JP2021192266A - 車両制御装置、車両制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】車両の走行軌跡を決定する新たな技術を提供する。【解決手段】本発明の車両制御装置１０は、先行車両の所定の挙動を検出する検出部１２と、道路に沿って設定された標準軌跡に沿って自車両を移動させる第１の制御と、先行車両の所定の挙動が検出された場合に第１の制御と異なる制御で自車両を移動させる第２の制御と、の一方を実行する制御部１１と、を有する。検出部１２は、例えば、所定時間内で進行方向に対し左方向に移動後に右方向に移動する挙動、又は、所定時間内で進行方向に対し右方向に移動後に左方向に移動する挙動を検出する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両制御装置、車両制御方法及びプログラムに関する。

特許文献１及び２には、自動運転に関する技術が開示されている。

特許文献１には、走行環境に応じて道路領域内の位置取りに関する移動戦略を生成する走行軌跡生成装置が開示されている。当該文献には、例えば、前方に駐車している車両を検出すると、当該車両を避ける走行軌跡を生成することが開示されている。

特許文献２には、先行車両の走行軌跡を検出し、先行車両の走行軌跡に追従するように自車両の走行軌跡を決定する走行経路生成装置が開示されている。

特開２０１０−１９８５７８号公報 特開２０１５−１９１５５３号公報

特許文献１に記載の技術の場合、例えば先行車両の陰になり、道路上の障害物の検出に遅れた場合、当該障害物を回避する走行軌跡の生成が遅れてしまう。結果、障害物に起因した事故が生じ得る。

特許文献２に記載の技術によれば、先行車両が障害物を回避する走行軌跡を取った場合、それに追従することで障害物を回避できる。このため、障害物の検出に遅れても障害物を回避し得る。

しかし、先行車両と自車両は目的地等が異なるため、常に先行車両の走行軌跡に追従すると、不要な挙動を行う可能性がある。例えば、先行車両が右折のために右方向に車線変更したが、その箇所を直進する予定の自車両は車線変更が不要な場合がある。常に先行車両の走行軌跡に追従すると、このような場合に不要な車線変更を行ってしまう。

本発明の課題の一例は、車両の走行軌跡を決定する新たな技術を提供することである。

請求項１に記載の発明は、
先行車両の所定の挙動を検出する検出部と、
道路に沿って設定された標準軌跡に沿って自車両を移動させる第１の制御と、前記所定の挙動が検出された場合に前記第１の制御と異なる制御で前記自車両を移動させる第２の制御と、の一方を実行する制御部と、
を有する車両制御装置である。

また、本発明は、
コンピュータが、
先行車両の所定の挙動を検出する検出工程と、
道路に沿って設定された標準軌跡に沿って自車両を移動させる第１の制御と、前記所定の挙動が検出された場合に前記第１の制御と異なる制御で前記自車両を移動させる第２の制御と、の一方を選択的に実行する制御工程と、
を実行する車両制御方法である。

また、本発明は、
コンピュータを、
先行車両の所定の挙動を検出する検出手段、
道路に沿って設定された標準軌跡に沿って自車両を移動させる第１の制御と、前記所定の挙動が検出された場合に前記第１の制御と異なる制御で前記自車両を移動させる第２の制御と、の一方を実行する制御手段、
として機能させるプログラムである。

本実施形態の車両制御装置の機能ブロック図の一例を示す図である。 本実施形態の車両制御装置のハードウエア構成の一例を示すブロック図である。 本実施形態の標準軌跡を説明するための図である。 本実施形態の車両制御装置の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

まず、本実施形態の車両制御装置の概要を説明する。本実施形態の車両制御装置は、車両に搭載され、車両の動作を制御する（ハンドル、アクセル及びブレーキの操作等）。車両制御装置は、目的地に応じて決定されたルート通りに、自車両（車両制御装置を搭載した車両。以下同様）を移動させる。

なお、車両制御装置は、複数の制御を選択的に実行し、道路上の走行軌跡を決定する。まず、車両制御装置は、道路に沿って予め設定された標準軌跡に沿って自車両を移動させる第１の制御を実行できる。標準軌跡は、道路の中で（各レーンの中で）走行すべき軌跡（位置）を示す。標準軌跡は、例えば道路の態様（各レーンの幅、レーンの数、直線、なだらかなカーブ、急カーブ、上り、下り、歩道の幅等）等に基づき予め決定され、地図データに埋め込まれている。例えば、各レーンの幅が広い直線の道路では、レーンの真ん中に標準軌跡が設定されてもよい。標準軌跡に沿って自車両を移動させる詳細の一例は、以下で説明する。

また、車両制御装置は、先行車両の所定の挙動（道路上の障害物を回避したと考えられる所定の挙動）を検出した場合に、先行車両の走行軌跡に沿って自車両を移動させる第２の制御を実行できる。

このような本実施形態の車両制御装置の場合、所定のイベント（例えば、先行車両の所定の挙動）が検出されない限り、道路に沿って予め設定された標準軌跡に沿って自車両を移動させることができる（第１の制御）。このため、常時、先行車両の走行軌跡に沿って自車両を移動させることで自車両が不要な挙動（不要な車線変更等）を行う不都合を抑制できる。

また、本実施形態の車両制御装置の場合、先行車両の所定の挙動（道路上の障害物を回避したと考えられる所定の挙動）を検出すると、それに応じて、先行車両の走行軌跡に沿って自車両を移動させることができる（第２の制御）。このため、例えば先行車両の陰になり、道路上の障害物の検出に遅れた場合であっても、先行車両の走行軌跡に沿って移動することで当該障害物を回避できる。

次に、本実施形態の車両制御装置の構成を詳細に説明する。

車両制御装置は、車両に搭載され、自車両を制御する装置である。車両制御装置は、例えば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。

図１に、本実施形態の車両制御装置１０の機能ブロック図の一例を示す。図示するように、車両制御装置１０は、制御部１１と、検出部１２とを有する。

まず、これら機能部を実現する車両制御装置１０のハードウエア構成の一例を説明する。各機能部は、任意のコンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、メモリにロードされるプログラム、そのプログラムを格納するハードディスク等の記憶ユニット（あらかじめ装置を出荷する段階から格納されているプログラムのほか、ＣＤ（Compact Disc）等の記憶媒体やインターネット上のサーバ等からダウンロードされたプログラムをも格納できる）、ネットワーク接続用インターフェイスを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。

図２は、本実施形態の車両制御装置１０のハードウエア構成を例示するブロック図である。図２に示すように、車両制御装置１０は、プロセッサ１Ａ、メモリ２Ａ、入出力インターフェイス３Ａ、周辺回路４Ａ、バス５Ａを有する。周辺回路４Ａには、様々なモジュールが含まれる。なお、周辺回路４Ａを有さなくてもよい。

バス５Ａは、プロセッサ１Ａ、メモリ２Ａ、周辺回路４Ａ及び入出力インターフェイス３Ａが相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。プロセッサ１Ａは、例えばＣＰＵやＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などの演算処理装置である。メモリ２Ａは、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリである。入出力インターフェイス３Ａは、入力装置（キーボード、マウス、マイク、タッチパネルディスプレイ装置、タッチセンサー、ジェスチャーインターフェース等）、外部装置、外部サーバ、外部センサ等から情報を取得するためのインターフェイスや、出力装置（ディスプレイ、スピーカ、プリンター等）、外部装置、外部サーバ等に情報を出力するためのインターフェイス(メーラ等)などを含む。プロセッサ１Ａは、各モジュールに指令を出し、それらの演算結果をもとに演算を行うことができる。

次に、図１に示す各機能部の機能を詳細に説明する。

検出部１２は、制御部１１の制御内容（上記第１及び第２の制御等）を切り換える所定のイベントを検出する。検出部１２は、自車両に搭載されたセンサ（カメラ、ライダー（LIDAR：Laser Illuminated Detection And Ranging、Laser Imaging Detection And RangingまたはLiDAR：Light Detection And Ranging）、レーダ等）の出力や外部装置から取得した情報等に基づき、所定のイベントを検出することができる。

例えば、検出部１２は、所定のイベントとして、先行車両の所定の挙動を検出することができる。先行車両の所定の挙動は、道路上の障害物を回避したと考えられる所定の挙動である。検出部１２は、自車両に搭載されたセンサの出力に基づき先行車両の所定の挙動を検出してもよいし、車車間通信で、所定の挙動を行ったことの通知を所定の挙動を行った先行車両自身から取得してもよい。

例えば、検出部１２は、「所定時間内で進行方向に対して左方向に移動後に右方向に移動、又は、所定時間内で進行方向に対して右方向に移動後に左方向に移動」を、先行車両の所定の挙動として検出してもよい。その他、検出部１２は、「ウインカーなしで（ウインカーが非点灯の状態で）進行方向に対して左方向に移動後に右方向に移動、又は、ウインカーなしで（ウインカーが非点灯の状態で）進行方向に対して右方向に移動後に左方向に移動」を、先行車両の所定の挙動として検出してもよい。

その他、検出部１２は、「ウインカーなしで所定時間内に進行方向に対して左方向に移動後に右方向に移動、又は、ウインカーなしで所定時間内に進行方向に対して右方向に移動後に左方向に移動」を、先行車両の所定の挙動として検出してもよい。その他、検出部１２は、「同じレーン内で進行方向に対して左方向に移動後に右方向に移動、又は、同じレーン内で進行方向に対して右方向に移動後に左方向に移動」を、先行車両の所定の挙動として検出してもよい。

その他、検出部１２は、「同じレーン内で所定時間内に進行方向に対して左方向に移動後に右方向に移動、又は、同じレーン内で所定時間内に進行方向に対して右方向に移動後に左方向に移動」を、先行車両の所定の挙動として検出してもよい。その他、検出部１２は、「同じレーン内でウインカーなしで所定時間内に進行方向に対して左方向に移動後に右方向に移動、又は、同じレーン内でウインカーなしで所定時間内に進行方向に対して右方向に移動後に左方向に移動」を、先行車両の所定の挙動として検出してもよい。

これらはいずれも、車両の目の前の障害物を左右方向の小さなずれ動作で回避する際の挙動である。

上記条件の「進行方向に対して左方向の移動」及び「進行方向に対して右方向の移動」は、各々、「進行方向に対して左方向にずれる動作」及び「進行方向に対して右方向にずれる動作」を意味する。上記条件の「進行方向に対して左方向の移動」及び「進行方向に対して右方向の移動」は、基準値以上の移動（基準値以上のずれ）であってもよい。すなわち、検出部１２は、前方車両が基準値以上進行方向に対して右方向（又は左方向）に移動すると、前方車両が上記条件の右方向（又は左方向）の移動を行ったと判断してもよい。基準値を適切に設定することで、精度よく、車両の目の前の障害物の回避する動作を検出できる。

上記条件の「所定時間」は設計的事項であるが、比較的短い時間（数秒等）となることが想定される。

上記条件の「同じレーン内での進行方向に対して左右方向の移動」は、車体の全てが同じレーン内に残った状態での左右方向の移動であってもよいし、車体の少なくとも一部が同じレーン内に残った状態での左右方向の移動であってもよい。

その他、検出部１２は、「所定の曲率半径（基準値）以下での円運動」を、先行車両の所定の挙動として検出してもよい。当該条件の基準値は設計的事項であるが、ここでは急なハンドル操作で右方向又は左方向に急に移動する（ずれる）ことを想定しているため、比較的小さな値となる。

検出部１２は、例えば先行車両の走行軌跡に基づき、当該所定の挙動を検出してもよい。先行車両の走行軌跡は、車車間通信で先行車両から取得してもよいし、自車両に搭載されたセンサの出力に基づき算出してもよい。いずれであっても、検出部１２は、リアルタイム処理で先行車両の走行軌跡を取得する。この場合、検出部１２は、予め定められたルールに従い、先行車両の走行軌跡上の複数の測定点の曲率半径を順次算出してもよい。そして、曲率半径が基準値を下回る箇所が存在すれば、所定の曲率半径（基準値）以下での円運動をしたと判断してもよい。その他、検出部１２は、曲率半径が基準値を下回る箇所が所定数以上連続すると、所定の曲率半径（基準値）以下での円運動をしたと判断してもよい。その他、検出部１２は、直近の複数の測定点各々の曲率半径の統計値（平均値、最大値、最小値、最頻値、中央値等）が基準値を下回ると、所定の曲率半径（基準値）以下での円運動をしたと判断してもよい。曲率半径の基準値は先行車両の速度によって変化させてもよい。

その他、検出部１２は、「進行方向に対し右方向または左方向に移動した後に、移動した位置（道路の幅方向の位置）を所定時間（設計的事項）以上維持する挙動」を、先行車両の所定の挙動として検出してもよい。

なお、検出部１２が検出する先行車両の所定の挙動は、上記例示した複数の所定の挙動の中の任意の２つ以上であってもよい。

制御部１１は、自車両を制御する。例えば、制御部１１は、自車両のハンドル、アクセル、ブレーキ及びその他の動作を制御する。自車両の制御は、あらゆる技術を利用して実現できる。

制御部１１は、目的地までのルートを取得すると、当該ルート通りに自車両を移動させる。目的地までのルートは、ユーザにより設定された目的地、自車両の現在位置、算出した複数のルートの中からのユーザの選択等に基づき決定される。目的地の設定、自車両の現在位置の取得、及び、ルートの決定は、あらゆる技術を利用して実現できる。

制御部１１は、複数の制御を選択的に実行して、道路上の走行軌跡を決定することができる。

まず、制御部１１は、道路に沿って予め設定された標準軌跡に沿って自車両を移動させる第１の制御を実行する。制御部１１は、自車両の所定位置（例えば、車幅方向の中心）が標準軌跡上を移動するように自車両を制御する。

標準軌跡は、道路の中で（各レーンの中で）で走行すべき軌跡（位置）を示す。標準軌跡は、道路の態様（各レーンの幅、レーンの数、直線、なだらかなカーブ、急カーブ、上り、下り、歩道の幅等）に基づき予め決定され、地図データに埋め込まれている。例えば、各レーンの幅が広い直線の道路では、レーンの真ん中に標準軌跡が設定されてもよい。

図３に、直線道路に沿って設定された標準軌跡Ａの一例を示す。標準軌跡は、各レーンの進行方向に向かって右側に位置する目印からの距離Ｄ１、又は、同方向に向かって左側に位置する目印からの距離Ｄ２により特定される点の集合で示されてもよい。その他、標準軌跡は、Ｄ１とＤ２の比（１対１等）で特定される点の集合で示されてもよい。目印は、各レーンを仕切る線（道路上に記載された白線等）であってもよいし、その他であってもよい。

制御部１１は、自車両に搭載されたセンサの出力に基づき、レーン幅方向の自車両の位置を算出することができる。レーン幅方向の自車両の位置は、各レーンの進行方向に向かって右側に位置する目印から自車両の所定の部分（例えば、車幅方向の中心）までの距離ｄ１で示されてもよいし、同方向に向かって左側に位置する目印から自車両の所定の部分までの距離ｄ２により示されてもよいし、ｄ１とｄ２の比で示されてもよい。目印は、各レーンを仕切る線（道路上に記載された白線等）であってもよいし、その他であってもよい。自車両に搭載されたセンサの出力に基づいたレーン幅方向の自車両の位置の算出は、あらゆる技術を利用して実現できる。

そして、制御部１１は、レーン幅方向の自車両の位置が標準軌跡上になるように、自車両のレーン幅方向の位置を調整する。例えば、制御部１１は、Ｄ１とｄ１が一致するように、又は、Ｄ２とｄ２が一致するように、又は、Ｄ１とＤ２の比がｄ１とｄ２の比と一致するように、自車両のレーン幅方向の位置を調整する。ここでの一致は、完全一致であってもよいし、多少の差異を許してもよい。

ここで、制御部１１は、第１の制御を実行中に先行車両の所定の挙動が検出された場合に、第１の制御と異なる第２の制御を実行する。第２の制御では、制御部１１は、先行車両の走行軌跡に沿って自車両を移動させる。先行車両の走行軌跡に沿って自車両を移動させる手段は、あらゆる技術を利用して実現できる。

なお、制御部１１は、自車両を第２の制御で移動させている場合に先行車両が他のレーンに進入して移動した場合、自車両が当該他のレーンに進入する前に、当該他のレーンにおけるその他の車両の存在を確認してもよい。

そして、制御部１１は、例えば、先行車両による他のレーンへの進入位置を含む他のレーンの所定エリア内にその他の車両が存在しない場合、自車両を当該他のレーンに進入させてもよい。

一方、先行車両による他のレーンへの進入位置を含む他のレーンの所定エリア内にその他の車両が存在する場合、制御部１１は、先行車両の走行軌跡に沿って他のレーンに進入する前に自車両を減速又は停止させてもよい。そして、制御部１１は、他のレーンにおける所定の状態を確認してから、自車両を他のレーンに進入させてもよい。所定の状態は、上記他のレーンの上記所定エリア内にその他の車両が存在しない状態や、当該所定のエリア内の自車両よりも後方の車両の所定の状態（停止、減速等の道を譲ってくれる行為）等が例示されるが、これらに限定されない。

なお、制御部１１は、「標準軌跡に沿って移動させる第１の制御」から「先行車両の走行軌跡に沿って自車両を移動させる第２の制御」に切り替えた後、復帰条件を満たすと、再び、第１の制御に切り替えることができる。

復帰条件は、例えば、「前方車両による所定の挙動の原因の特定」及び「特定した原因の回避の確認」であってもよい。制御部１１は、前方車両による所定の挙動が行われた位置周辺、たとえば前方車両の走行レーン内であって、前方車両による所定の挙動が行われた位置から所定距離先までのエリアで、自車両に搭載されたセンサの出力に基づいて、車両の進行を妨げる１つ又は複数の障害物を検出した場合、その障害物を、前方車両による所定の挙動の原因と判断してもよい。そして、制御部１１は、自車両がその障害物を通り過ぎると、当該原因を回避したと判断してもよい。

その他、復帰条件は、先行車両による所定の挙動が行われてから所定時間の経過であってもよい。その他、復帰条件は、「先行車両による所定の挙動が行われた時の先行車両の位置」を超えた後の自車両の走行距離が基準値を超えたことであってもよい。

次に、図４のフローチャートを用いて、本実施形態の車両制御装置１０の処理の流れの一例を説明する。

制御部１１は、目的地までのルートを取得すると（Ｓ１０）、自車両を制御して当該ルートに沿った移動を開始させる。開始時点では、制御部１１は、第１の制御で自車両を移動させる。すなわち、制御部１１は、道路に沿って予め設定された標準軌跡を地図データから取得し、当該標準軌跡に沿って移動するように自車両を制御する（Ｓ１１）。

先行車両による所定の挙動を検出しない間（Ｓ１２のＮｏ）、かつ、目的地に到着しない間（Ｓ１３のＮｏ）、制御部１１は、第１の制御を継続する。

先行車両による所定の挙動を検出すると（Ｓ１２のＹｅｓ）、制御部１１は、第１の制御から第２の制御に切り替える。すなわち、制御部１１は、先行車両の走行軌跡に沿って自車両を移動させる制御を開始する（Ｓ１４）。復帰条件を満たさない間（Ｓ１５のＮｏ）、第２の制御を継続する。復帰条件を満たすと（Ｓ１５のＹｅｓ）、制御部１１は、第２の制御から第１の制御に切り替える。すなわち、制御部１１は、標準軌跡に沿って自車両を移動させる制御を開始する（Ｓ１６）。制御部１１は、目的地に到着しない間（Ｓ１３のＮｏ）、上記処理を繰り返す。

目的地に到着すると（Ｓ１３のＹｅｓ）、制御部１１は自車両を停止させ、処理を終了する。

ここで、変形例を説明する。上記説明では、検出部１２は、第１の制御から他の制御に切り替える所定のイベントとして、先行車両の所定の挙動を検出する例を説明したが、検出部１２は先行車両の所定の挙動に加えて、その他のイベントを検出してもよい。例えば、検出部１２は、自車両に搭載されたセンサの出力に基づき、標準軌跡上の移動を妨げる所定の障害物（例えば、駐車車両、落下物等）を検出してもよい。この場合、制御部１１は、当該イベントの検出に応じて、検出された所定の障害物を回避する走行軌跡（標準軌跡を逸脱する軌跡）を決定し、当該走行軌跡に沿って自車両を移動させる制御（第３の制御）を行ってもよい。すなわち、標準軌跡上の移動を妨げる所定の障害物（駐車車両、落下物等）の検出に応じて、第１の制御から第３の制御に切り替えてもよい。

障害物を回避する走行軌跡（標準軌跡を逸脱する軌跡）を決定する処理は、あらゆる技術を利用して実現できる。第３の制御の走行軌跡は、障害物の手前（開始地点）から、障害物を通り過ぎた後の所定位置（終了地点）までの区間の軌跡として決定される。開始地点及び終了地点は、いずれも、標準軌跡上に位置してもよい。そして、制御部１１は、開始地点に到着すると、第１の制御から第３の制御に切り替え、終了地点に到着すると、第３の制御から第１の制御に切り替えてもよい。

以上説明した本実施形態の車両制御装置１０によれば、所定のイベント（例えば、先行車両の所定の挙動）が検出されない限り、道路に沿って予め設定された標準軌跡に沿って自車両を移動させることができる（第１の制御）。このため、常時、先行車両の走行軌跡に沿って自車両を移動させることで自車両が不要な挙動（不要な車線変更等）を行う不都合を抑制できる。

また、本実施形態の車両制御装置１０によれば、先行車両の所定の挙動（道路上の障害物を回避したと考えられる所定の挙動）を検出すると、それに応じて、先行車両の走行軌跡に沿って自車両を移動させることができる（第２の制御）。このため、例えば先行車両の陰になり、道路上の障害物の検出に遅れた場合であっても、先行車両の走行軌跡に沿って移動することで当該障害物を回避できる。

また、本実施形態の車両制御装置１０によれば、標準軌跡を逸脱し、先行車両の走行軌跡に沿って自車両を移動させた場合、所定の復帰条件を満たすと、再び、標準軌跡に沿って移動するように自車両を制御できる。所定の復帰条件を適切に定めることで、第２の制御を不要に長く継続することによる不都合や、第２の制御から第１の制御への切り替えを早くし過ぎることによる不都合を抑制できる。

また、本実施形態の車両制御装置１０によれば、先行車両の走行軌跡に沿って自車両を移動させる場合に先行車両が他のレーンに進入して移動すると、他のレーンの状況を確認したり、自車両を減速させたりして安全を確認した後に、自車両を他のレーンに進入させることができる。このため、安全を確保できる。

以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１Ａ プロセッサ
２Ａ メモリ
３Ａ 入出力Ｉ／Ｆ
４Ａ 周辺回路
５Ａ バス
１０ 車両制御装置
１１ 制御部
１２ 検出部

Claims (1)

1. 先行車両の所定の挙動を検出する検出部と、
   道路に沿って設定された標準軌跡に沿って自車両を移動させる第１の制御と、前記所定の挙動が検出された場合に前記第１の制御と異なる制御で前記自車両を移動させる第２の制御と、の一方を実行する制御部と、
   を有する車両制御装置。

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