JP6763033B2 - 車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムに関する。

従来、車両の進行方向前方に障害物が存在する場合に、この障害物を回避するように車両の操作または加減速の少なくとも一方を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１００１２３号公報

しかしながら、従来の技術では、障害物が認識されてから回避行動がとられるまでの時間が長くなる場合があった。

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、物標に対して、より速やかに回避行動をとることができる車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムを提供することを目的の一つとする。

（１）本発明の一態様は、自車両の周辺の物標を認識する認識部と、前記認識部により認識された物標と、前記自車両の状態とに基づいて、前記自車両の将来の目標速度である第１目標速度と、前記自車両の将来の目標位置とを決定する処理を、第１周期で行う第１処理部と、前記認識部により認識された物標と、前記自車両の状態とに基づいて、前記自車両の将来の目標速度である第２目標速度を決定する処理を、前記第１周期より短い第２周期で行う第２処理部と、前記第１処理部により決定された第１目標速度、または前記第２処理部により決定された第２目標速度の少なくとも一方に基づいて、前記自車両の加減速を制御し、前記第１処理部により決定された目標位置に基づいて、前記自車両の操舵を制御する走行制御部と、を備え、前記第２処理部が、前記第１処理部により決定された目標位置と、前記認識部により認識された物標の位置との相対的な位置関係に応じて、前記第２目標速度を決定する車両制御システムである。

（２）の態様は、上記（１）の態様において、前記第２処理部が、前記目標位置に到達する過程で、前記自車両と前記物標とが干渉するか否かを判定し、前記自車両と前記物標とが干渉すると判定した場合に、前記第２目標速度を、前記第１目標速度に比して小さい速度に決定するものである。

（３）の態様は、上記（２）の態様において、前記第２処理部が、前記自車両と前記物標との相対距離または相対速度に基づいて、前記第２目標速度を決定するものである。

（４）の態様は、上記（１）から（３）のいずれかの態様において、前記自車両の周囲に設けられた複数のセンサを更に備え、前記認識部が、前記複数のセンサのそれぞれの検出結果を用いて、前記物標を認識し、前記第２処理部が、前記複数のセンサのうち、前記自車両の前側に設けられたセンサの検出結果を用いて前記認識部により認識された物標と、前記第１目標速度とに基づいて、前記第２目標速度を決定するものである。

（５）の態様は、上記（４）の態様において、前記複数のセンサが、互いに検出周期が異なり、前記第２処理部が、前記複数のセンサのうち、他のセンサに比して検出周期が短いセンサの検出結果を用いて前記認識部により認識された物標に基づいて、前記第２目標速度を決定するものである。

（６）本発明の他の態様は、車載コンピュータが、自車両の周辺の物標を認識し、前記認識した物標と、前記自車両の状態とに基づいて、前記自車両の将来の目標速度である第１目標速度と、前記自車両の将来の目標位置とを決定する処理を、第１周期で行い、前記認識した物標と、前記自車両の状態とに基づいて、前記自車両の将来の目標速度である第２目標速度を決定する処理を、前記第１周期より短い第２周期で行い、前記決定した第１目標速度、または前記決定した第２目標速度の少なくとも一方に基づいて、前記自車両の加減速を制御し、前記決定した目標位置に基づいて、前記自車両の操舵を制御し、前記決定した目標位置と、前記認識した物標の位置との相対的な位置関係に応じて、前記第２目標速度を決定する車両制御方法である。

（７）本発明の他の態様は、車載コンピュータに、自車両の周辺の物標を認識させ、前記認識させた物標と、前記自車両の状態とに基づいて、前記自車両の将来の目標速度である第１目標速度と、前記自車両の将来の目標位置とを決定する処理を、第１周期で行わせ、前記決定させた第１目標速度と、前記認識させた物標と、前記自車両の状態とに基づいて、前記自車両の将来の目標速度である第２目標速度を決定する処理を、前記第１周期より短い第２周期で行わせ、前記決定させた第１目標速度、または前記決定させた第２目標速度の少なくとも一方に基づいて、前記自車両の加減速を制御させ、前記決定させた目標位置に基づいて、前記自車両の操舵を制御させ、前記決定させた目標位置と、前記認識させた物標の位置との相対的な位置関係に応じて、前記第２目標速度を決定させる車両制御プログラムである。

上記態様によれば、自車両の周辺の物標と、自車両の状態とに基づいて、自車両の将来の目標速度である第１目標速度を決定する処理を、第１周期で行い、決定した第１目標速度と、自車両の周辺の物標と、自車両の状態とに基づいて、自車両の将来の目標速度である第２目標速度を決定する処理を、第１周期より短い第２周期で行い、第１目標速度、または第２目標速度の少なくとも一方に基づいて、自車両の加減速を制御するため、物標に対して、より速やかに回避行動をとることができる。

実施形態における車両制御システム１が搭載された車両の有する構成要素を示す図である。 実施形態における車両制御システム１の構成図である。 自車位置認識部１２１により自車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置および姿勢が認識される様子を示す図である。 第１軌道生成部１２３ａおよび第２軌道生成部１２３ｂの処理周期を説明するための図である。 推奨車線に基づいて第１目標軌道が生成される様子を示す図である。 第１軌道生成部１２３ａによる一連の処理を表すフローチャートである。 第２軌道生成部１２３ｂによる一連の処理を表すフローチャートである。 第１軌道生成部１２３ａおよび第２軌道生成部１２３ｂの処理のタイミングを模式的に示す図である。 本実施形態の制御方法を適用した自車両Ｍの挙動を模式的に示す図である。 センサの検出周期の一例を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムの実施形態について説明する。

［車両構成］
図１は、実施形態における車両制御システム１が搭載された車両（以下、自車両Ｍと称する）の有する構成要素を示す図である。自車両Ｍ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。

図１に示すように、自車両Ｍには、例えば、カメラ１０、レーダ１２−１から１２−６、およびファインダ１４−１から１４−７等のセンサと、後述する自動運転制御ユニット１００とが搭載される。以下、レーダ１２−１から１２−６を特段区別しない場合は、単に「レーダ１２」と記載し、ファインダ１４−１から１４−７を特段区別しない場合は、単に「ファインダ１４」と記載する。

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、自車両Ｍの任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。前方を撮像する場合、カメラ１０は、フロントウィンドウ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１２は、自車両Ｍの任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。レーダ１２は、ＦＭＣＷ（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。

ファインダ１４は、照射光に対する散乱光を測定し、対象までの距離を検出するＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、或いはLaser Imaging Detection and Ranging）である。ファインダ１４は、自車両Ｍの任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。

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。

［車両制御システムの構成］
図２は、実施形態における車両制御システム１の構成図である。車両制御システム１は、例えば、カメラ１０と、レーダ１２と、ファインダ１４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（Micro-Processing Unit）６０と、運転操作子８０と、自動運転制御ユニット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。

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（周辺車両の一例）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、各種ディスプレイ、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。車両センサ４０は、検出した情報（速度、加速度、角速度、方位等）を自動運転制御ユニット１００に出力する。

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、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（絶対位置）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、ディスプレイ、スピーカ、タッチパネル、入力キーなどを含む。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、ナビＨＭＩ５２を用いて、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、乗員により入力された目的地までの経路を、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。経路決定部５３により決定された経路は、ＭＰＵ６０に提供される。

また、ナビゲーション装置５０は、経路決定部５３により決定された経路に基づいて、ナビＨＭＩ５２を用いた経路案内を行ってもよい。なお、ナビゲーション装置５０は、例えば、ユーザ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。また、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返信された経路を取得してもよい。

ＭＰＵ６０は、例えば、推奨車線設定部６１として機能し、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。推奨車線設定部６１は、ナビゲーション装置５０から提供された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自車両Ｍが走行すべき推奨車線を設定する。

例えば、推奨車線設定部６１は、ナビゲーション装置５０から提供された経路が複数の車線を有する場合、各ブロックにおいて、各ブロックに含まれる一つ以上の車線の中から、いずれか一つの車線を推奨車線として設定する。推奨車線設定部６１は、提供された経路において分岐地点や合流地点などが存在する場合、自車両Ｍが、その地点において目的地に進行するための合理的な走行経路を走行できるように、推奨車線を設定する。例えば、複数の車線を含む本線から分岐した車線の延長線上に目的地がある場合、推奨車線設定部６１は、本線に含まれる車線のうち、分岐先の車線（分岐車線）に向かう車線を、推奨車線として設定する。このとき、推奨車線は、分岐地点の所定距離手前において、本線に含まれる複数の車線のうち、分岐車線に沿う車線（分岐車線に接続される車線）に設定される。所定距離は、例えば、分岐地点までに余裕をもって車線変更が可能な程度の距離（例えば２［ｋｍ］程度）に設定される。

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。道路情報には、高速道路、有料道路、国道、都道府県道といった道路の種別を表す情報や、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の位置（経度、緯度、高さを含む３次元座標）、車線のカーブの曲率、車線の合流および分岐地点の位置、道路に設けられた標識等の情報が含まれる。第２地図情報６２は、通信装置２０を用いて他装置にアクセスすることにより、随時、アップデートされてよい。

運転操作子８０は、例えば、アクセルペダルや、ブレーキペダル、シフトレバー、ステアリングホイール等を含む。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、自動運転制御ユニット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のうち一方または双方に出力される。

［自動運転制御ユニットの構成］
自動運転制御ユニット１００は、例えば、第１制御部１２０と、第２制御部１４０とを備える。第１制御部１２０および第２制御部１４０は、それぞれ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することで実現される。また、第１制御部１２０および第２制御部１４０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）などのハードウェア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。

第１制御部１２０は、例えば、自車位置認識部１２１と、外界認識部１２２と、行動計画生成部１２３とを備える。自車位置認識部１２１および外界認識部１２２は、「認識部」の一例である。

自車位置認識部１２１は、例えば、自車両Ｍが走行している自車線、並びに自車線に対する自車両Ｍの相対位置および姿勢を認識する。自車位置認識部１２１は、例えば、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、自車線を認識する。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、自車位置認識部１２１は、レーダ１２やファインダ１４の検出結果に基づいて、自車線を認識してもよい。例えば、道路区画線が平坦部と凸部とを有するリブ式標示である場合、自車位置認識部１２１は、自車両Ｍから平坦部までの距離と、自車両Ｍから凸部までの距離とを比較し、自車両Ｍの進行方向に延在する凸部を認識することで、自車線を認識する。また、自車位置認識部１２１は、ファインダ１４の検出結果から、例えば、路面のアスファルトと、道路区画線との光の反射強度の差分を求めることで、自車線を認識する。

そして、自車位置認識部１２１は、例えば、認識した自車線に対する自車両Ｍの位置や姿勢を認識する。図３は、自車位置認識部１２１により自車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置および姿勢が認識される様子を示す図である。自車位置認識部１２１は、例えば、自車両Ｍの基準点（例えば重心）の自車線中央ＣＬからの乖離ＯＳ、および自車両Ｍの進行方向の自車線中央ＣＬを連ねた線に対してなす角度θを、自車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置および姿勢として認識する。なお、これに代えて、自車位置認識部１２１は、自車線Ｌ１のいずれかの側端部に対する自車両Ｍの基準点の位置などを、自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。自車位置認識部１２１により認識される自車両Ｍの相対位置は、外界認識部１２２および行動計画生成部１２３に提供される。

なお、自車位置認識部１２１は、自ら自車線を認識する代わりに、後述する外界認識部１２２により認識された自車線を参照することで、この自車線に対する自車両Ｍの位置や姿勢を認識してもよい。

外界認識部１２２は、カメラ１０、レーダ１２、およびファインダ１４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、物標（ターゲット）を認識する。物標とは、例えば、周辺車両、車道の落下物、ガードレール、電柱、路上の駐車車両、歩行者、道路路面の標示、白線などの道路区画線、標識などである。周辺車両とは、例えば、自車両Ｍの周辺を走行する車両であって、自車両Ｍと同じ方向に走行する車両である。例えば、物標の位置は、自車位置認識部１２１により認識された自車両Ｍの位置に対する相対位置として認識される。

また、外界認識部１２２は、認識した物標が周辺車両である場合、さらに、周辺車両の「状態」を認識してよい。周辺車両の「状態」とは、例えば、周辺車両の速度、加速度、ジャーク、進行方向などである。また、周辺車両の「状態」には、例えば、周辺車両が車線変更をしている、またはしようとしているかといった「行動状態」が含まれてよい。外界認識部１２２は、認識結果を行動計画生成部１２３に提供する。

行動計画生成部１２３は、例えば、第１軌道生成部１２３ａと、第２軌道生成部１２３ｂとを備える。これらの第１軌道生成部１２３ａおよび第２軌道生成部１２３ｂは、実行する処理の周期が互いに異なる。第１軌道生成部１２３ａは、「第１処理部」の一例であり、第２軌道生成部１２３ｂは、「第２処理部」の一例である。

図４は、第１軌道生成部１２３ａおよび第２軌道生成部１２３ｂの処理周期を説明するための図である。図示のように、例えば、第１軌道生成部１２３ａの処理周期（以下、第１周期Ｔａと称する）に比して、第２軌道生成部１２３ｂの処理周期（以下、第２周期Ｔｂと称する）は、短い周期となる。

第１軌道生成部１２３ａは、推奨車線設定部６１により推奨車線として設定された車線を走行するように、且つ、自車両Ｍの周辺状況に対応できるように、行動計画を生成する。例えば、第１軌道生成部１２３ａは、推奨車線が設定された経路、道路区画線を用いて認識された自車両Ｍの位置、自車両Ｍの位置を基準とした物標の位置、自車両Ｍと物標との相対速度や相対距離等に基づいて、行動計画を生成する。

行動計画とは、自動運転モード下において順次実行されるイベントで構成される。自動運転モードとは、自車両Ｍの加減速または操舵の少なくとも一方を、自動運転制御ユニット１００が制御することをいう。

イベントには、例えば、一定速度で同じ走行車線を走行する定速走行イベント、先行車両に追従する追従走行イベント、走行車線を変更させる車線変更イベント、先行車両を追い越させる追い越しイベントなどを含む。

また、イベントには、本線に合流するための合流車線において自車両Ｍを加減速させ、合流車線へと走行車線を変更させる合流イベント、分岐地点において本線から分岐した分岐車線に自車両Ｍを車線変更させる分岐イベント、周辺車両などの挙動に合わせて自車両Ｍを緊急停止させる緊急停止イベント、自動運転モードを終了して手動運転モードに切り替えるための切替イベント（テイクオーバイベント）などが含まれてよい。手動運転モードとは、運転操作子８０に対する乗員の操作によって、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が制御されることをいう。また、これらのイベントの実行中に、自車両Ｍの周辺状況（車道の停止車両、周辺車両、歩行者の存在、道路工事による車線狭窄など）に基づいて、回避のための回避イベントが計画される場合もある。

そして、第１軌道生成部１２３ａは、車両センサ４０により検出された速度、加速度、角速度、および方位等の自車両Ｍの状態に基づいて、計画したイベントごとに、自車両Ｍが将来走行する目標軌道である第１目標軌道を生成する。

第１目標軌道は、軌道点を順に並べたものとして表現される。軌道点は、所定の走行距離ごとの自車両Ｍの将来の到達すべき目標位置である。また、第１目標軌道は、軌道点とは別に、所定のサンプリング時間（例えば０コンマ数［ｓｅｃ］程度）ごとの自車両Ｍの将来の目標速度および目標加速度の要素を含む。第１目標軌道の速度要素および加速度要素は、「第１目標速度」の一例である。

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の到達すべき目標位置であってもよい。この場合、目標速度や目標加速度は、軌道点の間隔に応じて決定されてよい。

図５は、推奨車線に基づいて第１目標軌道が生成される様子を示す図である。図示するように、推奨車線は、目的地までの経路に沿って走行するのに都合が良いように設定される。第１軌道生成部１２３ａは、推奨車線の切り替わり地点の手前に差し掛かると、車線変更イベント、分岐イベント、合流イベントなどを起動する。例えば、第１軌道生成部１２３ａは、車線変更イベントを起動する場合、自車位置認識部１２１により認識された自車線から、外界認識部１２２により認識された隣接車線に至る第１目標軌道を生成する。

また、各イベントの実行中（起動中）に、外界認識部１２２により障害物ＯＢが認識された場合、第１軌道生成部１２３ａは、回避イベントを計画および実行すると共に、障害物ＯＢを回避するために、図示するように自車両Ｍを隣接車線に一旦車線変更させ、障害物ＯＢを回避させる第１目標軌道を生成する。障害物ＯＢとは、自車両Ｍの進行方向前方に位置する物標であり、例えば、自車線上に存在する周辺車両、落下物、歩行者、車線狭窄地点などである。

また、第１軌道生成部１２３ａは、障害物ＯＢを回避させる第１目標軌道を生成する代わりに、障害物ＯＢの手前で自車両Ｍを停止させるように減速させる第１目標軌道を生成してもよい。

第１軌道生成部１２３ａは、例えば、各イベント時に、軌道の形状（目標位置の位置関係）が互いに異なる複数の第１目標軌道の候補を生成し、安全性と効率性の観点に基づいて、複数の第１目標軌道の候補の中から、その時点での最適な第１目標軌道を選択する。そして、第１軌道生成部１２３ａは、選択した第１目標軌道を、第２軌道生成部１２３ｂに提供する。

第２軌道生成部１２３ｂは、第１軌道生成部１２３ａにより提供された第１目標軌道と、外界認識部１２２により認識された物標と、車両センサ４０により検出された自車両Ｍの状態とに基づいて、自車両Ｍが将来走行する目標軌道である第２目標軌道を生成する。

第２目標軌道は、第１目標軌道と同様に、軌道点を順に並べたものとして表現される。また、また、第２目標軌道は、軌道点とは別に、所定のサンプリング時間ごとの自車両Ｍの将来の目標速度および目標加速度の要素を含む。第２目標軌道の速度要素および加速度要素は、「第２目標速度」の一例である。

第２軌道生成部１２３ｂは、例えば、外界認識部１２２により障害物ＯＢが認識された場合、第１目標軌道と障害物ＯＢとが干渉するか否かを判定し、第１目標軌道と障害物ＯＢとが干渉すると判定した場合に、第２目標軌道を生成する。

例えば、第２軌道生成部１２３ｂは、第１目標軌道に沿って自車両Ｍを走行させることを想定したときに、自車両Ｍの車幅と、障害物ＯＢの車線幅方向の大きさとを考慮して、自車両Ｍの車体の少なくとも一部が障害物ＯＢに干渉する場合、第１目標軌道と障害物ＯＢとが干渉すると判定する。

第１目標軌道と障害物ＯＢとが干渉すると判定した場合、例えば、第２軌道生成部１２３ｂは、第１目標軌道の軌道形状を維持しつつ（目標位置は変更せずに）、第１目標軌道の各サンプリング時刻での目標速度および目標加速度を、障害物ＯＢと自車両Ｍとの相対速度または相対距離に応じて低下させた第２目標軌道を生成する。例えば、第２軌道生成部１２３ｂは、相対速度が大きいほど、または相対距離が短いほど、より目標速度および目標加速度を低下させた第２目標軌道を生成する。

例えば、第２目標軌道の軌道形状を、第１目標軌道の軌道形状を維持した軌道形状とすることから、自車線の形状の認識結果や、その自車線に隣接する隣接車線の形状の認識結果、隣接車線上の周辺車両の状態の認識結果などを参照する必要がなくなる。また、これらの認識結果が自車位置認識部１２１や外界認識部１２２から提供されるまで待機したり、これらの認識結果を同期したりする必要がなくなる。この結果、第２軌道生成部１２３ｂでの処理は、第１軌道生成部１２３ａの処理と比べて軽い処理となる。従って、上述したように、第２軌道生成部１２３ｂの処理周期である第２周期Ｔｂは、第１軌道生成部１２３ａの処理周期である第１周期Ｔａに比して短い周期とすることができる。

第２軌道生成部１２３ｂは、生成した第２目標軌道を走行制御部１４１に提供する。また、第２軌道生成部１２３ｂは、第１目標軌道と障害物ＯＢとが干渉しないと判定した場合、第１軌道生成部１２３ａにより提供された第１目標軌道を走行制御部１４１に提供する。

第２制御部１４０は、走行制御部１４１を備える。走行制御部１４１は、行動計画生成部１２３により提供された第１目標軌道または第２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。

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とを備える。ＥＣＵは、走行制御部１４１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、走行制御部１４１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、走行制御部１４１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、走行制御部１４１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。

以下、第１軌道生成部１２３ａおよび第２軌道生成部１２３ｂによる一連の処理についてフローチャートを用いて説明する。図６は、第１軌道生成部１２３ａによる一連の処理を表すフローチャートである。本フローチャートの処理は、第１周期Ｔａで繰り返し行われる。

まず、第１軌道生成部１２３ａは、外界認識部１２２による認識結果を参照して、外界認識部１２２により障害物ＯＢが認識されたか否かを判定する（ステップＳ１００）。外界認識部１２２により障害物ＯＢが認識されたと判定した場合、第１軌道生成部１２３ａは、回避イベントを計画および実行すると共に、障害物ＯＢを回避するための第１目標軌道を生成する（ステップＳ１０２）。

一方、外界認識部１２２により障害物ＯＢが認識されなかったと判定した場合、第１軌道生成部１２３ａは、予め計画したイベントに応じた第１目標軌道を生成する（ステップＳ１０４）。例えば、定速走行イベントが計画されている場合、第１軌道生成部１２３ａは、目標速度および目標加速度を一定とし、且つ軌道点が同じ車線上に配置された第１目標軌道を生成する。

次に、第１軌道生成部１２３ａは、生成した第１目標軌道を第２軌道生成部１２３ｂに提供する（ステップＳ１０６）。これによって、本フローチャートの処理が終了する。

図７は、第２軌道生成部１２３ｂによる一連の処理を表すフローチャートである。本フローチャートの処理は、第２周期Ｔｂで繰り返し行われる。

まず、第２軌道生成部１２３ｂは、第１軌道生成部１２３ａにより第１目標軌道が提供されたか否かを判定し（ステップＳ２００）、第１軌道生成部１２３ａにより第１目標軌道が提供されると、第２目標軌道の生成時に参照する第１目標軌道を、過去に提供された第１目標軌道から、新たに提供された第１目標軌道に更新する（ステップＳ２０２）。第２目標軌道の生成時に参照される第１目標軌道は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＨＤＤ（Hard Disc Drive）、フラッシュメモリなどの記憶装置（不図示）に記憶されてよい。なお、過去に一度も第１軌道生成部１２３ａにより第１目標軌道が提供されていない場合には、第２軌道生成部１２３ｂは、Ｓ２０２の処理を省略してよい。

次に、第２軌道生成部１２３ｂは、外界認識部１２２による認識結果を参照して、外界認識部１２２により障害物ＯＢが認識されたか否かを判定する（ステップＳ２０４）。外界認識部１２２により障害物ＯＢが認識されなかったと判定した場合、第２軌道生成部１２３ｂは、第１軌道生成部１２３ａにより提供された第１目標軌道のうち、更新時刻が最も新しい第１目標軌道を走行制御部１４１に提供する（ステップＳ２０６）。

一方、外界認識部１２２により障害物ＯＢが認識されたと判定した場合、第２軌道生成部１２３ｂは、更新時刻が最も新しい第１目標軌道と障害物ＯＢとが干渉するか否かを判定する（ステップＳ２０８）。

第１目標軌道と障害物ＯＢとが干渉しないと判定した場合、第２軌道生成部１２３ｂは、上述したＳ２０６に処理を移す。

一方、第１目標軌道と障害物ＯＢとが干渉すると判定した場合、第２軌道生成部１２３ｂは、第１目標軌道の軌道形状を維持しつつ、第１目標軌道の各サンプリング時刻での目標速度および目標加速度を、障害物ＯＢと自車両Ｍとの相対速度または相対距離に応じて低下させた第２目標軌道を生成する（ステップＳ２１０）。

次に、第２軌道生成部１２３ｂは、生成した第２目標軌道を走行制御部１４１に提供する（ステップＳ２１２）。これによって、本フローチャートの処理が終了する。

図８は、第１軌道生成部１２３ａおよび第２軌道生成部１２３ｂの処理のタイミングを模式的に示す図である。図中横軸は、時間（例えば単位は［ｍｓ］）を表している。

例えば、時刻ｔ１のタイミングで、外界認識部１２２により障害物ＯＢが認識され始めたとする。このとき、第１軌道生成部１２３ａが、時刻ｔ０における外界認識部１２２の認識結果を参照して、上述した図６に示すフローチャートの処理を開始している場合、次に、障害物ＯＢが存在するという認識結果が参照されるには、第１周期Ｔａ分の時間が経過するのを待つ必要がある。図示のように、例えば、時刻ｔｘ（≒ｔ０＋Ｔａ）において第１目標軌道の生成処理が終了した場合、第１軌道生成部１２３ａは、次に外界認識部１２２による認識結果が提供された時点（時刻ｔ３）で、障害物ＯＢの存在を反映させた第１目標軌道の生成処理を開始することができる。障害物ＯＢの存在を反映させた第１目標軌道は、例えば、上述したように、自車両Ｍを隣接車線へと車線変更させて障害物ＯＢを回避させる軌道である。

例えば、第１軌道生成部１２３ａが、時刻ｔｙ（≒ｔ３＋Ｔａ）において、時刻ｔ３の認識結果を用いた第１目標軌道の生成処理を終了した場合、第２軌道生成部１２３ｂは、第１軌道生成部１２３ａにより提供された第１目標軌道と、外界認識部１２２により提供された認識結果との双方を受けた時点で、上述した図７に示すフローチャートの処理を開始し、第１目標軌道と障害物ＯＢとの干渉の有無に応じて、第１目標軌道または第２目標軌道を走行制御部１４１に提供する。ここでは、障害物ＯＢを回避するように（自車両Ｍが障害物ＯＢに干渉しないように）第１目標軌道が生成されるため、第２軌道生成部１２３ｂの処理周期である第２周期Ｔｂが経過した時刻ｔ６＃（≒ｔ６＋Ｔｂ）では、第１目標軌道が提供されることになる。

一方、図示の例では、第２軌道生成部１２３ｂの処理周期の合間に、外界認識部１２２から時刻ｔ０における認識結果が提供されているため、第２軌道生成部１２３ｂは、認識結果が提供された時点で処理を開始する。この時点では、障害物ＯＢが認識された以前（時刻ｔ１以前）に生成された第１目標軌道が第１軌道生成部１２３ａにより提供されているため、第１目標軌道と障害物ＯＢとが干渉する場合がある。

例えば、第２軌道生成部１２３ｂが、第１目標軌道と障害物ＯＢとの干渉判定を行ってから、第２目標軌道を生成するという処理を行わない場合、第１軌道生成部１２３ａにより回避のための第１目標軌道が生成されるまでの期間、時刻ｔ１以前に生成された第１目標軌道が走行制御部１４１に提供されることになる。この結果、最大２Ｔａ程度の時間が経過するまでの間、自車両Ｍは、障害物ＯＢに対する回避行動をとれない場合がある。

これに対して、本実施形態では、第２軌道生成部１２３ｂが、第１周期Ｔａよりも短い第２周期Ｔｂで、第１目標軌道と障害物ＯＢとの干渉判定を行い、更に、これらが干渉していれば一周期Ｔｂ経過した時刻ｔ１＃（≒ｔ１＋ｔｂ）に第２目標軌道を走行制御部１４１に提供する。これにより、走行制御部１４１は、より早いタイミングで自車両Ｍの加減速を制御することができる。この結果、自車両Ｍは、障害物ＯＢに対して、より速やかに回避行動をとることができる。

また、第２軌道生成部１２３ｂは、障害物ＯＢを考慮した第１目標軌道が生成されるまでの間、外界認識部１２２により時々刻々と認識され続ける障害物ＯＢとの相対距離や相対速度に応じて、第２目標軌道の速度要素である目標速度および目標加速度を変更しながら第２目標軌道を生成し続ける。例えば、障害物ＯＢが停止している場合、障害物ＯＢと、これに接近する自車両Ｍとの相対距離は時間が経過するごとに短くなっていくため、第２軌道生成部１２３ｂは、処理周期（処理回数）を重ねるごとに、目標速度および目標加速度をより低下させながら第２目標軌道を生成する。これによって、自車両Ｍの速度および加速度は、段階的に減らされていくため、乗員の負荷を軽減することができる。

図９は、本実施形態の制御方法を適用した自車両Ｍの挙動を模式的に示す図である。図中の各時刻における自車両Ｍの挙動は、図８において例示した、各時刻における第１軌道生成部１２３ａおよび第２軌道生成部１２３ｂの処理結果を反映している。

例えば、未だ障害物ＯＢが認識されていない時刻ｔ１以前において、定速走行イベントが計画されている場合、図示のように、第１軌道生成部１２３ａは、目標速度を一定とし、且つ軌道点が同じ車線上に配置された第１目標軌道する。図中矢印Ｖ１は、第１目標軌道の速度要素および加速度要素を表し、その矢印の長さは、目標速度の大きさを表している。

外界認識部１２２は、時刻ｔ１において障害物ＯＢを認識した場合、その認識結果を、第１軌道生成部１２３ａおよび第２軌道生成部１２３ｂに提供する。上述したように、第１軌道生成部１２３ａは、時刻ｔ１以前の認識結果を参照して、第１目標軌道の生成処理を開始しているため、時刻ｔ１の認識結果を反映できない。一方、第２軌道生成部１２３ｂは、時刻ｔ１以前の認識結果（時刻ｔ０での認識結果）を参照した一連の処理を終了しているため、時刻ｔ１の認識結果を取得して処理を開始する。なお、外界認識部１２２は、第１軌道生成部１２３ａおよび第２軌道生成部１２３ｂによる処理の開始タイミングと終了タイミングとを監視することで、処理実行中の生成部には認識結果を提供しないようにしてもよい。

第２軌道生成部１２３ｂは、時刻ｔ１＃において、時刻ｔ１の認識結果を参照して第２目標軌道を生成する。図中矢印Ｖ２は、第２目標軌道の目標速度を表し、その矢印の長さは、目標速度の大きさを表している。図中矢印Ｖ１とＶ２の長さを比較してわかるように、第２目標軌道の目標速度は、第１目標軌道の目標速度に比して小さいものとなる。これにより、走行制御部１４１は、障害物ＯＢを考慮した第１目標軌道が生成される前に、障害物ＯＢを考慮した第２目標軌道に基づいて、自車両Ｍの減速を開始する。

時刻ｔ６＃において、第１軌道生成部１２３ａにより提供される第１目標軌道は、例えば、図示のように、自車両Ｍを隣接車線へと車線変更させる軌道となる。この際、第１軌道生成部１２３ａは、第２目標軌道に従って自車両Ｍが減速している際に、車両センサ４０が検出した速度や加速度等の検出結果を用いて第１目標軌道を生成するため、直近の第２目標軌道と同程度の速度要素をもつ第２目標軌道を生成することになる。これによって、走行制御部１４１は、障害物ＯＢを考慮した第１目標軌道に基づいて自車両Ｍの操舵および加減速を制御する際に、急な加速等をさせることなく、円滑に自車両Ｍを走行させることができる。

以上説明した実施形態によれば、自車両Ｍの周辺の物標を認識する自車位置認識部１２１および外界認識部１２２と、自車位置認識部１２１および外界認識部１２２により認識された物標と、車両センサ４０により検出された自車両Ｍの状態とに基づいて、自車両Ｍの将来の目標速度、目標加速度、および目標位置の要素を含む第１目標軌道を生成する処理を、第１周期Ｔａで行う第１軌道生成部１２３ａと、第１軌道生成部１２３ａにより生成された第１目標軌道と、自車位置認識部１２１および外界認識部１２２により認識された物標と、車両センサ４０により検出された自車両Ｍの状態とに基づいて、自車両Ｍの将来の目標速度、目標加速度、および目標位置の要素を含む第２目標軌道を生成する処理を、第１周期Ｔａよりも短い第２周期Ｔｂで行う第２軌道生成部１２３ｂと、第１軌道生成部１２３ａにより生成された第１目標軌道、または第２軌道生成部１２３ｂにより生成された第２目標軌道の少なくとも一方に基づいて、自車両Ｍの加減速および操舵を制御する走行制御部１４１とを備えることにより、障害物ＯＢなどの物標に対して、より速やかに回避行動をとることができる。

以下、上述した実施形態の変形例について説明する。例えば、図１に示すように、自車両Ｍの周囲に複数のセンサ（カメラ１０、レーダ１２、およびファインダ１４）が設けられている場、外界認識部１２２は、自車両Ｍの周囲に設けられた全てのセンサの検出結果を用いて認識した認識結果を、第１軌道生成部１２３ａに提供し、自車両Ｍの周囲に設けられた複数のセンサのうち、自車両Ｍの前側に設けられたセンサ（例えば、カメラ１０、レーダ１２−１、ファインダ１４−１）の検出結果を用いて認識した認識結果を、第２軌道生成部１２３ｂに提供するようにしてよい。

例えば、第１軌道生成部１２３ａは、推奨車線が設定された経路、道路区画線を用いて認識された自車両Ｍの位置、自車両Ｍの位置を基準とした物標の位置、自車両Ｍと物標との相対速度や相対距離等に基づいて、行動計画として種々のイベントを計画したり、各イベントに応じて第１目標軌道を生成したりするため、自車両Ｍ周囲の全てのセンサの検出結果を利用するのが好ましい。

一方、第２軌道生成部１２３ｂは、第１目標軌道と障害物ＯＢとの干渉判定をする際に、少なくとも障害物ＯＢの認識結果のみを取得していればよいため、自車両Ｍの側方や後方を検出するセンサ（例えば、レーダ１２−２から１２−６、ファインダ１４−２から１４−７）の検出結果の利用を省略することができる。

この結果、第２軌道生成部１２３ｂは、第１目標軌道の生成時に用いる情報に比して、より少ない情報（この場合、前側のセンサの検出結果と第１目標軌道）で、第２目標軌道を生成することができる。

また、自車両Ｍの周辺環境を認識する際に利用するセンサの検出結果は、そのセンサの検出周期に基づいて選択されてもよい。

図１０は、センサの検出周期の一例を示す図である。図中の検出周期には、例えば、各センサが行う所定の処理の実行時間が含まれてよい。所定の処理とは、例えば、センサがカメラ１０であれば、撮像画像の生成処理や、生成した撮像画像のコントラストなどを補正する画像処理であり、センサがレーダ１２やファインダ１４であれば、変復調をはじめとする各種信号処理である。

例えば、図示のように、レーダ１２の検出周期が、他のセンサに比して最も短い場合、外界認識部１２２は、レーダ１２−１から１２−６の検出結果を用いて認識した認識結果のみを第２軌道生成部１２３ｂに提供してよい。また、外界認識部１２２は、自車両Ｍの前側に設けられた複数のセンサ（例えば、カメラ１０、レーダ１２−１、ファインダ１４−１）のうち、他のセンサに比して最も検出周期が短いセンサの検出結果を用いて認識した認識結果を、第２軌道生成部１２３ｂに提供してもよい。これによって、センサフュージョン処理において、各センサの検出結果の同期が速くなるため、より早いタイミングで、第２目標軌道が生成される。この結果、自車両Ｍは、障害物ＯＢに対して、より速やかに回避行動をとることができる。

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。

１…車両制御システム、１０…カメラ、１２…レーダ、１４…ファインダ、２０…通信装置、３０…ＨＭＩ、４０…車両センサ、５０…ナビゲーション装置、５１…ＧＮＳＳ受信機、５２…ナビＨＭＩ、５３…経路決定部、５４…第１地図情報、６０…ＭＰＵ、６１…推奨車線設定部、６２…第２地図情報、８０…運転操作子、１００…自動運転制御ユニット、１２０…第１制御部、１２１…自車位置認識部、１２２…外界認識部、１２３…行動計画生成部、１２３ａ…第１軌道生成部、１２３ｂ…第２軌道生成部、１４０…第２制御部、１４１…走行制御部、２００…走行駆動力出力装置、２１０…ブレーキ装置、２２０…ステアリング装置

Claims (7)

1. 自車両の周辺の物標を認識する認識部と、
   前記認識部により認識された物標と、前記自車両の状態とに基づいて、前記自車両の将来の目標速度である第１目標速度と、前記自車両の将来の目標位置とを決定する処理を、第１周期で行う第１処理部と、
   前記認識部により認識された物標と、前記自車両の状態とに基づいて、前記自車両の将来の目標速度である第２目標速度を決定する処理を、前記第１周期より短い第２周期で行う第２処理部と、
   前記第１処理部により決定された第１目標速度、または前記第２処理部により決定された第２目標速度の少なくとも一方に基づいて、前記自車両の加減速を制御し、前記第１処理部により決定された目標位置に基づいて、前記自車両の操舵を制御する走行制御部と、を備え、
   前記第２処理部は、前記第１処理部により決定された目標位置と、前記認識部により認識された物標の位置との相対的な位置関係に応じて、前記第２目標速度を決定する、
   車両制御システム。
2. 前記第２処理部は、
   前記目標位置に到達する過程で、前記自車両と前記物標とが干渉するか否かを判定し、
   前記自車両と前記物標とが干渉すると判定した場合に、前記第２目標速度を、前記第１目標速度に比して小さい速度に決定する、
   請求項１に記載の車両制御システム。
3. 前記第２処理部は、
   前記自車両と前記物標との相対距離または相対速度に基づいて、前記第２目標速度を決定する、
   請求項２に記載の車両制御システム。
4. 前記自車両の周囲に設けられた複数のセンサを更に備え、
   前記認識部は、前記複数のセンサのそれぞれの検出結果を用いて、前記物標を認識し、
   前記第２処理部は、前記複数のセンサのうち、前記自車両の前側に設けられたセンサの検出結果を用いて前記認識部により認識された物標と、前記第１目標速度とに基づいて、前記第２目標速度を決定する、
   請求項１から３のうちいずれか１項に記載の車両制御システム。
5. 前記複数のセンサは、互いに検出周期が異なり、
   前記第２処理部は、前記複数のセンサのうち、他のセンサに比して検出周期が短いセンサの検出結果を用いて前記認識部により認識された物標に基づいて、前記第２目標速度を決定する、
   請求項４に記載の車両制御システム。
6. 車載コンピュータが、
   自車両の周辺の物標を認識し、
   前記認識した物標と、前記自車両の状態とに基づいて、前記自車両の将来の目標速度である第１目標速度と、前記自車両の将来の目標位置とを決定する処理を、第１周期で行い、
   前記認識した物標と、前記自車両の状態とに基づいて、前記自車両の将来の目標速度である第２目標速度を決定する処理を、前記第１周期より短い第２周期で行い、
   前記決定した第１目標速度、または前記決定した第２目標速度の少なくとも一方に基づいて、前記自車両の加減速を制御し、前記決定した目標位置に基づいて、前記自車両の操舵を制御し、
   前記決定した目標位置と、前記認識した物標の位置との相対的な位置関係に応じて、前記第２目標速度を決定する、
   車両制御方法。
7. 車載コンピュータに、
   自車両の周辺の物標を認識させ、
   前記認識させた物標と、前記自車両の状態とに基づいて、前記自車両の将来の目標速度である第１目標速度と、前記自車両の将来の目標位置とを決定する処理を、第１周期で行わせ、
   前記認識させた物標と、前記自車両の状態とに基づいて、前記自車両の将来の目標速度である第２目標速度を決定する処理を、前記第１周期より短い第２周期で行わせ、
   前記決定させた第１目標速度、または前記決定させた第２目標速度の少なくとも一方に基づいて、前記自車両の加減速を制御させ、前記決定させた目標位置に基づいて、前記自車両の操舵を制御させ、
   前記決定させた目標位置と、前記認識させた物標の位置との相対的な位置関係に応じて、前記第２目標速度を決定させる、
   車両制御プログラム。

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