(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の自律的誘導方法であって、該方法は、
複数のフェーズを有する第１ジャークプロファイルを、一連の許容範囲内に適合させるステップであって、前記一連の許容範囲は、計画された走行経路の予め決められた第１区間における、正ジャークの制約と、負ジャークの制約と、正加速度の制約と、負加速度の制約とを含み、前記第１ジャークプロファイルの各フェーズ内において、ジャーク値は一定である、前記適合させるステップと、
前記第１区間における初速度と、初加速度と、終速度と、終加速度とに基づいて、前記第１ジャークプロファイルを制限するステップと、
前記第１ジャークプロファイルを積分して、前記車両の所与の時間における速度を提供する前記第１区間のための第１軌道関数を決定するステップと、
前記第１軌道関数に従って前記経路の前記第１区間を走行させるステップと、
前記経路の前記第１区間に沿った計画外障害物を検出するステップと、
前記車両の現在位置と前記経路上における前記計画外障害物より前の位置との間にある前記経路の予め決められた第２区間のための第２軌道関数を決定するステップと、
を有する、
車両の自律的誘導方法。
【請求項２】
請求項１記載の車両の自律的誘導方法において、
前記第２区間のための前記第２軌道関数を決定する前記ステップは、
第２の複数のフェーズを有する第２ジャークプロファイルを、前記一連の許容範囲内に適合させるステップと、
物体が検出された時点の速度と、前記物体が検出された時点の加速度と、ゼロの終速度と、ゼロの終加速度と、に基づいて、前記第２ジャークプロファイルを制限するステップと、
前記第２ジャークプロファイルを積分して、前記第２軌道関数を決定するステップと、
を有する、
車両の自律的誘導方法。
【請求項３】
請求項２記載の車両の自律的誘導方法において、
前記第２ジャークプロファイルは、減速度が増加するフェーズと、減速度が一定のフェーズと、減速度が減少するフェーズと、
を有する、
車両の自律的誘導方法。
【請求項４】
請求項３記載の車両の自律的誘導方法において、
前記第２ジャークプロファイルを制限する前記ステップは、
停止距離に関して、前記第２軌道関数を解くステップと、
前記停止距離が、前記第２区間の長さよりも大きいことを決定するステップと、
前記停止距離が前記第２区間の前記長さよりも小さくなるまで、前記一連の許容範囲の各制限の大きさを繰り返し増加させるステップと
を有する、
車両の自律的誘導方法。
【請求項５】
請求項１記載の車両の自律的誘導方法において、
前記第１ジャークプロファイルを制限する前記ステップは、
各フェーズの継続時間に関して、前記第１軌道関数を解くステップと、
少なくとも１つのフェーズの前記継続時間が負であることを決定するステップと、
各フェーズの前記継続時間が正になるまで或いは前記一連の許容範囲の各制限が最大値に到達するまで、前記一連の許容範囲の各制限の大きさを増加させるステップと、
を有する、
車両の自律的誘導方法。
【請求項６】
請求項１記載の車両の自律的誘導方法において、
前記複数のフェーズを有する前記第１ジャークプロファイルを、前記第１区間における、前記制約に適合させる前記ステップは、
複数のジャークプロファイルから前記第１ジャークプロファイルを選択するステップを有し、
前記複数のジャークプロファイルはそれぞれ、異なる数のフェーズを有し、
前記選択する前記ステップは、
ジャークプロファイルが、前記制約の範囲内で各フェーズに対して正の継続時間を有する解をもつまで、フェーズの数の降順に前記ジャークプロファイルを評価するステップ、
を有する
車両の自律的誘導方法。
【請求項７】
請求項１記載の車両の自律的誘導方法において、
該方法はさらに、
前記第１区間上に車両現在位置を投影するステップと、
前記第１区間に沿った、始点と投影された前記車両現在位置との間の累積距離を決定するステップと、
前記累積距離に基づいて、前記第１軌道関数における前記車両現在位置のための基準時間を決定するステップと、
前記基準時間に基づいて前記第１軌道関数をサンプリングすることによって、前記車両のための所望の速度を決定するステップと、
を有する
車両の自律的誘導方法。
【請求項８】
請求項１記載の車両の自律的誘導方法において、
該方法はさらに、
前記計画外障害物が前記経路を離れたことを決定するステップと、
前記車両の現在位置と前記第１区間の終点との間の前記経路の第３区間のための第３軌道関数を決定するステップと、
を有する
車両の自律的誘導方法。
【請求項９】
請求項１記載の車両の自律的誘導方法において、該方法はさらに、
前記計画外障害物を避ける別の経路を決定するステップと、
前記別の経路が実現可能かどうかを決定するステップと、
前記別の経路のための軌道関数を決定するステップと、
を有する
車両の自律的誘導方法。
【請求項１０】
請求項１記載の車両の自律的誘導方法において、
前記第１ジャークプロファイルを制限する前記ステップはさらに、前記第１区間における法定速度制限の最大値に基づいて行われる、
車両の自律的誘導方法。
【請求項１１】
車両の経路を含む地図データを提供する地図データベースと、
前記経路上の計画外障害物の位置を決定する検出システムと、
プロセッサと、
を備えた、車両の自律的誘導システムであって、
前記プロセッサは、
複数のフェーズを有する第１ジャークプロファイルを、一連の許容範囲内に適合させ、前記一連の許容範囲は、計画された走行経路の予め決められた第１区間における、正ジャークの制約と、負ジャークの制約と、正加速度の制約と、負加速度の制約とを含み、前記第１ジャークプロファイルの各フェーズ内において、ジャーク値は一定であり、
前記プロセッサはさらに、
前記第１区間における、初速度と、初加速度と、終速度と、終加速度とに基づいて、前記第１ジャークプロファイルを制限し、
前記第１ジャークプロファイルを積分して、前記車両の所与の時間における速度を提供する前記第１区間のための第１軌道関数を決定し、
前記第１軌道関数に従って前記経路の前記第１区間に沿って前記車両を誘導させ、
前記経路の前記第１区間に沿った計画外障害物を検出し、
前記車両の現在位置と前記経路上における前記計画外障害物より前の位置との間にある前記経路の予め決められた第２区間のための第２軌道関数を決定する、
車両の自律的誘導システム。
【請求項１２】
請求項１１記載の車両の自律的誘導システムにおいて、
前記プロセッサが前記第２区間の前記第２軌道関数を決定する際、前記プロセッサは、
正ジャークの制約の最大値と、負ジャークの制約の最大値と、正加速度の制約の最大値と、負加速度の制約の最大値と、の範囲内に、第２の複数のフェーズを有する第２ジャークプロファイルを適合させ、
物体が検出された時点の速度と、前記物体が検出された時点の加速度と、ゼロの終速度と、ゼロの終加速度と、に基づいて、前記第２ジャークプロファイルを制限し、
前記第２ジャークプロファイルを積分して、前記第２軌道関数を決定する、
車両の自律的誘導システム。
【請求項１３】
請求項１２記載の車両の自律的誘導システムにおいて、
前記第２ジャークプロファイルは、減速度が増加するフェーズと、減速度が一定のフェーズと、減速度が減少するフェーズと、
を有する、
車両の自律的誘導システム。
【請求項１４】
請求項１３記載の車両の自律的誘導システムにおいて、
前記プロセッサは、
停止距離に関して、前記第２軌道関数を解き、
前記停止距離が、前記第２区間の長さよりも大きいことを決定し、
前記停止距離が前記第２区間の長さよりも小さくなるまで、前記一連の許容範囲の各制限の大きさを繰り返し増加させる、
車両の自律的誘導システム。
【請求項１５】
請求項１１記載の車両の自律的誘導システムにおいて、
前記プロセッサは、
異なる数のフェーズを有する複数のジャークプロファイルから１つのジャークプロファイルを選択し、
前記選択を行う際、ジャークプロファイルが、前記制約の範囲内に解をもつようになるまで、フェーズの数の降順に前記ジャークプロファイルを評価する、
車両の自律的誘導システム。
【請求項１６】
請求項１１記載の車両の自律的誘導システムにおいて、
前記プロセッサは、
前記第１区間上に車両現在位置を投影し、
前記第１区間に沿った、始点と投影された前記車両現在位置との間の累積距離を決定し、
前記累積距離に基づいて、前記軌道関数における前記車両現在位置のための基準時間を決定し、
前記基準時間に基づいて前記軌道関数をサンプリングすることによって、前記車両のための所望の速度を決定する、
車両の自律的誘導システム。
【請求項１７】
請求項１１記載の車両の自律的誘導システムにおいて、
前記プロセッサは、
前記計画外障害物が前記経路を離れたことを決定し、
前記車両の現在位置と前記第１区間の終点との間の前記経路の第３区間のための第３軌道関数を決定する、
車両の自律的誘導システム。
【請求項１８】
請求項１１記載の車両の自律的誘導システムにおいて、
前記プロセッサは、
前記計画外障害物を避ける別の経路を決定し、
前記別の経路が実現可能かどうかを決定し、
前記別の経路のための軌道関数を決定する、
車両の自律的誘導システム。
【請求項１９】
自律走行車両を制御するためのコンピュータ実行可能コードを記憶する、非一過性コンピュータ可読媒体であって、前記コードは、
複数のフェーズを有する第１ジャークプロファイルを、計画された走行経路の予め決められた第１区間に対する、正ジャークの制約の最大値と、負ジャークの制約の最大値と、正加速度の制約の最大値と、負加速度の制約の最大値と、の範囲内に適合させ、
前記第１区間における、初速度と、初加速度と、終速度と、終加速度とに基づいて、前記第１ジャークプロファイルを制限し、
前記第１ジャークプロファイルを積分して、前記車両の所与の時間における速度を提供する前記第１区間のための第１軌道関数を決定し、
前記第１軌道関数に従って前記経路の前記第１区間に沿って前記車両を誘導させ、
前記経路の前記第１区間に沿った計画外障害物を検出し、
前記車両の現在位置と前記経路上における前記計画外障害物より前の位置との間にある前記経路の予め決められた第２区間のための第２軌道関数を決定する、
ためのコードを含み、
前記第１ジャークプロファイルの各フェーズ内において、ジャーク値は一定である、
非一過性コンピュータ可読媒体。
【請求項２０】
請求項１９記載の非一過性コンピュータ可読媒体において、
前記正ジャークの制約の最大値と、前記負ジャークの制約の最大値と、前記正加速度の制約の最大値と、前記負加速度の制約の最大値と、の範囲内に、第２の複数のフェーズを有する第２ジャークプロファイルを適合させ、
物体が検出された時点の速度と、前記物体が検出された時点の加速度と、ゼロの終速度と、ゼロの終加速度と、に基づいて、前記第２ジャークプロファイルを制限し、
前記第２ジャークプロファイルを積分して、前記第２軌道関数を決定する、
ためのコードをさらに備えた、
非一過性コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１６年３月２４日に出願され、本願の譲受人に譲渡された米国特許出願第１５／０７９，９１７号（タイトル「不測の歩行者に対する軌道計画を行うシステム及び方法」と題する）の優先権を主張するものであり、該米国特許出願の全体は、ここでの開示により明確に本出願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
市販されていないが、様々な自律走行車が開発中である。このような自律走行車は、自律走行車をナビゲートするための制御システムを備える。制御システムは、道路によって課せられた制約に基づいて車両の速度を最適化することができる。自律走行車は一般に、車両の典型的な挙動パターンに従うことが予想される他の車両の存在下で公道を操縦する。従って、自律走行車は、車両の速度を最適化しながら、他の車両を回避する経路を計画する。
【０００３】
都市環境は自律走行車のナビゲーションに課題をもたらす。自律走行車は、追従するルートを決定するだけでなく、歩行者等の予測不可能な要因も考慮する。歩行者の検出と応答は認識された問題であるが、自律走行車は通常、標準速度制御とは別個に歩行者を扱う。従って、歩行者のための停止は、車両の速度計画に十分に統合されないことがある。車両が予測不可能な要因に反応すると、車両の挙動が突然変化し、乗員に対して予期せぬ力がかかり、不快感を与える可能性がある。例えば、加速度の１次導関数は、「ジャーク」としても知られており、乗員が経験する力と関連している。歩行者のための停止は、歩行者との接触を避けるために車両が急速に減速するので、高いレベルの負のジャークを発生させる可能性がある。このような高いレベルのジャークによって、乗員は自律走行車内で不快感を感じたり、危険にさらされたりする場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記を考慮すると、予期しない障害物のために停止しながらジャークを制御することによって乗員の快適性を提供する自律走行車の軌道計画が必要である。更なる利点は、以下に提供される開示から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この節は、以下の詳細な説明でさらに説明する概念の選択を簡略化した形で紹介するために提供される。この節は、特許請求された主題の重要な特徴を特定することを意図するものではなく、請求される主題の範囲を決定する際の助けとして使用されることも意図していない。本開示の１つの態様によれば、車両の自律的誘導方法が提供される。該方法は、複数のフェーズを有する第１ジャークプロファイルを、一連の許容範囲内に適合させるステップを有する。該一連の許容範囲は、計画された走行経路の予め決められた第１区間における、正ジャークの制約と、負ジャークの制約と、正加速度の制約と、負加速度の制約とを含む。前記第１ジャークプロファイルの各フェーズ内において、ジャーク値は一定である。該方法はさらに、前記第１区間における初速度と、初加速度と、終速度と、終加速度とに基づいて、前記第１ジャークプロファイルを制限するステップを含む。該方法はさらに、前記第１ジャークプロファイルを積分して、前記車両の所与の時間における速度を提供する前記第１区間のための第１軌道関数を決定するステップを含む。該方法はさらに、前記第１軌道関数に従って前記経路の前記第１区間を走行させるステップを含む。該方法はさらに、前記経路の前記第１区間に沿った計画外障害物を検出するステップを含む。該方法はさらに、前記車両の現在位置と前記経路上の前記計画外障害物の手前の位置との間にある前記経路の予め決められた第２区間のための第２軌道関数を決定するステップを含む。
【０００６】
本発明の他の態様において、車両の自律的制御のためのシステムが提供される。該システムは、車両の経路を含む地図データを提供する地図データベースを備える。該システムはまた、前記経路上の計画外障害物の位置を決定する検出システムを備える。該システムはさらに、プロセッサを備える。該プロセッサは、複数のフェーズを有する第１ジャークプロファイルを、一連の許容範囲内に適合させる。前記一連の許容範囲は、計画された走行経路の予め決められた第１区間における、正ジャークの制約と、負ジャークの制約と、正加速度の制約と、負加速度の制約とを含み、前記第１ジャークプロファイルの各フェーズ内において、ジャーク値は一定である。該プロセッサはまた、前記第１区間における、初速度と、初加速度と、終速度と、終加速度とに基づいて、前記第１ジャークプロファイルを制限する。該プロセッサはまた、前記第１ジャークプロファイルを積分して、前記車両の所与の時間における速度を提供する前記第１区間のための第１軌道関数を決定する。該プロセッサはまた、前記第１軌道関数に従って前記経路の前記第１区間に沿って前記車両を誘導させる。該プロセッサはまた、前記経路の前記第１区間に沿った計画外障害物を検出する。該プロセッサはまた、前記車両の現在位置と前記経路上の前記計画外障害物の手前の位置との間にある前記経路の予め決められた第２区間のための第２軌道関数を決定する。
【０００７】
本発明の他の態様において、自律走行車両を誘導するためのコンピュータ実行可能コードを記憶する、非一過性コンピュータ可読媒体が提供される。該非一過性コンピュータ可読媒体は、複数のフェーズを有する第１ジャークプロファイルを、一連の許容範囲内に適合させるためのコードを含む。前記一連の許容範囲は、計画された走行経路の予め決められた第１区間に対する、正ジャークの制約と、負ジャークの制約と、正加速度の制約と、負加速度の制約とを含み、前記第１ジャークプロファイルの各フェーズ内において、ジャーク値は一定である。前記コードはさらに、前記第１区間における、初速度と、初加速度と、終速度と、終加速度とに基づいて、前記第１ジャークプロファイルを制限するためのコードを含む。前記コードはさらに、前記第１ジャークプロファイルを積分して、前記車両の所与の時間における速度を提供する前記第１区間のための第１軌道関数を決定するためのコードを含む。前記コードはさらに、前記第１軌道関数に従って前記経路の前記第１区間に沿って前記車両を誘導させるためのコードを含む。前記コードはさらに、前記経路の前記第１区間に沿った計画外障害物を検出するためのコードを含む。前記コードはさらに、前記車両の現在位置と前記経路上の前記計画外障害物の手前の位置との間にある前記経路の予め決められた第２区間のための第２軌道関数を決定するためのコードを含む。
【０００８】
本開示の特徴であると考えられる新規な特徴は、添付の特許請求の範囲に記載されている。以下の説明では、明細書及び図面全体にわたって同様の部分は同じ符号を付している。図面は必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、ある図は明瞭さと簡潔さのために誇張された形態又は一般化された形態で示されている。しかしながら、開示自体、並びに好ましい使用モード、さらなる目的及び改良は、添付の図面と併せて読むと開示の例示的な態様の以下の詳細な説明を参照することによって最もよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本開示の態様に係る軌道計画システムの動作環境例の概略図を示す。
【図２】図２は、本開示の態様に係る例示的な軌道計画システムの動作を示す状態図を示す。
【図３】図３は、本開示の態様に係る軌道計画システムの一実施形態によって利用され得る軌道計画の例示的な方法を示すフローチャートを示す。
【図４】図４は、本開示の態様に係る軌道計画システムの一実施形態によって利用され得る経路を区間化する例示的な方法を示すフローチャートを示す。
【図５】図５は、本開示の態様に係る軌道計画システムの一実施形態によって利用され得る、計画外障害物に反応する例示的な方法を示すフローチャートを示す。
【図６】図６は、本開示の態様に係る７フェーズプロファイルを使用する軌道関数の例を示す。
【図７】図７は、本開示の態様に係る６フェーズプロファイルを使用する軌道関数の例を示す。
【図８】図８は、本開示の態様に係る４フェーズプロファイルを使用する軌道関数の例を示す。
【図９】図９は、本開示の態様に係る逆４フェーズプロファイルを使用する軌道関数の例を示す。
【図１０】図１０は、本開示の態様に係る３フェーズプロファイルを使用する軌道関数の例を示す。
【図１１】図１１は、本開示の態様に係る、経路内の歩行者に関するシナリオの例を示す。
【図１２】図１２は、本開示の態様に係る、経路内の歩行者のシナリオの別の例を示す。
【図１３】図１３は、本開示の態様による使用のための、様々なハードウェアコンポーネント及び他の機能の例示的なシステム図である。
【図１４】図１４は、本開示の態様に係る使用のための様々な例示的なシステム構成要素のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下において、本明細書で使用される選択された用語の定義が示される。それら定義には、用語の範囲内にあり且つ実施するために使用され得る様々な例及び／又は構成要素の形態が含まれる。これらの例は、限定を意図しているものではない。
【００１１】
本明細書で使用される用語「ジャーク」は、加速度の変化を指す。一態様では、ジャークは、時間に関する加速度の微分である。
【００１２】
本明細書で使用される用語「軌道（ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ）」は、経路に沿った位置、速度、加速度、又はジャークの相互に関連する状態（ａｓｐｅｃｔｓ）のいずれかを指す。
【００１３】
本明細書で使用される「プロセッサ」は、信号を処理し、一般的な計算及び算術機能を実行する。プロセッサによって処理される信号は、デジタル信号、データ信号、コンピュータ命令、プロセッサ命令、メッセージ、ビット、ビットストリーム、又は受信、送信、及び／又は検出される他のコンピューティングを含むことができる。
【００１４】
本明細書で使用される「バス」は、単数又は複数のシステム内のコンピュータ構成要素間でデータを転送するように動作可能に接続された相互接続アーキテクチャを指す。バスは、特に、メモリバス、メモリコントローラ、周辺バス、外部バス、クロスバースイッチ、及び／又はローカルバスとすることができる。バスは、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）、ローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）等のプロトコルを使用して車両内の構成要素を相互接続する車両バスであってもよい。
【００１５】
本明細書で使用される「メモリ」は、揮発性メモリ及び／又は不揮発性メモリを含むことができる。不揮発性メモリは、例えば、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）、ＰＲＯＭ（プログラム可能な読み出し専用メモリ）、ＥＰＲＯＭ（消去可能なＰＲＯＭ）及びＥＥＰＲＯＭ（電気的に消去可能なＰＲＯＭ）を含み得る。揮発性メモリは、例えば、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、シンクロナスＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、ダブルデータレートＳＤＲＡＭ（ＤＤＲ  ＳＤＲＡＭ）及び／又はダイレクトラムバスＲＡＭ（ＤＲＲＡＭ）を含み得る。
【００１６】
本明細書で使用される「動作可能な接続」は、実体的なもの（ｅｎｔｉｔｉｅｓ）が「動作可能に接続される」接続を含み、信号、物理的通信、及び/又は論理的通信を送信及び／又は受信することができる接続である。動作可能な接続は、物理インターフェース、データインターフェース及び／又は電気インターフェースを含むことができる。
【００１７】
本明細書で使用される「車両」は、１又は複数の人間の乗員を運ぶことができ、任意の形態のエネルギーによって動力が与えられる任意の移動体を指す。用語「車両」には、以下に限定されないが、例えば、車、トラック、バン、ミニバン、ＳＵＶ、オートバイ、スクーター、ボート、水上バイク、航空機が含まれる。場合によっては、自動車は、１つ又は複数のエンジンを含む。
【００１８】
一般に記載されるように、本開示は、自律走行車の誘導を提供する。自律走行車のための移動計画（ｐｌａｎｎｉｎｇ  ａ  ｔｒｉｐ）には、経路計画と軌道計画の両方が含まれる。経路計画では、出発地点から終了地点まで車両をナビゲートする経路が決定される。経路は、自律走行車が終了位置に到達するために走行する一連の特定の車線及び曲がり角を含む。軌道計画は、選択された経路における自律走行車の速度を決定することを含む。軌道計画は、計画停止（例えば、停止標識）と計画外停止（例えば、歩行者）の両方を担う。
【００１９】
本開示は、自律走行車の乗員に快適な乗車を提供する軌道計画を提供する。乗員の快適さを示す１つの因子はジャークである。前後方向加速度の変化により、乗員は自律走行車に対して相対的に移動する場合がある。乗員の快適さのもう１つの因子は横方向加速度である。本開示は、ジャークを制限し、そうでない場合は、速度を最大にして、計画された経路に沿って快適且つ高速な軌道を提供する。本開示は、同様の軌道計画技術を用いて計画外の停止に対応することにより、軌道計画のための統合されたシステムを提供する。
【００２０】
図１は、車両誘導システム１１０の例示的な動作環境１００の概略図であり、本開示の一態様に係る例示的な方法が提供される。車両誘導システム１１０は、車両１０２内に設けられる。車両誘導システム１１０の構成要素、並びに本明細書で記載される他のシステム、ハードウェアアーキテクチャ、及びソフトウェアアーキテクチャの構成要素は、組み合わせ、省略、又は統合により、異なる実施形態に構成することができる。
【００２１】
車両１０２は、一般に、複数の車両システムを動作可能に制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）１１２を含む。車両システムは、車両ＨＶＡＣシステム、車両オーディオシステム、車両ビデオシステム、車両インフォテインメントシステム、車両電話システム等を含む車両誘導システム１１０を含むが、これに限定されない。車両誘導システム１１０は、以下でさらに詳細に説明するように、車両１０２の位置を提供するためにＥＣＵ１１２に接続される車両全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機１１４を含んでよい。或いは、車両誘導システム１１０は、例えば、車両１０２の軌道を計画するために、ＧＰＳ受信機１１４、オドメトリセンサ１１６、歩行者検出システム１１８、地図データベース１２０、及び軌道計画システム１３０と通信するそれ自身のプロセッサ１２２及びメモリ１２４を含んでもよい。
【００２２】
ＥＣＵ１１２は、内部処理メモリと、インターフェース回路と、データを転送し、コマンドを送信し、車両システムと通信するためのバスラインとを含む。ＥＣＵ１１２は、プロセッサ及びメモリ（図示せず）を含む。車両１０２はまた、車両誘導システム１１０の様々な構成要素の間において内部でデータを送信するためのバスを含むこともできる。車両1０２はさらに、車両１０２内の機能装備（ｆｅａｔｕｒｅｓ）及びシステムに対して並びに外部装置に対して電子信号を送信／受信するために様々なプロトコルを利用して、有線又は無線コンピュータ通信を提供するための通信装置１２６（例えば、無線モデム）を含む。一般に、これらのプロトコルは、無線システム（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＩＥＥＥ８０２．１５．１（ブルートゥース（登録商標）））、近距離通信システム（ＮＦＣ）（例えば、ＩＳＯ１３１５７）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、及び／又はポイントツーポイントシステムを含むことができる。さらに、車両１０２の通信装置は、電子制御ユニット１０４と車両の機能装備及びシステムとの間のデータ入力及び出力を容易にするために、バス（例えば、ＣＡＮ又はＬＩＮプロトコルバス）を介して内部コンピュータ通信ができるように動作可能に接続されてもよい。
【００２３】
車両１０２はまた、車両の動きに関するデータを制御及び提供することができるオドメトリセンサ１１６を含む。例えば、オドメトリセンサは、車速、アイドリング速度、及びエンジンスロットル位置を提供するエンジン制御ユニット（図示せず）を含むことができる。オドメトリセンサ１１６は、車両のトランスミッション（すなわち、パワートレイン）システムに関するデータを提供するトランスミッション制御ユニット（図示せず）を含むことができる。例えば、エンジン制御ユニット及び／又はトランスミッション制御ユニットは、車両１０２が運動状態にあるか否かに関するデータを、ＥＣＵ１１２及び／又は車両システム（例えば、軌道計画システム１３０）に提供することができる。
【００２４】
オドメトリセンサ１１６はまた、車速センサ（例えば、車輪速度センサ）及びブレーキ信号センサを含むが、これに限定されない。車速センサは、動作中の車両１０２に関する速度データを提供する。従って、車速センサは、車両１０２が運動状態にあるか否かに関して、データをＥＣＵ１１２及び／又は軌道計画システム１３０に提供することができる。ブレーキ信号センサは、車両ブレーキシステム及び／又はブレーキライトスイッチから送信される信号を検出して、車両ブレーキが運転者又は車両制御部１３６によっていつ係合されるか、又は離脱されるかを決定することができる。ブレーキ信号センサはまた、車両１０２のブレーキパッドが車両制動を行うために利用されるたびに作動データを提供するブレーキパッドセンサを含む。ブレーキ信号センサはまた、車両１０２がいつ運動状態にないかに関する情報も提供する。
【００２５】
車両１０２はまた、歩行者を検出し、特定し、分類するための歩行者検出システム１１８を含む。歩行者検出システム１１８は、車両１０２の周囲の環境のカメラ画像を取得するためのカメラを含む。カメラは、運転者の視点と同様の視点から画像を取得するために、前方向きに取り付けられる。カメラは、車両１０２のフロントガラスの上部近くに取り付けられる。カメラは、高品質のデジタル画像又はビデオを取得することができるデジタルカメラであってもよく、又はそれを含んでもよい。歩行者検出システム１１８は、レーダ又はＬＩＤＡＲを含んでもよい。歩行者検出システム１１８は、可能性のある歩行者及び該歩行者の投影された動きを特定する。歩行者検出システム１１８は、車両１０２に対する歩行者の位置を決定することができる。歩行者の位置は、地図情報との比較のためにグローバル位置に変換されてもよい。さらに、歩行者検出システム１１８は、歩行者を、それらの位置に基づいて、安全であるか障害物となる可能性があるかについて分類又はフィルタリングしてもよい。歩行者検出システム１１８は、最も近い歩行者に関する情報を軌道計画システム１３０に渡して、経路又は軌道の変更が必要かどうかを決定することができる。歩行者検出システム１１８は、障害物になる可能性があると判定された歩行者を追跡し続けることができる。例えば、歩行者検出システムは、歩行者の新しい位置を以前の位置と比較して、歩行者が移動したかどうかを判定してもよい。歩行者が車両の経路の外にある場所に移動すると、歩行者は安全な歩行者として分類し直すことができる。歩行者検出システム１１８は、歩行者が経路を離れたと判断することができる。
【００２６】
車両１０２は、地図データベース１２０を含む。地図データベース１２０は、３次元地図データを格納するコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。３次元地図データは、通信装置１２６を介してダウンロード又は更新することができる。例えば、車両誘導システム１１０は、地図サーバ（図示せず）と通信して、３次元地図データを取得し、地図データベース１２０に格納することができる。３次元地図データは、様々な特徴物に対応するデータ点を含む。そのような特徴物は、平面の（例えば平坦な）特徴物及び鉛直成分を有する特徴物の両方を含むことができる。例えば、３次元地図データは、限定されるものではないが、連続線及び破線のレーンマーキング、縁石、横断歩道、路面標識及び交通標識等の特徴物を含むことができる。データ点は、３次元座標によって定義された特定の位置での実際の特徴物に対応することができる。３次元地図データは、特徴物を特定し及び／又はデータ点の分類を提供する注釈・コメントを含むことができる。さらに、地図データは、道路の各区間に関連付けられた速度制限値を含んでもよい。
【００２７】
車両１０２は、１つ又は複数の区間を含む車両１０２の経路を決定するための経路管理部１３２と、各区間の軌道を決定する軌道計画部１３４と、軌道をサンプリングして車両１０２を制御するための車両制御部１３６とを含む軌道計画システム１３０を使用して、軌道計画を実施する。軌道計画システム１３０は、例えば、入力源として、車両誘導システム１１０の任意の構成要素を使用することができる。軌道計画システム１３０はまた、車両誘導システム１１０の構成要素のいずれか又は追加の構成要素を含むことができる。軌道計画システム１３０の構成要素、並びに本明細書で説明される他のシステム、ハードウェアアーキテクチャ、及びソフトウェアアーキテクチャの構成要素は、組み合わせ、省略又は構成を行うことで、種々の実施を行うために異なるアーキテクチャにすることができる。
【００２８】
経路マネージャ１３２は、１つ又は複数の区間を含む車両１０２の経路を決定するように構成されたプロセッサを含むことができる。例えば、経路管理部１３２は、メモリ１２４に格納された命令を実行するプロセッサ１２２、又は別体のプロセッサ及びメモリによって実現されてもよい。経路管理部１３２は、ＧＰＳ受信機１１４から位置を取得し、地図データベース１２０から地図情報を取得することができる。経路管理部１３２は、終点位置のユーザ入力を受信することができる。経路管理部１３２は、例えば、ノードを使用して走行時間又は走行距離に関して最小コスト経路を選択するための経路指定アルゴリズムに基づいて、車両１０２の経路を決定するための経路計画部１３８を含むことができる。経路計画部１３８は、始点位置と終点位置との間の全移動（ｅｎｔｉｒｅ  ｔｒｉｐ）のための車線レベルの経路を提供することができる。経路管理部１３２はまた、現在位置から終点位置までの移動のための高レベル計画を実行してもよい。例えば、経路管理部１３２は、選択された経路に沿って、停止標識の位置を判定する。経路管理部１３２は、各停止標識において車両１０２の停止を計画し、継続する前に関連する交差点がクリアになるまで待つことを計画する。経路管理部１３２は、計画された（車両は不特定の時間長さにわたって完全停止する）停止位置に基づいて、経路を１又は複数のサブ経路に分割してもよい。経路管理部１３２は、制約に基づいてサブ経路を１つ又は複数の区間に、さらに区間化してもよい。区間は、同様の特徴を有する経路の一部又はサブ経路を指す。例えば、ある一定の速度制限値（法的制約）を有する道路の直線部分を一区間として表現することができる。別の例では、経路管理部１３２は、より低い速度制限値を有するスクールゾーンを異なる区間として区分してもよい。曲率又は等級等の道路特徴は、性能の制約を課すことがあり、以下で詳細に説明するように、異なるセクションに区分化してもよい。経路管理部１３２は軌道計画部１３４を呼び出して、各区間の軌道を決定する。経路管理部１３２は、検出された歩行者に基づいて、リアクティブ停止（状況反応型の停止）を計画する。経路管理部１３２は、歩行者の衝突リスクを判定し、経路の変更及び／又は軌道の変更を実施するかどうかを決定し、軌道計画部１３４を呼び出して、更新された経路及び／又は軌道を実施することができる。経路管理部１３２は、図２に関して以下でさらに詳細に説明される、有限状態マシンとして実施されてもよい。
【００２９】
軌道計画部１３４は、現在又は次の区間について車両１０２の軌道を決定するプロセッサを含むことができる。例えば、軌道管理部１３４は、プロセッサ１２２がメモリ１２４に格納された命令を実行することによって、又は別体のプロセッサ及びメモリによって実行されてもよい。以下で詳細に説明するように、軌道計画部は、区間における制約と所望のジャーク限界値に基づいて、各区間の軌道を決定する。軌道は、時間に関する１次元の関数、例えば、位置、速度、及び／又は加速度の関数である。軌道計画部１３４は、方向を明示的に考慮することなく車両の速度を決定する。旋回による速度制約は、道路区間における制約に内在させてもよい。ステアリングは、現在の位置及び選択された経路に基づいて実行される。軌道計画部１３４は、軌道のサンプルを車両制御部１３６に提供する。軌道計画部１３４は、軌道の基準時間と車両の実際の位置との間のずれ（ｄｒｉｆｔ）を調整するために軌道追跡を使用する。
【００３０】
車両制御部１３６は、決定された軌道に従って選択された経路に沿って車両を誘導するために、車両１０２に制御信号を提供するプロセッサを含む。車両制御部１３６は、プロセッサ１２２がメモリ１２４に格納された命令を実行することによって、又は別体のプロセッサ及びメモリによって実行される。車両制御部１３６は、例えば、エンジン速度、制動及びステアリングを管理する。車両制御部１３６は、略１０Ｈｚのレートで軌道計画部１３４から入力軌道サンプルを受け取る。サンプルは、略２秒のスパンに及ぶ。車両制御部１３６は、車両１０２を制御して、そのスパンにわたって、サンプリングされた軌道に一致させる。
【００３１】
図２は、経路管理部１３２の動作の一例を示す状態図２００である。経路管理部１３２は、初期状態２１０、通常状態２２０、リアクティブ停止（ＲＳＴＯＰ）状態２３０、計画停止（ＰＳＴＯＰ）状態、又は目的地状態（終点状態）２５０にある。経路管理部１３２は、まず開始時には、初期状態２１０にある。経路管理部１３２は、ユーザ入力並びにＧＰＳ受信機１１４及び地図データベース１２０を含む車両システムからの情報を受け取る。情報が収集されると、ブロック２１２において、経路管理部１３２はサブ経路を計画する。例えば、経路管理部１３２は、現在の位置と第１の計画された停止位置との間のサブ経路を１又は複数の区間に区間化する。経路管理部１３２は、該区間を、軌道を決定するための軌道計画部１３４（図１）に渡す。サブ経路が計画されると、経路管理部１３２は、通常状態２２０に遷移する。
【００３２】
通常状態２２０では、経路管理部１３２は、車両１０２が軌道に従って、決定経路に追従している間、イベントを連続的に監視する。１つのイベントは、例えば、歩行者の検出であってもよい。ブロック２２２において、経路管理部１３２は、歩行者検出システム１１８から、歩行者の存在を示す信号を受信する。ブロック２２４において、経路管理部１３２は、歩行者を回避するための車線変更が実行可能であるかどうかを判定する。車線変更が可能である場合、経路管理部１３２はブロック２１２に戻り、車線変更を含むサブ経路を再計画する。車線変更が実現可能でないか、又は望ましくない場合、ブロック２３２において、経路管理部１３２は、リアクティブ停止を計画する（２３２）。例えば、経路管理部１３２は、軌道計画部１３４に、歩行者の位置より前で停止する区間の区間情報を送信する。次に、経路管理部１３２は、ＲＳＴＯＰ状態２３０に遷移する。
【００３３】
ＲＳＴＯＰ状態２３０では、車両１０２は、計画された停止軌道に従って停止する。経路管理部１３２は、歩行者が経路を通過したか否かを判断する。ブロック２４２において、歩行者が経路を離れていない場合、経路管理部１３２はＲＳＴＯＰ状態２３０に留まる。歩行者が経路内を移動した場合、経路管理部１３２はブロック２１２に戻り、新たな歩行者位置より前で停止をする別の区間を決定する。歩行者が経路を離れた場合、経路管理部１３２は、ブロック２１２において、現在位置から新しいサブ経路を計画し、通常状態２２０に移行する。
【００３４】
通常状態２２０に戻り、経路管理部１３２が、車両１０２が現在のサブ経路の終わりに到達したことを検出した場合（２２６）、経路管理部１３２は、ブロック２２８において、現在のサブ経路が経路内の最後のサブ経路であるかどうかを判断する。現在のサブ経路が最後のサブ経路である場合、経路管理部１３２は終点状態２５０に遷移する。現在のサブ経路が最後のサブ経路でない場合、経路管理部１３２はＰＳＴＯＰ状態２４０に遷移する。
【００３５】
ＰＳＴＯＰ状態２４０において、経路管理部１３２は、車両１０２に所定の時間、例えば２秒、待機させる。経路管理部１３２は、ブロック２１２で、次のサブ経路を計画する。決められた時間の後、経路管理部１３２は、通常状態２２０に遷移する。
【００３６】
図３では、軌道計画システム１１０の例示的な態様によって利用される例示的な方法が示されている。ブロック３１０において、方法３００はオプションとして、経路を選択するステップを含む。一態様では、例えば、経路管理部１３２又は別体の経路計画部が、車両１０２のための経路を選択する。別体の経路計画部は、別体のナビゲーションシステムであってもよい。経路は、車両１０２を出発地点から目的地点まで移動させることができる道路内の一連の道路又は車線であってもよいし、或いはそれらを含むものでもよい。
【００３７】
ブロック３２０において、方法３００は、経路のうちの１つ又は複数のサブ経路を決定するステップを含む。経路管理部１３２は、経路のサブ経路を決定する。経路管理部１３２は、経路に沿って存在する、既知の停止箇所（例えば停止標識）に従って、その経路をサブ経路に分割する。交通信号は、固定された停止物としてではなく、例えば歩行者と同様に扱われてよい。
【００３８】
ブロック３３０において、方法３００は、サブ経路を区間化するステップを含む。軌道計画部１３４は、サブ経路を１又は複数の区間に分割する。各区間には、同様の制約がある。サブ経路を区間化するための例示的な方法は、図４に関して以下で、より詳細に説明される。
【００３９】
ブロック３４０において、方法３００は、複数のフェーズを含むジャークプロファイルを区間における制約に適合させる（合わせる）（ｆｉｔｔｉｎｇ）ステップを含む。軌道計画部１３４は、ジャークプロファイルを区間に適合させる。軌道計画部１３４は、一連の所定のジャークプロファイルから１つのプロファイルを選択する。複数の所定のジャークプロファイルはそれぞれ、複数のフェーズを含む。各フェーズ内において、ジャークは一定である。図６に示す７フェーズプロファイルは、区間の長さが制限を課さない多くの状況で使用することができる。７フェーズプロファイルは、以下の７つのフェーズを含む。すなわち、加速度が増加する（すなわち、正のジャークの）第１フェーズ、一定加速度（すなわち、ゼロジャーク）の第２フェーズ、加速度が減少する（すなわち、負のジャークの）第３フェーズ、加速度が無い（すなわち、ゼロジャークの）第４フェーズ、減速度が増加する（すなわち、負のジャークの）第５フェーズ、一定の減速度（すなわち、ゼロジャーク）の第６フェーズ、及び減速度が減少する（すなわち、正のジャークの）第７フェーズである。７フェーズプロファイルは、加速前に減速を含んでもよい。他の予め定義されたジャークプロファイルには、６フェーズプロファイル、４フェーズプロファイル、逆４フェーズプロファイル、及び３フェーズプロファイルがあり、これらは以下に詳細に説明される。ジャークプロファイルを区間に適合させるために、軌道計画部１３４は、許容可能なジャーク及び加速度の制限の範囲を使用する。デフォルトの許容可能範囲は最初に使用され、区間に対してプロファイルが実現可能でない場合、最大制限値を限度として、後で修正される。デフォルトの範囲は、負の加速度制限（ａ−ｐ）、すなわち減速度制限、正の加速度制限（ａ＋ｐ）及び負のジャーク制限（ｊ−ｐ）及び正のジャーク制限（ｊ＋ｐ）によって定義される。最大範囲は、最大負加速度（ａ−ｍ）、すなわち減速度、最大正加速度（ａ＋ｍ）及び最大負ジャーク（ｊ−ｍ）及び最大正ジャーク（ｊ＋ｍ）によって定義される。実行可能なプロファイルが選択されるまで、カスケード手法を使用して、（フェーズ数の降順で）予め定義されたプロファイルのそれぞれの実行可能性がテストされる。
【００４０】
ブロック３５０において、方法３００は、区間のジャークプロファイルを制限する（ｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚｉｎｇ）ステップを含む。各区間は、ベクトルｂ  ＝  ［ｖｉ，ａｉ，Ｌ，ｖｍ，ｖｆ］によって定義される。初期区間速度（ｖｉ）は、現在の位置から計画する場合は現在の車速に設定されるか、或いは１つ前の区間の最終区間速度に設定される。同様に、初期区間加速度（ａｉ）は、現在の位置から計画する場合には現在の車両加速度に設定されるか、或いは将来の区間について計画する場合には０に設定される。長さは、区間の決定された開始点及び終了点に基づいて決定される。最大速度（ｖｍ）は、例えば、法定速度制限値及び車両性能制約等の制約に基づいて設定される。最終区間速度（ｖｆ）は、次の区間の最高速度に基づいて設定されるか、或いは、例えば、現在の区間が停止の区間である場合は０に設定される。そして、制限されたジャークプロファイルを解いて、各フェーズの継続時間が求められる。軌道計画部１３４は、シンボリックソルバー（ｓｙｍｂｏｌｉｃ  ｓｏｌｖｅｒ）を使用して、制限されたジャークプロファイルを解いて、各フェーズの継続時間を決定する。各フェーズの継続時間が正である場合、その解は実行可能であると判断される。
【００４１】
ブロック３６０において、方法３００は、ジャークプロファイルを積分して（ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ）、軌道関数を決定するステップを含む。軌道計画部１３４は、ジャークプロファイルを積分して軌道関数を決定する。ジャークは各フェーズ中において一定なので、各フェーズ中の加速度関数は線形であり、速度関数は二次であり、位置は三次である。関数は、基準時間（例えば、区間の開始）に基づく。
【００４２】
ブロック３７０において、方法３００は、軌道関数に関して車両１０２の軌道を追跡するステップを含む。軌道計画部１３４は、軌道関数に関して車両１０２の軌道を追跡する。軌道追跡は、車両１０２の実際の性能に基づいて、基準時間と実際の時間との間のずれを対処する。軌道計画部１３４は、現在の車両位置を区間に投影する。軌道計画部１３４は、（例えばＧＰＳからの）車両位置を、現在の区間内の距離に変換する。そして、軌道計画部１３４は、始点と投影された車両の現在位置との間の、該区間に沿った累積距離を決定する。そして、軌道計画部１３４は、その累積距離に基づいて、軌道関数の基準時間を決定する。例えば、軌道計画部１３４は、累積距離に対して位置関数を解いて、基準時間を決定する。次いで基準時間を使用して、速度関数及び／又は加速度関数をサンプリングして、車両１０２のための制御信号を車両制御部１３６に提供する。
【００４３】
ブロック３８０において、方法３００は、軌道関数に従って経路の区間を走行させるステップを含む。車両１０２は、軌道関数に従って経路の区間を走行する。車両制御部１３６は、車両１０２のシステムに制御信号を提供する。車両制御部１３６は、１又は複数の軌道関数からサンプルを受け取り、それに応じて車両１０２への入力を決定する。車両１０２への入力は、車両１０２に応じて変化する。車両制御部１３６は、軌道関数に従って経路の区間に沿って車両１０２を誘導する。
【００４４】
図４は、軌道計画システム１１０（図１）の例示的な態様によって利用される、サブ経路を区間化するための例示的な方法４００を示す。方法４００は、軌道計画部１３４によって実行される。ブロック４１０において、方法４００は、サブ経路の点に対する加速度及びジャークの制限の上限を計算するステップを含む。上限計算はミニマックス問題である。ｂ、ａｍ、及びｊｍの各スケーラ（ｓｃａｌｅｒｓ）は、サブ経路上の点に対する一連の適用可能な制約から計算された、複数の最大値の中の最小値である。例えば、加速度制約は、サブ経路に沿った各点における摩擦係数から導出された一連の制限値を含むことができる。法定速度制限値及び横方向加速度制限値の制約は、ｖｍの制約として利用される。横方向の加速度制約は、次の式における近似を使用して、縦方向の速度制約に変換することができる。
【００４５】
【数１】
0006778272.tif 000002
【００４６】
制約は、１とＮｐとの間の各ウェイポイントｋｐについて決定される。ここで、Ｎｐは、サブ経路内のウェイポイントの数である。値Κｋｐは、各点での経路曲率を示す。各サブ経路点について、値ｖｍ，ｋｐ（αＢ，ｙｍａｘ）は通常は、αＢ，ｙｍａｘで示される限界横加速度を得るための速度を示す。
【００４７】
ブロック４２０において、方法４００は、同様の制限を有する点のクラスタを決定するステップを含む。様々な既知のクラスタリングアルゴリズムを使用することができる。例えば、簡単な一変量ヒューリスティック（ｓｉｍｐｌｅ  ｕｎｉｖａｒｉａｔｅ  ｈｅｕｒｉｓｔｉｃ）を用いて、速度上限（ＳＬ）を使用して道路の曲線を特定することができる。ｖｍ，ｋ＜ＳＬが成立するたびに、曲線が始まり、区間の境界線が引かれる。ｖｍ，ｋ＝ＳＬが再び真となると、現在の曲線は終了し、別の区間の境界線が引かれる。
【００４８】
ブロック４３０において、方法４００は、点のクラスタを統合して、区間の制限を決定するステップを含む。区間内の全ての構成点にわたって最小スカラー（ｍｉｎｉｍｕｍ  ｓｃａｌａｒ）が、制約の違反を防ぐために選択される。サブ経路の直線部分は、法定速度制限値に等しいｖｍを有することができ、曲線部分では、ｖｍは、曲線全体についてαＢ，ｙｍａｘを得るために必要な値に設定される。
【００４９】
ブロック４４０において、方法４００は、区間に対する最大加速度及びジャークの制限を設定するステップを任意に含むことができる。初期最大加速度及びジャークの制限は、デフォルト値であってもよい。しかしながら、異なる値が、例えば、地図情報と共に提供されてもよい。
【００５０】
図５を参照して、軌道計画システム１１０の例示的な態様によって利用される、リアクティブ停止を計画するための例示的な方法５００が説明される。ブロック５１０において、方法５００は、経路の第１区間についての第１軌道関数から、現時点のサンプルに基づいて、車両に制御信号を供給するステップを含む。車両制御部１３６は、経路の第１区間からの第１軌道関数から、現在時刻のサンプルに基づいて、車両１０２に制御信号を供給する。軌道関数は、所与の時間における速度を提供する。
【００５１】
ブロック５２０において、方法５００は、経路の区間に沿った計画外（不測の）障害物の位置を検出するステップを含む。一態様では、例えば、歩行者検出システム１１８は、経路の区間に沿った計画外障害物の位置を検出する。計画外障害物は歩行者であってもよいが、動物、車両、信号機等の他の不測の障害物も検出することができる。
【００５２】
ブロック５３０において、方法５００は、車両の現在位置と、経路上における計画外障害物より前の位置との間の第２区間に対する第２軌道関数を決定するステップを含む。軌道計画部１３４は、車両の現在位置と、経路上における計画外障害物より前の位置との間の第２区間の第２軌道関数を決定する。軌道計画部１３４は、図３に関して上述した方法と同様の方法で第２軌道を決定する。軌道計画部１３４は、リアクティブ停止のために３フェーズジャークプロファイルを選択してもよい。しかしながら、計画外障害物に当たる前に車両が停止するように計画をたてるべきであるため、最終速度（ｖｆ）は０に設定され、長さ（Ｌ）が解かれる。
【００５３】
一例では、軌道計画部１３４は、最大制限の範囲内で初期許容加速度及びジャークの制限を選択することができる。軌道計画部は、長さＬについて制限されたプロファイルを解く。長さＬが計画外障害物、例えば歩行者、の手前の地点までの停止距離よりも大きい場合、軌道計画部１３４は、新しい区間の長さＬが計画外障害物の手前の地点までの停止距離よりも小さくなるまで、最大制限の範囲内で許容可能な加速度及びジャークの制限の大きさを繰り返し増加させる。
【００５４】
図６は、７フェーズプロファイルの例示的な軌道関数を図式的に示す。例えば、７フェーズプロファイルは、車両が制限速度まで加速し、制限速度で走行し、次いで停止標識で停止するまで減速する場合の道路の直線区間に対して、使用される。ジャーク関数６１０は、７つのジャーク一定のフェーズを水平部分として表す。図示されているように、各フェーズは、−ｊ、０、又は＋ｊのいずれかの値を有する。ここで、−ｊ及び＋ｊは許容可能なジャークの制限である。対応する加速度関数６２０は、各フェーズ中の加速度を示す。従って、加速度が増加する第１フェーズ（Δｔ１）、加速度一定の第２フェーズ（Δｔ２）、加速度が減少する第３フェーズ（Δｔ３）、加速度の無い第４フェーズ（Δｔ４）、減速度が増加する第５フェーズ（Δｔ５）、減速度一定の第６フェーズ（Δｔ６）、減速度が減少する第７フェーズ（Δｔ７）が示される。図示されているように、加速度関数６２０は、許容加速度の制限であるａ−ｐａ＋ｐの範囲内にとどまる。速度関数６３０は、ｖｉで始まり、ｖｍに増加し、ｖｆで終了する速度を示す（この場合、ｖｆは０であり、車両１０２は区間の終わりで停止することを示す）。距離関数６４０は、時間の経過と共に車両１０２が走行する総距離（Ｌ）を示す。
【００５５】
図７は、６フェーズジャークプロファイルの例示的な軌道関数を示す。この６フェーズジャークプロファイルは、例えば、区間が、減速開始が必要になるまでに車両１０２が最高速度に達するだけの長さを有していない場合に、使用される。車両１０２は、滑らかに加速し、次いで徐々に加速度を落とし、減速を開始し、徐々に停止する。６フェーズジャークプロファイルは、例えば、加速度一定のフェーズがあることに起因して、複数の解を有する場合がある。全てのフェーズに対して正の時間間隔を有する解が選択される。
【００５６】
図８は、４フェーズジャークプロファイルの例示的な軌道関数を示す。この４フェーズジャークプロファイルは、初期速度が、最高速度に近い最終速度よりも低い場合に、使用される。車両は、例えば、単に最終速度まで速度を上げ、その最終速度を維持する。
【００５７】
図９は、逆４フェーズジャークプロファイルの例示的な軌道関数を示す。この逆４フェーズジャークプロファイルは、例えば、初期速度が最大速度に近く、最終速度が初期速度よりも低い場合に、使用される。車両の減速を直ちに開始するのは時間的に非効率的な場合がある。代わりに、車両はある期間、初期速度を継続した後、減速を開始する場合がある。
【００５８】
図１０は、３フェーズジャークプロファイルの軌道関数の例を示す。この３フェーズジャークプロファイルは、車両が区間全体において速度を変更すべき場合（例えば、幹線道路において加速する場合或いはリアクティブ停止シナリオの場合）、に使用される。３フェーズプロファイルを解く場合、ｖｉとａｉが固定されている状態で、Ｌ又はｖｆのいずれか一方のみが厳密に実現される。ノーマルモード動作では、ｖｆは所望の目標値からずれることは許されており、次の区間のｖｉは更新されてよい。リアクティブ停止シナリオでは、ｖｆは０に設定され、結果として得られるＬ値が計画外障害物までの距離よりも大きい場合には、加速度及びジャークの制限は調整される（例えば、徐々に増やされる）。軌道計画システム１１０は、加速度又はジャークの制限が閾値を超えて調整されている場合には、乗員に警告を発生する。
【００５９】
図１１は、車両１０２が通常モードで動作し且つ歩行者１１１０が存在するシナリオ例を代表的に示す。軌道計画部１３４は、歩行者１１１０の位置、要求される停止距離１１２０、及び停止緩衝域（ｓｔｏｐ  ｂｕｆｆｅｒ）１１３０を決定する。この場合、歩行者１１１０は停止緩衝域１１３０内にはいないので、軌道計画部１３４は、現在の軌道を続けるか、或いは逆４フェーズジャークプロファイルを選択することができる。
【００６０】
図１２は、車両１０２がリアクティブ停止モードで動作し且つ歩行者１１１０が存在するシナリオ例を代表的に示す。ここでは、歩行者１１１０は停止緩衝域１１３０内にいる。再計画緩衝域（ｒｅ−ｐｌａｎ  ｂｕｆｆｅｒ）１１４０は、歩行者１１１０の位置に基づいて決定される。歩行者１１１０が移動しない場合、再計画緩衝域１１４０は、車両１０２が異なる経路を選択するためのスペースを提供する。軌道計画部１３４は、リアクティブ停止状態における軌道を計画する際、再計画緩衝域１１４０の開始を区間の終了として設定してよい。
【００６１】
本開示の実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、又はそれらの組み合わせを使用して実行することができ、１つ又は複数のコンピュータシステム又は他の処理システムで実行することができる。一実施形態では、本開示は、本明細書に記載の機能を実行することができる１つ又は複数のコンピュータシステムで行われる。図１３は、本開示の実施形態に従って使用され得る様々なハードウェア構成要素及び他の機能装備の例示的なシステム概略図を示す。本開示の実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、又はそれらの組み合わせを使用して実行することができ、１つ又は複数のコンピュータシステム又は他の処理システムで実行することができる。一変形例では、本開示の実施形態は、本明細書に記載の機能を実行することができる１つ又は複数のコンピュータシステムで行われる。そのようなコンピュータシステム１３００の一例を図１３に示す。
【００６２】
コンピュータシステム１３００は、１つ又は複数のプロセッサ（例えば、プロセッサ１３０４）を含む。プロセッサ１３０４は、通信インフラストラクチャ１３０６（例えば、通信バス、クロスオーバーバー、又はネットワーク）に接続される。この例示的なコンピュータシステムの観点から、様々なソフトウェアの態様が説明される。この説明を読めば、他のコンピュータシステム及び／又はアーキテクチャを使用して本開示の実施形態を実行する方法は、当業者には明らかであろう。
【００６３】
コンピュータシステム１３００は、ディスプレイユニット１３３０上に表示するために、通信インフラストラクチャ１３０６（又は、図示されていないフレームバッファ）からグラフィックス、テキスト、及び他のデータを転送するディスプレイインターフェース１３０２を含む。コンピュータシステム１３００はまた、メインメモリ１３０８、好ましくはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含み、また、２次メモリ１３１０を含んでもよい。２次メモリ１３１０は、例えば、ハードディスクドライブ１３１２及び／又はリムーバブルストレージドライブ１３１４（フロッピーディスクドライブ、磁気テープドライブ、光ディスクドライブ等）を含む。リムーバブルストレージドライブ１３１４は、周知の方法で、リムーバブルストレージユニット１３１８から読み取り、及び／又はリムーバブルストレージユニット１３１８に書き込む。リムーバブルストレージユニット１３１８は、フロッピーディスク、磁気テープ、光ディスク等であり、リムーバブルストレージドライブ１３１４によって読み出され、またリムーバブルストレージドライブ１３１４に書き込まれる。理解されるように、リムーバブルストレージユニット１３１８は、コンピュータソフトウェア及び／又はデータを記憶したコンピュータ使用可能記憶媒体を含む。
【００６４】
別の実施形態では、２次メモリ１３１０は、コンピュータプログラム又は他の命令がコンピュータシステム１３００にロードされることを可能にするための他の同様のデバイスを含むことができる。そのようなデバイスは、例えば、リムーバブルストレージユニット１３２２及びインターフェース１３２０を含むことができる。そのような例には、プログラムカートリッジ及びカートリッジインターフェース（ビデオゲーム装置に見られるもの等）、リムーバブルメモリチップ（消去可能なプログラム可能読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、又はプログラム可能読み取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）等）とそれに対応するソケット、及び他のリムーバブルストレージユニット１３２２、及びリムーバブルストレージユニット１３２２からコンピュータシステム１３００にソフトウェア及びデータを転送することを可能にするインターフェース１３２０を含む。
【００６５】
コンピュータシステム１３００はまた、通信インターフェース１３２４を含んでもよい。通信インターフェース１３２４は、ソフトウェア及びデータがコンピュータシステム１３００と外部装置との間で転送されることを可能にする。通信インターフェース１３２４の例には、モデム、ネットワークインターフェース（イーサネットカード等）、通信ポート、パーソナルコンピュータメモリカード国際協会（ＰＣＭＣＩＡ）スロット及びカード等が含まれる。通信インターフェース１３２４を介して転送されるソフトウェア及びデータは、通信インターフェース１３２４によって受信可能な電子信号、電磁信号、光学信号又は他の信号等の信号１３２８の形態をとる。これらの信号１３２８は、通信経路（例えば、チャネル）１３２６を介して通信インターフェース１３２４に供給される。この経路１３２６は、信号１３２８を搬送し、ワイヤ又はケーブル、光ファイバ、電話回線、セルラーリンク、無線周波数（ＲＦ）リンク及び／又は他の通信チャネルを使用して実現される。この明細書では、「コンピュータプログラム媒体」及び「コンピュータ使用可能媒体」という用語は、リムーバブルストレージドライブ１３８０やハードディスクドライブ１３７０にインストールされたハードディスクや信号１３２８等のメディアを総称するために使用される。これらのコンピュータプログラム製品は、コンピュータシステム１３００にソフトウェアを提供する。本発明の実施形態は、そのようなコンピュータプログラム製品に向けられている。
【００６６】
コンピュータプログラムは（コンピュータ制御論理とも呼ばれる）は、メインメモリ１３０８及び／又は２次メモリ１３１０に格納される。コンピュータプログラムは、通信インターフェース１３２４を介して受信することもできる。このようなコンピュータプログラムが実行されると、コンピュータシステム１３００は、本明細書で説明されるように、本発明の実施形態に係る様々な特徴機能を実行する。特に、コンピュータプログラムは、実行されると、プロセッサ１３０４にそのような特徴を実行させる。従って、そのようなコンピュータプログラムは、コンピュータシステム１３００のコントローラとして機能する。
【００６７】
本発明の実施形態がソフトウェアを使用して実施される変形例では、ソフトウェアは、コンピュータプログラム製品に格納され、リムーバブルストレージドライブ１３１４、ハードドライブ１３１２、又は通信インターフェース１３２０を使用して、コンピュータシステム１３００にロードされる。制御ロジック（ソフトウェア）は、プロセッサ１３０４によって実行されると、プロセッサ１３０４に、本明細書に記載される本発明の実施形態に係る機能を実行させる。別の変形例では、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等のハードウェア構成要素を使用して、主にハードウェアで実施される。本明細書で説明された機能を実行するためのハードウェア状態機械の実施は、当業者には明らかであろう。
【００６８】
さらに別の変形例では、ハードウェアとソフトウェアの両方の組み合わせを使用して実施される。
【００６９】
図１４は、本発明の実施形態に基づいて使用可能な様々な例示的なシステム構成要素のブロック図である。例えば、種々の構成要素は車両１０２内にあってもよい。或いは、それらのうちのいくつかだけが車両１０２内にあり、他の構成要素は車両１０２から離れた場所にあってもよい。システム１４００は、１つ又は複数のアクセス者（ａｃｃｅｓｓｏｒｓ）１４６０、１４６２（本明細書では１又は複数の「ユーザ」と交換可能に呼ばれる）及び１又は複数の端末１４４２、１４６６を含む（そのような端末は、例えば、軌道計画システム１１０の種々の構成機能であってもよいし、或いは含んでもよい）。一実施形態では、本発明の実施形態に従って使用するためのデータは、ネットワーク１４４４（例えば、インターネット又はイントラネット等）及び結合装置１４４５、１４４６、１４６４を介して、プロセッサ及びデータ保存場所及び／又はデータ保存場所への接続を有するサーバ１４４３（例えば、ＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、マイクロコンピュータ、又は他のデバイス等）に結合された端末１４４２、１４６６（例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、マイクロコンピュータ、電話装置、パーソナルデジタルアシスタント（「ＰＤＡ」）やハンドヘルド無線デバイス等の無線デバイス等）を介して、アクセス者１４６０、１４６２によって、例えば、入力及び／又はアクセスされる。結合装置１４４５、１４４６、１４６４としては、例えば、有線、無線、又は光ファイバのリンク等が挙げられる。他の変形例では、本発明の実施形態による方法及びシステムは、単一の端末のようなスタンドアロン環境で動作する。
【００７０】
本明細書で説明される実施形態は、コンピュータ実行可能命令を格納するコンピュータ可読記憶媒体との関連において、説明され実施されてもよい。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ記憶媒体及び通信媒体を含む。例えば、フラッシュメモリドライブ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、フロッピーディスク、テープカセット等である。コンピュータ可読記憶媒体としては、コンピュータ可読命令、データ構造、モジュール又は他のデータのような情報を記憶するための任意の方法又は技術で実施される揮発性及び不揮発性、取り外し可能な媒体及び取り外し不可能な媒体が挙げられる。
【００７１】
上記に開示された特徴及び機能、及び他の特徴及び機能、又はその代替形態又は変形形態の様々な実施形態を望ましいように組み合わせて、多くの他の異なるシステム又はアプリケーションとして構成してもよいことは理解されよう。 また、以下の請求項に包含されることが意図されるが、現在は予測されていない、又は予想されていない種々の代替、変形、変更、又は改良は、当業者であれば、引き続き行うことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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