(57)【要約】  車両制御システムは、車両の位置を認識する位置認識部と、前記車両の目標軌道を生成する軌道生成部と、前記軌道生成部により生成された目標軌道上に、前記位置認識部により認識された前記車両の位置に対する基準位置を設定し、前記車両の進行方向に沿った接線を有し且つ前記基準位置と前記車両の位置とを通る円弧に基づいて、前記車両の操舵を制御する走行制御部と、を備える。
2017208786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の位置を認識する位置認識部と、
前記車両の目標軌道を生成する軌道生成部と、
前記軌道生成部により生成された目標軌道上に、前記位置認識部により認識された前記車両の位置に対する基準位置を設定し、前記車両の進行方向に沿った接線を有し且つ前記基準位置と前記車両の位置とを通る円弧に基づいて、前記車両の操舵を制御する走行制御部と、
を備える車両制御システム。
【請求項２】
前記走行制御部は、前記車両が、前記位置認識部により認識された前記車両の位置に最も近い前記目標軌道上の位置から、所定時間または所定距離だけ前記目標軌道上を走行したと仮定した場合における、前記車両の前記目標軌道上の位置を、前記基準位置として設定する、
請求項１記載の車両制御システム。
【請求項３】
前記走行制御部は、
前記円弧に基づく第１の指標値と、前記車両の進行方向に直交する方向における前記基準位置と前記車両の位置との偏差が大きくなるほど前記車両の操舵の制御を大きくするための第２の指標値とを導出し、
前記第１の指標値および前記第２の指標値に基づいて、前記車両の操舵を制御する、
請求項１または請求項２記載の車両制御システム。
【請求項４】
前記走行制御部は、前記偏差が第１所定値以上の場合、前記車両の操舵の制御を制限する、
請求項３記載の車両制御システム。
【請求項５】
前記走行制御部は、前記円弧の曲率が第２所定値を超える場合、前記車両の操舵の制御を制限する、
請求項１から４のうちいずれか１項記載の車両制御システム。
【請求項６】
前記走行制御部は、前記車両が、前記基準位置を求めるのに使用される所定時間よりも短い時間だけ前記円弧上を走行した場合における、前記車両の前記円弧上の位置と、前記位置認識部により認識された前記車両の位置とに基づいて、前記車両の操舵を制御する、
請求項３記載の車両制御システム。
【請求項７】
車載コンピュータが、
車両の将来の目標軌道を生成し、
前記生成された目標軌道上に、車両の位置を認識する位置認識部により認識された前記車両の位置に対する基準位置を設定し、前記車両の進行方向に沿った接線を有し且つ前記基準位置と前記車両の位置とを通る円弧に基づいて、前記車両の操舵を制御する、
車両制御方法。
【請求項８】
車載コンピュータに、
車両の将来の目標軌道を生成させ、
前記生成された目標軌道上に、車両の位置を認識する位置認識部により認識された前記車両の位置に対する基準位置を設定させ、前記車両の進行方向に沿った接線を有し且つ前記基準位置と前記車両の位置とを通る円弧に基づいて、前記車両の操舵を制御させる、
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、車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムに関する。
本願は、２０１６年５月３１日に出願された日本国特願２０１６−１０８５２７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、前走車の走行軌跡に基づいて、自車両の操舵角を決定する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この追従システムは、自車両の位置から前走車の走行軌跡に向けて下した垂線と、前走車の走行軌跡とが交わる垂線地点を設定する。更に、追従システムは、垂線地点から現在の自車両の速度で所定時間走行したときの予測位置を算出し、この予測位置における前走車の走行軌跡の曲率半径に基づいて、操舵制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１００７３８号公報
【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、予測位置における前走車の走行軌跡が、急カーブを描くような曲率半径の小さい走行軌跡であった場合、自車両の操舵角が大きく変化してしまうことがある。
本発明に係る態様は、このような事情を考慮してなされたものであり、よりスムーズな操舵制御を実現することができる車両制御システム、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】
【０００５】
（１）本発明の一態様に係る車両制御システムは、車両の位置を認識する位置認識部と、前記車両の目標軌道を生成する軌道生成部と、前記軌道生成部により生成された目標軌道上に、前記位置認識部により認識された前記車両の位置に対する基準位置を設定し、前記車両の進行方向に沿った接線を有し且つ前記基準位置と前記車両の位置とを通る円弧に基づいて、前記車両の操舵を制御する走行制御部と、を備える。【０００６】
（２）上記（１）の態様において、前記走行制御部は、前記車両が、前記位置認識部により認識された前記車両の位置に最も近い前記目標軌道上の位置から、所定時間または所定距離だけ前記目標軌道上を走行したと仮定した場合における、前記車両の前記目標軌道上の位置を、前記基準位置として設定してもよい。【０００７】
（３）上記（１）または（２）の態様において、前記走行制御部は、前記円弧に基づく第１の指標値と、前記車両の進行方向に直交する方向における前記基準位置と前記車両の位置との偏差が大きくなるほど前記車両の操舵の制御を大きくするための第２の指標値とを導出し、前記第１の指標値および前記第２の指標値に基づいて、前記車両の操舵を制御してもよい。【０００８】
（４）上記（３）の態様において、前記走行制御部は、前記偏差が第１所定値以上の場合、前記車両の操舵の制御を制限してもよい。【０００９】
（５）上記（１）から（４）のいずれか１つの態様において、前記走行制御部は、前記円弧の曲率が第２所定値を超える場合、前記車両の操舵の制御を制限してもよい。【００１０】
（６）上記（３）の態様において、前記走行制御部は、前記車両が、前記基準位置を求めるのに使用される所定時間よりも短い時間だけ前記円弧上を走行した場合における、前記車両の前記円弧上の位置と、前記位置認識部により認識された前記車両の位置とに基づいて、前記車両の操舵を制御してもよい。【００１１】
（７）本発明の一態様に係る車両制御方法は、車載コンピュータが、車両の将来の目標軌道を生成し、前記生成された目標軌道上に、車両の位置を認識する位置認識部により認識された前記車両の位置に対する基準位置を設定し、前記車両の進行方向に沿った接線を有し且つ前記基準位置と前記車両の位置とを通る円弧に基づいて、前記車両の操舵を制御する。【００１２】
（８）本発明の一態様に係る車両制御プログラムは、車載コンピュータに、車両の将来の目標軌道を生成させ、前記生成された目標軌道上に、車両の位置を認識する位置認識部により認識された前記車両の位置に対する基準位置を設定させ、前記車両の進行方向に沿った接線を有し且つ前記基準位置と前記車両の位置とを通る円弧に基づいて、前記車両の操舵を制御させる。
【発明の効果】
【００１３】
上記（１）、（２）、（４）から（８）の態様によれば、基準位置と車両の位置とを通る円弧に基づいて、車両の操舵が制御されることにより、よりスムーズな操舵制御を実現することができる。【００１４】
上記（３）の態様によれば、走行制御部が、円弧に基づく第１の指標値と、車両の進行方向に直交する方向における基準位置と車両の位置との偏差が大きくなるほど車両の操舵の制御を大きくする第２の指標値とに基づいて、車両の操舵を制御することにより、より車両が目標軌道に近づくように操舵を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】各実施形態の車両制御システムが搭載される車両の構成要素を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る車両制御システムを中心とした機能構成図である。
【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】軌道生成部の構成の一例を示す図である。
【図６】軌道候補生成部により生成される軌道の候補の一例を示す図である。
【図７】軌道候補生成部により生成される軌道の候補を軌道点Ｋで表現した図である。
【図８】車線変更ターゲット位置を示す図である。
【図９】３台の周辺車両の速度を一定と仮定した場合の速度生成モデルを示す図である。
【図１０】加減速制御部および操舵角制御部と、その制御対象との関係を示す図である。
【図１１】操舵角制御部の機能の一例を示す図である。
【図１２】第１操舵角導出部による操舵角の導出処理を説明するための図である。
【図１３】第２操舵角導出部による第２操舵角の導出についての概念図である。
【図１４】操舵角制御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１５】注視位置が導出される様子の一例を示す図である。
【図１６】第１操舵角導出部より導出される円弧について説明するための図である。
【図１７】処理周期（２）における自車両が制御される様子の一例を示す図である。
【図１８】処理周期（３）における自車両が制御される様子の一例を示す図である。
【図１９】処理周期（４）における自車両が制御される様子の一例を示す図である。
【図２０】処理周期（５）における自車両が制御される様子の一例を示す図である。
【図２１】目標軌道が所定の曲率を有する場合に導出される注視位置の一例を示す図である。
【図２２】第２の実施形態の操舵角制御部の機能の一例を示す図である。
【図２３】操舵角制御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２４】操舵角マップの一例を示す図である。
【図２５】第３の実施形態の車両制御システムの機能構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照し、本発明の車両制御システム、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。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、各実施形態の車両制御システム１００が搭載される車両（以下、自車両Ｍと称する）の構成要素を示す図である。車両制御システム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。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（経路誘導装置）と、車両制御システム１００とが搭載される。
【００１９】
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。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。
【００２０】
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。
【００２１】
カメラ４０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４０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。カメラ４０は、複数のカメラを含むステレオカメラであってもよい。
【００２２】
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。
【００２３】
図２は、第１の実施形態に係る車両制御システム１００を中心とした機能構成図である。自車両Ｍには、ファインダ２０、レーダ３０、およびカメラ４０などを含む検知デバイスＤＤと、ナビゲーション装置５０と、通信装置５５と、車両センサ６０と、表示装置６２と、スピーカ６４と、スイッチ部６６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、車両制御システム１００と、走行駆動力出力装置２００と、ステアリング装置２１０と、ブレーキ装置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、車両制御システム１００および車両制御システム１００以外の上記構成（検知デバイスＤＤなど）を含んで車両制御システムと呼称する場合がある。
【００２４】
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、車両制御システム１００の目標車線決定部１１０に提供される。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、車両制御システム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システム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。
【００２５】
通信装置５５は、例えば、セルラー網やＷｉ−Ｆｉ網、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）などを利用した無線通信を行う。
【００２６】
車両センサ６０は、車速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、自車両Ｍの向きを検出する方位センサ等を含む。
【００２７】
表示装置６２は、情報を画像として表示する。表示装置６２は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や、有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置等を含む。本実施形態では、表示装置６２は、自車両Ｍのフロントウィンドウに画像を反射させて、車両乗員の視野内に画像を表示するヘッドアップディスプレイであるものとして説明する。なお、表示装置６２は、ナビゲーション装置５０が備える表示装置や、自車両Ｍの状態（速度等）を表示するインストルメントパネルの表示装置であってもよい。スピーカ６４は、情報を音声として出力する。
【００２８】
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１６０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、直接的に走行駆動力出力装置２００、ステアリング装置２１０、またはブレーキ装置２２０に出力されてもよい。
【００２９】
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、運転者等の操作を受け付け、走行制御部１６０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、切替制御部１５０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走行駆動力出力装置２００、ステアリング装置２１０、およびブレーキ装置２２０の一部または全部を制御する運転モードである。また、切替スイッチ８０は、自動運転モードを切り替える操作の他、種々の操作を受け付けてもよい。
【００３０】
車両制御システム１００の説明に先立って、走行駆動力出力装置２００、ステアリング装置２１０、およびブレーキ装置２２０について説明する。
【００３１】
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、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、変速機、およびエンジンを制御するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）を備え、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、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、自車両Ｍがハイブリッド自動車である場合、エンジン、変速機、およびエンジンＥＣＵと走行用モータおよびモータＥＣＵとを備える。走行駆動力出力装置２００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１６０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する。走行駆動力出力装置２００が走行用モータのみを含む場合、モータＥＣＵは、走行制御部１６０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する。走行駆動力出力装置２００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は、走行制御部１６０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。
【００３２】
ステアリング装置２１０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、車両制御システム１００から入力される情報、或いは入力されるステアリング操舵角またはステアリングトルクの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。
【００３３】
ブレーキ装置２２０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１６０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２２０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１６０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２２０は、走行駆動力出力装置２００に含まれ得る走行用モータによる回生ブレーキを含んでもよい。
【００３４】
［車両制御システム］
以下、車両制御システム１００について説明する。車両制御システム１００は、例えば、一以上のプロセッサまたは同等の機能を有するハードウェアにより実現される。車両制御システム１００は、ＣＰＵなどのプロセッサ、記憶装置、および通信インターフェースが内部バスによって接続されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）、或いはＭＰＵ（Micro-Processing Unit）などが組み合わされた構成であってよい。
【００３５】
図２に戻り、車両制御システム１００は、例えば、目標車線決定部１１０と、自動運転制御部１２０と、走行制御部１６０と、記憶部１８０とを備える。自動運転制御部１２０は、例えば、自動運転モード制御部１３０と、自車位置認識部１４０と、外界認識部１４２と、行動計画生成部１４４と、軌道生成部１４６と、切替制御部１５０とを備える。目標車線決定部１１０、自動運転制御部１２０の各部、および走行制御部１６０のうち一部または全部は、プロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。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組み合わせによって実現されてもよい。
【００３６】
記憶部１８０には、例えば、高精度地図情報１８２、目標車線情報１８４、行動計画情報１８６などの情報が格納される。記憶部１８０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１８０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１８０にインストールされてもよい。また、車両制御システム１００は、複数のコンピュータ装置によって分散化されたものであってもよい。
【００３７】
目標車線決定部１１０は、例えば、ＭＰＵにより実現される。目標車線決定部１１０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）、高精度地図情報１８２を参照してブロックごとに目標車線を決定する。目標車線決定部１１０は、例えば、左から何番目の車線を走行するといった決定を行う。目標車線決定部１１０は、例えば、経路において分岐箇所や合流箇所などが存在する場合、自車両Ｍが、分岐先に進行するための合理的な走行経路を走行できるように、目標車線を決定する。目標車線決定部１１０により決定された目標車線は、目標車線情報１８４として記憶部１８０に記憶される。
【００３８】
高精度地図情報１８２は、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る。高精度地図情報１８２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、高精度地図情報１８２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。
【００３９】
自動運転モード制御部１３０は、自動運転制御部１２０が実施する自動運転のモードを決定する。本実施形態における自動運転のモードには、以下のモードが含まれる。なお、以下はあくまで一例であり、自動運転のモードの数や種類は任意に決定されてよい。
［モードＡ］
モードＡは、最も自動運転の度合が高いモードである。モードＡが実施されている場合、複雑な合流制御など、全ての車両制御が自動的に行われるため、車両乗員は自車両Ｍの周辺や状態を監視する必要が無い。
［モードＢ］
モードＢは、モードＡの次に自動運転の度合が高いモードである。モードＢが実施されている場合、原則として全ての車両制御が自動的に行われるが、場面に応じて自車両Ｍの運転操作が車両乗員に委ねられる。このため、車両乗員は自車両Ｍの周辺や状態を監視している必要がある。
［モードＣ］
モードＣは、モードＢの次に自動運転の度合が高いモードである。モードＣが実施されている場合、車両乗員は、場面に応じた切替スイッチ８０に対する確認操作を行う必要がある。モードＣでは、例えば、車線変更のタイミングが車両乗員に通知され、車両乗員が切替スイッチ８０に対して車線変更を指示する操作を行った場合に、自動的な車線変更が行われる。このため、車両乗員は自車両Ｍの周辺や状態を監視している必要がある。
【００４０】
自動運転モード制御部１３０は、切替スイッチ８０に対する車両乗員の操作、行動計画生成部１４４により決定されたイベント、軌道生成部１４６により決定された走行態様などに基づいて、自動運転のモードを決定する。自動運転のモードには、自車両Ｍの検知デバイスＤＤの性能等に応じた限界が設定されてもよい。例えば、検知デバイスＤＤの性能が低い場合には、モードＡは実施されないものとしてよい。いずれのモードにおいても、切替スイッチ８０における運転操作系の構成に対する操作によって、手動運転モードに切り替えること（オーバーライド）は可能である。
【００４１】
自動運転制御部１２０の自車位置認識部１４０は、記憶部１８０に格納された高精度地図情報１８２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。
【００４２】
自車位置認識部１４０は、例えば、高精度地図情報１８２から認識さ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４０によって撮像された画像から認識される自車両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から取得される自車両Ｍの位置やＩＮＳによる処理結果が加味されてもよい。
【００４３】
図３は、自車位置認識部１４０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１４０は、例えば、自車両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１４０は、自車線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。自車位置認識部１４０により認識される自車両Ｍの相対位置は、目標車線決定部１１０に提供される。
【００４４】
外界認識部１４２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。周辺車両とは、例えば、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、他車両の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、他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１４２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。
【００４５】
行動計画生成部１４４は、自動運転のスタート地点、および／または自動運転の目的地を設定する。自動運転のスタート地点は、自車両Ｍの現在位置であってもよいし、自動運転を指示する操作がなされた地点でもよい。行動計画生成部１４４は、そのスタート地点と自動運転の目的地との間の区間において、行動計画を生成する。なお、これに限らず、行動計画生成部１４４は、任意の区間について行動計画を生成してもよい。
【００４６】
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、自動運転の開始地点で手動運転モードから自動運転モードに移行させたり、自動運転の終了予定地点で自動運転モードから手動運転モードに移行させたりするハンドオーバイベント等が含まれる。行動計画生成部１４４は、目標車線決定部１１０により決定された目標車線が切り替わる箇所において、車線変更イベント、分岐イベント、または合流イベントを設定する。行動計画生成部１４４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１８６として記憶部１８０に格納される。
【００４７】
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。図示するように、行動計画生成部１４４は、目標車線情報１８４が示す目標車線上を自車両Ｍが走行するために必要な行動計画を生成する。なお、行動計画生成部１４４は、自車両Ｍの状況変化に応じて、目標車線情報１８４に拘わらず、動的に行動計画を変更してもよい。例えば、行動計画生成部１４４は、車両走行中に外界認識部１４２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１４２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１４４は、レーンキープイベントの次のイベントを、車線変更イベントから減速イベントやレーンキープイベント等に変更してよい。この結果、車両制御システム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。
【００４８】
図５は、軌道生成部１４６の構成の一例を示す図である。軌道生成部１４６は、例えば、走行態様決定部１４６Ａと、軌道候補生成部１４６Ｂと、評価・選択部１４６Ｃとを備える。
【００４９】
走行態様決定部１４６Ａは、例えば、レーンキープイベントを実施する際に、定速走行、追従走行、低速追従走行、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。この場合、走行態様決定部１４６Ａは、自車両Ｍの前方に他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、走行態様決定部１４６Ａ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、走行態様決定部１４６Ａは、渋滞場面などにおいて、走行態様を低速追従走行に決定する。また、走行態様決定部１４６Ａは、外界認識部１４２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、走行態様決定部１４６Ａは、外界認識部１４２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、走行態様決定部１４６Ａは、外界認識部１４２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。また、走行態様決定部１４６Ａは、車線変更イベント、追い越しイベント、分岐イベント、合流イベント、ハンドオーバイベントなどを実施する場合に、それぞれのイベントに応じた走行態様を決定する。
【００５０】
軌道候補生成部１４６Ｂは、走行態様決定部１４６Ａにより決定された走行態様に基づいて、軌道の候補を生成する。図６は、軌道候補生成部１４６Ｂにより生成される軌道の候補の一例を示す図である。図６は、自車両Ｍが車線Ｌ１から車線Ｌ２に車線変更する場合に生成される軌道の候補を示している。
【００５１】
軌道候補生成部１４６Ｂは、図６に示すような軌道を、例えば、将来の所定時間ごとに、自車両Ｍの所定位置（例えば重心や後輪軸中心）が到達すべき目標軌道点（軌道点Ｋ）の集まりとして決定する。図７は、軌道候補生成部１４６Ｂにより生成される軌道の候補を軌道点Ｋで表現した図である。軌道点Ｋの間隔が広いほど、自車両Ｍの速度は速くなり、軌道点Ｋの間隔が狭いほど、自車両Ｍの速度は遅くなる。従って、軌道候補生成部１４６Ｂは、加速したい場合には軌道点Ｋの間隔を徐々に広くし、減速したい場合は軌道点の間隔を徐々に狭くする。
【００５２】
このように、軌道点Ｋは速度成分を含むものであるため、軌道候補生成部１４６Ｂは、軌道点Ｋのそれぞれに対して目標速度を与える必要がある。目標速度は、走行態様決定部１４６Ａにより決定された走行態様に応じて決定される。
【００５３】
ここで、車線変更（分岐を含む）を行う場合の目標速度の決定手法について説明する。
軌道候補生成部１４６Ｂは、まず、車線変更ターゲット位置（或いは合流ターゲット位置）を設定する。車線変更ターゲット位置は、周辺車両との相対位置として設定されるものであり、「どの周辺車両の間に車線変更するか」を決定するものである。軌道候補生成部１４６Ｂは、車線変更ターゲット位置を基準として３台の周辺車両に着目し、車線変更を行う場合の目標速度を決定する。図８は、車線変更ターゲット位置ＴＡを示す図である。
図中、Ｌ１は自車線を表し、Ｌ２は隣接車線を表している。ここで、自車両Ｍと同じ車線で、自車両Ｍの直前を走行する周辺車両を前走車両ｍＡ、車線変更ターゲット位置ＴＡの直前を走行する周辺車両を前方基準車両ｍＢ、車線変更ターゲット位置ＴＡの直後を走行する周辺車両を後方基準車両ｍＣと定義する。自車両Ｍは、車線変更ターゲット位置ＴＡの側方まで移動するために加減速を行う必要があるが、この際に前走車両ｍＡに追いついてしまうことを回避しなければならない。このため、軌道候補生成部１４６Ｂは、３台の周辺車両の将来の状態を予測し、各周辺車両と干渉しないように目標速度を決定する。
【００５４】
図９は、３台の周辺車両の速度を一定と仮定した場合の速度生成モデルを示す図である。図中、ｍＡ、ｍＢおよびｍＣから延出する直線は、それぞれの周辺車両が定速走行したと仮定した場合の進行方向における変位を示している。自車両Ｍは、車線変更が完了するポイントＣＰにおいて、前方基準車両ｍＢと後方基準車両ｍＣとの間にあり、且つ、それ以前において前走車両ｍＡよりも後ろにいなければならない。このような制約の下、軌道候補生成部１４６Ｂは、車線変更が完了するまでの目標速度の時系列パターンを、複数導出する。そして、目標速度の時系列パターンをスプライン曲線等のモデルに適用することで、図７に示すような軌道の候補を複数導出する。なお、３台の周辺車両の運動パターンは、図９に示すような定速度に限らず、定加速度、定ジャーク（躍度）を前提として予測されてもよい。
【００５５】
評価・選択部１４６Ｃは、軌道候補生成部１４６Ｂにより生成された軌道の候補に対して、例えば、計画性と安全性の二つの観点で評価を行い、走行制御部１６０に出力する目標軌道を選択する。計画性の観点からは、例えば、既に生成されたプラン（例えば行動計画）に対する追従性が高く、軌道の全長が短い場合に軌道が高く評価される。例えば、右方向に車線変更することが望まれる場合に、一旦左方向に車線変更して戻るといった軌道は、低い評価となる。安全性の観点からは、例えば、それぞれの軌道点において、自車両Ｍと物体（周辺車両等）との距離が遠く、加減速度や操舵角の変化量などが小さいほど高く評価される。
【００５６】
切替制御部１５０は、切替スイッチ８０から入力される信号に基づいて自動運転モードと手動運転モードとを相互に切り替える。また、切替制御部１５０は、操作デバイス７０に対する加速、減速または操舵を指示する操作に基づいて、自動運転モードから手動運転モードに切り替える。例えば、切替制御部１５０は、操作デバイス７０から入力された信号の示す操作量が閾値を超えた状態が、基準時間以上継続した場合に、自動運転モードから手動運転モードに切り替える（オーバーライド）。また、切替制御部１５０は、オーバーライドによる手動運転モードへの切り替えの後、所定時間の間、操作デバイス７０に対する操作が検出されなかった場合に、自動運転モードに復帰させてもよい。
【００５７】
走行制御部１６０は、例えば、図２に示したように、加減速制御部１６２と、操舵角制御部１６４とを含む。走行制御部１６０は、軌道候補生成部１４６Ｂによって生成された軌道を、予定の時刻（軌道点に対応付けられた時刻）通りに自車両Ｍが通過するように、走行駆動力出力装置２００、ステアリング装置２１０、およびブレーキ装置２２０を制御する。なお、本実施形態では、操舵角制御部１６４は、走行制御部１６０の一部として説明するが、操舵角制御部１６４は、軌道生成部１４６の一部であってもよい。
【００５８】
図１０は、加減速制御部１６２および操舵角制御部１６４と、その制御対象との関係を示す図である。加減速制御部１６２および操舵角制御部１６４は、自動運転制御部１２０における軌道生成部１４６から目標軌道が供給されると共に、ナビゲーション装置５０および自車位置認識部１４０により特定された自車両の位置が供給される。加減速制御部１６２は、自動運転制御部１２０から取得した目標軌道および自車両Ｍの位置に基づいて、走行駆動力出力装置２００およびブレーキ装置２２０を制御する。操舵角制御部１６４は、自動運転制御部１２０から取得した目標軌道および自車両Ｍの位置に基づいて、ステアリング装置２１０を制御する。
【００５９】
［操舵角制御部の機能］
図１１は、操舵角制御部１６４の機能の一例を示す図である。操舵角制御部１６４は、例えば、注視位置導出部１７０、第１操舵角導出部１７２、第２操舵角導出部１７４、および統合部１７６を備える。
【００６０】
注視位置導出部１７０は、自車両Ｍの注視位置（基準位置）を導出する。注視位置導出部１７０は、自車両Ｍが、自車両Ｍの位置に最も近い目標軌道上の位置から、所定時間だけ目標軌道上を走行したと仮定した場合における、自車両Ｍの目標軌道上の位置を、注視位置として設定する。
【００６１】
第１操舵角導出部１７２は、自車両Ｍの進行方向に沿った接線を有し且つ注視位置と自車両Ｍの位置とを通る仮想的な円弧に基づいて、自車両Ｍの操舵を制御する。ここで、自車両Ｍの進行方向とは、車両の中心軸の方向であってもよいし、その瞬間の自車両Ｍの速度ベクトルの向く方向であってもよいし、これらに対してヨーレートに基づく補正を行った方向であってもよい。
【００６２】
図１２は、第１操舵角導出部１７２による操舵角の導出処理を説明するための図である。図１２（Ａ）は第１操舵角の導出処理の流れを示し、図１２（Ｂ）は、自車両の位置の推移を示す。第１操舵角導出部１７２は、自車両Ｍが所定の定常円上を旋回するものとして仮定する。定常円とは、例えばステアリングホイールをある切れ角に転蛇した状態で走行した場合の旋回軌跡である。
【００６３】
例えば第１操舵角導出部１７２は、目標軌道における、時刻ｔの自車両Ｍの位置（現在位置；ｘ０，ｙ０）、時刻ｔ＋１の自車両Ｍの位置（ｘ１，ｙ１）、および時刻ｔ＋２の自車両Ｍの位置（ｘ２，ｙ２）を導出する。第１操舵角導出部１７２は、自車両Ｍが、この３点の位置を通過する定常円を、ある時間において旋回するものとして仮定し、定常円の曲率を導出する。第１操舵角導出部１７２は、定常状態で自車両Ｍが定常円を旋回するものとみなして、下記式（１）に基づいて、自車両Ｍの操舵角を導出する。下記式（１）において、δは操舵角（ハンドル角）、ｋは定常円の曲率、Ａはスタビリティファクタ、Ｖは車速、Ｌはホイールベース、ｎはギア比である。操舵角は、例えば絶対値で示され、以下の説明においても同様である。
δ＝ｋ×（１＋Ａ×Ｖ２）×Ｌ×ｎ・・・（１）
【００６４】
なお、第１操舵角導出部１７２は、目標軌道における、時刻ｔの自車両Ｍの位置（現在位置；ｘ０，ｙ０）、時刻ｔ−１の自車両Ｍの位置（−ｘ1，−ｙ1）、および時刻ｔ＋１の自車両Ｍの位置（ｘ１，ｙ１）を導出し、この３点の位置を通過する定常円を用いて曲率を導出してもよい。
【００６５】
また、第１操舵角導出部１７２は、円弧の曲率が所定値（第２所定値）を超える場合、円弧の曲率を所定値以下に修正することで、自車両Ｍの操舵の制御を制限してもよい。円弧は、定常円の円周の一部である。
【００６６】
第２操舵角導出部１７４は、自車両Ｍの進行方向に直交する方向における注視位置と自車両Ｍの位置との偏差が大きくなるほど自車両Ｍの操舵の制御を大きくするための第２操舵角を導出する。
【００６７】
図１３は、第２操舵角導出部１７４による第２操舵角の導出についての概念図である。
図１３（Ａ）は第２操舵角の導出処理の流れを示し、図１３（Ｂ）は、第２操舵角が導出される様子を示す。第２操舵角導出部１７４は、自車両Ｍの進行方向に直交する方向における目標軌道ＫＬ上の注視位置ＯＢと自車両Ｍの位置との横方向のずれＧを導出する。更に、第２操舵角導出部１７４は、ずれＧおよび車速をパラメータとした関数に基づいて指標値を導出し、導出した指標値に係数Ｋを加味して新たな指標値を導出する。また、第２操舵角導出部１７４は、導出した新たな指標値と車速とに基づいて、第２操舵角を導出する。なお、第２操舵角導出部１７４は、ずれＧが所定値（第１所定値）以上の場合、或いは第２操舵角が所定角以上の場合、自車両Ｍの操舵の制御を制限してもよい。これによって、第２操舵角導出部１７４は、自車両Ｍが急旋回することを抑制することができる。
【００６８】
統合部１７６は、第１操舵角と第２操舵角とを統合して、ステアリング装置２１０に出力する操舵角を導出する。統合部１７６は、車速に応じて第１操舵角および第２操舵角に対する重み付けを変更してもよい。具体的には、統合部１７６は、低車速（例えば車速が第１の所定速度以下）の場合には、第１操舵角の重み付けを第２操舵角の重み付けに対して大きくする。円弧に基づいて導出される第１操舵角は、低車速では誤差が小さいためである。一方に、高車速（第２の所定速度以上）では、第２操舵角の重み付けを第１操舵角の重み付けに対して大きくすることで、第１操舵角のズレを補償することができる。
【００６９】
［操舵角制御部の処理］
図１４は、操舵角制御部１６４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。本処理は、自動運転制御部１２０の処理周期ごとに実行される。
【００７０】
まず、操舵角制御部１６４の注視位置導出部１７０は、自車両Ｍに近い目標軌道上の位置を設定する（ステップＳ１００）。次に、操舵角制御部１６４は、設定した位置と、自車両Ｍの車速とに基づいて、所定時間後の自車両Ｍの注視位置を導出する（ステップＳ１０２）。
【００７１】
図１５は、注視位置が導出される様子の一例を示す図である。図１５は、自車両Ｍの位置が目標軌道から乖離している場面を示している。乖離しているとは、自車両Ｍの重心などの「所定位置」が、目標軌道のうち「所定位置」から最も近い位置から、所定距離以上、離れていることをいう。図１５に示すように、注視位置導出部１７０は、自車両Ｍに最も近い目標軌道ＫＬ上の位置である始点Ｓを設定する。注視位置導出部１７０は、自車両Ｍが始点Ｓから所定時間Ｔｒｅｆの間に走行した位置（或いは所定距離走行した位置；以下同様）を注視位置ＯＢとして設定する。注視位置導出部１７０は、車速に所定時間Ｔｒｅｆを乗算することで所定時間Ｔｒｅｆにおいて自車両Ｍが走行する距離Ｄを導出する。注視位置導出部１７０は、目標軌道ＫＬ上において始点Ｓから距離Ｄの位置を注視位置ＯＢとして設定する。
【００７２】
上述した注視位置ＯＢを求めるのに使用される所定時間Ｔｒｅｆは、走行制御部１６０が処理を実行する１サンプリング時間Ｔｓに比して長い時間である。例えば走行制御部１６０の処理周期が０．１秒である場合、所定時間Ｔｒｅｆは０．５秒である。この場合、注視位置ＯＢは０．５秒後に自車両Ｍが位置すると仮定された位置である。
【００７３】
次に、第１操舵角導出部１７２は、現在の自車両Ｍの位置と注視位置ＯＢとを結ぶ円弧を導出する（ステップＳ１０４）。次に、第１操舵角導出部１７２は、導出した円弧上を走行するための第１操舵角を導出する（ステップＳ１０６）。
【００７４】
図１６は、第１操舵角導出部１７２により導出される円弧ＡＲについて説明するための図である。図１６に示すように、第１操舵角導出部１７２は、現在の自車両Ｍの位置と注視位置ＯＢとを結ぶ円弧ＡＲを導出する。円弧ＡＲは、例えば自車両Ｍの進行方向に沿った接線ＴＬを有し、注視位置ＯＢと自車両Ｍの位置とを通るものである。そして、第１操舵角導出部１７２は、導出した円弧ＡＲ上を走行するための操舵角を導出する。また、図中、ＯＰは、走行制御部１６０の１サンプリング時間Ｔｓの処理で自車両Ｍが走行したと仮定した円弧ＡＲ上の移動位置である。
【００７５】
次に、第２操舵角導出部１７４が、自車両Ｍと注視位置ＯＢとの横方向のずれ（偏差）に基づいて、第２操舵角を導出する（ステップＳ１０８）。
【００７６】
次に、統合部１７６が、第１操舵角および第２操舵角を統合して、制御に用いる操舵角を導出する（ステップＳ１１０）。統合部１７６は、第１操舵角および第２操舵角を合算して操舵角を導出してもよいし、第１操舵角および第２操舵角に対してそれぞれに重みを付け、加重和を求めることで、操舵角を導出してもよい。また、統合部１７６は、導出した操舵角が所定角以上である場合、操舵角を所定角、または所定角以下に制限してもよい。これにより本フローチャートの処理は終了する。
【００７７】
なお、第１操舵角、第２操舵角、統合部１７６によって導出された操舵角のうち、一部または全部の操舵角が所定角以上である場合、操舵角が所定角以上に制御される前に、操舵角制御部１６４は、車両乗員にハンドオーバを促してもよい。この場合、例えば、操舵角制御部１６４は、スピーカ６４や表示装置６２にハンドオーバを促す通知を出力させる。これにより、自動運転において操舵角が所定角以上で制御されることが抑制される。また、操舵角が所定角以上で操舵されることを認識しない状態で、乗員がハンドオーバすることが抑制される。
【００７８】
図１７から図２０を参照して、自車両Ｍが制御される様子を説明する。図１７から図２０は、処理周期（２）から（５）における自車両Ｍが制御される様子の一例を示す図である。操舵角制御部１６４は、処理周期ごとに操舵角を導出する。自車両Ｍは、処理周期ごとに導出された操舵角に基づいて制御される。なお、前述した図１６は、処理周期（１）である。
【００７９】
処理周期（１）で、次の処理周期（２）の自車両Ｍの注視位置ＯＢが導出されたものとする。図１７に示すように、処理周期（２）において、処理周期（１）で導出された円弧ＡＲ上の移動位置ＯＰに自車両Ｍが移動する。そして、処理周期（３）の自車両Ｍの円弧ＡＲが導出される。
【００８０】
図１８に示すように、処理周期（３）において、処理周期（２）で導出された円弧ＡＲ上の移動位置ＯＰに自車両Ｍが移動し、処理周期（４）の自車両Ｍの円弧ＡＲが導出される。
【００８１】
図１９に示すように、処理周期（４）において、処理周期（３）で導出された円弧ＡＲ上の移動位置ＯＰに自車両Ｍが移動し、図２０に示すように、処理周期（５）において、処理周期（４）で導出された円弧ＡＲ上の移動位置ＯＰに自車両Ｍが移動する。
【００８２】
このように、処理周期ごとに注視位置ＯＢが導出され、注視位置ＯＢと自車両Ｍとを繋ぐ円弧ＡＲが導出される。操舵角制御部１６４は、導出された円弧ＡＲに基づいて、操舵角を導出する。この結果、自車両Ｍは、滑らかな軌道で目標軌道に近づくことができる。
また、自車両Ｍは、目標軌道に沿うように、その目標軌道に進入することができる。この結果、よりスムーズな操舵制御を実現することができる。
【００８３】
また、上記では、一例として、自車両Ｍの位置が目標軌道から所定以上乖離している場面について説明したが、ここでは自車両Ｍの位置が目標軌道から所定以上乖離していない場面、または自車両Ｍの位置と目標軌道とが合致する場面の処理について説明する。
【００８４】
注視位置導出部１７０は、目標軌道の曲率に応じて、自車両Ｍの注視位置を導出する。
例えば、注視位置導出部１７０は、目標軌道の曲率が大きくなる程、注視位置を自車両Ｍの近くに導出し、目標軌道の曲率がゼロ（直線）に近い程、注視位置を自車両Ｍの遠くに導出する。第１操舵角導出部１７２は、例えば、現在の自車両Ｍの位置と注視位置とを結ぶ円弧を導出し、導出した円弧上を走行するための第１操舵角を導出する。
【００８５】
図２１は、目標軌道が所定の曲率を有する場合に導出される注視位置の一例を示す図である。自車両Ｍの位置が目標軌道上に存在する場合において、注視位置導出部１７０は、目標軌道が所定の曲率を有する場合、自車両Ｍに近い位置ＯＢ１を注視位置として導出する。この場合、自車両Ｍと位置ＯＢ１とを通る円弧の半径は小さくなり、自車両Ｍは、目標軌道とのズレが小さい状態で走行する。例えば注視位置導出部１７０が、注視位置を自車両Ｍに遠い位置ＯＢ２に導出すると、注視位置と自車両Ｍとを通る円弧は、目標軌道から外れるため、自車両Ｍは、目標軌道とのズレが大きい状態で走行する。
【００８６】
このように、目標軌道の曲率に応じて、自車両Ｍの注視位置が導出されることにより、目標軌道の曲率が大きい場合、円弧の半径は小さくなり、自車両Ｍは目標軌道に対して追従性よく制御される。この結果、曲率の大きい目標軌道と自車両Ｍの位置との間にずれを生じることが抑制される。また、目標軌道の曲率がゼロに近い場合、円弧の半径は大きくなり直線に近づくため、自車両Ｍの走行安定性が向上する。
【００８７】
また、注視位置導出部１７０は、目標軌道の軌道点Ｋのそれぞれに対して与えられる目標速度に応じて、自車両Ｍの注視位置を導出する。例えば、注視位置導出部１７０は、目標速度が速い程、走行安定性を向上させるために、注視位置を遠くに導出する。一方、注視位置導出部１７０は、目標速度が遅い程、目標軌道に対して追従性よく自車両を制御するために、注視位置を近くに導出する。
【００８８】
例えば、目標軌道は、横方向に関する重力加速度（横Ｇ）が所定値以下で自車両Ｍが走行することができる軌道である。カーブ路では、例えば、横Ｇが所定値を超えないように、目標速度は所定速度以下に設定される。従って、カーブ路の注視位置は、直線路の注視位置に比して、自車両Ｍの近くとなる。
【００８９】
上述したように、目標軌道の曲率が小さい場合、または目標車速が速い場合、注視位置は自車両Ｍから遠くに設定されることで、自車両Ｍの挙動は安定する。一方、目標軌道の曲率が大きい場合、または目標車速が遅い場合、注視位置は自車両Ｍから近くに設定されることで、自車両Ｍは目標軌道に対して追従性よく制御されるため、目標軌道と自車両Ｍとのズレは抑制される。
【００９０】
なお、第２操舵角導出部１７４は、自車両Ｍと注視位置ＯＢとの横方向のずれ（偏差）に基づいて、第２操舵角を導出する。統合部１７６は、第１操舵角および第２操舵角を統合して、自車両Ｍの位置と目標軌道との関係を加味した操舵角を導出する。
【００９１】
以上説明した第１の実施形態によれば、車両制御システム１００が、自車両Ｍの進行方向に沿った接線ＴＬを有し、注視位置ＯＢと自車両Ｍの位置とを通る円弧ＡＲに基づいて導出した第１操舵角と、自車両Ｍの進行方向に直交する方向における注視位置ＯＢと自車両Ｍの位置との偏差が大きくなるほど自車両Ｍの操舵の制御を大きくするための第２操舵角とに基づいて自車両Ｍの操舵を制御することにより、よりスムーズな操舵制御を実現することができる。
【００９２】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。図２２は、第２の実施形態の操舵角制御部１６４Ａの機能の一例を示す図である。第２の実施形態における操舵角制御部１６４Ａでは、第２操舵角導出部１７４および統合部１７６が省略されてよい。操舵角制御部１６４Ａは、第１の実施形態と比較すると、注視位置導出部１６４Ａａおよび操舵角導出部１６４Ａｂを備える。注視位置導出部１６４Ａａおよび操舵角導出部１６４Ａｂは、それぞれ第１の実施形態の注視位置導出部１７０および第１操舵角導出部１７２と同等の機能を有する。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００９３】
図２３は、操舵角制御部１６４Ａ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。
【００９４】
まず、操舵角制御部１６４Ａの注視位置導出部１６４Ａａは、自車両Ｍに近い目標軌道上の位置を設定する（ステップＳ２００）。次に、操舵角制御部１６４Ａは、設定した位置と、自車両Ｍの車速とに基づいて、所定時間後の自車両Ｍの注視位置を導出する（ステップＳ２０２）。
【００９５】
次に、操舵角導出部１６４Ａｂは、現在の自車両Ｍの位置と注視位置とを結ぶ円弧を導出する（ステップＳ２０４）。次に、操舵角導出部１６４Ａｂは、導出した円弧上を走行するための操舵角を導出する（ステップＳ２０６）。
【００９６】
次に、操舵角導出部１６４Ａｂは、車速と第１操舵角とに基づいて、操舵角を導出する（ステップＳ２０８）。これにより本フローチャートの処理は終了する。例えば操舵角導出部１６４Ａｂは、車速と最大操舵角とが対応付けられた操舵角マップＭＰを参照して、操舵角を導出する。操舵角導出部１６４Ａｂは、操舵角マップＭＰを参照することで、操舵角が所定以下に制限されるように操舵角を導出する。図２４は、操舵角マップＭＰの一例を示す図である。縦軸は操舵角の最大値を示し、横軸は車速を示している。操舵角マップＭＰにおいて、車速が所定の車速以下の場合、車速が速くなる程、操舵角の最大値が小さくなり、車速が所定の車速を超える場合、操舵角の最大値が所定角に固定される。この所定角は、設定される最大値のうち、最も小さい最大値である。
【００９７】
以上説明した第２の実施形態によれば、車両制御システム１００が、自車両Ｍの進行方向に沿った接線ＴＬを有し、注視位置ＯＢと自車両Ｍの位置とを通る円弧ＡＲに基づいて導出した第１操舵角に基づいて自車両Ｍの操舵を制御することにより、処理負荷を軽減しつつ、自車両Ｍが滑らかに目標軌道上に戻るように制御することができる。
【００９８】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態における車両制御システム１００Ａは、自動運転が実行されている場合に操舵を導出するのではなく、手動運転が実行されている場合に操舵角を導出する点で、第１の実施形態と相違する。以下、係る相違点を中心に説明する。
【００９９】
図２５は、第３の実施形態の車両制御システム１００Ａの機能構成の一例を示す図である。車両制御システム１００Ａは、自車位置認識部１４０、外界認識部１４２、カーブ判定部１４７、目標軌道設定部１４８（軌道生成部）、走行制御部１６０、および高精度地図情報１８２が格納された記憶部１８０を含む。
【０１００】
カーブ判定部１４７は、自車位置認識部１４０により認識される自車両Ｍの位置と高精度地図情報１８２とを照合した結果に基づいて、自車両Ｍが走行する、または走行する予定の道路がカーブ路であるか否かを判定する。
【０１０１】
目標軌道設定部１４８は、カーブ判定部１４７によって自車両Ｍがカーブ路を走行する、または走行する予定であると判定された場合、カーブ路における目標軌道を生成する。
カーブ路における目標軌道とは、例えばカーブ路における中央の点を連ねた軌道である。
【０１０２】
操舵角制御部１６４は、目標軌道設定部１４８により設定された目標軌道に基づいて、操舵角を導出する。本実施形態では、操舵角制御部１６４が、操舵角を導出するタイミングは、カーブ路において、自車両Ｍの位置が目標軌道から乖離している場合、或いは乖離した場合であるものとして説明する。乖離している場合、或いは乖離した場合とは、自車両Ｍの重心などの「所定位置」が、目標軌道のうち「所定位置」から最も近い位置から、所定距離以上、離れていることをいう。操舵角制御部１６４は、自車両Ｍの位置が目標軌道から乖離している場合、或いは乖離した場合、自車両Ｍが目標軌道上を走行するように操舵角を導出する。操舵角制御部１６４は、ステアリング装置２１０に導出した操舵角を出力することで、車両乗員の手動運転をアシストする。なお、このアシスト機能は、切替スイッチ８０が操作されることでオンまたはオフに制御されてよい。
【０１０３】
例えばアシスト機能がオン状態に設定されている状態で、車両乗員の操作の誤りによって自車両Ｍの位置が目標軌道から乖離した場合、自車両Ｍは、操舵角制御部１６４により導出された操舵角に基づいて制御される。これにより自車両Ｍは、目標軌道上を走行するように制御される。
【０１０４】
以上説明した第３の実施形態によれば、車両制御システム１００Ａは、手動運転が実施されている場合において、自車両Ｍが目標軌道から乖離したときに、自車両Ｍが目標軌道上を走行するように手動運転をアシストすることによって、自車両Ｍの走行安定性を向上させることができる。
【０１０５】
以上説明した実施形態によれば、車両の位置を認識する位置認識部と、車両の将来の目標軌道を生成する軌道生成部と、目標軌道上に前記位置認識部により認識された車両の位置に対する基準位置を設定し、前記車両の進行方向に沿った接線を有し且つ基準位置と車両の位置とを通る円弧に基づいて、前記車両の操舵を制御する走行制御部とを備えることにより、よりスムーズな操舵制御を実現することができる。
【０１０６】
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】
【０１０７】
２０…ファインダ、３０…レーダ、４０…カメラ、ＤＤ…検知デバイス、５０…ナビゲーション装置、６０…車両センサ、６２…表示装置、１００…車両制御システム、１１０…目標車線決定部、１２０…自動運転制御部、１３０…自動運転モード制御部、１４０…自車位置認識部、１４２…外界認識部、１４４…行動計画生成部、１４６…軌道生成部、１４６Ａ…走行態様決定部、１４６Ｂ…軌道候補生成部、１４６Ｃ…評価・選択部、１４７…カーブ判定部、１４８…目標軌道設定部、１５０…切替制御部、１６０…走行制御部、１６２…加減速制御部、１６４…操舵角制御部、１７０‥注視位置導出部、１７２‥第１操舵角導出部、１７４‥第２操舵角導出部、１７６…統合部、１８０…記憶部、２００…走行駆動力出力装置、２１０…ステアリング装置、２２０…ブレーキ装置、Ｍ…自車両
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年10月13日(2017.10.13)
【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】
車両の位置を認識する位置認識部と、
前記車両の目標軌道を生成する軌道生成部と、
前記軌道生成部により生成された目標軌道上に、前記位置認識部により認識された前記車両の位置に対する基準位置を設定し、前記車両の進行方向に沿った接線を有し且つ前記基準位置と前記車両の位置とを通る円弧に基づいて、前記車両の操舵を制御する走行制御部と、
を備え、
前記走行制御部は、前記車両が、前記位置認識部により認識された前記車両の位置に最も近い前記目標軌道上の位置から、所定時間または所定距離だけ前記目標軌道上を走行したと仮定した場合における、前記車両の前記目標軌道上の位置を、前記基準位置として設定する
車両制御システム。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記走行制御部は、
前記円弧に基づく第１の指標値と、前記車両の進行方向に直交する方向における前記基準位置と前記車両の位置との偏差が大きくなるほど前記車両の操舵の制御を大きくするための第２の指標値とを導出し、
前記第１の指標値および前記第２の指標値に基づいて、前記車両の操舵を制御する、
請求項１記載の車両制御システム。
【請求項４】
前記走行制御部は、前記偏差が第１所定値以上の場合、前記車両の操舵の制御を制限する、
請求項３記載の車両制御システム。
【請求項５】
前記走行制御部は、前記円弧の曲率が第２所定値を超える場合、前記車両の操舵の制御を制限する、
請求項１，３，４のうちいずれか１項記載の車両制御システム。
【請求項６】
前記走行制御部は、前記車両が、前記基準位置を求めるのに使用される所定時間よりも短い時間だけ前記円弧上を走行した場合における、前記車両の前記円弧上の位置と、前記位置認識部により認識された前記車両の位置とに基づいて、前記車両の操舵を制御する、
請求項３記載の車両制御システム。
【請求項７】
車載コンピュータが、
車両の将来の目標軌道を生成し、
前記生成された目標軌道上に、車両の位置を認識する位置認識部により認識された前記車両の位置に対する基準位置を設定し、前記車両の進行方向に沿った接線を有し且つ前記基準位置と前記車両の位置とを通る円弧に基づいて、前記車両の操舵を制御し、
前記車両が、前記位置認識部により認識された前記車両の位置に最も近い前記目標軌道上の位置から、所定時間または所定距離だけ前記目標軌道上を走行したと仮定した場合における、前記車両の前記目標軌道上の位置を、前記基準位置として設定する
車両制御方法。
【請求項８】
車載コンピュータに、
車両の将来の目標軌道を生成させ、
前記生成された目標軌道上に、車両の位置を認識する位置認識部により認識された前記車両の位置に対する基準位置を設定させ、前記車両の進行方向に沿った接線を有し且つ前記基準位置と前記車両の位置とを通る円弧に基づいて、前記車両の操舵を制御させ、
前記車両が、前記位置認識部により認識された前記車両の位置に最も近い前記目標軌道上の位置から、所定時間または所定距離だけ前記目標軌道上を走行したと仮定した場合における、前記車両の前記目標軌道上の位置を、前記基準位置として設定する
車両制御プログラム。
【国際調査報告】
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