JP6704876B2 - 自動走行制御システム - Google Patents

Description

本発明は、車両の制御システムに関するものであり、特に、車両の自動走行を制御する自動走行制御システムに関する。

近年、車両の出力、操舵、制動を自動で制御する自動走行制御システムの開発が進められている。このような自動走行制御システムでは、記憶装置に格納されている高精度地図に基づいて車両の自動走行が制御される。高精度地図に含まれる情報は、例えば道路工事などにより変遷しやすいため、外部のサーバから配信される最新の地図データで車両内の高精度地図が更新できる更新装置が提案されている。

例えば、特許文献１には、道路工事などで一時的に使用できなくなった車線などの変更点が含まれる地図データをサーバから受信して更新する地図データ記憶装置が開示されている。

しかし、特許文献１のような地図データ記憶装置では、例えば道路形状が変更されない些細な道路工事であっても、道路工事及び該道路工事に伴う通行規制が行われるたびに、その区間の全体について高精度地図の更新処理が実行される場合がある。

このような場合、高精度地図の更新データをサーバから大量にダウンロードするため、車両に更新情報を送信する該サーバや、車両において高精度地図の更新処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）に過度な負担が集中することとなる。

特に、高精度地図は膨大なデータ量の道路情報で構成されていることから、例えば上述のような些細な道路工事であっても地図データが頻繁に更新されると、その更新データ量は膨大なものとなり、更新データを送信するサーバとそれを受信する車両間の通信コストが嵩むと共に、サーバの機能が一定程度占有される結果となって、道路構造マップの更新システムの能力が低下するような場合がある。

特開２０１６−１５３８３２号公報

このような背景から、高精度地図を使用して車両の自動走行を制御する自動走行制御システムにおいて、高精度地図の更新コストが低減できると共に、更新システムの能力低下が防止できる自動走行制御システムの実現が望まれている。

本発明の一の態様は、記憶装置に記憶された道路構造マップに基づいて車両の自動走行を制御する車両制御装置と、前記道路構造マップの変更情報を外部から受信する受信装置と、前記変更情報に基づいて前記道路構造マップの更新を実行する更新装置と、を備える自動走行制御システムである。前記自動走行制御システムは、前記受信装置により外部から受信された前記変更情報が、前記道路構造マップに含まれる所定区間の一時的な変更を示す情報であるか否かを判定し、前記変更情報が前記道路構造マップに含まれる所定区間の一時的な変更を示す情報であると判定した場合には、前記道路構造マップを更新することなく、前記所定区間における前記車両の自動走行を制限する。また、前記自動走行制御システムは、前記変更情報が前記道路構造マップに含まれる所定区間の一時的な変更を示す情報でないと判定した場合には、前記外部から変更後の道路構造マップを取得して前記記憶装置に記憶された道路構造マップを更新し、前記所定区間における前記車両の自動走行を制御する。
本発明の他の態様によると、前記自動走行制御システムは、前記車両の自動走行区間に前記所定区間が含まれる場合には、前記所定区間に到達する前に前記自動走行の機能の少なくとも一部を制限して手動運転へと変更する。
本発明の他の態様によると、前記車両の自動走行区間に前記所定区間が含まれる場合には、前記所定区間を通過して所定距離を走行した後に自動走行の前記制限を解除する。
本発明の他の態様によると、前記変更情報が前記道路構造マップの道路の形状の変更を示す情報である場合には、前記変更情報に基づいて前記道路構造マップを更新する。
本発明の他の態様によると、前記変更情報が舗装の更新、補修、路面清掃、除草、または事故のうち少なくとも一つを含む情報である場合に、前記所定区間の一時的な変更を示す情報であると判断し、前記変更情報が道路の新設、車線の増減、カーブの曲率の変更、車線の変更、または路面標示の変更のうち少なくとも一つを含む情報である場合に、前記所定区間の一時的な変更を示す情報ではないと判断する。

本発明の実施形態に係る自動走行制御システムを備えた車両の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る自動走行制御システムが実行する道路構造マップの更新処理手順を示すフロー図である。 本発明の実施形態に係る自動走行制御システムを備えた車両が走行する道路の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、本実施形態では、本発明に従う自動走行制御システムの一例として、車両に搭載される自動走行制御システムを示すが、本発明に係る自動走行制御システムの構成は、これに限らず、広くの一般の移動体に搭載される場合にも適用することができる。

まず、本実施形態に係る車両の自動走行を制御する自動走行制御システムの構成について説明する。図１は、本実施形態に係る自動走行制御システム１００を備えた車両１０の構成を示すブロック図である。

自動走行制御システム１００は、自動走行制御装置１０２と、自動走行制御装置１０２に検知信号を出力する撮像装置１２０、衛星測位装置１２２、通信装置１２４、測距装置１２６、及びレーダ１２８などからなる検知機器と、自動走行制御装置１０２から出力された信号に基づいて作動する操舵装置１３０、駆動装置１３２及び制動装置１３４等からなる走行操作機器などから構成されている。

撮像装置１２０は、例えば、レンズ等の光学素子及びＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等の固体撮像素子などから構成されるカメラであって、例えばルームミラーの裏側やフロントガラスの上端近傍などを含む車室内外の複数の箇所に取り付けられて、常時、車両１０の周囲の他の車両、障害物、標識、路面などを撮像する。

衛星測位装置１２２は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機などにより構成され、自車両１０の現在位置を検出する。検出された当該車両の現在位置は自動走行制御装置１０２へと出力されて、設定された走行経路へ自車両１０を導くために用いる。また、例えば車室内に搭載されたカーナビゲーションシステムの画面地図上への自車両位置の表示、記憶装置１０６などに保存される走行履歴情報の生成などの際にも、当該衛星測位装置１２２から出力される情報が利用される。

通信装置１２４は、無線通信を行い、インターネットなどを介して外部サーバ１４２に接続して、外部サーバ１４２から最新の道路構造マップを受信して道路構造マップを最新の状態に更新したり、最新の交通情報等を受信する。また、通信装置１２４は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）用の通信機能を備え、周辺の公衆無線ＬＡＮのアクセスポイントなどを介してインターネットなどにアクセスし、例えば駐車場やショッピングセンタなどの車両近隣の施設情報などを入手することもできる。

測距装置１２６は、例えば車両１０の前方の障害物や車両などの対象物に対してパルス状のレーザ光を照射し、該レーザ光の散乱光が戻るまでの時間を計測することにより該対象物までの距離を計測するＬＩＤＡＲ（Laser Imaging Detection and Ranging）などで構成される。測距装置１２６は、例えば車体の前面や側面などの複数箇所に取り付けられている。

レーダ１２８は、例えば、ミリ波の周波数を周波数変調連続波（ＦＭＣＷ：Frequency Modulated Continuous Wave）方式を用いて時間的に変化させて送受信することにより、先行車との距離を測定する。レーダ１２８は、例えば車体の前面などに取り付けられている。

操舵装置１３０は、車両１０の進行方向を制御し、例えばステアリング軸の一端に設けられたピニオンとステアリングギヤボックスに設けられたラックとにより構成されるラックアンドピニオン式のステアリングギヤ機構を備えると共に、該ピニオンに連接されたモータを備えている。該モータは、自動走行制御装置１０２により設定された操舵角となるように駆動されて、車両１０の操舵が制御されることとなる。

駆動装置１３２は、例えば、エンジンまたはモータの何れかまたは両方で構成されると共に、該エンジン及び／またはモータを制御するためのＥＣＵ（Electronic Control Unit）を備えている。該ＥＣＵは、自動走行制御装置１０２が出力する設定値に基づいて該エンジン及び／またはモータの出力を制御することにより、車両１０の駆動が制御される。

制動装置１３４は、車両１０の各車輪の制動力を調節する、例えばブレーキアクチュエータなどから構成されており、自動走行制御装置１０２が出力する設定値に基づいて、各車輪のブレーキアクチュエータが作動し、車両１０の制動が制御される。

次に、本実施形態の自動走行制御システム１００の一部を構成する自動走行制御装置１０２について説明する。自動走行制御装置１０２は、信号処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）１０４と、プログラムが書き込まれたＲＯＭ（Read Only Memory）、高精度地図情報、経路情報などのデータの一時記憶のためのＲＡＭ（Random Access Memory）等からなる記憶装置１０６、及び、地図更新の要否判定および更新処理を行う更新処理用ＣＰＵ１０８等を有するコンピュータで構成されており、撮像装置１２０、衛星測位装置１２２、通信装置１２４、測距装置１２６、及びレーダ１２８などの検知機器から出力される検知信号に基づいて、操舵装置１３０、駆動装置１３２及び制動装置１３４等からなる走行操作機器への出力信号を決定する。

なお、本発明の自動走行制御システム１００において実行される以下の実施形態に係る処理は、例えばコンピュータである自動走行制御装置１０２がプログラムを実行することにより制御される。また、自動走行制御装置１０２が実行する当該コンピュータ・プログラムは、記憶装置１０６の上記ＲＯＭやコンピュータ読み取り可能な任意の記憶媒体などに記憶させておくことができる。

ＣＰＵ１０４は、車両１０のユーザが選択した制御モード（例えば、自動運転モードまたは手動運転モード）に応じて、車両１０を制御する。例えば、自動運転モードが選択された場合には、自動走行制御装置１０２のＣＰＵ１０４は、走行時に各検出装置から出力される検出結果及び記憶装置１０６に記憶されている道路構造マップに基づいて、例えば所定区間の該車両１０の将来状態を予測して該車両１０の走行軌道を最適化すると共に、当該最適化された走行軌道が該所定区間で実行できるように複数の操作処理（例えば、車両の減速／加速、車線の変更／維持）で構成される行動計画を生成し、該行動計画に応じた操作処理を順次実行することにより、車両１０を自動走行させる。

なお、ＣＰＵ１０４は、自動運転モードが選択されている場合であっても、撮像装置１２０などの検知機器や操舵装置１３０などの操作装置に異常または問題を検出したような場合には、自動運転の機能の一部または全部の停止を指示する信号を出力する。該信号を受信した車両１０の各機器、例えば車載のカーナビゲーションシステムの場合は、その画面に表示またはスピーカを通じて車両１０のドライバに全部または一部の運転操作を移譲する旨報知し、ドライバによる手動運転を促したり、ドライバによる手動運転に移行できない場合は、速やかに車両１０を近隣の安全な場所に自動で移動して停止、または、一部の自動運転（例えば、操舵装置１３０による操舵機能のみ）の自動運転機能を強制的に停止したりする。

記憶装置１０６としては、例えば、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリなどの半導体メモリ、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory)などの磁気抵抗メモリからなるソリッドステートドライブ（ＳＳＤ：solid state drive）や、ハードディスクドライブ(ＨＤＤ：Hard Disk Drive)などの任意の記憶手段を使用することができる。また、用途に応じて複数の記憶手段を併用（例えば、フラッシュメモリとＨＤＤとを併用）することもでき、記憶装置１０６を構成する筐体内部に複数の該記憶手段を配置して、必要に応じて各記憶手段を使い分けることができる。

記憶装置１０６には、ＣＰＵ１０４が実行するプログラムや経路情報などの一時記憶用データのほか、車両の自動運転において使用される道路構造マップが保存されている。該道路構造マップは、高精度地図であって、道路を構成する各部の位置、サイズ、形状に関するデータが含まれており、例えば道路の縁石、道路に設けられた物標（例えば、標識、信号、電柱、ポールなど）などの道路を構成する道路各部の位置や形状が数ｃｍ程度の誤差で表された数値データと共に、該道路の路面上にペイントされた描画パターン（車線、停止線、横断歩道など）の情報（形状、車線種類、車線の幅員情報）に関するデータを含んでいる。

上述のような構成の道路構造マップは、車両１０の行動計画を生成して自動走行を制御するために利用されることから、常に最新の道路構造マップに維持されることが好ましい。しかしながら、高精度地図は膨大なデータ量の道路情報で構成されていることから、例えば道路形状が変更されない些細な道路工事により一時的な変更を受けた区間についてまで、高精度地図の更新処理が何度も実行されることとなると、外部サーバ１４２から更新データをダウンロードして車両１０の道路構造マップを更新する頻度が高まるため、サーバ装置１４２と車両１０との通信コストが嵩む共に、外部サーバ１４２や車両１０の通信装置１２４及び更新処理用ＣＰＵ１０８などに過度な負担が集中することとなる。この結果、道路構造マップの更新システムの全体の能力低下を来たすような事態も生じ得る。

このような事態を解消すべく、本実施形態に係る自動走行制御システム１００は、特に、道路工事などに伴う道路の変更が一時的なものであるのか否かを判断し、当該道路の変更が一時的なものである場合には、当該変更が含まれる区間の道路構造マップを更新しないように処理する機能を備えている。以下、当該機能を備えた自動走行制御システム１００が実行する道路構造マップの具体的な更新手順について、図２に示すフロー図に従って説明する。なお、本処理は、例えば、車両１０のユーザが該車両のエンジンを始動することにより開始され、エンジンが停止されたと同時に終了するが、車両１０のエンジン停止時であっても、通信装置１２４は、待機状態とすることが可能なため、車両１０のバッテリの状態、マップ更新の緊急性に応じて更新可能である。

まず、外部サーバ１４２において、道路工事や事故などの情報が取得された場合には、該道路工事または事故が発生した区間及び該道路工事または事故によって変更された道路構成に係る変更情報が、外部サーバ１４２から車両１０へと配信される（Ｓ２０２）。

当該変更情報を受信した車両１０は、更新処理用ＣＰＵ１０８において、当該変更情報を解析すると共に、当該区間における変更が、道路形状が維持される一時的な変更であるか否か（例えば、道路工事の前後において道路構造マップのデータに変更が生じるか否か）が判断される（Ｓ２０４）。

具体的には、当該区間における変更が、例えば道路の新設、車線の増減、カーブの曲率、車線の変更、路面標示の変更などを含む変更であるような場合には、車両１０の更新処理用ＣＰＵ１０８は、道路形状の変更を伴うもの、すなわち、一時的な道路構成の変更ではないと判断（Ｓ２０４：Ｎｏ）し、外部サーバ１４２から当該区間における変更内容が反映された最新版の道路構造マップをダウンロードして、記憶装置１０６内の道路構造マップを更新する（Ｓ２０６）。

一方、更新処理用ＣＰＵ１０８は、当該区間における変更が、例えば、舗装の更新・補修、路面清掃、除草、事故などによる一時的な車線制限などに該当する変更であるような場合には、道路形状が維持される変更、すなわち、一時的な道路構成の変更であると判断する（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）。

図３は、上述のような一時的な変更がなされた道路の一例を示すものであって、走行車線３１０において路面補修などの道路工事３０４に伴う一時的な車線規制区間３０６を含む道路を示している。

例えば、図３のような道路環境に係る変更情報を外部サーバ１４２から取得した車両１０の更新処理用ＣＰＵ１０８は、当該情報に基づいて、道路工事３０４は走行車線３１０の道路形状を変更するものではなく、また、車線規制区間３０６は道路工事３０４の終了後に解除される一時的な変更であると判断する（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）。なお、このような、一時的な道路の規制としては、上述のような走行車線規制に限らず、例えば追い越し車線規制、登坂車線規制、路肩規制、島状規制（三車線以上の中央を規制）、通行止め、片側交互通行、及び対面交通などの一般的な交通規制も含まれる。

このような判断がなされた場合、車両１０において、サーバ１４２に対して当該車線規制区間３０６に係る更新用マップを要求することなく、また、記憶装置１０６に格納されている道路構造マップも更新されることはない。一方、車線規制区間３０６を含む道路では、実際の道路の構造が、記憶装置１０６に格納されている道路構造マップの道路構造と相違するため、次処理（Ｓ２０８）では、当該一時的な変更がなされた区間において、車両１０の自動走行の一部または全部を制限する処理が実行される。

具体的には、図３において、車両１０の自動走行区間に、自動運転制限区間３３０（車線規制区間３０６の開始地点から手前に所定距離Ｄだけ離れた地点と該車線規制区間３０６の終了地点から進行方向に所定距離ｄだけ離れた地点との間の区間）が含まれるような場合には、当該自動運転制限区間３３０において、例えば操舵装置１３０の自動運転を制限する処理が実行される。

例えば、出力、操舵、制動の全てが自動で運転されている車両１０が、自動運転制限区間３３０の開始点（車線規制区間３０６の開始地点の手前の所定距離Ｄの地点）に到達すると、操舵操作のドライバへの移譲処理が開始される旨が、車載１０のカーナビゲーションシステムの表示画面またはスピーカを通じてドライバに通知される。そして、車線規制区間３０６に到達する以前に操舵操作の移譲が完了するように該ドライバに操舵の手動操作が促され、当該移譲の完了後に操舵の自動運転が停止される。

なお、出力及び制動に係る自動運転については自動運転制限区間３３０の開始点に到達後も継続されて、例えば、前走車との車間距離を一定に保ちつつ設定車速の範囲内で車両１０を走行させる追従走行が実行できるよう、駆動装置１３２及び制動装置１３４が自動制御される。

なお、このような例に限らず、例えば、自動運転制限区間３３０の開始点に到達した時点において、出力、操舵、制動の全ての操作をドライバへと移譲して、当該全ての操作が手動運転されるような構成としてもよい。また、所定距離Ｄは、ドライバへの操作の移譲が余裕をもって実行できるような距離、例えば２ｋｍ以上に設定されることが好ましい。

そして、車線規制区間３０６に近づきつつある車両１０のドライバは、規制区間３０６を避けて追い越し車線３２０を走行するように操舵操作を自ら行う。一方、車両１０の出力及び制動については、ミリ波レーダ１２８、撮像装置１２０、測距装置１２６などの検知機器による車両１０の前方の情報の検知結果に基づいて自動で制御される。

自動運転制限区間３３０の終了地点（車線規制区間３０６の終了地点から進行方向に所定距離ｄだけ離れた地点）に達した時点で、車両１０では、自動運転の制限を解除する旨の通知（すなわち、手動の操舵操作を自動運転に復帰させる旨の通知）が、カーナビゲーションシステムの表示画面などを通じて実行されて、全ての操作が再び自動で操作されることとなる。

なお、所定距離ｄは、所定距離Ｄよりも小さい値とすることができ、例えば０．５ｋｍ以下に設定されることが好ましい。

このように、本実施形態に係る自動走行制御システム１００は、車両１０の自動走行が実行される道路において、一時的に道路構成が変更される区間を走行するような場合であっても、当該区間についての高精度地図の更新処理は実行せず、当該区間における自動運転の少なくとも一部を制限するように構成されているため、外部サーバ１４２、車両１０の通信装置１２４及び更新処理用ＣＰＵ１０８における更新による処理負担を軽減でき、これにより、道路構造マップの更新システムの能力低下を未然に防止することができる。また、サーバ装置１４２と車両１０との通信コストについても大幅に低減することが可能となる。

なお、本実施形態では、図２に示す処理フローのＳ２０４〜Ｓ２０８の処理を車両１０において実行されるものとしたが、このような実施形態に限らず、これらの処理の一部が外部サーバ１４２で実行されるような構成としてもよい。例えば、外部サーバ１４２において、所定区間における変更が一時的な変更であるか否かを判断すると共に、一時的な変更であると判断した場合には、当該所定区間における自動走行の一部または全部の操作の制限を指示する情報を外部サーバ１４２から車両１０に配信し、配信された当該情報に基づいて、車両１０の自動走行を制限するような構成としてもよい。

以上、説明したように、本発明の自動走行制御システムは、記憶装置に記憶された道路構造マップに基づいて車両の自動走行を制御する車両制御装置と、前記道路構造マップの変更情報を外部から受信する受信装置と、前記変更情報に基づいて前記道路構造マップの更新を実行する更新装置と、を備える自動走行制御システムであって、前記変更情報が前記道路構造マップに含まれる所定区間の一時的な変更を示す情報である場合には、前記道路構造マップを更新することなく、当該所定区間における該車両の自動走行を制限する。

これにより、外部サーバ、車両の通信装置及び更新処理用ＣＰＵなどへの負担を軽減することができ、また、道路構造マップの更新システムの能力低下を未然に防止することができる。さらに、サーバ装置と車両との通信コストについても大幅に低減することが可能となる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において改変して用いることができる。

１０・・・車両、１００・・・自動走行制御システム、１０２・・・自動走行制御装置、１０４・・・ＣＰＵ、１０６・・・記憶装置、１０８・・・更新処理用ＣＰＵ、１２０・・・撮像装置、１２２・・・衛星測位装置、１２４・・・通信装置、１２６・・・測距装置、１２８・・・レーダ、１３０・・・操舵装置、１３２・・・駆動装置、１３４・・・制動装置、１４２・・・外部サーバ。

Claims (5)

1. 記憶装置に記憶された道路構造マップに基づいて車両の自動走行を制御する車両制御装置と、前記道路構造マップの変更情報を外部から受信する受信装置と、前記変更情報に基づいて前記道路構造マップの更新を実行する更新装置と、を備える自動走行制御システムにおいて、
   前記受信装置により外部から受信された前記変更情報が、前記道路構造マップに含まれる所定区間の一時的な変更を示す情報であるか否かを判定し、
   前記変更情報が前記道路構造マップに含まれる所定区間の一時的な変更を示す情報であると判定した場合には、前記道路構造マップを更新することなく、前記所定区間における前記車両の自動走行を制限し、
   前記変更情報が前記道路構造マップに含まれる所定区間の一時的な変更を示す情報でないと判定した場合には、前記外部から変更後の道路構造マップを取得して前記記憶装置に記憶された道路構造マップを更新し、前記所定区間における前記車両の自動走行を制御する、
   自動走行制御システム。
2. 前記車両の自動走行区間に前記所定区間が含まれる場合には、前記所定区間に到達する前に前記自動走行の機能の少なくとも一部を制限して手動運転へと変更する、
   請求項１に記載の自動走行制御システム。
3. 前記車両の自動走行区間に前記所定区間が含まれる場合には、前記所定区間を通過して所定距離を走行した後に自動走行の前記制限を解除する、
   請求項１または２に記載の自動走行制御システム。
4. 前記変更情報が前記道路構造マップの道路の形状の変更を示す情報である場合には、前記変更情報に基づいて前記道路構造マップを更新する、
   請求項１ないし３のいずれか一項に記載の自動走行制御システム。
5. 前記変更情報が舗装の更新、補修、路面清掃、除草、または事故のうち少なくとも一つを含む情報である場合に、前記所定区間の一時的な変更を示す情報であると判断し、前記変更情報が道路の新設、車線の増減、カーブの曲率の変更、車線の変更、または路面標示の変更のうち少なくとも一つを含む情報である場合に、前記所定区間の一時的な変更を示す情報ではないと判断する、
   請求項１ないし４のいずれか一項に記載の自動走行制御システム。