JPWO2018116409A1 - 車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラム - Google Patents

車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラム Download PDF

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Abstract

車両制御システムにおいて、本線に合流する合流車線を自車両が走行している場合に、前記自車両よりも先に前記合流車線から前記本線に進行した他車両の動作に関する車両情報、または前記他車両により合流地点付近で取得された外界情報の少なくとも一方に基づいて評価された、合流のしやすさに関する指標値を取得する情報取得部と、前記情報取得部により取得された指標値に基づいて、前記自車両の自動運転を実行する自動運転制御部と、を備える。

Description

本発明は、車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムに関する。
近年、車両の加減速または操舵の少なくとも一方を自動的に制御し、車両の自動運転を実行する技術についての研究が進められている。これに関連して、合流車線から本線に合流する合流車が発生すると、合流車の速度パターンと、本線における合流後続車となる被合流車とを決定し、被合流車前後の交通状況を判断して、被合流車と先行車の両方の速度を加減して事前に車間距離調整を行い、合流車を合流させるように制御する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特許第2969174号公報
しかしながら、従来手法の技術では、合流地点の状況を事前に把握することができず、合流に関する適切な運転制御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、自動運転による車両の合流を、合流時の状況に応じて適切に行うことができる車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムを提供することを目的の一つとする。
請求項1に記載の発明は、本線に合流する合流車線を自車両が走行している場合に、前記自車両よりも先に前記合流車線から前記本線に進行した他車両の動作に関する車両情報、または前記他車両により合流地点付近で取得された外界情報の少なくとも一方に基づいて評価された、合流のしやすさに関する指標値を取得する情報取得部(160)と、前記情報取得部により取得された指標値に基づいて、前記自車両の自動運転を実行する自動運転制御部(120、140)と、を備える車両制御システムである。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の車両制御システムであって、前記自動運転制御部は、前記情報取得部により取得された合流のしやすさに関する指標値に基づいて、前記自車両の合流時における速度を調整するものである。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の車両制御システムであって、前記自動運転制御部は、前記自車両の速度を、合流時における目標速度から減速させるか、または、現時点での速度から加速しない制御を行うものである。
請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の車両制御システムであって、前記車両情報は、前記自車両よりも先に前記合流車線から前記本線に進行した他車両の合流後の速度、合流車線中の加速度、または前記他車両の方向指示器の点灯状態の少なくとも一つを含むものである。
請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の車両制御システムであって、前記外界情報は、前記自車両よりも先に前記合流車線から前記本線に進行した他車両が合流地点付近で取得した地物情報または前記他車両から見た周辺車両の位置に関する情報の少なくとも一方を含むものである。
請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載の車両制御システムであって、前記情報取得部により取得された合流のしやすさに関する指標値に基づいて、前記自車両が本線への合流ができるかを判定する合流可否判定部を更に備え、前記自動運転制御部は、前記合流可否判定部により合流ができないと判定された場合に、前記本線への合流を開始する位置または前記自車両の合流車線中の加速度の少なくとも一方を基準値から変更して自動運転を実行するものである。
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の車両制御システムであって、前記自動運転制御部は、前記合流可否判定部により合流ができないと判定された場合に、前記自車両を前記自動運転から手動運転に切り替える制御を実行するものである。
請求項8に記載の発明は、請求項1から7のいずれか1項に記載の車両制御システムであって、前記情報取得部は、前記自車両よりも先に前記合流車線から前記本線に進行した他車両の動作に関する車両情報、または前記他車両により合流地点付近で取得された外界情報の少なくとも一方を取得して、前記本線への合流のしやすさに関する指標値を生成するものである。
請求項9に記載の発明は、請求項1から8のいずれか1項に記載の車両制御システムであって、前記情報取得部は、所定時間以内で前記合流車線から前記本線に進行した他車両が存在しなかった場合に、合流する日付、時間帯、または曜日が同一の他車両の動作に関する車両情報、または前記他車両により合流地点付近で取得された外界情報の少なくとも一方に基づいて評価された、合流のしやすさに関する指標値を取得するものである。
請求項10に記載の発明は、車載コンピュータが、本線に合流する合流車線を自車両が走行している場合に、前記自車両よりも先に前記合流車線から前記本線に進行した他車両の動作に関する車両情報、または前記他車両により合流地点付近で取得された外界情報の少なくとも一方に基づいて評価された、合流のしやすさに関する指標値を取得し、取得された前記指標値に基づいて、前記自車両の自動運転を実行する、車両制御方法である。
請求項11に記載の発明は、車載コンピュータに、本線に合流する合流車線を自車両が走行している場合に、前記自車両よりも先に前記合流車線から前記本線に進行した他車両の動作に関する車両情報、または前記他車両により合流地点付近で取得された外界情報の少なくとも一方に基づいて評価された、合流のしやすさに関する指標値を取得させ、取得された前記指標値に基づいて、前記自車両の自動運転を実行させる、車両制御プログラムである。
請求項1、10および11に記載の発明によれば、自車両は、自動運転による合流を、合流時の状況に応じて適切に行うことができる。
請求項2に記載の発明によれば、自車両は、事前に取得した合流のしやすさに関する指標値に基づいて、自動運転による適切な合流を実行することができる。
請求項3に記載の発明によれば、自車両は、速度を適切に制御しながらスムーズに合流することができる。
請求項4および5に記載の発明によれば、自車両は、先に合流車線から本線に進行した他車両の合流時の情報を用いることで、現在の車線の状況に応じた適切な合流を実行することができる。
請求項6および7に記載の発明によれば、自車両は、現在の車線の状況に応じて、合流を行うための適切な制御を実行することができる。
請求項8に記載の発明によれば、車車間通信等により他車両から取得した情報から本線への合流のしやすさに関する指標値を生成して、合流を行うための適切な制御を実行することができる。
請求項9に記載の発明によれば、所定時間以内に合流した他車両が存在しない場合であっても、合流する条件が近い他車両から、本線への合流のしやすさに関する指標値を取得することができる。
自動運転制御ユニット100を含む車両システム1の構成図である。 自車位置認識部122により走行車線L1に対する自車両Mの相対位置および姿勢が認識される様子を示す図である。 推奨車線に基づいて目標軌道が生成される様子を示す図である。 交通情報共有システム300の構成の一例を示す図である。 車両情報450Aの一例を示す図である。 外界情報450Bの一例を示す図である。 合流容易度情報450Cの一例を示す図である。 前走車両からの情報を取得する様子を説明するための図である。 前走車両からの情報を取得する様子を説明するための図である。 実施形態の合流における自動運転制御の一例を示すフローチャートである。 車車間通信により前走車両から合流時の走行結果を取得する例を説明するための図である。
以下、図面を参照し、本発明の車両制御システム、車両制御方法、および車両制御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、自動運転制御ユニット100を含む車両システム1の構成図である。車両システム1が搭載される車両(以下、「自車両M」と称する)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等の内燃機関、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、ファインダ14と、物体認識装置16と、通信装置20と、HMI(Human Machine Interface)30と、ナビゲーション装置50と、MPU(Micro-Processing Unit)60と、車両センサ70と、運転操作子80と、車室内カメラ90と、自動運転制御ユニット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。
「車両制御システム」は、例えば、カメラ10と、レーダ装置12と、ファインダ14と、物体認識装置16と、自動運転制御ユニット100とを含む。
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が搭載される車両の任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。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。後方を撮像する場合、カメラ10は、リアウインドシールド上部やバックドア等に取り付けられる。側方を撮像する場合、カメラ10は、ドアミラー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の周辺にミリ波等の電波を放射するとともに、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の任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。レーダ装置12は、FMCW(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。
ファインダ14は、照射光に対する散乱光を測定し、対象までの距離を検出するLIDAR(Light Detection and Ranging、或いはLaser Imaging Detection and Ranging)である。ファインダ14は、自車両Mの任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。
物体認識装置16は、カメラ10、レーダ装置12、およびファインダ14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、速度等を認識する。物体認識装置16は、認識結果を自動運転制御ユニット100に出力する。
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)等を利用して、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、車内の乗員に対して各種情報を提示するとともに、乗員による入力操作を受け付ける。HMI30は、例えば、各種表示装置、スピーカ、ブザー、タッチパネル、スイッチ、キー等である。
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、HDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリ等の記憶装置に第1地図情報54を保持している。GNSS受信機は、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70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、キー等を含む。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)情報等を含んでもよい。経路決定部53により決定された経路は、MPU60に出力される。また、ナビゲーション装置50は、経路決定部53により決定された経路に基づいて、ナビHMI52を用いた経路案内を行ってもよい。なお、ナビゲーション装置50は、例えば、ユーザ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。また、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返信された経路を取得してもよい。
MPU60は、例えば、推奨車線決定部61として機能し、HDDやフラッシュメモリ等の記憶装置に第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、経路において分岐箇所や合流箇所等が存在する場合、自車両Mが、分岐先に進行するための合理的な走行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。また、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、料金所等の各種ゲートの位置情報、住所情報(住所・郵便番号)、施設情報、電話番号情報等が含まれてよい。道路情報には、高速道路、有料道路、国道、都道府県道といった道路の種別を表す情報や、道路の車線数、非常駐車帯の領域、各車線の幅員、道路の勾配、道路の位置(経度、緯度、高さを含む3次元座標)、車線のカーブの曲率、車線の合流および分岐ポイントの位置、道路に設けられた標識等の情報が含まれる。第2地図情報62は、通信装置20を用いて他装置にアクセスすることにより、随時、アップデートされてよい。
車両センサ70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。
運転操作子80は、例えば、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、ステアリングホイール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、自動運転制御ユニット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のうち一方または双方に出力される。
車室内カメラ90は、自車両Mの座席(例えば、運転席)に着座した乗員の顔を中心として上半身を撮像する。車室内カメラ90の撮像画像は、自動運転制御ユニット100に出力される。
[自動運転制御ユニット]
自動運転制御ユニット100は、例えば、第1制御部120と、第2制御部140と、インターフェース制御部150と、情報取得部160と、合流結果提供部170と、記憶部180とを備える。第1制御部120と、第2制御部140と、インターフェース制御部150と、情報取得部160と、合流結果提供部170とは、それぞれ、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することで実現される。また、以下に説明する第1制御部120、第2制御部140、インターフェース制御部150、情報取得部160、および合流結果提供部170の各機能部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)等のハードウェア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。
また、後述する第1制御部120の外界認識部121、自車位置認識部122、行動計画生成部123、および第2制御部140の走行制御部141のうち、一部または全部を含むものが、「自動運転制御部」の一例である。自動運転制御部は、例えば、自車両Mの加減速または操舵の少なくとも一方を自動的に制御し、自車両Mの自動運転を実行する。また、後述する合流可否判定部123Aは、「評価部」の一例である。
第1制御部120は、例えば、外界認識部121と、自車位置認識部122と、行動計画生成部123とを備える。
外界認識部121は、カメラ10、レーダ装置12、およびファインダ14から物体認識装置16を介して入力される情報に基づいて、周辺車両の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。周辺車両の位置は、その周辺車両の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、周辺車両の輪郭で表現された領域で表されてもよい。周辺車両の「状態」とは、周辺車両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、外界認識部121は、周辺車両に加えて、ガードレールや電柱、ポール等の設置物、コーン(パイロン)等の道路を区分けする一時的な障害物、駐車車両、歩行者その他の物体、道路上の工事現場の位置を認識してもよい。
自車位置認識部122は、例えば、自車両Mが走行している車線(走行車線)、並びに走行車線に対する自車両Mの相対位置および姿勢を認識する。自車位置認識部122は、例えば、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。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、自車位置認識部122は、例えば、第2地図情報62から得られる合流ポイントの位置に基づいて、自車両Mの走行車線が合流車線であることを認識する。
そして、自車位置認識部122は、例えば、走行車線に対する自車両Mの位置や姿勢を認識する。図2は、自車位置認識部122により走行車線L1に対する自車両Mの相対位置および姿勢が認識される様子を示す図である。自車位置認識部122は、例えば、自車両Mの基準点(例えば重心)の走行車線中央CLからの乖離OS、および自車両Mの進行方向の走行車線中央CLを連ねた線に対してなす角度θを、走行車線L1に対する自車両Mの相対位置および姿勢として認識する。なお、これに代えて、自車位置認識部122は、走行車線L1のいずれかの側端部に対する自車両Mの基準点の位置等を、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。自車位置認識部122により認識される自車両Mの相対位置は、推奨車線決定部61および行動計画生成部123に提供される。
行動計画生成部123は、自車両Mが目的地等に対して自動運転を行うための行動計画を生成する。例えば、行動計画生成部123は、推奨車線決定部61により決定された推奨車線を走行するように、且つ、自車両Mの周辺状況に対応できるように、自動運転において順次実行されるイベントを決定する。イベントには、例えば、一定速度で同じ走行車線を走行する定速走行イベント、前走車両に追従する追従走行イベント、車線変更イベント、合流イベント、分岐イベント、緊急停車イベント、自動運転を終了して手動運転に切り替えるための切替イベント等がある。また、これらのイベントの起動時または実行中に、自車両Mの周辺状況(周辺車両や歩行者の存在、道路工事による車線狭窄等)に基づいて、回避のための行動が計画される場合もある。
行動計画生成部123は、自車両Mが将来走行する目標軌道を生成する。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、所定の走行距離ごとの自車両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。
図3は、推奨車線に基づいて目標軌道が生成される様子を示す図である。図示するように、推奨車線は、目的地までの経路に沿って走行するのに都合が良いように設定される。行動計画生成部123は、推奨車線の切り替わり地点の所定距離手前(イベントの種類に応じて決定されてよい)に差し掛かると、車線変更イベント、分岐イベント、合流イベント等を起動する。各イベントの実行中に、障害物を回避する必要が生じた場合には、図示するように回避軌道が生成される。
行動計画生成部123は、例えば、複数の目標軌道の候補を生成し、安全性と効率性の観点に基づいて、その時点で目的地までの経路に適合する最適な目標軌道を選択する。
また、行動計画生成部123は、例えば、合流可否判定部123Aを備える。合流可否判定部123Aの機能の詳細については後述する。
第2制御部140は、例えば走行制御部141を備える。走行制御部141は、行動計画生成部123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。また、走行制御部141は、HMI30により受け付けられた乗員の操作に基づいて、自車両Mの自動運転と手動運転との切り替え制御を行ってもよい。
インターフェース制御部150は、HMI30に出力させる情報を生成する。また、インターフェース制御部150は、HMI30により受け付けられた情報を取得する。
情報取得部160は、合流車線を自車両Mよりも先に合流車線から本線に進行した他車両の合流時の状態に関する情報(合流容易度情報)を外部装置から取得する。本線とは、例えば、高速道路や有料道路である。合流車線とは、例えば、自車両Mが本線に進入した時点で、本線の目標速度で走行できるように加速を行ったり、所定のタイミングで本線への車線変更を行うための車線である。また、合流車線は、例えば、本線での走行速度以下で走行する車線である。目標速度とは、例えば、本線における法定速度、または他の基準で設定された走行速度である。
合流容易度情報は、例えば、自車両Mよりも先に合流車線から本線に進行した他車両の動作に関する車両情報に基づいて評価された、合流のしやすさに関する指標値が含まれる。外部装置は、例えば、合流地点付近に設置された自車両Mと通信可能な合流支援装置である。また、外部装置は、自車両Mと車車間通信が可能な他車両でもよい。
合流結果提供部170は、合流車線から本線へ合流した後の合流結果に関する情報を、通信装置20を用いて、合流支援装置または他車両等に提供する。合流結果に関する情報には、例えば、合流に関する走行時の自車両Mの動作に関する車両情報および外界情報が含まれる。
車両情報には、例えば、他車両が合流に成功したときの車両速度、合流車線中の加速度、または他車両の方向指示器の点灯状態の少なくとも一つが含まれる。また、車両情報には、自車両Mの走行経路や運転モードの情報が含まれてもよい。また、外界情報は、例えば、カメラ10、レーダ装置12、またはファインダ14からの情報により物体認識装置16が認識した外界の情報である。外界情報には、例えば、他車両が合流地点付近で取得した地物情報または他車両から見た周辺車両の位置に関する情報の少なくとも一方が含まれる。車両情報および外界情報の詳細については、後述する。
記憶部180は、HDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリ、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等の記憶装置である。記憶部180には、例えば情報取得部160により取得された合流容易度情報が格納される。また、記憶部180には、自車両Mの合流結果に関する情報が格納されてもよい、また、記憶部180には、合流支援装置や他車両と通信するためのアドレス情報が格納されてもよい。
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、および変速機等の組み合わせと、これらを制御するECU(Electronic Control Unit)とを備える。ECUは、走行制御部141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、走行制御部141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、走行制御部141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。また、ブレーキ装置210は、安全面を考慮して複数系統のブレーキ装置を備えていてもよい。
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、走行制御部141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。
[合流時における自車両Mの自動運転制御]
以下、合流時における自車両Mの自動運転制御について説明する。実施形態の自車両Mは、例えば、本線に合流する合流車線を走行する場合に、自車両Mよりも先に合流車線から本線に進行した他車両の合流容易度情報を合流支援装置から取得し、取得した情報に基づいて自車両Mの合流に関する運転制御を実行する。
ここで、実施形態における自動運転制御ユニット100と合流支援装置とを含む交通情報共有システムについて説明する。図4は、交通情報共有システム300の構成の一例を示す図である。交通情報共有システム300は、自動運転制御ユニット100を搭載した複数の車両m−1〜m−k(kは任意の自然数)と、合流支援装置400とを含む。
車両m−1〜m−kには、上記説明した自車両Mと同様の構成が搭載されている。以下、車両m−1〜m−kを他と区別しない場合、単に車両mと称する。また、車両mには、自車両Mが含まれる。また、車両mには、後述する前走車両maが含まれてよい。
車両mと、合流支援装置400とは、例えば、合流支援装置400が備えるアンテナ402を介して、DSRC(Dedicated Short Range Communications)等の通信方式を用いて通信を行う。なお、車両mと、合流支援装置400とは、携帯電話網やWi−Fi網等を利用した無線通信が行われてもよい。また、複数の車両mは、直接、車車間通信を行ってもよい。
合流支援装置400は、例えば、通信部410と、合流結果取得部420と、合流容易度導出部430と、配信部440と、記憶部450とを備える。合流結果取得部420と、合流容易度導出部430と、配信部440とは、それぞれ、CPU等のプロセッサがプログラムを実行することで実現される。また、合流結果取得部420、合流容易度導出部430、および配信部440の各機能部のうち一部または全部は、LSIやASIC、FPGA等のハードウェア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。記憶部450は、HDDやフラッシュメモリ、RAM、ROM等の記憶装置である。記憶部450には、例えば車両情報450Aおよび外界情報450Bの情報が格納される。
通信部410は、本線に合流後の車両mにより送信された、後述する車両情報450Aおよび外界情報450Bに関する情報を受信する。また、通信部410は、合流支援装置400により保持される情報を車両mに送信する。
合流結果取得部420は、例えば、通信部410を用いて、車両mから受信した車両情報450Aおよび外界情報450Bを取得する。また、合流結果取得部420は、車両情報450Aおよび外界情報450Bを記憶部450に記憶する。
図5は、車両情報450Aの一例を示す図である。車両情報450Aは、例えば、日時情報および車両IDに、合流時の走行経路、運転モード、合流後の速度、合流車線中の加速度、および方向指示器の点灯状態が対応付けられた情報である。
日時情報は、例えば、車両mが車両情報450Aおよび外界情報450Bを送信した日時情報である。車両IDは、車両mを識別するための識別情報である。また、車両IDには、車種の識別が含まれてもよい。走行経路は、例えば、合流時に車両mが走行した経路である。運転モードは、例えば、合流時の運転モードを識別する情報である。例えば、合流時に自動運転が実行されていた場合には、自動運転であることを示す情報が格納され、運転操作子80による乗員の操作を受け付け、受け付けた操作に基づいて車両mを走行させる手動運転が実行されていた場合には、手動運転であることを示す情報が格納される。
合流後の速度は、例えば、自動運転により合流車線から本線に合流した直後の速度である。合流車線中の加速度は、例えば、車両mの合流車線の位置と、加速度の変位とが対応付けられた情報である。また、方向指示器の点灯状態は、例えば、合流時における方向指示器の点灯の開始および終了のタイミングに関する情報である。
図6は、外界情報450Bの一例を示す図である。図6に示す外界情報450Bは、日時情報および車両IDに地物情報および周辺車両情報が対応付けられている。地物情報は、例えば、車両mの本線への合流時に周囲にあった地物情報に関する情報である。地物情報は、例えば、ガードレールやポール等のような設置された物体の識別情報および位置情報である。また、地物情報は、フェンスやコーン、工事現場等のように一時的な障害物の識別情報や位置に関する情報でもよい。
周辺車両情報は、例えば、合流時に合流車線または本線に存在した周辺車両の数に関する情報である。また、周辺車両情報は、車両mの位置を基準にした周辺車両の相対位置や方向を示すローカルマップ等のようなものでもよい。
合流容易度導出部430は、例えば、車両情報450Aに基づいて、車両ごとの合流容易度を導出する。この場合、合流容易度導出部430は、例えば、車両IDごとに合流するときの速度と、予め設定された合流目標速度との差分値を求める。また、合流容易度導出部430は、合流車線中の加速度と、予め設定された目標加速度との差分値を求めてもよい。また、合流容易度導出部430は、方向指示器の点灯時間と予め設定された目標点灯時間との差分値を求めてもよい。また、合流容易度導出部430は、本線の被合流車線を走行する車両の平均速度と、自車両Mが情報を取得する対象の車両の合流時の速度との差分値を求めてもよい。合流容易度導出部430は、上述した各差分値の少なくとも一つに基づいて合流の容易性を評価し、合流容易度を導出する。
例えば、合流容易度導出部430は、上述したそれぞれの差分値(または、差分の平均値あるいは合計値)が閾値以下である場合、目標値に近い走行により合流を行うことができるため、合流容易度を100%とする。また、合流容易度導出部430は、差分値が閾値を越える場合には、その閾値との差の大きさに応じて合流容易度の値を下げる。また、合流容易度導出部430は、上述したそれぞれの差分値を導出した元となる情報の種別ごとに優先度を設定し、設定された優先度を基準に合流容易度を導出してもよい。この場合、合流容易度導出部430は、例えば、それぞれの差分値に対して優先度に応じた重みを付加し、付加した値を基準に合流容易度を導出する。
また、合流容易度導出部430は、外界情報450Bに基づいて、車両ごとの合流容易度を導出してもよい。この場合、合流容易度導出部430は、例えば、外界情報450Bに含まれる地物情報に基づいて、合流時に合流車線から本線へ車線変更するための区間が、障害物により狭くなっていない場合に、合流容易度を100%として導出する。また、合流容易度導出部430は、障害物により合流時に合流車線から本線へ車線変更するための区間が狭くなっている場合は、その狭くなった区間の長さに応じて、合流容易度を100%から段階的に低くなるように導出してもよい。
また、合流容易度導出部430は、例えば、外界情報450Bに含まれる周辺車両情報に基づいて、本線の周辺車両が3台以下の場合には、合流容易度を100%として導出する。また、合流容易度導出部430は、周辺車両が3台を超える場合は、台数に応じて、合流容易度を100%から段階的に低くなるように導出する。なお、合流容易度導出部430は、上述した車両情報450Aおよび外界情報450Bのそれぞれから得られる合流容易度を組み合わせてもよい。
合流容易度導出部430は、生成した合流容易度を日時情報および車両IDに対応付けて、合流容易度情報450Cとして記憶部450に格納する。図7は、合流容易度情報450Cの一例を示す図である。図7に示す合流容易度には、例えば、車両情報450Aおよび外界情報450Bのそれぞれから得られる合流容易度の平均値が格納される。また、図7に示す合流容易度には、それぞれの生成条件に基づく合流容易度を格納してもよく、合流容易度の最大値または最小値を格納してもよい。
なお、合流容易度導出部430は、合流容易度の代わりの指標値として、合流難易度や合流リスク等の指標値を用いてもよい。この場合、合流容易度導出部430は、上述した差分値が大きいほど、合流難易度および合流リスクが高い値になるように設定を行う。
また、合流容易度導出部430は、複数台から得られた車両情報450Aおよび外界情報450Bに基づいて、統計処理を行ってもよい。この場合、合流容易度導出部430は、例えば、車両情報450Aおよび外界情報450Bから、時間ごと、車種ごと、または運転モードごとの平均的な合流容易度を生成してもよい。
配信部440は、合流車線を走行する車両mが、合流開始地点から所定距離以内になった場合に、車両mに合流容易度情報450Cを配信する。また、配信部440は、車両mからの問い合わせを受け付けて、受け付けた車両mに対して合流容易度情報450Cを配信してもよい。また、配信部440は、合流容易度情報450Cとともに外界情報450Bを配信してもよい。
[前走車両の合流時の情報取得]
図8は、前走車両からの情報を取得する様子を説明するための図である。図8の例では、自車両Mが合流車線から本線に合流する様子を示している。図8の例では、道路500に合流車線と、本線520−1〜520−3とを示している。図8の例において、前走車両ma−1は、自車両Mの前に合流車線510を走行し、その後、本線520−1に合流した車両である。
前走車両ma−1は、合流完了後(本線走行時)に、車両情報450Aとして、走行経路530に関する情報と、走行経路530を走行時の運転モード、合流後の速度、合流車線に対する加速度、方向指示器の点灯開始地点532−1、および点灯終了地点532−2に関する情報を、合流支援装置400に送信する。また、前走車両ma−1は、外界情報450Bとして、周辺車両m−1およびm−2に関する情報およびコーン等の障害物540に関する情報を、合流支援装置400に送信する。
合流支援装置400は、前走車両ma−1から取得した車両情報450Aと、外界情報450Bとに基づいて、合流容易度情報450Cを生成する。また、合流支援装置400は、生成した合流容易度情報450Cを配信する。
自車両Mの情報取得部160は、合流支援装置400から配信された合流容易度情報450Cを取得する。例えば、情報取得部160は、自車両Mの重心位置が合流開始地点550から所定距離だけ手前の地点552を通過した場合に、合流支援装置400に合流容易度情報450Cの問い合わせを行い、合流支援装置400から合流容易度情報450Cを取得する。また、情報取得部160は、問い合わせを行わずに、合流支援装置400から配信された合流容易度情報450Cを取得してもよい。
また、情報取得部160は、日時情報を基準に、直近で合流を実行した前走車両の合流容易度を合流支援装置400から取得してもよい。直近とは、例えば、前走車両が合流した時間からの経過時間が所定時間以内であることである。なお、情報取得部160は、直近で合流を実行した前走車両が存在しなかった場合に、合流する日付、時間帯、または曜日が同一の他車両の合流容易度を合流支援装置400から取得してもよい。これにより、自車両Mが合流する条件と近い条件で合流した他車両から、合流容易度を取得することができる。
また、情報取得部160は、合流時の運転モードが自動運転の場合の前走車両の合流容易度を合流支援装置400から取得してもよい。また、情報取得部160は、複数の前走車両の合流容易度を合流支援装置400から取得してもよい。この場合、情報取得部160は、例えば、評価結果に含まれる評価の指標値の平均を求める。
合流可否判定部123Aは、合流支援装置400から配信された合流容易度に基づいて、自車両Mが自動運転により合流できるか否かを判定する。合流可否判定部123Aは、例えば、合流容易度情報450Cに含まれる合流容易度が80%以上である場合に、自動運転による合流が可能であると判定し、行動計画生成部123に合流イベントを実行させる。
図8の例では、合流容易度が100%の状況である。そのため、合流可否判定部123Aは、自動運転により合流が可能であると判定し、行動計画生成部123に合流イベントを実行させる。この場合、行動計画生成部123は、予め設定された合流時の目標速度で本線に合流できるように、加速等の制御を行う。
ここで、情報取得部160は、合流容易度情報450Cとともに、前走車両の外界情報450Bを合流支援装置400から取得してもよい。この場合、行動計画生成部123は、情報取得部160により取得された外界情報450Bに含まれる合流地点付近の外界情報に基づいて合流イベントに基づく行動計画を生成する。これにより、自車両Mは、合流地点に到達するまでに前走車両が取得した最新の外界情報に基づいて、適切な合流を実行することができる。
また、合流可否判定部123Aは、合流容易度が50%以上で、且つ、80%未満である場合に、予め設定された目標速度での合流が不可能であると判定し、行動計画生成部123に対して、自車両Mの速度を、目標速度から減速させるか、または現時点の速度から加速せずに、自動運転による合流イベントを実行させる。この場合、行動計画生成部123は、合流容易度が低くなるほど、減速させる比率が大きくなるように速度の調整を行う。これにより、自車両Mは、合流時に本線520が混雑している場合や、障害物等により合流可能な区間が狭い場合であっても、適切な速度で自動運転による合流を実行することができる。
また、合流可否判定部123Aは、合流容易度が50%未満である場合に、自動運転による合流が不可能であると判定し、行動計画生成部123に自動運転から手動運転に切り替える切替イベントを実行させてよい。これにより、自車両Mは、合流地点よりも前の段階から余裕を持って自動運転または手動運転の判定を行い、判定結果に基づく運転制御を行うことができる。
図9は、合流容易度が低い場合の合流地点の様子を説明するための図である。図9の例において、車両m3〜m16は、本線520−1〜520−3を走行している他車両である。
図9に示す状況において、前走車両ma−1は、合流完了後(本線走行時)に、車両情報450Aとして、走行経路560に関する情報と、走行経路560を走行時の運転モード、合流後の速度、合流車線に対する加速度、方向指示器の点灯開始地点562−1、および点灯終了地点562−2に関する情報を、合流支援装置400に送信する。また、前走車両ma−1は、外界情報450Bとして、周辺車両m−3〜m−16に関する情報およびコーン等の障害物540に関する情報を、合流支援装置400に送信する。
合流支援装置400は、前走車両ma−1から取得した車両情報450Aと、外界情報450Bとに基づいて、合流容易度情報450Cを生成する。ここで、図9に示す走行経路530を合流時の目標経路(目標軌道)とし、方向指示器の点灯開始地点532−1および点灯終了地点532−2を、目標の点灯開始地点および点灯終了地点とする。
合流容易度導出部430は、それぞれの走行経路の差および点灯開始時点の差が閾値より大きいため、合流容易度が低いものと評価する。自車両Mは、その合流容易度を取得することで、手動運転への切り替え等の制御を、自車両Mが合流開始地点550を通過する前に余裕を持って実行することができる。
また、合流可否判定部123Aは、合流が不可能であると判定した場合に、行動計画生成部123に、自車両Mを合流車線510の端に寄せて停止させる処理を実行させてもよい。
また、合流可否判定部123Aは、合流が不可能であると判定した場合に、行動計画生成部123に、本線520−1への合流を開始する位置または自車両Mの合流車線510を走行中の加速度の少なくとも一方を、予め設定された目標の合流開始位置または加速度(基準値)から変更させてもよい。この場合、合流可否判定部123Aは、変更された合流を開始する地点や走行中の加速度に基づいて、再度、合流可否の判定を行う。
インターフェース制御部150は、例えば、合流可否判定部123Aによる判定結果が出たタイミングで、判定結果に関する情報をHMI30により乗員に提示する。これにより、乗員は、自車両Mが自動運転で合流を実行することや、手動運転に切り替わることを、容易に把握することができる。また、インターフェース制御部150は、合流支援装置400から取得した合流容易度情報450Cや、合流支援装置400に提供する合流結果に関する情報をHMI30により乗員に提示してもよい。
[処理フロー]
以下、実施形態の車両システム1による各種車両制御の一例について説明する。図10は、実施形態の合流における自動運転制御の一例を示すフローチャートである。
まず、自車位置認識部122は、自車両Mの位置を認識する(ステップS100)。次に、自車位置認識部122は、走行している車線が、合流車線であり、且つ、自車両Mの走行位置が合流地点から所定距離以内であるか否かを判定する(ステップS102)。走行している車線が、合流車線であり、且つ、自車両Mの走行位置が合流地点から所定距離以内である場合、情報取得部160は、合流支援装置400から合流容易度情報450Cを取得する(ステップS104)。
次に、合流可否判定部123Aは、取得した合流容易度情報450Cに基づいて、自動運転による合流が実行できるか否かを判定する(ステップS106)。自動運転による合流が実行できる場合、行動計画生成部123は、合流イベントを実行する(ステップS108)。
また、自動運転による合流が実行できない場合、インターフェース制御部150は、手動運転への切り替えを促すための情報を乗員に提示する(ステップS110)。次に、行動計画生成部123は、乗員による運転操作子80等の操作を受け付けて、切替イベントを実行する(ステップS112)。次に、合流結果提供部170は、合流結果を合流支援装置400に送信し(ステップS114)、本フローチャートの処理を終了する。
なお、図10の例では、合流支援装置400から合流容易度情報450Cのみを取得したが、合流容易度情報450Cとともに外界情報450Bを取得してもよい。この場合、行動計画生成部123は、外界情報450Bに基づいて、合流イベントや切替イベントにおける行動計画を生成する。例えば、行動計画生成部123は、外界情報450Bに基づいて、本線の混雑度合や車群の有無等を判定し、自車両Mを減速させたり、現在の速度から加速しないように調整してもよい。
[変形例]
[車車間通信による走行情報の取得]
上述した実施形態において、情報取得部160は、合流支援装置400から合流容易度情報450Cを取得するものとしたが、これに限定されるものではなく、車車間通信により、前走車両から合流時の走行結果を取得し、取得した走行結果に基づいて、合流可否判定を行ってもよい。
図11は、車車間通信により前走車両から合流時の走行結果を取得する例を説明するための図である。図11の例では、自車両Mは、前走車両ma−2と通信ができるものとする。
情報取得部160は、前走車両ma−2が合流後に送信する走行結果を取得する。また、情報取得部160は、自車両Mよりも先に合流車線510から本線520に進行した複数の他車両と車車間通信が可能である場合に、複数の他車両のうち、合流地点に最も近い他車両から走行結果を取得してもよい。また、情報取得部160は、上述した複数の他車両から走行結果を取得し、取得した走行結果の平均等を求めてもよい。
また、図11の例のような車車間通信を行う場合、自車両Mの情報取得部160は、上述した合流支援装置400の合流容易度導出部430の機能と同様の機能を備えている。この場合、情報取得部160は、他車両から取得した走行結果に基づいて合流容易度を自ら導出する。合流可否判定部123Aは、情報取得部160により導出された合流容易度に基づいて、自車両Mの合流可否を判定する。また、行動計画生成部123は、合流可否判定部123Aによる合流可否の判定結果に基づいて、自車両Mの運転制御を実行する。
また、自車両Mは、車車間で直接通信を行わずに、中継機器を介して通信を行ってもよい。この場合、中継機器は、例えば、合流地点付近に設置されてよい。
また、上述した実施形態では、合流容易度に基づいて、予め設定された目標速度での合流が不可能であると判定された場合に、自車両Mの速度を目標速度から減速させる制御等を行ったが、これに限定されるものではない。例えば、行動計画生成部123は、前走車両から合流時の速度を自車両Mの目標速度に設定して、自車両Mの速度制御を行ってもよい。また、行動計画生成部123は、直近に合流した前走車両が存在しない場合に、被合流車線の平均速度を自車両Mの目標速度に設定して、自車両Mの速度制御を行ってもよい。これらの速度制御は、上述した合流容易度に基づく速度制御の一部または全部と組み合わせてもよい。
以上説明した実施形態における車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムによれば、自車両Mは、自動運転による合流を、合流時の状況に応じて適切に行うことができる。
具体的には、実施形態によれば、自車両Mは、事前に取得した合流のしやすさに関する指標値に基づいて、合流時の速度を調整しながらスムーズに合流することができる。また、実施形態によれば、自車両Mは、先に合流車線から本線に進行した他車両の合流時の情報を用いることで、現在の車線の状況に応じた適切な合流を実行することができる。また、実施形態によれば、自車両Mは、先に合流車線から本線に進行した他車両の外界情報に基づいて、本線を走行する車群を通過させた後に本線に合流するように減速する制御を行うことができる。また、実施形態によれば、自車両Mは、合流のしやすさに関する指標値に応じて、手動運転への切り替えを行うため、合流車線や本線等が渋滞しているような場合であっても、適切な運転制御を行うことができる。
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。
1…車両システム、10…カメラ、12…レーダ装置、14…ファインダ、16…物体認識装置、20…通信装置、30…HMI、50…ナビゲーション装置、60…MPU、70…車両センサ、80…運転操作子、90…車室内カメラ、100…自動運転制御ユニット、120…第1制御部、121…外界認識部、122…自車位置認識部、123…行動計画生成部、123A…合流可否判定部、140…第2制御部、141…走行制御部、150…インターフェース制御部、160…情報取得部、170…合流結果提供部、180、450…記憶部、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、300…交通情報共有システム、400…合流支援装置、402…アンテナ、410…通信部、420…合流結果取得部、430…合流容易度導出部、440…配信部、M…自車両

Claims (11)

  1. 本線に合流する合流車線を自車両が走行している場合に、前記自車両よりも先に前記合流車線から前記本線に進行した他車両の動作に関する車両情報、または前記他車両により合流地点付近で取得された外界情報の少なくとも一方に基づいて評価された、合流のしやすさに関する指標値を取得する情報取得部と、
    前記情報取得部により取得された指標値に基づいて、前記自車両の自動運転を実行する自動運転制御部と、
    を備える車両制御システム。
  2. 前記自動運転制御部は、前記情報取得部により取得された合流のしやすさに関する指標値に基づいて、前記自車両の合流時における速度を調整する、
    請求項1に記載の車両制御システム。
  3. 前記自動運転制御部は、前記自車両の速度を、合流時における目標速度から減速させるか、または、現時点での速度から加速しない制御を行う、
    請求項2に記載の車両制御システム。
  4. 前記車両情報は、前記自車両よりも先に前記合流車線から前記本線に進行した他車両の合流後の速度、合流車線中の加速度、または前記他車両の方向指示器の点灯状態の少なくとも一つを含む、
    請求項1から3のいずれか1項に記載の車両制御システム。
  5. 前記外界情報は、前記自車両よりも先に前記合流車線から前記本線に進行した他車両が合流地点付近で取得した地物情報または前記他車両から見た周辺車両の位置に関する情報の少なくとも一方を含む、
    請求項1から4のいずれか1項に記載の車両制御システム。
  6. 前記情報取得部により取得された合流のしやすさに関する指標値に基づいて、前記自車両が本線への合流ができるかを判定する合流可否判定部を更に備え、
    前記自動運転制御部は、前記合流可否判定部により合流ができないと判定された場合に、前記本線への合流を開始する位置または前記自車両の合流車線中の加速度の少なくとも一方を基準値から変更して自動運転を実行する、
    請求項1から5のいずれか1項に記載の車両制御システム。
  7. 前記自動運転制御部は、前記合流可否判定部により合流ができないと判定された場合に、前記自車両を前記自動運転から手動運転に切り替える制御を実行する、
    請求項6に記載の車両制御システム。
  8. 前記情報取得部は、前記自車両よりも先に前記合流車線から前記本線に進行した他車両の動作に関する車両情報、または前記他車両により合流地点付近で取得された外界情報の少なくとも一方を取得して、前記本線への合流のしやすさに関する指標値を生成する、
    請求項1から7のうちいずれか1項に記載の車両制御システム。
  9. 前記情報取得部は、所定時間以内で前記合流車線から前記本線に進行した他車両が存在しなかった場合に、合流する日付、時間帯、または曜日が同一の他車両の動作に関する車両情報、または前記他車両により合流地点付近で取得された外界情報の少なくとも一方に基づいて評価された、合流のしやすさに関する指標値を取得する、
    請求項1から8のうちいずれか1項に記載の車両制御システム。
  10. 車載コンピュータが、
    本線に合流する合流車線を自車両が走行している場合に、前記自車両よりも先に前記合流車線から前記本線に進行した他車両の動作に関する車両情報、または前記他車両により合流地点付近で取得された外界情報の少なくとも一方に基づいて評価された、合流のしやすさに関する指標値を取得し、
    取得された前記指標値に基づいて、前記自車両の自動運転を実行する、
    車両制御方法。
  11. 車載コンピュータに、
    本線に合流する合流車線を自車両が走行している場合に、前記自車両よりも先に前記合流車線から前記本線に進行した他車両の動作に関する車両情報、または前記他車両により合流地点付近で取得された外界情報の少なくとも一方に基づいて評価された、合流のしやすさに関する指標値を取得させ、
    取得された前記指標値に基づいて、前記自車両の自動運転を実行させる、
    車両制御プログラム。
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