JP7746712B2 - 車両用装置および車両制御方法 - Google Patents

Description

車両用装置および車両制御方法に関する。

車両を制御する装置が種々知られている。特許文献１には、複数のセンサからのセンサ情報を統合する統合部を備え、かつ、この統合部の異常を判断する装置が開示されている。また、特許文献１には、統合部の信頼性を冗長化により担保することも開示されている。

特開２０２０－４５０２４号公報

統合部あるいは統合部が統合するセンサを冗長化することにより、どこかの構成に以上が生じても車両制御を継続できる可能性が高められる。しかし、冗長化することで、同じ精度で車両制御を行うための構成要素が増加する恐れがある。

本開示は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、構成要素の増加を抑制しつつ、センサ等が異常時になった場合にも車両走行を続けることができる車両用装置および車両制御方法を提供することにある。

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的態様との対応関係を示すものであって、開示した技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するための車両用装置に係る１つの開示は、
車両で用いられる車両用装置であって、
第１電源部（２１）と、
第２電源部（２２）と、
第１電源部から電力が供給されて作動し、車両の前方障害物を検出するとともに車両の道路幅方向における位置に関する情報である横位置情報を検出する第１センサ部と、
第１電源部から電力が供給されて作動し、第１センサ部の検出結果をもとに車両を制御する第１制御装置（７１）と、
第２電源部から電力が供給されて作動し、前方障害物を検出するとともに横位置情報を検出する第２センサ部と、
第２電源部から電力が供給されて作動し、第２センサ部の検出結果をもとに車両を制御する第２制御装置（７２）と、を備え、
第１制御装置は、第２電源部、第２センサ部および第２制御装置の少なくとも１つが異常であることを検出した場合、第２センサ部は用いず、第１センサ部を用いて、異常であることを検出していない場合に実行する正常時自動運転制御よりも制限されているが、前方障害物と横位置情報を検出しつつ車両を走行させる車両制御である縮退運転を実行し、
第２制御装置は、第１電源部、第１センサ部および第１制御装置の少なくとも１つが異常になった場合、第１センサ部は用いず、第２センサ部を用いて、縮退運転を実行する車両用装置である。

この車両用装置によれば、以下に示す車両制御方法が可能である。この車両制御方法は、
第１電源部（２１）と、第２電源部（２２）と、第１電源部から電力が供給されて作動し、車両の前方障害物を検出するとともに車両の道路幅方向における位置に関する情報である横位置情報を検出する第１センサ部と、第２電源部から電力が供給されて作動し、前方障害物を検出するとともに横位置情報を検出する第２センサ部とが搭載された車両において、プロセッサにより実行される車両制御方法であって、
第１電源部、第１センサ部、第２電源部および第２センサ部が正常である場合、第１センサ部および第２センサ部からそれぞれ前方障害物に関する検出結果を取得して、前方障害物に関する検出結果を統合する縦方向統合処理と、第１センサ部および第２センサ部からそれぞれ横位置情報を取得して、横位置情報を統合する横方向統合処理のいずれか少なくとも一方を実行し、
第２電源部および第２センサ部の少なくとも一方が異常であることを検出した場合、第２センサ部は用いず、第１センサ部を用いて、異常であることを検出していない場合に実行する正常時自動運転制御よりも制限されているが、前方障害物と横位置情報を検出しつつ車両を走行させる車両制御である縮退運転を実行し、
第１電源部および第１センサ部の少なくとも一方が異常であることを検出した場合、第１センサ部は用いず、第２センサ部を用いて、縮退運転を実行する、車両制御方法である。

この車両制御方法によれば、第１センサ部、第１制御装置、第１電源部のいずれか１つ以上が異常になったとしても、第２センサ部、第２制御装置、第２電源部により、前方障害物と横位置情報を検出しつつ車両走行を継続する縮退運転を実行できる。また、第２センサ部、第２制御装置、第２電源部のいずれか１つ以上が異常になったとしても、第１センサ部、第１制御装置、第１電源部により、制限制御を実行できる。

加えて、第１センサ部、第２センサ部、第１電源部、第２電源部が正常であれば、第１センサ部の検出結果と第２センサ部の検出結果を統合する縦方向統合処理と横方向統合処理の少なくとも一方を実行するので、高精度な車両制御を行うこともできる。この車両制御方法は、異常時の車両走行にも、第１センサ部、第２センサ部のいずれかを使う。したがって、構成要素の増加を抑制しつつ、異常時にも車両走行を続けることができる。

第１実施形態の車両用装置１０の構成を示す図。 センサの搭載位置と前側方ミリ波レーダ５０の視野５１Ｌ、５１Ｌを説明する図。 周辺カメラ６０の撮影範囲を説明する図。 正常時自動運転制御を示す図。 異常時制御を示す図。 第１センサ部または第２センサ部に使用できるセンサを示す図。 図６に示すセンサの一部を示す図。 第１センサ部、第２センサ部が実現できるセンサの組み合わせを示す図。

＜第１実施形態＞
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、第１実施形態の車両用装置１０の構成を示す図である。車両用装置１０は図２に示す車両Ｃに搭載される。車両用装置１０は、車両Ｃの操舵および速度の一方または両方を、少なくとも一時的に運転者の操作を必要としないで制御する。

車両用装置１０は、自動運転レベル３の自動運転を実行できる。自動運転レベル３では、限定条件下で装置がすべての運転操作を行う。ただし、緊急時には、運転者が運転操作を行う。車両用装置１０は、自動運転レベル３以外の自動運転レベル、自動運転レベル１、２、４などを実行できるようになっていてもよい。また、車両用装置１０が機能しない状態、すなわち、自動運転レベル０でも車両Ｃは走行できる。

車両用装置１０は、第１電源部２１と第２電源部２２の２つの電源部、車両Ｃの周辺の状況を検出するために複数のセンサ、ＥＣＵ７０を備える。第１電源部２１と第２電源部２２は、互いに独立した電源部である。第１電源部２１と第２電源部２２は、いずれも、車両Ｃに搭載された発電機により発電された電力により充電可能である。第１電源部２１と第２電源部２２は、鉛蓄電池、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池など、種々の材料を用いた電池を採用できる。

車両Ｃの周辺の状況を検出するために複数のセンサは、具体的には、第１実施形態の車両用装置１０では、前方ミリ波レーダ３０、前方カメラ４０、前側方ミリ波レーダ５０、周辺カメラ６０である。

前方ミリ波レーダ３０は、ミリ波を送信波として視野範囲に照射しつつ、その送信波が物体に反射して生じた反射波を受信する。前方ミリ波レーダ３０は、送受信の時間差と送信波の照射方向をもとに、車両Ｃから外部の物体までの位置と方向とを検出する。前方ミリ波レーダ３０の視野範囲は車両Ｃの前方を含んでおり、前方ミリ波レーダ３０は、車両Ｃの前方に存在する前方障害物を検出する。障害物には、静止物と移動物とが含まれる。移動物の一例は、車両Ｃと同じ車線を走行する前方車両である。前方ミリ波レーダ３０の取り付け位置は、たとえば、車両Ｃの前端であって車幅方向の中央である。前方ミリ波レーダ３０の視野角の一例は、車両Ｃの正面を０度とし、±６０度程度である。

前方カメラ４０は、車両Ｃの前方を撮影する単眼カメラである。本実施形態において、前方カメラ４０は、車線境界を検出するために用いる。車線境界は車線の境界を定めるものである。車線境界の一例は、図２に示す車線区画線８である。車線区画線８が存在しない道路では道路端が道路境界になる。前方カメラ４０の設置位置は、図２に示すように、たとえば、車両Ｃの車室内であって屋根前端付近である。前方カメラ４０の視野は、車両Ｃの近傍において車線区画線８を検出できるように、１００°あるいはそれ以上の広い視野が好ましい。ただし、車線区画線８は、車両Ｃに沿って前にも延びるので、１００°よりも狭い視野であってもよい。

これら前方ミリ波レーダ３０と前方カメラ４０は、第１電源部２１から電力が供給されて作動する第１センサ部である。

前側方ミリ波レーダ５０は、左前側方ミリ波レーダ５０Ｌと右前側方ミリ波レーダ５０Ｒを含む。これら左前側方ミリ波レーダ５０Ｌと右前側方ミリ波レーダ５０Ｒは、車両Ｃの左側方および右側方に存在する障害物を検出するためのレーダである。左前側方ミリ波レーダ５０Ｌは車両Ｃの左前端に設置され、右前側方ミリ波レーダ５０Ｒは車両Ｃの右前端に設置される。車両Ｃの側方は、広い範囲に渡り障害物を検出する必要がある。そのため、左前側方ミリ波レーダ５０Ｌおよび右前側方ミリ波レーダ５０Ｒは、前方ミリ波レーダ３０よりも視野が広角である。図２に、左前側方ミリ波レーダ５０Ｌ、右前側方ミリ波レーダ５０Ｒの視野５１Ｌ、５１Ｒを例示している。左前側方ミリ波レーダ５０Ｌ、右前側方ミリ波レーダ５０Ｒはそれぞれ、車両Ｃの斜め前を視野正面としている。

前側方ミリ波レーダ５０は、前方ミリ波レーダ３０と同様、ミリ波の送受信の時間差と送信波の照射方向をもとに、車両Ｃから外部の物体までの位置と方向とを検出する。

左前側方ミリ波レーダ５０Ｌおよび右前側方ミリ波レーダ５０Ｒの視野５１Ｌ、５１Ｒは広いので、２つの視野５１Ｌ、５１Ｒを組み合わせた視野は、車両Ｃの正面も含む視野となる。視野５１Ｌ、５１Ｒを具体的に例示すると、左前側方ミリ波レーダ５０Ｌおよび右前側方ミリ波レーダ５０Ｒの正面方向を中心として±６０°である。

周辺カメラ６０は、前方周辺カメラ６０Ｆ、左側方周辺カメラ６０Ｌ、右側方周辺カメラ６０Ｒ、後方周辺カメラ６０Ｂを含む。前方周辺カメラ６０Ｆは車両Ｃの前端であって車幅方向の中央に設置されている。左側方周辺カメラ６０Ｌは車両Ｃの左ドアミラーの下面に設置されている。右側方周辺カメラ６０Ｒは車両Ｃの右ドアミラーの下面に設置されている。後方周辺カメラ６０Ｂは車両Ｃの後端であって車幅方向の中央に設置されている。

４つの周辺カメラ６０は、これら４つの周辺カメラ６０が撮影した画像を座標変換して、車両Ｃを上方から見た鳥瞰画像を作成する目的で備えられている。この目的のためのカメラであるので、周辺カメラ６０が撮影する範囲は車両Ｃの周辺である。換言すれば、周辺カメラ６０の撮影範囲は、前方カメラ４０の撮影範囲よりも車両Ｃに近い範囲である。

図３は、周辺カメラ６０の撮影範囲を説明する図である。前方周辺カメラ６０Ｆ、左側方周辺カメラ６０Ｌ、右側方周辺カメラ６０Ｒ、後方周辺カメラ６０Ｂは、いずれも視野が広角である。そのため、前方周辺カメラ６０Ｆの撮影範囲６１Ｆ、左側方周辺カメラ６０Ｌの撮影範囲６１Ｌ、右側方周辺カメラ６０Ｒの撮影範囲６１Ｒ、後方周辺カメラ６０Ｂの撮影範囲６１Ｂは、いずれも、車両Ｃのボディあるいはその付近を含んでいる。また、撮影範囲６１Ｆ、６１Ｌ、６１Ｒ、６１Ｂは、隣接する２つの撮影範囲と一部重なる。このような撮影範囲６１Ｆ、６１Ｌ、６１Ｒ、６１Ｂの画像が撮影されるので、４つの周辺カメラ６０が撮影する画像を座標変換することで鳥瞰画像が作成できる。

前側方ミリ波レーダ５０と周辺カメラ６０は、第２電源部２２から電力が供給されて作動する第２センサ部である。

ＥＣＵ７０は、２つのＳｏＣ（System-on-a-chip）７１、７２を備えている。ＳｏＣ７１は第１制御装置であり、ＳｏＣ７２は第２制御装置であり、それぞれプロセッサを備えた構成である。たとえば、ＳｏＣ７１、７２は、プロセッサ、不揮発性メモリ、ＲＡＭおよびこれらの構成を接続するバスラインなどを備えた構成である。不揮発性メモリには、プロセッサが実行する車両制御プログラムが格納されている。プロセッサが、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ、不揮発性メモリに記憶されたプログラムを実行することで、ＳｏＣ７１、７２は、それぞれ後述する異常時制御を実行できる。また、ＳｏＣ７１およびＳｏＣ７２は、後述する正常時自動運転制御も実行できる。これらの制御が実行されることは、プログラムに対応する車両制御方法が実行されることを意味する。

このように、ＳｏＣ７１とＳｏＣ７２は、同じ制御を実行できるようになっているが、電源は互いに異なる。ＳｏＣ７１は第１電源部２１から電力が供給されて作動する。ＳｏＣ７２は第２電源部２２から電力が供給されて作動する。

〔正常時自動運転制御〕
次に、ＳｏＣ７１、７２が実行する正常時自動運転制御を説明する。正常時自動運転制御はＳｏＣ７１とＳｏＣ７２のいずれか事前に設定されている一方が実行する。以下では、ＳｏＣ７１が正常時自動運転制御を実行するとして説明する。正常時自動運転制御は、車両Ｃが自動運転制御されているときであって、ＳｏＣ７１が異常を検出していないときに実行する制御である。また、自動運転制御は、自動運転レベル３での制御であるとする。

図４に、正常時自動運転制御をフローチャートにして示す。Ｓ１のみ、ＳｏＣ７１とＳｏＣ７２がともに実行する。ＳｏＣ７１、７２は、異常を検出したか否かを判断する。異常を判断する対象は、第１電源部２１、第２電源部２２、前方ミリ波レーダ３０、前方カメラ４０、前側方ミリ波レーダ５０、周辺カメラ６０、ＳｏＣ７１、およびＳｏＣ７２である。

前方ミリ波レーダ３０、前方カメラ４０、前側方ミリ波レーダ５０、周辺カメラ６０が異常であるかどうかは、ＳｏＣ７１、７２のどちらが判断してもよい。第１電源部２１、第２電源部２２が異常であるかどうかも、ＳｏＣ７１、７２のどちらが判断してもよい。ただし、第１電源部２１から電力供給を受けないＳｏＣ７２が、第１電源部２１が異常かどうかを判断し、第２電源部２２から電力供給を受けないＳｏＣ７１が、第２電源部２２が異常かどうかを判断することが好ましい。ＳｏＣ７１が異常であるかどうかはＳｏＣ７２が判断し、ＳｏＣ７２が異常であるかどうかはＳｏＣ７１が判断する。

電源部２１、２２が異常であるとは、規定された範囲の電圧が入力されないことを意味する。断線、電源部２１、２２の故障等が生じると、ＥＣＵ７０に入力される規定された範囲以下の電圧になる。また、規定された範囲を超えた高い電圧がＥＣＵ７０に入力される場合も、電源部２１、２２が異常であるとする。前方ミリ波レーダ３０、前方カメラ４０、前側方ミリ波レーダ５０、周辺カメラ６０が異常であるかどうかは、たとえば、それらから取得する信号のレベル等から判断する。なお、ＳｏＣ７１、７２のうち、正常時自動運転制御を実行していない側については、制御を実行していない状況であるので、異常であるかどうかの判断を省略してもよい。

Ｓ１の判断結果がＮＯであれば、ＳｏＣ７１は処理をＳ２に進める。Ｓ２では、前方ミリ波レーダ３０、前方カメラ４０、前側方ミリ波レーダ５０、周辺カメラ６０を制御して、これらのセンサからセンサ信号を取得する。

続くＳ３では、Ｓ２で取得したセンサ信号をもとに、センサ別に、前方障害物に関する検出結果を決定する。また、センサ別に横位置情報を決定する。前方障害物に関する検出結果は、前方障害物の有無、前方障害物の位置（換言すれば前方障害物までの距離）を含む。また、前方障害物の大きさ、前方障害物の種類が、前方障害物の検出結果に含まれてもよい。本実施形態において、前方障害物を検出するために用いるセンサは、前方ミリ波レーダ３０、前側方ミリ波レーダ５０である。ＳｏＣ７１は、これら前方ミリ波レーダ３０、前側方ミリ波レーダ５０から取得するセンサ信号をもとに、前方障害物に関する検出結果を決定する。

横位置情報は、車両Ｃの道路幅方向における位置に関する情報である。横位置情報の一例は、車両Ｃの側方に存在する車線境界である。なお、ここでの側方には、真横だけでなく、斜め側方も含まれる。本実施形態において、横位置情報を検出するために用いるセンサは、前方カメラ４０と周辺カメラ６０である。これら前方カメラ４０と周辺カメラ６０は、車両Ｃの側方に存在する車線境界が含まれる画像を撮影できる。ＳｏＣ７１は画像処理により、前方カメラ４０あるいは周辺カメラ６０が撮影した画像から車線区画線８あるいは道路端を検出する。

Ｓ３を実行後はＳ４に進む。Ｓ４に進む場合、第１センサ部と第２センサ部から、それぞれ、前方障害物に関する検出結果と横位置情報とを取得している。そこで、Ｓ４、Ｓ５にて統合処理を実行する。Ｓ４で実行する処理は縦方向統合処理であり、Ｓ５で実行する処理は横方向統合処理である。Ｓ４では、Ｓ３でセンサ別に決定した前方障害物に関する検出結果を統合する。たとえば、センサ別に決定した前方障害物の位置を、単純平均あるいは加重平均することで、その前方障害物の位置を決定する。

Ｓ５では、Ｓ３でセンサ別に決定した横位置情報を統合する。たとえば、センサ別に決定した車線境界の位置を、単純平均あるいは加重平均することで、その前方障害物の位置を決定する。Ｓ４およびＳ５の統合処理は、センサフュージョンと呼ばれることもある。

また、ＳｏＣ７１は、車両Ｃから車線境界までの道路幅方向の距離を算出する。前方カメラ４０および周辺カメラ６０は、設置位置および視野が固定されているので、画像上の任意の位置に対応する路面位置は一対一に対応する。したがって、前方カメラ４０あるいは周辺カメラ６０が撮影した画像において車線境界がどこに存在するかが決定できれば、車両Ｃから車線境界までの道路幅方向の距離を算出できる。

Ｓ６では、Ｓ４、Ｓ５の処理結果を用い、車両Ｃに対する、縦方向および横方向の動きを決定する。車両Ｃの縦方向の動きは車両Ｃの速度を決定することを意味する。車両Ｃの横方向の動きは車両Ｃの操舵角を決定することを意味する。たとえば、ＳｏＣ７１は、前方障害物までの距離が短くなると、車両Ｃの速度を低下させる決定をすることがある。また、ＳｏＣ７１は、車線区画線８の形状に沿うように操舵角を変更する決定をすることがある。ＳｏＣ７１は、自動運転制御をするに際し、前方障害物に関する検出結果および横位置情報以外にも、目的地までの経路情報など種々の情報を用いることができる。そして、ＳｏＣ７１は、前方障害物までの距離が短くなった場合あるいは右左折のために、車線変更する操舵を決定することもある。

Ｓ７では、車両Ｃの加減速を制御する制御装置、および、車両Ｃの操舵を制御する制御装置に、Ｓ６で決定した動きを実行することを指示する。Ｓ７を実行後はＳ１へ戻る。

〔異常時制御〕
次に、図４のＳ１の判断結果がＹＥＳである場合に実行する異常時制御を説明する。図５に異常時制御を示す。Ｓ１１では、運転者に運転引き継ぎを要求する情報を出力する。この情報は、画像と音の一方または両方である。たとえば、車両Ｃの運転者が視認できる位置に配置された表示器に、運転引き継ぎを要求するメッセージを表示する。

続くＳ１２では、正常な構成要素で制限制御を実行する。制限制御は、Ｓ１の処理において異常を検出した構成を用いないで車両Ｃの自動制御を継続する制御である。電源部２１、２２の異常を検出した場合には、異常を検出した電源部２１、２２から電力が供給される構成要素も用いない。たとえば、第１電源部２１が異常であることを検出した場合、前方ミリ波レーダ３０、前方カメラ４０も制御に用いない。また、第１電源部２１が異常であることを検出した場合、第１電源部２１から電力供給を受けるＳｏＣ７１ではなく、ＳｏＣ７２が制限制御を実行する。制限制御では、第１センサ部である前方ミリ波レーダ３０および前方カメラ４０のいずれか一方のみが異常になった場合にも、第１センサ部全体を制御に用いないとしてもよい。同様に、制限制御では、第２センサ部である前側方ミリ波レーダ５０および周辺カメラ６０のいずれか一方のみが異常になった場合にも、第２センサ部全体を制御に用いないとしてもよい。制限制御による車両Ｃの自動運転は、縮退運転と呼ばれることもある。

制限制御は、正常時と比較すると、用いることができる構成が１つ以上少ない。そのため、制限制御は正常時自動運転制御よりも信頼性が劣る。そこで、制限制御は、正常時自動運転制御よりも制限した制御を実行する。制限の具体例として、車線変更を禁止するなど、機能を制限することができる。車線変更を禁止する場合、車線維持制御を継続することになる。また、自動運転する上限速度を制限することもできる。また、自動運転する時間を制限することもできる。

正常時自動運転制御よりも制限した制御ではあるが、制限制御は、車両Ｃの縦方向と横方向をともに制御して、前方障害物との接触を防止し、かつ、走行中の車線を逸脱しない車両制御は可能である。第１電源部２１から電力供給を受ける第１センサ部として前方ミリ波レーダ３０と前方カメラ４０を備え、第１電源部２１から電力供給を受ける第２センサ部として前側方ミリ波レーダ５０と周辺カメラ６０を備えている。そのため、これらのうちの１つのセンサが異常になっても、また、第１電源部２１、第２電源部２２のいずれかが異常になっても、縦方向と横方向の制御が継続できるのである。

Ｓ１３では、Ｓ１１にて運転者に引き継ぎを要求してからの経過時間が、事前に設定された引き継ぎ時間を経過したか否かを判断する。引き継ぎ時間は、一定時間でもよいし、異常となった構成が何であるか、または走行道路の種類などに応じて変化する時間でもよい。引き継ぎ時間の一例は、たとえば１５秒である。Ｓ１３の判断結果がＮＯであればＳ１４に進む。

Ｓ１４では、引き継ぎが完了したか否かを判断する。引き継ぎが完了したことを判断する手法は、種々の手法とすることができる。たとえば、運転者がステアリングホイールを両手で握ったことを、車内カメラ等により検出できたことを引き継ぎ完了の条件とすることができる。また、事前に用意されている引き継ぎ完了ボタンを運転者が押したことが検出されたことを、引き継ぎ完了の条件としてもよい。

Ｓ１４の判断結果がＹＥＳであればＳ１５に進む。Ｓ１５では、手動制御に切り替える。したがって、制限制御は終了する。Ｓ１４の判断結果がＮＯであればＳ１２に戻り、制限制御を継続する。

Ｓ１３の判断がＹＥＳ、すなわち、制限制御中に引き継ぎ時間が経過した場合には、Ｓ１６に進む。Ｓ１６では、車両Ｃを緊急停止させる。なお、引き継ぎ時間が経過しなくても、一部の構成に異常が発生した場合には車両Ｃを緊急停止させてもよい。

〔実施形態のまとめ〕
以上、説明した本実施形態では、第１電源部２１に、前方ミリ波レーダ３０、前方カメラ４０、ＳｏＣ７１を接続し、第２電源部２２に、前側方ミリ波レーダ５０、周辺カメラ６０、ＳｏＣ７２を接続している。

したがって、前方ミリ波レーダ３０、前方カメラ４０、ＳｏＣ７１、第１電源部２１のいずれか１つ以上が異常になったとしても、前側方ミリ波レーダ５０、周辺カメラ６０、ＳｏＣ７２、第２電源部２２により、制限制御（Ｓ１２）として車両Ｃの縦方向と横方向をともに制御して車両走行を継続できる。また、前側方ミリ波レーダ５０、周辺カメラ６０、ＳｏＣ７２、第２電源部２２のいずれか１つ以上が異常になったとしても、前方ミリ波レーダ３０、前方カメラ４０、ＳｏＣ７１、第１電源部２１により、制限制御（Ｓ１２）として車両Ｃの縦方向と横方向をともに制御して車両走行を継続できる。

加えて、前方ミリ波レーダ３０、前方カメラ４０、前側方ミリ波レーダ５０、周辺カメラ６０、第１電源部２１、第２電源部２２が全部正常であれば、全部のセンサを用いて高精度な正常時自動運転制御を行うことができる。

別な言い方をすれば、本実施形態の車両用装置１０は、前方ミリ波レーダ３０、前方カメラ４０、前側方ミリ波レーダ５０、周辺カメラ６０を全部用いる正常時自動運転制御を基準とすると、制限制御でも、正常時自動運転制御と同じセンサを用いる。したがって、構成要素の増加を抑制しつつ、異常時にも縦方向と横方向をともに制御して車両走行を続けることができる。

車両用装置１０は、第１センサ部として前方ミリ波レーダ３０と前方カメラ４０を備えている。前方ミリ波レーダ３０と前方カメラ４０は、ともに前方系のセンサであり、自動運転レベル３を行わない車両でも、車間距離制御や車線維持制御のために装備される。したがって、これら前方ミリ波レーダ３０と前方カメラ４０とを第１センサ部とする構成によれば、後に第２センサ部を追加して、車両用装置１０を構成する構成要素の追加が容易になる。

＜その他の実施形態＞
図６に、第１実施形態で説明したセンサも含め、第１センサ部または第２センサ部に使用できるセンサを示す。図６において縦方向制御にチェックマークが付与されているセンサ、すなわち、Ｖ１～Ｖ３とＶＨは、車両Ｃの縦方向制御するために必要な情報を検出できるセンサであることを意味する。図６において横方向制御にチェックマークが付与されているセンサ、すなわち、Ｈ１～Ｈ３とＶＨは、車両Ｃの横方向制御するために必要な情報を検出できるセンサであることを意味する。

１行目の前方ミリ波レーダ３０、２行目の前側方ミリ波レーダ５０は、第１実施形態で説明済みである。これらは、車両Ｃの縦方向制御するために必要な情報を検出できるセンサである。３行目に、車両Ｃの縦方向制御するために必要な情報を検出できるセンサとしてＬｉｄａｒ８０を示している。図７にＬｉｄａｒ８０の搭載位置を例示している。図７では、Ｌｉｄａｒ８０は、車両Ｃの前端であって幅方向中央に搭載されている。ただし、前方カメラ４０の位置にＬｉｄａｒ８０が搭載されてもよいなど、Ｌｉｄａｒ８０の位置は図７に示す位置に限られない。Ｌｉｄａｒ８０の視野は、前方ミリ波レーダ３０と同じ視野であってもよい。また、Ｌｉｄａｒ８０の視野は、前方ミリ波レーダ３０の視野よりも広い視野、たとえば、前方カメラ４０と同じ視野であってもよい。Ｌｉｄａｒ８０は、視野にレーザー光を照射して、そのレーザー光の反射光を受光することで物体の位置を検出する。

図６の４行目の前方カメラ４０、５行目の周辺カメラ６０も第１実施形態で説明済みである。これらは、車両Ｃの横方向制御するために必要な情報を検出できるセンサであるとして説明した。

６行目に、車両Ｃの横方向制御するために必要な情報を検出できるセンサとして位置検出センサ９０を示している。位置検出センサ９０は地図９１とともに用いる。図７に、位置検出センサ９０と地図９１を図示している。位置検出センサ９０は、車両Ｃの現在位置を検出するものである。たとえば、ＧＮＳＳ受信機が位置検出センサ９０の具体例である。また、慣性センサにより、車両Ｃの移動方向および移動距離を逐次検出する構成を位置検出センサ９０としてもよい。また、ＧＮＳＳ受信機と慣性センサとを組み合わせた構成を位置検出センサ９０としてもよい。

地図９１は、所定の記憶メモリに記憶されており、車線の位置を含んでいる道路地図が記述されたデジタル地図データである。記憶メモリには、全部のデジタル地図データが予め記憶されていてもよいし、車両Ｃの現在位置により定まる領域のデータが逐次ダウンロードされて保存されるようになっていてもよい。ＥＣＵ７０は、位置検出処理部９２としての機能を備える。位置検出処理部９２は、位置検出センサ９０から信号を取得して車両Ｃの位置を示す座標を決定する。座標は（ｘ、ｙ）情報を含む。また、座標は高さ情報を含んでいてもよい。

さらに、位置検出処理部９２は、その座標と地図９１とを用いて、車両Ｃと、その車両Ｃに最も近い道路境界との間の道路幅方向における距離である道路幅方向距離を逐次決定する。座標は（ｘ、ｙ）情報を含むので、座標は横位置情報の一例である。座標とともに地図９１に含まれている車線の位置を用いれば、道路幅方向距離を決定できる。

４行目に加えて７行目にも、前方カメラ４０を示している。ただし、７行目では、図７に示す距離検出処理部９３を前方カメラ４０とともに用いる。これにより、図６に示すように縦方向制御と横方向制御の両方が可能になる。

距離検出処理部９３の処理内容を説明する。距離検出処理部９３は、単眼カメラである前方カメラ４０が撮影した画像データを取得し、画像データから、画像に写っている物体までの距離を算出する。たとえば、撮影した画像において、ぼけの形状がピントの位置の前後で異なることを利用して、物体までの距離を算出する。また、車両など大きさを特定あるいは推定できる物体については、画像に示す大きさから距離を算出することもできる。したがって、前方障害物までの距離も算出でき、縦方向制御が可能になる。

図８に、第１センサ部、第２センサ部が実現できるセンサの組み合わせパターンを示す。図８において、「組み合わせ」の列に記載している英数字は、図６に示した英数字に対応する。「組み合わせ」に示す４つ、あるいは、３つのセンサは、それぞれＶとＨが２つずつ含まれている。第１センサ部と第２センサ部には、「組み合わせ」に示したセンサを、ＶとＨがそれぞれ１つずつ含まれるように振り分けている。

図８において、第１センサ部の下の行に第１電源部２１、ＳｏＣ７１と記載しているのは、第１センサ部には、第１電源部２１から電力が供給され、ＳｏＣ７１も第１電源部２１から電力が供給されることを意味する。第２センサ部の下の行に第２電源部２２、ＳｏＣ７２と記載しているのは、第２センサ部には、第２電源部２２から電力が供給され、ＳｏＣ７２も第２電源部２２から電力が供給されることを意味する。

図８に示すようにセンサを組み合わせることで、第１実施形態と同様、第１センサ部、第１電源部２１、ＳｏＣ７１のいずれか１つ以上が異常になったとしても、第２センサ部、第２電源部２２、ＳｏＣ７２により、車両Ｃに対して縦方向制御と横方向制御とを継続できる。また、第２センサ部、第２電源部２２、ＳｏＣ７２のいずれか１つ以上が異常になったとしても、第１センサ部、第１電源部２１、ＳｏＣ７１により、車両Ｃに対して縦方向制御と横方向制御とを継続できる。加えて、第１センサ部と第２センサ部とが、ともに正常であれば、第１センサ部と第２センサ部とをともに用いて高精度な正常時自動運転制御を行うことができる。

パターン１の２行目は、第１センサ部が前側方ミリ波レーダ５０と前方カメラ４０を備え、第２センサ部が前方ミリ波レーダ３０と周辺カメラ６０を備える。これらを組み合わせると、第１実施形態と同じセンサの組み合わせになる。したがって、パターン１の２行目の組み合わせは、第１実施形態と同じ正常時自動運転制御ができる。

パターン２の１行目は、第１センサ部が前側方ミリ波レーダ５０と前方カメラ４０を備え、第２センサ部がＬｉｄａｒ８０、位置検出センサ９０および地図９１を備える。第１センサ部は、第１実施形態の第１センサ部と同じである。したがって、後に第２センサ部を追加して、車両用装置１０を構成する構成の追加が容易になる。パターン２の１行目は、第１センサ部が前方ミリ波レーダ３０を備え、第２センサ部がＬｉｄａｒ８０を備えているので、正常時自動運転制御では、前方ミリ波レーダ３０とＬｉｄａｒ８０とを用いた高精度な縦方向制御が可能になる。

パターン２の２行目は、第１センサ部と第２センサ部とを組み合わせるとパターン２の１行目と同じになる。したがって、パターン２の１行目と同様、正常時自動運転制御において、前方ミリ波レーダ３０とＬｉｄａｒ８０とを用いた高精度な縦方向制御が可能になる。

パターン３の１行目は、第１センサ部が前側方ミリ波レーダ５０と前方カメラ４０を備え、第２センサ部がＬｉｄａｒ８０と周辺カメラ６０を備える。第１センサ部は、第１実施形態の第１センサ部と同じである。したがって、後に第２センサ部を追加して、車両用装置１０を構成する構成の追加が容易になる。また、正常時自動運転制御では、前方ミリ波レーダ３０とＬｉｄａｒ８０とを用いた高精度な縦方向制御が可能になる。

パターン３の２行目は、第１センサ部と第２センサ部とを組み合わせるとパターン３の１行目と同じになる。したがって、このパターンでも、正常時自動運転制御において、前方ミリ波レーダ３０とＬｉｄａｒ８０とを用いた高精度な縦方向制御が可能になる。

パターン４は、第１センサ部が前方カメラ４０と距離検出処理部９３を備えた構成であり、第２センサ部がＬｉｄａｒ８０、位置検出センサ９０および地図９１を備えた構成である。

パターン５は、第１センサ部が前方カメラ４０と距離検出処理部９３を備えた構成であり、第２センサ部も前方カメラ４０と距離検出処理部９３を備えた構成である。図６に示す記号では、どちらもＶＨとなる。しかし、互いに異なる構成要素であることを示すために、図８ではＶＨ１、ＶＨ２と記載している。第１センサ部が備える前方カメラ４０は第１前方カメラであり、第２センサ部が備える前方カメラ４０は第２前方カメラである。

パターン５の構成によれば、正常時自動運転制御では、２つの前方カメラ４０を使うことができるので、これら２つの前方カメラ４０をステレオカメラとして機能させることができる。

パターン６は、第１センサ部が前方カメラ４０と距離検出処理部９３を備えた構成であり、第２センサ部が前側方ミリ波レーダ５０と周辺カメラ６０を備えた構成である。

パターン７の１行目は、第１センサ部が前側方ミリ波レーダ５０と前方カメラ４０を備え、第２センサ部が前側方ミリ波レーダ５０、位置検出センサ９０および地図９１を備えた構成である。第１センサ部は、第１実施形態の第１センサ部と同じである。したがって、後に第２センサ部を追加して、車両用装置１０を構成する構成の追加が容易になる。

パターン７の２行目は、第１センサ部が前側方ミリ波レーダ５０と前方カメラ４０を備え、第２センサ部が前方ミリ波レーダ３０、位置検出センサ９０および地図９１を備える。パターン７の２行目は、第１センサ部と第２センサ部とを組み合わせるとパターン７の１行目と同じになる。

以上、実施形態を説明したが、開示した技術は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も開示した範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

＜変形例１＞
実施形態では、ＳｏＣ７１およびＳｏＣ７２が、ともに正常時自動運転制御も実行できるようになっていた。しかし、ＳｏＣ７１およびＳｏＣ７２のいずれか一方のみが正常時自動運転制御を実行できるようになっていてもよい。

＜変形例２＞
実施形態では、異常を検出していない場合（Ｓ１：ＮＯ）、縦方向統合処理（Ｓ４）と横方向統合処理（Ｓ５）を実行する。しかし、Ｓ４およびＳ５のいずれか一方を省略し、縦方向統合処理と横方向統合処理のいずれか一方のみを実行してもよい。

＜変形例３＞
Ｓ１では、電源部２１、２２、第１センサ部、第２センサ部が異常であるかどうかを判断することに加えて、ＳｏＣ７１、７２が異常であるかどうかも判断していた。しかし、ＳｏＣ７１、７２のうち、正常時自動運転制御を実行していない側については、異常であるかどうかを判断しなくてもよい。正常時自動運転制御に支障がないからである。

＜変形例４＞
本開示に記載のＳｏＣ７１、７２は以下に記載の制御部である。この制御部およびその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部およびその手法は、専用ハードウエア論理回路により、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部およびその手法は、コンピュータプログラムを実行するプロセッサと一つ以上のハードウエア論理回路との組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。ハードウエア論理回路は、たとえば、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡである。

また、コンピュータプログラムを記憶する記憶媒体はＲＯＭに限られず、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていればよい。たとえば、フラッシュメモリに上記プログラムが記憶されていてもよい。

８：車線区画線 １０：車両用装置 ２１：第１電源部 ２２：第２電源部 ３０：前方ミリ波レーダ ４０：前方カメラ ５０：前側方ミリ波レーダ ５１Ｌ、５１Ｒ：視野 ６０：周辺カメラ ６１Ｆ、６１Ｌ、６１Ｒ、６１Ｂ：撮影範囲 ７０：ＥＣＵ ７１：ＳｏＣ（第１制御装置） ７２：ＳｏＣ：（第２制御装置） ９０：位置検出センサ ９１：地図 ９２：位置検出処理部 ９３：距離検出処理部 Ｃ：車両

Claims (12)

1. 車両で用いられる車両用装置であって、
   第１電源部（２１）と、
   第２電源部（２２）と、
   前記第１電源部から電力が供給されて作動し、前記車両の前方障害物を検出するとともに前記車両の道路幅方向における位置に関する情報である横位置情報を検出する第１センサ部と、
   前記第１電源部から電力が供給されて作動し、前記第１センサ部の検出結果をもとに前記車両を制御する第１制御装置（７１）と、
   前記第２電源部から電力が供給されて作動し、前記前方障害物を検出するとともに前記横位置情報を検出する第２センサ部と、
   前記第２電源部から電力が供給されて作動し、前記第２センサ部の検出結果をもとに前記車両を制御する第２制御装置（７２）と、
   を備え、
   前記第１制御装置は、前記第２電源部、前記第２センサ部および前記第２制御装置の少なくとも１つが異常であることを検出した場合、前記第２センサ部は用いず、前記第１センサ部を用いて、異常であることを検出していない場合に実行する正常時自動運転制御よりも制限されているが、前記前方障害物と前記横位置情報を検出しつつ前記車両を走行させる車両制御である縮退運転を実行し、
   前記第２制御装置は、前記第１電源部、前記第１センサ部および前記第１制御装置の少なくとも１つが異常になった場合、前記第１センサ部は用いず、前記第２センサ部を用いて、前記縮退運転を実行する車両用装置。
2. 請求項１に記載の車両用装置であって、
   前記第１制御装置および前記第２制御装置の一方または両方は、
   前記第１電源部、前記第１センサ部、前記第１制御装置、前記第２電源部、前記第２センサ部、および前記第２制御装置が正常である場合、前記第１センサ部および前記第２センサ部からそれぞれ前記前方障害物に関する検出結果を取得して、前記前方障害物に関する検出結果を統合する縦方向統合処理と、前記第１センサ部および前記第２センサ部からそれぞれ前記横位置情報を取得して、前記横位置情報を統合する横方向統合処理のいずれか少なくとも一方を実行する、車両用装置。
3. 請求項１又は２に記載の車両用装置であって、
   前記第１センサ部は、前記車両の正面を含む範囲を視野とし、ミリ波により前記前方障害物を検出する前方ミリ波レーダ（３０）と、前記車両の正面から斜め側方を視野に含み、前記横位置情報である、前記車両の側方に存在する車線境界を検出する前方カメラ（４０）とを備える、車両用装置。
4. 請求項３に記載の車両用装置であって、
   前記第２センサ部は、前記車両の側方から前記車両の前方に渡る範囲を視野に含んでおり、ミリ波により前記前方障害物を検出する前側方ミリ波レーダ（５０）と、前記車両の側方かつ前記車両の周辺を視野に含み、前記車両の側方に存在する車線境界を検出する周辺カメラ（６０）とを備える、車両用装置。
5. 請求項３に記載の車両用装置であって、
   前記第２センサ部は、前記車両の正面を含む範囲を視野とし、レーザー光により前記前方障害物を検出するＬｉｄａｒ（８０）と、前記横位置情報として前記車両の座標を検出する位置検出センサ（９０）を備え、
   前記第２制御装置は、前記車両が走行中の道路の車線の位置を地図データから取得し、前記車線の位置と前記第２センサ部が検出した前記車両の座標とに基づいて、前記車両と前記車線との間の道路幅方向距離を決定する、車両用装置。
6. 請求項３に記載の車両用装置であって、
   前記第２センサ部は、前記車両の正面を含む範囲を視野とし、レーザー光により前記前方障害物を検出するＬｉｄａｒと、前記車両の側方かつ前記車両の周辺を視野に含み、前記車両の側方に存在する車線境界を検出する周辺カメラ（６０）とを備える、車両用装置。
7. 請求項３に記載の車両用装置であって、
   前記第２センサ部は、前記車両の側方から前記車両の前方に渡る範囲を視野に含んでおり、ミリ波により前記前方障害物を検出する前側方ミリ波レーダ（５０）と、前記横位置情報として前記車両の座標を検出する位置検出センサ（９０）を備え、
   前記第２制御装置は、前記車両が走行中の道路の車線の位置を地図データから取得し、前記車線の位置と前記第２センサ部が検出した前記車両の座標とに基づいて、前記車両と前記車線との間の道路幅方向距離を決定する、車両用装置。
8. 請求項１又は２に記載の車両用装置であって、
   前記第１センサ部は、前記車両の側方から前記車両の前方に渡る範囲を視野に含んでおり、ミリ波により前記前方障害物を検出する前側方ミリ波レーダ（５０）と、前記車両の正面から斜め側方を視野に含み、前記横位置情報である、前記車両の側方に存在する車線境界を検出する前方カメラ（４０）とを備え、
   前記第２センサ部は、前記車両の正面を含む範囲を視野とし、ミリ波により前記前方障害物を検出する前方ミリ波レーダ（３０）と、前記車両の側方かつ前記車両の周辺を視野とし、前記車両の側方に存在する車線境界を検出する周辺カメラ（６０）とを備える、車両用装置。
9. 請求項１又は２に記載の車両用装置であって、
   前記第１センサ部は、前記車両の正面から斜め側方を視野に含み、前記横位置情報である、前記車両の側方に存在する車線境界と、前記前方障害物とを検出する第１前方カメラを備え、
   前記第２センサ部は、前記車両の正面から斜め側方を視野に含み、前記車線境界と前記前方障害物とを検出する第２前方カメラを備える、車両用装置。
10. 請求項１又は２に記載の車両用装置であって、
    前記第１センサ部は、前記車両の正面から斜め側方を視野に含み、前記前方障害物と、前記横位置情報である、前記車両の側方に存在する車線境界とを検出する前方カメラ（４０）を備え、
    前記第２センサ部は、前記車両の側方から前記車両の前方に渡る範囲を視野に含んでおり、ミリ波により前記前方障害物を検出する前側方ミリ波レーダ（５０）と、前記車両の側方かつ前記車両の周辺を視野に含み、前記車両の側方に存在する車線境界を検出する周辺カメラ（６０）を備える、車両用装置。
11. 請求項１又は２に記載の車両用装置であって、
    前記第１センサ部および前記第２センサ部のいずれか一方は、前記横位置情報として前記車両の座標を検出する位置検出センサ（９０）を備え、
    前記第１制御装置および前記第２制御装置のうち前記位置検出センサに電力を供給する電源部から電力を供給される制御装置は、前記車両が走行中の道路の車線の位置を地図データから取得し、前記車線の位置と前記第２センサ部が検出した前記車両の座標とに基づいて、前記車両と前記車線との間の道路幅方向距離を決定する、車両用装置。
12. 第１電源部（２１）と、第２電源部（２２）と、前記第１電源部から電力が供給されて作動し、車両の前方障害物を検出するとともに前記車両の道路幅方向における位置に関する情報である横位置情報を検出する第１センサ部と、前記第２電源部から電力が供給されて作動し、前記前方障害物を検出するとともに前記横位置情報を検出する第２センサ部とが搭載された前記車両において、プロセッサにより実行される車両制御方法であって、
    前記第１電源部、前記第１センサ部、前記第２電源部および前記第２センサ部が正常である場合、前記第１センサ部および前記第２センサ部からそれぞれ前記前方障害物に関する検出結果を取得して、前記前方障害物に関する検出結果を統合する縦方向統合処理と、前記第１センサ部および前記第２センサ部からそれぞれ前記横位置情報を取得して、前記横位置情報を統合する横方向統合処理のいずれか少なくとも一方を実行し、
    前記第２電源部および前記第２センサ部の少なくとも一方が異常であることを検出した場合、前記第２センサ部は用いず、前記第１センサ部を用いて、異常であることを検出していない場合に実行する正常時自動運転制御よりも制限されているが、前記前方障害物と前記横位置情報を検出しつつ前記車両を走行させる車両制御である縮退運転を実行し、
    前記第１電源部および前記第１センサ部の少なくとも一方が異常であることを検出した場合、前記第１センサ部は用いず、前記第２センサ部を用いて、前記縮退運転を実行する、車両制御方法。