JP7238721B2 - 自動運転装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動運転装置の技術分野に関する。

この種の装置として、例えば、自動運転機能によって生成された走行計画に含まれる操作制御の承認が運転者から事前に得られた場合に、該承認された操作制御を実施する装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１７－１６７７３７号公報

特許文献１に記載の技術では、一旦承認された操作制御は、承認後の自車両の走行状態にかかわらず実施される可能性があるという技術的問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、予め承認された（言い換えれば、予約された）制御を安全に実施することができる自動運転装置を提供することを課題とする。

本発明の一態様に係る自動運転装置は、自動運転開始可能条件が成立しているときに、自車両を自動運転する自動運転制御を実行可能な自動運転装置であって、前記自動運転開始可能条件が成立する前に、前記自動運転制御の実行予約を受け付け可能な受付手段と、前記受付手段により前記実行予約が受け付けられた後、前記自動運転開始可能条件が成立し、且つ、前記自車両の走行状態に係る走行状態条件が成立している場合に、前記自動運転制御を自動的に実行する制御手段と、を備え、前記走行状態条件は、ドライバによる運転にて前記自車両が車線中央付近を走行していること、及び、前記ドライバによる運転にて前記自車両の挙動が安定していること、を含むというものである。

当該自動運転装置では、受付手段により実行予約が受け付けられた場合、自動運転開始条件に加えて走行状態条件が成立していた場合にだけ自動運転制御が実行される。つまり、当該自動運転装置は、実行予約が受け付けられた後の自車両の走行状態を考慮して、自動運転制御を実行する。従って、当該自動運転装置によれば、実行予約された自動運転制御を安全に実施することができる。

実施形態に係る自動運転装置の構成を示すブロック図である。 実施形態に係る自動運転装置の動作を示すフローチャートである。

実施形態に係る自動運転装置について説明する。当該自動運転装置は、自動運転開始条件が成立しているときに、自車両を自動運転する自動運転制御を実行可能に構成されている。ここで、「自動運転制御」自体には、既存の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は省略する。

「自動運転開始可能条件」は、自動運転制御を実行可能か否かを決定する条件であり、典型的には、予め決定された条件であるが、何らかの物理量又はパラメータに応じて変化する条件であってもよい。自動運転開始可能条件の一例としては、自車両が自動運転に適した道路又はエリアを走行していること、「自己位置推定（Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ）」により車両１の位置及び方位（向き）、即ち、高精度な車両位置が推定されていること、自車両の挙動を検出する各種センサが正常であること、自車両の周囲の状況を示す情報が十分に取得できていること、等が挙げられる。「自動運転に適した道路又はエリア」として、例えば高精度地図を利用できる道路、高速道路等が挙げられる。尚、自己位置推定には、既存の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は省略する。

当該自動運転装置は、受付手段及び制御手段を備えている。受付手段は、自動運転制御の実行予約を受け付け可能に構成されている。受付手段は、例えばスイッチ、タッチパネル等のＨＭＩ（Ｈｕｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）であってよい。当該自動運転装置では、受付手段により、ドライバの自動運転制御の実行指示又は実行承認が受け付けられない限り、自動運転制御は実行されない。自動運転開始可能条件が成立する前に、受付手段により受け付けられた自動運転制御の実行指示又は実行承認を、ここでは「実行予約」と称している。

制御手段は、自動運転制御を実行可能に構成されている。ここでは特に、制御手段は、受付手段により実行予約が受け付けられた後、自動運転開始可能条件が成立し、且つ、自車両の走行状態に係る走行状態条件が成立している場合に、自動運転制御を自動的に実行する。

「走行状態条件」は、受付手段により実行予約が受け付けられた後に、自動運転制御を実行可能か否かを決定する条件の一つである。「走行状態条件」も、上述した「自動運転開始可能条件」と同様に、典型的には、予め決定された条件であるが、何らかの物理量又はパラメータに応じて変化する条件であってもよい。

走行状態条件の一例としては、自車両の挙動が安定していること、自車両が車線中央を走行していること（又は、自車両が車線端部から所定距離以上離れていること）、等が挙げられる。つまり、走行状態条件は、自車両が自動運転制御を安全に実行可能な状態で走行しているか否かを判定するための条件といえる。「自車両の挙動が安定している」は、例えば速度の変化が比較的小さい、加減速度の大きさが比較的小さい、ヨーモーメントの変化が比較的小さい、ヨーレートの大きさが比較的小さい、操舵量の変化が比較的小さい、操舵角速度の大きさが比較的小さい等が挙げられる。

当該自動運転装置では、受付手段により実行予約が受け付けられた場合、自動運転開始条件に加えて走行状態条件が成立していた場合にだけ、自動運転制御が実行される。言い換えれば、当該自動運転装置では、受付手段により実行予約が受け付けられた場合、自動運転開始条件が成立していたとしても、自車両が自動運転制御を安全に実行可能な状態で走行していなければ（即ち、走行状態条件が成立していなければ）、自動運転制御は実行されない。従って、当該自動運転装置によれば、実行予約された自動運転制御を安全に実施することができる。

実施形態に係る自動運転装置の一具体例としての自動運転装置１００について図１及び図２を参照して説明する。

自動運転装置１００は、上述した「自車両」に相当する車両１に搭載されている。自動運転装置１００は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０、位置情報取得部２１、外部状況取得部２２、車両情報取得部２３、スイッチ２４、ＨＭＩ３０及び地図データベース４０（以降、適宜“地図ＤＢ４０”と表記する）を備えて構成されている。尚、ＨＭＩ３０及び地図ＤＢ４０は、自動運転装置１００が独自に備えてなくてよく、他の装置（例えばナビゲーション装置等）と共有していてもよい。

位置情報取得部２１は、例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等の出力に基づいて、車両１に係る位置情報を取得する。外部状況取得部２２は、例えば車載カメラ、レーダ、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）等の出力に基づいて、車両１の周囲の状況（例えば、障害物に係る情報、信号機に係る情報、道路標識及び道路標示に係る情報、等）を取得する。車両情報取得部２３は、例えば速度センサ、加速度センサ等の出力に基づいて、車両１の状態を示す車両情報を取得する。尚、位置情報、外部の状況及び車両状況各々の取得方法には、既存の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は省略する。

スイッチ２４は、上述した「受付手段」の一例に相当する。スイッチ２４は、ドライバの操作により、そのポジション（例えばＯＮポジション、ＯＦＦポジション等）が物理的に変化するスイッチであってもよいし、例えばタッチパネル等により実現される仮想的なスイッチであってもよい。スイッチ２４は、車両１のドライバによる自動運転制御の実行指示又は実行承認を受け付け可能に構成されている。尚、ドライバがスイッチ２４を操作することにより、自動運転制御の実行指示又は実行承認が受け付けられた後、ドライバがスイッチ２４を再度操作することによって、該受け付けられた実行指示又は実行承認が解除されてもよい。

ＥＣＵ１０は、その内部論理的に実現される処理ブロックとして、又は、物理的に実現される処理回路として、判定部１１及び制御部１２を有する。判定部１１は、上述した「自動運転開始可能条件」及び「走行状態条件」各々が成立したか否かを判定可能に構成されている。制御部１２は、自動運転制御を実行可能に構成されている。制御部１２は、自動運転制御の実行中に、各種アクチュエータ５０（例えばスロットルアクチュエータ、ブレーキアクチュエータ、操舵アクチュエータ等）を制御することにより、車両１を自動運転する。尚、制御部１２は、上述した「制御手段」の一例に相当する。

次に、自動運転装置１００（特に、判定部１１及び制御部１２）の動作について、図２のフローチャートを参照して具体的に説明する。尚、図２に示す動作が開始される時点では、車両１はドライバにより運転されている。

図２において、判定部１１は、位置情報取得部２１により取得された位置情報と、地図ＤＢ４０に格納されている地図情報とに基づいて、車両１が自動運転可能エリア近傍を走行しているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。「自動運転可能エリア」は、例えば高精度地図を利用できる道路、高速道路等である。「自動運転可能エリア近傍」は、車両１の速度に応じて変化するが、例えば、数秒から数十秒の間に車両１が自動運転可能エリアに到達可能な範囲であってよい。

ステップＳ１０１の処理において、車両１が自動運転可能エリア近傍を走行していないと判定された場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、図２に示す動作は一旦終了される。その後、所定期間（例えば数十ミリ秒から数百ミリ秒）が経過した後に、ステップＳ１０１の処理が再度行われる。即ち、図２に示す動作は、所定期間に応じた周期で繰り返し行われる。

ステップＳ１０１の処理において、車両１が自動運転可能エリア近傍を走行していると判定された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、制御部１２は、ＨＭＩ３０を介して、ドライバに自動運転制御の実行予約が可能であることを通知する（ステップＳ１０２）。

次に、判定部１１は、ドライバによりスイッチ２４が押下されたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３の処理において、スイッチ２４が押下されたと判定された場合、即ち、自動運転制御の実行予約が受け付けられた場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、判定部１１は、スイッチ２４が押下されてから所定時間（例えば１０秒等）経過していないか否かを判定する（ステップＳ１０４）。

ステップＳ１０３の処理において、スイッチ２４が押下されていないと判定された場合、即ち、自動運転制御の実行予約が受け付けられていない場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、判定部１１は、自動運転可能であるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。具体的には、判定部１１は、上述したステップＳ１０５の処理と同様に、（ｉ）車両１が自動運転可能エリア内に位置しているか否か、（ｉｉ）ローカライズが完了しているか否か、（ｉｉｉ）外部状況取得部２２により車両１の周囲の状況が取得されているか否か、及び、（ｉｖ）車両情報取得部２３により車両情報が取得されているか否か、を夫々判定する。

ステップＳ１０９の処理において、自動運転可能ではないと判定された場合（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、ステップＳ１０２の処理が行われる。なぜなら、この場合は、車両１が、依然として、自動運転可能エリア近傍を走行していることになるからである。

ステップＳ１０４の処理において、スイッチ２４が押下されてから所定時間経過したと判定された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、図２に示す動作は一旦終了される。その後、所定期間が経過した後に、ステップＳ１０１の処理が再度行われる。この処理は、後述するステップＳ１０５及びＳ１０６の処理に関連して行われる。つまり、スイッチ２４が押下された後、所定時間が経過しても、自動運転が可能にならない（例えば、自動運転可能条件が成立しない）場合は、例えば安全性の観点から、図２に示す動作が一旦終了されるのである（この結果、実行予約は自動的に解除される）。

ステップＳ１０４の処理において、スイッチ２４が押下されてから所定時間経過していないと判定された場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、判定部１１は、自動運転可能であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。具体的には、判定部１１は、（ｉ）車両１が自動運転可能エリア内に位置しているか否か、（ｉｉ）自己位置推定により車両１の高精度な車両位置が推定されている（以降、適宜、“ローカライズが完了している”と称する）か否か、（ｉｉｉ）外部状況取得部２２により車両１の周囲の状況が取得されているか否か、及び、（ｉｖ）車両情報取得部２３により車両情報が取得されているか否か、を夫々判定する。

ここで、ローカライズが完了しているか否かは、例えば次のように判定すればよい。即ち、自己位置推定により車両１の高精度な車両位置が推定される場合、例えば位置情報取得部２１により取得された位置情報、地図ＤＢ４０に格納されている地図情報、等に起因する誤差が生じる（この誤差を、以降、適宜“ローカライズ誤差”と称する）。判定部１１は、ローカライズ誤差が閾値以下である場合に、ローカライズが完了していると判定する一方、ローカライズ誤差が上記閾値より大きい場合に、ローカライズが完了していないと判定すればよい。

判定部１１は、（ｉ）車両１が自動運転可能エリア内に位置しており、（ｉｉ）ローカライズが完了しており、（ｉｉｉ）外部状況取得部２２により車両１の周囲の状況が取得されており、且つ、（ｉｖ）車両情報取得部２３により車両情報が取得されている場合に、自動運転可能であると判定する。尚、「車両１が自動運転可能エリア内に位置していること」、「ローカライズが完了していること」、「外部状況取得部２２により車両１の周囲の状況が取得されていること」及び「車両情報取得部２３により車両情報が取得されていること」は、上述した「自動運転開始可能条件」の一例に相当する。

ステップＳ１０５の処理と並行して又は相前後して、判定部１１は、車両１が車線中央付近を走行しているか否かを判定する（ステップＳ１０６）。「車線中央」は、車線の中心に限らず、車線の中心から該車線の幅方向に大なり小なり離れた位置を含む概念である。「車両１が車線中央付近を走行している」とは、車両１の車体全部が車線中央の範囲内に含まれている状態で車両１が走行していることに限らず、例えば車両１の中心が車線中央の範囲に含まれている一方で、車両１の一部が車線中央の範囲外にある状態で車両１が走行していることも意味してよい。「車両１が車線中央付近を走行しているか否かの判定」には、既存の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は省略する。尚、「車両１が車線中央付近を走行していること」は、上述した「走行状態条件」の一例に相当する。

ステップＳ１０５の処理において、自動運転可能ではないと判定された場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、又は、ステップＳ１０６の処理において、車両１が車線中央付近を走行していないと判定された場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、ステップＳ１０４の処理が行われる。

ステップＳ１０５において、自動運転可能であると判定され（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、且つ、ステップＳ１０６の処理において、車両１が車線中央付近を走行していると判定された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、制御部１２は、自動運転制御の実行を自動的に開始する（ステップＳ１０７）。つまり、ステップＳ１０７の処理では、実行予約された自動運転制御が開始される。

制御部１２は、ドライバによる運転（即ち、手動運転）から、自動運転制御による自動運転に移行する際に車両１の挙動が急変しないように、徐変制御を実施する（ステップＳ１０８）。尚、徐変制御には、既存の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は省略する。徐変制御の終了後に、自動運転制御による自動運転により車両１が走行する。

上述したステップＳ１０３の処理において、スイッチ２４が押下されていないと判定された場合、即ち、自動運転制御の実行予約が受け付けられていない場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、判定部１１は、自動運転可能であるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。具体的には、判定部１１は、上述したステップＳ１０５の処理と同様に、（ｉ）車両１が自動運転可能エリア内に位置しているか否か、（ｉｉ）ローカライズが完了しているか否か、（ｉｉｉ）外部状況取得部２２により車両１の周囲の状況が取得されているか否か、及び、（ｉｖ）車両情報取得部２３により車両情報が取得されているか否か、を夫々判定する。

ステップＳ１０９の処理において、自動運転可能ではないと判定された場合（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、ステップＳ１０２の処理が行われる。なぜなら、この場合は、車両１が、依然として、自動運転可能エリア近傍を走行していることになるからである。

他方、ステップＳ１０９の処理において、自動運転可能であると判定された場合（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、制御部１２は、ＨＭＩ３０を介して、ドライバに自動運転制御の実行が可能であることを通知する（ステップＳ１１０）。尚、この場合は、上述したステップＳ１０１の処理が行われた後、ステップＳ１０９の処理が行われる前に、車両１が、自動運転可能エリア近傍から自動運転可能エリア内に移動したことになる。

次に、判定部１１は、ドライバによりスイッチ２４が押下されたか否かを判定する（ステップＳ１１１）。ステップＳ１１１の処理において、スイッチ２４が押下されていないと判定された場合、即ち、自動運転制御の実行指示が受け付けられていない場合（ステップＳ１１１：Ｎｏ）、ステップＳ１１０の処理が行われる。尚、このときに押下されるスイッチは、スイッチ２４とは異なるスイッチであってもよい。つまり、自動運転制御の実行予約を受け付けるためのスイッチ２４と、自動運転制御の実行指示を受け付けるためのスイッチとが設けられていてもよい。

ステップＳ１１１の処理において、スイッチ２４が押下されたと判定された場合、即ち、自動運転制御の実行指示が受け付けられた場合（ステップＳ１１１：Ｙｅｓ）、制御部１２は、自動運転制御の実行を開始する（ステップＳ１１２）。その後、ステップＳ１０８の処理が行われる。

上述したステップＳ１０５の処理において、ローカライズが完了しているか否かの判定に用いられるローカライズ誤差に係る第１閾値は、ステップＳ１１３の処理において、ローカライズが完了しているか否かの判定に用いられるローカライズ誤差に係る第２閾値より小さい。

ここで、実行予約がされた場合（即ち、ステップＳ１０５の処理が行われる場合）は、車両１のドライバが実行予約をしてから、自動運転制御が実際に開始されるまでにある程度の期間がある一方で、実行指示がされた場合（即ち、ステップＳ１１３の処理が行われる場合）は、車両１のドライバが実行指示をした後、比較的短期間で自動運転制御が開始される。このため、実行予約がされた場合には、実行指示がされた場合に比べて、自動運転制御が実際に開始されるまでに、例えば車両１の周囲の状況（車両１の周辺を走行する他車両等）等が変化する可能性が高い。つまり、実行予約がされた場合は、実行指示がされた場合に比べて、ドライバが自動運転を行うと判断した時点の状況と、自動運転制御が実際に開始される時点の状況とに乖離が生じる可能性が高い。そこで、車両１の安全を十分に確保できるように、上記第１閾値は、上記第２閾値より小さく設定されている。

（技術的効果）
自動運転装置１０では、スイッチ２４により実行予約が受け付けられた場合（即ち、上述したステップＳ１０３の処理において、スイッチが押下されたと判定された場合）、ステップＳ１０５の処理において、自動運転可能であると判定され、且つ、ステップＳ１０６の処理において、車両１が車線中央付近を走行していると判定された場合にだけ、自動運転制御が実行される。つまり、自動運転装置１０では、自動運転開始条件及び走行状態条件の両方が成立した場合にだけ、自動運転制御が実行される。従って、自動運転装置１０によれば、実行予約が受け付けられた後、自動運転開始条件のみが成立したことを条件に自動運転制御が実行される比較例に係る装置に比べて、自動運転制御を安全に実施することができる。

自動運転装置１０では、上述の如く、スイッチ２４により自動運転制御の実行予約が受け付けられた場合のローカライズ誤差に係る第１閾値が、スイッチ２４により自動運転制御の実行指示が受け付けられた場合のローカライズ誤差に係る第２閾値より小さく設定されている。このため、自動運転装置１０によれば、実行予約に従って自動運転制御が行われる場合に、より安全に自動運転制御を開始することができる。

尚、ステップＳ１０１～Ｓ１０７の処理と、ステップＳ１０９～Ｓ１１４の処理とは、互いに別個の処理ルーチンとして構築されていてよい。

以上に説明した実施形態から導き出される発明の各種態様を以下に説明する。

発明の一態様に係る自動運転装置は、自動運転開始可能条件が成立しているときに、自車両を自動運転する自動運転制御を実行可能な自動運転装置であって、前記自動運転開始可能条件が成立する前に、前記自動運転制御の実行予約を受け付け可能な受付手段と、前記受付手段により前記実行予約が受け付けられた後、前記自動運転開始可能条件が成立し、且つ、前記自車両の走行状態に係る走行状態条件が成立している場合に、前記自動運転制御を自動的に実行する制御手段と、を備えるというものである。

当該自動運転装置の一態様では、前記受付手段は、前記自動運転開始可能条件が成立した後に、前記自動運転制御の実行指示を受け付け可能であり、前記自動運転開始可能条件は、前記自車両についてローカライズが完了していることを含み、前記受付手段により前記実行予約が受け付けられた場合は、前記受付手段により前記実行指示が受け付けられた場合に比べて、前記自車両についてローカライズが完了しているか否かを判定する際のローカライズ誤差に係る閾値が小さい。

当該自動運転装置の他の態様では、前記走行状態条件は、前記自車両が車線中央付近を走行していること、及び、前記自車両の挙動が安定していること、を含む。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う自動運転装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１…車両、１０…ＥＣＵ、１１…判定部、１２…制御部、２１…位置情報取得部、２２…外部状況取得部、２３…車両情報取得部、２４…スイッチ、３０…ＨＭＩ、４０…地図情報、１００…自動運転装置

Claims (2)

1. 自動運転開始可能条件が成立しているときに、自車両を自動運転する自動運転制御を実行可能な自動運転装置であって、
   前記自動運転開始可能条件が成立する前に、前記自動運転制御の実行予約を受け付け可能な受付手段と、
   前記受付手段により前記実行予約が受け付けられた後、前記自動運転開始可能条件が成立し、且つ、前記自車両の走行状態に係る走行状態条件が成立している場合に、前記自動運転制御を自動的に実行する制御手段と、
   を備え、
   前記走行状態条件は、ドライバによる運転にて前記自車両が車線中央付近を走行していること、及び、前記ドライバによる運転にて前記自車両の挙動が安定していること、を含む
   ことを特徴とする自動運転装置。
2. 前記受付手段は、前記自動運転開始可能条件が成立した後に、前記自動運転制御の実行指示を受け付け可能であり、
   前記自動運転開始可能条件は、前記自車両についてローカライズが完了していることを含み、
   前記受付手段により前記実行予約が受け付けられた場合は、前記受付手段により前記実行指示が受け付けられた場合に比べて、前記自車両についてローカライズが完了しているか否かを判定する際のローカライズ誤差に係る閾値が小さい
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動運転装置。

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