(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-07-19
(45)【発行日】2023-07-27
(54)【発明の名称】移動体の走行制御システム
(51)【国際特許分類】
B60W 50/00 20060101AFI20230720BHJP
G08G 1/16 20060101ALI20230720BHJP
B60W 60/00 20200101ALI20230720BHJP
【ＦＩ】
B60W50/00
G08G1/16 C
B60W60/00
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2022003619
(22)【出願日】2022-01-13
【審査請求日】2022-01-25
(73)【特許権者】
【識別番号】522017896
【氏名又は名称】杉田 誠一
(74)【代理人】
【識別番号】100123984
【弁理士】
【氏名又は名称】須藤 晃伸
(74)【代理人】
【識別番号】100102314
【弁理士】
【氏名又は名称】須藤 阿佐子
(74)【代理人】
【識別番号】100159178
【弁理士】
【氏名又は名称】榛葉 貴宏
(74)【代理人】
【識別番号】100206689
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 恵理子
(72)【発明者】
【氏名】杉田 誠一
【審査官】津田 真吾
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－０５１９４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／２１２９２７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－１６７６９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－３３４９２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１７７８４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０６５４０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２７１１４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００７／０８３５７９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平１０－１１９８０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１４／０３４４４４（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６０Ｗ １０／００－１０／３０
３０／００－６０／００
Ｇ０８Ｇ １／００－９９／００
Ｈ０４Ｎ １３／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
移動体の周囲を撮像する複数の多眼カメラと、前記複数の多眼カメラの画像に基づいて、移動体の走行制御を行う制御装置と、を有し、
前記多眼カメラは、３以上の単眼カメラから構成され、前記３以上の単眼カメラのうち少なくとも１つは他の単眼カメラに対して鉛直方向においてずれて配置されており、
前記制御装置は、前記３以上の単眼カメラのそれぞれで撮像した撮像画像を重ね合わせ、重ね合わせた撮像画像を前記単眼カメラの位置関係に基づく方向にずらしていくことで被写体像を一致させ、当該被写体像が一致した撮像画像のずらし量に基づいて、当該被写体像までの距離を算出する、走行制御システム。
【請求項2】
前記３以上の単眼カメラのうち少なくとも３つは水平方向において互いにずれて配置され、
前記制御装置は、前記３以上の単眼カメラのうち少なくとも１つの単眼カメラで撮像された撮像画像を、水平方向および鉛直方向に交差する斜め方向に向かってずらしていくことで被写体像を検出する、請求項１に記載の走行制御システム。
【請求項3】
前記制御装置は、前記３以上の単眼カメラのそれぞれで撮像した撮像画像を重ね合わせた後、１の単眼カメラで撮像した撮像画像を基準画像とし、他の単眼カメラで撮像した撮像画像を、当該撮像画像が前記基準画像に重ならない位置までずらしていくことで、被写体像を検出する、請求項１または２に記載の走行制御システム。
【請求項4】
前記制御装置は、前記多眼カメラを構成する複数の単眼カメラで撮像された各撮像画像を、前記単眼カメラの位置関係に基づいてそれぞれ補正し、補正した各画像を合成することで、前記多眼カメラごとに１枚の合成画像を生成する、請求項１に記載の走行制御システム。
【請求項5】
前記複数の多眼カメラは、遠方を撮像する第１の多眼カメラと、前記第１の多眼カメラよりも上方に配置されるとともに、光軸が下方に傾きを有し、近方を撮像する第２の多眼カメラとを有する請求項１ないし４のいずれかに記載の走行制御システム。
【請求項6】
前方を照射するためのスポットライトを有し、前記スポットライトは、自車両前方の領域のうちタイヤの延長線上の位置のみを照射し、
前記制御装置は、スポットライトが照射された道路の画像に基づいて、前方における段差または傾斜または水面の有無を検出する、請求項１ないし５のいずれかに記載の走行制御システム。
【請求項7】
前記制御装置は、予め記憶した道路の結節点の情報と車線中心軌道の情報とに基づいて、前記結節点間を結ぶ直線と前記車線中心軌道との交点における前記車線中心軌道の接線と、前記結節点間を結ぶ直線とがなす角度を算出し、算出した前記角度に基づいて、目標操舵角を算出する、請求項１ないし６のいずれかに記載の走行制御システム。
【請求項8】
前記制御装置は、前記移動体が交差点で右左折または折り返す場合に、車線の幅員、交差点入口側における旋回内側の道路端から自車両の安全幅までの距離、交差点出口側における旋回内側の道路端から自車両の安全幅までの距離、および、交差点入口側の延長線上に対する出口側のなす角度に基づいて、目標操舵角を算出する、請求項１ないし７のいずれかに記載の走行制御システム。
【請求項9】
記憶装置として、短期データ用記憶装置と、中期データ用記憶装置と、長期データ用記憶装置とを有し、
前記短期データ用記憶装置、前記中期データ用記憶装置、および前記長期データ用記憶装置は、それぞれ、短期データが記憶される短期データ用記憶領域、中期データが記憶される中期データ用記憶領域、長期データが記憶される長期データ用記憶領域を共通して有しており、
前記長期データは、前記短期データ用記憶装置、前記中期データ用記憶装置、および前記長期データ用記憶装置の前記長期データ用記憶領域において更新され、
前記中期データは、前記短期データ用記憶装置および前記中期データ用記憶装置の前記中期データ用記憶領域のみにおいて更新され、
前記短期データは、前記短期データ用記憶装置の前記短期データ用記憶領域のみにおいて更新される、請求項１ないし８のいずれかに記載の走行制御システム。
【請求項10】
複数の記憶装置を有し、前記複数の記憶装置のうち、記憶するデータが更新される記憶装置は、ＦｅＲＡＭとキャッシュメモリーとの組み合わせにより構成される、請求項１ないし９のいずれに記載の走行制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、撮像装置が撮像した移動体周囲の撮像画像に基づいて、移動体の走行を制御する走行制御システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、左右一対のカメラで撮像したステレオ画像に基づいて、車両周囲に存在する物体の位置を検出する技術が知られている（たとえば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０２１－１８３９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１では、左右一対のカメラの位置関係を利用して、車両周囲に存在する物体（対象物）を検出している。たとえば、対象物までの距離を得る場合、左右一対のカメラで撮像された同一の対象物（より正確には対象物が有する同一の特徴点）の画像上のずれに基づいて、三角測量の原理を利用して、対象物までの距離を検出することができる。しかしながら、特許文献１では、左右一対のカメラが同じ高さ位置に設置されるため、対象物が道路の白線やガードレール、トレーラーの側面、道路脇の防護壁など、水平方向において検出される特徴点（たとえば特定の色部分やエッジなど）が曖昧な場合には、特徴点を検出することができず対象物までの距離を測れない場合や、対象物がカメラ間距離よりも短い間隔で繰り返す縞模様のある柵や踏切などの場合には、同一特徴点を誤って認識していまい、対象物までの距離を適切に検出することができないという問題があった。
【0005】
本発明は、撮像画像に基づいて移動体の走行を適切に制御することができる走行制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る走行制御システムは、移動体の周囲を撮像する複数の多眼カメラと、前記複数の多眼カメラの画像に基づいて、移動体の走行制御を行う制御装置と、を有し、前記多眼カメラは、３以上の単眼カメラから構成され、前記３以上の単眼カメラのうち少なくとも１つは他の単眼カメラに対して鉛直方向においてずれて配置されており、前記制御装置は、前記３以上の単眼カメラのそれぞれで撮像した撮像画像を重ね合わせ、重ね合わせた撮像画像を前記単眼カメラの位置関係に基づく方向にずらしていくことで被写体像を一致させ、当該被写体像が一致した撮像画像のずらし量に基づいて、当該被写体像までの距離を算出する。
上記走行制御システムにおいて、前記３以上の単眼カメラのうち少なくとも３つは水平方向において互いにずれて配置され、前記制御装置は、前記３以上の単眼カメラのうち少なくとも１つの単眼カメラで撮像された撮像画像を、水平方向および鉛直方向に交差する斜め方向に向かってずらしていくことで被写体像を検出する構成とすることができる。
上記走行制御システムにおいて、前記制御装置は、前記３以上の単眼カメラのそれぞれで撮像した撮像画像を重ね合わせた後、１の単眼カメラで撮像した撮像画像を基準画像とし、他の単眼カメラで撮像した撮像画像を、当該撮像画像が前記基準画像に重ならない位置までずらしていくことで、被写体像を検出する構成とすることができる。
上記走行制御システムにおいて、前記制御装置は、前記多眼カメラを構成する複数の単眼カメラで撮像された各撮像画像を、前記単眼カメラの位置関係に基づいてそれぞれ補正し、補正した各画像を合成することで、前記多眼カメラごとに、１枚の合成画像を生成する構成とすることができる。
上記走行制御システムにおいて、前記複数の多眼カメラは、遠方を撮像する第１の多眼カメラと、前記第１の多眼カメラよりも上方に配置されるとともに、光軸が下方に傾きを有し、近方を撮像する第２の多眼カメラとを有する構成とすることができる。
上記走行制御システムにおいて、前方を照射するためのスポットライトを有し、前記制御装置において、スポットライトが照射された道路の画像に基づいて、前方における段差または傾斜の有無を検出する構成とすることができる。
上記走行制御システムにおいて、前記制御装置は、予め記憶した道路の結節点の情報と車線中心軌道の情報とに基づいて、前記結節点間を結ぶ直線と前記車線中心軌道との交点における前記車線中心軌道の接線と、前記結節点間を結ぶ直線とがなす角度を算出し、算出した前記角度に基づいて、目標操舵角を算出する構成とすることができる。
上記走行制御システムにおいて、前記制御装置は、前記移動体が交差点で右左折または折り返す場合に、車線の幅員、交差点入口側における旋回内側の道路端から自車両の安全幅までの距離、交差点出口側における旋回内側の道路端から自車両の安全幅までの距離、および、交差点入口側の延長線上に対する出口側のなす角度に基づいて、目標操舵角を算出する構成とすることができる。
上記走行制御システムにおいて、記憶装置として、短期データ用記憶装置と、中期データ用記憶装置と、長期データ用記憶装置とを有し、前記短期データ用記憶装置、前記中期データ用記憶装置、および前記長期データ用記憶装置は、それぞれ、短期データが記憶される短期データ用記憶領域、中期データが記憶される中期データ用記憶領域、長期データが記憶される長期データ用記憶領域を共通して有しており、前記長期データは、前記短期データ用記憶装置、前記中期データ用記憶装置、および前記長期データ用記憶装置の前記長期データ用記憶領域において更新され、前記中期データは、前記短期データ用記憶装置および前記中期データ用記憶装置の前記中期データ用記憶領域のみにおいて更新され、前記短期データは、前記短期データ用記憶装置の前記短期データ用記憶領域のみにおいて更新される、構成とすることができる。
上記走行制御システムにおいて、複数の記憶装置を有し、前記複数の記憶装置のうち、記憶するデータが更新される記憶装置は、ＦｅＲＡＭとキャッシュメモリーとの組み合わせにより構成される構成とすることができる。
上記走行制御システムにおいて、前記３以上の単眼カメラのうち少なくとも３つは水平方向において互いにずれて配置され、前記制御装置は、前記３以上の単眼カメラのうち少なくとも１つの単眼カメラで撮像された撮像画像を、水平方向および鉛直方向に交差する斜め方向に向かってずらしていくことで被写体像を検出する構成とすることができる。
上記走行制御システムにおいて、前記制御装置は、前記３以上の単眼カメラのそれぞれで撮像した撮像画像を重ね合わせた後、１の単眼カメラで撮像した撮像画像を基準画像とし、他の単眼カメラで撮像した撮像画像を、当該撮像画像が前記基準画像に重ならない位置までずらしていくことで、被写体像を検出する構成とすることができる。
上記走行制御システムにおいて、前記制御装置は、前記多眼カメラを構成する複数の単眼カメラで撮像された各撮像画像を、前記単眼カメラの位置関係に基づいてそれぞれ補正し、補正した各画像を合成することで、前記多眼カメラごとに、１枚の合成画像を生成する構成とすることができる。
上記走行制御システムにおいて、前記複数の多眼カメラは、遠方を撮像する第１の多眼カメラと、前記第１の多眼カメラよりも上方に配置されるとともに、光軸が下方に傾きを有し、近方を撮像する第２の多眼カメラとを有する構成とすることができる。
上記走行制御システムにおいて、前方を照射するためのスポットライトを有し、前記制御装置において、スポットライトが照射された道路の画像に基づいて、前方における段差または傾斜の有無を検出する構成とすることができる。
上記走行制御システムにおいて、前記制御装置は、予め記憶した道路の結節点の情報と車線中心軌道の情報とに基づいて、前記結節点間を結ぶ直線と前記車線中心軌道との交点における前記車線中心軌道の接線と、前記結節点間を結ぶ直線とがなす角度を算出し、算出した前記角度に基づいて、目標操舵角を算出する構成とすることができる。
上記走行制御システムにおいて、前記制御装置は、前記移動体が交差点で右左折または折り返す場合に、車線の幅員、交差点入口側における旋回内側の道路端から自車両の安全幅までの距離、交差点出口側における旋回内側の道路端から自車両の安全幅までの距離、および、交差点入口側の延長線上に対する出口側のなす角度に基づいて、目標操舵角を算出する構成とすることができる。
上記走行制御システムにおいて、記憶装置として、短期データ用記憶装置と、中期データ用記憶装置と、長期データ用記憶装置とを有し、前記短期データ用記憶装置、前記中期データ用記憶装置、および前記長期データ用記憶装置は、それぞれ、短期データが記憶される短期データ用記憶領域、中期データが記憶される中期データ用記憶領域、長期データが記憶される長期データ用記憶領域を共通して有しており、前記長期データは、前記短期データ用記憶装置、前記中期データ用記憶装置、および前記長期データ用記憶装置の前記長期データ用記憶領域において更新され、前記中期データは、前記短期データ用記憶装置および前記中期データ用記憶装置の前記中期データ用記憶領域のみにおいて更新され、前記短期データは、前記短期データ用記憶装置の前記短期データ用記憶領域のみにおいて更新される、構成とすることができる。
上記走行制御システムにおいて、複数の記憶装置を有し、前記複数の記憶装置のうち、記憶するデータが更新される記憶装置は、ＦｅＲＡＭとキャッシュメモリーとの組み合わせにより構成される構成とすることができる。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、少なくとも鉛直方向において互いにずれて配置された複数の単眼カメラから構成される多眼カメラの画像を用いることで、移動体の走行を適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】車両を上から見た場合における、本実施形態に係る走行制御システムの構成図である。
【図2】車両を左側方から見た場合における、本実施形態に係る走行制御システムの構成図である。
【図3】本実施形態に係る多眼カメラの構成を説明するための図である。
【図4】（Ａ），（Ｂ）は、車両の前後左右にそれぞれ１台の多眼カメラを有する従来の構成例における撮像範囲および死角を説明するための図であり、（Ｃ），（Ｄ）は、本実施形態に係る多眼カメラ１１～１１４の配置構成における撮像範囲および死角を説明するための図である。
【図5】本実施形態に係る走行制御システムの構成図である。
【図7】多眼カメラ１０を構成する各単眼カメラ１０ａ～１０ｃの画像のずれΔｗを修正する方法を説明するための図である。
【図8】対象物の位置の把握方法を説明するための図である。
【図9】多眼カメラが連続して撮像した画像における障害物の像の変化を説明するための図である。
【図10】スポットライトによる段差の有無の検出方法を説明するための図である。
【図11】警報音源の位置特定方法を説明するための図である。
【図12】本実施形態に係る走行経路の決定方法を説明するための図である。
【図13】迂回地点または迂回地域を経由した目的地までの経路決定方法を説明するための図である。
【図14】カーブにおける目標操舵角θの算出方法を説明するための図である。
【図15】結節点を説明するための図である。
【図16】自車両が交差点で右左折または折り返す場合の目標操舵角θの算出方法を説明するための図である。
【図17】対象物を回避する場合の目標操舵角γの設定方法を説明するための図である。
【図18】自車両の回避距離および自車両と逆走車両の接近距離の算出方法を説明するための図である。
【図19】自車両の周囲に設置される位置補正マーカーの一例を示す図である。
【図20】本実施形態における記憶装置の構成例を示す図である。
【図21】本実施形態における記憶装置が破損時の処理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明に係る走行制御システム１を、図に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施形態においては、移動体として車両を例示して説明するが、本発明が適用可能な移動体は、車両に限定されず、船舶（たとえば、旅客船、貨物船、潜水艦など）、航空機（たとえば、飛行機、ヘリコプター、グライダー、飛行船など）などであってもよい。また、車両は自動車に限定されず、バス、バイク、機関車、または電車などであってもよい。
【0010】
図１および図２は、本実施形態に係る走行制御システム１を示す構成図であり、図１は、車両を上方から見た場合の構成図、図２は、車両を左側面から見た場合の構成図を示している。図１および図２に示すように、本実施形態に係る走行制御システム１は、複数の多眼カメラ１１～１１４と、走行制御装置２と、通信装置３と、スポットライト３１，３２と、複数のマイク４１～４４と、を有する。なお、図１および図２においては、多眼カメラ１１～１１４の撮像範囲を破線で示す。
【0011】
多眼カメラ１１～１１４は、車両周囲を撮像し、撮像した撮像画像を、走行制御装置２へと送信する。以下においては、複数の多眼カメラ１１～１１４をまとめて多眼カメラ１０ともいうものとする。多眼カメラ１０は、たとえばＣＭＯＳカメラやＣＣＤカメラを使用することができるが、移動による撮像被写体の変形を防ぐために、ローリングシャッター方式ではなく、グローバルシャッター方式あるいはそれと同等の機能を有することが好ましい。本実施形態に係る多眼カメラ１０は、それぞれ、少なくとも複数の単眼カメラにより構成されている。図３は、本実施形態に係る多眼カメラ１０の構成を説明するための図である。本実施形態では、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、多眼カメラ１０は、水平方向に並列して配置された単眼カメラ１０ｂ，１０ｃと、単眼カメラ１０ｂ，１０ｃよりも鉛直方向上方に配置された単眼カメラ１０ａの３つの単眼カメラから構成される。なお、多眼カメラ１０の構成例は、少なくとも１つの単眼カメラが他の単眼カメラよりも鉛直方向上方に位置する位置関係で配列されていれば、特に限定されない。たとえば、図３（Ａ）に示す構成例では単眼カメラ１０ｂ～１０ｃが正三角形あるいは二等辺三角形となるような位置関係において配置しているが、図３（Ｂ）に示すように、単眼カメラ１０ｂ～１０ｃが直角三角形の位置関係となるように、単眼カメラ１０ａが単眼カメラ１０ｂまたは単眼カメラ１０ｃの真上に配置される構成とすることもできる。
【0012】
本実施形態では、図１および図２に示すように、複数の多眼カメラ１１～１１４が配置されており、複数の多眼カメラ１１～１１４により車両周囲をそれぞれ撮像する。具体的には、多眼カメラ１１は、車両前方に配置され車両前方の遠方領域を撮像する。多眼カメラ１２は、車両前方に配置され、光軸が斜め下方向に傾きを有し、車両前方の近方領域を撮像する。多眼カメラ１３は、車両ルーフの前方側に配置され、光軸が斜め上方向に傾きを有し、車両前方の上空領域（信号機の信号を把握可能な領域）を撮像する。多眼カメラ１４は、車両左前方に配置され、車両の左側方領域を撮像する。多眼カメラ１５は車両右前方に配置され、車両の右側方領域を撮像する。多眼カメラ１６は、車両左前方に配置され、車両左側方から後方に亘る領域を撮像する。多眼カメラ１７は、車両右前方に配置され、車両右側方から後方に亘る領域を撮像する。多眼カメラ１８は、車両ルーフの後方側に配置され、上に傾きを有し、車両後方の上方領域を撮像する。多眼カメラ１９は、車両左後方に配置され、車両の左側方領域を撮像する。多眼カメラ１１０は車両右後方に配置され、車両の右側方領域を撮像する。多眼カメラ１１１は、車両左後方に配置され、車両左側方から前方に亘る領域を撮像する。多眼カメラ１１２は、車両右後方に配置され、車両右側方から前方に亘る領域を撮像する。多眼カメラ１１３は、車両後方に配置され車両後方の遠方領域を撮像する。多眼カメラ１１４は、車両後方に配置され、光軸が斜め下方向に傾きを有し、車両後方の近方領域を撮像する。これにより、本実施形態では、多眼カメラ１１～１１４により、水平方向において自車両周囲の３６０°の範囲を撮像可能とすることができる。また、上下方向においても、前方側では、車両の前端部から、停止線において信号機まで（可能であれば真上方向まで）を捉えることができ、後方側では、車両の後端部から後方車両まで（可能であれば真上方向）までを捉えることが可能となる。
【0013】
本実施形態においては、図１および図２に示すように、多眼カメラ１１～１１４が配置することで、図４（Ｃ），（Ｄ）に示すように、自車両周囲の大部分の領域を撮像することが可能となる。なお、図４（Ａ），（Ｂ）は、自車両の前後左右にそれぞれ１台の多眼カメラを有する従来の構成例における撮像範囲と死角とを説明するための図であり、図４（Ｃ），（Ｄ）は、本実施形態に係る多眼カメラ１１～１１４の配置構成における撮像範囲と死角とを説明するための図である。また、図４においては、多眼カメラの撮像範囲を白抜きで、死角をハッチングで示している。さらに、図４（Ａ），（Ｃ）では、カメラの光軸方向における撮像範囲と死角とを示しており、図４（Ｂ），（Ｄ）では、地面の高さにおける撮像範囲と死角とを示している。図４（Ｃ），（Ｄ）に示すように、本実施形態に係る多眼カメラ１１～１１４の配置では、図４（Ａ），（Ｂ）に示す従来例と比べて、死角が大きく減り、撮像範囲が増えることがわかる。これにより、自車両の周囲にある障害物をより検知しやすくなり、走行制御の精度を高めることが可能となる。特に、本実施形態においては、図４（Ｄ）に示すように、地面の高さにおいて、自車両の近傍領域においても撮像可能となっており、近くに子供（対象物）がしゃがんでいるような場面でも、適切に対象物を検出することができる。
【0014】
スポットライト３１，３２は、走行制御装置２が自車両前方における段差または傾斜を検出するために、自車両前方に光を照射する。スポットライト３１，３２の照射範囲は、自車両前方の数メートルから数十メートルとすることができる。また、スポットライト３１，３２は、自車両前方の領域のうちタイヤの延長線上の位置を照射する構成とすることが好ましい。
【0015】
【0016】
走行制御装置２は、自車両の走行を支援するための装置であり、車両内部に載置される。具体的には、走行制御装置２は、多眼カメラ１１～１１４から取得した撮像画像に基づいて周囲の障害物などを検出し、検出結果に基づいて車両の走行を制御する。図５は、本実施形態に係る走行制御装置２の構成図である。図５に示すように、本実施形態に係る走行制御装置２は、制御装置２０と、複数の記憶装置２１～２４とを有する。制御装置２０は、ＣＰＵなどの処理回路を有しており、自車両の走行を制御するために、記憶装置２１に記憶された走行制御用プログラムを実行することで、車両情報管理機能、画像合成機能、画像認識機能、周囲状況把握機能、周囲音認識機能、空間照合機能、走行制御機能、走行経路決定機能、制限条件制御機能、位置記憶機能、緊急対応機能、操舵制御機能、注意音発生機能、位置記憶機能、および記憶制御機能を実行することができる。以下に、制御装置２０の各機能の詳細について説明する。
【0017】
制御装置２０の車両情報管理機能は、制御装置２０が自車両の走行を制御する際に使用する車両情報を管理する。具体的には、車両情報管理機能は、後述する情報記憶装置２４に記憶されている車両種別情報、車両諸元情報、車両装備情報、車両適格者情報、および運転者資格情報を管理する。ここで、車両種別情報とは、自車両の種別が、一般乗用車、路線バス、救急車などの緊急車両、特定の職員専用車両、自衛隊や軍用の車両などのいずれの種別であるかを示す情報である。車両の種別が異なると進入可能通路などの通行条件も異なるため、車両情報管理機能は、自車両の種別を情報記憶装置２４に登録し管理することができ、制御装置２０は、この車両種別情報に基づいて、自車両の自動運転などを制御することが可能となっている。また、車両装備情報は、雪道での走行を可能とするタイヤチェーンや冬用タイヤの装備などの装着状態を示す情報である。車両情報管理機能が車両装備情報を管理することで、制御装置２０は、この車両装備情報に基づいて、雪道の走行の可否などの制御が可能となっている。さらに、車両適格者情報および運転責任者資格情報は、運転者ごとに記憶される情報であり、車両情報管理機能が車両適格者情報および運転責任者資格情報を管理することで、制御装置２０は、この車両適格者情報および運転責任者資格情報に基づいて、運転者に適した経路の決定などの制御が可能となっている。
【0018】
制御装置２０の画像合成機能は、多眼カメラ１０を構成する複数の単眼カメラ１０ａ～１０ｃで撮像された複数の画像を合成処理し、合成画像を生成する。本実施形態では、多眼カメラ１０は、少なくとも上下方向に配置された複数の単眼カメラ１０ａ～１０ｃから構成されるため、図６（Ａ）～（Ｃ）に示すように、同一の対象物であっても、撮像面で結像される像（あるいは像の位置）が異なる。そのため、画像合成機能は、図６（Ａ）～（Ｃ）に示すように各カメラで撮像された画像を、図６（Ｄ）に示すように、合成し合成画像を生成する画像処理を行う。なお、図６（Ａ）～（Ｃ）は、図３（Ａ）に示すカメラ構成の単眼カメラ１０ａ～１０ｃで同一対象物を撮像した場合の像の一例を示す図であり、図６（Ｄ）は、図６（Ａ）～（Ｃ）に示す画像の合成画像である。
【0019】
また、図３（Ａ）に示すように、本実施形態の多眼カメラ１０が３つの単眼カメラ１０ａ～１０ｃから構成される場合、同じ対象物であっても、図７に示すように、上方に配置された単眼カメラ１０ａと、下方に配置された単眼カメラ１０ｂ，１０ｃとの上下方向の像にずれが生じる。画像合成機能は、このような撮像された対象物の像のずれ量Δｗを求めることで、各単眼カメラ１０ａと単眼カメラ１０ｂ，１０ｃとの撮像画像を合成する構成とすることができる。具体的には、画像合成機能は、各単眼カメラ１０ａ～１０ｃから取得した撮像画像を画素単位でずらし、たとえば色を特徴とする特徴点が重なるずれ量Δｗを求めることで、単眼カメラ１０ａ～１０ｃから取得した撮像画像を求めたずれ量Δｗだけずらして重ねて、合成画像を算出することができる。
【0020】
また、画像合成機能は、求めたずれ量Δｗに基づいて、対象物までの距離Ｌを算出する。ここで、図７は、多眼カメラ１０を構成する単眼カメラ１０ａと単眼カメラ１０ｂとの画像のずれ量Δｗから、対象物までの距離Ｌを求める方法を説明するための図であり、図３（Ｂ）に示す多眼カメラ１０を側面から見た場合を例示する図である。図７において、対象物までの距離をＬ、単眼カメラ１０ａと単眼カメラ１０ｂとの距離をｗ、焦点距離（３５ｍｍ換算ではなく実際の焦点距離）をｆとした場合に、Δｗ＝ｗ×ｆ／Ｌの関係が成り立つ。また、左右方向における対象物の像のずれ量Δｗも、同様の関係が成り立つ。そのため、対象物までの距離Ｌは、Ｌ＝ｗ×ｆ／Δｗとして求めることができる。
【0021】
なお、単眼カメラ１０ａ，１０ｂ間の距離ｗと焦点距離ｆとは固定値であり、ずれ量Δｗは対象物まで距離Ｌの逆数（Δｗ＝ｗ×ｆ／Ｌ）として求められるため、ｗ＋Δｗを底辺の長さとする三角形の高さ（＝Ｌ＋ｆ）はずれ量Δｗに応じた値となり、ｆは固定値であるために距離ＬもΔｗに応じた値となる。また、単眼カメラ１０ａの光軸と単眼カメラ１０ｂの光軸の両方を通る平面から対象物までの垂直距離（車両の前方に向けた多眼カメラの場合、車幅方向の距離）をＬｚとすると、単眼カメラ１０ａと単眼カメラ１０ｂ，１０ｃで撮像された各画像は、ともにΔｗｚ＝ｗ×ｆ／Ｌｚだけ距離Ｌｚ方向にずれて撮像されるため、距離Ｌｚ方向におけるずれは、各画像間の比較においては相殺される。そのため、単眼カメラ１０ａと１０ｂとの配列方向（図３（Ｂ）の上下方向）において、ずれ量Δｗは生じ、また、対象物までの光軸方向の距離Ｌによってのみ、ずれ量Δｗが変化する。同様に、単眼カメラ１０ａ，１０ｃ間においても、単眼カメラ１０ａと１０ｃとの配列方向（図３（Ｂ）の左右方向）において、ずれ量Δｗが生じ、対象物までの距離Ｌに応じて、単眼カメラ１０ａ，１０ｃの画像のずれ量Δｗが変化する。さらに、図３（Ａ）に示すカメラ構成においても、単眼カメラ１０ａと単眼カメラ１０ｂ，１０ｃとは、単眼カメラ１０ａと単眼カメラ１０ｂ，１０ｃとを結ぶ直線方向（図３（Ａ）の斜め方向）において、ずれ量Δｗが生じ、対象物までの距離Ｌに応じて、ずれ量Δｗが変化する。
【0022】
ここで、図３（Ｂ）に示すように、単眼カメラ１０ａと単眼カメラ１０ｂ間の距離、および、単眼カメラ１０ａと単眼カメラ１０ｃ間の距離が共にｗである場合の、単眼カメラ１０ａ、単眼カメラ１０ｂ、単眼カメラ１０ｃで撮像した画像の正立画像３枚について説明する。なお各単眼カメラで撮像した画像を各イメージセンサの中心、つまり各イメージセンサと各単眼カメラの光軸が交わる位置を中心に重ねると、無限遠と等価の位置に在る対象物は、３枚全ての画像で同じ位置に重なることとなる。また、距離Ｌにある対象物は、単眼カメラ１０ａを基準とすると、単眼カメラ１０ｂで撮像した画像では、単眼カメラ１０ａで撮像した画像に対して、単眼カメラ１０ａから単眼カメラ１０ｂの方向に向かってΔｗずれた位置に撮像され、同様に、単眼カメラ１０ｃで撮像した画像には単眼カメラ１０ａで撮像した画像に対して単眼カメラ１０ｃに向かってΔｗずれた位置で撮像される。つまり、３枚の各画像を重ね、単眼カメラ１０ｂで撮像した画像を、単眼カメラ１０ａから単眼カメラ１０ｂの方向に向かって徐々にずらし、また、単眼カメラ１０ｃで撮像した画像を、単眼カメラ１０ａから単眼カメラ１０ｃに向かってずらしていくと、３枚の画像の各部は、距離に応じたずれ位置で３枚の画像部分が全く同じ位置にきて重なる。そして、３枚の画像で重なった各部分の基準カメラ１０ａの画像位置での距離を求める。このように画像をずらしていき、３枚の画像で重なる所がなくなるまで続けることにより、多眼カメラ１０で撮像した全対象物の距離測定が完了し、それを基準カメラ１０ａでの合成画像、つまり色情報、位置情報、距離情報を持った１枚の合成画像が作成される。なお、単眼カメラの配置が等距離でない場合には、基準単眼カメラ１０ａからの距離に比例してずらすことにより同様に重ねることができる。具体的には、基準の単眼カメラ１０ａから単眼カメラ１０ｂまでの距離が２ｗであった場合には、距離Ｌの対象物は２Δｗずれるため、２倍ずらせば良い。なお、ここでは、３つの単眼カメラからなる多眼カメラ１０を例示したが、単眼カメラの数は限定されず、各多眼カメラの各画像を同様にずらすことで、全ての多眼カメラの画像で等距離の対象物の画像が重なる。また、基準位置は必ずしも単眼カメラである必要はない。
【0023】
なお、本実施形態において、生成される合成画像は、図６に示すように、画像のサイズが、単眼カメラ１０ａ～１０ｃの撮像画像と同じサイズとなっている。また、合成画像は、画素ごとの色情報を有するとともに、取得した距離情報を合わせ持つ。合成画像の画像データとして、色情報および距離情報を画素ごとに結び付けたデータとして持つ構成としてよいし、色情報および距離情報が対応可能な形式で色情報と距離情報とを別々に持つ構成としてもよいし、複数の画素のまとまりごとに色情報および距離情報をまとめて持つ構成としてもよい。
【0024】
また、画像合成機能は、複数の単眼カメラ１０ａ～１０ｃで撮像した画像を合成する際に、たとえば、複数の単眼カメラ１０ａ～１０ｃのうち１つの単眼カメラの画像を基準とし、この基準画像に合わせて、他の単眼カメラの画像について基準画像との像のずれΔｗを補正することで、複数の単眼カメラ１０ａ～１０ｃで撮像した画像を合成する構成とすることができる。また、画像合成機能は、複数の単眼カメラ１０ａ～１０ｃの中心位置Ｃを基準として、中心位置Ｃとの像のずれΔｗを補正するように、各単眼カメラ１０ａ～１０ｃの画像を補正した後に、補正した画像を合成する構成とすることができる。
【0025】
加えて、画像合成機能は、多眼カメラ１０を構成する各単眼カメラ１０ａ～１０ｃで撮像された画像を成形した後に、合成画像を作成する構成とすることもできる。たとえば、単眼カメラ１０ａ～１０ｃが向いている方向にずれがあり、単眼カメラ１０ａ～１０ｃの光軸が平行していない場合には、単眼カメラ１０ａ～１０ｃの向いている方向が同じとなるように（光軸が平行となるように）画像を成形し、合成画像を作成する構成とすることができる。具体的には、画像合成機能は、各単眼カメラ１０ａ～１０ｃのレンズ中心を通る平面に対して、各単眼カメラ１０ａ～１０ｃの光軸が傾いている分だけ撮像画像を台形補正することで、各単眼カメラ１０ａ～１０ｃの光軸が水平方向である画像に補正することができ（あるいは、各単眼カメラ１０ａ～１０ｃの光軸がレンズ中心を通る平面に対して直角に交差する画像に補正することができ）、全ての単眼カメラ１０ａ～１０ｃの光軸を平行とした画像を得ることができる。
【0026】
このように、本実施形態に係る多眼カメラ１０では、複数の単眼カメラ１０ａ～１０ｃが全て水平方向に配置するのではなく、少なくとも２以上の単眼カメラが上下方向（鉛直方向）に配置されている。ここで、複数の単眼カメラが水平方向のみに配列されている場合では、撮像画像の特徴点のうち、水平方向において検出できる特徴点（たとえば特定の色部分）のずれ量Δｗに基づいて、対象物までの距離を算出することとなるが、道路の白線やガードレール、トレーラーの側面、道路脇の防護壁など、水平方向に変化の乏しい対象物や、一色で模様も汚れもほとんど無い対象物では、水平方向における特徴点を検出することができず、水平方向のみに配置された単眼カメラ１０ａ～１０ｃで、対象物までの距離を算出することができない場合がある。また、縦縞、横縞、斜め縞、格子縞については、水平方向に同じ模様が繰り返されるため、異なる特徴量を誤って同一の特徴量として認識してずれ量Δｗを誤って算出してしまい、対象物までの距離を誤って算出してしまう場合がある。これに対して、本実施形態に係る多眼カメラ１０では、少なくとも２以上の単眼カメラ１０ａ～１０ｃが上下方向（鉛直方向）に配置されているため、水平方向の位置直線上の変化が乏しかったり、縦縞、横縞、斜め縞、格子縞などの繰り返し模様がある障害物についても水平方向だけではなく、水平、垂直に渡る全面を一斉に測定できるため、高い精度で対象物までの距離を検出することができる。
【0027】
なお、以下においては、合成画像を撮像することができる仮想の単眼カメラの光軸を、多眼カメラ１０の光軸として説明し、合成画像を撮像することができる仮想の単一カメラの撮像範囲を、多眼カメラ１０の撮像範囲としても説明する。
【0028】
制御装置２０の画像認識機能は、画像合成機能により合成された多眼カメラ１０の合成画像に基づいて、自車両の周囲に存在する対象物を認識する。具体的には、画像認識機能は、合成画像に基づいて、自車両の周囲に歩行者、自転車やバイクなどの二輪車、他車両、路肩、中央分離帯、標識、などの対象物を区別せず、全てを対象物として画像認識処理により認識することができる。なお、本実施形態において、制御装置２０は、これら対象物の認識を、全て、対象物とその距離の認識だけで行うため、対象物が人か車かあるいは別のものかは区別せず、接近しそうであれば停止または迂回する制御を行う。
【0029】
また、画像認識機能は、多眼カメラ１０を構成する各単眼カメラ１０ａ～１０ｃの撮像画像から、対象物までの距離Ｌを求める構成とすることができる。たとえば、対象物が既知の大きさである場合、画像認識機能は、対象物までの距離Ｌを、Ｌ＝Ｓｏｂｊ／Ｓｖ × ｆ／Ｓｐｉｘとして算出することができる。なお、上記式において、Ｓｏｂｊは、既知の対象物のサイズ（ｍ）、Ｓｖは対象物の画像上のサイズ（ピクセル）、ｆは焦点距離（たとえば３．６ｍｍなど）、Ｓｐｉｘは正方形画素の縦横サイズ（たとえば０．００１８８ｍｍなど）を示す。
【0030】
また、画像認識機能は、多眼カメラ１０を構成する２以上の単眼カメラで撮像された同一の被写体（対象物）の画像上の位置のずれΔｗに基づいて、対象物までの距離ｘを求める構成とすることもできる。たとえば、多眼カメラ１０を構成する３つの単眼カメラ１０ａ～１０ｃがそれぞれ、画素数が４０３２×３０２４＝１２．２Ｍピクセルであり、イメージセンサのサイズが７．６×５．７ミリ（対角９．５ｍｍ）の１／１．７”型であり、焦点距離ｆが３．６ｍｍであり、カメラ間の距離が１２０ｍｍである場合において、単眼カメラ１０ａ～１０ｃ間において同一の被写体（対象物）が１画素分だけずれて撮像された場合には、対象物までの距離Ｌは、ｆ×ｗ／Δｗで求めることができ、１画素分のΔｗは、７．６／４０３２あるいは５．７／３０２４となり、０．００１８８と求めることができる。そのため、この場合、画像認識機能は、対象物までの距離Ｌは、Ｌ＝３．６×１２０／０．００１８８＝２２９７８７ｍｍと求めることができる。
【0031】
また、画像認識機能は、対象物までの距離を求める場合に、ずれΔｗを画素数ではなく、単眼カメラ間の距離（単眼カメラ１０ａ～１０ｃのレンズ中心間の距離）ｗにおける割合（％）として用いることもできる。たとえば、上記の規格の単眼カメラ１０ａ～１０ｃにおいて、単眼カメラ１０ａ～１０ｃ間において同一の被写体（対象物）が単眼カメラ間距離（単眼カメラ１０ａ～１０ｃのレンズ中心間距離）ｗの０.４％分だけずれて撮像された場合には、画像認識機能は、対象物までの距離Ｌを、３．６×１２０／（０．００４×ｗ）＝９００ｍｍとして求めることができる。
【0032】
また、本実施形態において、画像認識機能は、対象物までの距離が異なる単眼カメラ１０ａ～１０ｃで対象物を撮像した場合の対象物までの距離ｘをｄ０／（Ｑ０－１）で求めることができる。なお、上記式において、ｄ０は、対象物が存在する方向に対する２つの単眼カメラ間の距離（単位はメートル）であり、Ｑ０は、対象物に近い方の単眼カメラで撮像した対象物の画像サイズに対する、対象物から遠い方の単眼カメラで撮像した対象物の画像サイズの比率である。また、画像認識機能は、算出した対象物までの距離ｘに基づいて、対象物の実際のサイズＳｏｂｊ（単位はメートル）を求めることができる。具体的には、画像認識機能は、対象物の実際のサイズＳｏｂｊを、Ｓｖ０×ｘ／ｆ×Ｓｐｉｘで求めることができる。なお、上記式において、Ｓｖ０は対象物に近い方の単眼カメラの対象物の画像上のサイズ（単位はピクセル）であり、ｆはカメラの焦点距離（たとえば３．６ｍｍなど）であり、Ｓｐｉｘは正方形画素の縦横のサイズ（たとえば０．００１８８ｍｍなど）である。
【0033】
また、自車両が走行して対象物に近づくとその分だけ対象物の像も大きく撮像されるため、画像認識機能は、連続して撮像した対象物の大きさの変化と自車両の走行距離との関係に基づいて、対象物までの距離、あるいは、対象物と接近するまでの時間を求める構成とすることもできる。たとえば、対象物が信号機や道路付属構造体などの固定物である場合は、対象物までの距離ｘは、ｘ＝ｄｌ／（Ｑ－１）で求めることができる。なお、上記式において、ｄｌは画像取得間隔における自車両の走行距離（単位はメートル）、Ｑは画像取得間隔経過前の画像サイズに対する経過後の画像サイズの比率を示す。
【0034】
加えて、画像認識機能は、対象物の振る舞い、サイズ、距離が不明の場合は、直近の画像を取得した時刻から対象物と接触するまでの時間ｔａ（単位は秒）を（１／Ｓｖａ）／（１／Ｓｖｂ－１／Ｓｖａ）×ｄＴ／１０００で求めることができる。なお、上記式において、Ｓｖａは直近で撮像した画像上の対象物のサイズ（単位はピクセル）、Ｓｖｂは直近の１つ前に撮像した画像上の対象物のサイズ（単位はピクセル）、ｄｔは撮像間隔および自車両の走行制御の切り替えにかかる時間の合計（たとえば、２０６．２５ミリ秒など）である。
【0035】
次に、制御装置２０の周囲状況把握機能について説明する。周囲状況把握機能は、画像合成機能により作成された複数の合成画像に基づいて、自車両周囲の状況（自車両周囲に存在する障害物などの対象物の位置、方向、相対移動速度など）を把握する。具体的に、周囲状況把握機能は、複数の多眼カメラ１０で同じタイミングで撮像された合成画像を同期することで、空間的および時間的にずれがない状態で、自車両周囲の状況を３次元で把握することができる。また、本実施形態において、周囲状況把握機能は、時系列に沿って自車両周囲の状況を３次元で連続して認識することで、自車両周囲に存在する障害物（対象物）との相対移動速度を求めることができ、さらに、対象物との相対加速度を求めることもできる。
【0036】
たとえば、多眼カメラ１０の撮像間隔を２０６．２５ｍｓとすると、各対象物は、自車両との相対速度が３０ｋｍ／ｈの場合は１．７２ｍずつ近づき、自車両との相対移動速度が４０ｋｍ／ｈの場合は２．２９ｍずつ近づき、自車両との相対移動速度が８０ｋｍ／ｈの場合は４．５８ｍずつ近付くこととなる。また、対象物は、自車両と対象物との相対加速度が１ｍ／ｓ２の場合は０．０２ｍ余分に近づき、自車両と対象物との相対加速度が２ｍ／ｓ２の場合は０．０４ｍ余分に近づき、自車両と対象物との相対加速度が２ｍ／ｓ２の場合は０．０６ｍ余分に近づくこととなる。そのため、周囲状況把握機能は、自車両と対象物との距離と、自車両と対象物の相対移動速度および相対移動加速度に基づいて、自車両と対象物とが接近するまでの時間を算出し、警報や走行制御を行うことができる。
【0037】
また、本実施形態では、上述したように、多眼カメラ１０が複数の単眼カメラ１０ａ～１０ｃから構成されているため、多眼カメラ１０ごとに、対象物までの距離や位置を算出することができるが、複数の多眼カメラ１０の合成画像を用いて、対象物までの位置を補正することで、対象物までの位置をより高い精度で求めることが可能となる。ここで、本実施形態においては、多眼カメラ１０が、様々な方向に向いている。そのため、周囲状況把握機能は、多眼カメラ１０の向きを考慮して、複数の多眼カメラ１０の合成画像から対象物の位置を求めることができる。以下に、図８を参照して、複数の多眼カメラ１０の合成画像に基づく、対象物の位置の把握方法について説明する。なお、図８は、対象物の位置の把握方法を説明するための図である。なお、以下においては、多眼カメラ１０の光軸に直交する水平面上の方向を、交差方向として説明する。
【0038】
たとえば、図１に示す多眼カメラ１５と多眼カメラ１１０のように、同じ方向に向いている複数の多眼カメラ１０の合成画像から対象物の位置を把握する場合には、図８（Ａ）に示すように、多眼カメラ１０１，１０２から対象物１までの光軸方向における距離はＬＸ１で変わらないため、周囲状況把握機能は、各多眼カメラ１０１，１０２において、対象物１までの光軸方向における距離が一致するように、各多眼カメラ１０１，１０２の合成画像から得られた対象物までの光軸方向における距離を補正することができる。また、多眼カメラ１０１，１０２において、対象物１までの交差方向（光軸Ｘ１，Ｘ２と直交する交差方向）における距離ＬＹ１，ＬＹ２は、隣り合う多眼カメラ１０１，１０２の光軸Ｘ１，Ｘ２間の距離Ｗ１の分だけずれるため、周囲状況把握機能は、多眼カメラ１０１，１０２の光軸Ｘ１，Ｘ２間の距離Ｗ１を用いて、各多眼カメラ１０１，１０２から対象物１までの交差方向における距離を求めることができる。たとえば、周囲状況把握機能は、対象物１に対しては、各多眼カメラ１０１，１０２から対象物１までの交差方向における距離ＬＹ１，ＬＹ２の和がＷ１となるように、各多眼カメラ１０の合成画像から得られた対象物までの交差方向における距離を補正することができる。また、周囲状況把握機能は、対象物２に対しては、多眼カメラ１０２から対象物までの交差方向における距離をＬＹ２”とした場合に、多眼カメラ１０１から対象物２までの交差方向における距離がＷ１＋ＬＹ２”となるように、各多眼カメラ１０１，１０２の合成画像から得られた対象物までの交差方向における距離を補正することができる。そして、周囲状況把握機能は、各多眼カメラ１０１，１０２の位置と、補正した各多眼カメラ１０１，１０２から対象物２までの光軸方向および交差方向の距離とに基づいて、対象物２の位置を求めることができる。
【0039】
また、図１に示す多眼カメラ１７と多眼カメラ１１０のように、多眼カメラ１０が異なる方向に向いており、かつ、多眼カメラ１０の光軸が交差する場合には、図８（Ｂ）に示すように、多眼カメラ１０３，１０４から対象物までの光軸方向における距離ＬＸ３，ＬＸ４と、多眼カメラ１０３，１０４から対象物までの交差方向における距離ＬＹ３，ＬＹ４とは、下記式に示す関係を有する。なお、下記式において、θは、多眼カメラ１０３に対する多眼カメラ１０４の光軸の傾斜角度であり、Ｌｈは多眼カメラ１０３の基準カメラ（基準とする単眼カメラ）のレンズ中心位置から多眼カメラ１０４の基準カメラのレンズ中心位置までのＹ方向における距離であり、Ｌｖは多眼カメラ１０３の基準カメラのレンズ中心位置から多眼カメラ１０４の基準カメラのレンズ中心位置までのＸ方向における距離である。
ＬＸ３＝ＬＸ４×Ｃｏｓθ－ＬＹ４×Ｓｉｎθ＋Ｌｖ
ＬＹ３＝ＬＸ４×Ｓｉｎθ＋ＬＹ４×Ｃｏｓθ－Ｌｈ
周囲状況把握機能は、上記式の関係を満たすように、各多眼カメラ１０の合成画像から得られた対象物までの光軸方向および交差方向における距離を補正し、補正した各多眼カメラ１０から対象物までの光軸方向および交差方向の距離と、各多眼カメラ１０の位置とに基づいて、対象物の位置を求めることができる。
ＬＸ３＝ＬＸ４×Ｃｏｓθ－ＬＹ４×Ｓｉｎθ＋Ｌｖ
ＬＹ３＝ＬＸ４×Ｓｉｎθ＋ＬＹ４×Ｃｏｓθ－Ｌｈ
周囲状況把握機能は、上記式の関係を満たすように、各多眼カメラ１０の合成画像から得られた対象物までの光軸方向および交差方向における距離を補正し、補正した各多眼カメラ１０から対象物までの光軸方向および交差方向の距離と、各多眼カメラ１０の位置とに基づいて、対象物の位置を求めることができる。
【0040】
さらに、図１に示す多眼カメラ１７と多眼カメラ１１３や、図２に示す多眼カメラ１８と多眼カメラ１１３のように、多眼カメラ１０が異なる方向に向いており、かつ、多眼カメラ１０の光軸が交差しない場合には、図８（Ｃ）に示すように、多眼カメラ１０５，１０６から対象物までの光軸方向における距離ＬＸ５，ＬＸ６と、多眼カメラ１０５，１０６から対象物までの交差方向における距離ＬＹ５，ＬＹ６とは、下記式に示す関係を有する。なお、下記式において、θは、多眼カメラ１０５に対する多眼カメラ１０６の光軸の傾斜角度であり、Ｌｈは多眼カメラ１０５の基準カメラのレンズ中心位置から多眼カメラ１０６の基準カメラのレンズ中心位置までのＹ方向における距離であり、Ｌｖは多眼カメラ１０５の基準カメラのレンズ中心位置から多眼カメラ１０６の基準カメラのレンズ中心位置までのＸ方向における距離である。
ＬＸ５＝ＬＸ６×Ｓｉｎθ－ＬＹ６×Ｃｏｓθ＋Ｌｖ
ＬＹ５＝ＬＸ６×Ｃｏｓθ＋ＬＹ６×Ｓｉｎθ－Ｌｈ
この場合も、周囲状況把握機能は、上記式の関係を満たすように、各多眼カメラ１０の合成画像から得られた対象物までの光軸方向および交差方向における距離を補正し、補正した各多眼カメラ１０から対象物までの光軸方向および交差方向の距離と、各多眼カメラ１０の位置とに基づいて、対象物の位置を求めることができる。
ＬＸ５＝ＬＸ６×Ｓｉｎθ－ＬＹ６×Ｃｏｓθ＋Ｌｖ
ＬＹ５＝ＬＸ６×Ｃｏｓθ＋ＬＹ６×Ｓｉｎθ－Ｌｈ
この場合も、周囲状況把握機能は、上記式の関係を満たすように、各多眼カメラ１０の合成画像から得られた対象物までの光軸方向および交差方向における距離を補正し、補正した各多眼カメラ１０から対象物までの光軸方向および交差方向の距離と、各多眼カメラ１０の位置とに基づいて、対象物の位置を求めることができる。
【0041】
さらに、周辺状況把握機能は、多眼カメラ１０が連続して撮像した画像から、多眼カメラ１０に対して、対象物（被写体）が存在する方向を把握することができる。ここで、図９は、多眼カメラ１０が連続して撮像した画像における障害物の像の変化を説明するための図である。なお、図９（Ａ）～（Ｃ）においては、上部に連続して撮像された画像内での対象物の像の位置の変化を示しており、対象物が多眼カメラ１０から離れている場合の像を実線で示し、対象物が多眼カメラ１０から近い場合の像を破線で示している。また、図９（Ａ）～（Ｃ）の下側では、障害物と多眼カメラ１１～１１４との位置関係（実空間上での位置関係）を模擬的に示している。たとえば、図９（Ａ）に示すように、対象物が多眼カメラ１１～１１４の光軸上に位置し、光軸に沿って接近する場合、連続して撮像された画像では、対象物の像が画像の中心に位置したまま大きくなる。また、図９（Ｂ）に示すように、対象物が多眼カメラ１１～１１４の撮像範囲の画角に沿って接近する場合、対象物は撮像画像の一定の位置において大きくなる。一方で、図９（Ｃ）に示すように、多眼カメラ１１～１１４が撮像範囲を横断するように接近する場合、対象物の像は対象物が存在していた位置から画像の中央側（あるいは外側）へと移動しながら大きくなる。周辺状況把握機能は、このような対象物の像の位置の変化に基づいて、多眼カメラ１１～１１４に対して対象物がどこに位置し、またどのように接近するかを把握することができ、これにより、対象物と自車両とが接近しないように退避制御を行うことができる。
【0042】
なお、多眼カメラ１０の撮像間隔がＬＥＤ照明や信号機などの点滅周期と同じとなると、常に撮像画像が暗くなってしまい、信号機の点灯など周囲の状況を検出できないおそれがある。そのため、本実施形態では、多眼カメラ１０の撮像間隔がＬＥＤ照明や信号機などの点滅周波数と異なるタイミングとなるように、撮像間隔の制御が行われる。ここで、電源周波数のほとんどは世界的に５０Ｈｚまたは６０Ｈｚに統一されている。平滑化されていない単純な全波整流で、ＬＥＤ信号機を点灯させた時、５０Ｈｚの場合で１０ｍｓ間隔、６０Ｈｚの場合で８．３３ｍｓ間隔で点滅することになる。なお、平滑化されていれば常に明るく見えるので問題は無い。そこで、本実施形態では、撮像間隔を、５０Ｈｚと６０Ｈｚの点滅間隔の半分（５ｍｓおよび４．１６５ｍｓ）の平均である４．５８３ｍｓの奇数倍（たとえば１回の画像処理時間が５０ｍｓでは撮像間隔を５０．４１３ｍｓ間隔、画像処理時間が１００ｍｓでは撮像間隔を１０５．４０９ｍｓ間隔、画像処理時間が２００ｍｓでは撮像間隔を２０６．２５ｍｓ間隔）とする。これにより、まれに２回連続で暗くなることはあっても、約１回おきに明るい状態で撮像することが可能となり、条件が悪くても、撮像を３回以上行えば、信号機の状態を検知することが可能となる。
【0043】
また、多眼カメラ１３は、車両ルーフ上に配置され、光軸が斜め上方向に傾くように設置され、車両前方上方（車両前方上空）を撮像するため、周辺状況把握機能は、自車両が停止線で停止し信号機に接近した場合でも、信号機の信号を検出することが可能となっている。これにより、たとえば信号機が見える位置において、自車両が停止するように、車両の制御を行うことができる。
【0044】
加えて、周辺状況把握機能は、スポットライト３１，３２により照射された光を検出することで、自車両前方の段差や傾斜の有無を検出することができる。ここで、図１０は、スポットライト３１，３２による段差や傾斜の有無の検出方法を説明するための図である。たとえば、図１０（Ａ）に示すように、自車両前方に上りの段差がある場合、スポットライト３１，３２がこの段差部分に照射されるため、平坦な道路に照射される場合と比べて、照射位置は高くなる。そのため、周辺状況把握機能は、多眼カメラ１０から取得した撮像画像に基づいて、スポットライト３１，３２の照射位置が高くなったことを検出した場合に、上りの段差があると認識することができる。また、図１０（Ｂ）に示すように、自車両前方に下りの段差がある場合、スポットライト３１，３２の光が反射されないため、スポットライト３１，３２の光を検出することができない。そのため、周辺状況把握機能は、多眼カメラ１０から取得した撮像画像において、スポットライト３１，３２の照射が検出できない場合に、下りの段差があると認識することができる。さらに、図１０（Ｃ）に示すように、自車両前方に下りの傾斜がある場合、スポットライト３１，３２の光がこの傾斜に沿って伸びた形状となるため、周辺状況把握機能は、多眼カメラ１０から取得した撮像画像に基づいて、スポットライト３１，３２の光の形状が前方に伸びた形状となることを検出した場合に、下りの傾斜があると認識することができ、さらにスポットライト光が突き刺さったような形状となった場合には段差の向こう側が水面である可能性が高いことが認識できる。また、図示はしていないが、自車両前方に上りの傾斜がある場合には、下りの傾斜がある場合と反対に、スポットライト３１，３２の光の形状が縮んだ形状となるため、この形状を検出した場合に、上りの傾斜があると認識することができる。
【0045】
次に、制御装置２０の周囲音認識機能について説明する。周囲音認識機能は、自車両周囲の音を認識することで、自車両周囲の状況を把握する機能である。本実施形態では、４つのマイク４１～４４が自車両の四隅に配置されており、これらマイク４１～４４により自車両周囲の音が集音される。そして、周囲音認識機能は、集音した音のうち、緊急車両が発する音や、警報音などの特定の周波数の音を検出し、これらの音の音圧や、ドップラー効果による周波数変化に基づいて、自車両周囲の状況を把握する。
【0046】
まず、周囲音認識機能による警報音源の位置特定方法について説明する。図１１は、警報音源の位置特定方法を説明するための図である。図１１（Ａ）に示すように、自車両の左前端のマイク４２での警報の音圧をＰａ、右前端のマイク４１での警報の音圧をＰｂとし、音源から左前端のマイク４２までの距離Ｌａ、音源から右前端のマイク４１までの距離をＬｂ、そして音源での音圧をＰｏとすると、ＰａとＰｂは音源からの距離の自乗に反比例し、Ｐａ＝Ｐｏ／Ｌａ＾２およびＰｂ＝Ｐｏ／Ｌｂ＾２との関係が成り立つ。ここでそれぞれの両辺の平方根分の１を計算し、Ｄａ＝１／√（Ｐａ）＝Ｌａ／√（Ｐｏ）およびＤｂ＝１／√（Ｐｂ）＝Ｌｂ／√（Ｐｏ）とおくと、√（Ｐｏ）は距離に拘らない固定値なので、Ｄａ，Ｄｂは距離に比例した値となる。Ｄａ＝Ｄｂであれば、自車両の進行方向における中心線上に音源が存在する。よって、周囲音認識機能は、Ｄａ，Ｄｂを求め、Ｄａ＝Ｄｂであれば、左前端のマイク４１と右前端のマイク４２から等距離に音源が存在すると分かるので、自車両の進行方向における中心線上に音源が存在すると特定することができる。また、周囲音認識機能は、Ｄａ≠Ｄｂである場合、Ｄａ：Ｄｂが同一の比となる地点をプロットした円上に音源が存在すると特定することができる。たとえば、図１１（Ａ）に示す例において、マイク４２とマイク４１との組み合わせにおいて、Ｄａ：Ｄｂ＝２：１となっているとする。この場合、マイク４２の位置Ａ（座標０，０）から、マイク４１の位置Ｂ（座標０，ＡＷ）まで２／３となる地点Ｘ（座標０，２／３ＡＷ）と、位置Ａから位置Ｂの延長線上に位置Ａから位置Ｂまでの距離だけずらした地点Ｙ（座標０，２ＡＷ）を直径とする円上に、音源が存在すると認識することができる。そして、周囲音認識機能は、それぞれのマイク４１～４４の組み合わせについて、このような円を算出し、算出した円の交点が、音源が存在する位置として特定することで、音源の位置を認識することができる。
【0047】
具体的には、周囲音認識機能は、ＰａとＰｂから求めた円の中心点（Ｃａｂｘ，Ｃａｂｙ）と半径Ｒａｂは上述式より、中心点座標（Ｃａｂｘ，Ｃａｂｙ）＝（０，Ｄａ／（Ｄａ＋Ｄｂ）×Ａｗ＋（Ａｗ／（（Ｄａ－Ｄｂ）／Ｄｂ）＋Ａｗ＋Ｄａ／（Ｄａ＋Ｄｂ）×Ａｗ）／２）として求めることができ、半径Ｒａｂ＝（Ａｗ／（（Ｄａ－Ｄｂ）／Ｄｂ）＋Ａｗ＋Ｄａ／（Ｄａ＋Ｄｂ）×Ａｗ）／２として求めることができる。また、右後端のマイク４３での警報の音圧をＰｃとした場合、周囲音認識機能は、ＰｂとＰｃから求めた円の中心点（Ｃａｃｘ，Ｃａｃｙ）と半径Ｒｂｃを、上述式より、中心点座標（Ｃｂｃｘ，Ｃｂｃｙ）＝（Ｄｂ／（Ｄｂ＋Ｄｃ）×Ａｌ＋（Ａｌ／（（Ｄｂ－Ｄｃ）／Ｄｃ）＋Ａｌ＋Ｄｂ／（Ｄｂ＋Ｄｃ）×Ａｌ）／２，Ａｌ）として求めることができ、半径Ｒｂｃ＝（Ａｌ／（（Ｄｂ－Ｄｃ）／Ｄｃ）＋Ａｌ＋Ｄｂ／（Ｄｂ＋Ｄｃ）×Ａｌ）／２として求めることができる。
【0048】
そして、周囲音認識機能は、Ｐａ，Ｐｂに基づいて描画した円と、Ｐｂ，Ｐｃに基づいて描画した円との交点を、音源が存在する位置として認識する。ここで、Ｐａ，Ｐｂに基づいて描画した円については、Ｒａｂ＾２＝（ｘ－Ｃａｂｘ）＾２＋（ｙ－Ｃａｂｙ）＾２＝ｘ＾２－２×Ｃａｂｘ×ｘ＋Ｃａｂｘ＾２＋ｙ＾２－２Ｃａｂｙ×ｙ＋Ｃａｂｙ＾２との関係が成り立ち、Ｐｂ，Ｐｃに基づいて描画した円については、Ｒｂｃ＾２＝（ｘ－Ｃｂｃｘ）＾２＋（ｙ－Ｃｂｃ）＾２＝ｘ＾２－２×Ｃｂｃｘ×ｘ＋Ｃｂｃｘ＾２＋ｙ＾２－２Ｃｂｘｙ×ｙ＋Ｃｂｃｙ＾２との関係が成り立つ。さらに、上記式から、Ｒａｂ＾２－Ｒｂｃ＾２＝（－２×Ｃａｂｘ＋２×Ｃｂｃｘ）×ｘ＋Ｃａｂｘ＾２－Ｃｂｃｘ＾２－（２×Ｃａｂｙ－２×Ｃｂｃｙ）×ｙ＋Ｃａｂｙ＾２－Ｃｂｃｙ＾２が導くことができ、この式を整理すると、（２ｋ×Ｃａｂｙ－２×Ｃｂｃｙ）×ｙ＝（２×Ｃｂｃｘ－２×Ｃａｂｘ）×ｘ＋Ｃａｂｘ＾２－Ｃｂｃｘ＾２＋Ｃａｂｙ＾２－Ｒａｂ＾２＋Ｒｂｃ＾２となり、ｙについて求めると、ｙ＝（（２×Ｃｂｃｘ－２×Ｃａｂｘ）×ｘ＋Ｃａｂｘ＾２－Ｃｂｃｘ＾２＋Ｃａｂｙ＾２－Ｃｂｃｙ＾２－Ｒａｂ＾２＋Ｒｂｃ＾２）／（２×Ｃａｂｙ－２×Ｃｂｃｙ）となる。ここで、上記式における、（２×Ｃｂｃｘ－２×Ｃａｂｘ）／（２×Ｃａｂｙ－２×Ｃｂｃｙ）をＡ０１とおき、Ｃａｂｘ＾２－Ｃｂｃｘ＾２＋Ｃａｂｙ＾２－Ｃｂｃｙ＾２－Ｒａｂ＾２＋Ｒｂｃ＾２）×（２×Ｃａｂｙ－２×Ｃｂｃｙ）をＢ０１とおくと、上記式は、ｙ＝Ａ０１×ｘ＋Ｂ０１として表すことができる。
【0049】
さらに、０＝（ｘ－Ｃａｂｘ）＾２＋（ｙ－Ｃａｂｙ）＾２－Ｒａｂ＾２の関係式が成り立つため、これを上記Ａ０１，Ｂ０１を用いて展開すると、０＝（ｘ－Ｃａｂｘ）＾２＋（Ａ０１×ｘ＋Ｂ０１－Ｃａｂｙ）＾２－Ｒａｂ＾２＝ｘ＾２－２×Ｃａｂｘ×ｘ＋Ｃａｂｘ＾２＋２×Ａ０１×（Ｂ０１－Ｃａｂｙ）×ｘ＋（Ｂ０１－Ｃａｂｙ）＾２－Ｒａｂ＾２＝ｘ＾２＋Ａ０１＾２×ｘ＾２－２×Ｃａｂｘ×ｘ＋２×Ａ０１×（Ｂ０１－Ｃａｂｙ）×ｘ＋Ｃａｂｘ＾２＋（Ｂ０１－Ｃａｂｙ）＾２－Ｒａｂ＾２＝（Ａ０１＋１）×ｘ＾２＋（２×Ａ０１×（Ｂ０１－Ｃａｂｙ）－２×Ｃａｂｘ＋（Ｂ０１－Ｃａｂｙ）＾２－Ｒａｂ＾２となる。さらに、上記式において、Ａ０１＋１をＡ０２とし、２×Ａ０１×（Ｂ０１－Ｃａｂｙ）－２×Ｃａｂｘ－２×ＣａｂｘをＢ０２とし、Ｃａｂｘ＾２＋（Ｂ０１－Ｃａｂｙ）＾２－Ｒａｂ＾２をＣ０２とすると、上記式は、ｘ＝（－Ｂ０２±√（Ｂ０２＾２－４×Ａ０２×Ｃ０２））／２×Ａ０２で表すことができる。さらに、Ａ０３＝Ｂ０２／（２×Ａ０２）、Ｂ０３＝√（Ｂ０２＾２－４×Ａ０２×Ｃ０２）／（２×Ａ０２）とすると、ｘ＝Ａ０３±Ｂ０３として表すことができる。ここで、上記Ａ０１，Ａ０２，Ａ０３，Ｂ０１，Ｂ０２，Ｂ０３，Ｃ０１，Ｃ０２に使用する変数は全て予め取得できるため、これらの数値は定数として扱うことができる。
【0050】
さらに、ｙ＝Ａ０１×ｘ＋Ｂ０１であるから、ｘ＝Ａ０３±Ｂ０３を代入すると、ｙ＝Ａ０１×（Ａ０３－Ｂ０３）＋Ｂ０１となり、ｘは、Ｘ０＝Ａ０３－Ｂ０３またはＸ１＝Ａ０３＋Ｂ０３となり、ｙは、Ｙ０＝Ａ０１×（Ａ０３－Ｂ０３）＋Ｂ０１またはＹ１＝Ａ０１×（Ａ０３＋Ｂ０３）＋Ｂ０１となる。これにより、周囲音認識機能は、ＲａｂとＲｂｃの２つの交点座標を（Ｘ０，Ｙ０）、（Ｘ１,Ｙ１）で求めることができる。同様に、周囲音認識機能は、ＲｂｃとＲｃｄ、ＲｃｄとＲａｂとの組み合わせについて求めた円で共通する２つの交点を求め、図１１（Ｂ）に示すように、求めた２つの交点のうち自車両と重ならない一方を音源の位置として認識することができる。なお、音源が水平方向で大音量のもの１つだけであれば、交点は２つに集約され、自車両と重ならない交点を音源の位置として認定できるが、音源の高さ方向における位置が誤差となって現れる可能性がある。そのため、自車両の上部や下部にもマイクを追加する構成とすることができる。また、音源までの距離が約３４０ｍ×２０６．２５ｍｓ＝７０．１２５ｍで割った時にＮ＝１以上であれば、２０６．２５ｍｓ間隔の離散データのＮ段前まで、警報の距離と位置データを反映させることが好ましい。さらに、周囲音認識機能は、各マイク４１～４４から取得した警報音については、警報の周波数帯域ごとの最大値を対象とすることが好ましい。また、複数の警報を検知した場合には、それぞれの帯域で音源位置座標を求めることが好ましい。
【0051】
さらに、周囲音認識機能は、周囲の警告音の周波数を特定することで、緊急車両の存在など、自車両周囲の状況を認識する構成とすることができる。ここで、緊急車両としては、救急自動車、消防自動車、パトロールカー、ガス救急自動車などが挙げられる。救急自動車は、周波数７７０Ｈｚの音を０．６５秒発した後に、周波数９６０Ｈｚの音を０．６５秒発することを１．３間隔で繰り返してサイレンを鳴らす。また、消防自動車は、周波数約３００Ｈｚ～８５０Ｈｚのサイレンを６秒ごと（吹鳴４秒休止２秒）に鳴らす。パトロールカーは、周波数約８７０Ｈｚ±５０Ｈｚのサイレンを４秒または８秒間、単発で鳴らす。さらに、ガス緊急自動車は、周波数約４００Ｈｚ～８５０Ｈｚの警告音を６秒間隔（吹鳴４秒、休止２秒）で鳴らす。周囲音認識機能は、このような特定の周波数のパターンを検出することで、どのような種類の緊急車両が自車両の周囲に存在するかを把握することができる。また、周囲音認識機能は、緊急車両が発する警光灯も併せて検出することで、緊急車両をより高精度に検出する構成とすることもできる。
【0052】
また、周囲音認識機能は、周囲の警報音として、踏切警報機の音、可動橋の警報器の音、自動車のクラクション、警察官などによるホイッスルの音などを検出することもできる。また、周囲音認識機能は、踏切警報機の音の検出に加えて、列車の通過音を検出することで、列車の走行状況も認識することができる。また、周囲音認識機能は、可動橋の警報音に加えて、可動橋の遮断機の開閉により生じる音を検出することや、可動橋の開閉時間も考慮することで、可動橋の状況を高い精度で認識する構成とすることもできる。さらに、周囲音認識機能は、自動車のクラクションとして、たとえば周波数３００Ｈｚ～９００Ｈｚの複数音を検出することができる。さらに、周囲音認識機能は、警察のホイッスルとして、日本では周波数３５００Ｈｚ周辺、パリでは周波数２６００Ｈｚ周辺の音を検出することができる。
【0053】
なお、ドップラー効果による周波数ｆ'は、ｆ’＝ｆ×Ａとして求めることができ、上記Ａは、Ａ＝（Ｖ－Ｖｏ）/（Ｖ－Ｖｓ）で求めることができる。なお、Ｖ＝音速、Ｖｏ＝観察者の速度（ｍ／ｓ）、Ｖｓ＝音源の速度（ｍ／ｓ）である。なお、音速は気温により変化するため、摂氏－５０度から摂氏＋６０度の範囲でもドップラー効果による周波数ｆ’を検出できるようにするために、音源周波数の０．９５倍から１．３倍の周波数の音を検知対象とすることが好ましい。周囲音認識機能は、ドップラー効果による周波数の変化を検出することで、音源である対象物が接近してきているかを把握することもできる。
【0054】
空間照合機能は、車線の中央線、各車線の全幅、道路の全幅、信号機の位置座標、一時停止線の位置座標、標高、方位、道路の傾斜角度などの地理空間情報、画像認識結果や走行情報により得られた走行距離や角度から、自車両の位置や姿勢を確認し、また補正する機能を有する。
【0055】
走行制御機能は、周囲状況把握機能や周囲音認識機能により認識された周囲状況に基づいて、自車両の走行を制御する。たとえば、走行制御機能は、周囲状況把握機能により、対象物と自車両とが接触する可能性がある場合（たとえば、このまま走行した場合に自車両と対象物とが所定時間内に接触する可能性がある場合）に、警報や走行制御などを行う構成とすることができる。また、走行制御機能は、周囲状況把握機能により、自車両の前方に段差があることが検出された場合や、傾斜があることが検出された場合には、警告や走行停止などの走行制御を行うことができる。また、走行制御機能は、周囲音認識機能により自車両周囲の音を検出することで、たとえば、緊急車両のサイレンや警報を検出した場合には、自車両を停止し、あるいは、路側側に移動させることができる。
【0056】
次に、制御装置２０の走行経路決定機能について説明する。走行経路決定機能は、自車両が走行する走行経路を決定する。図１２は、本実施形態に係る走行経路の決定方法を説明するための図である。走行経路決定機能は、区分地理情報に基づいて、出発地から目的地までの走行経路を決定する。ここで、区分地理情報には、分岐合流点と進行路の情報とが含まれており、図１２に示すように、分岐合流点とは、各交差点（ＩＣ、ＪＣＴ、環状交差点等、相互乗り入れする地点を含む）の入口の座標、標高、方位を始点とし、出口の座標、標高、方位を終点とする経路であり、進行路は上記出口の座標、標高、方位を始点とし、次の候補の交差点の入口の座標、標高、方位を終点とする経路である。走行経路決定機能は、出発地から目的地までにおいて、目的地の座標や標高に近い分岐合流点または進行路を優先して順次選択することで、出発地から目的地までの走行経路を決定することができる。また、走行経路決定機能は、分岐合流点または進行路を順次選択する場合には、前の分岐合流点または進行路の終点と、同じ座標、標高、方位となる始点の分岐合流点または進行路を選択して、目的地までの経路を決定する。なお、区分地理情報は、分岐合流点での進行可能方向の情報を含んでおり、走行経路決定機能は、たとえば、右折と折り返し禁止の交差点においては、左折と直進のみを経路として決定することができる。また、分岐合流点および進行路は、細街路、基幹道路、高速道路などの道路レベルを属性情報として有することができ、走行経路決定機能は、次の分岐合流点または進行路を選択する場合には、前の分岐合流点または進行路よりも高いレベル（たとえば、細街路、基幹道路および高速道路では後者ほどレベルが高い）の分岐合流点または進行路を優先的に選択することが好ましい。また、走行経路決定機能は、次の分岐合流点までの距離よりも次の目的地までの距離が近い場合は、道路レベルに関係なく全ての道路を選択可能とすることもできる。さらに、走行経路決定機能は、複雑な進行路や頻繁に使用する道路には、予め記録された複数の連続した道路をまとめた経路グループを用意し、通常の経路同様に扱うこともできる。また、走行経路決定機能は、道路が往路車線と復路車線で分離している場合には、往路車線の進行方向の右端および復路車線の進行方向の右端をそれぞれ別の走行軌道とすることができる。また、本実施形態においては、片側車線のみの情報をまとめ、たとえば、交差点や分岐合流地点の入口を始点とし、次の交差点や分岐合流地点の入口を終点とし、必要に応じて分割した一括りのデータのまとまりを、区分地理情報として管理することもできる。また、各地点情報は地球座標、標高、進行方向、必要に応じて前後左右の傾斜角度の情報を有し、地点間の距離や方角などは地球座標間の距離、方角計算により行われる構成とすることができる。これにより、どんなに複雑な立体交差でも全ての進行路を区分け管理することが可能であると同時に、片方向の進行路データを基準として管理する方式のため、信号機なども全て、一意に決めることが可能となっている。
【0057】
また、走行経路決定機能は、図１３に示すように、目的地が、自車両が通り抜けることができない湾、山、谷などの通り抜け禁止エリアの先にあり目的地まで迂回せずに到達できない場合には、目的地に最も近い経路を選択するのではなく、まず、目的地に到達するための迂回地点を設定し、この迂回地点を経由して目的地まで走行可能な経路を設定することができる。具体的には、走行経路決定機能は、迂回地点を当初の目的地として、上述した方法により経路を決定するとともに、迂回地点からは、当初の目的地を目的地として上述した方法により経路を決定することができる。また、迂回地点に代えて、一定の範囲を有する迂回地域を設定し、この迂回地域まで走行した後に、自車両が迂回地域の範囲内に入った場合に、そこから最終目的地までの経路を決定する構成とすることができる。なお、迂回地域の形状は特に限定されず、たとえば、特定の迂回地点を中心とする矩形または円形の範囲として設定することができる。また、迂回地点や迂回地域は複数設定する構成とすることもできる。また、海や山などで行けない地域がある時には、交差点データに、その方向、距離、追加する迂回地域を予め設定する構成とすることができる。なお、図１３は、迂回地点または迂回地域を経由した目的地までの経路決定方法を説明するための図である。
【0058】
さらに、走行経路決定機能は、カーフェリーの使用を許可している場合には、運航計画、乗船費用、乗船予約を確認し、時間帯も利用可能であれば、カーフェリーの発着所間を進路として扱い、目的地リストの次の目的地の前に、発着所をそれぞれ迂回地点として追加する構成とすることができる。また、走行経路決定機能は、１本の道しか通過できない進路に対しても、その１本の道の入り口を目的地リストに迂回地点として追加する構成とすることができる。
【0059】
加えて、走行経路決定機能は、目的地リストを作成し、目的地リストに登録された目的地を順次目的地と設定することができる。また、目的地リスト内の目的地は、公共の施設や行楽地などのグローバルデータと、自宅や知人宅あるいは勤め先などのローカルデータで構成することができる。また、レストランやトイレなどは、種別名選択により近くの場所を指定する構成とすることができ、一般に流通しているマップ情報から取得する構成とすることもできる。また、目的地リストには、搭乗者全員か、特定搭乗者の増減情報も登録する構成とすることができる。
【0060】
制限条件制御機能は、所定の制限条件を参照して、自車両の走行を制御する。具体的には、制御条件制御機能は、制限条件として、潮汐に基づく制限、一定時間における通学路やバス専用路の走行制限、フェリーの運用時刻、吊り橋の走行可能時間などに基づく制限、あるいは、走行路の状態や天候などに基づく制限を考慮して、自車両の走行を制御することができる。たとえば、制限条件制御機能が、潮汐情報に基づいて、自車両の走行を制御する場合、走行地点での潮汐計算結果を長期データとして情報記憶装置２４に記憶しておき、海岸線を走行する際に、制限条件制御機能は、情報記憶装置２４に記憶している潮汐情報および予測誤差に基づいて、海岸線の走行を回避するなど、自車両の走行を制御する構成とすることができる。また、制限条件制御機能が、一定時間における通学路やバス専用路の走行制限、フェリーの運用時刻、吊り橋の走行可能時間などに基づいて、自車両の走行を制御する場合、これら時間が不規則なものは長期データとして情報記憶装置２４に記憶し、また、規則的な場合には計算により算出することで、制限条件制御機能は、走行可能な経路の設定や、走行速度の制限に基づく走行など、自車両の走行を制御する構成とすることができる。さらに、制限条件制御機能が、走行路の状態や天候に基づいて、自車両の走行を制御する場合、タイヤの対地摩擦係数や自車両の加速度情報、さらには、気温、湿度、天候（天気予報情報も含まれる）に基づいて、走行速度や走行経路の変更など、自車両の走行を制御する構成とすることができる。また、この場合、自車両のタイヤの幅や劣化状態を加味して、自車両の走行を制御する構成とすることもできる。たとえば、スポーツカーでの加速度を高めるためのタイヤは＋０．１、通常の新品タイヤは±０、一定期間以上使用したタイヤは－０．１などとして対地摩擦係数を補正する構成とすることができる。また、積雪時、路面凍結時の雪用タイヤなども予め区分しておき、車両情報として記憶しておく構成とすることもできる。
【0061】
また、輻輳データに関しては、事故などの発生時のデータは別途記憶しておき、それ以外の輻輳データは、暦と関連付けて長期データとして記録しておくことが好ましい。図示しないサーバが、各車両からアップロードされた輻輳データに関する通知情報を収集し、各車両に配信することで、輻輳データを車両間で共有する構成とすることもできる。また、図示しないサーバが、区分地理情報に基づく各エリアにおける移動体の通過時間を、通過開始時刻の時間帯別に平均し、それらを月別、日付、曜日別に平均し、特定の月日や月と週さらに祭日などでの単休日、あるいは、２連休、３連休、４連休以上の休日などでも分け、その前日、連休の場合はその前半、中日、後半で道路片側ごとに集計し、各区分地理情報、すなわち道路片側の１部分ごとの輻輳データとして、その比率を計算し算出する構成とすることもできる。
【0062】
さらに、対地摩擦係数や輻輳データについては、平均値、移動平均値、および標準偏差のほかに、人間の記憶機構に近い記憶平均と記憶標準偏差も併用する構成とすることができる。記憶平均と記憶標準偏差は、等比級数で１／２＾１，１／２＾２，１／２＾３，・・・を足し合わせていくと「１」に近づくという性質を応用したものである。たとえば、直近の輻輳データの加重を１／２とし、その前の輻輳データの加重を１／４とし、さらに前の輻輳データの加重を１／８とし、これらの合計値を輻輳データとして記憶することができる。このような記憶平均値では、移動平均と似た値となるが、古い輻輳データほど占める割合、つまり重み付けが指数関数的に減って行くという、人間の記憶に似ている性質を有し、記憶平均を算出するのにデータの個数や合計を規定して別に保存する必要もない。さらに、通常の移動平均の場合には、たとえば１００個の移動平均では新しい輻輳データを記憶する場合には、最も古いデータを順次削除する必要が有るため、１００個のデータを全て順番に記録しておく必要があるが、この記憶平均では、そのような必要がなく、経時変化に対応した計算を行うことができる。なお、この記憶平均は近年人工知能での利用の高まってきた一般的にＭＭＡ（修正移動平均）と呼ばれるものと基本的には同等であり、ＥＭＡ（指数移動平均）の一種となる。
【0063】
たとえば、基底Ｎが１０の場合、新しい値をｘとし、それまでの蓄積データをＡｖｅとすると、新しい輻輳データの平均値ｍＡｖは、ｍＡＶ＝ｘ／Ｎ＋ｍＡｖ*（Ｎ－１）／Ｎ＝ｘ／１０＋ｍＡｖ*９／１０＝０．１ｘ＋０．９ｍＡｖで求めることができる。また、この比率を示す部分である、１／Ｎと（Ｎ－１）／Ｎの和は１となり、この比率の総和を１に保つことで、基底値を毎回変えても、式を分割してデータごとに扱いを変えることも可能である。また記憶平均の場合、初期値は最初のデータを代入するのが一般的で簡単であるが、最初の方は基底値を小さくし、途中から当初予定していた値に変えて、初期値による変動を抑えるという方法も採れる。また、過去の全てのデータを保持する場合には、既存のデータから大きく外れた異常データを含んだ場合に、異常データに引きずられてしまう場合もあるので、記憶標準偏差により異常データを除外することや、基底値の調整で新たな状況として再度出発するなどの方法を採用してもよい。
【0064】
また、記憶標準偏差では、記憶平均と同様に各データの分散の記憶平均の平方根を取るという形式で行うことができるが、時系列の関係で、記憶標準偏差を算出した後に記憶平均を算出する。なお、１つ前の輻輳データを保存しておけば順番を変えても構わない。記憶標準偏差ｍＳｄは、分散ｍＳをｍｓ＝（ｘ－ｍＡｖ）＾２／Ｎ＋ｍＳ*（Ｎ－１）／Ｎとした場合に、ｍＳｄ＝√ｍＳとして求めることができる。なお、計算のたびに、基底値を１，２，３，・・・とすれば、記憶平均値ｍＡｖは通常の平均値と同じとなり、記憶標準偏差は通常の標準偏差と同じとなる。
【0065】
このように、記憶平均値および記憶標準偏差を求めることで、対地摩擦係数や輻輳データなど経時変化や環境条件による変化が大きいデータについて、経時変化や環境条件での影響を抑え、より現時点に適したデータとして求めることができる。
【0066】
位置記憶機能は、停止時の自車両の位置を記憶しておき、移動再開時に、記憶しておいた自車両の位置から地図情報などの情報を取得することで、移動再開時に適切な情報で走行制御を行うことを可能とする。また、フェリーなどの運搬体で停止した場合には、運搬体内での位置に加え、停車時に、運搬先の情報を予め収集することで、移動再開時に走行制御を直ぐに行うことができる。
【0067】
緊急対応機能は、自車両が位置する場所や条件に基づいて、予め用意された装備や運転者が携帯する機器を利用して、予め設定された準備処理、事前処理、実処理、後処理などの対応措置を実行する。たとえば、緊急対応機能は、運転者が携帯するスマートフォンの電話機能やメール機能と連携することで、緊急連絡を所定の連絡先に自動で連絡する構成とすることができる。なお、緊急連絡の受け側である緊急回線設備も、当該連絡に対応可能なように構成しておくことが好ましい。
【0068】
次に、制御装置２０の操舵制御機能について説明する。操舵制御機能は、自車両がカーブにおいて旋回する際の目標操舵角θを設定し、自車両の操舵角がこの目標操舵角となるように、操舵制御を行う。より具体的には、操舵制御機能は、区分地理情報として予め記憶されている道路の結節点の情報と、車線中心軌道の情報とに基づいて、自車両がカーブにおいて旋回する際の目標操舵角θを設定する。ここで、図１４は、カーブにおける目標操舵角θの算出方法を説明するための図である。図１４に示す例では、車両が外側の車線１を走行する場合と、内側の車線２を走行する場合を例示して説明する。また、図１５は、結節点を説明するための図である。まず、図１５を参照して、結節点について説明する。
【0069】
結節点は、自車両が走行する車線中心軌道に所定の間隔で設けた仮想の地点であり、図１５に示す例では、結節点Ｊ１，Ｊ２を示す。また、結節点Ｊ１とＪ２とを結ぶ直線をＬとし、直線Ｌと、結節点Ｊ１における車線中心軌道Ｏとの接線Ｌ１とがなす角度をθ１とし、直線Ｌと、結節点Ｊ２における車線中心軌道Ｏとの接線Ｌ２とがなす角度をθ２とする。
【0070】
この場合、操舵制御機能は、車線１における目標操舵角θ（結節点Ｊ１からＪ２までの目標操舵角θ）を、θ（Ｄｘ１）＝（Ｄｘ１／Ｄｙ１×（θ２－θ１）＋θ１）－（θ２＋θ１）×２×（１-ＡＢＳ（１－Ｄｘ１／Ｄｙ１×２））として求めることができる。ここで、Ｄｘ１は、車線１において結節点Ｊ１から進んだ距離（単位はメートル）であり、Ｄｙ１は、結節点Ｊ１からＪ２までの距離（結節点間距離）である。なお、結節点間距離Ｄｙ１は、Ｄｙ１［ｍ］＝Ｄｙ－Ｗｓ×０．５×（Ｓｉｎ（θ２）＋Ｓｉｎ（θ１））で求めることができ、上記式において、Ｄｙは車線中心軌道Ｏ上における結節点距離（単位をメートル）を示し、Ｗｓは車線の幅員（単位はメートル）を示す。同様に、操舵制御機能は、車線２における目標操舵角θ（結節点Ｊ３からＪ４までの目標操舵角θ）を、車線２における結節点Ｊ３から進んだ距離Ｄｘ２を引数として、θ（Ｄｘ２）＝（Ｄｘ２／Ｄｙ２×（θ４－θ３）＋θ３）－（θ４＋θ３）×２×（１-ＡＢＳ（１－Ｄｘ２／Ｄｙ２×２））として求めることができる。ここで、Ｄｘ２は、車線２において結節点Ｊ３から進んだ距離（単位はメートル）であり、Ｄｙ２は、結節点Ｊ３からＪ４までの距離（結節点間距離）である。なお、結節点間距離Ｄｙ２は、Ｄｙ２［ｍ］＝Ｄｙ－Ｗｓ×０．５×（Ｓｉｎ（θ４）＋Ｓｉｎ（θ３））で求めることができる。なお、上記式により、操舵制御機能は、車線１および車線２においても、Ｄｘ１，Ｄｘ２がゼロの場合の（すなわち、結節点Ｊ１，Ｊ３上での）目標操舵角θをθ１として算出することとなり、Ｄｘ１，Ｄｘ２がＤｙ１，Ｄｙ２の場合の（すなわち、結節点Ｊ２，Ｊ４上での）目標操舵角θをθ２として算出することとなる。
【0071】
また、操舵制御機能は、自車両が交差点で右左折または折り返す場合には、図１６（Ａ）に示すように、目標操舵角θを算出することができる。ここで、図１６（Ａ）に示すように、車線の幅員をＷｓ（単位はメートル）、交差点入口側における旋回内側の道路端から自車両の安全幅（自車両が安全に走行できる道路の安全幅（図１６（Ｂ）を参照）までの距離をＬａ、交差点出口側における旋回内側の道路端から自車両の安全幅（自車両が安全に走行できる道路の安全幅（図１６（Ｂ）を参照）までの距離をＬｂ、交差点入口側の延長線上に対する出口側のなす角度をθｒとする。この場合、交差点のうち、２つの直線移動経路と１点のカーブの角を通る円の半径Ｒは、Ｔ＾２×Ｒ＾２－（２×Ｌｂ／ＳＳ×ＴＴ＋２×Ｌａ）×Ｒ＋（Ｌｂ＾２／ＳＳ＾２＋Ｌａ＾２）＝０より、Ｒ＝（（２×Ｌｂ／ＳＳ×ＴＴ＋２×Ｌａ）＋√（（２×Ｌｂ／ＳＳ×ＴＴ＋２×Ｌａ）＾２－４×ＴＴ＾２×（Ｌｂ＾２／ＳＳ＾２＋Ｌａ＾２））／（２×ＴＴ＾２）として求めることができる。なお、上記式において、ＳＳはＳｉｎθｒであり、ＴＴは１／Ｔａｎ（θｒ／２）であるものとする。
【0072】
操舵制御機能は、このように算出したＲを用いて、交差点の曲がり角の手前の√（Ｒ＾２－（Ｒ－Ｌａ＾２））－Ｌｆｒｏｎｔに自車両の先端部が差し掛かった地点から旋回を開始し、目標操舵角θ＝Ａｔａｎ（Ｌｆｒｏｎｔ／Ｒ＋安全幅／２））となるように、操舵制御を行う。なお、後退時は、√(Ｒ＾２－（Ｒ－Ｌａ＾２）)－リアハングオーバーに自車両の後端部が差し掛かった地点から旋回を開始することが好ましい。また、操舵制御機能は、Ｒ＜実用内側最小回転半径－最大突起高さ－余裕代となる場合は、上記ＬａおよびＬｂをできるだけ外側にずらすことが好ましい。なお道幅が安全幅よりも狭い道路は通行不可とすることが望ましい。
【0073】
さらに、本実施形態において、操舵制御機能は、対象物を回避する場合には、下記に説明するように、自車両の操舵角を制御するための目標操舵角γを設定し、この目標操舵角γとなるように、自車両の操舵角を設定する構成とすることができる。ここで、図１７は、対象物を回避する場合の目標操舵角γの設定方法を説明するための図である。具体的に、操舵制御機能は、まず、自車両の最小回転半径Ｒを、下記式にて求めることができる。
すなわち、最小回転半径Ｒを算出するための上記式の右辺を分解すると、左前輪だけによる最小回転半径ＲＬは、ＲＬ＝Ｌ／Ｓｉｎαで求めることができ、右前輪だけによる最小回転半径ＲＲは、ＲＲ＝√(Ｌ＾２＋（Ｌ／Ｔａｎβ＋Ｔｆ）＾２)で求めることができる。そして、左右前輪でそれぞれ計算した最小回転半径の平均Ｒが、Ｒ＝(ＲＬ＋ＲＲ)／２で求められる。このように、アッカーマン機構で設定された両前輪のそれぞれが少しずつ滑りながら最小回転半径を描き、回転中心での左前輪の角度α’および右前輪の角度β’はそれぞれ、 α'＝Ａｓｉｎ（Ｌ／Ｒ）、β'＝Ａｔａｎ（Ｌ／（Ｒ×Ｃｏｓα’－Ｔｆ）)で求められ、両輪の最小回転半径の平均Ｒは、Ｒ＝Ｌ／Ｓｉｎα'と書き換えられる。
【数1】
【0074】
また、回転中心から後軸延長線上への外側前輪中心の垂線位置Ｒｌｅｆｔは、Ｒｌｅｆｔ＝Ｒ×Ｃｏｓα'で求められ、回転中心から後軸両車輪間中心までの距離は、Ｒｃｅｎｔｅｒ＝Ｒｌｅｆｔ－Ｔｆ／２＝Ｒ×Ｃｏｓα'－Ｔｆ／２＝Ｒ×Ｃｏｓ（Ａｓｉｎ（Ｌ／Ｒ）－Ｔｆ／２として求められる。さらに、後軸から最前端までの距離Ｌｆｒｏｎｔは、Ｌｆｒｏｎｔ＝Ｌ＋Ｏｆで求められる。
【0075】
そして、両前輪の合成により最前端中央に仮想前輪を設定した場合、仮想前輪の操舵角度γは、γ＝Ａｔａｎ（Ｌｆｒｏｎｔ／Ｒｃｅｎｔｅｒ）＝Ａｔａｎ（（Ｌ＋Ｏｆ)／(Ｒ×Ｃｏｓ（Ａｓｉｎ（Ｌ／Ｒ））－Ｔｆ／２))で求められる。なお、ここで左右旋回時の最小回転半径Ｒの時における角度γの値は車両固有の最大値であり、これを超えない様に留意する必要がある。さらに、仮想前輪による回転半径Ｒｒは、Ｒγ＝（Ｌ＋Ｏｆ）／Ｓｉｎγで求められる。
【0076】
また、図１７に示す実用内側最小回転半径Ｒｍｉｎは、Ｒｍｉｎ＝Ｒγ×Ｃｏｓγ－全幅／２＝（Ｌ＋Ｏｆ）／Ｓｉｎγ×Ｃｏｓγ－全幅／２＝（Ｌ＋Ｏｆ）／Ｔａｎγ－全幅／２で求めることができる。自車両の平面形状が長方形に近い形状である場合、実用外側最小回転半径Ｒｍａｘは、Ｒｍａｘ＝√（（Ｒｍｉｎ＋全幅）＾２＋（Ｌ＋Ｏｆ）＾２）＝√（（Ｌ＋Ｏｆ）／Ｔａｎγ＋全幅／２）＾２+（Ｌ＋Ｏｆ）＾２）で求めることができる。
【0077】
図１７に示す例において、操舵角度γにおいて自車両が通過するために必要とする内側幅Ｕｒと全体幅Ｗｆは、以下の通り算出することができる。
Ｕｒ＝Ｒｍｉｎ－√（Ｒｍｉｎ＾２－（Ｌ＋Ｏｆ）＾２）＝（Ｌ＋Ｏｆ）／Ｔａｎγ－全幅／２－√（（（Ｌ＋Ｏｆ）／Ｔａｎγ－全幅／２)＾２－（Ｌ＋Ｏｆ）＾２）
Ｗｆ＝Ｒｍｉｎ－√(Ｒｍｉｎ＾２－（Ｌ＋Ｏｆ）＾２)＋全幅＝（Ｌ＋Ｏｆ）／Ｔａｎγ＋全幅／２－√（（（Ｌ＋Ｏｆ）／Ｔａｎγ－全幅／２）＾２－（Ｌ＋Ｏｆ）＾２）
Ｕｒ＝Ｒｍｉｎ－√（Ｒｍｉｎ＾２－（Ｌ＋Ｏｆ）＾２）＝（Ｌ＋Ｏｆ）／Ｔａｎγ－全幅／２－√（（（Ｌ＋Ｏｆ）／Ｔａｎγ－全幅／２)＾２－（Ｌ＋Ｏｆ）＾２）
Ｗｆ＝Ｒｍｉｎ－√(Ｒｍｉｎ＾２－（Ｌ＋Ｏｆ）＾２)＋全幅＝（Ｌ＋Ｏｆ）／Ｔａｎγ＋全幅／２－√（（（Ｌ＋Ｏｆ）／Ｔａｎγ－全幅／２）＾２－（Ｌ＋Ｏｆ）＾２）
【0078】
操舵制御機能は、自車両の旋回時に、ＷｒあるいはＵｒに他の対象物が入り込まないように、操舵角度γを制御することで、移動体が対象物と接触することを避けることができる。なお、外側前輪での最小回転半径Ｒが必要な時には、γとＲγとにより、Ｒ＝√（（Ｃｏｓγ×Ｒγ＋Ｔｆ／２）＾２＋Ｌ＾２）と求めることもできる。また、操舵制御機能は、自車両のタイヤを含む機構や軸間制御方式、車軸数など固有の種別に合わせた前進後退時の旋回軌跡に差異があれば補正する構成とすることもできる。
【0079】
さらに、操舵制御機能は、自車両が他車両を含む対象物を回避するように、操舵制御を行うことができる。具体的には、操舵制御機能は、連続して撮像された画像上において、自車両に接近する同一対象物の位置変位量が３画素以上となった場合に、当該対象物を回避するように、走行制御を行う。ここで、自車両が、自車両の走行車線を逆走する逆走車両を回避する場面を例示して説明する。たとえば、自車両と逆走車両との全幅がそれぞれ２．５ｍ以内とした場合、左あるいは右方向に旋回して逆走車両を回避するためには、自車両の最後尾が現在位置から２.５ｍ以上左または右方向に移動することができれば、衝突を回避することが可能となる。さらに、自車両の最後尾が現在位置から５.０ｍ以上左または右方向に移動することができれば、逆走車両が真っすぐ進行し、自車両が片方向にしか退避できない場合も、逆走車両の回避が可能である。
【0080】
ここで、多眼カメラ１０の撮像間隔が２０６．２５ｍｓであり、自車両および逆走車両の速度が１２０ｋｍ／ｈである場合、自車両と逆走車両との相対移動速度は、２４０ｋｍ／ｈ（秒速６６．６７ｍ）となり、１回の撮像間隔（２０６．２５ｍｓ）の間に自車両と逆走車両とが接近する距離は１３．７５ｍとなる。また、多眼カメラ１０を構成する各単眼カメラ１０ａ～１０ｃの間隔Ｗが１２０ｍｍの場合、同一位置に存在する同一対象物を撮像した場合に、画像に１画素の差分が生じるのが、単眼カメラから対象物までの距離が２３０ｍの場合であり、この２３０ｍという距離が、１画素分の位置、方角の測定限界（分解能）となる。なお、複数の単眼カメラ１０ａ～１０ｃにより三角測量を行う場合には、逆走車両との距離が遠い程、距離の測定誤差は大きくなる。
【0081】
ここで、自車両が走行速度Ｖ０で走行し、対地摩擦係数をμ、重力加速度をgとすると、図１８（Ａ）で示す旋回半径Ｒγは、Ｒγ＝Ｖ０＾２／μgで求めることができる。また、旋回する円の円周長ＴγはＴγ＝２πＲγ、周回角速度ω（角度／ｓ）はω＝Ｖ０／（２πＲγ)×３６０で求めることができる。たとえば、自車両が走行速度Ｖ０を１２０ｋｍ／ｈ（＝３３．３３ｍ／ｓ）としたまま走行し、対地摩擦係数μを０．７とし、重力加速度gを９．８とすると、操舵制御機能は、旋回半径Ｒγを、Ｒγ＝Ｖ０＾２／μg＝３３．３３＾２／（０．７×０．９）＝１６１．９７ｍと求めることができる。また、操舵制御機能は、自車両が旋回する円の円周長ＴγをＴγ＝２πＲγ＝２×３．１４１６×１６１．９７＝１０１７．７ｍと求めることができ、周回角速度ω（角度／ｓ）をω＝Ｖ０／（２πＲγ)×３６０＝３３．３３／（２×３．１４１６×１６１．９７）×３６０＝１１．７９１度／ｓと求めることができる。なおここで走行時の旋回での横方向への実際の加速度（遠心力）と直進での前後方向への実際の加速度を測定する３次元加速度センサーを制御装置２０に設けることにより、実際の対地摩擦係数μを測定することもできる。また、旋回時の横方向と直進時の前後方向の実測加速度をａ（単位はｍ／ｓ２）とすると、ここでの対地摩擦計数の計算式は旋回時、直進時ともに、μ＝｜a｜／ｇとなる。
【0082】
また、回避経過時間をＴｅとした場合、回避角度γ＝ω×Ｔｅで求めることができる。さらに、図１８（Ｂ）に示すように、最外壁Ｒｘは、Ｒｘ＝√（Ｒγ^２-Ｌｆｒｏｎｔ＾２)＋全幅／２で求められ、図１８（Ａ）に示すように、回避距離ＥはＥ＝Ｒｘ×（１－Ｃｏｓ（γ））－Ｏｒ×Ｓｉｎ（γ）で、回避時前進距離ＤｔはＤｔ＝Ｒｘ×Ｓｉｎ（γ）＋Ｌｆｒｏｎｔ×Ｃｏｓ（γ）－Ｌｆｒｏｎｔで求めることができる。なお、上記式において、Ｏｒは、両後輪から最後端までの距離である。そのため、上記場面例において、操舵制御機能は、最外壁Ｒｘを、Ｒｘ＝√（Ｒγ^２-Ｌｆｒｏｎｔ＾２)＋全幅／２＝１６２．８１ｍとして求めることができる。また、撮像間隔ｄＴが０．２０６２５ｍｓで行われる場合、自車両の制御切換え間隔も同じく０．２０６２５ｍｓで行われることとなり、この場合、経過時間ｔにおける、自車両の回避距離Ｅと、自車両と逆走車両の接近距離Ｄは、下記の通りとなる。なお、自車両と逆走車両との接近距離Ｄは、逆走車両が自車両と同じ速度で走行すると仮定してＤ＝Ｖ０×ｄＴ×２で求める。
ｔ＝０ｄＴの場合： Ｅ＝０ｍ Ｄ＝０ｍ
ｔ＝１ｄＴの場合： Ｅ＝０．１０８ｍ Ｄ＝１３．７５０ｍ
ｔ＝２ｄＴの場合： Ｅ＝０．５０９ｍ Ｄ＝２７．５００ｍ
ｔ＝３ｄＴの場合： Ｅ＝１．２０２ｍ Ｄ＝４１．２５０ｍ
ｔ＝４ｄＴの場合： Ｅ＝２．１８６ｍ Ｄ＝５５．０００ｍ
ｔ＝５ｄＴの場合： Ｅ＝３．４６０ｍ Ｄ＝６８．７５０ｍ
ｔ＝６ｄＴの場合： Ｅ＝５．０２１ｍ Ｄ＝８２．５００ｍ
ｔ＝０ｄＴの場合： Ｅ＝０ｍ Ｄ＝０ｍ
ｔ＝１ｄＴの場合： Ｅ＝０．１０８ｍ Ｄ＝１３．７５０ｍ
ｔ＝２ｄＴの場合： Ｅ＝０．５０９ｍ Ｄ＝２７．５００ｍ
ｔ＝３ｄＴの場合： Ｅ＝１．２０２ｍ Ｄ＝４１．２５０ｍ
ｔ＝４ｄＴの場合： Ｅ＝２．１８６ｍ Ｄ＝５５．０００ｍ
ｔ＝５ｄＴの場合： Ｅ＝３．４６０ｍ Ｄ＝６８．７５０ｍ
ｔ＝６ｄＴの場合： Ｅ＝５．０２１ｍ Ｄ＝８２．５００ｍ
【0083】
この場合において、自車両と逆走車両との全幅を最大２．５ｍと想定した場合、回避距離Ｅが２．５ｍを超えれば、自車両は逆走車両を回避することができ、さらに回避距離Ｅが５．０ｍを超えれば安全に回避することができるものと考えられる。すなわち、上述の例では、回避行動を開始してからの経過時間が５ｄＴ以上であれば、回避距離Ｅは２．５ｍ以上の３．４６０ｍとなり、逆走車両を回避することが可能であり、経過時間が６ｄＴ以上であれば、回避距離Ｅは５．０ｍ以上の５．０２１ｍとなり、安全に回避することが可能となる。そして、回避行動を開始してからの経過時間が５ｄＴ以上あれば、接近距離Ｄは６８．７５０ｍとなり、経過時間が６ｄＴ以上であれば、接近距離Ｄは８２．５００ｍとなるため、自車両と逆走車両とがこの接近距離Ｄよりも遠く離れている時刻から回避行動を開始する必要がある。
【0084】
本実施形態では、逆走車両の画像の変位量（逆走車両を検出してからの各単眼カメラ１０ａ～１０ｃの画像間の変位量）が３画素となった際に、逆走車両の画像の変位量が２画素におけるｄＴ間隔での撮像回数に基づいて、自車両と逆走車両との接近速度を算出し、算出した接近速度に基づいて、画像処理完了後（ｄＴ＋１）より回避行動を開始する。そのため、逆走車両の画像変位量が３画素となった後の画像処理完了後の、自車両と逆走車両との距離が６８．７５０ｍ以上または８２．５００ｍ以上あることが必要とされる。
【0085】
ここで、単眼カメラ１０ａ～１０ｃの焦点距離をｆ、単眼カメラ１０ａ～１０ｃの配置間隔をｗ、単眼カメラ１０ａ～１０ｃの撮像素子１ピクセルのサイズをＰｉｘｓ、画像変位量（単位はピクセル）をｄＰとすると、画像変位量に対する距離Ｄｉｓｔ（単位はメートル）は、Ｄｉｓｔ（ｄＰ）＝ｆ×ｗ／（Ｐｉｘｓ×ｄＰ）／１０００で求めることができる。そうすると、画像変位量が３画素となった後の画像処理完了後の自車両と逆走車両との距離が６８．７５０ｍ以上必要とする場合、Ｄｉｓｔ（３）－２×２×Ｖ０×ｄＴ＞６８．７５０ｍ、すなわち、ｆ×ｗ／（Ｐｉｘｓ×ｄＰ）／１０００－４×Ｖ０×ｄＴ＞６８．７５０ｍを満たせばよい。ここで、単眼カメラ１０ａ～１０ｃの焦点距離ｆを３．６ｍｍ、単眼カメラ１０ａ～１０ｃの撮像素子１ピクセルのサイズＰｉｘｓを０．００１８８ｍｍとした場合、上記式について単眼カメラ１０ａ～１０ｃの配置間隔ｗを求めると、ｗ＞（６８．７５０＋４×Ｖ０×ｄＴ）×（Ｐｉｘｓ×３）×１０００／ｆ＝（６８．７５０＋４×３３．３３×０．２０６２５）×（０．００１８８×３）×１０００／３．６＝１５０．７９ｍｍとなる。そのため、操舵制御機能は、単眼カメラ１０ａ～１０ｃの配置間隔ｗを１５０．７９ｍｍ以上とすることで、画像変位量が３画素をトリガーとして回避行動を開始することで、逆走車両との接近を回避することが可能となる。たとえば、単眼カメラ１０ａ～１０ｃの配置間隔ｗがｗ＝１５５ｍｍの場合、画像変位量２画素分の距離の幅は４９．４６８ｍなので、その中で２０６．２６ｍｓ間隔の撮像が行われる回数が３回での自車両と逆走車両との相対移動速度は、２１６～４３２Ｋｍ／ｈ、４回では１７３～２８８Ｋｍ／ｈ、５回では１４４～２１６ｋｍ／ｈとなる。
【0086】
同様に、画像変位量が３画素のとなった後の画像処理完了後の自車両と逆走車両との距離が８２．５００ｍ以上必要とする場合には、ｗ＞（８２．５００＋４×Ｖ０×ｄＴ）×（Ｐｉｘｓ×３）×１０００／ｆ＝１７２．３３ｍｍとなる。そのため、操舵制御機能は、単眼カメラ１０ａ～１０ｃの配置間隔ｗを１７２．３３ｍｍ以上とすることで、画像変位量が３画素をトリガーとして回避行動を開始することで、逆走車両との接近を回避することが可能となる。たとえば、単眼カメラ１０ａ～１０ｃの配置間隔ｗ＝１７５ｍｍの場合、画像変位量２画素の距離の幅は５５．８５１ｍなので、その中で２０６．２５ｍｓ間隔の撮像が行われる回数が３回での自車両と逆走車両との相対速度は、２４４～４８７Ｋｍ／ｈ、４回では１９５～３２５Ｋｍ／ｈ、５回では１６２～２４４Ｋｍ／ｈ、６回では１３９～１９５Ｋｍ／ｈとなる。
【0087】
このように、画像変位量２画素分での撮像回数で相対移動速度を求めることで、対象物が遠方に位置し、遠距離において左右方向で１，２画素の視差しか得られない場合でも、対象物が近接する前に（３画素分の視差が得られる前に）、逆走車両との相対移動速度をある程度の精度で求めることができ、より早い段階で自車両の制御を開始することができる。そして、対象物が近接した場合には（３画素分の視差が得られる場合には）、逆走車両との相対移動速度をより正確に把握することで、逆走車両を適切に回避することが可能となる。なお、画像変位量の２画素の際の撮像回数を用いるのは、１画素の際の撮像回数を用いた場合に、誤差や隣接する背景の干渉が大きくなることを避けるためである。
【0088】
次に、制御装置２０の注意音発生機能について説明する。注意音発生機能は、周囲に歩行者が歩行している場合に、歩行者に接近した際に、自車両が存在することを気付かせるための注意音を発生する。音の種類は、特に限定されず、たとえばエンジン音を合成して発生させることができる。また、注意音は、自動運転中のみに発生させる構成とすることもできる。さらに、周囲に騒音がある場合には、歩行者が注意音に気付かない場合があるため、周囲の騒音をマイク４１～４４で集音しておき、たとえば、自車両が現在の速度で３秒後に到達する位置における音量を、周囲の騒音よりも３ｄｂ以上、好ましくは１０ｄｂ以上大きな注意音を発生する構成とすることができる。なお、夜間でも、自車両が３秒後に到達する位置よりも遠い位置において、注意音は減衰し、周囲の騒音量以下となるため、近隣に対する騒音を有効に防止することができる。また、注意音の音色も特に限定されず、複数の周波数の音を順次発生させる構成としてもよし、同一の音色の音を継続し、あるいは断続的に発生させてもよいが、周囲音を測定する間だけは、測定する周波数と同じ周波数の注意音の発生は一時的に止めることが好ましい。なお、車両の種類によっては、性能としてここでの必要音量よりも大きい音を発生する車種も存在する。そのような車両においては、必要音量以上の音が発生する場合に、このような注意音発生機能を実行しない構成とすることもできる。ただし、このような場合であっても、注意音発生機能は、車両が発生する音とは異なる周波数を測定し、車両が発生する音とは異なる周波数の注意音を発生させる構成とすることができる。
【0089】
次に、制御装置２０の位置補正機能について説明する。位置補正機能は、自車両周辺に設置されている位置補正マーカーを読み取ることで、自車両の位置を補正する機能である。ここで、図１９は、自車両の周囲に設置される位置補正マーカーの一例を示す図である。たとえば、位置補正マーカーは、図１９（Ａ）～（Ｃ）に示すように、ＱＲコード（登録商標）などの形式で表示することができ、図１９（Ａ）に示すように、自車両が下を通過するアーチの正面や、図１９（Ｂ）に示すように、走行路の路面上、あるいは、図１９（Ｃ）に示すように、道路の路側に設置した標識などに表示することができる。位置補正機能は、多眼カメラ１０で撮像された画像に基づいて、これら位置補正マーカーとその位置を読み取り、たとえばＧＰＳで検出した自車両の位置を補正することができる。なお、位置補正マーカーは、固定位置に設置され、座標、標高、向きも決まっているので、他の位置補正マーカーと区別する必要がない場合、あるいは、位置を確認する必要がない場合には、位置補正マーカーを認識することで自車両の位置を把握できる構成であればよく、ＱＲコードなどのコードを使用する必要はない。
【0090】
また、位置補正機能は、地理空間情報を用いて、自車両の位置座標や標高を補正する機能も有する。地理空間情報の中には、信号機、中央線（センターライン）、車線境界線、一時停止線、横断歩道や、交差点、環状交差点など、道路設置物、標識線、構造物などの座標、標高が保存されている。位置補正機能は、たとえば画像認識によりこれら道路設置物、標識線、構造物を検出し、自車両までの距離と自車位置に対する方角を求めることで、これら道路設置物、標識線、構造物の位置から自車両の位置や自車両の向きを逆算して求め補正することができる。
【0091】
次に、制御装置２０の位置記憶機能について説明する。位置記憶機能は、自車両が自宅に到着した場合、会社に到着した場合、またはフェリーに乗船した場合などに、自車両の電源がオフとされた場合に、自車両の位置座標、標高、向いている方向などを記憶し、自車両の電源が再度オンとなった場合に、自車両が電源がオフとなった際の自車両の位置座標、標高、方向などの情報を直ぐに把握できるようにする機能である。従来、自車両の位置座標、標高、方向などの情報はＲＡＭなどの揮発性記憶装置に記憶され、電源がオフとなった場合に消去され、電源がオンとなったタイミングで、再度、自車両の位置座標、標高、方向などの情報が再取得されていた。本実施形態では、位置記憶機能により、電源がオフとなった場合に、これら情報が、不揮発性の記憶装置に記憶され、電源がオンとなった場合には、不揮発性の記憶装置から取得することで、電源オンとなって直ぐに正確な情報を用いて運転を開始することができる。また、自車両がフェリーに乗船する場合には、位置記憶機能は、乗船口からの経路と出口までの経路、乗船時と到着時のフェリーの出入り口の座標と向きも記憶する構成とすることができる。これにより、フェリーにより自車両の位置座標や向きが変わった場合でも、自車両をフェリーの出口まで適切に案内することができる。なお、フェリーの出口に上述した位置補正マーカーがあれば、フェリーから降りた際の位置にずれがあったり、運輸上のトラブルから違う場所に到着したような場合でも、位置補正機能により、到着した場所の位置を適切に把握することができる。
【0092】
次に、本実施形態に係る記憶装置２１～２６について説明する。複数の記憶装置２１～２６は、プログラム記憶装置２１、時計暦データ用記憶装置２２、位置座標データ用記憶装置２３、および複数の情報記憶装置２４～２６から構成される。プログラム記憶装置２１は、自車両の走行を制御するための走行制御プログラムおよび必要な車両情報を記憶する記憶装置である。また、時計暦データ用記憶装置２２は、時計データや暦データを記憶するための記憶装置である。位置座標データ用記憶装置２３は、自車両の位置情報を記憶するための記憶装置である。また、情報記憶装置２４～２６は、地理空間情報を記憶するための記憶装置である。以下に、情報記憶装置２４～２６の詳細について説明する。
【0093】
本実施形態に係る走行制御システム１は、図５に示すように、車両外部に外部情報サーバ５を有している。自車両に内蔵される通信装置３は、インターネット上に配置された外部情報サーバ５と通信することで、地理空間情報を外部情報サーバ５から受信し、受信した地理空間情報を、走行制御装置２に送信することができる。具体的には、外部情報サーバ５は、各車両の走行制御のために地理空間情報をインターネット上で収集しており、収集した地理空間情報を記憶している。走行制御装置２は、外部情報サーバ５から、通信装置３を介して地理空間情報を受信し、受信した地理空間情報を、複数の情報記憶装置２４～２６に記憶する。
【0094】
情報記憶装置２４～２６は、地理空間情報を記憶する記憶装置である。本実施形態では、情報記憶装置として、図５に示すように、長期データ用記憶装置２４と、中期データ用記憶装置２５と、短期データ用記憶装置２６とを有している。また、長期データ用記憶装置２４、中期データ用記憶装置２５、および、短期データ用記憶装置２６は、それぞれ長期データ用記憶領域２４１，２５１，２６１と、中期データ用記憶領域２４２，２５２，２６２と、短期データ用記憶領域２４３，２５３，２６３とを有している。なお、長期データ、中期データ、短期データの詳細については後述するが、本実施形態において、制御装置２０の記憶制御機能は、長期データを参照する場合には、長期データ用記憶装置２４にアクセスし、中期データを参照する場合には、中期データ用記憶装置２５にアクセスし、短期データを参照する場合には、短期データ用記憶装置２６にアクセスする。
【0095】
また、制御装置２０の記憶制御機能は、外部情報サーバ５から取得した地理空間情報を、各情報記憶装置２４～２６の長期データ用記憶領域２４１，２５１，２６１、中期データ用記憶領域２４２，２５２，２６２、短期データ用記憶領域２４３，２５３，２６３へとそれぞれ振り分ける機能を有する。また、地理空間情報は、外部情報サーバ５が収集した状態のままの生データと、制御装置２０で使用できるように、外部情報サーバ５において収集した生データを加工した加工データとに分けられる。長期データ用記憶装置２４、中期データ用記憶装置２５および短期データ用記憶装置２６は、収集された地理空間情報（生データ）をそのまま蓄積する領域と、生データが加工された加工データを蓄積する領域とをさらに有する。なお、本実施形態において、長期データ用記憶装置２４、中期データ用記憶装置２５および短期データ用記憶装置２６は、全く同じデータ構成となっている。
【0096】
本実施形態では、外部情報サーバ５が生データを収集する際に、外部情報サーバ５により、生データの整合性チェック（たとえば、互いに接続される２つの道路の交差座標が一致しているか、データが極端に逸脱していないか、あるいは、地理上の座標が危険地帯上にないかなどの確認）が行われる。また、外部情報サーバ５は、収集した生データと予め用意した更新のための閾値とを比較し、所定の条件を満たすか（生データを加工し情報記憶装置２４の情報を更新する必要があるか）を判定する。たとえば、信号機や標識物などが曲がっている場合や、地震や経年変化で徐々にずれた場合など、信号機や標識物の位置の補正が必要な場合に、外部情報サーバ５には、個別に測定された新しい座標、標高が記憶されるが、これら座標や標高があり得ない値であったり、異なる自動運転システムで得られた座標系であり誤差が大きい場合には、外部情報サーバ５は、たとえば補正前の座標や標高に対して１～２ｍ前後の閾値を設けることができる。この場合、外部情報サーバ５は、閾値を超えた座標や標高などのデータを無視するか、あるいは、車種や座標取得方式の違いにより変換可能であれば変換して記憶する構成とすることができる。また、外部情報サーバ５は、前述の記憶平均や記憶標準偏差を用いて異常データを除外し、地理空間情報に不整合（たとえば出入り口の座標や方向のズレ）が出ないように整合性チェックを行うこともできる。
【0097】
また、本実施形態において、外部情報サーバ５は、データの特性に応じて、外部情報サーバ５が記憶するデータの更新期間をデータごとに設定し、既存データに対する新規データの変化量がデータに支障の出ない誤差程度である場合、あるいは、前回更新日時から所定のデータ更新期間を経過していない場合には、データを更新しない構成とすることができる。ここで、本実施形態において、外部情報サーバ５が収集する地理空間情報は、更新頻度に応じて、長期データ、中期データ、短期データに分けられる。長期データ、中期データおよび短期データの詳細は後述するが、外部情報サーバ５はデータの変化量が誤差を超える変化量である場合にのみ、データの更新を行う構成とすることができる。
【0098】
そして、外部情報サーバ５は、整合性チェックをクリアし、また、更新のための条件を満たした場合に、データを記憶する構成とすることができる。また、インターネット上で収集された大量の生データを、各車両の制御装置２０においてそのまま処理することが困難な場合があるため、外部情報サーバ５は、収集した生データについて、標準偏差を求めて極端なデータを削除したり、時系列に並べたり、平均を求めたりすることで、生データの加工を行い、加工データとして記憶することもできる。また、外部情報サーバ５は、他の車種の車両や他の走行制御システムにおいて取得されたデータが外部情報サーバ５にアップロードされた場合には、車種やシステムの違いにより、本実施形態に係る走行制御装置２でそのまま使えない場合もあるため、そのような場合には、一般化するか、車種の違いを補正する加工を行う構成とすることもできる。そして、外部情報サーバ５は、記憶した生データおよび加工データを、各車両に配信する。各車両では、制御装置２０の記憶制御機能が、通信装置３を介して、外部情報サーバ５からデータを受信し、受信したデータを情報記憶装置２４～２６の各記憶領域２４１～２４３，２５１～２５３，２６１～２６３に振り分け、記憶領域２４１～２４３，２５１～２５３，２６１～２６３に記憶されているデータを更新する。また、この場合、データ構成単位ごとに、更新の開始時と完了時のそれぞれの日時も記録される。なお、データ書式に変更があれば、データ構成ごとに、リビジョンも保存することが好ましい。また、記憶制御機能は、走行制御装置２の記憶部に受信したデータを一時保存し、各記憶領域２４１～２４３，２５１～２５３，２６１～２６３に既に記憶されている更新対象のデータと、これから記憶領域２４１～２４３，２５１～２５３，２６１～２６３に振り分ける更新用のデータとを比較し、これから記憶領域２４１～２４３，２５１～２５３，２６１～２６３に振り分けるデータの方が、リビジョンが高い、あるいは、更新開始日時が新しく、かつ、更新完了日時が更新開始日時よりも新しい場合に、一時保存した更新用のデータで、更新対象データを更新する構成とすることができる。
【0099】
情報記憶装置２４～２６の長期データ用記憶領域２４１，２５１，２６１は、地理空間情報のうち、更新頻度が比較的少ない長期データが記憶される記憶領域である。長期データは、主に、区分地理情報と、車両情報とから構成される。区分地理情報は、走行予定進路などの進路情報（たとえば上述した分岐合流点や進行路の情報）に加えて、進路座標、進路形状情報（たとえば上述した道路の結節点や車線中心位置の情報を含む）、進路に付随する標識情報、進路を管轄する組織（国際組織、国、または自治体）とその法規法令情報が含まれる。また、区分地理情報は、図１２や図１３に示すように、進行路情報の地理を中心とした構成要素（道路の分岐箇所や安全地帯など）の情報も含む。また、車両情報には、自車両の諸元、自車両の装備や装着状態、搭乗責任者や搭乗者の資格、所属、優先設定情報などが含まれる。車両情報は、長期データとして、長期データ用記憶領域２４１，２５１，２６１に保存される。ただし、車両情報は長期データ用記憶領域２４１，２５１，２６１にそのまま記憶されず、まずは、制御装置２０の記憶制御機能により、長期データ用記憶領域２４１，２５１，２６１に反映すべきか否かの判定が行われ、反映しなくても許容される範囲にある場合には長期データ用記憶領域２４１，２５１，２６１への反映が避けられる。そのため、長期データ用記憶領域２４１，２５１，２６１は、概ね１か月以上の間隔で更新される傾向にある。また、長期データ用記憶領域２４１，２５１，２６１に登録される長期データは、収集されたままの生データではなく、更新しやすい形態に加工、変更、修正された加工データとすることが好ましい。
【0100】
情報記憶装置２４～２６の中期データ用記憶領域２４２，２５２，２６２は、地理空間情報のうち更新頻度が中程度の中期データが記憶される記憶領域である。中期データは、長期データの次に重要な情報であり、たとえば、工事情報、道路規制情報、装備情報、また長期にわたる大量の積雪や復旧に時間のかかる停電や陥没、倒壊などの災害情報が含まれる。また、中期データとして、自車両のタイヤの摩耗情報や駆動用のバッテリーの寿命など徐々に変化し管理が必要な情報であって、数日または数週間単位のデータ寿命またはデータ更新が必要な車両情報を含む構成とすることができる。なお、中期データに含まれる車両情報は、外部情報サーバ５から受信する中期データとは異なり、自車両が備える車両状況監視系から取得した車両情報や、メンテナンス時に外部から入力された車両情報が、記憶制御機能により中期データ用記憶領域２５２，２６２に書き込まれ、更新される。中期データ用記憶領域２５２，２６２においても、制御装置２０の記憶制御機能により、中期データを反映するか否かの判断が行われ、必要最低限の更新のみが行われる。そのため、中期データ用記憶領域２５２，２６２は、おおむね１日以上、または１週間以上の間隔で更新される傾向にある。ただし、事故や災害などが発生したことを示す緊急性の高い中期データについては、速やかに中期データ用記憶領域２５２，２６２において更新される。中期データ用記憶領域２５２，２６２に登録される中期データは、長期データと同様に、収集されたままの生データではなく、利用しやすい形態に加工、変更、修正された加工データとすることが好ましいが、緊急性の高い中期データについては生データのまま登録する構成とすることができる。また、長期データ用記憶装置２４内の中期データ用記憶領域２４２は記憶装置の破損対策にのみ使用するため、通常はデータ更新を行わない。これにより、長期データ用記憶装置２４への読み書き回数を低減させ寿命も延ばすことができる。
【0101】
情報記憶装置２４～２６の短期データ用記憶領域２４３，２５３，２６３は、地理空間情報のうち更新頻度が比較的多い短期データが記憶される記憶領域である。短期データとしては、たとえば、輻輳データ、積雪量などの天候データ、さらに自車両の位置座標データなどが含まれる。短期データは、生データのまま、短期データ用記憶領域２６３に登録することができるが、一部は加工または変更して短期データ用記憶領域２６３に登録することができる。外部情報サーバ５により収集された生データを、そのまま短期データとして、短期データ用記憶領域２６３で更新することができるが、自車両とネットワーク回線網との接続が常に確立されるとは限らないため、輻輳データは特定の曜日や休日で統計的に処理し、積雪量に関しては状況からの予測も交えて中期データ側にも記憶する構成とすることができる。なお、短期データに関しては生データとダウンロード対象の短期データとを分けなくとも良い。また、長期データ用記憶装置２４内の短期データ用記憶領域２４３と中期データ用記憶装置２５内の短期データ用記憶領域２５３は記憶装置の破損対策にのみ使用するため、通常はデータ更新を行わない。これにより長期データ用記憶装置２４と中期データ用記憶装置２５への読み書き回数を低減させ寿命も延ばす。
【0102】
本実施形態において、記憶装置２１～２６は、たとえば、図２０に示す構成例とすることができる。不揮発性記憶装置に主に使用されているフラッシュメモリーには寿命があり、突然読み書きできなくなることもあるが、自動運転における記憶装置の破損は事故に直結することも考えられるため、用途に合わせて記憶するデータの振り分けが必要である。また、マスクＲＯＭを使用した記憶装置は、データが安定しているが一度書き込んでしまうと書き直しがきかないため、データ更新をする時には記憶装置自体の交換が必要となる。つまり交換可能な形態とすることが好ましい。交換可能な記憶装置として、ＨＤＤやフラッシュメモリーが挙げられるが、ＨＤＤは、振動、大きな加速度に弱く、振動対策には限界がある。一方で、フラッシュメモリーは、ブロックで構成され、データはブロック単位で書き込まれる。フラッシュメモリーは、高温になるほどデータの保持時間が短くなるが、データの保持には極小のキャパシターが使用されるため、誤り訂正コードを用いるなどすることで、一般に、ブロック単位の書き込み可能回数は１０万回前後、データ保持時間も１０万時間を達成することができる。ただし、同じフラッシュメモリーでも大容量のＳＳＤではさらにメーカが保証しているデータの保持時間が３ヶ月から１年程度のものも多い。そのため、ＳＳＤを含むフラッシュメモリーを利用する場合には、高温にならない箇所に設置すると同時に、各極小キャパシターを再充電するために各記憶装置２４～２６上の長期データや中期データもデータが消えない程度の間隔、つまり少なくとも使用するＳＳＤのメーカ保証保持時間よりも十分に短い時間間隔で定期的にデータを更新することが好ましい。また、ＳＳＤのメーカ保証時間よりも長い時間、自車両を起動しなかった場合には、起動後の最初の使用時前には、全てのＳＳＤのデータを走行制御装置２で外部情報サーバ５からダウンロードし更新することが好ましい。
【0103】
本実施形態では、図２０に示すように、走行制御プログラムを記憶する記憶装置２１はマスクＲＯＭで構成し、時計データと暦データなどを記憶する記憶装置２２はバッテリーバックアップＳＲＡＭに記憶、更新する構成とすることができる。また、位置座標データを記憶・更新する記憶装置２３は、ＳＳＤまたはバッテリーバックアップＳＲＡＭで構成することができる。さらに、情報記憶装置２４～２６は、ＳＳＤで構成し、重要な道路などの地理情報データは、長期データ用記憶領域２４１，２５１，２６１、中期データ用記憶領域２５２，２６２で多重化して記憶しておくことが好ましい。また、長期データの次に重要な事故情報や道路規制情報、長期にわたる災害情報などのデータは、中期データ用記憶領域２５２，２６２で多重化して記憶しておくことが好ましい。なお、位置座標データは、短期データ用記憶領域２６３の中に用意してもよい。
【0104】
また、フラッシュメモリーで構成されているメモリーには、ＳＤメモリーカード、ＳＳＤ、ＵＳＢメモリー、ｅＭＭＣなどがあるが、バッテリーバックアップメモリーなど一部のものを除き、不揮発性メモリーと呼ばれるもののほとんどが該当する。また、記憶装置としてＨＤＤやＳＳＤなどを使用する場合に、記憶装置を複数台用意しデータを多重記憶するレイド（ＲＡＩＤ）と呼ばれる信頼性向上の方式があり、どれか１つのＨＤＤが破損した場合には、支障が生じにくいが、更なる破損が発生する前にＨＤＤの交換と復旧作業が必要となり、その間、使用できなくなる。しかも、通常はレイドを組む時に使用するＨＤＤやＳＳＤはほぼ同時期に製造され、同様の頻度で使用されることが多いため、破損の時期も近いものになりやすい。特に、自動運転においては組み込み式となり、運転者が走行中に道の真中で交換、復旧作業をすることは不可能に近く、致命的となり得るため、レイド構成ではフラッシュメモリーを使用した記憶装置の破損に対してはカバーできない。これに対して、近年、ＦｅＲＡＭと呼ばれるフラッシュメモリーに代わるメモリーが利用されている。ＦｅＲＡＭは、フラッシュメモリーのようなブロック構成ではなく、ＲＡＭのようにアドレス単位での読み書きができる。また、フラッシュメモリーが基本的に書き込みで破損して行くのに対し、ＦｅＲＡＭは、アドレス単位での読み書き両方で破壊が進んで行き、フラッシュメモリーの書き込み回数がブロック当たり１０万回前後に比べると１０兆回の寿命があるため、実用上、問題が発生しにくい。ここで、メモリー破壊の発生において、どの部分で破壊が発生するかは、偶然に近いものであるが、データ部分が壊れた場合、データの誤り訂正コードで修復可能な範囲であれば良いが、それを越えるとデータ異常となる。また、ファイルシステム部分などのように共通で使用される箇所はアクセス回数も集中するため、その分、壊れやすく、壊れた場合にはメモリー全体に影響を及ぼし、ＳＳＤやｅＭＭＣなどのフラッシュメモリーを使用した場合、全てのデータの読み書きができなくなることがある。これに対して、ＦｅＲＡＭでは、集中したアドレスへの頻繁な読み書きに対して若干弱さを有するが、集中したアドレスへの頻繁な読み書きに対してその効果を最大限に発揮し、その先にあるメモリーの代替を行うキャッシュメモリーというものが一般に知られている。そこで、ＦｅＲＡＭでは、前段に専用のキャッシュメモリー（ＳＲＡＭ）を配置することにより、ＦｅＲＡＭへの読み書きアドレスの集中をキャッシュメモリーが大幅に軽減させることができるため寿命を大幅に延ばすことが可能と考えられる。そのため、図２０に示すように、走行制御プログラムを記憶する記憶装置２１はマスクＲＯＭ、または、ＦｅＲＡＭとキャッシュメモリーの組み合わせで構成し、位置座標を記憶する記憶装置２３、および情報記憶装置２４～２６では、ＦｅＲＡＭとキャッシュメモリーの組み合わせで構成することができる。
【0105】
また、本実施形態において、走行制御装置２は、長期データ用記憶装置２４、中期データ用記憶装置２５および短期データ用記憶装置２６のうちいずれかで、誤り訂正コードによる訂正の限界を超え、データエラーが顕在化した時には、その記憶装置を使用しないようにし、正常動作中の記憶装置の用途を順に変更する。具体的には、走行制御装置２の記憶制御機能は、正常時には、図２１（Ａ）に示すように、外部情報サーバ５から受信したデータを、長期データ、中期データ、短期データとして、長期データ用記憶装置２４、中期データ用記憶装置２５および短期データ用記憶装置２６にそれぞれ記憶する。一方、たとえば、図２１（Ｂ）に示すように、短期データ用記憶装置２６が破損した場合には、走行制御装置２は、長期データ用記憶装置２４および中期データ用記憶装置２５はそのままとし、短期データ、あるいはＲＡＭ上に記憶された位置座標データのみを中期データ用記憶装置２５に新たに記憶させる。また、図示していないが、中期データ用記憶装置２５が破損した場合は、走行制御装置２は、短期データ用記憶装置２６を中期データ用記憶装置２５とし、中期データと長期データおよび現在座標の更新のみを行わせる。さらに、図示していないが、長期データ用記憶装置２４が破損した場合は、中期データ用記憶装置２５を長期データ用記憶装置２４とし、短期データ用記憶装置２６を中期データ用記憶装置２５とし、中期データと長期データおよび現在座標の更新のみを行わせる。
【0106】
また、図２１（Ｃ）に示すように、記憶装置が２台破損した場合には、残りの記憶装置を長期データ用記憶装置２４とし現在座標のみを長期データ用記憶装置２４に記憶し、できるだけ速やかに自車両を安全でデータ更新可能な場所に移動し、記憶装置を交換させるようにする。なお、図２１（Ｅ），（Ｆ）に示すように、破損した記憶装置と新しい記憶装置を交換した時には、走行制御装置２は、新しい記憶装置を長期データ用記憶装置２４とし、新しい記憶装置に長期データを書き込んでから使用する。また、現在座標は、バッテリーバックアップＳＲＡＭも併用した方がより確実で好ましい。
【0107】
以上のように、本実施形態に係る走行制御システム１では、自車両の周囲を撮像する複数の多眼カメラ１０と、複数の多眼カメラ１０の画像に基づいて、移動体の走行制御を行う走行制御装置２と、を有し、多眼カメラ１０は、少なくとも鉛直方向において互いにずれて配置された複数の単眼カメラ１０ａ～１０ｃから構成されている。これにより、本実施形態では、多眼カメラ１０を構成する単眼カメラ１０ａ～１０ｃの上下方向（鉛直方向）の位置の差に基づいて画像認識が可能となり、多眼カメラ１０ごとに、立体物である対象物の形状や、対象物の縞模様などを適切に認識することが可能となる。さらに、複数の単眼カメラ１０ａ～１０ｃの画像に基づいて対象物の検出結果を、複数の多眼カメラ１０の画像に基づいてさらに補正することが可能であり、対象物の検出精度を高めることが可能となる。
【0108】
以上、本発明の好ましい実施形態例について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態の記載に限定されるものではない。上記実施形態例には様々な変更・改良を加えることが可能であり、そのような変更または改良を加えた形態のものも本発明の技術的範囲に含まれる。
【0109】
また、上述した実施形態では、多眼カメラ１１～１１４を備える構成を例示したが、これに限定されず、たとえば、車両ルーフの中央側に配置され、車両の上空に存在する物体を検出する多眼カメラをさらに備える構成とすることができる。また、本発明を、船舶などの水上移動が可能な移動体に適用する場合には、多眼カメラ１１～１１４を水面よりも高い位置に配置するとともに、移動体の下側にも多眼カメラを配置し移動体の下側に存在する物体を検出する構成とすることもできる。また、本願発明をバイクなど運転者が跨る移動体に適用する場合には、運転者の身体により多眼カメラの検出が阻害されないように、多眼カメラの向きを調整する構成とすることが好ましい。
【符号の説明】
【0110】
１…走行制御システム
１０，１１～１１４…多眼カメラ
１０ａ～１０ｃ…単眼カメラ
２…走行制御装置
２０…制御装置
２１～２３…記憶装置
２４…長期データ用記憶装置
２４１…長期データ用記憶領域
２４２…中期データ用記憶領域
２４３…短期データ用記憶領域
２５…中期データ用記憶装置
２５１…長期データ用記憶領域
２５２…中期データ用記憶領域
２５３…短期データ用記憶領域
２６…短期データ用記憶装置
２６１…長期データ用記憶領域
２６２…中期データ用記憶領域
２６３…短期データ用記憶領域
３…通信装置
４１～４４…マイク
５…外部情報サーバ
１０，１１～１１４…多眼カメラ
１０ａ～１０ｃ…単眼カメラ
２…走行制御装置
２０…制御装置
２１～２３…記憶装置
２４…長期データ用記憶装置
２４１…長期データ用記憶領域
２４２…中期データ用記憶領域
２４３…短期データ用記憶領域
２５…中期データ用記憶装置
２５１…長期データ用記憶領域
２５２…中期データ用記憶領域
２５３…短期データ用記憶領域
２６…短期データ用記憶装置
２６１…長期データ用記憶領域
２６２…中期データ用記憶領域
２６３…短期データ用記憶領域
３…通信装置
４１～４４…マイク
５…外部情報サーバ
【要約】
【課題】撮像画像に基づいて移動体の走行を適切に制御することができる走行制御システムを提供する。
【解決手段】移動体の周囲を撮像する複数の多眼カメラ１０と、複数の多眼カメラ１０の画像に基づいて、移動体の走行制御を行う制御装置２０と、を有し、多眼カメラ１０は、少なくとも鉛直方向において互いにずれて配置された複数の単眼カメラ１０ａ～１０ｃから構成されている、走行制御システム。
【選択図】図１
【解決手段】移動体の周囲を撮像する複数の多眼カメラ１０と、複数の多眼カメラ１０の画像に基づいて、移動体の走行制御を行う制御装置２０と、を有し、多眼カメラ１０は、少なくとも鉛直方向において互いにずれて配置された複数の単眼カメラ１０ａ～１０ｃから構成されている、走行制御システム。
【選択図】図１
【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】
【図21】
