JP7490017B2 - 自動運転装置 - Google Patents

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Description

本開示は、自動運転装置に関する。
従来の走行制御装置は、車両の運転者が運転困難な状態に陥った場合、カメラ及びレーダからの情報に基づいて、運転者に代わって車両を退避場所に自動的に停車させる（例えば、特許文献１）。
特開２０１９－２０６３３９号公報
レーダにとって、ガードレールのような路側物は高反射物体であるのに対し、人間は低反射物体である。そのため、例えば、車両を退避場所まで退避させる場合において、路側物の近くに存在する人間は、レーダによる検出が困難となることがある。このように、上記のような従来の走行制御装置では、レーダによる物体の検出精度が低下するおそれがあった。
本開示は、上記のような課題を解決するために為されたものであり、レーダ装置による物体の検出精度の低下を抑制する自動運転装置を得ることを目的とする。
本開示に係る自動運転装置は、車両に搭載されているレーダ装置からの情報に基づいて、車両の運転を制御する車両制御部を備え、車両制御部による車両の運転制御には、分離モードが含まれており、車両制御部には、車両の進行方向における前方の領域である制御対象監視領域が設定されており、車両制御部は、分離モードにおいては、制御対象監視領域に物体が存在すると想定した場合における物体と、物体とは別の被検出体とが、レーダ装置によって別々に検出されるように、車両の運転を制御する自動運転装置であって、車両制御部は、レーダ装置の分解能、車両の座標、車両の速度、及び車両の方位角に基づいて、車両の運動を制限する車両運動制限部をさらに有しており、車両運動制限部は、車両の走行可能経路上における車両の座標、車両の方位角、及び車両の速度において、被検出体と、物体とが、レーダ装置によって、距離方向及び相対速度方向の少なくともいずれか１つの方向に別々に検出されるか否かを判定し、車両制御部は、分離モードにおいては、車両運動制限部による判定の結果に基づいて、物体と被検出体とがレーダ装置によって別々に検出されるように車両の運転を制御し、被検出体は、車両の外部の構造物、及び構造物を介する物体の間接波の少なくともいずれか一方である。
本開示に係る自動運転装置によれば、レーダ装置による物体の検出精度の低下を抑制することができる。
実施の形態１に係る自動運転装置の構成を示すブロック図である。 図１のレーダ装置を一部ブロックにより示す構成図である。 図２のレーダ装置における変調パターンの一例を説明するための模式図である。 図２のレーダ制御部が実行する対象物体検出ルーチンを示すフローチャートである。 車両、周辺構造物、及び対象物体との位置関係を示す模式図である。 レーダ装置との距離がそれぞれ異なる２つの物体をレーダ装置により検出した場合の２次元パワースペクトルの例を示す模式図である。 図６の特定の相対速度ビンにおけるパワースペクトルを示す図である。 車両と周辺構造物との相対速度と、車両と対象物体との相対速度の関係を示す模式図である。 車両との相対速度がそれぞれ異なる２つの物体をレーダ装置により検出した場合の２次元パワースペクトルの例を示す模式図である。 図９の特定の距離ビンにおけるパワースペクトルを示す図である。 図１の運転支援制御部が実行する運転モード選択ルーチンを示すフローチャートである。 図１１のステップＳ２０５の第１退避モードルーチンを示すフローチャートである。 図１１のステップＳ２０６の第２退避モードルーチンを示すフローチャートである。 図１３のステップＳ４０６の退避経路及び車速計画算出ルーチンを示すフローチャートである。 図１４のステップＳ５０２の退避経路及び車速計画制限値算出ルーチンを示すフローチャートである。 制御対象監視領域を示す模式図である。 レーダ装置によって物体が検出されてから車両が停止するまでの例を示す模式図である。 図１５のステップＳ６０２の分離可能横位置テーブル作成ルーチンを示すフローチャートである。 周辺構造物が直線状に配置されている場合における第１横位置制限値の算出方法を説明するための図である。 周辺構造物が直線状に配置されている場合における分離可能横位置テーブルの例を示す図である。 周辺構造物が直線状に配置されている場合における第２横位置制限値の算出方法を説明するための図である。 周辺構造物が直線状に配置されている場合において、車両が直進するときの車両の走行可能領域を示す模式図である。 周辺構造物が直線状に配置されている場合において、車両が周辺構造物に近付きながら走行するときの車両の走行可能領域を示す模式図である。 周辺構造物が直線状に配置されている場合において、車両が低速直進するときの車両の走行可能領域を示す模式図である。 周辺構造物が直線状に配置されている場合において、初回の経路生成時点における退避経路の見直し方及び車速計画の見直し方の例を説明するための図である。 周辺構造物が直線状に配置されている場合において、第１の経路見直し案の退避経路の見直し方及び車速計画の見直し方の例を説明するための図である。 周辺構造物が直線状に配置されている場合において、第２の経路見直し案の退避経路の見直し方及び車速計画の見直し方の例を説明するための図である。 図１４のステップＳ５０２のレーダ性能を考慮した退避経路及び車速計画制限値算出ルーチンを示すフローチャートである。 図２８のステップＳ８０２の分離可否テーブル生成ルーチンを示すフローチャートである。 周辺構造物が任意の形状に配置されている場合における距離方向の分離可否判定方法を説明するための図である。 周辺構造物が任意の形状に配置されている場合における相対速度方向の分離可否判定方法を説明するための図である。 周辺構造物が任意の形状に配置されている場合における車両の走行可能領域の第１の例を示す模式図である。 周辺構造物が任意の形状に配置されている場合における車両の走行可能領域の第２の例を示す模式図である。 周辺構造物が任意の形状に配置されている場合における車両の走行可能領域の第３の例を示す模式図である。 周辺構造物が任意の形状に配置されている場合における車両の走行エリアを限定する場合において、車両が直進するときの例を示す模式図である。 周辺構造物が任意の形状に配置されている場合における車両の走行エリアを限定する場合において、車両が周辺構造物に近付きながら走行するときの例を示す模式図である。 実施の形態２による分離可否テーブル生成ルーチンを示すフローチャートである。 周辺構造物が任意の形状に配置されている場合における直接波と間接波との分離可否判定方法を説明するための図である。 実施の形態１ならびに実施の形態２の自動運転装置の機能を実現する処理回路の第１の例を示す構成図である。 実施の形態１ならびに実施の形態２の自動運転装置の機能を実現する処理回路の第２の例を示す構成図である。
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る自動運転装置の構成を示すブロック図である。自動運転装置２０は、車両１０に設けられている。自動運転装置２０は、運転者監視部３０、物体検出装置４０、車両状態検出部５０、及び車両制御部６０を備えている。
運転者監視部３０は、車両１０の運転者の状態を監視し、運転者が運転を継続することができるか否かを判定する。運転者監視部３０は、例えば、運転者の心拍数、運転者の瞳の動き、運転者による運転の挙動を監視する。
物体検出装置４０は、障害物情報及び道路情報を取得する。障害物情報は、車両１０の周辺に存在する障害物の位置に関する情報である。道路情報は、車両１０の進行方向における道路の変化を含む情報である。
物体検出装置４０は、物体検出部４１と、センサとしてのカメラ４２、レーダ装置４３、超音波センサ４４、及びロケータ４５とを有している。
物体検出部４１は、カメラ４２、レーダ装置４３、超音波センサ４４、及びロケータ４５により検出された情報を取得し、取得された情報を統合して車両制御部６０に出力する。カメラ４２は、車両１０の進行方向における前方を撮影するカメラ及び車両１０の周辺を撮影するカメラを含んでいる。
レーダ装置４３は、車両１０のフロント部に搭載されている。レーダ装置４３は、車両１０の進行方向における前方に向かって電磁波を照射し、その反射波を検出することにより、車両１０を基準とした障害物の相対距離、相対速度、及び角度を出力する。なお、レーダ装置４３は、車両１０のフロント部だけでなく、車両１０の左右のリア部に設けられ、車両１０の後方の物体との相対距離、相対速度、及び角度を出力してもよい。
超音波センサ４４は、超音波を照射し、その反射波を検出することにより、車両１０を基準とした障害物の相対距離を出力する。例えば、物体検出部４１は、カメラ４２により検出された物体に関する情報と、レーダ装置４３により検出された物体に関する情報とを統合することにより、より信頼性の高い情報を生成する。
また、物体検出部４１は、車両１０の前方を監視するセンサによる情報と、車両１０の周囲を監視するセンサによる情報とを統合して、車両１０の全周囲の情報を生成する。また、物体検出部４１は、カメラ４２により検出された白線の情報に基づいて、車両１０の周辺の他車両がどの車線に存在しているかを判定する。このように、複数のセンサの情報を統合して、より信頼性の高い情報を生成することは、センサフュージョンとも呼ばれる。
車両状態検出部５０は、車両１０の速度である車速、車両１０の加速度、車両１０の方位角、及び車両１０の角速度を含む情報を車両状態情報として取得する。車両状態検出部５０には、操舵角センサ、操舵トルクセンサ、ヨーレートセンサ、速度センサ、及び加速度センサが含まれている。
車両制御部６０は、レーダ装置４３からの情報に基づいて、車両１０の運転を制御する。車両制御部６０による車両１０の運転制御には、分離モードが含まれている。車両制御部６０には、制御対象監視領域が設定されている。制御対象監視領域は、車両１０の進行方向における前方の領域である。車両制御部６０は、分離モードにおいては、構造物としての周辺構造物と、制御対象監視領域に物体が存在すると想定した場合における物体とが、レーダ装置４３によって別々に検出されるように、車両１０の運転を制御する。周辺構造物は、制御対象監視領域に物体が存在すると想定した場合における物体とは別の被検出体である。
周辺構造物は、車両１０の外部の構造物である。例えば、周辺構造物は、ガードレールのような静止物である。周辺構造物は、物体検出装置４０により検出される。例えば、周辺構造物は、レーダ装置４３からの情報に基づいて検出されてもよいし、ロケータ４５からの車両１０の位置情報と地図情報とに基づいて検出されてもよい。
ここで、「分離」とは、レーダ装置４３が、２つの物体を別々の物体として正しく検出できることを表している。車両制御部６０は、複数の制御モードとして、手動運転対応モードと自動運転対応モードとを有している。手動運転対応モードは、車両１０の運転主体が運転者であるときに選択されるモードである。自動運転対応モードは、車両１０の運転主体が車両制御部６０であるときに選択されるモードである。
車両制御部６０は、運転支援制御部６１及びアクチュエータ制御部６２を有している。運転支援制御部６１は、ＡＤＡＳ－ＥＣＵ（Advanced Driver-Assistance Systems Electronic Control Unit）とも呼ばれる。運転支援制御部６１は、路側退避制御部７０を有している。路側退避制御部７０は、自動運転対応モードにおいて、車両１０の運転者が運転困難な場合に、車両１０を自動的に路側に停車させる制御を実行する。
路側退避制御部７０は、退避経路決定部７１及び車両運動制限部７２を有している。退避経路決定部７１は、物理的な制約、道路標識、乗り心地、車両１０周辺の構造物に対する車両１０の位置関係、及び車両１０周辺の車両と車両１０との位置関係に基づいて、車両１０の走行経路及び今後の車速を決定する。物理的な制約には、車速、車両１０の加減速度、及び操舵角が含まれる。
車両運動制限部７２は、レーダ装置４３の分解能、車両１０の位置、車速、及び車両１０の進行方向としての方位角に基づいて、車両１０の運動を制限する。レーダ装置４３の分解能には、距離分解能及び相対速度分解能が含まれる。
退避経路決定部７１は、車両運動制限部７２により決定された車両１０の運動についてのパラメータに基づいて、つまり、車両運動制限部７２による制限の範囲内において、車両１０の走行経路及び車速を決定する。
アクチュエータ制御部６２は、車両１０の退避制御が実現されるように、車両１０の複数のアクチュエータを制御する。アクチュエータ制御部６２には、例えば、電動パワーステアリングＥＣＵ、パワートレインＥＣＵ、及びブレーキＥＣＵが含まれる。
図２は、図１のレーダ装置４３を一部ブロックにより示す構成図である。レーダ装置４３は、レーダ本体４３１及びレーダ制御部４３２を有している。レーダ本体４３１は、送信回路４３３、受信回路４３４、送信アンテナＴｘ１、及び受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４を有している。
送信回路４３３は、電圧生成回路４３５、電圧制御発振器４３６、及び分配回路４３７を有している。受信回路４３４は、混合器４３８～４４１、フィルタ回路４４２～４４５、及びＡＤＣ（Analog to Digital Converter）４４６～４４９を有している。
電圧生成回路４３５は、レーダ制御部４３２の制御タイミングに従って電圧波形を生成する。電圧制御発振器４３６は、電圧生成回路４３５において生成された電圧波形に基づいて送信信号を発振させる。分配回路４３７は、発振させられた送信信号を増幅する。分配回路４３７は、増幅した送信信号を送信アンテナＴｘ１に出力するとともに、受信回路４３４内の混合器４３８～４４１に出力する。
送信アンテナＴｘ１から放射された送信信号としての電磁波は、車両１０外部の対象物体により反射される。反射された電磁波は、受信アンテナＲｘ１～Ｒｘ４により受信される。受信アンテナＲｘ１～Ｒｘ４により受信された電磁波は、受信信号として、受信回路４３４に入力される。受信アンテナＲｘ１からの受信信号は、混合器４３８に入力される。受信アンテナＲｘ２からの受信信号は、混合器４３９に入力される。受信アンテナＲｘ３からの受信信号は、混合器４４０に入力される。受信アンテナＲｘ４からの受信信号は、混合器４４１に入力される。
混合器４３８は、受信アンテナＲｘ１により受信された受信信号と、分配回路４３７からの送信信号とを混合し、混合された信号であるビート信号をフィルタ回路４４２に出力する。混合器４３９は、受信アンテナＲｘ２により受信された受信信号と、分配回路４３７からの送信信号とを混合し、ビート信号をフィルタ回路４４３に出力する。混合器４４０は、受信アンテナＲｘ３により受信された受信信号と、分配回路４３７からの送信信号とを混合し、ビート信号をフィルタ回路４４４に出力する。混合器４４１は、受信アンテナＲｘ４により受信された受信信号と、分配回路４３７からの送信信号とを混合し、ビート信号をフィルタ回路４４５に出力する。
フィルタ回路４４２～４４５は、それぞれバンドパスフィルタ及び増幅回路を有している。バンドパスフィルタは、特定の周波数帯域の信号を抽出するフィルタである。増幅回路は、バンドパスフィルタにより抽出された信号を増幅する回路である。
フィルタ回路４４２は、混合器４３８からのビート信号から特定の周波数帯域の信号を抽出し、抽出された信号を増幅してＡＤＣ４４６に出力する。フィルタ回路４４３は、混合器４３９からのビート信号から特定の周波数帯域の信号を抽出し、抽出された信号を増幅してＡＤＣ４４７に出力する。フィルタ回路４４４は、混合器４４０からのビート信号から特定の周波数帯域の信号を抽出し、抽出された信号を増幅してＡＤＣ４４８に出力する。フィルタ回路４４５は、混合器４４１からのビート信号から特定の周波数帯域の信号を抽出し、抽出された信号を増幅してＡＤＣ４４９に出力する。
ＡＤＣ４４６は、レーダ制御部４３２の制御タイミングに従って、フィルタ回路４４２からのアナログ電圧信号をデジタル電圧データに変換し、レーダ制御部４３２に出力する。ＡＤＣ４４７は、レーダ制御部４３２の制御タイミングに従って、フィルタ回路４４３からのアナログ電圧信号をデジタル電圧データに変換し、レーダ制御部４３２に出力する。ＡＤＣ４４８は、レーダ制御部４３２の制御タイミングに従って、フィルタ回路４４４からのアナログ電圧信号をデジタル電圧データに変換し、レーダ制御部４３２に出力する。ＡＤＣ４４９は、レーダ制御部４３２の制御タイミングに従って、フィルタ回路４４５からのアナログ電圧信号をデジタル電圧データに変換し、レーダ制御部４３２に出力する。
レーダ制御部４３２に入力された各デジタル電圧データは、レーダ制御部４３２内の図示しないメモリに記憶される。
図３は、図２のレーダ装置４３における変調パターンの一例を説明するための模式図である。ＦＣＭ（Fast Chirp Modulation）方式は、搬送波の周波数を一定の変化率により繰り返し変化させる変調方式である。周波数の１回の下降は、チャープと呼ばれる。繰り返し送信される一連のチャープは、チャープシーケンスと呼ばれる。図３において、１処理周期当たりのチャープの数は、Ｎchirp個である。処理周期は、チャープシーケンスの繰り返し周期である。１処理周期は、例えば、５０ｍｓである。
レーダ制御部４３２は、４チャンネル分のデジタル電圧データから、レーダ装置４３と対象物体との距離及びレーダ装置４３と対象物体との相対速度を算出する。ＦＣＭ方式における距離及び相対速度の算出原理は、公知であり、例えば、特開２０１６－３８７３号公報に記載されている。
１チャープ当たりのサンプリング数をＮsample、距離方向のＦＦＴ（Fast Fourier Transform）の点数をＮRFFT、相対速度方向のＦＦＴの点数をＮVFFTとする。ここで、チャープのサンプリング数Ｎsampleと距離方向のＦＦＴの点数ＮRFFTとが等しく、チャープの数Ｎchirpと相対速度方向のＦＦＴの点数ＮVFFTとが等しいとする。この場合、距離方向におけるＦＦＴ処理及び相対速度方向におけるＦＦＴ処理の後の波形として、距離方向のビン数がＮRFFT／２、相対速度方向のビン数がＮVFFT点の２次元パワースペクトルが得られる。なお、距離方向とは、チャープ方向を意味しており、相対速度方向とは、チャープシーケンス方向を意味している。
このとき、レーダ装置４３の距離分解能ΔＲ及び相対速度分解能ΔＶは、次式により表される。
ΔＲ＝ｃ／（２×Ｂ） ・・・（１）
ΔＶ＝λ／（２×ＴCS） ・・・（２）
ここで、ｃは光速、Ｂは周波数変調幅、ＴCSはチャープシーケンス時間である。チャープシーケンス時間ＴCSは、１回のチャープシーケンスにかかる時間である。また、波長λは、次式により表される。
λ＝ｃ／ｆc ・・・（３）
ｆcは、図３における周波数変調幅Ｂのチャープの中心周波数である。また、距離範囲は、０～ΔＲ×（ＮRFFT／２）であり、相対速度範囲は、０～ΔＶ×ＮVFFTである。この範囲を超える物体が存在する場合は、時系列の情報を用いて曖昧さを解く方法が知られている。
図４は、図２のレーダ制御部４３２が実行する対象物体検出ルーチンを示すフローチャートである。図４のルーチンは、一定の時間、例えば、５０ｍｓが経過する毎に実行されるようになっている。
図４のルーチンが開始されると、レーダ制御部４３２は、以下のステップＳ１０１からステップＳ１０４までの処理を順に実行し、その後、本ルーチンを一旦終了する。
ステップＳ１０１：レーダ制御部４３２は、得られた４チャンネル分のデジタル電圧データに対して２次元ＦＦＴを実行し、２次元のパワースペクトルを生成する。
ステップＳ１０２：レーダ制御部４３２は、得られた２次元のパワースペクトルに対してピーク検出を実行し、２次元のパワースペクトルからピークを抽出する。ピークを抽出する方法としては、例えば、公知のＣＦＡＲ（Constant False Alarm）法が挙げられる。
ステップＳ１０３：レーダ制御部４３２は、抽出されたピークに対応する対象物体との距離と、対象物体との相対速度とを公知のＦＣＭ方式の原理に基づいて算出する。
ステップＳ１０４：レーダ制御部４３２は、抽出されたピークに対応する対象物体の方位角を測定する。方位角を測定する方法として、例えば、ビームフォーマ法が用いられる。この１回のルーチンは、予め設定された処理周期において繰り返されるチャープシーケンスに相当している。
ステップＳ１０１の処理について、より具体的に述べると、レーダ制御部４３２は、先ず、各チャープにおけるデジタル電圧データに対して、１回目のＦＦＴ処理を実行し、パワースペクトルを生成する。例えば、レーダ装置４３と対象物体との距離が長くなるほど、送信信号に対する受信信号の時間遅延が大きくなる。そのため、ビート信号の周波数は、レーダ装置４３と対象物体との距離に比例する。
１回目のＦＦＴ処理では、一定の間隔に設定された周波数ポイント毎に受信信号の強度情報及び受信信号の位相情報が抽出される。この周波数ポイントは、距離ビンと呼ばれる。１回目のＦＦＴ処理の結果、距離に対応する周波数の距離ビンにピークが出現する。つまり、１回目のＦＦＴ処理においてピーク周波数を検出することにより対象物体との距離を求めることができる。１回目のＦＦＴ処理はビート信号について実行される。従って、１回目のＦＦＴ処理は、ビート信号の数、即ち、チャープの数だけ繰り返される。
１回目のＦＦＴ処理により得られた周波数パワースペクトルを時系列に並べて２回目のＦＦＴ処理を行うことにより、ビート周波数に対する周波数ビンにピークが出現する周波数パワースペクトルが得られる。このビート周波数に対する周波数ビンは、相対速度ビンと呼ばれる。このようにして、距離ビンと相対速度ビンとを軸とする２次元パワースペクトルが得られる。例えば、距離が互いに異なる２つの物体又は相対速度が互いに異なる２つの物体をレーダ装置４３によって検出した場合、２次元パワースペクトル上には２つのピークが発生する。
図５は、車両１０、周辺構造物、及び対象物体との位置関係を示す模式図である。レーダ装置４３と周辺構造物８１との距離はＲ１である。また、レーダ装置４３と対象物体８２との距離はＲ２である。対象物体８２は、周辺構造物８１の近傍に存在している。
図６は、レーダ装置４３との距離がそれぞれ異なる２つの物体をレーダ装置４３により検出した場合の２次元パワースペクトルの例を示す模式図である。車両１０と周辺構造物８１との相対速度と、車両１０と対象物体８２との相対速度とが等しく、且つ距離Ｒ１と距離Ｒ２とが異なる距離として検出された場合、ＦＦＴ処理により算出された距離ビン方向における解析結果には、２つのピークが現れる。
図７は、図６の特定の相対速度ビンにおけるパワースペクトルを示す図である。図６の特定の相対速度ビンαにおけるパワースペクトルでは、レーダ装置４３の距離分解能が高いほど、２つのピークの周波数差、即ち、距離ビン差を大きくすることができる。
図８は、車両１０と周辺構造物８１との相対速度と、車両１０と対象物体８２との相対速度との関係を示す模式図である。図８に示したように、レーダ装置４３からそれぞれ等しい距離Ｒ１に存在する周辺構造物８１及び対象物体８２に対し、相対速度差が相対速度ビン差より大きくなると、レーダ装置４３は、周辺構造物８１と対象物体８２とを別々に検出することができる。例えば、レーダ装置４３の相対速度分解能を高くすることにより、レーダ装置４３は、周辺構造物８１と対象物体８２とを別々に検出することができる。
図８に示したように、レーダ装置４３から見た周辺構造物８１の方位角をθ１とし、レーダ装置４３から見た対象物体８２の方位角をθ２とする。周辺構造物８１及び対象物体８２が静止しており、車両１０が速度Ｖで走行している場合、車両１０と周辺構造物８１との相対速度はＶ×cosθ１と求められ、車両１０と対象物体８２との相対速度はＶ×cosθ２と求められる。
図９は、車両１０との相対速度がそれぞれ異なる２つの物体をレーダ装置４３により検出した場合の２次元パワースペクトルの例を示す模式図である。図９に示したように、ＦＦＴ処理により算出された相対速度ビン方向における周波数解析結果には、２つのピークが現れる。
図１０は、図９の特定の距離ビンにおけるパワースペクトルを示す図である。図９の特定の距離ビンβにおけるパワースペクトルでは、レーダ装置４３の相対速度分解能が高いほど、２つのピークの周波数差、即ち、相対速度ビン差を大きくすることができる。
レーダ装置４３は、距離分解能に関する複数の制御モードを有している。距離分解能に関する複数の制御モードには、手動運転対応モードと自動運転対応モードとが含まれている。レーダ制御部４３２は、距離分解能に関する複数の制御モードによって、レーダ本体４３１を制御する。
第１距離分解能は、第２距離分解能よりも高い。第１距離分解能は、自動運転対応モードにおける距離分解能である。第２距離分解能は、手動運転対応モードにおける距離分解能である。式（１）の通り、距離分解能を高くする手段としては、周波数変調幅Ｂを大きくする方法が挙げられる。
また、レーダ装置４３は、相対速度分解能に関する複数の制御モードを有している。相対速度分解能に関する複数の制御モードには、手動運転対応モードと自動運転対応モードとが含まれている。レーダ制御部４３２は、相対速度分解能に関する複数の制御モードによって、レーダ本体４３１を制御する。
第１相対速度分解能は、第２相対速度分解能よりも高い。第１相対速度分解能は、自動運転対応モードにおける相対速度分解能である。第２相対速度分解能は、手動運転対応モードにおける相対速度分解能である。式（２）の通り、相対速度分解能を高くする手段としては、チャープシーケンス時間ＴCSを長くする方法が挙げられる。また、チャープシーケンス時間ＴCSを長くした結果、手動運転対応モード以上に電波を送信する時間が長くなるため、処理周期をあわせて長くすることで対応する場合もある。
また、レーダ装置４３は、複数の制御モードの中から、車速が低いほど、距離分解能及び相対速度分解能の少なくともいずれか一方が高く設定された制御モードを選択する。
また、レーダ装置４３は、複数の制御モードの中から、車両１０と周辺構造物との距離
が短いほど、距離分解能及び相対速度分解能の少なくともいずれか一方が高く設定された制御モードを選択する。
なお、簡略化のため、周辺構造物８１の反射点の高さ及び対象物体８２の反射点の高さと、レーダ装置４３の高さとは同じであるとの前提に基づいて説明したが、各反射点の高さとレーダ装置４３の高さが異なっていても同様の結果が得られる。
次に、運転支援制御部６１による路側退避制御について説明する。以下の説明においては、車両１０が最も左の車線を走行しているときに、車両１０の運転者が運転困難な状態に陥り、運転支援制御部６１が、自動的に車両１０を減速させながら左側の路側端に停止させる制御を想定している。ただし、この路側退避制御は、車両１０がいずれの車線を走行しているか、又は路側が車両１０の左側にあるか右側にあるかにかかわらず、車両１０に適用可能である。
図１１は、図１の運転支援制御部６１が実行する運転モード選択ルーチンを示したフローチャートである。図１１のルーチンは、運転者の状態及び車両１０の周辺の状況に基づいて、運転支援制御部６１が、いずれの運転モードを選択するか示したルーチンである。図１１のルーチンは、一定の時間が経過する毎に、例えば、５０ｍｓ毎に実行されるようになっている。
図１１のルーチンが開始されると、運転支援制御部６１は、ステップＳ２０１において、運転者監視部３０からの情報に基づいて、車両１０の運転者が運転困難な状態か否かを判定する。車両１０の運転者が運転困難な状態でない場合、運転支援制御部６１は、ステップＳ２０９において、運転モードとして「通常制御モード」を選択し、本ルーチンを一旦終了する。「通常制御モード」は、通常の車両制御を実行するモードである。この場合、運転支援制御部６１は、路側退避制御は実行せず、通常の車両制御を継続する。通常の車両制御とは、車両１０の運転主体が運転者である制御のことであり、手動運転制御とも言い換えられる。
一方、車両１０の運転者が運転困難な状態である場合、運転支援制御部６１は、ステップＳ２０２において、物体検出装置４０からの情報に基づいて、制御対象の存在が確認されたか否かを判定する。制御対象の存在が確認された場合、運転支援制御部６１は、ステップＳ２０８において、運転モードとして「緊急停車制御モード」を選択し、本ルーチンを一旦終了する。
「緊急停車制御モード」は、車両１０と制御対象との衝突を回避するため、車両１０を自動的に緊急停止させるモードである。緊急停止とは、例えば、緊急停止ブレーキにより車両１０を制動させることである。この場合、運転支援制御部６１は、ステップＳ２０８において、車両１０から制御対象までの距離と、運転者の状態とに基づいて車両１０の減速度を設定する。例えば、制御対象が車両１０の至近に検出された場合は、できるだけ高い減速度を設定してもよいし、車両１０から制御対象までの距離が比較的遠方である場合は、比較的緩やかな減速度を設定してもよい。
一方、制御対象の存在が確認されない場合、運転支援制御部６１は、ステップＳ２０３において、運転モードを退避モードに移行可能か否かを判定する。退避モードとは、車両１０を路側へ退避させるモードである。また、退避モードに移行できない場合とは、例えば、レーダ装置４３が故障している場合、運転者が運転困難な状態に陥ってからの経過時間が規定時間を超えている場合、及び運転者が運転困難な状態に陥ってからの走行距離が規定距離を超えている場合である。
運転モードを退避モードに移行できない場合、運転支援制御部６１は、ステップＳ２０７において、運転モードとして「停車制御モード」を選択し、本ルーチンを一旦終了する。「停車制御モード」とは、速やかに車両１０を減速停止させるモードのことである。
一方、運転モードを退避モードに移行可能である場合、運転支援制御部６１は、ステップＳ２０４において、退避エリアが発見され、且つ退避エリアに車両１０が進入可能であるか否かを判定する。退避エリアとは、車両１０を停止させるための広さを有しているエリアである。退避エリアは、運転者が運転困難な状態に陥るよりも前の時点において、物体検出装置４０からの情報に基づいて探索される。例えば、運転支援制御部６１は、ロケータ４５からの情報に基づいて、車両１０の座標位置を推定し、推定された座標位置と地図情報とを照合することにより、車両１０の周辺の退避エリアの位置を探索する。
退避エリアに車両１０が進入可能であるか否かは、物体検出装置４０からの情報に基づいて、退避エリアに障害物が存在しているか否かにより判定される。運転支援制御部６１は、退避エリアに障害物が存在していない場合、退避エリアに車両１０が進入可能であると判定し、退避エリアに障害物が存在している場合、退避エリアに車両１０が進入可能ではないと判定する。
退避エリアが発見され、且つ退避エリアに車両１０が進入可能である場合、運転支援制御部６１は、ステップＳ２０６において、運転モードとして「第２退避モード」を選択し、本ルーチンを一旦終了する。一方、退避エリアが発見されない場合又は退避エリアに車両１０が進入可能ではない場合、運転支援制御部６１は、ステップＳ２０５において、運転モードとして「第１退避モード」を選択し、本ルーチンを一旦終了する。
図１２は、図１１のステップＳ２０５の第１退避モードルーチンを示すフローチャートである。第１退避モードルーチンは、路側退避制御部７０が実行するルーチンである。図１２のルーチンが開始されると、路側退避制御部７０は、ステップＳ３０１において、車速が第１の車速まで減速済みであるか否かを判定する。
車速が第１の車速まで減速済みである場合、路側退避制御部７０は、ステップＳ３０３において、現在車両１０が走行している車線を車両１０に維持させる。一方、車速が第１の車速まで減速されていない場合、路側退避制御部７０は、ステップＳ３０２において、車速を第１の車速まで減速させる。例えば、第１の車速は５０ｋｍ／ｈに設定されている。車速を第１の車速まで減速させる理由は、車両１０による周囲への衝突被害を軽減するためである。
次いで、路側退避制御部７０は、ステップＳ３０３において、現在車両１０が走行している車線を車両１０に維持させる。車両１０に車線を維持させる方法としては、ロケータ４５からの情報と地図情報とに基づいて車両１０の走行位置を補正し、補正に従って車両１０を制御する方法、カメラ４２によって撮影された白線についての情報に基づいて車両１０を制御する方法が挙げられる。
次いで、路側退避制御部７０は、ステップＳ３０４において、退避エリアの探索を実行して、本ルーチンを一旦終了する。
図１３は、図１１のステップＳ２０６の第２退避モードルーチンを示すフローチャートである。図１３のルーチンは、路側退避制御部７０が実行するルーチンである。図１３のルーチンが開始されると、路側退避制御部７０は、ステップＳ４０１において、車速が第２の車速まで減速済みであるか否かを判定する。例えば、第２の車速は１０ｋｍ／ｈに設定されている。車速を第２の車速まで減速させる理由は、車両１０が直ちに停止することができるような速度まで減速しておくためである。
車速が第２の車速まで減速されていない場合、路側退避制御部７０は、ステップＳ４０２において、車速を第２の車速まで減速させる。次いで、路側退避制御部７０は、ステップＳ４０３において、車両１０が走行している車線を車両１０に維持させる。
一方、車速が第２の車速まで減速されている場合、路側退避制御部７０は、ステップＳ４０４において、レーダ装置４３の動作モードが自動運転対応モードに設定されているか否かを判定する。
レーダ装置４３の動作モードが自動運転対応モードでない場合、路側退避制御部７０は、ステップＳ４０５において、レーダ装置４３の動作モードを自動運転対応モードへ移行させる。次いで、路側退避制御部７０は、ステップＳ４０３において、現在車両１０が走行している車線を車両１０に維持させる。
一方、レーダ装置４３の動作モードが自動運転対応モードである場合、路側退避制御部７０は、ステップＳ４０６において、退避経路及び車速を決定する。次いで、路側退避制御部７０は、ステップＳ４０７において、決定された退避経路及び決定された車速に基づいて、車両１０を制御するための指示をアクチュエータ制御部６２に送信し、本ルーチンを一旦終了する。
図１４は、図１３のステップＳ４０６の退避経路及び車速計画算出ルーチンを示すフローチャートである。退避経路及び車速計画決定ルーチンは、退避経路決定部７１又は車両運動制限部７２が実行するルーチンである。図１４のルーチンが開始されると、退避経路決定部７１は、ステップＳ５０１において、周辺構造物８１が存在しているか否かを判定する。
周辺構造物８１が存在していると判定された場合、車両運動制限部７２は、ステップＳ５０２において、レーダ装置４３の性能を考慮して、退避経路の制限値及び車速計画の制限値を算出する。周辺構造物８１が存在しているか否かは、例えば、物体検出装置４０からの情報に基づいて判定される。ステップＳ５０１において、例えば、物体検出装置４０からの情報によって、周辺構造物８１が車両１０の横位置５ｍに存在していることが検出された場合、周辺構造物８１との距離は５ｍであると想定される。
周辺構造物８１を検出する方法としては、例えば、レーダ装置４３により検出された静止物の位置情報に基づいて、周辺構造物８１の位置を推定する方法が挙げられる。また、ロケータ４５からの情報に基づいて、車両１０の走行位置を推定し、走行位置と地図情報とを照合することにより、車両１０の走行位置に対する周辺構造物８１の位置を推定する方法が挙げられる。次いで、退避経路決定部７１は、ステップＳ５０５において、算出された制限値の範囲内において、退避経路及び車速計画を算出し、本ルーチンを一旦終了する。
一方、周辺構造物８１が存在していないと判定された場合、退避経路決定部７１は、ステップＳ５０３において、仮想構造物を仮定するか否かを判定する。例えば、レーダ装置４３の機能が、静止物を検出しないように制限されている場合、レーダ装置４３は、周辺構造物８１を検出することができないことがある。このような場合には、ステップＳ５０３において、車両１０の走行予定経路の周辺に周辺構造物８１が存在していると仮定される。このように仮定された周辺構造物８１は、仮想構造物と呼ばれる。
仮想構造物を仮定する場合、退避経路決定部７１は、ステップＳ５０４において、仮想構造物の座標を周辺構造物８１の座標として仮定する。
例えば、物体検出装置４０からの情報に基づいて、周辺構造物８１が検出されていない場合であっても、物体検出装置４０による周辺構造物８１の検出精度が低いことが予想される場合には、常に仮想構造物が存在すると仮定して車両１０が制御されてもよい。このような場合には、ステップＳ５０３における判定結果は、常に「Ｙｅｓ」である。
また、例えば、カメラ４２からの情報に基づく周辺構造物８１の存在有無の判定結果と、レーダ装置４３からの情報に基づく周辺構造物８１の存在有無の判定結果とが異なる場合には、周辺構造物８１の存在有無の判定を確定することができない。このような場合には、ステップＳ５０３において「Ｙｅｓ」と判定されるようにしてもよい。
次いで、車両運動制限部７２は、ステップＳ５０２において、レーダ装置４３の性能を考慮して、退避経路の制限値及び車速計画の制限値を算出する。
次いで、退避経路決定部７１は、ステップＳ５０５において、算出された制限値の範囲内において、退避経路及び車速計画を算出し、本ルーチンを一旦終了する。
一方、仮想構造物を仮定しない場合、退避経路決定部７１は、ステップＳ５０５において、退避経路及び車速計画を算出し、本ルーチンを一旦終了する。
ここで、ステップＳ５０２における退避経路の制限値算出及び車速計画の制限値算出について、より詳細に説明する。退避経路の制限値及び車速計画の制限値の算出は、制御対象監視領域内に存在していると想定される物体と、周辺構造物８１とをレーダ装置４３が別々に検出するために実行される。従って、退避経路の制限値及び車速計画の制限値の算出は、車両１０の位置と周辺構造物８１の位置とに基づいて行われる。
車両１０の位置、車速、及び車両１０の方位角によって、車両１０と周辺構造物８１との位置関係は変化する。そのため、車速Ｖself、車両１０の方位角θself、車両１０の横位置Ｙself、及び車両１０の縦位置Ｘselfを退避経路の制限値及び車速計画の制限値のパラメータとして設定する。
先ず、周辺構造物８１が道路に沿って、直線状に配置されている場合について説明する。車両１０の方位角θselfは、道路に沿った方向と車両１０の進行方向とのなす角である。なお、周辺構造物８１が完全に直線状に配置されていない場合であっても、周辺構造物８１を直線と見做して計算を行ってもよいし、周辺構造物８１を直線に近似して計算を行ってもよい。
図１５は、図１４のステップＳ５０２の退避経路及び車速計画制限値算出ルーチンを示すフローチャートである。図１５のルーチンは、車両運動制限部７２が実行するルーチンである。図１５のルーチンが開始されると、車両運動制限部７２は、ステップＳ６０１において、車速Ｖself毎に制御対象監視領域を算出する。
次いで、車両運動制限部７２は、ステップＳ６０２において、車速Ｖselfと車両１０の方位角θselfとについて、分離可能横位置テーブルを生成し、本ルーチンを一旦終了する。
図１６は、制御対象監視領域を示す模式図である。制御対象監視領域８３の車両１０の進行方向の長さＬｘは、車両１０の空走距離と、緊急ブレーキによる制動距離と、制御対象までのマージンとの和として定義されている。制御対象監視領域８３の車両１０の幅方向の長さＬｙは、車両１０の幅にマージンを加えた長さとして定義されている。対象外の領域８４は、レーダ装置４３のＦｏＶ（Field of View：検出対象範囲）を超えた領域である。本実施の形態では、対象外の領域８４は、制御対象監視領域８３には含まれない。なお、車両１０の制御には、レーダ装置４３のＦｏＶ外の領域の情報が必要な場合があるが、その場合には、例えば、カメラ４２からの情報、超音波センサ４４からの情報、及びレーダ装置４３によって過去に検出された情報が用いられる。
空走距離は、緊急ブレーキによる制動が開始される直前における車速と、空走時間との積により表される。空走時間には、レーダ装置４３の処理時間、及び運転支援制御部６１がアクチュエータ制御部６２に緊急ブレーキ制御の指令を出力してから実際に制動力が発生するまでの遅延時間が含まれている。
緊急ブレーキによる制動距離は、実際に制動力が発生してから車両１０が停止するまでの間に車両１０が移動する距離である。制御対象までのマージンは、車両１０が緊急ブレーキによって停止した位置と制御対象の位置との間の距離の余裕である。
図１７は、レーダ装置４３によって物体が検出されてから車両１０が停止するまでの例を示す模式図である。緊急ブレーキによる制動が開始される直前の車速を２ｍ／ｓ、空走時間を１ｓと仮定すると、空走距離は２ｍとなる。また、減速度が－２ｍ／ｓ2に設定されている場合、緊急ブレーキによる制動距離は１ｍとなる。検出対象までのマージンを０．５ｍとすると、空走距離と、緊急ブレーキによる制動距離と、検出対象までのマージンとの和は、３．５ｍとなる。即ち、制御対象監視領域８３の車両１０の進行方向の長さＬｘは、３．５ｍとなる。
また、制御対象監視領域８３の車両１０の幅方向の長さＬｙは、例えば、車両１０の幅を１．８ｍ、幅方向のマージンを左右それぞれ０．１ｍとすると、２．０ｍと計算される。
図１８は、図１５のステップＳ６０２の分離可能横位置テーブル作成ルーチンを示すフローチャートである。図１８のルーチンは、車両運動制限部７２が実行するルーチンである。図１８のルーチンが開始されると、車両運動制限部７２は、ステップＳ７０１において、第１横位置制限値Ｙlimit_range[Ｖself][θself]を算出する。第１横位置制限値Ｙlimit_range[Ｖself][θself]は、周辺構造物８１と対象物体８２とを距離方向において別々に検出可能な横位置制限値である。
次いで、車両運動制限部７２は、ステップＳ７０２において、第２横位置制限値Ｙlimit_velocity[Ｖself][θself]を算出する。第２の横位置制限値Ｙlimit_velocity[Ｖself][θself]は、周辺構造物８１と対象物体８２とを相対速度方向に別々に検出可能な横位置制限値である。
次いで、車両運動制限部７２は、ステップＳ７０３において、第１横位置制限値Ｙlimit_range[Ｖself][θself]と、第２横位置制限値Ｙlimit_velocity[Ｖself][θself]とのうち、小さい方の横位置制限値を選択する。車両運動制限部７２は、選択した横位置制限値に基づいて、分離可能横位置テーブルＹlimit[Ｖself][θself]を作成する。このことは、周辺構造物８１と対象物体８２とを距離方向及び相対速度方向のいずれか一方によって別々に検出可能な横位置の制限値を選択することを意味している。
図１９は、周辺構造物８１が直線状に配置されている場合における第１横位置制限値Ｙlimit_range[Ｖself][θself]の算出方法を説明するための図である。対象物体としての制御対象監視領域８３内の物体と、周辺構造物８１とを距離方向において別々に検出可能な車両１０の横位置は、車速Ｖself及び車両１０の方位角θselfから算出される。
周辺構造物８１と対象物体とを距離方向において別々に検出可能であるか否かは、図１９の点Ａに存在すると仮定された物体が、周辺構造物８１と別々に検出されるか否かにより判定できる。点Ａは、制御対象監視領域８３において、車両１０との距離が最大且つ周辺構造物８１に最も近い点である。本実施の形態では、周辺構造物８１が直線状に連続して存在していると仮定されているため、レーダ装置４３からある距離以上の領域は、距離方向において別々に検出できない領域と想定される。
点Ａに存在すると仮定された物体と、周辺構造物８１とを別々に検出するための条件は、点Ｂとレーダ装置４３との距離Ｒbと、点Ａとレーダ装置４３との距離Ｒaとの差が、レーダ装置４３により別々に検出可能な距離差Ｒseparateよりも大きいことである。点Ｂは、周辺構造物８１上の点であり、且つＦｏＶ内において、レーダ装置４３との距離が最小となる点である。つまり、
Ｒa＋Ｒseparate＜Ｒb ・・・（４）
点Ｂとレーダ装置４３との距離Ｒbは、以下の式（５）により表される。ここで、θmaxはＦｏＶの角度方向の最大値、Ｙbは周辺構造物８１を基準とするレーダ装置４３の相対的な横位置、θselfは車両１０の方位角である。
Ｒb＝Ｙb／sin(θmax＋θself) ・・・（５）
即ち、以下の式（６）又は（７）を満足すれば、点Ａに存在すると仮定された物体と、周辺構造物８１とは、レーダ装置４３により距離方向に別々に検出される。
Ｒa＋Ｒseparate＜Ｙb／sin(θmax＋θself) ・・・（６）
sin(θmax＋θself)×(Ｒa＋Ｒseparate)＜Ｙb ・・・（７）
点Ａとレーダ装置４３との距離Ｒa、レーダ装置４３のＦｏＶの角度方向の最大値θmax、点Ｂとレーダ装置４３との距離Ｒb、及び車両１０の方位角θselfをなんらかの値に固定すれば、２つの物体を距離方向に別々に検出するために必要な横位置Ｙbが確定される。
１つ目の例として、Ｒaを５ｍ、Ｒseparateを０．２ｍ、θmaxを４５度、θselfを０度とすると、以下の式（８）が成立する。
Ｙb＞３．７ｍ ・・・（８）
即ち、直線状の周辺構造物８１から３．７ｍよりも遠く離れた位置をレーダ装置４３が平行に直線的に動く場合、レーダ装置４３は、点Ａの物体と、周辺構造物８１とを距離方向に別々に検出することができる。
また、１つ目の例に対し、θselfを１０度とすると、以下の式（９）が成立する。
Ｙb＞４．３ｍ ・・・（９）
このことは、車両１０の方位角θselfが大きいほど、即ち、車両１０の進行方向が周辺構造物８１に対して垂直に近付くほど、車両１０を周辺構造物８１から遠ざけないと、レーダ装置４３は、２つの物体を距離方向に別々に検出できないことを意味している。
また、１つ目の例に対し、Ｒaを３ｍとすると、以下の式（１０）が成立する。
Ｙb＞２．３ｍ ・・・（１０）
車速Ｖselfが低くなるほど、Ｒaは小さくなり、制御対象監視領域８３が小さくなる。そのため、車速Ｖselfが低くなるほど、より周辺構造物８１に近付いても、レーダ装置４３は、２つの物体を距離方向に別々に検出できるようになることを意味している。
以上より、第１横位置制限値Ｙlimit_range[Ｖself][θself]を以下のように定義する。第１横位置制限値Ｙlimit_range[Ｖself][θself]は、車速Ｖself毎及び車両１０の方位角θself毎に算出される。
Ｙlimit_range[Ｖself][θself]＝sin(θmax＋θself)×(Ｒa＋Ｒseparate) ・・・（１１）
図２０は、周辺構造物８１が直線状に配置されている場合における分離可能横位置テーブルの例を示す図である。なお、第１横位置制限値Ｙlimit_range[Ｖself][θself]は、周辺構造物８１に対する相対座標であるので、車両１０の横位置Ｙselfとの関係は、次式（１２）で表される。ここで、横位置Ｙstatは、任意の座標位置を原点としたときの周辺構造物８１の横位置を示しており、横位置Ｙselfは、任意の座標位置を原点としたときの車両１０の横位置を示している。
Ｙlimit_range[Ｖself][θself]＝Ｙself－Ｙstat ・・・（１２）
なお、レーダ装置４３のＦｏＶが大きいほどレーダ装置４３のアンテナ利得は小さくなる傾向にあることが多い。このため、広角のアンテナであるほど対象物体は検出しにくくなる。従って、アンテナ利得を考慮して、レーダ装置４３のＦｏＶの最大値θmaxが決定されてもよい。また、対象物体との距離が遠くなるほど、減衰により反射波の強度が小さくなることを考慮して、レーダ装置４３のＦｏＶの最大値θmaxが距離毎に異なる値に設定されてもよい。
図２１は、周辺構造物８１が直線状に配置されている場合における第２横位置制限値Ｙlimit_velocity[Ｖself][θself]の算出方法を説明するための図である。制御対象監視領域８３内の物体と、周辺構造物８１とを相対速度方向において別々に検出可能な車両１０の横位置は、距離方向において別々に検出可能な車両１０の横位置と同様に、車速及び車両１０の方位角から算出される。
周辺構造物８１と対象物体とを相対速度方向において別々に検出可能であるか否かは、図２１の点Ｃに存在すると仮定された物体が周辺構造物８１と別々に検出されるか否かにより判定できる。点Ｃは、制御対象監視領域８３において車両１０との距離が最大且つ周辺構造物８１に最も近い点である。
レーダ装置４３から見た点Ｃの縦位置をｘc、レーダ装置４３から見た点Ｃの横位置をｙcとすると、レーダ装置４３から見た点Ｃの方位角θcは、以下の式（１３）により表される。
θc＝atan(ｙc／ｘc) ・・・（１３）
点Ｃに存在すると仮定された物体の相対速度Ｖcの大きさは、レーダ装置４３により検出され、以下の式（１４）により表される。
Ｖc＝Ｖself×cosθc ・・・（１４）
点Ｃに存在すると仮定された物体と、周辺構造物８１とを別々に検出するための条件は、周辺構造物８１の相対速度Ｖdと点Ｃに存在すると仮定された物体の相対速度Ｖcとの差がレーダ装置４３により別々に検出可能な相対速度差Ｖseparateよりも大きいことである。本実施の形態では、静止物である周辺構造物８１が制御対象監視領域８３よりも広角側に存在しているため、点Ｃに存在すると仮定された物体の相対速度Ｖcは、周辺構造物８１の相対速度Ｖdよりも大きい。従って、点Ｃに存在すると仮定された物体と、周辺構造物８１とを別々に検出するための条件は、以下の式（１５）により表される。
Ｖc－Ｖseparate＞Ｖd ・・・（１５）
点Ｃに存在すると仮定された物体と、周辺構造物８１とは、レーダ装置４３から互いに等距離にある。図２１における点Ｃとレーダ装置４３との距離Ｒcと、周辺構造物８１とレーダ装置４３との距離Ｒdとは互いに等しい。従って、周辺構造物８１の相対速度Ｖdは、以下の式（１６）により表される。
Ｖd＝Ｖself×cosθd ・・・（１６）
また、周辺構造物８１を基準とするレーダ装置４３の相対的な横位置をＹdとすると、θdは以下の式（１７）により表される。
θd＋θself＝asin(Ｙd／Ｒc) ・・・（１７）
Ｒc＝(ｘc 2＋ｙc 2)1/2 ・・・（１８）
即ち、以下の式（１９）又は（２０）を満足すれば、点Ｃに存在すると仮定された物体と、周辺構造物８１とは、レーダ装置４３により相対速度方向に別々に検出される。
Ｖself×cosθc－Ｖseparate＞Ｖself×cosθd ・・・（１９）
cosθc－Ｖseparate／Ｖself＞cosθd ・・・（２０）
ここで、０＜θd＜９０度、０＜θc＜９０度とすると、θが大きいほどcosθは小さくなるので、式（２０）は、以下の式（２１）に置き換えることができる。
acos(cosθc－(Ｖseparate／Ｖself))＜θd ・・・（２１）
式（１７）のθdを式（２１）の不等式により置き換えると、以下の式（２２）又は式（２３）により表される。
acos(cosθc－(Ｖseparate／Ｖself))＋θself＜asin(Ｙd／Ｒc) ・・・（２２）
acos(cosθc－(Ｖseparate／Ｖself))＜asin(Ｙd／Ｒc)－θself ・・・（２３）
０＜asin(Ｙd／Ｒc)＜９０度とすると、θが大きいほど、sinθは大きくなるので、式（２２）は、以下の式（２４）又は（２５）により表される。
sin{acos(cosθc－(Ｖseparate／Ｖself))＋θself}＜Ｙd／Ｒc ・・・（２４）
Ｒc×sin{acos(cosθc－(Ｖseparate／Ｖself))＋θself}＜Ｙd ・・・（２５）
Ｒc、θc、Ｖseparate、Ｖself、及びθselfをなんらかの値に固定することにより、２つの物体を相対速度方向に別々に検出するのに必要なＹdが確定される。
１つ目の例として、Ｖselfを１０ｋｍ／ｈ、ｘcを５ｍ、ｙcを０．９ｍ、Ｖseparateを０．１ｍ／ｓ、Ｒcを５．０８ｍ、θcを１０．２度、及びθselfを０度とすると、以下の式（２６）が成立する。
Ｙd＞１．６１ｍ ・・・（２６）
即ち、直線状の周辺構造物８１から１．６１ｍよりも遠く離れた位置をレーダ装置４３が周辺構造物８１と平行に直線的に動く場合、レーダ装置４３は、点Ｃの物体と、周辺構造物８１とを相対速度方向に別々に検出することができる。
また、１つ目の例に対し、θselfを１０度とすると、以下の式（２７）が成立する。
Ｙd＞２．４３ｍ ・・・（２７）
このことは、車両１０の方位角θselfが大きいほど、即ち、車両１０の進行方向が周辺構造物８１に対して垂直に近付くほど、車両１０を周辺構造物８１から遠ざけないと、レーダ装置４３は、２つの物体を相対速度方向に別々に検出できないことを意味している。
また、１つ目の例に対し、Ｖselfを５ｋｍ／ｈ、ｘcを３ｍ、ｙcを０．９ｍ、Ｒcを３．１３ｍ、θcを１６．７度とすると、以下の式（２８）が成立する。
Ｙd＞１．４５ｍ ・・・（２８）
車速Ｖselfが低くなるほど、ｘcは小さくなり、制御対象監視領域８３が小さくなる。そのため、車速Ｖselfが低くなるほど、より周辺構造物８１に近付いても、レーダ装置４３は、周辺構造物８１と点Ｃの物体とを相対速度方向に別々に検出できるようになることを意味している。
以上より、第２横位置制限値Ｙlimit_velocity[Ｖself][θself]を以下のように定義する。
Ｙlimit_velocity[Ｖself][θself]＝Ｒc×sin{acos(cosθc－(Ｖseparate／Ｖself))＋θself}
・・・（２９）
第２横位置制限値Ｙlimit_velocity[Ｖself][θself]は、車速Ｖself毎及び車両１０の方位角θself毎に算出される。そして、第１横位置制限値Ｙlimit_range[Ｖself][θself]の場合と同様に、図２０に示したようなテーブルが作成される。
なお、第２横位置制限値Ｙlimit_velocity[Ｖself][θself]は、周辺構造物８１に対する相対座標であるので、車両１０の横位置Ｙselfとの関係は、次式で表される。ここで、横位置Ｙstatは、任意の座標位置を原点としたときの周辺構造物８１の横位置を示しており、横位置Ｙselfは、任意の座標位置を原点としたときの車両１０の横位置を示している。
Ｙlimit_velocity[Ｖself][θself]＝Ｙself－Ｙstat ・・・（３０）
なお、ＲcとＲdとは互いに等しいと仮定したが、ＲcとＲdとは互いに異なっていてもよい。また、レーダ装置４３により別々に検出可能な距離差が考慮されてもよい。
図２２は、周辺構造物８１が直線状に配置されている場合において、車両１０が直進するときの車両１０の走行可能領域を示す模式図である。図２２では、車速Ｖself及び車両１０の方位角θself毎に用意された座標マップに、算出された分離可能横位置テーブルＹlimit[Ｖself][θself]に基づいて、車両１０が走行可能な領域に「○」が付され、車両１０が走行可能でない領域に「×」が付されている。つまり、走行可能領域８５は、「○」が付された領域である。
図２３は、周辺構造物８１が直線状に配置されている場合において、車両１０が周辺構造物８１に近付きながら走行するときの車両１０の走行可能領域８５を示す模式図である。車両１０の進行方向が周辺構造物８１に対して垂直に近付くほど、横位置制限値は大きくなるため、図２３では、図２２と比較して、走行可能領域８５が横方向に狭くなっている。
図２４は、周辺構造物８１が直線状に配置されている場合において、車両１０が低速直進するときの車両１０の走行可能領域８５を示す模式図である。低速直進とは、図２２に示した例における車速よりも低い車速によって車両１０が直進している状態である。車速が低いほど、横位置制限値は小さくなるため、図２４では、図２２と比較して、走行可能領域８５が横方向に広くなっている。
次に、退避経路決定部７１による退避経路及び車速計画の算出方法について、より詳細に説明する。車両運動制限部７２により車速Ｖselfと車両１０の方位角θself毎に分離可能横位置テーブルが作成された後、退避経路決定部７１は、図２２～図２４に示したような走行可能領域を車両１０に走行させるための退避経路の算出及び車速計画の算出を行う。
退避経路及び車速計画は、レーダ装置４３の性能だけでなく、別の制約が考慮される必要がある。別の制約とは、例えば、物理的な制約、道路標識による制約、乗り心地に関する制約、周辺構造物８１との位置関係についての制約、周辺の他の車両との位置関係についての制約が挙げられる。物理的な制約には、車速Ｖself、加減速度、及び操舵角が含まれている。退避経路決定部７１は、これらの別の制約を逸脱しない範囲において、レーダ装置４３の性能を考慮した退避経路及び車速計画を決定する。
分離可能横位置テーブルの使用方法としては、次の２通りの例が考えられる。１つ目の例では、退避経路決定部７１は、退避経路及び車速を決定する際に、分離可能横位置テーブルを用いて、レーダ装置４３の性能を考慮した経路及び車速を算出する。２つ目の例では、退避経路決定部７１は、レーダ装置４３の性能を考慮せずに経路及び車速を決定し、決定された経路及び車速が、分離可能横位置テーブルの値の範囲内にあるかを確認する。そして、退避経路決定部７１は、分離可能横位置テーブルの範囲内にない部分について、経路及び車速を見直す。
以下、２つ目の例について、図面を参照しながら詳細に説明する。図２５は、周辺構造物８１が直線状に配置されている場合において、初回の経路生成時点における退避経路の見直し方及び車速計画の見直し方の例を説明するための図である。退避経路決定部７１は、車両運動制限部７２により算出された制限値を事前に考慮せずに、退避経路及び車速計画を算出する。
この場合、自動運転車両は、第０１地点及び第０３地点においては、走行可能領域に存在しているが、第０２地点において、自動運転車両は、走行可能でない領域を走行することになっている。自動運転車両は、算出された退避経路及び車速計画に従って自動的に走行する車両１０である。
図２６は、周辺構造物８１が直線状に配置されている場合において、第１の経路見直し案の退避経路の見直し方及び車速計画の見直し方の例を説明するための図である。車両運動制限部７２は、自動運転車両が初回の経路生成時点における経路計画及び車速計画に基づいて走行した場合に、周辺構造物８１と制御対象監視領域８３の物体とが別々に検出可能であるかの確認を行う。退避経路決定部７１は、図２５の第０２地点の経路計画及び車速計画を、生成された分離可能横位置テーブルを参照することにより修正する。
その際、車両運動制限部７２は、第１２地点における自動運転車両の退避経路を変更せずに、車速を退避経路決定部７１により決定された車速よりも低くし、制御対象監視領域８３を小さくする。これにより、自動運転車両は、走行可能領域を走行できることになる。
図２７は、周辺構造物８１が直線状に配置されている場合において、第２の経路見直し案の退避経路の見直し方及び車速計画の見直し方の例を説明するための図である。図２７に示したように、第２２地点における自動運転車両のその後の退避経路は一点鎖線により示される。自動運転車両がこの一点鎖線により示された退避経路に沿って走行すると、レーダ装置４３は、周辺構造物８１と制御対象監視領域８３の物体とを別々に検出できなくなる。
そこで、車両運動制限部７２は、第２２地点における車速Ｖselfを固定した状態において、自動運転車両の方位角θselfを、退避経路決定部７１により決定された方位角θselfよりも小さくする。これにより、第２２地点以後の退避経路は、実線により示された退避経路となり、自動運転車両は、第２３地点に向かうことになる。この実線により示された退避経路に沿って自動運転車両が走行することにより、レーダ装置４３は、周辺構造物８１と制御対象監視領域８３の物体とを別々に検出することができる。
このように、車両運動制限部７２は、車両１０の運動についてのパラメータのうち、車速Ｖself及び走行経路の少なくともいずれか１つを制限する。
車両運動制限部７２は、第０２地点における車速Ｖselfを固定した状態において、車両１０を周辺構造物８１から遠ざけてもよい。また、退避経路と車速Ｖselfとを連動して変更させながら、制限値を算出してもよい。
ここでは、車両１０が退避する前に退避経路決定部７１が退避経路及び車速計画を立案することを前提に説明したが、退避経路及び車速計画を次のように見直してもよい。例えば、退避経路決定部７１は、車両１０の退避中に、物体検出装置４０からリアルタイムに周辺構造物８１の位置を取得するとともに、車両状態検出部５０から車速及び操舵角を取得して、これらの情報に基づいて退避経路及び車速計画を見直してもよい。
図２８は、図１４のステップＳ５０２のレーダ性能を考慮した退避経路及び車速計画制限値算出ルーチンを示すフローチャートである。図２８のルーチンは、車両運動制限部７２が実行するルーチンである。図２８のルーチンは、周辺構造物８１が任意の形状によって配置されている場合に実行されるルーチンである。
図２８のルーチンが開始されると、車両運動制限部７２は、ステップＳ８０１において、制御対象監視領域８３を算出する。ここでは、周辺構造物８１が直線状に配置されている場合と同様であるため、詳細な説明は省略される。
次いで、車両運動制限部７２は、ステップＳ８０２において、車速Ｖself、車両１０の方位角θself、車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）における分離可否テーブルを生成する。
図２９は、図２８のステップＳ８０２の分離可否テーブル生成ルーチンを示すフローチャートである。図２９のルーチンが開始されると、車両運動制限部７２は、ステップＳ９０１において、制御対象監視領域８３内のすべての点において、周辺構造物８１と、制御対象監視領域８３内の物体とが距離方向に別々に検出可能であるかを計算する。上記の計算は、車速Ｖself、車両１０の方位角θself、車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）毎に行われる。
次いで、車両運動制限部７２は、ステップＳ９０２において、制御対象監視領域８３内のすべての点において、周辺構造物８１と、制御対象監視領域８３内の物体とが相対速度方向に別々に検出可能であるかを計算する。ステップＳ９０２では、周辺構造物８１と制御対象監視領域８３内の物体とが相対速度方向に別々に検出可能であるかを、車速Ｖself、車両１０の方位角θself、車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）毎に計算する。
次いで、車両運動制限部７２は、ステップＳ９０３において、周辺構造物８１と、制御対象監視領域８３内の物体とが距離方向及び相対速度方向の少なくとも一方に別々に検出可能であるか否かを判定する。
周辺構造物８１と、制御対象監視領域８３内の物体とが距離方向及び相対速度方向の少なくとも一方に別々に検出可能である場合、車両運動制限部７２は、ステップＳ９０４において、分離可否テーブルの該当箇所に「別々に検出可能」である旨を入力する。該当箇所とは、計算に用いられた各車速Ｖself、車両１０の方位角θself、車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）に該当する箇所である。
一方、周辺構造物８１と、制御対象監視領域８３内の物体とが距離方向にも相対速度方向にも別々に検出可能でない場合、車両運動制限部７２は、ステップＳ９０５において、分離可否テーブルに「別々に検出不可能」である旨を入力する。
以下、図面を参照して、分離可否テーブルを用いた処理をより具体的に説明する。図３０は、周辺構造物８１が任意の形状に配置されている場合における距離方向の分離可否判定方法を説明するための図である。
周辺構造物８１の一部である点Ｅとレーダ装置４３との距離をＲeとすると、レーダ装置４３からの距離がＲe－Ｒseparateよりも大きく、且つＲe＋Ｒseparateよりも小さくなる点に存在する物体は、点Ｅに存在する物体と距離方向に別々に検出することができない。制御対象監視領域８３のうち、レーダ装置４３からの距離がＲe－Ｒseparateよりも大きく、且つＲe＋Ｒseparateよりも小さくなる範囲は、図３０の斜線部８６により表される。つまり、この斜線部８６内に存在する物体は、点Ｅに存在する物体と距離方向に別々に検出することができない。
この例において、周辺構造物８１は点として表されているが、周辺構造物８１が壁のように連続して存在している場合、ＦｏＶ内の周辺構造物８１上のすべての点が、制御対象監視領域８３内の各点に対して距離方向に別々に検出可能であるかを判定する必要がある。例えば、周辺構造物８１上に設定される点の数をＮとし、制御対象監視領域８３内に設定される点の数をＭとすると、Ｎ×Ｍ通りの組合せについて、距離方向に別々に検出可能か否かの判定を行うことになる。制御対象監視領域８３内のすべての点において、別々に検出可能である場合、車両運動制限部７２は、そのときの車速Ｖself、車両１０の方位角θself、及び車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）において、距離方向に別々に検出可能と判定する。
制御対象監視領域８３内のすべての点において、距離方向に別々に検出可能かどうかを判定した後、車両運動制限部７２は、車速Ｖself、車両１０の方位角θself、及び車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）と走行可能可否との関係を規定した距離方向の分離可否テーブルを生成する。
次に、ステップＳ９０２における相対速度方向の分離可否判定方法について説明する。図３１は、周辺構造物８１が任意の形状に配置されている場合における相対速度方向の分離可否判定方法を説明するための図である。この場合、ＦｏＶ内の周辺構造物８１上のすべての点が、制御対象監視領域８３内の各点と相対速度方向に別々に検出可能であるか否かを判定する必要がある。これは、周辺構造物８１の配置の仕方によっては、レーダ装置４３の遠方では、周辺構造物８１と、制御対象監視領域８３の物体とを相対速度方向に別々に検出可能であったとしても、レーダ装置４３に近い位置では、相対速度方向に別々に検出できないことがあるからである。
図３１に示したように、制御対象監視領域８３の左上端の点Ｈとレーダ装置４３との距離と、周辺構造物８１上の点Ｉとレーダ装置４３との距離とは互いに等しい。また、制御対象監視領域８３の点Ｆとレーダ装置４３との距離と、周辺構造物８１上の点Ｇとレーダ装置４３との距離とは、互いに等しい。また、点Ｆとレーダ装置４３との距離は、点Ｈとレーダ装置４３との距離よりも短い。
点Ｈの物体と点Ｉの物体とが別々に検出可能であったとしても、点Ｆの物体と点Ｇの物体とが別々に検出可能ではない場合がある。これは、点Ｆと点Ｇとの相対速度差Ｖseparateは、点Ｈと点Ｉとの相対速度差Ｖseparateよりも小さいためである。
よって、ステップＳ９０１における判定と同様に、車両運動制限部７２は、ＦｏＶ内の周辺構造物８１のすべての点が、制御対象監視領域８３内の各点と相対速度方向に別々に検出可能かを演算する。制御対象監視領域８３内のすべての点において、別々に検出可能である場合、車両運動制限部７２は、そのときの車速Ｖself、車両１０の方位角θself、及び車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）において、相対速度方向に別々に検出可能と判定する。
制御対象監視領域８３内のすべての点において、相対速度方向に別々に検出可能かどうかを判定した後、車両運動制限部７２は、車速Ｖself、車両１０の方位角θself、及び車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）と走行可能可否との関係を規定した相対速度方向の分離可否テーブルを生成する。
次に、図２９のステップＳ９０３からステップＳ９０５までの処理について、図面を参照しながら、より詳細に説明する。図３２は、周辺構造物８１が任意の形状に配置されている場合における車両１０の走行可能領域の第１の例を示す模式図である。ステップＳ９０３からステップＳ９０５までの処理では、車速Ｖself及び車両１０の方位角θself毎に用意された座標マップにおいて、車両１０が走行可能な領域に「○」が付され、車両１０が走行可能でない領域に「×」が付される。
言い換えると、図３２の座標マップにおける「○」が付された座標は、ステップＳ９０４において、「別々に検出可能である」旨が入力された座標である。図３２の座標マップにおける「×」が付された座標は、ステップＳ９０５において、「別々に検出不可能である」旨が入力された座標である。
図３２に示されている周辺構造物８１の形状は、直線状ではあるが途中に段差を有している形状である。この場合、分離可否テーブルには、周辺構造物８１の形状に合わせて、走行可能領域が設定される。
図３３は、周辺構造物８１が任意の形状に配置されている場合における車両１０の走行可能領域の第２の例を示す模式図である。図３３に示されている周辺構造物８１の形状は、直線状ではあるが途中で途切れている形状である。この場合、分離可否テーブルには、周辺構造物８１が途切れている部分の周囲が走行可能領域に設定される。
図３４は、周辺構造物８１が任意の形状に配置されている場合における車両１０の走行可能領域の第３の例を示す模式図である。図３４では、直線状に配置されている周辺構造物８１とは別の周辺構造物８７が配置されている。この場合、分離可否テーブルには、別の周辺構造物８７の周囲が走行可能でない領域に設定される。
本実施の形態では、それぞれ予め定められた車速Ｖself、車両１０の方位角θself、及び車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）毎に、距離方向及び相対速度方向における検出可否判定を行っていた。しかし、演算時間を短縮するため、演算範囲を、想定される車速Ｖself、想定される車両１０の方位角θself、及び想定される車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）に限定して、距離方向及び相対速度方向における検出可否判定を行ってもよい。
図３５は、周辺構造物８１が任意の形状に配置されている場合における車両１０の走行エリアを限定する場合において、車両１０が直進するときの例を示す模式図である。図３６は、周辺構造物８１が任意の形状に配置されている場合における車両１０の走行エリアを限定する場合において、車両１０が周辺構造物８１に近付きながら走行するときの例を示す模式図である。
図３５及び図３６に示したように、車両１０の走行エリア８８を設定することにより、分離可否テーブルを作成するための車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）の範囲を限定する。図３５における走行エリア８８の範囲と、図３６における走行エリア８８の範囲は同じである。車両１０が直進するときの走行可能領域は、車両１０が周辺構造物８１に近付きながら走行するときの走行可能領域よりも広い。
なお、本実施の形態では、車速Ｖself及び車両１０の方位角θself毎に、車両１０の走行可能領域８５についてのテーブルが生成されたが、車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）及び車速Ｖself毎に、車両１０の走行可能領域８５についてのテーブルが生成されてもよい。また、車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）及び車両１０の方位角θself毎に、車両１０の走行可能領域８５についてのテーブルが生成されてもよい。
つまり、車両運動制限部７２は、第１制限値、第２制限値、及び第３の制限値の少なくともいずれか１つを算出し、車両制御部６０は、第１制限値、第２制限値、及び第３制限値の少なくとも１つによる制限の範囲内において、車両１０の運動を制御してもよい。
第１制限値は、車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）と車速Ｖselfとを固定したときの車両１０の方位角θselfの制限値である。第２制限値は、車速Ｖselfと車両１０の方位角θselfとを固定したときの車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）の制限値である。第３制限値は、車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）と車両１０の方位角θselfとを固定したときの車速Ｖselfの制限値である。
実施の形態２．
前述の実施の形態１では、車両運動制限部７２は、制御対象監視領域８３内に存在していると想定される物体と周辺構造物８１とを、レーダ装置４３が別々に検出するために、退避経路の制限値の算出及び車速計画の制限値の算出が行われていた。これに対し、実施の形態２では、制御対象監視領域８３内に存在していると想定される物体の直接波と周辺構造物８１を介する物体の間接波とを、レーダ装置４３が別々に検出するために、退避経路の制限値の算出及び車速計画の制限値の算出が行われる。間接波は、制御対象監視領域に物体が存在すると想定した場合における物体の直接波とは別の被検出体である。
路側退避制御部７０が実行する処理は、図２８に示すレーダ性能を考慮した退避経路及び車速計画制限値算出のルーチンにおけるステップＳ８０１の処理までは、実施の形態１の処理と同一であるため説明を省略する。図３７は、実施の形態２による分離可否テーブル生成ルーチンを示すフローチャートである。
図３７において、ステップＳ９０３の周辺構造物８１と、制御対象監視領域８３内の物体とが距離方向及び相対速度方向の少なくとも一方に別々に検出可能であるか否かを判定する処理までは、実施の形態１と同一であるため説明を省略する。
ステップＳ９０３において、周辺構造物８１と、制御対象監視領域８３内の物体とが距離方向及び相対速度方向の少なくとも一方に別々に検出可能であると判定された場合、車両運動制限部７２は、ステップＳ９０６において、制御対象監視領域８３内のすべての点において、制御対象監視領域８３内の物体の直接波と周辺構造物８１を介する物体の間接波とが別々に検出可能であるか否かを判定する。上記の計算は、車速Ｖself、車両１０の方位角θself、車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）毎に行われる。
制御対象監視領域８３内の物体の直接波と、周辺構造物８１を介する物体の間接波とが別々に検出可能である場合、車両運動制限部７２は、ステップＳ９０７において、分離可否テーブルの該当箇所に「別々に検出可能」である旨を入力する。該当箇所とは、計算に用いられた各車速Ｖself、車両１０の方位角θself、車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）に該当する箇所である。
ステップＳ９０３において周辺構造物８１と、制御対象監視領域８３内の物体とが距離方向にも相対速度方向にも別々に検出可能でないと判定された場合、車両運動制限部７２は、ステップＳ９０８において、分離可否テーブルに「別々に検出不可能」である旨を入力する。また、ステップＳ９０６において制御対象監視領域８３内の物体の直接波と、周辺構造物８１を介する物体の間接波とが別々に検出可能でないと判定された場合、車両運動制限部７２は、ステップＳ９０８において、分離可否テーブルに「別々に検出不可能」である旨を入力する。
以下、図面を参照して、ステップＳ９０６における制御対象監視領域８３内の物体の直接波と、周辺構造物８１を介する物体の間接波とが別々に検出可能かを判定する方法についてより具体的に説明する。図３８は、周辺構造物８１が任意の形状に配置されている場合における直接波と間接波の分離可否判定方法を説明するための図である。
制御対象監視領域８３内の点をＪ、レーダ装置４３の中心点をＯ、周辺構造物８１の一部である点をＫとした場合、レーダ装置４３から送信された送信波は、点Ｊにおいて反射してレーダ装置４３において受信される、つまり直接波として受信される。一方、レーダ装置４３から送信された送信波は、点Ｋにおいて反射して、その反射波が点Ｊにおいて再び反射され、レーダ装置４３において受信される、つまり間接波として受信されることもある。
ここで、点Ｏと点Ｊ間の距離をＲoj、点Ｏと点Ｋ間の距離をＲok、点Ｋと点Ｊ間の距離をＲkjとする。また、レーダ装置４３から送信された送信波が、点Ｊにおいて反射してレーダ装置４３において受信される電波、即ち、直接波の経路を経路０１、レーダ装置４３から送信された送信波が点Ｋにおいて反射して、その反射波が点Ｊにおいて再び反射され、レーダ装置４３において受信される電波、即ち、間接波の経路を経路０２とする。このとき、経路０１による反射波、即ち、直接波は、距離Ｒojでレーダ装置４３に受信され、経路０２による反射波、即ち、間接波は、距離(Ｒok＋Ｒkj＋Ｒoj)／２でレーダ装置４３に受信される。
これより、経路０１における反射波、即ち、直接波の距離Ｒojと、経路０２における反射波、即ち、間接波の距離(Ｒok＋Ｒkj＋Ｒoj)／２との差が、レーダ装置４３により別々に検出可能な距離差Ｒseparateよりも大きければ、直接波と間接波を距離方向に別々に検出することができる。
車両１０が周辺構造物８１から遠いほど、経路０１における反射波、即ち、直接波の距離Ｒojと経路０２における反射波、即ち、間接波の距離(Ｒok＋Ｒkj＋Ｒoj)／２の差が大きくなるため、距離方向に別々に検出しやすくなる。
この例において、被検出体として、周辺構造物８１上の任意の１点だけを考えているが、周辺構造物８１が図３８に示す壁のように連続して存在している場合、ＦｏＶ内の周辺構造物８１上のすべての点が、制御対象監視領域８３内の各点に対して距離方向に別々に検出可能であるかを判定する必要がある。例えば、周辺構造物８１上に設定される点の数をＮとし、制御対象監視領域８３内に設定される点の数をＭとすると、Ｎ×Ｍ通りの組合せについて、距離方向に別々に検出可能か否かの判定を行うことになる。
また、周辺構造物が直線状に配置されている場合には、実施の形態１と同様に車速Ｖself及び車両１０の方位角θself毎に制御対象監視領域８３内の物体の直接波と、周辺構造物８１を介する物体の間接波とが別々に検出可能な横位置を算出することができる。その際、ＦｏＶ内の周辺構造物８１上のすべての点が、制御対象監視領域８３内の各点に対して距離方向に別々に検出可能であるかを判定するのではなく、間接波の影響が大きい周辺構造物上の点を選定して計算を行うことも考えられる。
制御対象監視領域８３内のすべての点において、距離方向に別々に検出可能かどうか判定後、車両運動制限部７２は、車速Ｖself、車両１０の方位角θself、及び車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）と走行可能可否との関係を規定した直接波と間接波の分離可否テーブルを生成する。
本例では、距離方向に別々に検出されるか否かを判定する例を示したが、相対速度方向にも別々に検出されるか否かの判定を行い、少なくともいずれか１つの方向に別々に検出された場合、分離可否テーブルに「別々に検出可能」である旨を入力してもよい。
本例では、間接波の経路をレーダ装置４３⇒周辺構造物８１上の点⇒制御対象監視領域８３内の点⇒レーダ装置４３としたが、他の経路についても同様に考えることができる。
本例では、ステップＳ９０１からステップＳ９０３にかけて、周辺構造物８１と、制御対象監視領域８３内の物体とが距離方向と相対速度方向に別々に検出可能であるかを計算して距離方向及び相対速度方向の少なくとも一方に別々に検出可能であると判定された場合に、ステップＳ９０６における制御対象監視領域８３内の物体の直接波と周辺構造物８１を介する物体の間接波とが別々に検出可能であるかを計算する例を示した。しかし、ステップＳ９０１からステップＳ９０３の処理を実施しないで、ステップＳ９０６の処理を行ってもよい。
ステップＳ９０７とステップＳ９０８より後の処理、即ち、ステップＳ５０５以降の処理については、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
このように、実施の形態１ならびに実施の形態２に係る自動運転装置２０は、車両制御部６０を備えている。車両制御部６０は、レーダ装置４３からの情報に基づいて、車両１０の運転を制御する。レーダ装置４３は、車両１０に搭載されている。
車両制御部６０による車両１０の運転制御には、分離モードが含まれている。車両制御部６０には、制御対象監視領域８３が設定されている。制御対象監視領域８３は、車両１０の進行方向における前方の領域である。
実施の形態１に係る車両制御部６０は、分離モードにおいては、制御対象監視領域８３に物体が存在すると想定した場合における物体と、周辺構造物８１とが、レーダ装置４３によって別々に検出されるように、車両１０の運転を制御する。周辺構造物８１は、車両１０の外部の構造物である。
レーダ装置４３により周辺構造物８１と物体とを別々に検出するし易さは、車両１０が周辺構造物８１から遠いほど、車速Ｖselfが低いほど、車両１０の方位角θselfが小さいほど向上する。そのため、分離モードにおいて、レーダ装置４３により周辺構造物８１と物体とが別々に検出され易くなるように、車両１０の運転が制御される。その結果、レーダ装置４３による物体の検出精度の低下を抑制することができる。
実施の形態２に係る車両制御部６０は、分離モードにおいては、制御対象監視領域８３に物体が存在すると想定した場合における物体の直接波と、周辺構造物８１を介する物体の間接波とが、レーダ装置４３によって別々に検出されるように、車両１０の運転を制御する。周辺構造物８１は、車両１０の外部の構造物である。
レーダ装置４３により直接波と間接波とを別々に検出するし易さは、車両１０が周辺構造物８１から遠いほど向上する。そのため、分離モードにおいて、レーダ装置４３により直接波と間接波とが別々に検出され易くなるように、車両１０の運転が制御される。その結果、レーダ装置４３による物体の検出精度の低下を抑制することができる。
また、実施の形態１ならびに実施の形態２に係る車両制御部６０は、車両運動制限部７２をさらに有している。車両運動制限部７２は、レーダ装置４３の分解能、車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）、車速Ｖself、及び車両１０の方位角θselfに基づいて、車両１０の運動を制限する。
これによれば、周辺構造物８１と物体とをレーダ装置４３の距離方向又は相対速度方向において、別々に検出し易くなるように、車両１０の運動が制限される。また、物体の直接波と周辺構造物８１を介する物体の間接波とをレーダ装置４３の距離方向又は相対速度方向において、別々に検出し易くなるように、車両１０の運動が制限される。そのため、レーダ装置４３の分解能を高くすることなく、レーダ装置４３によってより信頼性の高い物体の検出を可能にする。
また、車両運動制限部７２は、車両１０の運動についてのパラメータのうち、車速Ｖself及び車両１０の走行経路の少なくともいずれか１つを制限する。
例えば、車速Ｖselfを低くするほど、ブレーキにより車両を停止させるまでの距離が短くなるため、制御対象監視領域８３の長さＬｘを短くすることができる。また、車速Ｖselfを高くするほど、周辺構造物８１と対象物体８２とを相対速度方向に別々に検出し易くなる。また、周辺構造物８１に対して車両１０の方位角が緩やかであるほど、周辺構造物８１と対象物体８２とを相対速度方向に別々に検出し易くなる。また、周辺構造物８１と車両１０との距離が長いほど、周辺構造物８１と対象物体８２とを距離方向に別々に検出し易くなる。その結果、車両１０の運動の制限を緩和することができる。つまり、車速Ｖself及び経路のうち少なくとも１つを制限することにより、周辺構造物８１と対象物体８２とを距離方向及び相対速度方向の少なくともいずれか１つの方向に別々に検出し易くなる。また、車両１０が周辺構造物８１から遠いほどレーダ装置４３により対象物体８２の直接波と、周辺構造物８１を介する物体の間接波とを別々に検出し易くなる。その結果、車両１０の運動の制限を緩和することができる。
また、レーダ装置４３は、距離分解能に関する複数の制御モードを有している。複数の制御モードには、手動運転対応モードと自動運転対応モードとが含まれている。自動運転対応モードは、車両１０の運転主体が車両制御部６０であるときに選択されるモードである。第１距離分解能は、第２距離分解能よりも高い。第１距離分解能は、自動運転対応モードにおける距離分解能である。第２距離分解能は、手動運転対応モードにおける距離分解能である。
自動運転対応モードにおいて、車両制御部６０は、車両１０を自動的に路側に停車させる制御を実行する。
運転主体が運転者であるときと比べて、運転主体が車両制御部であるときは、より高い物体の検出信頼性が求められる。そのため、運転主体が車両制御部６０であるときには、レーダ装置４３の制御モードを、より分解能の高いモードに切り替える。これにより、レーダ装置４３により周辺構造物８１と対象物体８２とを別々に検出可能な領域と、レーダ装置４３により対象物体８２の直接波と周辺構造物８１を介する対象物体８２の間接波とを別々に検出可能な領域とを広げることができる。レーダ装置４３によって周辺構造物８１と対象物体８２とを別々に検出可能な領域と、レーダ装置４３によって対象物体８２の直接波と周辺構造物８１を介する対象物体８２の間接波とを別々に検出可能な領域とが広がった状態において、車両１０を自動的に路側に停車させる。その結果、より安全に車両１０を路側に停車させることができる。
また、レーダ装置４３は、相対速度分解能に関する複数の制御モードを有している。複数の制御モードには、手動運転対応モードと自動運転対応モードとが含まれている。自動運転対応モードは、車両１０の運転主体が車両制御部６０であるときに選択されるモードである。第１相対速度分解能は、第２相対速度分解能よりも高い。第１相対速度分解能は、自動運転対応モードにおける相対速度分解能である。第２相対速度分解能は、手動運転対応モードにおける相対速度分解能である。
自動運転対応モードにおいて、車両制御部６０は、車両１０を自動的に路側に停車させる制御を実行する。
これによれば、運転主体が車両制御部６０であるときには、レーダ装置４３の制御モードを、より分解能の高いモードに切り替える。これにより、レーダ装置４３により周辺構造物８１と対象物体８２とを別々に検出可能な領域と、レーダ装置４３により対象物体８２の直接波と周辺構造物８１を介する対象物体８２の間接波とを別々に検出可能な領域とを広げることができる。レーダ装置４３によって周辺構造物８１と対象物体８２とを別々に検出可能な領域と、レーダ装置４３によって対象物体８２の直接波と周辺構造物８１を介する対象物体８２の間接波とを別々に検出可能な領域とが広がった状態において、車両１０を自動的に路側に停車させる。その結果、より安全に車両１０を路側に停車させることができる。
また、レーダ装置４３は、距離分解能及び相対速度分解能に関する複数の制御モードを有している。車両制御部６０は、複数の制御モードの中から、車速Ｖselfが低いほど、距離分解能及び相対速度分解能の少なくともいずれか一方が高く設定された制御モードを選択する。
これによれば、車速Ｖselfが低いほど、検出範囲を狭くし、且つ距離分解能及び相対速度分解能の少なくともいずれか一方を高くすることにより、限られたメモリ容量及び限られた演算時間の範囲内において、レーダ装置４３をより分解能の高いモードにおいて動作させることができる。そのため、レーダ装置４３により別々に検出可能な領域を広げることができる。その結果、車両１０の運動の制限をより緩和することができる。
また、レーダ装置４３は、距離分解能及び相対速度分解能に関する複数の制御モードを有している。車両制御部６０は、複数の制御モードの中から、車両１０と周辺構造物８１との距離が短いほど、距離分解能及び相対速度分解能の少なくともいずれか一方が高く設定された制御モードを選択する。
これによれば、車両１０が周辺構造物８１に近付くほどレーダ装置４３の制御モードを、距離分解能及び相対速度分解能の少なくともいずれか一方が高くされた制御モードに切り替える。これにより、レーダ装置４３によって周辺構造物８１と対象物体８２とを別々に検出可能な領域と、レーダ装置４３によって対象物体８２の直接波と周辺構造物８１を介する対象物体８２の間接波とを別々に検出可能な領域とを広げることができる。その結果、車両１０の運動の制限をより緩和することができる。
また、車両運動制限部７２は、車両１０の走行可能経路上における車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）、車両１０の方位角θself、及び車速Ｖselfにおいて、周辺構造物８１と物体と、又は、物体の直接波と周辺構造物８１を介する物体の間接波とが、レーダ装置４３によって、距離方向及び相対速度方向の少なくともいずれか１つの方向に別々に検出されるか否かを判定する。
車両運動制限部７２は、車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）と車速Ｖselfとを固定したときの車両１０の方位角θselfの制限値、車速Ｖselfと車両１０の方位角θselfとを固定したときの車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）の制限値、及び車両の座標（Ｘself，Ｙself）と車両１０の方位角θselfとを固定したときの車速Ｖselfの制限値の少なくともいずれか１つを算出する。
車両制御部６０は、算出された車両１０の方位角θselfの制限値、車両１０の座標（Ｘself，Ｙself）の制限値、及び車速Ｖselfの制限値の少なくとも１つによる制限の範囲内において、車両１０の運動を制御する。
これによれば、車両１０の運動を制限するためのパラメータについてのテーブルを、レーダ装置４３による物体検出の状況に応じて適宜選択することができる。そのため、レーダ装置４３により周辺構造物８１と対象物体８２とを別々に検出し易く、レーダ装置４３により対象物体８２の直接波と周辺構造物８１を介する対象物体８２の間接波とを別々に検出し易い自動運転装置をより容易に実現することができる。
また、本実施の形態に係るレーダ装置４３は、レーダ本体４３１及びレーダ制御部４３２を備えている。レーダ本体４３１は、車両１０に搭載されている。レーダ制御部４３２は、距離分解能に関する複数の制御モードによって、レーダ本体４３１を制御する。
第１距離分解能は、第２距離分解能よりも高い。第１距離分解能は、自動運転対応モードにおける距離分解能である。第２距離分解能は、手動運転対応モードにおける距離分解能である。
運転主体が運転者であるときと比べて、運転主体が車両制御部６０であるときは、より高い物体の検出信頼性が求められる。そのため、運転主体が車両制御部６０であるときには、レーダ装置４３の制御モードを、より分解能の高いモードに切り替える。これにより、レーダ装置４３により周辺構造物８１と対象物体８２とを別々に検出可能な領域と、レーダ装置４３により対象物体８２の直接波と周辺構造物８１を介する対象物体８２の間接波とを別々に検出可能な領域とを広げることができる。その結果、車両１０の運動の制限をより緩和することができるレーダ装置４３を実現することができる。
また、本実施の形態に係るレーダ装置４３は、レーダ本体４３１及びレーダ制御部４３２を備えている。レーダ本体４３１は、車両１０に搭載されている。レーダ制御部４３２は、相対速度分解能に関する複数の制御モードによって、レーダ本体４３１を制御する。
第１相対速度分解能は、第２相対速度分解能よりも高い。第１相対速度分解能は、自動運転対応モードにおける相対速度分解能である。第２相対速度分解能は、手動運転対応モードにおける相対速度分解能である。
運転主体が運転者であるときと比べて、運転主体が車両制御部６０であるときは、より高い物体の検出信頼性が求められる。そのため、運転主体が車両制御部６０であるときには、レーダ装置４３の制御モードを、より分解能の高いモードに切り替える。これにより、レーダ装置４３により周辺構造物８１と対象物体８２とを別々に検出可能な領域と、レーダ装置４３により対象物体８２の直接波と周辺構造物８１を介する対象物体８２の間接波とを別々に検出可能な領域とを広げることができる。その結果、車両１０の運動の制限をより緩和することができるレーダ装置４３を実現することができる。
また、本実施の形態に係るレーダ装置４３は、レーダ本体４３１及びレーダ制御部４３２を備えている。レーダ本体４３１は、車両１０に搭載されている。レーダ制御部４３２は、車速Ｖselfが低いほど、距離分解能及び相対速度分解能の少なくともいずれか一方を高く設定する。
これによれば、車速Ｖselfが低いほど、検出範囲を狭くし、且つ距離分解能及び相対速度分解能の少なくともいずれか一方を高くすることにより、限られたメモリ容量及び限られた演算時間の範囲内において、レーダ装置４３をより分解能の高いモードにおいて動作させることができる。その結果、車両１０の運動の制限をより緩和することができるレーダ装置４３を実現することができる。
また、本実施の形態に係るレーダ装置４３は、レーダ本体４３１及びレーダ制御部４３２を備えている。レーダ本体４３１は、車両１０に搭載されている。レーダ制御部４３２は、車両１０と周辺構造物８１との距離が短いほど、距離分解能及び相対速度分解能の少なくともいずれか一方を高く設定する。
これによれば、車両１０が周辺構造物８１に近付くほどレーダ装置４３の制御モードを、距離分解能及び相対速度分解能の少なくともいずれか一方が高くされた制御モードに切り替える。これにより、レーダ装置４３によって周辺構造物８１と対象物体８２とを別々に検出可能な領域と、レーダ装置４３によって対象物体８２の直接波と周辺構造物８１を介する対象物体８２の間接波とを別々に検出可能な領域とを広げることができる。その結果、車両１０の運動の制限をより緩和することができるレーダ装置４３を実現することができる。
また、実施の形態１ならびに実施の形態２に係るレーダ装置４３において、自動運転対応モードにおける周波数変調幅Ｂは、前記手動運転対応モードにおける周波数変調幅Ｂよりも広い。
これによれば、自動運転対応モードにおいて、レーダ装置４３により周辺構造物８１と対象物体８２とを別々に検出可能な領域と、レーダ装置４３により対象物体８２の直接波と周辺構造物８１を介する対象物体８２の間接波とを別々に検出可能な領域とを広げることができる。その結果、車両１０の運動の制限をより緩和することができるレーダ装置４３を実現することができる。
また、実施の形態１ならびに実施の形態２に係るレーダ装置４３において、自動運転対応モードにおけるチャープシーケンス時間ＴCSは、前記手動運転対応モードにおけるチャープシーケンス時間ＴCSよりも長い。
これによれば、自動運転対応モードにおいて、レーダ装置４３により周辺構造物８１と対象物体８２とを別々に検出可能な領域と、レーダ装置４３により対象物体８２の直接波と周辺構造物８１を介する対象物体８２の間接波とを別々に検出可能な領域とを広げることができる。その結果、車両１０の運動の制限をより緩和することができるレーダ装置４３を実現することができる。
また、実施の形態１ならびに実施の形態２に係るレーダ装置４３において、自動運転対応モードにおける変調の処理周期は、前記手動運転対応モードにおける変調の処理周期よりも長い。
これによれば、自動運転対応モードにおいて、レーダ装置４３により周辺構造物８１と対象物体８２とを別々に検出可能な領域と、レーダ装置４３により対象物体８２の直接波と周辺構造物８１を介する対象物体８２の間接波とを別々に検出可能な領域とを広げることができる。その結果、車両１０の運動の制限をより緩和することができるレーダ装置４３を実現することができる。
なお、実施の形態１ならびに実施の形態２では、ＦＣＭ方式として、搬送波の周波数を一定の変化率により繰り返し下降させていたが、搬送波の周波数を繰り返し上昇させてもよい。チャープの数Ｎchirp、周波数の変化率、周波数変調幅Ｂは上記例によって特に限定されない。また、レーダ装置４３の変調方式は、ＦＣＭ方式でなくてもよい。例えば、ＦＭ－ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式であってもよいし、パルスドップラー方式であってもよい。
また、レーダ制御部４３２の機能の一部又は全部は、車両制御部６０に組み込まれていてもよい。
また、ステップＳ１０２におけるピークの抽出方法としては、例えば、周波数ビンのうち、予め設定された閾値を超えており且つ極大値となるような周波数ビンを抽出する方法であってもよい。また、ピーク検出の前段において、受信チャンネルのデータを加算してもよい。例えば、４チャンネル分の振幅値を加算して、平均化してからピークを抽出してもよい。また、公知のＤＢＦ（Digital Beam Forming）処理によって、予め設定された方向にビームを向けてからピークを抽出してもよい。
また、ステップＳ１０３における対象物体との距離及び対象物体との相対速度の算出方法は、特にＦＣＭ方式に限定されない。
また、ステップＳ１０４における方位角の測定方法には、超分解能測角法が用いられてもよいし、最尤推定法が用いられてもよいし、別の方法が用いられてもよい。
また、実施の形態１ならびに実施の形態２では、退避エリアに進入可能であると判定して、第２の車速まで車両１０を減速させた後にレーダ装置４３の制御モードを手動運転対応モードから自動運転対応モードに移行させていたが、モードの移行方法はこれに限定されない。
例えば、運転者が運転困難な状態に陥った後に自動運転対応モードに移行させてもよい。また、一連の退避制御の開始から終了までのどのタイミングで、自動運転対応モードに移行させてもよい。一連の退避制御とは、運転者が運転困難な状態に陥ってから、車両１０を暫く同一車線を一定の速度において走行させ、その後、退避可能なエリアが発見された時点において、減速し、路側に停止するような制御である。
また、路側退避制御部７０は、車速に応じて、レーダ装置４３の距離分解能を段階的に変更してもよいし、車速に応じて、レーダ装置４３の相対速度分解能を段階的に変更してもよい。また路側退避制御部７０は、周辺構造物８１との距離に応じて、レーダ装置４３の距離分解能を段階的に変更してもよいし、周辺構造物８１との距離に応じて、レーダ装置４３の相対速度分解能を段階的に変更してもよい。
また、路側退避制御部７０は、制御するアプリケーションの挙動にあわせて制御対象監視領域を設定し、制御対象監視領域がカバーされるように、レーダ装置４３の制御モードを選択してもよい。
また、距離分解能及び相対速度分解能を高く設定したうえで、観測する距離範囲及び相対速度範囲を維持することが望ましいが、このためには、チャープのサンプリング数Ｎsample及びチャープの数Ｎchirpを増やす必要がある。そのため、レーダ制御部４３２のメモリ容量の増加を招く。この対策としては、距離範囲及び相対速度範囲は、車速に応じて限定することが望ましい。
また、実施の形態１ならびに実施の形態２では、車両運動制限部７２が制御対象監視領域８３を計算していたが、運転支援制御部６１が制御対象監視領域８３を計算し、計算結果を車両運動制限部７２に出力してもよい。
また、実施の形態１ならびに実施の形態２では、車速Ｖself及び車両１０の方位角θself毎にリアルタイムに横位置が算出されたが、路側に退避するための走行パターンが幾通りか定まっている場合には、以下のように横位置が算出されてもよい。例えば、周辺構造物８１に対して制御対象監視領域８３内の物体を距離方向及び相対速度方向の少なくともいずれか１つの方向に別々に検出できるように、走行パターンによって、車両１０の運動を予め制限するような横位置制限値のテーブルが用意されてもよい。また、周辺構造物８１を介する物体の間接波に対して制御対象監視領域８３内の物体の直接波を距離方向及び相対速度方向の少なくともいずれか１つの方向に別々に検出できるように、走行パターンによって、車両１０の運動を予め制限するような横位置制限値のテーブルが用意されてもよい。
このような場合、実際には周辺構造物８１が存在していない場合でも、仮想的な周辺構造物８１である仮想構造物に対して、制御対象監視領域８３内の物体を距離方向及び相対速度方向の少なくともいずれか１つの方向に別々に検出できるようにテーブルが作成されてもよい。また、制御対象監視領域８３内の物体の直接波と仮想構造物を介する物体の間接波に対して、距離方向及び相対速度方向の少なくともいずれか１つの方向に別々に検出できるようにテーブルが作成されてもよい。このように仮想構造物を構造物として仮定することで、リアルタイムに横位置を計算することなく少ない演算リソースで、距離方向及び相対速度方向の少なくともいずれか１つの方向に別々に検出できるように、走行パターンによって、車両１０の運動を予め制限することができる。
また、図３０、図３１、及び図３８に示した例では、制御対象監視領域８３のすべての点に対して、距離方向及び相対速度方向の少なくともいずれか１つの方向に、別々に検出可能であるか否かを判定していたが、部分的に、別々に検出できない状態が許容される場合には、すべての点に対して判定しなくてもよい。例えば、周辺構造物８１と、制御対象監視領域８３内の物体とを別々に検出できない場合、物体検出装置４０の他のセンサにより補完することができる場合には、必ずしもレーダ装置４３により距離方向及び相対速度方向の少なくともいずれか１つの方向に別々に検出しなくてもよい。
また、レーダ装置４３により、過去に別々に検出されていた場合、過去のデータに基づいてデータを補間することにより、部分的に別々に検出できない範囲を補完することができる。
また、本実施の形態では、車両運動制限部７２は、距離方向及び相対速度方向の少なくともいずれか１つの方向に、別々に検出可能か否かを判定する際に、ＦｏＶ内の周辺構造物８１上のすべての点と、制御対象監視領域８３内の各点とが、別々に検出可能か否かを判定した。しかし、周辺構造物８１の形状が複雑な場合は、車両運動制限部７２は、周辺構造物８１の形状をより単純な形状に近似してもよい。
また、予め路側に退避するための走行パターンが定められている場合には、分離可否テーブルをリアルタイムに更新するのではなく、当該走行パターンにより周辺構造物８１に対して制御対象監視領域８３内の物体を距離方向及び相対速度方向の少なくともいずれか１つの方向に別々に検出できるように、車両１０の運動を制限するようなテーブルが用意されてもよい。また、当該走行パターンにより周辺構造物８１を介する物体の間接波に対して制御対象監視領域８３内の物体の直接波を距離方向及び相対速度方向の少なくともいずれか１つの方向に別々に検出できるように、車両１０の運動を制限するようなテーブルが用意されてもよい。
この場合、実際には周辺構造物８１が存在しなくとも、仮想構造物に対して制御対象監視領域８３の物体を距離方向及び相対速度方向の少なくともいずれか１つの方向に別々に検出できるようにテーブルが作成されればよい。また、制御対象監視領域８３内の物体の直接波と仮想構造物を介する物体の間接波とに対して、距離方向及び相対速度方向の少なくともいずれか１つの方向に別々に検出できるようにテーブルが作成されてもよい。このように仮想構造物を構造物として仮定することで、分離可否テーブルをリアルタイムに計算することなく少ない演算リソースで、距離方向及び相対速度方向の少なくともいずれか１つの方向に別々に検出できるように、走行パターンによって、車両１０の運動を予め制限することができる。
また、実施の形態１ならびに実施の形態２では、退避エリアは、ロケータ４５からの情報に基づいて探索されたが、カメラ４２からの情報に基づいて探索されてもよいし、レーダ装置４３からの情報に基づいて、道路形状を推定することにより探索されてもよい。いずれにしても、退避エリアが存在するか否かを判定できればどのような方法でもよい。
また、実施の形態１ならびに実施の形態２では、フローチャートにより示された各制御ルーチンは、５０ｍｓ毎に実行されていたが、これらのルーチンの繰り返し周期は、これに限定されない。例えば、２０ｍｓ毎に実行されてもよい。要は、車両１０の制御に適した周期により実行されればよい。
また、実施の形態１ならびに実施の形態２では、制御対象監視領域８３内に存在すると想定される物体は、静止物体を前提としていたが、静止物体が移動体に置き換わっても、周辺構造物８１と移動体とを別々に検出可能であるか否かを判定することは可能である。また、静止物体が移動体に置き換わっても、移動体の直接波と周辺構造物８１を介する移動体の間接波とを別々に検出可能であるか否かを判定することは可能である。また、別の被検出体は、周辺構造物などの静止物体だけでなく、走行する車両や歩行者などの移動体を想定してもよく、制御対象監視領域８３内の物体と移動体とを別々に検出可能であるか否かを判定したり、制御対象監視領域８３内の物体の直接波と、移動体を介する制御対象監視領域８３内の物体の間接波とを別々に検出可能であるか否かを判定したりすることは可能である。
また、実施の形態１ならびに実施の形態２では、図１１に示す運転モード選択ルーチンのステップＳ２０１において、車両１０の運転者が運転困難な状態か否かが判定されていた。しかし、例えば、このステップを、自動的に車両１０を路側に退避させる旨の指示が運転者から行われたか否かを判定するステップに置き換えることによって、本実施の例は、車両１０の運転者が運転困難な場合に限らず車両１０を自動的に路側に停車させる制御を実行することができる。
また、実施の形態１では、距離方向又は相対速度方向に制御対象監視領域８３内に存在していると想定される物体と、周辺構造物８１とをレーダ装置４３が別々に検出する例が示された。また、実施の形態２では、距離方向又は相対速度方向に制御対象監視領域８３内に存在していると想定される物体の直接波と周辺構造物８１を介する物体の間接波とをレーダ装置４３が別々に検出する例が示された。しかし、距離方向及び相対速度方向に加えて、角度方向にも別々に検出する計算フローが追加されてもよい。
また、実施の形態１ならびに実施の形態２の自動運転装置２０の機能は、処理回路によって実現される。図３９は、実施の形態１ならびに実施の形態２の自動運転装置２０の機能を実現する処理回路の第１の例を示す構成図である。第１の例の処理回路１００は、専用のハードウェアである。
また、処理回路１００は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、又はこれらを組み合わせたものが該当する。
また、図４０は、実施の形態１ならびに実施の形態２の自動運転装置２０の機能を実現する処理回路の第２の例を示す構成図である。第２の例の処理回路２００は、プロセッサ２０１及びメモリ２０２を備えている。
処理回路２００では、自動運転装置２０の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ２０２に格納される。プロセッサ２０１は、メモリ２０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、機能を実現する。
メモリ２０２に格納されたプログラムは、上述した各部の手順又は方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。ここで、メモリ２０２とは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリである。また、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等も、メモリ２０２に該当する。
なお、上述した自動運転装置２０の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。
このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、上述した自動運転装置２０の機能を実現することができる。
１０ 車両、２０ 自動運転装置、４０ 物体検出装置、４１ 物体検出部、４３ レーダ装置、４３１ レーダ本体、４３２ レーダ制御部、５０ 車両状態検出部、６０ 車両制御部、６１ 運転支援制御部、６２ アクチュエータ制御部、７０ 路側退避制御部、７１ 退避経路決定部、７２ 車両運動制限部、８１ 周辺構造物（構造物）、８２ 対象物体、８３ 制御対象監視領域。

Claims (11)

  1. 車両に搭載されているレーダ装置からの情報に基づいて、前記車両の運転を制御する車両制御部
    を備え、
    前記車両制御部による前記車両の運転制御には、分離モードが含まれており、
    前記車両制御部には、前記車両の進行方向における前方の領域である制御対象監視領域が設定されており、
    前記車両制御部は、前記分離モードにおいては、前記制御対象監視領域に物体が存在すると想定した場合における前記物体と、前記物体とは別の被検出体とが、前記レーダ装置によって別々に検出されるように、前記車両の運転を制御する
    自動運転装置であって、
    前記車両制御部は、前記レーダ装置の分解能、前記車両の座標、前記車両の速度、及び前記車両の方位角に基づいて、前記車両の運動を制限する車両運動制限部をさらに有しており、
    前記車両運動制限部は、前記車両の走行可能経路上における前記車両の座標、前記車両の方位角、及び前記車両の速度において、前記被検出体と、前記物体とが、前記レーダ装置によって、距離方向及び相対速度方向の少なくともいずれか１つの方向に別々に検出されるか否かを判定し、
    前記車両制御部は、前記分離モードにおいては、前記車両運動制限部による前記判定の結果に基づいて、前記物体と前記被検出体とが前記レーダ装置によって別々に検出されるように前記車両の運転を制御し、
    前記被検出体は、前記車両の外部の構造物、及び前記構造物を介する前記物体の間接波の少なくともいずれか一方である
    自動運転装置。
  2. 前記車両運動制限部は、前記車両の運動についてのパラメータのうち、前記車両の速度及び前記車両の走行経路の少なくともいずれか１つを制限する
    請求項１に記載の自動運転装置。
  3. 前記レーダ装置は、距離分解能に関する複数の制御モードを有しており、
    前記複数の制御モードには、手動運転対応モードと、前記車両の運転主体が前記車両制御部であるときに選択される自動運転対応モードとが含まれており、
    前記自動運転対応モードにおける前記距離分解能である第１距離分解能は、前記手動運転対応モードにおける前記距離分解能である第２距離分解能よりも高く、
    前記自動運転対応モードにおいて、前記車両制御部は、前記車両を自動的に路側に停車させる制御を実行する
    請求項１から請求項２までのいずれか１項に記載の自動運転装置。
  4. 前記レーダ装置は、相対速度分解能に関する複数の制御モードを有しており、
    前記複数の制御モードには、手動運転対応モードと、前記車両の運転主体が前記車両制御部であるときに選択される自動運転対応モードとが含まれており、
    前記自動運転対応モードにおける前記相対速度分解能である第１相対速度分解能は、前記手動運転対応モードにおける前記相対速度分解能である第２相対速度分解能よりも高く、
    前記自動運転対応モードにおいて、前記車両制御部は、前記車両を自動的に路側に停車させる制御を実行する
    請求項１から請求項２までのいずれか１項に記載の自動運転装置。
  5. 前記レーダ装置は、距離分解能及び相対速度分解能に関する複数の制御モードを有しており、
    前記車両制御部は、前記複数の制御モードの中から、前記車両の速度が低いほど、前記距離分解能及び前記相対速度分解能の少なくともいずれか一方が高く設定された制御モードを選択する
    請求項１から請求項２までのいずれか１項に記載の自動運転装置。
  6. 前記レーダ装置は、距離分解能及び相対速度分解能に関する複数の制御モードを有しており、
    前記車両制御部は、前記複数の制御モードの中から、前記車両と前記構造物との距離が短いほど、前記距離分解能及び前記相対速度分解能の少なくともいずれか一方が高く設定された制御モードを選択する
    請求項１から請求項２までのいずれか１項に記載の自動運転装置。
  7. 前記車両運動制限部は、前記車両の座標と前記車両の速度とを固定したときの前記車両の向きの制限値、前記車両の速度と前記車両の方位角とを固定したときの前記車両の座標の制限値、及び前記車両の座標と前記車両の向きとを固定したときの前記車両の速度の制限値の少なくともいずれか１つを算出し、
    前記車両制御部は、算出された前記車両の方位角の制限値、前記車両の座標の制限値、及び前記車両の速度の制限値の少なくとも１つによる制限の範囲内において、前記車両の運動を制御する
    請求項１又は請求項２に記載の自動運転装置。
  8. 前記自動運転対応モードにおける周波数変調幅は、前記手動運転対応モードにおける周波数変調幅よりも広い
    請求項３に記載の自動運転装置。
  9. 前記自動運転対応モードにおけるチャープシーケンス時間は、前記手動運転対応モードにおけるチャープシーケンス時間よりも長い
    請求項４に記載の自動運転装置。
  10. 前記自動運転対応モードにおける変調の処理周期は、前記手動運転対応モードにおける変調の処理周期よりも長い
    請求項４に記載の自動運転装置。
  11. 車両に搭載されているレーダ装置からの情報に基づいて、前記車両の運転を制御する車両制御部
    を備え、
    前記車両制御部による前記車両の運転制御には、分離モードが含まれており、
    前記車両制御部には、前記車両の進行方向における前方の領域である制御対象監視領域が設定されており、
    前記車両制御部は、前記分離モードにおいては、前記制御対象監視領域に物体が存在すると想定した場合における前記物体と、前記物体とは別の被検出体とが、前記レーダ装置によって別々に検出されるように、前記車両の運転を制御する
    自動運転装置であって、
    前記車両制御部は、前記レーダ装置の分解能、前記車両の座標、前記車両の速度、及び前記車両の方位角に基づいて、前記車両の運動を制限する車両運動制限部をさらに有しており、
    前記車両運動制限部は、前記車両の走行可能経路上における前記車両の座標、前記車両の方位角、及び前記車両の速度において、前記被検出体と、前記物体とが、前記レーダ装置によって、距離方向及び相対速度方向の少なくともいずれか１つの方向に別々に検出されるか否かを判定し、
    前記車両制御部は、前記分離モードにおいては、前記車両運動制限部による前記判定の結果に基づいて、前記物体と前記被検出体とが前記レーダ装置によって別々に検出されるように前記車両の運転を制御する
    自動運転装置。
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