JP2020158047A - 車両制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 運転者の運転への介入が期待できない場合に、車両を停止位置まで安全に走行させる。【解決手段】 車両制御システム１であって、運転者の運転への介入の度合いに応じて車両を制御する制御装置１５と、車両の周囲に存在する障害物を取得可能な外界認識装置６とを有し、制御装置は、外界認識装置からの信号に基づいて障害物の位置及び速度を取得し、障害物の将来の各時刻における位置及び各時刻における位置に安全マージンを設けた障害物存在領域を演算し、障害物存在領域と重ならない範囲に車両の目標軌道を設定し、自動運転での走行中に、運転者に対する運転への介入要求に応じた運転者からの入力が検出されない場合には、車両を停車領域に停止させる停車処理を実行し、停車処理の実行中は、前記停車処理の非実行中よりも安全マージンを大きくする。【選択図】 図４

Description

本発明は、自動運転を行う車両制御システムに関する。

運転者の意識低下を検出したときに、他の車両の通行の妨げにならない場所に車両を強制停止する車両停止装置が公知である（例えば、特許文献１）。特許文献１に係る車両停止装置は、道路状況に基づいて交差点や踏切等の手前で車両が停止したときに、その場所を停車位置として停車状態を継続する。

国際公開第２０１３／００８２９９号

しかし、左側通行の国において右折専用車線に車両を停止させると、後続車の通行に与える影響が大きく、渋滞の要因になる。一方で、運転者が運転に介入することができない場合において、自動運転により右折等の走行車線を横断する運転を行なう場合には、走行の安全性を十分に高めることが必要なる。

本発明は、以上の背景を鑑み、自動運転を行う車両制御システムにおいて、運転者の運転への介入が期待できない場合に、車両を停止位置まで安全に走行させることを課題とする。

上記課題を解決するために本発明のある態様は、車両制御システム（１）であって、車両の操舵、加速、減速、及び周辺監視を含む運転者の運転への介入の度合いに応じて前記車両を制御する制御装置（１５）と、前記車両の周囲に存在する障害物を取得可能な外界認識装置（６）とを有し、前記制御装置は、前記外界認識装置からの信号に基づいて前記障害物の位置及び速度を取得し、前記障害物の将来の各時刻における位置及び前記各時刻における位置に安全マージンを設けた障害物存在領域を演算し、前記障害物存在領域と重ならない範囲に前記車両の目標軌道を設定し、前記運転者に対する前記運転への介入要求に応じた前記運転者からの入力が検出されない場合には、前記車両を停車領域に停止させる停車処理を実行し、前記停車処理の実行中は、前記停車処理の非実行中よりも前記安全マージンを大きくするとよい。

この態様によれば、制御装置は、停車処理の実行時に、停車処理の非実行時よりも安全マージンを大きくするため、障害物との衝突の可能性を一層低減させることができる。これにより、車両は、より安全に停車領域に向けて走行することができる。

上記の態様において、前記制御装置は、前記停車処理において、予め設定した目的地へのルート上であり、かつ対向車線を横断する回数が１回以下となる範囲に前記停車領域を設定するとよい。

この態様によれば、対向車線を横断する回数が制限されるため、事故の発生確率を一層低下させることができる。

上記の態様において、前記制御装置は、前記停車領域を設定する際に、前記車両が前記対向車線を横断するための車線領域内にある場合に、前記対向車線を横断した後の道路上に前記停車領域を設定するとよい。ここで、車両が対向車線を横断するための車線領域とは、車両が対向車線を横断するために走行すべき車線であって、交差点から所定の距離内の領域をいう。

この態様によれば、車両は停車処理において対向車線を横断するための車線領域内から離脱した後に停車するため、他の車両の通行を妨げることを避けることができる。

上記の態様において、前記制御装置は、前記停車処理において前記車両が前記対向車線を横断するときの車速を、前記停車処理を実行していないときに前記車両が前記対向車線を横断するときの車速よりも小さくするとよい。

この態様によれば、他の車両が自車両を避け易くなるため、事故が発生する可能性を更に低下させることができる。

上記の態様において、前記制御装置は、前記停車処理において前記停車領域を設定する際に、前記車両が前記対向車線を横断するための車線領域内にない場合に、前記対向車線を横断しないルート上に前記停車領域を設定するとよい。

この態様によれば、車両が対向車線を横断する進路を取らないため、事故の発生確率を一層低下させることができる。

上記の態様において、前記制御装置は、前記停車処理において、前記対向車線を横断するための車線を除く範囲に前記停車領域を設定するとよい。

この態様によれば、車両が対向車線を横断するための車線領域内に停車することが避けられ、後続車の通行を妨げることを防止することができる。

上記の態様において、前記制御装置は、前記停車処理において予め設定した目的地へのルート上であり、かつ右折又は左折する回数が１回以下となる範囲に前記停車領域を設定するとよい。

この態様によれば、車両が右折又は左折する回数が制限されるため、事故の発生確率を一層低下させることができる。

上記の態様において、前記制御装置は、前記停車領域を設定する際に、前記車両が右折又は左折するための車線領域内にある場合に、右折又は左折した後の道路上に前記停車領域を設定するとよい。

この態様によれば、車両は停車処理において右折又は左折するための車線から離脱した後に停車するため、他の車両の通行を妨げることを避けることができる。

上記の態様において、前記制御装置は、前記停車領域を設定する際に、前記車両が右折又は左折するための車線領域内にない場合に、現在走行する道路上に前記停車領域を設定するとよい。

この態様によれば、車両が右折又は左折を行わないため、事故の発生確率を一層低下させることができる。

上記の態様において、前記制御装置は、前記停車処理において、前記車両が右折又は左折するための車線領域内を除く範囲に前記停車領域を設定するとよい。

この態様によれば、他の右折車や左折車の車両の通行を妨げない位置に、車両を停車させることができる。

以上の構成によれば、自動運転を行う車両制御システムにおいて、運転者の運転への介入が期待できない場合に、車両を停止位置まで安全に走行させることができる。

車両制御システムが搭載される車両の機能構成図 停車処理のフローチャート 障害物に対して設定される安全マージン及び障害物存在領域を示す説明図 停車領域決定処理のフローチャート

以下、図面を参照して、本発明に係る車両制御システムの実施形態について説明する。以下では、本発明に係る車両制御システムを、左側走行を採用する国又は地域において走行している車両を制御するシステムに適用した例について説明を行う。

図１に示すように、車両制御システム１は、車両に搭載された車両システム２に含まれている。車両システム２は、推進装置３、ブレーキ装置４、ステアリング装置５、外界認識装置６、車両センサ７、通信装置８、ナビゲーション装置９（地図装置）、運転操作装置１０、乗員監視装置１１、ＨＭＩ１２（Ｈｕｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、自動運転レベル切替スイッチ１３、車外報知装置１４、及び制御装置１５を有している。車両システム２の各構成は、ＣＡＮ１６（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信手段によって信号伝達可能に互いに接続されている。

推進装置３は車両に駆動力を付与する装置であり、例えば動力源及び変速機を含む。動力源はガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関及び電動機の少なくとも一方を有する。ブレーキ装置４は車両に制動力を付与する装置であり、例えばブレーキロータにパッドを押し付けるブレーキキャリパと、ブレーキキャリパに油圧を供給する電動シリンダとを含む。ブレーキ装置４はワイヤケーブルによって車輪の回転を規制するパーキングブレーキ装置を含んでもよい。ステアリング装置５は車輪の舵角を変えるための装置であり、例えば車輪を転舵するラックアンドピニオン機構と、ラックアンドピニオン機構を駆動する電動モータとを有する。推進装置３、ブレーキ装置４、及びステアリング装置５は、制御装置１５によって制御される。

外界認識装置６は車外の物体等を検出する装置である。外界認識装置６は、車両の周辺からの電磁波や光を捉えて車外の物体等を検出するセンサ、例えば、レーダ１７、ライダ１８（ＬＩＤＡＲ）、及び車外カメラ１９を含む。外界認識装置６は、その他、車外からの信号を受信して、車外の物体等を検出する装置であってもよい。外界認識装置６は検出結果を制御装置１５に出力する。

レーダ１７はミリ波等の電波を車両の周囲に発射し、その反射波を捉えることにより、物体の位置（距離及び方向）を検出する。レーダ１７は車両の任意の箇所に少なくとも１つ取り付けられている。レーダ１７は、少なくとも車両の前方に向けて電波を照射する前方レーダ、車両の後方に向けて電波を照射する後方レーダ、車両の側方に向けて電波を照射する左右一対の側方レーダを含むことが好ましい。

ライダ１８は赤外線等の光を車両の周囲に照射し、その反射光を捉えることにより、物体の位置（距離及び方向）を検出する。ライダ１８は車両の任意の箇所に少なくとも１つ設けられている。

車外カメラ１９は車両の周囲に存在する物体（例えば、周辺車両や歩行者）や、ガードレール、縁石、壁、中央分離帯、道路の形状や道路に描かれた道路標示等を含む車両の周囲を撮像する。車外カメラ１９は、例えば、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ってよい。車外カメラ１９は、車両の任意の箇所に少なくとも１つ設けられる。車外カメラ１９は少なくとも車両の前方を撮像する前方カメラを含み、更に車両の後方を撮像する後方カメラ及び車両の左右側方を撮像する一対の側方カメラを含んでいるとよい。車外カメラ１９は、例えばステレオカメラであってもよい。

車両センサ７は、車両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、車両の向きを検出する方位センサ等を含む。ヨーレートセンサは、例えばジャイロセンサである。

通信装置８は制御装置１５及びナビゲーション装置９と車外に位置する周辺車両やサーバとの間の通信を媒介する。制御装置１５は通信装置８を介して周辺車両との間で無線通信を行うことができる。また、制御装置１５は通信装置８を介して、交通規制情報の提供を行うサーバと通信を行うことができる。更に、制御装置１５は通信装置８を介して車両の外部に存在する人が所持する携帯端末との通信することができる。また、制御装置１５は通信装置８を介して車両からの緊急通報を受け付ける緊急通報センタとの通信することができる。

ナビゲーション装置９は車両の現在位置を取得し、目的地への経路案内等を行う装置であり、ＧＮＳＳ受信部２１、地図記憶部２２、ナビインタフェース２３、経路決定部２４を有する。ＧＮＳＳ受信部２１は人工衛星（測位衛星）から受信した信号に基づいて車両の位置（緯度や経度）を特定する。地図記憶部２２は、フラッシュメモリやハードディスク等の公知の記憶装置によって構成され、地図情報を記憶している。ナビインタフェース２３は乗員からの目的地などの入力を受け付けると共に、乗員に表示や音声によって各種情報を提示する。ナビインタフェース２３は例えばタッチパネルディスプレイや、スピーカ等を含むとよい。他の実施形態では、ＧＮＳＳ受信部２１は通信装置８の一部として構成されていてもよい。また、地図記憶部２２は制御装置１５の一部として構成されてもよく、通信装置８を介して通信可能なサーバ装置の一部として構成されてもよい。

地図情報は、高速道路、有料道路、国道、都道府県道といった道路の種別、道路の車線数、各車線の中央位置（経度、緯度、高さを含む３次元座標）、道路区画線や車線の境界等の道路標示の形状、歩道や縁石、さく等の有無、交差点の位置、車線の合流及び分岐ポイントの位置、非常駐車帯の領域、各車線の幅員、道路に設けられた標識等の道路情報を含む。また、地図情報は、交通規制情報、住所情報（住所・郵便番号）、施設情報、電話番号情報等を含んでもよい。

経路決定部２４は、ＧＮＳＳ受信部２１により特定された車両の位置と、ナビインタフェース２３から入力された目的地と、地図情報とに基づいて目的地までの経路を決定する。また、経路決定部２４は、経路を決定するときに、地図情報の車線の合流及び分岐ポイントの位置を参照して、車両が走行すべき車線である目標車線も含めて決定するとよい。

運転操作装置１０は、運転者が車両を制御するために行う入力操作を受け付ける。運転操作装置１０は、例えば、ステアリングホイール、アクセルペダル、及びブレーキペダルを含む。また、運転操作装置１０は、シフトレバーやパーキングブレーキレバー等を含んでもよい。各運転操作装置１０には、操作量を検出するセンサが取り付けられている。運転操作装置１０は操作量を示す信号を制御装置１５に出力する。

乗員監視装置１１は車室内の乗員の状態を監視する。乗員監視装置１１は例えば、車室内のシートに着座する乗員を撮像する室内カメラ２６、及びステアリングホイールに設けられた把持センサ２７を有する。室内カメラ２６は例えば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。把持センサ２７は運転者がステアリングホイールを把持しているか否かを検出し、把持の有無を検出信号として出力するセンサである。把持センサ２７は例えば、ステアリングホイールに設けられた静電容量センサや圧電素子によって形成されているとよい。乗員監視装置１１はステアリングホイール又はシートに設けられた心拍センサやシートに設けられた着座センサを含んでもよい。乗員監視装置１１はその他、乗員に着用され、着用した乗員の心拍数及び血圧の少なくとも一方を含むバイタル情報を検出可能なウェアラブルデバイスであってもよい。このとき、乗員監視装置１１は公知の無線による通信手段によって、制御装置１５と通信可能に構成されているとよい。乗員監視装置１１は撮像された画像及び検出信号を制御装置１５に出力する。

車外報知装置１４は車外に音や光によって報知する装置であり、例えば、警告灯やホーンを含む。前照灯（フロントライト）や尾灯（テールライト）、ブレーキランプ、ハザードランプ、車内灯が警告灯として機能してもよい。また、車両の前進や後進等の車両挙動や、操舵輪の動き等によって車外に報知を行なってもよい。

ＨＭＩ１２は、乗員に対して表示や音声によって各種情報を報知すると共に、乗員による入力操作を受け付ける。ＨＭＩ１２は、例えば、液晶や有機ＥＬを含むタッチパネルや表示灯等の表示装置３１、ブザーやスピーカ等の音発生装置３２、及びタッチパネル上のＧＵＩスイッチや機械スイッチ等の入力インタフェース３３の少なくとも１つを含む。ナビインタフェース２３がＨＭＩ１２として機能するように構成されていてもよい。

自動運転レベル切替スイッチ１３は、自動運転の実行開始の指示を乗員から受け付けるスイッチである。自動運転レベル切替スイッチ１３は機械スイッチやタッチパネル上に表示されるＧＵＩスイッチであってよく、車室内の適所に配置される。自動運転レベル切替スイッチ１３は、ＨＭＩ１２の入力インタフェース３３によって構成されてもよく、ナビインタフェース２３によって構成されていてもよい。

制御装置１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等から構成される電子制御装置（ＥＣＵ）である。制御装置１５はＣＰＵでプログラムに沿った演算処理を実行することで、各種の車両制御を実行する。制御装置１５は１つのハードウェアとして構成されていてもよく、複数のハードウェアからなるユニットとして構成されていてもよい。また、制御装置１５の各機能部の少なくとも一部は、ＬＳＩやＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等のハードウェアによって実現されてもよく、ソフトウェア及びハードウェアの組み合わせによって実現されてもよい。

制御装置１５は各種の車両制御を組み合わせて、少なくともレベル０〜レベル３の自動運転制御（以下、自動運転）を行う。レベルはＳＡＥ Ｊ３０１６の定義に基づくものであって、運転者の運転操作及び車両周辺監視への介入の度合いに関連して定められている。

レベル０の自動運転では制御装置１５は車両の制御を行わず、運転者が全ての運転操作を行う。すなわち、レベル０の自動運転はいわゆる手動運転を意味する。

レベル１の自動運転では制御装置１５は一部の運転操作を行い、運転者が残りの運転操作を行う。例えば、レベル１の自動運転には定速走行及び車間距離制御（ＡＣＣ；Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）や車線維持支援制御（ＬＫＡＳ；Ｌａｎｅ Ｋｅｅｐｉｎｇ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）が含まれる。レベル１の自動運転は、レベル１の自動運転の実行に要する各種装置（例えば、外界認識装置６や車両センサ７）に異常がないという条件を満たすときに実行される。

レベル２の自動運転では制御装置１５が全ての運転操作を行う。レベル２の自動運転は、運転者が車両周辺監視を行い、車両が予め定められた領域内にあり、且つ、レベル２の自動運転の実行に要する各種装置に異常がないという条件を満たすときに実行される。

レベル３の自動運転では制御装置１５が全ての運転操作を行う。レベル３の自動運転は、運転者が必要に応じて車両周辺監視を行うことのできる姿勢であり、車両が予め定められた領域内にあり、且つ、レベル３の自動運転の実行に要する各種装置に異常がないという条件を満たすときに実行される。レベル３の自動運転が実行される条件には、例えば、車両が渋滞中の道路を走行しているときが含まれている。車両が渋滞中の道路上を走行しているか否かは車外のサーバから提供される交通規制情報に基づいて判定されてもよく、また、車速センサによって取得される車速が所定の時間に渡って、所定の徐行判定値（例えば、３０ｋｍ／ｈ）以下であることに基づいて判定されてもよい。

このように、レベル１〜レベル３の自動運転では、制御装置１５が操舵、加速、減速、及び周辺監視の少なくとも１つを実行する。制御装置１５は自動運転モードにあるときに、レベル１〜レベル３の自動運転を実行する。以下では、必要に応じて、操舵、加速及び減速を運転操作と記載し、運転操作及び周辺監視を運転と記載する。

本実施形態では、自動運転レベル切替スイッチ１３において、制御装置１５は自動運転の実行指示を受け付けると、外界認識装置６の検出結果、及びナビゲーション装置９によって取得された車両の位置に基づいて、車両の走行する環境に応じたレベルの自動運転を選択し、レベルの変更を行う。但し、制御装置１５は、自動運転レベル切替スイッチ１３への入力に応じて、レベルの変更を行ってもよい。

図１に示すように、制御装置１５は自動運転制御部３５、異常状態判定部３６、状態管理部３７、走行制御部３８、及び記憶部３９を有する。

自動運転制御部３５は、外界認識部４０、自車位置認識部４１、及び行動計画部４２を含む。外界認識部４０は、外界認識装置６の検出結果に基づいて、車両の周辺に位置する障害物や、道路の形状、歩道の有無、道路標示を認識する。障害物は、例えば、ガードレールや電柱、周辺車両、歩行者等の人物を含む。外界認識部４０は外界認識装置６の検出結果から、周辺車両の位置、速度及び加速度等の状態を取得することができる。周辺車両の位置は、周辺車両の重心位置やコーナー位置等の代表点、又は周辺車両の輪郭で表現された領域として認識されるとよい。

自車位置認識部４１は、車両が走行している車線である走行車線、及び走行車線に対する車両の相対位置及び角度を認識する。自車位置認識部４１は、例えば、地図記憶部２２が保持する地図情報とＧＮＳＳ受信部２１が取得する車両の位置とに基づいて、走行車線を認識するとよい。また、路面に描かれた車両の周辺の区画線を地図情報から抽出し、車外カメラ１９によって撮像された区画線の形状と比較して、走行車線に対する車両の相対位置、及び角度を認識するとよい。

行動計画部４２は、経路に沿って車両を走行させるための行動計画を順次作成する。より具体的には、行動計画部４２はまず車両が障害物と接触することなく、経路決定部２４により決定された目標車線を走行するためのイベントを決定する。イベントには定速度で同じ走行車線を走行する定速走行イベント、乗員によって設定された設定速度又は車両の走行する環境に基づいて定められる速度以下の速度で、同じ走行車線を走行する前走車両に追従する追従イベント、車両の走行車線を変更する車線変更イベント、前走車両を追い越す追い越しイベント、道路の合流地点で車両を合流させる合流イベント、道路の分岐地点で車両を目的の方向に走行させる分岐イベント、自動運転を終了して手動運転にする自動運転終了イベント、及び、車両の走行中に制御装置１５又は運転者による運転の継続が困難であることを示す所定の条件が満たされたときに車両を停止する停車イベントが含まれる。

行動計画部４２が停車イベントを決定する条件には、自動運転での走行中に、運転者に対する運転への介入要求（ハンドオーバ要求）に応じた運転者からの室内カメラ２６、把持センサ２７、又は自動運転レベル切替スイッチ１３への入力が検出されない場合が含まれる。介入要求とは、運転者に運転権限の一部が委譲されることを通知して、委譲される運転権限に対応する運転操作及び車両周辺監視の少なくとも一方の実行を運転者に要求する警告である。行動計画部４２が停車イベントを決定する条件には、車両の走行中に、運転者が担うべき運転権限に対応する運転操作及び車両周辺監視を実行していないと行動計画部４２が判定した場合が含まれているとよい。また、行動計画部４２が停車イベントを決定する条件には、車両の走行中に、行動計画部４２が、例えば心拍センサや室内カメラ２６からの信号に基づいて、運転者が心拍停止状態などの運転操作を実行することができない異常にあると判定した場合が含まれているとよい。

行動計画部４２は、これらのイベントの実行中に、車両の周辺状況（周辺車両や歩行者の存在、道路工事による車線狭窄等）に基づいて、障害物等を回避するための回避イベントを決定してもよい。

行動計画部４２は、更に決定したイベントに基づいて、車両が将来走行すべき目標軌道を生成する。目標軌道は、車両が各時刻において到達すべき地点である軌道点を順に並べたものである。行動計画部４２は、イベントごとに設定された目標速度、及び目標加速度に基づいて目標軌道を生成するとよい。このとき、目標速度及び目標加速度の情報は軌道点の間隔で表現される。

走行制御部３８は、行動計画部４２によって生成された目標軌道を、予定の時刻通りに車両が通過するように、推進装置３、ブレーキ装置４、及びステアリング装置５を制御する。

記憶部３９はＲＯＭやＲＡＭ等によって構成され、自動運転制御部３５、異常状態判定部３６、状態管理部３７、及び走行制御部３８の処理に要する情報が記憶される。

異常状態判定部３６は、車両状態判定部５１と、乗員状態判定部５２とを含む。車両状態判定部５１は、実行中のレベルの自動運転に影響を与える各種装置（例えば、外界認識装置６や車両センサ７）の信号を解析し、各種装置に実行中の自動運転の維持に困難な異常が発生したか否かを判定する。

乗員状態判定部５２は、乗員監視装置１１からの信号に基づいて、運転者の状態が異常状態にあるか否かを判定する。異常状態とは、レベル１以下の運転者が操舵を行う義務がある自動運転においては、運転者が操舵を行うことが困難である状態を含む。運転者が操舵を行うことが困難な状態とは、具体的には運転者がステアリングホイールを把持していない状態、又は運転者が寝ている状態、運転者が病気や怪我により動けない状態又は意識不明な状態、運転者が心停止している状態等を含む。乗員状態判定部５２は、レベル１以下の運転者が操舵を行う義務がある自動運転において、把持センサ２７への乗員からの入力がないときに、運転者の状態が異常状態にあると判定してもよい。また、乗員状態判定部５２は抽出された顔画像から運転者のまぶたの開閉状態を判定する。乗員状態判定部５２は運転者のまぶたが閉じられた状態が所定時間継続している場合や単位時間当たりのまぶたが閉じられる回数が所定の閾値以上である場合には、運転者が寝ている、強い眠気を感じている、意識不明である、又は心停止状態にあるとして、運転者が運転操作を行うことが困難な状態であり、運転者の状態が異常状態であると判定してもよい。乗員状態判定部５２は更に撮像された画像から運転者の姿勢を取得し、運転者の姿勢が運転操作に適さず、且つ、姿勢が変化しない状態が所定時間に渡って維持されているときには運転者が病気や怪我により動けない状態であり、運転者の状態が異常状態であると判定してもよい。

また、周辺監視義務があるレベルの自動運転、すなわち、レベル２以下の自動運転においては、異常状態とは、運転者が車両周辺監視の義務を怠っている状態を含む。運転者が車両周辺監視の義務を怠っている状態とは、運転者の視線が車両の前方を向いていない状態のいずれか１つを含む。乗員状態判定部５２は、室内カメラ２６によって撮像された画像に基づいて、運転者の状態が異常状態にあるか否かを判定する。例えば、乗員状態判定部５２は撮像された画像から公知の画像解析手段を用いて運転者の顔領域を抽出する。乗員状態判定部５２は更に、抽出された顔領域から目頭、目尻、及び瞳孔を含む虹彩部分（以下、黒目）を抽出する。乗員状態判定部５２は抽出された目頭、目尻、及び黒目の位置や、黒目の輪郭形状等に基づいて、運転者の視線方向を取得し、運転者の視線が車両の前方を向いていないときに運転者が車両周辺監視の義務を怠っている状態にあると判定する。また、乗員状態判定部５２は、例えば、把持センサ２７からの信号に基づいて、運転者がステアリングホイールを把持しているか否かを検出し、運転者がステアリングホイールを把持していない場合に運転者が運転操作を行うことが困難な状態であると判定する。

また、周辺監視義務がないレベルの自動運転、すなわち、レベル３の自動運転においては、異常状態とは、運転者に対して、運転交代要求が発生した際に、速やかに運転交代ができない状態を意味する。運転交代ができない状態とはシステム監視ができない状態を含み、システム監視ができない状況とは、運転者が警報表示を行う画面表示等を監視することができない状況であり、運転者が寝ている状況、及び後方を見ているという状況を含む。本実施形態では、レベル３の自動運転においては、異常状態には、運転者が車両周辺監視を行うように報知された場合に、車両周辺監視の義務を果たすことができない状態が含まれる。本実施形態では、乗員状態判定部５２はＨＭＩ１２の表示装置３１に所定の画面を表示させ、運転者に表示装置３１を見るように指示を行う。その後、乗員状態判定部５２は室内カメラ２６によって運転者の視線を検知し、運転者の視線がＨＭＩ１２の表示装置３１に向かっていないと判定したときに、車両周辺監視の義務を果たすことができない状態にあると判定する。

乗員状態判定部５２は、例えば、把持センサ２７からの信号に基づいて、運転者がステアリングホイールを把持しているか否かを検出し、運転者がステアリングホイールを把持していない場合に運転者が車両周辺監視の義務を怠っている異常状態であると判定する。また、乗員状態判定部５２は、室内カメラ２６によって撮像された画像に基づいて、運転者の状態が異常状態にあるか否かを判定する。例えば、乗員状態判定部５２は撮像された画像から公知の画像解析手段を用いて運転者の顔領域を抽出する。乗員状態判定部５２は更に、抽出された顔領域から目頭、目尻、及び瞳孔を含む虹彩部分（以下、黒目）を抽出する。乗員状態判定部５２は抽出された目頭、目尻、及び黒目の位置や、黒目の輪郭形状等に基づいて、運転者の視線方向を取得し、運転者の視線が車両の前方を向いていないときに運転者が車両周辺監視の義務を怠っている状態にあると判定する。

状態管理部３７は自車位置、自動運転レベル切替スイッチ１３の操作、及び異常状態判定部３６の判定結果の少なくとも１つに基づいて、自動運転のレベルを決定する。更に、状態管理部３７は決定したレベルに基づいて行動計画部４２を制御することによって、各レベルに応じた自動運転を行う。例えば、状態管理部３７はレベル１の自動運転であって定速走行制御を実行するときには、行動計画部４２において決定されるイベントを定速走行イベントのみに制限する。

状態管理部３７は設定されたレベルに応じた自動運転の実行に加えて、レベルの上昇及び下降を行う。

より具体的には、状態管理部３７は移行後のレベルの自動運転を行う条件が満たされ、且つ、自動運転レベル切替スイッチ１３に自動運転のレベルの上昇を指示する入力が行われたときに、レベルを上昇させる。

実行中のレベルの自動運転を行う条件が満たされないとき、又は自動運転レベル切替スイッチ１３にレベルの下降を指示する入力が行われたときに、状態管理部３７は介入要求処理を行う。介入要求処理において、状態管理部３７は最初にハンドオーバ要求を運転者に通知する。運転者への通知は表示装置３１へのメッセージや画像の表示や、音発生装置３２からの音声や警告音の発生によって行われるとよい。運転者への通知は介入要求処理が開始された後、所定時間に渡って継続するように構成してもよい。また、運転者への通知は入力が乗員監視装置１１によって検出されるまで継続されるように構成してもよい。

実行中のレベルの自動運転を行う条件が満たされないときには、車両が現在実行中のレベルよりも低いレベルの自動運転のみが実行可能な領域に移動したときや、異常状態判定部３６が運転者又は車両に自動運転を継続するために困難な異常が発生したと判定したときが含まれる。

運転者への通知の後、状態管理部３７は室内カメラ２６又は把持センサ２７に運転者から運転への介入を示す入力があったかを検出する。入力の有無の検出方法は移行後のレベルに依存して定められる。レベル２に移行するときには、状態管理部３７は室内カメラ２６によって取得された画像から運転者の視線方向を抽出し、運転者の視線が車両の前方を向いている場合に、運転者から運転への介入を示す入力があったと判定する。レベル１又はレベル０に移行するときには、状態管理部３７は把持センサ２７によって運転者のステアリングホイールの把持を検出したときに運転への介入を示す入力があったと判定する。すなわち、室内カメラ２６及び把持センサ２７は運転者からの運転への介入を検知する介入検知装置として機能する。また、状態管理部３７は自動運転レベル切替スイッチ１３への入力に基づいて、運転への介入を示す入力があったかを検出してもよい。

状態管理部３７は介入要求処理の開始から所定の時間内に、運転への介入を示す入力が検出された場合に、レベルを下降させる。このとき、下降後の自動運転のレベルはレベル０であってもよく、実行可能な範囲で最も高いレベルであってもよい。

状態管理部３７は、介入要求処理の実行から所定の時間内に運転者の運転への介入に応じた入力が検出されなかった場合に、行動計画部４２に停車イベントを生成させる。停車イベントは、車両制御を縮退させつつ、車両を安全な位置（例えば、非常駐車帯、路側帯、路肩、パーキングエリア等）に停車させるイベントである。ここでは、この停車イベントにおいて実行される一連の手順をＭＲＭ（Ｍｉｎｉｍａｌ Ｒｉｓｋ Ｍａｎｅｕｖｅｒ）という。

停車イベントが生成されると、制御装置１５は自動運転モードから自動停車モードに移行し、行動計画部４２が停車処理を実行する。以下、図２を参照して、停車処理の概要を説明する。

停車処理では最初に報知処理が実行される（ＳＴ１）。報知処理では、行動計画部４２は車外報知装置１４を作動させて車外への報知を行なう。例えば、行動計画部４２は車外報知装置１４に含まれるホーンを作動させ、周期的に警告音を発生させる。報知処理は停車処理が終了するまで継続する。行動計画部４２は報知処理が終了した後、状況に応じてホーンを作動させ、警告音を発生させ続けてもよい。

次に、縮退処理が実行される（ＳＴ２）。縮退処理は、行動計画部４２が生成可能なイベントを制限する処理である。縮退処理は、例えば、追い越し車線への車線変更イベントや、追い越しイベント、合流イベント等の生成を禁止する。また、縮退処理は、各種イベントにおいて、停車処理を実行していない場合に比べて車両の上限速度及び上限加速度を制限してもよい。

次に、停車領域決定処理が実行される（ＳＴ３）。停車領域決定処理は、自車位置に基づいて地図情報を参照し、自車の走行方向における路肩や退避スペース等の停車に適した領域である停車領域を複数抽出する。そして、停車領域の大きさや停車領域と自車位置との距離等に基づいて、複数の停車領域から１つの停車領域を選択する。

次に、移動処理が実行される（ＳＴ４）。移動処理では、停車領域に到達するための経路を決定し、経路を走行するための各種イベントを生成すると共に、目標軌道を決定する。走行制御部３８は行動計画部４２によって決定された目標軌道に基づいて推進装置３、ブレーキ装置４、及びステアリング装置５を制御する。これにより、車両は経路に沿って走行して停車領域に達する。

次に、停車位置決定処理が実行される（ＳＴ５）。停車位置決定処理では外界認識部４０によって認識された車両の周辺に位置する障害物や、道路標示等に基づいて、停車位置を決定する。なお、停車位置決定処理では周辺車両や障害物の存在によって、停車領域内に停車位置を決定できない場合がある。停車位置決定処理において停車位置を決定することができない場合（ＳＴ６の判定がＮｏ）には、停車領域決定処理（ＳＴ３）、移動処理（ＳＴ４）、及び停車位置決定処理（ＳＴ５）を順に繰り返す。

停車位置決定処理において停車位置を決定することができた場合（ＳＴ６の判定がＹｅｓ）には、停車実行処理が実行される（ＳＴ７）。行動計画部４２は、停車実行処理において、車両の現在地と、停車位置とに基づいて、目標軌道を生成する。走行制御部３８は行動計画部４２によって決定された目標軌道に基づいて推進装置３、ブレーキ装置４、及びステアリング装置５を制御する。これにより、車両は停車位置に向かって移動し、停車位置に停止する。

停車実行処理が実行された後に停車維持処理が実行される（ＳＴ８）。停車維持処理において、走行制御部３８は行動計画部４２からの指令に応じてパーキングブレーキ装置を駆動させ、車両を停車位置に維持させる。その後、行動計画部４２は、通信装置８によって緊急通報を緊急通報センタに送信してもよい。停車維持処理が完了すると、停車処理が終了する。

本実施形態に係る車両制御システム１は、自動運転時に、障害物を取得可能な外界認識装置６からの信号に基づいて障害物の位置及び車両との相対速度を取得し、障害物の将来の各時刻における位置及び各時刻における障害物の位置に安全マージンを設けた障害物存在領域を演算し、障害物存在領域と重ならない範囲に車両の目標軌道を設定する。以下、安全マージンの設定方法及び目標軌道の作成方法について説明する。

外界認識部４０は、外界認識装置６からの信号に基づいて自車両の周囲に存在する障害物の位置と、障害物の速度とを検出する。障害物には、車両や人、道路上の落下物が含まれる。また、車両には、自車両と同じ車線を走行する前走車及び後続車、自車両が走行する車線に隣接し、進行方向が同じ車線である隣接車線を走行する車両、対向車線を走行する車両が含まれる。人には、道路を横断する人が含まれる。

行動計画部４２は、外界認識部４０が取得した障害物の位置及び速度に基づいて、障害物の将来の各時刻における位置を演算する。また、行動計画部４２は、各時刻における前記障害物に安全マージンを設けた障害物存在領域を演算する。安全マージンは、将来の各時刻において障害物と自車両との間に確保すべき距離をいう。安全マージンは、障害物の各時刻における位置の車線に沿った自車両側に設けられるとよい。将来の各時刻における障害物の障害物存在領域は、障害物の現在の位置と速度から推定される各時刻後の障害物の位置よりも安全マージン分、自車両に近い位置まで拡張されている。例えば、図３に示すように、自車両Ａより前側を自車両Ａと同方向に走行する車両Ｂには、車線に沿って自車側である後側に安全マージンＭＢが設定される。また、自車両より後側を自車両と同方向に走行する車両Ｃには、車線に沿って自車側である前側に安全マージンＭＣが設定される。また、自車両Ａの前側に位置し、対向車線を走行する車両Ｄには、車線に沿って自車側である前側に安全マージンＭＤが設定される。車線を横断する人には、自車両が走行する車線に沿って自車側に安全マージンが設定される。

行動計画部４２は、自車両の状態や、障害物の種別、障害物の状態、自車両が走行する車線の種別等に基づいて安全マージンを設定してもよい。自車両の状態は、車両センサ７によって検出された車速や加速度、停止処理の実行中か否か等を含む。障害物の種別は、障害物が車両、人、落下物、構造物のいずれであるか否かを含む。また、障害物が車両の場合、同方向に走行する車両か、走行する方向が逆の対向車に基づいて安全マージンを変更させてもよい。車線の種別は、一般道か高速道路か、一般道の場合には右折車線、左折車線、直進車線のいずれであるかを含む。すなわち、行動計画部４２は、各障害物に対して安全マージンを変更してもよい。

行動計画部４２は、衝突余裕時間（Time To Collision、TTC）や車頭時間（Time-Head-Way、THW）に基づいて安全マージンを設定してもよい。衝突余裕時間は、自車両の進行方向における自車両と障害物（周辺車両）との間の距離を、自車両と障害物との相対速度で除算することで得られる値である。車頭時間は、自車両の進行方向における自車両と前走車両との間の車間距離を、自車両の速度で除算することで得られる値である。行動計画部４２は、例えば、衝突余裕時間又は車頭時間が大きくなるほど、安全マージンを小さくするとよい。

行動計画部４２は、特に、停車処理の実行中において、停車処理の非実行中よりも安全マージンを大きくする。行動計画部４２は、例えば、停車処理の実行中には１以上の所定の係数を安全マージンに掛けることによって、停車処理を実行していないときよりも安全マージンを大きくするとよい。また、行動計画部４２は、例えば、停車処理の実行中には所定の値を安全マージンに加算することによって、停車処理を実行していないときよりも安全マージンを大きくするとよい。

行動計画部４２は、周辺車両を含む各障害物の障害物存在領域と重ならないように、自車両の目標軌道を作成する。そのため、安全マージンが大きいほど、自車両は各障害物からより離れた位置を走行するように目標軌道が作成される。これにより、自車両と各障害物との間により大きな距離が確保され、自車両と障害物との衝突の可能性が低下する。その結果、自車両がより安全に走行することができる。

行動計画部４２は、例えば交差点において右折する場合、自車両の前方において同じく右折予定の前走車の将来の各時刻における存在領域、及び対向車線を走行する対向車のそれぞれの将来の各時刻における存在領域を演算し、将来の各時刻において各車両の存在領域と重ならないように右折の目標軌道を作成する。

次に、上述した停車領域決定処理（ＳＴ３）の詳細を、図３及び図４を参照して説明する。以下の説明では、左側通行を採用する国を基準として説明する。すなわち、対向車線を横断するための車線は右折車線のことをいう。なお、右側通行を採用する国では、対向車線を横断するための車線は左折車線になる。対向車線を横断するための車線領域とは、車両が対向車線を横断するために走行すべき車線であって、交差点から所定の距離内の領域をいう。対向車線を横断するための車線領域は、例えば右折車線において交差点から５０ｍ以内の領域であるとよい。

図４に示すように、行動計画部４２は、最初に、現在の自車両の位置が対向車線を横断するための車線領域内、すなわち右折車線領域１０１内にあるか否かを判定する（ＳＴ１１）。右折車線領域１０１は、交差点から所定の長さを有する車線であり（図３参照）、地図情報として地図記憶部２２に記憶されている。自車両が右折車線領域１０１にある場合、右折車線領域１０１は予め設定された目的地へのルート上にある。行動計画部４２は、ナビゲーション装置９を利用して自車位置が右折車線領域１０１内にあるか否かを判定する。

自車両が右折車線領域１０１にある場合（ＳＴ１１の判定がＹｅｓ）、行動計画部４２は地図情報を参照し、交差点を右折した後の道路上において路肩や退避スペース等の停車領域を複数抽出し、停車領域の大きさや停車領域と自車位置との距離等に基づいて複数の停車領域から１つの停車領域を決定する（ＳＴ１２）。

自車両が右折車線領域１０１にない場合（ＳＴ１１の判定がＮｏ）、現在の自車両の位置が左折するための車線領域内、すなわち左折車線領域１０２内にあるか否かを判定する（ＳＴ１３）。左折車線領域１０２は、交差点から所定の長さを有する車線であり（図３参照）、地図情報として地図記憶部２２に記憶されている。自車両が左折車線領域１０２にある場合、左折車線領域１０２は予め設定された目的地へのルート上にある。行動計画部４２は、ナビゲーション装置９を利用して自車位置が左折車線領域１０２内にあるか否かを判定する。

自車両が左折車線領域１０２にある場合（ＳＴ１３の判定がＹｅｓ）、行動計画部４２は地図情報を参照し、交差点を左折した後の道路上において路肩や退避スペース等の停車領域を複数抽出し、停車領域の大きさや停車領域と自車位置との距離等に基づいて複数の停車領域から１つの停車領域を決定する（ＳＴ１４）。

自車両が左折車線領域１０２にない場合（ＳＴ１３の判定がＮｏ）、行動計画部４２は地図情報を参照し、自車両が現在走行する道路上において路肩や退避スペース等の停車領域を複数抽出し、停車領域の大きさや停車領域と自車位置との距離等に基づいて複数の停車領域から１つの停車領域を決定する（ＳＴ１５）。このとき、行動計画部４２は車両が右折又は左折するための車線領域１０１、１０２を除く範囲に停車領域を設定する。ステップＳＴ１２、ＳＴ１４、ＳＴ１５のいずれかにおいて停車領域が決定された後、停車領域決定処理は終了する。

以上の停車領域決定処理によれば、行動計画部４２は、停車処理において、予め設定した目的地へのルート上であり、かつ対向車線を横断する（右折する）回数が１回以下となる範囲に停車領域を設定する。また、行動計画部４２は、停車処理において、予め設定した目的地へのルート上であり、かつ右折又は左折する回数が１回以下となる範囲に停車領域を設定する。

停車処理において、右折が発生する場合は停車領域決定処理を実行するときに車両が右折車線領域１０１にある場合であるため、右折の回数は多くても１回に制限される。同様に、停車処理において、左折が発生する場合は停車領域決定処理を実行するときに車両が左折車線領域１０２にある場合であるため、左折の回数は多くても１回に制限される。そのため、停車処理において事故の発生確率を一層低下させることができる。

停車領域決定処理を実行するときに車両が右折車線領域１０１にある場合、停車領域は右折後の道路上に設定される。すなわち、車両は右折車線領域１０１から離脱した後に停車する。同様に、停車領域決定処理を実行するときに車両が左折車線領域１０２にある場合、停車領域は左折後の道路上に設定される。すなわち、車両は左折車線領域１０２から離脱した後に停車する。これらにより、停車処理により停車した車両が、右折車線領域１０１又は左折車線領域１０２を利用する他の車両の通行を妨げることを避けることができる。

停車領域決定処理を実行するときに車両が右折車線領域１０１又は左折車線領域１０２にない場合、停車領域は車両がそのとき走行する道路上に設定される。これによれば、車両が右折又は左折を行わないため、事故の発生確率を一層低下させることができる。また、このとき、右折車線領域１０１又は左折車線領域１０２を除く範囲に停車領域が設定されることによって、他の右折車や左折車の車両の通行を妨げない位置に、車両を停車させることができる。他の右折車や左折車の車両の通行を妨げない位置に、車両を停車させることができる。

行動計画部４２は、停車処理の実行時に、停車処理を実行していないときよりも安全マージンを大きくするため、障害物との衝突の可能性を一層低減させることができる。行動計画部４２が停車処理を実行する状況では、運転者による運転や周辺監視への介入は期待することができない。安全マージンが大きくなると、自車両は周辺車両を含む障害物との間により大きな距離を確保して走行する。そのため、停車処理を実行する状況において、安全マージンを大きくすることによって、自動運転により車両より安全に走行させることができる。これにより、右折や左折等も比較的安全に行うことができる。

また、停車処理において右折するときの車速を、停車処理を実行していないときに車両が右折するときの車速よりも小さくするとよい。これによれば、他の車両が自車両を避け易くなるため、事故が発生する可能性を更に低下させることができる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。

１ ：車両制御システム
２ ：車両システム
６ ：外界センサ
１７ ：レーダ
１８ ：ライダ
１９ ：車外カメラ
３５ ：自動運転制御部
３８ ：走行制御部
４０ ：外界認識部
４２ ：行動計画部

Claims (10)

1. 車両制御システムであって、
   車両の操舵、加速、減速、及び周辺監視を含む運転者の運転への介入の度合いに応じて前記車両を制御する制御装置と、
   前記車両の周囲に存在する障害物を取得可能な外界認識装置とを有し、
   前記制御装置は、
   前記外界認識装置からの信号に基づいて前記障害物の位置及び速度を取得し、
   前記障害物の将来の各時刻における位置及び前記各時刻における位置に安全マージンを設けた障害物存在領域を演算し、
   前記障害物存在領域と重ならない範囲に前記車両の目標軌道を設定し、
   前記運転者に対する前記運転への介入要求に応じた前記運転者からの入力が検出されない場合には、前記車両を停車領域に停止させる停車処理を実行し、
   前記停車処理の実行中は、前記停車処理の非実行中よりも前記安全マージンを大きくする車両制御システム。
2. 前記制御装置は、前記停車処理において、予め設定した目的地へのルート上であり、かつ対向車線を横断する回数が１回以下となる範囲に前記停車領域を設定する請求項１に記載の車両制御システム。
3. 前記制御装置は、前記停車領域を設定する際に、前記車両が前記対向車線を横断するための車線領域内にある場合に、前記対向車線を横断した後の道路上に前記停車領域を設定する請求項２に記載の車両制御システム。
4. 前記制御装置は、前記停車処理において前記車両が前記対向車線を横断するときの車速を、前記停車処理を実行していないときに前記車両が前記対向車線を横断するときの車速よりも小さくする請求項２又は３に記載の車両制御システム。
5. 前記制御装置は、前記停車処理において前記停車領域を設定する際に、前記車両が前記対向車線を横断するための車線領域内にない場合に、前記対向車線を横断しないルート上に前記停車領域を設定する請求項２乃至４のいずれか１つの項に記載の車両制御システム。
6. 前記制御装置は、前記停車処理において、前記対向車線を横断するための車線領域内を除く範囲に前記停車領域を設定する請求項５に記載の車両制御システム。
7. 前記制御装置は、前記停車処理において予め設定した目的地へのルート上であり、かつ右折又は左折する回数が１回以下となる範囲に前記停車領域を設定する請求項１に記載の車両制御システム。
8. 前記制御装置は、前記停車領域を設定する際に、前記車両が右折又は左折するための車線領域内にある場合に、右折又は左折した後の道路上に前記停車領域を設定する請求項７に記載の車両制御システム。
9. 前記制御装置は、前記停車領域を設定する際に、前記車両が右折又は左折するための車線領域内にない場合に、現在走行する道路上に前記停車領域を設定する請求項８に記載の車両制御システム。
10. 前記制御装置は、前記停車処理において、前記車両が右折又は左折するための車線領域内を除く範囲に前記停車領域を設定する請求項９に記載の車両制御システム。

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