JP2022103493A - 車両制御装置、車両制御方法、およびプログラム - Google Patents

車両制御装置、車両制御方法、およびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】周辺状況に応じて、より適切な車両制御を実行すること。【解決手段】実施形態の車両制御装置は、自車両の周辺状況を認識する認識部と、前記自車両の操舵または加減速のうち一方または双方を制御して前記自車両を走行させる運転制御部と、を備え、前記運転制御部は、前記自車両の速度が目標速度となるように前記自車両を走行させる第1運転モードを含む複数の運転モードの何れかで前記自車両を走行させ、前記運転制御部は、前記第1運転モードの実行中に前記認識部による認識結果または地図情報に基づいて前記自車両の進行方向に特定物体が認識された場合に、少なくとも前記第1運転モードの実行を制限する。【選択図】図2

Description

本発明は、車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムに関する。
近年、車両の走行を自動的に制御する自動運転に関する研究が進められている。これに関連して、自動運転を行うために必要な高精度地図情報の有無を、自車が通過した道路について調べることで自動運転の可否を判定し、判定結果によって取得した情報を通知する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2018-189594号公報
しなしながら、従来の技術では、高精度地図を用いた場合であっても車両が走行する道路状況と合致するか否かは担保されない。そのため、周辺状況に応じた適切な車両の運転制御が実行できない場合があった。
本発明の態様は、このような事情を考慮してなされたものであり、周辺状況に応じて、より適切な車両制御を実行することができる車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムを提供することである。
この発明に係る車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムは、以下の構成を採用した。
(1):この発明の一態様に係る車両制御装置は、自車両の周辺状況を認識する認識部と、前記自車両の操舵または加減速のうち一方または双方を制御して前記自車両を走行させる運転制御部と、を備え、前記運転制御部は、前記自車両の速度が目標速度となるように前記自車両を走行させる第1運転モードを含む複数の運転モードの何れかで前記自車両を走行させ、前記運転制御部は、前記第1運転モードの実行中に前記認識部による認識結果または地図情報に基づいて前記自車両の進行方向に特定物体が認識された場合に、少なくとも前記第1運転モードの実行を制限する、車両制御装置である。
(2):上記(1)の態様において、前記特定物体は、前記自車両が走行する道路の前記自車両から所定距離以内の交通信号機を含むものである。
(3):上記(1)または(2)の態様において、前記特定物体は、前記自車両から所定距離以内のトンネルを含むものである。
(4):上記(1)~(3)のうち何れか一つの態様において、前記第1運転モードは、前記自車両を前走車両に追従して走行させるモードであり、前記運転制御部は、前記第1運転モードの実行中に前記前走車両が前記自車両の前方に存在しなくなり、且つ前記自車両から前記前走車両よりも前方を走行する前々走車両までの距離が所定距離以上ある場合に、少なくとも前記第1運転モードの実行を制限するものである。
(5):上記(1)~(4)のうち何れか一つの態様において、前記特定物体は、二輪車両を含み、前記運転制御部は、前記自車両の前走車両が二輪車両であり、且つ前記二輪車両を所定時間以上継続して認識した場合に、少なくとも前記第1運転モードの実行を制限するものである。
(6):上記(1)~(5)のうち何れか一つの態様において、前記運転制御部は、前記第1運転モードの実行中に前記認識部により前記自車両が走行する車線の路肩が認識され、且つ前記路肩に他車両が認識された場合に、少なくとも前記第1運転モードの実行を制限するものである。
(7):上記(1)~(6)のうち何れか一つの態様において、前記特定物体は、特定車両または特定障害物であり、前記運転制御部は、前記第1運転モードの実行中であり、且つ前記自車両の前方に前記特定車両または前記特定障害物が認識された場合に、少なくとも前記第1運転モードの実行を制限するものである。
(8):上記(1)~(7)のうち何れか一つの態様において、前記運転制御部は、前記第1運転モードの実行を制限した後に制限解除条件を満たす場合に、前記第1運転モードの実行の制限を解除するものである。
(9):上記(1)~(8)のうち何れか一つの態様において、前記第1運転モードは、前記自車両を前走車両に追従して走行させるモードであり、前記第1運転モードの実行の制限は、前記第1運転モードに比して前記自車両の乗員に課するタスクが大きい第2運転モードに変更することを含むものである。
(10):この発明の一態様に係る車両制御方法は、コンピュータが、認識部により自車両の周辺状況を認識し、前記自車両の操舵または加減速のうち一方または双方を制御して前記自車両を走行させ、前記自車両の速度が目標速度となるように前記自車両を走行させる第1運転モードを含む複数の運転モードの何れかで前記自車両を走行させ、前記第1運転モードの実行中に、前記認識部による認識結果または地図情報に基づいて前記自車両の進行方向に特定物体が認識された場合に、少なくとも前記第1運転モードの実行を制限する、車両制御方法である。
(11):この発明の一態様に係るプログラムは、コンピュータに、認識部により自車両の周辺状況を認識させ、前記自車両の操舵または加減速のうち一方または双方を制御して前記自車両を走行させ、前記自車両の速度が目標速度となるように前記自車両を走行させる第1運転モードを含む複数の運転モードの何れかで前記自車両を走行させ、前記第1運転モードの実行中に前記認識部による認識結果または地図情報に基づいて前記自車両の進行方向に特定物体が認識された場合に、少なくとも前記第1運転モードの実行を制限させる、プログラムである。
(1)~(11)によれば、周辺状況に応じて、より適切な車両制御を実行することができる。
実施形態に係る車両制御装置を利用した車両システム1の構成図である。 第1制御部120および第2制御部160の機能構成図である。 運転モードと自車両Mの制御状態、およびタスクの関係の一例を示す図である。 第1の制御パターンにおける特定物体の判定と運転モードの切り替えについて説明するための図である。 速度に応じて第2閾値Dth2を変更させることについて説明するための図である。 第2の制御パターンにおける特定物体の判定と運転モードの切り替えについて説明するための図である。 速度に応じて第3閾値Dth3を変更させることについて説明するための図である。 第3の制御パターンにおける特定物体の判定と運転モードの切り替えについて説明するための図である。 第4の制御パターンにおける特定物体の判定と運転モードの切り替えについて説明するための図である。 第5の制御パターンにおける特定物体の判定と運転モードの切り替えについて説明するための図である。 第6閾値Dth6について説明するための図である。 第7閾値Dth7について説明するための図である。 第6の制御パターンにおける特定物体の判定と運転モードの切り替えについて説明するための図である。 実施形態の自動運転制御装置100により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。
以下、図面を参照し、本発明の車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムの実施形態について説明する。
[全体構成]
図1は、実施形態に係る車両制御装置を利用した車両システム1の構成図である。車両システム1が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の車両であり、その駆動源は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関、電動機、或いはこれらの組み合わせである。電動機は、内燃機関に連結された発電機による発電電力、或いは二次電池や燃料電池の放電電力を使用して動作する。以下では、一例として、車両制御装置が自動運転車両に適用された実施形態について説明する。自動運転とは、例えば、自動的に車両の操舵または加減速のうち、一方または双方を制御して運転制御を実行することである。上述した車両の運転制御には、例えば、ACC(Adaptive Cruise Control)やLKAS(Lane Keeping Assistance System)といった種々の運転支援が含まれてよい。自動運転車両は、乗員(運転者)の手動運転によって運転が制御されることがあってもよい。
車両システム1は、例えば、カメラ10と、レーダ装置12と、LIDAR(Light Detection and Ranging)14と、物体認識装置16と、通信装置20と、HMI(Human Machine Interface)30と、車両センサ40と、ナビゲーション装置50と、MPU(Map Positioning Unit)60と、ドライバモニタカメラ70と、運転操作子80と、自動運転制御装置100と、走行駆動力出力装置200と、ブレーキ装置210と、ステアリング装置220とを備える。これらの装置や機器は、CAN(Controller Area Network)通信線等の多重通信線やシリアル通信線、無線通信網等によって互いに接続される。なお、図1に示す構成はあくまで一例であり、構成の一部が省略されてもよいし、更に別の構成が追加されてもよい。自動運転制御装置100は「車両制御装置」の一例である。
カメラ10は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ10は、車両システム1が搭載される車両(以下、自車両M)の任意の箇所に取り付けられる。前方を撮像する場合、カメラ10は、フロントウインドシールド上部やルームミラー裏面等に取り付けられる。カメラ10は、例えば、周期的に繰り返し自車両Mの周辺を撮像する。カメラ10は、ステレオカメラであってもよい。
レーダ装置12は、自車両Mの周辺にミリ波等の電波を放射すると共に、物体によって反射された電波(反射波)を検出して少なくとも物体の位置(距離および方位)を検出する。レーダ装置12は、自車両Mの任意の箇所に取り付けられる。レーダ装置12は、FM-CW(Frequency Modulated Continuous Wave)方式によって物体の位置および速度を検出してもよい。
LIDAR14は、自車両Mの周辺に光(或いは光に近い波長の電磁波)を照射し、散乱光を測定する。LIDAR14は、発光から受光までの時間に基づいて、対象までの距離を検出する。照射される光は、例えば、パルス状のレーザー光である。LIDAR14は、自車両Mの任意の箇所に取り付けられる。
物体認識装置16は、カメラ10、レーダ装置12、およびLIDAR14のうち一部または全部による検出結果に対してセンサフュージョン処理を行って、物体の位置、種類、速度等を認識する。物体認識装置16は、認識結果を自動運転制御装置100に出力する。物体認識装置16は、カメラ10、レーダ装置12、およびLIDAR14の検出結果をそのまま自動運転制御装置100に出力してよい。車両システム1から物体認識装置16が省略されてもよい。
通信装置20は、例えば、セルラー網やWi-Fi網、Bluetooth(登録商標)、DSRC(Dedicated Short Range Communication)等を利用して、自車両Mの周辺に存在する他車両と通信し、或いは無線基地局を介して各種サーバ装置と通信する。
HMI30は、HMI制御部170の制御により自車両Mの乗員に対して各種情報を提示すると共に、乗員による入力操作を受け付ける。HMI30は、例えば、各種表示装置、スピーカ、マイク、ブザー、タッチパネル、スイッチ、キー等を含む。スイッチには、例えば、ウインカスイッチ(方向指示器)32が含まれる。ウインカスイッチ32は、例えば、ステアリングコラム、またはステアリングホイールに設けられる。ウインカスイッチ32は、例えば、乗員による自車両Mの車線変更の指示を受け付ける操作部の一例である。例えば、自車両Mが車線変更を行う方向にウインカスイッチ32が操作された場合、車線変更を行う方向に対応付けられた車外の点灯部(ウインカ)が点滅する。
車両センサ40は、自車両Mの速度を検出する車速センサ、加速度を検出する加速度センサ、鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ、自車両Mの向きを検出する方位センサ等を含む。また、車両センサ40は、自車両Mの位置を検出する位置センサを備えていてもよい。位置センサは、例えば、GPS(Global Positioning System)装置から自車両Mの位置情報(経度・緯度情報)を取得するセンサである。また、位置センサは、ナビゲーション装置50のGNSS(Global Navigation Satellite System)受信機51を用いて自車両Mの位置情報を取得するセンサであってもよい。車両センサ40により検出した結果は、自動運転制御装置100に出力される。
ナビゲーション装置50は、例えば、GNSS受信機51と、ナビHMI52と、経路決定部53とを備える。ナビゲーション装置50は、HDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリ等の記憶装置に第1地図情報54を保持している。GNSS受信機51は、GNSS衛星から受信した信号に基づいて、自車両Mの位置を特定する。自車両Mの位置は、車両センサ40の出力を利用したINS(Inertial Navigation System)によって特定または補完されてもよい。ナビHMI52は、表示装置、スピーカ、タッチパネル、キー等を含む。ナビHMI52は、前述したHMI30と一部または全部が共通化されてもよい。経路決定部53は、例えば、GNSS受信機51により特定された自車両Mの位置(或いは入力された任意の位置)から、ナビHMI52を用いて乗員により入力された目的地までの経路(以下、地図上経路)を、第1地図情報54を参照して決定する。第1地図情報54は、例えば、道路を示すリンクと、リンクによって接続されたノードとによって道路形状が表現された情報である。第1地図情報54は、道路の曲率やPOI(Point Of Interest)情報等を含んでもよい。第1地図情報54は、例えば、自動運転制御装置100の記憶部に記憶されていてもよい。地図上経路は、MPU60に出力される。ナビゲーション装置50は、地図上経路に基づいて、ナビHMI52を用いた経路案内を行ってもよい。ナビゲーション装置50は、例えば、乗員の保有するスマートフォンやタブレット端末等の端末装置の機能によって実現されてもよい。ナビゲーション装置50は、通信装置20を介してナビゲーションサーバに現在位置と目的地を送信し、ナビゲーションサーバから地図上経路と同等の経路を取得してもよい。
MPU60は、例えば、推奨車線決定部61を含み、HDDやフラッシュメモリ等の記憶装置に第2地図情報62を保持している。推奨車線決定部61は、ナビゲーション装置50から提供された地図上経路を複数のブロックに分割し(例えば、車両進行方向に関して100[m]毎に分割し)、第2地図情報62を参照してブロックごとに推奨車線を決定する。推奨車線決定部61は、左から何番目の車線を走行するといった決定を行う。例えば、推奨車線決定部61は、地図上経路に分岐箇所が存在する場合、自車両Mが、分岐先に進行するための合理的な経路を走行できるように、推奨車線を決定する。
第2地図情報62は、第1地図情報54よりも高精度な地図情報である。第2地図情報62は、例えば、車線の中央の情報あるいは車線の境界等の道路区画線の情報、路肩、路側帯に関する情報等を含んでいる。また、第2地図情報62には、道路情報、交通規制情報、住所情報(住所・郵便番号)、施設情報、電話番号情報、交通標識や交通信号機の設置位置の情報等が含まれてよい。第2地図情報62は、通信装置20が他装置と通信することにより、随時、アップデートされてよい。第2地図情報62は、例えば、自動運転制御装置100の記憶部に記憶されていてもよい。
ドライバモニタカメラ70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。ドライバモニタカメラ70は、例えば、自車両Mの運転席に着座した乗員(以下、運転者)の頭部を正面から(顔面を撮像する向きで)撮像可能な位置および向きで、自車両Mにおける任意の箇所に取り付けられる。例えば、ドライバモニタカメラ70は、自車両Mのインストルメントパネルの中央部に設けられたディスプレイ装置の上部に取り付けられる。
運転操作子80は、例えば、ステアリングホイール82の他、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、その他の操作子を含む。運転操作子80には、操作量あるいは操作の有無を検出するセンサが取り付けられており、その検出結果は、自動運転制御装置100、もしくは、走行駆動力出力装置200、ブレーキ装置210、およびステアリング装置220のうち一部または全部に出力される。ステアリングホイール82は、「運転者による操舵操作を受け付ける操作子」の一例である。操作子は、必ずしも環状である必要は無く、異形ステアリングやジョイスティック、ボタン等の形態であってもよい。ステアリングホイール82には、ステアリング把持センサ84が取り付けられている。ステアリング把持センサ84は、静電容量センサ等により実現され、運転者がステアリングホイール82を把持している(力を加えられる状態で接していることをいう)か否かを検知可能な信号を自動運転制御装置100に出力する。
自動運転制御装置100は、例えば、第1制御部120と、第2制御部160と、HMI制御部170と、記憶部180とを備える。第1制御部120と、第2制御部160と、HMI制御部170とは、それぞれ、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のハードウェアプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)等のハードウェア(回路部;circuitryを含む)によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予め自動運転制御装置100のHDDやフラッシュメモリ等の記憶装置(非一過性の記憶媒体を備える記憶装置)に格納されていてもよいし、DVDやCD-ROM等の着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体(非一過性の記憶媒体)がドライブ装置に装着されることで自動運転制御装置100のHDDやフラッシュメモリにインストールされてもよい。行動計画生成部140と第2制御部160とを合わせたものが「運転制御部」の一例である。
記憶部180は、上記の各種記憶装置、或いはSSD(Solid State Drive)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、ROM(Read Only Memory)、またはRAM(Random Access Memory)等により実現されてもよい。記憶部180には、例えば、本実施形態における運転制御を実行するために必要な情報、その他の各種情報、プログラム等が格納される。また、記憶部180には、上述した第1地図情報54および第2地図情報62が記憶されていてもよい。
図2は、第1制御部120および第2制御部160の機能構成図である。第1制御部120は、例えば、認識部130と、行動計画生成部140と、モード決定部150とを備える。第1制御部120は、例えば、AI(Artificial Intelligence;人工知能)による機能と、予め与えられたモデルによる機能とを並行して実現する。例えば、「交差点を認識する」機能は、ディープラーニング等による交差点の認識と、予め与えられた条件(パターンマッチング可能な信号、道路標示等がある)に基づく認識とが並行して実行され、双方に対してスコア付けして総合的に評価することで実現されてよい。これによって、自動運転の信頼性が担保される。
認識部130は、外界検出部(カメラ10、レーダ装置12、LIDAR14)から物体認識装置16を介して入力された情報に基づいて、自車両Mの周辺状況を認識する。例えば、認識部130は、自車両Mの周辺にある物体の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。周辺とは、例えば、自車両Mの位置を基準とした所定距離以内である。所定距離は、固定距離でもよく、外界検出部によるセンシングの性能や精度に基づいて設定されてもよい。物体には、他車両や、人、道路上落下物、事故や工事等によって一時的に設定された物体などの障害物が含まれる。物体の位置は、例えば、自車両Mの代表点(例えば、中心や重心、駆動軸中心等)を原点とした絶対座標上の位置として認識され、制御に使用される。物体の位置は、その物体の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、領域で表されてもよい。物体の「状態」とは、物体の加速度やジャーク、あるいは「行動状態」(例えば車線変更をしている、またはしようとしているか否か)を含んでもよい。
また、認識部130は、例えば、自車両Mが走行している車線(走行車線)を認識する。例えば、認識部130は、第2地図情報62から得られる道路区画線のパターン(例えば実線と破線の配列)と、カメラ10によって撮像された画像から認識される自車両Mの周辺の道路区画線のパターンとを比較することで、走行車線を認識する。なお、認識部130は、道路区画線に限らず、道路区画線や路肩、路側帯、縁石、中央分離帯、ガードレール等を含む走路境界(道路境界)を認識することで、走行車線を認識してもよい。この認識において、ナビゲーション装置50から取得される自車両Mの位置やINSによる処理結果が加味されてもよい。また、認識部130は、一時停止線、障害物、赤信号、料金所、その他の道路事象を認識する。また、認識部130は、走行車線に隣接する隣接車線を認識する。隣接車線は、例えば、走行車線と同一方向に進行可能な車線である。
認識部130は、走行車線を認識する際に、走行車線に対する自車両Mの位置や姿勢を認識する。認識部130は、例えば、自車両Mの基準点の車線中央からの乖離、および自車両Mの進行方向の車線中央を連ねた線に対してなす角度を、走行車線に対する自車両Mの相対位置および姿勢として認識してもよい。これに代えて、認識部130は、走行車線のいずれかの側端部(道路区画線または道路境界)に対する自車両Mの基準点の位置等を、走行車線に対する自車両Mの相対位置として認識してもよい。ここで、自車両Mの基準点とは、自車両Mの中心でもよく、重心でもよい。また、基準点とは、自車両Mの端部(前端部、後端部)でもよく、自車両Mが備える複数の車輪うちの一つが存在する位置であってもよい。
また、認識部130は、自車両Mが走行する走路領域を認識してもよい。この場合、認識部130は、例えば、ナビゲーション装置50により特定される自車両Mの位置、カメラ10により撮像された画像、車両センサ40に含まれる方位センサの出力等を第2地図情報62と照合し、自車両Mが地図におけるどの道路、どの車線を走行しているかを認識する。更に、認識部130は、上記した各種情報に基づいて、推奨車線の幅方向に関して、自車両Mの代表点がどの位置にあるのか(以下、横位置)と、推奨車線の延在方向に対して、その時点の自車両Mの姿勢が何度傾いているか(以下、ヨー角)を認識する。そして、認識部130は、上記の認識結果に基づいて、第2地図情報62から得られる推奨車線の延在領域を、自車両Mを基準とした車両座標系に当てはめた第1走路領域を認識する。
また、認識部130は、カメラ10により撮像された画像を解析することで、推奨車線の延在領域を、自車両Mを基準とした車両座標系に当てはめた第2走路領域を認識する。例えば、認識部130は、画像において隣接画素との輝度差が大きいエッジ点を抽出し、推奨車線の両側にあると推定されるエッジ点を連ねて道路区画線を認識する。そして、認識部130は、画像平面における道路区画線の各点の位置を車両座標系に変換することで車両座標系における道路区画線を仮想的に設定し、道路区画線で区画される範囲を、第2走路領域に設定する。
また、認識部130は、自車両Mと同じ車線、或いは推奨車線において自車両Mの前方を走行する車両(前方車両)の軌跡に基づいて第3走路を設定する。例えば、認識部130は、先行車両の後端部中央部などの代表点を認識し、道路上の代表点の軌跡を求め、その軌跡を中心として左右に一般的な車線幅(例えば3~5[m]程度)の半分ずつ拡張した領域を、第3走路領域とする。
そして、認識部130は、第1走路領域、第2走路領域、および第3走路領域のうち一部または全部に基づいて、行動計画生成部140に出力する走路領域を決定する。例えば、認識部130は、第1走路領域が得られていれば第1走路領域、第1走路領域が得られていない、またはその信頼度が低ければ第2走路領域、第1走路領域と第2走路領域の何れも得られていない、またはその信頼度が低ければ第3走路領域を選択するというように、優先度を付けて走路領域を決定してよい。また、認識部130は、第1走路領域、第2走路領域、および第3走路領域のうち何れかを結合して走路領域を決定してもよい。特に長さ方向に関して第1走路領域、第2走路領域、および第3走路領域のサイズは同じにならない場合があり、結合することでより長い走路領域を得られる場合があるからである。
行動計画生成部140は、原則的には推奨車線決定部61により決定された推奨車線または認識部130により認識された走路領域を走行し、更に、自車両Mの周辺状況に対応できるように、自車両Mが自動的に(運転者の操作に依らずに)将来走行する目標軌道を生成する。目標軌道は、例えば、速度要素を含んでいる。例えば、目標軌道は、自車両Mの到達すべき地点(軌道点)を順に並べたものとして表現される。軌道点は、道なり距離で所定の走行距離(例えば数[m]程度)ごとの自車両Mの到達すべき地点であり、それとは別に、所定のサンプリング時間(例えば0コンマ数[sec]程度)ごとの目標速度および目標加速度が、目標軌道の一部として生成される。また、軌道点は、所定のサンプリング時間ごとの、そのサンプリング時刻における自車両Mの到達すべき位置であってもよい。この場合、目標速度や目標加速度の情報は軌道点の間隔で表現される。
行動計画生成部140は、目標軌道を生成するにあたり、自動運転のイベント(機能)を設定してよい。自動運転のイベントには、渋滞時追従イベント、定速走行イベント、低速追従走行イベント、車線変更イベント、分岐イベント、合流イベント、テイクオーバーイベント等がある。行動計画生成部140は、起動させたイベントに応じた目標軌道を生成する。
モード決定部150は、自車両Mの状況に応じて、自車両Mが実行する運転モードを、運転者に課されるタスクが異なる複数の運転モード(言い換えると、自車両Mの運転制御における自動化の度合が異なる複数のモード)のいずれかに決定する。また、モード決定部150は、モードの実行を制限したり、実行の制限を解除してもよい。運転制御部は、モード決定部150により決定されたモードに基づいて自車両Mを走行させる。モード決定部150は、例えば、運転者状態判定部152と、特定物体判定部154と、モード変更処理部156とを備える。これらの個別の機能については後述する。
図3は、運転モードと自車両Mの制御状態、およびタスクの関係の一例を示す図である。自車両Mの運転モードには、例えば、モードAからモードEの5つのモードがある。これらのモードのうち、制御状態すなわち自車両Mの運転制御の自動化の度合は、モードAが最も高く、次いでモードB、モードC、モードDの順に低くなり、モードEが最も低い。この逆に、運転者(乗員)に課されるタスクは、モードAが最も小さく(軽度であり)、次いでモードB、モードC、モードDの順に大きくなる(重度となり)、手動運転を行うモードEが最も大きい(重度である)。モードAは、第1運転モードの一例である。モードB~Eは、第2運転モードの一例である。なお、モードB~Eでは、自動運転でない制御状態となるため、自動運転制御装置100としては自動運転に係る制御を終了し、運転支援または手動運転に移行させるまでが責務である。以下、それぞれのモードの内容について例示する。
モードAでは、自動運転の状態となり、運転者には自車両Mの周辺監視、ステアリングホイール82の把持(以下、「ステアリング把持」と称する)のいずれのタスクも課されない。運転者が周辺監視を行っているか否かは、例えばドライバモニタカメラ70の撮像画像の解析結果に基づいて判定され、ステアリング把持を行っているか否かは、例えばステアリング把持センサ84の検出結果により判定される。周辺監視は、少なくとも自車両Mの前方の監視が含まれる(図では前方監視)。前方とは、フロントウインドシールドを介して視認される自車両Mの進行方向の空間を意味する。但し、モードAであっても運転者は、自動運転制御装置100を中心としたシステムからの要求に応じて速やかに手動運転に移行できる体勢であることが要求される。なお、ここで言う自動運転とは、自車両Mの操舵、速度のいずれも運転者の操作に依らずに制御されることをいう。モードAは、例えば、自車両Mの速度が目標速度となるように自車両Mを走行させるモードである。また、モードAは、例えば、高速道路等の自動車専用道路において、所定速度(例えば50[km/h]程度)以下で自車両Mが走行しており、自車両Mと同じ車線或いは推奨車線を走行する追従対象の前走車両が存在する等の条件が満たされる場合に前走車両に追従する追従走行を実行可能な運転モードであり、渋滞時追従モード(またはTJP(Traffic Jam Pilot)モードと称される場合もある。渋滞時追従モードは、「第1運転モード」の一例である。この条件が満たされなくなった場合、モード決定部150は、自車両Mの運転モードをモードBに変更する。
また、モードAの実行中において、乗員は、セカンドタスクを実行することができる。セカンドタスクとは、例えば、自車両Mの自動運転中に許容される乗員の運転以外の行為である。セカンドタスクには、例えば、テレビ鑑賞や携帯電話の通話、メールの送受信、食事等が含まれる。
モードBでは、運転支援の状態となり、運転者には自車両Mの前方を監視するタスク(以下、前方監視)が課されるが、ステアリングホイール82を把持するタスクは課されない。例えば、モードBでは、乗員からの車線変更指示を受け付けずに、車両システム1側の判断によって、ナビゲーション装置50による目的地までの経路設定等に基づく自車両Mの車線変更が行われる。車線変更とは、自車両Mが走行する自車線(第1車線)から、自車線に隣接する隣接車線(第2車線)へ自車両Mを移動させることである。
モードCでは、運転支援の状態となり、運転者には前方監視のタスクと、ステアリングホイール82を把持するタスクが課される。例えば、モードCでは、車両システム1側で自車両Mの車線変更が必要であると判断された場合に、HMI30を介して乗員に問い合わせを行い、HMI30等から乗員による車線変更の承認が受け付けられた場合に、車線変更を実行する運転支援が行われる。
モードDは、自車両Mの操舵と加減速のうち少なくとも一方に関して、ある程度の運転者による運転操作が必要な運転モードである。例えば、モードDでは、ACCやLKASといった運転支援が行われる。また、モードDでは、運転者によるウインカスイッチ32の操作により自車両Mを車線変更させる指示を受け付けた場合に、指示された方向に車線変更を実行する運転支援が行われる。モードDにおける車線変更は、運転者の意図を検知したことによる車線変更の一例である。モードDにおける車線変更は、モードCにおいて実行されてよい。運転者のウインカスイッチ32の操作は、運転操作の一例である。また、モードDの運転操作には、操舵または加減速を制御するための運転操作が含まれてよい。モードB~Dにおける車線変更は、車線変更イベントの一例であってもよい。
モードEでは、自車両Mの操舵、加減速ともに運転者による運転操作が必要な手動運転の状態となる。モードD、モードEともに、当然ながら運転者には自車両Mの前方を監視するタスクが課される。モードC~Eにおける運転主体は、運転者である。
なお、自車両Mが実行する複数の運転モードには、モードA~Eに加えて、自車両Mの走行に伴うリスクを最小限にすることを目的とした運転モード(例えば、MRM(Minimum Risk Maneuver)モード)が含まれてもよい。MRMモードは、例えば、自車両Mが自車線を走行中に、自車両Mの現在の運転モードが継続できない区間までに自車両Mの隣接車線への車線変更が開始されない場合や、自車両Mの外界検出部(カメラ10、レーダ装置12、LIDAR14)の少なくとも一部に異常が生じている場合、または、ドライバモニタカメラ70の撮像画像の解析結果に基づいて運転者が運転に適していないと判断された場合等に実行される。MRMモードでは、自車両Mが運転者の操作に依らずに自車両Mを少なくとも減速させ自車両Mを目標位置に緊急停止させる。MRMモードでは、必要に応じて自車両Mの操舵制御が実行されてよい。目標位置とは、例えば、自車両Mにとって安全であると推測される位置である。目標位置は、例えば、走行中の道路の路肩でもよく、道路付近の空き地や駐車場等でもよい。また、空き地や駐車場等が存在しない場合には、走行中の車線内で停車させてもよい。目標位置は、例えば、カメラ10の撮像画像を解析することで取得してもよく、自車両Mの位置情報に基づいて地図情報(第1地図情報54、第2地図情報62)を参照して自車両Mの進行方向で自車両Mから所定距離以内の目標位置を取得してもよい。
モード決定部150は、自車両Mが、現在の運転モードを実行できない状況である場合に、状況に応じた適切なモードに変更する。また、モード決定部150は、タスクの実行状態を取得し、決定した運転モードに係るタスクが運転者により実行されてない場合に、よりタスクが重度な運転モードに自車両Mの運転モードを変更してもよい。
例えば、モードAの実行中において、運転者がシステムからの要求に応じて手動運転に移行できない体勢である場合(例えば許容エリア外の脇見を継続している場合や、運転困難となる予兆が検出された場合)、モード決定部150は、HMI制御部170によりHMI30を用いて運転者にモードEの手動運転への移行を促す制御を実行させる。また、モード決定部150は、HMI制御部170に手動運転への移行を促す制御を実行させてから所定時間が経過しても運転者が応じない場合や運転者が手動運転を行う状態でないと推定される場合に、MRMモードによる自動運転によって自車両Mを目標位置に停止させ、停止後に自動運転を停止(終了)するといった制御を行う。また、自動運転を停止した後は、自車両MはモードDまたはEの状態になり、運転者の手動操作によって自車両Mを発進させることが可能となる。以下、「自動運転を停止」に関して同様である。
モードBにおいて、運転者が前方を監視していない場合、モード決定部150は、HMI30を用いて運転者に前方監視を促し、運転者が応じなければ、自車両Mを目標位置に停止させ、自動運転を停止する、といった制御を行う。モードCにおいて運転者が前方を監視していない場合、或いはステアリングホイール82を把持していない場合、モード決定部150は、HMI30を用いて運転者に前方監視を、および/またはステアリングホイール82を把持するように促し、運転者が応じなければ、自車両Mを目標位置に停止させ、自動運転を停止する、といった制御を行う。また、モードCやモードDにおいて、自車両Mが所定地点に到達するための間に車線変更が実行されないような場合に、自車両Mを目標位置に停止させ、自動運転を停止する、といった制御を行ってもよい。
運転者状態判定部152は、乗員(運転者)が運転に適した状態であるか否かを判定する。例えば、運転者状態判定部152は、上記のモード変更(切り替え)のために運転者の状態を監視し、運転者の状態がタスクに応じた状態であるか否かを判定する。例えば、運転者状態判定部152は、ドライバモニタカメラ70が撮像した画像を解析して姿勢推定処理を行い、運転者が、システムからの要求に応じて手動運転に移行できない体勢であるか否かを判定する。また、運転者状態判定部152は、ドライバモニタカメラ70が撮像した画像を解析して視線推定処理を行い、運転者が自車両Mの周辺(より具体的には、前方)を監視しているか否かを判定する。所定時間以上、タスクに応じた状態でないと判定した場合、運転者状態判定部152は、運転者がそのタスクの運転に適していない状態であると判定する。また、タスクに応じた状態であると判定した場合、運転者状態判定部152は、運転者がそのタスクの運転に適した状態であると判定する。また、運転者状態判定部152は、乗員が、運転交代が可能な状態であるか否か判定してもよい。
特定物体判定部154は、認識部130による認識結果または地図情報に基づいて、車両Mの進行方向(前方)に特定物体が存在するか否かを判定する。また、特定物体判定部154は、自車両Mが所定の運転モードの実行中に、上記の判定を行ってもよい。特定物体判定部154の機能の詳細については後述する。
モード決定部150は、運転者状態判定部152および特定物体判定部154による判定結果に基づいて、自車両Mの運転モードを決定する。モード変更処理部156は、モード決定部150により決定されたモードへの切り替えのための各種処理を行う。例えば、モード変更処理部156は、運転支援装置(不図示)に作動指示をしたり、運転者に所定の行動(タスク等)を促すためにHMI制御部170にHMI30を制御させたり、行動計画生成部140に基づく緊急停止のための目標軌道を生成するように指示したりする。
第2制御部160は、行動計画生成部140によって生成された目標軌道を、予定の時刻通りに自車両Mが通過するように、走行駆動力出力装置200、ブレーキ装置210、およびステアリング装置220を制御する。
第2制御部160は、例えば、取得部162と、速度制御部164と、操舵制御部166とを備える。取得部162は、行動計画生成部140により生成された目標軌道(軌道点)の情報を取得し、メモリ(不図示)に記憶させる。速度制御部164は、メモリに記憶された目標軌道に付随する速度要素に基づいて、走行駆動力出力装置200またはブレーキ装置210を制御する。操舵制御部166は、メモリに記憶された目標軌道の曲がり具合に応じて、ステアリング装置220を制御する。速度制御部164および操舵制御部166の処理は、例えば、フィードフォワード制御とフィードバック制御との組み合わせにより実現される。一例として、操舵制御部166は、自車両Mの前方の道路の曲率に応じたフィードフォワード制御と、目標軌道からの乖離に基づくフィードバック制御とを組み合わせて実行する。
HMI制御部170は、HMI30により、自車両Mの乗員に所定の情報を通知する。所定の情報には、例えば、自車両Mの状態に関する情報や運転制御に関する情報等の自車両Mの走行に関連のある情報が含まれる。自車両Mの状態に関する情報には、例えば、自車両Mの速度、エンジン回転数、シフト位置等が含まれる。また、運転制御に関する情報には、例えば、車線変更を行うか否かの問い合わせや、運転制御の実行の有無、運転制御の変更に関する情報、運転制御の状況(例えば、実行中のイベントの内容)に関する情報等が含まれてもよい。また、運転制御に関する情報には、例えば、現在の運転モードや、運転モードの切り替えによって運転者に課されるタスクに関する情報、タスクの実行を促す情報等が含まれてもよい。また、所定の情報には、テレビ番組、DVD等の記憶媒体に記憶されたコンテンツ(例えば、映画)等の自車両Mの走行制御に関連しない情報が含まれてもよい。また、所定の情報には、例えば、自車両Mの現在位置や目的地、燃料の残量に関する情報が含まれてよい。
例えば、HMI制御部170は、上述した所定の情報を含む画像を生成し、生成した画像をHMI30の表示装置に表示させてもよく、所定の情報を示す音声を生成し、生成した音声をHMI30のスピーカから出力させてもよい。また、HMI制御部170は、HMI30により受け付けられた情報を通信装置20、ナビゲーション装置50、第1制御部120等に出力してもよい。
走行駆動力出力装置200は、車両が走行するための走行駆動力(トルク)を駆動輪に出力する。走行駆動力出力装置200は、例えば、内燃機関、電動機、および変速機等の組み合わせと、これらを制御するECU(Electronic Control Unit)とを備える。ECUは、第2制御部160から入力される情報、或いは運転操作子80から入力される情報に従って、上記の構成を制御する。
ブレーキ装置210は、例えば、ブレーキキャリパーと、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータと、ブレーキECUとを備える。ブレーキECUは、第2制御部160から入力される情報、或いは運転操作子80から入力される情報に従って電動モータを制御し、制動操作に応じたブレーキトルクが各車輪に出力されるようにする。ブレーキ装置210は、運転操作子80に含まれるブレーキペダルの操作によって発生させた油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてよい。なお、ブレーキ装置210は、上記説明した構成に限らず、第2制御部160から入力される情報に従ってアクチュエータを制御して、マスターシリンダの油圧をシリンダに伝達する電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。
ステアリング装置220は、例えば、ステアリングECUと、電動モータとを備える。電動モータは、例えば、ラックアンドピニオン機構に力を作用させて転舵輪の向きを変更する。ステアリングECUは、第2制御部160から入力される情報、或いは運転操作子80のステアリングホイール82から入力される情報に従って、電動モータを駆動し、転舵輪の向きを変更させる。
[特定物体の判定結果に基づく運転モードの切り替え運転制御について]
以下、特定物体判定部154における機能の詳細について説明する。なお、以下では、主に特定物体判定部154により判定される特定物体等に基づいてモード決定部150が自車両Mの運転モードの切り替える制御を中心として、幾つかの制御パターンに分けて説明する。また以下では、乗員によって、切り替わるモードに応じたタスクが実行されるものとする。
<第1の制御パターン>
図4は、第1の制御パターンにおける特定物体の判定と運転モードの切り替えについて説明するための図である。第1の制御パターンは、自車両Mの進行方向に、特定物体として交通信号機が認識された場合の制御パターンを示すものである。図4の例では、同一方向に走行可能な車線L1およびL2を有する道路RDが示されている。車線L1およびL2は、共にX軸方向に延伸した車線である。車線L1は道路区画線LLおよびCLにより区画され、車線L2は道路区画線CLおよびRLにより区画されている。道路RDは、例えば、高速道路等の自動車専用道路であるものとする。また図4の例では、自車両Mおよび他車両m1が示されており、自車両Mは、車線L1を速度VMで走行し、他車両m1は自車両Mと同じ車線L1の前方を速度Vm1で走行しているものとする。以下、他車両m1を「前走車両m1」と称する場合があるものとする。以降の制御パターンの説明においても同様とする。
また、第1の制御パターンにおいて、運転制御部は、既に第1運転モード(例えば、モードA(TJPモード))で自車両Mを走行させているものとする。モードAでは、運転制御部により、自車両Mの基準点と前走車両m1の基準点との距離D11を第1閾値Dth1に維持しながら、自車両Mが前走車両m1に追従するように、自車両Mの速度および操舵の制御が実行される。図4の例において、自車両Mの基準点は自車両Mの前方の端部であり、前走車両m1の基準点は前走車両m1の後方の端部である。
第1の制御パターンにおいて、特定物体判定部154は、認識部130による認識結果に基づいて、自車両Mの進行方向に交通信号機OB1が存在するか否かを判定する。交通信号機OB1は、車線L1(車線L2を含んでもよい)を走行する車両の通行の許可または拒否を指示する指示器である。交通信号OB1は、例えば、複数の異なる色の光源部のうち何れかを発光させることで、色に対応する指示を車両に通知する。例えば、特定物体判定部154は、カメラ10により撮像された画像の解析結果に基づいて、画像に含まれる物体の形状や大きさ等の特徴情報から自車両Mの進行方向に交通信号機OB1が存在するか否かを判定する。また、特定物体判定部154は、車両センサ40またはナビゲーション装置50から得られる自車両Mの位置情報に基づいて、第2地図情報62を参照して自車両Mが走行する道路を特定し、特定した道路において自車両Mの位置よりも進行方向に交通信号機OB1が存在するか否かを判定する。特定物体判定部154は、交通信号機OB1が存在すると判定された場合に、交通信号機OB1の位置P11や自車両Mの位置からの距離D12を取得してもよい。また、特定物体判定部154は、自車両Mの位置から交通信号機OB1の位置P11までの距離D12が、第2閾値Dth2以内であるか否かを判定してもよい。
モード決定部150は、特定物体判定部154により、交通信号機OB1が存在すると判定され、且つ自車両Mと交通信号機OB1との距離D12が第2閾値Dth2以内であると判定された場合に、自車両MのモードAの実行を制限する。「モードAの実行を制限する」とは、例えば、第1運転モードであるモードAから、第1運転モードに比して乗員に課するタスクの大きい第2運転モードであるモードB、C、D、またはEに変更することである。また、「モードAの実行を制限する」とは、上記の変更に加えて、現在のモードを変更することなく、当該モードの機能の一部を停止又は縮小することを意味する。例えば、モードAを制限する場合、例えば、前方監視およびステアリング把持は不要としつつも、車両Mが交通信号機OB1付近を通過する際には一時的に前方監視やステアリング把持を要求して、一時的な運転支援を実行させることが考えられる。
また、モード決定部150は、モードAの実行を制限した後に制限解除条件を満たす場合に、モードAの実行の制限を解除してもよい。第1の制御パターンにおける制限解除条件とは、例えば、交通信号機OB1の位置P11から所定距離D13だけ前方(自車両Mから見て遠方)の地点P12に自車両Mが到達したこと等である。
上述した第1の制御パターンによれば、道路RD上の交通信号機OB1の有無に応じて、より適切なモードに切り替えることができる。例えば、カメラ10により撮像された画像や地図情報からでは、交通信号機OB1の位置は把握できても、交通信号機OB1がどのような指示を出しているか(具体的には、通行許可または通行拒否)までは把握することができない。したがって、第1の制御パターンのように、自車両Mが走行する車線L1に対応付けられた交通信号機OB1が存在する場合には、自車両MのモードAの実行を制限し、乗員に課するタスクを現状よりも重度にすることで、自車両Mが交通信号機OB1の指示と異なる挙動を行いそうな場合であっても乗員の操作で即座に対応することができる。
また、特定物体判定部154は、自車両Mの速度VMの大きさに応じて、第2閾値Dth2の値を変更してもよい。図5は、速度に応じて第2閾値Dth2を変更させることについて説明するための図である。図5の横軸は自車両Mの速度[km/h]を示し、縦軸はモードを変更させる基準となる第2閾値Dth2[m]を示す。なお、図5に示す数値は、一例であり、他の数値であってもよい。以降の同様の数値を用いた図の説明においても同様とする。
特定物体判定部154は、図5に示すように、自車両Mの速度VMが、例えば、10~50[km/h]の場合は、速度が増加するごとに線形または非線形に第2閾値Dth2[m]を増加させる。これにより、速度VMが増加した場合であっても、モードが切り替わるまでにある程度の時間が確保できるため、乗員に課するタスクを重度に切り替える場合に、乗員に余裕を持ってタスクを実行させることができる。
また、特定物体判定部154は、自車両Mの速度が10[km/h]未満である場合には、第2閾値Dth2を一定にする。これにより、交通信号機OB1の直前でモードが制限され、乗員に重度のタスクが課されることを抑制することができる。また、特定物体判定部154は、自車両Mの速度が50[km/h]を越える場合にも、距離Dth2を一定にしてもよい。これにより、交通信号機OB1から離れた地点からモードAの実行が制限させることを抑制することができる。上述した第1の制御パターンによれば、進行方向に交通信号機が存在する場合に、より適切な運転制御を実行できる。
<第2の制御パターン>
次に、第2の制御パターンについて説明する。図6は、第2の制御パターンにおける特定物体の判定と運転モードの切り替えについて説明するための図である。第2の制御パターンは、自車両Mの進行方向に、特定物体としてトンネルが認識された場合の制御パターンを示すものである。図6の例において、自車両Mは、第1の制御パターンと同様に、前走車両m1に追従するモードAが実行されているものとする。
第2の制御パターンにおいて、特定物体判定部154は、認識部130による認識結果に基づいて、進行方向に存在するトンネルOB2が存在するか否かを判定する。例えば、特定物体判定部154は、カメラ10により撮像された画像の解析結果に基づいて、画像に含まれる物体の形状や大きさ等の特徴情報から自車両Mの進行方向にトンネルOB2が存在するか否かを判定する。また、特定物体判定部154は、自車両Mの位置情報に基づいて地図情報を参照して、自車両Mの進行方向の進行方向にトンネルOB2が存在するか否かを判定してもよい。また、特定物体判定部154は、トンネルOB2が存在すると判定した場合に、自車両Mの位置からトンネルOB2の入口地点P21までの距離D21を取得してもよく、トンネルOB2の出口地点P22の位置P22を取得してもよい。
モード決定部150は、自車両MとトンネルOB2までの距離D21が第3閾値Dth3以内である場合に、自車両MのモードAの実行を制限する。これにより、トンネルOB2を走行する前後における周辺状況の変化によって、自車両Mの外界検出部の一部が誤認識した場合であっても、乗員に前方監視やステアリング把持等のタスクを課しておくことで、より安全に車両を走行させることができる。
また、特定物体判定部154は、自車両Mの速度VMの大きさに応じて、第3閾値Dth3を変更してもよい。図7は、速度に応じて第3閾値Dth3を変更させることについて説明するための図である。図7の横軸は自車両Mの速度VM[km/h]を示し、縦軸は第3閾値Dth3[m]を示す。特定物体判定部154は、図7に示すように、自車両Mの速度VMが20~50[km/h]の場合は、速度VMが増加するごとに、50~200[m]の間で線形または非線形に第3閾値Dth3[m]を増加させる。これにより、モードが乗員に課するタスクを大きくするタスクに切り替わる場合に、余裕を持って乗員にタスクを実行させることができる。
また、特定物体判定部154は、自車両Mの速度が20[km/h]未満である場合には、第3閾値Dth3を下限値(50[m])一定にする。これにより、トンネルOB2の直前でモードが制限され、乗員にタスクが課されることを抑制することができる。また、特定物体判定部154は、自車両Mの速度が50[km/h]を越える場合にも、第3閾値Dth3を上限値(200[m])で一定にしてもよい。これにより、トンネルOB2から離れた地点からモードが制限させることを抑制することができる。
また、モード決定部150は、モードAの実行を制限した後に制限解除条件を満たす場合に、モードAの実行の制限を解除してもよい。第2の制御パターンにおける制限解除条件とは、例えば、入口地点P21から所定距離D33だけ前方(自車両Mから見て遠方)の地点P23に自車両Mが到達したこと等である。
また、第2の制御パターンでは、トンネルOB2の入口地点P21に代えて(または加えて)、出口地点P22を基準に自車両MのモードAの実行を制限してもよい。この場合、モード決定部150は、自車両MのトンネルOB2内のモードがモードAであり、且つ、出口地点P22から所定距離D23だけ手前の地点P24に自車両が到達した場合に、モードAの実行を制限する。また、モード決定部150は、トンネルOB2の出口前でモードAの実行を制限した後に制限解除条件を満たす場合に、モードAの実行の制限を解除してもよい。この場合の制限解除条件とは、例えば、出口地点P22から所定距離D24だけ前方の地点P25に自車両Mが到達したこと等である。
また、モード決定部150は、トンネルOB2の入口地点P21から出口地点P22までの長さD23が第4閾値Dth4以内である場合には、モードAの実行を抑制してもよい。これにより、距離が短いトンネルOB2を通過するたびに運転モードが頻繁に制限される切り替わることを抑制することができ、モードAの実行を継続させることができる。上述した第2の制御パターンによれば、道路にトンネルが存在する場合に、より適切な運転制御を実行できる。
<第3の制御パターン>
次に、第3の制御パターンについて説明する。図8は、第3の制御パターンにおける特定物体の判定と運転モードの切り替えについて説明するための図である。第3の制御パターンは、自車両Mの進行方向に、特定物体として二輪車両が認識された場合の制御パターンを示すものである。図8の例では、自車両Mを前走車両m1に追従させるモードAの実行中において、自車両Mと前走車両m1との間に、速度Vm2で走行する二輪車両m2が割り込んできた場面を示している。
この場面において、特定物体判定部154は、認識部130により認識された他車両のうち、自車両Mの進行方向を走行する他車両m2が、二輪車両であるか否かを判定する。この場合、特定物体判定部154は、カメラ10により撮像された画像の解析結果に基づいて、画像に含まれる物体の形状や大きさ等の特徴情報から、前走車両m2が二輪車両であるか否かを判定する。また、特定物体判定部154は、画像に含まれる前走車両m2の後方に設置されたナンバープレートに示された車両種別(例えば、自動車番号)に基づいて、前走車両m2が二輪車両であるか否かを判定してもよい。
モード決定部150は、特定物体判定部154により前走車両m2が二輪車両であると判定された場合、自車両MのモードAの実行を制限する。通常、モードAが実行されると、前走車両が二輪車両であっても前走車両に追従する制御が行われる。しかしながら、二輪車両は四輪車両に比べて小さく、狭い走路であっても走行することができる。そのため、二輪車両が走行できる走路であっても四輪車両(自車両M)だと走行できない場合があり得る。例えば、走行車線にサイズが大きい障害物がある場合には、二輪車両は、走行車線を越えることなく障害物を避けることができても、四輪車両の場合には隣接車線に進入する必要が生じる。したがって、第3の制御パターンによれば、前走車両m2が二輪車両である場合にモードAへの実行を制限することで、より適切な運転支援を行うことができる。
また、モード決定部150は、特定物体判定部154により前走車両m2が二輪車両であると判定されてから所定時間以上継続して二輪車両が認識された場合に、自車両MのモードAの実行を制限してもよい。所定時間とは、例えば、約3~5[s]程度である。二輪車両は、前方の車両を容易に追い越すことができるため、自車両Mの前に割り込んできた場合であっても、短時間で更に前方の車両(図では他車両m1)を追い越す可能性が高い。前走車両m2が他車両m1を追い越した場合には、再び他車両m1を前走車両として追従走行が実行されることになる。そのため、前走車両が二輪車両であると判定された場合であっても、その判定が所定時間以上継続するまで、モードAの実行を制限することを抑制することで、より安定した運転制御を実行することができる。
また、モード決定部150は、モードAの実行を制限した後に制限解除条件を満たす場合に、モードAの実行の制限を解除してもよい。第3の制御パターンにおける制限解除条件とは、例えば、二輪車両m2が他車両m1等を追い越し、再び他車両m1が自車両Mの前走車両となったこと等である。
<第4の制御パターン>
次に、第4の制御パターンについて説明する。図9は、第4の制御パターンにおける特定物体の判定と運転モードの切り替えについて説明するための図である。第4の制御パターンは、自車両Mが追従していた前走車両m1が走行車線の横方向(道路幅方向)にオフセット(移動)したこと(または隣接車線に車線変更したこと)によって、追従対象の車両ではなくなった場合の制御パターンを示すものである。図9の例において、時刻t2は、時刻t1よりも遅い時刻である。また、時刻t*における車両M、他車両m1、m3の位置を、それぞれM(t*)、m1(t*)、m3(t3)を表し、車両M、他車両m1、m3の速度を、それぞれVM(t*)、Vm1(t*)、Vm3(t3)を表すものとする。時刻t1において、自車両M(t1)はモードAを実行中であり、前走車両m1(t1)の追従しているものとする。前走車両m1(t1)は、車線L1を速度Vm1(t1)で走行し、前走車両m1(t1)の更に前方を走行する他車両(自車両Mに対する前々走車両)m3(t1)は、車線L1を速度Vm3(t1)で走行しているものとする。
時刻t1の追従走行時(モードAの実行時)において、認識部130は、地図情報、カメラ10の撮像画像の解析結果に基づく道路区画線(白線)の認識処理を行い、前走車両m1の走行軌跡を取得し、取得した走行軌跡に基づいて、自車両Mの走路領域を認識し、認識した走路領域に自車両Mを走行させる。
ここで、時刻t2において、前走車両m1は、車線L1から車線L2への車線変更を実行しているものとする。特定物体判定部154は、追従していた前走車両m1(t2)が追従対象であるか否かを判定する。具体的には、特定物体判定部154は、自車両Mが走行中の車線L1の中央C1と、前走車両m1(t2)の中央C2との距離D31を算出し、算出した距離D31が第4閾値Dth4以上であるか否かを判定する。第4閾値Dth4は、例えば、約1[m]程度である。距離D31が第4閾値Dth4以上である場合、特定物体判定部154は、前走車両m1(t2)が車線L1の横方向(道路幅方向)にオフセット(移動)したこと(または車線L2に車線変更したこと)によって、追従対象の車両ではないと判定する。
更に、特定物体判定部154は、前走車両m1(t2)が追従対象の車両ではないと判定した場合に、自車両M(t2)の同一の車線L1(走路領域)であって、自車両M(t2)の前方を走行する前走車両(自車両から見て他車両よりも前方に存在する前々走車両)が存在するか否かを判定する。例えば、図9に示すように、前々走車両m3(t2)が認識された場合に、特定物体判定部154は、自車両M(t2)の基準点から前々走車両m3(t2)の基準点までの距離D32を取得し、取得した距離D32が第5閾値Dth5未満であるか否かを判定する。距離D32が第5閾値Dth5未満であると判定された場合、モード決定部150は、自車両M(t2)は、前々走車両m3(t2)を新たな前走車両として、自車両Mを前走車両m3に追従させることで、モードAを継続させる。
また、モード決定部150は、距離D32が第5閾値Dth5未満ではない(距離D32が第5閾値Dth5以上である)場合または前々走車両自体が存在しない(認識されない)場合に、自車両MのモードAの実行を制限する。更に、モード決定部150は、距離D32が第5閾値Dth5未満ではない場合または前々走車両自体が存在しない状態が所定時間以上継続する場合に、自車両MのモードAの実行を制限してもよい。
また、モード決定部150は、モードAの実行を制限した後に制限解除条件を満たす場合に、モードAの実行の制限を解除してもよい。第4の制御パターンにおける制限解除条件とは、例えば、モードAの実行を制限してから所定時間以内に、追従対象の前走車両が認識されたこと等である。上述した第4の制御パターンによれば、自車両Mの周辺状況に応じて、より適切な運転制御を実行することができる。
<第5の制御パターン>
次に、第5の制御パターンについて説明する。図10は、第5の制御パターンにおける特定物体の判定と運転モードの切り替えについて説明するための図である。第5の制御パターンは、走行車線に路肩が存在し、自車両Mの進行方向であって、且つ路肩に特定物体として他車両が存在する場合の制御パターンを示すものである。路肩とは、例えば、道路RDの中央から見て、車線L1、L2を区画する区画線LL、RLの外側に設けられる道路領域である。また、路肩は、道路RDの延伸方向に沿って帯状に形成される。路肩は、例えば、車道と歩道との間に設けられる領域である。路肩は、例えば、地図情報に基づいて認識されてもよく、カメラ10により撮像された画像を解析することで、取得されてもよい。図10の例では、道路RDの左右の両側に路肩LS、RSが存在すると共に、自車両M、前走車両m1、他車両m4が存在する。自車両MはモードAによって前走車両m1を追従して走行している。他車両m4は、路肩LSを含む領域に停車、または速度Vm4で走行しているものとする。以下、他車両m4を路肩車両m4と称する。路肩車両m4は、車体の一部が区画線LLを越えて車線L1側に存在しているものとする。
第5の制御パターンにおいて、認識部130により路肩LSが認識され、且つ路肩車両m4が認識された場合、特定物体としての路肩車両m4の車線L1側の側端部から車線L1の中央C1との距離D41が第6閾値Dth6未満であるか否かを判定する。距離D41は、車線L1に代えて、認識部130により認識された走路領域を用いてもよい。距離D41が第6閾値Dth6未満である場合、モード決定部150は、路肩車両m4が自車両Mの走行に影響がある可能性が高いため、モード決定部150は、自車両MのモードAの実行を制限する。
また、モード決定部150は、THW(Time Headway)やTTC(Time-To Collision)等の車両に関する指標値に基づいて、モードAの実行を制限してもよい。THWは、車頭時間または到達時間であり、例えば、前走車両m1または路肩車両m4の基準点と、自車両Mの基準点との距離を、自車両Mの速度VMで除算することで算出される。TTCは、自車両Mと路肩車両m4との接触余裕時間であり、例えば、自車両Mの基準点から路肩車両m4の基準点までの距離を、自車両Mと路肩車両m4の相対速度で除算することで算出される。算出手法については、これに限定されない。モード決定部150は、例えば、路肩車両m4の速度Vm4が約2[km/h]未満で、他車両MとのTHWが1.5[s]未満、且つ、自車両Mと路肩車両m4とのTTCが1[s]より大きく8[s]未満である場合に、モードAの実行を制限する。
また、モード決定部150は、距離D41が第6閾値Dth6と第7閾値Dth7とを路肩車両m4の車速に応じて線形補間した距離未満で、路肩車両m4の速度Vm4が2[km/h]以上、5[km/h]未満で、前走車両m1とのTHWが1.5[s]未満で、自車両Mと路肩車両m4とのTTCが1[s]より大きく8[s]未満である場合に、モードAの実行を制限してもよい。
また、モード決定部150は、距離D41が第7閾値Dth7未満で、路肩車両m4の速度Vm4が5[km/h]以上で、前走車両m1と路肩車両m4とのTHWが1.5[s]未満で、自車両Mと路肩車両m4とのTTCが1[s]より大きく8[s]未満である場合に、モードAの実行を制限してもよい。
ここで、第6閾値Dth6または第7閾値Dth7の一方または双方は、固定値でもよく、自車両Mの速度に応じて調整されてもよい。図11は、第6閾値Dth6について説明するための図である。図11の横軸は自車両Mの速度を示し、縦軸は第6閾値Dth6[m]を示している。図11の例では、第6閾値Dth6に下限値と上限値とが設定されており、自車両Mの速度VMが所定の低速度(図では30[km/h])以下では第6閾値Dth6を下限値(図では2.4[m])で固定にし、所定の高速度(図では80[km/h])以上では、第6閾値Dth6を上限値(図では2.8[m])で固定にする。また、図11の例では、低速度から高速度の間の速度で、速度に応じて閾値を増加させている。なお、増加度合は、所定の速度範囲に応じて変更してもよい。図11の例では、自車両Mの速度VMが50~80[km/h]の速度範囲での増加度合よりも、30~50[km/h]の速度範囲での増加度合の方が大きくなっている。なお、第6閾値Dth6は、速度に応じて線形に増加してもよく、非線形に増加してもよい。
図12は、第7閾値Dth7について説明するための図である。図12の横軸は自車両Mの速度を示し、縦軸は第7閾値Dth7[m]を示している。図12の例では、自車両Mの速度にかかわらず、第7閾値Dth7を固定(図では4.0[m])に設定している。
また、モード決定部150は、モードAの実行を制限した後に制限解除条件を満たす場合に、モードAの実行の制限を解除してもよい。第5の制御パターンにおける制限解除条件とは、例えば、自車両Mが路肩車両m4の横を通過したこと等である。なお、第5の制御パターンにおいて、自車両Mが走行していない路肩RSに路肩車両が存在する場合には、自車両MのモードAの実行を制限しない。上述した第5の制御パターンによれば、路肩車両が存在する場合に、運転モードを制限することで路肩車両に追従することがなく、より適切な運転制御を実行することができる。
<第6の制御パターン>
次に、第6の制御パターンについて説明する。図13は、第6の制御パターンにおける特定物体の判定と運転モードの切り替えについて説明するための図である。第6の制御パターンは、特定物体として救急車両や消防車両、警察車両等の特定車両、または走行車線上に存在する人(作業員等)、交通事故や工事に伴う車線の封鎖を示すロードコーン、ポール、通行止めフェンス等の特定障害物等を認識する場合の制御パターンを示している。図13の例では、特定車両の一例として救急車両m5が、車線L1を走行する自車両Mの前方を速度Vm5で走行しているものとする。また、図13には、走行する車線L1の自車両Mの進行方向に、旗を持って交通整理等を行う作業員OB3が存在するものとする。
第6の制御パターンにおいて、特定物体判定部154は、自車両MがモードAの実行中である場合において、認識部130による認識結果に基づいて、自車両Mの進行方向に、特定物体として特定車両または特定障害物が認識されたか否かを判定する。例えば、特定物体判定部154は、カメラ10により撮像された画像の解析結果として得られる物体の形状や大きさ、色等の特徴情報に基づいて、自車両Mの進行方向に特定車両または特定障害物が存在するか否かを判定する。図13の例では、自車両Mの進行方向に、救急車両m5および作業者OB3が存在すると判定される。
モード決定部150は、自車両MがモードAの実行中であって、且つ、特定物体判定部154により特定車両または特定障害物が存在すると判定された場合(認識された場合)、モードAの実行を制御する。図13の例では、特定物体判定部154により救急車両m5および作業者OB3が存在すると判定されるため、モード決定部150は、自車両MのモードAの実行を制限する。
また、モード決定部150は、モードAの実行を制限した後に制限解除条件を満たす場合に、モードAの実行の制限を解除してもよい。第6の制御パターンにおける制限解除条件とは、例えば、自車両Mの前走車両が特定車両でなくなった場合や、自車両Mが特定障害物を通過したこと等である。上述した第6の制御パターンによれば、進行方向に特定車両や特定障害物が存在する場合に、自車両MのモードAの実行を制限することで、交通事故や工事等の影響で、道路状況が通常と異なる状況であっても、より適切な運転制御を実行することができる。
上述した第1~第6の制御パターンのそれぞれは、他の制御パターンの一部または全部を組み合わせてもよい。また、モード決定部150は、第1~第6の制御パターンに示したモードの実行を制限するための所定条件を満たす場合に、モードAの実行を制限することに加えて、他のモードの実行を制限してもよい。この場合、モード決定部150は、少なくともモードAの実行を制限する。また、モード決定部150は、例えば、自車両MがモードBを実行中に、第1~第6の制御パターンのそれぞれで示した所定条件を満たす場合には、モードBの実行を制限してもよい。モードBの実行を制限する場合には、モードBよりも乗員に課するタスクが重度のモードが実行される。
[処理フロー]
図14は、実施形態の自動運転制御装置100により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図14の例では、自動運転制御装置100により実行される処理のうち、主に自車両Mが特定のモード(第1のモード)を実行中において、特定物体を判定した場合における処理を中心として説明する。図14に示す処理は、例えば、自動運転や運転支援の実行中において、所定タイミングまたは所定周期で繰り返し実行されてよい。
図14の例において、特定物体判定部154は、自車両Mの現在の運転モードがモードAであるか否かを判定する(ステップS100)。なお、ステップS100の処理では、運転モードがモードAに加えてく、乗員に課するタスクが低い他のモード(モードB)が含まれていてもよい。次に、特定物体判定部154は、自車両Mの進行方向に特定物体を認識したか否かを判定する(ステップS102)。進行方向に特定物体を認識したと判定した場合、特定物体判定部154は、特定物体と自車両Mとの関係において、所定条件を満たすか否かを判定する(ステップS104)。所定条件とは、例えば、上述した第1~第6制御パターンで示したモードAの実行を制限するための条件である。所定条件を満たすと判定された場合、モード決定部150は、少なくともモードAの実行を制限する(ステップS106)。ステップS106の処理では、モード決定部150は、例えば、自車両Mの運転モードを第1運転モード(モードA)から第2運転モード(モードB~Eの何れか)に変更する。
次に、モード決定部150は、自車両Mの状況が制限解除条件を満たすか否かを判定する(ステップS108)。制限解除条件とは、例えば、自車両Mが前走車両を追従していること、および所定速度以下で走行していることである。制限解除条件を満たすと判定した場合、モード決定部150は、モードAの実行を再開する(ステップS110)。ステップS110の処理において、モード決定部150は、制限解除条件を満たすと満たされた場合に、例えば、第2運転モードから第1運転モードによる自車両Mの走行を再開させる。これにより、本フローチャートの処理は終了する。また、ステップS100の処理においてモードAを実行中でないと判定された場合、ステップS102の処理において、進行方向に特定物体を認識していないと判定された場合、ステップS104の処理において所定条件を満たさないと判定された場合、または、ステップS108の処理において、制限解除条件を満たさないと判定された場合は、本フローチャートの処理は終了する。
上述した実施形態によれば、車両制御装置において、自車両Mの周辺状況を認識する認識部130と、自車両Mの操舵または加減速のうち一方または双方を制御して自車両を走行させる運転制御部(行動計画生成部140、第2制御部160)と、を備え、運転制御部は、自車両Mの速度が目標速度となるように前記自車両を走行させる第1運転モードを含む複数の運転モードの何れかで自車両Mを走行させ、更に運転制御部は、第1運転モードの実行中に認識部130による認識結果または地図情報に基づいて自車両の進行方向に特定物体が認識された場合に、少なくとも第1運転モードの実行を制限することにより、周辺状況に応じて、より適切な車両制御を実行することができる。
具体的には、上述した実施形態によれば、例えば、自車両MがTJPモードの実行中に、特定物体を認識した場合にTJPモードの実行を制限することで、地図情報だけでは判断できないような周辺状況に応じて、乗員にタスクを課して、より適切な運転制御を実行することができる。
上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
プログラムを記憶した記憶装置と、
ハードウェアプロセッサと、を備え、
前記ハードウェアプロセッサが前記記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、
認識部により自車両の周辺状況を認識し、
前記自車両の操舵または加減速のうち一方または双方を制御して前記自車両を走行させ、
前記自車両の速度が目標速度となるように前記自車両を走行させる第1運転モードを含む複数の運転モードの何れかで前記自車両を走行させ、
前記第1運転モードの実行中に、前記認識部による認識結果または地図情報に基づいて前記自車両の進行方向に特定物体が認識された場合に、少なくとも前記第1運転モードの実行を制限する、
ように構成されている、車両制御装置。
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
1…車両システム、10…カメラ、12…レーダ装置、14…LIDAR、16…物体認識装置、20…通信装置、30…HMI、32…ウインカスイッチ、40…車両センサ、50…ナビゲーション装置、60…MPU、80…運転操作子、82…ステアリングホイール、84…ステアリング把持センサ、100…自動運転制御装置、120…第1制御部、130…認識部、140…行動計画生成部、150…モード決定部、152…運転者状態判定部、154…特定物体判定部、156…モード変更処理部、160…第2制御部、162…取得部、164…速度制御部、166…操舵制御部、170…HMI制御部、180…記憶部、200…走行駆動力出力装置、210…ブレーキ装置、220…ステアリング装置

Claims (11)

  1. 自車両の周辺状況を認識する認識部と、
    前記自車両の操舵または加減速のうち一方または双方を制御して前記自車両を走行させる運転制御部と、を備え、
    前記運転制御部は、前記自車両の速度が目標速度となるように前記自車両を走行させる第1運転モードを含む複数の運転モードの何れかで前記自車両を走行させ、
    前記運転制御部は、前記第1運転モードの実行中に前記認識部による認識結果または地図情報に基づいて前記自車両の進行方向に特定物体が認識された場合に、少なくとも前記第1運転モードの実行を制限する、
    車両制御装置。
  2. 前記特定物体は、前記自車両が走行する道路の前記自車両から所定距離以内の交通信号機を含む、
    請求項1に記載の車両制御装置。
  3. 前記特定物体は、前記自車両から所定距離以内のトンネルを含む、
    請求項1または2に記載の車両制御装置。
  4. 前記第1運転モードは、前記自車両を前走車両に追従して走行させるモードであり、
    前記運転制御部は、前記第1運転モードの実行中に前記前走車両が前記自車両の前方に存在しなくなり、且つ、前記自車両から前記前走車両よりも前方を走行する前々走車両までの距離が所定距離以上ある、または前記前々走車両が存在しない場合に、少なくとも前記第1運転モードの実行を制限する、
    請求項1から3のうち何れか1項に記載の車両制御装置。
  5. 前記特定物体は、二輪車両を含み、
    前記運転制御部は、前記自車両の前走車両が二輪車両であり、且つ前記二輪車両を所定時間以上継続して認識した場合に、少なくとも前記第1運転モードの実行を制限する、
    請求項1から4のうち何れか1項に記載の車両制御装置。
  6. 前記運転制御部は、前記第1運転モードの実行中に前記認識部により前記自車両が走行する車線の路肩が認識され、且つ前記路肩に他車両が認識された場合に、少なくとも前記第1運転モードの実行を制限する、
    請求項1から5のうち何れか1項に記載の車両制御装置。
  7. 前記特定物体は、特定車両または特定障害物であり、
    前記運転制御部は、前記第1運転モードの実行中であり、且つ前記自車両の前方に前記特定車両または前記特定障害物が認識された場合に、少なくとも前記第1運転モードの実行を制限する、
    請求項1から6のうち何れか1項に記載の車両制御装置。
  8. 前記運転制御部は、前記第1運転モードの実行を制限した後に制限解除条件を満たす場合に、前記第1運転モードの実行の制限を解除する、
    請求項1から7のうち何れか1項に記載の車両制御装置。
  9. 前記第1運転モードは、前記自車両を前走車両に追従して走行させるモードであり、
    前記第1運転モードの実行の制限は、前記第1運転モードに比して前記自車両の乗員に課するタスクが大きい第2運転モードに変更することを含む、
    請求項1から8のうち何れか1項に記載の車両制御装置。
  10. コンピュータが、
    認識部により自車両の周辺状況を認識し、
    前記自車両の操舵または加減速のうち一方または双方を制御して前記自車両を走行させ、
    前記自車両の速度が目標速度となるように前記自車両を走行させる第1運転モードを含む複数の運転モードの何れかで前記自車両を走行させ、
    前記第1運転モードの実行中に、前記認識部による認識結果または地図情報に基づいて前記自車両の進行方向に特定物体が認識された場合に、少なくとも前記第1運転モードの実行を制限する、
    車両制御方法。
  11. コンピュータに、
    認識部により自車両の周辺状況を認識させ、
    前記自車両の操舵または加減速のうち一方または双方を制御して前記自車両を走行させ、
    前記自車両の速度が目標速度となるように前記自車両を走行させる第1運転モードを含む複数の運転モードの何れかで前記自車両を走行させ、
    前記第1運転モードの実行中に前記認識部による認識結果または地図情報に基づいて前記自車両の進行方向に特定物体が認識された場合に、少なくとも前記第1運転モードの実行を制限させる、
    プログラム。
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