JP2017207821A - 移動体の自動運転制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】移動体の自己位置をより正確に推定する。【解決手段】移動体の自動運転制御システムは、環境地図情報を記憶している環境地図記憶装置６ａと、基準物標情報を記憶している基準物標情報記憶装置６ｂと、移動体の外部の情報を検出するための外部センサ１と、電子制御ユニット１０と、を備える。環境地図情報は、位置情報、状態量代表値及び状態量変化性を有しており、状態量変化性は、対応する位置の状態量の時間に対する変化のしやすさを表している。状態量代表値及び状態量変化性に基づいて、移動体が停止するのに適した停止適合領域が決定される。電子制御ユニットの自己位置推定部は、重み付け係数を用いて推定自己位置を更新するように構成されている。重み付け係数は、基準物標の位置における状態量変化性に基づいてそれぞれ設定されている。【選択図】図１

Description

本発明は移動体の自動運転制御システムに関する。

部屋内を移動する移動ロボットであって、家具のような部屋内の障害物の位置及び大きさの情報を有する地図情報を有し、家具を避けつつ現在地から目標に到る移動経路を地図情報を用いて決定し、移動経路に沿って移動する、移動ロボットが公知である（特許文献１参照）。

特開２００３−３４５４３８号公報

部屋内の障害物が例えばベッドのようにほとんど位置が変わらない静的障害物である場合には、地図情報が障害物の位置及び大きさの情報を有していれば、移動ロボットは障害物を避けて移動できるかもしれない。しかしながら、障害物が例えばイスやゴミ箱のように位置が比較的頻繁に変わる静的障害物の場合には、或る時刻において或る位置に静的障害物が存在していたとしても、別の時刻においては静的障害物は当該或る位置に存在している可能性は低く、当該或る位置とは別の位置に存在している可能性が高い。障害物が例えば人間やペットのような動的障害物の場合は、その位置が変わっている可能性は更に高い。

特許文献１の地図は、地図情報が作成された時刻における障害物の位置及び大きさの情報を有しているに過ぎない。したがって、特許文献１では、時間によって変化する障害物の位置、すなわち部屋内の状況を正確に把握することができないおそれがある。言い換えると、地図情報の有する情報が障害物の位置及び大きさの情報だけであると、移動ロボットが移動する空間の状況を正確に把握するのは困難である。

ところで、移動ロボットや車両のような移動体の自動運転において、移動体の自己位置を用いる場合には、移動体の自己位置をできるだけ正確に推定するのが好ましい。移動体の自己位置の推定は、おおまかに言うと、移動体の外部の物標を検出し、検出された物標とデータベースの物標とを比較することにより、行うことができる。ところが、移動体の外部の状況を正確に把握するのが困難であると、移動体の自己位置を正確に推定するのが困難である。

本発明の目的は、移動体の自己位置をより正確に推定することができる、移動体の自動運転制御システムを提供することにある。

本発明によれば、環境地図情報を記憶している環境地図記憶装置と、基準物標情報を記憶している基準物標情報記憶装置と、移動体の外部の情報を検出するための外部センサと、電子制御ユニットと、を備えた、移動体の自動運転制御システムであって、前記環境地図情報は、空間内の複数の位置をそれぞれ表す位置情報と、前記複数の位置のそれぞれの状態量変化性であって、それぞれ対応する前記位置情報と関連付けられた前記状態量変化性と、を有しており、前記状態量変化性は、対応する位置の状態量の時間に対する変化のしやすさを表しており、前記基準物標情報は、空間内の複数の基準物標のそれぞれの特徴情報と、前記複数の基準物標のそれぞれの位置を表す位置情報と、を有しており、前記電子制御ユニットは、前記移動体の推定自己位置を求めるように構成されている自己位置推定部を備え、前記自己位置推定部は、前記外部センサを用いて、前記移動体の外部の複数の物標をそれぞれ検出すると共に、検出された前記物標である検出物標の位置を、前記移動体の前記推定自己位置を用いてそれぞれ算出するように構成されている検出物標特定部と、前記基準物標情報を用いて、前記検出物標にそれぞれ対応する前記基準物標を特定すると共に、特定された前記基準物標の位置をそれぞれ特定するように構成されている基準物標特定部と、前記検出物標の位置と対応する前記基準物標の位置との間の物標位置偏差をそれぞれ算出するように構成されている物標位置偏差算出部と、算出された前記物標位置偏差を対応する重み付け係数によりそれぞれ重み付けすると共に、重み付けされた前記物標位置偏差に基づいて前記移動体の自己位置偏差を算出するように構成されている自己位置偏差算出部と、前記自己位置偏差が最小になるように前記推定自己位置を更新するように構成されている推定自己位置更新部と、を備え、前記重み付け係数は、前記基準物標の位置における前記状態量変化性に基づいてそれぞれ設定されている、移動体の自動運転制御システムが提供される。

移動体の自己位置をより正確に推定することができる。

本発明による実施例の移動体の自動運転制御システムのブロック図である。 外部センサを説明する概略図である。 本発明による実施例の自動運転制御部のブロック図である。 進路を説明する線図である。 本発明による実施例の環境地図情報を示す概略図である。 状態量の時間に対する変化の一例を示す図である。 状態量の時間に対する変化の別の例を示す図である。 状態量の時間に対する変化の更に別の例を示す図である。 位置情報及び状態量の検出方法を説明する概略図である。 状態量変化性の算出例を説明するタイムチャートである。 状態量変化性の算出例を説明するタイムチャートである。 本発明による実施例の基準物標情報を示す概略図である。 本発明による実施例の基準物標及び特徴情報を説明する概略図である。 本発明による実施例の自己位置推定部のブロック図である。 本発明による実施例の推定自己位置の算出方法を説明する概略図である。 重み付け係数ｋｗの一例を示す図である。 重み付け係数ｋｗの別の例を示す図である。 本発明による実施例の自己位置推定制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明による別の実施例の環境地図情報を示す概略図である。

図１は本発明による実施例の移動体の自動運転制御システムのブロック図を示している。移動体は車両や移動ロボットなどを含む。以下では、移動体が車両である場合を例にとって説明する。図１を参照すると、車両の自動運転制御システムは外部センサ１、ＧＰＳ受信部２、内部センサ３、地図データベース４、記憶装置５、環境地図記憶装置６ａ、基準物標情報記憶装置６ｂ、ナビゲーションシステム７、ＨＭＩ（Ｈｕｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）８、種々のアクチュエータ９、電子制御ユニット（ＥＣＵ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｕｎｉｔ）１０、及びドライバ状態センサ２１を備える。

外部センサ１は自車両の外部又は周囲の情報を検出するための検出機器である。外部センサ１はライダー（ＬＩＤＡＲ：Ｌａｓｅｒ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）、レーダー（Ｒａｄａｒ）、及びカメラのうち少なくとも１つを備える。本発明による実施例では図２に示されるように、外部センサ１は、少なくとも１つのライダーＳＯ１、少なくとも１つのレーダーＳＯ２、及び少なくとも１つのカメラＳＯ３を備える。

ライダーＳＯ１はレーザー光を利用して自車両Ｖの外部の物体を検出する装置である。本発明による実施例では、物体は、移動不能な物体である静的物体（例えば、建物、道路など）、移動可能な物体である動的物体（例えば、他車両、歩行者など）、基本的には移動不能であるが容易に移動可能な物体である準静的物体（例えば、立て看板、ゴミ箱、樹木の枝など）を含む。図２に示される例では、４つのライダーＳＯ１が車両Ｖの四隅においてバンパーにそれぞれ取り付けられる。ライダーＳＯ１は、自車両Ｖの全周囲に向けてレーザー光を順次照射し、その反射光から物体に関する情報を計測する。この物体情報はライダーＳＯ１から物体までの距離及び向き、すなわちライダーＳＯ１に対する物体の相対位置を含む。ライダーＳＯ１により検出された物体情報は電子制御ユニット１０へ送信される。一方、レーダーＳＯ２は、電波を利用して自車両Ｖの外部の物体を検出する装置である。図２に示される例では、４つのレーダーＳＯ２が車両Ｖの四隅においてバンパーにそれぞれ取り付けられる。レーダーＳＯ２は、レーダーＳＯ２から自車両Ｖの周囲に電波を発射し、その反射波から自車両Ｖの周囲の物体に関する情報を計測する。レーダーＳＯ２により検出された物体情報は電子制御ユニット１０へ送信される。カメラＳＯ３は図２に示される例では、車両Ｖのフロントガラスの内側に設けられた単一のステレオカメラを備える。ステレオカメラＳＯ３は自車両Ｖの前方をカラー又はモノクロ撮影し、ステレオカメラＳＯ３によるカラー又はモノクロ撮影情報は電子制御ユニット１０へ送信される。

再び図１を参照すると、ＧＰＳ受信部２は、３個以上のＧＰＳ衛星からの信号を受信し、それにより自車両又は外部センサ１の絶対位置（例えば自車両Ｖの緯度、経度及び高度）を表す情報を検出する。ＧＰＳ受信部２により検出された自車両の絶対位置情報は電子制御ユニット１０へ送信される。

内部センサ３は、自車両Ｖの走行状態を検出するための検出機器である。自車両Ｖの走行状態は、自車両の速度、加速度、及び姿勢のうち少なくとも１つにより表される。内部センサ３は、車速センサ及びＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）の一方又は両方を備える。本発明による実施例では内部センサ３は車速センサ及びＩＭＵを備える。車速センサは、自車両Ｖの速度を検出する。ＩＭＵは例えば３軸のジャイロ及び３方向の加速度センサを備え、自車両Ｖの３次元の角速度及び加速度を検出し、それらに基づいて自車両Ｖの加速度及び姿勢を検出する。内部センサ３により検出された自車両Ｖの走行状態情報は電子制御ユニット１０へ送信される。

地図データベース４は、地図情報に関するデータベースである。この地図データベース４は例えば車両に搭載されたＨＤＤ（Ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ）内に記憶されている。地図情報には、例えば道路の位置情報、道路形状の情報（例えば、カーブと直線部の種別、カーブの曲率、交差点、合流点及び分岐点の位置など）などが含まれる。

記憶装置５には、ライダーＳＯ１により検出された物体の三次元画像及びライダーＳＯ１の検出結果に基づき作成された自動運転専用の道路地図が記憶されている。これら物体の三次元画像及び道路地図は常時又は定期的に更新される。

環境地図記憶装置６ａには環境地図情報（後述する）が記憶されている。基準物標情報記憶装置６ｂには基準物標情報（後述する）が記憶されている。

ナビゲーションシステム７は、ＨＭＩ８を介し自車両Ｖのドライバによって設定された目的地まで自車両Ｖを案内する装置である。このナビゲーションシステム７は、ＧＰＳ受信部２により検出された自車両Ｖの現在の位置情報と地図データベース４の地図情報とに基づいて、目的地に至るまでの目標ルートを演算する。この自車両Ｖの目標ルートの情報は電子制御ユニット１０へ送信される。

ＨＭＩ８は、自車両Ｖの乗員と車両の自動運転制御システムとの間で情報の出力及び入力を行うためのインターフェイスである。本発明による実施例ではＨＭＩ８は、文字又は画像情報を表示するディスプレイ、音を発生するスピーカ、及び乗員が入力操作を行うための操作ボタン、タッチパネル、又は音声認識装置（マイク）を備える。

アクチュエータ９は、電子制御ユニット１０からの制御信号に応じて自車両Ｖの走行操作を制御するための装置である。車両Ｖの走行操作には車両Ｖの駆動、制動及び操舵が含まれる。アクチュエータ９は、駆動アクチュエータ、制動アクチュエータ、及び操舵アクチュエータのうちの少なくとも１つを備える。駆動アクチュエータは、車両Ｖの駆動力を提供するエンジン又は電気モータの出力を制御し、それにより車両Ｖの駆動操作を制御する。制動アクチュエータは、車両Ｖの制動装置を操作し、それにより車両Ｖの制動操作を制御する。操舵アクチュエータは、車両Ｖの操舵装置を操作し、それにより車両Ｖの操舵操作を制御する。

自動運転が可能な状態において、ＨＭＩ８において乗員により自動運転を開始すべき入力操作がなされると、電子制御ユニット１０に信号が送られて自動運転が開始される。すなわち、車両Ｖの走行操作である駆動、制動及び操舵がアクチュエータ９により制御される。一方、ＨＭＩ８において乗員により自動運転を停止すべき入力操作がなされると、電子制御ユニット１０に信号が送られて自動運転が停止され、車両Ｖの走行操作の少なくとも１つがドライバにより行われるマニュアル運転が開始される。言い換えると、自動運転からマニュアル運転に切り換えられる。なお、自動運転時にドライバにより車両Ｖの走行操作が行なわれたとき、すなわちドライバがステアリングをあらかじめ定められたしきい量以上操作したとき、アクセルペダルをあらかじめ定められたしきい量以上踏み込んだとき、又は、ブレーキペダルをあらかじめ定められたしきい量以上踏み込んだときにも、自動運転からマニュアル運転に切り換えられる。更に、自動運転中に自動運転が困難と判断されたときには、ＨＭＩ７を介してドライバに対しマニュアル運転が要求される。

電子制御ユニット１０は、双方向性バスによって相互に接続されたＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを備えたコンピュータである。図１に示されるように、本発明による実施例の電子制御ユニット１０は、ＲＯＭ及びＲＡＭを有する記憶部１１、及び自動運転制御部１２を備える。

自動運転制御部１２は、車両Ｖの自動運転を制御するように構成されている。

本発明による実施例では、自動運転制御部１２は図３に示されるように、周辺認識部１２ａ、自己位置推定部１２ｂ、進路生成部１２ｃ、及び移動制御部１２ｄを備える。

周辺認識部１２ａは、外部センサ１を用いて、自車両Ｖの周辺の状況を認識するように構成されている。すなわち、周辺認識部１２ａは、外部センサ１の検出結果（例えば、ライダーＳＯ１による物体の三次元画像情報、レーダーＳＯ２による物体情報、カメラＳＯ３による撮影情報など）に基づいて、自車両Ｖの周辺状況を認識する。この外部状況には、例えば、自車両Ｖに対する走行車線の白線の位置、車両Ｖに対する車線中心の位置、道路幅、道路の形状（例えば、走行車線の曲率、路面の勾配変化など）、車両Ｖの周辺の物体の状況（例えば、静的物体と動的物体を区別する情報、車両Ｖに対する物体の位置、車両Ｖに対する物体の移動方向、車両Ｖに対する物体の相対速度など）が含まれる。

自己位置推定部１２ｂは、自車両Ｖの絶対位置を推定するように構成されている。

進路生成部１２ｃは、車両Ｖの進路を生成するように構成されている。本発明による実施例では、進路は、時間ｔを表す情報と、当該時間ｔにおける車両の絶対位置（ｘ（ｔ），ｙ（ｔ））を表す情報と、当該時間ｔにおける車両の走行状態（例えば、速度ｖ（ｔ）及び進行方向θ（ｔ））を表す情報との組合せ（ｔ，ｘ（ｔ），ｙ（ｔ），ｖ（ｔ），θ（ｔ））を含む。ここで、ｘ（ｔ）は例えば緯度により表され、ｙ（ｔ）は例えば経度により表される。例えば、まず、現在時刻（ｔ＝０）における組合せ（０，ｘ（０），ｙ（０），ｖ（０），θ（０））を用いて、時間Δｔが経過した後の組合せ（Δｔ，ｘ（Δｔ），ｙ（Δｔ），ｖ（Δｔ），θ（Δｔ））が算出される。次いで、更に時間Δｔが経過した後の組合せ（２Δｔ，ｘ（２Δｔ），ｙ（２Δｔ），ｖ（２Δｔ），θ（２Δｔ））が算出される。次いで、更に時間ｎΔが経過した後の組合せ（ｎΔｔ，ｘ（ｎΔｔ），ｙ（ｎΔｔ），ｖ（ｎΔｔ），θ（ｎΔｔ））が算出される。これらの組合せの一例が図４に示されている。すなわち図４は、時間ｔ及び車両Ｖの絶対位置（ｘ（ｔ），ｙ（ｔ））により規定された三次元空間内に上述の組合せ（ｔ，ｘ（ｔ），ｙ（ｔ），ｖ（ｔ），θ（ｔ））の一例をプロットしたものである。図４に示されるように、複数の組合せ（ｔ，ｘ（ｔ），ｙ（ｔ），ｖ（ｔ），θ（ｔ））を順次結んで得られる曲線が進路Ｐとなる。

移動制御部１２ｄは、車両Ｖの移動制御を行うように構成されている。具体的には、移動制御部１２ｄは、進路生成部１２ｃにより生成された進路Ｐに沿って移動するように車両Ｖを制御するように構成されている。すなわち、移動制御部１２ｄは、進路Ｐが有する組合せ（ｔ，ｘ（ｔ），ｙ（ｔ），ｖ（ｔ），θ（ｔ））が実現されるようにアクチュエータ９を制御して、車両Ｖの駆動、制動及び操舵を制御する。

次に、本発明による実施例の環境地図情報を説明する。図５は本発明による実施例の環境地図情報Ｍを概略的に示している。本発明による実施例の環境地図情報Ｍは図５に示されるように、空間内の複数の位置をそれぞれ表す位置情報と、それぞれ対応する位置情報と関連付けられた状態量代表値と、それぞれ対応する位置情報と関連付けられた状態量変化性と、を有する。なお、本発明による実施例では、上述の空間は三次元空間である。別の実施例（図示しない）では、空間は二次元空間である。

或る位置の状態量代表値及び状態量変化性は、当該或る位置の状態量に基づいて算出されるものである。本発明による実施例では、或る位置の状態量は、当該或る位置に物体が存在する確率により表される。この場合、状態量は例えば、ゼロから１までの連続値の形で算出される。別の実施例（図示しない）では、状態量は離散値の形で算出される。

或る位置の状態量代表値は、当該或る位置の状態を適切に表す数値である。本発明による実施例では、状態量代表値は、例えば、ゼロから１までの連続値の形で算出される。別の実施例（図示しない）では、状態量代表値は離散値の形で算出される。

一方、或る位置の状態量変化性は、当該或る位置の状態量の時間に対する変化のしやすさを表す数値である。本発明による実施例では、状態量変化性は、連続値の形で算出される。別の実施例（図示しない）では、状態量変化性は離散値の形で算出される。次に、図６Ａ、図６Ｂ、及び図６Ｃを参照して、状態量変化性を更に説明する。なお、図６Ａ、図６Ｂ、及び図６Ｃにおいて、検出された状態量がプロットされている。

状態量変化性は、例えば、時間に対する状態量の変化の頻度や変化の程度などによって表される。すなわち、図６Ｂに示される例の状態量は、図６Ａに示される例の状態量に比べて、変化の頻度が高く、時間に対し変化しやすい。したがって、図６Ｂに示される例の状態量変化性は、図６Ａに示される例の状態量変化性よりも高い。一方、図６Ｃに示される例の状態量は、図６Ａに示される例の状態量に比べて、変化の程度が大きく、時間に対し変化しやすい。したがって、図６Ｃに示される例の状態量変化性は、図６Ａに示される例の状態量変化性よりも高い。

次に、環境地図情報Ｍの作成例を説明する。この作成例では、空間内の位置を表す位置情報と位置の状態量とを検出する環境検出装置と、環境地図用の記憶装置と、環境地図作成用の電子制御ユニットと、を備え、環境地図作成用の電子制御ユニットは、空間内の複数の位置のそれぞれについて、前記位置を表す位置情報と、互いに異なる時刻における前記位置の状態量とを前記環境検出装置により検出するように構成されている環境検出部と、前記複数の位置のそれぞれについて、検出された前記状態量を用いて前記状態量代表値を算出する状態量算出部と、前記複数の位置のそれぞれについて、検出された前記状態量を用いて前記状態量変化性を算出するように構成されている変化性算出部と、前記状態量代表値及び前記状態量変化性をそれぞれ対応する前記位置情報と関連付けて環境地図用の記憶装置に記憶する記憶部と、を備えた環境地図作成システムを用いて、環境地図情報Ｍが作成される。環境地図作成システムは車両のような移動体に搭載される。環境検出装置は、例えば、環境地図作成システムの周囲の物体を検出する外部センサ（例えば、ライダー）と、内部センサと、環境地図作成システムの絶対位置を検出するＧＰＳ受信部と、を備える。

図７は、環境地図作成システムのライダーＬから照射されたレーザー光が物体ＯＢＪで反射した場合を示している。この場合、図７に黒丸で示されるように、位置ＰＸに反射点が形成される。ライダーＬは、反射光から、反射点の位置ＰＸの相対位置情報を計測する。この計測結果から、位置ＰＸに物体ＯＢＪが存在するということがわかり、したがって位置ＰＸの状態量、すなわち物体存在確率は１となる。また、ライダー１からの位置ＰＸの相対位置情報と、環境地図作成システムのＧＰＳ受信部からの環境地図作成システムの絶対位置情報とから、位置ＰＸの絶対位置情報がわかる。更に、図７に白丸で示される反射点でない位置ＰＹに物体が存在しないということがわかり、したがって位置ＰＹの状態量すなわち物体存在確率はゼロとなる。また、ライダーＬからの位置ＰＸの相対位置情報と、環境地図作成システムのＧＰＳ受信部からの環境地図作成システムの絶対位置情報とから、位置ＰＹの絶対位置情報がわかる。このようにして、位置ＰＸ，ＰＹの絶対位置情報及び状態量が算出される。

環境地図情報Ｍの作成例では、環境地図作成システムのライダーＬは物体情報を例えば数十ｍｓのインターバルで繰り返し検出する。言い換えると、環境地図作成システムのライダーＬは、互いに異なる複数の時刻における物体情報を検出する。したがって、互いに異なる複数の時刻における物体情報から、互いに異なる複数の時刻における状態量が算出される。あるいは、環境地図作成システムを搭載した移動体が一定の場所を複数回移動した場合にも、互いに異なる複数の時刻における物体情報が検出され、したがって互いに異なる複数の時刻における状態量が算出される。

環境地図情報Ｍの作成例では、状態量の単位時間当たりの変化量が算出され、状態量の単位時間当たりの変化量に基づいて状態量変化性が算出される。すなわち、図８Ａに示される例では、同一の時間幅ｄｔにおける状態量の変化量（絶対値）ｄＳＱ１，ｄＳＱ２，…が算出される。この場合の時間幅ｄｔは、例えば、状態量の検出間隔に等しい。なお、図８Ａに示される例では、連続した時間幅ｄｔにおいて状態量の変化量ｄＳＱ１，ｄＳＱ２，…がそれぞれ算出されるけれども、別の例では、不連続の時間幅ｄｔにおいて状態量の変化量がそれぞれ算出される。あるいは、図８Ｂに示される例では、互いに異なる複数の時間幅ｄｔ１，ｄｔ２，…における状態量の変化量（絶対値）ｄＳＱ１，ｄＳＱ２，…がそれぞれ算出される。異なる時間幅は例えば、秒、分、日、年といったオーダーである。次いで、状態量の単位時間当たりの変化量ｄＳＱ１／ｄｔ１，ｄＳＱ２／ｄｔ２，…が順次算出される。なお、図８Ｂに示される例では、連続した時間幅ｄｔ１，ｄｔ２，…において状態量の変化量ｄＳＱ１，ｄＳＱ２，…がそれぞれ算出されるけれども、別の例では、不連続の時間幅において状態量の変化量がそれぞれ算出される。次いで、状態量の単位時間当たりの変化量ｄＳＱ１／ｄｔ１，ｄＳＱ２／ｄｔ２，…を単純平均又は加重平均することにより、状態量変化性が算出される。加重平均が用いられる場合、一例では、検出時期がより新しい状態量の単位時間当たりの変化量ｄＳＱ／ｄｔがより大きく重み付けされ、検出時期がより古い状態量の単位時間当たりの変化量ｄＳＱ／ｄｔがより小さく重み付けされる。別の例では、検出時期がより新しい状態量の単位時間当たりの変化量ｄＳＱ／ｄｔがより小さく重み付けされ、検出時期がより古い状態量の単位時間当たりの変化量ｄＳＱ／ｄｔがより大きく重み付けされる。このような状態量変化性の算出が複数の位置についてそれぞれ行われる。

環境地図情報Ｍの別の作成例（図示しない）では、時間の関数としての複数の状態量がフーリエ変換され、その結果から状態量変化性が算出される。具体的には、一例では、あらかじめ定められたスペクトル（周波数）の強度が状態量変化性として算出される。別の例では、種々のスペクトルの強度を単純平均又は加重平均することにより状態量変化性が算出される。

一方、環境地図情報Ｍの作成例では、状態量代表値は、互いに異なる複数の時刻において検出された当該或る位置の状態量に基づいて算出される。一例では、或る位置の状態量代表値は、互いに異なる複数の時刻における当該或る位置の状態量のうち、最新のものに設定される。このようにすると、或る位置の状態量代表値は、当該或る位置の最新の状態を表すことになる。別の例では、或る位置の状態量代表値は、互いに異なる複数の時刻における当該或る位置の状態量を単純平均又は加重平均することにより算出される。このようにすると、或る位置の状態量が一時的に変わったとしても、状態量代表値により、当該位置の状態を正確に表すことができる。

次いで、状態量代表値がそれぞれ対応する位置情報と関連付けられて環境地図用の記憶装置内に記憶される。また、状態量変化性がそれぞれ対応する位置情報と関連付けられて環境地図用の記憶装置内に記憶される。このようにして環境地図情報Ｍが作成される。

このように状態量代表値及び状態量変化性が位置情報と関連付けられているので、位置情報を指定すると、環境地図情報Ｍから、対応する位置の状態量代表値及び状態量変化性がわかる。なお、本発明による実施例では、環境地図情報Ｍは、三次元空間内の位置の位置情報、状態量代表値、及び状態量変化性を有するので、三次元地図である。また、本発明による実施例では、位置情報は絶対位置情報である。この場合の絶対位置は、例えば、緯度、経度、及び標高により表される。別の実施例（図示しない）では位置情報は、緯度、経度、及び路面からの高さにより表される。別の実施例（図示しない）では、位置情報はあらかじめ定められた特定の位置に対する相対位置情報である。

このようにして作成された環境地図情報Ｍから、次のことがわかる。すなわち、或る位置の、物体存在確率により表される状態量が大きく、状態量変化性が低い場合には、当該位置は、静的物体（例えば、建物、道路面など）、又は、静止している動的物体（例えば、他車両、歩行者など）もしくは準静的物体（例えば、立て看板、ゴミ箱、樹木の枝など）により占有されている。あるいは、当該位置が動的物体又は準静的物体により占有されている占有状態と、当該位置が動的物体又は準静的物体により占有されていない非占有状態とが比較的低い頻度で切り換わると共に、占有状態の時間が比較的長い。一方、或る位置の状態量が小さく状態量変化性が低い場合には、当該位置には、何も存在していない。そのような位置の具体例は、池の上方空間などである。或る位置の状態量が大きく状態量変化性が高い場合には、当該位置では占有状態と非占有状態とが比較的高い頻度で切り換わると共に、占有状態の時間が比較的長い。そのような位置の具体例は、交通量が比較的多い道路などである。或る位置の状態量が小さく状態量変化性が高い場合には、当該位置では占有状態と非占有状態とが比較的高い頻度で切り換わると共に、非占有状態の時間が比較的長い。そのような位置の具体例は、交通量が比較的少ない（ゼロではない）道路などである。

すなわち、本発明による実施例の環境地図情報Ｍには、或る位置における物体又は物体の存在の有無に関する情報だけでなく、当該位置がどのような状況にあるかの情報も含まれている。したがって、空間内の状況をより正確に表すことができる。

なお、本発明による実施例では、環境地図作成システムを搭載した移動体は、車両Ｖとは別の移動体である。別の実施例（図示しない）では、環境地図作成システムを搭載した移動体は、車両Ｖである。すなわち、車両Ｖにおいて環境地図情報Ｍが作成され、環境地図記憶装置６ａ内に記憶される。この場合、車両Ｖの外部センサ１及びＧＰＳ受信部２は、環境地図作成システムの環境検出装置を構成する。

また、上述した本発明による実施例では、或る位置の状態量は当該或る位置に物体が存在する確率により表される。別の実施例（図示しない）では、或る位置の状態量は、或る位置に存在する物体の色又は輝度値により表される。この場合、例えば、信号機のランプのうちどのランプが点灯しているかを把握することができる。この別の実施例では、状態量が物体の色により表わされる場合には、物体の色は、外部センサ１のカメラＳＯ３としてのカラーカメラにより検出される。一方、状態量が物体の輝度値により表わされる場合には、物体の輝度値は、外部センサ１のライダーＳＯ１、レーダーＳＯ２、又は、カラーもしくはモノクロカメラＳＯ３により検出される。すなわち、ライダーＳＯ１から発射されたレーザー光が物体に反射したときに得られる反射光の強度は当該物体の輝度値を表している。同様に、レーダーＳＯ２の反射波強度は物体の輝度値を表している。したがって、反射光強度又は反射波強度を検出することにより、物体の輝度値が検出される。なお、状態量が物体の色により表される場合、状態量は、例えばＲＧＢモデルを用いて数値化される。

一方、上述した本発明による実施例では、１つの位置情報に１つの状態量変化性が関連付けられる。別の実施例（図示しない）では、１つの位置情報に複数の状態量変化性が関連付けられ、したがって環境地図情報Ｍは複数の状態量変化性を有する。この場合、一例では、図８Ｂに示されるような、互いに異なる複数の時間幅における状態量の変化量に基づいて、複数の状態量変化性がそれぞれ算出される。別の例では、状態量をフーリエ変換することにより得られる複数のスペクトルの強度に基づいて、複数の状態量変化性が算出される。

本発明による別の実施例（図示しない）では、環境地図情報Ｍは、ボクセルを用いて表現されている。すなわち、空間内に、互いに隣接する複数のボクセル又は単位空間が区画され、複数の単位空間のそれぞれについて、位置情報、状態量代表値、及び状態量変化性が記憶されている。単位空間は例えば立方体、直方体、円柱などの形状をなしている。

次に、本発明による実施例の基準物標情報を説明する。図９は本発明による実施例の基準物標情報Ｒを概略的に示している。本発明による実施例の基準物標情報Ｒは図９に示されるように、空間内の複数の基準物標のそれぞれの特徴情報と、複数の基準物標のそれぞれの位置を表す位置情報と、を有する。なお、本発明による実施例では、上述の空間は三次元空間である。別の実施例（図示しない）では、空間は二次元空間である。

基準物標の特徴情報は、基準物標の物理的特徴を表すものである。物標の物理的特徴には、当該物標の形状、大きさ、色又は輝度などが含まれる。図１０には、本発明による実施例における、基準物標及び特徴情報の種々の例が示される。図１０に示されるように、基準物標が例えば白線の場合には、特徴情報は直線又は曲線である。この場合、この直線又は曲線の長さは、対応する白線の長さを表している。基準物標が例えばポールの場合には、特徴情報は円柱であり、当該円柱の長さ及び直径は、対応するポールの長さ及び直径をそれぞれ表している。別の実施例（図示しない）では、ポールの特徴情報は、ポールの中心線である。いずれにしても、このように基準物標の物理的特徴を特徴情報により表すことにより、少ないデータ量でもって物標を表すことができる。すなわち、基準物標情報のデータ量を低減することができる。本発明による別の実施例（図示しない）では、特徴情報は、例えばカメラにより撮影された基準物標の画像データである。

一方、本発明による実施例では、基準物標情報の位置情報は、対応する基準物標の絶対位置情報である。この場合の絶対位置は、例えば、緯度、経度、及び標高により表される。別の実施例（図示しない）では位置情報は、緯度、経度、及び路面からの高さにより表される。

上述した自動運転制御部１２の自己位置推定部１２ｂは図１１に示されるように、検出物標特定部１２ｂａ、基準物標特定部１２ｂｂ、物標位置偏差算出部１２ｂｃ、自己位置偏差算出部１２ｂｄ、及び推定自己位置更新部１２ｂｅを備える。

検出物標特定部１２ｂａは、外部センサ１を用いて、車両Ｖの外部の複数の物標をそれぞれ検出すると共に、検出された物標である検出物標の位置を、車両の推定自己位置を用いてそれぞれ算出するように構成されている。

基準物標特定部１２ｂｂは、基準物標情報を用いて、検出物標にそれぞれ対応する基準物標を特定すると共に、特定された基準物標の位置をそれぞれ特定するように構成されている。

物標位置偏差算出部１２ｂｃは、検出物標の位置と対応する基準物標の位置との間の偏差である物標位置偏差をそれぞれ算出するように構成されている。

自己位置偏差算出部１２ｂｄは、算出された物標位置偏差を対応する重み付け係数によりそれぞれ重み付けすると共に、重み付けされた物標位置偏差に基づいて車両Ｖの自己位置偏差を算出するように構成されている。

推定自己位置更新部１２ｂｅは、自己位置偏差が最小になるように推定自己位置を更新するように構成されている。なお、推定自己位置の初期値として、例えば、ＧＰＳ受信部２より検出された自車両の絶対位置情報が用いられる。

すなわち、本発明による実施例では、まず、自己位置推定部１２ｂにより求められた車両Ｖの推定自己位置に車両Ｖが位置するときに、外部センサ１により検出可能であるはずの複数の基準物標の組合せが、基準物標情報を用いて選択される。具体的には、複数の基準物標の特徴情報及び位置情報がそれぞれ選択される。図１２に示される例では、外部センサ１により検出可能であるはずの基準物標の組合せとして、３つの基準物標ＴＲ（１），ＴＲ（２），ＴＲ（３）が示されている。なお、本発明による実施例では、基準物標ＴＲ（ｊ）の位置は、基準物標ＴＲ（ｊ）の重心又は中心の位置ＬＲ（ｊ）により表される。

一方、外部センサ１を用いて、車両Ｖの外部の複数の検出物標の組合せが検出される。具体的には、複数の検出物標の特徴情報及び位置情報がそれぞれ検出される。図１２に示される例では、検出物標の組合せとして、２つの検出物標ＴＤ（１），ＴＤ（２）が示されている。この場合、検出物標の車両Ｖに対する相対位置がまず検出され、この相対位置と車両Ｖの推定自己位置とから検出物標の推定絶対位置が検出される。図１２に示される例では、車両Ｖの推定自己位置ＬＶを用いて、検出物標ＴＤ（１），ＴＤ（２）の位置ＬＤ（１），ＬＤ（２）がそれぞれ検出される。なお、本発明による実施例では、検出物標ＴＤ（ｉ）の位置は、検出物標ＴＤ（ｉ）の重心又は中心の位置ＬＤ（ｉ）により表される。また、選択された基準物標の数と、検出された検出物標の数は必ずしも一致しない。

次いで、選択された基準物標と、検出された検出物標との間で対応付けが行われる。言い換えると、選択された基準物標のなかから、検出された検出物標に対応する基準物標がそれぞれ特定される。例えば、検出物標の特徴情報とほぼ等しい特徴情報を有する基準物標が一つのときには、検出物標に対応する基準物標として当該基準物標が特定される。検出物標の特徴情報とほぼ等しい特徴情報を有する基準物標が複数のときには、検出物標に対応する基準物標として、検出物標の位置と基準物標の位置との間の偏差が最小の基準物標が特定される。図１２に示される例では、検出物標ＴＤ（１）の特徴情報（円柱）に対応する特徴情報を有する基準物標は基準物標ＴＲ（１）のみであるので、検出物標ＴＤ（１）に対応する基準物標として基準物標ＴＲ（１）が特定される。一方、検出物標ＴＤ（２）の特徴情報（直方体）に対応する特徴情報を有する基準物標は２つの基準物標ＴＲ（２），ＴＲ（３）があり、検出物標ＴＤ（２）の位置ＬＤ（２）と基準物標ＴＲ（２）の位置ＬＲ（２）との偏差ＤＴ（２）は、検出物標ＴＤ（２）の位置ＬＤ（２）と基準物標ＴＲ（３）の位置ＬＲ（３）との偏差ＤＴ（３）よりも小さいので、検出物標ＴＤ（２）に対応する基準物標として基準物標ＴＲ（２）が特定される。

すなわち、検出物標ＴＤ（ｉ）の位置ＬＤ（ｉ）と、対応する基準物標ＴＲ（ｊ）の位置ＬＲ（ｊ）との間の偏差（＝｜ＬＤ（ｉ）−ＬＲ（ｊ）｜）を物標位置偏差と称すると、物標位置偏差がそれぞれ算出され、物標位置偏差の合計（＝Σ｜ＬＤ（ｉ）−ＬＲ（ｊ）｜）が最小となるように、選択された基準物標と、検出された検出物標との間で対応付けが行われる、ということになる。なお、本発明による実施例では、検出物標ＴＤ（ｉ）の重心又は中心ＬＤ（ｉ）と、対応する基準物標ＴＲ（ｊ）の重心又は中心ＬＤ（ｊ）との間の距離が物標位置偏差ＤＴ（ｉ）として算出される。

ここで、物標位置偏差又は物標位置偏差の合計がゼロのときには、検出物標の位置と基準物標の位置とが互いに一致している。したがって、このときの推定自己位置は正確であるということになる。これに対し、物標位置偏差又は物標位置偏差の合計がゼロでないときには、検出物標の位置と基準物標の位置とは互いに一致しておらず、したがってこのときの推定自己位置は不正確であるということになる。車両Ｖの正確な自己位置ＬＶＣに対する推定自己位置ＬＶの偏差を自己位置偏差と称すると、図１２に示される例では、自己位置偏差がＤＳＬでもって示されている。

本発明による実施例では次いで、物標位置偏差ＤＴ（ｉ）がそれぞれ対応する重み付け係数ｋｗにより重み付けされ（ｋｗ・ＤＴ（ｉ））、重み付けされた物標位置偏差ＤＴ（ｉ）に基づいて、車両Ｖの自己位置偏差が算出される。具体的には、重み付けされた物標位置偏差ＤＴ（ｉ）の合計が算出される（Σｋｗ・ＤＴ（ｉ））。この合計値は上述の自己位置偏差ＤＳＬを表している。一方、この合計値は、検出物標の位置ＴＤ（ｉ）の関数であり、検出物標の位置ＴＤ（ｉ）は上述したように推定自己位置の関数である。そこで、上述の合計値が最小、好ましくはゼロになるような推定自己位置が算出され、算出された推定自己位置が新たな推定自己位置とされる。言い換えると、推定自己位置が更新される。その結果、より正確な推定自己位置を求めることができる。

重み付け係数ｋｗは、基準物標が存在する領域における状態量変化性に基づいて設定される。なお、重み付け係数ｋｗは例えば、ゼロから１までの値をとる。具体的には、基準物標が存在する領域における状態量変化性が高いときには、基準物標が存在する領域における状態量変化性が低いときに比べて、重み付け係数ｋｗは小さく設定される。図１３Ａに示される例では、基準物標が存在する領域における状態量変化性ＶＲＢがあらかじめ定められた設定変化性ＶＲＢｘよりも高いときには、重み付け係数ｋｗはゼロに設定され、基準物標が存在する領域における状態量変化性ＶＲＢがあらかじめ定められた設定変化性ＶＲＢｘよりも低いときには、重み付け係数ｋｗは１に設定される。一方、図１３Ｂに示される例では、環境地図情報Ｍの複数の状態量変化性のうち、最大の状態量変化性ＶＲＢＭ及び最小の状態量変化性ＶＲＢｍが特定される。その上で、重み付け係数ｋｗは、基準物標が存在する領域における状態量変化性ＶＲＢが最大の状態量変化性ＶＲＢＭよりも高いときにはゼロに設定され、基準物標が存在する領域における状態量変化性ＶＲＢが最大の状態量変化性ＶＲＢＭよりも低く最小の状態量変化性ＶＲＢｍよりも高いときには、基準物標が存在する領域における状態量変化性ＶＲＢが低くなるにつれて大きくなり、基準物標が存在する領域における状態量変化性ＶＲＢが最小の状態量変化性ＶＲＢｍよりも低いときには１に設定される。

基準物標が存在する領域における状態量変化性は例えば次のようにして算出される。状態量変化性が１ｍｘ１ｍｘ１ｍの立方体をなす単位空間を用いて表現されている場合において、基準物標又は基準物標の特徴情報が長さ１０ｍの直線の場合には、基準物標は複数個の単位空間を横切って存在する。そこで、この例では、基準物標が横切る単位空間の状態量変化性の平均値、最大値、最小値、又は中央値が、基準物標が存在する領域における状態量変化性として算出される。一例では、基準物標が単位空間を横切る長さに応じて、対応する単位空間の状態量変化性が重み付けされる。

あるいは、状態量変化性が１ｍｘ１ｍｘ１ｍの立方体をなす単位空間を用いて表現されている場合において、基準物標が１０ｍｘ１０ｍｘ１０ｍの立方体の場合には、基準物標は複数の単位空間を含む。そこで、この例では、基準物標に含まれる単位空間の状態量変化性の平均値、最大値、最小値、又は中央値が、基準物標が存在する領域における状態量変化性として算出される。

あるいは、状態量変化性が直径１ｍ長さ１ｍの円柱をなす単位空間を用いて表現されている場合において、基準物標が１ｍｘ１ｍｘ１ｍの立方体であり、単位空間と基準物標とが部分的に重なっている場合には、単位空間の状態量変化性及び当該単位空間外の状態量変化性の平均値、最大値、最小値、又は中央値が、基準物標が存在する領域における状態量変化性として算出される。一例では、単位空間内に位置する基準物標の部分の体積と、単位空間外に位置する基準物標の部分の体積とに応じて、対応する状態量変化性が重み付けされる。

したがって、本発明による実施例では、状態量変化性が高い領域に基準物標が存在する場合には、重み付け係数ｋｗは小さく設定されるので、当該基準物標とこれに対応する検出物標との間の物標位置偏差は、推定自己位置の更新に関し、軽視される。これに対し、状態量変化性が低い領域に基準物標が存在する場合には、重み付け係数ｋｗは大きく設定されるので、当該基準物標とこれに対応する検出物標との間の物標位置偏差は、推定自己位置の更新に関し、重視される。状態量変化性が低い領域に位置する物標の位置の精度は、状態量変化性が高い領域に位置する物標の位置の精度に比べて、高い。したがって、本発明による実施例では、推定自己位置をより正確に更新することができる。

図１４は、本発明による実施例の自己位置推定制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは自己位置推定制御を行うべきときに繰り返し行われる。図１４を参照すると、ステップ１０１では基準物標が特定される。続くステップ１０２では検出物標が特定される。別の実施例（図示しない）では、検出物標の特定が行われ、次いで基準物標の特定が行われる。続くステップ１０３では、物標位置偏差が算出される。続くステップ１０４では重み付け係数ｋｗが算出される。続くステップ１０５では自己位置偏差が算出される。続くステップ１０６では推定自己位置が更新される。

図１５は、環境地図情報Ｍの別の例を示している。図１５に示される例では、環境地図情報Ｍは、空間内の複数の位置をそれぞれ表す位置情報と、それぞれ対応する位置情報と関連付けられた状態量変化性と、を有し、状態量代表値を有していない。この場合にも、状態量変化性により、複数の位置の状況を把握することができる。

１ 外部センサ
６ａ 環境地図記憶装置
６ｂ 基準物標情報記憶装置
１０ 電子制御ユニット
１２ 自動運転制御部
１２ｂ 自己位置推定部
Ｍ 環境地図情報

Claims (1)

1. 環境地図情報を記憶している環境地図記憶装置と、基準物標情報を記憶している基準物標情報記憶装置と、移動体の外部の情報を検出するための外部センサと、電子制御ユニットと、を備えた、移動体の自動運転制御システムであって、
   前記環境地図情報は、
   空間内の複数の位置をそれぞれ表す位置情報と、
   前記複数の位置のそれぞれの状態量変化性であって、それぞれ対応する前記位置情報と関連付けられた前記状態量変化性と、
   を有しており、前記状態量変化性は、対応する位置の状態量の時間に対する変化のしやすさを表しており、
   前記基準物標情報は、
   空間内の複数の基準物標のそれぞれの特徴情報と、
   前記複数の基準物標のそれぞれの位置を表す位置情報と、
   を有しており、
   前記電子制御ユニットは、
   前記移動体の推定自己位置を求めるように構成されている自己位置推定部
   を備え、
   前記自己位置推定部は、
   前記外部センサを用いて、前記移動体の外部の複数の物標をそれぞれ検出すると共に、検出された前記物標である検出物標の位置を、前記移動体の前記推定自己位置を用いてそれぞれ算出するように構成されている検出物標特定部と、
   前記基準物標情報を用いて、前記検出物標にそれぞれ対応する前記基準物標を特定すると共に、特定された前記基準物標の位置をそれぞれ特定するように構成されている基準物標特定部と、
   前記検出物標の位置と対応する前記基準物標の位置との間の物標位置偏差をそれぞれ算出するように構成されている物標位置偏差算出部と、
   算出された前記物標位置偏差を対応する重み付け係数によりそれぞれ重み付けすると共に、重み付けされた前記物標位置偏差に基づいて前記移動体の自己位置偏差を算出するように構成されている自己位置偏差算出部と、
   前記自己位置偏差が最小になるように前記推定自己位置を更新するように構成されている推定自己位置更新部と、
   を備え、
   前記重み付け係数は、前記基準物標の位置における前記状態量変化性に基づいてそれぞれ設定されている、
   移動体の自動運転制御システム。

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