができる。
また、軌跡生成用データ選択部12は、現在の自車両の前後方向に対する、目標対象の位置の変化方向の角度の絶対値が、判定角度よりも小さくなる、現在の自車両の前後方向の位置に近い目標対象の位置を含む連続した範囲を、軌跡生成範囲に設定する。
本実施の形態では、軌跡生成用データ選択部12は、現在の自車両の前後方向に対する、検出時点の番号間の履歴位置の変化方向の角度の絶対値が、判定角度αjよりも小さくなる、現在の自車両の前後方向の位置に近い履歴位置の番号を含む連続した検出時点の番号の範囲を、軌跡生成範囲に設定する。
この構成によれば、現在の自車両の前後方向に対する前方対象物の履歴位置の変化方向の傾きを、現在の自車両の前後方向の位置から前後方向に連続して、判定角度αjより小さくすることができる。履歴位置の変化方向の傾きが大きくなり過ぎると、後述する軌跡の近似精度が悪化するおそれがある。よって、傾きが判定角度αjよりも大きくなる履歴位置を除外して、軌跡の近似精度が悪化することを抑制することができる。また、後述するように、自車両を軌跡に追従させる軌跡追従操舵制御を行う場合は、軌跡の傾きが大きくなり過ぎると、自車両の追従が容易でなくなる。よって、傾きが判定角度αjよりも大きくなる履歴位置を除外して、自車両が追従できる軌跡を生成することができる。
例えば、判定角度αjは、π/2(90°)以下の角度に設定される。軌跡生成用データ選択部12は、検出周期、自車両の速度等に応じて判定角度αjを変化させてもよい。例えば、検出周期が短くなるに従って、判定角度αjが減少され、自車両の速度が高くなるに従って、判定角度αjが減少される。
本実施の形態では、軌跡生成用データ選択部12は、複数時点の履歴位置を、現在の自車両の位置よりも前側と後側とに分割して、前側の履歴位置及び後側の履歴位置のそれぞれについて、軌跡生成用の履歴位置を選択する。
<前側の処理>
まず、前側の処理について説明する。軌跡生成用データ選択部12は、複数の目標対象の位置の内、現在の自車両よりも前側に位置する前側の目標対象の位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、前側の目標対象の位置について、第1方向の目標対象の位置の変化方向を算出し、前側の目標対象の位置の内、前方向に対する目標対象の位置の変化方向の角度の絶対値が、判定角度αj以上になる位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、判定した位置よりも第2方向側の前側の目標対象の位置を、前側の軌跡生成用の目標対象位置として選択する。
まず、前側の処理について説明する。軌跡生成用データ選択部12は、複数の目標対象の位置の内、現在の自車両よりも前側に位置する前側の目標対象の位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、前側の目標対象の位置について、第1方向の目標対象の位置の変化方向を算出し、前側の目標対象の位置の内、前方向に対する目標対象の位置の変化方向の角度の絶対値が、判定角度αj以上になる位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、判定した位置よりも第2方向側の前側の目標対象の位置を、前側の軌跡生成用の目標対象位置として選択する。
ここで、第1方向は、少なくとも現在の自車両の位置に近い前側の目標対象の位置において、前側の目標対象の位置が前方向に変化する方向である。本実施の形態では、第1方向は、過去から現在に向かう方向となり、具体的には、検出時点の番号iが増加する方向となる。第2方向は、少なくとも現在の自車両の位置に近い前側の目標対象の位置において、前側の目標対象の位置が後方向に変化する方向であり、第1方向とは反対方向になる。本実施の形態では、第2方向は、現在から過去に向かう方向となり、具体的には、検出時点の番号iが減少する方向となる。
本実施の形態では、軌跡生成用データ選択部12は、現在及び過去の複数時点の履歴位置の内、現在の自車両よりも前側に位置する前側の履歴位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、前側の履歴位置について、過去から現在に向かう方向(第1方向)の検出時点の番号間の履歴位置の変化方向を算出し、前側の履歴位置の内、前方向に対する履歴位置の変化方向の角度αfの絶対値が、判定角度αj以上になる番号を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、判定した番号よりも古い(第2方向側の)番号の前側の履歴位置を、前側の軌跡生成用の履歴位置として選択する。
この前側の処理を、図8のフローチャートのように構成することができる。ステップS11で、軌跡生成用データ選択部12は、今回及び過去の各検出時点の番号i(i=・・・、i0-2、i0-1、i0)に対応する前方対象物の履歴位置(Xfhi、Yfhi)の内、前方向の位置Xfhiが0以上になる履歴位置を、前側の履歴位置として選択する。軌跡生成用データ選択部12は、前側の履歴位置に選択された各検出時点の番号の内、前側の最も古い検出時点の番号Nfold、及び前側の最も新しい検出時点の番号Nfnewを設定する。
ステップS12で、軌跡生成用データ選択部12は、前側の処理検出時点の番号Lを、前側の最も古い検出時点の番号Nfoldに初期設定する(L=Nfold)。そして、ステップS13で、軌跡生成用データ選択部12は、前側の処理検出時点の番号Lが、前側の最も新しい検出時点の番号Nfnewよりも小さいか否かを判定し(L<Nfnew)、小さいと判定した場合は、ステップS14に進み、小さくないと判定した場合は、ステップS19に進む。
ステップS14で、軌跡生成用データ選択部12は、前側の処理検出時点の番号Lに対応する前方対象物の履歴位置(XfhL、YfhL)を基準位置ALに設定する。ステップS15で、軌跡生成用データ選択部12は、前側の処理検出時点の番号Lの次の検出時点の番号L+1に対応する前方対象物の履歴位置(XfhL+1、YfhL+1)を比較位置BL+1に設定する。
ステップS16で、図9及び次式に示すように、軌跡生成用データ選択部12は、基準位置AL(XfhL、YfhL)から比較位置BL+1(XfhL+1、YfhL+1)に向かう方向の、現在の自車両の前方向(X軸)に対する角度αfを演算する。
ステップS17で、軌跡生成用データ選択部12は、角度αfの絶対値が、判定角度αj以上になるか否かを判定し(|αf|≧αj)、判定角度αj以上になると判定した場合は、ステップS19に進み、判定角度αj以上にならないと判定した場合は、ステップS18に進む。
ステップS18で、軌跡生成用データ選択部12は、前側の処理検出時点の番号Lを1つ増加させた後(L=L+1)、ステップS13に進み、ステップS13からステップS17の処理を再び行う。
一方、ステップS19で、軌跡生成用データ選択部12は、現在設定されている前側の処理検出時点の番号Lを、前端の軌跡生成検出時点の番号Nfendに設定する(Nfend=L)。そして、軌跡生成用データ選択部12は、次式に示すように、前側の最も古い検出時点の番号Nfoldから前端の軌跡生成検出時点の番号Nfendまでを、前側の軌跡生成範囲Nrngfに設定して処理を終了する。
<前側処理の挙動>
図10を用いて前側処理の挙動を説明する。処理検出時点の番号L=NfoldからNfold+3までは、今回の処理検出時点の番号Lに対応する履歴位置(基準位置)から次の処理検出時点の番号L+1に対応する履歴位置(比較位置)に向かう方向の角度αfの絶対値が、例えば、80°に設定された判定角度αjよりも小さくなっている。一方、処理検出時点の番号L=Nfold+4で、今回の処理検出時点の番号L=Nfold+4に対応する履歴位置(基準位置)から次の処理検出時点の番号L=Nfold+5に対応する履歴位置(比較位置)に向かう方向の角度αfの絶対値が、80°に設定された判定角度αjよりも大きくなっている。よって、角度αfが大きくなる処理検出時点の番号L=Nfold+5以降は、前側の軌跡生成範囲に含まれず、前側の最も古い検出時点の番号Nfoldから処理検出時点の番号L=Nfold+4までの履歴位置が、前側の軌跡生成範囲に設定されている。
図10を用いて前側処理の挙動を説明する。処理検出時点の番号L=NfoldからNfold+3までは、今回の処理検出時点の番号Lに対応する履歴位置(基準位置)から次の処理検出時点の番号L+1に対応する履歴位置(比較位置)に向かう方向の角度αfの絶対値が、例えば、80°に設定された判定角度αjよりも小さくなっている。一方、処理検出時点の番号L=Nfold+4で、今回の処理検出時点の番号L=Nfold+4に対応する履歴位置(基準位置)から次の処理検出時点の番号L=Nfold+5に対応する履歴位置(比較位置)に向かう方向の角度αfの絶対値が、80°に設定された判定角度αjよりも大きくなっている。よって、角度αfが大きくなる処理検出時点の番号L=Nfold+5以降は、前側の軌跡生成範囲に含まれず、前側の最も古い検出時点の番号Nfoldから処理検出時点の番号L=Nfold+4までの履歴位置が、前側の軌跡生成範囲に設定されている。
<後側の処理>
次に、後側の処理について説明する。軌跡生成用データ選択部12は、複数の目標対象の位置の内、現在の自車両よりも後側に位置する後側の目標対象の位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、後側の目標対象の位置について、第2方向の目標対象の位置の変化方向を算出し、後側の目標対象の位置の内、後方向に対する目標対象の位置の変化方向の角度の絶対値が、判定角度αj以上になる位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、判定した位置よりも第1方向側の後側の目標対象の位置を、後側の軌跡生成用の目標対象位置として選択する。
次に、後側の処理について説明する。軌跡生成用データ選択部12は、複数の目標対象の位置の内、現在の自車両よりも後側に位置する後側の目標対象の位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、後側の目標対象の位置について、第2方向の目標対象の位置の変化方向を算出し、後側の目標対象の位置の内、後方向に対する目標対象の位置の変化方向の角度の絶対値が、判定角度αj以上になる位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、判定した位置よりも第1方向側の後側の目標対象の位置を、後側の軌跡生成用の目標対象位置として選択する。
本実施の形態では、軌跡生成用データ選択部12は、現在及び過去の複数時点の履歴位置の内、現在の自車両よりも後側に位置する後側の履歴位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、後側の履歴位置について、現在から過去に向かう方向(第2方向)の検出時点の番号間の履歴位置の変化方向を算出し、後側の履歴位置の内、後方向に対する履歴位置の変化方向の角度αrの絶対値が、判定角度αj以下になる番号を判定し、判定した番号よりも新しい(第1方向側の)番号の後側の履歴位置を、後側の軌跡生成用の履歴位置として選択する。
この後側の処理を、図11のフローチャートのように構成することができる。ステップS21で、軌跡生成用データ選択部12は、今回及び過去の各検出時点の番号i(i=・・・、i0-2、i0-1、i0)に対応する前方対象物の履歴位置(Xfhi、Yfhi)の内、前方向の位置Xfhiが0未満になる履歴位置を、後側の履歴位置として選択する。軌跡生成用データ選択部12は、後側の履歴位置に選択された各検出時点の番号の内、後側の最も古い検出時点の番号Nrold、及び後側の最も新しい検出時点の番号Nrnewを設定する。
ステップS22で、軌跡生成用データ選択部12は、後側の処理検出時点の番号Mを、後側の最も新しい検出時点の番号Nrnewに初期設定する(M=Nrnew)。そして、ステップS23で、軌跡生成用データ選択部12は、後側の処理検出時点の番号Mが、後側の最も古い検出時点の番号Nroldよりも大きいか否かを判定し(M>Nrold)、大きいと判定した場合は、ステップS24に進み、大きくないと判定した場合は、ステップS29に進む。
ステップS24で、軌跡生成用データ選択部12は、後側の処理検出時点の番号Mに対応する前方対象物の履歴位置(XfhM、YfhM)を基準位置CMに設定する。ステップS25で、軌跡生成用データ選択部12は、後側の処理検出時点の番号Mの前の検出時点の番号M-1に対応する前方対象物の履歴位置(XfhM-1、YfhM-1)を比較位置DM-1に設定する。
ステップS26で、図12及び次式に示すように、軌跡生成用データ選択部12は、基準位置CM(XfhM、YfhM)から比較位置DM+1(XfhM-1、YfhM-1)に向かう方向の、現在の自車両の後方向に対する角度αrを演算する。
ステップS27で、軌跡生成用データ選択部12は、角度αrの絶対値が、判定角度αj以上になるか否かを判定し(|αr|≧αj)、判定角度αj以上になると判定した場合は、ステップS29に進み、判定角度αj以上にならないと判定した場合は、ステップS28に進む。
ステップS28で、軌跡生成用データ選択部12は、後側の処理検出時点の番号Mを1つ減少させた後(M=M-1)、ステップS23に進み、ステップS23からステップS27の処理を再び行う。
一方、ステップS29で、軌跡生成用データ選択部12は、現在設定されている後側の処理検出時点の番号Mを、後端の軌跡生成検出時点の番号Nrendに設定する(Nrend=M)。そして、軌跡生成用データ選択部12は、次式に示すように、後端の軌跡生成検出時点の番号Nrendから後側の最も新しい検出時点の番号Nrnewまでを、後側の軌跡生成範囲Nrngrに設定して処理を終了する。
<後側処理の挙動>
図13を用いて後処理の挙動を説明する。処理検出時点の番号M=NrnewからNrnew-2までは、今回の処理検出時点の番号Mに対応する履歴位置(基準位置)から前の処理検出時点の番号M-1に対応する履歴位置(比較位置)に向かう方向の角度αrの絶対値が、例えば、80°に設定された判定角度αjよりも小さくなっている。次の処理検出時点の番号M=Nrnew-3が、後側の最も古い検出時点の番号Nroldであるので、選択処理を終了し、後側の最も新しい検出時点の番号Nrnewから後側の最も古い検出時点の番号Nroldまでの履歴位置が、後側の軌跡生成範囲に設定されている。
図13を用いて後処理の挙動を説明する。処理検出時点の番号M=NrnewからNrnew-2までは、今回の処理検出時点の番号Mに対応する履歴位置(基準位置)から前の処理検出時点の番号M-1に対応する履歴位置(比較位置)に向かう方向の角度αrの絶対値が、例えば、80°に設定された判定角度αjよりも小さくなっている。次の処理検出時点の番号M=Nrnew-3が、後側の最も古い検出時点の番号Nroldであるので、選択処理を終了し、後側の最も新しい検出時点の番号Nrnewから後側の最も古い検出時点の番号Nroldまでの履歴位置が、後側の軌跡生成範囲に設定されている。
<前側と前側の軌跡生成範囲の合計>
軌跡生成用データ選択部12は、前側の軌跡生成用の履歴位置と後側の軌跡生成用の履歴位置を合計して、軌跡生成用の履歴位置を設定する。本実施の形態では、軌跡生成用データ選択部12は、次式に示すように、前側の軌跡生成範囲Nrngfと後側の軌跡生成範囲Nrngrとを合わせて、前端の軌跡生成検出時点の番号Nfendから後端の軌跡生成検出時点の番号Nrendまでを軌跡生成範囲Nrngに設定する。そして、軌跡生成用データ選択部12は、軌跡生成範囲Nrngに対応する履歴位置を、軌跡生成用の履歴位置として選択する。
軌跡生成用データ選択部12は、前側の軌跡生成用の履歴位置と後側の軌跡生成用の履歴位置を合計して、軌跡生成用の履歴位置を設定する。本実施の形態では、軌跡生成用データ選択部12は、次式に示すように、前側の軌跡生成範囲Nrngfと後側の軌跡生成範囲Nrngrとを合わせて、前端の軌跡生成検出時点の番号Nfendから後端の軌跡生成検出時点の番号Nrendまでを軌跡生成範囲Nrngに設定する。そして、軌跡生成用データ選択部12は、軌跡生成範囲Nrngに対応する履歴位置を、軌跡生成用の履歴位置として選択する。
1-3.軌跡生成部13
図3のステップS05で、軌跡生成部13は、軌跡生成用の目標対象位置(本例では、履歴位置)に基づいて、目標対象(本例では、前方対象物)の軌跡を生成する軌跡生成処理(軌跡生成ステップ)を実行する。
図3のステップS05で、軌跡生成部13は、軌跡生成用の目標対象位置(本例では、履歴位置)に基づいて、目標対象(本例では、前方対象物)の軌跡を生成する軌跡生成処理(軌跡生成ステップ)を実行する。
本実施の形態では、軌跡生成部13は、現在の自車両の位置を基準にした自車両座標系において、軌跡を生成するように構成されている。また、軌跡生成部13は、軌跡生成部13は、次式に示すように、前方向の座標軸の値Xを入力変数とし、横方向の座標軸の値Yを出力変数とした多項式を用いた近似により、軌跡を生成するように構成されている。なお、軌跡生成部13は、多項式を用いて生成する軌跡を、軌跡生成範囲内に制限する。
ここで、hmxは、多項式の最大次数であり、予め設定されている。ahmx、ahmx-1、・・・、a1、a0は、各次数hmx、hmx-1、・・・、1、0の係数である。XfNrendは、軌跡生成範囲の後端の軌跡生成検出時点の番号Nrendにおける履歴位置の前方向の座標軸の値であり、XfNfendは、軌跡生成範囲の前端の軌跡生成検出時点の番号Nfendにおける履歴位置の前方向の座標軸の値である。軌跡生成部13は、軌跡生成用の履歴位置と多項式との誤差が小さくなるように、最小二乗法等を用いて、各次数の係数aを調整する。
図14に、本実施の形態と異なる比較例を示す。比較例では、角度αfの絶対値が、判定角度αjより大きくなる範囲も、前側の軌跡生成範囲に設定されている。そのため、軌跡生成において、履歴位置の変化角度が大きくなる部分も含めて近似するので、近似精度が悪化している。多項式の次数を増加させれば近似精度の向上が見込まれるが、次数の増加分だけ、軌跡生成用の履歴位置の数を増加させる必要があり、望ましくない。また、図14の例のように、履歴位置の変化角度が90°以上になると、同様の前方向(X軸)の値に対して、横方向(Y軸)の値が異なる複数の履歴位置が生じるため、入力変数を前方向(X軸)の値とする多項式を用いた近似では、近似誤差が大きくなる。一方、本実施の形態では、図15に示すように、履歴位置の変化角度が大きくなる部分が除かれているので、軌跡の近似精度が高くなっている。
1-6.操舵制御部14
図3のステップS04で、操舵制御部14は、自車両が軌跡に追従するように自車両の操舵角を制御する軌跡追従操舵制御を行う操舵制御処理(操舵制御ステップ)を実行する。
図3のステップS04で、操舵制御部14は、自車両が軌跡に追従するように自車両の操舵角を制御する軌跡追従操舵制御を行う操舵制御処理(操舵制御ステップ)を実行する。
本実施の形態では、図16に示すように、操舵制御部14は、現在の自車両の位置よりも前方注視距離Xwだけ前方の軌跡の位置を、自車両の横方向の目標位置Ytに設定し、自車両の横方向の位置が、目標位置Ytに近づくように、操舵角を制御する。具体的には、操舵制御部14は、次式に示すように、式(6)の前方向の座標軸の値Xに、前方注視距離Xwを入力し、算出した横方向の座標軸の値Yを、目標位置Ytに設定する。
操舵制御部14は、目標位置Ytに応じて操舵角の指令値を設定する。現在の自車両の横方向の位置はY=0であるので、操舵制御部14は、目標位置Ytが正の値である場合は、目標位置Ytに応じた左方向の角度を操舵角の指令値に設定し、目標位置Ytが負の値である場合は、目標位置Ytに応じた右方向の角度を操舵角の指令値に設定する。
操舵制御部14は、操舵角の指令値を、通信装置等を介して操縦装置24に伝達する。操縦装置24は、電動パワーステアリング装置により構成されており、車輪の操舵角が、操舵角の指令値に一致するように、操舵用の電動モータを駆動制御する。
操舵制御部14は、軌跡の前方向の端点XfNfendに応じて前方注視距離Xwを設定する。操舵制御部14は、前方注視距離Xwを、軌跡の前方向の端点XfNfendよりも短い距離に設定する。軌跡の前方向の端点XfNfendは、軌跡生成範囲の前端の履歴位置の前方向の値XfNfendとなる。
この構成によれば、軌跡生成範囲の前端の変化に合わせて、前方注視距離Xwを軌跡生成範囲内に適切に設定することができる。
本実施形態では、操舵制御部14は、軌跡の前方向の端点XfNfendと前方注視距離Xwとの関係が予め設定されたマップデータを参照し、現在の軌跡の前方向の端点XfNfendに対応する前方注視距離Xwを算出する。
図17にマップデータの設定例を示すように、軌跡の前方向の端点XfNfendが上限値X1よりも大きい範囲では、前方注視距離Xwは、上限値X1よりも小さい固定値X2に設定される。軌跡の前方向の端点XfNfendが上限値X1よりも小さい範囲では、軌跡の前方向の端点XfNfendが減少するに従って、前方注視距離Xwが減少され、軌跡の前方向の端点XfNfendよりも小さくされる。
この構成によれば、軌跡の前方向の端点XfNfendが上限値X1よりも大きい範囲では、前方注視距離Xwを固定値X2に設定して、前方注視距離Xwが前方に離れて設定され過ぎないようにでき、軌跡追従操舵制御のための適切な距離に設定できる。一方、軌跡の前方向の端点XfNfendが上限値X1よりも減少するに従って、前方注視距離Xwを減少させ、前方注視距離Xwを軌跡生成範囲内に設定することができる。
本実施の形態では、操舵制御部14は、軌跡の前方向の端点XfNfendが、下限値X3以上である場合は、軌跡追従操舵制御を実行し、軌跡の前方向の端点XfNfendが、下限値X3よりも小さい場合は、軌跡追従操舵制御を実行しないように構成されている。そのため、図17のマップデータでは、軌跡の前方向の端点XfNfendが下限値X3よりも小さい範囲では、前方注視距離Xwが設定されていない。
この構成によれば、軌跡の前方向の端点XfNfendが自車両に近過ぎて、適切な前方注視距離Xwを設定できないときは、軌跡追従操舵制御を実行しないようにできる。
また、本実施の形態では、操舵制御部14は、軌跡生成用の履歴位置の個数が、多項式の最大次数hmx+1以上である場合に、軌跡追従操舵制御を実行し、軌跡生成用の履歴位置の個数が、最大次数hmx+1よりも小さい場合に、軌跡追従操舵制御を実行しないように構成されている。
多項式の係数の決定のためには、多項式の最大次数hmx+1以上の軌跡生成用の履歴位置の個数が必要である。上記の構成によれば、軌跡生成用の履歴位置の個数が、多項式の最大次数hmx+1よりも小さい場合は、近似精度が低い多項式により生成した軌跡を用いた、軌跡追従操舵制御を行わないようにできる。
2.実施の形態2
実施の形態2に係る車両位置処理装置10について説明する。上記の実施の形態1と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る車両位置処理装置10の基本的な構成は実施の形態1と同様であるが、軌跡生成用データ選択部12の処理が異なる。
実施の形態2に係る車両位置処理装置10について説明する。上記の実施の形態1と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る車両位置処理装置10の基本的な構成は実施の形態1と同様であるが、軌跡生成用データ選択部12の処理が異なる。
本実施の形態でも、実施の形態1と同様に、軌跡生成用データ選択部12は、現在の自車両の前後方向に対する、目標対象の位置の変化方向の角度の絶対値が、判定角度αjよりも小さくなる、現在の自車両の前後方向の位置に近い目標対象の位置を含む連続した範囲を、軌跡生成範囲に設定するように構成されている。
しかし、本実施の形態では、判定角度αjがπ/2(90°)に設定されており、軌跡生成用データ選択部12の詳細な処理が、実施の形態1と異なる。
本実施の形態でも、軌跡生成用データ選択部12は、複数時点の履歴位置を、現在の自車両の位置よりも前側と後側とに分割して、前側の履歴位置及び後側の履歴位置のそれぞれにおいて、軌跡生成用の履歴位置を選択する。
<前側の処理>
まず、前側の処理について説明する。軌跡生成用データ選択部12は、複数の目標対象の位置の内、現在の自車両よりも前側に位置する前側の目標対象の位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、前側の目標対象の位置の内、第1方向で、目標対象の位置が後方向に変化する位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、判定した位置よりも第2方向側の前側の目標対象の位置を、前側の軌跡生成用の目標対象位置として選択する。
まず、前側の処理について説明する。軌跡生成用データ選択部12は、複数の目標対象の位置の内、現在の自車両よりも前側に位置する前側の目標対象の位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、前側の目標対象の位置の内、第1方向で、目標対象の位置が後方向に変化する位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、判定した位置よりも第2方向側の前側の目標対象の位置を、前側の軌跡生成用の目標対象位置として選択する。
ここで、実施の形態1と同様に、第1方向は、少なくとも現在の自車両の位置に近い前側の目標対象の位置において、前側の目標対象の位置が前方向に変化する方向である。本実施の形態では、第1方向は、過去から現在に向かう方向となり、具体的には、検出時点の番号iが増加する方向となる。第2方向は、少なくとも現在の自車両の位置に近い前側の目標対象の位置において、前側の目標対象の位置が後方向に変化する方向であり、第1方向とは反対方向になる。本実施の形態では、第2方向は、現在から過去に向かう方向となり、具体的には、検出時点の番号iが減少する方向となる。
本実施の形態では、軌跡生成用データ選択部12は、現在及び過去の複数時点の履歴位置の内、現在の自車両よりも前側に位置する前側の履歴位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、前側の履歴位置の内、過去から現在に向かう方向(第1方向)の検出時点の番号間で、履歴位置が後方向に変化する番号を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、判定した番号よりも古い(第2方向側の)番号の前側の履歴位置を、前側の軌跡生成用の履歴位置として選択する。この履歴位置が後方向に変化する時点が、自車両の前後方向に対する、履歴位置の変化方向の角度の絶対値が、π/2に設定された判定角度αjよりも大きくなる時点である。
この前側の処理を、図18のフローチャートのように構成することができる。ステップS31で、軌跡生成用データ選択部12は、今回及び過去の各検出時点の番号i(i=・・・、i0-2、i0-1、i0)に対応する前方対象物の履歴位置(Xfhi、Yfhi)の内、前方向の位置Xfhiが0以上になる履歴位置を、前側の履歴位置として選択する。軌跡生成用データ選択部12は、前側の履歴位置に選択された各検出時点の番号の内、前側の最も古い検出時点の番号Nfold、及び前側の最も新しい検出時点の番号Nfnewを設定する。
ステップS32で、軌跡生成用データ選択部12は、前側の処理検出時点の番号Lを、前側の最も古い検出時点の番号Nfoldに初期設定する(L=Nfold)。そして、ステップS33で、軌跡生成用データ選択部12は、前側の処理検出時点の番号Lが、前側の最も新しい検出時点の番号Nfnewよりも小さいか否かを判定し(L<Nfnew)、小さいと判定した場合は、ステップS34に進み、小さくないと判定した場合は、ステップS38に進む。
ステップS34で、軌跡生成用データ選択部12は、前側の処理検出時点の番号Lに対応する前方対象物の履歴位置(XfhL、YfhL)を基準位置ALに設定する。ステップS35で、軌跡生成用データ選択部12は、前側の処理検出時点の番号Lの次の検出時点の番号L+1に対応する前方対象物の履歴位置(XfhL+1、YfhL+1)を比較位置BL+1に設定する。
ステップS36で、軌跡生成用データ選択部12は、比較位置BL+1の前方向の位置XfhL+1が、基準位置ALの前方向の位置XfhL以下になるか否かを判定し(XfhL+1≦XfhL)、以下になると判定した場合は、ステップS38に進み、以下にならないと判定した場合は、ステップS37に進む。
ステップS37で、軌跡生成用データ選択部12は、前側の処理検出時点の番号Lを1つ増加させた後(L=L+1)、ステップS33に進み、ステップS33からステップS36の処理を再び行う。
一方、ステップS38で、軌跡生成用データ選択部12は、現在設定されている前側の処理検出時点の番号Lを、前端の軌跡生成検出時点の番号Nfendに設定する(Nfend=L)。そして、軌跡生成用データ選択部12は、式(2)に示したように、前側の最も古い検出時点の番号Nfoldから前端の軌跡生成検出時点の番号Nfendまでを、前側の軌跡生成範囲Nrngfに設定して処理を終了する。
<前側処理の挙動>
図19を用いて前側処理の挙動を説明する。処理検出時点の番号L=NfoldからNfold+3までは、今回の処理検出時点の番号Lに対応する履歴位置(基準位置)の前方向の位置XfhLが、次の処理検出時点の番号L+1に対応する履歴位置(比較位置)の前方向の位置XfhL+1よりも大きくなっている。一方、処理検出時点の番号L=Nfold+4で、今回の処理検出時点の番号L=Nfold+4に対応する履歴位置(基準位置)の前方向の位置XfhNfold+4が、次の処理検出時点の番号L=Nfold+5に対応する履歴位置(比較位置)の前方向の位置XfhNfold+5以下になっている。よって、処理検出時点の番号L=Nfold+5以降は、前側の軌跡生成範囲に含まれず、前側の最も古い検出時点の番号Nfoldから処理検出時点の番号L=Nfold+4までの履歴位置が、前側の軌跡生成範囲に設定されている。この選択により、実施の形態1において図14の比較例、及び図15を用いて説明したように、軌跡の近似精度が高くなる。
図19を用いて前側処理の挙動を説明する。処理検出時点の番号L=NfoldからNfold+3までは、今回の処理検出時点の番号Lに対応する履歴位置(基準位置)の前方向の位置XfhLが、次の処理検出時点の番号L+1に対応する履歴位置(比較位置)の前方向の位置XfhL+1よりも大きくなっている。一方、処理検出時点の番号L=Nfold+4で、今回の処理検出時点の番号L=Nfold+4に対応する履歴位置(基準位置)の前方向の位置XfhNfold+4が、次の処理検出時点の番号L=Nfold+5に対応する履歴位置(比較位置)の前方向の位置XfhNfold+5以下になっている。よって、処理検出時点の番号L=Nfold+5以降は、前側の軌跡生成範囲に含まれず、前側の最も古い検出時点の番号Nfoldから処理検出時点の番号L=Nfold+4までの履歴位置が、前側の軌跡生成範囲に設定されている。この選択により、実施の形態1において図14の比較例、及び図15を用いて説明したように、軌跡の近似精度が高くなる。
<後側の処理>
次に、後側の処理について説明する。軌跡生成用データ選択部12は、複数の目標対象の位置の内、現在の自車両よりも後側に位置する後側の目標対象の位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、後側の目標対象の位置の内、第2方向で、目標対象の位置が前方向に変化する位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、判定した位置よりも第1方向側の後側の目標対象の位置を、後側の軌跡生成用の目標対象位置として選択する。
次に、後側の処理について説明する。軌跡生成用データ選択部12は、複数の目標対象の位置の内、現在の自車両よりも後側に位置する後側の目標対象の位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、後側の目標対象の位置の内、第2方向で、目標対象の位置が前方向に変化する位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、判定した位置よりも第1方向側の後側の目標対象の位置を、後側の軌跡生成用の目標対象位置として選択する。
本実施の形態では、軌跡生成用データ選択部12は、現在及び過去の複数時点の履歴位置の内、現在の自車両よりも後側に位置する後側の履歴位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、後側の履歴位置の内、現在から過去に向かう方向(第2方向)の検出時点の番号間で、履歴位置が前方向に変化する番号を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、判定した番号よりも新しい(第1方向側の)番号の後側の履歴位置を、後側の軌跡生成用の履歴位置として選択する。この履歴位置が前方向に変化する時点が、自車両の前後方向に対する、履歴位置の変化方向の角度の絶対値が、π/2に設定された判定角度αjよりも大きくなる時点である。
この後側の処理を、図20のフローチャートのように構成することができる。ステップS41で、軌跡生成用データ選択部12は、今回及び過去の各検出時点の番号i(i=・・・、i0-2、i0-1、i0)に対応する前方対象物の履歴位置(Xfhi、Yfhi)の内、前方向の位置Xfhiが0未満になる履歴位置を、後側の履歴位置として選択する。軌跡生成用データ選択部12は、後側の履歴位置に選択された各検出時点の番号の内、後側の最も古い検出時点の番号Nrold、及び後側の最も新しい検出時点の番号Nrnewを設定する。
ステップS42で、軌跡生成用データ選択部12は、後側の処理検出時点の番号Mを、後側の最も新しい検出時点の番号Nrnewに初期設定する(M=Nrnew)。そして、ステップS43で、軌跡生成用データ選択部12は、後側の処理検出時点の番号Mが、後側の最も古い検出時点の番号Nroldよりも大きいか否かを判定し(M>Nrold)、大きいと判定した場合は、ステップS44に進み、大きくないと判定した場合は、ステップS48に進む。
ステップS44で、軌跡生成用データ選択部12は、後側の処理検出時点の番号Mに対応する前方対象物の履歴位置(XfhM、YfhM)を基準位置CMに設定する。ステップS45で、軌跡生成用データ選択部12は、後側の処理検出時点の番号Mの前の検出時点の番号M-1に対応する前方対象物の履歴位置(XfhM-1、YfhM-1)を比較位置DM-1に設定する。
ステップS46で、図20に示すように、軌跡生成用データ選択部12は、比較位置DM-1の前方向の位置XfhM-1が、基準位置CMの前方向の位置XfhM以上になるか否かを判定し(XfhM-1≧XfhM)、以上になると判定した場合は、ステップS48に進み、以上にならないと判定した場合は、ステップS47に進む。
ステップS47で、軌跡生成用データ選択部12は、後側の処理検出時点の番号Mを1つ減少させた後(M=M-1)、ステップS43に進み、ステップS43からステップS46の処理を再び行う。
一方、ステップS48で、軌跡生成用データ選択部12は、現在設定されている後側の処理検出時点の番号Mを、後端の軌跡生成検出時点の番号Nrendに設定する(Nrend=M)。そして、軌跡生成用データ選択部12は、式(4)に示したように、後端の軌跡生成検出時点の番号Nrendから後側の最も新しい検出時点の番号Nrnewまでを、後側の軌跡生成範囲Nrngrに設定して処理を終了する。
<後側処理の挙動>
図21を用いて後処理の挙動を説明する。処理検出時点の番号M=NrnewからNrnew―2までは、今回の処理検出時点の番号Mに対応する履歴位置(基準位置)の前方向の位置XfhMが、前の処理検出時点の番号M-1に対応する履歴位置(比較位置)の前方向の位置XfhM-1よりも小さくなっている。次の処理検出時点の番号M=Nrnew-3が、後側の最も古い検出時点の番号Nroldであるので、選択処理を終了し、後側の最も新しい検出時点の番号Nrnewから後側の最も古い検出時点の番号Nroldまでの履歴位置が、後側の軌跡生成範囲に設定されている。
図21を用いて後処理の挙動を説明する。処理検出時点の番号M=NrnewからNrnew―2までは、今回の処理検出時点の番号Mに対応する履歴位置(基準位置)の前方向の位置XfhMが、前の処理検出時点の番号M-1に対応する履歴位置(比較位置)の前方向の位置XfhM-1よりも小さくなっている。次の処理検出時点の番号M=Nrnew-3が、後側の最も古い検出時点の番号Nroldであるので、選択処理を終了し、後側の最も新しい検出時点の番号Nrnewから後側の最も古い検出時点の番号Nroldまでの履歴位置が、後側の軌跡生成範囲に設定されている。
<前側と前側の軌跡生成範囲の合計>
軌跡生成用データ選択部12は、前側の軌跡生成用の履歴位置と後側の軌跡生成用の履歴位置を合計して、軌跡生成用の履歴位置を設定する。本実施の形態では、軌跡生成用データ選択部12は、式(5)に示したように、前側の軌跡生成範囲Nrngfと後側の軌跡生成範囲Nrngrとを合わせて、前端の軌跡生成検出時点の番号Nfendから後端の軌跡生成検出時点の番号Nrendまでを軌跡生成範囲Nrngに設定する。軌跡生成用データ選択部12は、軌跡生成範囲Nrngに対応する履歴位置を軌跡生成用の履歴位置として選択する。
軌跡生成用データ選択部12は、前側の軌跡生成用の履歴位置と後側の軌跡生成用の履歴位置を合計して、軌跡生成用の履歴位置を設定する。本実施の形態では、軌跡生成用データ選択部12は、式(5)に示したように、前側の軌跡生成範囲Nrngfと後側の軌跡生成範囲Nrngrとを合わせて、前端の軌跡生成検出時点の番号Nfendから後端の軌跡生成検出時点の番号Nrendまでを軌跡生成範囲Nrngに設定する。軌跡生成用データ選択部12は、軌跡生成範囲Nrngに対応する履歴位置を軌跡生成用の履歴位置として選択する。
3.実施の形態3
実施の形態3に係る車両位置処理装置10について説明する。上記の実施の形態1又は2と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る車両位置処理装置10の基本的な構成は実施の形態1又は2と同様であるが、目標対象位置取得部11の処理が異なる。
実施の形態3に係る車両位置処理装置10について説明する。上記の実施の形態1又は2と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る車両位置処理装置10の基本的な構成は実施の形態1又は2と同様であるが、目標対象位置取得部11の処理が異なる。
本実施の形態でも、目標対象位置取得部11は、目標対象の位置を取得する。しかし、本実施の形態では、図23に示すように、目標対象は、地図データから取得した道路地点とされており、複数の目標対象の位置は、自車両が走行する道路の進行方向に沿って順番に並んだ複数の道路地点の位置とされている。また、本実施の形態でも、道路地点の位置を番号により管理しており、順番の番号iとして、道路の進行方向に沿った順番の番号が設定されている。図22に示すように、目標対象位置取得部11は、自位置情報取得部11a、及び道路位置取得部11dを備えている。
自位置情報取得部11aは、現在の自車両の位置を取得する。本実施の形態では、自位置情報取得部11aは、検出周期毎に、自位置検出装置21の出力信号に基づいて、現在の自車両の位置を取得するように構成されている。
自位置検出装置21は、自車両の位置情報を検出する装置である。自位置検出装置21には、例えば、GPS(Global Positioning System)受信機、ビーコン受信機等の各種の検出装置の1つ又は複数が用いられる。自位置検出装置21は、車両位置処理装置10に内部に備えられてもよいし、カーナビゲーション装置等の車両位置処理装置10の外部装置に備えられ、通信装置を介してデータを取得してもよい。高精度GPSが用いられる場合は、GPS受信機による自車両の検出位置がそのまま用いられてもよいが、マップマッチングにより特定された自車両の位置が用いられてもよい。
図23に示すように、道路位置取得部11dは、検出周期毎に、現在の自車両の位置に基づいて、地図データ11eから、自車両が走行する道路の進行方向に沿って順番に並んだ複数の道路地点の位置を、複数の目標対象の位置として取得する。道路位置取得部11dは、順番の番号iとして、道路の進行方向に沿った順番の番号を設定する。道路地点の位置は、自車両が走行している道路又は走行レーンの幅方向の中心部の位置に設定される。
また、本実施の形態では、図23に示すように、道路位置取得部11dは、道路の進行方向に沿った、現在の自車両の位置よりも前方の道路地点の位置だけでなく、現在の自車両の位置よりも後方の道路地点の位置も取得する。そして、道路位置取得部11dは、検出周期毎に、取得した複数の道路地点の位置に対して、後方から前方に向かって順番に増加する道路地点の番号iを設定する。
地図データには、道路の各地点の位置情報(緯度、経度、高度)等の道路情報が記憶されている。地図データは、車両位置処理装置10のフラッシュメモリ等の記憶装置91に記憶されていてもよいし、カーナビゲーション装置等の外部装置の記憶装置に記憶され、通信装置を介してデータを取得してもよい。ナビゲーション機能により、経路案内が行われている場合は、案内経路の進行方向に沿った道路地点の位置が取得されてもよい。
道路位置取得部11dは、検出周期毎に、取得した複数の道路地点の位置に対して、座標変換を行って、自車両座標系における、現在の自車両の位置を基準にした複数の道路地点の相対位置座標を算出する。
そして、軌跡生成用データ選択部12は、現在の自車両の前後方向の位置に近い道路地点の位置の番号を含む連続した道路地点の番号の範囲である軌跡生成範囲を設定し、複数の道路地点の位置の内、軌跡生成範囲に含まれる道路地点の位置を、軌跡生成用の目標対象位置として選択する。
軌跡生成用データ選択部12は、現在の自車両の前後方向に対する、道路地点の番号間の道路地点の位置の変化方向の角度αsの絶対値が、判定角度αjよりも小さくなる、現在の自車両の前後方向の位置に近い道路地点の位置の番号を含む連続した順番の番号の範囲を、軌跡生成範囲に設定するように構成されている。
この構成によれば、現在の自車両の前後方向に対する道路地点の位置の変化方向の傾きαsを、現在の自車両の前後方向の位置から前後方向に連続して、判定角度αjより小さくすることができる。道路地点の位置の変化方向αsの傾きが大きくなり過ぎると、軌跡の近似精度が悪化するおそれがある。よって、傾きαsが判定角度αjよりも大きくなる道路地点の位置を除外して、軌跡の近似精度が悪化することを抑制することができる。また、自車両を軌跡に追従させる軌跡追従操舵制御を行う場合は、軌跡の傾きが大きくなり過ぎると、自車両の追従が容易でなくなる。よって、傾きαsが判定角度αjよりも大きくなる道路地点の位置を除外して、自車両が追従できる軌跡を生成することができる。
<実施の形態1と同様に構成される場合>
実施の形態1と同様に構成される場合は、軌跡生成用データ選択部12は、複数の道路地点の位置の内、現在の自車両よりも前側に位置する前側の道路地点の位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、前側の道路地点の位置について、第1方向の順番の番号間の道路地点の位置の変化方向を算出し、前側の道路地点の位置の内、前方向に対する道路地点の位置の変化方向の角度の絶対値が、判定角度αj以上になる番号を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、判定した番号よりも第2方向側の番号の前側の道路地点の位置を、前側の軌跡生成用の道路地点の位置として選択する。
実施の形態1と同様に構成される場合は、軌跡生成用データ選択部12は、複数の道路地点の位置の内、現在の自車両よりも前側に位置する前側の道路地点の位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、前側の道路地点の位置について、第1方向の順番の番号間の道路地点の位置の変化方向を算出し、前側の道路地点の位置の内、前方向に対する道路地点の位置の変化方向の角度の絶対値が、判定角度αj以上になる番号を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、判定した番号よりも第2方向側の番号の前側の道路地点の位置を、前側の軌跡生成用の道路地点の位置として選択する。
ここで、第1方向は、道路の進行方向に沿って後方から前方に向かう方向となり、具体的には、道路地点の番号iが増加する方向となる。第2方向は、道路の進行方向に沿って前方から後方に向かう方向となり、具体的には、道路地点の番号iが減少する方向となる。
また、軌跡生成用データ選択部12は、複数の道路地点の位置の内、現在の自車両よりも後側に位置する後側の道路地点の位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、後側の道路地点の位置について、第2方向の順番の番号間の道路地点の位置の変化方向を算出し、後側の道路地点の位置の内、後方向に対する道路地点の位置の変化方向の角度の絶対値が、判定角度αj以上になる番号を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、判定した番号よりも第1方向側の番号の後側の道路地点の位置を、後側の軌跡生成用の道路地点の位置として選択する。
この場合は、実施の形態1における検出時点の番号iを、道路地点の番号iに置き替え、実施の形態1における履歴位置を、道路地点の位置に置き替えることによって、図8のフローチャート、図11のフローチャートを用いて説明した処理と同様に構成される。よって、説明は省略する。
<実施の形態2と同様に構成される場合>
実施の形態2と同様に構成される場合は、軌跡生成用データ選択部12は、複数の道路地点の位置の内、現在の自車両よりも前側に位置する前側の道路地点の位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、前側の道路地点の位置の内、第1方向の順番の番号間で、道路地点の位置が後方向に変化する番号を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、判定した番号よりも第2方向側の番号の前側の道路地点の位置を、前側の軌跡生成用の道路地点の位置として選択する。
実施の形態2と同様に構成される場合は、軌跡生成用データ選択部12は、複数の道路地点の位置の内、現在の自車両よりも前側に位置する前側の道路地点の位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、前側の道路地点の位置の内、第1方向の順番の番号間で、道路地点の位置が後方向に変化する番号を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、判定した番号よりも第2方向側の番号の前側の道路地点の位置を、前側の軌跡生成用の道路地点の位置として選択する。
ここで、同様に、第1方向は、道路の進行方向に沿って後方から前方に向かう方向となり、具体的には、道路地点の番号iが増加する方向となる。第2方向は、道路の進行方向に沿って前方から後方に向かう方向となり、具体的には、道路地点の番号iが減少する方向となる。
また、軌跡生成用データ選択部12は、複数の道路地点の位置の内、現在の自車両よりも後側に位置する後側の道路地点の位置を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、後側の道路地点の位置の内、第2方向の順番の番号間で、道路地点の位置が前方向に変化する番号を判定する。軌跡生成用データ選択部12は、判定した番号よりも第1方向側の番号の後側の道路地点の位置を、後側の軌跡生成用の道路地点の位置として選択する。
この場合は、実施の形態2における検出時点の番号iを、道路地点の番号iに置き替え、実施の形態2における履歴位置を、道路地点の位置に置き替えることによって、図18のフローチャート、図20のフローチャートを用いて説明した処理と同様に構成される。よって、説明は省略する。
〔その他の実施の形態〕
最後に、本願のその他の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する各実施の形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施の形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
最後に、本願のその他の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する各実施の形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施の形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
(1)上記の各実施の形態では、車両位置処理装置10が操舵制御部14を備えている場合を例として説明した。しかし、本願の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、車両位置処理装置10が操舵制御部14を備えずに、目標対象位置取得部11から軌跡生成部13までを備えてもよい。この場合は、車両位置処理装置10を軌跡生成装置とも称することができる。なお、各実施の形態のように、車両位置処理装置10が操舵制御部14を備えている場合は、車両位置処理装置10を車両制御装置とも称する。
(2)上記の実施の形態1、2では、前方物体検出装置20は、自車両の前方に存在する先行車両を検出し、自車両に対する先行車両の相対位置を検出する場合を例として説明した。しかし、本願の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、前方物体検出装置20は、自車両の前方に存在する先行車両以外の物を、前方対象物として検出してもよい。例えば、前方物体検出装置20は、自車両の走行レーンに隣接するレーンを走行している先行車両の相対値位置を検出し、隣接レーンの先行車両の軌跡を生成してもよい。この場合は、軌跡追従操舵制御を行わず、予防安全の制御を行うように構成されてもよい。
(3)上記の各実施の形態では、軌跡生成用データ選択部12は、前側の軌跡生成用の目標対象位置に加えて、後側の軌跡生成用の目標対象位置を選択するように構成されている場合を例として説明した。しかし、本願の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、軌跡生成用データ選択部12は、前側の軌跡生成用の目標対象位置の選択のみを行い、後側の軌跡生成用の目標対象位置の選択を行わず、軌跡生成部13は、前側の軌跡生成用の目標対象位置のみに基づいて、目標対象の軌跡を生成してもよい。
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
10 車両位置処理装置(車両制御装置)、11 目標対象位置取得部、11a 自位置情報取得部、11b 前方対象物位置取得部、11c 履歴位置演算部、11d 道路位置取得部、12 軌跡生成用データ選択部、13 軌跡生成部、14 操舵制御部、αj 判定角度
Claims (16)
- 目標対象の位置を取得する目標対象位置取得部と、
現在の自車両の位置に近い前記目標対象の位置を含む連続した範囲である軌跡生成範囲を設定し、複数の前記目標対象の位置の内、前記軌跡生成範囲に含まれる前記目標対象の位置を、軌跡生成用の目標対象位置として選択する軌跡生成用データ選択部と、
前記軌跡生成用の目標対象位置に基づいて、前記目標対象の軌跡を生成する軌跡生成部と、
を備える車両位置処理装置。 - 前記軌跡生成用データ選択部は、現在の前記自車両の前後方向に対する前記目標対象の位置の変化方向の角度の絶対値が、判定角度よりも小さくなる、現在の前記自車両の前後方向の位置に近い前記目標対象の位置を含む連続した範囲を、前記軌跡生成範囲に設定する請求項1に記載の車両位置処理装置。
- 前記軌跡生成用データ選択部は、複数の前記目標対象の位置の内、現在の前記自車両よりも前側に位置する前側の目標対象の位置を判定し、前記前側の目標対象の位置について、第1方向の前記目標対象の位置の変化方向を算出し、前記前側の目標対象の位置の内、前方向に対する前記目標対象の位置の変化方向の角度の絶対値が、判定角度以上になる位置を判定し、判定した位置よりも第2方向側の前記前側の目標対象の位置を、前記軌跡生成用の目標対象位置として選択し、前記第1方向は、少なくとも現在の前記自車両の位置に近い前記前側の目標対象の位置において、前記前側の目標対象の位置が前方向に変化する方向であり、前記第2方向は、前記第1方向とは反対の変化方向である請求項1又は2に記載の車両位置処理装置。
- 前記軌跡生成用データ選択部は、複数の前記目標対象の位置の内、現在の前記自車両よりも後側に位置する後側の目標対象の位置を判定し、前記後側の目標対象の位置について、前記第2方向の前記目標対象の位置の変化方向を算出し、前記後側の目標対象の位置の内、後方向に対する前記目標対象の位置の変化方向の角度の絶対値が、前記判定角度以上になる位置を判定し、判定した位置よりも前記第1方向側の前記後側の目標対象の位置を、更に前記軌跡生成用の目標対象位置として選択する請求項3に記載の車両位置処理装置。
- 前記軌跡生成用データ選択部は、複数の前記目標対象の位置の内、現在の前記自車両よりも前側に位置する前側の目標対象の位置を判定し、前記前側の目標対象の位置の内、第1方向で、前記目標対象の位置が後方向に変化する位置を判定し、判定した位置よりも第2方向側の前記前側の目標対象の位置を、前記軌跡生成用の目標対象位置として選択し、前記第1方向は、少なくとも現在の前記自車両の位置に近い前記前側の目標対象の位置の前後の位置間において、前記前側の目標対象の位置が前方向に変化する位置の変化方向であり、前記第2方向は、前記第1方向とは反対の位置の変化方向である請求項1又は2に記載の車両位置処理装置。
- 前記軌跡生成用データ選択部は、複数の前記目標対象の位置の内、現在の前記自車両よりも後側に位置する後側の目標対象の位置を判定し、前記後側の目標対象の位置の内、前記第2方向で、前記目標対象の位置が前方向に変化する位置を判定し、判定した位置よりも前記第1方向側の前記後側の目標対象の位置を、更に前記軌跡生成用の目標対象位置として選択する請求項5に記載の車両位置処理装置。
- 目標対象位置取得部は、
自車両の前方に存在する前方対象物の前記自車両に対する相対位置を取得する前方対象物位置取得部と、
前記自車両の移動情報を取得する自位置情報取得部と、
現在及び過去の複数時点で取得した前記相対位置及び前記自車両の移動情報に基づいて、現在の前記自車両の位置を基準にした前記複数時点の前記前方対象物の履歴位置を、複数の前記目標対象の位置として算出する履歴位置演算部と、を備える請求項1から6のいずれか一項に記載の車両位置処理装置。 - 目標対象位置取得部は、
現在の前記自車両の位置を取得する自位置情報取得部と、
現在の前記自車両の位置に基づいて、地図データから、前記自車両が走行する道路の進行方向に沿って順番に並んだ複数の道路地点の位置を、複数の前記目標対象の位置として取得する道路位置取得部と、を備える請求項1から6のいずれか一項に記載の車両位置処理装置。 - 前記目標対象位置取得部は、前記目標対象の位置として、現在の前記自車両の前方向及び横方向を2つの座標軸とした座標系である自車両座標系における、前記目標対象の座標位置を算出し、
前記軌跡生成部は、前記自車両座標系において、前記軌跡を生成する請求項1から8のいずれか一項に記載の車両位置処理装置。 - 前記軌跡生成部は、前方向の座標軸の値を入力変数とし、横方向の座標軸の値を出力変数とした多項式を用いた近似により、前記軌跡を生成する請求項9に記載の車両位置処理装置。
- 請求項1から10のいずれか一項に記載の車両位置処理装置において、
前記自車両が前記軌跡に追従するように前記自車両の操舵角を制御する軌跡追従操舵制御を行う操舵制御部を備える車両制御装置。 - 前記操舵制御部は、現在の前記自車両の位置よりも前方注視距離だけ前方の前記軌跡の位置を、前記自車両の横方向の目標位置に設定し、前記自車両の横方向の位置が、前記目標位置に近づくように、前記操舵角を制御し、
前記前方注視距離を、現在の前記自車両の位置から前記軌跡の前方向の端点までの前方向の距離よりも短い距離に設定する請求項11に記載の車両制御装置。 - 前記操舵制御部は、現在の前記自車両の位置から前記軌跡の前方向の端点までの前方向の距離が、下限値以上である場合に、前記軌跡追従操舵制御を実行し、前記前方向の距離が、前記下限値よりも小さい場合に、前記軌跡追従操舵制御を実行しない請求項11又は12に記載の車両制御装置。
- 前記軌跡生成部は、多項式を用いた近似により、前記軌跡を生成し、
前記操舵制御部は、前記軌跡生成用の履歴位置の個数が、前記多項式の最大次数に1を加算した値以上である場合に、前記軌跡追従操舵制御を実行し、前記軌跡生成用の目標対象位置の個数が、前記最大次数に1を加算した値よりも小さい場合に、前記軌跡追従操舵制御を実行しない請求項11から13のいずれか一項に記載の車両制御装置。 - 目標対象の位置を取得する目標対象位置取得ステップと、
現在の自車両の位置に近い前記目標対象の位置を含む連続した範囲である軌跡生成範囲を設定し、複数の前記目標対象の位置の内、前記軌跡生成範囲に含まれる前記目標対象の位置を、軌跡生成用の目標対象位置として選択する軌跡生成用データ選択ステップと、
前記軌跡生成用の目標対象位置に基づいて、前記目標対象の軌跡を生成する軌跡生成ステップと、
を備える車両位置処理方法。 - 請求項15に記載の車両位置処理方法において、
前記自車両が前記軌跡に追従するように前記自車両の操舵角を制御する軌跡追従操舵制御を行う操舵制御ステップを備える車両制御方法。
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