專利名稱：物體路線預測方法、裝置和程序以及自動操作系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)預測物體路線的物體 路線預測方法、裝置和程序以及一種自動操作系統(tǒng)。
背景技術：
近年來，已進行各種嘗試來實現(xiàn)對諸如四輪車輛的可移動體的自動 操作。對于實現(xiàn)可移動體的自動操作，正確地檢測諸如車輛、步行者以 及出現(xiàn)在可移動體周圍的障礙物的物體并在運行時基于檢測結果避開 危險是重要的。這兩個因素中，已知將利用各種傳感器和雷達的物體檢 測技術作為精確檢測周圍物體的技術。
可移動體的自動操作技術是一種僅通過輸入目的地而使可移動體 從起點自動移動至目的地的技術。當移動范圍窄時，可通過預先建立移 動范圍的地圖并預先預測動態(tài)障礙物的影響以路線找尋技術實現(xiàn)此技 術。然而，當可移動體的移動范圍寬時，諸如當可移動體是汽車時，自 動操作技術無法以路線找尋技術實現(xiàn)。這里寬范圍是避開動態(tài)障礙物所 需的時間t和運行全部距離所需的時間T相差很多的范圍，例如是其中T 是幾小時而t是幾秒鐘的情況。
如果可移動體的移動范圍寬，自動操作技術不能由路線找尋技術實現(xiàn)
主要有兩個原因。首先，第一原因如下例如考慮當可移動體^點出發(fā) 后經(jīng)過了約10t的時間時的情形。這種情況下，動態(tài)障礙物的影響展開在 整個道路上，進而無法定義不會發(fā)生碰撞的路線。亦即，如果可移動體的 移動范圍寬，無法預先計算出M點至目的地的路線。
其次，第二原因如下如果可移動體的移動范圍寬，如以上所述， 運行全部距離所需的時間i:比t長很多。因此，安M汽車上的計算機不 可能在可實現(xiàn)閃避實際碰撞的實用時間之內(nèi)完成所需的計算。
諸如汽車的在寬范圍內(nèi)移動的可移動體的自動操作技術中，如以上 所述，除了未考慮至少其他動態(tài)障礙物的影響或在實踐中不需要計算其 影響的路線找尋技術外，還需要一種路線計算技術，通過此技術在實用
時間內(nèi)完成避開與動態(tài)障礙物碰撞所需的計算以計算出在運行時避開 危險的路線。
對于上述路線計算技術的運行時避開威脅的技術，已知一種技術， 通過該技術，在由多個物體和主車輛組成的系統(tǒng)中，通過利用與主車輛 的位置和速度有關的信息以及與除主車輛外的多個物體的位置和速度 有關的信息生成包括主車輛在內(nèi)的每個物體的路線以預測構成該系統(tǒng) 的任意兩個物體碰撞的可能性(例如，參見非專利文獻1 )。根據(jù)此技術， 借助于利用概率概念的同一構架的操作序列來預測構成該系統(tǒng)的所有 物體所采取的路線并將其輸出。然后，基于所得到的預測結果，判斷并 輸出用于為包括主車輛的整個系統(tǒng)實現(xiàn)最安全狀況的路線。
非專利文獻l: A. Broadhurst、 S. Baker和T. Kanade，《蒙特卡洛 道路安4^ifeii》("Af朋^ S"/eW)， IEEE智能車輛
討論會(/￡￡五/"te肌gewfKe似c/e 5[v附/ws/"附)(第四屆，2005年)，IEEE (2005年6月)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題
然而，由于非專利文獻1披露的技術著眼于在預測使構成系統(tǒng)的所 有物體都安全的路線，并不確定從這種預測得到的路線是否能夠充分確
保指定物體(諸如主車輛)的安全性。
這點將更具體地描述。實際路況中，另一車輛的駕駛者或步行者可 能錯誤地識別路況，導致在當事人沒有意識到的情況下對包括主車輛在 內(nèi)的周圍物體的不利行為。相反，非專利文獻l按慣例假定所有物體都 會表現(xiàn)出安全性優(yōu)先的行為，因此不清楚在實際發(fā)生的情況中，諸如在 某些物體對周圍物體有不利行為時，是否也能確保安全性。
考慮到以上情形作出本發(fā)明并且本發(fā)明目的是提供即使在實際發(fā) 生的情形中也能確保安全性的物體路線預測方法、裝置和程序以及自動 操作系統(tǒng)。
解決問題的手段
為了解決上述問題并達到目的，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法是一
種用于通過計算機預測物體的路線的物體路線預測方法，所述計算機具有 存儲單元，所述存儲單元至少存儲所述物體的位置和包括所述物體的速度
的內(nèi)部狀態(tài)，所述方法包括在從所述存儲單元讀取所述物體的位置和內(nèi) 部狀態(tài)之后基于所讀取的所述物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)根據(jù)隨時間流逝所 述物體可釆取的位置的變化在由時間和空間構成的時空中生成軌跡的軌 跡生成步驟；以及通過利用在所述軌跡生成步驟中生成的軌跡概率性地 預測所述物體的路線的預測步驟。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法中，在如上所述的本發(fā)明 的一方面中，所述軌跡生成步驟包括從多個操作中選擇在所述物體上執(zhí) 行的操作的操作選擇步驟；使在所述操作選擇步驟中選擇的操作執(zhí)行一預 定時段的物體操作步猓；以及判斷在所述物體操作步驟中執(zhí)行所選擇的操 作后所述物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)是否滿足與所述物體的控制有關的控制 條件和與所述物體的可移動區(qū)域有關的移動條件的判斷步驟，其中，重復 執(zhí)行一組從所述操作選擇步驟至所述判斷步驟的處理直到已經(jīng)達到生 成所述軌跡的軌跡生成時間為止。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法中，在如上所述的本發(fā)
明的一方面中，所述操作選擇步驟根據(jù)對所述多個操作中每個操作授予 的操作選擇概率來選捧操作，并且如果在所述判斷步驟中判斷結果為所
述物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)滿足所述控制條件和所述移動條件，則增長所
述時段后返回至所述操作選擇步驟。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，通過利用隨機數(shù)定義所述操作選擇概率。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，預先設定要在所述軌跡生成步驟中生成的軌跡數(shù)。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，如果在所述判斷步驟中判斷結果為滿足所述控制條件和 所述移動條件，則通過增長所述時段后進行遞歸調(diào)用使所有可選操作被 執(zhí)行。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述存儲單元存儲多個物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)，并且所 述軌跡生成步驟在所述時空中生成所述多個物體中每個物體的軌跡。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述預測步驟從所述多個物體中指定一個物體并計算除 所指定的物體之外的物體的在所述時空中的存在概率。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法，在如上所述的本發(fā)明 的一方面中，進一步包括輸出包含所述預測步驟中的預測結果的信息的 輸出步驟。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法是一種用于通過計算機預 測多個物體的路線的物體路線預測方法，所述計算機具有存儲單元，所述 存儲單元至少存儲所述多個物體的位置和包括每個物體的速度的內(nèi)部狀
態(tài)，所述方法包括在從所述存儲單元讀取所述多個物體的位置和內(nèi)部狀
個物體中每個物體可采取的位置的變化在由時間和空間構成的時空中生 成軌跡的軌跡生成步驟；通過利用在所述軌跡生成步驟中生成的軌跡概 率性地預測所述多個物體的路線的預測步驟；以及基于所述預測步驟中 的預測結果計算干擾度的干擾度計算步驟，所述千擾度定量地表示所指 定物體可采取的路線和其他物體可采取的路線之間的干擾程度。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法，在如上所述的本發(fā)明 的一方面中，所述干擾度計算步驟根據(jù)所述指定物體和每個其他物體靠 得比干擾距離更近的次數(shù)將所述指定物體與每個其他物體之間的干擾 度的值增加或減少指定量，所述干擾距離是物體互相干擾的空間距離。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述干擾度計算步驟在所述指定物體與其他物體之一靠 得比所述干擾距離更近時，與靠得更近的兩物體在所述時空中碰撞的概 率成比例地增加所述兩物體之間的干擾度的值。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述干擾度計算步驟在所述指定物體與其他物體之一靠 得比所述千擾距離更近時，與靠得更近的兩物體靠得更近的時刻的相對 速度的大小成比例地增加所述兩物體之間的干擾度的值。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述存儲單元將用于評價碰撞導致的損壞等級的損壞等 級評價值或碰撞導致的損壞損失量與不同的物體之間在碰撞時的相對
速度的大小對應地存儲，并且所述干擾度計算步驟在所述指定物體與其 他物體之一靠得比所述干擾距離更近時根據(jù)兩物體在靠得更近的時刻 的相對速度的大小從所述存儲單元讀取所述損壞等級評價值或所述損 壞損失量，并與所述損壞等級評價值或所述損壞損失量成比例地增加所 述兩物體之間的干擾度。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述千擾度計算步驟在所述指定物體與其他物體之一從 各物體的初始位置到靠得比所述干擾距離更近時所需的時間小于所述 兩物體之間的干擾度的值時將從所述初始位置所需的所述時間設定為 所述干擾度的值。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述千擾度計算步驟對所述指定物體和其他物體之間的 每個干擾度的值進行加權后相加。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法中，在如上所述的本發(fā)明
的一方面中，所述軌跡生成步驟包括從多個操作中選擇在所述物體上執(zhí) 行的操作的操作選擇步驟；使在所述操作選擇步驟中選擇的操作執(zhí)行一預 定時段的物體操作步驟；以及判斷在所述物體操作步驟中執(zhí)行所選擇的 操作后所述物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)是否滿足與所述物體的控制有關的 控制條件和與所述物體的可移動區(qū)域有關的移動條件的判斷步驟，其 中，重復執(zhí)行一組從所述操作選擇步驟到所述判斷步驟的處理直到已經(jīng) 達到生成所述軌跡的軌跡生成時間為止。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述操作選擇步驟根據(jù)對所述多個操作中每個操作授予 的操作選擇概率來選擇操作，并且如果在所述判斷步驟中判斷結果為所 述物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)滿足所述控制條件和所述移動條件，則增長所 述時段后返回至所述操作選擇步驟。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，通過利用隨機數(shù)定義所述操作選擇概率。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法，在如上所述的本發(fā)明 的一方面中，預先設定要在所述軌跡生成步驟中生成的軌跡數(shù)。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法，在如上所述的本發(fā)明 的一方面中，進一步包括輸出對應于所述干擾度計算步驟中計算出的干 擾度的信息的輸出步驟。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法，在如上所述的本發(fā)明 的一方面中，進一步包括根據(jù)在所述干擾度計算步驟中計算出的干擾度 來選擇包含在所述多個物體之內(nèi)的所述指定物體所要采取的路線的路 線選擇步驟。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述指定物體可采取的路線與其他物體可采取的路線之 間的干擾程度越小，所述干擾度的值就越小，并且所述路線選擇步驟選 擇干擾度最小的路線。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述路線選擇步驟在有多個干擾度最小的路線時從所述 多個路線中選擇與預定的附加選擇標準最佳匹配的路線。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述指定物體可采取的路線和其他物體可采取的路線之 間的干擾程度越小，所述干擾度的值就越大，并且所述路線選擇步驟選 擇干擾度最大的路線。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述路線選擇步驟在有多個干擾度最大的路線時從所述 多個路線中選擇與預定的附加選擇標準最佳匹配的路線。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法，在如上所述的本發(fā)明 的一方面中，進一步包括在根據(jù)所述路線選擇步驟中所選擇的路線的位 置的記錄和用于實現(xiàn)所述路線的操作序列而產(chǎn)生致動信號之后將所產(chǎn) 生的致動信號傳輸?shù)酵獠康闹聞有盘杺鬏敳襟E。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述干擾度計算步驟根據(jù)所述指定物體與每個其他物體 靠得比干擾距離更近的次數(shù)將所述指定物體與每個其他物體之間的干 擾度的值增加或減少指定量，所述干擾距離是物體互相干擾的空間距 離。進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述干擾度計算步驟對所述指定物體和其他物體之間的 每個干擾度的值進行加權后相加。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法中，在如上所述的本發(fā)明
的一方面中，所述軌跡生成步驟包括從多個操作中選擇在所述物體上執(zhí) 行的操作的操作選擇步驟；使在所述操作選擇步驟中選擇的操作執(zhí)行一預 定時段的物體操作步驟；以及判斷在所述物體操作步驟中執(zhí)行所選擇的 操作后所述物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)是否滿足與所述物體的控制有關的 控制條件和與所述物體的可移動區(qū)域有關的移動條件的判斷步驟，其 中，重復執(zhí)行一組從所述操作選擇步驟至所述判斷步驟的處理直到已經(jīng) 達到生成所述軌跡的軌跡生成時間為止。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法，在如上所述的本發(fā)明 的一方面中，進一步包括輸出與在所述路線選擇步驟中選擇的路線有關 的信息的輸出步驟。
根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置包括至少存儲物體的位置和包括所 述物體的速度的內(nèi)部狀態(tài)的存儲單元；在從所述存儲單元讀取所述物體的 位置和內(nèi)部狀態(tài)之后基于所讀取的所述物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)根據(jù)隨時 間流逝所述物體可采取的位置的變化在由時間和空間構成的時空中生成 軌跡的軌跡生成單元；以及通過利用所述軌跡生成單元生成的軌跡概率 性地預測所述物體的路線的預測單元。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置中，在如上所述的本發(fā)明 的一方面中，所述軌跡生成單元包括從多個操作中選擇在所述物體上執(zhí) 行的操作的操作選擇單元；使所述操作選擇單元選擇的操作執(zhí)行一預定時 段的物體操作單元；以及判斷在所述物體操作單元執(zhí)行所選擇的操作后所 述物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)是否滿足與所述物體的控制有關的控制條件和 與所述物體的可移動區(qū)域有關的移動條件的判斷單元，其中，重復執(zhí)行一
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置，在如上所述的本發(fā)明 的一方面中，所述操作選擇單元根據(jù)對所述多個操作中每個操作授予的 操作選擇概率來選擇操作，并且如果所述判斷單元的判斷結果為所述物
體的位置和內(nèi)部狀態(tài)滿足所述控制條件和移動條件，則增長所述時段后 返回至所述操作選擇單元執(zhí)行的操作選擇處理。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置，在如上所述的本發(fā)明 的一方面中，通過利用隨機數(shù)定義所述操作選擇概率。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，預先設定要由所述軌跡生成單元生成的軌跡數(shù)。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置，在如上所述的本發(fā)明 的 一方面中，如果所述判斷單元執(zhí)行的判斷的結果為滿足所述控制條件 和所述移動條件，則通過增長所述時段后進行遞歸調(diào)用使所有可選操作 被執(zhí)行。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述存儲單元存儲多個物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)，并且所 述軌跡生成單元在所述時空中生成所述多個物體中每個物體的軌跡。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述預測單元從所述多個物體中指定一個物體并計算除 所述指定的物體之外的物體的在所述時空中的存在概率。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置，在如上所述的本發(fā)明 的一方面中，進一步包括輸出包含所述預測單元的預測結果的信息的輸 出單元。
根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置包括至少存儲多個物體的位置和包 括每個物體的速度的內(nèi)部狀態(tài)的存儲單元；在從所述存儲單元讀取所述多 個物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)之后基于所讀取的所述物體的位置和內(nèi)部狀態(tài) 根據(jù)隨時間流逝所述多個物體中每個物體可釆取的位置的變化在由時間 和空間構成的時空中生成軌跡的軌跡生成單元；通過利用所述軌跡生成單 元生成的軌跡概率性地預測所述多個物體的路線的預測單元；以及基于 所述預測單元的預測結果計算干擾度的干擾度計算單元，所述干擾度定 量地表示所述指定物體可采取的路線和其他物體可采取的路線之間的 干擾程度。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述干擾度計算單元根據(jù)所述指定物體與每個其他物體
靠得比干擾距離更近的次數(shù)將所述指定物體與每個其他物體之間的干 擾度的值增加或減少指定量，所述干擾距離是物體互相干擾的空間距 離。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，在所述指定物體與其他物體之一靠得比所述干擾距離更 近時，與所述時空中靠得更近的兩物體的碰撞概率成比例地增加所述兩 物體之間的干擾度的值。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述干擾度計算單元在所述指定物體和與其他物體之一 移動得成比所述干擾距離更近時與靠得更近的兩物體在移動得成更近 的時刻的相對速度的大小成比例地增加所述兩物體之間的干擾度的值。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置中，在如上所述的本發(fā)
明的一方面中，所述存儲單元將用于評價碰撞導致的損壞等級的損壞等
級評價值或碰撞導致的損壞損失量與不同的物體之間在碰撞時的相對
速度的大小對應地存儲，并且所述干擾度計算單元在所述指定物體與其 他物體之一靠得比所述干擾距離更近時根據(jù)在所述兩物體靠得更近的
時刻的相對速度的大小從所述存儲單元讀取所述損壞等級評價值或所 述損壞損失量，并與所述損壞等級評價值或所述損壞損失量成比例地增 加所述兩物體之間的千擾度。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述干擾度計算單元在所述指定物體與其他物體之一從 各物體的初始位置到靠得比所述干擾距離更近時所需的時間小于所述 兩物體之間的干擾度的值時將從所述初始位置所需的所述時間設定為 所述干擾度的值。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述干擾度計算單元對所述指定物體和其他物體之間的 每個千擾度的值進行加權后相加。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置中，在如上所述的本發(fā)明
的一方面中，所述軌跡生成單元包括:從多個操作中選擇在所述物體上執(zhí)行 的操作的操作選擇單元；使所述操作選擇單元選擇的操作執(zhí)行一預定時段 的物體操作單元；以及判斷所述物體操作單元執(zhí)行所選擇的操作后所
物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)是否滿足與所述物體的控制有關的控制條件和 與所述物體的可移動區(qū)域有關的移動條件的判斷單元，其中，重復執(zhí)行一
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述操作選擇單元根據(jù)對所述多個操作中每個操作授予 的操作選擇概率來選擇操作，并且如果所述判斷單元執(zhí)行的判斷的結果 為所述物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)滿足所述控制條件和所述移動條件，則增 長所述時段后返回至所述操作選擇單元執(zhí)行的操作選擇處理。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，通過利用隨機數(shù)定義所述操作選擇概率。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，預先設定要由所述軌跡生成單元生成的軌跡數(shù)。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，進一步包括輸出對應于所述干擾度計算單元計算出的干 擾度的信息的輸出單元。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置，在如上所述的本發(fā)明 的 一方面中，進一步包括根據(jù)由所述干擾度計算單元計算出的干擾度來 選擇所述指定物體所要采取的路線的路線選擇單元。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述指定物體可采取的路線和其他物體可采取的路線之 間的干擾程度越小，所述干擾度的值就越小，并且所述路線選擇單元選 擇干擾度最小的路線。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述路線選擇單元在有多個干擾度最小的路線時從所述 多個路線中選擇與預定的附加選擇標準最佳匹配的路線。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述指定物體可采取的路線和其他物體可采取的路線之 間的干擾程度越小，所述干擾度的值就越大，并且所述路線選擇單元選 擇干擾度最大的路線。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述路線選擇單元在有多個干擾度最大的路線時從所述 多個路線中選擇與預定的附加選擇標準最佳匹配的路線。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置，在如上所述的本發(fā)明 的 一方面中，進一步包括在根據(jù)所述路線選擇單元選擇的路線的位置的 記錄和用于實現(xiàn)所述路線的操作序列而產(chǎn)生致動信號之后將所產(chǎn)生的 致動信號傳輸?shù)酵獠康闹聞有盘杺鬏斞b置。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述干擾度計算單元根據(jù)所述指定物體和每個其他物體 移動得比干擾距離更近的次數(shù)將所述指定物體與每個其他物體之間的 干擾度的值增加或減少指定量，所述干擾距離是物體互相干擾的空間距 離。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置中，在如上所述的本發(fā) 明的一方面中，所述干擾度計算單元對所述指定物體和其他物體之間的 每個干擾度的值進行加權后相加。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置中，在如上所述的本發(fā)明
的一方面中，所述軌跡生成單元包括:從多個操作中選擇在所述物體上執(zhí)行 的操作的操作選擇單元；使所述操作選擇單元選擇的操作執(zhí)行一預定時段 的物體操作單元；以及判斷所述物體操作單元執(zhí)行所選擇的操作后所述 物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)是否滿足與所述物體的控制有關的控制條件和 與所述物體的可移動區(qū)域有關的移動條件的判斷單元，其中，重復執(zhí)行一
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置，在如上所述的本發(fā)明 的一方面中，進一步包括輸出與所述路線選擇單元選擇的路線有關的信 息的輸出單元。
一種根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測程序使所述計算機執(zhí)行根據(jù)本發(fā) 明上述任一方面的物體路線預測方法。
一種根據(jù)本發(fā)明的自動操作系統(tǒng)是一種安裝在車輛上、用于自動地操 作所述車輛的自動操作系統(tǒng)，且其包括根據(jù)如上所述的本發(fā)明任一方面
的物體路線預測裝置；以及實現(xiàn)由設在所述物體路線預測裝置中的路線 選擇單元選擇的路線并根據(jù)致動信號操作所述車輛的致動裝置。
本發(fā)明的作用
根據(jù)本發(fā)明中的物體路線預測方法、裝置和程序以及自動操作系 統(tǒng)，即4吏在實際會發(fā)生的情形中也可確保安全性。


圖l是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的物體路線預測方法的功能結 構的框圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的物體路線預測方法的概況的 流程圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的物體路線預測方法執(zhí)行的軌 跡生成處理的概況的流程圖4是示意性地示出在三維時空中生成的軌跡的圖表；
圖5是示意性地示出在所述三維時空中生成的一組軌跡的圖表；
圖6是示意性地示出通過根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的物體路徑預測 方法所形成的時空環(huán)境的結構的說明圖7是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的物體路線預測裝置的預測結 果的顯示輸出示例的圖示；
圖8是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的物體路線預測裝置的預測結 果的顯示輸出示例(第二示例)的圖示；
圖9是示意性地示出在采用維持主車輛的操作的模式時形成的時空 環(huán)境的結構的圖表；
圖10是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的物體路線預測方法執(zhí)行的 軌跡生成處理的概況的流程圖11是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的物體路線預測方法執(zhí)行的 軌跡生成處理的的細節(jié)的流程圖； 圖12是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的物體路線預測裝置的功能 結構的框圖13是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的物體路線預測方法的概況 的流程圖14示意性地示出常規(guī)路線預測計算的問題；
圖15是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的物體路線預測方 法執(zhí)行的路線預測計算的優(yōu)點的圖示；
圖16是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的物體路線預測方法執(zhí)行的 干擾度計算處理的細節(jié)的流程圖17是示意性地示出在時空中主車輛的一個軌跡和另一車輛的一 個軌跡之間的關系的圖表；
圖18是舉例說明給出物體之間干擾的時間依賴性的函數(shù)的圖表；
圖19是示出根據(jù)本發(fā)明第四實施方式的物體路線預測方法執(zhí)行的 干擾度計算處理的細節(jié)的流程圖20是示出根據(jù)本發(fā)明第五實施方式的物體路線預測方法執(zhí)行的 干擾度計算處理的細節(jié)的流程圖21是示意性地示出時空環(huán)境的另 一種結構的說明圖22是示出包括根據(jù)本發(fā)明第六實施方式的物體路線預測裝置的 自動操作系統(tǒng)的功能結構的框圖23是示出根據(jù)本發(fā)明第六實施方式的物體路線預測方法的概況 的流程圖24是示出根據(jù)本發(fā)明第六實施方式的物體路線預測方法執(zhí)行的 路線選擇處理的細節(jié)的流程圖25是示出根據(jù)本發(fā)明第六實施方式的物體路線預測裝置的路線 設定結果的顯示輸出示例的圖示；
圖26是示出根據(jù)本發(fā)明第六實施方式的物體路線預測裝置的路線 頁
設定結果的顯示輸出示例(第二示例)的圖示；
圖27是示出根據(jù)本發(fā)明的第七實施方式的物體路線預測方法執(zhí)行 的干擾度計算處理的細節(jié)的流程圖；并且
圖28是示出根據(jù)本發(fā)明第七實施方式的物體路線預測方法執(zhí)行的 路線選擇處理的細節(jié)的流程圖。
數(shù)字和字母的說明
1、 101、 201 物體路線預測裝置 2 輸入段 3傳感器段
4軌跡生成段(軌跡生成單元)
5、 105 預測段(預測單元)
6、 1(T7、 209 輸出段(輸出單元)
7、 108、 210存儲段(存儲單元) 41操作選擇部(操作選擇單元) 42物體操作部(物體操作單元) 43 判斷部(判斷單元)
51 預測計算部
52 圖《象生成部
61、 171、 291 顯示部
106千擾度計算部(干擾度計算單元)
172、 292 警才艮音發(fā)出部
207路線選擇部(路線選擇單元)
208致動信號傳輸部(致動信號傳輸單元)
211 致動裝置
1000 自動操作系統(tǒng)
Bl、 B2、 B3 路線
CN 顯示屏
Da、 Db 區(qū)域
Env (Pl， P2)、 Env， (Pl， P2 )、 Env (P15 P2, P3) 時空環(huán)境 F擋風玻璃 H箭頭
Op o2、 o3 物體
R、 Rd 道路 ST 方向盤
具體實施例方式
下面將參照

用于實施本發(fā)明的最佳方式(下文稱為"實施 方式")。
(第一實施方式)
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的物體路線預測裝置的功能 結構的框圖。圖中示出的物體路線預測裝置1是一種安裝在諸如四輪車 輛的可移動體上以檢測存在于主車輛周圍的預定范圍內(nèi)的物體并預測 檢測到的物體和主車輛的路線的裝置。
物體路線預測裝置1包括從外部輸入各種信息的輸入段2、用于檢 測存在于預定范圍內(nèi)的物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)的傳感器段3、用于基于 傳感器段3的檢測結果根據(jù)隨時間流逝物體可采取的位置的變化在由時 間和空間構成的時空中生成軌跡的軌跡生成段4、用于利用軌跡生成段 4生成的軌跡對物體的路線進行概率性預測的預測段5、用于輸出至少 包括預測段5作出的預測結果的各種信息的輸出段6以及用于存儲包括 軌跡生成單元4生成在時空中的軌跡和預測段5作出的預測結果的信息 的存儲段7。
輸入段2具有輸入各種用于預測物體的路線的設定信息等的功能并 通過利用遙控器、鍵盤(包括輸入操作可在屏幕上執(zhí)行的觸摸屏型)、 點擊設備(諸如鼠標和跟蹤板)等實現(xiàn)?？蓪Ⅺ溈孙L設為輸入段2，通 過麥克風形成聲音信息的入口。如果預設各種設定信息，則具有存儲此 類信息的ROM (只讀存儲器)的存儲段7可取代輸入段2的功能。
傳感器段3通過利用亳米波雷達、激光雷達、或圖像傳感器等實現(xiàn)。 傳感器段3具有各種傳感器，諸如速度傳感器、加速度傳感器、舵角傳 感器和角速度傳感器，并且也可檢測主車輛的移動情形。傳感器段3檢 測到的物體的內(nèi)部狀態(tài)是一種可用于預測物體的有用狀態(tài)并且優(yōu)選地 是物理量，諸如速度(具有速率和方向)和角速度(具有大小和方向)。 當然，物理量取0值的情況(物體處于靜止的狀態(tài))也包括在內(nèi)。
軌跡生成段4預測并生成在經(jīng)過預定時間之前物體能夠遵循的軌
跡，并且具有用于從多個操作中選擇用于使物體以模擬方式虛擬移動的
操作的操作選擇部41、用于在一預定時段執(zhí)行操作選擇部41選擇的操 作的物體操作部42、以及用于判斷在物體操作部42執(zhí)行所述操作后物 體的位置和內(nèi)部狀態(tài)是否滿足預定條件的判斷部43。
預測段5具有用于通過利用從軌跡生成段4輸出的每個物體的軌跡 來執(zhí)行概率性預測計算的預測計算部51和用于根據(jù)預測計算部51的預 測計算的結果生成要由輸出段6顯示和輸出的圖像的圖像生成部52。
輸出段6具有用于顯示和輸出由預測段5中的圖像生成部52生成 的圖像的顯示部61。顯示部61通過利用液晶、等離子、電致發(fā)光等顯 示器實現(xiàn)。第一實施方式中，投影器設置在駕駛座后面的上部作為顯示 部61。投影器具有允許通過疊加在四輪車輛的擋風玻璃上顯示的功能。 將聲音信息輸出至外部的揚聲器可被設置為輸出段6。
除傳感器段3的檢測結果外，存儲段7還存儲軌跡生成段4生成的 軌跡、預測段5的預測結果、軌跡生成段4中的操作選擇部41選擇的 操作等。存儲段7通過利用ROM和RAM (隨機存取存儲器)實現(xiàn)， ROM中預先存儲有用于啟動預定OS (操作系統(tǒng))的程序、根據(jù)第一實 施方式的物體路線預測程序等，RAM中存儲有操作參數(shù)、數(shù)據(jù)等。存 儲段7也可通過為物體路線預測裝置1設置可以裝備計算機可讀記錄介 質(zhì)的接口和配備與所述接口對應的記錄介質(zhì)實現(xiàn)。
具有以上功能結構的物體路線預測裝置1是一種設有CPU(中央處 理單元)的電子裝置(計算機)，所述CPU具有操作和控制功能。設有 物體路線預測裝置1的CPU通過從存儲段7讀取存儲在存儲段7中的 信息和包括物體路線預測程序的各種程序執(zhí)行用于根據(jù)第一實施方式 的物體路線預測方法的處理。
根據(jù)第一實施方式的物體路線預測程序可通過記錄于諸如硬盤、軟 盤、CD-ROM、 DVD-ROM、閃存、MO盤等的計算機可讀記錄介質(zhì)中 而廣泛發(fā)布。
接下來，將說明根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的物體路線預測方法。圖 2是示出根據(jù)第一實施方式的物體路線預測方法的處理概況的流程圖。 以下說明中，假定所有要預測的物體在二維平面上移動。
首先，傳感器段3檢測在相對于主車輛的預定范圍內(nèi)的物體的位置 和內(nèi)部狀態(tài)并將檢測到的信息存儲在存儲段7中(步驟S1)。此后，假 定物體的位置由物體的中心值表示并且物體的內(nèi)部狀態(tài)由速度(速率v，
方向e)指定。在步驟si，主車輛的內(nèi)部狀態(tài)自然也被檢測并存儲在存
儲段7中。
接下來，軌跡生成單元4通過利用傳感器段3輸入的檢測結果為每 個物體生成軌跡(步驟S2 )。圖3是示出軌跡生成單元4執(zhí)行的軌跡生 成處理的細節(jié)的流程圖。該圖中，假定傳感器段3檢測到的物體(包括 主車輛)的總數(shù)是K并且為一個物體Ok (15k5K， k是自然數(shù))生成 軌跡的操作被執(zhí)行Nk次(從這個角度講，K和Nk都是自然數(shù))。假定軌跡 生成時期的時間(軌跡生成時間)是T (>0)。
第一實施方式中，可通過適當設定軌跡生成時間T (以及后述的操 作時間At)在實用的計算時間內(nèi)預測外界的變化——諸如其他車輛的路 線的變化。這也適用于本發(fā)明的其他實施方式。
首先，將識別物體的計數(shù)器k的值初始化為l并且也將表示用于同 一物體Ok的軌跡生成次數(shù)的計數(shù)器nk初始化為l(步驟201)。下文中， 將通過參照普通物體Ok說明處理。
接下來，軌跡生成段4從存儲段7讀取傳感器段3檢測的結果并將 讀取到的檢測結果設定為初始狀態(tài)(步驟S202)。更具體地，將時間t 設定為0并且分別從傳感器段3將初始位置(xk ( 0 )， yk ( 0 ))和初始 內(nèi)部狀態(tài)(vk ( 0 )， ek ( 0 ))設定為輸入信息(xk0， yk0 )和(vk0， eko )。
隨后，操作選擇部41根據(jù)事先附加于每個操作的操作選擇概率從 多個可選操作中選擇要在接下來的時間At中執(zhí)行的操作Uk(t)(步驟 S203)。例如，通過將作為uk (t)的可選操作組(UkJ中的元素和預定隨
機數(shù)對應來定義選擇操作Uke的操作選擇概率。在此意義上，可賦予每 個操作Ukc不同的操作選擇概率p Ukc)或可賦予操作組(UkJ中的所有
元素相等的概率。后一種情況中，p (ukc) =1/(所有可選^Mt數(shù))固定。 也可將操作選擇概率p (uke)定義為取決于主車輛的位置和內(nèi)部狀態(tài)以及
周圍路況的函數(shù)。
操作llkc通常由取決于物體Ok的類型的可選操作的多個元素和內(nèi)容 構成。例如，如果物體Ok是四輪車輛，則該四輪車輛的加速度或角速度
由如何轉動方向盤或如何踩踏加速器決定。有鑒于此，在物體Ok(其為 四輪車輛)上執(zhí)行的操作ukc由包括加速度和角速度的元素決定。相反， 如果物體Ok是人，則操作llke可由速度指定。
將給出操作Uke的更具體的設定示例。如果物體Ok是汽車，將加速
度設定在-10至+30 (km/h/sec)的范圍內(nèi)并將轉向角設定在-7至+7 (deg/sec)的范圍內(nèi)(兩種情況中，方向都由符號指定)。如果物體Ok
是人，將速率設定在0至+36 ( km/h )的范圍內(nèi)并將方向設定在0至360 (deg)的范圍內(nèi)。在此所述的量都是連續(xù)量。這種情況中，通過執(zhí)行
適當?shù)碾x散使每個操作的元素數(shù)是有限的以構成每個操作的操作組
{ukc}。
然后，物體操作部42使在步驟203選擇的操作Uke執(zhí)行時間M (步 驟S204)。時間At優(yōu)選地在精度方面小，但在實踐中可以是約0.1至0.5 (sec)的值。以下說明中，假定軌跡生成時間T是At的整數(shù)倍，然而， T的值可根據(jù)物體Ok的速率變化并且可以不是At的整數(shù)倍。
隨后，判斷部43判斷物體Ok的內(nèi)部狀態(tài)在4吏操作uke在步驟204 執(zhí)行后是否滿足預定控制條件(步驟S205)并且也判斷物體Ok的位置 在操作iikc執(zhí)行后是否在可移動區(qū)域內(nèi)(步驟S206)。根據(jù)物體Ok的類 型判斷用于在步驟S205判斷的控制條件，并且如果例如物體Ok是四輪 車輛，則通過在步驟S204的操作后的速率范圍、在步驟S204的操作后 的最大加速度的車輛G等進行判斷。另一方面，在步驟S206判斷的可 移動區(qū)域是指道路(包括行車道和人行道)等的區(qū)域。當物體位于可移 動區(qū)域內(nèi)時，以下將使用"滿足移動條件"的表達方式。
如果判斷部43的判斷結果為不滿足任何所述條件(在步驟S205 為"否，，或在步驟S206為"否，，)，所述處理返回至步驟S202。相反，如 果判斷部43的判斷結果為物體Ok的位置和內(nèi)部狀態(tài)在步驟S204的操 作Uke后滿足所有條件(在步驟S205為"是"和在步驟S206為"是，，)，將 時間向前推At (t<~t+At)并且將在步驟S204的操作后的位置設定為(xk (t) ，yk (t))并將內(nèi)部狀態(tài)設定為(Vk (t) ,ek (t))(步驟S207)。
重復執(zhí)行上述在步驟S202至S207的處理直到經(jīng)過軌跡生成時間 T為止。亦即，如果在步驟S207新生成的時間t未達到T(在步驟S208 為"否")，則通過返回至步驟S203重復處理。另一方面，如果在步驟
S207新生成的時間達到T (在步驟S208為"是")，將用于物體Ok的軌 跡輸出并存儲在存儲段7中(步驟S209 )。
圖4是示意性地示出通過重復一組范圍從步驟S203至步驟S207 的處理在時間t=0， At， 2At， ...， T所生成的物體Ok的軌跡的圖表。在 該圖中示出的軌跡Pk (m) (1《m^Nk， m是自然數(shù))穿過空間二維(x， y)和時間一維(t)構成的三維時空(x， y， t)。通過將Pk (m)投影在 x-y平面上，可得到物體Ok在二維空間(x， y)中的預測路線。
如果在步驟S209后計數(shù)器nk的值未達到Nk (在步驟S210為 "否")，則將計數(shù)器nk的值加1 (步驟S211)并且通過返回至步驟S202 而重復執(zhí)行從步驟S202至S207的處理直到達到軌跡生成時間T為止。
如果計數(shù)器nk在步驟S210達到Nk (在步驟S210為"是，，)，則完 成針對物體Ok的全部軌跡的生成。圖5是示意性地示出由Nk個在所述 三維時空中針對一個物體Ok生成的軌跡Pk (1)， Pk(2)， ...， Pk(Nk) 所組成的軌跡組(Pk (nk) }的說明圖。構成軌^L(Pk (nk) }的元素的每個 軌跡的起點一一亦即初始位置(xk()， yM， t)——相同(指步驟S202)。再 有，圖5在嚴格意義上是一種示意圖并且Nk的值可取諸如幾百至幾萬的 值。
如果計數(shù)器iik在步驟S210達到Nk并且用于物體識別的計數(shù)器k 未達到物體的總數(shù)K (在步驟S212為"否")，則在返回至步驟S202之 前將計數(shù)器k的值加1并且將軌跡生成次數(shù)的計數(shù)器nk的值初始化為1 (步驟S213 )以重復所述處理。相反，如果所述物體的計數(shù)器k達到K (在步驟S212為"是")，則針對所有物體的軌跡生成已完成并且在步驟 S2的軌跡生成處理在進行至下面的步驟S3之前終止。
如以上所述，通過以預定次數(shù)為傳感器段3檢測到的所有物體執(zhí) 行軌跡生成處理，形成由存在于三維時空的預定范圍內(nèi)的多個物體遵循 的軌跡組所組成的時空環(huán)境。圖6是示意性地示出時空環(huán)境的結構示例 的說明圖。圖中示出的時空環(huán)境Env (Pn P2)由物體Oi的軌跡組(Pt
}(在圖6中用實線表示)和物體02的軌跡組(P2 (n2) }(在圖6 中用實線表示)組成。更具體地，時空環(huán)境Env(Pl， P2)代表當兩物 體Oi和02在諸如高速公路的平直道路R上沿+y軸方向移動時的時空 環(huán)境。由于在第一實施方式中獨立地為每個物體生成軌跡而沒有考慮物
體之間的相關性，不同物體的軌跡可能在該時空中交叉。
在圖6中，時空的每個區(qū)域中的軌跡組{Pk (nk) } (k=l， 2) 的每單位體積的密度給出物體Ok在所述時空的每個區(qū)域中的存在概率的 密度(下文稱為"時空概率密度，，)。因此，通過利用在步驟S2的由軌跡生 成處理構建的時空環(huán)境Env (&， P2)，可確定物體Ok穿過所述三維時空 中的預定區(qū)域的概率。由于上述時空概率密度在嚴格意義上是時空中的概 率的概念，在與一個物體相關的時空中其值的總和可能不是l。
如果軌跡生成時間T應預先設定為固定值，其具體值優(yōu)選地是使 得如果軌跡超過時間T生成則時空中概率密度的分布將是一樣的從而 沒有必要去計算。如果例如所述物體是四輪車輛并且該四輪車輛正常行 駛，則可將T至多設定為5(sec)左右。這種情況中，如果在步驟S204 的操作時間At是約0.1至0.5 (sec)，則為了將生成一個軌跡Pk (m)而 進行的從步驟S203至步驟S207的一組處理重復10至50次。
再有，在為諸如高速公路、普通道路和雙車道道路的不同道路設定 軌跡生成時間T后，優(yōu)選地基于通過其利用位置數(shù)據(jù)從地圖數(shù)據(jù)讀取當前 運行的道路類型的方法或通過由應用圖像識別等的道路識別裝置讀取道 路類型的方法來轉換時間T。
也優(yōu)選的是執(zhí)行自適應控制，其中，在利用計算出的軌跡以統(tǒng)計 方式評價所述時空中的概率密度的分布，直到軌跡生成時間T，如果所 述分布是均勻的，則減少軌跡生成時間T，并且如果所述分布不是均勻 的，則增加所述生成時間。
進一步地，也可通過預先準備多個可由主車輛采取的路線并且利 用主車輛的路線與另一物體的路線相交叉的概率變得恒定時的時間作 為軌跡生成時間T來作出預測。這種情況中，也可采用當主車輛可采取 的每個路線的風險增量在預測時間僅增加At后變得恒定時的時間作為 終止條件。這種方式中，在主車輛可采取的路線的將來側上的端點自然 地被設定為在空間上廣泛分布以得到為了確保安全性對當前要采取的 路線的判斷的依據(jù)。
在針對上述每個物體的軌跡生成處理后，預測段5對每個物體可 采取的路線作出概率性預測(步驟S3)。下面將說明從針對物體Ok生 成的軌跡組(Pk (nk) }中選擇的指定軌跡Pk (m)的概率，其為預測段5
中的預測計算部51執(zhí)行的具體預測計算處理，但是此預測計算當然只是一 個示例。
當物體Ok的Nk個軌跡生成時，如下面所示計算Nk個軌跡中的一 個軌跡Pk (m)成為實際軌跡的概率。首先，如果實現(xiàn)物體Ok的軌跡Pk (m)的操作序列{ukm (t) }是(uj^ (0 )， ilk (At )， Uj (2At )， "， ukm (T) }，則在時間t選擇操作u^ (t)的概率是p (Ukm (t))，因此， 在時間t=0至T執(zhí)行的操作序列(u^ (t) }的概率通過公式1得出
[公式1
(O)) ■氛(")) 氛(2, d (") = W) ( 1 )
因此，當給出對于物體Ok的Nk個軌跡組(Pk (nk) }時，所選擇的物體 Ok可遵循的一個軌跡Pk (m)的概率p (Pk (m))通過公式2得出
公式2<formula>formula see original document page 34</formula>
如果用相等的概率p0 (此處0<p0<l)選擇所有操作ukm (t)， 公式l可簡化成<formula>formula see original document page 34</formula>
這里，s是操作時間At從t-O至T的總數(shù)，亦即，操作次數(shù)。因此， 包括在物體Ok可遵循的Nk個軌跡內(nèi)的軌跡Pk (m)的概率的總和變成 NkpQS并且通過將^^式(3)代入4^式(2)得到所選擇的在它們中的一個 軌跡Pk (m)的概率p (Pk (m))。
[公式4
亦即，概率p (Pk (m))不取決于軌跡Pk (m)。
如果在公式(4)中針對所有物體所要生成的軌跡數(shù)相同(N)，
則從N^N「，.,Nk-N (常數(shù))得出p (Pk (m)) =1/N，其示出所 述概率獨立于物體Ok是恒定的。通it^這種情況中使概率p (Pk (m)) 的值標準化為l,可簡化預測計算部51執(zhí)行的預測計算，從而更快地執(zhí)行 預定的預測計算。再有，可通it^輸入段2輸入而使操作Ukm (t)被選 擇的概率p (Ukm (t))能適當設定或變化。
基于針對每個物體Ok ( k=l， 2， ...， K)計算出的概率，預測計算部 51判斷在所述三維時空的每個區(qū)域中每單位體積物體Ok的存在概率。此 存在概率與在軌跡組(Pk (nk) }的三維時空中的時空概率密度對應并且經(jīng) 過軌跡的密度高的區(qū)域通常具有更高的存在概率。
在至此所說明的預測計算部51執(zhí)行的操作后，圖像生成部52在 發(fā)送圖像信息至輸出段6之前根據(jù)所得到的操作結果生成與要由輸出段 6的顯示部61顯示的圖像有關的圖像信息。
在上述步驟S3之后，顯示/輸出與預測計算部51的操作結果一致 的信息，亦即，預測結果(步驟S4)。圖7是示出顯示部61的預測結 果顯示/輸出示例的圖表并且是示意性地示出當通過利用由兩物體Oi (主車輛)和02構成的時空環(huán)境Env (Pl， P2)(見圖6)作出預測時 預測結果的顯示/輸出示例。更具體地，圖7示出通it^物體Oi (主車輛) 的擋風玻璃F上的半透明疊置來顯示另一物體02在預定時間后的存在概 率超過預定閾值的區(qū)域時的情況。半透明顯示的區(qū)域Da和區(qū)域Db具有不 同照度(區(qū)域Da更亮)。這種照度差異反映了預測計算部51的預測結果并 且根據(jù)所判斷出的存在概率的值通過在擋風玻璃F上的疊置來顯示具有不 同照度的半透明區(qū)域。
通過將圖像生成部52生成的圖像從設置在物體Oi的駕駛座后方 上部的投影儀(其是輸出段6的一部分并且未示出)投影在擋風玻璃F 上實現(xiàn)上述疊置顯示。相應地，物體Oi的駕駛者在目視主車輛的前進 方向駕駛時可立即識別出在不久的將來有可能發(fā)生危險的區(qū)域。因此， 可通過使所述識別結果在駕駛中反映出來而準確地避開危險。
然而，輸出段6的顯示/輸出示例不限于此，并且，例如，預測段 5的預測結果可通過使汽車導航系統(tǒng)的顯示屏CN (見圖)具有顯示部 61的功能進行顯示。這種情況中，與圖8所示的區(qū)域Da和Db—樣，可 用顏色漸變顯示出顯示在顯示屏CN上的二維平面上的每個區(qū)域?；蛲?br> 過使聲音經(jīng)由麥克風產(chǎn)生而從輸出段6輸出與周圍路況一致的信息、警 報音或聲音。
根據(jù)本發(fā)明上述第一實施方式，具有存儲物體的位置和包括物體 的速度的內(nèi)部狀態(tài)的存儲單元的計算機從存儲單元讀取物體的位置和 內(nèi)部狀態(tài)，基于所讀取的物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)根據(jù)隨時間流逝物體可 采取的位置的變化在由時間和空間組成的時空中生成軌跡，并且通過利
形中也可確保安全性。
同樣，根據(jù)第一實施方式，通過利用形成在由時間和空間組成的 時空中的時空環(huán)境作出物體的路線預測，不但能夠精確地作出靜止物體 的路線預測，而且也能夠精確地作出動態(tài)物體的路線預測。
進一步地，根據(jù)第一實施方式，由于獨立地生成所檢測到的物體 的軌跡，所以可將指定物體(例如主車輛)與其他物體區(qū)分開來。所以， 可在實用的時間段內(nèi)容易并精確地預測可能隱藏在所述指定物體和其 他物體之間的危險。
另外，根據(jù)第一實施方式，由于可通過輸出利用時空環(huán)境預測的 結果提示包括危險的信息，主車輛的駕駛者可在迅速并精確地避開駕駛 期間在不久的將來中可能發(fā)生的危險。
再有，如以上所述，第一實施方式也適用于四維時空(三維空間 和一維時間)中。笫一實施方式當然可應用于在具有高度差的道路上運 行的汽車，另外還可在諸如飛機或直升機的在空中移動的可移動體進行 對其他同樣地在空中移動的可移動體的路線預測時應用。
這里，將說明在上述背景技術中引用的非專利文獻l與第一實施 方式的區(qū)別。盡管這兩種技術都利用概率概念作出物體的路線預測，但 是非專利文獻l中的技術并非獨立地在預定范圍內(nèi)預測物體的路線并且 僅基于相互關系作出概率計算。因此，當多個物體中的任意兩物體碰撞 時，這兩個物體的路線預測在兩物體碰撞時終止。當在三維時空中考慮 時，這意味著將不會執(zhí)行在兩個不同物體的軌跡交叉后的碰撞判斷處 理。
相反，第一實施方式中，獨立地針對每個物體生成物體軌跡，因
此，即使不同物體的軌跡在所述三維時空中交叉，碰撞判斷處理也會繼 續(xù)直到經(jīng)過預定時間為止。因此，才艮據(jù)非專利文獻l生成的時空環(huán)境和 根據(jù)第一實施方式生成的時空環(huán)境在性質(zhì)上完全不同。另外，由于在第 一實施方式中在不考慮物體碰撞的情況下獨立地針對每個物體執(zhí)行路 線找尋，計算量比非專利文獻l中的情況小。
另外，根據(jù)非專利文獻1，即使可預測碰撞事件，但是也不能預 測何時發(fā)生這樣的碰撞。這是因為，非專利文獻l中的技術著眼于在每 時每刻針對每個狀態(tài)搜索有無碰撞，而不是判斷物體在時間流中碰撞的 概率。換言之，在非專利文獻l中沒有明確地使用時空環(huán)境并且也沒有 采用時空概率密度的概念。
盡管由于都利用概率概念作出路線預測而使第一實施方式和非專 利文獻1在初看時給人以類似技術的印象，但是其技術原理在本質(zhì)上完 全不同，并且即使對本領域的技術人員而言也很難從非專利文獻l實現(xiàn) 第一實施方式。
(第一實施方式的改型)
軌跡生成部4的操作選擇部41可僅為主車輛維持目前的操作。這 種情況中，維持主車輛在預測時刻的內(nèi)部狀態(tài)并且將繼續(xù)執(zhí)行唯一的操 作，因此選擇所述操作的操作選擇概率是l并且在時空中只生成一個軌 跡作為主車輛的軌跡組。
圖9示出當主車輛的操作如上述地維持時所生成的時空環(huán)境，并 且其是與圖6對應的圖表。在圖9中示出的時空環(huán)境Env，(Pp P2)中， 物體Oi (主題車輛)在所述三維時空中的軌跡組中僅由一個直線軌跡組成 (與針對物體02的圖6類似)。如以上所述，通過應用維持主車輛Ot的操 作的模式，當例如有很多周圍物體時可簡化預測情形，從而在軌跡生成段 和預測段中的計算量減少。
(第二實施方式)
本發(fā)明第二實施方式的特征在于當為每個物體生成軌跡時，為軌
跡生成執(zhí)行所有可選IMt。根據(jù)第二實施方式的物體路線預測裝置的功能 結構與根據(jù)第一實施方式的物體路線預測裝置l的功能結構相同(見圖i )。
除了針對每個物體的軌跡生成處理之外，根據(jù)第二實施方式的物體路線預
測方法與根據(jù)第一實施方式的方法相同。
圖10是示出根據(jù)第二實施方式的物體路線預測方法執(zhí)行的軌跡 生成處理(與圖2中步驟S2對應)的概況的流程圖。在圖中示出的軌 跡生成處理中，首先，執(zhí)行初始化以將用于識別每個物體的計數(shù)器k的 值設定為1 (步驟S21 )。同樣，在第二實施方式中，將要針對其生成軌 跡的物體總數(shù)假定為K。
接下來，軌跡生成段4從存儲段7讀取由傳感器段3檢測的結果 并將所讀取的檢測結果設定為初始狀態(tài)(步驟S22)。更具體地，將時 間t設定為0并將初始位置(xk (0) ， yk (O))和初始狀態(tài)(vk (0) , ek (O))分別設定為傳感器段3的輸入信息( Xko, yko)和(vk0， 9k0 )。
隨后，生成物體Ok在三維時空(x,y,t)中的軌跡(步驟S23)。 圖11是示出在步驟S23執(zhí)行的軌跡生成處理的細節(jié)的流程圖。以下說明中， 假定軌跡生成時間T用每個操作執(zhí)行的操作時間At以T=JAt( J是自然數(shù)) 表示。
首先，循環(huán)處理(循環(huán)1)在時間t=0開始(步驟S231-l )。此循 環(huán)1中，在t-O時的操作Uk(O)在At的時間形成。與第一實施方式一樣， 根據(jù)物體Ok的類型確定操作uk (0 )的具體內(nèi)容(如果物體是車輛，則可 由加速度或角速度指定操作，并且，如果物體4^人，則可由速度指定操作)。 操作組{1^}由有限的元素組成，并且，如果可選^Mt是連續(xù)量，則^Ht組 (UkJ的元素通過適當間隔的離散化構成。
將說明在步驟S231-l的更具體的處理。首先，操作選擇部41選 擇一個操作ukc (0 )并且物體操作部42使所選擇的操作uke (0 )執(zhí)行At 的時間。該操作后，判斷部43判斷物體Ok的位置和內(nèi)部狀態(tài)是否滿足與 第一實施方式中類似的控制條件和移動lHf。如果所有條件都滿足(OK)， 則判斷部43在下一時刻t=At進行至循環(huán)處理(循環(huán)2 )。相反，如果所述 控制務fr或所述移動條件的任一個都不滿足(NG),則前面剛剛執(zhí)行的操 作ukc (0)在進行至步驟S233-l后^L取消。由于在第二實施方式中操作選 擇部41選擇所有操作，選"^每個^Mt的次序是任意的。這也適用于后續(xù)的 循環(huán)處理(循環(huán)l,循環(huán)2,...，循環(huán)J)。
下面將首先說明直到生成一個軌跡的處理。循環(huán)2中，與在上述 循環(huán)1中一樣，操作選擇部41選擇一操作并且操作Ukc Ut)只執(zhí)行At
的時間。然后，如果物體Ok的位置在所述操作后滿足與上述類似的控制 條件和移動條件(OK)，則該處理在時刻2At進行至循環(huán)處理(循環(huán)3)。 另一方面，如果不滿足所述控制^Hf或移動^的任一個(NG)，則前面 剛剛執(zhí)行的操作iikc (At)在在進行至步驟S233-2后被取消。
下文，通過重復執(zhí)行與在上述循環(huán)1或循環(huán)2中類似的處理，連 續(xù)執(zhí)行循環(huán)處理J次。亦即，只要物體Ok在操作在時間3At、 4At、... 執(zhí)行后滿足控制條件和移動條件，則所述處理順序進行至循環(huán)4、循環(huán)
5.....然后，如果物體Ok滿足控制條件和移動條件直到最后的循環(huán)J，
則所述處理進行至隨后的步驟S232。在步驟S232,將從t=0至t=T(=JAt) 的一個軌跡輸出并存儲在存儲段7中。該軌跡與在圖4中示出的軌跡一樣 穿過三維時空。
在步驟S232之后的步驟S233-J,在最近時間所執(zhí)行的操作ukc (T-At) = ukc ((J-1) At)被取消，并且如果循環(huán)J將繼續(xù)(循環(huán)J繼 續(xù))，則處理返回至步驟S231-J。另一方面，如果循環(huán)J將終止(循環(huán)J 終止)，則處理進行至隨后的步驟S233- (J-l )。
在步驟233- (J-l )，在循環(huán)(J-l)中執(zhí)行的操作ukc (T-2At)被取 消，并且，如果循環(huán)(J-l)將繼續(xù)(循環(huán)(J-l)繼續(xù))，亦即，如果任意 要執(zhí)行為操作uke (T-2At)的元素保留，則處理返回至步驟S231- (J-l) 以重復處理。另一方面，如果循環(huán)(J-l)將終止(循環(huán)(J-l)終止)，亦 即，沒有要執(zhí)行為IMt ukc (T-2At)的元素保留，則處理進行至隨后的步 驟S233- (J-2 )。
下文中，以循環(huán)(J-2).....循環(huán)2、循環(huán)l的順序重復與上述循
環(huán)J或循環(huán)(J-l)中類似的處理。由此，當在最后在步驟S233-1完成 循環(huán)1后進行至在步驟S24的處理時，已經(jīng)生成物體Ok所有可能遵循 的軌跡，亦即生成軌跡組(Pk (nk) }，如圖5所示。
接下來，將說明當在步驟S231-l不滿足(NG)控制條件或移動 條件的任一個時的情況。這種情況中，前面剛剛執(zhí)行的操作在進行至步 驟S233-l后被取消。然后，如果循環(huán)1將繼續(xù)，則處理返回至步驟 S231-l，并且，如果循環(huán)l將終止，則處理進行至隨后的步驟S24。
如果在使在步驟S231-2、 S231-3.....或S231-J所選擇的^Mt執(zhí)
行后物體Ok不滿足任何控制條件或移動條件，則執(zhí)行與上述步驟S231-l
的處理類似的處理。亦即，通常如果物體Ok在步驟S231-j (j=2， 3，…， J)不滿足任何執(zhí)行條件或移動條件，則在進行至步驟S233=j后可取消前 面剛剛執(zhí)行的操作。相應地，如果在某時刻tk不滿足任何條件，則可略去 tk后的軌跡生成處理，實現(xiàn)計算量的減少。
上述軌跡生成處理的算法等于基于深度優(yōu)先搜索、利用遞歸調(diào)用 法搜索所有可能的操作的算法。因此，這種情況中，直到對物體Ok的軌 跡生成處理完成為止，針對一個物體Ok在終點生成的軌跡組(Pk (nk) } 的元素數(shù)一一亦即軌跡數(shù)一一都是未知的。
可利用廣度優(yōu)先搜索而不是執(zhí)行上述軌跡生成處理來搜索所有可 能的操作。為了通過搜索所有可實施的操作來生成可由每個物體遵循的
軌跡，可選擇一種如下的搜索方法，所述搜索方法具有根據(jù)操作Uke(t)
在操作時間At中的元素數(shù)(當操作ukc (t)是連續(xù)量時的離M)的最 佳計算量。
如果在上述步驟S23的軌跡生成處理后用于物體識別的計數(shù)器k 還未達到K (在步驟S24中為"否")，則計數(shù)器的值加1 (步驟S25)， 在返回至步驟S22后基于傳感器段3的檢測結果執(zhí)行初始化，并且對另 一物體Okw執(zhí)行上述軌跡生成處理(步驟S23)。另一方面，如果用于 物體識別的計數(shù)器k達到K (在步驟S24為"是")，則已經(jīng)完成對預定 范圍內(nèi)存在的所有物體的軌跡生成處理，因此終止軌跡生成處理(與圖 2中步驟S2對應)。由此，生成與在圖6中示出的時空環(huán)境類似的時空 環(huán)境Env (P" P2)并將其存儲在存儲段7中。
此后的處理，亦即，預測段5執(zhí)行的物體路線概率性預測(與圖 2中步驟S3對應)和輸出段6的預測結果輸出(與圖2中步驟S4對應) 與第一實施方式類似。
根據(jù)本發(fā)明上述第二實施方式，具有存儲物體的位置和包括物體 的速度的內(nèi)部狀態(tài)的存儲單元的計算機從存儲單元讀取物體的位置和 內(nèi)部狀態(tài)，基于所讀取的物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)根據(jù)隨時間流逝物體可 采取的位置的變化在由時間和空間組成的時空中生成軌跡，并且通過利 用生成的軌跡概率性地預測物體的路線使得即使在會實際發(fā)生的情形 中也可確保安全性。
同樣，才艮據(jù)第二實施方式，通過利用形成在由時間和空間組成的
時空中的時空環(huán)境作出物體的路線預測，不但能夠精確地作出靜止物體 的路線預測，而且能夠精確地作出動態(tài)物體的路線預測。
再有，在第二實施方式中執(zhí)行在時空中利用遞歸調(diào)用法的軌跡生 成處理，但是也不能絕對肯定地講，當與上述第一實施方式中的軌跡生 成處理相比較時，該軌跡生成處理需要更少的計算量。換言之，這種用 來在時空中生成物體軌跡的算法取決于各種條件變化，所述條件包括操
作時間At、軌跡生成時間T和操作組中的元素數(shù)。因此，可按照作出預 測的條件采用最佳算法。
(第三實施方式)
圖12是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的物體路線預測裝置的功 能結構的框圖。圖中所示的物體路線預測裝置101是一種安裝在諸如四 輪車輛的可移動體上的裝置，用以檢測存在于作為指定物體的主車輛周 圍的預定范圍內(nèi)的物體、預測所檢測出的物體和主車輛的路線、并且基 于預測結果定量地評價可由所述指定物體一一主車輛——可釆取的路 線與可由其他物體可采取的路線之間的干擾度。
物體路線預測裝置101包括從外部輸入各種信息的輸入段2、用 于檢測存在于預定范圍內(nèi)的物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)的傳感器段3、用于 基于傳感器段3檢測出的結果根據(jù)隨時間流逝物體采取的位置的變化在 由時間和空間構成的時空中生成軌跡的軌跡生成段4 、用于利用軌跡生 成段4生成的軌跡對物體的路線作出概率性預測的預測段105、用于基 于預測段105作出的預測結果計算定量地表示主車輛可采取的路線和其 他物體可采取的路線之間的干擾程度的干擾度的干擾度計算部106、用 于輸出包括干擾度計算部106的評價結果的各種信息的輸出段107、以 及用于存儲包括傳感器段3檢測出的物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)的各種信息 的存儲段108。圖12中，對具有與根據(jù)圖l所示的第一實施方式的物體 路線預測裝置l相同的功能結構的組件給予相同參考標號。
輸出段107具有用于根據(jù)干擾度計算部106的評價結果顯示/輸出 圖像的顯示部171和用于根據(jù)其評價結果發(fā)出警報音的警報音發(fā)出部 172。警報音發(fā)出部172通過利用揚聲器等實現(xiàn)。
除傳感器段3的檢測結果外，存儲段108還存儲軌跡生成段4生 成的軌跡、預測段105作出的預測結果、干擾度計算部106的干擾度計
算結果、軌跡生成段4中的操作選擇部41選擇的操作等。
接下來，將說明根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的物體路線預測方法。 圖13是示出根據(jù)第三實施方式的物體路線預測方法的處理概況的流程 圖。在第三實施方式中，也將所有帶預測的物體都假定為在二維平面上 移動來進行說明。
第三實施方式中，對每個物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)的檢測處理(步 驟S31)、在時空中針對每個物體執(zhí)行的軌跡生成處理(步驟S32)和利 用軌跡執(zhí)行的物體路線的概率性預測處理(步驟S33)分別與上述步驟 Sl、步驟S2和步驟S3相同。以下說明中，假定通過基于在第一實施方 式中說明的操作選擇概率的方法執(zhí)行在步驟S32的軌跡生成處理，但是 也可采用在第二實施方式中說明的方法，亦即，通過執(zhí)行所有可選操作 生成軌跡的方法。
再有，當在步驟S32在時空中針對每個物體執(zhí)行軌跡生成處理時， 就技術原理而言，重要的是基于軌跡生成時間T終止預測計算，而不是 基于主車輛是否已到達預設位置(目的地或類似于目的地的中間位置)。 在普通道路上沒有可預先確保安全性的地點。例如，如圖14所示，當 通過假定運行在三車道道路Rd上的主車輛C^依次到達預設位置Ch、 Q2和Q3來進行預測時，考慮到主車輛幾乎成直線地向所述預設位置 行駛的情況，存在另一車輛Ch為了避開采取路線B3的另一車輛03造 成的危險而采取路線82移動到主車輛Oj斤正行駛的行車道上的危險。 相應地，常規(guī)路線預測計算沒有達到事先確保主車輛Oi安全地向預設 位置行駛的程度。
由于第三實施方式中每次都是在沒有預設諸如主車輛Oi所要到 達的目的地等的位置的情況中判斷最佳路線，例如，在與圖14中相同 的情形下可選擇在圖15中示出的路線Bi作為主車輛Oi的路線，使得 可在主車輛Oi行駛時通過精確地避開危險而確保安全性。
代替軌跡生成時間T，可通過示出要生成的軌跡的長度的軌跡生 成長度來判斷用于終止預測計算的條件。這種情況中，優(yōu)選的是才艮據(jù)物 體的速度(或主車輛的速度)以適應性地改變軌跡生成長度。
下面將詳細說明在步驟S34及其后的處理。在步驟S34，通過干 擾度計算部106計算主車輛與另一車輛之間的干擾度(步驟S34)。圖
16是示出干擾度計算處理的細節(jié)的流程圖。第三實施方式中，假定物體 Oi是主車輛。為了便于說明，將其他物體Ok(k-2， 3， ...， K)都假定 為也是四輪車輛并稱為其他車輛Ok。在圖16中示出的干擾度計算處理由 四個循環(huán)的處理組成并用其他車輛Ok的所有軌跡組(Pk (nk) }逐一地計 算在步驟S33判斷出的主車輛(^的軌跡組(R (n》}的所有元素的干擾 度。
干擾度計算部106在步驟S34接收到的輸入包括主車輛Oi的軌跡 組(Pt (nj }、其他車輛Ok的所有軌跡組(Pk (nk) }、以及用以評價主車 輛Oi與其他車輛Ok之間的干擾度的干擾度評價函數(shù)。在第三實施方式中 假定干擾度計算部106包含干擾度評價函數(shù)，但是該干擾度評價函數(shù)可從 外部輸入。或者，可使干擾度評價函數(shù)可以根據(jù)道路類型和主車輛Oi的 速度適應性地變化。
通過評價其他車輛的軌跡組與具有互不相同的端點的主車輛的軌 跡組之間的干擾度，如利用圖15所述，每次都在沒有預設諸如主車輛 所要到達的目的地等的位置的情況下判斷最佳路線以在主車輛行駛時 精確地避開危險，從而可以確保安全性。由此，如圖14所示，即使主 車輛向道路上的預設位置行駛也可解決未確保安全性的致命問題。
圖16中，干擾度計算部106首先開始對主車輛Oi的所有軌跡的 重復處理(循環(huán)1)(步驟S401 )?；诖四康模瑥能壽E組{& (ni) }中 選擇一個軌跡并對所選擇的軌跡執(zhí)行后續(xù)處理。
接下來，干擾度計算部106開始對其他車輛Ok的重復處理(循環(huán) 2)(步驟S402)。在此循環(huán)2中，將用于識別其他車輛的計數(shù)器k初始 化為k=2并且每次完成重復處理時將k的值遞增。
在循環(huán)2內(nèi)，執(zhí)行對在步驟33為其他車輛Ok所生成的軌跡組《Pk (nk)}的所有元素的重復處理(循環(huán)3)(步驟S403)。在此重復處理中， 將用于重復循環(huán)1亦即用于識別為主車輛Oi生成的軌跡的計數(shù)器ih和用 于識別其他車輛的計數(shù)器k確定的干擾度設定為ri (m, k)并將ri (ni， k) 的值設定為0 (步驟S404 )。
隨后，干擾度計算部106開始重復處理(循環(huán)4)以評價主車輛 Ot的軌跡Pi(ih)與其他車輛Ok的軌跡Pk(nk)之間的干擾(步驟S405 )。 在此循環(huán)4中，依次在時刻t-0， At,…，T確定軌跡Pi (ih)與軌跡Pk
(nk)之間在同一時刻的距離。由于將每個軌跡在二維時空中的位置定義 為每個車輛的中心，如果兩軌跡之間的空間距離變得比預定值小(例如， 車輛的標準寬度或長度)，則可以假定主車輛與其他車輛Ok已經(jīng)碰撞。在 此意義上，即使兩車輛的坐標值不一致也可判定兩物體已碰撞。下文中， 將允許認為兩物體已經(jīng)碰撞的距離的最大值(兩物體互相干擾的空間距 離)稱為干4^巨離。
圖17是示意性地示出主車輛Oi的軌跡h (ih )與其他車輛Ok的 軌跡Pk(nJ在時空中的關系的圖表。圖中所示的情況中，軌跡R(m) 與軌跡Pk (nk)在兩個點d和C2交叉。因此，在這兩個點d和C2附 近存在在同一時刻所述兩軌跡之間的距離小于干4^巨離的區(qū)域Ai和A2。 亦即，當軌跡Pi (m)和軌跡Pk(nJ分別包含在區(qū)域Ai和A2內(nèi)時作出 主車輛Ot與其他車輛Ok碰撞的判斷。換言之，在時刻t^， At, ...， T 穿過區(qū)域&和A2的次數(shù)是主車輛Oi與其他車輛Ok之間碰撞的次數(shù)。
從圖17可以顯現(xiàn)，在第三實施方式中形成的時空環(huán)境中，即使兩 軌跡碰撞，也會生成碰撞以后的軌跡。這是因為獨立地為每個物體生成 軌跡的緣故。
如果對主車輛(^與其他車輛Ok之間的距離的判斷結果為在上述 意義上作出主車輛Oi與其他車輛Ok已經(jīng)碰撞的判斷(在步驟S406為 "是")，則干擾度計算部106將干擾度^ (ih，k)的值設定為
[公式5
<formula>formula see original document page 44</formula>
(步驟S407)。這里，將說明第二項clk.p (Pk (nk)) .F (t)。系數(shù)c化是 正的常數(shù)并且例如可設定為clk=l。 p (Pk (nk))是公式2定義的量并且是 從其他車輛Ok選擇一個軌跡Pk (nk)的概率。最后一項F (t)是給出一 次碰撞中物體之間的時間依賴性的量。因此，如果不允許物體之間的干擾 有時間依賴性，則F(t)的值可被設定為常數(shù)。相反，如果允許物體之間 的干擾有時間依賴性，如圖例如在圖18中所示的，F(xiàn) (t)可被定義為值隨 時間流逝而減少的函數(shù)。在圖18中示出的F (t)在對最后一次碰撞授予 重要性時適用。
如果在步驟S407后時間t還未達到T,則干擾度計算部106重復
44
循環(huán)4(在步驟S408中為"否，，)。這種情況中，t的值增加At(步驟S409 ) 并在返回至步驟S405后重復循環(huán)4。另一方面，如果在步驟S407后時 間t達到T，則終止循環(huán)4 (在步驟S408為"是")。如果主車輛Oi和其 他車輛Ok在某一時間t沒有碰撞，則干擾度計算部106直接進行至是 否重復循環(huán)4的判斷處理(步驟S408 )。
通過上述循環(huán)4的重復處理，干擾度n (nbk)的值隨碰撞次數(shù)增 加而增加。在循環(huán)4完成后，在步驟S410執(zhí)行是否重復循環(huán)3的判斷處 理。亦即，如果為其他車輛Ok生成的軌跡中存在任意與主車輛Oi的一個 軌跡R (nj的干擾評價還未執(zhí)行的軌跡(在步驟S410中為"否，，)，則將 iik遞增至nk+l (步驟S411)并在返回至步驟S403后重復循環(huán)3。
相反，如果為其他車輛Ok生成的軌跡與主車輛Oi的一個軌跡Pi (nj的所有干擾評價都已經(jīng)執(zhí)行(在步驟S410中為"是，，)，則將評價主
車輛Oi的軌跡^ (ni)與其他車輛Ok的所有軌跡之間的最終干擾度ri (ni， k)附上(步驟S412 )并將所附上的值輸出并存儲在存儲段108中(步
驟S413 )。
在步驟S413從干擾度計算部106輸出的最終干擾度n (ih，k)的 值取決于從其他車輛Ok的所有軌跡中選擇一個軌跡Pk (nk)的概率p (Pk
(nj)。因此，如果假定公式(5)中系數(shù)dk不取決于k并且是常數(shù)(例 如，clk=l)， F(t)是常數(shù)(例如，1)，并且主車輛01的軌跡& (n》 與其他車輛Ok的軌跡Pk (nk)之間的碰撞次fcl Mlk (ni， nk )，通過* 個軌跡Pk (nk)的概率p (Pk (nk))乘以Mlk (ih, nk)并將所有軌^B^Pk
(nk) }的元素相加得到干擾度^ (ni， k)的值。所得的和正是主車輛 的軌跡h (nj與其他車輛Ok可遵循的軌i^並撞的碰撞概率。因此，最 終獲得作為干擾度ri (in, k)的值與主車輛的軌跡^ (m )和其他車輛 Ok碰撞的碰撞概率成比例地增加。
步驟S413之后，干擾度計算部106執(zhí)行是否重復循環(huán)2的判斷處 理。如果還余留有應執(zhí)行與主車輛Oi的干擾評價的另一車輛Ok (在步 驟S414中為"否，，)，則干擾度計算部106將k的值加1 (步驟S415 )并 在返回至步驟S402后重復循環(huán)2。另一方面，如果已沒有余留應執(zhí)行 與主車輛的干擾評價的車輛Ok (在步驟S414中為"是")，則干擾度 計算部106進行至隨后的步驟S416.
在步驟S416,執(zhí)行是否重復循環(huán)1的判斷處理。更具體地，如果 主車輛Oi的軌跡組{& UJ }中余留有應執(zhí)行干擾評價的軌跡(在步驟 S416為"否")，則干擾度計算部106將ih的值加1 (步驟S417)并在返回 至步驟S幼1后重復循環(huán)1。另一方面，如果主車輛Oi的軌跡組{& (ih ) } 中已沒有余留應執(zhí)行干擾評價的軌跡(在步驟S416為"是")，則干擾度計 算部106在終止干擾度計算處理之前終止循環(huán)1 (步驟S34 )。
然后，輸出段107根據(jù)在步驟S34計算出的干擾度輸出信息作為 評價結果(步驟S35)。下面將說明輸出段107中的顯示部171通過如 圖7所示在主車輛Oi的擋風玻璃F上的疊置而執(zhí)行半透明顯示的情況。 這種情況中可將圖7理解為示出一種以下的情況，即，在由主車輛Oi 和另一車輛02構成的時空環(huán)境Env (Pi, P2)中，通過疊置顯示出在 主車輛Oj艮據(jù)主車輛Oi與其他車輛02之間的干擾度ri (ni,2)而可在 二維平面上采取的路線中干擾度n (ni，2)的值超過預設的閾值的區(qū)域。
顯示部171具有根據(jù)干擾度ri (ni， 2 )的值改變照度的功能。例如， 如果設定隨干擾度^ (ih， 2)的值的增加而增加照度，則在圖7所示的區(qū) 域Da和Db中，區(qū)域Da的照度更大。這種情況中，主車輛Oi的駕駛者可 通過在目視前方駕駛時參照擋風玻璃F上的疊置顯示而立即辨認出可通過 采取朝干擾度^ (ni，2)的值相對較小的區(qū)域Db的路線駕駛以避開危險。 通過使這種辨認結果反映在駕駛操作中，駕駛者可精確地避開在不久的將 來可能發(fā)生在主車輛Oi上的危險。
除顯示部171進行顯示外，警報音發(fā)出部172可在針對與當前操 作對應的預期路線所得到的干擾度n (ni， 2)的值超過預定閾值時發(fā)出警 報音(包括聲音)。
同樣，與第一實施方式中一樣，干擾度計算部106的干擾評價結 果可通過使汽車導航系統(tǒng)的顯示屏CN (見圖8)具有顯示部171的功 能進行顯示。
根據(jù)本發(fā)明上述第三實施方式，具有至少存儲多個物體的位置和 包括每個物體的速度的內(nèi)部狀態(tài)的存儲單元的計算機從存儲單元讀取 多個物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)，基于所讀取的物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)根據(jù) 隨時間流逝多個物體中每個物體可采取的位置的變化在由時間和空間 組成的時空中生成軌跡，并且通過利用生成的軌跡概率性地預測多個物
體的路線，并接基于預測結果計算定量地表示指定物體可遵循的軌跡與 其他物體可遵循的軌跡之間的干擾程度的干擾度，使得即使在會實際發(fā) 生的情形中也可確保安全性。
同樣，根據(jù)第三實施方式，通過應用利用在時空中的碰撞概率定 義的干擾度，可在一可行的時段內(nèi)精確地預測與其他物體碰撞的概率。
進一步地，根據(jù)第三實施方式，通過利用形成在由時間和空間組 成的時空中的時空環(huán)境作出物體的路線預測，不但能夠精確地作出靜止 物體的路線預測，而且能夠精確地作出動態(tài)物體的路線預測。
另外，根據(jù)第三實施方式，由于獨立地生成所檢測出的物體的軌 跡，可將指定物體(例如，主車輛)與其他物體區(qū)分開來。所以，可容 易并精確地預測隱藏在指定物體和其他物體之間的危險。
再有，公式(5)中用于增加干擾度n (iu,k)的值的系數(shù)dk可以 不是常數(shù)。例如，系數(shù)dk可以是主車輛Oi與其他車輛Ok之間在碰撞時 的相對it;變的大小。通常，當相對iUL的大小增加時，碰撞期間的沖擊增 加。因此，如果系數(shù)dk是車輛之間在碰撞時的相對ii^L的大小，車輛之 間碰撞的沖擊度將增加到干擾度ri ( ni， k)上。
或者，可將表示損壞嚴重程度的值分派給系數(shù)dk。這種情況中， 例如，在從存儲段108讀取的存儲值分派給系數(shù)dk之前，可將用于以 數(shù)值方式評價碰撞造成的損壞等級的損壞等級評價值或由碰撞造成的 損壞損失量與碰撞時車輛之間的相對速度的大小對應地存儲在存儲段 108中。如果傳感器段3具有能夠檢測物體類型的功能，可根據(jù)物體類 型確定損壞等級評價值或損壞損失量。這種情況中，例如，當與之碰撞 的物體是人或車輛時，優(yōu)選地通過例如將用于與人碰撞的系數(shù)c化的值 設定為遠大于用于與其他物體碰撞的系數(shù)dk的值而將與人碰撞的可能 性降到最小。
再有，第三實施方式中，干擾度可通過假定維持主車輛Oi的操作 而計算出。這種情況中，輸出段107中的顯示部171不但可顯示主車輛 Oi的預測路線，而且可以根據(jù)干擾度的計算結果顯示在預定范圍內(nèi)運行 的其他車輛的危險。
如以上所述，通過應用維持主車輛Ol的操作的模式，當例如有4艮
多周圍物體時可簡化預測情形，從而使軌跡生成段、預測段和干擾度計算 部中的計算量減少。
這里，將說明在上述背景技術中引用的非專利文獻1和第三實施方 式之間的區(qū)別。由于第三實施方式中在沒有考慮物體的相關性的情況下針 對每個物體獨立地執(zhí)行路線找尋，計算量小于非專利文獻1。特別是，在 第三實施方式中計算每軌跡的干擾度的次數(shù)通過
[公式6
"i xZ
得出并且，大約軌跡數(shù)的平方的計算量就已足夠而與構成時空環(huán)境的物 體數(shù)無關。相反，當根據(jù)非專利文獻l對干擾評價時，未將指定物體(主 車輛)和其他物體(其他車輛)進行區(qū)分并且用于對相互干擾進行評價 的計算量(與第一實施方式中計算干擾度的次數(shù)對應)通過
[公式7
《
得出，因此，需要大約軌跡數(shù)的K次冪的計算量。由此，當構成時空環(huán)境 的物體數(shù)增加時，與第三實施方式間的計算量的差將顯著地更大。
除上述區(qū)別外，非專利文獻1和第三實施方式之間的區(qū)別與針對 第一實施方式所述的區(qū)別相同。因此，與在第一實施方式相同地，即使 對于本領域的技術人員而言也很難從非專利文獻1實現(xiàn)第三實施方式。
(第四實施方式)
本發(fā)明第四實施方式的特征在于通過利用主車輛與其他車輛之間 的最小碰撞時間來定義評價干擾時的干擾度。根據(jù)第四實施方式的物體 路線預測裝置的功能結構與根據(jù)第三實施方式的物體路線預測裝置101 (見圖12)相同。除干擾度計算處理外，根據(jù)第四實施方式的物體路線 預測方法與第三實施方式相同。
圖19是示出由根據(jù)第四實施方式的物體路線預測方法執(zhí)行的干 擾度計算處理(與圖13中步驟S34對應)的細節(jié)的流程圖。在第四實 施方式中也假定物體Oi是主車輛。為了便于說明，將其他物體Ok( k=2， 3，…，K)都假定為也是四輪車輛并稱為其他車輛Ok。
干擾度計算部106首先開始對主車輛Oi的所有軌跡的重復處理 (循環(huán)1)(步驟S421 )?；诖四康?，從軌跡組{^ (ni) }中選擇一個軌 跡并對所選擇的軌跡執(zhí)行后續(xù)處理。
接下來，干擾度計算部106開始對其他車輛Ok的重復處理(循 環(huán)2 )(步驟S422 )。在此循環(huán)2中，將用于識別其他車輛的計數(shù)器k初 始化為k=2并在每次完成重復處理時將k的值遞增。
干擾度計算部106執(zhí)行對在步驟S33生成的軌跡組(Pk (nk) }的所 有元素的重復處理(循環(huán)3 )并且也執(zhí)行對其他車輛Ok的重復處理(步驟 S423 )。在此重復處理中，將用于重復循環(huán)1亦即用于識別為主車輛Oi生 成的軌跡的計數(shù)器m和用于識別其他車輛的計數(shù)器 確定的干擾度設定 為ri (ih， k)并將軌跡生成時間T設定為ri (ni， k)的值(步驟S424 )。
隨后，干擾度計算部106開始重復處理(循環(huán)4)以評價主車輛 Oi的軌跡& (ih )與其他車輛Ok的軌跡Pk(nk)之間的干擾(步驟S425 )。
在此循環(huán)4中，依次在時刻t-O、 At.....T確定軌跡Pt (nj與軌跡Pk
(nk)之間在同一時刻的距離，以判斷主車輛Oi與其他車輛Ok是否已經(jīng) 碰撞。對于此判斷而言，》並撞的定義與在第三實施方式中相同并且在主車 輛Oi與其他車輛Ok之間的距離比干4^巨離短時作出碰撞已經(jīng)發(fā)生的判 斷。
如果對主車輛Oi與其他車輛Ok之間的距離的判斷結果為干擾度 計算部106判斷主車輛Oi與其他車輛Ok已經(jīng)碰撞(在步驟S426為 "是，，)，并且干擾度^ (ih，k)的值大于在該時刻的時間t (從所述初始位 置到碰撞所需的時間)(在步驟S427為"是，，)，則將t設定為ri (ni, k)的 值并且然后將t設定為T (步驟S428 )。因此，這種情況中，循環(huán)4終止 (在步驟S429為"是")。
相反，如果主車輛與其他車輛Ok碰撞(在步驟S426為"是，，) 并且干擾度ri (ni，k)的值等于或小于在該時刻的時間t (在步驟S427為 "否")，則干擾度計算部106進行至步驟S429以判斷是否終止循環(huán)4。當 主車輛與其他車輛Ok沒有碰撞時(在步驟S426為"否，，)，干擾度計算 部106也進行至步驟S429.
如果在步驟S429時間t還未達到T，則重復循環(huán)4(在步驟S429 為"否")。這種情況中，千擾度計算部106將t的值增加At (步驟S430 ) 并在重復循環(huán)4之前返回至步驟S425。另一方面，如果在步驟S429時 間t已經(jīng)達到T，則干擾度計算部106終止循環(huán)4(在步驟S429為"是")。
在上述循環(huán)4的重復處理的情況下，干擾度ri (ni, k)的值將是最 小碰撞時間，該最小碰撞時間是在主車輛Oi與其他車輛Ok之間發(fā)生的碰 撞中從所述初始位置到碰撞所需的最短時間。
在終止循環(huán)4后，干擾度計算部106執(zhí)行是否重復循環(huán)3的判斷 處理。亦即，如果為其他車輛Ok生成的軌跡中存在任意與主車輛Oi的一 個軌跡h 的干擾評價還未執(zhí)行的軌跡(在步驟S431中為"否")，將 nk遞增至nk+l (步驟S432)并在返回至步驟S423后重復循環(huán)3。
另一方面，如果所有為其他車輛Ok生成的軌跡與主車輛Oi的一個 軌跡R (m)的干擾評價都已經(jīng)執(zhí)行(在步驟S431中為"是")，則與其 他車輛Ok的一個軌跡Pk Uk)的干擾評價已經(jīng)完成。因此，這種情況中， 干擾度計算部106分派評價主車輛Oi的軌跡& (w )與其他車輛Ok的所 有軌跡之間的干擾的最終干擾度ri (iih k)(步驟S433)并且輸出所分派 的值以將其存儲在存儲段108中(步驟S434 )。
接下來的步驟S435至S438涉及重復循環(huán)2和循環(huán)1的判斷處理并 且與用于針對第三實施方式說明的干擾度計算處理的步驟S414至S417相 同。
根據(jù)上述本發(fā)明第四實施方式，具有至少存儲多個物體的位置和 包括每個物體的速度的內(nèi)部狀態(tài)的存儲單元的計算機從存儲單元讀取 多個物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)，基于所讀取的物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)根據(jù) 隨時間流逝多個物體中每個物體可采取的位置的變化在由時間和空間 組成的時空中生成軌跡，通過利用生成的軌跡概率性地預測多個物體的 路線，并且基于預測的結果，計算定量地表示在時空中指定物體可遵循 的軌跡和其他物體可遵循的軌跡之間的干擾程度的干擾度，使得即使在 會實際發(fā)生的情形中也可確保安全性。
同樣，根據(jù)第四實施方式，通過應用利用最小碰撞時間定義的干 擾度,可在一可行的時段內(nèi)精確地預測與其他物體碰撞的可能性。
(第五實施方式)
本發(fā)明第五實施方式的特征在于通過合計以與第三實施方式相同 的方式得到的主車輛與其他車輛之間的干擾度的結果來評價主車輛與 周圍時空環(huán)境之間的干擾。根據(jù)第五實施方式的物體路線預測裝置的功
能結構與才艮據(jù)第三實施方式的物體路線預測裝置101 (見圖12)相同。 除干擾度計算處理外，根據(jù)第五實施方式的物體路線預測方法與第三實 施方式相同。
圖20是示出根據(jù)本發(fā)明第五實施方式的物體路線預測方法執(zhí)行 的干擾度計算處理(與圖13中步驟S34對應)的細節(jié)的流程圖。干擾 度計算部106首先開始對主車輛Oi的所有軌跡的重復處理(循環(huán)1 X步 驟S"1)?；诖四康模瑥能壽E組{& (n》}中選擇一個軌跡并對所選擇 的軌跡執(zhí)行后續(xù)處理。
第五實施方式中，對其他車輛Ok的重復處理(循環(huán)2)、對其他 車輛的軌跡組(Pk (nk) }的所有元素的重復處理(循環(huán)3)、以及用于評價 主車輛C^的軌跡Pi (nj與其他車輛Ok的軌跡Pk (nk)之間的干擾的重 復處理(循環(huán)4)與第三實施方式相同。亦即，在圖20所示的步驟S442 至S455的處理與在第三實施方式的干擾度計算處理中說明的步驟S402至 S415相同。
在循環(huán)2的重復處理終止后，干擾度計算部106根據(jù)其他車輛Ok 對從循環(huán)2至循環(huán)4得到的干擾度ri (ih, k)分派^5L數(shù)a (k) (>0 )，通 過
公式8
^("i)^a,("J) (6)
計算出總干擾度作為這些干擾度的總和并且輸出其計算結果以將其存儲 在存儲段108中(步驟S456 )。權數(shù)a (k)的值可全部相等并是常數(shù)(例 如，1)，或可分^lM艮據(jù)諸如其他車輛Ok的類型等條件的值。由此，可以
對主車輛Oi的軌跡Pi (n》與包括所有其他車輛02..... Ok的務本環(huán)境
之間的干擾進行評價。
總干擾度Ri (nj可通過
[公式9<formula>formula see original document page 52</formula>定義。這種情況中，最危險的物體Ok的危險度將被處理為總干擾度。如 果按照公式(6)的定義，則當例如主車輛與少數(shù)物體相干擾但是與多 數(shù)其余的物體不相干擾時有可能計算出的總干擾度低。因此，即使是其中 由于少數(shù)車輛靠近主車輛Oi運行^A在直覺上覺得很危險的情形，有可 能與直覺相反地將這種情形判斷為安全。另一方面，通it&于公式(7)等 的定義執(zhí)行干擾評價，可減少如以上所述作出與直覺相反的判斷的可能 性。
隨后，干擾度計算部106執(zhí)行是否重復循環(huán)1的判斷處理。亦即， 如果主車輛Oi的軌跡組{& (ni) }中還余留有應執(zhí)行干擾評價的軌跡(在 步驟S457為"否")，則干擾度計算部106將iu的值加1 (步驟S458)并 在返回至步驟S411后重復循環(huán)1。另一方面，如果主車輛Oi的軌^a(Pi
}中已沒有應執(zhí)行干擾評價的軌跡(在步驟S457為"是")，則干擾 度計算部106在終止干擾度計算處理之前終止循環(huán)1 (步驟S34 )。
圖21是示意性地示出應用了根據(jù)第五實施方式的物體路線預測 方法的時空環(huán)境的結構的圖表。圖中所示的時空環(huán)境Env(Pp P2， P3) 示出相對于主車輛Oi存在兩個其他車輛的情況。主車輛Oi的軌跡Pi
以實線表示，第二車輛02的軌跡P2 (n2)以虛線表示，第三車輛 03的軌跡P3 (n3)以粗線表示。通過利用與時空環(huán)境Env (Pn P2， P3) 的總干擾度R (ih)執(zhí)行干擾評價，而不是分開處理與第二車輛02的干 擾度ri (ni, 2 )和與第三車輛03的干擾度ri (ih， 3 )，可根據(jù)周圍環(huán)境避 開主車輛Oi的危險。
根據(jù)本發(fā)明上述第五實施方式，具有至少存儲多個物體的位置和 包括每個物體的速度的內(nèi)部狀態(tài)的存儲單元的計算機從存儲單元讀取 多個物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)，基于所讀取的物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)根據(jù) 隨時間流逝多個物體中每個物體可采取的位置的變化在由時間和空間 組成的時空中生成軌跡，通過利用生成的軌跡概率性地預測多個物體的 路線，并且基于預測的結果，計算定量地表示指定物體可遵循的軌跡與 其他物體可遵循的軌跡之間的干擾程度的干擾度，使得即使在會實際發(fā) 生的情形中也可確保安全性。
根據(jù)第五實施方式，通過利用總干擾度，當構成所述時空環(huán)境的 物體數(shù)量大時也可精確地執(zhí)行干擾評價。
再有，在第五實施方式中，當干擾度n (ni，k)由于碰撞增加時也 可采用與第三實施方式中相似的各種定義中任意定義作為系數(shù)dk或f (t)
的值。干擾度^ (ih， 3)也可與第四實施方式中相似地定義為最小碰撞時間。
另外，在第五實施方式中執(zhí)行干擾評價時，可結合總干擾度Ri( ni) 和單個干擾度ri ( ni, k)來進行干擾評價。
(第六實施方式)
圖22是示出通過利用根據(jù)本發(fā)明第六實施方式的物體路線預測裝置 構成的自動操作系統(tǒng)的功能結構的框圖。圖中所示的自動操作系統(tǒng)1000 安裝在諸如四輪車輛的可移動體上并且包括物體路線預測裝置201，用 于通過預測可由作為指定物體的主車輛采取的路線和可由其他物體(包括 車輛、人和障礙物)采取的路線而設定要由主車輛釆取的路線；以及，致 動裝置211，用于才艮據(jù)致動信號操作主車輛來實現(xiàn)物體路線預測裝置201 設定的路線。
物體路線預測裝置201包括從外部輸入各種信息的輸入段2、用 于檢測存在于預定范圍內(nèi)的物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)的傳感器段3、用于 基于傳感器段3的檢測結果根據(jù)隨時間流逝物體可采取的位置的變化在 由時間和空間構成的時空中生成軌跡的軌跡生成段4、用于利用軌跡生 成段4生成的軌跡對物體的路線作出概率性預測的預測段105、用于基 于預測段5作出的預測結果計算定量地表示主車輛可采取的路線與其他 物體可采取的路線之間的干擾程度的干擾度的干擾度計算部106、用于
根據(jù)干擾度計算部106計算出的干擾度選擇主車輛應采取的路線的路線 選擇部207、用于在生成與路線選擇部207作出的選擇的結果對應的致 動信號后將致動信號傳輸至致動裝置211的致動信號傳輸部208、用于 將與物體路線預測裝置201執(zhí)行的處理有關的各種信息輸出的輸出段 209、以及用于存儲包括傳感器段3檢測到的物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)的 各種信息的存儲段210。圖22中，對具有與才艮據(jù)圖12所示的第三實施 方式的物體路線預測裝置101相同的功能結構的組件授予相同的參考標 號。 輸出段209具有顯示部291，用于將與預測段105、干擾度計算 部106和路線選擇部207執(zhí)行的處理有關的信息顯示/輸出為包括圖像 的信息；以及，警報音發(fā)出部292，用于根據(jù)預測段105作出的預測結 果或干擾度計算部106作出的計算結果發(fā)出警報音。
除傳感器段3的檢測結果外，存儲段210還存儲軌跡生成段4生 成的軌跡、預測段105作出的預測結果、干擾度計算部106的干擾度計 算結果、路線選擇部207的執(zhí)行的路線選擇結果、軌跡生成段4中的操 作選擇部41選擇的操作等。
接下來，將說明根據(jù)第六實施方式的物體路線預測方法。圖23 是示出根據(jù)第六實施方式的物體預測方法的處理的概況的流程圖。在第 六實施方式中，也將所有待預測的物體都假定為在二維平面上移動來進 行說明。
第六實施方式中，每個物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)的檢測處理(步驟 S61)、在時空中每個物體的軌跡生成處理(步驟S62)、利用軌跡對物 體路線的概率性預測處理(步驟S63)、以及基于預測結果對主車輛和 其他車輛之間的干擾度計算處理(步驟S64)分別與在第三實施方式中 說明的步驟S31、步驟S32、步驟S33、以及步驟S34相同。
下面將詳細說明在步驟S65及其后續(xù)步驟的處理。在步驟S65， 執(zhí)行根據(jù)在步驟S64的干擾度計算處理中計算出的干擾度的路線選擇 處理(步驟S65)。在諸如汽車的在寬范圍內(nèi)移動的可移動體的自動操 作技術中，如以上所述，除其中未考慮至少其他動態(tài)障礙物的影響或其 影響在實踐中不需要計算的路線找尋技術外，還需要一種路線計算技 術，通過該技術在實用的時間內(nèi)實現(xiàn)避免與動態(tài)障礙物碰撞所需的計算 以在需要運行時避開危險。第六實施方式中，在路線選擇處理中利用兩 個評價值來避開危險。第一評價值是在干擾度計算處理中計算出的干擾 度并且通過利用干擾度執(zhí)行第 一路線選擇處理。如果選擇多個路線作為 第一路線選擇處理的結果，利用存儲在存儲段210中的第二評價值來執(zhí) 行第二路線選擇處理。在第二路線選擇處理中，除了判斷路線是否具有 沿著到達目的地的路徑的成分所依據(jù)的選擇標準外，優(yōu)選的是通過適當 地組合附加選擇標準(在后面說明)作為第二評價值以進一步限制路線。
通過評價其他車輛的軌跡組與具有互相不同的端點的主車輛的軌
跡組之間的干擾度并如以上所述根據(jù)所評價出的干擾度選擇路線，每次 在沒有預設諸如目的地等主車輛所要到達的位置的情況下判斷最佳路
線以在主車輛行駛時精確地避開危險使得可確保安全性(見圖15)。由 此，即使主車輛向道路上的預設位置行駛也可解決圖14所示的問題， 亦即，沒有確保安全性的致命問題。
圖24是示出路線選擇處理的細節(jié)的流程圖。圖24中，路線選擇 部207選擇在干擾度計算處理中計算出的干擾度n k)的值最小的 路線(步驟S501 )。
如果由于選擇了干擾度nk)最小的軌跡使得只余留一個軌跡 (在步驟S502中為"否")，則路線選#^ 207從存儲段210讀取與所選 軌跡對應的位置(x(t),y(t))的記錄和在t-0至T時的^Mt序列(u(t)》 并將它們輸出至致動信號傳輸部208 (步驟S504)。相反，如果由于選擇 了干擾度nk)最小的軌跡使得還余留有多個軌跡(在步驟S502為 "是")，則路線選擇部207進行至步驟S503),
在步驟S503，路線選擇部207通過利用路線包含沿路線至目的地 的組件所依據(jù)的選擇標準和事先設定并存儲在存儲段210中的附加選擇 標準從在步驟S501選擇的多個軌跡中選擇與附加選擇標準最佳匹配的 軌跡(步驟S503 )。可將在軌跡中幾乎不可能具有重復值的條件設定為 附加選擇標準。
下面給出附加選擇標準的幾個示例
(1)在操作后(在At后)的主車輛C^的各位置中，在道路寬度方 向上最接近主車輛所行駛的車道的中心的位置(在圖4等中的x坐標)。這 種情況中，選擇在道路上運行最期望的位置的軌跡。如果選擇了在t^至 T期間采取最穩(wěn)定定位的軌跡，可選擇使得在t=0至T的每個操作后沿道 路寬度方向的位置的和最小的軌跡。
(2) 在操作后(在At后)的主車輛Oi的各位置中，在行駛方向 (在圖4等中是y坐標方向)上的位置最大。這種情況中，選擇最快的軌
跡。或者，可選擇在t=T時位置最大的軌跡。
(3) 加速度在初始時刻(t=0)的大小最小。這種情況中，選擇加 速最平穩(wěn)的軌跡。如果選擇在t=0至T的操作序列中加速最平穩(wěn)的軌跡，
擇可選擇使得在t=0至T時的每個操作后加iUL的大小的和最小的軌跡。
(4)角速度在初始時刻(t=0)的大小最小。這種情況中，選擇轉 向最平穩(wěn)的軌跡。如果選擇在t=0至T的操作序列中轉向最平穩(wěn)的軌跡， 則與(3)相似，可選擇使得在t=0至T的每個操作后角速度的大小的和 最大的軌跡。
根據(jù)上述路線選擇處理，通過選擇最有可能避開主車輛Oi的危險 的軌跡作為時空中的軌跡，由此，已經(jīng)選擇了主車輛C^應在實際二維 平面上采取的路線。
如果在步驟S503只余留一個軌跡，路線選擇部207進行至上述步 驟S504。如果即使在應用附加選擇標準后仍然余留多個軌跡，例如可 進行設定使得自動選擇計數(shù)器ni或k的值取最小或最大值的那個軌跡。
在上述路線選擇處理之后，致動信號傳輸部208生成與根據(jù)步驟 S65的選擇結果輸出的軌跡相對應的位置(x (t) ,y (t))的記錄以;Sjft 應于t=0至T的操作序列{11 (t) }的致動信號，并將它們傳輸至致動裝置 211 (步驟S66 )。
通過致動信號傳輸部208在步驟S66生成和傳輸?shù)闹聞有盘柸Q 于致動裝置211的結構。例如，如果致動裝置211是一種機械裝置，諸 如轉向齒輪、加速器和制動器，則致動信號傳輸部208可輸出從路線選 擇部207接收到的位置(x (t) ,y (t))的記錄和操作(u (t) }直接作為 致動信號。
相反，如果致動裝置211是一種用于對諸如轉向齒輪、加速器和 制動器的機械裝置增加操作扭矩的裝置，致動信號傳輸部208可傳輸從 路線選擇部接收到的位置(x (t) ，y (t))的記錄和操作(u (t) }直接作 為致動信號的或在計算后要在^Mt期間增加至這種機械裝置的操作扭矩。 前一種情況中，^Mt扭矩將在致動裝置211側計算。
如果致動裝置211是一種用于增加操作扭矩的裝置，并且駕駛者可 通過增加比致動裝置211的IMt扭矩大的^Mt扭矩轉換至手動^M乍，亦即， 該裝置可由駕駛者超馳，則自動操作系統(tǒng)1000也可應用為操作的附屬裝置 使得在選擇路線時可實現(xiàn)反映駕駛者意向的操作。
再有，通過利用傳感器段3檢測主車輛Oi所行駛的路面的條件，可
基于根據(jù)路面條件的反饋來控制致動裝置211。
圖25是示出在輸出段209的顯示部291中的路線選擇結果等的顯
示輸出示例的圖表并且是示意性地示出在由主車輛C^和另一車輛02構
成的時空環(huán)境Env， (Pn P2)(見圖6)中進行路線選擇時顯示輸出示例 的圖表。更具體地，圖25示出一種如下的情況，其中，通過用半透明箭頭 H在擋風玻璃F上的疊置而顯示設置路線，并且在主車輛Oi根據(jù)主車輛 Oi與其他車輛02之間的干擾度^ (iu， 2)而可在二維平面上采取的路線 中干擾度n (iu， 2)的值超過預設的閾值的區(qū)域也通過疊置在物體Oi (主車輛)的擋風玻璃F上而半透明地顯示。圖25所示的情況示意性地 示出一種如下的情形，其中，致動裝置211使方向盤ST產(chǎn)生操作扭矩， 從而產(chǎn)生了使方向盤ST沿順時針方向旋轉的操作扭矩以采取設置路線。
圖25中也半透明地顯示了兩個區(qū)域，區(qū)域Da和區(qū)域Db具有不同 照度(這里，區(qū)域Da更亮)。這種照度上的差異與干擾度n (ni，2)的值 的差異對應并且所述照度意味著如果選擇靠近區(qū)域Da的路線則干擾度ri (ih， 2)的值增加。從這個意義講，圖25在視覺上表示采取通向干擾度 ri (ni，2)的值較小的區(qū)域Db的路線能夠使駕駛避開危險行駛。
除了通過顯示部291顯示外，警才艮音發(fā)出部292可在針對才艮據(jù)當 前操預期的路線所得到的干擾度n (ni， 2)的值超過預定閾值時發(fā)出警 報音(包括聲音)。
輸出段209的顯示輸出示例不限于此，并且例如可通過使汽車導 航系統(tǒng)的顯示屏CN (見圖26)具有顯示部291的功能顯示設置路線和 干擾評價結果。這種情況中，如圖26所示，所述設置路線通過箭頭H 顯示并且兩個區(qū)域一一區(qū)域Da和區(qū)域Db— —之間的干擾度的差異也通 過在顯示屏CN上顯示的二維平面上每個區(qū)域的顏色漸變顯示。
根據(jù)本發(fā)明上述第六實施方式，具有至少存儲多個物體的位置和 包括每個物體的速度的內(nèi)部狀態(tài)的存儲單元的計算機從存儲單元讀取 多個物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)，基于所讀取的物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)根據(jù) 隨時間流逝多個物體中每個物體可采取的位置的變化在由時間和空間 組成的時空中生成軌跡，通過利用生成的軌跡概率性地預測多個物體的 路線，基于預測的結果，計算定量地表示指定物體可遵循的軌跡與其他 物體可遵循的軌跡之間的干擾程度的干擾度，并且根據(jù)在實用時間內(nèi)計
算出的干擾度選擇指定車輛所要采取的路線，使得即使在會實際發(fā)生的 情形中也可確保安全性。
同樣，根據(jù)第六實施方式，通過應用利用指定物體與其他物體之 間在時空中的碰撞概率定義的干擾度并在所述時空中選擇干擾度最小 的軌跡，可從指定物體可采取的路線中精確地設定與其他物體碰撞的概 率最低的路線。
進一步地，根據(jù)第六實施方式，通過利用在由時間和空間組成的 時空中形成的時空環(huán)境作出的物體的路線預測，不但可精確地作出靜止 物體的路線預測，而且可精確地作出動態(tài)物體的路線預測。
另外，根據(jù)第六實施方式，由于所檢測出的物體的軌跡是獨立生 成的，可將指定物體(例如主車輛)與其他物體區(qū)分開來。由此，可容 易并精確地預測可能隱藏在所述指定物體與其他物體之間的危險。
再有，第六實施方式中，公式(5)中用于增加干擾度^ (ni，k) 的值的系數(shù)c化可以不是常數(shù)，并且例如系數(shù)dk可以是主車輛Oi與其他 車輛Ok之間在碰撞時的相對速度的大小?；蛘?，可將表示損壞嚴重程度 的值分派給系數(shù)dk。
此外，在第六實施方式中，干擾度可通過假定維持主車輛Ot的^Mt 而計算出。從而，可在例如有許多周圍物體時將情形簡化以進^5測，從 而在軌跡生成段、預測段、干擾度計算部和路線選擇部中計算量減少。
(第七實施方式)
本發(fā)明第七實施方式的特征在于通過合計以與第六實施方式相同 的方式得到的主車輛(指定物體)與其他車輛之間的干擾度計算結果評 價主車輛與周圍時空環(huán)境之間的干擾并且基于評價結果選擇主車輛所 要采取的路線。根據(jù)第七實施方式的的物體路線預測裝置的功能結構與
根據(jù)第六實施方式的物體路線預測裝置201(見圖22)的功能結構相同。 除干擾度計算處理外，根據(jù)第七實施方式的物體路線預測方法與根據(jù)第 六實施方式的方法相同。
圖27是示出根據(jù)第七實施方式的物體路線預測方法執(zhí)行的干擾 度計算處理(與圖23中步驟S64對應)的細節(jié)的流程圖。干擾度計算 部106首先開始對主車輛的所有軌跡的重復處理(循環(huán)1)(步驟
S461)?；诖四康?，從軌跡組(Pi (nj }中選擇一個軌跡并對所選擇的 軌跡執(zhí)行后續(xù)處理。
然后，干擾度計算部106在步驟S462至S472執(zhí)行的處理與第四 實施方式的步驟S422至S432的處理相同。因此，下面將說明在步驟 S473及其后續(xù)步驟的處理。
在循環(huán)3的重復完成時(在步驟S471為"是")執(zhí)行步驟S473, 亦即，執(zhí)行與相對于其他車輛Ok生成的軌跡中主車輛Oi的一個軌跡 h 的所有干擾評價。以此步驟S473，干擾度計算部106將完成對其 他車輛Ok的一個軌跡Pk (nk)的干擾評價。因此，這種情況中，干擾度 計算部106分派對主車輛Oi的軌跡Pi (ih )與其他車輛Ok的所有軌跡之 間的干擾進fr^價的干擾度n (ni， k)(步驟S473)并將所分派的值輸出 以將其存儲在存儲段210中(步驟S474 )。
然后，干擾度計算部106執(zhí)行是否重復循環(huán)2的判斷處理。如果還 余留有應執(zhí)行與主車輛Oi的干擾評價的另一車輛Ok (在步驟S475為 "否")，干擾度計算部106將k的值加1 (步驟S476 )并在返回至步驟 S462后重復循環(huán)2。另一方面，如果沒有余留應執(zhí)行與主車輛Oi的干 擾評價應的車輛Ok (在步驟S475為"是")，干擾度計算部106在完成 循環(huán)2的重復后進行至后續(xù)步驟S477。
在步驟S477，干擾度計算部106利用在循環(huán)2至循環(huán)4中得到的 干擾度n (ih， k)計算公式(6)給出的總干擾度Ri (m)并輸出計算結 果以將其存儲在存儲段210中(步驟S477)。再有，也可采用/>式(7)作 為總干擾度R"nJ。
隨后，干擾度計算部106執(zhí)行是否重復循環(huán)1的判斷處理。亦即， 如果主車輛(^的軌跡組《R (ni) }中還有應執(zhí)行干擾評價的軌跡(在步 驟S478為"否")，則干擾度計算部106將iu的值加1 (步驟S479 )并 在返回至步驟S461后重復循環(huán)1。另一方面，如果主車輛Oi的軌跡組 (nj }中已沒有應執(zhí)行干擾評價的軌跡(在步驟S478為"是")，則 干擾度計算部106在終止干擾度計算處理之間終止循環(huán)1 (步驟S64 )。
接下來，將說明路線選擇處理(與圖23中步驟S65對應)。圖28 是示出根據(jù)第七實施方式的物體路線預測方法執(zhí)行的路線選擇處理的 細節(jié)的流程圖。圖28中，路線選擇部207選擇在干擾度計算處理中計
算出的總干擾度& (ih )最大的軌跡(步驟S511 )。
如果選擇了干擾度最大的軌跡的結果為只余留有一個軌跡(在步 驟S512為"否")，則路線選擇部207從存儲段210讀取與所選擇的軌 跡對應的位置(x (t) ,y (t))的記錄和在t-O至T的操作序列，并將 它們輸出至致動信號傳輸部208 (步驟S514)。相反，如果選擇了干擾 度最大的軌跡的結果為還余留有多個軌跡(在步驟S512為"是")，則 路線選擇部207進行至步驟S513。
在步驟S513，路線選擇部207通過利用存儲在存儲段210中的預 設選擇標準從在步驟S511選擇的多個軌跡中選擇與附加選擇標準最佳 匹配的軌跡(步驟S513)?？蓪⑴c第六實施方式中相似的條件設定為附 加選擇標準。
如果在步驟S513只余留一個軌跡，則路線選擇部207進行至上述 步驟S514。如果即使在應用附加選擇標準后仍然余留多個軌跡，則例 如可進行設定使得自動選擇計數(shù)器ih或k的值取最小或最大值的那個 軌跡。
根據(jù)上述路線選擇處理，通過選擇最有可能避開主題車輛Oi的危 險的軌跡作為時空中的軌跡，由此，已經(jīng)選擇了主車輛Oi應在實際二 維平面上采取的路線。
在步驟S65的路線選擇處理之后由致動信號傳輸部208執(zhí)行的處 理(步驟S66)與第六實施方式中相同。從致動信號傳輸部208接收致 動信號后致動裝置211執(zhí)行的處理也與第六實施方式中相同。
才艮據(jù)本發(fā)明上述第七實施方式，具有至少存儲多個物體的位置和 包括每個物體的速度的內(nèi)部狀態(tài)的存儲單元的計算機從存儲單元讀取 所述多個物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)，基于所讀取的物體的位置和內(nèi)部狀態(tài) 根據(jù)隨時間流逝多個物體中每個物體可采取的位置的變化在由時間和 空間組成的時空中生成軌跡，通過利用生成的軌跡概率性地預測所述多 個物體的路線，基于預測的結果計算定量地表示指定物體可遵循的路線 與其他物體可遵循的路線之間的干擾程度的干擾度，并且根據(jù)在實用時 間內(nèi)計算出的干擾度選擇指定車輛所要采取的路線，使得與第六實施方 式一樣即使在會實際發(fā)生的情形中也可確保安全性。 同樣，根據(jù)第七實施方式，通過應用在為每個物體分派權數(shù)后將 利用最小碰撞時間定義的干擾度相加(進行加權后相加)得到的總干擾 度并且選擇在時空中總干擾度最大的軌跡，即使在組成時空環(huán)境的物體 數(shù)量大時也可精確地設定與其他物體碰撞的可能性最低的路線。第七實施方式中，可與第六實施方式相似地定義干擾度^ (Ih，k) 并且當干擾度^ (Ih,k)由于碰撞增加時可采用任意與第三實施方式相似的各種定義作為系數(shù)dk或F (t)的值。這種情況中，在路線選擇處理中 可選擇Ri (ih)變成最小的軌跡。另夕卜，同樣在第七實施方式中執(zhí)行干擾評價時，可將總干擾度RJ ni) 和單獨的干擾度n (ni,k)組合以進行干擾評價。(其他實施方式)至此，已詳細說明第一至第七實施方式作為實施本發(fā)明的最佳方 式，但是本發(fā)明不限于這些實施方式。例如，根據(jù)本發(fā)明的物體路線預 測方法中，除通過傳感器段檢測存在的物體外，可通過設置虛擬物體來 作出對所設虛擬物體的路線預測。更具體地，可通過構建對主車輛表現(xiàn) 出不利行為的虛擬物體模型并將該物體模型設置在預定位置進行路線 預測。利用這種虛擬物體模型，當對在由于例如遮蔽物的存在而不能提 供寬廣視角的交叉路口附近運行的車輛(主車輛)進行路線預測時，可 通過將模型設置在主車輛無法檢測到的位置使得可以預測可能從交叉 路口飛出的物體碰撞等危險。在預先將與虛擬物體模型有關的信息存儲 在存儲段后可將此信息根據(jù)輸入段的條件設定設置在期望的位置上。當根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測裝置應用在諸如假定僅運行車輛的 高速公路這樣的領域時，通過使每部車輛具有用于車輛間通訊的通訊裝 置，在附近運行的車輛可借助車輛間通訊互相交換運行狀況。這種情況 中，可通過在車輛存儲段中存儲每部車輛的操作記錄并基于操作記錄附他車輛。從而提高路線預測的精i使得運行時可更可靠地避開危險。進一步地，本發(fā)明中，可采用GPS (全球定位系統(tǒng))作為位置檢 測單元。這種情況中，可通過參照存儲在所述GPS中的三維地圖信息 校正傳感器段檢測到的物體的位置信息和移動信息。進一步地，可通過 GPS的輸出的相互通訊使GPS具有傳感器段的功能。所有情況中，可
通過采用GPS實現(xiàn)高精度路線預測，進一步提高預測結果的可靠性。本發(fā)明適用于在三維空間內(nèi)移動的物體。本發(fā)明也適用于具有多 個自由度度的物體(例如，像具有六個自由度的機械手這樣的物體)。從以上說明可以顯現(xiàn)，本發(fā)明可包括未在此說明的各種實施方式 并且在不偏離所附權利要求明確的技術原理的范圍的前提下可作出各 種設計改型。工業(yè)適用性根據(jù)本發(fā)明的物體路線預測方法、裝置和程序以及自動操作系統(tǒng)適 于作為一種通過在駕駛諸如四輪車輛的可移動體時避開危險而確保安全 性的技術。
權利要求
1. 一種用于通過計算機預測物體的路線的物體路線預測方法，所述計算機具有存儲單元，所述存儲單元至少存儲所述物體的位置和包括所述物體的速度的內(nèi)部狀態(tài)，所述方法包括在從所述存儲單元讀取所述物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)之后基于所讀取的所述物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)根據(jù)隨時間流逝所述物體可采取的位置的變化在由時間和空間構成的時空中生成軌跡的軌跡生成步驟；以及通過利用在所述軌跡生成步驟中生成的軌跡概率性地預測所述物體的路線的預測步驟。
2. 如權利要求l所述的物體路線預測方法，其中 所述軌跡生成步驟包括從多個操作中選擇在所述物體上執(zhí)行的操作的操作選擇步驟； 使在所述操作選擇步驟中選擇的操作執(zhí)行一預定時段的物體操作 步驟；以及判斷在所述物體操作步驟中執(zhí)行所選擇的操作后所述物體的位置的可;動區(qū)域有關的S動條件的判斷步驟，其中 、 一重復執(zhí)行一組從所述操作選擇步驟至所述判斷步驟的處理直到已 經(jīng)達到生成所述軌跡的軌跡生成時間為止。
3. 如權利要求2所述的物體路線預測方法，其中，所述操作選擇并且如果在所述判斷步驟中判斷結果為所述物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)滿 足所述控制條件和所述移動條件，則增長所述時段后返回至所述操作選 擇步驟。
4. 如權利要求3所述的物體路線預測方法，其中，通過利用隨機 數(shù)定義所述操作選擇概率。
5. 如權利要求3或4所述的物體路線預測方法，其中，預先設定要 在所述軌跡生成步驟中生成的軌跡數(shù)。
6. 如權利要求2所述的物體路線預測方法，其中，如果在所述判 斷步驟中判斷結果為滿足所述控制條件和所述移動條件，則通過增長所 述時段后進行遞歸調(diào)用使所有可選操作被執(zhí)行。
7. 如權利要求1至6中任一項所述的物體路線預測方法，其中，所 述存儲單元存儲多個物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)，并且所述軌跡生成步驟在所述時空中生成所述多個物體中每個物體的 軌跡。
8. 如權利要求7所述的物體路線預測方法，其中，所述預測步驟 從所述多個物體中指定一個物體并計算除所指定的物體之外的物體的 在所述時空中的存在概率。
9. 如權利要求1至8中任一項所述的物體路線預測方法，進一步包 括輸出包含所述預測步驟中的預測結果的信息的輸出步驟。
10. —種用于通過計算機預測多個物體的路線的物體路線預測方 法，所述計算機具有存儲單元，所述存儲單元至少存儲所述多個物體的 位置和包括每個物體的速度的內(nèi)部狀態(tài)，所述方法包括在從所述存儲單元讀取所述多個物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)之后基于 所讀取的所述物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)根據(jù)隨時間流逝所述多個物體中 每個物體可采取的位置的變化在由時間和空間構成的時空中生成軌跡 的軌跡生成步驟；通過利用在所述軌跡生成步驟中生成的軌跡概率性地預測所述多 個物體的路線的預測步驟；以及基于所述預測步驟中的預測結果計算干擾度的干擾度計算步驟，所 述干擾度定量地表示所述指定物體可采取的路線和其他物體可采取的 路線之間的干擾程度。
11. 如權利要求10所述的物體路線預測方法，其中，所述干擾度計 算步驟根據(jù)所述指定物體與每個其他物體靠得比干擾距離更近的次數(shù)將 所述指定物體與每個其他物體之間的干擾度的值增加或減少指定量，所 述干擾距離是物體互相干擾的空間距離。
12. 如權利要求ll所述的物體路線預測方法，其中，所述干擾度計 算步驟在所述指定物體與其他物體之一靠得比所述干擾距離更近時，與靠 得更近的兩物體在所述時空中碰撞的概率成比例地增加所述兩物體之 間的干擾度的值。
13. 如權利要求ll所述的物體路線預測方法，其中，所述干擾度計 算步驟在所述指定物體與其他物體之一靠得比所述干擾距離更近時，與靠 得更近的兩物體靠得更近的時刻的相對速度的大小成比例地增加所述 兩物體之間的干擾度的值。
14. 如權利要求ll所述的物體路線預測方法，其中，所述存儲單元 將用于評價碰撞導致的損壞等級的損壞等級評價值或碰撞導致的損壞 損失量與不同的物體之間在碰撞時的相對速度的大小對應地存儲，并且所述干擾度計算步驟在所述指定物體與其他物體之一靠得比所述 干擾距離更近時根據(jù)兩物體在靠得更近的時刻的相對速度的大小從所 述存儲單元讀取所述損壞等級評價值或所述損壞損失量，并與所述損壞 等級評價值或所述損壞損失量成比例地增加所述兩物體之間的干擾度。
15. 如權利要求ll所述的物體路線預測方法，其中，所述干擾度計 算步驟在所述指定物體與其他物體之一從各物體的初始位置到靠得比所 述干擾距離更近時所需的時間小于所述兩物體之間的干擾度的值時將 從所述初始位置所需的所述時間設定為所述干擾度的值。
16. 如權利要求11至15中任一項所述的物體路線預測方法，其中， 所述干擾度計算步驟對所述指定物體和其他物體之間的每個干擾度的值進行加權后相加。
17. 如權利要求10至16中任一項所述的物體路線預測方法，其中， 所述軌跡生成步驟包括從多個操作中選擇在所述物體上執(zhí)行的操作的操作選擇步驟； 使在所述操作選擇步驟中選擇的操作執(zhí)行一預定時段的物體操作步驟；以及判斷在所述物體操作步驟中執(zhí)行所選擇的操作后所述物體的位置的可^動區(qū)域有關的移動條件的判斷步驟，其中重復執(zhí)行一組從所述操作選擇步驟到所述判斷步驟的處理直到已 經(jīng)達到生成所述軌跡的軌跡生成時間為止。
18.如權利要求17所述的物體路線預測方法，其中，所述操作選擇并且如果在所述判斷步驟中判斷結果為所述物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)滿 足所述控制條件和所述移動條件，則增長所述時段后返回至所述操作選 擇步驟。
19. 如權利要求18所述的物體路線預測方法，其中，通過利用隨機 數(shù)定義所述操作選擇概率。
20. 如權利要求18或19所述的物體路線預測方法，其中，預先設 定要在所述軌跡生成步驟中生成的軌跡數(shù)。
21. 如權利要求10至20中任一項所述的物體路線預測方法，進一 步包括輸出對應于所述干擾度計算步驟中計算出的干擾度的信息的輸 出步驟。
22. 如權利要求10所述的物體路線預測方法，進一步包括 根據(jù)在所述干擾度計算步驟中計算出的干擾度來選擇包含在所述多個物體之內(nèi)的所述指定物體所要采取的路線的路線選擇步驟。
23.如權利要求22所述的物體路線預測方法，其中，所述指定物體 可采取的路線與其他物體可采取的路線之間的千擾程度越小，所述干擾度的值就越小，并且所述路線選擇步驟選擇干擾度最小的路線。
24. 如權利要求23所述的物體路線預測方法，其中，所述路線選擇步驟在有多個干擾度最小的路線時從所述多個路線中選擇與預定的附 加選擇標準最佳匹配的路線。
25. 如權利要求22所述的物體路線預測方法，其中，所述指定物體 可采取的路線和其他物體可采取的路線之間的干擾程度越小，所述干擾 度的值就越大，并且所述路線選擇步驟選擇干擾度最大的路線。
26. 如權利要求25所述的物體路線預測方法，其中，所述路線選擇步驟在有多個干擾度最大的路線時從所述多個路線中選擇與預定的附 加選擇標準最佳匹配的路線。
27. 如權利要求23至26中任一項所述的物體路線預測方法，進一 步包括在根據(jù)所述路線選擇步驟中所選擇的路線的位置的記錄和用于 實現(xiàn)所述路線的操作序列而產(chǎn)生致動信號之后將所產(chǎn)生的致動信號傳 輸?shù)酵獠康闹聞有盘杺鬏敳襟E。
28. 如權利要求22至27中任一項所述的物體路線預測方法，其中， 所述干擾度計算步驟根據(jù)所述指定物體與每個其他物體靠得比干擾距離更近的次數(shù)將 所述指定物體與每個其他物體之間的干擾度的值增加或減少指定量，所 述干擾距離是物體互相千擾的空間距離。
29. 如權利要求22至28中任一項所述的物體路線預測方法，其中， 所述干擾度計算步驟對所述指定物體和其他物體之間的每個干擾度的值進行加權后相加。
30. 如權利要求22至29中任一項所述的物體路線預測方法，其中， 所述軌跡生成步驟包括從多個操作中選擇在所述物體上執(zhí)行的操作的操作選擇步驟； 使在所述操作選擇步驟中選擇的操作執(zhí)行一預定時段的物體操作步驟；以及判斷在所述物體操作步驟中執(zhí)行所選擇的操作后所述物體的位置的可i動區(qū)域有關的^動條件的判斷步驟，其中、 一重復執(zhí)行一組從所述操作選擇步驟至所述判斷步驟的處理直到已 經(jīng)達到生成所述軌跡的軌跡生成時間為止。
31. 如權利要求22至30中任一項所述的物體路線預測方法，進一 步包括輸出與在所述路線選擇步驟中選擇的路線有關的信息的輸出步 驟。
32. —種物體路線預測裝置，包括至少存儲物體的位置和包括所述物體的速度的內(nèi)部狀態(tài)的存儲單元；在從所述存儲單元讀取所述物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)之后基于所讀 取的所述物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)根據(jù)隨時間流逝所述物體可采取的位置的變化在由時間和空間構成的時空中生成軌跡的軌跡生成單元；以及 通過利用所述軌跡生成單元生成的軌跡概率性地預測所述物體的 路線的預測單元。
33. 如權利要求32所述的物體路線預測裝置，其中 所述軌跡生成單元包括從多個操作中選擇在所述物體上執(zhí)行的操作的操作選擇單元； 使所述操作選擇單元選擇的操作執(zhí)行一預定時段的物體操作單元；以及判斷在所述物體操作單元執(zhí)行所選擇的操作后所述物體的位置和可i動區(qū)域有關的移動條件的判斷單元，其中 、 ""重復執(zhí)行一組從所述操作選擇單元執(zhí)行的操作選擇處理至所述判 斷單元執(zhí)行的判斷處理的處理直到已經(jīng)達到生成所述軌跡的軌跡生成 時間為止。
34. 如權利要求33所述的物體路線預測裝置，其中，所述操作選擇并且如果所述判斷單元的判斷結果為所述物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)滿足 所述控制條件和移動條件，則增長所述時段后返回至所述操作選擇單元 執(zhí)行的操作選擇處理。
35. 如權利要求34所述的物體路線預測裝置，其中，通過利用隨機 數(shù)定義所述操作選擇概率。
36. 如權利要求34或35所述的物體路線預測裝置，其中，預先設 定要由所述軌跡生成單元生成的軌跡數(shù)。
37. 如權利要求33所述的物體路線預測裝置，其中，如果所述判斷 單元執(zhí)行的判斷的結果為滿足所述控制條件和所述移動條件，則通過增 長所述時段后進行遞歸調(diào)用使所有可選操作被執(zhí)行。
38. 如權利要求32至37中任一項所述的物體路線預測裝置，其中， 所述存儲單元存儲多個物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)，并且所述軌跡生成單元在所述時空中生成所述多個物體中每個物體的 軌跡'
39. 如權利要求38所述的物體路線預測裝置，其中，所述預測單元 從所述多個物體中指定一個物體并計算除所述指定的物體之外的物體 的在所述時空中的存在概率。
40. 如權利要求32至39中任一項所述的物體路線預測裝置，進一 步包括輸出包含所述預測單元的預測結果的信息的輸出單元。
41. 一種物體路線預測裝置，包括至少存儲多個物體的位置和包括每個物體的速度的內(nèi)部狀態(tài)的存 儲單元；在從所述存儲單元讀取所述多個物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)之后基于 所讀取的所述物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)根據(jù)隨時間流逝所述多個物體中每個物體可采取的位置的變化在由時間和空間構成的時空中生成軌跡的軌跡生成單元；通過利用所述軌跡生成單元生成的軌跡概率性地預測所述多個物 體的路線的預測單元；以及基于所述預測單元的預測結果計算干擾度的干擾度計算單元，所述 干擾度定量地表示所述指定物體可采取的路線和其他物體可采取的路 線之間的干擾程度。
42. 如權利要求41所述的物體路線預測裝置，其中，所述干擾度計 算單元根據(jù)所述指定物體與每個其他物體靠得比干擾距離更近的次數(shù)將 所述指定物體與每個其他物體之間的干擾度的值增加或減少指定量，所 述干擾距離是物體互相干擾的空間距離。
43. 如權利要求42所述的物體路線預測裝置，其中，所述干擾度計 算單元在所述指定物體與其他物體之一靠得比所述干擾距離更近時，與所 述時空中靠得更近的兩物體的碰撞概率成比例地增加所述兩物體之間 的干擾度的值。
44. 如權利要求42所述的物體路線預測裝置，其中，所述干擾度計 算單元在所述指定物體和與其他物體之一移動得成比所述干擾距離更近 時與靠得更近的兩物體在移動得成更近的時刻的相對速度的大小成比 例地增加所述兩物體之間的千擾度的值。
45. 如權利要求42所述的物體路線預測裝置，其中，所述存儲單元 將用于評價碰撞導致的損壞等級的損壞等級評價值或碰撞導致的損壞 損失量與不同的物體之間在碰撞時的相對速度的大小對應地存儲，并且所述干擾度計算單元在所述指定物體與其他物體之一靠得比所述 干擾距離更近時根據(jù)在所述兩物體靠得更近的時刻的相對速度的大小 從所述存儲單元讀取所述損壞等級評價值或所述損壞損失量，并與所述 損壞等級評價值或所述損壞損失量成比例地增加所述兩物體之間的干 擾度。
46. 如權利要求42所述的物體路線預測裝置，其中，所述干擾度計 算單元在所述指定物體與其他物體之一從各物體的初始位置到靠得比所 述千擾距離更近時所需的時間小于所述兩物體之間的干擾度的值時將 從所述初始位置所需的所述時間設定為所述干擾度的值。
47. 如權利要求42至46中任一項所述的物體路線預測裝置，其中， 所述干擾度計算單元對所述指定物體和其他物體之間的每個干擾度的值進行加權后相加。
48. 如權利要求41至47中任一項所述的物體路線預測裝置，其中， 所述軌跡生成單元包括從多個操作中選擇在所述物體上執(zhí)行的操作的操作選擇單元； 使所述操作選擇單元選擇的操作執(zhí)行一預定時段的物體操作單元；以及判斷所述物體操作單元執(zhí)行所選擇的操作后所述物體的位置和內(nèi)i動區(qū)域有關的移動條件的判斷單元，其中 、重復執(zhí)行一 組從所述操作選擇單元執(zhí)行的操作選擇處理至所述判時間為止。
49. 如權利要求48所述的物體路線預測裝置，其中，所述操作選擇 單元根據(jù)對所述多個操作中每個操作授予的操作選擇概率來選擇操作， 并且如果所述判斷單元執(zhí)行的判斷的結果為所述物體的位置和內(nèi)部狀 態(tài)滿足所述控制條件和所述移動條件，則增長所述時段后返回至所述操 作選擇單元執(zhí)行的操作選擇處理。
50. 如權利要求49所述的物體路線預測裝置，其中，通過利用隨機 數(shù)定義所述操作選擇概率。
51. 如權利要求49或50所述的物體路線預測裝置，其中，預先設 定要由所述軌跡生成單元生成的軌跡數(shù)。
52. 如權利要求41至51中任一項所述的物體路線預測裝置，進一 步包括輸出對應于所述干擾度計算單元計算出的干擾度的信息的輸出 單元。
53. 如權利要求41所述的物體路線預測裝置，進一步包括 根據(jù)由所述干擾度計算單元計算出的干擾度來選擇所述指定物體所要采取的路線的路線選擇單元。
54. 如權利要求53所述的物體路線預測裝置，其中，所述指定物體 可采取的路線和其他物體可采取的路線之間的干擾程度越小，所述干擾 度的值就越小，并且所述路線選擇單元選擇干擾度最小的路線。
55. 如權利要求54所述的物體路線預測裝置，其中，所述路線選擇單元在有多個干擾度最小的路線時從所述多個路線中選擇與預定的附 加選擇標準最佳匹配的路線。
56. 如權利要求53所述的物體路線預測裝置，其中，所述指定物體 可采取的路線和其他物體可采取的路線之間的干擾程度越小，所述干擾 度的值就越大，并且所述路線選擇單元選擇干擾度最大的路線。
57. 如權利要求56所述的物體路線預測裝置，其中，所述路線選擇單元在有多個干擾度最大的路線時從所述多個路線中選擇與預定的附 加選捧標準最佳匹配的路線。
58. 如權利要求54至57中任一項所述的物體路線預測裝置，進一 步包括在根據(jù)所述路線選擇單元選擇的路線的位置的記錄和用于實現(xiàn) 所述路線的操作序列而產(chǎn)生致動信號之后將所產(chǎn)生的致動信號傳輸?shù)酵獠康闹聞有盘杺鬏斞b置。
59. 如權利要求53至58中任一項所述的物體路線預測裝置，其中， 所述干擾度計算單元根據(jù)所述指定物體和每個其他物體移動得比干擾距離更近的次數(shù) 將所述指定物體與每個其他物體之間的干擾度的值增加或減少指定量， 所述干擾距離是物體互相干擾的空間距離。
60. 如權利要求53至59中任一項所述的物體路線預測裝置，其中， 所述干擾度計算單元對所述指定物體和其他物體之間的每個干擾度的值進行加權后相加。
61. 如權利要求53至60中任一項所述的物體路線預測裝置，其中， 所述軌跡生成單元包括從多個操作中選擇在所述物體上執(zhí)行的操作的操作選擇單元； 使所述操作選擇單元選擇的操作執(zhí)行一預定時段的物體操作單元；以及判斷所述物體操作單元執(zhí)行所選擇的操作后所述物體的位置和內(nèi)i動區(qū)域有關的移動條件的判斷單元，其中重復執(zhí)行一組從所述操作選擇單元執(zhí)行的操作選擇處理至所述判 斷單元執(zhí)行的判斷處理的處理直到已經(jīng)達到生成所述軌跡的軌跡生成 時間為止。
62. 如權利要求53至61中任一項所述的物體路線預測裝置，進一 步包括輸出與所述路線選擇單元選擇的路線有關的信息的輸出單元。
63. —種物體路線預測程序，包括使計算機執(zhí)行如權利要求1至31 中任一項所述的物體路線預測方法。
64. —種安裝在車輛上以自動地操作所述車輛的自動操作系統(tǒng)，包括如權利要求53至62中任一項所述的物體路線預測裝置；以及實現(xiàn)由設在所述物體路線預測裝置中的路線選擇單元選擇的路線 并根據(jù)致動信號操作所述車輛的致動裝置。
全文摘要
提供一種物體路線預測方法、裝置和程序以及一種自動操作系統(tǒng)，它們即使在實際會發(fā)生的情形中也可確保安全性?；诖四康模哂兄辽俅鎯ξ矬w的位置和包括物體的速度的內(nèi)部狀態(tài)的存儲單元的計算機從存儲單元讀取物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)，基于所讀取的物體的位置和內(nèi)部狀態(tài)根據(jù)隨時間流逝物體可采取的位置的變化在由時間和空間組成的時空中生成軌跡，并且通過利用生成的軌跡概率性地預測物體的路徑。
文檔編號B60W30/095GK101395647SQ20078000701
公開日2009年3月25日 申請日期2007年2月28日 優(yōu)先權日2006年2月28日
發(fā)明者金道敏樹, 麻生和昭 申請人:豐田自動車株式會社