JPWO2018142566A1 - 通過ゲート決定装置、車両制御システム、通過ゲート決定方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

複数のゲートが並ぶ場所におけるゲート前の車両の状況を取得する情報取得部と、前記情報取得部により取得された状況に基づいて、前記複数のゲートの中から車両が通過するゲートを選択するゲート選択部と、を備える通過ゲート決定装置。

Description

本発明は、通過ゲート決定装置、車両制御システム、通過ゲート決定方法、およびプログラムに関する。

従来、撮像画像を処理して料金所における稼動中のゲートを認識し、認識した稼動ゲートの中から何れか１つを特定し、車両現在位置から特定した稼動ゲートまでの走行ルートを設定し、設定した走行ルートをＨＵＤに表示させるナビゲーション装置の発明が開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１４−１１９３７２号公報

上記従来の技術では、車両の現在位置から最も近い稼働ゲートを特定することにより、最短の走行ルートを設定して案内するものとしているが、最短の走行ルートが最適な走行ルートであるとは限らない。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、ゲート前の状況に応じて好適なゲートを選択することができる通過ゲート決定装置、車両制御システム、通過ゲート決定方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。

請求項１記載の発明は、複数のゲートが並ぶ場所におけるゲート前の車両の状況を取得する情報取得部と、前記情報取得部により取得された状況に基づいて、前記複数のゲートの中から車両が通過するゲートを選択するゲート選択部と、
を備える通過ゲート決定装置。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ゲート選択部は、前記複数のゲートのそれぞれに到達するまでの到達時間を推定し、前記到達時間の短いゲートを選択するものである。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記ゲート選択部は、前記複数のゲートごとの通行量に基づいてゲートを選択するものである。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記ゲート選択部は、前記複数のゲートごとの通過する車両の速度に基づいて、前記通行量を推定するものである。

請求項５記載の発明は、請求項１から４のうちいずれか１項記載の発明において、前記ゲート選択部は、前記複数のゲートごとの、車列を形成する車両の数に基づいてゲートを選択するものである。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記ゲート選択部は、前記車列を形成する車両の数が少ないゲートを優先的に選択するものである。

請求項７記載の発明は、請求項５または６記載の発明において、前記ゲート選択部は、前記ゲート前の車両のうち、車列を形成していない車両がどの車列に並ぶかを予測し、前記予測した結果に基づいてゲートを選択するものである。

請求項８記載の発明は、請求項５から７のうちいずれか１項記載の発明において、前記ゲート選択部は、前記車列を形成する車両の数が所定台数未満であるゲートを、選択対象から除外するものである。

請求項９記載の発明は、請求項１から８のうちいずれか１項記載の発明において、料金自動収受システムに利用される媒体が媒体装着部に装着されているか否かを検出する装着状態検出部を更に備え、前記ゲート選択部は、前記装着状態検出部により、前記媒体が媒体装着部に装着されていることが検出された場合、前記料金自動収受システム専用のゲートを優先的に選択するものである。

請求項１０記載の発明は、請求項１から９のうちいずれか１項記載の通過ゲート決定装置と、前記通過ゲート決定装置により選択されたゲートを前記車両が通過するように、自動運転を実行する自動運転制御部と、を備える車両制御システムである。

請求項１１記載の発明は、コンピュータが、複数のゲートが並ぶ場所におけるゲート前の車両の状況を取得し、前記取得した状況に基づいて、前記複数のゲートの中から車両が通過するゲートを選択する、通過ゲート決定方法である。

請求項１２記載の発明は、コンピュータに、複数のゲートが並ぶ場所におけるゲート前の車両の状況を取得させ、前記取得した状況に基づいて、前記複数のゲートの中から車両が通過するゲートを選択させる、プログラムである。

各請求項に記載の発明によれば、ゲート前の状況に応じて好適なゲートを選択することができる。

車両システム１の構成の一例を示す図である。 自車位置認識部１２２により走行車線Ｌ１に対する車両Ｍの相対位置および姿勢が認識される様子を示す図である。 推奨車線に基づいて目標軌道が生成される様子を示す図である。 料金所通過制御部１２３Ａの機能構成図である。 情報取得部１２３Ａａによりゲート前の状況が取得される仕組みを説明するための図である。 ゲート選択部１２３Ａｂにより実行される全体的な処理の流れの一例を示すフローチャートである。 評価手法１について説明するための図である。 到達時間Ｔを推定するための速度プロファイルの一例を示す図である。 到達時間Ｔを推定するための速度プロファイルの他の一例を示す図である。 到達時間Ｔを推定するための速度プロファイルの他の一例を示す図である。 評価手法２によって評価を行う様子を模式的に示す図である。 評価手法３によって評価を行う様子を模式的に示す図である。 ゲート選択部１２３Ａｂにより実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。 仮想的な車線変更について説明するための図である。 総合的な評価を行う様子を示すイメージ図である。

以下、図面を参照し、本発明の通過ゲート決定装置、車両制御システム、通過ゲート決定方法、およびプログラムの実施形態について説明する。通過ゲート決定装置は、手動運転が行われる車両において、車両が進行すべき経路を決定して案内する装置（いわゆるナビゲーション装置）の一部であってもよいし、自動運転が行われる車両において、自動運転の指針となる目標軌道を決定する処理を補助する装置であってもよい。

図１は、実施形態の車両システム１の構成の一例を示す図である。車両システム１は、例えば、カメラ１０と、レーダ装置１２と、ファインダ１４と、物体認識装置１６と、通信装置２０と、ＨＭＩ（Human Machine Interface）３０と、ＥＴＣ車載器４０と、ナビゲーション装置５０と、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）６０と、車両センサ７０と、運転操作子８０と、自動運転制御ユニット１００と、走行駆動力出力装置２００と、ブレーキ装置２１０と、ステアリング装置２２０とが搭載される。これらの装置や機器は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信線等の多重通信線やシリアル通信線、無線通信網等によって互いに接続される。なお、図１に示す構成はあくまで一例であり、構成の一部が省略されてもよいし、更に別の構成が追加されてもよい。

カメラ１０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ１０は、車両Ｍの任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。前方を撮像する場合、カメラ１０は、フロントウインドシールド上部やルームミラー裏面等に取り付けられる。カメラ１０は、例えば、周期的に繰り返し車両Ｍの周辺を撮像する。カメラ１０は、ステレオカメラであってもよい。

レーダ装置１２は、車両Ｍの周辺にミリ波などの電波を放射すると共に、物体によって反射された電波（反射波）を検出して少なくとも物体の位置（距離および方位）を検出する。レーダ装置１２は、車両Ｍの任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。レーダ装置１２は、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式によって物体の位置および速度を検出してもよい。

ファインダ１４は、照射光に対する散乱光を測定し、対象までの距離を検出するＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、或いはLaser Imaging Detection and Ranging）である。ファインダ１４は、車両Ｍの任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。

物体認識装置１６は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびファインダ１４のうち一部または全部による検出結果に対してセンサフュージョン処理を行って、物体の位置、種類、速度などを認識する。物体認識装置１６は、認識結果を自動運転制御ユニット１００に出力する。また、物体認識装置１６は、カメラ１０、レーダ装置１２、またはファインダ１４から入力された情報の一部を、そのまま自動運転制御ユニット１００に出力してもよい。

通信装置２０は、例えば、セルラー網やＷｉ−Ｆｉ網、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）などを利用して、車両Ｍの周辺に存在する他車両、または路側装置と通信し、或いは無線基地局を介して各種サーバ装置と通信する。

ＨＭＩ３０は、車両Ｍの乗員に対して各種情報を提示すると共に、乗員による入力操作を受け付ける。ＨＭＩ３０は、各種表示装置、スピーカ、ブザー、タッチパネル、スイッチ、キー、シートやステアリングホイールに取り付けられたバイブレータなどを含む。

ＥＴＣ車載器４０は、自動料金収受システムを利用するための装置である。ＥＴＣ車載器４０は、ＥＴＣカードが装着される装着部と、有料道路のゲートに設けられたＥＴＣ路側器と通信する無線通信部とを備える。無線通信部は、通信装置２０と共通化されてもよい。ＥＴＣ車載器４０は、ＥＴＣ路側器と通信することで入口料金所や出口料金所などの情報を交換する。ＥＴＣ路側器は、これらの情報を元に自車両Ｍの乗員に対する課金額を決定し、請求処理を進める。

ナビゲーション装置５０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機５１と、ナビＨＭＩ５２と、経路決定部５３とを備え、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの記憶装置に第１地図情報５４を保持している。ＧＮＳＳ受信機は、ＧＮＳＳ衛星から受信した信号に基づいて、車両Ｍの位置を特定する。車両Ｍの位置は、車両センサ７０の出力を利用したＩＮＳ（Inertial Navigation System）によって特定または補完されてもよい。ナビＨＭＩ５２は、表示装置、スピーカ、タッチパネル、キーなどを含む。ナビＨＭＩ５２は、前述したＨＭＩ３０と一部または全部が共通化されてもよい。経路決定部５３は、例えば、ＧＮＳＳ受信機５１により特定された車両Ｍの位置（或いは入力された任意の位置）から、ナビＨＭＩ５２を用いて乗員により入力された目的地までの経路を、第１地図情報５４を参照して決定する。第１地図情報５４は、例えば、道路を示すリンクと、リンクによって接続されたノードとによって道路形状が表現された情報である。第１地図情報５４は、道路の曲率やＰＯＩ（Point Of Interest）情報などを含んでもよい。経路決定部５３により決定された経路は、ＭＰＵ６０に出力される。また、ナビゲーション装置５０は、経路決定部５３により決定された経路に基づいて、ナビＨＭＩ５２を用いた経路案内を行ってもよい。なお、ナビゲーション装置５０は、例えば、ユーザの保有するスマートフォンやタブレット端末等の端末装置の機能によって実現されてもよい。また、ナビゲーション装置５０は、通信装置２０を介してナビゲーションサーバに現在位置と目的地を送信し、ナビゲーションサーバから返信された経路を取得してもよい。

ＭＰＵ６０は、例えば、推奨車線決定部６１として機能し、ＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶装置に第２地図情報６２を保持している。推奨車線決定部６１は、ナビゲーション装置５０から提供された経路を複数のブロックに分割し（例えば、車両進行方向に関して１００［ｍ］毎に分割し）、第２地図情報６２を参照してブロックごとに推奨車線を決定する。推奨車線決定部６１は、左から何番目の車線を走行するといった決定を行う。推奨車線決定部６１は、経路において分岐箇所や合流箇所などが存在する場合、車両Ｍが、分岐先に進行するための合理的な経路を走行できるように、推奨車線を決定する。

第２地図情報６２は、第１地図情報５４よりも高精度な地図情報である。第２地図情報６２は、例えば、車線の中央の情報あるいは車線の境界の情報等を含んでいる。また、第２地図情報６２には、道路情報、交通規制情報、住所情報（住所・郵便番号）、施設情報、電話番号情報などが含まれてよい。道路情報には、高速道路、有料道路、国道、都道府県道といった道路の種別を表す情報や、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の位置（経度、緯度、高さを含む３次元座標）、車線のカーブの曲率、車線の合流および分岐ポイントの位置、道路に設けられた標識、料金所ごとのゲート構造（ゲートの数、どのゲートがＥＴＣ専用であるかなどの情報）等が含まれる。第２地図情報６２は、通信装置２０を用いて他装置にアクセスすることにより、随時、アップデートされてよい。

車両センサ７０は、車両Ｍの速度を検出する車速センサ、加速度を検出する加速度センサ、鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ、車両Ｍの向きを検出する方位センサ等を含む。

運転操作子８０は、例えば、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、ステアリングホイールその他の操作子を含む。運転操作子８０には、操作量あるいは操作の有無を検出するセンサが取り付けられており、その検出結果は、自動運転制御ユニット１００、もしくは、走行駆動力出力装置２００、ブレーキ装置２１０、およびステアリング装置２２０のうち一方または双方に出力される。

自動運転制御ユニット１００は、例えば、第１制御部１２０と、第２制御部１４０と、乗員状態検知部１６０とを備える。第１制御部１２０、第２制御部１４０、および乗員状態検知部１６０は、それぞれ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することで実現される。また、以下に説明する第１制御部１２０、第２制御部１４０、および乗員状態検知部１６０の機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。

第１制御部１２０は、例えば、外界認識部１２１と、自車位置認識部１２２と、行動計画生成部１２３とを備える。

外界認識部１２１は、カメラ１０、レーダ１２、およびファインダ１４から直接的に、或いは物体認識装置１６を介して入力される情報に基づいて、周辺車両の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。周辺車両の位置は、その周辺車両の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、周辺車両の輪郭で表現された領域で表されてもよい。周辺車両の「状態」とは、周辺車両の加速度やジャーク、あるいは「行動状態」（例えば車線変更をしている、またはしようとしているか否か）を含んでもよい。また、外界認識部１２１は、周辺車両に加えて、ガードレールや電柱、駐車車両、歩行者その他の物体の位置を認識してもよい。

自車位置認識部１２２は、例えば、車両Ｍが走行している車線（走行車線）、並びに走行車線に対する車両Ｍの相対位置および姿勢を認識する。自車位置認識部１２２は、例えば、第２地図情報６２から得られる道路区画線のパターン（例えば実線と破線の配列）と、カメラ１０によって撮像された画像から認識される車両Ｍの周辺の道路区画線のパターンとを比較することで、走行車線を認識する。この認識において、ナビゲーション装置５０から取得される車両Ｍの位置やＩＮＳによる処理結果が加味されてもよい。

そして、自車位置認識部１２２は、例えば、走行車線に対する車両Ｍの位置や姿勢を認識する。図２は、自車位置認識部１２２により走行車線Ｌ１に対する車両Ｍの相対位置および姿勢が認識される様子を示す図である。自車位置認識部１２２は、例えば、車両Ｍの基準点（例えば重心）の走行車線中央ＣＬからの乖離ＯＳ、および車両Ｍの進行方向の走行車線中央ＣＬを連ねた線に対してなす角度θを、走行車線Ｌ１に対する車両Ｍの相対位置および姿勢として認識する。なお、これに代えて、自車位置認識部１２２は、自車線Ｌ１のいずれかの側端部に対する車両Ｍの基準点の位置などを、走行車線に対する車両Ｍの相対位置として認識してもよい。自車位置認識部１２２により認識される車両Ｍの相対位置は、推奨車線決定部６１および行動計画生成部１２３に提供される。

行動計画生成部１２３は、推奨車線決定部６１により決定されて推奨車線を走行するように、且つ、車両Ｍの周辺状況に対応できるように、自動運転において順次実行されるイベントを決定する。イベントには、例えば、一定速度で同じ走行車線を走行する定速走行イベント、前走車両に追従する追従走行イベント、車線変更イベント、合流イベント、分岐イベント、緊急停止イベント、料金所を通過するための料金所イベント、自動運転を終了して手動運転に切り替えるためのハンドオーバイベントなどがある。また、これらのイベントの実行中に、車両Ｍの周辺状況（周辺車両や歩行者の存在、道路工事による車線狭窄など）に基づいて、回避のための行動が計画される場合もある。

行動計画生成部１２３は、車両Ｍが将来走行する目標軌道を生成する。目標軌道は、例えば、速度要素を含んでいる。例えば、目標軌道は、所定のサンプリング時間（例えば０コンマ数［ｓｅｃ］程度）ごとに将来の基準時刻を複数設定し、それらの基準時刻に到達すべき目標地点（軌道点）の集合として生成される。このため、軌道点同士の間隔が広い場合、その軌道点の間の区間を高速に走行することを示している。

図３は、推奨車線に基づいて目標軌道が生成される様子を示す図である。図示するように、推奨車線は、目的地までの経路に沿って走行するのに都合が良いように設定される。行動計画生成部１２３は、推奨車線の切り替わり地点の所定距離手前（イベントの種類に応じて決定されてよい）に差し掛かると、車線変更イベント、分岐イベント、合流イベントなどを起動する。各イベントの実行中に、障害物を回避する必要が生じた場合には、図示するように回避軌道が生成される。

行動計画生成部１２３は、例えば、目標軌道の候補を複数生成し、安全性と効率性の観点に基づいて、その時点での最適な目標軌道を選択する。

行動計画生成部１２３は、料金所イベントを実行するためのサブ機能部として、情報取得部１２３Ａを備える。これについては後述する。

第２制御部１４０は、走行制御部１４１を備える。走行制御部１４１は、行動計画生成部１２３によって生成された目標軌道を、予定の時刻通りに車両Ｍが通過するように、走行駆動力出力装置２００、ブレーキ装置２１０、およびステアリング装置２２０を制御する。

走行駆動力出力装置２００は、車両が走行するための走行駆動力（トルク）を駆動輪に出力する。走行駆動力出力装置２００は、例えば、内燃機関、電動機、および変速機などの組み合わせと、これらを制御するＥＣＵとを備える。ＥＣＵは、自動運転制御ユニット１００から入力される情報、或いは運転操作子８０から入力される情報に従って、上記の構成を制御する。

ブレーキ装置２１０は、例えば、ブレーキキャリパーと、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータと、ブレーキＥＣＵとを備える。ブレーキＥＣＵは、自自動運転制御ユニット１００から入力される情報、或いは運転操作子８０から入力される情報に従って電動モータを制御し、制動操作に応じたブレーキトルクが各車輪に出力されるようにする。ブレーキ装置２１０は、運転操作子８０に含まれるブレーキペダルの操作によって発生させた油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてよい。なお、ブレーキ装置２１０は、上記説明した構成に限らず、走行制御部１４１から入力される情報に従ってアクチュエータを制御して、マスターシリンダの油圧をシリンダに伝達する電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。

ステアリング装置２２０は、例えば、ステアリングＥＣＵと、電動モータとを備える。電動モータは、例えば、ラックアンドピニオン機構に力を作用させて転舵輪の向きを変更する。ステアリングＥＣＵは、自動運転制御ユニット１００から入力される情報、或いは運転操作子８０から入力される情報に従って、電動モータを駆動し、転舵輪の向きを変更させる。

［料金所通過制御］
以下、料金所通過制御部１２３Ａの機能について説明する。図４は、料金所通過制御部１２３Ａの機能構成図である。料金所通過制御部１２３Ａは、例えば、情報取得部１２３Ａａと、ゲート選択部１２３Ａｂとを備える。情報取得部１２３Ａａは、ゲート前の状況を取得する。ゲート選択部１２３Ａｂは、情報取得部１２３Ａａにより取得された状況に基づいて、複数のゲートの中から自車両Ｍが通過するゲートを選択する。

図５は、情報取得部１２３Ａａによりゲート前の状況が取得される仕組みを説明するための図である。図示するように情報取得部１２３Ａａは、物体認識装置１６から物体の位置、種類、速度などを取得すると共に、通信装置２０を介して他車両ｍや路側装置ＴＭから各種情報を取得する。他車両ｍは、自身の位置や速度、車載カメラの撮像画像を解析して得られた情報などを自車両Ｍの通信装置２０に送信する。路側装置ＴＭは、例えば。ゲートから俯瞰的に車両を撮像するカメラＣＭと接続されており、ゲート前の車両の位置や速度などを算出して、自車両Ｍの通信装置２０に送信する。また、路側装置ＴＭは、単位時間あたりにゲートを通過する車両の数（ゲートの通行量）をカウントし、その結果を自車両Ｍの通信装置２０に送信してもよいし、どのゲートが稼働中であるかを自車両Ｍの通信装置２０に送信してもよい。このような形態で各種情報を取得すると、情報取得部１２３Ａａは、情報を統合して、料金所のゲート前における他車両の位置および速度ベクトル（以下、ゲート前状況）を取得または導出する。以下、これを前提として説明する。

図６は、ゲート選択部１２３Ａｂにより実行される全体的な処理の流れの一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、料金所イベントの起動と共に実行される。まず、ゲート選択部１２３Ａｂは、第２地図情報６２から自車両Ｍの前方にある料金所のゲート構造を取得し（ステップＳ１００）、ゲート前状況を取得し（ステップＳ１０２）、稼働中でないゲート（無効ゲート）の判別を行う（ステップＳ１０４）。ゲート選択部１２３Ａｂは、例えば、通信装置２０を介して他車両ｍや路側装置ＴＭから取得した情報に基づいて、或いは自車両Ｍのカメラ１０による撮像画像を解析して、無効ゲートの判別を行う。この際に、ゲート選択部１２３Ａｂは、ゲートに設けられた、カメラ１０による撮像画像を解析して有効ゲートであるか無効ゲートであるかを示すサイネージの表示内容などを認識してもよいし、カメラ１０による撮像画像を解析し、或いは通信装置２０を介して他車両ｍや路側装置ＴＭから取得した情報に基づいて把握されるゲートごとの車列を形成する他車両ｍの数に基づいて、無効ゲートの判別を行ってもよい。例えば、ゲート選択部１２３Ａｂは、他車両ｍが全く並んでいない（或いは少数の他車両ｍのみが並んでいる）ゲートを、無効ゲートと推定し、評価および選択の対象外としてもよい。より具体的には、ゲート選択部１２３Ａｂは、並んでいる（車列を形成する）他車両ｍが所定台数ｋ未満であるゲートを、評価および選択の対象外としてもよい。例えばｋ＝１である。車列に関しては後述する。

次に、ゲート選択部１２３Ａｂは、稼働中のゲート（有効ゲート）を第１観点から評価し（ステップＳ１０６）、次いで有効ゲートを第２観点から評価し（ステップＳ１０８）、これらの総合評価によってゲートを選択する（ステップＳ１１０）。

［第１観点の評価］
以下、第１観点の評価について説明する。第１観点の評価とは、より早く到達（通過）できると推定されるゲートを高く評価するものである。第１観点の評価は、以下に例示する評価手法のうちいずれか、または組み合わせによって行われる。

（評価手法１）
ゲート選択部１２３Ａｂは、例えば、各有効ゲートまでの到達時間を推定し、到達時間が短いほど、ゲートを高く評価する。図７は、評価手法１について説明するための図である。ゲート選択部１２３Ａｂは、例えば、図示するゲート（１）〜（３）のそれぞれに対し、以下に説明する手法で到達時間Ｔを推定する。なお、図７において、Ｌは自車両Ｍからゲートまでの進行方向に関する距離であり、Ｌ１は自車両Ｍから他車両ｍ１までの距離であり、Ｌ２は自車両Ｍから他車両ｍ２までの距離であり、Ｌ３は自車両Ｍから他車両ｍ３までの距離である。自車両Ｍは速度ＶＭで、他車両ｍ１、ｍ２、ｍ３はそれぞれ速度Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３で走行しているものとする。

ゲート（１）については、その前に車両が存在しない。この場合、ゲート選択部１２３Ａｂは、図８に示す速度プロファイルに基づいて到達時間Ｔを推定する。図中、Ｖ０は初期時点の速度ＶＭであり、Ｖｔｇｔはゲートに到達した際の目標速度（例えば、２０［ｋｍ／ｈ］程度）である。ゲート選択部１２３Ａｂは、乗員が違和感を覚えないような減速モデル（例えば、定減速度モデル、定ジャークモデルなど）を用いて、距離Ｌ分走行する速度プロファイルを生成する。この場合の到達時間Ｔは、式（１）に基づいて算出される。

ゲート（２）については、その前に他車両ｍ１が存在する。この場合、ゲート選択部１２３Ａｂは、図９に示す速度プロファイルに基づいて到達時間Ｔを推定する。図中、αは、自車両Ｍが他車両ｍ１に追いつくまでに他車両ｍ１が走行する距離である。ゲート選択部１２３Ａｂは、図８の例と同様に、乗員が違和感を覚えないような減速モデル（同上）を用いて、まず距離Ｌ１＋α分走行する速度プロファイルを生成し、次いで距離Ｌ−（Ｌ１＋α）分走行する速度プロファイルを生成する。この場合の到達時間Ｔも同様に、式（１）に基づいて算出される。

ゲート（３）については、その前に他車両ｍ２およびｍ３が存在する。この場合、ゲート選択部１２３Ａｂは、図１０に示す速度プロファイルに基づいて到達時間Ｔを推定する。図中、βは、自車両Ｍが他車両ｍ２に追いつくまでに他車両ｍ２が走行する距離であり、γは、他車両ｍ２が他車両ｍ３に追いつくまでに他車両ｍ３が走行する距離である。ゲート選択部１２３Ａｂは、図８の例と同様に、乗員が違和感を覚えないような減速モデル（同上）を用いて、まず距離Ｌ２＋β分走行する速度プロファイルを生成し、次いで距離（Ｌ３＋γ）−（Ｌ２＋β）分走行する速度プロファイルを生成し、次いでＬ−（Ｌ３＋γ）分走行する速度プロファイルを生成する。この場合の到達時間Ｔも同様に、式（１）に基づいて算出される。

ゲート選択部１２３Ａｂは、第１観点の評価において、各ゲートについて速度プロファイルおよび式（１）に基づいて到達時間Ｔ（１）〜Ｔ（３）を算出し、到達時間Ｔが短いほど、そのゲートを高く評価する。

なお、ゲート選択部１２３Ａｂは、各ゲートに到達するまでの速度プロファイルを生成する際に、減速度が許容範囲を超える場合、そのゲートに進行するのは不適切であると判定してよい。

（評価手法２）
ゲート選択部１２３Ａｂは、各有効ゲートの通行量に基づいて、通行量が大きいほど、ゲートを高く評価してもよい。通行量が大きいゲートは、窓口係員の手際がよいため、或いはＥＴＣゲートであるため円滑に通過できるといったメリットがあるからである。前述したように、ゲートの通行量は、通信装置２０を介して路側装置ＴＭから取得してもよいし、他車両の速度に基づいて推定してもよい。後者の場合、ゲート選択部１２３Ａｂは、まず、ゲートごとの車列を認識し、車列の最後尾の他車両の速度に基づいて、そのゲートの通行量を推定する。ゲート選択部１２３Ａｂは、例えば、前走車両との車間距離が所定距離以下であり、且つ前走車両との間で相対速度が所定速度未満かつ進行方向のなす角度が所定角度未満である他車両を、前走車両と同じ車列を形成する車両であると認識する。ゲート選択部１２３Ａｂは、この関係を波及的に求めることで、車列を形成する車両群を認識し、車列の最後尾の他車両を特定する。なお、最後尾の他車両の速度は、瞬間の値ではなく、ある程度の観測期間（例えば数十［ｓｅｃ］程度）における平均速度を用いてよい。

図１１は、評価手法２によって評価を行う様子を模式的に示す図である。図中、ゲート（１）および（３）は無効ゲートである。図示するように、ゲート（２）、（４）、（５）、および（６）のそれぞれに対応して車列ＣＬが形成され、ゲート選択部１２３Ａｂによって認識されている。ゲート選択部１２３Ａｂは、ゲート（２）に対応する車列ＣＬ（２）の最後尾を走行する車両ｍｔ（２）の速度に基づいてゲート（２）の通行量を推定し、ゲート（４）に対応する車列ＣＬ（４）の最後尾を走行する車両ｍｔ（４）の速度に基づいてゲート（４）の通行量を推定し、ゲート（５）に対応する車列ＣＬ（５）の最後尾を走行する車両ｍｔ（５）の速度に基づいてゲート（５）の通行量を推定し、ゲート（６）に対応する車列ＣＬ（６）の最後尾を走行する車両ｍｔ（６）の速度に基づいてゲート（６）の通行量を推定する。そして、ゲート選択部１２３Ａｂは、通行量が大きいゲートほど、そのゲートを高く評価する。

この際に、ゲート選択部１２３Ａｂは、未だ車列を形成していない他車両（図１１ではｍｌ（１）、ｍｌ（２））について、どの車列に並ぶかを予測し、車列を形成する他車両の数に加えて評価を行ってもよい。例えば、ゲート選択部１２３Ａｂは、未だ車列を形成していない他車両の位置変化から、直線、スプライン曲線、円弧など、車両の典型的な軌跡モデルに当てはめ、その軌跡モデルの先にある車列に、その車両が並ぶと予測してもよい。

（評価手法３）
ゲート選択部１２３Ａｂは、各有効ゲートに対応する車列を形成する他車両の数に基づいて、車列を形成する他車両の数が少ないほど、ゲートを高く評価してもよい。車列を形成する他車両の数が少ないほど、速やかにゲートに到達できるからである。ここで、車列の最後尾の他車両の位置ではなく、車列を形成する他車両の数を重視するのは、ゲートにおける手続きの所要時間が、概ね他車両の数に依存するからである。例えば、大型車両が複数並んでいる場合、車列自体が長くなるため、最後尾の他車両の位置（後端部）は後ろになるが、手続きを行う回数が少ないため、ゲートに到達できるまでの時間は相対的に短くなる。

但し、ゲート選択部１２３Ａｂは、車列を形成する他車両の数が多い場合であっても、自車両ＭのＥＴＣ車載器４０にＥＴＣカードが装着されている場合（自車両ＭがＥＴＣ車両である場合）には、ＥＴＣゲート（少なくともＥＴＣ専用ゲートを含み、ＥＴＣ／一般併用ゲートを含んでもよい）を相対的に高く評価してよい。なお、この他、ゲートには一般ゲートがあり、一般ゲートではＥＴＣを利用することができない。ＥＴＣゲートは手渡しによる手続きが不要であるため、通過に要する時間が短いからである。ゲート選択部１２３Ａｂは、例えば、ＥＴＣゲートに関しては、車列を形成する他車両の数に補正係数εを乗算して、ゲートの評価を行う。補正係数εは、０以上かつ１未満の値である。

図１２は、評価手法３によって評価を行う様子を模式的に示す図である。図示するように、ゲート（２）および（５）に対応する車列を形成する他車両の数は４台であり、ゲート（４）および（６）に対応する車列を形成する他車両の数は３台である。そして、ゲート（２）および（６）はＥＴＣゲートであり、ゲート（４）および（５）は一般ゲートである。ここで、補正係数ε＝０．５とすると、補正後の車列を形成する他車両の数は、以下のようになる。
ゲート（２）：２
ゲート（４）：３
ゲート（５）：４
ゲート（６）：１．５
この結果、ゲート選択部１２３Ａｂは、ゲート（６）を最も高く評価し、次いでゲート（２）、（４）および（５）の順に高く評価する。例えば、ゲート選択部１２３Ａｂは、有効ゲートの数がｎ個であるとすると、評価の高い方から順に、ｎ、ｎ−１、…、１というように評価値を決定する。

ここで、評価手法２と評価手法３は、以下のように組み合わせることができる。例えば、車列を形成する他車両の数に、ＥＴＣゲートであるか否かに基づく補正係数εと、最後尾の他車両の速度に基づく補正係数κとを乗算し、値が小さいゲートほど高く評価するようにしてもよい。補正係数κは、車列の最後尾の他車両の速度が大きいほど値が小さくなる係数である。また、補正係数κは、例えば０以上かつ１未満の値に決定される。

また、評価手法１は、ゲート前が比較的空いている場合に有効な手法であるが、ゲート前に渋滞が生じているような場合には実効性が低い。一方、評価手法２および評価手法３は、ゲート前に渋滞が生じている場合でも有効な手法である。従って、ゲート選択部１２３Ａｂは、ゲート前の混雑状況に応じて評価手法を切り替えてもよい。

図１３は、ゲート選択部１２３Ａｂにより実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、図６のステップＳ１０６の処理の詳細例である。まず、ゲート選択部１２３Ａｂは、ゲート前の混雑度合が高いか否かを判定する（ステップＳ２００）。ゲート前の混雑度合とは、例えば、料金所の全てのゲートの前に存在する他車両の数で表される。この他車両の数が閾値を超える場合に、「ゲート前の混雑度合が高い」と判定される。ゲート選択部１２３Ａｂは、ゲート前の混雑度合が高くない（低い）場合には評価手法１を採用してゲートを評価し（ステップＳ２０２）、ゲート前の混雑度合が高い場合には評価手法２および／または３を採用してゲートを評価する（ステップＳ２０４）。

［第２観点の評価］
以下、第２観点の評価について説明する。第２観点の評価とは、そのゲートに到達するまでに仮想的な車線変更を行う回数が少ないほど、そのゲートを高く評価するものである。図１４は、仮想的な車線変更について説明するための図である。前述したように、ゲートの前では、道路区画線が描画されていない場合であっても、そのゲートに向かう他車両が自然と車列を形成するものであり、自動運転の制御上、横方向に関して離れたゲートに進行する場合には、車列を仮想的な車線とみなした仮想的な車線変更が必要となる。図１４におけるＶＬ（１）〜ＶＬ（６）は、各ゲートに対応した仮想的な車線を示している。

車線変更の回数が多くなると、自動運転における制御負荷が増大し、またゲート前の車両の流れを混乱させる場合があるため、好ましくない。更に、走行経路長も増加してしまう。このため、第２観点の評価では、仮想的な車線変更（道路区画線が描画されている場合は現実の車線変更を含む）の回数が多くなるのに応じてマイナスの評価を行う。例えば、図１４の例では、自車両Ｍが現在の横位置を維持して走行した場合、自然と仮想車線ＶＬ（５）に進行することになる。このため、ゲート（５）に進行する場合は車線変更の回数はゼロ、ゲート（４）または（６）に進行する場合は車線変更の回数は１回、ゲート（３）に進行する場合は車線変更の回数は２回、ゲート（２）に進行する場合は車線変更の回数は３回、ゲート（１）に進行する場合は車線変更の回数は４回と考えることができる。ゲート選択部１２３Ａｂは、例えば、ゲート（１）に対してマイナス４、ゲート（２）に対してマイナス３、ゲート（３）に対してマイナス２、ゲート（４）および（６）に対してマイナス１、ゲート（５）に対してゼロというように、車線変更の回数が多いほど評価が低くなるように評価値を決定する。なお、無効ゲートに関しては仮想車線が存在しないものとみなして評価を行ってよい。

［総合評価］
そして、ゲート選択部１２３Ａｂは、第１観点の評価と第２観点の評価を合わせた総合的な評価を行ってゲートを選択する。図１５は、総合的な評価を行う様子を示すイメージ図である。本図の例は、第１観点の評価として評価手法３を採用した場合を示している。ゲート選択部１２３Ａｂは、例えば、第１観点による評価値と、第２観点による評価値とをゲートごとに加算し、その和が最も大きいゲートを選択する。図１５の例では、ゲート（６）が選択される。このような制御によって、ゲート前の状況に応じて好適なゲートを選択することができる。なお、この総合評価において、「料金所の先で道路が分岐する場合、目的地に進行しやすいゲート」を高く評価するように、更に補正を行ってもよい。

以上説明した実施形態の通過ゲート決定装置、車両制御システム、通過ゲート決定方法、およびプログラムによれば、複数のゲートが並列に並ぶ場所におけるゲート前の車両の状況を取得する情報取得部（１２３Ａａ）と、前記取得部により取得された状況に基づいて、前記複数のゲートの中から車両が通過するゲートを選択するゲート選択部（１２３Ａｂ）と、を備えることにより、ゲート前の状況に応じて好適なゲートを選択することができる。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

１ 車両制御システム
１０ カメラ
１６ 物体認識装置
２０ 通信装置
３０ ＨＭＩ
４０ ＥＴＣ車載器
８０ 運転操作子
１００ 自動運転制御ユニット
１２０ 第１制御部
１２１ 外界認識部
１２２ 自車位置認識部
１２３ 行動計画生成部
１２３Ａ 料金所通過制御部
１２３Ａａ 情報取得部
１２３Ａｂ ゲート選択部
１４０ 第２制御部

Claims (12)

1. 複数のゲートが並ぶ場所におけるゲート前の車両の状況を取得する情報取得部と、
   前記情報取得部により取得された状況に基づいて、前記複数のゲートの中から車両が通過するゲートを選択するゲート選択部と、
   を備える通過ゲート決定装置。
2. 前記ゲート選択部は、前記複数のゲートのそれぞれに到達するまでの到達時間を推定し、前記到達時間の短いゲートを選択する、
   請求項１記載の通過ゲート決定装置。
3. 前記ゲート選択部は、前記複数のゲートごとの通行量に基づいてゲートを選択する、
   請求項１または２記載の通過ゲート決定装置。
4. 前記ゲート選択部は、前記複数のゲートごとの通過する車両の速度に基づいて、前記通行量を推定する、
   請求項３記載の通過ゲート決定装置。
5. 前記ゲート選択部は、前記複数のゲートごとの、車列を形成する車両の数に基づいてゲートを選択する、
   請求項１から４のうちいずれか１項記載の通過ゲート決定装置。
6. 前記ゲート選択部は、前記車列を形成する車両の数が少ないゲートを優先的に選択する、
   請求項５記載の通過ゲート決定装置。
7. 前記ゲート選択部は、前記ゲート前の車両のうち、車列を形成していない車両がどの車列に並ぶかを予測し、前記予測した結果に基づいてゲートを選択する、
   請求項５または６記載の通過ゲート決定装置。
8. 前記ゲート選択部は、前記車列を形成する車両の数が所定台数未満であるゲートを、選択対象から除外する、
   請求項５から７のうちいずれか１項記載の通過ゲート決定装置。
9. 料金自動収受システムに利用される媒体が媒体装着部に装着されているか否かを検出する装着状態検出部を更に備え、
   前記ゲート選択部は、前記装着状態検出部により、前記媒体が媒体装着部に装着されていることが検出された場合、前記料金自動収受システム専用のゲートを優先的に選択する、
   請求項１から８のうちいずれか１項記載の通過ゲート決定装置。
10. 請求項１から９のうちいずれか１項記載の通過ゲート決定装置と、
    前記通過ゲート決定装置により選択されたゲートを前記車両が通過するように、自動運転を実行する自動運転制御部と、
    を備える車両制御システム。
11. コンピュータが、
    複数のゲートが並ぶ場所におけるゲート前の車両の状況を取得し、
    前記取得した状況に基づいて、前記複数のゲートの中から車両が通過するゲートを選択する、
    通過ゲート決定方法。
12. コンピュータに、
    複数のゲートが並ぶ場所におけるゲート前の車両の状況を取得させ、
    前記取得した状況に基づいて、前記複数のゲートの中から車両が通過するゲートを選択させる、
    プログラム。

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