JP6809890B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

車載カメラやレーダなどの外界認識センサを用いて、車両周辺の物体（車両、歩行者、構造物など）を認識したり、道路標示（区画線などの路面ペイントなど）または道路標識（「止まれ」などの標識）を認識したりするための技術が提案されている。

さらに、これらの技術を用いて車両の移動を制御し、乗員の安心感や快適性を向上させる技術も提案されている。近年では、車両のステアリングと速度とを自動制御することで目的地まで自動的に走行する自動運転技術が注目されている。このような自動運転技術を実現するためには、複雑な交通環境下においても交通状況を正確に判断して車両を制御する必要がある。

車両を道なりに走行させる自動運転制御を行うにあたり、車両が走行する車線の状態に基づいて自動運転を制御する技術がある（特許文献１）。特許文献１に記載の技術によれば、車両が走行可能な車線が複数存在する場合は、状況に応じて車線を選択することにより、車両が追い越し車線を走行していたら走行車線へ車線変更したり、あるいは、車両が走行している車線が混雑していたら別の車線へ車線変更したりする。これにより、特許文献１では、車両が自動運転している場合に、その車両の周囲における交通環境の妨げとなるのを防止せんとする。

特開２０１１−１６２１３２号公報

特許文献１の技術では、車両および周辺車両が区画線などで決められた車線内を走行していることを前提とする。したがって例えば、右折専用車線の車列がその手前の導流帯（いわゆるゼブラゾーン）の上まで延びている場合などでは、車線外に存在する周辺車両を考慮して自動運転することができず、交通流を妨げてしまうといった課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、車両周辺の障害物の存在に応じて走行軌道を変更できるようにした車両制御装置を提供することを目的とする。本発明のさらなる目的は、車線外に存在する周辺車両を考慮することで、車両周辺の交通流を妨げることなく自動運転制御を実現する車両制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決すべく、本発明に従う車両制御装置は、道路に応じて予め定められた進路に基づいて車両の走行軌道を制御する車両制御装置であって、車両の周辺環境を認識し、道路に予め設定された第１進路の第１分岐点を検出し、車両が、第１分岐点から分かれる複数の第２進路のうちいずれか一つの選択された第２進路に基づく走行軌道に沿って移動するときに、認識した周辺環境から検出される障害物の存在により所定の条件が成立する場合は、第１分岐点とは異なる第２分岐点で第１進路から分岐して選択した第２進路へ向かう仮想進路を生成し、生成した仮想進路に基づいて走行軌道を変更する。

本発明によれば、車両の周辺環境から検出される障害物の存在に応じて仮想進路を生成し、その仮想進路に基づいて走行軌道を変更することができる。

車両制御装置の機能ブロック図である。 車両制御処理のフローチャートである。 車両が障害物（他車）を考慮せずに右折する場合を示す説明図である。 障害物を考慮して走行軌道を変更する例を示す説明図である。 障害物を考慮して走行軌道を変更する他の例を示す説明図である。 Ｔ字路において、車両が障害物を考慮しない場合を示す説明図である。 Ｔ字路において、車両が障害物を考慮して走行軌道を変更する例を示す説明図である。 片側二車線の道路から分岐する車線に向かう際に、障害物を考慮して走行軌道を変更する例を示す説明図である。 第２実施例に係る車両制御装置の機能ブロック図である。 車両制御処理のフローチャートである。 前方の障害物を追従対象として認識し、走行軌道を変更する例を示す説明図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態に係る車両制御装置は、自車（車両制御装置を搭載した車両）周辺の交通流を妨げることなく、円滑かつ安全な走行制御を実現する。このために本実施例の車両制御装置は、予め定められた分岐点を交通状況に応じて変更することにより、交通状況に適した進路および走行軌道を自動生成する。または、本実施形態の車両制御装置は、障害物の進路の予測結果と自車の進路とに基づいて、障害物を追従対象として選択し、障害物に追従するように走行軌道を制御することもできる。

本実施形態の一つの構成例では、道路に応じて予め定められた進路に基づいて車両の走行軌道を生成する車両制御装置において、前記進路は、道路に応じて予め定められた分岐点において異なる地点に向かう複数の進路に分岐しており、車両が複数の進路のうちの一つの進路に基づく走行軌道に沿って移動する場合、車両の周辺に存在する障害物に応じて分岐点とは異なる位置で進路から分岐し、かつ一つの進路に向かう仮想進路に基づいて走行軌道を変更する。

本実施形態によれば、地図で規定している車線以外に存在する周辺車両を考慮した走行制御が可能となる。したがって、自車両周辺の交通流を妨げることなく、円滑かつ安全な自動運転制御が実現可能となる。

なお、走行軌道とは車両の移動する軌跡であり、幅を持たない概念である。したがって、例えば、車両が複数の進路のうち一つの進路に基づく走行軌道に沿って移動すると、他の進路に基づいて移動する障害物の通行を車両が妨げることとなる場合とは、具体的には、「車両（自車）の走行軌道（幅の無い概念）から決定される自車の走行領域（幅のある概念）と、障害物（他車）の走行領域（幅のある概念）とが重なる場合を意味する。

図１〜図８を用いて実施例を説明する。図１は、第１実施例による車両制御装置１の概略構成図である。図１では、車両制御装置１と、その周辺装置とを示している。

本実施例の車両制御装置１は、例えば、演算処理装置、記憶装置、入出力回路、通信回路（いずれも不図示）などを備えたコンピュータシステムとして構成される。車両制御装置１は、記憶装置に記憶されたコンピュータプログラムを演算処理装置が読み込んで実行することにより、それぞれ後述する周辺環境認識部１０、道路情報取得部１１、走行軌道生成部１２、車両制御部１３を実現する。

車両制御装置１は、例えば、外界認識装置２，操舵装置３，駆動装置４，制動装置５，音発生装置６，表示装置７とに接続されている。また、車両制御装置１は、自車両の通信ネットワークであるＣＡＮ（不図示）などに接続されている。車両制御装置１には、自車両に設けられた図示せぬセンサ群からＣＡＮを介して、車速、舵角、ヨーレートなどの車両情報が入力される。なお、ＣＡＮ（Controller Area Network）とは、車載の電子回路や各装置を接続するためのネットワーク規格である。

外界認識装置２は、自車両の周囲環境に関する情報を取得する装置である。外界認識装置２としては例えば、自車両の前方を撮影する車載ステレオカメラ、自車両の前方，後方，右側方，左側方の周囲環境をそれぞれ撮影する４個の車載カメラがある。

これらの車載カメラは、得られた画像データを用いて、自車両周辺の物体の形状や位置を検出する。つまり、車載カメラは、自車両周辺の静止立体物、移動体、車線区分線等の路面ペイント、標識等の物体の、形状や位置を検出する。さらに車載カメラは、路面の凹凸等を検出して、自車両が走行可能な路面であるか否かを判定する機能を持つ。静止立体物とは、例えば、駐車車両、壁、ポール、パイロン、縁石、車止めなどである。移動体とは、例えば、歩行者、自転車、バイク、車両などである。

車載カメラは、移動体の状態を推定するための情報として、ブレーキランプや方向指示器の点灯有無や、車内の人の有無などを検出する構成としてもよい。以下、静止立体物と移動体との二つをまとめて障害物と呼ぶ。自車両以外の他の車両は、移動可能な障害物と呼ぶこともできる。

物体の形状や位置は、例えば、パターンマッチング手法やその他の公知技術を用いることで検出することができる。物体の位置は、例えば、自車両の前方を撮影する車載カメラの位置に原点を有する座標系を用いて表現される。そして、得られた物体の種別や距離、その方角等の情報を、専用線やＣＡＮなどを用いて車両制御装置１へ出力する。

なお、車載カメラにより得られた画像を専用線などを用いて車両制御装置１へ出力し、車両制御装置１内で画像データを処理する方式にしてもよい。また、車載カメラ以外にも例えば、ミリ波やレーザーを用いて物体との距離を計測するレーダ、超音波を用いて物体との距離を計測するソナー等を用いることができる。レーダーやソナー等で得られた物体との距離とその方角等とを含む情報を、専用線やＣＡＮなどを用いて車両制御装置１へ出力することもできる。さらに、自車両の外部との通信を行うための通信装置を、外界認識装置２に含めてもよい。通信装置を有する外界認識装置２を用いることで、車両同士の通信、車両と道路側の装置との通信を行うことができる。すなわち、通信装置を有する外界認識装置２は、自車両周辺の車両と通信して位置や速度の情報などをやり取りしたり、あるいは、路側の通信機と通信して自車両に搭載されたセンサからは検出できない情報（自車両の死角の障害物の情報など）をやり取りしたりすることもできる。

操舵装置３は、車両（自車両）の移動方向を制御する装置である。操舵装置３は、外部からの駆動指令により制御されるパワーステアリング等で構成される。パワーステアリングには、電動アクチュエータで蛇角を制御する電動パワーステアリング、油圧アクチュエータで舵角を制御する油圧パワーステアリングがある。

駆動装置４は、車両を駆動する装置である。駆動装置４は、例えば、外部からの駆動指令により電動スロットルなどでエンジントルクを制御可能なエンジンシステムや、外部からの駆動指令により電動モータなどで駆動力を制御可能な電動パワートレインシステム等で構成される。

制動装置５は、外部からの制動指令により制御可能なブレーキ等で構成される。ブレーキには、電動アクチュエータで制動力を制御可能な電動ブレーキ、油圧アクチュエータで制動力を制御可能な油圧ブレーキ等がある。

音発生装置６は、スピーカー等で構成され、運転者などの乗員に対する警報や音声ガイダンス等の出力に用いられる。

表示装置７は、例えば、ナビゲーション装置等のディスプレイ，メーターパネル，警告灯等で構成される。表示装置７は、車両制御装置１の操作画面を表示するほか、自車両の走行状態が視覚的に表現できる画面も表示する。

道路情報取得部１１は、現在の自車位置周辺の地図データを取得する。取得される地図データは、ポリゴンやポリライン等で表現される実際の道路形状に近い形状データと、通行規制情報（制限速度，通行可能車両種別等），車線区分（本線，追越車線，登坂車線，直進車線，左折車線，右折車線等），信号機や標識等の有無（有の場合はその位置情報）等のデータとを含む。

周辺環境認識部１０は、外界認識装置２により検出した物体の形状や位置に関する情報と、自車両が走行可能な路面であるか否かの判定結果とに基づいて、例えば一般道を走行する場合であれば、走行可能な車線位置や交差点の旋回可能スペース等を検出する。

また、周辺環境認識部１０は、自車両周辺の外界認識装置２により検出した移動体の現在から将来の振る舞いを予測する機能を有する。例えば、周辺環境認識部１０は、路肩にはみ出して止まっている車両が路上駐車車両なのか左折待ち車両なのか、予測することができる。さらに、周辺環境認識部１０は、導流帯（ゼブラゾーン）上に存在する車両が右折待ち車両か否かを予測することができる。周辺環境認識部１０は、道路情報取得部１１により取得した地図データや外界認識装置２により検出した車両の状態（例えば方向指示器の点灯状態など）を用いて、自車両周辺の移動体の振る舞いを予測する。

さらに、周辺環境認識部１０は、道路情報取得部１１により取得した地図データに対して、外界認識装置２により検出した情報に基づいて、進路の分岐点の位置を変更したり、仮想の進路を生成したりする機能を有する。

走行軌道生成部１２は、現在の自車位置から目標位置へ自車両を移動するための軌道を生成する。走行軌道生成部１２は、道路情報取得部１１により取得した地図データの車線情報に基づく進路情報から、走行軌道を生成する。さらに、走行軌道生成部１２は、生成した走行軌道を移動する目標速度を、地図データの制限速度や経路の曲率，信号機，一時停止位置，先行車の速度等の情報を用いて演算する。

車両制御部１３は、走行軌道生成部１２で生成した走行軌道に沿って、自車両を制御する。車両制御部１３は、走行軌道に基づいて目標舵角と目標速度とを演算する。なお、自車両と障害物との衝突が予測される場合には、自車両が障害物に衝突しないように、目標舵角と目標速度を演算する。そして、車両制御部１３は、その目標舵角を実現するための目標操舵トルクを操舵装置３へ出力する。また、車両制御部１３は、目標速度を実現するための目標エンジントルクや目標ブレーキ圧を駆動装置４や制動装置５へ出力する。また、自車両が障害物に衝突しないように目標舵角と目標速度を演算する場合や、周辺環境認識部１０で生成された仮想進路に基づいて走行する場合は、走行支援内容等を音発生装置６と表示装置７へ出力する。

図２のフローチャートを用いて、車両制御装置１の処理手順の一例を説明する。

車両制御装置１は、ステップＳ１１において、外界情報と車両情報を取得し、ステップＳ１２へ進む。外界情報は、外界認識装置２により入力される情報である。車両情報は、自車両の車速，舵角，ヨーレートなどの情報である。

車両制御装置１は、ステップＳ１２において、道路情報を取得し、ステップＳ１３へ進む。道路情報は、現在の自車両周辺の地図データである。地図データは、ポリゴンやポリライン等で表現される実際の道路形状に近い形状データと、通行規制情報（制限速度，通行可能車両種別等），車線区分（本線，追越車線，登坂車線，直進車線，左折車線，右折車線等），信号機や標識等の有無（有の場合はその位置情報）等のデータを含む。

ステップＳ１３では、車両制御装置１は、ステップＳ１１で取得した外界情報とステップＳ１２で取得した道路情報とを用いて、自車両周辺の走行環境を把握する処理を実施し、ステップＳ１４へ進む。具体的には、車両制御装置１は、障害物などの外界情報を地図データ上に配置し、自車両が走行可能な車線位置や交差点の旋回可能スペースなどを検出する。

車両制御装置１は、ステップＳ１４において、自車両の前方に進路の分岐点が存在するか否か判断する。分岐点が存在する場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ステップＳ１５へ進む。分岐点が存在しない場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ステップＳ１７へ進む。

車両制御装置１は、ステップＳ１５において、進路に従って走行すると周辺の交通流を妨げる可能性があるか否かを判定する。周辺の交通流を妨げる可能性がある場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ステップＳ１６へ進む。周辺の交通流を妨げる可能性がない場合（Ｓ１５：ＮＯ）、ステップＳ１７に進む。

車両制御装置１は、ステップＳ１６において、進路の分岐点を変更し、仮想進路を生成する処理を実施し、ステップＳ１７へ進む。

ステップＳ１７では、車両制御装置１は、進路に基づいた走行軌道を生成し、ステップＳ１８へ進む。車両制御装置１は、走行軌道を変更する場合に、その旨を音発生装置６または表示装置７を用いて、乗員に報知してもよい。

ステップＳ１８では、車両制御装置１は、ステップＳ１７で生成した走行軌道に従って自車両を走行させるための制御パラメータを演算し、ステップＳ１９へ進む。制御パラメータは、例えば、目標操舵トルクと目標エンジントルク，目標ブレーキ圧を含む。

車両制御装置１は、ステップＳ１９において、ステップＳ１８で演算した制御パラメータのそれぞれを操舵装置３，駆動装置４，制動装置５に出力する。これにより、上述した一連の車両制御処理は正常終了する。

なお、操舵装置３に出力する制御パラメータとしては、目標操舵角を実現するための目標操舵トルクが挙げられるが、操舵装置３の構成によっては直接目標操舵角を出力することも可能である。また、駆動装置４と制動装置５に出力する制御パラメータとしては、目標速度を実現するための目標エンジントルクや目標ブレーキ圧等が挙げられるが、駆動装置４と制動装置５の構成によっては直接目標速度を出力することも可能である。

次に、図３から図８を用いて本実施例の動作例を説明する。まず図３から図５は、自車両Ｃ１が片側１車線の道路Ｌ１１を走行中に、前方の交差点Ｌ１３を右折するために右折専用車線Ｌ１２へ車線変更しようとするシーンを想定した状況説明図である。

図３は、地図情報から走行軌道を生成して走行した際の課題シーンである。図３（ａ）に道路Ｌ１０の構成を示す。車線Ｌ１の進行方向右側には、交差点Ｌ１３の近傍に位置して、右折専用車線Ｌ１２が設けられている。右折専用車線Ｌ１２の後側には、導流帯Ｚ１が設けられている。

図３（ｂ）のように、自車両Ｃ１が交差点手前にさしかかった場合、地図から得られる進路の情報は、自車両Ｃ１の位置から右折専用車線Ｌ１２が開始されるまでの直進の進路Ｒ１１と、進路Ｒ１１から分岐点ＤＰ１１を介して進路Ｒ１１を継続する直進の進路Ｒ１２と、右折専用車線Ｌ１２から右折する進路Ｒ１３とに分岐している。分岐点ＤＰ１１の手前の進路Ｒ１１は「第１進路」に該当する。分岐点ＤＰ１１以降の進路Ｒ１２，Ｒ１３は「第２進路」に該当する。

ここで、地図の進路の情報に基づいて自車両Ｃ１の走行軌道を生成すると、走行軌道Ｐ１１が生成される。ただし、図３に示すシーンの場合、右折専用車線Ｌ１２とその手前の導流帯Ｚ１上に右折待ち車両Ｃ２とＣ３とが存在している。したがって、自車両Ｃ１が走行軌道Ｐ１１に沿って移動すると、図３（ｃ）に示すように、自車両Ｃ１は右折待ち車両Ｃ２とＣ３の間に割り込むこととなり、車両Ｃ２の進路を妨害する。さらには、自車両Ｃ１が右折専用車線Ｌ１２へ割り込もうとする位置で停車してしまうと、自車両Ｃ１に後続する他の車両Ｃ４の進路も妨害してしまう。なお、図３（ｃ）の自車両Ｃ１の位置での走行軌道はＰ１１ａに示すとおりである。

図４は、図３の課題シーンに対して本実施例の車両制御処理を適用した例である。図４（ａ）において、車両制御装置１は、自車両Ｃ１の前方に進路の分岐点ＤＰ１１があることを確認すると、自車両Ｃ１の前方に検知している車両Ｃ２の将来の行動を予測する。車両Ｃ２は、導流帯Ｚ１の上に位置し、その先に右折専用車線Ｌ１２が存在する。したがって、車両制御装置１は、車両Ｃ２は次の交差点Ｌ１３を右折する車両であると予測することができる。

自車両Ｃ１は、地図の進路から得られる情報で走行軌道を生成すると、図３（ｃ）で述べた走行軌道Ｐ１１のように、右折待ちの車両Ｃ２の前に割り込んでしまう。このため、車両制御装置１は、地図情報に基づく走行軌道Ｐ１１のままで移動を続けると、周辺の交通流を妨げてしまうと判断し、分岐点変更の処理へ移行する。このようなシーンでは、自車両Ｃ１は車両Ｃ２の後方に追従すべきであるため、車両制御装置１は、右折待ち車両Ｃ２の後方の走行可能領域を判定する。図４の例では、車両Ｃ２の後方は導流帯Ｚ１となっているため、自車両Ｃ１は導流帯Ｚ１を走行可能である。そこで、車両制御装置１は、前方の障害物である右折待ち車両Ｃ２の後側から導流帯Ｚ１の開始位置までの領域を走行可能領域ＲＡ１として抽出する。

車両制御装置１は、走行可能領域ＲＡ１が抽出できると、図４（ｂ）のように、地図で規定している分岐点ＤＰ１１を、走行可能領域ＲＡ１の開始位置へ向かう分岐点ＤＰ１２まで変更する。そして、車両制御装置１は、分岐点ＤＰ１２から仮想進路Ｒ１４を生成して地図上の右折の進路Ｒ１３に接続させる。車両制御装置１は、仮想進路Ｒ１４に沿った走行軌道Ｐ１２を生成し、車両Ｃ２に追従するように自車両Ｃ１を制御する。図４（ｃ）に示すように、先行車Ｃ２に追従して、導流帯Ｚ１上で信号が変わるのを待つ。

以上のように、本実施例の車両制御装置１によれば、道路情報に基づく分岐点を自車両の周囲状況に応じて変更することで、自車両周辺の交通流を妨げることなく、円滑かつ安全な走行が可能となる。

なお、地図に基づく当初の分岐点ＤＰ１１は「第１分岐点」に該当し、変更後の分岐点ＤＰ１２は「第２分岐点」に該当する。変更前の走行軌道Ｐ１１を第１走行軌道と、変更後の走行軌道Ｐ１２を第２走行軌道と呼ぶこともできる。

図５は、図４で説明したシーンに対して、右折待ち車両Ｃ２の１台のみの場合の動作例である。

図５（ａ）において、車両制御装置１は、自車両Ｃ１の前方に進路の分岐点ＤＰ１１があることを確認すると、自車両Ｃ１の前方に検知している車両Ｃ２の将来の行動を予測する。車両制御装置１は、車両Ｃ２が右折専用車線Ｌ１２に位置することから、次の交差点Ｌ１３を右折する車両であると予測することができる。

自車両Ｃ１の走行軌道を、地図の進路から得られる情報に基づいて生成すると、走行軌道Ｐ１１となる。しかし、地図の進路のみに基づく走行軌道Ｐ１１は、右折待ちの車両Ｃ２の斜め後から接近するように移動するため、自車両Ｃ１が走行してきた直進車線Ｌ１１をふさいでしまう。そこで、車両制御装置１は、自車両Ｃ１が走行軌道Ｐ１１に従って移動すると周辺の交通流を妨げると判断し、分岐点の変更処理に移行する。

このようなシーンでは、自車両Ｃ１は車両Ｃ２の後方に追従すべきであるため、車両制御装置１は、車両Ｃ２の後方の走行可能領域ＲＡ２を判定する。この例では、車両Ｃ２の後方は導流帯Ｚ１となっているため、自車両Ｃ１が走行可能である。そこで、車両制御装置１は、右折待ち車両Ｃ２の後側から導流帯Ｚ１の開始位置までの領域を走行可能領域ＲＡ２として抽出する。

車両制御装置１は、走行可能領域ＲＡ２が抽出できると、図５（ｂ）のように、地図で規定してある分岐点ＤＰ１１をそれよりも手前に位置する分岐点ＤＰ１３へ変更し、分岐点ＤＰ１３から仮想進路Ｒ１５を生成して、地図上の右折進路Ｒ１３に接続させる。そして、車両制御装置１は、仮想進路Ｒ１５に沿った走行軌道Ｐ１３を生成し、車両Ｃ３に追従するように自車両Ｃ１を制御する。これにより、図５（ｃ）に示すように、自車両Ｃ１は、追従対象の先行車両Ｃ２の後の導流帯Ｚ１上で信号が変わるのを待つ。

ここで、図４（ｂ）および図５（ｂ）で説明した進路の分岐点の変更方法および仮想進路の生成方法では、追従すべき対象の後方の真後ろ付近に自車両Ｃ１が入るように、分岐点を変更したり仮想進路を生成したりすればよい。図４（ｂ）の設定方法と図５（ｂ）での設定方法とは異なるが、図５（ｂ）での設定方法を図４（ｂ）での設定方法に合わせてもよい。ただし、抽出された走行可能領域の形状によっては、追従すべき対象の後方の真後ろ付近に自車両Ｃ１が入れない場合も想定される。そのような場合は、例えば極力、自車両Ｃ１の後方から接近してくる車両の妨げにならないように、分岐点の変更位置を決定し、仮想進路を生成する。

以上のように、本実施例の車両制御装置１によれば、周囲状況に応じて分岐点を変更することで、自車両の周辺の交通流を妨げることなく、円滑かつ安全な走行を実現することができる。

図６は、図３と同様に、地図情報から走行軌道を生成して走行する場合の課題を示すシーンである。

図６（ａ）に、道路Ｌ２０の構成を示す。図中左側から右側へ向かう一方通行の車線Ｌ２１は、Ｔ字路交差点Ｌ２２に接続されている。地図情報では、直進する進路Ｒ２１が交差点Ｌ２２に接続する箇所の分岐点ＤＰ２１から、Ｔ字路交差点Ｌ２２を左折する進路Ｒ２２と、同じく交差点Ｌ２２を右折する進路Ｒ２３とに分岐している。

ここでは自車両Ｃ１は左折するものとする。図６（ｂ）に示すように、自車両Ｃ１がＴ字路交差点手前にさしかかった場合に、地図の進路情報のみに基づいて自車両Ｃ１の走行軌道を生成すると、走行軌道Ｐ２１が生成される。すなわち、自車両Ｃ１は、進路Ｒ２１の中央を直進し、分岐点ＤＰ２１から進路Ｒ２２に移り、交差点Ｌ２２を左折する。

しかし、図３（ｂ）に示すシーンの場合、道路は１車線Ｌ２１のみであるにもかかわらず、交差点Ｌ２２の手前で左折待ちの車両Ｃ２，Ｃ３と、右折待ちの車両Ｃ４との２列に分かれている。したがって、自車両Ｃ１が走行軌道Ｐ２１に沿って走行すると、図６（ｃ）に示すように、自車両Ｃ１は左折待ち車両Ｃ２の後方に向けて移動することになる。もしも自車両Ｃ１が左折待ちの末尾の車両Ｃ２の後方で停車すると、自車両Ｃ１の後から来る車両Ｃ５（右折を予定する車両）の進路を妨害してしまう。なお、図６（ｂ）に示す自車両Ｃ１の位置では、走行軌道Ｐ２２となる。

図７は、図６の課題シーンに対して本実施例の車両制御処理を適用した例である。まず図７（ａ）において、車両制御装置１は、自車両Ｃ１の前方に進路の分岐点ＤＰ２１があることを確認すると、自車両Ｃ１の前方に検知している車両Ｃ２および車両Ｃ４の将来の行動を予測する。

車両Ｃ２は、車線Ｌ１から左にはみ出して停車しており、その先にＴ字路交差点Ｌ２２が存在する。したがって、車両制御装置１は、車両Ｃ２は次の交差点Ｌ２２を左折すると予測することができる。

一方、車両Ｃ４は、車線Ｌ１から右にはみ出して停車しており、その先にＴ字路交差点Ｌ２２が存在する。したがって、車両制御装置１は、次の交差点Ｌ２２を右折すると予測することができる。

図６（ｂ）でも述べた通り、車両制御装置１は、自車両Ｃ１が地図の進路から得られる情報のみで生成される走行軌道Ｐ２１に従って移動すると、２列で並んでいる先行車両の中央に移動してしまうため、周辺の交通流を妨げると判断する。そこで、車両制御装置１は、分岐点を変更する。このようなシーンでは、自車両Ｃ１は車両Ｃ２の後方に追従すべきであるため、車両制御装置１は、車両Ｃ２の後方の走行可能領域ＲＡ３を判定する。この場合、車両Ｃ２の後方は路肩を含む領域であるため、車両制御装置１は、車両Ｃ２の後側の路肩上に走行可能領域ＲＡ３を抽出する。

車両制御装置１は、走行可能領域ＲＡ３が抽出できると、図７（ｂ）のように、地図で規定してある分岐点ＤＰ２１を、車列が２つに分かれるよりも手前に位置する分岐点ＤＰ２２へ変更する。そして、車両制御装置１は、分岐点ＤＰ２２から仮想進路Ｒ２４を生成して、地図上に予め規定されている左折進路Ｒ２２に接続させる。車両制御装置１は、仮想進路Ｒ２４に沿った走行軌道Ｐ２３を生成し、車両Ｃ２に追従するように自車両Ｃ１を制御する。図７（ｃ）に示すように、自車両Ｃ１は、左折待ち車両Ｃ２の後方で路肩上に停車し、信号が変わるのを待つ。なお、変更点ＤＰ２１から変更点ＤＰ２２へ変更したことに伴い、変更点ＤＰ２２から右折進路Ｒ２５が生成される。

以上のように、本実施例の車両制御装置１では、周囲状況に応じて分岐点を変更することで、自車両周辺の交通流を妨げることなく、円滑かつ安全な走行を実現できる。

図８は、片側２車線道路から分岐する場合の課題を示すシーンに対して、本実施例の車両制御処理を適用した例である。

図８（ａ）のように、自車両Ｃ１が２車線道路から分岐車線が現れる場所にさしかかった場合を例にあげて説明する。この場合、地図から得られる進路の情報は、自車両Ｃ１の位置から分岐車線が現れる部分までの直進の進路Ｒ３１と、進路Ｒ３１から分岐点ＤＰ３１を介してそのまま直進する進路Ｒ３２と、分岐点ＤＰ３１から分岐車線側に分岐する進路Ｒ３３とを含む。

ここで、地図の進路の情報に基づいて自車両Ｃ１の走行軌道を生成すると、走行軌道Ｐ３１が生成される。ただし、このシーンの場合、本線から分岐していく車両Ｃ２〜Ｃ６が分岐車線からあふれて路肩まで延びている。したがって、自車両Ｃ１が走行軌道Ｐ３１に沿って移動すると、自車両Ｃ１は分岐車線上で待つ車両Ｃ４と車両Ｃ５との間に割り込むことになる。さらには、自車両Ｃ１が割込み箇所で停車したとすると、自車両Ｃ１の後続車両の進路を妨害してしまう。

この状況に本実施例の車両制御処理を適用すると、以下の流れとなる。まず図８（ａ）において、車両制御装置１は、自車両Ｃ１の前方に進路の分岐点ＤＰ３１があることを確認すると、自車両Ｃ１の前方に検知している車両Ｃ２の将来の行動を予測する。車両Ｃ２は、車線から左にはみ出した路肩に停車しており、その先に分岐車線が存在する。このため、車両制御装置１は、車両Ｃ２は分岐車線を進行すると予測できる。

車両制御装置１は、自車両Ｃ１が地図の進路から得られる情報で生成された走行軌道Ｐ３１に沿って移動すると、上述のとおり周辺の交通を妨げると判断し、分岐点を変更する処理に移行する。このようなシーンでは、自車両Ｃ１は車両Ｃ２の後方に追従すべきであるため、車両制御装置１は、車両Ｃ２の後方の走行可能領域を判定する。この場合、車両Ｃ２の後方は路肩であるため、車両制御装置１は、車両Ｃ２の後側の路肩を走行可能領域ＲＡ４として抽出する。

車両制御装置１は、走行可能領域ＲＡ４が抽出できると、図８（ｂ）のように、地図に規定された分岐点ＤＰ３１を、走行可能領域ＲＡ４の開始点手前に位置する分岐点ＤＰ３２へ変更する。そして、車両制御装置１は、分岐点ＤＰ３２から仮想進路Ｒ３５を生成して、地図の分岐車線の進路Ｒ３３に接続させる。車両制御装置１は、仮想進路Ｒ３５に沿った走行軌道Ｐ３２を生成し、車両Ｃ２に追従するように自車両Ｃ１を制御する。

以上のように、本実施例の車両制御装置１では、周囲状況に応じて分岐点を変更することで、自車両周辺の交通流を妨げることなく、円滑かつ安全な走行を可能とする。

図９〜図１１を用いて本発明の第２実施例について説明する。本実施例は、第１実施例の変形例に該当するため、第１実施例との相違を中心に説明する。

図９は、本実施例の車両制御装置１Ａの概略を示す機能ブロック図である。本実施例では、図１で述べた第１実施例の構成と比較して、周辺環境認識部１０Ａおよび走行軌道生成部１２Ａの処理が異なる。

走行軌道生成部１２Ａは、周辺環境認識部１０Ａの新たな出力である、障害物の追従対象情報を利用して走行軌道を生成する機能を有するブロックである。

周辺環境認識部１０Ａは、自車進路決定部１０１と、障害物進路予測部１０２と、追従対象判定部１０３といった、各機能を有する。周辺環境認識部１０Ａは、入力された障害物の情報に対して、自車両が追従すべき車両か否かを判定し、その判定結果としての追従対象情報を付加して出力する。

自車進路決定部１０１は、自車両の前方の地図情報などから自車両の進路を決定する機能を有する。障害物進路予測部１０２は、障害物周辺の地図情報などから障害物の進路を予測する機能を有する。

追従対象判定部１０３は、自車進路決定部１０１で決定された自車両の進路と障害物進路予測部１０２で推定された障害物の進路とを比較して、障害物が自車両の追従対象であるか判定する。例えば、追従対象判定部１０３は、自車両の進路と障害物の進路とが同一方向の場合、障害物が自車両の追従対象であると判断する。これに対し、追従対象判定部１０３は、自車両の進路と障害物の進路とが同一方向でない場合、障害物が自車両の追従対象でないと判断する。

図１０のフローチャートを用いて、本実施例の車両制御処理を説明する。本実施例の車両制御処理は、図２で述べた車両制御処理に比べて、ステップＳ１３ＡおよびステップＳ１７Ａの内容が異なり、さらにステップＳ１６を備えない点で相違する。

車両制御装置１Ａは、外界情報と車両情報を取得し（Ｓ１１）、道路情報を取得し（Ｓ１２）、ステップＳ１１で取得した外界情報とステップＳ１２で取得した道路情報とを用いて、自車両周辺の走行環境を把握する処理を実施する（Ｓ１３Ａ）。ステップＳ１３Ａにおいて、車両制御装置１Ａは、追従対象判定部１０３による追従対象の判定処理を含めて、周辺環境を認識する。

車両制御装置１Ａは、自車両の前方に進路の分岐点が存在するか否か判断し（Ｓ１４）、分岐点が存在する場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、進路に従って走行すると周辺の交通流を妨げる可能性があるか否かを判定する（Ｓ１５）。

周辺の交通流を妨げる可能性がある場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、車両制御装置１Ａは、ステップＳ１３Ａで決定した追従対象に基づいて走行軌道を生成する（Ｓ１７Ａ）。これに対し、進路の分岐点が存在しない場合（Ｓ１４：ＮＯ）または周辺の交通流を妨げる可能性がない場合（Ｓ１５：ＮＯ）のいずれかの場合、車両制御装置１Ａは、地図の進路の情報のみに基づいて走行軌道を生成する（Ｓ１７）。

そして車両制御装置１Ａは、ステップＳ１７またはＳ１７Ａのいずれかで生成した走行軌道に従って自車両を走行させるための制御パラメータを演算し（Ｓ１８）、この制御パラメータのそれぞれを操舵装置３，駆動装置４，制動装置５に出力する（Ｓ１９）。

図１１を用いて本実施例の動作例を示す。図１１は、自車両Ｃ１が片側１車線の道路を走行中に、前方の交差点を右折するために右折専用車線Ｌ１２へ車線変更しようとするシーンを想定した状況説明図である。

まず図１１（ａ）のように、自車両Ｃ１の進路Ｐ１４は、直進進路Ｌ１１から右折線用車線Ｌ１２を通過して交差点Ｌ１３を右折する経路として決定される。

次に、車両制御装置１Ａは、図１１（ｂ）に示すように、自車両Ｃ１の前方に存在する車両Ｃ２の進路を予測する。車両Ｃ２は交差点手前の導流帯Ｚ１の上に存在し、その先の右折専用車線Ｌ１２へ向かっているため、車両Ｃ２の進路Ｐ１５は交差点Ｌ１３を右折する進路として予測される。

ここで、自車両Ｃ１の進路Ｐ１４と車両Ｃ２の進路Ｐ１５とを比較すると、同一方向に向かっているため、車両制御装置１Ａは、車両Ｃ２は自車両Ｃ１の追従対象であると判定する。さらに、車両制御装置１Ａは、車両Ｃ２が自車両Ｃ１の追従対象であると判定すると、自車両Ｃ１が車両Ｃ２を追従するための走行可能領域ＲＡ５を判定する。車両Ｃ２は導流帯Ｚ１の上に存在し、その手前も導流帯Ｚ１となっている。そこで、車両制御装置１Ａは、車両Ｃ２の後側から導流帯Ｚ１の開始位置までの領域を走行可能領域ＲＡ５として抽出する。

最後に、車両制御装置１Ａは、図１１（ｃ）に示すように、自車両Ｃ１が車両Ｃ２を追従するための走行軌道Ｐ１６を、走行可能領域ＲＡを含めて生成し、車両Ｃ２を追従するように自車両Ｃ１を制御する。

以上のように、本実施例の車両制御装置１Ａでは、前方の車両が追従対象であるか否かを判定し、判定結果に基づいて走行軌道を生成するため、自車両周辺の交通流を妨げることなく、円滑かつ安全な走行が可能となる。

なお、以上の説明はあくまでも一例であり、発明を解釈する際、上記実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。例えば、上述した実施の形態では自車両として乗用車を想定して説明したが、これに限らず、例えば建設機械やロボットなどの走行制御にも本発明は適用可能である。

また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれる。さらに特許請求の範囲に記載された構成は、特許請求の範囲で明示している組合せ以外にも組み合わせることができる。

車両制御装置１，１Ａの構成の少なくとも一部または全部は、少なくとも一つのコンピュータプログラムとして構成することができる。そのコンピュータプログラムは、メモリなどの記憶媒体に固定して流通させることもできるし、通信ネットワークなどの通信媒体を介して送信することもできる。

さらに上述した実施形態には、例えば以下の発明が含まれている。
「表現１．
自車両周辺の環境を認識する周辺環境認識部と、道路情報を取得する道路情報取得部と、前記周辺環境認識部により認識した自車両周辺環境と前記道路情報取得部により取得した道路情報に基づいて前期自車両を走行させる走行軌道を生成する走行軌道生成部と、前記走行軌道生成部により生成した前記自車両の走行軌道に基づいて前記自車両を制御するためのパラメータを演算する車両制御部とを有する車両制御装置において、
前記走行軌道生成部は、前記道路情報取得部により取得した道路情報から前記自車両前方の所定の範囲内に進路の分岐点が存在し、かつ前記周辺環境認識部により取得した自車両周辺環境から前記自車両前方の所定の範囲内に障害物が存在する場合、前記周辺環境認識部により認識した前記自車両の走行可能領域に基づいて前記分岐点の位置を変更し、変更された分岐点に基づいて前記走行軌道を変更する車両制御装置。」
「表現２．
車両の周辺環境を認識するための情報を出力する外界認識装置と接続し、前記外界認識装置は、少なくともステレオカメラ、単眼カメラ、ミリ波レーダ、レーザレーダ、超音波センサの一つ以上から構成される車両制御装置。」
「表現３．
道路に応じて予め定められた進路に基づいて車両の走行軌道を制御する車両制御方法であって、
車両の周辺環境を認識し、
道路に予め設定された第１進路の第１分岐点を検出し、
前記車両が、前記第１分岐点から分かれる複数の第２進路のうちいずれか一つの第２進路に基づく走行軌道に沿って移動するときに、前記認識した周辺環境から検出される障害物の存在により所定の条件が成立する場合は、前記第１分岐点とは異なる第２分岐点で前記第１進路から分岐して前記選択した第２進路へ向かう仮想進路を生成し、
前記生成した仮想進路に基づいて前記走行軌道を変更する、
車両制御方法。」

１，１Ａ：車両制御装置、２：外界認識装置、３：操舵装置、４：駆動装置、５：制動装置、６：音発生装置、７：表示装置、１０，１０Ａ：周辺環境認識部、１１：道路情報取得部、１２，１２Ａ：走行軌道生成部、１３：車両制御部

Claims (13)

1. 道路に応じて予め定められた進路に基づいて車両の走行軌道を制御する車両制御装置であって、
   車両の周辺環境を認識し、
   道路に予め設定された第１進路の第１分岐点を検出し、
   前記車両が、前記第１分岐点から分かれる複数の第２進路のうちいずれか一つの選択された第２進路に基づく走行軌道に沿って移動するときに、前記認識した周辺環境のうち前記進路の車線外で且つ前記車両の移動可能な領域から検出される障害物の存在により所定の条件が成立する場合は、前記第１分岐点とは異なる第２分岐点で前記第１進路から分岐して前記選択した第２進路へ向かう仮想進路を生成し、前記生成した仮想進路に基づいて前記走行軌道を変更する、
   車両制御装置。
2. 前記障害物は、前記車両が前記第１分岐点に到達したと仮定した場合に、前記車両の所定範囲に存在する他の車両である、
   請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記第２分岐点は、前記第１分岐点よりも進行方向手前に設定される、
   請求項２に記載の車両制御装置。
4. 前記所定の条件とは、前記車両が前記変更前の走行軌道に沿って移動すると、前記第２進路に沿って移動する前記障害物の移動を妨げる場合である、
   請求項３に記載の車両制御装置。
5. 前記第２分岐点は、前記車両が前記障害物の移動を妨げない位置に設定される、
   請求項４に記載の車両制御装置。
6. 前記仮想進路は、前記道路のうち車線から外れた領域であって、かつ前記車両の移動可能な領域を含んで生成される、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両制御装置。
7. 前記仮想進路は、前記車両から前記障害物の後方に向かう領域に生成される、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両制御装置。
8. 前記仮想進路は、車両の移動を誘導するための導流帯上に生成される、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両制御装置。
9. 前記走行軌道を変更する場合に、その旨を前記車両内の乗員に通知する、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両制御装置。
10. 地図情報に基づき車両の進路を決定し制御目標値を出力する車両制御装置であって、
    前記車両前方の前記進路の車線外で且つ前記車両の移動可能な領域の障害物と前記車両が走行可能な領域とに基づいて、前記地図情報を用いて予め定められた進路の分岐点の位置を変更し、前記変更された分岐点に基づいて仮想進路を生成し、前記変更された分岐点と前記仮想進路とに関する情報を記憶する、
    車両制御装置。
11. 前記仮想進路に基づいて前記車両の走行軌道を生成し、前記車両が前記生成した走行軌道に沿って移動するための制御目標値を出力する、
    請求項１０に記載の車両制御装置。
12. 地図情報に基づき車両の進路を決定し制御目標値を出力する車両制御装置であって、
    前記車両前方の前記進路の車線外で且つ前記車両の移動可能な領域の障害物を検出し、
    前記障害物の将来の進路を予測し、前記車両の進路と前記予測された障害物の将来の進路との比較により、前記障害物が前記車両の追従対象であるか否かを判定し、
    前記判定結果を前記障害物のパラメータとして付与する、
    車両制御装置。
13. 前記障害物のパラメータが前記車両の追従対象であることを示す場合、前記車両周辺の路面の状況を認識し、前記車両が走行可能な領域に対して前記車両が前記障害物を追従するための走行軌道を生成し、前記車両が前記走行軌道に沿って走行するための制御目標値を出力する、
    請求項１２に記載の車両制御装置。

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