巡航控制计划评估装置和方法.pdf

一种巡航控制计划评估装置，其评估用于自动运行车辆的巡航控制计划的安全性，包括：行为预测单元(16a)，其预测存在于自动运行车辆附近的周边车辆在给定时间点可能表现的行为；位置预测单元(16b)，其基于周边车辆在给定时间点的位置和行为预测单元(16a)预测出的行为来预测周边车辆在给定时间点之后的位置；以及评估单元(20)，其基于位置预测单元(16b)预测出的周边车辆的位置和自动运行车辆根据巡航控制计划将到达的位置来评估巡航控制计划的安全性。

1.  一种巡航控制计划评估装置，其评估用于自动运行车辆的巡航控制计划的安全性，其特征在于包括：
行为预测单元，其预测存在于所述自动运行车辆附近的周边车辆在给定时间点可能表现的行为；
位置预测单元，其基于所述周边车辆在所述给定时间点的位置和所述行为预测单元预测出的行为来预测所述周边车辆在所述给定时间点之后的位置；以及
评估单元，其基于所述位置预测单元预测出的所述周边车辆的位置和所述自动运行车辆根据所述巡航控制计划将到达的位置来评估所述巡航控制计划的安全性。

2.  如权利要求1所述的巡航控制计划评估装置，其中
所述行为预测单元至少基于与道路形状有关的信息来预测所述周边车辆的行为。

3.  如权利要求1或2所述的巡航控制计划评估装置，其特征在于进一步包括：
巡航控制计划准备单元，其准备用于所述自动运行车辆的多个巡航控制计划；以及
巡航控制计划选择单元，其基于所述评估单元作出的评估结果从所述多个巡航控制计划中选择将要实施的巡航控制计划。

4.  如权利要求1或2所述的巡航控制计划评估装置，其特征在于进一步包括：
巡航控制计划准备单元，其准备用于所述自动运行车辆的巡航控制计划，其中
所述巡航控制计划准备单元基于所述评估单元作出的评估结果修改所述巡航控制计划。

5.  如权利要求1-4中任一项所述的巡航控制计划评估装置，其中
所述行为预测单元预测所述周边车辆可能表现的行为并且还估算所述周边车辆表现所述行为的概率。

6.  如权利要求5所述的巡航控制计划评估装置，其中
所述评估单元包括：
预测车辆存在区域绘制单元，其基于所述位置预测单元预测出的所述周边车辆的位置和所述行为预测单元估算出的概率来绘制预测车辆存在区域，所述预测车辆存在区域利用概率分布来表示所述周边车辆预计将存在的区域；
不许接触区域绘制单元，其以使得不许接触区域的轮廓包围所述自动运行车辆的方式来绘制所述不许接触区域，所述不许接触区域利用概率分布来表示需保持以防止所述自动运行车辆和所述周边车辆之间的接触的区域；以及
判定单元，当所述预测车辆存在区域和所述不许接触区域的乘积累加结果在任意时间点等于或小于第一阈值时所述判定单元判定所述巡航控制计划是安全的。

7.  如权利要求6所述的巡航控制计划评估装置，其中
所述评估单元包括紧急回避确保区域绘制单元，其以使得紧急回避确保区域的轮廓包围所述自动运行车辆的方式绘制所述紧急回避确保区域，所述紧急回避确保区域利用概率分布来表示需保持以防止在紧急情况下所述自动运行车辆和所述周边车辆之间的接触的区域，并且
当所述预测车辆存在区域和所述紧急回避确保区域的乘积累加结果在任意时间点等于或小于第二阈值时，所述判定单元判定所述巡航控制计划是安全的。

8.  一种巡航控制计划评估方法，用于评估自动运行车辆的巡航控制计划的安全性，其特征在于包括：
预测存在于所述自动运行车辆附近的周边车辆在给定时间点可能表现的行为；
基于所述周边车辆在所述给定时间点的位置和预测出的行为来预测所述周边车辆在所述给定时间点之后的位置；以及
基于预测出的所述周边车辆的位置和所述自动运行车辆根据所述巡航控制计划将到达的位置来评估所述巡航控制计划的安全性。

9.  如权利要求8所述的巡航控制计划评估方法，其中
至少基于与道路形状有关的信息来预测所述周边车辆的行为。

10.  如权利要求8或9所述的巡航控制计划评估方法，其特征在于进一步包括：
准备用于所述自动运行车辆的多个巡航控制计划；以及
基于评估结果从所述多个巡航控制计划中选择要实施的巡航控制计划。

11.  如权利要求8或9所述的巡航控制计划评估方法，其特征在于进一步包括：
准备用于所述自动运行车辆的巡航控制计划；以及
基于评估结果修改所述巡航控制计划。

12.  如权利要求8-11中任一项所述的巡航控制计划评估方法，其中
预测所述周边车辆可能表现的行为并且还估算所述周边车辆表现所述行为的概率。

13.  如权利要求12所述的巡航控制计划评估方法，其中
评估所述巡航控制计划的步骤包括：
基于预测出的所述周边车辆的位置和估算出的概率来绘制预测车辆存在区域，所述预测车辆存在区域利用概率分布来表示所述周边车辆预计将存在的区域；
以使得不许接触区域的轮廓包围所述自动运行车辆的方式来绘制所述不许接触区域，所述不许接触区域利用概率分布来表示需保持以防止所述自动运行车辆和所述周边车辆之间的接触的区域；以及
当所述预测车辆存在区域和所述不许接触区域的乘积累加结果在任意时间点等于或小于第一阈值时，判定所述巡航控制计划是安全的。

14.  如权利要求13所述的巡航控制计划评估方法，其中
评估所述巡航控制计划的安全性的步骤进一步包括：
以使得紧急回避确保区域的轮廓包围所述自动运行车辆的方式绘制所述紧急回避确保区域，所述紧急回避确保区域利用概率分布来表示需保持以防止在紧急情况下所述自动运行车辆和所述周边车辆之间的接触的区域，并且
当所述预测车辆存在区域和所述紧急回避确保区域的乘积累加结果在任意时间点都等于或小于第二阈值时，判定所述巡航控制计划是安全的。

巡航控制计划评估装置和方法
技术领域
本发明涉及一种评估用于自动运行车辆的巡航控制计划的评估装置和方法。
背景技术
例如，日本专利No.3714258中描述了一种控制车辆的自动运行的装置。该装置预测包括宿主车辆附近的车辆在内的车辆组在宿主车辆的行为的影响下可能表现的未来行为。该装置然后评估宿主车辆的未来操作的正确性，并指示宿主车辆自当前时刻至未来时刻的期望操作量。
然而，如果宿主车辆附近的车辆为手动操作车辆，则难于预测该周边车辆的行为，原因在于其不断变化。因此，难以评估用于宿主车辆的巡航控制计划的安全性。
发明内容
本发明提供一种巡航控制计划评估装置和方法，其使得可更精确地评估用于自动运行车辆的巡航控制计划的安全性。
本发明的第一方面涉及一种巡航控制计划评估装置，其评估用于自动运行车辆的巡航控制计划的安全性。该巡航控制计划评估装置包括：行为预测单元，其预测存在于自动运行车辆附近的周边车辆在给定时间点可能表现的行为；位置预测单元，其基于周边车辆在给定时间点的位置和行为预测单元预测出的行为来预测周边车辆在给定时间点之后的位置；以及评估单元，其基于位置预测单元预测出的周边车辆的位置和自动运行车辆根据巡航控制计划将到达的位置来评估巡航控制计划的安全性。
根据本发明的第一方面的巡航控制计划评估装置不断预测周边车辆可能表现的行为、预测周边车辆的未来位置并评估巡航控制计划的安全性。相应地，可精确地评估用于自动运行车辆的巡航控制计划的安全性。
行为预测单元可以至少基于与道路形状有关的信息来预测周边车辆的行为。这样，可基于例如车道数量是否减少或者道路前方是否有弯道之类的信息精确地预测周边车辆可能表现的行为。
根据本发明的第一方面的巡航控制计划评估装置可进一步包括：巡舷控制计划准备单元，其准备用于自动运行车辆的多个巡航控制计划；以及巡航控制计划选择单元，其基于评估单元作出的评估结果从多个巡航控制计划中选择将要实施的巡航控制计划。通过采用这种构造，可选择并实施安全性水平较高的巡航控制计划。
根据本发明的第一方面的巡航控制计划评估装置可进一步包括巡航控制计划准备单元，其准备用于自动运行车辆的巡航控制计划。该巡航控制计划准备单元可以基于评估单元作出的评估结果修改巡航控制计划。通过采用这种构造，可通过修改而准备更安全的巡航控制计划。
行为预测单元可以预测周边车辆可能表现的行为并且还估算周边车辆表现行为的概率。这样，可在预测周边车辆的未来位置的同时预测周边车辆将处于该未来位置的概率。
评估单元可包括：预测车辆存在区域绘制单元，其基于位置预测单元预测出的周边车辆的位置和行为预测单元估算出的概率来绘制预测车辆存在区域，预测车辆存在区域利用概率分布来表示周边车辆预计将存在的区域；不许接触区域绘制单元，其以使得不许接触区域的轮廓包围自动运行车辆的方式来绘制不许接触区域，不许接触区域利用概率分布来表示需保持以防止自动运行车辆和周边车辆之间的接触的区域；以及判定单元，当预测车辆存在区域和不许接触区域的乘积累加结果在任意时间点等于或小于第一阈值时判定单元判定巡航控制计划是安全的。通过采用这种构造，可通过判定预测车辆存在区域和不许接触区域的乘积累加结果是否在任意时间点都等于或小于第一阈值来精确地评估用于自动运行车辆的巡航控制计划的安全性。
评估单元可以包括紧急回避确保区域绘制单元，其以使得紧急回避确保区域的轮廓包围自动运行车辆的方式绘制紧急回避确保区域，紧急回避确保区域利用概率分布来表示需保持以防止在紧急情况下自动运行车辆和周边车辆之间的接触的区域。当预测车辆存在区域和紧急回避确保区域的乘积累加结果在任意时间点等于或小于第二阈值时，判定单元可以判定巡航控制计划是安全的。这样，可更精确地评估巡航控制计划的安全性，其原因在于还考虑了在紧急情况下防止自动运行车辆和周边车辆之间的接触的措施。
本发明的第二方面涉及一种巡航控制计划评估方法，用于评估自动运行车辆的巡航控制计划的安全性。该巡航控制计划评估方法包括：预测存在于自动运行车辆附近的周边车辆在给定时间点可能表现的行为；基于周边车辆在给定时间点的位置和预测出的行为来预测周边车辆在给定时间点之后的位置；以及基于预测出的周边车辆的位置和自动运行车辆根据巡航控制计划将到达的位置来评估巡航控制计划的安全性。
根据上述本发明的这些方面，可提供使得能够精确地评估用于自动运行车辆的巡航控制计划的安全性的巡航控制计划评估装置和方法。
附图说明
从以下参考附图对示例实施方式的描述，本发明的上述和进一步的目的、特征和优点将变得显而易见，其中相同或对应的部分将用相同的参考标号表示，其中：
图1是显示了自动运行控制装置的构造的框图，该自动运行控制装置包括根据本发明的一个实施方式的巡航控制计划评估装置；
图2是示出了预测周边车辆的行为和未来位置的方式的视图；
图3是示出了预测多台周边车辆的行为和未来位置的方式的视图；
图4A是示出了不许接触区域的视图；
图4B是示出紧急回避确保区域的视图；
图5a至图5d是示出了设定不许接触区域和紧急回避确保区域的方法的视图；
图6A是示出了预测车辆存在区域和不许接触区域的乘积累加的视图；
图6B是示出了预测车辆存在区域和紧急回避确保区域的乘积累加的视图；
图7是显示了估算/预测计算单元执行的例程的流程图；
图8是显示了预测车辆存在区域绘制单元执行的例程的流程图；
图9A、图9B和图9C分别是显示了周边车辆A、B和C的预测车辆存在区域的视图；
图10A至图10C是显示了在不同时间点的周边车辆A、B和C的预测车辆存在区域的视图，这些预测车辆存在区域互相叠加；
图11是显示了不许接触区域/紧急回避确保区域绘制单元执行的例程的流程图；
图12是显示了判定单元执行的例程的流程图；
图13A至图13C是示出了根据评估单元作出的评估被判定为安全的巡舷控制计划的示例的视图；以及
图14是显示了自动运行控制装置的构造的框图，该自动运行控制装置包括根据本发明的实施方式的修改示例的巡航控制计划评估装置。
具体实施方式
下文将参照附图描述本发明的实施方式。相同的构件将被赋以相同的参考标号，并且以下对参考标号相同的构件仅描述一次。
包括根据本发明的实施方式的巡航控制计划评估装置(下文称之为“评估装置”)10的自动运行控制设备1由软件和微型计算机的硬件构成并安装在自动运行车辆中，所述硬件例如是ECU(电子控制单元)。自动运行控制设备1包括评估装置10和运动控制单元30。评估装置10包括周边车辆识别单元12、宿主车辆状态量估算单元14、估算/预测计算单元16、巡航控制计划准备单元18、评估单元20和巡航控制计划选择单元22。
周边车辆识别单元12连接至周边监视传感器24，例如毫米波雷达、图像传感器、激光雷达和超声波传感器。周边车辆识别单元12基于周边监视传感器24检测到的值(例如，从诸如周边车辆之类的物体反射的波指示的信息)识别存在于自动运行车辆(即宿主车辆)附近的周边车辆，并计算与周边车辆有关的信息，例如宿主车辆和周边车辆之间的相对距离、相对角度和相对速度。
宿主车辆状态量估算单元14与检测宿主车辆状态量的宿主车辆传感器26连接。宿主车辆传感器26例如是偏航率传感器、车速传感器、加速度传感器、转向角传感器、白线检测传感器和GPS。宿主车辆状态量估算单元14基于宿主车辆传感器26检测到的值计算宿主车辆的状态量的估算值(宿主车辆的偏航率、宿主车辆在车道内的横向位置、宿主车辆的横向速度、宿主车辆相对于道路线形的偏航角、宿主车辆的位置等)。
估算/预测计算单元16包括行为预测单元16a和位置预测单元16b。行为预测单元16a获得周边车辆识别单元12计算出的周边车辆的有关信息和宿主车辆状态量估算单元14计算出的宿主车辆的状态量的估算值。然后，行为预测单元16a基于得到的信息计算与宿主车辆的位置有关的历史信息、与宿主车辆和周边车辆之间的相对位置有关的历史信息、宿主车辆和周边车辆之间的相对速度等，并基于计算出的信息估算与周边车辆的位置有关的历史信息和周边车辆的当前状态(速度、加速度、相对于道路线形的偏航角等)。因此，可估算宿主车辆和周边车辆之间的位置关系和周边车辆的巡航方式中的趋向(车与车之间距离、车速、加速度/减速度和驾驶者的偏好，例如对变更车道的抵触感)。行为预测单元16a基于来自导航系统、基础设备等的信息获得与宿主车辆行驶于其上的道路的形状有关的信息(车道数量是否增加/减少、道路是否与另一条道路汇合、道路是否分叉成多条道路、道路前方是否有弯道、道路线形等)。然后，行为预测单元16a基于与周边车辆的位置有关的历史信息、周边车辆的当前状态和与道路形状有关的信息预测周边车辆可能表现的行为。在预测周边车辆可能表现的行为的过程中考虑宿主车辆和周边车辆之间的位置关系和周边车辆的巡航方式中的趋向。此时，行为预测单元16a估算周边车辆将表现这些行为的概率。
例如，如图2所示，当周边车辆A在当前时间点T0在中间车道中行驶时，预测周边车辆A将保持在中间车道直行、移动到左车道内或移动到右车道内。例如，当位置信息历史表明周边车辆A倾向于不经常变更车道时，行为预测单元16a将周边车辆A将保持直行的概率设定为高值。当与周边车辆A的位置有关的历史信息表明周边车辆A倾向于经常变更车道时，行为预测单元16a将周边车辆A将移动到右车道或左车道内的概率设定为高值。当基于例如周边车辆A相对于道路线形的偏航角之类的信息判定车体朝左车道倾斜时，行为预测单元16a将周边车辆A将移动到左车道内的概率设定为高值。
优选地以以下方式预测周边车辆的行为。将周边车辆在每种情形中实际表现的行为与诸如道路线形及宿主车辆和周边车辆之间的位置关系之类的信息相关联，进行积累，然后学习。然后，在考虑通过学习得到的周边车辆的巡航方式中的趋向的情况下预测周边车辆的行为。
位置预测单元16b基于周边车辆A在时间点T0的位置和行为预测单元16a所预测的周边车辆A的行为来预测周边车辆A在时间点T1的位置，时间点T1为时间点T0之后的预定时间(例如，50毫秒之后)。在预测周边车辆A在时间点T1的位置的过程中考虑周边车辆A的诸如车速和加速度之类的当前状态。
在预测了周边车辆A在时间点T1的位置后，行为预测单元16a预测周边车辆A在时间点T1可能表现的行为。位置预测单元16b基于周边车辆A在时间点T1的位置和行为预测单元16a所预测的周边车辆A的行为来预测周边车辆A在时间点T2的位置，时间点T2为时间点T1之后的预定时间(例如，50毫秒之后)。在预测周边车辆A在时间点T2的位置的过程中考虑周边车辆A的估算车速、估算加速度等。这样，预测出所有周边车辆中的每台车辆在预定时间间隔将到达的位置。预测出每台周边车辆在预定的预测持续时间内(例如，在几十秒内)的每个时间点的位置，所述每个时间点处于预定间隔。
巡航控制计划准备单元18准备多个可能在预定的预测持续时间(例如，几十秒)期间实施的待定巡航控制计划(包括速度模式和宿主车辆将采取的路线)。在准备待定巡航控制计划的过程中考虑驾驶者的要求(例如，考虑缩短旅行时间的优先级别、考虑高燃料效率的优先级别和休息计划)和巡航环境条件。例如，当驾驶者优先考虑缩短旅行时间时，巡航控制计划准备单元18准备多个巡航控制计划，根据这些巡航控制计划允许经常变更车道以容许车辆更早到达目的地。当驾驶者优先考虑高燃料效率时，巡航控制计划准备单元18准备多个巡航控制计划，根据这些巡航控制计划不经常施加制动并且车辆不经常变更车道以采取平稳延伸的路线。
评估单元20包括预测车辆存在区域绘制单元20a、不许接触区域/紧急回避确保区域绘制单元20b和判定单元20c。
预测车辆存在区域绘制单元20a获得周边车辆在预定的预测持续时间内的每个时间点的位置和周边车辆将处于相应位置的概率。由估算/预测计算单元16的位置预测单元16b和行为预测单元16a预测出所述位置并估算出所述概率。然后，预测车辆存在区域绘制单元20a绘制预测车辆存在区域S_A，该区域利用概率分布表示预测其中存在周边车辆的区域，如图2所示。在图2中，存在周边车辆的概率由灰色阴影的水平表示。较暗的区域表示存在周边车辆的概率较高。如图3所示，当存在多台周边车辆A、B和C时，所有预测车辆存在区域S_A、S_B和S_c互相叠加。
不许接触区域/紧急回避确保区域绘制单元20b从巡航控制计划准备单元18获得多个巡航控制计划。然后，如图4A所示，不许接触区域/紧急回避确保区域绘制单元20b对每个巡航控制计划绘制在从当前时间点T0开始的预定的预测持续时间内的时间点T1、时间点T2和后面的时间点中每个时间点的不许接触区域N。不许接触区域N利用概率分布表示需保持防止宿主车辆M和周边车辆之间的接触的区域。不许接触区域N的中心对应于宿主车辆M在预定的预测持续时间内的每个时间点的位置。不许接触区域N的轮廓包围宿主车辆M。另外，如图4B所示，不许接触区域/紧急回避确保区域绘制单元20b对每个巡航控制计划绘制在从当前时间点T0开始的预定的预测持续时间内的时间点T1、时间点T2和后面的时间点中每个时间点的紧急回避确保区域P。回避确保区域P利用概率分布表示需保持防止宿主车辆M和周边车辆在紧急情况下的接触的区域。紧急回避区域确保区域P的中心对应于宿主车辆M在预定的预测持续时间内的每个时间点的位置。紧急回避确保区域P的轮廓包围宿主车辆M。
不许接触区域N的轮廓大致对应于宿主车辆M的轮廓。当驾驶者倾向于重视安全性或优先考虑保持长的车与车之间距离时，不许接触区域被设定为宽的，并且宿主车辆M将处于不许接触区域N内的概率被设定为高值。紧急回避确保区域P是需保持防止宿主车辆M和周边车辆之间在紧急情况下的接触的区域。基本地，绘制紧急回避确保区域P以防止当制动力被施加至宿主车辆M时可能导致的宿主车辆M和周边车辆之间的接触。相应地，基本地绘制紧急回避确保区域P使得宿主车辆M后方的区域被设定为宽。当宿主车辆M减速时，宿主车辆M后方的区域被设定为宽而宿主车辆M前方的区域被设定为窄。当产生横向速度时，例如，当车辆变更车道时，存在于移动方向上的区域被设定为宽，而存在于与移动方向相反的方向上的区域被设定为窄。当产生横向速度时，例如，当车辆转弯时，难于以较大的量抑制横向速度的产生。相应地，横向速度减少的一侧的区域被设定为宽，而横向速度增加的一侧的区域被设定为窄。当驾驶者重视安全性时，车辆后方的区域被设定为比宿主车辆M前方的区域和宿主车辆M侧面的区域都要宽。当驾驶者优先考虑减少旅行时间时，不但宿主车辆后方的区域被设定为窄，而且宿主车辆M前方的区域和宿主车辆M侧面的区域也被设定为窄。
图5A至图5D表示设定不许接触区域N和紧急回避确保区域P的方式的示例。图5A表示在正常时间的不许接触区域N和紧急回避确保区域P。宿主车辆M将会存在于不许接触区域N中的概率被设定为高值。宿主车辆M将会存在于紧急回避确保区域P中的概率被设定为低值。例如，用100％限定不许接触区域N，而用50％限定紧急回避确保区域P。通过将不许接触区域N和紧急回避确保区域P顺滑地互相接合来设定这些区域。图5B表示当宿主车辆M减速时的不许接触区域N和紧急回避确保区域P。这种情况下，紧急回避确保区域P中在宿主车辆M后方的区域被扩大。图5C表示当宿主车辆M加速时的不许接触区域N和紧急回避确保区域P。紧急回避确保区域P在宿主车辆M前方的区域被扩大。图5D表示当宿主车辆M变更车道时的不许接触区域N和紧急回避确保区域P。紧急回避确保区域P中存在于宿主车辆M的移动方向上的区域被扩大。
判定单元20c获得周边车辆的预测车辆存在区域S和宿主车辆的不许接触区域N，并判定预测车辆存在区域S和不许接触区域N的乘积累加结果是否在预定的预测持续时间内的任意时间点都等于或小于第一阈值L1，如图6所示。更具体而言，如果在宿主车辆M行驶于其上的道路上设定x-y坐标系统，预测车辆存在区域S由概率分布S(x-y)表示，而不许接触区域N由概率分布N(x-y)表示，则判定是否在预定的预测持续时间内的任意时间点都满足以下公式。
ΣxΣyS(x,y)*N(x,y)≤L1]]>
另外，判定单元20c获得周边车辆的预测车辆存在区域S和宿主车辆M的紧急回避确保区域P，并判定预测车辆存在区域S和紧急回避确保区域P的乘积累加结果是否在预定的预测持续时间内的任意时间点都等于或小于第二阈值L2，如图6B所示。更具体而言，如果在宿主车辆M行驶于其上的道路上设定x-y坐标系统，预测车辆存在区域S由概率分布S(x-y)表示，而紧急回避确保区域P由概率分布P(x-y)表示，则判定是否在预定的预测持续时间内的任意时间点都满足以下公式。
ΣxΣyS(x,y)*P(x,y)≤L2]]>
当预测车辆存在区域S和不许接触区域N的乘积累加结果在预定的预测持续时间内的至少一个时间点超出第一阈值L1或预测车辆存在区域S和紧急回避确保区域P的乘积累加结果在预定的预测持续时间内的至少一个时间点超出第二阈值L2时，判定被评估的巡航控制计划是不安全的并因此不容许宿主车辆根据该巡舷控制计划行驶。另一方面，当预测车辆存在区域S和不许接触区域N的乘积累加结果在预定的预测持续时间内的任意时间点都等于或小于第一阈值L1并且预测车辆存在区域S和紧急回避确保区域P的乘积累加结果在预定预测的持续时间内的任意时间点都等于或小于第二阈值L2时，判定巡航控制计划是安全的并因此容许宿主车辆根据该巡航控制计划行驶。
巡航控制计划选择单元22基于评估单元20的判定单元20c作出的判定结果从多个巡航控制计划中选择将要实施的巡航控制计划。例如，当仅有一个被判定为安全的巡航控制计划时，选择该巡航控制计划作为将要实施的巡航控制计划。当有多个被判定为安全的巡航控制计划时，选择乘积累加值较低且安全性较高的巡航控制计划作为将要实施的巡航控制计划。当没有被判定为安全的巡航控制计划时，可选择安全级别最高的巡航控制计划。可替代地，巡航控制计划准备单元18可放宽判定巡航控制计划是否安全的条件，准备待定巡航控制计划，并评估这些待定巡航控制计划。
运动控制单元30基于所选择的巡航控制计划(速度模式和宿主车辆将采取的路线)准备给送至致动器28的指令值。在准备指令值的过程中考虑宿主车辆的状态量的估算值。以精确获得宿主车辆M在预定的预测持续时间内的任意时间点的位置和速度的方式准备指令值。
接下来将描述自动运行控制设备1对自动运行车辆执行的巡航控制。另外，将描述使用评估装置10评估巡航控制计划的方法。
首先，周边车辆识别单元12基于周边监视传感器24检测到的值识别宿主车辆附近的周边车辆，并计算宿主车辆和周边车辆之间的相对距离、相对角度和相对速度。宿主车辆状态量估算单元14计算宿主车辆的当前状态量的估算值(位置、偏航率、在车道内的横向位置、横向速度、相对于道路线形的偏航角等)。
接下来，估算/预测计算单元16计算周边车辆在预定间隔将到达的位置和周边车辆将处于相应位置的概率。预测周边车辆从当前时刻开始在预定的预测持续时间内(例如，在几十秒内)的每个时间点的位置，这些时间点处在预定间隔。图7是显示了估算/预测计算单元16执行的例程的流程图。如图7所示，行为预测单元16a获得宿主车辆状态量估算单元14计算出的宿主车辆状态量的估算值(步骤S701)。行为预测单元16a获得周边车辆识别单元12计算出的周边车辆的有关信息(步骤S702)。另外，行为预测单元16a基于来自导航系统、基础设备等的信息获得与宿主车辆行驶于其上的道路有关的信息(车道数量是否增加/减少、道路是否与另一条道路汇合、道路是否分支为多条道路、道路前方是否有弯道、道路线形等)(步骤S703)。然后，行为预测单元16a基于得到的信息计算与宿主车辆的位置有关的历史信息、与宿主车辆和周边车辆之间的相对位置有关的历史信息、宿主车辆和周边车辆之间的相对速度等，并基于计算出的信息估算与周边车辆的位置有关的历史信息和周边车辆的当前状态(速度、加速度、相对于道路线形的偏航角等)。然后，行为预测单元16a基于与周边车辆的位置有关的历史信息、周边车辆的当前状态和与道路形状有关的信息预测周边车辆可能表现的行为(步骤S704)。在预测周边车辆可能表现的行为的过程中考虑宿主车辆和周边车辆之间的位置关系和周边车辆的巡航方式中的趋向。
位置预测单元16b基于周边车辆在时间点T0的位置和行为预测单元16a预测出的行为预测周边车辆在时间点T1的位置，时间点T1为时间点T0之后的预定时间(例如，50毫秒)(步骤S705)。在周边车辆的位置的预测中将周边车辆的诸如车速和加速度之类的当前状态考虑进来。
然后，判定周边车辆的位置的预测和周边车辆将在预定的预测持续时间内(例如，几十秒内)的每个时间点处于相应位置的概率的估算是否完成(步骤S706)。如果作出否定的判定，则再次执行步骤S704。行为预测单元16a预测周边车辆在时间点T1可能表现的行为。位置预测单元16b基于周边车辆在时间点T1的位置和行为预测单元16a所预测的周边车辆的行为来预测周边车辆在时间点T2的位置，时间点T2为时间点T1之后的预定时间(例如，50毫秒)。在预测周边车辆的位置的过程中考虑周边车辆的车速和加速度等的估算值。这样，预测出每台周边车辆在预定间隔将到达的位置。预测出每台周边车辆在预定的预测持续时间内(例如，在几十秒内)的每个时间点的位置，这些时间点处在预定的间隔。如果在步骤S706中作出肯定的判定，则例程结束。
接下来，预测车辆存在区域绘制单元20a绘制预测车辆存在区域，该区域利用概率分布表示周边车辆预计将存在的区域。图8是显示了预测车辆存在区域绘制单元20a执行的例程的流程图。如图8所示，预测车辆存在区域绘制单元20a获得周边车辆在预定的预测持续时间内的每个时间点的位置和周边车辆将处于相应位置的概率。估算/预测计算单元16的位置预测单元16b和行为预测单元16a预测出位置并估算出概率(步骤S801和S802)。然后，预测车辆存在区域绘制单元20a绘制每台周边车辆在预定的预测持续时间内的每个时间点的预测车辆存在区域(步骤S803)，如图2所示。当存在多台周边车辆时，在预定的预测持续时间内的每个时间点的所有预测车辆存在区域都互相叠加(步骤S804)。然后，判定在预定的预测持续时间内(例如，几十秒内)的每个时间点的预测车辆存在区域的绘制是否完成(步骤S805)。如果作出否定的判定，则再次执行步骤S803。另一方面，如果作出肯定的判定，则例程结束。
图9A、图9B和图9C分别显示了车辆A、B和C的预测车辆存在区域。图10A、图10B和图10C分别显示了在时间点T0、时间点T1和时间点T2时车辆A、B和C的互相叠加的预测车辆存在区域。如图9A至图9C和图10A至图10C所示，黑色区域、向下倾斜的阴影线区域、向上倾斜的阴影线区域和开放区域表示不同的概率。利用概率分布表示存在周边车辆A、B和C的概率，如图9A至图9C和图10A至图10C所示。
巡航控制计划准备单元18准备多个在预定的预测持续时间(例如，几十秒)期间将要实施的待定巡航控制计划(包括速度模式和宿主车辆将采取的路线)。在准备待定巡航控制计划的过程中考虑驾驶者的请求(例如，考虑减少旅行时间的优先级别、考虑高燃料效率的优先级别和休息计划)和巡航环境条件。
不许接触区域/紧急回避确保区域绘制单元20b按照使这些区域的每个轮廓都包围宿主车辆的方式绘制不许接触区域和紧急回避确保区域。图11是显示了不许接触区域/紧急回避确保区域绘制单元20b执行的例程的流程图。不许接触区域/紧急回避确保区域绘制单元20b从巡航控制计划准备单元18获得多个用于宿主车辆的巡航控制计划，如图11所示(步骤S1101)。然后，不许接触区域/紧急回避确保区域绘制单元20b对每个巡航控制计划绘制从当前时间点T0开始在预定的预测持续时间内的时间点T1、时间点T2和后面的时间点中的每个时间点的不许接触区域。不许接触区域利用概率分布表示需保持防止宿主车辆和周边车辆之间的接触的区域。不许接触区域的中心对应于宿主车辆在预定的预测持续时间内的每个时间点的位置。不许接触区域的轮廓包围宿主车辆(步骤S1102)。另外，不许接触区域/紧急回避确保区域绘制单元20b对每个巡航控制计划绘制从当前时间点T0开始在预定的预测持续时间内的时间点T1、时间点T2和后面的时间点中的每个时间点的紧急回避确保区域。回避确保区域利用概率分布表示需保持以防止宿主车辆和周边车辆之间在紧急情况下接触的区域。紧急回避确保区域的中心对应于宿主车辆的位置。紧急回避确保区域的轮廓包围宿主车辆(步骤S1103)。然后，判定在预定的预测持续时间(例如，几十秒)内的每个时间点的不许接触区域和紧急回避确保区域的绘制是否完成(步骤S1104)。如果作出否定的判定，则再次执行步骤S1102。另一方面，如果作出肯定的判定，则例程结束。
接下来，判定单元20c判定得到的巡航控制计划是否安全。图12是显示了判定单元20c执行的例程的流程图。首先，判定单元20c获得多个巡航控制计划的每个巡航控制计划中在预定的预测持续时间内的每个时间点的不许接触区域和紧急回避确保区域(步骤S1201)。接下来，判定单元20c获得周边车辆在预定的预测持续时间内的每个时间点的预测车辆存在区域(步骤S1202)。然后，判定单元20c选择一个将要评估的巡航控制计划(步骤S1203)。接下来，判定单元推导出在预定的预测持续时间内的每个时间点在选择的巡航控制计划中的宿主车辆的不许接触区域与周边车辆的预测车辆存在区域的乘积累加结果(步骤S1204)。然后，判定单元20c判定乘积累加结果是否在预定的预测持续时间内的任意时间点都等于或小于第一阈值(步骤S1205)。例如，如果乘积累加结果在预定的预测持续时间内的至少一个时间点超出1％(其作为第一阈值)，则判定巡航控制计划是不安全的并因此不容许宿主车辆根据所选择的巡航控制计划行驶(步骤S1206)。另一方面，如果乘积累加结果在预定的预测持续时间内的任意时间点都等于或小于第一阈值，则执行步骤S1207。
在步骤S1207中，判定单元20c推导出在预定的预测持续时间内的每个时间点在选择的巡航控制计划中的宿主车辆的紧急回避确保区域与周边车辆的预测车辆存在区域的乘积累加结果。然后，判定单元20c判定乘积累加结果是否在预定的预测持续时间内的任意时间点都等于或小于第二阈值(步骤S1208)。例如，如果乘积累加结果在预定的预测持续时间内的至少一个时间点超出10％(其作为第二阈值)，则判定巡航控制计划是不安全的并因此不容许宿主车辆根据所选择的巡航控制计划行驶(步骤S1206)。另一方面，如果乘积累加结果在预定的预测持续时间内的任意时间点都等于或小于第二阈值，则判定单元20c在步骤S1209中判定巡航控制计划是安全的并因此容许宿主车辆根据所选择的巡航控制计划行驶。然后，判定单元20c判定对所有巡航控制计划的评估是否完成(步骤S1210)。如果作出否定的判定，则再次执行步骤S1203。另一方面，如果作出肯定的判定，则例程结束。
接下来，巡舷控制计划选择单元22基于评估单元20的判定单元20c作出的判定结果从多个巡航控制计划中选择将要执行的巡航控制计划。例如，当仅有一个巡航控制计划被判定为安全时，选择该巡航控制计划作为将要实施的巡航控制计划。当存在多个被判定为安全的巡航控制计划时，选择乘积累加值较低且安全级别较高的巡航控制计划作为将要实施的巡航控制计划。当不存在被判定为安全的巡航控制计划时，可选择安全级别最高的巡航控制计划。可替代地，巡航控制计划准备单元18可放宽判定巡航控制计划是否安全的条件，准备待定巡航控制计划，并评估这些待定巡航控制计划。
运动控制单元30基于所选择的巡航控制计划(速度模式和车辆将采取的路线)准备将给送到致动器28的指令值。在准备指令值的过程中考虑宿主车辆的状态量的估算值。以使得精确获取宿主车辆在预定的预测持续时间内的每个时间点的位置和速度的方式准备指令值。
图13A、图13B和图13C是显示了根据上述评估方法被判定为安全的巡舷控制计划的示例的视图。如果对宿主车辆M的自动运行控制是根据图13A、图13B和图13C所示的巡航控制计划执行的，则宿主车辆M不会在正常时间接触周边车辆。即便在紧急情况下，也认为宿主车辆M将接触周边车辆的概率低，并且相当安全地执行对宿主车辆M的自动运行控制。
接下来，将描述包括上述评估装置10的自动运行控制设备1产生的效果。
根据本发明的实施方式，行为预测单元16a不断预测周边车辆可能表现的行为，位置预测单元16b预测周边车辆的位置，而评估单元20评估巡航控制计划的安全性。相应地，精确地预测出手动操作车辆不断变化的行为。结果，精确地评估了用于自动运行车辆的巡航控制计划的安全性。
行为预测单元16a至少基于与道路形状有关的信息预测周边车辆的行为。相应地，例如，能够基于诸如车道数量是否减少和道路前方是否有弯道之类的信息精确地预测周边车辆可能表现的行为。
巡航控制计划准备单元18准备多个用于自动运行车辆的巡航控制计划，而巡航控制计划选择单元22基于评估单元20作出的评估结果从多个巡航控制计划中选择将要实施的巡航控制计划。相应地，可选择具有较高安全级别的巡航控制计划作为将要实施的巡航控制计划。
行为预测单元16a预测周边车辆可能表现的行为并估算周边车辆将表现这些行为的概率。相应地，能够预测周边车辆的位置和周边车辆将处于相应位置的概率。估算和预测的结果用来精确地评估巡航控制计划的安全性。
当预测车辆存在区域和不许接触区域的乘积累加结果在预定的预测持续时间内的任意时间点都等于或小于第一阈值时，评估单元20的判定单元20c判定该巡航控制计划是安全的，其中，预测车辆存在区域利用概率分布表示周边车辆预计将存在的区域，不许接触区域利用概率分布表示需保持以防止宿主车辆和周边车辆之间的接触的区域。这样，能够更精确地评估用于自动运行车辆的巡航控制计划的安全性。
另外，当周边车辆的预测车辆存在区域和紧急回避确保区域的乘积累加结果在预定的预测持续时间内的任意时间点都等于或小于第二阈值时，评估单元20的判定单元20c判定该巡航控制计划是安全的，其中，紧急回避确保区域需要被保持以防止宿主车辆和周边车辆之间在紧急情况下的接触。巡航控制计划的安全性得到更精确的评估，其原因在于还考虑了防止宿主车辆和周边车辆之间在紧急情况下接触的措施。
注意，本发明不限于上述实施方式。本发明可在各种改型实施方式中实施。例如，根据上述本发明的实施方式，巡航控制计划准备单元18准备多个待定巡航控制计划，判定单元20c评估每个巡航控制计划的安全性，而巡航控制计划选择单元22选择一个将要实施的巡航控制计划。可替代地，如图14所示，巡航控制计划准备单元18可只准备一个巡航控制计划，且基于判定单元20c作出的安全性评估以参考字符F标示的反馈方式将该巡航控制计划修改为更安全的巡航控制计划。这样，准备了更安全的巡航控制计划。
根据上述本发明的实施方式，当周边车辆的预测车辆存在区域和宿主车辆的不许接触区域的乘积累加结果在预定的预测持续时间内的任意时间点都等于或小于第一阈值并且宿主车辆的紧急回避确保区域和周边车辆的预测车辆存在区域的乘积累加结果在预定的预测持续时间内的任意时间点都等于或小于第二阈值时，判定巡航控制计划是安全的。可替代地，可只考虑不许接触区域而不考虑紧急回避确保区域。更具体而言，当宿主车辆的不许接触区域和周边车辆的预测车辆存在区域的乘积累加结果在预定的预测持续时间内的任意时间点都等于或小于第一阈值时，判定巡航控制计划是安全的并因此容许宿主车辆根据该巡航控制计划行驶。
根据上述本发明的实施方式，预测出所有周边车辆中每台车辆的行为，且预测出所有周边车辆中每台车辆的位置。可替代地，当部分周边车辆为自动运行车辆时可采取以下方式评估巡航控制计划的安全性。首先，经由通信获得用于自动运行周边车辆的巡航控制计划，绘制该周边车辆的预测车辆存在区域，该预测车辆存在区域与其它预测车辆存在区域叠加。当周边车辆为自动运行车辆时，精确地预测其行为。相应地，周边车辆的预测车辆存在区域被设定为较窄。
根据上述本发明的实施方式，巡航控制计划评估装置10安装在自动运行车辆中。可替代地，巡航控制计划评估装置10可设置在基础设备上。这样，巡航控制计划由基础设备侧评估并且基础设备侧所选择的巡航控制计划例如经由通信传输至自动运行车辆，并且根据所选择的巡航控制计划执行自动运行控制。