JP2016203894A - 自動運転車両システム - Google Patents

Abstract

【課題】直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をすると判定された場合、車両の乗り心地を向上させる。【解決手段】自動運転車両システム１００は、走行計画、及び走行計画における目標制御値の制御幅を生成する走行計画生成部１３と、目標車両状態になるように指令制御値を演算する走行制御部１５と、現在から第一時間内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をするか否かを判定する挙動判定部１４とを有している。反対の挙動変化をすると判定された場合、走行制御部１５は、反対の挙動変化がないと判定された場合に現在の車両状態を目標車両状態に追従させるときと比べて直近の挙動変化の挙動変化量が小さく且つ制御幅内に対応する制限車両状態となるように指令制御値を演算する。【選択図】図１

Description

本発明の一側面は、自動運転車両システムに関する。

例えば特許文献１に記載されているように、車両の走行を制御する自動運転車両システムがある。このような自動運転車両システムは、例えば、自車両の周囲の他車両との位置関係などに基づいて走行すべき軌跡等を含む走行計画を生成し、生成した走行計画に基づいて車両の走行を制御している。

米国特許出願公開第２０１０／０２２８４２０号明細書

ところで、自動運転車両システムは、自車両の周囲の他車両との位置関係などによっては、自車両を加速させた後で減速させる、或いは自車両を右舵角とした後で左舵角とする等、自車両の挙動が反対の動きをするように走行を制御することがある。この場合、自車両の挙動が反対の動きをする際に挙動の変化が大きいため、車両の乗り心地が悪化することが考えられる。従って、車両の挙動が反対の動きをする場合であっても、車両の乗り心地が低下することを抑制することが求められている。

そこで、本発明の一側面は、車両の挙動が直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をすると判定された場合、走行計画の目標制御値に追従させて車両の走行を制御したときよりも、車両の乗り心地を向上させることが可能な自動運転車両システムを提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る自動運転車両システムは、車両の周辺情報を認識する周辺情報認識部と、車両の周辺情報に基づいて予め設定された目標ルートに沿って走行計画を生成すると共に、走行計画における車両の目標制御値の制御幅を生成する走行計画生成部と、車両の車両状態を認識する車両状態認識部と、走行計画、制御幅及び車両状態に基づいて、車両状態が目標制御値に対応する目標車両状態になるように指令制御値を演算する演算部と、指令制御値に基づいて車両状態を制御するアクチュエータと、走行計画によって生じる車両の直近の挙動変化に対して、現在から第一時間内に直近の挙動変化と反対の挙動変化をするか否かを判定する挙動判定部と、を備え、演算部は、挙動判定部によって反対の挙動変化をすると判定された場合、反対の挙動変化がないと判定された場合に現在の車両状態を目標車両状態に追従させるときと比べて直近の挙動変化の挙動変化量が小さく且つ制御幅内に対応する制限車両状態となるように指令制御値を演算する。

自動運転車両システムは、挙動判定部によって反対の挙動変化をすると判定された場合（車両が加速から減速をする場合等）、制限車両状態となるように指令制御値を演算する。制限車両状態とは、挙動判定部によって反対の挙動変化がないと判定された場合に現在の車両状態を目標車両状態に追従させるときと比べて、直近の挙動変化の挙動変化量が小さく且つ制御幅内に対応する車両状態である。これにより、自動運転車両システムは、車両の挙動が直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をすると判定された場合、走行計画の目標制御値に追従させて車両の走行を制御したときよりも、挙動変化を小さくすることができるため、車両の乗り心地を向上させることができる。

走行計画生成部は、第一時間分の走行計画を生成し、挙動判定部は、第一時間分の走行計画内で、反対の挙動変化をするか否かを判定してもよい。この場合、挙動判定部は、走行計画生成部が生成する第一時間分の走行計画を用いて、第一時間内で反対の挙動変化をするか否かを判定することができる。

演算部は、挙動判定部によって反対の挙動変化をすると判定された場合、反対の挙動変化をする走行計画上のタイミングに車両が至るまで、車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算してもよい。これにより、自動運転車両システムは、例外的な制限車両状態となる指令制御値の演算を適切なタイミングで終えることができ、再び、目標車両状態となるように指令制御値を演算することができる。

演算部は、挙動判定部によって反対の挙動変化をすると判定された場合、反対の挙動変化をする走行計画上のタイミングに車両が至った後であって、車両状態が目標車両状態に一致するまで、車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算してもよい。これにより、自動運転車両システムは、例外的な制限車両状態となる指令制御値の演算を適切なタイミングで終えることができ、再び、目標車両状態となるように指令制御値を演算することができる。

自動運転車両システムは、車両の目標ルート上において車両から所定距離内に停止位置があるか否かを検出する停止検出部を更に備え、走行計画生成部は、第一時間よりも短い計画生成時間分の走行計画を生成し、挙動判定部は、計画生成時間分の走行計画に基づいて車両が加速状態及び減速状態となるか否かを判定し、計画生成時間内に車両が加速状態となり且つ減速状態とならないと判定した場合、且つ停止検出部によって停止位置が検出された場合に反対の挙動変化をすると判定し、演算部は、挙動判定部によって反対の挙動変化をすると判定された場合、車両状態が制限車両状態となるように車両の速度に関する指令制御値を演算してもよい。このように、自動運転車両システムは、計画生成時間分の走行計画内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化となる挙動が含まれていなくても、制限車両状態となるように車両の速度に関する指令制御値を演算する。これにより、自動運転車両システムは、走行計画の目標制御値に追従させて車両の走行を制御したときよりも、挙動変化を小さくすることができるため、車両の乗り心地を向上させることができる。

停止検出部は、目標ルート上において車両から所定距離内に位置する信号機の表示パターンと、車両の速度と、車両から信号機までの距離とに基づいて、車両が信号機の位置に至ったときに信号機が赤信号であるか否かを判定し、信号機が赤信号であると判定した場合に、所定距離内に停止位置があると検出してもよい。この場合、停止検出部は、信号機が示す信号の変化タイミングを考慮して、停止位置を検出することができる。

演算部は、挙動判定部によって反対の挙動変化をすると判定された場合、車両を減速状態とすることを含む走行計画が走行計画生成部によって新たに生成されるまで、車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算してもよい。これにより、自動運転車両システムは、例外的な制限車両状態となる指令制御値の演算を適切なタイミングで終えることができ、再び、目標車両状態となるように指令制御値を演算することができる。

走行計画生成部は、車両状態及び周辺情報の少なくともいずれかに基づいて制御幅を生成してもよい。この場合、自動運転車両システムは、一定値ではなく、車両状態及び周辺情報の少なくともいずれかを考慮した適切な制御幅の生成を行うことができる。

本発明の一側面によれば、車両の挙動が直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をすると判定された場合、走行計画の目標制御値に追従させて車両の走行を制御したときよりも、車両の乗り心地を向上させることができる。

第１実施形態に係る自動運転車両システムの構成を示すブロック図である。 目標位置及び目標位置の制御幅の設定を説明するための平面図である。 目標速度及び目標速度の制御幅の設定を説明するための図である。 走行計画及び制御幅を生成する処理の流れを示すフローチャートである。 車両状態が制限車両状態となるように車両の走行を制御する処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態に係る自動運転車両システムの構成を示すブロック図である。 信号機と車両との位置関係を示す平面図である。 赤信号の信号機を停止位置と推定する処理の流れを示すフローチャートである。 車両状態が制限車両状態となるように車両の走行を制御する処理の流れを示すフローチャートである。 車両状態が制限車両状態となるように車両の走行を制御する処理を終了するときの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る自動運転車両システム１００の構成を示すブロック図である。図１に示すように、自動運転車両システム１００は、自動車等の車両Ｖに搭載される。自動運転車両システム１００は、外部センサ１、ＧＰＳ［Global Positioning System］受信部２、内部センサ３、地図データベース４、ナビゲーションシステム５、アクチュエータ６、ＥＣＵ［Electronic Control Unit］１０、及びＨＭＩ［Human Machine Interface］７を備えている。

外部センサ１は、車両Ｖの周辺情報を検出する検出機器である。外部センサ１は、カメラ、レーダー［Radar］、及びライダー［LIDER：Laser Imaging Detection and Ranging］のうち少なくとも一つを含む。

カメラは、車両Ｖの周辺を撮像する撮像機器である。カメラは、例えば、車両Ｖのフロントガラスよりも車室側に設けられている。カメラは、撮像した撮像情報をＥＣＵ１０へ送信する。カメラは、単眼カメラであってもよく、ステレオカメラであってもよい。ステレオカメラは、両眼視差を再現するように配置された二つの撮像部を有している。ステレオカメラの撮像情報には、奥行き方向の情報も含まれている。

レーダーは、電波（例えばミリ波）を利用して車両Ｖの外部の障害物を検出する。レーダーは、電波を車両Ｖの周囲に送信し、障害物で反射された電波を受信することで障害物を検出する。レーダーは、検出した障害物情報をＥＣＵ１０へ送信する。

ライダーは、光を利用して車両Ｖの外部の障害物を検出する。ライダーは、光を車両Ｖの周囲に送信し、障害物で反射された光を受信することで反射点までの距離を計測し、障害物を検出する。ライダーは、検出した障害物情報をＥＣＵ１０へ送信する。カメラ、ライダー及びレーダーは、必ずしも重複して備える必要はない。

ＧＰＳ受信部２は、３個以上のＧＰＳ衛星から信号を受信することにより、車両Ｖの位置（例えば車両Ｖの緯度及び経度）を測定する。ＧＰＳ受信部２は、測定した車両Ｖの位置情報をＥＣＵ１０へ送信する。なお、ＧＰＳ受信部２に代えて、車両Ｖの緯度及び経度が特定できる他の手段を用いてもよい。また、車両Ｖの方位を測定する機能を持たせることは、センサの測定結果と後述する地図情報との照合のために好ましい。

内部センサ３は、車両Ｖの走行状態を検出する検出機器である。内部センサ３は、車速センサ、加速度センサ、及びヨーレートセンサを含む。なお、内部センサ３は、加速度センサ、及びヨーレートセンサを備えていることは必須ではない。車速センサは、車両Ｖの速度を検出する検出器である。車速センサとしては、例えば、車両Ｖの車輪又は車輪と一体に回転するドライブシャフト等に対して設けられ、車輪の回転速度を検出する車輪速センサが用いられる。車速センサは、検出した車速情報（車輪速情報）をＥＣＵ１０へ送信する。

加速度センサは、車両Ｖの加速度（加減速度）を検出する検出器である。加速度センサは、例えば、車両Ｖの前後方向の加速度を検出する前後加速度センサと、車両Ｖの横加速度を検出する横加速度センサとを含んでいる。加速度センサは、車両Ｖの加速度情報をＥＣＵ１０へ送信する。ヨーレートセンサは、車両Ｖの重心の鉛直軸周りのヨーレート（回転角速度）を検出する検出器である。ヨーレートセンサとしては、例えばジャイロセンサを用いることができる。ヨーレートセンサは、検出した車両Ｖのヨーレート情報をＥＣＵ１０へ送信する。

地図データベース４は、地図情報を備えたデータベースである。地図データベースは、例えば、車両Ｖに搭載されたＨＤＤ［Hard disk drive］内に形成されている。地図情報には、例えば、道路の位置情報、道路形状の情報（例えばカーブ、直線部の種別、カーブの曲率等）、交差点及び分岐点の位置情報が含まれる。さらに、建物又は壁等の遮蔽構造物の位置情報、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）技術を使用するために、地図情報に外部センサ１の出力信号を含ませることが好ましい。なお、地図情報は、車両Ｖと通信可能な情報処理センター等の施設のコンピュータに記憶されていてもよい。

ナビゲーションシステム５は、車両Ｖの運転者によって設定された目的地まで、車両Ｖの運転者に対して案内を行う装置である。ナビゲーションシステム５は、ＧＰＳ受信部２が測定した車両Ｖの位置情報と地図データベース４の地図情報とに基づいて、車両Ｖの走行するルートを算出する。ルートは、複数車線の区間において好適な車線を特定したものであってもよい。ナビゲーションシステム５は、例えば、車両Ｖの位置から目的地に至るまでの目標ルートを演算し、ディスプレイの表示及びスピーカの音声出力により運転者に対して目標ルートの報知を行う。ナビゲーションシステム５は、例えば、車両Ｖの目標ルートの情報をＥＣＵ１０へ送信する。なお、ナビゲーションシステム５は、車両Ｖと通信可能な情報処理センター等の施設のコンピュータに設けられていてもよい。

アクチュエータ６は、車両Ｖの車両状態を制御する装置である。アクチュエータ６は、スロットルアクチュエータ、ブレーキアクチュエータ、及び操舵アクチュエータを少なくとも含む。スロットルアクチュエータは、ＥＣＵ１０からの指令制御値に応じてエンジンに対する空気の供給量（スロットル開度）を制御し、車両Ｖの駆動力を制御する。なお、車両Ｖがハイブリッド車又は電気自動車である場合には、スロットルアクチュエータを含まず、動力源としてのモータにＥＣＵ１０からの指令制御値が入力されて当該駆動力が制御される。

ブレーキアクチュエータは、ＥＣＵ１０からの指令制御値に応じてブレーキシステムを制御し、車両Ｖの車輪へ付与する制動力を制御する。ブレーキシステムとしては、例えば、液圧ブレーキシステムを用いることができる。操舵アクチュエータは、電動パワーステアリングシステムのうち操舵トルクを制御するアシストモータの駆動を、ＥＣＵ１０からの指令制御値に応じて制御する。これにより、操舵アクチュエータは、車両Ｖの操舵トルクを制御する。

ＨＭＩ７は、車両Ｖの乗員（運転者を含む）と自動運転車両システム１００との間で情報の出力及び入力をするためのインターフェイスである。ＨＭＩ７は、例えば、乗員に画像情報を表示するためのディスプレイパネル、音声出力のためのスピーカ、及び乗員が入力操作を行うための操作ボタン又はタッチパネル等を備えている。ＨＭＩ７は、乗員により自動走行の作動又は停止に係る入力操作がなされると、ＥＣＵ１０に信号を出力して自動走行を開始又は停止させる。ＨＭＩ７は、自動運転を終了する目的地に到達する場合、乗員に目的地到達を通知する。ＨＭＩ７は、無線で接続された携帯情報端末を利用して、乗員に対する情報の出力を行ってもよく、携帯情報端末を利用して乗員による入力操作を受け付けてもよい。

図１に示すように、ＥＣＵ１０は、車両Ｖの自動走行を制御する。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]等を有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することで、各種の制御を実行する。ＥＣＵ１０は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。

ＥＣＵ１０は、機能的には、周辺情報認識部１１、車両状態認識部１２、走行計画生成部１３、挙動判定部１４、及び走行制御部（演算部）１５を含んでいる。

周辺情報認識部１１は、外部センサ１の検出結果（例えばカメラの撮像情報、レーダーの障害物情報、ライダーの障害物情報等）等に基づいて、車両Ｖの周辺情報を認識する。周辺情報は、例えば、車両Ｖに対する走行車線の白線の位置もしくは車線中心の位置及び走行車線の幅、道路の形状（例えば走行車線の曲率、外部センサ１の見通し推定に有効な路面の勾配変化、うねり等）、車両Ｖの周辺の障害物（例えば周辺車両等）の状況（例えば、固定障害物と移動障害物とを区別する情報、車両Ｖに対する障害物の位置、障害物の速度、車両Ｖに対する障害物の移動方向、車両Ｖに対する障害物の相対速度、障害物の大きさ等）を含む。また、外部センサ１の検出結果と地図情報とを照合することにより、ＧＰＳ受信部２等で取得される車両Ｖの位置及び方向の精度を補うことは好適である。

車両状態認識部１２は、車両Ｖの車両状態を認識する。車両状態には、車両Ｖの位置（以下「車両位置」という）、及び車両Ｖの走行状態が含まれていてもよい。

車両状態認識部１２は、ＧＰＳ受信部２で受信した車両Ｖの位置情報、及び地図データベース４の地図情報に基づいて、地図上における車両位置を認識する。なお、車両状態認識部１２は、ナビゲーションシステム５で用いられる車両位置を該ナビゲーションシステム５から取得して認識してもよい。車両状態認識部１２は、道路等の外部に設置されたセンサで車両Ｖの車両位置が測定され得る場合、このセンサから通信によって車両位置を取得してもよい。

車両状態認識部１２は、内部センサ３の検出結果（例えば車速センサの車速情報、加速度センサの加速度情報、ヨーレートセンサのヨーレート情報等）に基づいて、車両Ｖの走行状態を認識する。車両Ｖの走行状態には、例えば、車両Ｖの速度、加速度、及びヨーレートが含まれる。

走行計画生成部１３は、例えば、ナビゲーションシステム５で演算された目標ルート、及び、周辺情報認識部１１で認識された車両Ｖの周辺情報（周辺車両の車両位置、方位を含む）に基づいて、車両Ｖの目標軌跡を生成する。目標軌跡は、目標ルートにおいて車両Ｖが進む軌跡である。走行計画生成部１３は、目標ルート上において車両Ｖが安全、法令順守、走行効率等の基準に照らして好適に走行するように目標軌跡を生成する。このとき、走行計画生成部１３は、車両Ｖの周辺の障害物の状況に基づき、障害物との接触を回避するように車両Ｖの目標軌跡を生成することはいうまでもない。

なお、ここで言う目標ルートには、特許５３８２２１８号公報（ＷＯ２０１１／１５８３４７号公報）に記載された「運転支援装置」、又は、特開２０１１−１６２１３２号公報に記載された「自動運転装置」における道なり走行ルートのように、目的地の設定が運転者から明示的に行われていない際に、周辺情報や地図情報に基づき自動的に生成される走行ルートも含まれる。

走行計画生成部１３は、生成した目標軌跡に応じた走行計画を生成する。すなわち、走行計画生成部１３は、車両Ｖの周辺情報と地図データベース４の地図情報とに基づいて、予め設定された目標ルートに沿った走行計画を生成する。なお、走行計画生成部１３は、例えば、車両Ｖの周辺情報に基づいて目標軌跡を決定し、決定した目標軌跡に応じた走行計画を生成する等、地図データベース４の地図情報を用いずに走行計画を生成してもよい。走行計画には、車両Ｖの車両状態を制御する際に目標とする目標制御値が含まれている。走行計画生成部１３は、好ましくは、走行計画の目標制御値として、車両Ｖに固定された座標系での目標位置ｐと各目標位置での目標速度ｖとの二つの要素からなる組、すなわち配位座標（ｐ、ｖ）を複数生成する。ここで、それぞれの目標位置ｐは、少なくとも車両Ｖに固定された座標系でのｘ座標、ｙ座標の位置もしくはそれと等価な情報を有する。なお、走行計画の目標制御値は、上述した配位座標で表されることに限定されない。走行計画は、目標制御値として、例えば上述した配位座標（ｐ、ｖ）における目標速度ｖの代わりに目標時刻ｔを用いてもよい。また、上述した配位座標（ｐ、ｖ）における目標速度ｖの代わりに目標時刻ｔを用いた場合、目標制御値は、目標時刻ｔの時点での車両Ｖの方位を更に含んでいてもよい。

さらに、配位座標をつなぐ曲線をスプライン関数等で近似し、当該曲線のパラメータを走行計画としてもよい。走行計画の生成としては、車両Ｖの挙動を記すことができるものであれば、任意の公知方法を用いることができる。

走行計画は、目標制御値として、目標軌跡に沿った通過すべき複数の目標位置と各目標位置での目標速度とに加え、各目標位置における車両Ｖの目標軌跡の曲率、各目標位置における車両Ｖの目標ヨー角、及び各目標位置における車両Ｖの目標加速度を更に含んでいてもよい。

なお、本実施形態において、走行計画生成部１３は、現在時刻から計画生成時間分（例えば、数十秒）の走行計画を生成する。計画生成時間とは、予め定められた時間である。また、走行計画生成部１３は、予め定められた所定の生成周期で走行計画を逐次生成する。なお、例えば、走行計画生成部１３は、現在位置から目的地までのすべての走行計画を一度に生成してもよく、計画生成時間分の走行計画を生成してもよい。

走行計画は、目標ルートに沿った目標軌跡を車両Ｖが走行する際における、車両Ｖの目標速度、目標加減速度及び目標操舵トルク等の推移を示すデータであってもよい。走行計画は、車両Ｖの目標速度パターン、目標加減速度パターン及び目標操舵パターンを含んでいてもよい。ここでの走行計画生成部１３は、旅行時間（車両Ｖが目的地に到着するまでに要される所要時間）が最も小さくなるように、走行計画を生成してもよい。

ちなみに、目標速度パターンとは、例えば、目標軌跡上に所定間隔（例えば１ｍ）で設定された目標制御位置に対して、目標制御位置ごとに時間に関連付けられて設定された目標車速からなるデータである。目標加減速度パターンとは、例えば、目標軌跡上に所定間隔（例えば１ｍ）で設定された目標制御位置に対して、目標制御位置ごとに時間に関連付けられて設定された目標加減速度からなるデータである。目標操舵パターンとは、例えば、目標軌跡上に所定間隔（例えば１ｍ）で設定された目標制御位置に対して、目標制御位置ごとに時間に関連付けられて設定された目標操舵トルクからなるデータである。

走行計画生成部１３は、走行計画に加え、走行計画における車両Ｖの目標制御値の制御幅を更に生成する。走行計画生成部１３は、周辺情報認識部１１によって認識された車両Ｖの周辺情報、及び車両状態認識部１２によって認識された車両状態の少なくともいずれかに基づいて制御幅を生成する。制御幅は、例えば、走行計画の目標制御値毎にそれぞれ設定されている。但し、走行計画生成部１３は、走行計画における全ての種類の目標制御値に対応する制御幅を生成しなくてもよい。例えば、目標制御値として目標位置と目標速度とが設定されている場合、走行計画生成部１３は、目標位置に対してのみ制御幅を生成してもよい。走行計画生成部１３は、走行計画と共に、予め定められた所定の生成周期で制御幅を逐次生成する。

また、制御幅は、走行計画における車両Ｖの目標制御値と同じ次元（単位）となっている。すなわち、例えば、目標制御値に目標位置が含まれている場合の目標位置の制御幅は、位置の幅となる。例えば、目標制御値に目標速度が含まれている場合の目標速度の制御幅は、速度の幅となる。

走行計画生成部１３が生成する制御幅は、車両状態が目標車両状態から逸脱したとしても、走行計画上、許容できる目標制御値の幅である。例えば、走行計画生成部１３は、車両の乗り心地や安全度などを考慮して制御幅を生成してもよい。車両の乗り心地を考慮して制御幅を生成することとは、例えば、車両Ｖに生じる横加速度が予め定められた基準値以下となるように車両Ｖを走行させることができる目標制御値の幅を生成することであってもよい。車両の安全度を考慮して制御幅を生成することとは、車両Ｖの周囲の車両との車間距離が予め定められた基準値以上となるように車両Ｖを走行させることができる目標制御値の幅を生成することであってもよい。

ここで、走行計画及び制御幅の具体的な一例について説明する。図２は、走行計画の目標制御値に目標位置が含まれている場合における、目標位置及び目標位置の制御幅の設定を説明するための平面図である。図２に示すＲは、車両Ｖが走行する走行車線である。実線で示すＬ１及びＬ２は、走行車線Ｒと隣接車線等との境界となる白線である。破線で示すＴ１は、走行計画の複数の目標位置をつないだ目標軌跡である。Ｗ１は、目標位置の制御幅である。制御幅Ｗ１は、目標軌跡Ｔ１の法線方向であって制御幅境界線Ｗａ１と制御幅境界線Ｗｂ１との間の長さとして表すことができる。点線で示す制御幅境界線Ｗａ１は、目標位置毎に生成された制御幅において車両Ｖの左側の最大値同士をつないだ曲線である。点線で示す制御幅境界線Ｗｂ１は、目標位置毎に生成された制御幅において車両Ｖの右側の最大値同士をつないだ曲線である。図２では、制御幅Ｗは一定であるが、制御幅Ｗは一定でなくてもよい。

図３は、走行計画の目標制御値に目標速度が含まれている場合における、目標速度及び目標速度の制御幅の設定を説明するための図である。図３では、目標制御値の目標速度の時間変化、及び目標速度の制御幅の時間変化の一例を示している。破線で示すＴ２は、目標制御値の目標速度の時間変化を示す。点線で示すＷａ２は、目標速度の制御幅の上限を示す制御幅境界線である。点線で示すＷｂ２は、目標速度の制御幅の下限を示す制御幅境界線である。Ｗ２は、目標速度の制御幅である。制御幅Ｗ２は、制御幅の上限である制御幅境界線Ｗａ２から制御幅の下限である制御幅境界線Ｗｂ２までの間の速度として表すことができる。

次に、走行計画生成部１３が生成する制御幅の設定の一例について説明する。走行計画生成部１３は、例えば、周辺情報である車両Ｖの走行車線の幅に基づいて、制御幅を生成してもよい。この場合、走行計画生成部１３は、走行車線の幅が広い場合には、走行車線の幅が狭い場合に比べて制御幅を大きくしてもよい。走行計画生成部１３は、走行車線の幅を、例えば、周辺情報認識部１１から取得することによって認識してもよい。走行計画生成部１３は、走行車線の幅以外の周辺情報等に基づいて、制御幅を生成してもよい。

走行計画生成部１３は、例えば、車両Ｖの車両状態に含まれる走行状態に基づいて、制御幅を生成してもよい。この場合、走行計画生成部１３は、走行状態である車両Ｖの速度が速い場合には、車両Ｖの速度が遅い場合に比べて制御幅を小さくしてもよい。走行計画生成部１３は、車両Ｖの速度を、例えば、車両状態認識部１２から取得することによって認識してもよい。走行計画生成部１３は、走行状態である車両Ｖのヨーレートが大きい場合には、車両Ｖのヨーレートが小さい場合に比べて制御幅を小さくしてもよい。この場合、走行計画生成部１３は、ヨーレートを、例えば、車両状態認識部１２から取得することによって認識してもよい。走行計画生成部１３は、走行状態である車両Ｖの前後方向の加速度又は横加速度が大きい場合には、車両Ｖの前後方向の加速度又は横加速度が小さい場合に比べて制御幅を小さくしてもよい。この場合、走行計画生成部１３は、前後方向の加速度又は横加速度を、例えば、車両状態認識部１２から取得することによって認識してもよい。

挙動判定部１４は、走行計画によって生じる車両Ｖの直近の挙動変化に対して、現在から第一時間内に直近の挙動変化と反対の挙動変化をするか否かを判定する。本実施形態において挙動判定部１４は、走行計画生成部１３で生成された走行計画に含まれる車両Ｖの挙動に基づいて、車両Ｖの直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をするか否かを判定する。なお、本実施形態において、現在から第一時間内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をするか否かを判定するときの「第一時間」とは、走行計画生成部１３が走行計画を生成するときの計画生成時間と同じ、或いは、計画生成時間よりも短い時間である。これにより、挙動判定部１４は、走行計画に基づいて、直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をするか否かを判定することができる。挙動判定部１４は、例えば、走行計画生成部１３によって走行計画が生成される毎に、第一時間分の走行計画内で車両Ｖの挙動が現在から第一時間内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をするか否かを判定する。本実施形態において第一時間とは、予め設定された所定時間であってもよい。

具体的には、挙動判定部１４は、直近の挙動変化に対して反対の挙動変化となる車両Ｖの挙動として、加減速状態が反対となる加減速挙動、或いは車両Ｖの舵角方向が反対となる舵角挙動を判定する。加減速挙動とは、車両Ｖが加速状態から減速状態となる挙動、或いは車両Ｖが減速状態から加速状態となる挙動である。挙動判定部１４は、加減速挙動を、走行計画に含まれる各目標位置での目標速度に基づいて判定してもよい。舵角挙動とは、車両Ｖが右向きに回る右舵角状態から左向きに回る左舵角状態となる挙動、或いは左向きに回る左舵角状態から右向きに回る右舵角状態となる挙動である。挙動判定部１４は、目標軌跡の変化（目標軌跡の曲がる向き等）に基づいて、車両Ｖが右舵角状態となるか、及び左舵角状態となるかを判定してもよい。

なお、挙動判定部１４は、加減速挙動を判定する際に、加速状態から減速状態となるまでの間、或いは減速状態から加速状態となるまでの間に定速走行状態が含まれている場合も、加減速状態が反対となる加減速挙動と判定してもよい。また、挙動判定部１４は、舵角挙動を判定する際に、右舵角状態から左舵角状態となるまでの間に車両Ｖが直進する直進状態（舵角がゼロの状態）が含まれている場合、或いは左舵角状態から右舵角状態となるまでの間に直進状態が含まれている場合も、舵角方向が反対となる舵角挙動と判定してもよい。

走行制御部１５は、走行計画生成部１３で生成された走行計画及び制御幅に基づいて、車両Ｖの走行を自動で制御する。具体的には、走行制御部１５は、走行計画生成部１３で生成された走行計画及び制御幅と、車両状態認識部１２で認識された車両状態とに基づいて、車両Ｖの車両状態が走行計画の目標制御値に対応する目標車両状態になるように指令制御値を演算する。走行制御部１５は、演算した指令制御値をアクチュエータ６に出力する。これにより、走行制御部１５は、走行計画に追従して車両Ｖが自動走行するように、車両Ｖの走行を制御する。なお、目標制御値に対応する目標車両状態とは、走行計画の目標制御値に応じたアクチュエータ６の出力によって実現される目標となる車両Ｖの車両状態である。

より詳細には、走行制御部１５は、現在の車両状態が走行計画の目標制御値に対応する目標車両状態でない場合、車両状態を目標車両状態に近づける。一例として、走行制御部１５は、車両状態認識部１２によって認識された現在の車両状態が目標制御値の制御幅内に対応する車両状態であるか否かに基づいて、車両Ｖの走行の制御を切り替えてもよい。この場合、例えば、走行制御部１５は、現在の車両状態が目標制御値の制御幅内に対応する車両状態である場合、現在の車両状態が制御幅外に対応する車両状態である場合と比べて、車両状態を緩やかに目標車両状態に近づけるように指令制御値を演算してもよい。

また、走行制御部１５は、挙動判定部１４によって車両Ｖの挙動が現在から第一時間内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をすると判定された場合、制限車両状態となるように指令制御値を演算する。制限車両状態とは、反対の挙動変化をしないと判定された場合に現在の車両状態を目標車両状態に追従させるときと比べて直近の挙動変化の挙動変化量が小さい車両状態である。更に、制限車両状態とは、制御幅内に対応する車両状態である。また、制限車両状態とは、現在の車両状態を制限車両状態に追従させるときの挙動変化量が最小（すなわち０（ゼロ））であってもよい。

現在の車両状態を制限車両状態に追従させるときの挙動変化量とは、現在の車両状態を制限車両状態に追従させるために必要となる、速度の変化量、又は舵角の変化量である。具体的には、現在の車両状態を制限車両状態に追従させるときの挙動変化量とは、現在の車両Ｖの速度と、車両状態を制限車両状態に追従させるときの速度との速度差である。又は、現在の車両状態を制限車両状態に追従させるときの挙動変化量とは、現在の車両Ｖの舵角と、車両状態を制限車両状態に追従させるときの舵角との舵角差である。

現在の車両状態を目標車両状態に追従させるときの挙動変化量とは、現在の車両状態を目標車両状態に追従させるために必要となる、速度の変化量、又は舵角の変化量である。具体的には、現在の車両Ｖの速度と、車両状態を目標車両状態に追従させるときの速度との速度差である。又は、現在の車両状態を目標車両状態に追従させるときの挙動変化量とは、現在の車両Ｖの舵角と、車両状態を目標車両状態に追従させるときの舵角との舵角差である。

具体的には、例えば、制限車両状態とは、目標速度の制御幅内において速度を制御することを前提としつつ、走行計画における目標速度に車両Ｖの速度を追従させた場合よりも小さな速度の変化量となる車両状態である。或いは、例えば、制限車両状態とは、目標位置の制御幅内において車両Ｖの車両位置を制御することを前提としつつ、走行計画における目標軌跡に沿って車両Ｖを追従させた場合よりも小さな舵角の変化量となる車両状態である。

ここで、車両Ｖの車両状態が制限車両状態となるように指令制御値が演算された場合における車両Ｖの挙動について、図を用いて具体的に説明する。先ず、舵角の変化量について説明する。図２に示すように、走行車線Ｒの左端に、障害物Ｓが存在するとする。車両Ｖは、現在、目標軌跡Ｔ１に沿って走行車線Ｒを直進しているとする。目標軌跡Ｔ１は、障害物Ｓを避けるように延びている。すなわち、目標軌跡Ｔ１に追従して車両Ｖが走行した場合、エリアＡ１において車両Ｖは右舵角状態となり、エリアＡ２において車両Ｖは左舵角状態となる。Ｋ１は、本実施形態における制御を行った場合における車両Ｖの軌跡を示している。このような目標軌跡Ｔ１となる走行計画が生成されると、挙動判定部１４は、舵角方向が反対となる舵角挙動が有りと判定する。走行制御部１５は、現在の舵角（直進状態）に対する変化量が目標軌跡Ｔ１に車両Ｖを追従させた場合よりも小さな舵角の変化量となるように指令制御値を演算する。図２に示す例において、走行制御部１５は、舵角の変化量が最も小さい（変化量がゼロ）となるように指令制御値を演算している。これにより、エリアＡ１で目標軌跡Ｔ１が右に曲がっても、車両Ｖは目標軌跡Ｔ１に追従せずに直進を続ける。なお、図２に示す例では、エリアＡ１で車両Ｖが目標軌跡Ｔ１に追従することなく直進を続けても、車両位置が目標位置の制御幅Ｗ１内であるとする。

次に、速度の変化量について図３を用いて説明する。図３に示す例において、現在の時刻を時刻ｔ１とする。走行計画における目標速度Ｔ２は、時刻ｔ２から時刻ｔ３において加速状態となり、時刻ｔ４から時刻ｔ５において減速状態となっている。車両Ｖの現在の速度（時刻ｔ１における速度）は、目標速度Ｔ２に一致している。Ｋ２は、本実施形態の制御を行った場合における、車両Ｖの速度の変化を示している。このような目標速度Ｔ２となる走行計画が生成されると、挙動判定部１４は、加減速状態が反対となる加減速挙動が有りと判定する。走行制御部１５は、現在の速度（時刻ｔ１の速度）に対する変化量が目標速度Ｔ２に車両Ｖの速度を追従させた場合よりも小さな速度の変化量となる指令制御値を演算する。図３に示す例において、走行制御部１５は、速度の変化量が最も小さい（変化量がゼロ）となるように指令制御値を演算している。これにより、時刻ｔ２以降において目標速度Ｔ２が早くなっても、車両Ｖの速度は目標速度Ｔ２に追従せずに現在の速度（時刻ｔ１における速度）を維持する。また、現在の速度を維持した場合、車両Ｖの速度が目標速度の制御幅Ｗ２外となる。このため、走行制御部１５は、車両Ｖの速度が目標速度の制御幅Ｗ２内で制御されるように、且つ目標速度Ｔ２に車両Ｖの速度を追従させた場合よりも速度の変化量が小さくなるように指令制御値を演算する。図３に示す例において、走行制御部１５は、現在の速度に対して速度の変化量が最も小さくなるように指令制御値を演算している。これにより、車両Ｖの速度Ｋ２は、時刻ｔ２ａ以降において、制御幅Ｗ２の制御幅の下限である制御幅境界線Ｗｂ２の速度に一致する。

次に、車両Ｖの車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算する処理の終了条件について説明する。以下では、終了条件の例として、第１の例、及び第２の例について説明する。走行制御部１５には、予め、第１の例又は第２の例の終了条件が設定されている。

［第１の例］
終了条件の第１の例として、走行制御部１５は、挙動判定部１４によって車両Ｖの挙動が現在から第一時間内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をすると判定された場合、反対の挙動変化をする走行計画上のタイミングに車両Ｖが至るまで、車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算する。ここで、反対の挙動変化をする走行計画上のタイミングとは、具体的には、反対の挙動変化をする走行計画上の位置、又は反対の挙動変化をする走行計画上の時間である。

まず、走行計画上のタイミングが走行計画上の位置である場合について具体的に説明する。走行制御部１５は、挙動判定部１４によって車両Ｖの挙動が現在から第一時間内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をすると判定された場合、反対の挙動変化をする走行計画上の位置に車両Ｖが至るまで、車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算する。具体的には、例えば、図２に示す例において、走行制御部１５は、目標軌跡Ｔ１が右舵角状態となった後において左舵角状態となる位置に車両Ｖが至ったときに、車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算する処理を終了する。その後、走行制御部１５は、上述したように、車両位置が目標軌跡Ｔ１となるように指令制御値を演算する。ここで、左舵角状態となる位置に車両Ｖが至ったときとは、例えば、車両Ｖが実際に走行している進行方向において、目標軌跡Ｔ１が左舵角状態となった地点Ｐに対応する地点Ｐ１に車両Ｖが至ったときであってもよい。なお、例えば、車両Ｖの速度等、図２を用いて説明した車両位置以外の車両状態を制限車両状態となるように制御する場合についても、上記と同様に、反対の挙動変化をすると判定された位置に車両Ｖが至ったときに、車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算する処理を終了する。

ここで、例えば、挙動判定部１４は、走行計画に基づいて車両Ｖの挙動が直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をするか否かを判定する際に、走行計画に含まれる目標位置に基づいて、車両Ｖの挙動が反対の挙動変化をするときの位置を特定することができる。走行制御部１５は、反対の挙動変化をすると判定された位置に車両Ｖが至ったか否かを、例えば、車両状態認識部１２によって認識された車両Ｖの車両位置と、挙動判定部１４によって特定された車両Ｖの挙動が反対の挙動変化をするときの位置とに基づいて判定してもよい。

次に、走行計画上のタイミングが走行計画上の時間である場合について具体的に説明する。走行制御部１５は、挙動判定部１４によって車両Ｖの挙動が現在から第一時間内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をすると判定された場合、反対の挙動変化をする走行計画上の時間が経過するまで、車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算する。具体的には、例えば、図３に示す例において、挙動判定部１４は、反対の挙動変化をする走行計画上の時間として、現在の時刻ｔ１から、目標速度Ｔ２が加速状態となった後であって減速状態となる時刻ｔ４までの時間である猶予時間を推定する。走行制御部１５は、現在の時刻ｔ１から猶予時間が経過したときに、車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算する処理を終了する。その後、走行制御部１５は、上述したように、車両Ｖの速度が目標速度Ｔ２となるように指令制御値を演算する。なお、例えば、車両Ｖの車両位置等、図３を用いて説明した速度以外の車両状態を制限車両状態となるように制御する場合についても、上記と同様に、猶予時間が経過したときに、車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算する処理を終了する。

ここで、挙動判定部１４は、走行計画に基づいて車両Ｖの挙動が直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をするか否かを判定する際に、走行計画に含まれる目標位置に基づいて、車両Ｖの挙動が反対の挙動変化をするときの位置を特定する。走行制御部１５は、猶予時間を、挙動判定部１４によって特定された車両Ｖの挙動が反対の挙動変化をするときの位置と、走行計画に含まれる目標速度とに基づいて、現在から車両Ｖが反対の挙動変化をするまでの猶予時間を推定してもよい。

［第２の例］
終了条件の第２の例として、走行制御部１５は、挙動判定部１４によって車両Ｖの挙動が現在から第一時間内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をすると判定された場合、反対の挙動変化をする走行計画上のタイミングに車両Ｖが至った後であって、車両状態が目標車両状態に一致するまで、車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算する。ここで、反対の挙動変化をする走行計画上のタイミングとは、具体的には、反対の挙動変化をする走行計画上の位置、又は反対の挙動変化をする走行計画上の時間である。

まず、走行計画上のタイミングが走行計画上の位置である場合について具体的に説明する。走行制御部１５は、挙動判定部１４によって車両Ｖの挙動が現在から第一時間内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をすると判定された場合、反対の挙動変化をする走行計画上の位置に車両が至った後であって、車両状態が目標車両状態に一致するまで、車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算する。具体的には、例えば、図２に示す例において、走行制御部１５は、左舵角状態となる位置に車両Ｖが至った後において、直進状態を続ける車両Ｖの車両位置（軌跡Ｋ１）が目標軌跡Ｔ１と一致したときに、車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算する処理を終了する。その後、走行制御部１５は、上述したように、車両位置が目標軌跡Ｔ１となるように指令制御値を演算する。

ここで、左舵角状態となる位置に車両Ｖが至ったときとは、例えば、車両Ｖが実際に走行している進行方向において、目標軌跡Ｔ１が左舵角状態となった地点Ｐに対応する地点Ｐ１に車両Ｖが至ったときであってもよい。また、図２に示す例では、目標軌跡Ｔ１が左舵角状態から直進状態となる地点Ｐ２で、直進状態を続ける車両Ｖの車両位置（軌跡Ｋ１）と目標軌跡Ｔ１とが一致している。なお、例えば、車両Ｖの速度等、図２を用いて説明した車両位置以外の車両状態を制限車両状態となるように制御する場合についても、上記と同様に、制限車両状態となるように制御される車両状態が目標車両状態に一致したときに、車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算する処理を終了する。

ここで、例えば、挙動判定部１４は、走行計画に基づいて車両Ｖの挙動が直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をするか否かを判定する際に、走行計画に含まれる目標位置に基づいて、車両Ｖの挙動が反対の挙動変化をするときの位置を特定する。走行制御部１５は、反対の挙動変化をすると判定された位置に車両Ｖが至ったか否かを、例えば、車両状態認識部１２によって認識された車両Ｖの車両位置と、挙動判定部１４によって特定された車両Ｖの挙動が反対の挙動変化をするときの位置とに基づいて判定してもよい。また、走行制御部１５は、制限車両状態となるように制御される車両状態が目標車両状態に一致したか否かを、車両状態認識部１２によって認識された車両状態と、走行計画とを比較することによって判定してもよい。

次に、走行計画上のタイミングが走行計画上の時間である場合について具体的に説明する。走行制御部１５は、挙動判定部１４によって車両Ｖの挙動が現在から第一時間内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をすると判定された場合、反対の挙動変化をする走行計画上の時間が経過した後であって、車両状態が目標車両状態に一致するまで、車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算する。具体的には、例えば、図３に示す例において、挙動判定部１４は、現在の時刻ｔ１から、目標速度Ｔ２が加速状態となった後であって減速状態となる時刻ｔ４までの時間である猶予時間を推定する。走行制御部１５は、現在の時刻ｔ１から猶予時間が経過（時刻ｔ４を経過）した後において、変化量が小さくなるように制御されている車両Ｖの速度Ｋ２が目標速度Ｔ２と一致するとき（時刻ｔ４ａ）に、車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算する処理を終了する。その後、走行制御部１５は、上述したように、車両Ｖの速度が目標速度Ｔ２となるように指令制御値を演算する。なお、例えば、車両Ｖの車両位置等、図３を用いて説明した速度以外の車両状態を制限車両状態となるように制御する場合についても、上記と同様に、制限車両状態となるように制御される車両状態が目標車両状態に一致したときに、車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算する処理を終了する。

ここで、挙動判定部１４は、走行計画に基づいて車両Ｖの挙動が直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をするか否かを判定する際に、走行計画に含まれる目標位置に基づいて、車両Ｖの挙動が反対の挙動変化をするときの位置を特定する。走行制御部１５は、猶予時間を、挙動判定部１４によって特定された車両Ｖの挙動が反対の挙動変化をするときの位置と、走行計画に含まれる目標速度とに基づいて、現在から車両Ｖの挙動が反対の挙動変化をするまでの猶予時間を推定してもよい。また、走行制御部１５は、制限車両状態となるように制御される車両状態が目標車両状態に一致したか否かを、車両状態認識部１２によって認識された車両状態と、走行計画とを比較することによって判定してもよい。

次に、自動運転車両システム１００で実行される処理の流れについて説明する。まず、ＥＣＵ１０が走行計画及び制御幅を生成する処理の流れについて、図４のフローチャートを参照しつつ具体的に説明する。例えば運転者がナビゲーションシステム５で目的地を設定し、自動走行を作動させる入力操作をＨＭＩ７に行うと、ＥＣＵ１０は、以下の走行計画及び制御幅を生成する処理を予め定められた所定の生成周期で繰り返し実行する。

まず、車両状態認識部１２は、車両Ｖの車両状態を認識する。周辺情報認識部１１は、車両Ｖの周辺情報を認識する（Ｓ１１）。走行計画生成部１３は、車両Ｖの周辺情報と地図データベース４の地図情報とに少なくとも基づいて、予め設定された目標ルートに沿った走行計画を生成する（Ｓ１２）。走行計画生成部１３は、周辺情報認識部１１によって認識された車両Ｖの周辺情報、及び車両状態認識部１２によって認識された車両状態の少なくともいずれかに基づいて制御幅を生成する（Ｓ１３）。走行計画生成部１３は、生成した走行計画及び制御幅を走行制御部１５に出力する。

次に、ＥＣＵ１０が、車両状態が制限車両状態となるように車両Ｖの走行を制御する処理の流れについて、図５のフローチャートを参照しつつ具体的に説明する。この処理は、挙動判定部１４によって車両Ｖの挙動が現在から第一時間内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をすると判定されたときに開始される。また、車両Ｖの走行状態は、走行計画の制御幅内であるとする。なお、挙動判定部１４によって車両Ｖの挙動が直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をすると判定されていない場合、且つ車両Ｖの走行状態が走行計画の制御幅内である場合、走行制御部１５は、上述したように、例えば、車両状態が制御幅外に対応する車両状態である場合と比べて、車両状態を緩やかに目標車両状態に近づけるように指令制御値を演算してもよい。また、車両Ｖの走行状態が走行計画の制御幅外である場合、走行制御部１５は、上述したように、例えば、現在の車両状態が制御幅内に対応する車両状態である場合と比べて、車両状態を早期に目標車両状態に近づけるように指令制御値を演算してもよい。

図５に示すように、挙動判定部１４によって車両Ｖの挙動が現在から第一時間内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をすると判定されると、走行制御部１５は、車両Ｖの車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算する。そして、走行制御部１５は、演算した指令制御値をアクチュエータ６に出力する。このように、走行制御部１５は、車両Ｖの車両状態が制限車両状態となるように車両Ｖの走行を制御する（Ｓ２１）。

次に、走行制御部１５は、車両Ｖの車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算する処理を終了するか否かを判定する（Ｓ２２）。具体的には、走行制御部１５には、上述した第１の例又は第２の例のように、予め処理の終了条件が設定されている。走行制御部１５は、予め設定された終了条件を満たすか否かを判定する。予め設定された終了条件を満たす場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、走行制御部１５は、車両Ｖの車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算する処理を終了する（Ｓ２３）。その後、走行制御部１５は、上述したように、例えば、車両Ｖの車両状態を緩やかに目標車両状態に近づけるように指令制御値を演算してもよい。

一方、予め設定された終了条件を満たしていない場合（Ｓ２２：ＮＯ）、走行制御部１５は、制限車両状態となるように指令制御値を演算する処理を行う（Ｓ２１）。

以上、本実施形態の自動運転車両システム１００は、挙動判定部１４によって車両Ｖの挙動が現在から第一時間内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をすると判定された場合（車両Ｖが加速から減速をする場合等）、制限車両状態となるように指令制御値を演算する。制限車両状態とは、挙動判定部１４によって反対の挙動変化がないと判定された場合に現在の車両状態を目標車両状態に追従させるときと比べて直近の挙動変化の挙動変化量が小さく且つ制御幅内に対応する車両状態である。これにより、自動運転車両システム１００は、車両Ｖの挙動が直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をすると判定された場合、走行計画の目標制御値に追従させて車両Ｖの走行を制御したときよりも、挙動変化を小さくすることができるため、車両Ｖの乗り心地を向上させることができる。

走行計画生成部１３は、第一時間分の走行計画を生成し、挙動判定部１４は、第一時間分の走行計画内で、車両の挙動が反対の挙動変化をするか否かを判定する。この場合、挙動判定部１４は、走行計画生成部１３が生成する第一時間分の走行計画を用いて、第一時間内で車両の挙動が反対の挙動変化をするか否かを判定することができる。

終了条件の第１の例として説明したように、走行制御部１５は、挙動判定部１４によって車両Ｖの挙動が現在から第一時間内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をすると判定された場合、反対の挙動変化をする走行計画上のタイミングに車両Ｖが至るまで、車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算してもよい。これにより、自動運転車両システム１００は、例外的な制限車両状態となる指令制御値の演算を適切なタイミングで終えることができ、再び、目標車両状態となるように指令制御値を演算することができる。

終了条件の第２の例として説明したように、走行制御部１５は、挙動判定部１４によって車両Ｖの挙動が現在から第一時間内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をすると判定された場合、反対の挙動変化をする走行計画上のタイミングに車両Ｖが至った後であって、車両状態が目標車両状態に一致するまで、車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算してもよい。これにより、自動運転車両システム１００は、例外的な制限車両状態となる指令制御値の演算を適切なタイミングで終えることができ、再び、目標車両状態となるように指令制御値を演算することができる。

走行計画生成部１３は、車両状態及び周辺情報の少なくともいずれかに基づいて制御幅を生成する。この場合、自動運転車両システム１００は、一定値ではなく、車両状態及び周辺情報の少なくともいずれかを考慮した適切な制御幅の生成を行うことができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態の説明では、第１実施形態と異なる点について詳細に説明し、第１実施形態と同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。図６は、第２実施形態に係る自動運転車両システム１００Ａの構成を示すブロック図である。自動運転車両システム１００Ａは、外部センサ１、ＧＰＳ受信部２、内部センサ３、地図データベース４、ナビゲーションシステム５、アクチュエータ６、ＥＣＵ１０Ａ、及びＨＭＩ７を備えている。

ＥＣＵ１０Ａは、機能的には、周辺情報認識部１１、車両状態認識部１２、走行計画生成部１３、挙動判定部１４Ａ、走行制御部（演算部）１５Ａ、及び停止検出部１６を含んでいる。

停止検出部１６は、例えば、ナビゲーションシステム５で演算された目標ルートを取得する。停止検出部１６は、取得した目標ルート上において車両Ｖから所定距離内に停止位置があるか否かを検出する。なお、目標ルートには、走行計画に含まれる経路の長さよりも長い経路についての情報が含まれている。また、本実施形態において、車両Ｖから所定距離内に停止位置があるか否かを検出するときの「所定距離」とは、走行計画に含まれる経路の長さよりも長い距離である。すなわち、停止検出部１６は、現時点での走行計画では考慮されていない停止位置であって、走行計画によって計画された範囲よりも更に先の停止位置を検出する。

停止位置とは、例えば、赤信号の信号機（停止の指示をしている信号機）、一時停止標識、及び歩行者が歩行中の横断歩道等がある。外部センサ１がカメラを備えている場合、停止検出部１６は、カメラの撮像情報に基づいて画像処理を行うことによって停止位置を検出してもよい。地図情報に停止位置（例えば、一時停止線など）の情報が含まれている場合、停止検出部１６は、地図情報に基づいて停止位置を検出してもよい。

更に、停止検出部１６は、図７に示すように、目標ルート上において車両Ｖが信号機Ｄの位置に至ったときに赤信号であると推定される信号機Ｄを、停止位置として検出してもよい。この場合、停止検出部１６は、車両Ｖから所定距離内に位置する信号機Ｄの表示パターンと、車両Ｖの速度と、車両Ｖから信号機Ｄまでの距離とに基づいて、車両Ｖが信号機Ｄの位置に至ったときに信号機Ｄが赤信号であるか否かを判定してもよい。なお、停止検出部１６は、信号機Ｄの位置として、信号機Ｄの直下の位置、又は信号機Ｄの停止線Ｅの位置を検出してもよい。

具体的には、停止検出部１６は、現在、赤信号である信号機Ｄの位置に車両Ｖが至ったときに、信号機Ｄが赤信号であるか否かを判定する。停止検出部１６は、信号機Ｄの表示パターンとして、信号機Ｄが青信号から赤信号に切り替わってからの経過時間を検出する。例えば、外部センサ１がカメラを備えている場合、停止検出部１６は、カメラの撮像情報に基づいて画像処理を行うことによって検出される信号の色の変化に基づいて、信号機Ｄが青信号から赤信号に切り替わってからの経過時間を検出してもよい。また、停止検出部１６は、信号機Ｄが赤信号となってから青信号となるまでの切り替わり時間を予め記憶している。この切り替わり時間は、一般的な信号機Ｄにおける切り替わり時間であってもよい。停止検出部１６は、信号が切り替わったタイミングと、赤信号となってから青信号となるまでの切り替わり時間とに基づいて、信号機Ｄが青信号に変わるまでの残り時間ｔ１を推定する。

停止検出部１６は、信号機Ｄの位置に車両Ｖが到達するまでの到達時間ｔ２を算出する。到達時間ｔ２は、車両Ｖから信号機Ｄまでの距離と、車両Ｖの速度とに基づいて算出してもよい。例えば、外部センサ１がステレオカメラを備えている場合、停止検出部１６は、ステレオカメラの撮像情報に基づいて画像処理を行うことによって、車両Ｖから信号機Ｄまでの距離を検出してもよい。例えば、停止検出部１６は、車両Ｖの速度として、現在の車両Ｖの速度を用いてもよい。或いは、停止検出部１６は、車両Ｖの速度として、走行計画に含まれる目標速度に基づいた速度を用いてもよい。

停止検出部１６は、信号機Ｄが青信号に変わるまでの残り時間ｔ１が、信号機Ｄの位置に車両Ｖが到達するまでの到達時間ｔ２以上である場合（すなわち、車両Ｖが信号機Ｄの位置に至ったときに信号機Ｄが赤信号である場合）に、当該信号機Ｄを停止位置として検出する。

挙動判定部１４Ａは、車両Ｖの挙動が現在から第一時間内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をするか否かを判定する。本実施形態において挙動判定部１４Ａは、走行計画及び停止検出部１６の検出結果に基づいて、車両Ｖの挙動が現在から第一時間内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をする否かを判定する。具体的には、挙動判定部１４Ａは、まず、走行計画生成部１３で生成された計画生成時間分の走行計画に含まれる車両Ｖの目標速度に基づいて、車両が加速状態及び減速状態となるか否かを判定する。次に、挙動判定部１４Ａは、停止検出部１６における停止位置の検出結果を取得する。

挙動判定部１４Ａは、計画生成時間内に車両Ｖが加速状態となり且つ減速状態とならないと判定した場合、且つ停止検出部１６によって停止位置が検出された場合、車両Ｖの挙動が現在から第一時間内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をすると判定する。なお、本実施形態においては、第１実施形態と異なり、現在から第一時間内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をするか否かを判定するときの「第一時間」とは、車両Ｖの現在位置から目標ルート上で前述の所定距離離れた位置に車両Ｖが到達するまでの時間である。

更に、挙動判定部１４Ａは、第１実施形態における挙動判定部１４と同様に、直近の挙動変化に対して反対の挙動変化となる車両Ｖの挙動として、走行計画に基づいて加減速挙動を判定する。また、挙動判定部１４Ａは、走行計画生成部１３によって走行計画が生成される毎に、車両Ｖの挙動が現在から第一時間内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をするか否かを判定する。

走行制御部１５Ａは、第１実施形態における走行制御部１５と同様に、走行計画生成部１３で生成された走行計画及び制御幅と、挙動判定部１４Ａによる判定結果とに基づいて、車両Ｖの走行を自動で制御する。すなわち、走行制御部１５Ａは、挙動判定部１４Ａによって計画生成時間内に車両Ｖが加速状態となり且つ減速状態とならないと判定され、且つ停止検出部１６によって停止位置が検出された場合、制御幅内に対応する制限車両状態となるように車両Ｖの速度に関する指令制御値を演算する。

次に、車両Ｖの速度が制限車両状態となるように指令制御値を演算する処理の終了条件について説明する。まず、停止位置が検出された場合に、車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算する処理の終了条件について説明する。走行制御部１５Ａは、挙動判定部１４Ａによって車両Ｖの挙動が現在から第一時間内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をすると判定された場合、走行計画生成部１３によって車両Ｖを減速状態とすることを含む走行計画が生成されるまで、車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算する。

次に、走行計画に基づいて車両Ｖが加減速挙動をすると判定された場合に、車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算する処理の終了条件について説明する。この場合、走行制御部１５Ａは、第１実施形態における走行制御部１５と同様に、予め走行制御部１５Ａに設定された第１の例又は第２の例の終了条件に基づいて処理を終了する。

次に、停止検出部１６が赤信号の信号機Ｄを停止位置と判定する処理の流れについて、図８のフローチャートを参照しつつ具体的に説明する。図８に示すように、停止検出部１６は、信号機Ｄが青信号に変わるまでの残り時間ｔ１を推定する（Ｓ３１）。停止検出部１６は、信号機Ｄの位置に車両Ｖが到達するまでの到達時間ｔ２を算出する（Ｓ３２）。停止検出部１６は、信号機Ｄが青信号に変わるまでの残り時間ｔ１が、信号機Ｄの位置に車両Ｖが到達するまでの到達時間ｔ２以上であるか否かを判定する（Ｓ３３）。残り時間ｔ１が到達時間ｔ２以上である場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）、停止検出部１６は、当該信号機Ｄを停止位置として判定する（Ｓ３４）。一方、残り時間ｔ１が到達時間ｔ２以上でない場合（Ｓ３３：ＮＯ）、停止検出部１６は、当該信号機Ｄを停止位置として判定しない（Ｓ３５）。

次に、ＥＣＵ１０Ａが、車両Ｖの速度が制限車両状態となるように車両Ｖの走行を制御する処理の流れについて、図９のフローチャートを参照しつつ具体的に説明する。また、車両Ｖの走行状態は、走行計画の制御幅内であるとする。図９のフローチャートを用いて説明する処理は、走行計画生成部１３によって走行計画が生成される毎に新たに開始される。

なお、車両Ｖの走行状態が走行計画の制御幅外である場合、走行制御部１５Ａは、上述したように、例えば、現在の車両状態が制御幅内に対応する車両状態である場合と比べて、車両状態を早期に目標車両状態に近づけるように指令制御値を演算してもよい。

図９に示すように、挙動判定部１４Ａは、走行計画生成部１３で生成された走行計画に含まれる車両Ｖの目標速度に基づいて、車両Ｖが加速状態となる挙動が走行計画に含まれているか否かを判定する（Ｓ４１）。車両Ｖが加速状態となる挙動が走行計画に含まれていない場合（Ｓ４１：ＮＯ）、走行制御部１５Ａは、車両状態を制限車両状態とする処理を行わない。この場合、例えば、走行制御部１５Ａは、車両状態を緩やかに目標車両状態に近づけるように指令制御値を演算してもよい。

車両Ｖが加速状態となる挙動が走行計画に含まれている場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）、挙動判定部１４Ａは、走行計画生成部１３で生成された走行計画に含まれる車両Ｖの目標速度に基づいて、車両Ｖが減速状態となる挙動が走行計画に含まれているか否かを判定する（Ｓ４２）。Ｓ４２の処理において減速状態となる挙動が走行計画に含まれていると判定される場合とは、車両Ｖが加減速挙動をすると挙動判定部１４Ａが判定した場合である。

車両Ｖが減速状態となる挙動が走行計画に含まれている場合（Ｓ４２：ＹＥＳ）、走行制御部１５Ａは、車両Ｖの速度が制限車両状態となるように指令制御値を演算する。そして、走行制御部１５Ａは、演算した指令制御値をアクチュエータ６に出力する。このように、走行制御部１５Ａは、車両Ｖの速度が制限車両状態となるように車両Ｖの走行を制御する（Ｓ４３）。

次に、走行制御部１５Ａは、車両Ｖの速度が制限車両状態となるように指令制御値を演算する処理を終了するか否かを判定する（Ｓ４４）。具体的には、走行制御部１５Ａには、上述した第１の例又は第２の例のように、予め処理の終了条件が設定されている。走行制御部１５Ａは、予め設定された終了条件を満たすか否かを判定する。予め設定された終了条件を満たす場合（Ｓ４４：ＹＥＳ）、走行制御部１５Ａは、車両Ｖの速度が制限車両状態となるように指令制御値を演算する処理を終了する（Ｓ４５）。その後、走行制御部１５Ａは、上述したように、例えば、車両Ｖの車両状態を緩やかに目標車両状態に近づけるように指令制御値を演算してもよい。

一方、予め設定された終了条件を満たしていない場合（Ｓ４４：ＮＯ）、走行制御部１５Ａは、車両Ｖの速度が制限車両状態となるように指令制御値を演算する処理を行う（Ｓ４３）。このように、走行制御部１５Ａは、終了条件を満たすまで、車両Ｖの速度が制限車両状態となるように指令制御値を演算する処理を継続する。

また、車両Ｖが減速状態となる挙動が走行計画に含まれていない場合（Ｓ４２：ＮＯ）、停止検出部１６は、目標ルート上において車両Ｖから所定距離内に停止位置があるか否かを検出する（Ｓ４６）。停止位置が検出された場合（Ｓ４６：ＹＥＳ）、走行制御部１５Ａは、車両Ｖの速度が制限車両状態となるように指令制御値を演算する。そして、走行制御部１５Ａは、演算した指令制御値をアクチュエータ６に出力する。このように、走行制御部１５Ａは、車両Ｖの速度が制限車両状態となるように車両Ｖの走行を制御する（Ｓ４７）。

次に、図９のＳ４７において走行制御部１５Ａによって行われる、車両Ｖの速度が制限車両状態となるように車両Ｖの走行を制御する処理を終了するときの処理の流れについて、図１０のフローチャートを用いて説明する。図１０のフローチャートで示す処理は、図９のＳ４７の処理が開始されたときに開始される。走行制御部１５Ａは、走行計画生成部１３によって新たに走行計画が生成されたか否かを判定する（Ｓ５１）。新たに走行計画が生成されていない場合（Ｓ５１：ＮＯ）、走行制御部１５Ａは、Ｓ５１の処理を再度行う。新たに走行計画が生成された場合（Ｓ５１：ＹＥＳ）、走行制御部１５Ａは、新たに生成された走行計画が車両Ｖを減速状態とすることを含む走行計画であるか否かを判定する（Ｓ５２）。

新たに生成された走行計画が車両Ｖを減速状態とすることを含まない走行計画である場合（Ｓ５２：ＮＯ）、走行制御部１５Ａは、Ｓ５１の処理を再度行う。車両Ｖを減速状態とすることを含む走行計画である場合（Ｓ５２：ＹＥＳ）、走行制御部１５Ａは、車両Ｖの速度が制限車両状態となるように車両Ｖの走行を制御する処理（図９のＳ４７の処理）を終了する。

なお、図９のＳ４７の処理は、走行計画生成部１３によって新たに生成された走行計画に車両Ｖを加速状態とすることが含まれていない場合（Ｓ４１：ＮＯ）にも終了する。また、Ｓ４７において行われる処理は、走行計画生成部１３によって新たに走行計画が生成された際に、停止検出部１６によって停止位置が判定されなくなった場合（Ｓ４６：ＮＯ）にも終了する。

以上、本実施形態の走行制御部１５Ａは、挙動判定部１４Ａによって計画生成時間内に車両が加速状態となり且つ減速状態とならないと判定され、且つ停止検出部１６によって停止位置が検出された場合、制御幅内に対応する制限車両状態となるように車両の速度に関する指令制御値を演算する。このように、自動運転車両システム１００Ａは、計画生成時間分の走行計画内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化となる挙動が含まれていなくても、制限車両状態となるように車両Ｖの速度に関する指令制御値を演算する。これにより、自動運転車両システム１００Ａは、車両Ｖの挙動が直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をすると判定された場合、走行計画の目標制御値に追従させて車両Ｖの走行を制御したときよりも、挙動変化を小さくすることができるため、車両Ｖの乗り心地を向上させることができる。

停止検出部１６は、目標ルート上において車両Ｖから所定距離内に位置する信号機Ｄの表示パターン等に基づいて、車両Ｖが信号機Ｄの位置に至ったときに信号機Ｄが赤信号であるか否かを判定する。これにより、停止検出部１６は、信号機Ｄが示す信号の変化タイミングを考慮して、停止位置を検出することができる。

走行制御部１５Ａは、挙動判定部１４Ａによって車両Ｖの挙動が現在から第一時間内に直近の挙動変化に対して反対の挙動変化をすると判定された場合、車両Ｖを減速状態とすることを含む走行計画が走行計画生成部１３によって新たに生成されるまで、車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算する。これにより、自動運転車両システム１００Ａは、例外的な制限車両状態となる指令制御値の演算を適切なタイミングで終えることができ、再び、目標車両状態となるように指令制御値を演算することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、制御幅は、車両Ｖの周辺情報、及び車両状態の少なくともいずれかに基づいて生成されることに限定されない。例えば、制御幅は、車両Ｖの周辺情報、及び車両状態以外の情報等に基づいて生成されていてもよい。また、制御幅は、予め定められた一定値であってもよい。

第１実施形態及び第２実施形態において、車両Ｖの車両状態が制限車両状態となるように指令制御値を演算する処理は、上述した終了条件以外の終了条件に従って終了されてもよい。

１１…周辺情報認識部、１２…車両状態認識部、１３…走行計画生成部、１４，１４Ａ…挙動判定部、１５，１５Ａ…走行制御部、１６…停止検出部、６…アクチュエータ、１００，１００Ａ…自動運転車両システム、Ｖ…車両。

Claims (8)

1. 車両の周辺情報を認識する周辺情報認識部と、
   前記車両の前記周辺情報に基づいて予め設定された目標ルートに沿って走行計画を生成すると共に、前記走行計画における前記車両の目標制御値の制御幅を生成する走行計画生成部と、
   前記車両の車両状態を認識する車両状態認識部と、
   前記走行計画、前記制御幅及び前記車両状態に基づいて、前記車両状態が前記目標制御値に対応する目標車両状態になるように指令制御値を演算する演算部と、
   前記指令制御値に基づいて前記車両状態を制御するアクチュエータと、
   前記走行計画によって生じる前記車両の直近の挙動変化に対して、現在から第一時間内に前記直近の挙動変化と反対の挙動変化をするか否かを判定する挙動判定部と、
   を備え、
   前記演算部は、前記挙動判定部によって前記反対の挙動変化をすると判定された場合、前記反対の挙動変化がないと判定された場合に現在の前記車両状態を前記目標車両状態に追従させるときと比べて前記直近の挙動変化の挙動変化量が小さく且つ前記制御幅内に対応する制限車両状態となるように前記指令制御値を演算する、自動運転車両システム。
2. 前記走行計画生成部は、前記第一時間分の前記走行計画を生成し、
   前記挙動判定部は、前記第一時間分の前記走行計画内で、前記反対の挙動変化をするか否かを判定する、請求項１に記載の自動運転車両システム。
3. 前記演算部は、前記挙動判定部によって前記反対の挙動変化をすると判定された場合、前記反対の挙動変化をする前記走行計画上のタイミングに前記車両が至るまで、前記車両状態が前記制限車両状態となるように前記指令制御値を演算する、請求項２に記載の自動運転車両システム。
4. 前記演算部は、前記挙動判定部によって前記反対の挙動変化をすると判定された場合、前記反対の挙動変化をする前記走行計画上のタイミングに前記車両が至った後であって、前記車両状態が前記目標車両状態に一致するまで、前記車両状態が前記制限車両状態となるように前記指令制御値を演算する、請求項２に記載の自動運転車両システム。
5. 前記車両の前記目標ルート上において前記車両から所定距離内に停止位置があるか否かを検出する停止検出部を更に備え、
   前記走行計画生成部は、前記第一時間よりも短い計画生成時間分の前記走行計画を生成し、
   前記挙動判定部は、前記計画生成時間分の前記走行計画に基づいて前記車両が加速状態及び減速状態となるか否かを判定し、前記計画生成時間内に前記車両が前記加速状態となり且つ前記減速状態とならないと判定した場合、且つ前記停止検出部によって前記停止位置が検出された場合に前記反対の挙動変化をすると判定し、
   前記演算部は、前記挙動判定部によって前記反対の挙動変化をすると判定された場合、前記車両状態が前記制限車両状態となるように前記車両の速度に関する前記指令制御値を演算する、請求項１に記載の自動運転車両システム。
6. 前記停止検出部は、前記目標ルート上において前記車両から前記所定距離内に位置する信号機の表示パターンと、前記車両の速度と、前記車両から前記信号機までの距離とに基づいて、前記車両が前記信号機の位置に至ったときに前記信号機が赤信号であるか否かを判定し、前記信号機が前記赤信号であると判定した場合に、前記所定距離内に前記停止位置があると検出する、請求項５に記載の自動運転車両システム。
7. 前記演算部は、前記挙動判定部によって前記反対の挙動変化をすると判定された場合、前記車両を減速状態とすることを含む前記走行計画が前記走行計画生成部によって新たに生成されるまで、前記車両状態が前記制限車両状態となるように前記指令制御値を演算する、請求項５又は６に記載の自動運転車両システム。
8. 前記走行計画生成部は、前記車両状態及び前記周辺情報の少なくともいずれかに基づいて前記制御幅を生成する、請求項１から７のいずれか一項に記載の自動運転車両システム。

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