JP7433206B2

JP7433206B2 - 車両制御装置、車両制御方法、及びプログラム

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Publication number: JP7433206B2
Application number: JP2020210039A
Authority: JP
Inventors: 建後藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2024-02-19
Anticipated expiration: 2040-12-18
Also published as: JP2022096831A

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。

車両センサで認識した停止線で車両を停止させるための速度計画に関する発明が知られている。例えば、特許文献１には、速度テーブルに基づいて車両のジャークを制御し、停止線で車両を停止させる技術が開示されている（特許文献１）。

特開２０１９－２１７８２８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、将来の目標速度を比較的自由に設定しているため、車両の乗員が急な加減速に対する違和感を覚える場合があった。

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、車両の加減速時に、乗員が覚える違和感を低減する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、車両の進行方向にあるターゲット地点と、前記ターゲット地点における目標速度とに基づいて、前記車両の将来の速度推移を示す速度プロファイルを生成する生成部と、前記速度プロファイルに基づいて、前記速度プロファイルの加速度がゼロになる時点の速度である極値速度を計算し、前記極値速度が前記目標速度よりも小さい場合には前記車両を前記ターゲット地点に向けて加速させると判定し、前記極値速度が前記目標速度以上である場合には前記車両を前記ターゲット地点に向けて減速させると判定し、前記車両を減速させると判定した場合、前記車両から前記ターゲット地点までの残距離が最低必要減速距離未満であるか否かを判定する判定部と、前記判定部による判定結果に基づいて、前記速度プロファイルを修正する修正部と、前記速度プロファイルに従って前記車両を走行させる制御部と、を備えるものである。

（２）：上記（１）の態様において、前記修正部は、前記車両を加速させると判定された場合、前記速度プロファイルを修正しないものである。

（３）：上記（１）又は（２）の態様において、前記修正部は、前記残距離が前記最低必要減速距離未満であると判定された場合、前記ターゲット地点において前記車両の速度が前記目標速度に到達し、かつ前記車両の加速度又はジャークが一定となるように前記速度プロファイルを修正し、前記修正部は、前記残距離が前記最低必要減速距離以上であると判定された場合、前記速度プロファイルを修正しないものである。

（４）：上記（３）の態様において、前記修正部は、前記残距離が前記最低必要減速距離未満であると判定された場合、前記最低必要減速距離を前記残距離によって除算することによって得られる除算値を計算し、前記除算値を前記加速度に乗算した値を前記加速度として更新し、前記除算値の二乗値を前記ジャークに乗算した値を前記ジャークとして更新し、前記速度と、前記更新した加速度と、前記更新したジャークとに基づいて、前記最低必要減速距離を再計算し、前記再計算した最低必要減速距離と前記残距離との間の差が閾値以内であるか否かを判定する手順を所定回数繰り返すことによって、前記ターゲット地点において前記車両の速度が前記目標速度に到達し、かつ前記車両の加速度又はジャークが一定となるように前記速度プロファイルを修正するものである。

（５）：この発明の他の態様に係る車両制御方法は、車両制御装置が、車両の進行方向にあるターゲット地点と、前記ターゲット地点における目標速度とに基づいて、前記車両の将来の速度推移を示す速度プロファイルを生成し、前記速度プロファイルに基づいて、前記速度プロファイルの加速度がゼロになる時点の速度である極値速度を計算し、前記極値速度が前記目標速度よりも小さい場合には前記車両を前記ターゲット地点に向けて加速させると判定し、前記極値速度が前記目標速度以上である場合には前記車両を前記ターゲット地点に向けて減速させると判定し、前記車両を減速させると判定した場合、前記車両から前記ターゲット地点までの残距離が最低必要減速距離未満であるか否かを判定し、前記判定部による判定結果に基づいて、前記速度プロファイルを修正し、前記速度プロファイルに従って前記車両を走行させるものである。

（６）：この発明の他の態様に係るプログラムは、車両制御装置のプロセッサに、車両の進行方向にあるターゲット地点と、前記ターゲット地点における目標速度とに基づいて、前記車両の将来の速度推移を示す速度プロファイルを生成させ、前記速度プロファイルに基づいて、前記速度プロファイルの加速度がゼロになる時点の速度である極値速度を計算し、前記極値速度が前記目標速度よりも小さい場合には前記車両を前記ターゲット地点に向けて加速させると判定させ、前記極値速度が前記目標速度以上である場合には前記車両を前記ターゲット地点に向けて減速させると判定させ、前記車両を減速させると判定した場合、前記車両から前記ターゲット地点までの残距離が最低必要減速距離未満であるか否かを判定させ、前記判定部による判定結果に基づいて、前記速度プロファイルを修正させ、前記速度プロファイルに従って前記車両を走行させるものである。

（１）～（６）によれば、車両の加減速時に、乗員が覚える違和感を低減する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。ターゲット地点ＴＰの一例である停止線と、自車両Ｍとの関係を示す図である。加減速判定部１４２Ｂの処理の内容について説明するための図である。加減速判定部１４２Ｂの処理の内容について説明するための別の図である。ターゲット地点制御部１４２により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。速度プロファイル修正部１４２Ｃによって実行される速度プロファイルの修正アルゴリズムの一例を示す図である。速度プロファイル修正部１４２Ｃによって実行される速度プロファイルの修正アルゴリズムが適用される場面の一例を示す図である。

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、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。

運転操作子８０は、例えば、ステアリングホイール、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。

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。

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。加えて、行動計画生成部１４０はターゲット地点制御部１４２を含むが、その詳細については後述する。

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。

［目標速度が決定されるターゲット地点への接近に応じた制御］
以下、認識部１３０が自車両Ｍの進行方向側に、目標速度が決定されるターゲット地点を認識した際に、ターゲット地点制御部１４２によって実行される制御について説明する。ここで、ターゲット地点とは、自車両Ｍの進行方向側に存在し、かつ特定の速度（以下、「目標速度」と称する）に到達することが要求される地点を意味する。ターゲット地点は、例えば、信号機や交差点前の停止線、速度制限区間の開始点及び終了点、車線合流地点、車線分岐地点など、そこに到達した際の好ましい速度が存在する地点である。例えば、停止線では速度をゼロに近づけることが好ましく、速度制限区間の開始点及び終了点では、その地点以降の制限速度や交通流の速度に速度を合わせることが好ましい。ターゲット地点制御部１４２は、速度プロファイル生成部１４２Ａと、加減速判定部１４２Ｂと、速度プロファイル修正部１４２Ｃと、を備える。

図３は、ターゲット地点ＴＰの一例である停止線と、自車両Ｍとの関係を示す図である。速度プロファイル生成部１４２Ａは、認識部１３０がターゲット地点ＴＰを認識した際に、自車両Ｍの現在の速度ｖ及び加速度ａと、ターゲット地点ＴＰの位置及びターゲット地点ＴＰにおける目標速度ｖ_ｔｇｔと、所定の制約とに基づいて、自車両Ｍが当該ターゲット地点ＴＰにおいて当該目標速度ｖ_ｔｇｔに到達しているような速度プロファイル（速度計画）ｐ_ｖを生成する。ここで、速度プロファイルｐ_ｖとは、自車両Ｍの将来の速度推移を示す情報である。所定の制約は、例えば、法規違反を犯したり、自車両Ｍに過度な負担をかけたり、自車両Ｍの乗員に違和感や恐怖感を与えることを防ぐために設定される。所定の制約は、例えば、速度プロファイルｐ_ｖにおける指示加速度ａ_ｔｇｔ又は指示ジャークｊ_ｔｇｔ（躍度）が一定であることや、速度ｖ、指示加速度ａ_ｔｇｔ、又は指示ジャークｊ_ｔｇｔに対して上限値や下限値が設けられることである。速度プロファイル生成部１４２Ａは、「生成部」の一例である。なおターゲット地点ＴＰの位置は、自車両Ｍとターゲット地点ＴＰとの距離（以下、残距離ｄ）を求めるために使用される。ここで、指示加速度ａ_ｔｇｔとは、目標軌道の速度要素を生成するための加速度、或いは直接的に第２制御部１６０に指示する加速度という意味である。また、指示ジャークｊ_ｔｇｔとは、目標軌道の速度要素を生成するためのジャーク、或いは直接的に第２制御部１６０に指示するジャークという意味である。

加減速判定部１４２Ｂは、目標速度ｖ_ｔｇｔと、速度プロファイルｐ_ｖとに基づいて、ターゲット地点ＴＰまでに自車両Ｍを加速させるのか減速させるのかを判定する。より詳細には、加減速判定部１４２Ｂは、速度プロファイルｐ_ｖに示された指示加速度ａ_ｔｇｔがゼロになる時点（速度が極値をとる時点）の速度であるピーク速度ｖ_ｐを求め、当該ピーク速度ｖ_ｐが目標速度ｖ_ｔｇｔよりも小さい場合には自車両Ｍを加速させると判定し、当該ピーク速度ｖ_ｐが目標速度ｖ_ｔｇｔ以上である場合には自車両Ｍを減速させると判定する。ピーク速度ｖ_ｐは、「極値速度」の一例であり、加減速判定部１４２Ｂは、「判定部」の一例である。

図４は、加減速判定部１４２Ｂの処理の内容について説明するための図である。時点０は現時点であり、自車両Ｍが時点Ｔでターゲット地点ＴＰにおいて目標速度ｖ_ｔｇｔに到達する速度プロファイルｐ_ｖが生成されている。このとき、自車両Ｍの時点０における加速度ａは正であることを示している。したがって、加減速判定部１４２Ｂは、速度プロファイルｐ_ｖにおける加速度ａが正から負に変わる点、すなわち、時点ｔ_０における速度をピーク速度ｖ_ｐとして求める。
図４の例では、ピーク速度ｖ_ｐが目標速度ｖ_ｔｇｔよりも大きい。従って、加減速判定部１４２Ｂは、ターゲット地点ＴＰに向けて自車両Ｍを減速させると判定する。

図５は、加減速判定部１４２Ｂの処理の内容について説明するための別の図である。図４と同様、時点０は現時点であり、自車両Ｍが時点Ｔでターゲット地点ＴＰにおいて目標速度ｖ_ｔｇｔに到達する速度プロファイルｐ_ｖが生成されている。このとき、自車両Ｍの時点０における加速度ａは負であることを示している。したがって、加減速判定部１４２Ｂは、速度プロファイルｐ_ｖにおける加速度ａが負から正に変わる点、すなわち、時点ｔ_０における速度をピーク速度ｖ_ｐとして求める。図５の例では、ピーク速度ｖ_ｐが目標速度ｖ_ｔｇｔよりも小さい。従って、加減速判定部１４２Ｂは、ターゲット地点ＴＰに向けて自車両Ｍを加速させると判定する。

なお、単に自車両Ｍの現在の速度ｖと目標速度ｖ_ｔｇｔとを比較しないのは、現在の自車両Ｍの加減速傾向を考慮すべきだからである。例えば、自車両Ｍの現在の速度ｖが５０［ｋｍ／ｈ］、目標速度ｖ_ｔｇｔが６０［ｋｍ／ｈ］であった場合、速度ｖと目標速度ｖ_ｔｇｔを比較すると「加速」と判定することになる。しかしながら、その状況であっても、現在の自車両Ｍの加速度ａが非常に大きく、乗員に違和感を与えない程度の減速をしたのであれば直後に８０［ｋｍ／ｈ］程度まで加速してしまう、という場面が想定される。このような場面では、加減速判定部１４２Ｂは「減速」と判定する。こうすることで、自車両Ｍの現時点での加減速傾向に応じた判定結果を得ることができる。なお、速度プロファイルｐ_ｖに極値が存在しない場合（単調減少または単調増加の場合）、自車両Ｍの現在の速度ｖと目標速度ｖ_ｔｇｔとを比較して加速か減速かを判定してもよい。

速度プロファイル修正部１４２Ｃは、加減速判定部１４２Ｂがターゲット地点ＴＰに向けて自車両Ｍを減速させると判定し、かつ残距離ｄが最低必要減速距離未満である場合、ターゲット地点ＴＰにおいて自車両Ｍの速度ｖが目標速度に到達し、かつ自車両Ｍの加速度ａ又はジャークｊが一定となるように速度プロファイルｐ_ｖを修正する。ここで、最低必要減速距離とは、修正前の速度プロファイルｐ_ｖに従って自車両Ｍが走行すると仮定した場合に、自車両Ｍの速度ｖが目標速度に到達するために必要とされる距離を意味する。通常、速度プロファイル生成部１４２Ａは、自車両Ｍがターゲット地点ＴＰにおいて目標速度に到達するような速度プロファイルｐ_ｖを生成するが、上述した制約などにより、修正前の速度プロファイルｐ_ｖでは、自車両Ｍがターゲット地点ＴＰにおいて目標速度に到達できない場合がある。したがって、速度プロファイル修正部１４２Ｃは、自車両Ｍがターゲット地点ＴＰにおいて目標速度に到達するように速度プロファイルｐ_ｖを修正する。速度プロファイル修正部１４２Ｃは、同時に、自車両Ｍの乗員が急な減速に対する違和感を覚えないようにするために、加速度ａ又はジャークｊが一定となるように当該速度プロファイルｐ_ｖを修正する。速度プロファイルｐ_ｖの具体的な修正方法については、図６を参照して後述する。速度プロファイル修正部１４２Ｃは、「修正部」の一例である。

なお、上述した通り、速度プロファイル修正部１４２Ｃは、加減速判定部１４２Ｂが自車両Ｍを減速させると判定した場合のみ、速度プロファイルｐ_ｖを修正する。一方、速度プロファイル修正部１４２Ｃは、加減速判定部１４２Ｂが自車両Ｍを加速させると判定し、かつ残距離ｄが最低必要加速距離未満である場合には、速度プロファイルｐ_ｖを修正せず、自車両Ｍは、修正前の速度プロファイルｐ_ｖに従って走行する。この場合、自車両Ｍは、ターゲット地点ＴＰにおいて目標速度に到達しない。これは、一般的に、遵守しないことが大きな問題につながり得る減速目標と比較して、加速目標は、遵守せずとも大きな問題にはつながりにくいからである。また、加速目標を常に遵守することは、自車両Ｍの急加速をもたらし、乗員に恐怖感を与えることもあり得る。このように、速度プロファイル修正部１４２Ｃは、自車両Ｍを減速させると判定された場合にのみ速度プロファイルｐ_ｖを修正することで、加減速に応じた柔軟な制御を実現することができる。

［処理フロー］
次に、図６を参照して、ターゲット地点制御部１４２により実行される制御の流れについて説明する。図６は、ターゲット地点制御部１４２により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。このフローチャートの処理は、認識部１３０が自車両Ｍの進行方向側にターゲット地点ＴＰを認識した際に実行される。

まず、速度プロファイル生成部１４２Ａは、自車両Ｍがターゲット地点ＴＰにおいて目標速度に到達するような速度プロファイルｐ_ｖを生成する（ステップＳ１００）。次に、加減速判定部１４２Ｂは、生成された速度プロファイルｐ_ｖに基づいて、自車両Ｍのピーク速度ｖ_ｐを計算する（ステップＳ１０１）。次に、加減速判定部１４２Ｂは、計算したピーク速度ｖ_ｐが目標速度よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ピーク速度ｖ_ｐが目標速度よりも小さいと判定された場合、加減速判定部１４２Ｂは、自車両Ｍを加速させると判定し（ステップＳ１０３）、速度プロファイル修正部１４２Ｃは速度プロファイルｐ_ｖを修正しない（ステップＳ１０４）。すなわち、自車両Ｍは、ターゲット地点ＴＰにおいて目標速度に到達するか否かに関わらず、既存の速度プロファイルｐ_ｖに従って走行する。

一方、ステップＳ１０２において、ピーク速度ｖ_ｐが目標速度以上であると判定された場合、加減速判定部１４２Ｂは、自車両Ｍを減速させると判定し（ステップＳ１０５）、次に、自車両Ｍからターゲット地点ＴＰまでの残距離ｄが、最低必要減速距離よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０６）。残距離ｄが、最低必要減速距離よりも小さいと判定された場合、すなわち、既存の速度プロファイルｐ_ｖでは、自車両Ｍが残距離ｄ内で目標速度まで減速できないと判定された場合、速度プロファイル修正部１４２Ｃは、ターゲット地点ＴＰにおいて自車両Ｍの速度ｖが目標速度に到達し、かつ自車両Ｍの加速度ａ又はジャークｊが一定となるように速度プロファイルｐ_ｖを修正する（ステップＳ１０７）。一方、残距離ｄが、最低必要減速距離以上であると判定された場合、すなわち、既存の速度プロファイルｐ_ｖに従えば、自車両Ｍが残距離ｄ内で目標速度まで減速できると判定された場合、速度プロファイル修正部１４２Ｃは、速度プロファイルｐ_ｖを修正しない（ステップＳ１０８）。すなわち、自車両Ｍは、既存の速度プロファイルｐ_ｖに従って走行する。これにより、本フローチャートの処理が終了する。

［速度プロファイルの修正アルゴリズム］
次に、図７を参照して、速度プロファイル修正部１４２Ｃによる速度プロファイルｐ_ｖの修正方法について説明する。図６は、速度プロファイル修正部１４２Ｃによって実行される速度プロファイルの修正アルゴリズムの一例を示す図である。

図７において、ｖ_０は自車両Ｍの現時点における速度を示し、ａ_０は自車両Ｍの現時点における加速度を示し、ｊ_ｔｇｔは既存の速度プロファイルｐ_ｖに示された一定値である指示ジャークを示し、ａ_ｔｇｔは既存の速度プロファイルｐ_ｖに示された一定値である指示加速度を示し、ｖ_ｔｇｔは目標速度を示し、ｄ_０は既存の速度プロファイルｐ_ｖに従って自車両Ｍが走行した場合に自車両Ｍの速度が目標速度ｖ_ｔｇｔに到達するまでに必要とされる最低必要減速距離を示し、ｄ_ｒは自車両Ｍからターゲット地点ＴＰまでの残距離を示す。すなわち、ｄ_０の大きさは、図中の斜線部によって示された領域の面積によって表され、ｄ_ｒの大きさは、二点鎖線と座標軸とで囲まれる領域の面積によって表されている。時点０から時点ｔ_１までは一定値である指示ジャーク－ｊ_ｔｇｔが適用され、時点ｔ_１から時点ｔ_２までは一定値である指示加速度－ａ_ｔｇｔが適用され、時点ｔ_１から時点ｔ_２までは一定値である指示ジャークｊ_ｔｇｔが適用されている。

図７において、斜線部によって表される領域である最低必要減速距離ｄ_０は、二点鎖線と座標軸とで囲まれる領域である残距離ｄ_ｒよりも面積が大きい。これは、自車両Ｍが、既存の速度プロファイルｐ_ｖに従って走行した場合、残距離ｄ_ｒ以内には目標速度ｖ_ｔｇｔに到達できないことを意味する。そこで、速度プロファイル修正部１４２Ｃは、最低必要減速距離ｄ_０を残距離ｄ_ｒによって除算することによって得られる除算値ｒ_０＝ｄ_０／ｄ_ｒを計算し、当該除算値ｒ_０を指示加速度－ａ_ｔｇｔに乗算した値－ｒ_０ａ_ｔｇｔを指示加速度として更新し、当該除算値の二乗値ｒ_０ ^２を指示ジャーク－ｊ_ｔｇｔに乗算した値を指示ジャーク－ｊ_ｔｇｔｒ_０ ^２として更新することによって、速度プロファイルｐ_ｖを修正する。このように速度プロファイルｐ_ｖを修正することによって、新たな速度プロファイルｐ_ｖに基づく最低必要減速距離ｄ_１を計算することができる。乗数として使用された除算値ｒ_０＝ｄ_０／ｄ_ｒは１よりも大きいため、修正後の速度プロファイルｐ_ｖに基づく最低必要減速距離ｄ_１は、修正前の速度プロファイルｐ_ｖに基づく最低必要減速距離ｄ_０よりも小さい値を取り、残距離ｄ_ｒに近づく。

次に、速度プロファイル修正部１４２Ｃは、最低必要減速距離ｄ_１と残距離ｄ_ｒとの差が閾値以内であるか否かを判定する。この場合の閾値は、略ゼロと見なせる値であり、例えば、数十センチメートル程度である。最低必要減速距離ｄ_１と残距離ｄ_ｒとの差が閾値以内である場合、速度プロファイル修正部１４２Ｃは、修正後の速度プロファイルｐ_ｖを確定的な速度プロファイルｐ_ｖとして使用する。一方、最低必要減速距離ｄ_１と残距離ｄ_ｒとの差が閾値より大きい場合、速度プロファイル修正部１４２Ｃは、再度、最低必要減速距離ｄ_１を残距離ｄ_ｒによって除算することによって得られる除算値ｒ_１＝ｄ_１／ｄ_ｒを計算し、当該除算値ｒ_１を指示加速度－ａ_ｔｇｔに乗算した値－ｒ_１ａ_ｔｇｔを指示加速度として更新し、当該除算値の二乗値ｒ_１ ^２を指示ジャーク－ｊ_ｔｇｔに乗算した値を指示ジャーク－ｊ_ｔｇｔｒ_１ ^２として更新することによって、速度プロファイルｐ_ｖを修正する。そして、速度プロファイル修正部１４２Ｃは、修正後の速度プロファイルｐ_ｖに基づいて計算された最低必要減速距離ｄ_２と残距離ｄ_ｒとの差が閾値以内であるか否かを判定する。このような手順を所定回数繰り返すことにより、速度プロファイル修正部１４２Ｃは、加速度ａ又はジャークｊを一定にしつつ、自車両Ｍをターゲット地点ＴＰの近傍において目標速度ｖ_ｔｇｔに到達させることができる。

次に、図８を参照して、上述した速度プロファイルｐ_ｖの修正アルゴリズムが適用される場面について説明する。図８は、速度プロファイル修正部１４２Ｃによって実行される速度プロファイルの修正アルゴリズムが適用される場面の一例を示す図である。図８において、自車両Ｍは、信号機ＴＬのある交差点に向けて走行しており、認識部１３０は自車両Ｍの進行方向側にターゲット地点ＴＰ、すなわち、停止線ＴＰと、自車両Ｍから停止線ＴＰまでの残距離ｄ_ｒを認識する。ここで、速度プロファイル生成部１４２Ａは、自車両Ｍが停止線ＴＰにおける目標速度（例えば、０ｋｍ／ｈ）を達成するように速度プロファイルｐ_ｖを生成しようとするが、上述した制約などにより、当初生成した速度プロファイルｐ_ｖでは、残距離ｄ_ｒを超える最低必要減速距離ｄ_０が得られる。そこで、速度プロファイル修正部１４２Ｃは、図８で説明した速度プロファイルｐ_ｖの修正アルゴリズムを実行することにより、最低必要減速距離をｄ_０からｄ_１、ｄ_２・・・ｄ_ｎ（ｎは任意の整数）と再計算し、最低必要減速距離ｄ_ｎと残距離ｄ_ｒとの差が閾値以内になるようにする。これにより、速度プロファイル修正部１４２Ｃは、加速度ａ又はジャークｊを一定にしつつ、自車両Ｍを停止線ＴＰの近傍において目標速度に到達させることができる。

以上説明した実施形態によれば、ターゲット地点制御部１４２は、自車両Ｍからターゲット地点までの残距離が必要最低加速距離又は最低必要減速距離より小さい場合、自車両Ｍの加速時には速度プロファイルｐ_ｖを修正せず、自車両Ｍの減速時には、加速度ａ又はジャークｊを一定にしつつ、残距離が最低必要減速距離に十分近づくように速度プロファイルｐ_ｖを修正する。これにより、車両の加減速時に、乗員が覚える違和感を低減することができる。

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、
車両の進行方向にあるターゲット地点と、前記ターゲット地点における目標速度とに基づいて、前記車両の将来の速度推移を示す速度プロファイルを生成し、
前記速度プロファイルに基づいて、前記速度プロファイルの加速度がゼロになる時点の速度である極値速度を計算し、前記極値速度が前記目標速度よりも小さい場合には前記車両を前記ターゲット地点に向けて加速させると判定し、前記極値速度が前記目標速度以上である場合には前記車両を前記ターゲット地点に向けて減速させると判定し、
前記車両を減速させると判定した場合、前記車両から前記ターゲット地点までの残距離が最低必要減速距離未満であるか否かを判定し、
前記判定部による判定結果に基づいて、前記速度プロファイルを修正し、
前記速度プロファイルに従って前記車両を走行させる、
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
１４ＬＩＤＡＲ
１６物体認識装置
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
１４２ターゲット地点制御部
１４２Ａ速度プロファイル生成部
１４２Ｂ加減速判定部
１４２Ｃ速度プロファイル修正部
１６０第２制御部
１６２取得部
１６４速度制御部
１６６操舵制御部

Claims

車両の進行方向にあるターゲット地点と、前記ターゲット地点における目標速度とに基づいて、前記車両の将来の速度推移を示す速度プロファイルを生成する生成部と、
前記速度プロファイルに基づいて、前記速度プロファイルの加速度がゼロになる時点の速度である極値速度を計算し、前記極値速度が前記目標速度よりも小さい場合には前記車両を前記ターゲット地点に向けて加速させると判定し、前記極値速度が前記目標速度以上である場合には前記車両を前記ターゲット地点に向けて減速させると判定し、
前記車両を減速させると判定した場合、前記車両から前記ターゲット地点までの残距離が最低必要減速距離未満であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部による判定結果に基づいて、前記速度プロファイルを修正する修正部と、
前記速度プロファイルに従って前記車両を走行させる制御部と、
を備え、
前記修正部は、前記残距離が前記最低必要減速距離未満であると判定された場合、前記ターゲット地点において前記車両の速度が前記目標速度に到達し、かつ前記車両が前記ターゲット地点に到達するまでの時間区画が、前記車両の加速度が一定となる時間区画と、前記車両のジャークが一定となる時間区画とを含むように前記速度プロファイルを修正する、
車両制御装置。
前記修正部は、前記車両を加速させると判定された場合、前記速度プロファイルを修正しない、
請求項１に記載の車両制御装置。
前記修正部は、前記残距離が前記最低必要減速距離以上であると判定された場合、前記速度プロファイルを修正しない、
請求項１又は２に記載の車両制御装置。
前記修正部は、前記残距離が前記最低必要減速距離未満であると判定された場合、前記最低必要減速距離を前記残距離によって除算することによって得られる除算値を計算し、前記除算値を前記加速度に乗算した値を前記加速度として更新し、前記除算値の二乗値を前記ジャークに乗算した値を前記ジャークとして更新し、前記速度と、前記更新した加速度と、前記更新したジャークとに基づいて、前記最低必要減速距離を再計算し、前記再計算した最低必要減速距離と前記残距離との間の差が閾値以内であるか否かを判定する手順を所定回数繰り返すことによって、前記ターゲット地点において前記車両の速度が前記目標速度に到達し、かつ前記車両の加速度又はジャークが一定となるように前記速度プロファイルを修正する、
請求項３に記載の車両制御装置。
車両制御装置が、
車両の進行方向にあるターゲット地点と、前記ターゲット地点における目標速度とに基づいて、前記車両の将来の速度推移を示す速度プロファイルを生成し、
前記速度プロファイルに基づいて、前記速度プロファイルの加速度がゼロになる時点の速度である極値速度を計算し、前記極値速度が前記目標速度よりも小さい場合には前記車両を前記ターゲット地点に向けて加速させると判定し、前記極値速度が前記目標速度以上である場合には前記車両を前記ターゲット地点に向けて減速させると判定し、
前記車両を減速させると判定した場合、前記車両から前記ターゲット地点までの残距離が最低必要減速距離未満であるか否かを判定し、
前記判定の結果に基づいて、前記速度プロファイルを修正し、
前記速度プロファイルに従って前記車両を走行させ、
前記残距離が前記最低必要減速距離未満であると判定された場合、前記ターゲット地点において前記車両の速度が前記目標速度に到達し、かつ前記車両が前記ターゲット地点に到達するまでの時間区画が、前記車両の加速度が一定となる時間区画と、前記車両のジャークが一定となる時間区画とを含むように前記速度プロファイルを修正する、
車両制御方法。
車両制御装置のプロセッサに、
車両の進行方向にあるターゲット地点と、前記ターゲット地点における目標速度とに基づいて、前記車両の将来の速度推移を示す速度プロファイルを生成させ、
前記速度プロファイルに基づいて、前記速度プロファイルの加速度がゼロになる時点の速度である極値速度を計算し、前記極値速度が前記目標速度よりも小さい場合には前記車両を前記ターゲット地点に向けて加速させると判定させ、前記極値速度が前記目標速度以上である場合には前記車両を前記ターゲット地点に向けて減速させると判定させ、
前記車両を減速させると判定した場合、前記車両から前記ターゲット地点までの残距離が最低必要減速距離未満であるか否かを判定させ、
前記判定の結果に基づいて、前記速度プロファイルを修正させ、
前記速度プロファイルに従って前記車両を走行させ、
前記残距離が前記最低必要減速距離未満であると判定された場合、前記ターゲット地点において前記車両の速度が前記目標速度に到達し、かつ前記車両が前記ターゲット地点に到達するまでの時間区画が、前記車両の加速度が一定となる時間区画と、前記車両のジャークが一定となる時間区画とを含むように前記速度プロファイルを修正させる、
プログラム。