CN109501803A - 车辆的行驶控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够降低车道变更控制的执行时和结束时的不适感的车辆的行驶控制装置。行驶控制装置(1)具备：车道变更控制部(11)、导航装置(21)和外部环境识别装置(31)。车道变更控制部(11)包括：生成第一路径的第一路径生成部(112)和生成第二路径的第二路径生成部(113)。第一路径生成部(112)算出第一目标移动量L1，并且使用第一目标移动量L1和第一加加速度Xj1生成第一路径。第二路径生成部(113)算出第二目标移动量L2，并且使用第二目标移动量L2和第二加加速度Xj2生成第二路径。

Description

车辆的行驶控制装置
技术领域
本发明涉及进行包括车道变更控制的自动驾驶控制的车辆的行驶控制装置。
背景技术
近年来，对于汽车等车辆，开发了使本车辆向相邻车道变更车道的车道变更控制的技术。车道变更控制例如在车道维持(车道保持)控制的执行中，根据驾驶员的指示来执行。
在日本专利第2989651号公报中公开了确定距离白线预定距离的地点作为目标点，对以目标点为基准而生成行驶路径的行驶车道的变更进行控制的技术。另外，在日本专利第3740787号公报中公开了设定在直到车道变更结束为止的期间变化的车辆的横向变位的参照值，使车辆变更车道的技术。
在日本专利第5920139号公报中公开了如下的技术，即，对想要从第一车道向第二车道变更车道的本车辆的行驶进行辅助的行驶辅助装置，在前方车辆或后方车辆在第二车道上行驶的状况下，以使车间距离成为预定距离以上的方式重新计算暂时算出的目标轨道。另外，在日本特开2015-174494号公报中公开了基于与在本车道上行驶的前方车辆、在相邻车道上行驶的前方车辆以及后方车辆之间的相对距离成为预定的设定距离以上的本车辆的加速度，来设定车道变更的终端点的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第2989651号公报
专利文献2：日本专利第3740787号公报
专利文献3：日本专利第5920139号公报
专利文献4：日本特开2015-174494号公报
发明内容
技术问题
通常，车辆的宽度方向上的加速度的变化会给驾驶员、同乘人带来不适感。因此，在执行车道变更控制时，需要使车辆的宽度方向上的加速度的变化变得缓慢的操作。但是，以往，针对这样的操作，尚未进行充分研究。
另外，通常车道变更的目标路径的终点被设定为相邻车道的宽度方向上的中央。因此，在车道变更控制的执行中，如果相邻车道的宽度发生变化，则车道变更在与相邻车道的宽度方向上的中央不同的位置结束。因此，在车道变更控制结束后，在自动地再次开始进行车道维持控制的情况下，如果车道变更在与相邻车道的宽度方向上的中央不同的位置结束，则无法顺畅地转移到车道维持控制，可能给驾驶员、同乘人带来不适感。
因此，本发明的目的在于提供能够降低车道变更控制的执行时和结束时的不适感的车辆的行驶控制装置。
技术方案
本发明的一个方式的车辆的行驶控制装置具备：车道变更控制部，其执行车道变更控制，上述车道变更控制是使车辆从行驶中的第一车道变更到与上述第一车道相邻的第二车道；位置检测机构，其检测上述车辆的位置；以及车道检测机构，其检测上述第一车道和上述第二车道，上述车道变更控制部包括生成第一路径的第一路径生成部和生成第二路径的第二路径生成部，上述第一路径是上述第一车道中的上述车辆的目标路径；上述第二路径是上述第二车道中的上述车辆的目标路径，上述第一路径生成部使用上述位置检测机构的检测结果和上述车道检测机构的检测结果，算出第一目标移动量，并且使用上述第一目标移动量和第一加加速度来生成上述第一路径，其中，上述第一目标移动量是使上述车辆沿着上述第一路径移动时的上述车辆在上述第一车道的宽度方向上的移动量，上述第一加加速度是上述第一路径中的上述车辆在上述第一车道的宽度方向上的加速度的变化率，上述第二路径生成部使用上述位置检测机构的检测结果和上述车道检测机构的检测结果，算出第二目标移动量，并且使用上述第二目标移动量和第二加加速度来生成上述第二路径，其中，上述第二目标移动量是使上述车辆沿着上述第二路径移动时的上述车辆在上述第二车道的宽度方向上的移动量，上述第二加加速度是上述第二路径中的上述车辆在上述第二车道的宽度方向上的加速度的变化率。
发明效果
根据本发明，能够提供可以降低车道变更控制的执行时和结束时的不适感的车辆的行驶控制装置。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的车辆的行驶控制装置的构成的说明图。
图2是表示本发明的实施方式中的车道变更控制部的构成的说明图。
图3是表示本发明的实施方式中的路径生成顺序的流程图。
图4是示意地表示本发明的实施方式中的第一加加速度和第二加加速度的说明图。
图5是示意地表示本发明的实施方式中的第一路径的说明图。
图6是示意地表示本发明的实施方式中的第二路径的说明图。
图7是示意地表示本发明的实施方式中的第二车道的宽度变化的情况下的第二路径的说明图。
图8是表示本发明的实施方式中的第一加加速度和第二加加速度的一个例子的特性图。
图9是表示本发明的实施方式中的车辆在车道的宽度方向上的加速度的一个例子的特性图。
图10是表示本发明的实施方式中的车辆在车道的宽度方向上的速度的一个例子的特性图。
图11是表示本发明的实施方式中的车辆在车道的宽度方向上的位置的一个例子的特性图。
图12是用于说明本发明的实施方式中的使用前行车辆信息来校正第一路径的方法的说明图。
图13是用于说明本发明的实施方式中的使用前行车辆信息来校正第一路径的方法的说明图。
图14是示意地表示本发明的实施方式中的车辆在车道的宽度方向上的速度的说明图。
图15是表示本发明的实施方式中的道路曲率与增益之间的关系的一个例子的特性图。
符号说明
1…行驶控制装置
10…行驶控制部
11…车道变更控制部
12…车道维持控制部
21…导航装置
22…接收器
31…外部环境识别装置
32…照相机装置
41…转向控制装置
51…开关组
60…通信总线
70…车辆
81…第一车道
82…第二车道
90…前行车辆
111…车道变更判定部
112…第一路径生成部
113…第二路径生成部
114…指示值生成部
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。首先，参照图1对本发明的实施方式的车辆的行驶控制装置的构成进行说明。图1是表示车辆的行驶控制装置的构成的说明图。
如图1所示，行驶控制装置1具备行驶控制部10、导航装置21、外部环境识别装置31和转向控制装置41。行驶控制部10、导航装置21、外部环境识别装置31和转向控制装置41介由形成车载网络的通信总线60相互连接。
行驶控制部10是进行包括自动驾驶控制的车辆的主要控制的控制部，上述自动驾驶控制以使车辆沿着目标路径自动行驶的方式进行控制。作为行驶控制部10所进行的控制，有控制车辆的发动机的驾驶状态的发动机控制、控制四个车轮的制动装置的制动控制、控制设置于车辆的转向系统的电动助力转向马达的转向控制等。
导航装置21具有接收器22和存储有道路地图信息的未图示的存储机构，该接收器22接收来自包括GPS的全球导航卫星系统(GNSS：Global Navigation Satellite System)等定位卫星的位置信息。导航装置21基于由接收器22接收到的来自定位卫星的位置信息来获取车辆位置信息(纬度、经度等坐标)，并且基于车辆位置信息和道路地图信息来获取车辆所行驶的道路和相邻的道路的曲率、车道宽度、路肩宽度等道路形状的信息。这些信息介由通信总线60输出到行驶控制部10和/或未图示的显示装置等。
外部环境识别装置31具有识别车辆的外部环境的功能，具体而言，具有识别车辆所行驶的道路的白线等车道划分线、存在于道路上和道路的周围的物体的存在、位置和移动等的功能。车辆的外部环境通过与外部环境识别装置31连接的传感器来识别。作为传感器，例如可以使用立体照相机、单眼照相机、彩色照相机等照相机装置32。在使用照相机装置32的情况下，外部环境识别装置31通过对由照相机装置32拍摄到的图像实施图像处理等来识别外部环境。外部环境的识别结果介由通信总线60向行驶控制部10输出。应予说明，作为传感器，除了可以使用照相机装置32以外，还可以使用毫米波雷达、激光雷达等雷达装置。
行驶控制装置1还具备检测车辆的位置的位置检测机构以及检测后述的第一车道与第二车道的车道检测机构。在本实施方式中，导航装置21和外部环境识别装置31对应于位置检测机构和车道检测机构。车辆的位置和第一车道和第二车道基于由导航装置21获取到的信息和外部环境识别装置31的识别结果中的至少一个而被检测。应予说明，作为使用外部环境识别装置31的识别结果来检测车辆的位置的方法，例如有通过算出从车辆到车道划分线的距离来检测车辆在行驶中的道路上的位置的方法。
行驶控制部10基于由导航装置21获取到的信息和/或外部环境识别装置31的识别结果，来执行与障碍物等的碰撞防止控制、恒速行驶控制、跟随行驶控制、车道维持(车道保持)控制、车道脱离防止控制、车道变更控制等驾驶辅助控制、使这些控制协调的自动驾驶控制。应予说明，在以下的说明中，车道维持控制和车道变更控制分别包括作为驾驶辅助控制而被执行的情况以及作为自动驾驶控制而被执行的情况这两方。
在转向控制装置41连接有检测由驾驶员向方向盘输入的转向扭矩的未图示的转向扭矩传感器。转向控制装置41根据由转向扭矩传感器检测到的转向扭矩来控制电动助力转向马达。另外，转向控制装置41在包括车道维持控制和车道变更控制的自动驾驶控制的执行中，基于从行驶控制部10输出的转向控制信号，以使车辆沿着目标路径进行自动行驶的方式控制电动助力转向马达。
在行驶控制部10连接有用于各种设定和操作的开关组51。开关组51由使方向指示器工作的转向信号开关、用于执行和解除恒速行驶控制、跟随行驶控制、车道维持控制、车道脱离防止控制和车道变更控制的开关，用于执行和解除使这些控制协调的自动驾驶控制的开关、设定车速、车间距离、车间时间(inter-vehicle time)和限制速度等的开关等构成。
接下来，参照图1对行驶控制部10进行详细说明。行驶控制部10具备车道变更控制部11和车道维持控制部12。由于行驶控制部10是行驶控制装置1的一部分，所以也可以说行驶控制装置1具备车道变更控制部11和车道维持控制部12。以下，将车辆当前行驶的车道称为第一车道，将与第一车道相邻的车道称为第二车道。车道变更控制部11执行使车辆从第一车道变更到第二车道的车道变更控制。车道维持控制部12执行将车辆维持在第一车道内的车道维持控制。
对于车道变更控制而言，例如在车道维持控制的执行中，通过驾驶员打开用于执行车道变更控制的开关(以下，称为执行开关)而执行。如果使执行开关打开，则车道维持控制停止，执行车道变更控制。如果车辆从第一车道移动到第二车道而车道变更结束，则车道变更控制结束，再次开始车道维持控制。在再次开始后的车道维持控制中，将移动后的第二车道识别为第一车道。
接下来，参照图2对车道变更控制部11进行详细说明。图2是表示车道变更控制部11的构成的说明图。车道变更控制部11包括车道变更判定部111、第一路径生成部112、第二路径生成部113和指示值生成部114。
车道变更判定部111在驾驶员将上述执行开关打开时，执行判定是否能够执行车道变更的判定处理。针对判定处理的内容，在后面进行说明。应予说明，在车道维持控制的执行中，在判定为无法执行车道变更的情况下，继续车道维持控制。
第一路径生成部112生成第一车道中的作为车辆的目标路径的第一路径。第二路径生成部113生成第二车道中的作为车辆的目标路径的第二路径。
指示值生成部114基于由第一路径生成部112生成的第一路径的信息和由第二路径生成部113生成的第二路径的信息，生成车道变更控制所需要的指示值。
作为指示值，例如生成转向角的目标值。具体而言，指示值生成部114根据基于道路曲率和目标路径的曲率的前馈控制、基于车辆相对于车道的横摆角和车辆相对于目标路径的横摆角的反馈控制、以及基于车辆在车道的宽度方向上的位置和车道的宽度方向上的目标路径的位置的反馈控制，来生成转向角的目标值。
车道变更控制部11基于上述的指示值(转向角的目标值)输出转向控制信号。转向控制装置41基于上述的转向控制信号，以执行车道变更控制的方式控制电动助力转向马达。
接下来，参照图3，对用于生成第一路径和第二路径的一系列的顺序进行详细说明。图3是表示包括用于生成第一路径和第二路径的一系列的顺序的路径生成顺序的流程图。在路径生成顺序中，首先，进行通过车道变更判定部111判定是否有执行车道变更控制的意图这一驾驶员的意图的意图判定处理(步骤S11)。具体而言，在检测到上述执行开关打开的情况下，车道变更判定部111判定为有执行车道变更控制的意图。另外，在检测到上述执行开关关断的情况下，车道变更判定部111判定为没有执行车道变更控制的意图。意图判定处理在每个预定的周期反复执行。
在意图判定处理(步骤S11)中判定为有执行车道变更控制的意图的情况下(是)，接下来，进行通过车道变更判定部111判定是否能够执行车道变更的判定处理(步骤S12)。在本实施方式中，判定处理通过车道变更判定部111获取外部环境识别装置31的识别结果来进行。在判定处理中判定为无法执行车道变更的情况下(否)，回到步骤S11。作为判定为无法执行车道变更的例子，有通过外部环境识别装置31识别到在车道变更的目标路径上和其附近存在其他车辆的情况和/或不存在第二车道或者无法识别到第二车道的情况等。
在判定处理(步骤S12)中判定为能够执行车道变更的情况下(是)，接下来，进行通过第一路径生成部112算出第一目标移动量L1的处理(步骤S13)，上述第一目标移动量L1是使车辆沿着第一路径移动时的车辆在第一车道的宽度方向上的移动量。该算出处理使用位置检测机构的检测结果和车道检测机构的检测结果来进行。在本实施方式中，第一路径生成部112获取导航装置21的检测结果和外部环境识别装置31的识别结果中的至少一个，对车辆的位置和第一车道与第二车道的交界(以下，称为车道交界)的位置进行确定，算出从车辆到车道交界为止的距离作为第一目标移动量L1。车辆的位置例如是车辆的车宽度方向的中心上的任意的位置。应予说明，第一目标移动量L1在后面说明的图5中示出。
在路径生成顺序中，接下来，进行如下处理(步骤S14)，即，通过第一路径生成部112获取在第一车道中，在本实施方式中的车辆(以下，还记为本车辆)的前方行驶的前行车辆的信息。前行车辆可以通过外部环境识别装置31识别。在存在前行车辆的情况下，第一路径生成部112通过外部环境识别装置31至少获取本车辆与前行车辆的相对速度和车间距离的信息。
在路径生成顺序中，接下来，进行通过第一路径生成部112获取当前的第一车道的曲率的信息(以下，称为道路曲率信息)的处理(步骤S15)。在本实施方式中，第一路径生成部112从导航装置21和外部环境识别装置31中的至少一个获取道路曲率信息。
在路径生成顺序中，接下来，进行通过第一路径生成部112生成第一路径的第一路径生成处理(步骤S16)。在第一路径生成处理中，第一路径生成部112使用第一目标移动量L1和第一加加速度来生成第一路径，所述第一加加速度是第一路径中的车辆在第一车道的宽度方向上的加速度的变化率。在本实施方式中，第一路径生成部112通过依次算出位于第一车道中的车辆的目标路径上的多个第一目标点来生成第一路径。第一路径也是将多个第一目标点连结而得到的曲线。应予说明，多个第一目标点中的每一个第一目标点与经过预定时间之后的车辆的将来的位置相对应。预定时间例如为1秒。
多个第一目标点包括规定第一路径的终点的第一终点规定点。通过算出第一终点规定点，从而结束第一路径的生成。
另外，在第一路径生成处理中，第一路径生成部112使用在步骤S14中获取到的前行车辆信息和在步骤S15中获取到的道路曲率信息，校正如上所述生成的第一路径。针对第一路径的生成方法和校正方法，在后面进行详细说明。
在路径生成顺序中，接下来，进行如下处理(步骤S17)，即，通过第二路径生成部113，算出第二目标移动量L2，上述第二目标移动量L2是使车辆沿着第二路径移动时的车辆在第二车道的宽度方向上的移动量。在本实施方式中，第二路径生成部113在第一路径生成部112算出第一终点规定点之后算出第二目标移动量L2。
算出第二目标移动量L2的处理使用位置检测机构的检测结果和车道检测机构的检测结果来进行。在本实施方式中，第二路径生成部113获取导航装置21的检测结果和外部环境识别装置31的识别结果中的至少一个，来确定车辆的位置、车道交界的位置、以及第二车道中的位于与车道交界相反侧的一端的车道划分线的位置，算出第二车道的宽度W和从车辆到车道划分线为止的距离D。然后，第二路径生成部113算出从距离D中减去宽度W的1/2而得到的值(D-W/2)作为第二目标移动量L2。应予说明，宽度W和距离D在后面说明的图6和图7中示出。
应予说明，如上所述，包括第一终点规定点的多个第一目标点与经过预定时间之后的车辆的将来的位置相对应。因此，在算出第一终点规定点的时刻，车辆没有到达第一终点规定点即车道交界。因此，距离D比宽度W的1/2大。
在路径生成顺序中，接下来，进行通过第二路径生成部113生成第二路径的第二路径生成处理(步骤S18)。在第二路径生成处理中，第二路径生成部113使用第二目标移动量L2和第二加加速度来生成第二路径，所述第二加加速度为第二路径中的车辆在第二车道的宽度方向上的加速度的变化率。在本实施方式中，第二路径生成部通过依次算出位于车辆在第二车道中的目标路径上的多个第二目标点，来生成第二路径。第二路径也是将多个第二目标点连结而得到的曲线。应予说明，多个第二目标点中的每一个第二目标点与经过预定时间之后的车辆的将来的位置相对应。预定时间例如为1秒。
多个第二目标点包括规定第二路径的终点的第二终点规定点。第二终点规定点的第二车道的宽度方向上的位置是第二车道的宽度方向上的中央。通过算出第二终点规定点，从而结束第二路径的生成。针对第二路径的生成方法，在后面进行详细说明。
通过第二路径生成部113算出第二终点规定点，从而结束用于生成第一路径和第二路径的一系列的顺序，回到步骤S11。
接下来，对第一路径和第二路径的生成方法进行详细说明。首先，对在生成第一路径和第二路径时使用的参数进行说明。在本实施方式中，在生成第一路径和第二路径时，使用与时间具有对应关系的参数t。
参数t如下定义。在使车辆按照第一路径移动的情况下，任意时刻下的参数t为t＝(Yint1/Ly1)×Tt1。这里，Yint1是从车辆开始沿着第一路径移动之后到上述任意时刻为止的、车辆在第一车道的行进方向上的移动量。Ly1是在第一车道的行进方向上的第一路径的长度。Tt1是使车辆从第一路径的起点移动到第一路径的终点所需要的时间。从上述的定义可以理解，第一路径的起点的t的值为0，第一路径的终点的t的值为Tt1。应予说明，Ly1、Tt1可以是预先规定的值，也可以是与车速和/或第一目标移动量L1等相对应，基于预先规定的对应关系而变化。
另外，在使车辆按照第二路径移动的情况下，任意时刻下的参数t为t＝Tt1+(Yint2/Ly2)×Tt2。这里，Yint2是从车辆开始沿着第二路径移动之后到上述任意时刻为止的、车辆在第二车道的行进方向上的移动量。Ly2是在第二车道的行进方向上的第二路径的长度。Tt2是使车辆从第二路径的起点移动到第二路径的终点所需要的时间。从上述的定义可以理解，第二路径的起点的t的值为Tt1，第二路径的终点的t的值为Tt1+Tt2。应予说明，Ly2、Tt2可以是预先规定的值，也可以是与车速和/或第二目标移动量L2等相对应，基于预先规定的对应关系而变化。
接下来，参照图4对第一路径和第二路径的生成方法进行具体说明。图4是示意地表示第一加加速度和第二加加速度的说明图。在图4中，横轴表示参数t，纵轴表示第一加加速度Xj1和第二加加速度Xj2。应予说明，在图4中，将第一加加速度Xj1和第二加加速度Xj2的负的方向作为从第一车道朝向第二车道的方向，将第一加加速度Xj1和第二加加速度Xj2的正的方向作为从第二车道朝向第一车道的方向。
另外，在图4中，符号T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7表示用多个期间将从开始车道变更控制起到结束车道变更控制为止的期间进行划分时的参数。T3表示从第一路径切换到第二路径的时间。应予说明，T3＝Tt1。T7表示车道变更控制结束的时间。应予说明，T7＝Tt1+Tt2。
在以下的说明中，第二车道的宽度方向与第一车道的宽度方向一致。另外，将第一车道的宽度方向与第二车道的宽度方向记为宽度方向X。应予说明，宽度方向X在后面说明的图5～图7中示出。
首先，对第一路径的生成方法进行说明。在本实施方式中，如下规定用于生成第一路径的第一加加速度Xj1。第一加加速度Xj1通过以参数t为变量的函数表示，与t相对应地变化。在此，如图4所示，利用T1、T2(0＜T1＜T2＜T3)，将从t＝0到t＝T3为止的期间分割成三个期间。在本实施方式中，在三个期间中的每一个期间，由以t为变量的一次函数表示第一加加速度Xj1。具体而言，第一加加速度Xj1由下述的式(1)～(3)表示。
Xj1＝-A×t(0≤t≤T1)…(1)
Xj1＝A×t-2A×T1(T1＜t≤T2)…(2)
Xj1＝-A×t+2A×(T2-T1)(T2＜t≤T3)…(3)
应予说明，在式(1)～(3)中，A为常数，A＞0。
在此，将使车辆沿着第一路径移动时的、宽度方向X上的车辆的位置、车辆的速度和车辆的加速度分别用符号X1、Xv1、Xa1表示。速度Xv1和加速度Xa1的正负方向与第一加加速度Xj1的正负方向相同。从t＝0到t＝T3为止的宽度方向X上的移动距离与第一目标移动量L1相等。另外，上述的移动距离通过在0≤t≤T3的区间对速度Xv1进行积分而得到。速度Xv1通过对第一加加速度Xj1进行二重积分而得到。根据这些条件，能够算出式(1)～(3)中的A。在本实施方式中，第一路径生成部112通过求解由下述的式(4)表示的方程式，从而算出式(1)～(3)中的A。
∫Xv1·dt＝∫(∫∫Xj1·dtdt)·dt＝L1…(4)
应予说明，在式(4)中，“∫Xv1·dt”的积分区间为0≤t≤T3。另外，“∫∫Xj1·dtdt”为不定积分。
通过算出式(1)～(3)中的A来确定第一加加速度Xj1。如式(4)所示，在本实施方式中，使用第一目标移动量L1算出第一加加速度Xj1。
应予说明，为了根据式(4)算出A，除了需要第一目标移动量L1以外，还需要T1、T2、T3。T1、T2、T3可以是预先规定的值，也可以是与车速和/或第一目标移动量L1等相对应，基于预先规定的对应关系而变化。特别是，T3即Tt1可以使用利用第一目标移动量L1和预先规定的速度Xv1的绝对值的最大值而算出的值。速度Xv1的绝对值的最大值可以是预先规定的值，也可以根据第一目标移动量L1，基于预先规定的对应关系而变化。针对使用第一目标移动量L1和速度Xv1的绝对值的最大值而算出T3的方法，在后面进行说明。
如上所述，在本实施方式中，第一路径生成部112通过依次算出位于第一车道中的车辆的目标路径上的多个第一目标点来生成第一路径。多个第一目标点中的每一个第一目标点的宽度方向X上的位置使用如上所述算出的第一加加速度Xj1来计算。具体而言，例如通过对第一加加速度Xj1进行三重积分，从而求出以参数t为变量的位置X1的函数，基于该函数，算出宽度方向X上的位置。
应予说明，如果算出多个第一目标点中的每一个第一目标点的在宽度方向X上的位置，则基于车辆的行进方向的速度等，规定多个第一目标点中的每一个第一目标点的在第一车道的行进方向上的位置。其结果，确定出多个第一目标点中的每一个第一目标点的位置。这样，在本实施方式中，通过算出多个第一目标点中的每一个第一目标点的在宽度方向X上的位置，从而生成第一路径。
图5示意地示出如上所述生成的第一路径。在图5中，符号70表示本车辆，符号81表示第一车道，符号82表示第二车道。另外，符号L81表示第一车道81的车道中央线，符号L82表示第二车道82的车道中央线，符号L83表示与车道交界相对应的虚设的曲线，符号L84表示位于第二车道82上的与车道交界相反侧的一端的车道划分线。
在此，如图5所示，第一终点规定点由符号P12表示，第一路径的起点由符号P11表示。第一终点规定点P12位于虚设的曲线L83上。另外，在图5中，标注有符号L101的曲线将起点P11与第一终点规定点P12连结。曲线L101与第一路径相对应。
接下来，对第二路径的生成方法进行说明。在本实施方式中，如下规定用于生成第二路径的第二加加速度Xj2。第二加加速度Xj2由以参数t为变量的函数表示，与t相对应地变化。在此，如图4所示，利用T4、T5、T6(T3＜T4＜T5＜T6＜T7)，将从t＝T3到t＝T7的期间分割为4个期间。在本实施方式中，在4个期间中的每一个期间，第二加加速度Xj2由以t为变量的一次函数表示。具体而言，第二加加速度Xj2由下述的式(5)～(8)表示。
Xj2＝B×τ(0≤τ≤τ4)…(5)
Xj2＝-C×τ+(B+C)×τ4(τ4＜τ≤τ5)…(6)
Xj2＝D×τ-(C+D)×τ5+(B+C)×τ4(τ5＜τ≤τ6)…(7)
Xj2＝E×τ+(D-E)×τ6-(C+D)×τ5+(B+C)×τ4
(τ6＜τ≤τ7)…(8)
应予说明，在式(5)～(8)中，B、C、D、E均为常数，B＞0、C＞0、D＞0、E＞0。另外，在式(5)～(8)中，为了容易理解，在T3中，使用其值为0的参数τ(τ＝t-T3)来代替参数t。另外，τ4＝T4-T3，τ5＝T5-T3，τ6＝T6-T3，τ7＝T7-T3。
在此，将使车辆沿第二路径移动时的、宽度方向X上的车辆的位置、车辆的速度和车辆的加速度分别由符号X2、Xv2、Xa2表示。速度Xv2和加速度Xa2的正负方向与第二加加速度Xj2的正负方向相同。从t＝T3到t＝T7为止的在宽度方向X上的移动距离与第二目标移动量L2相等。另外，上述的移动距离是使通过将速度Xv2在T3≤t≤T7的区间进行积分而得到的值与基于t＝T3中的速度Xv2而得到的移动距离、基于t＝T3中的加速度Xa2而得到的移动距离相加而得到的。速度Xv2是通过对第二加加速度Xj2进行二重积分而得到。t＝T3中的速度Xv2和加速度Xa2分别与t＝T3中的速度Xv1和加速度Xa1相等。
t＝T7中的速度Xv2为0。另外，t＝T7中的速度Xv2是通过使将加速度Xa2在T3≤t≤T7的区间进行积分而得到的值与基于t＝T3中的速度Xv2、t＝T3中的加速度Xa2而得到的t＝T7中的速度相加而得到。加速度Xa2是通过对第二加加速度Xj2进行一重积分而得到。
t＝T7中的加速度Xa2为0。另外，t＝T7中的加速度Xa2是通过使将第二加加速度Xj2在T3≤t≤T7的区间积分而得到的值与t＝T3中的加速度Xa2相加而得到。
t＝T7中的第二加加速度Xj2为0。根据这些条件，能够算出式(5)～(8)中的B、C、D、E。在本实施方式中，第二路径生成部113通过求解由下述的式(9)～(12)表示的方程式，算出式(5)～(8)中的B、C、D、E。
∫Xv2·dt+τ7×Xv1T3+τ72×Xa1T3/2＝L2
∫(∫∫Xj2·dtdt)·dt＝L2-τ7×Xv1T3-τ72×Xa1T3/2…(9)
∫Xa2·dt+Xv1T3+τ7×Xa1T3＝0
∫(∫Xj2·dt)·dt＝-Xv1T3-τ7×Xa1T3…(10)
∫Xj2·dt+Xa1T3＝0∫Xj2·dt＝-Xa1T3…(11)
Xj2T7＝0…(12)
应予说明，在式(9)～(11)中，“∫Xv2·dt”、“∫Xa2·dt”和“∫Xj2·dt”的各自的积分区间均为T3≤t≤T7。另外，在式(9)和(10)中，“∫∫Xj2·dtdt”和“∫Xj2·dt”为不定积分。另外，在式(9)～(11)中，Xv1T3表示t＝T3中的速度Xv1，Xa1T3表示t＝T3中的加速度Xa1。另外，在式(12)中，Xj2T7表示t＝T7中的第二加加速度Xj2，通过向式(8)中的τ代入τ7而得到。
通过算出式(5)～(8)中的B、C、D、E，从而确定第二加加速度Xj2。如式(9)～(12)所示，在本实施方式中，第二加加速度Xj2使用第二目标移动量L2而算出。
应予说明，为了通过式(9)～(12)算出B、C、D、E，除了需要第二目标移动量L2以外，还需要速度Xv1T3、加速度Xa1T3和T3、T4、T5、T6、T7。速度Xv1T3和加速度Xa1T3使用第一加加速度Xj1算出。T3、T4、T5、T6、T7可以是预先规定的值，也可以根据车速和/或第二目标移动量L2等，基于预先规定的对应关系而变化。特别是，T7可以使用利用第二目标移动量L2和预先规定的速度Xv2的绝对值的最大值而算出的值。速度Xv2的绝对值的最大值与速度Xv1的绝对值的最大值相等。使用第二目标移动量L2和速度Xv1的绝对值的最大值而算出T7的方法与使用第一目标移动量L1和速度Xv1的绝对值的最大值而算出T3的方法相同。
如上所述，在本实施方式中，第二路径生成部113通过依次算出位于第二车道中的车辆的目标路径上的多个第二目标点来生成第二路径。多个第二目标点中的每一个第二目标点的在宽度方向X上的位置使用如上所述算出的第二加加速度Xj2而算出。具体而言，例如，通过对第二加加速度Xj2进行三重积分，从而求出以参数t为变量的位置X2的函数，基于该函数，算出宽度方向X上的位置。
应予说明，如果算出多个第二目标点中的每一个第二目标点的在宽度方向X上的位置，则基于车辆的行进方向的速度等，规定多个第二目标点中的每一个第二目标点的第二车道82的行进方向上的位置。其结果，确定多个第二目标点的位置。这样，在本实施方式中，通过算出多个第二目标点中的每一个第二目标点的在宽度方向X上的位置，从而生成第二路径。
图6示意性地示出如上所述生成的第二路径。在此，如图6所示，第二终点规定点由符号P22表示，第二路径的起点由符号P21表示。第二终点规定点P22位于第二车道82的车道中央线L82上。起点P21是与第一终点规定点P12(参照图5)相同的点。另外，在图6中，标注有符号L102的曲线将起点P21与第二终点规定点P22连结。曲线L102与第二路径相对应。
图7示意性地示出第二车道82的宽度W变化的情况下的第二路径。如上所述，在本实施方式中，第二路径生成部113在第一路径生成部112算出第一终点规定点P12(参照图5)之后，算出第二目标移动量L2。即，第二路径生成部113在第一终点规定点P12算出之后获取导航装置21的检测结果与外部环境识别装置31的识别结果中的至少一个，算出第二车道82的宽度W，基于该宽度W，算出第二目标移动量L2。因此，在算出第二目标移动量L2的时刻能够确定变化后的宽度W的情况下，与图6所示的情况同样地，可以将第二终点规定点P22规定到第二车道82的车道中央线L82上。
在此，参照图8～图11，对第一加加速度Xj1和第二加加速度Xj2的一个例子以及基于该第一加加速度Xj1和第二加加速度Xj2算出的加速度Xa1、Xa2、速度Xv1、Xv2和位置X1、X2进行说明。图8是表示第一加加速度Xj1和第二加加速度Xj2的一个例子的特性图。图9是表示加速度Xa1、Xa2的一个例子的特性图。图10是表示速度Xv1、Xv2的一个例子的特性图。图11是表示位置X1、X2的一个例子的特性图。应予说明，在图11中，将车道变更开始时刻的位置设为0，用负的值表示从第一车道81朝向第二车道82的方向的位置。如图9所示，在本实施方式中，加速度Xa1、Xa2的变化缓慢。
接下来，参照图12和图13对使用前行车辆信息来校正第一路径的方法进行说明。图12和图13是用于说明前行车辆存在情况下的第一路径的校正方法的说明图。在图12和图13中，符号90表示前行车辆。前行车辆90在第一车道81中，在本车辆70的前方行驶。
如上所述，在路径生成顺序中，进行利用第一路径生成部112获取前行车辆90的信息的处理(图3中的步骤S14)。第一路径生成部112使用获取到的前行车辆90的信息来校正第一路径。
以下，对第一路径的校正方法进行说明。在第一路径的校正方法中，首先，第一路径生成部112算出规定第一路径的终点的初始终点规定点P13和从第一路径切换到第二路径的时间T3。第一路径生成部112可以根据使用第一加加速度Xj1生成多个第一目标点的上述的方法，生成第一终点规定点P12，将所生成的第一终点规定点P12作为初始终点规定点P13。此时，初始终点规定点P13在第一加加速度Xj1算出后被算出。另外，T3可以使用预先规定的值。
或者，第一路径生成部112可以如下算出初始终点规定点P13和T3。在此，将车辆70在宽度方向X上的速度Xv1的绝对值的最大值称为最大横向移动速度。第一路径生成部112首先根据第一目标移动量L1，基于预先规定的对应关系设定最大横向移动速度的初始值Xv1a(Xv1a＞0)。
第一路径生成部112接下来使用第一目标移动量L1和初始值Xv1a算出T3。以下，参照图14，对T3的算出方法进行说明。图14表示速度Xv1、Xv2。在图14中，横轴表示参数t，纵轴表示速度Xv1、Xv2。通过对速度Xv1进行积分来算出使车辆70以速度Xv1移动时的车辆70在宽度方向X上的移动距离。这里，为了简化计算，使用标注有符号100的直线作为速度Xv1。上述的移动距离与第一目标移动量L1相等。根据这些条件，能够算出T3。在本实施方式中，第一路径生成部112根据下述的式(13)算出T3。
T3＝2×L1/Xv1a…(13)
在第一路径的校正方法中，接下来，第一路径生成部112算出本车辆70到达初始终点规定点P13的时刻中的作为本车辆70与前行车辆90之间的车间距离的预测值的预测车间距离Db。预测车间距离Db通过下述的式(14)算出。
Db＝Vr×T3+Da…(14)
应予说明，在式(14)中，Vr是本车辆70与前行车辆90之间的相对速度。另外，Da是预测车间距离Db的算出时刻中的本车辆70与前行车辆90之间的车间距离。
接下来，第一路径生成部112根据预测车间距离Db，基于预先规定的对应关系来设定最大横向移动速度的校正值Xv1b(Xv1b≥Xv1a)。具体而言，在预测车间距离Db小的情况下，与预测车间距离Db大的情况相比，将校正值Xv1b设定得大。应予说明，在不存在前行车辆90的情况下，校正值Xv1b可以与初始值Xv1a相等。
接下来，第一路径生成部112使用校正值Xv1b，算出作为第一车道81的行进方向上的第一路径的长度的车道变更距离Ly。车道变更距离Ly根据下述的式(15)算出。应予说明，在式(15)中，V是本车辆70的行进方向的速度(车速)。
Ly＝V×2×L1/Xv1b…(15)
接下来，第一路径生成部112基于车道变更距离Ly校正第一路径。具体而言，首先，第一路径生成部112使用车道变更距离Ly来设定规定第一路径的终点的校正后终点规定点P14。接下来，第一路径生成部112以使校正后终点规定点P14成为第一终点规定点P12的方式校正第一车道81的行进方向上的位置，并且依次算出多个第一目标点。由此，对第一路径进行校正。
在图12和图13中，标注有符号L103的曲线与校正前的第一路径相对应，标注有符号L104的曲线与校正后的第一路径相对应。在使本车辆70沿着校正后的第一路径(符号L104)移动的情况下，与使本车辆70沿着校正前的第一路径(符号L103)移动的情况相比，本车辆70相对于前行车辆90的横摆角变大。
接下来，参照图15，对使用道路曲率信息校正第一路径的方法进行说明。图15是用于说明利用道路曲率进行的第一路径的校正方法的说明图。如上所述，在路径生成顺序中，进行通过第一路径生成部112获取作为第一车道81的曲率的信息的道路曲率信息的处理(图3中的步骤S15)。第一路径生成部112使用道路曲率信息校正第一路径。进行使用了道路曲率信息的第一路径的校正与无论是否有使用了前行车辆信息的第一路径的校正无关。
以下，以进行使用了前行车辆信息的第一路径的校正的情况为例对使用了道路曲率信息的第一路径的校正方法进行说明。在使用了道路曲率信息的第一路径的校正方法中，首先，第一路径生成部112根据第一车道81的曲率，基于预先规定的对应关系设定用于使车道变更距离Ly变化的增益G。图15表示曲率与增益G之间的关系的一个例子。如图15所示，曲率越大，将增益G设定为越大。
接下来，第一路径生成部112通过使上述的车道变更距离Ly与所设定的增益G相乘来校正车道变更距离Ly。接下来，第一路径生成部112基于校正后的车道变更距离Ly来校正第一路径。基于车道变更距离Ly的第一路径的校正方法与使用了前行车辆信息的第一路径的校正方法相同。
应予说明，在不进行使用了前行车辆信息的第一路径的校正的情况下，第一路径生成部112可以根据第一目标移动量L1设定最大横向移动速度的初始值Xv1a，使用初始值Xv1a来代替校正值Xv1b，根据式(15)算出车道变更距离Ly，基于该车道变更距离Ly校正第一路径。
接下来，对本实施方式的行驶控制装置1的作用和效果进行说明。在本实施方式中，如上所述，使用第一加加速度Xj1生成第一路径，使用第二加加速度Xj2生成第二路径。由此，根据本实施方式，能够以使车辆在宽度方向X上的加速度Xa1、Xa2缓慢变化的方式生成第一路径和第二路径。在本实施方式中，特别是，第一加加速度Xj1和第二加加速度Xj2分别根据与时间具有对应关系的参数t而变化。由此，与第一加加速度Xj1和第二加加速度Xj2与时间无关地为恒定的情况相比，能够使加速度Xa1、Xa2顺利地变化。
另外，在本实施方式中，分别生成第一路径和第二路径。由此，根据本实施方式，即使在执行车道变更控制中第二车道82的宽度W发生变化的情况下，也能够基于变化后的宽度W生成第二路径。在本实施方式中，特别是，第二路径生成部113在第一路径生成部112算出规定第一路径的终点的第一终点规定点P12之后，算出第二目标移动量L2。因此，在本实施方式中，能够基于在第一终点规定点P12算出后确定的宽度W来生成第二路径。由此，根据本实施方式，能够将规定第二路径的终点的第二终点规定点P22的位置设定到第二车道82的车道中央线L82上。其结果，根据本实施方式，在结束车道变更控制后，能够顺畅地转移到车道维持控制。
如上所述，根据本实施方式，能够降低车道变更控制的执行时和结束时的不适感。
以下，对本实施方式中的其他效果进行说明。如上所述，在本实施方式中，分别生成第一路径和第二路径。因此，在本实施方式中，能够根据第一车道81和第二车道82中的前行车辆、第一车道81和第二车道82的曲率，分别校正第一路径和第二路径。具体而言，例如，在第一车道81上存在前行车辆90，在第二车道82上不存在前行车辆的情况下，如上所述，基于与前行车辆90的车间距离的预测值仅校正第一路径。由此，根据本实施方式，能够进一步降低执行车道变更控制时的不适感。
另外，在本实施方式中，在生成第一路径和第二路径时，使用与时间具有对应关系的参数t。参数t使用第一车道的行进方向上的车辆的移动距离Yint1或第二车道的行进方向上的车辆的移动距离Yint2定义。因此，在车速变化的情况下，Yint1、Yint2发生变化，其结果，参数t也变化。根据本实施方式，可以通过使用参数t生成第一路径和第二路径，根据车速使第一路径和第二路径变化，其结果，能够进一步降低执行车道变更控制时的不适感。应予说明，在车速恒定的情况下，参数t与时间相等。
本发明不限于上述的实施方式，在不改变本发明的主旨的范围内可以进行各种变更、改变等。例如，只要满足权利要求的要件，第一加加速度Xj1和第二加加速度Xj2的大小、变化的方式就不限于实施方式所示的例子，是任意的。
另外，可以根据与使用了前行车辆信息的第一路径的校正方法同样的方法来校正第二路径。在校正第二路径的情况下，在第二车道82中，可以基于与在本车辆70的前方或后方行驶的其他车辆之间的车间距离的预测值来校正第二路径。另外，可以利用与使用了道路曲率信息的第一路径的校正方法同样的方法来校正第二路径。

Claims (9)

1.一种车辆的行驶控制装置，其特征在于，具备：
车道变更控制部，其执行车道变更控制，所述车道变更控制是使车辆从行驶中的第一车道变更到与所述第一车道相邻的第二车道；
位置检测机构，其检测所述车辆的位置；以及
车道检测机构，其检测所述第一车道和所述第二车道，
所述车道变更控制部包括生成第一路径的第一路径生成部和生成第二路径的第二路径生成部，所述第一路径是所述第一车道中的所述车辆的目标路径，所述第二路径是所述第二车道中的所述车辆的目标路径，
所述第一路径生成部使用所述位置检测机构的检测结果和所述车道检测机构的检测结果，算出第一目标移动量，并且使用所述第一目标移动量和第一加加速度来生成所述第一路径，其中，所述第一目标移动量是使所述车辆沿着所述第一路径移动时的所述车辆在所述第一车道的宽度方向上的移动量，所述第一加加速度是所述第一路径中的所述车辆在所述第一车道的宽度方向上的加速度的变化率，
所述第二路径生成部使用所述位置检测机构的检测结果和所述车道检测机构的检测结果，算出第二目标移动量，并且使用所述第二目标移动量和第二加加速度来生成所述第二路径，其中，所述第二目标移动量是使所述车辆沿着所述第二路径移动时的所述车辆在所述第二车道的宽度方向上的移动量，所述第二加加速度是所述第二路径中的所述车辆在所述第二车道的宽度方向上的加速度的变化率。
2.根据权利要求1所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，所述第一加加速度和第二加加速度分别根据与时间具有对应关系的参数而变化。
3.根据权利要求2所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，在以多个期间对从开始所述车道变更控制到结束所述车道变更控制为止的期间进行划分时，所述第一加加速度和第二加加速度分别在所述多个期间中的至少1个期间，由以所述参数为变量的一次函数表示。
4.根据权利要求1所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，所述第一加加速度使用所述第一目标移动量而被算出，
所述第二加加速度使用所述第二目标移动量而被算出。
5.根据权利要求1所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，所述第一路径生成部通过依次算出所述第一车道上的位于所述车辆的目标路径上的多个第一目标点来生成所述第一路径，
所述第二路径生成部通过依次算出所述第二车道上的位于所述车辆的目标路径上的多个第二目标点来生成所述第二路径，
所述多个第一目标点中的每个第一目标点在所述第一车道的宽度方向上的位置使用所述第一加加速度而被算出，
所述多个第二目标点中的每个第二目标点在所述第二车道的宽度方向上的位置使用所述第二加加速度而被算出。
6.根据权利要求5所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，所述多个第一目标点包括规定所述第一路径的终点的第一终点规定点，
在所述第一路径生成部算出所述第一终点规定点之后，所述第二路径生成部算出所述第二目标移动量。
7.根据权利要求5所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，所述多个第二目标点包括规定所述第二路径的终点的第二终点规定点，
所述第二终点规定点在所述第二车道的宽度方向上的位置是所述第二车道的宽度方向上的中央。
8.根据权利要求1所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，所述位置检测机构和所述车道检测机构是基于通过照相机装置拍摄到的图像来识别所述第一车道和第二车道的形状的外部环境识别装置。
9.根据权利要求1所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，所述位置检测机构和所述车道检测机构是基于来自定位卫星的位置信息来获取所述车辆的位置的信息以及所述第一车道和第二车道的形状的信息的导航装置。
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