JP7112479B2 - 車両制御装置、車両制御方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムに関する。

自車が通過した道路について高精度地図情報の有無を繰り返し判定する格納判定処理部と、繰り返し判定された結果を示す情報を取得する格納情報取得処理部と、格納情報取得処理部によって取得した情報を通知する自動運転可否通知部とを備える車載システムの発明が開示されている（特許文献１）。

特開２０１８－１８９５９４号公報

従来の技術では、地図に格納された情報で機械的に自動運転可否を通知しているが、実際の車両制御では、より複雑な事情が生じるため、適切な判断が必要となる。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、より適切に運転モードの切り替え制御をすることができる車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。

この発明に係る車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムは、以下の構成を採用した。
（１）：この発明の一態様に係る車両制御装置は、車両の周辺状況を認識する認識部と、前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御する運転制御部と、前記車両の運転モードを、第１の運転モードと、第２の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定し、前記第２の運転モードは前記運転者に課されるタスクが前記第１の運転モードに比して軽度な運転モードであり、少なくとも前記第２の運転モードを含む前記複数の運転モードの一部は前記運転制御部により制御されるものであり、前記決定した運転モードに係るタスクが運転者により実行されない場合に、よりタスクが重度な運転モードに前記車両の運転モードを変更するモード決定部と、を備え、前記認識部は、前記車両が走行すべき走路領域を認識し、前記運転制御部は、前記認識部が認識した走路領域の短手方向に関する中心に沿うように目標軌道を生成し、前記目標軌道に沿って前記車両を走行させ、前記モード決定部は、前記中心と前記車両の基準点との距離が基準距離以上となった場合、前記第２の運転モードから前記第１の運転モードに前記車両の運転モードを変更するものである。

（２）：上記（１）の態様において、前記基準距離は、一車線分の車線幅よりも長く、二車線分の車線幅よりも短い距離に設定されているものである。

（３）：上記（１）または（２）の態様において、前記第２の運転モードには、前記運転者に課されるタスクが互いに異なる複数の運転モードが含まれ、前記モード決定部は、前記第２の運転モードのうちどの運転モードが実行中であるかに基づいて前記基準距離を変更するものである。

（４）：上記（１）から（３）のいずれかの態様において、前記モード決定部は、前記車両の速度に基づいて前記基準距離を変更するものである。

（５）：上記（１）から（４）のいずれかの態様において、前記モード決定部は、前記車両が居る道路の曲率に基づいて前記基準距離を変更するものである。

（６）：上記（１）から（５）のいずれかの態様において、前記車両の基準点は、前記車両の車幅方向に関する中心軸上にある点であるものである。

（７）：本発明の他の態様に係る車両制御方法は、コンピュータが、車両の周辺状況を認識し、前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御し、前記車両の運転モードを、第１の運転モードと、第２の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定し、前記第２の運転モードは前記運転者に課されるタスクが前記第１の運転モードに比して軽度な運転モードであり、少なくとも前記第２の運転モードを含む前記複数の運転モードの一部は前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速が制御されるものであり、前記決定した運転モードに係るタスクが運転者により実行されない場合に、よりタスクが重度な運転モードに前記車両の運転モードを変更し、前記認識する際に、前記車両が走行すべき走路領域を認識し、前記車両の操舵および加減速を制御する際に、前記認識した走路領域の短手方向に関する中心に沿うように目標軌道を生成し、前記目標軌道に沿って前記車両を走行させ、前記中心と前記車両の基準点との距離が基準距離以上となった場合、前記第２の運転モードから前記第１の運転モードに前記車両の運転モードを変更するものである。

（８）：本発明の他の態様に係るプログラムは、コンピュータに、車両の周辺状況を認識させ、前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御させ、前記車両の運転モードを、第１の運転モードと、第２の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定させ、前記第２の運転モードは前記運転者に課されるタスクが前記第１の運転モードに比して軽度な運転モードであり、少なくとも前記第２の運転モードを含む前記複数の運転モードの一部は前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速が制御されるものであり、前記決定した運転モードに係るタスクが運転者により実行されない場合に、よりタスクが重度な運転モードに前記車両の運転モードを変更させ、前記認識させる際に、前記車両が走行すべき走路領域を認識させ、前記車両の操舵および加減速を制御させる際に、前記認識した走路領域の短手方向に関する中心に沿うように目標軌道を生成させ、前記目標軌道に沿って前記車両を走行させることを行わせ、前記中心と前記車両の基準点との距離が基準距離以上となった場合、前記第２の運転モードから前記第１の運転モードに前記車両の運転モードを変更させるものである。

上記（１）～（８）の態様によれば、より適切に運転モードの切り替え制御をすることができる。

実施形態に係る車両制御装置を利用した車両システム１の構成図である。 第１制御部１２０および第２制御部１６０の機能構成図である。 運転モードと自車両Ｍの制御状態、およびタスクの対応関係の一例を示す図である。 ある場面における中心線ＣＬと、それに応じた目標軌道ＴＪの一例を示す図である。 自車両Ｍと中心線ＣＬとの距離が基準距離Ｄｒｅｆ以上となった場面の一例を示す図である。 モード変更処理部１５４によって実行される処理の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、本発明の車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムの実施形態について説明する。

［全体構成］
図１は、実施形態に係る車両制御装置を利用した車両システム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などの内燃機関、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、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）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（Map Positioning Unit）６０と、ドライバモニタカメラ７０と、運転操作子８０と、自動運転制御装置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。なお、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。

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、車両システム１が搭載される車両（以下、自車両Ｍ）の任意の箇所に取り付けられる。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の周辺にミリ波など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。

ＬＩＤＡＲ１４は、自車両Ｍの周辺に光（或いは光に近い波長の電磁波）を照射し、散乱光を測定する。ＬＩＤＡＲ１４は、発光から受光までの時間に基づいて、対象までの距離を検出する。照射される光は、例えば、パルス状のレーザー光である。ＬＩＤＡＲ１４は、自車両Ｍの任意の箇所に取り付けられる。

物体認識装置１６は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびＬＩＤＡＲ１４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、速度などを認識する。物体認識装置１６は、認識結果を自動運転制御装置１００に出力する。物体認識装置１６は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびＬＩＤＡＲ１４の検出結果をそのまま自動運転制御装置１００に出力してよい。車両システム１から物体認識装置１６が省略されてもよい。

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）などを利用して、自車両Ｍの周辺に存在する他車両と通信し、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、キーなどを含む。

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。

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とを備える。ナビゲーション装置５０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの記憶装置に第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、キーなどを含む。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、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、ナビＨＭＩ５２を用いて乗員により入力された目的地までの経路（以下、地図上経路）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）情報などを含んでもよい。地図上経路は、ＭＰＵ６０に出力される。ナビゲーション装置５０は、地図上経路に基づいて、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、乗員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地図上経路と同等の経路を取得してもよい。

ＭＰＵ６０は、例えば、推奨車線決定部６１を含み、ＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶装置に第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から提供された地図上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、地図上経路に分岐箇所が存在する場合、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。また、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、後述するモードＡまたはモードＢが禁止される禁止区間の情報などが含まれてよい。第２地図情報６２は、通信装置２０が他装置と通信することにより、随時、アップデートされてよい。

ドライバモニタカメラ７０は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。ドライバモニタカメラ７０は、自車両Ｍの運転席に着座した乗員（以下、運転者）の頭部を正面から（顔面を撮像する向きで）撮像可能な位置および向きで、自車両Ｍにおける任意の箇所に取り付けられる。例えば、ドライバモニタカメラ７０は、自車両Ｍのインストルメントパネルの中央部に設けられたディスプレイ装置の上部に取り付けられる。

運転操作子８０は、例えば、ステアリングホイール８２の他、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、その他の操作子を含む。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、自動運転制御装置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のうち一部または全部に出力される。ステアリングホイール８２は、「運転者による操舵操作を受け付ける操作子」の一例である。操作子は、必ずしも環状である必要は無く、異形ステアリングホイールやジョイスティック、ボタンなどの形態であってもよい。ステアリングホイール８２には、ステアリング把持センサ８４が取り付けられている。ステアリング把持センサ８４は、静電容量センサなどにより実現され、運転者がステアリングホイール８２を把持している（力を加えられる状態で接していることをいう）か否かを検知可能な信号を自動運転制御装置１００に出力する。

自動運転制御装置１００は、例えば、第１制御部１２０と、第２制御部１６０とを備える。第１制御部１２０と第２制御部１６０は、それぞれ、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素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）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）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、予め自動運転制御装置１００のＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）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（非一過性の記憶媒体）がドライブ装置に装着されることで自動運転制御装置１００のＨＤＤやフラッシュメモリにインストールされてもよい。自動運転制御装置１００は「車両制御装置」の一例であり、行動計画生成部１４０と第２制御部１６０を合わせたものが「運転制御部」の一例である。

図２は、第１制御部１２０および第２制御部１６０の機能構成図である。第１制御部１２０は、例えば、認識部１３０と、行動計画生成部１４０と、モード決定部１５０とを備える。第１制御部１２０は、例えば、ＡＩ（Artificial Intelligence；人工知能）による機能と、予め与えられたモデルによる機能とを並行して実現する。例えば、「交差点を認識する」機能は、ディープラーニング等による交差点の認識と、予め与えられた条件（パターンマッチング可能な信号、道路標示などがある）に基づく認識とが並行して実行され、双方に対してスコア付けして総合的に評価することで実現されてよい。これによって、自動運転の信頼性が担保される。

認識部１３０は、例えば、物体認識部１３１と、走路領域認識部１３２とを備える。走路領域認識部１３２は、地図マッチング１３３と、カメラ白線認識部１３４と、先行車両軌跡トレース部１３５とを備える。

物体認識部１３１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を介して入力された情報に基づいて、自車両Ｍの周辺にある物体の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。認識部１３０は、複数の車両が自車両Ｍの前方に存在する場合、車両ごとに車間距離などを認識する。物体の位置は、例えば、自車両Ｍの基準点（重心や駆動軸中心などであり、より具体的には自車両Ｍの車幅方向に関する中心軸上にある任意の点であれば好適である。）を原点とした絶対座標系（以下、車両座標系）の位置として認識され、制御に使用される。物体の位置は、その物体の重心や前端部の車幅方向に関する中央部、後端部の車幅方向に関する中央部、コーナー、側端部等の代表点で表されてもよいし、領域で表されてもよい。必要に応じて、複数個所の位置が認識されてもよい。

地図マッチング部１３３は、ナビゲーション装置５０により特定される自車両Ｍの位置、カメラ１０により撮像された画像、車両センサ４０に含まれる方位センサの出力などを第２地図情報６２と照合し、自車両Ｍが地図におけるどの道路、どの車線を走行しているかを認識する。更に、地図マッチング部１３３は、上記した各種情報に基づいて、推奨車線の幅方向に関して、自車両Ｍの代表点がどの位置にあるのか（以下、横位置）と、推奨車線の延在方向に対して、その時点の自車両Ｍの姿勢が何度傾いているか（以下、ヨー角）を認識する。そして、地図マッチング部１３３は、上記の認識結果に基づいて、第２地図情報６２から得られる推奨車線の延在領域を自車両Ｍを基準とした車両座標系に当てはめた第１走路領域を認識する。

カメラ白線認識部１３４は、カメラ１０により撮像された画像を解析することで、推奨車線の延在領域を自車両Ｍを基準とした車両座標系に当てはめた第２走路領域を認識する。例えば、カメラ白線認識部１３４は、画像において隣接画素との輝度差が大きいエッジ点を抽出し、推奨車線の両側にあると推定されるエッジ点を連ねて道路区画線を認識する。そして、カメラ白線認識部１３４は、画像平面における道路区画線の各点の位置を車両座標系に変換することで車両座標系における道路区画線を仮想的に設定し、道路区画線で区画される範囲を、第２走路領域に設定する。

先行車両軌跡トレース部１３５は、自車両Ｍと同じ車線、或いは推奨車線において自車両Ｍの前方を走行する車両（先行車両）の軌跡に基づいて第３走路を設定する。例えば、先行車両軌跡トレース部１３５は、先行車両の後端部中央部などの代表点を認識し、道路上の代表点の軌跡を求め、その軌跡を中心として左右に一般的な車線幅（例えば３～５［ｍ］程度）の半分ずつ拡張した領域を、第３走路領域とする。

そして、走路領域認識部１３２は、第１走路領域、第２走路領域、および第３走路領域のうち一部または全部に基づいて、行動計画生成部１４０に渡す走路領域を決定する。例えば、走路領域認識部１３２は、第１走路領域が得られていれば第１走路領域、第１走路領域が得られていない、またはその信頼度が低ければ第２走路領域、第１走路領域と第２走路領域のいずれも得られていない、またはその信頼度が低ければ第３走路領域を選択するというように、優先度をつけて走路領域を決定してよい。また、走路領域認識部１３２は、第１走路領域、第２走路領域、および第３走路領域のうちいずれかを結合して走路領域を決定してもよい。特に長さ方向に関して第１走路領域、第２走路領域、および第３走路領域のサイズは同じにならない場合があり、結合することでより長い走路領域を得られる場合があるからである。

行動計画生成部１４０は、原則的には推奨車線決定部６１により決定された推奨車線を走行し、更に、自車両Ｍの周辺状況に対応できるように、自車両Ｍが自動的に（運転者の操作に依らずに）将来走行する目標軌道を生成する。目標軌道は、例えば、速度要素を含んでいる。例えば、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、道なり距離で所定の走行距離（例えば数［ｍ］程度）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。また、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。

行動計画生成部１４０は、目標軌道を生成するにあたり、自動運転のイベントを設定してよい。自動運転のイベントには、定速走行イベント、低速追従走行イベント、車線変更イベント、分岐イベント、合流イベント、テイクオーバーイベントなどがある。行動計画生成部１４０は、起動させたイベントに応じた目標軌道を生成する。

モード決定部１５０は、自車両Ｍの運転モードを、運転者に課されるタスクが異なる複数の運転モードのいずれかに決定する。モード決定部１５０は、例えば、運転者状態判定部１５２と、モード変更処理部１５４とを備える。これらの個別の機能については後述する。

図３は、運転モードと自車両Ｍの制御状態、およびタスクの対応関係の一例を示す図である。自車両Ｍの運転モードには、例えば、モードＡからモードＥの５つのモードがある。制御状態すなわち自車両Ｍの運転制御の自動化度合いは、モードＡが最も高く、次いでモードＢ、モードＣ、モードＤの順に低くなり、モードＥが最も低い。この逆に、運転者に課されるタスクは、モードＡが最も軽度であり、次いでモードＢ、モードＣ、モードＤの順に重度となり、モードＥが最も重度である。なお、モードＤおよびＥでは自動運転でない制御状態となるため、自動運転制御装置１００としては自動運転に係る制御を終了し、運転支援または手動運転に移行させるまでが責務である。以下、それぞれの運転モードの内容について例示する。なお、モードＡおよび／またはモードＢが「第２の運転モード」の一例であり、モードＣ、モードＤ、モードＥのうち一部または全部が「第１の運転モード」の一例である。

モードＡでは、自動運転の状態となり、運転者には前方監視、ステアリングホイール８２の把持（図ではステアリング把持）のいずれも課されない。但し、モードＡであっても運転者は、自動運転制御装置１００を中心としたシステムからの要求に応じて速やかに手動運転に移行できる体勢であることが要求される。なお、ここで言う自動運転とは、操舵、加減速のいずれも運転者の操作に依らずに制御されることをいう。前方とは、フロントウインドシールドを介して視認される自車両Ｍの進行方向の空間を意味する。モードＡは、例えば、高速道路などの自動車専用道路において、所定速度（例えば５０［ｋｍ／ｈ］程度）以下で自車両Ｍが走行しており、追従対象の前走車両が存在するなどの条件が満たされる場合に実行可能な運転モードであり、ＴＪＰ（Traffic Jam Pilot）と称される場合もある。この条件が満たされなくなった場合、モード決定部１５０は、モードＢに自車両Ｍの運転モードを変更する。

モードＢでは、運転支援の状態となり、運転者には自車両Ｍの前方を監視するタスク（以下、前方監視）が課されるが、ステアリングホイール８２を把持するタスクは課されない。モードＣでは、運転支援の状態となり、運転者には前方監視のタスクと、ステアリングホイール８２を把持するタスクが課される。モードＤは、自車両Ｍの操舵と加減速のうち少なくとも一方に関して、ある程度の運転者による運転操作が必要な運転モードである。例えば、モードＤでは、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）やＬＫＡＳ（Lane Keeping Assist System）といった運転支援が行われる。モードＥでは、操舵、加減速ともに運転者による運転操作が必要な手動運転の状態となる。モードＤ、モードＥともに、当然ながら運転者には自車両Ｍの前方を監視するタスクが課される。

自動運転制御装置１００（および運転支援装置（不図示））は、運転モードに応じた自動車線変更を実行する。自動車線変更には、システム要求による自動車線変更（１）と、運転者要求による自動車線変更（２）がある。自動車線変更（１）には、前走車両の速度が自車両の速度に比して基準以上に小さい場合に行われる、追い越しのための自動車線変更と、目的地に向けて進行するための自動車線変更（推奨車線が変更されたことによる自動車線変更）とがある。自動車線変更（２）は、速度や周辺車両との位置関係等に関する条件が満たされた場合において、運転者により方向指示器が操作された場合に、操作方向に向けて自車両Ｍを車線変更させるものである。

自動運転制御装置１００は、モードＡにおいて、自動車線変更（１）および（２）のいずれも実行しない。自動運転制御装置１００は、モードＢおよびＣにおいて、自動車線変更（１）および（２）のいずれも実行する。運転支援装置（不図示）は、モードＤにおいて、自動車線変更（１）は実行せず自動車線変更（２）を実行する。モードＥにおいて、自動車線変更（１）および（２）のいずれも実行されない。

モード決定部１５０は、決定した運転モード（以下、現運転モード）に係るタスクが運転者により実行されない場合に、よりタスクが重度な運転モードに自車両Ｍの運転モードを変更する。

例えば、モードＡにおいて運転者が、システムからの要求に応じて手動運転に移行できない体勢である場合（例えば許容エリア外の脇見を継続している場合や、運転困難となる予兆が検出された場合）、モード決定部１５０は、ＨＭＩ３０を用いて運転者に手動運転への移行を促し、運転者が応じなければ自車両Ｍを路肩に寄せて徐々に停止させ、自動運転を停止する、といった制御を行う。自動運転を停止した後は、自車両はモードＤまたはＥの状態になり、運転者の手動操作によって自車両Ｍを発進させることが可能となる。以下、「自動運転を停止」に関して同様である。モードＢにおいて運転者が前方を監視していない場合、モード決定部１５０は、ＨＭＩ３０を用いて運転者に前方監視を促し、運転者が応じなければ自車両Ｍを路肩に寄せて徐々に停止させ、自動運転を停止する、といった制御を行う。モードＣにおいて運転者が前方を監視していない場合、或いはステアリングホイール８２を把持していない場合、モード決定部１５０は、ＨＭＩ３０を用いて運転者に前方監視を、および／またはステアリングホイール８２を把持するように促し、運転者が応じなければ自車両Ｍを路肩に寄せて徐々に停止させ、自動運転を停止する、といった制御を行う。

運転者状態判定部１５２は、上記のモード変更のために運転者の状態を監視し、運転者の状態がタスクに応じた状態であるか否かを判定する。例えば、運転者状態判定部１５２は、ドライバモニタカメラ７０が撮像した画像を解析して姿勢推定処理を行い、運転者が、システムからの要求に応じて手動運転に移行できない体勢であるか否かを判定する。また、運転者状態判定部１５２は、ドライバモニタカメラ７０が撮像した画像を解析して視線推定処理を行い、運転者が前方を監視しているか否かを判定する。

モード変更処理部１５４は、モード変更のための各種処理を行う。例えば、モード変更処理部１５４は、行動計画生成部１４０に路肩停止のための目標軌道を生成するように指示したり、運転支援装置（不図示）に作動指示をしたり、運転者に行動を促すためにＨＭＩ３０の制御をしたりする。

第２制御部１６０は、行動計画生成部１４０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、およびステアリング装置２２０を制御する。

図２に戻り、第２制御部１６０は、例えば、取得部１６２と、速度制御部１６４と、操舵制御部１６６とを備える。取得部１６２は、行動計画生成部１４０により生成された目標軌道（軌道点）の情報を取得し、メモリ（不図示）に記憶させる。速度制御部１６４は、メモリに記憶された目標軌道に付随する速度要素に基づいて、走行駆動力出力装置２００またはブレーキ装置２１０を制御する。操舵制御部１６６は、メモリに記憶された目標軌道の曲がり具合に応じて、ステアリング装置２２０を制御する。速度制御部１６４および操舵制御部１６６の処理は、例えば、フィードフォワード制御とフィードバック制御との組み合わせにより実現される。一例として、操舵制御部１６６は、自車両Ｍの前方の道路の曲率に応じたフィードフォワード制御と、目標軌道からの乖離に基づくフィードバック制御とを組み合わせて実行する。

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、および変速機などの組み合わせと、これらを制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）とを備える。ＥＣＵは、第２制御部１６０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、第２制御部１６０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。なお、ブレーキ装置２１０は、上記説明した構成に限らず、第２制御部１６０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、第２制御部１６０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。

［モード変更制御］
以下、モード変更処理部１５４の処理の一例について説明する。行動計画生成部１４０は、主なイベントの実施中において、走路領域認識部１３２により認識された走路領域の中心（以下、中心線）に沿うように目標軌道を生成し、目標軌道に沿って前記車両を走行させる。図４は、ある場面における中心線ＣＬと、それに応じた目標軌道ＴＪの一例を示す図である。図中、ＣＡは走路領域（≒推奨車線）、ＣＬは走路領域の中心線、ＤＭは自車両Ｍの進行方向、Ｌ１～Ｌ３は車線である。自車両Ｍは車線Ｌ１を走行しており、目的地が分岐車線Ｌ３の先にあるため、走路領域ＣＡは車線Ｌ１→車線Ｌ２→分岐車線Ｌ３の順に切り替わるように設定される。従って、中心線ＣＬも車線Ｌ１→車線Ｌ２→分岐車線Ｌ３の順に位置が切り替わる。このような状況において、行動計画生成部１４０は、車線を跨いで切り替わる場合がある中心線ＣＬを曲線で滑らかに繋ぐことで目標軌道ＴＪを生成する。なお実際には目標軌道ＴＪは軌道点の集まりであってよいが、ここでは曲線状に目標軌道ＴＪを表現している。

このように目標軌道ＴＪが生成され、自車両Ｍは目標軌道ＴＪを追従するように走行するのであるから、自車両Ｍと中心線ＣＬが大きく離れることは想定しずらく、車線変更時であってもせいぜい一車線の幅しか離れない筈である。それ以上離れている場合、走路領域認識部１３２の処理、走路領域認識部１３２が処理に用いる情報、行動計画生成部１４０の処理のいずれかに異常ないし性能低下が生じていることが推測される。そこで、モード変更処理部１５４は、中心線ＣＬと自車両Ｍの基準点との距離が基準距離Ｄｒｅｆ以上となった場合、第２の運転モードから第１の運転モードに自車両Ｍの運転モードを変更する。前述したように、モードＡおよび／またはモードＢが「第２の運転モード」の一例であり、モードＣ、モードＤ、モードＥのうち一部または全部が「第１の運転モード」の一例である。以下では、モードＡおよびモードＢが「第２の運転モード」であり、モードＣが「第１の運転モード」であるものとする。

基準距離Ｒｅｆは、上記の事情に鑑み、例えば、一車線分の車線幅よりも長く、二車線分の車線幅よりも短い距離に設定されている。具体的に、基準距離Ｒｅｆは、４～７［ｍ］程度に設定されるとよい。図５は、自車両Ｍと中心線ＣＬとの距離が基準距離Ｄｒｅｆ以上となった場面の一例を示す図である。図中、ＲＭは自車両Ｍの基準点であり、Ｄ_ＭＣは自車両Ｍの基準点ＲＭと中心線ＣＬとの距離である。基準点ＲＭは、自車両Ｍの重心、後輪軸中心、前輪軸中心など、任意の箇所に設定されている。基準点ＲＭは、前述した車両座標系の原点であってもよい。この例では、走路領域ＣＡが本来重なるべき車線Ｌ２から大きく右に乖離している。このような状況でモードＡやモードＢを継続すると好ましくない状況が生じ得る。モード変更処理部１５４は、係る状況において、モードＡおよびモードＢからモードＣに自車両Ｍの運転モードを切り替える。これによって、自車両Ｍの運転者に適切なタイミングで周辺監視義務や運転操作を委ねることができ、交通局面に混乱を生じさせるのを抑制することができる。このように、実施形態のモード変更処理部１５４によれば、より適切に運転モードの切り替え制御をすることができる。

モード変更処理部１５４は、現在の自車両Ｍの運転モードがモードＡであるか、モードＢであるかに応じて基準距離Ｒｅｆを変更してもよい。モードＡでは自動車線変更が行われないため、自車両Ｍと中心線ＣＬが一車線分の車線幅だけ離れるということが稀である。従って、モード変更処理部１５４は、現在の自車両Ｍの運転モードがモードＡである場合、基準距離Ｒｅｆを、例えば一車線分の車線幅、或いはこれに０．５～１程度の係数を乗じた距離に変更してもよい。

モード変更処理部１５４は、現在の自車両Ｍの速度に基づいて基準距離Ｒｅｆを変更してもよい。この場合、モード変更処理部１５４は、現在の自車両Ｍの速度が低くなるほど基準距離Ｒｅｆが大きくなるように、現在の自車両Ｍの速度が高くなるほど基準距離Ｒｅｆが小さくなるように、基準距離Ｒｅｆを変更してもよい。速度が高くなるほど車線を横断するような自車両Ｍの挙動は生じにくく、自車両Ｍと中心線ＣＬが離れる機会も少なくなるからである。

モード変更処理部１５４は、自車両Ｍが居る道路の曲率に基づいて基準距離Ｒｅｆを変更してもよい。この場合、モード変更処理部１５４は、自車両Ｍが居る道路の曲率が小さくなるほど（曲率半径が大きくなるほど）基準距離Ｒｅｆが小さくなるように、自車両Ｍが居る道路の曲率が大きくなるほど（曲率半径が小さくなるほど）基準距離Ｒｅｆが大きくなるように、基準距離Ｒｅｆを変更してもよい。曲率が大きい急カーブでは自車両Ｍと中心線ＣＬが離れる機会が多くなるからである。

図６は、モード変更処理部１５４によって実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、モード変更処理部１５４は、自車両Ｍの運転モードがモードＡまたはＢであるか否かを判定する（ステップＳ１００）。自車両Ｍの運転モードがモードＡまたはＢでないと判定された場合、ステップＳ１００の処理が繰り返し実行される。

自車両Ｍの運転モードがモードＡまたはＢであると判定された場合、モード変更処理部１５４は、中心線ＣＬの位置を取得し（ステップＳ１０２）、自車両Ｍの代表点ＲＭと中心線ＣＬとの距離ＤＭＣとの距離Ｄ_ＭＣを算出し（ステップＳ１０４）、距離Ｄ_ＭＣが基準距離Ｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。モード変更処理部１５４は、距離Ｄ_ＭＣが基準距離Ｒｅｆ以上であると判定した場合、モードＣに自車両Ｍの運転モードを変更し（ステップＳ１０８）、距離Ｄ_ＭＣが基準距離Ｒｅｆ未満であると判定した場合、モードＡまたはＢを継続する（ステップＳ１１０）。

以上説明した実施形態によれば、自車両Ｍが走行すべき走路領域ＣＡを認識し、走路領域ＣＡの短手方向に関する中心に沿うように目標軌道ＴＪを生成し、目標軌道ＴＪに沿って自車両Ｍを走行させ、中心（中心線ＣＬ）と自車両Ｍの基準点ＲＭとの距離Ｄ_ＭＣが基準距離Ｄｒｅｆ以上となった場合、第２の運転モードから第１の運転モードに自車両Ｍの運転モードを変更するため、より適切に運転モードの切り替え制御をすることができる。

上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
プログラムを記憶した記憶装置と、
ハードウェアプロセッサと、を備え、
前記ハードウェアプロセッサが前記記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、
車両の周辺状況を認識し、
前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御し、
前記車両の運転モードを、第１の運転モードと、第２の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定し、前記第２の運転モードは前記運転者に課されるタスクが前記第１の運転モードに比して軽度な運転モードであり、少なくとも前記第２の運転モードを含む前記複数の運転モードの一部は前記運転制御部により制御されるものであり、前記決定した運転モードに係るタスクが運転者により実行されない場合に、よりタスクが重度な運転モードに前記車両の運転モードを変更し、
前記認識する際に、前記車両が走行すべき走路領域を認識し、
前記前記車両の操舵および加減速を制御する際に、前記認識した走路領域の短手方向に関する中心に沿うように目標軌道を生成し、前記目標軌道に沿って前記車両を走行させ、
前記中心と前記車両の基準点との距離が基準距離以上となった場合、前記第２の運転モードから前記第１の運転モードに前記車両の運転モードを変更する、
ように構成されている、車両制御装置。

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及び置換を加えることができる。

１０ カメラ
１２ レーダ装置
１４ ＬＩＤＡＲ
１６ 物体認識装置
７０ ドライバモニタカメラ
８２ ステアリングホイール
８４ ステアリング把持センサ
１００ 自動運転制御装置
１３０ 認識部
１３２ 走路領域認識部
１４０ 行動計画生成部
１５０ モード決定部
１５２ 運転者状態判定部
１５４ モード変更処理部

Claims (8)

1. 車両の周辺状況を認識する認識部と、
   前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御する運転制御部と、
   前記車両の運転モードを、第１の運転モードと、第２の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定し、前記第２の運転モードは前記運転者に課されるタスクが前記第１の運転モードに比して軽度な運転モードであり、少なくとも前記第２の運転モードを含む前記複数の運転モードの一部は前記運転制御部により制御されるものであり、前記決定した運転モードに係るタスクが運転者により実行されない場合に、よりタスクが重度な運転モードに前記車両の運転モードを変更するモード決定部と、
   を備え、
   前記認識部は、前記車両が走行すべき走路領域を認識し、
   前記運転制御部は、前記認識部が認識した走路領域の短手方向に関する中心に沿うように目標軌道を生成し、前記目標軌道に沿って前記車両を走行させ、
   前記モード決定部は、前記中心と前記車両の基準点との距離が基準距離以上となった場合、前記第２の運転モードから前記第１の運転モードに前記車両の運転モードを変更する、
   車両制御装置。
2. 前記基準距離は、一車線分の車線幅よりも長く、二車線分の車線幅よりも短い距離に設定されている、
   請求項１記載の車両制御装置。
3. 前記第２の運転モードには、前記運転者に課されるタスクが互いに異なる複数の運転モードが含まれ、
   前記モード決定部は、前記第２の運転モードのうちどの運転モードが実行中であるかに基づいて前記基準距離を変更する、
   請求項１または２記載の車両制御装置。
4. 前記モード決定部は、前記車両の速度に基づいて前記基準距離を変更する、
   請求項１から３のうちいずれか１項記載の車両制御装置。
5. 前記モード決定部は、前記車両が居る道路の曲率に基づいて前記基準距離を変更する、
   請求項１から４のうちいずれか１項記載の車両制御装置。
6. 前記車両の基準点は、前記車両の車幅方向に関する中心軸上にある点である、
   請求項１から５のうちいずれか１項記載の車両制御装置。
7. コンピュータが、
   車両の周辺状況を認識し、
   前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御し、
   前記車両の運転モードを、第１の運転モードと、第２の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定し、前記第２の運転モードは前記運転者に課されるタスクが前記第１の運転モードに比して軽度な運転モードであり、少なくとも前記第２の運転モードを含む前記複数の運転モードの一部は前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速が制御されるものであり、前記決定した運転モードに係るタスクが運転者により実行されない場合に、よりタスクが重度な運転モードに前記車両の運転モードを変更し、
   前記認識する際に、前記車両が走行すべき走路領域を認識し、
   前記車両の操舵および加減速を制御する際に、前記認識した走路領域の短手方向に関する中心に沿うように目標軌道を生成し、前記目標軌道に沿って前記車両を走行させ、
   前記中心と前記車両の基準点との距離が基準距離以上となった場合、前記第２の運転モードから前記第１の運転モードに前記車両の運転モードを変更する、
   車両制御方法。
8. コンピュータに、
   車両の周辺状況を認識させ、
   前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御させ、
   前記車両の運転モードを、第１の運転モードと、第２の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定させ、前記第２の運転モードは前記運転者に課されるタスクが前記第１の運転モードに比して軽度な運転モードであり、少なくとも前記第２の運転モードを含む前記複数の運転モードの一部は前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速が制御されるものであり、前記決定した運転モードに係るタスクが運転者により実行されない場合に、よりタスクが重度な運転モードに前記車両の運転モードを変更させ、
   前記認識させる際に、前記車両が走行すべき走路領域を認識させ、
   前記車両の操舵および加減速を制御させる際に、前記認識した走路領域の短手方向に関する中心に沿うように目標軌道を生成させ、前記目標軌道に沿って前記車両を走行させることを行わせ、
   前記中心と前記車両の基準点との距離が基準距離以上となった場合、前記第２の運転モードから前記第１の運転モードに前記車両の運転モードを変更させる、
   プログラム。

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