完全自動運転の実現
今日、自動運転車が公道を走行するなど自動運転の実用化に向けた発展は急速に進んでいて、特にセンサ入力から車両制御までを統合的に学習するEnd-to-End(E2E)型自動運転が注目されている。日本でも高速道路などの限定的な状況下では、自動運転を利用できる車種も登場している。しかし、完全な自動運転への実用化には至っておらず、安全性の問題やイレギュラーな状況への対応など様々な問題が山積みになっている。そこで私たちは、自己位置推定やセンシング、物体検知に加え、プレディクションといった技術に着目することで完全自動運転に向けた研究を行っている。
自動運転におけるセンシング
環境認識は自動運転の”目”の役割となる重要な分野であり、多くのセンサが利用されている。LiDAR、カメラ、IMU、レーダー等が利用され、各センサの特製を活かして周辺状況を把握している。またロバスト(環境に対して頑強)な自動運転を実現するためには、各種センサのデータ処理アルゴリズムの改良や各センサーの欠点を補い合う融合が必要である。
LiDAR
「Light Detection and Ranging」の略。レーザーを用いて物体との距離を測定することで、周辺環境を三次元に捉えることができる。またレーダーよりも短波長で小さな物体も検知することができるが、悪天候時に弱く、データ処理負荷が大きい傾向にあることが挙げられる。
マルチセンサ融合
各種センサの利点を生かし欠点を補い合うためには、複数のセンサ情報を統合する「マルチセンサ融合」が重要である。たとえば、カメラは色情報の認識に優れ、LiDARは測距性能に優れる。複数のセンサ結果を組み合わせることで、より信頼性の高い認識が可能となる。融合には、時系列の整合性やセンサデータの不確実性を適切に扱う必要がある。
マップレス
高精度3次元地図(HDマップ)に依存せず、カメラやLiDARなどのセンサ情報を用いて周囲環境をリアルタイムに認識しながら走行する技術である。従来の自動運転では、事前に作成された地図と自己位置推定を組み合わせて走行していたが、地図作成や更新には大きなコストが必要であり、環境変化への対応が課題となっている。マップレス技術では、センサ情報から車線や障害物、周辺車両などを直接認識することで、未知環境への対応や地図更新コストの削減が期待されている。
プレディクション
自動運転におけるプレディクションとは、周囲の車両や歩行者の将来の行動を予測し、安全な走行判断を行うための技術である。実環境では、歩行者の飛び出しや急な車線変更など、周囲状況が常に変化するため、現在の状態だけでなく将来の状況を推定することが重要となる。近年では、「世界モデル(World Model)」が注目されている。
世界モデル(World Model)
外界(世界)から得られる観測情報に基づき外界の構造を学習によって獲得するモデル。自動運転分野において、センサから得られた情報をもとに周囲環境を仮想的に再構築し、歩行者や車両の動き、障害物の出現などを予測することで、安全な経路計画や危険回避に活用される。