JP6394474B2 - Automatic driving device - Google Patents
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Description
本発明の種々の側面は、自動運転装置に関する。 Various aspects of the present invention relate to an automatic driving apparatus.
従来、特許文献1に記載されているように、自車両の自動運転を実行するとともに、自動運転の実行中における自車両
ところで、上記のような自動運転装置には、自車両の運転者によるステアリングホイールへの操舵操作が無くとも、自動運転の実行中における操舵角に対応した回転角度によりステアリングホイールを回転させつつ自車両の自動運転を実行する装置がある。このような装置においては、自動運転の実行中に、運転者が回転するステアリングホイールに誤って触れただけで、実行中の自動運転が意図せずに手動運転に切り替わることがある。一方、自動運転の実行中に、運転者が回転するステアリングホイールに意図的に操舵操作を加えても、実行中の自動運転が手動運転に切り替わり難いことがある。そのため、改善が望まれている。 By the way, in the automatic driving apparatus as described above, the host vehicle rotates the steering wheel at a rotation angle corresponding to the steering angle during execution of the automatic driving even if the driver of the host vehicle does not perform the steering operation to the steering wheel. There is a device that performs automatic operation. In such an apparatus, during automatic operation, the driver may accidentally touch the rotating steering wheel, and the automatic operation being performed may be switched to manual operation unintentionally. On the other hand, even if the driver intentionally applies a steering operation to the rotating steering wheel during execution of automatic driving, the automatic driving being executed may not be easily switched to manual driving. Therefore, improvement is desired.
そこで本発明は、自動運転の実行中に回転するステアリングホイールへの操舵操作において、誤操作による手動運転への切替を低減し、且つ意図的な操舵操作による手動運転への切替の操作性を向上させる自動運転装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention reduces the switching to manual operation due to an erroneous operation in the steering operation to the steering wheel that rotates during execution of automatic driving, and improves the operability of switching to manual driving due to intentional steering operation. An object is to provide an automatic driving device.
本発明の一側面は、操舵角に対応した回転角度によりステアリングホイールを回転させつつ自車両の自動運転を実行するとともに、自動運転の実行中における自車両の運転者によるステアリングホイールへの操舵操作の操舵操作量が手動運転切替閾値以上である場合には、実行中の自動運転を手動運転に切り替える自動運転装置であって、自動運転の実行中における操舵操作量を取得する操舵操作量取得部と、自動運転の実行中における回転中のステアリングホイールの回転方向を取得する回転方向取得部と、手動運転切替閾値を計算する計算部と、自動運転を実行するとともに、操舵操作量が手動運転切替閾値以上である場合には、実行中の自動運転を手動運転に切り替える制御部とを備え、計算部は、操舵操作の方向がステアリングホイールの回転方向と一致する場合よりも、操舵操作の方向がステアリングホイールの回転方向と一致しない場合に、より大きな手動運転切替閾値を計算する自動運転装置である。 One aspect of the present invention is to perform automatic driving of the host vehicle while rotating the steering wheel at a rotation angle corresponding to the steering angle, and to perform steering operation to the steering wheel by the driver of the host vehicle during execution of the automatic driving. When the steering operation amount is equal to or greater than the manual operation switching threshold, the automatic operation device switches the automatic operation being performed to the manual operation, and a steering operation amount acquisition unit that acquires the steering operation amount during execution of the automatic operation; A rotation direction acquisition unit that acquires the rotation direction of the rotating steering wheel during execution of automatic driving, a calculation unit that calculates a manual driving switching threshold, and automatic steering and the amount of steering operation is the manual driving switching threshold In the case of the above, the control unit that switches the automatic operation being performed to the manual operation is provided, and the calculation unit is configured such that the direction of the steering operation is the steering wheel. Than if it matches the rotational direction of the Le, when the direction of the steering operation does not match the rotational direction of the steering wheel, an automatic operation device to calculate a larger manual operation switch threshold.
この構成によれば、運転者が回転するステアリングホイールに誤って触れた場合のように、操舵操作の方向がステアリングホイールの回転方向と一致しない場合は、計算部により、大きな手動運転切替閾値が計算されるため、運転者が意図的に大きな操舵操作量により操舵操作を加えなければ、自動運転から手動運転に切り替わり難くなり、誤操作による手動運転への切替を低減することができる。一方、運転者が回転するステアリングホイールの回転方向と同じ方向の操舵操作を意図的に加えた場合には、計算部により、小さな手動運転切替閾値が計算されるため、自動運転から手動運転に切り替わり易くなり、意図的な操舵操作による手動運転への切替の操作性を向上させることができる。 According to this configuration, when the direction of the steering operation does not coincide with the rotation direction of the steering wheel, such as when the driver accidentally touches the rotating steering wheel, the calculation unit calculates a large manual driving switching threshold. Therefore, unless the driver intentionally applies a steering operation with a large steering operation amount, it is difficult to switch from automatic driving to manual driving, and switching to manual driving due to an erroneous operation can be reduced. On the other hand, when the driver intentionally adds a steering operation in the same direction as the rotating direction of the rotating steering wheel, a small manual driving switching threshold is calculated by the calculation unit. This makes it easier to improve the operability of switching to manual driving by intentional steering operation.
本発明の一側面によれば、自動運転の実行中に回転するステアリングホイールへの操舵操作において、誤操作による手動運転への切替を低減し、且つ意図的な操舵操作による手動運転への切替の操作性を向上させることができる。 According to one aspect of the present invention, in a steering operation to a steering wheel that rotates during execution of automatic driving, switching to manual driving due to erroneous operation is reduced, and switching to manual driving due to intentional steering operation is reduced. Can be improved.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図1に示すように、自動運転装置100は、乗用車などの自車両Vに搭載される。自動運転装置100は、自車両Vの自動運転を実行する。自動運転とは、自車両Vの加速、減速及び操舵等の運転操作が自車両Vのドライバーの運転操作によらずに実行されることを意味する。本実施形態の自動運転装置100は、自動運転の実行中における操舵角に対応した回転角度によりステアリングホイールを回転させつつ自車両の自動運転を実行するとともに、自動運転の実行中における自車両の運転者によるステアリングホイールへの操舵操作の操舵操作量が手動運転切替閾値以上である場合には、実行中の前記自動運転を手動運転に切り替える。手動運転切替閾値とは、自車両Vの運転者による操
図1に示すように、自動運転装置100は、外部センサ1、GPS(Global Positioning System)受信
カメラは、自車両Vの外部状況を撮像する撮像機器である。カメラは、例えば、自車両Vのフロントガラスの裏側に設けられている。カメラは、単眼カメラであってもよく、ステレオカメラであってもよい。ステレオカメラは、例えば両眼視差を再現するように配置された二つの撮像部を有している。ステレオカメラの撮像情報には、奥行き方向の情報も含まれている。カメラは、自車両Vの外部状況に関する撮像情報をECU10へ出力する。
The camera is an imaging device that captures an external situation of the host vehicle V. The camera is provided on the back side of the windshield of the host vehicle V, for example. The camera may be a monocular camera or a stereo camer
レーダーは、電波を利用して自車両Vの外部の障害物を検出する。電波は、例えばミリ波である。レーダーは、電波を自車両Vの周囲に送信し、障害物で反射された電波を受信して障害物を検出する。レーダーは、例えば障害物までの距離又は方向を障害物に関する障害物情報として出力することができる。レーダーは、検出した障害物情報をECU10へ出力する。なお、センサーフュージョンを行う場合には、反射された電波の受信情報をECU10へ出力してもよい。
The radar detects obstacles outside the host vehicle V using radio waves. The radio wave is, for example, a millimeter wave. The radar transmits r
ライダーは、光を利用して自車両Vの外部の障害物を検出する。ライダーは、光を自車両Vの周囲に送信し、障害物で反射された光を受信することで反射点までの距離を計測し、障害物を検出する。ライダーは、例えば障害物までの距離又は方向を障害物情報として出力することができる。ライダーは、検出した障害物情報をECU10へ出力する。なお、センサーフュージョンを行う場合には、反射された光の受信情報をECU10へ出力してもよい。なお、カメラ、ライダー及びレーダーは、必ずしも重複して備える必要はない。
The rider detects an obstacle outside the host vehicle V using light. The rider transmits light around the ho
GPS受信部2は、3個以上のGPS衛星から信号を受信して、自車両Vの位置を示す位置情報を取得する。位置情報には、例えば緯度及び経度が含まれる。GPS受信部2は、測定した自車両Vの位置情報をECU10へ出力する。なお、GPS受信部2に代えて、自車両Vが存在する緯度及び経度が特定できる他の手段を用いてもよい。
The GPS receiving unit
内部センサ3は、自車両Vの走行状態に応じた情報及び自車両Vの運転者による操舵操作の操舵操作量を検出する検出器である。内部センサ3は、自車両Vの走行状態に応じた情報を検出するために、車速センサ、加速度センサ及びヨーレートセンサのうち少なくとも一つを含む。また、内部センサ3は、操舵操作量を検出するために、ステアリングセンサを含む。 The internal sensor 3 is a detector that detects information corresponding to the traveling state of the host vehicle V and the steering operation amount of the steering operation by the driver of the host vehicle V. The internal sensor 3 includes at least one of a vehicle speed sensor, an acceleration sensor, and a yaw rate sensor in order to detect information according to the traveling state of the host vehicle V. The internal sensor 3 includes a steering sensor in order to detect the steering operation amount.
車速センサは、自車両Vの速度を検出する検出器である。車速センサとしては、例えば、自車両Vの車輪又は車輪と一体に回転するドライブシャフトなどに対して設けられ、車輪の回転速度を検出する車輪速センサが用いられる。車速センサは、自車両Vの速度を含む車速情報(車輪速情報)をECU10へ出力する。
The vehicle speed sensor is a detector that detects the speed of the host vehicle V. As the vehicle speed sensor, for example, a wheel speed sens
加速度センサは、自車両Vの加速度を検出する検出器である。加速度センサは、例えば、自車両Vの前後方向の加速度を検出する前後加速度センサと、自車両Vの横加速度を検出する横加速度センサとを含んでいる。加速度センサは、自車両Vの加速度を含む加速度情報をECU10へ出力する。
The acceleration sensor is a detector that detects the acceleration of the host vehicle V. The acceleration sensor includes, for example, a longitudinal accel
ヨーレートセンサは、自車両Vの重心の鉛直軸周りのヨーレート(回転角速度)を検出する検出器である。ヨーレートセンサとしては、例えばジャイロセンサが用いられる。ヨーレートセンサは、自車両Vのヨーレートを含むヨーレート情報をECU10へ出力する。
The yaw rate sensor is a d
ステアリングセンサは、例えば自車両の運転者によるステアリングホイール8に対する操舵操作の操舵操作量を検出する検出器である。ステアリングセンサが検出する操舵操作量は、例えば、ステアリングホイール8に対する操舵トルク又はステアリングホイール8の操舵角である。ステアリングセンサは、例えば、自車両Vのステアリングシャフトに対して設けられる。ステアリングセンサは、ステアリングホイール8に対する操舵トルク又はステアリングホイールの操舵角を含む情報をECU10へ出力する。なお、ステアリングセンサが操舵操作量として、自動運転の実行中における回転中のステアリングホイール8への運転者による操舵操作の操舵角を検出する場合は、例えば、アクチュエータ6の目標操舵角と、運転者による操舵操作の操舵角との差分を当該操舵操作量として検出することができる。また、ステアリングセンサは、アクチュエータ6による操舵操作と自車両Vの運転者による操舵操作とを区別
地図データベース4は、地図情報を備えたデータベースである。地図データベース4は、例えば、自車両Vに搭載されたHDD(Hard disk drive)内に形成されている。地図情報には、例えば、道路の位置情報、道路形状の情報、交差点及び分岐点の位置情報が含まれる。道路形状の情報には、例えばカーブ、直線部の種別、カーブの曲率などが含まれる。さらに、自動運転装置100が建物又は壁などの遮蔽構造物の位置情報、又はSLAM(Simultaneous Localization and Mapping)技術を使用する場合には、地図情報に外部センサ1の出力信号を含ませてもよい。なお、地図データベース4は、自車両Vと通信可能な情報処理センターなどの施設のコンピュータに記憶されていてもよい。
The map database 4 is a database provided with map information. The map database 4 is formed, for example, in an HDD (Hard disk drive) mounted on the host
ナビゲーションシステム5は、自車両Vの運転者によって地図上に設定された目的地までの案内を自車両Vの運転者に対して行う装置である。ナビゲーションシステム5は、GPS受信部2によって測定された自車両Vの位置情報と地図データベース4の地図情報とに基づいて、自車両Vの走行するルートを算出する。ルートは、例えば複数車線の区間において自車両Vが走行する走行車線を特定したルートでもよい。ナビゲーションシステム5は、例えば、自車両Vの位置から目的地に至るまでの目標ルートを計算し、ディスプレイの表示及びスピーカの音声出力により目標ルートの報知を運転者に対して行う。ナビゲーションシステム5は、例えば自車両Vの目標ルートの情報をECU10へ出力する。なお、ナビゲーションシステム5は、自車両Vと通信可能な情報処理センターなどの施設のコンピュータに記憶された情報を用いてもよい。あるいは、ナビゲーションシステム5により行われる処理の一部が、施設のコンピュータによって行われてもよい。
The navigation system 5 is a device that guides the driver of the host vehicle V to the destination set on the map by the driver of the host vehicle V. The navigation system 5 calculates the route traveled by the host vehicle V based on the position information of the host vehicle V measured by the GPS receiver 2 and the map information in the map database 4. The route may be, for example, a route that specifies a traveling lane in which the host vehicle V travels in a section of a plurality of lanes. For example, the navigation system 5 ca
アクチュエータ6は、自車両Vの走行制御を実行する装置である。アクチュエータ6は、スロットルアクチュエータ、ブレーキアクチュエータ及びステアリングアクチュエータを少なくとも含む。スロットルアクチュエータは、ECU10からの制御信号に応じてエンジンに対する空気の供給量(スロットル開度)を制御し、自車両Vの駆動力
ブレーキアクチュエータは、ECU10からの制御信号に応じてブレーキシ
ステアリングアクチュエータは、電動パワーステアリングシステムのうち操舵トルクを制御するアシストモータの駆動を、ECU10からの制御信号に応じて制御する。これにより、ステアリングアクチュエータは、自車両Vの操舵トルク及び操舵角を制御する。また、ステアリングアクチュエータは、自車両Vの操舵トルク及び操舵角を制御するのに伴い、自動運転の実行中に
HMI7は、自車両Vの乗員(運転者を含む)と自動運転装置100との間で情報の出力及び入力をするためのインターフェイスである。HMI7は、例えば、乗員に画像情報を表示するためのディスプレイパネル、音声出力のためのスピーカ及び乗員が入力操作を行うための操作ボタン又はタッチパネルなどを備えている。後述するように、本実施形態においては、HMI7は、インスツルメントパネル等に手動運転切替閾値を表示する表示器を有している。HMI7は、無線で接続された携帯情報端末を利用して、
補助機器Uは、通常、自車両Vの運転者によって操作され得る機器である。補助機器Uは、アクチュエータ6に含まれない機器を総称したものである。こ
ECU10は、自車両Vの自動運転を制御する。ECU10は、CPU[Central Processing Unit]、ROM[Read Only Memory]、RAM[Random Access Memory]等を有する電子制御ユニットである。ECU10は、操舵操作量取得部11、回転方向取得部12、走行計画生成部13、計算部14、表示部15及び制御部16を有している。ECU10では、R
操舵操作量取得部11は、内部センサ3により取得された情報に基づいて、自動運転の実行中における自車両Vの運転者による操舵操作の操舵操作量を取得する。操舵操作量は、例え
回転方向取得部12は、制御部16又はアクチュエータ6から、制御部16又はアクチュエータ6の制御によって回転させられるステアリングホイール8の回転角度に関する情報を取得することにより、自動運転の実行中における回転中のステアリングホイール8の回転方向を取得する。もし、アクチュエータ6による操舵操作と自車両Vの運転者による操舵操
走行計画生成部13は、ナビゲーションシステム5で計算された目標ルート、外部センサ1により認識された自車両V周囲の障害物に関する情報、及び地図データベース4から取得された地図情報に基づいて、自車両Vの走行計画を生成する。走行計画は、目標ルートにおいて自車両Vが進む軌跡である。走行計画には、例えば、各時刻における自車両Vの速度、加速度、減速度、方向及び舵角等が含まれる。走行計画生成部13は、目標ルート上において自車両Vが安全、法令順守、走行効率
計算部14は、操舵操作量取得部11により取得された自動運転の実行中における操舵操作の方向と、回転方向取得部により取得された自動運転の実行中における回転中のステアリングホイール8の回転方向とに基づいて、手動運転切替閾
表示部15は、
制御部16は、走行計画生成部13で生成した走行計画に基づいて自車両Vの走行を自動で制御する。制御部16は、走行計画に応じた制御信号をアクチュエータ6に出力する。これにより、制御部16は、走行計画に沿って自車両Vの自動運転が実行されるように、自車両Vの走行を制御する。また、制御部16は、自動運転の実行中における操舵角に対応した回転角度によりステアリングホイールを回転させるための制御信号をアクチュエータ6に出力する。また、制御部16は、制御部16により回転させられるステアリングホイール8の回転角度に関する情報を回転方向取得部
次に、自動運転装置100で実行される処理について説明する。図2に示すように、ECU10の制御部16は、走行計画生成部13が生成した走行計画に基づいて、自車両Vの自動運転を実行する(S1)。なお、自動運転の開始においては、例えば、自車両VのイグニションがONとなると、外部センサ1により認識された自車両V周囲の障害物に基づいて制御部16が自動運転が可能かを判断する。自動運転が
ECU10の操舵操作量取得部11は、自動運転の実行中における操舵操作量を取得する(S2)。ECU10の回転方向取得部12は、自動運転の実行中における回転中のステアリングホイール8の回転方向を取得する(S3)。ECU10の計算部14は、操舵操作量取得部11により取得された自動運転の実
図3(a)に示すように、自動運転の実行中における回転中のステアリングホイール8の回転方向Dが右方向である場合を想定する。自車両Vの運転者による操舵操作の方向がステアリングホイール8の回転方向Dと一致する右方向である場合は、図3(b)に示すように、計算部14は、右方向への操舵トルクTの手動運転切替閾値Tth_Rを計算する。右方向への手動運転切替閾値Tth_Rは、手動運転切替閾値の最小値である手動運転切替閾値Tth_minである。一方、自車両Vの運転者による操舵操作の方向がステアリングホイール8の回転方向Dと一致しない左方向である場合は、計算部14は、左方向への操舵トルクTの手動
したがって、自動運転の実行中における回転中のステアリングホイール8の回転方向Dが右方向である場合は、自車両Vの運転者による操舵操作の方向が右方向であれば、小さな操舵トルクTにより、実行中の自動運
また、図4(a)に示すように、自動運転の実行中における回転中のステアリングホイール8の回転方向Dが左方向である場合は、操舵操作の方向が回転方向Dと一致する左方向である場合は、図4(b)に示すように、計算部14は、左方向への操舵トルクTの手動運転切替閾値Tth_L(手動運転切替閾値Tth_min)を計算し、操舵操作の方向が回転
したがって、自動運転の実行中における回転中のステアリングホイール8の回転方向Dが左方向である場合は、自車両Vの運転者による操舵操作の方向が左方向であれば、小さな操舵トルクTにより、実行中の自動
操舵操作の方向と回転方向Dとに基づいて上記のように手動運転切替閾値を計算するために、ECU10には、例えば、図5に示すような操舵操作の方向と回転方向Dとに対応した手動運転切替閾値Tthの関数が記憶されている。横軸のxは自車両Vの運転者による操舵操作の方向を示し、横軸のyは自動運転の実行中における回転中のステアリングホイー
図5に示すような関数によれば、操舵操作の方向がステアリングホイールの回転方向Dと一致する場合はx*y>0となり、計算部14は、最小値である手動運転切替閾値Tth_minを計算する。一方、操舵操作の方向がステアリングホイールの回転方向Dと一致しない場合はx*y<0となり、計算部14は、最大値である手動運転切替閾値Tth_maxを計算する。したがって、計算部14は、操舵操作の方向がステアリングホイールの回転方向Dと一致する場合よりも、操舵操作の方向がステアリングホイール
図2に示すように、ECU10の表示部15は、計算部14により計算された操舵操作の方向ごとの手動運転切替閾値TthをHMI7に表示する(S5)。図6に示すように、HMI7はインスツルメントパネル等に操舵操作の方向ごとの手動運転切替閾値を表示する表示器70を有する。表示器70は、扇形の表示枠76を含む。扇形の表示枠76は、扇形の一対の半径の線分となる半径線77,78と、扇形の円周となる円周線79とを含む。表示器70には、表示枠76の中に、現在の自車両Vの運転者による操舵操作
表示針71は、その両端に固定端74及び指示端75を含む。固定端74は、扇形の表示枠76の中心に回転可能なように固定されている。指示端75は、固定端74を中心として、表示枠76の円周線79に沿って回転する。指示端75は、現在の操舵操作量を示す。現在の操舵操
手動運転切替閾値表示72,73は、扇形の表示枠76の円周線79の外側に表示される。手動運転切替閾値表示72,73は、表示枠76の円周線79の外側において、計算部14により計算された手動運転切替閾値に対応した位置に表示される。手動運転切替閾値表示72,73の位置は、手動運転切替閾値の変動に伴い変動する。図6の例では、表示枠76の半径線77,78は手動運転切替閾値表示72,73の位置に対応した位置に表示され、円周線79は半径線77
表示器70の表示により、運転者は、左右それぞれの操舵操作に対する手動運転への切り替わり易さ
図2及び図7(a)に示すように、操舵操作量(操舵トルクT)が手動運転切替閾値Tth以上である場合は(S6)、制御部16は実行中の自動運転を手動運転に切り替える(S7)。一方、図2及び図7(b)に示すように、操舵操作量(操舵トルクT)が手動運転
本実施形態によれば、運転者が回転するステアリングホイール8に誤って触れた場合のように、操舵操作の方向がステアリングホイール8の回転方向Dと一致しない場合は、計算部14により、大きな手動運転切替閾値Tth_maxが計算されるため、運転者が意図的に大きな操舵操作量により操舵操作を加えなければ、自動運転から手動運転に切り替わり難くなり、誤操作による手動運転への切替を低減することができる。一方、運転者が回転するステアリングホイール8の回転方向と同じ方向の操舵操作を意図的に加えた場合には、計算部14により、小さな手動運転切替閾値Tth_minが計算されるため、自動運転から手動
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.
1…外部センサ、2…GPS受信部、3…内部センサ、4…地図データベース、5…ナビゲーションシステム、6…アクチュエータ、7…HMI、8…ステアリングホイール、U…補助機器、10…ECU、11…操舵操作量取得部、12…回転方向取得部、13…走行計画生成部、14…計算部、15…表示部、16…制御部、70…
Claims (1)
前記自動運転の実行中における前記操舵操作量を取得する操舵操作量取得部と、
前記自動運転の実行中における回転中の前記ステアリングホイールの回転方向を取得する回転方向取得部と、
前記手動運転切替閾値を計算する計算部と、
前記自動運転を実行するとともに、前記操舵操作量が前記手動運転切替閾値以上である場合には、実行中の前記自動運転を手動運転に切り替える制御部と、
を備え、
前記計算部は、前記操舵操作の方向が前記ステアリングホイールの前記回転方向と一致する場合よりも、前記操舵操作の方向が前記ステアリングホイールの前記回転方向と一致しない場合に、より大きな前記手動運転切替閾値を計算する、自動運転装置。
An automatic driving of the host vehicle is performed while rotating the steering wheel at a rotation angle corresponding to the steering angle, and a steering operation amount of the steering operation to the steering wheel by the driver of the host vehicle during the execution of the automatic driving is determined. If it is equal to or higher than the manual operation switching threshold, the automatic operation device switching the automatic operation being executed to manual operation,
A steering operation amount acquisition unit for acquiring the steering operation amount during execution of the automatic driving;
A rotation direction acquisition unit that acquires a rotation direction of the steering wheel that is rotating during execution of the automatic operation;
A calculation unit for calculating the manual operation switching threshold;
When performing the automatic driving and the steering operation amount is greater than or equal to the manual driving switching threshold, a control unit that switches the running automatic driving to manual driving;
With
The calculation unit may switch the manual operation greater when the steering operation direction does not match the rotation direction of the steering wheel than when the steering operation direction matches the rotation direction of the steering wheel. An automatic driving device that calculates the threshold.
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