JP3197307B2 - 移動車の走行制御装置 - Google Patents

移動車の走行制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は移動車の走行制御装置、
特に、外界の環境を認識することにより、障害物に衝突
することのない安全走行を実現するための移動車の走行
制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自律走行車では、外界の環境を認識しな
がら車両を安全に走行させる必要があり、車両の走行を
自動制御する走行制御装置が必要になる。このような装
置としては、たとえば、特開昭６４−２６９１３号公報
に、ビデオカメラから得られたステレオ画像に基づいて
障害物との衝突を回避する車両制御装置が開示されてい
る。
【０００３】ドライバの運転操作に基づいて走行する一
般車両においても、このような走行制御装置は有用であ
る。たとえば、ドライバが設定した一定速度で車両を走
行させるいわゆるオートクルーズ機能をもった自動車
は、既に実用化に至っている。また、ドライバによる運
転操作をバックアップする目的で、衝突事故を回避する
ような制動動作あるいは操舵動作を行う車両制御装置も
種々提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
移動車の走行制御装置には、走行状況に応じた適切な車
両制御を行うことができないという問題がある。たとえ
ば、高速走行時、山道走行時、渋滞走行時、などでは、
走行状況が異なるため、異なるアルゴリズムに基づいた
車両制御を行うのが好ましい。あるいは、衝突事故の回
避を行う場合であっても、ガードレールに接触する事故
を回避する場合、先行車との追突事故を回避する場合、
走行路上の障害物への衝突を回避する場合、などの状況
に応じて、異なるアルゴリズムに基づいて車両制御を行
うのが好ましい。従来の走行制御装置では、このような
走行状況を考慮した制御が行われていないため、緊急時
などでは、安定した衝突事故回避動作を行うことができ
なかった。
【０００５】そこで本発明は、常に安定した事故回避動
作を確保でき、走行状況に応じた適切な車両制御を行う
ことのできる移動車の走行制御装置を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】(1) 本願第１の発明
は、移動車の走行制御装置において、外界の環境を認識
する環境認識手段と、この環境認識手段による認識結果
に基づいて走行状況を判断する状況判断手段と、ドライ
バによる操舵操作および制動操作を認識する操作認識手
段と、 車両に対して速度制御のみを行う第１属性の制御
プログラムと、車両に対して操舵制御のみを行う第２属
性の制御プログラムと、車両に対して速度制御と操舵制
御との双方を行う第３属性の制御プログラムと、の少な
くとも３種類の属性に係る複数のプログラムを格納した
制御プログラム格納手段と、状況判断手段による判断結
果および操作認識手段による認識結果に基づいて、制御
プログラム格納手段内に格納された複数のプログラムか
ら１つのプログラムまたはいくつかのプログラムの組み
合わせを選択する制御計画手段と、この制御計画手段に
よって選択されたプログラムに基づいて車両の制御を行
う制御実行手段と、を設け、操作認識手段によって、ド
ライバによる操舵操作が行われており制動操作が行われ
ていない旨の認識がなされたときには、制御計画手段に
よって、第１属性の制御プログラムを選択対象とした選
択が行われ、 操作認識手段によって、ドライバによる制
動操作が行われており操舵操作が行われていない旨の認
識がなされたときには、制御計画手段によって、第２属
性の制御プログラムを選択対象とした選択が行われ、 操
作認識手段によって、ドライバによる操舵操作も制動操
作もいずれも行われていない旨の認識がなされたときに
は、制御計画手段によって、第１属性の制御プログラ
ム、第２属性の制御プログラム、第３属性の制御プログ
ラムを選択対象とした選択が行われるように構成したも
のである。
【０００７】(2) 本願第２の発明は、上述の第１の発
明に係る移動車の走行制御装置において、操作認識手段
によって、ドライバによる操舵操作と制動操作との双方
が行われている旨の認識がなされたときには、制御計画
手段によるプログラムの選択は行われないようにし、制
御実行手段による車両の制御動作が行われないようにし
たものである。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【作 用】本発明に係る移動車の走行制御装置では、車
両を制御するために複数の制御プログラムが用意され、
そのときの車両の走行状況に応じて最適なプログラムが
選択される。したがって、常に走行状況に応じた適切な
車両制御を行うことができるようになる。制御プログラ
ムとしては、操舵制御を行うプログラムと速度制御を行
うプログラムとを用意することにより、操舵制御による
衝突回避、速度制御による衝突回避、あるいはこれら双
方による衝突回避、という選択を行うことができる。ま
た、制御プログラムは、操作負担量に基づいて選択され
るので、緊急時においても安定した事故回避が可能にな
る。更に、ドライバの運転操作を考慮してプログラムの
選択を行うことにより、ドライバによる事故回避操作を
バックアップする方向へ走行制御を行うことができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を図示する実施例に基づいて説
明する。なお、以下の§１で示す第１の実施例および§
２で示す第２の実施例は、本発明に係る移動車の走行制
御装置の基本的な構成部分を示す実施例であり、これら
の実施例に更なる特徴を付加することにより実現される
本発明の実施例は、§３において第３の実施例として示
すことにする。また、最後の§４で示す第４の実施例
は、本発明に関連した参考実施例である。
【００１２】§１ 第１の実施例 図１は、本発明の基本部分を構成する第１の実施例に係
る移動車の走行制御装置の基本構成を示すブロック図で
ある。この実施例は、本発明に利用される車両の速度制
御を行う技術思想を説明するための実施例であり、いわ
ゆるオートクルーズ機能を実現するために自動車の走行
速度制御を行う装置である。
【００１３】従来のオートクルーズ機能のための装置
は、ドライバが設定した速度を保持するためのシステム
であり、先行車に追従した運転を行っているような場
合、ドライバ自身が車間距離の調整を行う必要がある。
また、カーブを走行するための減速は、ドライバ自身が
行う必要がある。本実施例の装置は、先行車に追従して
走行しているのか、あるいはカーブを走行中なのか、と
いった走行状況を認識し、認識した走行状況に適した車
両の走行速度制御を実行するものである。
【００１４】まず、センサ１により、外部環境の入力を
行う。センサ１としては、たとえば、ビデオカメラやレ
ーダなどの装置を用いればよい。ビデオカメラからは走
行路前方の画像が、レーダからは走行路前方の障害物と
の距離が、それぞれ外部環境を示す情報として入力でき
る。環境認識装置２は、これらの外部環境を示す情報に
基づいて、外界の環境を認識する装置である。たとえ
ば、２台のビデオカメラからステレオ画像を入力すれ
ば、走行路前方の環境を三次元座標系で認識することが
できる。また、センサ１として速度計を用いれば、自車
両の速度を認識することもできる。
【００１５】状況判断装置３は、この環境認識装置２に
よる認識結果に基づいて、走行状況を判断する機能を有
する。ここで、走行状況とは、先行車に追従して走行中
であるのか、直線路を走行中であるのか、カーブを走行
中であるのか、あるいは、渋滞の中を走行中であるの
か、といった状況を意味し、状況判断装置３内には、予
めいくつかの状況が設定されている。状況判断装置３
は、環境認識装置２の認識した環境情報に基づいて、現
在の走行状況が予め設定された走行状況のいずれに該当
するかを判断する。たとえば、走行路前方の環境を示す
画像中に、先行車と認識しうる物体が存在すれば、追従
走行中であると判断できるし、走行路面の白線が曲がっ
ていれば、カーブを走行中であると判断できる。
【００１６】制御計画装置４は、状況判断装置３の判断
結果に基づいて、現在の状況に最適な制御計画を立てる
機能を有する。すなわち、制御プログラム格納装置５内
には、車両を制御するための複数のプログラムが予め格
納されており、制御計画装置４は、状況判断装置３によ
る判断結果に基づいて、制御プログラム格納装置５内に
格納された複数のプログラムから、１つのプログラム、
またはいくつかのプログラムの組み合わせ、を選択す
る。こうして選択された制御プログラムは制御実行装置
６に与えられる。制御実行装置６はこの制御プログラム
に基づいて車両の制御を行う。すなわち、アクセル制御
量およびブレーキ制御量を各アクチュエータに与え、速
度制御を行う。なお、制御実行装置６からステアリング
制御量を出力させて操舵制御を行うことも可能である
が、この第１の実施例は、速度制御のみを行う実施例で
あるため、ステアリング制御量の出力は不要である。ス
テアリング制御量を出力して操舵制御も合わせて行う実
施例は、後に述べることにする。
【００１７】続いて、状況判断装置３内に予め設定され
る走行状況および制御プログラム格納装置５内に用意さ
れる制御プログラムの具体例を示そう。図２に示すテー
ブルの左欄には、５つの走行状況が示されている。すな
わち、(1) 先行車なしで直線路を走行中、(2) 先行車な
しでカーブを走行中、(3) 先行車ありで直線路を通常走
行中、(4) 先行車ありでカーブを通常走行中、(5) 先行
車ありで渋滞走行中、の５種類の走行状況が状況判断装
置３において設定されている。一方、図２に示すテーブ
ルの右欄には、４つの制御プログラムが示されている。
すなわち、(1)指示速度制御プログラム、(2) 旋回速度
制御プログラム、(3) 車間速度制御プログラム、(4) 目
標移動制御プログラム、の４種類の制御プログラムが制
御プログラム格納装置５に用意されている。
【００１８】続いて、上述の４つの制御プログラムにつ
いて簡単に説明する。 (1) 指示速度制御プログラムは、オートクルーズ機能を
用いてドライバが設定した指示速度Ｖｄで走行するため
の速度制御を行うプログラムである。すなわち、現在の
自車速度Ｖと自車加速度αとに基づいて、予見時間ｔ秒
後における将来自車速度Ｖｐを Ｖｐ＝Ｖ＋αｔ なる式で求め、この将来自車速度Ｖｐが指示速度Ｖｄに
等しくなるような速度制御を行う。 (2) 旋回速度制御プログラムは、カーブ走行時の速度制
御を行うプログラムである。すなわち、予見時間ｔ秒後
における自車速度Ｖｐとカーブ走行時の回転半径ｒとに
基づいて、予見時間ｔ秒後に加わる将来横加速度Ａｐを Ａｐ＝Ｖｐ2 ／ｒ なる式で求め、この将来横加速度Ａｐが自車の許容横加
速度Ａｄを越えないような速度制御を行う。 (3) 車間速度制御プログラムは、先行車に対する車間速
度を制御するためのプログラムである。すなわち、現在
の自車速度Ｖ、先行車速度Ｖ１、車間距離ｄ、に基づい
て、予見時間ｔ秒後の将来車頭時間Ｔｐを Ｔｐ＝（Ｖ１・ｔ − Ｖ・ｔ ＋ ｄ） なる式で求め、この将来車頭時間Ｔｐが、自車のもつ固
有車頭時間Ｔｄに等しくなるような速度制御を行う。 (4) 目標移動制御プログラムは、所定の目標位置まで車
両を移動させるための速度制御を行うためのプログラム
である。すなわち、所定の目標位置までの距離Ｌと現在
の自車速度Ｖとに基づいて、予見時間ｔ秒後における目
標位置までの到達距離Ｄｐを、 Ｄｐ＝Ｌ−Ｖ・ｔ なる式で求め、この到達距離Ｄｐが０になるような速度
制御を行う。
【００１９】以上の各制御プログラムにおける速度制御
は、所定のアクセル制御量またはブレーキ制御量を各ア
クチュエータに与えることによって行われる。たとえ
ば、加速する場合には、ブレーキが踏まれているときに
はブレーキを緩める方向へのブレーキ制御量が出力さ
れ、ブレーキが踏まれていないときにはアクセルを踏み
込む方向へのアクセル制御量が出力される。逆に、減速
する場合には、アクセルが踏まれているときにはアクセ
ルを緩める方向へのアクセル制御量が出力され、アクセ
ルが踏まれていないときにはブレーキを踏み込む方向へ
のブレーキ制御量が出力される。
【００２０】図２に示すテーブルに記入された○印は、
各走行状況に対応して各制御プログラムが制御計画装置
４によって選択されることを示す。すなわち、 (1) 先行車なしで直線路を走行中という状況の場合は、
指示速度制御プログラムのみが選択され、制御実行装置
６は指示速度制御プログラムの実行によって得られる制
御量を出力する。 (2) 先行車なしでカーブを走行中という状況の場合は、
指示速度制御プログラムとともに旋回速度制御プログラ
ムが選択され、制御実行装置６はこの両プログラムを実
行する。そして、それぞれのプログラムの実行によって
得られた２つの制御量のうち、より速度が小さくなる方
の制御量を選択してアクチュエータへ出力する。 (3) 先行車ありで直線路を通常走行中という状況の場合
は、指示速度制御プログラムとともに車間速度制御プロ
グラムが選択され、制御実行装置６はこの両プログラム
を実行する。そして、それぞれのプログラムの実行によ
って得られた２つの制御量のうち、より速度が小さくな
る方の制御量を選択してアクチュエータへ出力する。 (4) 先行車ありでカーブを通常走行中という状況の場合
は、指示速度制御プログラムと、旋回速度制御プログラ
ムと、車間速度制御プログラムとが選択され、制御実行
装置６はこの３つのプログラムを実行する。そして、そ
れぞれのプログラムの実行によって得られた３つの制御
量のうち、最も速度が小さくなる制御量を選択してアク
チュエータへ出力する。 (5) 先行車ありで渋滞走行中という状況の場合は、指示
速度制御プログラムとともに目標移動制御プログラムが
選択され、制御実行装置６はこの両プログラムを実行す
る。そして、それぞれのプログラムの実行によって得ら
れた２つの制御量のうち、より速度が小さくなる方の制
御量を選択してアクチュエータへ出力する。
【００２１】以上のように、本実施例に係る移動車の走
行制御装置では、複数の制御プログラムの中から、走行
状況に適した１つのプログラム、またはいくつかのプロ
グラムの組み合わせ、が選択して実行される。なお、上
述の実施例では、複数のプログラムの組み合わせが選択
された場合には、各プログラムの実行によって得られる
制御量のうち、最も速度が小さくなるものを最終的に選
択してアクチュエータに与えるようにしているが、これ
は安全性を重視するためである。
【００２２】§２ 第２の実施例 上述した第１の実施例は、車両の速度制御を行う部分を
説明するための実施例であるが、ここでは、速度制御に
更に操舵制御を加えた実施例を説明する。このような速
度制御および操舵制御は、ドライバの運転操作をバック
アップするためのシステムで用いられる。すなわち、障
害物への衝突事故が発生する可能性がある場合、衝突回
避のための速度制御および操舵制御を自動的に行うシス
テムに本発明が適用される。
【００２３】この第２の実施例に係る移動車の走行制御
装置の基本構成は、図１に示す第１の実施例に係る装置
と同様である。ただし、状況判断装置３に設定される走
行状況の内容、および制御プログラム格納装置５に用意
される制御プログラムの内容が異なる。この実施例の装
置は、衝突事故回避を目的としたものであるため、状況
判断装置３には、衝突事故に関連した状況が設定され、
制御プログラム格納装置５内には、この衝突事故を回避
するための制御プログラムが用意されることになる。し
たがって、この装置では、図３に示すようなテーブルが
用意される。設定される走行状況は、後述するように
Ａ，Ｂ，Ｃの３種類であり、各走行状況に対して、それ
ぞれ５種類の制御プログラムが用意されている。すなわ
ち、走行状況Ａに対して制御プログラムＡ１〜Ａ５が、
走行状況Ｂに対して制御プログラムＢ１〜Ｂ５が、走行
状況Ｃに対して制御プログラムＣ１〜Ｃ５が、それぞれ
用意されている。以下、各走行状況および各制御プログ
ラムの内容について説明する。
【００２４】まず、走行状況Ａは、図４(A) に示すよう
に、現在位置Ｐ０にある自車が、このままの速度ｖで直
進すると、ガードレール、車線、路側帯などの道路端線
状物体と位置Ｐ１において衝突する可能性があるような
状況である。このような状況では、衝突距離Ｌや衝突角
度αも演算で求まる。続く走行状況Ｂは、図４(B) に示
すように、現在位置Ｐ０にある自車が、このままの速度
ｖ１で直進すると、現在位置Ｑ０にあり速度ｖ２で直進
する先行車（二輪車や歩行者も含む）と位置Ｐ１におい
て衝突する可能性があるような状況である。このような
状況では、先行車との車間距離Ｌ、横偏差ａ、衝突角度
αも演算で求まる。また、走行状況Ｃは、図４(C) に示
すように、現在位置Ｐ０にある自車が、このままの速度
ｖで直進すると、照明ポール、電柱、パイロンなどの道
路上静止物体と位置Ｐ１において衝突する可能性がある
ような状況である。このような状況では、静止物体に対
する右衝突距離Ｌ１、左衝突距離Ｌ２、右回避距離Ｗ
１、左回避距離Ｗ２も演算で求まる。
【００２５】一方、これらの走行状況Ａ，Ｂ，Ｃに対し
て、次のような制御プログラムが用意される。図３のテ
ーブルに示されているように、各走行状況に対して、そ
れぞれ５種類の制御プログラムが用意されている。各制
御プログラムは、速度制御（制動）もしくは操舵制御
（右舷回避／左舷回避）、またはこれらの組み合わせに
よって構成される。すなわち、第１の制御プログラム
（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１）は速度制御（制動）のみを行うも
のであり、第２の制御プログラム（Ａ２，Ｂ２，Ｃ２）
は操舵制御（右舷回避）のみを行うものであり、第３の
制御プログラム（Ａ３，Ｂ３，Ｃ３）は操舵制御（左舷
回避）のみを行うものであり、第４の制御プログラム
（Ａ４，Ｂ４，Ｃ４）は速度制御（制動）と操舵制御
（右舷回避）との双方を行うものであり、第５の制御プ
ログラム（Ａ５，Ｂ５，Ｃ５）は速度制御（制動）と操
舵制御（左舷回避）との双方を行うものである。なお、
速度制御と操舵制御とを行う場合、この実施例では、双
方の制御を同時に行わずに、時分割により順番に行うよ
うにしている。このように時分割して１つずつ順番に行
うことにより、安定した制御が可能になる。
【００２６】制御プログラムＡ１は、図５(A1)に示すよ
うに、衝突位置Ｐ１から安全回避距離ＬＳだけ手前の位
置Ｐ２において自車を停止させるように、時間ｔの関数
としての制動操作量Ｂ（ｔ）を出力するものである。す
なわち、現在位置Ｐ０にある自車は、制動距離ＬＢだけ
制動操作量Ｂ（ｔ）を受けながら走行し、位置Ｐ２にお
いて停止することになる。これに対して、制御プログラ
ムＡ２は、図５(A2)に示すように、衝突位置Ｐ１から安
全回避距離ＬＳだけ離れた地点Ｐ３を通過することがで
きるように、時間ｔの関数としての右舷回避のための操
舵量φ（ｔ）を出力するものである。すなわち、現在位
置Ｐ０にある自車は、操舵量φ（ｔ）を受けながら右舷
方向へと進路変更し地点Ｐ３を通過することになる。制
御プログラムＡ３は、制御プログラムＡ２の左右を入れ
替えたものであり、左舷回避のための操舵量φ（ｔ）を
出力するものである。一方、制御プログラムＡ４は、図
５(A4)に示すように、衝突位置Ｐ１から安全回避距離Ｌ
Ｓだけ離れた地点Ｐ３を通過することができるように、
制動操作量Ｂ（ｔ）を出力した後、続いて、右舷回避の
ための操舵量φ（ｔ）を出力するものである。すなわ
ち、現在位置Ｐ０にある自車は、制動距離ＬＢだけ制動
操作量Ｂ（ｔ）を受けながら走行して位置Ｐ４に到達
し、続いて操舵量φ（ｔ）を受けながら右舷方向へと進
路変更し地点Ｐ５を通過することになる。制御プログラ
ムＡ５は、制御プログラムＡ４の左右を入れ替えたもの
であり、制動操作量Ｂ（ｔ）を出力した後、左舷回避の
ための操舵量φ（ｔ）を出力するものである。
【００２７】次に、制御プログラムＢ１は、図６(B1)に
示すように、衝突位置Ｐ１から安全回避距離ＬＳだけ手
前の位置Ｐ２において自車を停止させるように、制動操
作量Ｂ（ｔ）を出力するものである。すなわち、現在位
置Ｐ０にある自車は、制動距離ＬＢだけ制動操作量Ｂ
（ｔ）を受けながら走行し、位置Ｐ２において停止する
ことになる。一方、制御プログラムＢ３は、図６(B3)に
示すように、衝突位置Ｐ１から安全回避距離ＬＳだけ離
れた地点Ｐ３を通過することができるように、左舷回避
のための操舵量φ（ｔ）を出力するものである。すなわ
ち、現在位置Ｐ０にある自車は、操舵量φ（ｔ）を受け
ながら左舷方向へと進路変更し地点Ｐ３を通過すること
になる。制御プログラムＢ２は、制御プログラムＢ３の
左右を入れ替えたものであり、右舷回避のための操舵量
φ（ｔ）を出力するものである。また、制御プログラム
Ｂ５は、図６(B5)に示すように、衝突位置Ｐ１から安全
回避距離ＬＳだけ離れた地点Ｐ３を通過することができ
るように、制動操作量Ｂ（ｔ）を出力した後、続いて、
左舷回避のための操舵量φ（ｔ）を出力するものであ
る。すなわち、現在位置Ｐ０にある自車は、制動距離Ｌ
Ｂだけ制動操作量Ｂ（ｔ）を受けながら走行して位置Ｐ
４に到達し、続いて操舵量φ（ｔ）を受けながら左舷方
向へと進路変更し地点Ｐ５を通過することになる。制御
プログラムＢ４は、制御プログラムＢ５の左右を入れ替
えたものであり、制動操作量Ｂ（ｔ）を出力した後、右
舷回避のための操舵量φ（ｔ）を出力するものである。
【００２８】また、制御プログラムＣ１は、図７(C1)に
示すように、衝突位置Ｐ１から安全回避距離ＬＳだけ手
前の位置Ｐ２において自車を停止させるように、制動操
作量Ｂ（ｔ）を出力するものである。すなわち、現在位
置Ｐ０にある自車は、制動距離ＬＢだけ制動操作量Ｂ
（ｔ）を受けながら走行し、位置Ｐ２において停止する
ことになる。一方、制御プログラムＣ２は、図７(C2)に
示すように、衝突位置Ｐ１から安全回避距離ＬＳだけ離
れた地点Ｐ３を通過することができるように、右舷回避
のための操舵量φ（ｔ）を出力するものである。すなわ
ち、現在位置Ｐ０にある自車は、操舵量φ（ｔ）を受け
ながら右舷方向へと進路変更し地点Ｐ３を通過すること
になる。制御プログラムＣ３は、制御プログラムＣ２の
左右を入れ替えたものであり、図７(C3)に示すように、
左舷回避のための操舵量φ（ｔ）を出力することによ
り、地点Ｐ４を通過するようにしたものである。また、
制御プログラムＣ４は、図８(C4)に示すように、衝突位
置Ｐ１から安全回避距離ＬＳだけ離れた地点Ｐ６を通過
することができるように、制動操作量Ｂ（ｔ）を出力し
た後、続いて、右舷回避のための操舵量φ（ｔ）を出力
するものである。すなわち、現在位置Ｐ０にある自車
は、制動距離ＬＢだけ制動操作量Ｂ（ｔ）を受けながら
走行して位置Ｐ５に到達し、続いて操舵量φ（ｔ）を受
けながら右舷方向へと進路変更し地点Ｐ６を通過するこ
とになる。制御プログラムＣ４は、制御プログラムＣ５
の左右を入れ替えたものであり、制動操作量Ｂ（ｔ）を
出力した後、続いて、左舷回避のための操舵量φ（ｔ）
を出力するものである。すなわち、現在位置Ｐ０にある
自車は、制動距離ＬＢだけ制動操作量Ｂ（ｔ）を受けな
がら走行して位置Ｐ７に到達し、続いて操舵量φ（ｔ）
を受けながら左舷方向へと進路変更し地点Ｐ８を通過す
ることになる。
【００２９】以上のように、この実施例では、３種類の
走行状況についてそれぞれ５種類の制御プログラムが用
意される。制御計画装置４は、状況判断装置３による状
況判断に基づいて、選択すべきプログラムの候補を５つ
に絞ることができる。すなわち、図３のテーブルに示さ
れているように、走行状況Ａの場合には制御プログラム
Ａ１〜Ａ５のいずれかを、走行状況Ｂの場合には制御プ
ログラムＢ１〜Ｂ５のいずれかを、走行状況Ｃの場合に
は制御プログラムＣ１〜Ｃ５のいずれかを、それぞれ選
択すればよい。本実施例の装置では、制御計画装置４は
この５つの候補の中から１つだけを選択し、制御実行装
置６はこの選択された１つの制御プログラムのみを実行
する。そこで、５つの候補から１つだけを選択する方法
を以下に述べる。
【００３０】たとえば、状況判断装置３によって走行状
況Ｃである旨の判断がなされた場合を考えてみる。この
とき、制御計画装置４は制御プログラムＣ１〜Ｃ５のい
ずれか１つを選択することになる。図７および図８に示
すように、理論的には、５つの制御プログラムのいずれ
を用いても衝突回避が可能である。もっとも、この車両
については実現不可能な制動操作量Ｂ（ｔ）あるいは操
舵量φ（ｔ）を出力しなければならないような結果が得
られた制御プログラムについては、実行不可能なので除
外しなければならないが、そうでない限り、どの制御プ
ログラムを実行しても衝突は回避できる。しかしなが
ら、各制御プログラムを実行するための効率はそれぞれ
異なる。たとえば、図７(C2)に示すように、制御プログ
ラムＣ２を実行して衝突回避する場合と、図７(C3)に示
すように、制御プログラムＣ３を実行して衝突回避する
場合とを比べれば、Ｗ１＜Ｗ２であるなら、制御プログ
ラムＣ２の方が効率が良く適切と言えよう。それでは、
この制御プログラムＣ２と、図８(C4)に示す制御プログ
ラムＣ４とを比べてみよう。もし、車速ｖがある程度遅
い場合なら、制御プログラムＣ２の方が操舵量出力だけ
で回避できるので効率的と言える。ところが、車速ｖが
速い場合には、制御プログラムＣ２では操舵量φ（ｔ）
の加速度成分がかなり大きくなり、いわゆる急ハンドル
を切る必要が生じる。この場合、制御プログラムＣ４を
用いれば、先に制動操作量Ｂ（ｔ）が加えられるので、
操舵量φ（ｔ）の加速度成分を小さく抑えることができ
るようになり、より適切と言えよう。
【００３１】そこで本実施例の装置では、各プログラム
に基づく衝突事故回避のための操作負担量を演算し、最
も操作負担量の小さなプログラムを最適の制御プログラ
ムとして選択するようにしている。この実施例では、操
作負担を考慮するためのパラメータとして、制動操作量
Ｂ（ｔ）と操舵量φ（ｔ）の他に、操舵量φ（ｔ）の加
速度成分β（ｔ）を用いている。これにより、「できる
だけ急ハンドルを抑える」という要素を選択条件に盛り
込むことができる。そして、各パラメータに係数ａ，
ｂ，ｃによる重みづけをして、以下のようなコスト関数
ＣＯＳＴ（ｔ）を定義する。すなわち、 ＣＯＳＴ（ｔ）＝ａＢ（ｔ）＋ｂφ（ｔ）＋ｃβ（ｔ） とする。そして操作負担の全量は、衝突回避操作の開始
時ｔ０から衝突が回避された時ｔ１までのコスト関数Ｃ
ＯＳＴ（ｔ）の時間積分値として評価するようにする。
すなわち、操作負担量Ｚは、コスト関数ＣＯＳＴ（ｔ）
を時刻ｔ０〜ｔ１まで積分した値として定義することが
できる。したがって、たとえば、状況判断装置３によっ
て走行状況Ｃである旨の判断がなされた場合、制御計画
装置４は制御プログラム格納装置５内の５つの制御プロ
グラムＣ１〜Ｃ５について、それぞれの操作負担量Ｚ１
〜Ｚ５を演算により求め、操作負担量の最小の制御プロ
グラムを選択する。制御実行装置６はこの選択された制
御プログラムを実行し、所定の制動操作量Ｂ（ｔ）およ
び操舵量φ（ｔ）を各アクチュエータに出力することに
なる。こうして、常にそのときの走行状況に応じた最適
の制御プログラムの実行により、衝突が回避されること
になる。
【００３２】§３ 第３の実施例 ここで述べる第３の実施例は、上述の第２の実施例を更
に発展させたものであり、本発明の実施例に相当するも
のである。この第３の実施例では、最適の制御プログラ
ムを選択する際に、ドライバの運転操作が考慮される。
【００３３】この第３の実施例に係る移動車の走行制御
装置の基本構成のブロック図を図９に示す。この装置
は、図１に示した装置に、更に、ドライバの運転操作量
を検出するためのセンサ７と、ドライバの運転操作を認
識するための操作認識装置８とを付加したものである。
センサ７は、たとえば、アクセルペダルやブレーキベダ
ルの踏み込み量を検出するセンサや、ステアリングの操
舵角を検出するセンサである。操作認識装置８はこのセ
ンサ出力により、ドライバが現在制動操作を行っている
かいないか、あるいは、どの方向にどれ程の操舵を行っ
ているかといった操作内容を認識することができる。
【００３４】制御計画装置４は、状況判断装置３の判断
結果とともに操作認識装置８の認識結果を参照して、最
適な制御プログラムの選択を行う。操作認識装置８の認
識結果の利用例を図１０のテーブルに基づいて説明す
る。このテーブルの左欄は状況判断装置３から与えられ
る走行状況の情報であり、中央欄は操作認識装置８から
与えられるドライバの操作内容の情報であり、右欄はこ
れらの情報に基づいて選択される制御プログラムであ
る。たとえば、状況判断装置３から走行状態Ａである旨
の情報が与えられた場合を考えてみる。図１０のテーブ
ルの中央欄第１行目に、制動×、操舵×、とあるのは、
ドライバが制動操作も操舵もいずれも行っていないこと
を意味する。この場合は、制御プログラムＡ１〜Ａ５が
選択対象となる。すなわち、前述した第２の実施例の場
合と同様に、５つの制御プログラムについてそれぞれ操
作負担量Ｚを演算し、操作負担量Ｚが最小になる制御プ
ログラムが選択されることになる。
【００３５】一方、テーブルの中央欄第２行目に、制動
○、操舵×、とあるのは、ドライバは制動操作を行って
いるが操舵は行っていないことを意味する。この場合、
制動操作による制御については既にドライバが行ってい
るので、そのままドライバに任せることにし、この走行
制御装置としては操舵による制御のみを行うことにす
る。したがって、操舵制御のみに関する制御プログラム
Ａ２，Ａ３の２つが候補として選択され、これら２つの
うち操作負担量Ｚの小さい方が最終的に実行するプログ
ラムとして選択される。
【００３６】また、テーブルの中央欄第３行目に、制動
×、操舵○、とあるのは、ドライバは制動操作は行って
いないが操舵は行っていることを意味する。この場合、
操舵による制御については既にドライバが行っているの
で、そのままドライバに任せることにし、この走行制御
装置としては制動操作による制御のみを行うことにす
る。したがって、制動制御のみに関する制御プログラム
Ａ１が選択されることになる。
【００３７】更に、テーブルの中央欄第４行目に、制動
○、操舵○、とあるのは、ドライバが制動操作と操舵と
の双方を行っていることを意味する。この場合、制動操
作と操舵との両制御によって衝突を回避する処置を既に
ドライバが行っているので、衝突回避処理はすべてその
ままドライバに任せることにし、この走行制御装置とし
ては何らバックアップ操作は行わないことにする。した
がって、制御プログラムは何も選択されない。
【００３８】以上、走行状態Ａについての制御プログラ
ムについて説明したが、走行状態Ｂあるいは走行状態Ｃ
の場合も同様である。このように、ここに示す第３の実
施例の装置では、ドライバの運転操作を更に考慮に入れ
るようにしたため、より適切な制御プログラムの選択処
理を短時間で行うことができ、ドライバの運転操作と協
調した安定した衝突回避処理を行うことができる。
【００３９】§４ 第４の実施例 ここで述べる第４の実施例は、前述した第１〜第３の実
施例とは、若干異なった着想に基づくものである。すな
わち、衝突事故が発生する危険性を検知したとき、ドラ
イバが意図的にそのような走行状況へもっていったの
か、あるいは、ドライバが無意識のうちにそのような走
行状況に至ったのか、を判断しようとするものである。
たとえば、車両がガードレールにだんだんと接近してき
ており、このまま走行すると、予見時間ｔ秒後には、ガ
ードレールに衝突する危険性があることが検知された場
合を考える。このようなガードレールへの接近が、ドラ
イバの意識的な操作に基づいて行われているのであれば
問題ない。たとえば、ドライバがガードレールの近傍に
車両を停車させるために接近させたり、後続車に自車を
追い越しさせるために車両を一時的に左に寄せたりした
のであれば問題はない。ところが、ドライバの覚醒状態
が低下し、いわゆる居眠り運転の状態でガードレールに
接近したのであれば、このまま放置すれば衝突事故が発
生する。この実施例は、衝突事故が発生する危険性が検
知されたとき、それがドライバの意識的な操作に基づく
ものなのか、ドライバの覚醒状態低下に基づくものなの
か、を判断することができる走行制御装置の一例であ
る。
【００４０】図１１は、この第４の実施例に係る移動車
の走行制御装置の基本構成を示すブロック図である。セ
ンサ１１は、外界の環境や車両の走行状態を示す物理量
を検出するセンサであり、たとえば、走行路前方の状態
を画像入力するためのビデオカメラ、自車の速度を検出
する速度センサ、先行車との車間距離を測定するレーダ
などが用いられる。危険判断装置１２は、センサ１１か
ら得られる情報に基づいて、危険を判断する装置であ
る。たとえば、ガードレールとの接触、先行車への追
突、などの危険性が判断される。回避制御装置１３は、
このような危険を回避するための制御量を演算する機能
をもった装置であり、前述した実施例における状況判断
装置３、制御計画装置４、制御プログラム格納装置５、
制御実行装置６の機能を合わせもつ装置に相当する。こ
の回避制御装置１３からは、危険を回避するための車両
制御量（この実施例では、制動操作量と操舵量）が出力
される。また、後述するように、この回避制御装置１３
は、ドライバに対する警報（たとえばブザーの鳴動）を
発する機能も有する。
【００４１】回避制御装置１３から出力された車両制御
量は、反力発生装置１４に与えられる。反力発生装置１
４は、アクセルペダル１５およびステアリング１６に対
して反力を作用させる。ここで、反力とは、危険を回避
する操作方向への力を言う。たとえば、先行車に追突す
る危険性があると判断された場合には、アクセルペダル
１５を踏み込む方向とは逆の方向への力を言い、左舷の
ガードレールに接触する危険性があると判断された場合
には、ステアリング１６を右方向へ回転させる力を言
う。
【００４２】この走行制御装置を搭載した車両の制御系
は、いわゆる「Drive-by-wire 」形式となっている。た
とえば、速度制御系では、アクセルペダル（あるいはブ
レーキペダル）の踏み込み量がそのまま機械的にスロッ
トルバルブやブレーキオイル圧制御装置などのアクチュ
エータに伝達されるのではなく、アクセルペダル１５の
踏み込み位置が、変位検出センサ１７によって電気信号
として検出され、この電気信号によってアクチュエータ
が動作する。また、操舵系では、ステアリング１６の回
転力がそのまま機械的に操舵用のアクチュエータに伝達
されるのではなく、ステアリング１６の回転トルクがト
ルク検出センサ１８によって電気信号として検出され、
この電気信号によってアクチュエータが動作する。ま
た、変位検出センサ１７およびトルク検出センサ１８の
検出値は、ドライバ診断装置１９にも与えられる。ドラ
イバ診断装置１９は、この検出値に基づき、ドライバが
覚醒状態にあるか否かを診断し、その結果を回避制御装
置１３に報告する。
【００４３】続いて、この装置の動作原理を説明する。
いま、反力発生装置１４が発生する反力を時間ｔの関数
Ｆ（ｔ）とし、変位検出センサ１７またはトルク検出セ
ンサ１８によって検出される検出値を時間ｔの関数Ｒ
（ｔ）とする。関数Ｒ（ｔ）は、アクセルペダル１５の
実効変位あるいはステアリング１６の実効トルクであ
り、ドライバの運転操作に関する反応を示すものであ
る。そこで、関数Ｒ（ｔ）と関数Ｆ（ｔ）との比の２乗
をとった関数Ｇ（ｔ）を、 Ｇ（ｔ）＝（Ｒ（ｔ）／Ｆ（ｔ））2 と定義し、この関数Ｇ（ｔ）を所定のサンプリング期間
分だけ時間ｔで積分した値Ｅをドライバの反応レベルと
定義することにする。関数Ｇ（ｔ）は、ドライバの運転
操作に関する反応値Ｒ（ｔ）と反力値Ｆ（ｔ）との比で
あるから（２乗したのは、比の値が負になるのを避ける
ためである）、その積分値Ｅは、所定のサンプリング期
間における反力に対抗したドライバの操作力の大きさを
示す値となる。ドライバ診断装置１９は、このドライバ
の反応レベルＥに基づいて、ドライバの診断を行うので
ある。すなわち、所定の反応定数Ｃａを予め設定してお
き、 Ｅ＞Ｃａ の場合： ドライバの意識的操作 Ｅ≦Ｃａ の場合： ドライバの無意識的操作 と診断するのである。回避制御装置１３はこの診断結果
に基づいて、意識的操作であるならば、ドライバの意思
を尊重して車両制御量の出力を中止する。一方、無意識
的操作であるならば、車両制御量の出力を継続して危険
回避のための車両制御を行い、必要があれば警報を発し
てドライバを覚醒状態にする。
【００４４】以上の動作を具体例に即して説明しておこ
う。いま、たとえば、危険判断装置１２によって先行車
への追突の危険性があるものと判断された場合を考え
る。この場合、回避制御装置１３は、減速するための車
両制御量として、アクセルペダル１５を戻す方向への制
御量を出力する。したがって、アクセルペダル１５に
は、ペダルを戻す方向への反力Ｆ（ｔ）が加えられるこ
とになる。もし、ドライバが意識的に先行車に接近する
運転操作を行っていたとしたら、反力Ｆ（ｔ）に十分に
対抗する力でアクセルペダル１５を踏み込む操作を行う
と考えられるので、反力Ｆ（ｔ）より大きな反応Ｒ
（ｔ）が得られるはずである。したがって、Ｅ＞Ｃａと
なり、先行車への接近はドライバの意識的操作と診断さ
れ、回避制御装置１３はドライバの意思を尊重して、減
速のための車両制御量の出力を中止する。ところが、ド
ライバが低覚醒状態に陥り、いわゆる居眠り運転を行っ
ていたとしたら、反力Ｆ（ｔ）に十分に対抗する力でア
クセルペダル１５を踏み続けることはできないため、ア
クセルペダル１５は反力により押し戻されることにな
る。したがって、反応Ｒ（ｔ）は反力Ｆ（ｔ）より小さ
くなる。したがって、Ｅ≦Ｃａとなり、先行車への接近
はドライバの無意識的操作と診断され、回避制御装置１
３は危険回避のための車両制御量の出力を継続するとと
もに、ブザーを鳴動するなどの警報を行う。
【００４５】もうひとつ別な例を挙げておこう。たとえ
ば、危険判断装置１２によって左舷のガードレールに接
触する危険性があるものと判断された場合を考える。こ
の場合、回避制御装置１３は、車両を右舷方向に移動さ
せる車両制御量として、ステアリング１６を右方向に回
転させる制御量を出力する。すなわち、ステアリング１
６には、右方向への反力Ｆ（ｔ）が加えられることにな
る。もし、ドライバが意識的に左舷のガードレールに接
近する運転操作を行っていたとしたら、反力Ｆ（ｔ）に
十分に対抗する力でステアリング１６を左へ回転させる
操作を行うと考えられるので、反力Ｆ（ｔ）より大きな
反応Ｒ（ｔ）が得られるはずである。したがって、Ｅ＞
Ｃａとなり、ガードレールへの接近はドライバの意識的
操作と診断され、回避制御装置１３はドライバの意思を
尊重して、車両を右舷に移動させるための車両制御量の
出力を中止する。ところが、ドライバが低覚醒状態に陥
り、いわゆる居眠り運転を行っていたとしたら、反力Ｆ
（ｔ）に十分に対抗する力でステアリング１６を左へ回
転させ続けることはできないため、ステアリング１６は
反力により右へ回転することになる。したがって、反応
Ｒ（ｔ）は反力Ｆ（ｔ）より小さくなる。したがって、
Ｅ≦Ｃａとなり、ガードレールへの接近はドライバの無
意識的操作と診断され、回避制御装置１３は危険回避の
ための車両制御量の出力を継続するとともに、ブザーを
鳴動するなどの警報を行う。
【００４６】なお、危険から回避する方向へ作用させる
反力Ｆ（ｔ）の大きさは、ドライバの反応を検出するた
めに必要な所定の大きさＴａ以上にする必要があるが、
また、ドライバの意識的な操作を妨げるような大きさＴ
ｂよりは小さくする必要がある。
【００４７】
【発明の効果】以上のとおり、本発明に係る移動車の走
行制御装置によれば、車両を制御するための制御プログ
ラムを複数用意し、そのときの車両の走行状況およびド
ライバの運転操作に応じて最適なプログラムを選択する
ようにし、特に、ドライバの操舵操作の有無や制動操作
の有無に応じて最適なプログラムの選択が行われるよう
にしたため、常に安定した事故回避動作を確保でき、走
行状況に応じた適切な車両制御を行うことができるよう
になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１および第２の実施例に係る移動車
の走行制御装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施例における制御プログラム
の選択方法を示すテーブルである。
【図３】本発明の第２の実施例における制御プログラム
の選択方法を示すテーブルである。
【図４】本発明の第２の実施例において設定された３つ
の走行状態を説明する図である。
【図５】図３のテーブルに示す制御プログラムＡ１，Ａ
２，Ａ４の内容を説明する図である。
【図６】図３のテーブルに示す制御プログラムＢ１，Ｂ
３，Ｂ５の内容を説明する図である。
【図７】図３のテーブルに示す制御プログラムＣ１，Ｃ
２，Ｃ３の内容を説明する図である。
【図８】図３のテーブルに示す制御プログラムＣ４，Ｃ
５の内容を説明する図である。
【図９】本発明の第３の実施例に係る移動車の走行制御
装置の基本構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３の実施例における制御プログラ
ムの選択方法を示すテーブルである。
【図１１】本発明の第４の実施例に係る移動車の走行制
御装置の基本構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…センサ ２…環境認識装置 ３…状況判断装置 ４…制御計画装置 ５…制御プログラム格納装置 ６…制御実行装置 ７…センサ ８…操作認識装置 １１…センサ １２…危険判断装置 １３…回避制御装置 １４…反力発生装置 １５…アクセルペダル １６…ステアリング １７…変位検出センサ １８…トルク検出センサ １９…ドライバ診断装置 ａ…横偏差 Ｌ…衝突距離，車間距離 Ｌ１…右衝突距離 Ｌ２…左衝突距離 ＬＢ…制動距離 ＬＳ…安全回避距離 Ｐ０…自車の現在位置 Ｐ１…衝突位置 Ｐ２…停止位置 Ｐ３…回避地点 Ｐ４…中間地点，回避地点 Ｐ５…中間地点，回避地点 Ｐ６…回避地点 Ｐ７…中間地点 Ｐ８…回避地点 Ｑ０…先行車の現在位置 ｖ，ｖ１…自車速度 ｖ２…先行車速度 Ｗ１…右回避距離 Ｗ２…左回避距離 α…衝突角度

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外界の環境を認識する環境認識手段と、 この環境認識手段による認識結果に基づいて走行状況を
    判断する状況判断手段と、ドライバによる操舵操作および制動操作を認識する操作
    認識手段と、 車両に対して速度制御のみを行う第１属性の制御プログ
    ラムと、車両に対して操舵制御のみを行う第２属性の制
    御プログラムと、車両に対して速度制御と操舵制御との
    双方を行う第３属性の制御プログラムと、の少なくとも
    ３種類の属性に係る複数のプログラムを格納した制御プ
    ログラム格納手段と、 前記状況判断手段による判断結果および前記操作認識手
    段による認識結果に基づいて、前記制御プログラム格納
    手段内に格納された複数のプログラムから１つのプログ
    ラムまたはいくつかのプログラムの組み合わせを選択す
    る制御計画手段と、 前記制御計画手段によって選択されたプログラムに基づ
    いて車両の制御を行う制御実行手段と、 を備え、前記操作認識手段によって、ドライバによる操舵操作が
    行われており制動操作が行われていない旨の認識がなさ
    れたときには、前記制御計画手段によって、前記第１属
    性の制御プログラムを選択対象とした選択が行われ、 前記操作認識手段によって、ドライバによる制動操作が
    行われており操舵操作が行われていない旨の認識がなさ
    れたときには、前記制御計画手段によって、前記第２属
    性の制御プログラムを選択対象とした選択が行われ、 前記操作認識手段によって、ドライバによる操舵操作も
    制動操作もいずれも行われていない旨の認識がなされた
    ときには、前記制御計画手段によって、前記第１属性の
    制御プログラム、前記第２属性の制御プログラム、前記
    第３属性の制御プログラムを選択対象とした選択が行わ
    れるように構成したことを特徴とする移動車の走行制御
    装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の走行制御装置におい
    て、 操作認識手段によって、ドライバによる操舵操作と制動
    操作との双方が行われ ている旨の認識がなされたときに
    は、制御計画手段によるプログラムの選択は行われない
    ようにし、制御実行手段による車両の制御動作が行われ
    ないようにしたことを特徴とする移動車の走行制御装
    置。
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