JP7003423B2 - 車両の走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の走行制御装置に関し、さらに詳しくは、車線維持支援機能や自動操舵による車線追従機能および車線変更機能を備えた車両の走行制御装置に関する。

運転者の負担軽減を目的として、従来運転者が行っていた認知・判断・操作を部分的に車両が行うようにする種々の技術、例えば、アダプティブクルーズコントロール（ＡＣＣ）やレーンキーピングアシスト（ＬＫＡ）などの運転支援機能が実用化され、さらには自動操縦を視野に入れた車線追従機能（レーントレースコントロール，ＬＴＣ）や車線変更機能（レーンチェンジ，ＬＣ）なども開発されている。

例えば、特許文献１には、自車の左右の路面上に描かれたペイント線を検出するペイント線検出手段と、以前に検出された境界線（区分線）の位置に基づいて仮想線を設定する仮想線設定手段と、前記ペイント線および前記仮想線のうちの少なくとも一方を利用して前記境界線を設定する境界線設定手段と、を備えた境界線検出装置において、自車が料金所に接近している旨を示す接近情報を取得し、前記接近情報が取得された場合、前記境界線設定手段が仮想線を境界線として設定することを禁止することが記載されている。

特開２０１３－２３２０７９号公報

しかしながら、自車が料金所に接近した場合に仮想線を境界線として設定することを禁止し、実在のペイント線のみを境界線として検出するようにする処理では、例えば、高速道路の本線終点の料金所のようにゲート数が多い料金所では、境界線のない区間が比較的長いうえ、殆どのゲートの境界線は本線の境界線との連続性がないため、特許文献１の処理では対応できず、手動運転に切替えるしかないという課題があった。

本発明は、上記のような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、高速道路料金所手前などで車線情報を逸失した場合でも、自動操舵により運転を継続し、運転者への負担および交通流への影響を低減できる車両の走行制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、
外界センサの情報から車線区分線と各車線上の他車および自車前方を認識する周囲認識機能、自車の絶対位置を推定する機能、および、内界センサの情報に基づいて自車の運動状態を取得する機能を含む環境状態推定部と、
前記環境状態推定部に取得される情報に基づいて目標経路を生成する経路生成部と、
前記目標経路に自車を追従させるべく速度制御および操舵制御を行う車両制御部と、
を備えた車両の走行制御装置において、
前記環境状態推定部は、自車前方の料金所とその各ゲートを認識する機能、および、前記各ゲートから目標ゲートを選定する機能を含み、
前記経路生成部は、前記目標ゲートに進入するための目標進入経路を生成する機能を含むことを特徴とする。

本発明に係る車両の走行制御装置によれば、高速道路料金所手前などで車線情報を逸失した場合でも、料金所の各ゲートを認識し、自車状態および他車位置などから目標ゲートを選定し、目標ゲートに進入するための目標進入経路を生成することで、自動操舵により運転を継続でき、運転者への負担および交通流への影響を低減するうえで有利である。

車両の走行制御システムを示す概略図である。 車両の外界センサ群を示す概略的な平面図である。 車両の走行制御システムを示すブロック図である。 本発明実施形態に係る走行制御を示すフローチャートである。 料金所ゲート認識および目標進入経路の生成例を示す平面図である。 自車位置に基づく目標ゲートの選定例を示す平面図である。 他車位置に基づく目標ゲートの選定例を示す平面図である。 目標ゲートの選定および目標進入経路生成を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明は、外界センサと内界センサから得た情報を基に、車両位置および周囲環境を認識し、それに基づいて目標経路を生成し、経路追従制御（目標車速・目標舵角への車速制御・操舵制御）により車線追従や車線変更を実施可能な「自動操舵車両」に関する。

（自動操舵車両の概要）
図１において、本発明に係る走行制御システムを備えた車両１は、エンジンや車体など一般的な自動車の構成要素に加え、従来運転者が行っていた認知・判断・操作を車両側で行うために、車両周囲環境を検知する外界センサ２１、車両情報を検知する内界センサ２２、速度制御および操舵制御のためのコントローラ／アクチュエータ群、定速走行／追従走行制御のためのＡＣＣコントローラ１４、および、経路追従制御（ＬＴＣ）を実施するための自動運転コントローラ１０を備えている。

速度制御および操舵制御のためのコントローラ／アクチュエータ群は、操舵制御のためのＥＰＳ（電動パワーステアリング）コントローラ３１、加減速度制御のためのエンジンコントローラ３２、ＥＳＰ（登録商標；スタビリティコントロールシステム）／ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）コントローラ３３を含む。

外界センサ２１は、自車線５１および隣接車線５２を画定する道路上の区分線５ｓ、自車周辺にある他車両や障害物、人物、自車前方の標識、信号、料金所ゲートなどの構造物などの存在と相対距離を画像データや点群データとして自動運転コントローラ１０に入力するための複数の検知手段からなる。

例えば、図２に示すように、車両１は、前方検知手段２１１，２１２としてミリ波レーダ（２１１）およびカメラ（２１２）、前側方検知手段２１３および後側方検知手段２１４としてＬＩＤＡＲ（レーザ画像検出／測距）、後方検知手段２１５としてカメラ（バックカメラ）を備え、自車両周囲３６０度をカバーし、それぞれ自車前後左右方向所定距離内の車両や構造物（料金所ゲートなど）等の位置と距離、車線区分線位置、標識、信号を検知できるようにしている。

内界センサ２２は、車速センサ、ヨーレートセンサ、加速度センサなど、車両の運動状態を表す物理量を計測する複数の検知手段からなり、図３に示すように、それぞれの測定値は、自動運転コントローラ１０に入力され、外界センサ２１からの入力とともに演算処理される。

自動運転コントローラ１０は、環境・状態推定部１１、経路生成部１２、および、車両制御部１３を含む。環境・状態推定部１１は、ＧＰＳ等の測位手段２４と地図情報２３（データベース）とを照合して自車の絶対位置を取得し、外界センサ２１により検知される自車線や隣接車線の区分線の位置、他車位置および速度を推定する。

さらに、環境・状態推定部１１は、図５に示すように、高速道路料金所６においては、各ゲート６ａ～６ｅの位置およびそれらに対する自車の相対位置、各ゲート６ａ～６ｅの構造物６１の形状、表示装置６３の位置と表示情報（ＥＴＣ／一般）、信号６２の位置と表示情報（進入可否）、ＥＴＣレーンであることを示す路面標示６４をパターンマッチングなどの画像処理によって認識する。認識された情報は個々のゲート６ａ～６ｅごとに一時記憶され、目標ゲートとしての適性が比較され、目標ゲートが選定される。この点については後に詳述する。

経路生成部１２は、地図情報２３を参照し、環境・状態推定部１１で推定される自車位置と自車前方の区分線から、車線追従制御（レーントレースコントロール，ＬＴＣ）を行うための目標経路を生成する。また、自動車線変更機能（レーンチェンジ，ＬＣ）が起動している場合は、環境・状態推定部１１で推定される自車位置と他車位置および速度と、内界センサ２２により検知される自車の運動状態に基づいて車線変更における自車位置から到達目標地点までの目標経路を生成する。

さらに、経路生成部１２は、高速道路料金所６においては、環境・状態推定部１１で推定される目標ゲート位置と自車位置および他車位置、自車の運動状態に基づいて目標ゲートへの進入経路を生成する。

車両制御部１３は、経路生成部１２で生成された目標経路に基づいて目標車速および目標舵角を算出し、経路追従のための舵角指令をＥＰＳコントローラ３１に送信し、車速指令をＡＣＣコントローラ１４に送信する。車速は、ＥＰＳコントローラ３１およびＡＣＣコントローラ１４にも入力される。車速により操舵トルクが変わるため、ＥＰＳコントローラ３１は、車速毎の操舵角－操舵トルクマップを参照して操舵機構４１にトルク指令を送信する。エンジンコントローラ３２、ＥＳＰ／ＡＢＳコントローラ３３、ＥＰＳコントローラ３１により、エンジン４２、ブレーキ４３、操舵機構４１を制御することで、車両１の縦横方向の運動が制御される。

自動運転コントローラ１０は、自車位置と自車の運動特性、すなわち、車速Ｖで走行中に操舵機構４１に操舵トルクＴが与えられた時に生じる前輪舵角δによって、車両運動により生じるヨーレートと横加速度の関係から、Δｔ秒後の車両の速度・姿勢・横変位を推定し、Δｔ秒後に横変位がｙｔとなるような舵角指令をＥＰＳコントローラ３１に与え、Δｔ秒後に速度Ｖｔとなるような速度指令をＡＣＣコントローラ１４に与える。

なお、自動車線変更機能が起動している場合は、生成された目標経路・目標車速による他車両との車間距離・相対速度に基づいて、車線変更が可能か否かを判定し、車線変更可能と判定された場合は「自動車線変更可能フラグ」を立て、その状態で、運転者の車線変更意思（ウインカ操作等）があった場合のみ車線変更が実行される。

運転者は、自動車線変更中は継続的な監視を要求され、運転者の操作（オーバーライド）により自動車線変更機能は直ちに解除される。すなわち、自動車線変更中に運転者の手動操舵３４による操舵トルク（操舵角）がＥＰＳコントローラ３１に入力された場合は車両制御部１３からの舵角指令を無効にし、手動操舵３４に切替わる。車線変更の終了は、自車位置が隣接車線の中央にあり、かつ、追い越した車両との車間距離が、自車速と後方車速により決定される後方所定距離より大きいことをもって判断される。

（ＡＣＣ、ＥＰＳ、ＥＳＰ／ＡＢＳ、エンジン制御と自動操舵機能の関係）
自動操舵機能は、主としてＡＣＣコントローラ１４による縦方向制御（速度制御）とＥＰＳコントローラ３１による横方向制御（操舵制御）を組み合わせることにより実施されるが、ＡＣＣコントローラ１４、ＥＰＳコントローラ３１、エンジンコントローラ３２、および、ＥＳＰ／ＡＢＳコントローラ３３は、自動操舵とは無関係に作動できる。

自動運転コントローラ１０からの舵角指令を受けたＥＰＳコントローラ３１は、車速－操舵角－操舵トルクのマップを参照して、アクチュエータ（ＥＰＳモータ）にトルク指令を出し、操舵機構４１が目標とする前輪舵角を与える。また、自動運転コントローラ１０からの速度指令を受けたＡＣＣコントローラ１４は、内界センサ２２から取得される車速に応じてブレーキ制御のための減速指令またはエンジン制御のための加減速指令を出す。

ＡＣＣコントローラ１４からの減速指令を受けたＥＳＰ／ＡＢＳコントローラ３３は、アクチュエータに油圧指令を出し、ブレーキ４３の制動力を制御することで車速を制御する。また、ＡＣＣコントローラ１４からの加減速指令を受けたエンジンコントローラ３２は、アクチュエータ出力（スロットル開度）を制御することで、エンジン４２にトルク指令を与え、駆動力を制御することで車速を制御する。

ＡＣＣ機能は、外界センサ２１としてのミリ波レーダ２１１、ＡＣＣコントローラ１４、エンジンコントローラ３２、ＥＳＰ／ＡＢＳコントローラ３３等のハードウエアとソフトウエアの組合せで機能する。すなわち、先行車が無い場合は目標車速（クルーズコントロールセット速度）で定速走行し、先行車に追いついた場合（先行車速度が目標車速以下の場合）には、先行車速度に合わせて、設定されたタイムギャップ（車間時間＝車間距離／自車速）に応じた車間距離を維持しながら先行車に追従走行する。

なお、ＥＰＳコントローラ３１による操舵制御を利用した車線維持支援機能としてＬＫＡ（レーンキーピングアシスト）がある。ＬＫＡは、外界センサ２１（カメラ２１２，２１５）に取得される画像データに基づき、自動運転コントローラ１０の環境・状態推定部１１で自車両前方の車線（車線区分線）を検出して道路形状を推定し、内界センサ２２により検知される自車の運動状態から推定した自車の到達位置と道路形状を比較し、ずれが生じないように、ＥＰＳコントローラ３１により操舵力を補助するものであり、自動操舵を行うものではない。

（高速道路料金所手前での車線区分線ロスト時の課題）
ところで、ＬＴＣ（レーントレースコントロール）およびＬＫＡ（レーンキーピングアシスト）は、自車前方の車線区分線を認識し、それに基づいて生成される目標経路への追従制御（または、操舵力補助）を実施するものであるため、既に述べたように、高速道路料金所手前などの合流区間６０（進路選択区間）のように車線区分線が存在しない区間では、自動操舵や車線維持支援を行えない。

しかも、自車の走行位置や他車の位置、料金所通過後の進路や混雑状況などの条件に応じて、複数の料金所ゲートの中から通過するゲートを選択する必要がある。

（自動操舵による高速道路料金所通過）
そこで、本発明では以下に述べるように、（１）料金所ゲートを検出し、（２）その中から通過すべき目標ゲートを選定し、（３）それに基づいて目標進入経路を生成することで、自動操舵により料金所ゲートを通過できるようにする。

（１）料金所ゲート検出
図５に示すように、高速道路５（本線またはランプウェイ）の料金所６におけるゲート６ａ～６ｅの検出は、環境・状態推定部１１において、料金所６の手前で前方カメラ（２１２）に取得された画像データから、パターンマッチングなどの画像処理により、ゲート構造物６１、進入可否を示す信号６２、ゲート種別（ＥＴＣ／一般）の表示装置６３、ＥＴＣレーンであることを示す路面標示６４などが認識されることによってなされる。

環境・状態推定部１１で認識されたゲート６ａ～６ｅの位置情報（６１）、進入可否（６２）、ゲート種別（６３，６４）などの表示情報は、個々のゲート６ａ～６ｅごとにデータテーブルに一時記憶される。

（２）目標ゲート候補抽出および目標ゲートの選定
次に、検出された料金所ゲート６ａ～６ｅから目標ゲート候補を抽出し、それらの中から１つの目標ゲートを選定するに際しては、個々のゲート６ａ～６ｅの位置情報および表示情報が、排他性や快適性、混雑度などの条件で比較評価され、それらの条件に適合しないゲートは除外されるか、評価（優先順位）が下げられ、最終的に最適なゲートが目標ゲートに選定される。

（ｉ）排他性条件
車両の停止距離などから自車周囲の排他領域を設定し、その排他領域に侵入または接近する他車が存在しない方向に位置するほど排他性が高いゲートであると評価する。

例えば、図７に示されるように、自車１が左側に移動する場合、自車１の左方向に部分円領域（扇形領域）７ａ～７ｃを定義し、その範囲内に他車が存在する場合は、自車１との相対距離（部分円領域７ａ～７ｃの半径）に応じて、左側のゲート６ａ，６ｂの排他性評価を下げるか、または、目標ゲート候補から除外し、左側への移動を禁止する。

例えば、図７において、左前方には他車２が存在するが、比較的離れた部分円領域７ａであるので、左側のゲート６ａ，６ｂの排他性への影響は少ない。当然ながら、自車１の前方の他車３′や後方の他車４′は、部分円領域７ａ～７ｃおよび部分円領域７ｄ～７ｇの外にあり、左側への移動にも右側への移動にも影響しない。一方、右前方には他車は存在しないが、右後方の比較的近い部分円領域７ｅに他車４′が存在するので、右側のゲート６ｅ～６ｇは何れも排他性が低い評価となる。

ここで、部分円領域７ａ～７ｃの半径（閾値）は、必要な横移動の距離や周囲他車の車速によって変動させても良い。また、全方位に一定の閾値を設定する代わりに、前方や後方の閾値を大きくしても良く、その場合、領域７ａ～７ｃは部分楕円領域となる。

（ｉｉ）快適性条件
ゲートに到達するのに必要な横移動を比較し、必要な横移動（操舵量）が少ないほど快適性が高いゲートであると評価する。

例えば、図６に示されるように、自車１から料金所ゲート６ａ～６ｅまでの進行方向の相対距離７０ｘと、自車１の進行方向中心（横移動なし）から左右方向の距離７０ｙ，７ｙによって画定される領域７０を想定する場合に、操舵量＝（左右方向の距離）／（前後方向の距離）が閾値（７０ｙ／７０ｘ）以上の場合（領域７０の外にある場合）は、相対的に急な横移動（操舵角）が必要であるため、快適性が低いと評価するか、または、目標ゲート候補から除外することで、ある一定以上の快適性を担保することができる。

（ｉｉｉ）混雑度条件
周囲他車の位置情報をセンシングし、他車が存在しないか減速している他車台数が少ないほど混雑度が低いゲートであると評価する。

他車台数の代わりに車列の長さ（車列終端までの相対距離）が大きいほど混雑度が高いゲートであると評価しても良い。また、何れの場合にも、各ゲートとその進入路を減速走行中であるかもしくはその進入路に並んでいる他車を対応させることが好ましいが、厳密に対応させる代わりに、自車１と各ゲート６ａ～６ｅの中間に検出される他車の有無または他車台数を検出することもできる。

（ｉｖ）その他の条件
ゲート種別が「ＥＴＣ（電子料金収受システム）専用」であるゲートを優先し、他の条件によって「ＥＴＣ専用」が利用困難な場合のみ、「ＥＴＣ／一般」、「一般」の順に候補に追加する。

自動操舵を前提とした走行制御であるため、一時停止の必要な「一般」は基本的に除外し、先行他車の一時停止により停車する可能性がある「ＥＴＣ／一般」も極力除外すべきである。また、当然ながら、赤信号が点灯しているゲートは候補から除外する。

以上のような各条件に従って、各料金所ゲート６ａ～６ｅが個別に評価され、それぞれの評価値は、ゲート６ａ～６ｅごとにデータテーブルに一時記憶され、各条件の評価が確定次第、評価の高い順にデータテーブルがソートされ、または、データテーブルから除外され、最終的に１またはいくつかのゲートが候補として残り、その中から最も評価の高いゲートが目標ゲートに選定されることになる。

なお、上記各条件を総合して評価する場合に、条件ごとに評価に重み付けしたポイントを用い、各条件のポイントを合算または乗算した演算結果から目標ゲートを選定しても良い。

（３）目標進入経路の生成
目標ゲートが選定されると、その目標ゲートに進入するための目標進入経路が、当該目標ゲートの位置情報に基づいて生成される。

例えば、図５において、左から２番目のゲート６ｂが目標ゲートに選定された場合、カメラ２１２に取得される画像空間内で、複数のゲートを含む料金所構造物は、自車１の進行方向５ａと直交する横方向に延びる立体構造物と近似できるので、この立体構造物の地表付近に沿って、自車１の進行方向５ａと直交する横方向（ゲート並び方向）に延びるゲート基準線６ｙを画定する。

画像空間における地表平面内で、目標ゲート６ｂの中央を通り、ゲート基準線６ｙと直交しかつ近位側（近景側）に延びる中心線（６ｂｘ）を、目標ゲート６ｂに向う仮想進入経路とし、自車１の現在位置からこの仮想進入経路６ｂｘの近位側に向かう目標経路５ｘ（操舵角）を求め、この目標経路５ｘと仮想進入経路６ｂｘを連続させて目標進入経路５ｘ－６ｂｘを生成する。

この目標進入経路５ｘ－６ｂｘは、料金所ゲート６ａ～６ｅを含む前方画像に基づいて生成されるので、その時点で、車線区分線５ｓの情報を逸失していても、目標進入経路５ｘ－６ｂｘに従って自動操舵を継続できる。

なお、車線区分線５ｓの情報が維持されている場合、すなわち、車線区分線５ｓの情報に基づいて自動操舵による車線維持走行が継続している場合には、目標進入経路５ｘ－６ｂｘの生成を更新しながら、車線区分線５ｓの情報が失われた時点で目標進入経路５ｘ－６ｂｘに追従させる自動操舵に移行するようにしても良い。

目標進入経路５ｘ－６ｂｘに従って目標ゲート６ｂに進入する途中で、目標ゲート６ｂに進入する車線の路面表示６４や区分線６ｓ、あるいは分離帯６ｔが認識された場合には、これらに基づく自動操舵（車線維持走行）に移行し、目標ゲート６ｂに進入する。

（高速道路料金所手前～料金所通過までの制御フロー）
以下、上記実施形態に基づき、高速道路料金所手前～料金所通過までの制御フローについて、図４および図８を参照しながら説明する。

本発明に係る走行制御装置を備えた車両１において、運転者の操作により自動操舵運転が開始されると（ステップ１００）、外界センサ２１による車線区分線５ｓ、他車、周囲環境および自車前方が常時センシングされる（ステップ１０１）。

高速道路本線５を走行する場合にはＡＣＣ・ＬＴＣ機能のシステム限界に達するまでは、ＡＣＣ・ＬＴＣ機能を併用して定速車線維持走行を行い、先行車がある場合は先行車追従車線維持走行を行う（ステップ１０２）。

自動操舵運転中は車線区分線の検出が継続されており（ステップ１０３）、高速道路料金所に接近した場合でも、車線区分線が検出可能な状況では、ＡＣＣ・ＬＴＣ機能による先行車追従車線維持走行を継続する（ステップ１０４）。

ＡＣＣ・ＬＴＣ機能を併用した自動操舵運転中に車線区分線が検出されなくなった場合には、直ちにＧＰＳ２４と地図情報２３とのマッチングにより自車の絶対位置を推定し（ステップ１０５）、自車位置が高速道路料金所手前であると判定された場合には、環境・状態推定部１１の料金所ゲート位置検出機能により、料金所の１ないし複数のゲートの検出を行う（ステップ１１０）。

なお、車線区分線が検出されなくなり、かつ、自車の絶対位置が高速道路料金所手前でないと判定された場合、あるいは、料金所ゲートを検出できない場合は、運転者に引継要求して権限移譲し、自動操舵運転を中止する（ステップ１２７）。

環境・状態推定部１１にて、カメラ２１２に取得された前方画像から料金所６の複数のゲート位置（６ａ～６ｅ）が検出された場合は（ステップ１１１）、環境・状態推定部１１の目標ゲート候補抽出機能により、個々のゲート６ａ～６ｅの位置情報および表示情報が、排他性や快適性、混雑度などの条件で比較評価され、それらの条件に適合しないゲートは除外されるか、評価が下げられる（ステップ１１２）。

比較評価を経て目標ゲート候補が残っていれば（ステップ１１３）、その中から最終的に目標ゲートに選定される（ステップ１１４）。目標ゲート候補がなくなった場合には、ドライバに引継要求、権限委譲し、自動操舵運転を中止する。

次に、選定された目標ゲート（６ｂ）の位置情報に基づいて、当該目標ゲート（６ｂ）への目標進入経路（５ｘ－６ｂｘ）が生成され（ステップ１２０）、該目標進入経路（５ｘ－６ｂｘ）に従って自動操舵が継続される（ステップ１２１）。

この際、目標ゲート（６ｂ）の手前で速度規制標識を認識した場合には、規制値に応じてＡＣＣ車速設定値を変更する。速度規制が認識できない場合は、所定車速（例えば４０ｋｍ／ｈ）まで減速する。

また、当該ゲートへの進入車線区分線を認識した場合や路面の誘導表示を認識した場合には、それらに基づくＬＴＣ制御により車線に沿って目標ゲート（６ｂ）に進入するとともに、車速を２０ｋｍ／ｈ程度まで減速する。

次いで、目標ゲート（６ｂ）に到達したか否かの判定が行われ（ステップ１２２）、到達した場合には（ステップ１２３）、ゲート自動通過機能により目標ゲートを通過する（ステップ１２４）。目標ゲートに向かう経路追従走行中に先行車を認識できた場合には、前車追従走行に移行する。目標ゲートを通過し、前方に車線区分線が検出された場合は、それに基づくＬＴＣ制御により自動操舵運転を継続する（ステップ１３０）。

なお、目標ゲートに向かう経路追従走行中は、目標進入経路の排他性検証が常に実施されており（ステップ１２５）、他車の進路変更などにより、目標進入経路の排他性喪失が予測された場合には（ステップ１２６）、その時点で運転者に引継要求、権限移譲され（ステップ１２７）、自動操舵運転が中止される（ステップ１２８）。

目標ゲート通過時にバーが開かない場合は、バーが障害物として検知され、衝突防止機能により停車し、バーが開き次第自動運転を再開してゲートを通過する。

目標ゲートの選定時にＥＴＣ対応ゲートが残っておらず、ＥＴＣ非対応の一般ゲートが目標ゲートに選定された場合は、チケット受け取り位置や料金支払い位置で一旦停車してからゲートを通過する。

（作用と効果）
以上詳述したように、本発明に係る車両の走行制御装置では、高速道路料金所手前などで車線情報を逸失した場合でも、料金所の各ゲートを周囲認識手段（環境・状態推定部１１２１）にて認識し、自車状態および他車位置などに基づいて最適な目標ゲートを選定するとともに、目標ゲートに進入するための目標進入経路を、前方の料金所ゲートに基づいて生成することで、自動操舵運転を継続でき、運転者への負担および交通流への影響を低減するうえで有利である。

また、本発明において、自動操舵のための経路生成手段（１２）が、目標ゲート（６ｂ）から近位側に延びる仮想進入経路（６ｂｘ）を生成する機能と、その仮想進入経路の近位側に連続させて目標進入経路（５ｘ－６ｂｘ）を生成する機能を含むことにより、目標ゲートの位置に拘わらず、目標ゲートに直線的に進入できる自動操舵に適した好適な目標進入経路を生成できる。

また、本発明において、周囲認識手段（２１）が、目標進入経路に沿って走行中に、目標ゲートへの進入車線またはその区分線（６ｓ）を認識した場合には、該進入車線に自車を追従させ、目標ゲートを通過する機能を含むことにより、料金所ゲートに基づいて生成した目標進入経路への追従走行から、実際に認識される区分線に基づく車線維持走行に速やかに移行できる。

上記において、目標進入経路または進入車線に沿って走行中に、先行他車が認識された場合には、該先行他車に追従走行して目標ゲートを通過する機能を含むことにより、料金所ゲートに基づいて生成した目標進入経路への追従走行から、前車追従走行に速やかに移行できる。

また、本発明において、経路生成手段（１２）は、目標進入経路に接近する他車が存在せず（排他性良好）、目標進入経路に先行他車が存在しないかまたは少なく（混雑度が低く）、目標進入経路に沿って走行する場合の操舵量が最小（快適性良好）になるようなゲートを目標ゲートに選定する機能を含むことにより、容易かつ確実に好適な目標ゲートを選定でき、運転者への負担および交通流への影響を低減するうえで有利である。

なお、上記実施形態では、最終的な目標ゲート（６ｂ）を選定してから、それに対する目標進入経路（５ｘ－６ｂｘ）を生成する場合について述べたが、いくつかのゲート候補を抽出した時点で、それらについての仮想中心線（図５の符号６ａｘ，６ｂｘ，６ｃｘ・・）を仮定し、それらの近位側に連続する進入経路の生成を並行して実施し、それぞれの進入経路の排他性や混雑度を評価して、最終的な目標ゲートを選定しても良い。

以上、本発明のいくつかの実施形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能であることを付言する。

１ 車両（自車）
２，３，３′，４，４′ 他車
５ 高速道路
５ａ 進行方向
５ｓ，６ｓ 区分線
５ｘ 目標経路
５ｘ－６ｂｘ 目標進入経路
６ 料金所
６ａ～６ｇ ゲート
６ｂ 目標ゲート
６ｂｘ 仮想進入経路
６ｙ ゲート基準線
７ａ～７ｇ 部分円領域（扇形領域）、部分楕円領域
１０ 自動運転コントローラ
１１ 環境・状態推定部
１２ 経路生成部
１３ 車両制御部
１４ ＡＣＣコントローラ
２１ 外界センサ
２２ 内界センサ
５１，５２，５３ 車線
６０ 合流区間（進路選択区間）
６１ ゲート構造物
６２ 信号
６３ ゲート種別
６４ 路面表示
７０ｘ 進行方向の相対距離
７０ｙ 左右方向の距離

Claims (10)

1. 外界センサの情報から車線区分線と各車線上の他車および自車前方を認識する周囲認識機能、自車の絶対位置を推定する機能、および、内界センサの情報に基づいて自車の運動状態を取得する機能を含む環境状態推定部と、
   前記環境状態推定部に取得される情報に基づいて目標経路を生成する経路生成部と、
   前記目標経路に自車を追従させるべく速度制御および操舵制御を行う車両制御部と、
   を備えた車両の走行制御装置において、
   前記環境状態推定部は、自車前方の料金所とその各ゲートを認識する機能、および、前記各ゲートから排他性、快適性、混雑度を含む条件で評価して目標ゲートを選定する機能を含み、前記排他性に係る条件での評価は、自車周囲に設定される排他領域に侵入または接近する他車が存在しない方向に位置するほど高いゲートであると評価することを含み、
   前記経路生成部は、前記目標ゲートに進入するための目標進入経路を生成する機能を含み、
   前記車両制御部は、前記車線区分線が検出されなくなり、かつ、前記自車の絶対位置が前記料金所手前でないと判定された場合、あるいは、前記ゲートを検出できない場合は、引継要求して権限移譲する機能を含むことを特徴とする車両の走行制御装置。
2. 前記経路生成部は、前記目標ゲートから近位側に延びる仮想進入経路を生成する機能と、前記仮想進入経路の近位側に連続させて前記目標進入経路を生成する機能を含むことを特徴とする請求項１記載の車両の走行制御装置。
3. 前記車両制御部は、前記車線区分線が検出されなくなった場合、前記目標進入経路に従って前記目標ゲートに進入する機能を含むことを特徴とする請求項１または２記載の車両の走行制御装置。
4. 前記目標進入経路に沿って走行中に、前記目標ゲートへの進入車線またはその区分線を認識した場合には、該進入車線に自車を追従させ、前記目標ゲートを通過する機能を含むことを特徴とする請求項１～３の何れか一項記載の車両の走行制御装置。
5. 前記目標進入経路または前記進入車線に沿って走行中に、先行他車が認識された場合には、該先行他車に追従走行して前記目標ゲートを通過する機能を含むことを特徴とする請求項４記載の車両の走行制御装置。
6. 前記環境状態推定部は、前記目標進入経路に接近する他車が存在せず、前記目標進入経路に先行他車が存在しないかまたは少なく、前記目標進入経路に沿って走行する場合の操舵量が最小になるようなゲートを前記目標ゲートに選定する機能を含むことを特徴とする請求項１～５の何れか一項記載の車両の走行制御装置。
7. 前記目標ゲートを選定する機能は、「ＥＴＣ専用」ゲートを優先して選定し、該「ＥＴＣ専用」ゲートが前記各ゲートの評価により目標ゲート候補から除外されて利用困難な場合は、「ＥＴＣ／一般」ゲート、「一般」ゲートの順に選定候補に追加する機能を含むことを特徴とする請求項１～６の何れか一項記載の車両の走行制御装置。
8. 前記目標ゲートを選定する機能は、前記排他性に係る条件での評価における前記排他領域として、自車の左右前方から左右後方にかけて相対距離別に部分円領域を設定し、前記部分円領域に他車が存在する場合に前記排他性に係る条件での評価を下げる機能を含むことを特徴とする請求項１～７の何れか一項記載の車両の走行制御装置。
9. 前記目標ゲートを選定する機能は、前記各ゲートの評価により目標ゲート候補から除外され、目標ゲート候補がなくなった場合は、引継要求して権限移譲する機能を含むことを特徴とする請求項１～８の何れか一項記載の車両の走行制御装置。
10. 前記車両制御部は、前記目標進入経路の経路追従走行中に、当該目標進入経路における排他性の検証を継続しており、当該目標進入経路の排他性喪失が予測された場合は、引継要求して権限移譲する機能を含むことを特徴とする請求項１～９の何れか一項記載の車両の走行制御装置。

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