CN108463386B - 车辆控制系统 - Google Patents

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Abstract

车辆控制系统具备：第一装置，其生成表示本车辆的将来的轨道的轨道数据，并输出生成的所述轨道数据；第二装置，其基于由所述第一装置生成的所述轨道数据来对所述本车辆的加减速或转向中的至少一方进行控制；以及第三装置，其为至少与所述第一装置分体的装置，接收由所述第一装置生成的所述轨道数据，并将所述接收到的所述轨道数据向该第三装置的存储部写入，其中，在所述第一装置输出的所述轨道数据产生了异常的情况下，所述第二装置基于在产生所述异常之前由所述第三装置接收并写入到所述存储部的所述轨道数据，来对所述本车辆的加减速或转向中的至少一方进行控制。

Description

车辆控制系统
技术领域
本发明涉及车辆控制系统。
本申请基于在2016年2月12日申请的日本国特愿2016-025163号而主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
近年来，关于自动地驾驶四轮车辆等车辆的技术的研究不断进展。
与此相关联而已知有一种车辆的行驶控制方法，其特征在于，包括：检测本车辆前方的障碍物的处理；检测本车辆的运动状态的处理；基于所述本车辆的运动状态来生成多个用于躲避本车辆与所述障碍物碰撞的碰撞躲避轨道的处理；检测驾驶员对本车辆的操作的处理；从多个所述碰撞躲避轨道中选择与所述本车辆的操作对应的碰撞躲避轨道的处理；以及基于选择出的所述碰撞躲避轨道来对本车辆进行行驶控制的处理(例如参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2013-079068号
发明要解决的课题
然而，在以往的技术中，在生成用于对车辆的行驶进行控制的轨道的装置中产生了异常的情况下，有时必须立即使自动驾驶停止。另外，当由此以立即向手动驾驶切换的方式进行控制时，切换期间不存在富余，因此有时需要进行使车辆停止那样的控制。因此，在以往的技术中，也担心用于提高生成轨道的装置的安全性的成本增大的情况。
发明内容
本发明的方案考虑到这样的情况而完成，其目的之一在于，提供一种能够更顺利地结束自动驾驶的车辆控制系统。
用于解决课题的方案
(1)本发明的一方案的车辆控制系统具备：第一装置，其生成表示本车辆的将来的轨道的轨道数据，并输出生成的所述轨道数据；第二装置，其基于由所述第一装置生成的所述轨道数据来对所述本车辆的加减速或转向中的至少一方进行控制；以及第三装置，其为至少与所述第一装置分体的装置，接收由所述第一装置生成的所述轨道数据，并将所述接收到的所述轨道数据向该第三装置的存储部写入，在所述第一装置输出的所述轨道数据产生了异常的情况下，所述第二装置基于在产生所述异常之前由所述第三装置接收并写入到所述存储部的所述轨道数据，来对所述本车辆的加减速或转向中的至少一方进行控制。
(2)在上述方案(1)的基础上，也可以是，所述第三装置在检测出从所述第一装置接收到的所述轨道数据产生了异常的情况下，停止将所述接收到的所述轨道数据向所述存储部存储。
(3)在上述方案(1)或(2)的基础上，也可以是，所述第三装置在检测出从所述第一装置接收到的所述轨道数据产生了异常的情况下，停止由所述第一装置生成的所述轨道数据的接收。
(4)在上述方案(2)或(3)的基础上，也可以是，所述第三装置对从所述第一装置输出的所述轨道数据进行中继而向所述第二装置输出，并且基于所述中继的所述轨道数据的内容或有无来检测所述轨道数据产生了异常的情况。
(5)在上述方案(1)至(4)中任一方案的基础上，也可以是，所述第一装置、所述第二装置及所述第三装置经由能够由多个装置参照传输的信息的通信线而彼此连接，所述第一装置将所述轨道数据向所述通信线输出，所述第二装置基于由所述通信线传输的所述轨道数据来对所述本车辆的加减速或转向中的至少一方进行控制，所述第三装置接收由所述通信线传输的所述轨道数据，将所述接收到的所述轨道数据向所述存储部存储，并且在所述接收到的所述轨道数据产生了异常的情况下，将存储于所述存储部的所述轨道数据向所述通信线输出。
(6)在上述方案(5)的基础上，也可以是，所述第三装置向存储于所述存储部的所述轨道数据附加表示优先级比所述第一装置向所述通信线输出的信息的优先级高的情况的信息而向所述通信线输出。
(7)在上述方案(1)至(6)中任一方案的基础上，也可以是，所述第三装置基于存储于所述存储部的从所述第一装置接收到的所述轨道数据，来生成追加轨道数据，该追加轨道数据表示与所述轨道作为对象的将来相比更后来的将来的轨道，所述第三装置在从所述第一装置接收到的所述轨道数据产生了异常的情况下，除了从所述第一装置接收到的所述轨道数据以外，还将生成的所述追加轨道数据向所述第二装置输出。
(8)在上述方案(1)至(7)中任一方案的基础上，也可以是，所述第三装置在从所述第一装置接收到的所述轨道数据未产生异常的情况下，继续接收从所述第一装置输出的所述轨道数据，并将所述接收到的所述轨道数据覆盖于所述存储部的规定区域。
(9)在上述方案(1)至(8)中任一方案的基础上，也可以是，所述第一装置及所述第三装置分别具备易失性存储器，所述第一装置具备的所述易失性存储器的存储容量比所述第三装置具备的所述易失性存储器的存储容量大。
(10)在本发明的一方案的车辆控制方法中，第一装置生成表示本车辆的将来的轨道的轨道数据，并输出生成的所述轨道数据，第二装置基于由所述第一装置生成的所述轨道数据，来对所述本车辆的加减速或转向中的至少一方进行控制，作为至少与所述第一装置分体的装置的第三装置接收由所述第一装置生成的所述轨道数据，并将所述接收到的所述轨道数据向该第三装置的存储部写入，在所述第一装置输出的所述轨道数据产生了异常的情况下，所述第二装置基于在产生所述异常之前由所述第三装置接收并写入到所述存储部的所述轨道数据，来对所述本车辆的加减速或转向中的至少一方进行控制。
(11)本发明的一方案的车辆控制程序中，使第一装置生成表示本车辆的将来的轨道的轨道数据，并输出生成的所述轨道数据，使第二装置基于由所述第一装置生成的所述轨道数据，来对所述本车辆的加减速或转向中的至少一方进行控制，使作为至少与所述第一装置分体的装置的第三装置接收由所述第一装置生成的所述轨道数据，并将所述接收到的所述轨道数据向该第三装置的存储部写入，在所述第一装置输出的所述轨道数据产生了异常的情况下，使所述第二装置基于在产生所述异常之前由所述第三装置接收并写入到所述存储部的所述轨道数据，来对所述本车辆的加减速或转向中的至少一方进行控制。
发明效果
根据上述方案(1)、(4)、(5)、(8)、(10)、(11)，在从第一装置接收到的轨道数据产生了异常的情况下，第二装置基于在产生异常之前由第三装置接收并写入到存储部的轨道数据，来对本车辆的加减速或转向中的至少一方进行自动地控制，因此能够更顺利地结束自动驾驶。
根据上述方案(2)，在检测出从第一装置接收到的轨道数据产生了异常的情况时，停止将接收到的所述轨道数据向存储部存储，因此第二装置不会基于产生异常之后的轨道数据来对本车辆的加减速或转向中的至少一方进行自动地控制。其结果是，能够提高行驶时的安全性。
根据上述方案(3)，在检测出从第一装置接收到的表示轨道的信息产生了异常情况时，停止由第一装置生成的轨道数据的接收，因此第二装置不会基于产生异常之后的轨道数据来对本车辆的加减速或转向中的至少一方进行自动地控制。其结果是，能够提高行驶时的安全性。
根据上述方案(6)，第三装置向存储于存储部的轨道数据附加表示优先级比第一装置向通信线输出的信息的优先级高的情况的信息而向通信线输出，因此能够更顺利地结束自动驾驶。
根据上述方案(7)，第三装置基于存储于存储部的从第一装置接收到的轨道数据，来生成追加轨道数据，该追加轨道数据表示与轨道作为对象的将来相比更后来的将来的轨道，第三装置在从第一装置接收到的轨道数据产生了异常的情况下，除了从第一装置接收到的轨道数据以外，还将生成的追加轨道数据向第二装置输出，因此能够更顺利地结束自动驾驶。
根据上述方案(9)，第一装置及第三装置分别具备易失性存储器，第一装置具备的易失性存储器的存储容量比第三装置具备的易失性存储器的存储容量大，因此能够以低成本实现第三装置。
附图说明
图1是表示搭载有第一实施方式的车辆控制系统的车辆所具有的构成要素的图。
图2是以第一实施方式的车辆控制系统为中心的本车辆的功能结构图。
图3是表示由本车位置识别部识别出本车辆相对于行驶车道的相对位置的情形的图。
图4是表示针对某区间生成的行动计划的一例的图。
图5A是表示由第一轨道生成部生成的轨道的一例的图。
图5B是表示由第一轨道生成部生成的轨道的一例的图。
图5C是表示由第一轨道生成部生成的轨道的一例的图。
图5D是表示由第一轨道生成部生成的轨道的一例的图。
图6是用于说明在判定车道变更的可否时参照的禁止区域的设定方法的图。
图7是用于说明由第二轨道生成部生成轨道的生成方法的图。
图8是表示第一实施方式中的车辆控制系统的结构的一例的图。
图9是表示第一实施方式中的存储控制部的写入处理的流程的一例的流程图。
图10是表示第一实施方式中的存储控制部的读出处理的流程的一例的流程图。
图11是用于说明从缓冲区域读出轨道数据的处理的图。
图12是表示决定行驶控制部对转向装置的控制量的场景的一例的图。
图13是用于说明比较例即不存在缓冲ECU的车辆控制系统中的行驶控制ECU的动作的图。
图14是用于说明存在第一实施方式中的缓冲ECU的情况下的行驶控制ECU的动作的图。
图15是表示第一实施方式的变形例中的缓冲ECU的结构的一例的图。
图16是用于说明根据接收时刻来依次发送轨道数据的处理的图。
图17是表示第二实施方式中的车辆控制系统的结构的一例的图。
图18是表示第三实施方式中的车辆控制系统的结构的一例的图。
图19是表示生成追加轨道数据的情形的图。
图20是表示第四实施方式中的车辆控制系统的结构的一例的图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的车辆控制系统的实施方式。
<第一实施方式>
[车辆结构]
图1是表示搭载有第一实施方式中的车辆控制系统100的车辆(以下称作本车辆M)所具有的构成要素的图。搭载有车辆控制系统100的车辆例如为二轮、三轮、四轮等的机动车，包括以柴油发动机、汽油发动机等内燃机为动力源的机动车、以电动机为动力源的电动机动车、兼具备内燃机及电动机的混合动力机动车等。另外，上述的电动机动车例如使用由二次电池、氢燃料电池、金属燃料电池、醇类燃料电池等电池放出的电力来进行驱动。
如图1所示，在本车辆M中搭载有探测器20-1～20-7、雷达30-1～30-6及相机40等传感器、导航装置50以及上述的车辆控制系统100。探测器20-1～20-7例如是测定相对于照射光的散射光而测定直至对象为止的距离的LIDAR(Light Detection and Ranging、或者Laser Imaging Detection and Ranging)。例如，探测器20-1安装于前格栅等，探测器20-2及探测器20-3安装于车身的侧面、车门上后视镜、前照灯内部、侧灯附近等。探测器20-4安装在行李箱盖等，探测器20-5及探测器20-6安装于车身的侧面、尾灯内部等。上述的探测器20-1～20-6例如在水平方向上具有150度左右的检测区域。另外，探测器20-7安装于车顶等。探测器20-7例如在水平方向上具有360度的检测区域。
上述的雷达30-1及雷达30-4例如是进深方向的检测区域比其他雷达宽的长距离毫米波雷达。另外，雷达30-2、30-3、30-5、30-6是比雷达30-1及雷达30-4的进深方向的检测区域窄的中距离毫米波雷达。以下，在不对探测器20-1～20-7进行特别区分的情况下，仅记载为“探测器20”，在不对雷达30-1～30-6进行特别区分的情况下，仅记载为“雷达30”。雷达30例如通过FM-CW(Frequency Modulated Continuous Wave)方式来检测物体。
相机40例如是利用了CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary MetalOxide Semiconductor)等固体摄像元件的数码相机。相机40安装于前风窗玻璃上部、车室内后视镜背面等。相机40例如周期性地反复对本车辆M的前方进行拍摄。
需要说明的是，图1所示的结构只是一例，可以省略结构的一部分，也可以进一步追加其他的结构。
图2是以第一实施方式的车辆控制系统100为中心的本车辆M的功能结构图。在本车辆M上除了搭载有探测器20、雷达30及相机40以外，还搭载有导航装置50、车辆传感器60、操作器件70、操作检测传感器72、切换开关80、行驶驱动力输出装置90、转向装置92、制动装置94及车辆控制系统100。这些装置、设备可以通过CAN(Controller Area Network)通信线等多路通信线、串行通信线、无线通信网等而彼此连接。
导航装置50具有GNSS(Global Navigation Satellite System)接收机、地图信息(导航地图)、作为用户界面发挥功能的触摸面板式显示装置、扬声器、话筒等。导航装置50通过GNSS接收机来确定本车辆M的位置，并导出从该位置到由用户指定的目的地为止的路径。由导航装置50导出的路径作为路径信息144而保存于存储部140。本车辆M的位置也可以通过利用了车辆传感器60的输出的INS(Inertial Navigation System)来确定或补充。另外，导航装置50在车辆控制系统100正执行手动驾驶模式时，通过声音、导航显示来对直至目的地的路径进行引导。需要说明的是，用于确定本车辆M的位置的结构也可以与导航装置50独立地设置。另外，导航装置50例如也可以通过用户持有的智能手机、平板终端等终端装置的一个功能来实现。在该情况下，在终端装置与车辆控制系统100之间通过无线或有线的通信来进行信息的收发。
车辆传感器60包括检测车速的车速传感器、检测加速度的加速度传感器、检测绕铅垂轴的角速度的横摆角速度传感器、以及检测本车辆M的朝向的方位传感器等。
行驶驱动力输出装置90例如在本车辆M是以内燃机为动力源的机动车的情况下，具备发动机及对发动机进行控制的发动机ECU(Electronic Control Unit)，在本车辆M是以电动机为动力源的电动机动车的情况下，具备行驶用马达及对行驶用马达进行控制的马达ECU，在本车辆M是混合动力机动车的情况下，具备发动机及发动机ECU和行驶用马达及马达ECU。在行驶驱动力输出装置90仅包括发动机的情况下，发动机ECU按照从后述的行驶控制部162输入的信息来调整发动机的节气门开度、档级等，并输出用于使车辆行驶的行驶驱动力(转矩)。另外，在行驶驱动力输出装置90仅包括行驶用马达的情况下，马达ECU按照从行驶控制部162输入的信息来调整向行驶用马达施加的PWM信号的占空比，并输出上述的行驶驱动力。另外，在行驶驱动力输出装置90包括发动机及行驶用马达的情况下，发动机ECU及马达ECU这双方按照从行驶控制部162输入的信息而彼此协调地对行驶驱动力进行控制。
转向装置92例如具备电动马达、转向转矩传感器及转向盘转向角传感器等。电动马达例如在齿条-小齿轮功能等中使力作用来变更转向盘的朝向。转向转矩传感器例如检测对转向盘进行操作时的扭力杆的扭转来作为转向转矩(转向力)。转向盘转向角传感器例如检测转向盘转向角(或实际转向角)。
转向装置92按照从行驶控制部162输入的信息来驱动电动马达，变更转向盘的朝向。
制动装置94例如是具备制动钳、向制动钳传递液压的液压缸、使液压缸产生液压的电动马达、以及制动控制部的电动伺服制动装置。电动伺服制动装置的制动控制部按照从行驶控制部162输入的信息来控制电动马达，并将与制动操作相应的制动转矩向各车轮输出。电动伺服制动装置可以具备将通过制动踏板的操作而产生的液压经由主液压缸向液压缸传递的机构来作为备用。需要说明的是，制动装置94不限于上述说明的电动伺服制动装置，也可以是电子控制式液压制动装置。电子控制式液压制动装置按照从行驶控制部162输入的信息来控制致动器而将主液压缸的液压向液压缸传递。另外，制动装置94也可以包括再生制动器。该再生制动器利用由行驶驱动力输出装置90中能够包含的行驶用马达发出的电力。
操作器件70例如包括油门踏板、转向盘、制动踏板、变速杆等。在操作器件70上安装有检测驾驶员的操作的有无、操作量的操作检测传感器72。操作检测传感器72例如包括油门开度传感器、转向转矩传感器、制动传感器、档位传感器等。操作检测传感器72将作为检测结果的油门开度、转向转矩、制动踩踏量、档位等向行驶控制部162输出。需要说明的是，也可以代替于此，将操作检测传感器72的检测结果直接向行驶驱动力输出装置90、转向装置92或制动装置94输出。
切换开关80是由驾驶员等操作的开关。切换开关80例如可以是设置于转向盘、装饰件(前围板)等的机械式的开关，也可以是设置于导航装置50的触摸面板的GUI(Graphical User Interface)开关。切换开关80接受驾驶员等的操作，生成将由行驶控制部162控制的控制模式向自动驾驶模式或手动驾驶模式中的任一方指定的控制模式指定信号，并向控制切换部164输出。如上所述，自动驾驶模式是指在驾驶员不进行操作(或者与手动驾驶模式相比操作量小或操作频率低)的状态下行驶的驾驶模式，更具体而言，自动驾驶模式是指基于行动计划来对行驶驱动力输出装置90、转向装置92及制动装置94中的一部分或全部进行控制的驾驶模式。
[车辆控制系统的结构]
以下，说明车辆控制系统100。车辆控制系统100例如具备轨道生成ECU110、缓冲ECU150及行驶控制ECU160。至少轨道生成ECU110与缓冲ECU150作为彼此不同的分体而构成。分体例如可以是指作为各ECU所具备的处理器彼此不同的芯片(芯片组)而构成的情况，也可以是指在两ECU之间存在通信线的情况。另外，分体也可以是指各ECU分别独立地设置于树脂、金属、陶瓷等的封装体的情况，还可以是指安装于彼此不同的印制基板的情况。另外，行驶控制ECU160也可以作为与轨道生成ECU110及缓冲ECU150不同的分体而构成。在本实施方式中，说明轨道生成ECU110、缓冲ECU150及行驶控制ECU160分别作为分体而构成的情况。
轨道生成ECU110具备本车位置识别部112、外界识别部114、行动计划生成部116、行驶形态决定部120、第一轨道生成部122、车道变更控制部130及存储部140。本车位置识别部112、外界识别部114、行动计划生成部116、行驶形态决定部120、第一轨道生成部122、车道变更控制部130中的一部分或全部可以通过CPU(Central Processing Unit)等处理器执行保存于存储部140的程序来实现。另外，它们中的一部分或全部也可以通过LSI(LargeScale Integration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等硬件来实现。轨道生成ECU110为“第一装置”的一例。
存储部140可以通过ROM(Read Only Memory)、闪存器、HDD(Hard Disk Drive)等非易失性的存储介质、以及RAM(Random Access Memory)、寄存器等易失性的存储介质来实现。处理器执行的程序可以预先保存于存储部140的非易失性的存储介质，也可以经由车载互联网设备等从外部装置下载。另外，也可以通过将保存有程序的可移动型存储介质装配于未图示的驱动装置而安装于存储部140。
缓冲ECU150例如具备存储控制部154和存储部156。存储控制部154可以通过CPU等处理器执行程序来实现，也可以通过LSI、ASIC等硬件来实现。另外，存储控制部154也可以通过进行DMA(Direct Memory Access)的硬件来实现。缓冲ECU150为“第三装置”的一例。
存储部156可以通过ROM、闪存器、HDD等非易失性的存储介质和RAM、寄存器等易失性的存储介质来实现。处理器执行的程序可以预先保存于存储部156的非易失性的存储介质，也可以经由车载互联网设备等从外部装置下载。另外，程序也可以通过将保存有该程序的可移动型存储介质装配于未图示的驱动装置而安装于存储部156。
存储部156所包含的RAM的存储容量比上述的轨道生成ECU110的存储部140所包含的RAM的存储容量小。这是因为对缓冲ECU150要求的功能比对轨道生成ECU110要求的功能小的缘故。另外，也可以使存储部156所包含的RAM的存储容量比行驶控制ECU160的存储部170所包含的RAM的存储容量小。
行驶控制ECU160例如具备行驶控制部162、控制切换部164及存储部170。行驶控制ECU160可以通过CPU等处理器执行程序来实现。另外，它们中的一部分或全部也可以通过LSI、ASIC等硬件来实现。行驶控制ECU160为“第二装置”的一例。
存储部170可以通过ROM、闪存器、HDD等非易失性的存储介质和RAM、寄存器等易失性的存储介质来实现。处理器执行的程序可以预先保存于存储部170的非易失性的存储介质，也可以经由车载互联网设备等从外部装置下载。另外，程序也可以通过将保存有该程序的可移动型存储介质装配于未图示的驱动装置而安装于存储部170。
本车位置识别部112基于保存于存储部170的地图信息142和从探测器20、雷达30、相机40、导航装置50或车辆传感器60输入的信息，来识别本车辆M正行驶的车道(行驶车道)及本车辆M相对于行驶车道的相对位置。地图信息142例如是比导航装置50所具有的导航地图精度高的地图信息，包括车道的中央的信息或车道的边界的信息等。更具体而言，地图信息142中包括道路信息、交通限制信息、住所信息(住所、邮政编码)、设施信息、电话号码信息等。道路信息中包括高速道路、收费道路、国道、都道府县道这样的表示道路的类别的信息、道路的车道数、各车道的宽度、道路的坡度、道路的位置(包括经度、纬度、高度的三维坐标)、车道的转弯的曲率、车道的汇合及分支点的位置、设置于道路的标识等信息。交通限制信息中包括因施工、交通事故、拥堵等而车道被封锁了这样的信息。
图3是表示由本车位置识别部112识别出本车辆M相对于行驶车道L1的相对位置的情形的图。本车位置识别部112例如识别本车辆M的基准点G(例如重心)从行驶车道中央CL的偏离OS、以及本车辆M的行进方向相对于将行驶车道中央CL相连的线所成的角度θ，来作为本车辆M相对于行驶车道L1的相对位置。需要说明的是，也可以代替于此，本车位置识别部112识别本车辆M的基准点相对于本车道L1中的任一侧端部的位置等，来作为本车辆M相对于行驶车道的相对位置。
外界识别部114基于从探测器20、雷达30、相机40等输入的信息，来识别周边车辆的位置、速度、加速度等状态。本实施方式中的周边车辆是指在本车辆M的周边行驶且沿着与本车辆M相同的方向行驶的车辆。周边车辆的位置可以由其他车辆的重心、角部等代表点来表示，也可以通过由其他车辆的轮廓表现的区域来表示。周边车辆的“状态”也可以基于上述各种设备的信息而包括周边车辆的加速度、是否正进行车道变更(或者是否要进行车道变更)。另外，外界识别部114除了识别周边车辆以外，还可以识别护栏、电线杆、驻车车辆、行人及其他的物体的位置。
行动计划生成部116生成规定的区间中的行动计划。规定的区间例如是由导航装置50导出的路径中的通过高速道路等收费道路的区间。需要说明的是，不局限于此，行动计划生成部116也可以针对任意的区间生成行动计划。
行动计划例如由依次执行的多个事件构成。事件中例如包括使本车辆M减速的减速事件、使本车辆M加速的加速事件、使本车辆M以不脱离行驶车道的方式行驶的行车道保持事件、变更行驶车道的车道变更事件、使本车辆M赶超前行车辆的赶超事件、使本车辆M在分支点变更为所期望的车道或以不脱离当前的行驶车道的方式行驶的分支事件、使本车辆M在车道汇合点加减速并变更行驶车道的汇合事件等。例如，在收费道路(例如高速道路等)中存在汇接点(分支点)的情况下，车辆控制系统100在自动驾驶模式下需要变更车道或维持车道，以使本车辆M向目的地的方向行进。因此，行动计划生成部116在参照地图信息142而判明为在路径上存在汇接点的情况下，设定在从当前的本车辆M的位置(坐标)到该汇接点的位置(坐标)之间用于将车道变更为能够向目的地的方向行进的所期望的车道的车道变更事件。需要说明的是，表示由行动计划生成部116生成的行动计划的信息作为行动计划信息146而保存于存储部140。
图4是表示针对某区间生成的行动计划的一例的图。如图4所示，行动计划生成部116对在按照直至目的地为止的路径行驶的情况下产生的场景进行分类，并以执行切合各个场景的事件的方式生成行动计划。需要说明的是，行动计划生成部116也可以根据本车辆M的状况变化而动态地变更行动计划。
行动计划生成部116例如也可以基于由外界识别部114识别出的外界的状态来变更(更新)生成的行动计划。通常，在车辆正行驶的期间，外界的状态不断变化。尤其是本车辆M在包括多个车道的道路上行驶的情况下，与其他车辆的距离间隔相对地变化。例如，在前方的车辆施加紧急制动而减速、或者在相邻的车道上行驶的车辆向本车辆M前方插队过来的情况下，本车辆M需要与前方的车辆的行为、相邻的车道的车辆的行为对应而适当变更速度、车道且同时进行行驶。因此，行动计划生成部116也可以根据上述那样的外界的状态变化来变更按控制区间设定的事件。
具体而言，行动计划生成部116在车辆行驶中由外界识别部114识别出的其他车辆的速度超过阈值、或者在与本车道相邻的车道上行驶的其他车辆的移动方向朝向本车道方向的情况下，变更在本车辆M预定行驶的驾驶区间设定的事件。例如，在将事件设定为在行车道保持事件之后执行车道变更事件的情况下，在根据外界识别部114的识别结果而判明在该行车道保持事件中车辆从车道变更目的地的车道后方以阈值以上的速度行进过来的情况下，行动计划生成部116将行车道保持事件的接下来的事件从车道变更向减速事件、行车道保持事件等变更。由此，车辆控制系统100能够躲避本车辆M与车道变更目的地的车辆碰撞。其结果是，车辆控制系统100即便在外界的状态产生了变化的情况下，也能够安全地使本车辆M自动行驶。
[行车道保持事件]
行驶形态决定部120在由行驶控制部162实施行动计划所包含的行车道保持事件时，决定定速行驶、追随行驶、减速行驶、转弯行驶、障碍物躲避行驶等中的任一行驶形态。例如，行驶形态决定部120在本车辆的前方不存在其他车辆的情况下，将行驶形态决定为定速行驶。另外，行驶形态决定部120在对前行车辆进行追随行驶那样的情况下，将行驶形态决定为追随行驶。另外，行驶形态决定部120在由外界识别部114识别出前行车辆的减速的情况、实施停车、驻车等事件的情况下，将行驶形态决定为减速行驶。另外，行驶形态决定部120在由外界识别部114识别出本车辆M来到了弯路的情况下，将行驶形态决定为转弯行驶。另外，行驶形态决定部120在由外界识别部114在本车辆M的前方识别出障碍物的情况下，将行驶形态决定为障碍物躲避行驶。
第一轨道生成部122基于由行驶形态决定部120决定的行驶形态来生成轨道。轨道是在本车辆M基于由行驶形态决定部120决定的行驶形态进行行驶的情况下，将设想到达的将来目标位置按规定时间采样而得到的点的集合(轨迹)。以下，有时将该点称作轨道点。第一轨道生成部122将表示生成的轨道的信息(以下称作轨道数据)向缓冲ECU150输出。
图5A～5D是表示由第一轨道生成部122生成的轨道的一例的图。如图5A所示，例如第一轨道生成部122以本车辆M的当前位置为基准，将从当前时刻起每经过规定时间Δt时的K(1)、K(2)、K(3)、…这样的将来目标位置设定为本车辆M的轨道。以下，在不对这些目标位置进行区分的情况下，仅记作“目标位置K”。例如，目标位置K的个数根据目标时间T来决定。例如，第一轨道生成部122在使目标时间T为5秒的情况下，在该5秒钟中，将每规定时间Δt(例如0.1秒)的目标位置K设定在行驶车道的中央线上，并基于行驶形态来决定上述多个目标位置K的配置间隔。第一轨道生成部122例如可以根据地图信息142所包含的车道的宽度等信息导出行驶车道的中央线，在行驶车道的中央线预先包含于地图信息142的情况下，也可以从该地图信息142取得。
例如，在由上述的行驶形态决定部120将行驶形态决定为定速行驶的情况下，如图5A所示，第一轨道生成部122以等间隔设定多个目标位置K来生成轨道。另外，在由行驶形态决定部120将行驶形态决定为减速行驶的情况(也包括在追随行驶中前行车辆减速了的情况)下，如图5B所示，第一轨道生成部122以如下方式生成轨道：越是到达的时刻较早的目标位置K，间隔越宽，越是到达的时刻较晚的目标位置K，间隔越窄。由此，距本车辆M的到达的时刻晚的目标位置K接近本车辆M的当前位置，因此后述的行驶控制部162使本车辆M减速。
另外，如图5C所示，在道路为弯路的情况下，行驶形态决定部120将行驶形态决定为转弯行驶。在该情况下，第一轨道生成部122例如根据道路的曲率，将多个目标位置K一边变更相对于本车辆M的行进方向的横向位置(车道宽度方向的位置)一边配置来生成轨道。另外，在如图5D所示，在本车辆M的前方的道路上存在人、停止车辆等障碍物OB的情况下，行驶形态决定部120将行驶形态决定为障碍物躲避行驶。在该情况下，第一轨道生成部122以躲避该障碍物OB而行驶的方式配置多个目标位置K来生成轨道。
[车道变更事件]
车道变更控制部130进行由行驶控制部162实施行动计划所包含的车道变更事件时的控制。车道变更控制部130例如具备目标位置设定部131、车道变更可否判定部132及第二轨道生成部133。需要说明的是，车道变更控制部130不限定于车道变更事件，也可以在由行驶控制部162实施分支事件、汇合事件时，进行后述的处理。
目标位置设定部131设定朝向本车辆应该行进的车道(相邻车道)进行车道变更时的目标位置TA。目标位置TA例如是在相邻车道上选择出的两台周边车辆之间设定的相对的位置。以下，将在相邻车道上行驶的上述“两台周边车辆”中的在目标位置TA的紧前方行驶的车辆称作前方基准车辆mB。另外，将在目标位置TA的紧后方行驶的车辆称作后方基准车辆mC。
车道变更可否判定部132判定是否能够向由目标位置设定部131设定的目标位置TA(即前方基准车辆mB与后方基准车辆mC之间)进行车道变更。以下，参照图6来说明其方法的一例。图6是用于说明在判定车道变更的可否时参照的禁止区域RA的设定方法的图。本图所示的方法是在本车辆M的侧方设定目标位置TA的情况的一例。
首先，车道变更可否判定部132将本车辆M向车道变更目的地的车道L2投影，设定在前后具有若干的富余距离的禁止区域RA。如图6所示，禁止区域RA设定为从车道L2的横向的一端延伸到另一端的区域。在禁止区域RA内即便存在周边车辆的一部分的情况下，车道变更可否判定部132也判定为不能进行向目标位置TA的车道变更。
在禁止区域RA内不存在周边车辆的情况下，车道变更可否判定部132进一步基于本车辆M与周边车辆的碰撞富余时间TTC(Time-To Collision)来判定是否能够进行车道变更。车道变更可否判定部132例如设想使本车辆M的前端及后端向车道变更目的地的车道L2侧假想地延伸出的延伸线FM及延伸线RM。车道变更可否判定部132算出延伸线FM与前方基准车辆mB的碰撞富余时间TTC(B)、以及延伸线RM与后方基准车辆mC的碰撞富余时间TTC(C)。碰撞富余时间TTC(B)是通过使延伸线FM与前方基准车辆mB的距离除以本车辆M与前方基准车辆mB的相对速度而导出的时间。碰撞富余时间TTC(C)是通过使延伸线RM与后方基准车辆mC的距离除以本车辆M与后方基准车辆mC的相对速度而导出的时间。车道变更可否判定部132在碰撞富余时间TTC(B)比阈值Th(B)大且碰撞富余时间TTC(C)比阈值Th(C)大的情况下，判定为本车辆M能够进行向目标位置TA的车道变更。
另外，车道变更可否判定部132也可以加进前行车辆mA、前方基准车辆mB及后方基准车辆mC的速度、加速度或跃度(加加速度)等来判定本车辆M是否能够向目标位置TA内进行车道变更。例如，也可以是，在预想前方基准车辆mB及后方基准车辆mC的速度比前行车辆mA的速度大且在本车辆M的车道变更所需的时间的范围内前方基准车辆mB及后方基准车辆mC超过前行车辆mA那样的情况下，车道变更可否判定部132判定为本车辆M不能向在前方基准车辆mB与后方基准车辆mC之间设定的目标位置TA内进行车道变更。
第二轨道生成部133根据由车道变更可否判定部132判定的结果来生成用于将本车辆M向目标位置TA进行车道变更的轨道。该轨道与上述的由第一轨道生成部122生成的轨道同样，是将本车辆M的将来目标位置按规定时间采样而得到的轨道点的集合(轨迹)。第二轨道生成部133将表示生成的轨道的轨道数据向缓冲ECU150发送。
例如，第二轨道生成部133在由车道变更可否判定部132判定为本车辆M能够进行车道变更的情况下，生成用于将本车辆M向目标位置TA进行车道变更的轨道，在由车道变更可否判定部132判定为本车辆M不能进行车道变更的情况下，不生成用于将本车辆M向目标位置TA进行车道变更的轨道，而是生成用于维持当前的车道的轨道。用于维持车道的轨道例如与由第一轨道生成部122生成的轨道同样，是本车辆M以当前的速度进行定速行驶的轨道、使当前的速度减速的轨道、与道路的曲率对应的轨道等。
图7是用于说明由第二轨道生成部133生成轨道的生成方法的图。例如，第二轨道生成部133将前行车辆mA、前方基准车辆mB及后方基准车辆mC假定为以规定的速度模型(例如使由外界识别部114识别出的速度恒定的速度模型)行驶的车辆，基于上述三台车辆的速度模型和本车辆M的速度，以使本车辆M在将来的某时刻存在于前方基准车辆mB与后方基准车辆mC之间的方式生成轨道。例如，第二轨道生成部133使用样条曲线等多项式曲线从当前的本车辆M的位置平滑地连接到将来的某时刻下的前方基准车辆mB的位置，并在该曲线上以等间隔或不等间隔配置规定个数的目标位置K。此时，第二轨道生成部133以使目标位置K中的至少一个配置于目标位置TA内的方式生成轨道。
这样生成的轨道的数据从轨道生成ECU110向缓冲ECU150输出。缓冲ECU150的存储控制部154将由第一轨道生成部122或第二轨道生成部133输出的轨道数据写入存储部156的缓冲区域158。缓冲区域158例如相当于RAM的一部分或全部的存储区域。需要说明的是，存储控制部154也可以在RAM、寄存器中持有向缓冲区域158写入之前的一次缓冲区域。
[关于ECU的分散处理]
图8是表示第一实施方式中的车辆控制系统100的部分结构的图。
如图8所示，缓冲ECU150除了上述的存储控制部154以外，还可以具备与轨道生成ECU110进行通信的第一接口151和与行驶控制ECU160进行通信的第二接口152。第一接口151及第二接口152例如可以通过以太网(注册商标)等硬件接口来实现。第一接口151与轨道生成ECU110侧的接口135连接，第二接口152与行驶控制ECU160侧的接口165连接。
在该情况下，存储控制部154经由第一接口151从轨道生成ECU110接收轨道数据，并将该轨道数据向缓冲区域158写入。然后，存储控制部154在规定的发送时机从缓冲区域158读出轨道数据，并经由第二接口152将轨道数据向行驶控制ECU160侧的接口165发送。规定的发送时机例如是从轨道数据的接收时刻起经过规定时间的时刻。
另外，存储控制部154检测经由第一接口151接收到的轨道数据中是否产生了异常。
“异常”例如是指在轨道数据内的规定的数据区域(例如开头的元数据区域)附带有表示该数据为异常的情况的信息的情况。表示该异常的情况的信息例如由第一轨道生成部122或第二轨道生成部133附加。例如，在因构成轨道生成ECU110的电路基板上被施加规定以上的电压、或者电路短路、或者热失控而轨道生成ECU110进行了非预期的动作(例如停止)的情况下，生成轨道的第一轨道生成部122或第二轨道生成部133向轨道数据内附加表示异常的情况的信息。需要说明的是，附加表示异常的情况的信息的处理也可以置换为“不附加表示正常的情况的信息的”处理。
另外，“异常”也可以指轨道数据与预先决定的数据形式不同的情况。
存储控制部154参照轨道数据的内容，检测上述的这些异常。
另外，“异常”也可以指未被输送来轨道数据、或者轨道数据所包含的轨道点的个数未满足应该作为一次的量而被输送来的个数。在这些情况下，存储控制部154在从上次接收到轨道数据的时刻起经过规定时间为止的期间不能接收到包含规定的个数的轨道的轨道数据时，检测出轨道数据产生了异常。
规定时间的长度可以根据一次的量的轨道数据所包含的轨道的长度即轨道点的数量来变更。例如，存储控制部154可以在由轨道生成ECU110以短周期反复生成短的轨道的情况下，缩短规定时间，在由轨道生成ECU110以长周期反复生成长的轨道的情况下，增长规定时间。
存储控制部154在轨道数据产生了异常的情况下，停止将经由第一接口151接收到的轨道数据向缓冲区域158写入的处理。此时，存储控制部154在停止向缓冲区域158写入轨道数据的处理的期间，进行将轨道数据从缓冲区域158读出并向行驶控制ECU160侧的接口165发送的处理。另一方面，存储控制部154在轨道数据未产生异常的情况下，继续进行将轨道数据从缓冲区域158读出并向行驶控制ECU160侧的接口165发送的处理。
另外，存储控制部154也可以在轨道数据产生了异常的情况下，对第一接口151进行控制而机械地停止接收轨道数据。例如，存储控制部154也可以使未图示的开关工作，针对自身切断轨道数据的通信路径(通信线)来停止轨道数据的接收。
另外，存储控制部154也可以当检测出轨道数据产生了异常时，将表示轨道数据产生了异常的情况的信息向行驶控制ECU160发送。
图9是表示第一实施方式中的存储控制部154的写入处理的流程的一例的流程图。本流程图的处理例如以规定的周期反复实施。
首先，存储控制部154进行待机，直至从轨道生成ECU110接收到轨道数据为止(步骤S100)，当接收到轨道数据时，判定接收到的轨道数据是否产生了异常(步骤S102)。存储控制部154在接收到的轨道数据未产生异常的情况下，将轨道数据的接收时刻与该轨道数据建立对应关系而写入缓冲区域158(步骤S104)。
另一方面，存储控制部154在接收到的轨道数据产生了异常的情况下，停止将轨道数据向缓冲区域158写入的处理(步骤S106)。由此，本流程图的处理结束。
图10是表示第一实施方式中的存储控制部154的读出处理的流程的一例的流程图。本流程图的处理例如以规定的周期反复实施。
首先，存储控制部154判定发送时机是否已到来(步骤S200)。存储控制部154在发送时机到来了的情况下，从缓冲区域158读出该轨道数据(步骤S202)。
接着，存储控制部154将从缓冲区域158读出的轨道数据向行驶控制ECU160发送(步骤S204)。由此，本流程图的处理结束。
图11是用于说明从缓冲区域158读出轨道数据的处理的图。例如，存储控制部154在一次的接收处理中，从轨道生成ECU110接收包含n个轨道点的轨道数据。在该情况下，缓冲区域158例如设定于能够保存多次(在图11中为三次)的量的轨道数据的区域。向保存于缓冲区域158的多个轨道数据中的最旧的轨道数据赋予“开头指针”，以识别该轨道数据。在图11的例子中，开头指针向包含轨道点K(0)～K(n)的轨道数据中的编号最小(将来的目标位置最接近当前的本车辆M的位置)的轨道点K(0)赋予。
存储控制部154从赋予了开头指针的轨道点依次读出规定个数的轨道点的数据。即，存储控制部154从缓冲区域158读出规定个数(在图11中为n个)的轨道点的数据。然后，存储控制部154将读出的规定个数的轨道点的数据的集合作为轨道数据而一次性地向行驶控制ECU160发送。需要说明的是，存储控制部154也可以读出仅包含n个以下的数量的轨道点的轨道数据，并将该轨道数据向行驶控制ECU160发送。
之后，存储控制部154在缓冲区域158中将开头指针向除了完成了发送的轨道数据以外的轨道数据中的最旧的轨道数据变更。在图11的例子中，存储控制部154将开头指针向包含轨道点K(n+1)～K(2n)的轨道数据的轨道点K(n+1)变更。因此，存储控制部154从被赋予了开头指针的轨道点K(n+1)依次读出规定个数的轨道点的数据，并将包含轨道点K(n+1)～K(2n)的轨道数据向行驶控制ECU160发送。
另外，存储控制部154当轨道数据的发送完成时，向保存有该轨道数据的区域(区域的地址)赋予表示发送完成了的情况的标志(以下称作发送完毕标志)。在图11的例子中，存储控制部154发送了包含轨道点K(0)～K(n)的轨道数据，因此向保存有该轨道点K(0)～K(n)的区域赋予“1”的发送完毕标志。需要说明的是，未被赋予发送完毕标志的区域被设定为“0”。
然后，存储控制部154将新接收到的轨道数据覆盖到保存有发送完成了的轨道数据的区域。即，存储控制部154将新接收到的轨道数据覆盖到缓冲区域158的多个区域中的被赋予了发送完毕标志的区域。
[行驶控制]
行驶控制ECU160的行驶控制部162通过由控制切换部164进行的控制来将控制模式设定为自动驾驶模式或手动驾驶模式，并按照设定的控制模式来控制包括行驶驱动力输出装置90、转向装置92及制动装置94中的一部分或全部的控制对象。行驶控制部162在自动驾驶模式时读入由行动计划生成部116生成的行动计划信息146，并基于读入的行动计划信息146所包含的事件来对控制对象进行控制。
例如、行驶控制部162基于由缓冲ECU150发送的轨道数据来决定转向装置92中的电动马达的控制量(例如转速)和行驶驱动力输出装置90中的ECU的控制量(例如发动机的节气门开度、档级等)。另外，行驶控制部162根据由轨道数据示出的各目标位置K的本车辆M的行进方向与以该目标位置为基准的下一目标位置的方向所成的角度，来决定转向装置92中的电动马达的控制量。
图12是表示决定行驶控制部162对转向装置92的控制量的场景的一例的图。在由第一轨道生成部122或第二轨道生成部133生成的轨道上的目标位置K(i)处，包含用于使本车辆M向目标位置K(i+1)存在的方向行进的转向角
Figure GDA0001719215130000215
的成分，所述目标位置K(i+1)是在该目标位置K(i)之后本车辆M接下来到达的预定的目标位置。该转向角
Figure GDA0001719215130000216
例如在以目标位置K(i)为基准的情况下，是目标位置K(i)处的本车辆M的车轴方向与接下来预定到达的目标位置K(i+1)存在的方向所成的角度。
用于实现转向角
Figure GDA0001719215130000211
的转向盘转向角除了转向角
Figure GDA0001719215130000212
以外，还基于本车辆M的轴距、胎面间隔、以速度为首的车辆行为等来决定。行驶控制部162例如基于与各目标位置K(i)对应的转向角
Figure GDA0001719215130000213
从车辆传感器60取得的车速(或者加速度、跃度)、绕铅垂轴的角速度(横摆角速度)等信息来决定转向盘转向角，并决定转向装置92中的电动马达的控制量，以便向车轮施加与该转向盘转向角相应的量的位移。
在图12的例子中，本车辆M位于目标位置K(1)，正在为了进行车道变更而生成的轨道上行驶。在这样的情况下，行驶控制部162基于目标位置K(1)的本车辆M的行进方向与接下来预定到达的目标位置K(2)的方向所成的角度即转向角
Figure GDA0001719215130000214
来决定转向装置92中的电动马达的控制量，以便例如使车轮朝向图12中右方向。行驶控制部162在目标位置K(2)、(3)、…处反复进行上述的处理，使本车辆M进行车道变更。
行驶控制部162将表示控制量的信息向对应的控制对象输出。由此，控制对象的各装置(90、92、94)能够按照从行驶控制部162输入的表示控制量的信息来对本装置进行控制。另外，行驶控制部162基于车辆传感器60的检测结果来适当调整决定了的控制量。
需要说明的是，行驶控制部162在手动驾驶模式时基于由操作检测传感器72输出的操作检测信号来对控制对象进行控制。例如，行驶控制部162将由操作检测传感器72输出的操作检测信号直接向控制对象的各装置输出。
另外，行驶控制部162在自动驾驶模式时由存储控制部154检测出轨道数据的异常的情况、即从缓冲ECU150(存储控制部154)通知有表示轨道数据产生了异常的情况的信息的情况下，使用搭载于本车辆M的扬声器、液晶显示器等显示装置、导航装置50等来输出从自动驾驶模式向手动驾驶模式强制性地切换的意旨的信息，催促驾驶员开始进行手动驾驶。
另外，也可以是，行驶控制部162在正输出从自动驾驶模式向手动驾驶模式强制性地切换的意旨的信息的状态下，在操作检测信号所包含的操作量在一定时间未超过阈值的情况下，即在一定时间内未由驾驶员对操作器件70进行操作的情况下，以使本车辆M减速后停止的方式决定作为控制对象的各装置(90、92、94)的控制量。
控制切换部164基于由行动计划生成部116生成并保存于存储部140的行动计划信息146，来将行驶控制部162对本车辆M的控制模式从自动驾驶模式向手动驾驶模式切换，或者从手动驾驶模式向自动驾驶模式切换。另外，控制切换部164基于从切换开关80输入的控制模式指定信号，来将行驶控制部162对本车辆M的控制模式从自动驾驶模式向手动驾驶模式切换，或者从手动驾驶模式向自动驾驶模式切换。即，行驶控制部162的控制模式能够通过驾驶员等的操作而在行驶中、停车中任意变更。
另外，控制切换部164基于从操作检测传感器72输入的操作检测信号，来将行驶控制部162对本车辆M的控制模式从自动驾驶模式向手动驾驶模式切换。例如，控制切换部164在操作检测信号所包含的操作量超过阈值的情况下，即操作器件70以超过阈值的操作量接受到操作的情况下，将行驶控制部162的控制模式从自动驾驶模式向手动驾驶模式切换。例如，在由设定为自动驾驶模式的行驶控制部162使本车辆M进行自动行驶的情况下，在由驾驶员以超过阈值的操作量对转向盘、油门踏板或制动踏板进行了操作时，控制切换部164将行驶控制部162的控制模式从自动驾驶模式向手动驾驶模式切换。由此，车辆控制系统100在人等物体突然出现在车道上、或者前行车辆紧急停止时，能够通过由驾驶员瞬间进行的操作，不经由切换开关80的操作地立即向手动驾驶模式切换。其结果是，车辆控制系统100能够应对由驾驶员进行的紧急时的操作，能够提高行驶时的安全性。
另外，控制切换部164在自动驾驶模式时由存储控制部154停止了对缓冲区域158写入轨道数据的写入处理的情况下，将行驶控制部162对本车辆M的控制模式从自动驾驶模式向手动驾驶模式切换。此时，控制切换部164可以不立即向手动驾驶模式切换，确保调整座椅的位置那样的驾驶的准备所需的时间(以下称作驾驶操作转让宽限期间)。该驾驶操作转让宽限期间相当于从检测出轨道数据的异常的时机起到经过与轨道的长度对应的时间(目标时间T)的时机为止的期间。需要说明的是，控制切换部164也可以在经过与轨道的长度对应的时间的时机以前，将控制模式从自动驾驶模式向手动驾驶模式切换。即，控制切换部164也可以不等待驾驶操作转让宽限期间完全经过就将控制模式从自动驾驶模式向手动驾驶模式切换。
图13是用于说明比较例即不存在缓冲ECU150的车辆控制系统中的行驶控制ECU160的动作的图。该比较例是不存在缓冲ECU150的结构，即与轨道生成ECU110及行驶控制ECU160相当的功能由一个ECU实现的结构，或者轨道生成ECU110的输出不经由缓冲ECU150而直接向行驶控制ECU160输出的结构。另外，图14是用于说明存在第一实施方式中的缓冲ECU150的情况下的行驶控制ECU160的动作的图。
如图13所示，在比较例中，在轨道数据产生了附带有表示异常的情况的信息那样的“异常”的情况下，行驶控制ECU160不能基于判定为异常的轨道数据来实施自动驾驶模式，因此需要在产生了异常的时机将控制模式向手动驾驶模式切换。另外，由于立即向手动驾驶模式切换对驾驶员的负担大，因此还设想自动地进行使本车辆停止的控制。
另一方面，如图14所示，在如本实施方式那样具备缓冲ECU150的结构的情况下，由轨道生成ECU110生成的轨道数据一次保存于缓冲ECU150，并之后向行驶控制ECU160发送。此时，在检测出轨道数据产生了异常的情况下，缓冲ECU150停止以后的轨道数据向缓冲区域158的写入处理。因此，缓冲区域158中仅保存在产生异常之前的轨道数据。并且，从缓冲ECU150将产生异常之前的轨道数据以与从轨道生成ECU110接收的接收时机具有时间差地向行驶控制ECU160输出，因此行驶控制ECU160在从产生了异常的时机起的某程度的时间(驾驶操作转让宽限期间)内能够继续进行自动驾驶。另外，行驶控制ECU160能够仅使用产生异常之前的轨道数据来决定各控制对象的控制量，因此能够抑制进行异常的控制的情况。
另外，行驶控制部162在驾驶操作转让宽限期间将向手动驾驶模式强制性地切换的意旨报告给驾驶员，从而车辆控制系统100能够争取到直至使驾驶员开始手动驾驶为止的时间。由此，车辆控制系统100能够实现更安全的驾驶模式的转变。另外，车辆控制系统100在不向手动驾驶模式切换而使本车辆停止的情况下，也不立即使本车辆停止，能够进行在宽限期间中逐渐进行减速的控制。在任一情况下，车辆控制系统100均能够更顺利地结束自动驾驶。
根据以上说明的第一实施方式中的车辆控制系统100，缓冲ECU150将从轨道生成ECU110接收到的轨道数据存储于缓冲区域158，在从轨道生成ECU110接收到的轨道数据产生了异常的情况下，行驶控制ECU160基于在产生异常之前写入到缓冲区域158的轨道数据，来自动地控制本车辆M的加减速或转向中的至少一方，由此能够更顺利地结束自动驾驶。
另外，根据上述的第一实施方式中的车辆控制系统100，在使要求有根据周边车辆的状态、本车辆的状态来生成轨道这样的高级的功能的轨道生成ECU110成为故障率低且安全性高的设计的情况下，成本容易变高。与此相对，仅进行轨道数据的读写、异常的检测等处理的缓冲ECU150与轨道生成ECU110相比不要求有高级的功能，因此即便在成为故障率低且安全性高的设计的情况下，也能够抑制为低成本。由此，第一实施方式中的车辆控制系统100通过具备缓冲ECU150，从而能够在降低故障率且将安全性的高度担保为一定以上的状态下抑制轨道生成ECU110的成本。
另外，根据上述的第一实施方式中的车辆控制系统100，通过使缓冲ECU150的存储部156所包含的RAM的存储容量比轨道生成ECU110的存储部140所包含的RAM的存储容量小，由此例如能够利用安全性高的高价的RAM来安装存储部156，能够提高性价比。
另外，根据上述的第一实施方式中的车辆控制系统100，缓冲ECU150在检测出从轨道生成ECU110接收到的轨道数据产生了异常的情况下，停止将该轨道数据存储于缓冲区域158，因此行驶控制ECU160不基于产生异常后的轨道数据来自动地控制本车辆的加减速或转向中的至少一方。其结果是，车辆控制系统100能够提高行驶时的安全性。
另外，根据上述的第一实施方式中的车辆控制系统100，缓冲ECU150在检测出从轨道生成ECU110接收到的轨道数据产生了异常的情况下，停止由轨道生成ECU110生成的轨道数据的接收，因此行驶控制ECU160不基于产生异常之后的轨道数据来自动地控制本车辆的加减速或转向中的至少一方。其结果是，车辆控制系统100能够提高行驶时的安全性。
<第一实施方式的第一变形例>
以下，说明第一实施方式中的车辆控制系统100的第一变形例。图15是表示第一实施方式的变形例中的缓冲ECU150A的结构的一例的图。第一实施方式的变形例中的缓冲ECU150A的存储控制部154A例如具备第一DMA控制器153、第二DMA控制器155及异常检测部157。
第一DMA控制器153及第二DMA控制器155例如可以通过LSI、ASIC等硬件来实现。另外，异常检测部157可以通过CPU等处理器执行程序来实现，也可以通过LSI、ASIC等硬件来实现。
第一DMA控制器153使用DMA传送将经由第一接口151从轨道生成ECU110接收到的轨道数据向缓冲区域158写入。另外，第一DMA控制器153在由后述的异常检测部157检测出异常的情况下，停止向缓冲区域158的写入处理。
第二DMA控制器155使用DMA传送从缓冲区域158读出轨道数据。然后，第二DMA控制器155将读出的轨道数据经由第一接口151向行驶控制ECU160发送。
异常检测部157监视经由第一接口151向第一DMA控制器153输出的轨道数据来检测异常。异常检测部157当检测出异常时，停止由第一DMA控制器153进行的写入处理。由此，在轨道数据产生了异常的情况下，缓冲ECU150A仅进行从缓冲区域158读出轨道数据的处理，因此行驶控制ECU160能够不使用异常的轨道数据来对控制对象进行控制，仅使用保存于缓冲区域158的正常的轨道数据来对控制对象进行控制。
<第一实施方式的第二变形例>
以下，说明第一实施方式中的车辆控制系统100的第二变形例。在第二变形例中，存储控制部154将从接收到轨道数据的时刻起经过了规定时间的轨道数据从缓冲区域158依次读出，并经由第二接口152以读出轨道数据的顺序向行驶控制ECU160侧的接口165发送。
图16是用于说明根据接收时刻来依次发送轨道数据的处理的图。如图16所示，在缓冲区域158中，将“接收时刻”和“发送完毕标志”与各“轨道数据”建立对应关系而保存。“发送完毕标志”中，将从接收时刻起经过了规定时间的轨道数据用“1”表示，将从接收时刻起未经过规定时间的轨道数据用“0”表示。存储控制部154参照该接收时刻，从经过了规定时间的轨道数据中依次将轨道数据从缓冲区域158读出，并向行驶控制ECU160发送。存储控制部154在经过规定时间而读出了轨道数据的情况下，将“发送完毕标志”从“0”改写为“1”。需要说明的是，存储控制部154在进行写入处理的情况下，也可以向“发送完毕标志”被设定成“1”的区域新覆盖轨道数据。在该情况下，存储控制部154将设定为“1”的“发送完毕标志”改写为“0”。
<第二实施方式>
以下，说明第二实施方式。第二实施方式中的车辆控制系统100与第一实施方式不同点在于，轨道生成ECU110、缓冲ECU150B及行驶控制ECU160经由能够由多个装置参照传输的信息的一条以上的通信线(总线)BS而彼此连接。以下，以这样的不同点为中心进行说明。通信线BS例如可以是串行通信线，也可以是并行通信线。
图17是表示第二实施方式中的车辆控制系统100的结构的一例的图。如图17所示，轨道生成ECU110的各轨道生成部将轨道数据向通信线BS输出。
缓冲ECU150B的存储控制部154取得(接收)被输出到通信线BS的轨道数据，并将取得的轨道数据向缓冲区域158写入。另外，存储控制部154判定取得的轨道数据是否产生了异常，在产生了异常的情况下，读出写入到缓冲区域158的轨道数据。然后，存储控制部154将读出的轨道数据向通信线BS输出。此时，存储控制部154向读出的轨道数据赋予表示该轨道数据正常的情况的信息并向通信线BS输出。
行驶控制ECU160的行驶控制部162取得被输出到通信线BS的轨道数据，并基于取得的轨道数据来决定各控制对象的控制量而对控制对象进行控制。
行驶控制部162例如在通信线BS中传输有多个具有相同的标识符的轨道数据的情况下，采用由缓冲ECU150B赋予了表示优先级高的情况的信息的轨道数据。在该情况下，在通信线BS中传输由轨道生成ECU110输出的轨道数据和由缓冲ECU150B输出的轨道数据时，行驶控制部162更优先地使用由缓冲ECU150B输出的轨道数据来决定各控制对象的控制量。
另外，也可以是，行驶控制部162在通信线BS中传输有多个具有相同的标识符的轨道数据的情况下，采用由缓冲ECU150B赋予了表示轨道数据正常的情况的信息的轨道数据。
另外，也可以是，在多个ECU分别向通信线BS输出轨道数据的情况下，这些ECU对通信线BS进行CAN的调停那样的通信处理，从而仅从任一个ECU输出轨道数据。
根据以上说明的第二实施方式中的车辆控制系统100，与上述的第一实施方式同样，能够更顺利地结束自动驾驶。
<第三实施方式>
以下，说明第三实施方式。第三实施方式中的车辆控制系统100与第一实施方式及第二实施方式不同点在于，缓冲ECU150C基于写入到缓冲区域158的轨道数据，来预测包含与设想本车辆M到达的将来的目标位置相比更后来的将来的目标位置的轨道。以下，以这样的不同点为中心进行说明。
图18是表示第三实施方式中的车辆控制系统100的结构的一例的图。如图18所示，第三实施方式中的缓冲ECU150C除了上述的第一接口151、第二接口152、存储控制部154及存储部156的缓冲区域158以外，还具备预测部159。第三实施方式中的缓冲区域158与上述的实施方式不同，还包括保存由后述的预测部159预测出的将来的轨道的区域。
预测部159基于经由第一接口151接收到的轨道数据，来预测包括与轨道所示的将来的目标位置相比更后来的将来的目标位置的轨道。例如，预测部159生成使用克罗梭曲线、样条曲线等使由轨道数据表示的轨道朝向本车辆M的行进方向侧延伸的追加轨道数据。
图19是表示生成追加轨道数据的情形的图。图19中所示的Kre表示轨道数据所示的将来的目标位置(轨道点)，Kim表示更后来的将来的目标位置。例如，预测部159导出与表示轨道的轨迹的曲线(或直线)相拟合的函数，使用该函数使轨道朝向本车辆M的行进方向侧延伸。该延伸的轨道置换为规定数量的轨道点(目标位置)。存储控制部154将向原来的轨道数据添加了由预测部159将轨道延伸了的追加轨道数据而得到的数据写入缓冲区域158。由此，行驶控制ECU160能够基于延伸了的轨道来对控制对象进行控制。其结果是，第三实施方式中的车辆控制系统100在轨道数据产生了异常的情况下，能够在更长的期间内维持自动驾驶模式，能够进一步争取到直至驾驶员开始进行手动驾驶为止的时间。
另外，第三实施方式中的车辆控制系统100与上述的第一实施方式、第二实施方式同样，能够更顺利地结束自动驾驶。
<第四实施方式>
以下，说明第四实施方式。第四实施方式中的车辆控制系统100与第一实施方式～第三实施方式不同点在于，行驶控制ECU160D存储轨道数据并检测轨道数据的异常，上述的缓冲ECU150的功能包含于行驶控制ECU160D。以下，以这样的不同点为中心进行说明。
图20是表示第四实施方式中的车辆控制系统100的结构的一例的图。第四实施方式中的行驶控制ECU160D除了上述的行驶控制部162、控制切换部164、接口165及存储部170以外，还具备存储控制部167。另外，行驶控制ECU160D中的存储部170具有缓冲区域172。需要说明的是，如图20所示，可以省略缓冲ECU。
存储控制部167经由接口165从轨道生成ECU110接收轨道数据，并将该轨道数据向缓冲区域172写入。然后，存储控制部167将从接收到轨道数据的时刻起经过了规定时间的轨道数据从缓冲区域172依次读出。另外，存储控制部167判定(检测)从轨道生成ECU110接收到的轨道数据是否产生了异常，在产生了异常的情况下，停止写入处理。在停止写入处理的期间，存储控制部167也继续进行经过了规定时间的轨道数据的读出。由此，行驶控制部162基于未产生异常的轨道数据来对各控制对象进行控制。其结果是，第四实施方式中的车辆控制系统100与上述的第一实施方式～第三实施方式同样，能够更顺利地结束自动驾驶。
以上，使用实施方式说明了本发明的具体实施方式，但本发明丝毫不被这样的实施方式限定，在不脱离本发明的主旨的范围内能够施加各种变形及置换。
符号说明：
20…探测器、30…雷达、40…相机、50…导航装置、60…车辆传感器、70…操作器件、72…操作检测传感器、80…切换开关、90…行驶驱动力输出装置、92…转向装置、94…制动装置、100…车辆控制系统、110…轨道生成ECU、112…本车位置识别部、114…外界识别部、116…行动计划生成部、120…行驶形态决定部、122…第一轨道生成部、130…车道变更控制部、131…目标位置设定部、132…车道变更可否判定部、133…第二轨道生成部、140…存储部、150…缓冲ECU、154…存储控制部、156…存储部、158…缓冲区域、160…行驶控制ECU、162…行驶控制部、164…控制切换部、170…存储部、M…本车辆。

Claims (8)

1.一种车辆控制系统，其中，
所述车辆控制系统具备：
第一装置，其生成表示本车辆的将来的轨道的轨道数据，并输出生成的所述轨道数据；
第二装置，其基于由所述第一装置生成的所述轨道数据来对所述本车辆的加减速或转向中的至少一方进行控制；以及
第三装置，其为至少与所述第一装置分体的装置，接收由所述第一装置生成的所述轨道数据，并将所述接收到的所述轨道数据向该第三装置的存储部写入，
所述第三装置基于所述第一装置输出的所述轨道数据的内容检测所述轨道数据是否产生异常，
在所述第三装置检测到所述轨道数据产生了异常的情况下，所述第二装置基于所述第三装置在检测所述轨道数据是否产生异常之前写入到所述存储部的所述轨道数据，来对所述本车辆的加减速或转向中的至少一方进行控制，
所述第三装置基于存储于所述存储部的从所述第一装置接收到的所述轨道数据，来生成追加轨道数据，该追加轨道数据表示与所述轨道作为对象的将来相比更后来的将来的轨道，
所述第三装置在从所述第一装置接收到的所述轨道数据产生了异常的情况下，除了从所述第一装置接收到的所述轨道数据以外，还将生成的所述追加轨道数据向所述第二装置输出。
2.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其中，
所述第三装置在检测出从所述第一装置接收到的所述轨道数据产生了异常的情况下，停止将所述接收到的所述轨道数据向所述存储部存储。
3.根据权利要求1或2所述的车辆控制系统，其中，
所述第三装置在检测出从所述第一装置接收到的所述轨道数据产生了异常的情况下，停止由所述第一装置生成的所述轨道数据的接收。
4.根据权利要求2所述的车辆控制系统，其中，
所述第三装置对从所述第一装置输出的所述轨道数据进行中继而向所述第二装置输出，并且基于所述中继的所述轨道数据的内容或有无来检测所述轨道数据产生了异常的情况。
5.根据权利要求1或2所述的车辆控制系统，其中，
所述第一装置、所述第二装置及所述第三装置经由能够由多个装置参照传输的信息的通信线而彼此连接，
所述第一装置将所述轨道数据向所述通信线输出，
所述第二装置基于由所述通信线传输的所述轨道数据来对所述本车辆的加减速或转向中的至少一方进行控制，
所述第三装置接收由所述通信线传输的所述轨道数据，将所述接收到的所述轨道数据向所述存储部存储，并且在所述接收到的所述轨道数据产生了异常的情况下，将存储于所述存储部的所述轨道数据向所述通信线输出。
6.根据权利要求5所述的车辆控制系统，其中，
所述第三装置向存储于所述存储部的所述轨道数据附加表示优先级比所述第一装置向所述通信线输出的信息的优先级高的情况的信启、而向所述通信线输出。
7.根据权利要求1或2所述的车辆控制系统，其中，
所述第三装置在从所述第一装置接收到的所述轨道数据未产生异常的情况下，继续接收从所述第一装置输出的所述轨道数据，并将所述接收到的所述轨道数据覆盖于所述存储部的规定区域。
8.根据权利要求1或2所述的车辆控制系统，其中，
所述第一装置及所述第三装置分别具备易失性存储器，所述第一装置具备的所述易失性存储器的存储容量比所述第三装置具备的所述易失性存储器的存储容量大。
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