CN113165638A - 车辆控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够确保乘坐感受和安全性的车辆控制装置。本发明的车辆控制装置的特征在于，具备：驾驶计划运算部，其根据自身车辆周围的驾驶环境以及自身车辆的目的地来运算自身车辆能够安全地驾驶的空间即可驾驶区域；以及车辆运动控制部，其在所述驾驶计划运算部运算出的可驾驶区域内运算包含满足规定的乘坐感受条件的路径及速度的目标轨道，以跟随该目标轨道的方式控制自身车辆。

Description

车辆控制装置

技术领域

本发明涉及对汽车等车辆、尤其是具备自动驾驶行驶中的目标轨道生成功能及跟随控制功能的车辆进行控制的车辆控制装置。

背景技术

以往，业界开发有如下系统：获取自身车辆周边的物体信息，根据获取到的物体信息及地图信息来计划自身车辆的驾驶行动，并据此生成轨道，以跟随该轨道的方式控制自身车辆(例如参考下述专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2018-62261号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在将生成自动驾驶的行驶轨道的运算部和根据该行驶轨道结果来控制车辆的运动的运算部部署在不同硬件中的情况下，存在以下问题。

即，例如在像上述专利文献1记载的那样以轨道点序列信息作为不同硬件间的通信接口的情况下，若仅根据该轨道点序列信息来控制车辆的驾驶状态(行驶状态)，则在因道路路面状况或车辆状态而发生打滑等、无法沿轨道点序列信息驾驶(行驶)时，乘坐感受可能会降低。

此外，例如在部署有自动驾驶控制的控制器的电源发生了故障的情况下，在自动驾驶控制部署在单一控制器中时，只能进行紧急停车等动作，因此难以担保安全性和乘坐感受。

本发明是鉴于上述缘由而成，其目的在于提供一种能够确保乘坐感受和安全性的车辆控制装置。

解决问题的技术手段

为了解决上述问题，本发明的车辆控制装置的特征在于，具备：驾驶计划运算部，其根据自身车辆周围的驾驶环境以及自身车辆的目的地来运算自身车辆能够安全地驾驶的空间即可驾驶区域；以及车辆运动控制部，其在所述驾驶计划运算部运算出的可驾驶区域内运算包含满足规定的乘坐感受条件的路径及速度的目标轨道，以跟随该目标轨道的方式控制自身车辆。

发明的效果

根据本发明，自身车辆的轨道跟随控制变得稳定，从而使得自身车辆的加减速频次减少，因此可以防止乘坐感受变差。此外，将自动驾驶的系统部署在多个控制器中，由此，即便在一个控制器发生了故障的情况下也能借助其他控制器来安全地驾驶(行驶/停车)。

上述以外的课题、构成及效果将通过以下实施方式的说明来加以明确。

附图说明

图1为表示搭载有本发明的实施例1的车辆控制装置的自动驾驶车辆的行驶驱动系统及传感器的构成的框图。

图2为表示本发明的实施例1的车辆控制装置的构成的框图。

图3为表示本发明的实施例1的车辆控制装置的自动驾驶计划部的构成的框图。

图4为说明可驾驶区域的说明图，(a)为自动驾驶行驶场景的示意图，(b)为(a)所示的场景的可驾驶区域及不可驾驶区域的示意图。

图5为说明可驾驶区域的说明图，(a)为自动驾驶行驶场景的示意图，(b)为(a)所示的场景的可驾驶区域及不可驾驶区域的示意图。

图6为表示本发明的实施例1的车辆控制装置的车辆运动控制部的构成的框图。

图7为表示本发明的实施例1的车辆控制装置的轨道候选生成部的构成的框图。

图8为表示自身车辆的自动驾驶的动作的一例的说明图。

图9为表示路径长度与车辆的速度的关系的图。

图10为表示车辆的横向位置及纵向位置、计划的时间的关系的图。

图11为表示本发明的实施例1的车辆控制装置的轨道跟随控制指令值运算部的处理的流程图。

图12为表示自身车辆的自动驾驶的动作的一例的说明图。

图13为表示目标轨道再生成时的概念图的说明图。

图14为说明目标轨道再生成时的再连接点的设定方法的说明图。

图15为表示本发明的实施例2的车辆控制装置的车辆运动控制部的构成的框图。

图16为表示本发明的实施例2的车辆控制装置的故障时轨道生成部的构成的框图。

图17为表示发生故障时的退避空间及道路端连接位置的关系的说明图。

图18为表示存在停车车辆的发生故障时的退避空间及道路端连接位置的关系的说明图。

图19为表示发生故障时的去往退避空间的故障时轨道与正常时的目标轨道的关系的说明图。

图20为表示发生故障时的去往退避空间的故障时轨道与正常时的目标轨道的关系的说明图。

图21为表示本发明的实施例2的车辆控制装置的目标轨道决定部的构成的框图。

具体实施方式

下面，根据附图，对本发明的实施方式进行详细说明。

[实施例1]

图1为表示搭载有本发明的实施例1的车辆控制装置1的自动驾驶车辆(以下，有时会简称为车辆或自身车辆)401的整体构成的说明图。再者，图中，FL轮意指左前轮，FR轮意指右前轮，RL轮意指左后轮，RR轮意指右后轮。

图示实施例的车辆401具备车辆控制装置1，所述车辆控制装置1根据识别外界的传感器2、3、4、5的信息来运算针对作为控制车辆401的行进方向的执行器的转向控制机构10、制动控制机构13、节气门控制机构20的指令值。此外，车辆401具备：操舵控制装置8，其根据来自该车辆控制装置1的指令值来控制上述转向控制机构10；制动控制装置15，其根据该指令值来控制上述制动控制机构13而对各轮(FL轮、FR轮、RL轮、RR轮)的制动力分配进行调整；加速控制装置19，其根据该指令值来控制节气门控制机构20而对发动机(未图示)的扭矩输出进行调整；以及显示装置24，其显示自身车辆401的行驶计划和存在于周边的移动体的行动预测等。再者，本例中是使用发动机作为驱动源，而对于使用马达作为驱动源的电动车辆当然也能运用本发明。

车辆401在前方配备有摄像机2、在左右侧方配备有激光雷达3、4、在后方配备有毫米波雷达5作为识别外界的传感器2、3、4、5，可以检测自身车辆401与周围车辆的相对距离及相对速度。此外，车辆401具备进行路车间或车车间通信的通信装置23。再者，本实施例中展示的是上述传感器的组合作为传感器构成的一例，但并不限定于此，也可为与超声波传感器、立体摄像机、红外线摄像机等的组合。上述传感器信号(传感器的输出信号)输入至车辆控制装置1。

虽然图1中没有详细展示，但车辆控制装置1例如具有CPU、ROM、RAM以及输入输出装置。上述ROM中存储有以下说明的车辆行驶控制的流程。车辆控制装置1运算按照生成的行驶计划来控制车辆行驶用的各执行器10、13、20的指令值，详情于后文叙述。各执行器10、13、20的控制装置8、15、19通过通信来接收车辆控制装置1的指令值，根据该指令值来控制各执行器10、13、20。

接着，对制动的动作进行说明。在驾驶员正驾驶车辆401的状态下，利用制动助力器(未图示)对驾驶员踩踏制动踏板12的踏力进行助力，借助主缸(未图示)来产生与该力相应的液压。产生的液压经由制动控制机构13供给至轮缸16FL～16RR。

轮缸16FL～16RR由未图示的缸体、活塞、刹车片等构成，借助从主缸供给的工作液来推进活塞，将活塞上连结的刹车片推压至刹车盘。再者，刹车盘与车轮一起转动。因此，作用于刹车盘的制动转矩成为作用于车轮与路面之间的制动力。由此，可以根据驾驶员的制动踏板操作使各轮产生制动力。

虽然图1中没有详细展示，但制动控制装置15与车辆控制装置1一样例如具有CPU、ROM、RAM以及输入输出装置。能检测前后加速度、横向加速度、横摆率的联合传感器14的传感器信号、各轮上设置的轮速传感器11FL～11RR的传感器信号、来自上述车辆控制装置1的制动力指令值、以及经由后文叙述的操舵控制装置8的来自方向盘角检测装置21的传感器信号输入到制动控制装置15。此外，制动控制装置15的输出连接到具有未图示的泵、控制阀的制动控制机构13，可以独立于驾驶员的制动踏板操作使各轮产生任意制动力。制动控制装置15根据上述信息来推断车辆401的打转、滑移、车轮抱死，以抑制这些现象的方式对制动控制机构13等进行控制来产生相应车轮的制动力，起到提高驾驶员的操纵稳定性的作用。此外，车辆控制装置1向制动控制装置15发送制动力指令值，由此能使车辆401产生任意制动力，在不发生驾驶员操作的自动驾驶中起到自动进行制动的作用。但本发明不限定于上述制动控制装置15，也可使用线控制动等其他执行器。

接着，对转向的动作进行说明。在驾驶员正驾驶车辆401的状态下，分别利用操舵转矩检测装置7和方向盘角检测装置21来检测驾驶员经由方向盘6输入的操舵转矩和方向盘角，操舵控制装置8根据这些信息来控制马达9而产生辅助转矩。再者，虽然图1中没有详细展示，但操舵控制装置8与车辆控制装置1一样例如也具有CPU、ROM、RAM以及输入输出装置。上述驾驶员的操舵转矩与马达9产生的辅助转矩的合力使得转向控制机构10可动，从而使前轮偏转。另一方面，呈如下构成：根据前轮的偏转角，来自路面的反力传递至转向控制机构10，以路面反力的形式传递至驾驶员。

操舵控制装置8可以独立于驾驶员的转向操作而借助马达9来产生转矩、对转向控制机构10进行控制。因而，车辆控制装置1可以通过向操舵控制装置8发送操舵力指令值而将前轮控制为任意偏转角，在不发生驾驶员操作的自动驾驶中起到自动进行操舵的作用。但本发明不限定于上述操舵控制装置8，也可使用线控转向等其他执行器。

接着，对加速进行说明。驾驶员对加速踏板17的踩踏量由行程传感器18进行检测，并输入至加速控制装置19。再者，虽然图1中没有详细展示，但加速控制装置19与车辆控制装置1一样例如也具有CPU、ROM、RAM以及输入输出装置。加速控制装置19根据上述加速踏板踩踏量对节气门开度进行调节而控制发动机(的扭矩输出)。由此，可以根据驾驶员的加速踏板操作使车辆401加速。此外，加速控制装置19可以独立于驾驶员的加速踏板操作来控制节气门开度。因而，车辆控制装置1可以通过向加速控制装置19发送加速指令值使车辆401产生任意加速度，在不发生驾驶员操作的自动驾驶中起到自动进行加速的作用。

接着，使用图2所示的框图，对本实施例的自动驾驶用车辆控制装置1的构成进行说明。

图示实施例的车辆控制装置1基本上具备后文叙述的计划将自身车辆自动驶向目的地用的自身车辆的动作的自动驾驶计划部(驾驶计划运算部)201、计划在停车场等当中使自身车辆自动泊车至停车框用的自身车辆的动作的自动泊车计划部(驾驶计划运算部)202、生成控制自动驾驶车辆的车辆运动用的指令值的车辆运动控制部203、(经由控制装置8、15、19)控制前文所述的转向/制动/发动机等的各执行器10、13、20用的执行器控制部204，它们部署在不同控制器(ECU)中(有时将这样的构成称为分散型控制器)。因此，需要进行各控制器间的通信用的车辆网络205。其中，车辆网络205除了有线连接以外，也考虑无线连接的情况。此外，作为在各控制器中的部署方法，也考虑自动泊车计划部202和自动驾驶计划部201部署在同一硬件中的情况等。此外，关于执行器控制部204的部署，也考虑部署在发动机控制用控制器、制动控制用控制器等不同硬件中的情况。

接着，使用图3所示的框图，对本实施例的车辆控制装置1中包含的自动驾驶计划部201的构成及动作进行说明。

图示实施例的自动驾驶计划部201主要由传感器信息处理部305、地图信息处理部306、立体物行动预测部307、存储部308、可驾驶区域运算部309构成。下面对各功能块进行说明。

在图3所示的例子中，设置有雷达301、立体摄像机302、车辆传感器303、激光雷达304作为识别外界的传感器，所述雷达301通过向对象物发射电波并测定其反射波来测量到对象物的距离和方向，所述立体摄像机302通过从多个不同方向同时拍摄对象物而对其纵深方向的信息也能进行记录，所述车辆传感器303能够检测车辆的速度和轮胎的转速、使用GNSS(全球定位卫星系统)的自动驾驶车辆的当前位置信息、由自动驾驶车辆上乘坐的人以导航系统为接口输入的目的地信息、由位于远处的操作人员等利用电话线路等无线通信指定的目的地信息等车辆状态，为传感器组形式，所述激光雷达304测定对应于呈脉冲状发光的激光照射的散射光，检测到处于远处的对象的距离，根据这些信息得到的周围环境(驾驶环境)的信息输入至传感器信息处理部305，转换为存在于自身车辆周围的移动物体等的物体信息。作为具体的物体信息，提取行人、自行车、车辆等属性信息和它们的当前位置及当前速度向量。此处，移动物体包括即便当前时刻下得到的速度为零也可能会在将来发生运动的停车车辆等。此外，有存储部308，所述存储部308存储自身车辆开始自动驾驶的地点到目标地点及其周边相关的道路信息和交通信号灯信息、当前位置起到目标地点为止的路线信息、行驶的区间的交通规则数据库等。此外，有地图信息处理部306，所述地图信息处理部306用于基于根据存储部308所存储的信息进行自动驾驶所需的道路的车道中心线信息和交通信号灯信息来整理自动驾驶车辆预定通行的交通信号灯的点亮信息等并制成可以利用的形式。

接着，所述物体信息及地图信息(从传感器信息处理部305及地图信息处理部306)输入至立体物行动预测部307。在立体物行动预测部307中，根据输入信息来运算各移动物体将来的位置及速度信息(物体预测信息)。为了预测各移动物体的运动，根据物体信息来预测各物体的将来时间T上的位置R(X(T)，Y(T))。作为预测的具体方法，在设定了移动物体的当前位置Rn0(Xn(0)，Yn(0))、当前速度Vn(Vxn，Vyn)的情况下，考虑根据下面的线性预测式(1)来进行预测运算的方法。

[式1]

Rn(Xn(T)，Yn(T))＝Vn(Vxn，Vyn)×T+Rn0(Xn(0)，Yn(0))···(1)

此处的运算方法假定了各物体在将来时间内作维持当前速度进行移动的等速直线运动这一情况。由此，立体物行动预测部307可以在短时间内进行大量物体的预测。

接着，立体物行动预测结果及地图信息(从立体物行动预测部307及地图信息处理部306)输入至可驾驶区域运算部309。在可驾驶区域运算部309中，如后文所述，根据输入信息来运算并输出自身车辆(自动驾驶车辆)不会撞到其他车辆以及存在于自身车辆周边的立体物而且适于路线信息以及当前的车辆状态(速度、位置、朝向等)的可驾驶区域。

接着，使用图4的(a)所示的代表性场景的示意图，对所述可驾驶区域运算部309运算的本实施例的可驾驶区域进行说明。在该场景下，自身车辆401正进行自动驾驶行驶。此外，设为对向1车道道路，对向车道上行驶有其他车辆402。此外，相对于自身车辆401的行进方向而言在左前方存在立体物(掉落物)403。此外，有作为道路与人行道的交界配置的栅栏405。此外，自身车辆401可以通过从立体摄像机302(参考图3)的检测信息获得的方法或者根据自身车辆401的位置信息从自身车辆周边地图获得的方法等而以自身车辆401能够安全停车的道路的端的形式获得道路端点序列407以及以道路的中心的形式获得道路中心线406的信息(道路端信息及道路中心信息)。此外，获得了立体物行动预测部307的输出结果即其他车辆402的预测轨道信息404。

在该状态下，图4的(b)中展示可驾驶区域408及不可驾驶区域409。像前文所述那样根据自身车辆(自动驾驶车辆)401是否会撞到其他车辆402以及存在于自身车辆401周边的立体物403还有路线信息以及当前的车辆状态(速度、位置、朝向等)来进行运算。更详细而言，在图4的(b)所示的例子中，所述可驾驶区域运算部309从当前的自身车辆位置起朝行进方向(目的地的方向)将规定距离(例如与速度等相应的距离)而且是两栅栏405间的道路划分为多个分段区域(小空间)，选择这多个分段区域当中自身车辆(自动驾驶车辆)401不会撞到其他车辆402以及存在于自身车辆401周边的立体物403而且适于路线信息以及当前的车辆状态(速度、位置、朝向等)的(例如可以在道路端点序列407与道路中心线406之间安全行驶的)多个分段区域(分段区域群)作为可驾驶区域408，选择可驾驶区域408以外的(多个)分段区域作为不可驾驶区域409。在图4的(a)所示的场景下，在存在有立体物403的附近预见到与自身车辆401的碰撞，因此如图4的(b)所示，将该部分定义为不可驾驶区域409。作为对碰撞进行运算的方法，运算将来时刻下自身车辆与预测移动物体发生碰撞的概率是否在规定值以上，在规定值以上的情况下判定有对自身车辆的影响，在规定值以下的情况下判定没有对自身车辆的影响。作为运算碰撞的概率的方法，考虑使用将来位置上的各物体与自身车辆的碰撞预想时间TTC(Time To Collision)的方法。此处，TTC[s]＝相对距离[m]÷相对速度[m/s]。作为使用TTC的判定方法，考虑如下方法：在TTC为第1规定值以下的情况下，判定碰撞概率为50％，在TTC为第2规定值(＜第1规定值)以下的情况下，判定碰撞概率为70％等，在TTC为第1规定值以上的碰撞概率的情况下，判定会发生碰撞。

接着，使用图5的(a)所示的代表性场景的示意图，对所述可驾驶区域运算部309中运算的本实施例的可驾驶区域进行说明。作为图5的(a)与图4的(a)的不同点，相对于在对向车道上行驶的其他车辆402的行进方向而言在左前方存在立体物(掉落物)403。因此，由立体物行动预测部307预测出其他车辆402会超出到自身车辆401所存在的车道侧进行行驶这一情况。因此，其他车辆402的预测轨道信息404有存在于自身车道上的部分。由此，如图5的(b)所示，图4的(b)所示的可驾驶区域408的一部分变成了不可驾驶区域409。更详细而言，在图5的(b)所示的例子中，所述可驾驶区域运算部309将自身车辆401所存在的车道(自身车道)内设定的分段区域当中邻接于立体物(掉落物)403附近的道路中心线406的(多个)分段区域选择(定义)为不可驾驶区域409。此外，在图5的(a)所示的场景下，与图4的(a)所示的场景相比，自身车辆401所存在的车道侧(详细而言是相对于自身车辆401的行进方向而言的左前方)不存在立体物(掉落物)，因此所述可驾驶区域运算部309将该部分内设定的(多个)分段区域选择(定义)为可驾驶区域408。

由此，自动驾驶计划部201根据自身车辆401周围的驾驶环境以及自身车辆401的目的地等来运算由自身车辆401能够安全地驾驶的空间构成的可驾驶区域。

再者，本实施例的车辆控制装置1中包含的自动泊车计划部202是以停车场等的停车框为目的地来运算自动泊车中的(到停车框为止的)可驾驶区域及不可驾驶区域，除此以外基本上与前文所述的自动驾驶计划部201大致相同。

接着，使用图6，对本实施例的车辆控制装置1中包含的车辆运动控制部203的构成及动作进行说明。

车辆运动控制部203根据从自动驾驶计划部201或自动泊车计划部202输出的可驾驶区域以及周边地图信息来运算执行器10、13、20的指令值(也称为执行器目标值、轨道跟随控制指令值)。车辆运动控制部203中有轨道候选生成部601、轨道评价部602、目标轨道决定部603、轨道跟随控制指令值运算部604。下面对各功能块进行说明。

在轨道候选生成部601中，根据可驾驶区域及周边地图信息来生成轨道候选。例如，像图7所示那样考虑在轨道候选生成部601中存在路径候选生成部701及速度候选生成部702的方法。在该方法中，首先在路径候选生成部701中根据可驾驶区域及周边地图信息来运算路径(在不具有时间序列信息的情况下自身车辆所通过的点序列)。作为该方法，考虑将在输入的可驾驶区域内满足下述变分方程式(2)那样的路径作为候选的方法。

[式2]

此处，作为运算自身车辆将来的运动状态的方法，考虑利用车辆的工厂模型的方法。作为工厂模型，例如考虑使用自行车模型、四轮模型等。根据模型，可以获得在利用上述变分方程式(2)运算出的路径上行驶的情况下的车辆的行为(车辆的纵向加速度、横向加速度、车头角度等)。在以下叙述的速度候选生成部702中，也可以使用同样的模型来预测将来的车辆行为。

通过变更各系数的权重(w1、w2、w3)、变更评价的项目，该方程式(2)的输出可以生成多个路径。此外，除了来自该方程(2)的输出以外，也考虑利用可驾驶区域内的自身车道的车道中心点序列的方法。针对这多个(或者也可为单个)路径候选，考虑在速度候选生成部702中将满足下述方程式(3)这样的速度序列信息作为速度候选。方程式(3)中的w4、w5、w6为各系数的权重。

[式3]

此时，关于可取作速度候选的范围，例如在图4的(a)及图5的(a)所示的场景下，由于自身车辆401前后(自身车道内)不存在其他车辆，因此考虑在对道路规定的法延速度以下的范围内进行检索的方法。另一方面，例如在图8所示的场景那样的自身车辆401在可驾驶区域408内沿生成的路径候选(对应于后文叙述的目标轨道)901行驶、对向车道内存在其他车辆(对向车辆)402a、同时自身车辆401前后(自身车道内)存在其他车辆(先行车辆402c及后续车辆402b)的情况下，自身车辆401可以在不发生碰撞的情况下行驶的速度范围受到限制。例如，在像图9所示那样将横轴设为候选路径的路径长度、将纵轴设为速度的情况下，可以规定防止与先行车辆402c的碰撞的上限速度以及防止与后续车辆402b的碰撞用的下限速度作为自身车辆401的速度范围(速度宽度)。作为算出这些上限速度及下限速度的方法，考虑运算避免与先行车辆402c及后续车辆402b的TTC在规定时间以内(例如2秒以内)的自身车辆的速度的方法。

此外，更通常而言，也考虑像图10所示那样通过运算车辆的横向位置、纵向位置以及时间方向上的其他物体(其他车辆等)的碰撞概率来定义(制作)可驾驶区域408a～408e的方法。也考虑在该空间内定义(制作)目标动作点序列即候选轨道点序列1001a～1001e的方法。此外，也可以考虑同时求上文叙述过的路径候选及速度候选的生成的方式。

根据上述方法在轨道候选生成部601中生成由路径候选及速度候选构成的轨道候选，并将该轨道候选输出至轨道评价部602。

返回至图6，接着在轨道评价部602中对轨道候选生成部601生成的轨道候选进行评价。作为轨道评价部602中的评价方法，考虑针对各轨道候选而采用下述方程式(4)的表示乘坐感受的评价项目(例如车辆横向的加速度的平方、车辆纵向的加速度的平方、这些加速度作微分得到的加加速度的平方的线性和)的方法。其中，v1、v2、v3、v4为权重系数。

[式4]

乘坐感受评价值＝v1×(车辆横向加速度)²+v2×(车辆纵向加速度)²+v3×(车辆横向加加速度)²+v4×(车辆纵向加加速度)²......(4)

接着，在目标轨道决定部603中从轨道评价部602评价过的各轨道候选中选择满足规定的乘坐感受条件的候选轨道。作为目标轨道决定部603中的选择方法，考虑针对各轨道候选而选择得到乘坐感受最佳这一评价值的(也就是乘坐感受评价值最高的)候选轨道的方法。目标轨道决定部603将所选择的候选轨道作为目标轨道输出至轨道跟随控制指令值运算部604。但此时要考虑由目标轨道决定部603针对所选择的候选轨道以规定时间不变的方式对轨道评价部602中得到的乘坐感受评价值进行加权来进行调整的方法。其原因在于，例如在选择了打算变更车道的候选轨道的下一运算周期内存在目标轨道决定部603侧选择不变更车道而打算用当前车道的候选轨道这样的情况时，乘员有可能会对车辆的动作感到不安。

接着，在轨道跟随控制指令值运算部604中以车辆401跟随目标轨道决定部603所选择/决定的目标轨道的方式运算转向指令值、制动动作量、发动机输出值等。使用图11的流程图对该方法进行说明。

如图11所示，在步骤S801中，轨道跟随控制指令值运算部604(CPU)针对目标轨道决定部603所决定的目标轨道而运算跟随目标轨道用的转向、制动、发动机的指令值(轨道跟随控制指令值)。作为运算转向的指令值的方法，已知有以与目标轨道的误差减少的方式决定操舵量的方法。此外，作为运算实现目标速度的针对发动机及制动的指令值的方法，考虑使用以往的能以规定速度控制车辆的巡航控制的运算方法。

在步骤S802中，轨道跟随控制指令值运算部604(CPU)根据步骤S801中得到的轨道跟随控制指令值来进行乘坐感受判定。此处，将步骤S801中得到的轨道跟随控制指令值输入至车辆的工厂模型，由此来运算车辆产生的加速度和加加速度，判定该值处于规定值范围内(例如加速度的上限值为2m/s²)这一情况。此处，作为工厂模型，考虑使用前文所述那样的自行车模型、四轮模型等(参考上述的轨道候选生成部601及轨道评价部602)，但为了以更短的运算周期进行运算，也考虑利用如下方式的方法，即，以简易的运算处理的形式预先以车辆状态和目标控制量为输入来制成表格而以其为参考。在该乘坐感受判定的结果是判定乘坐感受良好的情况下，该流程结束(也就是输出步骤S801中得到的轨道跟随控制指令值)，在判定乘坐感受差的情况下(换句话说就是自身车辆的驾驶中违反了规定的乘坐感受条件的情况下)，前进至步骤S803。

在步骤S803中，轨道跟随控制指令值运算部604(CPU)根据可驾驶区域、周边地图信息以及再生成前的目标轨道来再生成目标轨道。作为此处的再生成目标轨道的方法，考虑以将当前的自身车辆位置坐标平顺地连接至再生成前的目标轨道的方式再生成目标轨道的方法。

图12在前文所述的图4的(a)所示的场景下展示时刻T1下的自身车辆401a及其目标轨道(以下，有时称为再生成前目标轨道)901a、时刻T2下的自身车辆401b及其目标轨道(以下，有时称为再生成后目标轨道)901b，图13展示图12所示的场景下的目标轨道再生成方法的概念图。如图13所示，在当前时刻T2下在自身车辆401b的当前位置(车辆中心或车辆重心位置)1901与再生成前目标轨道901a之间产生了分离量1903的情况下，对再生成前目标轨道901a(详细而言是在再生成前目标轨道901a上相较于自身车辆401b的当前位置而言靠行进方向侧)设定再连接点(也称为轨道连接点)1904，此外视需要延长再生成前目标轨道901a，以如此方式再生成目标轨道901b。此处，根据自身车辆401b的当前速度方向来设定自身车辆401b的当前速度方向轴1902并对其设定垂直方向轴1906。

接着，使用图14，对所述的再连接点1904的设定方法进行说明。如图14所示，在将横轴设为分离量与自身车辆速度的积、将纵轴设为自身车辆起到再连接点为止的连接距离的情况下，以随着分离量1903(轴1906方向的距离)与自身车辆401b速度的积增加而自身车辆401b的当前位置1901起到再连接点1904为止的连接距离1905(轴1902方向的距离)增加的方式设定再连接点1904。

此外，也考虑以再生成前目标轨道901a与再生成后目标轨道901b在再连接点1904上的切线的斜率1907大致一致的方式决定目标轨道901b的方法。

由此，在分离量1903较大或者自身车辆401b速度较大的情况下，以到再连接点1904为止的连接距离1905增大而平顺地连接至再生成前目标轨道901a的方式生成目标轨道(再生成后目标轨道)901b，避免损害自身车辆的乘坐感受。

再者，针对步骤S803中再生成的目标轨道重复进行轨道跟随控制指令值运算(步骤S801)和乘坐感受判定(步骤S802)，在该乘坐感受判定的结果是判定乘坐感受良好的情况下，该流程结束(也就是输出步骤S801中得到的轨道跟随控制指令值)。

接着，下面针对本实施例1的车辆控制装置1的车辆运动控制部203的动作而对例如图12所示的状况下的作用效果进行说明。

图12所示的场景是时刻T1下自身车辆401位于自身车辆401a的位置上、根据可驾驶区域408和周边状况来生成了目标轨道901a而正进行跟随控制的场景。在经过规定时间(例如10msec)而变成时刻T2时，自身车辆401移动到了自身车辆401b的位置上。这期间内，虽然自身车辆401以跟随目标轨道901a的方式进行了跟随控制，但由于道路路面状况或车辆状态的原因，与目标轨道901a产生了误差。此外，可驾驶区域408从时刻T1起没有更新。此处，若以跟随时刻T1下制作出的目标轨道901a的方式进行控制，则须增加控制量(例如操舵角度)，结果，担忧乘坐感受变差。因此，车辆运动控制部203(的轨道跟随控制指令值运算部604)在可驾驶区域408内再次生成轨道(也就是再生成目标轨道901b)，并以跟随新的目标轨道901b的方式进行控制，由此，可以在不增加控制量的情况下实现安全且不损害乘坐感受的自动驾驶。

如前文所述，本实施例的车辆控制装置1中包含的执行器控制部204根据从车辆运动控制部203(的轨道跟随控制指令值运算部604)输出的轨道跟随控制指令值(执行器目标值)(而经由控制装置8、15、19)来任意控制转向/制动/发动机等的各执行器10、13、20，由此，车辆控制装置1实现所述自动驾驶。

像以上说明过的那样，根据本实施例的车辆控制装置1，自身车辆的轨道跟随控制变得稳定，从而使得自身车辆的加减速频次减少，因此能防止乘坐感受变差。此外，将自动驾驶的系统部署在多个控制器中，由此，即便在一个控制器发生了故障的情况下也能借助其他控制器来安全地驾驶(行驶/停车)。

[实施例2]

接着，参考图15～图21，对本发明的实施例2进行详细说明。本实施例2与上述实施例1的不同点在于，车辆运动控制部203具有故障检测部1501及故障时轨道生成部1502作为运算/输出可驾驶区域的自动驾驶计划部201或自动泊车计划部202发生了故障时的故障保险构成或替补构成。其他构成与上述实施例1大致相同，对与实施例1相同的构成标注相同符号并省略详细说明。

使用图15所示的框图，对本实施例的车辆控制装置1中部署的车辆运动控制部203的构成及动作进行说明。

如图所示，在本实施例2中，相对于上述实施例1而言，追加了故障检测部1501及故障时轨道生成部1502。

在故障检测部1501中检测自动驾驶计划部201或自动泊车计划部202(参考图2)发生故障而无法发送正常的可驾驶区域这一情况。换句话说，在故障检测部1501中检测自身车辆的驾驶中自动驾驶计划部201或自动泊车计划部202发生故障而无法再从该自动驾驶计划部201或自动泊车计划部202接收正常的可驾驶区域这一情况。例如，故障检测部1501考虑如下方法：在检测到经由车载网络205接收到的可驾驶区域的结果过了规定时间都没有更新这一情况时，判断自动驾驶计划部201或自动泊车计划部202发生了故障。故障检测部1501的故障检测信息送至目标轨道决定部603。

接着，在故障时轨道生成部1502中根据可驾驶区域及周边地图信息来生成故障时轨道。为此，考虑像图16所示那样在故障时轨道生成部1502中存在退避空间算出部1600、故障时路径生成部1601、故障时速度生成部1602以及驾驶员警报部1603的方法。

使用图17，对该故障时轨道生成部1502的方法进行说明。在图17所示的场景下，故障检测部1501在时刻Ta检测到故障。此时，退避空间算出部1600使用到该时刻Ta为止接收到的最新的可驾驶区域408及道路端点序列407的信息来运算连接道路端信息1401。该连接道路端信息1401的运算例如是通过在可驾驶区域408内提取当前自身车道内的道路端信息即道路端点序列407来进行。关于道路端信息即道路端点序列407，考虑根据自身车辆位置且存储部308(参考图3)中保存的地图信息来算出的方法和利用来自以车辆传感器的形式搭载于自身车辆上的立体摄像机302(参考图3)的信息的方法。例如，在像图18所示那样在自身车辆401左前方存在停车车辆402d这样的情况下，对停车车辆402d的位置不定义可驾驶区域408(换句话说就是对停车车辆402d的位置定义不可驾驶区域、对避开了停车车辆402d的位置定义可驾驶区域)，因此在避开了停车车辆402d的前方定义连接道路端信息1401。

接着，退避空间算出部1600基于到该时刻Ta为止接收到的最新的可驾驶区域408及连接道路端信息1401、根据自身车辆401的车辆尺寸来运算能够安全地停到(停靠到)该连接道路端信息1401的规定位置的区域(空间)即退避空间1402。该退避空间1402的运算例如是通过在连接道路端信息1401当中提取比自身车辆401的车辆尺寸大而且离自身车辆401最近的区域(空间)来进行。关于退避空间1402，也考虑与自身车辆位置一起根据存储部308(参考图3)中保存的地图信息来算出的方法和利用来自以车辆传感器的形式搭载于自身车辆上的立体摄像机302(参考图3)的信息的方法。

另一方面，在退避空间算出部1600中无法在可驾驶区域408内检测到退避空间1402的情况下，在驾驶员警报部1603中产生督促驾驶员通过驾驶员操作来安全地停下自身车辆401的警报。

故障时路径生成部1601及故障时速度生成部1602针对退避空间算出部1600中通过上述方法算出的退避空间1402而在此前接收到的最新的可驾驶区域408内运算使自身车辆401安全地驾驶/停下的故障时轨道(也称为退避轨道)。再者，该故障时路径生成部1601及故障时速度生成部1602进行的故障时轨道的生成与根据图6及图7等说明过的轨道候选生成部601的路径候选生成部701及速度候选生成部702进行的轨道候选(对应于目标轨道)的生成大致相同，所以此处省略详细说明。此外，此处故障时路径生成部1601及故障时速度生成部1602是运算1条故障时轨道，但与轨道候选生成部601的路径候选生成部701及速度候选生成部702一样，当然也可在可驾驶区域408内算出多条(候选)故障时轨道并对这些(候选)故障时轨道进行评价。例如，在对应于图17的图19所示那样的场景的情况下，在算出正常时的轨道候选(对应于目标轨道)901的同时借助故障时路径生成部1601及故障时速度生成部1602来算出故障时轨道1301。

此外，关于别的故障时轨道生成方法，也考虑如下方法：在自身车辆401上附设有监视(监控)驾驶员状态(例如驾驶员是否端坐等)的传感器的情况下，判定驾驶员能否接手驾驶，在判定能在规定时间内(例如2秒钟内)完成向驾驶员交接驾驶的情况下，在故障时路径生成部1601中生成在规定时间内在现有的目标轨道上行驶、在规定时间后从目标轨道(脱离而)去往(退往)退避空间的路径。使用对应于图17及图19的图20，对该方法进行说明。故障时路径生成部1601针对故障前的目标轨道901而生成了故障时交接路径1303。在生成该故障时交接路径1303时，故障时路径生成部1601对于规定时间内能够行驶的路径1302是使用与故障前的目标轨道901相同的路径，其后以从目标轨道901的规定位置分岔的方式生成去往(预先由退避空间算出部1600算出的)退避空间1402的路径。此时，作为退避空间算出部1600进行的退避空间1402的设定方法，考虑探索可以在行驶规定时间后安全停车的可驾驶区域408内的空间的方法。

通过像上述那样由故障时轨道生成部1502生成路径(以及轨道)，在能在规定时间内向驾驶员交接驾驶的情况下，可以继续自身车辆401的驾驶而不会立即在退避空间内停车。

故障时轨道生成部1502生成的故障时轨道送至目标轨道决定部603。

返回至图15，在目标轨道决定部603中根据图21所示的框图来算出/决定目标轨道。即，在正常时，目标轨道决定部603像前文所述那样从在轨道候选生成部601中生成并在轨道评价部602中进行了评价的各轨道候选中选择满足规定的乘坐感受条件的候选轨道，而在根据故障检测部1501的故障检测信息判断自动驾驶计划部201或自动泊车计划部202发生了故障的情况下，选择故障时轨道作为目标轨道。

在轨道跟随控制指令值运算部604中，像前文所述那样以车辆401跟随目标轨道决定部603中选择/决定的目标轨道的方式运算并输出转向指令值、制动动作量、发动机输出值等。再者，此时，在驾驶员接手了驾驶的情况下，轨道跟随控制指令值运算部604运算并输出与其相应的转向指令值、制动动作量、发动机输出值等。

接着，下面针对本实施例2的车辆控制装置1的车辆运动控制部203的动作而对例如图17所示的状况下的作用效果进行说明。

在图17所示的场景下，在时刻Ta检测到故障的情况下，若仅靠自动驾驶计划部201或自动泊车计划部202，则认为只能紧急停车，而通过像前文所述那样在车辆运动控制部203中根据可驾驶区域408来进行故障时的轨道生成(换句话说就是生成故障时轨道)，可以使车辆401安全地停到道路端。此外，通过在驾驶员警报部1603中向驾驶员发出警报而不是紧急停车，可以更安全地向驾驶员交接驾驶。

像以上说明过的那样，在本实施例2中，与上述实施例1一样，自身车辆的轨道跟随控制也变得稳定，从而使得自身车辆的加减速频次减少，因此能防止乘坐感受变差。此外，将自动驾驶的系统部署在多个控制器中，由此，即便在一个控制器发生了故障的情况下也能借助其他控制器来安全地驾驶(行驶/停车)。

再者，本发明包含各种变形形态，并不限定于上述实施方式。例如，上述实施方式是为了以易于理解的方式说明本发明所作的详细说明，并非一定限定于具备说明过的所有构成。此外，可以将某一实施方式的构成的一部分替换为其他实施方式的构成，此外，也可以对某一实施方式的构成加入其他实施方式的构成。此外，可以对各实施方式的构成的一部分进行其他构成的追加、删除、替换。

此外，上述各构成、功能、处理部、处理手段等例如可通过利用集成电路进行设计等而以硬件来实现它们的一部分或全部。此外，上述各构成、功能等也可通过由处理器解释并执行实现各功能的程序而以软件来实现。实现各功能的程序、表格、文件等信息可以放在存储器、硬盘、SSD(Solid State Drive)等存储装置或者IC卡、SD卡、DVD等记录介质中。

此外，控制线和信息线展示的是认为说明上需要的部分，在产品上未必展示了所有控制线和信息线。实际上，可认为几乎所有构成都相互连接在一起。

符号说明

1…车辆控制装置

2～5…传感器

8…操舵控制装置

15…制动控制装置

19…加速控制装置

23…通信装置

24…显示装置

201…自动驾驶计划部(驾驶计划运算部)

202…自动泊车计划部(驾驶计划运算部)

203…车辆运动控制部

204…执行器控制部

205…车载网络

301…雷达

302…立体摄像机

303…车辆传感器

304…激光雷达

305…传感器信息处理部

306…地图信息处理部

307…立体物行动预测部

308…存储部

309…可驾驶区域运算部

401…自身车辆(自动驾驶车辆)

402…其他车辆

403…立体物(掉落物)

404…其他车辆的预测轨道信息

405…栅栏

406…道路中心线

407…道路端点序列

408…可驾驶区域

409…不可驾驶区域

601…轨道候选生成部

602…轨道评价部

603…目标轨道决定部

604…轨道跟随控制指令值运算部

701…路径候选生成部

702…速度候选生成部

901…目标轨道

1301…故障时轨道(退避轨道)

1401…连接道路端信息

1402…退避空间

1501…故障检测部

1502…故障时轨道生成部

1600…退避空间算出部

1601…故障时路径生成部

1602…故障时速度生成部

1603…驾驶员警报部。

Claims (13)

1.一种车辆控制装置，其特征在于，具备：

驾驶计划运算部，其根据自身车辆周围的驾驶环境以及自身车辆的目的地来运算自身车辆能够安全地驾驶的空间即可驾驶区域；以及

车辆运动控制部，其在所述驾驶计划运算部运算出的可驾驶区域内运算包含满足规定的乘坐感受条件的路径及速度的目标轨道，以跟随该目标轨道的方式控制自身车辆。

2.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其特征在于，

所述规定的乘坐感受条件包括自身车辆的加速度的平方以及加加速度的平方的线性和。

3.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其特征在于，

在自身车辆的驾驶中违反了所述规定的乘坐感受条件的情况下，所述车辆运动控制部再生成所述目标轨道。

4.根据权利要求3所述的车辆控制装置，其特征在于，

所述车辆运动控制部根据当前自身车辆位置和再生成前目标轨道在再生成前目标轨道上设定再连接点，以在该再连接点上与再生成前目标轨道连接的方式再生成所述目标轨道。

5.根据权利要求4所述的车辆控制装置，其特征在于，

所述车辆运动控制部以随着分离量与自身车辆速度的积增加而自身车辆与再连接点的连接距离增加的方式设定所述再连接点，该分离量是指自身车辆与再生成前目标轨道的分离量。

6.根据权利要求4所述的车辆控制装置，其特征在于，

所述车辆运动控制部以再生成前目标轨道与再生成后目标轨道的再连接点上的切线的斜率一致的方式再生成所述目标轨道。

7.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其特征在于，

所述车辆运动控制部具有故障时轨道生成部，在自身车辆的驾驶中所述驾驶计划运算部发生故障而无法再从所述驾驶计划运算部接收可驾驶区域时，所述故障时轨道生成部使用到故障发生前为止接收到的可驾驶区域和道路端信息来运算使自身车辆安全地停车的故障时轨道。

8.根据权利要求7所述的车辆控制装置，其特征在于，

所述故障时轨道生成部根据故障发生前的可驾驶区域来算出比车辆尺寸大的退避空间，根据所述退避空间来运算所述故障时轨道。

9.根据权利要求7所述的车辆控制装置，其特征在于，

所述道路端信息根据自身车辆位置和所述驾驶计划运算部中存储的地图信息获得或者从自身车辆上安装的立体摄像机获得。

10.根据权利要求8所述的车辆控制装置，其特征在于，

所述故障时轨道生成部具有驾驶员警报部，在无法检测到退避空间的情况下，所述驾驶员警报部对驾驶员产生督促通过驾驶员操作来停下自身车辆的警报。

11.根据权利要求8所述的车辆控制装置，其特征在于，

所述故障时轨道生成部监视驾驶员状态并判断能否交接驾驶，在判定能在规定时间内完成向驾驶员交接驾驶的情况下，所述故障时轨道生成部以在故障前目标轨道上行驶规定时间之后向退避空间退避的方式生成故障时轨道。

12.根据权利要求7所述的车辆控制装置，其特征在于，

所述车辆运动控制部具有故障检测部，所述故障检测部在检测到可驾驶区域过了规定时间都没有更新这一情况时判断所述驾驶计划运算部发生了故障。

13.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其特征在于，

所述驾驶计划运算部和所述车辆运动控制部部署在不同控制器中。

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