JP7202982B2 - 運転支援方法及び運転支援装置 - Google Patents
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Description
例えば、下記特許文献1には、車両の自己位置推定の将来の推定精度を推定し、それが許容位置精度に収まるか否かに基づいて自動運転継続判断を行って、継続不可と判断した場合に報知する車載用制御装置が記載されている。許容位置精度は、走行制御レベルと環境条件によって予め定められている。
しかしながら、自己位置の推定には様々な要因が影響するため、将来の時点で実際に推定される自己位置の推定精度が、現時点において推定した将来の推定精度よりも高くなって許容位置精度に収まる可能性がある。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、走行予定経路上の前方の地点で要求される自己位置推定の推定精度に応じて自律走行制御の可否を判定する際に、推定精度が要求される地点の手前で不必要に自律走行制御不可と判定されるのを抑制することを目的とする。
自車両1は、自車両1の運転支援を行う運転支援装置10を備える。運転支援装置10は、自車両1の周囲の道路形状や地物、ランドマーク等の物標の検出結果と、物標の地図上の位置と、に基づいて自車両1の自己位置を推定する。
運転支援装置10は、推定した自己位置と周辺の走行環境とに基づいて、運転者が関与せずに自車両1を自動で運転する自律走行制御を行う事によって運転を支援する。なお、推定した自己位置と周辺の走行環境とに基づいて操舵角のみあるいは加減速のみを制御するなど、自車両1の走行に関わる運転動作を部分的に支援しても良い。以下、運転支援として、運転者が関与せずに自車両1を自動で運転する自律走行制御を行って運転支援を行う例を記載する。
図面において、地図データベース、許容誤差データベース及びユーザインタフェース装置をそれぞれ「地図DB」、「許容誤差DB」及び「ユーザI/F装置」と表記する。
地図データベース12は、フラッシュメモリ等の記憶装置に格納され、自車両1の自己位置の推定に必要な道路形状や地物、ランドマーク等の物標の位置及び種類などの地図データを記憶している。
例えば、高精度地図は車線単位の情報として、車線基準線(例えば車線内の中央の線)上の基準点を示す車線ノードの情報と、車線ノード間の車線の区間態様を示す車線リンクの情報を含む。
また、地図データベース12にはナビ地図が記憶されていてもよい。ナビ地図は道路単位の情報を含む。例えば、ナビ地図は道路単位の情報として、道路基準線(例えば道路の中央の線)上の基準点を示す道路ノードの情報と、道路ノード間の道路の区間態様を示す道路リンクの情報を含む。
周囲環境センサ13は、レーザレンジファインダ(LRF)やレーダなどの測距装置や、カメラを備えてよい。カメラは、例えばステレオカメラであってよい。カメラは、単眼カメラであってもよく、単眼カメラにより複数の視点で同一の物体を撮影して、物体までの距離を計算してもよい。また、撮像画像から検出された物体の接地位置に基づいて、物体までの距離を計算してもよい。
許容誤差ea0は、例えば、自律走行制御による運転行動の種類に応じて設定されている。運転行動には、例えば、停止線での停止や、交差点の右折、左折、直進や、所定曲率以上のカーブ路での走行、車線幅変化地点の通過、合流区間や複数車線を走行する際の車線変更などの車両の走行制御が含まれる。許容誤差ea0は、これらの運転行動のそれぞれにおいて車両制御に要求される自己位置の推定精度を定める。
またナビゲーションシステム17は、設定した走行予定経路の情報をコントローラ18へ出力する。自律走行制御時にコントローラ18は、ナビゲーションシステム17が設定した走行予定経路に沿って自律走行するように第1車両を自動で運転(運転行動を制御)する。
記憶装置21は、半導体記憶装置や、磁気記憶装置、光学記憶装置等を備えてよい。記憶装置21は、レジスタ、キャッシュメモリ、主記憶装置として使用されるROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等のメモリを含んでよい。
以下に説明するコントローラ18の機能は、例えばプロセッサ20が、記憶装置21に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより実現される。
例えば、コントローラ18は、汎用の半導体集積回路中に設定される機能的な論理回路を備えてもよい。例えばコントローラ18はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA:Field-Programmable Gate Array)等のプログラマブル・ロジック・デバイス(PLD:Programmable Logic Device)等を有していてもよい。
コントローラ18は、予定進路として自車両1が走行すべき目標走行軌道を設定する。コントローラ18は、決定した予定進路に基づいて自車両1の自律走行制御を行い、アクチュエータ19を駆動して自車両1の走行を制御する。
推定誤差eeが許容誤差以内であると判定した場合にコントローラ18は、自律走行制御を継続する。推定誤差eeが許容誤差を超えると判定した場合にコントローラ18は、自律走行制御不可と判断し、運転者に対して手動運転を促す音声又は表示による警報を、ユーザインタフェース装置16から出力する。
コントローラ18は、自律走行中の自車両30の走行予定経路31の前方の地点に自己位置Peの許容誤差ea0を設定する。例えばコントローラ18は、自律走行制御において自己位置Peの精度が特に要求される地点に許容誤差ea0を設定する。許容誤差ea0が設定される地点を「判断ポイント」と表記する。例えばコントローラ18は、所定の運転行動が発生する地点を判断ポイントとして選択する。
図2Aを参照する。いま、自律走行中の自車両30の走行予定経路31の前方に判断ポイント32が存在する場合を想定する。図2Aの例では、判断ポイント32は自車両30が停止する予定の停止線である。この場合に判断ポイント32には、前後方向の許容誤差ea0を設定する。
上記のとおり推定誤差eeは様々な要因によって変化する。推定誤差eeは、例えば、検出可能な物標の数、種類、天候、時刻(周囲の明るさ環境)等によって変化する。また直線路を連続して走行すると、前後方向の推定誤差eeが増大する傾向がある。その理由は以下のとおりである。
車線区分線(白線)や縁石などの道路に沿って延在する物標は、直線路に沿って前後方向に同様の形状が連続する形状を有する。物標の相対位置の検出結果と地図データベース12での地図上の位置との誤照合が発生すると、前後方向の誤差が大きくなる。この結果、直線路を連続して走行すると前後方向の推定誤差eeが増大する。
図2Bを参照する。距離d1は自車両30の現在位置から判断ポイント32までの距離を示す。図2Bの例では、自車両30が現在位置から判断ポイント32に近づくにつれて前後方向の推定誤差eeが減少している。
これは、走行予定経路31の道路と交差する道路に沿った車線区分線や縁石、停止線などの物標に自車両1が近づくと、これらの物標に応じて自己位置Peを推定することにより、前後方向の誤差が小さくなるからである。
このように、自律走行制御による運転行動が発生する判断ポイント32に近づくと、推定誤差eeよりも小さくなる可能性がある。
しかしながら、現在位置における推定誤差eeが、走行予定経路31の前方の判断ポイント32において要求される許容誤差ea0を超えた時点で自律走行制御不可と判断してしまうと、手動運転を促す警報を不必要に発生させることになる。
図2Cを参照する。判断ポイント32(D=0)では許容誤差eaは初期値ea0であり、判断ポイント32から遠ざかるほど(すなわち、判断ポイント32が自車両30から遠いほど)許容誤差eaが増加する。
この結果、自車両30が判断ポイント32から遠いほど、推定誤差eeが許容誤差eaを超えにくくなり、自律走行制御不可と判断しにくくなる。
このため、判断ポイント32から離れた手前の時点で不必要に自律走行制御不可と判定されるのを抑制して、運転者に手動運転を促す警報が不必要に発生するのを抑制できる。
図3を参照する。コントローラ18は、物体認識部40と、マップ生成部41と、運転行動決定部42と、走行軌道生成部43と、走行制御部44(運転行動制御手段)と、移動量算出部45と、自己位置推定部46(自己位置推定手段、誤差推定手段)と、許容誤差設定部47と、許容誤差補正部48(許容誤差設定手段)と、自律走行判定部49(可否判定手段)と、警報生成部50を備える。
マップ生成部41は、周囲環境情報と、高精度地図と、物体認識部40による予測結果に基づいて、自車両1の周辺の経路や物体の有無を表現する経路空間マップと、走行場の危険度を数値化したリスクマップを生成する。
運転行動計画とは、自車両を走行させるレーン(車線)と、このレーンを走行させるのに要する運転行動とを定めた、中長距離の範囲におけるレーンレベル(車線レベル)での運転行動の計画である。
走行軌道生成部43は、運転行動決定部42が生成した運転行動計画、自車両1の運動特性、経路空間マップに基づいて、自車両1を走行させる走行軌道及び速度プロファイルの候補を生成する。
走行制御部44は、走行軌道生成部43が生成した目標速度プロファイルに従う速度で自車両1が目標走行軌道を走行するように、アクチュエータ19を駆動することにより、自車両1が走行予定経路に沿って自律走行するように自車両1の運転行動を制御する。
自己位置推定部46は、一時刻前の処理にて推定した一時刻前の自己位置Peに、移動量算出部45で算出される一時刻前から現在時刻までの間の移動量を加えて得られる現在時刻の自己位置の予測値Ppを算出する。
例えば自己位置推定部46は、自車両30の相対的な移動量に基づいて算出した自己位置の予測値Ppを、周囲環境センサ13により検出した観測値で更新するカルマンフィルタによって自己位置Peを推定してよい。なお、自己位置Peの推定手段はカルマンフィルタに限定されず、他の適切な推定手段を用いてもよい。例えば、パーティクルフィルタを用いてもよい。
また例えば、パーティクルフィルタを用いる場合には所定閾値以上の尤度を有するパーティクルの上下限値に基づいて推定誤差eeを推定してよい。
図4を参照する。例えば許容誤差設定部47は、運転行動計画に含まれる所定の運転行動(停止線での停止や、右左折、所定曲率以上のカーブ路での走行、車線幅変化地点の通過、車線変更)の有無を判定する。
なお、許容誤差設定部47は、運転行動計画において所定の運転行動が予定されている走行予定経路31の前方の地点の全てを、判断ポイントとして選択してもよい。
許容誤差設定部47は、判断ポイント32で発生する運転行動の種類に応じて設定された許容誤差を許容誤差データベースから読み出して、判断ポイント32について許容誤差の初期値ea0を設定する。
例えば、許容誤差補正部48は、次式(1)に従って許容誤差eaを設定する。
ea=f(D)+ea0 …(1)
推定誤差eeが許容誤差ea以下の場合には、自律走行制御可能と判定する。推定誤差eeが許容誤差eaを超えている場合には、自律走行制御不可と判定する。
具体的には、自律走行判定部49は、前後方向の許容誤差eaと推定誤差eeとを比較し、推定誤差eeが許容誤差ea以下の場合には自律走行制御可能と判定し、推定誤差eeが許容誤差eaを超えている場合には自律走行制御不可と判定する。
ただし、別途レーンキープ制御において横方向の推定誤差eeに応じて自律走行制御の可否が判断されている場合には、右左折や車線幅変化地点の通過の場合の横方向の許容誤差eaと推定誤差eeによる判定を省略してもよい。
図5Aの例では、自車両30の現在位置での推定誤差eeは、走行予定経路31に沿って設定された許容誤差eaよりも小さいので、自律走行判定部49は自律走行制御可能と判定する。
一方で図5Bの例では、自車両30の現在位置での推定誤差eeは、走行予定経路31に沿って設定された許容誤差eaよりも大きいので、自律走行判定部49は自律走行制御不可と判定する。
走行制御部44は、自律走行判定部49が自律走行制御可能と判定した場合には、自車両1の自律走行を継続する。自律走行判定部49が自律走行制御不可と判定した場合には、警報生成部50による警報から所定時間経過後に自律走行制御を中止する。
ここで所定時間は、警報生成部50による警報に運転者が気づいて安全に手動運転に移行するのに十分な時間となるように予め設定しておく。
次に、図6を参照して実施形態における運転支援方法の一例を説明する。
ステップS1においてナビゲーションシステム17は、測位装置11により測定した自車両30の現在位置から乗員が入力した目的地までの走行予定経路を設定する。
ステップS2において自己位置推定部46は、現在時刻の自車両30の自己位置Peとその推定誤差eeを推定する。
ステップS4において許容誤差設定部47は、選択された判断ポイント32について既に許容誤差eaが設定されているか否かを判断する。許容誤差eaが設定されている場合(ステップS4:Y)に処理はステップS7へ進む。許容誤差eaが設定されていない場合(ステップS4:N)に処理はステップS5へ進む。
ステップS6において許容誤差補正部48は、設定された初期値ea0を、自車両30の現在時刻の推定位置Peから判断ポイント32までの距離Dに応じて補正し、許容誤差eaとして設定する。
ステップS8において自律走行判定部49は自律走行制御可能と判定する。走行制御部44は自車両1の自律走行を継続する。その後に処理は終了する。
ステップS9において自律走行判定部49は自律走行制御不可と判定する。警報生成部50は、運転者に対して手動運転を促す音声又は表示による警報を生成する。走行制御部44は、警報生成部50による警報から所定時間経過後に自律走行制御を中止する。その後に処理は終了する。
(1)ナビゲーションシステム17は、自車両30の走行予定経路31を設定する。走行制御部44は、自車両1が走行予定経路31に沿って自律走行するように自車両1の運転行動を制御する。自己位置推定部46は、自車両30の現在の自己位置Peとその推定誤差eeを推定する。許容誤差設定部47、及び許容誤差補正部48は、運転行動決定部42が生成した運転計画において走行予定経路31上の前方の判断ポイント32で予定される自車両1の運転行動に応じた許容誤差eaであって、且つ自車両1の運転行動が同一であれば判断ポイント32が自車両30から遠いほど大きい許容誤差eaを設定する。自律走行判定部49は、自己位置Peの推定誤差eeが許容誤差ea以内であるか否かに応じて、自車両30の自律走行制御の可否を判定する。
このため、判断ポイント32から離れた手前の地点で不必要に自律走行制御不可と判定される誤判定を抑制して、運転者に手動運転を促す警報が不必要に発生するのを抑制できる。
これによって、判断ポイント32と自車両30の現在位置との距離が長いほど、推定誤差eeが許容誤差eaを超えにくくなり、自律走行制御不可と判断しにくくなる。
このため、判断ポイント32から離れた手前の地点で自律走行制御不可と判定される誤判定を抑制して、運転者に手動運転を促す警報が不必要に発生するのを抑制できる。
これにより、自律走行制御において自己位置Peの精度が要求されるこれらの地点において自律走行制御の可否を判定することができるとともに、これらの地点から離れた手前の地点で自律走行制御不可と判定される誤判定を抑制して、運転者に手動運転を促す警報が不必要に発生するのを抑制できる。
(1)上述の実施形態では、自車両30から判断ポイント32までの距離Dに応じて許容誤差ea0を補正して許容誤差eaを算出した。
しかしながら、判断ポイント32の手前の制御開始点から走行制御を開始して判断ポイント32において許容誤差ea0を満足するには、制御開始点において推定誤差eeが許容誤差ea0以下であることが望ましい。
制御開始点34における推定誤差eeが停止線32において求められる許容誤差ea0を超えて停止線32に過度に接近している場合には、停止線32から許容誤差ea0の範囲内に停止できないおそれがある。または、許容誤差ea0で停止線32に停止するために、途中で減速度が増加して乗員に不快感を与えるおそれがある
例えば、次式(2)、(3)に従って許容誤差eaを設定してよい。
D1≦0の時、ea=ea0 …(3)
関数fは、上式(1)の関数fと同様に定義することができる。
制御開始点34までの距離D1に応じてea0を補正することにより、制御開始点34で許容される許容誤差eaを、判断ポイント32で要求される許容誤差の初期値ea0に設定することができる。
これにより、判断ポイント32において推定誤差eeが許容誤差ea0を超えたり、または急な車両挙動により乗員に不快感を与えるような自律走行制御が行われるのを防ぐことができる。
第2変形例では、自律走行判定部49は許容誤差eaから推定誤差eeを減算した差分を残り許容誤差(ea-ee)として算出する。図8Aは、推定誤差eeと許容誤差eaの例を示す。図8Bは、図8Aの推定誤差eeと許容誤差eaの残り許容誤差(ea-ee)を示す。
自律走行判定部49は、残り許容誤差(ea-ee)が正である場合には、自律走行制御可能と判定する。残り許容誤差(ea-ee)が負である場合には、自律走行制御不可と判定する。
これに代えて、第3変形例では前後方向又は横方向のいずれにおいて推定誤差eeが許容誤差eaを超えているかに応じて、自動速度制御又は自動操舵制御の一方のみを中止して、他方の自動制御を継続する運転支援を行ってもよい。
例えば、横方向において推定誤差eeが許容誤差eaを超えている場合には、自動操舵制御のみを中止して、自動速度制御による運転支援を継続してよい。
Claims (5)
- 自車両の走行予定経路を設定すると共に前記自車両の現在位置である自己位置を推定し、前記走行予定経路及び自己位置に基づいて前記走行予定経路に沿った走行を支援するように自車両の運転行動を制御する運転支援方法であって、
前記運転行動は、停止線での停止、交差点の右左折もしくは直進、所定曲率以上のカーブ路での走行、車線幅変化地点の通過、又は合流区間もしくは複数車線における車線変更のいずれかであり、
コントローラが、
前記自己位置の推定誤差を推定する処理と、
前記走行予定経路上であって前記自己位置よりも前方の地点で予定される前記自車両の運転行動に応じた前記自己位置の許容誤差であり、且つ前記地点が前記自己位置から遠いほど大きい前記自己位置の許容誤差を、前記自己位置から前記地点までの距離に基づいて設定する処理と、
前記自己位置の推定誤差が前記許容誤差以内であるか否かに応じて、前記自車両の運転行動の制御の可否を判定する処理と、
を実行することを特徴とする運転支援方法。 - 前記許容誤差は、前記地点で予定される前記自車両の運転行動に応じて設定した許容誤差を、前記自車両の前記自己位置から前記地点までの距離が長いほど大きくなるように補正することによって設定する、ことを特徴とする請求項1に記載の運転支援方法。
- 前記運転行動が前記停止線での停止である場合に前記地点は前記走行予定経路上の前記自車両の停止位置であり、前記運転行動が前記交差点での右左折である場合に前記地点は前記自車両の右左折地点であり、前記運転行動が所定曲率以上の前記カーブ路での走行である場合に前記地点は所定曲率以上の前記カーブ路であり、前記運転行動が前記車線幅変化地点の通過である場合に前記地点は車線幅変化地点であり、前記運転行動が前記車線変更である場合に前記地点は車線変更地点であることを特徴とする請求項1又は2に記載の運転支援方法。
- 前記コントローラは、
前記運転行動の走行制御を開始する制御開始点を決定し、
前記自車両の現在位置から前記制御開始点までの距離が長いほど大きくなるように前記許容誤差を補正する、
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の運転支援方法。 - 自車両の走行予定経路を設定する予定経路設定手段と、
自車両の現在の位置である自己位置を推定する自己位置推定手段と、
前記走行予定経路と自己位置とに基づいて、前記自車両の前記走行予定経路に沿った走行を支援するように前記自車両の運転行動を制御する運転行動制御手段と、
前記自己位置の推定誤差を推定する誤差推定手段と、
前記自車両の走行予定経路上であって前記自己位置よりも前方の地点で予定される前記自車両の運転行動に応じた前記自己位置の許容誤差であり、且つ前記地点が前記自己位置から遠いほど大きい前記自己位置の許容誤差を、前記自己位置から前記地点までの距離に基づいて設定する許容誤差設定手段と、
前記自己位置の推定誤差が前記許容誤差以内であるか否かに応じて、前記自車両の運転行動の制御の可否を判定する可否判定手段と、
を備え、
前記運転行動は、停止線での停止、交差点の右左折もしくは直進、所定曲率以上のカーブ路での走行、車線幅変化地点の通過、又は合流区間もしくは複数車線における車線変更のいずれかであることを特徴とする運転支援装置。
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