CN109963760B - 车辆控制装置 - Google Patents

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Abstract

在自动驾驶期间，原则上，参照以运算周期相对较长的中周期(Tm)生成且重视车辆行为变化的顺畅性的中期轨迹(Mt)来进行车辆(10)的自动驾驶控制。作为例外，在符合参照除外条件(Cre)的情况下，忽略中期轨迹(Mt)而仅利用以运算周期比中周期(Tm)短的短周期(Ts)生成的短期轨迹(St)进行车辆(10)的自动驾驶控制。因此，提供了一种一边确保适应性一边不损坏响应性的车辆控制装置(12)。

Description

车辆控制装置
技术领域
本发明涉及一种有效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
在由国际公开公报第2011/158347号(以下称为WO2011/158347。)公开的驾驶辅助装置中，在由驾驶员操作了自动驾驶开关的情况下，在设定了目的地时，由电子控制单元自动生成至所述目的地的行进路线并开始向所述目的地自动驾驶。另外，在未设定所述目的地时，由所述电子控制单元自动设定停车行进路线或沿着当前的行驶道路行驶的行进路线，开始所谓的沿着道路自动驾驶。
发明内容
另外，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车辆行为变化的顺畅性，但在WO2011/158347中没有公开这方面的内容，还存在改良的余地。
本发明是考虑上述那样的技术问题而完成的，其目的在于提供一种能够一边重视车辆行为变化的顺畅性，一边确保乃至提高对识别出的最近的行驶环境的适应性(很好地适应该状态)和响应性(针对输入、刺激的反应)的车辆控制装置。
本发明所涉及的车辆控制装置是控制能自动驾驶的车辆的车辆控制装置，该车辆控制装置具有第一轨迹生成部和第二轨迹生成部，其中，所述第一轨迹生成部根据该车辆控制装置识别该车辆的周边状况的外界识别信息以第一运算周期生成第一轨迹；所述第二轨迹生成部根据所述外界识别信息，一边参照所述第一轨迹一边以比所述第一运算周期短的第二运算周期生成第二轨迹，在进行自动驾驶时，所述第二轨迹生成部在符合参照除外条件的情况下，不参照所述第一轨迹,生成所述第二轨迹来控制所述车辆。
根据本发明，根据外界识别信息，原则上，参照以运算周期相对较长的第一运算周期生成且重视车辆行为变化的顺畅性的第一轨迹来进行车辆的自动驾驶控制，作为例外，根据所述外界识别信息，在参照除外条件下符合该参照除外条件时，进行仅利用确保适应性或响应性的第二轨迹的车辆的自动驾驶控制。因此，提供了一种一边重视车辆行为变化的顺畅性一边确保适应性或响应性的车辆控制装置。
在这种情况下，优选为，所述参照除外条件被从所述第一轨迹生成部提示给所述第二轨迹生成部。
如此，用于判断为不需要参照第一轨迹的参照除外条件被从相对上位的第一轨迹生成部提示给相对下位的第二轨迹生成部，因此，第二轨迹生成部能够生成确保适应性或响应性的第二轨迹，对该车辆进行自动驾驶控制。
此外，所述参照除外条件构成为根据所述外界识别信息来确定，据此，能够适时、准确地判断是否需要参照第一轨迹。
另外，根据所述外界识别信息确定的所述参照除外条件也可以是抑制本车的行驶的行驶抑制状况消失时和缓和时中的任一种，在抑制本车的行驶的行驶抑制状况消失时和缓和时中的任何一种情况下，能够提高本车的响应性。
在此，抑制所述本车的行驶的行驶抑制状况消失时或缓和时是指以下状况中的任一种状况：不需要在停车线停车时；在避免碰撞后，碰撞避免状况消失时；跟随行驶对象车辆开始行驶时；前方行驶车辆已加速时；在弯道行驶结束时识别到直线道路时；和车道的曲率变缓时，在这样的状况下不参照上位的第一轨迹，由此能够提高本车的响应性，从而提高交通的顺畅性。
并且，根据所述外界识别信息确定的所述参照除外条件也可以是发生抑制本车的行驶的行驶抑制状况时。
在发生抑制本车的行驶的行驶抑制状况时，不参照上位的中期轨迹，从而能够提高本车的适应性。
所谓抑制所述本车的行驶的行驶抑制状况是指以下状况中的任一种状况：在前方存在窄路时；在前方存在坡度变化时；和前方的视线较差时。此时，通过不参照上位的中期轨迹来提高本车的适应性。
此外，优选为，所述参照除外条件在所述第二轨迹生成部要参照的所述第一轨迹与要生成的第二轨迹的候选轨迹之间的乖离在阈值以上的情况下，不参照所述第一轨迹。
也就是说，在要参照的所述第一轨迹与要生成的第二轨迹的候选轨迹之间的乖离在阈值以上的情况下，视为位置跟随延迟、速度跟随延迟和转弯方向上的跟随延迟不能恢复，利用第二轨迹进行自动驾驶行驶，由此提高适应性。
附图说明
图1是搭载有本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是用于说明车辆控制装置的动作的简易的时序图。
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，且一边参照附图一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是表示搭载有本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、换挡杆和方向指示器控制杆等。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。
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。
另外，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，切换到非自动驾驶模式(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。
驱动力装置28由驱动力ECU、和发动机和/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，在本实施方式中，功能实现部是通过CPU(中央处理单元)执行在存储装置40中存储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中提取并示出本实施方式所涉及的车辆控制装置12的主要部分结构的框图。
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(也称为环境映射生成部)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，其中所述总括控制部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，生成为静态外界识别信息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，生成为动态外界识别信息Iprd且将其发送(输出)给识别结果接收部52。
外界识别部51在低于运算周期Toc的时间内识别外界识别信息Ipr(Ipr＝Iprs+Iprd)，且将其发送(输出)给识别结果接收部52。
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，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)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输出给总括控制部70。
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的车头朝向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，如下面的(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。
返回图1、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，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与后述的参照除外条件Cre一起输出给总括控制部70。中期轨迹Mt作为轨迹信息It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、中期轨迹Mt和参照除外条件Cre(后述)，以三个轨迹生成部中最短的运算周期Toc生成与本车辆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(短的距离)、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，进一步通过短期轨迹生成部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]、和长期轨迹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。
在自动驾驶期间，在步骤S1中，从总括控制部70向长期轨迹生成部71发送请求长期轨迹生成部71按照每一运算周期9×Toc生成长期轨迹Lt的运算指令Ac，并且向长期轨迹生成部71发送在按照每一运算周期Toc由局部环境映射生成部54生成的最近的局部环境映射信息Iem(由静态外界识别信息Iprs和本车状态信息Ivh构成。)和通过车辆控制部110生成的最近的本车状态信息Ivh。
在步骤S2中，如上所述，长期轨迹生成部71生成由(2)式所示的轨迹点列Pj构成的长期轨迹Lt。
每生成一次长期轨迹Lt，在步骤S3和步骤S4的处理中生成三次中期轨迹Mt。
在步骤S3中，从总括控制部70向中期轨迹生成部72发送按照每一运算周期9×Toc由长期轨迹生成部71生成的长期轨迹Lt和请求按照每一运算周期3×Toc生成中期轨迹Mt的运算指令Ad，并且向中期轨迹生成部72发送按照每一运算周期Toc由局部环境映射生成部54生成的最近的局部环境映射信息Iem(由外界识别信息Ipr和本车状态信息Ivh构成。)和通过车辆控制部110生成的最近的本车状态信息Ivh。
在步骤S4中，中期轨迹生成部72根据这些输入来生成由(2)式所示的轨迹点列Pj构成的中期轨迹Mt。实际上，在生成中期轨迹Mt时生成多个候选轨迹点列Pcj，从所生成的多个候选轨迹点列Pcj中选择满足适应性(例如，避开泊车车辆等障碍物)的候选轨迹点列Pcj中与长期轨迹Lt具有高相似性的候选轨迹点列Pcj，并将所选择的候选轨迹点列Pcj作为中期轨迹Mt。
如上所述，从识别结果接收部52经由局部环境映射生成部54向长期轨迹生成部71输入外界识别信息Ipr中车道形状等静态外界识别信息Iprs，不向其输入障碍物、交通参与者和交通信号灯灯色等动态外界识别信息Iprd。
动态外界识别信息Iprd发生抑制本车10行驶的行驶抑制状况。
例如在识别出交通信号灯的灯色为黄或红的情况下，中期轨迹生成部72需要以使本车10在停车线停车的方式进行减速控制。
另外，在识别出前方行驶车辆已停车(或正在停车)的情况下，中期轨迹生成部72为了避免碰撞同样需要进行减速控制使其停车。
这样，中期轨迹生成部72(和后述的短期轨迹生成部73)负责基于动态外界识别信息Iprd的行驶抑制，而长期轨迹生成部71(长期轨迹Lt)不参与其中，因此，对应于这些行驶抑制信息消失或缓和的动态外界识别信息Iprd的变化(交通信号灯的灯色变为蓝色，前方行驶车辆开始行驶等)，中期轨迹生成部72按每一运算周期3×Toc生成能够响应性良好地起步甚至加速的中期轨迹Mt。
然而，中期轨迹生成部72和短期轨迹生成部73都利用动态外界识别信息Iprd来生成各自的轨迹，因此，例如即使与动态外界识别信息Iprd有关的行驶抑制信息消失或缓和，中期轨迹生成部72最多在运算周期Toc的3倍的时间(期间)3×Toc[sec]不改变中期轨迹Mt。
在比较例所涉及的技术中，在不改变该中期轨迹Mt的期间，在短期轨迹生成部73中存在适应性和响应性被限制的可能性。即，在比较例所涉及的技术中有以下技术问题：即使在短期轨迹生成部73从包括最新的动态外界识别信息Iprd的局部环境映射信息Iem中获知在适应性和响应性被限制的期间行驶抑制源信息消失或缓和情况下，由于不改变上位的轨迹、即中期轨迹Mt，因此下位的短期轨迹St不会发生改变，车辆10的适应性、响应性被限制。
为了解决该技术问题，在本实施方式中，当在步骤S4中生成中期轨迹Mt时，中期轨迹生成部72在步骤S5中将生成的中期轨迹Mt的参照除外条件Cre(后述)通过总括控制部70提示给短期轨迹生成部73。
此外，在步骤S3和步骤S4的处理中，通过中期轨迹生成部72每生成一次中期轨迹Mt，就在步骤S5和步骤S6的处理中通过短期轨迹生成部73生成三次短期轨迹St。
在步骤S5中，从总括控制部70向短期轨迹生成部73发送请求短期轨迹生成部73按照每一运算周期Toc生成短期轨迹St的运算指令Ae、通过局部环境映射生成部54生成的最近的局部环境映射信息Iem{由外界识别信息Ipr(静态外界识别信息Iprs+动态外界识别信息Iprd)和本车状态信息Ivh构成。}、和通过车辆控制部110生成的最近的本车状态信息Ivh，并且向短期轨迹生成部73按照每一运算周期9×Toc发送长期轨迹Lt，且按照每一运算周期3×Toc发送中期轨迹Mt和参照除外条件Cre。
在步骤S6中，短期轨迹生成部73生成由(2)式所示的轨迹点列Pj构成的短期轨迹St。实际上，在生成短期轨迹St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)到1[sec]后的目标点(终止点)为止的短期轨迹St选定用的多个候选轨迹点列Pcj，从生成的多个候选轨迹点列Pcj中选择满足适应性(例如，避开交通参与者。)的候选轨迹点列Pcj中与中期轨迹Mt具有高相似性的候选轨迹点列Pcj作为短期轨迹St。
即，短期轨迹生成部73从多个候选轨迹点列Pcj中评价与中期轨迹Mt的轨迹点列Pj的相似性，并选择评价值最高的候选轨迹点列Pcj生成短期轨迹St。
参照中期轨迹Mt的对短期轨迹St的候选轨迹点列Pcj的评价为，同一时间点的点列间的偏差越小、即相似度越高，评价越高，但在符合参照除外条件Cre的情况下，视为确保了避免碰撞等的适应性，不评价与中期轨迹Mt的相似度，输出多个候选轨迹点列Pcj中的最佳轨迹。
当对该最佳轨迹的输出更详细地进行说明时，短期轨迹St的候选轨迹点列Pcj的评价使用下述各评价项目来将分别进行加权并相加得到的评价值最高的轨迹作为最佳轨迹来进行输出，所述各评价项目包括：第一评价项目，与中期轨迹Mt的相似性(以不符合后述的参照除外条件Cre为条件)；第二评价项目，偏离车道的可能性；第三评价项目，与车道内的理想行驶路径(在直线路上例如是在车道中央线CL上；在弯道上，在进入弯道之前的直线上一边使车辆10降低速度vs一边稍微靠向外侧，在弯道中使车辆10稍微靠向内侧，在弯道结束位置附近一边使车辆10稍微靠向外侧一边加速的、所谓的外-内-外(out-in-out：过弯技巧)行驶路线等)的相似性(横向偏差、姿势角偏差、曲率偏差)；第四评价项目，与目标行驶速度的相似性；第五评价项目，与障碍物等的碰撞余量(距离和时间)；第六评价项目，纵G和横G的最小化。
在符合参照除外条件Cre的情况下，从评价项目中去除上述第一评价项目的基于与中期轨迹Mt的相似性的评价，并输出从剩余的所述第二～第六评价项目中导出的最佳轨迹。
在此，对不进行基于与中期轨迹Mt的相似性的评价的参照除外条件Cre进行说明。
参照除外条件Cre中有不计算相似性的、本车辆10有助于交通顺畅的条件(交通顺畅性提高条件)Cret、有助于提高本车辆10的行驶环境劣化耐受性的条件(环境劣化耐受性提高条件)Cres、以及遵循计算相似性的本车辆10的控制性的条件(车辆控制性条件)Crev。
交通顺畅性提高条件Cret和环境劣化耐受性提高条件Cres根据外界识别信息Ipr(在这种情况下，为动态外界识别信息Iprd)来确定。
根据动态外界识别信息Iprd确定的参照除外条件Cre中的交通顺畅性提高条件Cret是在抑制本车10的行驶的行驶抑制状况消失时或者缓和时考虑的条件，与此相反，环境劣化耐受性提高条件Cres是在抑制本车10的行驶的行驶抑制状况发生时考虑的条件。
在此，交通顺畅性提高条件Cret所涉及的抑制本车10的行驶的行驶抑制状况消失时或缓和时，例如是相当于交通信号灯的灯色从红色变为蓝色，而不需要在停车线停车时。另外，是本车10为了避免与停车状态的前方行驶车辆等碰撞而停车后，前方行驶车辆远离本车10(向远离本车10的方向行驶)的、碰撞避免状况消失时。并且是跟随行驶对象车辆开始行驶时。另外，是前方行驶车辆已加速时。此外，是在弯道行驶结束时识别出直线道路时、或车道L的曲率比中期轨迹生成部72利用的车道L的曲率变缓时。
发生环境劣化耐受性提高条件Cres所涉及的抑制本车10行驶的行驶抑制状况时是指在前方存在窄路时、在前方存在坡度的变化时、或者前方的视线较差时中的任一情况。在这种情况下，生成相对于中期轨迹Mt而车辆行为变为更慎重的行为(速度vs、加速度va、操舵角δst减小)的短期轨迹St。
最后，所谓车辆控制性条件Crev是指，计算相似性，同一时间点的中期轨迹Mt与短期轨迹St的候选轨迹点列Pcj的点列之间的偏差比阈值大时。在符合车辆控制性条件Crev时，短期轨迹生成部73视为(看作)车辆10无法跟随中期轨迹Mt的速度、位置和转弯的各要素(反馈控制)，不评价与计算出的中期轨迹Mt的相似性。
在步骤S6中，短期轨迹生成部73考虑参照除外条件Cre(交通顺畅性提高条件Cret、环境劣化耐受性提高条件Cres和车辆控制性条件Crev)，并在符合这些条件时，不参照长期轨迹Lt和中期轨迹Mt而忽略长期轨迹Lt和中期轨迹Mt进行独立判断(自主判断)，例如，将生成的多个候选轨迹点列Pcj中、基于除上述第一评价以外的第二～第六评价的评价值最高的轨迹作为最佳轨迹而生成为短期轨迹St。通过这样考虑参照除外条件Cre，能够生成相对于识别环境(动态外界识别信息Iprd)具有高适应性、响应性的短期轨迹St。
接着，在步骤S7中，将由短期轨迹生成部73生成的短期轨迹St发送给车辆控制部110。
在步骤S8中，车辆控制部110将短期轨迹St的轨迹点列Pj转换为车辆控制值Cvh，并将该车辆控制值Cvh输出给执行机构27(驱动力装置28、操舵装置30和制动装置32)。
执行机构27(驱动力装置28、操舵装置30和制动装置32)根据车辆控制值Cvh被进行控制，继续实施自动驾驶。
[基于时序图的说明]
图5是表示实施方式所涉及的车辆控制装置12中的信号的生成和流动的简易的时序图。
在图5中，车道形状等静态外界识别信息Iprs作为局部环境映射信息Iem的一部分，按照每一运算周期Toc从局部环境映射生成部54经由总括控制部70发送给长期轨迹生成部71、中期轨迹生成部72和短期轨迹生成部73。
同时，障碍物、交通参与者、交通信号灯灯色等动态外界识别信息Iprd作为局部环境映射信息Iem的一部分，按照每一运算周期Toc从局部环境映射生成部54经由总括控制部70发送给中期轨迹生成部72和短期轨迹生成部73(不发送给长期轨迹生成部71。)。
长期轨迹生成部71按照每一运算周期9×Toc响应于从总括控制部70发送的运算指令Ac，参照最新的局部环境映射信息Iem和最新的本车状态信息Ivh，生成长期轨迹Lt，且将长期轨迹Lt经由总括控制部70发送给中期轨迹生成部72和短期轨迹生成部73。
例如，在时间点t0，长期轨迹生成部71将通过其自身的处理Pro1之前的处理(9×Toc的期间)生成的长期轨迹Lt-1经由总括控制部70发送给中期轨迹生成部72和短期轨迹生成部73。
中期轨迹生成部72按照每一运算周期3×Toc响应于从总括控制部70发送的运算指令Ad，在从时间点t0到时间点t3之间的处理Pro1中参照最新的局部环境映射信息Iem、最新的本车状态信息Ivh和长期轨迹Lt-1生成中期轨迹Mt1，并在时间点t3将该中期轨迹Mt1与参照除外条件Cre一起经由总括控制部70发送给短期轨迹生成部73。
短期轨迹生成部73按照每一运算周期Toc，例如在时间点t0～时间点t1之间，响应于从总括控制部70发送的运算指令Ae，参照最新的局部环境映射信息Iem、最新的本车状态信息Ivh、中期轨迹Mt-1、长期轨迹Lt-1和参照除外条件Cre来生成短期轨迹St1，在时间点t1将该短期轨迹St1发送给总括控制部70，且发送给车辆控制部110。
接着，在时间点t1～时间点t2之间，短期轨迹生成部73响应于从总括控制部70发送的运算指令Ae，参照最新的局部环境映射信息Iem、最新的本车状态信息Ivh、中期轨迹Mt-1、长期轨迹Lt-1和参照除外条件Cre，通过自身的处理Pro2生成短期轨迹St2，并在时间点t2将该短期轨迹St2发送给总括控制部70和车辆控制部110。
在即将生成从时间点t1开始进行的处理Pro2中的短期轨迹St2之前，动态外界识别信息Iprd的内容被变更而符合参照除外条件Cre的情况下，在处理Pro2中，忽略长期轨迹Lt-1和中期轨迹Mt-1自发地生成短期轨迹St2。因此，能够生成相对于动态外界识别信息Iprd的转变而适应性、响应性优异的短期轨迹St2。
车辆控制部110将轨迹点列Pj转换为车辆控制值Cvh，并将车辆控制值Cvh输出到驱动力装置28、操舵装置30和制动装置32，并且按照每一运算周期Toc将本车状态信息Ivh发送给总括控制部70和外界识别部51，使得车辆10沿着所输入的短期轨迹St、即以运算周期Toc/5左右生成并输入的轨迹点列Pj行驶。
[总结]
为了便于理解，以中期轨迹生成部72和短期轨迹生成部73为对象进行说明。
上述实施方式所涉及的车辆控制装置12是控制能自动驾驶的车辆10的车辆控制装置12，该车辆控制装置12具有作为第一轨迹生成部的中期轨迹生成部72和作为第二轨迹生成部的短期轨迹生成部73，其中，所述中期轨迹生成部72根据该车辆控制装置12识别该车辆10的周边状况的外界识别信息Ipr以作为第一运算周期的中周期Tm(Tm＝3×Toc)来生成作为第一轨迹的中期轨迹Mt；所述短期轨迹生成部73一边参照中期轨迹Mt一边以比中周期Tm短的作为第二运算周期的短周期Ts(Ts＝Toc)生成作为第二轨迹的短期轨迹St。
在进行自动驾驶时，短期轨迹生成部73在参照除外条件Cre下符合参照除外条件Cre的情况下不参照中期轨迹Mt而忽略中期轨迹Mt来生成短期轨迹St，由此控制车辆10。
根据本实施方式，原则上，参照以运算周期相对较长的中周期Tm生成且重视车辆行为变化的顺畅性的中期轨迹Mt来进行车辆10的自动驾驶控制，作为例外，在参照除外条件Cre下符合参照除外条件Cre的情况下，仅利用短期轨迹St来进行车辆10的自动驾驶控制。因此，提供了一种车辆控制装置12，其一边重视车辆行为变化的顺畅性一边确保相对于由局部环境映射信息Iem识别的最近的行驶环境的适应性或响应性。
在这种情况下，用于判断为不需要参照中期轨迹Mt的参照除外条件Cre被从上位等级的中期轨迹生成部72提示给下位等级的短期轨迹生成部73，因此，短期轨迹生成部73能够生成确保适应性或响应性的短期轨迹St，对车辆10进行自动驾驶控制。
此外，参照除外条件Cre根据动态外界识别信息Iprd来确定，因此，能够适时、准确地判断是否需要参照中期轨迹Mt。
更具体而言，根据动态外界识别信息Iprd确定的参照除外条件Cre被作为交通顺畅性提高条件Cret和环境劣化耐受性提高条件Cres，在抑制本车10的行驶的行驶抑制状况消失时和缓和时中的任一种情况下符合这些条件。
在此，选择交通顺畅性提高条件Cret时的抑制本车10行驶的行驶抑制状况消失时或者缓和时是指，例如由于交通信号灯的灯色从红色信号转变为蓝色信号而不需要在停车线停车时。另外，是指为了避免碰撞而停车后，碰撞避免状况消失时。并且，是指跟随行驶对象车辆开始行驶时。而且，是指前方行驶车辆已加速时。另外，是指在弯道行驶结束时识别到直线道路时或车道L的曲率变缓时。在这样的状况下，由于不参照上位的中期轨迹Mt，提高了本车10的响应性，从而提高了交通顺畅性。
选择环境劣化耐受性提高条件Cres时的抑制本车10的行驶的行驶抑制状况是指在本车10的前方存在窄路时、在前方存在坡度变化时、前方的视线变差时中的任一状况，通过在这种状况时不参照上位的中期轨迹Mt，提高本车10的适应性。
此外，参照除外条件Cre被设为车辆控制性条件Crev。也就是说，在短期轨迹生成部73要参照的中期轨迹Mt与要生成的短期轨迹St的候选轨迹之间的乖离在阈值以上的情况下，视为位置跟随延迟、速度跟随延迟和转弯方向上的跟随延迟不能恢复，利用短期轨迹St行驶，由此提高适应性。
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。

Claims (6)

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，
具有第一轨迹生成部和第二轨迹生成部，其中，
所述第一轨迹生成部根据该车辆控制装置(12)识别该车辆(10)的周边状况的外界识别信息以第一运算周期生成由轨迹点列构成的第一轨迹；
所述第二轨迹生成部根据所述外界识别信息，生成多个候选轨迹点列，并从生成的多个候选轨迹点列中评价与所述第一轨迹的所述轨迹点列的相似性，并选择评价值最高的候选轨迹点列，以比所述第一运算周期短的第二运算周期生成第二轨迹，
在进行自动驾驶时，所述第二轨迹生成部在符合抑制本车的行驶的行驶抑制状况消失时和缓和时中的任一种的参照除外条件(Cre)的情况下，不参照所述第一轨迹，生成所述第二轨迹来控制所述车辆(10)。
2.根据权利要求1所述的车辆控制装置(12)，其特征在于，
所述参照除外条件(Cre)被从所述第一轨迹生成部提示给所述第二轨迹生成部。
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，
所谓抑制所述本车的行驶的行驶抑制状况消失时或缓和时是指以下状况中的任一种状况：
不需要在停车线停车时；
在避免碰撞后，碰撞避免状况消失时；
跟随行驶对象车辆开始行驶时；
前方行驶车辆已加速时；
在弯道行驶结束时识别到直线道路时；和
车道的曲率变缓时。
4.根据权利要求1或2所述的车辆控制装置(12)，其特征在于，
根据所述外界识别信息确定的所述参照除外条件(Cre)是发生抑制本车行驶的行驶抑制状况时。
5.根据权利要求4所述的车辆控制装置(12)，其特征在于，
所谓抑制所述本车的行驶的行驶抑制状况是指以下状况中的任一种状况:
在前方存在窄路时；
在前方存在坡度变化时；和
前方的视线较差时。
6.根据权利要求1或2所述的车辆控制装置(12)，其特征在于，
所述参照除外条件(Cre)在所述第二轨迹生成部要参照的所述第一轨迹与要生成的第二轨迹的候选轨迹之间的乖离在阈值以上的情况下，不参照所述第一轨迹。
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