JP2024047663A - 移動体制御装置、移動体制御方法、およびプログラム - Google Patents

移動体制御装置、移動体制御方法、およびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】移動体にとって最適な目標軌道を生成すること。【解決手段】移動体の周辺状況を認識する認識部と、認識された前記周辺状況に基づいて、前記移動体が避けて走行するべき度合いを示す指標値であるリスク値を前記周辺状況の位置に対応付けてリスク領域として設定するリスク領域設定部と、前記移動体が将来走行する経路を示す目標軌道を生成する目標軌道生成部と、生成された前記目標軌道に沿って、前記移動体を走行させる走行制御部と、を備え、前記目標軌道生成部は、前記移動体の前方の所定箇所で分岐する３本以上の仮軌道のそれぞれに少なくとも一つの観測点を設定し、前記リスク領域と前記少なくとも一つの観測点とに基づいて、前記目標軌道を生成する、移動体制御装置。【選択図】図１

Description

本発明は、移動体制御装置、移動体制御方法、およびプログラムに関する。
従来、移動体の進行方向に存在する障害物を特定し、特定された障害物を回避するように当該移動体の走行を制御する技術が知られている。例えば、特許文献１には、自車両に搭載されたカメラによって撮像された画像情報に基づいて、自車両の周辺領域に異なるコストを設定し、当該コストが小さくなるように自車両の目標軌道を生成することが記載されている。
特開２０１８－１９７０４８号公報
しかしながら、従来技術では、コストを最小化するように目標軌道を探索する過程で、当該目標軌道が局所的最小値（local minimum）を取り、移動体にとって最適な目標軌道を生成できない場合があった。
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、移動体にとって最適な目標軌道を生成することができる、移動体制御装置、移動体制御方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。
この発明に係る移動体制御装置、移動体制御方法、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移動体制御装置は、移動体の周辺状況を認識する認識部と、認識された前記周辺状況に基づいて、前記移動体が避けて走行するべき度合いを示す指標値であるリスク値を前記周辺状況の位置に対応付けてリスク領域として設定するリスク領域設定部と、前記移動体が将来走行する経路を示す目標軌道を生成する目標軌道生成部と、生成された前記目標軌道に沿って、前記移動体を走行させる走行制御部と、を備え、前記目標軌道生成部は、前記移動体の前方の所定箇所で分岐する３本以上の仮軌道のそれぞれに少なくとも一つの観測点を設定し、前記リスク領域と前記少なくとも一つの観測点とに基づいて、前記目標軌道を生成するものである。
（２）：上記（１）の態様において、前記目標軌道生成部は、前記３本以上の仮軌道を、少なくとも前記移動体の進行方向上に１本と、前記進行方向に関して鉛直方向かつ前記移動体の左右に２本設定するものである。
（３）：上記（２）の態様において、前記目標軌道生成部は、前記左右の仮軌道を、前記移動体の進行方向上に設定された前記仮軌道を基準にして円弧として生成するものである。
（４）：上記（３）の態様において、前記目標軌道生成部は、前記円弧の長さを前記移動体の速度に応じて変化させるものである。
（５）：上記（１）の態様において、前記目標軌道生成部は、設定された前記リスク領域に基づいて、前記３本以上の仮軌道のうち、前記少なくとも一つの観測点のうち最もリスク値が低い観測点を含む仮軌道を前記目標軌道として決定するものである。
（６）：上記（５）の態様において、前記目標軌道生成部は、決定された前記目標軌道を、前記３本以上の仮軌道のうちの中央の仮軌道として設定し、設定された前記中央の仮軌道から前記３本以上の仮軌道のうちの左右の仮軌道を生成するサイクルを繰り返すものである。
（７）：上記（５）の態様において、前記３本以上の仮軌道のうちの中央の仮軌道のリスク値には、前記リスク値を低減する係数が乗算され、前記目標軌道生成部は、設定された前記リスク領域に基づいて、前記３本以上の仮軌道のうち、前記少なくとも一つの観測点のうち最もリスク値が低い観測点を含む仮軌道を前記目標軌道として決定するものである。
（８）：上記（５）の態様において、前記目標軌道生成部は、前記３本以上の仮軌道のうちの中央の仮軌道の曲率が閾値以下である場合、前記中央の仮軌道を前記目標軌道として決定するものである。
（９）：この発明の別の態様に係る移動体制御装置は、移動体の周辺状況を認識する認識部と、認識された前記周辺状況に基づいて、前記移動体が避けて走行するべき度合いを示す指標値であるリスク値を前記周辺状況の位置に対応付けてリスク領域として設定するリスク領域設定部と、前記移動体が将来走行する経路を示す目標軌道を生成する目標軌道生成部と、生成された前記目標軌道に沿って、前記移動体を走行させる走行制御部と、を備え、前記目標軌道生成部は、前記移動体の進行方向上に一点の観測点と、前記進行方向の鉛直方向かつ前記移動体の進行方向に関して左右に二点の観測点とを設定し、前記リスク領域と前記観測点とに基づいて、前記目標軌道を生成するものである。
（１０）：この発明の別の態様に係る移動体制御方法は、コンピュータが、移動体の周辺状況を認識し、認識された前記周辺状況に基づいて、前記移動体が避けて走行するべき度合いを示す指標値であるリスク値を前記周辺状況の位置に対応付けてリスク領域として設定し、前記移動体が将来走行する経路を示す目標軌道を生成し、生成された前記目標軌道に沿って、前記移動体を走行させ、前記移動体の前方の所定箇所で分岐する３本以上の仮軌道のそれぞれに少なくとも一つの観測点を設定し、前記リスク領域と前記少なくとも一つの観測点とに基づいて、前記目標軌道を生成するものである。
（１１）：この発明の別の態様に係るプログラムは、コンピュータに、移動体の周辺状況を認識させ、認識された前記周辺状況に基づいて、前記移動体が避けて走行するべき度合いを示す指標値であるリスク値を前記周辺状況の位置に対応付けてリスク領域として設定させ、前記移動体が将来走行する経路を示す目標軌道を生成させ、生成された前記目標軌道に沿って、前記移動体を走行させ、前記移動体の前方の所定箇所で分岐する３本以上の仮軌道のそれぞれに少なくとも一つの観測点を設定し、前記リスク領域と前記少なくとも一つの観測点とに基づいて、前記目標軌道を生成させるものである。
（１）～（１１）の態様によれば、移動体にとって最適な目標軌道を生成することができる。
本実施形態に係る移動体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。 リスク領域設定部１３２によって実行される処理を説明するための図である。 行動計画生成部１４０によって実行される処理を説明するための図である。 行動計画生成部１４０によって決定される目標軌道の一例を示す図である。 目標軌道の決定に応じて後方伝播される曲率の一例を示す図である。 本実施形態に係る移動体制御装置によって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、本発明の移動体制御装置、移動体制御方法、およびプログラムの実施形態について説明する。本発明における移動体とは、四輪車両や二輪車両、マイクロモビリティ、ロボット等である。以下の説明において移動体は四輪車両であるものとする。
［全体構成］
図１は、本実施形態に係る移動体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などの内燃機関、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。
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、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。
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の周辺にミリ波など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、速度などを認識する。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。
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）などを利用して、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、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、各種表示装置、スピーカ、ブザー、タッチパネル、スイッチ、キーなどを含む。
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。
ナビゲーション装置５０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）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などの記憶装置に第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、キーなどを含む。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）情報などを含んでもよい。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などの記憶装置に第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。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の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、電話番号情報などが含まれてよい。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。
運転操作子８０は、例えば、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、ステアリングホイール、異形ステアリングホイール、ジョイスティック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。
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とを備える。第１制御部１２０と第２制御部１６０は、それぞれ、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）など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）などのハードウェア（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などの記憶装置（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など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。
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、道路標示などがある）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。第１制御部１２０は、「移動体制御装置」の一例である。
認識部１３０は、カメラ１０、レーダ装置１２、および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。物体の位置は、例えば、自車両Ｍの代表点（重心や駆動軸中心など）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、表現された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、縁石、中央分離帯、ガードレールなどを含む走路境界（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。
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の基準点の位置などを、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。本実施形態において、認識部１３０はリスク領域設定部１３２を含むが、リスク領域設定部１３２の機能の詳細は後述する。
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を設定してよい。自動運転のイベントには、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などがある。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。行動計画生成部１４０は、「目標軌道生成部」の一例である。
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。
図２に戻り、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。
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、および変速機などの組み合わせと、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。
［動作］
次に、リスク領域設定部１３２および行動計画生成部１４０によって実行される処理について説明する。図３は、リスク領域設定部１３２によって実行される処理を説明するための図である。図３において、符号Ｐは、交通参加者である歩行者を示し、符号Ｌは、自車両Ｍが走行する車線の道路境界を示し、符号ＲＡ１およびＲＡ２は、リスク領域設定部１３２によって設定されたリスク領域を示す。
リスク領域設定部１３２は、認識部１３０によって認識された自車両Ｍの周辺状況に基づいて、移動体が避けて走行するべき度合いを示す指標値であるリスク値を周辺状況の位置に対応付けてリスク領域ＲＡとして設定する。より具体的には、リスク領域設定部１３２は、自車両Ｍの周辺に存在する異なる種類の物標を識別し、識別された物標に近いほどより大きな値（すなわち、否定的な値）を取るリスク値Ｒを当該物標の周辺領域に設定することによって、リスク領域ＲＡとして設定する。例えば、図３の場合、リスク領域設定部１３２は、乗員Ｐを中心とする円領域であって、当該乗員Ｐに近いほど、より大きなリスク値Ｒを取る円領域をリスク領域ＲＡ１として設定している。さらに、図３の場合、リスク領域設定部１３２は、道路境界Ｌに近いほど、より大きなリスク値Ｒを取るグラデーション領域をリスク領域ＲＡ２として設定している。
行動計画生成部１４０は、目標軌道を構成する軌道点ごとにリスク値を算出し、算出されたリスク値の総和が閾値以上である場合には、目標軌道が当該閾値未満となるように、目標軌道を修正する。例えば、図３の場合、行動計画生成部１４０は、円弧モデルＣ１（例えば、軌道点Ｚｍ１１、Ｚｍ１２、Ｚｍ１３を含む）、円弧モデルＣ２（例えば、軌道点Ｚｍ２を含む）、および円弧モデルＣ３（例えば、軌道点Ｚｍ３を含む）を接続することによって生成した目標軌道を構成する各軌道点についてリスク値を算出し、算出されたリスク値の総和が閾値以上である場合には、当該目標軌道を修正する。より具体的には、例えば、行動計画生成部１４０は、算出されたリスク値の総和が閾値未満となるまで、各円弧モデルの曲率を探索的に修正することによって、目標軌道を修正する。
しかしながら、上述した図３の手法を用いた場合、各円弧モデルの曲率を探索的に修正する過程で、目標軌道が局所的最小値（local minimum）を取り、必ずしも、大域的に最適な目標軌道を取得できない場合がある。例えば、図３の場合、円弧モデルＣ３の曲率を軌道点Ｚｍ３のリスク値が減少するように修正することで、円弧モデルＣ３が歩行者Ｐと道路境界Ｌとの間の空間を通過するように円弧モデルＣ３’に修正される場合がある。しかしながら、この場合、自車両Ｍは、歩行者Ｐと道路境界Ｌとの間のごく狭い空間を走行するように制御されることとなり、好ましくない。このような事情を背景にして、本実施形態では、行動計画生成部１４０は、円弧モデルＣ１の終点Ｚｍ１３を基準にして、円弧モデルＣ２および円弧モデルＣ３について複数の仮軌道を生成し、生成された仮軌道上の軌道点ごとに算出されたリスク値の総和が最も低い仮軌道を目標軌道として選択する。
図４は、行動計画生成部１４０によって実行される処理を説明するための図である。図４において、符号Ｃ２＿１、Ｃ２＿２、Ｃ２＿３は円弧モデルＣ２の仮軌道を表し、符号Ｃ３＿１、Ｃ３＿２、Ｃ２＿３は円弧モデルＣ３の仮軌道を表す。図４に示す通り、行動計画生成部１４０は、目標軌道の仮軌道として、３つの仮軌道、すなわち、円弧モデルＣ１と、円弧モデルＣ２＿１と、円弧モデルＣ３＿１とを接続した第１の仮軌道ＴＴ１、円弧モデルＣ１と、円弧モデルＣ２＿２と、円弧モデルＣ３＿２とを接続した第２の仮軌道ＴＴ２、および円弧モデルＣ１と、円弧モデルＣ２＿３と、円弧モデルＣ３＿３とを接続した第３の仮軌道ＴＴ３を生成している。仮軌道ＴＴ１は、軌道点として、軌道点Ｚｍ１１、Ｚｍ１２、Ｚｍ１３、Ｚｍ２＿１、Ｚｍ３＿１を含み、仮軌道ＴＴ２は、軌道点として、軌道点Ｚｍ１１、Ｚｍ１２、Ｚｍ１３、Ｚｍ２＿２、Ｚｍ３＿２を含み、仮軌道ＴＴ３は、軌道点として、軌道点Ｚｍ１１、Ｚｍ１２、Ｚｍ１３、Ｚｍ２＿３、Ｚｍ３＿３を含む。このように、行動計画生成部１４０は、自車両Ｍの前方の所定箇所（すなわち、軌道点Ｚｍ１３）で分岐する３本以上の仮軌道を設定し、設定された仮軌道のそれぞれの軌道点（「観測点」の一例である）のリスク値の合計を算出し、最もリスク値の合計が低い軌道点を含む仮軌道を目標軌道として決定する。以下、仮軌道の設定について、より詳細に説明する。
まず、行動計画生成部１４０は、中央の仮軌道ＴＴ２（これは、図３に示した従来の仮軌道と同一であってもよく、また、前回の制御サイクルにおける目標軌道である。）の軌道点Ｚｍ２＿２を、第２円弧モデルＣ２＿２を基準にして、所定角度θｍ２＿２＋Φ分、左右方向に回転させる。ここで、Φはオフセット値である。行動計画生成部１４０は、軌道点Ｚｍ２＿２を、第２円弧モデルＣ２＿２を基準にして、所定角度θｍ２＿２＋Φ分、左方向に回転させることによって得られる軌道点を軌道点Ｚｍ２＿１として設定し、軌道点Ｚｍ２＿２を、第２円弧モデルＣ２＿２を基準にして、所定角度θｍ２＿２＋Φ分、右方向に回転させることによって得られる軌道点を軌道点Ｚｍ２＿３として設定する。行動計画生成部１４０は、軌道点Ｚｍ１３と、設定された軌道点Ｚｍ２＿１とを接続して円弧モデルＣ２＿１を生成し、軌道点Ｚｍ１３と、設定された軌道点Ｚｍ２＿３とを接続して円弧モデルＣ２＿３を生成する。
次に、行動計画生成部１４０は、円弧モデルＣ２＿１の接線ＴＬ１との間のなす角度が所定角度θｍ２＿２－Φとなる位置に、反転させた円弧モデルＣ２＿１を配置することによって、円弧モデルとしての円弧モデルＣ３＿１を得る。このとき、円弧モデルＣ２＿１上の軌道点Ｚｍ２＿１に対応する円弧モデルＣ３＿１上の軌道点がＺｍ３＿１となる。同様に、行動計画生成部１４０は、円弧モデルＣ２＿２の接線ＴＬ２との間のなす角度が所定角度θｍ２＿２－Φとなる位置に、反転させた円弧モデルＣ２＿２を配置することによって、円弧モデルとしての円弧モデルＣ３＿２を得る。このとき、円弧モデルＣ２＿２上の軌道点Ｚｍ２＿３に対応する円弧モデルＣ３＿３上の軌道点がＺｍ３＿３となる。次に、行動計画生成部１４０は、円弧モデルＣ１と、円弧モデルＣ２＿１と、円弧モデルＣ３＿１とを接続して仮軌道ＴＴ１を取得し、円弧モデルＣ１と、円弧モデルＣ２＿３と、円弧モデルＣ３＿３とを接続して仮軌道ＴＴ３とを取得する。これにより、仮軌道ＴＴ２に基づいて、仮軌道ＴＴ１と仮軌道ＴＴ３とが生成され、３つの仮軌道を得る。
上記のようにして得られた３つの仮軌道のうち、仮軌道ＴＴ１と仮軌道ＴＴ３を生成するための基準として用いられた仮軌道ＴＴ２は、自車両Ｍの進行方向に延伸する仮軌道であり、仮軌道ＴＴ１は、当該進行方向に関して鉛直方向かつ自車両Ｍの左方に延伸する仮軌道であり、仮軌道ＴＴ３は、当該進行方向に関して鉛直方向かつ自車両Ｍの右方に延伸する仮軌道である。すなわち、行動計画生成部１４０は、軌道点Ｚｍ１３を基準にこれら異なる方向に３本以上の仮軌道を生成し、生成した仮軌道のうち、最もリスク値の合計が低い軌道点を含む仮軌道を目標軌道として決定する。これにより、目標軌道が局所的最小値を取る可能性を低減し、自車両Ｍにとって、大域的に最適な目標軌道を生成することができる。
図５は、行動計画生成部１４０によって決定された目標軌道の一例を示す図である。図５の上部に示す状況において、仮軌道ＴＴ１に含まれる軌道点Ｚｍ３＿１について算出されるリスク値と、仮軌道ＴＴ２に含まれる軌道点Ｚｍ３＿２について算出されるリスク値はそれぞれ正の値を取る一方、仮軌道ＴＴ３に含まれる軌道点Ｚｍ１１、Ｚｍ１２、Ｚｍ１３、Ｚｍ２＿３、Ｚｍ３＿３について算出されるリスク値はゼロとなる。そのため、行動計画生成部１４０は、仮軌道ＴＴ３を、最もリスク値の合計が低い軌道点を含む仮軌道として特定し、目標軌道として決定する。
行動計画生成部１４０は、目標軌道として決定された仮軌道を、次回の制御サイクルにおける中央の仮軌道として設定する。すなわち、図５の下部に示す通り、行動計画生成部１４０は、目標軌道として決定された仮軌道ＴＴ３を、次回の制御サイクルにおける中央の仮軌道ＴＴ２として設定し、それに応じて、新たに設定された仮軌道ＴＴ２の軌道点を、上述した通り、所定角度θｍ２＿２＋Φ分、左右方向に回転させて円弧モデルＣ２＿１およびＣ２＿３を生成し、円弧モデルＣ２＿１およびＣ２＿３の接線ＴＬ１およびＴＬ２との間のなす角度が所定角度θｍ２＿２－Φとなる位置に、反転させた円弧モデルＣ２＿１およびＣ２＿３（すなわち、円弧モデルＣ３＿１およびＣ３＿３）を配置することによって、新たな仮軌道ＴＴ１およびＴＴ３を得る。
行動計画生成部１４０は、同時に、目標軌道として決定された仮軌道を構成する円弧モデルの曲率を後方伝播させることによって、当該仮軌道を補正する。図６は、目標軌道の決定に応じて後方伝播される曲率の一例を示す図である。図６の上部は、図５の下部と同一の場面を表す。この場合、行動計画生成部１４０は、図６の下部に示す通り、目標軌道ＴＴ２を構成する円弧Ｃ２＿２の曲率を円弧Ｃ１の曲率に伝播させる。ここで、伝播とは、自車両Ｍが円弧Ｃ２＿２に沿ってスムーズに走行可能となるように、直後の円弧（すなわち、円弧Ｃ１）の曲率を直前の円弧（すなわち、円弧Ｃ２＿２）の曲率に合わせ込む（近づける）ことを意味する。行動計画生成部１４０は、このようにして、最終的な目標軌道ＴＴ２を得る。さらに続けて、行動計画生成部１４０は、目標軌道ＴＴ２に対して、例えば、extremum seeking control等の極値探索制御を実行して、当該目標軌道ＴＴ２を補正して、最終的な目標軌道ＴＴ２として確定させても良い。
なお、上記の説明において、行動計画生成部１４０は、生成した仮軌道について算出されたリスク値の比較を行い、最もリスク値の合計が低い軌道点を含む仮軌道を目標軌道として決定している。この構成において、行動計画生成部１４０は、中央の仮軌道のリスク値に、当該リスク値を低減する係数を乗算した上で、リスク値の比較を行い、最もリスク値の合計が低い軌道点を含む仮軌道を目標軌道として決定してもよい。これは、上述した通り、中央の仮軌道は、前回の制御サイクルにおける目標軌道として定義されるものであるため、左右の仮軌道のリスク値と大きさが近い場合には、目標軌道を前回の制御サイクルから変更することなく、今回の制御サイクルにおいても維持することが走行の安定性の観点で好ましいからである。
さらに、行動計画生成部１４０は、リスク値の比較に先立って、中央の仮軌道の曲率が閾値以内であるか否かを判定し、中央の仮軌道の曲率が閾値より大きいと判定された場合にのみ、他の仮軌道のリスク値との比較を行ってもよい。これは、中央の仮軌道の曲率が閾値以内である場合には、中央の仮軌道を生成する前提として用いられたリスク値（すなわち、中央方向のリスク値）が低いことを意味しており、自車両Ｍにとって軌道を変更する必要性が低く、中央の仮軌道を目標軌道として維持することが走行の安定性の観点で好ましいからである。このため、代替的に、行動計画生成部１４０は、中央の仮軌道のリスク値が閾値以内であるか否かを判定し、中央の仮軌道のリスク値が閾値より大きいと判定された場合にのみ、他の仮軌道のリスク値との比較を行ってもよい。
さらに、上記の説明において、仮軌道を構成する各円弧モデルの長さは一定値であることを前提としていた。しかし、本発明はそのような構成に限定されず、例えば、行動計画生成部１４０は、自車両Ｍの速度に応じて、各円弧モデルの長さを変化させてもよい。より具体的には、行動計画生成部１４０は、自車両Ｍの速度が大きくなればなるほど各円弧モデルの長さを大きくする一方、自車両Ｍの速度が小さくなればなるほど各円弧モデルの長さを小さくしてもよい。これは、自車両Ｍの速度が大きくなればなるほど、自車両Ｍはより遠方のリスク値を事前に算出する必要が生じるからである。このような構成により、自車両Ｍの速度に応じて、適切な長さの目標軌道を生成することができる。
さらに、上記では、説明の簡潔性のために、行動計画生成部１４０が、ある時点における各軌道点のリスク値の合計に基づいて、仮軌道の中から目標軌道を決定する例について説明した。しかし、本発明はそのような構成に限定されず、行動計画生成部１４０が、ある周期（例えば、数秒）における複数の時点における各軌道点のリスク値の合計を算出してもよい。その場合も同様に、行動計画生成部１４０は、複数の時点にわたって合計されたリスク値が最小となる仮軌道を、当該周期における目標軌道として決定する。このような構成により、より多くのデータに基づいて各仮軌道のリスク値を算出および比較することにより、より信頼性の高い目標軌道を生成することができる。
さらに、上記の説明では、行動計画生成部１４０が三本の仮軌道を生成する例について説明した。しかし、本発明はそのような構成に限定されず、行動計画生成部１４０は、４本以上の仮軌道を生成してもよい。その場合、行動計画生成部１４０は、まず、基準となる仮軌道（上記のＴＴ２に相当）を指定し、基準となる仮軌道の軌道点を、所定角度θ＋Φずつ間隔をあけて左右方向に回転させて円弧モデルを生成し、生成された円弧モデルの接線との間のなす角度が所定角度θ－Φとなる位置に、反転させた当該円弧モデルを配置することによって、他の仮軌道を生成することができる。
次に、図７を参照して、本実施形態に係る移動体制御装置によって実行される処理の流れについて説明する。図７は、本実施形態に係る移動体制御装置によって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。本フローチャートの処理は、移動体制御装置によって所定の制御サイクルで繰り返し実行されるものである。
まず、認識部１３０は、物体認識装置１６から取得した情報に基づいて、自車両Ｍの周辺状況を認識する（ステップＳ１００）。次に、リスク領域設定部１３２は、認識部１３０によって認識された周辺状況に基づいて、リスク領域を設定する（ステップＳ１０２）。次に、行動計画生成部１４０は、前回の制御サイクルの目標軌道を中央の仮軌道として用いて計３本の仮軌道を生成し、生成した仮軌道ごとにリスク値の合計を算出する（ステップＳ１０４）。
次に、行動計画生成部１４０は、中央の仮軌道について算出されたリスク値を低減する係数を当該リスク値に乗算する（ステップＳ１０６）。次に、行動計画生成部１４０は、中央の仮軌道のリスク値が閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。中央の仮軌道のリスク値が閾値以下であると判定された場合、行動計画生成部１４０は、中央の仮軌道を今回の制御サイクルの目標軌道として決定する（目標軌道としての設定を継続する）（ステップＳ１１０）。
一方、中央の仮軌道のリスク値が閾値より大きいと判定された場合、行動計画生成部１４０は、仮軌道のうち、リスク値の合計が最小となる仮軌道を選択し、目標軌道として決定する（ステップＳ１１２）。次に、行動計画生成部１４０は、目標軌道として決定された仮軌道を構成する各円弧モデルの曲率を後方伝播する（ステップＳ１１４）次に、行動計画生成部１４０は、目標軌道として決定された仮軌道を、次回の制御サイクルにおける中央の仮軌道として設定する（ステップＳ１１６）。これにより、本フローチャートの処理が終了する。
以上の通り説明した本実施形態によれば、移動体の周辺状況を認識し、認識された周辺状況に基づいて、移動体が避けて走行するべき度合いを示す指標値であるリスク値を周辺状況の位置に対応付けてリスク領域として設定し、移動体が将来走行する経路を示す目標軌道を生成し、生成された目標軌道に沿って、移動体を走行させ、移動体の前方の所定箇所で分岐する３本以上の仮軌道のそれぞれに少なくとも一つの観測点を設定し、リスク領域と少なくとも一つの観測点とに基づいて、目標軌道を生成する。これにより、移動体にとって最適な目標軌道を生成することができる。
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。
コンピュータによって読み込み可能な命令（computer-readable instructions）を格納する記憶媒体（storage medium）と、
前記記憶媒体に接続されたプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、前記コンピュータによって読み込み可能な命令を実行することにより（the processor executing the computer-readable instructions to:）
移動体の周辺状況を認識し、
認識された前記周辺状況に基づいて、前記移動体が避けて走行するべき度合いを示す指標値であるリスク値を前記周辺状況の位置に対応付けてリスク領域として設定し、
前記移動体が将来走行する経路を示す目標軌道を生成し、
生成された前記目標軌道に沿って、前記移動体を走行させ、
前記移動体の前方の所定箇所で分岐する３本以上の仮軌道のそれぞれに少なくとも一つの観測点を設定し、前記リスク領域と前記少なくとも一つの観測点とに基づいて、前記目標軌道を生成する、
ように構成されている、移動体制御装置。
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。
１０ カメラ
１２ レーダ装置
１４ ＬＩＤＡＲ
１６ 物体認識装置
１００ 自動運転制御装置
１２０ 第１制御部
１３０ 認識部
１３２ リスク領域設定部
１４０ 行動計画生成部
１６０ 第２制御部
１６２ 取得部
１６４ 速度制御部
１６６ 操舵制御部

Claims (11)

  1. 移動体の周辺状況を認識する認識部と、
    認識された前記周辺状況に基づいて、前記移動体が避けて走行するべき度合いを示す指標値であるリスク値を前記周辺状況の位置に対応付けてリスク領域として設定するリスク領域設定部と、
    前記移動体が将来走行する経路を示す目標軌道を生成する目標軌道生成部と、
    生成された前記目標軌道に沿って、前記移動体を走行させる走行制御部と、を備え、
    前記目標軌道生成部は、前記移動体の前方の所定箇所で分岐する３本以上の仮軌道のそれぞれに少なくとも一つの観測点を設定し、前記リスク領域と前記少なくとも一つの観測点とに基づいて、前記目標軌道を生成する、
    移動体制御装置。
  2. 前記目標軌道生成部は、前記３本以上の仮軌道を、少なくとも前記移動体の進行方向上に１本と、前記進行方向に関して鉛直方向かつ前記移動体の左右に２本設定する、
    請求項１に記載の移動体制御装置。
  3. 前記目標軌道生成部は、前記左右の仮軌道を、前記移動体の進行方向上に設定された前記仮軌道を基準にして円弧として生成する、
    請求項２に記載の移動体制御装置。
  4. 前記目標軌道生成部は、前記円弧の長さを前記移動体の速度に応じて変化させる、
    請求項３に記載の移動体制御装置。
  5. 前記目標軌道生成部は、設定された前記リスク領域に基づいて、前記３本以上の仮軌道のうち、前記少なくとも一つの観測点のうち最も前記リスク値が低い観測点を含む仮軌道を前記目標軌道として決定する、
    請求項１に記載の移動体制御装置。
  6. 前記目標軌道生成部は、決定された前記目標軌道を、前記３本以上の仮軌道のうちの中央の仮軌道として設定し、設定された前記中央の仮軌道から前記３本以上の仮軌道のうちの左右の仮軌道を生成するサイクルを繰り返す、
    請求項５に記載の移動体制御装置。
  7. 前記３本以上の仮軌道のうちの中央の仮軌道のリスク値には、前記リスク値を低減する係数が乗算され、
    前記目標軌道生成部は、設定された前記リスク領域に基づいて、前記３本以上の仮軌道のうち、前記少なくとも一つの観測点のうち最も前記リスク値が低い観測点を含む仮軌道を前記目標軌道として決定する、
    請求項５に記載の移動体制御装置。
  8. 前記目標軌道生成部は、前記３本以上の仮軌道のうちの中央の仮軌道の曲率が閾値以下である場合、前記中央の仮軌道を前記目標軌道として決定する、
    請求項５に記載の移動体制御装置。
  9. 移動体の周辺状況を認識する認識部と、
    認識された前記周辺状況に基づいて、前記移動体が避けて走行するべき度合いを示す指標値であるリスク値を前記周辺状況の位置に対応付けてリスク領域として設定するリスク領域設定部と、
    前記移動体が将来走行する経路を示す目標軌道を生成する目標軌道生成部と、
    生成された前記目標軌道に沿って、前記移動体を走行させる走行制御部と、を備え、
    前記目標軌道生成部は、前記移動体の進行方向上に一点の観測点と、前記進行方向の鉛直方向かつ前記移動体の進行方向に関して左右に二点の観測点とを設定し、前記リスク領域と前記観測点とに基づいて、前記目標軌道を生成する、
    移動体制御装置。
  10. コンピュータが、
    移動体の周辺状況を認識し、
    認識された前記周辺状況に基づいて、前記移動体が避けて走行するべき度合いを示す指標値であるリスク値を前記周辺状況の位置に対応付けてリスク領域として設定し、
    前記移動体が将来走行する経路を示す目標軌道を生成し、
    生成された前記目標軌道に沿って、前記移動体を走行させ、
    前記移動体の前方の所定箇所で分岐する３本以上の仮軌道のそれぞれに少なくとも一つの観測点を設定し、前記リスク領域と前記少なくとも一つの観測点とに基づいて、前記目標軌道を生成する、
    移動体制御方法。
  11. コンピュータに、
    移動体の周辺状況を認識させ、
    認識された前記周辺状況に基づいて、前記移動体が避けて走行するべき度合いを示す指標値であるリスク値を前記周辺状況の位置に対応付けてリスク領域として設定させ、
    前記移動体が将来走行する経路を示す目標軌道を生成させ、
    生成された前記目標軌道に沿って、前記移動体を走行させ、
    前記移動体の前方の所定箇所で分岐する３本以上の仮軌道のそれぞれに少なくとも一つの観測点を設定し、前記リスク領域と前記少なくとも一つの観測点とに基づいて、前記目標軌道を生成させる、
    プログラム。
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