JP6821791B2 - 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

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 Download PDF

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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。
本願は、2017年3月31日に出願された日本国特願2017−072421号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
近年、目的地までの経路に沿って車両が走行するように、車両の加減速と操舵とのうち、少なくとも一方を自動的に制御する技術(以下、「自動運転」という)について研究が進められている。緊急地震速報を受信した場合に、道路の側部に車両を停車させる運転支援システムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2012−123835号公報
車両は、安全性のさらなる向上が期待されている。
本発明に係る態様は、このような事情を考慮してなされたものであり、安全性のさらなる向上を図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)本発明の一態様に係る車両制御システムは、車両前方の障害を検出する検出部と、前記検出部により検出された障害に対する車両の危険度を判定する危険度判定部と、前記危険度判定部により判定された危険度が閾値以上の場合に、前記車両の退避先候補を探索し、前記退避先候補の安全度を判定し、前記退避先候補の安全度の判定結果に基づき前記車両の退避行動計画を生成する行動計画生成部と、を備える。
(2)上記(1)の態様において、前記行動計画生成部は、複数の退避先候補を探索し、前記複数の退避先候補のそれぞれの安全度を判定し、前記複数の退避先候補のそれぞれの安全度の判定結果に基づき前記退避行動計画を生成してもよい。
(3)上記(2)の態様において、前記複数の退避先候補は、第1退避先候補と、前記車両から見て前記第1退避先候補よりも遠い第2退避先候補とを含み、前記行動計画生成部は、前記第1退避先候補の安全度よりも前記第2退避先候補の安全度が高い場合に、前記第2退避先候補に前記車両を退避させる退避行動計画を生成してもよい。
(4)上記(1)から(3)のいずれか1つの態様において、前記行動計画生成部は、少なくとも前記退避先候補からの乗員の避難のしやすさに基づき、前記退避先候補の安全度を判定してもよい。
(5)上記(4)の態様において、前記行動計画生成部は、前記退避先候補からの乗員の避難のしやすさとして、周囲に対する前記退避先候補の解放度に少なくとも基づき、前記退避先候補の安全度を判定してもよい。
(6)上記(4)または(5)の態様において、前記行動計画生成部は、前記退避先候補からの乗員の避難のしやすさとして、避難路への乗員の移動容易性に少なくとも基づき、前記退避先候補の安全度を判定してもよい。
(7)上記(1)から(6)のいずれか1つの態様において、前記行動計画生成部は、前記退避行動計画に従い前記車両を停車させる場合に、前記車両の速度制御または操舵制御の少なくとも一方を実行する自動運転制御部により実現される自動運転において前記車両の停止時に前記車両の前方に設定されるスペースよりも広いスペースを、前記車両の前方スペースとして設定してもよい。
(8)上記(1)から(7)のいずれか1つの態様において、前記車両の運転モードを、前記車両に対する操作または前記車両の移動範囲の少なくとも一方が制限された制限付き自動運転モードに切り替える自動運転モード制御部と、前記制限付き自動運転モードにおいて外部からの誘導指示を受け付ける受付部と、をさらに備え、前記行動計画生成部は、前記受付部により受け付けられた誘導指示に基づき、前記制限付き自動運転モードにおける前記車両の行動計画を生成してもよい。
(9)本発明の一態様に係る車両制御方法は、車載コンピュータが、車両前方の障害を検出し、前記障害に対する車両の危険度を判定し、前記危険度が閾値以上の場合に、前記車両の退避先候補を探索し、前記退避先候補の安全度を判定し、前記退避先候補の安全度の判定結果に基づき前記車両の退避行動計画を生成する。
(10)本発明の一態様に係る車両制御プログラムは、車載コンピュータに、車両前方の障害を検出させ、前記障害に対する車両の危険度を判定させ、前記危険度が閾値以上の場合に、前記車両の退避先候補を探索させ、前記退避先候補の安全度を判定させ、前記退避先候補の安全度の判定結果に基づき前記車両の退避行動計画を生成させる。
上記(1),(9),(10)の態様によれば、車両前方に危険度が大きな障害が存在する場合に、探索された退避先候補の安全度に基づき車両の退避行動計画が生成される。このため、より安全な退避先候補または安全度が一定レベル以上の退避先候補に車両を退避させることができる。これにより、車両の安全性のさらなる向上を図ることができる。
上記(2)の態様によれば、複数の退避先候補のそれぞれの安全度に基づき車両の退避行動計画が生成される。このため、より安全な退避先候補または安全度が一定レベル以上でより近い退避先候補など、複数の退避先候補のなかからより適した退避先候補に車両を退避させることができる。これにより、車両の安全性のさらなる向上を図ることができる。
上記(3)の態様によれば、車両から見て相対的に近い第1退避先候補の安全度よりも相対的に遠い第2退避先候補の安全度が高い場合、第2退避先候補に車両を退避させる退避行動計画が生成される。これにより、車両の安全性のさらなる向上を図ることができる。
上記(4)の態様によれば、乗員の避難のしやすさに基づき退避先候補の安全度が判定される。このため、乗員の安全をさらに高いレベルで確保することができる。
上記(5)の態様によれば、周囲に対する退避先候補の解放度に基づき、退避先候補の安全度が判定される。このため、退避先候補で停車した車両から下車した乗員は、避難の自由度をより高いレベルで有することができる。これにより、乗員の安全をさらに高いレベルで確保することができる。
上記(6)の態様によれば、避難路への乗員の移動容易性に基づき、退避先候補の安全度が判定される。このため、退避先候補で停車した車両から下車した乗員は、避難路へより移動しやすくなる。これにより、乗員の安全をさらに高いレベルで確保することができる。
上記(7)の態様によれば、退避行動計画に従い車両が停車される場合、車両の前方に比較的広いスペースが確保される。これにより、例えば緊急車両や事故処理に関する車両が近くを通る場合に、上記スペースを利用して車両を移動させやすくなる。これにより、救急活動や事故処理活動等を行いやすくすることができる。
上記(8)の態様によれば、退避行動計画に従い車両が停車されて運転者が下車した後であっても、救急隊員や警察官など第3者の誘導指示によって車両を移動させることができる。これにより、救急活動や事故処理活動等をさらに行いやすくすることができる。
実施形態における車両システムの構成図である。 自車位置認識部により走行車線に対する自車両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。 推奨車線に基づいて目標軌道が生成される様子を示す図である。 障害遭遇時に関する車両システムの機能を示す構成図である。 退避先候補探索部により探索された複数の退避先候補の一例を示す図である。 退避先候補探索部により探索された複数の退避先候補の別の例を示す図である。 退避先候補探索部により探索された複数の退避先候補のさらに別の例を示す図である。 車両システムの処理流れの一例を示すフローチャートである。
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。
以下では、左側通行の法規が適用される場合について説明する。右側通行の法規が適用される道路では、左右を逆に読み替えればよい。
本願でいう「XXに基づく」とは、少なくともXXに基づくことを意味し、XXに加えて別の要素に基づく場合も含む。また「XXに基づく」とは、XXを直接に用いる場合に限定されず、XXに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「XX」は、任意の要素(例えば、任意の指標や物理量、その他の情報)である。
図1は、実施形態における車両システム1の構成図である。車両システム1が搭載される車両は、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等の内燃機関、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。
車両システム1は、例えば、カメラ10と、レーダ装置12と、ファインダ14と、物体認識装置16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。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」は、例えば、カメラ10と、レーダ装置12と、ファインダ14と、物体認識装置16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、自動運転制御ユニット100と、を含む。
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、車両制御システムが搭載される車両(以下、自車両Mと称する)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、フロントウインド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。
レーダ装置12は、自車両Mの周辺にミリ波等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。レーダ装置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。レーダ装置12は、FM−CW(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。
物体認識装置16は、カメラ10、レーダ装置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、物体の位置、種類、速度等を認識する。物体認識装置16は、認識結果を自動運転制御ユニット100に出力する。
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)等を利用して、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、各種表示装置、スピーカ、ブザー、タッチパネル、スイッチ、キー等を含む。
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等の記憶装置に第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、表示装置、スピーカ、タッチパネル、キー等を含む。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)情報等を含んでもよい。経路決定部53により決定された経路は、MPU60に出力される。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。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。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、推奨車線決定部61として機能し、HDDやフラッシュメモリ等の記憶装置に第2地図情報62を保持している。推奨車線決定部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推奨車線を決定する。推奨車線決定部61は、左から何番目の車線を走行するといった決定を行う。推奨車線決定部61は、経路において分岐箇所や合流箇所等が存在する場合、自車両Mが、分岐先に進行するための合理的な経路を走行できるように、推奨車線を決定する。
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。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、電話番号情報等が含まれてよい。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箇所の位置、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(自動運転制御部)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)等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。以下に説明する第1制御部120および第2制御部140の機能部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)等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。プログラムは、予めHDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリなどの記憶装置に格納されていてもよいし、DVDやCD−ROMなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで記憶装置にインストールされてもよい。
第1制御部120は、例えば、外界認識部121と、自車位置認識部122と、行動計画生成部123と、危険度判定部124と、自動運転モード制御部125と、誘導受付部126とを備える。危険度判定部124、自動運転モード制御部125、および誘導受付部126については、詳しく後述する。
外界認識部121は、カメラ10、レーダ装置12、およびファインダ14から物体認識装置16を介して入力される情報に基づいて、周辺車両の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。周辺車両の位置は、その周辺車両の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、周辺車両の輪郭で表現された領域で表されてもよい。周辺車両の「状態」とは、周辺車両の加速度やジャーク、あるいは「行動状態」(例えば車線変更をしている、またはしようとしているか否か)を含んでもよい。外界認識部121は、周辺車両に加えて、ガードレールや電柱、駐車車両、歩行者その他の物体の位置を認識してもよい。
自車位置認識部122は、例えば、自車両Mが走行している車線(走行車線)、並びに走行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122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、走行車線を認識する。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。
そして、自車位置認識部122は、例えば、走行車線に対する自車両Mの位置や姿勢を認識する。図2は、自車位置認識部122により走行車線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122は、例えば、自車両Mの基準点(例えば重心)の走行車線中央CLからの乖離OS、および自車両Mの進行方向の走行車線中央CLを連ねた線に対してなす角度θを、走行車線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。これに代えて、自車位置認識部122は、自車線L1のいずれかの側端部に対する自車両Mの基準点の位置等を、走行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122により認識される自車両Mの相対位置は、推奨車線決定部61および行動計画生成部123に提供される。
行動計画生成部123は、推奨車線決定部61により決定されて推奨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、自動運転において順次実行されるイベントを決定する。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、前走車両に追従する追従走行イベント、車線変更イベント、合流イベント、分岐イベント、緊急停止イベント、自動運転を終了して手動運転に切り替えるためのハンドオーバイベント等がある。これらのイベントの実行中に、自車両Mの周辺状況(周辺車両や歩行者の存在、道路工事による車線狭窄等)に基づいて、回避のための行動が計画される場合もある。
行動計画生成部123は、自車両Mが将来走行する目標軌道を生成する。目標軌道は、自車両Mの到達すべき地点(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の到達すべき地点であり、それとは別に、所定のサンプリング時間(例えば0コンマ数[sec]程度)ごとの目標速度および目標加速度が、目標軌道の一部として生成される。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の到達すべき位置であってもよい。この場合、目標速度や目標加速度の情報は軌道点の間隔で表現される。
図3は、推奨車線に基づいて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。
行動計画生成部123は、推奨車線の切り替わり地点の所定距離手前(イベントの種類に応じて決定されてよい)に差し掛かると、車線変更イベント、分岐イベント、合流イベント等を起動する。各イベントの実行中に、障害物を回避する必要が生じた場合には、図示するように回避軌道が生成される。
行動計画生成部123は、例えば、目標軌道の候補を複数生成し、安全性と効率性の観点に基づいて、その時点での最適な目標軌道を選択する。
以上の構成により、自動運転制御ユニット100は、自車両Mの速度制御または操舵制御の少なくとも一方を自動的に行う自動運転を実現する。例えば、自動運転制御ユニット100は、自車両Mの速度制御および操舵制御の全てを自動的に行う自動運転モードを実現する。
再び図1に戻って説明すると、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によって生成された目標軌道を、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、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、および変速機等の組み合わせと、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、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。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。
次に、障害遭遇時に関する車両システム1の機能について詳しく説明する。
本実施形態の車両システム1は、自車両Mの前方に事故車両等の障害が検出された場合に、自車両Mの乗員の安全性をより高めるものである。
図4は、障害遭遇時に関する車両システム1の機能を示す構成図である。図示するように、外界認識部121は、障害検出部121Aを有する。
障害検出部(検出部)121Aは、自車両Mの前方に障害が存在する場合、例えば、カメラ10、レーダ装置12、およびファインダ14から物体認識装置16を介して入力される情報に基づいて、その障害を検出する。「障害」とは、例えば、道路上で停車または横転している事故車両や、前方を走行中の車両から落下した落下物、トンネルやブリッジのような上部構造物から落下した落下物、道路の亀裂、火事や洪水のような自然現象等であるが、これらに限定されない。「障害」とは、自車両Mの走行を妨げる物理的な有体物または無体物を広く意味する。「障害」は、「障害事象」と称されてもよい。障害検出部121Aは、例えば、カメラ10、レーダ装置12、およびファインダ14から物体認識装置16を介して入力される情報に基づき、自車両Mの前方に存在する障害の種類や大きさ等を検出する。障害検出部121Aは、検出された障害の種類等に基づき、引火等の二次災害の可能性を検出してもよい。障害検出部121Aは、カメラ10等から入力される情報に代えてまたは加えて、事故車両、或いは自車両Mよりも前方を走行する周辺車両から通信装置20を通じて受信する情報、または道路に設置された通信設備から通信装置20を通じて受信する情報等に基づき、障害の有無や種類、大きさ、二次災害の可能性等を検出してもよい。障害検出部121Aは、障害検出部121Aの検出結果を、危険度判定部124に出力する。
危険度判定部124は、障害検出部121Aにより検出された障害に対する自車両Mの危険度を判定する(評価する)。例えば、危険度判定部124は、障害検出部121Aにより検出された障害の種類や大きさ、二次災害の可能性等の少なくとも1つに基づいて、自車両Mの危険度を判定する。具体的な一例では、車両システム1の記憶装置(HDDやフラッシュメモリ等)には、各種判定の基準として用いられる判定基準情報127(図1参照)が格納されている。危険度判定部124は、障害検出部121Aにより検出された障害の種類や大きさ、二次災害の可能性等の少なくとも1つと、判定基準情報127に含まれる情報とを比較することで、自車両Mの危険度の大きさを判定する。危険度判定部124は、自車両Mの危険度が閾値以上であるか否かを判定する。上記閾値は、例えば、判定基準情報127の一部として記憶装置に格納されている。例えば、危険度判定部124は、複数の車線(例えば全車線)に跨るようにタンクローリー等が横転している場合に、自車両Mの危険度が閾値以上であると判定する。危険度判定部124は、自車両Mの危険度が閾値以上である場合に、その旨を示す信号を行動計画生成部123に出力する。
行動計画生成部123は、危険度判定部124により判定された危険度が閾値以上の場合に、自車両Mを退避させる退避行動計画を生成する。本願でいう「退避」とは、自車両Mが後方に移動することを意味するものではなく、自車両Mの乗員の安全度が高い位置または方向へ移動する意味で用いる。このため、本願でいう「退避」は「移動」と読み替えられてもよく、「退避行動計画」は「移動計画」と読み替えられてもよい。「退避行動計画(移動計画)」は、自車両Mに関する少なくとも1つの制御指示を含めばよい。
図4に示すように、行動計画生成部123は、例えば、退避先候補探索部123Aと、安全度判定部123Bと、退避先選択部123Cと、前方スペース決定部123Dと、軌道生成部123Eとを有する。
退避先候補探索部123Aは、自車両Mの前方に障害が検出された場合に、自車両Mを退避させる退避先候補D(図5から図7を参照)を探索する。本実施形態では、退避先候補探索部123Aは、複数の退避先候補Dを探索する。退避先候補Dは、例えば、検出された障害と自車両Mとの間の道路上または道路の側部(路肩)の領域のなかで自車両Mを停車させることができるスペース(停車可能位置)である。例えば、退避先候補Dは、道路の側部(路肩)に寄った領域である。本願でいう「退避先候補」とは、停車可能位置に代えて、自車両Mが移動する退避方向のみを表すものでもよい。
退避先候補探索部123Aは、例えば、外界認識部121から受け取る情報、自車位置認識部122から受け取る情報、または車両センサ40から受け取る情報等の少なくとも1つに基づき、退避先候補Dを検出する。「外界認識部から受け取る情報」とは、例えば、自車両Mの周辺に位置する周辺車両や、ガードレール、電柱、駐車車両、人間、その他の物体の位置に関する情報である。「自車位置認識部から受け取る情報」とは、例えば、自車両Mの位置情報である。「車両センサから受け取る情報」とは、例えば、自車両Mの速度情報や加速度情報等である。退避先候補探索部123Aは、例えば、外界認識部121から受け取る情報、自車位置認識部122から受け取る情報、および車両センサ40から受け取る情報等に基づき、自車両Mを減速させて安全に停車させることができるスペース(自車両Mを退避させることができるスペース)を退避先候補Dとして探索する。退避先候補探索部123Aは、退避先候補探索部123Aにより探索された複数の退避先候補Dに関する情報を、安全度判定部123Bに出力する。
安全度判定部123Bは、退避先候補探索部123Aにより探索された退避先候補Dの安全性を判定する(評価する)。例えば、安全度判定部123Bは、少なくとも退避先候補Dからの乗員の避難のしやすさに基づいて退避先候補Dの安全性を判定する。安全度判定部123Bは、例えば、解放度判定部123Baと、避難路到達容易性判定部123Bbとを有する。
解放度判定部123Baは、周囲に対する退避先候補Dの解放度を判定する。「解放度」とは、自車両Mから下車した乗員の移動の自由度を意味する。例えば、「解放度」は、退避先候補Dの側方に壁(例えばフェンスや自然の斜面)のような障害物が存在する場合に、低くなる。一方で、「解放度」は、退避先候補Dの側方に壁のような障害物が無く、退避先候補Dの側方が開けている場合に、高くなる。
解放度判定部123Baは、例えば、外界認識部121から受け取る情報(道路の側部環境に関する情報)に基づいて、周囲に対する退避先候補Dの解放度を判定する。例えば、解放度判定部123Baは、道路の側部環境に関する情報に基づき、退避先候補として設定される領域に対する周囲の障害物の面積(体積)を数値化することで解放度を判定する。解放度判定部123Baは、退避先候補探索部123Aによって探索された複数の退避先候補Dのそれぞれの解放度を判定する。
避難路到達容易性判定部123Bb(以下、避難路判定部123Bbと称する)は、例えばトンネル内等で自車両Mが停車する場合に、自車両Mから避難路への乗員の移動容易性を判定する。「避難路」とは、例えばトンネル内における非常口(避難口)等である。
避難路への乗員の移動容易性は、退避先候補Dが避難路から遠い場合に、低くなる。一方で、避難路への乗員の移動容易性は、退避先候補Dが避難路に近い場合に、高くなる。
避難路判定部123Bbは、例えば、退避先候補探索部123Aによって探索された退避先候補Dの位置情報と、避難路の位置情報とに基づいて、避難路への乗員の移動容易性を判定する。すなわち、避難路判定部123Bbは、例えば退避先候補Dと避難路との間の距離に基づき、避難路への乗員の移動容易性を判定する。避難路の位置情報は、例えば、ナビゲーション装置50の第1地図情報54や、MPU60の第2地図情報62から取得されてもよく、外界認識部121から入力される情報から取得されてもよく、道路に設置された通信設備から通信装置20を通じて受信する情報から取得されてもよい。避難路判定部123Bbは、退避先候補探索部123Aによって探索された複数の退避先候補Dのそれぞれについて避難路への乗員の移動容易性を判定する。
安全度判定部123Bは、解放度判定部123Baにより判定された退避先候補Dの解放度の判定結果、または避難路判定部123Bbにより判定された避難路への乗員の移動容易性の判定結果の少なくとも一方に基づいて、退避先候補Dの安全性を判定する。例えば、安全度判定部123Bは、退避先候補Dの解放度が大きいほど、退避先候補Dの安全性が高いと判定する。安全度判定部123Bは、避難路への乗員の移動容易性が高いほど、退避先候補Dの安全性が高いと判定する。安全度判定部123Bは、退避先候補探索部123Aによって探索された複数の退避先候補Dのそれぞれの安全度を判定する。
図5から図7は、退避先候補探索部123Aにより探索された複数の退避先候補Dの例を示す図である。例えば、図5は、道路の側方において壁(フェンスや自然の斜面等)Wが途切れる部分がある場合である。図5に示す例では、複数の退避先候補Dは、第1退避先候補D1と、第2退避先候補D2とを少なくとも含む。第2退避先候補D2は、自車両Mから見て第1退避先候補D1よりも遠い。言い換えると、第2退避先候補D2は、障害に対して、第1退避先候補D1よりも近い。図5に示す例では、第1退避先候補D1は、壁Wの側方に位置する。一方で、第2退避先候補D2は、壁Wの側方から外れた場所に位置する。このため、解放度判定部123Baによって判定される第2退避先候補D2の解放度は、第1退避先候補D1の解放度よりも高い。このため、図5に示す例では、安全度判定部123Bは、第2退避先候補D2の安全度が第1退避先候補D1の安全度よりも高いと判定する。第2退避先候補D2は、走行車線中央に対して対向車線(反対車線)とは反対側の道路の側部に限られない。第2退避先候補D2は、走行車線中央に対して対向車線寄りの領域であってもよい。すなわち、第2退避先候補D2は、例えば、走行車線のなかで、または走行車線を含む進行方向が同じ車線群のなかで、対向車線と隣り合う側部に位置してもよい。
図6は、自車両Mの走行車線L1および対向車線(反対車線)L2を含む全車線に跨る事故車両がある場合である。図6に示す例では、複数の退避先候補Dは、第1退避先候補D1と、第2退避先候補D2とを少なくとも含む。第2退避先候補D2は、自車両Mから見て第1退避先候補D1よりも遠い。言い換えると、第2退避先候補D2は、障害に対して、第1退避先候補D1よりも近い。退避先候補探索部123Aは、例えば自車両Mの走行車線L1および対向車線L2を含む全車線に跨る障害がある場合、対向車線L2の領域も含めて退避先候補Dを探索してもよい。図6に示す例では、第1退避先候補D1は、走行車線(自車線)L1または走行車線L1の側部(路肩)に位置する。第2退避先候補D2は、対向車線L2または対向車線L2の側部(路肩)に位置する。図6に示す例では、走行車線L1の側方には、壁Wが存在する。一方で、対向車線L2の側方には、壁Wのような大きな障害物が存在しない。このため、解放度判定部123Baによって判定される第2退避先候補D2の解放度は、第1退避先候補D1の解放度よりも高い。このため、図5に示す例では、安全度判定部123Bは、第2退避先候補D2の安全度が第1退避先候補D1の安全度よりも高いと判定する。
図7は、トンネル内部で障害に遭遇した場合である。図7に示す例では、複数の退避先候補Dは、第1退避先候補D1と、第2退避先候補D2とを少なくとも含む。第2退避先候補D2は、自車両Mから見て第1退避先候補D1よりも遠い。言い換えると、第2退避先候補D2は、障害に対して、第1退避先候補D1よりも近い。図7に示す例では、第2退避先候補D2は、第1退避先候補D1に比べて避難路に近い。このため、避難路判定部123Bbによって判定される第2退避先候補D2から避難路への乗員の移動容易性は、第1退避先候補D1から避難路への乗員の移動容易性よりも高い。このため、図7に示す例では、安全度判定部123Bは、第2退避先候補D2の安全度が第1退避先候補D1の安全度よりも高いと判定する。
再び図4に戻り説明すると、退避先選択部123Cは、退避先候補探索部123Aにより探索された複数の退避先候補Dのなかから、安全度判定部123Bにより判定された各退避先候補Dの安全度の判定結果に基づき、1つの退避先候補Dを選択する。退避先選択部123Cは、例えば、複数の退避先候補Dのなかから、安全度判定部123Bにより判定された安全度が最も高い退避先候補Dを、自車両Mを退避させる退避先として選択する。退避先選択部123Cは、例えば所定レベル以上の安全度を満たす退避先候補Dが複数ある場合、それらのなかで障害から最も離れた退避先候補Dを、自車両Mを退避させる退避先として選択してもよい。退避先選択部123Cは、複数の退避先候補Dの安全度が互いに同じ場合、例えば障害から最も離れた退避先候補Dを、自車両Mを退避させる退避先として選択してもよい。
以上のように、行動計画生成部123は、安全度判定部123Bにより判定された退避先候補Dの安全度に基づき、自車両Mの退避行動計画を生成する。本実施形態では、行動計画生成部123は、安全度判定部123Bにより判定された複数の退避先候補Dの安全度に基づき、自車両Mの退避行動計画を生成する。例えば、行動計画生成部123は、第1退避先候補D1の安全度よりも第2退避先候補D2の安全度が高い場合に、第2退避先候補D2に自車両Mを退避させる退避行動計画を生成する。本実施形態でいう「退避行動計画」とは、例えば、退避先(自車両Mの停車位置)の決定を少なくとも含む。
前方スペース決定部123Dは、退避先選択部123Cにより選択された退避先候補Dに自車両Mを停車させる場合に、自車両Mの前方スペースSの大きさを決定する。「前方スペースS」とは、自車両Mと自車両Mの前方に位置する物体(例えば周辺車両)との間のスペース(例えば車間距離)である。前方スペース決定部123Dは、退避行動計画に従い自車両Mを停車させる場合に、自動運転制御ユニット100により実現される通常の自動運転において危険度が前記閾値以上となる障害が検出されていない状態で自車両Mの停止時に自車両Mの前方に設定されるスペースよりも広いスペースを、自車両Mの前方スペースSとして設定する。「通常の自動運転」とは、後述する「通常の自動運転モード」のことである。例えば、前方スペース決定部123Dは、退避行動計画に従い自車両Mを停車させる場合に、自動運転制御ユニット100により実現される自動運転において自車両Mの停止時に自車両Mと前走車との間に設定されるスペース(自車両Mの通常停止時の車間距離)よりも広いスペースを、自車両Mの前方スペースSとして設定する。また別の観点で見ると、前方スペース決定部123Dは、退避行動計画に従い自車両Mを停車させる場合に、前記退避行動計画が生成される直前に自車両Mで実行中であった行動計画において自車両Mの前方に設定されるスペースよりも広いスペースを、自車両Mの前方スペースSとして設定する。
軌道生成部123Eは、自車両Mの現在位置から退避先選択部123Cにより選択された退避先候補Dまで自車両Mを走行させる軌道を生成する。軌道生成部123Eは、生成した軌道に関する情報を走行制御部141に出力する。
自動運転制御ユニット100は、障害検出部121Aにより検出された障害に関する情報や、危険度判定部124により判定された危険度の大きさ等を、通信装置20を介した車車間通信により周辺車両に送信してもよい。さらに、自動運転制御ユニット100は、行動計画生成部123により周辺車両である他車両の退避行動計画を生成し、その退避行動計画を他車両に送信してもよい。
次に、自車両Mが停車して運転者が下車した後で自車両Mの誘導を可能にする機能部として、自動運転モード制御部125(図1参照)と、誘導受付部126とについて説明する。
自動運転モード制御部125は、自動運転制御ユニット100により実現される自動運転モードを、少なくとも、「通常の自動運転モード」と、「制限付き自動運転モード」との間で切り替える。自動運転モード制御部125は、行動計画生成部123により生成された退避行動計画に従い自車両Mが停車して運転者が下車した後に、自車両Mの運転モードを「制限付き自動運転モード」に切り替える。
ここで、「通常の自動運転モード」とは、例えば正規の乗員による指示に基づいて自動運転が実行される自動運転モードであり、通常の走行時(例えば事故に遭遇していない走行時)において実行される自動運転モードである。「正規の乗員」とは、例えば、自車両Mの使用者として予め登録されている者をいう。別の観点で見ると、「通常の自動運転モード」とは、「制限付き自動運転モード」では付加される所定の制限が付されていない自動運転モードである。
一方で、「制限付き自動運転モード」とは、例えば正規の乗員以外の者(警察関係者や救急関係者、事故処理関係者等)による操作に基づいて自動運転が実行される自動運転モードであり、例えば自車両Mから運転者を含む乗員が下車して避難した後に実行される自動運転モードである。「制限付き自動運転モード」とは、自車両Mに対する操作(指示入力)または自車両Mの移動範囲の少なくとも一方が制限された自動運手モードである。
自車両Mに対する操作が制限されているとは、例えば、予め登録されている誘導装置L(リモートコントローラーや誘導灯等、以下、正規の誘導装置Lと称する)が用いられた場合や、自車両Mに対する操作を行う者が警察関係者、救急関係者、事故処理関係者等のような事故対応の正規の関係者であることが認証された場合のみ、自車両Mに対する操作(指示入力)が可能になる場合である。これら正規の誘導装置Lや正規の関係者の認証方法については、誘導受付部126の説明のなかで述べる。
移動範囲が制限されているとは、例えば、自車両Mが停車した位置(制限付き自動運転モードに切り替えられた位置)から所定範囲内(例えば10m以内)に自車両Mが留まる場合であれば、自車両Mに対する操作が可能である場合である。上記のように移動範囲が制限される場合であれば、自車両Mに対する操作が正規の誘導装置Lや正規の関係者に限定されないモードが別に準備されてもよい。
誘導受付部(受付部)126は、識別部126Aと、指示受付部126Bとを有する。
識別部126Aは、制限付き自動運転モードが実行されて自車両Mに対する操作が制限されている場合に、自車両Mに対して指示を出す装置が正規の誘導装置Lであるか否かを判定する。例えば、識別部126Aは、通信装置20を介した無線通信により認証を行うことや、特殊な周波数で点滅する誘導装置Lをカメラ10で撮影すること等により、自車両Mに対して指示を出す装置が正規の誘導装置Lであると判定してもよい。識別部126Aは、カメラ10や通信装置20を通じて事故対応の正規の関係者のみが保有する識別部品(例えばIDチップ)を認証することで、自車両Mに対して指示を出す者が正規の関係者であると判定してもよい。
指示受付部126Bは、識別部126Aにより自車両Mに対して指示を出す装置が正規の誘導装置Lであると判定された場合、その誘導装置Lによる誘導指示を受け付ける。指示受付部126Bは、識別部126Aにより自車両Mに対して指示を出す者が正規の関係者であると判定された場合、その関係者による誘導指示を受け付ける。正規の関係者による誘導指示は、例えば、移動させたい方向に向けて自車両Mを軽く押す動作や、移動させたい方向から軽く叩く動作等であってもよい。指示受付部126Bは、例えば車両センサ40の一部として車体に設けられた加速度センサ等を通じて上記のような誘導指示を認識してもよい。指示受付部126Bは、正規の誘導装置Lまたは正規の関係者による誘導指示を受け付け、その誘導指示を行動計画生成部123に出力する。
行動計画生成部123は、指示受付部126Bにより受け付けられた誘導指示に基づき、制限付き自動運転モードにおける自車両Mの行動計画を生成する。例えば、行動計画生成部123は、指示受付部126Bにより受け付けられた誘導指示に従い、自車両Mを移動させる行動計画を生成する。
次に、障害遭遇時に関する車両システム1の処理流れの一例について説明する。
図8は、障害遭遇時に関する車両システム1の処理流れの一例を示すフローチャートである。まず、障害検出部121Aは、自車両Mの前方の障害を検出する(ステップS11)。次に、危険度判定部124は、上記障害に対する自車両Mの危険度の大きさを判定する(評価する)(ステップS12)。危険度判定部124は、評価された自車両Mの危険度が閾値以上であるか否かを判定する(ステップS13)。
退避先候補探索部123Aは、自車両Mの危険度が閾値以上であると判定された場合、複数の退避先候補Dを探索する(ステップS14)。次に、解放度判定部123Baは、複数の退避先候補Dのそれぞれの解放度を判定する(ステップS15)。避難路判定部123Bbは、複数の退避先候補Dのそれぞれについて避難路への乗員の移動容易性を判定する(ステップS16)。ステップS16は、ステップS15の前に行われてもよく、ステップS15と略同時に行われてもよい。そして、安全度判定部123Bは、各退避先候補Dの解放度と、各退避先候補Dの避難路への乗員の移動容易性とに基づき、各退避先候補Dの安全度を判定する(ステップS17)。
次に、退避先選択部123Cは、複数の退避先候補Dのそれぞれの安全度に基づき、複数の退避先候補Dのなかから自車両Mを退避させる退避先候補Dを選択する(ステップS18)。そして、軌道生成部123Eは、自車両Mの現在位置から退避先候補Dに自車両Mを移動させるための軌道を生成する(ステップS19)。生成された軌道は、走行制御部141に出力される。走行制御部141は、生成された軌道に基づき走行駆動力出力装置200を制御することで、自車両Mを退避先候補Dに移動させる。これにより、自車両Mの退避が完了する。
以上のような構成によれば、乗員の安全性のさらなる向上を図ることができる。例えば、一般的に、車両の前方に危険度の高い障害が検出された場合、車両はなるべく早く停車することが好ましい場合が多い。しかしながら、道路の周囲環境や避難路の位置によっては、車両は、すぐに停車するのではなく、敢えて少し走行したほうが好ましい場合もある。そこで、本実施形態の車両制御システムは、自車両Mの退避先候補Dを探索し、退避先候補Dの安全度を判定し、退避先候補Dの安全度に基づき自車両Mの退避行動計画を生成する行動計画生成部123を有する。このような構成によれば、安全度が高い退避先候補Dがある場合は、その退避先候補Dに自車両Mを退避させることができる。これにより、乗員の安全性のさらなる向上を図ることができる。本実施形態の構成によれば、例えば、全車線にまたがるタンクローリーのような車両の横転事故が生じた場合に、二次災害のリスクを低減することができる。
本実施形態では、行動計画生成部123は、退避先候補Dからの乗員の避難のしやすさとして、周囲に対する退避先候補Dの解放度に基づき、退避先候補Dの安全度を判定する。このため、例えば、道路の路肩に自車両Mを停車させる場合でも、壁が無い路肩を優先して停車することで、自車両Mから下車した乗員の避難の自由度を高めることができる。
これにより、自車両Mから下車した乗員の安全性をさらに高めることができる。
本実施形態では、避難路への乗員の移動容易性の少なくとも一方に基づき、退避先候補Dの安全度を判定する。このため、例えば、トンネル内で障害を検出した場合、トンネル内の避難路(非常口)に近い場所に自車両Mを停車させることができる。これにより、自車両Mから下車した乗員の安全性をさらに高めることができる。
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および置換を加えることができる。
例えば、障害検出部121Aにより車両前方に障害が検出された場合、退避先候補探索部123Aは、退避先候補Dをまず1つだけ探索してもよい。そして、探索された退避先候補Dの安全度が安全度判定部123Bにより判定され、解放度や避難路への乗員の移動容易性等の観点で十分な安全度があると判定された場合には、その退避先候補Dに自車両Mを退避させる退避行動計画が生成されてもよい。
1…車両システム、100…自動運転制御ユニット(自動運転制御部、車載コンピュータ)、121A…障害検出部(検出部)、123…行動計画生成部、124…危険度判定部、125…自動運転モード制御部、126…誘導受付部(受付部)、M…自車両(車両)、D…退避先候補、D1…第1退避先候補、D2…第2退避先候補、S…前方スペース。

Claims (9)

  1. 車両前方の障害を検出する検出部と、
    前記検出部により検出された障害に対する車両の危険度を判定する危険度判定部と、
    前記危険度判定部により判定された危険度が閾値以上の場合に、前記車両の退避先候補を探索し、少なくとも前記退避先候補からの乗員の避難のしやすさに基づき前記退避先候補の安全度を判定し、前記退避先候補の安全度の判定結果に基づき前記車両の退避行動計画を生成する行動計画生成部と、
    を備える車両制御システム。
  2. 前記行動計画生成部は、前記退避先候補からの乗員の避難のしやすさとして、周囲に対する前記退避先候補の解放度に少なくとも基づき、前記退避先候補の安全度を判定する、
    請求項1に記載の車両制御システム。
  3. 前記行動計画生成部は、前記退避先候補からの乗員の避難のしやすさとして、避難路への乗員の移動容易性に少なくとも基づき、前記退避先候補の安全度を判定する、
    請求項1または請求項2に記載の車両制御システム。
  4. 前記行動計画生成部は、複数の退避先候補を探索し、前記複数の退避先候補のそれぞれの安全度を判定し、前記複数の退避先候補のそれぞれの安全度の判定結果に基づき前記退避行動計画を生成する、
    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. 前記複数の退避先候補は、第1退避先候補と、前記車両から見て前記第1退避先候補よりも遠い第2退避先候補とを含み、
    前記行動計画生成部は、前記第1退避先候補の安全度よりも前記第2退避先候補の安全度が高い場合に、前記第2退避先候補に前記車両を退避させる退避行動計画を生成する、
    請求項4に記載の車両制御システム。
  6. 前記行動計画生成部は、前記退避行動計画に従い前記車両を停車させる場合に、前記車両の速度制御または操舵制御の少なくとも一方を実行する自動運転制御部により実現される自動運転において、前記危険度が前記閾値以上となる障害が検出されていない状態で前記車両が停車するときに前記車両の前方に設定されるスペースよりも広いスペースを、前記車両の前方スペースとして設定する、
    請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の車両制御システム。
  7. 前記車両の運転モードを、制限付き自動運転モードに切り替える自動運転モード制御部と、
    前記制限付き自動運転モードにおいて外部からの誘導指示を受け付ける受付部と、
    をさらに備え、
    前記制限付き自動運転モードは、前記車両の乗員が下車した後に実行されるモードであって、前記車両に対する操作が制限されたモード、または前記制限付きモードに切り替えられた位置から所定の範囲に前記車両の移動範囲が制限されるモードであり、
    前記行動計画生成部は、前記受付部により受け付けられた誘導指示に基づき、前記制限付き自動運転モードにおける前記車両の行動計画を生成する、
    請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の車両制御システム。
  8. 車載コンピュータが、
    車両前方の障害を検出し、
    前記障害に対する車両の危険度を判定し、
    前記危険度が閾値以上の場合に、前記車両の退避先候補を探索し、少なくとも前記退避先候補からの乗員の避難のしやすさに基づき前記退避先候補の安全度を判定し、前記退避先候補の安全度の判定結果に基づき前記車両の退避行動計画を生成する、
    車両制御方法。
  9. 車載コンピュータに、
    車両前方の障害を検出させ、
    前記障害に対する車両の危険度を判定させ、
    前記危険度が閾値以上の場合に、前記車両の退避先候補を探索させ、少なくとも前記退避先候補からの乗員の避難のしやすさに基づき前記退避先候補の安全度を判定させ、前記退避先候補の安全度の判定結果に基づき前記車両の退避行動計画を生成させる、
    車両制御プログラム。
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