特許 6965297 車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6965297

(24)【登録日】2021年10月22日

(45)【発行日】2021年11月10日

(54)【発明の名称】車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   B60W 30/09 20120101AFI20211028BHJP

   B60W 40/02 20060101ALI20211028BHJP

   B60W 30/10 20060101ALI20211028BHJP

   B62D 6/00 20060101ALI20211028BHJP

【ＦＩ】

   B60W30/09

   B60W40/02

   B60W30/10

   B62D6/00ZYW

【請求項の数】7

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2019-47484(P2019-47484)

(22)【出願日】2019年3月14日

(62)【分割の表示】特願2018-505880(P2018-505880)の分割

【原出願日】2017年3月9日

(65)【公開番号】特開2019-108124(P2019-108124A)

(43)【公開日】2019年7月4日

【審査請求日】2020年3月5日

(31)【優先権主張番号】特願2016-51331(P2016-51331)

(32)【優先日】2016年3月15日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100154852

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 太一

(74)【代理人】

【識別番号】100194087

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 伸一

(72)【発明者】

【氏名】武田 政宣

(72)【発明者】

【氏名】加藤 大智

(72)【発明者】

【氏名】小黒 宏史

【審査官】 増子 真

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１５／１４５６０６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−２５０７７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２０５２２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０２６０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０４１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２２１１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４７８３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 再公表特許第２００７／１０２４０５（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−０４３０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２１２２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２１１７６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 再公表特許第２０１１／１５８３４７（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０６０２８５５３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｗ １０／００ − １０／３０

Ｂ６０Ｗ ３０／００ − ６０／００

Ｇ０８Ｇ １／００ − ９９／００

Ｂ６２Ｄ ６／００ − ６／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

目的地までの経路を生成する生成部と、
第１の周期で処理を実行し、前記経路に基づく車両の将来の目標軌道である第１軌道を生成する第１軌道生成部と、
前記第１の周期より短い第２の周期で処理を実行し、前記第１軌道に基づいて第２軌道を生成する第２軌道生成部と、
外部環境により前記車両が停止または低速走行している状態において、前記外部環境が変化した場合、前記第２軌道生成部により生成された前記第２軌道に基づいて、前記車両の走行を制御する走行制御部と、
を備える車両制御装置。

【請求項2】

第１の周期で処理を実行し、車両の将来の目標軌道である第１軌道を生成する第１軌道生成部と、
前記第１の周期より短い第２の周期で処理を実行し、前記第１軌道に基づいて第２軌道を生成する第２軌道生成部と、
外部環境により前記車両が停止または低速走行している状態において、前記外部環境が変化した場合、前記第２軌道生成部により生成された前記第２軌道に基づいて、前記車両の走行を制御する走行制御部と、を備え、
前記第１軌道生成部および前記第２軌道生成部は、前記車両と周辺物体との間隔を評価する安全性指標と、上位で生成された軌道への追従性を評価する計画性指標との二つの基準で軌道を評価し、評価した軌道のうち高い評価の軌道を選択する、
車両制御装置。

【請求項3】

第１の周期で処理を実行し、車両の将来の目標軌道である第１軌道を生成する第１軌道生成部と、
前記第１の周期より短い第２の周期で処理を実行し、前記第１軌道に基づいて第２軌道を生成する第２軌道生成部と、
外部環境により前記車両が停止または低速走行している状態において、前記外部環境が変化した場合、前記第２軌道生成部により生成された前記第２軌道に基づいて、前記車両の走行を制御する走行制御部と、を備え、
前記第１軌道生成部は、前記車両が発進してから所定時間を経過した後に、前記第２軌道生成部により生成された第２軌道に近づくように前記第１軌道を生成する、
車両制御装置。

【請求項4】

第１の周期で処理を実行し、車両の将来の目標軌道である第１軌道を生成する第１軌道生成部と、
前記第１の周期より短い第２の周期で処理を実行し、前記第１軌道に基づいて第２軌道を生成する第２軌道生成部と、
外部環境により前記車両が停止または低速走行している状態において、前記外部環境が変化した場合、前記第２軌道生成部により生成された前記第２軌道に基づいて、前記車両の走行を制御する走行制御部と、を備え、
前記第１軌道生成部は、前記車両が発進してから所定距離を走行した後に、前記第２軌道生成部により生成された第２軌道に近づくように前記第１軌道を生成する、
車両制御装置。

【請求項5】

前記第１軌道の対象期間は、前記第２軌道の対象期間よりも長い、
請求項１から４のうちいずれか１項に記載の車両制御装置。

【請求項6】

一以上のコンピュータが、
目的地までの経路を生成し、
第１の周期で処理を実行し、前記経路に基づく車両の将来の目標軌道である第１軌道を生成し、
前記第１の周期より短い第２の周期で処理を実行し、前記第１軌道に基づいて第２軌道を生成し、
外部環境により前記車両が停止または低速走行している状態において、前記外部環境が変化した場合、前記生成された前記第２軌道に基づいて、前記車両の走行を制御する、
車両制御方法。

【請求項7】

一以上のコンピュータに、
目的地までの経路を生成させ、
第１の周期で処理を実行し、前記経路に基づく車両の将来の目標軌道である第１軌道を生成させ、
前記第１の周期より短い第２の周期で処理を実行し、前記第１軌道に基づいて第２軌道を生成させ、
外部環境により前記車両が停止または低速走行している状態において、前記外部環境が変化した場合、前記生成された前記第２軌道に基づいて、前記車両の走行を制御させる、
車両制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、目的地までの経路に沿って自車両が自動的に走行するように制御する技術について研究が進められている。これに関連して、運転者の操作により自車両の自動運転の開始を指示する指示手段と、自動運転の目的地を設定する設定手段と、運転者により前記指示手段が操作された場合に、前記目的地が設定されているか否かに基づいて自動運転のモードを決定する決定手段と、前記決定手段により決定された前記自動運転のモードに基づいて車両走行制御する制御手段と、を備え、前記決定手段は、前記目的地が設定されていない場合は、前記自動運転のモードを、前記自車両の現在の走行路に沿って走行する自動運転又は自動停車に決定する、運転支援装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１１／１５８３４７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の技術では、特定場面からの発進を応答性よく行うことができない場合があった。

【0005】

本発明の態様は、特定場面からの発進を応答性よく行うことができる車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムを提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本発明の一態様に係る車両制御装置は、第１の周期で処理を実行し、車両の将来の目標軌道である第１軌道を生成する第１軌道生成部と、前記第１の周期より短い第２の周期で処理を実行し、前記第１軌道に基づいて第２軌道を生成する第２軌道生成部と、外部環境により前記車両が停止または低速走行している状態において、前記外部環境が変化した場合、前記第２軌道生成部により生成された前記第２軌道に基づいて、前記車両の走行を制御する走行制御部とを備える。

【0007】

（２）上記（１）の態様において、前記第１軌道生成部および前記第２軌道生成部は、前記自車両と周辺物体との間隔を含む要素を評価する安全性指標と、上位で生成された軌道への追従性を含む要素を評価する計画性指標との二つの基準で軌道を評価し、評価した軌道のうち高い評価の軌道を選択してもよい。

【0008】

（３）上記（１）または（２）の態様において、前記第１軌道の対象期間は、前記第２軌道の対象期間よりも長くてもよい。

【0009】

（４）上記（１）から（３）のいずれか一項の態様において、前記第１軌道生成部は、前記自車両が発進してから所定時間を経過した後に、前記第２軌道生成部により生成された第２軌道に近づくように前記第１軌道を生成してもよい。

【0010】

（５）上記（１）から（３）のいずれか一項の態様において、前記第１軌道生成部は、前記自車両が発進してから所定距離を走行した後に、前記第２軌道生成部により生成された第２軌道に近づくように前記第１軌道を生成してもよい。

【0011】

（６）本発明の一態様に係る車両制御方法は、コンピュータが、第１の周期で処理を実行し、車両の将来の目標軌道である第１軌道を生成し、前記第１の周期より短い第２の周期で処理を実行し、前記第１軌道に基づいて第２軌道を生成し、外部環境により前記車両が停止または低速走行している状態において、前記外部環境が変化した場合、前記生成された前記第２軌道に基づいて、前記車両の走行を制御する車両制御方法である。

【0012】

（７）本発明の一態様に係る車両制御プログラムは、コンピュータに、第１の周期で処理を実行し、車両の将来の目標軌道である第１軌道を生成させ、前記第１の周期より短い第２の周期で処理を実行し、前記第１軌道に基づいて第２軌道を生成させ、外部環境により前記車両が停止または低速走行している状態において、前記外部環境が変化した場合、前記生成された前記第２軌道に基づいて、前記車両の走行を制御させるプログラムである。

【発明の効果】

【0013】

上記（１）、（３）、（６）および（７）の態様によれば、第２軌道生成部は、第１の周期より短い第２の周期で処理を実行し、第１軌道に基づいて第２軌道を生成するとともに、自車両が外部環境に基づいて停止、または低速走行している状態から自車両を加速させる場合、第１軌道より早く自車両を発進させることにより、特定場面からの発進を応答性よく行うことができる。

【0014】

上記（２）の態様によれば、第１軌道生成部および第２軌道生成部は、第１軌道生成部および第２軌道生成部は、自車両と周辺物体との間隔を評価する安全性指標と、上位で生成された軌道への追従性を含む要素を評価する計画性指標との二つの基準で軌道を評価し、評価した軌道のうち高い評価の軌道を選択することにより、より適切な軌道を選択することができる。

【0015】

上記（４）および（５）の態様によれば、第１軌道生成部は、第２軌道生成部により生成された第２軌道に近づくように第１軌道を生成することにより、より滑らかに自車両が走行するように自車両を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】車両制御装置が搭載された自車両の有する構成要素を示す図である。

【図2】車両制御装置を中心とした自車両の機能構成図である。

【図3】自車位置認識部により走行車線に対する自車両の相対位置が認識される様子を示す図である。

【図4】ある区間について生成された行動計画の一例を示す図である。

【図5】第１軌道生成部により生成される軌道の一例を示す図である。

【図6】直線形状の道路上に生成された走行軌道（スプライン曲線）の一例を示す図である。

【図7】安全性指数および計画性指数に基づく、軌道判定の基準の一例を示す図である。

【図8】自車両と周辺車両との位置関係の一例を示す図である。

【図9】第１予測部が予測した周辺車両の位置関係の一例を示す図である。

【図10】自車両が車線変更する場合の自車両と周辺車両の位置関係の一例を示す図である。

【図11】第１軌道候補生成部が軌道を生成する様子を示す図である。

【図12】予測していない人が自車両Ｍの走行する予定の軌道付近に飛び出してきた場合の一例を示す図である。

【図13】第２軌道生成部により実行される処理の流れを示すフローチャートである。

【図14】自車両を応答性よく発進させるための第２軌道を生成する処理を説明するための図である。

【図15】自車両が信号で停止している状態から発進する場合の挙動の一例を示す図である。

【図16】本実施形態の車両制御装置を適用しない場合と、適用する場合の処理の詳細について説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照し、本発明の車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムの実施形態について説明する。
［車両構成］
図１は、実施形態に係る車両制御装置１００が搭載された車両（以下、自車両Ｍと称する）の有する構成要素を示す図である。車両制御装置１００が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の自動車であり、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関を動力源とした自動車や、電動機を動力源とした電気自動車、内燃機関および電動機を兼ね備えたハイブリッド自動車等を含む。また、上述した電気自動車は、例えば、二次電池、水素燃料電池、金属燃料電池、アルコール燃料電池等の電池により放電される電力を使用して駆動される。

【0018】

図１に示すように、自車両Ｍには、ファインダ２０−１から２０−７、レーダ３０−１から３０−６、およびカメラ４０等のセンサと、ナビゲーション装置５０と、上述した車両制御装置１００とが搭載される。ファインダ２０−１から２０−７は、例えば、照射光に対する散乱光を測定し、対象までの距離を測定するＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、或いはLaser Imaging Detection and Ranging）である。例えば、ファインダ２０−１は、フロントグリル等に取り付けられ、ファインダ２０−２および２０−３は、車体の側面やドアミラー、前照灯内部、側方灯付近等に取り付けられる。ファインダ２０−４は、トランクリッド等に取り付けられ、ファインダ２０−５および２０−６は、車体の側面や尾灯内部等に取り付けられる。上述したファインダ２０−１から２０−６は、例えば、水平方向に関して１５０度程度の検出領域を有している。また、ファインダ２０−７は、ルーフ等に取り付けられる。ファインダ２０−７は、例えば、水平方向に関して３６０度の検出領域を有している。

【0019】

上述したレーダ３０−１および３０−４は、例えば、奥行き方向の検出領域が他のレーダよりも広い長距離ミリ波レーダである。また、レーダ３０−２、３０−３、３０−５、３０−６は、レーダ３０−１および３０−４よりも奥行き方向の検出領域が狭い中距離ミリ波レーダである。以下、ファインダ２０−１から２０−７を特段区別しない場合は、単に「ファインダ２０」と記載し、レーダ３０−１から３０−６を特段区別しない場合は、単に「レーダ３０」と記載する。レーダ３０は、例えば、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式によって物体を検出する。

【0020】

カメラ４０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の個体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ４０は、フロントウィ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４０は、例えば周期的に繰り返し自車両Ｍの前方を撮像する。

【0021】

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。

【0022】

図２は、車両制御装置１００を中心とした自車両Ｍの機能構成図である。自車両Ｍには、ファインダ２０、レーダ３０、およびカメラ４０の他、ナビゲーション装置５０と、車両センサ６０と、操作デバイス７０と、操作検出センサ７２と、切替スイッチ８０と、走行するための駆動力を出力する駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、ブレーキ装置９４と、車両制御装置１００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。

【0023】

ナビゲーション装置５０は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機や地図情報（ナビ地図）、ユーザインターフェースとして機能するタッチパネル式表示装置、スピーカ、マイク等を有する。ナビゲーション装置５０は、ＧＮＳＳ受信機によって自車両Ｍの位置を特定し、その位置からユーザによって指定された目的地までの経路を導出する。ナビゲーション装置５０により導出された経路は、経路情報１５４として記憶部１５０に格納される。自車両Ｍの位置は、車両センサ６０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。また、ナビゲーション装置５０は、車両制御装置１００が手動運転モードを実行している際に、目的地に至る経路について音声やナビ表示によって案内を行う。なお、自車両Ｍの位置を特定するための構成は、ナビゲーション装置５０とは独立して設けられてもよい。また、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一機能によって実現されてもよい。この場合、端末装置と車両制御装置１００との間で無線または有線による通信によって情報の送受信が行われる。

【0024】

車両センサ６０は、速度を検出する速度センサ、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、自車両Ｍの向きを検出する方位センサ等を含む。

【0025】

操作デバイス７０は、例えば、アクセルペダルやステアリングホイール、ブレーキペダル、シフトレバー等を含む。操作デバイス７０には、運転者による操作の有無や量を検出する操作検出センサ７２が取り付けられている。操作検出センサ７２は、例えば、アクセル開度センサ、ステアリングトルクセンサ、ブレーキセンサ、シフト位置センサ等を含む。操作検出センサ７２は、検出結果としてのアクセル開度、ステアリングトルク、ブレーキ踏量、シフト位置等を走行制御部１３０に出力する。なお、これに代えて、操作検出センサ７２の検出結果が、直接的に駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、またはブレーキ装置９４に出力されてもよい。

【0026】

切替スイッチ８０は、運転者等によって操作されるスイッチである。切替スイッチ８０は、例えば、ステアリングホイールやガーニッシュ（ダッシュボード）等に設置される機械式のスイッチであってもよいし、ナビゲーション装置５０のタッチパネルに設けられるＧＵＩ（Graphical User Interface）スイッチであってもよい。切替スイッチ８０は、運転者等の操作を受け付け、走行制御部１３０による制御モードを自動運転モードまたは手動運転モードのいずれか一方に指定する制御モード指定信号を生成し、制御切替部１４０に出力する。自動運転モードとは、上述したように、運転者が操作を行わない（或いは手動運転モードに比して操作量が小さい、または操作頻度が低い）状態で走行する運転モードであり、より具体的には、行動計画に基づいて駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、およびブレーキ装置９４の一部または全部を制御する運転モードである。

【0027】

駆動力出力装置９０は、例えば、自車両Ｍが内燃機関を動力源とした自動車である場合、エンジンおよびエンジンを制御するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）を備える。また、自車両Ｍが電動機を動力源とした電気自動車である場合、駆動力出力装置９０は、走行用モータおよび走行用モータを制御するモータＥＣＵを備える。また、自車両Ｍがハイブリッド自動車である場合、駆動力出力装置９０は、エンジンおよびエンジンＥＣＵと走行用モータおよびモータＥＣＵを備える。駆動力出力装置９０がエンジンのみを含む場合、エンジンＥＣＵは、後述する走行制御部１３０から入力される情報に従って、エンジンのスロットル開度やシフト段等を調整し、車両が走行するための走行駆動力（トルク）を出力する。また、駆動力出力装置９０が走行用モータのみを含む場合、モータＥＣＵは、走行制御部１３０から入力される情報に従って、走行用モータに与えるＰＷＭ信号のデューティ比を調整し、上述した走行駆動力を出力する。また、駆動力出力装置９０がエンジンおよび走行用モータを含む場合、エンジンＥＣＵおよびモータＥＣＵの双方は、走行制御部１３０から入力される情報に従って、互いに協調して走行駆動力を制御する。

【0028】

ステアリング装置９２は、例えば、電動モータを備える。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。ステアリング装置９２は、走行制御部１３０から入力される情報に従って、電動モータを駆動させ、転舵輪の向きを変更する。

【0029】

ブレーキ装置９４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、制動制御部とを備える電動サーボブレーキ装置である。電動サーボブレーキ装置の制動制御部は、走行制御部１３０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。電動サーボブレーキ装置は、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９４は、上記説明した電動サーボブレーキ装置に限らず、電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。電子制御式油圧ブレーキ装置は、走行制御部１３０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。また、ブレーキ装置９４は、回生ブレーキを含んでもよい。この回生ブレーキは、駆動力出力装置９０に含まれ得る走行用モータにより発電された電力を利用する。

【0030】

［車両制御装置］
以下、車両制御装置１００について説明する。車両制御装置１００は、例えば、自車位置認識部１０２と、外界認識部１０４と、行動計画生成部１０６と、第１軌道生成部１１０と、第２軌道生成部１２０と、走行制御部１３０と、制御切替部１４０と、記憶部１５０とを備える。

【0031】

自車位置認識部１０２、外界認識部１０４、行動計画生成部１０６、第１軌道生成部１１０、第２軌道生成部１２０、走行制御部１３０、および制御切替部１４０のうち一部または全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサがプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部である。また、これらのうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェア機能部であってもよい。また、記憶部１５０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ等で実現される。プロセッサが実行するプログラムは、予め記憶部１５０に格納されていてもよいし、車載インターネット設備等を介して外部装置からダウンロードされてもよい。また、プログラムは、そのプログラムを格納した可搬型記憶媒体が図示しないドライブ装置に装着されることで記憶部１５０にインストールされてもよい。

【0032】

自車位置認識部１０２は、記憶部１５０に格納された地図情報１５２と、ファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０、ナビゲーション装置５０、または車両センサ６０から入力される情報とに基づいて、自車両Ｍが走行している車線（走行車線）、および、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置を認識する。地図情報１５２は、例えば、ナビゲーション装置５０が有するナビ地図よりも高精度な地図情報であり、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。より具体的には、地図情報１５２には、道路情報と、交通規制情報、住所情報（住所・郵便番号）、施設情報、電話番号情報等が含まれる。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等の情報が含まれる。交通規制情報には、工事や交通事故、渋滞等によって車線が封鎖されているといった情報が含まれる。

【0033】

図３は、自車位置認識部１０２により走行車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置が認識される様子を示す図である。自車位置認識部１０２は、例えば、自車両Ｍの基準点（例えば重心や後輪軸中心など）の走行車線中央ＣＬからの乖離ＯＳ、および自車両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に対する自車両Ｍの相対位置として認識する。なお、これに代えて、自車位置認識部１０２は、走行車線Ｌ１のいずれかの側端部に対する自車両Ｍの基準点の位置などを、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置として認識してもよい。

【0034】

外界認識部１０４は、ファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０等から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。本実施形態における周辺車両とは、自車両Ｍの周辺を走行する車両であって、自車両Ｍと同じ方向に走行する車両である。周辺車両の位置は、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、上記各種機器の情報に基づいて把握される、周辺車両の加速度、車線変更をしているか否か（あるいは車線変更を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１０４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。

【0035】

行動計画生成部１０６は、所定の区間における行動計画を生成する。所定の区間とは、例えば、ナビゲーション装置５０により導出された経路のうち、高速道路等の有料道路を通る区間である。なお、これに限らず、行動計画生成部１０６は、任意の区間について行動計画を生成してもよい。

【0036】

行動計画は、例えば、順次実行される複数のイベントで構成される。イベントには、例えば、自車両Ｍを減速させる減速イベントや、自車両Ｍを加速させる加速イベント、走行車線を逸脱しないように自車両Ｍを走行させるレーンキープイベント、走行車線を変更させる車線変更イベント、自車両Ｍに前走車両を追い越させる追い越しイベント、分岐ポイントにおいて所望の車線に変更させたり、現在の走行車線を逸脱しないように自車両Ｍを走行させたりする分岐イベント、本線に合流するための合流車線において自車両Ｍを加減速させ、走行車線を変更させる合流イベント等が含まれる。例えば、有料道路（例えば高速道路等）においてジャンクション（分岐点）が存在する場合、車両制御装置１００は、自動運転モードにおいて、自車両Ｍを目的地の方向に進行するように車線を変更したり、車線を維持したりする必要がある。従って、行動計画生成部１０６は、地図情報１５２を参照して経路上にジャンクションが存在していると判明した場合、現在の自車両Ｍの位置（座標）から当該ジャンクションの位置（座標）までの間に、目的地の方向に進行することができる所望の車線に車線変更するための車線変更イベントを設定する。なお、行動計画生成部１０６によって生成された行動計画を示す情報は、行動計画情報１５６として記憶部１５０に格納される。

【0037】

図４は、ある区間について生成された行動計画の一例を示す図である。図４に示すように、行動計画生成部１０６は、目的地までの経路に従って走行した場合に生じる場面を分類し、個々の場面に即したイベントが実行されるように行動計画を生成する。なお、行動計画生成部１０６は、自車両Ｍの状況変化に応じて動的に行動計画を変更してもよい。

【0038】

行動計画生成部１０６は、例えば、生成した行動計画を、外界認識部１０４によって認識された外界の状態に基づいて変更（更新）してもよい。一般的に、車両が走行している間、外界の状態は絶えず変化する。特に、複数の車線を含む道路を自車両Ｍが走行する場合、周辺車両との距離間隔は相対的に変化する。例えば、前方の車両が急ブレーキを掛けて減速したり、隣の車線を走行する車両が自車両Ｍ前方に割り込んで来たりする場合、自車両Ｍは、前方の車両の挙動や、隣接する車線の車両の挙動に合わせて速度や車線を適宜変更しつつ走行する必要がある。従って、行動計画生成部１０６は、上述したような外界の状態変化に応じて、制御区間ごとに設定したイベントを変更してもよい。

【0039】

具体的には、行動計画生成部１０６は、車両走行中に外界認識部１０４によって認識された周辺車両の速度が閾値を超えたり、自車線に隣接する車線を走行する周辺車両の移動方向が自車線方向に向いたりした場合に、自車両Ｍが走行予定の運転区間に設定されたイベントを変更する。例えば、レーンキープイベントの後に車線変更イベントが実行されるようにイベントが設定されている場合において、外界認識部１０４の認識結果によって当該レーンキープイベント中に車線変更先の車線後方から車両が閾値以上の速度で進行してきたことが判明した場合、行動計画生成部１０６は、レーンキープイベントの次のイベントを車線変更から減速イベントやレーンキープイベント等に変更する。この結果、車両制御装置１００は、外界の状態に変化が生じた場合においても、安全に自車両Ｍを自動走行させることができる。

【0040】

第１軌道生成部１１０は、第１の周期で処理を実行し、第１軌道を生成する。また、第１軌道生成部１１０は、第２軌道生成部１２０の処理結果を取得し、取得した第２軌道生成部１２０の処理結果を反映させて第１軌道を生成する。

【0041】

第１軌道生成部１１０は、第１の将来状態を予測する第１予測部１１２、第１軌道候補生成部１１４、および第１評価選択部１１６を含む。第１予測部１１２は、自車両の周辺環境の将来の状態を予測する。将来の状態とは、例えば地図情報１５２に基づいて予測される自車両Ｍが将来走行する可能性のある道路の状態である。道路の状態とは、例えば、車線の増減や、車線の分岐、カーブの曲率や向き等である。また、第１予測部１１２は、外界認識部１０４によって認識された周辺車両について、周辺車両の将来の位置変化を予測する（後述参照）。

【0042】

第１軌道候補生成部１１４は、第１予測部１１２の予測結果に基づいて、複数の第１軌道の候補を生成する。第１評価選択部１１６は、第１軌道候補生成部１１４により生成された複数の軌道の中から、安全性と計画性とに基づいて自車両Ｍが走行する第１軌道を選択する。第１予測部１１２および第１評価選択部１１６の処理の具体例については後述する。

【0043】

［レーンキープイベント］
第１軌道生成部１１０は、行動計画に含まれるレーンキープイベントが走行制御部１３０により実施される際に、定速走行、追従走行、減速走行、カーブ走行、障害物回避走行などのうちいずれかの走行態様を決定する。例えば、第１軌道生成部１１０は、自車両Ｍの前方に周辺車両が存在しない場合に、走行態様を定速走行に決定する。また、第１軌道生成部１１０は、前走車両に対して追従走行するような場合に、走行態様を追従走行に決定する。また、第１軌道生成部１１０は、外界認識部１０４により前走車両の減速が認識された場合や、停車や駐車などのイベントを実施する場合に、走行態様を減速走行に決定する。また、第１軌道生成部１１０は、外界認識部１０４により自車両Ｍがカーブ路に差し掛かったことが認識された場合に、走行態様をカーブ走行に決定する。また、第１軌道生成部１１０は、外界認識部１０４により自車両Ｍの前方に障害物が認識された場合に、走行態様を障害物回避走行に決定する。

【0044】

第１軌道生成部１１０は、決定した走行態様に基づいて、第１軌道を生成する。軌道とは、自車両Ｍが第１軌道生成部１１０により決定された走行態様に基づいて走行する場合に、到達することが想定される将来の目標位置を、所定時間ごとにサンプリングした点の集合（軌跡）である。なお、第２軌道生成部１２０が生成する第２軌道も同様であり、第１軌道と第２軌道は時間的な刻み幅が異なってよい。また、第１軌道と第２軌道は、時間的な刻み幅は同じで、生成する周期のみが異なってもよい。

【0045】

第１軌道生成部１１０は、少なくとも、自車位置認識部１０２または外界認識部１０４により認識された自車両Ｍの前方に存在する対象ＯＢの速度、および自車両Ｍと対象ＯＢとの距離に基づいて自車両Ｍの目標速度を算出する。第１軌道生成部１１０は、算出した目標速度に基づいて第１軌道を生成する。対象ＯＢとは、前走車両や、合流地点、分岐地点、目標地点などの地点、障害物などの物体等を含む。

【0046】

以下、特に対象ＯＢの存在を考慮しない場合と、考慮する場合との双方における軌道の生成について説明する。図５は、第１軌道生成部１１０により生成される第１軌道の一例を示す図である。図５中（Ａ）に示すように、例えば、第１軌道生成部１１０は、自車両Ｍの現在位置を基準に、現時刻から所定時間Δｔ経過するごとに、Ｋ（１）、Ｋ（２）、Ｋ（３）、…といった将来の目標位置（軌道点）を連ねたものを、自車両Ｍの第１軌道として設定する。以下、これら目標位置を区別しない場合、単に「目標位置Ｋ」と表記する。例えば、目標位置Ｋの個数は、目標時間Ｔに応じて決定される。例えば、第１軌道生成部１１０は、目標時間Ｔを１０秒とした場合、この１０秒間において、所定時間Δｔ（例えば０．１秒）刻みで目標位置Ｋを走行車線の中央線上に設定し、これら複数の目標位置Ｋの配置間隔を走行態様に基づいて決定する。第１軌道生成部１１０は、例えば、走行車線の中央線を、地図情報１５２に含まれる車線の幅員等の情報から導出してもよいし、予め地図情報１５２に含まれている場合に、この地図情報１５２から取得してもよい。

【0047】

例えば、第１軌道生成部１１０は、走行態様を定速走行に決定した場合、図５中（Ａ）に示すように、等間隔で複数の目標位置Ｋを設定して第１軌道を生成する。

【0048】

また、第１軌道生成部１１０は、走行態様を減速走行に決定した場合（追従走行において前走車両が減速した場合も含む）、図５中（Ｂ）に示すように、到達する時刻がより早い目標位置Ｋほど間隔を広くし、到達する時刻がより遅い目標位置Ｋほど間隔を狭くして第１軌道を生成する。この場合において、前走車両が対象ＯＢに設定されたり、前走車両以外の合流地点や、分岐地点、目標地点などの地点、障害物等が対象ＯＢに設定されたりすることがある。これにより、自車両Ｍからの到達する時刻が遅い目標位置Ｋが自車両Ｍの現在位置と近づくため、後述する走行制御部１３０が自車両Ｍを減速させることになる。

【0049】

図５（Ａ）、（Ｂ）に示すような状況において、第１軌道候補生成部１１４が生成し得る第１軌道の候補は、多くはならず、一つの第１軌道の候補のみが生成されてもよい。この場合、第１評価選択部１１６は、自動的に、第１軌道候補生成部１１４により生成された一つの第１軌道の候補を、第１軌道として選択する。

【0050】

また、図５中（Ｃ）に示すように、道路がカーブ路である場合に、第１軌道生成部１１０は、走行態様をカーブ走行に決定する。この場合、第１軌道生成部１１０は、例えば、道路の曲率に応じて、複数の目標位置Ｋを自車両Ｍの進行方向に対する横位置（車線幅方向の位置であり、進行方向に略直行する方向）を変更しながら配置して第１軌道を生成する。

【0051】

また、図５中（Ｄ）に示すように、自車両Ｍの前方の道路上に人間や停止車両等の障害物ＯＢが存在する場合、第１軌道生成部１１０は、走行態様を障害物回避走行に決定する。この場合、第１軌道生成部１１０は、この障害物ＯＢを回避して走行するように、複数の目標位置Ｋを配置して第１軌道を生成する。

【0052】

［カーブ走行時における軌道の生成］
ここで、一例として走行態様がカーブ走行である場合に、第１軌道生成部１１０が行う処理について説明する。第１予測部１１２が、将来、自車両Ｍが走行する予定の道路がカーブ路であることを予測する。第１軌道候補生成部１１４が、自車両Ｍが走行する予定のカーブ路の道路情報（道路の幅や車線のカーブの曲率等）を取得する。第１軌道候補生成部１１４は、道路情報に基づいて、自車両が走行するカーブ路の形状を仮想的に直線形状に変換した情報を生成する。例えば、第１軌道候補生成部１１４は、地図情報１５２から経路情報１５４によって示される経路に存在する道路の形状を示す情報を抽出し、上記道路の形状を示す情報上において道路の形状を仮想的に直線形状に変換した情報を生成する。

【0053】

第１軌道候補生成部１１４は、自車両Ｍの位置（始点）、目標点（終点）、および自車両Ｍの速度、ヨーレート角ならびにステアリング角に基づいて、直線形状に変換された道路上に沿った第１軌道の候補を複数生成する。第１軌道候補生成部１１４は、走行軌道の軌道点の各点について、加減速度や転向角、想定されるヨーレートなどが第１所定範囲以内に収まっているように複数の第１軌道の候補を生成する。第１軌道候補生成部１１４は、上記の条件下で、例えばスプライン関数に基づいて、スプライン曲線を生成する。

【0054】

例えば、始点Ｐｓの座標（ｘ_０，ｙ_０）において自車両Ｍの速度がｖ_０であり、加速度がａ_０であるものとする。自車両Ｍの速度ｖ０は、速度のｘ方向成分ｖ_ｘ０とｙ方向成分ｖ_ｙ０とが合成された速度ベクトルである。自車両Ｍの加速度ａ_０は、加速度のｘ方向成分ａ_ｘ０とｙ方向成分ａ_ｙ０とが合成された加速度ベクトルである。終点Ｐｅの座標（ｘ_１，ｙ_１）において自車両Ｍの速度がｖ_１であり、加速度がａ_１であるものとする。自車両Ｍの速度ｖ_１は、速度のｘ方向成分ｖ_ｘ１とｙ方向成分ｖ_ｙ１とが合成された速度ベクトルである。自車両Ｍの加速度ａ_１は、加速度のｘ方向成分ａ_ｘ１とｙ方向成分ａ_ｙ１とが合成された加速度ベクトルである。

【0055】

第１軌道候補生成部１１４は、自車両Ｍが始点Ｐｓから終点Ｐｅまでに至る単位時間Ｔが経過する周期中の時間ｔごとに、目標点（ｘ，ｙ）を設定する。目標点（ｘ，ｙ）の演算式は、式（１）および式（２）のスプライン関数により表される。

【0056】

【数1】

【0057】

【数2】

【0058】

式（１）および式（２）において、ｍ_５、ｍ_４、およびｍ_３は、式（３）、式（４）および式（５）のように表される。また、式（１）および式（２）における係数ｋ_１およびｋ_２は、同じであってもよいし相違していてもよい。

【0059】

【数3】

【0060】

【数4】

【0061】

【数5】

【0062】

式（３）、式（４）および式（５）においてｐ_０は始点Ｐｓにおける自車両Ｍの位置（ｘ_０，ｙ_０）であり、ｐ_１は終点Ｐｅにおける自車両Ｍの位置（ｘ_１，ｙ_１）である。

【0063】

第１軌道候補生成部１１４は、式（１）および式（２）におけるｖ_ｘ０およびｖ_ｙ０に自車両Ｍの速度にゲインを掛け合わせた値を代入して、単位時間Ｔを時刻ｔごとに式（１）および式（２）の演算結果により特定された目標点（ｘ（ｔ），ｙ（ｔ））を取得する。これにより、第１軌道候補生成部１１４は、始点Ｐｓと終点Ｐｅとを複数の目標点（ｘ（ｔ），ｙ（ｔ））により補間したスプライン曲線を得る。

【0064】

図６は、直線形状の道路上に生成された走行軌道（スプライン曲線）の一例を示す図である。第１軌道候補生成部１１４は、図６（Ａ）に示すようなスプライン曲線を、走行軌道Ｔｇとして生成する。

【0065】

第１軌道候補生成部１１４は、直線形状の道路上に生成した走行軌道Ｔｇに対し、変換の逆変換を行うことで、図６（Ｂ）に示すような直線形状に変換される前の道路の形状における自車両Ｍの走行軌道Ｔｇ＃を生成する。例えば、第１軌道候補生成部１１４は、走行軌道Ｔｇとして生成されたスプライン曲線を、所定幅を有する点列で表現し、それぞれの点を逆変換することで得られる点列を、走行軌道Ｔｇ＃とする。これによって、第１軌道候補生成部１１４は、直線形状の道路形状を元の道路形状に逆変換するとともに、直線形状の道路上において生成された走行軌道Ｔｇを変換して、元の道路上に新たな走行軌道Ｔｇ＃を生成する。

【0066】

第１評価選択部１１６は、第１軌道候補生成部１１４により生成された複数の第１軌道候補の中から、安全性と計画性とに基づいて自車両Ｍが走行する第１軌道を選択する。例えば、第１評価選択部１１６は、下記式（６）に示す評価関数ｆに基づいて、最適な軌道を選択する。ｗ_１（＝（ｗ＋１）^−１）およびｗ_２は、重み係数であり、ｅ_１は安全性指数であり、ｅ_２は計画性指数である。安全性指数とは、例えば、自車両Ｍと障害物ＯＢとの距離、各軌道点における加減速度や操舵角、想定されるヨーレートなどに基づいて決定される評価値である。例えば自車両Ｍと障害物ＯＢとの距離が遠いほど、加減速度や操舵角の変化量などが小さいほど、安全性指数が高いものと評価される。計画性指数とは、上位で生成された軌道に対する追従性、および／または軌道の短さに基づく評価値である。

【0067】

上位で生成された軌道における「上位」とは、第１軌道生成部１１０を対象とする場合は行動計画生成部１０６を指す。行動計画生成部１０６が、「中央車線を走行し、分岐点手前で右に車線変更する」と決定した場合、途中で左に車線変更するような軌道は、計画性指数が低いと第１評価選択部１１６により判定される。また、途中で左に車線変更する軌道は、軌道の短さの点からも第１評価選択部１１６により低く評価される。また、「上位」とは、第２軌道生成部１２０を対象とする場合は第１軌道生成部１１０を指す。第２軌道生成部１２０の処理では、第１軌道生成部１１０が生成した第１軌道から乖離するほど計画性指数が低いと判定される。例えば、軌道が滑らかでない程、また、軌道が長い程、計画性指数は、第２軌道生成部１２０の第２評価選択部１２６により低く評価される。
ｆ＝ｗ_１ｅ_１（ｗ_２ｅ_２＋１）・・・（６）

【0068】

図７は、安全性指数および計画性指数に基づく、軌道判定の基準の一例を示す図である。縦軸は計画性を示し、横軸は安全性指数を示している。評価関数ｆは、図７中、矢印ａｒ方向に評価が上昇する勾配を有する。評価関数ｆは、例えばｆ＊＝ｗ_１ｅ_１＋ｗ_２ｅ_２のように単純な加重和として求める場合に比して、安全性指数が極めて低い軌道の評価を下げ、これを除外することができる。このように第１評価選択部１１６は、安全性を十分に考慮した上で、計画性を加味した軌道を選択することができる。

【0069】

［車線変更イベント］
また、車線変更イベントが実施される場合、第１軌道生成部１１０は、車線変更のターゲットとなるターゲット位置の設定、車線変更可否判定、将来状態の予測、車線変更軌道生成、軌道評価といった処理を行う。ターゲット位置は、例えば隣接車線において選択された２台の周辺車両の間に設定される相対的な位置である。また、第１軌道生成部１１０は、分岐イベントや合流イベントが実施される場合にも、同様の処理を行ってよい。

【0070】

第１予測部１１２は、周辺車両の将来状態を予測する。まず、第１予測部１１２は、周辺車両ｍＡ、ｍＢ、およびｍＣを特定する。図８は、自車両Ｍと周辺車両との位置関係の一例を示す図である。図８では、車両の位置関係は、ｍＡ−ｍＢ−ｍＣ−Ｍであるものとする。周辺車両ｍＡは、自車両Ｍが走行する車線において自車両Ｍの直前を走行する車両（前走車両）である。周辺車両ｍＢは、隣接車線を走行する上記「２台の周辺車両」のうち、ターゲット位置の直前に存在する車両であり、周辺車両ｍＣは、隣接車線を走行する上記「２台の周辺車両」のうち、ターゲット位置の直後を走行する車両である。

【0071】

次に、第１予測部１１２が、周辺車両ｍＡ、ｍＢ、およびｍＣの将来の位置変化を予測する。第１予測部１１２は、例えば、車両が現在の速度を保ったまま走行すると仮定した定速度モデル、車両が現在の加速度を保ったまま走行すると仮定した定加速度モデル、後方の車両が前方の車両と一定距離を保ちながら追従して走行すると仮定した追従走行モデル、その他、種々のモデルに基づいて予測する。

【0072】

図９は、第１予測部１１２が予測した周辺車両の位置関係の一例を示す図である。図９では、周辺車両の速度は、ｍＡ＞ｍＣ＞ｍＢであるものとする。図９における縦軸は、自車両Ｍを基準とした進行方向に関する変位（ｘ）を、横軸は経過時間（ｔ）を、それぞれ表している。図９に示す例では、第１予測部１１２が、定速度モデルに基づいて、周辺車両の状態を予測した結果を示している。

【0073】

第１軌道候補生成部１１４は、第１予測部１１２により予測された将来状態に基づいて、車線変更のための実現可能な第１軌道の候補を複数生成する。図１０は、自車両Ｍが車線変更する場合の自車両と周辺車両の位置関係の一例を示す図である。図９と重複する説明は省略する。図１０中、軌道ＯＲのような第１軌道の候補は複数の組み合わせで生成される。

【0074】

第１軌道候補生成部１１４が、車線変更可能領域に対応する車線変更可能期間Ｐを導出するために、自車両Ｍと、周辺車両ｍＡ、ｍＢ、およびｍＣの位置変化を類型化する。次に、第１軌道候補生成部１１４は、第１予測部１１２により予測された周辺車両ｍＡ、ｍＢ、およびｍＣの位置変化に基づいて、車線変更するためのターゲット位置および車線変更可能期間Ｐを決定する。第１軌道候補生成部１１４は、予測された周辺車両ｍＡ、ｍＢ、およびｍＣの位置変化に基づいて、車線変更可能期間の終了時点を決定する。
第１軌道候補生成部１１４は、例えば、周辺車両ｍＣが周辺車両ｍＢに追いつき、周辺車両ｍＣと周辺車両ｍＢとの距離が所定距離となったときを車線変更可能期間Ｐの終了時点と決定する。

【0075】

ここで、車線変更の開始時点を決定するためには、「自車両Ｍが周辺車両ｍＣを追い抜く時点」といった要素が存在し、これを解くためには自車両Ｍの加速に関する仮定が必要となる。この点、第１軌道候補生成部１１４は、現在の自車両Ｍの速度から急加速とならない範囲内で、法定速度を上限として速度変化曲線を導出し、周辺車両ｍＣの位置変化と合わせて「自車両Ｍが周辺車両ｍＣを追い抜く時点」を決定する。なお、第１軌道候補生成部１１４は、例えば、減速するのであれば、現在の自車両Ｍの速度から所定程度（例えば２割程度）減速するものとし、急減速にならない範囲内で速度変化曲線を導出する。

【0076】

次に、第１軌道候補生成部１１４は、車線変更するための軌道ＯＲを生成し、生成された軌道ＯＲが設定条件を満たす軌道であるか否かを判定する。設定条件とは、例えば、軌道点の各点について、加減速度や転向角、想定されるヨーレートなどが所定の範囲内に収まっていることである。設定条件を満たす軌道を生成できた場合、第１評価選択部１１６が、設定条件を満たす軌道のうち、評価が高い軌道を選択する。第１軌道生成部１１０は、選択された軌道の情報を第２軌道生成部１２０に出力する。一方、設定条件を満たす軌道を生成できなかった場合、第１軌道生成部１１０は、待機状態やターゲット位置を再設定する処理等を行ってもよい。

【0077】

図１１は、第１軌道候補生成部１１４が軌道を生成する様子を示す図である。例えば、第１軌道候補生成部１１４は、自車両Ｍが周辺車両ｍＡと干渉、又は接触せずに、将来のある時刻において自車両Ｍが周辺車両ｍＢと周辺車両ｍＣとの間に位置するように複数の軌道を生成する。例えば、第１軌道候補生成部１１４は、現在の自車両Ｍの位置から、車線変更先の車線の中央、且つ車線変更の終了地点までをスプライン曲線等の多項式曲線を用いて滑らかに繋ぎ、この曲線上に等間隔あるいは不等間隔で目標位置Ｋを所定個数配置する。第１評価選択部１１６は、前述したように安全性指数および計画性指数に基づく、軌道判定の基準を用いて、各軌道を評価して、評価の高い軌道（図１１中、目標位置Ｋにより形成された軌道）を選択する。

【0078】

［第２軌道生成部］
第２軌道生成部１２０は、第１の周期より短い第２の周期で処理を実行し、第１軌道生成部１１０の処理結果を取得し、取得した第１軌道生成部１１０の処理結果を反映させて第２軌道を生成する。

【0079】

第２軌道生成部１２０は、第１軌道の候補が生成される場合よりも緩やかな基準である第２設定条件を満たす第２軌道の候補を複数生成する。第２設定条件とは、例えば、軌道点の各点について、加減速度や転向角、想定されるヨーレートなどが第１所定範囲よりも大きい第２所定範囲以内に収まっていることである。すなわち、第２軌道生成部１２０は、第２所定範囲に収まるように加減速度や転向角、想定されるヨーレートを変化させるように軌道を生成するため、自車両Ｍを急峻に制御することができる。

【0080】

第２軌道生成部１２０は、第２の将来状態を予測する第２予測部１２２、第２軌道候補生成部１２４、および第２評価選択部１２６を備える。第２予測部１２２は、第１予測部１１２と同様に、将来の状態を予測する。第２軌道候補生成部１２４は、第１軌道候補生成部１１４と同様に、複数の第２軌道の候補を生成する。第２軌道の対象期間は、例えば３秒であり、第１軌道の対象期間（例えば１０秒）よりも短い。

【0081】

第２軌道生成部１２０は、第１軌道生成部１１０より短い第２の周期で処理を実行するため、予測していなかった障害物が出現し、自車両Ｍに干渉する可能性が生じた場合に、急峻に障害物を回避可能な第２軌道を生成することができる。予測していなかった障害物とは、例えば自車両Ｍが走行する車線へ急に割り込んできた周辺車両や、自車両Ｍの直前に急に飛び出してきた周辺車両や物体（人）等である。

【0082】

図１２は、予測していない人が自車両Ｍの走行する予定の軌道付近に飛び出してきた場合の一例を示す図である。図１２に示すように、自車両Ｍの前方の道路上に予測していない人等の障害物ＯＢが飛び出してきた場合、第２軌道生成部１２０は、障害物を回避するための第２軌道を生成する。この場合、第２軌道生成部１２０は、第１軌道生成部１１０に生成された第１軌道とは異なる第２軌道を生成する。第２軌道生成部１２０は、第１軌道生成部１１０により生成された第１軌道（図１２中、Ｋ）とは異なる軌道であって、障害物ＯＢを回避して走行するように、複数の目標位置を配置して第２軌道（図１２中、Ｋ＃）を生成する。なお、図１２に示す例は、第１軌道と第２軌道との目標位置の時間的な刻み幅が異なる場合を示している。

【0083】

より具体的には、例えば、第２軌道候補生成部１２４が、障害物ＯＢを回避するための複数の第２軌道の候補を生成する。第２評価選択部１２６は、第２軌道候補生成部１２４により生成された複数の第２軌道の候補のうちから、障害物ＯＢを回避することができ、且つ第１軌道生成部１１０により生成された第１軌道になるべく近い軌道を高く評価し、第２軌道として選択する。第２評価選択部１２６は、安全性と計画性とに基づいて、生成された複数の軌道の中から自車両Ｍが走行する第２軌道を選択する。

【0084】

例えば、第２評価選択部１２６は、下記の式（７）に示す評価関数ｆに基づいて、最適な軌道を選択する。ｗ_３（＝（ｗ＋１）^−１）およびｗ_４は、重み係数であり、ｅ_３は安全性指数であり、ｅ_４は計画性指数である。安全性指数とは、例えば、自車両Ｍと障害物ＯＢとの距離（間隔）、各軌道点における加減速度や操舵角、想定されるヨーレートなどに基づいて決定される評価値である。例えば自車両Ｍと障害物ＯＢとの距離が遠いほど、加減速度や操舵角の変化量などが小さいほど、安全性指数が高いものと評価される。計画性指数とは、上位で生成された軌道に対する追従性、および／または軌道の短さに基づく評価値である。
ｆ＝ｗ_３ｅ_３（ｗ_４ｅ_４＋１）・・・（７）

【0085】

評価関数ｆは、例えばｆ＊＝ｗ_３ｅ_３＋ｗ_４ｅ_４のように単純な加重和として求める場合に比して、安全性指数が極めて低い軌道の評価を下げ、これを除外することができる。
このように、第２軌道生成部１２０は、安全性を十分に考慮した上で、計画性を加味した第２軌道を選択することができる。この結果、第２軌道生成部１２０は、予測していなかった障害物が出現した場合であっても、障害物ＯＢを回避可能な第２軌道を生成することができる。

【0086】

また、第２軌道生成部１２０は、自車両Ｍが外部環境に基づいて停止、または低速走行している状態から自車両Ｍを加速させる場合、第１軌道より早く自車両Ｍを発進させる第２軌道を生成する。これについては、後に図１３等を用いて説明する。

【0087】

［走行制御］
走行制御部１３０は、制御切替部１４０による制御によって、制御モードを自動運転モードあるいは手動運転モードに設定し、設定した制御モードに従って、駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、およびブレーキ装置９４の一部または全部を含む制御対象を制御する。走行制御部１３０は、自動運転モード時において、行動計画生成部１０６によって生成された行動計画情報１５６を読み込み、読み込んだ行動計画情報１５６に含まれるイベントに基づいて制御対象を制御する。

【0088】

例えば、このイベントがレーンキープイベントである場合、走行制御部１３０は、第２軌道生成部１２０により生成された第２軌道に従い、ステアリング装置９２における電動モータの制御量（例えば回転数）と、駆動力出力装置９０におけるＥＣＵの制御量（例えばエンジンのスロットル開度やシフト段等）と、を決定する。具体的には、走行制御部１３０は、軌道の目的位置Ｋ間の距離と、目的位置Ｋを配置した際の所定時間Δｔとに基づいて、所定時間Δｔごとの自車両Ｍの速度を導出し、この所定時間Δｔごとの速度に従って、駆動力出力装置９０におけるＥＣＵの制御量を決定する。また、走行制御部１３０は、目的位置Ｋごとの自車両Ｍの進行方向と、この目的位置を基準とした次の目的位置の方向とのなす角度に応じて、ステアリング装置９２における電動モータの制御量を決定する。

【0089】

また、上記イベントが車線変更イベントである場合、走行制御部１３０は、第２軌道生成部１２０により生成された第２軌道に従い、ステアリング装置９２における電動モータの制御量と、駆動力出力装置９０におけるＥＣＵの制御量とを決定する。

【0090】

走行制御部１３０は、イベントごとに決定した制御量を示す情報を、対応する制御対象に出力する。これによって、制御対象の各装置（９０、９２、９４）は、走行制御部１３０から入力された制御量を示す情報に従って、自装置を制御することができる。また、走行制御部１３０は、車両センサ６０の検出結果に基づいて、決定した制御量を適宜調整する。

【0091】

また、走行制御部１３０は、手動運転モード時において、操作検出センサ７２により出力される操作検出信号に基づいて制御対象を制御する。例えば、走行制御部１３０は、操作検出センサ７２により出力された操作検出信号を、制御対象の各装置にそのまま出力する。

【0092】

制御切替部１４０は、行動計画生成部１０６によって生成され、記憶部１５０に格納された行動計画情報１５６に基づいて、走行制御部１３０による自車両Ｍの制御モードを自動運転モードから手動運転モードに、または手動運転モードから自動運転モードに切り換える。また、制御切替部１４０は、切替スイッチ８０から入力される制御モード指定信号に基づいて、走行制御部１３０による自車両Ｍの制御モードを自動運転モードから手動運転モードに、または手動運転モードから自動運転モードに切り換える。すなわち、走行制御部１３０の制御モードは、運転者等の操作によって走行中や停車中に任意に変更することができる。

【0093】

また、制御切替部１４０は、操作検出センサ７２から入力される操作検出信号に基づいて、走行制御部１３０による自車両Ｍの制御モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換える。例えば、制御切替部１４０は、操作検出信号に含まれる操作量が閾値を超える場合、すなわち、操作デバイス７０が閾値を超えた操作量で操作を受けた場合、走行制御部１３０の制御モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換える。例えば、自動運転モードに設定された走行制御部１３０によって自車両Ｍが自動走行している場合において、運転者によってステアリングホイール、アクセルペダル、またはブレーキペダルが閾値を超える操作量で操作された場合、制御切替部１４０は、走行制御部１３０の制御モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換える。これによって、車両制御装置１００は、人間等の物体が車道に飛び出して来たり、周辺車両ｍＡが急停止したりした際に運転者により咄嗟になされた操作によって、切替スイッチ８０の操作を介さずに直ぐさま手動運転モードに切り替えることができる。この結果、車両制御装置１００は、運転者による緊急時の操作に対応することができ、走行時の安全性を高めることができる。

【0094】

［停止時から発進時の制御］
ここで、自動運転モードにおいて、自車両Ｍが停車している状態から発進するときの処理について説明する。前述したように第２評価選択部１２６は、安全性と計画性とに基づいて、軌道を評価する。周辺に障害物が存在しない場合、安全性は軌道の態様によって大きく変化しない。このため、第２評価選択部１２６は、第１軌道生成部１１０により生成された第１軌道になるべく近い軌道を高く評価し、第２軌道として選択することになる。
一方、障害物を回避する場合、第２評価選択部１２６は、障害物を回避することを重視しつつ、第１軌道生成部１１０によって生成された第１軌道になるべく近い軌道を高く評価し、第２軌道として選択することになる。

【0095】

しかしながら、自車両Ｍが停車時から発進時において、上述したように第２評価選択部１２６が、処理の周期が長い第１軌道生成部１１０により生成された第１軌道を優先した第２軌道を生成すると、自車両Ｍが発進できる状態になっても、自車両Ｍが応答性よく発進できない場合がある。第１軌道には、自車両Ｍを停止状態にする部分が含まれるためである。また、第２評価選択部１２６が行う評価および選択の基準には、「応答性よく発進」といった基準は含まれていない。このため、自車両Ｍの発進の応答性が悪くても評価値が低下しない。従って、本実施形態の第２軌道生成部１２０は、停止時から発進時における例外処理として、以下に説明するように、自車両Ｍを応答性よく発進させる軌道を生成する。

【0096】

図１３は、第２軌道生成部１２０により実行される処理の流れを示すフローチャートである。まず、第２軌道生成部１２０は、自車両Ｍが外部環境により停止している状態であるか否かを判定する（ステップＳ１００）。自車両Ｍが外部環境により停止している状態とは、自車両Ｍが自動運転の目的地に向かって走行したいにも関わらず、外部環境によって停止せざる得ない状態である。この状態には、例えば信号が停止を示していることで自車両Ｍが停止している状態や、渋滞により自車両Ｍが停止する必要がある状態などが含まれる。自車両Ｍが外部環境により停止している状態でないと判定した場合、本フローチャートの処理は終了する。

【0097】

一方、自車両Ｍが外部環境により停止している状態であると判定した場合、第２軌道生成部１２０は、自車両Ｍが外部環境の変化により発進可能であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。自車両Ｍが外部環境の変化により発進可能な状態とは、例えば信号が止まれを示す状態から進めを示す状態に変わった場合や、渋滞時に自車両Ｍの直前の車両が発進した場合等である。

【0098】

自車両Ｍが外部環境の変化により発進可能でないと判定した場合、本フローチャートの処理は終了する。自車両Ｍが外部環境の変化により発進可能であると判定した場合、第２軌道生成部１２０は、自車両Ｍを応答性よく発進させるための第２軌道を生成する（ステップＳ１０４）。この場合、例えば、第２評価選択部１２６が、評価値を導出する場合に計画性指数の要素である第１軌道への追従性を一時的に無視して、第２軌道を評価および選択する。これにより本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。

【0099】

図１４は、自車両Ｍを応答性よく発進させるための第２軌道を生成する処理を説明するための図である。図の縦軸は、現在の自車両Ｍの位置から自車両Ｍの進行方向に対する変位（ｘ）であり、横軸は時間ｔを示している。変位（ｘ）は、第２軌道の進行方向成分である。推移線Ｔｒ１は、応答性よく発進させる例外処理を行わない場合の第２軌道を示す。この第２軌道は第１軌道に沿うように生成されたものである。第１軌道は、第１の周期で生成されるため、これに沿った第２軌道を自車両Ｍが採用する場合、発進可能となってから、少なくとも第１の周期よりも長く、第１軌道生成部１１０から第２軌道生成部１２０への通知、問い合わせに要する期間を含む期間ｄが経過するのを待たなければ自車両Ｍを発進させる軌道点に到達しない。これに対し、推移線Ｔｒは、応答性よく発進させる例外処理を行う場合の第２軌道を示す。例外処理を行う場合、第２軌道は、第２の周期で、第２軌道生成部１２０の独自の判断で生成されるため、発進可能となってから第２の周期を経過した時点で、自車両Ｍを発進させる軌道点に到達し、発進可能となることが期待できる。

【0100】

図１５は、自車両Ｍが信号で停止している状態から発進する場合の挙動の一例を示す図である。例えば、車両制御装置１００は、カメラ４０により撮像された画像に基づいて、信号が示す情報を認識する。図１５中（Ａ）は、信号が止まれ（図１５中、ＳＴＯＰ）を示しているため、自車両Ｍが停止している状態を示している。この場合、第２軌道生成部１２０は、第１軌道生成部１１０により生成された第１軌道に沿った第２軌道を生成する。この軌道は、自車両Ｍを停止させるための軌道であり、自車両Ｍの停止位置に複数の目標位置Ｋ（ＳＴＯＰ）が配置される。

【0101】

図１５中（Ｂ）は、信号が止まれから進め（図１５中、ＧＯ）を示した場合の一例である。この場合、第２軌道生成部１２０は、第１軌道を一時的に無視し、自車両Ｍを応答性よく発進させる目標位置Ｋ（ＧＯ）を配置した第２軌道（図１５中、黒塗の丸）を生成する。自車両Ｍは、第２軌道に基づいて発進する。この結果、車両制御装置１００は、特定場面からの発進を応答性よく行うことができる。

【0102】

なお、第１軌道生成部１１０は、第１周期が経過すると、自車両Ｍの環境や速度に基づいて第１軌道を生成する。この場合、第１軌道生成部１１０は、第２軌道生成部１２０により生成された第２軌道に近づくように、第１軌道を生成する。「近づくように」とは、第１軌道生成部１１０が自身の処理周期で第１軌道を再生成する中で、発進可能である状態と、その時点の自車両Ｍの速度を検出することで、自然とその時点の速度から加速するような第１軌道を生成することで実現される。

【0103】

図１６は、本実施形態の車両制御装置１００の処理を適用しない場合と、適用する場合の処理の詳細について説明するための図である。本図において、第１周期が２Ｔであり、第２周期がＴであるものとする。図１６中、横軸は時間である。また、図１６中、実線矢印は第２軌道生成部１２０から第１軌道生成部１１０への情報通知（第２軌道を含む情報）を示し、破線矢印は第１軌道生成部１１０から第２軌道生成部１２０への情報通知（第１軌道を含む情報）を示している。

【0104】

例えば、本実施形態の車両制御装置１００の処理を適用しない場合において、自車両Ｍが止まれを示す信号の表示により停止しているものとする。このとき、あるタイミングＴａで信号の表示が進めを示す表示に変わった場合、第１軌道生成部１１０は、信号の表示が進めに変わったことを、第２軌道生成部１２０からの通知（図１６中、ＳＤ）を受けて、または第１軌道生成部１１０自身によって、タイミングＴｂの処理で認識する。そして、第１軌道生成部１１０は、次の処理であるタイミングＴｃで、自車両Ｍを直ちに発進させる第１軌道を生成し、第２軌道生成部１２０に出力する（図１６中、ＦＤ）。この場合、Ｔｄ以降に、第２軌道生成部１２０が、第１軌道に基づいて自車両Ｍを直ちに発進させる第２軌道を生成し、自車両Ｍは、生成された第２軌道に基づいて発進することとなる。

【0105】

これに対して、本実施形態の車両制御装置１００の処理を適用した場合、自車両Ｍは、応答性よく発進することができる。あるタイミングＴａで信号の表示が進めを示す表示に変わった場合、第２軌道生成部１２０は、信号の表示が進めに変わったことを、タイミングＴｅの処理で認識する。そして、第２軌道生成部１２０は、次の処理であるタイミングＴｂで、第１軌道生成部１１０の処理結果を待たずに自車両Ｍを応答性よく発進させる第２軌道を生成する。この場合、自車両Ｍは、第２軌道に基づいて走行するため、特定場面からの発進を応答性よく行うことができる。

【0106】

なお、本実施形態では、自車両Ｍが停車している状態から発進する場合について説明したが、自車両Ｍが低速走行している場合から加速しながら走行する場合に適用してもよい。例えば、渋滞等において、自車両Ｍの直前の車両が低速走行し、自車両Ｍが追従している場合がある。このような状況において自車両Ｍの直前の車両が加速して走行した場合、第２軌道生成部１２０は、自車両Ｍを加速させて走行させる第２軌道、または自車両Ｍの直前の車両を追従する第２軌道を生成してもよい。例えば、上述した図１３のフローチャートのステップＳ１００の処理を「第２軌道生成部１２０は、自車両Ｍが外部環境により低速走行している状態であるか否かを判定する。」と読み替え、ステップＳ１０２の処理を「第２軌道生成部１２０は、自車両Ｍが加速して走行可能な状態であるか否かを判定する。」または「第２軌道生成部１２０は、自車両Ｍが直前の車両を追従可能な状態であるか否かを判定する。」と読み替えてもよい。これにより、車両制御装置１００は、自車両Ｍが低速走行している場合から加速して走行する、または直前の車両を追従することが可能なときにおいても、自車両Ｍを応答性よく加速または追従させることができる。

【0107】

また、第２軌道生成部１２０は、自車両Ｍが外部環境の変化により発進可能となった場合に、自車両Ｍを応答性よく発進させるための第２軌道を生成することの許可を、第１軌道生成部１１０から事前に得てもよい。例えば、第２軌道生成部１２０は、自車両Ｍが外部環境の変化により停止した場合、第１軌道生成部１１０に自車両Ｍが外部環境の変化により停止したことを示す停止情報を送信する。第１軌道生成部１１０は、停止情報を取得すると、自車両Ｍが外部環境の変化により発進可能となった場合に、自車両Ｍを発進させるための第２軌道を生成することを許可する許可情報を、第２軌道生成部１２０に送信する。第２軌道生成部１２０は、第１軌道生成部１１０から許可情報を取得した場合に、自車両Ｍが外部環境の変化により発進可能となった場合に、自車両Ｍを応答性よく発進させるための第２軌道を生成する。

【0108】

また、自車両Ｍが外部環境の変化により発進可能となった場合に、自車両Ｍを応答性よく発進させるための第２軌道を生成することの許可は、予め設定された条件を満たす場合にのみ適用される制限付の許可であってもよい。予め設定された条件とは、自車両Ｍが外部環境により停止している状態であって、自車両Ｍが自動運転の目的地に向かって走行したいにも関わらず、外部環境によって停止せざる得ない状態である。例えば、信号が停止を示していることで自車両Ｍが停止している状態や、渋滞により自車両Ｍが停止している状態などが含まれる。第２軌道生成部１２０は、予め設定された条件を満たす場合は、自らの判断で自車両Ｍを応答性よく発進させるための第２軌道を生成する。一方、第２軌道生成部１２０は、予め設定された条件を満たさない場合は、上位の処理結果に基づく処理を実行する。この結果、自車両Ｍは、場面によって適切に制御される。

【0109】

また、第１軌道生成部１１０は停止情報を取得していない場合であっても、自車両Ｍが外部環境の変化により停止した場合に、第２軌道生成部１２０に許可情報を送信してもよい。

【0110】

以上説明した実施形態における車両制御装置１００の第２軌道生成部１２０は、第１軌道生成部１１０の処理の周期である第１の周期より短い第２の周期で処理を実行し、第１軌道生成部１１０により生成された第１軌道に基づいて第２軌道を生成し、自車両が外部環境に基づいて停止、または低速走行している状態から自車両を加速させる場合、第１軌道より早く自車両を発進させる第２軌道を生成することで、特定場面からの発進を応答性よく行うことができる。

【0111】

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。

【符号の説明】

【0112】

２０…ファインダ、３０…レーダ、４０…カメラ、５０…ナビゲーション装置、６０…車両センサ、７０…操作デバイス、７２…操作検出センサ、８０…切替スイッチ、９０…駆動力出力装置、９２…ステアリング装置、９４…ブレーキ装置、１００…車両制御装置、１０２…自車位置認識部、１０４…外界認識部、１０６…行動計画生成部、１１０…第１軌道生成部、１１２…第１予測部、１１４…第１軌道候補生成部、１１６…第１評価選択部、１２０…第２軌道生成部、１２２…第２予測部、１２４…第２軌道候補生成部、１２６…第２評価選択部、１３０…走行制御部、１４０…制御切替部、１５０…記憶部、Ｍ…車両

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】