JP2012066778A - 走行軌跡作成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】見通しの悪いカーブ路を車両が走行する場合であっても、燃費の悪化を抑制することができる走行軌跡作成装置を提供する。
【解決手段】車両１の走行軌跡を作成する走行軌跡作成装置１０において、カーブ路の入口部３２から出口部３４までの形状を認識するカーブ路形状認識手段１１と、カーブ路内における、出口部３４を見通す地点４０を特定する出口部見通し地点特定手段１２と、入口部３２から出口部見通し地点４０及び出口部見通し地点４０から出口部３４までの車両１の走行軌跡を作成する走行軌跡作成手段１３と、を備えること、を特徴とする走行軌跡作成装置１０。
【選択図】図１

Description

本発明は、走行軌跡作成装置に関する。

従来、車両の走行制御においては、あらかじめ定められた目標に従って、車両を走行させる制御装置が知られている。例えば、特許文献１には、車両の機構の特性を評価関数とした理想軌跡生成の演算プログラムを備えた車両走行制御装置が開示されている。

上記装置によれば、燃費制御において加速側と減速側の双方に最適域が存在するハイブリッド車両のように、車両制御における最適域が複数存在する特性を持つ機構においても、燃費を優先した車両走行制御ができることが特許文献１に記載されている。

特開２０１０−９４６号公報

しかし、特許文献１の車両走行制御装置を備えた車両であっても、構造物などの存在によって前方の見通しが悪いカーブ路においては、障害物があると急減速しなければならず、カーブ路の外側を大回りして見通しを考慮しながら走行すると、車両の走行軌跡が長距離軌道となってしまい、燃費が悪化してしまうという課題があった。

そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、見通しの悪いカーブ路を車両が走行する場合であっても、燃費の悪化を抑制することができる走行軌跡作成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、車両の走行軌跡を作成する走行軌跡作成装置において、カーブ路の入口部から出口部までの形状を認識するカーブ路形状認識手段と、カーブ路内における、出口部を見通す地点を特定する出口部見通し地点特定手段と、入口部から出口部見通し地点及び出口部見通し地点から出口部までの車両の走行軌跡を作成する走行軌跡作成手段と、を備える走行軌跡作成装置であることを特徴とする。

上記走行軌跡作成装置においては、カーブ路内における出口部を見通すことができる地点を特定し、カーブ路の入口部から出口部見通し地点までの走行軌跡と、出口部見通し地点からカーブ路の出口部までの走行軌跡を作成することによって、車両は出口部の見通しを確保しつつ、カーブ路における短距離軌道を走行することができる。これにより、車両は、見通しを考慮しながらカーブ路の外側を大回りして走行する必要がなくなり、燃費の悪化を抑制することが可能となる。

また、上記走行軌跡作成装置において、出口部見通し地点特定手段は、出口部を見通す直線上における入口部に最も近い位置を出口部見通し地点として特定することが好ましい。このような位置にある出口部見通し地点は、最も早く出口部を見通すことができる地点であり、出口部の見通しを確保しつつ、車両のカーブ路における走行軌跡をより短距離軌道にすることが可能となる。

さらに、上記走行軌跡作成装置においては、カーブ路において、車両が車線変更できる振幅を車線変更許容度に基づいて算出する車線変更振幅算出手段を備え、振幅の分だけ出口部見通し地点をカーブ路の外周側へ移動させることが好ましい。車線変更許容度に応じて車両の振幅を算出し、振幅の分だけ出口部見通し地点をカーブ路の外周側へ移動させることによって、周辺の車両や障害物を考慮しつつ、出口部の見通しを確保できる走行軌跡を作成することが可能となる。

本発明によれば、見通しの悪いカーブ路を車両が走行する場合であっても、燃費の悪化を抑制することができる走行軌跡作成装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る走行軌跡生成装置を備える車両の構成概要を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る、カーブ路における出口部見通し地点と車両の走行軌跡の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る走行軌跡作成装置の動作手順の一例を示すフローチャートの前半部である。 本発明の実施の形態に係る走行軌跡作成装置の動作手順の一例を示すフローチャートの後半部である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

本発明の実施の形態に係るに係る走行軌跡生成装置は、車両の走行軌跡を生成する装置であって、例えば、自動運転機能を備えた車両に好適に採用されるものである。

図１は本発明の実施形態に係る走行軌跡生成装置を備えた車両の構成を示すブロック図である。図１に示す車両１は、自動運転機能を備えた車両であって、ＧＰＳセンサ２１、ナビゲーションシステム２２、前方認識カメラ２３、障害物検知センサ２４、ＥＣＵ２、運転支援部３０を備えている。

ＥＣＵ（ElectronicControl Unit）とは、電子制御する自動車デバイスのコンピュータであり、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ（CentralProcessing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、および入出力インターフェイスなどを備えて構成されており、ＧＰＳセンサ２１、ナビゲーションシステム２２、前方認識カメラ２３、障害物検知センサ２４、運転支援部３０と電気的に接続されている。

ＧＰＳセンサ２１は、例えば、車両１の位置情報を受信する機能を有している。ここで、ＧＰＳ（Global Positioning System）とは、衛星を用いた計測システムであり、自車両の現在位置の把握に好適に用いられるものである。また、ＧＰＳセンサ２１は、車両１の位置情報をＥＣＵ２へ出力する機能を有している。

ナビゲーションシステム２２は、例えば、道路形状情報を格納した地図データベースを有し、ＧＰＳセンサ２１で取得した自車位置情報に基づいて当該データベース中から自車両周辺の道路形状情報を読み出すことができる。また、システム外部に設けられたデータベースから路車間通信等により道路形状情報を読み出すこともできる。ナビゲーションシステム２２は、読み出した道路形状情報をナビ信号としてＥＣＵ２へ出力する機能を有している。

前方認識カメラ２３は、車両１の前方を認識するためのカメラであり、例えば車両１が走行する車線の数や車線の幅を撮影する。撮影された画像は画像信号としてＥＣＵ２へ送信する。

障害物検知センサ２４は、車両１の周辺車両、障害物を検知するミリ波レーダ、処理装置などからなり、例えば、車両周辺に照射したミリ波が、物体表面に反射して戻ってくる反射波を受信し、送信から受信までの時間差、照射方向、ドップラー成分に基づいて、車両１の周辺車両、障害物の有無を検知し、検知した場合には、障害物までの距離や相対速度等を算出して、ＥＣＵ２へ送信する。

上述したＥＣＵ２は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されている制御プログラムに従い、ＲＡＭに対するデータの読み書きを行いながら作動するものであり、カーブ路形状認識部１１、出口部見直し地点特定部１２、走行軌跡作成部１３を備える走行軌跡作成装置１０を有する。以下、各部の機能について、カーブ路における出口部見通し地点と車両の走行軌跡の一例を示した図２を用いながら説明する。

カーブ路形状認識部１１は、カーブ路の形状を認識する機能を有する。図２に示すように、カーブ路３３は、第１の直線路３１と第２の直線路３５と接続しており、第１の直線路３１とカーブ路３３との接する部分が入口部３２であり、カーブ路３３と第２の直線路３５との接する部分が出口部３４である。カーブ路形状認識部１１は、例えば、ナビゲーションシステム２２が格納するデータベースから読み出した道路形状情報又は路車間通信等によりインフラ情報から取得した道路形状情報をもとに、車両１がこれから走行する予定のカーブ路３３の入口部３２から出口部３５までの道路形状を認識する。ここで、道路形状は道路の形状であり、カーブの半径、曲率、道路幅、道路長の全部又は一部に基づき特定される道路の形状を意味する。

出口部見通し地点特定部１２は、カーブ路内における出口部を見通す地点を特定する機能を有する。図２に示すように、出口部見通し地点４０は、カーブ路３３内で出口部３４を見通すことができる地点であり、車両１のカーブ路への進入軌跡とカーブ路からの離脱軌跡の切替地点となる。車両１の前方の視界をより広く確保するために、出口部見通し地点４０はカーブ路３３の内周３３ｂ側よりも外周３３ａ側に位置することが好ましい。出口部見通し地点４０は、出口部見通し線４１上に位置し、例えば、出口部見通し線４１とカーブ路３３の外周３３ａとの接点付近であって、外周３３ａと接触しない程度の地点として求めることもできる。特に、出口部見通し地点４０は、出口部を見通す直線上における入口部に最も近い位置が選定されることが好ましい。このような位置にある出口部見通し地点は、最も早く出口部を見通すことができる地点であり、見通しを確保しつつ、より短距離の軌道を作成することが可能となる。

出口部見通し線４１は、出口部３４の一部を通過する直線であり、車両１が最短で出口部３４を見通すことができるためには、カーブ路３３の内周３３ｂと接していることが好ましい。このように出口部見通し線４１は、内周３３ｂと接し、出口部３４の一部を通過する直線として、幾何学的に算出することができる。また、出口部見通し線４１は、出口部３４上の第２の直線走行ライン３５ａとの接続ポイントと結ばれることも好ましい。これにより、出口部見通し地点４０から第２の直線走行ライン３５ａを見通すことができ、車両１はカーブ路３３の出口部３４から速やかに第２の直線走行ライン３５ａ上を走行することが可能になる。

走行軌跡作成部１３は、出口部見通し地点特定部１２において特定された出口部見通し地点をもとに、カーブ路の入口部から出口部見通し地点までの走行軌跡と、出口部見通し地点から出口部までの走行軌跡を作成する機能を有する。図２に示すように、走行軌跡作成部１３は、車両１の入口部３２から出口部見通し地点４０までを緩和曲線（例えばクロソイド曲線）で接続した走行軌跡４５ａと、出口部見通し地点４０から出口部３４までを緩和曲線（例えばクロソイド曲線）で接続した走行軌跡４５ｂを作成する。

走行軌跡４５ａ及び走行軌跡４５ｂは、出口部見通し地点４０付近のみが外周３３ｂ側へ膨らむような短距離軌道を形成することも好ましい。このような短距離軌道は、カーブ路を走行する車両１が見通しを考慮してカーブ路の外周３３ｂ側を大回りする長距離軌道に比べて、燃費の悪化を抑制する。

走行軌跡作成装置１０は、車線変更振幅算出部１４を備えることが好ましい。車線変更振幅算出部１４は、カーブ路における車両の車線変更の振幅を算出する機能を有する。具体的には、カーブ路３３内における車両１の走行軌跡を作成する際に、車両１の周辺に他車両や障害物がないかという障害物検知センサ２４からの情報や、前方認識カメラ２３による車線数、道路幅の情報に基づいて、車線変更の振幅を算出する。

車線変更振幅算出部１４は、まず、車両１の車線変更許容度を設定する。例えば、車両１の周辺に他車両や障害物がない場合には、車線変更（車線内変動）の許容度を１００％と設定し、車両１が走行する車線の隣接レーンを走行する他車両が存在する場合には、車線変更許容度を減少させ、さらに、他車両が車両１の前後１車長以内と近傍領域に存在する場合には、車線変更許容度をさらに減少させて設定する。このように、周辺車両、障害物が近くに存在する場合には、車両１の車線変更許容度を小さくすることによって、車両１の車線変更振幅（車線内左右変動量）を小さくし、車両１のカーブ路における走行の安全性も高めることができる。

次に、設定された車線変更許容度（Ａ）と道路幅（複数車線を含む）（Ｂ）から、例えば、下記式（１）のような車線変更振幅算出式を用いて、車両１が車線変更（車線内変動）するための振幅（Ｃ）を算出する。この場合、道路幅の半分を最大振幅とし、道路の外側（例えばガードレール）と接触したり、カーブ路から脱輪したりしないようにマージン幅（Ｄ）を考慮する。
Ｃ＝（Ｂ／２−Ｄ）・Ａ …（１）

走行軌跡作成部１３は、出口部見通し地点４０を上記振幅分だけカーブ路の外周３３ａ側に移動させ、走行軌跡４５ａ及び走行軌跡４５ｂを作成することにより、周囲車両や障害物などに配慮して、燃費悪化を防止する走行軌跡を作成することが可能となる。

運転支援部３０は、作成された走行軌跡に沿って車両１が走行するように、車両１の運転を支援する機能を有する。運転支援部３０は、操舵アクチュエータ、スロットアクチュエータ、ブレーキアクチュエータ等を備え、例えば、車両１が作成された走行軌跡に沿って完全自動走行するように支援してもよく、作成された走行軌跡に沿って車両１が走行するように操舵制御を行ってもよい。

図３及び図４は、上記実施形態における走行軌跡作成装置の動作手順の一例について、フローチャートで示したものであり、この動作手順は、ＥＣＵ２で所定の周期で繰り返し実施される。

まず、Ｓ１として、車両１がこれから走行するカーブ路の道路形状を、地図データベースや路車間通信等によりナビゲーションシステム２２から取得する。ここで、ナビゲーションシステム２２からカーブ路の形状の情報を得ることができない場合には、走行軌跡作成を終了する。

次に、Ｓ２において、前方認識カメラ２３から得られる道路形状が複車線、又は幅広の車線である場合には、車両１が車線変更することが可能とＥＣＵ２において判断する。一方、道路形状が単車線で幅が狭い場合には、車両１が車線変更することが不可能とＥＣＵ２において判断し、走行軌跡作成を終了する。

Ｓ３においては、まず車線変更許容度を１００％に設定する。続いてＳ４においては、例えば障害物検知センサ２４で、車両１の隣接レーンの、例えば、同方向、逆方向を含む前後５０ｍに他車両があることを検知した場合には、車線変更許容度を６０％に変更する（Ｓ５）。また、Ｓ６において、車両１の隣接レーン、例えば、同方向、逆方向における、車両１の近傍領域（例えば前後１車長以内）に他車両があることを検知した場合には、車線変更許容度をさらに３０％に変更する（Ｓ７）。

Ｓ８においては、上記で得た車線変更許容度と道路幅（複数車線を含む）から、例えば、下記式（２）を用いて、車両1が車線変更（車線内変動）するための振幅を求める。ここで、道路幅の半分を最大振幅とし、道路の外側と接触しないようにマージン（例：３０ｃｍ）を引いて振幅を求める。
振幅＝（道路幅／２−３０ｃｍ）・車線変更許容度 …（２）

Ｓ９においては、カーブ路の出口部とカーブ路の内周の位置関係から幾何学的に出口部見通し線を算出する。Ｓ１０においては、出口部見通し線を用いて出口部見通し地点を特定する。さらにＳ８で得られた振幅分だけ、出口部見通し地点をカーブ路における外周側に移動させる（Ｓ１１）。

Ｓ１２においては、カーブ路の入口部と上記のとおり移動させた出口部見通し地点をクロソイド曲線で結んで走行軌跡ａを作成する。また、移動させた出口部見通し地点とカーブ路の出口部をクロソイド曲線で結んで走行軌跡ｂを作成する。この走行軌跡ａと走行軌跡ｂを接続することにより、車両１のカーブ路における走行軌跡となる。

このように、本発明の実施の形態に係るに係る走行軌跡生成装置によれば、カーブ路内における出口部を見通すことができる地点を特定し、カーブ路の入口部から出口部見通し地点までの走行軌跡と、出口部見通し地点からカーブ路の出口部までの走行軌跡を作成することによって、出口部の見通しを確保し、カーブ路における短距離軌道を走行することができる。これにより、見通しを考慮しながらカーブ路の外側を大回りして走行する必要がなくなり、燃費の悪化を抑制することが可能となる。

なお、上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。例えば、本発明の実施の形態に係るに係る走行軌跡生成装置は、自動運転機能を備えていない手動による運転の車両にも用いることができる。この場合、例えば、作成された走行軌跡が車内モニターに表示され、運転者が表示された走行軌跡どおり運転することによって、車両は走行軌跡に沿って走行することが可能になる。

また、車両１は、カーブ路の入口部から出口見通し地点までを減速してもよいが、燃費の悪化を防止するために等速状態で走行してもよく、フリーラン走行（無加速走行）してもよい。また、出口見通し地点からカーブ路の出口部にかけては、等速状態で走行してもよく、加速して走行してもよい。

１・・・車両、２・・・ＥＣＵ、１０・・・走行軌跡作成装置、１１・・・カーブ路形状認識部（カーブ路形状認識手段）、１２・・・出口部見通し地点特定部（出口部見通し地点特定手段）、１３・・・走行軌跡作成部（走行軌跡作成手段）、１４・・・車線変更振幅算出部（車線変更振幅算出手段）、２１・・・ＧＰＳセンサ、２２・・・ナビゲーションシステム、２３・・・前方認識カメラ、２４・・・障害物検知センサ、３０・・・運転支援部、３１・・・第１の直線路（３１ａ・・・第１の直線走行ライン）、３２・・・入口部、３３・・・カーブ路（３３ａ・・・カーブ路の外周、３３ｂ・・・カーブ路の内周）、３４・・・出口部、３５・・・第２の直線路（３５ａ・・・第２の直線走行ライン）、４０・・・出口部見通し地点、４１・・・出口部見通し線、４５ａ・・・入口部から出口部見通し地点までの走行軌跡、４５ｂ・・・出口部見通し地点から出口部までの走行軌跡。

Claims (3)

1. 車両の走行軌跡を作成する走行軌跡作成装置において、
   カーブ路の入口部から出口部までの形状を認識するカーブ路形状認識手段と、
   前記カーブ路内における、前記出口部を見通す地点を特定する出口部見通し地点特定手段と、
   前記入口部から前記出口部見通し地点及び前記出口部見通し地点から前記出口部までの前記車両の走行軌跡を作成する走行軌跡作成手段と、
   を備えること、を特徴とする走行軌跡作成装置。
2. 前記出口部見通し地点特定手段は、前記出口部を見通す直線上における前記入口部に最も近い位置を前記出口部見通し地点として特定する、請求項１記載の走行軌跡作成装置。
3. 前記カーブ路において、前記車両が車線変更できる振幅を車線変更許容度に基づいて算出する車線変更振幅算出手段をさらに備え、
   前記振幅の分だけ前記出口部見通し地点を前記カーブ路の外周側へ移動させる、請求項１又は２記載の走行軌跡作成装置。
   

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