CN109843681B

CN109843681B - 车辆控制装置

Info

Publication number: CN109843681B
Application number: CN201680090226.2A
Authority: CN
Inventors: 高桥和幸; 加藤大智; 小黑宏史
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-10-18
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2022-04-01
Anticipated expiration: 2036-10-18
Also published as: US20190235509A1; WO2018073885A1; JPWO2018073885A1; JP6637194B2; CN109843681A; US11204606B2

Abstract

在由自动驾驶开启设定部将自动驾驶模式设定为开启状态时，总括控制部(70)使长期轨迹生成部(71)、中期轨迹生成部(72)和短期轨迹生成部(73)同时开始轨迹的生成，另一方面，在生成长期轨迹(Lt)之前通过短期轨迹(St)瞬时对车辆(10)进行自动驾驶控制。因此，提供一种车辆控制装置(12)，在将车辆(10)的自动驾驶模式设定为开启状态后，能够立即进行基于短期轨迹(St)的自动驾驶控制，在生成了乘坐感觉阶段性地变好的长期轨迹(Lt)后，能够进行考虑到长期轨迹(Lt)、中期轨迹(Mt)的自动驾驶控制。

Description

车辆控制装置

技术领域

本发明涉及一种适用于能够自动驾驶(包括自动驾驶辅助)的车辆的车辆控制装置。

背景技术

日本发明专利授权公报特许5306934号(以下称为JP5306934B。)公开了一种控制***，该控制***具有根据运算周期的长短而分级的多个模块(称为行动目的生成模块。)，以便生成多个行动目的，并且该控制***根据该多个行动目的生成模块的运算结果，通过控制模块来控制控制对象。该控制***的具体控制对象是腿式机器人。

在该JP5306934B中，具有根据运算周期而分割成三个等级的行动目的生成模块，运算周期最长的行动目的生成模块负责将所述机器人移动到目标位置，运算周期中等的行动目的生成模块负责避免所述机器人与物体接触，运算周期短的行动目的生成模块负责稳定所述机器人的姿势。

在该被分级的控制***中，构成为以以下方式控制所述控制对象的动作，即与运算周期长的行动目的生成模块的评价结果相比，优先反映运算周期短的行动目的生成模块的评价结果。

发明内容

然而，在能够自动驾驶(包括自动驾驶辅助)的车辆中，除了一边满足对识别出的最近的行驶环境的适应性和响应性一边在道路上行驶而到达目标位置之外，还重视到达所述目标位置之前的乘员的舒适性、乘坐感觉、例如与模范驾驶员驾驶车辆时同样的的车辆行为变化的顺畅性。

但是，在JP5306934B中构成为，由于是腿式机器人等原因，以优先反映运算周期短的行动目的生成模块的评价结果的方式时时刻刻控制所述腿式机器人的动作来到达目标位置，因此，在提高控制对象的行为变化的顺畅性(乘员的乘坐感觉的舒适性)方面存在改进的余地。

本发明是考虑到上述技术问题而完成的，其目的在于提供一种能够可靠适用于自动驾驶车辆(也包括自动驾驶辅助车辆。)的轨迹生成处理的车辆控制装置。

本发明所涉及的车辆控制装置控制能自动驾驶的车辆，该车辆控制装置具有长期轨迹生成部、短期轨迹生成部和总括控制部，其中，所述长期轨迹生成部根据外界识别信息以运算周期相对较长的长周期生成长期轨迹；所述短期轨迹生成部考虑所生成的所述长期轨迹以比所述长周期短的短周期生成短期轨迹；所述总括控制部控制所述长期轨迹生成部和所述短期轨迹生成部，所述总括控制部进行以下控制：在进行自动驾驶时，使所述长期轨迹生成部和所述短期轨迹生成部同时开始轨迹的生成，另一方面，在生成所述长期轨迹之前通过所述短期轨迹控制所述车辆。

在本发明中，在进行自动驾驶时，总括控制部使长期轨迹生成部和短期轨迹生成部同时开始轨迹的生成，另一方面，在生成长期轨迹之前通过短期轨迹控制车辆。如此，在生成长期轨迹之前通过短期轨迹控制车辆，因此在进行自动驾驶时，能够立即控制车辆，并且使长期轨迹生成部和短期轨迹生成部同时开始轨迹的生成，因此，能够缩短生成考虑到上位的长期轨迹的下位的短期轨迹为止的时间。

一般而言，在长期轨迹中重视乘坐感觉，在短期轨迹中重视对所识别的外界环境的适应性和响应性，因此，能够进行一边确保对外界环境的适应性和响应性，一边在经过规定周期后进一步考虑到乘坐感觉(舒适性)的自动驾驶。

因此，本发明所涉及的车辆控制装置能够可靠地适用于自动驾驶(还包括自动驾驶辅助)车辆的轨迹生成处理。

在这种情况下，所述外界识别信息包括状态不发生变化的静态信息和状态发生变化的动态信息，所述长期轨迹生成部使用所述静态信息来生成所述长期轨迹，所述短期轨迹生成部使用所述静态信息和所述动态信息来生成所述短期轨迹。

如此，下位的短期轨迹生成部使用状态不发生变化的静态信息和状态发生变化的动态信息以短周期生成短期轨迹，因此能够立即控制车辆，另外，在由上位的长期轨迹生成部生成长期轨迹之后，考虑该长期轨迹而由短期轨迹生成部生成短期轨迹，因此能够根据动态信息立即控制车辆，在根据静态信息生成长期轨迹之后，能够进行抑制急剧变化的车辆行为的发生的舒适性更高的自动驾驶。

即，所述长期轨迹是重视乘坐感觉的轨迹；所述短期轨迹是重视对外界环境的响应性的轨迹。

因此，在生成长期轨迹之后，能够进行在保持对环境的适应性和响应性的同时，乘坐感觉(舒适性)较高的自动驾驶。

另外，优选为，所述短期轨迹生成部除了该短期轨迹生成部之外，还被分割为中期轨迹生成部，该中期轨迹生成部以比所述短周期长且比所述长周期短的中周期来生成相对中期的中期轨迹，所述总括控制部进行以下控制：在进行自动驾驶时，使所述长期轨迹生成部、所述短期轨迹生成部和所述中期轨迹生成部同时开始各轨迹的生成，另一方面，在生成所述中期轨迹之前通过所述短期轨迹控制所述车辆，在生成所述中期轨迹时通过参照了该中期轨迹的所述短期轨迹控制所述车辆，在生成所述长期轨迹时生成参照了所述中期轨迹的所述短期轨迹，通过该短期轨迹控制所述车辆，其中所述短期轨迹参照的所述中期轨迹参照所述长期轨迹而生成。

如此，在进行自动驾驶时，首先，通过运算周期最短的由短期轨迹生成部生成的短期轨迹控制车辆，接着，通过参照了运算周期第二短的由中期轨迹生成部生成的中期轨迹的短期轨迹控制车辆，接着，通过参照了中期轨迹的短期轨迹控制车辆，因此，能够立即开始自动驾驶，并且能够逐渐地(阶段性地)向考虑到乘坐感觉(舒适性)等的自动驾驶转移，其中所述短期轨迹参照的所述中期轨迹参照运算周期最长的由长期轨迹生成部生成的长期轨迹而生成。

附图说明

图1是搭载有该实施方式所涉及的车辆控制装置的车辆的概略结构框图。

图2是提取图1中的主要部分的结构的框图。

图3是局部环境映射的示例图。

图4是用于说明车辆控制装置的动作的流程图。

图5是用于说明该实施方式所涉及的车辆控制装置的动作的时序图(1/3)。

图6是用于说明该实施方式所涉及的车辆控制装置的动作的时序图(2/3)。

图7是用于说明该实施方式所涉及的车辆控制装置的动作的时序图(3/3)。

图8是用于说明比较例所涉及的车辆控制装置的动作的时序图(1/3)。

图9是用于说明比较例所涉及的车辆控制装置的动作的时序图(2/3)。

图10是用于说明比较例所涉及的车辆控制装置的动作的时序图(3/3)。

图11是用于说明综合图5～图7的时序图来描绘的该实施方式所涉及的车辆控制装置的动作的时序图。

图12是用于说明综合图8～图10的时序图来描绘的比较例所涉及的车辆控制装置的动作的时序图。

具体实施方式

下面，在本发明所涉及的车辆控制装置与搭载有该车辆控制装置的车辆的关系方面列举优选的实施方式，且边参照附图边对本发明所涉及的车辆控制装置进行说明。

[车辆10的结构]

图1是表示搭载有该实施方式所涉及的车辆控制装置12的车辆(也称为“本车”或“本车辆”。)10的概略结构的框图。

车辆10包括车辆控制装置12，除了该车辆控制装置12之外，还具有分别经由通信线与该车辆控制装置12连接的输入装置和输出装置。

作为所述输入装置而具有外界传感器14、导航装置16、车辆传感器18、通信装置20、自动驾驶开关(自动驾驶SW)22和连接于操作设备24的操作检测传感器26。

作为所述输出装置而具有执行机构27，该执行机构27具有驱动未图示的车轮的驱动力装置28、对所述车轮进行操舵(方向操纵)的操舵装置30、和对所述车轮进行制动的制动装置32。此外，导航装置16和通信装置20也可以作为输入输出装置(人机接口、收发机)来使用。

[连接于车辆控制装置12的输入输出装置的结构]

外界传感器14具有获取车辆10的外界(前方、后方、侧方等周围360°)信息的多个摄像头33和多个雷达34，并将获取到的车辆10的外界信息输出给车辆控制装置12。外界传感器14还可以具备多个LIDAR(光探测和测距)。

导航装置16使用卫星定位装置等来检测和确定车辆10的当前位置，并且作为用户接口而具有触摸屏式的显示器、扬声器和麦克风，计算从当前位置或者用户指定的位置至所指定的目的地的路径，并将该路径输出给车辆控制装置12。由导航装置16计算出的路径作为路径信息而被存储在存储装置40的路径信息存储部44中。

车辆传感器18包括检测车辆10的速度(车速)的速度(车速)传感器、检测加速度的加速度传感器、检测横向加速度(横G)的横向加速度传感器、检测车辆10绕垂直轴的角速度的偏航角速率传感器、检测车辆10的朝向的方位传感器、检测车辆10的倾斜度的倾斜度传感器等，并将各检测信号输出给车辆控制装置12。这些检测信号按照后述的每一运算周期Toc作为本车状态信息Ivh而被存储在存储装置40的本车状态信息存储部46中。

通信装置20与路边设备、其他车辆和服务器等进行通信，接收或者发送与交通信号灯等有关的信息、与其他车辆有关的信息、探测信息和更新地图信息等。此外，地图信息除了被存储在导航装置16中之外，还作为地图信息而被存储在存储装置40的地图信息存储部42中。

操作设备24包括加速踏板、方向盘(handle)、制动踏板、换挡杆、方向指示操作杆等。在操作设备24上安装有操作检测传感器26，该操作检测传感器26检测有无驾驶员的操作和操作量、操作位置。

操作检测传感器26将加速器踩踏(开度)量、方向盘操作(操舵)量、制动器踩踏量、挡位、左右转弯方向等作为检测结果输出给车辆控制部110。

自动驾驶开关(自动驾驶开启设定部)22例如设置于仪表板，是用于驾驶员等用户通过手动(manual)操作来切换非自动驾驶模式(手动驾驶模式)和自动驾驶模式的按钮开关。

在该实施方式中，设定为在每次按压时切换自动驾驶模式和非自动驾驶模式，但为了驾驶员的自动驾驶意图确认的可靠化，例如也可以设定为通过两次按压而从非自动驾驶模式切换为自动驾驶模式，通过一次按压而从自动驾驶模式切换为非自动驾驶模式。

自动驾驶模式是在驾驶员不对加速踏板、方向盘、制动踏板等操作设备24进行操作的状态下，车辆10在车辆控制装置12的控制下行驶的驾驶模式，是车辆控制装置12根据行动计划(后述的短期轨迹St、中期轨迹Mt和长期轨迹Lt)来控制驱动力装置28、操舵装置30和制动装置32的一部分或者全部的驾驶模式。

此外，当在自动驾驶模式中驾驶员开始操作加速踏板、方向盘、制动踏板等操作设备24时，自动驾驶模式被自动解除，切换为非自动驾驶模式(手动驾驶模式)。

在此，在手动驾驶模式中，也能够实施公知的ACC(Adaptive Cruise Control：自适应巡航控制)功能、LKAS(Lane Keep Assist System：车道保持辅助***)功能等一定的驾驶辅助功能。

另外，所述自动驾驶开关22可以是触摸式，也可以是语音输入方式等。

驱动力装置28由驱动力ECU、发动机和/或驱动马达等车辆10的驱动源构成。驱动力装置28按照从车辆控制部110输入的车辆控制值Cvh来生成用于车辆10行驶的行驶驱动力(扭矩)，并将该行驶驱动力通过变速器或直接传递给车轮。

操舵装置30由EPS(电动助力转向***)ECU和EPS装置构成。操舵装置30按照从车辆控制部110输入的车辆控制值Cvh来改变车轮(转向轮)的朝向。

制动装置32例如是并用液压式制动器的电动伺服制动器，由制动ECU和制动执行机构构成。

制动装置32按照从车辆控制部110输入的车辆控制值Cvh信息对车轮进行制动。

此外，车辆10的操舵也可以通过改变对左右车轮的扭矩分配或制动力分配来进行。

[车辆控制装置12的结构]

车辆控制装置12由一个或多个ECU(电子控制单元)构成，除了具有各种功能实现部之外，还具有存储装置40等。此外，在该实施方式中，功能实现部是通过CPU(中央处理单元)执行存储在存储装置40中的程序来实现功能的软件功能部，但还能够通过由集成电路等构成的硬件功能部来实现。

图2是从图1中提取该实施方式所涉及的车辆控制装置12的主要部分结构来示出的框图。

车辆控制装置12构成为除了包括存储装置40(图1)和作为功能实现部(功能实现模块)的车辆控制部110之外，还包括外界识别部51、识别结果接收部52、局部环境映射生成部54、长期轨迹生成部71、中期轨迹生成部72、短期轨迹生成部73、和总括控制部(任务同步模块)70，其中，总括控制部70对上述这些各部进行总括控制并且控制任务同步。

车辆控制装置12中的外界识别部51同时生成由静态(不发生变化或者不移动)外界识别信息Iprs和动态(有发生变化或者移动的可能性)外界识别信息Iprd构成的外界识别信息Ipr。

在生成静态外界识别信息Iprs时，外界识别部51参照来自车辆控制部110的本车状态信息Ivh，并且根据来自外界传感器14中的摄像头33等的外界信息(图像信息)，识别该位置的车辆10的两侧(右侧和左侧)的车道标识线(白线等)，并且识别至交叉路口等停车线为止的距离(位于距停车线还差几米(m)的位置。)、和可行驶区域(不考虑车道标识线而除护栏和缘石之外的平面区域)等，生成为外界识别信息Iprs且将其发送(输出)给识别结果接收部52。

在生成动态外界识别信息Iprd时，外界识别部51参照所述本车状态信息Ivh，还根据来自摄像头33等的外界信息，识别障碍物(包括泊车车辆和停车车辆)、交通参与者(人、其他车辆)和交通信号灯的灯色{蓝(绿)、黄(橙)、红}等，生成为外界识别信息Iprd且将其发送(输出)给识别结果接收部52。

外界识别部51以小于运算周期Toc的时间识别外界识别信息Ipr(Ipr＝Iprs+Iprd)，且将其发送(输出)给识别结果接收部52。

在这种情况下，识别结果接收部52响应于来自总括控制部70的运算指令Aa更新自己的更新计数器(未图示)，并且在运算周期Toc内将从外界识别部51接收的外界识别信息Ipr(Ipr＝Iprs+Iprd)与更新后的计数值一起输出给总括控制部70。

总括控制部70将外界识别信息Ipr(Ipr＝Iprs+Iprd)存储于存储装置40。

在此，运算周期(也称为基准周期或基准运算周期。)Toc是车辆控制装置12中的基准运算周期，例如被设定为几十毫秒(ms)左右的值。

局部环境映射生成部54响应于来自总括控制部70的运算指令Ab，参照(汇集)本车状态信息Ivh和外界识别信息Ipr，在运算周期Toc内生成局部环境映射信息Iem，且将该局部环境映射信息Iem与更新计数器(未图示)的计数值一起输出给总括控制部70。

即，在开始控制时，在生成局部环境映射信息Iem之前需要2×Toc的运算周期。

局部环境映射信息Iem大致是将本车状态信息Ivh与外界识别信息Ipr合成得到的信息。局部环境映射信息Iem被存储于存储装置40的局部环境映射信息存储部47。

图3表示作为局部环境映射信息Iem而存储的、作为一例的局部环境映射Lmap。

在此，本车状态信息Ivh是从车辆控制部110获取的信息，基本上由偏移量(位置)OS、姿势角(也称为方位角。)θz、速度vs、加速度va、行驶路线的曲率ρ、偏航角速率γ、操舵角δst等构成，其中，所述偏移量OS是车辆10的基准点Bp、例如后轮车轴的中点从车道L(由右侧车道标识线Lmr和左侧车道标识线Lml来划分。)的中心线(假想线)CL偏移的偏移量；所述姿势角θz是中心线CL与车辆10的头部朝向nd之间所成的角。偏移量OS也可以是从基准位置(任意)起算的坐标{x(行驶道路的方向即纵向)，y(与行驶道路正交的方向即横向)}。

即，以下面的(1)式所示，本车状态信息Ivh是后述的轨迹点列Pj{参照(2)式}的、在该时间点的最新信息。

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)

此外，对轨迹点列Pj进行修正直到后述的候选轨迹点列Pcj(x，y，θz，vs，va，ρ，γ，δst)t＝1，2，…T得到肯定评价为止，形成输出轨迹、即轨迹点列Pj(x，y，θz，vs，va，ρ，γ，δst)t＝1，2，…T。t与运算周期Toc的整数分之一(也可以根据速度vs来变更。)的时间对应，1与最初的点对应，T与第1秒(sec)的点等所生成的轨迹的时间长度对应。

在图3中，车道L(右侧车道标识线Lmr和左侧车道标识线Lml)是由外界识别部51根据来自摄像头33的图像信息识别(公知的车道标识线检测、俯瞰变换和曲线近似处理)出的外界识别信息Ipr。

如此，局部环境映射信息Iem(局部环境映射Lmap)是合并本车状态信息Ivh和外界识别信息Ipr而生成的、以本车10行驶的方向的本车位置为基准而示出道路(车道标识线Lm)等的周边状况(本车周边状况)的信息。

此外，通过局部环境映射生成部54，例如，作为直线车道的情况下的最佳行驶路线而生成车道中心线CL，如果是弯曲车道，则生成相对于车道中心线CL的所谓的外-内-外(out-in-out：过弯技巧)行驶路线作为最佳行驶路线。该最佳行驶路线包含在局部环境映射信息Iem(局部环境映射Lmap)中。

返回图2，长期轨迹生成部71响应于来自总括控制部70的运算指令Ac，参照将动态外界识别信息Iprd除外的包括静态外界识别信息Iprs的局部环境映射信息Iem、本车状态信息Ivh和存储在地图信息存储部42中的道路地图(弯道的曲率等)，例如以运算周期9×Toc生成长期轨迹Lt，且将生成的长期轨迹Lt与更新计数器的计数值一起输出给总括控制部70。长期轨迹Lt作为轨迹信息It而被存储于存储装置40的轨迹信息存储部48。

即，长期轨迹生成部71生成长期轨迹(也称为10sec轨迹。)Lt，该长期轨迹Lt是用于进行重视车辆10的乘坐感觉、舒适性(不进行急转向、急加减速。)的车辆控制的轨迹、例如与熟练驾驶的模范驾驶员驾驶的轨迹对应的轨迹，该长期轨迹Lt不使用动态外界识别信息Iprd而使用静态外界识别信息Iprs，其运算周期为相对较长的周期、例如几百毫秒(ms)左右的长周期Tl(Tl＝9×Toc)，且与相对较长的时间(长距离)、例如10秒左右的行驶时间对应。

中期轨迹生成部72响应于来自总括控制部70的运算指令Ad，参照局部环境映射信息Iem(包括动态外界识别信息Iprd和静态外界识别信息Iprs。)、本车状态信息Ivh和长期轨迹Lt，以运算周期3×Toc生成中期轨迹Mt，并且将生成的中期轨迹Mt与更新计数器的计数值一起输出给总括控制部70。中期轨迹Mt作为轨迹信息It被存储于轨迹信息存储部48。

中期轨迹生成部72例如在外界识别部51在车道L的前方发现泊车车辆等障碍物(包含在动态外界识别信息Iprd中。)的情况下生成中期轨迹(也称为5sec轨迹。)Mt，该中期轨迹Mt是绕过所述泊车车辆等的轨迹(在单侧有多条车道的情况下，根据需要包括车道变更的轨迹)，其运算周期为比长周期Tl相对较短的周期、例如一百几十毫秒(ms)左右的中周期Tm(Tm＝3×Toc)，且与相对较短的时间(短距离)、例如数秒左右的行驶时间对应。

在生成中期轨迹Mt时，在局部环境映射信息Iem中不包括动态外界识别信息Iprd的情况下，其结果，中期轨迹Mt与长期轨迹Lt大体一致。

短期轨迹生成部73响应于来自总括控制部70的运算指令Ae，参照局部环境映射信息Iem(包括动态外界识别信息Iprd和静态外界识别信息Iprs。)、本车状态信息Ivh和参照长期轨迹Lt而生成的中期轨迹Mt，以三个轨迹生成部中最短的运算周期Toc生成与车辆10的车辆动态(dynamics)对应的短期轨迹St，且将生成的短期轨迹St与更新计数器的计数值一起输出给总括控制部70，同时输出给车辆控制部110。

车辆控制部110根据短期轨迹St来控制执行机构27。短期轨迹St作为轨迹信息It而被存储于轨迹信息存储部48。

在生成短期轨迹St时，在局部环境映射信息Iem中不包括动态外界识别信息Iprd的情况下，其结果，短期轨迹St与参照长期轨迹Lt而生成的中期轨迹Mt大体一致。

如此一来，短期轨迹生成部73生成短期轨迹(称为1sec轨迹。)St，该短期轨迹St的运算周期为比长周期Tl和中周期Tm相对较短的周期、例如几十毫秒(ms)左右的短周期Ts(Ts＝Toc)，且该短期轨迹St与接下来行驶的相对较短的时间(短距离)、例如1秒左右的行驶时间对应。

按照每一短周期Ts，根据大致沿着车道标识线的中心线CL的纵向的位置x、横向的位置y、姿势角θz、速度vs、加速度va、操舵角δst(车辆10的舵角δ能够通过对方向盘的操舵角δst考虑传动比(Gearratio)来计算。)等，生成作为车辆指令值的轨迹点列Pj(x、y、θz、vs、va、δst){参照上述(2)式。}来作为短期轨迹St。

实际上，在生成最终的轨迹点列Pj之前，通过短期轨迹生成部73按照每一短周期Ts(Ts＝Toc)生成多个候选轨迹点列Pcj(运算周期：Toc/5左右)。如后述那样，在同一短周期Ts内，进一步由短期轨迹生成部73根据车辆动态等对生成的候选轨迹点列Pcj进行评价之后，根据评价结果，如果需要则对生成的候选轨迹点列Pcj进行修正，生成与短期轨迹St相应的作为输出轨迹的所述轨迹点列Pj。

车辆控制部110将轨迹点列Pj转换为车辆控制值Cvh，并将该车辆控制值Cvh输出给驱动力装置28、操舵装置30和制动装置32，使得车辆10沿着所输入的短期轨迹St、即按运算周期Toc/5左右的周期生成且输入的轨迹点列Pj行驶。

此外，短期轨迹St、中期轨迹Mt、长期轨迹Lt的设定时间长度(也称为时间轨迹。)也可以根据速度vs、操舵角δst、行驶路线的曲率ρ和道路坡度等，例如短期轨迹St在0.2[s]～2[s]、中期轨迹Mt在2[s]～7[s]、长期轨迹Lt在7[s]～15[s]左右的范围内变更。

[实施方式的动作说明]

[基于流程图的说明]

参照图4的流程图对基本上如上述那样构成的车辆控制装置12的动作详细地进行说明。此外，流程图所涉及的程序的执行主体是车辆控制装置12的总括控制部70。

在步骤S1中，总括控制部70向识别结果接收部52发送请求识别结果接收部52接收外界识别信息Ipr的运算指令Aa。

在这种情况下，外界识别部51以小于运算周期Toc的时间，根据来自外界传感器14中的摄像头33的外界信息(图像信息)，来识别车辆10的两侧(右侧和左侧)的车道标识线Lm(Lmr、Lml)，并且生成到交叉路口等的停车线的位置和可行驶区域(除护栏和缘石以外的区域)等静态外界识别信息Iprs，并发送给识别结果接收部52。

同时，外界识别部51根据来自摄像头33、雷达34和未图示的LIDAR等的外界信息，生成障碍物(包括泊车车辆和停车车辆)、交通参与者(人、其他车辆)、和交通信号灯的灯色等动态外界识别信息Iprd，并发送到识别结果接收部52。

因此，在步骤S2中，静态外界识别信息Iprs(例如，主要为车道标识线、停车线、缘石等道路标线)和动态外界识别信息Iprd(例如，主要为交通信号灯灯色、交通参与者)作为外界识别信息Ipr，与更新计数器的计数值一起由总括控制部70通过识别结果接收部52与运算指令Aa同步地获取，且被存储在存储装置40中。

在步骤S3中，与下一运算周期Toc同步，总括控制部70向局部环境映射生成部54发送外界识别信息Ipr和本车状态信息Ivh，并且向局部环境映射生成部54发送请求生成局部环境映射信息Iem的运算指令Ab。

与该运算指令Ab同步，局部环境映射生成部54在运算周期Toc内将本车状态信息Ivh与外界识别信息Ipr合并(merge)，生成图3所示的包含局部环境映射Lmap的局部环境映射信息Iem，且将其与更新后的更新计数器的计数值一起发送给总括控制部70。

据此，在步骤S4中，总括控制部70获取局部环境映射信息Iem，且将其存储在存储装置40中。

接着，在步骤S5中，与其下一运算周期Toc同步，总括控制部70向短期轨迹生成部73发送外界识别信息Ipr、本车状态信息Ivh和局部环境映射信息Iem，并且向短期轨迹生成部73发送请求生成短期轨迹St的运算指令Ae。

与该运算指令Ae同步，短期轨迹生成部73将前一次输出的短期轨迹St设定为初始值(初始位置)，以该初始值(初始位置)为基准，参照本车状态信息Ivh和局部环境映射信息Iem，生成按运算周期Toc的1/5的周期(对运算周期Toc进行5分频)的多个候选轨迹点列Pcj，该多个候选轨迹点列Pcj包含车辆10的基准点Bp(图3)的车头(Nose)方向(纵向x)nd和与车头方向nd正交的方向(横向y)的位置坐标(x，y)。

短期轨迹生成部73将生成的候选轨迹点列Pcj的轨迹与局部环境映射信息Iem对照，边考虑车辆动态，边评价例如在交通信号灯的灯色为蓝色(绿灯)的情况下是否能通过交叉路口、在交通信号灯的灯色为红色(红灯)的情况下是否能在交叉路口近前的停车线停车等，且对候选轨迹点列Pcj进行修正直到评价结果为肯定的评价为止，由此生成输出轨迹、即轨迹点列Pj。生成的轨迹点列Pj被发送给总括控制部70和车辆控制部110。

车辆控制部110将轨迹点列Pj转换为车辆控制值Cvh并将该车辆控制值Cvh发送给执行机构27(驱动力装置28、操舵装置30和制动装置32)。

在步骤S6中，总括控制部70获取由该轨迹点列Pj构成的短期轨迹St和更新后的更新计数器的计数值，且将其作为轨迹信息It存储在轨迹信息存储器48中，并将该计数值存储于更新计数器存储部49。

接着，在步骤S7中，总括控制部70判定是否设定为自动驾驶开关22为接通状态的自动驾驶模式。

在设定为自动驾驶开关22为断开状态的非自动驾驶模式(步骤S7：否)的情况下，重复步骤S1之后的短期轨迹St的生成处理。

在设定为自动驾驶开关22为接通状态的自动驾驶模式(步骤S7：是)的情况下，在步骤S8中，确认各更新计数器的计数值是否被更新，在各更新计数器的计数值未被更新的情况(时刻有偏差的情况)下，返回步骤S1，在各更新计数器的计数值被更新的情况下，在步骤S9中，瞬时切换为自动驾驶模式{也称为从非自动驾驶模式向自动驾驶模式转换(转移)。}。

[基于时序图的说明]

接着，参照图5(1/3)、图6(2/3)和图7(3/3)的时序图，对从非自动驾驶模式向自动驾驶模式的转移动作和自动驾驶模式下的车辆控制装置12的动作进行说明。

在图5中，在时间点t0，通过驾驶员等对自动驾驶开关22的操作而从手动驾驶模式(自动驾驶：关闭状态)切换为自动驾驶模式(自动驾驶：开启状态)。

在时间点t0之前的时间点t-2(图5中最左端的时间点)，总括控制部70在与运算周期Toc对应的处理Pro1开始附近，同时发送请求识别结果接收部52(图1和图2)接收外界识别信息Ipr的运算指令Aa(图5中未图示)和请求局部环境映射生成部54生成局部环境映射信息Iem的运算指令Ab(对应于步骤S3)，并且同时向短期轨迹生成部73发送请求短期轨迹生成部73生成短期轨迹St的运算指令Ae(对应于步骤S5)。

短期轨迹生成部73响应于运算指令Ae，以运算周期Toc内的时间生成短期轨迹St1，并将短期轨迹St1输出给总括控制部70和车辆控制部110。

另外，局部环境地图生成部54响应于时间点t-2的运算指令Ab，以大致运算周期Toc的时间生成局部环境映射信息Iem1，并且将局部环境映射信息Iem1输出给总括控制部70。

此外，局部环境映射信息Iem1是外界识别信息Ipr和本车状态信息Ivh的合成信息，因此在生成局部环境映射信息Iem的处理Pro1结束之前，响应于运算指令Aa而将从外界识别部51接收的外界识别信息Ipr从识别结果接收部52经由总括控制部70发送给局部环境映射生成部54，但是为了便于纸面上的说明，省略运算指令Aa和外界识别信息Ipr的处理。

实际上，由于在时间点t-2不存在本车状态信息Ivh1，因此通过局部环境映射生成部54在时间点t-1的处理Pro2，生成考虑到本车状态信息Ivh1的局部环境映射信息Iem2。在时间点t-1之后，连续生成局部环境映射信息Iem。

车辆控制部110在总括控制部70的处理Pro1的终点的时间点t-1，将与在短期轨迹生成部73的处理Pro1的终点接收到的短期轨迹St1对应的本车状态信息Ivh1发送给总括控制部70。

通过对应于下一运算周期Toc的处理Pro2，如上所述，响应于运算指令Ab、Ae，生成短期轨迹St2、局部环境映射信息Iem2和本车状态信息Ivh2。

在总括控制部70的处理Pro2结束的时间点t1之前的时间点t0，自动驾驶开关22***作为接通状态(步骤S7：是)。

在这种情况下，在下一运算周期Toc的处理Pro3的开始时间点t1，通过车辆控制部110根据仅在短期轨迹St2中生成的车辆控制值Cvh控制执行机构27(驱动力装置28、操舵装置30和制动装置32)来实施自动驾驶。

然后，响应于自动驾驶开关22***作为接通状态，通过总括控制部70在处理Pro3的开始时间点附近，从总括控制部70向短期轨迹生成部73、中期轨迹生成部72和长期轨迹生成部71发送分别请求短期轨迹生成部73、中期轨迹生成部72和长期轨迹生成部71生成短期轨迹St3、中期轨迹Mt1和长期轨迹Lt1的运算指令Ae、Ad、Ac(参照图6)。

此外，需注意：在总括控制部70的处理Pro3的开始时间点附近，从总括控制部70向短期轨迹生成部73发送的请求短期轨迹生成部73生成短期轨迹St的运算指令Ae持续(连续)被发送，即从自动驾驶开始之前连续地生成短期轨迹St。

这样一来，在经过大致三倍运算周期Toc时的处理Pro5(总括控制部70)中，生成处理Pro1(中期轨迹生成部72)中的中期轨迹Mt1，并将该中期轨迹Mt1经由总括控制部70发送到短期轨迹生成部73。

在这种情况下，在其下一运算周期Toc中的处理Pro6(总括控制部70)中，生成考虑到5秒(sec)轨迹的中期轨迹Mt1的、通常情况下车辆10的行驶路线变得更平滑的短期轨迹St6。

此外，考虑到中期轨迹Mt1是指：在短期轨迹生成部73生成短期轨迹St4时，根据本车辆10的当前位置的速度vs、加速度va、偏航角速率γ和操舵角δst，考虑周边环境，生成从本车辆10的当前位置(起始点)至1[sec]后的目标点(终止点)为止的短期轨迹St6选定用的多个候选轨迹点列Pcj。

并且意思是指：根据针对中期轨迹Mt1的轨迹点列Pj在后面叙述的评价函数对生成的短期轨迹St6的各候选轨迹点列Pcj进行评价，并且根据针对由处理Pro5(局部环境映射生成部54)生成的局部环境映射信息Iem5的局部环境映射Lmap在后面叙述的另一评价函数对生成的短期轨迹St6的各候选轨迹点列Pcj进行评价，选择评价高的候选轨迹点列Pcj，生成将选择的候选轨迹点列Pcj作为轨迹点列Pj的短期轨迹St6。

短期轨迹St6的轨迹点列Pj通过车辆控制部110以运算周期Toc÷5的周期被转换为车辆控制值Cvh，并将该车辆控制值Cvh输出给执行机构27，由此进行自动驾驶(图5中标记“以St+Mt自动驾驶”的期间)。

在这种情况下，针对中期轨迹Mt1的轨迹点列Pj的评价函数被设定为，中期轨迹Mt1的轨迹点列Pj与短期轨迹St6的各候选轨迹点列Pcj的对应点处的各要素(位置x，y、速度vs、操舵角δst等)的偏差(与车辆控制值Cvh有关的偏差)越小，评价越高，针对局部环境映射Lmap(根据本车状态信息Ivh和外界识别信息Ipr生成的车道L或车辆10的最佳行驶路线，例如，如果是直线车道则是车道中心线CL，如果是弯道则是外-内-外行驶路线。)的评价函数被设定为，短期轨迹St6的各候选轨迹点列Pcj的位置x，y与局部环境映射Lmap的最佳行驶路线等之间的偏差(与车道L有关的位置偏差)越小，评价越高。将两个评价函数的评价值的加权合计值最高的候选轨迹点列Pcj设定为短期轨迹St6的轨迹点列Pj。

接着，在从自动驾驶的开始时间点t1开始经过运算周期Toc的大致9倍的时间由总括控制部70进行的处理Pro11中，通过长期轨迹生成部71的处理Pro1生成长期轨迹Lt1，通过运算周期Toc中的处理Pro15(总括控制部70)，即通过短期轨迹生成部73的处理Pro15生成考虑到10sec轨迹的长期轨迹Lt1和5sec轨迹的中期轨迹Mt3的车辆10的短期轨迹St15。

此外，短期轨迹St15考虑到长期轨迹Lt1和中期轨迹Mt3是指：中期轨迹生成部72例如通过处理Pro4生成中期轨迹Mt4时，与在短期轨迹St4的生成处理中所做的说明同样，生成由多个候选轨迹点列Pcj构成的多个中期轨迹Mt4的候选，根据针对通过处理Pro1(长期轨迹生成部71)生成的长期轨迹Lt1的轨迹点列Pj和通过处理Pro11(局部环境映射生成部54)生成的局部环境映射信息Iem的局部环境映射Lmap和评价函数对生成的各候选轨迹点列Pcj进行评价，且将评价高的候选轨迹点列Pcj作为中期轨迹Mt4的轨迹点列Pj(参照图6)。

并且意思是指：如此一来参照长期轨迹Lt1生成的中期轨迹Mt4和多个候选短期轨迹St15如上述那样通过评价函数被进行评价，据此生成参照了中期轨迹Mt4的短期轨迹St15，其中所述中期轨迹Mt4参照长期轨迹Lt1而生成(参照图7)。

在图7中的时间点t3之后，在标记为“以St+Mt+Lt进行自动驾驶”的期间，执行与驾驶员的驾驶感觉接近且充分考虑了乘坐感觉的自动驾驶。

[比较例的时序图]

图8(1/3)、图9(2/3)和图10(3/3)的时序图说明了比较例所涉及的从非自动驾驶模式向自动驾驶模式的转移动作和自动驾驶模式下的车辆控制装置12的动作。

图8～图10的时序图中记载的时间点、标记、表现与图5～图7的时序图中记载的时间点、标记、表现相同，因此省略对其详细的说明。

在该比较例所涉及的动作中，根据基于在自动驾驶开关22被设定为接通状态的自动驾驶模式的时间点t0的运算指令Ac来请求生成长期轨迹Lt的生成请求，通过处理Pro1(长期轨迹生成部71)生成长期轨迹Lt1(图9)。然后，通过处理Pro1(中期轨迹生成部72)生成中期轨迹Mt4(图9、图10)。

此后，在时间点t3(图10)，开始“以St+Mt+LT进行自动驾驶”。

[基于实施方式和比较例的比例尺缩小版的时序图的说明]

图11表示汇总图5～图7而描绘的实施方式所涉及的时序图，图12表示汇总图8～图10而描绘的比较例所涉及的时序图。

在该实施方式所涉及的车辆10中，在自动驾驶开关22在时间点t0被置为接通状态之后，在经过小于运算周期Toc的时间之后的时间点t1，通过车辆控制部110生成车辆控制值Cvh，因此能够从该时间点t1开始自动驾驶，但在比较例所涉及的车辆10中，从自动驾驶开关22在时间点t1被置为接通状态开始经时间(延迟时间)Tγ(Tγ≈Toc×15，参照图12)后开始自动驾驶，因此在自动驾驶开始之前需要时间。

如此，在比较例所涉及的车辆10中，从自动驾驶开关22被置为接通状态的时间点t0到从车辆控制部110发送车辆控制值Cvh为止的延迟时间Tr与该实施方式相比，延迟大致运算周期Toc×13(延迟时间)的时间量而开始自动驾驶。

与此相对，在该实施方式所涉及的车辆10中，从自动驾驶开关22被置为接通状态的时间点t0开始立即、或最多在从自动驾驶开关22被置为接通状态的时间点t0开始在运算周期Toc以内开始自动驾驶。

[总结]

如上所述，根据上述实施方式，控制能够自动驾驶的车辆10的车辆控制装置12具有长期轨迹生成部71、短期轨迹生成部73、自动驾驶开关22和总括控制部70，其中，所述长期轨迹生成部71根据外界识别信息Ipr以运算周期相对较长的长周期Tl(Tl＝Toc×9)生成(相对长期的)长期轨迹Lt；所述短期轨迹生成部73考虑所生成的长期轨迹Lt以比所述长周期Tl(Tl＝Toc×9)短的短周期Ts(Ts＝Toc)生成相对短期的短期轨迹St；所述自动驾驶开关22作为将自动驾驶设定为开启状态的自动驾驶开启设定部；总括控制部70对长期轨迹生成部71、短期轨迹生成部73和自动驾驶开关22进行控制。

在这种情况下，当通过自动驾驶开关22将自动驾驶设定为开启状态(自动驾驶模式)时，总括控制部70使长期轨迹生成部71和短期轨迹生成部73同时开始生成轨迹(时间点t1)，另一方面，在生成长期轨迹Lt之前(时间点t1～时间点t3之前的期间)，至少通过短期轨迹St来控制车辆10。

如此，在自动驾驶被设定为开启状态时，在生成长期轨迹Lt之前至少通过短期轨迹St控制车辆10，因此在自动驾驶开关22被置为接通状态时，能够立即对车辆10进行自动驾驶控制，且使长期轨迹生成部71和短期轨迹生成部73同时开始生成轨迹，因此，生成考虑到上位的长期轨迹Lt的下位的短期轨迹St为止的时间不会变长。

一般而言，在长期轨迹Lt中重视乘坐感觉，在短期轨迹St中重视对环境的适应性和响应性。

在搭载有本实施方式的车辆控制装置12的车辆10中，在自动驾驶被设定为开启状态时，能够立即开始确保了对交通信号灯的灯色、交通参与者等环境状况的响应性的自动驾驶，并且在经过规定周期后，能够进行进一步考虑了乘坐感觉的自动驾驶。

在这种情况下，外界识别信息Ipr包括状态不发生变化的静态外界识别信息Iprs和状态发生变化的动态外界识别信息Iprd，长期轨迹生成部71使用静态外界识别信息Iprs生成长期轨迹Lt，短期轨迹生成部73使用静态外界识别信息Iprs和动态外界识别信息Iprd生成短期轨迹St。

如此，下位的短期轨迹生成部73使用状态不发生变化的静态外界识别信息Iprs和状态发生变化的动态外界识别信息Iprd来生成短期轨迹St，因此，能够一边考虑适应性和响应性一边立即对车辆10进行自动驾驶。

而且，在参照状态不发生变化的静态外界识别信息Iprs和存储于地图信息存储部42的道路地图(还包括无法从外界传感器14获取的车辆10前方的弯道等。)等由上位的长期轨迹生成部71生成长期轨迹Lt之后，考虑该长期轨迹Lt而通过短期轨迹生成部73生成短期轨迹St。

因此，能够根据动态外界识别信息Iprd通过短期轨迹St立即控制车辆10，在根据静态外界识别信息Iprs生成长期轨迹Lt之后，能够进行抑制急剧变化的车辆行为的发生且进还考虑到乘车感觉、舒适性的自动驾驶。

此外，总括控制部70以以下方式来控制短期轨迹生成部73以使在生成长期轨迹Lt之后，能够进行除了考虑到对环境的响应性之外还考虑到乘坐感觉的自动驾驶：当在生成长期轨迹Lt之后生成生成最终的短期轨迹St时，比较并评价参照长期轨迹Lt生成的中期轨迹Mt与多个候选的短期轨迹St，并将评价较高的候选作为最终的短期轨迹St。

在上述实施方式中，除了短期轨迹生成部73以外还设置有中期轨迹生成部72，该中期轨迹生成部72以比短周期Ts(Ts＝Toc)长且比长周期Tl(Tl＝Toc×9)短的中周期Tm(Tm＝Toc×3)生成相对中期的中期轨迹。

并且，总括控制部70在自动驾驶被设定为开启状态时，使长期轨迹生成部71、短期轨迹生成部73和中期轨迹生成部72同时开始各轨迹的生成，另一方面，在生成中期轨迹Mt之前通过短期轨迹St控制车辆10，在生成了中期轨迹Mt时通过考虑到中期轨迹Mt的短期轨迹St来控制车辆10，在生成了中期轨迹Mt时考虑该中期轨迹Mt来生成短期轨迹St，在生成了长期轨迹Lt时考虑该长期轨迹Lt和所述中期轨迹Mt生成短期轨迹St来控制车辆10。

如此，在自动驾驶被置为开启状态时，首先，通过由短期轨迹生成部73以运算周期最短的运算周期Toc生成的短期轨迹St控制车辆10，接着，通过考虑了由中期轨迹生成部72以运算周期第二短的运算周期3×Toc生成的中期轨迹Mt的短期轨迹St控制车辆10，接着，通过考虑了由长期轨迹生成部71以运算周期最长的运算周期9×Toc生成的长期轨迹Lt和中期轨迹Mt而生成的短期轨迹St控制车辆10，因此，能够立即开始自动驾驶，并且逐渐阶段性地向考虑到乘坐感觉和舒适性的自动驾驶转移。

[变形例]

此外，本发明不限于上述实施方式，当然可以根据本说明书的记载内容采用各种结构。

变形例1：例如，也可以设置切换比较例中的处理和实施方式中的处理的按钮等切换操作部，以使驾驶员等用户能够进行选择。

变形例2：此外，也可以将与车辆控制装置12相同结构的车辆控制装置设置于外部的服务器(外部车辆控制装置)，通过通信装置20获取车辆10的车辆控制装置12的数据来控制车辆10。在这种情况下，在车辆10中，也可以仅设置车辆控制装置12中的车辆控制部110(来自服务器的短期轨迹St被发送给车辆控制部110。)，也可以不设置(从服务器向驱动力装置28等发送车辆控制值Cvh。)。此外，也可以从车辆10中去除车辆控制装置12，而将车辆控制装置12设置于外部服务器，并将该服务器设为镜像结构(以使存储装置40中存储的信息为相同信息的方式不断更新。)，来对车辆10的车辆控制装置12进行备份。

Claims

1.一种车辆控制装置(12)，其控制能自动驾驶的车辆(10)，其特征在于，

具有长期轨迹生成部(71)、短期轨迹生成部(73)和总括控制部(70)，其中，

所述长期轨迹生成部(71)根据外界识别信息以运算周期相对较长的长周期生成长期轨迹(Lt)；

所述短期轨迹生成部(73)考虑所生成的所述长期轨迹(Lt)以比所述长周期短的短周期生成短期轨迹(St)；

所述总括控制部(70)控制所述长期轨迹生成部(71)和所述短期轨迹生成部(73)，

所述短期轨迹生成部(73)除了该短期轨迹生成部(73)之外，还被分割为中期轨迹生成部(72)，该中期轨迹生成部(72)以比所述短周期长且比所述长周期短的中周期来生成相对中期的中期轨迹(Mt)，

所述总括控制部(70)进行以下控制：

在进行自动驾驶时，使所述长期轨迹生成部(71)、所述短期轨迹生成部(73)和所述中期轨迹生成部(72)同时开始各轨迹的生成，另一方面，在生成所述中期轨迹(Mt)之前通过所述短期轨迹(St)控制所述车辆(10)，

在生成所述中期轨迹(Mt)时通过参照了该中期轨迹(Mt)的所述短期轨迹(St)控制所述车辆(10)，在生成所述长期轨迹(Lt)时生成参照了所述中期轨迹(Mt)的所述短期轨迹(St)，通过该短期轨迹(St)控制所述车辆(10)，其中所述短期轨迹(St)参照的所述中期轨迹(Mt)参照所述长期轨迹(Lt)而生成。

2.根据权利要求1所述的车辆控制装置(12)，其特征在于，

所述外界识别信息包括状态不发生变化的静态信息和状态发生变化的动态信息，

所述长期轨迹生成部(71)使用所述静态信息来生成所述长期轨迹(Lt)，

所述中期轨迹生成部(72)和所述短期轨迹生成部(73)使用所述静态信息和所述动态信息来生成所述短期轨迹(St)。

3.根据权利要求1或2所述的车辆控制装置(12)，其特征在于，

所述长期轨迹(Lt)被设定为重视乘坐感觉的轨迹；所述短期轨迹(St)被设定为重视对外界环境的响应性的轨迹。