JP7548286B2

JP7548286B2 - 決定装置、決定方法及びプログラム

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Publication number: JP7548286B2
Application number: JP2022189811A
Authority: JP
Inventors: 圭介中俣; 広貴上田
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2022-11-29
Filing date: 2022-11-29
Publication date: 2024-09-10
Anticipated expiration: 2042-11-29
Also published as: JP2024077707A; CN118107593A; US20240175692A1; DE102023131252A1

Description

本発明は、自車両の目標旋回曲率を決定する決定装置、決定方法及びプログラムに関する。

自車両に先行する先行車に追従するように自車両を走行させる技術が開示されている。特許文献１には、車幅方向における先行車の移動量が閾値を超えたら、先行車が車線変更をしたと判定して先行車に追従する技術が開示されている。

ＷＯ２０１９／１４２３１２

しかし、自車両が先行車に近づいているときに、車線変更する先行車に追従すると、自車両の操舵角が大きくなって自車両が車幅方向に大きく移動してしまう。この場合、自車両が他車両に接触してしまう等、先行車に追従する際の安全性が低下するおそれがあった。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、先行車に追従する際の自車両の過剰な操舵を抑制することを目的とする。

本発明の第１の態様においては、自車両が追従している先行車と前記自車両との前記自車両の進行方向における縦距離を取得する取得部と、前記縦距離が、前記自車両が旋回可能な最大曲率に応じた判定距離未満である場合、所定の曲率よりも小さい目標旋回曲率を決定する決定部と、を有する決定装置を提供する。

前記決定部は、前記自車両と前記先行車とを結ぶ線分を弦とする円弧の曲率よりも小さい前記目標旋回曲率を決定してもよい。

前記決定部は、前記縦距離が前記判定距離以上である場合、前記円弧の曲率を前記目標旋回曲率として決定してもよい。

前記決定部は、前記縦距離が、前記進行方向に直交する横方向における横距離の横距離上限値と前記最大曲率とにより定まる前記判定距離未満であれば、前記円弧の曲率よりも小さい前記目標旋回曲率を決定してもよい。

前記決定部は、前記最大曲率に対する前記横距離上限値の２倍の値の割合から前記横距離上限値の２乗を除いた値の平方根で表される前記判定距離未満であれば、前記円弧の曲率よりも小さい前記目標旋回曲率を決定してもよい。

前記決定部は、前記縦距離が前記判定距離未満であれば、前記先行車と前記自車両との前記自車両の進行方向に直交する横距離及び前記判定距離に応じた目標旋回曲率を決定してもよい。

前記取得部は、前記自車両を通り前記進行方向に平行な直線と、前記自車両及び前記先行車を結ぶ線分とのなす角及び前記線分の長さに基づいて、前記縦距離及び前記横距離を取得してもよい。

本発明の第２の態様においては、自車両に搭載されたプロセッサが実行する、前記自車両が追従している先行車と前記自車両との前記自車両の進行方向における縦距離を取得するステップと、前記縦距離が、前記自車両が旋回可能な最大曲率に応じた判定距離未満か否かを判定するステップと、前記縦距離が前記判定距離未満であれば所定の曲率よりも小さい目標旋回曲率を決定するステップと、を有する決定方法を提供する。

本発明の第３の態様においては、自車両に搭載されたプロセッサを、自車両が追従している先行車と前記自車両との前記自車両の進行方向における縦距離を取得する距離取得部、前記縦距離が、前記自車両が旋回可能な最大曲率に応じた判定距離未満か否かを判定する判定部、及び前記縦距離が前記判定距離未満であれば所定の曲率よりも小さい目標旋回曲率を決定する決定部として機能させるためのプログラムを提供する。

本発明の第４の態様においては、先行車と自車両との自車両の進行方向における縦距離を取得する取得部と、前記縦距離に応じた曲率を目標旋回曲率として決定する決定部と、を有し、前記決定部は、前記縦距離が判定距離以上である場合、第１の決定方法に基づいて前記目標旋回曲率を決定し、前記縦距離が判定距離未満である場合、前記第１の決定方法と異なる第２の決定方法に基づいて前記目標旋回曲率を決定し、前記第２の決定方法に基づいて決定される目標旋回曲率は、前記第１の決定方法に基づいて決定される目標旋回曲率よりも小さい、決定装置を提供する。

本発明によれば、先行車に追従する際の自車両の過剰な操舵を抑制できるという効果を奏する。

実施の形態に係る決定装置の概要を説明するための図である。決定装置の構成を説明するための図である。決定部が決定した目標旋回曲率ρと、縦距離ｘｄと、横距離ｙｄとの関係を示す３次元のグラフである。比較例に係る装置が決定した目標旋回曲率と、縦距離と、横距離とを示す３次元のグラフである。目標旋回曲率を決定する処理の一例を示すフローチャートである。

［決定装置の概要］
図１は、実施の形態に係る決定装置の概要を説明するための図である。実施の形態に係る決定装置１は、自車両２に搭載されている。自車両２は、自動運転車両である。自車両２は、自車両２に先行する先行車５に追従するように走行する。例えば、自車両２は、自車両２の位置Ｄ及び先行車５の位置Ｅを結ぶ線分ＤＥを弦とする円弧Ａの曲率に応じた操舵角になるように自車両２のステアリングホイールを制御することで、車幅方向Ｃにおける先行車５の移動に追従するように走行する。

ところで、自車両２の進行方向Ｂにおける自車両２と先行車５との縦距離ｘｄが短いと円弧Ａの曲率が大きくなり、操舵角が大きくなる。操舵角が大きくなると、自車両２と他車両とが接触してしまうおそれがある。そのため、決定装置は、縦距離ｘｄが判定距離未満になって円弧Ａの曲率が所定の曲率よりも大きくなるならば、円弧Ａの曲率よりも小さな目標旋回曲率を決定する。これにより、決定装置１は、円弧Ａの曲率が大きくなっても、目標旋回曲率が大きくなりすぎることを抑制できる。その結果、自車両２は、円弧Ａの曲率よりも小さな目標旋回曲率に応じた操舵角を決定できるので、操舵角が大きくなりすぎないようにできる。

［決定装置１の構成］
図２は、決定装置１の構成を説明するための図である。自車両２は、センサ群３と、自車両２の操舵角を制御する操舵制御装置４とを搭載している。

センサ群３は、自車両２の状態及び周辺環境を検出するセンサである。センサ群３は、例えば自車両２の状態として車速を検出する車速センサを含み、自車両２の車速を検出する。また、センサ群３は、周辺環境を検出するセンサとして、カメラ、レーダ、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）等の外部センサを有する。センサ群３は、外部センサの出力値を決定装置１に出力する。

決定装置１は、記憶部１１及び制御部１２を有する。記憶部１１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びハードディスク等を含む記憶媒体である。記憶部１１は、制御部１２が実行するプログラムを記憶する。

制御部１２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含む計算リソースである。制御部１２は、記憶部１１に記憶されたプログラムを実行することにより、距離取得部１２１、判定部１２２及び決定部１２３としての機能を実現する。

距離取得部１２１は、センサ群３の出力値に基づいて進行方向Ｂ（図１）における縦距離ｘｄ及び進行方向Ｂに直交する車幅方向Ｃにおける横距離ｙｄ（図１）を取得する。例えば、距離取得部１２１は、センサ群３のカメラが撮像した撮像画像を解析することにより、縦距離ｘｄ及び横距離ｙｄを取得する。また、距離取得部１２１は、図１に示す角度α及び線分ＤＥの長さＬに基づいて、縦距離ｘｄ及び横距離ｙｄを取得してもよい。角度αは、自車両２の位置Ｄを通り進行方向Ｂに平行な直線と線分ＤＥとのなす角である。具体的には、距離取得部１２１は、センサ群３のレーダ又はＬＩＤＡＲが検出した検出値を用いて自車両２と先行車５との距離である線分ＤＥの長さＬ及び角度αを特定し、長さＬ及び角度αを用いて縦距離ｘｄ及び横距離ｙｄを取得する。

判定部１２２は、縦距離ｘｄが判定距離Ｔ未満か否かを判定する。判定距離Ｔは、最大曲率ρ_ｍａｘに応じた値である。最大曲率ρ_ｍａｘは、自車両２が旋回可能な曲率であり、自車両２の仕様等に応じて定められている。具体的には、判定距離Ｔは、最大曲率ρ_ｍａｘ及び横距離上限値ｙ_ｍａｘに応じた値である。横距離上限値ｙ_ｍａｘは、車両を運転するドライバが先行車５に追従するときの最大位置や、安全性等を考慮して定めればよい。横距離上限値ｙ_ｍａｘの具体的な値は例えば１．２５メートルであるが、これに限定するものではない。

判定距離Ｔは、下記式（１）で表される。

式（１）に示すとおり、判定距離Ｔは、最大曲率ρ_ｍａｘに対する横距離上限値ｙ_ｍａｘの２倍の値の割合から横距離上限値ｙ_ｍａｘの２乗を除いた値の平方根で表される。

決定部１２３は、縦距離ｘｄ及び横距離ｙｄに基づいて、目標旋回曲率ρを決定する。決定部１２３は、縦距離ｘｄが判定距離Ｔ以上であれば、線分ＤＥを弦とする円弧Ａの曲率ρ_０を目標旋回曲率ρとして決定する。

決定部１２３は、縦距離ｘｄが判定距離Ｔ未満であれば、所定の曲率よりも小さい目標旋回曲率ρを決定する。具体的には、決定部１２３は、縦距離ｘｄが判定距離Ｔ未満であれば、線分ＤＥを弦とする円弧Ａの曲率ρ_０よりも小さい目標旋回曲率ρを決定する。円弧Ａの曲率ρ_０は、円弧Ａの半径Ｒ（図１）の逆数で表される。半径Ｒは、図１に示す二等辺三角形ＦＤＥの辺ＦＤ及び辺ＦＥの長さに等しい。線分ＤＥの長さＬと半径Ｒとの関係は、Ｌ＝２Ｒｓｉｎαで表される。また、ｓｉｎα＝Ｙ／Ｌであることを用いると、円弧Ａの曲率ρ_０は下記式（２）で表される。

決定部１２３は、縦距離ｘｄが判定距離Ｔ以上である場合、式（２）のxに取得された縦距離ｘｄを代入して、yに取得された横距離ｙｄを代入して定まる円弧Ａの曲率ρ_０を目標旋回曲率ρと決定する。また、決定部１２３は、縦距離ｘｄが判定距離Ｔ未満である場合、式（２）のxに取得された縦距離ｘｄを代入して、yに取得された横距離ｙｄを代入して定まる円弧Ａの曲率ρ_０よりも小さい目標旋回曲率ρを決定する。具体的には、決定部１２３は、自車両２の縦距離ｘｄが判定距離Ｔ未満であれば、式（２）のxに判定距離Ｔを代入し、yに取得された横距離ｙｄを代入して得られる曲率ρ_Ｔを、目標旋回曲率ρとして決定する。

縦距離ｘｄが判定距離Ｔ未満である場合、円弧Ａの曲率ρ_０は、判定距離Ｔに応じた曲率ρ_Ｔより大きい。したがって、決定部１２３は、判定距離Ｔに応じた曲率ρ_Ｔを、目標旋回曲率ρと決定することにより、円弧Ａの曲率ρ_０よりも小さい目標旋回曲率ρを決定することが可能となる。すなわち、決定部１２３は、縦距離ｘｄが判定距離Ｔ以上である場合に、第１の決定方法に基づいて目標旋回曲率ρを決定し、縦距離ｘｄが判定距離Ｔ未満である場合に、第１の決定方法で得られる曲率よりも小さい曲率を目標旋回曲率ρとして決定する第２の決定方法に基づいて目標旋回曲率ρを決定する。また、決定部１２３は、車速が所定値未満である場合に、目標旋回曲率ρを決定する処理を実行する。所定値は、例えば自車両２が渋滞している道路を走行中か否かを判定するための値であり、具体的な値は時速４０キロメートルであるが、これに限定するものではない。

図３は、決定部１２３が決定した目標旋回曲率ρと、縦距離ｘｄと、横距離ｙｄとの関係を示す３次元のグラフである。図３に示すとおり、決定部１２３は、縦距離ｘｄが小さいほど、横距離ｙｄが大きいほど、目標旋回曲率ρを大きくする。ただし、決定部１２３は、縦距離ｘｄが判定距離Ｔよりも小さくなったら、縦距離ｘｄが判定距離Ｔであるとみなして、目標旋回曲率ρを決定する。決定部１２３は、縦距離ｘｄが判定距離Ｔ未満であれば、縦距離ｘｄによらず、横距離ｙｄ及び判定距離Ｔに応じた目標旋回曲率ρを決定する。そのため、決定部１２３が決定した目標旋回曲率ρは、値Ｍ以上になっていない。このようにすることで、縦距離ｘｄが判定距離Ｔよりも小さくなっても目標旋回曲率ρが大きくなりすぎないので、決定部１２３は、操舵制御装置４が過剰な操舵角δを設定してしまうことを抑制できる。

図４は、比較例に係る装置が決定した目標旋回曲率ρと、縦距離ｘｄと、横距離ｙｄとを示す３次元のグラフである。比較例に係る装置は、縦距離ｘｄが判定距離Ｔ未満になっても、式（２）のxに取得された縦距離ｘｄを代入し、yに取得された横距離ｙｄを代入して、目標旋回曲率ρを決定した。図４に示すとおり、比較例に係る装置が決定した目標旋回曲率ρは、自車両２が先行車５に近づくほど増大している。この場合、大きな操舵角δが決定されてしまい、車両が横方向に大きく移動してしまう。なお、比較例に係る装置が決定した目標旋回曲率ρは、縦距離ｘｄが判定距離Ｔよりも小さいときに値Ｍ以上になるが、グラフに記載せず省略している。

決定部１２３は、自車両２と先行車５との縦距離ｘｄが判定距離Ｔ以上であれば円弧Ａの曲率ρ_０を目標旋回曲率ρに決定する。このように、決定部１２３は、自車両２と先行車５が離れていて目標旋回曲率ρが大きくなりすぎる恐れがないときには、円弧Ａの曲率ρ_０を目標旋回曲率ρに決定できる。

操舵制御装置４は、決定部１２３が決定した目標旋回曲率ρに応じた操舵角δを決定する。具体的には、操舵制御装置４は、下記式（３）を用いて操舵角δを決定する。
δ=nlρ…（３）
式（３）のｎは、操舵輸の回転角度に対するステアリングホイールの回転角度の比（ステアリングギアレシオ）である。式（３）のｌは、自車両２の前輪軸と後輪軸との距離を表すホイールベースである。実施の形態に係る操舵制御装置４は、縦距離ｘｄが判定距離Ｔ未満であれば、決定装置１が決定した目標旋回曲率ρが横距離ｙｄのみに応じているため、縦距離ｘｄが小さくなっても操舵角δを大きくしないようにできる。

［目標旋回曲率ρを決定する処理］
図５は、目標旋回曲率ρを決定する処理の一例を示すフローチャートである。決定装置１は、自車両２の車速が所定値以下であれば、目標旋回曲率ρを決定する処理を実行し、車速が所定値よりも大きければ目標旋回曲率ρを決定する処理を実行しない。

距離取得部１２１は、縦距離ｘｄを取得する（ステップＳ１）。具体的には、距離取得部１２１は、センサ群３の出力値を解析することにより線分ＤＥの長さ及び角度αを特定し、線分ＤＥの長さ及び角度αに基づいて縦距離ｘｄ及び横距離ｙｄを取得する。

判定部１２２は、縦距離ｘｄが判定距離Ｔ未満であるか否かを判定する（ステップＳ２）。決定部１２３は、縦距離ｘｄが判定距離Ｔ未満であれば（ステップＳ２でＹｅｓ）、横距離ｙｄ及び判定距離Ｔに応じた目標旋回曲率ρを決定する（ステップＳ３）。具体的には、決定部１２３は、式（２）のxに判定距離Ｔを代入し、yに取得された横距離ｙｄを代入して、目標旋回曲率ρを決定する。

決定部１２３は、縦距離ｘｄが判定距離Ｔ以上であれば（ステップＳ２でＮｏ）、縦距離ｘｄ及び横距離ｙｄに応じた目標旋回曲率ρを決定する（ステップＳ４）。具体的には、決定部１２３は、式（２）のxに取得された縦距離ｘｄを代入し、yに取得された横距離ｙｄを代入して、目標旋回曲率ρを決定する。

（変形例）
決定部１２３は、自車両２が走行する道路の路面状況に応じて最大曲率ρ_ｍａｘ及び横距離上限値ｙ_ｍａｘのうちの少なくともいずれかを小さくしてもよい。例えば、決定部１２３は、道路の路面の摩擦係数が小さくなるほど最大曲率ρ_ｍａｘ及び横距離上限値ｙ_ｍａｘのうちの少なくともいずれかを小さくする。具体例を挙げると、決定部１２３は、道路の路面が濡れている、凍っている又は積雪している場合の最大曲率ρ_ｍａｘ及び横距離上限値ｙ_ｍａｘを、道路の路面が乾いている場合の最大曲率ρ_ｍａｘ及び横距離上限値ｙ_ｍａｘよりも小さくする。

なお、乾いている道路の摩擦係数は０．８前後、濡れている道路の摩擦係数は０．４以上０．６以下、積雪している道路の摩擦係数は０．２以上０．５以下、凍っている道路の摩擦係数は０．１以上０．２以下である。そのため、決定部１２３は、最大曲率ρ_ｍａｘ及び横距離上限値ｙ_ｍａｘを、乾いている道路、濡れている道路、積雪している道路、凍っている道路の順に小さくする。

［決定装置１の効果］
以上説明したとおり、決定装置１は、自車両２の進行方向Ｂにおける自車両２と先行車５との縦距離ｘｄが判定距離Ｔ未満であれば、自車両２と先行車５とを結ぶ線分ＤＥを弦とする円弧Ａの曲率よりも小さい目標旋回曲率ρを決定する。これにより、決定装置１は、自車両２が先行車５に近づいていても、目標旋回曲率ρを自車両２と先行車５とを結ぶ線分ＤＥを弦とする円弧Ａの曲率よりも小さくできる。つまり、決定装置１は、操舵制御装置４が決定する目標旋回曲率ρに応じた操舵角δを、円弧Ａの曲率に応じた操舵角よりも小さくさせることができるので、自車両２の過剰な操舵を抑制できる。その結果、決定装置１は、自車両２が他車両と接触するおそれを低減して自車両２の安全性を高められる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１決定装置
１１記憶部
１２制御部
１２１距離取得部
１２２判定部
１２３決定部
２自車両
３センサ群
４操舵制御装置
５先行車

Claims

自車両が追従している先行車と前記自車両との前記自車両の進行方向における縦距離を取得する取得部と、
前記縦距離が、前記自車両が旋回可能な最大曲率に対する前記先行車と前記自車両との前記進行方向に直交する横方向における横距離の横距離上限値の２倍の値の割合から前記横距離上限値の２乗を除いた値の平方根で表される判定距離以上である場合、前記自車両の位置及び前記先行車の位置を結ぶ線分の垂直二等分線と、前記自車両の位置を通り前記横方向に平行な直線との交点を中心とし、かつ前記交点と前記自車両の位置との距離を半径とする円の円弧の曲率を目標旋回曲率として決定し、前記縦距離が前記判定距離未満である場合、前記円弧の曲率よりも小さい曲率を前記目標旋回曲率として決定する決定部と、
を有する決定装置。
前記決定部は、前記縦距離が前記判定距離未満である場合、前記進行方向に直交する横距離及び前記判定距離に応じた前記目標旋回曲率を決定する、
請求項１に記載の決定装置。
前記取得部は、前記自車両を通り前記進行方向に平行な直線と、前記自車両及び前記先行車を結ぶ線分とのなす角及び前記線分の長さに基づいて、前記縦距離及び前記横距離を取得する、
請求項１に記載の決定装置。
前記決定部は、前記自車両が走行する道路の路面の状況に応じた前記最大曲率を決定する、
請求項１に記載の決定装置。
自車両に搭載されたプロセッサが実行する、
前記自車両が追従している先行車と前記自車両との前記自車両の進行方向における縦距離を取得するステップと、
前記縦距離が、前記自車両が旋回可能な最大曲率に対する前記先行車と前記自車両との前記進行方向に直交する横方向における横距離の横距離上限値の２倍の値の割合から前記横距離上限値の２乗を除いた値の平方根で表される判定距離未満か否かを判定するステップと、
前記縦距離が前記判定距離以上である場合、前記自車両の位置及び前記先行車の位置を結ぶ線分の垂直二等分線と、前記自車両の位置を通り前記横方向に平行な直線との交点を中心とし、かつ前記交点と前記自車両の位置との距離を半径とする円の円弧の曲率を目標旋回曲率として決定するステップと、
前記縦距離が前記判定距離未満であれば所定の曲率よりも小さい曲率を前記目標旋回曲率として決定するステップと、
を有する決定方法。
自車両に搭載されたプロセッサを、
自車両が追従している先行車と前記自車両との前記自車両の進行方向における縦距離を取得する距離取得部、
前記縦距離が、前記自車両が旋回可能な最大曲率に対する前記先行車と前記自車両との前記進行方向に直交する横方向における横距離の横距離上限値の２倍の値の割合から前記横距離上限値の２乗を除いた値の平方根で表される判定距離未満か否かを判定する判定部、及び
前記縦距離が前記判定距離以上である場合、前記自車両の位置及び前記先行車の位置を結ぶ線分の垂直二等分線と、前記自車両の位置を通り前記横方向に平行な直線との交点を中心とし、かつ前記交点と前記自車両の位置との距離を半径とする円の円弧の曲率を目標旋回曲率として決定し、前記縦距離が前記判定距離未満の場合、前記円弧の曲率よりも小さい曲率を前記目標旋回曲率として決定する決定部として機能させるためのプログラム。
自車両が追従している先行車と前記自車両との前記自車両の進行方向における縦距離を取得する取得部と、
前記自車両が走行する道路の路面状況に応じて定められた前記自車両が旋回可能な最大曲率に対する前記先行車と前記自車両との前記進行方向に直交する横方向における横距離の横距離上限値の２倍の値の割合から前記横距離上限値の２乗を除いた値の平方根で表される判定距離を決定し、前記縦距離が前記判定距離以上である場合、前記自車両の位置及び前記先行車の位置を結ぶ線分の垂直二等分線と、前記自車両の位置を通り前記横方向に平行な直線との交点を中心とし、かつ前記交点と前記自車両の位置との距離を半径とする円の円弧の曲率を目標旋回曲率として決定し、前記縦距離が前記判定距離未満である場合、前記円弧の曲率よりも小さい曲率を前記目標旋回曲率として決定する決定部と、
を有する決定装置。