WO2022144970A1 - 車両制御装置、車両制御方法、およびプログラム - Google Patents

車両制御装置、車両制御方法、およびプログラム Download PDF

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Abstract

車両の周辺状況を認識し、前記車両がいる走路に割込みを行おうとしている割り込み車両を特定する認識部と、前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御する運転制御部と、前記車両の運転モードを、第1の運転モードと、第2の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定する決定部とを備え、前記第2の運転モードは前記運転者に課されるタスクが前記第1の運転モードに比して軽度な運転モードであり、少なくとも前記第2の運転モードを含む前記複数の運転モードの一部は前記運転制御部により制御されるものであり、前記モード決定部は、前記車両と前記割り込み車両との関係が所定の条件を満たす場合に、前記第2の運転モードの実行を制限する車両制御装置。

Description

車両制御装置、車両制御方法、およびプログラム
 本発明は、車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムに関する。
 自車両に接近する自動運転車両を検知し、衝突を回避するための制御を行う技術が知られている。例えば、特許文献1には、自車両に接近する自動運転車両が適正な自動運転状態にあるか否かに応じて、衝突回避のための車間距離を変更する技術が開示されている(特許文献1)。
特開2019-119310号公報
 しかしながら、車両の周辺に居る他車両は自動運転車両とは限らず、そのため種々の状況が生じ得る。従って、従来の技術では、被割り込み時の状況に応じた適切な制御を行うこと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、被割り込み時の状況に応じた適切な制御を行うことができる車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。
 この発明に係る車両制御装置は、以下の構成を採用した。
 (1):この発明の一態様に係る車両制御装置は、車両の周辺状況を認識し、前記車両がいる走路に割込みを行おうとしている割り込み車両を特定する認識部と、前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御する運転制御部と、前記車両の運転モードを、第1の運転モードと、第2の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定するモード決定部とを備え、前記第2の運転モードは前記運転者に課されるタスクが前記第1の運転モードに比して軽度な運転モードであり、少なくとも前記第2の運転モードを含む前記複数の運転モードの一部は前記運転制御部により制御されるものであり、前記モード決定部は、前記車両と前記割り込み車両との関係が所定の条件を満たす場合に、前記第2の運転モードの実行を制限するものである。
 (2):上記(1)の態様において、前記第2の運転モードは、前記運転者に、操舵操作を受け付ける操作子を把持するタスクが課されない運転モードであり、前記第1の運転モードは、前記車両の操舵および加減速の少なくとも一方に関して前記運転者による運転操作が必要な運転モードであるものである。
 (3):上記(1)の態様において、前記第2の運転モードは、前記運転者に、操舵操作を受け付ける操作子を把持するタスクが課されない運転モードであり、前記第1の運転モードは、前記運転者に、少なくとも、前記運転者による操舵操作を受け付ける前記操作子を把持するタスクが課される運転モードであるものである。
 (4):上記(1)の態様において、前記第1の運転モードは、前記運転者に、前記車両の周辺を監視するタスクが課される運転モードであり、前記第2の運転モードは、前記運転者に、前記車両の周辺を監視するタスクが課されない運転モードであるものである。
 (5):上記(1)の態様において、前記認識部は、前記車両の走行に用いるために認識される周辺状況と、前記割り込み車両を特定するために認識される周辺状況とで、監視範囲の後方距離と側方距離とを異ならせるものである。
 (6):上記(1)の態様において、前記所定の条件は、前記車両と前走車両との間の接触余裕時間が第1閾値以下であることを含むものである。
 (7):上記(1)の態様において、前記所定の条件は、前記車両と前記割り込み車両との間の接触余裕時間が第1閾値以下であり、かつ前記走路の中心と前記割り込み車両の中心との間の距離が第2閾値以下であることを含むものである。
 (8):上記(1)の態様において、前記所定の条件は、前記車両と前記割り込み車両との間の前方距離が第3閾値以下であることと、前記車両と前記割り込み車両との間の後方距離が第4閾値以下であることと、前記車両と前記割り込み車両との間の側方距離が第5閾値以下であることと、のうち少なくとも一部が成立することを含むものである。
 (9):上記(1)の態様において、前記所定の条件は、前記車両と前記割り込み車両との間の前方距離が第3閾値以下であることと、前記車両と前記割り込み車両との間の後方距離が第4閾値以下であることと、前記車両と前記割り込み車両との間の側方距離が、前記走路の区画線を超えて隣接走路まで至るように設定された第6閾値以下であることと、のうち少なくとも一部が成立することを含むものである。
 (10):上記(1)の態様において、前記モード決定部は、前記車両の速度が大きいなるほど、前記第5閾値を大きくするものである。
 (11):上記(1)の態様において、前記モード決定部は、前記車両の速度が大きいなるほど、前記第6閾値を大きくするものである。
 (12):上記(10)または(11)の態様において、前記モード決定部は、前記車両の速度が大きくなるほど、前記第3閾値および前記第4閾値を大きくするものである。
 (13):本発明の他の態様に係る車両制御方法は、車両に搭載されたコンピュータが、前記車両の周辺状況を認識し、前記車両がいる走路に割込みを行おうとしている割り込み車両を特定し、前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御し、前記車両の運転モードを、第1の運転モードと、第2の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定し、前記第2の運転モードは前記運転者に課されるタスクが前記第1の運転モードに比して軽度な運転モードであり、少なくとも前記第2の運転モードを含む前記複数の運転モードの一部は前記運転制御部により制御されるものであり、前記車両と前記割り込み車両との関係が所定の条件を満たす場合に、前第2の運転モードの実行を制限するものである。
 (14):本発明の他の態様に係るプログラムは、車両に搭載されたコンピュータに、前記車両の周辺状況を認識させ、前記車両がいる走路に割込みを行おうとしている割り込み車両を特定させ、前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御させ、前記車両の運転モードを、第1の運転モードと、第2の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定し、前記第2の運転モードは前記運転者に課されるタスクが前記第1の運転モードに比して軽度な運転モードであり、少なくとも前記第2の運転モードを含む前記複数の運転モードの一部は前記運転制御部により制御されるものであり、前記車両と前記割り込み車両との関係が所定の条件を満たす場合に、前記第2の運転モードの実行を制限させるものである。
実施形態に係る車両制御装置を利用した車両システムの構成図である。 第1制御部および第2制御部の機能構成図である。 運転モードと自車両の制御状態、およびタスクの対応関係の一例を示す図である。 車線変更場面において割り込み車両が認識される様子を示す図である。 一車線における被割り込みを判定するための過接近領域の一例を示す図である。 二車線における被割り込みを判定するための過接近領域の一例を示す図である。 自車両Mの速度と、第5閾値LDの値との関係を示す図である。 認識部130とモード決定部150により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。
 以下、図面を参照し、本発明の車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムの実施形態について説明する。
 [全体構成]
 図1は、第1実施形態に係る車両制御装置を利用した車両システム1の構成図である。車両システム1が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の車両であり、その駆動源は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関、電動機、或いはこれらの組み合わせである。電動機は、内燃機関に連結された発電機による発電電力、或いは二次電池や燃料電池の放電電力を使用して動作する。
 車両システム1は、例えば、カメラ10と、レーダ装置12と、LIDAR(Light Detection and Ranging)14と、物体認識装置16と、通信装置20と、HMI(Human Machine Interface)30と、車両センサ40と、ナビゲーション装置50と、MPU(Map Positioning Unit)60と、運転操作子80と、自動運転制御装置100と、走行駆動力出力装置200と、ブレーキ装置210と、ステアリング装置220とを備える。これらの装置や機器は、CAN(Controller Area Network)通信線等の多重通信線やシリアル通信線、無線通信網等によって互いに接続される。なお、図1に示す構成はあくまで一例であり、構成の一部が省略されてもよいし、更に別の構成が追加されてもよい。
 カメラ10は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ10は、車両システム1が搭載される車両(以下、自車両M)の任意の箇所に取り付けられる。前方を撮像する場合、カメラ10は、フロントウインドシールド上部やルームミラー裏面等に取り付けられる。カメラ10は、例えば、周期的に繰り返し自車両Mの周辺を撮像する。カメラ10は、ステレオカメラであってもよい。
 レーダ装置12は、自車両Mの周辺にミリ波などの電波を放射すると共に、物体によって反射された電波(反射波)を検出して少なくとも物体の位置(距離および方位)を検出する。レーダ装置12は、自車両Mの任意の箇所に取り付けられる。レーダ装置12は、FM-CW(Frequency Modulated Continuous Wave)方式によって物体の位置および速度を検出してもよい。
 LIDAR14は、自車両Mの周辺に光(或いは光に近い波長の電磁波)を照射し、散乱光を測定する。LIDAR14は、発光から受光までの時間に基づいて、対象までの距離を検出する。照射される光は、例えば、パルス状のレーザー光である。LIDAR14は、自車両Mの任意の箇所に取り付けられる。
 物体認識装置16は、カメラ10、レーダ装置12、およびLIDAR14のうち一部または全部による検出結果に対してセンサフュージョン処理を行って、物体の位置、種類、速度などを認識する。物体認識装置16は、認識結果を自動運転制御装置100に出力する。物体認識装置16は、カメラ10、レーダ装置12、およびLIDAR14の検出結果をそのまま自動運転制御装置100に出力してよい。車両システム1から物体認識装置16が省略されてもよい。
 通信装置20は、例えば、セルラー網やWi-Fi網、Bluetooth(登録商標)、DSRC(Dedicated Short Range Communication)などを利用して、自車両Mの周辺に存在する他車両と通信し、或いは無線基地局を介して各種サーバ装置と通信する。
 HMI30は、自車両Mの乗員に対して各種情報を提示すると共に、乗員による入力操作を受け付ける。HMI30は、各種表示装置、スピーカ、ブザー、タッチパネル、スイッチ、キーなどを含む。
 車両センサ40は、自車両Mの速度を検出する車速センサ、加速度を検出する加速度センサ、鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ、自車両Mの向きを検出する方位センサ等を含む。
 ナビゲーション装置50は、例えば、GNSS(Global Navigation Satellite System)受信機51と、ナビHMI52と、経路決定部53とを備える。ナビゲーション装置50は、HDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリなどの記憶装置に第1地図情報54を保持している。GNSS受信機51は、GNSS衛星から受信した信号に基づいて、自車両Mの位置を特定する。自車両Mの位置は、車両センサ40の出力を利用したINS(Inertial Navigation System)によって特定または補完されてもよい。ナビHMI52は、表示装置、スピーカ、タッチパネル、キーなどを含む。ナビHMI52は、前述したHMI30と一部または全部が共通化されてもよい。経路決定部53は、例えば、GNSS受信機51により特定された自車両Mの位置(或いは入力された任意の位置)から、ナビHMI52を用いて乗員により入力された目的地までの経路(以下、地図上経路)を、第1地図情報54を参照して決定する。第1地図情報54は、例えば、道路を示すリンクと、リンクによって接続されたノードとによって道路形状が表現された情報である。第1地図情報54は、道路の曲率やPOI(Point Of Interest)情報などを含んでもよい。地図上経路は、MPU60に出力される。ナビゲーション装置50は、地図上経路に基づいて、ナビHMI52を用いた経路案内を行ってもよい。ナビゲーション装置50は、例えば、乗員の保有するスマートフォンやタブレット端末等の端末装置の機能によって実現されてもよい。ナビゲーション装置50は、通信装置20を介してナビゲーションサーバに現在位置と目的地を送信し、ナビゲーションサーバから地図上経路と同等の経路を取得してもよい。
 MPU60は、例えば、推奨車線決定部61を含み、HDDやフラッシュメモリなどの記憶装置に第2地図情報62を保持している。推奨車線決定部61は、ナビゲーション装置50から提供された地図上経路を複数のブロックに分割し(例えば、車両進行方向に関して100[m]毎に分割し)、第2地図情報62を参照してブロックごとに推奨車線を決定する。推奨車線決定部61は、左から何番目の車線を走行するといった決定を行う。推奨車線決定部61は、地図上経路に分岐箇所が存在する場合、自車両Mが、分岐先に進行するための合理的な経路を走行できるように、推奨車線を決定する。
 第2地図情報62は、第1地図情報54よりも高精度な地図情報である。第2地図情報62は、例えば、車線の中央の情報あるいは車線の境界の情報等を含んでいる。また、第2地図情報62には、道路情報、交通規制情報、住所情報(住所・郵便番号)、施設情報、電話番号情報、後述するモードAまたはモードBが禁止される禁止区間の情報などが含まれてよい。第2地図情報62は、通信装置20が他装置と通信することにより、随時、アップデートされてよい。
 ドライバモニタカメラ70は、例えば、CCDやCMOS等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。ドライバモニタカメラ70は、自車両Mの運転席に着座した乗員(以下、運転者)の頭部を正面から(顔面を撮像する向きで)撮像可能な位置および向きで、自車両Mにおける任意の箇所に取り付けられる。例えば、ドライバモニタカメラ70は、自車両Mのインストルメントパネルの中央部に設けられたディスプレイ装置の上部に取り付けられる。
 運転操作子80は、例えば、ステアリングホイール82の他、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、その他の操作子を含む。運転操作子80には、操作量あるいは操作の有無を検出するセンサが取り付けられており、その検出結果は、自動運転制御装置100、もしくは、走行駆動力出力装置200、ブレーキ装置210、およびステアリング装置220のうち一部または全部に出力される。ステアリングホイール82は、「運転者による操舵操作を受け付ける操作子」の一例である。操作子は、必ずしも環状である必要は無く、異形ステアリングホイールやジョイスティック、ボタンなどの形態であってもよい。ステアリングホイール82には、ステアリング把持センサ84が取り付けられている。ステアリング把持センサ84は、静電容量センサなどにより実現され、運転者がステアリングホイール82を把持している(力を加えられる状態で接していることをいう)か否かを検知可能な信号を自動運転制御装置100に出力する。
 自動運転制御装置100は、例えば、第1制御部120と、第2制御部160とを備える。第1制御部120と第2制御部160は、それぞれ、例えば、CPU(Central Processing Unit)などのハードウェアプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)などのハードウェア(回路部;circuitryを含む)によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予め自動運転制御装置100のHDDやフラッシュメモリなどの記憶装置(非一過性の記憶媒体を備える記憶装置)に格納されていてもよいし、DVDやCD-ROMなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体(非一過性の記憶媒体)がドライブ装置に装着されることで自動運転制御装置100のHDDやフラッシュメモリにインストールされてもよい。自動運転制御装置100は「車両制御装置」の一例であり、行動計画生成部140と第2制御部160を合わせたものが「運転制御部」の一例である。
 図2は、第1制御部120および第2制御部160の機能構成図である。第1制御部120は、例えば、認識部130と、行動計画生成部140と、モード決定部150とを備える。第1制御部120は、例えば、AI(Artificial Intelligence;人工知能)による機能と、予め与えられたモデルによる機能とを並行して実現する。例えば、「交差点を認識する」機能は、ディープラーニング等による交差点の認識と、予め与えられた条件(パターンマッチング可能な信号、道路標示などがある)に基づく認識とが並行して実行され、双方に対してスコア付けして総合的に評価することで実現されてよい。これによって、自動運転の信頼性が担保される。
 認識部130は、カメラ10、レーダ装置12、およびLIDAR14から物体認識装置16を介して入力された情報に基づいて、自車両Mの周辺にある物体の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。物体の位置は、例えば、自車両Mの代表点(重心や駆動軸中心など)を原点とした絶対座標上の位置として認識され、制御に使用される。物体の位置は、その物体の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、領域で表されてもよい。物体の「状態」とは、物体の加速度やジャーク、あるいは「行動状態」(例えば車線変更をしている、またはしようとしているか否か)を含んでもよい。
 また、認識部130は、例えば、自車両Mが走行している車線(走行車線)を認識する。例えば、認識部130は、第2地図情報62から得られる道路区画線のパターン(例えば実線と破線の配列)と、カメラ10によって撮像された画像から認識される自車両Mの周辺の道路区画線のパターンとを比較することで、走行車線を認識する。なお、認識部130は、道路区画線に限らず、道路区画線や路肩、縁石、中央分離帯、ガードレールなどを含む走路境界(道路境界)を認識することで、走行車線を認識してもよい。この認識において、ナビゲーション装置50から取得される自車両Mの位置やINSによる処理結果が加味されてもよい。また、認識部130は、一時停止線、障害物、赤信号、料金所、その他の道路事象を認識する。
 認識部130は、走行車線を認識する際に、走行車線に対する自車両Mの位置や姿勢を認識する。認識部130は、例えば、自車両Mの基準点の車線中央からの乖離、および自車両Mの進行方向の車線中央を連ねた線に対してなす角度を、走行車線に対する自車両Mの相対位置および姿勢として認識してもよい。これに代えて、認識部130は、走行車線のいずれかの側端部(道路区画線または道路境界)に対する自車両Mの基準点の位置などを、走行車線に対する自車両Mの相対位置として認識してもよい。
 認識部130は、割り込み車両認識部132を備える。割り込み車両認識部132は、自車両Mが走行している車線(以下、自車線)に割り込んで来る車両である割り込み車両を認識する。割り込み車両が自車線に割り込んで来る場面としては、例えば、自車両Mが本線を走行しており、隣接する車線を走行している他車両が、車線減少により、車線を変更することが考えられる。車線変更においては、他車両が必然的に自車線に進入することになるので、割り込み車両認識部132は、自車両Mを基準とした所定範囲内に居る他車両を、割り込み車両と認識する。その他、割り込み車両の認識に関する処理については種々の手法が考えられる。さらに、割り込み車両認識部132は、自車両Mと他車両の接触リスク(または干渉リスク)を定量化するための指標値を導出する。指標値には、例えば、自車両と他車両との間の距離、自車線の中心と他車両の中心との間の距離、自車両と他車両の速度、自車両と他車両との間の接触余裕時間(Time to Collision;以下、TTC)、自車両Mと他車両との車頭時間(Time Headway;以下、THW)などが含まれる。TTCは、例えば、自車両Mが他車両の基準位置(例えば自車両Mに最も近い端部など)に接触するまでの時間である。また、THWは、例えば、他車両が所定の位置を通過してから自車両Mが所定の位置を通過するまでの時間である。TTCは、自車両Mと他車両との道路進行方向における距離をfd、自車両Mと他車両との道路進行方向における相対速度をrvと表した場合、TTC=fd/rvによって計算することができる。さらに、THWは、自車両Mの道路進行方向における速度をvと表した場合、THW=fd/vによって計算することができる。これに代えて、TTCとTHWの一方または双方は、道路幅方向も加味した距離や相対速度、速度を基準として計算されるものであってもよい。
 行動計画生成部140は、原則的には推奨車線決定部61により決定された推奨車線を走行し、更に、自車両Mの周辺状況に対応できるように、自車両Mが自動的に(運転者の操作に依らずに)将来走行する目標軌道を生成する。目標軌道は、例えば、速度要素を含んでいる。例えば、目標軌道は、自車両Mの到達すべき地点(軌道点)を順に並べたものとして表現される。軌道点は、道なり距離で所定の走行距離(例えば数[m]程度)ごとの自車両Mの到達すべき地点であり、それとは別に、所定のサンプリング時間(例えば0コンマ数[sec]程度)ごとの目標速度および目標加速度が、目標軌道の一部として生成される。また、軌道点は、所定のサンプリング時間ごとの、そのサンプリング時刻における自車両Mの到達すべき位置であってもよい。この場合、目標速度や目標加速度の情報は軌道点の間隔で表現される。
 行動計画生成部140は、目標軌道を生成するにあたり、自動運転のイベントを設定してよい。自動運転のイベントには、定速走行イベント、低速追従走行イベント、車線変更イベント、分岐イベント、合流イベント、テイクオーバーイベントなどがある。行動計画生成部140は、起動させたイベントに応じた目標軌道を生成する。
 モード決定部150は、自車両Mの運転モードを、運転者に課されるタスクが異なる複数の運転モードのいずれかに決定する。モード決定部150は、例えば、運転者状態判定部152と、モード変更処理部154とを備える。これらの個別の機能については後述する。
 図3は、運転モードと自車両Mの制御状態、およびタスクの対応関係の一例を示す図である。自車両Mの運転モードには、例えば、モードAからモードEの5つのモードがある。制御状態すなわち自車両Mの運転制御の自動化度合いは、モードAが最も高く、次いでモードB、モードC、モードDの順に低くなり、モードEが最も低い。この逆に、運転者に課されるタスクは、モードAが最も軽度であり、次いでモードB、モードC、モードDの順に重度となり、モードEが最も重度である。なお、モードDおよびEでは自動運転でない制御状態となるため、自動運転制御装置100としては自動運転に係る制御を終了し、運転支援または手動運転に移行させるまでが責務である。以下、それぞれの運転モードの内容について例示する。なお、モードAおよび/またはモードBが「第2の運転モード」の一例であり、モードC、モードD、モードEのうち一部または全部が「第1の運転モード」の一例である。なお、第1の運転モードは、運転者に、自車両Mの周辺を監視するタスクが課される運転モードであり、第2の運転モードは、運転者に、自車両の周辺を監視するタスクが課されない運転モードである、
 モードAでは、自動運転の状態となり、運転者には前方監視、ステアリングホイール82の把持(図ではステアリング把持)のいずれも課されない。但し、モードAであっても運転者は、自動運転制御装置100を中心としたシステムからの要求に応じて速やかに手動運転に移行できる体勢であることが要求される。なお、ここで言う自動運転とは、操舵、加減速のいずれも運転者の操作に依らずに制御されることをいう。前方とは、フロントウインドシールドを介して視認される自車両Mの進行方向の空間を意味する。モードAは、例えば、高速道路などの自動車専用道路において、所定速度(例えば50[km/h]程度)以下で自車両Mが走行しており、追従対象の前走車両が存在するなどの条件が満たされる場合に実行可能な運転モードであり、TJP(Traffic Jam Pilot)と称される場合もある。この条件が満たされなくなった場合、モード決定部150は、モードBに自車両Mの運転モードを変更する。
 モードBでは、運転支援の状態となり、運転者には自車両Mの前方を監視するタスク(以下、前方監視)が課されるが、ステアリングホイール82を把持するタスクは課されない。モードCでは、運転支援の状態となり、運転者には前方監視のタスクと、ステアリングホイール82を把持するタスクが課される。モードDは、自車両Mの操舵と加減速のうち少なくとも一方に関して、ある程度の運転者による運転操作が必要な運転モードである。例えば、モードDでは、ACC(Adaptive Cruise Control)やLKAS(Lane Keeping Assist System)といった運転支援が行われる。モードEでは、操舵、加減速ともに運転者による運転操作が必要な手動運転の状態となる。モードD、モードEともに、当然ながら運転者には自車両Mの前方を監視するタスクが課される。
 自動運転制御装置100(および運転支援装置(不図示))は、運転モードに応じた自動車線変更を実行する。自動車線変更には、システム要求による自動車線変更(1)と、運転者要求による自動車線変更(2)がある。自動車線変更(1)には、前走車両の速度が自車両の速度に比して基準以上に小さい場合に行われる、追い越しのための自動車線変更と、目的地に向けて進行するための自動車線変更(推奨車線が変更されたことによる自動車線変更)とがある。自動車線変更(2)は、速度や周辺車両との位置関係等に関する条件が満たされた場合において、運転者により方向指示器が操作された場合に、操作方向に向けて自車両Mを車線変更させるものである。
 自動運転制御装置100は、モードAにおいて、自動車線変更(1)および(2)のいずれも実行しない。自動運転制御装置100は、モードBおよびCにおいて、自動車線変更(1)および(2)のいずれも実行する。運転支援装置(不図示)は、モードDにおいて、自動車線変更(1)は実行せず自動車線変更(2)を実行する。モードEにおいて、自動車線変更(1)および(2)のいずれも実行されない。
 モード決定部150は、決定した運転モード(以下、現運転モード)に係るタスクが運転者により実行されない場合に、よりタスクが重度な運転モードに自車両Mの運転モードを変更する。モード決定部150は、決定した運転モード(以下、現運転モード)に係るタスクが運転者により実行されない場合に、第2の運転モードの実行を制限してもよい。「第2の運転モードの実行を制限する」とは、例えば、第2の運転モードから、第2の運転モードに比して乗員に課するタスクの大きい第1の運転モードに変更することである。また、「第2の運転モードの実行を制限する」とは、上記の変更に加えて、現在の現モードを変更することなく、当該モードの機能の一部を停止又は縮小することを意味する。例えば、モードAを制限する場合、例えば、前方監視およびステアリング把持は不要としつつも、車両Mが交通信号機OB1付近を通過する際には一時的に前方監視やステアリング把持を要求して、一時的な運転支援を実行させることが考えられる。
 例えば、モードAにおいて運転者が、システムからの要求に応じて手動運転に移行できない体勢である場合(例えば許容エリア外の脇見を継続している場合や、運転困難となる予兆が検出された場合)、モード決定部150は、HMI30を用いて手動運転への移行を促し、運転者が応じなければ自車両Mを路肩に寄せて徐々に停止させ、自動運転を停止する、といった制御を行う。自動運転を停止した後は、自車両はモードDまたはEの状態になり、運転者の手動操作によって自車両Mを発進させることが可能となる。以下、「自動運転を停止」に関して同様である。モードBにおいて運転者が前方を監視していない場合、モード決定部150は、HMI30を用いて運転者に前方監視を促し、運転者が応じなければ自車両Mを路肩に寄せて徐々に停止させ、自動運転を停止する、といった制御を行う。モードCにおいて運転者が前方を監視していない場合、或いはステアリングホイール82を把持していない場合、モード決定部150は、HMI30を用いて運転者に前方監視を、および/またはステアリングホイール82を把持するように促し、運転者が応じなければ自車両Mを路肩に寄せて徐々に停止させ、自動運転を停止する、といった制御を行う。
 運転者状態判定部152は、上記のモード変更のために運転者の状態を監視し、運転者の状態がタスクに応じた状態であるか否かを判定する。例えば、運転者状態判定部152は、ドライバモニタカメラ70が撮像した画像を解析して姿勢推定処理を行い、運転者が、システムからの要求に応じて手動運転に移行できない体勢であるか否かを判定する。また、運転者状態判定部152は、ドライバモニタカメラ70が撮像した画像を解析して視線推定処理を行い、運転者が前方を監視しているか否かを判定する。
 モード変更処理部154は、モード変更のための各種処理を行う。例えば、モード変更処理部154は、行動計画生成部140に路肩停止のための目標軌道を生成するように指示したり、運転支援装置(不図示)に作動指示をしたり、運転者に行動を促すためにHMI30の制御をしたりする。
 第2制御部160は、行動計画生成部140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。
 図2に戻り、第2制御部160は、例えば、取得部162と、速度制御部164と、操舵制御部166とを備える。取得部162は、行動計画生成部140により生成された目標軌道(軌道点)の情報を取得し、メモリ(不図示)に記憶させる。速度制御部164は、メモリに記憶された目標軌道に付随する速度要素に基づいて、走行駆動力出力装置200またはブレーキ装置210を制御する。操舵制御部166は、メモリに記憶された目標軌道の曲がり具合に応じて、ステアリング装置220を制御する。速度制御部164および操舵制御部166の処理は、例えば、フィードフォワード制御とフィードバック制御との組み合わせにより実現される。一例として、操舵制御部166は、自車両Mの前方の道路の曲率に応じたフィードフォワード制御と、目標軌道からの乖離に基づくフィードバック制御とを組み合わせて実行する。
 走行駆動力出力装置200は、車両が走行するための走行駆動力(トルク)を駆動輪に出力する。走行駆動力出力装置200は、例えば、内燃機関、電動機、および変速機などの組み合わせと、これらを制御するECU(Electronic Control Unit)とを備える。ECUは、第2制御部160から入力される情報、或いは運転操作子80から入力される情報に従って、上記の構成を制御する。
 ブレーキ装置210は、例えば、ブレーキキャリパーと、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータと、ブレーキECUとを備える。ブレーキECUは、第2制御部160から入力される情報、或いは運転操作子80から入力される情報に従って電動モータを制御し、制動操作に応じたブレーキトルクが各車輪に出力されるようにする。ブレーキ装置210は、運転操作子80に含まれるブレーキペダルの操作によって発生させた油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてよい。なお、ブレーキ装置210は、上記説明した構成に限らず、第2制御部160から入力される情報に従ってアクチュエータを制御して、マスターシリンダの油圧をシリンダに伝達する電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。
 ステアリング装置220は、例えば、ステアリングECUと、電動モータとを備える。電動モータは、例えば、ラックアンドピニオン機構に力を作用させて転舵輪の向きを変更する。ステアリングECUは、第2制御部160から入力される情報、或いは運転操作子80から入力される情報に従って、電動モータを駆動し、転舵輪の向きを変更させる。
 [被割り込み時における制御]
 以下、割り込み車両認識部132およびモード変更処理部154が協働して実行する被割り込み時の制御について説明する。この制御は、自車両MがモードAまたはBのいずれかの運転モードで走行しているときに実行されるものである。
 図4は、車線変更場面において割り込み車両が認識される様子を示す図である。図4において、道路延在方向をX方向、道路幅方向をY方向とする。この場面において、自車線L1をX方向に走行している自車両Mの前方には前走車両FMが走行しており、車線L2をX方向に走行している他車両IMは、車線変更のために割り込み方向IDに進行している。このとき、割り込み車両認識部132は、自車両Mから所定範囲内に居る他車両IMを割り込み車両として認識する。割り込み車両認識部132は、さらに、自車線L1の中心CLと他車両IMの中心CPとの間の距離Dと、自車両Mと他車両IMとの間の距離dを求める。この場合の距離dは、自車両M及び他車両IMを、XY平面上の点集合として考えた場合、最小値を取る自車両Mの点と他車両IMの点と間の距離である。割り込み車両認識部132は、距離dからX方向における距離fdを求め、上述の通り、自車両Mと他車両IMとの間のTTCを計算する。
 モード決定部150は、以下に説明する第1条件から第4条件のうちいずれかまたは複数が成立したときに、運転モードをモードAまたはBからモードDまたはEに変更する。これらの条件は、被割り込み時に他車両IMによる割り込みの影響が大きいことを示す条件である。なお、認識部130は、例えば、自車両Mの走行に用いるために認識される周辺状況と、割り込み車両を特定するために認識される周辺状況とで監視範囲の後方距離と側方距離とを異ならせてもよい。
 (第1条件)
 第1条件は、自車両Mと他車両IMとの間のTTCが第1閾値以下であり、かつ自車線L1の中心CLと他車両IMの中心CPとの間の距離Dが第2閾値以下であることである。第1閾値は、例えば、1[sec]~数[sec]程度の時間であり、第2閾値は、例えば、数[m]程度の距離である。すなわち、モード決定部150は、自車両Mと他車両IMとが接近し、衝突までの余裕時間が少ないと判断したとき、運転モードを変更する。これによって、自車両Mの運転者に適切なタイミングで周辺監視義務や運転操作を委ねることができ、被割り込み時の状況に応じた適切な制御を行うことができる。
 (第2条件)
 第2条件は、車両Mと前走車両FMとの間のTTCが第1閾値以下であることである。第1条件の制御は、自車両Mと、割り込みを行う他車両IMについて専ら実行されるものであるが、第2条件の制御は、自車両Mと、制動対象となる前走車両FMについても実行されるものである。すなわち、モード決定部150は、自車両Mと他車両IM又は前走車両FMについて、衝突までの余裕時間が少ないと判断したとき、運転モードを変更する。これによって、自車両Mの運転者に適切なタイミングで周辺監視義務や運転操作を委ねることができ、被割り込み時の状況のみならず、より広範な場面において適切な制御を行うことができる。
 さらに、上述した制御において、モード決定部150は、自車両Mと他車両IMとの間のTTCと、自車線L1の中心CLと他車両IMの中心CPとの間の距離Dを用いて、判定を行っている。モード決定部150は、例えば、TTCの代わりに、自車両Mと他車両IMとの間のTHWを用いたり、距離Dの代わりに、距離dのY方向成分である距離ldや、自車両Mの中心と他車両IMの中心CPとの間の距離のY方向成分を用いることによっても、類似の判定を行うことができる。
 (第3条件)
 次に、図5及び図6を参照して、被割り込みを判定するための過接近領域CRについて説明する。図5は、一車線における被割り込みを判定するための過接近領域の一例を示す図である。図5において、FDは、自車両Mの先端を基準に設定された、自車両Mからの前方距離に関する閾値(以下、「第3閾値」と称する)、RDは、自車両Mの後端を基準に設定された、自車両Mからの後方距離に関する閾値(以下、「第4閾値」と称する)、LDは、自車両Mの左右の側端を基準に設定された、自車両Mからの側方距離に関する閾値(以下、「第5閾値」と称する)。過接近領域CRは、自車両Mの先端から第3閾値FD、後端から第4閾値RD、及び左右の側端から第5閾値LDだけ延伸することによって得られる矩形である。第3閾値FDは、例えば、数[m]程度の距離であり、第4閾値RDは、例えば、1[m]未満の距離あり、第5閾値LDは、例えば、1[m]未満の距離である。
 第3条件は、自車両Mと他車両IMとの間の前方距離が第3閾値FD以下であることと、自車両Mと他車両IMとの間の後方距離が第4閾値RD以下であることと、自車両Mと他車両IMとの間の側方距離が第5閾値LD以下であることと、のうち少なくとも一部が成立することである。すなわち、モード決定部150は、自車両Mと他車両IMとが接近し、衝突のリスクがあると判定したとき、運転モードを変更する。これによって、自車両Mの運転者に適切なタイミングで周辺監視義務や運転操作を委ねることができ、被割り込み時の状況に応じた適切な制御を行うことができる。
 (第4条件)
 図6は、二車線における被割り込みを判定するための過接近領域の一例を示す図である。図6において、FDは、自車両Mの先端を基準に設定された、自車両Mからの前方距離に関する閾値(すなわち、第3閾値)、RDは、自車両Mの後端を基準に設定された、自車両Mからの後方距離に関する閾値(すなわち、第4閾値)、LLDは、自車両Mの左端を基準に設定された、自車両Mからの左側方距離に関する閾値(すなわち、第5閾値)、RLDは、道路区画線SLを超えて隣接車線まで至るように設定された、自車両Mからの右側方距離に関する閾値(以下、「第6閾値」と称する)である。すなわち、第6閾値は、自車両Mから道路区画線SLまでの距離と、道路区画線SLを超えて隣接車線まで至るように設定された過接近判定距離との和である。過接近領域CRは、自車両Mの先端から第3閾値FD、後端から第4閾値RD、左端から第5閾値LLD、右端から第6閾値RLDだけ延伸することによって得られる矩形である。図6において、自車両Mの右側方には他車両IMが走行する車線L2が存在するため、第6閾値RLDは、第5閾値LLDよりも大きい値に設定される。第6閾値RLDは、例えば、1[m]未満の距離に設定される。
 第4条件は、自車両Mと他車両IMとの間の前方距離が第3閾値FD以下であることと、自車両Mと他車両IMとの間の後方距離が第4閾値RD以下であることと、自車両Mと他車両IMとの間の左側方距離が第5閾値LLD以下であることと、道路区画線SLを超えて隣接車線まで至るように設定された、自車両Mと他車両IMとの間の側方距離が第6閾値以下であることと、のうち少なくとも一部が成立することである。すなわち、モード決定部150は、自車両Mと他車両IMとが接近し、衝突のリスクがあると判定したとき、運転モードを変更する。これによって、自車両Mの運転者に適切なタイミングで周辺監視義務や運転操作を委ねることができ、被割り込み時の状況に応じた適切な制御を行うことができる。さらに、図5の場合とは異なり、他車両IMからの割り込みをより受けやすいと想定される区画線側の第6閾値を第5閾値よりも大きく設定することにより、被割り込み時の状況に応じたさらに適切な制御を行うことができる。なお、図6においては、自車両Mの右方に他車両IMからの割り込みをより受けやすいと想定される区画線が存在する場合について説明したが、自車両Mの左方に他車両IMからの割り込みをより受けやすいと想定される区画線が存在する場合についても、第6閾値を用いた制御を実行することができる。例えば、自車両Mが三車線以上の道路を走行している場合、自車両Mの右方と左方との両方に対して第6閾値を用いた制御を実行することができる。
 なお、図5及び図6の処理においては、過接近領域CRで他車両IMを検知した際に運転モードを変更するものとして説明したが、この構成に限定されず、一般的に何らかの物標のエッジを過接近領域CRで検知した際に、運転モードの変更を実行してもよい。さらに、運転モードの変更は、他車両IMを検知した際ではなく、他車両IMを検知した状態が所定期間(例えば、数[sec]程度)継続した際に、実行されるものであってもよい。
 さらに、図5の条件は、自車両Mが一車線を走行している場合に適用されるものであり、図6の条件は、自車両Mが二車線を走行している場合に適用されるものとして説明したが、本発明はこのような構成に限定されず、図5の条件と図6の条件とを組み合わせてもよい。具体的には、例えば、自車両Mが二車線を走行しているとき、周囲に他車両IMが存在しない場合には図5の条件を適用し、周囲に他車両IMが存在する場合には、図6の条件を適用してもよい。
 次に、図7を参照して、速度に応じた第5閾値LDの設定について説明する。図7は、自車両Mの速度と、第5閾値LDの値との関係を示す図である。図7に示す通り、モード決定部150は、自車両Mの速度が大きくなるほど、第5閾値LDを大きくする。これは、自車両Mの速度が大きいほど、割り込みの影響が大きくなり、過接近領域CRを広く設定する必要があるからである。図7には、第5閾値LDについての関係を示しているが、第6閾値RLDの場合も同様であり、モード決定部150は、自車両Mの速度が大きくなるほど、第6閾値RLDを大きくする。これにより、自車両Mの速度の速度に応じた、より安全な制御を実行することができる。また、上述の条件において、第5閾値LDまたは第6閾値RLDを大きくすることに加えて、自車両Mの速度が大きくなるほど、第3閾値FDおよび第4閾値RDを大きくしてもよい。
 なお、図7においては、速度ゼロにおける初期値から直線的に第5閾値LDの値が増加し、速度V0以降は一定値を取る例が示されている。しかし、第5閾値LDの値が増加する態様はこれに限定されず、第5閾値LDの値は、例えば、曲線状、階段状などで増加してもよい。
 次に、図8を参照して、認識部130とモード決定部150により実行される処理について説明する。図8は、認識部130とモード決定部150により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。
 まず、モード決定部150は、現在の自車両Mの運転モードがモードAまたはBであるか否かを判定する(ステップS100)。現在の自車両Mの運転モードがモードAまたはBでは無い場合、モード決定部150は、ステップS100の判定を繰り返し行う。
 現在の自車両Mの運転モードがモードAまたはBであると判定された場合、認識部130は、割り込み車両を認識したか否かを判定する(ステップS101)。割り込み車両を認識していないと判定された場合、認識部130は、処理をステップS101に戻す。
 割り込み車両を認識したと判定された場合、モード決定部150は、所定の条件、すなわち、上述した割り込みの影響が大きいことを示す第1条件、第2条件、第3条件、及び第4条件のうちのいずれかが成立したか否かを判定する(ステップS102)。第1条件、第2条件、第3条件、及び第4条件のうちのいずれかが成立したと判定された場合、モード決定部150は、自車両Mの運転モードをモードC、D、Eのいずれかに変更する(ステップS103)。一方、第1条件、第2条件、第3条件、及び第4条件のうちのいずれも成立しないと判定された場合、モード決定部150は、自車両Mの運転モードAまたはBを継続する(ステップS104)。
 以上説明した実施形態によれば、認識部130は、割り込み車両を認識し、モード決定部150は、割り込みによる影響が大きいことを示す条件が成立したことに応じて運転モードを変更することによって、自車両Mの運転者に適切なタイミングで周辺監視義務や運転操作を委ねる。すなわち、被割り込み時の状況に応じた適切な制御を行うことができる。
 上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
 プログラムを記憶した記憶装置と、
 ハードウェアプロセッサと、を備え、
 前記ハードウェアプロセッサが前記プログラムを実行することにより、
 車両の周辺状況を認識し、前記車両がいる走路に割込みを行おうとしている割り込み車両を特定し、
 前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御し、
 前記車両の運転モードを、第1の運転モードと、第2の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定し、前記第2の運転モードは前記運転者に課されるタスクが前記第1の運転モードに比して軽度な運転モードであり、少なくとも前記第2の運転モードを含む前記複数の運転モードの一部は前記運転制御部により制御されるものであり、前記車両と前記割り込み車両との関係が所定の条件を満たす場合に、前記第2運転モードの実行を制限する、ように構成されている、車両制御装置。
 以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
10 カメラ
12 レーダ装置
14 LIDAR
16 物体認識装置
70 ドライバモニタカメラ
82 ステアリングホイール
84 ステアリング把持センサ
100 自動運転制御装置
130 認識部
140 行動計画生成部
150 モード決定部
152 運転者状態判定部
154 モード変更処理部

Claims (14)

  1.  車両の周辺状況を認識し、前記車両がいる走路に割込みを行おうとしている割り込み車両を特定する認識部と、
     前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御する運転制御部と、
     前記車両の運転モードを、第1の運転モードと、第2の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定するモード決定部と、を備え、
     前記第2の運転モードは、前記運転者に課されるタスクが前記第1の運転モードに比して軽度な運転モードであり、少なくとも前記第2の運転モードを含む前記複数の運転モードの一部は前記運転制御部により制御されるものであり、
     前記モード決定部は、前記車両と前記割り込み車両との関係が所定の条件を満たす場合に、第2の運転モードの実行を制限する、
     車両制御装置。
  2.  前記第2の運転モードは、前記運転者に、操舵操作を受け付ける操作子を把持するタスクが課されない運転モードであり、
     前記第1の運転モードは、前記車両の操舵および加減速の少なくとも一方に関して前記運転者による運転操作が必要な運転モードである、
     請求項1に記載の車両制御装置。
  3.  前記第2の運転モードは、前記運転者に、操舵操作を受け付ける操作子を把持するタスクが課されない運転モードであり、
     前記第1の運転モードは、前記運転者に、少なくとも、前記運転者による操舵操作を受け付ける前記操作子を把持するタスクが課される運転モードである、
     請求項1に記載の車両制御装置。
  4.  前記第1の運転モードは、前記運転者に、前記車両の周辺を監視するタスクが課される運転モードであり、
     前記第2の運転モードは、前記運転者に、前記車両の周辺を監視するタスクが課されない運転モードである、
     請求項1に記載の車両制御装置。
  5.  前記認識部は、前記車両の走行に用いるために認識される周辺状況と、前記割り込み車両を特定するために認識される周辺状況とで、監視範囲の後方距離と側方距離とを異ならせる、
     請求項1に記載の車両制御装置。
  6.  前記所定の条件は、前記車両と前走車両との間の接触余裕時間が第1閾値以下であることを含む、
     請求項1に記載の車両制御装置。
  7.  前記所定の条件は、前記車両と前記割り込み車両との間の接触余裕時間が第1閾値以下であり、かつ前記走路の中心と前記割り込み車両の中心との間の距離が第2閾値以下であることを含む、
     請求項1に記載の車両制御装置。
  8.  前記所定の条件は、前記車両と前記割り込み車両との間の前方距離が第3閾値以下であることと、前記車両と前記割り込み車両との間の後方距離が第4閾値以下であることと、前記車両と前記割り込み車両との間の側方距離が第5閾値以下であることと、のうち少なくとも一部が成立することを含む、
     請求項1に記載の車両制御装置。
  9.  前記所定の条件は、前記車両と前記割り込み車両との間の前方距離が第3閾値以下であることと、前記車両と前記割り込み車両との間の後方距離が第4閾値以下であることと、前記車両と前記割り込み車両との間の側方距離が、前記走路の区画線を超えて隣接走路まで至るように設定された第6閾値以下であることと、のうち少なくとも一部が成立することを含む、
     請求項1に記載の車両制御装置。
  10.  前記モード決定部は、前記車両の速度が大きくなるほど、前記第5閾値を大きくする、
     請求項7に記載の車両制御装置。
  11.  前記モード決定部は、前記車両の速度が大きくなるほど、前記第6閾値を大きくする、
     請求項6に記載の車両制御装置。
  12.  前記モード決定部は、前記車両の速度が大きくなるほど、前記第3閾値および前記第4閾値を大きくする、
     請求項10または11に記載の車両制御装置。
  13.  車両に搭載されたコンピュータが、
     前記車両の周辺状況を認識し、前記車両がいる走路に割込みを行おうとしている割り込み車両を特定し、
     前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御し、
     前記車両の運転モードを、第1の運転モードと、第2の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定し、
     前記第2の運転モードは前記運転者に課されるタスクが前記第1の運転モードに比して軽度な運転モードであり、少なくとも前記第2の運転モードを含む前記複数の運転モードの一部は前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御することで行われるものであり、
     前記車両と前記割り込み車両との関係が所定の条件を満たす場合に、前記第2の運転モードの実行を制限する、
     車両制御方法。
  14.  車両に搭載されたコンピュータに、
     前記車両の周辺状況を認識させ、前記車両がいる走路の側方から割込みを行おうとしている割り込み車両を特定させ、
     前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御させ、
     前記車両の運転モードを、第1の運転モードと、第2の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定させ、
     前記第2の運転モードは前記運転者に課されるタスクが前記第1の運転モードに比して軽度な運転モードであり、少なくとも前記第2の運転モードを含む前記複数の運転モードの一部は前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御することで行われるものであり、
     前記車両と前記割り込み車両との関係が所定の条件を満たす場合に、前記第2の運転モードの実行を制限させる、
     プログラム。
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