JP7076348B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子制御装置に関する。

高度な自動運転システムの実現に向け、自動運転を制御する上位の制御装置である自動運転ＥＣＵには、自動運転システムにおいて障害が発生したような場合においても、ドライバに操作を引き継ぐまでの一定期間、動作を継続することが求められる。このような障害の一例として、例えば自動運転制御のための演算を行う演算処理装置上での演算中に発生する異常や、センサに発生する異常が挙げられる。前述の一定期間の動作継続を実現するためには、これら異常を検出し、異常に対応した制御に切替えることが必要となる。このような障害や異常の検出にあたり、一般に演算処理やセンサを多重化し出力を比較する方式、および演算結果やセンサ出力の値の妥当性を別のセンサ値や演算結果を用いて検証する方式が用いられる。このうち、多重化に関しては、センサ数増大によるシステムの大規模複雑化、演算負荷増大などの課題があり、妥当性検証を行う方式が必要となる。
特許文献１には、ブレーキペダルの操作により進退移動する入力部材と、該入力部材に相対移動可能に配置されたアシスト部材と、該アシスト部材を進退移動させる電動アクチュエータとを備え、前記ブレーキペダルによる前記入力部材の移動に応じて前記アシスト部材に付与されるアシスト推力によりマスタシリンダ内に倍力されたブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置において、前記入力部材の絶対変位量を検出するための入力絶対変位量検出手段と、前記入力部材と前記アシスト部材との相対変位量を検出する相対変位量検出手段または前記アシスト部材の絶対変位量を検出するアシスト絶対変位量検出手段のうちのいずれか１つとを備え、前記入力絶対変位量検出手段の検出信号に応じて、前記入力部材と前記アシスト部材との相対変位関係が可変となる目標変位量を設定し、前記相対変位量検出手段または前記アシスト絶対変位量検出手段からの信号に基づき、前記入力部材と前記アシスト部材との相対変位関係が前記目標変位量となるように前記電動アクチュエータを制御する制御手段が設けられていることを特徴とする電動倍力装置が開示されている。

特開２０１０－２１５２３４号公報

特許文献１に記載されている発明では、軌道計画演算の信頼性を評価するコストが高い。

本発明の第１の態様による電子制御装置は、車両の周辺の情報を処理周期ごとに複数のセンサからセンサ情報として取得し、取得した前記センサ情報を統合して前記処理周期ごとに車両周辺情報を作成する統合部と、前記車両周辺情報を用いて前記車両が将来走行する計画軌道を前記処理周期ごとに算出する軌道計画部と、前記軌道計画部の信頼性を評価する軌道評価部とを備え、前記軌道評価部は、前記軌道計画部が第１の処理周期に算出する前記計画軌道における、前記第１の処理周期よりも後の処理周期である第２の処理周期における前記車両の位置と、前記第２の処理周期において前記統合部が作成する前記車両周辺情報とを用いて、前記第１の処理周期における前記軌道計画部の信頼性を評価し、前記第１の処理周期における前記車両周辺情報に基づき、前記車両の周辺に存在する物体の将来の位置を推定して前記物体の前記第２の処理周期における位置を示すリスクマップを作成する行動予測部と、前記リスクマップと前記第２の処理周期における前記車両周辺情報との整合性を評価する統合評価部と、前記リスクマップと前記第２の処理周期における前記センサ情報との整合性を評価する予測評価部と、をさらに備える。

本発明によれば、演算の多重化や追加のセンサを用いることなく低負荷で軌道計画演算の信頼性を評価できる。

自動運転システムＳの全体構成図 マイコン２１が実現する自動運転機能の概要を示すフローチャート 図２のステップＳ１０１に示すセンサフュージョンの概要を示す図 車両周辺情報９０７の概念図 リスクマップ９０８の概念図 計画軌道９０９の概念図 マイコン２１の機能ブロック図 第１評価部１２１、第２評価部１２２、および第３評価部１２３が使用する情報を示す図 第１判定部１３１の判定内容を示す図 第２判定部１３２の判定内容を示す図

―実施の形態―
以下、図１～図１０を参照して、本発明に係る電子制御装置の実施の形態を説明する。

図１は、本発明に係る電子制御装置を含む自動運転システムＳの全体構成図である。自動運転システムＳは、センサ群１と、自動運転ＥＣＵ２と、指令部２５と、下位ＥＣＵ群３と、自車位置センサ１４とを備える。自動運転システムＳは車両に搭載され、以下では、自動運転システムＳを搭載する車両を「自車両」と呼ぶ。

センサ群１には２つのセンサが含まれ、本実施の形態ではその２つのセンサを第１センサ１１と第２センサ１２と呼ぶ。この２つのセンサはたとえばミリ波レーダやカメラである。第１センサ１１および第２センサ１２は、自車両の周辺の情報を取得して自動運転ＥＣＵ２に出力する。以下では、第１センサ１１および第２センサ１２が自動運転ＥＣＵ２に出力する自車両の周辺の情報を「センサデータ」や「センサ情報」とも呼ぶ。センサデータには、それぞれのセンサがデータを取得した時刻、換言するとセンシングを行った時刻がタイムスタンプとして含まれる。

自車位置センサ１４は自車両の位置、たとえば緯度と経度を算出するセンサである。自車位置センサ１４はたとえばＧＰＳ受信機であり、衛星航法システムを構成する複数の衛星から電波を受信し、その電波に含まれる信号を解析することで自車両の位置を算出する。自車位置センサ１４は算出した緯度と経度を自動運転ＥＣＵ２に出力する。

自動運転ＥＣＵ２は電子制御装置（Electronic Control Unit）である。自動運転ＥＣＵ２は、地図情報１３を取得して後述する演算に利用する。地図情報１３は自車両内に備えられる装置から取得してもよいし、自車両の外部から通信により取得してもよい。自動運転ＥＣＵ２はたとえば、自車両に搭載される不揮発性メモリ、たとえばフラッシュメモリから地図情報１３を読み込む。

自動運転ＥＣＵ２は、マイコン２１を備え、マイコン２１が自車両の自動運転に関する演算を行う。マイコン２１は、中央演算装置であるＣＰＵ、読み出し専用の記憶装置であるＲＯＭ、および読み書き可能な記憶装置であるＲＡＭを備え、ＣＰＵがＲＯＭに格納されるプログラムをＲＡＭに展開して実行することで後述する機能を実現する。ただしマイコン２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭの組み合わせの代わりに書き換え可能な論理回路であるＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や特定用途向け集積回路であるＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）により実現されてもよい。またマイコン２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭの組み合わせの代わりに、異なる構成の組み合わせ、たとえばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭとＦＰＧＡの組み合わせにより実現されてもよい。

マイコン２１が行う演算には、センサ群１が出力する自車両周辺の情報、地図情報１３、自車位置センサ１４が出力する自車両の位置が用いられる。マイコン２１は自車両がこれから走行する将来の軌跡を算出して指令部２５に出力する。指令部２５はたとえば電子制御装置（Electronic Control Unit）である。ただし指令部２５は自動運転ＥＣＵ２に含まれる構成でもよい。指令部２５は、マイコン２１が出力する自車両の将来の軌跡に基づき、下位ＥＣＵ群３に含まれるそれぞれの装置に具体的な動作指令を出力する。

下位ＥＣＵ群３は、自動運転ＥＣＵ２の出力に基づいて自車両を制御する。下位ＥＣＵ群３にはたとえば、ブレーキを制御するブレーキ制御装置３１、エンジンを制御するエンジン制御装置３２、およびステアリングを制御するステアリング制御装置３３が含まれる。なお、センサ群１から自動運転ＥＣＵ２に入力されるセンサ情報は、各センサから直接出力される生データを扱っても、各センサに付属して搭載されるＥＣＵにより事前処理されたデータを扱ってもよい。

図２に、マイコン２１が実現する自動運転機能の概要を示すフローチャートである。マイコン２１は、まずステップＳ１０１においてマイコン２１は、センサフュージョン、すなわち第１センサ１１の出力と第２センサ１２の出力とを融合させる処理を行う。このセンサフュージョン処理により、自車両の周辺地図である車両周辺情報９０７が得られる。続くステップＳ１０２ではマイコン２１は、ステップＳ１０１により得られる自車周辺地図を用いて、周辺物体の行動を予測する行動予測を行い、後述するリスクマップ９０８を作成する。そして続くステップＳ１０３ではマイコン２１は、ステップＳ１０２の演算結果を用いて自車両の軌道を生成する自車軌道計画を行い、計画軌道９０９を生成する。

その後にマイコン２１は、自動運転ＥＣＵ２の動作が終了するか否かを判断し、動作が終了すると判断する場合は図２に示す処理を終了させ、自動運転ＥＣＵ２の動作は終了しないと判断する場合はステップＳ１０１に戻る。マイコン２１はたとえば、自車両のイグニッションスイッチがオフにされた場合はステップＳ１０４を肯定判断し、それ以外の場合はステップＳ１０４を否定判断する。マイコン２１は、ステップＳ１０４を否定判断すると、ステップＳ１０３～Ｓ１０４を所定の処理周期ごと、たとえば１００ｍｓごとに実行する。たとえば処理周期が１００ｍｓの場合には、ステップＳ１０１のセンサフュージョン処理が行われて、次に再びステップＳ１０１が実行されるのが１００ｍｓ後である。

図３は、図２のステップＳ１０１に示すセンサフュージョンの概要を示す図である。図２に示す時刻同期処理部１１１および統合部１１２は、マイコン２１が実現する機能を示す機能ブロックである。センサフュージョンではまず、時刻同期処理部１１１により時刻同期処理が実行される。第１センサ１１および第２センサ１２が出力するセンサデータは時刻同期が取れていないので、時刻同期処理４１により処理周期にあわせた同期がとれた時刻のセンサデータを生成する。

具体的にはマイコン２１は、第１センサ１１から受信する時系列のセンサデータを用いて時系列的に外挿や内挿を行い、所定の時刻の第１センサ１１のセンサデータである、同期済み第１センサデータ９０１を出力する。同様にマイコン２１は、第２センサ１２から受信する時系列のセンサデータを用いて時系列的に外挿や内挿を行い、所定の時刻の第２センサ１２のセンサデータである、同期済み第２センサデータ９０２を出力する。

所定の時刻とは、前回の同期させた時刻から処理周期が経過した時刻である。すなわち同期済み第１センサデータ９０１と同期済み第２センサデータ９０２は計算により得られた、同一の時刻における第１センサ１１および第２センサ１２のセンサデータである。なおここでは単に「同期済み第１センサデータ９０１」や「同期済み第２センサデータ９０２」と呼んでいるが、自車両の周囲の状況は変化しているので、処理周期ごとに異なる値となる。詳しくは後述する。

統合部１１２には、同期済み第１センサデータ９０１、同期済み第２センサデータ９０２、地図情報１３、および自車位置が入力される。統合部１１２は、地図情報１３に同期済み第１センサデータ９０１および同期済み第２センサデータ９０２を統合して車両周辺情報９０７を生成する。車両周辺情報９０７には、自車両の周辺に存在する物体の位置だけでなく、自車位置センサ１４が入力する自車位置に基づき地図情報１３から得られる周囲の静的な情報、たとえば交差点や横断歩道の位置、走行車線の数などが含まれる。なお自車両の周辺に存在する物体の位置は、第１センサ１１および第２センサ１２のそれぞれがセンシングして得られた情報をもとに演算して出力してもよいし、各センサの出力に基づき自動運転ＥＣＵ２のたとえば時刻同期処理部１１１が算出してもよい。

（車両周辺情報９０７の概念図）
図４は、車両周辺情報９０７の概念図である。図４には、地図情報１３から得られた自車両の周辺の静止物に加えて、第１センサ１１および第２センサ１２が検出した自車周辺物体の位置や大きさが示されている。具体的には図４には、自車両７１、対向車位置７２、停止車両７３、および歩行者位置７４が示されている。なお説明のために図４には自車両７１を記載しているが、車両周辺情報９０７には自車両７１の位置情報は含まれない。

（リスクマップ９０８の概念図）
図５は、リスクマップ９０８の概念図である。リスクマップ９０８とは、自車両の周辺に存在する物体の位置を示す情報である。図５に示すようにリスクマップ９０８には、対向車予測位置８２、停止車両予測位置８３、および歩行予測位置８４の予測位置が含まれる。ただし図５には理解を助けるために図４に示した車両周辺情報９０７の情報を破線で記載している。また図５には各物体の予測位置を１つだけ示しているが、複数含まれてもよい。予測位置の数はたとえば、後の軌道計画処理に必要となる数である。たとえば、軌道計画処理において自車軌道が１００ミリ秒毎に１０秒先までの期間相当分だけ計画される場合、各物体における予測位置は最大で１００個生成される。

（計画軌道９０９の概念図）
図６は、計画軌道９０９の概念図である。計画軌道９０９は、図６に太い実線で示す情報であり、自車両が将来走行することが計画されている軌跡である。前述の指令部２５は、この計画軌道９０９を用いて、自車両の速度や既知である処理周期の情報をさらに使用することで、処理周期ごとの自車両の位置を算出する。たとえば、符号９１で示す直近の将来、すなわち直後の処理周期における自車両の位置や、符号９２で示すさらに将来の自車両の位置も算出できる。

（マイコン２１の機能ブロック）
図７は、マイコン２１が備える機能を示す機能ブロック図である。ただし図７に示す構成のうちセンサ群１および指令部２５はマイコン２１の外部に存在するので、これらは破線で示している。マイコン２１はその機能として、時刻同期処理部１１１と、統合部１１２と、行動予測部１１３と、軌道計画部１１４と、行動予測保存部１１５と、軌道計画保存部１１６と、第１評価部１２１と、第２評価部１２２と、第３評価部１２３と、第１判定部１３１と、第２判定部１３２と、モード遷移部１４１とを備える。なお以下では、第１評価部１２１は予測評価部と呼ぶこともり、第２評価部１２２は統合評価部と呼ぶこともあり、第３評価部１２３は軌道評価部と呼ぶこともある。

以下では便宜的に、Ｎ回目の処理周期を「処理周期Ｎ」と呼び、その次の処理周期を「処理周期Ｎ＋１」、処理周期Ｎの直前の処理周期を「処理周期Ｎ－１」と呼ぶ。

時刻同期処理部１１１は、図３を参照して説明したように、同期済み第１センサデータ９０１および同期済み第２センサデータ９０２を算出する。時刻同期処理部１１１は、算出した同期済み第１センサデータ９０１および同期済み第２センサデータ９０２の両方を統合部１１２および第１評価部１２１に出力する。統合部１１２は、図３を参照して説明したように車両周辺情報９０７を算出する。統合部１１２は算出した車両周辺情報９０７を行動予測部１１３、第２評価部１２２、および第３評価部１２３に出力する。

行動予測部１１３は、車両周辺情報９０７を用いて周辺に存在する物体の将来の行動を予測し、リスクマップ９０８として出力する。行動予測部１１３は将来の複数の時刻について行動を予測し、たとえば処理周期Ｎにおいて、処理周期Ｎ＋１、処理周期Ｎ＋２、処理周期Ｎ＋３、・・・、処理周期Ｎ＋１０の物体の位置を予測する。行動予測部１１３はたとえば、統合部１１２から出力される車両周辺情報９０７を蓄積し、時系列での位置の変化から物体の将来の位置を予測してもよい。また行動予測部１１３は、図示されていないがセンサ群１の出力を用いて物体の速度情報などを用いて物体の将来の位置を予測してもよい。さらに行動予測部１１３は、各物体間の相互作用を物体間の反発力とみなして経路を補正するなどの方式により詳細な予測を行ってもよい。行動予測部１１３はリスクマップ９０８を軌道計画部１１４および行動予測保存部１１５に出力する。

軌道計画部１１４は、リスクマップ９０８を用いて自車両がこれから走行すべき経路を算出、換言すると軌道を計画する。軌道計画部１１４は自車両の目的地や次に到達すべき交差点などのノードの情報を参照して軌道を計画してもよい。軌道計画部１１４は、たとえば周辺物体との距離に基づき衝突を防止する軌道を算出してもよいし、自車両の目的地までの旅行時間が短くなるように軌道を算出してもよい、さらに乗員の乗り心地に影響する加速度を小さくなるように軌道を算出してもよい。軌道計画部１１４が計画する軌道には、次の処理周期における自車両の位置情報も含まれる。軌道計画部１１４は算出した計画軌道９０９を指令部２５および軌道計画保存部１１６に出力する。

行動予測保存部１１５は、行動予測部１１３から入力されるリスクマップ９０８を一時的に保存し、直前の処理周期に保存したリスクマップ９０８であって直前の処理周期に作成された直前リスクマップ９０８Ａを第１評価部１２１および第２評価部１２２に出力する。たとえば処理周期Ｎにおいて行動予測保存部１１５は、処理周期Ｎに作成されたリスクマップ９０８が行動予測部１１３から入力され、処理周期Ｎ－１に作成された直前リスクマップ９０８Ａを出力する。ただしリスクマップ９０８には将来の複数の処理周期における物体の位置の情報が含まれるが、直前リスクマップ９０８Ａには処理周期Ｎにおける物体の位置の情報が含まれていればよい。すなわち直前リスクマップ９０８Ａには、処理周期Ｎ－１に予測された処理周期Ｎにおける物体の位置が含まれればよい。処理周期とデータの関係は次の図８を参照して後に詳しく説明する。

軌道計画保存部１１６は、軌道計画部１１４から入力される計画軌道９０９を一時的に保存し、直前の処理周期に保存した計画軌道９０９であって直前の処理周期に作成された直前計画軌道９０９Ａを第３評価部１２３に出力する。たとえば処理周期Ｎにおいて軌道計画保存部１１６は、処理周期Ｎに作成されたリスクマップ９０８が軌道計画部１１４から入力され、処理周期Ｎ－１に作成された直前計画軌道９０９Ａを出力する。ただし計画軌道９０９には将来の複数の処理周期における自車両の位置である軌道の情報が含まれるが、直前計画軌道９０９Ａには処理周期Ｎにおける自車両の位置の情報が含まれていればよい。すなわち直前計画軌道９０９Ａには、処理周期Ｎ－１に予測された処理周期Ｎにおける自車両の位置情報が含まれればよい。なお軌道計画保存部１１６は計画軌道９０９を用いて処理周期Ｎにおける自車両の位置を算出してもよいし、第３評価部１２３が軌道の情報を用いて処理周期Ｎにおける自車両の位置を算出してもよい。

第１評価部１２１は、同期済み第１センサデータ９０１、同期済み第２センサデータ９０２、および直前リスクマップ９０８Ａを用いて後述する評価を行い、評価結果を第１判定部１３１に出力する。第２評価部１２２は、車両周辺情報９０７および直前リスクマップ８０８Ａを用いて後述する評価を行い、評価結果を第１判定部１３１に出力する。第３評価部１２３は、車両周辺情報９０７および直前計画軌道９０９Ａを用いて後述する評価を行い、評価結果を第２判定部１３２に出力する。第１判定部１３１は、第１評価部１２１の評価結果および第２評価部１２２の評価結果を用いて後述する判定を行い、第１異常判定結果９２１を出力する。第２判定部１３２は、第１判定部１３１が出力する第１異常判定結果９２１と第３評価部１２３の評価結果とを用いて後述する判定を行い、第２異常判定結果９２２を出力する。第１評価部１２１などの詳細な動作を説明する前に、図８を参照してデータの時系列の関係を再度説明する。

図８は、第１評価部１２１、第２評価部１２２、および第３評価部１２３が使用する情報を示す図である。図８に示す例では、処理周期Ｎおよび処理周期Ｎ＋１の２つの処理周期の処理を記載している。図８の上半分は、時刻同期処理部１１１、統合部１１２、行動予測部１１３、および軌道計画部１１４の出力を示している。図８の下半分は、第１評価部１２１、第２評価部１２２、および第３評価部１２３が使用する情報を示している。ただし第１評価部１２１、第２評価部１２２、および第３評価部１２３が使用する情報は、同一の処理周期において生成された情報は特に由来を示さず、異なる処理周期に生成された情報を用いる場合のみ矢印でその由来を示している。ただし図８では行動予測保存部１１５および軌道計画保存部１１６の記載は省略している。

また図８では、時刻同期処理部１１１が処理周期Ｎに算出して出力する同期済み第１センサデータ９０１は「Ｓ１＿Ｎ」と記載し、処理周期Ｎに出力する同期済み第２センサデータ９０２は「Ｓ２＿Ｎ」と記載している。算出した処理周期が異なる場合は、それにあわせて「Ｎ」を適宜書き換え、たとえば処理周期Ｎ＋１に演算して出力する同期済み第１センサデータ９０１は「Ｓ１＿Ｎ＋１」と記載する。算出した処理周期にあわせて添え字を変化させる点は本実施の形態では共通しており、以下では説明を省略する。

図８では統合部１１２が処理周期Ｎに算出する車両周辺情報９０７を「Ａｒｏ＿Ｎ」と記載している。図８では行動予測部１１３が処理周期Ｎに算出する処理周期Ｎ＋１におけるリスクマップ９０８を「ＰｒｅＡｒｏ＿Ｎ＿Ｎ＋１」と記載している。この記載は、予測であることを示す「Ｐｒｅ」と、算出した処理周期を示す「Ｎ」、予想されている処理周期を示す「Ｎ＋１」を組み合わせたものである。前述のとおり、行動予測部１１３は処理周期Ｎにおいて処理周期Ｎ＋２のリスクマップ９０８も算出しているので、図８には「ＰｒｅＡｒｏ＿Ｎ＿Ｎ＋２」も記載されている。図８では、軌道計画部１１４が処理周期Ｎに算出する計画軌道９０９に含まれる、処理周期Ｎ＋１の自車両の位置を「ＰｒｅＰｏｓ＿Ｎ＿Ｎ＋１」と記載している。

処理周期Ｎにおいて、第１評価部１２１には、処理周期Ｎにおける時刻同期処理部１１１の出力であるＳ１＿Ｎ、Ｓ２＿Ｎと、処理周期Ｎ－１における行動予測部１１３の出力であるＰｒｅＡｒｏ＿Ｎ－１＿Ｎとが入力される。処理周期Ｎ＋１において、第１評価部１２１には、処理周期Ｎ＋１における時刻同期処理部１１１の出力であるＳ１＿Ｎ＋１、Ｓ２＿Ｎ＋１と、処理周期Ｎにおける行動予測部１１３の出力であるＰｒｅＡｒｏ＿Ｎ＿Ｎ＋１とが入力される。

処理周期Ｎにおいて、第２評価部１２２には、処理周期Ｎにおける統合部１１２の出力であるＡｒｏ＿Ｎと、処理周期Ｎ－１における行動予測部１１３の出力であるＰｒｅＡｒｏ＿Ｎ－１＿Ｎとが入力される。処理周期Ｎ＋１において、第２評価部１２２には、処理周期Ｎ＋１における統合部１１２の出力であるＡｒｏ＿Ｎ＋１と、処理周期Ｎ１における行動予測部１１３の出力であるＰｒｅＡｒｏ＿Ｎ＿Ｎ＋１とが入力される。

処理周期Ｎにおいて、第３評価部１２３には、処理周期Ｎにおける統合部１１２の出力であるＡｒｏ＿Ｎと、処理周期Ｎ－１における軌道計画部１１４の出力であるＰｒｅＰｏｓ＿Ｎ－１＿Ｎとが入力される。処理周期Ｎ＋１において、第３評価部１２３には、処理周期Ｎ＋１における統合部１１２の出力であるＡｒｏ＿Ｎ＋１と、処理周期Ｎにおける軌道計画部１１４の出力であるＰｒｅＰｏｓ＿Ｎ＿Ｎ＋１とが入力される。

処理周期Ｎにおける第１評価部１２１、第２評価部１２２、および第３評価部１２３の動作を説明する。

第１評価部１２１は処理周期Ｎでは、処理周期Ｎにおける同期済み第１センサデータ９０１であるＳ１＿Ｎと、処理周期Ｎにおける同期済み第２センサデータ９０２であるＳ２＿Ｎと、処理周期Ｎ－１における行動予測部１１３の出力であるＰｒｅＡｒｏ＿Ｎ－１＿Ｎとを比較し、異常発生の検知および異常箇所の判定を行う。ただし第１評価部１２１における比較演算において厳密な一致判定を行うことは不適であり、差が所定の閾値以内であれば一致すると判断する。そのため第１評価部１２１は、Ｓ１＿ＮとＳ２＿ＮとＰｒｅＡｒｏ＿Ｎ－１＿Ｎとの整合性を評価している、とも言える。

たとえば第１評価部１２１は、Ｓ１＿Ｎに含まれる障害物の位置、Ｓ２＿Ｎに含まれる障害物の位置、ＰｒｅＡｒｏ＿Ｎ－１＿Ｎに含まれる障害物の位置の中心点を算出し、中心点からの距離を評価する。また第１評価部１２１は、中心点の算出において自車両との相対距離や角度などのセンサ特性に応じた重みづけを行い、精度を向上させてもよい。このようにして、得られた距離と閾値との比較による範囲付きでの一致判定を行い、センサ誤差を踏まえた多数決による判定を行う。

たとえばＳ１＿Ｎに含まれる障害物の位置とＰｒｅＡｒｏ＿Ｎ－１＿Ｎに含まれる障害物の位置とは略一致するが、Ｓ２＿Ｎに含まれる障害物の位置は他の２つと大きく異なる場合に、第１評価部１２１は次の考えに基づき第２センサ１２の出力に問題があると判断する。すなわち、障害物の真の位置は必ずしも明らかではないが、２：１の多数決によりＳ１＿ＮおよびＰｒｅＡｒｏ＿Ｎ－１＿Ｎの出力の方が確からしいと判断し、Ｓ２＿Ｎ、すなわち第２センサ１２の出力に問題があると判断する。

第１評価部１２１は、一致の有無、および一致しないものがある場合には特定した問題の出力の情報を第１判定部１３１に出力する。なお、中心からの距離が３者の全てにおいて閾値以上である場合は第１評価部１２１はいずれに問題があるかを特定できず、その旨を第１判定部１３１に出力する。

第２評価部１２２は処理周期Ｎでは、処理周期Ｎに算出されたリスクマップ９０８であるＡｒｏ＿Ｎと、処理周期Ｎ－１に算出された行動予測部１１３の出力であるＰｒｅＡｒｏ＿Ｎ－１＿Ｎとを比較する。具体的には、Ａｒｏ＿ＮやＰｒｅＡｒｏ＿Ｎ－１＿Ｎに含まれる物体ごとに、第１評価部１２１と同様に所定の閾値を用いた一致判定を行う。第２評価部１２２は、一致すると判断する物体の個数が物体数の過半数を超える場合に全体として一致すると判断してもよいし、全ての物体について一致すると判断する場合のみ全体として一致すると判断してもよい。第２評価部１２２は、判断結果を第１判定部１３１に出力する。第２評価部１２２は、Ａｒｏ＿ＮとＰｒｅＡｒｏ＿Ｎ－１＿Ｎとの整合性を評価している、とも言える。

第３評価部１２３は処理周期Ｎでは、処理周期Ｎに算出されたリスクマップ９０８であるＡｒｏ＿Ｎと、処理周期Ｎ－１に算出された軌道計画部１１４の出力に含まれる自車両の位置であるＰｒｅＰｏｓ＿Ｎ－１＿Ｎとを比較する。換言すると、直前の処理周期Ｎ－１に計画された計画軌道９０９のとおりに自車両が制御されたか否かを評価する。この評価は、自車両の位置とＰｒｅＰｏｓ＿Ｎ－１＿Ｎとが整合性が取れているかの評価とも言える。第３評価部１２３における評価も、第１評価部１２１および第２評価部１２２と同様に、閾値を用いて誤差を許容する一致判定を行う。行動予測部１１３は、両者が一致すると計画軌道９０９のとおりに自車両が制御されたと評価する。行動予測部１１３は、評価結果を第２判定部１３２に出力する。

図９は、第１判定部１３１の判定内容、すなわち条件ごとに第１判定部１３１が出力する第１異常判定結果９２１を示す図である。第１判定部１３１は、第１評価部１２１の出力、および第２評価部１２２の出力を用いて、第１センサ１１、第２センサ１２、統合部１１２、および行動予測部１１３のそれぞれについての異常の有無を検出する。図８は、第１評価部１２１の出力と、第２評価部１２２の出力の組み合わせに応じて第１異常判定結果９２１が決定されることを示している。

第１評価部１２１の出力は、前述のとおり同期済み第１センサデータ９０１、同期済み第２センサデータ９０２、および直前リスクマップ９０８Ａの３者の比較の結果である。第１評価部１２１の出力は、同期済み第１センサデータ９０１のみ不一致、同期済み第２センサデータ９０２のみ不一致、直前リスクマップ９０８Ａのみ不一致、３者の全てが一致、３者の全てが不一致の５つのいずれかである。第２評価部１２２の出力は、車両周辺情報９０７と直前リスクマップ９０８Ａが一致する、および車両周辺情報９０７と直前リスクマップ９０８Ａが一致しない、のいずれかである。

第１評価部１２１の出力が同期済み第１センサデータ９０１のみ不一致の場合は、第２評価部１２２の出力に関わらず、第１異常判定結果９２１は、第１センサ１１または時刻同期処理部１１１に異常ありとなる。第１評価部１２１の出力が同期済み第２センサデータ９０２のみ不一致の場合は、第２評価部１２２の出力に関わらず、第１異常判定結果９２１は、第２センサ１２または時刻同期処理部１１１に異常ありとなる。第１評価部１２１の出力が直前リスクマップ９０８Ａのみ不一致の場合は、第２評価部１２２の出力に関わらず、第１異常判定結果９２１は統合部１１２に異常ありとなる。

第１評価部１２１の出力が３者の全てが一致であり、第２評価部１２２の出力が一致の場合は、第１異常判定結果９２１は異常なしとなる。第１評価部１２１の出力が３者の全てが一致であり、第２評価部１２２の出力が不一致の場合は、第１異常判定結果９２１は比較回路または多数決回路に異常となる。第１評価部１２１の出力が３者の全てが不一致の場合は第２評価部１２２の出力に関わらず、第１異常判定結果９２１は、異常発生のみを検出、すなわち異常の特定不能となる。

図１０は、第２判定部１３２の判定内容、すなわち条件ごとに第２判定部１３２が出力する第２異常判定結果９２２を示す図である。第２判定部１３２は、第１判定部１３１の判定結果を用いて車両周辺情報９０７が正常であるか否か、換言するとセンサフュージョン処理異常と判断されたか否かを判断する。第２判定部１３２は、第１判定部１３１の判定結果により車両周辺情報９０７が正常と判断する場合は、第３評価部１２３の出力に応じて第２異常判定結果９２２を変更する。すなわちこの場合に、第３評価部１２３の出力が一致であれば第２異常判定結果９２２は軌道計画処理が正常終了、すなわち軌道計画部１１４が正常と判断され、第３評価部１２３の出力が不一致であれば第２異常判定結果９２２は軌道計画処理に異常あり、すなわち軌道計画部１１４に異常ありとなる。第２判定部１３２は、第１判定部１３１の判定結果により車両周辺情報９０７が正常ではない、すなわち異常ありと判断する場合は、第３評価部１２３の出力に関わらず、第１異常判定結果９２１を参照する。

このように第２判定部１３２は、第１判定部１３１の出力および第３評価部１２３の出力を用いて、軌道計画部１１４、およびそれに基づく自車制御における異常の有無を検出することができる。

なお、第１異常判定結果９２１、および第２異常判定結果９２２の２つの結果により、自動運転ＥＣＵ２、第１センサ１１、および第２センサ１２のいずれかにおいて異常が検出されると、モード遷移部１４１により自動運転ＥＣＵ２における処理を縮退モードに遷移させる処理が行われる。すなわちモード遷移部１４１は、少なくとも第３評価部１２３における評価結果が否定的であると、自車両を縮退モードに遷移させる。縮退モードではたとえば、ドライバを有するシステムの場合、ドライバへの異常通知が行われ、必要に応じて一定期間の制御を継続した後、ドライバへ制御を移管する。縮退モードでは、縮退モード以外と比較して自車両の速度が遅くてもよいし、目的地への到達よりも安全に停車することを優先する処理が行われてもよい。

ドライバへの通知は、たとえば自動運転ＥＣＵ２に備えられる不図示の通信インタフェースを介して、自車両に備えられる不図示のスピーカーに対して音声信号を出力することで実行される。スピーカーへの音声信号の出力は、異常を検出した第１判定部１３１および第２判定部１３２がそれぞれ実行してもよいし、通知を行う機能ブロック、たとえば通知部を新たに設けて通知部に実行させてもよい。

ドライバ不在のシステムの場合は、システム上で制御を継続するため、機能縮退などを含む制御方式の変更が行われる。機能縮退の例としては、たとえばマイコン２１の故障個所を切り離し、制御演算処理を簡略化した状態で制御を継続することや、第１センサ１１、第２センサ１２の認識結果を一部もしくは全部無効化することが挙げられる。これらの機能縮退は、事前に規定された方式に則り行われてもよいし、自動運転ＥＣＵ２における演算により決定されてもよい。

自動運転ＥＣＵ２は、第３評価部１２３の評価が否定的であることだけを理由としてドライバへの通知を行ってもよい。この通知は、第３評価部１２３が行ってもよいし、通知を行う機能ブロック、たとえば通知部を新たに設けて通知部に実行させてもよい。

ところで上述したマイコン２１の動作において、直前の処理周期に算出された車両周辺情報９０７の検証は行われていない点に注意が必要である。たとえば、処理周期Ｔ－１に算出された統合部１１２の出力である車両周辺情報９０７の検証は、処理周期Ｔでは行われない。すなわち、第１判定部１３１および第２判定部１３２を用いて、処理周期Ｔにおいて、直前の処理周期である処理周期Ｔ－１における行動予測部１１３および軌道計画部１１４の検証、処理周期Ｔにおける統合部１１２についての検証は行うが、処理周期Ｔ－１における車両周辺情報９０７の検証、換言すると統合部１１２の検証は行われていない。

そのため上述した構成のみでは、自動運転が開始される最初の処理周期においてのみ、第１センサ１１、第２センサ１２、統合部１１２の検証ができず、これに続く行動予測部１１３および軌道計画部１１４の妥当性を保証することができない。そのため最初の処理周期における第１センサ１１、第２センサ１２、統合部１１２の妥当性の検証が別途必要となる。

この検証の方式として、たとえば自動運転開始前の動作として次の処理を行うことができる。すなわち、ある時刻ｔ０と別な時刻ｔ１において地図情報１３を用いた統合部１１２の処理により自車両周辺のランドマークを検出し、必要に応じて自車両の移動量を加味した上で一致判定を行う。このように、第１センサ１１、第２センサ１２、および統合部１１２の妥当性を、時間的な多重系を構成することにより検証することが考えられる。

これらの妥当性が検証された場合には時刻１に自動運転を開始し、妥当性が検証されなかった、すなわち不一致が検出された場合には、システムにより規定される自動運転開始時刻まで同様の検出を繰り返し行い、不一致の検出が続く場合においては自動運転処理を開始することを禁止する必要がある。

以上の説明した構成により、自動運転ＥＣＵ２１に用いられるセンサ群１、および自動運転ＥＣＵ２１における統合部１１２および行動予測部１１３を多重化することなく、それぞれに発生する異常を検出することができる。同方式は自動運転ＥＣＵの主機能処理の過程において得られる地図もしくは情報を用いた比較演算処理に基づくものであり、自動運転システム構成の単純化、検証演算の負荷の低減による低発熱な自動運転向け電子制御装置が実現される。

上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）電子制御装置である自動運転ＥＣＵ２１は、自車両の周辺の情報を処理周期ごとにセンサ群１サからセンサ情報として取得し、取得したセンサ情報を統合して処理周期ごとに車両周辺情報９０７を作成する統合部１１２と、車両周辺情報９０７を用いて車両が将来走行する計画軌道９０９を処理周期ごとに算出する軌道計画部１１４と、軌道計画部１１４の信頼性を評価する第３評価部１２３（軌道評価部）とを備える。第３評価部１２３は、軌道計画部１１４が第１の処理周期に算出する計画軌道９０９における、第１の処理周期よりも後の処理周期である第２の処理周期における自車両の位置、すなわち計画軌道９０９Ａと、第２の処理周期において統合部１１２が作成する車両周辺情報９０７とを用いて、第１の処理周期における軌道計画部１１４の信頼性を評価する。そのため自動運転ＥＣＵ２１は、演算の多重化や追加のセンサを用いることなく低負荷で軌道計画部１１４の信頼性を評価できる。

（２）自動運転ＥＣＵ２１は、第１の処理周期における車両周辺情報９０７に基づき、車両の周辺に存在する物体の将来の位置を推定して物体の第２の処理周期における位置を示すリスクマップ９０８を作成する行動予測部１１３と、直前リスクマップ９０８Ａと第２の処理周期における車両周辺情報９０７との整合性を評価する第２評価部１２２（統合評価部）と、直前リスクマップ９０８Ａと第２の処理周期における同期済み第１センサデータ９０１と第２の処理周期における同期済み第２センサデータ９０２との整合性を評価する第１評価部１２１（予測評価部）とを備える。そのため、第３評価部１２３の評価対象の信頼性をあらかじめ確認することができる。

（３）センサ群１は、第１センサ１１および第２センサ１２から構成される。
第１評価部１２１は、直前リスクマップ９０８Ａと、第２の処理周期における同期済み第１センサデータ９０１と、第２の処理周期における同期済み第２センサデータ９０２との多数決により、信頼性を評価する。そのため２つのセンサからしかセンサ情報が入力されなくても時系列の情報を用いて多数決によりいずれに問題があるかを判断できる。

（４）自動運転ＥＣＵ２は、第２評価部１２２の評価結果、および第１評価部１２１の評価結果に基づき、第２の処理周期における第１センサ１１および第２センサ１２の信頼性を判定する第１判定部１３１を備える。そのためセンサ群１が出力するそれぞれのセンサ情報の信頼性を評価できる。

（５）自動運転ＥＣＵ２は、第３評価部１２３の評価結果があらかじめ定められたパターンと合致する場合に、統合部１１２または軌道計画部１１４の異常と判断する。そのためノイズなどの影響で異常と誤判断することを防ぐ、換言すると異常の過検出を防止できる。

（６）前述のあらかじめ定められたパターンとは、連続して所定回数以上、第３評価部１２３の評価結果が否定的なことである。そのため自動運転ＥＣＵ２１は、第３評価部１２３の判断があらかじめ定められたパターンであるかを簡易に判断できる。

（７）第３評価部１２３の評価結果が否定的であると自車両の搭乗者へ通知する。前述のとおり、この通知は第３評価部１２３が行ってもよいし、新たな機能ブロックである通知部を設けてその通知部に行わせてもよい。

（変形例１）
上述した実施の形態では、軌道計画部１１４は自車両が将来走行する軌道を算出した。しかし軌道計画部１１４は、将来のそれぞれの処理周期における自車両の位置を算出し、それらの位置を下位ＥＣＵ群３に出力してもよい。この場合は自動運転システムＳに指令部２５が含まれなくてもよい。

（変形例２）
上述した実施の形態では、統合部１１２、行動予測部１１３、および軌道計画部１１４の全ての処理を冗長構成なしで検証する例を示したが、自動運転ＥＣＵ２に求められる処理の負荷やセンサ構成により、また他のシステム要件により、一部のセンサや処理についてのみ多重化が許容される場合がある。この場合は、許容される構成を冗長化したうえで、上述した構成のうち一部の評価部を備えなくてもよい。

たとえば第１センサ１１、第２センサ１２、および統合部１１２の多重化が許される場合には、第１評価部１２１は不要である。この場合は、統合部１１２が処理周期Ｎに出力する車両周辺情報９０７を正解として第２評価部１２２にて行動予測部１１３の検証が可能である。同様に、行動予測部１１３の多重化が許される場合にも第１評価部１２１が不要となる。この場合には、行動予測部１１３が処理周期Ｎに出力する、処理周期Ｎ＋１におけるリスクマップ９０８を正解とし、第２評価部１２２にて統合部１１２の出力である車両周辺情報９０７の検証を行うことができる。軌道計画部１１４の多重化が許される場合は、第３評価部１２３が不要となる。

（変形例３）
上述した実施の形態では、第１評価部１２１、第２評価部１２２、および第３評価部１２３が独立に実装される例を示したが、第１評価部１２１、第２評価部１２２、および第３評価部１２３の機能を統合してもよい。すなわち、図９および図１０に示した判断ができればよく、機能分担および構成は特に限定されない。

（変形例４）
上述した実施の形態では、処理周期Ｎおよび処理周期Ｎの次の周期である処理周期Ｎ＋１の２つの処理周期における演算結果の比較により異常箇所を判定した。これはあくまで例示であり、たとえば時刻Ｔ、Ｔ＋１、Ｔ＋２のように、複数の時刻に亘る位置情報、予測位置情報、予測軌道情報の比較によって異常判定を行ってもよい。また比較する処理周期は必ずしも連続していなくてもよく、たとえば処理周期Ｎと処理周期Ｎ＋２の２つの処理周期における演算結果の比較により異常箇所を判定してもよい。また、複数時刻に亘る異常検知、たとえば同じ物体や箇所に対する連続した５回以上の検知をもって異常と判定してもよいし、センサ特性やノイズ、周辺環境条件の急激な変化等に起因する一時的な異常を除外してもよい。

（変形例５）
第１評価部１２１、第２評価部１２２、第３評価部１２３、第１判定部１３１、および第２判定部１３２のそれぞれは、否定的な評価や判定を行った際にその記録を残してもよい。さらに第１評価部１２１、第２評価部１２２、第３評価部１２３、第１判定部１３１、および第２判定部１３２のそれぞれは、評価結果が否定的であると、評価結果が否定的と判断された時刻を起点として前後の所定時間、たとえば否定的な評価を行った時刻から前後１分間における評価結果を記録してもよい。評価結果を記録する際には、時刻や入力されたデータ値をあわせて記録してもよい。

否定的な評価とは肯定的な評価以外である。たとえば第１評価部１２１は出力が３者全てが一致のみが肯定的な評価で、それ以外は否定的な評価である。第２評価部１２２は一致が肯定的な評価、不一致が否定的な評価である。第３評価部１２３は、一致が肯定的な評価、不一致が否定的な評価である。第１判定部１３１は、異常なしが肯定的な評価で、それ以外は否定的な評価である。第２判定部１３２は、軌道計画処理が正常終了が肯定的な評価で、それ以外は否定的な評価である。

（８）第１評価部１２１、第２評価部１２２、第３評価部１２３、第１判定部１３１、および第２判定部１３２のそれぞれは、評価結果が否定的であると評価結果を記録する。そのため事後的に記録を確認できる。

（９）第１評価部１２１、第２評価部１２２、第３評価部１２３、第１判定部１３１、および第２判定部１３２のそれぞれは、評価結果が否定的であると、評価結果が否定的と判断された時刻を起点として前後の所定時間における評価結果を記録する。そのため多くの情報が記録されるので事後的な解析に役立てることができる。

上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。上述した実施の形態および変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１…センサ群
２…自動運転ＥＣＵ
１１…第１センサ
１２…第２センサ
１４…自車位置センサ
２１…マイコン
４１…時刻同期処理
４５…車両周辺情報
１１１…時刻同期処理部
１１２…統合部
１１３…行動予測部
１１４…軌道計画部
１１５…行動予測保存部
１１６…軌道計画保存部
１２１…第１評価部
１２２…第２評価部
１２３…第３評価部
１３１…第１判定部
１３２…第２判定部
１４１…モード遷移部
９０１…第１センサデータ
９０２…第２センサデータ
９０７…車両周辺情報
９０８…リスクマップ
９０８Ａ…直前リスクマップ
９０９…計画軌道
９０９Ａ…直前計画軌道

Claims (11)

1. 車両の周辺の情報を処理周期ごとに複数のセンサからセンサ情報として取得し、取得した前記センサ情報を統合して前記処理周期ごとに車両周辺情報を作成する統合部と、
   前記車両周辺情報を用いて前記車両が将来走行する計画軌道を前記処理周期ごとに算出する軌道計画部と、
   前記軌道計画部の信頼性を評価する軌道評価部とを備え、
   前記軌道評価部は、前記軌道計画部が第１の処理周期に算出する前記計画軌道における、前記第１の処理周期よりも後の処理周期である第２の処理周期における前記車両の位置と、前記第２の処理周期において前記統合部が作成する前記車両周辺情報とを用いて、前記第１の処理周期における前記軌道計画部の信頼性を評価し、
   前記第１の処理周期における前記車両周辺情報に基づき、前記車両の周辺に存在する物体の将来の位置を推定して前記物体の前記第２の処理周期における位置を示すリスクマップを作成する行動予測部と、
   前記リスクマップと前記第２の処理周期における前記車両周辺情報との整合性を評価する統合評価部と、
   前記リスクマップと前記第２の処理周期における前記センサ情報との整合性を評価する予測評価部と、をさらに備える電子制御装置。
2. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記複数のセンサは、第１センサおよび第２センサから構成され、
   前記予測評価部は、前記リスクマップと、前記第２の処理周期における前記第１センサの出力と、前記第２の処理周期における前記第２センサの出力との多数決により、信頼性を評価する電子制御装置。
3. 請求項２に記載の電子制御装置において、
   前記統合評価部の評価結果、および前記予測評価部の評価結果に基づき、前記第２の処理周期における前記第１センサおよび前記第２センサの信頼性を判定する第１判定部をさらに備える電子制御装置。
4. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記軌道評価部の評価結果があらかじめ定められたパターンと合致する場合に、前記統合部または前記軌道計画部の異常と判断する電子制御装置。
5. 請求項４に記載の電子制御装置において、
   前記あらかじめ定められたパターンとは、連続して所定回数以上、前記軌道評価部の評価結果が否定的なことである電子制御装置。
6. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記軌道評価部の評価結果が否定的であると前記車両の搭乗者へ通知する通知部をさらに備える電子制御装置。
7. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記軌道評価部は、評価結果が否定的であると前記評価結果を記録する電子制御装置。
8. 請求項７に記載の電子制御装置において、
   前記軌道評価部は、評価結果が否定的であると、前記評価結果が否定的と判断された時刻を起点として前後の所定時間における評価結果を記録する電子制御装置。
9. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記軌道評価部による評価結果が否定的であると、前記車両を縮退モードに遷移させるモード遷移部をさらに備える電子制御装置。
10. 請求項１に記載の電子制御装置において、
    前記複数のセンサ、および前記統合部の信頼性を、冗長化により担保する電子制御装置。
11. 請求項１に記載の電子制御装置において、
    前記複数のセンサには、レーダおよびカメラの少なくとも一方が含まれる電子制御装置。

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