CN107851392A - 路径生成装置、路径生成方法及路径生成程序 - Google Patents

路径生成装置、路径生成方法及路径生成程序 Download PDF

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Abstract

路径生成装置具备：转换部，其基于包含表示道路的形状的信息的地图信息，来生成将所述道路的形状转换为直线形状的假想的道路信息；行驶轨道生成部，其在由所述转换部生成的所述假想的道路信息中的直线形状的道路上，生成本车辆的行驶轨道；以及逆转换部，其对由所述行驶轨道生成部在所述直线形状的道路上生成的所述本车辆的所述行驶轨道执行所述转换部进行的转换的逆转换，由此生成由所述转换部转换为直线形状之前的所述道路的形状中的所述本车辆的行驶轨道。

Description

路径生成装置、路径生成方法及路径生成程序
技术领域
本发明涉及路径生成装置、路径生成方法及路径生成程序。
本申请基于在2015年7月22日申请的日本国特愿2015-144994号及在2016年3月15日申请的日本国特愿2016-051076号而主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
以往，已知在弯路等车道中，按照预先设定的行驶轨道来控制车辆的行驶的技术。与之相关联而已知有一种车辆用行驶轨道设定装置，其通过摄像机构来检测表示车辆前方的车道的划分线，并基于该划分线来设定车辆的行驶轨道，所述车辆用行驶轨道设定装置的特征在于，具备：位置检测机构，其检测车辆前方位置处的内周侧划分线的位置；切线角算出机构，其算出在由所述位置检测机构检测出的内周侧划分线的位置处由车辆的行进方向与相对于内周侧划分线的切线形成的切线角；修正量算出机构，其基于由所述切线角算出机构算出的切线角来算出修正量；以及行驶轨道位置设定机构，其从所述车辆前方位置处的左右两侧的划分线的中心起以由所述修正量算出机构算出的修正量向内周侧设定行驶轨道位置(例如参照专利文献1)。
另外，与上述技术相关联而已知有一种行驶轨迹制作装置，其制作车辆的行驶轨迹，所述行驶轨迹制作装置的特征在于，具备：弯路形状识别机构，其识别弯路的从入口部到出口部的形状；出口部预测地点确定机构，其确定弯路内的对出口部进行预测的地点；以及行驶轨迹制作机构，其制作从入口部到出口部预测地点及从出口部预测地点到出口部的车辆的行驶轨迹(例如参照专利文献2)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-182186号公报
专利文献2：日本特开2012-066778号公报
发明要解决的课题
然而，在以往的技术中，在对弯路求解行驶轨道时，运算参数繁多，有时运算负荷变得过大。
发明内容
本发明的方案是考虑到这样的情况而完成的，其目的之一在于，提供一种能够以低运算负荷生成适合于道路的形状的行驶轨道的路径生成装置、路径生成方法及路径生成程序。
用于解决课题的方案
(1)本发明的一方案的路径生成装置具备：转换部，其基于包含表示道路的形状的信息的地图信息，来生成将所述道路的形状转换为直线形状的假想的道路信息；行驶轨道生成部，其在由所述转换部生成的所述假想的道路信息中的直线形状的道路上，生成本车辆的行驶轨道；以及逆转换部，其对由所述行驶轨道生成部在所述直线形状的道路上生成的所述本车辆的所述行驶轨道执行所述转换部进行的转换的逆转换，由此生成由所述转换部转换为直线形状之前的所述道路的形状中的所述本车辆的行驶轨道。
(2)在上述(1)的方案的基础上，所述逆转换部以在所述逆转换的前后维持如下距离的方式进行所述逆转换，所述距离是代表所述假想的道路信息所包含的道路的直线被分割而得到的分割线中的最接近基准点的分割线与所述基准点之间的距离，所述基准点以所述地图信息为基准来设定。
(3)在上述(1)或(2)的方案的基础上，所述行驶轨道生成部在由所述转换部生成的所述假想的道路信息中的所述直线形状的道路上进行几何学的曲线插补来生成所述行驶轨道。
(4)在上述(3)的方案的基础上，所述行驶轨道生成部适用至少基于所述本车辆的速度矢量而得到的样条曲线，来生成所述行驶轨道。
(5)在上述(1)至(3)中任一方案的基础上，所述路径生成装置还具备识别部，该识别部识别在所述道路中妨碍所述本车辆的行驶的障碍物，所述行驶轨道生成部生成多条用于躲避由所述识别部识别到的所述障碍物的障碍物躲避行驶轨道。
(6)在上述(5)的方案的基础上，所述路径生成装置还具备轨道评价部，在由所述识别部识别到所述障碍物的情况下，该轨道评价部基于由所述转换部转换之前的所述道路的形状的曲率和多条所述障碍物躲避行驶轨道的曲率，来从由所述行驶轨道生成部在所述直线形状的道路上生成的多条所述障碍物躲避行驶轨道中选择使所述本车辆与所述障碍物不发生干涉的一条障碍物躲避行驶轨道，所述逆转换部对由所述轨道评价部选择出的一条所述障碍物躲避行驶轨道执行所述转换部进行的转换的逆转换，由此生成由所述转换部转换为直线形状之前的所述道路的形状中的所述本车辆的障碍物躲避行驶轨道。
(7)在上述(6)的方案的基础上，在由所述识别部识别到所述障碍物的情况下，所述轨道评价部基于从成为维持与所述基准点之间的距离的对象的所述分割线到由所述识别部识别到的所述障碍物的距离，来设定基于所述障碍物的形状得到的区域，并从由所述行驶轨道生成部在所述直线形状的道路上生成的多条所述障碍物躲避行驶轨道中选择使所述本车辆与设定的所述区域不发生干涉的一条障碍物躲避行驶轨道。
(8)在上述(1)至(7)中任一方案的基础上，在生成的所述行驶轨道与自身交叉而形成环状部的情况下，所述逆转换部将形成所述环状部的所述行驶轨道修正为除去所述环状部后的轨道。
(9)本发明的一方案的路径生成方法包括：基于包含表示道路的形状的信息的地图信息，来生成将所述道路的形状转换为直线形状的假想的道路信息的步骤；在生成的所述假想的道路信息中的直线形状的道路上生成本车辆的行驶轨道的步骤；以及对在所述直线形状的道路上生成的所述本车辆的所述行驶轨道进行使所述道路的形状成为直线形状的转换的逆转换，由此生成转换为所述直线形状之前的所述道路的形状中的所述本车辆的行驶轨道的步骡。
(10)本发明的一方案的路径生成程序使车载计算机进行如下处理：基于包含表示道路的形状的信息的地图信息，来生成将所述道路的形状转换为直线形状的假想的道路信息；在生成的所述假想的道路信息中的直线形状的道路上生成本车辆的行驶轨道；以及对在所述直线形状的道路上生成的所述本车辆的所述行驶轨道进行使所述道路的形状成为直线形状的转换的逆转换，由此生成转换为所述直线形状之前的所述道路的形状中的所述本车辆的行驶轨道。
发明效果
根据上述(1)、(2)、(9)、(10)的方案，路径生成装置具备：转换部，其基于包含表示道路的形状的信息的地图信息，来生成将道路的形状转换为直线形状的假想的道路信息；行驶轨道生成部，其在通过由转换部生成的假想的道路信息表现的直线形状的道路上，生成本车辆的行驶轨道；以及逆转换部，其对由行驶轨道生成部在直线形状的道路上生成的行驶轨道执行转换部进行的转换的逆转换，由此生成由转换部转换为直线形状之前的道路的形状中的本车辆的行驶轨道，因此能够以低运算负荷生成适合于道路的形状的行驶轨道。
在上述(3)或(4)的情况下，行驶轨道生成部在由转换部生成的假想的道路信息所包含的道路上进行几何学的曲线插补来生成行驶轨道，因此能够生成更加适合于现实的道路的形状的行驶轨道。
在上述(5)或(6)的情况下，轨道评价部基于由转换部转换之前的道路的形状的曲率和由行驶轨道生成部在直线形状的道路上生成的行驶轨道的曲率，来选择不与障碍物发生干涉的行驶轨道，因此能够生成可减轻对车辆乘客的负担的行驶轨道。
在上述(7)的情况下，轨道评价部基于从成为维持与基准点之间的距离的对象的分割线到障碍物的距离，设定基于与障碍物之间应该考虑的障碍物的形状而得到的区域，并从由行驶轨道生成部生成的多条行驶轨道中选择不与设定的区域发生干涉的行驶轨道，因此能够生成更加适于障碍物的躲避的行驶轨道。
在上述(8)的情况下，在生成的行驶轨道与自身交叉而形成环状部的情况下，逆转换部基于行驶轨道所交叉的点，将生成的行驶轨道修正为不形成环状部的轨道，因此能够更加精度良好地生成行驶轨道。
附图说明
图1是以第一实施方式的车辆控制装置为中心的本车辆的功能结构图。
图2是表示第一实施方式的路径生成部的功能性结构的框图。
图3是表示第一实施方式的路径生成部的处理的流程的一例的流程图。
图4是示意性地表示地图信息所示的道路的形状的图。
图5是以二维坐标表示由转换部将道路的形状转换为直线形状之前的道路中的基准点及道路中央线的位置的图。
图6是表示与道路中央线上的各线路建立对应关系的信息的一例的图。
图7是表示使构成道路中央线的节点及线路在坐标X轴上移动的情形的图。
图8是说明通过第一实施方式的行驶轨道生成部运算行驶轨道的情况的图。
图9是表示在直线形状的道路上生成的行驶轨道(样条曲线)的一例的图。
图10是表示将直线形状的道路与行驶轨道一起假想地逆转换为原来的道路的形状的情形的图。
图11是表示基于行驶轨道的控制量的决定方法的一例的图。
图12是表示搭载有第二实施方式的车辆控制装置的本车辆的构成要素的图。
图13是搭载有第二实施方式的车辆控制装置的本车辆的功能结构图。
图14是表示第二实施方式的路径生成部的功能性结构的框图。
图15是表示由转换部设定多个基准点的场景的一例的图。
图16是表示在从图15的场景转换为直线形状的假想的道路上生成行驶轨道的情形的图。
图17是用于说明由轨道评价部设定的对于离心加速度的阈值的图。
图18是表示对由轨道评价部选择出的行驶轨道进行逆转换而生成的行驶轨道的一例的图。
图19是用于说明在行驶轨道的一部分形成有环状部的情况下的修正处理的图。
图20是表示第二实施方式的路径生成部的处理的流程的一例的流程图。
图21是表示设定假想的障碍物的场景的一例的图。
图22是表示设定假想的障碍物的场景的另一例的图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的路径生成装置、路径生成方法及路径生成程序的实施方式。
<第一实施方式>
图1是以第一实施方式的车辆控制装置100为中心的本车辆M的功能结构图。本车辆M是指搭载有车辆控制装置100的车辆。在本车辆M中搭载有导航装置10、车辆传感器20、操作器件30、操作检测传感器32、切换开关40、行驶驱动力输出装置50、转向装置52、制动装置54及车辆控制装置100。
导航装置10具有GNSS(Global Navigation Satellite System)接收机、地图信息(导航地图)、作为用户界面而发挥功能的触摸面板式显示装置、扬声器、话筒等。导航装置10通过GNSS接收机来确定本车辆M的位置，并导出从该位置直至由用户指定的目的地为止的路径。由导航装置10导出的路径由地图信息132所包含的线路及节点的组合定义。节点是表示在对交叉点等道路网进行表现上的结点的信息。线路是表示节点间的道路区间的信息。
由导航装置10导出的路径作为路径信息134而保存于存储部130。本车辆的位置可以由利用了车辆传感器20的输出的INS(Inertial Navigation System)确定或补充。另外，导航装置10在车辆控制装置100正在执行手动驾驶模式时，通过声音、导航显示来对直至目的地的路径进行引导。需要说明的是，用于确定本车辆M的位置的结构也可以与导航装置10独立地设置。另外，导航装置10例如也可以通过用户持有的智能手机、平板终端等终端装置的一个功能来实现。在该情况下，在终端装置与车辆控制装置100之间通过无线或通信来进行信息的收发。
车辆传感器20具备检测本车辆M的速度(车速)的车速传感器22和检测绕铅垂轴的角速度的横摆角速度传感器24。车辆传感器20也可以包括检测加速度的加速度传感器和检测本车辆M的朝向的方位传感器等。
操作器件30例如包括加速踏板、转向盘、制动踏板、变速杆等。在操作器件30上安装有检测驾驶员的操作的有无、操作量的操作检测传感器32。操作检测传感器32例如包括油门开度传感器、转向转矩传感器、制动传感器、档位传感器等。操作检测传感器32将作为检测结果的油门开度、转向转矩、制动踩踏量、档位等向行驶控制部120输出。需要说明的是，也可以代替于此，将操作检测传感器32的检测结果直接向行驶驱动力输出装置50、转向装置52、或制动装置54输出。
切换开关40是由驾驶员等操作的开关。切换开关40可以是机械式的开关，也可以是在导航装置10的触摸面板式显示装置上设置的GUI(Graphical User Interface)开关。切换开关40接受驾驶员通过手动进行驾驶的手动驾驶模式与驾驶员不进行操作的(或者与手动驾驶模式相比，操作量小或操作频率低的)状态下行驶的自动驾驶模式的切换指示，生成将行驶控制部120控制的控制模式向自动驾驶模式或手动驾驶模式中的任一方指定的控制模式指定信号。
行驶驱动力输出装置50例如包括发动机和行驶用马达中的一方或双方。在行驶驱动力输出装置50仅具有发动机的情况下，行驶驱动力输出装置50还包括对发动机进行控制的发动机ECU(Electronic Control Unit)。发动机ECU例如按照从行驶控制部120输入的信息来对节气门开度、档级等进行调整，从而控制用于使车辆行驶的行驶驱动力(转矩)。在行驶驱动力输出装置50仅具有行驶用马达的情况下，行驶驱动力输出装置50包括对行驶用马达进行驱动的马达ECU。马达ECU例如通过调整对行驶用马达施加的PWM信号的占空比，来控制用于使车辆行驶的行驶驱动力。在行驶驱动力输出装置50包括发动机和行驶用马达这双方的情况下，发动机ECU和马达ECU这双方协作而对行驶驱动力进行控制。
转向装置52例如具备能够在齿条-小齿轮功能等中使力作用而变更转向轮的方向的电动马达等。转向装置52具备检测转向操舵角(或实际舵角)的操舵角传感器52a。转向装置52按照从行驶控制部120输入的信息来驱动电动马达。
制动装置54具备将对制动踏板进行的制动操作作为液压来传递的主液压缸、蓄积制动液的贮存箱、对向各车轮输出的制动力进行调节的制动致动器等。制动装置54按照从行驶控制部120输入的信息来对制动致动器等进行控制，以将所期望的大小的制动转矩向各车轮输出。需要说明的是，制动装置54不限于通过上述说明的液压而工作的电子控制式制动装置，也可以是通过电动致动器而工作的电子控制式制动装置。
[车辆控制装置]
以下，说明车辆控制装置100。车辆控制装置100例如具备本车位置识别部102、行动计划生成部104、路径生成部110、行驶控制部120、控制切换部122及存储部130。本车位置识别部102、行动计划生成部104、路径生成部110、行驶控制部120及控制切换部122中的一部分或全部是通过CPU(Central Processing Unit)等处理器执行程序而发挥功能的软件功能部。另外，这些功能部中的一部分或全部也可以是LSI(Large Scale Integration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等硬件功能部。另外，存储部130通过ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、闪存器等实现。用于供处理器执行的程序可以预先保存于存储部130，也可以经由车载互联网设备等而从外部装置进行下载。另外，也可以是，保存有上述程序的移动型存储介质通过装配于未图示的驱动装置而安装于存储部130。
本车位置识别部102基于保存于存储部130的地图信息132、以及从导航装置10或车辆传感器20输入的信息，来识别本车辆M正在行驶的车道(本车道)及本车辆M相对于行驶车道的相对位置。地图信息132例如是比导航装置10所具有的导航地图精度高的地图信息，包括车道的中央的信息或者车道的边界的信息等。更具体而言，地图信息132中包括道路信息、交通限制信息、住所信息(住所、邮政编码)、设施信息、电话号码信息等。道路信息中包括高速道路、收费道路、国道、都道府县道这样的表示道路的类别的信息、道路的车道数、各车道的宽度、道路的坡度、道路的位置(包括经度、纬度、高度在内的三维坐标)、车道的转弯的曲率、车道的汇合及分支点的位置、以及设置于道路的标识等信息。交通限制信息中包括因施工、交通事故、拥堵等而车道被封锁这样的信息。
本车位置识别部102例如识别本车辆的基准点(例如车辆的前端部)从行驶车道中央的偏离、以及本车辆的行进方向相对于将行驶车道中央相连的线所成的角度θ，来作为本车辆相对于行驶车道的相对位置。需要说明的是，也可以代替于此，本车位置识别部102识别本车辆的基准点相对于本车道的任一侧端部的位置等，来作为本车辆相对于行驶车道的相对位置。
需要说明的是，本车位置识别部102也可以通过探测器、雷达或相机来识别车道。
行动计划生成部104生成规定的区间的行动计划。规定的区间例如是由导航装置10导出的路径中的通过高速道路等收费道路的区间。需要说明的是，不限定于此，行动计划生成部104也可以针对任意的区间来生成行动计划。
行动计划例如由依次执行的多个事件构成。事件中例如包括使本车辆M减速的减速事件、使本车辆M加速的加速事件、使本车辆M以不脱离行驶车道的方式行驶的车道保持事件、以及变更行驶车道的车道变更事件等。例如，在收费道路(例如高速道路等)中存在汇接点(分支点)的情况下，车辆控制装置100在自动驾驶模式下需要变更车道或者维持车道，以使本车辆M向目的地的方向行进。因此，行动计划生成部104设定变更车道的事件、维持车道的事件。
[路径生成]
路径生成部110按照由行动计划生成部104生成的行动计划所包含的各种事件，来生成本车辆M行驶时的行驶路径。路径生成部110生成比导航装置10导出的由节点及线路确定的路径更详细的路径。路径生成部110例如在行动计划为车道保持事件且道路形状如转弯等那样弯曲的情况下生成行驶路径。需要说明的是，路径生成部110相当于“路径生成装置”。
图2是表示第一实施方式的路径生成部110的功能性结构的框图。路径生成部110具备地图信息取得部111、转换部112、目标点设定部113、车辆状态取得部114、行驶轨道生成部115及逆转换部116。
地图信息取得部111基于由导航装置10运算出的本车辆的位置，来取得存储于存储部130的地图信息132。地图信息取得部111将在本车辆的位置包含周边的道路的地图信息132向转换部112输出。
转换部112基于由地图信息取得部111输出的地图信息132，来生成将本车辆行驶的道路的形状假想地转换为直线形状的信息。在此，直线包括曲率为阈值以下的曲线。例如，转换部112从由地图信息取得部111输出的地图信息132中提取表示在由路径信息134所示的路径中存在的道路的形状的信息，在表示上述道路的形状的信息的基础上生成将道路的形状假想地转换为直线形状的信息。以下，将由转换部112使道路的形状转换为直线形状的信息称作“假想的道路信息138”。
目标点设定部113在由转换部112转换为直线形状的道路中设定表示本车辆所行驶的行驶轨道的终端的目标点。例如，目标点设定部113以由本车位置识别部102识别到的本车位置为基准，在与如下坐标点对应的转换后的道路上的位置设定目标点，所述坐标点是在现实的道路中弯路相对于道路的长度方向的曲率变化的微分成为最少的坐标点。具体而言，目标点设定部113在与现实的道路中从转弯变化为直线的位置(坐标)对应的转换后的道路上的位置设定目标点。
需要说明的是，目标点设定部113也可以在由转换部112转换为直线形状之前的道路中设定表示本车辆所行驶的行驶轨道的终端的目标点。例如，在成为对象的道路是弯路的情况下，目标点设定部113在该弯路上设定目标点。由此，上述的转换部112生成将由目标点设定部113设定目标点后的道路(弯路)的形状转换为直线形状的假想的道路信息138。
车辆状态取得部114取得由车速传感器22检测出的车速信号、由横摆角速度传感器24检测出的横摆角信号、以及由操舵角传感器52a检测出的转向角信号。在本实施方式中，车辆状态取得部114检测车速、横摆角及转向角，但车辆状态取得部114至少取得车速即可。另外，车辆状态取得部114取得横摆角及转向角作为本车辆的行为的回转成分的信号，但取得横摆角和转向角中的一方即可，只要是表示本车辆的回转成分的信号，则也可以取得其他信号。
行驶轨道生成部115基于本车辆M的位置(始点)、由目标点设定部113输出的目标点(终点)、以及由车辆状态取得部114输出的车速、横摆角及转向角，来生成在由转换部112转换为直线形状的道路上沿着该道路的行驶轨道。行驶轨道生成部115在上述的条件下进行基于规定的曲线函数的运算。规定的曲线函数是指如下函数：在至少将始点、终点及速度设定为参数的情况下，对代入有该参数的函数进行运算，来生成对从始点到终点进行插补的曲线。在本实施方式中，规定的曲线函数例如是生成样条曲线的样条函数。行驶轨道生成部115将表示所生成的行驶轨道的曲线(也包括直线)向逆转换部116输出。
逆转换部116针对由行驶轨道生成部115在直线形状的道路上生成的行驶轨道，执行转换部112进行的转换的逆转换，由此生成由转换部112转换为直线形状之前的道路的形状中的本车辆M的行驶轨道。逆转换部116将表示所生成的行驶轨道的信息向行驶控制部120输出。行驶控制部120进行控制，以使车辆沿着由逆转换部116生成的行驶轨道行驶。
以下，根据流程图来说明路径生成部110的处理。图3是表示第一实施方式的路径生成部110的处理的流程的一例的流程图。本流程图的处理例如在开始进行自动驾驶以前、即在实施基于行动计划的控制以前被实施。
首先，路径生成部110判定规定的运算周期T的开始时机是否已到来(步骤S100)。规定的运算周期T与车辆控制装置100对本车辆的行驶进行控制的运算周期同步。路径生成部110在判定为规定的运算周期T的开始时机未到来的情况下进行待机，在判定为规定的运算周期T的开始时机已到来的情况下使处理进入步骤S102。
接着，转换部112基于由地图信息取得部111输出的地图信息132，来生成将本车辆M所行驶的道路的形状假想地转换为直线形状的假想的道路信息138(步骤S102)。
图4是示意性地表示地图信息132所示的道路的形状的图。在图4的例子中，道路由弯路表示。如图4所示，转换部112在将道路的形状转换为直线形状之前，在作为转换的对象的道路上、或者在该道路附近标记出位置(坐标)已知的基准点P。基准点P例如是本车辆M不能接触的物标。
在图4的例子中，基准点P设置于道路外侧线SL附近。需要说明的是，基准点P既可以在道路上，也可以在道路外。另外，基准点P也可以设定在道路中央线CL、道路外侧线SL等划分线上。另外，基准点P也可以在道路的外侧(道路外侧线SL的外侧)以一定的间隔设定多个。在本实施方式中，道路中央线CL例如在单侧两车道的道路中为划分车道的划分线。
以下，说明转换部112对道路形状进行转换的转换方法。图5是以二维坐标表示由转换部112将道路的形状转换为直线形状之前的道路中的基准点P及道路中央线CL的位置的图。道路中央线CL由线路L[n]及节点N[n]的组合定义。道路中央线CL可以预先在地图信息132内定义，也可以由转换部112定义。
在图5的例子中，道路中央线CL由节点N[n]和线路L[n]表示。例如，将节点N[3]与N[4]相连的线路L[3]与从基准点P向该线路L[3]垂直地引出的垂线的交点为Q。点Q作为在与来自基准点P的垂线正交的线路L[n](在本实施方式中为线路L[3])上与该垂线正交的点来设定。转换部112预先将基准点P的坐标(Px、Py)和从基准点P到Q的距离存储于存储部130。
另外，转换部112预先将各节点N[n]间的距离即各线路L[n]的长度、以及相对于其他的线路所成的角度存储于存储部130。图6是表示与道路中央线CL的各线路L[n]建立对应关系的信息的一例的图。在图6的例子中，将各线路L[k]相对于前方的线路L[k-1]或者后方的线路L[k+1]所成的角度与长度(节点N[k]与N[k+1]间的距离)建立对应关系。需要说明的是，关于线路L[0]的角度，例如可以为相对于道路中央线CL的角度。转换部112在转换处理的过程中，预先导出图6所示那样的参数，并预先作为表数据而存储于存储部130。需要说明的是，转换部112也可以使存储部130保持与表数据对应的函数、图表(映射)来代替表数据。
转换部112维持构成道路中央线CL的各节点N[n]的顺序、各线路L[n]的长度、以及基准点P与点Q间的距离，且同时以节点N[0]为原点O而在坐标X轴上假想地移动。
图7是表示使构成道路中央线CL的节点N[n]及线路L[n]在坐标X轴上移动的情形的图。如图7所示，在转换后，道路中央线CL表示为CL#，基准点P表示为P#，点Q表示为Q#，节点N[n]表示为N#[n]，线路L[n]表示为L#[n]。线路L#[n]是“分割线”的一例。从原点O到点Q#的距离(＝Px#)相当于将图5中的线路L[0]的长度、线路L[1]的长度、线路L[2]的长度、节点N[3]与点Q之间的线路的长度合计而得到的长度。另外，基准点P#与点Q#之间的距离(＝Py#)相当于转换之前的基准点P与点Q的距离。转换部112将从原点O到点Q#的距离(＝Px#)、基准点P#与点Q#之间的距离(＝Py#)作为转换后的基准点P#的坐标而存储于存储部130。
转换部112例如对车道外侧线等其他划分线也进行转换为直线形状的处理而转换为直线形状。此时，转换部112在转换为直线形状的前后使道路中央线CL与其他划分线的宽度方向上的距离相同。由此，转换部112将包括本车辆M所行驶的车道在内的道路整体转换为直线形状。
在此，返回图3的流程图的说明。接着，行驶轨道生成部115在由转换部112转换后的道路上设定行驶轨道的始点及终点而生成沿着道路形状的行驶轨道。行驶轨道生成部115以本车辆的当前位置为始点Ps，将由目标点设定部113输出的目标点设定为终点Pe，来进行基于样条函数的运算(步骤S104)。
图8是说明通过第一实施方式的行驶轨道生成部115运算行驶轨道的情况的图。在图8中，以XY坐标表示本车辆M所存在的空间。行驶轨道生成部115运算对从始点Ps到终点Pe的区间进行插补的曲线。
如图8所示，在始点Ps的坐标(x0，y0)处，本车辆M的速度为v0，加速度为a0。本车辆M的速度v0是速度的x方向分量vx0与y方向分量vy0合成的速度矢量。本车辆M的加速度a0是加速度的x方向分量ax0与y方向分量ay0合成的加速度矢量。在终点Pe的坐标(x1，y1)处，本车辆M的速度为v1，加速度为a1。本车辆M的速度v1是速度的x方向分量vx1与y方向分量vy1合成的速度矢量。本车辆M的加速度a1是加速度的x方向分量ax1与y方向分量ay1合成的加速度矢量。
行驶轨道生成部115在本车辆M从始点Ps至终点Pe的经过单位时间T的周期中的各时间t下设定目标点(x，y)。目标点(x，y)的运算式由式(1)及式(2)的样条函数表示。
[数式1]
[数式2]
在式(1)及式(2)中，m5、m4、及m3如式(3)、式(4)及式(5)那样表示。另外，式(1)及式(2)中的系数k1及k2可以相同，也可以不同。
[数式3]
[数式4]
[数式5]
在式(3)、式(4)及式(5)中，p0是始点Ps处的本车辆M的位置(x0，y0)，p1是终点Pe处的本车辆M的位置(x1，y1)。
行驶轨道生成部115将由车辆状态取得部114取得的车速乘以增益得到的值代入式(1)及式(2)中的vx0及vy0，来取得将单位时间T在各时刻t下通过式(1)及式(2)的运算结果确定出的目标点(x(t)，y(t))。由此，行驶轨道生成部115得到通过多个目标点(x(t)，y(t))对始点Ps和终点Pe进行插补而成的样条曲线。
图9是表示在直线形状的道路上生成的行驶轨道(样条曲线)的一例的图。行驶轨道生成部115将图9所示那样的样条曲线作为行驶轨道Tg向逆转换部116输出。需要说明的是，行驶轨道生成部115在存在从直线形状的道路伸出那样的行驶轨道的情况下，也可以向逆转换部116输出将伸出的行驶轨道预先除去后的行驶轨道Tg。需要说明的是，行驶轨道生成部115可以以使本车辆M在比道路中央线CL靠左侧的位置行驶的方式生成行驶轨道Tg，也可以以使本车辆M不比基准点P向脱离道路的一侧移动的方式生成行驶轨道Tg。另外，行驶轨道生成部115在基准点P为本车辆M不能接触的物标的情况下，以不与基准点P接触的方式生成行驶轨道Tg。
逆转换部116对由行驶轨道生成部115在直线形状的道路上生成的行驶轨道Tg执行转换部112进行的转换的逆转换，由此生成由转换部112转换为直线形状之前的道路的形状中的本车辆M的行驶轨道Tg#(步骤S106)。
逆转换部116基于基准点P的坐标、基准点P#的坐标、与各划分线的线路L[n]建立对应关系的信息(例如图6所示的表数据)，将直线形状的道路逆转换为原来的道路形状。例如，逆转换部116将作为行驶轨道Tg而由行驶轨道生成部115生成的样条曲线以具有规定宽度的点列表现，将对各个点进行逆转换而得到的点列作为行驶轨道Tg#。由此，逆转换部116将直线形状的道路形状逆转换为原来的道路形状，并且对在直线形状的道路上生成的行驶轨道Tg进行转换，从而在原来的道路上生成新的行驶轨道Tg#。
图10是表示将直线形状的道路与行驶轨道Tg一起假想地逆转换为原来的道路的形状的情形的图。逆转换部116将生成的行驶轨道Tg#向行驶控制部120输出(步骤S108)。
行驶控制部120通过控制切换部122进行的控制，将控制模式设定为自动驾驶模式或者手动驾驶模式，并按照设定的控制模式来对控制对象进行控制。行驶控制部120在自动驾驶模式时读入由行动计划生成部104生成的行动计划信息136，基于行动计划信息136及行驶轨道Tg#来对控制对象进行控制。行驶控制部120基于行动计划来决定转向装置52中的电动马达的控制量(例如转速)、行驶驱动力输出装置50中的ECU的控制量(例如发动机的节气门开度、档级等)，以便使本车辆M沿着行驶轨道Tg#行驶。
图11是表示基于行驶轨道Tg#的控制量的决定方法的一例的图。行驶轨道Tg#例如由节点SN[n]和线路SL[n]表示。行驶控制部120例如根据线路SL[k]与线路SL[k+1]或线路SL[k-1]所成的角θ、及各线路的长度，来决定转向装置52中的电动马达的控制量和行驶驱动力输出装置50中的ECU的控制量。
如图11所示，行驶控制部120在节点SN[k-1]与SN[k]之间以使转向角成为与角度θ1相应的角度的方式决定转向装置52中的电动马达的控制量，在节点SN[k]与SN[k+1]之间以使转向角成为与角θ2相应的角度的方式决定转向装置52中的电动马达的控制量。
行驶控制部120将表示上述那样决定出的控制量的信息向对应的控制对象输出。由此，控制对象的各装置(50、52、54)能够按照表示从行驶控制部120输入的控制量的信息，来控制自身装置。另外，行驶控制部120基于车辆传感器20的检测结果，来适当调整决定出的控制量。
另外，行驶控制部120在手动驾驶模式时，基于由操作检测传感器32输出的操作检测信号来对控制对象进行控制。例如，行驶控制部120将由操作检测传感器32输出的操作检测信号向控制对象的各装置直接输出。
控制切换部122基于由行动计划生成部104生成且保存于存储部130的行动计划信息136，将行驶控制部120对本车辆M进行控制的控制模式从自动驾驶模式向手动驾驶模式切换，或者从手动驾驶模式向自动驾驶模式切换。另外，控制切换部122基于从切换开关40输入的控制模式指定信号，来将行驶控制部120对本车辆M进行控制的控制模式从自动驾驶模式向手动驾驶模式切换，或者从手动驾驶模式向自动驾驶模式切换。即，行驶控制部120的控制模式能够通过驾驶员等的操作而在行驶中、停车中任意变更。
另外，控制切换部122基于从操作检测传感器32输入的操作检测信号，将行驶控制部120对本车辆M进行控制的控制模式从自动驾驶模式向手动驾驶模式切换。例如，控制切换部122在操作检测信号所包含的操作量超过阈值的情况下，即，操作器件30以超过阈值的操作量接受到操作的情况下，将行驶控制部120的控制模式从自动驾驶模式向手动驾驶模式切换。例如，在通过设定为自动驾驶模式的行驶控制部120使本车辆M自动行驶的情况下，在驾驶员以超过阈值的操作量操作转向盘、加速踏板或制动踏板时，控制切换部122将行驶控制部120的控制模式从自动驾驶模式向手动驾驶模式切换。由此，车辆控制装置100在人等物体突然出现在车道上，或者前行车辆急速停止时，能够通过由驾驶员瞬间进行的操作，不经由切换开关40的操作地立即向手动驾驶模式切换。其结果是，车辆控制装置100能够应对由驾驶员进行的紧急时的操作，能够提高行驶时的安全性。
根据以上说明的第一实施方式的车辆控制装置100，具备：转换部112，其基于包含表示道路的形状的信息的地图信息132，来生成将道路的形状转换为直线形状的假想的道路信息138；行驶轨道生成部115，其在通过由转换部112生成的假想的道路信息138表现出的直线形状的道路上生成本车辆M的行驶轨道Tg；以及逆转换部116，其对由行驶轨道生成部115在直线形状的道路上生成的行驶轨道Tg执行转换部112进行的转换的逆转换，由此生成由转换部112转换为直线形状之前的道路的形状中的本车辆M的行驶轨道，从而能够以低运算负荷生成适合于道路的形状的行驶轨道。
另外，根据第一实施方式的车辆控制装置100，作为几何学的曲线插补方法的一例而基于样条函数来生成行驶轨道Tg，因此能够生成更加适合于现实的道路的形状的行驶轨道。
<第二实施方式>
以下，说明第二实施方式。第二实施方式中的车辆控制装置100A在如下这一点上与第一实施方式不同：在存在妨碍本车辆M的行驶的物体的情况下，在与道路的曲率相应的制约条件中使本车辆M行驶。以下，以这样的不同点为中心进行说明。
图12是表示搭载有第二实施方式的车辆控制装置100A的本车辆M的构成要素的图。如图12所示，在本车辆M中搭载有导航装置10、探测器60-1～60-7、雷达70-1～70-6及相机80等传感器、以及车辆控制装置100A。
探测器60-1～60-7例如是测定相对于照射光的散射光而测定直至对象为止的距离的LIDAR(Light Detection and Ranging、或者Laser Imaging Detection andRanging)。例如，探测器60-1安装于前格栅等，探测器60-2及探测器60-3安装于车身的侧面、车门上后视镜、前照灯内部、侧灯附近等。探测器60-4安装于行李箱盖等，探测器60-5及探测器60-6安装于车身的侧面、尾灯内部等。上述的探测器60-1～60-6例如在水平方向上具有150度左右的检测区域。另外，探测器60-7安装于车顶等。
探测器60-7例如在水平方向上具有360度的检测区域。
雷达70-1及雷达70-4例如是进深方向的检测区域比其他雷达宽的长距离毫米波雷达。另外，雷达70-2、70-3、70-5、70-6是进深方向的检测区域比雷达70-1及雷达70-4的进深方向的检测区域窄的中距离毫米波雷达。
以下，在不对探测器60-1～60-7进行特别区分的情况下，仅记载为“探测器60”，在不对雷达70-1～70-6进行特别区分的情况下，仅记载为“雷达70”。雷达70例如通过FM-CW(Frequency Modulated Continuous Wave)方式来检测物体。
相机80例如是利用了CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary MetalOxide Semiconductor)等固体摄像元件的数码相机。相机80安装于前风窗玻璃上部、车室内后视镜背面等。相机80例如周期性地反复对本车辆M的前方进行拍摄。相机80也可以是包括多个相机的立体摄影机。
需要说明的是，图12所示的结构只是一例，也可以省略结构的一部分，还可以进一步追加其他结构。
图13是搭载有第二实施方式的车辆控制装置100A的本车辆M的功能结构图。在本车辆M上搭载有导航装置10、车辆传感器20、加速踏板、制动踏板、变速杆(或者换挡拨片)、转向盘等操作器件(操作件)30、油门开度传感器、制动踩踏量传感器(制动开关)、档位传感器、转向操舵角传感器(或转向转矩传感器)等操作检测传感器32、切换开关40、行驶驱动力输出装置50、转向装置52、制动装置54、探测器60、雷达70、相机80、以及车辆控制装置100A。上述的装置、设备通过CAN(Controller Area Network)通信线等多路通信线、串行通信线、无线通信网等而彼此连接。例示的操作器件只是一例，也可以将操纵杆、按钮、拨码开关、GUI开关等搭载于本车辆M。
[车辆控制***]
以下，说明第二实施方式的车辆控制装置100A。车辆控制装置100A例如通过一个以上的处理器或具有同等功能的硬件而实现。车辆控制装置100A也可以是将CPU等处理器、存储装置以及通信接口通过内部总线连接的ECU、或者MPU(Micro-Processing Unit)等组合而成的结构。
车辆控制装置100A例如具备本车位置识别部102、外界识别部103、行动计划生成部104、路径生成部110A、行驶控制部120、控制切换部122及存储部130。它们的一部分或全部通过处理器执行程序(软件)来实现。另外，它们中的一部分或全部也可以通过LSI、ASIC等硬件来实现，还可以通过软件与硬件的组合来实现。
外界识别部103基于从探测器60、雷达70、相机80等输入的信息，来识别周边车辆的位置、速度、加速度等状态。周边车辆例如是在本车辆M的周边行驶且向与本车辆M相同的方向行驶的车辆。周边车辆的位置可以由其他车辆的重心、角部等代表点来表示，也可以由通过其他车辆的轮廓表现出的区域来表示。周边车辆的“状态”可以包括基于上述各种设备的信息而掌握的周边车辆的加速度、是否正在进行车道变更(或者是否要进行车道变更)。另外，外界识别部103除了周边车辆以外，还可以识别护栏、电线杆、驻车车辆、行人及其他物体的位置。
另外，外界识别部103在识别到的物体中，在本车辆M行驶的车道(本车道)上存在妨碍本车辆M的行驶的物体的情况下，将该物体识别为障碍物OB。障碍物OB例如是正在停车的周边车辆、落下物、施工现场、行人等。
图14是表示第二实施方式的路径生成部110A的功能性结构的框图。第二实施方式的路径生成部110A具备地图信息取得部111、转换部112、目标点设定部113、车辆状态取得部114、行驶轨道生成部115、逆转换部116及轨道评价部117。
第二实施方式的转换部112在将道路的形状转换为直线形状之前，在作为转换的对象的道路上、或者在该道路附近设定多个基准点P。转换部112例如沿着道路外侧线SL以等间隔或不等间隔设定多个基准点P。在该情况下，例如，将表示道路外侧线SL的各节点N作为基准点P处理。需要说明的是，基准点P与上述的第一实施方式同样，可以设定为道路上的道路中央线CL上的坐标点，也可以设定为道路外的标识等物标的坐标点。
图15是表示由转换部112设定多个基准点P的场景的一例的图。在图15的例子中，道路相对于车辆的行进方向向左方向转弯，道路外侧线SL也同样转弯。因此，转换部112沿着在从本车辆M观察时的左侧的道路外侧线SL设定基准点P。在图示的例子中，转换部112设定了基准点P[0]至P[4]。
转换部112预先将表示道路中央线CL的线路L[n]的法线且是通过基准点P的法线的长度(距离)按基准点与线路L[n]的组合而存储于存储部130。例如，转换部112在线路L[1]的法线通过基准点P[0]的情况下，将该法线的长度和线路L[1]与基准点P[0]的组合建立对应关系而存储于存储部130。另外，转换部112将如下位置信息与线路L[n]建立对应关系而存储于存储部130，所述位置信息是表示从基准点P向线路L[n]引出的垂线(从线路L[n]观察时的法线)与线路L[n]的哪个位置交叉(交叉位置)的位置信息。
转换部112维持表示道路中央线CL的各节点N[n]的顺序和各线路L[n]的长度，且同时以节点N[0]为原点O而使道路中央线CL在坐标X轴上假想地移动，由此使道路中央线CL变形为直线形状。另外，转换部112将与各线路L[n]建立对应关系的基准点P的位置设定为如下位置：该位置是从前述的线路L[n]与垂线的交叉位置向与线路L[n]正交的方向偏移预先存储的法线的长度量的位置。
另外，转换部112例如也对图15所示的右侧的道路外侧线SL等其他划分线进行转换为直线形状的处理。此时，转换部112可以在转换为直线形状的前后，使道路中央线CL与其他划分线的宽度方向的距离相同。
例如，在上述的图15中，转换部112可以以使表示道路中央线CL的各节点N与表示道路外侧线SL(未设定基准点P的一侧的道路外侧线SL)的各节点N的距离在转换的前后成为恒定的方式，将未设定基准点P的一侧的道路外侧线SL变形为直线形状，所述道路外侧线SL(未设定基准点P的一侧的道路外侧线SL)与设定有基准点P的道路外侧线SL一起夹着道路中央线CL。不限定于此，如后所述，也可以在右侧的道路外侧线SL上设定基准点P。需要说明的是，设定有基准点P的一侧的道路外侧线SL通过与道路中央线CL变形为直线形状相伴地移动的基准点P的位置变更而转换为直线形状。由此，转换部112将包括本车辆M行驶的车道在内的道路整体转换为直线形状。
另外，转换部112与由外界识别部103识别到的障碍物OB的形状对应来设定基准点P，且与将道路的形状转换为直线形状一并地对由外界识别部103识别到的障碍物OB的形状进行转换。例如，在由外界识别部103识别到障碍物OB的外观的一部分区域的情况下，转换部112基于该一部分区域来设定基准点P。障碍物OB的外观的一部分区域例如是对由探测器60照射出的光进行了反射的反射面的一部分、对由雷达70发送出的电波进行了反射的反射面的一部分、以及由相机80拍摄到的物体的外表面的一部分等。
然后，转换部112与上述同样，维持表示道路中央线CL的各节点N[n]的顺序、各线路L[n]的长度、以及线路L[n]的法线且是通过基准点P的法线的长度，且同时对障碍物OB的形状进行变形。在图15的例子中，转换部112沿着障碍物OB的形状设定P[5]至P[7]的基准点。图中的P[5]至P[7]这样的基准点对于由外界识别部103识别到的障碍物OB的外观的一部分区域进行设定。即，对于由探测器60、雷达70、相机80实测出的区域进行设定。
另外，转换部112也可以基于实测到的部分来对无法由探测器60、雷达70、相机80实测的障碍物OB的死角部分进行推定。更具体而言，转换部112通过对从障碍物OB的外观的一部分区域提取的特征点的配置与作为学习用数据而预先存储于存储部130的各种物体的主要的特征点的配置进行比较，来推定障碍物OB是什么样的物体，根据推定出的物体能够取得的形状来推定障碍物OB的全貌的形状。例如，转换部112在障碍物OB为车辆的情况下，根据车辆后端的车宽、车高来推定车辆的全长，由此推定作为障碍物OB的车辆的全貌的形状。在图15中，障碍物OB所占的区域中的未设定基准点P的部分相当于推定出的死角部分。
行驶轨道生成部115与上述的第一实施方式同样，在由转换部112转换的道路上进行样条曲线等的拟合，生成躲避障碍物OB的多条行驶轨道Tg(障碍物躲避行驶轨道)。例如，行驶轨道生成部115生成在障碍物OB的近前使本车辆M向与本车道相邻的相邻车道进行车道变更的行驶轨道Tg。此时，行驶轨道生成部115以与障碍物OB不发生干涉的方式生成行驶轨道Tg。“不发生干涉”例如是指，以行驶轨道Tg为中心而考虑到本车辆M的车宽W的通过区域与表示障碍物OB的区域不重复的情况。考虑到本车辆M的车宽W的通过区域也可以进一步具有富余，以使本车辆M与障碍物OB的距离更加分离。
图16是表示在从图15的场景转换为直线形状的假想的道路上生成行驶轨道Tg的情形的图。在图中，OB#是障碍物OB变形而得到的。
[离心加速度的控制]
轨道评价部117在由行驶轨道生成部115生成的行驶轨道Tg上按采样的各点来导出假定的本车辆M的离心加速度G，并基于该离心加速度G来评价行驶轨道Tg。离心加速度G例如是在本车辆M沿着行驶轨道Tg行驶而车辆发生拐弯这样的情况下，在车辆或车辆内的乘客上产生的车辆的宽度方向的加速度。离心加速度G例如基于车道的半径、本车辆M的速度及与转舵角相应的曲率来导出。
例如图16所示，多条行驶轨道Tg表示转弯的程度的曲率彼此不同，越是曲率大的(曲率半径小的)行驶轨道Tg，离心加速度G越容易变大。在将这样的离心加速度G变大的行驶轨道Tg与原来的道路形状对应而进行逆转换的情况下，曲率会进一步变大，因此离心加速度G也容易变得更大。在该情况下，有时将负担强加于驾驶员等车辆乘客。离心加速度G由式(6)表示。在式中，r为曲率半径，1/r为曲率。需要说明的是，轨道评价部117也可以代替离心加速度G而导出使离心加速度G乘以车重得到的离心力来对行驶轨道Tg进行评价。关于速度v，可以假定为本车辆M的速度从计算时刻起维持为恒定，也可以假定为加速度或加加速度(跃度)维持为恒定来导出。
[数式6]
G＝v2·(1/r)…(6)
需要说明的是，也有时通过转换将拐弯方向消除而使曲率变小，因此轨道评价部117基于转弯的方向来变更对于离心加速度G的阈值。轨道评价部117对由逆转换部116进行的转换处理进行估计，预先对离心加速度G设定阈值，在由行驶轨道生成部115生成的多条行驶轨道Tg中，仅选择对各点导出的离心加速度G落入在阈值的范围内的行驶轨道Tg。
图17是用于说明由轨道评价部117设定的对于离心加速度G的阈值的图。本图示出了本车辆M在向左方向转弯的弯路行驶的情况下使用的阈值。图中所示的横轴表示时间，纵轴表示离心加速度。正的离心加速度例如表示在相对于车辆的行进方向向左方向(左回转)拐弯的情况下产生的加速度，负的离心加速度例如表示在相对于车辆的行进方向向右方向(右回转)拐弯的情况下产生的加速度。
在图17中，G1及G2是对于在不进行转换的情况下使用的离心加速度G的阈值，G1#及G2#是在进行转换的情况下(即本车辆M在弯路行驶的情况下)使用的阈值。如图所示，在直线状的假想道路中的行驶轨道Tg上的点为向左方向拐弯的点的情况下，对于离心加速度的阈值G1#设定为比不进行转换的情况下的阈值G1小。其结果是，在向左方向拐弯的情况下，容易判定为“离心加速度G超过了阈值”。从该阈值G1变更为阈值G1#的程度可以基于道路的曲率来变更。道路的曲率越大，轨道评价部117越增加从阈值G1变更为阈值G1#的程度。
需要说明的是，在未从地图信息132取得表示转换前的道路的形状的曲率的情况下，轨道评价部117可以参照表示道路中央线CL的线路L[n]及节点N[n]，根据节点N[k]与节点N[k+1]所成的角度来导出曲率。上述k是从“0”到“n-1”为止的任意数。
另一方面，在直线状的假想的道路中的行驶轨道Tg上的点为向右方向拐弯的点的情况下，对于离心加速度的阈值G2#的绝对值设定为比不进行转换的情况下的阈值G2的绝对值大。其结果是，在向右方向拐弯的情况下，不容易判定为“离心加速度G超过了阈值”。从该阈值G2变更为阈值G2#的程度可以基于道路的曲率来变更。道路的曲率越大，轨道评价部117越增大从阈值G2变更为阈值G2#的程度。
需要说明的是，本车辆M在向右方向转弯的弯路行驶的情况下，以与图17相反的倾向设定阈值。其结果是，在向左方向拐弯的情况下，不容易判定为“离心加速度G超过了阈值”，在向右方向拐弯的情况下，容易判定为“离心加速度G超过了阈值”。
逆转换部116通过对由轨道评价部117选择的行驶轨道Tg执行转换部112进行的转换的逆转换，从而生成由转换部112转换为直线形状之前的道路的形状中的本车辆M的行驶轨道Tg#。
图18是表示对由轨道评价部117选择出的行驶轨道Tg进行逆转换而生成的行驶轨道Tg#的一例的图。在本车辆M沿着图中的行驶轨道Tg#行驶的情况下，在由逆转换部116从假想的直线形状的道路转换为原来的转弯形状的道路之前，预先仅选择离心加速度G为阈值G1#以下的行驶轨道Tg，因此可抑制在例如图中A那样拐弯角容易变大的区域中为了躲避障碍物OB而执行急拐弯的情况。例如，选择提前向右车道移动而躲避障碍物OB那样的行驶轨道Tg#。其结果是，离心加速度G变小，车辆乘客的负担变小。
[行驶轨道的调整]
在此，由转换部112设定多个基准点P，从而通过逆转换部116进行逆转换而生成的行驶轨道Tg#有时成为环状。在该情况下，逆转换部116基于形成有环状部(环)的行驶轨道Tg#的交叉的点，来将生成的行驶轨道Tg#修正为无环的曲线。例如，逆转换部116将成为了环状的部位替换为规定的轨道点(将环状的部分删除)，来将行驶轨道Tg#修正为无环的曲线。
图19是用于说明在行驶轨道Tg#的一部分形成有环状部的情况下的修正处理的图。图中的K[0]至K[7]表示在由逆转换部116进行逆转换之后示出行驶轨道Tg#的样条曲线的点列的各点。在图的例子中，在K[3]至K[6]的区间，K[3]与K[4]之间的线路和K[5]与N[6]之间的线路相交而形成有环状部。在该情况下，逆转换部116在上述的线路的交叉点CP设定规定的轨道点K[3’]，并且消去点K[4]及N[5]，由此以使点列按[3]、N[3’]、N[6]的顺序相连的方式修正行驶轨道Tg#。
另外，在行驶轨道Tg#的一部分形成有环状部的情况下，逆转换部116也可以通过近似为多项式等函数来将表示行驶轨道Tg#的样条曲线修正为无环的曲线。
图20是表示第二实施方式的路径生成部110A的处理的流程的一例的流程图。本流程图的处理例如在开始自动驾驶以前、即实施基于行动计划的控制以前实施。另外，作为本流程图的处理的一例，如上述的图15所示，说明在道路为相对于车辆的行进方向向左方向转弯的弯路的场景下进行的该处理。
首先，路径生成部110A判定规定的运算周期T的开始时机是否已到来(步骤S200)。路径生成部110A在判定为规定的运算周期T的开始时机未到来的情况下进行待机，在判定为规定的运算周期T的开始时机已到来的情况下使处理进入步骤S202。
接着，转换部112基于由地图信息取得部111输出的地图信息132，来生成将本车辆M行驶的道路的形状假想地转换为直线形状的假想的道路信息138(步骤S202)。
接着，轨道评价部117根据由转换部112转换之前的道路的曲率，来设定离心加速度G的阈值G1#(步骤S204)。接着，行驶轨道生成部115以本车辆的当前位置为始点Ps，将由目标点设定部113输出的目标点设定为终点Pe，来进行基于样条函数的运算，由此生成行驶轨道Tg(步骤S206)。
接着，轨道评价部117对于由行驶轨道生成部115生成的每条行驶轨道Tg，导出在使本车辆M的速度不依赖于速度地固定而使本车辆M沿着各个行驶轨道Tg行驶的情况下产生的离心加速度G(步骤S208)。接着，轨道评价部117判定在全部的行驶轨道Tg中是否存在离心加速度G的绝对值超过阈值G1#的行驶轨道Tg上的点(步骤S210)。
在全部的行驶轨道Tg中存在离心加速度G的绝对值超过阈值G1#的行驶轨道Tg上的点的情况下，轨道评价部117将在导出离心加速度G时假定的本车辆M的速度变更为比在步骤S208的处理中使用的本车辆M的速度小的速度(步骤S212)，并返回上述的步骤S206的处理。
另一方面，不存在离心加速度G的绝对值超过阈值G1#的行驶轨道Tg上的点的行驶轨道Tg即便存在一个的情况下，逆转换部116也对该存在的行驶轨道Tg执行转换部112进行的转换的逆转换，由此生成由转换部112转换为直线形状之前的道路的形状中的本车辆M的行驶轨道Tg#(步骤S214)。
接着，逆转换部116将生成的行驶轨道Tg#向行驶控制部120输出(步骤S216)。由此，本流程图的处理结束。
根据以上说明的第二实施方式的车辆控制装置100A，能够与上述的第一实施方式同样地以低运算负荷生成适合于道路的形状的行驶轨道。
另外，根据第二实施方式的车辆控制装置100A，通过对行驶轨道Tg评价离心加速度G，从而仅对离心加速度G小的行驶轨道Tg进行逆转换，因此例如能够生成在弯路等道路中可减轻对本车辆M的车辆乘客的负担的行驶轨道Tg#。
<第三实施方式>
以下，说明第三实施方式。第三实施方式的车辆控制装置100B与第一实施方式及第二实施方式不同点在于，对于生成行驶轨道Tg#，在道路上存在障碍物OB的情况下，考虑将其形状假想地转换后的障碍物OB的大小。以下，以这样的不同点为中心进行说明。
第三实施方式的转换部112在由外界识别部103在本车道上识别到障碍物OB的情况下，在将道路的形状转换为直线形状时，将道路上的障碍物OB的形状也一并转换。例如，在障碍物OB的形状为上述的图15所示那样的圆形的情况下，与道路的形状转换为直线形状对应，转换为使接近基准点P的一侧在车辆的行进方向即X方向上扩展且使远离基准点P的一侧在X方向上缩小的形状。在转换为这样的形状的情况下，有时由行驶轨道生成部115生成如下这样的样条曲线：在缩小后的障碍物OB的形状附近，容易生成接近到障碍物OB的附近那样的行驶轨道Tg，若为本来的形状，则因与障碍物OB干涉而不作为行驶轨道Tg生成。
第三实施方式的轨道评价部117为了将上述的本来不应该作为行驶轨道Tg而生成的样条曲线在逆转换之前从备选项除去，在转换为直线形状的假想的道路中，基于转换为直线形状之前的道路的曲率来修正转换为直线形状之后的障碍物OB#的形状。例如，轨道评价部117将转换后的障碍物OB#的形状修正为与表示转换后的障碍物OB#的形状的椭圆外接的四边形。然后，轨道评价部117将由导出的四边形所示的区域作为假想的障碍物VOB处理，从由行驶轨道生成部115生成的多条行驶轨道Tg中仅选择出不与障碍物VOB发生干涉的行驶轨道Tg。
图21是表示设定假想的障碍物VOB的场景的一例的图。图中所示的K[0]至K[7]是作为样条曲线而表示的点列的各点。以下，将该点称作轨道点来进行说明。如图示那样，例如轨道评价部117按轨道点K导出从轨道点K到障碍物VOB的距离，选择距离为阈值以上的行驶轨道Tg。该阈值例如基于本车辆M的车宽W、以及用于使本车辆M与障碍物OB之间具有富余的距离来设定。在从轨道点K到障碍物VOB的距离为阈值以下的情况下，将该行驶轨道Tg作为与障碍物VOB发生干涉的行驶轨道Tg来处理。逆转换部116仅对由轨道评价部117选择出的行驶轨道Tg、即不与障碍物VOB发生干涉的行驶轨道Tg执行转换部112进行的转换的逆转换，由此生成本车辆M的行驶轨道Tg#。
另外，轨道评价部117为了将本来不应该作为行驶轨道Tg而生成的样条曲线在逆转换之前从备选项除去，也可以在转换为直线形状的假想的道路中，基于从转换为直线形状的划分线到障碍物OB的距离，来修正转换为直线形状之后的障碍物OB#的形状。在上述的实施方式中，将根据与基准点P的位置关系而转换为直线形状的对象的划分线作为道路中央线CL来进行了说明，但不限定于此，若为朝向车辆的行进方向延伸的线，则就可以为这样的线。例如，转换为直线形状的对象的划分线为道路外侧线SL、或通过成为本车辆M的基准的点(例如重心等)且与道路中央线CL或道路外侧线SL平行的线。
图22是表示设定假想的障碍物VOB的场景的另一例的图。在图22的例子中，基准点P设定于相对于车辆的行进方向靠右侧的道路外侧线SL。另外，在图示的例子中，转换为直线形状的对象的划分线设定为相对于车辆行进方向靠右侧的道路外侧线SL。在这样的情况下，由转换部112转换的障碍物OB的形状与如图21那样转换为直线形状的对象的划分线设定为左侧的道路外侧线SL的情况相比，到各个基准点P的距离较远，因此被以更大的程度扩大及缩小。在该情况下，与图21的情况相比，存在更多地生成若为本来的形状则与障碍物OB发生干涉那样的行驶轨道Tg的倾向。因此，从转换为直线形状的对象的划分线到障碍物OB的距离越大，则轨道评价部117将转换后的障碍物OB的形状至少在车辆的行进方向上修正为越大的形状。在图22的例子中，与图21的例子相比，从转换为直线形状的道路外侧线SL到障碍物OB的距离大，因此轨道评价部117与图21所例示的障碍物VOB的大小相比设定了2倍程度的障碍物VOB。由此，轨道评价部117能够在由逆转换部116进行的转换之前将在使道路的形状复原的情况下容易与障碍物OB发生干涉的行驶轨道Tg除去。需要说明的是，轨道评价部117也可以基于从转换为直线形状的对象的划分线到障碍物OB的距离，来将转换后的障碍物OB#的形状在车辆的宽度方向上进行修正。例如，从划分线到障碍物OB的距离越大，则轨道评价部117将转换后的障碍物OB的形状在车辆的宽度方向上修正为越大的形状。
根据以上说明的第三实施方式的车辆控制装置100B，与上述的第一实施方式及第二实施方式同样，能够以低运算负荷生成适合于道路的形状的行驶轨道。
另外，根据第三实施方式的车辆控制装置100B，在将道路的形状假想地转换为直线形状时将障碍物OB的形状也一并转换，并根据转换前的道路的曲率及从基准点P到障碍物OB的距离中的一方或双方来修正转换后的障碍物OB#的形状，由此能够生成更加适于障碍物OB的躲避的行驶轨道Tg#。
以上，使用实施方式说明了本具体实施方式，但本发明丝毫不被这样的实施方式限定，能够在不脱离本发明的主旨的范围内施加各种变形及替换。
符号说明：
10…导航装置、20…车辆传感器、30…操作器件、32…操作检测传感器、40…切换开关、50…行驶驱动力输出装置、52…转向装置、52a…操舵角传感器、54…制动装置、100…车辆控制装置、102…本车位置识别部、104…行动计划生成部、110…路径生成部、111…地图信息取得部、112…转换部、113…目标点设定部、114…车辆状态取得部、115…行驶轨道生成部、116…逆转换部、117…轨道评价部、120…行驶控制部、122…控制切换部、130…存储部。

Claims (10)

1.一种路径生成装置，其特征在于，具备：
转换部，其基于包含表示道路的形状的信息的地图信息，来生成将所述道路的形状转换为直线形状的假想的道路信息；
行驶轨道生成部，其在由所述转换部生成的所述假想的道路信息中的直线形状的道路上，生成本车辆的行驶轨道；以及
逆转换部，其对由所述行驶轨道生成部在所述直线形状的道路上生成的所述本车辆的所述行驶轨道执行所述转换部进行的转换的逆转换，由此生成由所述转换部转换为直线形状之前的所述道路的形状中的所述本车辆的行驶轨道。
2.根据权利要求1所述的路径生成装置，其中，
所述逆转换部以在所述逆转换的前后维持如下距离的方式进行所述逆转换，所述距离是代表所述假想的道路信息所包含的道路的直线被分割而得到的分割线中的最接近基准点的分割线与所述基准点之间的距离，所述基准点以所述地图信息为基准来设定。
3.根据权利要求1或2所述的路径生成装置，其中，
所述行驶轨道生成部在由所述转换部生成的所述假想的道路信息中的所述直线形状的道路上进行几何学的曲线插补来生成所述行驶轨道。
4.根据权利要求3所述的路径生成装置，其中，
所述行驶轨道生成部适用至少基于所述本车辆的速度矢量而得到的样条曲线，来生成所述行驶轨道。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的路径生成装置，其中，
所述路径生成装置还具备识别部，该识别部识别在所述道路中妨碍所述本车辆的行驶的障碍物，
所述行驶轨道生成部生成多条用于躲避由所述识别部识别到的所述障碍物的障碍物躲避行驶轨道。
6.根据权利要求5所述的路径生成装置，其中，
所述路径生成装置还具备轨道评价部，在由所述识别部识别到所述障碍物的情况下，该轨道评价部基于由所述转换部转换之前的所述道路的形状的曲率和多条所述障碍物躲避行驶轨道的曲率，来从由所述行驶轨道生成部在所述直线形状的道路上生成的多条所述障碍物躲避行驶轨道中选择使所述本车辆与所述障碍物不发生干涉的一条障碍物躲避行驶轨道，
所述逆转换部对由所述轨道评价部选择出的一条所述障碍物躲避行驶轨道执行所述转换部进行的转换的逆转换，由此生成由所述转换部转换为直线形状之前的所述道路的形状中的所述本车辆的障碍物躲避行驶轨道。
7.根据权利要求6所述的路径生成装置，其中，
在由所述识别部识别到所述障碍物的情况下，所述轨道评价部基于从成为维持与所述基准点之间的距离的对象的所述分割线到由所述识别部识别到的所述障碍物的距离，来设定基于所述障碍物的形状得到的区域，并从由所述行驶轨道生成部在所述直线形状的道路上生成的多条所述障碍物躲避行驶轨道中选择使所述本车辆与设定的所述区域不发生干涉的一条障碍物躲避行驶轨道。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的路径生成装置，其中，
在生成的所述行驶轨道与自身交叉而形成环状部的情况下，所述逆转换部将形成所述环状部的所述行驶轨道修正为除去所述环状部后的轨道。
9.一种路径生成方法，其特征在于，包括：
基于包含表示道路的形状的信息的地图信息，来生成将所述道路的形状转换为直线形状的假想的道路信息的步骤；
在生成的所述假想的道路信息中的直线形状的道路上生成本车辆的行驶轨道的步骤；以及
对在所述直线形状的道路上生成的所述本车辆的所述行驶轨道进行使所述道路的形状成为直线形状的转换的逆转换，由此生成转换为所述直线形状之前的所述道路的形状中的所述本车辆的行驶轨道的步骤。
10.一种路径生成程序，其特征在于，
使车载计算机进行如下处理：
基于包含表示道路的形状的信息的地图信息，来生成将所述道路的形状转换为直线形状的假想的道路信息；
在生成的所述假想的道路信息中的直线形状的道路上生成本车辆的行驶轨道；以及
对在所述直线形状的道路上生成的所述本车辆的所述行驶轨道进行使所述道路的形状成为直线形状的转换的逆转换，由此生成转换为所述直线形状之前的所述道路的形状中的所述本车辆的行驶轨道。
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