(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024163497
(43)【公開日】2024-11-22
(54)【発明の名称】地図分割システム、地図更新システム及び地図分割方法
(51)【国際特許分類】
G01C 21/26 20060101AFI20241115BHJP
G09B 29/10 20060101ALI20241115BHJP
G09B 29/00 20060101ALI20241115BHJP
G05D 1/43 20240101ALN20241115BHJP
【ＦＩ】
G01C21/26 B
G09B29/10 A
G09B29/00 Z
G05D1/02 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023079181
(22)【出願日】2023-05-12
(71)【出願人】
【識別番号】000005108
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110000925
【氏名又は名称】弁理士法人信友国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】杉本 和也
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 誠也
(72)【発明者】
【氏名】月舘 統宙
【テーマコード（参考）】
2C032
2F129
5H301
【Ｆターム（参考）】
2C032HB11
2C032HB22
2C032HC08
2C032HD16
2C032HD21
2F129AA03
2F129BB03
2F129CC04
2F129CC06
2F129DD22
2F129EE02
2F129FF02
2F129FF18
2F129FF20
2F129FF37
5H301AA02
5H301BB05
5H301BB14
5H301CC03
5H301CC06
5H301CC10
5H301GG08
5H301GG09
5H301GG12
(57)【要約】
【課題】車載コントローラーの計算負荷を低減し、分割地図の切り替え時の車両走行の安定性を保障する。
【解決手段】地図分割システムは、予め作成された走行環境の全域地図を参照して、車両の走行開始位置から目標位置までの大局経路を計画する大局経路計画部３０５と、大局経路に沿って、大局経路の一部を含むように全域地図を複数の分割地図に分割する際、車両の車両情報及び全域地図の特徴量情報に基づいて、隣接する分割地図が部分的に重複するように分割する地図分割部３０６と、車両の所在位置に応じて分割地図を車両に送信し、車両の参照地図を更新する地図配信部３０７（地図更新部）と、を備える。
【選択図】 図２
【解決手段】地図分割システムは、予め作成された走行環境の全域地図を参照して、車両の走行開始位置から目標位置までの大局経路を計画する大局経路計画部３０５と、大局経路に沿って、大局経路の一部を含むように全域地図を複数の分割地図に分割する際、車両の車両情報及び全域地図の特徴量情報に基づいて、隣接する分割地図が部分的に重複するように分割する地図分割部３０６と、車両の所在位置に応じて分割地図を車両に送信し、車両の参照地図を更新する地図配信部３０７（地図更新部）と、を備える。
【選択図】 図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
予め作成された走行環境の全域地図を参照して、車両の走行開始位置から目標位置までの大局経路を計画する大局経路計画部と、
前記大局経路に沿って、前記大局経路の一部を含むように前記全域地図を複数の分割地図に分割する際、前記車両の車両情報及び前記全域地図の特徴量情報に基づいて、隣接する前記分割地図が部分的に重複するように分割する地図分割部と、
前記車両の所在位置に応じて前記分割地図を前記車両に送信し、前記車両の参照地図を更新する地図更新部と、を備える
地図分割システム。
前記大局経路に沿って、前記大局経路の一部を含むように前記全域地図を複数の分割地図に分割する際、前記車両の車両情報及び前記全域地図の特徴量情報に基づいて、隣接する前記分割地図が部分的に重複するように分割する地図分割部と、
前記車両の所在位置に応じて前記分割地図を前記車両に送信し、前記車両の参照地図を更新する地図更新部と、を備える
地図分割システム。
【請求項2】
前記車両情報は、前記車両が有する車載センサーの性能情報及び車載コントローラーの性能情報を含む
請求項１に記載の地図分割システム。
請求項１に記載の地図分割システム。
【請求項3】
前記全域地図の特徴量情報は、前記全域地図が保有する複数種類の前記特徴量情報の中の少なくとも１つを含む
請求項２に記載の地図分割システム。
請求項２に記載の地図分割システム。
【請求項4】
前記車載センサーの測距範囲内に、前記車両の所在位置を推定できる前記特徴量情報が存在しないことを検出する安定走行不可判定部を備える
請求項２に記載の地図分割システム。
請求項２に記載の地図分割システム。
【請求項5】
前記安定走行不可判定部は、前記車載センサーの測距範囲内に、前記車両の所在位置を推定できる前記特徴量情報が存在しないことを検出した場合、前記車両の所在位置を推定できる前記特徴量情報が存在しないことが検出された発生箇所に関する情報と、障害物を設置する通知とを出力する
請求項４に記載の地図分割システム。
請求項４に記載の地図分割システム。
【請求項6】
前記大局経路計画部が複数の前記大局経路を計画した場合、前記地図分割部は、複数の前記大局経路のそれぞれに沿って、前記全域地図を分割する
請求項１に記載の地図分割システム。
請求項１に記載の地図分割システム。
【請求項7】
前記地図分割部は、予め設定された交通規則に基づいて前記全域地図を分割する
請求項１～６のいずれか一項に記載の地図分割システム。
請求項１～６のいずれか一項に記載の地図分割システム。
【請求項8】
予め作成された走行環境の全域地図を参照して、車両の走行開始位置から目標位置までの大局経路を計画する大局経路計画部と、
前記大局経路に沿って、前記大局経路の一部を含むように前記全域地図を複数の分割地図に分割する際、前記車両の車両情報及び前記全域地図の特徴量情報に基づいて、隣接する前記分割地図が部分的に重複するように分割する地図分割部と、
前記車両の所在位置に応じて前記分割地図を前記車両に送信し、前記車両の参照地図を更新する地図更新部と、を備える
地図更新システム。
前記大局経路に沿って、前記大局経路の一部を含むように前記全域地図を複数の分割地図に分割する際、前記車両の車両情報及び前記全域地図の特徴量情報に基づいて、隣接する前記分割地図が部分的に重複するように分割する地図分割部と、
前記車両の所在位置に応じて前記分割地図を前記車両に送信し、前記車両の参照地図を更新する地図更新部と、を備える
地図更新システム。
【請求項9】
予め作成された走行環境の全域地図を参照して、車両の走行開始位置から目標位置までの大局経路を計画するステップと、
前記大局経路に沿って、前記大局経路の一部を含むように前記全域地図を複数の分割地図に分割する際、前記車両の車両情報及び前記全域地図の特徴量情報に基づいて、隣接する前記分割地図が部分的に重複するように分割するステップと、
前記車両の所在位置に応じて前記分割地図を前記車両に送信し、前記車両の参照地図を更新するステップと、を含む
地図分割方法。
前記大局経路に沿って、前記大局経路の一部を含むように前記全域地図を複数の分割地図に分割する際、前記車両の車両情報及び前記全域地図の特徴量情報に基づいて、隣接する前記分割地図が部分的に重複するように分割するステップと、
前記車両の所在位置に応じて前記分割地図を前記車両に送信し、前記車両の参照地図を更新するステップと、を含む
地図分割方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、地図分割システム、地図更新システム及び地図分割方法に関する。
【背景技術】
【0002】
少子高齢化による労働力不足やＥ－コマース市場拡大に伴い、物流倉庫内や工場内などの省人化、及び作業効率の向上が求められている。そこで、無人で動作可能な自律走行車両を動作させる自律走行システムの導入が進められている。これまでの自律走行システムでは、安全の観点から、車両が移動可能な範囲は限られており、現場の作業員等の作業範囲と車両の移動範囲とは異なることが一般的であった。一方で、ロボティクス分野における自律走行技術の発展に伴い、車両と人の動線が重複しても、車両自身が回避や迂回などの必要性を判断し、周囲の状況に応じた柔軟な行動を選択可能となっている。
【0003】
ところで、広域の自律走行を実現するため、時々刻々と変化する環境における車両の自律走行が求められている。例えば、搬送業務に係る倉庫や工場などにおいて、目的地によっては、棚の間、入り組んだ通路内等の車両走行が要求される。一般的には、自律走行車両が車載センサーを備え、車載センサーは、現在の計測情報と、事前に作成された地図情報とを比較し、作成された地図座標系における車両の位置や車両の走行を阻害する障害物を検知する。
【0004】
また、自律走行に関する各種演算を行う車載コントローラーは、計算機等の情報処理装置で構成され、画像情報である参照地図情報を保持する必要がある。ところで、車両１台当たりのコストを削減するため、多数の車両を管理する管制サーバーが設けられる。車載コントローラーは、管制サーバーと比較すると、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどによる演算性能が制約される。この演算性能の制約を受けて、車両側で走行領域の全域地図（特に広い走行領域の全域地図）、或いは高解像度の全域地図を丸ごとに保持すると、メモリへの圧迫や、目標位置までの経路計画処理等の計算負荷の増加問題などが発生する可能性が高くなる。そこで、走行環境の全域地図を複数エリアに分割し、車両の進行状況に応じて、車両が参照する地図を逐次に更新する技術、例えば、特許文献１に記載の技術が提案されている。
【0005】
特許文献１には、「地図更新システムは、ロボットの空間における移動可能範囲を規定した三次元地図について、所定の範囲を表す複数のエリアに分割し、三次元地図におけるロボットの経路を生成し、ロボットの経路において参照が必要な参照エリアを、ロボットの経路の進行状況に応じて更新する。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０２１－１９６４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上述のように、走行環境の全域地図を複数エリアに分割し、車両の進行状況に応じて、車両が参照する地図を逐次更新する技術が提案されている。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、分割された各地図の境界において、車両が一度停止して地図の更新を行うことが前提となっている。このため、地図を跨ぐタイミングで地図の切替えや次の地図に対する経路計画などにより、車両が分割された地図の境界付近で減速や停止することが発生して、車両の走行効率が低下する問題がある。
【0008】
また、特許文献１に記載の技術は、全域地図を等間隔で、もしくは壁等で仕切られた部屋や作業エリアごとに分割するので、全域地図の区切り方にも工夫の余地がある。自動車分野においては、車両の自己位置推定は、一般的なナビゲーションを含め、基本的にＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）ベースのものが主機能となっている。このため、周囲の障害物等の特徴量が少ない場合でも、車両が走行可能である。一方、物流倉庫内や工場内のような屋内走行環境では、ＧＮＳＳを利用することが困難である。このため、車両の自己位置推定は、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）やカメラなどの車載センサー情報と、車載センサー情報を用いて事前に作成された全域地図とのマッチング技術を利用することが一般的である。また、物流倉庫内等の屋内走行環境において、安定した自律走行を実現するためには、マッチングに有効な特徴量、例えば、壁の凹凸、環境に設置したマーカー等、十分な車両周囲の特徴量が必要である。それゆえ、全域地図を単純に部屋ごとや作業エリアごとに分割することでは不十分である。
【0009】
本発明は、上記状況を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、車載コントローラーの計算負荷を低減し、分割地図の切り替え時の車両走行の安定性を保障することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、予め作成された走行環境の全域地図を参照して、車両の走行開始位置から目標位置までの大局経路を計画する大局経路計画部と、大局経路に沿って、大局経路の一部を含むように全域地図を複数の分割地図に分割する際、車両の車両情報及び全域地図の特徴量情報に基づいて、隣接する分割地図が部分的に重複するように分割する地図分割部と、車両の所在位置に応じて分割地図を車両に送信し、車両の参照地図を更新する地図更新部と、を備える。
【発明の効果】
【0011】
上記構成の本発明によれば、車載コントローラーの計算負荷を低減し、分割地図の切り替え時の車両走行の安定性を保障することができる。
上記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
上記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の第１実施形態に係る走行環境の一例を示す図である。
【図2】本発明の第１実施形態に係る自律走行システムの機能構成例を示すブロック図である。
【図3】本発明の第１実施形態に係る自律走行車両の構成例を示す図である。
【図4】本発明の第１実施形態に係る地図分割システム及び地図更新システムのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図5】本発明の第１実施形態に係る走行環境の全域地図を示すである。
【図6】全域地図を等間隔で分割するイメージを示す図である。
【図7】本発明の第１実施形態に係る地図分割システムにおける障害物占有率演算処理を説明するための図である。
【図8】本発明の第１実施形態に係るに係る地図分割システムにおいて算出される、車両センサーの測距範囲の各領域のスコアを示す図である。
【図9】本発明の第１実施形態に係る地図分割システムにおける、現在のエリアの分割地図を拡張する処理を説明するための図である。
【図10】本発明の第１実施形態に係る地図分割システムにおける、障害物過疎領域による地図切取りの第１パターンを説明するための図である。
【図11】本発明の第１実施形態に係る地図分割システムにおける、障害物過疎領域による地図切取りの第２パターンを説明するための図である。
【図12】本発明の第１実施形態に係る地図分割システムにおいて、車両の進行方向に垂直する方向における地図分割を説明するための図である。
【図13】本発明の第１実施形態に係る地図更新システムにおいて、車両が自律走行する際の参照地図の切り替えを説明するための図である。
【図14】本発明の第１実施形態に係る自律走行システムにおける自律走行処理の手順を示すフローチャートである。
【図15】本発明の第１実施形態に係る地図分割システムにおける地図分割エリア演算処理の手順を示すフローチャートである。
【図16】本発明の第１実施形態に係る地図分割システムにおける障害物占有率の演算処理の手順を示すフローチャートである。
【図17】本発明の第１実施形態に係る地図分割システムにおける地図分割処理の手順を示すフローチャートである。
【図18】本発明の第２実施形態に係る自律走行システムの機能構成例を示すブロック図である。
【図19】本発明の第２実施形態に係る地図分割システムにおける地図分割エリア演算処理の手順を示すフローチャートである。
【図20】本発明の第２実施形態に係る地図分割システムにおける障害物占有率の演算処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
【0014】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る走行環境の一例を説明する。図１は、本実施形態に係る走行環境の一例を示す図である。走行環境１００は、搬送業務に係る倉庫の一例における走行環境であり、図１では、図面上の水平方向である「Ｘ」方向が、倉庫の幅方向を示し、「Ｘ」方向に交差する「Ｙ」方向が、倉庫の縦方向を示す。また、図１では、同じ図形は同じものを示し、その中の１つのみに符号を付けて説明する。
まず、本発明の第１実施形態に係る走行環境の一例を説明する。図１は、本実施形態に係る走行環境の一例を示す図である。走行環境１００は、搬送業務に係る倉庫の一例における走行環境であり、図１では、図面上の水平方向である「Ｘ」方向が、倉庫の幅方向を示し、「Ｘ」方向に交差する「Ｙ」方向が、倉庫の縦方向を示す。また、図１では、同じ図形は同じものを示し、その中の１つのみに符号を付けて説明する。
【0015】
走行環境１００は、図１に示すように、棚１１１、パレット１１３、車両の充電ユニット１１４、他のエリアから荷物を搬送するコンベア１１５等が置いてある環境である。灰色の正方形で示される荷１１２は、荷物であり、棚１１１、パレット１１３、及びコンベア１１５等に置かれている。走行環境１００は、壁１１６により、２つの部分（２つの部屋）に分けられている。また、走行環境１００には、棚１１１、パレット１１３、コンベア１１５等により囲まれた経路が存在する。搬送作業は、例えば、図１に示す台車型搬送車両である車両１０１等の自律走行により行われる。なお、図１では、２つの部屋を有する走行環境１００が示されているが、本発明はこれに限定されず、走行環境１００は、３つ以上の部屋を有してもよいし、１つの部屋のみ有してもよい。また、図１では、１台の車両のみが示されるが、走行環境１００に複数の車両が存在することは可能である。
【0016】
次に、本実施形態に係る自律走行システムの機能構成例について説明する。図２は、本実施形態に係る自律走行システム３００の機能構成例を示すブロック図である。自律走行システム３００は、図２に示すように、地図配信サーバー３０１と、車両１０１の車載コントローラー２２０と、車両１０１とを備える。地図配信サーバー３０１、車載コントローラー２２０、及び車両１０１は、この順で通信できるように接続される。
【0017】
［地図分割システム及び地図更新システムの機能構成例］
地図配信サーバー３０１は、地図分割システム及び地図更新システムの一例であり、全域地図管理部３０２と、車両情報管理部３０３と、目標位置入力部３０４と、大局経路計画部３０５と、地図分割部３０６と、地図配信部３０７とを備える。目標位置入力部３０４、大局経路計画部３０５、地図分割部３０６、及び地図配信部３０７は、この順で接続される。また、全域地図管理部３０２及び車両情報管理部３０３のそれぞれは、大局経路計画部３０５に接続される。また、車両情報管理部３０３は、地図分割部３０６にも接続される。
地図配信サーバー３０１は、地図分割システム及び地図更新システムの一例であり、全域地図管理部３０２と、車両情報管理部３０３と、目標位置入力部３０４と、大局経路計画部３０５と、地図分割部３０６と、地図配信部３０７とを備える。目標位置入力部３０４、大局経路計画部３０５、地図分割部３０６、及び地図配信部３０７は、この順で接続される。また、全域地図管理部３０２及び車両情報管理部３０３のそれぞれは、大局経路計画部３０５に接続される。また、車両情報管理部３０３は、地図分割部３０６にも接続される。
【0018】
全域地図管理部３０２は、走行環境１００（図１参照）の全域地図（後述の図５参照）を管理する。全域地図は、走行環境１００の全域を走行する車両１０１の後述の車載センサー２１１の計測情報、後述のエンコーダー２０９が測定した車両１０１の後述の移動情報を用いて、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）手法等により作成される格子地図である。
【0019】
車両情報管理部３０３は、車両１０１の寸法値（車幅、車両長等）、後述の車載センサー２１１の性能情報、及び車載コントローラー２２０の性能情報を含む車両情報を管理（格納）する。車載センサー２１１の性能情報は、例えば、ＬｉＤＡＲの最大照射距離、レーザー光の水平方向の分解能、測距範囲、測距誤差等を含む。なお、ＬｉＤＡＲによっては、遠方を測距するほど計測が安定しないものが存在するため、走行環境の周囲物体に対し、安定して測距可能な距離が、事前の実験によって把握できている場合はその値を取得する。また、ここで、車載センサー２１１は、自車両周囲３６０度の障害物に関する情報（特徴量情報）を取得できる性能を有するものとする。
【0020】
車載コントローラー２２０の性能情報は、車載コントローラー２２０を構成する情報処理装置のＣＰＵ性能、メモリ容量、後述する経路計画や追従アルゴリズムから実験的に割り出される、参照可能な地図の最大サイズ（画像サイズ）等を含む。以下では、参照可能な地図の最大サイズを「参照地図最大サイズ」と称する。なお、参照地図最大サイズの単位は、画像サイズの容量（メガバイト（ＭＢ））であってもよいし、画像の構成（０～２５５諧調のグレースケール画像の構成等）が事前に設定されている場合、画素数であってもよい。また、本実施形態では１台の車両を例として説明するが、走行環境１００を走行する車両が複数台存在する場合、車両情報管理部３０３は、各車両の車両情報を管理する。
【0021】
目標位置入力部３０４は、全域地図管理部３０２から全域地図を入力し、車両１０１が現在行うタスクの目的地の全域地図における座標を自律走行の目標位置として設定する。ここで、自律走行の目標位置は、例えば、作業員により、モバイルディスプレイ等の外部デバイスを介して直接入力されてもよい。また、自律走行の目標位置は、事前に地図配信サーバー３０１に設定されたタスクの目的地を取得して自動的に計算されてもよい。また、目標位置入力部３０４は、自律走行の目標位置を大局経路計画部３０５に出力する。
【0022】
大局経路計画部３０５は、全域地図管理部３０２から全域地図を入力し、車両情報管理部３０３から車両１０１の寸法値を入力し、目標位置入力部３０４から目標位置を入力する。また、大局経路計画部３０５は、予め作成された走行環境の全域地図を参照して、車両１０１の走行開始位置から目標位置までの大局経路（後述の図５参照）を計画する。大局経路は、全域地図上の格子座標（行列番号等）の集合で表現され、集合中の座標順に走行することにより目標位置に到達する。また、大局経路計画部３０５は、大局経路に含まれる各格子を通過する際の車両の目標速度や最大速度なども計画して、大局経路とともに出力する。なお、経路計画手法としては、例えば、ダイクストラ法やＡ＊（A star）法など、任意の経路探索手法を利用してもよい。また、大局経路計画部３０５は、大局経路が計画された全域地図を、地図分割部３０６に出力し、車載コントローラー２２０の後述の局所経路計画部３１３に送信する。
【0023】
地図分割部３０６は、車両情報管理部３０３から車両１０１の車両情報を取得し、大局経路計画部３０５から大局経路が計画された全域地図を取得する。また、地図分割部３０６は、大局経路に沿って、大局経路の一部を含むように全域地図を複数の分割地図に分割する。地図分割部３０６は、全域地図を複数の分割地図に分割する際、車両１０１の車両情報及び全域地図の特徴量情報に基づいて、隣接する分割地図が部分的に重複するように分割する地図分割エリア演算処理を行う。本実施形態では、全域地図の特徴量情報は、全域地図（格子地図）における障害物に関する情報である。また、地図分割部３０６は、分割した地図（以下では、「分割地図」と称する）を地図配信部３０７に出力する。なお、地図分割部３０６における地図分割エリア演算処理について、後述の図１５～図１７で詳述する。
【0024】
地図配信部３０７は、地図分割部３０６から分割地図を入力し、車載コントローラー２２０の後述の自己位置推定部３１２から車両１０１の所在位置を入力する。また、地図配信部３０７は、地図更新部の一例であり、車両１０１の所在位置、すなわち、車両１０１の進行状況に応じて、分割地図を車両１０１（車載コントローラー２２０の後述の参照地図管理部３１１）に送信し、車両１０１の参照地図を更新する。
【0025】
［車載コントローラーの構成例］
次に、車載コントローラー２２０の機能構成について説明する。車載コントローラー２２０は、後述の図３に示すように、車両１０１の内部に配置され、車両１０１を自律走行させるように、車両１０１の各構成部の動作を制御する情報処理装置の一例である。車載コントローラー２２０は、図２に示すように、参照地図管理部３１１と、自己位置推定部３１２と、局所経路計画部３１３と、制御指令生成部３１４とを備える。参照地図管理部３１１は、自己位置推定部３１２及び局所経路計画部３１３のそれぞれに接続される。また、自己位置推定部３１２は、局所経路計画部３１３及び制御指令生成部３１４のそれぞれに接続する。また、局所経路計画部３１３は、制御指令生成部３１４に接続する。制御指令生成部３１４は、車両１０１の駆動部２０８に接続する。また、参照地図管理部３１１は、地図配信サーバー３０１の地図配信部３０７から分割地図を受信して自己位置推定部３１２及び局所経路計画部３１３に出力する。
次に、車載コントローラー２２０の機能構成について説明する。車載コントローラー２２０は、後述の図３に示すように、車両１０１の内部に配置され、車両１０１を自律走行させるように、車両１０１の各構成部の動作を制御する情報処理装置の一例である。車載コントローラー２２０は、図２に示すように、参照地図管理部３１１と、自己位置推定部３１２と、局所経路計画部３１３と、制御指令生成部３１４とを備える。参照地図管理部３１１は、自己位置推定部３１２及び局所経路計画部３１３のそれぞれに接続される。また、自己位置推定部３１２は、局所経路計画部３１３及び制御指令生成部３１４のそれぞれに接続する。また、局所経路計画部３１３は、制御指令生成部３１４に接続する。制御指令生成部３１４は、車両１０１の駆動部２０８に接続する。また、参照地図管理部３１１は、地図配信サーバー３０１の地図配信部３０７から分割地図を受信して自己位置推定部３１２及び局所経路計画部３１３に出力する。
【0026】
自己位置推定部３１２は、参照地図管理部３１１から分割地図を入力し、入力した分割地図を参照地図とする。また、自己位置推定部３１２は、車両１０１の車載センサー２１１が検出した点群情報を入力し、点群情報と参照地図とのマップマッチング処理を行い、自己位置及び姿勢を推定する。マップマッチングは、点群情報を図形として見立てたときに、点群を平行移動、回転、及び拡大・縮小させることで、格子地図（参照地図）に合わせ込む技術である。マップマッチング処理において、例えば、ＡＭＣＬ（Adaptive Monte Carlo Localization）法等、位置推定に用いられる任意の方法を利用してもよい。また、自己位置推定部３１２は、推定した自己位置を局所経路計画部３１３及び制御指令生成部３１４に出力する。また、自己位置推定部３１２は、推定した自己位置を地図配信サーバー３０１の地図配信部３０７に送信する。
【0027】
局所経路計画部３１３は、地図配信サーバー３０１の大局経路計画部３０５から大局経路を受信し、参照地図管理部３１１から分割地図を入力し、自己位置推定部３１２から自己位置を入力する。また、局所経路計画部３１３は、大局経路に沿って、分割地図を参照して、自己位置と目標位置との間に位置する格子（例えば、自己位置から２ｍ先の大局経路上の格子）を局所目標位置として設定し、自己位置から局所目標位置までの局所経路を計画する。また、局所経路計画部３１３は、計画した局所目標位置及び局所経路を制御指令生成部３１４に出力する。なお、局所経路は、格子座標の集合でなく、より細かい座標の集合や、曲線を表現した関数などによって形成され、車両１０１の運動特性を加味した滑らかな経路である。具体的には、局所経路計画部３１３は、例えば、スプライン関数補間、車両１０１の運動モデルを加味したＤＷＡ（Dynamic Window Approach）等の手法を利用して局所経路を計画する。なお、局所経路の計画手法は、上述の手法に限定されず、大局経路より精細な経路を計画できる手法であれば、任意の手法を適用可能である。
【0028】
制御指令生成部３１４は、局所経路計画部３１３からの局所目標位置及び局所経路を入力する。また、制御指令生成部３１４は、エンコーダー２０９から、車両１０１の移動情報を入力し、自己位置推定部３１２から自己位置を入力する。また、制御指令生成部３１４は、自己位置から局所目標位置に向かって、局所経路を通過するように、経路追従アルゴリズムにより、車両１０１に対する駆動指令を生成する経路追従制御を行う。また、制御指令生成部３１４は、生成した車両１０１に対する駆動指令を車両１０１の駆動部２０８に出力する。なお、経路追従アルゴリズムは、例えば、Ｐｕｒｅ Ｐｕｒｓｕｉｔ法やＤＷＡ法などが用いられる。
【0029】
図２では、車両１０１が有する駆動部２０８、エンコーダー２０９、及び車載センサー２１１のみが示され、他の構成部の図示及び説明は、後述の図３用いて詳述する。駆動部２０８は、車載コントローラー２２０の制御指令生成部３１４に接続され、制御指令生成部３１４の制御指令に従い、車両１０１の駆動輪２０６を駆動する。エンコーダー２０９は、計測した車両１０１の後述の移動情報を、車載コントローラー２２０の自己位置推定部３１２及び制御指令生成部３１０のそれぞれに出力する。車載センサー２１１は、検知した後述の計測情報を車載コントローラー２２０の自己位置推定部３１２に出力する。なお、車両１０１の構成について、後述の図３で詳述する。
【0030】
［自律走行車両の構成例］
次に、自律走行車両（車両１０１）の構成例について説明する。図３は、本実施形態に係る自律走行車両の構成例を示す図である。車両１０１は、バンパー２０２を備えた車両フレーム２０１と、車両フレーム２０１において上下及び左右に移動可能な移載装置２０３と、荷１１２を支持する荷役部材２０４とを備える。また、車両１０１は、駆動輪２０６と、従動輪２０７と、車両フレーム２０１の上に配置される車載センサー２１１とを備える。また、車両フレーム２０１の内部には、移載装置２０３を駆動する移載モーター２０５、駆動輪２０６を駆動する駆動部２０８が備えられる。また、車両フレーム２０１の内部には、エンコーダー２０９、及び車載コントローラー２２０が備えられる。なお、車載コントローラー２２０について、図２で説明したので、重複説明を省略する。
次に、自律走行車両（車両１０１）の構成例について説明する。図３は、本実施形態に係る自律走行車両の構成例を示す図である。車両１０１は、バンパー２０２を備えた車両フレーム２０１と、車両フレーム２０１において上下及び左右に移動可能な移載装置２０３と、荷１１２を支持する荷役部材２０４とを備える。また、車両１０１は、駆動輪２０６と、従動輪２０７と、車両フレーム２０１の上に配置される車載センサー２１１とを備える。また、車両フレーム２０１の内部には、移載装置２０３を駆動する移載モーター２０５、駆動輪２０６を駆動する駆動部２０８が備えられる。また、車両フレーム２０１の内部には、エンコーダー２０９、及び車載コントローラー２２０が備えられる。なお、車載コントローラー２２０について、図２で説明したので、重複説明を省略する。
【0031】
駆動部２０８は、不図示の走行モーターを備え、車載コントローラー２２０の後述の制御指令生成部３１４から入力した車両１０１に対する駆動指令を所定の電流値に変換して走行モーターに出力する。また、エンコーダー２０９は、各時刻に出力された走行モーターの回転量を取得し、駆動輪２０６の車輪径を加味して、車両の移動距離及び現在速度を含む移動情報を計測する。
【0032】
車載センサー２１１は、例えば、ＬｉＤＡＲで構成される。ＬｉＤＡＲは、レーザー光の照射角度を変化しながら照射範囲に存在する物体、及びその物体との距離を計測するセンサーである。ＬｉＤＡＲは、レーザー照射時の光軸角度の情報と、物体との距離情報から、物体の位置を示す点群情報を取得する。以下では、車載センサー２１１が検出した障害物の点群情報及び障害物までの距離を、「計測情報」と総称する。なお、本実施例では、レーザー光が垂直する方向に１層のみの２次元情報を取得する２Ｄ（Dimensions）－ＬｉＤＡＲを車載センサー２１１の一例とするが、本発明はこれに限定されない。車載センサー２１１は、多層に照射し、３次元情報を取得する３Ｄ－ＬｉＤＡＲであってもよい。また、図２に示す車両１０１には、１台の車載センサー２１１のみが設置されるが、本発明はこれに限定されず、車両１０１に複数台の車載センサー２１１を設置してもよい。
【0033】
［地図分割システム及び地図更新システムのハードウェア構成例］
次に、自律走行システム３００における、地図分割システム及び地図更新システム、すなわち、地図配信サーバー３０１のハードウェア構成について説明する。図４は、本実施形態に係る地図分割システム及び地図更新システムのハードウェア構成例を示すブロック図である。地図配信サーバー３０１は、地図分割処理及び分割地図の配信処理に関する各種演算を実施する。
次に、自律走行システム３００における、地図分割システム及び地図更新システム、すなわち、地図配信サーバー３０１のハードウェア構成について説明する。図４は、本実施形態に係る地図分割システム及び地図更新システムのハードウェア構成例を示すブロック図である。地図配信サーバー３０１は、地図分割処理及び分割地図の配信処理に関する各種演算を実施する。
【0034】
地図配信サーバー３０１は、図４に示すように、ＣＰＵ３０ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０ｃ、記憶装置３０ｄ、及び通信インターフェース３０ｅを備える。ＣＰＵ３０ａ、ＲＯＭ３０ｂ、ＲＡＭ３０ｃ、記憶装置３０ｄ及び通信インターフェース３０ｅは、バス３０ｆにより、互いに情報データの送受信ができるように接続される。
【0035】
ＣＰＵ３０ａは、地図配信サーバー３０１内の各構成部の動作を制御する。例えば、ＣＰＵ３０ａは、大局経路計画部３０５における大局経路計画処理、地図分割部３０６における地図分割エリア演算処理、地図配信部３０７における分割地図の配信処理等を制御する。なお、ＣＰＵ３０ａに代えてＧＰＵ（Graphics Processing Unit）を用いてもよく、ＣＰＵ３０ａとＧＰＵ（Graphics Processing Unit）を併用してもよい。
【0036】
ＲＯＭ３０ｂは、例えば不揮発性メモリ等の記憶媒体で構成され、ＣＰＵ３０ａが実行及び参照するプログラムやデータ等を記憶する。
【0037】
ＲＡＭ３０ｃは、例えば揮発性メモリ等の記憶媒体で構成され、ＣＰＵ３０ａが行う各処理に必要な情報（データ）を一時的に記憶する。
【0038】
記憶装置３０ｄは、ＣＰＵ３０ａによって実行されるプログラムを格納したコンピューター読取可能な非一過性の記録媒体で構成され、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶装置で構成される。記憶装置３０ｄは、ＣＰＵ３０ａが各部を制御するためのプログラム、ＯＳ（Operating System）、コントローラー等のプログラム、データを記憶する。また、記憶装置３０ｄは、全域地図管理部３０２及び車両情報管理部３０３（図２参照）を含み、全域地図、大局経路、分割地図、及び車両情報等を記憶する。なお、記憶装置３０ｄに記憶されるプログラム、データの一部は、ＲＯＭ３０ｂに記憶されてもよい。また、ＣＰＵ３０ａによって実行されるプログラムを格納したコンピューター読取可能な非一過性の記録媒体は、ＨＤＤに限定されず、例えば、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＣＤ（Compact Disc）－ＲＯＭ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）－ＲＯＭ等の記録媒体であってもよい。
【0039】
通信インターフェース３０ｅは、ＮＩＣ（Network Interface Card）やモデム等で構成され、車載コントローラー２２０との接続を確立し、ＣＰＵ３０ａの制御により、車載コントローラー２２０との情報データの送受信を行う。
【0040】
次に、本実施形態に係る走行環境１００の全域地図について説明する。車両１０１が自律走行を開始する前に、走行環境全域の全域地図が生成され、地図配信サーバー３０１の全域地図管理部３０２に登録される。本実施形態では、全域地図の分解能、すなわち、各格子の実空間での大きさ（ｃｍ／ｐｉｘｅｌ）は、走行環境全域の広さを加味し、５ｃｍ／ｐｉｘｅｌとする。図５は、図１に示す走行環境１００の全域地図Ｐ４００を示す図である。図５において、「Ｘ」及び「Ｙ」方向は、図１に示すこれらの方向と同じであるため、重複説明を省略する。なお、全域地図の分解能は、５ｃｍ／ｐｉｘｅｌに限定されず、他の分解能にしてもよい。
【0041】
図５では、灰色の格子は、障害物を表す。ハッチングされた格子は、大局経路に含まれる格子を表す。図５に示す走行開始位置Ｇ４０１は、走行環境１００における車両１０１の自律走行の開始位置である。走行目標位置Ｇ４０２は、車両１０１の目標位置である。大局経路Ｒ４０３は、大局経路計画部３０５により計画された走行開始位置Ｇ４０１から走行目標位置Ｇ４０２までの大局経路である。車両１０１は、図５に示す大局経路Ｒ４０３に沿って走行することにより、走行目標位置Ｇ４０２に到着することができる。なお、図５において、灰色の格子で表される障害物は、障害物の実際大きさに対応する。
【0042】
次に、全域地図を等間隔で分割する際の問題について説明する。図６は、全域地図Ｐ４００を等間隔で分割するイメージを示す図である。図６において、「Ｘ」及び「Ｙ」方向は、図１に示すこれらの方向と同じであるため、重複説明を省略する。図６Ａは、全域地図が等間隔で分割された一部の分割地図を示す。分割地図Ｐａ～Ｐｃは、それぞれ、全域地図Ｐ４００に左下側の一部領域が等間隔で分割された分割地図である。分割地図Ｐａ～Ｐｃのサイズは同じであり、車載コントローラー２２０の参照地図最大サイズ以下である。
【0043】
図６Ａには、大局経路Ｒ４０３に含まれる任意の格子Ｃ６０２を中心とした車載センサー２１１（ＬｉＤＡＲ）の測距範囲Ｒ６０１が示されている。車両１０１は、大局経路Ｒ４０３を沿って走行するので、測距範囲Ｒ６０１に含まれる障害物の情報（灰色の格子）が一定量あれば、自己位置推定部３１２の推定精度は安定する。このため、車両１０１の余計な加減速や経路逸脱などが発生せず、安定に自律走行することができる。車両１０１は、分割地図Ｐａの領域を走行して、分割地図Ｐｂの領域の入る際、参照地図が分割地図Ｐｂに切り替えられる。そして、車両１０１は、分割地図Ｐｂの領域を走行して、分割地図Ｐｃの領域の入る際、参照地図が、分割地図Ｐｃに切り替えられる。
【0044】
図６Ｂは、車両１０１が分割地図Ｐｃの領域に進入した後の様子を示す図である。図６Ｂに示すように、分割地図Ｐｃでは、測距範囲Ｒ６０１内に、障害物の情報が存在しない。測距範囲Ｒ６０１において、上半部に障害物の情報（特徴量情報）が存在せず、下半部に参照地図が存在しない。この場合、自己位置推定部３１２は、自己位置を推定できる特徴量情報が存在しないので、エンコーダー２０９が検出した移動情報のみを用いて自己位置を推定することになり、自己位置の推定誤差が発生する可能性が高くなる。その結果、車両１０１の余計な加減速、過剰な経路逸脱等が発生する可能性も高くなる。
【0045】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものである。本実施形態に係る地図配信サーバー３０１（地図分割システム）の地図分割部３０６は、車両１０１の車載センサー２１１の測距範囲Ｒ６０１を細分化し、細分化した各子領域のそれぞれにおける障害物占有率を演算して、障害物占有率に応じて全域地図を分割する。図７は、本実施形態に係る地図分割システムにおける前方測距範囲及び後方測距範囲の細分化を説明するための図である。図７Ａは、車載センサー２１１の前方測距範囲及び後方測距範囲を説明するための図である。図７Ｂは、車載センサー２１１の測距範囲の細分化を説明するための図である。また、図７Ａにおいて、「Ｘ」及び「Ｙ」方向は、図１に示すこれらの方向と同じであるため、重複説明を省略する。本実施形態では、参照地図は格子地図であるため、地図分割部３０６は、地図分割を行う際、「Ｘ」方向及び「Ｙ」方向に平行して分割する。
【0046】
図７Ａには、車両１０１の現在の参照地図、走行開始位置Ｇ４０１から目標位置への大局経路Ｒ４０３、及び、車載センサー２１１の測距範囲Ｒ６０１が示されている。車両１０１が大局経路Ｒ４０３に沿って走行する際、走行開始位置Ｇ４０１から大局経路Ｒ４０３に沿って格子を１個ずつ移動して走行する。図７Ａに示すように、車両１０１は、まず、走行開始位置Ｇ４０１から、走行開始位置Ｇ４０１の右に隣接する格子に移動する。この際、車両１０１の進行方向を示す進行ベクトルは、矢印Ｆ７０１であり、「Ｘ」方向となる。
【0047】
地図分割部３０６は、まず、測距範囲Ｒ６０１を、車両１０１の進行方向（矢印Ｆ７０１が示す方向）に垂直する方向（「Ｙ」方向）に沿って、前方測距範囲Ｒ７０２及び後方測距範囲Ｒ７０３の２つの半円領域に細分化する。次いで、地図分割部３０６は、前方測距範囲Ｒ７０２及び後方測距範囲Ｒ７０３のそれぞれに対して、さらに細分化する。なお、前方測距範囲Ｒ７０２及び後方測距範囲Ｒ７０３のそれぞれに対する細分化は同様であるため、以下の説明では、前方測距範囲Ｒ７０２を例として説明し、後方測距範囲Ｒ７０３に対する説明を省略する。
【0048】
図７Ｂには、前方測距範囲Ｒ７０２が示されている。なお、細分化された各子領域を明確に示すため、図７Ｂでは、障害物を示す灰色の格子、すなわち、障害物の占有格子が示されていない。地図分割部３０６は、まず、前方測距範囲Ｒ７０２を領域ｓ１、領域ｓ２及び領域ｓ３に細分化する。領域ｓ１は、半径が１０ｍの半円領域である。領域ｓ２は、半径１０ｍの半円と半径２０ｍの半円との間の扇形環領域である。領域ｓ３は、半径２０ｍの半円と半径３０ｍの半円との間の扇形環領域である。なお、前方測距範囲Ｒ７０２を細分化する方法を上記方法に限定されず、任意の細分化方法を適用してもよい。異なる細分化方法に応じて、細分化された領域の数も変わる。
【0049】
地図分割部３０６は、次に、任意の中心角ａ１，ａ２～ａｎ、例えば、図７Ｂに示す中心角ａ１，ａ２～ａ６で、領域ｓ１、領域ｓ２及び領域ｓ３をさらに細分化する。なお、図７Ｂでは、中心角ａ１＝ａ２…＝ａ６＝３０°に設定する例が示されているが、本発明はこれに限定されず、中心角を任意の角度に変更可能であり、中心角ａ１，ａ２～ａｎがそれぞれ異なる角度であってもよい。
【0050】
地図分割部３０６は、次に、細分化された各子領域（図７Ｂに示す、実線で囲まれる小さい領域）における障害物の占有格子（不図示）の数を算出する。各子領域に含まれる障害物の占有格子の数は、例えば、図７Ｂに示す、各子領域における「０」，「１」，「２」，「３」等である。そして、地図分割部３０６は、領域ｓ１、領域ｓ２及び領域ｓ３のそれぞれに対して重み値を付与して、式（１）で前方測距範囲Ｒ７０２の障害物占有率を示すスコア値Ｓを算出する。なお、後方測距範囲Ｒ７０３のスコア値は、前方測距範囲Ｒ７０２と同様の演算方法により算出される。
【0051】
【数1】
【0052】
式（１）のＷ１、Ｗ２及びＷ３は、それぞれ、領域ｓ１、領域ｓ２及び領域ｓ３に対して、予め設定された重み値である。ここで、車両１０１に近いほど重み値が大きく設定され、例えば、Ｗ１、Ｗ２及びＷ３は、それぞれ、「１０」、「５」、及び「１」に設定される。なお、重み値の設定は、上述の方法に限定されず、必要に応じて任意に変更してもよい。また、式（１）のｓ１（ａ）、ｓ２（ａ）及びｓ３（ａ）は、それぞれ、各領域における子領域中の障害物の占有格子の数であり、ｎは、各領域（領域ｓ１、領域ｓ２及び領域ｓ３）に含まれる子領域の数（図７Ｂに示す例では「６」となる）である。なお、各領域に含まれる子領域の数ｎは、異なる細分化方法により、異なる数値となる可能性がある。
【0053】
図８は、車両１０１の進行方向に対応する前方測距範囲及び後方測距範囲のスコアを示す図である。図８Ａは、全域地図における車両１０１の進行方向に対応する前方測距範囲及び後方測距範囲のイメージを示す図である。図８Ａにおいて、「Ｘ」及び「Ｙ」方向は、図１に示すこれらの方向と同じであるため、重複説明を省略する。図８Ｂは、前方測距範囲及び後方測距範囲のスコアを示す図である。
【0054】
図８Ａでは、領域ＡＦ８０１は、車両１０１の進行方向に対応する前方測距範囲を表し、領域ＡＲ８０２は、車両１０１の進行方向に対応する後方測距範囲を表す。また、図８Ａに示す「ＩＤ」は、大局経路Ｒ４０３の格子座標の集合中の各格子の座標順番を示す番号である。例えば、図８Ａに示すように、走行開始位置の格子のＩＤは「１」であり、大局経路Ｒ４０３に沿って２２番目の格子のＩＤは「２２」である。
【0055】
図８Ｂには、大局経路Ｒ４０３上の各格子のＩＤ（１～Ｎ）に対応する、領域ＡＦ８０１及び領域ＡＲ８０２のそれぞれのスコア値が示されている。ここで、Ｎは、目標位置の格子の番号である。また、図８Ｂに示す各スコア値は、上述の式（１）により算出される。なお、図８では、大局経路Ｒ４０３上の各格子のＩＤを、各格子の順番を示す番号とするが、本発明はこれに限定されず、例えば、各格子が全域地図上での座標としてもよい。
【0056】
次に、地図分割部３０６における地図切取りについて説明する。まず、地図分割部３０６は、現在のエリアの分割地図を車載コントローラー２２０の参照地図最大サイズまで拡張する（後述の図９参照）。次に、地図分割部３０６は、車両１０１の車載センサー２１１の測距範囲内に障害物情報が少ない領域、すなわち、車両の所在位置を推定できる（有効な）特徴量情報が存在しない領域を検出する。ここで、車両の所在位置を推定できる特徴量情報が存在しない領域は、障害物占有率を示すスコアが所定値未満であるか否かに基づいて検出される。以下では、スコアが所定値未満の領域を「障害物過疎領域」と称する。本実施形態では、上記所定値を「１０」とする。なお、上記所定値は、他の値に変更可能である。
【0057】
ここで、障害物過疎領域が検出された際、車載センサー２１１の測距範囲Ｒ６０１が、参照地図最大サイズの「Ｙ」方向の境界に到達した場合を、地図切取りの第１パターンとする。また、障害物過疎領域が検出された際、車載センサー２１１の測距範囲が、現在のエリアの分割地図の「Ｙ」方向における境界まで十分に余裕がある場合を、地図切取りの第２パターンとする。地図切取りの第１パターンでは、地図分割部３０６は、車両１０１の現在位置を、現在のエリアの分割地図の切り取り位置とし、現在のエリアの分割地図を切り取る。また、地図切取りの第１パターンでは、地図分割部３０６は、車載センサー２１１の測距範囲のスコアに基づいて、次のエリアの分割地図と現在のエリアの分割地図との重複領域を演算し、次のエリアの分割地図が「Ｙ」方向の逆方向における地図切取り位置を決定する（後述の図１０参照）。地図切取りの第２パターンでは、車載センサー２１１の測距範囲が、現在のエリアの分割地図の「Ｙ」方向における境界まで十分に余裕があるので、障害物過疎領域が検出されても、地図分割部３０６は、地図切取りを実行しない（後述の図１１参照）。
【0058】
図９は、本実施形態に係る地図分割システムにおける、現在のエリアの分割地図を拡張する処理を説明するための図である。図９Ａは、車両１０１が大局経路に沿って走行する際の測距範囲Ｒ６０１を重畳したイメージを示す図である。図９Ｂは、隣接する分割地図の重複領域の演算を説明するための図である。図９において、「Ｘ」及び「Ｙ」方向は、図１に示すこれらの方向と同じであるため、重複説明を省略する。
【0059】
図９Ａには、重畳している各測距範囲Ｒ６０１を囲む矩形領域Ｒ９００が示されている。地図分割部３０６は、矩形領域Ｒ９００の辺長ＬＸ及びＬＹのいずれかが、車載コントローラー２２０の参照地図最大サイズ（ＬＸ＿ｍａｘ、ＬＹ＿ｍａｘ）に到達する際、現在の矩形領域Ｒ９００を分割地図として切り取る。ここで、ＬＸ及びＬＹは、ぞれぞれ、「Ｘ」方向及び「Ｙ」方向に沿う矩形領域の辺長である。ＬＸ＿ｍａｘ、ＬＹ＿ｍａｘは、ぞれぞれ、参照地図最大サイズの「Ｘ」方向及び「Ｙ」方向に沿う辺長である。
【0060】
また、地図分割部３０６は、現在のエリアの分割地図から次のエリアの分割地図に切り替える際に必要な処理時間に応じて、現在のエリアの分割地図と次のエリアの分割地図と重複する一部の領域を、次のエリアの分割地図に含まれるように切り取る。図９Ｂには、現在のエリアの分割地図（矩形領域Ｒ９００）の一部、次のエリアの分割地図Ｒ９０１の一部、及び、２つの分割地図の重複領域Ｒ９０２（ハッチングされている領域）が示されている。
【0061】
地図分割部３０６は、下記式（２）により、重複領域Ｒ９０２が車両１０１の進行方向（「Ｙ」方向）における辺長Ｌｍｅｒ１を算出する。
【0062】
【数2】
【0063】
式（２）のｖｍａｘは、車両１０１の走行可能な最大速度である。ｔｍは、参照地図を次のエリアの分割地図に切替える処理に必要な処理時間、すなわち、参照するメモリ領域の変更に必要な処理時間である。ｔｓは、車両１０１の走行制御の演算周期である。
【0064】
地図分割部３０６は、算出した重複領域Ｒ９０２（ハッチングされた部分）を次のエリアの分割地図に含まれるように、次のエリアの分割地図が「Ｙ」方向の逆方向における切取り位置を決定する。このような処理により、現在のエリアの分割地図から次のエリアの分割地図に切り替える際、車両１０１の進行方向の逆方向において参照地図がない問題（図６Ｂ参照）を解決することができる。
【0065】
図１０は、本実施形態に係る地図分割システムにおける、障害物過疎領域による地図切取りの第１パターンを説明するための図である。図１０Ａは、第１パターンの地図切取位置を説明するための図である。図１０Ｂは、図１０Ａに示す重複領域の演算を説明するための図である。図１０において、「Ｘ」及び「Ｙ」方向は、図１に示すこれらの方向と同じであるため、重複説明を省略する。
【0066】
図１０Ａには、車両１０１、車両１０１の車載センサー２１１、車両１０１の進行方向に対応する前方測距範囲である領域ＡＦ８０１及び後方測距範囲である領域ＡＦ８０２が示されている。ここで、車両１０１の現在の進行方向は「Ｙ」方向であり、領域ＡＲ８０２（後方測距範囲）に障害物過疎領域が含まれることを想定する。
【0067】
対象位置Ｌ１００１は、車両１０１の現在位置である格子の進行方向側の辺の位置を表す。位置Ｌ１００２は、車載センサー２１１の測距範囲Ｒ６０１の進行方向側の境界を示す。それゆえ、対象位置Ｌ１００１と位置Ｌ１００２との間の距離は、測距範囲Ｒ６０１の半径Ｌｌｉｄａｒ／２である。距離Ｌｙ，ｉは、対象位置Ｌ１００１から、現在の分割地図の進行方向の逆方向側の境界までの距離、すなわち、現在の分割地図の「Ｙ」方向に沿う長さを表す。
【0068】
地図分割部３０６は、半径Ｌｌｉｄａｒ／２と距離Ｌｙ，ｉとの合計値が参照地図最大サイズのＬＹ＿ｍａｘに到達したと判定した場合、対象位置Ｌ１００１を現在の分割地図の進行方向側の境界として切り取る。すなわち、対象位置Ｌ１００１から、現在のエリアの分割地図の進行方向の逆方向側の境界までの地図を現在の分割地図として切り取る。
【0069】
また、地図分割部３０６は、障害物過疎領域を含む領域ＡＲ８０２のスコア値に基づいて、次のエリアの分割地図と現在のエリアの分割地図との重複領域（ハッチングされた部分）、すなわち、図１０Ａに示す重複距離Ｌｍｅｒ２を算出する。地図分割部３０６は、例えば、図１０Ｂに示すように、領域ＡＲ８０２を細分化して、細分化された各領域のスコアを演算し、演算したスコアに基づいて重複距離Ｌｍｅｒ２を算出する。図１０Ｂに示す細分化された領域ｓ１、領域ｓ２及び領域ｓ３は、図７Ｂで説明したこれらの領域と同じであり、重複説明は省略する。図１０Ｂに示す例では、地図分割部３０６は、領域ｓ１、領域ｓ２及び領域ｓ３を中心角でさらに細分化することでなく、対象位置Ｌ１００１に対する所定の距離で領域ｓ１、領域ｓ２及び領域ｓ３をさらに細分化する。すなわち、地図分割部３０６は、領域ｓ１、領域ｓ２及び領域ｓ３を「Ｘ」方向に平行して細分化する。これは、格子地図である参照地図を分割する際に、「Ｘ」方向及び「Ｙ」方向に平行して分割するためである。
【0070】
図１０Ｂに示すように、地図分割部３０６は、対象位置Ｌ１００１に対する所定の距離がそれぞれ５ｍ、１０ｍ、１５ｍ及び２０ｍである位置に、「Ｘ」方向に平行して領域ｓ１、領域ｓ２及び領域ｓ３を子領域（実線で囲まれる小さい領域）に細分化する。以下では、対象位置Ｌ１００１から、対象位置Ｌ１００１に対する５ｍまでの領域ＡＲ８０２の部分を「領域Ａ１」と称し、５ｍから１０ｍまでの領域ＡＲ８０２の部分を「領域Ａ２」と称する。また、１０ｍから１５ｍまでの領域ＡＲ８０２の部分を「領域Ａ３」と称し、１５ｍから２０ｍまでの領域ＡＲ８０２の部分を「領域Ａ４」と称し、１５ｍ以降の領域ＡＲ８０２の部分を「領域Ａ５」と称する。そして、地図分割部３０６は、図７Ｂで説明した手法と同じ手法で、各子領域における障害物の占有格子数を算出し、式（１）で領域Ａ１～領域Ａ５のそれぞれのスコア値を算出する。
【0071】
そして、地図分割部３０６は、領域Ａ１～領域Ａ５のスコア値を順に累積する計算を行い、スコア値の累積結果が所定閾値以上になった場合、最後に累積されたスコア値に対応する領域とその次の領域との境界線が、対象位置Ｌ１００１に対する距離を、重複距離Ｌｍｅｒ２とする。また、地図分割部３０６は、対象位置Ｌ１００１から重複距離Ｌｍｅｒ２を離れる地図範囲を、次のエリアの分割地図に含まれるように、次のエリアの分割地図が「Ｙ」方向の逆方向における切取り位置を決定する。なお、地図分割部３０６は、図９Ｂで説明したＬｍｅｒ１も算出して、Ｌｍｅｒ１とＬｍｅｒ２とを比較して、大きい方を重複距離としてもよい。
【0072】
図１１は、本実施形態に係る地図分割システムにおける、障害物過疎領域による地図切取りの第２パターンを説明するための図である。図１１において、「Ｘ」及び「Ｙ」方向は、図１に示すこれらの方向と同じであるため、重複説明を省略する。
【0073】
図１１に示す第２パターンは、図１０Ａに示す第１パターンと異なり、半径Ｌｌｉｄａｒ／２と距離Ｌｙ，ｉとの合計値が参照地図最大サイズのＬＹ＿ｍａｘに到達しない場合の地図切取りの例である。この例では、現在のエリアの分割地図が参照地図最大サイズに対して余裕があるので、障害物過疎領域が含まれても、地図分割部３０６は、参照地図最大サイズに到達するまで地図の切取りを行わない。
【0074】
以上の説明では、参照地図最大サイズのＬＹ＿ｍａｘ、すなわち、「Ｙ」方向における参照地図の最大サイズに基づいて、「Ｙ」方向（進行方向）における分割地図の切取り位置を決定する処理を説明した。次に、車両１０１の進行方向に垂直する方向（「Ｘ」方向）における分割地図の切取り位置を決める処理について説明する。図１２は、本実施形態に係る地図分割システムにおいて、車両１０１の進行方向に垂直する方向における地図分割を説明するための図である。
【0075】
図１２では、分割地図の「Ｙ」方向における長さが、参照地図最大サイズのＬＹ＿ｍａｘに決められたことを想定する。分割地図の「Ｙ」方向における切取り位置を決めった後、地図分割部３０６は、分割地図の「Ｘ」方向における長さＬＸを基準に、「Ｘ」方向の正負方向において均等に拡張し、拡張されたＬＸが参照地図最大サイズの「Ｘ」方向における長さＬＸ＿ｍａｘに到達した位置で分割地図を切り取る。なお、図１２に示す例では、「Ｘ」方向の負方向において分割地図を拡張する際、全域地図の境界に到達したので、全域地図の境界に到達した後、「Ｘ」方向の正方向のみにおいてＬＸを拡張し、ＬＸがＬＸ＿ｍａｘに到達する位置まで分割地図を拡張する。地図分割部３０６は、「Ｘ」方向の正負方向において分割地図を拡張した矩形領域Ｒ１２０１の座標情報を分割地図のエリア情報として記憶する。
【0076】
次に、車両１０１が自律走行する際の参照地図の切り替え（更新）、及び車載コントローラー２２０の参照地図管理部３１１が保持する参照地図について説明する。図１３は、本実施形態に係る地図分割システム（地図更新システム）において、車両が自律走行する際の参照地図の切り替えを説明するための図である。図１３Ａは、車両１０１が自律走行する際の参照地図の切り替えのイメージを示す図である。図１３Ｂは、車載コントローラー２２０の参照地図管理部３１１が保持する参照地図のイメージを示す図である。
【0077】
図１３Ａには、車両１０１の走行開始位置Ｇ４０１から走行目標位置Ｇ４０２までの大局経路Ｒ４０３が示されている。また、図１３Ａには、大局経路Ｒ４０３に沿う分割地図（ａ）～（ｅ）が示されている。車両１０１が大局経路Ｒ４０３を沿って走行する際、地図配信サーバー３０１の地図配信部３０７は、まず、分割地図（ａ）及び（ｂ）を参照地図として車載コントローラー２２０の参照地図管理部３１１に送信する。また、車両１０１が分割地図（ｂ）の範囲に進入すると、地図配信部３０７は、参照地図を分割地図（ｂ）及び（ｃ）に切り替えて参照地図管理部３１１に送信する。地図配信部３０７は、車両１０１が走行目標位置Ｇ４０２に到達するまで、上記参照地図とする分割地図を参照地図管理部３１１に送信する処理を実行する。
【0078】
参照地図管理部３１１は、常に２種の参照地図（分割地図）を保持する。具体には、図１３Ｂに示すように、参照地図管理部３１１は、現在のエリアの参照地図Ｍ１３１（例えば、分割地図（ａ）及び分割地図（ｂ））と、次のエリアの参照地図Ｍ１３２（例えば、分割地図（ｂ）及び分割地図（ｃ））とを保持する。車両１０１が分割地図（ａ）のエリアにある場合、参照地図管理部３１１は、現在のエリアの参照地図Ｍ１３１を局所経路計画部３１３に出力する。車両１０１が分割地図（ａ）のエリアの次のエリアに進入すると、参照地図管理部３１１は、次のエリアの参照地図Ｍ１３２を局所経路計画部３１３に出力する。
【0079】
［自律走行処理の手順］
次に、自律走行システム３００における自律走行処理の手順について説明する。図１４は、本実施形態に係る自律走行システム３００における自律走行処理の手順を示すフローチャートである。以下に説明する処理は、車両１０１が自律走行すると開始する。
次に、自律走行システム３００における自律走行処理の手順について説明する。図１４は、本実施形態に係る自律走行システム３００における自律走行処理の手順を示すフローチャートである。以下に説明する処理は、車両１０１が自律走行すると開始する。
【0080】
まず、車両１０１の車載コントローラー２２０の自己位置推定部３１２は、自己位置、すなわち、走行開始位置を取得する（ステップＳ１１）。また、この処理では、自己位置推定部３１２は、自己位置を地図配信サーバー３０１の地図配信部３０７に送信する。なお、地図配信サーバー３０１の地図配信部３０７が車両１０１の前回の走行終了位置を次回の走行開始位置として保存しておいてもよい。
【0081】
次いで、地図配信サーバー３０１の目標位置入力部３０４は、自律走行の目標位置を設定する（ステップＳ１２）。この処理では、例えば、事前に車両１０１の目標位置を示す座標値が設定されたデータベースをインポートし、データベースに登録されている目標位置を設定する。なお、目標位置の設定は、他の設定方法を適用してもよい。また、この処理では、目標位置入力部３０４は、設定した目標位置を大局経路計画部３０５に出力する。
【0082】
次いで、地図配信サーバー３０１の大局経路計画部３０５は、車両１０１の走行開始位置、目標位置、及び車両情報管理部３０３から入力した車両の寸法値に基づき、全域地図における大局経路（図５参照）を計画して生成する（ステップＳ１３）。また、この処理では、大局経路計画部３０５は、大局経路が計画された全域地図を地図分割部３０６及び車載コントローラー２２０の局所経路計画部３１３に出力する。
【0083】
次いで、地図配信サーバー３０１の地図分割部３０６は、車両情報管理部３０３から車載センサーの性能情報を取得する（ステップＳ１４）。
【0084】
次いで、地図分割部３０６は、車両情報管理部３０３から車載コントローラー２２０の性能情報の含まれる参照地図最大サイズを取得する（ステップＳ１５）。
【0085】
次いで、地図分割部３０６は、大局経路が計画された全域地図、車載センサーの性能情報及び参照地図最大サイズを用いて、地図分割エリア演算処理を行う（ステップＳ１６）。なお、地図分割エリア演算処理の手順について、後述の図１５～図１７用いて詳述する。
【0086】
次いで、地図分割部３０６は、地図分割エリア演算処理の結果である分割地図のエリア情報を記録する（ステップＳ１７）。
【0087】
次いで、地図配信サーバー３０１の地図配信部３０７は、車両１０１の車載コントローラー２２０に対して初回の地図配信を行う（ステップＳ１８）。この処理では、地図配信部３０７は、車両１０１の走行開始位置を内包する分割地図を含む現在のエリアの参照地図（図１３の現在のエリアの参照地図Ｍ１３１参照）を車載コントローラー２２０の参照地図管理部３１１に送信する。
【0088】
次いで、車載コントローラー２２０の自己位置推定部３１２は、参照地図管理部３１１から現在のエリアの参照地図を入力し、自己位置を推定する（ステップＳ１９）。また、この処理では、自己位置推定部３１２は、推定した自己位置を局所経路計画部３１３に出力し、地図配信サーバー３０１の地図配信部３０７に送信する。
【0089】
次いで、地図配信部３０７は、車両１０１の所在位置（上記自己位置）に応じて、参照地図を参照地図管理部３１１に送信し、参照地図管理部３１１は保持する参照地図（図１３Ｂ参照）を更新する（ステップＳ２０）。また、この処理では、自己位置推定部３１２は、推定した自己位置が次の分割地図（図１３の分割地図（ｂ）参照）のエリアに入ったこと検出した場合、参照地図を次のエリアの参照地図に更新する。
【0090】
次いで、車載コントローラー２２０の局所経路計画部３１３は、自己位置推定部３１２か入力した自己位置、及び、大局経路の一部を含む参照地図を用いて、局所目標位置を設定する（ステップＳ２１）。
【0091】
次いで、局所経路計画部３１３は、自己位置から局所目標位置までの局所経路を計画して生成する（ステップＳ２２）。
【0092】
次いで、車載コントローラー２２０の制御指令生成部３１４は、経路追従制御を行う（ステップＳ２３）。この処理では、制御指令生成部３１４は、自己位置から局所目標位置に向かって、局所経路を通過するように、経路追従アルゴリズムにより、車両１０１に対する駆動指令を生成する。また、制御指令生成部３１４は、生成した車両１０１に対する駆動指令を車両１０１の駆動部２０８に出力する。そして、駆動部２０８は、駆動指令に従って走行するように車両１０１を駆動する。
【0093】
次いで、自己位置推定部３１２は、目標位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ２４）。この処理では、自己位置推定部３１２は、自己位置と目標位置とを比較し、その２点間の距離が所定閾値、例えば０．１ｍ以下である場合、目標位置に到達したと判定し、ステップＳ２４がＹＥＳ判定となる。また、自己位置推定部３１２は、自己位置と目標位置とを比較し、その２点間の距離が所定閾値を超える場合、目標位置に到達していないと判定し、ステップＳ２４がＮＯ判定となる。なお、現在位置と目標位置との間の距離に対して設定される所定閾値は、０．１ｍに限定されず、実際の状況に応じて適当の値に変更してもよい。
【0094】
ステップＳ２４の処理において、自己位置推定部３１２は、自車両が目標位置に到達していないと判定した場合（ステップＳ２４のＮＯ判定）、ステップＳ１９の処理に戻し、ステップＳ１９～ステップＳ２４の処理は繰り返して実行される。
【0095】
一方、ステップＳ２４の処理において、自己位置推定部３１２は、自車両が目標位置に到達したと判定した場合（ステップＳ２４のＹＥＳ判定）、自律走行処理は、走行完了状態で終了する。
【0096】
［地図分割エリア演算処理の手順］
次に、地図配信サーバー３０１の地図分割部３０６における地図分割エリア演算処理の手順について説明する。図１５は、本実施形態に係る地図分割システムにおける地図分割エリア演算処理の手順を示すフローチャートである。地図分割エリア演算処理は、図１４に示す自律走行処理のステップＳ１６においてサブルーチンとして呼び出されて実行される。
次に、地図配信サーバー３０１の地図分割部３０６における地図分割エリア演算処理の手順について説明する。図１５は、本実施形態に係る地図分割システムにおける地図分割エリア演算処理の手順を示すフローチャートである。地図分割エリア演算処理は、図１４に示す自律走行処理のステップＳ１６においてサブルーチンとして呼び出されて実行される。
【0097】
まず、地図配信サーバー３０１の地図分割部３０６は、障害物占有率の演算処理を行う（ステップＳ７０）。なお、障害物占有率の演算処理の手順について、後述の図１６で詳述する。
【0098】
次に、地図分割部３０６は、障害物占有率の演算処理の結果に基づいて、地図分割処理を行う（ステップＳ８０）。ステップＳ８０の処理後、地図分割エリア演算処理は終了する。なお、地図分割処理の手順について、後述の図１７で詳述する。
【0099】
図１６は、本実施形態に係る地図分割システムにおける障害物占有率の演算処理の手順を示すフローチャートである。障害物占有率の演算処理は、図１５に示す地図分割エリア演算処理のステップＳ７０においてサブルーチンとして呼び出されて実行される。
【0100】
まず、地図分割部３０６は、障害物占有率の演算を行う対象位置の取得及び更新を行う（ステップＳ７０１）。この処理では、対象位置の初期位置は、車両の走行開始位置となり、地図分割部３０６は、走行開始位置から大局経路に沿って格子を１個ずつ移動して対象位置を更新する。
【0101】
次いで、地図分割部３０６は、車両の進行方向を示すベクトル（図７Ａの矢印Ｆ７０１参照）を取得する（ステップＳ７０２）。なお、対象位置が目標位置に到達している場合、１格子前のベクトルを流用する。
【0102】
【0103】
次いで、地図分割部３０６は、前方測距領域及び後方測距領域のそれぞれの障害物占有率を示すスコアを演算する（ステップＳ７０４）。
【0104】
次いで、地図分割部３０６は、対象位置が目標位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ７０５）。
【0105】
ステップＳ７０５の処理において、地図分割部３０６は、対象位置が目標位置に到達していないと判定した場合（ステップＳ７０５のＮＯ判定）、ステップＳ７０１の処理に戻し、ステップＳ７０１～ステップＳ７０５の処理を繰り返して実行する。
【0106】
一方、ステップＳ７０５の処理において、地図分割部３０６は、対象位置が目標位置に到達したと判定した場合（ステップＳ７０５のＹＥＳ判定）、障害物占有率の演算処理が終了する。
【0107】
図１７は、本実施形態に係る地図分割システムにおける地図分割処理の手順を示すフローチャートである。地図分割処理は、図１５に示す地図分割エリア演算処理のステップＳ８０においてサブルーチンとして呼び出されて実行される。
【0108】
まず、地図分割部３０６は、対象位置の取得及び更新を行う（ステップＳ８０１）。この処理は、図１６で説明したステップＳ７０１の処理と同様であり、重複説明を省略する。
【0109】
次いで、地図分割部３０６は、大局経路大及び車載センサーの測距範囲に基づいて、分割地図の拡張（図９参照）を行う（ステップＳ８０２）。
【0110】
次いで、地図分割部３０６は、現在の分割地図が車載コントローラー２２０の参照地図最大サイズに到達したか否かを判定する（ステップＳ８０３）。
【0111】
ステップＳ８０３の処理において、地図分割部３０６は、現在の分割地図が参照地図最大サイズに到達していないと判定した場合（ステップＳ８０３のＮＯ判定）、ステップＳ８０１の処理に戻し、ステップＳ８０１～ステップＳ８０３の処理を繰り返して実行する。
【0112】
一方、ステップＳ８０３の処理において、地図分割部３０６は、現在の分割地図が参照地図最大サイズに到達したと判定した場合（ステップＳ８０３のＹＥＳ判定）、分割地図の切取り位置を演算し、分割地図のエリア情報を保存する（ステップＳ８０４）。この処理では、地図分割部３０６は、障害物過疎領域の検出時の車載センサー２１１の測距範囲に応じて、図１０で説明した第１パターン、又は、図１１で説明した第２パターンの地図切取りを実行する。
【0113】
次いで、地図分割部３０６は、対象位置が目標位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ８０５）。
【0114】
ステップＳ８０５の処理において、地図分割部３０６は、対象位置が目標位置に到達していないと判定した場合（ステップＳ８０５のＮＯ判定）、ステップＳ８０１の処理に戻し、ステップＳ８０１～ステップＳ８０５の処理を繰り返して実行する。
【0115】
一方、ステップＳ８０５の処理において、地図分割部３０６は、対象位置が目標位置に到達したと判定した場合（ステップＳ８０５のＹＥＳ判定）、地図分割処理が終了する。
【0116】
なお、以上の説明では、大局経路計画部３０５が１つの大局経路を計画した場合の地図分割エリア演算処理を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、大局経路計画部３０５が複数の大局経路を計画した場合、地図分割部３０６は、複数の大局経路のそれぞれに沿って、地図分割エリア演算処理を行い、全域地図を分割する。
【0117】
［効果］
上述したように、本実施形態に係る地図分割システム（地図更新システム）は、車載コントローラー２２０の参照地図最大サイズ、車載センサー２１１の測距範囲内の障害物占有率に基づいて全域地図を分割する。また、地図分割システム（地図更新システム）は、車両１０１の走行位置に応じて、現在のエリアの分割地図及び次のエリアの分割地図のみを参照地図として車両１０１の車載コントローラー２２０に送信する。車載コントローラー２２０には、参照地図として、現在のエリアの分割地図及び次のエリアの分割地図のみを保存する。このため、本実施形態に係る地図分割システム（地図更新システム）により、車載コントローラーに保存される参照地図は参照可能な地図の最大サイズ以下に抑えられ、車両が分割地図の境界付近で減速や停止すること、障害物過疎領域に進入することによる余計な加減速、過剰な経路逸脱等が発生しない。それゆえ、本実施形態に係る地図分割システム（地図更新システム）によれば、車載コントローラーの計算負荷を低減し、分割地図の切り替え時の車両走行の安定性を保障することができる。
上述したように、本実施形態に係る地図分割システム（地図更新システム）は、車載コントローラー２２０の参照地図最大サイズ、車載センサー２１１の測距範囲内の障害物占有率に基づいて全域地図を分割する。また、地図分割システム（地図更新システム）は、車両１０１の走行位置に応じて、現在のエリアの分割地図及び次のエリアの分割地図のみを参照地図として車両１０１の車載コントローラー２２０に送信する。車載コントローラー２２０には、参照地図として、現在のエリアの分割地図及び次のエリアの分割地図のみを保存する。このため、本実施形態に係る地図分割システム（地図更新システム）により、車載コントローラーに保存される参照地図は参照可能な地図の最大サイズ以下に抑えられ、車両が分割地図の境界付近で減速や停止すること、障害物過疎領域に進入することによる余計な加減速、過剰な経路逸脱等が発生しない。それゆえ、本実施形態に係る地図分割システム（地図更新システム）によれば、車載コントローラーの計算負荷を低減し、分割地図の切り替え時の車両走行の安定性を保障することができる。
【0118】
＜第２実施形態＞
上記第１実施形態では、車両１０１の車載センサー２１１の後方測距範囲から障害物過疎領域を検出した場合、障害物占有率を示すコストに基づいて、分割地図の切取り位置を決定する処理（図１７のステップＳ８０４、図１０参照）を説明した。しかし、この処理では、例えば、広域障害物過疎領域が発生する場合、すなわち、広い領域に渡って障害物過疎領域が継続して発生する場合、分割地図の切取り位置を決定できないことが発生する可能性がある。本発明の第２実施形態に係る地図分割システムは、上記問題を解決するためになされたものである。
上記第１実施形態では、車両１０１の車載センサー２１１の後方測距範囲から障害物過疎領域を検出した場合、障害物占有率を示すコストに基づいて、分割地図の切取り位置を決定する処理（図１７のステップＳ８０４、図１０参照）を説明した。しかし、この処理では、例えば、広域障害物過疎領域が発生する場合、すなわち、広い領域に渡って障害物過疎領域が継続して発生する場合、分割地図の切取り位置を決定できないことが発生する可能性がある。本発明の第２実施形態に係る地図分割システムは、上記問題を解決するためになされたものである。
【0119】
以下では、本発明の第２実施形態に係る地図分割システムについて説明する。本実施形態では、車両１０１の車載センサー２１１の前方測距範囲及び後方測距範囲とともに、障害物過疎領域が含まれる場合、広域障害物過疎領域が発生することとして扱われる。すなわち、広域障害物過疎領域には、車載センサー２１１の測距範囲内に、車両の所在位置を推定できる障害物に関する情報（特徴量情報）が存在しない。
【0120】
図１８は、本実施形態に係る地図分割システム（地図更新システム）を備える自律走行システム４００の機能構成例を示すブロック図である。自律走行システム４００の車載コントローラー２２０及び車両１０１は、図２に示す自律走行システム３００の車載コントローラー２２０及び車両１０１と同様であるため、重複説明を省略する。図１８に示す地図配信サーバー４０１（地図分割システム及び地図更新システム）は、図２に示す地図配信サーバー３０１の各構成部に加え、さらに、安定走行不可判定部４０２を備える。安定走行不可判定部４０２の入力側は、地図分割部３０６に接続され、出力側は大局経路計画部３０５に接続される。なお、安定走行不可判定部４０２以外の地図配信サーバー４０１の各構成部及びその機能は、図２に示す各構成部及びその機能と同様であるため、重複説明を省略する。
【0121】
安定走行不可判定部４０２は、車両１０１の車載センサー２１１の測距範囲内に、車両の所在位置を推定できる特徴量情報が存在しないことを検出し、安定走行対策を大局経路計画部３０５に出力する。具体的なに処理については、図１９及び図２０を用いて説明する。
【0122】
［地図分割エリア演算処理］
ここで、本実施形態に係る地図分割システムにおける地図分割エリア演算処理の手順について説明する。図１９は、本実施形態に係る地図分割システムにおける地図分割エリア演算処理の手順を示すフローチャートである。図１９と図１５を比較して分かるように、本実施形態に係る地図分割システムにおける地図分割エリア演算処理では、障害物占有率の演算処理と地図分割処理との間に、広域障害物過疎領域が発生したか否かの判定処理（ステップＳ７２）及び安定走行対策出力（ステップＳ７３）が追加されている。なお、障害物占有率の演算処理（ステップＳ７１）について、後述の図２０で詳述する。また、地図分割演算処理（ステップＳ８０）は、図１５で説明してこの処理と同じであるので、重複説明を省略する。
ここで、本実施形態に係る地図分割システムにおける地図分割エリア演算処理の手順について説明する。図１９は、本実施形態に係る地図分割システムにおける地図分割エリア演算処理の手順を示すフローチャートである。図１９と図１５を比較して分かるように、本実施形態に係る地図分割システムにおける地図分割エリア演算処理では、障害物占有率の演算処理と地図分割処理との間に、広域障害物過疎領域が発生したか否かの判定処理（ステップＳ７２）及び安定走行対策出力（ステップＳ７３）が追加されている。なお、障害物占有率の演算処理（ステップＳ７１）について、後述の図２０で詳述する。また、地図分割演算処理（ステップＳ８０）は、図１５で説明してこの処理と同じであるので、重複説明を省略する。
【0123】
ステップＳ７２の処理では、安定走行不可判定部４０２は、地図分割部３０６から広域障害物過疎領域の発生箇所を入力した場合、広域障害物過疎領域が発生したと判定し、ステップＳ７２の処理がＹＥＳ判定となる。また、安定走行不可判定部４０２は、地図分割部３０６から広域障害物過疎領域の発生箇所を入力していない場合、広域障害物過疎領域が発生していないと判定し、ステップＳ７２の処理がＮＯ判定となる。
【0124】
ステップＳ７２の処理において、安定走行不可判定部４０２は、広域障害物過疎領域が発生していないと判定した場合（ステップＳ７２のＮＯ判定）、ステップＳ８０の処理が実行される。
【0125】
一方、ステップＳ７２の処理において、安定走行不可判定部４０２は、広域障害物過疎領域が発生したと判定した場合（ステップＳ７２のＹＥＳ判定）、安定走行対策を大局経路計画部３０５に出力する（ステップＳ７３）。ステップＳ７３の処理では、安定走行対策として、例えば、低速走行対策と、大局経路変更対策と、障害物設置対策とが用いられる。
【0126】
［低速走行対策］
低速走行対策は、車両１０１が大局経路における走行速度を低速に変更する対策である。広域障害物過疎領域が発生した場合、自己位置推定部３１２は、自己位置を推定できる（有効な）特徴量情報が存在しないので、エンコーダー２０９から取得した車輪回転数（オドメトリ）のみにより自己位置を推定することになる。オドメトリによる自己位置推定は、一般的に、車両の走行速度が高速になるほど誤差が大きくなる傾向がある。低速走行対策では、広域障害物過疎領域の発生箇所の手前の数メートルから車両１０１を低速（例えば、０．３ｍ／ｓ）で走行するように、大局経路における走行速度を変更させる。
低速走行対策は、車両１０１が大局経路における走行速度を低速に変更する対策である。広域障害物過疎領域が発生した場合、自己位置推定部３１２は、自己位置を推定できる（有効な）特徴量情報が存在しないので、エンコーダー２０９から取得した車輪回転数（オドメトリ）のみにより自己位置を推定することになる。オドメトリによる自己位置推定は、一般的に、車両の走行速度が高速になるほど誤差が大きくなる傾向がある。低速走行対策では、広域障害物過疎領域の発生箇所の手前の数メートルから車両１０１を低速（例えば、０．３ｍ／ｓ）で走行するように、大局経路における走行速度を変更させる。
【0127】
本対策は、最も対策工数が少ない対策であるが、車両の作業効率（搬送効率）が低下する問題が発生する。また、例えば、広域障害物過疎領域が連続して発生している場合は、車両が低速で走行しても、自己位置推定部３１２の自己位推定の精度悪化が発生する。このため、実運用を考慮して、本対策を一時的な対策、又は、候補対策とすればよい。
【0128】
［大局経路変更対策］
大局経路変更対策は、広域障害物過疎領域が発生した大局経路を他の大局経路に変更する対策である。本対策では、大局経路計画部３０５は、他車両の移動や他の作業員の移動なども踏まえ、複数の大局経路候補を計画して生成する。広域障害物過疎領域が発生した場合、安定走行不可判定部４０２は、大局経路変更対策を大局経路計画部３０５に出力する。そして、大局経路計画部３０５は、複数の大局経路候補から、広域障害物過疎領域の発生箇所を回避できる大局経路候補（迂回経路）を選択し、現在の大局経路を変更する。また、大局経路計画部３０５は、変更した大局経路を車載コントローラー２２０の局所経路計画部３１３に送信する。
大局経路変更対策は、広域障害物過疎領域が発生した大局経路を他の大局経路に変更する対策である。本対策では、大局経路計画部３０５は、他車両の移動や他の作業員の移動なども踏まえ、複数の大局経路候補を計画して生成する。広域障害物過疎領域が発生した場合、安定走行不可判定部４０２は、大局経路変更対策を大局経路計画部３０５に出力する。そして、大局経路計画部３０５は、複数の大局経路候補から、広域障害物過疎領域の発生箇所を回避できる大局経路候補（迂回経路）を選択し、現在の大局経路を変更する。また、大局経路計画部３０５は、変更した大局経路を車載コントローラー２２０の局所経路計画部３１３に送信する。
【0129】
本対策は、迂回経路を利用するため、車両の作業効率（搬送効率）が低下する問題が発生する。このため、低速走行対策と同様に、本対策を一時的な対策、又は、候補対策とすればよい。
【0130】
［障害物設置対策］
障害物設置対策は、広域障害物過疎領域の発生箇所付近に、障害物を設置することで、障害物過疎領域を解消する対策である。本対策では、広域障害物過疎領域が発生した場合、安定走行不可判定部４０２は、広域障害物過疎領域の発生箇所に関する情報と、障害物を設置する通知とを大局経路計画部３０５に出力する。そして、大局経路計画部３０５は、広域障害物過疎領域の発生箇所に障害物を設置する通知を地図配信サーバー４０１が有する表示装置に表示させる。なお、大局経路計画部３０５は、広域障害物過疎領域の発生箇所に障害物を設置する通知を現場（走行環境）にいる作業員が保持する端末装置に送信してもよい。地図配信サーバー４０１の管理員や現場にいる作業員などが上述の障害物を設置する通知を確認して障害物を設置することで、障害物過疎領域のよる問題が解消される。
障害物設置対策は、広域障害物過疎領域の発生箇所付近に、障害物を設置することで、障害物過疎領域を解消する対策である。本対策では、広域障害物過疎領域が発生した場合、安定走行不可判定部４０２は、広域障害物過疎領域の発生箇所に関する情報と、障害物を設置する通知とを大局経路計画部３０５に出力する。そして、大局経路計画部３０５は、広域障害物過疎領域の発生箇所に障害物を設置する通知を地図配信サーバー４０１が有する表示装置に表示させる。なお、大局経路計画部３０５は、広域障害物過疎領域の発生箇所に障害物を設置する通知を現場（走行環境）にいる作業員が保持する端末装置に送信してもよい。地図配信サーバー４０１の管理員や現場にいる作業員などが上述の障害物を設置する通知を確認して障害物を設置することで、障害物過疎領域のよる問題が解消される。
【0131】
なお、障害物としては、例えば、新規の棚１１１や、ＬｉＤＡＲが遠距離でも安定して測距可能な反射板などである。また、障害物が設置された後、全域地図の再作成、大局経路の再計画が必要となる。本対策は、低速走行対策及び大局経路変更対策と比較すると工数がかかるが、広域障害物過疎領域の根本に解決できる対策である。
【0132】
なお、安定走行不可判定部４０２は、広域障害物過疎領域の発生箇所付近の地図情報や大局経路などを参考し、広域障害物過疎領域の連続発生があるか否か、大局経路候補（迂回経路）により搬送効率が低下しすぎるか否か等を判定し、上記３つの対策のいずれかを選定して実行させるようにしてもよい。
【0133】
次に、本実施形態に係る地図分割システムにおける障害物占有率の演算処理の手順について説明する。図２０は、本実施形態に係る地図分割システムにおける障害物占有率の演算処理の手順を示すフローチャートである。図２０に示すステップＳ７１１～ステップＳ７１２以外の処理は、図１６に示すこれらの処理と同様であるため、重複説明は省略する。
【0134】
ステップＳ７１１の処理では、地図分割部３０６は、広域障害物過疎領域が発生したか否かを判定する。この処理において、地図分割部３０６は、障害物占有率を示すスコア（図８参照）に基づいて、対象位置に対応する前方測距領域と後方測距領域と共に障害物過疎領域を含むと判定した場合、広域障害物過疎領域が発生したと判定し、ステップＳ７１１の処理はＹＥＳ判定となる。また、地図分割部３０６は、対象位置に対応する前方測距領域と後方測距領域と共に障害物過疎領域を含まないと判定した場合、広域障害物過疎領域が発生していないと判定し、ステップＳ７１１の処理はＮＯ判定となる。
【0135】
ステップＳ７１１の処理において、地図分割部３０６は、広域障害物過疎領域が発生していないと判定した場合（ステップＳ７１１のＮＯ判定）、ステップＳ７０５の処理が実行される。
【0136】
一方、ステップＳ７１１の処理において、地図分割部３０６は、広域障害物過疎領域が発生したと判定した場合（ステップＳ７１１のＹＥＳ判定）、広域障害物過疎領域の発生箇所を保存する（ステップＳ７１２）。また、この処理では、地図分割部３０６は、広域障害物過疎領域の発生箇所を安定走行不可判定部４０に出力する。なお、広域障害物過疎領域の発生箇所は、広域障害物過疎領域が発生したと判定されるときの対象位置（格子）の座標及び車載センサー２１１の測距範囲を含む。
【0137】
［効果］
上述したように、本実施形態に係る地図分割システムは、広域障害物過疎領域の発生を検出し、車両を安定走行させるための安定走行対策を行う。それゆえ、本実施形態に係る地図分割システムは、第１実施形態に係る地図分割システムと同じ効果を有すると共に、広域障害物過疎領域の発生を検出して、安定走行の困難な状況を防ぐことができる。
上述したように、本実施形態に係る地図分割システムは、広域障害物過疎領域の発生を検出し、車両を安定走行させるための安定走行対策を行う。それゆえ、本実施形態に係る地図分割システムは、第１実施形態に係る地図分割システムと同じ効果を有すると共に、広域障害物過疎領域の発生を検出して、安定走行の困難な状況を防ぐことができる。
【0138】
なお、本発明は上述した各実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。
例えば、上述した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために自律走行システム及び地図分割システム（地図更新システム）の構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ここで説明した実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることは可能であり、さらにはある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
例えば、上述した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために自律走行システム及び地図分割システム（地図更新システム）の構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ここで説明した実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることは可能であり、さらにはある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【0139】
上記各実施形態では、全域地図の特徴量情報は、全域地図における障害物に関する情報であり、地図分割部３０６は、障害物に関する情報に基づいて、障害物の占有率を示すコストを演算し、地図分割エリア演算処理を行う例を説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、全域地図における特徴量情報は、他の手法により作成された走行環境の地図上の特徴量に関する情報を含んでもよい。例えば、全域地図は、無線通信の電波強度を用いて作成された（格子地図で表現される）ヒートマップとしてもよい。この場合、全域地図の特徴量情報は、ヒートマップ上の電波強度に関する情報である。また、例えば、全域地図として、ＬｉＤＡＲの計測情報を用いて作成された格子地図、及び無線通信の電波強度を用いて作成されたヒートマップが用いられる場合、全域地図の特徴量情報は、障害物に関する情報及び電波強度に関する情報を含む。すなわち、全域地図の特徴量情報は、全域地図が保有する複数種類の特徴量情報の中の少なくとも１つを含む。
【0140】
また、上記各実施形態では、地図分割部３０６は、大局経路計画部３０５により算出された目標速度や最大速度に応じて、隣接する分割地図の重複領域を決めて全域地図を分割する処理を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、交通規制により、特定のエリアに対して速度上限値や進入禁止などが設定される場合、同じ車両かつ同じ大局経路であっても、地図分割部３０６は、予め設定された交通規則に基づいて全域地図を分割する。また、例えば、作業員により、車両走行時の目標速度を所定速度に予め設定された場合、地図分割部３０６は、予め設定された目標速度に応じて次のエリアの分割地図と現在のエリアの分割地図との重複領域を演算して全域地図を分割する。
【符号の説明】
【0141】
１０１…車両、２０８…駆動部、２０９…エンコーダー、２１１…車載センサー、２２０，２２０…車載コントローラー、３００，４００…自律走行システム、３０１，４０１…地図配信サーバー、３０２…全域地図管理部、３０３…車両情報管理部、３０４…目標位置入力部、３０５…大局経路計画部、３０６…地図分割部、３０７…地図配信部、３１１…参照地図管理部、３１２…自己位置推定部、３１３…局所経路計画部、３１４…制御指令生成部、４０２…安定走行不可判定部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】