JP2021062777A - 車両制御システム - Google Patents

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喬行 後藤
義徳 渡邉
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義徳 渡邉
展秀 鎌田
Nobuhide Kamata
展秀 鎌田
和幸 藤田
Kazuyuki Fujita
和幸 藤田
将弘 原田
Masahiro Harada
将弘 原田
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Abstract

【課題】自動運転中の車両が目標トラジェクトリに追従するように車両走行制御が実行される際に、自動運転の継続性の低下を抑制する。【解決手段】車両走行制御装置は、車両が目標トラジェクトリに追従するように車両走行制御を実行する。自動運転制御装置は、車両の自動運転のための目標トラジェクトリである第1目標トラジェクトリを生成する。車両走行制御装置は、更に、車両走行の安全性の向上、乗員の違和感の軽減、車両挙動の安定化等を目的として操舵、加速、及び減速のうち少なくとも1つを制御する走行支援制御を実行可能に構成される。その走行支援制御の作動条件が成立する場合、車両走行制御装置は、走行支援制御のための目標トラジェクトリである第2目標トラジェクトリを生成する。車両走行制御装置は、第2目標トラジェクトリよりも第1目標トラジェクトリに重みを与えて車両走行制御を実行する。【選択図】図2

Description

本発明は、自動運転を行う車両を制御する車両制御システムに関する。特に、本発明は、目標トラジェクトリに追従するように車両を制御する車両制御システムに関する。
特許文献1は、車両用の運転操作補助装置を開示している。運転操作補助装置は、RP伝達制御と追従走行制御とを行う。RP伝達制御は、障害物に対するリスクポテンシャルに基づいて、アクセルペダル反力及び制駆動力を制御する。追従走行制御は、障害物までの車間距離を維持するように制駆動力を制御する。RP伝達制御と追従走行制御の両方が作動する場合、RP伝達制御よりも追従走行制御の方が優先される。
特開2007−313932号公報
車両の操舵、加速、及び減速を制御する車両走行制御について考える。特に、車両が目標トラジェクトリに追従するように車両走行制御が実行される場合について考える。自動運転の最中は、自動運転システムによって目標トラジェクトリが生成される。そして、その自動運転のための目標トラジェクトリに車両が追従するように車両走行制御が実行される。
その一方で、常時ではなく必要に応じて車両走行を支援する「走行支援制御機能」が車両に適用されることも想定される。走行支援制御機能は、必要に応じて、車両の操舵、加速、及び減速の少なくとも1つを制御する。そのような走行支援制御機能が自動運転に介入すると、自動運転のための目標トラジェクトリに対する追従性能が低下する。すなわち、自動運転の継続性が低下する。このことは、車両の乗員の違和感を招く。
本発明の1つの目的は、自動運転中の車両が目標トラジェクトリに追従するように車両走行制御が実行される際に、自動運転の継続性の低下を抑制することができる技術を提供することにある。
本発明の1つの観点において、自動運転を行う車両を制御する車両制御システムが提供される。
車両制御システムは、
車両が目標トラジェクトリに追従するように、車両の操舵、加速、及び減速を制御する車両走行制御を実行する車両走行制御装置と、
車両の自動運転のための目標トラジェクトリである第1目標トラジェクトリを生成する自動運転制御装置と
を備える。
車両走行制御装置は、更に、
車両の走行の安全性あるいは快適性の向上、車両の乗員の違和感あるいは不安感の軽減、及び車両の挙動の安定化のうち少なくとも1つを目的として操舵、加速、及び減速のうち少なくとも1つを制御する走行支援制御の作動条件が成立するか否かを判定し、
作動条件が成立する場合、走行支援制御のための目標トラジェクトリである第2目標トラジェクトリを生成する
ように構成される。
自動運転の最中に第2目標トラジェクトリが生成された場合であっても、あるいは、自動運転の最中に第2目標トラジェクトリが生成され、且つ、第1目標トラジェクトリを優先する優先条件が成立する場合、車両走行制御装置は、第2目標トラジェクトリよりも第1目標トラジェクトリに重みを与えて車両走行制御を実行する。
自動運転制御装置は、車両の自動運転のための第1目標トラジェクトリを生成する。車両走行制御装置は、走行支援制御の作動条件が成立する場合、走行支援制御のための第2目標トラジェクトリを生成する。自動運転の最中に第2目標トラジェクトリが生成された場合であっても、車両走行制御装置は、第2目標トラジェクトリよりも第1目標トラジェクトリに重みを与えて車両走行制御を実行する。これにより、走行支援制御の影響を抑え、自動運転のための第1目標トラジェクトリに対する追従性能の低下を抑制することが可能となる。すなわち、自動運転の継続性の低下を抑制することが可能となる。
自動運転の最中に第2目標トラジェクトリが生成され、且つ、第1目標トラジェクトリを優先する優先条件が成立する場合に、車両走行制御装置は、第2目標トラジェクトリよりも第1目標トラジェクトリに重みを与えて車両走行制御を実行してもよい。これにより、走行支援制御も適宜利用しつつ、自動運転の継続性の低下を抑制することが可能となる。
本発明の実施の形態に係る車両制御システムの概要を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る車両制御システムの構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る車両制御システムの概要を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る車両制御システムの概要を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る自動運転制御装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る自動運転制御装置における第1情報取得装置及び第1運転環境情報の例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る自動運転制御装置による処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る車両走行制御装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る車両走行制御装置における第2情報取得装置及び第2運転環境情報の例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る車両走行制御装置による走行支援制御に関連する処理の一例を示すフローチャートである。 図10中のステップS240における処理の一例を示す概念図である。 図10中のステップS240における処理の他の例を示す概念図である。 図10中のステップS250における処理を示す概念図である。 本発明の実施の形態に係る車両走行制御装置による走行支援制御に関連する処理の他の例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の第3の変形例に係る車両走行制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態の第4の変形例に係る車両制御システムの構成を示すブロック図である。
添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
1.概要
図1は、本実施の形態に係る車両制御システム10の概要を説明するための概念図である。車両制御システム10は、車両1を制御する。典型的には、車両制御システム10は、車両1に搭載されている。あるいは、車両制御システム10の少なくとも一部は、車両1の外部の外部装置に配置され、リモートで車両1を制御してもよい。つまり、車両制御システム10は、車両1と外部装置とに分散的に配置されていてもよい。
車両1は、自動運転可能な自動運転車両である。ここでの自動運転としては、ドライバが必ずしも100%運転に集中しなくてもよいことを前提としたもの(例えば、いわゆるレベル3以上の自動運転)を想定している。
車両制御システム10は、車両1の自動運転の管理を行う。また、車両制御システム10は、車両1の操舵、加速、及び減速を制御する「車両走行制御」を実行する。特に、自動運転中、車両制御システム10は、車両1が目標トラジェクトリTRに追従するように車両走行制御を実行する。
目標トラジェクトリTRは、少なくとも、車両1が走行する道路内における車両1の目標位置[Xi、Yi]の集合を含む。図1に示される例において、X方向は車両1の前方方向であり、Y方向はX方向と直交する平面方向である。但し、座標系(X,Y)は、図1で示された例に限られない。目標トラジェクトリTRは、更に、目標位置[Xi、Yi]毎の目標速度[VXi、VYi]を含んでいてもよい。目標トラジェクトリTRは、目標位置[Xi、Yi]や目標速度[VXi、VYi]の上下限値などの制御レンジ情報や、希望走行位置範囲情報を含んでいてもよい。このような目標トラジェクトリTRに車両1を追従させるために、車両制御システム10は、車両1と目標トラジェクトリTRとの間の偏差(横偏差、ヨー角偏差、速度偏差、等)を算出し、その偏差が減少するように車両走行制御を行う。
図2は、本実施の形態に係る車両制御システム10の構成を概略的に示すブロック図である。車両制御システム10は、自動運転制御装置100及び車両走行制御装置200を備えている。自動運転制御装置100と車両走行制御装置200は、物理的に別々の装置であってもよいし、同じ装置であってもよい。自動運転制御装置100と車両走行制御装置200が物理的に別々の装置である場合、それらは、通信を介して必要な情報をやりとりする。
自動運転制御装置100は、車両制御システム10の機能のうち、車両1の自動運転の管理を担う。特に、自動運転制御装置100は、車両1の自動運転のための目標トラジェクトリTRを生成する。例えば、自動運転制御装置100は、センサを用いて車両1の周辺の状況を検出(認識)する。そして、自動運転制御装置100は、目的地や車両1の周辺の状況に基づいて、自動運転中の車両1の走行プランを生成する。走行プランは、現在の走行車線を維持する、車線変更を行う、障害物を回避する、等を含む。そして、自動運転制御装置100は、走行プランに従って車両1が走行するために必要な目標トラジェクトリTRを生成する。
自動運転制御装置100によって生成される自動運転のための目標トラジェクトリTRは、以下、「第1目標トラジェクトリTR1」と呼ばれる。自動運転制御装置100は、生成した第1目標トラジェクトリTR1を車両走行制御装置200に出力する。
一方、車両走行制御装置200は、車両制御システム10の機能のうち、車両走行制御を担う。つまり、車両走行制御装置200は、車両1の操舵、加速、及び減速を制御する。特に、車両走行制御装置200は、車両1が目標トラジェクトリTRに追従するように、車両1の操舵、加速、及び減速を制御する。目標トラジェクトリTRに車両1を追従させるために、車両走行制御装置200は、車両1と目標トラジェクトリTRとの間の偏差(横偏差、ヨー角偏差、速度偏差、等)を算出し、その偏差が減少するように車両走行制御を行う。
車両1の自動運転中、車両走行制御装置200は、自動運転制御装置100から第1目標トラジェクトリTR1を受け取る。基本的に、車両走行制御装置200は、車両1が第1目標トラジェクトリTR1に追従するように車両走行制御を行う。
本実施の形態に係る車両走行制御装置200は、更に、車両1の走行を支援する「走行支援制御」の機能(走行支援制御機能GD)を有している。より詳細には、走行支援制御は、車両1の走行の安全性あるいは快適性の向上、車両1の乗員の違和感あるいは不安感の低減、及び車両1の挙動の安定化のうち少なくとも1つを目的として、車両1の操舵、加速、及び減速のうち少なくとも1つを制御する。そのような走行支援制御としては、衝突回避制御、車線逸脱抑制制御、制振制御、車両安定制御、等が例示される。衝突回避制御は、車両1と周囲の物体(回避対象)との衝突の回避を支援する。車線逸脱抑制制御は、車両1が走行車線から逸脱することを抑制する。制振制御は、車両1の縦揺れや横揺れを抑制する。車両安定制御は、車両スピン等の不安定挙動を抑制する。
車両走行制御装置200は、センサを用いて、車両1の周辺の状況や車両1の状態を検出する。そして、車両走行制御装置200(走行支援制御機能GD)は、その検出結果に基づいて、走行支援制御を作動させる必要があるか否かを判定する。言い換えれば、車両走行制御装置200は、走行支援制御を作動させるための「作動条件」が成立するか否かを判定する。作動条件が成立する場合、車両走行制御装置200(走行支援制御機能GD)は、走行支援制御のための目標トラジェクトリTRを生成する。車両走行制御装置200によって生成される走行支援制御のための目標トラジェクトリTRは、以下、「第2目標トラジェクトリTR2」と呼ばれる。
自動運転の最中に走行支援制御の作動条件が成立して第2目標トラジェクトリTR2が生成された場合、自動運転のための第1目標トラジェクトリTR1と走行支援制御のための第2目標トラジェクトリTR2の両方が同時に発生することになる。それら第1目標トラジェクトリTR1と第2目標トラジェクトリTR2は、必ずしも一致しない。従って、第1目標トラジェクトリTR1と第2目標トラジェクトリTR2との間で調停を行い、最終的な目標トラジェクトリTRを決定する必要がある。
本実施の形態に係る車両走行制御装置200は、第1目標トラジェクトリTR1と第2目標トラジェクトリTR2との間で調停を行い、最終的な目標トラジェクトリTRを決定する機能も備える。特に、本実施の形態では、次のような観点から、走行支援制御のための第2目標トラジェクトリTR2よりも自動運転のための第1目標トラジェクトリTR1の方が優先される。
一例として、図3は、車両1の前方に歩行者や障害物等の回避対象が存在する状況を示している。自動運転制御装置100は、回避対象を認識し、その回避対象との衝突を回避して車両1が走行するために必要な第1目標トラジェクトリTR1を生成する。また、走行支援制御機能GDを備える車両走行制御装置200も、同じ回避対象を認識し、その回避対象との衝突を回避できる第2目標トラジェクトリTR2を生成する。図3に示される例では、第1目標トラジェクトリTR1は、少なくとも車両1の操舵を要求し、第2目標トラジェクトリTR2は、車両1の急減速を要求する。
仮に第2目標トラジェクトリTR2の方が優先された場合、回避対象との衝突を回避することはできるが、自動運転のための第1目標トラジェクトリTR1に対する追従性能が低下する。すなわち、自動運転の継続性が低下する。これは、車両の乗員の違和感を招く。一方、第1目標トラジェクトリTR1の方を優先しても、回避対象との衝突を回避することができる。更に、第1目標トラジェクトリTR1を優先することによって、走行支援制御の影響を抑え、第1目標トラジェクトリTR1に対する追従性能の低下を抑制することが可能となる。
図4に示される例では、第1目標トラジェクトリTR1と第2目標トラジェクトリTR2の双方が、回避対象との衝突を回避するために車両1の操舵を要求する。この場合も同様に、第1目標トラジェクトリTR1を優先することによって、回避対象との衝突を回避しつつ、自動運転の継続性の低下を抑制することが可能となる。
このように、自動運転制御装置100は、車両1の前方のリスク等を認識し、適切な第1目標トラジェクトリTR1を生成すると考えられる。よって、自動運転の最中に第2目標トラジェクトリTR2が生成された場合であっても、車両走行制御装置200は、第1目標トラジェクトリTR1の方を優先する。言い換えれば、車両走行制御装置200は、第2目標トラジェクトリTR2よりも第1目標トラジェクトリTR1に“重み”を与えて車両走行制御を実行する。これにより、走行支援制御の影響を抑え、自動運転のための第1目標トラジェクトリTR1に対する追従性能の低下を抑制することが可能となる。すなわち、自動運転の継続性の低下を抑制することが可能となる。
第2目標トラジェクトリTR2よりも第1目標トラジェクトリTR1に重みを与えることは、第1目標トラジェクトリTR1を最終的な目標トラジェクトリTRとして選択することを含む。この場合、車両走行制御装置200は、第1目標トラジェクトリTR1を目標トラジェクトリTRとして用いて車両走行制御を実行する。この場合、自動運転の継続性が維持される。
また、第2目標トラジェクトリTR2よりも第1目標トラジェクトリTR1に重みを与えることは、第2目標トラジェクトリTR2と第1目標トラジェクトリTR1を組み合わせて最終的な目標トラジェクトリTRを決定することも含む。ここで、目標トラジェクトリTRに対する第1目標トラジェクトリTR1の重み(第1重みW1)は、目標トラジェクトリTRに対する第2目標トラジェクトリTR2の重み(第2重みW2)よりも大きい。この場合でも、自動運転の継続性の低下は抑制される。
尚、第1目標トラジェクトリTR1を常時優先する必要は必ずしもない。よりフレキシブルな運用を可能とするために、条件付きで第1目標トラジェクトリTR1を優先してもよい。第1目標トラジェクトリTR1を優先する条件は、以下「優先条件」と呼ばれる。自動運転の最中に第2目標トラジェクトリTR2が生成され、且つ、優先条件が成立する場合に、車両走行制御装置200は、第2目標トラジェクトリTR2よりも第1目標トラジェクトリTR1に重みを与えて車両走行制御を実行してもよい。これにより、走行支援制御も適宜利用しつつ、自動運転の継続性の低下を抑制することが可能となる。尚、優先条件の様々な例は後述する。
自動運転制御装置100と車両走行制御装置200は、別々に設計、開発されてもよい。例えば、車両走行制御を担う車両走行制御装置200は、自動車メーカーによって設計、開発される。自動運転サービス提供者は、車両走行制御装置200を利用することを前提として、自動運転制御装置100用のソフトウェアを設計、開発する。その意味で、車両走行制御装置200は、自動運転サービスのためのプラットフォームであると言える。
以下、本実施の形態に係る車両制御システム10について更に詳しく説明する。
2.自動運転制御装置100
2−1.構成例
図5は、本実施の形態に係る自動運転制御装置100の構成例を示すブロック図である。自動運転制御装置100は、第1情報取得装置110、第1制御装置120、及び第1入出力インタフェース130を備えている。
第1情報取得装置110は、第1運転環境情報150を取得する。第1運転環境情報150は、車両1の運転環境を示す情報であり、車両1の自動運転に必要な情報である。
図6は、第1情報取得装置110及び第1運転環境情報150の例を示すブロック図である。第1情報取得装置110は、第1地図情報取得装置111、第1位置情報取得装置112、第1車両状態センサ113、第1周辺状況センサ114、及び第1通信装置115を備えている。第1運転環境情報150は、第1地図情報151、第1位置情報152、第1車両状態情報153、第1周辺状況情報154、及び第1配信情報155を含んでいる。
第1地図情報取得装置111は、第1地図情報151を取得する。第1地図情報151は、車線配置や道路形状を示す。第1地図情報取得装置111は、地図データベースから、必要なエリアの第1地図情報151を取得する。地図データベースは、車両1に搭載されている所定の記憶装置に格納されていてもよいし、車両1の外部の管理サーバに格納されていてもよい。後者の場合、第1地図情報取得装置111は、管理サーバと通信を行い、必要な第1地図情報151を取得する。
第1位置情報取得装置112は、車両1の位置及び方位を示す第1位置情報152を取得する。例えば、第1位置情報取得装置112は、車両1の位置及び方位を計測するGPS(Global Positioning System)装置を含んでいる。第1位置情報取得装置112は、周知の自己位置推定処理(localization)を行い、第1位置情報152の精度を高めてもよい。
第1車両状態センサ113は、車両1の状態を示す第1車両状態情報153を取得する。例えば、第1車両状態センサ113は、車速センサ、ヨーレートセンサ、加速度センサ、及び舵角センサ、等を含んでいる。車速センサは、車速(車両1の速度)を検出する。ヨーレートセンサは、車両1のヨーレートを検出する。加速度センサは、車両1の加速度(横加速度、前後加速度、上下加速度)を検出する。舵角センサは、車両1の操舵角(転舵角)を検出する。
第1周辺状況センサ114は、車両1の周囲の状況を認識(検出)する。例えば、第1周辺状況センサ114は、カメラ、ライダー(LIDAR: Laser Imaging Detection and Ranging)、及びレーダの少なくとも1つを含んでいる。第1周辺状況情報154は、第1周辺状況センサ114による認識結果を示す。例えば、第1周辺状況情報154は、第1周辺状況センサ114によって認識された物標に関する物標情報を含む。物標としては、周辺車両、歩行者、路側物、障害物、白線(区画線)、等が例示される。物標情報は、車両1に対する物標の相対位置及び相対速度の情報を含んでいる。
第1通信装置115は、車両1の外部と通信を行う。例えば、第1通信装置115は、車両1の外部の外部装置と、通信ネットワークを介して通信を行う。第1通信装置115は、周囲のインフラとの間でV2I通信(路車間通信)を行ってもよい。第1通信装置115は、周辺車両との間でV2V通信(車車間通信)を行ってもよい。第1配信情報155は、第1通信装置115を通して得られる情報である。例えば、第1配信情報155は、周辺車両の情報や道路交通情報(工事区間情報、事故情報、交通規制情報、渋滞情報等)を含む。
尚、第1情報取得装置110の一部は、車両走行制御装置200に含まれていてもよい。つまり、自動運転制御装置100と車両走行制御装置200が、第1情報取得装置110の一部を共用してもよい。その場合、自動運転制御装置100と車両走行制御装置200は、必要な情報を互いにやりとりする。
再度図5を参照して、第1入出力インタフェース130は、車両走行制御装置200と通信可能に接続されている。
第1制御装置120(第1コントローラ)は、各種処理を行う情報処理装置である。例えば、第1制御装置120は、マイクロコンピュータである。第1制御装置120は、ECU(Electronic Control Unit)とも呼ばれる。より詳細には、第1制御装置120は、第1プロセッサ121及び第1記憶装置122を備えている。
第1記憶装置122には、各種情報が格納される。例えば、第1記憶装置122には、第1情報取得装置110によって取得された第1運転環境情報150が格納される。第1記憶装置122としては、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、HDD(Hard Disk Drive)等、が例示される。
第1プロセッサ121は、コンピュータプログラムである自動運転ソフトウェアを実行する。自動運転ソフトウェアは、第1記憶装置122に格納されている、あるいは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されている。第1プロセッサ121が自動運転ソフトウェアを実行することにより、第1制御装置120(第1プロセッサ121)の機能が実現される。
本実施の形態によれば、第1制御装置120(第1プロセッサ121)は、車両1の自動運転の管理を担う。特に、第1制御装置120は、車両1の自動運転のための第1目標トラジェクトリTR1を生成する。以下、第1目標トラジェクトリTR1の生成ついて、更に詳しく説明する。
2−2.第1目標トラジェクトリの生成
図7は、本実施の形態に係る自動運転制御装置100の第1制御装置120(第1プロセッサ121)による処理を示すフローチャートである。車両1の自動運転中、図7に示される処理フローは、一定サイクル毎に繰り返し実行される。
ステップS110において、第1制御装置120は、第1情報取得装置110から第1運転環境情報150を取得する。第1運転環境情報150は、第1記憶装置122に格納される。
ステップS120において、第1制御装置120は、第1運転環境情報150に基づいて、車両1の自動運転のための第1目標トラジェクトリTR1を生成する。より詳細には、第1制御装置120は、第1運転環境情報150に基づいて、自動運転中の車両1の走行プランを生成する。走行プランは、現在の走行車線を維持して走行する、車線変更を行う、障害物を回避する、等を含む。そして、第1制御装置120は、走行プランに従って車両1が走行するために必要な第1目標トラジェクトリTR1を、第1運転環境情報150に基づいて生成する。
例えば、第1制御装置120は、現在の走行車線を維持して走行するための第1目標トラジェクトリTR1を生成する。より詳細には、第1制御装置120は、第1地図情報151(車線配置)と第1位置情報152に基づいて、車両1が走行している走行車線を認識し、車両1の前方の走行車線の配置形状を取得する。あるいは、第1制御装置120は、第1周辺状況情報154に基づいて、走行車線の区画線(白線)を認識し、車両1の前方の走行車線の配置形状を認識してもよい。そして、第1制御装置120は、車両1の前方の走行車線の配置形状に基づいて、走行車線を維持して走行するための第1目標トラジェクトリTR1を生成する。
他の例として、第1制御装置120は、車線変更のための第1目標トラジェクトリTR1を生成してもよい。より詳細には、第1制御装置120は、第1地図情報151(車線配置)、第1位置情報152、及び目的地に基づいて、目的地に到達するために車線変更を行うことを計画する。そして、第1制御装置120は、第1地図情報151(車線配置)、第1位置情報152、第1車両状態情報153、及び第1周辺状況情報154(他車両の配置)、等に基づいて、車線変更を実現するための第1目標トラジェクトリTR1を生成する。
更に他の例として、第1制御装置120は、車両1と周囲の物体との衝突を回避するための第1目標トラジェクトリTR1を生成してもよい。より詳細には、第1制御装置120は、第1周辺状況情報154(物標情報)に基づいて、車両1の前方の回避対象(例:周辺車両、歩行者)を認識する。更に、第1制御装置120は、第1車両状態情報153と第1周辺状況情報154(物標情報)に基づいて、車両1と回避対象のそれぞれの将来位置を予測し、車両1が回避対象と衝突する可能性を算出する。車両1が回避対象と衝突する可能性が閾値以上である場合、第1制御装置120は、第1車両状態情報153(物標情報)と第1周辺状況情報154に基づいて、衝突を回避するための第1目標トラジェクトリTR1を生成する。典型的には、衝突を回避するための第1目標トラジェクトリTR1は、操舵及び減速の少なくとも一方を要求する。
ステップS130において、第1制御装置120は、生成した第1目標トラジェクトリTR1を第1入出力インタフェース130を介して車両走行制御装置200に出力する。第1目標トラジェクトリTR1が更新される度に、最新の第1目標トラジェクトリTR1が車両走行制御装置200に出力される。
3.車両走行制御装置200
3−1.構成例
図8は、本実施の形態に係る車両走行制御装置200の構成例を示すブロック図である。車両走行制御装置200は、第2情報取得装置210、第2制御装置220、第2入出力インタフェース230、及び走行装置240を備えている。
第2情報取得装置210は、第2運転環境情報250を取得する。第2運転環境情報250は、車両1の運転環境を示す情報であり、車両走行制御装置200による車両走行制御及び走行支援制御に必要な情報である。
図9は、第2情報取得装置210及び第2運転環境情報250の例を示すブロック図である。第2情報取得装置210は、第2地図情報取得装置211、第2位置情報取得装置212、第2車両状態センサ213、第2周辺状況センサ214、及び第2通信装置215を備えている。第2運転環境情報250は、第2地図情報251、第2位置情報252、第2車両状態情報253、第2周辺状況情報254、及び第2配信情報255を含んでいる。
第2地図情報取得装置211は、第2地図情報251を取得する。第2地図情報251は、車線配置や道路形状を示す。第2地図情報取得装置211は、地図データベースから、必要なエリアの第2地図情報251を取得する。地図データベースは、車両1に搭載されている所定の記憶装置に格納されていてもよいし、車両1の外部の管理サーバに格納されていてもよい。後者の場合、第2地図情報取得装置211は、管理サーバと通信を行い、必要な第2地図情報251を取得する。
第2位置情報取得装置212は、車両1の位置及び方位を示す第2位置情報252を取得する。例えば、第2位置情報取得装置212は、車両1の位置及び方位を計測するGPS装置を含んでいる。第2位置情報取得装置212は、周知の自己位置推定処理を行い、第2位置情報252の精度を高めてもよい。
第2車両状態センサ213は、車両1の状態を示す第2車両状態情報253を取得する。例えば、第2車両状態センサ213は、車速センサ、ヨーレートセンサ、加速度センサ、及び舵角センサ、等を含んでいる。車速センサは、車速(車両1の速度)を検出する。ヨーレートセンサは、車両1のヨーレートを検出する。加速度センサは、車両1の加速度(横加速度、前後加速度、上下加速度)を検出する。舵角センサは、車両1の操舵角(転舵角)を検出する。
第2周辺状況センサ214は、車両1の周囲の状況を認識(検出)する。例えば、第2周辺状況センサ214は、カメラ、ライダー、及びレーダの少なくとも1つを含んでいる。第2周辺状況情報254は、第2周辺状況センサ214による認識結果を示す。例えば、第2周辺状況情報254は、第2周辺状況センサ214によって認識された物標に関する物標情報を含む。物標としては、周辺車両、歩行者、路側物、障害物、白線(区画線)、等が例示される。物標情報は、車両1に対する物標の相対位置及び相対速度の情報を含んでいる。
第2通信装置215は、車両1の外部と通信を行う。例えば、第2通信装置215は、車両1の外部の外部装置と、通信ネットワークを介して通信を行う。第2通信装置215は、周囲のインフラとの間でV2I通信(路車間通信)を行ってもよい。第2通信装置215は、周辺車両との間でV2V通信(車車間通信)を行ってもよい。第2配信情報255は、第2通信装置215を通して得られる情報である。例えば、第2配信情報255は、周辺車両の情報や道路交通情報(工事区間情報、事故情報、交通規制情報、渋滞情報等)を含む。
尚、第1情報取得装置110と第2情報取得装置210は、部分的に共通化されていてもよい。例えば、第1地図情報取得装置111と第2地図情報取得装置211は、同じであってもよい。第1位置情報取得装置112と第2位置情報取得装置212は、同じであってもよい。第1車両状態センサ113と第2車両状態センサ213は、同じであってもよい。つまり、自動運転制御装置100と車両走行制御装置200が、第2情報取得装置210の一部を共用してもよい。その場合、自動運転制御装置100と車両走行制御装置200は、必要な情報を互いにやりとりする。
再度図8を参照して、第2入出力インタフェース230は、自動運転制御装置100と通信可能に接続されている。
走行装置240は、操舵装置241、駆動装置242、及び制動装置243を含んでいる。操舵装置241は、車両1の車輪を転舵する。例えば、操舵装置241は、パワーステアリング(EPS: Electric Power Steering)装置を含んでいる。駆動装置242は、駆動力を発生させる動力源である。駆動装置242としては、エンジン、電動機、インホイールモータ等が例示される。制動装置243は、制動力を発生させる。
第2制御装置220(第2コントローラ)は、各種処理を行う情報処理装置である。例えば、第2制御装置220は、マイクロコンピュータである。第2制御装置220は、ECUとも呼ばれる。より詳細には、第2制御装置220は、第2プロセッサ221及び第2記憶装置222を備えている。
第2記憶装置222には、各種情報が格納される。例えば、第2記憶装置222には、第2情報取得装置210によって取得された第2運転環境情報250が格納される。第2記憶装置222としては、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、HDD等が例示される。
第2プロセッサ221は、コンピュータプログラムである車両走行制御ソフトウェアを実行する。車両走行制御ソフトウェアは、第2記憶装置222に格納されている、あるいは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されている。第2プロセッサ221が車両走行制御ソフトウェアを実行することにより、第2制御装置220(第2プロセッサ221)の機能が実現される。
3−2.車両走行制御
第2制御装置220(第2プロセッサ221)は、車両1の操舵、加速、及び減速を制御する「車両走行制御」を実行する。この第2制御装置220は、走行装置240の動作を制御することによって車両走行制御を行う。具体的には、第2制御装置220は、操舵装置241の動作を制御することによって、車両1の操舵(転舵)を制御する。また、第2制御装置220は、駆動装置242の動作を制御することによって、車両1の加速を制御する。また、第2制御装置220は、制動装置243の動作を制御することによって、車両1の減速を制御する。
特に、第2制御装置220は、車両1が目標トラジェクトリTRに追従するように車両走行制御を実行する。この場合、第2制御装置220は、目標トラジェクトリTR、第2位置情報252、及び第2車両状態情報253に基づいて、車両1と目標トラジェクトリTRとの間の偏差を算出する。偏差としては、横偏差(Y方向偏差)、ヨー角偏差(方位角偏差)、及び速度偏差が挙げられる。そして、第2制御装置220は、車両1と目標トラジェクトリTRとの間の偏差が減少するように車両走行制御を行う。
車両走行制御において、第2制御装置220は、走行装置240を制御するための制御量、すなわち、操舵、加速、減速のうち少なくとも1つの制御量を算出する。車両1が目標トラジェクトリTRに追従するために要求される制御量、すなわち、車両1と目標トラジェクトリTRとの間の偏差を減少させるために要求される制御量は、以下「要求制御量CON」と呼ばれる。要求制御量CONとしては、目標操舵角、目標ヨーレート、目標速度、目標加速度、目標減速度、目標トルク、目標電流、等が挙げられる。第2制御装置220は、要求制御量CONに従って、走行装置240の動作を制御する、すなわち、操舵、加速、及び減速のうち少なくとも1つを制御する。
例えば、操舵装置241を用いた操舵制御は、次の通りである。第2制御装置220は、車両1と目標トラジェクトリTRとの間の偏差を減少させるために必要な目標ヨーレートを算出する。更に、第2制御装置220は、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差分であるヨーレート偏差に応じて、目標操舵角を算出する。実ヨーレートは、第2車両状態センサ213によって検出され、第2車両状態情報253に含まれる。ヨーレート偏差が大きいほど、目標操舵角も大きくなる。そして、第2制御装置220は、実操舵角が目標操舵角に追従するように、操舵装置241のフィードバック制御を行う。実操舵角は、第2車両状態センサ213によって検出され、第2車両状態情報253に含まれる。
3−3.走行支援制御に関連する処理
第2制御装置220(第2プロセッサ221)は、更に、車両1の走行を支援する「走行支援制御」を行う。走行支援制御は、車両1の走行の安全性あるいは快適性の向上、車両1の乗員の違和感あるいは不安感の軽減、及び車両1の挙動の安定化のうち少なくとも1つを目的として、車両1の操舵、加速、及び減速のうち少なくとも1つを制御する。走行支援制御としては、衝突回避制御、車線逸脱抑制制御、制振制御、車両安定制御、等が例示される。衝突回避制御は、車両1と周囲の物体(回避対象)との衝突の回避を支援する。車線逸脱抑制制御は、車両1が走行車線から逸脱することを抑制する。制振制御は、車両1の縦揺れや横揺れを抑制する。車両安定制御は、車両スピン等の不安定挙動を抑制する。
図10は、第2制御装置220(第2プロセッサ221)による走行支援制御に関連する処理の一例を示すフローチャートである。図10に示される処理フローは、一定サイクル毎に繰り返し実行される。車両1は自動運転中であるとする。
3−3−1.ステップS210
ステップS210において、第2制御装置220は、第2情報取得装置210から第2運転環境情報250を取得する。第2運転環境情報250は、第2記憶装置222に格納される。また、第2制御装置220は、第2入出力インタフェース230を介して、自動運転制御装置100から第1目標トラジェクトリTR1を示す情報を受け取る。第1目標トラジェクトリTR1を示す情報は、第2記憶装置222に格納される。
3−3−2.ステップS220
ステップS220において、第2制御装置220は、第2運転環境情報250に基づいて、走行支援制御を作動させる必要があるか否かを判定する。言い換えれば、第2制御装置220は、第2運転環境情報250に基づいて、走行支援制御を作動させるための「作動条件」が成立するか否かを判定する。
走行支援制御の一例として、衝突回避制御について考える。第2制御装置220は、第2周辺状況情報254(物標情報)に基づいて、車両1の前方の回避対象(例:周辺車両、歩行者)を認識する。更に、第2制御装置220は、第2車両状態情報253と第2周辺状況情報254(物標情報)に基づいて、車両1と回避対象のそれぞれの将来位置を予測し、車両1が回避対象と衝突する可能性を算出する。衝突回避制御の作動条件は、車両1が回避対象と衝突する可能性が閾値以上であることである。
走行支援制御の他の例として、車線逸脱抑制制御について考える。例えば、車両1が走行車線内でふらつき、走行車線の区画線(白線)に近づいたとき、車線逸脱抑制制御は、車両1を走行車線の中央に戻すように操舵を行う。そのために、第2制御装置220は、第2周辺状況情報254に基づいて、車両1が走行している走行車線の区画線を認識し、車両1と区画線との間の距離をモニタする。車線逸脱抑制制御の第1の作動条件は、車両1と走行車線の区画線との間の距離が所定の距離閾値未満となることである。
また、車線逸脱抑制制御は、車両1が前方のカーブを曲がりきれないことを予測した場合に、車両1を減速させる。そのために、第2制御装置220は、第2地図情報251と第2位置情報252に基づいて、車両1の前方の道路形状を取得する。そして、第2制御装置220は、その道路形状と第2車両状態情報253(車速等)に基づいて、車両1が走行車線を逸脱することなく前方のカーブを曲がれるか否かを判定する。このとき、第2制御装置220は、路面状態(路面摩擦係数)を考慮に入れて判定を行ってもよい。路面状態は、第2車両状態情報253あるいは第2周辺状況情報254を利用した周知技術により推定可能である。車線逸脱抑制制御の第2の作動条件は、車両1が走行車線を逸脱することなく前方のカーブを曲がり切れないと判定されることである。
走行支援制御の作動条件が成立する場合(ステップS220;Yes)、処理はステップS230に進む。一方、走行支援制御の作動条件が成立しない場合(ステップS220;No)、処理はステップS250に進む。
3−3−3.ステップS230
第2制御装置220は、走行支援制御のための第2目標トラジェクトリTR2を生成する。例えば、衝突回避制御のための第2目標トラジェクトリTR2は、回避対象との衝突を回避するために、車両1の操舵及び減速の少なくとも一方を要求する。
他の例として、車線逸脱抑制制御の第1の作動条件が成立した場合、第2目標トラジェクトリTR2は、車両1を走行車線の中央に戻すような操舵を要求する。車線逸脱抑制制御の第2の作動条件が成立した場合、第2目標トラジェクトリTR2は、前方のカーブにおける車線逸脱を抑制するために、車両1の減速を要求する。
第2制御装置220は、第2目標トラジェクトリTR2の情報を第2記憶装置222に格納する。その後、処理はステップS240に進む。
3−3−4.ステップS240
自動運転のための第1目標トラジェクトリTR1と走行支援制御のための第2目標トラジェクトリTR2の両方が同時に発生している。そのため、第2制御装置220は、第1目標トラジェクトリTR1と第2目標トラジェクトリTR2との間で調停を行う。特に、本実施の形態によれば、第2制御装置220は、第2目標トラジェクトリTR2よりも第1目標トラジェクトリTR1の方を優先して、車両走行制御を実行する。言い換えれば、第2制御装置220は、第2目標トラジェクトリTR2よりも第1目標トラジェクトリTR1に“重み”を与えて車両走行制御を実行する。
図11は、ステップS240における処理の一例を示す概念図である。第2制御装置220は、第1目標トラジェクトリTR1と第2目標トラジェクトリTR2から最終的な目標トラジェクトリTRを決定する調停処理を行う。目標トラジェクトリTRは、次の式(1)で表される。
式(1):TR=W1×TR1+W2×TR2
第1重みW1は、目標トラジェクトリTRに対する第1目標トラジェクトリTR1の重みである。第2重みW2は、目標トラジェクトリTRに対する第2目標トラジェクトリTR2の重みである。第1重みW1は、第2重みW2よりも大きい(W1>W2)。つまり、第1重みW1は、0.5より大きく1以下であり、第2重みW2は、0以上0.5未満である。第1重みW1が1であり、第2重みW2が0であることは、第1目標トラジェクトリTR1が目標トラジェクトリTRとして選択されることと等価である。
第2制御装置220は、車両1が目標トラジェクトリTRに追従するために要求される要求制御量CONを算出する。そして、第2制御装置220は、要求制御量CONに従って、走行装置240の動作を制御する、すなわち、操舵、加速、及び減速のうち少なくとも1つを制御する。
図12は、ステップS240における処理の他の例を示す概念図である。図12に示される処理も、「第2目標トラジェクトリTR2よりも第1目標トラジェクトリTR1に重みを与えて車両走行制御を実行すること」に含まれる。
より詳細には、第2制御装置220は、車両1が第1目標トラジェクトリTR1に追従するために要求される要求制御量CONを、「第1要求制御量CON1」として算出する。また、第2制御装置220は、車両1が第2目標トラジェクトリTR2に追従するために要求される要求制御量CONを、「第2要求制御量CON2」として算出する。そして、第2制御装置220は、第1要求制御量CON1と第2要求制御量CON2を組み合わせて最終的な要求制御量CONを決定する調停処理を行う。要求制御量CONは、次の式(2)で表される。
式(2):CON=W1×CON1+W2×CON2
第1重みW1は、要求制御量CONに対する第1要求制御量CON1の重みである。第2重みW2は、要求制御量CONに対する第2要求制御量CON2の重みである。第1重みW1は、第2重みW2よりも大きい(W1>W2)。つまり、第1重みW1は、0.5より大きく1以下であり、第2重みW2は、0以上0.5未満である。第1重みW1が1であり、第2重みW2が0であることは、第1要求制御量CON1が要求制御量CONとして選択されることと等価である。
要求制御量CONが決定されると、第2制御装置220は、その要求制御量CONに従って、走行装置240の動作を制御する、すなわち、操舵、加速、及び減速のうち少なくとも1つを制御する。図12に示される処理によっても、図11の場合と同等の効果が得られる。
3−3−5.ステップS250
走行支援制御の作動条件は成立しておらず、第2目標トラジェクトリTR2は生成されていない。第2制御装置220は、自動運転制御装置100から受け取った第1目標トラジェクトリTR1を目標トラジェクトリTRとして用いて、車両走行制御を実行する。つまり、第2制御装置220は、車両1が第1目標トラジェクトリTR1に追従するように車両走行制御を実行する。
図13は、ステップS250における処理を示す概念図である。第2制御装置220は、車両1が目標トラジェクトリTR(=TR1)に追従するために要求される要求制御量CON(=CON1)を算出する。そして、第2制御装置220は、要求制御量CON(=CON1)に従って、走行装置240の動作を制御する、すなわち、操舵、加速、及び減速のうち少なくとも1つを制御する。
4.優先条件
第1目標トラジェクトリTR1を常時優先する必要は必ずしもない。よりフレキシブルな運用を可能とするために、条件付きで第1目標トラジェクトリTR1を優先してもよい。以下、第1目標トラジェクトリTR1を優先する「優先条件」を考慮する場合について説明する。
図14は、優先条件が考慮される場合の走行支援制御に関連する処理を示すフローチャートである。既出の図10の場合と重複する説明は適宜省略する。既出の図10の場合と比較すると、ステップS230の後にステップS235とステップS260が追加されている。
ステップS235において、第2制御装置220は、第1目標トラジェクトリTR1を優先する優先条件が成立するか否かを判定する。優先条件が成立する場合(ステップS235;Yes)、処理はステップS240に進む。
一方、優先条件が成立しない場合(ステップS235;No)、処理はステップS260に進む。ステップS260において、第2制御装置220は、第1目標トラジェクトリTR1よりも第2目標トラジェクトリTR2の方を優先して、車両走行制御を実行する。言い換えれば、第2制御装置220は、第1目標トラジェクトリTR1よりも第2目標トラジェクトリTR2に重みを与えて車両走行制御を実行する。例えば、第2制御装置220は、第2目標トラジェクトリTR2を目標トラジェクトリTRとして用いて、車両走行制御を実行する。これにより、走行支援制御の効果が十分に得られる。
このように、第1目標トラジェクトリTR1は、必ずしも優先されるわけではなく、条件付きで優先される。従って、走行支援制御も適宜利用しつつ、自動運転の継続性の低下を抑制することが可能となる。
以下、優先条件の様々な例について説明する。尚、矛盾しない限りにおいて、優先条件は、以下に説明される様々な例のうち2以上を含んでいてもよい。少なくともいずれかの優先条件が成立した場合(ステップS235;Yes)、処理はステップS240に進む。
4−1.第1の例
以下の説明において、「第1操舵方向」は、車両1が第1目標トラジェクトリTR1に追従するために要求される操舵方向、すなわち、自動運転制御装置100から要求される操舵方向である。一方、「第2操舵方向」は、車両1が第2目標トラジェクトリTR2に追従するために要求される操舵方向、すなわち、走行支援制御から要求される操舵方向である。
優先条件の第1の例は、「第1操舵方向が第2操舵方向と同じであること」である。この優先条件が成立する場合、自動運転制御装置100は、走行支援制御と同じ観点からリスクを認識していると考えられる。自動運転制御装置100から要求される第1目標トラジェクトリTR1を優先することによって、走行支援制御と同等の効果を得つつ、自動運転の継続性も確保することが可能となる。
第2制御装置220は、第2位置情報252(車両1の位置及び方位)、第1目標トラジェクトリTR1、及び第2目標トラジェクトリTR2を対比することによって、第1操舵方向と第2操舵方向が同じであるか否かを判定することができる。あるいは、第2制御装置220は、上述の第1要求制御量CON1及び第2要求制御量CON2を算出し、第1要求制御量CON1と第2要求制御量CON2を比較することによって、第1操舵方向と第2操舵方向が同じであるか否かを判定してもよい。本例では、第1要求制御量CON1は、第1操舵方向へ操舵を行うための第1操舵制御量を含み、第2要求制御量CON2は、第2操舵方向へ操舵を行うための第2操舵制御量を含む。
4−2.第2の例
優先条件の第2の例は、「第1操舵方向が第2操舵方向と逆であること」である。この優先条件が成立する場合、車両走行制御装置200の走行支援制御機能GDの性能が低い可能性がある。自動運転制御装置100から要求される第1目標トラジェクトリTR1を優先することによって、低性能の走行支援制御の影響を抑えて、自動運転の継続性の低下を抑制することが可能となる。
第2制御装置220は、第2位置情報252、第1目標トラジェクトリTR1、及び第2目標トラジェクトリTR2を対比することによって、第1操舵方向が第2操舵方向と逆であるか否かを判定することができる。あるいは、第2制御装置220は、第1要求制御量CON1と第2要求制御量CON2を比較することによって、第1操舵方向が第2操舵方向と逆であるか否かを判定してもよい。
4−3.第3の例
ここでは、目標トラジェクトリTRが車両1の目標位置[Xi、Yi]だけでなく目標速度[VXi、VYi]も含む場合を考える(図1参照)。優先条件の第3の例は、「第1目標トラジェクトリTR1に追従するために減速が要求され、第2目標トラジェクトリTR2に追従するためにも同じく減速が要求されること」である。この優先条件が成立する場合、自動運転制御装置100は、走行支援制御と同じ観点からリスクを認識していると考えられる。自動運転制御装置100から要求される第1目標トラジェクトリTR1を優先することによって、走行支援制御と同等の効果を得つつ、自動運転の継続性も確保することが可能となる。
第2制御装置220は、第2車両状態情報253(車速)、第1目標トラジェクトリTR1、及び第2目標トラジェクトリTR2を対比することによって、優先条件の第3の例が成立するか否かを判定することができる。あるいは、第2制御装置220は、上述の第1要求制御量CON1及び第2要求制御量CON2を算出し、第1要求制御量CON1と第2要求制御量CON2を比較することによって、優先条件の第3の例が成立するか否かを判定してもよい。本例では、第1要求制御量CON1は、減速を行うための第1減速制御量を含み、第2要求制御量CON2は、減速を行うための第2減速制御量を含む。
4−4.第4の例
優先条件の第4の例は、「第1目標トラジェクトリTR1に追従するために減速が要求され、第2目標トラジェクトリTR2に追従するために加速が要求されること」である。この優先条件が成立する場合、車両走行制御装置200の走行支援制御機能GDの性能が低い可能性がある。第1目標トラジェクトリTR1を優先することによって、低性能の走行支援制御の影響を抑えて、自動運転の継続性の低下を抑制することが可能となる。
第2制御装置220は、第2車両状態情報253(車速)、第1目標トラジェクトリTR1、及び第2目標トラジェクトリTR2を対比することによって、優先条件の第4の例が成立するか否かを判定することができる。あるいは、第2制御装置220は、第1要求制御量CON1と第2要求制御量CON2を比較することによって、優先条件の第4の例が成立するか否かを判定してもよい。
4−5.第5の例
第5の例は、第4の例の変形である。以下の説明において、「第1減速度」は、車両1が第1目標トラジェクトリTR1に追従するために要求される減速度、すなわち、自動運転制御装置100から要求される減速度である。一方、「第2減速度」は、車両1が第2目標トラジェクトリTR2に追従するために要求される減速度、すなわち、走行支援制御から要求される減速度である。
第5の例では、特に、第2減速度が減速度閾値以上である場合を考える。減速度閾値は、車両1の安定挙動の観点から望まれる減速度範囲の上限値である。第2減速度が減速度閾値以上である場合、車両走行制御装置200の走行支援制御機能GDの性能が低いと考えられる。
以上の観点から、優先条件の第5の例は、「第2減速度が減速度閾値以上であり、且つ、第1減速度が第2減速度よりも低いこと」である。第1減速度(第1目標トラジェクトリTR1)を優先することによって、高減速度状態を緩和し、車両1の不安定挙動を抑制することが可能となる。
第2制御装置220は、第1要求制御量CON1及び第2要求制御量CON2を算出する。第1要求制御量CON1は、第1減速度を発生させるための第1減速制御量を含む。第2要求制御量CON2は、第2減速度を発生させるための第2減速制御量を含む。第2制御装置220は、第1要求制御量CON1と第2要求制御量CON2を比較することによって、優先条件の第5の例が成立するか否かを判定することができる。
4−6.第6の例
上述の第5の例において、減速度を横加速度(横G)に置き換えることもできる。以下の説明において、「第1横加速度」は、車両1が第1目標トラジェクトリTR1に追従するために要求される横加速度、すなわち、自動運転制御装置100から要求される横加速度である。一方、「第2横加速度」は、車両1が第2目標トラジェクトリTR2に追従するために要求される横加速度、すなわち、走行支援制御から要求される横加速度である。横加速度閾値は、車両1の安定挙動の観点から望まれる横加速度範囲の上限値である。第2横加速度が横加速度閾値以上である場合、車両走行制御装置200の走行支援制御機能GDの性能が低いと考えられる。
優先条件の第6の例は、「第2横加速度が横加速度閾値以上であり、且つ、第1横加速度が第2横加速度よりも低いこと」である。第1横加速度(第1目標トラジェクトリTR1)を優先することによって、高横加速度状態を緩和し、車両1の不安定挙動を抑制することが可能となる。
第2制御装置220は、第1要求制御量CON1及び第2要求制御量CON2を算出する。第1要求制御量CON1は、第1横加速度を発生させる第1走行制御量を含む。第2要求制御量CON2は、第2横加速度を発生させる第2走行制御量を含む。第2制御装置220は、第1要求制御量CON1と第2要求制御量CON2を比較することによって、優先条件の第6の例が成立するか否かを判定することができる。
4−7.第7の例
優先条件の第7の例は、「第2要求制御量CON2が、所定値あるいは第1要求制御量CON1よりも小さいこと」を含む。つまり、優先条件の第7の例は、「第2減速度が、所定減速度あるいは第1減速度よりも低いこと」を含む。また、優先条件の第7の例は、「第2横加速度が、所定横加速度あるいは第1横加速度よりも低いこと」を含む。同様に、優先条件の第7の例は、「第2目標トラジェクトリTR2に追従するために要求される第2操舵角が、所定操舵角より小さい、あるいは、第1目標トラジェクトリTR1に追従するために要求される第1操舵角よりも小さいこと」を含む。
第2要求制御量CON2が所定値あるいは第1要求制御量CON1よりも小さい場合、走行支援制御の緊急度は低く、また、走行支援制御の効果は限定的であると考えられる。第1要求制御量CON1(第1目標トラジェクトリTR1)を優先することによって、走行支援制御の影響を抑えて、自動運転の継続性の低下を抑制することが可能となる。
第2制御装置220は、第1要求制御量CON1及び第2要求制御量CON2を算出する。そして、第2制御装置220は、第1要求制御量CON1と第2要求制御量CON2を比較することによって、優先条件の第7の例が成立するか否かを判定する。
4−8.第8の例
優先条件の第8の例は、「第1要求制御量CON1が第2要求制御量CON2よりも小さいこと」を含む。つまり、優先条件の第8の例は、「第1減速度が第2減速度よりも低いこと」を含む。また、優先条件の第8の例は、「第1横加速度が第2横加速度よりも低いこと」を含む。同様に、優先条件の第8の例は、「第1目標トラジェクトリTR1に追従するために要求される第1操舵角が、第2目標トラジェクトリTR2に追従するために要求される第2操舵角よりも小さいこと」を含む。
第1要求制御量CON1が第2要求制御量CON2よりも小さいことは、第2要求制御量CON2が不必要に過剰であることを意味する。第1要求制御量CON1(第1目標トラジェクトリTR1)を優先することによって、走行支援制御の影響を抑えて、自動運転の継続性の低下を抑制することが可能となる。
第2制御装置220は、第1要求制御量CON1及び第2要求制御量CON2を算出する。そして、第2制御装置220は、第1要求制御量CON1と第2要求制御量CON2を比較することによって、優先条件の第8の例が成立するか否かを判定する。
4−9.第9の例
以下の説明において、第1信頼度は、自動運転制御装置100の信頼度である。第2信頼度は、車両走行制御装置200による走行支援制御の信頼度である。優先条件の第9の例は、「第1信頼度が第2信頼度よりも高いこと」である。第1目標トラジェクトリTR1を優先することによって、低信頼度の走行支援制御の影響を抑えて、自動運転の継続性の低下を抑制することが可能となる。
信頼度の算出方法としては、様々な例が考えられる。例えば、自動運転制御装置100と車両走行制御装置200のそれぞれのセンサ構成やセンサ性能から信頼度が算出される。
自動運転制御装置100の第1情報取得装置110は、第1周辺状況センサ114を備えている(図5、図6参照)。第1周辺状況センサ114として利用され得るセンサとしては、カメラ、ライダー、レーダ、ソナー等が挙げられる。第1周辺状況センサ114に含まれるセンサの種類が増えるほど、第1信頼度は増加する。また、第1周辺状況センサ114に含まれる同一種類のセンサの数が増えるほど、第1信頼度は増加する。例えば、第1周辺状況センサ114が車両1の前後左右それぞれの方向を撮像する複数のカメラを含む場合、第1信頼度は高くなる。また、第1周辺状況センサ114に含まれる各センサの性能(視野角、解像度、有効レンジ、空間分解能、等)が高くなるほど、第1信頼度は増加する。第1信頼度は、所定のマップ等を利用して予め算出される。あるいは、第1信頼度は、第1周辺状況センサ114に含まれる各センサの状態(有効/無効)に基づいてリアルタイムに算出されてもよい。第1信頼度は、数値であってもよいし、ランク(レベル)であってもよい。
一方、車両走行制御装置200の第2情報取得装置210は、第2周辺状況センサ214を備えている(図8、図9参照)。第1周辺状況センサ114の第1信頼度の場合と同様に、第2周辺状況センサ214の第2信頼度を算出することができる。
第2制御装置220は、自動運転制御装置100の第1信頼度を示す第1信頼度情報を取得する。例えば、自動運転制御装置100の開発者から第1信頼度情報が予め提供される。他の例として、自動運転制御装置100の第1制御装置120が、第1信頼度を算出し、第1信頼度情報を第1入出力インタフェース130を通して車両走行制御装置200に送信してもよい。更に他の例として、自動運転制御装置100の第1制御装置120は、第1信頼度の算出に必要な情報を第1入出力インタフェース130を通して車両走行制御装置200に送信してもよい。その場合、第2制御装置220は、自動運転制御装置100から受け取った情報に基づいて第1信頼度を算出し、第1信頼度情報を生成する。第1信頼度情報は、第2記憶装置222に格納される。
また、第2制御装置220は、走行支援制御の第2信頼度を示す第2信頼度情報を取得する。例えば、車両走行制御装置200の開発者から第2信頼度情報が予め提供される。他の例として、第2制御装置220が、第2信頼度を算出し、第2信頼度情報を生成してもよい。第2信頼度情報は、第2記憶装置222に格納される。そして、第2制御装置220は、第1信頼度情報と第2信頼度情報とを対比することによって、第1信頼度が第2信頼度よりも高いか否かを判定する。
4−10.第10の例
ここでは、走行支援制御として、車両1と周囲の物体との衝突の回避を支援する衝突回避制御について考える。衝突回避制御の作動条件が成立した場合、第2制御装置220は、第2運転環境情報250に基づいて、衝突による被害の深刻度を予測する。
例えば、車両1と物体(回避対象)との相対速度が大きいほど、深刻度は増加する。また、物体が人である場合の深刻度は、物体が人以外である場合の深刻度よりも高い。物体の検出結果に基づいて物体の硬度やサイズが判明する場合、それら情報が考慮されてもよい。衝突形態(前突、オフセット衝突、側突など)が考慮されてもよい。深刻度は、所定のマップを利用して算出されてもよい。深刻度は、数値であってもよいし、ランク(レベル)であってもよい。
優先条件の第10の例は、「車両1と周囲の物体との衝突による被害の深刻度が閾値未満であること」である。言い換えれば、優先条件の第10の例は、「車両1と周囲の物体との衝突の影響が無視できる程度に小さいこと」である。第1目標トラジェクトリTR1を優先することによって、自動運転の継続性の低下を抑制することが可能となる。
5.変形例
5−1.第1の変形例
ステップS220における走行支援制御の作動条件は、車両1の運転状態に応じて可変に設定されてもよい。
一例として、ドライバが車両1を手動で運転する場合を考える。この場合、走行支援制御は、ドライバの運転操作ミスをカバーすることが期待される。但し、走行支援制御があまりにも早く作動すると、ドライバの運転操作が阻害され、快適性が損なわれる。そこで、手動運転の場合、自動運転の場合と比較して、走行支援制御が作動しにくくなるように作動条件が設定される。また、自動運転のレベルが上がるにつれて、走行支援制御が作動しやすくなるように作動条件が設定される。
他の例として、管制センターのオペレータが車両1をリモートで制御する場合を考える。このリモート制御の場合、オペレータは、車両1から送信されるカメラ映像などを確認しながら、物体を認識し、車両1に対して指示を出す。しかしながら、通信遅れやカメラ性能(画角、解像度)の制限により、物体認識や指示タイミングに関して遅れやミスが発生する可能性がある。そこで、リモート制御の場合、それ以外の場合と比較して、走行支援制御が作動しやすくなるように作動条件が設定される。
5−2.第2の変形例
ステップS230において、第2制御装置220は、第2目標トラジェクトリTR2を生成することなく、走行支援制御のための走行装置240の制御量を直接算出してもよい。走行支援制御に要求される操舵、加速、及び減速のうち少なくとも1つの制御量は、以下「走行支援制御量」と呼ばれる。例えば、第2制御装置220は、回避対象との衝突を回避するために必要な操舵及び減速の少なくとも一方の走行支援制御量を算出する。この走行支援制御量は、上述の第2要求制御量CON2に相当する。
上述の実施の形態における「第2目標トラジェクトリTR2」は「走行支援制御量」で置き換えられる。すなわち、自動運転の最中に走行支援制御量が算出された場合であっても、第2制御装置220は、走行支援制御量よりも第1目標トラジェクトリTR1に重みを与えて車両走行制御を実行する(ステップS240)。言い換えれば、第2制御装置220は、走行支援制御量よりも第1要求制御量CON1に重みを与えて車両走行制御を実行する(図12参照)。
あるいは、自動運転の最中に走行支援制御量が算出された場合、第2制御装置220は、第1目標トラジェクトリTR1を優先する優先条件が成立するか否かを判定する(ステップS235)。例えば、第2制御装置220は、第1要求制御量CON1と走行支援制御量とを比較することによって、優先条件が成立するか否かを判定する。優先条件が成立する場合(ステップS235;Yes)、第2制御装置220は、走行支援制御量よりも第1目標トラジェクトリTR1に重みを与えて車両走行制御を実行する(ステップS240)。一方、優先条件が成立しない場合(ステップS235;No)、第2制御装置220は、第1目標トラジェクトリTR1よりも走行支援制御量に重みを与えて車両走行制御を実行する(ステップS260)。
本変形例によっても、上述の実施の形態と同様の効果が得られる。
5−3.第3の変形例
図15は、本実施の形態の第3の変形例に係る車両走行制御装置200の構成を示すブロック図である。第2制御装置220(第2プロセッサ221)は、上述のステップS240(図10、図14参照)に関するログ情報260を生成し、そのログ情報260を第2記憶装置222に格納する。
ログ情報260は、少なくとも、ステップS240が実行された位置を含む。ログ情報260は、第1目標トラジェクトリTR1と第2目標トラジェクトリTR2を含んでいてもよい。ログ情報260は、ステップS240が実行されたタイミングを含む一定期間の第2運転環境情報250を含んでいてもよい。
このようなログ情報260は有用である。例えば、ステップS240が実行された位置を、自動運転許可ゾーン(あるいは、ODD(Operational Design Domain))から除外することができる。他の例として、第1目標トラジェクトリTR1と第2目標トラジェクトリTR2との差異を分析することができる。更に他の例として、第1目標トラジェクトリTR1と第2目標トラジェクトリTR2が一致しなかった原因を分析することができる。
第2制御装置220は、第2通信装置215を通して、ログ情報260を自動運転管理サーバに送信してもよい。自動運転管理サーバは、ログ情報260に基づいて、自動運転許可ゾーンの設定や、各種分析を行う。
5−4.第4の変形例
図16は、本実施の形態の第4の変形例に係る車両制御システム10の構成を示すブロック図である。車両制御システム10は、情報取得装置310、制御装置320、及び走行装置340を備えている。
情報取得装置310は、運転環境情報350を取得する。情報取得装置310は、第1情報取得装置110あるいは第2情報取得装置210と同様である。運転環境情報350は、第1運転環境情報150あるいは第2運転環境情報250と同様である。走行装置340は、走行装置240と同様である。
制御装置320は、プロセッサ321及び記憶装置322を備えている。記憶装置322には、各種情報が格納される。例えば、記憶装置322には、情報取得装置310によって取得された運転環境情報350が格納される。プロセッサ321は、制御プログラムを実行する。制御プログラムは、記憶装置322に格納されている、あるいは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されている。プロセッサ321が制御プログラムを実行することにより、制御装置320による各種処理が実現される。
制御装置320は、自動運転制御装置100の第1制御装置120としての機能、及び、車両走行制御装置200の第2制御装置220としての機能の両方を備えている。すなわち、情報取得装置310と制御装置320が自動運転制御装置100に相当し、情報取得装置310、制御装置320、及び走行装置340が車両走行制御装置200に相当する。
一般化すると、本実施の形態に係る車両制御システム10は、1つのプロセッサ(プロセッサ321)又は複数のプロセッサ(第1プロセッサ121及び第2プロセッサ221)を備えている。1又は複数のプロセッサは、1又は複数の記憶装置に格納される運転環境情報に基づいて、自動運転制御装置100及び車両走行制御装置200としての処理を実行する。
1 車両
10 車両制御システム
100 自動運転制御装置
110 第1情報取得装置
120 第1制御装置
121 第1プロセッサ
122 第1記憶装置
130 第1入出力インタフェース
150 第1運転環境情報
200 車両走行制御装置
210 第2情報取得装置
220 第2制御装置
221 第2プロセッサ
222 第2記憶装置
230 第2入出力インタフェース
240 走行装置
250 第2運転環境情報
260 ログ情報
310 情報取得装置
320 制御装置
321 プロセッサ
322 記憶装置
340 走行装置
350 運転環境情報
CON 要求制御量
CON1 第1要求制御量
CON2 第2要求制御量
GD 走行支援制御機能
TR 目標トラジェクトリ
TR1 第1目標トラジェクトリ
TR2 第2目標トラジェクトリ

Claims (17)

  1. 自動運転を行う車両を制御する車両制御システムであって、
    前記車両が目標トラジェクトリに追従するように、前記車両の操舵、加速、及び減速を制御する車両走行制御を実行する車両走行制御装置と、
    前記車両の前記自動運転のための前記目標トラジェクトリである第1目標トラジェクトリを生成する自動運転制御装置と
    を備え、
    前記車両走行制御装置は、更に、
    前記車両の走行の安全性あるいは快適性の向上、前記車両の乗員の違和感あるいは不安感の軽減、及び前記車両の挙動の安定化のうち少なくとも1つを目的として前記操舵、前記加速、及び前記減速のうち少なくとも1つを制御する走行支援制御の作動条件が成立するか否かを判定し、
    前記作動条件が成立する場合、前記走行支援制御のための前記目標トラジェクトリである第2目標トラジェクトリを生成する
    ように構成され、
    前記自動運転の最中に前記第2目標トラジェクトリが生成された場合であっても、あるいは、前記自動運転の最中に前記第2目標トラジェクトリが生成され、且つ、前記第1目標トラジェクトリを優先する優先条件が成立する場合、前記車両走行制御装置は、前記第2目標トラジェクトリよりも前記第1目標トラジェクトリに重みを与えて前記車両走行制御を実行する
    車両制御システム。
  2. 請求項1に記載の車両制御システムであって、
    前記自動運転の最中に前記第2目標トラジェクトリが生成された場合であっても、前記車両走行制御装置は、前記第1目標トラジェクトリを前記目標トラジェクトリとして用いて前記車両走行制御を実行する
    車両制御システム。
  3. 請求項1に記載の車両制御システムであって、
    前記自動運転の最中に前記第2目標トラジェクトリが生成された場合、前記車両走行制御装置は、前記第1目標トラジェクトリを優先する前記優先条件が成立するか否かを判定し、
    前記優先条件が成立する場合、前記車両走行制御装置は、前記第2目標トラジェクトリよりも前記第1目標トラジェクトリに重みを与えて前記車両走行制御を実行する
    車両制御システム。
  4. 請求項3に記載の車両制御システムであって、
    前記優先条件は、前記車両が前記第1目標トラジェクトリに追従するために要求される第1操舵方向が、前記車両が前記第2目標トラジェクトリに追従するために要求される第2操舵方向と同じであることを含む
    車両制御システム。
  5. 請求項3に記載の車両制御システムであって、
    前記優先条件は、前記車両が前記第1目標トラジェクトリに追従するために要求される第1操舵方向が、前記車両が前記第2目標トラジェクトリに追従するために要求される第2操舵方向と逆であることを含む
    車両制御システム。
  6. 請求項3に記載の車両制御システムであって、
    前記優先条件は、前記車両が前記第1目標トラジェクトリに追従するために前記減速が要求され、前記車両が前記第2目標トラジェクトリに追従するために前記減速が要求されることを含む
    車両制御システム。
  7. 請求項3に記載の車両制御システムであって、
    前記優先条件は、前記車両が前記第1目標トラジェクトリに追従するために前記減速が要求され、前記車両が前記第2目標トラジェクトリに追従するために前記加速が要求されることを含む
    車両制御システム。
  8. 請求項3に記載の車両制御システムであって、
    前記優先条件は、前記車両が前記第2目標トラジェクトリに追従するために要求される第2減速度が減速度閾値以上であり、前記車両が前記第1目標トラジェクトリに追従するために要求される第1減速度が前記第2減速度よりも低いことを含む
    車両制御システム。
  9. 請求項3に記載の車両制御システムであって、
    前記優先条件は、前記車両が前記第2目標トラジェクトリに追従するために要求される第2横加速度が横加速度閾値以上であり、前記車両が前記第1目標トラジェクトリに追従するために要求される第1横加速度が前記第1横加速度よりも低いことを含む
    車両制御システム。
  10. 請求項4乃至9のいずれか一項に記載の車両制御システムであって、
    前記車両走行制御において、前記車両走行制御装置は、前記車両が前記目標トラジェクトリに追従するために要求される前記操舵、前記加速、及び前記減速のうち少なくとも1つの要求制御量を算出し、前記要求制御量に従って前記操舵、前記加速、及び前記減速のうち少なくとも1つを制御し、
    第1要求制御量は、前記車両が前記第1目標トラジェクトリに追従するために要求される前記要求制御量であり、
    第2要求制御量は、前記車両が前記第2目標トラジェクトリに追従するために要求される前記要求制御量であり、
    前記車両走行制御装置は、前記第1要求制御量と前記第2要求制御量を比較することによって、前記優先条件が成立するか否かを判定する
    車両制御システム。
  11. 請求項3に記載の車両制御システムであって、
    前記車両走行制御において、前記車両走行制御装置は、前記車両が前記目標トラジェクトリに追従するために要求される前記操舵、前記加速、及び前記減速のうち少なくとも1つの要求制御量を算出し、前記要求制御量に従って前記操舵、前記加速、及び前記減速のうち少なくとも1つを制御し、
    第1要求制御量は、前記車両が前記第1目標トラジェクトリに追従するために要求される前記要求制御量であり、
    第2要求制御量は、前記車両が前記第2目標トラジェクトリに追従するために要求される前記要求制御量であり、
    前記優先条件は、前記第2要求制御量が所定値あるいは前記第1要求制御量よりも小さいことを含む
    車両制御システム。
  12. 請求項3に記載の車両制御システムであって、
    前記車両走行制御において、前記車両走行制御装置は、前記車両が前記目標トラジェクトリに追従するために要求される前記操舵、前記加速、及び前記減速のうち少なくとも1つの要求制御量を算出し、前記要求制御量に従って前記操舵、前記加速、及び前記減速のうち少なくとも1つを制御し、
    第1要求制御量は、前記車両が前記第1目標トラジェクトリに追従するために要求される前記要求制御量であり、
    第2要求制御量は、前記車両が前記第2目標トラジェクトリに追従するために要求される前記要求制御量であり、
    前記優先条件は、前記第1要求制御量が前記第2要求制御量よりも小さいことを含む
    車両制御システム。
  13. 請求項3に記載の車両制御システムであって、
    前記車両走行制御装置は、前記自動運転制御装置の信頼度である第1信頼度を示す第1信頼度情報と、前記走行支援制御の信頼度である第2信頼度を示す第2信頼度情報とを取得し、
    前記優先条件は、前記第1信頼度が前記第2信頼度よりも高いことを含む
    車両制御システム。
  14. 請求項3に記載の車両制御システムであって、
    前記走行支援制御は、前記車両と周囲の物体との衝突の回避を支援する衝突回避制御を含み、
    前記車両走行制御装置は、前記車両の運転環境を示す運転環境情報に基づいて、前記衝突回避制御の前記作動条件が成立するか否かを判定し、
    前記作動条件が成立した場合、前記車両走行制御装置は、前記運転環境情報に基づいて、前記衝突による被害の深刻度を予測し、
    前記優先条件は、前記深刻度が閾値未満であることを含む
    車両制御システム。
  15. 請求項3乃至14のいずれか一項に記載の車両制御システムであって、
    前記優先条件が成立する場合、前記車両走行制御装置は、前記第1目標トラジェクトリを前記目標トラジェクトリとして用いて前記車両走行制御を実行する
    車両制御システム。
  16. 請求項1乃至15のいずれか一項に記載の車両制御システムであって、
    前記車両走行制御において、前記車両走行制御装置は、前記車両が前記目標トラジェクトリに追従するために要求される前記操舵、前記加速、及び前記減速のうち少なくとも1つの要求制御量を算出し、前記要求制御量に従って前記操舵、前記加速、及び前記減速のうち少なくとも1つを制御し、
    第1要求制御量は、前記車両が前記第1目標トラジェクトリに追従するために要求される前記要求制御量であり、
    第2要求制御量は、前記車両が前記第2目標トラジェクトリに追従するために要求される前記要求制御量であり、
    前記第2目標トラジェクトリよりも前記第1目標トラジェクトリに前記重みを与えることは、第1重みの前記第1要求制御量と前記第1重みよりも小さい第2重みの前記第2要求制御量を組み合わせて前記要求制御量を決定することを含む
    車両制御システム。
  17. 請求項1乃至16のいずれか一項に記載の車両制御システムであって、
    更に、記憶装置を備え、
    前記車両走行制御装置は、ログ情報を前記記憶装置に格納し、
    前記ログ情報は、前記車両走行制御装置が前記第2目標トラジェクトリよりも前記第1目標トラジェクトリに前記重みを与えて前記車両走行制御を実行した位置を少なくとも含む
    車両制御システム。
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