JP6817413B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自車両の走行制御を少なくとも部分的に自動で行う車両制御装置に関する。

従来から、自車両の走行制御を少なくとも部分的に自動で行う車両制御装置が知られている。例えば、断続的に通過が制限される通過地点の周辺において、他車両との関係を考慮しつつ、自車両を円滑に走行させるための運転支援技術が種々開発されている。

特開２０１５−１４７５２５号公報（［００３９］等）には、交差点までの到達距離が閾値以下である場合、車間距離制御における目標距離を所定値（交差点の入口位置から出口位置までの距離）よりも大きい値に設定する車両制御装置が提案されている。これにより、少なくとも、先行車両が交差点を通過するまでの間、自車両は交差点に進入できないため、交差レーンの交通流を阻害しない旨が概ね記載されている。

例えば、自車両が交差点を直進により通過する場合、信号機の灯色が「赤色」に変わるまでの余裕時間が多い交通状況であれば、自車両は、交差点内に取り残されることなく通過することができる。つまり、自車両は、交通状況によって、自動運転を継続したまま交差点を直進することは一応可能である。

しかし、特開２０１５−１４７５２５号公報で提案される手法を自動運転にそのまま適用すると、交通状況の局所的・時間的な変化にかかわらず、交差点内への進入を試みることなく交差点の手前で停車させることになる。その結果、交差点を通過するまでの所要時間が長くなり、運転の利便性の観点から車両の商品性を損なうとも言える。

本発明は上記した問題を解決するためになされたものであり、特定の通過地点を直進する場合における運転の利便性を向上可能な車両制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両制御装置は、自車両の走行制御を少なくとも部分的に自動で行う装置であって、断続的に通過が制限される通過地点を検出する通過地点検出部と、前記通過地点検出部により検出された前記通過地点又は該通過地点の周辺にあって、前記自車両に対して先行する先行車両の走行挙動を示す第１走行情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部により取得された前記第１走行情報を用いて、通過の制限を受けない時間内に前記自車両が前記通過地点を通過可能であるか否かを判定する通過可否判定部と、前記通過可否判定部により通過可能であると判定された場合に前記自車両を前記通過地点内に進入させる一方、通過不可であると判定された場合に前記自車両を前記通過地点の手前に停止させる前記走行制御を行う走行制御部と、を備える。

このように構成したので、自車両は、自動による走行制御下に、これから直進しようとする通過地点内に取り残される状況に配慮しつつ、可及的速やかに当該通過地点を通過することができる。これにより、特定の通過地点を直進する場合における運転の利便性が向上する。

また、前記通過可否判定部は、前記先行車両の走行挙動から予測される、前記先行車両の停止位置を用いて判定してもよい。先行車両の停止位置を用いることで、自車両が進行可能な位置の物理的限度を定量的に把握可能となり、その分だけ通過可否に関する判定精度が向上する。

また、前記情報取得部は、前記先行車両に対して先行する先先行車両の走行挙動を示す第２走行情報をさらに取得し、前記通過可否判定部は、前記先行車両の走行挙動及び前記先先行車両の走行挙動から予測される、前記先行車両の停止位置を用いて判定してもよい。先先行車両の走行挙動を考慮に入れることで、通過可否に関する判定精度がさらに向上する。

前記走行制御部は、前記通過地点検出部による前記通過地点の検出前後にわたって、前記先行車両との車間距離を長くする車間距離制御を行い、前記情報取得部は、前記先行車両との車間距離が長くなる際に又は長くなった後に前記第１走行情報を取得してもよい。自車両と先行車両が過度に接近することで起こり得る、先行車両に対する検出の失敗又は精度低下を未然に防止できる。

また、前記走行制御部は、前記自車両が通過可能であると判定された場合に、前記通過可否判定部による判定前後にわたって、前記先行車両との車間距離を短くする車間距離制御を行ってもよい。車間距離を短くすることでその分だけ自車両を先に進めることが可能となり、通過地点を通過するまでの所要時間が短縮される。

また、前記走行制御部は、前記先行車両が加速する走行挙動を示す場合に、前記先行車両との車間距離を短くする車間距離制御を行ってもよい。先行車両の加速に伴って自車両の前方に進入空間が生じる可能性が高くなる傾向を考慮することで、通過地点を通過するまでの所要時間がさらに短縮される。

また、前記走行制御部は、前記先行車両との車間距離を、前記通過地点の通過長さよりも短くする車間距離制御を行ってもよい。これにより、先行車両が残っている通過地点内であっても、通過可能である状況下に自車両を進入させることができる。

本発明に係る車両制御装置によれば、特定の通過地点を直進する場合における運転の利便性を向上することができる。

本発明の一実施形態に係る車両制御装置の構成を示すブロック図である。 図１に示す車両制御装置の動作説明に供されるフローチャートである。 図２のステップＳ２にて検出される交差点の一例を示す図である。 図４Ａ及び図４Ｂは、自車両が交差点内に進入する状態を示す図である。 図５Ａ及び図５Ｂは、自車両が交差点の手前で停止する状態を示す図である。 先行車両の走行制御に基づく通過可否判定（図２のステップＳ５）に関する詳細フローチャートである。 図７Ａ及び図７Ｂは、第１の車間距離制御（図６のステップＳ１３）を伴う自車両の走行状態を示す図である。 図８Ａ−図８Ｃは、交差点の周辺での交通状況を示す図である。 先行車両の走行予測モデルの一例を示す図である。 図１０Ａ−図１０Ｃは、進入空間のサイズの算出方法（図６のステップＳ１９）を示す模式図である。 図１１Ａ及び図１１Ｂは、第２の車間距離制御を伴う自車両の走行状態を示す図である。

以下、本発明に係る車両制御装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

［車両制御装置１０の構成］
＜全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る車両制御装置１０の構成を示すブロック図である。車両制御装置１０は、車両（図３等の自車両１００）に組み込まれており、且つ、自動又は手動により車両の走行制御を行う。この「自動運転」は、車両の走行制御をすべて自動で行う「完全自動運転」のみならず、走行制御を部分的に自動で行う「部分自動運転」を含む概念である。

車両制御装置１０は、基本的には、入力系装置群と、制御システム１２と、出力系装置群とから構成される。入力系装置群及び出力系装置群をなす各々の装置は、制御システム１２に通信線を介して接続されている。

入力系装置群は、外界センサ１４と、通信装置１６と、ナビゲーション装置１８と、車両センサ２０と、自動運転スイッチ２２と、操作デバイス２４に接続された操作検出センサ２６と、を備える。

出力系装置群は、図示しない車輪を駆動する駆動力装置２８と、当該車輪を操舵する操舵装置３０と、当該車輪を制動する制動装置３２と、視聴覚を通じてドライバに報知する報知装置３４と、を備える。

＜入力系装置群の具体的構成＞
外界センサ１４は、車両の外界状態を示す情報（以下、外界情報）を取得し、当該外界情報を制御システム１２に出力する。外界センサ１４は、具体的には、複数のカメラ３６と、複数のレーダ３８と、複数のＬＩＤＡＲ４０（Light Detection and Ranging；光検出と測距／Laser Imaging Detection and Ranging；レーザ画像検出と測距）を含んで構成される。

通信装置１６は、路側機、他の車両、及びサーバを含む外部装置と通信可能に構成されており、例えば、交通機器に関わる情報、他の車両に関わる情報、プローブ情報又は最新の地図情報４４を送受信する。この地図情報４４は、記憶装置４２の所定メモリ領域内に、或いはナビゲーション装置１８に記憶される。

ナビゲーション装置１８は、車両の現在位置を検出可能な衛星測位装置と、ユーザインタフェース（例えば、タッチパネル式のディスプレイ、スピーカ及びマイク）を含んで構成される。ナビゲーション装置１８は、車両の現在位置又はユーザによる指定位置に基づいて、指定した目的地までの経路を算出し、制御システム１２に出力する。ナビゲーション装置１８により算出された経路は、記憶装置４２の所定メモリ領域内に、経路情報４６として記憶される。

車両センサ２０は、車両の走行速度（車速）を検出する速度センサ、加速度を検出する加速度センサ、横Ｇを検出する横Ｇセンサ、垂直軸周りの角速度を検出するヨーレートセンサ、向き・方位を検出する方位センサ、勾配を検出する勾配センサを含み、各々のセンサからの検出信号を制御システム１２に出力する。これらの検出信号は、記憶装置４２の所定メモリ領域内に、自車情報４８として記憶される。

自動運転スイッチ２２は、例えば、押しボタン式のハードウェアスイッチ、又は、ナビゲーション装置１８を利用したソフトウェアスイッチから構成される。自動運転スイッチ２２は、ドライバを含むユーザのマニュアル操作により、複数の運転モードを切り替え可能に構成される。

操作デバイス２４は、アクセルペダル、ステアリングホイール、ブレーキペダル、シフトレバー、及び方向指示レバーを含んで構成される。操作デバイス２４には、ドライバによる操作の有無や操作量、操作位置を検出する操作検出センサ２６が取り付けられている。

操作検出センサ２６は、検出結果としてアクセル踏込量（アクセル開度）、ステアリング操作量（操舵量）、ブレーキ踏込量、シフト位置、右左折方向等を走行制御部６０に出力する。

＜出力系装置群の具体的構成＞
駆動力装置２８は、駆動力ＥＣＵ（電子制御装置；Electronic Control Unit）と、エンジン・駆動モータを含む駆動源から構成される。駆動力装置２８は、走行制御部６０から入力される走行制御値に従って車両の走行駆動力（トルク）を生成し、トランスミッションを介して間接的に、或いは直接的に車輪に伝達する。

操舵装置３０は、ＥＰＳ（電動パワーステアリングシステム）ＥＣＵと、ＥＰＳ装置とから構成される。操舵装置３０は、走行制御部６０から入力される走行制御値に従って車輪（操舵輪）の向きを変更する。

制動装置３２は、例えば、油圧式ブレーキを併用する電動サーボブレーキであって、ブレーキＥＣＵと、ブレーキアクチュエータとから構成される。制動装置３２は、走行制御部６０から入力される走行制御値に従って車輪を制動する。

報知装置３４は、報知ＥＣＵと、表示装置と、音響装置とから構成される。報知装置３４は、制御システム１２（具体的には、通過地点対処部５６）から出力される報知指令に応じて、自動運転又は手動運転に関わる報知動作を行う。

＜運転モード＞
ここで、自動運転スイッチ２２が押される度に、「自動運転モード」と「手動運転モード」（非自動運転モード）が順次切り替わるように設定されている。これに代わって、ドライバの意思確認を確実にするため、例えば、２度押しで手動運転モードから自動運転モードに切り替わり、１度押しで自動運転モードから手動運転モードに切り替わるように設定することもできる。

自動運転モードは、ドライバが、操作デバイス２４（具体的には、アクセルペダル、ステアリングホイール及びブレーキペダル）の操作を行わない状態で、車両が制御システム１２による制御下に走行する運転モードである。換言すれば、自動運転モードは、制御システム１２が、逐次作成される行動計画に従って、駆動力装置２８、操舵装置３０、及び制動装置３２の一部又は全部を制御する運転モードである。

なお、ドライバが、自動運転モードの実行中に操作デバイス２４を用いた所定の操作を行うと、自動運転モードが自動的に解除されると共に、自動運転の度合いが相対的に低い運転モード（手動運転モードを含む）に切り替わる。自動運転から手動運転へ移行させるために、ドライバが自動運転スイッチ２２又は操作デバイス２４を操作することを「テイクオーバー操作」ともいう。

＜制御システム１２の構成＞
制御システム１２は、１つ又は複数のＥＣＵにより構成され、上記した記憶装置４２の他、各種機能実現部を備える。この実施形態では、機能実現部は、１つ又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）が、非一過性の記憶装置４２に記憶されているプログラムを実行することにより機能が実現されるソフトウエア機能部である。これに代わって、機能実現部は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の集積回路からなるハードウエア機能部であってもよい。

制御システム１２は、記憶装置４２及び走行制御部６０の他、外界認識部５２と、行動計画作成部５４と、通過地点対処部５６と、軌道生成部５８と、を含んで構成される。

外界認識部５２は、入力系装置群により入力された各種情報（例えば、外界センサ１４からの外界情報）を用いて、車両の両側にあるレーンマーク（白線）を認識し、停止線・信号機の位置情報、又は走行可能領域を含む「静的」な外界認識情報を生成する。また、外界認識部５２は、入力された各種情報を用いて、駐停車車両等の障害物、人・他車両等の交通参加者、又は信号機の灯色を含む「動的」な外界認識情報を生成する。

行動計画作成部５４は、外界認識部５２による認識結果に基づいて走行区間毎の行動計画（イベントの時系列）を作成し、必要に応じて行動計画を更新する。イベントの種類として、例えば、減速、加速、分岐、合流、交差点、レーンキープ、レーン変更、追い越しが挙げられる。ここで、「減速」「加速」は、車両を減速又は加速させるイベントである。「分岐」「合流」「交差点」は、分岐地点合流地点又は交差点にて車両を円滑に走行させるイベントである。「レーン変更」は、車両の走行レーンを変更（つまり、進路変更）させるイベントである。「追い越し」は、車両に先行車を追い越させるイベントである。

また、「レーンキープ」は、走行レーンを逸脱しないように車両を走行させるイベントであり、走行態様との組み合わせによって細分化される。走行態様として、具体的には、定速走行、追従走行、減速走行、カーブ走行、或いは障害物回避走行が含まれる。

通過地点対処部５６は、外界認識部５２又は行動計画作成部５４からの各種情報を用いて、通過地点（例えば、直進交差点）の通過に関わる対処（ここでは、信号処理）を行う。そして、通過地点対処部５６は、上記した対処を行うための指令信号を、行動計画作成部５４又は報知装置３４に向けて出力する。具体的には、通過地点対処部５６は、通過地点検出部６４、情報取得部６６、通過可否判定部６８、及び目標距離決定部７０として機能する。

軌道生成部５８は、記憶装置４２から読み出した地図情報４４、経路情報４６及び自車情報４８を用いて、行動計画作成部５４により作成された行動計画に従う走行軌道（目標挙動の時系列）を生成する。この走行軌道は、具体的には、位置、姿勢角、速度、加速度、曲率、ヨーレート、操舵角をデータ単位とする時系列データセットである。

走行制御部６０は、軌道生成部５８により生成された走行軌道（目標挙動の時系列）に従って、車両を走行制御するための各々の走行制御値を決定する。そして、走行制御部６０は、得られた各々の走行制御値を、駆動力装置２８、操舵装置３０、及び制動装置３２に出力する。

［車両制御装置１０の動作］
＜全体の流れ＞
本実施形態における車両制御装置１０は、以上のように構成される。続いて、通過地点（例えば、図３の交差点１０８）の通過時における車両制御装置１０の動作について、図２のフローチャートを主に参照しながら説明する。ここでは、車両制御装置１０を搭載した自車両１００が、自動運転により走行する場合を想定する。

図２のステップＳ１において、通過地点対処部５６は、記憶装置４２に格納された直近の経路情報４６、又は、外界認識部５２により生成された「静的な」外界認識情報を用いて、自車両１００が走行しようとする経路（以下、走行予定経路１０２）を取得する。

ステップＳ２において、通過地点検出部６４は、ステップＳ１で取得された走行予定経路１０２と、行動計画作成部５４により作成された行動計画を参照することで直進交差点を検出する。この「直進交差点」は、具体的には、［１］走行予定経路１０２上にあり、［２］複数本のレーンが交差してなり、［３］自車両１００が直進する予定であり、［４］現在の自車位置から所定の距離範囲内にある（或いは、自車両１００が所定の時間範囲内に到達し得る）交差点である。

図３に示すように、自車両１００は、破線矢印で示す走行予定経路１０２に沿って、第１道路１０４及び第２道路１０６が交差する地点（つまり、交差点１０８）を通過しようとする。本図は、自動車が「左側」走行する旨の取極めがなされている地域の道路を示す。

２車線からなる第１道路１０４は、自車両１００が走行する予定の第１走行レーン１０４ｄと、第１走行レーン１０４ｄに対向する第１対向レーン１０４ｏとから構成される。また、２車線からなる第２道路１０６は、第２走行レーン１０６ｄと、第２走行レーン１０６ｄに対向する第２対向レーン１０６ｏとから構成される。

この交差点１０８の隅部周辺に、車両の進行可否状態を現示する信号機１１０が設置されている。説明の便宜上、第１走行レーン１０４ｄに対応する信号機１１０のみを図示しているが、実際には、第１対向レーン１０４ｏ、第２走行レーン１０６ｄ及び第２対向レーン１０６ｏに対応する信号機もそれぞれ設置されている。

この信号機１１０は、青色（実際には緑色）／赤色／黄色の灯火によって、進行可能状態、進行不可状態及び過渡状態の３つの現示状態を表現する。ここで、「進行可能状態」は車両の進行を許可する状態であり、「進行不可状態」は車両の進行を禁止する状態である。また、「過渡状態」は、「進行可能状態」から「進行不可状態」に遷移する中間状態である。

本図の例では、信号機１１０は「青色」を点灯しており、進行可能状態を現示している。この場合、第１道路１０４上の車両（自車両１００を含む）は「進行可能状態」である一方、第２道路１０６上の車両（他車両Ｖ）は「進行不可状態」である。なお、他車両Ｖのうち、自車両１００に対して先行する直近の車両を「先行車両Ｖｐ」と称する場合がある。また、残りの他車両Ｖのうち、先行車両Ｖｐに対して先行する直近の車両を「先先行車両Ｖｆｐ」と称する場合がある。

直進交差点（つまり、特定の交差点１０８）が検出されなかった場合（ステップＳ２：ＮＯ）、ステップＳ１に戻って、以下、ステップＳ１及びＳ２を順次繰り返す。一方、特定の交差点１０８が検出された場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、通過地点対処部５６は、自車両１００が、交差点１０８に対して所定の走行距離だけ手前側にある位置（以下、判定開始位置１２０；図７Ａ及び図７Ｂ）に到達したか否かを判定する。自車両１００が判定開始位置１２０に未だ到達していない場合（ステップＳ３：ＮＯ：実線）、判定開始位置１２０に到達するまでステップＳ３に留まる。

なお、自車両１００が判定開始位置１２０に到達する前に走行予定経路１０２が変更された場合、自車両１００が判定開始位置１２０を通過しない可能性を考慮して（ステップＳ３：ＮＯ：破線）、ステップＳ１に戻ってもよい。一方、自車両１００が判定開始位置１２０に到達したと判定される場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４において、通過地点対処部５６は、第１走行レーン１０４ｄの信号機１１０が「青色」を点灯しているか否かを判定する。信号機１１０が「青色」である場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、通過可否判定部６８は、通過の制限を受けない時間内（信号機１１０が「赤色」に変わるまでの間）に自車両１００が交差点１０８を通過可能であるか否かを判定する。例えば、通過可否判定部６８は、自車両１００の基準位置（以下、自車位置Ｐ１）が、判定基準位置１２２に到達した時点にて判定を行う。

図４Ａに示す例では、第１走行レーン１０４ｄの交通流が相対的に少なく、自車両１００は略一定の速度にて走行を継続可能であるため、交差点１０８内に取り残される可能性は低い。よって、通過可否判定部６８は、交差点１０８を「通過可能」であると判定することを想定する。

ステップＳ６において、通過可否判定部６８により「通過可能」であると判定された場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７において、通過地点対処部５６は、自車両１００を交差点１０８内に進入させた後、交差点１０８を直進させるように対処する。具体的には、通過地点対処部５６は、自車両１００を略一定の速度にて直進させる旨を行動計画作成部５４に向けて指示する。

軌道生成部５８は、行動計画作成部５４による当初の行動計画に従って、第１走行レーン１０４ｄを道なりに走行するための走行軌道を生成する。これにより、走行制御部６０は、軌道生成部５８からの走行軌道に従って、自車両１００を交差点１０８で直進させる走行制御を行う。

図４Ｂに示すように、自車両１００は、速度を略一定に保ちながら、第１走行レーン１０４ｄ上の停止線１１２をそのまま通過し、交差点１０８内に進入する。その結果、自車両１００は、信号機１１０が「赤色」に変わるまでの間に交差点１０８を通過することができる。

ところで、信号機１１０が「青色」ではない（「黄色」又は「赤色」である）と判定された場合（ステップＳ４：ＮＯ）、若しくは、交差点１０８を「通過不可」であると判定された場合（ステップＳ６：ＮＯ）、ステップＳ８に進む。

図５Ａに示す例では、第１走行レーン１０４ｄの交通流が相対的に多く、自車両１００は交差点１０８の周辺を低速で走行する必要があるので、交差点１０８内に取り残される可能性は高い。よって、通過可否判定部６８は、交差点１０８を「通過不可」であると判定することを想定する。

ステップＳ８において、通過地点対処部５６は、自車両１００を交差点１０８の手前で停止させるように対処する。具体的には、通過地点対処部５６は、自車両１００を一時停止させる旨を行動計画作成部５４に向けて指示する。軌道生成部５８は、行動計画作成部５４により変更された行動計画に従って、交差点１０８の手前で一時停止するための走行軌道を生成する。これにより、走行制御部６０は、軌道生成部５８からの走行軌道に従って、自車両１００を減速させると共に、交差点１０８の手前で停止させる走行制御を行う。

図５Ｂに示すように、自車両１００は、略一定の減速度で速度を低下させながら、交差点１０８の手前（より詳細には、停止線１１２の位置）で停止する。その結果、自車両１００が交差点１０８内に取り残される状況を未然に防止することができる。

このように、走行制御部６０は、特定の交差点１０８を通過可能である場合に自車両１００を交差点１０８内に進入させる一方、交差点１０８を通過不可である場合に自車両１００を交差点１０８の手前に停止させる走行制御を行う。

＜通過可否判定の詳細＞
続いて、先行車両Ｖｐ（図４Ａ及び図５Ａ）の走行挙動に基づく通過可否判定（図２のステップＳ５）について、図６のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。

ステップＳ１１において、外界認識部５２は、自車両１００の前方にある移動物又は静止物の認識処理を行う。その結果、図５Ａの例では、他車両Ｖ（先行車両Ｖｐ、先先行車両Ｖｆｐを含む）が移動物として認識される。また、交差点１０８（停止線１１２を含む）及び信号機１１０が静止物として認識される。

ステップＳ１２において、外界認識部５２は、自車両１００から所定の距離範囲内であって、交差点１０８を直進しようとする先行車両Ｖｐが存在するか否かを判定する。先行車両Ｖｐが存在する場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３において、走行制御部６０は、自車両１００と先行車両Ｖｐとの車間距離を長くする車間距離制御を行う。この制御に先立ち、目標距離決定部７０は、交差点１０８の大きさ、先行車両Ｖｐの走行挙動、又は自車両１００の速度に応じて、先行車両Ｖｐに対する車間距離の目標値（以下、目標車間距離）を決定する。

そして、行動計画作成部５４は、目標距離決定部７０により決定された値を再設定することで、目標車間距離をＬ１からＬ２（＞Ｌ１）に更新する。軌道生成部５８は、目標車間距離をＬ２とし、且つ、先行車両Ｖｐに対する追従走行を行うための走行軌道を生成する。

図７Ａに示すように、自車両１００は、交差点１０８の検出前において、先行車両Ｖｐとの車間距離を「Ｌ１」に維持しながら走行している。走行制御部６０は、自車両１００（自車位置Ｐ１）が判定開始位置１２０に到達した時点にて目標車間距離をＬ１からＬ２に更新する。その結果、自車両１００は、時間の経過に伴って、変更後の目標車間距離に応じた走行挙動を示す。

図７Ｂに示すように、自車両１００は、交差点１０８の検出後（ここでは、判定基準位置１２２に到達する前）において、先行車両Ｖｐとの車間距離を「Ｌ２」に維持しながら走行している。

ステップＳ１４において、情報取得部６６は、ステップＳ１１で認識された先行車両Ｖｐの挙動を示す走行情報（以下、第１走行情報）、及び／又は、先先行車両Ｖｆｐの挙動を示す走行情報（以下、第２走行情報）を取得する。これらの走行情報には、例えば、位置、速度、減速度（又は、加速度）、ジャーク、ヨー角、又はヨーレートが含まれる。

このように、走行制御部６０は、交差点１０８の検出前後にわたって先行車両Ｖｐとの車間距離を長くする車間距離制御を行い（ステップＳ１３）、情報取得部６６は、先行車両Ｖｐとの車間距離が長くなる際に又は長くなった後に第１走行情報を取得してもよい（ステップＳ１４）。自車両１００と先行車両Ｖｐが過度に接近することで起こり得る、先行車両Ｖｐに対する検出の失敗又は精度低下を未然に防止できる。

ステップＳ１５において、通過可否判定部６８は、ステップＳ１４で取得された第１走行情報を用いて、先行車両Ｖｐの走行挙動に関する予測モデル（以下、走行予測モデル）を作成する。この走行予測モデルとして、公知の数理モデルを種々採用することができる。

ステップＳ１６において、外界認識部５２は、先行車両Ｖｐから所定の距離範囲内に先先行車両Ｖｆｐが存在するか否かを判定する。先先行車両Ｖｆｐが存在する場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ１７に進む。一方、先先行車両Ｖｆｐが存在しない場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、ステップＳ１７の実行をスキップする。

ステップＳ１７において、通過可否判定部６８は、ステップＳ１４で取得された第２走行情報を用いて、ステップＳ１５で作成された走行予測モデルを修正する。通過可否判定部６８は、図８Ａ−図８Ｃに示す交通状況に応じて、走行予測モデルを修正してもよい。

なお、図８Ａ−図８Ｃにおいて、自車両１００の位置、速度、減速度、及びジャークはそれぞれ（０，ｖ０，ｇ０，ｊ０）であり、先行車両Ｖｐの位置、速度、減速度、及びジャークはそれぞれ（ｘ１，ｖ１，ｇ１，ｊ１）である。なお、ｘ軸は、第１走行レーン１０４ｄの延在方向（つまり、自車両１００の進行方向）に相当し、判定基準位置１２２を原点Ｏとする座標軸である。

図８Ａに示す交通状況では、先行車両Ｖｐの前方近傍には、先先行車両Ｖｆｐが存在しない。この場合、先行車両Ｖｐは、現在の位置ｘ１を起点として、現在の走行挙動（速度ｖ１、減速度ｇ１、ジャークｊ１）を維持しながら走行を継続する可能性が高いと言える。

図８Ｂに示す交通状況では、先行車両Ｖｐの前方近傍には、定速走行中の先先行車両Ｖｆｐが存在する。この場合、先行車両Ｖｐは、先先行車両Ｖｆｐの走行挙動がそのまま維持されることを前提として、現在の走行挙動を維持しながら走行を継続する可能性が高いと言える。

図８Ｃに示す交通状況では、先行車両Ｖｐの前方近傍には、緊急ブレーキを作動させた先先行車両Ｖｆｐが存在する。この場合、先行車両Ｖｐは、先先行車両Ｖｆｐとの接触を回避するため、間もなく減速を開始する可能性が高いと言える。

図９は、先行車両Ｖｐの走行予測モデルの一例を示す図である。グラフの横軸は、予測開始時点からの経過時間（単位：ｓ）を示す。グラフの縦軸は、先行車両Ｖｐの速度（単位：ｋｍ／ｈ）を示す。実線、長破線、及び短破線のグラフはそれぞれ、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃの交通状況に対応する速度の時系列パターンを示す。

この走行予測モデルは、速度ｖ１と、減速度（−ｇ１）から先行車両Ｖｐの走行挙動を予測する、最も単純な数理モデルである。すなわち、「実線」のグラフ（図８Ａ）は、先行車両Ｖｐが停止するまでの間、一定の減速度（−ｇ１）を付与させる走行挙動を示す。

「短破線」のグラフ（図８Ｃ）は、先行車両Ｖｐが停止するまでの間、「実線」の場合と比べて（１＋γ）倍（γは、安全マージンを示す正値）の減速度を付与させる走行挙動を示す。「長破線」のグラフ（図８Ｂ）は、先行車両Ｖｐが停止するまでの間、「実線」及び「短破線」に対して中間的な減速度を付与させる走行挙動を示す。

ステップＳ１８において、通過可否判定部６８は、ステップＳ１５で作成され、又はステップＳ１７で修正された走行予測モデルを用いて、先行車両Ｖｐの停止位置（以下、予測停止位置１３０）を算出する。この予測停止位置１３０は、停止した先行車両Ｖｐの後端位置（以下、他車位置Ｐ２）に相当する。

ステップＳ１９において、通過可否判定部６８は、ステップＳ１８で算出された予測停止位置１３０を用いて、交差点１０８の出口付近における進入空間１３４のサイズＳ１−Ｓ３を算出する。

図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、一点鎖線で示す進入空間１３４は、交差点１０８の出口位置１３２を起点とし、予測停止位置１３０を終点とする長さ範囲（サイズＳ１＞０、Ｓ２＞０）に相当するスペースである。なお、図１０Ｃに示すように、予測停止位置１３０が出口位置１３２よりも手前側にある場合、進入空間１３４は存在しない（サイズＳ３＝０）として取り扱う点に留意する。

例えば、地図情報４４、自車情報４８及び外界認識情報（具体的には、停止線１１２の位置）を相互に照合することで、自車位置Ｐ１と出口位置１３２の相対的な位置関係を精度よく求めることができる。これにより、進入空間１３４のサイズＳ１−Ｓ３の算出精度が向上する。

ステップＳ２０において、通過可否判定部６８は、ステップＳ１９で算出された進入空間１３４のサイズＳ１−Ｓ３が十分に大きいか否かを判定する。ここでは、通過可否判定部６８は、サイズＳ１−Ｓ３と、予め設定された閾値との大小関係により判定を行う。この閾値は、具体的には、自車両１００の車体長さにマージンを加算又は乗算した値に相当する。

進入空間１３４のサイズＳ１（図１０Ａ）が十分に大きいと判定された場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、若しくは、そもそも先行車両Ｖｐが存在しない場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、ステップＳ２１に進む。

ステップＳ２１において、通過可否判定部６８は、信号機１１０が「赤色」に変わるまでの間に、自車両１００が交差点１０８を「通過可能」であると判定する。なぜならば、先行車両Ｖｐが交差点１０８の奥側の位置に停止した場合であっても、自車両１００が交差点１０８から退避するための進入空間１３４が確保されているからである。

ここで、走行制御部６０は、自車両１００が通過可能であると判定された場合に、通過可否判定部６８による判定前後にわたって、先行車両Ｖｐとの車間距離を短くする車間距離制御を行ってもよい。この制御に先立ち、目標距離決定部７０は、先行車両Ｖｐに対する目標車間距離を決定する。行動計画作成部５４は、目標距離決定部７０により決定された値を再設定することで、目標車間距離をＬ２からＬ３（＜Ｌ２）に更新する。軌道生成部５８は、目標車間距離をＬ３とし、且つ、先行車両Ｖｐに対する追従走行を行うための走行軌道を生成する。

図１１Ａに示すように、自車両１００は、通過可否の判定前において、先行車両Ｖｐとの車間距離を「Ｌ２」に維持しながら走行している。走行制御部６０は、自車両１００（自車位置Ｐ１）が判定基準位置１２２に到達した時点にて目標車間距離をＬ２からＬ３に更新する。その結果、自車両１００は、時間の経過に伴って、変更後の目標車間距離に応じた走行挙動を示す。

図１１Ｂに示すように、自車両１００は、通過可否の判定後（ここでは、停止線１１２に到達した時点）において、先行車両Ｖｐとの車間距離を「Ｌ３」に維持しながら走行している。このように、車間距離を短くすることでその分だけ自車両１００を先に進めることが可能となり、交差点１０８を通過するまでの所要時間が短縮される。

また、走行制御部６０は、先行車両Ｖｐが加速する走行挙動を示す場合に、先行車両Ｖｐとの車間距離を短くする車間距離制御を行ってもよい。先行車両Ｖｐの加速に伴って自車両１００の前方に進入空間１３４が生じる可能性が高くなる傾向を考慮することで、交差点１０８を通過するまでの所要時間がさらに短縮される。

また、走行制御部６０は、先行車両Ｖｐとの車間距離を、交差点１０８の通過長さＬ０（入口位置１３６から出口位置１３２までの距離）よりも短くする車間距離制御を行ってもよい。これにより、先行車両Ｖｐが残っている交差点１０８内であっても、通過可能である状況下に自車両１００を進入させることができる。

一方、ステップＳ２０に戻って、進入空間１３４のサイズＳ２（図１０Ｂ）、サイズＳ３（図１０Ｃ）が十分に大きくないと判定された場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２において、通過可否判定部６８は、信号機１１０が「赤色」に変わるまでの間に、自車両１００が交差点１０８を「通過不可」であると判定する。なぜならば、先行車両Ｖｐが交差点１０８の奥側の位置に停止した場合において、自車両１００が交差点１０８から退避するための進入空間１３４が確保されていないからである。

このようにして、通過可否判定部６８は、先行車両Ｖｐの走行挙動に基づく通過可否判定を終了する（ステップＳ５）。この判定により、「通過可能」又は「通過不可」のいずれかが選択される。

［車両制御装置１０による効果］
以上のように、車両制御装置１０は、自車両１００の走行制御を少なくとも部分的に自動で行う装置であって、［１］断続的に通過が制限される通過地点（交差点１０８）を検出する通過地点検出部６４と、［２］検出された交差点１０８又は交差点１０８の周辺にあって、自車両１００に対して先行する先行車両Ｖｐの走行挙動を示す第１走行情報を取得する情報取得部６６と、［３］取得された第１走行情報を用いて、通過の制限を受けない時間内に自車両１００が交差点１０８を通過可能であるか否かを判定する通過可否判定部６８と、［４］（４ａ）通過可能であると判定された場合に自車両１００を交差点１０８内に進入させ、（４ｂ）通過不可であると判定された場合に自車両１００を交差点１０８の手前に停止させる走行制御を行う走行制御部６０と、を備える。

また、車両制御装置１０を用いる車両制御方法は、［１］断続的に通過が制限される通過地点（交差点１０８）を検出する検出ステップ（Ｓ２）と、［２］先行車両Ｖｐの走行挙動を示す第１走行情報を取得する取得ステップ（Ｓ１４）と、［３］取得された第１走行情報を用いて、自車両１００が交差点１０８を通過可能であるか否かを判定する判定ステップ（Ｓ２１、Ｓ２２）と、［４］（４ａ）通過可能であると判定された場合に自車両１００を交差点１０８内に進入させ、（４ｂ）通過不可であると判定された場合に自車両１００を交差点１０８の手前に停止させる走行制御を行う制御ステップ（Ｓ７、Ｓ８）と、を１つ又は複数の処理演算装置に実行させる。

このように構成したので、自車両１００は、自動による走行制御下に、これから直進しようとする交差点１０８内に取り残される状況に配慮しつつ、可及的速やかに交差点１０８を通過することができる。これにより、交差点１０８を直進する場合における運転の利便性が向上する。

また、通過可否判定部６８は、先行車両Ｖｐの走行挙動から予測される、先行車両Ｖｐの停止位置（予測停止位置１３０）を用いて判定してもよい。予測停止位置１３０を用いることで、自車両１００が進行可能な位置の物理的限度を定量的に把握可能となり、その分だけ通過可否に関する判定精度が向上する。

また、情報取得部６６は、先行車両Ｖｐに対して先行する先先行車両Ｖｆｐの走行挙動を示す第２走行情報をさらに取得し、通過可否判定部６８は、先行車両Ｖｐの走行挙動及び先先行車両Ｖｆｐの走行挙動から予測される、予測停止位置１３０を用いて判定してもよい。先先行車両Ｖｆｐの走行挙動を考慮に入れることで、通過可否に関する判定精度がさらに向上する。

［補足］
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。或いは、技術的に矛盾が生じない範囲で各々の構成を任意に組み合わせてもよい。

例えば、この実施形態では、４差路の交差点１０８を直進する場合を例に挙げて説明したが、適用可能な走行シーンはこの状況に限られない。具体的には、５差路以上の交差点、踏切、又は片側交互通行を含む、断続的に通過が制限される通過地点であればよい。

Claims (7)

1. 自車両の走行制御を少なくとも部分的に自動で行う車両制御装置であって、
   断続的に通過が制限される通過地点を検出する通過地点検出部と、
   前記通過地点検出部により検出された前記通過地点又は該通過地点の周辺にあって、前記自車両に対して先行する先行車両の走行挙動を示す第１走行情報を取得する情報取得部と、
   前記情報取得部により取得された前記第１走行情報を用いて、通過の制限を受けない時間内に前記自車両が前記通過地点を通過可能であるか否かを判定する通過可否判定部と、
   を有する通過地点対処部と、
   前記通過可否判定部により通過可能であると判定された場合に前記自車両を前記通過地点内に進入させる一方、通過不可であると判定された場合に前記自車両を前記通過地点の手前に停止させる前記走行制御を行う走行制御部と、を備え、
   前記通過地点対処部は、前記先行車両に対する前記自車両の車間距離を前記自車両の速度に応じた目標車間距離に決定して、前記通過地点より所定距離手前側に、前記自車両の通過可否判定を開始する判定開始位置を設定し、
   前記走行制御部は、前記自車両が前記判定開始位置に到達した際に少なくとも前記先行車両の走行挙動に基づいて前記先行車両と前記自車両との車間距離を前記目標車間距離から更新する
   ことを特徴とする車両制御装置。
2. 請求項１に記載の車両制御装置において、
   前記通過可否判定部は、前記先行車両の走行挙動から予測される、前記先行車両の停止位置を用いて判定することを特徴とする車両制御装置。
3. 請求項２に記載の車両制御装置において、
   前記情報取得部は、前記先行車両に対して先行する先先行車両の走行挙動を示す第２走行情報をさらに取得し、
   前記通過可否判定部は、前記先行車両の走行挙動及び前記先先行車両の走行挙動から予測される、前記先行車両の停止位置を用いて判定する
   ことを特徴とする車両制御装置。
4. 請求項１−３のいずれか１項に記載の車両制御装置において、
   前記走行制御部は、前記自車両が前記判定開始位置に到達した際に前記先行車両との車間距離を前記目標車間距離よりも長くする車間距離制御を行い、
   前記情報取得部は、前記先行車両との車間距離が長くなる際に又は長くなった後に前記第１走行情報を取得する
   ことを特徴とする車両制御装置。
5. 請求項４に記載の車両制御装置において、
   前記走行制御部は、前記自車両が通過可能であると判定された場合に、前記通過可否判定部による判定前後にわたって、前記先行車両との車間距離を前記車間距離制御により長くされた目標車間距離よりも短くする車間距離制御を行うことを特徴とする車両制御装置。
6. 請求項４又は５に記載の車両制御装置において、
   前記走行制御部は、前記先行車両が加速する走行挙動を示す場合に、前記先行車両との車間距離を前記目標車間距離よりも短くする車間距離制御を行うことを特徴とする車両制御装置。
7. 請求項５又は６に記載の車両制御装置において、
   前記走行制御部は、前記先行車両との車間距離を、前記通過地点の通過長さよりも短くする車間距離制御を行うことを特徴とする車両制御装置。
   

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