JP7256168B2 - 車両制御装置、車両制御方法、及びプログラム - Google Patents

車両制御装置、車両制御方法、及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、車両制御装置、車両制御方法、及びプログラムに関する。
従来、高精度地図上において自車両が通過した道路が存在するか否かを繰り返し判定し、その高精度地図上における道路の有無の判定結果を通知する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
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の可否を通知している。しかしながら、従来の技術では、地図の情報量が大きくなる地点では処理負荷が増大し、適切な自動運転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、より適切な自動運転を行うことができる車両制御装置、車両制御方法、及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、及びプログラムは、以下の構成を採用した。
(1)本発明の第1の態様は、車両の周囲の状況を認識する認識部と、前記認識部によって認識された前記状況、前記車両の目的地までの経路、及び前記車両の位置に基づいて、前記車両の走行時の状態を定めたイベントを決定する決定部と、前記決定部によって決定された前記イベントに基づいて、前記車両の加減速及び操舵の少なくとも一方を制御する自動運転を行う運転制御部と、を備え、前記運転制御部が、前記車両の進行方向の所定範囲内の前記イベントの数に応じて、前記自動運転の制御レベルを変更する車両制御装置である。
(2)本発明の第2の態様は、第1の態様において、前記運転制御部が、前記イベントの数が上限数を超える場合、前記イベントの数が前記上限数以下である場合に比べて、前記自動運転の制御レベルを低下させる車両制御装置である。
(3)本発明の第3の態様は、第2の態様において、前記イベントには、前記車両が前記目的地に至るまでに必要不可欠な第1イベントと、前記車両が前記目的地に至るまでに必要不可欠でない第2イベントとが含まれ、前記運転制御部が、前記第2イベントを除いた残りの前記第1イベントの数が前記上限数を超える場合、前記自動運転の制御レベルを低下させる車両制御装置である。
(4)本発明の第4の態様は、車両に搭載されたコンピュータが、前記車両の周囲の状況を認識し、前記認識した状況、前記車両の目的地までの経路、及び前記車両の位置に基づいて、前記車両の走行時の状態を定めたイベントを決定し、前記決定したイベントに基づいて、前記車両の加減速及び操舵の少なくとも一方を制御する自動運転を行い、前記車両の進行方向の所定範囲内の前記イベントの数に応じて、前記自動運転の制御レベルを変更する車両制御方法である。
(5)本発明の第5の態様は、車両に搭載されたコンピュータに、前記車両の周囲の状況を認識すること、前記認識した状況、前記車両の目的地までの経路、及び前記車両の位置に基づいて、前記車両の走行時の状態を定めたイベントを決定すること、前記決定したイベントに基づいて、前記車両の加減速及び操舵の少なくとも一方を制御する自動運転を行うこと、前記車両の進行方向の所定範囲内の前記イベントの数に応じて、前記自動運転の制御レベルを変更すること、を実行させるためのプログラムである。
上記態様によれば、より適切な自動運転を行うことができる。
第1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。 分岐イベントを模式的に表す図である。 分岐点通過イベントを模式的に表す図である。 合流イベントを模式的に表す図である。 合流点通過イベントを模式的に表す図である。 車線減少イベントを模式的に表す図である。 テイクオーバーイベントを模式的に表す図である。 信号機通過イベントを模式的に表す図である。 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。 第1実施形態に係る自動運転制御装置100による一連の処理の流れの一例を表すフローチャートである。 イベント数Nが上限数NMAX以下である場面を表す図である。 イベント数Nが上限数NMAXを超える場面を表す図である。 第2実施形態に係る自動運転制御装置100による一連の処理の流れの一例を表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、及びプログラムの実施形態について説明する。
<第1実施形態>
[全体構成]
図1は、第1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。自動運転制御装置100は「車両制御装置」の一例である。
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、角速度を検出するジャイロセンサ、自車両Mの向きを検出する方位センサ等を含む。ジャイロセンサには、例えば、鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサが含まれてよい。
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、複数のGNSS衛星(人工衛星)の其々から電波を受信し、その受信した電波の信号に基づいて、自車両Mの位置を特定する。GNSS受信機51は、特定した自車両Mの位置を、経路決定部53に出力したり、自動運転制御装置100に直接的、又はMPU60を介して間接的に出力したりする。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、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、推奨車線決定部61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MPU60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MPU60の記憶装置にインストールされてもよい。
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いる。そのセンサの検出結果は、自動運転制御装置100に出力されたり、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たりする。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。ステアリングホイール82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やASIC、FPGA、GPU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。
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。行動計画生成部140と第2制御部160を合わせたもの、又は行動計画生成部140とモード決定部150と第2制御部160を合わせたものは、「運転制御部」の一例である。
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、自車両Mの周辺の状況或いは環境を認識する。例えば、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の周辺に存在する物体を認識する。認識部130により認識される物体は、例えば、自転車、オートバイク、四輪自動車、歩行者、道路標識、道路標示、区画線、電柱、ガードレール、落下物などを含む。また、認識部130は、物体の位置や、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)を原点とした相対座標上の位置(すなわち自車両Mに対する相対位置)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、表現された領域で表されてもよい。物体の「状態」には、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)が含まれてもよい。
更に、認識部130は、例えば、自車両Mが走行している車線(以下、自車線)や、その自車線に隣接した隣接車線などを認識する。例えば、認識部130は、MPU60から第2地図情報62を取得し、その取得した第2地図情報62に含ま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の画像から認識された自車両Mの周辺の道路区画線のパターンとを比較することで、区画線の間の空間を自車線や隣接車線として認識する。
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、ガードレール等を含む走路境界(道路境界)を認識することで、自車線や隣接車線といった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してよい。
更に、認識部130は、自車線を認識する際に、自車線に対する自車両Mの相対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の座標点を連ねた線に対してなす角度を、自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、自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、自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。
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、後述のイベントにより規定された走行時の状態で自車両Mを自動的に(運転者の操作に依らずに)走行させる将来の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、自車両Mの周辺状況に対応するため、例外的に推奨車線とは異なる他の車線(例えば推奨車線に隣接した車線)上を自車両Mが走行するような目標軌道を生成してもよい。つまり、推奨車線以外の他車線の優先度は、推奨車線の優先度よりも相対的に低くなる。例えば、推奨車線の優先度は最も高くなり(優先度1)、その推奨車線に隣接した他車線(以下、隣接車線)の優先度は二番目に高くなり(優先度2)、更に隣接車線に隣接した他車線の優先度は三番目に高くなる(優先度3)。このように、行動計画生成部140は、原則的には優先度が最も高い推奨車線を自車両Mが走行するような目標軌道を生成しつつ、自車両Mの周辺状況によっては、例外的に推奨車線よりも優先度が低い他車線を自車両Mが走行するような目標軌道を生成する。
行動計画生成部140は、目標軌道を生成するにあたり、推奨車線が決定された経路上において自動運転(一部の運転支援も含む)のイベントを決定する。自動運転のイベントとは、自動運転(一部の運転支援)下において自車両Mがとるべき挙動の様、すなわち走行時の状態(又は走行時の態様)を規定した情報である。
自動運転のイベントには、例えば、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、追い越しイベントなどが含まれる。定速走行イベントは、自車両Mを一定の速度で同じ車線を走行させるイベントである。低速追従走行イベントは、自車両Mの前方の所定距離以内(例えば100[m]以内)に存在し、自車両Mに最も近い他車両(以下、前走車両と称する)に自車両Mを追従させるイベントである。「追従」とは、例えば、自車両Mと前走車両との相対距離(車間距離)を一定に維持させる走行状態であってもよいし、自車両Mと前走車両との相対距離を一定に維持させることに加えて、自車両Mを自車線の中央で走行させる走行状態であってもよい。車線変更イベントは、自車両Mを自車線から隣接車線へと車線変更させるイベントである。追い越しイベントは、自車両Mを一旦隣接車線に車線変更させて前走車両を隣接車線において追い越してから再び元の車線へと車線変更させるイベントである。
更に、自動運転のイベントには、分岐イベント、分岐点通過イベント、合流イベント、合流点通過イベント、車線減少イベント、テイクオーバーイベント、信号機通過イベントなどが含まれる。
図3は、分岐イベントを模式的に表す図である。分岐イベントは、自車両Mが本線を走行しており、目的地がその本線から分岐した支線(以下、分岐車線)の延長線上に存在する場合に、分岐地点において自車両Mを本線から分岐車線に車線変更するよう誘導するイベントである。
図4は、分岐点通過イベントを模式的に表す図である。分岐点通過イベントは、自車両Mが本線を走行しており、目的地がその本線の延長線上に存在する場合に、分岐地点において自車両Mを本線から分岐させずにそのまま本線上を走行させ続けるよう誘導するイベントである。
図5は、合流イベントを模式的に表す図である。合流イベントは、自車両Mが本線に合流する支線(以下、合流車線)を走行しており、目的地が本線の延長線上に存在する場合に、合流地点において自車両Mを合流車線から本線に車線変更するよう誘導するイベントである。
図6は、合流点通過イベントを模式的に表す図である。合流点通過イベントは、自車両Mが本線を走行しており、目的地が本線の延長線上に存在する場合に、合流地点において自車両Mをそのまま本線上を走行させ続けるよう誘導するイベントである。
図7は、車線減少イベントを模式的に表す図である。車線減少イベントは、車線数が途中で減少している経路を走行する際に、自車両Mを他車線に車線変更させたり、現在の車線を走行させ続けたりするよう誘導するイベントである。
図8は、テイクオーバーイベントを模式的に表す図である。テイクオーバーイベントは、自動運転モード(後述のモードA)を終了して運転支援モード(後述のモードB,C,D)又は手動運転モード(後述のモードE)に切り替えるイベントである。例えば、高速道路の料金所手前では区画線が途切れており、自車両Mの相対的な位置が認識できない場合がある。このような場合、料金所手前の区間に対してテイクオーバーイベントが決定(計画)される。
図9は、信号機通過イベントを模式的に表す図である。信号機通過イベントは、交通信号機の信号に従って、自車両Mを停止させたり、発信させたりするイベントである。
行動計画生成部140は、目的地までの経路上において、これら複数のイベントを順次決定し、自車両Mの周辺状況を考慮しながら、各イベントによって規定された状態で自車両Mを走行させるための目標軌道を生成する。
図2の説明に戻る。モード決定部150は、自車両Mの運転モードを、複数の運転モードのいずれかに決定する。複数の運転モードは、互いに運転者に課されるタスクが異なる。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10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(制御レベル)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。
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。
[処理フロー]
以下、第1実施形態に係る自動運転制御装置100による一連の処理の流れを、フローチャートを用いて説明する。図11は、第1実施形態に係る自動運転制御装置100による一連の処理の流れの一例を表すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、下記のいくつかの実行条件を満たす場合に、所定の周期で繰り返し実行されてよい。
条件(i):自動運転制御装置100がMPU60から第2地図情報62を取得できている。
条件(ii):自車両MがモードA又はモードBの禁止区間を走行していない。
条件(iii):第2地図情報62に異常が生じていない。
まず、認識部130は、自車両Mの周辺の状況(又は環境)を認識する(ステップS100)。
次に、行動計画生成部140は、MPU60によって推奨車線が決定された目的地までの経路上において、自動運転のイベントを決定する(ステップS102)。例えば、行動計画生成部140は、目的地までの経路に沿って(経路の延在方向に関して)、自動運転下において実行すべきイベントを順次決定する。例えば、目的地までの経路上に、ある区間Aと、区間Aに隣り合った区間Bと、区間Bに隣り合った区間Cとが存在したとする。各区間は等間隔である必要もなく、不等間隔であってよい。このような場合、行動計画生成部140は、区間Aにおいて実行すべき一つのイベントIを決定し、区間Bにおいて実行すべき一つのイベントIを決定し、区間Cにおいて実行すべき一つのイベントIを決定する。これによって、自車両Mが経路を進行するのに合わせて、I、I、Iの順番でイベントが実行される。更に、行動計画生成部140は、自車両Mの周辺状況に臨機応変に対応するため、各区間において決定した一つのイベントを、種類が異なる別のイベントに動的に変更したり、複数のイベントに動的に分割したりしてもよい。
次に、行動計画生成部140は、イベントごとに目標軌道を生成する(ステップS104)。
次に、モード変更処理部154は、行動計画生成部140によって決定された一つ又は複数のイベントのうち、自車両Mの現在位置から前方(自車両Mの進行方向)の所定距離Dth以内の区間に対して決定(計画)されたイベントの数(以下、イベント数Nという)をモニタリングし、そのイベント数Nが上限数NMAXを超えるか否かを判定する(ステップS106)。上限数NMAXは、例えば、数十個程度であってよい。
図12は、イベント数Nが上限数NMAX以下である場面を表す図であり、図13は、イベント数Nが上限数NMAXを超える場面を表す図である。図12のように、道路構造や交通事情が単純な経路を自車両Mが走行する場合、イベント数Nは少なくなりやすく(図中ではイベントI~Iの5つ)、結果として上限数NMAX以下となりやすい。このような道路構造や交通事情が単純な経路は、例えば、高速道路などの自動車専用道路である。一方、図13のように、道路構造や交通事情が複雑な経路を自車両Mが走行する場合、イベント数Nは多くなりやすく(図中ではイベントI~I15の15つ)、結果として上限数NMAXを超えやすい。このような道路構造や交通事情が複雑な経路は、例えば、交差点や狭路の多い市街地の道路である。
図11のフローチャートの説明に戻る。次に、モード変更処理部154は、イベント数Nが上限数NMAXを超える場合、自車両Mの運転モードを、より制御レベルの低い運転モードに変更する(ステップS108)。
例えば、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又はモードBである場合、モードBよりも制御レベルの低いモードC又はモードDに変更する。言い換えれば、モード変更処理部154は、モードBよりも乗員に課される責務(タスク)が重いモードC又はモードDに変更する。
上述したとおり、モードA及びモードBは、乗員にステアリングホイール82の把持が責務として課されないモードである。これに対して、モードC又はモードDは、乗員にステアリングホイール82の把持が責務として課されるモードである。従って、モード変更処理部154は、自動運転又は運転支援中にイベント数Nが上限数NMAXを超える場合、自車両Mの運転モードを、乗員にステアリングホイール82の把持が責務として課されるモードに変更することになる。
また、手動運転モードであるモードEは、当然ながら乗員にステアリングホイール82の把持が責務として課される。従って、モード変更処理部154は、自動運転又は運転支援中にイベント数Nが上限数NMAXを超える場合、いずれかの自動運転又は運転支援モードからモードEに変更してもよい。
一方、モード変更処理部154は、イベント数Nが上限数NMAX以下である場合、自車両Mの運転モードを変更せずに、現在の運転モードを維持する(ステップS110)。
行動計画生成部140は、モード変更処理部154によって変更又は維持された運転モードに従って、第2制御部160に対する目標軌道の出力の有無を切り替える(ステップS110)。例えば、現在の運転モードがモードA、B、又はCであり、イベント数Nが上限数NMAX以下である場合、現在の運転モードが維持される。この場合、行動計画生成部140は、目標軌道を第2制御部160に出力する。これを受けて、第2制御部160は、目標軌道に基づいて自車両Mの加減速や操舵を制御する。この結果、自動運転又は運転支援が実行される。
一方、現在の運転モードがモードA又はBであり、イベント数Nが上限数NMAXを超える場合、現在の運転モードがより制御レベルの低いモードC、D、又はEに変更される。
例えば、モードCに変更された場合、モードCが維持されるときと同様に、行動計画生成部140は、目標軌道を第2制御部160に出力する。これを受けて、第2制御部160は、目標軌道に基づいて自車両Mの加減速及び操舵を制御する。この結果、モードC下において、目標軌道に基づく運転支援が実行される。
モードDに変更された場合、行動計画生成部140は、目標軌道を第2制御部160に出力する。この場合、第2制御部160は、制御対象である走行駆動力出力装置200及びブレーキ装置210、又はステアリング装置220を目標軌道に基づいて制御する。つまり、第2制御部160は、自車両Mの加減速又は操舵の一方を制御する。
モードEに変更された場合、行動計画生成部140は、目標軌道を第2制御部160に出力しない。この場合、第2制御部160の制御対象である走行駆動力出力装置200、ブレーキ装置210、及びステアリング装置220の其々のECUは、運転操作子80に対する運転者の操作に応じて、自らの装置を制御する。つまり、手動運転によって自車両Mの加減速及び操舵が制御される。これによって本フローチャートの処理が終了する。
以上説明した第1実施形態によれば、ナビゲーション装置50は、GNSS受信機51により特定された自車両Mの位置から、乗員により入力された目的地までの経路を決定する。MPU60は、ナビゲーション装置50によって決定された目的地までの経路上において、自車両Mが走行すべき推奨車線を決定する。自動運転制御装置100は、自車両Mの周囲の状況を認識し、その周囲の状況と、MPU60によって決定された推奨車線とに基づいて、自車両Mの走行時の状態を定めたイベントを決定する。自動運転制御装置100は、決定したイベントに対応した目標軌道を生成し、その目標軌道に基づいて自車両Mの加減速や操舵を制御する。つまり、自動運転制御装置100は、目標軌道に基づいて自動運転(運転支援も含まれる)を行う。この際、自動運転制御装置100は、イベントの数に応じて、自動運転の制御レベルを変更する。イベント数Nが上限数NMAXを超える場合、それは自動運転の制御が複雑になること、又は難しくなることを意味する。従って、イベント数Nを、自動運転における制御の複雑さや難しさの指標として捉え、そのイベント数Nに応じて自動運転の制御レベルを変更することで、より適切な自動運転を行うことができる。
<第2実施形態>
以下、第2実施形態について説明する。第2実施形態では、イベント数Nが上限数NMAXを超える場合、そのN個のイベントの中から、特定のイベントを削減する点で上述した第1実施形態と相違する。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明し、第1実施形態と共通する点については説明を省略する。なお、第2実施形態の説明において、第1実施形態と同じ部分については同一符号を付して説明する。
図14は、第2実施形態に係る自動運転制御装置100による一連の処理の流れの一例を表すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、第1実施形態で説明したいくつかの実行条件を満たす場合に、所定の周期で繰り返し実行されてよい。
まず、認識部130は、自車両Mの周辺の状況(又は環境)を認識する(ステップS200)。
次に、行動計画生成部140は、MPU60によって推奨車線が決定された目的地までの経路上において、自動運転のイベントを決定する(ステップS202)。
次に、行動計画生成部140は、イベントごとに目標軌道を生成する(ステップS204)。
次に、モード変更処理部154は、行動計画生成部140によって決定された一つ又は複数のイベントのうち、自車両Mの現在位置から前方の所定距離Dth以内の区間に対して決定された直近のイベントの数、つまりイベント数Nをモニタリングし、そのイベント数Nが上限数NMAXを超えるか否かを判定する(ステップS206)。
次に、モード変更処理部154は、イベント数Nが上限数NMAXを超える場合、N個のイベントの中から、自車両Mが目的地に至るまでに必要不可欠でないイベントを削減する(ステップS208)。
上述したように、N個のイベントの中には、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、追い越しイベント、分岐イベント、分岐点通過イベント、合流イベント、合流点通過イベント、車線減少イベント、テイクオーバーイベント、信号機通過イベント、といった様々な種類のイベントが含まれ得る。これら複数のイベントの中には、自車両Mが目的地に至るまでに必要不可欠なイベント(以下、必須イベントと称する)と、自車両Mが目的地に至るまでに必要不可欠でないイベント(以下、任意イベントと称する)とが存在する。必須イベントは、「第1イベント」の一例であり、任意イベントは、「第2イベント」の一例である。
例えば、分岐イベント、分岐点通過イベント、合流イベント、合流点通過イベント、車線減少イベント、テイクオーバーイベント、信号機通過イベントなどは、自車両Mが目的地に至るまでに必要不可欠なイベントであり、必須イベントとなる。一方、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、追い越しイベントなどは、自車両Mが目的地に至るまでに必要不可欠でないイベントであり、任意イベントとなる。
次に、モード変更処理部154は、N個のイベントの中から任意イベントの除いた残りの必須イベントの数(以下、削除後イベント数N´という)が上限数NMAXを超えるか否かを判定する(ステップS210)。
例えば、目的地になるべく早く到着するために、車線変更イベントや追い越しイベントが多く決定され、その結果として、イベント数Nが上限数NMAXを超えたとする。この場合、N個のイベントの中から、これら車線変更イベントや追い越しイベントといった任意イベントを取り除くことで、削除後イベント数N´が上限数NMAX以下となることが期待できる。つまり、自動運転における制御を単純化したり、易しくしたりすることが期待できる。
モード変更処理部154は、削除後イベント数N´が上限数NMAXを超える場合、自車両Mの運転モードを、より制御レベルの低い運転モードに変更する(ステップS212)。
一方、モード変更処理部154は、イベント数N又は削除後イベント数N´が上限数NMAX以下である場合、自車両Mの運転モードを変更せずに、現在の運転モードを維持する(ステップS214)。
行動計画生成部140は、モード変更処理部154によって変更又は維持された運転モードに従って、第2制御部160に対する目標軌道の出力の有無を切り替える(ステップS216)。これによって本フローチャートの処理が終了する。
以上説明した第2実施形態によれば、自動運転制御装置100は、上限数NMAXを超えてしまったN個のイベントの中から任意イベントを削減する。これによって、任意イベントを除いた残りの必須イベントの数(つまり削除後イベント数N´)が、上限数NMAX以下となりやすくなる。この結果、制御レベルを低下させなくとも、自動運転における制御を単純化したり、易しくしたりすることができる。つまり、より適切に自動運転の制御レベルを変更することができる。
[付記]
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。
(表現例1)
プログラムを記憶したメモリと、
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、
車両の周囲の状況を認識し、
前記認識した状況、前記車両の目的地までの経路、及び前記車両の位置に基づいて、前記車両の走行時の状態を定めたイベントを決定し、
前記決定したイベントに基づいて、前記車両の加減速及び操舵の少なくとも一方を制御する自動運転を行い、
前記車両の進行方向の所定範囲内の前記イベントの数に応じて、前記自動運転の制御レベルを変更する、
ように構成されている、車両制御装置。
(表現例2)
プログラムを記憶したメモリと、
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、
車両の周囲の状況を認識し、
前記認識した状況、前記車両の目的地までの経路、及び前記車両の位置に基づいて、前記車両の走行時の状態を定めたイベントを決定し、
前記車両の運転モードを、第1の運転モード(例えばモードC、モードD、又はモードE)と、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第2の運転モード(例えばモードA又はモードB)とを含む複数の運転モードのいずれかに決定し、
前記決定したイベントに基づいて、前記車両の加減速及び操舵の少なくとも一方を制御する自動運転を行い、
前記決定した運転モードの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、
前記車両の進行方向の所定範囲内の前記イベントの数が上限数を超える場合、前記イベントの数が前記上限数以下である場合に比べて、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、
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
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
60 MPU
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
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
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 (4)

  1. 車両の周囲の状況を認識する認識部と、
    前記認識部によって認識された前記状況、前記車両の目的地までの経路、及び前記車両の位置に基づいて、前記車両の走行時の状態を定めたイベントを決定する決定部と、
    前記決定部によって決定された前記イベントに基づいて、前記車両の加減速及び操舵の少なくとも一方を制御する自動運転を行う運転制御部と、を備え、
    前記運転制御部は、前記車両の進行方向の所定範囲内の前記イベントの数に応じて、前記自動運転の制御レベルを変更し、
    前記イベントには、前記車両が前記目的地に至るまでに必要不可欠な第1イベントと、前記車両が前記目的地に至るまでに必要不可欠でない第2イベントとが含まれ、
    前記運転制御部は、前記第2イベントを除いた残りの前記第1イベントの数が上限数を超える場合、前記自動運転の制御レベルを低下させる、
    車両制御装置。
  2. 前記運転制御部は、前記イベントの数が前記上限数を超える場合、前記イベントの数が前記上限数以下である場合に比べて、前記自動運転の制御レベルを低下させる、
    請求項1に記載の車両制御装置。
  3. 車両に搭載されたコンピュータが、
    前記車両の周囲の状況を認識し、
    前記認識した状況、前記車両の目的地までの経路、及び前記車両の位置に基づいて、前記車両の走行時の状態を定めたイベントを決定し、
    前記決定したイベントに基づいて、前記車両の加減速及び操舵の少なくとも一方を制御する自動運転を行い、
    前記車両の進行方向の所定範囲内の前記イベントの数に応じて、前記自動運転の制御レベルを変更し、
    前記イベントには、前記車両が前記目的地に至るまでに必要不可欠な第1イベントと、前記車両が前記目的地に至るまでに必要不可欠でない第2イベントとが含まれ、
    前記第2イベントを除いた残りの前記第1イベントの数が上限数を超える場合、前記自動運転の制御レベルを低下させる、
    車両制御方法。
  4. 車両に搭載されたコンピュータに、
    前記車両の周囲の状況を認識すること、
    前記認識した状況、前記車両の目的地までの経路、及び前記車両の位置に基づいて、前記車両の走行時の状態を定めたイベントを決定すること、
    前記決定したイベントに基づいて、前記車両の加減速及び操舵の少なくとも一方を制御する自動運転を行うこと、
    前記車両の進行方向の所定範囲内の前記イベントの数に応じて、前記自動運転の制御レベルを変更すること、
    前記イベントには、前記車両が前記目的地に至るまでに必要不可欠な第1イベントと、前記車両が前記目的地に至るまでに必要不可欠でない第2イベントとが含まれ、
    前記第2イベントを除いた残りの前記第1イベントの数が上限数を超える場合、前記自動運転の制御レベルを低下させること、
    を実行させるためのプログラム。
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