JP2021112967A - 軌道生成装置、軌道生成方法、および軌道生成プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】走行を継続可能な軌道生成装置等を提供する。【解決手段】軌道生成装置１００は、車両が将来走行する将来軌道を生成する。軌道生成装置１００は、車両に予定される将来行動を計画する行動計画部１１０と、計画された将来行動に従う将来軌道の候補軌道を生成する候補軌道生成部１２１とを備える。軌道生成装置１００は、候補軌道に沿った走行を許可できる否かを評価する軌道評価部１２２と、候補軌道に沿った走行を許可できると評価された場合に、候補軌道を将来軌道として確定する軌道調整部１２３とを備える。行動計画部１１０は、軌道評価部１２２にて候補軌道に沿った走行を許可できないと評価された場合には、新たな将来行動を計画する。【選択図】図２

Description

この明細書における開示は、車両が将来走行する将来軌道を生成する技術に関する。

特許文献１には、車両の自動運転による走行を支援する走行支援装置が開示されている。この走行支援装置は、車両が遭遇する事象に対して、設定された経路を進行する行動または停止する行動のいずれか一方を実行するか決定し、決定した行動を車両に実行させる。

特許第６４４３５５２号公報

特許文献１の技術では、経路を進行する行動が不可能と判断された場合、車両は停止される。このため、他の行動であれば走行を継続できた場合であっても、車両が停止してしまうシーンが発生し得た。

開示される目的は、走行を継続可能な軌道生成装置、軌道生成方法、および軌道生成プログラムを提供することである。

この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。

開示された軌道生成装置のひとつは、車両（Ａ）が将来走行する将来軌道を生成する軌道生成装置であって、車両に予定される将来行動を計画する行動計画部（１１０）と、計画された将来行動に従う将来軌道の候補軌道を生成する候補軌道生成部（１２１）と、候補軌道に沿った走行を許可できる否かを評価する軌道評価部（１２２）と、候補軌道に沿った走行を許可できると評価された場合に、候補軌道を将来軌道として確定する軌道確定部（１２３）と、を備え、行動計画部は、候補軌道に沿った走行を許可できないと評価された場合には、新たな将来行動を計画する。

開示された軌道生成方法のひとつは、車両（Ａ）が将来走行する将来軌道を生成するために、プロセッサ（１０２）により実行される軌道生成方法であって、車両に予定される将来行動を計画する行動計画プロセス（Ｓ２０，Ｓ４２）と、計画した将来行動に従う将来軌道の候補軌道を生成する候補軌道生成プロセス（Ｓ３０）と、候補軌道に沿った走行を許可できる否かを評価する軌道評価プロセス（Ｓ４０，Ｓ５０）と、候補軌道に沿った走行を許可できると評価された場合に、候補軌道を将来軌道として確定する軌道確定プロセス（Ｓ６０）と、を含み、行動計画プロセスでは、軌道評価プロセスにて候補軌道に沿った走行を許可できないと評価された場合には、新たな将来行動を計画する。

開示され軌道生成プログラムのひとつは、車両（Ａ）が将来走行する将来軌道を生成するために、記憶媒体（１０１）に格納され、プロセッサ（１０２）に実行させる命令を含む軌道生成プログラムであって、命令は、車両に予定される将来行動を計画させる行動計画プロセス（Ｓ２０，Ｓ４２）と、計画した将来行動に従う将来軌道の候補軌道を生成させる候補軌道生成プロセス（Ｓ３０）と、候補軌道に沿った走行を許可できるか否かを評価させる軌道評価プロセス（Ｓ４０，Ｓ５０）と、候補軌道に沿った走行を許可できると評価された場合に、候補軌道を将来軌道として確定させる軌道確定プロセス（Ｓ６０）と、を含み、行動計画プロセスでは、軌道評価プロセスにて候補軌道に沿った走行を許可できないと評価された場合には、新たな将来行動を計画させる。

これらの開示によれば、計画された将来行動に応じて生成された候補軌道に沿った走行を許可できないと評価された場合には、新たな将来行動が提案される。故に、或る将来行動に従う将来軌道に沿った走行が許可されない場合でも、新たな将来行動に従う将来軌道をそった走行が許可できるのであれば、新たな将来行動に従う将来軌道にて、車両の走行が実現され得る。以上により、走行を継続可能な軌道生成装置、軌道生成方法、および軌道生成プログラムが提供され得る。

軌道生成装置を含むシステムを示す図である。 軌道生成装置が有する機能の一例を示すブロック図である。 候補軌道から仮将来軌道を選定する方法を説明するための図である。 軌道生成装置が実行する軌道生成方法の一例を示すフローチャートである。 走行シーンの一例を示す図である。 図５の走行シーンにおける軌道生成装置の処理状態を示すシーケンス図である。 走行シーンの一例を示す図である。 図７の走行シーンにおける軌道生成装置の処理状態を示すシーケンス図である。 第２実施形態において軌道生成装置が実行する軌道生成方法の一例を示すフローチャートである。

（第１実施形態）
第１実施形態の軌道生成装置１００について、図１〜図８を参照しながら説明する。軌道生成装置１００は、車両Ａに搭載された電子制御装置である。車両Ａは、運転者の運転操作を支援する運転支援機能、および運転者の運転操作を代行可能な自動運転機能の少なくとも一方を備えている。軌道生成装置１００は、ロケータ１０、地図情報ベース（ＤＢ）２０、周辺監視ＥＣＵ３０、車両制御ＥＣＵ４０、車載通信器５０、および表示装置６０と通信バス等を介して接続されている。

ロケータ１０は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機および慣性センサを備えている。ＧＮＳＳ受信機は、複数の測位衛星からの測位信号を受信する。慣性センサは、車両Ａに作用する慣性力を検出するセンサである。慣性センサは、例えばジャイロセンサおよび加速度センサを備える。ロケータ１０は、ＧＮＳＳ受信機で受信する測位信号と、慣性センサの計測結果とを組み合わせることにより、車両Ａの位置（以下、自車位置）を逐次測位して、車両Ａの位置情報を生成する。自車位置は、例えば緯度経度の座標で表される構成とすればよい。なお、自車位置の測位には、車両Ａに搭載された車速センサから逐次出力される信号から求めた走行距離を用いる構成としてもよい。

地図ＤＢ２０は、不揮発性メモリであって、リンクデータ、ノードデータ、道路形状、構造物等の地図情報を格納している。地図情報は、道路形状および構造物の特徴点の点群からなる三次元地図であってもよい。地図情報として、道路形状および構造物の特徴点の点群からなる３次元地図を用いる場合、ロケータ１０は、ＧＮＳＳ受信機を用いずに、この３次元地図と、周辺監視センサ３１での検出結果とを用いて、自車位置を特定する構成としてもよい。なお、３次元地図は、ＲＥＭ（Road Experience Management）によって撮像画像をもとに生成されたものであってもよい。また、地図情報には、交通規制情報、道路工事情報、気象情報、および信号情報等が含まれていてもよい。地図ＤＢ２０に格納された地図情報は、車載通信器５０にて受信される最新の情報に基づいて、定期的または随時に更新される。

周辺監視ＥＣＵ３０は、プロセッサ、メモリ、Ｉ／Ｏ、これらを接続するバスを備えるマイクロコンピュータを主体として構成され、メモリに格納された制御プログラムを実行することで各種の処理を実行する。周辺監視ＥＣＵ３０は、周辺監視センサ３１での検出結果から、自車の走行環境を認識する。周辺監視センサ３１は、車両Ａの周辺環境を監視する自律センサであり、地物の特徴点の点群を検出するＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging/Laser Imaging Detection and Ranging）、および車両Ａの前方を含んだ所定範囲を撮像する周辺監視カメラ等を含む。また、周辺監視センサ３１は、ミリ波レーダおよびソナー等を含んでいてもよい。周辺監視ＥＣＵ３０は、例えば、ＬｉＤＡＲから取得した点群画像やカメラから取得した撮像画像等に基づき、画像解析処理によって、進行経路上の障害物や、先行車、並走車、対向車等の他車両の有無およびその位置を認識する。周辺監視ＥＣＵ３０は、認識結果を認識情報として軌道生成装置１００へと逐次提供する。

車両制御ＥＣＵ４０は、車両Ａの加減速制御および操舵制御を行う電子制御装置である。車両制御ＥＣＵ４０としては、操舵制御を行う操舵ＥＣＵ、加減速制御を行うパワーユニット制御ＥＣＵおよびブレーキＥＣＵ等がある。車両制御ＥＣＵ４０は、車両Ａに搭載された舵角センサ、車速センサ等の各センサから出力される検出信号を取得し、電子制御スロットル、ブレーキアクチュエータ、ＥＰＳ（Electric Power Steering）モータ等の各走行制御デバイスへ制御信号を出力する。車両制御ＥＣＵ４０は、車両Ａの将来軌道に関する軌道情報（後述）を軌道生成装置１００から取得することで、当該将来軌道に沿った自律走行または運転支援を実現するように、各走行制御デバイスを制御する。

車載通信器５０は、車両Ａに搭載される通信モジュールである。車載通信器５０は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）および５Ｇ等の通信規格に沿ったＶ２Ｎ(Vehicle to cellular Network)通信の機能を少なくとも有しており、車両Ａの周囲の基地局との間で電波を送受信する。車載通信器５０は、路車間（Vehicle to roadside Infrastructure，以下「Ｖ２Ｉ」）通信および車車間（Vehicle to Vehicle，以下「Ｖ２Ｖ」）通信等の機能をさらに有していてもよい。車載通信器５０は、Ｖ２Ｎ通信により、クラウドと車載システムとの連携（Cloud to Car）を可能にする。車載通信器５０の搭載により、車両Ａは、インターネットに接続可能なコネクテッドカーとなる。

表示装置６０は、車両Ａに搭載された車載表示デバイスである。表示装置６０は、例えば、投光部材に虚像を投影するヘッドアップディスプレイ、メータに設けられたメータディスプレイ、およびインストルメントパネルの中央に設けられたＣＩＤ（Center Information Display）等である。表示装置６０は、軌道生成装置１００と電気的に接続されており、軌道生成装置１００によって生成された表示データを逐次取得する。表示装置６０は、表示データに基づくコンテンツを表示することで、各種情報を運転者に提示する。

軌道生成装置１００は、上述のロケータ１０、地図ＤＢ２０および周辺監視ＥＣＵ３０等からの情報に基づき、外界の認識対象物を認識し、認識結果に基づき車両Ａの自己位置を推定する電子制御装置である。軌道生成装置１００は、メモリ１０１、プロセッサ１０２、入出力インターフェース、およびこれらを接続するバス等を備えたコンピュータを主体として含む構成である。プロセッサ１０２は、演算処理のためのハードウェアである。プロセッサ１０２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）およびＲＩＳＣ（Reduced Instruction Set Computer）−ＣＰＵ等のうち、少なくとも一種類をコアとして含む。

メモリ１０１は、コンピュータにより読み取り可能なプログラムおよびデータ等を非一時的に格納または記憶する、例えば半導体メモリ、磁気媒体および光学媒体等のうち、少なくとも一種類の非遷移的実体的記憶媒体（non-transitory tangible storage medium）である。メモリ１０１は、図４を用いて後述する軌道生成プログラム等、プロセッサ１０２によって実行される種々のプログラムを格納している。

プロセッサ１０２は、メモリ１０１に格納された外界認識プログラムに含まれる複数の命令を、実行する。これにより軌道生成装置１００は、将来軌道を生成するための機能部を、複数構築する。このように軌道生成装置１００では、運転支援するためにメモリ１０１に格納されたプログラムが複数の命令をプロセッサ１０２に実行させることで、複数の機能部が構築される。具体的に、軌道生成装置１００には、図２に示すように、行動計画部１１０、軌道計画部１２０、表示情報生成部１３０および地点情報生成部１４０等の機能部が構築される。

行動計画部１１０は、車両Ａに予定される将来行動を計画し、軌道計画部１２０へと提案（提供）する。ここで将来行動とは、進行経路上で走行制御によって実現可能な車両Ａのふるまいの類型であって、後述の候補軌道の取り得る範囲を規定する。将来行動は、優先的に実行する優先行動と、当該優先行動を実行不可能な場合に代替的に実行する代替行動とを含む。代替行動が複数存在する場合、優先行動および代替行動は、例えば、走行シーンのパターンに応じてそれぞれ予め設定され、メモリ１０１等の記憶媒体に記憶されている。１つの状況に対して代替行動が複数存在する場合、それら複数の代替行動間での優先順位も、設定されている。

具体例として、現在車線を直進する直進走行シーンに対しては、現在車線での直進を継続する直進行動、および現在車線から隣接車線にはみ出した後に現在車線へと復帰することで障害物等を回避するレーンはみ出し回避行動が、将来行動として設定される。この場合、直進行動が優先行動とされ、レーンはみ出し回避行動が代替行動とされる。

さらなる具体例として、交差点を右折する右折走行シーンに対しては、右折先の特定の車線へと進入する特定車線への右折行動、および右折待機位置での待機行動が、将来行動として設定される。右折先の車線が複数ある場合、目的地への到着という観点において最適な車線への右折行動が優先行動とされ、それ以外の他車線への右折行動および待機行動が、代替行動とされる。代替行動とされた右折行動と待機行動とでは、右折行動の方が優先順位の高い将来行動とされる。

加えて、行動計画部１１０は、上述したような将来行動の実行に関する必要条件を計画する。必要条件は、将来行動による車両Ａの走行位置および走行時間の少なくとも一方に関する。必要条件は、将来行動が実際に実行可能か否かを決定するための条件であり、後述の候補軌道に対して課される条件である。候補軌道のうち少なくとも１つが必要条件を満足する場合、将来行動が実行可能であるとされる。

例えば、行動計画部１１０は、走行予定区間上に目標地点Ｐを設定し、当該目標地点Ｐまでの到達目標時間を必要条件とする。この場合、行動計画部１１０は、到達目標時間を、交通法規および交通モラルに基づいて設定する。交通モラルは、車両Ａの行動が他車両および歩行者等に与える影響を抑制するための規範であり、交差点の通過を所定時間内に完了する、対向車線にはみ出す時間を所定時間内に収める等である。行動計画部１１０は、立案した将来行動および必要条件を、軌道計画部１２０へと提供する。

行動計画部１１０は、認識情報、位置情報および地図情報等に基づいて、将来行動および必要条件の計画を開始する。行動計画部１１０は、後述の軌道評価部１２２から、提案した将来行動が実行可能であるか不可能であるかの情報を取得する。換言すれば、行動計画部１１０は、提案した将来行動が採用されたか棄却されたかに関する情報（評価結果）を取得する。将来行動が採用された場合、行動計画部１１０は、車両Ａの状態を、当該将来行動の実行状態とする。将来行動が棄却された場合、行動計画部１１０は、再度将来行動を提案する。行動計画部１１０は、いずれかの将来行動が採用されるまで、計画および提案を繰り返し実行する。また、行動計画部１１０は、軌道評価部１２２にて走行を継続可能な将来行動が全て実行不可能であると評価された場合、車両Ａの停止を計画、提案する。

軌道計画部１２０は、将来行動に従う将来軌道を計画する。将来軌道は、将来行動を実現するために車両Ａが実際に辿る軌道であり、走行する車両Ａの各時点における位置および速度等を規定する。軌道計画部１２０は、サブ機能部として、候補軌道生成部１２１、軌道評価部１２２および軌道調整部１２３を有している。

候補軌道生成部１２１は、行動計画部１１０から提案された将来行動に従う将来軌道の候補軌道を生成する。候補軌道生成部１２１は、将来行動に応じて候補軌道を複数生成する。候補軌道生成部１２１は、将来行動に対応した軌道の生成範囲を設定し、生成範囲内で複数の候補軌道を生成する。

一例として、直進行動を提案された場合、候補軌道生成部１２１は、軌道の生成範囲を現在車線内とする。また、レーンはみ出し回避行動を提案された場合、候補軌道生成部１２１は、軌道の生成範囲を現在車線および隣接車線を合わせた範囲内とする。そして、候補軌道生成部１２１は、現在車線内にて、車線幅方向にオフセットされた複数の候補軌道を生成する。候補軌道生成部１２１は、位置情報および地図情報等に基づいて、候補軌道をルールベースで生成する。候補軌道生成部１２１は、生成した複数の候補軌道の情報を軌道評価部１２２へと提供する。

軌道評価部１２２は、生成された複数の候補軌道に関して、各候補軌道に沿った走行を許可できるか否かを評価する。１つの将来行動に従う複数の候補軌道のうち、少なくとも１つの候補軌道に沿った走行を許可できるのであれば、その将来行動を実行可能であり、いずれの候補軌道に沿った走行も許可できないのであれば、その将来行動は実行不可能であることになる。

具体的には、軌道評価部１２２は、複数の候補軌道の中に、障害物や他車両等の他の物体と衝突することなく走行可能であり、且つ必要条件を満たす軌道が有るか否かを判定する。軌道評価部１２２は、他の物体と衝突することなく走行可能であり、且つ必要条件を満たす軌道が有ると判定した場合に将来行動を実行可能であるとし、提案された将来行動の採用を決定する。一方で、軌道評価部１２２は、いずれの候補軌道も他の物体と衝突することなく走行することが不可能または必要条件を満たさない、と判定した場合には、将来行動を実行不可能であるとし、提案された将来行動の棄却を決定する。

軌道評価部１２２は、走行を許可できると評価された候補軌道が１つのみの場合、当該候補軌道を仮将来軌道とし、仮将来軌道の情報を軌道調整部１２３へと提供する。一方で、軌道評価部１２２は、走行を許可できると評価された候補軌道が複数ある場合、当該候補軌道の中から１つを、仮将来軌道に選定する。例えば、軌道評価部１２２は、将来行動に対応する将来軌道を実行可能と評価された候補軌道のうち、他の物体と車両Ａとの間の最近接距離が予め設定されたマージン以上の軌道（マージン軌道）が有るか否かを判定する。マージン軌道が有ると判定した場合、マージン軌道のうちで軌道の生成範囲の中央（現在車線の場合は現在車線の中央）に最も近い軌道を、仮将来軌道に選定する（図３の左枠内参照）。なお、図３の左枠内では、右から１番目の候補軌道のみがマージン軌道であり、且つ仮将来軌道である。一方で、図３の右枠内のようにマージン軌道が存在しないと判定した場合、軌道評価部１２２は、将来行動を実行可能と評価された候補軌道のうちで、最も他の物体との最近接距離が遠い軌道（図３の右枠内の実線参照）を、仮将来軌道とする。

加えて、軌道評価部１２２は、後述の軌道調整部１２３にて実施される仮将来軌道の補正について、制限範囲を設定する。具体的には、軌道評価部１２２は、仮将来軌道について補正による軌道の形状変化が収まるエリアを設定する。エリアは、例えば他の物体との間のマージンや、仮将来軌道に選定されなかった候補軌道の位置および形状等に基づいて、設定されればよい。軌道評価部１２２は、仮将来軌道と、設定した制限範囲に関する情報とを、軌道調整部１２３へと出力する。

軌道調整部１２３は、走行を許可できると評価された場合に、当該候補軌道である仮将来軌道を、将来軌道として確定する。このとき、軌道調整部１２３は、仮将来軌道を車両Ａの挙動に関する条件に基づいて補正する。軌道調整部１２３は、車両Ａの乗り心地が向上されるように仮将来軌道を最適化することで、将来軌道として確定する。例えば、軌道調整部１２３は、車両Ａのジャーク（躍度）が最小となるように将来軌道を最適化する。軌道調整部１２３は、軌道評価部１２２にて設定された制限範囲内に収まることを制約条件として、仮将来軌道の制約付き最適化を実行する。軌道調整部１２３は、確定した将来軌道を、車両制御ＥＣＵ４０へと出力する。軌道調整部１２３は、「軌道確定部」の一例である。

表示情報生成部１３０は、提案された将来行動と、当該将来行動の棄却および採用に関する情報とを軌道評価部１２２から取得する。表示情報生成部１３０は、取得した情報に基づいて、将来行動の決定経緯に関して表示装置６０にて表示させるための表示情報を生成する。表示情報生成部１３０は、例えば代替行動を実行することになった場合、本来取りたかった将来行動、すなわち優先行動と、その将来行動をとることができなかった理由（棄却理由）とを、表示情報として生成する。表示情報生成部１３０は、生成した表示情報を、表示装置６０へと出力する。

なお、表示情報生成部１３０は、生成した表示情報を、車載通信器５０を介してセンタへと送信してもよい。この場合、センタの表示モニタ等に、表示情報が表示されることとなる。これにより、センタのオペレータ等に本来取りたかった将来行動と、その将来行動の棄却理由が提示されることとなる。

地点情報生成部１４０は、優先行動が棄却された場合に、当該優先行動が棄却された地点に関する情報を、軌道評価部１２２から取得する。地点情報生成部１４０は、実質的に同じ地点にて、優先行動が所定の回数以上棄却された場合、当該地点に関する情報を地点情報として生成する。地点情報生成部１４０は、生成した地点情報を車載通信器５０へと出力する。出力された地点情報は、例えばセンタへと送信される。地点情報は、センタにて走行不能または困難地点に関する情報として利用される。これにより、車両Ａおよび他の自動運転車両にて、当該地点の走行が回避される。なお、地点情報生成部１４０は、地点情報をＶ２Ｖ通信により他車両へと送信してもよいし、車両Ａに搭載された他のＥＣＵ等に出力してもよい。

次に、機能部の協働により、軌道生成装置１００が実行する軌道生成方法のフローについて、図３を参照しつつ図４に従って以下に説明する。なお、後述するフローにおいて「Ｓ」とは、プログラムに含まれた複数命令によって実行される、フローの複数ステップを意味する。

まず図４のＳ１０では、行動計画部１１０が、認識情報、地図情報、位置情報等の各種情報が取得する。次に、Ｓ２０では、行動計画部１１０が、将来行動およびその必要条件を計画および提案する。そして、Ｓ３０では、候補軌道生成部１２１が、提案された将来行動に対応した複数の候補軌道を生成する。さらに、Ｓ４０では、軌道評価部１２２が、複数の候補軌道の中で将来行動を実行可能な軌道が有るか否かを判定する。

Ｓ４０にて将来行動を実行可能な候補軌道が有ると判定されると、Ｓ５０へと進み、軌道評価部１２２が、将来行動を実行可能な候補軌道から仮将来軌道を選定する。次に、Ｓ６０では、軌道調整部１２３が、仮将来軌道を制約付き最適化によって補正し、将来軌道として確定する。そして、Ｓ７０では、軌道調整部１２３が、確定した将来軌道に関する情報を、車両制御ＥＣＵ４０へと出力する。Ｓ８０では、表示情報生成部１３０が表示情報を生成し、表示装置６０へと出力する。Ｓ９０では、地点情報生成部１４０が地点情報を生成する。なお、地点情報が存在しない場合にはＳ９０を省略してよい。以上のステップを実行すると、一連の処理を終了する。

一方で、Ｓ４０にて将来行動を実行可能な候補軌道が存在しないと判定された場合には、Ｓ２０へと戻る。Ｓ２０〜Ｓ４０のループ処理により、提案された将来行動が実行不可能な場合、新たな将来行動が提案される。そして、このループ処理によって、実行可能な候補軌道の存在する将来行動が提案されるまで、将来行動の再提案が繰り返される。なお、Ｓ２０にループした時点で走行を継続可能な将来行動が全て棄却された場合、Ｓ２０にて車両Ａの停止を計画する。

なお、上述のＳ２０が「行動計画プロセス」、Ｓ３０が「候補軌道生成プロセス」、Ｓ４０〜Ｓ５０が「軌道評価プロセス」、Ｓ６０が「軌道確定プロセス」の一例である。

次に、具体的な走行シーンにおける行動計画部１１０および軌道計画部１２０の制御状態の遷移の一例を、図５〜図８を参照しつつ説明する。

図５は、直進シーンを示している。このシーンについて詳記すると、車両Ａは、片側一車線の二車線道路を走行している。そして、車両Ａが現在走行中の車線（現在車線）上に、障害物Ｂが存在している。ここでの障害物Ｂは、例えば路上落下物や駐車車両等であり、車両Ａによる現在車線内での走行を維持した状態での通過が不可能となる位置に存在しているものであるとする。加えて、現在車線に隣接する対向車線には、他車両Ｃとしての対向車が走行中である。

図６は、図５の直進シーンにおける処理状態の遷移を示すシーケンス図である。まず、Ｔ１０１では、行動計画部１１０にて、車両Ａの状態について直進状態であるとされている。次に、Ｔ１０２では、行動計画部１１０にて、障害物Ｂの検出をトリガとして、将来行動の提案状態へと遷移する。本シーンの場合には、優先度の最も高い将来行動である直進行動（図５の実線矢印参照）を提案する状態へと遷移する。これにより、行動計画部１１０は、将来行動および必要条件を、軌道計画部１２０へと提供する。ここでの必要条件は、目標地点Ｐに到達目標時間以内に到達することである。

そして、Ｔ１０３では、軌道計画部１２０が、直進軌道生成状態へと遷移する。次に、Ｔ１０４では、直進軌道の候補軌道の中で実行可能な軌道がないため、実行可能な軌道なしの状態へと遷移する。これにより、軌道計画部１２０は、直進行動棄却の情報を、行動計画部１１０へと提供する。次に、Ｔ１０５では、直進行動棄却の情報を受けた行動計画部１１０が、代替行動選択状態へと遷移する。さらに、Ｔ１０６では、行動計画部１１０が、直進行動の次に優先度の高い将来行動であるレーンはみ出し回避行動（図５の破線矢印参照）を提案する状態へと遷移する。これにより、行動計画部１１０は、代替行動およびその条件を、軌道計画部１２０へと再度提案する。ここでの必要条件は、目標地点Ｐに到達目標時間以内に到達することである。

次に、Ｔ１０７では、軌道計画部１２０が、レーンはみ出し回避軌道を生成する状態へと遷移する。そして、Ｔ１０８にて、レーンはみ出し回避軌道の候補軌道の中に実行可能な軌道があると判定し、実行可能な軌道有の状態へと遷移する。すると、軌道計画部１２０は、レーンはみ出し回避行動採択の情報を、行動計画部１１０へと提供する。Ｔ１０９では、行動計画部１１０が、行動採択の情報を受けて、レーンはみ出し回避行動状態に遷移する。一方、Ｔ１０８にて実行可能な軌道有の状態へと遷移した軌道計画部１２０は、さらに、Ｔ１１０にて、軌道最適化状態へと遷移する。これにより、軌道計画部１２０は、軌道を最適化し、確定した軌道を車両制御ＥＣＵ４０へと提供する。これを受けた車両制御ＥＣＵ４０は、最適化されたレーンはみ出し回避軌道の実行状態へと遷移する。

図７は、交差点での右折シーンを示している。このシーンについて詳記すると、車両Ａは、２つの退出車線が接続された交差点での右折を控えた状態で、進入車線にて停車している。また、他車両Ｄとしての先行車が、２つの退出車線のうち進行方向に向かって左側の車線（以下、左車線）に進入中である。加えて、退出車線に隣接する対向車線には、他車両Ｅとしての対向車が走行中である。

図８は、図７の直進シーンにおける処理状態の遷移を示すシーケンス図である。まず、Ｔ２０１では、行動計画部１１０にて、車両Ａの状態について停止線停止状態であるとされている。次に、Ｔ２０２では、行動計画部１１０にて、将来行動の提案状態へと遷移する。本シーンの場合には、優先度の最も高い将来行動である左レーンへの右折行動（図７の実線矢印参照）を提案する状態へと遷移する。これにより、行動計画部１１０は、将来行動および必要条件を、軌道計画部１２０へと提供する。ここでの必要条件は、左レーン上に設定された目標地点Ｐである第１目標地点Ｐ１に到達目標時間以内に到達することである。

そして、Ｔ２０３では、軌道計画部１２０が、左レーンへの右折軌道生成状態へと遷移する。次に、Ｔ２０４では、左レーンへの右折軌道の候補軌道の中で実行可能な軌道がないため、実行可能な軌道なしの状態へと遷移する。これにより、軌道計画部１２０は、左レーンへの右折行動棄却の情報を、行動計画部１１０へと提供する。次に、Ｔ２０５では、左レーンへの右折行動棄却の情報を受けた行動計画部１１０が、代替行動選択状態へと遷移する。さらに、Ｔ２０６では、行動計画部１１０が、左レーンへの右折行動の次に優先度の高い代替行動である右レーンへの右折行動（図７の破線矢印参照）を提案する状態へと遷移する。これにより、行動計画部１１０は、代替行動およびその必要条件を、軌道計画部１２０へと再度提案する。ここでの必要条件は、右レーン上に設定された目標地点Ｐである第２目標地点Ｐ２に到達目標時間以内に到達することである。

次に、Ｔ２０７では、軌道計画部１２０が、右レーンへの右折軌道を生成する状態へと遷移する。そして、Ｔ２０８にて、右レーンへの右折軌道の候補軌道の中に実行可能な軌道があると判定し、実行可能な軌道有の状態へと遷移する。すると、軌道計画部１２０は、右レーンへの右折行動採択の情報を、行動計画部１１０へと提供する。Ｔ２０９では、行動計画部１１０が、行動採択の情報を受けて、右レーンへの右折行動状態に遷移する。一方、Ｔ２０８にて実行可能な軌道有の状態へと遷移した軌道計画部１２０は、さらに、Ｔ２１０にて、軌道最適化状態へと遷移する。これにより、軌道計画部１２０は、軌道を最適化し、確定した将来軌道を車両制御ＥＣＵ４０へと提供する。これを受けた車両制御ＥＣＵ４０は、最適化された右レーンへの右折軌道の実行状態へと遷移する。

次に第１実施形態のもたらす作用効果について説明する。

第１実施形態によれば、提案された将来行動に応じて生成された候補軌道に基づいて当該将来行動が許可できないと評価された場合には、新たな将来行動が提案される。故に、或る将来行動が実行不可能であった場合でも、新たな将来行動が実行可能であれば、新たな将来行動に基づく車両Ａの走行が実現され得る。以上により、車両Ａの走行が継続可能となり得る。

また、第１実施形態によれば、走行予定区間上の特定地点である目標地点Ｐまでの到達目標時間を含む必要条件が提案され、当該必要条件に基づいて、候補軌道が評価される。これによれば、目標地点Ｐまで到達可能であったとしても、到達に到達目標時間以上の時間が経過すると判断される場合、将来行動は棄却される。したがって、過度に時間のかかる将来行動を実行してしまうことで、車両Ａ周辺の交通状況に悪影響を与えてしまうことを回避できる。

加えて、第１実施形態によれば、車両Ａの挙動に関する条件に基づいて補正した候補軌道を、将来軌道として確定する。これによれば、車両Ａの挙動を考慮した将来軌道を生成できる。

さらに、第１実施形態によれば、将来行動に応じて候補軌道が複数生成され、複数の候補軌道から将来行動を実行可能な仮将来軌道が選定され、選定された仮将来軌道が制限範囲内で補正されることで将来軌道として確定する。これによれば、軌道の補正は、複数の候補軌道から仮将来軌道が選定された後で、仮将来軌道に対して実行される。故に、複数の候補軌道から、補正を実行する仮将来軌道が絞り込まれ得る。したがって、補正を実行する候補軌道が削減され、計算負荷が低減され得る。

また、第１実施形態によれば、走行を継続可能な将来行動が全て実行不可能であると評価された場合、車両Ａの停止が提案される。故に、走行を継続可能な将来行動について、実行可能か否かを確実に評価し得るとともに、走行を継続可能な将来行動が実質的に全て実行不可能である場合に、適切に車両Ａを停止し得る。

（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態における軌道生成装置１００の変形例について説明する。第２実施形態において、行動計画部１１０は、１つの走行シーンにおいて提案した将来行動のパターン数をカウントする。行動計画部１１０は、パターン数が許容数に到達した場合には、代替行動が他に存在していた場合であっても、ＭＲＭ（Minimum Risk Maneuver）行動を提案する。ＭＲＭとは、自動運転でレーン内あるいは路肩へ寄って停止する運転制御である。軌道計画部１２０は、ＭＲＭ行動が提案された場合、通常の将来行動と同様に、ＭＲＭ行動に対応するＭＲＭ軌道を生成する。

第２実施形態にて軌道生成装置１００が実行する軌道生成方法のフローについて、図９を参照して説明する。なお、図９のフローについて、図４のフローと同様の符号を付したものについては、同様の処理であるため、図４の説明を援用する。

Ｓ４０にて提案した将来行動を実行可能な候補軌道がないと判定された場合には、Ｓ４１へと進む。Ｓ４１では、行動計画部１１０にて、提案した将来行動のパターン数が許容数に到達したか否かを判定する。許容数に到達していない場合には、Ｓ２０へと戻り、提案していない代替行動を提案する。

一方で、Ｓ４１にて、提案した将来行動のパターン数が許容数に到達したと判定された場合には、Ｓ４２へと進む。Ｓ４２では、行動計画部１１０にてＭＲＭ行動を提案した後、軌道計画部１２０にてＭＲＭ軌道を生成して軌道を確定する。その後、Ｓ７０にてＭＲＭ軌道の情報を出力することで、ＭＲＭ行動を実行させ、一連の処理を終了する。

第２実施形態によれば、実行不可能と評価された将来行動のパターン数が許容数に到達したと判断した場合、緊急回避による車両Ａの停止としてＭＲＭ行動が提案される。これによれば、将来行動の提案回数に制限が設定されるため、最終的に将来軌道が出力されるまでの演算時間が抑制され得る。

（他の実施形態）
この明細書における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

上述の実施形態において、軌道調整部１２３は、複数の候補軌道から選定された仮将来軌道について、補正を実行するとした。これに代えて、軌道調整部１２３は、複数の候補軌道について補正を実行してもよい。

上述の実施形態において、行動計画部１１０は、目標地点Ｐまでの到達目標時間以内の到達を必要条件として設定するとした。これに代えて、行動計画部１１０は、停止なしでの目標地点Ｐへの到達を必要条件として設定してもよい。例えば、行動計画部１１０は、何秒先までの将来軌道の生成が可能であるかについての時間が、到達目標時間よりも短い場合に、この必要条件を設定すればよい。

上述の実施形態において、軌道生成装置１００は、生成した将来軌道に基づいた走行制御を、車両制御ＥＣＵ４０に実行させるとした。これに加えて、軌道生成装置１００は、走行に伴う他の車両制御を将来軌道に基づいて車載装置に実行させてもよい。例えば、軌道生成装置１００は、右左折または車線変更等、方向指示器の点灯が必要な将来行動を実行する場合、軌道評価部１２２にて当該将来行動を許可できるとの評価が確定した後に、方向指示器に点灯指示を出力する。すなわち、当該将来行動が計画されたとしても、対応する候補軌道に沿った走行を許可できないと評価された場合には、点灯指示の出力を禁止する。また、例えば軌道生成装置１００は、歩行者等の車外の人物に対する表示が可能な車外表示装置を搭載した車両Ａにおいて、車外の人物に対する表示が必要な将来行動を許可できるとの評価が確定した後に、表示指示を出力する構成であってもよい。

軌道生成装置１００は、デジタル回路およびアナログ回路のうち少なくとも一方をプロセッサとして含んで構成される、専用のコンピュータであってもよい。ここで特にデジタル回路とは、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＳＯＣ（System on a Chip）、ＰＧＡ（Programmable Gate Array）、およびＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）等のうち、少なくとも一種類である。またこうしたデジタル回路は、プログラムを格納したメモリを、備えていてもよい。

軌道生成装置１００は、１つのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源によって提供され得る。例えば、上述の実施形態における軌道生成装置１００の提供する機能の一部は、他のＥＣＵによって実現されてもよい。具体的には、行動計画部１１０と軌道計画部１２０とがそれぞれ別のＥＣＵによって実現されてよい。また、軌道生成装置１００の提供する機能の一部は、センタによって実現されてもよい。

上述の実施形態における説明は、左側通行が法制化されている地域に対応したものであり、右側通行が法制化されている地域では、各走行シーンにおいて左右が逆になる。

１００ 軌道生成装置、 １０１ メモリ（記憶媒体）、 １０２ プロセッサ、 １１０ 行動計画部、 １２１ 候補軌道生成部、 １２２ 軌道評価部、 １２３ 軌道調整部（軌道確定部）、 Ａ 車両。

Claims (21)

1. 車両（Ａ）が将来走行する将来軌道を生成する軌道生成装置であって、
   前記車両に予定される将来行動を計画する行動計画部（１１０）と、
   計画された前記将来行動に従う前記将来軌道の候補軌道を生成する候補軌道生成部（１２１）と、
   前記候補軌道に沿った走行を許可できるか否かを評価する軌道評価部（１２２）と、
   前記候補軌道に沿った走行を許可できると評価された場合に、前記候補軌道を前記将来軌道として確定する軌道確定部（１２３）と、
   を備え、
   前記行動計画部は、
   前記候補軌道に沿った走行を許可できないと評価された場合には、新たな前記将来行動を計画する軌道生成装置。
2. 前記行動計画部は、前記将来行動による前記車両の走行位置および走行時間の少なくとも一方に関する必要条件をさらに計画し、
   前記軌道評価部は、前記必要条件に基づいて、前記候補軌道を評価する請求項１に記載の軌道生成装置。
3. 前記行動計画部は、前記将来行動による走行予定区間上の特定地点までの到達目標時間を、前記必要条件に含む請求項２に記載の軌道生成装置。
4. 前記軌道確定部は、前記車両の挙動に関する条件に基づき、走行を許可できると評価された前記候補軌道の形状を補正して前記将来軌道として確定する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の軌道生成装置。
5. 前記候補軌道生成部は、計画された前記将来行動に従う前記候補軌道を複数生成し、
   前記軌道評価部は、複数の前記候補軌道から走行を許可できる仮将来軌道を選定し、
   前記軌道確定部は、選定された前記仮将来軌道の形状を、制限された範囲内で補正して前記将来軌道として確定する請求項４に記載の軌道生成装置。
6. 前記行動計画部は、走行を継続可能な全ての前記将来行動に関して前記候補軌道に沿った走行を許可できないと評価された場合、前記車両の停止を計画する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の軌道生成装置。
7. 前記行動計画部は、前記候補軌道に沿った走行を許可できないと評価された前記将来行動のパターン数が許容数に到達したと判断した場合、前記車両の停止を計画する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の軌道生成装置。
8. 車両（Ａ）が将来走行する将来軌道を生成するために、プロセッサ（１０２）により実行される軌道生成方法であって、
   前記車両に予定される将来行動を計画する行動計画プロセス（Ｓ２０，Ｓ４２）と、
   計画した前記将来行動に従う前記将来軌道の候補軌道を生成する候補軌道生成プロセス（Ｓ３０）と、
   前記候補軌道に沿った走行を許可できるか否かを評価する軌道評価プロセス（Ｓ４０，Ｓ５０）と、
   前記候補軌道に沿った走行を許可できると評価された場合に、前記候補軌道を前記将来軌道として確定する軌道確定プロセス（Ｓ６０）と、
   を含み、
   前記行動計画プロセスでは、
   前記候補軌道に沿った走行を許可できないと評価された場合には、新たな前記将来行動を計画する軌道生成方法。
9. 前記行動計画プロセスでは、前記将来行動による前記車両の走行位置および走行時間の少なくとも一方に関する必要条件をさらに計画し、
   前記軌道評価プロセスでは、前記必要条件に基づいて、前記候補軌道を評価する請求項８に記載の軌道生成方法。
10. 前記行動計画プロセスでは、前記将来行動による走行予定区間上の特定地点までの到達目標時間を、前記必要条件に含む請求項９に記載の軌道生成方法。
11. 前記軌道確定プロセスでは、前記車両の挙動に関する条件に基づき、走行を許可できると評価された前記候補軌道の形状を補正して前記将来軌道として確定する請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の軌道生成方法。
12. 前記候補軌道生成プロセスでは、計画された前記将来行動に従う前記候補軌道を複数生成し、
    前記軌道評価プロセスでは、複数の前記候補軌道から走行を許可できる仮将来軌道を選定し、
    前記軌道確定プロセスでは、選定された前記仮将来軌道の形状を、制限された範囲内で補正して前記将来軌道として確定する請求項１１に記載の軌道生成方法。
13. 前記行動計画プロセスでは、走行を継続可能な全ての前記将来行動に関して前記候補軌道に沿った走行を許可できないと評価された場合、前記車両の停止を計画する請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の軌道生成方法。
14. 前記行動計画プロセスでは、前記候補軌道に沿った走行を許可できないと評価された前記将来行動のパターン数が許容数に到達したと判断した場合、前記車両の停止を計画する請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の軌道生成方法。
15. 車両（Ａ）が将来走行する将来軌道を生成するために、記憶媒体（１０１）に格納され、プロセッサ（１０２）に実行させる命令を含む軌道生成プログラムであって、
    前記命令は、
    前記車両に予定される将来行動を計画させる行動計画プロセス（Ｓ２０，Ｓ４２）と、
    計画した前記将来行動に従う前記将来軌道の候補軌道を生成させる候補軌道生成プロセス（Ｓ３０）と、
    前記候補軌道に沿った走行を許可できるか否かを評価させる軌道評価プロセス（Ｓ４０，Ｓ５０）と、
    前記候補軌道に沿った走行を許可できると評価された場合に、前記候補軌道を前記将来軌道として確定させる軌道確定プロセス（Ｓ６０）と、
    を含み、
    前記行動計画プロセスでは、
    前記候補軌道に沿った走行を許可できないと評価された場合には、新たな前記将来行動を計画させる軌道生成プログラム。
16. 前記行動計画プロセスでは、前記将来行動の実行に関する必要条件をさらに提案させ、
    前記軌道評価プロセスでは、前記必要条件に基づいて、前記候補軌道を評価させる請求項１５に記載の軌道生成プログラム。
17. 前記行動計画プロセスでは、走行予定区間上の特定地点までの到達目標時間を、前記必要条件に含ませる請求項１６に記載の軌道生成プログラム。
18. 前記軌道確定プロセスでは、前記車両の挙動に関する条件に基づき、走行を許可できると評価された前記候補軌道の形状を補正して前記将来軌道として確定させる請求項１５から請求項１７のいずれか１項に記載の軌道生成プログラム。
19. 前記候補軌道生成プロセスでは、計画された前記将来行動に従う前記候補軌道を複数生成させ、
    前記軌道評価プロセスでは、複数の前記候補軌道から走行を許可できる仮将来軌道を選定させ、
    前記軌道確定プロセスでは、選定された前記仮将来軌道の形状を、制限された範囲内で補正させて前記将来軌道として確定させる請求項１８に記載の軌道生成プログラム。
20. 前記行動計画プロセスでは、走行を継続可能な全ての前記将来行動に関して前記候補軌道に沿った走行を許可できないと評価された場合、前記車両の停止を計画させる請求項１５から請求項１９のいずれか１項に記載の軌道生成プログラム。
21. 前記行動計画プロセスでは、前記候補軌道に沿った走行を許可できないと評価された前記将来行動のパターン数が許容数に到達したと判断した場合、前記車両の停止を計画させる請求項１５から請求項１９のいずれか１項に記載の軌道生成プログラム。

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