JP6294247B2 - 車両走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自車両と移動体の衝突を回避する車両走行制御装置に関する。

従来、交差点等における歩行者、自転車などの移動体と自車両の衝突を未然に防ぎ、乗員の安全性や安心感を確保することを目的とした運転支援装置や車両走行制御装置が知られている。例えば、特許文献１には、横断歩道に向かっている移動体を検出し、自車両と移動体が交差する点までの到達時間差に基づき衝突回避支援を行うことが示されている。また、特許文献２には、移動体の速度変化を誘発するような環境変化を検知し、前記環境変化によって速度が変化した歩行者がいればドライバに知らせる運転支援が示されている。

特開２０１４−０９３０４０号公報 特許第４９６７０１５号

特許文献１の方法では、歩行者の現在の速度が将来に渡って一定であることを仮定し、到達時間差を算出して自車両の走行計画を行う。しかしながら、何らかの要因で歩行者の速度変化が生じた際に、走行計画通りの走行では衝突の危険が生じ、衝突を回避するための急制動を行って乗員の安心感を損なう可能性がある。

一方、特許文献２では歩行者の速度変化要因となりうる環境変化を取得してからドライバに対して警報を出すため、本装置を自動運転に適用した場合、走行計画の修正が間に合わず、急制動に頼らざるを得ない可能性がある。

本発明は、前記従来の事情に鑑みてなされたものであって、歩行者の将来の速度変化を予測し、予め走行計画を変更して乗員に対して知らせることで、乗員の安心感を高めることを目的とする。

上記目的は、自車両周辺の道路情報から前記自車両の目標走行軌道を生成する目標走行軌道生成手段と、前記自車両周辺の移動体の予測軌道と前記目標走行軌道が交差するか否かを判定する軌道交差判定手段と、前記軌道交差判定手段に基づき前記自車両の速度および走行軌跡を計画する走行計画手段と、を有する車両走行制御装置において、現在の信号情報、前記移動体の属性、道路形状、他移動体の少なくとも１つの位置関係をカメラを用いて取得し、前記信号情報の将来の変化をカメラを用いて予測又は通信を用いて取得し、前記移動体の速度変化を誘発するような将来の環境変化を予測する環境変化予測手段と、前記移動体の属性に基づき、前記移動体の最大速度を推定する最大速度推定手段と、前記移動体が前記環境変化時点から前記最大速度で移動すると、前記自車両との交差禁止時刻までに前記自車両との交点における道路幅の特定の割合以上まで到達できる場合に、前記環境変化時点から前記移動体が前記最大速度で移動することを予測し、上記場合に反する場合に、前記環境変化時点から前記移動体の移動速度が減少または停止することを予測する速度変化予測手段とを有し、前記走行計画手段は、前記速度変化予測手段で予測した情報に基づき、前記自車両と前記移動体との衝突が予測される場合に前記自車両の速度と走行軌跡の少なくとも１つを変更する走行計画の修正を行い、前記走行計画および自車情報に基づき操舵角および加減速度の指令値を決定することを特徴とする車両走行制御装置によって達成される。

本発明により、例えば交差点において、歩行者用信号が青表示から青点滅表示に変化するような、歩行者の走り出しを誘発しうる環境変化を事前に予測し、予め走行計画を変更できるので、急制動を伴う走行計画の変更が防止でき、乗員の安心感を高め、後続車に与える不安感を低減することが可能である。また、走行計画に基づき、乗員に情報表示する走行計画通りの走行が実現でき、かつ検知した移動体の予測内容を知らせることで、乗員が自ら想定した走行計画とのずれによる乗員の違和感や不安感を抑圧することが可能である。

車両走行制御装置１を搭載した車両の全体構成を示した説明図である。 車両走行制御装置１の実施例１の構成を示したブロック図である。 将来の信号情報取得方法の一例を示した図である。 走行制御手段３０の実施例１の構成を示したブロック図である。 到達時間算出時の各変数の定義を示した図である。 走行制御手段３０の実施例１のシステムフローを示した図である。 走行計画手段２８の実施例１のシステムフローを示した図である。 従来技術の車両挙動を示す図である。（環境１） 本発明の実施例１の車両挙動を示す図である。（環境１） 速度計画の一例を示す図であり、（ａ）は従来技術、（ｂ）は本発明の実施例１を示す。 本発明の実施例１の車両挙動を示す図である。（環境２） 本発明の実施例１の車両挙動を示す図である。（環境３） 本発明の実施例１の車両挙動を示す図である。（環境４） 走行計画手段２８の実施例２のシステムフローを示した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施例１を搭載した車両８１の全体構成を示した説明図である。ＦＬ輪は左前輪、ＦＲ輪は右前輪、ＲＬ輪は左後輪、ＲＲ輪は右後輪をそれぞれ意味する。

外界を認識するセンサ２、３、４、５の情報に基づき、車両の進行方向を制御するためのステアリング制御機構１０、ブレーキ制御機構１３、スロットル制御機構２０への指令値を演算する車両走行制御装置１を備える。また、当該車両走行制御装置１からの指令値に基づき上記ステアリング制御機構１０を制御する操舵制御装置８と、当該指令値に基づき上記ブレーキ制御機構１３を制御し各輪のブレーキ力配分を調整する制動制御装置１５と、当該指令値に基づきスロットル制御機構２０を制御しエンジンのトルク出力を調整する加速制御装置１９と、自車両８１の走行計画や周辺に存在する移動体の行動予測等を表示する表示装置２４を備える。

外界を認識するセンサとして、前方にカメラ２、左右側方にレーザレーダ３、４、後方にミリ波レーダ５を備えており、自車と周囲車両の相対距離及び相対速度を検出することができる。また、路車間または車車間の通信を行う通信装置２３を備える。尚、本実施例では、センサ構成の一例として上記センサの組み合わせを示しているが、それに限定するものではなく、超音波センサ、ステレオカメラ、赤外線カメラなどとの組み合わせでもよい。上記センサ信号が、車両走行制御装置１に入力される。

車両走行制御装置１は、図１に詳細に示していないが、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力装置を有する。上記ＲＯＭには、図２および図３を用いて説明する車両走行制御のフローが記憶されている。詳細は後述するが、車両走行制御装置１は、生成した走行計画に従って車両走行を制御するための各アクチュエータ１０、１３、２０の指令値を演算する。各アクチュエータ１０、１３、２０の制御装置８、１５、１９は、車両走行制御装置１の指令値を通信により受信し、当該指令値に基づき各アクチュエータ１０、１３、２０を制御する。

次に、ブレーキの動作について説明する。ドライバが車両を運転している状態では、ドライバのブレーキペダル１２を踏む踏力を、ブレーキブースタ（不図示）で倍力し、マスタシリンダ（不図示）によって、その力に応じた油圧を発生させる。発生した油圧は、ブレーキ制御機構１３を介して、ホイルシリンダ１６に供給される。ホイルシリンダ１６ＦＬ〜１６ＲＲは、シリンダ（不図示）、ピストン、パッド、等から構成されており、マスタシリンダ９から供給された作動液によってピストンが推進され、ピストンに連結されたパッドがディスクロータに押圧される。尚、ディスクロータは、車輪（不図示）とともに回転している。そのため、ディスクロータに作用したブレーキトルクは、車輪と路面との間に作用するブレーキ力となる。以上により、ドライバのブレーキペダル操作に応じて、各輪に制動力が発生させることができる。

制動制御装置１５は、図１に詳細に示していないが、車両走行制御装置１と同様に例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力装置を有する。制動制御装置１５には、前後加速度、横加速度、ヨーレートを検出可能なコンバインセンサ１４と、各輪に設置された車輪速センサ１１ＦＬ〜１１ＲＲと、上述の制動制御装置１５からのブレーキ力指令と、後述する操舵制御装置８を介しハンドル角検出装置２１からのセンサ信号が入力されている。又、制動制御装置１５の出力は、ポンプ（不図示）、制御バルブを有するブレーキ制御機構１３に接続されており、ドライバのブレーキペダル操作とは独立に、各輪に任意の制動力を発生させることができる。制動制御装置１５は、上記情報に基づいて車両のスピン、ドリフトアウト、車輪のロックを推定し、それらを抑制するように該当輪の制動力を発生させ、ドライバの操縦安定性を高める役割を担っている。又、車両走行制御装置１が、制動制御装置にブレーキ指令を通信することで、車両に任意のブレーキ力を発生させることができ、ドライバの操作が生じない自動運転においては自動的に制動を行う役割を担っている。但し、本発明では上記制動制御装置に限定するものではなく、ブレーキバイワイヤ等のほかのアクチュエータを用いてもよい。

次に、ステアリングの動作について説明する。ドライバが車両を運転している状態では、ドライバがハンドル６を介して入力した操舵トルクとハンドル角をそれぞれ操舵トルク検出装置７とハンドル角検出装置２１で検出し、それらの情報に基づいて操舵制御装置８はモータを制御しアシストトルクを発生させる。尚、操舵制御装置８も、図１に詳細に示していないが、車両走行制御装置１と同様に例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力装置を有する。上記ドライバの操舵トルクと、モータによるアシストトルクの合力により、ステアリング制御機構１０が可動し、前輪が切れる。一方で、前輪の切れ角に応じて、路面からの反力がステアリング制御機構に伝わり、路面反力としてドライバに伝わる構成となっている。

操舵制御装置８は、ドライバのステアリング操作とは独立に、モータ９によりトルクを発生し、ステアリング制御機構１０を制御することができる。従って、車両走行制御装置１は、操舵制御装置８に操舵力指令を通信することで、前輪を任意の切れ角に制御することができ、ドライバの操作が生じない自動運転においては自動的に操舵を行う役割を担っている。但し、本発明では上記操舵制御装置に限定するものではなく、ステアバイワイヤ等のほかのアクチュエータを用いてもよい。

次に、アクセルについて説明する。ドライバのアクセルペダル１７の踏み込み量はストロークセンサ１８で検出され、加速制御装置１９に入力される。尚、加速制御装置１９も、図１に詳細に示していないが、車両走行制御装置１と同様に例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力装置を有する。加速制御装置１９は、上記アクセルペダル踏み込み量に応じてスロットル開度を調節し、エンジンを制御する。以上により、ドライバのアクセルペダル操作に応じて車両を加速させることができる。又、加速制御装置はドライバのアクセル操作とは独立にスロットル開度を制御することができる。従って、車両走行制御装置１は、加速制御装置に加速指令を通信することで、車両に任意の加速度を発生させることができ、ドライバの操作が生じない自動運転においては自動的に加速を行う役割を担っている。

図２は、本発明の実施例１の構成の一部を説明するブロック図である。図２の実施例では、車両走行制御装置１は少なくとも自車情報取得手段２５、道路情報取得手段２６、移動体検出手段２７、信号情報取得手段２８、走行制御手段３０から構成されている。

自車情報処理手段２５は、自車両８１の現在位置特定および動作状態量取得を行う。現在位置特定の処理は、ＧＰＳ（不図示）、センサ２〜５の少なくとも１つによって取得した外界情報から自車両８１の位置を特定する。ＧＰＳによる現在位置取得のほか、例えば、カメラ２によって自車両８１周辺の画像データを取得し、記憶している外界画像と位置情報を照合して、自車両８１の位置を特定しても良い。あるいは、画像などによって特定のランドマークを認識し、ランドマークと自車両８１の相対位置情報とランドマークの絶対位置情報から自車両８１の位置を特定する方法などもある。また、動作状態量取得処理において取得する動作状態量の具体例としては、コンバインセンサ１４から取得した速度、前後加速度、横方向加速度、ヨーレート、ヨー角およびハンドル角検出装置２１から取得したステアリング操舵角等がある。

道路情報取得手段２６は、自車両８１がいる周辺の道路情報、あるいは、地図情報から、自車両８１が走行する予定の情報および目標走行軌道を取得する。例えば、本発明の一実施例として、自車両８１がある交差点の右左折動作を行う場合、自車両８１が右左折する交差点に関する情報を取得する。交差点・道路情報に関しては、例えば、交差点の道路の車線数、道路幅、道路の交差角、車線幅、中央分離帯幅、横断歩道幅、横断歩道の交差点からのセットバック量、信号の有無などが挙げられる。このような道路情報は、地図情報の一つとして、保有しても良いし、通信装置２３を介して、地図・道路情報データとして、取得しても良い。特に、通信装置２３を介して、地図・道路情報データをデータセンタ等から取得する場合は、最新の地図・道路情報を取得することができるという効果がある。また、カメラ２によって取得した画像情報から道路情報を取得しても良い。取得した地図・道路情報データは自車情報取得手段２５における自車両８１の位置特定に活用する。

移動体検出手段２７は、自車両８１に搭載されたセンサ２から５にて取得した周辺外界情報から自車両８１周辺の障害物の位置情報、当該障害物が移動体である場合には移動体の位置、速度情報等を求める。カメラ２の画像データを用いる場合は、複数の障害物、移動体に対して、同時に種類を識別して、情報を取得することが可能である。特に、２つのカメラを用いたステレオカメラでは、移動体や障害物の相対距離、相対速度を検出することもできるため、優位である。

信号情報取得手段２８は、自車両８１に搭載されたセンサ２〜５を用いて自車両８１近傍の交差点における現在の信号表示を取得し、歩行者用信号の残時間表示を認識して当該信号の将来の変化を予測する。あるいは、通信装置２３を用いて、路車間通信により現在および将来の信号表示を取得してもよい。また、自車両８１近傍の交差点に限定する必要はなく、センサ２〜５により検知可能、または通信装置２３により取得可能な範囲に存在する複数の信号情報を取得し、所定時間の間、記憶する手段を備えても良い。センサ２〜５により検知した信号情報に基づき将来の変化を予測する場合、地図情報に関連付けられた信号変化時間の情報を記憶または取得する手段を備える。

図３は、カメラ２を用いて遠方の信号の変化を検知し、前記信号の将来の変化を予測する手法の一例を示す。自車両８１は目標走行軌道８３に沿って走行を行っており、直近の信号は直進、その一つ先の信号で右折するという目標走行軌道に従って走行している。時刻（Ｔ０）で、右折予定の交差点が赤から青に変化したことを検知すると、予め取得した当該信号の青表示時間Δｔに基づき、当該信号が青表示から変化する時刻をＴ０＋Δｔとして予測する。この手法は、通信を必要としないことから、システムが車両内で完結する点で優位であるが、道路の曲率が一定以下であること、該当する信号の青信号表示時間が一定以下であることなど、特定の条件でのみ有効である。

走行制御手段３０は、自車情報処理手段２５、道路情報処理手段２６、移動体検出手段２７、信号情報処理手段２８から取得した各情報に基づき、操舵角指令値および加減速指令値を生成し、操舵制御装置８、加速制御装置１９、制動制御装置１５にそれぞれ通信で指令値を伝送する。この時、移動体の行動予測結果、自車両８１の走行計画等の情報を表示装置２４に表示してもよい。

図４は走行制御手段３０の構成を説明するブロック図である。図４の実施例では、走行制御手段３０は自車情報３１、道路情報３２、移動体情報３３、信号情報３４を入力とし、少なくとも目標走行軌道生成手段３５、軌道交差判定手段３６、最大速度推定手段３７、環境変化予測手段３８、速度変化予測手段３９、走行計画手段４０、指令値演算手段４１から構成されている。

自車情報３１は、自車情報取得手段２５により取得した自車位置の情報および動作状態量、道路情報３２は、道路情報取得手段２６により取得した走行予定の道路に関する情報、移動体情報３３は、移動体検出手段２７により取得した自車両８１周辺に存在する移動体の現在位置、移動方向、属性等の情報、信号情報３４は、信号情報取得手段２８により取得した現在および将来の信号表示色などの情報である。

目標走行軌道生成手段３５は、走行予定の道路に関する情報から、自車両８１の目標走行軌道を生成する。具体的な軌道生成手段の方法は、例えば、車両に搭載したナビゲーションシステム（不図示）から、乗員の目的地情報およびルート情報を取得し、走行予定の道路に関する情報から、走行車線を決定し、前記走行車線内を通る軌道を生成する。その際、軌道上に障害物がある場合、障害物を避けるように随時軌道の修正を行う。また、交差点等の車線が存在しない箇所においては、取得した交差点形状等の情報に基づき、走行車線同士をつなぐなめらかな軌道を生成する。なお、目標走行軌道生成方法は上記に限ったものではなく、地図情報に関連づけた目標走行軌道を予め取得しても良い。

軌道交差判定手段３６は、自車両８１の周辺に存在する移動体の進行方向に基づき、前記移動体の将来の軌道を予測し、目標走行軌道生成手段３５で取得した自車両８１の目標走行軌道と、前記移動体の予測軌道が交差するか否かの判定を行う。

最大速度推定手段３７は、検出した移動体の属性から、移動体が出しうる最大の速度を推定する。ここで属性の具体例として、自転車・歩行者・車椅子等の分類、センサ２〜５で取得可能な歩行姿勢、身長、荷物・帽子・傘の有無等がある。これら属性から移動体の年齢、性別、自車接近認識の有無等を推定し、推定した属性に基づき所定の速度を最大速度として推定する。また、検出した移動体の情報を所定の時間に渡って記憶する記憶手段を備えても良く、記憶手段に保存された移動体の一定期間の行動から確率または統計的に移動体の最大速度を算出してもよい。

環境変化予測手段３８は、自車両８１周辺の道路状況および将来の信号変化から、前記移動体の速度変化を誘発するような将来の環境変化を予測する。ここで、移動体の速度変化を誘発するような環境変化とは、過去に移動体の速度変化が事故やニヤミスにつながった事例において、移動体の速度変化を誘発する要因となった環境変化として定義される。移動体の速度変化を誘発するような環境変化の具体例として、歩行者用信号の青表示の残り時間減少、青表示から青点滅表示への変化、前記移動体に対する自車両８１含む他移動体の接近、前記移動体の進行方向に存在する踏切の鳴動開始等がある。これらの速度変化要因を記憶する手段を備え、前記道路状況および前記将来の信号変化と、記憶されたデータを対照することで、前記環境変化が前記移動体の速度変化要因であるか否かを判定する。なお、判定は現在の周辺環境を入力とする関数を用いて算出しても良い。

移動体の速度が予測に反して変化した、あるいは変化予測に反して変化しなかった場合、その時の周辺環境や移動体の位置関係等の情報を記憶手段に記憶し、速度変化要因の記憶データを更新し、速度変化要因となる環境変化情報をより精度の高いものに更新することが可能である。あるいは通信装置２３を用いて、当該情報をデータベースセンタに伝送し、他車両から集めた同様のデータとともに解析する構成にしても良い。この場合、多数のデータが集積することから、速度変化要因推定の精度が向上するため、優位である。

速度変化予測手段３９は、環境変化予測手段３８によって、移動体の速度変化が生じるような将来の環境変化が予測された場合、最大速度推定手段３７にて推定した最大速度に基づき、前記移動体の将来の予測速度を修正する。図５に示すように、環境変化がＴ１秒後に生じると予測した場合のＴ（＞Ｔ１）秒後における移動体８２の予測軌道８４に沿った移動距離をＸ、現在速度をＶ０、最大速度をＶｍａｘとおく。移動距離Ｘは数式１の通りとなる。
〔数１〕
Ｘ＝Ｖ０・Ｔ１＋Ｖｍａｘ・（Ｔ−Ｔ１）
自車両８１との交差禁止時刻であるＴ２秒後までに、Ｘが自車両８１の目標走行軌跡８３と移動体８２の予測軌道８４との交点８５における道路幅Ｌｒｏａｄの所定の割合以上に達する場合、速度変化予測手段３９は移動体８２がＴ１秒後から速度Ｖｍａｘで移動すると予測する。ここで道路幅の所定の割合は、一般的な２車線道路の交差点では、移動体８２が横断しようとしている側の車線の中央である２５％程度に設定する。この値は、道路形状または前記移動体の属性によって変更しても良い。一方、Ｘが所定の割合以下であった場合、速度変化予測手段３９は移動体８２がＴ１秒後から速度をＶ１（＜Ｖ０）に減少させ、自車両８１との交点に有限時間ではたどり着かないことを予測する。ここで交差禁止時点の具体例として、歩行者用信号の青点滅から赤表示への変化、踏切における遮断機の降下完了がある。

走行計画手段４０は、軌道交差判定手段３６で目標走行軌道８３と予測軌道８４が交差すると判定した場合、自車情報に基づき、自車両８１から交点８５、および前記移動体から交点８５までの距離Ｌ０、Ｌ１をそれぞれ求める。また、速度変化予測手段３９から、環境変化予測時間Ｔ１、前記移動体の現在速度Ｖ０、速度変化後の前記移動体の速度Ｖｍａｘから、前記移動体が前記交点に到達するまでの時間Ｔ２を数式２の通り求める。
〔数２〕
Ｔ２＝｛Ｌ１＋（Ｖ１−Ｖｍａｘ）・Ｔ１｝／Ｖ１
自車両８１の交点までの平均速度をＶ’とおくと、自車両８１と移動体８２の交点８５への到達時間差（ΔＴＴＣ）は数式３の通りとなる。
〔数３〕
ΔＴＴＣ＝Ｌ０／Ｖ’−Ｔ２
ΔＴＴＣが０に近づくことは、自車両８１と移動体８２が交点８５で衝突すること意味するため、走行計画手段４０は、｜ΔＴＴＣ｜が所定の値以上となるようなＶ’を求め、速度の平均値がＶ’となるよう速度計画を行う。自車両８１および移動体８２には特定の大きさがあるため、｜ΔＴＴＣ｜が０より大きい値であっても、過度に小さいと自車両８１と移動体８２の衝突の可能性が生じる。一方、｜ΔＴＴＣ｜を大きく取りすぎると、移動体が複数存在する環境下で自車両８１がいつまで経っても発進できない状況が発生しうる。従って、所定値は衝突回避確保と、頻繁な加減速の抑圧が両立可能な値、例えば２秒程度に設定する。

指令値演算手段４１は、走行計画手段４０から取得した目標走行軌道および速度計画に車両挙動が追従するように、自車位置および動作状態量に基づき、操舵角指令値および加減速指令値を生成し、操舵制御装置８、加速制御装置１９、制動制御装置１５にそれぞれ通信で指令値を伝送する。この時、移動体の行動予測結果、自車両８１の走行計画等の情報を表示装置２４に表示してもよい。

図６は本発明の実施例１のシステムフローを説明するフロー図である。このフローでは、毎計算ステップ毎に走行計画の修正要否を判定し、要修正の場合には所定の手段に従って走行計画の変更を行う。

まず、自車両８１の目標走行軌道を生成し（Ｓ５０）、次に自車両８１周辺の移動体を検知し（Ｓ５１）、自車両８１の目標走行軌道８３と、移動体８２の予測軌道８４が交差するか否かを判定する（Ｓ５２）。ＹＥＳの場合はＳ５３へ進み、ＮＯの場合は目標走行軌道および速度計画を変更せずに指令値演算手段４３に渡す。

次に、移動体８２の予測軌道８４が交差すると判定した場合、現在の周辺環境を認識する（Ｓ５３）。認識した環境を基に、将来の環境変化を予測し（Ｓ５４）、その環境変化が移動体８２の速度変化要因か否かを判定する（Ｓ５５）。ＮＯの場合、移動体８２の現在の速度が所定の時間維持されると仮定し、自車両８１の現在の走行計画で移動体８２と衝突する可能性があるか否かを判定する（Ｓ７１）。

Ｓ５５がＹＥＳの場合、Ｓ６１に進み、移動体８２の最高速度推定を行う。推定した最高速度に基づき、予測した将来の環境変化時点から、移動体８２が前記最高速度で移動した場合に、自車両８１との交差禁止時刻までに道路幅の所定の割合以上まで到達できるか否かを判定する（Ｓ６２）。Ｓ６２がＹＥＳの場合、移動体８２の予測速度を、環境変化時点から後に関して、前記最高速度に変更する。一方、Ｓ６２がＮＯの場合、移動体８２の予測速度を、環境変化時点から後に関して減少し、自車両８１との交点８５に達する前の地点でゼロとなるような予測速度に変更する。以上のような予測速度の変更を行った後、自車両８１の現在の走行計画で移動体８２と衝突する可能性があるか否かを判定する（Ｓ７１）。ここでは、走行計画手段４０により、ＴＴＣの時間差に基づく衝突判定を行う。

Ｓ７１で衝突可能性がないと判断した場合（ＮＯ）、自車両８１の目標走行軌道および速度計画を変更せずに、指令値演算手段４１に渡す（Ｓ７３）。一方、Ｓ７１で衝突の可能性があると判定された場合、Ｓ７２に進み、走行計画手段４０が衝突を回避するように速度計画を変更する。Ｓ７３の指令値演算が終了すると、図６のスタートに戻り、次の計算ステップ(十ミリ秒乃至数百ミリ秒後)で走行計画を開始する。即ち、自車両８１と移動体の衝突可能性を常に監視し、衝突可能性があると判定された場合に直ちに走行計画変更が行われる構成となっている。

図７を用いて、走行計画手段４０のシステムフロー（Ｓ７１，Ｓ７２）の具体的な動きを説明する。まず、目標走行軌道生成手段３５で生成した自車両８１の目標走行軌道８３を取得し（Ｓ１０１）、目標走行軌道８３の形状等から、自車両の速度目標値である速度計画を生成する（Ｓ１０２）。次に、速度変化予測手段３９で予測した移動体８２の将来の速度予測情報を所得し（Ｓ１０３）、前記速度計画および前記速度予測情報から、数式３に従い到達時間差ΔＴＴＣを算出し（Ｓ１０４）、｜ΔＴＴＣ｜が所定値以上か否かを判定する（Ｓ１０５）。｜ΔＴＴＣ｜が所定値以上である場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、衝突可能性は無いと判断し、前記速度計画から変更せず、指令値演算手段４１に前記速度計画および目標走行軌道８３を受け渡す。

一方、Ｓ１０５で｜ΔＴＴＣ｜が所定値未満である場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、Ｓ１１１に進み、｜ΔＴＴＣ｜が所定値以上となるよう、自車両８１の速度計画の平均値Ｖ’を算出する（Ｓ１１１）。算出方法の一例として、｜ΔＴＴＣ｜の所定値をＴ＿と設定した場合に、前記速度計画の平均値Ｖ’は数式４の通り設定する（Ｓ１１１）。
〔数４〕
Ｖ’＝Ｌ０／（Ｔ２＋Ｔ＿）
ここで、交差する移動体は１つとは限らないため、検知範囲に存在し、かつ自車両８１の目標走行軌道８３と交差する全ての移動体に対して、順に｜ΔＴＴＣ｜を算出し（Ｓ１１２）、｜ΔＴＴＣ｜が所定値未満となる移動体が存在すれば（Ｓ１１２：ＮＯ）、Ｓ１１１に戻って平均速度Ｖ’を再計算する。以上を検知した移動体の数だけ繰り返し、全ての移動体に対して｜ΔＴＴＣ｜以上となれば（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、その時の平均速度Ｖ’に基づき速度計画を修正し（Ｓ１１３）、指令値演算手段４１に受け渡す。具体的な速度修正方法の一例として、走行計画変更期間における速度をＶ’の一定値にする、自車両８１の現在速度および走行計画終了時点での目標速度から、平均速度がＶ’となるように所定の加速度および加減速開始地点を算出する、前記現在速度、前記目標速度及び加速度変動制限値を拘束条件とする最適値を算出する、などの方法がある。

移動体の速度変化予測結果、及び前記速度変化予測結果に基づく自車両８１の速度計画の内容を、表示装置２４で乗員に示すことが望ましい。表示する情報の具体例としては、自車両８１の周辺に存在する移動体の表示および予測移動軌道の表示、自車両８１と前記移動体との軌道交差有無、ＴＴＣ、自車両８１の現在の走行計画およびこれからとる行動等が挙げられる。乗員の操作が介在しない自動走行の場合、乗員の想定する走行と、車両が実際に行った走行の間に相違が生じることは、乗員の不安感につながる。表示装置２４により、前記相違を低減し、乗員の安心感をさらに高めることが可能である。

図８乃至図１３を用いて、本発明の実施例１の作用を説明する。信号のある２車線道路の交差点で、自車両８１は車両走行制御装置１により自動走行で右折しようとしたところ、歩行者用信号の点滅開始という環境変化が発生する状況を想定する（環境１）。図８は従来技術を想定してＳ５３乃至Ｓ５５およびＳ６１乃至Ｓ６４のステップを省略した場合、図９は本発明の実施例１を適用し、全てのステップを適用した場合の車両挙動を示している。自車両８１が交差点に差し掛かったとき、交差点方向に向かっている移動体８２（例えば歩行者）を検知し（Ｓ５１）、自車両の目標走行軌道８３と、移動体８２の移動方向の延長である予測軌道８４が交差することを検知する（Ｓ５２：ＹＥＳ）。

従来技術では、図１０（ａ）左に示すように、移動体８２の速度が現在時刻（Ｔ０）時点での速度Ｖ０を維持すると仮定し、自車両との衝突判定を行う（Ｓ７１）。その結果、自車両８１の目標走行軌道８３と、移動体８２の予測軌道８４が交差する点である交点８５に自車両８１が達する時、移動体８２はその手前にいるため衝突可能性は無いと判定し（Ｓ７１：ＮＯ）、図１０（ａ）右のように現在の速度計画を維持する。ところが時刻（Ｔ１）で歩行者用信号８６が点滅し、それに応じて移動体８２が速度Ｖｍａｘで走り出すと、衝突可能性があると判定し（Ｓ７１：ＹＥＳ）、速度計画の変更（Ｓ７２）を実施した結果、図１０（ａ）右のように時刻（Ｔ１）以降の速度を急激に落とす急制動を行うことになり、乗員の不安感につながる。

一方、本発明によると、目標走行軌道８３と予測軌道８４が交差することを検知した際（Ｓ５２：ＹＥＳ）、交差点の形状、現在および将来の信号変化、移動体の属性などをセンサにより予測または通信により取得し（Ｓ５３）、時刻（Ｔ１）の時点で歩行者用信号８６が緑点滅表示に変化し、時刻（Ｔ２）の時点で歩行者用信号８６が赤表示に変化するという将来の変化を予測する（Ｓ５４）。環境変化予測手段３９に備わっている記憶手段において、歩行者用信号の点滅は歩行者の速度変化要因であると予め記憶していることから、当該環境変化は移動体の速度変化要因であると判定し（Ｓ５５：ＹＥＳ）、移動体の最高速度を推定する（Ｓ６１）。ここでは移動体の身長や歩行姿勢等から、現在の速度Ｖ０よりも高いＶｍａｘまでの速度を出しうると推定し、数式１に従い、時刻（Ｔ２）における移動体８２の予測位置Ｘを算出する。Ｘが道幅の所定値以上と算出された場合（Ｓ６２：ＹＥＳ）、図１０（ｂ）左に示す通り、時刻（Ｔ１）の時点から移動体８２は最高速度Ｖｍａｘで移動することを予測する（Ｓ６３）。移動体８２の速度変化予測値から、到達時間差ΔＴＴＣを再度算出し、現状のままの走行計画では衝突可能性があることを判定し（Ｓ７１：ＹＥＳ）、図１０（ｂ）右に示すように、自車両８１の速度を落とすような速度計画の変更を行い（Ｓ７２）、｜ΔＴＴＣ｜を増大させて衝突回避を実現する。変更した速度計画に従って、車両の各アクチュエータ８、１５、１９に指令値が伝送される（Ｓ７３）。これにより、急制動を伴う走行計画の変更が抑圧され、乗員および後続車への違和感や不安感を低減可能である。

以上では、歩行者用信号の緑表示から緑点滅表示の瞬間を環境変化時点としたが、残時間表示機能付きの歩行者用信号の場合、残り時間を示すゲージが残り少数になった時点を環境変化時点としても良い。また、残時間が数値で表示されている場合、所定の時間（例えば５秒前）を環境変化時点としても良い。

以上が本発明の実施例１の作用であるが、実施例１は上記の環境以外にも適用可能である。図１１では、信号のある２車線道路の交差点で、自車両８１は車両走行制御装置１により自動走行で右折しようとしたところ、時刻（Ｔ０）で歩行者用信号が点滅しており、歩行者の横断開始前の時刻（Ｔ１）に歩行者用信号の赤への変化という環境変化が発生する状況を想定する（環境２）。この時、本発明では数式１に従い、時刻（Ｔ２）における移動体８２の予測位置Ｘを算出し、Ｘが道幅の所定値以下と算出する（Ｓ６２：ＮＯ）。従って、時刻（Ｔ１）の時点から移動体８２は速度を落として横断をやめることを予測し（Ｓ６４）、衝突可能性がないと判断して（Ｓ７１：ＮＯ）、自車両８１は速度計画を変更せずに右折を行う。これにより、減速が不必要な状況で減速することを防ぎ、乗員および後続車への違和感や不安感を低減可能である。

図１２では、右折先が４車線道路という交差点で、自車両８１は車両走行制御装置１により自動走行で右折しようとしたところ、時刻（Ｔ１）に対向の左折車が横断歩道に接近という環境変化が発生する状況を想定する（環境３）。この時の本発明の動きは、環境１と同様、移動体の速度増加を予測して自車両の速度計画を下方修正する。他車両８７が移動体８２に接近する時刻（Ｔ１）は、他車両８７と当該交差点の距離および他車両の速度から予測可能である。この際、対向車の左折意思を確認するための手法として、対向車のウィンカー点灯をカメラ２で検知することが一例として挙げられる。また、ウィンカー点灯しない車両に対しては、交差点前での他車両８７の速度変化を検知し、対向車線の交通状態と照らして不自然な減速を行う他車両８７に対して、当該交差点での左折を予測することも可能である。

図１３では、交差点の直近に踏切が存在し、自車両８１は車両走行制御装置１により自動走行で右折しようとしたところ、時刻（Ｔ１）に踏切警報機８８の鳴動という環境変化が発生する状況を想定する（環境４）。この時の本発明の動きは、環境１と同様、移動体の速度増加を予測して自車両の速度計画を下方修正する。踏切鳴動開始時刻（Ｔ１）の取得方法として、路車間通信による取得、列車接近警報装置無線の受信による列車の接近検知が一例として挙げられる。

実施例１では、移動体８２の交点８５通過後に自車両８１が交点を通過する場合、移動体８２の速度増加を予測すると、自車両８１は従来技術と比較して速度を増加させる。この際、移動体が予測通りに速度増加しなかった場合、逆に衝突危険性を生じさせ、衝突回避のための急制動を行う必要性が生じうる。したがって、本発明において、走行計画手段４０は、移動体８２が速度増加を生じた結果として｜ΔＴＴＣ｜が所定値を下回るという状況に限定して、自車両の速度計画を見直すという構成にしてもよい（実施例２）。

実施例２のシステムフローの具体例について、図１４を用いて説明する。まず、目標走行軌道生成手段３５で生成した自車両８１の目標走行軌道８３を取得し（Ｓ１０１）、目標走行軌道８３の形状等から、自車両の速度目標値である速度計画を生成する（Ｓ１０２）。次に、速度変化予測手段３９で予測した移動体８２の将来の速度予測情報を所得し（Ｓ１０３）、前記速度計画および前記速度予測情報から、数式３に従い到達時間差ΔＴＴＣを算出し（Ｓ１０４）、｜ΔＴＴＣ｜が所定値以上か否かを判定する（Ｓ１０５）。

｜ΔＴＴＣ｜が所定値以上である場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、今度は移動体８２の現在速度が交点８５までの間維持されること（移動体８２の速度が変化しないこと）を仮定し、｜ΔＴＴＣ｜を計算する（Ｓ１２１）。その結果、｜ΔＴＴＣ｜が所定値以上である場合（Ｓ１２２：ＹＥＳ）、衝突可能性は無いと判断し、前記速度計画から変更せず、指令値演算手段４１に前記速度計画および目標走行軌道８３を受け渡す。

一方、Ｓ１２２で｜ΔＴＴＣ｜が所定値未満である場合（Ｓ１２２：ＮＯ）、Ｓ１１１に進み、｜ΔＴＴＣ｜が所定値以上となるよう、自車両８１の速度計画の平均値Ｖ’を算出する（Ｓ１１１）。その後は、図７で説明した実施例１と同様である。この実施例により、移動体の速度変化予測が当たらなかった場合のリスクを低減でき、乗員の安心感をより高めることができる。

以上の実施例では、車両走行制御装置１により自動走行を行う場合について述べたが、ドライバが運転操作する車両に搭載する運転支援システムに対しても適用可能である。この場合、ドライバの現在の運転状態から、自車両の将来の走行経路および速度を予測し、その予測に従って走行すると速度変化した移動体との衝突危険がある場合に、ドライバに警告を与えることができる。また、衝突回避のための緊急自動ブレーキを従来技術より早期にかけることが可能であるため、より確度の高い衝突回避システムを実現する。

また、以上の実施例では、移動体の将来の速度変化を、将来の環境変化から予測しているが、移動体の行動意思を直接検知する手段によって、当該移動体の速度変化予測の確度を高めることが可能である。例えば、自車両が移動体の持つ携帯端末との通信手段を備え、当該携帯端末から当該移動体の移動予定経路を通信で取得することにより、当該移動体の交差点での横断意思をより高い確度で判定することが可能となり、自車両８１の目標走行軌道と、移動体の予測軌道が交差するか否かの判定がより正確となる。

以上、実施例について説明したが、具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。

１ 車両走行制御装置
２〜５センサ
８ 操舵制御装置
１５ 制動制御装置
１９ 加速制御装置
２３ 通信装置
２４ 表示装置
２５ 自車情報取得手段
２６ 道路情報取得手段
２７ 移動体検出手段
２８ 信号情報取得手段
３０ 走行制御手段
３５ 目標走行経路生成手段
３６ 軌道交差判定手段
３７ 最大速度推定手段
３８ 環境変化予測手段
３９ 速度変化予測手段
４０ 走行計画手段
４１ 指令値演算手段
８１ 自車両
８２ 移動体（歩行者・自転車）
８３ 自車両８１の目標走行軌道
８４ 移動体８２の予測軌道
８５ 自車両８１と移動体８２の交点
８６ 歩行者用信号機
８７ 他車両
８８ 踏切警報機

Claims (9)

1. 自車両の目標走行軌道を生成する目標走行軌道生成手段と、
   自車両周辺の移動体の予測軌道を生成する移動体予測軌道生成手段と、
   前記予測軌道と前記目標走行軌道が交差するか否かを判定する軌道交差判定手段と、
   前記軌道交差判定手段に基づき前記自車両の速度および走行軌跡を計画する走行計画手段と、
   を有する車両走行制御装置において、
   現在の信号表示と、前記移動体の属性と、道路形状と、自車両周辺の移動体と自車両との位置関係とをカメラを用いて取得し、信号表示の将来の変化を前記カメラを用いて予測又は通信を用いて取得し、前記移動体の速度変化を誘発するような将来の環境変化を予測する環境変化予測手段と、
   前記移動体の属性に基づき、前記移動体の最大速度を推定する最大速度推定手段と、
   前記移動体が前記環境変化時点から前記最大速度で移動すると、前記自車両との交差禁止時刻までに前記自車両との交点における道路幅の特定の割合以上まで到達できる場合に、前記環境変化時点から前記移動体が前記最大速度で移動することを予測し、到達できない場合に、前記環境変化時点から前記移動体の移動速度が減少または停止することを予測する速度変化予測手段と、 を有し、
   前記走行計画手段は、前記速度変化予測手段で予測した情報に基づき、前記自車両と前記移動体との衝突が予測される場合に前記自車両の速度と走行軌跡の少なくとも１つを変更する走行計画の修正を行い、前記走行計画および自車情報に基づき操舵角および加減速度の指令値を決定することを特徴とする車両走行制御装置。
2. 前記自車両の乗員に対して情報表示する表示装置を備え、前記表示装置は、前記移動体の将来の移動予測および前記自車両の走行計画を表示することを特徴とする請求項１に記載の車両走行制御装置。
3. 前記信号表示は歩行者用信号表示を含み
   前記環境変化予測手段は、前記歩行者用信号表示が青表示から青点滅表示へ変化するか否か、残時間表示機能付の歩行者用信号が残時間僅かであるか否か、前記移動体に対する前記自車両または他移動体との接近が生ずるか否か、踏切が鳴動開始するか否かの少なくとも１つを検知し、前記移動体の速度増加を予測することを特徴とする請求項１に記載の車両走行制御装置。
4. 前記速度変化予測手段は、歩行者用信号の青点滅表示から赤表示へ変化する時刻、踏切の遮断機が降下完了する時刻の少なくとも１つを前記自車両との交差禁止時刻として予測または検知し、前記時刻における前記移動体の速度減少または停止を予測することを特徴とする請求項１に記載の車両走行制御装置。
5. 前記環境変化予測手段は、カメラを用いて取得した前記信号の過去の信号変化を記憶する手段を備え、地図情報に関連付けられた信号変化時間情報に基づき前記信号表示の将来の変化を予測する請求項１に記載の車両走行制御装置。
6. 前記最大速度推定手段は、前記移動体の大きさ、姿勢、移動速度の少なくとも１つの属性を所定時間の間記憶する手段を備え、前記属性ごとに予め定めた最大速度に照らして最大速度を推定する請求項１に記載の車両走行制御装置。
7. 前記環境変化予測手段は、前記移動体の速度変化要因となる環境変化を蓄積する環境変化記憶手段を備え、前記移動体が前記速度変化予測手段に基づく予測速度と異なる速度で移動した場合に、前記記憶手段にその時の周辺環境を記憶または通信で伝送し、前記周辺環境に基づき前記環境変化記憶手段に記憶された前記環境変化を更新することを特徴とする請求項１に記載の車両走行制御装置。
8. 前記走行計画手段は、前記目標走行軌道と前記移動体の進行方向との交点を求め、前記自車両の速度に基づき前記交点に前記自車両が到達するまでの時間である自車両到達時間を求め、前記環境変化時点までは前記移動体の現在の移動速度に基づき、環境変化時点以降は前記最大速度に基づき、前記移動体が前記交点に到達するまでの時間である移動体到達時間を求め、前記自車両到達時間と前記移動体到達時間の差である到達時間差を算出し、前記到達時間差が所定値以下である場合に前記自車両と前記移動体の衝突を予測して走行計画を行う請求項１乃至７の何れかに記載の車両走行制御装置。
9. 前記走行計画手段は、前記移動体が現在の速度を維持すると予測して算出した前記到達時間差が所定値以下であり、かつ前記速度変化予測手段に基づく前記移動体の速度増加予測を考慮して算出した前記到達時間差が所定値以上である場合には、前記速度変化予測手段に反して前記移動体が前記環境変化後も現在の速度を維持すると予測して走行計画を行う請求項８に記載の車両走行制御装置。