JP2017156954A - 自動運転システム - Google Patents

Abstract

【課題】 自動運転の開始に関する運転者の利便性を向上させることができる。【解決手段】 車両の運転状態を自動運転と手動運転とに切換可能な自動運転システムであって、地図情報を記憶する地図データベースと、車両の地図上の位置を認識する車両位置認識部と、地図情報に対して予め設定された興味対象ランドマークの情報を記憶するランドマークデータベースと、車両の運転状態が手動運転である場合に、車両が興味対象ランドマークから予め設定された距離内に位置するか否かを判定する位置判定部と、車両が興味対象ランドマークから予め設定された距離内に位置すると判定された場合、車両の地図上の位置に基づいて、車両の自動運転切換が可能であるか否かを判定する自動運転可否判定部と、車両の自動運転切換が可能であると判定された場合、車両の運転状態を手動運転から自動運転に切り換える運転状態切換部と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、自動運転システムに関する。

従来、自動運転システムに関する技術文献として、特開２０１４-１０６８５４号公報が知られている。この公報には、車両の周辺状況を取得するセンサの検知精度が所定の基準をみたさない場合に、自動運転を行うための条件を満たしていないと判断して自動運転を開始しない自動運転車両制御装置が記載されている。

特開２０１４-１０６８５４号公報

ところで、上述した公報では、自動運転を行うための条件を満たしていないときに自動運転を開始しないことが記載されているが、運転者の利便性の観点から自動運転の開始について十分な考慮はなされていない。このため、自動運転の開始に関する運転者の利便性の向上について改善の余地がある。

そこで、本技術分野では、自動運転の開始に関する運転者の利便性を向上させることができる自動運転システムを提供することが望まれている。

上記課題を解決するため、本発明は、車両の運転状態を自動運転と手動運転とに切換可能な自動運転システムであって、地図情報を記憶する地図データベースと、地図情報に対して予め設定された興味対象ランドマークの情報を記憶するランドマークデータベースと、車両の地図上の位置を認識する車両位置認識部と、車両の運転状態が手動運転である場合に、地図データベースの地図情報、ランドマークデータベースの興味対象ランドマークの情報、及び車両の地図上の位置に基づいて、車両が興味対象ランドマークから予め設定された距離内に位置するか否かを判定する位置判定部と、位置判定部により車両が興味対象ランドマークから予め設定された距離内に位置すると判定された場合、車両の地図上の位置に基づいて、車両の自動運転切換が可能であるか否かを判定する自動運転可否判定部と、自動運転可否判定部により車両の自動運転切換が可能であると判定された場合、車両の運転状態を手動運転から自動運転に切り換える運転状態切換部と、を備える。

以上説明したように、本発明によれば、自動運転の開始に関する運転者の利便性を向上させることができる。

本実施形態に係る自動運転システムを示すブロック図である。 自動運転システムの自動運転開始処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１に示す本実施形態の自動運転システム１００は、乗用車等の車両に搭載され、車両の運転状態を自動運転と手動運転とに切り換える。手動運転とは、運転者による運転操作を車両の走行に反映させる運転状態である。自動運転とは、運転者が運転操作を行う必要なく、車両が自動で走行する運転状態である。

［自動運転システムの構成］
図１に示すように、自動運転システム１００は、自動運転を実行するためのＥＣＵ１０を備えている。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]、ＣＡＮ［Controller Area Network］通信回路等を有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。ＥＣＵ１０は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。ＥＣＵ１０には、外部センサ１、ＧＰＳ受信部２、内部センサ３、地図データベース４、ランドマークデータベース５、ナビゲーションシステム６、アクチュエータ７、及びＨＭＩ［Human Machine Interface］８が接続されている。

外部センサ１は、車両の周辺の障害物等を検出するための検出機器である。外部センサ１は、カメラ及びレーダセンサのうち少なくとも一つを含む。なお、外部センサ１は、車両の位置の測定に用いられてもよい。カメラは、車両の外部状況を撮像する撮像機器である。カメラは、車両のフロントガラスの裏側及び車両の背面に設けられている。カメラは、車両の左右側面に設けられていてもよい。カメラは、車両の前方及び後方を撮像した撮像情報をＥＣＵ１０へ送信する。レーダセンサは、電波（例えばミリ波）又は光を利用して車両の周辺の障害物を検出する。レーダセンサは、電波又は光を車両の周辺に送信し、障害物で反射された電波又は光を受信することで障害物を検出する。レーダセンサは、検出した障害物情報をＥＣＵ１０へ送信する。障害物には、ガードレール、建物等の固定障害物の他、歩行者、自転車、他車両等の移動障害物が含まれる。

ＧＰＳ受信部２は、車両に搭載され、車両の位置を測定する位置測定部として機能する。ＧＰＳ受信部２は、３個以上のＧＰＳ衛星から信号を受信することにより、車両の位置（例えば車両の緯度及び経度）を測定する。ＧＰＳ受信部２は、測定した車両の位置の情報をＥＣＵ１０へ送信する。

内部センサ３は、車両の走行状態を検出する検出機器である。内部センサ３は、車速センサ、加速度センサ、及びヨーレートセンサを含んでいる。車速センサは、車両の速度を検出する検出器である。車速センサとしては、車両の車輪又は車輪と一体に回転するドライブシャフト等に対して設けられ、車輪の回転速度を検出する車輪速センサが用いられる。車速センサは、検出した車速情報をＥＣＵ１０に送信する。

加速度センサは、車両の加速度を検出する検出器である。加速度センサは、車両の前後方向の加速度を検出する前後加速度センサと、車両の横加速度を検出する横加速度センサとを含んでいる。加速度センサは、車両の加速度情報をＥＣＵ１０に送信する。ヨーレートセンサは、車両の重心の鉛直軸周りのヨーレート（回転角速度）を検出する検出器である。ヨーレートセンサとしては、ジャイロセンサを用いることができる。ヨーレートセンサは、検出した車両のヨーレート情報をＥＣＵ１０へ送信する。

地図データベース４は、地図情報を記憶するデータベースである。地図データベース４は、車両に搭載されたＨＤＤ［Hard Disk Drive］内に形成されている。地図情報には、例えば、道路の位置情報、道路形状の情報、交差点及び分岐点の位置情報が含まれる。道路形状の情報には、例えばカーブ、直線部の種別、カーブの曲率等が含まれる。なお、地図データベース４は、車両と通信可能なサーバに記憶されていてもよい。

ランドマークデータベース５は、地図データベース４の地図情報と関連付けてランドマークの情報を記憶するデータベースである。ランドマークデータベース５は、車両のＨＤＤ内に形成されている。ランドマークとは、テーマパークやショッピングモール等の施設、名所、風景のビューポイント、固定されたレアなスポーツカー等である。ランドマークの情報には、ランドマークの位置情報、ランドマークの名称情報、ランドマークの種別情報等が含まれる。

ランドマークデータベース５は、車両の乗員等が予め設定した興味対象ランドマークを記憶している。興味対象ランドマークとは、車両の乗員の興味の対象として設定されたランドマークである。興味対象ランドマークは、車両の乗員がナビゲーションシステム６の備える入力ボタン（又はタッチパネル）を操作することにより設定される。興味対象ランドマークは、車両のエンジン始動前に予め設定されていてもよく、車両のエンジン始動によりナビゲーションシステム６が起動した段階で乗員が設定してもよい。

なお、ランドマークデータベース５は、車両と通信可能なサーバに記憶されていてもよい。ランドマークデータベース５は、地図データベース４と一体のデータベースであってもよい。

ナビゲーションシステム６は、車両に搭載され、自動運転によって車両が走行する目標ルートを設定する。ナビゲーションシステム６は、予め設定された目的地、ＧＰＳ受信部２によって測定された車両の位置、及び地図データベース４の地図情報に基づいて、車両の位置から目的地に至るまでの目標ルートを演算する。自動運転制御の目的地は、車両の乗員がナビゲーションシステム６の備える入力ボタン（又はタッチパネル）を操作することにより設定される。目標ルートは、道路を構成する車線を区別して設定され。ナビゲーションシステム６は、周知の手法により目標ルートを設定することができる。ナビゲーションシステム６は、車両の目標ルートの情報をＥＣＵ１０へ出力する。なお、ナビゲーションシステム６は、興味対象ランドマークが目的地となる自動運転が開始される場合には、目的地となった興味対象ランドマークに至る目標ルートを演算し、当該目標ルートの情報をＥＣＵ１０へ出力する。

アクチュエータ７は、車両の走行制御を実行する装置である。アクチュエータ７は、スロットルアクチュエータ、ブレーキアクチュエータ、及び操舵アクチュエータを少なくとも含む。スロットルアクチュエータは、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じてエンジンに対する空気の供給量（スロットル開度）を制御し、車両の駆動力を制御する。なお、車両がハイブリッド車である場合には、エンジンに対する空気の供給量の他に、動力源としてのモータにＥＣＵ１０からの制御信号が入力されて当該駆動力が制御される。車両が電気自動車である場合には、動力源としてのモータにＥＣＵ１０からの制御信号が入力されて当該駆動力が制御される。これらの場合における動力源としてのモータは、アクチュエータ７を構成する。

ブレーキアクチュエータは、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じてブレーキシステムを制御し、車両の車輪へ付与する制動力を制御する。ブレーキシステムとしては、液圧ブレーキシステムを用いることができる。操舵アクチュエータは、電動パワーステアリングシステムのうち操舵トルクを制御するアシストモータの駆動を、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じて制御する。これにより、操舵アクチュエータは、車両の操舵トルクを制御する。

ＨＭＩ８は、運転者と自動運転システム１００との間で情報の出力及び入力をするためのインターフェイスである。ＨＭＩ８は、例えば、運転者等に画像情報を表示するディスプレイ、音声を出力するスピーカ、及び運転者が入力操作を行うための操作ボタン又はタッチパネル、音声入力装置等を備えている。ＨＭＩ８は、運転者の入力した情報をＥＣＵ１０へ送信する。また、ＨＭＩ８は、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じて、画像情報をディスプレイに表示すると共に、音声をスピーカから出力する。

次に、ＥＣＵ１０の機能的構成について説明する。ＥＣＵ１０は、車両位置認識部１１、外部状況認識部１２、走行状態認識部１３、走行計画生成部１４、位置判定部１５、自動運転可否判定部１６、運転状態切換部１７、及び走行制御部１８を有している。なお、ＥＣＵ１０の機能の一部は、車両と通信可能なサーバで実行されてもよい。

車両位置認識部１１は、ＧＰＳ受信部２の位置情報及び地図データベース４の地図情報に基づいて、車両の地図上の位置を認識する。車両位置認識部１１は、地図データベース４の地図情報に含まれた電柱等の固定障害物の位置情報及び外部センサ１の検出結果を利用して、ＳＬＡＭ技術により車両の位置を認識してもよい。

外部状況認識部１２は、外部センサ１の検出結果に基づいて、車両の外部状況を認識する。外部状況認識部１２は、カメラの撮像画像及びレーダセンサの障害物情報に基づいて、周知の手法により、車両の外部状況を認識する。外部状況認識部１２は、カメラの撮像情報及び／又はレーダセンサの障害物情報に基づいて、車両の周囲の障害物の位置を外部状況として認識する。

走行状態認識部１３は、内部センサ３の検出結果に基づいて、車両の車速及び向きを含む車両の走行状態を認識する。具体的に、走行状態認識部１３は、車速センサの車速情報に基づいて、車両の車速を認識する。走行状態認識部１３は、ヨーレートセンサのヨーレート情報に基づいて、車両の向きを認識する。

走行計画生成部１４は、ナビゲーションシステム６により設定された目標ルート及び地図データベース４の地図情報に基づいて、車両の走行計画を生成する。この走行計画は、車両の現在の位置から予め設定された目的地に車両が至るまでの走行計画となる。走行計画生成部１４は、周知の手法により走行計画を生成する。走行計画には、地図上の位置に関連付けられた車両の目標車速及び目標操舵角が含まれる。

位置判定部１５は、車両の運転状態が手動運転である場合、地図データベース４の地図情報、ランドマークデータベース５の興味対象ランドマークの情報、及びＧＰＳ受信部２の測定した車両の地図上の位置に基づいて、車両が興味対象ランドマークから予め設定された距離内に位置するか否かを判定する。予め設定された距離は、乗員により任意に変更可能であってもよい。

自動運転可否判定部１６は、位置判定部１５により車両が興味対象ランドマークから予め設定された距離内に位置すると判定された場合、車両の自動運転切換が可能であるか否かを判定する。

まず、自動運転可否判定部１６は、システム的に自動運転は可能であるか否かを判定する。自動運転可否判定部１６は、車両位置認識部１１の認識した車両の地図上の位置に基づいて、システム的に自動運転は可能であるか否かを判定する。自動運転可否判定部１６は、車両の地図上の位置がシステム的に自動運転可能な位置ではない場合（例えば地図の精度が十分ではない地域に位置する場合）、システム的に自動運転は可能ではないと判定する。

また、自動運転可否判定部１６は、外部状況認識部１２の認識した車両の外部状況及び走行状態認識部１３の認識した車両の走行状態に基づいて、システム的に自動運転は可能であるか否かを判定する。自動運転可否判定部１６は、車両の外部状況が工事等により路上に障害物が多い状況である場合、システム的に自動運転が可能ではないと判定する。

自動運転可否判定部１６は、システム的に自動運転が可能であると判定した場合、ＨＭＩ８を介して運転者に自動運転への切り換えの案内（提案）を行う。ＨＭＩ８は、興味対象ランドマークに向かって車両を走行させる自動運転を運転者に案内する。運転者は、ＨＭＩ８の操作ボタンの操作、タッチパネルの操作、又は音声入力により、自動運転への切り換えを許可する。

自動運転可否判定部１６は、運転者が自動運転への切り換えを許可した場合、車両の自動運転切換が可能であると判定する。自動運転可否判定部１６は、運転者が自動運転への切り換えを許可しない場合、車両の自動運転切換が可能ではないと判定する。

運転状態切換部１７は、自動運転可否判定部１６により車両の自動運転切換が可能であると判定された場合、車両の運転状態を手動運転から自動運転に切り換える。運転状態切換部１７は、事前にＨＭＩ８を介して運転者に自動運転への切り換えを報知した後、車両の運転状態を自動運転へ切り換える。

運転状態切換部１７は、自動運転可否判定部１６により車両の自動運転切換が可能であると判定された場合、予め設定された距離内に車両が位置する興味対象ランドマークを自動運転の目的地に設定する。この場合、ナビゲーションシステム６は、興味対象ランドマークを目的地とする目標ルートを演算する。走行計画生成部１４は、興味対象ランドマークを目的地とする走行計画を生成する。なお、運転状態切換部１７は、車両から予め設定された距離内に位置する興味対象ランドマークが複数ある場合、目的地とする興味対象ランドマークを運転者に選択させる。

走行制御部１８は、車両の運転状態が自動運転に切り換えられた場合、車両位置認識部１１の認識した車両の地図上の位置と走行計画生成部１４で生成された走行計画に基づいて、車両の自動運転を実行する。走行制御部１８は、アクチュエータ７に制御信号を送信することにより、車両の自動運転を実行する。走行制御部１８は、目的地である興味対象ランドマークに至るように自動運転を実行する。

［自動運転システムによる自動運転開始処理］
次に、本実施形態に係る自動運転システム１００による自動運転開始処理について説明する。図２は、自動運転システム１００の自動運転開始処理を示すフローチャートである。図２に示すフローチャートは、車両が走行中である場合に実行される。

図２に示すように、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０として、車両の運転状態が手動運転であるか否かを判定する。ＥＣＵ１０は、車両の運転状態が手動運転ではない（自動運転である）と判定した場合（Ｓ１０：ＮＯ）、今回の処理を終了して所定時間の経過後に再びＳ１０の判定を繰り返す。ＥＣＵ１０は、車両の運転状態が手動運転である（自動運転ではない）と判定した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、Ｓ１２に移行する。

Ｓ１２において、ＥＣＵ１０は、位置判定部１５により車両が興味対象ランドマークから予め設定された距離内に位置するか否かを判定する。位置判定部１５は、車両の運転状態が手動運転である場合、地図データベース４の地図情報、ランドマークデータベース５の興味対象ランドマークの情報、及びＧＰＳ受信部２の測定した車両の地図上の位置に基づいて、上記判定を行う。

ＥＣＵ１０は、車両が興味対象ランドマークから予め設定された距離内に位置すると判定されない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、今回の処理を終了して所定時間の経過後に再びＳ１０から処理を繰り返す。ＥＣＵ１０は、車両が興味対象ランドマークから予め設定された距離内に位置すると判定された場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、Ｓ１４に移行する。

Ｓ１４において、ＥＣＵ１０は、自動運転可否判定部１６によりシステム的に自動運転が可能であるか否かを判定する。自動運転可否判定部１６は、車両位置認識部１１の認識した車両の地図上の位置、外部状況認識部１２の認識した車両の外部状況、及び走行状態認識部１３の認識した車両の走行状態に基づいて、上記判定を行う。なお、自動運転可否判定部１６は、車両の地図上の位置のみに基づいて、上記判定を行ってもよい。

ＥＣＵ１０は、システム的に自動運転が可能ではないと判定された場合（Ｓ１４：ＮＯ）、今回の処理を終了して所定時間の経過後に再びＳ１０から処理を繰り返す。ＥＣＵ１０は、システム的に自動運転が可能であると判定された場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、Ｓ１６に移行する。

Ｓ１６において、ＥＣＵ１０は、自動運転可否判定部１６により運転者へ自動運転切換の案内（提案）を行う。自動運転可否判定部１６は、ＨＭＩ８を介して、興味対象ランドマークに向かって車両を走行させる自動運転を運転者に案内する。その後、ＥＣＵ１０は、Ｓ１８に移行する。

Ｓ１８において、ＥＣＵ１０は、自動運転可否判定部１６により、運転者が自動運転への切り換えを許可したか否かを検出する。自動運転可否判定部１６は、運転者による自動運転への切り換えの許可を検出しなかった場合（Ｓ１８：ＮＯ）、自動運転切換が可能ではないと判定する。この場合、ＥＣＵ１０は、今回の処理を終了して所定時間の経過後に再びＳ１０から処理を繰り返す。自動運転可否判定部１６は、運転者による自動運転への切り換えの許可を検出した場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、Ｓ２０に移行する。

Ｓ２０において、ＥＣＵ１０は、運転状態切換部１７により車両の運転状態を手動運転から自動運転に切り替える。その後、ＥＣＵ１０は、今回の処理を終了して所定時間の経過後に再びＳ１０から処理を繰り返す。

［自動運転システムの作用効果］
以上説明した本実施形態に係る自動運転システム１００によれば、車両の運転状態が手動運転の場合であって、興味対象ランドマークから予め設定された距離内に車両が位置するときに、自動運転への切換が可能であると判定されると、車両の運転状態を手動運転から自動運転に切り換えることができるので、自動運転の開始に関する運転者の利便性を向上させることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。

自動運転可否判定部１６は、必ずしも運転者に自動運転への切り換えを案内して許可を求める必要はない。自動運転可否判定部１６は、例えば、運転者が自動運転システム１００に自動運転への切り換えを一任するモードを設定していた場合には、運転者に許可を求めることなく車両の運転状態を手動運転から自動運転に切り換えてもよい。この場合には、図２に示すフローチャートのＳ１６及びＳ１８は不要である。

また、自動運転可否判定部１６は、システムの信頼度に基づいて、自動運転切換の可否を判定してもよい。システムの信頼度は、認識の信頼度（外部状況で認識された障害物が少ない、天候条件が良い等の場合に高い）や車両位置の信頼度（車両の近傍にビルが無い位置、高架下ではない位置、立体交差ではない位置等に高い）、パスプラン信頼度（走行計画で車両が走行するパスプランが障害物を回避するような軌跡ではなく車線中央を走行する軌跡となっている場合に高い）に基づいて求めることができる。

なお、本発明では、車両が興味対象ランドマークの付近に位置する場合に、車両の運転状態を手動運転から自動運転に切り換えることを述べたが、その他の条件に基づいて自動運転に切り換えることも考えられる。例えば、交通流の平滑化や渋滞の抑制（目的地までの到達時間短縮）を目的として、路車間通信により交通情報センター等の管理施設から走行経路変更の要請があった場合に、その要請に沿うように自動運転へ切り換えることが考えられる。また、車両（自車両）が車車間通信可能である場合、周囲の他車両のうち車車間通信可能な他車両の割合が大きいほど、車両周辺の交通状況の広範囲情報入手・共有と、情報の入手・共有による走行計画の最適化が可能となる（車群機能）。車群機能には、隊列の自動生成と隊列走行による効率的走行状態の創出（燃費向上、交通容量増等）もある。このため、車両の周囲半径Ｒ（ｍ：メートル）に車車間通信可能な他車両の存在する割合が大きくなるルートを走行するように、自動運転への切り換えを提案することも考えられる。更に、手動運転中の車両の周辺の他車両の動向から不特定事象の発生確率が予め設定された閾値より高いと判定された場合（逆走車の検出、鹿等の大型動物の検出）、不特定事象の発生確率を下げるために、ルート変更、レーンチェンジ、加減速等の選択肢を考慮した自動運転へ切り換えることが考えられる。

１…外部センサ、２…ＧＰＳ受信部、３…内部センサ、４…地図データベース、５…ランドマークデータベース、６…ナビゲーションシステム、７…アクチュエータ、８…ＨＭＩ、１０…ＥＣＵ、１１…車両位置認識部、１２…外部状況認識部、１３…走行状態認識部、１４…走行計画生成部、１５…位置判定部、１６…自動運転可否判定部、１７…運転状態切換部、１８…走行制御部、１００…自動運転システム。

Claims (1)

1. 車両の運転状態を自動運転と手動運転とに切換可能な自動運転システムであって、
   地図情報を記憶する地図データベースと、
   前記地図情報に対して予め設定された興味対象ランドマークの情報を記憶するランドマークデータベースと、
   前記車両の地図上の位置を認識する車両位置認識部と、
   前記車両の運転状態が手動運転である場合に、前記地図データベースの前記地図情報、前記ランドマークデータベースの前記興味対象ランドマークの情報、及び前記車両の地図上の位置に基づいて、前記車両が前記興味対象ランドマークから予め設定された距離内に位置するか否かを判定する位置判定部と、
   前記位置判定部により前記車両が前記興味対象ランドマークから予め設定された距離内に位置すると判定された場合、前記車両の地図上の位置に基づいて、前記車両の自動運転切換が可能であるか否かを判定する自動運転可否判定部と、
   前記自動運転可否判定部により前記車両の自動運転切換が可能であると判定された場合、前記車両の運転状態を手動運転から自動運転に切り換える運転状態切換部と、
   を備える、自動運転システム。

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