CN110027555B - 行驶轨迹确定装置和自动驾驶装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种行驶轨迹确定装置和具有该行驶轨迹确定装置的自动驾驶装置。行驶轨迹确定装置(1)具有ECU(2)。ECU(2)获取第2行驶道目标点(Xt0)，确定内切于第1直线(L1)和第2直线(L2)的圆(IC)上的2个内切点(Xi、Xo)间的圆弧(Ar)，使用圆弧(Ar)来确定本车辆(3)的未来的行驶轨迹(Xf)，其中，所述第1直线(L1)从本车辆(3)开始在交叉路口(50)内通过并且沿本车辆(3)的行进方向延伸，所述第2直线(L2)以通过第2行驶道目标点(Xt0)并且在交叉路口(50)内与第1直线(L1)交叉的方式延伸。据此，当本车辆在转弯的行驶道上行驶时，即使在不存在存储有行驶道环境等的数据的条件下，也能够适当地确定未来的行驶轨迹。

Description

行驶轨迹确定装置和自动驾驶装置
技术领域
本发明涉及一种当本车辆在转弯的行驶道(course/track)上行驶时，确定本车辆未来的行驶轨迹的行驶轨迹确定装置和自动驾驶装置。
背景技术
在现有技术中，作为当本车辆在转弯的行驶道上行驶时确定行驶轨迹的行驶轨迹确定装置，已知有专利文献1所记载的导航装置类型的行驶轨迹确定装置。该文献的图7所示的行驶轨迹确定装置具有存储部和控制部，该存储部具有地图数据库、轨迹曲线文件夹和道路网数据库。
在该行驶轨迹确定装置中，如该文献的图8所示,获取当前位置信息，且根据该当前位置信息来判定本车辆有无在道路网数据上的交叉路口附近转弯，当判定为本车辆正在转弯时确定在交叉路口行驶时的行驶轨迹曲线。具体而言，在轨迹曲线文件夹中存储有对应于进入交叉路口的进入链路和退出交叉路口的退出链路的行驶轨迹曲线的情况下,从轨迹曲线文件夹中读出该行驶轨迹曲线，另一方面，在轨迹曲线文件夹中没有存储对应的行驶轨迹曲线的情况下，生成与进入链路和退出链路相接的轨迹曲线。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本发明专利公开公报特开2012-2753号
发明内容
根据上述现有技术的行驶轨迹确定装置，存在以下问题点：由于使用道路网数据来确定行驶轨迹曲线的关系，在道路网数据中不存在车辆想要进入的交叉路口的数据的情况下，既无法判定有无在交叉路口附近进行转弯，也无法确定行驶轨迹曲线。在该情况下，对于行驶道环境由于施工等而发生变化的情况，对应于其变化而始终将道路网数据更新为最新的状态存在极限，其结果，在专利文献1的行驶轨迹确定装置中必然发生上述问题。
本发明是为了解决上述技术问题而完成的,其目的在于,提供一种当本车辆在转弯的行驶道上行驶时，即使在不存在存储有行驶道环境等的数据的条件下也能适当地确定未来的行驶轨迹的行驶轨迹确定装置和具有该行驶轨迹确定装置的自动驾驶装置。
为了实现上述目的，本发明是一种行驶轨迹确定装置1，该行驶轨迹确定装置1在本车辆3从第1行驶道51向第2行驶道52行驶时确定本车辆3的未来的行驶轨迹Xf，其中所述第2行驶道52相对于第1行驶道51一边转弯一边连续，该行驶轨迹确定装置1的特征在于，具有第2行驶道目标点获取机构(ECU2、行驶环境计算部10)、圆弧确定机构(ECU2、评价函数值计算部20、半径计算部30、行驶轨迹计算部40)和行驶轨迹确定机构(ECU2、行驶轨迹计算部40)，其中，所述第2行驶道目标点获取机构获取成为第2行驶道52上的目标的第2行驶道目标点Xt0；所述圆弧确定机构以内切于第1直线L1和第2直线L2的圆IC上的两个内切点Xi、Xo之间的圆弧Ar至少被包含于第1行驶道51和第2行驶道52的连续部(交叉路口50)的方式来确定该圆弧Ar，其中，所述第1直线L1从本车辆3开始一边在连续部(交叉路口50)内通过一边沿本车辆3的行进方向延伸，所述第2直线L2以一边通过第2行驶道目标点Xt0一边在连续部(交叉路口50)内与第1直线L1交叉的方式延伸；所述行驶轨迹确定机构使用圆弧Ar来确定本车辆3的未来的行驶轨迹Xf。
根据该行驶轨迹确定装置，以内切于第1直线和第2直线的圆上的两个内切点之间的圆弧至少包含于第1行驶道和第2行驶道的连续部的方式来确定该圆弧，且使用该圆弧来确定本车辆的未来的行驶轨迹，因此，能够将本车辆的未来的行驶轨迹确定为只有圆弧的轨迹、或者平滑地连结圆弧和直线的轨迹，其中，所述第1直线从本车辆开始在第1行驶道和第2行驶道的连续部内通过并且沿本车辆的行进方向延伸，所述第2直线以通过第2行驶道目标点并且在连续部内与第1直线交叉的方式延伸。其结果，能够将未来的行驶轨迹确定为与熟练的驾驶员进行驾驶时同样的、不会左右摇晃的圆滑的轨迹，其中所述未来的行驶轨迹是本车辆从第1行驶道向相对于其转弯且连续的第2行驶道行驶时的轨迹(另外，本说明书中的“获取第2行驶道目标点”等的“获取”并不限定于由传感器等来直接检测第2行驶道目标点，还包括计算/推定第2行驶道目标点)。
在本发明中，优选为：还具有行驶目标点获取机构(ECU2、行驶环境计算部10)，该行驶目标点获取机构获取成为本车辆3在连续部(交叉路口50)停止时或者在连续部(交叉路口50)内通过时的目标的行驶目标点Xc，圆弧确定机构以圆弧Ar逐渐接近行驶目标点Xc的方式来确定圆弧Ar。
根据该行驶轨迹确定装置，获取成为本车辆在连续部停止时或者在连续部内通过时的目标的行驶目标点，且以圆弧逐渐接近行驶目标点的方式来确定圆弧，因此，当本车辆在连续部行驶时，能以能够在行驶目标点附近停止或者通过行驶目标点附近的方式来适当地确定本车辆的未来的行驶轨迹。
在本发明中，优选为：还具有行驶目标点获取机构(ECU2、行驶环境计算部10)，该行驶目标点获取机构获取成为本车辆3在连续部(交叉路口50)停止时或者在连续部(交叉路口50)内通过时的目标的行驶目标点Xc，圆弧确定机构以在圆弧Ar与行驶目标点Xc之间的距离Dc、第1长度(线段Li)和第2长度(线段Lo)之中所述距离Dc与第1长度(线段Li)和第2长度(线段Lo)相比较被优先缩短的方式来确定圆弧Ar，其中，所述第1长度是指第1直线L1上的从本车辆3开始至圆弧Ar的内切点Xi为止的长度，所述第2长度是指第2直线L2上的从圆弧Ar的内切点Xo开始至第2行驶道目标点Xt0为止的长度。
根据该行驶轨迹确定装置，获取成为本车辆在连续部停止时或者在连续部内通过时的目标的行驶目标点，以圆弧与行驶目标点之间的距离、第1长度和第2长度中，与第1长度和第2长度相比较圆弧与行驶目标点之间的距离被优选缩短的方式来确定圆弧，其中，所述第1长度是第1直线上的从本车辆到圆弧的内切点的长度，所述第2长度是第2直线上的从圆弧的内切点到第2行驶道目标点的长度，因此，能够以该圆弧的曲率优先增大的方式来确定该圆弧。据此，当本车辆在连续部行驶时，能够以一边抑制横向加速度，一边在行驶目标点附近停止或者通过行驶目标点附近的方式，来适当地确定本车辆的未来的行驶轨迹。
在本发明中，优选为，在本车辆3从第1行驶道51向第2行驶道52行驶的情况下，当通过行驶目标点获取机构无法获取到行驶目标点Xc时，圆弧确定机构以使第1长度(线段Li)和第2长度(线段Lo)比能获取到行驶目标点Xc时缩短的方式来确定圆弧Ar。
根据该行驶轨迹确定装置，在本车辆从第1行驶道向第2行驶道行驶的情况下由行驶目标点获取机构无法获取到行驶目标点时，以第1长度和第2长度比获取到行驶目标点时缩短的方式来确定圆弧，因此，能够以比获取到行驶目标点时变大的方式来确定该圆弧的曲率。据此，当本车辆在连续部行驶时，能够与熟练的驾驶员进行驾驶时同样，将本车辆的未来的行驶轨迹适当地确定为横向加速度被抑制的轨迹。
在本发明中，优选为，当本车辆3在连续部(交叉路口50)内一边横穿第1行驶道51的对向车道一边向第2行驶道52行驶时，行驶目标点获取机构获取行驶目标点Xc。
根据该行驶轨迹确定装置，当车辆在连续部内一边横穿第1行驶道的对向车道一边向第2行驶道行驶时获取行驶目标点，因此，在有对向车辆在对向车道向本车辆行驶的可能性的条件下，能够将成为本车辆停止时的目标的位置设定为与熟练的驾驶员进行驾驶时同样的位置。
在本发明中，优选为，还具有行驶环境检测机构(状况检测装置4)和斜率获取机构(ECU2、行驶环境计算部10)，其中，所述行驶环境检测机构检测本车辆3的行驶环境；所述斜率获取机构根据由行驶环境检测机构检测到的行驶环境(周边状况数据D_info)来获取第2直线L2相对于与第1直线L1正交的直线的斜率，圆弧确定机构使用斜率at来确定圆弧Ar。
根据该行驶轨迹确定装置，根据由行驶环境检测机构检测到的行驶环境来获取第2直线相对于与第1直线正交的直线的斜率，使用斜率来确定圆弧，因此，当以圆弧与第2直线的一部分连续的方式来确定本车辆的未来的行驶轨迹时，能够以第2直线的一部分从圆弧的一端开始平滑地连续的方式来确定未来的行驶轨迹。据此，能够将本车辆的未来的行驶轨迹设定为与熟练的驾驶员进行驾驶时同样的最优的轨迹。
在本发明中，优选为，还具有获取地图数据的地图数据获取机构(ECU2)，当根据行驶环境无法获取到斜率at时，斜率获取机构使用地图数据来获取斜率at。
根据该行驶轨迹确定装置，当根据行驶环境无法获取到斜率时，使用地图数据来获取斜率，因此，即使在无法获取斜率的条件下，也能够将本车辆的未来的行驶轨迹设定为与熟练的驾驶员进行驾驶时同样的最优的轨迹。
在本发明中，优选为，当通过斜率获取机构没能获取到斜率at时，圆弧确定机构假定为没有斜率at来确定圆弧Ar，并且当本车辆3在从第1行驶道51向第2行驶道52行驶的过程中通过斜率获取机构获取到斜率at时，圆弧确定机构使用通过斜率获取机构获取到的斜率at来确定圆弧Ar。
根据该行驶轨迹确定装置，当斜率获取机构没有获取到斜率时，假定为没有斜率来确定圆弧，因此，例如即使在由行驶环境检测机构无法检测到本车辆的行驶环境的行驶环境下，也能够确定本车辆的未来的行驶轨迹。另外，当本车辆正在从第1行驶道向第2行驶道行驶过程中由斜率获取机构获取到斜率时，使用获取到的斜率来确定圆弧，因此，能够将在此之后的未来的行驶轨迹设定为与熟练的驾驶员进行驾驶时同样的最优的轨迹。
在本发明中，优选为，还具有地图数据获取机构(ECU2)，该地图数据获取机构获取记载有行驶轨迹Xf的地图数据，当在地图数据中记载有从第1行驶道51向第2行驶道52行驶的行驶轨迹时，行驶轨迹确定机构通过读出地图数据的行驶轨迹来确定未来的行驶轨迹Xf，当在地图数据中没有记载从第1行驶道51向第2行驶道52行驶的行驶轨迹Xf时，行驶轨迹确定机构使用圆弧Ar来确定未来的行驶轨迹Xf。
根据该行驶轨迹确定装置，当在地图数据中记载有从第1行驶道向第2行驶道的行驶轨迹时，通过读出地图数据的行驶轨迹来确定未来的行驶轨迹，当在地图数据中没有记载从第1行驶道向第2行驶道的行驶轨迹时，使用圆弧来确定未来的行驶轨迹，因此，与只能读出地图数据的行驶轨迹的现有技术的方法相比较，能够提高通用性。
本发明所涉及的自动驾驶装置的特征在于，具有以上任一行驶轨迹确定装置1和操舵量控制机构(ECU2、步骤61～67)，当本车辆3从第1行驶道51向第2行驶道52行驶时，所述操舵量控制机构以使未来的行驶轨迹Xf与推定为在未来的规定期间本车辆3行驶的轨迹(预测位置Xp)的误差成为最小的方式来控制本车辆3的操舵量。
根据该自动驾驶装置，当本车辆从第1行驶道向第2行驶道行驶时，以未来的行驶轨迹和推定为在未来的规定期间本车辆行驶的轨迹的误差成为最小的方式来控制操舵量，因此，当本车辆从第1行驶道向第2行驶道进行右转弯或者左转弯时，能够确保与熟练的驾驶员进行驾驶时同样的、不会左右摇晃的顺利的行驶状态。
附图说明
图1是示意性地表示本发明一实施方式所涉及的行驶轨迹确定装置和自动驾驶装置、适用行驶轨迹确定装置和自动驾驶装置的车辆的结构的图。
图2是表示自动驾驶装置的功能结构的框图。
图3是表示行驶环境计算部的功能结构的框图。
图4是用于说明行驶轨迹Xf的确定方法的图。
图5是用于说明确定行驶轨迹Xf所使用的圆弧的半径R的计算方法的图。
图6是表示行驶轨迹Xf的确定结果一例的图。
图7是用于说明评价函数值J与信号附加半径R_sk的关系的图。
图8是用于说明移动平均值Pa_1与信号附加半径R_sk的关系的图。
图9是表示行驶轨迹确定处理的流程图。
图10是表示行驶轨迹计算处理的流程图。
图11是表示评价函数值计算处理的流程图。
图12是表示第1评价函数值计算处理的流程图。
图13是表示自动驾驶控制处理的流程图。
图14是用于说明斜率at的其他计算方法的图。
附图标记说明
1：自动驾驶装置、行驶轨迹确定装置；2：ECU(第2行驶道目标点获取机构、圆弧确定机构、行驶轨迹确定机构、行驶目标点获取机构、斜率获取机构、地图数据获取机构、操舵量控制机构)；3：本车辆；4：状况检测装置(行驶环境检测机构)；10：行驶环境计算部(第2行驶道目标点获取机构、行驶目标点获取机构、斜率获取机构)；20：评价函数值计算部(圆弧确定机构)；30：半径计算部(圆弧确定机构)；40：行驶轨迹计算部(圆弧确定机构、行驶轨迹确定机构)；50：交叉路口(连续部)；51：第1行驶道；52：第2行驶道；Xf：行驶轨迹；Xt0：第2行驶道目标点；L1：第1直线；L2：第2直线；IC：内切圆；Ar：圆弧；Xi：入口侧切点(内切点)；Xo：出口侧切点(内切点)；Li：线段(第1长度)；Lo：线段(第2长度)；Xc：行驶目标点；Dc：圆弧与行驶目标点之间的距离；D_info：周边状况数据(行驶环境)；Xp：预测位置(推定为本车辆行驶的轨迹)。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明一实施方式所涉及的行驶轨迹确定装置和驾驶控制装置进行说明。另外，本实施方式的自动驾驶装置还兼作行驶轨迹确定装置，因此，在以下的说明中，对自动驾驶装置进行说明，并且还对其中的行驶轨迹确定装置的功能和结构进行说明。
如图1所示，该自动驾驶装置1被适用于四轮车辆3，具有ECU2。另外，在下面的说明中，将具有该自动驾驶装置1的车辆3称为“本车辆3”。
在该ECU2上电气连接有状况检测装置4、原动机5和致动器6。该状况检测装置4(行驶环境检测机构)由摄像头、毫米波雷达、激光雷达、声呐、GPS和各种传感器等构成，将表示本车辆3的位置和本车辆3的行进方向上的周边状况(交通环境和交通参与者等)的周边状况数据D_info(行驶环境)输出给ECU2。
如后述那样，ECU2根据来自该状况检测装置4的周边状况数据D_info，识别本车辆3的位置和本车辆3周边的交通环境等，确定本车辆3的未来的行驶轨迹。
原动机5例如由电动马达等构成，如后述那样，当已确定本车辆3的未来的行驶轨迹时，由ECU2控制原动机5的输出以使本车辆3按照该行驶轨迹行驶。
另外，致动器6由制动用致动器和操舵用致动器等构成，如后述那样，当已确定本车辆3的未来的行驶轨迹时由ECU2控制致动器6的动作，以使本车辆3按照该行驶轨迹行驶。
另一方面，ECU2由微型计算机构成，该微型计算机由CPU、RAM、ROM、E2PROM、地图数据库、I/O接口和各种电路(均未图示)等构成。在该地图数据库内存储有高精度的地图数据，在该地图数据中记载有行驶轨迹数据。如后述那样，ECU2根据来自上述的状况检测装置4的周边状况数据D_info等来执行行驶轨迹确定处理和操舵量控制等。
另外，在本实施方式中，ECU2相当于第2行驶道目标点获取机构、圆弧确定机构、行驶轨迹确定机构、行驶目标点获取机构、斜率获取机构、地图数据获取机构和操舵量控制机构。
接着，一边参照图2一边对本实施方式的自动驾驶装置1的功能结构进行说明。该自动驾驶装置1通过以下所述的计算算法来计算例如在交叉路口进行右转弯/左转弯时的行驶轨迹Xf。
如图2所示，自动驾驶装置1具有行驶环境计算部10、评价函数值计算部20、半径计算部30和行驶轨迹计算部40，具体而言，这些要素10、20、30、40由ECU2构成。
在该行驶环境计算部10中，通过后述的方法，使用周边状况数据D_info和信号附加半径R_sk来计算内切圆IC的中心Xr、入口侧切点Xi、出口侧切点Xo和行驶目标点Xc的坐标值。另外，在本实施方式中，行驶环境计算部10相当于第2行驶道目标点获取机构、行驶目标点获取机构和斜率获取机构。
另外，在评价函数值计算部20中，通过后述的方法，除了使用内切圆IC的中心Xr、入口侧切点Xi、出口侧切点Xo、行驶目标点Xc的坐标值之外，还使用信号附加半径R_sk来计算评价函数值J。另外，在本实施方式中，评价函数值计算部20相当于圆弧确定机构。
并且，在半径计算部30中，通过后述的方法，使用评价函数值J来计算内切圆IC的半径R和信号附加半径R_sk。另外，在本实施方式中，半径计算部30相当于圆弧确定机构。
并且，在行驶轨迹计算部40中，通过后述的方法，使用内切圆IC的半径R和周边状况数据D_info来计算行驶轨迹Xf的坐标值。另外，在本实施方式中，行驶轨迹计算部40相当于圆弧确定机构和行驶轨迹确定机构。
另外，在以下的说明中，首先对在图4所示的四叉路的交叉路口50(连续部)右转弯时的行驶轨迹Xf的坐标值的计算方法进行说明。在该情况下，以本车辆3的中心附近为原点，以本车辆3的行进方向为x轴，以与x轴正交的方向为y轴来定义本车辆3的相对坐标。另外，x轴坐标越向行进方向移动则表示越大的正值，y轴坐标越向右方移动则表示越大的正值。
另外，在以下的说明中，将在交叉路口50开始右转弯之前本车辆3当前正在行驶的行驶道51称为“第1行驶道51”，将右转弯之后的行驶道52称为“第2行驶道52”。在该图4所示的例子中，本车辆3的行进方向为相对于第1行驶道51的延伸方向略微倾斜的状态。
行驶环境计算部10使用周边状况数据D_info和信号附加半径R_sk来计算在交叉路口50行驶时的4个点Xr、Xi、Xo、Xc的坐标值，如图3所示，行驶环境计算部10具有斜率计算部11、交叉角计算部12、内切圆中心计算部13、入口侧切点计算部14、出口侧切点计算部15和行驶目标点计算部16。
在该斜率计算部11中，根据上述的周边状况数据D_info来如以下所述那样计算第2行驶道52的斜率at。首先，当设以规定的控制周期ΔT计算或采样的离散数据的控制时刻为k时，根据周边状况数据D_info(k)来计算第2行驶道目标点Xt0的坐标(xt0(k)，yt0(k))，其中该第2行驶道目标点Xt0为在第2行驶道52的入口的左侧车道的中央位置(参照图4)。另外，在以下的说明中，适当地省略表示离散数据的记号(k)。
接着，当设通过该第2行驶道目标点Xt0且一端与x轴正交的线段为La，设通过第2行驶道目标点Xt0而在交点Xx与x轴相交，且沿第2行驶道52的延设方向延伸的直线为第2直线L2时，计算第2直线L2相对于线段La的斜率作为斜率at(k)。
接着，在上述的交叉角计算部12中，使用斜率at(k)如以下那样来计算交叉角θx(k)，该交叉角θx(k)是第2直线L2与x轴之间的角度。首先，根据周边状况数据D_info(k)来计算第2直线L2与x轴的交点Xx的坐标(xx(k)，0)。在该情况下，交点Xx的y坐标值为值0，因此，根据下式(1)只计算出交点Xx的x坐标值xx(k)。
【数式1】
xx(k)＝xt0(k)-at(k)·yt0(k)…(1)
如以下所述的那样来导出该式(1)。首先，如下式(2)那样来定义第2直线L2。
【数式2】
x＝at·y-xx…(2)
对该式(2)进行离散化，代入第2行驶道目标点Xt0的x坐标值xt0(k)和y坐标值yt0(k)，于是，得到下式(3)。然后，对该式(3)中的交点Xx的x坐标值xx(k)进行整理，而导出上式(1)。
【数式3】
xt0(k)＝at(k)·yt0(k)+xx(k)…(3)
接着，交点Xx与相对坐标的原点之间的向量A、交点Xx与第2行驶道目标点Xt0之间的向量B分别如下式(4)、(5)那样进行定义。在该情况下，向量A的长度相当于当设沿x轴延伸的直线为第1直线L1时，该第1直线L1上的交点Xx与相对坐标的原点之间的长度，向量B的长度相当于第2直线L2上的交点Xx与第2行驶道目标点Xt0之间的部分的长度。
【数式4】
A＝[XX(k)0]
＝[xt0(k)-at(k)·yt0(k)0]…(4)
【数式5】
B＝[Xt0(k)-XX(k)yt0(k)]
＝[at(k).yt0(k)yt0(k)]…(5)
然后，根据下式(6)，最终计算出作为2个向量A、B之间的角度的交叉角θx。
【数式6】
Figure BDA0001889685400000121
另外，在上述的内切圆中心计算部13中，如以下所述的那样来计算图5所示的内切圆IC的中心Xr的坐标(xr(k)，y(k))。另外，在图5的情况下，内切圆IC的半径由值R来表示，但在以下的计算算法中，代替半径R而使用信号附加半径R_sk。在后面对其理由进行叙述。
该内切圆IC是通过尽可能接近后述的行驶目标点Xc的点，同时内切于上述的2条直线L1、L2的圆。在该情况下，内切圆IC的中心Xr位于通过交点Xx同时以θx/2的角度相对于x坐标轴延伸的直线Lc上，因此，分别根据下式(7)、(8)来计算中心Xr的x坐标值xr(k)和y坐标值yr(k)。
【数式7】
Figure BDA0001889685400000122
【数式8】
yr(k)＝R_sk(k-1)…(8)
并且，在上述的入口侧切点计算部14中，分别根据下式(9)、(10)来计算作为内切圆IC与第1直线L1(即x轴)的切点的入口侧切点Xi的x坐标值xi(k)和y坐标值yi(k)。
【数式9】
Figure BDA0001889685400000123
【数式10】
yi(k)＝0…(10)
另一方面，在上述的出口侧切点计算部15中，分别根据下式(11)、(12)来计算作为内切圆IC与第2直线L2的切点的出口侧切点Xo的x坐标值xo(k)和y坐标值yo(k)。
【数式11】
Figure BDA0001889685400000131
【数式12】
Figure BDA0001889685400000132
另外，在上述的行驶目标点计算部16中，根据上述的周边状况数据D_info来计算行驶目标点Xc的x坐标值xc(k)和y坐标值yc(k)。该行驶目标点Xc相当于在存在对向车辆的环境下成为本车辆3在交叉路口50内停止时的目标的点，且相当于在不存在对向车辆的条件下进行右转弯时成为通过时的目标的点。
具体而言，当在交叉路口50内画有停车线时，行驶目标点Xc的x坐标值xc(k)和y坐标值yc(k)根据该停车线来计算，当在交叉路口50内未画有停车线时，行驶目标点Xc的x坐标值xc(k)和y坐标值yc(k)通过深层强化学习法来计算。
如上所述，当本车辆3在交叉路口进行右转弯时，由行驶目标点计算部16来计算行驶目标点Xc的x坐标值xc(k)和y坐标值yc(k)。另一方面，当本车辆3在交叉路口进行左转弯时不需要计算行驶目标点Xc，因此省略行驶目标点Xc的x坐标值xc(k)和y坐标值yc(k)的计算。
接着，对上述的评价函数值计算部20进行说明。在该评价函数值计算部20中，根据以下所述的算法来计算评价函数值J。
首先，根据下式(13)、(14)来计算第1评价函数值J1。
【数式13】
Figure BDA0001889685400000133
【数式14】
J1(k)＝W1·(Dc(k)-R_sk(k-1))2…(14)
在此，式(13)的Dc相当于内切圆IC的中心Xr与行驶目标点Xc之间的距离。另外，式(14)的W1是第1加权系数，以与后述的第2加权系数W2和第3加权系数W3之间W1＞W2＞W3＞0成立的方式来进行设定。另外，也可以以W1≧W2≧W3≧0成立的方式来设定这些加权系数W1～W3。
如参照上式(14)得知的那样，当将距离Dc与内切圆IC的信号附加半径R_sk的距离视为误差时，第1评价函数值J1被作为用第1加权系数W1对相当于该误差平方的值进行加权而得到的值来进行计算。
另外，根据下式(15)来计算第2评价函数值J2。
【数式15】
J2(k)＝W2·{(xo(k)-xt0(k))2-(yo(k)-yt0(k))2}…(15)
如参照上式(15)得知的那样，当将从出口侧切点Xo到第2行驶道目标点Xt0的线段Lo(参照图6)的长度视为误差时，第2评价函数值J2被作为用第2加权系数W2对相当于该误差平方的值进行加权而得到的值来进行计算。
并且，根据下式(16)来计算第3评价函数值J3。
【数式16】
J3(k)＝W3·(xi(k))2…(16)
如参照上式(16)得知的那样，当将从相对坐标的原点到入口侧切点Xi的线段Li(参照图6)的长度视为误差时，第3评价函数值J3被作为用第3加权系数W3对相当于该误差平方的值进行加权而得到的值来进行计算。
然后，最终根据下式(17)来计算评价函数值J。
【数式17】
J(k)＝J1(k)+J2(k)+J3(k)
＝W1·(Dc(k)-R_sk(k-1))2+W2{(xo(k)-xt0(k))2+(yo(k)-yt0(k))2}
+W3·(xi(k))2
…(17)
如上所述，当本车辆3在交叉路口进行右转弯时，使用式(13)～(17)的计算算法来计算评价函数值J。
另一方面，当本车辆3在交叉路口进行左转弯时，如上所述，不需要行驶目标点Xc的x坐标值xc(k)和y坐标值yc(k)的计算，因此，在上述的式(13)～(17)的计算算法中，省略距离Dc的计算式(13)，将式(14)、(17)中的第1评价函数值J1设定为值0，据此计算评价函数值J。即，评价函数值J被作为第2评价函数值J2与第3评价函数值J3的和J2+J3来计算。
接着，对上述的半径计算部30进行说明。该半径计算部30使用评价函数值J来计算内切圆IC的半径R和信号附加半径R_sk，如图2所示，具有洗出滤波器(washout filter)31、参照信号发生器32、乘法器33、移动平均滤波器(moving average filter)34、探索控制器35和信号附加半径计算部36。
在该洗出滤波器31中，根据下式(18)来计算滤波值Pw。
【数式18】
Pw(k)＝J(k)-J(k-1)…(18)
如上式(18)所示，滤波值Pw作为评价函数值的本次值J(k)与上次值J(k-1)的差分来计算。另外，洗出滤波器31是用于使评价函数值J所包含的、由于后述的参照信号值w_1而产生的频率分量通过的滤波器。在该情况下，也可以代替上式(18)而构成为，使用使后述的参照信号值w_1的频率分量通过的滤波算法(巴特沃斯高通滤波算法(Butterworth high-pass filter algorithm)或者带通滤波算法(band-pass filter algorithm))来计算滤波值Pw。
另外，从参照信号发生器32输出参照信号值w_1。该参照信号值w_1被设定为规定周期的周期函数值，其周期被设定为值m(m为复数)与控制周期ΔT的积m·ΔT。并且，例如使用正弦波、余弦波、三角波、梯形波和矩形波等作为周期函数的波形。
并且，在乘法器33中，根据下式(19)来计算中间值Pc_1。
【数式19】
Pc_1(k)＝Pw(k)·w_1(k-1)…(19)
另外，在移动平均滤波器34中，根据下式(20)来计算移动平均值Pa_1。
【数式20】
Figure BDA0001889685400000161
这样将移动平均值Pa_1的采样个数设定为值m+1的理由是为了从移动平均值Pa_1中除去参照信号值w_1的频率分量。
接着，在探索控制器35中，根据下式(21)、(22)所示的滑模控制算法来计算半径R。
【数式21】
σ_1(k)＝Pa_1(k)+S_1·Pa_1(k-1)…(21)
【数式22】
R(k)＝R(k-1)+Ksk_1·σ1(k)…(22)
上式(21)的σ_1是切换函数，是以-1＜S_1＜0成立的方式来设定S_1的响应指定参数。另外，式(22)的Ksk_1是规定的增益。如参照上式(21)、(22)得知的那样，以使半径R具有以下功能的方式来计算半径R：仅通过自适应律输入(adaptation law input)的滑模控制算法，使移动平均值Pa_1收敛于值0。
并且，在信号附加半径计算部36中，根据下式(23)来计算信号附加半径R_sk。
【数式23】
R_sk(k)＝R(k)+w_1(k)…(23)
并且，在行驶轨迹计算部40中，使用内切圆IC的半径R和周边状况数据D_info，将未来的行驶轨迹Xf作为图6所示的那样的值来进行计算。即，行驶轨迹Xf被作为将在连接线段Li、圆弧Ar和线段Lo的线上的多个数据点(由x坐标值和y坐标值构成的数据点)与控制时刻k建立关联的值来进行计算，其中，所述线段Li从相对坐标的原点延伸到入口侧切点Xi，所述圆弧Ar通过行驶目标点Xc(或者其附近)同时在入口侧切点Xi与出口侧切点Xo之间延伸，所述线段Lo是从出口侧切点Xo到第2行驶道目标点Xt0的线段。
接着，对使用以上的计算算法来计算信号附加半径R_sk和半径R的原理和理由进行说明。如上所述，评价函数值J被作为第1～第3评价函数值的和(J1+J2+J3)来进行计算，因此，如果以评价函数值J成为极小值的方式来计算半径R，则能够使内切圆IC即圆弧Ar与行驶目标点Xc的距离、上述的线段Li和线段Lo的长度均尽可能缩短。
换言之，半径R以使圆弧Ar逐渐接近行驶目标点Xc的方式来进行计算。另外，上述的3个加权系数W1～W3以W1＞W2＞W3＞0成立的方式来进行设定，因此，以与上述的线段Li和线段Lo相比，优先缩短内切圆IC和行驶目标点Xc的间隔的方式来计算半径R。
因此，在本实施方式的情况下，为了以评价函数值J成为极小值的方式来计算半径R而使用以下的原理。首先，由于使用信号附加半径R_sk来计算评价函数值J的关系，评价函数值J因信号附加半径R_sk所包含的参照信号值w_1的特性(周期函数)而表示规定振幅的振动性行为。
在此，在假定信号附加半径R_sk与评价函数值J的关系被作为图7所示的曲线来表示的情况下，如图中的箭头Y1或者Y2所示，由于参照信号值w_1而产生的评价函数值J的振动性行为成为具有某一斜率的状态。另外，图7的R_sk1是信号附加半径的规定值。另一方面，上述的移动平均值Pa_1是评价函数值J的滤波值Pw与参照信号值w_1的积的移动平均值，因此，是相当于评价函数值J与参照信号值w_1的相关函数的值。
因此，如果相当于相关函数的移动平均值Pa_1为正值，则评价函数值J的斜率表示正值，如果移动平均值Pa_1为负值，则评价函数值J的斜率表示负值。除此之外，移动平均值Pa_1由上述的式(20)来计算，据此，移动平均值Pa_1以参照信号值w_1的频率分量被除去的状态来计算。由于以上的理由，移动平均值Pa_1与信号附加半径R_sk的关系例如能够表示为图8所示的那样的单调增加的函数。即，移动平均值Pa_1表示当改变信号附加半径R_sk时评价函数值J发生变化的方向。
因此，为了以评价函数值J成为极小值(最小值)的方式来计算信号附加半径R_sk，可以以图8所示的函数的斜率成为值0的方式来计算移动平均值Pa_1。即，可以以使移动平均值Pa_1收敛于值0的方式，使用反馈控制算法来计算信号附加半径R_sk。
由于以上的理由，在本实施方式的信号附加半径计算部30中，使用包括作为反馈控制算法的滑模控制算法[式(21)、(22)]的、式(18)～(23)的计算算法，以评价函数值J成为极小值的方式来计算信号附加半径R_sk。
接着，一边参照图9一边对行驶轨迹确定处理进行说明。该行驶轨迹确定处理是用于本车辆3在交叉路口进行右转弯或者左转弯时，通过上述的计算方法来计算未来的行驶轨迹Xf、评价函数值J和信号附加半径R_sk等的处理，且通过ECU2以上述的规定的控制周期ΔT来执行。另外，设在以下的说明中计算出的各种值被存储于ECU2的E2PROM内。
在该行驶轨迹确定处理中，首先，读取来自状况检测装置4的周边状况数据D_info(图9/步骤1)。
接着，参照地图数据库内的地图数据，判定在地图数据中是否记载有想要右转弯或者左转弯的交叉路口的行驶轨迹(图9/步骤2)。当该判定为肯定时(图9/步骤2…是)，读出地图数据中的行驶轨迹，将其作为行驶轨迹Xf而存储在E2PROM内(图9/步骤4)。在此之后，结束本处理。
另一方面，当该判定为否定时(图9/步骤2…否)，即在地图数据中没有记载交叉路口的行驶轨迹时，如以下叙述的那样，在执行行驶轨迹计算处理(图9/步骤3)之后结束本处理。
接着，一边参照图10一边对行驶轨迹计算处理进行说明。在该行驶轨迹计算处理中，首先执行评价函数值计算处理(图10/步骤11)。该评价函数值计算处理用于计算评价函数值J，在后面对其具体的处理内容进行叙述。
接着，根据上述的式(18)来计算滤波值Pw(图10/步骤12)。
接着，根据上述的式(19)来计算中间值Pc_1(图10/步骤13)，在此之后，根据上述的式(20)来计算移动平均值Pa_1(图10/步骤14)。
接着，根据上述的式(21)～(22)来计算内切圆IC的半径R(图10/步骤15)，在此之后，根据上述的式(23)来计算信号附加半径R_sk(图10/步骤16)。
接着，使用内切圆IC的半径R和周边状况数据D_info来计算未来的行驶轨迹Xf中的多个x坐标值xf和y坐标值yf(图10/步骤17)。在此之后，结束本处理。
接着，一边参照图11一边对上述的评价函数值计算处理进行说明。在该评价函数值计算处理中，首先根据周边状况数据D_info来计算斜率at(图11/步骤31)。
接着，判定斜率at的计算是否成功(图11/步骤32)。在该情况下，根据行驶道环境，有无法计算出斜率at的可能性(图11/步骤32…否)，在该情况下，从数据库内的地图数据中读出斜率at(图11/步骤33)。另外，在数据库内的地图数据中不存在交叉路口的数据的情况下，将斜率at作为值0来读出。
另一方面，当斜率at的计算成功时(图11/步骤32…是)，或者如上述那样读出斜率at时(图11/步骤33)，接着根据上述的式(4)～(6)来计算交叉角θx(图11/步骤34)。
接着，根据上述的式(7)、(8)来计算内切圆IC的中心Xr的x坐标值xr和y坐标值yr(图11/步骤35)，在此之后，根据上述的式(9)、(10)来计算入口侧切点Xi的x坐标值xi和y坐标值yi(图11/步骤36)。
接着，根据上述的式(11)、(12)来计算出口侧切点Xo的x坐标值xo和y坐标值yo(图11/步骤37)。
接着，判定是否是在交叉路口进行右转弯时(图11/步骤38)。当该判定为否定时(图11/步骤38…否)，即是在交叉路口进行左转弯时，将第1评价函数值J1设定为值0(图11/步骤40)。
另一方面，当是在交叉路口进行右转弯时(图11/步骤38…是)，执行第1评价函数值计算处理(图11/步骤39)。该第1评价函数值计算处理用于计算第1评价函数值J1，具体而言，如图12所示的那样来执行。
即，首先，根据周边状况数据D_info来计算行驶目标点Xc的x坐标值xc和y坐标值yc(图12/步骤51)。
接着，根据上述的式(13)来计算距离Dc(图12/步骤52)。
接着，根据上述的式(14)来计算第1评价函数值J1(图12/步骤53)。在此之后，结束本处理。
返回图11，当如以上那样执行了第1评价函数值计算处理时(图11/步骤39)，或者如上述那样已将第1评价函数值J1设定为值0时(图11/步骤40)，接着根据上述的式(15)来计算第2评价函数值J2(图11/步骤41)。
接着，根据上述的式(16)来计算第3评价函数值J3(图11/步骤42)。
然后，根据上述的式(17)来计算评价函数值J(图11/步骤43)，在此之后，结束本处理。
如上述那样，在本实施方式的自动驾驶装置1中，以规定的控制周期ΔT依次更新信号附加半径R_sk，并且在下一计算时机使用那样更新后的信号附加半径R_sk来依次更新行驶轨迹Xf。
接着，一边参照图13一边对自动驾驶控制处理进行说明。该自动驾驶控制处理用于控制本车辆3按照如上述那样计算出的行驶轨迹Xf进行行驶，由ECU2以比上述的规定的控制周期ΔT长的规定的控制周期ΔTn来执行。
在自动驾驶控制处理中，首先，读出存储在E2PROM内的行驶轨迹Xf的x坐标值xf和y坐标值yf(图13/步骤61)。
接着，根据行驶轨迹Xf的x坐标值xf和y坐标值yf来驱动原动机5(图13/步骤62)。
接着，根据行驶轨迹Xf的x坐标值xf和y坐标值yf，通过规定的前馈控制算法来计算前馈操舵角θff(图13/步骤63)。
接着，根据下式(24)、(25)来计算预想位置Xp的x坐标值xp和y坐标值yp(图13/步骤64)。
【数式24】
xp(n)＝Vact(n)·ΔTp·cosφ1(n)…(24)
【数式25】
yp(n)＝Vact(n)·ΔTp·sinφ1(n)…(25)
该预想位置Xp是推定为从当前时间点开始经过规定时间ΔTp之后本车辆3到达的位置，式(24)、(25)的Vact表示本车辆3的行驶速度，φ1表示本车辆3的偏航角。
接着，根据以下的式(26)～(31)所示的、包括滑模控制算法的算法来计算反馈操舵角θfb(图13/步骤65)。
【数式26】
Ey(n)＝yp(n)-yf(n)…(26)
【数式27】
σ(n)＝Ey(n)+S·Ey(n-1)…(27)
【数式28】
ufb(n)＝ufb_rch(n)+ufb_adp(n)…(28)
【数式29】
ufb_rch(n)＝Krch·σ(n)…(29)
【数式30】
Figure BDA0001889685400000211
【数式31】
θfb(n)＝Kst·ufb(n)…(31)
上式(26)的Ey表示跟踪误差。另外，式(27)的σ是切换函数，且是以-1＜S＜0成立的方式来设定S的响应指定参数。并且，如式(28)所示，反馈控制输入Ufb被作为趋近律输入Ufb_rch与自适应律输入Ufb_adp的和来进行计算。另外，式(29)的Krch是规定的趋近律增益，式(30)的Kadp是规定的自适应律增益，式(31)的Kst是灵敏度增益。
接着，根据下式(32)来计算操舵角θstr(图13/步骤66)。
【数式32】
θstr(n)＝θff(n)+θfb(n)…(32)
接着，根据操舵角θstr来驱动致动器6(图/步骤67)。在此之后，结束本处理。
如上所述，根据本实施方式的自动驾驶装置1，当本车辆3在交叉路口50进行右转弯时，使用周边状况数据D_info和信号附加半径R_sk，根据式(4)～(12)来计算内切圆IC的中心Xr、入口侧切点Xi、出口侧切点Xo和行驶目标点Xc的坐标值，且根据这些数据，通过上述的式(13)～(17)来计算评价函数值J。并且，以该评价函数值J成为最小值的方式，根据上述的式(18)～(23)来计算内切圆IC即圆弧Ar的半径R和信号附加半径R_sk，且使用半径R、第2行驶道目标点Xt0、入口侧切点Xi和出口侧切点Xo来计算本车辆3的未来的行驶轨迹Xf的坐标值。
因此，能够将行驶轨迹Xf确定为由位于平滑地连结圆弧Ar和2条线段Li、Lo的曲线上的数据构成的轨迹、或者由只位于圆弧Ar上的数据构成的轨迹。其结果，能够将行驶轨迹Xf确定为与熟练的驾驶员进行驾驶时同样的、不会左右摇晃的圆滑的轨迹，其中所述行驶轨迹Xf是本车辆3从第1行驶道51朝向第2行驶道52而一边在交叉路口50内进行右转弯一边行驶时的轨迹。
并且，评价函数值J被作为第1～第3评价函数值J1～J3的和来进行计算，圆弧Ar的半径R以评价函数值J成为最小值的方式来进行计算，因此，圆弧Ar的半径R以圆弧Ar逐渐接近行驶目标点Xc的方式来进行计算。即，能够以当本车辆3在交叉路口50进行右转弯时，本车辆3能够停止在行驶目标点Xc(或者其附近)并且能够通过行驶目标点Xc的方式来适当地确定行驶轨迹Xf。
另外，在第1～第3评价函数值J1～J3中，3个加权系数W1～W3以W1＞W2＞W3成立的方式来进行设定，因此，能够以与2条线段Li、Lo相比较，圆弧Ar与行驶目标点Xc之间的距离被优先缩短的方式来确定圆弧Ar，并且能够以圆弧Ar的曲率优先增大的方式确定圆弧Ar。据此，当本车辆3在交叉路口50内进行右转弯时，能够以一边避免抑制横向加速度，一边通过或者停止在包括行驶目标点Xc的位置附近的方式来适当地确定本车辆3的未来的行驶轨迹。
并且，当根据周边状况数据D_info无法计算出斜率at时，使用地图数据库内的高精度的地图数据来获取斜率at，因此，即使在无法获取斜率at的条件下，也能够将本车辆3的未来的行驶轨迹Xf设定为与熟练的驾驶员进行驾驶时同样的最优的轨迹。
另外，当在高精度的地图数据中记载有在交叉路口50进行右转弯时的行驶轨迹Xf时，通过读出地图数据的行驶轨迹Xf来确定未来的行驶轨迹Xf，当在高精度的地图数据中没有记载行驶轨迹Xf时，通过以上的方法来确定行驶轨迹Xf，因此，与只能读出地图数据的行驶轨迹Xf的现有技术的方法相比较，能够提高通用性。
并且，当本车辆3在交叉路口进行左转弯时，上述的评价函数值J被作为第1评价函数值J1＝0来进行计算，因此，能够以尽可能缩短2条线段Li、Lo的方式来确定圆弧Ar的半径R。据此，当本车辆3在交叉路口内进行左转弯时，能够一边抑制横向加速度一边适当地确定本车辆3的未来的行驶轨迹Xf。
除此之外，以在交叉路口50进行右转弯/左转弯时的行驶轨迹Xf和推定为在未来的规定期间本车辆3行驶的预想位置Xp的误差成为最小的方式来计算操舵角θstr，且使用该操舵角θstr来驱动致动器6，因此，当在交叉路口50进行右转弯或者左转弯时，能够确保与熟练的驾驶员进行驾驶时同样的、不会左右摇晃的顺利的行驶状态。
另外，也可以通过以下所述的方法来计算上述的斜率at。首先，如图14所示，由x’轴和y’轴来定义以第2行驶道目标点Xt0为原点的相对坐标轴，设第2行驶道52的入口的行驶道端部为点Xt1，设第2行驶道52的入口的中心线端部为点Xt2，设定在这2个点Xt1、Xt2之间延伸的直线L’。
并且，当设该直线L’相对于x’轴的斜率为αt时，y’＝αt·x’成立，并且相对于第2行驶道52的斜率at，at＝1/αt成立。即，如果高精度地计算出该斜率αt，则能够高精度地计算出第2行驶道52的斜率at。
因此，通过回归分析方法来计算该斜率αt。具体而言，根据周边状况数据D_info来计算2点Xt1、Xt2间的多个点的x’坐标值和y’坐标值，使用这些数据，通过最小2乘法来计算斜率αt，作为其倒数来计算斜率at。在通过以上的方法计算出斜率at的情况下，能够提高斜率at的计算精度。
另外，在交叉路口进行右转弯的情况下，当无法获取到行驶目标点Xc时，也可以以与在交叉路口进行左转弯时相同的方式，使第1评价函数值J1＝0来计算评价函数值J。在这样的情况下，能够一边使2条线段Li、Lo的长度比获取到行驶目标点Xc时缩短，一边确定圆弧Ar的半径R，据此，能够使圆弧Ar的曲率比获取到行驶目标点Xc时大。
并且，也可以构成为：在本车辆3不具有地图数据库的情况下，在上述的图11的评价函数值计算处理中根据周边状况数据D_info无法计算出斜率at时，假定没有斜率at而计算圆弧Ar，并且，当正在交叉路口进行右转弯/左转弯时斜率at的计算成功时，使用计算出的斜率at来确定圆弧Ar。在这样构成的情况下，能够在计算出斜率at之后，将未来的行驶轨迹Xf设定为与熟练的驾驶员进行驾驶时同样的最优的轨迹。
另外，实施方式是确定在四叉路的交叉路口进行右转弯或者左转弯时的行驶轨迹的例子，但本发明的行驶轨迹的确定并不限定于此，只要是确定从第1行驶道向相对于第1行驶道转弯的第2行驶道行驶时的行驶轨迹即可。例如，也可以通过本发明的方法，确定在L字路、T字路、三叉路或者多叉路进行右转弯或者左转弯时的行驶轨迹。
另外，实施方式是将本发明的自动驾驶装置1和行驶轨迹确定装置1适用于4轮车辆的例子，但本发明的自动驾驶装置和行驶轨迹确定装置并不限定于此，还能够适用于2轮车辆、3轮车辆和5轮以上的车辆。
实施方式是使用操舵角θstr来控制本车辆3的操舵量的例子，但控制本发明的操舵量的方法并不限定于此，只要是能够以未来的行驶轨迹与推定为在未来的规定期间该本车辆行驶的轨迹的误差成为最小的方式来控制本车辆的操舵量即可。例如，也可以以未来的行驶轨迹与推定为在未来的规定期间该本车辆行驶的轨迹之间的误差成为最小的方式来计算操舵角θstr的时间变化量即操舵角速度，且使用该操舵角速度来控制操舵量。
并且，实施方式是作为地图数据获取机构，在ECU2中从地图数据库读出地图数据的结构的例子，但本发明的地图数据获取机构并不限定于此，只要是能够获取地图数据即可。例如，也可以构成为通过无线通信来获取地图数据。

Claims (9)

1.一种行驶轨迹确定装置，该行驶轨迹确定装置在本车辆从第1行驶道向第2行驶道行驶时确定该本车辆的未来的行驶轨迹，其中所述第2行驶道相对于所述第1行驶道一边转弯一边连续，
该行驶轨迹确定装置的特征在于，
具有第2行驶道目标点获取机构、圆弧确定机构、行驶轨迹确定机构和行驶目标点获取机构，其中，
所述第2行驶道目标点获取机构获取成为所述第2行驶道上的目标的第2行驶道目标点；
所述圆弧确定机构以内切于第1直线和第2直线的圆上的两个内切点之间的圆弧至少被包含于所述第1行驶道和所述第2行驶道的连续部的方式来确定该圆弧，其中，所述第1直线从所述本车辆开始一边在所述连续部内通过一边沿该本车辆的行进方向延伸，所述第2直线以一边通过所述第2行驶道目标点一边在所述连续部内与该第1直线交叉的方式延伸；
所述行驶轨迹确定机构使用所述圆弧来确定所述本车辆的所述未来的行驶轨迹；
所述行驶目标点获取机构获取成为所述本车辆在所述连续部停止时或者在该连续部内通过时的目标的行驶目标点，
所述圆弧确定机构以在所述圆弧与所述行驶目标点之间的距离、第1长度和第2长度之中所述距离与所述第1长度和所述第2长度相比被优先缩短的方式来确定所述圆弧，其中，所述第1长度是指所述第1直线上的从所述本车辆开始至所述圆弧的所述内切点为止的长度，所述第2长度是指所述第2直线上的从所述圆弧的所述内切点开始至所述第2行驶道目标点为止的长度。
2.根据权利要求1所述的行驶轨迹确定装置，其特征在于，
所述圆弧确定机构以所述圆弧逐渐接近所述行驶目标点的方式来确定所述圆弧。
3.根据权利要求1所述的行驶轨迹确定装置，其特征在于，
在所述本车辆从所述第1行驶道向所述第2行驶道行驶的情况下，当通过所述行驶目标点获取机构无法获取到所述行驶目标点时，所述圆弧确定机构以使所述第1长度和所述第2长度比能获取到所述行驶目标点时缩短的方式来确定所述圆弧。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的行驶轨迹确定装置，其特征在于，
当所述本车辆在所述连续部内一边横穿所述第1行驶道的对向车道一边向所述第2行驶道行驶时，所述行驶目标点获取机构获取所述行驶目标点。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的行驶轨迹确定装置，其特征在于，
还具有行驶环境检测机构和斜率获取机构，其中，
所述行驶环境检测机构检测所述本车辆的行驶环境；
所述斜率获取机构根据由所述行驶环境检测机构检测到的行驶环境来获取所述第2直线相对于与所述第1直线正交的直线的斜率，
所述圆弧确定机构使用所述斜率来确定所述圆弧。
6.根据权利要求5所述的行驶轨迹确定装置，其特征在于，
还具有获取地图数据的地图数据获取机构，
当根据所述行驶环境无法获取所述斜率时，所述斜率获取机构使用所述地图数据来获取所述斜率。
7.根据权利要求5所述的行驶轨迹确定装置，其特征在于，
当通过所述斜率获取机构没能获取到所述斜率时，所述圆弧确定机构假定为没有该斜率来确定所述圆弧，并且当所述本车辆在从所述第1行驶道向所述第2行驶道行驶的过程中通过所述斜率获取机构获取到所述斜率时，所述圆弧确定机构使用通过该斜率获取机构获取到的斜率来确定所述圆弧。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的行驶轨迹确定装置，其特征在于，
还具有地图数据获取机构，该地图数据获取机构获取记载有行驶轨迹的地图数据，
当在所述地图数据中记载有从所述第1行驶道向所述第2行驶道行驶的行驶轨迹时，所述行驶轨迹确定机构通过读出该地图数据的该行驶轨迹来确定所述未来的行驶轨迹；当在所述地图数据中没有记载从所述第1行驶道向所述第2行驶道行驶的行驶轨迹时，所述行驶轨迹确定机构使用所述圆弧来确定所述未来的行驶轨迹。
9.一种自动驾驶装置，其特征在于，
具有：权利要求1至8中任一项所述的行驶轨迹确定装置；和操舵量控制机构，其中，
当所述本车辆从所述第1行驶道向所述第2行驶道行驶时，所述操舵量控制机构以使所述未来的行驶轨迹与推定为在未来的规定期间该本车辆行驶的轨迹之间的误差成为最小的方式来控制该本车辆的操舵量。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112440994A (zh) * 2019-08-28 2021-03-05 比亚迪股份有限公司 车辆及其控制方法和装置
DE102019123899B3 (de) * 2019-09-05 2020-11-12 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren für autonomes Fahren eines Fahrzeugs
JP2021043707A (ja) * 2019-09-11 2021-03-18 本田技研工業株式会社 車両制御装置、車両制御方法、およびプログラム
US11618444B2 (en) * 2020-10-01 2023-04-04 Argo AI, LLC Methods and systems for autonomous vehicle inference of routes for actors exhibiting unrecognized behavior
US11731661B2 (en) 2020-10-01 2023-08-22 Argo AI, LLC Systems and methods for imminent collision avoidance
CN113053112B (zh) * 2021-03-10 2022-08-26 北京星云互联科技有限公司 车辆轨迹预测方法、车辆预测轨迹分析方法、装置及车辆
JP7496797B2 (ja) * 2021-03-29 2024-06-07 本田技研工業株式会社 軌道生成装置及び軌道生成方法
CN113341996A (zh) * 2021-06-25 2021-09-03 江苏高瞻数据科技有限公司 一种无人驾驶车辆跟踪预定轨迹的智能控制装置及其方法
CN114038203A (zh) * 2022-01-12 2022-02-11 成都四方伟业软件股份有限公司 一种交通仿真中两点路口车道的曲线拟合方法及装置
CN114387786B (zh) * 2022-01-26 2023-03-21 青岛海信网络科技股份有限公司 一种路口车辆运行状态预测方法及装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012002753A (ja) * 2010-06-18 2012-01-05 Navitime Japan Co Ltd ナビゲーションシステム、ナビゲーション装置、ナビゲーションサーバ、ナビゲーション方法、および、プログラム
CN103502073A (zh) * 2011-04-27 2014-01-08 戴姆勒股份公司 混合动力驱动控制装置
CN104411558A (zh) * 2012-07-06 2015-03-11 丰田自动车株式会社 车辆的行驶控制装置
CN104870293A (zh) * 2012-12-11 2015-08-26 丰田自动车株式会社 驾驶辅助装置以及驾驶辅助方法
WO2017065182A1 (ja) * 2015-10-16 2017-04-20 日立オートモティブシステムズ株式会社 車両制御システム、車両制御装置
CN107000746A (zh) * 2014-11-06 2017-08-01 奥托立夫开发公司 用于车辆路径预测的系统及方法
CN109415056A (zh) * 2016-08-23 2019-03-01 株式会社三英技研 行驶轨道生成装置、方法和程序，以及驾驶辅助装置和系统

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6752875B2 (ja) * 2016-02-26 2020-09-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 走行制御装置
CN113110416B (zh) * 2016-12-15 2023-11-07 苏州宝时得电动工具有限公司 自移动设备的作业方法、自移动设备、存储器和服务器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012002753A (ja) * 2010-06-18 2012-01-05 Navitime Japan Co Ltd ナビゲーションシステム、ナビゲーション装置、ナビゲーションサーバ、ナビゲーション方法、および、プログラム
CN103502073A (zh) * 2011-04-27 2014-01-08 戴姆勒股份公司 混合动力驱动控制装置
CN104411558A (zh) * 2012-07-06 2015-03-11 丰田自动车株式会社 车辆的行驶控制装置
CN104870293A (zh) * 2012-12-11 2015-08-26 丰田自动车株式会社 驾驶辅助装置以及驾驶辅助方法
CN107000746A (zh) * 2014-11-06 2017-08-01 奥托立夫开发公司 用于车辆路径预测的系统及方法
WO2017065182A1 (ja) * 2015-10-16 2017-04-20 日立オートモティブシステムズ株式会社 車両制御システム、車両制御装置
CN109415056A (zh) * 2016-08-23 2019-03-01 株式会社三英技研 行驶轨道生成装置、方法和程序，以及驾驶辅助装置和系统

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