CN107585163B - 移动路线生成装置以及移动路线生成方法 - Google Patents

Abstract

能够设定对乘客施加的负荷变少那样的舒适的移动路线的移动路线生成装置及移动路线生成方法。具有：角度计算部(5)，计算目标位置处的车辆的行进方向相对于当前位置处的车辆的行进方向所成的角度；图形生成部(6)，以对应于车辆的转向角的行驶轨迹的曲率及行驶距离为2个轴，以与当前位置到目标位置的行驶轨迹相对应地生成的图形的面积成为与上述角度相等为条件，生成倾斜成为最缓和的图形；路线设定部(7)，将该图形所表示的行驶轨迹设定为车辆的移动路线。通过生成以行驶轨迹的曲率及行驶距离为2个轴的图形，计算出每行驶距离的曲率的变化程度成为最缓和的行驶轨迹、即伴随着车辆的转向的横向角速度小的行驶轨迹，并设定为移动路线。

Description

移动路线生成装置以及移动路线生成方法

技术领域

本发明涉及移动路线生成装置以及移动路线生成方法，尤其是用来生成通过自动驾驶使车辆移动到目标位置时的移动路线的装置以及方法中所使用的适宜的移动路线生成装置以及移动路线生成方法。

背景技术

以往已知有如下系统：自动控制车辆的方向盘而一边使车辆在预先生成的移动路线上行驶，一边使车辆停在停车场等目标位置(例如，参照专利文献1～9)。

在专利文献1中，公开了使没有急剧的转向、没有违和感的引导成为可能的方法。即，记载有：通过根据从车辆的当前位置到引导位置的直线距离、当前位置的车体的轴线和引导位置处的车体的轴线所成的交点的位置、当前位置和引导位置的进行方向上的车体的轴线所成的姿势角度，以曲率连续变化的曲线(回旋)来计算引导轨道，从而使引导轨道成为无急剧的曲率变化的、平滑的轨道。

在专利文献2中公开了，即使是狭窄的停车场也能够容易生成目标路线的方法。即，在目标位置处的车辆的行进方向相对于初始位置处的车辆的行进方向所成的姿势角θ和连接初始位置和目标位置的线段相对于初始位置处的车辆的行进方向所成的行程角

之间，有

的关系的情况下，组合曲率变化的曲线(回旋)和曲率一定的曲线(圆弧)，生成目标路线。另一方面，在没有

的关系的情况下，以通过初始位置且与初始位置处的车辆的行进方向相切的第一圆周C1、和通过目标位置且与目标位置处的车辆的行进方向以及第一圆周C1相切的第二圆周C2为基准，生成目标路线。

在专利文献3中记载有，从自车位置到停车位位置，通过将圆弧、回旋曲线、直线中的任一个以上组合来生成停车路线。

在专利文献4中记载有，通过圆弧、回旋曲线、直线中的任一个以上的组合来设定行驶轨迹。而且，在专利文献4中记载有，在车辆位置偏离初始设定的行驶轨迹的情况下，按照偏离量来切换再设定路线的计算方法。即，偏离量小时，重新计算回归到原路线的路线，偏离量大时，不考虑原路线而重新计算路线。

在专利文献5中记载有，车辆的中心偏离引导路线的中心位置的情况下，基于基准位置处的车辆的移动速度和车辆的方向盘角度生成回归路线。而且，在专利文献5中记载有，在停车位置即使将车辆的方向盘操作到了极限的情况下也不能将车辆引导到停车目标位置的情况下，判断为不能进行引导路线的设定，结束停车辅助。

在专利文献6中记载有，当前位置偏离初始设定的生成路线的偏离量达到了规定值的情况下，基于在进行该重新计算路线时的方向盘角度以及当前位置与目标停车位置的相对位置关系来进行到目标停车位置为止的重新计算路线。

在专利文献7中记载有，推定或者检测转向时的控制延迟量，考虑推定或者检测出的控制延迟量来设定相对于旋回曲率的行驶距离的变化量，从而设定行驶路线。

在专利文献8中记载有，预先将自身车辆开始向停车区域后退的后退开始位置和停车区域内的最终停车位置与既设定停车区域建立对应地存储，使用检测出的障害物和自身车辆的相对位置，对从后退开始位置到最终停车位置、包含旋回行驶地后退的自身车辆的行驶轨迹进行补正，计算出后退的自身车辆不与障害物重合的补正行驶轨迹。

在专利文献9中记载有，一边将自动停车所需要的时间抑制到最小限度，一边防止移动轨迹的偏移地进行精密的自动停车。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-50596号公报

专利文献2：日本特开2014-34230号公报

专利文献3：日本特开2011-46335号公报

专利文献4：日本特开2004-338636号公报

专利文献5：日本特开2009-208742号公报

专利文献6：日本特开2004-291866号公报

专利文献7：日本特开2004-338638号公报

专利文献8：日本特开2015-214223号公报

专利文献9：日本专利第4092054号公报

驾驶员自己操作方向盘的手动驾驶的情况下，由于车辆的动作与驾驶员的意图连动，因此不会有驾驶员相对于行驶轨道的违和感，不会有因非意图的急剧的轨道变动而受到非预期的负荷的情况。与此相对，在自动控制车辆的方向盘的自动驾驶的情况下，有时由于车辆会与驾驶员的意图无关地移动，因此，在进行伴随着急剧的角度变化的方向盘控制时，乘客会感到不适。

发明内容

因此，本发明的目的在于，能够设定对乘客施加的负荷变少的舒适的移动路线。

为了解决上述课题，在本发明中，以对应于车辆的转向角的行驶轨迹的曲率和车辆的行驶距离为两轴，在与从当前位置到目标位置的行驶轨迹相对应地生成的图形的面积成为等于目标位置的车辆的进行方向相对于当前位置的车辆的行进方向所成的角度，且以将车辆能够控制的最大转向角的行驶轨迹所成的最大曲率为上限的条件下，生成表示每行驶距离的曲率的变化程度的倾斜成为最缓和的图形，生成由该生成的图形所表示的行驶轨迹作为车辆的移动路线。

发明效果

根据上述那样构成的本发明，能够计算出每行驶距离的曲率的变化程度最缓和的行驶轨迹。行驶轨迹的曲率的变化程度是否缓和意味着伴随着车辆的转向的横向的角速度小，通过计算出那样的行驶轨迹并设定为移动路线，能够设定对乘客施加的负荷变少那样的舒适的移动路线。

附图说明

图1是表示本实施方式的移动路线生成装置的功能构成例的框图。

图2是表示本实施方式的图形生成部的具体功能构成例的框图。

图3是用于说明本实施方式的由移动路线生成装置生成的移动路线的图。

图4是用于说明本实施方式的模式判断部以及经由点设定部的处理的概要的图。

图5是用于说明当前位置和目标位置的角度差成为等于图形的面积的原理的图。

图6是用于说明表示本实施方式的图形生成部生成的移动路线的行驶距离的范围的最小距离和最大距离的图。

图7是用于说明由本实施方式的第1模式处理部生成的图形的图。

图8是用于说明由本实施方式的第二模式处理部生成的图形的图。

图9A是表示本实施方式的移动路线生成装置的动作例的流程图。

图9B是表示本实施方式的移动路线生成装置的动作例的流程图。

图10是用于说明与本实施方式的图形生成部的处理有关的变形例的图。

图11是用于说明由本实施方式的图形生成部生成的图形的变形例和面积的图。

符号说明

1 目标位置设定部

2 指示受理部

3 模式判断部

4 经由点设定部

5 角度计算部

6 图形生成部

7 路线设定部

8 脱离检测部

10 第1模式处理部

11 假想面积计算部

12 面积比较部

13 图形计算部

20 第二模式处理部

21 第一假想面积计算部

22 第一面积比较部

23 第一图形计算部

24 第二假想面积计算部

25 第二面积比较部

26 第二图形计算部

30 消息输出部

100 移动路线生成装置

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的一实施方式进行说明。图1是表示本实施方式的移动路线生成装置的功能构成例的框图。如图1所示，本实施方式的移动路线生成装置100构成为，作为其功能结构具有目标位置设定部1、指示受理部2、模式判断部3、经由点设定部4、角度计算部5、图形生成部6、路线设定部7以及脱离检测部8。而且，作为与移动路线生成装置100关联的构成，具有当前位置检测部101、路线存储部102以及行驶控制部103。

移动路线生成装置100具有的各功能块1～8能够通过硬件、DSP(Digital SignalProcessor)、软件的任一个构成。例如通过软件构成的情况下，上述各功能块1～8实际具备计算机的CPU、RAM、ROM等而构成，通过RAM、ROM、硬盘或者半导体存储器等的记录介质中存储的程序动作而实现。

图1所示地构成的本实施方式的移动路线生成装置100，生成通过从当前位置到目标位置的自动驾驶使车辆移动时的移动路线。特别是，本实施方式的移动路线生成装置100，能够生成对乘客赋予的负荷变少的舒适的移动路线，即，生成使由转向而产生的横向角速度尽可能变小的移动路径。

所谓的使横向角速度尽可能变小的移动路径能够定义为：如图3所示，将与车辆的转向角对应的行驶轨迹的曲率作为纵轴，将车辆的行驶距离作为横轴，生成表示从当前位置到目标位置的行驶轨迹的图形时，使图形的倾斜度尽可能变小的移动路线。这样的移动路线为，成为等腰三角形的图形Gs那样地表示的移动路线、成为左右对称的梯形的图形Gd那样地表示的移动路线的任一个。另外，对于此，将于后面详述。

下面说明图1所示的各构成。当前位置检测部101检测车辆的当前位置。该当前位置检测部101具有自律航法传感器、GPS接收器、位置计算用CPU等而构成。自律航法传感器包括，每经过规定行驶距离便输出1个脉冲来检测车辆的移动距离的车速传感器(距离传感器)、和检测车辆的旋转角度(移动方位)的振动陀螺仪等角速度传感器(相对方位传感器)。自律航法传感器通过这些车速传感器以及角速度传感器来检测车辆的相对位置以及方位。

位置计算用CPU，基于从自律航法传感器输出的自车的相对位置以及方位的数据，计算绝对的自车位置(推定车辆位置)以及车辆方位。而且，GPS接收器，通过GPS天线接收从多个GPS卫星发送来的电波，进行三维测位处理或二维测位处理来计算车辆的绝对位置以及方位(车辆方位基于当前时刻的自车位置和1个抽样时间ΔT前的自车位置来计算)。

目标位置设定部1设定通过自动驾驶而使车辆移动的目的地的目标位置。目标位置设定部1也相应地设定目标位置处的车辆的目标方位。例如，当用户操作触摸板等操作部，指定想使车辆移动的停车场的停车位时，目标位置设定部1将其指定的停车位的中心点设定为目标位置，并且将停车位的长度方向设定为目标方位。另外，这里示出的目标位置以及目标方位的设定方法是一例，并不限于此。

指示受理部2受理指示移动路线的设定的操作。例如，由目标位置设定部1设定了目标位置后，路线设定按钮等被操作了的情况下，指示受理部2受理该操作。另外，也可以将使目标位置设定部1设定的目标位置确定的确定按钮的操作作为指示移动路线的设定的操作来受理。而且，也可以在由目标位置设定部1设定了目标位置后，将对换挡至倒车档(Shift change)的操作，作为指示移动路线的设定的操作来受理。

指示受理部2受理指示移动路线的设定的操作后，移动路线生成装置100执行以下说明的移动路线的生成处理。即，指示受理部2受理指示移动路线的设定的操作时，执行模式判断部3、经由点设定部4、角度计算部5、图形生成部6以及路线设定部7的处理。

模式判断部3，通过当前位置和目标位置的位置关系，判断通过以一个方向转向从当前位置移动到目标位置的第一模式来生成移动路线，还是通过以双方向转向从当前位置移动到目标位置的第二模式来生成移动路线。具体而言，模式判断部3根据当前位置处的车辆的轴线(表示车辆方位的直线)和目标位置处的车辆的轴线(表示目标方位的直线)的交点是否存在于当前位置和目标位置之间、交点和目标位置的距离是否为规定值以下，来判断第一模式或第二模式的哪一个。

经由点设定部4在由模式判断部3判断为第二模式的情况下，在当前位置和目标位置之间设定经由点。在当前位置和目标位置之间的哪个位置设定经由点，通过后述的模拟来反复试验而确定。该模拟还包括寻找成为作用于车辆的横向角速度尽可能变小的最佳移动路线的经由点的处理。

图4是用于说明模式判断部3以及经由点设定部4的处理的概要的图。图4(a)通过当前位置和目标位置的位置关系而示出成为第一模式的例子。图4(b)以及(c)通过当前位置和目标位置的位置关系而示出成为第二模式的例子。

图4(a)示出了当前位置S处的车辆的轴线SL和目标位置E处的车辆的轴线EL的交点X存在于当前位置S和目标位置E之间，且，交点X和目标位置E的距离大于规定值的情形。在这样的情形的情况下，模式判断部3判断为第一模式。判断为第一模式的情况下，经由点设定部4不设定经由点。该情况下，如后述那样地路线设定部7生成从当前位置S开始到目标位置E为止一边朝一个方向缓和地转向一边移动的移动路线R。

图4(b)示出了当前位置S处的车辆的轴线SL和目标位置E处的车辆的轴线EL的交点不存在于当前位置S和目标位置E之间的情形。在这样的情形的情况下，模式判断部3判断为第二模式。判断为第二模式的情况下，经由点设定部4在当前位置S和目标位置E之间(且，2个轴线SL，EL之间)设定经由点C。该情况下，如后述那样地，路线设定部7生成从当前位置S开始到经由点C为止一边朝一个方向缓和地转向一边移动，之后，从经由点C开始到目标位置E为止一边反向缓和地转向一边移动的移动路线R。

图4(c)示出，当前位置S处的车辆的轴线SL和目标位置E处的车辆的轴线EL的交点X存在于当前位置S和目标位置E之间，且，交点X和目标位置E的距离为规定值以下的情形。该情况下，交点X虽存在，但从该交点X开始到目标位置E为止的距离短，因此仅靠一个方向的转向车辆无法转回来。因此，经由点设定部4在当前位置S和目标位置E之间(且，当前位置S的轴线SL的外侧)设定经由点C。该情况下，如后述那样，路线设定部7生成，从当前位置S开始到经由点C为止一边朝一个方向缓和地转向一边移动，之后，从经由点C开始到目标位置E为止一边反向缓和地转向一边移动的移动路线R。

另外，模式判断时考虑的“交点X和目标位置E的距离”可以是连接交点X和目标位置E之间的直线距离，也可以是交点X和目标位置E之间的横向距离。例如，在假想通过目标位置E且与轴线SL平行的线时，所谓横向距离为该假想线和轴线SL的距离。

角度计算部5计算目标位置处的车辆的进行方向相对于当前位置处的车辆的行进方向所成的角度(以下，记为θ)。由该角度计算部5计算出的角度θ与图3所示的图形的面积(以下，记为P)相等。即，图形Gs的情况下等腰三角形的面积、图形Gd的情况下梯形的面积成为与目标位置处的车辆的行进方向相对于当前位置处的车辆的进行方向所成的角度θ相等。以下说明其原理。

将从当前位置到目标位置的行驶轨迹(记为总长度s的曲线)分割为非常短的多个圆弧L1，L2，…LN。各个圆弧的长度(弧长)为ds1，ds2，…dsN，圆弧的中心角(弧度)为dθ1，dθ2，…dθN。ds1+ds2+…+dsN＝s。图5表示一个圆弧。该圆弧的长度为ds，圆弧的中心角为dθ。而且，曲率半径为ρ。另外，关注某曲线的一部分时，其局部的弯曲程度近似于圆时，其圆的半径称为曲率半径，其倒数称为曲率。

该情况下，根据圆弧的一般公式能够得到，

ρ＝ds/dθ…(1)。

由此，曲率半径ρ的倒数即曲率K为，

K＝dθ/ds…(2)，

对其进行变形能够得到

dθ＝K·ds…(3)。

由此，局部地，曲率K和弧长ds的积与该圆弧的移动后位置处的车辆的行进方向相对于移动前位置处的车辆的行进方向所成的角度dθ相等。

对上述式(3)的左边以长度s进行定积分时，其结果成为角度dθ的总变化量，即θ。另一方面，对上述式(3)的右边以长度s进行定积分时，其结果成为图3所示的图形的面积P。另外，这里所说的角度θ以及面积P的单位都是弧度(radian)。通过以上所述内容，可以说，目标位置处的车辆的进行方向相对于当前位置处的车辆的行进方向所成的角度θ[弧度]和图3所示的图形的面积P[弧度]相等。

图形生成部6生成以对应于车辆的转向角的行驶轨迹的曲率K以及车辆的行驶距离s为2个轴，表示每行驶距离的曲率的变化程度的倾斜(图形的倾斜)最缓和的图形。此时，图形生成部6在接下来的2个条件下生成图形。

(1)与从当前位置到目标位置的行驶轨迹对应地生成的图形的面积P与由角度计算部5计算出的角度θ相等。

(2)以车辆能够控制的最大转向角的行驶轨迹所成的最大曲率为上限。

而且，如图6(a)所示，图形生成部6将从当前位置S到目标位置E的直线距离d1设为最小距离，将经由沿着当前位置S处的车辆的轴线SL的前方半直线与沿着目标位置E处的车辆的轴线EL的后方半直线所成的交点X、从当前位置S到目标位置E折线地移动的情况下的距离d2设为最大距离，以从当前位置S到目标位置E的行驶距离s收敛于最小距离d1到最大距离d2的范围内的方式，生成图形。另外，该图形生成处理的具体内容使用图2以后叙述。

路线设定部7将由图形生成部6生成的图形表示的行驶轨迹设定为车辆的移动路线。由路线设定部7设定的移动路线的数据存储于路线存储部102。该移动路线的数据例如由表示从当前位置起每规定距离的曲率的数据和由其所表示的行驶轨迹的数据来构成。

转向角行驶控制部103根据路线存储部102所存储的移动路线的数据，按规定距离控制方向盘的转向角，由此控制车辆的行驶。在此，由于路线存储部102中作为移动路线的数据而存储的曲率表示车辆的旋转半径的倒数，因此能够自此导出转向角。

脱离检测部8，在设定了移动路线后、由行驶控制部103进行行驶控制时，基于由当前位置检测部101检测出的车辆的当前位置和路线存储部102所存储的移动路线的数据，检测车辆位置从移动路线的脱离。脱离检测部8检测到从移动路线脱离时，移动路线生成装置100再次执行移动路线的生成处理。即，由脱离检测部8检测到已脱离时，再次执行模式判断部3、经由点设定部4、角度计算部5、图形生成部6以及路线设定部7的处理。

另外，在由模式判断部3判断为第二模式的情况下，角度计算部5进一步计算第一角度θ1和第二角度θ2，第一角度θ1是经由点C处的车辆的行进方向相对于当前位置S处的车辆的行进方向所成的角度，第二角度θ2是目标位置E处的车辆的进行方向相对于经由点C处的车辆的行进方向所成的角度。在此，经由点C处的车辆的行进方向假想地进行设定。

而且，在由模式判断部3判断为第二模式的情况下，图形生成部6根据接下来示出的条件(1)～(3)，分别生成与从当前位置S到经由点C的移动路线对应的第一图形和与从经由点C到目标位置E的移动路线对应的第二图形。此时图形生成部6在第一图形以及第二图形的各自中，生成倾斜成为最缓和的图形。

(1)与从当前位置S到经由点C向一个方向的转向的行驶轨迹对应地生成的第一图形的面积P1成为与由角度计算部5计算出的第一角度θ1相等。

(2)与从经由点C到目标位置E向相反方向的转向的行驶轨迹对应地生成的第二图形的面积P2成为与由角度计算部5计算出的第二角度θ2相等。

(3)以车辆能够控制的最大转向角的行驶轨迹所成的最大曲率为上限。

此时，如图6(b)所示，图形生成部6将从当前位置S到经由点C的直线距离d3设为最小距离，将经由沿着当前位置S处的车辆的轴线SL的前方半直线与经由经由点C处的车辆的轴线CL的后方半直线所成的交点X1、从当前位置S到经由点C折线地移动的情况下的距离d4设为最大距离，以从当前位置S到经由点C的行驶距离s1收敛于最小距离d3到最大距离d4的范围内的方式，生成第一图形。

而且，图形生成部6将从经由点C到目标位置E的直线距离d5设为最小距离，将经由沿着经由点C处的车辆的轴线CL的前方半直线与沿着目标位置E处的车辆的轴线EL的后方半直线所成的交点X2、从经由点C到目标位置E折线地移动的情况下的距离d6设为最大距离，经由点C到目标位置E的行驶距离s2收敛于最小距离d5到最大距离d6的范围内的方式，生成第二图形。

而且，由模式判断部3判断为第二模式的情况下，路线设定部7将由图形生成部6生成的第一图形以及第二图形所表示的行驶轨迹设定为车辆的移动路线。

图2是示出本实施方式的图形生成部6的具体功能构成例的框图。如图2所示，图形生成部6作为其功能构成而具有第1模式处理部10、第二模式处理部20以及消息输出部30。第1模式处理部10具有假想面积计算部11、面积比较部12以及图形计算部13。第二模式处理部20具有第一假想面积计算部21、第一面积比较部22、第一图形计算部23、第二假想面积计算部24、第二面积比较部25以及第二图形计算部26。

由模式判断部3判断为第一模式的情况下，执行第1模式处理部10的处理。假想面积计算部11，在图7所示的二维空间中，在行驶距离的轴上在当前位置S与最大距离d2之间假想中点，推定从当前位置S到中点将曲率K直线地上升到最大曲率、从中点到最大距离d2将曲率K直线地下降到零的等腰三角形的假想图形Gv，计算出其面积即假想面积Pv。

面积比较部12对由假想面积计算部11计算出的假想面积Pv和与由角度计算部5计算出的角度θ相等的面积即实际面积P进行大小比较。图形计算部13，根据由面积比较部12进行的大小比较的结果，计算在当前位置S和目标位置E之间等腰三角形或者梯形的某个的图形。

即，在面积比较部12判断为假想面积Pv比实际面积P大的情况下，图形计算部13以与由假想图形Gv表示的三角形的相似形，来计算成为与实际面积P相等图形Gs。即，图形计算部13计算出沿着假想图形Gv的从当前位置S到中点的直线(左侧的斜边)使等腰三角形的顶点变小时，该等腰三角形的面积成为与实际面积P相等的图形Gs。

该情况下，路线设定部7设定具有如下的行驶轨迹的移动路线：将按等腰三角形的左侧的斜边而曲率渐渐变大地使轨道弯曲的回旋曲线、按右侧的斜边而曲率渐渐变小直至成为零地使轨道弯曲的回旋曲线、曲率为零的状态下前进到目标位置E的直线连接而成的行驶轨迹。

另一方面，在面积比较部12判断为假想面积Pv比实际面积P小的情况下，图形计算部13以具有维持最大曲率地行驶的距离区间的梯形，计算出与实际面积P成为相等的图形Gd。即，图形计算部13以下面这样的梯形计算出其面积成为与实际面积P相等的图形Gd，该梯形是以在行驶距离的轴上从当前位置S到目标位置E的线段为下边，以在最大曲率的线上设定的规定长度的线段为上边的左右对称的梯形。

该情况下，路线设定部7设定具有如下的行驶轨迹的移动路线：将按梯形的左侧的斜边而曲率渐渐变大地使轨道弯曲的回旋曲线、维持最大曲率的状态下使轨道弯曲的圆弧、按右侧的斜边而曲率渐渐变小直至成为零地使轨道弯曲的回旋曲线连接而成的行驶轨迹。

在图形计算部13根据梯形的图形也无法计算出与实际面积P成为相等的图形的情况下，消息输出部30输出错误消息。即，即使使梯形的斜边的倾斜度变大到90度，图形变成长方形，长方形的面积也不满足实际面积P的情况下，无法生成移动路线，输出错误消息。

由模式判断部3判断为第二模式的情况下，执行第二模式处理部20的处理。第二模式处理部20的处理为，从当前位置S到经由点C之间，从经由点C到目标位置E之间，分别执行与第1模式处理部10相同的处理。

第一假想面积计算部21，在图8所示的二维空间中，在行驶距离的轴上在当前位置S与经由点C之间假想第一中点，推定从当前位置S到第一中点使曲率K直线地上升到最大曲率、从第一中点到经由点C使曲率K直线地下降到零的等腰三角形的第一假想图形Gv-1，计算出其面积即第一假想面积Pv-1。

第一面积比较部22对由第一假想面积计算部21计算出的第一假想面积Pv-1和与角度计算部5所计算出的第一角度θ1相等的面积即第一实际面积P1进行大小比较。第一图形计算部23根据由第一面积比较部22进行的大小比较的结果，计算在当前位置S和经由点C之间基于等腰三角形或者梯形的某个的第一图形。

即，在由第一面积比较部22判断为第一假想面积Pv-1比第一实际面积P1大的情况下，第一图形计算部23计算出形状与由第一假想图形Gv-1表示的三角形相似、面积与第一实际面积P1相等的第一图形Gs-1。

该情况下，路线设定部7设定具有如下的行驶轨迹的移动路线：将按等腰三角形的左侧的斜边而曲率渐渐变大地使轨道弯曲的回旋曲线、按右侧的斜边而曲率渐渐变小直至成为零地使轨道弯曲的回旋曲线、曲率为零的状态下前进到经由点C的直线连接而成的行驶轨迹。

另一方面，在第一面积比较部22判断为第一假想面积Pv-1比第一实际面积P1小的情况下，第一图形计算部23以具有维持最大曲率地行驶的距离区间的梯形，计算出与第一实际面积P1成为相等的第一图形Gd-1。

该情况下，路线设定部7设定具有如下的行驶轨迹的移动路线：将按梯形的左侧的斜边而曲率渐渐变大地使轨道弯曲的回旋曲线、维持最大曲率的状态下使轨道弯曲的圆弧、按右侧的斜边而曲率渐渐变小直至成为零地使轨道弯曲的回旋曲线连接而成的行驶轨迹。

第二假想面积计算部24，在图8所示的二维空间，在行驶距离的轴上在经由点C和最大距离d6之间假想第二中点，推定从经由点C到第二中点使曲率K直线地上升到最大曲率、从第二中点到最大距离d6使曲率K直线地下降到零的等腰三角形的第二假想图形Gv-2，计算出其面积即第二假想面积Pv-2。

第二面积比较部25对由第二假想面积计算部24计算出的第二假想面积Pv-2和与角度计算部5所计算出的第二角度θ2相等的面积即第二实际面积P2进行大小比较。第二图形计算部26根据由第二面积比较部25进行的大小比较的结果，计算在经由点C和目标位置E之间基于等腰三角形或者梯形的某个的第二图形。

即，在第二面积比较部25判断为第二假想面积Pv-2比第二实际面积P2大的情况下，第二图形计算部26计算出形状与由第二假想图形Gv-2表示的三角形相似、面积与第二实际面积P2相等的第二图形Gs-2。

该情况下，路线设定部7设定具有如下的行驶轨迹的移动路线：将按等腰三角形的左侧的斜边而曲率渐渐变大地使轨道弯曲的回旋曲线、按右侧的斜边而曲率渐渐变小直至成为零地使轨道弯曲的回旋曲线、曲率为零的状态下前进到目标位置E的直线连接而成的行驶轨迹。

另一方面，在第二面积比较部25判断为第二假想面积Pv-2比第二实际面积P2小的情况下，第二图形计算部26以具有维持最大曲率地行驶的距离区间的梯形，计算出与第二实际面积P2成为相等的第二图形Gd-2。

该情况下，路线设定部7设定具有如下的行驶轨迹的移动路线：将按梯形的左侧的斜边而曲率渐渐变大地使轨道弯曲的回旋曲线、维持最大曲率的状态下使轨道弯曲的圆弧、按右侧的斜边而曲率渐渐变小直至成为零地使轨道弯曲的回旋曲线连接而成的行驶轨迹。

另外，基于将经由点C设定在哪里的不同，在图8的二维空间上可描绘的图形会变化。因此，通过路线设定部7来改变经由点C的设定位置的同时，反复进行第2模式处理部20的处理。然后，采用图形的倾斜成为最小的图形。这里，优选第一图形以及第二图形的双方都由三角形生成。至少一个图形变成梯形的情况下，优选生成该梯形的倾斜尽可能小的图形。

但是，能在当前位置S和目标位置E之间设定的经由点C的位置有无数个。依次设定全部的这些无数个经由点来计算出第一图形以及第二图形，能够从其中求出倾斜最小的图形。另一方面，为了减轻计算负荷，也可以预先决定要设定的经由点C的数量，计算出其中倾斜最小的图形。

第一图形计算部23即使根据梯形的图形也无法计算出与实际面积P1成为相等的图形的情况下、第二图形计算部26即使根据梯形的图形也无法计算出与实际面积P2成为相等的图形的情况下，消息输出部30输出错误消息。

图9A以及图9B是表示上述那样构成的本实施方式的移动路线生成装置100的动作例的流程图。如图9A所示的流程图，例如在被指示进行自动运转时开始。

首先，目标位置设定部1设定通过自动驾驶而使车辆移动的目的地的目标位置(步骤S1)。然后，指示受理部2受理指示移动路线的设定的操作时(步骤S2)，模式判断部3通过当前位置和目标位置的位置关系来判断从当前位置到目标位置通过以一个方向的转向进行移动的第一模式来生成移动路线，还是从当前位置到目标位置通过以二个方向的转向进行移动的第二模式来生成移动路线(步骤S3)。

这里，由模式判断部3判断为第一模式的情况下(步骤S4：是)，角度计算部5计算出，目标位置处的车辆的进行方向相对于当前位置处的车辆的行进方向所成的角度θ(步骤S5)。接着，图形生成部6的假想面积计算部11计算出，在图7所示的二维空间，在当前位置和最大距离之间的中点成为最大曲率的等腰三角形的假想图形Gv的面积即假想面积Pv(步骤S6)。

然后，面积比较部12对由假想面积计算部11计算出的假想面积Pv和与角度计算部5所计算出的角度θ相等的面积即实际面积P进行大小比较(步骤S7)。进一步，面积比较部12判断假想面积Pv是否比实际面积P大(步骤S8)。

这里，面积比较部12判断为假想面积Pv比实际面积P大的情况下，图形计算部13以三角形计算出与实际面积P成为相等的图形Gs(步骤S9)。另一方面，面积比较部12判断为假想面积Pv比实际面积P小的情况下，图形计算部13以梯形计算出与实际面积P成为相等的图形Gd(步骤S10)。

图形计算部13生成梯形的图形Gd的情况下，图形计算部13判断能否计算出与实际面积P成为相等的图形(步骤S11)。这里在无法计算出与实际面积P成为相等的图形的情况下，消息输出部30输出错误消息(步骤S12)，结束图9A、图9B所示的流程图的处理。

在步骤S9中计算出了三角形的图形Gs的情况下，或者，在步骤S10中能够计算出与实际面积P成为相等的梯形的图形Gd的情况下(步骤S11：是)，路线设定部7将由该算出的图形Gs或者Gd表示的行驶轨迹设定为车辆的移动路线(步骤S13)。由此，结束图9A、图9B所示的流程图的处理。

在上述步骤S4中，由模式判断部3判断为第二模式的情况下(步骤S4：否)，经由点设定部4在当前位置和目标位置之间设定经由点(步骤S14)。然后，角度计算部5计算出经由点C处的车辆的行进方向相对于当前位置S处的车辆的行进方向所成的第一角度θ1、目标位置E处的车辆的行进方向相对于经由点C处的车辆的进行方向所成的第二角度θ2(步骤S15)。

接着，图形生成部6的第一假想面积计算部21以及第二假想面积计算部24分别计算出在图8所示的二维空间中三角形的第一假想图形Gv-1的面积即第一假想面积Pv-1以及第二假想图形Gv-2的面积即第二假想面积Pv-2(步骤S16)。

然后，第一面积比较部22对由第一假想面积计算部21以及第二假想面积计算部24计算出的假想面积Pv-1，Pv-2进行大小比较，第二面积比较部25对与由角度计算部5计算出的角度θ1，θ2相等的面积即实际面积P1，P2进行大小比较(步骤S17)。进而，第一面积比较部22判断假想面积Pv-1是否比实际面积P1大，第二面积比较部25判断假想面积Pv-2是否比实际面积P2大(步骤S18)。

这里，在第一面积比较部22判断为第一假想面积Pv-1比第一实际面积P1大的情况下，第一图形计算部23以三角形计算出与实际面积P1成为相等的第一图形Gs-1(步骤S19)。相同地，在第二面积比较部25判断为第二假想面积P3-2比第二实际面积P2大的情况下，第二图形计算部26以三角形计算出与实际面积P2成为相等的第二图形Gs-2(步骤S19)。

另一方面，在第一面积比较部22判断为第一假想面积Pv-1比第一实际面积P1小的情况下，第一图形计算部23以梯形计算出与实际面积P1成为相等的第一图形Gd-1(步骤S20)。相同地，在第二面积比较部25判断为第二假想面积Pv-2比第二实际面积P2小的情况下，第二图形计算部26以梯形计算出与实际面积P2成为相等的第二图形Gd-2(步骤S20)。

第一图形计算部23或第二图形计算部26生成梯形的图形Gd-1，Gd-2的情况下，第一图形计算部23或第二图形计算部26判断能否计算出与实际面积P1，P2成为相等的图形(步骤S21)。这里，无法计算出与实际面积P1，P2成为相等的图形的情况下，消息输出部30输出错误消息(步骤S12)，结束图9A、图9B所示的流程图的处理。

步骤S19中计算出了三角形的图形Gs-1，Gs-2的情况下，或者，步骤S20中能计算出与实际面积P1，P2成为相等的梯形的图形Gd-1，Gd-2的情况下(步骤S21：是)，经由点设定部4判断是否结束了经由点的设定(步骤S22)。经由点的设定尚未结束的情况下，处理返回到步骤S14，设定接下来的经由点并执行步骤S15以后的处理。

另一方面，经由点的设定结束了的情况下，路线设定部7将上述那样地改变经由点的同时计算出的第一图形Gs-1或Gd-1与第二图形Gs-2或Gd-2的连结所表示的行驶轨迹中、图形的倾斜最小的行驶轨迹设定为车辆的移动路线(步骤S23)。由此，结束图9A、图9B所示的流程图的处理。

如以上详细地说明的那样，根据本实施方式，通过以行驶轨迹的曲率以及行驶距离为2个轴的图形的生成，能够计算出每行驶距离的曲率的变化程度最缓和的行驶轨迹。所谓行驶轨迹的曲率的变化程度最缓意味着与车辆的转向相伴的横向的角速度小，通过计算出那样的行驶轨迹并设定为移动路线，能够设定对乘客施加的负荷变少那样的舒适的移动路线。

另外，在上述实施方式中，生成梯形的图形的情况下，以生成具有维持最大曲率地行驶的距离区间的梯形(以在最大曲率的线上设定的规定长度的线段为上边的梯形)的图形为例进行了说明，但是本发明并不限于此。例如，也可以如图10所示，生成以在比最大曲率小的曲率的线上设定的规定长度的线段为上边的梯形的图形。这样做的情况下，如图10那样，能够得到比三角形的图形斜度小。

在上述实施方式中，对假想图形的面积和与由角度计算部5计算出的角度相等的面积即实际面积进行大小比较，对应于其比较结果生成三角形或梯形的图形，但本发明并不限于此。即，也可以如图10那样，反复试验地生成成为与由角度计算部5计算出的角度相等的实际面积的三角形的图形以及梯形的图形，从中采用倾斜最小的图形。

而且，在上述实施方式中，生成三角形的图形时，对沿着从假想图形的当前位置到中点的直线(左侧的斜边)使等腰三角形的顶点变小的例子进行了说明，但本发明并不限于此。例如，也可以使假想图形的等腰三角形的顶点沿正下方方向变小。

而且，上述实施方式中，生成三角形的图形时，对于生成以在行驶距离的轴上从当前位置S到目标位置E的线段(第二模式的情况下，从当前位置S到经由点C的线段以及从经由点C到目标位置E的线段)为下边的梯形的图形的例子进行了说明，但本发明并不限于此。例如，也可以与三角形的图形相同地，在梯形后生成包含横轴上的直线那样的图形。

而且，上述实施方式中，对在行驶距离的轴上在当前位置S(或经由点C)与最大距离d2之间假想中点而设定假想图形Gv的例子进行了说明，但本发明并不限于此。例如，也可以在行驶距离的轴上在当前位置S(或经由点C)与目标位置E之间假想中点而设定假想图形Gv。

而且，上述实施方式中，对在当前位置、曲率为零(即，转向角为零)的情况进行了说明，但并不限于在当前位置曲率总是为零。特别是，对应于车辆位置从移动路线脱离的情况而重新计算移动路线时，曲率不为零的情况居多。该情况下的图形的面积成为图11中附加了斜线的部分。即，图形生成部6，在当前位置处的曲率的位置以与所设定的横轴平行的线为基准，在由该基准线的上侧的图形形成的三角形或梯形的面积和由基准线的下侧的图形形成的三角形或梯形的面积的合计与由角度计算部5计算出的角度相等的条件下，生成倾斜最小的图形。

此外，上述实施方式都只不过是表示实施本发明的具体化的一例，并不必须据此来限定地解释本发明的技术的范围。即，本发明在不脱离其要旨或其主要特征的情况下，能够以各种各样的形态实施。

Claims (7)

1.一种移动路线生成装置，其特征在于，具有：

角度计算部，计算目标位置处的车辆的行进方向相对于当前位置处的车辆的行进方向所成的角度；

图形生成部，将与上述车辆的转向角对应的行驶轨迹的曲率以及上述车辆的行驶距离作为两个轴，将与上述当前位置到上述目标位置的行驶轨迹相对应地生成的图形的面积成为与上述角度计算部计算出的角度相等、且以基于上述车辆能够控制的最大转向角的行驶轨迹所成的最大曲率为上限作为条件，生成图形；以及

路线设定部，将由上述图形生成部生成的图形所表示的行驶轨迹设定为上述车辆的移动路线，

将从上述当前位置到上述目标位置的直线距离作为最小距离，将经由前方半直线和后方半直线所成的交点从上述当前位置到上述目标位置折线地移动的情况下的距离作为最大距离，上述图形生成部以从上述当前位置到上述目标位置的行驶距离收敛于上述最小距离到上述最大距离的范围内的方式生成上述图形，其中，上述前方半直线是沿着上述当前位置处的上述车辆的轴线的半直线，上述后方半直线是沿着上述目标位置处的上述车辆的轴线的半直线，

上述图形生成部具有：

假想面积计算部，在上述行驶距离的轴上在上述当前位置与上述目标位置或上述最大距离之间假想中点，对从上述当前位置到上述中点使上述曲率直线地上升到上述最大曲率、从上述中点到上述目标位置或上述最大距离使上述曲率直线地下降到零的三角形的假想图形的面积即假想面积进行计算；

面积比较部，对上述假想面积计算部计算出的上述假想面积和与上述角度计算部计算出的角度相等的面积即实际面积进行大小比较；以及

图形计算部，在上述面积比较部判断为上述假想面积比上述实际面积大的情况下，以上述假想图形所表示的三角形的相似形计算出与上述实际面积成为相等的图形，在上述面积比较部判断为上述假想面积比上述实际面积小的情况下，以具有维持上述最大曲率而行驶的距离区间的梯形计算出与上述实际面积成为相等的图形。

2.如权利要求1所述的移动路线生成装置，其特征在于，

还具有消息输出部，在上述图形计算部即使通过上述梯形的图形也无法计算出与上述实际面积相等的图形的情况下，上述消息输出部输出错误消息。

3.一种移动路线生成装置，其特征在于，具有：

角度计算部，计算目标位置处的车辆的行进方向相对于当前位置处的车辆的行进方向所成的角度；

图形生成部，将与上述车辆的转向角对应的行驶轨迹的曲率以及上述车辆的行驶距离作为两个轴，将与上述当前位置到上述目标位置的行驶轨迹相对应地生成的图形的面积成为与上述角度计算部计算出的角度相等、且以基于上述车辆能够控制的最大转向角的行驶轨迹所成的最大曲率为上限作为条件，生成图形；

路线设定部，将由上述图形生成部生成的图形所表示的行驶轨迹设定为上述车辆的移动路线；

模式判断部，根据上述当前位置处的上述车辆的轴线和上述目标位置处的上述车辆的轴线的交点是否存在于上述当前位置与上述目标位置之间、上述交点和上述目标位置的距离是否在规定值以下，来判断是第一模式和第二模式中的哪一个，上述第一模式是以一个方向的转向从上述当前位置移动到上述目标位置的模式，上述第二模式是以二个方向的转向从上述当前位置移动到上述目标位置的模式；以及

经由点设定部，在上述模式判断部判断出是上述第二模式的情况下，在上述当前位置和上述目标位置之间设定经由点，

在上述模式判断部判断出是上述第二模式的情况下，上述角度计算部计算第一角度和第二角度，上述第一角度是上述经由点处的车辆的行进方向相对于上述当前位置处的车辆的行进方向所成的角度，上述第二角度是上述目标位置处的车辆的行进方向相对于上述经由点处的车辆的行进方向所成的角度，

在上述模式判断部判断出是上述第二模式的情况下，上述图形生成部将第一图形的面积成为与上述角度计算部所计算出的第一角度相等、且第二图形的面积成为与上述角度计算部所计算出的第二角度相等、且以上述最大曲率为上限作为条件，分别生成上述第一图形以及上述第二图形，其中，上述第一图形与基于一个方向的转向的从上述当前位置到上述经由点的行驶轨迹相对应地生成，上述第二图形与基于相反方向的转向的从上述经由点到上述目标位置的行驶轨迹相对应地生成，

在上述模式判断部判断出是上述第二模式的情况下，上述路线设定部将由上述图形生成部生成的上述第一图形以及上述第二图形所表示的行驶轨迹设定为上述车辆的移动路线，

在上述模式判断部判断出是上述第一模式的情况下，将从上述当前位置到上述目标位置的直线距离作为最小距离，将经由前方半直线和后方半直线所成的交点从上述当前位置到上述目标位置折线地移动的情况下的距离作为最大距离，上述图形生成部以从上述当前位置到上述目标位置的行驶距离收敛于上述最小距离到上述最大距离的范围内的方式生成上述图形，其中，上述前方半直线是沿着上述当前位置处的上述车辆的轴线的半直线，上述后方半直线是沿着上述目标位置处的上述车辆的轴线的半直线，

上述图形生成部具有：

假想面积计算部，在上述行驶距离的轴上在上述当前位置与上述目标位置或上述最大距离之间假想中点，对从上述当前位置到上述中点使上述曲率直线地上升到上述最大曲率、从上述中点到上述目标位置或上述最大距离使上述曲率直线地下降到零的三角形的假想图形的面积即假想面积进行计算；

面积比较部，对上述假想面积计算部计算出的上述假想面积和与上述角度计算部计算出的角度相等的面积即实际面积进行大小比较；以及

图形计算部，在上述面积比较部判断为上述假想面积比上述实际面积大的情况下，以上述假想图形所表示的三角形的相似形计算出与上述实际面积成为相等的图形，在上述面积比较部判断为上述假想面积比上述实际面积小的情况下，以具有维持上述最大曲率而行驶的距离区间的梯形计算出与上述实际面积成为相等的图形，

在上述模式判断部判断出是上述第二模式的情况下，

将从上述当前位置到上述经由点的直线距离作为第一最小距离，将经由沿着上述当前位置处的上述车辆的轴线的前方半直线和沿着上述经由点处的上述车辆的轴线的后方半直线所成的交点从上述当前位置到上述经由点折线地移动的情况下的距离作为第一最大距离，上述图形生成部以从上述当前位置到上述经由点的行驶距离收敛于上述第一最小距离到上述第一最大距离的范围内的方式生成上述第一图形，并且，

将从上述经由点到上述目标位置的直线距离作为第二最小距离，将经由沿着上述经由点处的上述车辆的轴线的前方半直线和沿着上述目标位置处的上述车辆的轴线的后方半直线所成的交点从上述经由点到上述目标位置折线地移动的情况下的距离作为第二最大距离，上述图形生成部以从上述经由点到上述目标位置的行驶距离收敛于上述第二最小距离到上述第二最大距离的范围内的方式生成上述第二图形，

上述图形生成部具有：

第一假想面积计算部，在上述行驶距离的轴上在上述当前位置和上述经由点之间假想第一中点，对从上述当前位置到上述第一中点使上述曲率直线地上升到上述最大曲率、从上述第一中点到上述经由点使上述曲率直线地下降到零的三角形的第一假想图形的面积即第一假想面积进行计算；

第一面积比较部，对上述第一假想面积计算部计算出的上述第一假想面积和与上述角度计算部计算出的上述第一角度相等的面积即第一实际面积进行大小比较；

第一图形计算部，在上述第一面积比较部判断为上述第一假想面积比上述第一实际面积大的情况下，以上述第一假想图形所表示的三角形的相似形计算出与上述第一实际面积成为相等的第一图形，在上述第一面积比较部判断为上述第一假想面积比上述第一实际面积小的情况下，以具有维持上述最大曲率而行驶的距离区间的梯形计算出与上述第一实际面积成为相等的第一图形；

第二假想面积计算部，在上述行驶距离的轴上在上述经由点与上述目标位置或上述第二最大距离之间假想第二中点，对从上述经由点到上述第二中点使上述曲率直线地上升到上述最大曲率、从上述第二中点到上述目标位置或上述第二最大距离使上述曲率直线地下降到零的三角形的第二假想图形的面积即第二假想面积进行计算；

第二面积比较部，对上述第二假想面积计算部计算出的上述第二假想面积和与上述角度计算部计算出的上述第二角度相等的面积即第二实际面积进行大小比较；以及

第二图形计算部，在上述第二面积比较部判断为上述第二假想面积比上述第二实际面积大的情况下，以上述第二假想图形所表示的三角形的相似形计算出与上述第二实际面积成为相等的第二图形，在上述第二面积比较部判断为上述第二假想面积比上述第二实际面积小的情况下，以具有维持上述最大曲率而行驶的距离区间的梯形计算出与上述第二实际面积成为相等的第二图形。

4.如权利要求3所述的移动路线生成装置，其特征在于，

还具有消息输出部，在上述第一图形计算部或者上述第二图形计算部即使通过上述梯形的图形也无法计算出与上述实际面积相等的图形的情况下，上述消息输出部输出错误消息。

5.如权利要求1至4中任一项所述的移动路线生成装置，其特征在于，

在进行了指示上述移动路线的设定的操作时，上述角度计算部执行上述图形生成部以及上述路线设定部的处理。

6.如权利要求5所述的移动路线生成装置，其特征在于，

还具有脱离检测部，该脱离检测部在上述移动路线被设定后，对车辆位置已从该移动路线脱离这一情况进行检测，

由上述脱离检测部检测到上述脱离时，上述角度计算部再次执行上述图形生成部以及上述路线设定部的处理。

7.一种移动路线生成方法，其特征在于，具有：

第一步骤，移动路线生成装置的角度计算部对目标位置处的车辆的行进方向相对于当前位置处的车辆的行进方向所成的角度进行计算；

第二步骤，上述移动路线生成装置的图形生成部，将与上述车辆的转向角对应的行驶轨迹的曲率以及上述车辆的行驶距离作为两个轴，将与上述当前位置到上述目标位置的行驶轨迹相对应地生成的图形的面积成为与上述角度计算部计算出的角度相等、且以基于上述车辆能够控制的最大转向角的行驶轨迹所成的最大曲率为上限作为条件，生成图形；以及

第三步骤，上述移动路线生成装置的路线设定部将由上述图形生成部生成的图形所表示的行驶轨迹设定为上述车辆的移动路线，

在上述第二步骤中，将从上述当前位置到上述目标位置的直线距离作为最小距离，将经由前方半直线和后方半直线所成的交点从上述当前位置到上述目标位置折线地移动的情况下的距离作为最大距离，上述图形生成部以从上述当前位置到上述目标位置的行驶距离收敛于上述最小距离到上述最大距离的范围内的方式生成图形，其中，上述前方半直线是沿着上述当前位置处的上述车辆的轴线的半直线，上述后方半直线是沿着上述目标位置处的上述车辆的轴线的半直线，

在生成图形时，

通过假想面积计算部，在上述行驶距离的轴上在上述当前位置与上述目标位置或上述最大距离之间假想中点，对从上述当前位置到上述中点使上述曲率直线地上升到上述最大曲率、从上述中点到上述目标位置或上述最大距离使上述曲率直线地下降到零的三角形的假想图形的面积即假想面积进行计算，

通过面积比较部，对上述假想面积计算部计算出的上述假想面积和与上述角度计算部计算出的角度相等的面积即实际面积进行大小比较，

通过图形计算部，在上述面积比较部判断为上述假想面积比上述实际面积大的情况下，以上述假想图形所表示的三角形的相似形计算出与上述实际面积成为相等的图形，在上述面积比较部判断为上述假想面积比上述实际面积小的情况下，以具有维持上述最大曲率而行驶的距离区间的梯形计算出与上述实际面积成为相等的图形。

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