JP2014106854A - 自動運転車両制御装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の自動運転制御の安全性を高める。
【解決手段】自動運転車両制御装置は、車両の走行状態、車両の周辺状況、および運転者の状態の少なくともいずれかを取得する検知手段と、車両を自動運転する自動運転手段と、自動運転を行うための条件を満たしているか否かを判断する判断手段と、を備え、前記判断手段は、前記検知手段の検知精度が所定の基準を満たさない場合に、自動運転を行うための条件を満たしていないと判断する。自動運転中に自動運転を行うための条件を満たしていないと判断された場合は、運転者に対して自動運転の解除を促す通知を行うことが好適である。また、自動運転中に、車両を安全に停止可能な停車地点を定期的に算出する安全地帯算出手段と、をさらに備え、自動運転の解除を促す通知をしても運転者が自動運転を解除しない場合には、車両を前記停車地点に誘導して停止させることも好適である。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両の自動運転を行う自動運転車両制御装置およびその制御方法に関する。

従来、車両の運転を自動的に行うシステムが知られている。特許文献１では、自動運転中であっても運転者が緊急時に即座に手動運転可能な状態であることを担保するために、運転者がハンドルを握っていない場合には自動運転を継続できないと判断する。

また、特許文献２では、自動運転から手動運転に切り替える必要が生じた際に、運転者が覚醒状態か睡眠状態かを判断し、睡眠状態であれば待避場所に誘導する。

特開２００８−２７３５２１号公報 特開２００２−１６３７９９号公報

特許文献１のようにハンドルを握っているかどうかや、特許文献２のように運転者の覚醒状態のみに基づいて判断では、自動運転が安全に行えるか否かの判断としては信頼性が低い。

本発明は、自動運転中の安全を確保可能な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明では、以下の手段または処理によって車両の自動運転制御を行う。

本発明にかかる自動運転車両制御装置は、車両の走行状態、車両の周辺状況、および運転者の状態の少なくともいずれかを取得する検知手段と、車両を自動運転する自動運転手段と、自動運転を行うための条件を満たしているか否かを判断する判断手段と、を備え、前記判断手段は、前記検知手段の検知精度が所定の基準を満たさない場合に、自動運転を行うための条件を満たしていないと判断する。

車両の走行状態を取得する検知手段として、ＧＰＳ装置、車速センサ、加速度センサ、操舵角センサなどを例として挙げることができる。車両の周辺状況を取得するセンサとして、ミリ波レーダーなどの各種レーダー、車外を撮影するカメラ、車車間通信手段などを例として挙げることができる。運転者の状態を取得するセンサとして、心拍等の生体情報を取得する生体情報センサ、運転者の表情や瞳孔などを撮影するカメラなどを例として挙げることができる。

これらのセンサは、常に正確なセンシングが行える分けではなく、状況によって情報が取得できなかったり検知誤差が大きくなったりすることによって、検知精度が低下する。センサから得られる情報の精度が低下する場合には、安全に自動運転をすることができないので、本発明のように検知手段の検知精度が所定の基準よりも低くなると自動運転を行うための条件を満たしていないと判断することによって、自動運転の安全性を確保することができる。

本発明において、前記自動運転手段は、自動運転中に前記判断手段により自動運転を行うための条件を満たしていないと判断された場合は、運転者に対して自動運転の解除を促す通知を行う、ことが好ましい。また、本発明において、前記判断手段により自動運転を行うための条件を満たしていると判断される場合のみ、自動運転を開始する、ことも好ましい。

このようにすれば、安全に自動運転を行える場合のみ自動運転を実行し、自動運転が安全に行えない場合には手動運転とすることができる。

また、本発明において、地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、前記地図情報および前記検知手段から取得する車両の走行状態および車両の周辺状況に基づいて、車両を安全に停止可能な停車地点を定期的に算出する安全地点算出手段と、をさらに備え、前記自動運転手段は、自動運転の解除を促す通知をしても運転者が自動運転を解除しない場合には、車両を前記停車地点に誘導して停止させる、ことも好ましい。

安全地点算出手段は、例えば、車両の走行速度や、安全に停止可能な地点の候補に到達するまでに必要な車線変更の数、周囲の車両の多寡などに応じて、上記停車地点を算出することが好ましい。

上述のように、自車両の走行状態や車両の周辺状況に応じて定期的に停車地点を算出しているので、運転者が自動運転を解除する旨の通知に応答しない場合に、安全な場所に車両を停止させる処理を即座に開始できる。

なお、本発明は、上記手段の少なくとも一部を備える自動運転車両制御装置として捉えることができる。また、上記手段が行う処理の少なくとも一部を有する自動運転車両制御方法、また、この方法をコンピュータにおいて実現するためのプログラムとして捉えることもできる。上記手段および処理の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。

本発明によれば、自動運転中の安全を確保できる。

自動運転車両制御装置の構成を示す図である。 自動運転制御ＥＣＵの機能構成を示す図である。 自動運転機能がオフの時の処理の流れを示すフローチャートである。 自動運転機能がオンの時の処理の流れを示すフローチャートである。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。

〈装置構成〉
図１は、本実施形態にかかる自動運転車両制御装置１の構成を示す。自動運転車両制御装置１は、車両に搭載され、車両を自動的に制御して運転者（ドライバ）による操作なしで車両を移動させる装置である。本実施形態にかかる自動運転車両制御装置１は、自動運転制御が可能であるか否かの判断と、自動運転が安全に実行できないと判断されるがドライバが手動運転に切り替えない場合の処理に特徴がある。

図１に示すように、自動運転車両制御装置１は、周辺状況取得センサ１０、車両走行状
態取得センサ２０、ドライバ状態取得センサ３０、地図情報記憶部４０、自動運転制御ＥＣＵ５０、入力部６０および出力部７０を備える。

周辺状況取得センサ１０は、車両が置かれている環境がどのような状態であるかを認識するためのセンサ群であり、ＧＰＳ装置１１、車載通信機１２、前方・側方センサ１３およびナビゲーションシステム１４を有している。ＧＰＳ（Global Positioning System）
装置１１は、複数のＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信して、自車両の位置を測位する。ＧＰＳ装置１１は、受信可能なＧＰＳ信号の数が多いと測位の精度が向上する。車載通信装置１２は、他の車両との間の車車間通信や、路側機との間の路車間通信を行うための通信装置である。前方・側方センサ１３は、ミリ波レーダーや超音波ソナーなどであり、自車両周囲の車両・歩行者・店舗・障害物などの物体の位置及び移動速度を検出する。ナビゲーションシステム１４は、ＧＰＳ装置１１から得られる位置情報と、地図情報とに基づいて、自車両の位置を地図上で表示したり目的地までの経路を案内したりする。ここでは、車両が置かれている環境を認識するためのセンサの具体例をいくつか説明したが、ここで説明した以外にも車載カメラなどの種々のセンサを用いて環境状態を認識することができる。

車両走行状態取得センサ２０は、車両がどのような動作を行っているかを認識するためのセンサ群であり、舵角センサ２１，車速センサ２２、ウィンカーセンサ２３およびライトセンサ２４を有している。舵角センサ２１は、自車両のステアリング角を検出するセンサである。車速センサ２２は、自車両の走行速度を検出するセンサである。ウィンカーセンサ２３は、自車両の方向指示器の指示方向を検出するセンサである。ライトセンサ２４は、自車両のライトのオン・オフを検出するセンサである。この他にも、ブレーキやギアやワイパーなど、車両の操作状態を検出するための任意のセンサを利用しても良い。

ドライバ状態取得センサ３０は、ドライバの状態を検出するためのセンサ群である。ドライバの状態には、例えば、眠気があるか、脇見運転をしている、興奮している・冷静である、などの状態を検出するＥＣＵである。ドライバ状態取得センサ３０は、車内カメラ３１を有しており、画像認識により、視線や顔の向き、眼球や顔の動きなどを検出することによって、ドライバの状態を検出する。なお、カメラ以外にも、車内の音声を取得する集音マイク、ハンドルに設けられた生体センサ、脳波センサなどを用いて、ドライバの状態を検出しても良い。

自動運転制御ＥＣＵ５０は、車両の自動運転を行う。具体的には、各種センサから得られる情報から周辺の状況を判断し、アクセル量、ブレーキ量、操舵角などを制御することによって車両を制御する。自動運転制御ＥＣＵ５０は、また、自動運転を安全に行うための条件を満たしているかという判断を行ったり、当該条件を満たしていない場合に手動運転に切り替えるようドライバに通知したり、切替要求にドライバが応答しない場合に車両を安全に停止させたりする制御も行う。自動運転制御ＥＣＵ５０が行うこれらの処理の詳細については、後ほど説明する。

入力部６０は、ドライバから自動運転制御ＥＣＵ５０へ対して入力を行う手段であり、ボタン、スイッチ、タッチスクリーンなどである。ドライバは、入力部６０を介して、自動運転の開始や中止などの命令を自動運転制御ＥＣＵ５０へ入力可能である。

出力部７０は、自動運転制御ＥＣＵ５０からドライバへ対して情報を提示するための手段であり、ディスプレイやスピーカーなどである。自動運転制御ＥＣＵ５０は、自動運転が可能であることを知らせる通知や、自動運転を継続することができず手動運転に切り替えるように促す通知などを、出力部７０を介してドライバへ提示する。

以下、自動運転制御ＥＣＵ５０について詳しく説明する。ＥＣＵは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、センサ・アクチュエータ等との入出力インタフェースを備える電子制御ユニットである。自動運転制御ＥＣＵ５０は、ＲＯＭに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することで、図２に示すように、安全地点算出部５１、センサ精度判断部５２、通知部５３、車両制御部５４などの各機能部として動作する。

安全地点算出部５１は、自動運転制御中に、センサなどからの入力情報に基づいて、車両を安全に停止可能な地点を算出する機能部である。安全地点の算出は、センサからの情報入力がある度に行ってもよいし、定期的に行ってもよい。安全地点算出部５１は、停止するために必要な距離（停止距離）を求める。停止距離は、車速センサ２１から得られる自車両の車速、ＧＰＳ装置１１と地図情報から得られる現在走行中の車線位置、車載通信機１２や前方・側方センサ１３などから得られる周囲の車両の多寡などに応じて決定することができる。具体的には、自車両の車速が遅いほど停止距離は短く算出され、速いほど停止距離は長く算出される。また、走行中の車線位置が左側の車線（左側通行の場合）であるほど停止距離は短く、右側の車線であるほど停止距離は長く算出される。また、周囲に存在する車両の数が少ないほど停止距離は短く算出され、多いほど停止距離は長く算出される。これらのパラメータと停止距離との関係は、あらかじめテーブルとして格納することが簡便であるが、これらの関係を定義する関数式を用意しても構わない。また、ここでは３つのパラメータに基づいて停止距離を求めることとしているが、これら以外のパラメータに基づいて停止距離を求めてもかまわない。

次に、安全地点算出部５１は、ＧＰＳ装置１１から得られる現在位置と、地図情報から、車両が現在走行中の道路の前方における、安全に停止可能な場所を探し出す。この際、上記で求めた停止距離よりも前方に位置することを条件として、安全に停止可能な場所を探し出す。安全に停止可能な場所は、例えば、十分な幅を有する路側帯や、非常駐車帯、待避所などである。

安全地点算出部５１は、上記のようにして探し出した安全に停止可能な地点の緯度経度を、メモリに格納する。

センサ精度判断部５２は、自動運転制御ＥＣＵ５０が自動運転制御の際に用いるセンサ情報の精度が十分であるか否かを判断するための機能部である。センサ情報の精度が十分であるということは、自動運転を安全に行うための条件を満たしていると言える。

個々のセンサの検知精度が十分であるか否かの基準は、センサに応じて適宜設定すればよい。基本的には、センサが故障しているなどしてセンサ情報を取得できない場合や、故障はしていないが信号対雑音比が大きくなるなどして測定値の誤差が大きくなる場合などに、センサの検知精度が不十分とすればよい。例えば、無線信号やレーダーなどを用いるセンサ（ＧＰＳ装置１１、車載通信機１２、前方・側方センサ１３など）は、悪天候（豪雨や濃霧など）や建造物などの影響により、検知自体が不可能になったり、検出値の正確性が損なわれたりする。また、ドライバの状態を検出するセンサは、ドライバの体勢が崩れたりすることなどによって、ドライバの監視精度が損なわれる。

センサ精度判断部５２は、個々のセンサの検知精度に基づいて、センサ全体として十分な検知精度があるかを所定の判断基準に従って判定する。この所定の判断基準は、種々の基準を採用することができる。例えば、いずれか１つのセンサについてその検知精度が不十分であれば、自動運転を安全に行うことができないと判断してもよい。また、所定数以上のセンサについてその検知精度が不十分な場合に、自動運転を安全に行うことができないと判断してもよい。この判断の際に、センサの重要度に応じて重み付けをして判断を行うことも好ましい。そして、センサ全体として十分な検知精度がある場合には、自動運転
を安全に行えると判断し、十分な検知精度がない場合には、自動運転を安全に行えないと判断する。なお、センサ精度判断部５２は、センサが正しく機能しているか否かを判定しているだけであり、センサの検知精度が十分あったとしても、センシング内容に基づいて車両制御部５４が自動運転を安全に行えないと判断することもあり得る。

通知部５３は、自動運転を未実行の時に、自動運転を安全に実行可能と判断されれば、出力部７０を介してその旨をドライバに通知する。通知部５３は、また、自動運転実行中に、自動運転を安全に実行不可能と判断されれば、自動運転から手動運転に切り替えることを促す通知を、出力部７０を介してドライバへ通知する。

車両制御部５４は、車両を自動的に運転するために、各種センサから得られる情報に基づいて周辺の状況を判断して、アクセル量、ブレーキ量、操舵角などの制御を行う。具体的には、現在走行中の車線を保ち、かつ前方車両との車間距離を所定距離以上保つように車両の制御を行う。本実施形態においては、自動運転制御は従来技術の手法を用いて実現すればよいので、ここでは詳しくは説明しない。

本実施形態において、センサ精度判断部５２がセンサの検知精度が不十分で自動運転を安全に継続することが不可能であると判断し、かつ、通知部５３が手動運転に切り替えるようにドライバに通知したにも関わらずドライバが手動運転に切り替えなかった場合には、車両制御部５４は、安全地点算出部５１が求めた安全地点へ車両を誘導してそこに停車する制御を行う。ここで、安全地点算出部５１は、現在の状況において安全に停車できる場所を選択しているため、車両の停止は安全に実行できる。

＜方法＞
本実施形態の自動運転車両制御装置が実行する車両制御方法について、図３および図４のフローチャートを参照して説明する。図３は、自動運転機能がオフの時に実行する制御であり、図４は自動運転機能がオンの時に実行する制御である。

図３は、自動運転機能がオフのときに定期的に実行される処理を示すフローチャートである。自動運転制御ＥＣＵ５０は、周辺状況取得センサ１０から周辺状況を表すセンサ情報を取得し、車両走行状態取得センサ２０から自車両の走行状態を表すセンサ情報を取得し、ドライバ状態取得センサ３０からドライバの状態を表すセンサ情報を取得する（Ｓ３０１）。取得されたセンサ情報に基づいて、センサ精度判断部５２が、センサの検知精度が十分であるか（所定の基準を満たすか）を判断し、検知精度が十分であれば自動運転機能を安全に実行できるとみなし、不十分であれば自動運転機能を安全に実行できないとみなす（Ｓ３０２）。自動運転機能が安全に実行できなければ（Ｓ３０３−ＮＯ）、処理を終了する。一方、自動運転機能を安全に実行できる場合（Ｓ３０４−ＹＥＳ）は、通知部５３が出力部７０を介して自動運転が可能である旨をドライバへ通知する（Ｓ３０５）。ドライバが、入力部６０を介して自動運転制御ＥＣＵ５０に自動運転機能を開始する旨の通知を入力すると（Ｓ３０６−ＹＥＳ）、自動運転制御ＥＣＵ５０は自動運転を開始する（Ｓ３０７）。自動運転を開始する際には、車載通信機１２によって周囲の車両にその旨を通知する。

図４は、自動運転機能がオンの時に定期的に実行される処理を示すフローチャートである。自動運転制御ＥＣＵ５０は、周辺状況取得センサ１０から周辺状況を表すセンサ情報を取得し、車両走行状態取得センサ２０から自車両の走行状態を表すセンサ情報を取得し、ドライバ状態取得センサ３０からドライバの状態を表すセンサ情報を取得する（Ｓ４０１）。安全地点算出部５１は、取得されたセンサ情報および地図情報に基づいて、現在の状況において自車両が安全に停車できる場所を求めて、結果をメモリに記憶する（Ｓ４０２）。また、取得されたセンサ情報に基づいて、センサ精度判断部５２が、センサの検知
精度が十分であるか（所定の基準を満たすか）を判断し、検知精度が十分であれば自動運転機能を安全に継続（実行）できるとみなし、不十分であれば自動運転機能を安全に継続できないとみなす（Ｓ４０３）。自動運転機能が安全に継続できれば（Ｓ４０４−ＹＥＳ）、車両制御部５４は自動運転制御を継続する（Ｓ４０５）。一方、自動運転機能が安全に継続できない場合（Ｓ４０４−ＮＯ）には、通知部５３が、自動運転から手動運転に切り替えるようにドライバに促す通知を、出力部７０を介して出力する。この通知に応じて、ドライバが手動運転に切り替えた場合（Ｓ４０７−ＹＥＳ）には、処理を終了する。一方、手動運転に切り替える通知をしてから所定期間経過しても手動運転に切り替える入力がない場合（Ｓ４０７−ＮＯ）は、車両制御部５４は、安全地点算出部５１が算出してメモリに記憶してある安全地点に車両を誘導し、そこに停車するように制御する。なお、この安全地点への誘導の際に、車載通信機１２を介した通信やハザードランプの点灯などによって、安全地点へ待避中であることを周囲の車両に通知することが好ましい。

＜本実施形態の作用・効果＞
本実施形態にかかる自動運転車両制御装置によれば、センサから得られる情報の精度が十分で無い場合には、自動運転が開始されず、また、自動運転中であれば手動運転に切り替えるように促される。したがって、自動運転の安全性を高め、ドライバへの危険を未然に回避できる。また、手動運転に切り替える要求にドライバが応答しない場合に車両を停止させる場所を、定期的にあらかじめ算出している。したがって、ドライバが応答しない非常事態において、即座にかつ安全に車両を停止させることが可能となる。

１０ 周辺状況取得センサ
２０ 車両走行状態取得センサ
３０ ドライバ状態取得センサ
４０ 地図情報記憶部
５０ 自動運転制御ＥＣＵ

Claims (9)

1. 車両の走行状態、車両の周辺状況、および運転者の状態の少なくともいずれかを取得する検知手段と、
   車両を自動運転する自動運転手段と、
   自動運転を行うための条件を満たしているか否かを判断する判断手段と、
   を備え、
   前記判断手段は、前記検知手段の検知精度が所定の基準を満たさない場合に、自動運転を行うための条件を満たしていないと判断する、
   自動運転車両制御装置。
2. 前記自動運転手段は、自動運転中に前記判断手段により自動運転を行うための条件を満たしていないと判断された場合は、運転者に対して自動運転の解除を促す通知を行う、
   請求項１に記載の自動運転車両制御装置。
3. 前記自動運転手段は、前記判断手段により自動運転を行うための条件を満たしていると判断される場合のみ、自動運転を開始する、
   請求項１または２に記載の自動運転車両制御装置。
4. 地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、
   前記地図情報および前記検知手段から取得する車両の走行状態および車両の周辺状況に基づいて、車両を安全に停止可能な停車地点を定期的に算出する安全地点算出手段と、
   をさらに備え、
   前記自動運転手段は、自動運転の解除を促す通知をしても運転者が自動運転を解除しない場合には、車両を前記停車地点に誘導して停止させる、
   請求項２に記載の自動運転車両制御装置。
5. 自動運転車両制御装置が行う自動運転車両制御方法であり、
   車両の走行状態、車両の周辺状況、および運転者の状態の少なくともいずれかを取得する検知ステップと、
   車両を自動運転する自動運転ステップと、
   自動運転を行うための条件を満たしているか否かを判断する判断ステップと、
   を含み、
   前記判断ステップでは、前記検知ステップにおける検知精度が所定の基準を満たさない場合に、自動運転を行うための条件を満たしていないと判断する、
   自動運転車両制御方法。
6. 自動運転を行うための条件を満たしていないと自動運転中に判断された場合は、運転者に対して自動運転の解除を促す通知を行うステップをさらに含む、
   請求項５に記載の自動運転車両制御方法。
7. 自動運転を行うための条件を満たしていると判断される場合のみ、自動運転を開始する、
   請求項５または６に記載の自動運転車両制御方法。
8. 地図情報および前記検知ステップにおいて取得する車両の走行状態および車両の周辺状況に基づいて、車両を安全に停止可能な停車地点を定期的に算出する安全地点算出ステップと、
   自動運転の解除を促す通知をしても運転者が自動運転を解除しない場合には、車両を前記停車地点に誘導して停止させる停車ステップと、
   をさらに含む、請求項６に記載の自動運転車両制御方法。
9. 請求項５〜８のいずれかの方法に記載の各ステップをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。

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