JPWO2020058741A1 - 自動運転制御方法及び自動運転制御システム - Google Patents

Abstract

料金所に生じた車列から外れないよう自車を誘導可能な自動運転制御方法を提供する。自車を地図上に生成した目標走行経路に沿って走行させる自動運転制御を実行する自動運転制御ユニットを有した自動運転制御システムによる自動運転制御方法であって、料金所の通過にあたり、自車の通過を予定する１又は複数の目標通過ゲートを設定し（ステップＳ２）、複数の先行車の中から、予測通過ゲートが自車の目標通過ゲートに一致る先行車の有無を判定し（ステップＳ５）、目標通過ゲートに一致する予測通過ゲートの先行車を追従目標として追従走行を行う（ステップＳ６）自動運転制御方法とした。

Description

本開示は、自動運転制御方法及び自動運転制御システムに関する。

従来、自動運転が実行される自動運転車両において、高速道路などの料金所を通過する際に、有人の料金所を目標として通過するように制御する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術では、料金所において自動運転可能領域から自動運転不可能領域に切り替わる際に、手動運転へのハンドオーバーが完了していない場合、有人の料金所を経由して走行し、有人の料金所で停車するように車両の制御を行う。

特開２０１７−１６２２４８号公報

特許文献１で開示された技術のように、自車を所定の料金所のゲートを通過目標として目標走行経路を生成する場合、通常、地図データベースに定義された経路に沿って目標走行経路を生成する。

しかしながら、料金所では、渋滞で車列が生じることがあるが、このとき、目標とするゲートに向かって生じた車列と、地図データベースに定義された目標走行経路とが異なる場合がある。この場合、自車を地図データベース上の目標走行経路に沿って誘導すると、目標とするゲートに向かう車列から外れるおそれがある。

本開示は、上記問題に着目してなされたもので、料金所に生じた車列から外れないよう自車を誘導可能な自動運転制御方法及び自動運転制御システムを提供することを目的とする。

本開示の自動運転制御方法は、料金所の通過にあたり、自車の目標通過ゲートを設定し、予測通過ゲートが目標通過ゲートに一致する先行車の有無を判定し、前記目標通過ゲートに一致する前記予測通過ゲートの先行車を追従目標として追従走行を行う。

また、本開示の自動運転制御システムは、料金所の通過にあたり、自車の通過を予定する目標通過ゲートを設定する目標通過ゲート設定部と、予測通過ゲートが自車の目標通過ゲートに一致する先行車の有無を判定する先行車有無判定部と、を備える。さらに、前記目標通過ゲートに一致する前記予測通過ゲートの前記先行車を追従目標として追従走行を行うよう前記アクチュエータを駆動させる追従走行制御部を有する。

本開示の自動運転制御方法及び自動運転制御システムは、自車の目標通過ゲートに一致する予測通過ゲートの先行車を追従走行するため、料金所に生じた車列から外れないよう自車を目標通過ゲートに誘導することが可能である。

実施の形態１の自動運転制御方法を実行する自動運転制御システムＡを示す全体システム図である。 前記自動運転制御システムＡの料金所通過制御部４０が実行する料金所通過制御の処理の流れを示すフローチャートである。 前記料金所通過制御部４０による料金所通過制御を実施する料金所１００の一例及び地図上に生成した目標走行経路ｔＬの一例を示す平面図である。 前記自動運転制御システムＡを搭載した自車ＭＶＳの前方に複数の先行車ＰＶ１，ＰＶ２が存在する場合の制御の一例を説明するための料金所１００の平面図である。 本実施の形態１の解決課題を説明するための料金所１００の平面図である。 実施の形態２における料金所通過制御の処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態２による自車ＭＶＳの走行制御を説明するための料金所１００の平面図である。 実施の形態３における料金所通過制御の処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態３による自車ＭＶＳの走行制御を説明するための料金所１００の平面図である。

以下、本開示による自動運転制御方法及び自動運転制御システムを実施するための形態を図面に基づいて説明する。

（実施の形態１）
実施の形態１における自動運転制御方法及び自動運転制御システムは、自動運転モードを選択すると、生成された目標走行経路に沿って走行するように駆動や制動や舵角が自動制御される自動運転車両（運転支援車両の一例）に適用したものである。

図１は実施の形態１の自動運転制御方法及び自動運転制御システムが適用された自動運転制御システムＡを示す。以下、図１に基づいて全体システム構成を説明する。

自動運転制御システムＡは、車載センサ１と、地図データ記憶部２と、外部データ通信器３と、自動運転制御ユニット４と、アクチュエータ５と、表示デバイス６と、入力デバイス７と、を備える。

車載センサ１は、カメラ１１と、レーダー１２と、ＧＰＳ１３と、車載データ通信器１４と、を有する。また、車載センサ１により取得したセンサ情報は、自動運転制御ユニット４へ出力される。

カメラ１１は、自動運転で求められる機能として、車線や先行車（図４の先行車ＰＶ１、ＰＶ２参照）や歩行者等の自車ＭＶＳ（図３等参照）の周囲情報を画像データにより取得する機能を実現する周囲認識センサである。このカメラ１１は、例えば、自車ＭＶＳ（図３等参照）の前方認識カメラ、後方認識カメラ、右方認識カメラ、左方認識カメラ等を組み合わせることにより構成される。なお、自車ＭＶＳとは自動運転制御システムＡを搭載した車両であり、制御対象の車両を指す。

カメラ画像から、自車走行路上物体・車線・自車走行路外物体（道路構造物、先行車、後続車、対向車、周囲車両、歩行者、自転車、二輪車）・自車走行路（道路白線、道路境界、停止線、横断歩道・道路標識・制限速度）等を検知できる。

レーダー１２は、自動運転で求められる機能として、自車周囲の物体の存在を検知する機能と、自車周囲の物体までの距離を検知する機能とを実現する測距センサである。ここで、「レーダー１２」とは、電波を用いたレーダーと、光を用いたライダーと、超音波を用いたソナーと、を含む総称をいう。レーダー１２としては、例えば、レーザーレーダー、ミリ波レーダー、超音波レーダー、レーザーレンジファインダー等を用いることができる。このレーダー１２は、例えば、自車の前方レーダー、後方レーダー、右方レーダー、左方レーダー等を組み合わせることにより構成される。

レーダー１２では、自車走行路上物体・自車走行路外物体（道路構造物、先行車、後続車、対向車、周囲車両、歩行者、自転車、二輪車）等の位置が検知されると共に、各物体までの距離が検知される。なお、視野角が不足すれば、適宜追加しても良い。

ＧＰＳ１３は、ＧＮＳＳアンテナ１３ａを有し、衛星通信を利用することで停車中及び走行中の自車位置（緯度・経度）を検知する自車位置センサである。なお、「ＧＮＳＳ」は「Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ：全地球航法衛星システム」の略称であり、「ＧＰＳ」は「Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：グローバル・ポジショニング・システム」の略称である。

車載データ通信器１４は、外部データ通信器３との間で送受信アンテナ３ａ，１４ａを介して無線通信を行うことで、自車ＭＶＳ（図３等参照）で取得することができない情報を外部から取得する外部データセンサである。

外部データ通信器３は、例えば、自車ＭＶＳ（図３等参照）の周辺を走行する他車に搭載されたデータ通信器の場合、自車ＭＶＳ（図３等参照）と他車の間で車車間通信を行う。この車車間通信により、他車が保有する様々な情報のうち、自車ＭＶＳ（図３等参照）で必要な情報を車載データ通信器１４からのリクエストにより取得することができる。

外部データ通信器３は、例えば、インフラストラクチャ設備に設けられたデータ通信器の場合、自車ＭＶＳ（図３等参照）とインフラストラクチャ設備の間でインフラ通信を行う。このインフラ通信により、インフラストラクチャ設備が保有する様々な情報のうち、自車ＭＶＳ（図３等参照）で必要な情報を車載データ通信器１４からのリクエストにより取得することができる。例えば、地図データ記憶部２に保存されている地図データでは不足する情報や地図データから変更された情報がある場合、不足情報や変更情報を補うことができる。また、自車ＭＶＳ（図３等参照）が走行を予定している目標走行経路ｔＬ（図３等参照）上での渋滞情報や走行規制情報等の交通情報を取得することもできる。

地図データ記憶部２は、緯度経度と地図情報が対応付けられた、いわゆる電子地図データが格納された車載メモリにより構成される。地図データ記憶部２に格納された地図データは、少なくとも複数車線を有する道路で各車線の認識ができるレベルの精度を持つ、高精度地図データである。この高精度地図データを用いることにより、自動運転において複数車線の中で自車ＭＶＳ（図３等参照）がどの車線を走るかという線状の目標走行経路ｔＬを生成することができる。そして、ＧＰＳ１３にて検知される自車位置を自車位置情報として認識すると、自車位置を中心とする高精度地図データが自動運転制御ユニット４へと送られる。

高精度地図データには、各地点に対応付けられた道路情報を有し、道路情報は、ノードと、ノード間を接続するリンクにより定義される。道路情報は、道路の位置及び領域により道路を特定する情報と、道路ごとの道路種別、道路ごとの車線幅、道路の形状情報とを含む。道路情報は、各道路リンクの識別情報ごとに、交差点の位置、交差点の進入方向、交差点の種別その他の交差点に関する情報を対応付けて記憶されている。道路情報は、各道路リンクの識別情報ごとに、道路種別、車線幅、道路形状、直進の可否、進行の優先関係、追い越しの可否（隣接レーン進入の可否）、制限速度、標識、その他の道路に関する情報を対応付けて記憶されている。

また、地図データ記憶部２に格納されたデータにおいて高速道路や有料道路に関する情報には、高速道路や有料道路の入口及び出口に設けられる料金所１００（図３等参照）の情報が含まれる。この料金所１００に関する情報として、料金所１００に設置されたゲート１１０（例えばＥＴＣゲート、一般ゲートなどの種別や位置情報：図３等参照）の情報が含まれる。

自動運転制御ユニット４は、車載センサ１や地図データ記憶部２からの入力情報を統合処理し、目標走行経路ｔＬ（図３等参照）と目標車速プロファイル（加速プロファイルや減速プロファイルを含む。）等を生成する機能を有する。すなわち、現在地から目的地までの走行車線レベルによる目標走行経路ｔＬを、地図データ記憶部２からの高精度地図データや所定の経路検索手法等に基づいて生成すると共に、目標走行経路ｔＬに沿った目標車速プロファイル等を生成する。さらに、目標走行経路ｔＬに沿う自車ＭＶＳ（図３等参照）の停車中及び走行中、車載センサ１によるセンシング結果により自動運転を維持できないと判断されると、目標走行経路ｔＬや目標車速プロファイル等を逐次修正する。

自動運転制御ユニット４は、目標走行経路ｔＬが生成されると、自車ＭＶＳ（図３等参照）が目標走行経路ｔＬに沿って走行するように駆動指令値、制動指令値、舵角指令値を演算し、演算した指令値をアクチュエータ５に出力する。具体的には、駆動指令値の演算結果を駆動アクチュエータ５１へ出力し、制動指令値の演算結果を制動アクチュエータ５２へ出力し、舵角指令値の演算結果を舵角アクチュエータ５３へ出力する。

アクチュエータ５は、自車ＭＶＳ（図３等参照）を目標走行経路ｔＬ（図３等参照）に沿って走行及び停止させる制御アクチュエータであり、駆動アクチュエータ５１と、制動アクチュエータ５２と、舵角アクチュエータ５３と、を有する。

駆動アクチュエータ５１は、自動運転制御ユニット４から駆動指令値を入力し、駆動輪へ出力する駆動力を制御するアクチュエータである。駆動アクチュエータ５１としては、例えば、エンジン車の場合にエンジンを用い、ハイブリッド車の場合にエンジンとモータジェネレータ（力行）を用い、電気自動車の場合にモータジェネレータ（力行）を用いる。

制動アクチュエータ５２は、自動運転制御ユニット４から制動指令値を入力し、駆動輪へ出力する制動力を制御するアクチュエータである。制動アクチュエータ５２としては、例えば、油圧ブースタや電動ブースタやブレーキ液圧アクチュエータやブレーキモータアクチュエータやモータジェネレータ（回生）等を用いる。

舵角アクチュエータ５３は、自動運転制御ユニット４から舵角指令値を入力し、操舵輪の転舵角を制御するアクチュエータである。なお、舵角アクチュエータ５３としては、ステアリングシステムの操舵力伝達系に設けられる転舵モータ等を用いる。

表示デバイス６は、自動運転による停車中及び走行中に、自車ＭＶＳ（図３等参照）が地図上で何処を移動しているか等を画面表示し、運転手や乗員に自車位置視覚情報を提供するデバイスである。この表示デバイス６は、自動運転制御ユニット４により生成された目標走行経路情報や自車位置情報や目的地情報等を入力し、表示画面に、地図と道路と目標走行経路ｔＬ（自車の走行経路）と自車位置と目的地等を視認しやすく表示する。

入力デバイス７は、運転手の操作により種々の入力を行うデバイスであり、例えば、表示デバイス６のタッチパネル機能を用いてもよいし、他のダイヤルやスイッチ等を用いてもよい。なお、運転手による入力としては、目的地に関する情報の入力や、自動運転時の定速走行、追従走行等の設定の入力等を行う。

自動運転制御システムＡは、さらに、料金所１００の通過時に、アクチュエータ５の制御を行う料金所通過制御部４０を備える。この料金所通過制御部４０は、料金所１００の通過にあたり、必要に応じ、上述のように自車ＭＶＳを目標走行経路ｔＬに沿って走行させる制御から、先行車ＰＶ（図４の先行車ＰＶ１、ＰＶ２参照）の追従制御に切り替える。

以下に、実施の形態１の自動運転制御システムＡによる料金所１００を通過するにあたり実行する料金所通過制御の処理の流れを図２のフローチャートに基づいて説明する。なお、この料金所通過制御は、自車ＭＶＳ（図３等参照）が料金所１００（図３等参照）に近付くと開始するもので、例えば、道路Ｒｏの幅よりも幅が広がる料金所エリア１２０（図３等参照）に入る直前あるいは直後に開始する。

この料金所通過制御では、まず、ステップＳ１では、地図データ記憶部２に格納された地図情報から、料金所情報を取得する。この料金所情報としてはゲート１１０（図３等参照）に関する情報、すなわち、図３に示すゲート１１０における各ゲート１１１〜１１４の数、配置、種別等が含まれる。なお、ゲート１１０の種別は、例えば、ＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｏｌｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）ゲートや、有人のゲートなど通過形態の種類の違いにより区別したものである。

ここで、図３により料金所１００の一例を示す。図３に示す料金所１００は、ゲート１１０と料金所エリア１２０とを備える。ゲート１１０は、第１ゲート１１１、第２ゲート１１２、第３ゲート１１３、第４ゲート１１４の総称である。また、ゲート１１０のゲート数は、図に示す「４」に限るものではなく、これよりも多くても少なくてもよい。また、料金所エリア１２０は、２車線の道路Ｒｏの道幅から道幅が拡がった領域を指す。

図２に戻り、ステップＳ１に続くステップＳ２では、料金所１００のゲート１１０の複数のゲート（図３では、第１〜第４ゲート１１１〜１１４）から通過目標となる目標通過ゲートを設定する。

そして、ステップＳ２では、第１〜第４ゲート１１１〜１１４から、目標通過ゲートを設定するが、この設定において、自車ＭＶＳの通過形態の種別に一致するものが複数存在する場合、目標通過ゲートも複数設定する。なお、以下の説明において、第１ゲート１１１及び第４ゲート１１４を目標通過ゲートとし、目標通過ゲートは、各ゲート１１１，１１４の符号の末尾に（ｔ）を付けて標記する。また、これらの複数の目標通過ゲート１１１（ｔ）、１１４（ｔ）をまとめて目標通過ゲート群と称する。

次のステップＳ３では、料金所１００の付近（例えば、料金所エリア１２０やその手前）で渋滞が発生しているか否かの渋滞判定を行う。そして、渋滞が発生している場合は、ステップＳ４に進み、渋滞が発生していない場合は、ステップＳ７に進む。

ここで、渋滞が発生しているか否かの判定は、自車ＭＶＳの車速あるいは料金所エリア１２０における自車ＭＶＳあるいは他車の予測車速に基づき、これらの車速が、予め設定した閾値以下の場合に渋滞と判定することができる。

また、渋滞の判定には、車両周辺情報や外部情報に基づいて行うこともできる。ここで、車両周辺情報に基づく判定としては、例えば、自車ＭＶＳの前方の所定範囲に存在する他車の数に基づいて判定することができる。また、外部情報に基づく判定としては、車車間通信や、ＶＩＣＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）と称する道路交通情報等の通信により得られた情報に基づいて判定することもできる。

料金所１００の付近に渋滞が発生していない場合に進むステップＳ７では、目標通過ゲート群の中の１つを目標通過ゲートとして選択し、図３に示すように、この目標通過ゲートを通過する目標走行経路ｔＬを地図上に生成する。さらに、ステップＳ７では、この目標走行経路ｔＬに沿って走行を行うようアクチュエータ５の制御を行う。

例えば、図３に示すように、道路Ｒｏの左側の車線を走行している場合、料金所エリア１２０の左端に沿って進んで、最も左側の第４ゲート１１４を目標通過ゲートとして通過する目標走行経路ｔＬを生成する。また、道路Ｒｏの右側の車線を走行している場合は、その車線を直進し、最も右側の第１ゲート１１１を目標通過ゲートとして通過する目標走行経路ｔＬを生成してもよい。

なお、このステップＳ７の処理の実行中は、所定の周期でステップＳ７ａに進んで、目標通過ゲートを通過する目標走行経路ｔＬに沿って走行する制御の終了条件成立の判定を行い、終了条件が成立しない場合、ステップＳ７に戻って処理を継続する。なお、この終了条件としては、ゲート１１０の通過が含まれる。したがって、上記のステップＳ７の処理は、ゲート１１０の通過まで継続する。また、終了条件としては、自動走行運転自体の中止なども含むことができる。この自動走行運転を中止する場合というのは、例えば、自車ＭＶＳの運転手が手動運転を選択した場合や、自動運転制御システムＡの何らかの異常を検出した場合等があげられる。

一方、ステップＳ３において料金所１００の付近に渋滞が発生している場合に進むステップＳ４では、先行車ＰＶ（図４のＰＶ１，ＰＶ２参照）の予測通過ゲートの算出を行う。ここで、「先行車」は、自車ＭＶＳの前方を走行する車両である。また、以下の明細書の記載で、図４のように図面に表記された先行車ＰＶ１，ＰＶ２等のうちの特定のものを指す場合には、図面と同じ符号を表記する。一方、特定のものを指さない場合、例えば、図４の先行車ＰＶ１，ＰＶ２及びその他のものを指す場合は、先行車ＰＶと表記する。

図２のステップＳ４における予測通過ゲートの算出対象となる先行車ＰＶの特定の仕方としては、例えば、自車ＭＶＳの前方にあらかじめ設定した方形領域に存在する全ての車両とすることができる。あるいは、自車ＭＶＳの中心から、自車ＭＶＳの前方の領域に一定間隔で放射状に直線を延ばし、各直線と最初に交差する車両とすることができる。

また、このステップＳ４は、渋滞発生との判定時に進むステップであるから、図４に示すように、複数の先行車ＰＶ１，ＰＶ２が存在する。図４に示す例では、対象となる先行車ＰＶ１，ＰＶ２の予測通過ゲートを算出する。この予測通過ゲートの算出は、まず、各先行車ＰＶ１，ＰＶ２の位置、姿勢、速度、角速度から、各先行車ＰＶ１，ＰＶ２の移動先（例えば、矢印ＭＬ１，ＭＬ２が算出した移動先を示す）を算出する。そして、算出した移動先が、地図上の料金所１００の第１〜第４ゲート１１１〜１１４のうちのどれに重なるかを判定することで、先行車ＰＶ１，ＰＶ２の予測通過ゲートを求める。例えば、図４に示す例では、先行車ＰＶ１は第３ゲート１１３が予測通過ゲートであり、先行車ＰＶ２は、第４ゲート１１４が予測通過ゲートである。

次に、図２に示すステップＳ５では、複数の先行車ＰＶ１、ＰＶ２の予測通過ゲートが、ステップＳ２において設定した目標通過ゲート群に含まれるか否か判定する。すなわち、自車ＭＶＳの目標通過ゲート１１１（ｔ）、１１４（ｔ）に、予測通過ゲートが一致する先行車ＰＶ１，ＰＶ２が存在するか否か判定する。そして、予測通過ゲートが目標通過ゲート群に含まれる場合、ステップＳ６に進み、予測通過ゲートが目標通過ゲート群に含まれない場合はステップＳ７に進む。

ステップＳ６では、予測通過ゲートが目標通過ゲート群に含まれる先行車ＰＶを追従目標とする。具体的には、図４に示す例では、自車ＭＶＳの目標通過ゲートである第４ゲート１１４（ｔ）を予測通過ゲートとする先行車ＰＶ２を追従目標とする。

そして、ステップＳ６では、自車ＭＶＳが、先行車ＰＶ２に追従走行するようアクチュエータ５を制御する追従制御を実行する。なお、このような追従制御としては、周知のように、種々の制御が存在するもので、例えば、高速道路の自動運転アシストなどで一般的に用いられる技術を用いればよい。具体的には、先行車ＰＶ２の位置、速度をカメラ１１やレーダー１２により時々刻々と検出し、先行車ＰＶ２と所定の車間距離、相対速度を制御しながら先行車ＰＶ２の走行経路を辿って追従走行するように制御する。

また、ステップＳ６の処理の実行中は、所定の周期（例えば、３０ｍｓｅｃ周期程度）でステップＳ６ａに進んで、前述のステップＳ７ａと同様に、終了条件成立の判定を行い、終了条件が成立するまで、ステップＳ６の追従制御を継続する。

一方、ステップＳ５において、全ての先行車ＰＶの予測通過ゲートが目標通過ゲート群に含まれない場合は、ステップＳ７に進んで、非渋滞時と同様に、地図上に生成された目標走行経路ｔＬ（図３参照）に沿って走行するよう制御を行う。

次に、実施の形態１の作用を説明するが、その説明に先立ち、本実施の形態１の解決課題を説明する。

目標走行経路ｔＬを生成する場合、料金所１００では、車線を区画する白線が引かれていないが、地図データ上では、図３に示すように、第１〜第３ゲート１１１，１１２，１１３を通る点線ＣＬ１，ＣＬ２、ＣＬ３上に走行中心線が定義されている。したがって、目標走行経路ｔＬを生成する場合、これらの中心線（点線ＣＬ１，ＣＬ２、ＣＬ３）に沿うように生成する。なお、図３では、目標走行経路ｔＬは、第４ゲート１１４を通る中心線に沿って生成されているものとする。

料金所１００において渋滞が発生した場合、第１〜第４ゲート１１１〜１１４のそれぞれに向かって車列が発生する。図５は、その一例を示しており、第４ゲート１１４に向かう車列ＶＬ１や車列ＶＬ２が発生した場合を示す。料金所１００では、車線を区画する白線が引かれていないため、これらの車列ＶＬ１、ＶＬ２は、不規則に発生する。このため、車列ＶＬ１、ＶＬ２が、地図上に定義された中心線（図５では、目標走行経路ｔＬとして示している）から外れる場合がある。

このような車列ＶＬ１、ＶＬ２が発生しているときに、自車ＭＶＳが、地図上に生成した目標走行経路ｔＬに沿って走行させるよう制御を行っている場合、自車ＭＶＳの位置が、車列ＶＬ１や車列ＶＬ２から外れる。そして、このような場合、自車ＭＶＳの運転手及び周囲の先行車ＯＰＶ１，ＯＰＶ２や後続車ＯＦＬＶの運転手に違和感を与えるおそれがある。

それに対し、実施の形態１は、料金所通過制御を実行することにより、上記のように自車ＭＶＳが車列ＶＬ１、ＶＬ２から外れるのを抑制でき、これによる違和感を運転手に与えるのを抑制できる。

以下に、実施の形態１において自車ＭＶＳが料金所１００を通過する際の料金所通過制御の一実行例について順を追って説明する。まず、実施の形態１では、図３に示すように、自車ＭＶＳが料金所１００に近付くと、ゲート１１０において目標通過ゲートを設定する（Ｓ２）。図４に示す例では、第１ゲート１１１、第４ゲート１１４を、それぞれ目標通過ゲート１１１（ｔ）、１１４（ｔ）として設定する。

そして、料金所エリア１２０において、渋滞が発生していた場合、自車ＭＶＳの前方の複数の先行車ＰＶ１，ＰＶ２のそれぞれの予測通過ゲートを算出する（Ｓ４）。図４に示す例では、先行車ＰＶ１は第３ゲート１１３を予測通過ゲートとして算出し、先行車ＰＶ２は第４ゲート１１４を予測通過ゲートとして算出する。

さらに、各予測通過ゲート（第３ゲート１１３，第４ゲート１１４）が目標通過ゲート群に含まれる（すなわち、予測通過ゲートが目標通過ゲート１１１（ｔ），１１４（ｔ）のいずれかに一致する）先行車ＰＶの有無を判定する（Ｓ５）。

そして、予測通過ゲートが目標通過ゲート群に含まれる先行車ＰＶが存在する場合、該当する先行車ＰＶ（図４では先行車ＰＶ２）を追従目標とし、自車ＭＶＳが先行車ＰＶ２に追従走行を行うようアクチュエータ５を制御する（Ｓ６）。なお、この追従走行は、終了条件が成立するまで、すなわち、自車ＭＶＳがゲート１１０を通過するまで継続する。

このように、料金所エリア１２０に車列ＶＬ１、ＶＬ２が生じるような渋滞が発生した状況では、自車ＭＶＳは、目標走行経路ｔＬに沿うよう走行させる制御ではなく、先行車ＰＶ２に追従するよう走行させる制御を行う。したがって、図５に示すように、自車ＭＶＳが車列ＶＬ１、ＶＬ２から外れることを抑制し、自車ＭＶＳの運転手や、その周囲の先行車ＯＰＶ１，ＯＰＶ２及び後続車ＯＦＬＶの運転手に違和感を与えるのを抑制できる。

以下に、実施の形態１の自動運転制御方法及び自動運転制御システムの効果を列挙する。
（ａ）実施の形態１の自動運転制御システムＡが実行する自動運転制御方法は、
自車ＭＶＳの地図上に生成した目標走行経路ｔＬに沿って走行させる自動運転制御を実行するコントローラとしての自動運転制御ユニット４を有した自動運転制御システムＡによる自動運転制御方法であって、
目標走行経路ｔＬに沿って走行中の料金所１００の通過にあたり、料金所１００の第１〜第４ゲート１１１〜１１４の中から自車ＭＶＳの通過を予定する１又は複数の目標通過ゲートを設定し（ステップＳ２）と、
自車ＭＶＳの前方を走行する複数の先行車ＰＶ１，ＰＶ２の予測通過ゲートを求め（ステップＳ４）、
自車ＭＶＳの目標通過ゲートに一致する予測通過ゲートを有する先行車ＰＶ１，ＰＶ２の有無を判定し（ステップＳ５）と、
目標通過ゲートに一致する予測通過ゲートを有する先行車ＰＶ２が存在する場合、その先行車ＰＶ２を追従目標として追従走行を行う（ステップＳ６）。
したがって、地図上の目標走行経路ｔＬに沿って走行する自動運転制御を実行中でも、料金所１００でゲート１１０に車列ＶＬ１，ＶＬ２が生じた場合は、先行車ＰＶに追従走行を行って自車ＭＶＳが車列ＶＬ１，ＶＬ２から外れないようにすることができる。よって、自車ＭＶＳが車列ＶＬ１、ＭＬ２から外れて自車ＭＶＳ及び周囲の運転手に違和感を与えることがないようにすることができる。

（ｂ）実施の形態１の自動運転制御システムＡが実行する自動運転制御方法は、
料金所１００の通過にあたり、自車ＭＶＳの車速あるいは自車ＭＶＳの予測車速が所定車速以下になる渋滞発生時に、各ステップＳ４、Ｓ５，Ｓ６を実行し、渋滞非発生時には、目標走行経路ｔＬに沿って走行させる自動運転制御を実行する（ステップＳ７）。
したがって、料金所１００に車列ＶＬ１，ＶＬ２等が生じる渋滞発生時に、確実に先行車ＰＶへの追従走行を行って、自車ＭＶＳが車列ＶＬ１，ＶＬ２等から外れないようにできる。

（ｃ）実施の形態１の自動運転制御システムＡは、
自車ＭＶＳの周辺情報及び自車ＭＶＳの走行に関する情報に基づいて、自車ＭＶＳの走行状態を制御するアクチュエータ５を駆動して自車ＭＶＳを地図上に生成した目標走行経路ｔＬに沿って走行させる自動運転制御を実行する自動運転制御ユニット４を備え、
自動運転制御ユニット４は、
目標走行経路ｔＬに沿って走行中の料金所１００の通過にあたり、料金所１００の第１〜第４ゲート１１１〜１１４の中から自車ＭＶＳの通過を予定する１又は複数の目標通過ゲートを設定する目標通過ゲート設定部としてステップＳ２の処理を行う部分と、
自車ＭＶＳの前方を走行する複数の先行車ＰＶ１、ＰＶ２の予測通過ゲートを求める予測通過ゲート判定部としてステップＳ４の処理を行う部分と、
自車ＭＶＳの目標通過ゲートに一致する予測通過ゲートを有する先行車ＰＶ２の有無を判定する先行車有無判定部としてステップＳ５の処理を行う部分と、
目標通過ゲートに一致する予測通過ゲートを有する先行車ＰＶ２が存在する場合、その先行車ＰＶ２を追従目標として追従走行を行うようアクチュエータ５を制御する追従走行制御部としてステップＳ６の処理を行う部分と、
を有する料金所通過制御部４０を備える。
したがって、上記（ａ）で説明したように、ゲート１１０に車列ＶＬ１，ＶＬ２が生じた場合に、自車ＭＶＳが車列ＶＬ１，ＶＬ２から外れないようにすることができる。よって、自車ＭＶＳ及び周囲の運転手に違和感を与えないようにすることができる。

（他の実施の形態）
以下に、他の実施の形態について説明する。なお、他の実施の形態の説明するにあたり、相互に共通する構成やステップには共通する符号を付して、説明を省略し相違点についてのみ説明する。

まず、図６のフローチャートに基づいて、実施の形態２における料金所通過制御について説明する。なお、実施の形態１と共通するステップには、実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。

実施の形態２は、予測通過ゲートが目標通過ゲート群に一致する複数の先行車ＰＶの中から、予測通過ゲートを通過する確実さの度合いである予測確度Ω_ｇの大きいものを追従目標とするようにした例である。すなわち、実施の形態２では、ステップＳ３に続く処理内容が異なる。

ステップＳ３に続くステップＳ４ｂでは、先行車ＰＶの予測通過ゲートを算出するのに加え、各予測通過ゲートを通過する確実さの度合いである予測確度Ω_ｇを、ゲート１１０までの距離や予測軌道の形状（先行車ＰＶの予測位置）等に基づいて算出する。

ここで、「予測確度Ω_ｇ」について説明する。この予測確度Ω_ｇは、先行車ＰＶが予測通過ゲートを通過する確率を表した指標値であり、例えば下記の式（１）により算出する。
Ω_ｇ＝ω_ｇ／（Σ_Ｎω_Ｎ）・・・（１）
ω_ｇ：目標通過ゲートを通過する尤度（ゆうど）
ω_Ｎ：ゲートＮを通過する尤度（ゆうど）

また、ゲートＮを通過する尤度ω_Ｎは、下記式（２）より求めることができる。
ω_Ｎ＝［１／（（２π）^２｜Ｃ｜）^１／２］ｅｘｐ（（−１／２）（Ｐ_Ｎ−Ｐｖ）^Ｔ・Ｃ^（−１）・（Ｐ_Ｎ−Ｐ_ｖ））・・・（２）
Ｐ_Ｎ：ゲートの位置
Ｐ_ｖ：先行車の予測位置（ゲート通過予想時間までの予測した位置）
Ｃ：先行車の予測位置の誤差分散行列

上記のように、ω_Ｎは、先行車ＰＶがゲートＮを通過する尤度であり、一般的な正規分布の確率密度関数である。そして、尤度ω_Ｎは、先行車ＰＶの未来の予測位置Ｐ_ｖと、ゲートの位置Ｐ_Ｎが離れているほど、小さな値となる。また、尤度ω_Ｎは、予測位置の誤差分散Ｃが大きくなると、（Ｐ_Ｎ−Ｐ_ｖ）の大小にかかわらず小さくなる。

予測確度Ω_ｇは、全てのゲート１１０について算出した尤度ω_Ｎの総和に対する目標通過ゲートの尤度ω_ｇの比率で算出する。したがって、先行車ＰＶの移動先が目標通過ゲートと一致していても、予測位置Ｐ_ｖの誤差分散Ｃが大きい場合は、ゲート間で尤度の差が付きにくくなるため、予測確度Ω_ｇは低くなる。

そして、誤差分散Ｃは、予測する時間幅（ゲートまでの移動量）に応じて増加させるパラメータである。また、誤差分散Ｃは、車両の運動状態（例：蛇行運転しているかどうか）や、観測状態（例：カメラに映らない時間が多い）などに応じて増加させてもよい。

予測通過ゲート及び予測確度Ω_ｇを算出したステップＳ４ｂに続くＳ５ｂでは、予測通過ゲートが目標通過ゲート群に含まれる先行車ＰＶを抽出する。この場合、予測通過ゲートが目標通過ゲート群に含まれる先行車ＰＶは、１台であっても複数台であっても全て抽出する。さらに、次のステップＳ６ｂでは、抽出した先行車ＰＶの有無を判定し、抽出した先行車ＰＶが有ればステップＳ７ｂに進み、無ければステップＳ７に進む。

先行車ＰＶを抽出した場合に進むステップＳ７ｂでは、各先行車ＰＶの、各予測通過ゲートを通過する確実さの度合いである予測確度Ω_ｇが最も大きな値のものを追従目標とし、その先行車ＰＶに追従走行を行うよう追従制御を行う。なお、抽出した先行車ＰＶが１台の場合は、その先行車ＰＶを予測確度Ω_ｇが最も大きな先行車ＰＶとして追従目標とする。抽出した先行車ＰＶが複数の場合は、複数の先行車ＰＶの中で、予測確度Ω_ｇが最も大きな値のものを追従目標とする。

次に、実施の形態２の作用を図７に基づいて説明する。
図７は、料金所１００に渋滞が生じ、自車ＭＶＳの前方に、自車ＭＶＳの目標通過ゲート群（目標通過ゲート１１１（ｔ）、１１４（ｔ））に一致する予測通過ゲートを有する先行車ＰＶ１，ＰＶ２が存在する場合を示している。この場合、実施の形態２では、各先行車ＰＶ１，ＰＶ２の予測確度Ω_ｇを演算する（ステップＳ７ｂ）。

図７では、先行車ＰＶ１がゲート１１１を通過する予測確度Ω_ｇを円Ω１１により表す。また、先行車ＰＶ２がゲート１１３を通過する予測確度Ω_ｇを円Ω２３により、先行車ＰＶ２がゲート１１４を通過する予測確度Ω_ｇを円Ω２４により表す。そして、各円Ω１１、Ω２３、Ω２４の大きさ（直径）が予測確度Ω_ｇの値の大きさを表す。

このとき、先行車ＰＶ１に比べて先行車ＰＶ２の方が、目標通過ゲート（第４ゲート１１４（ｔ））までの移動距離が長い。したがって、予測位置の誤差分散Ｃは、先行車ＰＶ１よりも先行車ＰＶ２の方が大きくなり、先行車ＰＶ１の予測確度Ω_ｇの方が先行車ＰＶ２の予測確度Ω_ｇよりも高い値となる。

すなわち、先行車ＰＶ１が、目標通過ゲート群に含まれる第１ゲート１１１（ｔ）を通過する可能性に対し、先行車ＰＶ２は、目標通過ゲート群に含まれる第４ゲート１１４（ｔ）を通過する可能性が低い。さらに、先行車ＰＶ２は、途中で旋回して目標通過ゲート群に含まれないゲート１１３を通過する可能性がある。そこで、予測確度Ω_ｇの最も高い先行車ＰＶ１を追従目標として追従制御を行う（ステップＳ７ｂ）。

（ｄ）以上説明した実施の形態２の自動運転制御システムＡが実行する自動運転制御方法は、
複数の先行車ＰＶの予測通過ゲートを求める際には（ステップＳ４ｂ）、各先行車ＰＶが予測通過ゲートを通過する確実さの度合いである予測確度Ω_ｇを算出し、
目標通過ゲートに一致する予測通過ゲートを有する先行車ＰＶ１，ＰＶ２が複数の場合、予測確度Ω_ｇが最も高い先行車ＰＶ１を追従目標とする（ステップＳ７ｂ）。
したがって、自車ＭＶＳの目標通過ゲートに向かう確度の高い先行車ＰＶ１を追従目標として、より高い確率で追従走行により目標通過ゲートを通過することができる。すなわち、目標通過ゲート（第４ゲート１１４）以外のゲート（第３ゲート１１３）に進む可能性を有する先行車ＰＶ２を追従目標とすることを抑制し、高精度で車列に並んで目標通過ゲートを通過することが可能である。

次に、図８のフローチャートに基づいて、実施の形態３における料金所通過制御について説明する。実施の形態３は、実施の形態２の変形例であり、予測確度Ω_ｇに基づいて追従目標とした先行車ＰＶが、進路を予測通過ゲートとは異なるゲートに向かう等の進路変更を行った場合の対応を可能とした例である。

実施の形態３における実施の形態２との相違点は、下記の２点である。第１点は、ステップＳ６ａによる終了条件成立までは、追従目標の再設定条件の成立判定を繰り返すステップＳ８ｃを追加した点である。第２点は、ステップＳ７による目標走行経路に沿って走行している間も、常に、追従目標となる先行車の有無を判定し、追従目標が見つかった場合は、追従走行に切り替えるようにした点である。

終了条件の判定を行うステップＳ６ａにおいて終了条件非成立時に進むステップＳ８ｃでは、追従目標の再設定条件が成立したか否かを判定する。そして、再設定条件が成立した場合は、ステップＳ４ｂに戻って、先行車ＰＶの予測通過ゲートを求めてから追従走行を行うまでのステップＳ４ｂ、Ｓ５ｂ、Ｓ６ｂ、Ｓ７ｂの処理を再度行う。また、再設定条件が成立しない場合には、ステップＳ７ｂに戻る。

ここで、ステップＳ８ｃにおける再設定条件は、先行車ＰＶの走行状態が、地図上に生成した目標走行経路ｔＬから一定値以上外れた場合と、追従制御を開始してからの経過時間が所定時間を越えた場合とした。なお、目標走行経路ｔＬから一定値以上外れた先行車ＰＶの走行状態とは、先行車ＰＶの位置や姿勢が目標走行経路ｔＬから外れた場合をいう。具体的には、先行車ＰＶの位置が、目標走行経路ｔＬから閾値Ｌｌｉｍを越えて外れた場合（図９参照）や、目標走行経路ｔＬの方向に対し先行車ＰＶの進行方向が所定角度を超えてずれた場合を含む。

追従目標の先行車ＰＶが地図上に生成した目標走行経路ｔＬから外れた場合、先行車ＰＶの進路変更の可能性、つまり、目標通過ゲートに一致する予測通過ゲートと異なる予測通過ゲートに向かう可能性があると判定する。この場合、予測通過ゲートに向かう目標走行経路ｔＬから外れたと判定するための閾値Ｌｌｉｍは、図５に示すように、自然に形成された車列ＶＬ１、ＶＬ２が地図上に生成した目標走行経路ｔＬから外れる可能性を考慮し、この程度のずれを許容する値に設定する。同様に、先行車ＰＶの目標走行経路ｔＬから外れたと判定する角度も、図５に示すような目標通過ゲートに向かう車列ＶＬ１，ＶＬ２を許容する角度とする。

また、追従制御を開始してからの経過時間に基づく再判定は、再判定を一定周期で実行することにより、追従目標の先行車ＰＶの進路が変化することへの対応を目的としている。この再設定条件成立の判定の実行周期は、相対的に短い値に設定することで、先行車ＰＶの進路変更に素早く反応可能である。一方、この周期を短くし過ぎると追従目標とする先行車ＰＶの切り替えが頻繁に起きやすく、それに伴い車両挙動変化が生じたり、演算負荷が大きくなり過ぎたりするおそれがあるため、このような悪影響が生じない程度に長い周期に設定する。具体的には、０．１〜１秒の範囲程度の周期とするのが好ましい。

次に、実施の形態３の作用を図９に基づいて説明する。
図９は、ゲート１１４を予測通過ゲートとする確度（二点鎖線の円Ω１１）が高い先行車ＰＶ１に追従走行を行っている途中で、先行車ＰＶ１が目標通過ゲート群に含まれない第３ゲート１１３に向かった場合を示している。

この図９に示すように、先行車ＰＶ１と、目標通過ゲート（第４ゲート１１４（ｔ））に向かう目標走行経路ｔＬとの距離が閾値Ｌｌｉｍを越えるか、あるいは、そのタイミングで再設定条件の判定を行った場合に、再設定条件が成立する。なお、図９では、先行車ＰＶ１の予測通過ゲートとして第４ゲート１１４を算出していた場合の予測確度を二点鎖線の円Ω１１により示し、その後、予測通過ゲートとして第３ゲート１１３を算出した場合の予測確度を実線の円Ω１１により示す。

この場合、予測通過ゲートが目標通過ゲート群に含まれる先行車ＰＶが無くなるため、追従走行を終了して目標走行経路ｔＬに沿って走行する制御を行う（Ｓ６ｂからＳ７に進む）。したがって、追従目標とした先行車ＰＶ１が、進路を変えた場合でも、所望の目標通過ゲート（第４ゲート１１４（ｔ））に移動することができる。

（ｄ）以上説明した実施の形態３の自動運転制御システムＡが実行する自動運転制御方法は、
先行車ＰＶに追従走行を行う際には（ステップＳ７ｂ）、さらに、追従目標の再設定条件の成立か否かを判定し（ステップＳ８ｃ）、かつ、再設定条件に、追従目標に設定した先行車ＰＶの走行状態が、目標走行経路ｔＬから所定以上外れた場合が含まれ、
再設定条件の成立時には、自車ＭＶＳの前方を走行する１又は複数の先行車ＰＶの予測通過ゲートを求めてから先行車ＰＶを追従目標として追従走行を行うまでの行程（ステップＳ４ｂ、Ｓ５ｂ、Ｓ６ｂ、Ｓ７ｂ）を再度行う。
したがって、追従目標とした先行車ＰＶ１が、目標通過ゲートと異なる方向に進路を変えた場合でも、自車ＭＶＳを確実に目標通過ゲート１１４（ｔ）に誘導することができる。

以上、本開示の自動運転制御方法及び自動運転制御システムを実施の形態に基づき説明してきた。しかし、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施の形態では、自車ＭＶＳの目標通過ゲートを設定するにあたり、２つのゲート（第１ゲート１１１、第４ゲート１１４）を目標通過ゲートとした例を示したが、目標通過ゲートの数は、例示した「２」に限定されるものではない。例えば、料金所におけるゲート数及び通過可能な種別のゲート数が少ない場合、目標通過ゲートの数が２よりも少ない１の場合もあり得る。逆に、料金所におけるゲート数及び通過可能な種別のゲート数が多い場合、目標通過ゲートの数を３以上とすることもできる。

また、実施の形態３のように、再設定条件として、目標走行経路ｔＬから閾値Ｌｌｉｍを越えて外れた場合と、所定周期とを示したが、いずれか一方のみとしてもよい。

Claims (5)

1. 自車を地図上に生成した目標走行経路に沿って走行させる自動運転制御を実行するコントローラを有した自動運転制御システムによる自動運転制御方法であって、
   前記目標走行経路に沿って走行中の料金所の通過にあたり、前記料金所の複数のゲートの中から前記自車の通過を予定する１又は複数の目標通過ゲートを設定し、
   前記自車の前方を走行する少なくとも１の先行車の予測通過ゲートを求め、
   前記自車の前記目標通過ゲートに一致する前記予測通過ゲートを有する前記先行車の有無を判定し、
   前記目標通過ゲートに一致する前記予測通過ゲートを有する前記先行車が存在する場合、その先行車を追従目標として追従走行を行う
   ことを特徴とする自動運転制御方法。
2. 請求項１に記載の自動運転制御方法において、
   前記先行車の前記予測通過ゲートを求める際には、前記先行車が前記予測通過ゲートを通過する確実さの度合いである予測確度を算出し、
   前記目標通過ゲートに一致する前記予測通過ゲートを有する前記先行車が複数の場合、前記予測確度が最も高い前記先行車を前記追従目標とすることを特徴とする自動運転制御方法。
3. 請求項１又は２に記載の自動運転制御方法において、
   前記先行車に追従走行を行う際には、さらに、前記追従目標の再設定条件の成立か否かを判定し、かつ、前記再設定条件には、前記追従目標に設定した前記先行車の走行状態が、前記目標走行経路から所定以上外れた場合が含まれ、
   前記再設定条件の成立時には、前記先行車の前記予測通過ゲートを求めてから前記追従目標に追従走行を行うまでの行程を再度行うことを特徴とする自動運転制御方法。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の自動運転制御方法において、
   前記料金所の通過にあたり、前記自車の車速あるいは前記自車の予測車速が所定車速以下になる場合に、前記先行車の前記予測通過ゲートを求めてから前記追従目標に追従走行を行うまでの行程を実行し、前記自車の車速あるいは前記自車の予測車速が前記所定車速よりも高い場合には、前記目標走行経路に沿って走行させる自動運転制御を実行することを特徴とする自動運転制御方法。
5. 自車の周辺情報及び前記自車の走行に関する情報に基づいて、前記自車の走行状態を制御するアクチュエータを駆動して前記自車を地図上に生成した目標走行経路に沿って走行させる自動運転制御を実行するコントローラを備えた自動運転制御システムであって、
   前記コントローラは、
   前記目標走行経路に沿って走行中の料金所の通過にあたり、前記料金所の複数のゲートの中から前記自車の通過を予定する１又は複数の目標通過ゲートを設定する目標通過ゲート設定部と、
   前記自車の前方を走行する少なくとも１の先行車の予測通過ゲートを求める予測通過ゲート判定部と、
   前記自車の前記目標通過ゲートに一致する前記予測通過ゲートを有する前記先行車の有無を判定する先行車有無判定部と、
   前記目標通過ゲートに一致する前記予測通過ゲートを有する前記先行車が存在する場合、その先行車を追従目標として追従走行を行うよう前記アクチュエータを制御する追従走行制御部と、
   を有することを特徴とする自動運転制御システム。

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