JP7067067B2 - 信号機認識装置、及び自動運転システム - Google Patents

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Description

本発明は、信号機認識装置、及び信号機認識装置を備える自動運転システムに関する。
例えば、特許文献１に記載されているように、自車両の前方の信号機を認識する信号機認識装置がある。この信号機認識装置は、自車両の位置と、地図情報に含まれる信号機の設置位置と、撮像部の撮像結果とに基づいて信号機を認識している。
特開２０１６－０４２２２６号公報
例えば、信号機付近に存在する樹木によって信号機が覆われている場合等、自車両から信号機を認識することが困難な場合がある。このような場合に信号機認識装置が信号機の認識処理を行っても、信号機の認識ができない。このため、本技術分野では、信号機の認識処理を効率良く実行することが望まれている。
本発明の一側面は、自車両の前方の信号機を認識する信号機認識装置であって、信号機の設置位置と、走行車線上から見て信号機の視認が困難となる困難ゾーンの位置情報とを含む地図情報を記憶する地図記憶部と、走行車線上において信号機の手前の位置に信号機の認識処理を実行すべき認識ゾーンを設定する認識ゾーン設定部と、自車両の地図上の位置を認識する車両位置認識部と、自車両の前方を撮像する撮像部と、車両位置認識部で認識された自車両の位置が認識ゾーン内である場合に、撮像部の撮像結果に基づいて信号機の認識処理を実行する信号機認識部と、自車両周囲の周辺車両の大きさ及び自車両に対する位置を認識する周辺車両認識部と、認識ゾーンのうち困難ゾーン以外のゾーン内が、当該ゾーン内を自車両が走行するときに撮像部から信号機への視線が周辺車両によって遮られる信号機遮蔽環境であるか否かを判定する遮蔽環境判定部と、を備え、遮蔽環境判定部は、認識ゾーンのうち困難ゾーン以外のゾーン内を自車両が走行するときの自車両の予測される走行位置、及び信号機の設置位置に基づいて、自車両が予測される走行位置を走行しているときに撮像部から見たときの信号機の画像を空画像に投影するとともに、自車両の予測される走行位置、並びに周辺車両認識部で認識された周辺車両の大きさ及び位置に基づいて、自車両が予測される走行位置を走行しているときに撮像部から見たときの周辺車両の画像を空画像に投影し、信号機の発光部の画像に対して周辺車両の画像が重複しているか否かに基づいて、認識ゾーンのうち困難ゾーン以外のゾーン内を自車両が走行するときに撮像部から信号機への視線を周辺車両が遮るか否かを予測し、予測結果に基づいて信号機遮蔽環境であるか否かを判定し、信号機認識部は、認識ゾーンのうち困難ゾーン内では信号機の認識処理を実行せず、遮蔽環境判定部おいて信号機遮蔽環境であると判定されている場合、認識ゾーンのうち困難ゾーン以外のゾーン内において信号機の認識処理を実行しない。
この信号機認識装置において、信号機認識部は、地図情報に含まれる困難ゾーンを用いて、認識ゾーンのうち困難ゾーンを除いたゾーン内で信号機の認識処理を実行する。このため、信号機認識装置は、地図情報に含まれる困難ゾーンに基づいて、そもそも信号機の認識が困難なゾーンを除いたゾーン内で信号機の認識処理を実行できる。また、信号機認識部は、認識ゾーンのうち困難ゾーンを除いたゾーン内で信号機の認識処理を実行する際に、周辺車両によって遮られるために信号機を認識できない信号機遮蔽環境であると判定されている場合、当該ゾーン内で信号機の認識処理を実行しない。これにより、信号機認識装置は、認識ゾーン内において、信号機の認識処理を効率良く実行することができる。
本発明の他の一側面は、自車両の自動運転制御を実行する自動運転システムであって、上記の信号機認識装置と、自動運転制御における走行計画を生成する走行計画生成部と、走行計画に基づいて自車両の自動運転制御を実行する車両制御部と、を備え、遮蔽環境判定部は、認識ゾーンのうち困難ゾーン以外のゾーン内を走行計画に基づいて自車両が走行した場合に、撮像部から信号機への視線を周辺車両が遮るか否かを予測し、走行計画生成部は、遮蔽環境判定部において信号機遮蔽環境であると判定された場合、遮蔽環境判定部において信号機遮蔽環境であると判定されない新たな走行計画を生成する。
この自動運転システムは、上記の信号機認識装置を備えていることにより、信号機の認識処理を効率良く実行することができる。また、自動運転システムは、信号機遮蔽環境であると判定された場合に新たな走行計画を生成することで、撮像部が信号機を視認できる可能性を高めることができる。
自動運転システムは、走行計画生成部によって前記新たな走行計画の生成が開始される場合に報知する報知部をさらに備えていてもよい。この場合、自車両の乗員は、走行計画が変更される可能性があることを認識できる。
本発明の種々の側面によれば、信号機の認識処理を効率良く実行することができる。
実施形態に係る自動運転システムの概略構成を示す図である。 図２（ａ）は、自車両の前方の周辺車両をカメラで撮像した撮像画像を示す図である。図２（ｂ）は、自車両の前方の周辺車両をカメラで撮像した撮像画像を示す図である。 図３（ａ）は、自車両の斜め前方を周辺車両が走行している様子を示す図である。図３（ｂ）は、自車両の斜め後方を周辺車両が走行している様子を示す図である。図３（ｃ）は、自車両の側方を周辺車両が走行している様子を示す図である。 信号機の手前に設定される認識ゾーンを示す図である。 信号機と周辺車両とを投影した投影画像を示す図である。 周辺車両によって信号機が遮られるか否かに基づいて自動運転システムが走行計画を変更する処理の流れを示すフローチャートである。 外部状況認識部によって行われる周辺車両の大きさを認識する処理の流れの一例を示すフローチャートである。 遮蔽環境判定部において行われる信号機遮蔽環境であるか否かを判定する処理の流れの一例を示すフローチャートである。 走行計画生成部によって行われる新たな走行計画を生成する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図１に示される自動運転システム１００は、乗用車などの自車両Ｖに搭載され、自車両Ｖの自動運転制御を実行する。自動運転システム１００は、乗員による自動運転制御の開始操作（自動運転の開始ボタンを押す操作等）が行われた場合に、自車両Ｖの自動運転制御を開始する。
自動運転制御とは、予め設定された目的地に向かって自動で自車両Ｖを走行させる車両制御である。自動運転制御では、運転者が運転操作を行う必要が無く、自車両Ｖが自動で走行する。
図１に示されるように、自動運転システム１００は、装置を統括的に管理するＥＣＵ[ElectronicControl Unit]１０を備えている。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ[Central ProcessingUnit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[RandomAccess Memory]などを有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０では、例えば、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、複数の電子ユニットから構成されていてもよい。
ＥＣＵ１０には、ＧＰＳ受信部１、外部センサ２、内部センサ３、地図データベース（地図記憶部）４、ナビゲーションシステム５、アクチュエータ６、及びＨＭＩ［Human Machine Interface］７が接続されている。
ＧＰＳ受信部１は、３個以上のＧＰＳ衛星から信号を受信することにより、自車両Ｖの位置（例えば自車両Ｖの緯度及び経度）を測定する。ＧＰＳ受信部１は、測定した自車両Ｖの位置情報をＥＣＵ１０へ送信する。
外部センサ２は、自車両Ｖの周辺の状況を検出する検出機器である。外部センサ２は、信号機を認識するためのカメラ（撮像部）２ａを含む。外部センサ２は、カメラ２ａに加え、レーダセンサ等の他のセンサを含んでいてもよい。カメラ２ａは、自車両Ｖの前方の信号機に加え、自車両Ｖの周囲を撮像する撮像機器である。カメラ２ａは、自車両Ｖの周囲の撮像情報（撮像画像の情報）をＥＣＵ１０へ送信する。カメラ２ａは、単眼カメラであってもよく、ステレオカメラであってもよい。ステレオカメラは、両眼視差を再現するように配置された二つの撮像部を有している。ステレオカメラの撮像情報には、奥行き方向の情報も含まれている。
レーダセンサは、電波（例えばミリ波）又は光を利用して自車両Ｖの周辺の障害物を検出する検出機器である。レーダセンサには、例えば、ミリ波レーダ又はライダー［LIDAR：Light Detection and Ranging］が含まれる。レーダセンサは、電波又は光を自車両Ｖ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。
内部センサ３は、自車両Ｖ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む。車速センサは、自車両Ｖの車速を検出する検出器である。車速センサとしては、例えば、自車両Ｖ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（車輪速情報）をＥＣＵ１０に送信する。
加速度センサは、自車両Ｖの加速度を検出する検出器である。加速度センサは、例えば、自車両Ｖの前後方向の加速度を検出する前後加速度センサと、自車両Ｖ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、例えば、自車両Ｖの加速度情報をＥＣＵ１０に送信する。ヨーレートセンサは、自車両Ｖ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、例えば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、検出した自車両Ｖ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、道路の位置情報、道路形状の情報（例えばカーブ、直線部の種別、カーブの曲率等）、交差点及び分岐点の位置情報、道路に設定された制限車速、及び建物の位置情報等が含まれる。なお、地図データベースは、車両と通信可能な情報処理センター等の施設のコンピュータに記憶されていてもよい。
地図情報には、信号機の設置位置の位置情報が含まれている。この信号機の設置位置の位置情報には、信号機の発光部（バルブ等の発光体が設けられた部位）の高さ位置が含まれている。地図情報には、信号機の手前側に設置された停止線の位置情報が含まれている。
地図情報には、走行車線上から見て信号機（発光部）の視認が困難となる困難ゾーンの位置情報がさらに含まれている。例えば、困難ゾーンとは、信号機の付近に存在する樹木の枝葉、看板、標識、又は道路構造物等によって遮蔽されることにより、信号機の発光部の視認が困難となる領域であってもよい。例えば、困難ゾーンとは、逆光によってカメラ２ａの撮像画像が白飛びし、カメラ２ａの撮像画像から信号機の発光部を認識することが困難となる領域であってもよい。例えば、困難ゾーンとは、道路勾配によって信号機の発光部が視認できない領域であってもよい。例えば、困難ゾーンとは、順光によってカメラ２ａの撮像画像中の信号機の発光部の全ての発光体が発色し、どの発光体が発光しているかを認識することが困難となる領域であってもよい。この逆光及び順光となることによって信号機の発光部の認識が困難となる困難ゾーンの位置情報には、逆光又は順光となる時間帯の情報が対応付けられていてもよい。例えば、困難ゾーンとは、周囲に高い建物が建っている等のために太陽光が遮られて暗くなり、信号機の発光部の視認が困難となる領域であってもよい。また、信号機の発光部に視覚制限装置が取り付けられている場合、特定の位置からしか信号機の発光部の発光を視認することができない。このような信号機が設置されている場合、例えば、信号機の付近において、信号機の発光部を視認可能な特定の位置以外の領域が困難ゾーンとして設定されていてもよい。
ナビゲーションシステム５は、予め設定された目的地まで自車両Ｖの運転者の案内を行うシステムである。ナビゲーションシステム５は、ＧＰＳ受信部１の測定した自車両Ｖの位置と地図データベース４の地図情報とに基づいて、自車両Ｖの現在の位置から目的地までの経路を生成する。ナビゲーションシステム５は、後述するＨＭＩ７の画像表示及び音声出力により運転者に対して当該経路の案内を行う。ナビゲーションシステム５は、自車両Ｖの目的地及び自車両Ｖの経路に関する情報をＥＣＵ１０に送信する。なお、自動運転システム１００は必ずしもナビゲーションシステム５を備える必要はない。自車両Ｖの経路の生成は、ＥＣＵ１０によって行なわれてもよい。目的地は、乗員により設定されてもよく、ナビゲーションシステム５等により周知の手法で自動的に設定されてもよい。
アクチュエータ６は、自車両Ｖの制御に用いられる機器である。アクチュエータ６は、駆動アクチュエータ、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。駆動アクチュエータは、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、自車両Ｖの駆動力を制御する。なお、自車両Ｖ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。自車両Ｖ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６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、自車両Ｖ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、例えば、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、自車両Ｖの操舵トルクを制御する。
ＨＭＩ７は、自動運転システム１００と自車両Ｖの乗員との間で情報の入出力を行うためのインターフェイスである。ＨＭＩ７は、例えば、ディスプレイ、スピーカ等を備えている。ＨＭＩ７は、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じて、ディスプレイの画像出力及びスピーカからの音声出力を行う。また、ＨＭＩ７は、乗員が入力操作を行うための入力ボタンやタッチパネル、音声入力装置などの入力部を備えている。
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（周辺車両認識部）１２、走行状態認識部１３、走行計画生成部１４、認識ゾーン設定部１５、遮蔽環境判定部１６、信号機認識部１７、報知部１８、及び車両制御部１９を有する。ＥＣＵ１０の機能の一部は、自車両Ｖと通信可能なサーバーにおいて実行されてもよい。
なお、カメラ２ａ、地図データベース４、車両位置認識部１１、外部状況認識部１２、認識ゾーン設定部１５、遮蔽環境判定部１６、及び信号機認識部１７によって、自車両Ｖの前方の信号機を認識する信号機認識装置が構成される。すなわち、自動運転システム１００は、自車両Ｖの前方の信号機を認識する信号機認識装置を備えている。
車両位置認識部１１は、ＧＰＳ受信部１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、自車両Ｖの地図上の位置を認識する。また、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などの固定障害物の位置情報及び外部センサ２の検出結果を利用して、ＳＬＡＭ［Simultaneous Localization and Mapping］技術により自車両Ｖの位置を認識する。車両位置認識部１１は、その他、周知の手法により車両の地図上の位置を認識してもよい。
外部状況認識部１２は、自車両Ｖの周囲の道路状況を認識する。外部状況認識部１２は、例えば、外部センサ２の検出結果に基づいて、自車両Ｖに対する障害物の位置（自車両Ｖに対する障害物の方向、及び、自車両Ｖと障害物との相対距離）、自車両Ｖと障害物との相対速度を認識する。外部状況認識部１２は、例えば、外部センサ２のカメラ２ａの撮像情報に基づいて、自車両Ｖの走行車線及び隣接車線の白線（車線境界線）を認識する。外部状況認識部１２は、カメラ２ａの撮像情報に基づいて、白線の線種（連続線、破線等）を認識してもよい。外部状況認識部１２は、例えば、白線の認識結果に基づいて、自車両Ｖの走行する走行車線を認識する。外部状況認識部１２が認識する障害物には、自車両Ｖの周囲を移動する歩行者、自転車、及び周辺車両等の移動障害物が含まれる。また、障害物には、ガードレール、建物等の固定障害物が含まれる。
また、外部状況認識部１２は、自車両Ｖに対する周辺車両の位置に加え、周辺車両の大きさを認識する。外部状況認識部１２は、外部センサ２の検出結果に基づいて、周知の手法により、周辺車両の大きさを認識する。ここでは、外部状況認識部１２は、周辺車両の大きさとして、周辺車両の幅（横幅）、高さ、及び全長を認識する。
まず、外部状況認識部１２が、カメラ２ａの撮像画像から自車両Ｖの前方を走行する周辺車両Ｖ１の大きさを認識する場合について説明する。カメラ２ａの撮像画像には、図２（ａ）に示されるように、周辺車両Ｖ１の後部が写っている。例えば、外部状況認識部１２は、自車両Ｖの前方を走行する周辺車両Ｖ１の大きさを認識する場合、撮像画像に基づいて周辺車両Ｖ１の幅Ｗ及び高さＨを認識する。外部状況認識部１２は、周辺車両Ｖ１の全長Ｌについては、撮像画像から直接認識することは困難である。このため、外部状況認識部１２は、認識した周辺車両Ｖ１の幅Ｗ及び高さＨに基づいて、周辺車両Ｖ１の種別（乗用車、大型トラック等の種別）を推定する。なお、外部状況認識部１２は、撮像画像に含まれる周辺車両Ｖ１の形状等の特徴から、周辺車両Ｖ１の種別を推定してもよい。ここで、外部状況認識部１２は、車両の種別毎に、予め車両の全長Ｌの代表値を記憶している。一例として、外部状況認識部１２は、乗用車であれば、全長Ｌの代表値として４ｍを記憶している。一例として、外部状況認識部１２は、大型トラックであれば、全長Ｌの代表値として１２ｍを記憶している。外部状況認識部１２は、予め記憶する車両の種別毎の全長Ｌの代表値から、認識した周辺車両Ｖ１の種別に対応する全長Ｌの代表値を選択する。外部状況認識部１２は、選択した全長Ｌの代表値を、自車両Ｖの前方を走行する周辺車両Ｖ１の全長Ｌとして採用する。
次に、外部状況認識部１２が、カメラ２ａの撮像画像から自車両Ｖの側方を走行する周辺車両Ｖ１の大きさを認識する場合について説明する。カメラ２ａの撮像画像には、図２（ｂ）に示されるように、周辺車両Ｖ１の側部が写っている。例えば、外部状況認識部１２は、自車両Ｖの側方を走行する周辺車両Ｖ１の大きさを認識する場合、撮像画像に基づいて周辺車両Ｖ１の全長Ｌ及び高さＨを認識する。外部状況認識部１２は、周辺車両Ｖ１の幅Ｗについては、撮像画像から直接認識することは困難である。このため、外部状況認識部１２は、上述したように、周辺車両Ｖ１の種別を推定する。ここで、外部状況認識部１２は、車両の種別毎に、予め車両の幅Ｗの代表値を記憶している。外部状況認識部１２は、予め記憶する車両の種別毎の幅Ｗの代表値から、認識した周辺車両Ｖ１の種別に対応する幅Ｗの代表値を選択する。外部状況認識部１２は、選択した幅Ｗの代表値を、自車両Ｖの側方を走行する周辺車両Ｖ１の幅Ｗとして採用する。
また、外部状況認識部１２は、互いに異なるタイミングで撮像された複数の撮像画像から周辺車両の幅、高さ、及び全長の少なくともいずれかをそれぞれ認識し、認識した結果を組み合わせて周辺車両の大きさ（幅、高さ、全長）を認識してもよい。例えば、外部状況認識部１２は、図３（ａ）又は図３（ｂ）に示されるように周辺車両Ｖ１が自車両Ｖの斜め前方又は斜め後方を走行している場合、カメラ２ａの撮像画像に基づいて、周辺車両Ｖ１の幅Ｗ及び高さＨを認識する。そして、外部状況認識部１２は、図３（ｃ）に示されるように、周辺車両Ｖ１が周辺車両Ｖ１の側方を走行する状態となったときに撮像されたカメラ２ａの撮像画像に基づいて、周辺車両Ｖ１の全長Ｌを認識する。外部状況認識部１２は、これらの認識結果を組み合わせて、周辺車両Ｖ１の大きさ（幅、高さ、全長）を認識してもよい。
また、例えば、図３（ｃ）に示されるように周辺車両Ｖ１が自車両Ｖの側方を走行している場合、カメラ２ａの撮像画像に基づいて、周辺車両Ｖ１の高さＨ及び全長Ｌを認識する。そして、外部状況認識部１２は、図３（ａ）又は図３（ｂ）に示されるように、周辺車両Ｖ１が自車両Ｖの斜め前方又は斜め後方を走行する状態となったときに撮像されたカメラ２ａの撮像画像に基づいて、周辺車両Ｖ１の幅Ｗを認識する。外部状況認識部１２は、これらの認識結果を組み合わせて、周辺車両Ｖ１の大きさ（幅、高さ、全長）を認識してもよい。
なお、外部状況認識部１２は、カメラ２ａの撮像画像以外にも、外部センサ２のレーダセンサで検出された障害物情報に基づいて、周辺車両の大きさを認識してもよい。例えば、外部状況認識部１２は、ライダーの検出結果である点群情報に基づいて、周知の手法により、周辺車両の大きさを認識してもよい。なお、外部状況認識部１２は、ライダーの点群情報を用いる場合もカメラ２ａの撮像情報を用いた場合と同様に、車両の種別毎に記憶する全長Ｌ又は幅Ｗを用いて周辺車両の大きさを認識してもよい。また、外部状況認識部１２は、ライダーの点群情報を用いる場合もカメラ２ａの撮像情報を用いた場合と同様に、互いに異なるタイミングで検出された点群情報から周辺車両の幅、高さ、及び全長の少なくともいずれかをそれぞれ認識し、認識した結果を組み合わせて周辺車両の大きさ（幅、高さ、全長）を認識してもよい。
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、自車両Ｖの走行状態を認識する。走行状態には、自車両Ｖの車速、自車両Ｖの加速度、自車両Ｖのヨーレートが含まれる。具体的には、走行状態認識部１３は、車速センサの車速情報に基づいて、自車両Ｖの車速を認識する。走行状態認識部１３は、加速度センサの車速情報に基づいて、自車両Ｖの加速度を認識する。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、自車両Ｖ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５により設定された目標ルート、地図データベース４の地図情報、外部状況認識部１２により認識された自車両Ｖの周囲の道路状況、走行状態認識部１３により認識された自車両Ｖの走行状態、及び信号機認識部１７における信号機の認識結果に基づいて、自車両Ｖの自動運転制御を実行する際に用いられる走行計画を生成する。走行計画生成部１４は、運転者が自動運転制御の開始操作を行った場合に、走行計画の生成を開始する。走行計画生成部１４は、所定時間毎に繰り返し走行計画を生成する。この走行計画は、自車両Ｖの現在の位置から予め設定された目的地に自車両Ｖが至るまでの走行計画となる。
走行計画には、自車両Ｖの目標ルート上の位置に応じた自車両Ｖの制御目標値が含まれている。目標ルート上の位置とは、地図上で目標ルートの延在方向における位置である。目標ルート上の位置は、目標ルートの延在方向において所定間隔（例えば１ｍ）毎に設定された設定縦位置を意味する。制御目標値とは、走行計画において車両の制御目標となる値である。制御目標値には、目標車速と目標軌跡とが含まれる。目標車速は、通常用走行計画において自車両Ｖの車速の制御目標となる値である。目標軌跡は、自車両Ｖの走行する軌跡の制御目標となる値である。目標軌跡から自車両Ｖの操舵角の制御目標である目標操舵角が演算される。
目標車速は、自動運転制御により自車両Ｖが走行する経路上の位置に応じて設定されている。自動運転制御により車両が走行する経路とは、予め設定された目的地と現在の自車両Ｖの地図上の位置とを結ぶ自動運転制御の目標ルートである。経路上の位置とは、地図上で経路の延在方向における位置である。具体的に、経路上の位置は、経路の延在方向において所定間隔（例えば１ｍ）毎に設定された設定縦位置とすることができる。設定縦位置の設定方法は前述の方法に限られない。通常用走行計画では、設定縦位置毎に目標車速が設定されている。
なお、目標車速に代えて、目標加速度又は目標ジャークを用いてもよい。また、目標軌跡に加えて、目標操舵角、目標操舵角速度、目標操舵トルク又は目標横位置（自車両Ｖの目標となる道路の幅方向における位置）を設定縦位置毎に設定してもよい。なお、制御目標値には、車両制御に関する周知のパラメータを加えてもよい。
例えば、走行計画を生成する際の条件として、自車両Ｖの周囲を走行する周辺車両と自車両Ｖとの車間距離の条件である車間距離条件が予め定められている。走行計画生成部１４は、自車両Ｖの周囲を走行する周辺車両の位置を予測し、予め定められた車間距離条件を満たすように自車両Ｖの走行位置を調整した走行計画を生成する。
走行計画生成部１４は、詳しくは後述する遮蔽環境判定部１６において信号機遮蔽環境であると判定された場合、遮蔽環境判定部１６において信号機遮蔽環境であると判定されない新たな走行計画を生成する。例えば、走行計画生成部１４は、周辺車両と自車両Ｖとの車間距離を前回生成した走行計画に対して変更した変更後の走行計画を生成する。また、走行計画生成部１４は、前回生成した走行計画に対して車線変更を加えた変更後の走行計画を生成する。なお、ここでの車線変更を加えた変更後の走行計画とは、車線変更を行っても、再び目的地に向かう車線に戻る（車線変更する）ことができる走行計画である。
走行計画生成部１４は、遮蔽環境判定部１６が変更後の走行計画を用いて信号機遮蔽環境であるか否かの判定を行ったときに信号機遮蔽環境であると判定されなくなるまで、車間距離を変更した又は車線変更を加えた変更後の走行計画を生成する。走行計画生成部１４は、信号機遮蔽環境であると判定されなくなった変更後の走行計画を、遮蔽環境判定部１６において信号機遮蔽環境であると判定されない新たな走行計画として採用（生成）する。走行計画を変更しても遮蔽環境判定部１６において信号機遮蔽環境であると判定される場合（新たな走行計画が生成できない場合）、走行計画生成部１４は、自車両Ｖの運転状態を自動運転から運転者による手動運転に切り替えるハンドオーバーが必要であると判定する。
例えば、信号機遮蔽環境であると判定された場合、走行計画生成部１４は、予め定められた車間距離条件内で前方の周辺車両との車間距離を変更した変更後の走行計画を生成する。例えば、走行計画生成部１４は、車間距離を変更した変更後の走行計画として、前回生成した走行計画における車間距離に対して所定の増加分を加えた走行計画を生成する。変更後の走行計画に基づいて再び遮蔽環境判定部１６において信号機遮蔽環境であると判定された場合、走行計画生成部１４は、予め定められた車間距離条件内で再度車間距離を変更した変更後の走行計画を生成する。
予め定められた車間距離条件内で車間距離を変更しても信号機遮蔽環境であると判定される場合、走行計画生成部１４は、前回生成した走行計画に対して車線変更を加えた走行計画を変更後の走行計画として生成する。なお、走行計画生成部１４は、前回生成した走行計画に対して車線変更を加える際に、予め設定された基準に基づいて、車線変更の可否を判定する。例えば、車線変更における予め定められた基準としては、例えば、車線変更先の空き領域の大きさの閾値等がある。車線変更を加えても遮蔽環境判定部１６において信号機遮蔽環境であると判定される場合、走行計画生成部１４は、ハンドオーバーが必要であると判定する。
なお、信号機（発光部）の視認が困難となる困難ゾーン内を自車両Ｖが走行している場合、信号機認識部１７は信号機の認識が困難となる。この場合、例えば、走行計画生成部１４は、周辺車両の動きに基づいて信号機が示す指示内容を推定し、推定結果に基づいて走行計画を生成してもよい。また、走行計画生成部１４は、困難ゾーン内を自車両Ｖが走行している場合、ハンドオーバーが必要であると判定してもよい。
認識ゾーン設定部１５は、図４に示されるように、自車両Ｖの走行車線Ｒ上において、信号機Ａの手前の位置に信号機Ａの認識処理を実行すべき認識ゾーンＳを設定する。例えば、認識ゾーン設定部１５は、車両位置認識部１１によって認識された自車両Ｖの位置情報、及び地図データベース４に記憶された地図情報に基づいて、信号機Ａに向かって走行する自車両Ｖと信号機Ａとの距離が所定距離以内となった場合に、認識ゾーンＳを設定する。認識ゾーン設定部１５は、走行車線Ｒ上に認識開始位置Ｐ２と認識終了位置Ｐ１とを設定する。認識開始位置Ｐ２と認識終了位置Ｐ１との間の領域が、認識ゾーンＳとなる。
まず、認識ゾーン設定部１５が認識終了位置Ｐ１を設定する手順の一例について説明する。例えば、認識ゾーン設定部１５は、認識終了位置Ｐ１を設定する際に、走行車線Ｒの設定車速、自車両Ｖの制動能力、及び制動時に許容される許容制動加速度を用いる。認識ゾーン設定部１５は、走行車線Ｒの設定車速を、地図データベース４が記憶する地図情報から取得する。自車両Ｖの制動能力、及び許容制動加速度は、予め設定されている。認識ゾーン設定部１５は、上記の設定車速等に基づいて、自車両Ｖが設定車速で走行しているときに許容制動加速度を超えない範囲で停止線Ｔに停止可能な最後の位置（最も停止線Ｔに近い位置）を、認識終了位置Ｐ１として設定する。
次に、認識ゾーン設定部１５が認識開始位置Ｐ２を設定する手順の一例について説明する。例えば、認識ゾーン設定部１５は、認識開始位置Ｐ２を設定する際に、走行車線Ｒの設定車速、及び信号機Ａの表示が「走行可」から「停止」を意味する表示に遷移するまでに要する時間である表示遷移時間を用いる。この表示遷移時間とは、例えば、信号機Ａが青信号から赤信号に遷移するのに要する時間である。この表示遷移時間は、予め設定された一定の時間であってもよく、信号機毎に異なる場合には地図情報に含まれていてもよい。認識ゾーン設定部１５は、停止線Ｔよりも、自車両Ｖが設定車速で表示遷移時間走行したときの走行距離手前の位置を認識開始位置Ｐ２として設定する。
なお、認識ゾーン設定部１５は、認識終了位置Ｐ１及び認識開始位置Ｐ２を他の方法に基づいて設定してもよい。例えば、認識ゾーン設定部１５は、停止線Ｔから予め定められた距離手前側の位置を認識終了位置Ｐ１として設定してもよい。また、認識ゾーン設定部１５は、停止線Ｔ又は認識終了位置Ｐ１から、予め定められた距離手前側の位置を認識開始位置Ｐ２として設定してもよい。
遮蔽環境判定部１６は、認識ゾーンＳのうち困難ゾーンＮ以外のゾーンを設定する。以下、認識ゾーンＳのうち困難ゾーンＮ以外のゾーンを、「残存認識ゾーンＳ１」と称する。例えば、遮蔽環境判定部１６は、図４に示されるように、認識ゾーンＳから困難ゾーンＮを除外して、残りの領域を残存認識ゾーンＳ１として設定する。遮蔽環境判定部１６は、逆光、又は順光によって信号機の認識が困難となる困難ゾーンについては、現在の時間を考慮して認識ゾーンＳから困難ゾーンＮを除外する。
また、遮蔽環境判定部１６は、残存認識ゾーンＳ１内が、当該ゾーン内を自車両Ｖが走行するときにカメラ２ａから信号機Ａの発光部Ａ１への視線が周辺車両によって遮られる信号機遮蔽環境であるか否かを判定する。すなわち、遮蔽環境判定部１６は、信号機遮蔽環境であるか否かを判定する処理を、残存認識ゾーンＳ１に対して実行し、困難ゾーンＮに対しては実行しない。遮蔽環境判定部１６は、この判定を、自車両Ｖが認識開始位置Ｐ２に到達する前に行う。但し、信号機遮蔽環境であるか否かを判定する処理は、自車両が認識開始位置Ｐ２に到達した後、残存認識ゾーンＳ１内を走行中に行われてもよい。
具体的には、遮蔽環境判定部１６は、信号機Ａの設置位置（発光部Ａ１の設置位置及び高さ）、並びに外部状況認識部１２で認識された周辺車両の大きさ及び位置に基づいて、残存認識ゾーンＳ１内を自車両Ｖが走行するときに、カメラ２ａから信号機Ａへの視線を周辺車両が遮るか否かを予測する。遮蔽環境判定部１６は、信号機Ａの設置位置を、地図データベース４が記憶する地図情報から取得する。遮蔽環境判定部１６は、カメラ２ａから信号機Ａへの視線を周辺車両が遮ると予測した場合、残存認識ゾーンＳ１が信号機遮蔽環境であると判定する。
また、遮蔽環境判定部１６は、自車両Ｖが残存認識ゾーンＳ１内を走行するときの自車両Ｖの位置として、走行計画生成部１４で生成された走行計画に基づいて自車両Ｖが走行した場合の位置を用いる。遮蔽環境判定部１６は、自車両Ｖが走行計画に基づいて走行した場合に、周辺車両によって信号機Ａの発光部Ａ１への視線が遮られるか否かを予測する。
さらに、遮蔽環境判定部１６は、周辺車両が残存認識ゾーンＳ１内を走行するときの位置として、外部状況認識部１２で認識された周辺車両の位置等に基づいて予測した位置を用いる。例えば、遮蔽環境判定部１６は、周辺車両の進行方向の車速及び加速度から、残存認識ゾーンＳ１内を周辺車両が走行するときに自車両Ｖの前方を走行するか又は後方を走行するか等を予測してもよい。例えば、遮蔽環境判定部１６は、周辺車両の横方向（車幅方向）の加速度に基づいて周辺車両が車線変更を行うか否かを予測し、自車両Ｖの側方を走行していた周辺車両が残存認識ゾーンＳ１内では自車両Ｖの前方に位置するか等を予測してもよい。なお、遮蔽環境判定部１６は、走行計画生成部１４で予測された周辺車両の位置を用いてもよい。
遮蔽環境判定部１６は、自車両Ｖが走行計画に基づいて認識開始位置Ｐ２から認識終了位置Ｐ１に向かって走行したときの残存認識ゾーンＳ１内の各走行位置において、信号機Ａへの視線を周辺車両が遮るか否かを予測する。ここでの自車両Ｖが残存認識ゾーンＳ１内を走行するときの各走行位置とは、走行車線に沿った所定距離毎の位置であってもよい。また、遮蔽環境判定部１６は、周辺車両の位置として、自車両Ｖが残存認識ゾーンＳ１の各走行位置を走行しているときに周辺車両が走行していると予測される位置を用いる。
次に、遮蔽環境判定部１６によって行われる信号機遮蔽環境であるか否かを判定する処理の一例について説明する。まず、自車両Ｖが残存認識ゾーンＳ１内の所定の走行位置を走行しているときに、信号機Ａの発光部Ａ１の画像に対して周辺車両の画像が重複しているか否かを判定する処理について説明する。まず、図５に示されるように、遮蔽環境判定部１６は、カメラ２ａと同じ解像度の空画像Ｂ（例えば０で埋められた画像）を生成する。遮蔽環境判定部１６は、残存認識ゾーンＳ１内を自車両Ｖが走行するときの所定の走行位置と信号機Ａの設置位置とに基づいて、空画像Ｂに信号機Ａの画像を投影する。空画像Ｂに投影される信号機Ａの画像の位置は、自車両Ｖが残存認識ゾーンＳ１内の所定の走行位置を走行しているときにカメラ２ａによって撮像される位置である。自車両Ｖが所定の走行位置を走行しているときの自車両Ｖの車幅方向の位置は、走行計画に基づいて得られる。なお、遮蔽環境判定部１６には、自車両Ｖにおけるカメラ２ａの撮像範囲等の情報が予め設定されている。
次に、遮蔽環境判定部１６は、外部状況認識部１２で認識された周辺車両Ｖ１の大きさ及び自車両Ｖに対する位置に基づいて、空画像Ｂに周辺車両Ｖ１の画像を投影する。ここでの周辺車両Ｖ１の位置とは、自車両Ｖが所定の走行位置を走行しているときに周辺車両Ｖ１が走行していると予測される位置である。遮蔽環境判定部１６は、空画像Ｂに対して信号機Ａ及び周辺車両Ｖ１の画像を投影した投影画像Ｂ１に基づいて、信号機Ａの発光部Ａ１の画像に対して周辺車両Ｖ１の画像が重複しているか否かを判定する。遮蔽環境判定部１６は、空画像Ｂに信号機Ａ及び周辺車両Ｖ１の画像を投影して投影画像Ｂ１を生成する処理を、自車両Ｖが走行計画に基づいて認識開始位置Ｐ２から認識終了位置Ｐ１に向かって走行したときの残存認識ゾーンＳ１内の各走行位置において行う。
遮蔽環境判定部１６は、信号機Ａの発光部Ａ１の画像に対して周辺車両Ｖ１の画像が重複しているか否かに基づいて、残存認識ゾーンＳ１内が信号機遮蔽環境であるか否かを判定する。例えば、遮蔽環境判定部１６は、自車両Ｖが残存認識ゾーンＳ１内を走行したときの各走行位置に対して投影画像Ｂ１を生成し、発光部Ａ１と周辺車両Ｖ１とが重複していない時間、すなわち信号機Ａを視認可能な時間を推定する。遮蔽環境判定部１６は、視認可能な時間が予め定められた閾値を超える場合に、残存認識ゾーンＳ１内が信号機遮蔽環境でないと判定する。また、遮蔽環境判定部１６は、視認可能な時間が予め定められた閾値以下である場合に、残存認識ゾーンＳ１内が信号機遮蔽環境であると判定する。
これに限定されず、例えば、遮蔽環境判定部１６は、投影画像Ｂ１を生成したときに、１回でも発光部Ａ１と周辺車両Ｖ１とが重複する場合に、残存認識ゾーンＳ１内が信号機遮蔽環境であると判定してもよい。例えば、遮蔽環境判定部１６は、投影画像Ｂ１を複数生成したときに、発光部Ａ１と周辺車両Ｖ１とが重複していると判定された割合又は回数が予め定められた閾値を超える場合に、残存認識ゾーンＳ１内が信号機遮蔽環境であると判定してもよい。なお、この判定に用いられる閾値のそれぞれは、例えば、自車両Ｖの車速、認識ゾーンＳの長さ等に基づいて変更されてもよい。投影画像Ｂ１に基づいて得られる発光部Ａ１と周辺車両Ｖ１とが重複しているか否かの判定結果に基づいて、遮蔽環境判定部１６は、種々の方法を用いて、残存認識ゾーンＳ１内が信号機遮蔽環境であると判定することができる。
また、遮蔽環境判定部１６は、自車両Ｖが走行計画に基づいて認識開始位置Ｐ２から認識終了位置Ｐ１に向かって残存認識ゾーンＳ１内を走行するときの各走行位置に対して投影画像Ｂ１を生成することに限定されない。例えば、遮蔽環境判定部１６は、自車両Ｖが残存認識ゾーンＳ１内を走行するときの一つの走行位置について１回だけ投影画像Ｂ１を生成し、生成した投影画像Ｂ１に基づいて信号機遮蔽環境であるか否かを判定してもよい。
なお、遮蔽環境判定部１６は、走行計画生成部１４において変更後の走行計画が生成された場合、変更後の走行計画に基づいて、残存認識ゾーンＳ１内が信号機遮蔽環境であるか否かを再度判定する。
信号機認識部１７は、車両位置認識部１１で認識された自車両Ｖの位置が認識ゾーンＳ内である場合に、カメラ２ａの撮像結果（撮像画像）に基づいて信号機Ａの認識処理を実行する。ここでは、信号機認識部１７は、信号機Ａの認識処理として、カメラ２ａの撮像画像に基づいて周知の技術によって発光部Ａ１が示す指示内容を認識する。
なお、信号機認識部１７は、認識ゾーンＳのうち困難ゾーンＮ内では信号機Ａの認識処理を実行しない。このように、信号機認識部１７は、樹木の枝葉等によって信号機Ａの発光部Ａ１の認識が困難な場合、信号機Ａの認識処理を実行しない。さらに、信号機認識部１７は、遮蔽環境判定部１６において信号機遮蔽環境であると判定されている場合、認識ゾーンＳのうち残存認識ゾーンＳ１内において信号機の認識処理を実行しない。このように、信号機認識部１７は、周辺車両Ｖ１によってカメラ２ａから信号機Ａの発光部Ａ１への視線が遮られる場合、信号機Ａの認識処理を実行しない。
報知部１８は、走行計画生成部１４によって新たに走行計画の生成が開始される場合に、自車両Ｖの乗員に対して報知する。なお、上述したように、走行計画生成部１４によって新たに走行計画の生成が開始される場合とは、遮蔽環境判定部１６において残存認識ゾーンＳ１内が信号機遮蔽環境であると判定された場合である。すなわち、この場合とは、走行計画が変更される場合である。報知部１８は、例えば、ＨＭＩ７を用いて、音又は光等によって走行計画が変更される可能性がある旨を報知する。また、報知部１８は、自車両Ｖの乗員が着座するシート等に設けられた振動源を振動させることによって、報知してもよい。
また、報知部１８は、上述したように新たな走行計画が生成できないために走行計画生成部１４においてハンドオーバーが必要であると判定された場合、ＨＭＩ７を通じて自車両Ｖの運転者に対してハンドーバーを行う旨を報知する。
車両制御部１９は、走行計画生成部１４の生成した走行計画に基づいて、自車両Ｖの自動運転制御を実行する。車両制御部１９は、アクチュエータ６に制御信号を送信することで車両の自動運転制御を実行する。すなわち、車両制御部１９は、走行計画に基づいて自車両Ｖを自動で走行させる。
次に、周辺車両によって信号機が遮られるか否かに基づいて自動運転システム１００が走行計画を変更する処理の流れについて図６のフローチャートを用いて説明する。なお、図６に示される処理は、走行計画に基づいて自車両Ｖの自動運転制御が実行されている状態で、信号機Ａに向かって走行する自車両Ｖと信号機Ａとの距離が所定距離以内となった場合に開始される。図６に示される処理は、所定時間毎に繰り返し実行される。
図６に示されるように、自車両Ｖと信号機Ａとの距離が所定距離以内となると、認識ゾーン設定部１５は、信号機Ａの認識処理を実行すべき認識ゾーンＳを設定する（Ｓ１０１）。次に、遮蔽環境判定部１６は、認識ゾーンＳから困難ゾーンＮを除外し、信号機遮蔽環境であるか否かを判定するための残存認識ゾーンＳ１を設定する（Ｓ１０２）。
外部状況認識部１２は、外部センサ２の検出結果に基づいて、自車両Ｖの周囲の周辺車両の大きさ及び位置を認識する（Ｓ１０３）。遮蔽環境判定部１６は、残存認識ゾーンＳ１内が、カメラ２ａから信号機Ａの発光部Ａ１への視線が周辺車両によって遮られる信号機遮蔽環境であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。残存認識ゾーンＳ１内が信号機遮蔽環境ではない、すなわち信号機Ａを視認可能である場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、自動運転システム１００は、信号機Ａが遮蔽されるか否かに基づく走行計画の変更を行わない。車両制御部１９は、走行計画生成部１４において元々生成されていた走行計画に基づいて自車両Ｖの走行を制御する。その後、自動運転システム１００は、再びＳ１０１の処理を実行する。
残存認識ゾーンＳ１内が信号機遮蔽環境である、すなわち信号機Ａが視認可能でない場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、報知部１８は、走行計画が変更される可能性がある旨を報知する（Ｓ１０６）。走行計画生成部１４は、遮蔽環境判定部１６において信号機遮蔽環境であると判定されない新たな走行計画を生成する処理を実行する（Ｓ１０７）。走行計画生成部１４において新たな走行計画が生成された場合（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、車両制御部１９は、自動運転制御を実行する際に用いる走行計画を新たな走行計画に変更し、新たな走行計画に基づいて自車両Ｖの走行を制御する（Ｓ１０９）。
一方、走行計画生成部１４において新たな走行計画が生成できない場合、すなわち走行計画生成部１４においてハンドオーバーが必要であると判定された場合（Ｓ１０８：ＮＯ）、報知部１８は、ＨＭＩ７を通じて自車両Ｖの運転者に対してハンドーバーを行う旨を報知する（Ｓ１１０）。その後、車両制御部１９は、自車両Ｖの自動運転制御を停止し、自車両Ｖの走行状態を運転者による手動運転に切り替える（Ｓ１１１）。
次に、図６のＳ１０３において外部状況認識部１２よって行われる周辺車両の大きさを認識する処理の流れの一例を説明する。なお、図７に示される処理は、自車両Ｖの周囲を走行する全ての周辺車両に対して実行される。
図７に示されるように、外部状況認識部１２は、自車両Ｖの周囲を走行する車両のうち、大きさの認識対象の周辺車両が自車両Ｖの前方又は後方を走行しているか否かを判定する（Ｓ２０１）。認識対象の周辺車両が自車両Ｖの前方又は後方を走行している場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、外部状況認識部１２は、カメラ２ａの撮像画像から認識対象の周辺車両の幅及び高さを認識する（Ｓ２０２）。外部状況認識部１２は、認識対象の周辺車両が過去に自車両Ｖの側方を通過したか否かを判定する（Ｓ２０３）。外部状況認識部１２は、この判定を、例えば過去に認識された周辺車両の位置に基づいて行うことができる。認識対象の周辺車両が過去に自車両Ｖの側方を通過していた場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、外部状況認識部１２は、認識対象の周辺車両の全長として、認識対象の周辺車両が過去に自車両Ｖの側方を通過したときに検出された全長を使用する（Ｓ２０４）。外部状況認識部１２は、これらの認識結果を組み合わせて、自車両Ｖの前方又は後方を走行する認識対象の周辺車両の大きさ（幅、高さ、全長）を認識する。
なお、外部状況認識部１２は、周辺車両が自車両Ｖの側方を通過したときに、カメラ２ａの撮像画像に基づいて周辺車両の全長を認識し、認識した全長を認識の対象とした周辺車両と対応付けて記憶している。同様に、外部状況認識部１２は、周辺車両が自車両Ｖの前方又は後方を走行しているときに、カメラ２ａの撮像画像に基づいて周辺車両の幅及び高さを認識し、認識した幅及び高さを認識の対象とした周辺車両と対応付けて記憶している。外部状況認識部１２は、記憶している周辺車両の全長、又は、幅及び高さを過去の認識結果として用いることができる。
認識対象の周辺車両が過去に自車両Ｖの側方を通過していない場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、外部状況認識部１２は、カメラ２ａの撮像画像に基づいて認識対象の周辺車両の種別を推定する（Ｓ２０５）。外部状況認識部１２は、予め記憶する車両の種別毎の全長の代表値から、認識した周辺車両の種別に対応する全長の代表値を選択する。外部状況認識部１２は、選択した全長の代表値を、認識対象の周辺車両の全長として使用する（Ｓ２０６）。外部状況認識部１２は、これらの認識結果を組み合わせて、自車両Ｖの前方又は後方を走行する認識対象の周辺車両の大きさ（幅、高さ、全長）を認識する。
一方、認識対象の周辺車両が自車両Ｖの前方又は後方を走行していない場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、すなわち周辺車両が自車両Ｖの側方を走行している場合、外部状況認識部１２は、カメラ２ａの撮像画像から認識対象の周辺車両の高さ及び全長を認識する（Ｓ２０７）。外部状況認識部１２は、認識対象の周辺車両が過去に自車両Ｖの前方又は後方を走行していたか否かを判定する（Ｓ２０８）。外部状況認識部１２は、この判定を、例えば過去に認識された周辺車両の位置に基づいて行うことができる。認識対象の周辺車両が過去に自車両Ｖの前方又は後方を走行していた場合（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、外部状況認識部１２は、認識対象の周辺車両の幅として、認識対象の周辺車両が過去に自車両Ｖの前方又は後方を走行していたときに検出された幅を使用する（Ｓ２０９）。外部状況認識部１２は、これらの認識結果を組み合わせて、自車両Ｖの側方を走行する認識対象の周辺車両の大きさ（幅、高さ、全長）を認識する。
認識対象の周辺車両が過去に自車両Ｖの前方又は後方を走行していない場合（Ｓ２０８：ＮＯ）、外部状況認識部１２は、カメラ２ａの撮像画像に基づいて認識対象の周辺車両の種別を推定する（Ｓ２１０）。外部状況認識部１２は、予め記憶する車両の種別毎の幅の代表値から、認識した周辺車両の種別に対応する幅の代表値を選択する。外部状況認識部１２は、選択した幅の代表値を、認識対象の周辺車両の幅として使用する（Ｓ２１１）。外部状況認識部１２は、これらの認識結果を組み合わせて、自車両Ｖの側方を走行する認識対象の周辺車両の大きさ（幅、高さ、全長）を認識する。
次に、遮蔽環境判定部１６において行われる信号機遮蔽環境であるか否かを判定する処理の流れの一例を説明する。なお、本処理は、図６のＳ１０４において実行される。また、本処理は、走行計画生成部１４において変更後の走行計画が生成された後（図９のＳ４０３及びＳ４０７）に実行される。
図８に示されるように、遮蔽環境判定部１６は、走行計画生成部１４で生成された走行計画を取得する（Ｓ３０１）。なお、遮蔽環境判定部１６は、走行計画生成部１４において変更後の走行計画が生成された場合には、変更後の走行計画を取得する。遮蔽環境判定部１６は、信号機Ａの設置位置を取得する（Ｓ３０２）。以下、遮蔽環境判定部１６は、Ｓ３０３～Ｓ３０８の処理を、自車両Ｖが走行計画に基づいて認識開始位置Ｐ２から認識終了位置Ｐ１に向かって走行したときの残存認識ゾーンＳ１内の各走行位置の全てに対してそれぞれ実行する。
具体的には、遮蔽環境判定部１６は、図５に示される空画像Ｂを生成する（Ｓ３０３）。遮蔽環境判定部１６は、残存認識ゾーンＳ１内を自車両Ｖが走行するときの所定の走行位置と信号機Ａの設置位置とに基づいて、空画像Ｂに信号機Ａの画像を投影する（Ｓ３０４）。遮蔽環境判定部１６は、自車両Ｖが所定の走行位置を走行しているときの周辺車両Ｖ１の大きさ及び位置に基づいて、空画像Ｂに周辺車両Ｖ１の画像を投影する（Ｓ３０５）。遮蔽環境判定部１６は、信号機Ａの発光部Ａ１の画像に対して周辺車両Ｖ１の画像が重複しているか否かを判定する（Ｓ３０６）。画像が重複していない場合（Ｓ３０６：ＮＯ）、遮蔽環境判定部１６は、信号機Ａを視認可能な時間を増加させる（Ｓ３０７）。
画像が重複している場合（Ｓ３０６：ＹＥＳ）又はＳ３０７の処理の後、遮蔽環境判定部１６は、残存認識ゾーンＳ１内の各走行位置の全てに対して信号機Ａ及び周辺車両Ｖ１の投影が終了したか否かを判定する（Ｓ３０８）。各走行位置の全てに対して投影が終了していない場合（Ｓ３０８：ＮＯ）、遮蔽環境判定部１６は、投影が終了していない走行位置に対して上述したＳ３０３～Ｓ３０７の処理を実行する。
各走行位置の全てに対して投影が終了した場合（Ｓ３０８：ＹＥＳ）、遮蔽環境判定部１６は、信号機Ａを視認可能な時間が予め定められた閾値を超えているか否かを判定する（Ｓ３０９）。視認可能な時間が閾値を超えている場合（Ｓ３０９：ＹＥＳ）、遮蔽環境判定部１６は、残存認識ゾーンＳ１内が信号機遮蔽環境ではないと判定する（Ｓ３１０）。視認可能な時間が閾値を超えていない場合（Ｓ３０９：ＮＯ）、遮蔽環境判定部１６は、残存認識ゾーンＳ１内が信号機遮蔽環境であると判定する（Ｓ３１１）。
次に、図６のＳ１０７において走行計画生成部１４によって行われる新たな走行計画を生成する処理の流れの一例を説明する。図９に示されるように、走行計画生成部１４は、前回生成した走行計画に対して予め定められた車間距離条件内で前方の周辺車両との車間距離を所定距離増加させることが可能であるか否かを判定する（Ｓ４０１）。車間距離を所定距離増加させると車間距離条件を満たさない場合（Ｓ４０１：ＮＯ）、走行計画生成部１４は、Ｓ４０５の処理を実行する。
予め定められた車間距離条件内で車間距離を所定距離増加させることが可能である場合（Ｓ４０１：ＹＥＳ）、走行計画生成部１４は、前回生成した走行計画に対して前方の周辺車両との車間距離を所定距離増加させた変更後の走行計画を生成する（Ｓ４０２）。遮蔽環境判定部１６は、Ｓ４０２で生成された変更後の走行計画に基づいて、上述したように残存認識ゾーンＳ１内が信号機遮蔽環境であるか否かの判定を行う（Ｓ４０３）。残存認識ゾーンＳ１内が信号機遮蔽環境でない場合（Ｓ４０３：ＮＯ）、走行計画生成部１４は、Ｓ４０２で生成された変更後の走行計画を新たな走行計画として採用する（Ｓ４０８）。
残存認識ゾーンＳ１内が信号機遮蔽環境である場合（Ｓ４０３：ＹＥＳ）、走行計画生成部１４は、前回生成した走行計画に対して予め定められた車間距離条件内で前方の周辺車両との車間距離をさらに所定距離増加させることが可能であるか否かを判定する（Ｓ４０４）。車間距離をさらに増加可能である場合（Ｓ４０４：ＹＥＳ）、走行計画生成部１４は、前回生成した変更後の走行計画に対して前方の周辺車両との車間距離をさらに所定距離増加させた変更後の走行計画を生成する（Ｓ４０２）。そして、車間距離がさらに変更された変更後の走行計画に基づいて、遮蔽環境判定部１６は、信号機遮蔽環境であるか否かの判定を行う（Ｓ４０３）。
予め定められた車間距離条件内で前方の周辺車両との車間距離をさらに所定距離増加させることができない場合（Ｓ４０４：ＮＯ）、走行計画生成部１４は、前回生成した走行計画に対して車線変更を加えた走行計画が生成可能であるか否かを判定する（Ｓ４０５）。車線変更を加えた走行計画が生成可能である場合（Ｓ４０５：ＹＥＳ）、走行計画生成部１４は、前回生成した走行計画に対して車線変更を加えた変更後の走行計画を生成する（Ｓ４０６）。遮蔽環境判定部１６は、Ｓ４０６で生成された変更後の走行計画に基づいて、上述したように残存認識ゾーンＳ１内が信号機遮蔽環境であるか否かの判定を行う（Ｓ４０７）。残存認識ゾーンＳ１内が信号機遮蔽環境でない場合（Ｓ４０７：ＮＯ）、走行計画生成部１４は、Ｓ４０６で生成された変更後の走行計画を新たな走行計画として採用する（Ｓ４０８）。
Ｓ４０５において車線変更を加えた走行計画が生成可能でないと判定された場合（Ｓ４０５：ＮＯ）、又はＳ４０７において残存認識ゾーンＳ１内が信号機遮蔽環境であると判定された場合（Ｓ４０７：ＹＥＳ）、走行計画生成部１４は、自車両Ｖの運転状態を自動運転から運転者による手動運転に切り替えるハンドオーバーが必要であると判定する（Ｓ４０９）。
以上のように、この自動運転システム１００において信号機認識部１７は、地図情報に含まれる困難ゾーンＮを用いて、認識ゾーンＳのうち困難ゾーンＮを除いた残存認識ゾーンＳ１内で信号機Ａの認識処理を実行する。このため、自動運転システム１００は、地図情報に含まれる困難ゾーンＮに基づいて、そもそも信号機Ａの認識が困難なゾーンを除いた残存認識ゾーンＳ１内で信号機Ａの認識処理を実行できる。また、信号機認識部１７は、認識ゾーンＳのうち困難ゾーンＮを除いた残存認識ゾーンＳ１内で信号機Ａの認識処理を実行する際に、周辺車両によって遮られるために信号機Ａを認識できない信号機遮蔽環境であると判定されている場合、当該残存認識ゾーンＳ１内で信号機Ａの認識処理を実行しない。これにより、自動運転システム１００は、認識ゾーンＳ内において、信号機Ａの認識処理を効率良く実行することができる。
また、自動運転システム１００は、残存認識ゾーンＳ１内が信号機遮蔽環境であると判定された場合に新たな走行計画を生成することで、カメラ２ａが信号機Ａを視認できる可能性を高めることができる。
報知部１８は、走行計画生成部１４によって新たな走行計画の生成が開始される場合に報知する。この場合、自車両Ｖの乗員は、走行計画が変更される可能性があることを認識できる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、信号機認識装置は、自車両Ｖの自動運転制御を実行する自動運転システム１００に組み込まれていたが、例えば自車両Ｖの運転を支援する運転支援装置等の他の制御装置に組み込まれていてもよい。信号機認識装置が自動運転システム１００以外の装置に組み込まれており走行計画が生成されていない場合、遮蔽環境判定部１６は、例えば、自車両Ｖの現在の車速等に基づいて自車両Ｖの走行状態を予測する。そして遮蔽環境判定部１６は、予測した自車両Ｖの走行状態に基づいて、残存認識ゾーンＳ１内を自車両Ｖが走行するときにカメラ２ａから信号機Ａへの視線が周辺車両によって遮られるか否かを判定してもよい。また、信号機認識装置は、自動運転システム１００等に組み込まれていることに限定されず、信号機Ａを認識する装置として単体で用いられてもよい。
自動運転システム１００は、走行計画生成部１４によって新たな走行計画の生成が開始される場合に報知する報知部１８を備えていなくてもよい。自動運転システム１００は、報知部１８による報知を行わずに、新たな走行計画を生成してもよい。
２ａ…カメラ（撮像部、信号機認識装置）、４…地図データベース（地図記憶部、信号機認識装置）、１１…車両位置認識部（信号機認識装置）、１２…外部状況認識部（周辺車両認識部、信号機認識装置）、１４…走行計画生成部、１５…認識ゾーン設定部（信号機認識装置）、１６…遮蔽環境判定部（信号機認識装置）、１７…信号機認識部（信号機認識装置）、１８…報知部、１９…車両制御部、１００…自動運転システム、Ａ…信号機、Ｎ…困難ゾーン、Ｒ…走行車線、Ｓ…認識ゾーン、Ｓ１…残存認識ゾーン（認識ゾーンのうち困難ゾーン以外のゾーン）、Ｖ…自車両、Ｖ１…周辺車両。

Claims (3)

  1. 自車両の前方の信号機を認識する信号機認識装置であって、
    前記信号機の設置位置と、走行車線上から見て前記信号機の視認が困難となる困難ゾーンの位置情報とを含む地図情報を記憶する地図記憶部と、
    前記走行車線上において前記信号機の手前の位置に前記信号機の認識処理を実行すべき認識ゾーンを設定する認識ゾーン設定部と、
    前記自車両の地図上の位置を認識する車両位置認識部と、
    前記自車両の前方を撮像する撮像部と、
    前記車両位置認識部で認識された前記自車両の位置が前記認識ゾーン内である場合に、前記撮像部の撮像結果に基づいて前記信号機の認識処理を実行する信号機認識部と、
    前記自車両周囲の周辺車両の大きさ及び前記自車両に対する位置を認識する周辺車両認識部と、
    前記認識ゾーンのうち前記困難ゾーン以外のゾーン内が、当該ゾーン内を前記自車両が走行するときに前記撮像部から前記信号機への視線が前記周辺車両によって遮られる信号機遮蔽環境であるか否かを判定する遮蔽環境判定部と、
    を備え、
    前記遮蔽環境判定部は、
    前記認識ゾーンのうち前記困難ゾーン以外のゾーン内を前記自車両が走行するときの前記自車両の予測される走行位置、及び前記信号機の設置位置に基づいて、前記自車両が前記予測される走行位置を走行しているときに前記撮像部から見たときの前記信号機の画像を空画像に投影するとともに、
    前記自車両の前記予測される走行位置、並びに前記周辺車両認識部で認識された前記周辺車両の大きさ及び位置に基づいて、前記自車両が前記予測される走行位置を走行しているときに前記撮像部から見たときの前記周辺車両の画像を前記空画像に投影し、
    前記信号機の発光部の画像に対して前記周辺車両の画像が重複しているか否かに基づいて、前記認識ゾーンのうち前記困難ゾーン以外のゾーン内を前記自車両が走行するときに前記撮像部から前記信号機への視線を前記周辺車両が遮るか否かを予測し、予測結果に基づいて前記信号機遮蔽環境であるか否かを判定し、
    前記信号機認識部は、
    前記認識ゾーンのうち前記困難ゾーン内では前記信号機の認識処理を実行せず、
    前記遮蔽環境判定部おいて前記信号機遮蔽環境であると判定されている場合、前記認識ゾーンのうち前記困難ゾーン以外のゾーン内において前記信号機の認識処理を実行しない、信号機認識装置。
  2. 自車両の自動運転制御を実行する自動運転システムであって、
    請求項１に記載の信号機認識装置と、
    前記自動運転制御における走行計画を生成する走行計画生成部と、
    前記走行計画に基づいて前記自車両の自動運転制御を実行する車両制御部と、
    を備え、
    前記遮蔽環境判定部は、前記認識ゾーンのうち前記困難ゾーン以外のゾーン内を前記走行計画に基づいて前記自車両が走行した場合に、前記撮像部から前記信号機への視線を前記周辺車両が遮るか否かを予測し、
    前記走行計画生成部は、前記遮蔽環境判定部において前記信号機遮蔽環境であると判定された場合、前記遮蔽環境判定部において前記信号機遮蔽環境であると判定されない新たな前記走行計画を生成する、自動運転システム。
  3. 前記走行計画生成部によって前記新たな走行計画の生成が開始される場合に報知する報知部をさらに備える、請求項２に記載の自動運転システム。
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