JP2019038421A - 運転支援装置、運転支援方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】可能な範囲で運転支援の継続性を高めることができる。【解決手段】車両の操舵に関する状態量を検出する複数のセンサと、前記複数のセンサのそれぞれが正常であるか異常であるかを判定する判定部と、前記車両の運転手の運転操作に対する運転支援機能の実行を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記判定部の判定結果に基づいて、実行可能な運転支援機能の制御態様を決定する運転支援装置である。【選択図】図１

Description

本発明は、運転支援装置、運転支援方法、およびプログラムに関する。

従来、車両の進行方向の道路の車線の中央付近を車両が走行するように支援するＬＫＡＳ（Lane Keeping Assistance System）機能を有する制御装置が知られている（例えば引用文献１参照）。この制御装置は、トルクセンサの出力から運転者の運転意思の低下が認識されたときに、ＥＰＳ（Electronic Power Steering；電動パワーステアリング）制御装置に対するアシストトルクの出力を停止し、ＬＫＡＳ機能を停止させる。

特開２００７−１６８７２０号公報

しかしながら、上記の制御装置は、他のセンサの状態を考慮せずに、一律にアシストトルクの出力を停止するため、運転支援の継続性が損なわれ、利用者にとっての利便性が低くなる場合があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、可能な範囲で運転支援の継続性を高めることができる運転支援装置、運転支援方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。

（１）：車両の操舵に関する状態量を検出する複数のセンサと、前記複数のセンサのそれぞれが正常であるか異常であるかを判定する判定部と、前記車両の運転手の運転操作に対する運転支援機能の実行を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記判定部の判定結果に基づいて、実行可能な運転支援機能の制御態様を決定する運転支援装置である。

（２）：（１）であって、前記制御部は、前記判定部により前記複数のセンサのうち少なくも一部のセンサが異常であると判定された場合に、前記運転支援機能の制御態様を、前記判定部の結果に基づいて正常時であると判定したときよりも制限した状態にするものである。

（３）：（１）または（２）であって、前記制御部は、前記判定部により正常または異常と判定された前記センサの種別に基づいて、前記実行可能な運転支援機能の制御態様を決定するものである。

（４）：（１）から（３）のうちいずれか１つであって、前記複数のセンサは、前記車両の操舵角を検知する舵角センサ、前記車両の操舵トルクを検知する操舵トルクセンサ、および前記車両のステアリングホイールに対する運転手の手の接触状態または把持状態を検知するタッチセンサを含むものである。

（５）：（４）であって、前記制御部は、前記判定部により前記舵角センサおよび前記タッチセンサが正常であり、且つ前記操舵トルクセンサが異常であると判定された場合、前記車両の速度を第１速度未満とする車線維持制御を実行可能とするものである。

（６）：（４）または（５）であって、前記制御部は、前記判定部により前記舵角センサおよび前記操舵トルクセンサが正常であり、且つ前記タッチセンサが異常であると判定された場合、前記車両の速度を第２速度以上とする車線維持制御を実行可能とし、前記第２速度未満とする車線維持制御を制限するものである。「第２速度」は、「第１速度」と同一の速度であってもよいし、異なる速度であってもよい。

（７）：（４）から（６）のうちいずれか１つであって、前記制御部は、前記判定部により前記操舵トルクセンサのみ、または前記タッチセンサのみが異常であると判定された場合、前記車両を略直進状態における車線維持制御を実行可能とするものである。

（８）：（４）から（７）のうちいずれか１つであって、前記制御部は、前記判定部により前記操舵トルクセンサ、および前記タッチセンサが正常であり、且つ前記舵角センサが異常であると判定された場合、前記実行可能な運転支援機能を制限しないものである。

（９）：コンピュータが、車両の操舵に関する状態量を検出する複数のセンサのそれぞれが正常であるか異常であるかを判定し、前記車両の運転手の運転操作を支援する運転支援機能の実行を制御し、前記判定の結果に基づいて、実行可能な運転支援機能の制御態様を決定する運転支援方法である。

（１０）：コンピュータに、車両の操舵に関する状態量を検出する複数のセンサのそれぞれが正常であるか異常であるかを判定させ、前記車両の運転手の運転操作に対する運転支援機能の実行を制御させ、前記判定の結果に基づいて、実行可能な運転支援機能の制御態様を決定させるプログラムである。

請求項１〜１０記載の発明によれば、可能な範囲で運転支援の継続性を高めることができる。この結果、利用者の利便性を向上させることができる。

実施形態に係る運転支援装置を利用した車両システム１の構成図である。 第１制御部１２０および第２制御部１６０の機能構成図である。 推奨車線に基づいて目標軌道が生成される様子を示す図である。 自動運転制御装置１００により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 車両制御モードについて説明するための図である。 トルクセンサ３４の検知結果について説明するための図である。 直線路およびカーブ路について説明するための図である。 自動運転制御装置１００により実行される処理の流れを示す他のフローチャートである。

以下、図面を参照し、本発明の運転支援装置、運転支援方法、およびプログラムの実施形態について説明する。

［全体構成］
図１は、実施形態に係る運転支援装置を利用した車両システム１の構成図である。車両システム１が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の車両であり、その駆動源は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関、電動機、或いはこれらの組み合わせである。電動機を備える場合、電動機は、内燃機関に連結された発電機による発電電力、或いは二次電池や燃料電池の放電電力を使用して動作する。

車両システム１は、例えば、カメラ１０と、レーダ装置１２と、ファインダ１４と、物体認識装置１６と、通信装置２０と、ＨＭＩ（Human Machine Interface）２２と、車両センサ２４と、情報取得部３０と、ナビゲーション装置５０と、ＭＰＵ（Map Positioning Unit）６０と、運転操作子８０と、自動運転制御装置１００と、走行駆動力出力装置２００と、ブレーキ装置２１０と、ステアリング装置２２０とを備える。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、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。

カメラ１０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１０は、車両システム１が搭載される車両（以下、自車両Ｍと称する）の任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。前方を撮像する場合、カメラ１０は、フロントウインドシールド上部やルームミラー裏面等に取り付けられる。カメラ１０は、例えば、周期的に繰り返し自車両Ｍの周辺を撮像する。カメラ１０は、ステレオカメラであってもよい。

レーダ装置１２は、自車両Ｍの周辺にミリ波などの電波を放射すると共に、物体によって反射された電波（反射波）を検出して少なくとも物体の位置（距離および方位）を検出する。レーダ装置１２は、自車両Ｍの任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。レーダ装置１２は、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式によって物体の位置および速度を検出してもよい。

ファインダ１４は、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）である。ファインダ１４は、自車両Ｍの周辺に光を照射し、散乱光を測定する。ファインダ１４は、発光から受光までの時間に基づいて、対象までの距離を検出する。照射される光は、例えば、パルス状のレーザー光である。ファインダ１４は、自車両Ｍの任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。

物体認識装置１６は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびファインダ１４のうち一部または全部による検出結果に対してセンサフュージョン処理を行って、物体の位置、種類、速度などを認識する。物体認識装置１６は、認識結果を自動運転制御装置１００に出力する。また、物体認識装置１６は、必要に応じて、カメラ１０、レーダ装置１２、およびファインダ１４の検出結果をそのまま自動運転制御装置１００に出力してよい。

通信装置２０は、例えば、セルラー網やＷｉ−Ｆｉ網、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）などを利用して、自車両Ｍの周辺に存在する他車両と通信し、或いは無線基地局を介して各種サーバ装置と通信する。

ＨＭＩ２２は、自車両Ｍの乗員に対して各種情報を提示すると共に、乗員による入力操作を受け付ける。ＨＭＩ２２は、各種表示装置、スピーカ、ブザー、タッチパネル、スイッチ、キーなどを含む。

車両センサ２４は、自車両Ｍの速度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。

ナビゲーション装置５０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機５１と、ナビＨＭＩ５２と、経路決定部５３とを備え、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの記憶装置に第１地図情報５４を保持している。ＧＮＳＳ受信機５１は、ＧＮＳＳ衛星から受信した信号に基づいて、自車両Ｍの位置を特定する。自車両Ｍの位置は、車両センサ２４の出力を利用したＩＮＳ（Inertial Navigation System）によって特定または補完されてもよい。ナビＨＭＩ５２は、表示装置、スピーカ、タッチパネル、キーなどを含む。ナビＨＭＩ５２は、前述したＨＭＩ２２と一部または全部が共通化されてもよい。経路決定部５３は、例えば、ＧＮＳＳ受信機５１により特定された自車両Ｍの位置（或いは入力された任意の位置）から、ナビＨＭＩ５２を用いて乗員により入力された目的地までの経路（以下、地図上経路）を、第１地図情報５４を参照して決定する。第１地図情報５４は、例えば、道路を示すリンクと、リンクによって接続されたノードとによって道路形状が表現された情報である。第１地図情報５４は、道路の曲率やＰＯＩ（Point Of Interest）情報などを含んでもよい。経路決定部５３により決定された地図上経路は、ＭＰＵ６０に出力される。また、ナビゲーション装置５０は、経路決定部５３により決定された地図上経路に基づいて、ナビＨＭＩ５２を用いた経路案内を行ってもよい。なお、ナビゲーション装置５０は、例えば、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。また、ナビゲーション装置５０は、通信装置２０を介してナビゲーションサーバに現在位置と目的地を送信し、ナビゲーションサーバから返信された地図上経路を取得してもよい。

ＭＰＵ６０は、例えば、推奨車線決定部６１として機能し、ＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶装置に第２地図情報６２を保持している。推奨車線決定部６１は、ナビゲーション装置５０から提供された経路を複数のブロックに分割し（例えば、車両進行方向に関して１００［ｍ］毎に分割し）、第２地図情報６２を参照してブロックごとに推奨車線を決定する。推奨車線決定部６１は、左から何番目の車線を走行するといった決定を行う。推奨車線決定部６１は、経路において分岐箇所や合流箇所などが存在する場合、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、推奨車線を決定する。

第２地図情報６２は、第１地図情報５４よりも高精度な地図情報である。第２地図情報６２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、第２地図情報６２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、電話番号情報などが含まれてよい。第２地図情報６２は、通信装置２０を用いて他装置にアクセスすることにより、随時、アップデートされてよい。

運転操作子８０は、例えば、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、ステアリングホイール、異形ステア、ジョイスティックその他の操作子を含む。運転操作子８０には、操作量あるいは操作の有無を検出するセンサが取り付けられており、その検出結果は、自動運転制御装置１００、もしくは、走行駆動力出力装置２００、ブレーキ装置２１０、およびステアリング装置２２０のうち一方または双方に出力される。

自動運転制御装置１００は、例えば、判定部１１０と、処理部１１２と、第１制御部１２０と、第２制御部１６０とを備える。判定部１１０と処理部１１２と第１制御部１２０と第２制御部１６０は、それぞれ、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェア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、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）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協働によって実現されてもよい。

判定部１１０は、後述する複数のセンサのそれぞれが正常であるか異常であるかを判定する。処理部１１２は、自車両Ｍの速度と道路のカーブの半径に基づいて道路の種別（直進路またはカーブ路）を定義する。判定部１１０および処理部１１２の処理の詳細については後述する。

図２は、第１制御部１２０および第２制御部１６０の機能構成図である。第１制御部１２０は、例えば、認識部１３０と、行動計画生成部１４０とを備える。第１制御部１２０は、例えば、ＡＩ（Artificial Intelligence；人口知能）による機能と、予め与えられたモデルによる機能とを並行して実現する。例えば、「交差点を認識する」機能は、ディープラーニング等による交差点の認識と、予め与えられた条件（パターンマッチング可能な信号、道路標示などがある）に基づく認識とが並行して実行され、双方に対してスコア付けして総合的に評価することで実現される。これによって、自動運転の信頼性が担保される。

認識部１３０は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびファインダ１４から物体認識装置１６を介して入力される情報に基づいて、自車両Ｍの周辺にある物体の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。物体の位置は、例えば、自車両Ｍの代表点（重心や駆動軸中心など）を原点とした絶対座標上の位置として認識され、制御に使用される。物体の位置は、その物体の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、表現された領域で表されてもよい。物体の「状態」とは、物体両の加速度やジャーク、あるいは「行動状態」（例えば車線変更をしている、またはしようとしているか否か）を含んでもよい。また、認識部１３０は、カメラ１０の撮像画像に基づいて、自車両Ｍがこれから通過するカーブの形状を認識する。認識部１３０は、カーブの形状をカメラ１０の撮像画像から実平面に変換し、例えば、二次元の点列情報、或いはこれと同等なモデルを用いて表現した情報を、カーブの形状を示す情報として行動計画生成部１４０に出力する。

また、認識部１３０は、例えば、自車両Ｍが走行している車線（走行車線）を認識する。例えば、認識部１３０は、第２地図情報６２から得ら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１０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。なお、認識部１３０は、道路区画線に限らず、道路区画線や路肩、縁石、中央分離帯、ガードレールなどを含む走路境界（道路境界）を認識することで、走行車線を認識してもよい。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。また、認識部１３０は、一時停止線、障害物、赤信号、料金所、その他の道路事象を認識する。

認識部１３０は、走行車線を認識する際に、走行車線に対する自車両Ｍの位置や姿勢を認識する。認識部１３０は、例えば、自車両Ｍの基準点の車線中央からの乖離、および自車両Ｍの進行方向の車線中央を連ねた線に対してなす角度を、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置および姿勢として認識してもよい。また、これに代えて、認識部１３０は、走行車線のいずれかの側端部（道路区画線または道路境界）に対する自車両Ｍの基準点の位置などを、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。

また、認識部１３０は、上記の認識処理において、認識精度を導出し、認識精度情報として行動計画生成部１４０に出力してもよい。例えば、認識部１３０は、一定期間において、道路区画線を認識できた頻度に基づいて、認識精度情報を生成する。

行動計画生成部１４０は、原則的には推奨車線決定部６１により決定された推奨車線を走行し、更に、自車両Ｍの周辺状況に対応できるように、自動運転において順次実行されるイベントを決定する。イベントには、例えば、一定速度で同じ走行車線を走行する定速走行イベント、前走車両に追従する追従走行イベント、前走車両を追い越す追い越しイベント、障害物との接近を回避するための制動および／または操舵を行う回避イベント、カーブを走行するカーブ走行イベント、交差点や横断歩道、踏切などの所定のポイントを通過する通過イベント、車線変更イベント、合流イベント、分岐イベント、自動停止イベント、自動運転を終了して手動運転に切り替えるためのテイクオーバイベントなどがある。

行動計画生成部１４０は、起動したイベントに応じて、自車両Ｍが将来走行する目標軌道を生成する。各機能部の詳細については後述する。目標軌道は、例えば、速度要素を含んでいる。例えば、目標軌道は、自車両Ｍの到達すべき地点（軌道点）を順に並べたものとして表現される。軌道点は、道なり距離で所定の走行距離（例えば数［ｍ］程度）ごとの自車両Ｍの到達すべき地点であり、それとは別に、所定のサンプリング時間（例えば０コンマ数［ｓｅｃ］程度）ごとの目標速度および目標加速度が、目標軌道の一部として生成される。また、軌道点は、所定のサンプリング時間ごとの、そのサンプリング時刻における自車両Ｍの到達すべき位置であってもよい。この場合、目標速度や目標加速度の情報は軌道点の間隔で表現される。

図３は、推奨車線に基づいて目標軌道が生成される様子を示す図である。図示するように、推奨車線は、目的地までの経路に沿って走行するのに都合が良いように設定される。行動計画生成部１４０は、推奨車線の切り替わり地点の所定距離（イベントの種類に応じて決定されてよい）手前に差し掛かると、通過イベント、車線変更イベント、分岐イベント、合流イベントなどを起動する。各イベントの実行中に、障害物を回避する必要が生じた場合には、図示するように回避軌道が生成される。

第２制御部１６０は、行動計画生成部１４０によって生成された目標軌道を、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、ブレーキ装置２１０、およびステアリング装置２２０を制御する。

図２に戻り、第２制御部１６０は、例えば、取得部１６２と、速度制御部１６４と、操舵制御部１６６とを備える。取得部１６２は、行動計画生成部１４０により生成された目標軌道（軌道点）の情報を取得し、メモリ（不図示）に記憶させる。速度制御部１６４は、メモリに記憶された目標軌道に付随する速度要素に基づいて、走行駆動力出力装置２００またはブレーキ装置２１０を制御する。操舵制御部１６６は、メモリに記憶された目標軌道の曲がり具合に応じて、ステアリング装置２２０を制御する。速度制御部１６４および操舵制御部１６６の処理は、例えば、フィードフォワード制御とフィードバック制御との組み合わせにより実現される。一例として、操舵制御部１６６は、自車両Ｍの前方の道路の曲率に応じたフィードフォワード制御と、目標軌道からの乖離に基づくフィードバック制御とを組み合わせて実行する。

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、内燃機関、電動機、および変速機などの組み合わせと、これらを制御するＥＣＵとを備える。ＥＣＵは、第２制御部１６０から入力される情報、或いは運転操作子８０から入力される情報に従って、上記の構成を制御する。

ブレーキ装置２１０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、ブレーキＥＣＵとを備える。ブレーキＥＣＵは、第２制御部１６０から入力される情報、或いは運転操作子８０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。ブレーキ装置２１０は、運転操作子８０に含まれる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２１０は、上記説明した構成に限らず、第２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電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。

ステアリング装置２２０は、例えば、後述する情報処理部２３０や、電動モータ、ステアリングシャフト等を備える。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。ステアリング装置２２０は、第２制御部１６０から入力される情報、或いは運転操作子８０から入力される情報に従って、電動モータを駆動し、転舵輪の向きを変更させる。

情報処理部２３０は、例えば、タッチセンサ２３２と、タッチセンサＥＣＵ２３３と、トルクセンサ２３４と、トルクセンサＥＣＵ２３５と、舵角センサ２３６と、舵角センサＥＣＵ２３７とを含む。

タッチセンサ２３２は、車両のステアリングホイールのリム部に対する運転者の手の接触状態または把持状態を検知し、検知結果をタッチセンサＥＣＵ２３４に出力する。タッチセンサ２３２は、例えば、第１センサ、および第２センサを含む。第１センサは、ステアリングホイールの左側の部位（運転者の左手により把持される部位）に設けられている。第２センサは、ステアリングホイールの右側の部位（運転者の右手により把持される部位）に設けられている。第１センサおよび第２センサは、例えば、手などの誘電体との距離や、手などが接触している面積によって静電容量（または抵抗値）が変化するアンテナ電極である。

タッチセンサＥＣＵ２３３は、タッチセンサ２３２によって検出された静電容量の変化の度合に基づいて、運転手がステアリングホイールを把持しているか否かを判定する。例えば、タッチセンサＥＣＵ２３３は、タッチセンサ２３２によって検出された静電容量の変化の度合が基準度合以上である場合、運転者がステアリングホイールを把持していると判定する。

また、タッチセンサＥＣＵ２３３は、タッチセンサ２３２により出力された検知結果に基づいて、タッチセンサ２３２の異常判定を行い、タッチセンサ２３２が異常である場合は異常であることを示す情報を自動運転制御装置１００に出力する。より具体的には、タッチセンサ２３２により出力された検知結果が、所定の条件を満たす場合にタッチセンサ２３２が異常であると判定される。所定の条件とは、検知結果が閾値を超えていることや、所定回数連続して同一または同等の検知結果を取得されたこと等である。

トルクセンサ２３４は、例えば、ステアリングシャフトに働く操舵トルクを検知し、検知した操舵トルクを示すトルク信号をトルクセンサＥＣＵ２３５に出力する。トルクセンサＥＣＵ２３５は、トルクセンサ２３４により出力されたトルク信号に基づいて、操舵トルクの大きさを導出し、導出した操舵トルクの大きさを示す情報を自動運転制御装置１００に出力する。また、トルクセンサＥＣＵ２３５は、トルクセンサ２３４により出力された検知結果に基づいて、トルクセンサ２３４の異常判定を行い、トルクセンサ２３４が異常である場合は異常であることを示す情報を自動運転制御装置１００に出力する。

舵角センサ２３６は、ステアリングシャフトに設けられ、ステアリングシャフトの回転角を検知し、検知した回転角を示す舵角信号を操舵センサＥＣＵ２３７に出力する。操舵センサＥＣＵ２３７は、舵角センサ２３６により出力された舵角信号に基づいて、ステアリングシャフトの回転角を導出し、導出した回転角を示す情報を自動運転制御装置１００に出力する。また、舵角センサ２３６は、舵角センサ２３６により出力された検知結果に基づいて、舵角センサ２３６の異常判定を行い、舵角センサ２３６が異常である場合は異常であることを示す情報を自動運転制御装置１００に出力する。なお、操舵センサＥＣＵ２３７と、トルクセンサＥＣＵ２３５とは一体として構成されてもよい。

［フローチャート（その１）］
図４は、自動運転制御装置１００により実行される処理の流れを示すフローチャートである。本処理は、例えば、自動運転制御装置１００が、自動運転において乗員がステアリングホイールを手で把持して自車両Ｍの周辺を監視している状態において、操舵および加減速を制御して自動運転を実行するモードに設定される際に実行される処理である。また、自動運転において、走行車線を維持するように走行するイベントが実行されている際に行われる処理である。

まず、自動運転制御装置１００は、操舵を自動で制御中であるか否かを判定する（ステップＳ１００）。操舵を自動で制御中とは、例えば、自車両Ｍが走行する車線において、その車線の中心を走行するように操舵が自動で制御されることである。操舵を自動で制御中でない場合、本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。

操舵を自動で制御中でない場合、判定部１１０は、複数のセンサのうち、いずれかのセンサに異常が存在するか否かを判定する（ステップＳ１０２）。いずれのセンサにも異常が存在しない場合、自動運転制御装置１００は、後述する「通常モードの処理」を実行する（ステップＳ１０４）。

いずれかのセンサに異常が存在する場合、自動運転制御装置１００は、ステップＳ１０２の判定結果に基づいて、「車両制御モードの設定処理」を実行する（ステップＳ１０６）。「車両制御モードの設定処理」は、実行可能な運転支援機能の制御態様を決定する処理の一例である。この場合、自動運転制御装置１００は、ＨＭＩ２２を用いて、所定時間の間に操舵操作をすることを要求する通知を運転手に行う。ただし、車両制御モードの設定処理において、後述する「通常モード」が設定される場合は、この限りでない。これにより本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。

［車両制御モード］
図５は、車両制御モードについて説明するための図である。図示する例では、センサが正常である状態を「０」、異常である状態を「１」として示している。

図中、（１）に示すように各センサに異常が存在ない場合、または（５）に示すように舵角センサ２３６のみに異常が存在する場合、通常モードに設定される。通常モードとは、直線路およびカーブ路（詳細は後述）において、自車両Ｍの速度が高速、中速、および低速の場合において操舵を自動で制御するモードである。すなわち、実行可能な運転支援機能の制御態様を制限しないモードである。上記（１）または（２）は、「自動運転制御装置１００が判定部１１０の結果に基づいて正常時であると判定したとき」の一例である。

高速、中速、および低速の各速度は任意に定めてよいが、例えば，高速は８０［ｋｐｈ；kilometer per hour］、中速は６０［ｋｐｈ］以上且つ８０［ｋｐｈ］未満、低速は６０［ｋｐｈ］未満である。

舵角センサ２３６の検知結果は、操舵角の検知に関して信頼性は高いが、運転手がステアリングホイールを操作しているか否かを判定することについて用いられる場合には、他のセンサの検知結果に比して信頼性が高くない。舵角センサ２３６に異常が生じた場合であっても、ドライバがステアリングホイールを把持しているか否かの判定には影響しないため、各センサに異常が存在しない場合と同様の制御が実行される。

図中、（２）に示すように、タッチセンサ２３２に異常が存在する場合、または（６）に示すように舵角センサ２３６とタッチセンサ２３２とに異常が存在する場合、直線路において、自車両Ｍの速度が高速、または中速の場合において操舵を自動で制御する。トルクセンサ２３４の検出結果により、直線路において、自車両Ｍの速度が高速、または中速の場合、運転手がステアリングホイールを把持しているかを精度よく判定することができるためである。これに対して、トルクセンサ２３４の検知結果では、低速時（特に低速時、且つ凹凸のある道路を走行中）において、運転手がステアリングホイールを把持しているか否かを精度よく判定することができないためである。

以下、トルクセンサ２３４の特性について説明する。図６は、トルクセンサ２３４の検知結果について説明するための図である。図中、縦軸はトルクセンサ２３４により検知されたトルク量を示し、横軸は周波数を示している。ステアリング装置２２０には、運転手の操舵操作や、他の振動要因などによるトルクが入力される。他の振動要因とは、例えば道路の凹凸等によってステアリング装置２２０に入力される振動や、駆動源によって生じる振動等である。入力されるトルクの成分は所定の周波数に分布する。

図６（Ａ）は、自車両Ｍが中速以上で走行している際の周波数とトルク量との関係を示し、図６（Ｂ）は、自車両Ｍが低速以下で走行している際の周波数とトルク量との関係を示している。運転手がステアリングホイールを把持している状態である場合の周波数とトルク量との推移を示す線を把持推移線ＨＬと称し、把持していない状態である場合の周波数とトルク量との推移を示す線を非把持推移線ＮＨＬと称する。

図６（Ａ）では、非把持推移線ＮＨＬ（Ａ）のトルク量は、把持推移線ＨＬ（Ａ）のトルク量に比して大きい。特に、所定の周波数帯において非把持推移線ＮＨＬ（Ａ）のトルク量は、把持推移線ＨＬ（Ａ）のトルク量に比して大きい。上記のようにトルク量に差異が生じるため、判定部１１０は、自車両Ｍの車速が中速以上である場合において、上記のトルク量の積算値が所定の閾値以上であると判定した場合、運転手がステアリングホイールを把持していないと判定する。

これに対して、図６（Ｂ）では、非把持推移線ＮＨＬ（Ｂ）のトルク量は、把持推移線ＨＬ（Ｂ）のトルク量に比して大きいが、非把持推移線ＮＨＬ（Ｂ）および把持推移線ＨＬ（Ｂ）のトルク量の差異は、図６（Ａ）の非把持推移線ＮＨＬ（Ａ）および把持推移線ＨＬ（Ａ）のトルク量の差異に比較して小さい。上記のようにトルク量の差異が小さいため、判定部１１０は、自車両Ｍの車速が低速である場合には、運転手がステアリングホイールを把持しているか否かを精度よく判定することができない。

上述したように特性を、トルクセンサ２３４は有するため、図５の（２）または（６）に示すような制御が行われる。

図５に戻る。図中、（３）に示すように、トルクセンサ２３４に異常が存在する場合、直線路において、自車両Ｍの速度が低速の場合において操舵を自動で制御する。タッチセンサ２３２の検知結果により直線路において、自車両Ｍの速度が低速の場合、運転手がステアリングホイールを把持しているかを精度よく判定することができるためである。

なお、タッチセンサ２３２は、自車両Ｍの速度に関わらず、ステアリングホイールの把持を検知するが、車両が高速、または中速で走行中は、より確実にステアリングホイールの把持を検知するために、トルクセンサ２３４が正常であることが自動操舵の条件とされる。

図中、（４）に示すように、トルクセンサ２３４とタッチセンサ２３２とに異常が存在する場合、（７）に示すように、舵角センサ２３６とトルクセンサ２３４とに異常が存在する場合、または（８）に示すように、３つのセンサに異常が存在する場合、自車両Ｍを停止させるように制御する。

上述したように、複数のセンサの状態に基づいて、実行可能な運転支援機能の制御態様を決定することにより、可能な範囲で運転支援の継続性を高め、利用者にとっての利便性を向上させることができる。例えば、自動運転において、複数のセンサのうち、いずれかのセンサに異常が生じた場合に、自動で操舵を制御する処理が中断されてしまうと利用者にとっての利便性が低下する。そこで、本実施形態の自動運転制御装置１００では、センサに異常が生じた場合であっても、異常が生じたセンサの種別に応じて、実行可能な運転支援を実行する。この結果、可能な範囲で運転支援の継続性を高め、利用者にとっての利便性を向上する。

［カーブ路］
図７は、直線路およびカーブ路について説明するための図である。図７に示すグラフの縦軸は道路のカーブの半径を示し、横軸は［ｋｐｈ］を示している。カーブ路は、例えば自車両Ｍの速度と道路のカーブの半径に基づいて定義される。すなわち、自車両Ｍの速度によって、対象の道路がカーブ路として定義されるか、直線路として定義されるかが決定される。例えば、自車両Ｍが走行する場合に遠心力Ｇが０．３Ｇ以上となる道路が、カーブ路として定義され、自車両Ｍが走行する場合に遠心力Ｇが０．３Ｇ未満となる道路が、直線路として定義される。遠心力Ｇは、例えば、下記（１）式により導出される。「Ｖ」は速度（ｍ／ｓ）であり、「ｒ」はカーブの半径である。
Ｇ＝Ｖ^２／（ｒ９．８）・・・（１）

［フローチャート（その２）］
図８は、自動運転制御装置１００により実行される処理の流れを示す他のフローチャートである。例えば、図４のフローチャートと並列で実行される処理である。例えば、本処理は、所定時間間隔で実行される。

まず、処理部１１２は、図４のフローチャートの処理において通常モードに設定されたか否かを判定する（ステップＳ２００）。通常モードに設定されている場合、本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。

通常モードに設定されていない場合、処理部１１２は、自車両Ｍの速度を取得する（ステップＳ２０２）。次に、処理部１１２は、第２地図情報６２から自車両Ｍが走行している道路の情報（例えば道路のカーブの半径）を取得する（ステップＳ２０４）。

次に、処理部１１２は、ステップＳ２０２で取得した将来の自車両Ｍの速度、ステップＳ２０４で取得した道路の情報、および上記の式（１）に基づいて、自車両Ｍが走行している道路の種別（カーブ路または直線路）を導出する（ステップＳ２０６）。

次に、処理部１１２は、その道路において自動操舵が可能であるか否かを判定する（ステップＳ２０８）。処理部１１２は、導出された道路の種別、および自車両Ｍの速度が、車両制御モードで設定された道路の種別および速度の範囲内であると判定した場合、自動操舵が可能であると判定する。自動操舵が可能でない場合、処理部１１２は、運転手に操舵操作をするように通知をする（ステップＳ２１０）。処理部１１２は、ＨＭＩ２２に音声や画像を出力させることにより上記の通知をさせる。

自動操舵が可能である場合、処理部１１２は、将来走行予定の道路において自動操舵可能な時間を推定する（ステップＳ２１２）。自動操舵可能とは、運転手による操舵操作を挟むことなく自動操作可能であることである。例えば、処理部１１２は、将来、自車両Ｍが走行する予定の道路の形状（カーブの半径）、将来の自車両Ｍの車速、および上記の式（１）等に基づいて、将来走行予定の道路の種別を導出する。処理部１１２は、導出した道路の種別、および自車両Ｍの将来の速度が、車両制御モードで設定された道路の種別および速度の範囲内であると判定した場合、将来走行予定の道路を自動操舵で走行することができると判定する。処理部１１２は、上記処理を繰り返すことにより、自動操舵可能な時間を推定する。

処理部１１２は、自動操舵可能な時間が所定時間未満であるか否かを判定する（ステップＳ２１４）。自動操舵可能な時間が所定時間未満である場合、ステップＳ２１０の処理に進む。

自動操舵可能な時間が所定時間未満でない場合（所定時間以上である場合）、処理部１１２は、自動操舵を実行する（ステップＳ２１６）。これにより本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。

上述した処理により、道路の種別に基づいて、実行可能な運転支援機能の制御態様を決定することができるため、可能な範囲で運転支援の継続性を高め、利用者にとっての利便性をより向上させることができる。また、自動操舵と操舵操作との切り替えが頻繁に行われることを抑制することができる。この結果、利用者にとっての利便性がより向上する。

以上説明した実施形態によれば、車両の操舵に関してそれぞれ異なる対象の変化量を検知する複数のセンサ２３２、２３４、２３６と、複数のセンサのそれぞれが正常であるか異常であるかを判定する判定部１１０と、車両の運転手の運転操作に対する運転支援機能の実行を制御する制御部１２０と、を備え、制御部１２０は、判定部１１０の判定結果に基づいて、実行可能な運転支援機能の制御態様を決定することにより、可能な範囲で運転支援の継続性を高め、利用者にとっての利便性をより向上させることができる。

なお、上述した実施形態では、情報取得部３０、判定部１１０、処理部１１２、および運転支援機能の制御態様を決定する機能部が自動運転車両に適用されるものとして説明したが、これらの機能構成は運転支援装置が搭載された車両に搭載されてもよい。運転支援装置は、例えば、認識処理部と操舵支援制御部とを含む。操舵支援制御部は、認識処理部により認識された自車線の中央に自車両Ｍが近づくように、ステアリング装置２２０を制御する。

また、上述した例では、タッチセンサ２３２およびタッチセンサＥＣＵ２３３を用いるものとして説明したが、これに代えて（或いは加えて）、カメラおよび画像認識部を備えてもよい。カメラは、車室内において運転手およびステアリングホイールを含む領域を中心に撮像する。画像認識部は、カメラにより撮像された画像を解析し、パターンマッチングなどの手法を用いて運転手がステアリングホイールを把持しているか否かを判定し、判定結果を自動運転装置１００に出力する。

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。

１‥車両システム１、１００‥自動運転制御装置、１１０‥判定部、１１２‥処理部、１２０‥第１制御部、１３０‥認識部、１４０‥行動計画生成部、１６０‥第２制御部、１６２‥取得部、１６４‥速度制御部、１６６‥操舵制御部、２００‥走行駆動力出力装置、２１０‥ブレーキ装置、２２０‥ステアリング装置、２３０‥情報処理部、２３２‥タッチセンサ、２３２‥タッチセンサＥＣＵ、２３４‥トルクセンサ、２３５‥トルクセンサＥＣＵ、２３６‥舵角センサ、２３７‥舵角センサＥＣＵ

Claims (10)

1. 車両の操舵に関する状態量を検出する複数のセンサと、
   前記複数のセンサのそれぞれが正常であるか異常であるかを判定する判定部と、
   前記車両の運転操作を支援する運転支援機能の実行を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記判定部の判定結果に基づいて、実行可能な運転支援機能の制御態様を決定する、
   運転支援装置。
2. 前記制御部は、前記判定部により前記複数のセンサのうち少なくも一部のセンサが異常であると判定された場合に、前記運転支援機能の制御態様を、前記判定部の結果に基づいて正常時であると判定したときよりも制限した状態にする、
   請求項１に記載の運転支援装置。
3. 前記制御部は、前記判定部により正常または異常と判定された前記センサの種別に基づいて、前記実行可能な運転支援機能の制御態様を決定する、
   請求項１または請求項２に記載の運転支援装置。
4. 前記複数のセンサは、前記車両の操舵角を検知する舵角センサ、前記車両の操舵トルクを検知する操舵トルクセンサ、および前記車両のステアリングホイールに対する運転手の手の接触状態または把持状態を検知するタッチセンサを含む、
   請求項１から３のうちいずれか１項に記載の運転支援装置。
5. 前記制御部は、前記判定部により前記舵角センサおよび前記タッチセンサが正常であり、且つ前記操舵トルクセンサが異常であると判定された場合、前記車両の速度を第１速度以上とする車線維持制御を制限し、前記第１速度未満とする車線維持制御を実行可能とする、
   請求項４に記載の運転支援装置。
6. 前記制御部は、前記判定部により前記舵角センサおよび前記操舵トルクセンサが正常であり、且つ前記タッチセンサが異常であると判定された場合、前記車両の速度を第２速度以上とする車線維持制御を実行可能とし、前記第２速度未満とする車線維持制御を制限する、
   請求項４または請求項５に記載の運転支援装置。
7. 前記制御部は、前記判定部により前記操舵トルクセンサのみ、または前記タッチセンサのみが異常であると判定された場合、前記車両を略直進状態における車線維持制御を実行可能とする、
   請求項４から６のうちいずれか１項に記載の運転支援装置。
8. 前記制御部は、前記判定部により前記操舵トルクセンサ、および前記タッチセンサが正常であり、且つ前記舵角センサが異常であると判定された場合、前記実行可能な運転支援機能を制限しない、
   請求項４から７のうちいずれか１項に記載の運転支援装置。
9. コンピュータが、
   車両の操舵に関する状態量を検出する複数のセンサのそれぞれが正常であるか異常であるかを判定し、
   前記車両の運転手の運転操作を支援する運転支援機能の実行を制御し、
   前記判定の結果に基づいて、実行可能な運転支援機能の制御態様を決定する、
   運転支援方法。
10. コンピュータに、
    車両の操舵に関する状態量を検出する複数のセンサのそれぞれが正常であるか異常であるかを判定させ、
    前記車両の運転手の運転操作に対する運転支援機能の実行を制御させ、
    前記判定の結果に基づいて、実行可能な運転支援機能の制御態様を決定させる、
    プログラム。

Images