JP7748907B2 - 車両制御装置、車両制御方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムに関する。

従来、車両に搭載されたカメラによって認識された道路区画線に基づいて自車両の走行を制御する技術が知られている。例えば、特許文献１には、認識された道路区画線に基づいて自車両を走行させ、道路区画線の認識度合いが所定基準を満たさない場合には、先行車両の軌跡に基づいて自車両を走行させる技術が記載されている。

特開２０２０－０５００８６号公報

特許文献１に記載の技術は、カメラによって認識された道路区画線と、自車両が搭載する地図情報とに基づいて自車両の走行を制御するものである。しかしながら、従来技術では、カメラによって認識された道路区画線と、自車両が搭載する地図情報の内容とが異なる場合、車両の運転制御を適切に変更できない場合があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、カメラによって認識された道路区画線と、自車両が搭載する地図情報の内容とが異なる場合であっても、車両の運転制御を適切に変更することができる車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。

この発明に係る車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムは、以下の構成を採用した。
（１）：この発明の一態様に係る車両制御装置は、車両の周辺状況を撮像したカメラ画像を取得する取得部と、前記カメラ画像と地図情報に基づいて、前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御する運転制御部と、前記車両の運転モードを、第１の運転モードと、第２の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定し、前記第２の運転モードは前記運転者に課されるタスクが前記第１の運転モードに比して軽度な運転モードであり、少なくとも前記第２の運転モードを含む前記複数の運転モードの一部は前記運転制御部により制御されるものであり、前記決定した運転モードに係るタスクが運転者により実行されない場合に、よりタスクが重度な運転モードに前記車両の運転モードを変更するモード決定部と、前記カメラ画像に示される道路区画線と前記地図情報に示される道路区画線との間に乖離が存在するか否かを判定する乖離判定部と、前記カメラ画像に示される道路区画線と前記地図情報に示される道路区画線との間に乖離が存在すると判定された場合、前記車両の周辺に存在する一以上の他車両の軌跡と、前記カメラ画像に示される道路区画線との間の平行度を算出する平行度算出部と、を備え、前記モード決定部は、算出された前記平行度が第１閾値以上である場合、前記第２の運転モードを継続することを決定するものである。

（２）：上記（１）の態様において、前記平行度算出部は、前記車両の周辺に存在する一以上の他車両の数が第２閾値以上である場合に、前記平行度を算出するものである。

（３）：上記（１）又は（２）の態様において、前記平行度算出部は、前記車両の周辺に存在する一以上の他車両の軌跡と、前記カメラ画像に示される道路区画線と、前記地図情報に示される道路区画線とに基づいて、前記平行度を算出するものである。

（４）：上記（３）の態様において、前記平行度算出部は、前記車両の周辺に存在する一以上の他車両の各々の軌跡と前記カメラ画像に示される道路区画線との間の角度の平均値と、前記車両の周辺に存在する一以上の他車両の各々の軌跡と前記地図情報に示される道路区画線との間の角度の平均値と、に基づいて前記平行度を算出するものである。

（５）：上記（３）の態様において、前記平行度算出部は、前記車両の周辺に存在する一以上の他車両の各々の軌跡と前記カメラ画像に示される道路区画線との間の角度の中央値と、前記車両の周辺に存在する一以上の他車両の各々の軌跡と前記地図情報に示される道路区画線との間の角度の中央値と、に基づいて前記平行度を算出するものである。

（６）：上記（１）から（５）のいずれかの態様において、前記第２の運転モードは、前記運転者に、前記車両の操舵操作を受け付ける操作子を把持するタスクが課されない運転モードであり、前記第１の運転モードは、前記運転者に、少なくとも、前記操作子を把持するタスクが課される運転モードであるものである。

（７）：この発明の別の態様に係る車両制御方法は、コンピュータが、車両の周辺状況を撮像したカメラ画像を取得し、前記カメラ画像と地図情報に基づいて、前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御し、前記車両の運転モードを、第１の運転モードと、第２の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定し、前記第２の運転モードは前記運転者に課されるタスクが前記第１の運転モードに比して軽度な運転モードであり、前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御することで行われるものであり、前記決定した運転モードに係るタスクが運転者により実行されない場合に、よりタスクが重度な運転モードに前記車両の運転モードを変更し、前記カメラ画像に示される道路区画線と前記地図情報に示される道路区画線との間に乖離が存在するか否かを判定し、前記カメラ画像に示される道路区画線と前記地図情報に示される道路区画線との間に乖離が存在すると判定された場合、前記車両の周辺に存在する一以上の他車両の軌跡と、前記カメラ画像に示される道路区画線との間の平行度を算出し、算出された前記平行度が第１閾値以上である場合、前記第２の運転モードを継続することを決定するものである。

（８）：この発明の別の態様に係るプログラムは、コンピュータに、車両の周辺状況を撮像したカメラ画像を取得させ、前記カメラ画像と地図情報に基づいて、前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御させ、前記車両の運転モードを、第１の運転モードと、第２の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定させ、前記第２の運転モードは前記運転者に課されるタスクが前記第１の運転モードに比して軽度な運転モードであり、前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御することで行われるものであり、前記決定した運転モードに係るタスクが運転者により実行されない場合に、よりタスクが重度な運転モードに前記車両の運転モードを変更させ、前記カメラ画像に示される道路区画線と前記地図情報に示される道路区画線との間に乖離が存在するか否かを判定させ、前記カメラ画像に示される道路区画線と前記地図情報に示される道路区画線との間に乖離が存在すると判定された場合、前記車両の周辺に存在する一以上の他車両の軌跡と、前記カメラ画像に示される道路区画線との間の平行度を算出させ、算出された前記平行度が第１閾値以上である場合、前記第２の運転モードを継続することを決定させるものである。

（１）～（８）によれば、カメラによって認識された道路区画線と、自車両が搭載する地図情報の内容とが異なる場合であっても、車両の運転制御を適切に変更することができる。

実施形態に係る車両制御装置を利用した車両システム１の構成図である。 第１制御部１２０および第２制御部１６０の機能構成図である。 運転モードと自車両Ｍの制御状態、およびタスクの対応関係の一例を示す図である。 実施形態に係る車両制御装置の動作が実行される場面の一例を示す図である。 平行度に基づいて運転モードを決定する方法を説明するためのグラフである。 平行度を算出する計算対象から除外される他車両の一例を示す図である。 実施形態に係る車両制御装置によって実行される動作の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照し、本発明の車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムの実施形態について説明する。

［全体構成］
図１は、実施形態に係る車両制御装置を利用した車両システム１の構成図である。車両システム１が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の車両であり、その駆動源は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関、電動機、或いはこれらの組み合わせである。電動機は、内燃機関に連結された発電機による発電電力、或いは二次電池や燃料電池の放電電力を使用して動作する。

車両システム１は、例えば、カメラ１０と、レーダ装置１２と、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）１４と、物体認識装置１６と、通信装置２０と、ＨＭＩ（Human Machine Interface）３０と、車両センサ４０と、ナビゲーション装置５０と、ＭＰＵ（Map Positioning Unit）６０と、ドライバモニタカメラ７０と、運転操作子８０と、自動運転制御装置１００と、走行駆動力出力装置２００と、ブレーキ装置２１０と、ステアリング装置２２０とを備える。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、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。

カメラ１０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１０は、車両システム１が搭載される車両（以下、自車両Ｍ）の任意の箇所に取り付けられる。前方を撮像する場合、カメラ１０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１０は、例えば、周期的に繰り返し自車両Ｍの周辺を撮像する。カメラ１０は、ステレオカメラであってもよい。

レーダ装置１２は、自車両Ｍの周辺にミリ波などの電波を放射すると共に、物体によって反射された電波（反射波）を検出して少なくとも物体の位置（距離および方位）を検出する。レーダ装置１２は、自車両Ｍの任意の箇所に取り付けられる。レーダ装置１２は、ＦＭ－ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式によって物体の位置および速度を検出してもよい。

ＬＩＤＡＲ１４は、自車両Ｍの周辺に光（或いは光に近い波長の電磁波）を照射し、散乱光を測定する。ＬＩＤＡＲ１４は、発光から受光までの時間に基づいて、対象までの距離を検出する。照射される光は、例えば、パルス状のレーザー光である。ＬＩＤＡＲ１４は、自車両Ｍの任意の箇所に取り付けられる。

物体認識装置１６は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびＬＩＤＡＲ１４のうち一部または全部による検出結果に対してセンサフュージョン処理を行って、物体の位置、種類、速度などを認識する。物体認識装置１６は、認識結果を自動運転制御装置１００に出力する。物体認識装置１６は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびＬＩＤＡＲ１４の検出結果をそのまま自動運転制御装置１００に出力してよい。車両システム１から物体認識装置１６が省略されてもよい。

通信装置２０は、例えば、セルラー網やＷｉ－Ｆｉ網、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）などを利用して、自車両Ｍの周辺に存在する他車両と通信し、或いは無線基地局を介して各種サーバ装置と通信する。

ＨＭＩ３０は、自車両Ｍの乗員に対して各種情報を提示すると共に、乗員による入力操作を受け付ける。ＨＭＩ３０は、各種表示装置、スピーカ、ブザー、タッチパネル、スイッチ、キーなどを含む。

車両センサ４０は、自車両Ｍの速度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。

ナビゲーション装置５０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機５１と、ナビＨＭＩ５２と、経路決定部５３とを備える。ナビゲーション装置５０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの記憶装置に第１地図情報５４を保持している。ＧＮＳＳ受信機５１は、ＧＮＳＳ衛星から受信した信号に基づいて、自車両Ｍの位置を特定する。自車両Ｍの位置は、車両センサ４０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。ナビＨＭＩ５２は、表示装置、スピーカ、タッチパネル、キーなどを含む。ナビＨＭＩ５２は、前述したＨＭＩ３０と一部または全部が共通化されてもよい。経路決定部５３は、例えば、ＧＮＳＳ受信機５１により特定された自車両Ｍの位置（或いは入力された任意の位置）から、ナビＨＭＩ５２を用いて乗員により入力された目的地までの経路（以下、地図上経路）を、第１地図情報５４を参照して決定する。第１地図情報５４は、例えば、道路を示すリンクと、リンクによって接続されたノードとによって道路形状が表現された情報である。第１地図情報５４は、道路の曲率やＰＯＩ（Point Of Interest）情報などを含んでもよい。地図上経路は、ＭＰＵ６０に出力される。ナビゲーション装置５０は、地図上経路に基づいて、ナビＨＭＩ５２を用いた経路案内を行ってもよい。ナビゲーション装置５０は、例えば、乗員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。ナビゲーション装置５０は、通信装置２０を介してナビゲーションサーバに現在位置と目的地を送信し、ナビゲーションサーバから地図上経路と同等の経路を取得してもよい。

ＭＰＵ６０は、例えば、推奨車線決定部６１を含み、ＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶装置に第２地図情報６２を保持している。推奨車線決定部６１は、ナビゲーション装置５０から提供された地図上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）、第２地図情報６２を参照してブロックごとに推奨車線を決定する。推奨車線決定部６１は、左から何番目の車線を走行するといった決定を行う。推奨車線決定部６１は、地図上経路に分岐箇所が存在する場合、自車両Ｍが、分岐先に進行するための合理的な経路を走行できるように、推奨車線を決定する。

第２地図情報６２は、第１地図情報５４よりも高精度な地図情報である。第２地図情報６２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、第２地図情報６２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、後述するモードＡまたはモードＢが禁止される禁止区間の情報などが含まれてよい。第２地図情報６２は、通信装置２０が他装置と通信することにより、随時、アップデートされてよい。

ドライバモニタカメラ７０は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。ドライバモニタカメラ７０は、自車両Ｍの運転席に着座した乗員（以下、運転者）の頭部を正面から（顔面を撮像する向きで）撮像可能な位置および向きで、自車両Ｍにおける任意の箇所に取り付けられる。例えば、ドライバモニタカメラ７０は、自車両Ｍのインストルメントパネルの中央部に設けられたディスプレイ装置の上部に取り付けられる。

運転操作子８０は、例えば、ステアリングホイール８２の他、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、その他の操作子を含む。運転操作子８０には、操作量あるいは操作の有無を検出するセンサが取り付けられており、その検出結果は、自動運転制御装置１００、もしくは、走行駆動力出力装置２００、ブレーキ装置２１０、およびステアリング装置２２０のうち一部または全部に出力される。ステアリングホイール８２は、「運転者による操舵操作を受け付ける操作子」の一例である。操作子は、必ずしも環状である必要は無く、異形ステアやジョイスティック、ボタンなどの形態であってもよい。ステアリングホイール８２には、ステアリング把持センサ８４が取り付けられている。ステアリング把持センサ８４は、静電容量センサなどにより実現され、運転者がステアリングホイール８２を把持している（力を加えられる状態で接していることをいう）か否かを検知可能な信号を自動運転制御装置１００に出力する。

自動運転制御装置１００は、例えば、第１制御部１２０と、第２制御部１６０とを備える。第１制御部１２０と第２制御部１６０は、それぞれ、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェア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、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）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協働によって実現されてもよい。プログラムは、予め自動運転制御装置１００のＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体（非一過性の記憶媒体）がドライブ装置に装着されることで自動運転制御装置１００のＨＤＤやフラッシュメモリにインストールされてもよい。自動運転制御装置１００は「車両制御装置」の一例であり、行動計画生成部１４０と第２制御部１６０を合わせたものが「運転制御部」の一例である。

図２は、第１制御部１２０および第２制御部１６０の機能構成図である。第１制御部１２０は、例えば、認識部１３０と、行動計画生成部１４０と、モード決定部１５０とを備える。第１制御部１２０は、例えば、ＡＩ（Artificial Intelligence；人工知能）による機能と、予め与えられたモデルによる機能とを並行して実現する。例えば、「交差点を認識する」機能は、ディープラーニング等による交差点の認識と、予め与えられた条件（パターンマッチング可能な信号、道路標示などがある）に基づく認識とが並行して実行され、双方に対してスコア付けして総合的に評価することで実現されてよい。これによって、自動運転の信頼性が担保される。

認識部１３０は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびＬＩＤＡＲ１４から物体認識装置１６を介して入力された情報に基づいて、自車両Ｍの周辺にある物体の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。物体の位置は、例えば、自車両Ｍの代表点（重心や駆動軸中心など）を原点とした絶対座標上の位置として認識され、制御に使用される。物体の位置は、その物体の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、領域で表されてもよい。物体の「状態」とは、物体の加速度やジャーク、あるいは「行動状態」（例えば車線変更をしている、またはしようとしているか否か）を含んでもよい。

また、認識部１３０は、例えば、自車両Ｍが走行している車線（走行車線）を認識する。例えば、認識部１３０は、第２地図情報６２から得ら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１０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。なお、認識部１３０は、道路区画線に限らず、道路区画線や路肩、縁石、中央分離帯、ガードレールなどを含む走路境界（道路境界）を認識することで、走行車線を認識してもよい。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。また、認識部１３０は、一時停止線、障害物、赤信号、料金所、その他の道路事象を認識する。

認識部１３０は、走行車線を認識する際に、走行車線に対する自車両Ｍの位置や姿勢を認識する。認識部１３０は、例えば、自車両Ｍの基準点の車線中央からの乖離、および自車両Ｍの進行方向の車線中央を連ねた線に対してなす角度を、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置および姿勢として認識してもよい。これに代えて、認識部１３０は、走行車線のいずれかの側端部（道路区画線または道路境界）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。

行動計画生成部１４０は、原則的には推奨車線決定部６１により決定された推奨車線を走行し、更に、自車両Ｍの周辺状況に対応できるように、自車両Ｍが自動的に（運転者の操作に依らずに）将来走行する目標軌道を生成する。目標軌道は、例えば、速度要素を含んでいる。例えば、目標軌道は、自車両Ｍの到達すべき地点（軌道点）を順に並べたものとして表現される。軌道点は、道なり距離で所定の走行距離（例えば数［ｍ］程度）ごとの自車両Ｍの到達すべき地点であり、それとは別に、所定のサンプリング時間（例えば０コンマ数［ｓｅｃ］程度）ごとの目標速度および目標加速度が、目標軌道の一部として生成される。また、軌道点は、所定のサンプリング時間ごとの、そのサンプリング時刻における自車両Ｍの到達すべき位置であってもよい。この場合、目標速度や目標加速度の情報は軌道点の間隔で表現される。

行動計画生成部１４０は、目標軌道を生成するにあたり、自動運転のイベントを設定してよい。自動運転のイベントには、定速走行イベント、低速追従走行イベント、車線変更イベント、分岐イベント、合流イベント、テイクオーバーイベントなどがある。行動計画生成部１４０は、起動させたイベントに応じた目標軌道を生成する。

モード決定部１５０は、自車両Ｍの運転モードを、運転者に課されるタスクが異なる複数の運転モードのいずれかに決定する。モード決定部１５０は、例えば、乖離判定部１５２と平行度算出部１５４とを備える。乖離判定部１５２と平行度算出部１５４の機能については後述する。

図３は、運転モードと自車両Ｍの制御状態、およびタスクの対応関係の一例を示す図である。自車両Ｍの運転モードには、例えば、モードＡからモードＥの５つのモードがある。制御状態すなわち自車両Ｍの運転制御の自動化度合いは、モードＡが最も高く、次いでモードＢ、モードＣ、モードＤの順に低くなり、モードＥが最も低い。この逆に、運転者に課されるタスクは、モードＡが最も軽度であり、次いでモードＢ、モードＣ、モードＤの順に重度となり、モードＥが最も重度である。なお、モードＤおよびＥでは自動運転でない制御状態となるため、自動運転制御装置１００としては自動運転に係る制御を終了し、運転支援または手動運転に移行させるまでが責務である。以下、それぞれの運転モードの内容について例示する。

モードＡでは、自動運転の状態となり、運転者には前方監視、ステアリングホイール８２の把持（図ではステアリング把持）のいずれも課されない。但し、モードＡであっても運転者は、自動運転制御装置１００を中心としたシステムからの要求に応じて速やかに手動運転に移行できる体勢であることが要求される。なお、ここで言う自動運転とは、操舵、加減速のいずれも運転者の操作に依らずに制御されることをいう。前方とは、フロントウインドシールドを介して視認される自車両Ｍの進行方向の空間を意味する。モードＡは、例えば、高速道路などの自動車専用道路において、所定速度（例えば５０［ｋｍ／ｈ］程度）以下で自車両Ｍが走行しており、追従対象の前走車両が存在するなどの条件が満たされる場合に実行可能な運転モードであり、ＴＪＰ（Traffic Jam Pilot）と称される場合もある。この条件が満たされなくなった場合、モード決定部１５０は、モードＢに自車両Ｍの運転モードを変更する。

モードＢでは、運転支援の状態となり、運転者には自車両Ｍの前方を監視するタスク（以下、前方監視）が課されるが、ステアリングホイール８２を把持するタスクは課されない。モードＣでは、運転支援の状態となり、運転者には前方監視のタスクと、ステアリングホイール８２を把持するタスクが課される。モードＤは、自車両Ｍの操舵と加減速のうち少なくとも一方に関して、ある程度の運転者による運転操作が必要な運転モードである。例えば、モードＤでは、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）やＬＫＡＳ（Lane Keeping Assist System）といった運転支援が行われる。モードＥでは、操舵、加減速ともに運転者による運転操作が必要な手動運転の状態となる。モードＤ、モードＥともに、当然ながら運転者には自車両Ｍの前方を監視するタスクが課される。

自動運転制御装置１００（および運転支援装置（不図示））は、運転モードに応じた自動車線変更を実行する。自動車線変更には、システム要求による自動車線変更（１）と、運転者要求による自動車線変更（２）がある。自動車線変更（１）には、前走車両の速度が自車両の速度に比して基準以上に小さい場合に行われる、追い越しのための自動車線変更と、目的地に向けて進行するための自動車線変更（推奨車線が変更されたことによる自動車線変更）とがある。自動車線変更（２）は、速度や周辺車両との位置関係等に関する条件が満たされた場合において、運転者により方向指示器が操作された場合に、操作方向に向けて自車両Ｍを車線変更させるものである。

自動運転制御装置１００は、モードＡにおいて、自動車線変更（１）および（２）のいずれも実行しない。自動運転制御装置１００は、モードＢおよびＣにおいて、自動車線変更（１）および（２）のいずれも実行する。運転支援装置（不図示）は、モードＤにおいて、自動車線変更（１）は実行せず自動車線変更（２）を実行する。モードＥにおいて、自動車線変更（１）および（２）のいずれも実行されない。

モード決定部１５０は、決定した運転モード（以下、現運転モード）に係るタスクが運転者により実行されない場合に、よりタスクが重度な運転モードに自車両Ｍの運転モードを変更する。

例えば、モードＡにおいて運転者が、システムからの要求に応じて手動運転に移行できない体勢である場合（例えば許容エリア外の脇見を継続している場合や、運転困難となる予兆が検出された場合）、モード決定部１５０は、ＨＭＩ３０を用いて運転者に手動運転への移行を促し、運転者が応じなければ自車両Ｍを路肩に寄せて徐々に停止させ、自動運転を停止する、といった制御を行う。自動運転を停止した後は、自車両はモードＤまたはＥの状態になり、運転者の手動操作によって自車両Ｍを発進させることが可能となる。以下、「自動運転を停止」に関して同様である。モードＢにおいて運転者が前方を監視していない場合、モード決定部１５０は、ＨＭＩ３０を用いて運転者に前方監視を促し、運転者が応じなければ自車両Ｍを路肩に寄せて徐々に停止させ、自動運転を停止する、といった制御を行う。モードＣにおいて運転者が前方を監視していない場合、或いはステアリングホイール８２を把持していない場合、モード決定部１５０は、ＨＭＩ３０を用いて運転者に前方監視を、および／またはステアリングホイール８２を把持するように促し、運転者が応じなければ自車両Ｍを路肩に寄せて徐々に停止させ、自動運転を停止する、といった制御を行う。

第２制御部１６０は、行動計画生成部１４０によって生成された目標軌道を、予定の時刻通りに自車両Ｍが通過するように、走行駆動力出力装置２００、ブレーキ装置２１０、およびステアリング装置２２０を制御する。

図２に戻り、第２制御部１６０は、例えば、取得部１６２と、速度制御部１６４と、操舵制御部１６６とを備える。取得部１６２は、行動計画生成部１４０により生成された目標軌道（軌道点）の情報を取得し、メモリ（不図示）に記憶させる。速度制御部１６４は、メモリに記憶された目標軌道に付随する速度要素に基づいて、走行駆動力出力装置２００またはブレーキ装置２１０を制御する。操舵制御部１６６は、メモリに記憶された目標軌道の曲がり具合に応じて、ステアリング装置２２０を制御する。速度制御部１６４および操舵制御部１６６の処理は、例えば、フィードフォワード制御とフィードバック制御との組み合わせにより実現される。一例として、操舵制御部１６６は、自車両Ｍの前方の道路の曲率に応じたフィードフォワード制御と、目標軌道からの乖離に基づくフィードバック制御とを組み合わせて実行する。

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、内燃機関、電動機、および変速機などの組み合わせと、これらを制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）とを備える。ＥＣＵは、第２制御部１６０から入力される情報、或いは運転操作子８０から入力される情報に従って、上記の構成を制御する。

ブレーキ装置２１０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、ブレーキＥＣＵとを備える。ブレーキＥＣＵは、第２制御部１６０から入力される情報、或いは運転操作子８０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。ブレーキ装置２１０は、運転操作子８０に含まれる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２１０は、上記説明した構成に限らず、第２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電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。

ステアリング装置２２０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、第２制御部１６０から入力される情報、或いは運転操作子８０から入力される情報に従って、電動モータを駆動し、転舵輪の向きを変更させる。

［車両制御装置の動作］
次に、実施形態に係る車両制御装置の動作について説明する。以下の説明において、自車両Ｍは、モードＢの運転モードにて走行中であることを前提とするものとする。図４は、実施形態に係る車両制御装置の動作が実行される場面の一例を示す図である。図４において、自車両Ｍは車線Ｌ１上を走行しており、自車両Ｍの前方には３台の他車両Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３が走行している様子を表している。

自車両Ｍが車線Ｌ１を走行中、認識部１３０は、自車両Ｍの周辺状況、特に、自車両Ｍの両側の道路区画線を、カメラ１０によって撮像された画像に基づいて認識する。以下、カメラ１０によって撮像された画像に基づいて認識された道路区画線をＣＬによって表し（以下、「カメラ道路区画線ＣＬ」と称する）、第２地図情報６２に基づいて認識された道路区画線をＭＬによって表す（以下、「地図道路区画線ＭＬ」と称する）。

乖離判定部１５２は、自車両Ｍが走行中、カメラ道路区画線ＣＬと地図道路区画線ＭＬとの間に乖離（アンマッチ）が存在するか否かを判定する。ここで、乖離とは、例えば、カメラ道路区画線ＣＬと地図道路区画線ＭＬとの間の距離が所定値以上であったり、又はカメラ道路区画線ＣＬと地図道路区画線ＭＬとの間の角度が所定値以上であることを意味する。

平行度算出部１５４は、カメラ道路区画線ＣＬと地図道路区画線ＭＬとの間に乖離が存在すると判定された場合、自車両Ｍから所定距離以内に閾値以上の台数の他車両が存在するか否かを判定する。自車両Ｍから所定距離以内に閾値以上の台数の他車両が存在すると判定された場合、平行度算出部１５４は、これら他車両の軌跡と、カメラ道路区画線ＣＬとの間の平行度を、以下に説明する方法によって算出する。

例えば、図４の場合、平行度算出部１５４は、まず、他車両Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の各々について、走行軌跡Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を算出する。平行度算出部１５４は、例えば、カメラ画像に基づいて、所定期間における他車両Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の位置の変位を測定することによって、走行軌跡Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を算出することができる。

次に、平行度算出部１５４は、算出した走行軌跡Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３と、カメラ道路区画線ＣＬおよび地図道路区画線ＭＬとの間の角度を算出する。例えば、図４の場合、平行度算出部１５４は、他車両Ｍ１について、走行軌跡Ｔ１とカメラ道路区画線ＣＬ１（カメラ道路区画線ＣＬ１は、計算方法を説明する便宜上、カメラ道路区画線ＣＬを平行移動して図示したものである。以下、ＣＬ２、ＣＬ３についても同様）との間の角度θｃ１と、走行軌跡Ｔ１と地図道路区画線ＭＬ１（地図道路区画線ＭＬ１は、計算方法を説明する便宜上、地図道路区画線ＭＬを平行移動して図示したものである。以下、ＭＬ２、ＭＬ３についても同様）との間の角度θｍ１を算出する。同様に、平行度算出部１５４は、他車両Ｍ２について、走行軌跡Ｔ２とカメラ道路区画線ＣＬ２との間の角度θｃ２と、走行軌跡Ｔ２と地図道路区画線ＭＬ２との間の角度θｍ２を算出する。同様に、平行度算出部１５４は、他車両Ｍ３について、走行軌跡Ｔ３とカメラ道路区画線ＣＬ３との間の角度θｃ３と、走行軌跡Ｔ３と地図道路区画線ＭＬ３との間の角度θｍ２を算出する。なお、このとき、平行度算出部１５４は、例えば、他車両の走行軌跡を基準にして、時計回りの方向を正の角度、反時計回りの方向を負の角度として算出する（この設定は逆であってもよい）。

次に、平行度算出部１５４は、検出された他車両について、算出した走行軌跡Ｔ１とカメラ道路区画線ＣＬ１との間の角度と、走行軌跡Ｔ１と地図道路区画線ＭＬ１との間の角度の平均値をそれぞれ算出する。より具体的には、図４の場合、平行度算出部１５４は、θｃ_ａｖ＝（｜θｃ１｜＋｜θｃ２｜＋｜θｃ３｜）／３によって、走行軌跡Ｔ１とカメラ道路区画線ＣＬ１との間の角度の平均値を算出し、θｍ_ａｖ＝（｜θｍ１｜＋｜θｍ２｜＋｜θｍ３｜）／３によって、走行軌跡Ｔ１と地図道路区画線ＭＬ１との間の角度の平均値を算出する。

次に、平行度算出部１５４は、θｍ_ａｖ－θｃ_ａｖによって、検出された他車両の走行軌跡Ｔとカメラ道路区画線ＣＬとの間の平行度を算出する。すなわち、平行度θｍ_ａｖ－θｃ_ａｖは、他車両がカメラ道路区画線ＣＬと地図道路区画線ＭＬのいずれとより平行に走行しているかを示す指標値であると言える。平行度θｍ_ａｖ－θｃ_ａｖの値が大きければ大きいほど、他車両はカメラ道路区画線ＣＬにより平行に走行していることを表し、平行度θｍ_ａｖ－θｃ_ａｖの値が小さければ小さいほど、他車両は地図道路区画線ＭＬにより平行に走行していることを表す。

なお、上記の例においては、平行度算出部１５４は、走行軌跡Ｔ１とカメラ道路区画線ＣＬ１との間の角度の平均値と、走行軌跡Ｔ１と地図道路区画線ＭＬ１との間の角度の平均値をそれぞれ算出している。しかし、本発明はそのような構成に限定されず、平行度算出部１５４は、走行軌跡Ｔ１とカメラ道路区画線ＣＬ１との間の角度の中央値と、走行軌跡Ｔ１と地図道路区画線ＭＬ１との間の角度の中央値をそれぞれ求めても良い。これにより、他車両のうちの特定の車両が、異常な走行軌跡を辿ることにより、計算結果の精度が低下することを防ぐことができる。

図５は、平行度に基づいて運転モードを決定する方法を説明するためのグラフである。図５に示す通り、モード決定部１５０は、算出された平行度θｍ_ａｖ－θｃ_ａｖが閾値Ｔｈ以上の場合（斜線Ｒによって示される領域）、カメラ道路区画線ＣＬの信頼性は地図道路区画線ＭＬの信頼性よりも高いと判断して、カメラ道路区画線ＣＬを参照線として用いたモードＢの運転モードを継続させる。閾値Ｔｈは、安全マージンを考慮して、ゼロより大きい値に設定される。一方、算出された平行度θｍ_ａｖ－θｃ_ａｖが閾値未満の場合、モード決定部１５０は、運転モードをモードＢよりもタスクが重度の運転モード（モードＣ、モードＤ、又はモードＥ）に変更する。これにより、カメラによって認識された道路区画線と、自車両が搭載する地図情報の内容とが異なる場合であっても、車両の運転制御を適切に変更することができる。

なお、本実施形態では、図５を参照して説明した通り、モード決定部１５０は、算出された平行度θｍ_ａｖ－θｃ_ａｖが閾値Ｔｈ以上の場合、カメラ道路区画線ＣＬを参照線として用いたモードＢの運転モードを継続させる。しかし、本発明はそのような構成に限定されず、算出された平行度θｍ_ａｖ－θｃ_ａｖが閾値Ｔｈ以上の場合であっても、モード決定部１５０は、自車両Ｍの乗員に報知した上で、運転モードをモードＢからモードＣに変更しても良い。例えば、モード決定部１５０は、乖離判定部１５２によって乖離が判定され、かつ平行度θｍ_ａｖ－θｃ_ａｖが閾値Ｔｈ以上の場合、乖離を示す情報を自車両Ｍの乗員に報知し、乗員にモードＣへの変更をレコメンドしたり、乖離の判定から一定期間後にモードＣへの変更を行ってもよい。

なお、上記の説明において、平行度算出部１５４は、自車両Ｍから所定距離以内に閾値以上の台数の他車両が存在すると判定された場合、これら他車両の軌跡と、カメラ道路区画線ＣＬとの間の平行度を算出している。このとき、平行度算出部１５４は、自車両Ｍから所定距離以内に存在する他車両であっても、平行度を算出するために不適切な他車両は計算対象から除外しても良い。

図６は、平行度を算出する計算対象から除外される他車両の一例を示す図である。図６は、自車両Ｍに加えて、車線Ｌ１を走行する他車両Ｍ１と、車線Ｌ１の隣接車線である車線Ｌ２を走行する他車両Ｍ２とが存在する状況を表している。図６に示される通り、平行度算出部１５４は、例えば、算出した走行軌跡Ｍ１が直線によって近似できない（より具体的には、走行軌跡Ｍ１と近似直線との誤差が閾値以上である）場合、当該走行軌跡Ｍ１に対応する他車両Ｍ１を、平行度を算出するための計算対象から除外する。また、例えば、自車両Ｍが走行する車線Ｌ１とは異なる車線Ｌ２を走行する他車両Ｍ２を、平行度を算出するための計算対象から除外する。これにより、平行度の算出精度を向上することができる。

次に、図７を参照して、実施形態に係る車両制御装置によって実行される動作の流れについて説明する。図７は、実施形態に係る車両制御装置によって実行される動作の流れの一例を示すフローチャートである。本フローチャートに係る処理は、自車両Ｍが、カメラ道路区画線ＣＬを用いたモードＢの運転モードにて走行している間に所定サイクルで実行されるものである。

まず、モード決定部１５０は、認識部１３０を介して、カメラ道路区画線ＣＬと地図道路区画線ＭＬとを取得する（ステップＳ１００）。次に、乖離判定部１５２は、取得されたカメラ道路区画線ＣＬと地図道路区画線ＭＬとの間に乖離が存在するか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

次に、乖離判定部１５２は、取得されたカメラ道路区画線ＣＬと地図道路区画線ＭＬとの間に乖離が存在すると判定された場合、自車両Ｍから所定距離以内に閾値以上数の他車両が存在するか否かを判定する（ステップＳ１０４）。自車両Ｍから所定距離以内に閾値以上の数の他車両が存在しないと判定された場合、モード決定部１５０は、運転モードをモードＢからモードＣに変更する（ステップＳ１０６）。

一方、自車両Ｍから所定距離以内に閾値以上の数の他車両が存在すると判定された場合、平行度算出部１５４は、これら他車両の走行軌跡と、カメラ道路区画線ＣＬと、地図道路区画線ＭＬとに基づいて、平行度を算出する（ステップＳ１０８）。次に、モード決定部１５０は、算出した平行度が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。算出した平行度が閾値未満であると判定された場合、モード決定部１５０は、ステップＳ１０６において、運転モードをモードＢからモードＣに変更する。一方、算出した平行度が閾値以上であると判定された場合、モード決定部１５０は、カメラ道路区画線ＣＬを用いたモードＢの継続を決定する（ステップＳ１１２）。これにより、本フローチャートの処理が終了する。

以上の通り説明した本実施形態によれば、カメラ道路区画線と地図道路区画線との間に乖離が発生し、かつ自車両の周辺に複数の他車両が存在する場合、当該複数の他車両の走行軌跡と、カメラ道路区画線と、地図道路区画線とに基づいて平行度を算出し、算出された平行度に応じて、自車両の運転モードを制御する。これにより、カメラによって認識された道路区画線と、自車両が搭載する地図情報の内容とが異なる場合であっても、車両の運転制御を適切に変更することができる。

上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
プログラムを記憶した記憶装置と、
ハードウェアプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、前記コンピュータによって読み込み可能な命令を実行することにより（the processor executing the computer-readable instructions to:）
車両の周辺状況を撮像したカメラ画像を取得し、
前記カメラ画像と地図情報に基づいて、前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御し、
前記車両の運転モードを、第１の運転モードと、第２の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定し、前記第２の運転モードは前記運転者に課されるタスクが前記第１の運転モードに比して軽度な運転モードであり、前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御することで行われるものであり、前記決定した運転モードに係るタスクが運転者により実行されない場合に、よりタスクが重度な運転モードに前記車両の運転モードを変更し、
前記カメラ画像に示される道路区画線と前記地図情報に示される道路区画線との間に乖離が存在するか否かを判定し、
前記カメラ画像に示される道路区画線と前記地図情報に示される道路区画線との間に乖離が存在すると判定された場合、前記車両の周辺に存在する一以上の他車両の軌跡と、前記カメラ画像に示される道路区画線との間の平行度を算出し、
算出された前記平行度が第１閾値以上である場合、前記第２の運転モードを継続することを決定する、
ように構成されている、車両制御装置。

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。

１０ カメラ
１２ レーダ装置
１４ ＬＩＤＡＲ
１６ 物体認識装置
１００ 自動運転制御装置
１２０ 第１制御部
１３０ 認識部
１４０ 行動計画生成部
１５０ モード決定部
１５２ 乖離判定部
１５４ 平行度算出部
１６０ 第２制御部

Claims (8)

1. 車両の周辺状況を撮像したカメラ画像を取得する取得部と、
   前記カメラ画像と地図情報に基づいて、前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御する運転制御部と、
   前記車両の運転モードを、第１の運転モードと、第２の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定し、前記第２の運転モードは前記運転者に課されるタスクが前記第１の運転モードに比して軽度な運転モードであり、少なくとも前記第２の運転モードを含む前記複数の運転モードの一部は前記運転制御部により制御されるものであり、前記決定した運転モードに係るタスクが運転者により実行されない場合に、よりタスクが重度な運転モードに前記車両の運転モードを変更するモード決定部と、
   前記カメラ画像に示される道路区画線と前記地図情報に示される道路区画線との間に乖離が存在するか否かを判定する乖離判定部と、
   前記カメラ画像に示される道路区画線と前記地図情報に示される道路区画線との間に乖離が存在すると判定された場合、前記車両の周辺に存在する一以上の他車両の軌跡と、前記カメラ画像に示される道路区画線との間の平行度を算出する平行度算出部と、を備え、
   前記モード決定部は、算出された前記平行度が第１閾値以上である場合、前記第２の運転モードを継続することを決定する、
   車両制御装置。
2. 前記平行度算出部は、前記車両の周辺に存在する一以上の他車両の数が第２閾値以上である場合に、前記平行度を算出する、
   請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記平行度算出部は、前記車両の周辺に存在する一以上の他車両の軌跡と、前記カメラ画像に示される道路区画線と、前記地図情報に示される道路区画線とに基づいて、前記平行度を算出する、
   請求項１又は２に記載の車両制御装置。
4. 前記平行度算出部は、前記車両の周辺に存在する一以上の他車両の各々の軌跡と前記カメラ画像に示される道路区画線との間の角度の平均値と、前記車両の周辺に存在する一以上の他車両の各々の軌跡と前記地図情報に示される道路区画線との間の角度の平均値と、に基づいて前記平行度を算出する、
   請求項３に記載の車両制御装置。
5. 前記平行度算出部は、前記車両の周辺に存在する一以上の他車両の各々の軌跡と前記カメラ画像に示される道路区画線との間の角度の中央値と、前記車両の周辺に存在する一以上の他車両の各々の軌跡と前記地図情報に示される道路区画線との間の角度の中央値と、に基づいて前記平行度を算出する、
   請求項３に記載の車両制御装置。
6. 前記第２の運転モードは、前記運転者に、前記車両の操舵操作を受け付ける操作子を把持するタスクが課されない運転モードであり、
   前記第１の運転モードは、前記運転者に、少なくとも、前記操作子を把持するタスクが課される運転モードである、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の車両制御装置。
7. コンピュータが、
   車両の周辺状況を撮像したカメラ画像を取得し、
   前記カメラ画像と地図情報に基づいて、前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御し、
   前記車両の運転モードを、第１の運転モードと、第２の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定し、前記第２の運転モードは前記運転者に課されるタスクが前記第１の運転モードに比して軽度な運転モードであり、前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御することで行われるものであり、前記決定した運転モードに係るタスクが運転者により実行されない場合に、よりタスクが重度な運転モードに前記車両の運転モードを変更し、
   前記カメラ画像に示される道路区画線と前記地図情報に示される道路区画線との間に乖離が存在するか否かを判定し、
   前記カメラ画像に示される道路区画線と前記地図情報に示される道路区画線との間に乖離が存在すると判定された場合、前記車両の周辺に存在する一以上の他車両の軌跡と、前記カメラ画像に示される道路区画線との間の平行度を算出し、
   算出された前記平行度が第１閾値以上である場合、前記第２の運転モードを継続することを決定する、
   車両制御方法。
8. コンピュータに、
   車両の周辺状況を撮像したカメラ画像を取得させ、
   前記カメラ画像と地図情報に基づいて、前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御させ、
   前記車両の運転モードを、第１の運転モードと、第２の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定させ、前記第２の運転モードは前記運転者に課されるタスクが前記第１の運転モードに比して軽度な運転モードであり、前記車両の運転者の操作に依らずに前記車両の操舵および加減速を制御することで行われるものであり、前記決定した運転モードに係るタスクが運転者により実行されない場合に、よりタスクが重度な運転モードに前記車両の運転モードを変更させ、
   前記カメラ画像に示される道路区画線と前記地図情報に示される道路区画線との間に乖離が存在するか否かを判定させ、
   前記カメラ画像に示される道路区画線と前記地図情報に示される道路区画線との間に乖離が存在すると判定された場合、前記車両の周辺に存在する一以上の他車両の軌跡と、前記カメラ画像に示される道路区画線との間の平行度を算出させ、
   算出された前記平行度が第１閾値以上である場合、前記第２の運転モードを継続することを決定させる、
   プログラム。