CN111391844B - 自动驾驶车辆系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动驾驶车辆系统，具有：周边状况检测部(31)，其对自动驾驶车辆(200)的周边状况进行检测、行动计划生成部(45)，其根据由周边状况检测部(31)检测出的周边状况生成自动驾驶车辆(200)的行动计划、以及行驶控制部(46)，其根据由行动计划生成部(45)生成的行动计划对自动驾驶车辆(200)的行驶用执行器(AC)进行控制。行动计划生成部(45)在生成使自动驾驶车辆(200)在第1车道(301)的第1地点(Pc)停车后，在第2车道(302)的第2地点(Pb)向第1车辆(201)和其后方的第2车辆(202)之间合流的行动计划时，自动驾驶车辆(200)的从停止状态开始能产生的最大加速度(Amax)越大，将第1地点(Pc)设定在越靠近车辆行进方向侧。

Description

自动驾驶车辆系统

技术领域

本发明涉及一种构成为能够利用自动驾驶向车道合流的自动驾驶车辆系统。

背景技术

以往已知有辅助在高速道路上的自车辆的合流的装置。这样的装置例如记载于专利文献1中。在专利文献1记载的装置中，根据包括在干道上行驶的其他车辆的位置和速度的交通信息，检测出自车辆能够合流到干道的车间空间，在有能合流的空间的情况下，进行第1合流向导。另一方面，在没有能合流的空间的情况下，在指示自车辆减速或停止后，进行第2合流向导。

然而，为了在不妨碍干道上其他车辆的行驶的情况下实现合流，需要在到达与干道合流地点的期间内使自车辆充分加速。但是，因为每辆车的加速性能不同，因此例如当利用自动驾驶使加速性能较低的自车辆进行合流时，只能在车间距离足够长的情况下才能合流，因此，能合流的机会减少，合流前的停止状态的时间也有可能变长。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2006-244142号公报(JP2006-244142A)。

发明内容

本发明一技术方案的自动驾驶车辆系统，具有：周边状况检测部，其对自动驾驶车辆的周边状况进行检测；行动计划生成部，其根据由周边状况检测部检测出的周边状况生成自动驾驶车辆的行动计划；以及行驶控制部，其根据由行动计划生成部生成的行动计划对自动驾驶车辆的行驶用执行器进行控制。行动计划生成部在生成使自动驾驶车辆在第1车道的第1地点停车后，在第2车道的第2地点向第1车辆与其后方的第2车辆之间合流的行动计划时，自动驾驶车辆的从停止状态开始能生成的最大加速度越大，将第1地点设定在越靠车辆行进方向侧。

附图说明

本发明的目的、特征以及优点，通过与附图相关的以下实施方式的说明进一步阐明。

图1是表示应用本发明一实施方式的自动驾驶车辆系统的自动驾驶车辆的行驶系统的概略结构的图。

图2是概略地表示本发明一实施方式的自动驾驶车辆系统的整体结构的框图。

图3是表示由图2的行动计划生成部生成的在合流行驶时的行动计划的一例的图。

图4是更详细地示出图2的控制器的结构的框图。

图5是用于说明合流行驶时的合流地点的计算方法的图。

图6是表示在合流行驶前的车辆的停止地点的一例的图。

图7是表示合流行驶时的目标车速的变化的一例的图。

图8是表示在图4的行动计划生成部执行的处理的一例的流程图。

图9是具体表示本发明一实施方式的自动驾驶车辆系统的主要动作的一例的图。

具体实施方式

以下参照图1～图9对本发明的实施方式进行说明。本发明一实施方式的自动驾驶车辆系统应用于具有自动驾驶功能的车辆(自动驾驶车辆)。图1是表示应用本实施方式的自动驾驶车辆系统的自动驾驶车辆200(有时也简称为车辆或自车辆)的行驶系统的概略结构的图。车辆200不仅能在不需要驾驶员进行驾驶操作的自动驾驶模式下行驶，还能在驾驶员进行驾驶操作的手动驾驶模式行驶。另外，在本实施方式中，将不需要加速操作、制动操作以及转向的所有操作的驾驶模式称为自动驾驶模式。

如图1所示，车辆200具有发动机1和变速器2。发动机1是将通过节气门阀11供给的吸入空气和从喷射器12喷射出的燃料以适当的比例混合并利用火花塞等点火而使它们燃烧，由此产生旋转动力的内燃机(例如汽油发动机)。另外，还能够使用柴油发动机等各种发动机来代替汽油发动机。由节气门阀11调节吸入空气量，由利用电信号工作的节气门用执行器的驱动来变更节气门阀11的开度。节气门阀11的开度和从喷射器12喷射出的燃料的喷射量(喷射时期、喷射时间)由控制器40(图2)进行控制。

变速器2设置于发动机1与驱动轮3之间的动力传递路径上，使来自发动机1的旋转变速且转换来自发动机1的转矩而输出。通过变速器2变速后的旋转传递至驱动轮3，由此车辆200行驶。另外，还能代替发动机1或在发动机1的基础上设置作为驱动源的行驶用马达，将车辆200构成为电动汽车、混合动力汽车。

变速器2例如为能够与多个挡位相对应地阶段性地变更变速比的有级变速器。另外，还能使用能够无级地变更变速比的无级变速器作为变速器2。省略图示，但还可以将来自发动机1的动力经由变矩器输入到变速器2。变速器2例如具有牙嵌式离合器、摩擦离合器等接合元件21，能够通过由液压控制装置22控制油从液压源向接合元件21的流动来变更变速器2的挡位。液压控制装置22具有利用电信号驱动的控制阀，能够通过根据控制阀的驱动变更压力油向接合元件21的流动来设定适当的挡位。

图2是概略地表示本发明一实施方式的自动驾驶车辆系统100的整体结构的框图。如图2所示，自动驾驶车辆系统100主要具有控制器40以及分别与控制器40可通信地连接的外部传感器组31、内部传感器组32、输入/输出装置33、GPS装置34、地图数据库35、导航装置36、通信单元37、行驶用执行器AC。

外部传感器组31是对作为车辆200的周边状况的外部状况进行检测的多个传感器(外部传感器)的总称。例如，外部传感器组31包括：激光雷达、雷达以及摄像机等，其中，激光雷达测定车辆200全方位的针对照射光的散射光，而测定从车辆200到周边障碍物的距离，雷达通过照射电磁波并检测反射波来检测车辆200周边的其他车辆、障碍物等，摄像机搭载于车辆200，具有CCD、CMOS等摄像元件，拍摄车辆200的周边(前方、后方以及侧方)。外部传感器组31检测出的检测信号发送至控制器40。

内部传感器组32是对车辆200的行驶状态、车内状态进行检测的多个传感器(内部传感器)的总称。例如，内部传感器组32包括：检测车辆200的车速的车速传感器、分别检测车辆200前后方向的加速度和左右方向的加速度(横向加速度)的加速度传感器、检测发动机1的转速的发动机转速传感器、检测车辆200的重心绕铅垂轴旋转的旋转角速度的横摆角速度传感器、检测节气门阀11的开度(节气门开度)的节气门开度传感器等。内部传感器组32中还包括检测手动驾驶模式下的驾驶员的驾驶操作、例如对加速踏板的操作、对制动踏板的操作、对方向盘的操作等的传感器。内部传感器组32检测出的检测信号发送至控制器40。

输入/输出装置33是从驾驶员输入指令、向驾驶员输出信息的装置的总称。例如，输入/输出装置33包括：供驾驶员通过对操作构件进行操作而输入各种指令的各种开关、供驾驶员通过语音输入指令的话筒、借助显示图像向驾驶员提供信息的显示部、通过语音向驾驶员提供信息的扬声器等。各种开关中包括指示进行自动驾驶模式和手动驾驶模式中的任一者的手动/自动切换开关。

手动/自动切换开关例如构成为供驾驶员能够进行手动操作的开关，根据开关操作输出向使自动驾驶功能有效化的自动驾驶模式或使自动驾驶功能无效化的手动驾驶模式切换的指令。在规定的行驶条件成立时，不论手动/自动切换开关的操作如何，均可指示从手动驾驶模式向自动驾驶模式切换或从自动驾驶模式向手动驾驶模式切换。即，能够通过手动/自动切换开关自动切换来自动进行模式切换而非手动进行。

GPS装置34具有接收来自多个GPS卫星的定位信号的GPS接收机，根据由GPS接收机接收到的信号来测定车辆200的绝对位置(纬度、经度等)。来自GPS装置34的信号发送至控制器40。

地图数据库35是对在导航装置36中使用的一般性地图信息进行存储的装置，例如由硬盘构成。地图信息中包括：道路的位置信息、道路形状(曲率等)的信息、十字路口、岔路口的位置信息。另外，存储于地图数据库35中的地图信息与存储于控制器40的存储部42中的高精度地图信息不同。

导航装置36是搜索到达由驾驶员输入的目的地的道路上的目标路线并进行沿目标路线的引导的装置。通过输入/输出装置33进行目的地的输入和沿目标路线的引导。基于由GPS装置34获取的车辆200的当前位置和存储于地图数据库35中的地图信息来计算目标路线。

通信单元37利用包含互联网线路等无线通信网的网络与未图示的各种服务器进行通信，定期或者在任意时机从服务器获取地图信息和交通信息等。获取的地图信息输出到地图数据库35、存储部42，更新地图信息。获取的交通信息中包括交通堵塞信息、信号从红变绿的剩余时间等信号信息。

执行器AC是用于使与车辆200的行驶动作有关的各种设备工作的设备。执行器AC包括调整图1所示的发动机1的节气门阀11的开度(节气门开度)的节气门用执行器、控制油向接合元件21的流动，变更变速器2的挡位的变速用执行器、使制动装置工作的制动用执行器以及驱动转向装置的转向用执行器等。

控制器40由电子控制单元(ECU)构成。另外，能够将发动机控制用ECU、变速器控制用ECU等功能不同的多个ECU分开设置，但图2中为了方便，示出控制器40作为这些ECU的集合。控制器40包含具有CPU(微处理器)等运算部41和ROM、RAM、硬盘等存储部42以及输入输出接口等未图示的其他周边电路的计算机而构成。

在存储部42中存储包含车道的中央位置信息、车道位置的边界信息等高精度的详细地图信息。更具体地说，存储道路信息、交通管制信息、住所信息、设施信息、电话号码信息等作为地图信息。道路信息中包括：表示高速道路、收费道路、国道等道路类别的信息、道路的车道数、各车道的宽度、道路的坡度、道路的三维坐标位置、车道的拐弯处的曲率、车道的汇合点和分岔点的位置、道路标识等信息。交通管制信息中包括：车道由于施工等被限制行驶或者禁止通行的信息等。在存储部42中还存储作为变速动作的基准的换挡图(变速线图)、各种控制的程序以及在程序中使用的阈值等信息。

运算部41具有自车位置识别部43、外界识别部44、行动计划生成部45、行驶控制部46作为与自动行驶有关的功能性结构。

自车位置识别部43根据由GPS装置34获取的车辆200的位置信息和地图数据库35的地图信息来识别出地图上的车辆200的位置(自车位置)。也可以使用存储于存储部42中的地图信息(建筑物的形状等信息)和外部传感器组31检测出的车辆200的周边信息来识别出自车位置，由此，能够高精度地识别出自车位置。另外，在能够由设置于道路上或道路旁边的外部的传感器来测定自车位置时，还能够通过借助通信单元37与该传感器进行通信，来高精度地识别出自车位置。

外界识别部44根据来自激光雷达、雷达、摄像机等外部传感器组31的信号来识别出车辆200周围的外部状况。例如，识别出在车辆200周边行驶的周边车辆(前方车辆、后方车辆)的位置、速度、加速度、在车辆200周围停车或驻车的周边车辆的位置以及其他物体的位置、状态等。其他物体包括：标识、信号器、道路的边界线、停止线、建筑物、栏杆、电线杆、广告牌、行人、自行车等。其他物体的状态包括：信号器的颜色(红、绿、黄)、行人、自行车的移动速度、朝向等。

行动计划生成部45例如根据由导航装置36计算出的目标路线、由自车位置识别部43识别出的自车位置、由外界识别部44识别出的外部状况，生成从当前时刻开始经过规定时间为止的车辆200的行驶轨迹(目标轨迹)。当目标路线上存在作为目标轨迹的候补的多个轨迹时，行动计划生成部45从中选择遵守法律且满足高效、安全地行驶等基准的最合适的轨迹，并将所选择的轨迹作为目标轨迹。然后，行动计划生成部45生成与所生成的目标轨迹相对应的行动计划。

行动计划中包括：在从当前时刻开始经过规定时间T(例如5秒)为止的期间内，每单位时间Δt(例如0.1秒)设定的行驶计划数据，即，与每单位时间Δt的时刻相对应地设定的行驶计划数据。行驶计划数据包括每单位时间的车辆200的位置数据和车辆状态的数据。位置数据例如为表示道路上的二维坐标位置的目标点的数据，车辆状态的数据为表示车速的车速数据和表示车辆200的朝向的方向数据等。以每单位时间对行驶计划进行更新。

行动计划生成部45通过将从当前时刻开始经过规定时间T为止的每单位时间Δt的位置数据按照时间顺序连接起来而生成目标轨迹。此时，根据目标轨迹上的每单位时间Δt的各目标点的车速(目标车速)计算出每单位时间Δt的加速度(目标加速度)。即，行动计划生成部45计算出目标车速和目标加速度。另外，还可以由行驶控制部46计算出目标加速度。

行动计划生成部45在生成目标轨迹时首先决定行驶方式。具体地说，决定以下行驶方式：追随前方车辆的追随行驶、为了超过前方车辆的超车行驶、变更行驶车道的车道变更行驶、向高速道路、收费道路的干道合流的合流行驶、不偏离行驶车道而保持车道的车道保持行驶、定速行驶、减速行驶或加速行驶等。然后，根据行驶方式生成目标轨迹。

图3是表示由行动计划生成部45生成的合流行驶的行动计划的一例的图。即，在图3中示出从加速车道301进行车道变更向干道302合流，更具体地说，向在干道302上行驶中的第1车辆201与第2车辆202之间合流的行驶计划。另外，表示第1车辆201和第2车辆202的实线是表示第1车辆201和第2车辆202在当前时刻的位置，虚线是表示在合流时预测的位置。图3的各点P与从当前时刻开始经过规定时间为止的每单位时间的位置数据相对应，通过将这些各点按照时间顺序连接起来而得到目标轨迹303。当前时刻的车辆200的位置为地点Pa。预测车辆200到达干道302上的合流地点Pb时的第1车辆201和第2车辆202的位置并生成合流行驶的行驶计划。即，以不妨碍第1车辆201和第2车辆202的行驶的方式设定合流地点Pb。

行驶控制部46在自动驾驶模式下对各执行器AC进行控制，以使车辆200沿着由行动计划生成部45生成的目标轨迹行驶。即，分别对节气门用执行器、变速器用执行器、制动器用执行器以及转向用执行器进行控制，以使车辆200通过每单位时间的目标点P。

更具体地说，行驶控制部46考虑到在自动驾驶模式下由道路坡度等决定的行驶阻力，计算出用于获得由行动计划生成部45计算出的每单位时间的目标加速度的要求驱动力。然后例如对执行器AC进行反馈控制，以使由由内部传感器组32检测出的实际加速度成为目标加速度。即，对执行器AC进行控制，以使车辆200以目标车速和目标加速度行驶。另外，在手动驾驶模式下，行驶控制部46根据由内部传感器组32获取的来自驾驶员的行驶指令(加速器开度等)对各执行器AC进行控制。

然而，如图3所示，生成在车辆200从加速车道301向干道302合流时，不妨碍在干道302上行驶中的其他车辆(第1车辆201、第2车辆202)的行驶的行动计划，然后车辆200按照该行动计划行驶。因此，在由于第1车辆201与第2车辆202之间的车间距离短等理由而难以合流时，使车辆200例如在图3的停止地点Pc停车，等待到能够合流的情况时为止。即，行动计划生成部45生成使车辆200在停止地点Pc停车这一行动计划。

这样，在使车辆200从车辆200停止的状态合流到干道302时需要使车辆200加速，但每辆车辆200的加速性能(最大加速度)均不同。因此，在利用自动驾驶使加速性能低的车辆200进行合流时，允许合流的第1车辆201与第2车辆202之间的车间距离(可合流车间距离)需要足够长。其结果是，车辆200的合流机会减少而车辆200的停车时间变长，有可能引起交通堵塞。为了解决这样的问题，本实施方式如下构成自动驾驶车辆系统100。

图4是更详细地示出图2的控制器40的结构，主要是行动计划生成部45的结构的框图。如图4所示，行动计划生成部45具有合流地点计算部451、最大加速度计算部452、停止地点决定部453、合流判定部454以及合流指令部455作为功能性结构。

合流地点计算部451在生成合流行驶的行动计划时，根据由自车位置识别部43识别出的自车位置和由外界识别部44识别出的外部状况，计算出干道302上的目标合流地点Pb。图5是用于说明合流地点Pb的计算方法的图。如图5所示定义XY坐标，将当前时刻在加速车道301上的车辆200的位置(当前地点Pa)作为原点，沿加速车道301设为X轴，垂直于加速车道301而朝向干道302设为Y轴。此时，由外界识别部44根据来自激光、激光雷达、摄像机等外部传感器组31的信号识别出的当前时刻的第1车辆201的地点P1的坐标为(x1、y1)、第2车辆202的地点P2的坐标为(x2、y2)。当前地点Pa(XY坐标的原点)随着时间经过而变化。

合流地点计算部451在计算合流地点Pb的过程中，首先，计算出当前时刻的第1车辆201的车速V1和第2车辆202的车速V2。能够根据来自内部传感器组32的信号检测出自车辆200的车速V0，并根据来自外部传感器组31的信号分别检测出自车辆200与第1车辆201之间的距离的变化量和自车辆200与第2车辆202之间的距离的变换量，根据车速V0和距离的变化量计算出车速V1、V2。另外，还可以通过通信单元37获取第1车辆201和第2车辆202的车速信息。

接下来，在第1车辆201和第2车辆202例如在保持当前时刻的车速V1、V2而行驶时，合流地点计算部451使用车速V1、V2分别计算出从当前时刻经过规定时间ΔT后的第1车辆201和第2车辆202在干道302上的地点P1’、P2’的坐标(x1’、y1’)、(x2’、y2’)。另外，第1车辆201和第2车辆202在当前时刻处于加速中或减速中时，通过改变车速V1、V2来计算出规定时间ΔT后的位置坐标(x1’、y1’)、(x2’、y2’)。基于作为行驶计划数据的设定间隔的每单位时间Δt(例如0.1秒)而设定规定时间ΔT。即，规定时间ΔT为单位时间Δt的整数倍的时间，合流地点计算部451计算出每单位时间Δt的第1车辆201和第2车辆202的未来的位置坐标。就是说，将从当前时刻开始每经过单位时间Δt的规定时间ΔT作为参数，计算出第1车辆201和第2车辆202的与规定时间ΔT相对应的位置坐标。

接下来，合流地点计算部451计算出经过规定时间ΔT后的第1车辆201的地点P1’和第2车辆202的地点P2’的中间点的坐标((x1’+x2’)/2、(y1’+y2’)/2)作为合流地点Pb(xb、yb)。将规定时间ΔT作为参数而每单位时间Δt计算出合流地点Pb。图5的地点Pd为加速区间的终端地点(参照图3)，合流地点Pb计算为至少比终端地点Pd靠近行进方向前侧。即，合流地点计算部451以合流地点Pb的X坐标的值xb比终端地点Pd的X坐标的值xd小为条件，来计算出合流地点Pb。

最大加速度计算部452计算出车辆200在当前时刻能产生的最大加速度Amax。例如用加速时预测的发动机转速下的最大发动机转矩Te、变速器2的变速比α、驱动轮3的轮胎的半径(轮胎半径r)、斜坡阻力、滚动阻力、空气阻力等各种阻力β以及车重W，由下面的表达式(I)计算出最大加速度Amax。在车辆停车中，变速器2变速为1挡时获得最大加速度Amax。

Amax＝((Te×α/r)-β)/W…(I)

另外，在车辆200为混合动力车辆、电动汽车的情况下，利用行驶马达的最大转矩计算出最大加速度Amax。在这种情况下，考虑到蓄电池的剩余容量SOC计算出行驶马达的最大转矩。例如，在蓄电池的剩余容量SOC少而限制行驶马达的最大转矩时，最大加速度Amax减小。

停止地点决定部453根据车辆200在停止时的加速性能(最大加速度Amax)决定(设定)在加速车道301上的停止地点Pc。图6是表示加速性能相互不同的车辆200(200A、200B)的停止地点Pc(Pc1，Pc2)的一例的图。停止地点决定部453考虑车辆200的加速性能和到终端地点Pd的距离而设定停止地点Pc。具体地说，最大加速度Amax越小，将停止地点Pc设定在越靠近行进方向前侧(后方)。在图6中，相对于车辆200A，车辆200B的加速性能低且最大加速度Amax小。因此，将车辆200B的停止地点Pc2设定在比车辆200A的停止地点Pc1靠后方的距离为距离ΔX的位置上。由此，加速性能越低的车辆，从停止状态开始的加速距离能够越长。车辆200A、200B的加速性能的差值越大，距离ΔX越长。

停止地点决定部453能够在停止地点Pc1、Ps2的前面设定用于指示车辆200开始减速的减速开始地点Pe1、Pe2。在这种情况下，能够相对于车辆200A的减速开始地点Pe1靠后方设定车辆200B的减速开始地点Pe2。减速开始地点Pe1、Pe2例如设定为，直到车辆200停止的减速度的大小(绝对值)成为规定值以下，即减速冲击不过大。

合流判定部454根据来自合流地点计算部451、最大加速度计算部452、停止地点决定部453的信号判定合流条件是否成立。在规定时间ΔT后预测的第1车辆201与第2车辆202之间的车间距离ΔL(图5)为阈值ΔLa以上且车辆200在规定时间ΔT内到达由合流地点计算部451计算出的合流地点Pb且到达合流地点Pb时的车速达到最终的目标车速(最终目标车速)Va以上时，合流条件成立。该判定为是否能使车辆200不妨碍第1车辆201和第2车辆202的行驶地合流的判定，最终目标车速Va例如设定为第1车辆201的车速V1。以车速(例如第1车辆201的车速V1)越大阈值越大的方式根据车速设定阈值ΔLa。

合流判定部454具有第1合流判定部454A和第2合流判定部454B，其中第1合流判定部454A判定在车辆200行驶中合流条件是否成立，第2合流判定部454B判定在车辆200停止后合流条件是否成立。即，在本实施方式中，首先在车辆200行驶中，第1合流判定部454A判定合流条件是否成立。然后，当第1合流判定部454A判定为合流条件成立时，指示允许合流，当判定为合流条件不成立时，在不指示允许合流的情况下，使车辆200在由停止地点决定部453决定的在加速车道301上的停止地点Pc停车。

更具体地说明第1合流判定部454A的处理。第1合流判定部454A首先根据规定时间ΔT后的第1车辆201和第2车辆202的位置坐标(x1’、y1’)、(x2’、y2’)计算出第1车辆201与第2车辆202之间的车间距离ΔL，并判定车间距离ΔL是否为阈值ΔLa以上。然后，在使车辆200以由最大加速度计算部452计算出的最大加速度Amax加速时，计算出车速达到最终目标车速Va所需的时间ΔTmin(称为最小加速时间)，并将ΔTmin设定为用于判定合流条件是否成立的规定时间ΔT的初始值ΔT0。即，在规定时间ΔT比最小加速时间ΔTmin短时，规定时间ΔT后的车速小于最终目标车速Va，合流条件明显不成立，因此将规定时间ΔT至少设定在最小加速时间ΔTmin以上。

然后，在规定时间ΔT为初始值ΔT0的情况下，计算出从当前的地点Pa到由合流地点计算部451计算出的与规定时间ΔT0相对应的合流地点Pb的目标移动距离D0，并计算出以最大加速度Amax行驶规定时间ΔT0时的车辆200的最大可行驶距离D0max。接下来，第1合流判定部454A判定最大可行驶距离D0max是否为目标移动距离D0以上(D0max≥D0)，当D0max≥D0时，车辆200能在规定时间ΔT0内移动到合流地点Pb，因此判定为合流条件成立。另一方面，当D0max＜D0时，判定为合流条件不成立，在规定时间ΔT加上单位时间Δt，使规定时间ΔT从ΔT0更新成ΔT1。

接下来，第1合流判定部454A使用更新后的规定时间ΔT1，同样地判定合流条件是否成立。即，计算出从当前的地点Pa到与规定时间ΔT1相对应的合流地点Pb的目标移动距离D1，并计算出车辆200以最大加速度Amax行驶规定时间ΔT1时的最大可行驶距离D1max。然后，当D1max≥D1时，判定为合流条件成立，另一方面，当D1max＜D1时，判定为合流条件不成立，在规定时间ΔT加上单位时间Δt，使规定时间ΔT从ΔT1更新成ΔT2。

之后，直到判定为合流条件成立为止，第1合流判定部454A一边依次使规定时间ΔT更新成ΔT3、ΔT4、ΔT5··，一边反复进行同样的处理。在这种情况下，每实际经过单位时间Δt更新车辆200的位置，同时判定合流条件是否成立。当合流条件未成立，车辆200到达由停止地点决定部453决定的停止地点Pc时，由第1合流判定部454A执行的合流条件成立与否的判定结束。

当由第1合流判定部454A判定为合流条件不成立，而车辆200在由停止地点决定部453决定的停止地点Pc停车时，第2合流判定部454B开始判定合流条件是否成立。然后，当判定为合流条件成立时，指示允许合流，当判定为合流条件不成立时，直到判定为合流条件成立为止，使车辆200在停止地点Pc保持停止并等待。

第2合流判定部454B与第1合流判定部454A相同，进行合流条件是否成立的判定。即，对从当前时刻开始经过规定时间ΔT(ΔT0、ΔT1、ΔT2··)后的目标移动距离D(D0、D1、D2··)和最大可行驶距离Dmax(D0max、D1max、D2max··)的大小进行比较，直到Dmax≥D为止，更新规定时间ΔT并反复进行合流条件是否成立的判定。

在由第1合流判定部454A判定为合流条件成立前，合流指令部455生成车辆200在停止地点Pc停止那样的行动计划。并且，在车辆200到达停止地点Pc前，当由第1合流判定部454A判定为合流条件成立时，修改行动计划，生成车道变更到干道302而进行合流的合流行驶的行动计划。此外，在车辆200在停止地点Pc停止后，生成维持停止状态那样的行动计划，当在该状态下由第2合流判定部454B判定为合流条件成立时，修改行动计划并生成合流行驶的行动计划。

具体地说，当由第1合流判定部454A或第2合流判定部454B判定为合流条件成立时，合流指令部455利用合流条件成立时的规定时间ΔTn(下标的n表示整数)生成合流行驶的行动计划。图7是表示包含于行动计划中的目标车速V随着时间经过而变化的特性f1的具体例的图。图7是第2合流判定部454B判定为合流条件成立的例子，当前时刻t＝0时的车速V0为0。特性f2为最大加速度Amax的特性，特性f1的倾斜度(加速度)为特性f2的倾斜度以下。

目标车速V沿着特性f1在经过规定时间ΔTn前逐渐上升至最终目标车速Va，之后，维持在最终目标车速Va。特性f1下侧的面积相当于与规定时间ΔTn相对应的目标移动距离Dn(下标的n表示整数)。目标移动距离Dn为特性f2下侧的面积(最大可行驶距离Dnmax；下标的n表示整数)以下。合流指令部455设定如图7所示，规定时间ΔTn后的车速为最终目标车速Va且行驶距离成为目标移动距离Dn那样的特性f1。然后，生成与特性f1相应的行动计划，并向行驶控制部46输出行动计划。

图8是表示在图4的行动计划生成部45处理的一例的流程图。例如在自动驾驶模式下，如图3所示，当车辆200在加速车道301上行驶且检测出成为用于计算出合流地点Pb的基准的第1车辆201和第2车辆202且用于进行合流行驶的前提条件成立时，开始该流程图所示的处理。

前提条件如下：(1)在干道302上行驶的第1车辆201和第2车辆202的当前时刻的Y坐标y1、y2的位置偏移(车道宽度方向的位置偏移)小，即，y1与y2的差值的绝对值小于规定的阈值；(2)非禁止变更车道区域；(3)第1车辆201和第2车辆202的加减速的变化量的大小(绝对值)分别小于规定的阈值；(4)第1车辆201和第2车辆202的横摆角速度变化量的大小(绝对值)分别小于规定的阈值；(5)第1车辆201的X坐标x1相对于车辆200在一定范围内，即x1比规定的第1下限值大且比规定的第1上限值小；(6)第2车辆202的X坐标x2相对于车辆200在一定范围内，即x2比规定的第2下限值(＞第1下限值)大且比规定的第2上限值(＞第1上限值)小等。当这些全部的前提条件成立时，开始图8的处理。

首先，在S1(S：处理步骤)，计算出从当前时刻开始经过规定时间ΔT后的车辆200的合流地点Pb。即，如图5所示，分别计算出第1车辆201和第2车辆202在干道302上的地点P1’、P2’的坐标(x1’、y1’)、(x2’、y2’)，计算出地点P1’、P2’的中间点。在车辆200行驶中，车辆200的位置每单位时间Δt发生变化时，以移动后的车辆200的地点为基准计算出规定时间ΔT后的合流地点Pb。另外，初期的规定时间ΔT0设定为车辆200达到最终目标车速Va(例如第1车辆201的车速V1)所需的最小加速时间ΔTmin。还可以将第2车辆202的车速V2作为最终目标车速Va而设定规定时间ΔT0。

接下来，在S2，用最大发动机转矩Te、变速器2的变速比α、轮胎半径r、各种阻力β，由上述的表达式(I)计算出车辆200在当前时刻能产生的最大加速度Amax。接下来，在S3，根据最大加速度Amax设定车辆200在加速车道301上的停止地点Pc。即，最大加速度Amax越小，将停止地点Pc设定在越靠近行进方向前侧(后方)(参照图6)。

接下来，在S4，判定合流条件是否成立。即，判定第1车辆201与第2车辆202之间的车间距离ΔL是否为阈值ΔLa以上且车辆200是否能在规定时间ΔT内到达在S1计算出的合流地点Pb且到达合流地点Pb时的车速是否为最终目标车速Va以上。当S4为肯定(S4：是)时进入S5，为否定(S4：否)时进入S6。

在S5，生成车辆200在规定时间ΔT后到达合流地点Pb且此时的车速成为最终目标车速Va那样的行动计划。例如生成包括如图7所示那样的目标车速V的变化的行动计划(特性f1)。然后，向行驶控制部46输出该行动计划。由此，车辆200按照行动计划开始合流行驶。

另一方面，在S6，判定由自车位置识别部43识别出的车辆200的位置是否到达了在S3设定的停止地点Pc。当S6为否定(S6：否)时进入步骤S7，将规定时间ΔT更新单位时间Δt相当的量(ΔTn→ΔTn+1)，并返回步骤S1。另一方面，当步骤S6为肯定(S6：是)时进入步骤S8，生成使车辆200在停止地点Pc停车那样的行动计划，并向行驶控制部46输出行动计划。

接下来，在步骤S9，与步骤S4相同，判定合流条件是否成立。即，判定第1车辆201与第2车辆202之间的车间距离ΔL是否为阈值ΔLa以上且车辆200是否在规定时间ΔT内到达在步骤S1计算出的合流地点Pb且到达合流地点Pb时的车速是否为最终目标车速Va以上。当步骤S9为肯定(S9：是)时进入步骤S5，否定(S9：否)时返回到步骤S1。

图9是具体地对自动驾驶车辆系统100的主要动作的一例进行说明的图。图9示出车辆200到达停止地点Pc之前合流条件未成立，而车辆200在停止地点Pc停车的状态(步骤S8)。例如示出由于干道302堵塞，车间距离ΔL小于阈值ΔLa，因此车辆200不能合流而暂且停止的状态。

在这里，假设车辆200A的最大加速度Amax比车辆200B大。此时，车辆200B的停止地点Pc2设定在相对于车辆200A的停止地点Pc1靠行进方向前侧(后方)(步骤S3)。由此，从车辆200B的停止地点Pc2到合流地点Pb的距离比从车辆200A的停止地点Pc1到合流地点Pb的距离长。其结果是，在车辆200B的加速行驶距离变长，因此检测出在停止地点Pc2停止中车间距离ΔL为阈值ΔLa以上的状态时，车辆200B能够在规定时间ΔT后容易地达到最终目标车速Va，能够不妨碍第1车辆201和第2车辆202的行驶地舒畅地进行合流。

此外，车辆200A的停止地点Pc1相对于车辆200B的停止地点Pc2位于前方，因此对于车辆200A来说，在停止之前合流的机会增加。由此，车辆200A在停止前能合流的概率提高，能够通过自动驾驶实现良好的合流行驶。

采用本实施方式能够起到如下的作用效果。

(1)本实施方式的自动驾驶车辆系统100，具有：外部传感器组31，其检测车辆200的周边状况；行动计划生成部45，其根据由外部传感器组31检测出的周边状况生成车辆200的行动计划；以及行驶控制部46，其根据由行动计划生成部45生成的行动计划，对车辆200的行驶用执行器AC进行控制(图2)。行动计划生成部45生成在使车辆200在加速车道301的停止地点Pc停车后，在干道302的合流地点Pb向第1车辆201与其后方的第2车辆202之间合流的行动计划时，车辆200的从停止状态开始能产生的最大加速度Amax越大，将停止地点Pc设定在越靠近车辆行进方向侧(图6)。

由此，最大加速度Amax大的车辆200B更加靠近行进方向侧(图9)，因此能够延长加速行驶距离。因此，车辆200B能够顺畅地进行合流行驶。即，最大加速度Amax小的车辆200B的话，很有可能在合流地点Pb不能达到足够的车速，因此当车间距离ΔL不足够大时难以合流，从而合流的机会有可能减少。这一点，在本实施方式中，最大加速度Amax越低的车辆200B，越从靠近行进方向侧开始加速行驶，因此在合流地点Pb能够容易地加速至最终目标车速Va，能够顺畅地进行合流行驶。

(2)行动计划生成部45根据第1车辆201的车速V1设定最终目标车速Va，并生成车辆200的车速在合流地点Pb上升至最终目标车速Va的行动计划。由此，能够在不妨碍在干道302行驶中的其他车辆的行驶的情况下，适当地实现合流行驶。

(3)行动计划生成部45计算出从当前时刻开始经过规定时间ΔT后的第1车辆201与第2车辆202的中间点作为合流地点Pb，并在车辆200以最大加速度Amax仅行驶规定时间ΔT的最大可行驶距离Dmax为从当前地点Pa到合流地点Pb的目标移动距离D以上且规定时间ΔT后的车辆200的车速能够上升至最终目标车速Va时，判定为能够合流。由此，能够进行考虑到每辆车辆200的加速性能的良好的合流。

上述实施方式能变更成各种方式。以下对变形例进行说明。在上述实施方式中，由外部传感器组31对车辆200的周边状况进行检测，但还可以利用通信单元37对周边状况进行检测，周边状况检测部不局限于以上所述。在上述实施方式中，在从高速道路、收费道路等加速车道(第1车道)向干道(第2车道)合流的情况下，应用自动驾驶车辆系统100，但在由于道路施工而车道减少时进行车道变更的情况下同样也能应用自动驾驶车辆系统，第1车道和第2车道并不局限于以上所述。因此，在使车辆在第1车道停止的第1地点和使车辆在第2车道合流的第2地点还可以是上述停止地点Pc和合流地点Pb以外的地点。

在上述实施方式中，主要对行动计划生成部45的结构进行了说明，但生成自动驾驶车辆在第1车道的第1地点停车后，在第2车道的第2地点向第1车辆与其后方的第2车辆之间合流的行动计划时，若是自动驾驶车辆的从停止状态开始能产生的最大加速度越大，将第1地点设定在越靠近车辆行进方向侧的话，行动计划生成部的结构就不局限于以上所述，可以是任何形式。在上述实施方式中，将在合流地点Pb的目标车速(最终目标车速Va)设定为了第1车辆201的车速，但还可以将目标车速设定为第2车辆202的车速或第1车辆201的车速与第2车辆202的车速的平均值等。

本发明还能够作为自动驾驶车辆的控制方法来使用，该方法为对自动驾驶车辆进行控制，以使从第1车道向第2车道进行车道变更，向在第2车道行驶中的第1车辆与第2车辆之间合流的自动驾驶车辆的控制方法。

既能够任意组合上述实施方式和变形例中的一个或者多个，也能够组合变形例彼此。

采用本发明，即使加速性能低的自动驾驶车辆也能和加速性能高的自动驾驶车辆一样，实现顺畅的合流行驶。

以上，就本发明的优选实施方式进行了说明，本领域技术人员应理解为能够不脱离后述的权利要求书的公开范围地进行各种修改和变更。

Claims (7)

1.一种自动驾驶车辆系统，具有：

周边状况检测部(31)，其对自动驾驶车辆(200)的周边状况进行检测；

行动计划生成部(45)，其根据由所述周边状况检测部(31)检测出的周边状况生成所述自动驾驶车辆(200)的行动计划；以及

行驶控制部(46)，其在自动驾驶模式下根据由所述行动计划生成部(45)生成的行动计划对所述自动驾驶车辆(200)的行驶用执行器(AC)进行控制，

所述自动驾驶车辆系统的特征在于，

第1合流判定部(454A)，当自动驾驶车辆(200)在第1车道(301)上行驶时，在到达第一车道(301)上的停车地点之前，判定自动驾驶车辆(200)在第2车道(302)向第1车辆(201)和其后方的第2车辆(202)之间合流的合流条件是否成立；

第2合流判定部(454B)，当第1合流判定部(454A)判定为合流条件不成立时，判定在自动驾驶车辆(200)停止后合流条件是否成立；

合流指令部(455)，根据第1合流判定部(454A)和第2合流判定部(454B)的判定结果，生成自动驾驶车辆(200)的合流行驶行动计划；

第1合流判定部(454A)及第2合流判定部(454B)判定合流条件是否成立，包括：判定第1车辆(201)及第2车辆(202)之间的车间距离是否为阈值以上，而且自动驾驶车辆(200)是否能在规定时间内到达合流地点，且到达合流地点时的车速是否为目标车速(Va)以上；

停止地点决定部(453)，用于设定自动驾驶车辆(200)在第1车道(301)的第1地点(Pc)，所述第1地点(Pc)根据自动驾驶车辆(200)停止时产生的最大加速度决定；

所述行动计划生成部(45)在生成使所述自动驾驶车辆(200)在第1车道(301)的第1地点(Pc)停车后，在第2车道(302)的第2地点(Pb)向第1车辆(201)和其后方的第2车辆(202)之间合流的行动计划时，所述自动驾驶车辆(200)的从停止状态开始能产生的最大加速度(Amax)越大，将所述第1地点(Pc)设定在越靠近车辆行进方向侧。

2.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆系统，其特征在于，

所述行动计划生成部(45)根据所述第1车辆(201)的车速(V1)设定目标车速(Va)，并生成所述自动驾驶车辆(200)的车速在所述第2地点(Pb)上升到目标车速(Va)的行动计划。

3.根据权利要求2所述的自动驾驶车辆系统，其特征在于，

所述行动计划生成部(45)计算出从当前时刻开始经过规定时间(ΔT)后的所述第1车辆(201)和所述第2车辆(202)的中间点作为所述第2地点(Pb)，并在所述自动驾驶车辆(200)以所述最大加速度(Amax)仅行驶所述规定时间(ΔT)的最大可行驶距离(Dmax)为从所述第1地点(Pc)到所述第2地点(Pb)的距离(D)以上且经过所述规定时间(ΔT)后的所述自动驾驶车辆(200)的车速能上升到所述目标车速(Va)时，判定为能够合流。

4.根据权利要求3所述的自动驾驶车辆系统，其特征在于，

所述行动计划生成部(45)在所述第1车辆(201)与所述第2车辆(202)的车间距离(ΔL)为规定车间距离(ΔLa)以上且所述最大可行驶距离(Dmax)为从所述第1地点(Pc)到所述第2地点(Pb)的距离(D)以上且经过所述规定时间(ΔT)后的所述自动驾驶车辆(200)的车速能上升到所述目标车速(Va)时，判定为能够合流。

5.根据权利要求4所述的自动驾驶车辆系统，其特征在于，

所述行动计划生成部(45)计算出第1车辆(201)的车速(V1)，并且所述第1车辆(201)的车速(V1)越快，将所述规定车间距离(ΔLa)设定为越大的值。

6.根据权利要求3～5中任一项所述的自动驾驶车辆系统，其特征在于，

在所述行动计划生成部(45)生成使所述自动驾驶车辆(200)在所述第1地点(Pc)停车前，在所述第2地点(Pb)向所述第1车辆(201)和所述第2车辆(202)之间合流的行动计划时，在所述最大可行驶距离(Dmax)为从当前地点到所述第2地点(Pb)的距离(D)以上且经过所述规定时间(ΔT)后的所述自动驾驶车辆(200)的车速能上升到所述目标车速(Va)时，判定为能够合流。

7.一种自动驾驶车辆的控制方法，其特征在于，包括：

对自动驾驶车辆(200)的周边状况进行检测的步骤；

根据所述检测出的周边状况，生成所述自动驾驶车辆(200)的行动计划的步骤；

根据所述生成的行动计划，在自动驾驶模式下对所述自动驾驶车辆(200)的行驶用执行器(AC)进行控制的步骤，

当自动驾驶车辆(200)在第1车道(301)上行驶时，在到达第一车道(301)上的停车地点之前，判定自动驾驶车辆(200)在第2车道(302)向第1车辆(201)和其后方的第2车辆(202)之间合流的合流条件是否成立的第1合流判定步骤，

当第1合流判定步骤判定为合流条件不成立时，判定在自动驾驶车辆(200)停止后合流条件是否成立的第2合流判定步骤，

根据第1合流判定步骤和第2合流判定步骤的判定结果，生成自动驾驶车辆(200)的合流行驶行动计划的合流指令步骤，

其中，第1合流判定步骤和第2合流判定步骤的判定合流条件是否成立，包括：判定第1车辆(201)及第2车辆(202)之间的车间距离是否为阈值以上，而且自动驾驶车辆(200)是否能在规定时间内到达合流地点，且到达合流地点时的车速是否为目标车速(Va)以上；

设定自动驾驶车辆(200)在第1车道(301)的第1地点(Pc)，所述第1地点(Pc)根据自动驾驶车辆(200)停止时产生的最大加速度决定的步骤；

所述生成行动计划的步骤包括，在生成使所述自动驾驶车辆(200)在第1车道(301)的第1地点(Pc)停车后，在第2车道(302)的第2地点(Pb)向第1车辆(201)和其后方的第2车辆(202)之间合流的行动计划时，所述自动驾驶车辆(200)的从停止状态开始能产生的最大加速度(Amax)越大，将所述第1地点(Pc)设定在越靠近车辆行进方向侧。

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