WO2018073887A1 - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

自動運転中、原則として、演算周期が相対的に長い中周期（Ｔｍ）で生成され車両挙動変化の円滑性が重視された中期軌道（Ｍｔ）を参照して車両（１０）の自動運転制御が行われる。例外として、参照除外条件（Ｃｒｅ）に合致した場合には、中期軌道（Ｍｔ）を無視し、演算周期が中周期（Ｔｍ）より短い短周期（Ｔｓ）で生成される短期軌道（Ｓｔ）のみでの車両（１０）の自動運転制御が行われる。このため、適応性を確保しつつ、応答性が損なわれることのない車両制御装置（１２）が提供される。

Description

車両制御装置

　この発明は、自動運転（自動運転支援を含む）が可能な車両に適用して好適な車両制御装置に関する。

　国際公開第２０１１／１５８３４７号公報（以下、ＷＯ２０１１／１５８３４７という。）により公開された運転支援装置では、自動運転スイッチがドライバにより操作された場合に、目的地が設定されているときは、電子制御ユニットにより自動的に前記目的地までの進路が生成されて前記目的地への自動運転が開始される。また、前記目的地が設定されていないときは、前記電子制御ユニットにより自動的に停車進路又は現在の走行路に沿った進路が設定されて、いわゆる道なり自動運転が開始される。

　ところで、自動運転（自動運転支援を含む）が可能な車両では、認識された直近の走行環境に対する適応性及び応答性を満足させながら道路を走行して目標位置に到達することは勿論のこと、前記目標位置に到達するまでの乗員の快適性、乗り心地、例えば、模範的なドライバが運転するのと同様の車両の挙動変化の円滑性が重視されるが、ＷＯ２０１１／１５８３４７には、この点についての開示がなく、改良の余地がある。

　この発明は上記のような課題を考慮してなされたものであり、車両挙動変化の円滑性を重視しつつ、認識された直近の走行環境に対する適応性（その状態によくかなうこと）及び応答性（入力・刺激に対する反応）を確保乃至向上することを可能とする車両制御装置を提供することを目的とする。

　この発明に係る車両制御装置は、自動運転可能な車両を制御する車両制御装置であって、該車両制御装置が該車両の周辺の状況を認識した外界認識情報に基づき、第１演算周期で第１軌道を生成する第１軌道生成部と、前記外界認識情報に基づき、前記第１軌道を参照しながら前記第１演算周期より短い第２演算周期で第２軌道を生成する第２軌道生成部と、を備え、自動運転を行う際、前記第２軌道生成部は、参照除外条件に合致した場合、前記第１軌道を参照することなく、前記第２軌道を生成し、前記車両を制御する。

　この発明によれば、外界認識情報に基づき、原則として、演算周期が相対的に長い第１演算周期で生成され車両挙動変化の円滑性が重視された第１軌道を参照する車両の自動運転制御が行われ、例外として、前記外界認識情報に基づき、参照除外条件下で、該参照除外条件に合致したときは、適応性又は応答性を確保した第２軌道のみでの車両の自動運転制御が行われる。このため、車両挙動変化の円滑性を重視しつつ、適応性又は応答性が確保された車両制御装置が提供される。

　この場合、前記参照除外条件が、前記第１軌道生成部から前記第２軌道生成部に提示されるようにすることが好ましい。

　このように、相対的に上位の第１軌道生成部から相対的に下位の第２軌道生成部に、第１軌道を参照する必要がないと判断するための参照除外条件が提示されるので、第２軌道生成部は、適応性又は応答性が確保された第２軌道を生成し、該車両を自動運転制御することができる。

　なお、前記参照除外条件が、前記外界認識情報に基づき定められるように構成することで、適時・的確に第１軌道の参照の要否を判断することができる。

　また、前記外界認識情報に基づき定められる前記参照除外条件は、自車の走行を抑制する走行抑制状況が消滅したとき又は緩和したときのいずれかであるとしてもよく、自車の走行を抑制する走行抑制状況が消滅したとき又は緩和した場合のいずれかの場合には、自車の応答性が向上する。

　ここで、前記自車の走行を抑制する走行抑制状況とは、停止線で停止する必要がなくなったとき、衝突回避後、衝突回避状況がなくなったとき、追従走行対象車両が走行を開始したとき、前走車が加速したとき、カーブ走行終了時に直線路が認識されたとき、レーンの曲率が緩くなったときのいずれかのときであるとし、このような状況下で上位の第１軌道を参照しないことで、自車の応答性が向上し、交通の流れが向上する。

　さらに、前記外界認識情報に基づき定められる前記参照除外条件は、自車の走行を抑制する走行抑制状況が発生したときであるとしてもよい。

　自車の走行を抑制する走行抑制状況が発生したときに上位の中期軌道を参照しないことで、自車の適応性が向上する。

　前記自車の走行を抑制する走行抑制状況とは、前方に狭路があるとき、前方に勾配の変化があるとき、前方の見通しが悪いとき、のいずれかのときを該当させる。このようなときに上位の中期軌道を参照しないことで、自車の適応性が向上する。

　さらにまた、前記参照除外条件は、前記第２軌道部が、参照しようとする前記第１軌道と、生成しようとする第２軌道の候補軌道との乖離が閾値以上である場合には、前記第１軌道を参照しないことが好ましい。

　つまり、参照しようとする前記第１軌道と、生成しようとする第２軌道の候補軌道との乖離が閾値以上である場合には、位置追従遅れ、速度追従遅れ、及び旋回方向の追従遅れが回復不可とみなして、第２軌道により自動運転走行することで適応性が向上する。

この実施形態に係る車両制御装置が搭載された車両の概略構成ブロック図である。 図１中、要部の構成を抜き出したブロック図である。 局所環境マップの例示図である。 車両制御装置の動作説明に供されるフローチャートである。 車両制御装置の動作説明に供される簡易的なタイムチャートである。

　以下、この発明に係る車両制御装置について、この車両制御装置が搭載された車両との関係において、好適な実施形態を挙げ添付の図面を参照しながら説明する。

［車両１０の構成］
　図１は、この実施形態に係る車両制御装置１２が搭載された車両（自車又は自車両ともいう。）１０の概略構成を示すブロック図である。

　車両１０は、車両制御装置１２を含み、該車両制御装置１２の他、該車両制御装置１２にそれぞれ通信線を介して接続される入力装置と出力装置とを備える。

　前記入力装置として、外界センサ１４と、ナビゲーション装置１６と、車両センサ１８と、通信装置２０と、自動運転スイッチ（自動運転ＳＷ）２２と、操作デバイス２４に接続された操作検出センサ２６と、を備える。

　前記出力装置として、図示しない車輪を駆動する駆動力装置２８と、前記車輪を操舵する操舵装置３０と、前記車輪を制動する制動装置３２と、を有するアクチュエータ２７を備える。なお、ナビゲーション装置１６や通信装置２０は、入出力装置（ヒューマンインタフェース、送受信機）として利用することもできる。

［車両制御装置１２に接続される入出力装置の構成］
　外界センサ１４は、車両１０の外界（前方、後方、側方等の周囲３６０゜）情報を取得する複数のカメラ３３と複数のレーダ３４とを備え、取得した車両１０の外界情報を車両制御装置１２に出力する。外界センサ１４は、さらに、複数のＬＩＤＡＲ（光検出と測距）を備えてもよい。

　ナビゲーション装置１６は、衛星測位装置等を用いて車両１０の現在位置を検出・特定するとともに、ユーザインタフェースとして、タッチパネル式のディスプレイ、スピーカ及びマイクを有し、現在位置又はユーザが指定した位置から指定した目的地までの経路を算出し、車両制御装置１２に出力する。ナビゲーション装置１６により算出された経路は、経路情報として記憶装置４０の経路情報記憶部４４に記憶される。

　車両センサ１８は、車両１０の速度（車速）を検出する速度（車速）センサ、加速度を検出する加速度センサ、横Ｇを検出する横Ｇセンサ、車両１０の垂直軸周りの角速度を検出するヨーレートセンサ、車両１０の向きを検出する方位センサ、車両１０の勾配を検出する勾配センサ等を含め、各検出信号を車両制御装置１２に出力する。これらの検出信号は、後述する演算周期Ｔｏｃ毎に自車状態情報Ｉｖｈとして記憶装置４０の自車状態情報記憶部４６に記憶される。

　通信装置２０は、路側機、他車、及びサーバ等と通信し、信号機等に係わる情報、他車に係わる情報、及びプローブ情報・更新地図情報等を受信しあるいは送信する。なお、地図情報は、ナビゲーション装置１６に記憶される他、地図情報として記憶装置４０の地図情報記憶部４２にも記憶される。

　操作デバイス２４は、アクセルペダル、ステアリングホイール（ハンドル）、ブレーキペダル、シフトレバー、及び方向指示レバー等を含む。操作デバイス２４には、ドライバによる操作の有無や操作量、操作位置を検出する操作検出センサ２６が取り付けられている。

　操作検出センサ２６は、検出結果としてアクセル踏込（開度）量、ハンドル操作（操舵）量、ブレーキ踏込量、シフト位置、右左折方向等を車両制御部１１０に出力する。

　自動運転スイッチ（自動運転オン設定部）２２は、例えば、インストルメントパネルに設けられ、ドライバ等のユーザが、非自動運転モード（手動運転モード）と自動運転モードを切り替えるためにマニュアル（手動）操作される押しボタンスイッチである。

　自動運転モードは、ドライバが、アクセルペダルやステアリングホイールやブレーキペダル等の操作デバイス２４の操作を行わない状態で車両１０が車両制御装置１２の制御下に走行する運転モードであり、車両制御装置１２が、行動計画（後述する短期軌道Ｓｔ、中期軌道Ｍｔ、及び長期軌道Ｌｔ）に基づいて、駆動力装置２８、操舵装置３０、及び制動装置３２の一部又は全部を制御する運転モードである。

　なお、自動運転モード中に、ドライバが、アクセルペダルやステアリングホイールやブレーキペダル等の操作デバイス２４の操作を開始した場合には、自動運転モードは自動的に解除され、非自動運転モード（手動運転モード）に切り替わる。

　ここで、手動運転モードにおいても、公知のＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）機能やＬＫＡＳ（Lane Keep Assist System）機能等、一定の運転支援機能を実施することができる。

　駆動力装置２８は、駆動力ＥＣＵとエンジン及び／又は駆動モータ等の車両１０の駆動源とから構成される。駆動力装置２８は、車両制御部１１０から入力される車両制御値Ｃｖｈに従って車両１０が走行するための走行駆動力（トルク）を生成し、トランスミッションを介し、あるいは直接に車輪に伝達する。

　操舵装置３０は、ＥＰＳ（電動パワーステアリングシステム）ＥＣＵと、ＥＰＳ装置とから構成される。操舵装置３０は、車両制御部１１０から入力される車両制御値Ｃｖｈに従って車輪（操舵輪）の向きを変更する。

　制動装置３２は、例えば、油圧式ブレーキを併用する電動サーボブレーキであって、ブレーキＥＣＵと、ブレーキアクチュエータとから構成される。

　制動装置３２は、車両制御部１１０から入力される車両制御値Ｃｖｈ情報に従って車輪を制動する。

　なお、車両１０の操舵は、左右車輪に対するトルク配分や制動力配分を変更することでも可能である。

［車両制御装置１２の構成］
　車両制御装置１２は、１又は複数のＥＣＵ（電子制御ユニット）により構成され、各種機能実現部の他、記憶装置４０等を備える。なお、機能実現部は、この実施形態では、ＣＰＵ（中央処理ユニット）が記憶装置４０に記憶されているプログラムを実行することにより機能が実現されるソフトウエア機能部であるが、集積回路等からなるハードウエア機能部により実現することもできる。

　図２は、この実施形態に係る車両制御装置１２の要部の構成を図１から抜き出して示すブロック図である。

　車両制御装置１２は、記憶装置４０（図１）及び機能実現部（機能実現モジュール）としての車両制御部１１０の他に、外界認識部５１と、認識結果受信部５２と、局所環境マップ生成部（環境マップ生成部ともいう。）５４と、長期軌道生成部７１と、中期軌道生成部７２と、短期軌道生成部７３と、これらを統括制御するとともに、タスク同期を制御する統括制御部（タスク同期モジュール）７０と、から構成される。

　車両制御装置１２中、外界認識部５１は、静的な（変化しない又は動かない）外界認識情報Ｉｐｒｓと動的な（変化する又は動く可能性がある）外界認識情報Ｉｐｒｄとからなる外界認識情報Ｉｐｒを同時に生成する。

　静的な外界認識情報Ｉｐｒｓを生成する際、外界認識部５１は、車両制御部１１０からの自車状態情報Ｉｖｈを参照し、さらに、外界センサ１４中、カメラ３３等からの外界情報（画像情報）に基づき、当該位置での車両１０の両側（右側と左側）のレーンマーク（白線等）を認識するとともに、交差点等の停止線までの距離（停止線まで、あと何ｍの位置にいるか。）、及び走行可能領域（レーンマークは気にせずにガードレールや縁石を除いた平面領域）等を認識し、静的な外界認識情報Ｉｐｒｓとして生成し、認識結果受信部５２に送信（出力）する。

　動的な外界認識情報Ｉｐｒｄを生成する際、外界認識部５１は、前記自車状態情報Ｉｖｈを参照し、さらに、カメラ３３等からの外界情報に基づき、障害物（駐停車車両を含む）、交通参加者（人、他車両）、及び信号機の灯色｛青（緑）、黄（オレンジ）、赤｝等を認識し、動的な外界認識情報Ｉｐｒｄとして生成し、認識結果受信部５２に送信（出力）する。

　外界認識部５１は、外界認識情報Ｉｐｒ（Ｉｐｒ＝Ｉｐｒｓ＋Ｉｐｒｓｄ）を演算周期Ｔｏｃ未満の時間で認識し、認識結果受信部５２に送信（出力）する。

　認識結果受信部５２は、統括制御部７０からの演算指令Ａａに応答して、外界認識部５１から受信している外界認識情報Ｉｐｒ（Ｉｐｒ＝Ｉｐｒｓ＋Ｉｐｒｄ）を、演算周期Ｔｏｃ内に、統括制御部７０に出力する。

　統括制御部７０は、外界認識情報Ｉｐｒ（Ｉｐｒ＝Ｉｐｒｓ＋Ｉｐｒｄ）を、記憶装置４０に記憶する。

　ここで、演算周期（基準周期又は基準演算周期ともいう。）Ｔｏｃは、車両制御装置１２における基準の演算周期であり、例えば、数１０ｍｓ程度の値に設定されている。

　局所環境マップ生成部５４は、統括制御部７０からの演算指令Ａｂに応答して、自車状態情報Ｉｖｈ及び外界認識情報Ｉｐｒを参照（集約）し、演算周期Ｔｏｃ内に、局所環境マップ情報Ｉｅｍを生成して統括制御部７０に出力する。

　局所環境マップ情報Ｉｅｍは、概ね、外界認識情報Ｉｐｒに自車状態情報Ｉｖｈを合成した情報である。局所環境マップ情報Ｉｅｍは、記憶装置４０の局所環境マップ情報記憶部４７に記憶される。

　図３は、局所環境マップ情報Ｉｅｍとして記憶されている、例としての局所環境マップＬｍａｐを示している。

　ここで、自車状態情報Ｉｖｈは、車両制御部１１０から得られる情報であって、基本的には、車両１０の基準点Ｂｐ、例えば後輪車軸の中点の、レーンＬ（右側レーンマークＬｍｒと左側レーンマークＬｍｌによって区画される。）の中心線（仮想線）ＣＬからのオフセット量（位置）ＯＳと、中心線ＣＬと車両１０のノーズ方向ｎｄとの間のなす角である姿勢角（方位角ともいう。）θｚと、速度ｖｓと、加速度ｖａと、走行ラインの曲率ρと、ヨーレートγと、操舵角δｓｔ等により構成される。オフセット量ＯＳは、基準位置（任意）からの座標｛ｘ（走行路の方向であって縦方向）ｙ（走行路に直交する方向であって横方向）｝としてもよい。

　すなわち、自車状態情報Ｉｖｈは、次の（１）式に示すように、後述する軌道点列Ｐｊ｛（２）式参照｝の、その時点における最新の情報である。
Ｉｖｈ＝Ｉｖｈ（ｘ，ｙ，θｚ，ｖｓ，ｖａ，ρ，γ，δｓｔ）…（１）
Ｐｊ
＝Ｐｊ（ｘ，ｙ，θｚ，ｖｓ，ｖａ，ρ，γ，δｓｔ）ｔ＝１，２,…Ｔ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（２）

　なお、軌道点列Ｐｊは、後述する軌道点列候補Ｐｃｊ（ｘ，ｙ，θｚ，ｖｓ，ｖａ，ρ，γ，δｓｔ）ｔ＝１，２,…Ｔが肯定的な評価がなされるまで修正されて、出力軌道である軌道点列Ｐｊ（ｘ，ｙ，θｚ，ｖｓ，ｖａ，ρ，γ，δｓｔ）ｔ＝１，２,…Ｔとされる。ｔは、演算周期Ｔｏｃの整数分の１（速度ｖｓに応じて変更してもよい。）の時間に対応し、１は、最初の点、Ｔは、１ｓｅｃ目の点等の生成される軌道の時間長さに対応する。

　図３中、レーンＬ（右側レーンマークＬｍｒと左側レーンマークＬｍｌ）は、カメラ３３からの画像情報から外界認識部５１で認識（公知のレーンマーク検出、鳥瞰変換、及び曲線近似処理）された外界認識情報Ｉｐｒである。

　このように、局所環境マップ情報Ｉｅｍ（局所環境マップＬｍａｐ）は、自車状態情報Ｉｖｈと外界認識情報Ｉｐｒとを併合して生成された、自車１０が走行している方向の自車位置を基準として道路（レーンマークＬｍ）等の周辺状況（自車周辺状況）を示す情報になる。

　図１、図２にもどり、長期軌道生成部７１は、統括制御部７０からの演算指令Ａｃに応答して、動的な外界認識情報Ｉｐｒｄを除いた静的な外界認識情報Ｉｐｒｓを含む局所環境マップ情報Ｉｅｍ、自車状態情報Ｉｖｈ、及び地図情報記憶部４２に記憶されている道路地図（カーブの曲率等）を参照して、例えば、演算周期９×Ｔｏｃで長期軌道Ｌｔを生成し、生成した長期軌道Ｌｔを統括制御部７０に出力する。長期軌道Ｌｔは、軌道情報Ｉｔとして記憶装置４０の軌道情報記憶部４８に記憶される。

　つまり、長期軌道生成部７１は、車両１０の乗り心地・快適性（急ハンドル、急加減速を行わない。）を重視した車両制御を行うための軌道、例えば、運転に習熟した模範ドライバが運転する軌道に対応した軌道であり、動的な外界認識情報Ｉｐｒｄを使用しないで、演算周期が、相対的に長い周期、例えば数百ｍｓ程度の長周期Ｔｌ（Ｔｌ＝９×Ｔｏｃ）で、相対的に長い時間（長い距離）、例えば１０秒間程度の走行時間に対応する長期軌道（１０ｓｅｃ軌道ともいう。）Ｌｔを生成する。

　中期軌道生成部７２は、統括制御部７０からの演算指令Ａｄに応答して、局所環境マップ情報Ｉｅｍ（動的な外界認識情報Ｉｐｒｄと静的な外界認識情報Ｔｐｒｓを含む。）、自車状態情報Ｉｖｈ、及び長期軌道Ｌｔを参照して、演算周期３×Ｔｏｃで中期軌道Ｍｔを生成し、生成した中期軌道Ｍｔを、後述する参照除外条件Ｃｒｅとともに統括制御部７０に出力する。中期軌道Ｍｔは、軌道情報Ｉｔとして、軌道情報記憶部４８に記憶される。

　中期軌道生成部７２は、例えば、外界認識部５１がレーンＬの前方に駐車車両等の障害物（動的な外界認識情報Ｉｐｒｄに含まれる。）を発見した場合に、前記駐車車両等を迂回させる軌道（片側複数レーンがある場合には、必要に応じてレーン変更を含む軌道）であり、演算周期が、長周期Ｔｌより相対的に短い周期、例えば百数十ｍｓ程度の中周期Ｔｍ（Ｔｍ＝３×Ｔｏｃ）で、相対的に短い時間（短い距離）、例えば数秒間程度の走行時間に対応する中期軌道（５ｓｅｃ軌道ともいう。）Ｍｔを生成する。

　中期軌道Ｍｔを生成する際に、局所環境マップ情報Ｉｅｍ中に、動的な外界認識情報Ｉｐｒｄが含まれていない場合、結果として、中期軌道Ｍｔは、長期軌道Ｌｔに概ね一致する。

　短期軌道生成部７３は、統括制御部７０からの演算指令Ａｅに応答して、局所環境マップ情報Ｉｅｍ（動的な外界認識情報Ｉｐｒｄ及び静的な外界認識情報Ｉｐｒｓを含む。）、自車状態情報Ｉｖｈ、中期軌道Ｍｔ、及び参照除外条件Ｃｒｅ（後述）を参照し、３つの軌道生成部中、最も短い演算周期Ｔｏｃで自車両１０の車両ダイナミクスに対応した短期軌道Ｓｔを生成し、生成した短期軌道Ｓｔを統括制御部７０に出力し、同時に車両制御部１１０に出力する。

　車両制御部１１０は、短期軌道Ｓｔに基づき、アクチュエータ２７を制御する。短期軌道Ｓｔは、軌道情報Ｉｔとして軌道情報記憶部４８に記憶される。

　短期軌道Ｓｔを生成する際に、局所環境マップ情報Ｉｅｍ中に、動的な外界認識情報Ｉｐｒｄが含まれていない場合、結果として、短期軌道Ｓｔは、概ね、長期軌道Ｌｔを参照して生成された中期軌道Ｍｔと一致する。

　このようにして、短期軌道生成部７３は、演算周期が、長周期Ｔｌ及び中周期Ｔｍより相対的に短い周期、例えば数十ｍｓ程度の短周期Ｔｓ（Ｔｓ＝Ｔｏｃ）で、これから走行する相対的に短い時間（短い距離）、例えば１秒間程度の走行時間に対応する短期軌道（１ｓｅｃ軌道という。）Ｓｔを生成する。

　短期軌道Ｓｔとしては、短周期Ｔｓ毎に、概ねレーンマークの中心線ＣＬに沿う縦方向の位置ｘ、横方向の位置ｙ、姿勢角θｚ、速度ｖｓ、加速度ｖａ、操舵角δｓｔ（車両１０の舵角δは、ステアリングホイールの操舵角δｓｔにギア比を考慮して算出することができる。）等に基づき、車両指令値としての軌道点列Ｐｊ（ｘ，ｙ，θｚ，ｖｓ，ｖａ，δｓｔ）｛上記（２）式参照。｝が生成される。

　実際上、最終的な軌道点列Ｐｊが生成される前に、短期軌道生成部７３により短周期Ｔｓ（Ｔｓ＝Ｔｏｃ）毎に複数の軌道点列候補Ｐｃｊ（演算周期：Ｔｏｃ／５程度）が生成される。生成された軌道点列候補Ｐｃｊは、後述するように、同一短周期Ｔｓ内で、さらに、短期軌道生成部７３により車両ダイナミクス等に基づき軌道が評価された後、評価結果に応じて必要があれば修正されて短期軌道Ｓｔ分の出力軌道としての前記軌道点列Ｐｊが生成される。

　車両制御部１１０は、入力された短期軌道Ｓｔ、すなわち、演算周期Ｔｏｃ／５程度で生成され入力された軌道点列Ｐｊに沿って車両１０が走行するように、軌道点列Ｐｊを車両制御値Ｃｖｈに変換して駆動力装置２８、操舵装置３０、及び制動装置３２に出力する。

　なお、短期軌道Ｓｔ、中期軌道Ｍｔ、長期軌道Ｌｔの設定時間長さ（時間軌道ともいう。）は、速度ｖｓ、操舵角δｓｔ、走行ラインの曲率ρ、及び道路勾配等に応じて、例えば、短期軌道Ｓｔが０．２［ｓ］～２［ｓ］、中期軌道Ｍｔが２［ｓ］から７［ｓ］、及び長期軌道Ｌｔが７［ｓ］から１５［ｓ］程度の範囲で変更してもよい。

［実施形態の動作説明］
［フローチャートによる説明］
　基本的には以上のように構成される車両制御装置１２の動作について、図４のフローチャートを参照して詳細に説明する。

　自動運転中、ステップＳ１にて、統括制御部７０から長期軌道生成部７１に対し、演算周期９×Ｔｏｃ毎に長期軌道Ｌｔの生成を要求する演算指令Ａｃが送出されるとともに、演算周期Ｔｏｃ毎に局所環境マップ生成部５４で生成されている直近の局所環境マップ情報Ｉｅｍ（静的な外界認識情報Ｉｐｒｓと自車状態情報Ｉｖｈとから構成されている。）と、車両制御部１１０で生成されている直近の自車状態情報Ｉｖｈとが送出される。

　ステップＳ２にて、長期軌道生成部７１は、上述したように、（２）式に示した軌道点列Ｐｊからなる長期軌道Ｌｔを生成する。

　長期軌道Ｌｔが１回生成される毎、ステップＳ３及びステップＳ４の処理にて、中期軌道Ｍｔが３回生成される。

　ステップＳ３にて、統括制御部７０から中期軌道生成部７２に対し、演算周期９×Ｔｏｃ毎に長期軌道生成部７１で生成された長期軌道Ｌｔ及び演算周期３×Ｔｏｃ毎に中期軌道Ｍｔの生成を要求する演算指令Ａｄが送出されるとともに、演算周期Ｔｏｃ毎に局所環境マップ生成部５４で生成されている直近の局所環境マップ情報Ｉｅｍ（外界認識情報Ｉｐｒと自車状態情報Ｉｖｈとから構成されている。）と車両制御部１１０で生成されている直近の自車状態情報Ｉｖｈが送出される。

　ステップＳ４にて、中期軌道生成部７２は、これらの入力に基づき（２）式に示した軌道点列Ｐｊからなる中期軌道Ｍｔを生成する。実際上、中期軌道Ｍｔを生成する際、複数の軌道点列候補Ｐｃｊを生成し、生成した複数の軌道点列候補Ｐｃｊから、適応性を満たす（例えば、駐車車両等の障害物を回避する）軌道点列候補Ｐｃｊのうち、長期軌道Ｌｔとの類似性の高い軌道点列候補Ｐｃｊを選択し、中期軌道Ｍｔとする。

　上述したように、長期軌道生成部７１に対しては、認識結果受信部５２から局所環境マップ生成部５４を経由して、外界認識情報Ｉｐｒ中、レーン形状等の静的な外界認識情報Ｉｐｒｓは入力されるが、障害物、交通参加者及び信号機灯色等の動的な外界認識情報Ｉｐｒｄは入力されない。

　動的な外界認識情報Ｉｐｒｄは、自車１０の走行を抑制する走行抑制状況を発生させる。

　中期軌道生成部７２は、例えば、信号機の灯色が黄あるいは赤であることを認識した場合、自車１０を停止線で停止するように減速制御する必要がある。

　中期軌道生成部７２は、また、前走車が停止した（する）ことを認識した場合、衝突を回避するために、同様に、減速制御して停止させる必要がある。

　このような、動的な外界認識情報Ｉｐｒｄに基づく走行の抑制に、長期軌道生成部７１（長期軌道Ｌｔ）は関与せず、中期軌道生成部７２（及び後述する短期軌道生成部７３）が担当しているので、これらの走行抑制情報が消滅乃至緩和する、動的な外界認識情報Ｉｐｒｄの変化（信号機の灯色が青になった、前走車が走りだした等。）に対応して、中期軌道生成部７２は、演算周期３×Ｔｏｃ毎には、応答性よく発進乃至加速することができる中期軌道Ｍｔを生成する。

　しかし、中期軌道生成部７２及び短期軌道生成部７３は、ともに動的な外界認識情報Ｉｐｒｄを利用してそれぞれの軌道を生成するので、たとえ、動的な外界認識情報Ｉｐｒｄに係わる走行抑制情報が消滅乃至緩和しても、中期軌道生成部７２では、最大で、演算周期Ｔｏｃの３倍の時間（期間）３×Ｔｏｃ［ｓｅｃ］、中期軌道Ｍｔが変更されない。

　比較例に係る技術では、この中期軌道Ｍｔが変更されない期間、短期軌道生成部７３において適応性、応答性が制限される可能性がある。つまり、比較例に係る技術では、この適応性、応答性が制限されている期間に走行抑制源情報が消滅乃至緩和したことを短期軌道生成部７３が最新の動的な外界認識情報Ｉｐｒｄを含む局所環境マップ情報Ｉｅｍから知り得た場合であっても、上位の軌道である中期軌道Ｍｔが変更されていないので、下位の短期軌道Ｓｔが変更されることがなく、車両１０の適応性、応答性が制限されてしまうという課題がある。

　この課題を解決するために、この実施形態では、ステップＳ４にて中期軌道Ｍｔを生成した際に、中期軌道生成部７２は、ステップＳ５にて、生成した中期軌道Ｍｔの参照除外条件Ｃｒｅ（後述）を統括制御部７０経由で短期軌道生成部７３に提示する。

　なお、ステップＳ３、及びステップＳ４の処理にて、中期軌道生成部７２により中期軌道Ｍｔが１回生成される毎、ステップＳ５、及びステップＳ６の処理にて、短期軌道生成部７３により短期軌道Ｓｔが３回生成される。

　ステップＳ５では、統括制御部７０から短期軌道生成部７３に対し、演算周期Ｔｏｃ毎に短期軌道Ｓｔの生成を要求する演算指令Ａｅと、局所環境マップ生成部５４で生成されている直近の局所環境マップ情報Ｉｅｍ｛外界認識情報Ｉｐｒ（静的な外界認識情報Ｉｐｒｓ＋動的な外界認識情報Ｉｐｒｄ）と自車状態情報Ｉｖｈとから構成されている。｝と、車両制御部１１０で生成されている直近の自車状態情報Ｉｖｈとを送出するとともに、演算周期９×Ｔｏｃ毎に長期軌道Ｌｔを送出し、演算周期３×Ｔｏｃ毎に中期軌道Ｍｔ及び参照除外条件Ｃｒｅを送出する。

　ステップＳ６にて、短期軌道生成部７３は、（２）式に示した軌道点列Ｐｊからなる短期軌道Ｓｔを生成する。実際上、短期軌道Ｓｔを生成する際、自車両１０の現在位置の速度ｖｓ、加速度ｖａ、ヨーレートγ、及び操舵角δｓｔに基づき周辺環境を考慮し自車両１０の現在位置（始点）から１［ｓｅｃ］後の目標点（終点）に至るまでの短期軌道Ｓｔ４選定用の複数の軌道点列候補Ｐｃｊを生成し、生成した複数の軌道点列候補Ｐｃｊから、適応性を満たす（例えば、交通参加者を回避する。）軌道点列候補Ｐｃｊのうち、中期軌道Ｍｔとの類似性の高い軌道点列候補Ｐｃｊを選択し、短期軌道Ｓｔとする。

　すなわち、短期軌道生成部７３は、複数の軌道点列候補Ｐｃｊから、中期軌道Ｍｔの軌道点列Ｐｊとの類似性を評価し、評価値の最も高い軌道点列候補Ｐｃｊを選択して短期軌道Ｓｔを生成する。

　中期軌道Ｍｔを参照する短期軌道Ｓｔの軌道点列候補Ｐｃｊの評価は、同一時点における点列間の偏差が小さい程、すなわち類似度が高い程、高い評価とされるが、参照除外条件Ｃｒｅに合致する場合には、衝突回避等の適応性が確保されていると看倣し、中期軌道Ｍｔとの類似度を評価しないで、複数の軌道点列候補Ｐｃｊ中、最適軌道を出力する。

　この最適軌道の出力について、より詳しく説明すると、短期軌道Ｓｔの軌道点列候補Ｐｃｊの評価は、第１評価項目として、中期軌道Ｍｔとの類似度（後述する参照除外条件Ｃｒｅに合致しないことが条件）、第２評価項目として、レーン逸脱の可能性、第３評価項目として、レーン内の理想走行経路（直線路では、例えばレーン中央線ＣＬ上であるが、カーブでは、カーブに入る前の直線で速度ｖｓを下げながらやや外側に車両１０を寄せ、カーブ中はやや内側に車両１０を寄せ、カーブ終了間近ではやや外側に車両１０を寄せつつ加速する、いわゆるアウトインアウト走行ライン等）との類似度（横偏差、姿勢角偏差、曲率偏差）、第４評価項目として、目標走行速度との類似度、第５評価項目として、障害物等との衝突余裕度（距離と時間）、第６評価項目として、縦Ｇ及び横Ｇの最小化を用い、それぞれに重み付けして加算した評価値の最も高い軌道を最適軌道として出力する。

　参照除外条件Ｃｒｅに合致する場合は、上記した第１評価項目の中期軌道Ｍｔとの類似度による評価を評価項目から除外し、残りの上記した第２～第６の評価項目から導かれる最適軌道を出力する。

　ここで、中期軌道Ｍｔとの類似度による評価をしない参照除外条件Ｃｒｅについて説明する。

　参照除外条件Ｃｒｅには、類似度を計算しない、自車両１０が交通の流れ向上に資する条件（交通流れ向上条件）Ｃｒｅｔ、及び自車両１０の走行環境劣化耐性向上に資する条件（環境劣化耐性向上条件）Ｃｒｅｓ、並びに類似度を計算する自車両１０の制御性に沿う条件（車両制御性条件）Ｃｒｅｖがある。

　交通流れ向上条件Ｃｒｅｔと環境劣化耐性向上条件Ｃｒｅｓは、外界認識情報Ｉｐｒ（この場合、動的な外界認識情報Ｉｐｒｄ）に基づき定められる。

　動的な外界認識情報Ｉｐｒｄに基づき定められる参照除外条件Ｃｒｅ中、交通流れ向上条件Ｃｒｅｔは、自車１０の走行を抑制する走行抑制状況が消滅したとき若しくは緩和したときに考慮される条件であり、これとは逆に、環境劣化耐性向上条件Ｃｒｅｓは、自車１０の走行を抑制する走行抑制状況が発生したときに考慮される条件である。

　ここで、交通流れ向上条件Ｃｒｅｔに係わる自車１０の走行を抑制する走行抑制状況が消滅したとき若しくは緩和したときとは、例えば、信号機の灯色が赤から青に変わり、停止線で停止する必要がなくなったときが該当する。また、止まっていた前走車等に対する衝突回避のために自車１０が止まった後、前走車が自車１０から離れていった衝突回避状況がなくなったときがが該当する。さらに、追従走行対象車両が走行を開始したときが該当する。さらにまた、前走車が加速したときが該当する。さらにまた、カーブ走行終了時に直線路が認識されたときや中期軌道生成部７２が利用したレーンＬの曲率よりレーンＬの曲率が緩くなったときが該当する。

　環境劣化耐性向上条件Ｃｒｅｓに係わる自車１０の走行を抑制する走行抑制状況が発生したときとは、前方に狭路があるとき、前方に勾配の変化があるとき、又は前方の見通しが悪いときのいずれかのときである。この場合、短期軌道Ｓｔは、中期軌道Ｍｔに対し、より慎重な挙動となる（速度ｖｓや加速度ｖａや操舵角δｓｔが小さい）軌道が生成される。

　最後に、車両制御性条件Ｃｒｅｖとは、類似度を計算し、同一時点における中期軌道Ｍｔと短期軌道Ｓｔの軌道点列候補Ｐｃｊの点列間の偏差が閾値に比較して大きいときが該当する。車両制御性条件Ｃｒｅｖに該当するとき、短期軌道生成部７３は、車両１０が中期軌道Ｍｔの速度・位置・旋回の各要件に追従すること（フィードバック制御）ができないと看倣し、計算した中期軌道Ｍｔとの類似度を評価しない。

　ステップＳ６にて、短期軌道生成部７３は、参照除外条件Ｃｒｅ（交通流れ向上条件Ｃｒｅｔ、環境劣化耐性向上条件Ｃｒｅｓ、及び車両制御性条件Ｃｒｅｖ）を考慮し、これらに合致（該当）するとき、長期軌道Ｌｔ及び中期軌道Ｍｔを参照することなく無視し、独自判断（自主的判断）し、例えば、生成した複数の軌道点列候補Ｐｃｊ中、上述した第１評価を除いた第２－第６評価による評価値の最も高い軌道を最適軌道として短期軌道Ｓｔとして生成する。このように参照除外条件Ｃｒｅを考慮することで、認識環境（動的な外界認識情報Ｉｐｒｄ）に対して適応性、応答性の高い短期軌道Ｓｔを生成することができる。

　次いで、ステップＳ７にて、短期軌道生成部７３にて生成された短期軌道Ｓｔが車両制御部１１０に送出される。

　ステップＳ８にて、車両制御部１１０は、短期軌道Ｓｔの軌道点列Ｐｊを車両制御値Ｃｖｈに変換し、アクチュエータ２７（駆動力装置２８、操舵装置３０及び制動装置３２）に出力する。

　アクチュエータ２７（駆動力装置２８、操舵装置３０及び制動装置３２）は、車両制御値Ｃｖｈに基づいて制御されて自動運転の実施が継続される。

［タイムチャートによる説明］
　図５は、実施形態に係る車両制御装置１２での信号の生成、流れを示す簡易的なタイムチャートである。

　図５において、レーン形状等の静的な外界認識情報Ｉｐｒｓは、局所環境マップ情報Ｉｅｍの一部として、演算周期Ｔｏｃ毎に、局所環境マップ生成部５４から統括制御部７０を経由して長期軌道生成部７１、中期軌道生成部７２、及び短期軌道生成部７３に送出される。

　同時に、障害物、交通参加者、信号機灯色等の動的な外界認識情報Ｉｐｒｄは、局所環境マップ情報Ｉｅｍの一部として、演算周期Ｔｏｃ毎に、局所環境マップ生成部５４から統括制御部７０を経由して中期軌道生成部７２、及び短期軌道生成部７３に送出される（長期軌道生成部７１には送出されない。）。

　長期軌道生成部７１は、演算周期９×Ｔｏｃ毎に統括制御部７０から送出される演算指令Ａｃに応答して、最新の局所環境マップ情報Ｉｅｍ、及び最新の自車状態情報Ｉｖｈを参照して、長期軌道Ｌｔを生成し、統括制御部７０を経由して中期軌道生成部７２及び短期軌道生成部７３に送出する。

　例えば、時点ｔ０では、長期軌道生成部７１は、自身の処理Ｐｒｏ１の前の処理（９×Ｔｏｃの期間）で生成した長期軌道Ｌｔ－１を、統括制御部７０を経由して中期軌道生成部７２及び短期軌道生成部７３に送出する。

　中期軌道生成部７２は、演算周期３×Ｔｏｃ毎に統括制御部７０から送出される演算指令Ａｄに応答して、時点ｔ０から時点３の間の処理Ｐｒｏ１にて、最新の局所環境マップ情報Ｉｅｍ、最新の自車状態情報Ｉｖｈ、及び長期軌道Ｌｔ－１を参照して、中期軌道Ｍｔ１を生成し、時点ｔ３にて、参照除外条件Ｃｒｅとともに統括制御部７０を経由して短期軌道生成部７３に送出する。

　短期軌道生成部７３は、演算周期Ｔｏｃ毎に、例えば、時点ｔ０～時点ｔ１間では、統括制御部７０から送出される演算指令Ａｅに応答して、最新の局所環境マップ情報Ｉｅｍ、最新の自車状態情報Ｉｖｈ、中期軌道Ｍｔ－１、長期軌道Ｌｔ－１及び参照除外条件Ｃｒｅを参照して短期軌道Ｓｔ１を生成し、時点ｔ１にて、統括制御部７０に送出するとともに、車両制御部１１０に送出する。

　次に、時点ｔ１～時点ｔ２間では、短期軌道生成部７３は、統括制御部７０から送出される演算指令Ａｅに応答して、最新の局所環境マップ情報Ｉｅｍ、最新の自車状態情報Ｉｖｈ、中期軌道Ｍｔ－１、長期軌道Ｌｔ－１及び参照除外条件Ｃｒｅを参照して自身の処理Ｐｒｏ２にて短期軌道Ｓｔ２を生成し、時点ｔ２にて、統括制御部７０に送出するとともに、車両制御部１１０に送出する。

　時点ｔ１から行う処理Ｐｒｏ２での短期軌道Ｓｔ２生成の直前に、動的な外界認識情報Ｉｐｒｄの内容が変更されて参照除外条件Ｃｒｅに合致した場合には、処理Ｐｒｏ２では、長期軌道Ｌｔ－１及び中期軌道Ｍｔ－１を無視して、自発的に短期軌道Ｓｔ２を生成する。このため、動的な外界認識情報Ｉｐｒｄの遷移に対し、適応性、応答性に優れた短期軌道Ｓｔ２を生成することができる。

　車両制御部１１０は、入力された短期軌道Ｓｔ、すなわち、演算周期Ｔｏｃ／５程度で生成され入力された軌道点列Ｐｊに沿って車両１０が走行するように、軌道点列Ｐｊを車両制御値Ｃｖｈに変換して駆動力装置２８、操舵装置３０、及び制動装置３２に出力するとともに、自車状態情報Ｉｖｈを演算周期Ｔｏｃ毎に、統括制御部７０及び外界認識部５１に送出する。

［まとめ］
　理解の便宜のために、中期軌道生成部７２と短期軌道生成部７３を対象として説明する。

　上述した実施形態に係る車両制御装置１２は、自動運転可能な車両１０を制御する車両制御装置１２であって、該車両制御装置１２が該車両１０の周辺の状況を認識した外界認識情報Ｉｐｒに基づき第１演算周期としての中周期Ｔｍ（Ｔｍ＝３×Ｔｏｃ）で第１軌道としての中期軌道Ｍｔを生成する第１軌道生成部としての中期軌道生成部７２と、中期軌道Ｍｔを参照しながら中周期Ｔｍより短い第２演算周期としての短周期Ｔｓ（Ｔｓ＝Ｔｏｃ）で第２軌道としての短期軌道Ｓｔを生成する第２軌道生成部としての短期軌道生成部７３と、を備える。

　自動運転を行う際、短期軌道生成部７３は、参照除外条件Ｃｒｅ下で、参照除外条件Ｃｒｅに合致した場合、中期軌道Ｍｔを参照することなく無視し、短期軌道Ｓｔを生成し、車両１０を制御する。

　この実施形態によれば、原則として、演算周期が相対的に長い中周期Ｔｍで生成され車両挙動変化の円滑性が重視された中期軌道Ｍｔを参照して車両１０の自動運転制御が行われ、例外として、参照除外条件Ｃｒｅ下で、参照除外条件Ｃｒｅに合致した場合、短期軌道Ｓｔのみでの車両１０の自動運転制御が行われる。このため、車両挙動変化の円滑性を重視しつつ、局所環境マップ情報Ｉｅｍで認識されている直近の走行環境に対する適応性又は応答性が確保される車両制御装置１２が提供される。

　この場合、中期軌道Ｍｔを参照する必要がないと判断するための参照除外条件Ｃｒｅが、上位階層の中期軌道生成部７２から下位階層の短期軌道生成部７３に提示されるので、短期軌道生成部７３は、適応性又は応答性が確保された短期軌道Ｓｔを生成し、車両１０を自動運転制御することができる。

　なお、参照除外条件Ｃｒｅは、動的な外界認識情報Ｉｐｒｄに基づき定められることから、適時・的確に中期軌道Ｍｔの参照の要否を判断することができる。

　動的な外界認識情報Ｉｐｒｄに基づき定められる参照除外条件Ｃｒｅは、より具体的には、交通の流れ向上条件Ｃｒｅｔと環境劣化耐性向上条件Ｃｒｅｓとされ、自車１０の走行を抑制する走行抑制状況が消滅したとき又は緩和したときのいずれかのときにこれらの条件が合致する。

　ここで、交通の流れ向上条件Ｃｒｅｔが選択される際の自車１０の走行を抑制する走行抑制状況が消滅したとき又は緩和したときとは、例えば、信号機の灯色が赤信号から青信号に遷移したので停止線で停止する必要がなくなったときが該当する。また、衝突回避のために停止した後、衝突回避状況がなくなったときが該当する。さらに、追従走行対象車両が走行を開始したときに該当する。さらにまた、前走車が加速したときに該当する。さらにまた、カーブ走行終了時に直線路が認識されたときやレーンＬの曲率が緩くなったときに該当する。このような状況下で上位の中期軌道Ｍｔを参照しないことで、自車１０の応答性が向上し、交通の流れが向上する。

　環境劣化耐性向上条件Ｃｒｅｓが選択される際の自車１０の走行を抑制する走行抑制状況とは、自車１０の前方に狭路があるとき、前方に勾配の変化があるとき、前方の見通しが悪いとき、のいずれかのときであり、このようなときに上位の中期軌道Ｍｔを参照しないことで、自車１０の適応性が向上する。

　さらに、参照除外条件Ｃｒｅは、車両制御性条件Ｃｒｅｖとされる。つまり、短期軌道生成部７３が参照しようとする中期軌道Ｍｔと、生成しようとする短期軌道Ｓｔの候補軌道との乖離が閾値以上である場合には、位置追従遅れ、速度追従遅れ、及び旋回方向の追従遅れが回復不可とみなして、短期軌道Ｓｔにより走行することで適応性が向上する。

　なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

Claims (8)

1. 　自動運転可能な車両（１０）を制御する車両制御装置（１２）であって、
   　該車両制御装置（１２）が該車両（１０）の周辺の状況を認識した外界認識情報に基づき、第１演算周期で第１軌道を生成する第１軌道生成部と、
   　前記外界認識情報に基づき、前記第１軌道を参照しながら前記第１演算周期より短い第２演算周期で第２軌道を生成する第２軌道生成部と、を備え、
   　自動運転を行う際、前記第２軌道生成部は、参照除外条件（Ｃｒｅ）に合致した場合、前記第１軌道を参照することなく、前記第２軌道を生成し、前記車両（１０）を制御する
   　ことを特徴とする車両制御装置（１２）。
2. 　請求項１に記載の車両制御装置（１２）において、
   　前記参照除外条件（Ｃｒｅ）が、前記第１軌道生成部から前記第２軌道生成部に提示される
   　ことを特徴とする車両制御装置（１２）。
3. 　請求項１又は２に記載の車両制御装置（１２）において、
   　前記参照除外条件（Ｃｒｅ）が、前記外界認識情報に基づき定められる
   　ことを特徴とする車両制御装置（１２）。
4. 　請求項３に記載の車両制御装置（１２）において、
   　前記外界認識情報に基づき定められる前記参照除外条件（Ｃｒｅ）は、
   　自車の走行を抑制する走行抑制状況が消滅したとき又は緩和したときのいずれかである
   　ことを特徴とする車両制御装置（１２）。
5. 　請求項４に記載の車両制御装置（１２）において、
   　前記自車の走行を抑制する走行抑制状況とは、
   　停止線で停止する必要がなくなったとき、
   　衝突回避後、衝突回避状況がなくなったとき、
   　追従走行対象車両が走行を開始したとき、
   　前走車が加速したとき、
   　カーブ走行終了時に直線路が認識されたとき、
   　レーンの曲率が緩くなった
   　のいずれかのときである
   　ことを特徴とする車両制御装置（１２）。
6. 　請求項３に記載の車両制御装置（１２）において、
   　前記外界認識情報に基づき定められる前記参照除外条件（Ｃｒｅ）は、
   　自車の走行を抑制する走行抑制状況が発生したときである
   　ことを特徴とする車両制御装置（１２）。
7. 　請求項６に記載の車両制御装置（１２）において、
   　前記自車の走行を抑制する走行抑制状況とは、
   　前方に狭路があるとき、
   　前方に勾配の変化があるとき、
   　前方の見通しが悪いとき、
   　のいずれかのときである
   　ことを特徴とする車両制御装置（１２）。
8. 　請求項１又は２に記載の車両制御装置（１２）において、
   　前記参照除外条件（Ｃｒｅ）は、
   　前記第２軌道部が、参照しようとする前記第１軌道と、生成しようとする第２軌道の候補軌道との乖離が閾値以上である場合には、前記第１軌道を参照しない
   　ことを特徴とする車両制御装置（１２）。

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