JP6714714B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、自動運転（自動運転支援を含む）が可能な車両に適用して好適な車両制御装置に関する。

特許５３０６９３４号公報（以下、ＪＰ５３０６９３４Ｂという。）には、複数の行動目的を生成するために、演算周期の長短に応じて階層化された複数のモジュール（行動目的生成モジュールという。）を備え、該複数の行動目的生成モジュールの演算結果により制御モジュールを通じて制御対象を制御する制御システムが開示されている。この制御システムによる具体的な制御対象は、脚式ロボットである。

このＪＰ５３０６９３４Ｂは、演算周期に応じて３つの階層に分割された行動目的生成モジュールを有し、最も演算周期の長い行動目的生成モジュールが、前記ロボットを目標位置まで移動させることを担当し、演算周期が中間の行動目的生成モジュールが、前記ロボットに物体との接触を回避させることを担当し、演算周期が短い行動目的生成モジュールが、前記ロボットの姿勢を安定化させることを担当している。

この階層化された制御システムでは、演算周期が長い行動目的生成モジュールによる評価結果よりも演算周期が短い行動目的生成モジュールによる評価結果を優先的に反映させた形で前記制御対象の動作を制御するように構成されている（ＪＰ５３０６９３４Ｂの請求項１）。

ところで、自動運転（自動運転支援を含む）が可能な車両では、認識された直近の走行環境に対する適応性・応答性を満足させながら道路を走行して目標位置に到達することは勿論のこと、前記目標位置に到達するまでの乗員の快適性、乗り心地、例えば、模範的なドライバが運転するのと同様の車両の挙動変化の円滑性が重視される。

しかしながら、ＪＰ５３０６９３４Ｂでは、脚式ロボットであること等を原因として、演算周期が短い行動目的生成モジュールによる評価結果を優先的に反映させた形で前記脚式ロボットの動作を時々刻々制御し、目標位置まで到達するように構成されているので、制御対象の挙動変化の円滑性（乗員の乗り心地の快適性）を向上させる点については改良の余地がある。

この発明は上記のような課題を考慮してなされたものであり、自動運転車両（自動運転支援車両も含む。）の軌道生成処理に的確に適用可能であり、安定した軌道出力を得ることを可能とする車両制御装置を提供することを目的とする。

この発明に係る車両制御装置は、自動運転可能な車両を制御する車両制御装置であって、外界情報を検出する外界センサで検出された前記外界情報から少なくとも自車が走行するレーンのレーン形状を認識し、認識したレーン形状情報を含む外界認識情報を生成する外界認識部と、前記外界認識情報を利用して、第１演算周期で第１軌道を生成する第１軌道生成部と、前記外界認識情報を利用して、前記第１演算周期より長い第２演算周期で前記第１軌道より長い第２軌道を生成する第２軌道生成部と、前記第１軌道生成部及び前記第２軌道生成部を制御する統括制御部と、を備える。ここで、前記外界認識部は、前記第１演算周期以下の周期で前記認識処理を行うものであり、前記統括制御部は、前記第２軌道生成部が利用した前記外界認識情報がある場合には、該外界認識情報及び前記第２軌道を前記第１軌道生成部に参照させて前記第１軌道を生成させる。

このようにこの発明では、下位階層である第１軌道生成部が最新の外界認識情報及び上位階層の第２軌道生成部が生成した第２軌道を用いて、軌道最適化を行う場合、実際には外界情報（環境情報）が変化していなかったとしても、外界認識部の認識誤差などにより、上位階層である第２軌道生成部が用いた外界情報とは異なる外界情報を用いることになる。その場合、最新の外界情報に対して、第２軌道が最適解となっておらず、第１軌道を評価する評価関数に不要な多峰性が生じてしまい、出力軌道（第１軌道）が不安定になる可能性がある。

実際上、白線や停止線等からなるレーン形状には、認識誤差（認識ノイズ）は乗るが、本来、静的な（変化しない、動かない）ものであり、上位階層である第２軌道生成部が利用した外界認識情報と一部（レーン形状情報）が同じ外界認識情報を下位階層である第１軌道生成部が利用することで、下位階層である第１軌道生成部が参照する上位階層軌道である第２軌道との外界情報（環境情報）の不整合を抑制し、安定した軌道出力を行うことができる。

この場合、前記外界認識情報には、前記レーン形状情報を含む静的な外界認識情報の他に、交通参加者を含む自車の走行を抑制する走行抑制源情報を含む動的な外界認識情報である走行抑制源情報を含むものであり、前記統括制御部は、前記第１軌道生成部が軌道を生成する際に、動的な前記外界認識情報は、最新の外界認識情報を該第１軌道生成部に利用させる。

この発明によれば、第１軌道生成部が、第２軌道生成部の第２演算周期より短い第１演算周期で、第２軌道より短い第１軌道を生成する際に、交通参加者を含む動的な外界認識情報は、第１演算周期以下で認識されている最新の外界認識情報を利用して生成するので、交通参加者等に対する車両の応答性が低下しない第１軌道を生成することができる。

この場合、前記外界認識情報には、前記レーン形状情報の他に、前記自車の走行を規制する静的な外界認識情報である標識・標示情報が含まれるものであり、前記統括制御部は、前記標識・標示情報を前記第２軌道生成部に利用させるとともに、前記第２軌道生成部が利用した前記標識・標示情報を前記第１軌道生成部に利用させるようにしてもよい。

例えば、第２軌道生成部が利用した、最高速度を示す標識や停止線等の走行を規制する標識・標示情報を、第１軌道生成部に利用させるので、第２軌道生成部により生成された車両の速度の円滑な遷移や停止を行う第２軌道を第１軌道生成部で利用することができる。

また、前記統括制御部が制御する、前記第２演算周期より長い第３演算周期で、前記外界認識情報を利用して、前記第２軌道より長い第３軌道を生成する第３軌道生成部をさらに有し、前記統括制御部は、自動運転を開始する際、前記第１軌道生成部、前記第２軌道生成部、及び前記第３軌道生成部に対し、各軌道の生成を同時に開始させる一方、前記第２軌道が生成される前は、前記第１軌道生成部に対し、最新の外界認識情報を利用させて前記第１軌道を生成させ、前記第２軌道が生成されたときは、前記第１軌道生成部に対し、該第２軌道及び前記第２軌道生成部が利用したレーン形状を含む前記外界認識情報を利用させて前記第１軌道を生成させ、前記第３軌道が生成されたときは、前記第１軌道生成部に対し、該第３軌道及び前記第３軌道生成部が利用したレーン形状情報を含む前記外界認識情報を利用させて前記第１軌道を生成させるようにしてもよい。

この発明によれば、自動運転がオン状態とされたとき、第１軌道生成部、第２軌道生成部、及び第３軌道生成部により、まず、演算周期の最も短い第１軌道生成部により生成した第１軌道で車両を制御し、次に、演算周期が中くらいの第２軌道生成部により生成した第２軌道を考慮した前記第１軌道で車両を制御し、次いで、演算周期が最も長い第３軌道生成部により生成した第３軌道を考慮した前記第２軌道を生成し、さらに第３軌道を考慮して生成された前記第２軌道を考慮して前記第１軌道を生成し、生成された前記第１軌道で車両を制御するようにしている。

このため自動運転がオン状態とされたとき、直ちに自動運転を開始でき、且つ徐々に段階的に、乗り心地・快適性を考慮した自動運転に移行することができる。この場合において、下位階層の軌道生成部が参照する上位階層軌道と外界情報（環境情報）の不整合を抑制し、安定した軌道出力を行うことができる。

ここで、前記外界認識情報には、前記レーン形状情報、又は前記レーン形状情報及び前記標識・標示情報の他に、前記自車の走行を抑制する走行抑制源情報が含まれるものであり、前記統括制御部は、前記走行抑制源情報を、前記第３軌道生成部には利用させず、前記第１及び第２軌道生成部に利用させるようにしてもよい。

この発明によれば、相対的に長期軌道となる第３軌道では乗り心地（車両の挙動変化の円滑性）が重視され、中期軌道となる第２軌道及び短期軌道となる第１軌道では認識された外界環境に対する適応性・応答性が重視されるので、第１軌道及び第２軌道生成の際に、自車の走行を抑制する走行抑制源情報を利用することで、外界環境に対する適応性・応答性を確保しつつ、レーン形状を利用して生成された第３軌道を間接的に利用する第１軌道により車両を制御することで、乗り心地（快適性）が考慮された自動運転を行うことができる。

さらに、前記レーン形状情報は、路面に設けられたレーン規定物から認識される情報であり、前記走行抑制源情報は、障害物、交通参加者、又は信号機灯色を含む情報であるとしてもよい。

この発明によれば、第３軌道生成部は、路面に設けられたレーン規定物から認識される情報に基づき乗り心地を重視した軌道を生成でき、第１軌道生成部及び第２軌道生成部は、障害物、交通参加者、又は信号機灯色を含む情報に基づき適応性・応答性を重視した軌道を生成することができる。

さらにまた、前記レーン規定物は、レーンマーク又はレーン逸脱防止部材を含むとしてもよい。

この発明によれば、前記外界認識部は、レーンマーク又は縁石・ガードレール等のレーン逸脱防止部材から自車が走行するレーンのレーン形状を認識することができる。

この実施形態に係る車両制御装置が搭載された車両の概略構成ブロック図である。 図１中、要部の構成を抜き出したブロック図である。 環境マップの例示図である。 車両制御装置の動作説明（手動運転モード）に供されるフローチャートである。 車両制御装置の動作説明（自動運転モード）に供されるフローチャート（第１実施例）である。 車両制御装置の動作説明に供されるタイムチャート（第１実施例）である。 車両制御装置の動作説明（自動運転モード）に供されるフローチャート（第２実施例）である。 図８Ａは比較例のタイムチャート、図８Ｂは図６のタイムチャートをデフォルメして描いた実施形態（第１実施例）に係るタイムチャートである。 図９Ａは図８Ａと同じ比較例のタイムチャート、図９Ｂは図６のタイムチャートをデフォルメして描いた実施形態（第２実施例）に係るタイムチャートである。

以下、この発明に係る車両制御装置について、この車両制御装置が搭載された車両との関係において、好適な実施形態を挙げ添付の図面を参照しながら説明する。

［車両１０の構成］
図１は、この実施形態に係る車両制御装置１２が搭載された車両（自車又は自車両ともいう。）１０の概略構成を示すブロック図である。

車両１０は、車両制御装置１２を含み、該車両制御装置１２の他、該車両制御装置１２にそれぞれ通信線を介して接続される入力装置と出力装置とを備える。

前記入力装置として、外界センサ１４と、ナビゲーション装置１６と、車両センサ１８と、通信装置２０と、自動運転スイッチ（自動運転ＳＷ）２２と、操作デバイス２４に接続された操作検出センサ２６と、を備える。

前記出力装置として、図示しない車輪を駆動する駆動力装置２８と、前記車輪を操舵する操舵装置３０と、前記車輪を制動する制動装置３２と、を有するアクチュエータ２７を備える。

なお、ナビゲーション装置１６や通信装置２０は、入出力装置（ヒューマンインタフェース、送受信機）として利用することもできる。

［車両制御装置１２に接続される入出力装置の構成］
外界センサ１４は、車両１０の外界（前方、後方、側方等の周囲３６０゜）情報を取得する複数のカメラ３３と複数のレーダ３４とを備え、取得した車両１０の外界情報を車両制御装置１２に出力する。外界センサ１４は、さらに、複数のＬＩＤＡＲ（光検出と測距）を備えてもよい。

ナビゲーション装置１６は、衛星測位装置等を用いて車両１０の現在位置を検出・特定するとともに、ユーザインタフェースとして、タッチパネル式のディスプレイ、スピーカ及びマイクを有し、現在位置又はユーザが指定した位置から指定した目的地までの経路を算出し、車両制御装置１２に出力する。ナビゲーション装置１６により算出された経路は、経路情報として記憶装置４０の経路情報記憶部４４に記憶される。

車両センサ１８は、車両１０の速度（車速）を検出する速度（車速）センサ、加速度を検出する加速度センサ、横Ｇを検出する横Ｇセンサ、車両１０の垂直軸周りの角速度を検出するヨーレートセンサ、車両１０の向きを検出する方位センサ、車両１０の勾配を検出する勾配センサ等を含め、各検出信号を車両制御装置１２に出力する。これらの検出信号は、後述する演算周期Ｔｏｃ毎に自車状態情報Ｉｖｈとして記憶装置４０の自車状態情報記憶部４６に記憶される。

通信装置２０は、路側機、他車、及びサーバ等と通信し、信号機等に係わる情報、他車に係わる情報、及びプローブ情報・更新地図情報等を受信しあるいは送信する。なお、地図情報は、ナビゲーション装置１６に記憶される他、地図情報として記憶装置４０の地図情報記憶部４２にも記憶される。

操作デバイス２４は、アクセルペダル、ステアリングホイール（ハンドル）、ブレーキペダル、シフトレバー、及び方向指示レバー等を含む。操作デバイス２４には、ドライバによる操作の有無や操作量、操作位置を検出する操作検出センサ２６が取り付けられている。

操作検出センサ２６は、検出結果としてアクセル踏込（開度）量、ハンドル操作（操舵）量、ブレーキ踏込量、シフト位置、右左折方向等を車両制御部１１０に出力する。

自動運転スイッチ（自動運転切替器）２２は、例えば、インストルメントパネルに設けられ、ドライバ等のユーザが、非自動運転モード（手動運転モード）と自動運転モードを切り替えるためにマニュアル（手動）操作される押しボタンスイッチである。

自動運転モードは、ドライバが、アクセルペダルやステアリングホイールやブレーキペダル等の操作デバイス２４の操作を行わない状態で車両１０が車両制御装置１２の制御下に走行する運転モードであり、車両制御装置１２が、行動計画（後述する短期軌道Ｓｔ、中期軌道Ｍｔ、及び長期軌道Ｌｔ）に基づいて、駆動力装置２８、操舵装置３０、及び制動装置３２の一部又は全部を制御する運転モードである。

なお、自動運転モード中に、ドライバが、アクセルペダルやステアリングホイールやブレーキペダル等の操作デバイス２４の操作を開始した場合には、自動運転モードは自動的に解除され、非自動運転モード（手動運転モード）に切り替わる。

ここで、手動運転モードにおいても、公知のＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）機能やＬＫＡＳ（Lane Keep Assist System）機能等、一定の運転支援機能を実施することができる。

また、前記した自動運転スイッチ２２は、タッチ式でもよく、音声入力方式等にしてもよい。

駆動力装置２８は、駆動力ＥＣＵと、エンジン及び／又は駆動モータ等の車両１０の駆動源とから構成される。駆動力装置２８は、車両制御部１１０から入力される車両制御値Ｃｖｈに従って車両１０が走行するための走行駆動力（トルク）を生成し、トランスミッションを介し、あるいは直接に車輪に伝達する。

操舵装置３０は、ＥＰＳ（電動パワーステアリングシステム）ＥＣＵと、ＥＰＳ装置とから構成される。操舵装置３０は、車両制御部１１０から入力される車両制御値Ｃｖｈに従って車輪（操舵輪）の向きを変更する。

制動装置３２は、例えば、油圧式ブレーキを併用する電動サーボブレーキであって、ブレーキＥＣＵと、ブレーキアクチュエータとから構成される。

制動装置３２は、車両制御部１１０から入力される車両制御値Ｃｖｈに従って車輪を制動する。

なお、車両１０の操舵は、左右車輪に対するトルク配分や制動力配分を変更することでも可能である。

［車両制御装置１２の構成］
車両制御装置１２は、１又は複数のＥＣＵ（電子制御ユニット）により構成され、各種機能実現部の他、記憶装置４０等を備える。なお、機能実現部は、この実施形態では、ＣＰＵ（中央処理ユニット）が記憶装置４０に記憶されているプログラムを実行することにより機能が実現されるソフトウエア機能部であるが、集積回路等からなるハードウエア機能部により実現することもできる。

図２は、この実施形態に係る車両制御装置１２の要部の構成を図１から抜き出して示すブロック図である。

車両制御装置１２は、記憶装置４０（図１）及び機能実現部（機能実現モジュール）としての車両制御部１１０の他に、外界認識部５１と、認識結果受信部５２と、局所環境マップ生成部（環境マップ生成部ともいう。）５４と、長期軌道生成部７１と、中期軌道生成部７２と、短期軌道生成部７３と、これらを統括制御するとともに、タスク同期を制御する統括制御部（タスク同期モジュール）７０と、から構成される。

車両制御装置１２中、外界認識部５１は、静的な（変化しない又は動かない）外界認識情報Ｉｐｒｓと動的な（変化する又は動く可能性がある）外界認識情報Ｉｐｒｄとからなる外界認識情報Ｉｐｒを同時に生成する。

静的な外界認識情報Ｉｐｒｓを生成する際、外界認識部５１は、車両制御部１１０からの自車状態情報Ｉｖｈを参照し、さらに、外界センサ１４中、カメラ３３等からの外界情報（画像情報）に基づき、当該位置での車両１０の両側（右側と左側）のレーンマーク（白線等）を認識するとともに、交差点等の停止線までの距離（停止線まで、あと何ｍの位置にいるか。）、及び走行可能領域（レーンマークは気にせずにガードレールや縁石を除いた平面領域）等を認識し、静的な外界認識情報Ｉｐｒｓとして生成し、認識結果受信部５２に送信（出力）する。

なお、静的な外界認識情報Ｉｐｒｓには、レーンマーク、縁石、及びガードレール等のレーン規定物により規定されるレーン（直線レーン、曲線レーン、勾配レーン等）の形状を示すレーン形状情報Ｉｐｒｓｌと、外界情報（画像情報）に含まれる自車１０の走行を規制する標識（最高速度標識追い越し禁止標識等）や標示（停止線表示、進路変更禁止標示等）を含む標識・標示情報Ｉｐｒｓｍ等が含まれる。なお、縁石及びガードレールは、レーン逸脱防止部材として機能する。

動的な外界認識情報Ｉｐｒｄを生成する際、外界認識部５１は、前記自車状態情報Ｉｖｈを参照し、さらに、カメラ３３等からの外界情報に基づき、障害物（落下物、駐停車車両、動物を含む）、交通参加者（人、オートバイを含む他車両）、及び信号機の灯色｛青（緑）、黄（オレンジ）、赤｝等の走行抑制源情報ｉｐｒｄｃを認識し、動的な外界認識情報Ｉｐｒｄとして生成し、認識結果受信部５２に送信（出力）する。

外界認識部５１は、外界認識情報Ｉｐｒ（Ｉｐｒ＝Ｉｐｒｓ＋Ｉｐｒｄ）を演算周期Ｔｏｃ未満の時間で認識し、認識結果受信部５２に送信（出力）する。

この場合、認識結果受信部５２は、統括制御部７０からの演算指令Ａａに応答して、外界認識部５１から受信している外界認識情報Ｉｐｒ（Ｉｐｒ＝Ｉｐｒｓ＋Ｉｐｒｄ）を、演算周期Ｔｏｃ内に、統括制御部７０に出力する。

統括制御部７０は、外界認識情報Ｉｐｒ（Ｉｐｒ＝Ｉｐｒｓ＋Ｉｐｒｄ）を、記憶装置４０に記憶する。

ここで、演算周期（基準周期又は基準演算周期ともいう。）Ｔｏｃは、車両制御装置１２における基準の演算周期であり、例えば、数１０ｍｓ程度の値に設定されている。

局所環境マップ生成部５４は、統括制御部７０からの演算指令Ａｂに応答して、自車状態情報Ｉｖｈ及び外界認識情報Ｉｐｒを参照（集約）し、演算周期Ｔｏｃ内に、環境マップ情報（局所環境マップ情報ともいう。）Ｉｅｍとして生成して、統括制御部７０に出力する。

環境マップ情報Ｉｅｍは、概ね、外界認識情報Ｉｐｒに自車状態情報Ｉｖｈを合成した情報である。環境マップ情報Ｉｅｍは、記憶装置４０の環境マップ情報記憶部（局所環境マップ情報記憶部ともいう。）４７に記憶される。

図３は、環境マップ情報Ｉｅｍとして記憶されている、例としての環境マップ（局所環境マップともいう。）Ｌｍａｐを示している。

ここで、自車状態情報Ｉｖｈは、車両制御部１１０から得られる情報であって、基本的には、車両１０の基準点Ｂｐ、例えば後輪車軸の中点の、レーンＬ（右側レーンマークＬｍｒと左側レーンマークＬｍｌによって区画される。）の中心線（仮想線）ＣＬからのオフセット量（位置）ＯＳと、中心線ＣＬと車両１０のノーズ方向ｎｄとの間のなす角である姿勢角（方位角ともいう。）θｚと、速度ｖｓと、加速度ｖａと、走行ラインの曲率ρと、ヨーレートγと、操舵角δｓｔ等により構成される。オフセット量ＯＳは、基準位置（任意）からの座標｛ｘ（走行路の方向であって縦方向）ｙ（走行路に直交する方向であって横方向）｝としてもよい。

すなわち、自車状態情報Ｉｖｈは、次の（１）式に示すように、後述する軌道点列Ｐｊ｛（２）式参照｝の、その時点における最新の情報である。
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）

なお、軌道点列Ｐｊは、後述する軌道点列候補Ｐｃｊ（ｘ，ｙ，θｚ，ｖｓ，ｖａ，ρ，γ，δｓｔ）ｔ＝１，２,…Ｔが肯定的な評価がなされるまで修正されて、出力軌道である軌道点列Ｐｊ（ｘ，ｙ，θｚ，ｖｓ，ｖａ，ρ，γ，δｓｔ）ｔ＝１，２,…Ｔとされる。ｔは、演算周期Ｔｏｃの整数分の１（速度ｖｓに応じて変更してもよい。）の時間に対応し、１は、最初の点、Ｔは、例えば、１ｓｅｃ目の点等の生成される軌道の時間長さに対応する。

図３中、レーンＬ（右側レーンマークＬｍｒと左側レーンマークＬｍｌ）は、カメラ３３からの画像情報から外界認識部５１で認識（公知のレーンマーク検出、鳥瞰変換、及び曲線近似処理）された外界認識情報Ｉｐｒである。

このように、環境マップ情報Ｉｅｍ（環境マップＬｍａｐ）は、自車状態情報Ｉｖｈと外界認識情報Ｉｐｒとを併合して生成された、自車１０が走行している方向の自車位置を基準として道路（レーンマークＬｍ）等の周辺状況（自車周辺状況）を示す情報である。

なお、局所環境マップ生成部５４にて、例えば、レーン中心線ＣＬは、直線レーンである場合の最適走行ラインとして生成され、カーブレーンであれば、レーン中心線ＣＬに対する、いわゆるアウト−イン−アウト走行ラインが最適走行ラインとして生成される。この最適走行ラインは、環境マップ情報Ｉｅｍ（環境マップＬｍａｐ）に含まれている。

なお、レーンＬ（の形状）は、レーンマークＬｍの他に、縁石ＥｓやガードレールＧｒ等のレーン規定物により規定される。

図２にもどり、長期軌道生成部７１は、統括制御部７０からの演算指令Ａｃに応答して、動的な外界認識情報Ｉｐｒｄを除いた静的な外界認識情報Ｉｐｒｓを含む環境マップ情報Ｉｅｍ、自車状態情報Ｉｖｈ、及び地図情報記憶部４２に記憶されている道路地図（カーブの曲率等）を参照して、例えば、演算周期９×Ｔｏｃで長期軌道Ｌｔを生成し、統括制御部７０に出力する。長期軌道Ｌｔは、軌道情報Ｉｔとして記憶装置４０の軌道情報記憶部４８に記憶される。

つまり、長期軌道生成部７１は、車両１０の乗り心地・快適性（急ハンドル、急加減速を行わない。）を重視した車両制御を行うための軌道、例えば、運転に習熟した模範ドライバが運転する軌道に対応した軌道であり、動的な外界認識情報Ｉｐｒｄを使用しないで静的な外界認識情報Ｉｐｒｓを使用し、演算周期が、相対的に長い周期、例えば数百ｍｓ程度の長周期Ｔｌ（Ｔｌ＝９×Ｔｏｃ）で、相対的に長い時間（長い距離）、例えば１０秒間程度の走行時間に対応する長期軌道（１０ｓｅｃ軌道ともいう。）Ｌｔを生成する。

中期軌道生成部７２は、統括制御部７０からの演算指令Ａｄに応答して、環境マップ情報Ｉｅｍ（動的な外界認識情報Ｉｐｒｄと静的な外界認識情報Ｉｐｒｓを含む。）、自車状態情報Ｉｖｈ、及び長期軌道Ｌｔを参照して、演算周期３×Ｔｏｃで中期軌道Ｍｔを生成し、生成した中期軌道Ｍｔを統括制御部７０に出力する。中期軌道Ｍｔは、軌道情報Ｉｔとして、軌道情報記憶部４８に記憶される。

中期軌道生成部７２は、例えば、外界認識部５１がレーンＬの前方に駐車車両等の障害物（動的な外界認識情報Ｉｐｒｄに含まれる。）を発見した場合に、前記駐車車両等を迂回させる軌道（片側複数レーンがある場合には、必要に応じてレーン変更を含む軌道）であり、演算周期が、長周期Ｔｌより相対的に短い周期、例えば百数十ｍｓ程度の中周期Ｔｍ（Ｔｍ＝３×Ｔｏｃ）で、相対的に短い時間（短い距離）、例えば数秒間程度の走行時間に対応する中期軌道（５ｓｅｃ軌道ともいう。）Ｍｔを生成する。

中期軌道Ｍｔを生成する際に、環境マップ情報Ｉｅｍ中に、動的な外界認識情報Ｉｐｒｄが含まれていない場合、結果として、中期軌道Ｍｔは、長期軌道Ｌｔに概ね一致する。

短期軌道生成部７３は、統括制御部７０からの演算指令Ａｅに応答して、環境マップ情報Ｉｅｍ（動的な外界認識情報Ｉｐｒｄ及び静的な外界認識情報Ｉｐｒｓを含む。）、自車状態情報Ｉｖｈ、及び長期軌道Ｌｔを参照して生成された中期軌道Ｍｔを参照し、３つの軌道生成部中、最も短い演算周期Ｔｏｃで自車両１０の車両ダイナミクスに対応した短期軌道Ｓｔを生成し、生成した短期軌道Ｓｔを統括制御部７０に出力し、同時に車両制御部１１０に出力する。

車両制御部１１０は、短期軌道Ｓｔに基づき、アクチュエータ２７を制御する。短期軌道Ｓｔは、軌道情報Ｉｔとして軌道情報記憶部４８に記憶される。

短期軌道Ｓｔを生成する際に、環境マップ情報Ｉｅｍ中に、動的な外界認識情報Ｉｐｒｄが含まれていない場合、結果として、短期軌道Ｓｔは、長期軌道Ｌｔを参照して生成された中期軌道Ｍｔに概ね一致する。

このようにして、短期軌道生成部７３は、演算周期が、長周期Ｔｌ及び中周期Ｔｍより相対的に短い周期、例えば数十ｍｓ程度の短周期Ｔｓ（Ｔｓ＝Ｔｏｃ）で、これから走行する相対的に短い時間（短い距離）、例えば１秒間程度の走行時間に対応する短期軌道（１ｓｅｃ軌道という。）Ｓｔを生成する。

短期軌道Ｓｔとしては、短周期Ｔｓ毎に、概ねレーンマークの中心線ＣＬに沿う縦方向の位置ｘ、横方向の位置ｙ、姿勢角θｚ、速度ｖｓ、加速度ｖａ、操舵角δｓｔ（車両１０の舵角δは、ステアリングホイールの操舵角δｓｔにギア比を考慮して算出することができる。）等に基づき、車両指令値としての軌道点列Ｐｊ（ｘ，ｙ，θｚ，ｖｓ，ｖａ，δｓｔ）｛上記（２）式参照。｝が生成される。

実際上、最終的な軌道点列Ｐｊが生成される前に、短期軌道生成部７３により短周期Ｔｓ（Ｔｓ＝Ｔｏｃ）毎に複数の軌道点列候補Ｐｃｊ（演算周期：Ｔｏｃ／５程度）が生成される。生成された軌道点列候補Ｐｃｊは、後述するように、同一短周期Ｔｓ内で、さらに、短期軌道生成部７３により車両ダイナミクス等に基づき軌道が評価された後、評価結果に応じて必要があれば修正されて短期軌道Ｓｔ分の出力軌道としての前記軌道点列Ｐｊが生成される。

車両制御部１１０は、入力された短期軌道Ｓｔ、すなわち、演算周期Ｔｏｃ／５程度で生成され入力された軌道点列Ｐｊに沿って車両１０が走行するように、軌道点列Ｐｊを車両制御値Ｃｖｈに変換して駆動力装置２８、操舵装置３０、及び制動装置３２に出力する。

［実施形態の動作説明］
［フローチャートによる説明］
基本的には以上のように構成される車両制御装置１２の動作について、図４の手動運転モードに係るフローチャート及び図５の自動運転モードに係るフローチャートを参照して詳細に説明する。なお、フローチャートに係るプログラムの実行主体は、車両制御装置１２の統括制御部７０等である。

（Ａ）図４の手動運転モードに係るフローチャートによる説明
ステップＳ１にて、統括制御部７０は、認識結果受信部５２に対し、外界認識情報Ｉｐｒの受信を要求する演算指令Ａａを送出するとともに、局所環境マップ生成部５４に対し、環境マップ情報Ｉｅｍの生成を要求する演算指令Ａｂを送出する。

この場合、外界認識部５１は、演算周期Ｔｏｃ内に、外界センサ１４中、カメラ３３、レーダ３４、及び図示しないＬＩＤＡＲ等からの外界情報（画像情報、レーダ出射・反射情報、及び光線照射・反射情報）に基づき認識した、静的な外界認識情報Ｉｐｒｓ（レーン形状情報Ｉｐｒｓｌ、標識・標示情報Ｉｐｒｓｍ）と動的な外界認識情報Ｉｐｒｄ（走行抑制源情報Ｉｐｒｄｃ）とからなる外界認識情報Ｉｐｒを生成し、認識結果受信部５２に送信（出力）している。

認識結果受信部５２は、演算指令Ａａに応答して外界認識情報Ｉｐｒ（Ｉｐｒｓ＋Ｉｐｒｄ）を統括制御部７０に出力する。

一方、局所環境マップ生成部５４は、演算指令Ａｂに同期して、演算周期Ｔｏｃ内に外界認識情報Ｉｐｒに自車状態情報Ｉｖｈを併合（マージ）して、図３に示した環境マップＬｍａｐを含む環境マップ情報Ｉｅｍを生成し、統括制御部７０に送出する。

ステップＳ２にて、統括制御部７０は、外界認識情報Ｉｐｒと環境マップ情報Ｉｅｍを取得し、記憶装置４０に記憶する。

なお、ステップＳ１での最初の演算指令Ａｂでは、外界認識部５１によって外界認識情報Ｉｐｒが生成されていないので、２度目のステップＳ１の生成要求の後に、環境マップ情報Ｉｅｍが生成される。つまり、環境マップ情報Ｉｅｍは、前の演算周期Ｔｏｃで生成された外界認識情報Ｉｐｒ及び最新の自車状態情報Ｉｖｈに基づき生成される。

次いで、ステップＳ３にて、統括制御部７０は、自動運転スイッチ２２がオン状態の自動運転モードに設定されているか否かを判定する。

自動運転スイッチ２２がオフ状態の非自動運転モードに設定されている（ステップＳ３：ＮＯ）場合、ステップＳ１、Ｓ２での外界認識情報Ｉｐｒ及び環境マップ情報Ｉｅｍの生成処理が繰り返される。

自動運転スイッチ２２がオン状態の自動運転モードに設定されている（ステップＳ３：ＹＥＳ）場合、ステップＳ４にて、自動運転モードに瞬時に切り替えられる｛非自動運転モードから自動運転モードに遷移（移行）されるともいう。｝。

［フローチャート（第１実施例）による説明］
（Ｂ）図５の自動運転モード（第１実施例）に係るフローチャートを参照して、車両制御装置１２の第１実施例の動作についての説明
ステップＳ１１にて、統括制御部７０は、認識結果受信部５２、局所環境マップ生成部５４、短期軌道生成部７３、中期軌道生成部７２、及び長期軌道生成部７１のそれぞれに対し、外界認識情報Ｉｐｒの受信を要求する演算指令Ａａ、環境マップ情報Ｉｅｍの生成を要求する演算指令Ａｂ、短期軌道Ｓｔの生成を要求する演算指令Ａｃ、中期軌道Ｍｔの生成を要求する演算指令Ａｄ、及び長期軌道Ｌｔの生成を要求する演算指令Ａｅを同時に送出する。

この場合、短期軌道生成部７３は、最初の演算周期Ｔｏｃに同期して、直前に生成されている環境マップ情報Ｉｅｍと、開始時点で得た自車状態情報Ｉｖｈとに基づき短期軌道Ｓｔを生成することができる。

中期軌道生成部７２は、最初の演算周期Ｔｏｃを含み、３倍の演算周期である演算周期３×Ｔｏｃ後に、最初の中期軌道Ｍｔを生成することができ、以降、演算周期３×Ｔｏｃ毎に中期軌道Ｍｔを生成する。

長期軌道生成部７１は、最初の演算周期Ｔｏｃを含み、９倍の演算周期である演算周期９×Ｔｏｃ後に、最初の長期軌道Ｌｔを生成することができ、以降、演算周期９×Ｔｏｃ毎に長期軌道Ｌｔを生成する。

そこで、次のステップＳ１２以降、この発明の要部に係わる短期軌道生成部７３での短期軌道生成処理について説明する。

この実施形態では、基本的に、短期軌道生成部７３が短期軌道Ｓｔを生成する際に利用する外界認識情報Ｉｐｒ中、静的な外界認識情報Ｉｐｒｓと、中期軌道生成部７２が中期軌道Ｍｔを生成する際に利用する静的な外界認識情報Ｉｐｒｓの不一致（不整合）を回避して、安定した短期軌道Ｓｔの生成がなされることを目的としている。なお、短期軌道生成部７３が短期軌道Ｓｔを生成する際、動的な外界認識情報Ｉｐｒｄは最新のものを利用する点に留意する。

本来的に、レーンマークや停止線等の静的な外界認識情報Ｉｐｒｓは、外界認識部５１による演算周期（Ｔｏｃ未満）内では変化しない。しかしながら、逆光、水たまり等の存在により画像情報中のレーンマークや停止線等が瞬間的に途切れる場合がある。

このような場合に、短期軌道生成部７３が利用する最新の静的な外界認識情報Ｉｐｒｓと、中期軌道生成部７２が利用した静的な外界認識情報Ｉｐｒｓの不一致が発生する。

そこで、短期軌道生成部７３にて短期軌道Ｓｔを生成する際に、ステップＳ１２にて、中期軌道生成部７２が中期軌道Ｍｔを生成する際に利用した静的な外界認識情報Ｉｐｒｓがあるか否かを判定する。

ない（ステップＳ１２：ＮＯ）場合には、ステップＳ１３にて、短期軌道生成部７３は、最新の静的な外界認識情報Ｉｐｒｓ、動的な外界認識情報Ｉｐｒｄ及び自車状態情報Ｉｖｈを利用して短期軌道Ｓｔを生成し、自動運転を実行する。

次いで、ステップＳ１４にて、自動運転スイッチ２２がオフ状態の非自動運転モード（手動運転モード）に設定されているか否かを判定する。

自動運転スイッチ２２がオン状態の自動運転モードに設定されている（ステップＳ１４：ＮＯ）場合、ステップＳ１１以降の処理が繰り返され、通常、演算周期３×Ｔｏｃの時間経過後に、ステップＳ１２の判定が肯定的となり（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ステップＳ１５での短期軌道Ｓｔの生成処理が実行される。

ステップＳ１５での短期軌道Ｓｔの生成処理では、中期軌道生成部７２が利用した静的な外界認識情報Ｉｐｒｓ、最新の動的な外界認識情報Ｉｐｒｄ及び自車状態情報Ｉｖｈを利用して短期軌道Ｓｔを生成し、自動運転を継続する。

なお、ステップＳ１４の判定において、自動運転スイッチ２２がオフ状態の手動運転モードに設定されている（ステップＳ１４：ＹＥＳ）場合、ステップＳ１６にて、手動運転モードに切り替えられる。

［タイムチャートによる説明］
次に、図６のタイムチャート（第１実施例）を参照して、車両制御装置１２の第１実施例の動作について説明する。

図６中、時点ｔ０にて、ドライバ等による自動運転スイッチ２２の操作により手動運転モード（自動運転 オフ状態）から自動運転モード（自動運転 オン状態）に切り替えられる。

時点ｔ０より前の時点ｔ−２（図６中、最左端の時点）にて、統括制御部７０は、演算周期Ｔｏｃに対応する処理Ｐｒｏ１の開始近傍にて、認識結果受信部５２（図１、図２）に外界認識情報Ｉｐｒの受信を要求する演算指令Ａａ（図６には不図示）を送出するとともに、局所環境マップ生成部５４に環境マップ情報Ｉｅｍの生成を要求する演算指令Ａｂを送出する（ステップＳ１対応）。

局所環境マップ生成部５４は、時点ｔ−２の演算指令Ａｂに応答して略演算周期Ｔｏｃの時間にて環境マップ情報Ｉｅｍ１を生成して統括制御部７０に出力する。

なお、環境マップ情報Ｉｅｍ１は、外界認識情報Ｉｐｒと自車状態情報Ｉｖｈの合成情報であるので、環境マップ情報Ｉｅｍを生成する処理Ｐｒｏ１の終了前に、演算指令Ａａに応答して、外界認識部５１から受信している外界認識情報Ｉｐｒが認識結果受信部５２から統括制御部７０を経由して局所環境マップ生成部５４に送出されているが、紙面の都合上、演算指令Ａａ、及び外界認識情報Ｉｐｒの認識処理は省略している。

上述したように、統括制御部７０の処理Ｐｒｏ２が終了する時点ｔ１の前の時点ｔ０にて、自動運転スイッチ２２がオン状態に操作された（ステップＳ３：ＹＥＳ）ものとしている。

車両制御部１１０は、統括制御部７０の処理Ｐｒｏ２の終点の時点ｔ１にて、自動運転スイッチ２２がオン状態に操作されたことに対応し、自車状態情報Ｉｖｈ１を統括制御部７０に送出する。

この場合、演算周期Ｔｏｃの処理Ｐｒｏ３の終了時点ｔ３には、車両制御部１１０により、時点ｔ３の直前の時点ｔ２に短期軌道生成部７３から入力された短期軌道Ｓｔ１のみで生成された車両制御値Ｃｖｈに基づいてアクチュエータ２７（駆動力装置２８、操舵装置３０及び制動装置３２）が制御されて自動運転が実施される（最初のステップＳ１３対応）。

一方、自動運転スイッチ２２がオン状態に操作されたことに応答して、統括制御部７０により処理Ｐｒｏ３の開始時点近傍にて、統括制御部７０から短期軌道生成部７３、中期軌道生成部７２及び長期軌道生成部７１に対して、それぞれ、短期軌道Ｓｔ３、中期軌道Ｍｔ１及び長期軌道Ｌｔ１の生成を要求する演算指令Ａｅ、Ａｄ、Ａｃが送出されている（ステップＳ１１対応）。

そうすると、演算周期Ｔｏｃの略３倍経過時の処理Ｐｒｏ５（統括制御部７０）中に、処理Ｐｒｏ１（中期軌道生成部７２）での中期軌道Ｍｔ１が生成され、統括制御部７０を介して短期軌道生成部７３に送出される。

この場合、その次の演算周期Ｔｏｃ中の処理Ｐｒｏ６（統括制御部７０）、換言すれば、短期軌道生成部７３の処理Ｐｒｏ４で、５ｓｅｃ軌道の中期軌道Ｍｔ１を考慮した、通常の場合には、車両１０の走行ラインがより滑らかになる短期軌道Ｓｔ４が生成され、統括制御部７０に出力されるとともに、車両制御部１１０に出力される。

なお、中期軌道Ｍｔ１を考慮したとは、短期軌道生成部７３が短期軌道Ｓｔ４を生成する際に、自車両１０の現在位置の速度ｖｓ、加速度ｖａ、ヨーレートγ、及び操舵角δｓｔに基づき周辺環境を考慮し自車両１０の現在位置（始点）から１［ｓｅｃ］後の目標点（終点）に至るまでの短期軌道Ｓｔ４選定用の複数の軌道点列候補Ｐｃｊが生成される。

そして、生成された短期軌道Ｓｔ４の各軌道点列候補Ｐｃｊが、中期軌道Ｍｔ１の軌道点列Ｐｊに対し後述する評価関数に基づき評価されるとともに、環境マップＬｍａｐ（この環境マップＬｍａｐは、中期軌道生成部７２が時点ｔ１にて局所環境マップ生成部５４から認識結果受信部５２を経由して取得した環境マップ情報Ｉｅｍ２中の静的な外界認識情報Ｉｐｒｓ２と、短期軌道生成部７３が処理Ｐｒｏ４の開始時点で局所環境マップ生成部５４から認識結果受信部５２を経由して取得した最新の環境マップ情報Ｉｅｍ５中の動的な外界認識情報Ｉｐｒｄ５に対応するものであることに留意する。）に対し後述する他の評価関数に基づき評価されて、評価の高い軌道点列候補Ｐｃｊが選択され、選択された軌道点列候補Ｐｃｊが軌道点列Ｐｊとされた短期軌道Ｓｔ４が生成される、という意味である。

短期軌道Ｓｔ４の軌道点列Ｐｊが車両制御部１１０を通じて演算周期Ｔｏｃ÷５の周期で車両制御値Ｃｖｈに変換され、アクチュエータ２７に出力されることで外部環境に対する適応性及び車両１０の応答性が考慮された自動運転が行われる（図６中、時点ｔ４から時点ｔ５までの「Ｓｔ＋Ｍｔで自動運転」と付記された期間）。

この場合、中期軌道Ｍｔ１の軌道点列Ｐｊとの評価関数は、中期軌道Ｍｔ１の軌道点列Ｐｊと短期軌道Ｓｔ４の各軌道点列候補Ｐｃｊの対応する点での各要素（位置ｘ，ｙ、速度ｖｓ、操舵角δｓｔ等）の偏差（車両制御値Ｃｖｈに係わる偏差）が小さい程、評価が高くなるように設定され、環境マップＬｍａｐ（静的な外界認識情報Ｉｐｒｓ２と動的な外界認識情報Ｉｐｒｄ５と自車状態情報Ｉｖｈ４とから生成されたレーンＬや自車両１０の最適走行ライン、例えば、直線レーンであれば、レーン中心線ＣＬ、カーブレーンであれば、アウト−イン−アウト走行ライン。）に対する評価関数は、短期軌道Ｓｔ４の各軌道点列候補Ｐｃｊの位置ｘ，ｙと前記環境マップＬｍａｐの最適走行ライン等との偏差（レーンＬに係わる位置偏差）等が小さい程、評価が高くなるように設定されている。両評価関数の評価値の重み付け合計値が最も高い軌道点列候補Ｐｃｊが短期軌道Ｓｔ４の軌道点列Ｐｊに設定される。

次いで、時点ｔ１から演算周期Ｔｏｃの略９倍経過時の統括制御部７０による処理Ｐｒｏ１１中に、長期軌道生成部７１の処理Ｐｒｏ１で長期軌道Ｌｔ１が生成され、演算周期Ｔｏｃ中の処理Ｐｒｏ１５（統括制御部７０）で、１０ｓｅｃ軌道の長期軌道Ｌｔ１、及び５ｓｅｃ軌道の中期軌道Ｍｔ３を考慮した、車両１０の短期軌道Ｓｔ１３が短期軌道生成部７３の処理Ｐｒｏ１３で生成される。

短期軌道Ｓｔ１３が長期軌道Ｌｔ１及び中期軌道Ｍｔ３を考慮した、とは、例えば、中期軌道生成部７２が中期軌道Ｍｔ４を処理Ｐｒｏ４で生成する際に、短期軌道Ｓｔ４の生成処理で説明したのと同様に、複数の軌道点列候補Ｐｃｊからなる複数の中期軌道Ｍｔ４の候補が生成され、生成された各軌道点列候補Ｐｃｊが、長期軌道Ｌｔ１の軌道点列Ｐｊとの評価関数に基づく評価、及び環境マップＬｍａｐ（この場合、最新の環境マップ情報Ｉｅｍ１１中の静的な外界認識情報Ｉｐｒｓ１１と、動的な外界認識情報Ｉｐｒｄ１１に対応するものであることに留意する。）との評価関数に基づく評価がなされて、合計評価の高い軌道点列候補Ｐｃｊが中期軌道Ｍｔ４の軌道点列Ｐｊとされる。

さらに、このようにして長期軌道Ｌｔ１が参照されて生成された中期軌道Ｍｔ４と、短期軌道Ｓｔ１３の複数の候補が上記したように評価関数により評価されることで、長期軌道Ｌｔ１を参照して生成された中期軌道Ｍｔ４が参照された短期軌道Ｓｔ１３が生成される、という意味である。

時点ｔ５以降、「Ｓｔ＋Ｍｔ＋Ｌｔで自動運転」と付記された期間では、ドライバの運転感覚に近く乗り心地が十分に考慮された適応性・応答性に極めて優れた自動運転が実行される。

［フローチャート（第２実施例）による説明］
（Ｃ）図７の自動運転モード（第２実施例）に係るフローチャートを参照して、車両制御装置１２の第２実施例の動作についての説明
図７のフローチャートは、図５に示したフローチャートに比較して、ステップＳ１２ａ、ステップＳ１２Ｂ、及びステップＳ１５ａの処理が追加されている点でのみ異なる。

すなわち、短期軌道生成部７３が短期軌道Ｓｔを生成する際に、ステップＳ１２ａにおいて、自動運転しようとする環境領域が過渡領域か否かが静的な外界認識情報Ｉｐｒｓ及び／又は地図情報記憶部４２に記憶されている道路地図（カーブの曲率判定等）に基づき判定される。具体的には、カーブ進入時や右左折時等、操舵角δｓｔ変化が閾値以上の変化となるか否かを確認し、閾値以上となる過渡領域であると判定した（ステップＳ１２ａ：ＹＥＳ）場合には、上述したステップＳ１２以降の処理を実行する。

その一方、直線走行時や見通しのよいカーブの走行時であって、操舵角δｓｔ変化が閾値未満の変化であって過渡領域ではないと判定した（ステップＳ１２ａ：ＮＯ）場合、短期軌道生成部７３にて短期軌道Ｓｔを生成する際に、ステップＳ１２ｂにて、長期軌道生成部７１が長期軌道Ｌｔを生成する際に利用した静的な外界認識情報Ｉｐｒｓがあるか否かを判定する。

ない（ステップＳ１２ｂ：ＮＯ）場合には、上述したステップＳ１２以降の処理が実施される。

ある（ステップＳ１２ｂ：ＹＥＳ）場合には、ステップＳ１５ａでの短期軌道Ｓｔの生成処理では、長期軌道生成部７１が利用した静的な外界認識情報Ｉｐｒｓ、最新の動的な外界認識情報Ｉｐｒｄ及び自車状態情報Ｉｖｈを利用して短期軌道Ｓｔを生成し、ステップＳ１４の判定が肯定的となる（ステップＳ１４：ＹＥＳ）まで自動運転を継続する。

この第２実施例では、過渡領域でない場合、短期軌道Ｓｔが長期軌道Ｌｔにきわめて類似するので、外界情報（環境情報）の不整合が抑制された、きわめて安定した軌道出力を行うことができる。

図６のタイムチャートで一例を説明すると、短期軌道生成部７３の処理Ｐｒｏ１３では、静的な外界認識情報Ｉｐｒｓとして、時点ｔ１で長期軌道生成部７１が取得した静的な外界認識情報Ｉｐｒｓ２を利用している。ちなみに、この第２実施例では、中期軌道生成部７２の処理Ｐｒｏ４でも、静的な外界認識情報Ｉｐｒｓとして、時点ｔ１で長期軌道生成部７１が取得した静的な外界認識情報Ｉｐｒｓ２を利用している。

［まとめ］
図８Ａは、比較例に係るタイムチャートであり、図８Ｂは、図６に示したタイムチャート中、理解の便宜のためにデフォルメして描いた第１実施例（短期軌道生成部７３が利用する静的な外界認識情報Ｉｐｒｓは、中期軌道生成部７２が利用した静的な外界認識情報Ｉｐｒｓと同じものを利用する。）に係るタイムチャートである。図６の時点ｔ１が図８Ａ、図８Ｂの時点ｔ１１に対応する。

図８Ａの比較例では、長期軌道生成部７１、中期軌道生成部７２、及び短期軌道生成部７３は、レーン形状情報Ｉｐｒｓｌ等の静的な外界認識情報Ｉｐｒｓに関し、それぞれ最新のものを利用して軌道を生成している。

例えば、短期軌道生成部７３は、処理Ｐｒｏ１４にて時点ｔ２４で得た静的な外界認識情報Ｉｐｒｓを利用して短期軌道Ｓｔ１４を生成している。

中期軌道生成部７２は、処理Ｐｒｏ５にて時点ｔ２３で得た静的な外界認識情報Ｉｐｒｓ及び動的な外界認識情報Ｉｐｒｄを利用して中期軌道Ｍｔ５（不図示）を生成している。

長期軌道生成部７１は、処理Ｐｒｏ２にて時点ｔ２０で得た静的な外界認識情報Ｉｐｒｓを利用して長期軌道Ｌｔを生成している。

このように、短期軌道生成部７３が短期軌道Ｓｔを生成する際に利用する外界認識情報Ｉｐｒ中、静的な外界認識情報Ｉｐｒｓに対し、長期軌道生成部７１及び中期軌道生成部７２がそれぞれ長期軌道Ｌｔ及び中期軌道Ｍｔを生成する際に利用した静的な外界認識情報Ｉｐｒｓとの不一致（不整合）が発生している。

図８Ｂに示す第１実施例では、レーン形状情報Ｉｐｒｓｌ等の静的な外界認識情報Ｉｐｒｓは、上位階層である中期軌道生成部７２が利用したものを下位階層である短期軌道生成部７３で利用するようにしている。

例えば、短期軌道生成部７３は、処理Ｐｒｏ１４にて、中期軌道生成部７２が時点ｔ２０にて取得した静的な外界認識情報Ｉｐｒｓを利用して短期軌道Ｓｔ１４を生成している。

中期軌道生成部７２は、処理Ｐｒｏ５にて時点ｔ２３で得た静的な外界認識情報Ｉｐｒｓ及び動的な外界認識情報Ｉｐｒｄを利用して中期軌道Ｍｔ５（不図示）を生成している。

図９Ａは、図８Ａに示したのと同一の比較例に係るタイムチャートであり、図９Ｂは、図６に示したタイムチャートを理解の便宜のためにデフォルメして描いた第２実施例に係るタイムチャートである。図６の時点ｔ１が図９Ａ、図９Ｂの時点ｔ１１に対応する。

図９Ｂに示す第２実施例では、過渡領域でない（ステップＳ１２ａ：ＮＯ）こと、長期軌道Ｌｔ生成の際に利用した静的な外界認識情報Ｉｐｒｓが存在すること（ステップＳ１２ｂ：ＹＥＳ）を前提として、レーン形状情報Ｉｐｒｓｌ等の静的な外界認識情報Ｉｐｒｓを、上位階層である長期軌道生成部７１が利用したものを下位階層である中期軌道生成部７２及び短期軌道生成部７３で利用するようにしている。

例えば、短期軌道生成部７３は、処理Ｐｒｏ１４にて、中期軌道生成部７２が時点ｔ１１にて取得した静的な外界認識情報Ｉｐｒｓ及び自身が時点ｔ２４で取得した動的な外界認識情報Ｉｐｒｄを利用して短期軌道Ｓｔ１４を生成している。

また、中期軌道生成部７２は、処理Ｐｒｏ５にて時点ｔ１１で取得した静的な外界認識情報Ｉｐｒｓ及び時点ｔ２３で取得した動的な外界認識情報Ｉｐｒｄを利用して中期軌道Ｍｔ５（不図示）を生成している。

なお、下位階層である中期軌道生成部７２及び短期軌道生成部７３における時点ｔ１１での静的な外界認識情報Ｉｐｒｓ利用は、長期軌道生成部７１が処理Ｐｒｏ２で長期軌道Ｌｔ２（不図示）を生成したときに、停止され、時点ｔ２０での静的な外界認識情報Ｉｐｒｓに変更される。

［まとめ］
上述した実施形態によれば、自動運転可能な車両１０を制御する車両制御装置１２が、外界センサ１４により検出された外界情報から少なくとも自車１０が走行するレーンのレーン形状を認識し、認識したレーン形状情報Ｉｐｒｓｌを含む静的な外界認識情報Ｉｐｒｓを生成するとともに障害物、交通参加者及び信号機灯色等の走行抑制源情報Ｉｐｒｄｃを含む動的な外界認識情報Ｉｐｒｄを生成し、外界認識情報Ｉｐｒ（Ｉｐｒ＝Ｉｐｒｓ＋Ｉｐｒｄ）として生成する外界認識部５１と、静的な外界認識情報Ｉｐｒｓを利用して演算周期が相対的に短い第１演算周期としての短周期Ｔｓで第１軌道としての短期軌道Ｓｔを生成する第１軌道生成部としての短期軌道生成部７３と、外界認識情報Ｉｐｒ（Ｉｐｒ＝Ｉｐｒｓ＋Ｉｐｒｄ）を利用して短周期Ｔｓより長い第２演算周期としての中周期Ｔｍで前記短期軌道Ｓｔより長い第２軌道としての中期軌道Ｍｔを生成する中期軌道生成部７２と、短期軌道生成部７３及び中期軌道生成部７２を制御する統括制御部７０と、を備える。

外界認識部５１は、短周期Ｔｓ（第１演算周期）以下の周期で前記認識処理を行うものであり、統括制御部７０は、中期軌道生成部７２（第２軌道生成部）が利用した静的な外界認識情報Ｉｐｒｓがある場合には、該静的な外界認識情報Ｉｐｒｓを短期軌道生成部７３（第１軌道生成部）に利用させて、短期軌道Ｓｔを生成させるようにしている（第１実施例）。

このように、中期軌道生成部７２（第２軌道生成部）が利用した静的な外界認識情報Ｉｐｒｓを短期軌道生成部７３（第１軌道生成部）に利用させて、短期軌道Ｓｔ（第１軌道）を生成させるようにしたので、短期軌道生成部７３（第２軌道生成部）が利用する中期軌道Ｍｔ（第２軌道）との静的な外界認識情報Ｉｐｒｓの不整合が抑制され、短期軌道生成部７３（第１軌道生成部）から安定した軌道出力がなされる。

より詳しく説明すると、仮に、下位階層である短期軌道生成部７３（第１軌道生成部）が最新の外界認識情報Ｉｐｒ（Ｉｐｒ＝Ｉｐｒｓ＋Ｉｐｒｄ）及び中期軌道Ｍｔ（第２軌道）を用いて、軌道最適化を行う場合、実際には外界情報（環境情報）が変化していなかったとしても、外界認識部５１の認識誤差などにより、上位階層である中期軌道生成部７２（第２軌道生成部）が用いた静的な外界認識情報Ｉｐｒｓとは異なる静的な外界認識情報Ｉｐｒｓを用いることになる。

この場合、中期軌道Ｍｔ（第２軌道）が最新の静的な外界認識情報Ｉｐｒｓに対して最適解となっておらず、短期軌道Ｓｔ（第１軌道）を評価する評価関数｛例えば、短期軌道Ｓｔ（第１軌道）の候補として生成された複数の軌道点列候補Ｐｃｊから短期軌道Ｓｔ（第１軌道）の軌道点列Ｐｊを選択する際に、基本的には、上位階層である中期軌道Ｍｔ（第２軌道）の軌道点列Ｐｊに最も類似度が高い（差分が小さい）短期軌道Ｓｔ（第１軌道）の軌道点列候補Ｐｃｊを選定する関数｝に不要な多峰性（本来、最も類似度の高い１点のピーク点となるところが、ピーク点が多点になる。）が生じてしまい、出力軌道である短期軌道Ｓｔ（第１軌道）が不安定になる可能性がある。

実際上、白線や停止線等からなるレーン形状には、認識誤差（認識ノイズ）は乗るが、本来、静的な（変化しない、動かない）ものであり、上位階層である中期軌道生成部７２（第２軌道生成部）が参照した静的な外界認識情報Ｉｐｒｓと一部（レーン形状情報Ｉｐｒｓｌ等）が同じ外界認識情報Ｉｐｒ（Ｉｐｒｓが同じ、Ｉｐｒｄは異なる。）を下位階層である短期軌道生成部７３（第１軌道生成部）が参照することで、下位階層である短期軌道生成部７３（第１軌道生成部）が参照する上位階層軌道である中期軌道Ｍｔ（第２軌道）との外界情報（環境マップ情報Ｉｅｍ）の不整合を抑制し、安定した軌道出力を行うことができる。

前記したように、外界認識情報Ｉｐｒには、前記レーン形状情報Ｉｐｒｓｌを含む静的な外界認識情報Ｉｐｒｓの他に、交通参加者を含む自車の走行を抑制する動的な外界認識情報Ｉｐｒｄである走行抑制源情報Ｉｐｒｄｃを含む。この場合、統括制御部７０は、静的な前記外界認識情報Ｉｐｒｓは中期軌道生成部７２（第２軌道生成部）が利用したものを短期軌道生成部７３（第１軌道生成部）に利用させ、動的な前記外界認識情報Ｉｐｒｄは、最新の動的な外界認識情報Ｉｐｒｄを利用させるようにしている。

このように、第１軌道生成部としての短期軌道生成部７３が、第２軌道生成部としての中期軌道生成部７２の中周期Ｔｍ（第２演算周期）より短い短周期Ｔｓ（第１演算周期）で、中期軌道Ｍｔ（第２軌道）より短い短期軌道Ｓｔ（第１軌道）を生成する際に、動的な外界認識情報Ｉｐｒｄは、短周期Ｔｓ（第１演算周期）以下で認識されている最新の外界認識情報Ｉｐｒｄを参照して生成するので、交通参加者等に対する車両１０の応答性が低下しない短期軌道Ｓｔ（第１軌道）を生成することができる。

前記したように、外界認識情報Ｉｐｒには、レーン形状情報Ｉｐｒｓｌの他に、自車１０の走行を規制する標識・標示情報Ｉｐｒｓｍが含まれるものであり、統括制御部７０は、標識・標示情報Ｉｐｒｓｍをも中期軌道生成部７２（第２軌道生成部）に利用させるとともに、中期軌道生成部７２が利用した標識・標示情報Ｉｐｒｓｍを短期軌道生成部７３（第１軌道生成部）に利用させる。

例えば、中期軌道生成部７２（第２軌道生成部）が利用した、最高速度を示す標識や停止線等の走行を規制する標識・標示情報Ｉｐｒｓｍを、短期軌道生成部７３（第１軌道生成部）に利用させるので、中期軌道生成部７２（第２軌道生成部）により生成された車両１０の速度ｖｓの円滑な遷移や車両１０の円滑な停止を行う中期軌道Ｍｔ（第２軌道）を短期軌道生成部７３（第１軌道生成部）で利用することができる。

この場合において、統括制御部７０が制御する、中周期Ｔｍ（第２演算周期）より長い第３演算周期としての長周期Ｔｌで、静的な外界認識情報Ｉｐｒｓを参照して、前記中期軌道Ｍｔより長い第３軌道としての長期軌道Ｌｔを生成する第３軌道生成部としての長期軌道生成部７１を有する場合、統括制御部７０は、自動運転を開始する際、短期軌道生成部７３（第１軌道生成部）、中期軌道生成部７２（第２軌道生成部）、及び長期軌道生成部７１（第３軌道生成部）に対し、各軌道の生成を同時に開始させる一方、中期軌道Ｍｔ（第２軌動）が生成される前は、短期軌道生成部７３（第１軌道生成部）に対し、最新の外界認識情報Ｉｐｒを参照させて短期軌道Ｓｔ（第１軌道）を生成させ、中期軌道Ｍｔ（第２軌道）が生成されたときは、短期軌道生成部７３（第１軌道生成部）に対し、該中期軌道Ｍｔ（第２軌道）及び中期軌道生成部７２（第２軌道生成部）が参照したレーン形状を含む静的な外界認識情報Ｉｐｒｓを参照させて短期軌道Ｓｔ（第１軌道）を生成させ、長期軌道Ｌｔ（第３軌道）が生成されたときは、短期軌道生成部７３に対し、該長期軌道Ｌｔ（該第３軌道）及び長期軌道生成部７１（第３軌道生成部）が利用したレーン形状情報Ｉｐｒｓｌを含む外界認識情報Ｉｐｒを利用させて短期軌道Ｓｔを生成させるようにしてもよい。

自動運転がオン状態とされたとき、短期軌道生成部７３、中期軌道生成部７２、及び長期軌道生成部７１により、まず、演算周期の最も短い演算周期Ｔｏｃで短期軌道生成部７３（第１軌道生成部）により生成した短期軌道Ｓｔで車両１０を制御し、次に、演算周期が次に短い演算周期３×Ｔｏｃで中期軌道生成部７２（第２軌道生成部）により生成した中期軌道Ｍｔ（第２軌道）を考慮した短期軌道Ｓｔ（第１軌道）で車両１０を制御し、次いで、演算周期が最も長い演算周期９×Ｔｏｃで長期軌道生成部７１により生成した長期軌道Ｌｔを考慮した中期軌道Ｍｔを考慮して生成された短期軌道Ｓｔで車両１０を制御するようにしている。このため、直ちに短期軌道Ｓｔに基づき自動運転を開始でき、且つ徐々に段階的に、乗り心地・快適性が向上する中期軌道Ｍｔ及び長期軌道Ｌｔを考慮した自動運転に移行することができる。この場合において、下位階層の軌道生成部（長期軌道生成部７１に対する中期軌道生成部７２、並びに長期軌道生成部７１及び中期軌道生成部７２に対する短期軌道生成部７３）が参照する上位階層軌道（中期軌道Ｍｔに対する長期軌道Ｌｔ、並びに短期軌道Ｓｔに対する中期軌道Ｍｔ及び長期軌道Ｌｔ）との外界情報（環境マップ情報Ｉｅｍ）の不整合を抑制し、安定した軌道出力を行うことができる。

また、外界認識情報Ｉｐｒには、レーン形状情報Ｉｐｒｓｌ、又はレーン形状情報Ｉｐｒｓｌ及び標識・標示情報Ｉｐｒｓｍの他に、自車１０の走行を抑制する走行抑制源情報Ｉｐｒｄｃが含まれるものであり、統括制御部７０は、走行抑制源情報Ｉｐｒｄｃを、長期軌道生成部７１には利用（参照）させず、短期軌道生成部７３（第１軌道生成部）にのみ参照（利用）させる。

相対的に長い軌道となる第３軌道としての長期軌道Ｌｔでは乗り心地（車両の挙動変化の円滑性）が重視され、相対的に中位の軌道となる第２軌道としての中期軌道Ｍｔ及び相対的に短い軌道となる第１軌道としての短期軌道Ｓｔでは認識された外界環境に対する適応性・応答性が重視されるので、短期軌道Ｓｔ及び中期軌道Ｍｔ生成の際に、自車１０の走行を抑制する走行抑制源情報Ｉｐｒｄｃを参照することで、外界環境に対する適応性・応答性を確保しつつ、レーン形状を参照して生成された長期軌道Ｌｔを間接的に参照する短期軌道Ｓｔにより車両１０を制御することで、乗り心地（快適性）が考慮された自動運転を行うことができる。

レーン形状情報Ｉｐｒｓｌは、路面に設けられたレーンＬ又は縁石Ｅｓ、ガードレールＧｒ等のレーン規定物から認識される情報であり、走行抑制源情報Ｉｐｒｄｃは、障害物、交通参加者、又は信号機灯色を含む情報である。

長期軌道生成部７１（第３軌道生成部）は、路面に設けられたレーン規定物から認識される情報に基づき乗り心地を重視した軌道（長期軌道Ｌｔ）を生成でき、短期軌道生成部７３（第１軌道生成部）及び中期軌道生成部７２（第２軌道生成部）は、障害物、交通参加者、又は信号機灯色を含む情報に基づき適応性・応答性を重視した軌道（短期軌道Ｓｔ、中期軌道Ｍｔ）を生成することができる。

レーン規定物は、レーンマークＬｍ及び／又は縁石Ｅｓ、ガードレールＧｒ等のレーン逸脱防止部材を含む。

外界認識部５１は、レーンマークＬｍ又は縁石Ｅｓ・ガードレールＧｒ等のレーン逸脱防止部材から自車１０が走行するレーンＬのレーン形状を認識することができる。

なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

Claims (6)

1. 自動運転可能な車両（１０）を制御する車両制御装置（１２）であって、
   外界情報を検出する外界センサ（１４）で検出された前記外界情報から少なくとも自車が走行するレーンのレーン形状を認識し、認識したレーン形状情報（Ｉｐｒｓｌ）を含む静的な外界認識情報（Ｉｐｒｓ）及び交通参加者を含む自車の走行を抑制する走行抑制源情報（Ｉｐｒｄｃ）を含む動的な外界認識情報（Ｉｐｒｄ）を生成する外界認識部（５１）と、
   前記外界認識情報を利用して、第１演算周期で第１軌道を生成する第１軌道生成部と、
   前記外界認識情報を利用して、前記第１演算周期より長い第２演算周期で前記第１軌道より長い第２軌道を生成する第２軌道生成部と、
   前記第１軌道生成部及び前記第２軌道生成部を制御する統括制御部（７０）と、
   を備え、
   前記外界認識部（５１）は、前記第１演算周期以下の周期で認識処理を行うものであり、
   前記統括制御部（７０）は、
   前記第１軌道生成部により最新の前記第１軌道を生成させる際に、最新の動的な前記外界認識情報（Ｉｐｒｄ）を利用させ、且つ前記第２軌道生成部が直近の前記第２軌道を生成する際に利用した前記第２演算周期分前の静的な前記外界認識情報（Ｉｐｒｓ）がある場合には、該第２演算周期分前の静的な前記外界認識情報（Ｉｐｒｓ）及び直近に生成された前記第２軌道を参照させて最新の前記第１軌道を生成させる
   ことを特徴とする車両制御装置（１２）。
2. 請求項１に記載の車両制御装置（１２）において、
   前記外界認識情報には、前記レーン形状情報（Ｉｐｒｓｌ）の他に、前記自車（１０）の走行を規制する静的な外界認識情報（Ｉｐｒｓ）である標識・標示情報（Ｉｐｒｓｍ）が含まれるものであり、
   前記統括制御部（７０）は、
   前記標識・標示情報（Ｉｐｒｓｍ）を前記第２軌道生成部に利用させるとともに、前記第２軌道生成部が前記第２演算周期分前に利用した前記標識・標示情報（Ｉｐｒｓｍ）を前記第１軌道生成部に利用させる
   ことを特徴とする車両制御装置（１２）。
3. 請求項１又は２に記載の車両制御装置（１２）において、
   前記統括制御部（７０）が制御する、前記第２演算周期より長い第３演算周期で、前記外界認識情報を利用して、前記第２軌道より長い第３軌道を生成する第３軌道生成部をさらに有し、
   前記統括制御部（７０）は、
   自動運転を開始する際、前記第１軌道生成部、前記第２軌道生成部、及び前記第３軌道生成部に対し、各軌道の生成を同時に開始させる一方、
   直近の前記第２軌道が生成される前は、前記第１軌道生成部に対し、最新の外界認識情報を利用させて最新の前記第１軌道を生成させ、
   直近の前記第２軌道が生成されたときは、前記第１軌道生成部に対し、直近に生成された前記第２軌道及び前記第２軌道生成部が直近の前記第２軌道を生成する際に利用したレーン形状を含む前記第２演算周期分前の静的な前記外界認識情報を利用させて最新の前記第１軌道を生成させ、
   直近の前記第３軌道が生成されたときは、前記第１軌道生成部に対し、直近に生成された該第３軌道及び前記第３軌道生成部が該第３軌道を生成する際に利用したレーン形状情報（Ｉｐｒｓｌ）を含む前記第３演算周期分前の前記外界認識情報を利用させて最新の前記第１軌道を生成させる
   ことを特徴とする車両制御装置（１２）。
4. 請求項３に記載の車両制御装置（１２）において、
   前記外界認識情報には、さらに、前記自車（１０）の走行を抑制する走行抑制源情報（Ｉｐｒｄｃ）が含まれるものであり、
   前記統括制御部（７０）は、
   前記走行抑制源情報（Ｉｐｒｄｃ）を、前記第３軌道生成部には利用させず、前記第１及び第２軌道生成部に利用させる
   ことを特徴とする車両制御装置（１２）。
5. 請求項４に記載の車両制御装置（１２）において、
   前記レーン形状情報（Ｉｐｒｓｌ）は、路面に設けられたレーン規定物から認識される情報であり、前記走行抑制源情報（Ｉｐｒｄｃ）は、障害物、交通参加者、又は信号機灯色を含む情報である
   ことを特徴とする車両制御装置（１２）。
6. 請求項５に記載の車両制御装置（１２）において、
   前記レーン規定物は、レーンマーク又はレーン逸脱防止部材を含む
   ことを特徴とする車両制御装置（１２）。

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