WO2018198746A1 - 車両制御装置 - Google Patents

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WO2018198746A1
WO2018198746A1 PCT/JP2018/014993 JP2018014993W WO2018198746A1 WO 2018198746 A1 WO2018198746 A1 WO 2018198746A1 JP 2018014993 W JP2018014993 W JP 2018014993W WO 2018198746 A1 WO2018198746 A1 WO 2018198746A1
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driving
vehicle
vehicle control
learning
unit
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浩朗 伊藤
茂規 早瀬
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • B60W2556/10Historical data

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle control device that automatically controls a vehicle to a destination by automatic steering or automatic speed control.
  • driving characteristics are generally set so that a certain degree of satisfaction can be obtained even when driving in various road environments and weathers. For this reason, there is a problem that the driver feels uncomfortable when the driving characteristics (acceleration method, traveling speed, vehicle interval, etc.) when the driver himself drives are different from the driving characteristics of the automatic driving.
  • Patent Document 1 discloses a method of suppressing the uncomfortable feeling by learning the driving characteristics of the driver during manual driving and performing automatic driving control with reference to the driving characteristics learned at the left during automatic driving. It is disclosed.
  • Patent Document 1 discloses a method for correcting the driving characteristics in the automatic driving mode using the driving characteristics in the manual driving.
  • the vehicle travels before and after the own vehicle in the manual driving and the automatic driving.
  • the situation around the vehicle is different, such as the presence or absence of the vehicle, there is a problem that it is not always possible to perform safe and smooth driving with the driving characteristics learned during manual driving.
  • an object of the present invention is to obtain a vehicle control device capable of performing automatic driving in accordance with the driving characteristics of a driver while taking into consideration the surrounding conditions of the vehicle during automatic driving.
  • the vehicle control device can switch, for example, a manual operation in which a vehicle is driven by a driver's operation and an automatic operation in which the vehicle is automatically driven according to a travel plan.
  • a vehicle control device comprising: a vehicle control plan unit that plans the travel plan; and a verification unit that verifies a travel state of the vehicle based on the travel plan, and learns about the driving characteristics of the driver during the manual operation And the travel plan according to the result of learning related to the verification result of the verification unit.
  • the vehicle control device of the present invention can provide a vehicle control device capable of performing automatic driving in accordance with the driving characteristics of the driver while taking into consideration the vehicle surroundings during automatic driving.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a configuration diagram of an automatic driving system using the vehicle control device of the present embodiment.
  • the automatic driving system using the vehicle control device according to the present invention is provided with an input unit 100, a vehicle control device 120, and an output unit 130.
  • the input unit 100 has a function of inputting information necessary for manual operation and automatic operation.
  • an automatic operation / manual operation switching button 101 for example, an automatic operation / manual operation switching button 101, a peripheral monitoring sensor 102, a GPS (Global Positioning System) sensor 103, a navigation system. 104, map information DB (Data Base) 105, vehicle speed sensor 106, accelerator sensor 107, brake sensor 108, steering sensor 109, and the like.
  • GPS Global Positioning System
  • DB Data Base
  • the automatic operation / manual operation switching button 101 is a button for switching the operation mode between automatic operation and manual operation by the driver.
  • the button is provided on a touch panel display device (not shown in FIG. 1). You may display and operate.
  • the surrounding monitoring sensor 102 acquires information related to the surrounding environment of the host vehicle. For example, the surrounding vehicle, a moving object such as a motorcycle, a bicycle, and a pedestrian, a stationary object such as a parked vehicle and a pylon, a road surface, etc. Lanes, stop lines, signs, traffic lights, etc., and information such as type, distance from the vehicle, direction seen from the vehicle, etc., and sensors such as cameras, millimeter wave radar, sonar, etc. And a recognition processing unit that extracts the above information from the information acquired by the sensor.
  • a moving object such as a motorcycle, a bicycle, and a pedestrian
  • a stationary object such as a parked vehicle and a pylon
  • a road surface etc.
  • Lanes, stop lines, signs, traffic lights, etc. and information such as type, distance from the vehicle, direction seen from the vehicle, etc.
  • sensors such as cameras, millimeter wave radar, sonar, etc.
  • a recognition processing unit that extracts the above information from
  • the GPS sensor 103 has a function of measuring the position of the vehicle using GPS.
  • the navigation system 104 has a function of guiding the vehicle to a set destination, and the position of the vehicle and the position of the destination acquired by the GPS sensor 103 are displayed on a map stored in a map information DB to be described later. Compare with and present the route to the destination.
  • the map information DB 105 is a database in which map data is registered, and includes map information, intersection information, road curvature, slope, lane information, and the like.
  • the vehicle speed sensor 106 is a sensor that measures the speed of the host vehicle, and has a function of detecting the rotation speed of the wheel and calculating the speed of the host vehicle from the rotation speed, for example.
  • Accelerator sensor 107 and brake sensor 108 detect the operation amounts of the accelerator pedal and the brake pedal, respectively.
  • the steering sensor 109 detects the steering amount and steering direction of the steering wheel.
  • the vehicle control device 120 is provided with an automatic driving / manual driving switching unit 121, a learning unit 122, a vehicle control planning unit 123, a verification unit 124, and a vehicle control instruction unit 125.
  • the vehicle control device 120 has a function of giving a vehicle control instruction corresponding to each operation mode of automatic driving and manual driving. At the time of automatic driving, the vehicle control instruction is given based on the plan of the vehicle control planning unit.
  • the operation amount when the driver operates the accelerator, brake, and steering wheel is obtained from the accelerator sensor 107, the brake sensor 108, and the steering sensor 109, respectively, and a vehicle control instruction is issued based on the operation amount. Do.
  • each block will be described.
  • the automatic operation / manual operation switching unit 121 has a function of switching an operation mode to control whether the vehicle is controlled automatically or manually. The operation of the automatic operation / manual operation switching unit will be described in more detail with reference to FIG.
  • the operation mode is set to automatic operation.
  • the operation mode is set to manual operation (S207).
  • the presence or absence of the brake operation and steering operation by the driver is determined in S205 and S206.
  • the operation mode is set to manual operation (S207).
  • the process is terminated while the operation mode remains the automatic operation mode.
  • the driving characteristic application target scene is, for example, as follows. ⁇ When changing lanes such as lane merging or branching ⁇ When stopping at a signal or stop line, etc. ⁇ When starting from a state stopped at the above signal or stop line, etc. ⁇ When turning left or right at an intersection ⁇ Parking and stopping vehicles, etc. When driving around obstacles
  • the process proceeds to S302.
  • the traveling position of the own vehicle is not a driving characteristic application target scene (when the determination result in S301 is No)
  • the process ends.
  • the operation mode notified from the automatic operation / manual operation switching unit 121 determines whether the operation mode is the automatic operation mode or the manual operation mode.
  • the process proceeds to S303.
  • the operation mode is the automatic operation mode (when the determination result in S302 is No)
  • the process proceeds to S306.
  • S303 it is determined whether or not the driving characteristics have been acquired. If the driving characteristics have been acquired (when the determination result in S303 is Yes), the process ends. On the other hand, when the driving characteristics are not acquired (when the determination result in S303 is No), the driving characteristics of the driver are acquired using information such as the vehicle speed sensor 106, the accelerator sensor 107, the brake sensor 108, and the steering sensor 109 ( S304), and the acquired driving characteristics are held (S305).
  • S309 it is determined whether the driving characteristics have been acquired or not acquired in response to the notified alarm (S309).
  • the driving characteristic corresponding to the alarm has been acquired (when the determination result in S309 is Yes)
  • the driving characteristic corresponding to the alarm is notified to the vehicle control planning unit (S311).
  • the driving characteristic is corrected according to the content of the alarm (S310), and the corrected driving characteristic is held (S305).
  • the vehicle control planning unit 123 has a function of performing a vehicle control plan in the automatic operation mode. The operation of the vehicle control planning unit 123 will be described in more detail with reference to FIG.
  • the traveling position of the vehicle is a driving characteristic application scene from information such as the surrounding monitoring sensor 102, the GPS sensor 103, and the map information DB 105 (S401).
  • the traveling position of the own vehicle is the driving characteristic application target scene (when the determination result in S401 is Yes)
  • the process proceeds to S402.
  • a vehicle control plan based on the rule base (S405) is performed, and the present process ends.
  • the vehicle-based control plan based on the rule base is a control plan that complies with the traffic rules, and may not always match the driver's preference, but it is possible to drive safely and smoothly in advance. This is a verified control plan.
  • S402 it is determined whether or not the driving characteristics have been acquired. When the driving characteristics are not acquired (when the determination result in S402 is No), the process proceeds to S405. When the driving characteristics have been acquired (when the determination result in S402 is Yes), the process proceeds to S403.
  • the verification unit 124 considers a moving object, a stationary object, lane information, and the like that are input from the periphery monitoring sensor 102 with respect to the travel plan generated by the vehicle control planning unit 123. Then, it is verified whether there is an event that causes a problem for safe and smooth running for a predetermined time from the present time. If there is no problem as a result of the verification, the vehicle control plan information planned by the vehicle control plan unit 123 is output to the vehicle control instruction unit 125. On the other hand, as a result of the verification, when an event that causes a problem in safe and smooth running is detected, an alarm is output to the learning unit 122 based on the detected event.
  • the vehicle control instruction unit 125 controls the vehicle based on the operation amounts 141 acquired from the accelerator sensor 107, the brake sensor 108, and the steering sensor 109, respectively. Give instructions.
  • the vehicle control instruction is performed based on the vehicle control plan 140 output from the verification unit 124.
  • the output unit 130 includes an accelerator actuator 131, a brake actuator 132, a steering actuator 133, and the like.
  • the accelerator actuator 131, the brake actuator 132, and the steering actuator 133 control the drive system, the brake system, and the steering system, respectively, according to instructions from the vehicle control instruction unit 125.
  • FIG. 5 shows an example of operation when the driver performs lane merge in the manual operation mode.
  • reference numeral 500 denotes the host vehicle.
  • the learning unit 122 acquires the driving characteristic item shown in FIG. 6 as an example of the driving characteristic of the driver at the time of lane merge in FIG. 5 and holds it as the driving characteristic of the driver.
  • FIG. 7 shows an example of operation when driving on the same road as FIG. 5 after learning the above-mentioned driving characteristics, this time in the automatic driving mode, and performing lane merging.
  • the same numbers are assigned to objects having the same meaning as in FIG.
  • Reference numeral 710 in FIG. 7 denotes a target route generated by the vehicle control planning unit 123.
  • FIG. 7B shows the position of the host vehicle 500 and the main traveling vehicle 700 that are ahead by ⁇ t1 when viewed from the time in FIG. Is predicted.
  • the verification unit 124 verifies whether or not there is an obstacle to the target vehicle 710 planned by the vehicle control planning unit 123 when the vehicle travels safely and smoothly.
  • FIG. 8 shows an example of items to be verified by the verification unit 124.
  • the unit 122 is notified.
  • the learning unit 122 changes the learned driving characteristic according to the alarm ID notified from the verification unit 124.
  • alarm ID 1 (insufficient in front vehicle interval) is notified
  • the change is made so as not to get too close to the preceding vehicle.
  • FIG. 9A shows the operating characteristics before the change, which is the same as FIG.
  • FIG. 9B shows the acceleration characteristic changed to a1 smaller than a0.
  • the verification unit 124 verifies whether or not there is an obstacle that causes the vehicle to travel safely and smoothly with respect to the target route 1010 planned by the vehicle control planning unit 123.
  • the predicted vehicle distance Lb with the main line traveling vehicle 700 is ensured to be equal to or larger than the preset forward vehicle minimum distance.
  • the vehicle control plan information planned by the vehicle control plan unit 123 is output to the vehicle control instruction unit 125.
  • the learning unit 122 newly holds the driving characteristic item shown in FIG. 9B together with the alarm ID.
  • the vehicle control device when the driving characteristics acquired during manual driving are applied in automatic driving, the driving characteristics are corrected according to the alarm item detected by the verification unit, Even when the situation around the vehicle is different from that during manual driving, it is possible to realize automatic driving in accordance with the driving characteristics of the driver as much as possible.
  • FIG. 9B an operation example in which the value of the driving characteristic after being changed according to the alarm ID (FIG. 9B) is shown, but as shown in FIG.
  • whether or not there is a change to the driving characteristics acquired during manual driving, and a guideline for decreasing or increasing the characteristic value when there is a change, and a specific numerical value after the change is determined by the vehicle control planning unit 123. It is good also as the method of calculating.
  • FIG. 6 the operation characteristic shown in FIG. 6 is shown as an operation example in which the acceleration item is changed as shown in FIG. 9B.
  • FIG. 11A shows the operating characteristics before the change, which is the same as FIG.
  • FIG. 11 (b) changes the characteristics of the merge point to L1 which is smaller than L0.
  • FIG. 12B by reducing the characteristic value of the merging point, the merging is performed before the change and the acceleration period is shortened.
  • the predicted vehicle interval Lc with the main line traveling vehicle 700 is ensured to be equal to or greater than the preset minimum forward vehicle interval, so that any alarm shown in FIG. 8 is not detected, and the vehicle planned by the vehicle control planning unit 123 Control plan information is output to the vehicle control instruction unit 125.
  • it is possible to realize automatic driving in accordance with the driving characteristics of the driver as much as possible when the vehicle surrounding situation differs from that during manual driving.
  • the above example shows an operation example in which the value of any one item is changed for the operating characteristics shown in FIG. 6, a plurality of items can be changed at the same time. In this case, compared with the case where only one item is changed, the amount of change of each item can be reduced, so that the driver's uncomfortable feeling can be further suppressed.
  • the lane merging operation is performed a plurality of times in the manual operation mode shown in FIG. 5, and each driving characteristic of acceleration, maximum steering angle, and merging point shown in FIG. 6 is acquired a plurality of times.
  • the representative driving characteristics of the driver are calculated from the characteristic values acquired a plurality of times.
  • a method for calculating the representative driving characteristic a method of obtaining an average value of values acquired a plurality of times, a method of assigning a median value or a frequent value, and the like can be considered.
  • the variation between the value of the driving characteristic acquired a plurality of times and the representative driving characteristic is calculated.
  • the method for calculating the variation can be obtained by a sum of absolute differences between each operation characteristic and the representative operation characteristic, a mean square error, or the like. Since the variation of each item calculated above can be interpreted as the driver's driving habits appear stronger as the value is smaller, the priority is set higher.
  • FIG. 13 shows an example of the representative operation characteristics calculated above.
  • 1 is assigned as the highest priority.
  • the acceleration item has the largest variation and is assigned the lowest priority.
  • the operation characteristic item with low priority is changed.
  • the vehicle control device As described above, in the vehicle control device according to the second embodiment of the present invention, priority is provided for each item of the driving characteristics acquired during manual driving, and when the driving characteristics are changed during automatic driving, By changing from a low item, it is possible to realize automatic driving in accordance with the driving characteristics of the driver as much as possible even when the vehicle surroundings are different from those during manual driving.
  • the configuration diagram of the automatic driving system using the vehicle control device of the present embodiment is the same as FIG.
  • the operation of the vehicle control planning unit based on the driving characteristics reads out the driving characteristics from the learning unit (S403 in FIG. 4), and the vehicle control plan based on the driving characteristics (FIG. 4).
  • the verification unit 124 detects an alarm for the vehicle control plan generated above
  • the learning unit 122 corrects the driving characteristics (S310 in FIG. 3), and the driving corrected as described on the left. Again, it is a processing procedure for making a vehicle control plan for the characteristics.
  • the traveling position of the host vehicle is a driving characteristic application target scene (S1401).
  • the traveling position of the own vehicle is a driving characteristic application target scene (when the determination result in S1401 is Yes)
  • the process proceeds to S1402. If the travel position of the host vehicle is not a driving characteristic application target scene (when the determination result in S1401 is No), a vehicle control plan based on the rule base (S1408) is performed, and this process ends.
  • S1402 it is determined whether or not the driving characteristics have been acquired. When the driving characteristics are not acquired (when the determination result in S1402 is No), the process proceeds to S1408. When the driving characteristics have been acquired (when the determination result in S1402 is Yes), the process proceeds to S1403.
  • S1405 the presence or absence of an alarm notification is confirmed for the vehicle control plan generated in S1404. If there is no alarm notification (when the determination result in S1405 is No), the process is terminated. On the other hand, if there is an alarm notification (when the determination result in S1405 is Yes), a vehicle control plan based on the rule base is performed (S1406), and the driving characteristics used in the rule base vehicle control plan are notified to the learning unit 122. (S1407).
  • the learning unit 122 changes the driving characteristics of the driver according to the alarm ID notified from the verification unit 124 based on the rule-based driving characteristics notified from the vehicle control planning unit 123 in S1407.
  • the vehicle control planning unit 123 executes a rule-based vehicle control plan (S1406 in FIG. 14).
  • the rule base operation characteristic at this time is shown in FIG.
  • the vehicle control planning unit 123 notifies the learning unit 122 of the rule-based driving characteristics shown in FIG. 5 (S1407).
  • the learning unit 122 changes the driving characteristic value from the driving characteristic value (a0 [m / s 2 ]) acquired during manual driving to ar [m / s 2 ], which is the characteristic value of the rule-based driving characteristic, for the acceleration item among the driving characteristic items. Change (FIG. 16 (b)) and hold with alarm ID. As a result, when the vehicle subsequently travels at the lane junction in the automatic driving mode, the changed driving characteristic (FIG. 16B) held in the learning unit is read, and the vehicle control plan is read along this characteristic. And verification is performed.
  • the rule-based driving characteristic is changed when an alarm is detected by the verification unit.
  • the driving characteristic acquired during manual driving is applied in automatic driving
  • the rule-based driving characteristic is changed when an alarm is detected by the verification unit.
  • the rule-based driving characteristic value (ar) is used as it is as the driving characteristic of acceleration.
  • a method of searching for an optimum value that eliminates the alarm may be used.
  • a vehicle control device capable of switching between manual driving for driving a vehicle by a driver's operation and automatic driving for automatically driving the vehicle according to a driving plan, a vehicle control planning unit for planning the driving plan;
  • a verification unit that verifies a traveling state of the vehicle based on the travel plan, and the travel plan according to the learning regarding the driving characteristics of the driver during the manual operation and the learning result regarding the verification result of the verification unit To plan.
  • a learning unit that learns about the verification result of the verification unit and the driving characteristics of the driver at the time of manual driving is provided, and the vehicle control planning unit determines the travel plan based on the learning result of the learning unit. To plan.
  • the verification unit has a plurality of alarm items to be set in advance, and as a result of verifying the traveling state of the vehicle based on the travel plan, when a dangerous event is detected, it corresponds from the alarm items according to the dangerous event.
  • the alarm item to be selected is selected, and the travel plan is planned based on learning associated with the selected alarm item and the learning result.
  • the learning related to the driving characteristics of the driver during the manual driving is to learn driving characteristics and priorities for a plurality of driving characteristic items set in advance, and the learning related to the verification result of the verification unit is Priority is given to driving characteristic items with low priority.
  • the verification unit selects a rule-based travel plan to be held in advance when a dangerous event is detected, and learning related to the verification result of the verification unit, Learning is performed according to the driving characteristics in the rule-based driving plan.
  • the driving characteristics acquired during the manual driving can be safely and smoothly according to the situation of the vehicle surrounding the host vehicle. It is possible to realize safe and smooth automatic driving while maintaining the driving characteristics of the driver as much as possible by verifying that there are no obstacles to driving and correcting the driving characteristics according to the verification results. It becomes.
  • Input Unit 101 Automatic Operation / Manual Operation Switch Button 102 Perimeter Monitoring Sensor 103 GPS Sensor 104 Navigation System 105 Map Information DB 106 Vehicle speed sensor 107 Accelerator sensor 108 Brake sensor 109 Steering sensor 120 Vehicle control device 121 Automatic operation / manual operation switching unit 122 Learning unit 123 Vehicle control planning unit 124 Verification unit 125 Vehicle control instruction unit 130 Output unit 131 Accelerator actuator 132 Brake actuator 133 Steering actuator 500 Own vehicle 510 Travel history 700 during manual operation Main line traveling vehicles 710, 1010, 1210 Target route

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  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)

Abstract

本発明は、手動運転時と自動運転時で車両周辺の状況が異なる場合においても、車両周辺状況を考慮しつつ、運転者の運転特性に沿った自動運転を行うことを課題とする。本発明は、運転者の操作により車両を走行させる手動運転と、走行計画に応じて車両を自動で走行させる自動運転とを切替え可能な車両制御装置120であって、走行計画を計画する車両制御計画部123と、走行計画に基づく車両の走行状態を検証する検証部124と、を備え、手動運転時の運転者の運転特性に関する学習と、検証部124の検証結果に関する学習の結果とに応じて走行計画を計画する。

Description

車両制御装置
 本発明は、自動操舵や自動速度制御によって目的地まで自動的に車両を制御する車両制御装置に関する。
 近年、運転者の負担を軽減するため、車両の操舵や速度制御を自動で行う自動運転技術が検討されている。
 ここで、上記の自動運転では、さまざまな道路環境や天候の中を運転しても一定程度の満足が得られるように運転特性が設定されているのが一般的である。そのため、運転者が自分で運転する際の運転特性(加速の仕方、走行速度、車両間隔など)が自動運転の運転特性と異なる場合に違和感がある課題があった。
 上記の課題に対し、特許文献1では、手動運転時に運転者の運転特性を学習し、自動運転時には左記で学習した運転特性を参照して自動運転制御を実行することにより違和感を抑制する方法が開示されている。
WO2015/159341号公報
 ここで、特許文献1では手動運転時の運転特性を用いて自動運転モード時の運転特性を補正する方法が示されているが、手動運転時と自動運転時では自車の前後を走行する車両の有無など、車両周辺の状況が異なる場合、必ずしも手動運転時に学習した運転特性では安全かつスムースな走行が行えなくなる課題がある。
 本発明は、上記の点に鑑み、自動運転中の車両周辺状況を考慮しつつ、運転者の運転特性に沿った自動運転を行うことが可能な車両制御装置を得ることを目的とする。
 上記課題を解決するため、本発明に係る車両制御装置は、一例として、運転者の操作により車両を走行させる手動運転と、走行計画に応じて車両を自動で走行させる自動運転とを切替え可能な車両制御装置であって、前記走行計画を計画する車両制御計画部と、前記走行計画に基づく車両の走行状態を検証する検証部と、を備え、前記手動運転時の運転者の運転特性に関する学習と、前記検証部の検証結果に関する学習の結果とに応じて前記走行計画を計画する。
 本発明の車両制御装置は、自動運転中の車両周辺状況を考慮しつつ、運転者の運転特性に沿った自動運転を行うことが可能な車両制御装置を得ることができる。
第一実施例における自動運転システムの構成例を示すブロック図である。 自動運転/手動運転切換え部の処理手順例を示すフローチャート図である。 学習部の処理手順例を示すフローチャート図である。 車両制御計画部の処理手順例を示すフローチャート図である。 手動運転モードにおける車線合流の動作例を示す図である。 手動運転での車線合流時に取得する運転特性の例を示す図である。 自動運転モードにおける車線合流の動作例を示す図である。 検証部で検出するアラーム項目の例を示す図である。 アラーム発生時における運転特性の変更例を示す図である。 運転特性変更後の自動運転モードにおける車線合流の動作例を示す図である。 アラーム発生時における運転特性の変更例を示す図である。 運転特性変更後の自動運転モードにおける車線合流の動作例を示す図である。 手動運転での車線合流時に取得する運転特性の例を示す図である。 車両制御計画部の処理手順例を示すフローチャート図である。 ルールベースの車両制御における運転特性の例を示す図である。 アラーム発生時における運転特性の変更例を示す図である。
以下、実施例を、図面を用いて説明する。
 図1は、本実施例の車両制御装置を用いた自動運転システムの構成図の一例を示すブロック図である。図1に示すように、本発明に係る車両制御装置を用いた自動運転システムは、入力部100、車両制御装置120、出力部130が設けられている。
 入力部100は、手動運転および自動運転に必要となる情報を入力する機能を有し、例えば、自動運転/手動運転切替えボタン101、周辺監視センサ102、GPS(Global Positioning System)センサ103、ナビゲーションシステム104、地図情報DB(Data Base)105、車速センサ106、アクセルセンサ107、ブレーキセンサ108、ステアリングセンサ109等を備える。
 自動運転/手動運転切替えボタン101は、運転者が自動運転と手動運転の動作モード切替えを行うボタンであり、物理的なスイッチとして設置するほか、図1に図示しないタッチパネル式の表示装置にボタンを表示して操作してもよい。
 周辺監視センサ102は、自車両の周辺環境に関する情報を取得するものであって、例えば自車周辺の車両やバイク、自転車、歩行者等の移動物体、駐車車両やパイロン等の静止物体、路面上の車線や停止線、あるいは標識、信号機等を抽出し、その種別や自車との距離、自車から見た方向等の情報を取得するものであり、カメラやミリ波レーダー、ソナー等のセンサとセンサで取得した情報から上記の情報を抽出する認識処理部で構成される。
 GPSセンサ103は、GPSを用いて自車の位置を計測する機能を有する。
 ナビゲーションシステム104は、自車を設定した目的地まで誘導する機能を有し、前述のGPSセンサ103で取得した自車の位置と目的地の位置を、後述する地図情報DBに格納された地図上で照らし合わせ、目的地までの経路を提示する。
 地図情報DB105は、地図データが登録されたデータベースであり、地図情報のほか、交差点の情報、道路の曲率、勾配、車線情報等を有する。
 車速センサ106は、自車の速度を測定するセンサであり、例えば車輪の回転速度を検出し、回転速度から自車の速度を算出する機能を有する。
 アクセルセンサ107、ブレーキセンサ108はそれぞれアクセルペダル、ブレーキペダルの操作量を検出する。
 ステアリングセンサ109は、ハンドルの操舵量と操舵方向を検出する。
 次に、車両制御装置120は、自動運転/手動運転切替え部121、学習部122、車両制御計画部123、検証部124、車両制御指示部125が設けられる。車両制御装置120は、自動運転、手動運転の各運転モードに対応して車両制御指示を行う機能を有するものであり、自動運転時は車両制御計画部の計画に基づき車両制御指示を行う。一方、手動運転時は、運転者がアクセル、ブレーキ、ハンドルを操作した際の操作量をアクセルセンサ107、ブレーキセンサ108、ステアリングセンサ109よりそれぞれ取得し、上記の操作量に基づいて車両制御指示を行う。以下、各ブロックについて説明する。
 自動運転/手動運転切替え部121は、車両の制御を自動運転で行うか手動運転で行うかの運転モードを切替える機能を有する。自動運転/手動運転切替え部の動作について、図2を用いて更に詳細に説明する。
 最初に、自動運転/手動運転切替えボタン101の情報を読み出す(S201)。次に、上記で読み出した切替えボタンの設定が自動運転モードか手動運転モードか判定する(S202)。切替えボタンの設定が自動運転モードの時(S202の判定結果がYesの時)は、S203に進む。一方、切替えボタンの設定が手動運転モードの時(S202の判定結果がNoの時)は、運転モードを手動運転に設定(S207)し、終了する。
 S203では、運転モードを自動運転に設定する。
 次に、運転者によるアクセル操作有無を判定する(S204)。運転者によるアクセル操作があった場合(S204の判定結果がYesの時)は、運転モードを手動運転に設定する(S207)。一方、運転者によるアクセル操作がなかった場合(S204の判定結果がNoの時)は、S205、S206にて運転者によるブレーキ操作、ステアリング操作有無を判定する。運転者によるブレーキ操作、ステアリング操作があった場合(それぞれS205、S206の判定結果がYesの時)は、運転モードを手動運転に設定する(S207)。一方、運転者によるブレーキ操作、ステアリング操作のいずれもなかった場合(それぞれS205、S206の判定結果がNoの時)は、運転モード=自動運転モードのままで処理を終了する。
 図1の説明に戻り、続いて学習部122の動作について図3を用いて説明する。
 最初に、周辺監視センサ102、GPSセンサ103および地図情報DB105等の情報から、自車の走行位置が運転特性適用対象シーンか否かを判定する(S301)。ここで、運転特性適用対象シーンは、例えば以下の通りである。
・車線合流や分岐等の車線変更を行う場合
・信号や停止線等で停止する場合
・上記した信号や停止線等で停止した状態から発進する場合
・交差点を右左折する場合
・駐停車車両等の障害物を回避して走行する場合
 自車の走行位置が運転特性適用対象シーンの場合(S301の判定結果がYesの時)は、S302に進む。自車の走行位置が運転特性適用対象シーンでない場合(S301の判定結果がNoの時)は処理を終了する。
 S302では、自動運転/手動運転切替え部121から通知される運転モードにより、自動運転モードか手動運転モードかを判定する。運転モードが手動運転モードの場合(S302の判定結果がYesの時)はS303へ進む。一方、運転モードが自動運転モードの時(S302の判定結果がNoの時)はS306へ進む。
 S303では、運転特性が取得済であるか、未取得であるかを判定する。運転特性が取得済の場合(S303の判定結果がYesの時)は処理を終了する。一方、運転特性が未取得の場合(S303の判定結果がNoの時)は、車速センサ106、アクセルセンサ107、ブレーキセンサ108、ステアリングセンサ109等の情報を用いて運転者の運転特性を取得(S304)し、取得した運転特性を保持(S305)する。
 次に、S302の判定結果がNoの場合(運転モードが自動運転の時)は、運転特性が取得済であるか、未取得であるかを判定する(S306)。運転特性が取得済の場合(S306の判定がYesの時)は、運転特性を車両制御計画部へ通知する(S307)。一方、運転特性が未取得の場合(S306の判定結果がNoの時)は、処理を終了する。
 続いて、図1の検証部124からアラームが通知されるか否かを判定する(S308)。アラームが通知された場合(S308の判定結果がYesの時)は、S309に進む。一方、アラームが通知されない場合(S308の判定結果がNoの時)は、処理を終了する。
 S309では、通知されたアラームに対応し運転特性が取得済であるか、未取得であるかを判定する(S309)。アラームに対応した運転特性が取得済の場合(S309の判定結果がYesの時)は、アラームに対応した運転特性を車両制御計画部へ通知する(S311)。一方、アラームに対応した運転特性がない場合(S309の判定結果がNoの時)は、アラームの内容に従って運転特性を修正(S310)し、修正した運転特性を保持(S305)する。
 図1の説明に戻り、続いて車両制御計画部123は、自動運転モードにおける車両制御計画を行う機能を有する。車両制御計画部123の動作について、図4を用いて更に詳細に説明する。
 最初に、周辺監視センサ102、GPSセンサ103および地図情報DB105等の情報から、自車の走行位置が運転特性適用対象シーンか否かを判定する(S401)。自車の走行位置が運転特性適用対象シーンの場合(S401の判定結果がYesの時)は、S402に進む。自車の走行位置が運転特性適用対象シーンでない場合(S401の判定結果がNoの時)は、ルールベースに基づいた車両制御計画(S405)を行い、本処理を終了する。ここで、ルールベースに基づいた車両制御計画とは、交通規則を順守した制御計画であり、必ずしも運転者の嗜好と合致していない可能性はあるが、安全かつスムースな走行を行えることが事前に検証済の制御計画である。
 S402では、運転特性が取得済か否かを判定する。運転特性が未取得の場合(S402の判定結果がNoの時)はS405に進む。運転特性が取得済の場合(S402の判定結果がYesの時)はS403に進む。
 S403では、図1の学習部122より運転特性を読み出し、S404に進む。
 S404では運転特性に基づいて車両制御計画を行い、処理を終了する。
 図1の説明に戻り、検証部124は、車両制御計画部123で生成した走行計画に対して、周辺監視センサ102から入力される自車両周辺の移動物体や、静止物体、車線情報等を鑑み、現時点から所定時間だけ先までの間、安全かつスムースな走行を行うのに問題となる事象がないかを検証する。検証の結果、問題がなければ車両制御計画部123で計画した車両制御計画情報を車両制御指示部125に出力する。一方、検証の結果、安全かつスムースな走行を行うのに問題となる事象が検出された場合は、検出された事象にもとづいてアラームを学習部122に出力する。
 車両制御指示部125は、自動運転/手動運転切替え部から通知される運転モードが手動運転モードの場合、アクセルセンサ107、ブレーキセンサ108、ステアリングセンサ109よりそれぞれ取得した操作量141に基づいて車両制御指示を行う。一方、自動運転/手動運転切替え部から通知される運転モードが自動運転モードの場合、検証部124から出力される車両制御計画140に基づいて車両制御指示を行う。
 出力部130は、アクセルアクチュエータ131、ブレーキアクチュエータ132、ステアリングアクチュエータ133等を備える。アクセルアクチュエータ131、ブレーキアクチュエータ132、ステアリングアクチュエータ133は、車両制御指示部125からの指示により、それぞれ駆動系、制動系、操舵系の制御を行う。
 以下では、車両制御装置120の動作について更に詳細に説明する。
 図5は、手動運転モードにおいて運転者が車線合流を行った際の動作例を示したものである。図5において、500は自車両を示す。510は自車両が時刻=T0から時刻=T0+Δt1までの間に進んだ時の走行履歴を示す。この時、学習部122は、図5における車線合流時の運転者の運転特性の一例として図6に示す運転特性項目を取得し、運転者の運転特性として保持する。
 次に、図7は上記の運転特性学習後、図5と同じ道路を、今度は自動運転モードで走行し、車線合流を行った際の動作例を示したものである。なお、図7において、図5と同じ意味を持つ対象に対しては同じ番号を付与している。なお、図7では図5と異なり、時刻=T0において、本線上を走行する車両700が存在する場合を示している。
 車両制御計画部123は、図7(a)に示す時刻=T0のタイミングで、学習部122に保持されている運転特性として図6の各項目の値を読み出し、車両制御計画を行う。図7の710は、車両制御計画部123により生成される目標経路であり、図7(b)は図7(a)の時刻から見てΔt1だけ先の自車両500、本線走行車700の位置を予測したものである。
 検証部124は、車両制御計画部123が計画した目標経路710に対して、自車両が安全かつスムースに走行する上で障害となる事象がないか検証を行う。
 図8は、検証部124が検証をする項目の一例を示したものである。図8において、アラームID=1は、図6の運転特性に従って走行した場合に、あらかじめ設定された前方車両との最低間隔を下回ると予測される場合に検出される。アラームID=2は、同様にあらかじめ設定された後方車両との最低間隔を下回ると予測される場合に検出される。アラームID=3は、図6の運転特性に従って走行した場合に、あらかじめ設定した速度または制限速度を上回ると予測される場合に検出される。アラームID=4は、図6の運転特性に従って走行した場合に、あらかじめ定めた合流終端までの残りの距離を下回ると予測される場合に検出される。
 図7の例では、時刻=T0+Δt1において、本線走行車両700との予測車両間隔Laがあらかじめ設定された前方車両最低間隔を下回るため、図8のアラームID=1が検証部124で検出され、学習部122に通知される。
 学習部122は、検証部124から通知されたアラームIDに沿って、学習済みの運転特性を変更する。上記の例では、アラームID=1(前方車両間隔不足)が通知されているため、前方車両に近づきすぎないように変更を行う。変更の一例を図9に示す。図9(a)は変更前の運転特性であり、図6と同一である。図9(a)に対し、図9(b)は加速度の特性をa0より小さいa1に変更したものである。
 図10は図9(b)の運転特性に沿って車両制御計画部123が時刻=T0のタイミングで車両制御計画を行った時の合流動作例を示したものである。目標経路1010は図7の目標経路710と軌道は同一であるが、合流時の加速度を小さくしたことにより、時刻=T0+Δt1時には自車両500はまだ合流車線上を走行中と予測される。また、自車両が本線に合流する時刻=T0+Δt1+Δt2(図10(c))では本線走行車700と自車両500との予測距離はLbである。
 検証部124は、車両制御計画部123が計画した目標経路1010に対して、自車両が安全かつスムーズに走行する上で障害となる事象がないか検証を行う。
 図10の例では、時刻=T0+Δt1+Δt2において自車が本線に合流した際、本線走行車両700との予測車両間隔Lbがあらかじめ設定された前方車両最低間隔以上に確保されるため、図8に示すいずれのアラームも検出されず、車両制御計画部123で計画した車両制御計画情報が車両制御指示部125に出力される。
 またこの時、学習部122は、図9(b)に示す運転特性項目をアラームIDとともに新たに保持する。
 以上のように、本発明の第1の実施形態の車両制御装置では、手動運転時に取得した運転特性を自動運転で適用する際、検証部で検出したアラーム項目に従って運転特性を修正することにより、車両周辺状況が手動運転時と異なる場合にも、出来るだけ運転者の運転特性に沿った自動運転を実現することが可能となる。
 上記の例は、自動運転時にはじめてアラームID=1が通知された場合の動作例を示したものであるが、上記で修正した運転特性は学習部に保持される(図3のS310→S305)のため、次回以降に同じアラームが通知された場合は、上記で保持した運転特性を読み出し(図3のS311)を行うだけで対応可能となる。
 また、上記の例では、アラームIDに応じて変更した後の運転特性の値(図9(b))を保持する動作例を示しているが、図9(c)に示すように、変更前すなわち、手動運転時に取得した運転特性に対する変更有無と、変更有の場合には特性値を減少させるまたは増加させる指針を保持する方式とし、変更後の具体的な数値については車両制御計画部123で算出する方法としてもよい。
 また、上記の例ではアラームID=1が通知された場合の運転特性の修正例を示したものであるが、図6に示すその他のアラームIDや、あるいは複数のアラームが同時に発生した場合等、様々なアラーム条件に対して、その都度運転特性を修正し、修正した運転特性を保持することが可能なため、様々な運転環境の条件に対応して、出来るだけ運転者の運特性に沿った自動運転を実現することが可能となる。
 また、上記の例では図6に示す運転特性について、図9(b)に示すように加速度の項目を変更する動作例を示しているが、他の項目を変更することも可能である。別の変更例を図11に示す。図11(a)は変更前の運転特性であり、図6と同一である。図11(a)に対し、図11(b)は合流地点の特性をL0より小さいL1に変更している。
 図12は図11(b)の運転特性に沿って車両制御計画部123が時刻=T0のタイミングで車両制御計画を行った時の合流動作例を示したものである。図12(b)では合流地点の特性値を小さくすることで変更前より手前で合流が行われることとなり、加速期間が短くなる。これにより、本線走行車両700との予測車両間隔Lcがあらかじめ設定された前方車両最低間隔以上に確保されるため、図8に示すいずれのアラームも検出されず、車両制御計画部123で計画した車両制御計画情報が車両制御指示部125に出力される。このように、別の運転特性の項目を変更することで、車両周辺状況が手動運転時と異なる場合に、出来るだけ運転者の運転特性に沿った自動運転を実現することが可能となる。
 更に、上記の例では、図6に示す運転特性について、いずれか1項目の値を変更する動作例を示しているが、同時に複数の項目を変更することも可能である。この場合、1つの項目だけを変更する場合と比べて、各項目の変更量を小さくすることが可能となるため、より運転者の違和感を抑制することが可能となる。
 以下に、本発明の第2の実施形態の車両制御装置について説明する。
 上記の実施例1では、手動運転時に取得した運転特性の1つ以上の項目を変更することにより、車両周辺状況が手動運転時と異なる場合にも、出来るだけ運転者の運転特性に沿った自動運転を実現する動作例を示しているが、本実施例では、より運転者の嗜好に沿って運転特性を変更する動作について説明する。
 本実施例では、図5に示した手動運転モードにおいて複数回の車線合流動作を行い、図6に示す、加速度、最大操舵角、合流地点の各運転特性を複数回取得する。次に、上記複数回取得した特性値から運転者の代表運転特性を算出する。代表運転特性の算出方法は、複数回取得した値の平均値を求める方法や、中央値、再頻値を割り当てるなどの方法が考えられる。
 次に、各項目について、上記複数回取得した運転特性の値と代表運転特性とのばらつきを算出する。ばらつきの算出方法は、各運転特性と代表運転特性との差分絶対値和や平均二乗誤差等で求めることが可能である。上記で算出した各項目のばらつきは、値が小さいほど運転者の運転の癖が強く表れていると解釈することが出来るため、優先度を高く設定する。
 上記で算出した代表運転特性の例を図13に示す。図13では、合流地点の項目が最もばらつきが小さいため、優先度として一番高い1を割り当てている。また加速度の項目は最もばらつきが大きく、優先度を一番低く割り当てている。
 自動運転モードにおいて、図1の検証部124でアラームが通知された場合、優先度の低い運転特性項目より変更を行うこととする。一例として、実施例1と同様、図7に示す合流動作に対して検証部124にてアラームID=1(前方車両間隔不足)が検出され、学習部122に通知された場合、図13の例では、加速度の項目が最も優先度が低く設定されていることから、学習部122は加速度の値を変更する。
 以上のように、本発明の第2の実施形態の車両制御装置では、手動運転時に取得した運転特性の各項目に対して優先度を設け、自動運転時に運転特性を変更する場合は、優先度の低い項目から変更を行うことにより、車両周辺状況が手動運転時と異なる場合にも、出来るだけ運転者の運転特性に沿った自動運転を実現することが可能となる。
以下に、本発明の第3の実施形態の車両制御装置について説明する。
 本実施例の車両制御装置を用いた自動運転システムの構成図は図1と同一である。ここで、実施例1および実施例2では、運転特性に基づいた車両制御計画部の動作は、学習部より運転特性を読み出し(図4のS403)、運転特性に基づいた車両制御計画(図4のS404)を実施し、上記で生成した車両制御計画に対して検証部124でアラームが検出された場合は学習部122で運転特性の修正を行い(図3のS310)、左記で修正した運転特性に対して、再度、車両制御計画を行う処理手順となっている。
 上記に対し、本実施例における車両制御計画部123の動作を図14に沿って説明する。
 最初に、周辺監視センサ102、GPSセンサ103および地図情報DB105等の情報から、自車の走行位置が運転特性適用対象シーンか否かを判定する(S1401)。自車の走行位置が運転特性適用対象シーンの場合(S1401の判定結果がYesの時)は、 S1402に進む。自車の走行位置が運転特性適用対象シーンでない場合(S1401の判定結果がNoの時)は、ルールベースに基づいた車両制御計画(S1408)を行い、本処理を終了する。
 S1402では、運転特性が取得済か否かを判定する。運転特性が未取得の場合(S1402の判定結果がNoの時)はS1408に進む。運転特性が取得済の場合(S1402の判定結果がYesの時)はS1403に進む。
 S1403では、図1の学習部122より運転特性を読み出し、S1404に進む。
 S1404では運転特性に基づいた車両制御計画を行う。
 続いてS1405では、S1404で生成した車両制御計画に対して、アラーム通知の有無を確認する。アラーム通知がない場合(S1405の判定結果がNoの時)は処理を終了する。一方、アラーム通知がある場合(S1405の判定結果がYesの時)は、ルールベースに基づいた車両制御計画を行い(S1406)、上記ルールベースの車両制御計画で用いる運転特性を学習部122に通知する(S1407)。
 学習部122は、上記S1407により車両制御計画部123から通知されたルールベース運転特性を元に、検証部124より通知されるアラームIDに応じて運転者の運転特性を変更する。
 実施例1と同様、図5において車線合流時の運転特性を図6のように取得し、図6の運転特性に基づいて自動運転を行おうとした場合、図7に示すように本線走行車両700との前方車両間隔不足(アラームID=1)が発生(図14のS1405)した場合を例に、以下に説明する。
 上記において、車両制御計画部123はルールベースの車両制御計画を実施(図14のS1406)する。この時のルールベース運転特性を図15に示す。車両制御計画部123は、図5に示すルールベース運転特性を学習部122に通知する(S1407)。
 学習部122は運転特性項目のうち、加速度の項目について、手動運転時に取得した運転特性値(a0[m/s])からルールベース運転特性の特性値であるar[m/s]に変更(図16(b))し、アラームIDとともに保持する。
これにより、次に自動運転モードで上記の車線合流地点を走行する場合、学習部に保持された変更後の運転特性(図16(b))が読み出され、本特性に沿って車両制御計画および検証が行われる。
 この時、変更後の運転特性(図16(b))でアラームが検出されなければ本運転特性に沿った車両制御指示が行われる。一方、アラームが発生した場合はルールベース車両制御計画に切替え(図14のS1406)とともに、再度、学習部122で運転特性の変更が行われる。
 以上のように、本発明の第3の実施形態の車両制御装置では、手動運転時に取得した運転特性を自動運転で適用する際、検証部でアラームが検出された際にルールベースの運転特性に切り替えることで、速やかにアラームを解消して自動運転を継続することが可能となるうえ、ルールベースの運転特性を元に運転者の運転特性を変更することで、安全かつスムースな自動運転が可能となる。
 なお、図16(b)の例では、加速度の運転特性として、ルールベースの運転特性値(ar)をそのまま使用しているが、手動運転時に取得したa0から少しずつarに近づけるよう変更を行い、アラームが解消される最適値を探索する方法でも良い。
 以上の各実施例から、次のように表現することができる。運転者の操作により車両を走行させる手動運転と、走行計画に応じて車両を自動で走行させる自動運転とを切替え可能な車両制御装置であって、前記走行計画を計画する車両制御計画部と、前記走行計画に基づく車両の走行状態を検証する検証部と、を備え、前記手動運転時の運転者の運転特性に関する学習と、前記検証部の検証結果に関する学習の結果とに応じて前記走行計画を計画する。
 また、前記検証部の検証結果に関する学習と、前記手動運転時の運転者の運転特性とを学習する学習部を備え、前記学習部の学習結果に基づき、前記車両制御計画部が前記走行計画を計画する。
 また、前記検証部は、予め設定する複数のアラーム項目を持ち、前記走行計画に基づく車両の走行状態を検証した結果、危険事象を検出した場合は危険事象に応じて前記アラーム項目の中から該当する前記アラーム項目を選択し、選択された前記アラーム項目に対応づけた学習と、前記学習した結果に基づいて前記走行計画を計画する。
 また、前記手動運転時の運転者の運転特性に関する学習は、予め設定する複数の運転特性項目に対する運転特性と優先度とを学習するものであって、前記検証部の検証結果に関する学習は、前記優先度の低い運転特性項目を優先して学習を行う。
 また、前記検証部は、前記走行計画に基づく車両の走行状態を検証した結果、危険事象を検出した場合は、あらかじめ保持するルールベース走行計画を選択し、前記検証部の検証結果に関する学習は、ルールベース走行計画における運転特性に従って学習を行う。
 以上の各実施例によれば、手動運転時に取得した運転者の運転特性を用いて自動運転を実施する際、自車周辺車両の状況等によって前記手動運転時に取得した運転特性では安全かつスムースに走行する上での障害となる事象がないか検証し、検証結果に応じて運転特性を修正することにより、運転者の運転特性をできるだけ保持しながら安全かつスムースな自動運転を実現することが可能となる。
100 入力部
101 自動運転/手動運転切換えボタン
102 周辺監視センサ
103 GPSセンサ
104 ナビゲーションシステム
105 地図情報DB
106 車速センサ
107 アクセルセンサ
108 ブレーキセンサ
109 ステアリングセンサ
120 車両制御装置
121 自動運転/手動運転切換え部
122 学習部
123 車両制御計画部
124 検証部
125 車両制御指示部
130 出力部
131 アクセルアクチュエータ
132 ブレーキアクチュエータ
133 ステアリングアクチュエータ
500 自車両
510 手動運転時の走行履歴
700 本線走行車両
710、1010、1210 目標経路

Claims (5)

  1.  運転者の操作により車両を走行させる手動運転と、走行計画に応じて車両を自動で走行させる自動運転とを切替え可能な車両制御装置であって、
     前記走行計画を計画する車両制御計画部と、
     前記走行計画に基づく車両の走行状態を検証する検証部と、
     を備え、
     前記手動運転時の運転者の運転特性に関する学習と、前記検証部の検証結果に関する学習の結果とに応じて前記走行計画を計画することを特徴とする車両制御装置。
  2.  前記検証部の検証結果に関する学習と、前記手動運転時の運転者の運転特性とを学習する学習部を備え、
     前記学習部の学習結果に基づき、前記車両制御計画部が前記走行計画を計画することを特徴とする、
     請求項1に記載の車両制御装置。
  3.  前記検証部は、予め設定する複数のアラーム項目を持ち、前記走行計画に基づく車両の走行状態を検証した結果、危険事象を検出した場合は危険事象に応じて前記アラーム項目の中から該当する前記アラーム項目を選択し、
     選択された前記アラーム項目に対応づけた学習と、前記学習した結果に基づいて前記走行計画を計画することを特徴とする、
     請求項1又は2に記載の車両制御装置。
  4.  前記手動運転時の運転者の運転特性に関する学習は、予め設定する複数の運転特性項目に対する運転特性と優先度とを学習するものであって、
     前記検証部の検証結果に関する学習は、前記優先度の低い運転特性項目を優先して学習を行うことを特徴とする、
     請求項1又は2に記載の車両制御装置。
  5.  前記検証部は、前記走行計画に基づく車両の走行状態を検証した結果、危険事象を検出した場合は、あらかじめ保持するルールベース走行計画を選択し、
     前記検証部の検証結果に関する学習は、ルールベース走行計画における運転特性に従って学習を行うことを特徴とする、
     請求項1又は2に記載の車両制御装置。
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