JP7843671B2 - 移動体制御装置、移動体制御方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、移動体制御装置、移動体制御方法、およびプログラムに関する。

移動体、例えば車両を自動的に（Autometedly）走行させること（以下、自動運転）について研究および実用化が進められている。自動運転において、進行方向の状況に応じて目標軌道を自動的に生成することが求められる。

これに関連し、道路領域を分割した複数の分割領域に対して、前記道路領域に基づいて第１のポテンシャルを設定する第１の設定部と、前記検出部により検出された周辺物体に基づいて、前記分割領域に対して第２のポテンシャルを設定する第２の設定部と、前記複数の分割領域のうち着目する着目分割領域に設定された前記第１のポテンシャルおよび第２のポテンシャルと、前記着目分割領域の周辺から選択される周辺分割領域に対して生成された予見情報とに基づいて、前記着目分割領域のポテンシャルを評価した指標値を導出する評価部と、前記評価部により導出された指標値に基づいて、前記複数の分割領域から前記車両の進行方向に沿った一以上の分割領域を選択する選択部と、を備える車両制御装置の発明が開示されている（特許文献１参照）。

目標軌道は、例えば、移動体が進入すべきでない度合いを示す指標値（特許文献１におけるポテンシャル、以下ではリスクと称する）を走路面に対して設定しておき、リスクが小さい地点を通過するように生成される。

ところで、リスクが小さい地点を網羅的に探索すると処理負荷が高くなってしまうため、正弦波を用いた探索手法が検討されている。図１は、探索手法の一例について説明するための図である。この探索手法では、基準となる基準観測点ｐＲ（例えば走路中心に沿って設定される）に対して摂動信号と称される正弦波を乗算することで左右に位置をずらした可動観測点ｐＭを設定し、複数の可動観測点ｐＭにおけるリスクの移動平均を求めることで、リスク勾配（左右どちらに通過点をずらせばリスクが小さくなるのかを示す値）を求めるものである。

特開２０１９－３４６２７号公報

上記の探索手法では、１回の制御サイクルにつき一つの可動観測点ｐＭ上のリスクを抽出し、制御サイクルごとに繰り返し計算を行う処理の流れが想定されているが、自動運転を制御する制御コンピュータの処理負荷が過大になっている現状では、制御サイクルを十分に早くすることが困難なため、移動体が移動するのに間に合うように目標軌道を生成するのが困難な場合があった。

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、より迅速にリスクに基づく目標軌道を生成することができる移動体制御装置、移動体制御方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。

この発明に係る移動体制御装置、移動体制御方法、およびプログラムは、以下の構成を採用した。
（１）：この発明の一態様に係る移動体制御装置は、移動体の周辺に存在する物体を認識する認識部と、前記物体の位置に基づいて、前記移動体が進入を避けるべき度合いを表す指標値であるリスクを設定するリスクを設定するリスク設定部と、前記移動体が走行すべき目標軌道を、前記リスクが小さい地点を通るように生成する目標軌道生成部と、を備え、前記目標軌道生成部は、前記移動体の進行方向側に複数の第１観測点を間隔をもって設定すると共に、前記複数の第１観測点のそれぞれに対して、前記移動体から見て左方向および右方向のそれぞれに一以上の第２観測点を設定し、互いに対応する第１観測点および第２観測点を含む観測点グループにおける前記リスクに基づいて、前記リスクが小さい地点を探索するものである。

（２）：上記（１）の態様において、前記目標軌道生成部は、前記観測点グループに含まれる第１観測点および第２観測点のうち、前記移動体からみて左右方向に隣接する観測点の間の前記リスクの差分を計算し、前記リスクの差分に基づいてリスク勾配を計算し、前記リスク勾配に基づいて前記リスクが小さくなる方向に前記目標軌道の通過点を修正するものである。

（３）：上記（２）の態様において、前記目標軌道生成部は、前記リスクの差分の加重和を計算することで前記リスク勾配を計算するものである。

（４）：上記（３）の態様において、前記目標軌道生成部は、前記リスクの差分について左右対称の重みを適用した加重和を計算することで前記リスク勾配を計算するものである。

（５）：上記（２）の態様において、前記目標軌道生成部は、１回の制御サイクルにおいて、まずベースパスを設定し、前記ベースパス上に前記複数の第１観測点を間隔をもって設定し、前記リスク勾配に基づいて前記リスクが小さくなる方向に前記ベースパスを修正することで、前記目標軌道を生成するものである。

（６）：本発明の他の態様に係る移動体制御方法は、移動体制御装置が、移動体の周辺に存在する物体を認識し、前記物体の位置に基づいて、前記移動体が進入を避けるべき度合いを表す指標値であるリスクを設定するリスクを設定し、前記移動体が走行すべき目標軌道を、前記リスクが小さい地点を通るように生成し、前記目標軌道を生成する際に、前記移動体の進行方向側に複数の第１観測点を間隔をもって設定すると共に、前記複数の第１観測点のそれぞれに対して、前記移動体から見て左方向および右方向のそれぞれに一以上の第２観測点を設定し、互いに対応する第１観測点および第２観測点を含む観測点グループにおける前記リスクに基づいて、前記リスクが小さい地点を探索するものである。

（７）：本発明の他の態様に係るプログラムは、移動体制御装置に、移動体の周辺に存在する物体を認識することと、前記物体の位置に基づいて、前記移動体が進入を避けるべき度合いを表す指標値であるリスクを設定するリスクを設定することと、前記移動体が走行すべき目標軌道を、前記リスクが小さい地点を通るように生成することと、を実行させるためのプログラムであって、前記目標軌道を生成する際に、前記移動体の進行方向側に複数の第１観測点を間隔をもって設定させると共に、前記複数の第１観測点のそれぞれに対して、前記移動体から見て左方向および右方向のそれぞれに一以上の第２観測点を設定させ、互いに対応する第１観測点および第２観測点を含む観測点グループにおける前記リスクに基づいて、前記リスクが小さい地点を探索させるものである。

上記（１）～（７）の態様によれば、より迅速にリスクに基づく目標軌道を生成することができる。

探索手法の一例について説明するための図である。 実施形態に係る移動体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。 リスク設定部１４０が設定するリスクについて説明するための図である。 図４における５－５線におけるリスクの値を示している。 目標軌道生成部１５０による処理の流れの一例を示す図である。 ステップＳ１～Ｓ３の処理について説明するための図である。 リスク勾配ΔＲを計算する処理について説明するための図である。 パス修正部１５８の処理について説明するための図である。

以下、図面を参照し、本発明の移動体制御装置、移動体制御方法、およびプログラムの実施形態について説明する。以下の説明において、移動体の代表例として車両を挙げるが、移動体は車両に限らず、マイクロモビリティやロボット（車輪を有するもの、多足歩行するものなどを含む）など、自律移動するあらゆる移動体に適用可能である。また、移動体制御装置の一例として、自動運転制御装置と称して説明する。

［全体構成］
図２は、実施形態に係る移動体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。

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、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およびその内部構成は、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。

図３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、リスク設定部１４０と、目標軌道生成部１５０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。物体とは、他車両や歩行者、自転車などの交通参加者、後述する走行車線を区画する走路境界などを含む。

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、道路区画線および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、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。

リスク設定部１４０は、認識部１３０により認識された物体に近いほど否定的な値になる指標値であるリスクＲ（）を、自車両Ｍの進行方向側の走路平面上に設定する。リスクＲ（）は、自車両Ｍが進入を避けるべき度合いを表す指標値である。走路平面とは、仮想的に上空から見た平面であり、地図と同様のものである。図４は、リスク設定部１４０が設定するリスクについて説明するための図である。図中、Ｒ（Ｏ）は障害物（例えば駐車車両）ＯＢに対応するリスクである。リスクＲ（Ｏ）は、障害物ＯＢに近い程大きくなり（例えば、障害物ＯＢの中心に近い程大きくなり）、障害物ＯＢから離れるのに連れて小さくなり、ゼロに到達する。図中、Ｒ（Ｂ）は走路境界に対応するリスクである。リスクＲ（Ｂ）は、例えば、自車両Ｍが居る車線Ｌ１の中心線ＣＬに近い程小さくなり、左側の走路境界に近づく程大きくなり、右側の走路境界に近づく程大きくなる。但し、図示する場面では車線Ｌ２に車線変更可能であるため、右側の走路境界におけるリスクＲ（Ｂ）の値は左側の走路境界におけるリスクＲ（Ｂ）の値よりも小さく設定されてもよい。

図５は、図４における５－５線におけるリスクの値を示している。リスク設定部１４０は、このようにリスクＲ（Ｏ）、Ｒ（Ｂ）を計算し、各地点についてリスクＲ（Ｏ）とリスクＲ（Ｂ）を加算して合成リスクとする。以下、この合成リスクを単にリスクＲと称する。

なお、リスクＲの分布を示すリスクマップは、例えば０．１秒後、０．２秒後、…というように将来の各時点に対応したものとして時系列に作成される。障害物ＯＢの中には、車両、自転車、歩行者といった交通参加者が含まれ、交通参加者に関しては、時点によって位置が変わるものであるため、既知の技術によって将来の位置がリスク設定部１４０により予測され、将来の各時点に対応するリスクが計算される。後にリスクＲの値参照される場合、何秒後の軌道点に対応するリスクＲを取得するかに応じて、リスクマップが選択される。これについては本発明の中核部分では無いため詳細な説明を省略する。

目標軌道生成部１５０は、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、リスクＲが小さい地点を通るように生成する。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。

目標軌道生成部１５０は、例えば、ベースパス設定部１５２と、観測点設定部１５４と、リスク勾配計算部１５６と、パス修正部１５８とを備える。図６は、目標軌道生成部１５０による処理の流れの一例を示す図である。目標軌道生成部１５０は、図示する処理を繰り返し実行する。リスクを計算する処理は、図５に示す処理と並行して、同期してあるいは非同期にリスク設定部１４０により実行されており、最新のリスクの値がメモリに保存されて逐次更新されているものとする。

まず、ベースパス設定部１５２が、ベースパスを設定する（ステップＳ１）。図７は、ステップＳ１～Ｓ３の処理について説明するための図である。ベースパス設定部１５２は、例えば、自車両の進行方向側に延在する、自車両Ｍが居る走路（例えば車線）の中心線ＣＬをベースパスＢＰに設定する。これに代えて、ベースパス設定部１５２は、前回このフローチャートに係る処理で決定した目標軌道をベースパスＢＰに設定してもよい。なお目標軌道は軌道点の集まりであるが、ここではそれに対する説明を省略し、目標軌道が軌道点を適宜に繋いだ線であるものとする。設定されたベースパスＢＰは、以降の処理における初回の基準パスＲＰとして扱われる。基準パスＲＰは、暫定的な目標軌道である。

次に、観測点設定部１５４が、自車両Ｍの基準パスＲＰ上に間隔をもって第１観測点ｐ１を設定し（ステップＳ２）、それぞれの第１観測点ｐ１の自車両から見て左方向および右方向のそれぞれに一以上の第２観測点ｐ２を設定する（ステップＳ３）。図示する例では、左右それぞれに２つの第２観測点ｐ２が設定されている。図中、白丸が第１観測点ｐ１を、黒丸が第２観測点ｐ２をそれぞれ表している。第２観測点ｐ２を左側から順に、ｐ２－１、ｐ２－２、ｐ２－３、ｐ２－４と定義する。以下、自車両Ｍからの距離が略同じである互いに対応する第１観測点ｐ１と第２観測点ｐ２の組を、観測点グループｐＧと称する。第１観測点ｐ１は、例えば、自車両Ｍからみて等間隔に設定されるが、自車両Ｍからの距離に応じて間隔が可変になるように設定されてもよい。また、基準パスＲＰが曲線状になっている場合、第２観測点ｐ２は、第１観測点ｐ１に対して、自車両Ｍの進行方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）に設定されてもよいし、基準パスＲＰの第１観測点ｐ１における法線方向に設定されてもよい。

次に、リスク勾配計算部１５６が、各観測点（第１観測点ｐ１および第２観測点ｐ２のそれぞれ）のリスクの値を読み込む（ステップＳ４）。リスク勾配計算部１５６は、観測点グループｐＧにおけるリスクの値に基づいて、当該観測点グループｐＧにおけるリスク勾配ΔＲを計算する（ステップＳ５）。

図８は、リスク勾配ΔＲを計算する処理について説明するための図である。リスク勾配計算部１５６は、例えば、観測点グループｐＧに含まれる第１観測点ｐ１および第２観測点ｐ２のうち、自車両Ｍからみて左右方向に隣接する観測点（図示する例では第２観測点ｐ２－１と第２観測点ｐ２－２、第２観測点ｐ２－２と第１観測点ｐ１、第１観測点ｐ１と第２観測点ｐ２－３、第２観測点ｐ２－３と第２観測点ｐ２－４）の間のリスクＲの差分（順にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとする）を計算し、リスクＲの差分に基づいてリスク勾配ΔＲを計算する。リスク勾配計算部１５６は、例えば、各リスクの差分について左右対称の重みを適用した加重和を計算することで、リスク勾配ΔＲを計算する。勾配ΔＲは、例えば式（１）により計算される。式（１）における実数はあくまで一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない限り任意に変更可能である。リスクＲの差分Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれは、式（２）～（５）で表される。Ｒ_ｐ２－１は第２観測点ｐ２－１のリスクの値、Ｒ_ｐ２－２は第２観測点ｐ２－２のリスクの値、Ｒ_ｐ２－３は第２観測点ｐ２－３のリスクの値、Ｒ_ｐ２－４は第２観測点ｐ２－４のリスクの値、Ｒ_ｐ１は第１観測点ｐ１のリスクの値である。

ΔＲ＝（－０．３）×Ａ＋（－０．７）×Ｂ＋０．７×Ｃ＋０．３×Ｄ …（１）
Ａ＝Ｒ_ｐ２－１－Ｒ_ｐ２－２ …（２）
Ｂ＝Ｒ_ｐ２－２－Ｒ_ｐ１ …（３）
Ｃ＝Ｒ_ｐ２－３－Ｒ_ｐ１ …（４）
Ｄ＝Ｒ_ｐ２－４－Ｒ_ｐ２－３ …（５）

パス修正部１５８は、リスク勾配ΔＲに基づいて基準パスＲＰを修正する（ステップＳ６）。図９は、パス修正部１５８の処理について説明するための図である。パス修正部１５８は、リスク勾配ΔＲがマイナスの値である場合、当該リスク勾配ΔＲに対応する観測点グループに含まれる第１観測点ｐ１を、リスクが小さくなる方向すなわち右側に動かし、リスク勾配ΔＲがプラスの値である場合、当該リスク勾配ΔＲに対応する観測点グループに含まれる第１観測点ｐ１を、リスクが小さくなる方向すなわち左側に動かす。パス修正部１５８は、例えば、移動量が所定の上限値を超えない範囲で、リスク勾配ΔＲの絶対値が大きい程、第１観測点ｐ１の移動量を大きくしてもよい。また、パス修正部１５８は、リスク勾配ΔＲの絶対値がゼロ近傍の閾値未満である場合、第１観測点ｐ１を移動させない。これによって、最終的には目標軌道の通過点（最終的な第１観測点ｐ１）が修正される。このように移動させられた、或いは移動せずそのまま維持された第１観測点ｐ１を連ねた線が、修正された基準パスとなる。

次に、目標軌道生成部１５０は、収束条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ７）。収束条件は、例えば、ステップＳ６で移動させられずに維持された第１観測点ｐ１の割合が基準値（例えば８０～９０％程度）以上であるといった条件である。収束条件が満たされなかった場合、ステップＳ２に処理が戻される。この場合、ステップＳ６で修正された基準パスＲＰが、ステップＳ２で処理対象となる。収束条件が満たされた場合、目標軌道生成部１５０は、ステップＳ６で修正された基準パスを目標軌道として第２制御部１６０に出力する（ステップＳ８）。

第２制御部１６０は、目標軌道生成部１５０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。つまり、第２制御部１６０は、目標軌道に沿って自車両Ｍを移動させる。

図２に戻り、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、目標軌道生成部１５０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。

以上説明した実施形態によれば、移動体（自車両Ｍ）の周辺に存在する物体を認識する認識部１３０と、物体の位置に基づいて、移動体が進入を避けるべき度合いを表す指標値であるリスクを設定するリスクを設定するリスク設定部１４０と、移動体が走行すべき目標軌道を、リスクが小さい地点を通るように生成する目標軌道生成部１５０と、を備え、目標軌道生成部１５０は、移動体の進行方向側に複数の第１観測点ｐ１を間隔をもって設定し、複数の第１観測点ｐ１のそれぞれに対して、移動体から見て左方向および右方向のそれぞれに一以上の第２観測点ｐ２を設定し、互いに対応する第１観測点ｐ１および第２観測点ｐ２を含む観測点グループｐＧにおけるリスクに基づいて、リスクが小さい地点を探索するため、より迅速にリスクに基づく目標軌道を生成することができる。

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。
コンピュータによって読み込み可能な命令（computer-readable instructions）を格納する記憶媒体（storage medium）と、
前記記憶媒体に接続されたプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、前記コンピュータによって読み込み可能な命令を実行することにより（the processor executing the computer-readable instructions to:）
移動体の周辺に存在する物体を認識し、
前記物体の位置に基づいて、前記移動体が進入を避けるべき度合いを表す指標値であるリスクを設定するリスクを設定し、
前記移動体が走行すべき目標軌道を、前記リスクが小さい地点を通るように生成し、
前記目標軌道を生成する際に、
前記移動体の進行方向側に複数の第１観測点を間隔をもって設定し、
前記複数の第１観測点のそれぞれに対して、前記移動体から見て左方向および右方向のそれぞれに一以上の第２観測点を設定し、
互いに対応する第１観測点および第２観測点を含む観測点グループにおける前記リスクに基づいて、前記リスクが小さい地点を探索する、
移動体制御装置。

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。

１００ 自動運転制御装置
１２０ 第１制御部
１３０ 認識部
１４０ リスク設定部
１５０ 目標軌道生成部
１５２ ベースパス設定部
１５４ 観測点設定部
１５６ リスク勾配計算部
１５８ パス修正部
１６０ 第２制御部

Claims (10)

1. 移動体の周辺に存在する物体を認識する認識部と、
   前記物体の位置に基づいて、前記移動体が進入を避けるべき度合いを表す指標値であるリスクを設定するリスク設定部と、
   前記移動体が走行すべき目標軌道を、前記リスクが小さい地点を通るように生成する目標軌道生成部と、を備え、
   前記目標軌道生成部は、前記移動体の進行方向側に複数の第１観測点を、前記移動体からの距離に応じて可変になる間隔をもって設定すると共に、前記複数の第１観測点のそれぞれに対して、前記移動体から見て左方向および右方向のそれぞれに一以上の第２観測点を、暫定的な前記目標軌道である基準パスが曲線である場合に、前記基準パスの前記第１観測点における法線方向に設定し、互いに対応する第１観測点および第２観測点を含む観測点グループにおける前記リスクに基づいて、前記リスクが小さい地点を探索する、
   移動体制御装置。
2. 移動体の周辺に存在する物体を認識する認識部と、
   前記物体の位置に基づいて、前記移動体が進入を避けるべき度合いを表す指標値であるリスクを設定するリスク設定部と、
   前記移動体が走行すべき目標軌道を、前記リスクが小さい地点を通るように生成する目標軌道生成部と、を備え、
   前記目標軌道生成部は、前記移動体の進行方向側に複数の第１観測点を、前記移動体からの距離に応じて可変になる間隔をもって設定すると共に、前記複数の第１観測点のそれぞれに対して、前記移動体から見て左方向および右方向のそれぞれに一以上の第２観測点を、複数の第１観測点の間で数及び位置関係が共通する形で設定し、互いに対応する第１観測点および第２観測点を含む観測点グループにおける前記リスクに基づいて、前記リスクが小さい地点を探索し、
   前記観測点グループに含まれる第１観測点および第２観測点のうち、前記移動体からみて左右方向に隣接する観測点の間の前記リスクの差分を計算し、前記リスクの差分に基づいてリスク勾配を計算し、前記リスク勾配に基づいて前記リスクが小さくなる方向に前記目標軌道の通過点を修正する、
   移動体制御装置。
3. 前記目標軌道生成部は、前記リスクの差分の加重和を計算することで前記リスク勾配を計算する、
   請求項２記載の移動体制御装置。
4. 前記目標軌道生成部は、前記リスクの差分について左右対称の重みを適用した加重和を計算することで前記リスク勾配を計算する、
   請求項３記載の移動体制御装置。
5. 前記目標軌道生成部は、１回の制御サイクルにおいて、まずベースパスを設定し、前記ベースパス上に前記複数の第１観測点を間隔をもって設定し、前記リスク勾配に基づいて前記リスクが小さくなる方向に前記ベースパスを修正することで、前記目標軌道を生成する、
   請求項２記載の移動体制御装置。
6. 移動体の周辺に存在する物体を認識する認識部と、
   前記物体の位置に基づいて、前記移動体が進入を避けるべき度合いを表す指標値であるリスクを設定するリスク設定部と、
   前記移動体が走行すべき目標軌道を、前記リスクが小さい地点を通るように生成する目標軌道生成部と、を備え、
   前記目標軌道生成部は、前記移動体の進行方向側に複数の第１観測点を、互いに等間隔をもって設定すると共に、前記複数の第１観測点のそれぞれに対して、前記移動体から見て左方向および右方向のそれぞれに一以上の第２観測点を、暫定的な前記目標軌道である基準パスが曲線である場合に、前記基準パスの前記第１観測点における法線方向に設定し、互いに対応する第１観測点および第２観測点を含む観測点グループにおける前記リスクに基づいて、前記リスクが小さい地点を探索する、
   移動体制御装置。
7. 移動体制御装置が、
   移動体の周辺に存在する物体を認識し、
   前記物体の位置に基づいて、前記移動体が進入を避けるべき度合いを表す指標値であるリスクを設定し、
   前記移動体が走行すべき目標軌道を、前記リスクが小さい地点を通るように生成し、
   前記目標軌道を生成する際に、
   前記移動体の進行方向側に複数の第１観測点を、前記移動体からの距離に応じて可変になる間隔をもって設定すると共に、前記複数の第１観測点のそれぞれに対して、前記移動体から見て左方向および右方向のそれぞれに一以上の第２観測点を、暫定的な前記目標軌道である基準パスが曲線である場合に、前記基準パスの前記第１観測点における法線方向に設定し、
   互いに対応する第１観測点および第２観測点を含む観測点グループにおける前記リスクに基づいて、前記リスクが小さい地点を探索する、
   移動体制御方法。
8. 移動体制御装置が、
   移動体の周辺に存在する物体を認識し、
   前記物体の位置に基づいて、前記移動体が進入を避けるべき度合いを表す指標値であるリスクを設定し、
   前記移動体が走行すべき目標軌道を、前記リスクが小さい地点を通るように生成し、
   前記目標軌道を生成する際に、
   前記移動体の進行方向側に複数の第１観測点を、互いに等間隔をもって設定すると共に、前記複数の第１観測点のそれぞれに対して、前記移動体から見て左方向および右方向のそれぞれに一以上の第２観測点を、暫定的な前記目標軌道である基準パスが曲線である場合に、前記基準パスの前記第１観測点における法線方向に設定し、
   互いに対応する第１観測点および第２観測点を含む観測点グループにおける前記リスクに基づいて、前記リスクが小さい地点を探索する、
   移動体制御方法。
9. 移動体制御装置に、
   移動体の周辺に存在する物体を認識することと、
   前記物体の位置に基づいて、前記移動体が進入を避けるべき度合いを表す指標値であるリスクを設定することと、
   前記移動体が走行すべき目標軌道を、前記リスクが小さい地点を通るように生成することと、
   を実行させるためのプログラムであって、
   前記目標軌道を生成する際に、
   前記移動体の進行方向側に複数の第１観測点を、前記移動体からの距離に応じて可変になる間隔をもって設定させると共に、前記複数の第１観測点のそれぞれに対して、前記移動体から見て左方向および右方向のそれぞれに一以上の第２観測点を、暫定的な前記目標軌道である基準パスが曲線である場合に、前記基準パスの前記第１観測点における法線方向に設定させ、
   互いに対応する第１観測点および第２観測点を含む観測点グループにおける前記リスクに基づいて、前記リスクが小さい地点を探索させる、
   プログラム。
10. 移動体制御装置に、
    移動体の周辺に存在する物体を認識することと、
    前記物体の位置に基づいて、前記移動体が進入を避けるべき度合いを表す指標値であるリスクを設定することと、
    前記移動体が走行すべき目標軌道を、前記リスクが小さい地点を通るように生成することと、
    を実行させるためのプログラムであって、
    前記目標軌道を生成する際に、
    前記移動体の進行方向側に複数の第１観測点を、互いに等間隔をもって設定させると共に、前記複数の第１観測点のそれぞれに対して、前記移動体から見て左方向および右方向のそれぞれに一以上の第２観測点、暫定的な前記目標軌道である基準パスが曲線である場合に、前記基準パスの前記第１観測点における法線方向に設定させ、
    互いに対応する第１観測点および第２観測点を含む観測点グループにおける前記リスクに基づいて、前記リスクが小さい地点を探索させる、
    プログラム。