JP6838483B2

JP6838483B2 - 車両制御装置

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Publication number: JP6838483B2
Application number: JP2017089966A
Authority: JP
Inventors: 康司杉浦
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2021-03-03
Anticipated expiration: 2037-04-28
Also published as: JP2018187966A; CN110536818A; WO2018199075A1

Description

本発明は、車両制御装置に関し、詳しくは、先行車両に自車両を追従させて走行させる自動運転走行を実行する車両制御装置に関する。

従来、先行車両に自車両を追従させて走行させる自動運転走行を実行する車両制御装置が知られている（例えば特許文献１参照）。このような自動運転走行の実行時においては、自車両の前方の交差点の車両用信号機が黄表示になった場合、先行車両が交差点の手前で停止するために減速するのに追従して、自車両も減速して交差点の手前で停止することができる。

なお、本発明に関連する他の先行技術文献として、特許文献２が挙げられる。この特許文献２には、自車両の通常走行時（自動運転走行ではなく、ドライバーによる通常の走行時）において、自車両の前方の交差点の歩行者用信号機が青点滅表示になった場合に自車両のドライバーに対して警告を行い、この警告を受けたドライバーのブレーキ操作の結果、自車両が交差点の手前で停止できないと判断された場合に、自車両を強制的に停止させる運転支援装置が開示されている。

特開２０１１−１７５３６７号公報特開２００６−２２４７５４号公報

従来の技術では、自動運転走行の実行時に車両用信号機が黄表示になったことに対応させて自車両を交差点の手前に停止させるにあたり、自車両を緩やかに減速させて交差点の手前に停止させることは困難であった。

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、先行車両に自車両を追従させて走行させる自動運転走行の実行時に、車両用信号機が黄表示になったことに対応させて自車両を交差点の手前に停止させるにあたり、自車両を緩やかに減速させて交差点の手前に停止させることができる車両制御装置を提供することである。

上記の目的を達成するため、本発明に係る車両制御装置は、先行車両に自車両を追従させて走行させる自動運転走行の実行時に、前記自車両の前方の交差点にある車両用信号機が青表示であるか否かを判定する車両用信号機判定部と、前記車両用信号機が前記青表示であると判定された場合において、歩行者が前記交差点を前記自車両の進行方向に横断するための歩行者用信号機が青点滅表示又は赤表示であるか否かを判定する歩行者用信号機判定部と、前記歩行者用信号機が前記青点滅表示又は前記赤表示であると判定された場合において、現在の前記自車両の速度で前記車両用信号機が黄表示になるまでの間に前記交差点を通過できないか否かを判定するとともに、現在の前記自車両の速度で前記車両用信号機が前記黄表示になるまでの間に前記交差点を通過できないと判定されたときに、前記自車両の減速を開始させるとともに前記交差点の手前で前記自車両が停止するように前記自車両を制御する自車両停止制御部と、を備える。

本発明によれば、先行車両に自車両を追従させて走行させる自動運転走行の実行時に、車両用信号機が青表示である場合において、歩行者用信号機が青点滅表示又は赤表示のとき（すなわち、もうじき車両用信号機が黄表示になることが予測される状況のとき）に、加速をしないと車両用信号機が黄表示になるまでの間に交差点を通過できないときには、自車両の減速を開始させて交差点の手前で自車両を停止させることができる。これにより、自動運転走行の実行時において車両用信号機が黄表示になった結果、先行車両が減速を開始し、その後に自車両が減速を開始する、といった従来技術に比較して、より早い時期に、自車両の減速を開始することができる。この結果、自車両を緩やかに減速させて、交差点の手前に停止させることができる。

図１（ａ）は実施形態に係る自車両の概略構成を示す模式図である。図１（ｂ）は自車両の自動運転走行時の状態を説明するための模式図である。自車両の機能ブロック図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）は車両用信号機及び歩行者用信号機の信号状態の判定手法を説明するための模式図である。自動運転走行時において車両制御装置が実行するフローチャートの一例である。

以下、本発明の実施形態に係る車両制御装置１０について図面を用いて説明する。図１（ａ）は、本実施形態に係る車両制御装置１０を有する自車両１の概略構成を示す模式図である。なお、図１（ａ）には、参考用として、右手系のＸ−Ｙ−Ｚの直交座標が図示されている。この直交座標においてＸ方向が自車両１の前方に相当し、Ｚ方向は上方に相当する。本実施形態に係る自車両１は、一例として、キャブ２と、このキャブ２の後方側に配置された荷台３とを有する商用車両（具体的にはトラック）である。但し、自車両１の具体的な種類はこのような商用車両に限定されるものではない。

図１（ｂ）は、自車両１の自動運転走行時の状態を説明するための模式図である。図１（ｂ）には、道路の一例として、第１道路１００及び第２道路１０５が図示されている。第１道路１００は、走行車線１０１及び対向車線１０２を有している。第１道路１００及び第２道路１０５は、交差点１１０で交差している。なお、本実施形態に係る道路は、交差点１１０を有する道路であればよく、この図１（ｂ）に図示されているような道路に限定されるものではない。

自車両１は走行車線１０１を走行している。自車両１の前方には、先行車両５が走行している。図１（ｂ）において、自車両１は、先行車両５に追従するように自動運転走行している。

また、第１道路１００の交差点１１０の部分には、歩行者が第１道路１００を横断するための横断歩道１２０ａが設けられている。具体的には、横断歩道１２０ａは、第１道路１００の第２道路１０５が交差している箇所よりも自車両１の進行方向で手前の箇所に、第１道路１００を自車両１の進行方向とは直角な方向に横切るように設けられている。第２道路１０５の交差点１１０の部分にも、歩行者が第２道路１０５を横断するための横断歩道１２０ｂが設けられている。具体的には、横断歩道１２０ｂは、−Ｙ方向に向かって見た場合に、第２道路１０５の第１道路１００が交差している箇所よりも手前の箇所に、第２道路１０５を自車両１の進行方向に横切るように設けられている。また、第１道路１００の走行車線１０１において、横断歩道１２０ａよりも手前の箇所には、車両用の停止ライン１３０が設けられている。

また、道路の交差点１１０の部分には、車両用信号機１４０及び歩行者用信号機１５０が設けられている。車両用信号機１４０は、走行車線１０１を走行する車両（自車両１及び先行車両５）が交差点１１０を横断するための信号機である。歩行者用信号機１５０は、歩行者が交差点１１０（具体的には交差点１１０の横断歩道１２０ｂ）を自車両１の進行方向に横断するための信号機である。

車両用信号機１４０は、青信号１４１、黄信号１４２、及び赤信号１４３を有しており、青信号１４１のみが点灯した状態（青表示）と、黄信号１４２のみが点灯した状態（黄表示）と、赤信号１４３のみが点灯した状態（赤表示）とが順に切り替わる。なお、車両用信号機１４０の青表示は車両が交差点１１０を進行することを許可する表示に相当し、黄信号１４２及び赤信号１４３は車両が交差点１１０を進行することを禁止する表示に相当する。なお、黄信号１４２は、基本的には車両の進行を禁止するが、車両が交差点１１０で安全に停止できない場合（例えば急停車しなければならないような場合）には例外的に進行してよいことを意味している。

歩行者用信号機１５０は、青信号１５１及び赤信号１５２を有しており、青信号１５１のみが点灯した状態（青表示）と、青信号１５１が点滅した状態（青点滅表示）と、赤信号１５２のみが点灯した状態（赤表示）とが順に切り替わる。なお、歩行者用信号機１５０の青表示は、歩行者が横断歩道１２０ｂを横断することを許可する表示に相当し、赤表示は歩行者が横断歩道１２０ｂを横断することを禁止する表示に相当する。また、青点滅表示は、青表示から赤表示に数秒後に切り替わることを示す表示である。

図２は、自車両１の各機能をブロック図で表示した機能ブロック図である。自車両１は、車両制御装置１０に加えて、カメラ２０、レーダーセンサ３０、センサ類４０、ナビゲーションシステム５０、及び車両走行システム６０を備えている。

カメラ２０は、自車両１の前方を所定の画角で撮影できるカメラである。このカメラ２０の画角は、カメラ２０によって、道路の車線（白線）、先行車両５、横断歩道１２０ａ、横断歩道１２０ｂ、車両用信号機１４０、及び歩行者用信号機１５０を撮影できるような値に設定されている。カメラ２０の検出した画像は車両制御装置１０に伝えられる。車両制御装置１０は、カメラ２０の検出した画像から、画像処理技術を用いて、車線（白線）を識別するとともに、先行車両５の有無や、横断歩道１２０ａ及び横断歩道１２０ｂの有無、車両用信号機１４０及び歩行者用信号機１５０の信号の表示状態等を識別する。

なお、カメラ２０のフレームレートは、例えば１０ｆｐｓ以上あれば、青点滅表示を精度良く識別するのに十分である。

レーダーセンサ３０は、自車両１の前方の所定の領域をセンシングすることで、先行車両５と自車両１との距離を検出する。レーダーセンサ３０の検出結果は車両制御装置１０に伝えられる。なお、本実施形態においては、レーダーセンサ３０の一例として、ミリ波レーダーを利用したレーダーセンサを用いている。

センサ類４０は、レーダーセンサ３０以外のセンサ類である。センサ類４０としては、例えば、自車両１の速度を検出する速度センサ等が挙げられる。

ナビゲーションシステム５０は、地図情報を記憶しているとともに、車載ＧＰＳを用いて自車両１の位置を検出できるように構成されている。ナビゲーションシステム５０の検出結果は車両制御装置１０に伝えられる。

車両走行システム６０は、自車両１を走行させるシステムである。具体的には、車両走行システム６０は、エンジン、トランスミッション等の自車両１を駆動させるシステムである車両駆動システムや、自車両１のブレーキ制動を行うシステムであるブレーキシステム等を含んでいる。なお、本実施形態では、エンジンの一例としてディーゼルエンジンを用いている。また、トランスミッションの一例として、ＡＭＴ（ＡｕｔｏｍａｔｅｄＭａｎｕａｌＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を用いている。

車両制御装置１０は、各種の制御処理を実行するＣＰＵ１１や、このＣＰＵ１１の動作に用いられるプログラムや各種データ類を記憶する記憶装置１２を有するマイクロコンピュータによって構成されている。なお、記憶装置１２としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を用いることができる。

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、車両用信号機１４０及び歩行者用信号機１５０の信号の状態の判定手法を説明するための模式図である。具体的には、図３（ａ）は自車両１と交差点１１０との距離が相対的に遠い場合にカメラ２０で撮影された画像２１を模式的に示し、図３（ｂ）は自車両１と交差点１１０との距離が相対的に近い場合にカメラ２０で撮影された画像２１を模式的に示している。

車両制御装置１０は、カメラ２０によって撮影された自車両１の前方の画像２１のうち、所定の判定領域２２を画像処理することによって、車両用信号機１４０及び歩行者用信号機１５０の信号の表示状態を判定する。

ここで、自車両１の進行方向で見た場合に、自車両１と交差点１１０との距離が短くなるにつれて、車両用信号機１４０や歩行者用信号機１５０は大きく見える。そこで、車両制御装置１０は、ナビゲーションシステム５０の検出結果に基づいて自車両１と交差点１１０との距離を取得し、このように取得された自車両１と交差点１１０との距離が短くなるにつれて、判定領域２２を拡大している。このため、図３（ａ）の判定領域２２よりも図３（ｂ）の判定領域２２の方が拡大している。

続いて、車両制御装置１０の制御処理の詳細について説明する。まず、車両制御装置１０は、先行車両５に自車両１を追従して走行させる自動運転走行を実行する。具体的には、本実施形態に係る車両制御装置１０は、カメラ２０、レーダーセンサ３０、及びセンサ類４０の検出結果に基づいて車両走行システム６０を制御することで、先行車両５と自車両１との間に一定範囲の車間距離を保ちながら、予め設定された自車両１の車速の範囲内で自車両１を走行させる。なお、この自動運転走行自体は公知の自動運転走行技術を適用することができるので、これ以上詳細な説明は省略する。

なお、車両制御装置１０は、自車両１のドライバーからの自動運転走行の開始要求を受信した場合に、上述した自動運転走行を実行する。具体的には、自車両１の運転席には、自動運転走行の開始及び停止を車両制御装置１０に伝えるためのスイッチが設けられている。そして、ドライバーは、自動運転走行の開始を希望する場合には、このスイッチをオンにすることで、車両制御装置１０に自動運転走行の開始要求を伝える。この自動運転走行開始要求の信号を受けた車両制御装置１０は自動運転走行の実行を開始する。また、ドライバーは、自動運転走行の終了を希望する場合には、このスイッチをオフにすることで、車両制御装置１０に自動運転走行の終了要求を伝える。この自動運転走行終了要求の信号を受けた車両制御装置１０は自動運転走行の実行を終了する。

また、車両制御装置１０には、ドライバーが自動運転走行時の車速範囲（例えば上限速度が１００ｋｍ／ｈ等）を設定するための設定装置（図示せず）が接続されている。車両
制御装置１０は、この設定装置に設定された車速範囲内で自動運転走行を実行する。

また、車両制御装置１０は、自動運転走行時において、以下に説明する図４に示すフローチャートを実行する。具体的には、車両制御装置１０は、自動運転走行の実行開始とともに図４フローチャートの実行を開始する。なお、図４の各ステップは、車両制御装置１０の具体的にはＣＰＵ１１が実行する。まず、図４のステップＳ１０において、車両制御装置１０は、自動運転走行の実行時（すなわち、自動運転走行が実行されている最中）において、車両用信号機１４０が青表示であるか否かを判定する。具体的には車両制御装置１０は、カメラ２０の検出した自車両１の前方の画像２１を取得し、この取得された画像２１のうち所定の判定領域２２を画像処理することで、車両用信号機１４０の色表示を取得する。そして、車両制御装置１０は、この取得された車両用信号機１４０の色表示が青表示であるか否を判定し、この判定の結果、車両用信号機１４０が青表示であると判定した場合にステップＳ１０でＹＥＳと判定する。

ステップＳ１０でＹＥＳと判定された場合（車両用信号機１４０が青表示であることが判定された場合）、車両制御装置１０は、歩行者用信号機１５０が青点滅表示又は赤表示であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。具体的には車両制御装置１０は、カメラ２０の検出した自車両１の前方の画像２１を取得し、この取得された画像２１のうち所定の判定領域２２を画像処理することで、歩行者用信号機１５０の色表示を取得する。そして、車両制御装置１０は、この取得された歩行者用信号機１５０の色表示が青点滅表示又は赤表示であるか否かを判定する。車両制御装置１０は、歩行者用信号機１５０が青点滅表示又は赤表示であると判定した場合にＹＥＳと判定する。

また、ステップＳ１０及びステップＳ２０を実行するにあたり、車両制御装置１０は、図３で前述したように、自車両１と交差点１１０との距離が短くなるにつれて、判定領域２２を拡大する。これにより、車両用信号機１４０及び歩行者用信号機１５０の色表示を精度良く判定することができる。

なお、車両制御装置１０は、ステップＳ２０において歩行者用信号機１５０の色表示を取得するにあたり、以下の処理を実行してもよい。具体的には、車両制御装置１０は、ステップＳ１０でＹＥＳと判定された場合に、ナビゲーションシステム５０の検出結果に基づいて、交差点１１０の位置を推定する。次いで、車両制御装置１０は、カメラ２０の検出結果に基づいて交差点１１０を認識した場合、自車両１の走行車線１０１に対して直交する方向の道路（第２道路１０５）に描かれている「ゼブラ模様」を画像処理によって取得する。そして、車両制御装置１０は、この取得されたゼブラ模様を横断歩道１２０ｂと認識する。次いで、車両制御装置１０は、このように認識された横断歩道１２０ｂの上方にある信号機を画像処理によって認識し、これを歩行者用信号機１５０と認識する。そして、車両制御装置１０は、このように認識された歩行者用信号機１５０の色表示を画像処理によって取得する。以上の処理によって、車両制御装置１０は歩行者用信号機１５０の色表示を取得してもよい。

ステップＳ２０でＹＥＳと判定された場合（歩行者用信号機１５０が青点滅表示又は赤表示であることが判定された場合）、車両制御装置１０は、ナビゲーションシステム５０の検出結果に基づいて交差点１１０と自車両１との距離を取得するとともに、車速センサ（センサ類４０）の検出結果に基づいて自車両１の速度を取得し、この交差点１１０と自車両１との距離及び自車両１の速度に基づいて、自車両１が加速をしないと車両用信号機１４０が黄表示になるまでの間に交差点１１０を通過できないか否かを判定する（ステップＳ３０）。

具体的には、まず、車両制御装置１０の記憶装置１２には、歩行者用信号機１５０が青
点滅表示になってから車両用信号機１４０が黄表示になるまでに要する時間の予測値（「第１信号変化予測時間」と称する）、及び、歩行者用信号機１５０が赤表示になってから車両用信号機１４０が黄表示になるまでに要する時間の予測値（「第２信号変化予測時間」と称する）が予め記憶されている。なお、この第１信号変化予測時間及び第２信号変化予測時間は、例えば数秒程度の時間である。また、第１信号変化予測時間は第２信号変化予測時間よりも長い時間になっている。また、この第１信号変化予測時間及び第２信号変化予測時間は、厳密に正確な時間を設定することが容易でないため、例えば、予め実験等によって適当な数値（これは厳密に正確な時間である必要はない）を求めておき、記憶装置１２に記憶させておけばよい。

そして、ステップＳ２０で歩行者用信号機１５０が青点滅表示であると判定された場合、ステップＳ３０において車両制御装置１０は、ステップＳ２０で歩行者用信号機１５０が青点滅表示であると判定されてから第１信号変化予測時間が経過するまでの時間内に現在の自車両１の速度で（すなわち加速をせずに現在の自車両１の速度をキープした状態で）交差点１１０を通過できないか否かを演算する。一方、ステップＳ２０で歩行者用信号機１５０が赤表示であると判定された場合、ステップＳ３０において車両制御装置１０は、ステップＳ２０で歩行者用信号機１５０が赤表示であると判定されてから第２信号変化予測時間が経過するまでの時間内に現在の自車両１の速度で交差点１１０を通過することができないか否かを演算する。そして、車両制御装置１０は、この演算の結果、現在の自車両１の速度で交差点１１０を通過できないと判断した場合には、ステップＳ３０でＹＥＳと判定する。

ステップＳ３０でＹＥＳと判定された場合（すなわち、自車両１が加速をしないと車両用信号機１４０が黄表示になるまでの間に交差点１１０を通過できないと判定された場合）、車両制御装置１０は、自車両１の減速を開始させるとともに、交差点１１０の手前で自車両１が停止するように自車両１を制御する（ステップＳ４０）。なお、車両制御装置１０は、自車両１の車両走行システム６０を制御することで、自車両１の減速の開始と、交差点１１０の手前での自車両１の停止を実行する。また、車両制御装置１０は、交差点１１０の手前にある停止ライン１３０の手前で自車両１を停止させる。

ステップＳ４０の後に車両制御装置１０は、フローチャートをスタートから実行する（リターン）。また、ステップＳ１０、ステップＳ２０、ステップＳ３０でＮＯと判定された場合にも、車両制御装置１０はフローチャートをスタートから実行する（リターン）。

なお、ステップＳ１０において車両用信号機１４０が青表示であるか否かを判定する車両制御装置１０のＣＰＵ１１は、「車両用信号機判定部」としての機能を有する部材に相当する。ステップＳ２０において歩行者用信号機１５０が青点滅表示又は赤表示であるか否かを判定する車両制御装置１０のＣＰＵ１１は、「歩行者用信号機判定部」としての機能を有する部材に相当する。ステップＳ３０及びステップＳ４０を実行する車両制御装置１０のＣＰＵ１１は、「自車両停止制御部」としての機能を有する部材に相当する。

本実施形態の作用効果は以下のとおりである。本実施形態によれば、先行車両５に自車両１を追従させて走行させる自動運転走行の実行時に、車両用信号機１４０が青表示である場合において（ステップＳ１０でＹＥＳ）、歩行者用信号機１５０が青点滅表示又は赤表示のとき（ステップＳ２０でＹＥＳ）、すなわち、もうじき車両用信号機１４０が黄表示に変化することが予測される状況のときに、加速をしないと車両用信号機１４０が黄表示になるまでの間に交差点１１０を通過できないと判定されたときには（ステップＳ３０でＹＥＳ）、自車両１の減速を開始させて交差点１１０の手前で自車両１を停止させることができる（ステップＳ４０）。これにより、自動運転走行の実行時において車両用信号機１４０が黄表示になった結果、先行車両５が減速を開始し、その後に自車両１が減速を
開始する、といった従来技術に比較して、より早い時期に、自車両１の減速を開始することができる。この結果、自車両１を緩やかに減速させて、交差点１１０の手前に停止させることができる。

また、本実施形態によれば、上記のように自車両１を緩やかに減速させて交差点１１０の手前に停止させることができるので、自車両１のエネルギーロスを減少させて燃費を向上させることもできる。また、自車両１を緩やかに減速させることができるので、ドライバーの精神的な負担を軽減させることもできる。また、自車両１の積荷に加わる負荷を低減させることもできる。

また、本実施形態によれば、図３で説明したように、自車両１と交差点１１０との距離が短くなるにつれて所定の判定領域２２を拡大するので、車両用信号機１４０及び歩行者用信号機１５０の色表示を精度よく判定することができる。これにより、自車両１を緩やかに減速させて交差点１１０の手前に停止させることを精度良く実行することができる。

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１自車両
５先行車両
１０車両制御装置
１１ＣＰＵ
２１画像
２２判定領域
１１０交差点
１２０ａ，１２０ｂ横断歩道
１３０停止ライン
１４０車両用信号機
１４１青信号
１４２黄信号
１４３赤信号
１５０歩行者用信号機
１５１青信号
１５２赤信号

Claims

先行車両に自車両を追従させて走行させる自動運転走行の実行時に、前記自車両の前方の交差点にある車両用信号機が青表示であるか否かを判定する車両用信号機判定部と、
前記車両用信号機が前記青表示であると判定された場合において、歩行者が前記交差点を前記自車両の進行方向に横断するための歩行者用信号機が青点滅表示又は赤表示であるか否かを判定する歩行者用信号機判定部と、
前記歩行者用信号機が前記青点滅表示又は前記赤表示であると判定された場合において、現在の前記自車両の速度で前記自車両が加速をしないと前記車両用信号機が黄表示になるまでの間に前記交差点を通過できないか否かを判定するとともに、現在の前記自車両の速度で前記車両用信号機が前記黄表示になるまでの間に前記交差点を通過できないと判定されたときに、前記自車両の減速を開始させるとともに前記交差点の手前で前記自車両が停止するように前記自車両を制御する自車両停止制御部と、を備える、車両制御装置。
前記車両停止制御部は、前記歩行者用信号機判定部が前記歩行者用信号機が前記青点滅表示と判定した場合に、前記歩行者用信号機が前記青点滅表示になってから前記車両用信号機が黄表示になるまでに要する時間の予測値である第１信号変化予測時間が経過するまでの時間内に現在の前記自車両の速度で前記交差点を通過できないか否かを判定し、前記歩行者用信号機判定部が前記歩行者用信号機が前記赤表示と判定した場合に、前記歩行者用信号機が前記赤表示と判定した場合に、前記歩行者用信号機が前記赤表示になってから前記車両用信号機が黄表示になるまでに要する時間の予測値である第２信号変化予測時間が経過するまでの時間内に現在の前記自車両の速度で前記交差点を通過できないか否かを判定する請求項１に記載の車両制御装置。