JP2022091517A - 車両制御システム及び自動運転車両並びに車両制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】危険を確実に回避しつつ、目標軌跡の実現が求められる状況での自動運転への不要な介入を抑えることができる車両制御システムを提供する。
【解決手段】本車両制御システムは、車両の周辺環境に関する情報に基づいて車両が回避すべき危険を予測する。危険が予測された場合、本車両制御システムは、自動運転システムが自動運転への介入を拒否しているかどうか判定し、また、自動運転システムが正常であるか異常であるかの診断を行う。そして、自動運転システムが自動運転への介入を拒否していない場合、及び、自動運転への介入を拒否していたとしても自動運転システムが異常である場合、本車両制御システムは、予測された危険を回避するために自動運転への介入を行う。しかし、自動運転システムが正常な状態において自動運転への介入を拒否している場合、本車両制御システムは、自動運転への介入を停止する。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両制御システム及び自動運転車両並びに車両制御方法に関する。

特許文献１には、走行計画作成部により目標ルート及び周辺情報に基づいて車両の走行計画を作成し、走行制御部により走行計画に基づいて車両を自動で走行させる従来技術が開示されている。走行計画作成部は、走行計画として、目標ルートにおいて車両が進む軌跡である目標軌跡を生成する。このとき、走行計画作成部は、車両の周辺の障害物の状況に基づき、障害物との接触を回避するように車両の目標軌跡を生成する。

特開２０１６－２０３８８２号公報

上記の従来技術では、障害物の存在を考慮して目標軌跡が生成されている。しかし、例えば、先行車両の急停車や車両の前への人の飛び出しなど、障害物の予期しない急な動きや突発的な障害物の出現により生じた危険に対しては、目標軌跡の生成で対応することは難しい。障害物との衝突を回避する技術としては、車両の走行制御に介入することによって危険を回避する予防安全機能が知られている。ＰＣＳ（Pre-Crash Safety）は、その一例である。ＰＣＳは、衝突の可能性のある障害物を検知した場合、自動のブレーキ制御により車両を減速或いは停止させることで、障害物との衝突を回避する。ＰＣＳが従来技術に適用された場合、通常は、目標軌跡に基づいた自動運転が行われ、衝突の可能性のある障害物が検知された場合、ＰＣＳによる自動運転への介入が行われる。

しかし、ＰＣＳのような予防安全機能が自動運転に介入すると、車両の動作は目標軌跡の実現に要求される動作とは異なったものとなる。ゆえに、危険は確実に回避される必要はあるものの、目標軌跡の実現が求められる状況で予防安全機能が自動運転へ不要に介入することは抑えたい。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、危険を確実に回避しつつ、目標軌跡の実現が求められる状況での自動運転への不要な介入を抑えることができる車両制御技術を提供することを目的とする。

まず、本発明に係る車両制御システムについて説明する。本発明に係る車両制御システムは、自動運転を行う車両に搭載され、車両の周辺環境に関する情報に基づいて危険を予測し、予測された危険を回避するために自動運転へ介入するシステムである。本発明に係る車両制御システムは、少なくとも１つのプログラムを含む少なくとも１つのメモリと、少なくとも１つのメモリと結合された少なくとも１つのプロセッサとを備える。少なくとも１つのプロセッサは、少なくとも１つのプログラムの実行により、以下の動作を実行する。第１の動作は、自動運転システムと通信することである。自動運転システムは、車両の目標軌跡を生成し、目標軌跡に追従するように車両を自動運転で走行させるシステムである。第２の動作は、自動運転システムから自動運転への介入を拒否するオーバーライド信号を受信することである。第３の動作は、自動運転システムが正常であるか異常であるかの診断を行うことである。そして、第４の動作は、オーバーライド信号が受信され且つ自動運転システムが正常である場合のみ自動運転への介入を停止することである。

上記特徴を有する車両制御システムによれば、自動運転システムが正常である場合には、自動運転システムから送信されるオーバーライド信号を受けて車両制御システムは自動運転への介入を停止する。これにより、目標軌跡の実現が求められる状況での自動運転への不要な介入は抑えられる。一方、自動運転システムが異常である場合には、自動運転システムからオーバーライド信号を受信したとしても車両制御システムは自動運転への介入を停止しない。これにより、危険の確実な回避が可能となる。

本発明に係る車両制御システムにおいて、少なくとも１つのプロセッサは、自動運転システムから自己診断の結果を受信し、自己診断の結果に基づいて自動運転システムが正常であるか異常であるかの診断を行ってもよい。これによれば、自動運転システムから申告された自己診断の結果が正常であれば、自動運転システムは正常であると診断することができ、申告された自己診断の結果が異常であれば、自動運転システムは異常であると診断することができる。

本発明に係る車両制御システムにおいて、少なくとも１つのプロセッサは、自動運転システムから周期的に送信される生存確認信号を受信し、生存確認信号に基づいて自動運転システムが正常であるか異常であるかの診断を行ってもよい。これによれば、自動運転システムから生存確認信号が周期的に送信されている間は、自動運転システムは正常であると診断することができ、生存確認信号が途絶えた場合、自動運転システムは異常であると診断することができる。

本発明に係る車両制御システムにおいて、少なくとも１つのプロセッサは、自動運転システムに対して不定期に或いは定期的に呼びかけを行い、呼びかけに対する自動運転システムからの応答に基づいて自動運転システムが正常であるか異常であるかの診断を行ってもよい。これによれば、自動運転システムが車両制御システムからの呼びかけに応答している間は、自動運転システムは正常であると診断することができ、呼びかけに応答しなくなった場合、自動運転システムは異常であると診断することができる。

本発明に係る車両制御システムにおいて、少なくとも１つのプロセッサは、自動運転システムが行う自動運転に対する評価を行い、その評価の結果に基づいて自動運転システムが正常であるか異常であるかの診断を行ってもよい。自動運転システムが正常か異常かは自動運転の結果に表れるので、自動運転に対する評価を行うことで、自動運転システムが正常か異常か診断することができる。

次に、本発明に係る自動運転車両について説明する。本発明に係る自動運転車両は、目標軌跡を生成し、目標軌跡に追従するように自動運転を行う自動運転システムと、周辺環境に関する情報に基づいて危険を予測し、予測された危険を回避するために自動運転へ介入する車両制御システムとを備える。自動運転システムは、車両制御システムによる自動運転への介入が不要な場合、車両制御システムに自動運転への介入を拒否するオーバーライド信号を送信する。車両制御システムは、自動運転システムからオーバーライド信号を受信するとともに、自動運転システムが正常であるか異常であるかの診断を行う。そして、自動運転システムからのオーバーライド信号が受信され且つ自動運転システムが正常である場合のみ、車両制御システムは、自動運転への介入を停止する。

上記特徴を有する自動運転車両によれば、自動運転システムが正常である場合には、自動運転システムから送信されるオーバーライド信号を受けて車両制御システムは自動運転への介入を停止する。これにより、目標軌跡の実現が求められる状況での車両制御システムによる自動運転への不要な介入は抑えられる。一方、自動運転システムが異常である場合には、自動運転システムからオーバーライド信号を受信したとしても車両制御システムは自動運転への介入を停止しない。これにより、車両制御システムによる危険の確実な回避が可能となる。

本発明に係る自動運転車両において、自動運転システムは、車両制御システムによる自動運転への介入が推定され、且つ、推定された自動運転への介入が不要な場合、車両制御システムにオーバーライド信号を送信してもよい。これによれば、自動運転システムが正常な場合、推定された車両制御システムによる自動運転への介入が行われる前に、車両制御システムに対してオーバーライド信号を送信し、自動運転への介入を停止させることができる。

本発明に係る自動運転車両において、車両制御システムは、自動運転へ介入する場合、自動運転システムに自動運転への介入を予告し、自動運転システムは、予告された自動運転への介入が不要な場合、車両制御システムにオーバーライド信号を送信してもよい。これによれば、自動運転システムが正常な場合、車両制御システムから予告された自動運転への介入が行われる前に、車両制御システムに対してオーバーライド信号を送信し、自動運転への介入を停止させることができる。

本発明に係る自動運転車両において、自動運転システムは、自身が正常であるか異常であるかの自己診断を行い、車両制御システムに自己診断の結果を送信してもよい。そして、車両制御システムは、自動運転システムから自己診断の結果を受信し、自己診断の結果に基づいて自動運転システムが正常であるか異常であるかの診断を行ってもよい。これによれば、自動運転システムから申告された自己診断の結果が正常であれば、自動運転システムは正常であると診断することができ、申告された自己診断の結果が異常であれば、自動運転システムは異常であると診断することができる。

本発明に係る自動運転車両において、自動運転システムは、車両制御システムに生存確認信号を周期的に送信してもよい。そして、車両制御システムは、自動運転システムから生存確認信号を受信し、生存確認信号に基づいて自動運転システムが正常であるか異常であるかの診断を行ってもよい。これによれば、自動運転システムから生存確認信号が周期的に送信されている間は、自動運転システムは正常であると診断することができ、生存確認信号が途絶えた場合、自動運転システムは異常であると診断することができる。

本発明に係る自動運転車両において、自動運転システムは、車両制御システムからの不定期な或いは定期的な呼びかけに対して応答してもよい。そして、車両制御システムは、自動運転システムからの応答に基づいて自動運転システムが正常であるか異常であるかの診断を行ってもよい。これによれば、自動運転システムが車両制御システムからの呼びかけに応答している間は、自動運転システムは正常であると診断することができ、呼びかけに応答しなくなった場合、自動運転システムは異常であると診断することができる。

本発明に係る自動運転車両において、車両制御システムは、自動運転システムが行う自動運転に対する評価を行い、その評価の結果に基づいて自動運転システムが正常であるか異常であるかの診断を行ってもよい。自動運転システムが正常か異常かは自動運転の結果に表れるので、自動運転に対する評価を行うことで、自動運転システムが正常か異常か診断することができる。

次に、本発明に係る車両制御方法について説明する。本発明に係る車両制御方法は、自動運転システムにより目標軌跡に追従するように自動運転される車両を制御する方法である。本発明に係る車両制御方法によれば、車両の周辺環境に関する情報に基づいて車両が回避すべき危険が予測される。車両が回避すべき危険が予測された場合、本発明に係る車両制御方法によれば、自動運転システムが自動運転への介入を拒否しているかどうか判定されるとともに、自動運転システムが正常であるか異常であるかの診断が行われる。自動運転システムが異常であるか、或いは自動運転システムが自動運転への介入を拒否していない場合、本発明に係る車両制御方法によれば、予測された危険を回避するために自動運転への介入が行われる。しかし、自動運転システムが正常な状態において自動運転への介入を拒否している場合、本発明に係る車両制御方法によれば、自動運転への介入は停止される。

上記特徴を有する車両制御方法によれば、自動運転システムが正常である場合には、自動運転システムが介入を拒否しているならば自動運転への介入は停止される。これにより、目標軌跡の実現が求められる状況での自動運転への不要な介入は抑えられる。一方、自動運転システムが異常である場合には、自動運転システムが介入を拒否したとしても自動運転への介入が行われる。これにより、危険の確実な回避が可能となる。

本発明に係る車両制御方法において、自動運転システムが正常であるか異常であるかの診断は、以下の少なくとも１つに基づいて行ってもよい。
ａ：運転システムによる自己診断の結果
ｂ：自動運転システムから周期的に送信される生存確認信号
ｃ：自動運転システムに対して不定期に或いは定期的に呼びかけを行った場合の呼びかけに対する自動運転システムからの応答
ｄ：自動運転システムが行う自動運転に対する評価の結果

本発明によれば、自動運転システムが正常である場合には、自動運転システムが介入を拒否しているならば自動運転への介入は停止され、自動運転システムが異常である場合には、自動運転システムが介入を拒否したとしても自動運転への介入が行われる。これにより、回避すべき危険を確実に回避しつつ、目標軌跡の実現が求められる状況での自動運転への不要な介入を抑えることができる。

自動運転機能による予防安全機能のオーバーライドについて説明する図である。 自動運転機能による予防安全機能のオーバーライドの問題について説明する図である。 本発明の実施形態に係る自動運転車両の制御系の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る自動運転システム及び車両制御システムの機能を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る車両制御システムによる自動運転への介入の実行／停止の判断の流れを示すフローチャート５である。 自動運転システムの第１の診断方法を説明するシーケンス図である。 自動運転システムの第２の診断方法を説明するシーケンス図である。 自動運転システムの第３の診断方法を説明するシーケンス図である。 自動運転システムの第４の診断方法を説明するシーケンス図である。 自動運転システムの第４の診断方法に係る自動運転の評価方法を説明する図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数にこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

１．本実施形態に係る自動運転車両の概要
１－１．自動運転機能と予防安全機能
本実施の形態に係る自動運転車両は、目標軌跡に追従するように車両を自動で運転する自動運転機能と、車両に及ぶ危険を回避する予防安全機能とを有する車両である。

自動運転は、地図情報と自車の周辺環境に関する情報とを含む走行上の必要情報に基づいて行われる。具体的には、地図情報に基づいて目的地までの最適ルートが決定される。そして、最適ルートに沿って車両を交通規則に従いながら安全に走行させるための走行計画が作成される。走行計画には、現在の走行車線を維持する、車線変更を行う等の動作が含まれる。

自動運転では、走行計画を基礎として目標軌跡が生成される。目標軌跡は、最終的に車両が採るべき走行軌跡であり、自車の周辺環境に関する情報から得られた車両前方の全ての障害物との衝突を考慮した上で決定される。目標軌跡は、車両が走行する道路内における車両の目標位置の集合と、目標位置毎の目標速度とを含む。自動運転では、目標軌跡に車両を追従させるために、車両と目標軌跡との間の偏差（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の操舵、制動、又は駆動を制御することが行われる。

予防安全機能は、車両に差し迫った危険を回避するように行われる、車両の制動、駆動、操舵、或いはそれらの組み合わせに対する制御である。本明細書における車両に差し迫った危険とは、センサによって検出可能であり、且つ、車両の制御によって回避することができる類の危険を意味する。その代表的なものが、障害物を含む物体との衝突である。自動運転の実行中に車両に差し迫った危険が予測された場合には、予防安全機能の自動運転への介入が行われる。予防安全機能の具体例としては、ＰＣＳ（Pre-Crash Safety）を挙げることができる。ＰＣＳでは、予防安全の方法として、制動アクチュエータによる自動ブレーキが用いられる。

１－２．自動運転機能による予防安全機能のオーバーライドとその問題
予防安全機能は、車両の安全を確保する上で最も重要な機能である。ゆえに、原則として、予防安全機能は他の機能に優先される。ところが、車両の安全の確保という点においては、自動運転においても周囲の物体との衝突を考慮した目標軌跡の生成がなされている。予防安全のための安全の基準と、自動運転における安全の基準とは必ずしも一致しない。このため、自動運転機能と予防安全機能とが全く独立して機能する場合、周囲の物体との衝突が生じないように目標軌跡が生成されたにも関わらず、予防安全機能が作動し、目標軌跡に追従した走行を実現できなくなるおそれがある。

例えば、予防安全機能としてＰＣＳを例にとって説明する。図１の上段には、自動運転車両（以下、単に車両ともいう）２がセンターラインＣＬを越えて先行車両３を追い越そうとしている例が示されている。この場合、自動運転機能では、カメラやＬｉＤＡＲ等によって先行車両３が物標４として認識され、物標４と衝突しないように目標軌跡ＴＲが生成される。また、目標軌跡ＴＲの生成においては、隣接レーンを走行している後続車両５との干渉が生じないように、後続車両５の車両２に対する相対位置及び相対速度も考慮される。一方、予防安全機能としてのＰＣＳでは、カメラやミリ波レーダ等によって先行車両３が認識され、車両２に対する先行車両３の横位置と、自車に対する先行車両３のＴＴＣ（Time To Collision）とが計測される。そして、横位置の左右の限界位置とＴＴＣの限界時間とで決まる反応領域ＲＡに先行車両３が入ったかどうか判定される。

車両２が目標軌跡ＴＲに追従するように先行車両３を追い越そうとした場合、図１の下段に示すように、目標軌跡ＴＲと先行車両３との位置関係によっては、反応領域ＲＡに先行車両３が入る可能性が有る。この場合、予防安全機能が自動運転に介入し、車両２と先行車両３との衝突を回避するようにブレーキＢＫがかけられる。その結果、車両２の走行軌跡は目標軌跡とずれることになり、先行車両３を追い越すことができないばかりか、センターラインＣＬを跨いだ状態で急減速することで、車両２と後続車両５との接触が起きるおそれがある。

このような状況が発生することを防ぎ、目標軌跡ＴＲに追従するように車両２を走行させるため、自動運転機能による予防安全機能のオーバーライドが認められている。オーバーライドは、予防安全機能が作動することが予測される状況で、予防安全機能による自動運転への介入を拒否する機能である。図２の上段に示す例では、先行車両３を追い越す目標軌跡ＴＲが生成された際に、自動運転機能から予防安全機能に対してオーバーライドの要求がなされる。この要求が予防安全機能において受け入れられると、予防安全機能の介入は一時的に停止される。これにより、予防安全機能の介入によって邪魔されることなく、車両２は目標軌跡ＴＲに追従するように先行車両３を追い越すことができるようになる。

ところが、自動運転機能が常に正常に機能している保証はない。自動運転機能が正常に機能していない場合、目標軌跡ＴＲに追従するように車両２を走行させることができなかったり、生成される目標軌跡ＴＲが先行車両３と干渉していたりするおそれがある。このような場合、自動運転機能にオーバーライドを許可することは予防安全の観点で好ましくはない。自動運転機能が正常でないにも関わらずオーバーライドが許可されてしまうと、例えば図２の下段に示すように目標軌跡ＴＲが先行車両３と干渉した際、予防安全機能が作動しないことによって先行車両３との衝突の危険が高まるおそれがある。

以上のように、自動運転機能による予防安全機能のオーバーライドを常に許可してしまうと、自動運転機能の状態によっては、回避すべき危険を回避できなくなるおそれがある。本実施形態に係る自動運転車両２は、回避すべき危険を確実に回避しつつ、目標軌跡の実現が求められる状況での自動運転への不要な介入を抑えるための構成を備えている。以下、本実施の形態に係る自動運転車両２の構成について説明する。

２．本実施形態に係る自動運転車両の構成
２－１．自動運転車両の制御系の構成
図３は、本実施形態に係る自動運転車両２の制御系の構成を示すブロック図である。車両２は、自動運転システム１０と、車両制御システム２０と、自動運転システム１０及び車両制御システム２０にセンサ情報を入力する車載センサ３０と、車両制御システム２０から出力される信号によって動作する車両アクチュエータ４０とを備える。これらは車内ネットワークによって接続されている。

車載センサ３０は、外部センサ３１、内部センサ３２及びＧＰＳ受信機３３を含む。外部センサ３１は、車両２の周辺環境に関する情報を取得するセンサである。外部センサ３１は、カメラ、ミリ波レーダ、及びＬｉＤＡＲを含む。外部センサ３１で得られた情報に基づき、車両２の周辺に存在する物体の検知、検知した物体の車両２に対する相対位置や相対速度の計測、及び検知した物体の形状の認識等の処理が行われる。内部センサ３２は、車両２の運動に関する情報を取得するセンサである。内部センサ３２は、例えば車輪速センサ、加速度センサ、ヨーレートセンサ、及び操舵角センサを含む。ＧＰＳ受信機３３は、車両２の現在位置に関する情報の取得に用いられる。これらの他にも、車両２には、道路交通情報通信システムからの情報を受信する受信機なども備えられている。

車両アクチュエータ４０は、車両２を操舵する操舵アクチュエータ４１、車両２を駆動する駆動アクチュエータ４２、及び車両２を制動する制動アクチュエータ４３を含む。操舵アクチュエータ４１には、例えば、パワーステアリングシステム、ステアバイワイヤ操舵システム、後輪操舵システムが含まれる。駆動アクチュエータ４２には、例えば、エンジン、ＥＶシステム、ハイブリッドシステムが含まれる。制動アクチュエータ４３には、例えば、油圧ブレーキ、電力回生ブレーキが含まれる。

自動運転システム１０と車両制御システム２０とは、それぞれが独立したＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。自動運転システム１０と車両制御システム２０は、それぞれ、プロセッサ１０ａ，２０ａとメモリ１０ｂ，２０ｂとを備える。プロセッサ１０ａ，２０ａは、マルチコアプロセッサであることが好ましい。メモリ１０ｂ，２０ｂには、種々のプログラムやデータが記憶されている。ここで言うメモリ１０ｂ，２０ｂは、主記憶装置と補助記憶装置とを含む。自動運転システム１０と車両制御システム２０との間では、例えばＣＡＮ通信を介して必要な情報の入出力が行われる。

詳細については後述するが、自動運転システム１０は車両２の自動運転を管理するシステムである。自動運転システム１０が備えるメモリ１０ｂには、プロセッサ１０ａで実行可能な自動運転のためのプログラムとそれに関連する種々の情報とが記憶されている。情報には地図情報が含まれている。自動運転プログラムがプロセッサ１０ａで実行されることにより、自動運転システム１０において自動運転機能が機能する。自動運転システム１０は、自動運転のための目標軌跡を生成し、生成した目標軌跡を車両制御システム２０に入力する。また、自動運転システム１０は、予防安全機能の自動運転への介入を拒否する場合、オーバーライド信号を車両制御システム２０に入力する。

詳細については後述するが、車両制御システム２０は車両２の運動の管理を担うシステムである。車両制御システム２０は、自動運転システム１０から入力された目標軌跡に車両２を追従させるように車両アクチュエータ４０を操作する。車両制御システム２０が備えるメモリ２０ｂには、プロセッサ２０ａで実行可能なプログラムとそれに関連する種々の情報とが記憶されている。プログラムには、予防安全プログラムが含まれている。予防安全プログラムがプロセッサ２０ａで実行されることにより、車両制御システム２０は予防安全システムとして機能する。予防安全システムとしての車両制御システム２０は、車両２に差し迫った危険が予測された場合、危険を回避するように車両２を動作させるべく自動運転に介入する。ただし、自動運転システム１０からオーバーライド信号が入力された場合、車両制御システム２０は、所定の介入停止条件が満たされた場合のみ予防安全機能の介入を停止する。

２－２．自動運転システム及び車両制御システムの機能
図４は、本実施形態に係る自動運転システム１０及び車両制御システム２０の機能を示すブロック図である。以下、図４を参照して自動運転システム１０と車両制御システム２０の各機能の詳細について説明する。

自動運転システム１０は、地図データベース（地図ＤＢ）１１、走行計画作成部１２、目標軌跡生成部１３、及びオーバーライド要求判断部１４を備えている。これらは、メモリ１０ｂ記憶されたプログラムがプロセッサ１０ａで実行されたときに、自動運転システム１０の機能として実現される。前述の地図情報は地図ＤＢ１１によって管理されている。地図ＤＢ１１はＳＳＤやＨＤＤなどの補助記憶装置に予め格納されている。ただし、インターネットを介して外部サーバから地図情報がダウンロードされてもよいし、外部サーバ上の地図情報が参照されるのでもよい。

走行計画作成部１２は、目的地までの最適なルートを地図ＤＢ１１から取得し、最適なルートに沿って車両２を交通規則に従いながら安全に走行させるように走行計画を作成する。走行計画には、車両の走行ルートと、現在の走行車線を維持する、車線変更を行う等の車両２の動作とが含まれる。

目標軌跡生成部１３は、走行計画を基礎として目標軌跡を生成する。目標軌跡は、最終的に車両２が採るべき走行軌跡であり、目標軌跡生成部１３は、車両２の前方の全ての障害物との衝突を考慮した上で目標軌跡を決定する。目標軌跡生成部１３は、例えば、ＬｉＤＡＲ、カメラ、ＬｉＤＡＲとカメラとのフュージョン、或いは、それらとミリ波レーダとのフュージョンを用いて車両２の周囲の情報を取得し、それに基づいて目標軌跡を生成する。目標軌跡生成部１３は、好ましくは、車両２に固定された座標系での目標位置ｐと各目標点での速度ｖ（或いは加速度）との二つの要素からなる組、すなわち配位座標（ｐ、ｖ）を複数持つものとして目標軌跡を生成する。ここで、それぞれの目標位置ｐは、少なくとも車両に固定された座標系でのｘ座標、ｙ座標の位置もしくはそれと等価な情報を有する。目標軌跡生成部１３は、生成された目標軌跡を車両制御システム２０に入力する。

オーバーライド要求判断部１４は、車両制御システム２０に対して予防安全機能のオーバーライドを要求するかどうか判断する。オーバーライド要求判断部１４には、自動運転による車両２の動作が予防安全機能を作動させうる状況が予め登録されている。例えば、前述のように先行車両を走行する追い越す場面は、予防安全機能が作動しうる状況の１つである。他にも、停車車両や落下物の横をすり抜ける場面や、車線変更を行う場面も予防安全機能が作動しうる状況として挙げられる。オーバーライド要求判断部１４は、目標軌跡生成部１３で生成された目標軌跡から予防安全機能が作動しうるかどうか判断し、予防安全機能が作動しうる場合、オーバーライド信号を車両制御システム２０に入力する。

車両制御システム２０は、運動マネージャ２１、予防安全システム２２、及び自動運転システム診断部２３を備えている。これらは、メモリ２０ｂ記憶されたプログラムがプロセッサ２０ａで実行されたときに、車両制御システム２０の機能として実現される。ただし、車両制御システム２０が複数のＥＣＵで構成される場合に、別々のＥＣＵに運動マネージャ２１の機能と予防安全システム２２（及び自動運転システム診断部２３）の機能が割り当てられてもよい。

運動マネージャ２１は、車両２を目標軌跡に追従させるための追従制御を行う。追従制御では、速度センサから算出される実加速度と目標軌跡における目標加速度との偏差に基づき、両者を一致させるための制駆動力が算出される。算出された制駆動力は制動アクチュエータ４３に要求する要求制動力と、駆動アクチュエータ４２に要求する要求駆動力とに分配される。また、追従制御では、車両の実際の走行軌跡を目標軌跡に一致させるための操舵角が操舵アクチュエータ４１に要求する要求操舵角として算出される。運動マネージャ２１は、車両２を目標軌跡に追従させるための要求制動力、要求駆動力、及び要求操舵角をそれぞれ操作信号に変換し、対応する車両アクチュエータ４０に入力する。ただし、次に説明する予防安全システム２２から回避行動の指示を受けた場合、運動マネージャ２１は、予防安全システム２２からの指示を優先する。

予防安全システム２２は、外部センサ３１からのセンサ情報に基づいて車両２の前方の障害物を検知する。予防安全システム２２が用いるセンサ情報は、目標軌跡生成部１３が用いるセンサ情報と共通でもよいし異なっていてもよい。例えば、カメラとミリ波レーダを用いて障害物の検知を行ってもよい。車両２の前方向に障害物が検知された場合、予防安全システム２２は、車両２と障害物との衝突の危険性について判断する。具体的には、予防安全システム２２は、車両２から検知された障害物までの相対距離と相対速度とからＴＴＣを計算する。そして、ＴＴＣが閾値以下であり、且つ、障害物の車両２に対する横位置が車両２と重なる場合、予防安全システム２２は、車両２が検知された障害物に衝突する危険性が高いと判断する。予防安全システム２２は、衝突の危険性が高いと判断される状況では、所定の介入停止条件が満たされた場合を除き、危険を回避する回避行動を取るように運動マネージャ２１に対して指示を行う。すなわち、予防安全システム２２は自動運転に介入する。運動マネージャ２１に対して指示する回避行動の内容は、典型的には、制動アクチュエータ４３による緊急制動、駆動アクチュエータ４２による駆動力の制限、操舵アクチュエータ４１による回避操舵、或いはそれらの組み合わせである。

自動運転システム診断部２３は、自動運転システム１０が正常であるか異常であるかの診断を行う。上記の介入停止条件とは、自動運転システム１０から予防安全システム２２にオーバーライド信号が入力されており、且つ、自動運転システム１０が正常であることである。自動運転システム診断部２３から予防安全システム２２に自動運転システム１０の診断結果が入力される。自動運転システム１０による診断の方法については後述する。

２－３．自動運転の介入の実行／停止の判断の流れ
以上のように、本実施形態では、危険が予測された場合、車両制御システム２０により自動運転への介入が行われるが、所定の介入停止条件が満たされた場合、自動運転への介入は停止される。車両制御システム２０による自動運転の介入への実行／停止の判断の流れをフローチャートで表したものが図５である。なお、図５は、本実施形態に係る車両制御方法を表してもいる。

車両制御システム２０は、まず、外部センサ３１で得られた車両２の周辺環境に関するセンサ情報に基づいて危険を予測する（ステップＳ１）。そして、ステップＳ１の予測結果に基づき、車両制御システム２０は、車両２が回避すべき危険の有無を判定する（ステップＳ２）。回避すべき危険が存在しないのであれば、そもそも自動運転への介入は行われないので、残りの処理はスキップされる。

回避すべき危険が存在する場合、車両制御システム２０は、自動運転システム１０からのオーバーライド信号の受信の有無を判定する（ステップＳ３）。オーバーライド信号が受信されていないのであれば、自動運転システム１０は予防安全機能に介入されることを拒否していない。ゆえに、この場合、車両制御システム２０は、予防安全機能による自動運転への介入を実行する（ステップＳ６）。

オーバーライド信号が受信されている場合、車両制御システム２０は、後述する診断方法によって自動運転システム１０は正常かどうか判定する（ステップＳ４）。自動運転システム１０が正常でない場合、例えば、生成した目標軌跡が障害物と干渉するような場合、たとえ自動運転システム１０がオーバーライドを要求しているとしても、それを許可することはできない。ゆえに、自動運転システム１０は正常でない場合、車両制御システム２０は、自動運転システム１０からのオーバーライドの要求を棄却し、予防安全機能による自動運転への介入を実行する（ステップＳ６）。

なお、異常が生じている自動運転システム１０にそのまま運転を続けさせることはできない。ゆえに、ステップＳ４の判定において自動運転システム１０は正常でないと判断された場合、車両制御システム２０は、自動運転への介入後、車両２を緊急停止させるか、或いは、安全が確保できる場所まで車両２を移動させてそこで停止させる。

自動運転システム１０がオーバーライドを要求しており、且つ、自動運転システム１０が正常である場合、車両制御システム２０は、予防安全機能による自動運転への介入を停止する（ステップＳ５）。このように、車両制御システム２０は、自動運転システム１０が正常である場合には、自動運転システム１０が介入を拒否しているならば自動運転への介入を停止する。しかし、自動運転システム１０が異常である場合には、自動運転システム１０が介入を拒否したとしても自動運転への介入を実行する。これにより、回避すべき危険を確実に回避しつつ、目標軌跡の実現が求められる状況での自動運転への不要な介入を抑えることができる。

２－４．自動運転システムの診断方法
２－４－１．第１の診断方法
自動運転システム１０の診断方法には、第１の診断方法から第４の診断方法までの４つの診断方法がある。まず、自動運転システム１０の第１の診断方法について図６を用いて説明する。図６は、自動運転システム１０の第１の診断方法を説明するシーケンス図である。

図６に示すように、第１の診断方法では、自動運転システム１０が自己診断を行う。自己診断では、自動運転に関係する所定の項目についてチェックが行われる。車両制御システム２０にオーバーライド信号を送信する場合、自動運転システム１０は、オーバーライド信号とともに自己診断の結果を送信する。車両制御システム２０は、自動運転システム１０から自己診断の結果を受信し、自己診断の結果に基づいて自動運転システム１０が正常であるか異常であるかの診断を行う。これによれば、自動運転システム１０から申告された自己診断の結果が正常であれば、自動運転システム１０は正常であると診断することができ、申告された自己診断の結果が異常であれば、自動運転システム１０は異常であると診断することができる。

なお、シーケンス図では、自動運転システム１０はオーバーライド信号と自己診断結果とを同時に送っているが、自己診断結果を先に送ってもよい。先に送られた自己診断結果が正常である場合、車両制御システム２０はオーバーライド信号の受信後に改めて自己診断結果を確認する。そして、改めて確認した自己診断結果が正常のままであるならば、車両制御システム２０は自動運転への介入を停止するが、自己診断結果が異常に変わっていれば自動運転への介入を実行する。

２－４－２．第２の診断方法
次に、自動運転システム１０の第２の診断方法について図７を用いて説明する。図７は、自動運転システム１０の第２の診断方法を説明するシーケンス図である。

図７に示すように、第２の診断方法では、自動運転システム１０は車両制御システム２０に対して周期的に生存確認信号を送信する。車両制御システム２０と自動運転システム１０との間には、生存確認信号の送受信のための専用のチャンネルが設けられていてもよい。車両制御システム２０は、自動運転システム１０から周期的に送信される生存確認信号を受信し、生存確認信号に基づいて自動運転システム１０が正常であるか異常であるかの診断を行う。具体的には、自動運転システム１０から生存確認信号が周期的に送信されている間は、自動運転システム１０は正常であると診断することができ、生存確認信号が途絶えた場合、自動運転システム１０は異常であると診断することができる。図７に示す例では、オーバーライド信号を受信する前に生存確認信号が途絶している。よって、この例では、車両制御システム２０は、自動運転システム１０は異常であると診断し、自動運転への介入を実行する。

なお、図７に示す例ではオーバーライド信号を受信する前の生存確認信号の途絶から自動運転システム１０の正常／異常が判断されているが、オーバーライド信号を受信した後の生存確認信号に基づいて診断することも可能である。この場合、車両制御システム２０は、オーバーライド信号を受信したら自動運転への介入を開始、或いは、介入の開始を準備する。オーバーライド信号の受信後に生存確認信号が確認できなければ、車両制御システム２０は自動運転への介入を続行し、生存確認信号が確認を確認できたら、車両制御システム２０は自動運転への介入を停止する。

２－４－３．第３の診断方法
次に、自動運転システム１０の第３の診断方法について図８を用いて説明する。図８は、自動運転システム１０の第３の診断方法を説明するシーケンス図である。

図８に示すように、第３の診断方法では、車両制御システム２０から自動運転システム１０に対して繰り返し呼びかけが行われ、自動運転システム１０は毎回の呼びかけに対して応答する。車両制御システム２０からの呼びかけは定期的でもよいし不定期でもよい。また、車両制御システム２０と自動運転システム１０との間には、呼びかけと応答の信号のやりとりのための専用のチャンネルが設けられていてもよい。車両制御システム２０は、呼びかけに対する自動運転システム１０からの応答に基づいて自動運転システム１０が正常であるか異常であるかの診断を行う。具体的には、自動運転システム１０が車両制御システム２０からの呼びかけに応答している間は、自動運転システム１０は正常であると診断することができ、呼びかけに応答しなくなった場合、自動運転システム１０は異常であると診断することができる。図８に示す例では、オーバーライド信号を受信する前に呼びかけに対する車両制御システム２０からの応答が無くなっている。よって、この例では、車両制御システム２０は、自動運転システム１０は異常であると診断し、自動運転への介入を実行する。

なお、図８に示す例とは異なり、オーバーライド信号を受信した後に自動運転システム１０に呼びかけを行い、それに対する応答の有無から自動運転システムの正常／異常を診断することも可能である。この場合、車両制御システム２０は、オーバーライド信号を受信したら自動運転への介入を開始、或いは、介入の開始を準備する。その後、オーバーライド信号の受信後の呼びかけに自動運転システム１０が応答しなければ、車両制御システム２０は自動運転への介入を続行し、呼びかけに自動運転システム１０が応答した場合、車両制御システム２０は自動運転への介入を停止する。

２－４－４．第４の診断方法
次に、自動運転システム１０の第４の診断方法について図９及び図１０を用いて説明する。図９は、自動運転システム１０の第４の診断方法を説明するシーケンス図である。図１０は、自動運転システム１０の第４の診断方法に係る自動運転の評価方法を説明する図である。

図９に示すように、第４の診断方法では、車両制御システム２０は、自動運転システム１０が行う自動運転に対する評価を行う。そして、その評価の結果に基づいて自動運転システム１０が正常であるか異常であるかの診断を行う。自動運転システム１０が正常か異常かは自動運転の結果に表れるので、自動運転に対する評価を行うことで、自動運転システム１０が正常か異常かを診断することができる。

自動運転に対する評価は、例えば、図１０に示すように自動運転システム１０で実現された車両２の縦制御量と横制御量とに基づいて行うことができる。縦制御量には例えば速度と加速度とが含まれ、横制御量には例えば操舵量と横位置とが含まれる。図１０Ａには、車両制御システム２０が想定する縦制御量の安全走行領域と高リスク領域とが示されている。図１０Ｂには、車両制御システム２０が想定する横制御量の安全走行領域と高リスク領域とが示されている。これらの図に示すように、自動運転システム１０による車両２の挙動が安全走行領域を超えた場合、自動運転システム１０が事故リスクを十分に考慮できない状態になっていると推定することができる。

なお、図９に示す例ではオーバーライド信号を受信する前に自動運転に対する評価を行っているが、オーバーライド信号を受信した後に自動運転に対する評価を行うことも可能である。この場合、車両制御システム２０は、オーバーライド信号を受信したら自動運転への介入を開始、或いは、介入の開始を準備する。その後に自動運転に対する評価を行い、その評価結果から自動運転システム１０の正常が確認できなければ、車両制御システム２０は自動運転への介入を続行し、自動運転システム１０の正常を確認できたら自動運転への介入を停止する。

３．その他の実施形態
上記実施形態では、自動運転システム１０は、車両制御システム２０による自動運転への介入が推定され、且つ、推定された自動運転への介入が不要な場合、車両制御システム２０にオーバーライド信号を送信している。この場合、車両制御システム２０が自動運転に介入してくるケースを予め想定しておく必要がある。そこで、本発明に係る自動運転車両においては、車両制御システム２０が自動運転へ介入する場合、自動運転システム１０に自動運転への介入を予告するようにしてもよい。そして、自動運転システム１０は、予告された自動運転への介入が不要な場合、車両制御システム２０にオーバーライド信号を送信するようにしてもよい。これによれば、自動運転システム１０が正常な場合、車両制御システム２０から予告された自動運転への介入が行われる前に車両制御システム２０にオーバーライド信号を送信することで、自動運転への介入を停止させることができる。

２ 車両（自動運転車両）
１０ 自動運転システム
１１ 地図データベース
１２ 走行計画作成部
１３ 目標軌跡生成部
１４ オーバーライド要求判断部
２０ 車両制御システム
２１ 運動マネージャ
２２ 予防安全システム
２３ 自動運転システム診断部
３０ 車載センサ
４０ 車両アクチュエータ

Claims (14)

1. 自動運転を行う車両に搭載され、前記車両の周辺環境に関する情報に基づいて危険を予測し、予測された前記危険を回避するために前記自動運転へ介入する車両制御システムであって、
   少なくとも１つのプログラムを含む少なくとも１つのメモリと、
   前記少なくとも１つのメモリと結合された少なくとも１つのプロセッサと、を備え、
   前記少なくとも１つのプロセッサは、前記少なくとも１つのプログラムの実行により、
   前記車両の目標軌跡を生成し、前記目標軌跡に追従するように前記車両を前記自動運転で走行させる自動運転システムと通信すること、
   前記自動運転システムから前記自動運転への介入を拒否するオーバーライド信号を受信すること、
   前記自動運転システムが正常であるか異常であるかの診断を行うこと、及び、
   前記オーバーライド信号が受信され且つ前記自動運転システムが正常である場合のみ前記自動運転への介入を停止すること、を実行する
   ことを特徴と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において、
   前記少なくとも１つのプロセッサは、前記自動運転システムから自己診断の結果を受信し、前記自己診断の結果に基づいて前記診断を行う
   ことを特徴と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において、
   前記少なくとも１つのプロセッサは、前記自動運転システムから周期的に送信される生存確認信号を受信し、前記生存確認信号に基づいて前記診断を行う
   ことを特徴とする車両制御システム。
4. 請求項１に記載の車両制御システムにおいて、
   前記少なくとも１つのプロセッサは、前記自動運転システムに対して不定期に或いは定期的に呼びかけを行い、前記呼びかけに対する応答に基づいて前記診断を行う
   ことを特徴とする車両制御システム。
5. 請求項１に記載の車両制御システムにおいて、
   前記少なくとも１つのプロセッサは、前記自動運転システムが行う前記自動運転に対する評価を行い、前記評価の結果に基づいて前記診断を行う
   ことを特徴とする車両制御システム。
6. 自動運転車両であって、
   目標軌跡を生成し、前記目標軌跡に追従するように自動運転を行う自動運転システムと、
   周辺環境に関する情報に基づいて危険を予測し、予測された前記危険を回避するために前記自動運転へ介入する車両制御システムと、を備え、
   前記自動運転システムは、
   前記車両制御システムによる前記自動運転への介入が不要な場合、前記車両制御システムに前記自動運転への介入を拒否するオーバーライド信号を送信すること、を実行し、
   前記車両制御システムは、
   前記自動運転システムから前記オーバーライド信号を受信すること、
   前記自動運転システムが正常であるか異常であるかの診断を行うこと、及び、
   前記オーバーライド信号が受信され且つ前記自動運転システムが正常である場合のみ前記自動運転への介入を停止すること、を実行する
   ことを特徴とする自動運転車両。
7. 請求項６に記載の自動運転車両において、
   前記自動運転システムは、前記車両制御システムによる前記自動運転への介入が推定され、且つ、推定された前記自動運転への介入が不要な場合、前記車両制御システムに前記オーバーライド信号を送信する
   ことを特徴とする自動運転車両。
8. 請求項６に記載の自動運転車両において、
   前記車両制御システムは、前記自動運転へ介入する場合、前記自動運転システムに前記自動運転への介入を予告し、
   前記自動運転システムは、予告された前記自動運転への介入が不要な場合、前記車両制御システムに前記オーバーライド信号を送信する
   ことを特徴とする自動運転車両。
9. 請求項６乃至８の何れか１項に記載の自動運転車両において、
   前記自動運転システムは、自身が正常であるか異常であるかの自己診断を行い、前記車両制御システムに前記自己診断の結果を送信し、
   前記車両制御システムは、前記自動運転システムから前記自己診断の結果を受信し、前記自己診断の結果に基づいて前記診断を行う
   ことを特徴とする自動運転車両。
10. 請求項６乃至８の何れか１項に記載の自動運転車両において、
    前記自動運転システムは、前記車両制御システムに生存確認信号を周期的に送信し、
    前記車両制御システムは、前記自動運転システムから前記生存確認信号を受信し、前記生存確認信号に基づいて前記診断を行う
    ことを特徴とする自動運転車両。
11. 請求項６乃至８の何れか１項に記載の自動運転車両において、
    前記自動運転システムは、前記車両制御システムからの不定期な或いは定期的な呼びかけに対して応答し、
    前記車両制御システムは、前記自動運転システムからの前記応答に基づいて前記診断を行う
    ことを特徴とする自動運転車両。
12. 請求項６乃至８の何れか１項に記載の自動運転車両において、
    前記車両制御システムは、前記自動運転システムが行う前記自動運転に対する評価を行い、前記評価の結果に基づいて前記診断を行う
    ことを特徴とする自動運転車両。
13. 自動運転システムにより目標軌跡に追従するように自動運転される車両を制御する車両制御方法であって、
    前記車両の周辺環境に関する情報に基づいて前記車両が回避すべき危険を予測し、
    前記危険が予測された場合、
    前記自動運転システムが前記自動運転への介入を拒否しているかどうか判定し、
    前記自動運転システムが正常であるか異常であるかの診断を行い、
    前記自動運転システムが異常であるか或いは前記自動運転システムが前記自動運転への介入を拒否していない場合、予測された前記危険を回避するために前記自動運転への介入を行い、
    前記自動運転システムが正常な状態において前記自動運転への介入を拒否している場合、前記自動運転への介入を停止する
    ことを特徴とする車両制御方法。
14. 請求項１３に記載の車両制御方法において、
    前記自動運転システムによる自己診断の結果、前記自動運転システムから周期的に送信される生存確認信号、前記自動運転システムに対して不定期に或いは定期的に呼びかけを行った場合の前記呼びかけに対する前記自動運転システムからの応答、及び、前記自動運転システムが行う前記自動運転に対する評価の結果のうちの少なくとも１つに基づいて、前記自動運転システムが正常であるか異常であるかの診断を行う
    ことを特徴とする車両制御方法。

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