JP2016162191A - 走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の乗員に生ずる違和感を抑制して車両走行制御が行える走行制御装置を提供すること。
【解決手段】車両を走行路の車線に沿って走行させる走行制御装置であって、車線の左右に設けられるレーンマーカを認識し（Ｓ６２）、レーンマーカの間に車両の走行領域を設定し（Ｓ６４）、複数の走行経路候補のうち直進性の高い走行経路候補ほど優先して選択して目標走行経路として決定し（Ｓ７０）、その目標走行経路に従って走行制御を行う（Ｓ７２）。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両の走行制御装置に関する。

従来、車両の走行制御に関し、例えば、特開２０００−３３８６０号公報に記載されるように、車載のカメラにより車両の前方を撮像し、車線の左右の白線を検出し、その左右の白線の中央位置に対する車両の横ずれ量を演算し、その横ずれ量に応じて車両の制動制御を行う装置が知られている。

特開２０００−３３８６０号公報

この種の装置においては、車線の中央位置、すなわち、左右の白線等のレーンマーカの間の中央位置を基準として車両を走行させるように車両走行制御を行っている。この場合、白線の検出精度や道路形状により車線中央の基準線が歪んだものとなると、車両の進行の目標経路も歪んでしまう。そして、そのような目標経路に従って走行制御が行われると、車両の乗員に違和感を与えるおそれがある。

そこで、本技術分野において、車両の乗員に生ずる違和感を抑制して車両走行制御が行える走行制御装置の開発が望まれている。

すなわち、本発明の一側面における走行制御装置は、車両を走行路の車線に沿って走行させる走行制御装置において、前記車両が走行する前記車線の左右に設けられるレーンマーカを検出する検出部と、前記車両の前方であって前記左右に設けられるレーンマーカの間に前記車両の走行領域を設定する走行領域設定部と、前記走行領域設定部により設定された前記走行領域内に前記車両の目標走行経路を生成する経路生成部と、前記目標走行経路に沿って前記車両を走行させる走行制御部とを備え、前記経路生成部は、複数の走行経路候補のうち直進性の高い走行経路候補ほど優先して選択し、選択された走行経路候補を前記目標走行経路として決定するように構成される。

この走行制御装置によれば、車線のレーンマーカの間に車両の走行領域を設定し、その走行領域内に車両の目標走行経路を生成する。このため、レーンマーカの検出に誤差が生じても、目標走行経路への影響が抑制される。また、走行領域内に車両の目標走行経路を生成するにあたり、直進性の高い走行経路候補ほど優先して選択し目標走行経路として決定する。このため、目標走行経路が直進経路となりやすく、車両の乗員が車両走行についてふらつきを感ずることが抑制される。

また、この走行制御装置において、前記経路生成部は、直進性の高い走行経路候補を優先して生成し、生成された走行経路候補が前記走行領域内に生成されている場合にその走行経路候補を前記目標走行経路として決定してもよい。この場合、直進に近い走行経路候補を優先して生成し、生成された走行経路候補が走行領域内に生成されている場合にその走行経路候補を目標走行経路として決定する。このため、目標走行経路が直進経路となりやすく、車両の乗員が車両走行についてふらつきを感ずることが抑制される。

また、この走行制御装置において、前記経路生成部は、前記車両が旋回走行している場合、操舵維持経路及び切り増し経路と比べて切り戻し経路を優先して走行経路候補として生成し、生成された走行経路候補が前記走行領域内に生成されている場合にその走行経路候補を前記目標走行経路として決定してもよい。この場合、車両が旋回走行している場合、切り戻し経路を優先して走行経路候補として生成し、生成された走行経路候補が走行領域内に生成されている場合にその走行経路候補を目標走行経路として決定する。このため、目標走行経路が直進に近づく経路となりやすく、車両の乗員が車両走行についてふらつきを感ずることが抑制される。

さらに、この走行制御装置において、前記走行領域設定部は、前記走行領域の中央位置を前記車線の中央位置とし、前記走行領域の横幅を前記車両から遠ざかるほど狭めて設定してもよい。この場合には、走行領域の中央位置を車線の中央位置とし走行領域の横幅を車両から遠ざかるほど狭めて設定することにより、目標走行経路を走行領域内に生成することで目標走行経路を車線の中央に向かう経路とすることができる。

本発明によれば、車両の乗員に生ずる違和感を抑制して車両の走行制御を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る走行制御装置の構成概要図である。 図１の走行制御装置における走行領域の設定の説明図である。 図１の走行制御装置における走行経路候補の演算の説明図である。 図１の走行制御装置における目標走行経路の決定処理を示すフローチャートである。 図１の走行制御装置における走行経路候補の演算の説明図である。 図１の走行制御装置における走行制御処理を示すフローチャートである。 図１の走行制御装置における走行領域の設定の変形例についての説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る走行制御装置１の構成概要図である。図１において、本実施形態に係る走行制御装置１は、車両に搭載され、その車両の走行制御を行う装置であって、例えば、車線に沿って自動操舵を行うレーントレース制御に適用される。また、走行制御装置１は、レーントレース制御を含む自動運転制御を行う装置であってもよく、本実施形態では自動運転制御が可能な装置を例に挙げて説明する。

なお、走行制御装置１は、運転支援制御可能な車両に適用してもよく、例えば、手動運転の際に所定条件の下で制御介入して走行制御を実行するものであってもよし、生成した目標走行経路を運転者に提示して運転支援するものであってもよい。また、高度運転支援制御により自律的に走行制御を実行する装置に適用してもよい。

走行制御装置１は、ＥＣＵ［Electronic Control Unit］１０を備えている。ＥＣＵ１０は、車両の走行制御を行う電子制御ユニットであり、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]を含むコンピュータを主体として構成されている。ＥＣＵ１０の詳細については、後述する。

ＥＣＵ１０には、外部センサ２、ＧＰＳ［Global Positioning System］受信部３、内部センサ４、地図データベース５、ナビゲーションシステム６、ＨＭＩ［Human Machine Interface］７及びアクチュエータ８がそれぞれ接続されている。

外部センサ２は、車両の周辺情報である外部状況を検出する検出機器である。外部センサ２は、カメラ、レーダー［Radar］、及びライダー［LIDER：Laser Imaging Detection and Ranging］のうち少なくとも一つを含む。カメラは、車両の外部状況を撮像する撮像機器である。

外部センサ２のカメラは、車両が走行する車線の左右に設けられるレーンマーカを検出する検出部として機能し、レーンマーカを撮像した撮像情報をＥＣＵ１０へ送信する。レーンマーカは、例えば車線の路面の左右にそれぞれ設けられる車線の区画線であり、白線、黄色線又はその他の色の線であってもよい。また、レーンマーカは、実線、破線のいずれであってもよいし、単線、複合線のいずれであってもよい。

カメラは、例えば、車両のフロントガラスの裏側に設けられている。カメラは、単眼カメラであってもよく、ステレオカメラであってもよい。ステレオカメラは、両眼視差を再現するように配置された二つの撮像部を有している。ステレオカメラの撮像情報には、奥行き方向の情報も含まれている。ステレオカメラを用いる場合、カメラは先行車両や障害物を含む物体を検出する物体検出部としても機能する。

レーダーは、電波（例えばミリ波）を利用して車両の外部の障害物を検出する。レーダーは、電波を車両の周囲に送信し、障害物で反射された電波を受信することで障害物を検出する。レーダーは、検出した障害物情報をＥＣＵ１０へ送信する。なお、後段においてセンサーフュージョンを行う場合には、電波の受信情報をＥＣＵ１０へ送信することが好ましい。

ライダーは、光を利用して車両の外部の障害物を検出する。ライダーは、光を車両の周囲に送信し、障害物で反射された光を受信することで反射点までの距離を計測し、障害物を検出する。ライダーは、検出した障害物情報をＥＣＵ１０へ送信する。なお、後段においてセンサーフュージョンを行う場合には、反射された光の受信情報をＥＣＵ１０へ送信することが好ましい。カメラ、ライダー及びレーダーは、必ずしも重複して備える必要はない。

ＧＰＳ受信部３は、３個以上のＧＰＳ衛星から信号を受信することにより、車両の位置（例えば車両の緯度及び経度）を測定する。ＧＰＳ受信部３は、測定した車両の位置情報をＥＣＵ１０へ送信する。なお、ＧＰＳ受信部３に代えて、車両の緯度及び経度が特定できる他の手段を用いてもよい。また、車両の方位を測定する機能を持たせることは、センサの測定結果と後述する地図情報との照合のために好ましい。

内部センサ４は、車両の走行状態を検出する検出機器である。内部センサ４は、車速センサ、加速度センサ、及びヨーレートセンサのうち少なくとも一つを含む。車速センサは、車両の速度を検出する検出器である。車速センサとしては、例えば、車両の車輪又は車輪と一体に回転し又は同期して回転するドライブシャフト等の部材に対して設けられ、車輪の回転速度を検出する車輪速センサが用いられる。車速センサは、検出した車速情報（車輪速情報）をＥＣＵ１０に送信する。

加速度センサは、車両の加速度を検出する検出器である。加速度センサは、例えば、車両の前後方向の加速度を検出する前後加速度センサと、車両の横加速度を検出する横加速度センサとを含んでいる。加速度センサは、例えば、車両の加速度情報をＥＣＵ１０に送信する。ヨーレートセンサは、車両の重心の鉛直軸周りのヨーレート（回転角速度）を検出する検出器である。ヨーレートセンサとしては、例えばジャイロセンサを用いることができる。ヨーレートセンサは、検出した車両のヨーレート情報をＥＣＵ１０へ送信する。

地図データベース５は、地図情報を備えたデータベースである。地図データベースは、例えば、車両に搭載されたＨＤＤ［Hard disk drive］内に形成されている。地図情報には、例えば、道路の位置情報、道路形状の情報（例えばカーブ、直線部の種別、カーブの曲率等）、交差点及び分岐点の位置情報が含まれる。さらに、建物や壁等の遮蔽構造物の位置情報、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）技術を使用するために、地図情報に外部センサ２の出力信号を含ませることが好ましい。なお、地図データベースは、車両と通信可能な情報処理センター等の施設のコンピュータに記憶されていてもよい。

ナビゲーションシステム６は、車両の運転者によって設定された目的地まで、車両の運転者に対して案内を行う装置である。ナビゲーションシステム６は、ＧＰＳ受信部３の測定した車両の位置情報と地図データベース５の地図情報とに基づいて、車両の走行するルートを算出する。ルートは、複数車線の区間において好適な車線を特定したものであってもよい。ナビゲーションシステム６は、例えば、車両の位置から目的地に至るまでの目標ルートを演算し、ディスプレイの表示及びスピーカの音声出力により運転者に対して目標ルートの報知を行う。ナビゲーションシステム６は、例えば、車両の目標ルートの情報をＥＣＵ１０へ送信する。なお、ナビゲーションシステム６は、車両と通信可能な情報処理センター等の施設のコンピュータに記憶されていてもよい。

ＨＭＩ７は、車両の乗員（運転者を含む）と走行制御装置１と間で情報の出力及び入力をするためのインターフェイスである。ＨＭＩ７は、例えば、乗員に画像情報を表示するためのディスプレイパネル、音声出力のためのスピーカ、及び乗員が入力操作を行うための操作ボタン又はタッチパネル等を備えている。例えば、ＨＭＩ７は、乗員により自動運転制御又は走行制御の作動もしくは停止に係る入力操作が行われると、ＥＣＵ１０に信号を出力して自動運転制御又は走行制御を開始もしくは停止させる。ＨＭＩ７は、自動運転制御又は走行制御を終了する目的地に到達する場合、乗員に目的地到達を通知する。ＨＭＩ７は、無線で接続された携帯情報端末を利用して、乗員に対する情報の出力を行ってもよく、携帯情報端末を利用して乗員による入力操作を受け付けてもよい。

アクチュエータ８は、車両の走行制御を含む自動運転制御を実行する装置である。アクチュエータ８は、スロットルアクチュエータ、ブレーキアクチュエータ、及び操舵アクチュエータを少なくとも含む。スロットルアクチュエータは、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じてエンジンに対する空気の供給量（スロットル開度）を制御し、車両の駆動力を制御する。なお、車両がハイブリッド車又は電気自動車である場合には、スロットルアクチュエータを含まず、動力源としてのモータにＥＣＵ１０からの制御信号が入力されて当該駆動力が制御される。

ブレーキアクチュエータは、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じてブレーキシステムを制御し、車両の車輪へ付与する制動力を制御する。ブレーキシステムとしては、例えば、液圧ブレーキシステムを用いることができる。操舵アクチュエータは、電動パワーステアリングシステムのうち操舵トルクを制御するアシストモータの駆動を、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じて制御する。これにより、操舵アクチュエータは、車両の操舵トルクを制御する。

ＥＣＵ１０は、外部状況認識部１１、車両位置認識部１２、走行状態認識部１３、走行計画生成部１４、走行制御部１５を備えている。

外部状況認識部１１は、外部センサ２の検出結果（例えばカメラの撮像情報、レーダーの障害物情報、ライダーの障害物情報等）に基づいて、車両の外部状況を認識する。外部状況は、例えば、車両に対する走行車線の白線などのレーンマーカの位置もしくは車線中心の位置及び道路幅、道路の形状（例えば走行車線の曲率、外部センサ２の見通し推定に有効な路面の勾配変化、うねり等）、車両の周辺の障害物の状況（例えば、固定障害物と移動障害物を区別する情報、車両Ｖに対する障害物の位置、車両に対する障害物の移動方向、車両に対する障害物の相対速度等）を含む。また、外部センサ２の検出結果と地図情報とを照合することにより、ＧＰＳ受信部３等で取得される車両の位置及び方向の精度を補ってもよい。

車両位置認識部１２は、ＧＰＳ受信部３で受信した車両の位置情報、及び地図データベース５の地図情報に基づいて、地図上における車両の位置（以下、「車両位置」という）を認識する。なお、車両位置認識部１２は、ナビゲーションシステム６で用いられる車両位置を該ナビゲーションシステム６から取得して認識してもよい。車両位置認識部１２は、道路等の外部に設置されたセンサで車両の車両位置が測定され得る場合、このセンサから通信によって車両位置を取得してもよい。

走行状態認識部１３は、内部センサ４の検出結果（例えば車速センサの車速情報、加速度センサの加速度情報、ヨーレートセンサのヨーレート情報等）に基づいて、車両の走行状態を認識する。車両の走行状態には、例えば、車速、加速度、ヨーレートが含まれる。また、走行状態認識部１３は、車両の位置の時間的変化に基づいて、車両の走行方向を認識する。

走行計画生成部１４は、例えば、ナビゲーションシステム６で演算された目標ルート、車両位置認識部１２で認識された車両位置、及び、外部状況認識部１１で認識された車両の外部状況（車両位置、方位を含む）に基づいて、車両の目標走行経路を生成する。

走行計画生成部１４は、車両の前方であって車線の左右に設けられるレーンマーカの間に、車両の走行領域を設定する走行領域設定部として機能する。また、走行計画生成部１４は、設定された走行領域内に車両の目標走行経路を生成する経路生成部として機能する。

この場合、走行計画生成部１４は、複数の走行経路候補のうち直進性の高い走行経路候補ほど優先して選択し、選択された走行経路候補を目標走行経路として決定する。例えば、直進性の高い走行経路候補を優先して生成し、生成された走行経路候補が走行領域内に生成されている場合にその走行経路候補を目標走行経路として決定する。その際、車両が旋回走行している場合、操舵維持経路及び切り増し経路と比べて切り戻し経路を優先して走行経路候補として生成し、生成された走行経路候補が走行領域内に生成されている場合にその走行経路候補を目標走行経路として決定してもよい。

ここで、直進性の高いとは、車両が走行した際に直進に近くなることを意味する。例えば、曲率が小さい経路、曲率の小さい経路部分が連なる経路は、直進性の高い経路となる。具体的には、走行計画生成部１４は、走行経路候補として、直進の経路候補、曲率のある経路候補がある場合に直進経路を選択し、その直進経路が走行領域内に生成されている場合に目標走行経路として決定する。また、走行計画生成部１４は、走行経路候補として、曲率の異なる複数の経路候補がある場合に、曲率の小さい経路候補から順に選択し、その経路候補が走行領域内に生成される場合に目標走行経路として決定する。また、走行経路候補として、操舵の切り戻しの経路候補、操舵維持の経路候補、操舵の切り増しの経路候補がある場合、直進に近づく切り戻しの経路が選択され、目標走行経路とされる。なお、直進性の高い走行経路候補ほど優先的に目標走行経路として決定される選択の仕方であればよく、上述した選択の仕方以外の仕方により目標走行経路を決定してもよい。

目標走行経路は、目標ルートにおいて車両が進む軌跡である。走行計画生成部１４は、目標ルート上において車両が安全、法令順守、走行効率等の基準に照らして好適に走行するように経路を生成する。このとき、走行計画生成部１４は、車両の周辺の障害物の状況に基づき、障害物との接触を回避するように車両の経路を生成することはいうまでもない。

なお、ここで言う目標ルートには、特許５３８２２１８号公報（ＷＯ２０１１／１５８３４７号公報）に記載された「運転支援装置」、又は、特開２０１１−１６２１３２号公報に記載された「自動運転装置」における道なり走行ルートように、目的地の設定が運転者から明示的に行われていない際に、外部状況や地図情報に基づき自動的に生成される走行ルートも含まれる。

走行計画生成部１４における目標走行経路の生成は、例えば、走行領域の設定、走行経路候補の演算及び目標走行経路の決定によって行われる。

走行領域の設定は、車両の前方であってレーンマーカの間に走行領域を設定することによって行われる。レーンマーカの位置は、外部状況認識部１１により認識された情報を用いて設定される。

図２に示すように、例えば、走行領域の設定について、右のレーンマーカの位置Ｐ１、左のレーンマーカの位置Ｐ２に基づいて車線の中央位置Ｐ３が演算される。そして、その中央位置Ｐ３が走行路に沿って所定の間隔で複数演算される。そして、これらの中央位置Ｐ３から左右のレーンマーカ側へそれぞれ所定距離広げた位置に領域の境界５１、５１が設定され、その境界５１、５１の間の領域が走行領域５０として設定される。走行領域の設定において、左右のレーンマーカの位置Ｐ１、Ｐ２から車線中央側へ所定距離狭めた位置に境界５１、５１を設定してもよい。この走行領域５０は、車両Ｖから進行方向へ予め設定された距離範囲において、設定すればよい。

この走行領域５０内に車両Ｖの目標走行経路が生成される。車両Ｖの目標走行経路は走行領域５０以内であればよく、車線の中央位置に走行経路を設定が限定されないため、レーンマーカの位置検出に誤差を生じたり、走行路又は車線の形状が歪んでいても、それに応じて目標走行経路に歪みが生ずることが抑制され、急峻な操舵となる走行制御が抑制される。

走行経路候補の演算については、曲率の異なる走行経路候補が複数生成されるように演算処理が行われる。この場合、複数の走行経路候補のうち直進性の高い走行経路候補ほど優先して演算される。

図３に示すように、曲率の異なる走行経路候補として、直進走行する走行経路候補Ｒ１、旋回走行する走行経路候補Ｒ１が演算される。この場合、直進する走行経路候補Ｒ１が旋回走行する走行経路候補Ｒ１に対し優先して演算される。旋回走行する走行経路候補Ｒ１については、操舵角度を所定角度ずつ変えた複数の走行経路候補Ｒ１が演算される。図３では、説明の便宜上、四つの走行経路候補Ｒ１を図示しているが、これ以上又はこれ以下の走行経路候補Ｒ１を演算してもよい。また、走行経路候補Ｒ１は、操舵角度を一定の経路としてもよいし、操舵角度を切り戻す経路、操舵角度を切り増す経路であってもよい。また、走行経路候補Ｒ１は、車両Ｖから進行方向へ予め設定された距離範囲まで延びるものを演算すればよい。

この走行経路候補Ｒ１は、例えば、次の式（１）を用いて算出される。

ｃｕｒｖ（ｘ）＝（１−ｋ）・Ｃ_０・ｅｘｐ（−λ・ｘ）＋ｋ・Ｃ_０・ｅｘｐ（λ・ｘ）・・・（１）

式（１）において、ｘは車両進行方向の位置又は車両からの距離である。Ｃ_０は現在の車両の旋回半径の逆数、すなわち曲率である。ｃｕｒｖ（ｘ）は、位置ｘでの曲率を表し、ひいては走行経路候補Ｒ１の経路形状を表す。この式（１）は、経路の曲率の二乗の積分値とその微分の二乗の積分値を重み付けして加算したものをオイラー方程式に代入し、それにより得られた微分方程式を解くことで導き出されたもの最小化する曲率として、変分法により導出されたものである。ここで、λは、曲率の二乗の積分値とその微分の二乗の積分値の重みの比率を表す。λが０のときに曲率の二乗の積分値の重みが０となる。また、ｋは積分定数である。

この式（１）において、ｋ、λを変えて演算を行うことにより、複数の走行経路候補Ｒ１を算出することができる。例えば、式（１）において、ｋを０とした場合、ｃｕｒｖ（ｘ）は、曲率がＣ_０から０に減衰する曲線を表し、真っ直ぐ走行しようとする経路が算出される。このとき、λが大きいほど早く直進に近づく経路となる。つまり、ｋを０の場合には、操舵の切り戻しの経路となる。

また、式（１）において、λを０とした場合、ｃｕｒｖ（ｘ）はＣ_０となり、現在の旋回半径を維持しようとする経路が算出される。つまり、操舵を維持する操舵維持経路となる。また、式（１）において、ｋ＞０の場合、ｃｕｒｖ（ｘ）はＣ_０から同じ旋回方向に更に操舵していく経路が算出される。つまり、操舵の切り増しの経路となる。さらに、式（１）において、ｋ＜０の場合、ｃｕｒｖ（ｘ）はＣ_０から逆方向に操舵する経路が算出される。つまり、Ｓ字曲線の経路となる。

目標走行経路の決定としては、複数の走行経路候補Ｒ１のうち直進性の高い走行経路候補Ｒ１ほど優先して選択し、選択された走行経路候補を目標走行経路として決定する。例えば、直進性の高い走行経路候補Ｒ１を優先して生成し、走行領域５０内に生成される走行経路候補Ｒ１を目標走行経路として決定する。

図４は、走行経路候補の演算及び目標走行経路の決定についての一例を示すフローチャートである。この図４のフローチャートの処理は、切り戻し経路、舵角維持経路、切り増し経路又はＳ字経路の順に走行経路候補を演算し、走行領域内に位置する走行経路候補、すなわち走行経路の境界線に交差しない走行経路候補を車両の目標走行経路として決定する処理である。切り戻し経路はハンドルないし操舵を切り戻す経路であり、舵角維持経路はハンドル操舵角ないし操舵状態を維持する経路であり、切り増し経路はハンドルないし操舵を切り増す経路であり、Ｓ字経路は現在の旋回方向と逆方向にハンドルないし操舵を切り増す経路である。

図４のステップＳ１０（以下、単に「Ｓ１０」という。他のステップＳについても同様とする。）に示すように、車両が直進走行しているか否かが判定される。この判定処理は、例えば走行状態認識部１３により認識される情報に基づいて車両が直進走行しているかどうかを判定すればよい。Ｓ１０にて、車両が直進していると判定された場合、直進経路の算出処理が行われる（Ｓ１２）。直進経路の算出処理は、走行経路候補として直進する経路を算出処理である。例えば、上述の式（１）において、Ｃ_０に０を代入して、経路の算出が行われる。この場合、ｃｕｒｖ（ｘ）は０となる経路が算出される。経路の向きは、車両の走行方向に合わせて設定される。車両の走行方向は、例えば車両位置認識部１２の車両位置の時間的変化から演算すればよい。

そして、Ｓ１４に処理が移行し、直進経路の走行経路候補が走行経路内で生成されているか否かが判定される。すなわち、直進経路の走行経路候補が走行領域の境界と交差していないかどうかが判定される。例えば、図３において、右から二番目に示す直進経路の走行経路候補Ｒ１の場合、走行領域５０の境界５１を交差するものとなっている。このため、この直進経路の走行経路候補Ｒ１は、走行領域５０内に生成されていないと判定される。

Ｓ１４にて直進経路の走行経路候補が走行経路内で生成されていると判定された場合には、その直進経路の走行経路候補が目標走行経路として決定される（Ｓ３２）。一方、Ｓ１４にて直進経路の走行経路候補が走行経路内で生成されていないと判定された場合には、切り増し経路の算出処理が行われる（Ｓ２６）。切り増し経路の算出処理の詳細は、後述する。

ところで、Ｓ１０にて、車両が直進していないと判定された場合には、切り戻し経路の算出処理が行われる（Ｓ１６）。切り戻し経路の算出処理は、走行経路候補としてハンドルないし操舵を切り戻す経路を算出する処理である。例えば、上述の式（１）において、ｋを０とし、λを小さい値から順に変更して経路が算出される。λは予め設定された複数の値を用いられ、小さい値から順次、式（１）に代入され、切り戻し経路の走行経路候補が算出される。

そして、Ｓ１８に処理が移行し、切り戻し経路が走行経路内で生成されているか否かが判定される。すなわち、切り戻し経路の走行経路候補が走行領域の境界と交差していないかどうかが判定される。この判定は、例えば、式（１）において、λを最小値から徐々に大きい値に変更して算出される切り戻し経路の走行経路候補のうち、λの小さい値の切り戻し経路の走行経路候補から順に行われる。つまり、現在の旋回状態に対し旋回変化の小さい経路（横加々速度が小さい経路）から順に、走行経路内で生成されているか否かが判定される。

具体的には、図５に示すように、切り戻し経路の走行経路候補Ｒ１が右、中、左の順に算出され、その順番で走行経路候補Ｒ１が走行領域５０の境界５１と交差するか否かが判定される。図５において、中の走行経路候補Ｒ１は右の走行経路候補Ｒ１と比べて早期に切り戻す経路となっており、左の走行経路候補Ｒ１は中の走行経路候補Ｒ１と比べて早期に切り戻す経路となっている。右および中の走行経路候補Ｒ１は境界５１と交差しており走行領域５０内に生成されていないと判定され、左の走行経路候補Ｒ１は境界５１と交差しておらず走行領域５０内に生成されていると判定される。

Ｓ１８にて、いずれかの切り戻し経路が走行領域内で生成されていると判定された場合、その走行領域内で生成されている切り戻し経路が車両の目標走行経路として決定される（Ｓ３２）。一方、Ｓ１８にて、いずれの切り戻し経路も走行領域内に生成されていないと判定された場合、操舵維持経路の算出処理が行われる（Ｓ２０）。操舵維持経路の算出処理は、走行経路候補として操舵角を維持して走行する経路を算出する処理である。例えば、上述の式（１）において、λを０として走行経路候補が算出される。

そして、Ｓ２２に処理が移行し、操舵維持経路が走行領域内で生成されているか否かが判定される。このＳ２２にて、操舵維持経路が走行領域内で生成されていると判定された場合、その走行領域内で生成されている操舵維持経路が車両の目標走行経路として決定される（Ｓ３２）。一方、Ｓ２２にて、操舵維持経路が走行領域内で生成されていないと判定された場合、その走行領域のカーブ外側の境界で交差しているのか否かが判定される（Ｓ２４）。すなわち、操舵維持経路が走行領域の外周側の境界で交差する経路になっているのか否かが判定される。このＳ２４にて操舵維持経路が走行領域のカーブ外側の境界で交差していると判定された場合、切り増し経路の算出が行われる（Ｓ２６）。切り増し経路の算出処理は、走行経路候補としてハンドルないし操舵を切り増す経路を算出する処理である。例えば、式（１）において、ｋ＞０と設定し、λを小さい値から順に変更して経路が算出される。λは予め設定された複数の値を用いられ、小さい値から順次、式（１）に代入され、切り増し経路の走行経路候補が算出される。

そして、Ｓ３０に処理が移行し、切り増し経路が走行領域内に生成されているか否かが判定される。すなわち、切り増し経路が走行領域の境界と交差していないかどうかが判定される。この判定は、例えば、式（１）において、λを最小値から徐々に大きい値に変更して算出される切り戻し経路の走行経路候補のうち、λの小さい値の切り戻し経路の走行経路候補から順に行われる。

このＳ３０にて、いずれかの切り増し経路が走行領域内で生成されていると判定された場合、その走行領域内で生成されている切り増し経路が車両の目標走行経路として決定される（Ｓ３２）。一方、Ｓ３０にて、いずれの切り増し経路も走行領域内で生成されていないと判定された場合、制御処理を終了する。

ところで、Ｓ２４にて操舵維持経路が走行領域のカーブ外側の境界で交差していると判定された場合、Ｓ字経路の算出が行われる（Ｓ２８）。Ｓ字経路の算出処理は、走行経路候補としてＳ字状となる経路を算出する処理である。例えば、式（１）において、ｋ＜０と設定し、λを小さい値から順に変更して経路が算出される。λは予め設定された複数の値を用いられ、小さい値から順次、式（１）に代入され、Ｓ字経路の走行経路候補が算出される。

そして、Ｓ３０に処理が移行し、Ｓ字経路が走行領域内で生成されているか否かが判定される。すなわち、Ｓ字経路が走行領域の境界と交差していないかどうかが判定される。この判定は、例えば、式（１）において、λを最小値から徐々に大きい値に変更して算出されるＳ字経路の走行経路候補のうち、λの小さい値のＳ字経路の走行経路候補から順に行われる。

このＳ３０にて、いずれかのＳ字経路が走行領域内で生成されていると判定された場合、その走行領域内で生成されているＳ字経路が車両の目標走行経路として決定される（Ｓ３２）。一方、Ｓ３０にて、いずれのＳ字経路も走行領域内で生成されていないと判定された場合、制御処理を終了する。

以上のように、図４の走行経路決定処理によれば、直進性の高い走行経路候補を優先して生成し、生成された走行経路候補が走行領域内に生成されている場合にその走行経路候補を目標走行経路として決定する。このため、目標走行経路が直進経路となりやすく、車両の乗員が車両走行についてふらつきを感ずることが抑制される。また、車両の横加速度が低減され、車両の乗り心地性の向上が図れる。

また、車両が旋回走行している場合、切り戻し経路を優先して走行経路候補として生成し、生成された走行経路候補が走行領域内に生成されている場合にその走行経路候補を目標走行経路として決定する。このため、目標走行経路が直進に近づく経路となりやすく、車両の乗員が車両走行についてふらつきを感ずることが抑制される。また、車両の横加速度が低減され、車両の乗り心地性の向上が図れる。

また、走行計画生成部１４の走行経路候補の演算及び走行経路の決定において、切り戻し経路、舵角維持経路、切り増し経路の順で、または、切り戻し経路、舵角維持経路、Ｓ字経路の順で、走行領域内の走行経路候補が算出される。すなわち、直進に戻す経路ほど優先して算出され目標走行経路として選択される。このため、車両の横加速度を低減する走行経路が優先的に選択され、車両の乗り心地性の向上が図れる。

さらに、図４の走行経路決定処理によれば、車両の操舵変化が小さい走行経路候補ほど優先的に算出され目標走行経路として選択される。このため、横加々速度の変化が少ない経路ほど優先的に選択される。従って、車両の乗り心地性の向上が図れる。

なお、走行経路候補の演算については、式（１）による演算以外の演算又は手法により行ってもよい。例えば、式（１）を主体とする数式により走行経路候補を演算してもよい。すなわち、式（１）に係数、定数又は変数を加えて変形させた式を用いて走行経路候補を演算してもよい。また、切り戻し経路、舵角維持経路、切り増し経路などの走行経路候補を演算できれば、式（１）以外の演算式を用いてもよいし、その他の演算手法により走行経路候補を演算してもよい。また、走行経路候補は、車両が一定速度で走行することを前提に生成してもよいし、車両の速度変化を加味して生成してもよい。

図４の走行経路決定処理において、目標走行経路が生成できず又は決定できない場合には前回演算された目標走行経路を用いてもよい。この場合、走行制御が頻繁に中止されることを抑制することができる。また、所定の回数連続して目標走行経路が生成できず又は決定できない場合には車両の運転者に警告を発し、手動運転への切り替えを促してもよい。この場合、車両の走行の安全性を確保できる。

図１において、走行計画生成部１４は、生成した経路に応じた走行計画を生成する。すなわち、走行計画生成部１４は、車両の周辺情報である外部状況と地図データベース５の地図情報とに少なくとも基づいて、予め設定された目標ルートに沿った走行計画を生成する。走行計画生成部１４は、好ましくは、生成する走行計画を、車両の進路を車両に固定された座標系での目標位置ｐと各目標点での速度ｖとの二つの要素からなる組、すなわち配位座標（ｐ、ｖ）を複数持つものとして出力する。ここで、それぞれの目標位置ｐは、少なくとも車両Ｖに固定された座標系でのｘ座標、ｙ座標の位置もしくはそれと等価な情報を有する。なお、走行計画は、車両の挙動を記すものであれば特に限定されるものではない。走行計画は、例えば速度ｖの代わりに目標時刻ｔを用いてもよいし、目標時刻ｔとその時点での車両の方位とを付加したものでもよい。

また、通常、走行計画は、概ね現在時刻から数秒先の将来のデータで充分であるが、交差点の右折、車両の追い越し等の状況によっては数十秒のデータが必要となるので、走行計画の配位座標の数は可変、且つ配位座標間の距離も可変とすることが好ましい。さらに、配位座標をつなぐ曲線をスプライン関数等で近似し、当該曲線のパラメータを走行計画としてもよい。走行計画の生成としては、車両の挙動を記すことができるものであれば、任意の公知方法を用いることができる。

走行計画は、目標ルートに沿った進路を車両が走行する際における、車両の車速、加減速度及び操舵トルク等の推移を示すデータとしてもよい。走行計画は、車両の速度パターン、加減速度パターン及び操舵パターンを含んでいてもよい。ここでの走行計画生成部１４は、旅行時間（車両Ｖが目的地に到着するまでに要される所要時間）が最も小さくなるように、走行計画を生成してもよい。

ちなみに、速度パターンとは、例えば、進路上に所定間隔（例えば１ｍ）で設定された目標制御位置に対して、目標制御位置ごとに時間に関連付けられて設定された目標車速からなるデータである。加減速度パターンとは、例えば、進路上に所定間隔（例えば１ｍ）で設定された目標制御位置に対して、目標制御位置ごとに時間に関連付けられて設定された目標加減速度からなるデータである。操舵パターンとは、例えば、進路上に所定間隔（例えば１ｍ）で設定された目標制御位置に対して、目標制御位置ごとに時間に関連付けられて設定された目標操舵トルクからなるデータである。

走行制御部１５は、走行計画生成部１４で生成した走行計画に基づいて車両の走行を自動で制御する。走行制御部１５は、走行計画に応じた制御信号をアクチュエータ８に出力する。これにより、走行制御部１５は、走行計画に沿って車両が自動走行するように、車両の走行を制御する。

なお、上述した外部状況認識部１１、車両位置認識部１２、走行状態認識部１３、走行計画生成部１４及び走行制御部１５は、ＥＣＵ１０にそれぞれの機能を実現するソフトウェア又はプログラムを導入することにより構成すればよい。また、それらの一部又は全部をそれぞれ個別の電子制御ユニットにより構成してもよい。

次に、本実施形態に係る走行制御装置１の動作について説明する。

図６は、本実施形態に係る走行制御装置１における走行制御処理を示すフローチャートである。走行制御処理は、例えば、自動走行制御を実行している際に行われ、自動走行制御の開始とともに開始される。また、この走行制御処理は、例えばＥＣＵ１０により行われ、所定の周期で繰り返して実行される。

図６のＳ６０に示すように、まず、センサ情報の読み込み処理が行われる。この処理は、例えば外部センサ２、ＧＰＳ受信部３、内部センサ４、ナビゲーションシステム６の情報を読み込む処理である。そして、Ｓ６２に処理が移行し、レーンマーカの認識処理が行われる。レーンマーカの認識処理は、車両が走行する車線の左右に設けられる白線などのレーンマーカの相対位置を認識する処理である。このレーンマーカの認識により、車両が車線のどの位置を走行しているかを認識することができる。また、車線に対する車両の走行方向を認識してもよい。

そして、Ｓ６４に処理が移行し、走行領域の設定処理が行われる。この走行領域の設定処理は、車両の前方であってレーンマーカの間に走行領域を設定する処理である。例えば、図２に示すように、右のレーンマーカの位置Ｐ１、左のレーンマーカの位置Ｐ２に基づいて車線の中央位置Ｐ３を演算する。そして、その中央位置Ｐ３を走行路に沿って所定の間隔で複数演算する。そして、これらの中央位置Ｐ３から左右のレーンマーカ側へそれぞれ所定距離広げた位置に境界５１、５１を設定し、その境界５１、５１の間の領域を走行領域５０として設定する。走行領域の設定処理において、左右のレーンマーカの位置Ｐ１、Ｐ２から車線中央側へ所定距離狭めた位置に境界５１、５１を設定してもよい。この走行領域５０は、車両Ｖから進行方向へ予め設定された距離範囲において、設定すればよい。

この走行領域５０の設定において、走行領域５０の横幅を車両から遠ざかるほど狭めて設定してもよい。例えば、図７に示すように、車両Ｖから遠ざかるほど走行領域５０の横幅を狭めてもよい。走行領域５０の狭め方は、車両Ｖからの距離に反比例するように狭めてよいし、所定の距離ごとに段階的に狭めてよい。この場合、走行領域５０の中央位置を車線の中央位置としてもよい。ここで、車線の中央位置には、ほぼ中央の位置も含む。走行領域５０の狭め方としては、遠方であるほど車両Ｖの横幅を仮想的に大きいものとし、車両Ｖが境界５１と交差しないように走行領域５０を設定すればよい。

このように、走行領域の横幅を車両から遠ざかるほど狭めて設定することにより、走行領域内に生成される目標走行経路を車線の中央に向かう経路とすることができる。

ところで、図６のＳ６４の走行領域の設定処理を終えたら、Ｓ６６に処理が移行し、車両状態認識処理が行われる。車両状態認識処理は、車両位置、車両の車線に対する向き、車両の旋回状態を少なくとも認識する処理である。この処理は、例えば、外部センサ２、ＧＰＳ受信部３、内部センサ４の情報に基づいて、車両位置、車両の車線に対する向き、車両の旋回状態などを認識して行われる。

そして、Ｓ６６の車両状態認識処理を終えたら、走行経路候補の演算処理、目標走行経路の決定処理が行われる（Ｓ６８、Ｓ７０）。走行経路候補の演算処理は、目標走行経路の候補となる走行経路候補を演算する処理である。目標走行経路の決定処理は、走行経路候補から目標走行経路を選択して決定する処理である。

この走行経路候補の演算処理は、例えば、上述した式（１）を用い、曲率の異なる複数の走行経路候補を算出して行われる。その際、複数の走行経路候補のうち直進性の高い走行経路候補が優先して生成される。例えば、旋回経路より直進経路が優先して生成される。また、旋回経路においては、切り戻し経路、操舵維持経路、切り増し経路の順に走行経路候補が生成される。目標走行経路の決定処理は、走行経路候補の演算処理にて演算される走行経路候補のうち走行領域に生成される候補を目標走行経路として決定して行われる。この走行経路候補の演算処理及び目標走行経路の決定処理は、上述した図４の一連の制御処理を用いることができる。

そして、図６のＳ７２に処理が移行し、走行制御処理が行われる。走行制御処理は、車両を目標走行経路に従って走行制御する処理である。目標走行経路に沿って車両が走行するように、制御信号がＥＣＵ１０からアクチュエータ８に出力され、アクチュエータ８の作動により、車両の制御が行われる。Ｓ７２の走行制御処理を終えたら、一連の制御処理を終了する。

なお、図６の走行制御処理において、制御結果に影響を及ぼさなければ、制御処理の一部の実行を省略してもよいし、制御処理の順番を入れ替えてもよいし、他の制御処理を追加してもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る走行制御装置１によれば、車線のレーンマーカの間に車両の走行領域を設定し、その走行領域内に車両の目標走行経路を生成する。このため、レーンマーカの検出に誤差が生じても、目標走行経路への影響が抑制される。また、走行領域内に車両の目標走行経路を生成するにあたり、直進性の高い走行経路候補ほど優先して選択し目標走行経路として決定する。このため、目標走行経路が直進経路となりやすく、車両の乗員が車両走行についてふらつきを感ずることが抑制される。また、目標走行経路が直進経路となりやすいため、車両にかかる横加速度の低減が図れ、車両の乗り心地性の向上が図れる。

また、本実施形態に係る走行制御装置１によれば、直進性の高い走行経路候補を優先して生成し、生成された走行経路候補が走行領域内に生成されている場合にその走行経路候補を目標走行経路として決定する。このため、目標走行経路が直進経路となりやすく、車両の乗員が車両走行についてふらつきを感ずることが抑制される。

また、本実施形態に係る走行制御装置１によれば、車両が旋回走行している場合、切り戻し経路を優先して走行経路候補として生成し、生成された走行経路候補が走行領域内に生成されている場合にその走行経路候補を目標走行経路として決定する。このため、目標走行経路が直進に近づく経路となりやすく、車両の乗員が車両走行についてふらつきを感ずることが抑制される。

さらに、本実施形態に係る走行制御装置１によれば、走行領域の中央位置を車線の中央位置とし走行領域の横幅を車両から遠ざかるほど狭めて設定する。このため、目標走行経路を走行領域内に生成することで目標走行経路を車線の中央に向かう経路とすることができる。

なお、上述した実施形態は、本発明に係る走行制御装置の一実施形態を説明したものであり、本発明に係る走行制御装置は上記実施形態に記載されたものに限定されない。本発明に係る走行制御装置は、各請求項に記載した要旨を変更しないように上記実施形態に係る走行制御装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

１…走行制御装置、２…外部センサ、３…ＧＰＳ受信部、４…内部センサ、５…地図データベース、６…ナビゲーションシステム、７…ＨＭＩ、８…アクチュエータ、１０…ＥＣＵ、１１…外部状況認識部、１２…車両位置認識部、１３…走行状態認識部、１４…走行計画生成部、１５…走行制御部。

Claims (3)

1. 車両を走行路の車線に沿って走行させる走行制御装置において、
   前記車両が走行する前記車線の左右に設けられるレーンマーカを検出する検出部と、
   前記車両の前方であって前記左右に設けられるレーンマーカの間に、前記車両の走行領域を設定する走行領域設定部と、
   前記走行領域設定部により設定された前記走行領域内に前記車両の目標走行経路を生成する経路生成部と、
   前記目標走行経路に沿って前記車両を走行させる走行制御部と、
   を備え、
   前記経路生成部は、複数の走行経路候補のうち直進性の高い走行経路候補ほど優先して選択し、選択された走行経路候補を前記目標走行経路として決定する、
   走行制御装置。
2. 前記経路生成部は、前記車両が旋回走行している場合、操舵維持経路及び切り増し経路と比べて切り戻し経路を優先して走行経路候補として生成し、生成された走行経路候補が前記走行領域内に生成されている場合にその走行経路候補を前記目標走行経路として決定する、
   請求項１に記載の走行制御装置。
3. 前記走行領域設定部は、前記走行領域の中央位置を前記車線の中央位置とし、前記走行領域の横幅を前記車両から遠ざかるほど狭めて設定する、請求項１又は２に記載の走行制御装置。

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