JP7186210B2 - 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。

従来、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、実際の交通局面はより複雑なものであり、道路構造に応じた適切な制御をすることができない場合があった。

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、道路構造に応じた適切な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、車両の位置および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、前記モード決定部は、前記車両の位置認識の精度が低下した場合に、前記車両前方の道路の曲率に基づいて前記車両が前記道路を走行するときの速度を推定し、推定した前記速度が予め定められた所定速度を超える場合に前記第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、前記第２の運転モードは、前記運転者に、操舵操作を受け付ける操作子を把持するタスクが課されない運転モードであり、前記第１の運転モードは、前記車両の操舵および加減速の少なくとも一方に関して前記運転者による運転操作が必要な運転モードである。

（３）：上記（１）の態様において、前記第２の運転モードは、前記運転者に、操舵操作を受け付ける操作子を把持するタスクが課されない運転モードであり、前記第１の運転モードは、前記運転者に、少なくとも、前記運転者による操舵操作を受け付ける前記操作子を把持するタスクが課される運転モードである。

（４）：上記（１）から（３）のいずれかの態様において、前記所定速度は、前記車両が、前記曲率を有する道路において走行車線を維持しながら走行することができる速度の上限以下の速度である。

（５）：この発明の一態様に係る車両制御方法は、車両に搭載されたコンピュータが、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を制御することで行われるものであり、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、前記車両の位置認識の精度が低下した場合に、前記車両前方の道路の曲率に基づいて前記車両が前記道路を走行するときの速度を推定し、推定した前記速度が予め定められた所定速度を超える場合に前記第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。
車両制御方法。

（６）：この発明の一態様に係るプログラムは、車両に搭載されたコンピュータに、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を制御することで行われるものであり、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、前記車両の位置認識の精度が低下した場合に、前記車両前方の道路の曲率に基づいて前記車両が前記道路を走行するときの速度を推定させ、推定した前記速度が予め定められた所定速度を超える場合に前記第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）～（６）の態様によれば、道路構造に応じた適切な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の構成図である。 第１制御部および第２制御部の機能構成図である。 運転モードと自車両の制御状態、およびタスクの対応関係の一例を示す図である。 旋回半径とデッドレコニング限界速度との対応関係の一例を示す図である。 自動運転制御装置のモード決定部による運転モード変更処理の流れの一例を示すフローチャートである。 運転モード変更処理の概略を説明する図である。

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、カメラ１０、レーダ装置１２、およびＬＩＤＡＲ１４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。物体の位置は、例えば、自車両Ｍの代表点（重心や駆動軸中心など）を原点とした絶対座標上の位置として認識され、制御に使用される。物体の位置は、その物体の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、領域で表されてもよい。物体の「状態」とは、物体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。

また、認識部１３０は、例えば、自車両Ｍが走行している車線（走行車線）を認識する。例えば、認識部１３０は、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。なお、認識部１３０は、道路区画線に限らず、道路区画線や路肩、縁石、中央分離帯、ガードレールなどを含む走路境界（道路境界）を認識することで、走行車線を認識してもよい。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。また、認識部１３０は、一時停止線、障害物、赤信号、料金所、その他の道路事象を認識する。

認識部１３０は、走行車線を認識する際に、走行車線に対する自車両Ｍの位置や姿勢を認識する。認識部１３０は、例えば、自車両Ｍの基準点の車線中央からの乖離、および自車両Ｍの進行方向の車線中央を連ねた線に対してなす角度を、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置および姿勢として認識してもよい。これに代えて、認識部１３０は、走行車線のいずれかの側端部（道路区画線または道路境界）に対する自車両Ｍの基準点の位置などを、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。

ここで、認識部１３０は、自車両Ｍの位置認識において、基本的にはナビゲーション装置５０のＧＮＳＳ受信機５１によって取得される高精度な位置情報を用いることができる。認識部１３０は、この高精度の位置情報と、高精度地図情報（例えば第１地図情報５４または第２地図情報６２）とを用いることにより、自車両Ｍの周辺状況を高精度に認識することができる。しかしながら、地下やトンネル等の走行中においては、ＧＮＳＳ受信機５１による位置情報の受信が途切れたり、不安定になったりする場合があり、このような状況では自車両Ｍの位置認識が難しくなる。また、何らかの要因により道路区画線の認識ができなくなった場合においても、自車両Ｍの位置認識が難しくなる。そこで、本実施形態の自動運転制御装置１００では、このような異常時においても自車両Ｍの位置認識を継続することができるように、認識部１３０は、デッドレコニングにより自車両Ｍの位置を認識する機能を有する。デッドレコニングは、ジャイロセンサーや加速度センサなどの各種センサからの情報と合わせて演算処理することにより、ＧＮＳＳ単独での測位が難しい状況においても高い精度での測位を可能とする技術である。このような機能を有することにより、認識部１３０は、上記のような異常時においても自車両Ｍの位置認識を継続することができる。

しかしながら、デッドレコニングによる位置認識の精度は、ＧＮＳＳ受信機５１によって取得される高精度の位置情報による位置認識の精度より低いため、デッドレコニングによって位置認識を行っている状況では自車両Ｍの自動運転の制御精度が低下する可能性がある。以下、このように自車両Ｍがデッドレコニングを行いながら走行している状況をデッドレコニング状態という。具体的には、位置認識の精度が低下すると、自車両Ｍの実際の走行位置と自動運転制御装置１００が認識している位置との間にズレが生じ、自車両Ｍの走行速度が、実際に走行している道路の状況に適していない状況が発生しうる。そこで、本実施形態の自動運転制御装置１００では、後述のモード決定部１５０が自動運転レベル又は車速を低下させることにより、自車両Ｍがカーブ路を走行するときに車両の走行が不安定になることを抑制する。

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、速度判定部１５１と、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。

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。

また、例えば、モードＡ～Ｄにおいて自車両Ｍが走行中の車線を維持することができなくなることが予測された場合、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要請する。ここで運転者が手動運転への移行の要請に応じた場合、モード決定部１５０は、運転モードをモードＥに変更する、といった制御を行う。または、この場合、モード決定部１５０は、現在の運転モードを、より重度のタスクが運転者に課せられる運転モードに変更する、といった制御を行ってもよい。例えば、現在の運転モードがモードＡ又はＢである場合、モード決定部１５０は、運転モードをモードＣ又はＤに変更する、といった制御を行ってもよい。一方、運転者が手動運転への移行の要請に応じなければ、モード決定部１５０は、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。

また、例えば、モードＡ～Ｄにおいて自車両Ｍが走行中の車線を維持することができなくなることが予測された場合、モード決定部１５０は、現在の運転モードを維持しつつ、自車両Ｍが走行中の車線を維持できるように自車両Ｍを減速させる、といった制御を行ってもよい。

速度判定部１５１は、上記のモード変更のために自車両Ｍの所定時間後における走行速度を予測し、予測された走行速度が、走行中の車線を維持するために許容される範囲内であるか否かを判定する。速度判定部１５１は、予測された走行速度が許容範囲内であれば現在の運転モードを維持することを決定し、予測された走行速度が許容範囲内でなければ現在の運転モードを変更することを決定する。速度判定部１５１は、この判定結果をモード変更処理部１５４に通知する。

ここで、走行速度の許容範囲は、デッドレコニングによる位置認識の結果に基づく自動運転（運転支援を含む）によって走行する自車両Ｍが走行するカーブ路の旋回半径（曲率半径）と、そのカーブ路を走行する自車両Ｍが走行車線を維持するように自車両Ｍの自動運転を制御することができる速度の限界（以下「デッドレコニング限界速度」という。）との対応関係によって表される。図４は、この旋回半径とデッドレコニング限界速度との対応関係の一例を示す図である。以下、この旋回半径とデッドレコニング限界速度との対応関係を示す情報を「対応情報」という。対応情報は、予め自動運転制御装置１００の記憶部に記憶されているものとする。

例えば、図４の例では、自動運転により自車両Ｍに旋回半径が６９０ｍのカーブ路を走行させるとき、走行車線を維持しながら走行するように自車両Ｍを制御することができる走行速度の上限（すなわちデッドレコニング限界速度）が３０．６ｋｍであることを表している。なお、一般に、車両が走行車線を維持しながらカーブ路を走行することができる速度の理論値はカーブ路の旋回半径と車両の走行速度との関係により求まるが、本実施形態におけるデッドレコニング限界速度は、そのような理論値をベースとして、デッドレコニングによる位置認識の精度低下が自動運転の制御精度に及ぼす影響や、自車両Ｍの減速が周囲の車両の走行に与える影響等を考慮して定められるとよい。

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、速度判定部１５１により運転モードの変更が決定された場合に、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。

図５は、自動運転制御装置１００のモード決定部１５０による運転モード変更処理の流れの一例を示すフローチャートである。また、図６は、運転モード変更処理の概略を説明する図である。以下では、図６を適宜参照しながら、図５に示す運転モード変更処理の流れについて説明する。簡単のため、図６においては、繰り返し処理の一周期における運転モード変更処理の流れを示しているが、実際には、図６に示す一連の処理が所定のタイミングで繰り返し実行されることにより、運転モード変更処理の全体が実現される。

まず、認識部１３０が、自車両Ｍの位置認識を正常に行えているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ここで、自車両Ｍの位置認識が正常に行えていないと判定した場合、認識部１３０は、デッドレコニングによる自車両Ｍの位置認識を開始する（ステップＳ１０２）。この場合、デッドレコニングが開始されたことに伴い、モード決定部１５０が、自車両Ｍの所定距離前方にカーブ路があるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ここで、自車両Ｍの所定距離前方にカーブ路有りと判定した場合、モード決定部１５０は、前方に控えているカーブ路の旋回半径を算出する（ステップＳ１０４）。

例えば、図６は、自車両Ｍが現在の走行地点Ｐ１に到達したタイミングで認識部１３０が道路区画線を見失い、これを契機にデッドレコニングよる位置認識が開始された場合の例を示している。この場合、例えば、認識部１３０は、所定時間後の自車両Ｍの走行位置を推定し、その推定位置と高精度地図情報とに基づいて、所定時間後の自車両Ｍが走行する道路がカーブ路であるか否かを判定する。なお、この場合、自車両Ｍの所定時間後の走行位置は、自車両Ｍが次の（１）により求められる所定速度Ｖで所定時間走行した際に到達する地点Ｐ２として表すことができる。

ここで、ｖ_０は走行地点Ｐ１における自車両Ｍの現在速度を表し、Δｖは車両システム１が許容する加速度による加速を所定時間（例えば図６の例では４秒）継続した際に増加する速度を表す。図６の例では、地点Ｐ２はカーブ路上の地点であるため、モード決定部１５０は、当該カーブ路の旋回半径を算出する。例えば、モード決定部１５０は、現在地点Ｐ１から地点Ｐ２までの道路の旋回半径を平均化した値をこの区間における旋回半径として算出する。

続いて、モード決定部１５０は、算出したカーブ路の旋回半径と対応情報とに基づいて、自車両Ｍの前方に控えているカーブ路のデッドレコニング限界速度を推定する（ステップＳ１０５）。なお、自車両Ｍの自動運転に関して、自車両Ｍの走行速度が運転者によって設定される場合がある。このような場合、自車両Ｍの速度は運転者が設定した速度Ｖ_Ｄを超えることがない。そのため、このような指定速度Ｖ_Ｄが設定されている場合、モード決定部１５０は、（１）式によって算出された速度Ｖと指定速度Ｖ_Ｄとを比較し、低い方の速度を地点Ｐ２における自車両Ｍの速度と推定してもよい。

続いて、モード決定部１５０は、自車両Ｍが地点Ｐ２に到達するときの推定速度が、ステップＳ１０５において推定されたデッドレコニング限界速度を超えるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ここで、自車両Ｍが地点Ｐ２に到達するときの推定速度がデッドレコニング限界速度を超えると判定した場合、モード決定部１５０は、自車両Ｍの運転モードを、より重度のタスクが運転者に課せられる運転モードに変更する（ステップＳ１０７）。

なお、運転モードの変更においては、変更先の運転モードによって運転者の応諾が必要になる場合がある。このような場合、運転者が運転モードの変更要請に応じた場合（例えばステアリングの把持が検知された場合）に運転モードの変更が可能となり、運転者が運転モードの変更要請に応じない場合には、自車両Ｍを安全に停止させるといった制御が必要になる。例えば、図６の例は、運転モードをモードＢ（ステアリング把持：不要）からモードＣ（ステアリング把持：必要）に変更する場合を示している。この場合、例えば、モード決定部１５０は、地点Ｐ１において運転モードの変更を決定すると、ＨＭＩ３０による情報表示や音声出力などにより、運転者に対して運転モードの変更のためにステアリングの把持を要請する（ＴＤ：運転操作引継要求）。モード決定部１５０は、運転者が運転モードの変更要請に応じた場合には運転モードをモードＣに変更する。なお、この場合、モード決定部１５０は、自車両Ｍがカーブ路を通過するなどして車線逸脱の危険性がなくなったタイミングで運転モードを元のモードＢに戻してもよい。一方、運転者が運転モードの変更要請に応じない場合、モード決定部１５０は、ＭＲＭ（Minimal Risk Maneuver）の設定に応じて、自車両Ｍを安全に停車させる。

一方、ステップＳ１０１において位置認識が正常に行えていると判定した場合、または、ステップＳ１０３において前方にカーブ路無し、と判定した場合、または、ステップＳ１０６において自車両Ｍの推定速度がデッドレコニング限界速度を超えていないと判定した場合、モード決定部１５０は、運転モードの変更を行わずに一連の処理を終了する。

このように構成された実施形態の自動運転制御装置１００によれば、道路構造に応じた適切な制御をすることができる。具体的には、実施形態の自動運転制御装置１００は、前方にカーブ路が控えている状況においてデッドレコニングが発生した場合に、現在の運転モードを、より重度のタスクが運転者に課せられる運転モードに変更することにより、自車両Ｍの走行が不安定化することを抑制することができる。

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ことで行われるものであり、
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、
前記車両の位置認識の精度が低下した場合に、前記車両前方の道路の曲率に基づいて前記車両が前記道路を走行するときの速度を推定し、
推定した前記速度が予め定められた所定速度を超える場合に前記第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。

１…車両システム、１０…カメラ、１２…レーダ装置、１４…ＬＩＤＡＲ、１６…物体認識装置、２０…通信装置、３０…ＨＭＩ、４０…車両センサ、５０…ナビゲーション装置、５１…ＧＮＳＳ受信機、５２…ナビＨＭＩ、５３…経路決定部、５４…第１地図情報、６１…推奨車線決定部、６２…第２地図情報、７０…ドライバモニタカメラ、８０…運転操作子、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、１２０…第１制御部、１３０…認識部、１４０…行動計画生成部、１５０…モード決定部、１５１…速度判定部、１５２…運転者状態判定部、１５４…モード変更処理部、１６０…第２制御部、１６２…取得部、１６４…速度制御部、１６６…操舵制御部、２００…走行駆動力出力装置、２１０…ブレーキ装置、２２０…ステアリング装置

Claims (5)

1. 車両の位置および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、
   前記モード決定部は、前記車両の位置認識の精度が低下した場合に、前記車両前方の道路の曲率に基づいて第１の速度を推定するとともに、前記車両が前記車両前方の前記道路を走行するときの速度である第２の速度を推定し、前記第２の速度が前記第１の速度を超える場合に前記第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り、
   前記第１の速度は、前記車両が、前記曲率を有する道路において走行車線を維持しながら走行することができる速度の上限の速度である、
   車両制御装置。
2. 前記第２の運転モードは、前記運転者に、操舵操作を受け付ける操作子を把持するタスクが課されない運転モードであり、
   前記第１の運転モードは、前記車両の操舵および加減速の少なくとも一方に関して前記運転者による運転操作が必要な運転モードである、
   請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記第２の運転モードは、前記運転者に、操舵操作を受け付ける操作子を把持するタスクが課されない運転モードであり、
   前記第１の運転モードは、前記運転者に、少なくとも、前記運転者による操舵操作を受け付ける前記操作子を把持するタスクが課される運転モードである、
   請求項１に記載の車両制御装置。
4. 車両に搭載されたコンピュータが、
   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を制御することで行われるものであり、
   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、
   前記車両の位置認識の精度が低下した場合に、前記車両前方の道路の曲率に基づいて第１の速度を推定するとともに、前記車両が前記車両前方の前記道路を走行するときの速度である第２の速度を推定し、
   前記第２の速度が前記第１の速度を超える場合に前記第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り、
   前記第１の速度は、前記車両が、前記曲率を有する道路において走行車線を維持しながら走行することができる速度の上限の速度である、
   車両制御方法。
5. 車両に搭載されたコンピュータに、
   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を制御することで行われるものであり、
   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、
   前記車両の位置認識の精度が低下した場合に、前記車両前方の道路の曲率に基づいて第１の速度を推定させるとともに、前記車両が前記車両前方の前記道路を走行するときの速度である第２の速度を推定させ、
   前記第２の速度が前記第１の速度を超える場合に前記第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り、
   前記第１の速度は、前記車両が、前記曲率を有する道路において走行車線を維持しながら走行することができる速度の上限の速度である、
   プログラム。

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