JP6680403B2 - 運転支援車両の目標車速生成方法及び目標車速生成装置 - Google Patents

Description

本開示は、複数の車速指令値に基づいて目標車速を生成する運転支援車両の目標車速生成方法及び目標車速生成装置に関する。

従来、前方認識可能距離以内の制動距離となる速度を制限車速として算出し、少なくとも制限車速以下となるように目標車速を制限設定する車両の運転支援制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−１４１３８７号公報

しかしながら、従来装置にあっては、制限車速とドライバの設定した車間距離に基づいた目標車速のうち低い方を選択して目標車速を設定している。このため、先で減速することがわかっていても、目標車速として、現時点の車速より加速側車速が設定されてしまうと、不要な加速が生じるし、加速から減速に遷移するときにジャーク（加速度の変化）が大きくなる、という問題がある。

本開示は、上記問題に着目してなされたもので、運転支援により走行する際、不要な加速を抑制するのに加え、加速から減速に遷移するときのジャークを低減することを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示は、複数の車速指令値に基づいて車両が走行／停止するときの目標車速を生成する運転支援車両の目標車速生成方法である。
複数の車速指令値の各々の車速指令値に対して、現在時刻から所定時間を経過した後の先読み車速指令値を算出する。
算出された複数の先読み車速指令値のうち、最小値を前記目標車速として選択する。
先読み車速指令値を算出する際、
前回の目標車速と目標加速度と先読み時間とに基づき、先読み時間が経過した後の先読み車速指令値を計算する。
前回の目標車速から今回の先読み車速指令値に至るまでに必要な必要加速度を計算する。
必要加速度と前回の目標車速から現在時刻の先読み車速指令値を計算する。

上記のように、将来値（先読み車速指令値）を見越し、複数の将来値からの最小値選択により目標車速を生成することで、運転支援により走行する際、不要な加速を抑制することができるのに加え、加速から減速に遷移するときのジャークを低減することができる。

実施例１の目標車速生成方法及び目標車速生成装置が適用された自動運転制御システムを示す全体システム図である。 実施例１の目標車速生成方法及び目標車速生成装置の第１車速指令生成部（ＡＣＣ）を示すブロック図である。 実施例１の目標車速生成方法及び目標車速生成装置の第２車速指令生成部（停止線）を示すブロック図である。 第２車速指令生成部（停止線）にて生成される車速プロファイルの一例を示す車速プロファイル特性図である。 実施例１の目標車速生成方法及び目標車速生成装置の第３車速指令生成部（制限車速）を示すブロック図である。 実施例１の目標車速生成方法及び目標車速生成装置の第４車速指令生成部（コーナー減速）を示すブロック図である。 実施例１の目標車速生成方法及び目標車速生成装置の先読み車速指令算出部の詳細構成を示すブロック図である。 実施例１の自動運転コントロールユニットにて実行される目標車速生成処理の流れを示すフローチャートである。 比較例において霧の発生により制限速度まで減速を開始した直後に先行車が消失した走行シーンでの目標車速（最小値）の特性を示すタイムチャートである。 実施例１において先の停止線に向かって減速を開始した後に先行車が消失した減速停車シーンでの目標車速（先読み車速の最小値）の特性を示すタイムチャートである。 実施例１において前方に停車車両が存在しているときに制限車速よりも低い車速での走行から停車車両の直前位置で停車する減速停車シーンでの自車から停車車両までの距離と目標車速の関係特性を示す目標車速特性図である。 実施例１において先行車は加速しているが先に減速すべきコーナーがある減速旋回シーンでの目標車速の特性を示すタイムチャートである。

以下、本開示による運転支援車両の目標車速生成方法及び目標車速生成装置を実現する最良の実施形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
実施例１における目標車速生成方法及び目標車速生成装置は、自動運転モードの選択により操舵/駆動/制動が自動制御される自動運転車両（運転支援車両の一例）に適用したものである。以下、実施例１の構成を、「全体システム構成」、「車速指令生成部の詳細構成」、「先読み車速指令算出部の詳細構成」に分けて説明する。

［全体システム構成］
図１は、実施例１の目標車速生成方法及び目標車速生成装置が適用された自動運転制御システムを示す全体システム図である。以下、図１に基づいて全体システム構成を説明する。

自動運転制御システムは、図１に示すように、センサ１と、自動運転コントロールユニット２と、アクチュエータ３と、を備えている。なお、自動運転コントロールユニット２は、ＣＰＵなどの演算処理装置を備え、演算処理を実行するコンピュータである。

センサ１は、前方認識カメラ１１と、ライダー/レーダー１２（LIDAR・RADAR）と、車輪速センサ１３と、ヨーレートセンサ１４と、地図１５と、ＧＰＳ１６と、を有する。

前方認識カメラ１１は、例えば、ＣＣＤ等の撮像素子を備える車載の撮像装置であり、赤外線カメラ、ステレオカメラでもよい。前方認識カメラ１１は、自車の所定の位置に設置され、自車の周囲の対象物を撮像する。自車の周囲は、自車の前方に限らず、後方、左側方、右側方を含む。対象物は、路面に表記された停止線などの二次元の標識を含む。対象物は三次元の物体を含む。対象物は、標識などの静止物を含む。対象物は、歩行者、先行車などの移動物体を含む。対象物は、ガードレール、中央分離帯、縁石などの道路構造物を含む。

ライダー/レーダー１２は、測距センサであり、レーザーレーダー、ミリ波レーダー、超音波レーダー、レーザーレンジファインダーなどの出願時に知られた方式のものを用いることができる。ライダー/レーダー１２は、対象物検出装置を有し、対象物検出装置では、ライダー/レーダー１２からの出力信号と受信信号に基づいて、対象物の存否、対象物の位置、対象物までの距離を検出する。なお、ライダーは光を発光する測距センサであり、レーダーは、電波を放射する測距センサである。

車輪速センサ１３は、４輪の各輪に設けられ、各輪の車輪速を検出する。そして、左右従動輪の車輪速平均値を、現時点での車速検出値として用いる。

ヨーレートセンサ１４は、車両のヨーレート（車両の重心点を通る鉛直軸まわりの回転角速度）を検出する姿勢センサである。なお、姿勢センサとしては、車両のピッチ角、ヨー角、ロール角を検出できるジャイロセンサを含む。

地図１５は、いわゆる電子地図であり、緯度経度と地図情報が対応づけられた情報である。地図１５には、各地点に対応づけられた道路情報を有し、道路情報は、ノードと、ノード間を接続するリンクにより定義される。道路情報は、道路の位置／領域により道路を特定する情報と、道路ごとの道路種別、道路ごとの道路幅、道路の形状情報とを含む。道路情報は、各道路リンクの識別情報ごとに、交差点の位置、交差点の進入方向、交差点の種別その他の交差点に関する情報を対応づけて記憶する。また、道路情報は、各道路リンクの識別情報ごとに、道路種別、道路幅、道路形状、直進の可否、進行の優先関係、追い越しの可否（隣接レーンへの進入の可否）、制限車速、その他の道路に関する情報を対応づけて記憶する。

ＧＰＳ１６（「Global Positioning System」の略称）は、走行中の自車の走行位置（緯度・経度）を検出する。

自動運転コントロールユニット２は、車速指令生成部２１と、先読み車速指令算出部２２と、最小車速指令調停部２３と、車速サーボ制御部２４と、自車の走行軌跡計算部２５と、舵角サーボ制御部２６と、を備える。

車速指令生成部２１は、第１車速指令生成部（ＡＣＣ）２１１と、第２車速指令生成部（停止線）２１２と、第３車速指令生成部（制限車速）２１３と、第４車速指令生成部（コーナー減速）２１４と、を備える。そして、複数の車速指令生成部２１１，２１２，２１３，２１４の各々において車速指令値と目標加速度を生成する。

先読み車速指令算出部２２は、第１先読み車速指令算出部（ＡＣＣ）２２１と、第２先読み車速指令算出部（停止線）２２２と、第３先読み車速指令算出部（制限車速）２２３と、第４先読み車速指令算出部（コーナー減速）２２４と、を備える。そして、複数の車速指令生成部２１１，２１２，２１３，２１４により生成された各々の車速指令値に対して、現時刻から所定時間を経過した後の先読み車速指令値を算出する。

最小車速指令調停部２３は、先読み車速指令算出部２２１，２２２，２２３，２２４によって算出された複数の先読み車速指令値のうち、最小値を目標車速として選択する。この最小車速指令調停部２３では、最小値となる目標車速を選択することに加えて、選択された目標車速の種類に応じた加減速度制限量を同時に選択する。

車速サーボ制御部２４は、最小車速指令調停部２３からの目標車速と、現在車速とを入力し、車速サーボ制御により制御指令値を演算し、演算結果を駆動制御アクチュエータ３１や制動制御アクチュエータ３２へ出力する。
ここで、車速サーボ制御により制御指令値の演算手法としては、例えば、目標車速の値や変化率に応じたF/F制御と、目標車速と現在車速の差に応じたF/B制御と、を併せたF/F＋F/B制御を行う。このとき、道路勾配等による目標値との乖離も考慮する。

自車の走行軌跡計算部２５は、自車が走行を予定している道路における自車の走行軌跡を計算する。なお、実施例１では、第１車速指令生成部（ＡＣＣ）２１１に有する自車の走行軌跡計算部２１１ａを用いている。

舵角サーボ制御部２６は、自車の走行軌跡計算部２５からの自車の走行軌跡情報を入力し、例えば、走行軌跡に自車が追従するように目標ヨーレートを決める。そして、目標ヨーレートに実ヨーレートが一致するように舵角制御値を演算し、演算結果を舵角制御アクチュエータ３３へ出力する。

アクチュエータ３は、駆動制御アクチュエータ３１と、制動制御アクチュエータ３２と、舵角制御アクチュエータ３３と、を有する。

駆動制御アクチュエータ３１は、エンジン車の場合、エンジン駆動アクチュエータであり、ハイブリッド車の場合、エンジン駆動アクチュエータとモータ駆動アクチュエータであり、電気自動車の場合、モータ駆動アクチュエータである。制動制御アクチュエータ３２は、電動ブレーキブースターや油圧ブースター等である。舵角制御アクチュエータ３３は、ステアリング系に設けられた舵角制御モータである。

［車速指令生成部の詳細構成］
以下、図２〜図６に基づいて車速指令生成部２１の詳細構成について説明する。

第１車速指令生成部（ＡＣＣ）２１１は、図２に示すように、自車の走行軌跡計算部２１１ａと、車間距離・相対車速取得部２１１ｂと、車速指令算出部２１１ｃと、を有する。自車の走行軌跡計算部２１１ａは、自車軌道予測センサを、ヨーレートセンサ１４及び車輪速センサ１３とし、自車の走行軌跡を計算する。車間距離・相対車速取得部２１１ｂは、先行車検出センサを、前方認識カメラ１１及び/又はライダー/レーダー１２とし、先行車との車間距離・相対車速を取得する。車速指令算出部２１１ｃは、取得した車間距離・相対車速と現在の車速情報に応じて自車が先行車に追従するために必要な車速指令値（ＡＣＣ）及び目標加速度を算出する。

車速指令算出部２１１ｃでは、先行車の有無などに応じて定速や加減速による目標車速の車速プロファイルが作成される。そして、作成された車速プロファイルでの現在位置からの離間位置に応じて車速指令値（目標車速）が求まる。このとき、現在車速から所定の離間位置での目標車速にするのに必要な加速度又は減速度が目標加速度とされる。

ここで、「ＡＣＣ（「Adaptive Cruise Control」の略称）」とは、先行車を検出しているとき、ドライバがセットした車速を上限とし、車速に応じた車間距離を保つように車間制御を行う。先行車を検出していないとき、ドライバがセットした車速で定速走行する。なお、先行車が停止したときは、先行車に続いて自車も停止する。

第２車速指令生成部（停止線）２１２は、図３に示すように、停止線相対距離取得部２１２ａと、車速指令算出部２１２ｂと、を有する。
停止線相対距離取得部２１２ａは、（ＧＰＳ１６＋地図１５）及び/又は前方認識カメラ１１とし、自車と停止線までの距離を取得する。車速指令算出部２１２ｂは、取得された停止線相対距離に対して減速・停止するために必要な車速指令値（停止線）及び目標加速度を算出する。

車速指令算出部２１２ｂでは、図４に示すように、減速開始車速ｖoと、自車と停止線までの距離ｄtrgtとに基づいて、一定の減速度αで減速したときの目標車速の変化をあらわす車速プロファイル（＝目標車速プロファイル）を作成する。
車速プロファイルｖtrgt(x)は、
ｖtrgt(x)＝ｖo−√2αｘ
の式によりあらわされる。そして、作成された車速プロファイルｖtrgt(x)において、減速開始位置ｘoからの離間位置ｘに応じて車速指令値（目標車速）が求まる。このとき、一定の減速度αが目標加速度とされる。

第３車速指令生成部（制限車速）２１３は、図５に示すように、制限車速取得部２１３ａと、車速指令算出部２１３ｂと、を有する。
制限車速取得部２１３ａは、制限車速取得センサを、（ＧＰＳ１６＋地図１５）及び/又は前方認識カメラ１１とし、道路の制限車速情報を取得する。車速指令算出部２１３ｂは、取得された制限車速に追従するために必要な車速指令値（制限車速）及び目標加速度を算出する。

車速指令算出部２１３ｂでは、取得した制限車速に応じて自車の車速を制限車速以下にする目標車速の車速プロファイルが作成される。そして、作成された車速プロファイルでの現在位置からの離間位置に応じて車速指令値（目標車速）が求まる。このとき、現在車速から所定の離間位置での目標車速にするのに必要な減速度が目標加速度とされる。

第４車速指令生成部（コーナー減速）２１４は、図６に示すように、道路曲率情報取得部２１４ａと、車速指令算出部２１４ｂと、を有する。
道路曲率情報取得部２１４ａは、曲率取得センサを、（ＧＰＳ１６＋地図１５）及び/又は前方認識カメラ１１とし、走行経路の曲率を取得する。車速指令算出部２１４ｂは、取得した道路曲率情報に従って予め設定する限界横加速度を超えない車速指令値（コーナー減速）及び目標加速度を算出する。

車速指令算出部２１４ｂでは、取得した走行経路の曲率に応じてコーナーを抜ける目標車速の車速プロファイルが作成される。そして、作成された車速プロファイルでの現在位置からの離間位置に応じて車速指令値（目標車速）が求まる。このとき、現在車速から所定の離間位置での目標車速にするのに必要な減速度が目標加速度とされる。

［先読み車速指令算出部の詳細構成］
以下、図７に基づいて先読み車速指令算出部２２の詳細構成を説明する。
なお、第１先読み車速指令算出部（ＡＣＣ）２２１、第２先読み車速指令算出部（停止線）２２２、第３先読み車速指令算出部（制限車速）２２３、第４先読み車速指令算出部（コーナー減速）２２４は、何れも基本構成を図７に示す構成としている。

各先読み車速指令算出部２２１（２２２，２２３，２２４）は、図７に示すように、先読み車速指令計算部２２ａと、必要加速度計算部２２ｂと、車速指令計算部２２ｃと、車速リミッタ部２２ｄと、加速抑制防止部２２ｅと、を有する。

先読み車速指令計算部２２ａは、車速指令生成部２１１（２１２，２１３，２１４）からの現時点の車速指令値（図７の「旧車速指令」）と目標加速度と先読み時間とを入力する。そして、現時点の車速指令値と目標加速度に基づき、先読み時間が経過した後の先読み車速指令値を計算する。つまり、車速指令生成部２１１，２１２，２１３，２１４により生成された車速プロファイルにおいて、現時点から所定の先読み時間が経過した後の車速指令値（目標車速）が、先読み車速指令値として計算される。

ここで、「先読み時間」の設定に関しては、下記に示す条件(a)〜(d)にしたがって可変時間（例えば、２sec〜５sec程度）により設定される。
(a)目標とする加減速挙動によって変化させるとき、緩慢に制御したい場合は機敏に制御したい場合より長い時間に設定する。
(b)車速指令値が、制限車速に対する車速指令値である場合（第３先読み車速指令算出部２２３）、他の車速指令値に比べ先読み時間を長く設定する。
(c)目標とする加減速挙動によって変化させるとき、機敏に制御したい場合は緩慢に制御したい場合より短い時間に設定する。
(d)車速指令値が、先行車追従に対する車速指令値である場合（第１先読み車速指令算出部２２１）、他の車速指令値に比べ先読み時間を短く設定する。

必要加速度計算部２２ｂは、先読み車速指令計算部２２ａからの先読み車速指令値と、前回の車速指令値と、を入力する。そして、前回の車速指令値から今回の先読み車速指令値に至るまでに必要な加速度を計算する。

車速指令計算部２２ｃは、必要加速度計算部２２ｂにより計算された必要加速度と、計算周期（サンプル時間）と、を入力する。そして、必要加速度と計算周期と前回の車速指令値から現在時刻の車速指令値を計算する。

車速リミッタ部２２ｄは、車速指令計算部２２ｃにより計算された現在時刻の車速指令値と、現在車速と、を入力する。そして、現在時刻の車速指令値が、現在車速に基づいて決められる目標車速が取り得る車速領域を超えるとき、現在時刻の車速指令値を、目標車速が取り得る車速領域により制限する。
ここで、「目標車速が取り得る車速領域」とは、現在車速からの車速変化が許容される目標車速領域をいう。例えば、現在車速から減速側の許容車速乖離幅を差し引いた下限車速から、現在車速から加速側の許容車速乖離幅を加えた上限車速までの車速領域により決められる。

加速抑制防止部２２ｅは、車速指令生成部２１１（２１２，２１３，２１４）からの旧車速指令と、上限加速度と、必要加速度計算部２２ｂからの必要加速度と、車速リミッタ部２２ｄからの新車速指令とを入力する。そして、必要加速度が、事前に設定された上限加速度を超えた場合、新車速指令（今回の先読み車速指令値）を選択することなく、旧車速指令（前回の車速指令値）を選択する。
この加速抑制防止部２２ｅにより選択された車速指令値が、最小車速指令値調停部２３へ出力される最終の車速指令値（目標車速）とされる。

次に、作用を説明する。
実施例１の作用を、「比較例の目標車速生成作用」、「目標車速生成処理作用」、「停止線がある減速停車シーンでの目標車速生成作用」、「停車車両がある減速停車シーンでの目標車速生成作用」、「減速旋回シーンでの目標車速生成作用」に分けて説明する。

［比較例の目標車速生成作用］
図９は、比較例において霧の発生により制限速度までの減速を開始した直後に先行車が消失した走行シーンでの目標車速（最小値）の特性を示す。以下、図９に基づいて比較例の目標車速生成作用を説明する。

まず、比較例は、車速指令生成部として、車速指令生成部（ＡＣＣ）と車速指令生成部（制限車速）とを有し、２つの車速指令生成部で生成される車速指令値のうち、最小値を目標車速とするものとする。

時刻t0にて霧の発生により制限速度まで減速を開始し、減速を開始した直後の時刻t1にて先行車が消失したとする。この場合、車速指令生成部（制限車速）で生成される車速指令値（＝速度制限目標車速）は、時刻t0までは高い車速指令値で、時刻t0から時刻t3に向かって一定の減速度により低下し、時刻t3から制限速度（霧）を保つ車速指令値特性となる。一方、車速指令生成部（ＡＣＣ）で生成される車速指令値（＝先行車追従目標車速）は、時刻t1までは先行車に追従する車間制御による車速指令値であり、時刻t1になるとドライバ設定車速に戻すように一気に高くした車速指令値特性になる。なお、車速指令生成部（ＡＣＣ）では、車速指令値特性以外にドライバ設定車速が引かれる。

そこで、２つの車速指令生成部で生成される車速指令値のうち、最小値を選択して目標車速特性を描くと、時刻t1までの目標車速特性は、先行車追従目標車速特に沿ったものになる。そして、時刻t1になると目標車速特性は、先行車が消失したときの自車速からドライバ設定車速まで一気に上昇する。そして、時刻t1から時刻t2までの目標車速特性は、ドライバ設定車速特性により一定車速となり、時刻t2からは制限速度特性に沿ったものになる。

従って、図９の矢印Ａで囲まれる目標車速特性に示すように、先で減速することがわかっていても、目標車速特性が、時刻t1にて先行車が消失したときの自車速からドライバ設定車速まで一気に上昇することで、不要な加速が生じる。さらに、自車の実車速は目標車速に対して応答遅れがあることで、時刻t2の直後にて加速から減速に遷移することになるが、このときに加速（正の加速度）から減速（負の加速度）に転じるときのジャーク（加速度の変化）が大きくなる。この「不要な加速」や「ジャーク大」は、自動運転車両のような運転支援車両の場合には、ドライバによるアクセル操作やブレーキ操作によるものではなく、ドライバにとって意図しないものとなるため、ドライバに違和感を与えることになる。同様に、同乗者にとっても「不要な加速」や「ジャーク大」は違和感となる。

この比較例に対し、「不要な加速」を抑えるため、目標車速が切り替えられると加速を禁止する対策を講じるとする。この場合、例えば、停止線による目標車速が選択されたとき、停止線までの距離が相当に長い場合においても自車の加速が禁止されることになり、自車と周囲の他車との車速差により交通流の妨げになるという問題が生じる。

［目標車速生成処理作用］
図８は、実施例１の自動運転コントロールユニット２にて実行される目標車速生成処理の流れを示す。以下、図８の各ステップについて説明する。

ステップＳ１では、目標車速の生成が開始されると、目標車速・加速度情報を取得し、ステップＳ２へ進む。
ここで、「目標車速・加速度情報の取得」とは、車速指令生成部２１１〜２１４の各々において生成される車速指令値（目標車速）と目標加速度を、先読み車速指令算出部２２１〜２２４において取得することをいう。

ステップＳ２では、ステップＳ１での目標車速・加速度情報の取得に続き、先読み時間を設定し、ステップＳ３へ進む。
ここで、「先読み時間の設定」とは、先読み車速指令計算部２２ａにおいて、上記のように条件(a)〜(d)にしたがって先読み時間を可変時間により設定することをいう。

ステップＳ３では、ステップＳ２での先読み時間の設定に続き、先読み時間後の目標車速を計算し、ステップＳ４へ進む。
ここで、「先読み時間後の目標車速の計算」とは、先読み車速指令計算部２２ａにおいて、現時点の車速指令値と目標加速度に基づき、先読み時間が経過した後の先読み車速指令値（目標車速）を計算することをいう。

ステップＳ４では、ステップＳ３での先読み時間後の目標車速計算に続き、先読み時間先の目標車速に達するための加速度を計算し、ステップＳ５へ進む。
ここで、「先読み時間先の目標車速に達するための加速度計算」とは、必要加速度計算部２２ｂにおいて、前回の車速指令値（前回の目標車速）から今回の先読み車速指令値（先読み時間先の目標車速）に至るまでに必要な加速度を計算することをいう。

ステップＳ５では、ステップＳ４での先読み時間先の目標車速に達するための加速度計算に続き、計算周期を取得し、ステップＳ５へ進む。
ここで、「計算周期の取得」とは、車速指令計算部２２ｃにおいて、計算周期（サンプル時間）を取得することをいう。

ステップＳ６では、ステップＳ５での計算周期の取得に続き、現在時刻における目標車速を計算し、ステップＳ７へ進む。
ここで、「現在時刻における目標車速の計算」とは、車速指令計算部２２ｃにおいて、必要加速度と計算周期（サンプル時間）と前回の車速指令値から現在時刻の車速指令値（目標車速）を計算することをいう。

ステップＳ７では、ステップＳ６での現在時刻における目標車速の計算に続き、他の車速指令値との調停により目標車速を選択（最小値）し、目標車速の生成終了へと進む。
ここで、「他の車速指令値との調停による目標車速の選択」とは、最小車速指令調停部２３において、先読み車速指令算出部２２１，２２２，２２３，２２４によって算出された複数の先読み車速指令値のうち、最小値を目標車速として選択することをいう。

このように、目標車速の生成が開始されると、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ７へと進み、目標車速の生成が終了する。つまり、先読み車速指令算出部２２において、複数の車速指令生成部２１１〜２１４により生成された各々の車速指令値に対して、現時刻から所定時間を経過した後の先読み車速指令値が算出される。そして、最小車速指令調停部２３において、先読み車速指令算出部２２１〜２２４によって算出された複数の先読み車速指令値のうち、最小値が目標車速として選択される。

そして、複数の先読み車速指令値のうち最小値を目標車速として選択することにより、自動運転などにより走行する際、不要な加速を抑制することができるのに加え、加速から減速に遷移するときのジャークを低減することができる。さらに、例えば、停止線による目標車速が選択されたとき、先読み時間により自車が到達する距離よりも停止線までの距離が長く、現時点の車速より先読み時間後の車速が高い場合においては、自車の加速が許容されることになる。このため、単に加速を禁止するだけの技術ではなく、先読み車速指令値のセレクトローを行うことにより、交通流の妨げになることを防ぐことができる。

［停止線がある減速停車シーンでの目標車速生成作用］
図１０は、実施例１において先の停止線に向かって減速を開始した後に先行車が消失した減速停車シーンでの目標車速（先読み車速の最小値）の特性を示す。以下、図１０に基づいて停止線がある減速停車シーンでの目標車速生成作用を説明する。

時刻t0にて停止線を検知したことにより減速を開始し、減速を開始した後の時刻t2にて先行車が消失したとする。この場合、第１車速指令生成部（ＡＣＣ）２１１で生成される車速指令値は、先行車が存在しない時刻t1まではドライバ設定車速であり、先行車が存在する時刻t1から時刻t2までは先行車に追従する車間制御による車速指令値である。時刻t2になるとドライバ設定車速に戻すように一気に高くした車速指令値特性になる。第２車速指令生成部（停止線）２１２で生成される車速指令値は、時刻t0までは高い車速指令値であり、時刻t0から時刻t6に向かって一定の減速度により低下し、時刻t6から時刻t7までは滑らかに停車する減速度の停止線特性に沿った車速指令値特性になる。第３車速指令生成部（制限車速）２１３で生成される車速指令値は、時刻にかかわらず一定の制限車速で引かれる車速指令値特性になる。

そこで、３つの車速指令生成部２１１，２１２，２１３で生成される車速指令値のうち、最小値を選択して目標車速特性（太実線特性）を描くと、時刻t1から時刻t2までの目標車速特性は、先行車追従目標車速特性に沿ったものになる。そして、時刻t2になると目標車速特性は、先行車が消失したときの自車速から制限車速まで一気に上昇する。そして、時刻t2から時刻t3までの目標車速特性は、制限車速特性により一定車速となり、時刻t3からは停止線特性に沿ったものになる。

これに対し、３つの車速指令生成部２１１，２１２，２１３で生成される車速指令値のそれぞれについて先読み時間（図１０の時刻t2〜時刻t4）を経過した先読み車速指令値のうち、最小値を選択して目標車速特性（太点線特性）を描く。この場合、時刻t2になると、時刻t4での先読み車速指令値の最小値に基づいて目標車速が決められることで、時刻t2での自車の実車速とほぼ変わらない。そして、時刻t2以降は、サンプル時間Δt毎に先読み時間での先読み車速指令値の最小値に基づいて目標車速が決められるため、サンプル時間Δt毎に決められた目標車速を繋いだ特性は、時刻t2から時刻t5に向かって滑らかに減速する特性になる。そして、時刻t5からは停止線特性に沿ったものになる。

従って、実施例１での目標車速特性（太点線特性）は、図１０の矢印Ｂで囲まれる目標車速特性（太実線特性、太点線特性）の対比から明らかなように、比較例での目標車速特性（太実線特性）を減速側に押し下げた特性になる。このため、先で減速することがわかっているとき、先読み車速指令値に基づいて目標車速が生成されることで、比較例のような不要な加速が生じることが抑制される。さらに、実施例１の目標車速特性は、時刻t2から時刻t5に向かって滑らかに減速する特性になるため、加速から減速に転じるときのジャークが殆ど無くなる、若しくは、ジャークが小さく低減される。

この結果、自動運転車両のような運転支援車両の場合に要求される車両挙動の抑制機能が発揮されることになり、ドライバや同乗者に違和感を与えることが無い。さらに、複数の先読み車速指令値の最小値を選択して目標車速とすることで、複数の先読み車速指令値のうち、走行安全性が確保される車速計画になる。なお、比較例のように、霧の発生により制限速度までの減速を開始した直後に先行車が消失した走行シーンにおいても、先の停止線に向かって減速を開始する場合と同様の目標車速生成作用を示す。

［停車車両がある減速停車シーンでの目標車速生成作用］
図１１は、実施例１において前方に停車車両が存在しているときに制限車速よりも低い車速での走行から停車車両の直前位置で停車する減速停車シーンでの自車から停車車両までの距離と目標車速の関係特性を示す。以下、図１１に基づいて停車車両がある減速停車シーンでの目標車速生成作用を説明する。

停車車両がある減速停車シーンでは、停車車両を認識したときの自車後輪位置をｘoとし、減速して停止したときの自車後輪位置をｘ1とし、位置ｘoから自車前端位置までの距離をｄminとする。このとき、位置ｘoでの自車前端位置から位置ｘ1での自車前端位置までの距離がｄ（＝ｅ＋ｄmin）になり、この距離ｄの間に、自車の車速を位置ｘoでの車速ｖoからゼロ（停止）とする必要がある。

この場合、第１車速指令生成部（ＡＣＣ）２１１で生成される車速指令値は、制限車速よりも低い車速で走行している自車が位置ｘoにて停車車両を先行車として認識したことで、先行車に追従する車間制御により一気に高くする。そして、位置ｘo以降は車間制御により位置ｘ1に向かって徐々に減速する車速指令値特性になる。第２車速指令生成部（停止線）２１２で生成される車速指令値は、停止線の認識がないことで、時刻にかかわらず一定の停止線車速で引かれる車速指令値特性になる。第３車速指令生成部（制限車速）２１３で生成される車速指令値は、時刻にかかわらず一定の制限車速（＜停止線車速）で引かれる車速指令値特性になる。

そこで、３つの車速指令生成部２１１，２１２，２１３で生成される車速指令値のうち、最小値を選択して目標車速特性（太実線特性）を描くと、位置ｘoでは先行車追従目標車速特性に沿って自車速から制限車速まで一気に上昇する。そして、位置ｘoから位置ｘo1までの目標車速特性は、制限車速特性により一定車速となり、位置ｘo1からは先行車追従目標車速特性に沿ったものになる。

これに対し、３つの車速指令生成部２１１，２１２，２１３で生成される車速指令値のそれぞれについて先読み時間を経過した先読み車速指令値のうち、最小値を選択して目標車速特性（太点線特性）を描く。この場合、位置ｘoになると、サンプル時間Δt毎に先読み時間での先読み車速指令値の最小値に基づいて目標車速が決められる。このため、サンプル時間Δt毎に決められた目標車速を繋いだ特性は、位置ｘoから位置ｘo2に向かって緩やかな加速から緩やかな減速へと移行する滑らかな特性になる。そして、位置ｘo2からは減速特性である先行車追従目標車速特性に沿ったものになる。

従って、実施例１での目標車速特性（太点線特性）は、図１１の矢印Ｃで囲まれる目標車速特性（太実線特性、太点線特性）の対比から明らかなように、比較例での目標車速特性（太実線特性）を減速側に押し下げた特性になる。このため、先で減速することがわかっているとき、先読み車速指令値に基づいて目標車速が生成されることで、比較例のような不要な加速が生じることが抑制される。さらに、実施例１の目標車速特性は、位置ｘoから位置ｘo2に向かって緩やかな加速から緩やかな減速へと移行する滑らかな特性になるため、加速から減速に転じるときのジャークが小さく低減される。このように、前方に停車車両が存在しているときに制限車速よりも低い車速での走行から停車車両の直前位置で停車する減速停車シーンにおいて、制限車速に近づけるための加速が生じることが抑制される。

［減速旋回シーンでの目標車速生成作用］
図１２は、実施例１において先行車は加速しているが先に減速すべきコーナーがある減速旋回シーンでの目標車速の特性を示す。以下、図１２に基づいて減速旋回シーンでの目標車速生成作用を示す。

先行車は加速しているが、時刻t0にてコーナー入りにより減速を開始し、コーナー旋回中の時刻t4にて最低車速になって減速から加速に移行し、時刻t6にてコーナー抜けしたとする。この場合、第１車速指令生成部（ＡＣＣ）２１１で生成される車速指令値は、先行車が加速しているため、時刻t0の前から先行車に追従する車間制御により徐々に車速が上昇する先行車追従目標車速特性による車速指令値特性になる。第４車速指令生成部（コーナー減速）２１４で生成される車速指令値は、直進走行の時刻t0までは高い車速指令値である。そして、時刻t0から時刻t4に向かって減速により車速が徐々に低下し、最低車速になる時刻t4から時刻t6に向かって加速により車速が上昇するコーナー目標車速特性に沿った車速指令値特性になる。

そこで、２つの車速指令生成部２１１，２１４で生成される車速指令値のうち、最小値を選択して目標車速特性（太実線特性）を描くと、時刻t2までの目標車速特性は、先行車追従目標車速特性に沿ったものになる。そして、時刻t2から時刻t5までの目標車速特性は、コーナー目標車速特性に沿ったものになる。そして、時刻t5からは再び先行車追従目標車速特性に沿ったものになる。

これに対し、２つの車速指令生成部２１１，２１４で生成される車速指令値のそれぞれについて先読み時間（図１２の時刻t1〜時刻t3）を経過した先読み車速指令値のうち、最小値を選択して目標車速特性（太点線特性）を描く。この場合、時刻t0になると、先読み車速指令値の最小値に基づいて目標車速が決められることで、時刻t0での自車の実車速とほぼ変わらない。そして、時刻t0以降は、サンプル時間Δt毎に先読み時間での先読み車速指令値の最小値に基づいて目標車速が決められるため、サンプル時間Δt毎に決められた目標車速を繋いだ特性は、時刻t0から時刻t3に向かって緩やかに加速した後に緩やかに減速する特性になる。そして、時刻t3から時刻t5まではコーナー目標車速特性に沿ったものになり、時刻t5からは先行車追従目標車速特性に沿ったものになる。

従って、実施例１での目標車速特性（太点線特性）は、図１２の矢印Ｄで囲まれる目標車速特性（太実線特性、太点線特性）の対比から明らかなように、比較例での目標車速特性（太実線特性）を減速側に押し下げた特性になる。このため、先で減速することがわかっているとき、先読み車速指令値に基づいて目標車速が生成されることで、比較例のような不要な加速が生じることが抑制される。さらに、実施例１の目標車速特性は、時刻t0から時刻t3に向かって緩やかに加速した後に緩やかに減速する特性になるため、加速から減速に転じるときのジャークが小さく低減される。

このように、先行車は加速しているが、先に減速すべきコーナーがある場合、加速している先行車に追従して自車が加速するのが抑制され、コーナーに併せて自車が減速を開始することになる。なお、前方に減速対象となるタイトコーナーがある場合も勿論、適用可能である。

次に、効果を説明する。
実施例１における自動運転車両の目標車速生成方法及び目標車速生成装置にあっては、下記に列挙する効果が得られる。

(1) 複数の車速指令値に基づいて車両が走行/停止するときの目標車速を生成する運転支援車両（自動運転車両）の目標車速生成方法である。
複数の車速指令値の各々の車速指令値に対して、現時刻から所定時間を経過した後の先読み車速指令値を算出する（先読み車速指令算出部２２）。
算出された複数の先読み車速指令値のうち、最小値を目標車速として選択する（最小車速指令調停部２３：図１）。
このため、運転支援（自動運転）により走行する際、不要な加速を抑制することができるのに加え、加速から減速に遷移するときのジャークを低減する自動運転車両の目標車速生成方法を提供することができる。即ち、目標車速の将来値を見越した制御ができ、不要な加速を抑制できる。加速から減速に転じる際の、ジャークを低減できる。又、最小値をとることで、複数の車速指令値のうち安全サイドの車速計画を立案できる。

(2) 先読み車速指令値を算出する際（先読み車速指令算出部２２）、現時点の車速指令値と目標加速度と先読み時間とに基づき、先読み時間が経過した後の先読み車速指令値を計算する（先読み車速指令計算部２２ａ）。
前回の車速指令値から今回の先読み車速指令値に至るまでに必要な必要加速度を計算する（必要加速度計算部２２ｂ）。
必要加速度と計算周期と前回の車速指令値から現在時刻の先読み車速指令値を計算する（車速指令計算部２２ｃ：図７）。
このため、(1)の効果に加え、リアルタイムに先読み車速指令値を計算することができる。そして、計算周期（サンプル時間）毎に、先読み車速指令値を計算するため、将来の目標車速が分かっていない場合でも、適用することができる。

(3) 先読み車速指令値を計算する際（先読み車速指令計算部２２ａ）、先読み時間を、目標とする加減速挙動によって変化させるとき、緩慢に制御したい場合は機敏に制御したい場合より長い時間に設定する（図７）。
このため、(2)の効果に加え、緩慢に制御したい場合、加減速挙動をより滑らかにすることができると共に、加速から減速に転じるまでに要する時間を早めることができる。

(4) 先読み車速指令値を計算する際（先読み車速指令計算部２２ａ）、先読み車速指令値が、制限車速に対する車速指令値である場合、他の車速指令値に比べ先読み時間を長く設定する（図７）。
このため、(2)又は(3)の効果に加え、制限車速に対して、自車の車速を滑らかに追従させることができる。

(5) 先読み車速指令値を計算する際（先読み車速指令計算部２２ａ）、先読み時間を、目標とする加減速挙動によって変化させるとき、機敏に制御したい場合は緩慢に制御したい場合より短い時間に設定する（図７）。
このため、(2)〜(4)の効果に加え、機敏に制御したい場合、加減速挙動をより機敏にすることができると共に、加速から減速に転じるまでの時間が遅くなり、加速区間を多くすることができる。

(6) 先読み車速指令値を計算する際（先読み車速指令計算部２２ａ）、先読み車速指令値が、先行車追従に対する車速指令値である場合、他の車速指令値に比べ先読み時間を短く設定する（図７）。
このため、(2)〜(5)の効果に加え、先行車に対して、自車を機敏に追従させることができる。

(7) 先読み車速指令値を算出する際（先読み車速指令算出部２２）、必要加速度が、事前に設定された上限加速度を超えた場合、今回の先読み車速指令値を選択することなく、前回の先読み車速指令値を選択する（加速抑制防止部２２ｃ：図７）。
このため、(2)〜(6)の効果に加え、本来加速したいシーンで加速が抑制されてしまうことを防ぐことができる。

(8) 先読み車速指令値を算出する際（先読み車速指令算出部２２）、現在時刻の先読み車速指令値が、目標車速が取り得る車速領域を超えるとき、現在時刻の先読み車速指令値を、目標車速が取り得る車速領域により制限する（車速リミッタ部２２ｄ：図７）。
このため、(2)〜(7)の効果に加え、目標車速がマイナスとなり、必要以上に減速されることを防止することができる。

(9) 複数の先読み車速指令値のうち最小値を選択して目標車速を生成する際、選択された先読み車速指令値の種類に応じた加減速度制限量を同時に選択する（最小車速指令調停部２３：図１）。
このため、(1)〜(8)の効果に加え、選ばれた目標車速の種類に応じて加減速制限量を適用することで、種類の対応する個別の加減速挙動にすることができる。例えば、制限車速による目標車速が選択されるときは、加減速度を小さくすることで、滑らかに追従できる。又、ＡＣＣによる目標車速が選択されるときは、加減速度を大きくすることで、先行車の位置変化に対して、応答性よく追従することができる。

(10) 車速指令値を生成する際（第１車速指令生成部２１１）、先行車との車間距離・相対車速を取得し（車間距離・相対車速取得部２１１ｂ）、取得した車間距離・相対車速に応じて自車が先行車に追従するために必要な車速指令値を算出する（車速指令算出部２１１ｃ：図２）。
このため、(1)〜(9)の効果に加え、前方に車両が停まっている場合や前方に低速の車両が存在している場合、その手前で発生する不要な加速（例えば、制限車速に追従するための加速など）を抑制することができる。

(11) 車速指令値を生成する際（第３車速指令生成部２１３）、道路の制限車速情報を取得し（制限車速取得部２１３ａ）、取得された制限車速に追従するために必要な車速指令値を算出する（車速指令算出部２１３ｂ：図５）。
このため、(1)〜(10)の効果に加え、自車の前方で制限車速が下がることが分かっている場合、その手前で発生する不要な加速を抑制することができる。

(12) 車速指令値を生成する際（第２車速指令生成部２１２）、自車と停止線までの距離を取得し（停止線相対距離取得部２１２ａ）、取得された停止線相対距離に対して減速・停止するために必要な車速指令値を算出する（車速指令算出部２１２ｂ：図３）。
このため、(1)〜(11)の効果に加え、減速・停止することがわかっている場合（例えば、前方に停止線がある、前方の信号が赤信号である、など）、その手前で発生する不要な加速を抑制することができる。

(13) 車速指令値を生成する際（第４車速指令生成部２１４）、走行経路の曲率を取得し（道路曲率情報取得部２１４ａ）、取得した道路曲率情報に従って予め設定する限界横加速度を超えない車速指令値を算出する（車速指令算出部２１４ｂ：図６）。
このため、(1)〜(12)の効果に加え、前方にタイトなコーナーがあり、予め減速することが分かっている場合、その手前で発生する不要な加速を抑制することができる。

(14) 複数の車速指令生成部２１を有し、車両が走行/停止するときの目標車速を生成するコントローラ（自動運転コントロールユニット２）を搭載した運転支援車両（自動運転車両）の目標車速生成装置であって、コントローラ（自動運転コントロールユニット２）は、先読み車速指令算出部２２と、最小車速指令調停部２３と、を備える。
先読み車速指令算出部２２は、複数の車速指令生成部２１により生成された各々の車速指令値に対して、現時刻から所定時間を経過した後の先読み車速指令値を算出する。
最小車速指令調停部２３は、先読み車速指令算出部によって算出された複数の先読み車速指令値のうち、最小値を目標車速として選択する（図１）。
このため、運転支援（自動運転）により走行する際、不要な加速を抑制することができるのに加え、加速から減速に遷移するときのジャークを低減する自動運転車両の目標車速生成装置を提供することができる。

以上、本開示の運転支援車両の目標車速生成装置を実施例１に基づき説明してきた。しかし、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、車速指令生成部２１及び先読み車速指令算出部２２として、ＡＣＣ，停止線，制限車速，コーナー減速に対応する４つの種類の車速指令生成部及び先読み車速指令算出部を備える例を示した。しかし、車速指令生成部及び先読み車速指令算出部としては、少なくとも２つ以上の種類の車速指令生成部及び先読み車速指令算出部を備える例であれば良く、２種類や３種類や５種類以上の車速指令生成部及び先読み車速指令算出部を備える例も含まれる。

実施例１では、本開示の目標車速生成方法及び目標車速生成装置を、自動運転モードの選択により操舵/駆動/制動が自動制御される自動運転車両に適用する例を示した。しかし、本開示の目標車速生成方法及び目標車速生成装置は、目標車速を表示することでドライバの運転支援をする運転支援車両やＡＣＣのみを搭載した運転支援車両などにように、目標車速を用いてドライバの運転支援をする車両であれば適用することができる。

Claims (14)

1. 複数の車速指令値に基づいて車両が走行／停止するときの目標車速を生成する運転支援車両の目標車速生成方法であって、
   前記複数の車速指令値の各々の車速指令値に対して、現在時刻から所定時間を経過した後の先読み車速指令値を算出し、
   前記算出された複数の先読み車速指令値のうち、最小値を前記目標車速として選択し、
   前記先読み車速指令値を算出する際、
   前回の目標車速と目標加速度と先読み時間とに基づき、前記先読み時間が経過した後の先読み車速指令値を計算し、
   前記前回の目標車速から今回の先読み車速指令値に至るまでに必要な必要加速度を計算し、
   前記必要加速度と前記前回の目標車速から現在時刻の先読み車速指令値を計算する
   ことを特徴とする運転支援車両の目標車速生成方法。
2. 請求項１に記載された運転支援車両の目標車速生成方法において、
   前記現在時刻の先読み車速指令値を計算する際、
   前記必要加速度と計算周期とを入力し、前記必要加速度と前記計算周期と前記前回の目標車速から前記現在時刻の先読み車速指令値を計算する
   ことを特徴とする運転支援車両の目標車速生成方法。
3. 請求項１又は２に記載された運転支援車両の目標車速生成方法において、
   前記先読み車速指令値を計算する際、前記先読み時間を、目標とする加減速挙動によって変化させるとき、緩慢に制御したい場合は機敏に制御したい場合より長い時間に設定する
   ことを特徴とする運転支援車両の目標車速生成方法。
4. 請求項１から３までの何れか一項に記載された運転支援車両の目標車速生成方法において、
   前記先読み車速指令値を計算する際、前記先読み車速指令値が、制限車速に対する車速指令値である場合、他の車速指令値に比べ前記先読み時間を長く設定する
   ことを特徴とする運転支援車両の目標車速生成方法。
5. 請求項１から４までの何れか一項に記載された運転支援車両の目標車速生成方法において、
   前記先読み車速指令値を計算する際、前記先読み時間を、目標とする加減速挙動によって変化させるとき、機敏に制御したい場合は緩慢に制御したい場合より短い時間に設定する
   ことを特徴とする運転支援車両の目標車速生成方法。
6. 請求項１から５までの何れか一項に記載された運転支援車両の目標車速生成方法において、
   前記先読み車速指令値を計算する際、前記先読み車速指令値が、先行車追従に対する車速指令値である場合、他の車速指令値に比べ前記先読み時間を短く設定する
   ことを特徴とする運転支援車両の目標車速生成方法。
7. 請求項１から６までの何れか一項に記載された運転支援車両の目標車速生成方法において、
   前記先読み車速指令値を算出する際、前記必要加速度が、事前に設定された上限加速度を超えた場合、今回の先読み車速指令値を選択することなく、前回の先読み車速指令値を選択する
   ことを特徴とする運転支援車両の目標車速生成方法。
8. 請求項１から７までの何れか一項に記載された運転支援車両の目標車速生成方法において、
   前記先読み車速指令値を算出する際、前記現在時刻の先読み車速指令値が、前記目標車速が取り得る車速領域を超えるとき、前記現在時刻の先読み車速指令値を、前記目標車速が取り得る車速領域により制限する
   ことを特徴とする運転支援車両の目標車速生成方法。
9. 請求項１から８までの何れか一項に記載された運転支援車両の目標車速生成方法において、
   前記複数の先読み車速指令値のうち最小値を選択して前記目標車速を生成する際、選択された先読み車速指令値の種類に応じた加減速度制限量を同時に選択する
   ことを特徴とする運転支援車両の目標車速生成方法。
10. 請求項１から９までの何れか一項に記載された運転支援車両の目標車速生成方法において、
    前記車速指令値を生成する際、先行車との車間距離・相対車速を取得し、取得した車間距離・相対車速に応じて自車が先行車に追従するために必要な車速指令値を算出する
    ことを特徴とする運転支援車両の目標車速生成方法。
11. 請求項１から１０までの何れか一項に記載された運転支援車両の目標車速生成方法において、
    前記車速指令値を生成する際、道路の制限車速情報を取得し、取得された制限車速に追従するために必要な車速指令値を算出する
    ことを特徴とする運転支援車両の目標車速生成方法。
12. 請求項１から１１までの何れか一項に記載された運転支援車両の目標車速生成方法において、
    前記車速指令値を生成する際、自車と停止線までの距離を取得し、取得された停止線相対距離に対して減速・停止するために必要な車速指令値を算出する
    ことを特徴とする運転支援車両の目標車速生成方法。
13. 請求項１から１２までの何れか一項に記載された運転支援車両の目標車速生成方法において、
    前記車速指令値を生成する際、走行経路の曲率を取得し、取得した道路曲率情報に従って予め設定する限界横加速度を超えない車速指令値を算出する
    ことを特徴とする運転支援車両の目標車速生成方法。
14. 複数の車速指令生成部を有し、車両が走行／停止するときの目標車速を生成するコントローラを搭載した運転支援車両の目標車速生成装置であって、
    前記コントローラは、
    前記複数の車速指令値の各々の車速指令値に対して、現在時刻から所定時間を経過した後の先読み車速指令値を算出する先読み車速指令算出部と、
    前記算出された複数の先読み車速指令値のうち、最小値を前記目標車速として選択する最小車速指令調停部と、を備え、
    前記先読み車速指令算出部は、
    前回の目標車速と目標加速度と先読み時間とに基づき、前記先読み時間が経過した後の先読み車速指令値を計算する先読み車速指令計算部と、
    前記前回の目標車速から今回の先読み車速指令値に至るまでに必要な必要加速度を計算する必要加速度計算部と、
    前記必要加速度と前記前回の目標車速から現在時刻の先読み車速指令値を計算する車速指令計算部と、を有する
    ことを特徴とする運転支援車両の目標車速生成装置。

Images