JP2024026980A - 車両制御装置、車両制御用コンピュータプログラム及び車両制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】合流地形において他車両を検出した場合に、安定したスペース生成処理を計画できる車両制御装置を提供する。【解決手段】車両制御装置は、所定の視野内の境界を含む境界領域では検出モード１で他車両を検出し、視野の境界領域以外の領域では、検出モード１よりも精度の高い検出モード２で他車両を検出し、合流地形があると判定され且つ視野の境界領域で隣接車線を走行する他車両が検出された場合、視野の境界領域以外の領域で隣接車線を走行する他車両が検出されるまで、減速モード１で自車両の速度を制御することを計画し、合流地形があると判定され且つ視野の境界領域以外の領域で隣接車線を走行する他車両が検出された場合、減速モード１よりも大きな速度変化で自車両を減速可能な減速モード２で自車両の速度を制御して、他車両が隣接車線から移動可能なスペースを自車両の前方の走行車線上に生成するスペース生成処理を計画する。【選択図】図２

Description

本開示は、車両制御装置、車両制御用コンピュータプログラム及び車両制御方法に関する。

車両に搭載される自動制御システムは、車両の現在位置と、車両の目的位置と、ナビゲーション用地図とに基づいて、車両のナビルートを生成する。自動制御システムは、地図情報を用いて車両の現在位置を推定し、車両をナビルートに沿って走行するように制御する。

自車両が走行する走行車線と隣接する隣接車線が走行車線と合流して消滅する合流地形では、隣接車線を走行する他車両は走行車線へ移動してくる。隣接車線を走行する他車両が、自車両の前方に検出された場合、自車両の自動制御システムは、運転計画を生成可能な範囲において、自車両の前方に他車両が移動可能なスペースを生成（譲り制御）して、他車両が走行車線へ移動できるように自車両を制御する（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５－１５３１５３号公報

合流地形において、自車両に搭載されたカメラ又はLiDAR等のセンサの視野の境界付近に他車両が存在すると、自動制御システムは、他車両を正確に検出できない場合があった。

他車両を正確に検出できないと、自動制御システムは、他車両と自車両との位置関係を把握できない。そのため、視野境界で他車両を検出するとスペース生成処理を開始しても、スペース生成処理が不安定な制御状態となる問題があった。

そこで、本開示は、合流地形において、所定の視野の境界を含む境界領域において他車両が検出された場合でも、安定したスペース生成処理を計画できる車両制御装置を提供することを目的とする。

（１）一の実施形態によれば、車両制御装置が提供される。この車両制御装置は、所定の視野内において自車両の周辺環境を表す周辺環境情報に基づいて、他車両を検出する検出部であって、前記視野の境界を含む境界領域では第１の検出モードで他車両を検出し、前記視野の境界領域以外の領域では、前記第１の検出モードよりも他車両を検出する精度の高い第２の検出モードで他車両を検出する検出部と、自車両の現在位置から車両の進路の前方に向かった所定の範囲内に、自車両が走行する走行車線と隣接する隣接車線が前記走行車線と合流することにより消滅する合流地形があるか否かを判定する判定部と、自車両の速度を制御して、他車両が前記隣接車線から移動可能なスペースを自車両の前方の前記走行車線上に生成するスペース生成処理を実行することを計画する計画部と、を有し、前記計画部は、前記判定部によって前記合流地形があると判定され、且つ、前記検出部によって前記視野の境界領域で前記隣接車線を走行する他車両が検出された場合、前記検出部によって前記視野の境界領域以外の領域で前記隣接車線を走行する他車両が検出されるまで、第１の減速モードで自車両の速度を制御することを計画し、前記判定部によって前記合流地形があると判定され、且つ、前記検出部によって前記視野の境界領域以外の領域で前記隣接車線を走行する他車両が検出された場合、前記第１の減速モードよりも大きな速度変化で減速可能な第２の減速モードで自車両の速度を制御して、前記スペース生成処理を実行することを計画する、ことを特徴とする。

（２）（１）の車両制御装置において、前記計画部は、前記第１の減速モードで自車両の速度を制御した後、前記検出部によって前記視野の境界領域以外の領域で他車両が検出された場合、前記第２の減速モードで自車両の速度を制御して、前記スペース生成処理を実行することを計画することが好ましい。

（３）（１）又は（２）の車両制御装置において、前記計画部は、前記第１の減速モードでは、制動を用いずに自車両を減速し、前記第２の減速モードでは、制動を用いて自車両を減速することを計画することが好ましい。

（４）他の実施形態によれば、車両制御用コンピュータプログラムが提供される。この車両制御用コンピュータプログラムは、所定の視野内において自車両の周辺環境を表す周辺環境情報に基づいて、他車両を検出する検出部であって、前記視野の境界を含む境界領域では第１の検出モードで他車両を検出し、前記視野の境界領域以外の領域では、前記第１の検出モードよりも他車両を検出する精度の高い第２の検出モードで他車両を検出し、自車両の現在位置から車両の進路の前方に向かった所定の範囲内に、自車両が走行する走行車線と隣接する隣接車線が前記走行車線と合流することにより消滅する合流地形があるか否かを判定し、自車両の速度を制御して、他車両が前記隣接車線から移動可能なスペースを自車両の前方の前記走行車線上に生成するスペース生成処理を実行することを計画する、ことを含む処理をプロセッサに実行させ、前記合流地形があると判定され、且つ、前記視野の境界領域で前記隣接車線を走行する他車両が検出された場合、前記視野の境界領域以外の領域で前記隣接車線を走行する他車両が検出されるまで、第１の減速モードで自車両の速度を制御することが計画され、前記合流地形があると判定され、且つ、前記視野の境界領域以外の領域で前記隣接車線を走行する他車両が検出された場合、前記第１の減速モードよりも大きな速度変化で自車両を減速可能な第２の減速モードで自車両の速度を制御して、前記スペース生成処理を実行することが計画される、ことを特徴とする。

（５）また他の実施形態によれば、車両制御方法が提供される。この車両制御方法は、車両制御装置によって実行される車両制御方法であって、所定の視野内において自車両の周辺環境を表す周辺環境情報に基づいて、他車両を検出する検出部であって、前記視野の境界を含む境界領域では第１の検出モードで他車両を検出し、前記視野の境界領域以外の領域では、前記第１の検出モードよりも他車両を検出する精度の高い第２の検出モードで他車両を検出し、自車両の現在位置から車両の進路の前方に向かった所定の範囲内に、自車両が走行する走行車線と隣接する隣接車線が前記走行車線と合流することにより消滅する合流地形があるか否かを判定し、自車両の速度を制御して、他車両が前記隣接車線から移動可能なスペースを自車両の前方の前記走行車線上に生成するスペース生成処理を実行することを計画する、ことを含み、前記合流地形があると判定され、且つ、前記視野の境界領域で前記隣接車線を走行する他車両が検出された場合、前記視野の境界領域以外の領域で前記隣接車線を走行する他車両が検出されるまで、第１の減速モードで自車両の速度を制御することが計画され、前記合流地形があると判定され、且つ、前記視野の境界領域以外の領域で前記隣接車線を走行する他車両が検出された場合、前記第１の減速モードよりも大きな速度変化で自車両を減速可能な第２の減速モードで自車両の速度を制御して、前記スペース生成処理を実行することが計画される、ことを特徴とする。

本開示に係る車両制御装置は、所定の視野の境界を含む境界領域において他車両を検出した場合及び視野の境界領域以外の領域に他車両を検出した場合のそれぞれについて、他車両を正確に検出した上で安定したスペース生成処理を計画できる。

本実施形態の運転計画装置の動作の概要を説明する図である。 本実施形態の車両制御システムが実装される車両の概略構成図である。 本実施形態の運転計画装置のスペース判定処理に関する動作フローチャートの一例である。 カメラ画像の視野の境界領域を説明しており、（Ａ）は視野の境界領域を示す平面図であり、（Ｂ）は、カメラ画像の境界領域を説明する図である。 距離画像の視野の境界領域を説明する図である。

図１は、本実施形態の運転計画装置１４の動作の概要を説明する図である。以下、図１を参照しながら、本明細書に開示する運転計画装置１４の車両制御処理に関する動作の概要を説明する。運転計画装置１４は、車両制御装置の一例である。

図１に示すように、車両１０は、車線５１、５２を有する道路５０の車線５１上を走行している。車両１０は、自車両の一例である。車線５１と車線５２とは、車線区画線（車線境界線）５３により区画されている。車両１０は、道路５０の車線５１を直進して走行している。

車両１０の現在位置の先には、道路６０が道路５０と合流する合流地形Ｊがある。合流地形Ｊでは、合流開始位置６２と合流終了位置６３との間において、道路６０の車線６１と、道路５０の車線５１とが接続している。車線６１と車線５１とは、車線区画線（車線境界線）５４により区画されている。道路６０の車線６１は、車両１０が走行する道路５０の車線５１と隣接する。

合流地形Ｊでは、道路６０の車線６１は、車線５１と合流することにより消滅する。合流地形Ｊにおいて、道路６０の車線６１を走行する他の車両７０は、車線６１から車線５１へ移動してくる。他の車両７０は、他車両の一例である。

車両１０は、運転計画装置１４を有する。運転計画装置１４は、カメラ２等のセンサにより取得された情報に基づいて、車両１０の周辺の前方に車両７０を検出する。また、運転計画装置１４は、車両７０の位置を参照して、所定の時間先までの車両１０の予定走行軌跡を表す運転計画を生成する。

図１に示す例では、運転計画装置１４は、車両１０の現在位置と、地図情報とに基づいて、直近の運転区間内に、合流地形Ｊがあると判定する。

運転計画装置１４は、合流地形Ｊにおいて、道路６０の車線６１を走行する車両７０を検出した場合、車両１０の速度を制御して、車両７０が車線６１から移動可能なスペース５５を車両１０の前方の車線５１上に生成するためのスペース生成処理を実行することを計画する。

合流地形Ｊにおいて、車両１０に搭載されたカメラ２等のセンサの視野Ｆ１の境界付近に車両７０が存在すると、運転計画装置１４は、車両７０を正確に検出できない場合がある。特に、車両７０とラバーポール６４等とが重なっていると、車両７０を正確に検出することが困難なことがある。

図１に示す例では、カメラ２は、車両１０の前方に向かって視野Ｆ１を有する。視野Ｆ１の左側の境界から視野Ｆ１の内側に向かった所定の領域が境界領域Ｒ１１であり、視野Ｆ１の右側の境界から視野Ｆ１の内側に向かった所定の領域が境界領域Ｒ１２である。境界領域以外の領域Ｒ１３は、視野Ｆ１の中央を含む領域である。

車両７０を正確に検出できないと、運転計画装置１４は、車両７０と車両１０との位置関係を把握できないので、車両７０が車線６１から車線５１へ移動する時に、車両１０の前方に車両７０が移動可能なスペース５５を生成する時に不安定な制御状態となるおそれがある。

運転計画装置１４は、カメラ２等のセンサの視野Ｆ１の境界を含む境界領域Ｒ１１、Ｒ１２では第１の検出モードで車両７０を検出し、視野Ｆ１の境界領域以外の領域Ｒ１３では、第１の検出モードよりも車両７０を検出する精度の高い第２の検出モードで車両７０を検出する。

時刻Ｔ１において、運転計画装置１４は、合流地形Ｊがあると判定され、且つ、視野Ｆ１の境界領域Ｒ１１で車線６１を走行する車両７０が検出された場合、視野Ｆ１の境界領域以外の領域Ｒ１３で車線６１を走行する車両７０が検出されるまで、第１の減速モードで車両１０の速度を制御することを計画する。この処理は、スペース生成処理の前処理となる。

そして、車両１０が第１の減速モードで減速することにより、車両７０は、相対的に車両１０の前方に移動してくるので、車両７０は、視野Ｆ１の境界領域以外の領域Ｒ１３で検出される。

時刻Ｔ２において、運転計画装置１４は、視野Ｆ１の境界領域以外の領域Ｒ１３で車線６１を走行する車両７０が検出されたので、第１の減速モードよりも大きな速度変化で車両１０を減速可能な第２の減速モードで車両１０の速度を制御して、スペース生成処理を実行することを計画する。

また、運転計画装置１４は、時刻Ｔ１において、合流地形Ｊがあると判定され、且つ、視野F１の境界領域以外の領域Ｒ１３で車線６１を走行する車両７０が検出された場合、最初から第２の減速モードで車両１０の速度を制御して、スペース生成処理を実行することを計画する。

以上説明したように、運転計画装置１４は、視野F１の境界領域Ｒ１１で車線６１を走行する車両７０を検出した場合、及び、視野F１の境界領域以外の領域Ｒ１３で車線６１を走行する車両７０を検出した場合のそれぞれについて、車両７０を正確に検出した上で安定したスペース生成処理を計画できる。

図２は、本実施形態の車両制御システム１が実装される車両１０の概略構成図である。車両１０は、カメラ２と、ＬｉＤＡＲセンサ３と、測位情報受信機４と、ナビゲーション装置５と、ユーザインターフェース（ＵＩ）６と、地図情報記憶装置１１と、位置推定装置１２と、走行車線計画装置１３と、運転計画装置１４と、車両制御装置１５等とを有する。更に、車両１０は、ミリ波レーダといった、車両１０の周囲の物体までの距離を測定するための測距センサ（図示せず）を有してもよい。車両制御システム１は、カメラ２と、ＬｉＤＡＲセンサ３と、運転計画装置１４とを有する。

カメラ２と、ＬｉＤＡＲセンサ３と、測位情報受信機４と、ナビゲーション装置５と、ＵＩ６と、地図情報記憶装置１１と、位置推定装置１２と、走行車線計画装置１３と、運転計画装置１４と、車両制御装置１５とは、コントローラエリアネットワークといった規格に準拠した車内ネットワーク１６を介して通信可能に接続される。

カメラ２は、車両１０に設けられる撮像部の一例である。カメラ２は、車両１０の前方を向くように、車両１０に取り付けられる。カメラ２は、例えば所定の周期で設定されるカメラ画像撮影時刻において、車両１０の前方の所定の視野内の領域の環境が表されたカメラ画像を撮影する。カメラ画像には、車両１０の前方の所定の領域内に含まれる道路と、その路面上の車線区画線等の道路特徴物が表わされ得る。カメラ２は、ＣＣＤあるいはＣ－ＭＯＳ等、可視光に感度を有する光電変換素子のアレイで構成された２次元検出器と、その２次元検出器上に撮影対象となる領域の像を結像する撮像光学系を有する。カメラ画像は、周辺環境情報の一例である。

カメラ２は、カメラ画像を撮影する度に、カメラ画像及びカメラ画像撮影時刻を、車内ネットワーク１６を介して、位置推定装置１２及び運転計画装置１４等へ出力する。カメラ画像は、位置推定装置１２において、車両１０の位置を推定する処理に使用される。また、カメラ画像は、運転計画装置１４において、車両１０の周囲の他の物体を検出する処理に使用される。

ＬｉＤＡＲセンサ３は車両１０の前方を向くように、例えば、車両１０の外面に取り付けられる。ＬｉＤＡＲセンサ３は、所定の周期で設定される反射波情報取得時刻において、車両１０の前方の所定の視野に向けてレーザを走査するように発射して、反射物により反射された反射波を受信する。反射波が戻ってくるのに要する時間は、レーダが照射された方向に位置する他の物体と車両１０との間の距離情報を有する。ＬｉＤＡＲセンサ３は、レーダの照射方向及び反射波が戻ってくるのに要する時間を含む反射波情報を、レーダを発射した反射波情報取得時刻と共に、車内ネットワーク１６を介して運転計画装置１４等へ出力する。反射波情報は、運転計画装置１４において、車両１０の周囲の他の物体を検出する処理に使用される。反射波情報は、周辺環境情報の一例である。

測位情報受信機４は、車両１０の現在位置を表す測位情報を出力する。例えば、測位情報受信機４は、ＧＮＳＳ受信機とすることができる。測位情報受信機４は、所定の受信周期で測位情報を取得する度に、測位情報及び測位情報を取得した測位情報取得時刻を、ナビゲーション装置５及び地図情報記憶装置１１等へ出力する。

ナビゲーション装置５は、ナビゲーション用地図情報と、ＵＩ６から入力された車両１０の目的位置と、測位情報受信機４から入力された車両１０の現在位置を表す測位情報とに基づいて、車両１０の現在位置から目的位置までのナビルートを生成する。ナビルートは、右折、左折、合流、分岐等の位置に関する情報を含む。ナビゲーション装置５は、目的位置が新しく設定された場合、又は、車両１０の現在位置がナビルートから外れた場合等に、車両１０のナビルートを新たに生成する。ナビゲーション装置５は、ナビルートを生成する度に、そのナビルートを、車内ネットワーク１６を介して、位置推定装置１２、走行車線計画装置１３及び運転計画装置１４等へ出力する。なお、ナビゲーション装置５は、目的位置が設定されない場合には、ナビルートを生成しない。

ＵＩ６は、通知部の一例である。ＵＩ６は、ナビゲーション装置５、運転計画装置１４及び車両制御装置１５等に制御されて、車両１０の走行情報等をドライバへ通知する。車両１０の走行情報は、車両の現在位置、ナビルート等の車両の現在及び将来の経路に関する情報等を含む。ＵＩ６は、走行情報等を表示するために、液晶ディスプレイ又はタッチパネル等の表示装置６ａを有する。また、ＵＩ６は、走行情報等をドライバへ通知するための音響出力装置（図示せず）を有していてもよい。また、ＵＩ６は、ドライバから車両１０に対する操作に応じた操作信号を生成する。操作情報として、例えば、目的位置、経由地、車両の速度及びその他の制御情報等が挙げられる。ＵＩ６は、ドライバから車両１０への操作情報を入力する入力装置として、例えば、タッチパネル又は操作ボタンを有する。ＵＩ６は、入力された操作情報を、車内ネットワーク１６を介して、ナビゲーション装置５及び運転計画装置１４等へ出力する。

地図情報記憶装置１１は、車両１０の現在位置を含む相対的に広い範囲（例えば１０～３０ｋｍ四方の範囲）の広域の地図情報を記憶する。この地図情報は、路面の３次元情報と、道路の制限速度、道路の曲率、道路上の車線区画線等の道路特徴物、構造物の種類及び位置を表す情報等を含む高精度地図情報を有する。

地図情報記憶装置１１は、車両１０の現在位置に応じて、車両１０に搭載される無線通信装置（図示せず）を介した無線通信により、基地局を介して外部のサーバから広域の地図情報を受信して記憶装置に記憶する。地図情報記憶装置１１は、測位情報受信機４から測位情報を入力する度に、記憶している広域の地図情報を参照して、測位情報により表される現在位置を含む相対的に狭い領域（例えば、１００ｍ四方～１０ｋｍ四方の範囲）の地図情報を、車内ネットワーク１６を介して、位置推定装置１２、走行車線計画装置１３、運転計画装置１４及び車両制御装置１５等へ出力する。

位置推定装置１２は、カメラ２により撮影されたカメラ画像内に表された車両１０の周囲の道路特徴物に基づいて、カメラ画像撮影時刻における車両１０の位置を推定する。例えば、位置推定装置１２は、カメラ画像内に識別した車線区画線と、地図情報記憶装置１１から入力された地図情報に表された車線区画線とを対比して、カメラ画像撮影時刻における車両１０の推定位置及び推定方位角を求める。また、位置推定装置１２は、地図情報に表された車線区画線と、車両１０の推定位置及び推定方位角とに基づいて、車両１０が位置する道路上の走行車線を推定する。位置推定装置１２は、カメラ画像撮影時刻における車両１０の推定位置、推定方位角及び走行車線を求める度に、これらの情報を、検出部２３２、走行車線計画装置１３、運転計画装置１４及び車両制御装置１５等へ出力する。

走行車線計画装置１３は、所定の周期で設定される走行車線計画生成時刻において、ナビルートから選択された直近の運転区間（例えば、１０ｋｍ）において、地図情報と、ナビルート及び周辺環境情報と、車両１０の現在位置とに基づいて、車両１０が走行する道路内の車線を選択して、車両１０が走行する予定走行車線を表す走行車線計画を生成する。走行車線計画装置１３は、例えば、車両１０が追い越し車線以外の車線を走行するように、走行車線計画を生成する。走行車線計画装置１３は、走行車線計画を生成する度に、この走行車線計画を運転計画装置１４等へ出力する。

運転計画装置１４は、計画処理と、検出処理と、判定処理とを実行する。そのために、運転計画装置１４は、通信インターフェース（ＩＦ）２１と、メモリ２２と、プロセッサ２３とを有する。通信インターフェース２１と、メモリ２２と、プロセッサ２３とは、信号線２４を介して接続されている。通信インターフェース２１は、運転計画装置１４を車内ネットワーク１６に接続するためのインターフェース回路を有する。

メモリ２２は、記憶部の一例であり、例えば、揮発性の半導体メモリ及び不揮発性の半導体メモリを有する。そしてメモリ２２は、プロセッサ２３により実行される情報処理において使用されるアプリケーションのコンピュータプログラム及び各種のデータを記憶する。

運転計画装置１４が有する機能の全て又は一部は、例えば、プロセッサ２３上で動作するコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。プロセッサ２３は、計画部２３１と、検出部２３２と、判定部２３３とを有する。あるいは、プロセッサ２３が有する機能モジュールは、プロセッサ２３に設けられる、専用の演算回路であってもよい。プロセッサ２３は、１個又は複数個のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及びその周辺回路を有する。プロセッサ２３は、論理演算ユニット、数値演算ユニットあるいはグラフィック処理ユニットといった他の演算回路を更に有していてもよい。

計画部２３１は、所定の周期で設定される運転計画生成時刻において、走行車線計画と、地図情報と、車両１０の現在位置と、周辺環境情報と、車両状態情報とに基づいて、所定の時間（例えば、５秒）先までの車両１０の予定走行軌跡を表す運転計画を生成する運転計画処理を実行する。運転計画は、所定の制限を満たすように生成されることが好ましい。所定の制限として、加速度、減速度、ヨーレート等が挙げられる。周辺環境情報は、車両の１０の周囲を走行する他車両の位置及び速度等を含む。車両状態情報は、車両１０の現在位置、車両速度、加速度及び進行方向等を含む。運転計画は、現時刻から所定時間先までの各時刻における、車両１０の目標位置及びこの目標位置における目標車両速度の集合として表される。運転計画が生成される周期は、走行車線計画が生成される周期よりも短いことが好ましい。運転計画装置１４は、車両１０と他の物体（車両等）との間に所定の距離以上の間隔を維持できるように運転計画を生成する。運転計画装置１４は、運転計画を生成する度に、その運転計画を車両制御装置１５へ出力する。

また、計画部２３１は、スペース生成処理を計画する。例えば、計画部２３１は、合流地形における合流終了位置と車両１０の現在位置との間の距離が所定の基準距離以上あり、且つ、車両１０と他車両との相対速度が所定の基準速度以内であり、且つ、車両１０と他車両との相対距離が所定の基準距離以内の場合、スペース生成処理を開始すると判定する。ここで他車両は、車両１０が走行する車線に合流して消滅する隣接車線を走行する車両である。なお、スペース生成処理を開始すると判定されても、所定の基準減速度以上の減速を行う等の所定の制限を満たさない運転計画を生成することが必要な場合、スペース生成処理は計画されない。そして、スペース生成処理が計画された場合、計画部２３１は、スペース生成処理を含む運転計画を生成する。

検出部２３２は、カメラ画像に基づいて、車両１０の周囲の他の物体及びその種類を検出する。他の物体には、車両１０の周囲を走行する他車両が含まれる。検出部２３２は、例えば、カメラ画像を識別器に入力することで画像に表された物体を検出する。検出部２３２は、識別器から出力される検出された物体の信頼度を、所定の基準信頼度と比較して、物体の信頼度が、基準信頼度以上の場合、物体を検出した判定する。

識別器として、例えば、入力された画像から、その画像に表された物体を検出するように予め学習されたディープニューラルネットワーク（ＤＮＮ）を用いることができる。検出部２３２は、ＤＮＮ以外の識別器を用いてもよい。例えば、検出部２３２は、識別器として、カメラ画像上に設定されるウィンドウから算出される特徴量（例えば、Histograms of Oriented Gradients, ＨＯＧ）を入力として、そのウィンドウに検出対象となる物体が表される確信度を出力するように予め学習されたサポートベクトルマシン（ＳＶＭ）を用いてもよい。あるいはまた、検出部２３２は、検出対象となる物体が表されたテンプレートと画像との間でテンプレートマッチングを行うことで、物体領域を検出してもよい。

また、検出部２３２は、LiDARセンサ３が出力する反射波情報に基づいて、車両１０の周囲の他の物体を検出してもよい。また、検出部２３２は、カメラ画像内の他の物体の位置に基づいて、車両１０に対する他の物体の方位を求め、この方位と、LiDARセンサ３が出力する反射波情報とに基づいて、この他の物体と車両１０との間の距離を求めてもよい。検出部２３２は、車両１０の現在位置と、車両１０に対する他の物体までの距離及び方位に基づいて、例えば世界座標系で表された、他の物体の位置を推定する。また、検出部２３２は、オプティカルフローに基づく追跡処理に従って、最新のカメラ画像から検出された他の物体を過去の画像から検出された物体と対応付けることで、最新の画像から検出された他の物体を追跡してもよい。そして、検出部２３２は、過去の画像から最新の画像における物体の世界座標系で表された位置に基づいて、追跡中の他の物体の軌跡を求めてもよい。検出部２３２は、時間経過に伴う他の物体の位置の変化に基づいて、車両１０に対するその物体の速度を推定できる。また、検出部２３２は、時間経過に伴う他の物体の速度の変化に基づいて、他の物体の加速度を推定できる。更に、検出部２３２は、地図情報に表された車線区画線と、他の物体位置とに基づいて、他の物体が走行している走行車線を特定する。例えば、検出部２３２は、他の物体の水平方向の中心位置を挟むように位置する互いに隣接する二つの車線区画線で特定される車線を他の物体が走行していると判定する。

また、検出部２３２は、LiDARセンサ３が出力する反射波情報（距離画像）を、識別器に入力することで反射波情報（距離画像）に表された物体を検出してもよい。識別器として、例えば、入力された反射波情報（距離画像）から、その反射波情報（距離画像）に表された物体を検出するように予め学習されたディープニューラルネットワーク（ＤＮＮ）を用いることができる。検出部２３２は、識別器から出力される検出された物体の信頼度を、所定の基準信頼度と比較して、物体の信頼度が、基準信頼度以上の場合、物体を検出した判定する。検出部２３２は、カメラ画像及び反射波情報に基づいて、車両１０の周囲の他の物体及びその種類を検出してもよい。また、検出部２３２は、カメラ画像に基づいて、車両１０の周囲の他の物体及びその種類を検出してもよい。更に、検出部２３２は、反射波情報に基づいて、車両１０の周囲の他の物体及びその種類を検出してもよい。

検出部２３２は、検出された他の物体の種類を示す情報と、その位置を示す情報、速度、加速度及び走行車線を示す情報を含む物体検出情報を、計画部２３１及び判定部２３３等へ通知する。運転計画装置１４の他の動作については、後述する。

車両制御装置１５は、車両１０の現在位置と、車両速度及びヨーレートと、運転計画装置１４によって生成された運転計画とに基づいて、車両１０の各部を制御する。例えば、車両制御装置１５は、運転計画、車両１０の車両速度及びヨーレートに従って、車両１０の操舵角、加速度及び角加速度を求め、その操舵角、加速度及び角加速度となるように、操舵量、アクセル開度又はブレーキ量を設定する。そして車両制御装置１５は、設定された操舵量に応じた制御信号を、車両１０の操舵輪を制御するアクチュエータ（図示せず）へ車内ネットワーク１６を介して出力する。また、車両制御装置１５は、設定されたアクセル開度に応じた制御信号を車両１０の駆動装置（エンジン又はモータ）へ車内ネットワーク１６を介して出力する。あるいは、車両制御装置１５は、設定されたブレーキ量に応じた制御信号を車両１０のブレーキ（図示せず）へ車内ネットワーク１６を介して出力する。

地図情報記憶装置１１と、位置推定装置１２と、走行車線計画装置１３と、運転計画装置１４と、車両制御装置１５は、例えば、電子制御装置（Electronic Control Unit:ECU）である。図２では、地図情報記憶装置１１と、位置推定装置１２と、走行車線計画装置１３と、運転計画装置１４と、車両制御装置１５は、別々の装置として説明されているが、これらの装置の全て又は一部は、一つの装置として構成されていてもよい。

また、図２では、検出部２３２は運転計画装置１４の一部として説明されているが、検出部２３２は、運転計画装置１４とは別体として構成されていてもよい。この場合、検出部２３２と、運転計画装置１４とにより、車両制御装置が構成される。

図３は、本実施形態の運転計画装置１４のスペース判定処理に関する動作フローチャートの一例である。図３を参照しながら、運転計画装置１４のスペース判定処理について、以下に説明する。運転計画装置１４は、所定の周期を有するスペース判定時刻に、図３に示される動作フローチャートに従ってスペース判定処理を実行する。

まず、判定部２３３は、車両１０の現在位置から車両１０の進路の前方に向かった所定の範囲内に、車両１０が走行する走行車線と隣接する隣接車線が走行車線と合流することにより消滅する合流地形があるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。具体的には、判定部２３３は、車両１０の現在位置と、ナビルートと、地図情報とに基づいて、ナビルートの直近の運転区間内に、合流地形があるか否かを判定する。合流地形には、車両１０が走行する道路に他の道路が合流して、走行車線と隣接する隣接車線が走行車線と合流することにより消滅する場合（図１参照）と、車両１０が走行する道路内において、走行車線と隣接する隣接車線が走行車線と合流することにより消滅する場合（例えば、登板車線）とが含まれる。車両１０が走行車線と隣接車線とが接続することを終了する合流終了位置を通過するまで、合流地形があると判定される。

合流地形がある場合（ステップＳ１０１－Ｙｅｓ）、判定部２３３は、車両１０が、スペース判定処理を開始する判定開始位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。判定部２３３は、走行車線と隣接車線とが接続することを開始する合流開始位置に対して、所定の距離だけ手前の位置を、判定開始位置として設定する。判定開始位置は、ドライバが、合流地形を視認可能な位置に設定されることが好ましい。

所定の距離は、例えば、車両１０の速度に基づいて決定され得る。車両１０の速度は、道路の法定速度、制限速度又は車両１０の直近の平均速度であってもよい。車両１０の速度に基づいて決定される所定の距離として、例えば、視距を用いることができる。視距は、法定速度ごとに定められており、道路を作る際に、ドライバの視野を妨げないように道路構造物が設置されるようにするドライバが視認可能な距離である。車両１０が判定開始位置に到達していない場合（ステップＳ１０２－Ｎｏ）、一連の処理を終了する。なお、判定開始位置は、例えば、ソフトノーズの位置としてもよい。ソフトノーズの位置は、地図情報に基づいて取得され得る。また、合流地形がない場合（ステップＳ１０１－Ｎｏ）、一連の処理を終了する。

車両１０が判定開始位置に到達している場合（ステップＳ１０２－Ｙｅｓ）、判定部２３３は、検出部２３２によってセンサ２、３の視野の境界領域で隣接車線を走行する他車両が検出されているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ここで、隣接車線は、合流地形において、走行車線と合流することにより消滅する車線である。このことは、以下の記載にも適用される。検出部２３２が、センサ２、３の視野の境界領域で隣接車線を走行する他車両を検出することについては後述する。

検出部２３２によって視野の境界領域で他車両が検出されている場合（ステップＳ１０３－Ｙｅｓ）、計画部２３１は、検出部２３３によってセンサ２、３の視野の境界領域以外の領域で隣接車線を走行する他車両が検出されるまで、第１の減速モードで車両１０の速度を制御することを計画して（ステップＳ１０４）、一連の処理を終了する。この処理は、スペース生成処理の前処理となる。

第１の減速モードでは、隣接車線を走行する他車両を、相対的に車両１０の前方に移動させて、センサ２、３の視野の境界領域以外の領域で他車両が検出されるように、車両１０を減速する。第１の減速モードの減速は、速度計を見なければ車両１０が減速していることをドライバが認識しがたい程度の減速であることが好ましい。第１の減速モードでは、駆動装置（エンジン又はモータ）による加速を停止して、ブレーキによる制動を行うことなく、エンジンブレーキ又は摩擦力により車両１０を減速してもよい。これにより、ドライバに対して、車両１０が減速していることを感じさせないようにすることができる。

一方、検出部２３２によってセンサ２、３の視野の境界領域で隣接車線を走行する他車両が検出されていない場合（ステップＳ１０３－Ｎｏ）、判定部２３３は、検出部２３２によってセンサ２、３の視野の境界領域以外の領域で隣接車線を走行する他車両が検出されているか否かを判定する（ステップＳ１０５）。検出部２３２が、センサ２、３の視野の境界領域以外の領域で隣接車線を走行する他車両を検出することについては後述する。

検出部２３２によってセンサ２、３の視野の境界領域以外の領域で隣接車線を走行する他車両が検出されている場合（ステップＳ１０５－Ｙｅｓ）、計画部２３１は、第１の減速モードよりも大きな速度変化で車両１０を減速可能な第２の減速モードで車両１０の速度を制御して、スペース生成処理を実行することを計画して（ステップＳ１０６）、一連の処理を終了する。

第２の減速モードでは、他車両が隣接車線から移動可能なスペースを車両１０の前方の走行車線上に生成するために、必要に応じて車両１０を減速する。第２の減速モードでは、ブレーキを用いて制動を行ってもよい。ブレーキを用いた制動を行うことにより、スペースを確実に生成すると共に、ドライバに対して、車両１０がスペース生成処理を実行していることを認識させることができる。

また、検出部２３２によってセンサ２、３の視野の境界領域以外の領域で隣接車線を走行する他車両が検出されていない場合（ステップＳ１０５－Ｎｏ）、一連の処理を終了する。この場合、合流地形において、隣接車線を走行する他車両はいないので、スペースペース生成処理は実行されない。

次に、検出部２３２が、センサ２、３の視野の境界領域及び境界領域以外の領域で隣接車線を走行する車両を検出することについて、以下に説明する。

まず、カメラ２の視野の境界領域について、図４を参照しながら以下に説明する。図４は、カメラ画像の視野の境界領域を説明しており、図４（Ａ）は視野の境界を示す平面図であり、図４（Ｂ）は、カメラ画像の境界領域を説明する図である。

カメラ２は、車両１０の前方に向かって視野Ｆ１を有する。視野Ｆ１は、車両１０の前方から左右の所定の範囲を含む。視野Ｆ１の左側の境界から視野Ｆ１の内側に向かって所定の領域が境界領域Ｒ１１であり、視野Ｆ１の右側の境界から視野Ｆ１の内側に向かって所定の領域が境界領域Ｒ１２である。境界領域以外の領域Ｒ１３は、視野Ｆ１の中央を含む領域である。境界領域Ｒ１１及び境界領域Ｒ１２は、車両１０の前方に向かう方向を原点とした方位角で定めることができる。

カメラ画像１００において、左側の領域１０１には、境界領域Ｒ１１に含まれる環境が表されており、右側の領域１０２には、境界領域Ｒ１２に含まれる環境が表されている。カメラ画像１００の中央の領域１０３は、境界領域以外の領域Ｒ１３に含まれる環境が表されている。カメラ画像１００において、領域１０１、１０２、１０３は、カメラ２の車両１０に対する設置位置、設置方向、カメラの内部パラメータ等に基づいて決定され得る。

検出部２３２は、識別器から出力される検出された物体が車両であることを示す信頼度を、所定の基準信頼度と比較して、物体の信頼度が基準信頼度以上の場合、車両を検出した判定する。この基準信頼度は、検出された物体のカメラ画像内の位置に応じて変更される。検出された物体の少なくとも一部が、境界領域Ｒ１１又は境界領域Ｒ１２に含まれる場合、検出部２３２は、第１の基準信頼度（例えば、０．５～０．７）を用いる。また、検出された物体が、境界領域Ｒ１１及び境界領域Ｒ１２以外の領域に含まれる場合、検出部２３２は、第１の基準信頼度よりも高い第２の基準信頼度を用いる。第２の基準信頼度（例えば、０．７～０．９）を用いて車両が検出された場合、第１の基準信頼度を用いて車両が検出される場合よりも、車両の検出精度は高い。

また、検出部２３２は、上述したように、他車両の水平方向の中心位置を挟むように位置する互いに隣接する二つの車線区画線で特定される車線を他車両が走行していると判定する。検出部２３２は、他車両が走行している車線が、車両１０が走行する走行車線と隣接しており且つ走行車線と合流することにより消滅する場合、隣接車線であると判定する。

図４（Ｂ）に示す例では、左側の領域１０１に検出された車両７０は、境界領域Ｒ１１に含まれている。また、車両７０は、隣接車線を走行している。即ち、境界領域Ｒ１１に隣接車線を走行する車両７０が検出されている。検出部２３２は、カメラ画像１００に基づいて、物体の信頼度が第１の基準信頼度以上の値を示したので、境界領域Ｒ１１で隣接車線を走行する車両７０が検出されたと判定する。

次に、LiDARセンサ３の視野の境界領域について、図５を参照しながら以下に説明する。図５は、距離画像の視野の境界領域を説明する図である。

LiDARセンサ３は、車両１０の前方に向かって視野Ｆ２を有する。反射波情報に基づいて、検出部２３２において視野Ｆ２内の距離画像が生成される。距離画像は、左右方向において車両１０から所定の範囲内の領域について生成される。

図５は、車両１０が合流地形Ｊの手前に位置する時に生成された距離画像の一例である。距離画像の左側の境界から視野Ｆ２の内側に向かって所定の領域が境界領域Ｒ２１であり、視野Ｆ２の右側の境界から視野Ｆ２の内側に向かって所定の領域が境界領域Ｒ２２である。境界領域以外の領域Ｒ２３は、視野Ｆ２の中央を含む領域である。

境界領域Ｒ２１は、視野Ｆ２を平面視して、４点Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４により囲まれた四角形の領域である。また、境界領域Ｒ２２は、視野Ｆ２を平面視して、４点Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７、Ｂ８により囲まれた四角形の領域である。

検出部２３２は、識別器から出力される検出された物体が車両であることを示す信頼度を、所定の基準信頼度と比較して、物体の信頼度が、基準信頼度以上の場合、車両を検出した判定する。この基準信頼度は、検出された物体の距離画像内の位置に応じて変更される。検出された物体の少なくとも一部が、境界領域Ｒ２１又は境界領域Ｒ２２に含まれる場合、検出部２３２は、第１の基準信頼度（例えば、０．５～０．７）を用いる。また、検出された物体が、境界領域Ｒ２１及び境界領域Ｒ２２以外の領域に含まれる場合、検出部２３２は、第１の基準信頼度よりも高い第２の基準信頼度を用いる。第２の基準信頼度（例えば、０．７～０．９）を用いて車両が検出された場合、第１の基準信頼度を用いて車両が検出される場合よりも検出精度は高い。

例えば、反射波情報に基づく検出部２３２は、他車両の後端部分が視野の境界領域に含まれていると、車両１０との相対速度の小さい移動物体と識別するおそれがある。そこで、検出された物体の少なくとも一部が、境界領域Ｒ２１又は境界領域Ｒ２２に含まれる場合、第１の基準信頼度を用いることにより、検出された物体が車両として検出されやすくなる。なお、LiDARセンサ３の代わりに、ミリ波レーダにより測定された反射波情報に基づいて、同様に他の物体を検出してもよい。

図５に示す例では、車両７０は、境界領域Ｒ２１に含まれている。また、車両７０は、隣接車線を走行している。即ち、境界領域Ｒ２１に隣接車線を走行する車両７０が検出されている。検出部２３２は、距離画像に基づいて、物体の信頼度が第１の基準信頼度以上の値を示したので、境界領域Ｒ２１で隣接車線を走行する車両７０が検出されたと判定する。

次に、図１を参照しながら、運転計画装置１４のスペース生成処理について、以下に説明する。

上述したように、判定部２３３は、合流地形Ｊがあると判定し且つ車両１０が判定開始位置に到達した後、時刻Ｔ１において、センサ２、３の視野Ｆ１、Ｆ２の境界領域Ｒ１１、Ｒ２１で車線６１を走行する車両７０を検出する。

判定部２３３は、カメラ画像及び距離画像に基づいて、車両７０がセンサ２、３の視野Ｆ１、Ｆ２の境界領域Ｒ１１、Ｒ２１で隣接車線６１を走行しているか否かを判定してもよい。この場合、カメラ画像及び距離画像の両方において、車両７０がセンサ２、３の視野Ｆ１、Ｆ２の境界領域Ｒ１１、Ｒ２１にいると判定された場合、境界領域Ｒ１１、Ｒ２１で隣接車線６１を走行している車両７０が検出されると判定される（ステップＳ１０３－Ｙｅｓ）。また、判定部２３３は、カメラ画像又は距離画像の何れか一方のみに基づいて、車両７０がセンサ２、３の視野Ｆ１、Ｆ２の境界領域Ｒ１１、Ｒ２１で隣接車線６１を走行しているか否かを判定してもよい。

計画部２３１は、視野Ｆ１の境界領域以外の領域Ｒ１３で車線６１を走行する車両７０が検出されるまで、第１の減速モードで車両１０の速度を制御することを計画する。この処理は、スペース生成処理の前処理となる。

視野Ｆ１の境界領域Ｒ１１では低い精度で車両７０を検出することにより、早期に車両７０を検出できる。

そして、車両１０が第１の減速モードで減速することにより、車両７０は、相対的に車両１０の前方に移動してくるので、車両７０は、視野Ｆ１の境界領域以外の領域Ｒ１３で検出される。運転計画装置１４は、視野Ｆ１の境界領域以外の領域Ｒ１３では高い精度で車両７０を検出することにより、車両７０の位置等を正確に取得できる。

計画部２３１は、視野Ｆ１の境界領域以外の領域Ｒ１３で車線６１を走行する車両７０が検出された場合、第１の減速モードよりも大きな速度変化で車両１０を減速可能な第２の減速モードで車両１０の速度を制御して、スペース生成処理を実行することを計画する。これにより、運転計画装置１４は、車両７０と車両１０との位置関係を把握して、安定したスペース生成処理を計画することができる。

車両制御装置１５は、スペース生成処理を含む運転計画に基づいて、スペース生成処理を実行する。スペース生成処理を実行する。これにより、隣接車線６１を走行する車両７０が、走行車線５１に強引に移動してくることを防止できるので、危険な状況の発生を回避できる。

また、運転計画装置１４は、時刻Ｔ１において、合流地形Ｊがあると判定され、且つ、視野F１の境界領域以外の領域Ｒ１３で車線６１を走行する車両７０が検出された場合、第２の減速モードで車両１０の速度を制御して、スペース生成処理を実行することを計画する。

以上説明したように、運転計画装置は、所定の視野の境界を含む境界領域において隣接車線を走行する他車両を検出した場合、及び、視野の境界領域以外の領域で隣接車線を走行する他車両を検出した場合のそれぞれについて、他車両を正確に検出した上で安定したスペース生成処理を計画できる。

具体的には、所定の視野の境界を含む境界領域において隣接車線を走行する他車両を検出した場合、運転計画装置は、他車両が視野の境界領域以外の領域で検出されるように、スペース生成処理の前処理となる計画を生成する。そして、運転計画装置は、視野の境界領域以外の領域で隣接車線を走行する他車両を検出された後、スペース生成処理を計画する。

本開示では、上述した実施形態の車両制御装置、車両制御用コンピュータプログラム及び車両制御方法は、本開示の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。また、本開示の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。

１ 車両制御システム
２ カメラ
３ LiDARセンサ
４ 測位情報受信機
５ ナビゲーション装置
６ ユーザインターフェース
６ａ 表示装置
１０ 車両
１１ 地図情報記憶装置
１２ 位置推定装置
１３ 走行車線計画装置
１４ 運転計画装置
２１ 通信インターフェース
２２ メモリ
２３ プロセッサ
２３１ 計画部
２３２ 検出部
２３３ 判定部
１５ 車両制御装置
１６ 車内ネットワーク

Claims (5)

1. 所定の視野内において自車両の周辺環境を表す周辺環境情報に基づいて、他車両を検出する検出部であって、前記視野の境界を含む境界領域では第１の検出モードで他車両を検出し、前記視野の境界領域以外の領域では、前記第１の検出モードよりも他車両を検出する精度の高い第２の検出モードで他車両を検出する検出部と、
   自車両の現在位置から自車両の進路の前方に向かった所定の範囲内に、自車両が走行する走行車線と隣接する隣接車線が前記走行車線と合流することにより消滅する合流地形があるか否かを判定する判定部と、
   自車両の速度を制御して、他車両が前記隣接車線から移動可能なスペースを自車両の前方の前記走行車線上に生成するスペース生成処理を実行することを計画する計画部と、を有し、
   前記計画部は、
   前記判定部によって前記合流地形があると判定され、且つ、前記検出部によって前記視野の境界領域で前記隣接車線を走行する他車両が検出された場合、前記検出部によって前記視野の境界領域以外の領域で前記隣接車線を走行する他車両が検出されるまで、第１の減速モードで自車両の速度を制御することを計画し、
   前記判定部によって前記合流地形があると判定され、且つ、前記検出部によって前記視野の境界領域以外の領域で前記隣接車線を走行する他車両が検出された場合、前記第１の減速モードよりも大きな速度変化で減速可能な第２の減速モードで自車両の速度を制御して、前記スペース生成処理を実行することを計画する、
   ことを特徴とする車両制御装置。
2. 前記計画部は、前記第１の減速モードで自車両の速度を制御した後、前記検出部によって前記視野の境界領域以外の領域で他車両が検出された場合、前記第２の減速モードで自車両の速度を制御して、前記スペース生成処理を実行することを計画する、請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記計画部は、前記第１の減速モードでは、制動を用いずに自車両を減速し、前記第２の減速モードでは、制動を用いて自車両を減速することを計画する請求項１又は２に記載の車両制御装置。
4. 所定の視野内において自車両の周辺環境を表す周辺環境情報に基づいて、他車両を検出する検出部であって、前記視野の境界を含む境界領域では第１の検出モードで他車両を検出し、前記視野の境界領域以外の領域では、前記第１の検出モードよりも他車両を検出する精度の高い第２の検出モードで他車両を検出し、
   自車両の現在位置から自車両の進路の前方に向かった所定の範囲内に、自車両が走行する走行車線と隣接する隣接車線が前記走行車線と合流することにより消滅する合流地形があるか否かを判定し、
   自車両の速度を制御して、他車両が前記隣接車線から移動可能なスペースを自車両の前方の前記走行車線上に生成するスペース生成処理を実行することを計画する、
   ことを含む処理をプロセッサに実行させ、
   前記合流地形があると判定され、且つ、前記視野の境界領域で前記隣接車線を走行する他車両が検出された場合、前記視野の境界領域以外の領域で前記隣接車線を走行する他車両が検出されるまで、第１の減速モードで自車両の速度を制御することが計画され、
   前記合流地形があると判定され、且つ、前記視野の境界領域以外の領域で前記隣接車線を走行する他車両が検出された場合、前記第１の減速モードよりも大きな速度変化で自車両を減速可能な第２の減速モードで自車両の速度を制御して、前記スペース生成処理を実行することが計画される、ことを特徴とする車両制御用コンピュータプログラム。
5. 車両制御装置によって実行される車両制御方法であって、
   所定の視野内において自車両の周辺環境を表す周辺環境情報に基づいて、他車両を検出する検出部であって、前記視野の境界を含む境界領域では第１の検出モードで他車両を検出し、前記視野の境界領域以外の領域では、前記第１の検出モードよりも他車両を検出する精度の高い第２の検出モードで他車両を検出し、
   自車両の現在位置から自車両の進路の前方に向かった所定の範囲内に、自車両が走行する走行車線と隣接する隣接車線が前記走行車線と合流することにより消滅する合流地形があるか否かを判定し、
   自車両の速度を制御して、他車両が前記隣接車線から移動可能なスペースを自車両の前方の前記走行車線上に生成するスペース生成処理を実行することを計画する、
   ことを含み、
   前記合流地形があると判定され、且つ、前記視野の境界領域で前記隣接車線を走行する他車両が検出された場合、前記視野の境界領域以外の領域で前記隣接車線を走行する他車両が検出されるまで、第１の減速モードで自車両の速度を制御することが計画され、
   前記合流地形があると判定され、且つ、前記視野の境界領域以外の領域で前記隣接車線を走行する他車両が検出された場合、前記第１の減速モードよりも大きな速度変化で自車両を減速可能な第２の減速モードで自車両の速度を制御して、前記スペース生成処理を実行することが計画される、ことを特徴とする車両制御方法。

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