JP4944551B2 - 走行制御装置、走行制御方法、および、走行制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、走行制御装置、走行制御方法、および、走行制御プログラムに関する発明である。

従来、走行車両の現在位置に基づいて車両の制御内容を自動で決定する車両制御システムが検討されてきた。たとえば、特許文献１に開示されているシステムは、ＧＰＳ（Global Positioning System）電波の受信情報に基づく電波航法と、ＧＰＳ電波を用いずに車両が取得する情報に基づく自律航法とに基づくハイブリッド航法により、現在位置を求めている。そして、現在位置の確からしさ（確度）に応じて、車両の制御内容を変更している。
特開２００５−１３２２９１号公報

しかしながら、前記のＧＰＳ電波を用いる方式は、ＧＰＳ電波の受信環境の悪化に伴い、車両の制御をキャンセルし、運転者自らが手動で運転することが度々あった。よって、運転者は、車両制御がキャンセルされるたびに、手動での運転を強いられるので、車両制御の使い勝手が悪かった。

なお、高層ビル街を通り過ぎるときなど、車両周囲の電波環境により、ＧＰＳの精度悪化の影響が現れる。その結果、ＧＰＳの受信衛星数が減少するなどして、現在位置の確からしさが悪化してしまう。

よって、ＧＰＳによる精度悪化については、何時精度が悪化するか、予想がつかないため、制御の継続性を保てず、キャンセルするしか方法がない。ＧＰＳ衛星の運行状況をあらかじめシミュレーションする方式も考えられるが、現実のビル街等では反射によるマルチパスの影響や実環境が次々刻々変化することを考慮すると、実用には現実的ではない。

一方、ＧＰＳ電波を用いずに自律航法だけにより現在位置を取得する方式が、考えられる。自律航法には、ＧＰＳ電波の受信環境に影響されにくい利点はある。しかし、自律航法は、自車が測定する速度および方向から計算する移動距離を積算する方式のため、移動距離が長くなるに従って、自律航法によって計算された現在位置と、本来の現在位置との誤差が累積されてしまう。

誤差が大きい（換言すると、確度が悪い）ときに、高度な車両制御を行うことは、望ましくない。よって、誤差が大きいときには、スピード減速などの高度でない車両制御にとどめるべきである。また、車両制御を目的とした現在位置の精度は、カーナビのマップマッチを目的とした現在位置の精度よりも、高いものが必要とされる。

マップマッチを目的とした従来の自車位置決定方式は、地図表示が前提のため、車両の現在位置の決定後、マップマッチの処理を行い、地図上の位置を決定している。このマップマッチの処理において、誤差のある地図を用いて地図上の道路と、走行位置の対応を取る為、無理に最も近い道路へマッチングするような可能性があった。これは、従来、地図表示を前提としているため、若干の表示位置の相違は、致命的な問題にはならないとの判断がなされていたためである。

そこで、本発明は、車両の現在位置の計算誤差をもとにして、車両制御の制御範囲を拡大することにより運転者に利便性を提供することを、主な目的とする。

本発明の走行制御装置は、走行車両の制御内容を複数の位置精度に分類した制御用データが記憶されている記憶手段と、出発地から目的地までの経路を設定する経路設定部と、前記経路設定部が設定した経路中に存在する基点および制御点の位置情報を前記記憶手段から入手する情報入手部と、現在の走行車両の位置が前記情報入手部により入手された前記基点の位置に到達したことを認識する基点認識部と、前記基点認識部が認識した最新の前記基点からの走行距離を所定距離として求める走行状況監視部と、前記現在の走行車両の位置が前記情報入手部により入手された前記制御点の位置に到達したときに、前記走行状況監視部が求めた前記所定距離に基づいて、前記制御用データの制御内容に従った走行車両の制御を実施する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記所定距離が第１しきい値距離を超えない場合には、前記制御用データに含まれる全ての制御内容を許可し、
前記所定距離が前記第１しきい値距離を超え、かつ、前記第１しきい値距離よりも長い第２しきい値距離を超えない場合には、前記制御用データに含まれる低度の位置精度に分類されている制御内容を許可することを特徴とする。その他の手段は、後記する。

本発明により、車両の現在位置の計算誤差に対応する所定距離をもとにして制御度合いが決定される。よって、車両制御の制御範囲を拡大することにより運転者に利便性を提供することができる。

図１は、本実施形態の概要を説明する図である。

車両は、出発地１０１ａ（主に現在位置）から目的地１０１ｂまでの経路１０１ｃに沿って、走行する。経路１０１ｃ上には、基点１０１ｄおよび制御点１０１ｅが１つ以上設定されている。

制御点１０１ｅは、車両が到達することにより、車両制御が行われる地点である。例えば、図１では、３つの制御点１０１ｅが「●」印で示されている。車両の現在位置がそれぞれの制御点１０１ｅに到着すると、「左に曲がる」、「右に曲がる」、「減速する」という車両制御が稼働する。

基点１０１ｄは、車両が到達することにより、位置あわせが行われる地点である。位置あわせとは、基点１０１ｄにおける現在位置を、自律航法でもなく、ハイブリッド航法でもない、高精度な手法で取得し、その取得した高精度な現在位置を、車両の現在位置として設定することである。この高精度な手法の詳細は、基点認識として後記する。

例えば、図１では、２つの基点１０１ｄが「○」印で示されており、それぞれの基点１０１ｄに車両が到着すると、車両の位置あわせが行われる。なお、出発地１０１ａ側から数えて２つめの基点１０１ｄは、１つめの制御点１０１ｅと位置が共通する。このように、基点１０１ｄと制御点１０１ｅとでは、行われる動作が独立であるため、両方の位置が一致してもよい。

なお、基点１０１ｄの地物タイプは、各基点１０１ｄに存在する基点１０１ｄの認識の手がかりとなる対象物である。例えば、１つめの基点１０１ｄの地物タイプは「ランドマーク」であり、２つめの基点１０１ｄの地物タイプは「電波ビーコン１０１ｆ」である。また、カメラで道路を撮影した画像データから地物タイプを認識することとしてもよく、例えば、横断歩道の手前に描かれた白線のひし形マークは地物タイプの一例である。

そして、車両は、基点１０１ｄでの位置あわせが行われた後は、基点１０１ｄからの差分を累積する自律航法により、現在位置を取得し続ける。よって、車両の現在位置は、基点１０１ｄからの走行距離が短いほど、現在位置の精度は高いものとなり、誤差が小さい。一方、基点１０１ｄからの走行距離が長くなると、誤差が累積されてくるため、誤差が大きくなる。

図２は、走行距離と、誤差の累積との相関関係を示す説明図である。図２（ａ）は、走行距離１０２ａと、誤差の累積との相関関係を示すグラフである。横軸の走行距離１０２ａが長くなるにつれて、縦軸の累積誤差１０２ｂが大きくなる。なお、累積誤差１０２ｂ＝走行距離１０２ａ×精度＋残存誤差（ε）である。εの値（例えば、ε_０、ε_１）は、残存誤差を表し、位置あわせ方法や位置精度などによるが、たとえば２ｍ未満に設定される。一度、位置あわせを実施すると、累積誤差１０２ｂがクリア（０ｍ）または小さい残存誤差の値に修正される。

図２（ｂ）は、基点からの走行距離、誤差の累積、および、誤差に応じた車両制御の内容の相関関係を示す表である。例えば、走行距離１０２ａが「１００ｍ」のときには、累積誤差１０２ｂは「１＋ε」であり、所定距離走行後に可能な制御アプリ例１０２ｃとして、「制限速度走行」、「カーブ減速」、および、「停止線での停止」が実施できる。

なお、車両制御の内容として、「制限速度走行」や「カーブ減速」は、必要とされる位置精度が比較的粗いので、累積誤差１０２ｂが「１０＋ε」までなら実施できる。一方、「停止線での停止アプリ」は、精度の高い位置精度が必要であり、累積誤差１０２ｂが「２＋ε」までなら実施できる。このように、走行距離１０２ａに対応する累積誤差１０２ｂの値に応じて、所定距離走行後に実施可能な車両制御を選択する。これにより、車両の現在位置の計算誤差をもとにして、ニーズに即した車両制御ができる。

以上のように、走行距離１０２ａに応じて、累積誤差１０２ｂが大きくなるので、停止線での停止処理など正確な位置制御が必要な車両制御に対しては、走行距離１０２ａの上限を定め、それ以上の走行距離１０２ａにおいては、制御を中止する。また、複数の制御が指定されている場合には、走行距離１０２ａに応じて、起動する車両制御を選択する。

以上説明した制御点および基点は、地図データへの付加情報として、あらかじめ付与されている。特に、経路が固定されているような場合には、目的を達成できるように、累積誤差１０２ｂを勘案して、事前に妥当な基点と制御点、制御内容を定めておき、地図データに反映させておく。

図３は、基点からの走行距離に応じて制御内容を変更するための状態遷移図の一例を示す。そして、以下の表１は、図３の状態遷移図の状態遷移を表形式で示したものである。

状態は、制御中１０３ｅおよび制御キャンセル中１０３ｆに分類される。制御中１０３ｅの状態は、自律航法１０３ｄおよびハイブリッド航法１０３ｃに分類される。自律航法１０３ｄの状態は、自律航法「１」１０３ａおよび自律航法「２」１０３ｂに分類される。

制御中１０３ｅの各状態には、実施可能な車両制御の内容が対応づけられている。例えば、自律航法「１」１０３ａにおいて、「停止線停止」および「制限速度変更」という車両制御が実施できる。制御中１０３ｅの各状態を遷移する契機は、基点からの走行距離である。

最初に、基点を認識すると、自律航法「１」１０３ａから開始する。この状態では、基点からの走行距離がまだ短く、誤差の累積も少ないため、停止線での停止、制限速度変更など、各種の車両制御を実行することができる。自律航法「１」１０３ａで、基点を認識せず、さらに走行距離が増加し、所定の閾値距離「１」１０３ｇに至ると、自律航法「２」１０３ｂに遷移する。

自律航法「２」１０３ｂでは、既に走行距離が増加しているので、位置精度の要求される停止線での停止制御などは行われず、精度の要求の高くない制限速度変更などの制御を行う。

さらに、走行距離が増し、所定の閾値距離「２」１０３ｈに至ると、自律航法１０３ｄが適用できない走行距離に至ったと判断し、従来からのハイブリッド航法１０３ｃに移る。従来のハイブリッド航法１０３ｃにおいては、精度要求の高くない、制限速度変更などの制御を行う。制御中１０３ｅにおいては、新たな基点認識をトリガとして、最初の自律航法「１」１０３ａに遷移する。

さらに、車両がスピンしそうな状況では、車両安定化装置が働き、スピン回避しようとする。このような車両安定化装置が働くような車両不安定な状況では、車両安定化装置からの制御信号を元に、制御キャンセル中１０３ｆに移行する。一方、車両の現在位置がナビゲーション装置３３０（図４参照）が案内する経路から外れてしまうことで、車両が経路外を走行してしまったときも、同様に、制御キャンセル中１０３ｆに移行する。なお、制御キャンセル中１０３ｆに移行した後、基点認識をトリガとして、再度自律航法の制御を再開する。

また、ハイブリッド航法１０３ｃのときには、ＧＰＳ電波を受信して現在位置を特定している。そこで、受信したＧＰＳ電波の本数（衛星の数）や電波強度が不足するときには、現在位置の特定が困難であるので、状態を制御キャンセル中１０３ｆに遷移する。一方、自律航法１０３ｄのときには、ＧＰＳ電波を使用しないので、状態遷移する必要はない。以上説明した状態遷移に従って現在位置を特定する航法を動的に変更することで、車両の現在位置の計算誤差をもとにして、車両制御の制御範囲（時間、内容）を拡大することができ、運転者に利便性を提供することができる。

例えば、ハイブリッド航法１０３ｃを単独で使用している方式では、ＧＰＳ電波の受信が困難な時期には、制御キャンセル中１０３ｆとなり、制御の継続性が保てなくなる。一方、図３に示すように、自律航法を併用する方式では、ＧＰＳ電波の受信が困難な時期であっても、自律航法１０３ｄのときには、制御キャンセル中１０３ｆとならないため、車両制御の継続性が保てる。

なお、車両制御の状態遷移において、現在どの状態になっているかは、走行制御装置が明示的にディスプレイに表示する他、以下の方法でユーザは確認できる。ユーザは、ＧＰＳの配線を意図的に切り、ＧＰＳ信号が入らない状態をつくる。状態が、ハイブリッド航法１０３ｃなら、ＧＰＳ電波の受信困難により、車両制御がキャンセルされる。一方、状態が、自律航法１０３ｄなら、引き続き、制御が実施されたり、基点認識および車両制御の動作が繰り返される。

図４は、車両に搭載される走行制御装置の構成図である。走行制御装置は、地図データ３０１、経路設定部３０２、基点データ３０３、ＧＰＳアンテナ３２１、自車速度検出部３０６、方位検出部３０７、前方認識カメラ３０５ａ、後方認識カメラ３０５ｂ、ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）（登録出願）受信機３０５ｃ、ハイブリッド航法部３２２、自律航法部３２３、基点認識部３２４、制御点情報入手部３０９、走行状況監視部３１０、アクチュエータ制御部３１１、および、アクチュエータ３１２から構成される。

なお、ナビゲーション装置３３０は、本実施形態では、地図データ３０１、経路設定部３０２、基点データ３０３、ＧＰＳアンテナ３２１、および、ハイブリッド航法部３２２から構成される。具体的には、ナビゲーション装置３３０は、ドライバなどのユーザから入力された経路を設定するための情報（住所など）をもとに、経路設定部３０２が経路を設定する。ナビゲーション装置３３０は、基点データ３０３が対応づけられた地図データ３０１と、経路設定部３０２が設定した経路と、ハイブリッド航法部３２２が取得した車両の現在位置とを、合わせてディスプレイに表示する。車両の現在位置が時々刻々と更新されると、表示範囲が車両の現在位置に合わせてスクロールする。

また、車両の現在位置を認識する手段は、ハイブリッド航法部３２２、自律航法部３２３、基点認識部３２４を併用する。基点認識部３２４は、環境認識センサ（例えば、前方認識カメラ３０５ａ、後方認識カメラ３０５ｂ、または、ＶＩＣＳ（登録出願）受信機３０５ｃ）から取得した情報を元に基点を認識することで、基点の近傍にいる車両の現在位置を認識する（詳細は後記）。

自律航法部３２３は、基点認識部３２４が認識した基点の位置を基準として、自車速度検出部３０６および方位検出部３０７からの出力をもとに、基点の位置からの車両の現在位置への差分を計算することで、車両の現在位置を認識する。

ハイブリッド航法部３２２は、ＧＰＳアンテナ３２１が受信したＧＰＳ電波と、自律航法部３２３が認識した車両の現在位置とを併用して、車両の現在位置を認識する。

制御部３０８は、制御点情報入手部３０９、走行状況監視部３１０、アクチュエータ制御部３１１から構成される。ここで、アクチュエータ制御部３１１を制御部３０８に含めたが、制御部３０８とは独立してアクチュエータ制御部３１１を設けてもよいし、アクチュエータ３１２や、基点認識部３２４など、データのやりとりが可能な別のユニットに格納してもよい。

なお、走行制御装置は、演算処理を行う際に用いられる記憶手段としてのメモリと、前記演算処理を行う演算処理装置とを少なくとも備えるコンピュータとして構成される。なお、メモリは、ＲＡＭ（Random Access Memory）などにより構成される。演算処理は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によって構成される演算処理装置が、メモリ上のプログラムを実行することで、実現される。本実施形態は、操作装置に加え、操作装置に演算処理を実行させるためのプログラム、および、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を含む。

図５は、走行制御装置の動作概要を示すフローチャートである。経路設定部３０２は、地図データ３０１、および、基点データ３０３を参照して、経路を設定する（Ｓ１１）。基点認識部３２４は、基点認識を行う（Ｓ１２）。

制御点情報入手部３０９は、次の制御点までの距離情報を入手する（Ｓ１３）。走行状況監視部３１０は、自律航法による走行距離計測を行う（Ｓ１４）。アクチュエータ制御部３１１は、制御点における制御を実施する（Ｓ１５）。以下、各処理について、詳細に説明する。

経路設定（Ｓ１１）について、説明する。経路設定部３０２は、経路の設定を行う入力部であり、ドライバの操作（目的地の入力や複数の経路候補からの経路選択）により経路を定める。次に、経路設定部３０２は、定められた経路中に存在する基点および制御点の情報を地図データ３０１から検索して求める。

図６は、基点データの構造を示す説明図である。図６（ａ）に示すように、基点データ３０３は、２次元の座標で表され、複数の基点が存在する。また、それぞれの基点に対して、対応する制御点が存在する。つまり、基点の情報は、基点間の区間に存在する制御点の情報に対応づけられる。

図６（ｂ）は、基点データの構造例を示す図である。基点データ３０３の基点に対応する制御点情報として、制御点の位置座標、制御点の制御内容、制御点までの道のり、走行想定路の２地点の座標、走行想定領域の幅が格納されている。制御点までの道のりは、自律航法に用いられる。認識した基点の地物タイプは、累積誤差をクリアまたは想定される誤差に残存誤差に設定する用途で用いられる。また、この際に、基点において基点位置から車両の現在位置を求める際の誤差（たとえば１〜２ｍ）を考慮して、残存誤差に加算してもよい。ちなみに、誤差はＧＰＳと同様、機器の仕様によって数ｃｍ〜数ｍまで様々である。

なお、基点データ３０３は、経路が決定している場合には、地図データ３０１から独立して構築してもよい。また、データ構造例において、検索を高速化するインデックスや、データの個数、終了判断データなどは直接関連しないため省略している。

基点認識（Ｓ１２）について、説明する。

基点認識部３２４は、図示しない環境認識センサで基点となる地上の標識、表示などを認識する。環境認識センサには、カメラやレーダ、及びそれらの組み合わせが用いられる。また、路車間の通信を用いてビーコン位置を受信してもよい。環境認識センサは基点を認識するため、車両の前方を検知する形式でもよいし、あるいは後方を検知する形式でもよい。

環境認識センサの出力は、例えば、認識した基点の地物タイプ及び基点までの距離、方向、検知遅れ時間などである。基点認識部３２４は、環境認識センサの出力した情報から、既知である基点の位置を基準にして、車両の現在位置を正確に把握する。

図７は、基点認識部の処理を示す説明図である。図７（ａ）に示すように、地物タイプとなる基点の対象物は、停止線、横断歩道あり情報、通行区分などの道路標示または、道路標識、ビーコン位置などがある。図７（ｂ）に示すように、車両Ｖは、基点認識部３２４への入力となる基点の環境認識センサとして、例えば、前方認識カメラ３０５ａ、後方認識カメラ３０５ｂ、および、ＶＩＣＳ（登録商標）受信機３０５ｃのうち、少なくとも１つを有する。

次の制御点までの距離情報入手（Ｓ１３）について、説明する。

制御点情報入手部３０９は、基点認識部３２４の情報をもとに、現在位置をハイブリッド航法部３２２から入手し、基点データ３０３の情報をもとに、次の制御点までの距離情報の入手を行う。ハイブリッド航法部３２２は、従来技術によるもので、ＧＰＳと自律航法を用いたハイブリッド航法で現在位置を求めるものである。なお、ハイブリッド航法部３２２は、自律航法部３２３から自律航法の情報を取得して、ハイブリッド航法による現在位置を求めるものとする。

図８は、制御点情報入手部が実行する、次の制御点までの距離情報入手処理の流れを示すフローチャートである。

まず、基点認識部３２４の入力を受け付け（Ｓ２０１）、基点の地物タイプを入手する。次に、ハイブリッド航法部３２２から得られた現在位置と基点の地物タイプを検索のキーとして、経路設定部３０２で得られた基点データ３０３を検索する。そして、多数の基点データ３０３の中から、今回入力された基点を特定する（Ｓ２０２）。さらに、その基点に対応付けされた制御点情報を取得し、残存誤差を設定する（Ｓ２０３）。なお、フローチャート中にある「戻る」とは、Ｓ１３の処理から図５のメイン処理に戻ることを意味する。そして、前記した図５のメイン処理に従い、Ｓ１３の次の処理である、Ｓ１４が呼び出される。

自律航法による走行距離計測（Ｓ１４）について、説明する。

走行状況監視部３１０は、自車速度検出部３０６および方位検出部３０７が出力する情報を元に、基点からの走行距離、方向を求める。具体的には、自車速度と方位を時々刻々求め、その微小ベクトルを積分して、移動位置を計算し、現在位置と、その現在位置に至るまでの道のりを求める。

自車速度検出部３０６は、車輪速度パルスをカウントして、自車速度を検出してもよいし、加速度センサを用いて、積分を実施し、速度を求めてもよい。また、車両安定化のためにアンチブレーキングコントロール、トラクションコントロールやスタビリティコントロールが用いられているが、それらに用いられているセンサから求めた自車速度や制御演算から求められた自車速度の結果を利用してもよい。

方位検出部３０７は、自車の進行方向を検知する。方向検出部としては、ジャイロセンサや地磁気センサ、操舵角センサ、ヨーレートセンサを用いることができる。

図９は、走行状況監視部が実行する、走行状況監視処理の流れを示すフローチャートである。

まず、自律航法部３２３は、自律航法により、車両の現在位置を求める（Ｓ３０１）。具体的には、自車速度と方位から短時間の距離ベクトルを求め、基点からの累積距離ベクトルである車両の現在位置（数式１）を求める。
現在位置ベクトル＝基点位置ベクトル＋残存誤差ベクトル＋Σ自車速度×方位ベクトル×ΔＴ …（数式１）

ここで、残存誤差ベクトルは、残存誤差に、基点位置における方位ベクトルを乗算して設定する。さらに速度を短時間で積算し道のり（数式２）を求める。
道のり＝残存誤差＋Σ自車速度×ΔＴ …（数式２）

次に、判定条件「車両の現在位置が走行想定領域内にある」を満たすか否かを判定し（Ｓ３０２）、満たすとき（Ｓ３０２，Ｙｅｓ）には、処理をＳ３０３に移行し、満たさないとき（Ｓ３０２，Ｎｏ）には、状態「制御キャンセル」に移行する。

Ｓ３０２の判定は、車両が目的地に向かっていることを確認することを目的とする。この判定は、例えば、現在位置から走行想定路まで垂線の長さを求め、その垂線長が閾値（走行想定領域の幅）より外れている（大きい）ときに、走行想定領域内にないとする計算により、実現される。

図１０は、垂線長の求め方を示す説明図である。この計算は、走行想定路の線分の座標と現在位置の座標から計算して求めることができる。一例として走行想定路の線分と現在位置が形成する三角形の面積に着目し、ヘロンの公式を用いた例を示す。

図１１は、走行想定領域に示す説明図である。走行想定路が（ａ）直線、（ｂ）交差点、（ｃ）カーブ、（ｄ）三叉路など、道路形状により、走行想定領域の数が複数ある場合がある。この場合、一番近い始点と終点を持つ線分（走行想定路）を選択することで、垂線の長さと走行想定領域の幅を求める。

そして、判定条件「車両の現在位置が制御点に到達する」を満たすか否かを判定し（Ｓ３０３）、満たすとき（Ｓ３０３，Ｙｅｓ）には、処理を戻し（Ｓ１５に移行し）、満たさないとき（Ｓ３０３，Ｎｏ）には、処理をＳ３０１に移行する。

Ｓ３０３の判定法としては、走行した道のりと制御点までの道のりデータを比較してもよいし、現在位置と制御点の座標を比較してもよい。あらかじめ実際に車両を走行して、道のりデータを収集している場合や地図上の走行路の計算から求めた道のりデータの精度が高い場合には、方位検出の誤差の入らない道のりデータを使用することが望ましい。

制御点における制御（Ｓ１５）について、説明する。

制御部３０８は、経路設定部３０２、ハイブリッド航法部３２２、基点認識部３２４、自車速度検出部３０６、方位検出部３０７の情報をもとに、次の基点までの距離情報を入手し、走行状況を監視し、制御を行う。

アクチュエータ制御部３１１は、停止線での停止制御、制限速度変更などの制御を行い、アクチュエータ３１２を駆動する。アクチュエータ３１２は、制御部３０８からの指示に従い車両のアクチュエータ３１２を駆動する。アクチュエータ３１２としては、エンジン、ブレーキ、ＡＴ、各種警報装置などがあげられる。

図１２は、制御に必要なアクチュエータ制御部の共通の処理を示すフローチャートである。まず、制御点までの距離を求める（Ｓ４０１）。これは、自律航法部３２３が自律航法で算出した現在位置と、制御点情報入手部３０９が入手した制御点までの差から求めることができる。

アクチュエータ制御部３１１は、到達時間を求める（Ｓ４０２）。到達時間は、制御点が設定された目標物までの距離／自車速度である。アクチュエータ制御部３１１は、目標物までの距離、および、到達時間から目的の制御を実行する（Ｓ４０３）。

表２は、アクチュエータ制御部３１１で実施する制御目的と制御方法を示す。

図１３は、表２の制御目的に対応する制御方法を示す制御ブロック図である。アクチュエータ制御部３１１は、車間制御部３１１ａ、停止線制御部３１１ｂ、および、カーブ入口制御部３１１ｃを有する。

表２の（１）到達時間を一定値にするよう制御方法は、ＡＣＣ（Adaptive Crouse Control）との併用を想定している。具体的には、ＡＣＣにおいて、先行車に追従する際に、先行車との相対速度を０にし、設定到達時間（車間距離／自車速度）を一定にする制御方法を使うことで実現できる。

ＡＣＣ制御においては、先行車相対速度と到達時間から、車間制御の演算を行い、ＡＣＣの目標速度を求める。その目標速度とドライバの設定したＡＣＣ設定速度の小さいほうを選択（セレクトロー）し、車速制御部３１２に渡す。車速制御部３１２は、一定速度になるようエンジン・ＡＴ、ブレーキを制御する。車間制御部３１１ａに追加して、図１３に示すように、停止線制御部３１１ｂを追加する。そして、停止線による目標速度、ＡＣＣ設定速度、および、ＡＣＣ目標速度の３つをセレクトローし、車速制御部３１２に与えればよい。

表２の（２）制限速度変更は、従来技術であるＡＣＣの設定目標速度変更に対応し、図１３の制限速度の入力を追加することでできる。目標速度変更後の速度変化は、滑らかに、違和感なく実現される。

表２の（３）カーブ前減速の制御方法について説明する。カーブでの横加速度（横Ｇ）は、道路構造令の第十五条（曲率半径）にカーブの設計速度と曲率半径の規定がある。

図１４は、道路構造令と計算した横加速度を示す説明図である。横Ｇは、約２．５Ｇ程度に制限されている。各横加速度定数の範囲内に収まるように目標速度を制御する。減速方法は、カーブ入口の位置の速度と現在速度との相対速度差をもとめ、ＡＣＣの制御を利用すればよい。具体的には、図１３において、カーブ入口制御部３１１ｃを追加することにより実現できる。カーブ途中の場面では、横Ｇを考慮したカーブ速度を車速制御のセレクトローの選択肢に加えればよい。

表２の（５）コーナカメラの制御タイミングは、到達時間が制御開始時間（＝コーナカメラの動作時間＋余裕時間）になったときに制御を開始すればよい。

以上、図５を主に参照しつつ、経路設定（Ｓ１１）から制御点における制御（Ｓ１５）までの詳細を説明した。

自律航法を実行するときに、自律航法の学習機能を活用してもよい。従来、ナビにおいては、主に車速パルスに車輪の半径に相当する係数を掛けて車速を求めている。そしてこの係数は、たとえば、車両の左折・右折・カーブでの方向変更動作と地図上の基準位置を突合せる等して、常時学習するようにしている。従い、自律航法は、係数の学習が常時行われているため、一度初期位置をあわせた後の誤差は少なくすることが出来、一例として、１％未満にすることができる。よって、自律航法を用いて、同一のコースを複数回走行したときのバラツキを少なくする。

また、自律航法においてセンサを用いた補完機能を用いてもよい。環境条件により、タイヤが空転する場合などでは、他の車輪速度を参照したり、加速度センサや、絶対車速度センサを参照して、妥当な速度を補うことができる。

ところで、車両の現在位置を求める機能と、カーナビのマップマッチによる現在位置の補正機能との併用について、説明する。マップマッチ処理後の位置を車両制御に用いる場合は、地図の誤差や、マップマッチ結果の誤差が反映され、必ずしも、連続的に道路上に車両が配置されるとは限らなかった。このように、マップマッチを強引に行うことが、逆に車両位置の精度を落とす原因となり、車両制御においては不適切に働くことがあった。そのため、従来、進路が確かでない場合には、すぐに車両制御をキャンセルするようにしていた。

また、１回の経路設定（Ｓ１１）に対して、Ｓ１２からＳ１５までの処理を連続して（繰り返し）実施してもよい。以下、繰り返し実施する一例を説明する。

経路をシミュレーションすることで、経路中に基点や制御点が複数存在することを、事前に（走行前に）確認することができる。例えば、図６（ａ）に示すように、基点「１」認識後の制御点「１」に至る前に、次の基点「２」を認識するように、基点と制御点を配置すれば、基点認識と対応する制御の流れを連続して実施する。実施する際には、目的地までの経路設定を行い、基点と制御点を選択すればよい。

特に、経路が固定されているような場合には、既に登録されている基点と制御点に追加して、不足の基点と制御点を調べておき、地図データ３０１に反映させておけばよい。繰り返し実走行を実施することで、更に改善を図り安定して走行ができる。一つの基点に対して複数の制御（たとえば、一時停止線での停止と、コーナカメラ制御）がある場合、両方を実施することも、優先順位をつけ片方を実施することもできる。

また、基点認識後、制御点に至るまでに、複数の基点を認識する場面も考えられるが、最後に認識した基点のデータを採用するようにしてもよい。

図１５は、連続停止線制御に、連続して制御を実施する場面の一例を示す。各停止線は、基点の一例である。車両Ｖには、リアカメラ３０５ｂが搭載されている。なお、図１５（ａ）から（ｅ）それぞれの右側にある２次元のグラフは、車両Ｖの座標位置を黒丸および矢印で、停止線の座標位置を白丸で示している。

図１５（ａ）「停止線「１」検知」では、リアカメラ３０５ｂで停止線「１」を検知後、次の停止線「２」の位置と距離、制御情報として、停止制御の情報を得る。図１５（ｂ）「自律航法」では、次に走行を開始し、自律航法で位置を把握する。図１５（ｃ）「減速制御」では、停止線「２」の近くに至った場合に、減速を開始する。図１５（ｄ）「停止中」では、停止線「２」の位置で停止制御する。

図１５（ｅ）「停止線「２」検知」では、走行を開始し、停止線「２」の基点を認識し、停止線「３」の位置と距離、制御情報として、停止制御の情報を得る。この例では、基点と制御点が同じ位置にあり、制御点に至る前に、すなわち、停止線「２」に停止する前に、次の基点である停止線「２」を認識することはできない。しかしながら、停止線「２」の停止状態から走行を開始した直後に、停止線「２」をリアカメラ３０５ｂで認識できる。従い、このように基点と制御点が同じ場合においても、連続的な一連の処理を行うことができる。

図１６は、連続停止線制御の例を示す。なお、図１５（ａ）から（ｄ）それぞれの右側にある２次元のグラフは、車両Ｖの座標位置を黒丸および矢印で、停止線の座標位置を白丸で示している。車両Ｖには、フロントカメラ３０５ａが搭載されている。図１５の例では、リアカメラ３０５ｂの例を記述したが、前方停止線を認識するフロントカメラ３０５ａを用いれば、より正確に停止線に停止できる。

図１６（ａ）「停止線「１」検知」では、停止線「１」をフロントカメラ３０５ａで認識後、次の停止線「２」の位置と距離及び制御情報として、停止制御の情報を得る。図１６（ｂ）「自律航法」では、走行を開始し、自律航法で位置を把握する。

図１６（ｃ）「減速制御＆停止線「２」検知」を説明する。停止線「２」の近くに至った場合には、減速を開始する。フロントカメラ３０５ａで停止線「２」を発見した場合には、停止線「２」までの距離を検知すると共に、停止線「２」を基点として認識し、停止線「３」の位置と距離、制御情報を得る。

ここで、フロントカメラ３０５ａによる停止線認識が可能になった時点から、フロントカメラ３０５ａの認識による停止線までの距離を、自律航法から求めた距離に優先するようにする必要がある。停止線「２」を発見した場合には、停止線「２」までの距離を入手すると共に、停止線「２」を基点として認識し、停止線「３」の位置と距離、制御情報を得る。

図１６（ｄ）「停止中」では、フロントカメラ３０５ａによる停止線の位置情報をもとに停止線での停止制御を行う。

本発明の一実施形態に関する走行制御の概要を示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する走行距離と、誤差の累積との相関関係を示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する基点からの走行距離に応じて制御内容を変更する旨を示す状態遷移図である。 本発明の一実施形態に関する車両に搭載される走行制御装置を示す構成図である。 本発明の一実施形態に関する走行制御装置の動作概要を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に関する基点データの構造を示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する基点認識部の処理を示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する次の制御点までの距離情報入手処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に関する走行状況監視処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に関する垂線長の求め方を示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する走行想定領域を示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する制御に必要な制御部の共通の処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に関する制御目的に対応する制御方法を示す制御ブロック図である。 本発明の一実施形態に関する道路構造令と計算した横加速度を示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する連続停止線制御（リアカメラ）に、連続して制御を実施する場面を示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する連続停止線制御（フロントカメラ）に、連続して制御を実施する場面を示す説明図である。

符号の説明

３０１ 地図データ
３０２ 経路設定部
３０３ 基点データ
３０８ 制御部
３０９ 制御点情報入手部
３１０ 走行状況監視部
３１１ アクチュエータ制御部
３１２ アクチュエータ
３２１ ＧＰＳアンテナ
３２２ ハイブリッド航法部
３２３ 自律航法部
３２４ 基点認識部

Claims (9)

1. 走行車両の制御内容を複数の位置精度に分類した制御用データが記憶されている記憶手段と、
   出発地から目的地までの経路を設定する経路設定部と、
   前記経路設定部が設定した経路中に存在する基点および制御点の位置情報を前記記憶手段から入手する情報入手部と、
   現在の走行車両の位置が前記情報入手部により入手された前記基点の位置に到達したことを認識する基点認識部と、
   前記基点認識部が認識した最新の前記基点からの走行距離を所定距離として求める走行状況監視部と、
   前記現在の走行車両の位置が前記情報入手部により入手された前記制御点の位置に到達したときに、前記走行状況監視部が求めた前記所定距離に基づいて、前記制御用データの制御内容に従った走行車両の制御を実施する制御部と、を有し、
   前記制御部は、
   前記所定距離が第１しきい値距離を超えない場合には、前記制御用データに含まれる全ての制御内容を許可し、
   前記所定距離が前記第１しきい値距離を超え、かつ、前記第１しきい値距離よりも長い第２しきい値距離を超えない場合には、前記制御用データに含まれる低度の位置精度に分類されている制御内容を許可することを特徴とする走行制御装置。
2. 前記制御部は、前記所定距離が前記第２しきい値距離を超える場合には、前記制御用データに含まれる全ての制御内容を不許可とすることを特徴とする請求項１に記載の走行制御装置。
3. 前記制御部は、
   前記所定距離が前記第２しきい値距離を超えない場合には、自律航法で前記現在の走行車両の位置を検出し、
   前記所定距離が前記第２しきい値距離を超える場合には、ハイブリッド航法で前記現在の走行車両の位置を検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の走行制御装置。
4. 前記記憶手段には、前記制御用データとして、前記低度の位置精度に分類されているカーブ前減速制御および制限速度走行制御と、前記低度の位置精度よりも高度な位置精度に分類されている停止線での停止制御とが記憶されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の走行制御装置。
5. 前記基点認識部は、前記車両に搭載されたカメラが撮影した地物である前記停止線の画像データから、前記基点である前記停止線までの距離を認識し、
   前記制御部は、前記停止線までの距離をもとに、前記停止線での停止制御を実施することを特徴とする請求項４に記載の走行制御装置。
6. 走行車両の制御内容を複数の位置精度に分類した制御用データが記憶されている記憶手段と、前記制御用データの制御内容に従った走行車両の制御を実施する制御部と、を有するコンピュータが実施する走行制御方法において、
   前記制御部は、
   出発地から目的地までの経路を設定し、
   前記設定した経路中に存在する基点および制御点の位置情報を前記記憶手段から入手し、
   現在の走行車両の位置が入手した前記基点の位置に到達したことを認識し、
   前記認識した最新の基点からの走行距離を所定距離として求め、
   前記現在の走行車両の位置が入手した前記制御点の位置に到達したときに、前記所定距離に基づいて、前記制御用データの制御内容に従った走行車両の制御を実施し、
   前記所定距離が第１しきい値距離を超えない場合には、前記制御用データに含まれる全ての制御内容を許可し、
   前記所定距離が前記第１しきい値距離を超え、かつ、前記第１しきい値距離よりも長い第２しきい値距離を超えない場合には、前記制御用データに含まれる低度の位置精度に分類されている制御内容を許可すること
   を特徴とする走行制御方法。
7. 前記記憶手段には、前記制御用データとして、前記低度の位置精度に分類されているカーブ前減速制御および制限速度走行制御と、前記低度の位置精度よりも高度な位置精度に分類されている停止線での停止制御とが記憶されていることを特徴とする請求項６に記載の走行制御方法。
8. 前記制御部は、前記車両に搭載されたカメラが撮影した地物である前記停止線の画像データから、前記基点である前記停止線までの距離を認識し、前記停止線までの距離をもとに、前記停止線での停止制御を実施することを特徴とする請求項７に記載の走行制御方法。
9. 請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載された走行制御方法を、コンピュータに実行させるための走行制御プログラム。

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