JP6573594B2 - 自動運転制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、外部環境認識装置を備えた車両用の自動運転制御装置に関する。

特開２０１６−１３７８１９号公報には、道路上を走行する車両用の自動運転制御装置が開示されている。特開２０１６−１３７８１９号公報には、例えば、高速道路を自動運転制御により走行した後にインターチェンジを出る地点で自動運転状態を解除し、手動運転状態に切り替える自動運転制御装置が開示されている。

特開２０１６−１３７８１９号公報

自動運転制御装置を用いて有料道路を自動運転により走行する場合には、料金所ゲートを通過する区間においても自動運転が継続されることが望ましい。しかし、料金所ゲートが設けられている区間では、道路上において走行車線を示す線状の標示が消失してしまう場合があるため、自動運転制御装置による道路形状の認識が困難となり、自動運転を行うことが難しい。

本発明は、上述した問題点を解決するものであって、料金所ゲートを通過する区間においても自動運転が継続することができる車両用の自動運転制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の自動運転制御装置は、車両に設けられ、前記車両の進行方向を撮像するカメラによって撮像された画像に基づいて前記車両の外部環境を認識する外部環境認識装置、前記車両の走行情報を検知する走行情報検知装置、前記車両の測位を行う測位装置、道路形状情報を含む地図情報を記憶する地図情報出力装置、および前記外部環境の認識結果と前記走行情報と前記測位結果と前記道路形状情報とに基づいて前記車両の自動運転制御を行う制御部、を備える自動運転制御装置であって、前記制御部は、前記自動運転制御の実行中において、前記測位結果および前記地図情報に基づいて、前記車両が走行中の道路上の前記車両から所定の距離以内に料金所ゲートが存在するか否かを判定し、前記料金所ゲートが前記所定の距離以内に存在する場合であって、さらに前記カメラによって撮像された画像に基づいて前記車両が走行中の道路の幅が拡開したことを認識した場合、または前記カメラによって撮像された画像に基づく前記車両が走行中の道路の幅の認識が不可能となった場合において、ゲート通過モードに移行し、前記ゲート通過モードでは、前記カメラによって撮像された画像に基づいて認識される前記料金所ゲートの位置の情報、および前記地図情報に基づいて決定される前記料金所ゲートの位置の情報の少なくとも一方に基づいて前記車両が前記料金所ゲートを通過する目標経路を設定し、前記目標経路に沿って前記車両が走行するように前記車両の走行速度および舵角を制御する。

本発明によれば、料金所ゲートを通過する区間においても自動運転が継続することができる自動運転制御装置を提供することができる。

自動運転制御装置の構成を示すブロック図である。 自動運転制御装置の動作を説明するフローチャートである。 道路上に設けられた料金所ゲートを模式的に示す図である。 自動運転制御装置の変形例を示すフローチャートである。

以下に、本発明の好ましい形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、及び各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。

本実施形態の自動運転制御装置１は、道路上を走行する車両１０の自動運転を制御する装置である。

車両１０は、自動運転制御装置１から出力される制御信号に基づいてエンジンまたは電動モータ等の動力発生装置が発生する出力の変更、制動装置が発生する制動力変更、および舵角の変更が可能な構成を有する。また、車両１０は、手動運転時において運転者が操作するステアリングホイール、アクセルペダル、ブレーキペダルおよびシフトレバー等からなる手動操作入力装置を備える。

本実施形態の自動運転制御装置１は、制御部２、外部環境認識装置３、走行情報検知装置４、測位装置５、地図情報出力装置６、報知装置７および走行制御装置８を備える。

制御部２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力装置等がバスに接続されたコンピュータより構成されており、自動運転制御装置１の動作を所定のプログラムに基づいて制御する。

外部環境認識装置３は、車両１０が走行している道路形状や、車両１０の周囲に存在する物体と車両１０との位置関係等を検出する。外部環境認識装置３は、カメラ、ミリ波レーダおよびレーザーレーダのうちの少なくとも一つを備える。本実施形態では一例として、外部環境認識装置３は、車両１０の進行方向を撮像するステレオカメラを備え、該ステレオカメラによって撮像された画像に基づいて、車両１０前方の道路形状や物体を認識する。

外部環境認識装置３は、例えば走行車線を示すために道路上に走行車線に沿って設けられた線状または破線状の標示を画像認識により検出することにより、車両１０前方の道路形状を認識する。なお、外部環境認識装置３は、画像認識またはレーダにより車両１０が走行中の道路の脇に道路に沿って設けられた縁石、ガードレール、側壁等を検出し、この検出結果に基づいて車両１０前方の道路形状を認識してもよい。

また、外部環境認識装置３は、車両１０前方に存在する先行車両や料金所ゲートを認識する。ここで、料金所ゲートとは、有料道路における通行料金の収受のためのゲート状の施設である。なお、料金所ゲートは、停車せずに前払いまたは後払いによる料金の支払いに対応した電子料金収受システム（Electronic Toll Collection System : ETC）のゲートを含む。

走行情報検知装置４は、車両１０に設けられた走行速度センサ、舵角センサ、加速度センサおよび角加速度センサ等による検出結果に基づいて、車両１０の走行状態を認識する。

測位装置５は、衛星測位システム、慣性航法装置および路車間通信の少なくとも一つを用いて車両の現在位置（緯度、経度）を検出する。

地図情報出力装置６は、地図情報を記憶する記憶部を備え、地図情報を出力する。地図情報には、道路の曲率、縦断面勾配、他の道路との交差の様子等の道路の形状を示す情報が含まれる。また、地図情報には、料金所ゲートの位置情報も含まれる。

報知装置７は、例えば画像や文字を表示する表示装置、光を発する発光装置、音を発するスピーカ、振動を発するバイブレータ、またはこれらの組み合わせ、を含み、自動運転制御装置１から運転者に向けて情報を出力する。

走行制御装置８は、車両１０の動力発生装置の出力を変更する制御、および制動装置の制動力を変更する制御を行い、車両１０の走行速度を制御する車速制御部８ａと、車両１０の舵角を変更する制御を行う操舵制御部８ｂと、を備える。

以上に説明した構成を有する自動運転制御装置１は、車両１０の自動運転時において、外部環境認識装置３および走行情報検知装置４による認識結果に基づき、走行制御装置８を介して車両１０の走行速度と舵角を制御する。なお、車両の自動運転を行うための基本的な構成は公知であるため、詳細な説明は省略する。

次に、図２に示すフローチャートを参照して、料金所ゲートに車両１０が接近した場合の制御部２による自動運転制御装置１の制御について説明する。以下の説明では、自動運転制御装置１が、自動または手動によって予め定められた経路に沿って車両１０を走行させる動作モードのことを通常走行モードと称する。

通常走行モードでは、自動運転制御装置１は、外部環境認識装置３によって認識された道路形状に沿って目標経路を設定し、車両１０が当該目標経路に沿って走行するように走行速度と舵角を制御する。

図２に示すフローチャートは、自動運転制御装置１が通常走行モードで車両１０の自動運転を行っている際に実行される。

本実施形態の自動運転制御装置１による車両１０の自動運転時には、まず、ステップＳ１１０において、制御部２は、測位装置５による測位結果と、地図情報出力装置６に記憶されている地図情報と、に基づいて、車両１０が走行中である道路上の車両１０前方の所定の距離以内に料金所ゲートが存在するか否かを判定する。

ステップＳ１１０において、車両１０前方の所定の距離以内に料金所ゲートが存在しないと判定した場合には、制御部２は、車両１０が走行中である道路に沿って車両を走行させる通常走行モードを継続する。

一方、ステップＳ１１０において、車両１０前方の所定の距離以内に料金所ゲートが存在すると判定した場合には、制御部２は、ステップＳ１２０に移行する。

ステップＳ１２０では、制御部２は、外部環境認識装置３によって認識される、車両１０が走行中の道路の幅が拡開したか否かを判定する。外部環境認識装置３は、道路の幅を、ステレオカメラにより撮像された画像から走行車線に沿って設けられた線状または破線状の標示を画像認識により検出することにより認識する。なお、外部環境認識装置３は、カメラの画像認識またはレーダにより車両１０が走行中の道路の脇に道路に沿って設けられた縁石、ガードレール、側壁等を検出し、この検出結果に基づいて道路の幅を認識してもよい。

ステップＳ１２０において、車両１０が走行中の道路の幅が拡開したと判定した場合には、制御部２は、ステップＳ２００に移行し、後述するゲート通過モードに移行する。

また、ステップＳ１２０では、制御部２は、外部環境認識装置３によって認識される、車両１０が走行中の道路の幅が認識不能となったか否かを判定する。ステップＳ１２０において、車両１０が走行中の道路の幅が認識不能となった場合には、制御部２は、ステップＳ２００に移行し、車両１０を走行させる動作モードを、通常走行モードからゲート通過モードに変更する。

以下では、料金所ゲートは、車両１０を停止させずに通過させる電子料金収受システムに対応したものとする。

ゲート通過モードでは、制御部２は、外部環境認識装置３によって認識される料金所ゲートと車両１０との相対位置に基づいて、車両１０が料金所ゲートを通過する目標経路を設定し、当該目標経路に沿って車両１０が走行するように走行速度と舵角を制御する。

また、ゲート通過モードでは、制御部２は、車両１０が料金所ゲートを所定の通過速度で通過するように、車両１０の走行を制御する。例えば、ゲート通過モードに移行した時点での車両１０の走行速度が前記通過速度よりも高い場合には、制御部２は、車両１０が料金所ゲートに近づくにつれて車両１０を減速し、車両１０を前記通過速度で料金所ゲートに進入させる。

料金所ゲートの通過速度は、例えば電子料金収受システムの仕様、または車両１０が走行している地域の法令によって定められるものであってもよいし、また例えば制御部２が外部環境認識装置３によって認識される料金所ゲートの開口幅に応じて算出するものであってもよい。

なお、外部環境認識装置３によって車両１０の前方を走行する先行車両の存在が認識できている場合には、制御部２は、当該先行車両との車間距離や相対速度にも基づいて料金所ゲートの通過速度を定める。

なお、ゲート通過モードでは、制御部２は、外部環境認識装置３による料金所ゲートの認識結果のみではなく、測位装置５による測位結果と、地図情報出力装置６に記憶されている地図情報と、に基づいて、車両１０が料金所ゲートを通過する目標経路を設定し、当該目標経路に沿って車両１０が走行するように走行速度と舵角を制御してもよい。

次に、ゲート通過モードにおける自動運転制御装置１の動作の詳細を説明する。図２に示すフローチャートのステップＳ２１０以降は、ゲート通過モードにおける制御部２による制御を示している。

ゲート通過モードでは、まずステップＳ２１０において、制御部２は、外部環境認識装置３により車両１０の前方に存在する料金所ゲートの車両１０に対する相対位置を認識する。

次に、ステップＳ２２０において、制御部２は、外部環境認識装置３により車両１０の前方を料金所ゲートに向かって走行する先行車両が認識されているか否かを判定する。

ステップＳ２２０において、外部環境認識装置３により先行車両が認識されていると判定した場合には、ステップＳ２３０に移行し、制御部２は、車両１０が先行車両に追従する経路を目標経路に設定し、車両１０が先行車両に追従しながら料金所ゲートを通過するように、走行速度と舵角を制御する。そして、車両１０が料金所ゲートを通過した後は、制御部２は、車両１０を走行させる動作モードを、ゲート通過モードから通常走行モードに変更する。

一方、ステップＳ２２０において、外部環境認識装置３により先行車両が認識されていないと判定した場合には、ステップＳ２４０に移行する。ステップＳ２４０では、制御部２は、外部環境認識装置３により認識されている料金所ゲート内を車両１０を通過させるための目標経路が設定可能であるか否かを判定する。

ステップＳ２４０において、目標経路が設定可能であると判定した場合には、ステップＳ２５０に移行し、制御部２は、料金所ゲートを通過する目標経路に沿って車両１０が走行するように、走行速度と舵角を制御する。そして、車両１０が料金所ゲートを通過した後は、制御部２は、車両１０を走行させる動作モードを、ゲート通過モードから通常走行モードに変更する。

一方、ステップＳ２４０において、目標経路が設定不可能であると判定した場合には、ステップＳ２６０に移行する。ステップＳ２６０では、制御部２は、測位装置５による測位結果と、地図情報出力装置６に記憶されている地図情報と、に基づいて、車両１０と料金所ゲートとの相対位置を算出し、この算出結果に基づいて車両１０が料金所ゲートを通過する経路を仮想的な目標経路として設定する。

そして、ステップＳ２７０において、制御部２は、ステップＳ２６０で設定した仮想的な目標経路に沿って車両１０が走行するように、走行速度と舵角を制御する。そして、ステップＳ２４０に戻る。

すなわち、本実施形態では、ゲート通過モードに移行した時点において、外部環境認識装置３による認識結果に基づいて車両１０を料金所ゲートを通過させる目標経路の設定が不可能である場合には、制御部２は、地図情報と車両１０の測位位置に基づいて仮想的な目標経路を設定し、車両１０を料金所ゲートに向かって走行させる。そして、外部環境認識装置３による認識結果に基づいて車両１０を料金所ゲートを通過させる目標経路の設定が可能となった時点で、制御部２は、外部環境認識装置３による認識結果に基づいて車両１０を料金所ゲートに向かって走行させる。

図３に料金所ゲート２１が設けられた道路２０の一例を示す。図３は、道路を上方から見下ろした様子を示しており、車両１０の進行方向は図中の下から上に向かう方向である。図３に例示するように、料金所ゲート２１は、複数の車両が並列に通過できるように複数配列される。したがって、料金所ゲート２１は、道路２０の幅が通常の走行区間２０ａに比べて広げられた拡幅区間２０ｂに設けられている。

車両１０が道路２０の走行区間２０ａを走行中である場合には、自動運転制御装置１は通常走行モードで動作しており、制御部２は、外部環境認識装置３により認識される道路形状に沿って車両１０が走行するように、車両１０の走行速度および舵角を制御する。前述のように、外部環境認識装置３は、道路上に走行車線に沿って設けられた線状または破線状の標示、縁石、ガードレール、側壁等を検出し、この検出結果に基づいて道路形状を認識する。

しかし、車両１０が料金所ゲート２１に近づき、走行区間２０ａから拡幅区間２０ｂに入った場合、通常走行モードでは制御部２による車両１０を走行させる目標経路の設定が困難となる。これは、拡幅区間２０ｂでは、外部環境認識装置３によって認識される道路の幅が車両１０の幅に対して過大であるため、この過大な幅の道路のどこを車両１０を走行させるべきかの判定が困難となるからである。もしくは、これは、拡幅区間２０ｂでは道路上に設けられた線状の標示等が消失する、または外部環境認識装置３の認識範囲から外れるため、外部環境認識装置３による道路形状の認識が不可能となるからである。

このような、料金所ゲート２１が車両１０の前方の所定の距離以内に存在する場合であって、外部環境認識装置３により車両１０が走行中の道路の幅が拡開したことを認識した場合、または外部環境認識装置３による道路の幅の形状の認識が不可能となった場合において、本実施形態の自動運転制御装置１の制御部２は、車両１０が拡幅区間２０ｂを走行中であると判定する。そして制御部２は、車両１０が拡幅区間２０ｂを走行中であると判定した場合には、車両１０の目標経路を料金所ゲート２１の位置情報に基づいて設定するゲート通過モードに移行する。すなわち、ゲート通過モードは、外部環境認識装置３によって認識される道路形状の情報を用いずに、車両１０の目標経路を設定する動作モードであると言える。

ゲート通過モードでは、制御部２は、外部環境認識装置３によって認識される料金所ゲート２１の位置の情報、または地図情報に基づいて決定される料金所ゲート２１の位置の情報、に基づいて車両１０の目標経路を設定する。したがって、本実施形態の自動運転制御装置１では、車両１０が料金所ゲート２１を通過する区間においても、自動運転制御を継続することができる。

図４に、自動運転制御装置１の変形例を示す。図４は、自動運転制御装置１の変形例の動作を示すフローチャートである。

図４に示すフローチャートは、ステップＳ１１０の前にステップＳ１００が挿入されている点が図２に示すフローチャートと異なる。

ステップＳ１００では、制御部２は、車両１０が有料道路の本線から分岐した分岐路を走行中であるか否かを判定する。分岐路とは、有料道路の本線に進入する進入路と進入路に接続する道路および有料道路の本線から退出する退出路と退出路に接続する道路である。進入路に接続する道路とは、進入路の入口まで所定の距離以内の道路であり、退出路に接続する道路とは退出路の出口から所定の距離以内の道路である。

制御部２は、ステップＳ１００において車両１０が有料道路の本線から分岐した分岐路を走行中であると判定した場合にのみ、ステップＳ１１０に移行する。すなわち、本変形例の自動運転制御装置１は、車両１０が有料道路の本線を走行中である場合や、車両１０が有料道路の出入口から所定の距離よりも離れた道路を走行中である場合には、ゲート通過モードに移行しない。

分岐路の除く道路上に料金所ゲートが設置される可能性は低い。したがって、本変形例の自動運転制御装置１では、料金所ゲートが設置されている可能性の低い区間を走行している場合において、ステップＳ１１０以降の処理を停止することによって制御部２の負荷を減らし、消費電力を抑制することが可能となる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う自動運転制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１ 自動運転制御装置、
２ 制御部、
３ 外部環境認識装置、
４ 走行情報検知装置、
５ 測位装置、
６ 地図情報出力装置、
７ 報知装置、
８ 走行制御装置、
８ａ 車速制御部、
８ｂ 操舵制御部、
１０ 車両、
２０ 道路、
２０ａ 走行区間、
２０ｂ 拡幅区間、
２１ 料金所ゲート。

Claims (5)

1. 車両に設けられ、前記車両の進行方向を撮像するカメラによって撮像された画像に基づいて前記車両の外部環境を認識する外部環境認識装置、前記車両の走行情報を検知する走行情報検知装置、前記車両の測位を行う測位装置、道路形状情報を含む地図情報を記憶する地図情報出力装置、および前記外部環境の認識結果と前記走行情報と前記測位結果と前記道路形状情報とに基づいて前記車両の自動運転制御を行う制御部、を備える自動運転制御装置であって、
   前記制御部は、
   前記自動運転制御の実行中において、前記測位結果および前記地図情報に基づいて、前記車両が走行中の道路上の前記車両から所定の距離以内に料金所ゲートが存在するか否かを判定し、
   前記料金所ゲートが前記所定の距離以内に存在する場合であって、さらに前記カメラによって撮像された画像に基づいて前記車両が走行中の道路の幅が拡開したことを認識した場合、または前記カメラによって撮像された画像に基づく前記車両が走行中の道路の幅の認識が不可能となった場合において、ゲート通過モードに移行し、
   前記ゲート通過モードでは、前記カメラによって撮像された画像に基づいて認識される前記料金所ゲートの位置の情報、および前記地図情報に基づいて決定される前記料金所ゲートの位置の情報の少なくとも一方に基づいて前記車両が前記料金所ゲートを通過する目標経路を設定し、前記目標経路に沿って前記車両が走行するように前記車両の走行速度および舵角を制御する
   ことを特徴とする自動運転制御装置。
2. 前記制御部は、前記自動運転制御の実行中の前記ゲート通過モードを除く期間においては、前記車両が走行中の道路に沿って設けられた線状または破線状の標示、縁石、ガードレールおよび側壁の少なくとも一つを前記外部環境認識装置によって認識し、当該認識の結果に基づいて前記車両が道路に沿って走行する目標経路を設定し、前記目標経路に沿って前記車両が走行するように前記車両の走行速度および舵角を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動運転制御装置。
3. 前記制御部は、前記ゲート通過モードにおいて、前記カメラによって撮像された画像に基づいて前記料金所ゲートが認識できない場合に、前記地図情報に基づいて決定される前記料金所ゲートの位置の情報に基づいて仮想的な目標経路を設定して前記仮想的な目標経路に沿って前記車両が走行するように前記車両の走行速度および舵角を制御し、
   その後に前記カメラによって撮像された画像に基づいて前記料金所ゲートが認識できた場合には、前記外部環境認識装置によって認識される前記料金所ゲートの位置に基づいて前記目標経路を設定する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の自動運転制御装置。
4. 前記制御部は、前記車両が有料道路の本線から分岐した分岐路を走行中である場合において、前記ゲート通過モードへの移行を可能とする
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の自動運転制御装置。
5. 前記制御部は、前記ゲート通過モードにおいて、
   前記カメラによって撮像された画像に基づいて前記料金所ゲートが認識できた場合には、前記カメラによって撮像された画像に基づく認識結果に基づいて前記料金所ゲートを通過する目標経路を設定し、前記カメラによって撮像された画像に基づいて前記料金所ゲートが認識できない場合には、前記地図情報に基づいて決定される前記料金所ゲートの位置の情報に基づいて前記料金所ゲートを通過する目標経路を設定するステップと、
   前記目標経路に沿って前記車両が走行する走行するように前記車両の走行速度および舵角を制御するステップと、
   を実行することを特徴とする請求項１に記載の自動運転制御装置。

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