JP2019217825A - 車両制御装置、車両制御方法、およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、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。
以下、車線変更制御部142により実行される車線変更制御について、より詳細に説明する。図3は、車線変更制御部142により実行される全体的な処理の流れを示すフローチャートである。
ターゲット位置候補設定部146は、車線変更種別判定部144の判定結果に基づいてターゲット位置候補を設定する。図4は、ターゲット位置候補cTAの設定について説明するための図である。図4の例において、自車両Mは、車線L1を走行しており、車線L2に車線変更しようとしている。車線L2には、車線変更の制御において監視対象となる他車両m1、m2、m3、m4が走行している。以下、自車両Mが走行している車線を自車線と称する場合がある。
(A):地図上経路(推奨経路)に従うための車線変更(予め定められた経路に沿って走行するための車線変更(第1種別)
(B):前走車両を追い越すための車線変更(第2種別)
(C):乗員(運転者)からの要求による車線変更(LCA;Lane Change Assist)(第3種別)
以下、上記のように決定されたターゲット位置候補cTAからターゲット位置TAを選択するための処理について説明する。ターゲット位置候補評価部148は、ターゲット位置候補cTAの前方または後方(直前または直後)に存在する他車両mと自車両Mとの位置関係、および速度関係に基づいて、複数の演算種別の中から一つの演算種別を選択し、選択した演算種別で行った演算により、ターゲット位置候補cTAごとに複数の評価値を算出する。なお、複数のターゲット位置候補cTAが設定されるのは、専ら第1種別の車線変更を行う場合であるので、以降の説明は、第1種別の車線変更を行う場合についてのものである。
(1)ターゲット位置候補cTAが自車両Mよりも前か、真横か、後ろか
(2)(1)の結果およびターゲット位置候補cTAの前後の車両と自車両Mとの速度関係に基づいて定められる基準車両と、自車両Mとの速度関係
(3)ターゲット位置候補cTAの前後の車両と自車両Mとの接近度合いを示す指標値の大きさ
ターゲット位置候補評価部148は、以下に説明するステップS210〜S230の処理を、各ターゲット位置候補cTA[i]について実行する(i=0,…,n)。
gaprear=Tre1×VM …(2)
図17は、ターゲット位置候補cTA[i]が自車両Mよりも前方にある場合において(前減速モードの場合を除く)、演算の指針となる基準車両m[i+1]および自車両Mの縦方向の変位の時間的変化を示す図である。図中、xm[i+1]は基準車両m[i+1]の縦方向の変位の初期値であり、xMは自車両Mの縦方向の変位の初期値であり、これらから延出する直線または曲線が、縦方向の変位の時間的変化を示している。なお、縦方向の変位は自車両Mおよび基準車両m[i+1]の代表点を基準としている。図17に示すように、演算種別選択部148Aは、自車両Mと基準車両m[i+1]の相対速度差によって自車両Mが基準車両m[i+1]よりも前方になり、車線変更所要時間tLCが経過したとき(すなわち車線変更が完了したとき)に、自車両Mと基準車両基準車両m[i+1]の変位差が後方余裕距離gaprearにαMとβmを加えた距離となる状態に漸近するように、自車両Mの速度が制御される、という前提に従う演算種別を選択し、演算実行部148Bに演算を行わせる。αMは自車両Mの後端部から代表点までの距離であり、βmは基準車両m[i+1]の前端部から代表点までの距離である。以降の説明では、gaprear+αM+βmを「gaprear*」と表記する。
加速モードが採用される場合、演算種別選択部148Aは、例えば、基準車両m[i+1]が等速度運動、自車両Mが等加速度運動をすると仮定して演算実行部148Bに演算を行わせる。自車両Mと基準車両m[i+1]の運動方程式は、式(5)で表される。式中、gは等加速度運動における加速度(すなわち自車両Mに作用する想定加速度)を重力加速度の形式で表したものである。以下、これを加速度gと称する。また、xm[i+1]およびvm[i+1]は、それぞれ、基準車両m[i+1]の縦方向の変位の初期値および速度である。式(5)をtLCについて整理すると式(6)が導出され、式(6)を解くことで式(7)に示すようにtLCが得られる。演算実行部148Bは、xLCとgapLCをそれぞれ式(8)、(9)に基づいて求める。加速モードにおいて、加速度gは一定値(例えば、0.1g〜0.2程度)に設定される。
等速追い抜きモードが採用される場合、演算種別選択部148Aは、基準車両m[i+1]、自車両Mともにが等速度運動をすると仮定し、加速度g=0、車線変更所要時間tLCが経過したとき(すなわち車線変更が完了したとき)に、基準車両m[i+1]との変位差がgaprear*になるという前提に従う演算種別を選択し、演算実行部148Bに演算を行わせる。演算実行部148Bは、式(10)から得られる式(11)〜(13)に基づいて、tLC、xLC、およびgapLCを算出する。式中、tsetは、法規によって定まる下限値であり、例えば3[sec]程度の値である。
前減速モードが採用される場合、演算種別選択部148Aは、例えば、基準車両m[i]が等速度運動、自車両Mが等加速度運動をすると仮定して演算実行部148Bに演算を行わせる。自車両Mと基準車両m[i]の運動方程式は、式(14)で表される。式(14)をtLCについて整理すると式(15)となる。基準車両m[i]とのの変位差がgapfront*になったときに車線変更が完了するためには、式(15)の判別式がゼロとなる必要がある。判別式をゼロとするための加速度gは、式(16)で表される。演算実行部148Bは、式(16)で求められるgを用いて式(17)〜(19)に基づいて、tLC、xLC、およびgapLCを算出する。
真横モードが採用される場合、演算種別選択部148Aは、例えば、自車両Mがtset経過後に車線変更を完了できるという前提の下、式(20)〜(22)に基づいて、tLC、xLC、およびgapLCを演算実行部148Bに算出させる。
横減速モードが採用される場合、演算種別選択部148Aは、例えば、自車両Mが等加速度gで減速しながらtset経過後に車線変更を完了できるという前提の下、式(23)〜(25)に基づいて、tLC、xLC、およびgapLCを演算実行部148Bに算出させる。この場合、加速度gは一定値(例えば、マイナス0.1g〜マイナス0.2g程度)に設定される。
等速後退モードが採用される場合、演算種別選択部148Aは、基準車両m[i]、自車両Mともにが等速度運動をすると仮定し、加速度g=0、車線変更所要時間tLCが経過したとき(すなわち車線変更が完了したとき)に、基準車両m[i]との変位差がgapfront*になるという前提に従う演算種別を選択し、演算実行部148Bに演算を行わせる。演算実行部148Bは、式(26)から得られる式(27)〜(28)に基づいて、tLC、xLC、およびgapLCを算出する。
後減速モードが採用される場合、演算種別選択部148Aは、例えば、自車両Mが等加速度gで減速しながら車線変更所要時間tLCが経過したとき(すなわち車線変更が完了したとき)に、基準車両m[i]との変位差がgapfront*になるという前提に従う演算種別を選択し、演算実行部148Bに演算を行わせる。演算実行部148Bは、式(30)から得られる式(31)〜(33)に基づいて、tLC、xLC、およびgapLCを算出する。この場合、加速度gは一定値(例えば、マイナス0.1g〜マイナス0.2g程度)に設定される。
以下、ターゲット位置候補評価部148により算出された評価値に基づくターゲット位置候補TAの決定手法について説明する。ターゲット位置決定部150は、複数の評価値(車線変更時走行距離xLC、被評価車間距離gapLC、および加速度g)を総合的に評価し、評価結果の良好なターゲット位置候補cTAを、ターゲット位置TAとして決定する。
以下、車線変更実行部152による各種処理について説明する。車線変更実行部152は、ホールド解除判定部152Aによりターゲット位置TAのホールドが解除されるまで、ターゲット位置TAを固定して制御を行う。ホールドの解除については後述する。
速度決定部152Bは、例えば、第1車線(以下、自車線)から第2車線(以下、車線変更先車線)に車線変更する場合において、自車線において自車両Mの前方を走行する第1車両(以下、前走車両mf)と自車両Mとの関係に基づく第1目標速度VM1と、車線変更先車線においてターゲット位置TAの前方を走行する第2車両(他車両m[i])と自車両Mとの関係に基づく第2目標速度VM2とを所定の割合ratioで反映させて(例えば、加重和を求めることで)自車両Mの速度VMを決定する。この関係は、式(35)で表される。図25は、第1目標速度VM1と第2目標速度VM2の関係を示す図である。
VM2=MAX{Vset,VFB(xm[i]→xset2)} …(37)
縦方向の位置合わせが不要な場合(第1の場合)とは、ターゲット位置TAが自車両Mの側方にあり、そのまま旋回すれば車線変更できる場合である。例えば、図4におけるターゲット位置候補cTA[2]をターゲット位置TAとして選択した場合が該当する。この場合、速度決定部152Bは、車線変更の横方向の進捗率PRyに基づいて割合ratioを決定する。図26は、横方向の進捗率PRyの決定手法について説明するための図である。速度決定部152Bは、自車線の中心線CLから車線変更する側の道路区画線までの距離、すなわち車線幅LWの半分(1/2LW)を分母とし、自車線の中心線CLから自車両Mの代表点までの距離を分子とした値を、進捗率PRyとして算出する。この関係は、例えば、式(38)で表される。
縦方向の位置合わせが必要な場合(第2の場合)とは、ターゲット位置TAが自車両Mの側方にはなく、車線変更先の他車両Mとの相対位置を調整する必要がある場合である。例えば、図4におけるターゲット位置候補cTA[2]以外のターゲット位置候補cTAをターゲット位置TAとして選択した場合が該当する。この場合、速度決定部152Bは、まず、縦方向の進捗率PRxに基づいて割合ratioを決定し、縦方向の進捗率PRxが1になった後に、車線変更の横方向の進捗率PRyを加味して割合ratioを決定する。縦方向の進捗率PRxの決定手法は、基準車両が自車両Mの前方にある場合と、後方にある場合とで異なるものとなる。
GR1=r2−r1 …(42)
GR2=1−r2 …(43)
速度決定部152Bは、割合ratioを決定する場合において、横方向の進捗率PRyに対する割合ratioの増加程度を、上記とは異なる手法で調整してもよい。図31は、縦方向の位置合わせが不要な場合における割合ratioの推移の第2例を示す図である。図32は、縦方向の位置合わせが必要な場合における割合ratioの推移の第2例を示す図である。図示するように、速度決定部152Bは、横方向の進捗率PRyに応じて割合ratioを増加させる際に、横方向の進捗率PRyが0から第1変化点PRy_1までの区間Aにおける割合ratioの増加率を、横方向の進捗率PRyが第1変化点PRy_1から第2変化点PRy_2までの区間Bにおける割合ratioの増加率よりも小さくする。また、速度決定部152Bは、横方向の進捗率PRyに応じて割合ratioを増加させる際に、区間Bにおける割合ratioの増加率を、横方向の進捗率PRyが第2変化点PRy_2から1までの区間Cにおける割合ratioの増加率よりも大きくする。なお、図31の場合における第1変化点PRy_1と図32の場合における第1変化点PRy_1は、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。図31の場合における第2変化点PRy_2と図32の場合における第2変化点PRy_2も、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。
以下、ホールド解除判定部152Aの処理について説明する。ホールド解除判定部152Aは、ターゲット位置決定部150によりターゲット位置TAが決定されたタイミングで、決定されたターゲット位置TAをホールドし、所定条件が満たされるまで、ホールド中のターゲット位置TAに向けて制御を行うように速度決定部152Bおよび操舵角決定部152Cに指示する。「ターゲット位置TAをホールドする」とは、ターゲット位置TAを保持ないし維持することである。また、「ターゲット位置TAをホールドする」とは、ターゲット位置TAの前後の車両のうち少なくとも一方をホールドすることを意味してもよい。
図42は、実施形態の自動運転制御装置100のハードウェア構成の一例を示す図である。図示するように、自動運転制御装置100は、通信コントローラ100−1、CPU100−2、ワーキングメモリとして使用されるRAM(Random Access Memory)100−3、ブートプログラムなどを格納するROM(Read Only Memory)100−4、フラッシュメモリやHDD(Hard Disk Drive)などの記憶装置100−5、ドライブ装置100−6などが、内部バスあるいは専用通信線によって相互に接続された構成となっている。通信コントローラ100−1は、自動運転制御装置100以外の構成要素との通信を行う。記憶装置100−5には、CPU100−2が実行するプログラム100−5aが格納されている。このプログラムは、DMA(Direct Memory Access)コントローラ(不図示)などによってRAM100−3に展開されて、CPU100−2によって実行される。これによって、認識部130、行動計画生成部140、および第2制御部160のうち一部または全部が実現される。
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は、前記記憶装置に記憶された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、
前記認識された周辺状況に基づいて、前記車両の加減速および操舵を制御し、
前記車両を車線変更させる場合、前記車線変更の種別に応じて、前記車線変更する際のターゲット位置候補の探索範囲または設定範囲を決定する、
ように構成されている、車両制御装置。
12 レーダ装置
14 ファインダ
16 物体認識装置
20 通信装置
50 ナビゲーション装置
60 MPU
100 自動運転
120 第1制御部
130 認識部
131 カーブ路予測部
132 カーブ曲率取得部
133 位置関係認識部
134 認識精度導出部
135 走行台数認識部
136 車線変更成功確率認識部
140 行動計画生成部
142 車線変更制御部
144 車線変更種別判定部
146 ターゲット位置候補設定部
148 ターゲット位置候補評価部
148A 演算種別選択部
148B 演算実行部
150 ターゲット位置決定部
150A イベント残距離計算部
150B 運転者傾向学習部
152 車線変更実行部
152A ホールド解除判定部
152B 速度決定部
152C 操舵角決定部
160 第2制御部
Claims (7)
- 車両の周辺状況を認識する認識部と、
前記認識部により認識された周辺状況に基づいて、前記車両の加減速および操舵を制御する運転制御部と、を備え、
前記運転制御部は、前記車両を車線変更させる場合、前記車線変更の種別に応じて、前記車線変更する際のターゲット位置候補の探索範囲または設定範囲を決定する、
車両制御装置。 - 前記運転制御部は、
前記車両を車線変更させる場合、前記車線変更の種別が、少なくとも、
予め定められた経路に沿って走行するための車線変更である第1種別、
前走車両を追い越すための車線変更である第2種別、
乗員からの要求による車線変更である第3種別のいずれであるかを判定し、
前記車線変更の種別が第1種別である場合、前記車線変更の種別が第2種別または第3種別である場合に比して、前記探索範囲または前記設定範囲を広くする、
請求項1記載の車両制御装置。 - 前記運転制御部は、
前記車線変更の種別が第2種別または第3種別である場合、車線変更先の車線における前記車両に最も近い車間領域に前記探索範囲または前記設定範囲を設定し、
前記車線変更の種別が第1種別である場合、前記車線変更先の車線における複数の車間領域に前記探索範囲または前記設定範囲を設定する、
請求項2記載の車両制御装置。 - 前記車両は、少なくとも前記運転制御部により実現される第1運転状態と、前記第1運転状態よりも運転者に課されるタスクが低減される第2運転状態とのいずれかで走行し、
前記運転制御部は、前記車両を前記第1運転状態で走行させている場合に、前記車両を車線変更させる、
請求項1から3のうちいずれか1項記載の車両制御装置。 - 前記運転制御部は、前記車両がカーブ路を走行している場合、前記カーブ路の曲率に応じて、前記探索範囲または前記設定範囲のサイズを決定する、
請求項1から4のうちいずれか1項記載の車両制御装置。 - コンピュータが、
車両の周辺状況を認識し、
前記認識した周辺状況に基づいて、前記車両の加減速および操舵を制御し、
前記車両を車線変更させる場合、前記車線変更の種別に応じて、前記車線変更する際のターゲット位置候補の探索範囲または設定範囲を決定する、
車両制御方法。 - コンピュータに、
車両の周辺状況を認識させ、
前記認識した周辺状況に基づいて、前記車両の加減速および操舵を制御させ、
前記車両を車線変更させる場合、前記車線変更の種別に応じて、前記車線変更する際のターゲット位置候補の探索範囲または設定範囲を決定させる、
プログラム。
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