以下、図面を参照し、本発明の車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムの実施形態について説明する。
<共通構成>
図1は、各実施形態の車両制御システム100が搭載される車両(以下、「自車両M」と称する)の構成要素を示す図である。車両制御システム100が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の自動車であり、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関を動力源とした自動車や、電動機を動力源とした電気自動車、内燃機関および電動機を兼ね備えたハイブリッド自動車等を含む。電気自動車は、例えば、二次電池、水素燃料電池、金属燃料電池、アルコール燃料電池等の電池により放電される電力を使用して駆動される。
図1に示すように、自車両Mには、ファインダ20−1から20−7、レーダ30−1から30−6、およびカメラ40等のセンサと、ナビゲーション装置50と、車両制御システム100とが搭載される。
ファインダ20−1から20−7は、例えば、照射光に対する散乱光を測定し、対象までの距離を測定するLIDAR(Light Detection and Ranging、或いはLaser Imaging Detection and Ranging)である。例えば、ファインダ20−1は、フロントグリル等に取り付けられ、ファインダ20−2および20−3は、車体の側面やドアミラー、前照灯内部、側方灯付近等に取り付けられる。ファインダ20−4は、トランクリッド等に取り付けられ、ファインダ20−5および20−6は、車体の側面や尾灯内部等に取り付けられる。上述したファインダ20−1から20−6は、例えば、水平方向に関して150度程度の検出領域を有している。また、ファインダ20−7は、ルーフ等に取り付けられる。ファインダ20−7は、例えば、水平方向に関して360度の検出領域を有している。
レーダ30−1および30−4は、例えば、奥行き方向の検出領域が他のレーダよりも広い長距離ミリ波レーダである。また、レーダ30−2、30−3、30−5、30−6は、レーダ30−1および30−4よりも奥行き方向の検出領域が狭い中距離ミリ波レーダである。
以下、ファインダ20−1から20−7を特段区別しない場合は、単に「ファインダ20」と記載し、レーダ30−1から30−6を特段区別しない場合は、単に「レーダ30」と記載する。レーダ30は、例えば、FM−CW(Frequency Modulated Continuous Wave)方式によって物体を検出する。
カメラ40は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ40は、車両前面に設けられたフロントウインドウの上部やルームミラー裏面等に取り付けられる。カメラ40は、例えば、周期的に繰り返し自車両Mの前方を撮像する。カメラ40は、複数のカメラを含むステレオカメラであってもよい。
なお、図1に示す構成はあくまで一例であり、構成の一部が省略されてもよいし、更に別の構成が追加されてもよい。
[第1の実施形態]
第1の実施形態について説明する。図2は、車両制御システム100を中心とした機能構成図である。自車両Mには、ファインダ20、レーダ30、およびカメラ40等を含む検知デバイスDDと、ナビゲーション装置50と、通信装置55と、車両センサ60と、HMI(Human Machine Interface)70と、車両制御システム100と、走行駆動力出力装置200と、ステアリング装置210と、ブレーキ装置220とが搭載される。これらの装置や機器は、CAN(Controller Area Network)通信線等の多重通信線やシリアル通信線、無線通信網等によって互いに接続される。なお、特許請求の範囲における車両制御システムは、「車両制御システム100」のみを指しているのではなく、車両制御システム100以外の構成(検知デバイスDDやHMI70等)を含んでもよい。
ナビゲーション装置50は、GNSS(Global Navigation Satellite System)受信機や地図情報(ナビ地図)、ユーザインターフェースとして機能するタッチパネル式表示装置、スピーカ、マイク等を備える。ナビゲーション装置50は、GNSS受信機によって自車両Mの位置を特定し、その位置から車両乗員(乗員)によって指定された目的地まで自車両Mを誘導するための経路(走行経路、誘導経路)を導出する。また、ナビゲーション装置50は、自車両Mの位置の代わりに、車両乗員によって指定された位置(例えば最寄駅等)から目的地に至るまでの経路を導出してもよい。
例えば、ナビゲーション装置50は、自車両Mの現在位置、または車両乗員により指定された任意の位置を誘導開始地点として扱い、この誘導開始地点から目的地である誘導終了地点に至るまでの複数の経路候補のそれぞれについて所定の評価条件に従って評価する。所定の評価条件は、走行時間や走行距離が最短のもの、有料道路等に費やす費用が最安のもの、高速道路であるもの、といった条件である。このような所定の評価条件は、車両乗員の操作によって任意に変更されてよい。例えば、ナビゲーション装置50は、上記評価条件の合致判定をする際、走行時間、走行距離、有料道路の有無および料金といった評価項目を用いて、複数の経路候補のそれぞれを評価する。
そして、ナビゲーション装置50は、所定の評価条件に合致する経路候補のうち、全ての評価項目を考慮して総合的に最も評価の高い経路候補、または一部の評価項目について最も評価の高い経路候補を誘導経路として導出する。なお、評価条件には、車両乗員による操作によって重みが付けられてよい。例えば、走行時間が短くなる経路候補ほど誘導経路としてより優先的に導出されるように重みが付けられてよい。ナビゲーション装置50は、導出した誘導経路を示す情報を車両制御システム100に出力する。なお、誘導経路を示す情報には、誘導経路として選択されなかったものの、例えば2番目や3番目に評価が高かった経路候補を示す情報が含まれてもよい。
また、ナビゲーション装置50は、例えば、車両センサ60の出力を利用したINS(Inertial Navigation System)によって自車両Mの位置を特定および補完してもよい。また、ナビゲーション装置50は、車両制御システム100が手動運転モードを実行している際に、目的地に至る誘導経路について音声やナビ表示によって案内を行ってよい。なお、自車両Mの位置を特定するための構成や経路候補を評価するための構成は、ナビゲーション装置50とは独立して設けられてもよい。また、ナビゲーション装置50は、例えば、車両乗員の保有するスマートフォンやタブレット端末等の端末装置の機能によって実現されてもよい。この場合、端末装置と車両制御システム100との間で、無線または有線による通信によって情報の送受信が行われる。
通信装置55は、例えば、セルラー網やWi−Fi網、Bluetooth(登録商標)、DSRC(Dedicated Short Range Communication)等を利用した無線通信を行う。例えば、通信装置55は、VICS(登録商標)(Vehicle Information and Communication System)等の道路の交通状況を監視するシステムの情報提供用サーバと無線通信を行い、自車両Mが走行している道路や走行予定の道路の交通状況を示す情報(以下、「交通情報」と称する)を取得する。交通情報には、前方の渋滞情報、渋滞地点の所要時間、事故・故障車・工事情報、速度規制・車線規制情報、駐車場の位置、駐車場・サービスエリア・パーキングエリアの満車・空車情報等の情報が含まれる。また、通信装置55は、道路の側帯等に設けられた無線ビーコンと通信を行ったり、自車両Mの周囲を走行する他車両と車車間通信を行ったりすることで、上記交通情報を取得してもよい。
車両センサ60は、車速を検出する車速センサ、加速度を検出する加速度センサ、鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ、自車両Mの向きを検出する方位センサ等を含む。
図3は、第1の実施形態におけるHMI70の構成図である。HMI70は、例えば、運転操作系の構成と、非運転操作系の構成とを備える。これらの境界は明確なものではなく、運転操作系の構成が非運転操作系の機能を備えること(或いはその逆)があってもよい。
HMI70は、運転操作系の構成として、例えば、アクセルペダル71、アクセル開度センサ72およびアクセルペダル反力出力装置73と、ブレーキペダル74およびブレーキ踏量センサ(或いはマスター圧センサ等)75と、シフトレバー76およびシフト位置センサ77と、ステアリングホイール78、ステアリング操舵角センサ79およびステアリングトルクセンサ80と、その他運転操作デバイス81とを含む。
アクセルペダル71は、車両乗員による加速指示(或いは戻し操作による減速指示)を受け付けるための主操作子である。アクセル開度センサ72は、アクセルペダル71の踏み込み量を検出し、踏み込み量を示すアクセル開度信号を車両制御システム100に出力する。なお、車両制御システム100に出力するのに代えて、走行駆動力出力装置200、ステアリング装置210、またはブレーキ装置220に直接出力することがあってもよい。以下に説明する他の運転操作系の構成についても同様である。アクセルペダル反力出力装置73は、例えば車両制御システム100からの指示に応じて、アクセルペダル71に対して操作方向と反対向きの力(操作反力)を出力する。
ブレーキペダル74は、車両乗員による減速指示を受け付けるための主操作子である。ブレーキ踏量センサ75は、ブレーキペダル74の踏み込み量(或いは踏み込み力)を検出し、検出結果を示すブレーキ信号を車両制御システム100に出力する。
シフトレバー76は、車両乗員によるシフト段の変更指示を受け付けるための主操作子である。シフト位置センサ77は、車両乗員により指示されたシフト段を検出し、検出結果を示すシフト位置信号を車両制御システム100に出力する。
ステアリングホイール78は、車両乗員による旋回指示を受け付けるための主操作子である。ステアリング操舵角センサ79は、ステアリングホイール78の操作角を検出し、検出結果を示すステアリング操舵角信号を車両制御システム100に出力する。ステアリングトルクセンサ80は、ステアリングホイール78に加えられたトルクを検出し、検出結果を示すステアリングトルク信号を車両制御システム100に出力する。
その他運転操作デバイス81は、例えば、ジョイスティック、ボタン、ダイヤルスイッチ、GUI(Graphical User Interface)スイッチ等である。その他運転操作デバイス81は、加速指示、減速指示、旋回指示等を受け付け、車両制御システム100に出力する。
HMI70は、非運転操作系の構成として、例えば、表示装置82、スピーカ83、接触操作検出装置84およびコンテンツ再生装置85と、各種操作スイッチ86と、シート87およびシート駆動装置88と、ウインドウガラス89およびウインドウ駆動装置90と、バックミラー(リアビューミラー)91およびバックミラー駆動装置92と、サイドミラー93およびサイドミラー駆動装置94と、車室内カメラ95とを含む。上述したHMI70の非運転操作系の構成の一部は、操作内容を受け付ける「操作受付部」の一例であり、また情報を出力する「出力部」の一例である。
表示装置82は、例えば、インストルメントパネルの各部、助手席や後部座席に対向する任意の箇所等に取り付けられる、LCD(Liquid Crystal Display)や有機EL(Electroluminescence)表示装置等である。また、表示装置82は、フロントウインドシールドやその他のウインドウに画像を投影するHUD(Head Up Display)であってもよい。スピーカ83は、音声を出力する。接触操作検出装置84は、表示装置82がタッチパネルである場合に、表示装置82の表示画面における接触位置(タッチ位置)を検出して、車両制御システム100に出力する。なお、表示装置82がタッチパネルでない場合、接触操作検出装置84は省略されてよい。
コンテンツ再生装置85は、例えば、DVD(Digital Versatile Disc)再生装置、CD(Compact Disc)再生装置、テレビジョン受信機、各種案内画像の生成装置等を含む。表示装置82、スピーカ83、接触操作検出装置84およびコンテンツ再生装置85は、一部または全部がナビゲーション装置50と共通する構成であってもよい。
各種操作スイッチ86は、車室内の任意の箇所に配置される。各種操作スイッチ86には、自動運転の開始(或いは将来の開始)および停止を指示する自動運転切替スイッチ86Aを含む。また、各種操作スイッチ86には、複数の車両乗員の間で、自車両Mの外界監視(周辺監視)の役割を切り替える場合に、バックミラー91やサイドミラー93等の外界確認用装置の姿勢を切り替える役割切替スイッチ(切替部)86Bを含む。
自動運転切替スイッチ86Aおよび役割切替スイッチ86Bは、GUI(Graphical User Interface)スイッチ、機械式スイッチのいずれであってもよい。また、各種操作スイッチ86は、シート駆動装置88、ウインドウ駆動装置90、バックミラー駆動装置92、およびサイドミラー駆動装置94を駆動するためのスイッチを含んでもよい。
シート87は、車両乗員が着座するシートである。シート駆動装置88は、シート87のリクライニング角、前後方向位置、ヨー角等を自在に駆動する。ウインドウガラス89は、例えば各ドアに設けられる。ウインドウ駆動装置90は、ウインドウガラス89を開閉駆動する。
バックミラー91およびサイドミラー93は、「外界確認用装置」の一例である。バックミラー91は、前を向いている車両乗員がミラーを介して自車両Mの後方を間接的に確認できるようにしたものである。バックミラー91は、自車両Mの天井の最前部の中央付近やフロントウインドウの上部中央に備えられる。バックミラー駆動装置92は、電動によりバックミラー91の位置や角度等の姿勢を調整する。
サイドミラー93は、自車両Mの左右のフロントドアの前方に設けられたり、自動車Mの車体の前方(ボンネット)の左右に設けられる。左右それぞれのサイドミラー93は、前を向いている車両乗員がミラーを介して自車両Mの左右の領域を間接的に確認できるようにしたものである。サイドミラー駆動装置94は、電動によりサイドミラー93の位置や角度等の姿勢を調整する。なお、外界確認装置は、これに限定されるものではなく、例えば自車両Mの後方下部の領域を確認するためのリアアンダーミラーとその駆動装置を含んでいてもよく、また死角領域の映像を撮像し、撮影した映像を表示装置82等に表示することで、視界をアシストするカメラ(撮像部)および表示装置82等を含んでいてもよい。また、上述したバックミラー91やサイドミラー93自体が、電子化されたディスプレイ(表示部)に置き換えられてもよい。
車室内カメラ95は、CCDやCMOS等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。車室内カメラ95は、バックミラー91やステアリングボス部、インストルメントパネル等、運転操作を行う車両乗員の少なくとも頭部を撮像可能な位置に取り付けられる。車室内カメラ95は、例えば、周期的に繰り返し車両乗員を撮像する。
次に、車両制御システム100の説明に先立って、走行駆動力出力装置200、ステアリング装置210、およびブレーキ装置220について説明する。
走行駆動力出力装置200は、車両が走行するための走行駆動力(トルク)を駆動輪に出力する。走行駆動力出力装置200は、例えば、自車両Mが内燃機関を動力源とした自動車である場合、エンジン、変速機、およびエンジンを制御するエンジンECU(Electronic Control Unit)を備え、自車両Mが電動機を動力源とした電気自動車である場合、走行用モータおよび走行用モータを制御するモータECUを備え、自車両Mがハイブリッド自動車である場合、エンジン、変速機、およびエンジンECUと走行用モータおよびモータECUとを備える。走行駆動力出力装置200がエンジンのみを含む場合、エンジンECUは、後述する走行制御部160から入力される情報に従って、エンジンのスロットル開度やシフト段等を調整する。走行駆動力出力装置200が走行用モータのみを含む場合、モータECUは、走行制御部160から入力される情報に従って、走行用モータに与えるPWM信号のデューティ比を調整する。走行駆動力出力装置200がエンジンおよび走行用モータを含む場合、エンジンECUおよびモータECUは、走行制御部160から入力される情報に従って、互いに協調して走行駆動力を制御する。
ステアリング装置210は、例えば、ステアリングECUと、電動モータとを備える。電動モータは、例えば、ラックアンドピニオン機構に力を作用させて転舵輪の向きを変更する。ステアリングECUは、車両制御システム100から入力される情報、或いは入力されるステアリング操舵角またはステアリングトルクの情報に従って電動モータを駆動し、転舵輪の向きを変更させる。
ブレーキ装置220は、例えば、ブレーキキャリパーと、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータと、制動制御部とを備える電動サーボブレーキ装置である。電動サーボブレーキ装置の制動制御部は、走行制御部160から入力される情報に従って電動モータを制御し、制動操作に応じたブレーキトルクが各車輪に出力されるようにする。電動サーボブレーキ装置は、ブレーキペダルの操作によって発生させた油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてよい。なお、ブレーキ装置220は、上記説明した電動サーボブレーキ装置に限らず、電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。電子制御式油圧ブレーキ装置は、走行制御部160から入力される情報に従ってアクチュエータを制御して、マスターシリンダの油圧をシリンダに伝達する。また、ブレーキ装置220は、走行駆動力出力装置200に含まれ得る走行用モータによる回生ブレーキを含んでもよい。
[車両制御システム]
以下、車両制御システム100について説明する。車両制御システム100は、例えば、一以上のプロセッサまたは同等の機能を有するハードウェアにより実現される。車両制御システム100は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサ、記憶装置、および通信インターフェースが内部バスによって接続されたECU(Electronic Control Unit)、或いはMPU(Micro-Processing Unit)等が組み合わされた構成であってよい。
車両制御システム100は、例えば、目標車線決定部110と、自動運転制御部(運転制御部)120と、走行制御部160と、HMI制御部170と、記憶部180とを備える。自動運転制御部120は、例えば、自動運転モード制御部130と、自車位置認識部140と、外界認識部142と、行動計画生成部144と、軌道生成部146と、切替制御部150とを備える。
目標車線決定部110、自動運転制御部120の各部、および走行制御部160のうち一部または全部は、プロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。また、これらのうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって実現されてもよい。
記憶部180には、例えば、高精度地図情報182、目標車線情報184、行動計画情報186、およびモード別操作可否情報188等の情報が格納される。記憶部180は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、フラッシュメモリ等で実現される。プロセッサが実行するプログラムは、予め記憶部180に格納されていてもよいし、車載インターネット設備等を介して外部装置からダウンロードされてもよい。また、プログラムは、そのプログラムを格納した可搬型記憶媒体が図示しないドライブ装置に装着されることで記憶部180にインストールされてもよい。また、車両制御システム100のコンピュータ(車載コンピュータ)は、複数のコンピュータ装置によって分散化されたものであってもよい。
目標車線決定部110は、例えば、MPUにより実現される。目標車線決定部110は、ナビゲーション装置50から出力された経路を複数のブロックに分割する。目標車線決定部110は、例えば、車両進行方向に関して100[m]毎に誘導経路を分割する。そして、目標車線決定部110は、高精度地図情報182を参照して、ブロックごとに分割した誘導経路内において、自車両Mを走行させる目標車線を決定する。目標車線決定部110は、例えば、左から何番目の車線を走行するといった決定を行う。目標車線決定部110は、例えば、誘導経路において分岐箇所や合流箇所等が存在する場合、自車両Mが、分岐先に進行するための合理的な経路を走行できるように、目標車線を決定する。目標車線決定部110により決定された目標車線は、目標車線情報184として記憶部180に記憶される。
高精度地図情報182は、ナビゲーション装置50が有するナビ地図よりも高精度な地図情報である。高精度地図情報182は、例えば、車線の中央の情報あるいは車線の境界の情報等を含んでいる。また、高精度地図情報182には、道路情報、交通規制情報、住所情報(住所・郵便番号)、施設情報、電話番号情報等が含まれてよい。道路情報には、高速道路、有料道路、国道、都道府県道といった道路の種別を表す情報や、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の位置(経度、緯度、高さを含む3次元座標)、車線のカーブの曲率、車線の合流および分岐ポイントの位置、道路に設けられた標識等の情報が含まれる。交通規制情報には、工事や交通事故、渋滞等によって車線が封鎖されているといった情報が含まれる。
自動運転制御部120は、例えば自動運転の度合が異なる複数の運転モードのいずれかを実施することで、自車両の速度制御と操舵制御との少なくとも一方を自動的に行う。なお、速度制御とは、例えば自車両Mの加減速に関する制御であり、加減速には加速および減速のうち、一方または双方が含まれる。また、自動運転制御部120は、HMI70等の操作受付部により受け付けられた操作等に基づいて、自車両Mの速度制御と操舵制御との双方を自車両Mの運転者の操作に基づいて行う手動運転を制御する。
自動運転モード制御部130は、自動運転制御部120が実行する自動運転モードを決定する。本実施形態における自動運転のモードには、以下のモードが含まれる。なお、以下はあくまで一例であり、自動運転のモード数は任意に決定されてよい。
[モードA]
モードAは、最も自動運転の度合が高いモードである。モードAが実施されている場合、複雑な合流制御等、全ての車両制御が自動的に行われるため、車両乗員は自車両Mの周辺や状態を監視する必要がない(外界監視義務なし)。
[モードB]
モードBは、モードAの次に自動運転の度合が高いモードである。モードBが実施されている場合、原則として全ての車両制御が自動的に行われるが、場面に応じて自車両Mの運転操作が車両乗員に委ねられる。このため、車両乗員は自車両Mの周辺や状態を監視している必要がある(外界監視義務あり)。
[モードC]
モードCは、モードBの次に自動運転の度合が高いモードである。モードCが実施されている場合、車両乗員は、場面に応じた確認操作をHMI70に対して行う必要がある。モードCでは、例えば、車線変更のタイミングが車両乗員に通知され、車両乗員がHMI70に対して車線変更を指示する操作を行った場合に、自動的な車線変更が行われる。このため、車両乗員は自車両Mの周辺や状態を監視している必要がある(外界監視義務あり)。なお、本実施形態において、自動制御の度合が最も低いモードは、例えば自動運転を行わず、自車両Mの速度制御と操舵制御との双方を自車両Mの車両乗員の操作に基づいて行う手動運転モードであってもよい。手動運転モードの場合には、車両乗員(運転者)に対して、当然に外界監視義務が必要となる。
自動運転モード制御部130は、HMI70に対する車両乗員の操作、行動計画生成部144により決定されたイベント、軌道生成部146により決定された走行態様等に基づいて、自動運転のモードを決定する。自動運転のモードは、HMI制御部170に通知される。また、自動運転のモードには、自車両Mの検知デバイスDDの性能等に応じた限界が設定されてもよい。例えば、検知デバイスDDの性能が低い場合には、モードAは実施されないものとしてよい。いずれのモードにおいても、HMI70における運転操作系の構成に対する操作によって、手動運転モードに切り替えること(オーバーライド)は可能である。
自動運転制御部120の自車位置認識部140は、記憶部180に格納された高精度地図情報182と、ファインダ20、レーダ30、カメラ40、ナビゲーション装置50、または車両センサ60から入力される情報とに基づいて、自車両Mが走行している車線(走行車線)、および、走行車線に対する自車両Mの相対位置を認識する。
自車位置認識部140は、例えば、高精度地図情報182から認識される道路区画線のパターン(例えば実線と破線の配列)と、カメラ40によって撮像された画像から認識される自車両Mの周辺の道路区画線のパターンとを比較することで、走行車線を認識する。この認識において、ナビゲーション装置50から取得される自車両Mの位置やINSによる処理結果が加味されてもよい。
図4は、自車位置認識部140により走行車線L1に対する自車両Mの相対位置が認識される様子を示す図である。自車位置認識部140は、例えば、自車両Mの基準点(例えば重心)の走行車線中央CLからの乖離OS、および自車両Mの進行方向の走行車線中央CLを連ねた線に対してなす角度θを、走行車線L1に対する自車両Mの相対位置として認識する。なお、これに代えて、自車位置認識部140は、走行車線L1のいずれかの側端部に対する自車両Mの基準点の位置等を、走行車線に対する自車両Mの相対位置として認識してもよい。自車位置認識部140により認識される自車両Mの相対位置は、目標車線決定部110に提供される。
外界認識部142は、ファインダ20、レーダ30、カメラ40等から入力される情報に基づいて、周辺車両の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。周辺車両とは、例えば、自車両Mの周辺を走行する車両であって、自車両Mと同じ方向に走行する車両である。周辺車両の位置は、他車両の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、他車両の輪郭で表現された領域で表されてもよい。周辺車両の「状態」とは、上記各種機器の情報に基づいて把握される、周辺車両の加速度、車線変更をしているか否か(あるいは車線変更をしようとしているか否か)を含んでもよい。また、外界認識部142は、周辺車両に加えて、ガードレールや電柱、駐車車両、歩行者その他の物体の位置を認識してもよい。
行動計画生成部144は、自動運転のスタート地点、および/または自動運転の目的地を設定する。自動運転のスタート地点は、自車両Mの現在位置であってもよいし、自動運転を指示する操作がなされた地点でもよい。行動計画生成部144は、そのスタート地点と自動運転の目的地との間の区間において、行動計画を生成する。なお、これに限らず、行動計画生成部144は、任意の区間について行動計画を生成してもよい。
行動計画は、例えば、順次実行される複数のイベントで構成される。イベントには、例えば、自車両Mを減速させる減速イベントや、自車両Mを加速させる加速イベント、走行車線を逸脱しないように自車両Mを走行させるレーンキープイベント、走行車線を変更させる車線変更イベント、自車両Mに前走車両を追い越させる追い越しイベント、分岐ポイントにおいて所望の車線に変更させたり、現在の走行車線を逸脱しないように自車両Mを走行させたりする分岐イベント、本線に合流するための合流車線において自車両Mを加減速させ、走行車線を変更させる合流イベント、自動運転の開始地点で手動運転モードから自動運転モードに移行させたり、自動運転の終了予定地点で自動運転モードから手動運転モードに移行させたりするハンドオーバイベント等が含まれる。行動計画生成部144は、目標車線決定部110により決定された目標車線が切り替わる箇所において、車線変更イベント、分岐イベント、または合流イベントを設定する。行動計画生成部144によって生成された行動計画を示す情報は、行動計画情報186として記憶部180に格納される。
図5は、ある区間について生成された行動計画の一例を示す図である。図示するように、行動計画生成部144は、目標車線情報184が示す目標車線上を自車両Mが走行するために必要な行動計画を生成する。なお、行動計画生成部144は、自車両Mの状況変化に応じて、目標車線情報184に拘わらず、動的に行動計画を変更してもよい。例えば、行動計画生成部144は、車両走行中に外界認識部142によって認識された周辺車両の速度が閾値を超えたり、自車線に隣接する車線を走行する周辺車両の移動方向が自車線方向に向いたりした場合に、自車両Mが走行予定の運転区間に設定されたイベントを変更する。例えば、レーンキープイベントの後に車線変更イベントが実行されるようにイベントが設定されている場合において、外界認識部142の認識結果によって当該レーンキープイベント中に車線変更先の車線後方から車両が閾値以上の速度で進行してきたことが判明した場合、行動計画生成部144は、レーンキープイベントの次のイベントを、車線変更イベントから減速イベントやレーンキープイベント等に変更してよい。この結果、車両制御システム100は、外界の状態に変化が生じた場合においても、安全に自車両Mを自動走行させることができる。
図6は、軌道生成部146の構成の一例を示す図である。軌道生成部146は、例えば、走行態様決定部146Aと、軌道候補生成部146Bと、評価・選択部146Cとを備える。
走行態様決定部146Aは、例えば、レーンキープイベントを実施する際に、定速走行、追従走行、低速追従走行、減速走行、カーブ走行、障害物回避走行等のうちいずれかの走行態様を決定する。この場合、走行態様決定部146Aは、自車両Mの前方に他車両が存在しない場合に、走行態様を定速走行に決定する。また、走行態様決定部146Aは、前走車両に対して追従走行するような場合に、走行態様を追従走行に決定する。また、走行態様決定部146Aは、渋滞場面等において、走行態様を低速追従走行に決定する。また、走行態様決定部146Aは、外界認識部142により前走車両の減速が認識された場合や、停車や駐車等のイベントを実施する場合に、走行態様を減速走行に決定する。また、走行態様決定部146Aは、外界認識部142により自車両Mがカーブ路に差し掛かったことが認識された場合に、走行態様をカーブ走行に決定する。また、走行態様決定部146Aは、外界認識部142により自車両Mの前方に障害物が認識された場合に、走行態様を障害物回避走行に決定する。また、走行態様決定部146Aは、車線変更イベント、追い越しイベント、分岐イベント、合流イベント、ハンドオーバイベント等を実施する場合に、それぞれのイベントに応じた走行態様を決定する。
軌道候補生成部146Bは、走行態様決定部146Aにより決定された走行態様に基づいて、軌道の候補を生成する。図7は、軌道候補生成部146Bにより生成される軌道の候補の一例を示す図である。図7は、自車両Mが車線L1から車線L2に車線変更する場合に生成される軌道の候補を示している。
軌道候補生成部146Bは、図7に示すような軌道を、例えば、将来の所定時間ごとに、自車両Mの基準位置(例えば重心や後輪軸中心)が到達すべき目標位置(軌道点K)の集まりとして決定する。図8は、軌道候補生成部146Bにより生成される軌道の候補を軌道点Kで表現した図である。軌道点Kの間隔が広いほど、自車両Mの速度は速くなり、軌道点Kの間隔が狭いほど、自車両Mの速度は遅くなる。従って、軌道候補生成部146Bは、加速したい場合には軌道点Kの間隔を徐々に広くし、減速したい場合は軌道点の間隔を徐々に狭くする。
このように、軌道点Kは速度成分を含むものであるため、軌道候補生成部146Bは、軌道点Kのそれぞれに対して目標速度を与える必要がある。目標速度は、走行態様決定部146Aにより決定された走行態様に応じて決定される。
ここで、車線変更(分岐を含む)を行う場合の目標速度の決定手法について説明する。軌道候補生成部146Bは、まず、車線変更ターゲット位置(或いは合流ターゲット位置)を設定する。車線変更ターゲット位置は、周辺車両との相対位置として設定されるものであり、「どの周辺車両の間に車線変更するか」を決定するものである。軌道候補生成部146Bは、車線変更ターゲット位置を基準として3台の周辺車両に着目し、車線変更を行う場合の目標速度を決定する。
図9は、車線変更ターゲット位置TAを示す図である。図中、L1は自車線を表し、L2は隣接車線を表している。ここで、自車両Mと同じ車線で、自車両Mの直前を走行する周辺車両を前走車両mA、車線変更ターゲット位置TAの直前を走行する周辺車両を前方基準車両mB、車線変更ターゲット位置TAの直後を走行する周辺車両を後方基準車両mCと定義する。自車両Mは、車線変更ターゲット位置TAの側方まで移動するために加減速を行う必要があるが、この際に前走車両mAに追いついてしまうことを回避しなければならない。このため、軌道候補生成部146Bは、3台の周辺車両の将来の状態を予測し、各周辺車両と干渉しないように目標速度を決定する。
図10は、3台の周辺車両の速度を一定と仮定した場合の速度生成モデルを示す図である。図中、mA、mBおよびmCから延出する直線は、それぞれの周辺車両が定速走行したと仮定した場合の進行方向における変位を示している。自車両Mは、車線変更が完了するポイントCPにおいて、前方基準車両mBと後方基準車両mCとの間にあり、且つ、それ以前において前走車両mAよりも後ろにいなければならない。このような制約の下、軌道候補生成部146Bは、車線変更が完了するまでの目標速度の時系列パターンを、複数導出する。そして、目標速度の時系列パターンをスプライン曲線等のモデルに適用することで、図8に示すような軌道の候補を複数導出する。なお、3台の周辺車両の運動パターンは、図10に示すような定速度に限らず、定加速度、定ジャーク(躍度)を前提として予測されてもよい。
評価・選択部146Cは、軌道候補生成部146Bにより生成された軌道の候補に対して、例えば、計画性と安全性の二つの観点で評価を行い、走行制御部160に出力する軌道を選択する。計画性の観点からは、例えば、既に生成されたプラン(例えば行動計画)に対する追従性が高く、軌道の全長が短い場合に軌道が高く評価される。例えば、右方向に車線変更することが望まれる場合に、一旦左方向に車線変更して戻るといった軌道は、低い評価となる。安全性の観点からは、例えば、それぞれの軌道点において、自車両Mと物体(周辺車両等)との距離が遠く、加減速度や操舵角の変化量等が小さいほど高く評価される。
切替制御部150は、自動運転切替スイッチ86Aから入力される信号に基づいて自動運転モードと手動運転モードとを相互に切り替える。また、切替制御部150は、HMI70における運転操作系の構成に対する加速、減速または操舵を指示する操作に基づいて、自動運転モードから手動運転モードに切り替える。例えば、切替制御部150は、HMI70における運転操作系の構成から入力された信号の示す操作量が閾値を超えた状態が、基準時間以上継続した場合に、自動運転モードから手動運転モードに切り替える(オーバーライド)。また、切替制御部150は、オーバーライドによる手動運転モードへの切り替えの後、所定時間の間、HMI70における運転操作系の構成に対する操作が検出されなかった場合に、自動運転モードに復帰させてもよい。
走行制御部160は、軌道生成部146によって生成された軌道を、予定の時刻通りに自車両Mが通過するように、走行駆動力出力装置200、ステアリング装置210、およびブレーキ装置220を制御する。
図11は、第1の実施形態におけるHMI制御部170の構成の一例を示す図である。HMI制御部170は、例えば、モード別制御部172と、役割制御部(切替部)174と、情報提供部176とを備える。
モード別制御部172は、自動運転制御部120により自動運転のモードの情報が通知されると、モード別操作可否情報188を参照して、自動運転のモードの種別に応じてHMI70を制御する。
図12は、モード別操作可否情報188の一例を示す図である。図12に示すモード別操作可否情報188は、運転モードの項目として、例えば「手動運転モード」と、「自動運転モード」とを有する。また、「自動運転モード」として、上述した「モードA」、「モードB」、および「モードC」等を有する。また、モード別操作可否情報188は、非運転操作系の項目として、ナビゲーション装置50に対する操作である「ナビゲーション操作」、コンテンツ再生装置85に対する操作である「コンテンツ再生操作」、表示装置82に対する操作である「インストルメントパネル操作」等を有する。図12に示すモード別操作可否情報188の例では、上述した運転モードごとに非運転操作系に対する車両乗員の操作の可否が設定されているが、対象のインターフェース装置(出力部)は、これに限定されるものではない。
モード別制御部172は、自動運転制御部120から取得したモードの情報に基づいてモード別操作可否情報188を参照することで、使用が許可される装置と、使用が許可されない装置とを判定する。また、モード別制御部172は、判定結果に基づいて、非運転操作系のHMI70、またはナビゲーション装置50に対する車両乗員からの操作の受け付けの可否を制御する。
例えば、車両制御システム100が実行する運転モードが手動運転モードの場合、車両乗員は、HMI70の運転操作系の構成(例えば、アクセルペダル71、ブレーキペダル74、シフトレバー76、およびステアリングホイール78等)を操作する。また、車両制御システム100が実行する運転モードが自動運転モードのモードBまたはモードC等である場合、車両乗員には、自車両Mの外界監視義務が課される。
このような場合、車両乗員の運転以外の行動(例えばHMI70の操作等)により注意が散漫になること(ドライバーディストラクション)を防止するため、モード別制御部172は、HMI70の非運転操作系の一部または全部に対する操作を受け付けないように制御を行う。この際、モード別制御部172は、自車両Mの外界監視を行わせるために、外界認識部142により認識された自車両Mの周辺車両の存在やその周辺車両の状態を、表示装置82等の出力部に画像等で表示させるとともに、自車両Mの走行時の場面に応じた確認操作をHMI70から受け付けてもよい。
また、モード別制御部172は、運転モードが自動運転のモードAである場合、ドライバーディストラクションの規制を緩和し、操作を受け付けていなかった非運転操作系に対する車両乗員の操作を受け付ける制御を行ってよい。例えば、モード別制御部172は、表示装置82に映像を表示させたり、スピーカ83に音声を出力させたり、コンテンツ再生装置85にDVD等からコンテンツを再生させたりする。なお、コンテンツ再生装置85が再生するコンテンツには、DVD等に格納されたコンテンツの他、例えば、テレビ番組等の娯楽、エンターテイメントに関する各種コンテンツが含まれてよい。また、図11に示す「コンテンツ再生操作」は、このような娯楽、エンターテイメントに関するコンテンツ操作を意味するものであってよい。
役割制御部174は、自動運転制御部120により、自車両Mの外界監視が必要な運転モード(例えば、モードBまたはモードC)が実施される場合、自車両Mの複数の車両乗員の間で自車両Mの外界監視の役割を切り替えるための車載機器(特にバックミラー91やサイドミラー93等の外界確認用装置)の制御を行う。
例えば、第1の実施形態では、役割制御部174は、役割切替スイッチ86Bにより切替指示の操作を受け付けた場合に、バックミラー91およびサイドミラー93のうち、一方または双方に対し、現在の姿勢(第1の姿勢)から別の姿勢(第2の姿勢)への切り替え制御を行う。なお、姿勢とは、位置および角度(向き)のうち一方または双方を含む。
第1の姿勢とは、例えば自車両Mの運転席に着座する車両乗員が、バックミラー91を介して自車両Mの後方を確認しやすい姿勢、およびサイドミラー93を介して自車両Mの左右を確認しやすい姿勢である。また、第2の姿勢とは、自車両Mの助手席に着座する車両乗員が、バックミラー91を介して自車両Mの後方を確認しやすい姿勢およびサイドミラー93を介して自車両Mの左右を確認しやすい姿勢である。なお、役割制御部174は、更に自車両Mの後部座席に着座する車両乗員が、バックミラー91を介して自車両Mの後方、およびサイドミラー93を介して自車両Mの左右を確認しやすい姿勢である第3の姿勢に切り替えてもよい。
また、役割制御部174は、自車両Mに複数の車両乗員が存在しない場合に、役割切替スイッチ86Bにより切替操作を受け付けないようにしてもよい。なお、自車両Mに複数の車両乗員が存在するか否かは、例えば車室内カメラ95の撮像画像を解析して顔画像の数を取得することで、複数の車両乗員がいるか否かを判定してもよく、自車両Mの各シート87に重さセンサ等を備え、その重さセンサにより検出される重さの値が所定値以上となるシート87の数を取得することで人数を特定してもよい。
ここで、図13は、第1の実施形態における自車両Mの外界監視の役割の切り替え例を示す図である。図13の自車両Mには、車室内カメラ95、バックミラー91、左右のサイドミラー93L、93R、役割切替スイッチ86B、ナビゲーション装置50、シート87、およびステアリングホイール78が示されている。シート87は、例えば、ステアリングホイール78や図示しないアクセルペダル71、ブレーキペダル74、およびシフトレバー76等の主操作子を操作できるシート(運転席)87A、運転席の横にあるシート87(助手席)B、運転席および助手席の後方にあるシート(後部座席)87C、87D等が含まれるが、シート数や配列については、これに限定されるものではない。
図13の例では、役割制御部174により、外界確認用装置の一例であるバックミラー91およびサイドミラー93が、運転席のシート87Aに着座している車両乗員(運転者)から外界(自車両Mの後方、側方)が確認できる姿勢(第1の姿勢)に調整がされている。バックミラー91は、図示しないバックミラー駆動装置92により姿勢の調整が行われる。サイドミラー93L、93Rは、図示しないサイドミラー駆動装置94L、94Rにより姿勢の調整が行われる。第1の姿勢は、予め設定されていてもよく、車両乗員が任意に設定してもよい。また、役割制御部174は、車室内カメラ95の撮像画像から運転席のシート87Aに着座する車両乗員P1の頭の位置を画像解析等により取得し、取得した頭の位置を基準に第1の姿勢を決定してもよい。
バックミラー91およびサイドミラー93が第1の姿勢になるように制御されることにより、自動運転モードで外界監視義務が必要になった場合に、運転席のシート87Aに着座する車両乗員P1は、バックミラー91を介して自車両Mの後方領域BAを監視することができる。また、運転席のシート87Aに着座する車両乗員P1は、サイドミラー93Lを介して自車両Mの左側方(左後方も含む)領域LAを監視することができ、サイドミラー93Rを介して自車両Mの右側方(右後方も含む)領域RAを監視することができる。
なお、役割制御部174は、車両乗員P1が後方領域や左右の側方領域を監視しているか否かを、車室内カメラ95の撮像画像から車両乗員P1の目の視線方向を取得することで、把握することができる。例えば、車両乗員P1が監視を行っていない場合、HMI制御部170は、車両乗員P1およびP2に監視するように通知を行ったり、自動運転のモードを他のモードに切り替える等の処理を行ってもよい。
ここで、車両乗員P1または助手席のシート87Bに着座する車両乗員P2により、役割切替スイッチ86Bが押された場合、バックミラー駆動装置92およびサイドミラー駆動装置94は、バックミラー91およびサイドミラー93を、助手席のシート87Bに着座する車両乗員P2から自車両Mの後方、側方の監視ができる姿勢(第2の姿勢)に移動させる。
図14は、自車両Mの外界監視の役割が切り替えられた例を示す図である。図14の例に示す自車両Mは、図13と同様の構成を備えている。図14の例において、役割制御部174は、役割切替スイッチ86Bにより、車両乗員P1またはP2からの切替指示を受け付けると、外界監視を担当する車両乗員P2の位置に応じて、外界確認用装置の一例であるバックミラー91およびサイドミラー93を、図13に示す姿勢(第1の姿勢)から図14に示す姿勢(第2の姿勢)に調整する。なお、姿勢の調整は、3次元方向(図14に示すXYZ方向)に対して所定距離だけ移動させてもよく、3次元方向で角度(向き)を調整してもよい。第2の姿勢の位置や角度は、予め設定されていてもよく、車室内カメラ95の撮像画像から助手席に着座する車両乗員P2の頭の位置を取得し、取得した位置を基準に第2の姿勢を制御してもよい。
図14に示すように、バックミラー91およびサイドミラー93が第2の姿勢に調整されることにより、車両乗員P2は、バックミラー91を介して自車両Mの後方領域BAを監視することができ、サイドミラー93Lを介して自車両Mの左側方(左後方も含む)領域LAを監視することができ、サイドミラー93Rを介して自車両Mの右側方(右後方も含む)領域RAを監視することができる。したがって、自動運転モードで外界監視義務が必要になった場合に、運転席に着座する車両乗員P1がシート87Aを倒して寝ていても、車両乗員P2に監視の役割を分担させることができ、自動運転のモードを継続することができる。また、運転席に着座する車両乗員P1の負担を軽減することができる。
なお、図14の場合でも、役割制御部174は、車室内カメラ95の撮像画像から車両乗員P1の目の視線方向を取得して、監視を行っているか否かを判定することができる。例えば、車両乗員P1が監視を行っていない場合、HMI制御部170は、車両乗員P1およびP2に監視するように通知を行ったり、自動運転のモードを他のモードに切り替える等の処理を行ってもよい。
HMI制御部170における情報提供部176は、役割制御部174により自車両Mの外界監視を行う役割が自車両Mの車両乗員の間で自車両Mの外界監視の役割を切り替える旨を示す情報を出力部に出力する。なお、出力部への出力は、例えばナビゲーション装置50や表示装置82への表示出力でもよく、スピーカ83への音声出力でもよい。
図15は、役割切替時における出力部への出力例を示す図である。図15の例では、ナビゲーション装置50への出力例を示しているが、表示装置82等に表示させてもよい。情報提供部176は、役割制御部174により自車両Mの外界監視の役割が、現在の担当者(例えば、運転席のシート87に着座する車両乗員)から他の担当者(例えば助手席に着座する車両乗員)に切り替わる場合に、ナビゲーション装置50にその旨を示すメッセージ情報300を出力する。
メッセージ情報300の一例としては、例えば図15に示すように「外界監視の担当が助手席の車両乗員に切り替わりました。」等であるが、これに限定されるものではなく、例えば「バックミラーおよびサイドミラーの位置、角度が切り替わりました」等でもよい。また、メッセージ情報300の一例として、役割切替スイッチ86Bにより切替指示がされてから、実際に外界監視の担当が変更されるまでの処理時間の間に、「外界監視の担当が約5秒後に助手席の車両乗員に切り替わります。」等のメッセージ情報を出力してもよい。
図16は、役割切替後における出力部への出力例を示す図である。図16の例では、役割制御部174により助手席のシート87の車両乗員が外界監視を行っていないと判定された場合、情報提供部176は、ナビゲーション装置50等に、助手席の車両乗員に外界監視を行わせるためのメッセージ情報302を出力する。
メッセージ情報302の一例としては、例えば図16に示すように「助手席の車両乗員が外界監視を行ってください。」等であるが、これに限定されるものではない。
[第1の実施形態における処理フロー]
以下、第1の実施形態の車両制御システム100における制御処理について、フローチャートを用いて説明する。なお、以下の説明では、自車両Mの外界監視の役割切替処理について説明するが、車両制御システム100が行う各種制御処理については、これに限定されるものではない。
図17は、第1の実施形態における役割切替処理の一例を示すフローチャートである。なお、図17の例では、自車両Mの外界監視が必要な運転モード(例えば、自動運転のモードBまたはモードC)が実施される場合の処理について説明する。
図17の例において、役割制御部174は、自車両Mに複数の車両乗員が存在するか否かを判定する(ステップS100)。複数の車両乗員が存在する場合、役割制御部174は、役割切替スイッチ86B等の操作受付部による切替操作により、外界監視の役割切替指示を受け付けたか否かを判定する(ステップS102)。ステップS102の処理では、役割制御部174は、例えば外界確認用装置の一例であるバックミラー91およびサイドミラー93のミラーの姿勢の切替指示を受け付けたか否かを判定してよい。
外界監視の役割切替指示を受け付けた場合、役割制御部174は、バックミラー駆動装置92によりバックミラー91の姿勢を切り替え、サイドミラー駆動装置94によりサイドミラー93の姿勢を切り替える(ステップS104)。なお、ステップS104の処理では、切替操作に伴って、上述した第1の姿勢と、第2の姿勢を交互に切り替えてもよく、3以上の姿勢が予め設定されている場合には、それぞれの姿勢を所定の順序で繰り返し切り替えてもよい。
次に、情報提供部176は、役割制御部174により切替操作が行われ、自車両Mに存在する複数の車両乗員との間で外界監視の役割が切り替わったことを示す情報を、出力部の一例であるナビゲーション装置50および表示装置82の一方または双方に出力し(ステップS106)、本フローチャートの処理を終了する。なお、ステップS100の処理において、自車両Mに複数の車両乗員が存在しない場合、またはステップS102の処理において、切替操作により外界監視の役割切替指示を受け付けていない場合、そのまま本フローチャートの処理を終了する。なお、上述した処理は、自車両Mにおける運転制御において所定時間ごとまたは所定のタイミングで繰り返し実行される。
上述したように、第1の実施形態では、自動運転制御部120における自動運転において、自車両Mの外界監視が必要な運転モード(例えば、自動運転のモードBまたはモードC)が実施される場合、HMI70等の操作受付部による切替操作を受け付けて、自車両Mの複数の車両乗員の間で外界監視の役割を切り替えるために車載機器を制御する。なお、第1の実施形態では、自車両Mの運転モードに関係なく、自車両Mの複数の車両乗員の間で外界監視の役割を切り替えるために車載機器を自動で制御してもよい。この場合、第1の実施形態では、自車両Mの車両乗員に自車両Mの後方または側方を確認させるためのミラー(例えば、バックミラー91、サイドミラー93)と、自車両M内の複数のシート87のうち、第1のシートに着座する車両乗員の位置から自車両の後方または側方を確認させるためのミラーの第1の姿勢と、第2のシートに着座する車両乗員の位置から自車両Mの後方または側方を確認させるためのミラーの第2の姿勢とを切り替える切替部(役割切替スイッチ86B、役割制御部174)とを備えていればよい。上述した第1の実施形態によれば、外界監視の役割を容易に切り替えることができ、車両乗員の負担を軽減することができる。
<第2の実施形態>
次に、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態における車両制御システムは、上述した第1の実施形態において説明した車両制御システム100の構成と同様の構成を用いることができる。そのため、以下の説明において、上記の第1の実施形態と同様の部分には同じ参照番号を付与し、その説明を省略或いは簡略化する。
第2の実施形態では、上述した第1の実施形態と比較すると、自車両Mの車両乗員の状態を検出し、外界監視を行う役割を担当する車両乗員が、外界監視を行える状態でないと判定された場合に、他の車両乗員に外界監視の役割を切り替える点で異なる。したがって、以下の説明では、上述の機能について具体的に説明する。
図18は、第2の実施形態におけるHMI制御部400の構成の一例を示す図である。なお、図18に示すHMI制御部400は、例えば、モード別制御部172と、車両乗員状態検出部(状態検出部)402と、役割制御部(切替部)404と、情報提供部176とを備える。第2の実施形態における車両制御システムは、上述した図2の構成におけるHMI制御部170をHMI制御部400に置き換えた構成となる。また、モード別制御部172と、情報提供部176とについては、上述した第1の実施形態と同様の処理を行うため、ここでの具体的な処理は省略する。
車両乗員状態検出部402は、車室内カメラ95の撮像画像から自車両Mの車両乗員の状態を検出する。例えば、車両乗員状態検出部402は、撮像画像から自車両Mの各車両乗員の顔の向きや角度、目の開閉、車両乗員が把持している物体等を、予め設定された顔や物体の特徴情報等に基づいて検出し、その検出結果から車両乗員の状態を検出することができる。ここで車両乗員の状態とは、姿勢や視線等から得られる状態であり、例えば車両乗員がどのような姿勢をしているか、どこを見ているか等の状態である。更に、車両乗員状態検出部402は、車両乗員が眠っている状態、シート87のリクライニングを倒している状態、表示装置82に表示されたコンテンツを見ている状態、雑誌や端末装置を見ている状態等を検出してもよい。
役割制御部404は、上述した第1の実施形態における役割制御部174と同様の処理を行うことができる。また、役割制御部404は、車両乗員状態検出部402による検出結果により、自車両Mの外界監視の役割を担当する車両乗員が、外界監視が可能な状態でない場合に、他の外界監視が可能な状態の車両乗員に外界監視の役割を切り替えるために車載機器を制御する。外界監視が可能でない状態とは、例えば車両乗員状態検出部402により、外界監視を担当する車両乗員が寝ている状態、シート87のリクライニングを所定角度以上倒している状態等である。また、外界監視が可能な状態とは、例えば車両乗員状態検出部402により、車両乗員が起きており、シート87を倒しておらず、前方や外界確認用装置から外界を確認できる姿勢である状態である。
また、役割制御部404は、車載機器の制御としては、例えば外界確認用装置の一例であるバックミラー91やサイドミラー93の姿勢を外界監視を担当する車両乗員の位置に応じて調整したり、調整したことを示す情報を情報提供部176を介して出力部に出力させる等の制御があるが、これに限定されるものではない。
なお、役割制御部404は、自車両Mに存在する複数の車両乗員のうち、外界監視が可能な状態の車両乗員がいない場合、情報提供部176により出力部を介してその旨を示すメッセージ情報を車両乗員に出力する。出力部に出力されるメッセージ情報としては、例えば「車両乗員による外界監視が必要です。監視ができる姿勢に切り替えてください。」等であるが、これに限定されるものではない。
[第2の実施形態における処理フロー]
以下、第2の実施形態の車両制御システム100における制御処理について、フローチャートを用いて説明する。なお、以下の説明では、自車両Mの外界監視の役割切替処理について説明するが、車両制御システム100が行う各種制御処理については、これに限定されるものではない。
図19は、第2の実施形態における役割切替処理の一例を示すフローチャートである。なお、図19の例では、自車両Mの外界監視が必要な運転モード(例えば、自動運転のモードBまたはモードC)が実施される場合の処理について説明する。
図19の例において、役割制御部404は、自車両Mに複数の車両乗員が存在するか否かを判定する(ステップS200)。複数の車両乗員が存在する場合、役割制御部404は、車室内カメラ95の撮像画像等から各車両乗員の状態を検出する(ステップS202)。
次に、車両乗員状態検出部402は、外界監視の役割を担当する車両乗員が外界監視できる状態か否かを判定する(ステップS204)。外界監視の役割を担当する車両乗員が外界監視できる状態でない場合、役割制御部404は、バックミラー駆動装置92によりバックミラー91の姿勢を切り替え、サイドミラー駆動装置94によりサイドミラー93の姿勢を切り替える(ステップS206)。この場合、役割制御部404は、外界監視が可能な姿勢の車両乗員の位置を特定し、特定した位置に応じてバックミラー91やサイドミラー93を切り替えることができる。
次に、情報提供部176は、役割制御部404により切替操作が行われ、自車両Mに存在する複数の車両乗員との間で外界監視の役割が切り替わったことを示す情報を、出力部の一例であるナビゲーション装置50および表示装置82の一方または双方に出力し(ステップS208)、本フローチャートの処理を終了する。なお、ステップS200の処理において、自車両Mに複数の車両乗員が存在しない場合には、そのまま本フローチャートの処理を終了する。また、ステップS204の処理において、外界監視の役割を担当する車両乗員が外界監視できる状態である場合、すでに担当する車両乗員が外界監視できるようにバックミラー91およびサイドミラー93の姿勢が調整されているため、そのまま本フローチャートの処理を終了する。なお、上述した処理は、自車両Mにおける運転制御において所定時間ごとまたは所定のタイミングで繰り返し実行される。
上述したように、第2の実施形態によれば、自動運転制御部120における自動運転において、自車両Mの外界監視が必要な運転モード(例えば、自動運転のモードBまたはモードC)が実施される場合、自車両Mの複数の車両乗員の状態を検出し、検出結果に基づいて適切な外界監視が可能な車両乗員に、自車両Mの外界監視の役割を切り替えるために、車載機器を制御することで、適切な車両乗員に外界監視の役割を切り替えることができる。
<第3の実施形態>
次に、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態における車両制御システムは、上述した第1および第2の実施形態において説明した車両制御システム100の構成と同様の構成を用いることができる。そのため、以下の説明において、上記の第1および第2の実施形態と同様の部分には同じ参照番号を付与し、その説明を省略或いは簡略化する。
第3の実施形態では、上述した第1および第2の実施形態と比較すると、外界監視を行う役割を担当する車両乗員が、運転席に着座する車両乗員ではない車両乗員(例えば、助手席または後部座席に着座する車両乗員)に切り替わった場合に、アクセルペダル71、ブレーキペダル74、シフトレバー76、およびステアリングホイール78等の主操作子と異なる操作子(副操作子)を用いて、自車両Mの運転操作を可能にする点で異なる。したがって、以下の説明では、上述の機能について具体的に説明する。
図20は、第3の実施形態におけるHMI500の構成図である。第3の実施形態では、図2の構成におけるHMI70をHMI500に置き換えた構成となる。上述したHMI70と、HMI500とを比較すると、非運転操作系に副操作子96が追加されている点が異なる。したがって、以下の説明では、副操作子96について説明する。なお、副操作子96は、車載機器であり、「操作受付部」および「出力部」の一例である。
副操作子96は、上述したアクセルペダル71、ブレーキペダル74、シフトレバー76、およびステアリングホイール78のうち、少なくとも1つを主操作子とした場合に、所定の条件に応じて主操作子と同様の操作を可能にする。つまり、第3の実施形態では、副操作子96を用いて、自車両Mの速度制御と操舵制御とのうち、少なくとも一方を行うことができる。例えば、自車両Mの外界監視の役割を他の車両乗員に引き継がせることを決定したい場合、副操作子96に対する操作を受け付け、他の車両乗員に引き継がせることを決定していない場合、副操作子96に対する操作を受け付けない。
副操作子96は、例えば1又は複数のボタンでもよく、レバー(ジョイスティック)や十字キー、ダイヤルキー、スライド操作子等でもよい。また、副操作子96は、GUIスイッチであってもよい。また、副操作子96は、運転操作以外にも使用可能である。例えば、副操作子96は、上述したコンテンツ再生装置85におけるコンテンツの選択、再生、停止等の再生に関する各種操作や、ナビゲーション装置50に対する目的地の設定や経路の選択等の操作を行ってもよい。
副操作子96は、例えば自車両Mの車両乗員が保有する端末装置の機能に含まれていてもよい。その場合、通信装置55を介して端末装置と自車両Mとの間でデータの送受信が行われてもよい。また、副操作子96は、主操作子で操作を行っている場合には、副操作子96の操作内容を受け付けなくてもよく、主操作子による一部の操作を優先させてもよい。例えば速度制御に関する操作は、主操作子(アクセルペダル71およびブレーキペダル74)を優先し、操舵制御に関する操作(ステアリングホイール78)については、副操作子96を優先してもよい。
図21は、第3の実施形態におけるHMI制御部600の構成の一例を示す図である。なお、図21に示すHMI制御部600は、例えば、モード別制御部172と、車両乗員状態検出部402と、役割制御部404と、操作子切替部602と、情報提供部176とを備える。第3の実施形態における車両制御システムは、上述した図2の構成におけるHMI制御部170をHMI制御部600に置き換えた構成となる。また、モード別制御部172と、情報提供部176と,車両乗員状態検出部402については、上述した第1および第2の実施形態と同様の処理を行うため、ここでの具体的な処理は省略する。
役割制御部404は、上述した第2の実施形態における役割制御部404と同様の処理を行うことができる。また、役割制御部404は、車両乗員状態検出部402による検出結果により、自車両Mの外界監視の役割を担当する車両乗員が、外界監視が可能な状態でない場合に、他の外界監視が可能な状態の車両乗員に外界監視の役割を切り替えるために車載機器を制御する。
操作子切替部602は、役割制御部404により他の外界監視が可能な状態の車両乗員に外界監視の役割を切り替える場合、その車両乗員による副操作子96による受け付けを許可する。
[副操作子の具体例]
次に、副操作子96の具体例について説明する。図22は、副操作子96の一例を示す図である。図22の例では、端末装置700は、予め車両制御システム100に対して車両乗員の端末識別情報等が登録されている。HMI制御部600は、端末装置700をHMI500の一つとして、データ等の入出力を制御することができる。
図22の例では、端末装置700の画面にカメラ40による撮像画像(道路の車線や標識、周辺車両(前走車両mA等))が表示されている。また、端末装置700の画面には、カメラ40から取得した撮像画像を表示するだけでなく、自車両M(車両全部でも車体のフロント部分でもよい)や走行軌道に関する情報を示すオブジェクト702等を、撮像画像に重畳表示または合成表示してもよい。更に、HMI制御部600は、副操作子96を用いて操作が可能であること等を示す操作可否情報404を撮像画像に重畳表示または合成表示してもよい。なお、これらの表示制御は、情報提供部176により行われる。
また、図22では、副操作子96の一例として、GUIスイッチのアイコンオブジェクトが、カメラ40の撮像画像に重畳情報または合成表示されている。アイコンオブジェクトは、速度制御および操舵制御のうち、一方または双方を行うものである。例えば、外界監視の役割を担当する車両乗員は、副操作子96Aを押す(タッチする)ことで、自車両Mの加速制御(アクセル制御)を行うことができ、副操作子96Cを押すことで自車両Mの減速制御(ブレーキ制御)を行うことができる。また、外界監視の役割を担当する車両乗員は、副操作子96Bを押すことで、自車両Mを右側に移動させる、または走行車線の右側の車線に車線変更する等の制御を行うことができる。また、外界監視の役割を担当する車両乗員は、副操作子96Dを押すことで、自車両Mを左側に移動させる、または走行車線の左側の車線に車線変更する等の制御を行うことができる。
操作子切替部602は、例えば外界監視の役割を担当する車両乗員が副操作子96を備えた端末装置700を操作した場合に、上述した副操作子96A〜91Dによる操作内容を受け付けて、対応する制御を行う。なお、操作子切替部602は、各副操作子96A〜90Dを押下している時間または回数により制御量を調整してもよい。操作子切替部602は、車両乗員による制御内容を端末装置700の画面やナビゲーション装置50、表示装置82等に表示してもよい。
また、第3の実施形態では、主操作子および副操作子96の両方を利用可能にすることができるが、その場合には、速度制御および操舵制御のうち、一方を主操作子で行い、他方を副操作子96で行う。どの制御をどちらの操作子が行うかについては、操作子切替部602によって予め設定されていてもよい。また、操作子切替部602は、主操作子と副操作子96とが同時に操作された場合に、どちらか一方からの操作内容を優先して受け付けてもよい。これにより、誤った操作を防止することができると共に、主操作子と副操作子96との相互の操作制御をスムーズに行うことができる。
なお、上述した副操作子96は、端末装置700に設けられるだけでなく、例えばシート87の両側に設けられた車両乗員の腕が置けるアームレストの端部に設けられていてもよく、ナビゲーション装置50の画面上に表示してもよい。これにより、主操作子(アクセルペダル71、ブレーキペダル74、ステアリングホイール78等)を操作可能な運転席のシート87に着座する車両乗員ではなく、助手席や後部座席のシート87等に着座する他の車両乗員が、自車両Mを手動運転することができる。
なお、第3の実施形態では、外界監視の役割を担当する車両乗員以外の車両乗員や運転資格のない子供等による操作を副操作子96が受け付けないようにする。そのため、操作子切替部602は、車室内カメラ95による撮像画像から顔の特徴情報(目、鼻、口の位置、大きさ、バランス等)を用いた顔認識を行い、顔認識の結果(顔の大きさ、向き、視線等)から外界監視を行っていない車両乗員や子供等が操作を行っている場合には、その操作内容を受け付けないようにしてもよい。
[第3の実施形態における処理フロー]
以下、第3の実施形態の車両制御システム100における制御処理について、フローチャートを用いて説明する。なお、以下の説明では、自車両Mの外界監視の役割切替処理について説明するが、車両制御システム100が行う各種制御処理については、これに限定されるものではない。
図23は、第3の実施形態における役割切替処理の一例を示すフローチャートである。なお、図23の例では、自車両Mの外界監視が必要な運転モード(例えば、自動運転のモードBまたはモードC)が実施される場合の処理について説明する。
図23に示す第3の実施形態の役割切替処理において、ステップS300〜ステップS308の処理は、上述した図19に示す第2の実施形態におけるS200〜S208の処理と同様であるため、ここでの具体的な説明は省略する。図23の処理において、ステップS308の処理後、操作子切替部602は、外界監視の役割を担当する車両乗員による副操作子96での運転操作を受け付ける(ステップS310)。次に、操作子切替部602は、副操作子96により受け付けた運転操作の情報を自動運転制御部120に出力し、受け付けた運転操作による運転制御を実施させる(ステップS312)。なお、ステップS310およびステップS312の処理は、副操作子での操作を終了したり、外界監視の役割を担当する車両乗員が切り替わるまで継続して制御されてもよい。なお、上述した処理は、自車両Mにおける運転制御において所定時間ごとまたは所定のタイミングで繰り返し実行される。
上述したように、第3の実施形態によれば、自動運転制御部120における自動運転において、自車両Mの外界監視が必要な運転モード(例えば、自動運転のモードBまたはモードC)が実施される場合、外界監視が可能な車両乗員による副操作子96での自車両Mの運転操作を可能にすることで、短時間の操作や周辺車両の走行状態によって急な速度制御や操舵制御が必要な場合に、迅速な車両制御を行うことができる。なお、上述した第1〜第3の各実施形態は、その全部または一部を他の実施形態と組み合わせてもよい。
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。