(57)【要約】      （修正有）【課題】センサの不良により自動運転が継続困難と判断される場合であっても安全な運転継続を可能とする。【解決手段】車両外部の状況を検知する外界センサを用いて走行中に車両周辺の状況を認識して自動走行が可能であるかを判定する状況判定部と、自動走行が可能である場合に車両の走行制御を行う運転制御部と、車両内部の状況を検知する車内センサを用いて搭乗者の状態から搭乗者が運転可能であるかを判定する状態判定部と、自動走行が困難であり、かつ搭乗者が運転を引き継ぐことが困難な場合に、自動走行を実施することが困難であると判断する原因が、第１のセンサであるとき、そのときの運転状態によって行うべき制御内容の実行に適した第２のセンサを選択し、車両の走行制御を行う推定運転制御部を有し、搭乗者が運転を引き継ぐことが可能になるまでの間、推定運転制御部の制御命令に基づいて自動走行を継続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の機能の組み合わせによって車両の自動走行を実現するとともに、前記複数の機能のそれぞれの機能は、前記車両に搭載された複数のセンサからの情報を用いて実現されている自動運転システムであって、
前記センサのうち、車両外部の状況を検知する外界センサを用いて走行中に車両周辺の状況を認識して自動走行が可能であるかを判定する状況判定部と、
自動走行が可能である場合に車両の走行制御を行う運転制御部と、
前記センサのうち、車両内部の状況を検知する車内センサを用いて搭乗者の状態から搭乗者が運転可能であるかを判定する状態判定部と、
自動走行が困難であり、かつ搭乗者が運転を引き継ぐことが困難な場合に、自動走行の前記機能を実施することが困難であると判断する原因が、当該機能に情報を提供する第１のセンサであるとき、そのときの運転状態によって行うべき制御内容の実行に適した第２のセンサを代替センサとして選択し、第2のセンサの情報を用いて、前記当該機能を代替実施し、車両の走行制御を行う推定運転制御部を有し、
搭乗者が運転を引き継ぐことが可能になるまでの間、前記推定運転制御部の制御命令に基づいて自動走行を継続する
ことを特徴とする自動運転制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の自動運転制御システムであって、
前記車両の運転状態に応じて制御内容を変更するとともに、制御内容ごとに前記第２のセンサが変更、選択されて車両の走行制御を行うことを特徴とする自動運転制御システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の自動運転制御システムであって、
前記推定運転制御部は、外界センサや、リアカメラ、アラウンドビューカメラ、近距離赤外線センサ、地図、ＧＰＳ位置情報、速度、加速度などの車両が有する情報を用いて制御を行うことを特徴とする自動運転制御システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の自動運転制御システムであって、
前記推定運転制御部は、車両間通信や路車間通信によって得られる情報と、車両が有する情報を組み合わせて制御を行うことを特徴とする自動運転制御システム。
【請求項５】
請求項４に記載の自動運転制御システムであって、
前記車両間通信や路車間通信によって得られる情報とは、自車以外によって撮影された自車周辺の画像や、道路の混雑状況、路面状況、自車両と他車両の位置、車両間通信を行っている車両の速度や加速度、車両間通信を行っている車両の次の右左折の箇所、他車両の自動走行の有無、周辺他車両の右左折箇所などであることを特徴とする自動運転制御システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の自動運転制御システムであって、
搭乗者に警告を行うための車内通知装置を有し、前記推定運転制御部の制御命令に基づいて自動走行を行っている間、前記状態判定部による搭乗者の運転可能状態の判定を実施し続け、運転可能状態となるまでの間、車内通知装置による搭乗者への警告を行うことを特徴とする自動運転制御システム。
【請求項７】
複数の機能の組み合わせによって車両の自動走行を実現するとともに、前記複数の機能のそれぞれの機能は、前記車両に搭載された複数のセンサからの情報を用いて実現されている自動運転方法であって、
前記センサのうち、車両外部の状況を検知する外界センサを用いて走行中に車両周辺の状況を認識して自動走行が可能であるかを判定し、
自動走行が可能である場合に車両の走行制御を行い、
前記センサのうち、車両内部の状況を検知する車内センサを用いて搭乗者の状態から搭乗者が運転可能であるかを判定し、
自動走行が困難であり、かつ搭乗者が運転を引き継ぐことが困難な場合に、自動走行の前記機能を実施することが困難であると判断する原因が、当該機能に情報を提供する第１のセンサであるとき、そのときの運転状態によって行うべき制御内容の実行に適した第２のセンサを代替センサとして選択し、第2のセンサの情報を用いて、前記当該機能を代替実施し、車両の走行制御を行い、
搭乗者が運転を引き継ぐことが可能になるまでの間、前記車両の走行制御の命令に基づいて自動走行を継続する
ことを特徴とする自動運転制御方法。
【請求項８】
複数の機能の組み合わせによって車両の自動走行を実現するとともに、前記機能は、前記車両の内外の複数のセンサからの情報を用いて実現されている自動運転方法であって、
車両外部の状況を検知する外界センサを用いて車両の自動走行を行うとともに、車両内部の状況を検知する車内センサを用いて搭乗者が運転可能であるかを判定し、
自動走行が困難であり、かつ搭乗者が運転を引き継ぐことが困難な場合に、自動走行の前記機能を実施することが困難であると判断する原因が、当該機能に情報を提供する第１のセンサであるとき、そのときの運転状態によって行うべき制御内容の実行に適した第２のセンサを代替センサとして選択し、第2のセンサの情報を用いて、前記当該機能を代替実施し、車両の走行制御を行い、
搭乗者が運転を引き継ぐことが可能になるまでの間、前記代替実施する機能により車両の走行制御を継続する
ことを特徴とする自動運転制御方法。
【請求項９】
請求項８に記載の自動運転制御方法であって、
高速走行時に第１のセンサとしてミリ波レーダーによる前方の障害物検知を行う場合、その異常により第２のセンサとしてフロントカメラを用い、第２のセンサに映る前方車両のナンバープレート等から、車間距離を推定し運転を継続することを特徴とする自動運転制御方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の自動運転制御方法であって、
高速走行時に第１のセンサとしてミリ波レーダーによる車間距離検知を行う場合、その異常により第２のセンサとしてＧＰＳを用い、ＧＰＳの位置情報を用いて車間距離を推定し運転を継続することを特徴とする自動運転制御方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の自動運転制御方法であって、
高速走行時に第１のセンサとしてミリ波レーダーによる障害物検知を行う場合、その異常により第２のセンサとして車々間通信により互いのセンサ情報が共有可能であれば、前方車両の後方向け距離センサを用いて自車との障害物を検知し運転を継続することを特徴とする自動運転制御方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の自動運転制御方法であって、
高速走行時に第１のセンサとして近距離センサによる周辺障害物の検知を行う場合、その異常により第２のセンサとしてフロントカメラやミリ波レーダーを用い、これらの過去の情報を元に、近傍車両の位置を推定し走行を維持することを特徴とする自動運転制御方法。
【請求項１３】
請求項８に記載の自動運転制御方法であって、
高速走行時に第１のセンサとして近距離センサによる周辺障害物の検知を行う場合、その異常により第２のセンサとして車々間通信が可能であるならば、自車近傍に車両が居る場合、その位置情報やセンサ情報を共有することによって路肩への安全な停車を行うことを特徴とする自動運転制御方法。
【請求項１４】
請求項８に記載の自動運転制御方法であって、
高速走行時に第１のセンサとして近距離センサによるガードレールや縁石の検知を行う場合、その異常により第２のセンサとしてアラウンドビューに用いる画像を利用して、ガードレールや縁石の位置を取得することを特徴とする自動運転制御方法。
【請求項１５】
請求項８に記載の自動運転制御方法であって、
低速走行時に、第２のセンサとして近距離赤外線センサやアラウンドビュー画像とナビゲーションシステムを用い、ナビゲーションシステムの位置情報と地図情報を用いて現在の走行車線を推定し、近距離赤外線センサやアラウンドビュー画像を用いて最終的な停車位置を決定することを特徴とする自動運転制御方法。
【請求項１６】
請求項８に記載の自動運転制御方法であって、
第２のセンサとして前方車両との車々間通信による、他車両の映像取得とＧＰＳ情報と地図情報を組み合わせた制御によって、他車両の位置と自車両に対する観測から、車線変更や走行の維持を行うことを特徴とする自動運転制御方法。
【請求項１７】
請求項８に記載の自動運転制御方法であって、
高速走行時に第１のセンサの不具合のため減速を行いたい場合、第２のセンサとしてリアカメラに移る後続車両の映像から減速の程度を推定することを特徴とする自動運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の自動運転制御システムに係り、特に車両の自動走行を支援するセンサなどの異常時においても安全に自動走行を支援することができる自動運転制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来における車両の自動運転制御システムにおいては、自動走行可能時には自動走行を実施継続するが、自動走行が不可能と判断されるときにはその旨を搭乗者に報知するように構成されている。
【０００３】
例えば特許文献１では、車間距離等の自動走行ができるか否かに応じて搭乗者に自動走行の可否を報知する。具体的には、ＡＣＣ・ＥＣＵが、車両の走行状態（つまり、走行速度や先行車両との車間距離）の自動制御（いわゆる、ＡＣＣ制御）が実行可能か否かを、複数種類の車両の周辺の状況、危険な運転操作の履歴、及び、自動制御開始後の走行距離等の判定項目と、判定項目毎に予め設定された判定条件と、に基づいて判定する。そして、ＡＣＣ制御が実行可能であると判定すると、その旨を示すメッセージを表示装置に表示し、この表示に応じて運転者によりＡＣＣスイッチを介してＡＣＣ制御の開始指令が入力されると、所定の走行状態とするように車両を制御する。
【０００４】
また、特許文献２によれば、運転者の状態に応じて、その報知のレベルを変更する。この場合に自動走行支援装置は、「車両の自動走行支援を制御する支援制御部１１と、自動走行支援を継続できるか否かを判定する支援判定部１２と、車両の運転者が正常に運転できる状態であるか否かを判定する状態判定部１３と、支援判定部１２及び状態判定部１３による判定結果に応じて、自動走行支援に関する警告を行う報知出力部２５と、自動走行支援を継続できないと判定され、かつ、運転者が正常に運転できない状態であると判定される場合には、自動走行支援を継続できると判定され、かつ、運転者が正常に運転できない状態であると判定される場合、又は、自動走行支援を継続できないと判定され、かつ、運転者が正常に運転できる状態であると判定される場合よりも、警告のレベルを高くする報知制御部１５」とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−４９８８８号公報
【特許文献２】特開２０１５−３２２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これらの技術はどのような報知を行う場合においても、運転者が運転を行える状態にあることが前提となっている。
【０００７】
このため国土交通省や米運輸省道路交通安全局が定義するところの自動化レベル３以上での走行においても、前述の自動化レベル３以上では緊急時のみ運転者が対応を行えばよいという条件にもかかわらず、搭乗者は運転可能な状態を維持しなければならない。
【０００８】
これは、たとえばセンサの不良や、天候の変化によって自動化レベル３以上の自動運転が不可能になった場合に、現状のシステムでは車両の制御を即座に搭乗者に返してしまうためである。
【０００９】
また、同様に自動化レベル２の走行においても、通常の自動走行が不可能な状態になった場合、車両の制御を即座に搭乗者に返してしまうが、搭乗者の状況認識を誤り無く推し量ることはできないことから、安全に運転の引継ぎが行えているとは言いがたい。例えば悪天候などによる視界不良など、人間が運転することが困難な場合もある。搭乗者が急病などにより安全に運転を引き継げない場合も想定される。
【００１０】
また、自動走行が不可能な状態になった場合の対処として、減速および停車が考えられるが、高速道路や交差点や踏み切りや見通しの悪いカーブなど、その制御が安全ではない場合が存在する。
【００１１】
このため、自動走行時に自動走行の継続が困難になった場合でも、搭乗者の状態に応じて、余裕を持って搭乗者に運転を引き継ぐ必要がある。
【００１２】
以上のことから本発明においては、センサの不良により自動運転が継続困難と判断される場合であっても安全な運転継続を可能とする自動運転制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明においては、複数の機能の組み合わせによって車両の自動走行を実現するとともに、複数の機能のそれぞれの機能は、車両に搭載された複数のセンサからの情報を用いて実現されている自動運転システムであって、センサのうち、車両外部の状況を検知する外界センサを用いて走行中に車両周辺の状況を認識して自動走行が可能であるかを判定する状況判定部と、自動走行が可能である場合に車両の走行制御を行う運転制御部と、センサのうち、車両内部の状況を検知する車内センサを用いて搭乗者の状態から搭乗者が運転可能であるかを判定する状態判定部と、自動走行が困難であり、かつ搭乗者が運転を引き継ぐことが困難な場合に、自動走行の前記機能を実施することが困難であると判断する原因が、当該機能に情報を提供する第１のセンサであるとき、そのときの運転状態によって行うべき制御内容の実行に適した第２のセンサを代替センサとして選択し、第2のセンサの情報を用いて、当該機能を代替実施し、車両の走行制御を行う推定運転制御部を有し、搭乗者が運転を引き継ぐことが可能になるまでの間、推定運転制御部の制御命令に基づいて自動走行を継続することを特徴とする。
【００１４】
また本発明においては、複数の機能の組み合わせによって車両の自動走行を実現するとともに、複数の機能のそれぞれの機能は、車両に搭載された複数のセンサからの情報を用いて実現されている自動運転方法であって、センサのうち、車両外部の状況を検知する外界センサを用いて走行中に車両周辺の状況を認識して自動走行が可能であるかを判定し、自動走行が可能である場合に車両の走行制御を行い、センサのうち、車両内部の状況を検知する車内センサを用いて搭乗者の状態から搭乗者が運転可能であるかを判定し、自動走行が困難であり、かつ搭乗者が運転を引き継ぐことが困難な場合に、自動走行の前記機能を実施することが困難であると判断する原因が、当該機能に情報を提供する第１のセンサであるとき、そのときの運転状態によって行うべき制御内容の実行に適した第２のセンサを代替センサとして選択し、第2のセンサの情報を用いて、当該機能を代替実施し、車両の走行制御を行い、搭乗者が運転を引き継ぐことが可能になるまでの間、車両の走行制御の命令に基づいて自動走行を継続することを特徴とする。
【００１５】
また本発明においては、複数の機能の組み合わせによって車両の自動走行を実現するとともに、機能は、車両の内外の複数のセンサからの情報を用いて実現されている自動運転方法であって、車両外部の状況を検知する外界センサを用いて車両の自動走行を行うとともに、車両内部の状況を検知する車内センサを用いて搭乗者が運転可能であるかを判定し、自動走行が困難であり、かつ搭乗者が運転を引き継ぐことが困難な場合に、自動走行の前記機能を実施することが困難であると判断する原因が、当該機能に情報を提供する第１のセンサであるとき、そのときの運転状態によって行うべき制御内容の実行に適した第２のセンサを代替センサとして選択し、第2のセンサの情報を用いて、当該機能を代替実施し、車両の走行制御を行い、搭乗者が運転を引き継ぐことが可能になるまでの間、代替実施する機能により車両の走行制御を継続することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成によれば、搭乗者への安全な運転の引継ぎが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】電子制御装置の機能を示すブロック図。
【図２】車両に搭載された一般的な自動運転制御システムの概略構成を示す図。
【図３】車両に搭載された一般的な自動運転制御システムの概略構成を示す図。
【図４】自動運転に必要なセンサとこれらの組み合わせによる自動運転の各種機能の構成例を示す図。
【図５】センサの性能を簡略化して現した図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【実施例】
【００１９】
図２は、車両に搭載された一般的な自動運転制御システムの概略構成を示す図である。図２の自動運転制御システム１０は、車両に搭載された外界センサＳ１、車内センサＳ２、通信装置Ｓ３、電子制御装置１、駆動装置２、車内通知装置３などによって構成されている。これらのうち、外界センサＳ１、車内センサＳ２、通信装置Ｓ３は電子制御装置１に対する各種の入力装置であって、駆動装置２、車内通知装置３は各種の出力装置という位置づけである。
【００２０】
このうち外界センサＳ１とは、カメラやミリ波レーダー、近距離赤外線センサ、車外温度計、車外光度計、速度計、加速度計、進行方向を計測する機器などの車両外部の観測情報を出力するセンサ類の総称である。
【００２１】
車内センサＳ２とは、搭乗者を監視するカメラやマイク、心拍計、体温計、車内温度計、またアクセルやブレーキやハンドルの操作量を計測する各種センサなどの総称である。
【００２２】
また通信装置Ｓ３とは、車外から情報を取得する装置の総称である。例えば無線ＬＡＮなどの通信機能や、ＧＰＳなどの位置情報取得機能などがこれに相当する。また、車々間通信や路車間通信の手法として、外界センサのカメラとテールライトやウィンカー、また信号機や街頭などの高周波点滅による通信なども、通信装置Ｓ３の一事例である。
【００２３】
電子制御装置１は、入力装置（外界センサＳ１、車内センサＳ２、通信装置Ｓ３）から得られた信号に基づいて演算を行い、その結果に基づいて出力装置（駆動装置２や車内通知装置３）の制御を実施する装置の総称である。たとえばエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）や、地図情報を有するナビゲーションシステムの処理装置である。電子制御装置１は、外界センサＳ１から得られる情報を元に、白線検知、前方障害物検知などの機能を実現し、その組み合わせによって自動運転を実現する。なお１つの機能は少なくとも１つ以上の前記センサから得られる情報によって実現される。
【００２４】
駆動装置２は、電子制御装置１から与えられる命令信号に基づいて作動するアクチュエータである。たとえば、スロットルアクチュエータやブレーキアクチュエータ、ステアリングアクチュエータなどである。
【００２５】
車内通知装置３は、走行に関する報知を行うヒューマン・マシン・インターフェイス（ＨＭＩ）である。たとえば、速度メータや回転数メータ、スピーカー、ディスプレイ、バイブレータ、ライトなどである。
【００２６】
本発明は電子制御装置１上で動作するソフトウェアとして実現することができる。電子制御装置１は図示しないＣＰＵ（演算部）、メモリ（記憶部）といった基本的なコンピュータの構成要素と、入力装置、出力装置に対しての信号の入出力機能を備える。これらは複数の電子制御装置で実現されてもよい。また、電子制御装置の組み込み機能として実現しても良いし、一部の機能を入力装置や出力装置の組み込み機能として実現しても良い。
【００２７】
図１は、電子制御装置１の機能を示すブロック図である。本発明に係る電子制御装置１の機能は、外界センサＳ１からの情報を入力とする状況判定部１０１と、状況判定部１０１の判定結果で自動運転が可能な場合に運転を制御する運転制御部１０３と、自動運転が困難な場合に車内センサＳ２からの情報を入力として搭乗者の状態を判定する状態判定部１０２と、搭乗者が即座に運転可能でない場合に、外界センサＳ１に基づいて自動運転を継続する推定運転制御部１０４によって構成されている。
【００２８】
なお１０５、１０６はデータを一時的に記憶するメモリ手段であって、メモリ手段１０５は状態判定部１０２が判定した情報を記憶してメモリ手段１０６に転送する。メモリ手段１０６は、メモリ手段１０５の情報のほかに、運転制御部１０３からの情報、推定運転制御部１０４からの情報を一時記憶して、電子制御装置１の外部の駆動装置２に送る。なお状態判定部１０２が判定した情報は車内通知装置３に送られて、搭乗者に向けて音声や画像、振動などで報知される。
【００２９】
以下、各部機能について詳細に説明する。まず状況判定部１０１では、外界センサＳ１から得られる複数のセンサ情報に基づいて自動運転の可否を判断する。例えば、ここでは外界センサＳ１は車線の維持を行うためのフロントビューカメラと、前方の障害物検知を行うミリ波レーダーからなる複合センサの例を挙げているが、自動運転に用いるセンサはこれに限定するものではない。
【００３０】
状況判定部１０１では、外界センサＳ１の出力によって自動運転が可能であることを判定し、可能である場合、センサ情報に基づいて運転制御部１０３により正常な制御命令を出力する。自動運転が困難な場合、例えば雨などの視界不良によりカメラによる白線検知ができず車線が維持できない場合や、路上の落下物などにより近距離に障害物が突然発生した場合や、またセンサ故障によりセンサからの入力が得られなくなった場合に、状況判定部１０１は自動運転が困難であることを状態判定部１０２に通知する。
【００３１】
状態判定部１０２では、車内センサＳ２から得られた情報に基づいて、搭乗者が運転可能であるかを判断する。例えば、視線や顔の向きが進行方向を目視しているか、その状態は一定時間継続していたか、体温や心拍数に異常は無いか、アクセルペダルやブレーキペダルの操作は適切か、ハンドルは所持しているかなどの状態情報から搭乗者が運転可能であるかを判断する。
【００３２】
状態判定部１０２は、自動運転が困難であり、かつ搭乗者が運転可能である場合、自動運転をキャンセルして搭乗者に運転を引きつぐ。例えば、車内通知装置３によってアラートを発信し、ハンドルに設置したスイッチなどで搭乗者が運転を行うことを確認させても良い。搭乗者が運転を行うことが困難と判断した場合や、確認動作が一定時間行われないなどの場合、推定運転制御部１０４に通知を行う。
【００３３】
推定運転制御部１０４は、搭乗者が運転を行うことが困難で、かつ第１の外界センサが担う通常の機能を用いて自動運転を行うことが困難な場合に、自動走行の機能の実現に通常は利用していない他の別種の第２のセンサの信号を元に自動運転を継続する。
【００３４】
図３は、図１においてさらに通信装置Ｓ３を備える場合の処理を示している。図２の実施例では、自動運転継続困難の原因となっている第１の外界センサに代えて、第２のセンサを使用する事例を説明したが、第２のセンサは必ずしも外界センサである必要はない。使用可能であれば車内センサであってもよいし、通信装置Ｓ３の情報であってもよい。広義には代替可能な情報であれば、センサや通信装置Ｓ３の区別を問題とはしない。なお通信装置Ｓ３の情報もまた、センサの情報と位置付けられるものである。
【００３５】
図３の場合、通信装置Ｓ３の情報は、推定運転制御部１０４に送られて、自動走行の機能の実現に通常は利用しない第２のセンサの信号として利用される。具体的に言うと、通信装置Ｓ３から得られる車々間通信による他車情報、路車間通信による周辺情報、ＧＰＳによる位置情報などを用いることにより、より正常自動運転時との乖離の少ない制御命令を出力することが可能となる。
【００３６】
以上要するに、外界センサＳ１の故障時に、この外界センサＳ１が担う通常の自動運転機能が達成し得ないという事態になるが、本発明においては代替するセンサからの情報を用いて当該の自動運転機能を継続実施するものである。代替するセンサとは、外界センサＳ１、車内センサＳ２、通信装置Ｓ３のいずれであってもよく、またその適宜の情報の組み合わせであってもよい。またこの外界センサＳ１の故障時に、車内通知装置３を通じてセンサ異常を報知し、搭乗者の覚醒、搭乗者による運転への切り替えを促すので、比較的短時間のうちに搭乗者による運転が実現されるが、本発明では係る比較的短時間であっても代替センサによる自動運転の継続を実行することにより、一層の安全運転を確保したものである。
【００３７】
以下、自動運転を可能にする本来の具体的な外界センサと、これにより実行される自動運転機能の例について説明する。さらにその後に、この外界センサ故障時に代替運転を可能にする代替センサの例について説明する。
【００３８】
まず自動走行は、外界センサＳ１からの信号を元に実現されるいくつかの自動運転機能の組み合わせによって実現されている。例えば車線を維持するためのレーンキープ機能は、フロントカメラによる白線検知機能によって実現されている。例えば追従走行や衝突回避のためのブレーキ制御機能は、ステレオカメラやミリ波レーダーによる前方物体との距離検知機能によって実現されている。例えば車線変更や右左折の機能は、赤外線やレーザーや超音波を用いた近距離センサを用いた周辺障害物検知と、地図情報と目的地情報とＧＰＳ情報を組み合わせて実現されている。
【００３９】
自動走行のための各種の自動運転機能は、１つ以上の外界センサによって実現されるため、外界センサＳ１の不具合によって自動走行のための機能が実行できない場合に、自動走行が困難となる。また外界センサＳ１の不具合は故障に限らず、天候不順や路上のごみや装置の汚れなどにより、突発的に発生するものである。
【００４０】
自動運転中の場面を高速走行時、低速走行時、発進停車時の３つの場合に分けて、それぞれの場合に必要な制御についてさらに詳細に説明する。
【００４１】
ここで高速走行時とは、高速道路や主要な幹線道路や見通しの良い道路などを制限速度以下で走行している場合である。低速走行時とは、人通りの多い繁華街や住宅街や道幅の狭い道路、また交差点での右左折時や横断歩道の前後や踏切上や高速のＩＣ出入り口などを低速または徐行走行している場合である。発信停車時とは、信号や踏み切りや一時停止標識などの停止指示や、前方の歩行者やその他障害物によって停止しつつある場合、また前記停止指示や障害が取り除かれたことによって発信可能となり、発進しつつある場合である。
【００４２】
他方、自動運転中に問題が発生した場合に行われる制御としては、速度維持、車線維持、路肩への移動、緩やかな減速、急激な減速などが上げられる。これらの操作は例えば、高速道路を時速１００ｍ／ｈで走行中や、踏み切りを横断中、右左折中などにおいて減速停止することが必ずしも安全につながらない場合に必要となる。
【００４３】
図４は、自動運転に必要なセンサとこれらの組み合わせによる自動運転の各種機能の構成例を示している。車両に搭載されて、自動運転に使用されるセンサの例としては、図４の縦方向に示す単眼カメラ、ステレオカメラ、赤外線カメラ、全方位カメラ、ミリ波レーダー（準ミリ波含む）、レーザーレーダー、ナイトビジョン、超音波、リア（バック）カメラが例示されており、より広義の意味においては地図＆ＧＰＳや通信情報（車々、路車間通信など）もセンサとしての把握がされている。
【００４４】
また図４において横方向には、これらのセンサの組み合わせで実現される自動運転の機能構成例が例示されている。例えば単眼カメラ、ミリ波レーダー（準ミリ波含む）、レーザーレーダー、超音波の組み合わせで構成Ａの機能が実現されている。
【００４５】
前記運転中の場面において、停止以外の制御が必要となるのは高速走行時と低速走行時である。そこで以下では、高速走行時と低速走行時の制御について述べる。
【００４６】
自動運転に必要な機能である進行方向や周囲の障害物検知や車線の維持などの機能を、これらのセンサからの信号を基にして実現している。また、それ以外に運転支援機能としてリアカメラやナビゲーションシステム（地図とＧＰＳ）などの機能を搭載している場合がある。自動運転のためのセンサ構成は、図４に限定するものではない。また、センサは設置位置や角度によって得られる情報が変わるため、複数設置する場合がある。例えば、フロントとリアにそれぞれミリ波レーダーを設置して車間距離を計測したり、車体の外周に複数のレーザーレーダーや超音波センサを配置して近距離の物体を検知したりする。自動運転に用いるセンサの構成は、図４に限定するものではない。
【００４７】
図５は各センサの性能を簡略化して現したものである。例えば、単眼カメラはカメラに映る物体の認識は得意であるが、測距は不得意であり夜間は非常に苦手である。ミリ波レーダーは検知距離、測距、夜間の運用に力を発揮するが、人や車を識別することはできない。自動運転では、これらのセンサ出力の組み合わせによって維持される。
【００４８】
自動運転に必要な機能は、それを実現するセンサの組あわせである。例えばレーンキープは単眼カメラやステレオカメラ、全方位カメラなどによって白線や縁石などの境界を認識することで行われる。障害物検知はステレオカメラやミリ波レーダーによって進行方向の物体との距離を計測することによって行われる。また、速度センサや進行方向を認識する機器などの情報と組み合わせて、車体の制御命令が生成される。
【００４９】
以下、特定機能を担う外界センサの不具合によって自動走行に必要な機能の実行が行えなくなった場合に、その他の外界センサや通信装置や電子制御部から得られる情報を元に、推定運転制御部１０４が制御命令を出力する例を示す。
【００５０】
例えば図４の構成Ａのように、フロントカメラ（単眼カメラ）とミリ波レーダーを用いて車両前方の障害物検知や物体認識を行っている構成において、フロントカメラ（単眼カメラ）によるレーンキープが行えなくなった場合、高速走行時と低速走行時および発進停車時によって行うべき制御を分ける必要がある。
【００５１】
低速走行時および発進停車時の場合であれば、速やかに停車を行うことが望ましい。また、ナビ情報などにより現在位置が踏み切りや交差点などの内部であるならば、直進が可能であるならば減速をしながら踏み切りや交差点を抜けるなどを行うのがよい。交差点での右左折の途中等であれば、ＧＰＳの位置情報と近距離センサの情報を用いて徐行しつつ交差点外の路肩に停車するのがよい。このことは、外界センサが故障した場合であっても、その時の運転状態によって行うべき制御内容が相違することから、その制御内容の実行に適した性能を有するセンサを代替センサとして選択すべきことを意味している。
【００５２】
高速走行時であるならば、例えばリアカメラの映像を用いてすでに通り過ぎた白線を検知し、その位置情報から車線を維持するための推定制御を行う。リアカメラの映像では、白線は画像の端に湾曲して撮影される。カメラの設置角度を表す外部パラメータと、移りこむ白線エッジの向きから算出される現在の進行方向を用いて斜線を維持する。また、ナビゲーションシステムに搭載された地図とＧＰＳによる現在位置から、進行方向のカーブ情報を制御に用いることで、より安定的にレーンキープが行えるようになる。また、ミリ波レーダーを用いたカルガモ走行など、前方車両を追従することによってレーンキープすることも可能である。また、自動駐車などに用いられるアラウンドビュー画像を用いたレーンキープも可能である。
【００５３】
前述のように低速走行時および発進停車時における機能の不良については、急制動を行わないことによって安全に停車が可能である。そこで以下の例では、高速走行時について記述する。
【００５４】
例えば、ミリ波レーダーによる前方の障害物検知が行えなくなった場合、フロントカメラに映る前方車両のナンバープレート等から、車間距離を推定し運転を継続することができる。また、車々間通信により互いの位置情報が取得可能であるなら、ＧＰＳの位置情報を用いて車間距離を得ることが可能である。また、車々間通信により互いのセンサ情報が共有可能であれば、前方車両の後方向け距離センサの情報を用いて自車との障害物を検知することが可能である。これは、直前の車両の後方に居るのが自車であり、その感覚は急激に変化しないことから、前方車両の後方センサが自車より手前でさえぎられた場合、障害物が発生したと考えられる。この様な制御は、ステレオカメラの片眼が故障した場合においても有効である。
【００５５】
また例えば、近距離センサによる周辺障害物の検知が行えなくなった場合、フロントカメラやミリ波レーダーなどから得られていた過去の情報を元に、近傍車両の位置を推定し走行を維持すること可能である。また、車々間通信が可能であるならば、自車近傍に車両が居る場合、その位置情報やセンサ情報を共有することによって路肩への安全な停車などが可能になる。
【００５６】
また例えば近距離センサによるガードレールや縁石の検知が行えない場合、フロントカメラに映る映像から現在のガードレールや縁石の位置を推定することが可能である。例えば、ガードレールや縁石と中央分離線はほぼ平行であることから、中央分離線の位置と道幅から推定する。また、アラウンドビューに用いる画像を利用することによって、ガードレールや縁石の位置を取得することも可能である。
【００５７】
また、例に挙げたいくつかの処理は、自動運転に必要なリアルタイム処理には処理能力が足らないことも考えられる。そのような場合、サンプリングレートを落とすことによって、運転者に引き継ぐまでの時間を稼いでよい。
【００５８】
また、装置の故障状況によらず、以下のような推定制御が考えられる。以下の推定制御は専用のセンサを用いる以上の汎用的な効果は見込めないが、車線維持、右左折の完了、安全な停車を行う場合において、元来利用すべきセンサに不具合が有る場合において有効である。
【００５９】
例えば、低速走行時に近距離赤外線センサやアラウンドビュー画像とナビゲーションシステムを用いた車線変更や路肩への停車である。位置情報と地図情報を用いて現在の走行車線を推定し、近距離赤外線センサやアラウンドビュー画像を用いて最終的な停車位置を決定する。
【００６０】
例えば、前方車両との車々間通信による、他車両の映像取得とＧＰＳ情報と地図情報を組み合わせた制御によって、他車両の位置と自車両に対する観測から、車線変更や走行の維持が可能となる。
【００６１】
例えば高速走行時に外界センサの不具合のため減速を行いたい場合、リアカメラに移る後続車両の映像から減速の程度を推定することができる。近距離に後続車両が居ない場合はすばやく減速し、後続車両が居る場合はゆっくり減速するなどである。後続車両との距離は、ナンバープレートなど固定長の物体の画像上のサイズなどから推定が可能である。また、画像上で路面となる領域の、非路面部の大きさなどからも判定が可能である。非路面部が多いほど、近距離に走行車両が存在することが考えられる。
【００６２】
図１、図３の推定運転制御部１０４は、自動運転を実施している車両が走行状態にあり、かつ直前まで安全に自動走行を行えていた状況を前提として実現するものである。すなわち、停車状態などから走行を開始するような制御は想定しない。ただし、外界センサからの情報が不十分でありながら、緊急車両の回避など制御が必要な場合において、近距離赤外線センサやアラウンドビュー画像と地図情報とＧＰＳ情報や、車々間または路車間通信によって得られる周囲の状況によって、路肩への移動や車線変更を行うことは実現できる。
【００６３】
推定運転制御部１０４が制御命令を出力し、駆動装置が走行を維持している間に、車内通知装置のスピーカーによるアラートや、バイブレーション、ライトによる警告によって、搭乗者が運転可能な状態になるよう喚起を行ってもよい。この時、状態判定部１０２は運転者が運転を引き継げるようになったと判断されるまで、繰り返し運転者の状態判定を実施する。
【００６４】
推定運転制御部１０４が制御命令を出力している場合、車外に向けて警告を発信することが考えられる。例えばウィンカー、クラクション、ブレーキランプなどの通常とは違う挙動などが考えられる。前記通常とは違う挙動なとは、例えば交互にウィンカーやブレーキランプを交互に点滅させる、ウィンカーを常時点灯する、クラクションを小刻みに鳴らす、などである。また、不具合が生じていることを、通信装置を通じて周辺車両や自動走行車両の管理センタに通報することも考えられる。
【００６５】
不具合車両の通報は、例えば不具合発生機能、不具合発生前の位置、現在位置、直前の各種外界センサ情報などを管理センタに通信することが考えられる。
【００６６】
また、通報を元に管理センタから安全に停車できる箇所の情報の提供を受け、そこに向かって自動走行を行うことが考えられる。また、管理センタは通報をした車両の外界センサ情報や、周囲の他車や路上センサの情報を元に、自車の自動走行を実施する命令を出すことも考えられる。
【００６７】
電子制御装置が有するナビゲーションシステムの地図は、例えば道路の制限速度や道路幅や車線数、路面の種類や色やテクスチャ、中央分離帯の有無、歩道の有無、マンホールや工事跡の位置などの道路情報を有し、それを各種機能の実現に用いても良い。また、道路情報は前記管理センタから通信によって車両に提供されても良い。
【符号の説明】
【００６８】
１０：自動運転制御システム
Ｓ１：外界センサ
Ｓ２：車内センサ
Ｓ３：通信装置
１：電子制御装置
２：駆動装置
３：車内通知装置
１０１：状況判定部
１０３：運転制御部
１０２：状態判定部
１０４：推定運転制御部
１０５、１０６：メモリ手段
【図１】
2020055526.tif 000003
【図２】
2020055526.tif 000004
【図３】
2020055526.tif 000005
【図４】
2020055526.tif 000006
【図５】
2020055526.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月29日(2019.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の機能の組み合わせによって車両の自動走行を実現するとともに、前記複数の機能のそれぞれの機能は、前記車両に搭載された複数のセンサからの情報を用いて実現されている自動運転システムであって、
前記センサのうち、車両外部の状況を検知する外界センサを用いて走行中に車両周辺の状況を認識して自動走行が可能であるかを判定する状況判定部と、
自動走行が可能である場合に車両の走行制御を行う運転制御部と、
前記センサのうち、車両内部の状況を検知する車内センサを用いて搭乗者の状態から搭乗者が運転可能であるかを判定する状態判定部と、
自動走行が困難であり、かつ搭乗者が運転を引き継ぐことが困難な場合に、自動走行の前記機能を実施することが困難であると判断する原因が、当該機能に情報を提供する第１のセンサであるとき、そのときの運転状態によって行うべき制御内容の実行に適した第２のセンサを代替センサとして選択し、第2のセンサの情報を用いて、前記当該機能を代替実施し、車両の走行制御を行う推定運転制御部を有し、
搭乗者が運転を引き継ぐことが可能になるまでの間、前記推定運転制御部の制御命令に基づいて自動走行を継続するとともに、
前記代替センサとする前記第2のセンサは、事前に把握された故障センサと代替センサの関係性に基づいて選択され、かつ前記代替センサとする前記第2のセンサを用いた状態では自動運転に必要な処理のサンプリングレートを落として運用する
ことを特徴とする自動運転制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の自動運転制御システムであって、
前記車両の運転状態に応じて制御内容を変更するとともに、制御内容ごとに前記第２のセンサが変更、選択されて車両の走行制御を行うことを特徴とする自動運転制御システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の自動運転制御システムであって、
前記推定運転制御部は、外界センサや、リアカメラ、アラウンドビューカメラ、近距離赤外線センサ、地図、ＧＰＳ位置情報、速度、加速度などの車両が有する情報を用いて制御を行うことを特徴とする自動運転制御システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の自動運転制御システムであって、
前記推定運転制御部は、車両間通信や路車間通信によって得られる情報と、車両が有する情報を組み合わせて制御を行うことを特徴とする自動運転制御システム。
【請求項５】
請求項４に記載の自動運転制御システムであって、
前記車両間通信や路車間通信によって得られる情報とは、自車以外によって撮影された自車周辺の画像や、道路の混雑状況、路面状況、自車両と他車両の位置、車両間通信を行っている車両の速度や加速度、車両間通信を行っている車両の次の右左折の箇所、他車両の自動走行の有無、周辺他車両の右左折箇所などであることを特徴とする自動運転制御システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の自動運転制御システムであって、
搭乗者に警告を行うための車内通知装置を有し、前記推定運転制御部の制御命令に基づいて自動走行を行っている間、前記状態判定部による搭乗者の運転可能状態の判定を実施し続け、運転可能状態となるまでの間、車内通知装置による搭乗者への警告を行うことを特徴とする自動運転制御システム。
【請求項７】
複数の機能の組み合わせによって車両の自動走行を実現するとともに、前記複数の機能のそれぞれの機能は、前記車両に搭載された複数のセンサからの情報を用いて実現されている自動運転方法であって、
前記センサのうち、車両外部の状況を検知する外界センサを用いて走行中に車両周辺の状況を認識して自動走行が可能であるかを判定し、
自動走行が可能である場合に車両の走行制御を行い、
前記センサのうち、車両内部の状況を検知する車内センサを用いて搭乗者の状態から搭乗者が運転可能であるかを判定し、
自動走行が困難であり、かつ搭乗者が運転を引き継ぐことが困難な場合に、自動走行の前記機能を実施することが困難であると判断する原因が、当該機能に情報を提供する第１のセンサであるとき、そのときの運転状態によって行うべき制御内容の実行に適した第２のセンサを代替センサとして選択し、第2のセンサの情報を用いて、前記当該機能を代替実施し、車両の走行制御を行い、
搭乗者が運転を引き継ぐことが可能になるまでの間、前記車両の走行制御の命令に基づいて自動走行を継続するとともに、
前記代替センサとする前記第2のセンサは、事前に把握された故障センサと代替センサの関係性に基づいて選択され、かつ前記代替センサとする前記第2のセンサを用いた状態では自動運転に必要な処理のサンプリングレートを落として運用することを特徴とする自動運転制御方法。
【請求項８】
複数の機能の組み合わせによって車両の自動走行を実現するとともに、前記機能は、前記車両の内外の複数のセンサからの情報を用いて実現されている自動運転方法であって、
車両外部の状況を検知する外界センサを用いて車両の自動走行を行うとともに、車両内部の状況を検知する車内センサを用いて搭乗者が運転可能であるかを判定し、
自動走行が困難であり、かつ搭乗者が運転を引き継ぐことが困難な場合に、自動走行の前記機能を実施することが困難であると判断する原因が、当該機能に情報を提供する第１のセンサであるとき、そのときの運転状態によって行うべき制御内容の実行に適した第２のセンサを代替センサとして選択し、第2のセンサの情報を用いて、前記当該機能を代替実施し、車両の走行制御を行い、
搭乗者が運転を引き継ぐことが可能になるまでの間、前記代替実施する機能により車両の走行制御を継続するとともに、
前記代替センサとする前記第2のセンサは、事前に把握された故障センサと代替センサの関係性に基づいて選択され、かつ前記代替センサとする前記第2のセンサを用いた状態では自動運転に必要な処理のサンプリングレートを落として運用することを特徴とする自動運転制御方法。
【請求項９】
請求項８に記載の自動運転制御方法であって、
高速走行時に第１のセンサとしてミリ波レーダーによる前方の障害物検知を行う場合、その異常により第２のセンサとしてフロントカメラを用い、第２のセンサに映る前方車両のナンバープレート等から、車間距離を推定し運転を継続することを特徴とする自動運転制御方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の自動運転制御方法であって、
高速走行時に第１のセンサとしてミリ波レーダーによる車間距離検知を行う場合、その異常により第２のセンサとしてＧＰＳを用い、ＧＰＳの位置情報を用いて車間距離を推定し運転を継続することを特徴とする自動運転制御方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の自動運転制御方法であって、
高速走行時に第１のセンサとしてミリ波レーダーによる障害物検知を行う場合、その異常により第２のセンサとして車々間通信により互いのセンサ情報が共有可能であれば、前方車両の後方向け距離センサを用いて自車との障害物を検知し運転を継続することを特徴とする自動運転制御方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の自動運転制御方法であって、
高速走行時に第１のセンサとして近距離センサによる周辺障害物の検知を行う場合、その異常により第２のセンサとしてフロントカメラやミリ波レーダーを用い、これらの過去の情報を元に、近傍車両の位置を推定し走行を維持することを特徴とする自動運転制御方法。
【請求項１３】
請求項８に記載の自動運転制御方法であって、
高速走行時に第１のセンサとして近距離センサによる周辺障害物の検知を行う場合、その異常により第２のセンサとして車々間通信が可能であるならば、自車近傍に車両が居る場合、その位置情報やセンサ情報を共有することによって路肩への安全な停車を行うことを特徴とする自動運転制御方法。
【請求項１４】
請求項８に記載の自動運転制御方法であって、
高速走行時に第１のセンサとして近距離センサによるガードレールや縁石の検知を行う場合、その異常により第２のセンサとしてアラウンドビューに用いる画像を利用して、ガードレールや縁石の位置を取得することを特徴とする自動運転制御方法。
【請求項１５】
請求項８に記載の自動運転制御方法であって、
低速走行時に、第２のセンサとして近距離赤外線センサやアラウンドビュー画像とナビゲーションシステムを用い、ナビゲーションシステムの位置情報と地図情報を用いて現在の走行車線を推定し、近距離赤外線センサやアラウンドビュー画像を用いて最終的な停車位置を決定することを特徴とする自動運転制御方法。
【請求項１６】
請求項８に記載の自動運転制御方法であって、
第２のセンサとして前方車両との車々間通信による、他車両の映像取得とＧＰＳ情報と地図情報を組み合わせた制御によって、他車両の位置と自車両に対する観測から、車線変更や走行の維持を行うことを特徴とする自動運転制御方法。
【請求項１７】
請求項８に記載の自動運転制御方法であって、
高速走行時に第１のセンサの不具合のため減速を行いたい場合、第２のセンサとしてリアカメラに移る後続車両の映像から減速の程度を推定することを特徴とする自動運転制御方法。