JP2009040267A - 走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 種々のレーンチェンジ状況に対応した安全性の高いレーンチェンジ軌跡を生成する走行制御装置を提供する。
【解決手段】 本発明の走行制御装置は、自車両が第１レーンから第２レーンへのレーン変更であるレーンチェンジにおいて、周辺の他車両や路面状況などの自車両の周辺情報や車両速度や車両姿勢などの自車両の走行状態の情報に基づいて、自車両の周辺状況や走行状態を考慮したレーンチェンジの軌跡を生成する。更に、レーンチェンジ軌跡の生成においては、走行軌跡として用いることにより遠心力の影響が少なく安定した走行制御を可能とするクロソイド曲線を用いている。自車両は、生成したレーンチェンジ軌跡に沿ってレーンチェンジに関する走行制御を行うことにより、レーンチェンジの際の安全性を向上させる。
【選択図】 図１

Description

本発明はレーンチェンジの際に車両の走行制御を行う走行制御装置に関するものである。

走行制御装置に関しては種々のものが提案されている。特許文献１においては、レーンチェンジの際に車々間通信により他車両の位置及び走行計画を受信し、走行制御装置がレーンチェンジの判断を自車両の乗員に報知する技術が開示されている。
特開平１０-１０５８８５号公報

ところで、特許文献１に開示された技術においては、車々間通信により他車両の位置及び走行計画を受信することにより、レーンチェンジの際のレーンチェンジ軌跡を生成することが考えられる。しかし、上記特許文献１に記載の技術を用いてレーンチェンジ軌跡の生成を行う場合、車々間通信の利用不能な他車両に対する情報がないため、安全なレーンチェンジ軌跡の生成が困難であった。

そこで、本発明においては、他車両の回避を含めた種々のレーンチェンジ状況に対応することで、安全性の高いレーンチェンジ軌跡を生成することができる走行制御装置を提供することを課題とする。

本発明の第１の発明は、自車両が第１レーンから第２レーンへのレーン変更であるレーンチェンジを行う走行制御装置であって、第２レーンにおける自車両の周辺情報を取得する周辺情報取得手段と、周辺情報に基づいて折り返し点と最大ヨー角とを算出する算出手段と、折り返し点と最大ヨー角とを用いてレーンチェンジの軌跡を生成する軌跡生成手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の第１の発明では、まず、周辺情報取得手段により、他車両や障害物などの第２レーンにおける自車両の周辺情報が取得される。次に、その周辺情報に基づいてレーンチェンジ軌跡が生成される。そのため、周辺情報を反映した軌跡に沿って走行制御を行うことにより、レーンチェンジにおける自車両の安全性を向上させることが可能となる。

本発明の第２の発明に係る走行制御装置は、自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段を更に備え、算出手段は、周辺情報と自車両の走行状態とに基づいて折り返し点と最大ヨー角とを算出することを特徴とする。

本発明の第２の発明では、走行状態検出手段により車両にかかる横力や車両姿勢など自車両の走行状態が検出される。その走行状態に基づいてレーンチェンジ軌跡が生成される。そのため、走行状態を反映した軌跡に沿って走行制御を行うこととなり、車両の負荷が少ない走行を行うことが可能となる。

本発明の第３の発明に係る走行制御装置は、軌跡生成手段は折り返し点と最大ヨー角とによって設定される直線である基準線と第１レーンにおける直進時の軌跡である第１直進軌跡との交点である第１交点及び基準線と第２レーンにおける直進時の軌跡である第２直進軌跡との交点である第２交点がともにレーンチェンジに関して予め定められた開始点と終了点との間にある場合である第１条件を判別する第１条件判別手段と、第１、２交点間の距離が開始点と第１交点との間の距離及び第２交点と終了点との間の距離の和よりも大きい場合である第２条件を判別する第２条件判別手段と、第１、２条件が満たされる場合にレーンチェンジ軌跡の生成が可能であると判断する軌跡生成可否判断手段と、を備えていることを特徴とする。

本発明の第３の発明は、周辺情報からレーンチェンジ軌跡生成前にレーンチェンジ生成の可否を判断する。この判断を行うことで、レーンチェンジ軌跡を生成できない場合のレーンチェンジ軌跡生成の演算を避けることができ、その分の演算処理量を軽減させることが可能となる。

本発明の第４の発明に係る走行制御装置は、軌跡生成手段は第１交点と開始点との間の距離及び第１直線軌跡と基準線とのなす角度に基づいて設定されるクロソイド曲線を用いてレーンチェンジ軌跡を生成することを特徴とする。

本発明の第４の発明は、軌跡生成手段において、クロソイド曲線を用いてレーンチェンジ軌跡を生成する。ここで、クロソイド曲線を描く走行は遠心力の変化が少ないため安定した走行となる。そのため、クロソイド曲線を用いたレーンチェンジ軌跡に沿うことで車両が安定した滑らかな走行制御が可能となる。

本発明の第５の発明に係る軌跡生成手段は、自車両の走行状態及び自車両の諸元に基づいてレーンチェンジ軌跡における走行制御の可否を判断する走行制御可否判断手段を備えていることを特徴とする。

本発明の第５の発明は、自車両の走行状態検出手段及び自車両の諸元から、レーンチェンジ軌跡生成後に実際の走行制御の可否を判断する。走行制御可否を判断することにより、実際には走行制御不能なレーンチェンジ軌跡に基づいた走行制御の演算を避けることができ、その分の走行制御部の演算処理量を軽減させることが可能となる。

本発明の走行制御装置によれば、他車両の回避を含めた種々のレーンチェンジ状況に対応することで、安全性の高いレーンチェンジ軌跡を生成することができる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る走行制御装置を示すブロック構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る走行制御装置１は、情報取得部２、レーンチェンジＥＣＵ３、走行制御部４、及びディスプレイ音声部５を備えている。

情報取得部２は、自車両の周辺情報を取得する機器を備えている。自車両の周辺情報を取得する機器としては、車々間通信部１０、ナビゲーションシステム１１、レーダセンサ１２、及び画像センサ１３がある。周辺情報としては、車々間通信部１０による車々間通信情報、ナビゲーションシステム１１による交通情報、レーダセンサ１２による障害物情報、及び画像センサ１３による画像情報がある。

車々間通信部１０は、車々間通信装置を備えた周辺他車両との通信により車々間通信情報を取得する。車々間通信情報としては、先行する他車両より得られる路面状況などのレーン情報や他車両位置、速度などの他車両情報がある。車々間通信部１０は、取得した車々間通信情報をレーンチェンジＥＣＵ３に出力する。

ナビゲーションシステム１１は、地図情報が記録されたＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）を備えている。ナビゲーションシステム１１は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）やＶＩＣＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）などによる通信によって得られる外部情報を地図情報に参照して交通情報を取得する。交通情報としては、自車両の位置、交通状況、及びレーン形状の情報などがある。ナビゲーションシステム１１は、取得した交通情報をレーンチェンジＥＣＵ３に出力する。

レーダセンサ１２は、電磁波を送信し、送信した電磁波の反射波を受信して障害物を検出することにより障害物情報を取得する。障害物情報としては、他車両などの障害物までの距離、障害物と自車両との相対速度、及び障害物の進行方向などの情報がある。レーダセンサ１２は、レーンチェンジＥＣＵ３に取得した障害物情報を出力する。

画像センサ１３は、自車両の周囲を撮像して得られた光を電気信号に変換することにより画像情報を取得する。画像情報としては、白線、他車両、及び路面などの画像の情報がある。画像センサ１３は、取得した画像情報をレーンチェンジＥＣＵ３に出力する。

更に、情報取得部２は、自車両の走行状態の情報を取得する機器を備えている。自車両の走行状態の情報を取得する機器としては、ヨーレートセンサ１４、速度センサ１５、荷重センサ１６、及び故障診断装置１７がある。自車両の走行状態情報としては、ヨーレートセンサ１４による角速度情報、速度センサ１５による速度情報、荷重センサ１６による荷重情報、及び故障診断装置１７による走行状態制約情報がある。

ヨーレートセンサ１４は、自車両の角速度を検出するジャイロを備える。ヨーレートセンサ１４は、自車両の角速度を検出するジャイロを用いて、走行中の自車両の角速度情報を取得する。ヨーレートセンサ１４は、取得した角速度情報をレーンチェンジＥＣＵ３に出力する。

速度センサ１５は、自車両のトランスミッションに接続されている出力側シャフトの回転数を検出する。速度センサ１５は、検出したシャフトの回転数に基づいて車両速度を算出することにより自車両の速度情報を取得する。速度センサ１５は、取得した速度情報をレーンチェンジＥＣＵ３に出力する。

荷重センサ１６は、自車両の車体に取り付けられたストレインゲージなどにより、荷重情報を取得する。荷重情報としては、走行中における荷物及び乗員の重量分布の情報がある。荷重センサ１６は、取得した荷重情報をレーンチェンジＥＣＵ３に出力する。

故障診断装置１７は、故障した車載機器がある場合、故障による走行状態制約情報を算出する。例えば、故障診断装置１７がパワーステアリング装置を故障と診断する場合、パワーステアリング装置は運転者の操舵力を補助する操舵補助力をステアリングに付加する装置であるため、故障診断装置１７は、運転手自身の力のみでステアリングを操舵可能な範囲の情報を走行状態制約情報として算出する。

故障診断装置１７が運転者自身の力のみでステアリングを操舵可能な操舵範囲の情報を走行状態制約情報として算出することにより、故障診断装置１７は、パワーステアリング装置故障時の走行状態制約情報を取得する。故障診断装置１７は、取得した走行状態制約情報をレーンチェンジＥＣＵ３に出力する。

レーンチェンジＥＣＵ３は、周辺状況認識部２０、走行状態認識部２１、軌跡生成可否判断部２２、レーンチェンジ軌跡生成部２３、及び走行制御可否判断部２４を備えている。

周辺状況認識部２０は、情報取得部２が備える自車両の周辺情報を取得する機器である車々間通信部１０、ナビゲーションシステム１１、レーダセンサ１２、及び画像センサ１３から出力された周辺情報に基づいて、周辺状況を認識する。周辺状況としては、周辺の他車両の位置や速度、レーン形状、及び路面状況がある。

周辺状況認識部２０は、例えば、車々間通信部１０による車々間通信情報、レーダセンサ１２による障害物情報、及び画像センサ１３による画像情報に基づいて、周辺の他車両の位置及び速度を認識する。周辺状況認識部２０は、例えば、ナビゲーションシステム１１から出力された交通情報及び画像センサ１３から出力された画像情報に基づいて、レーン形状を認識する。周辺状況認識部２０は、認識した周辺状況を周辺状況信号として軌跡生成可否判断部２２に出力する。

走行状態認識部２１は、情報取得部２が備える自車両の走行状態の情報を取得する機器であるヨーレートセンサ１４、速度センサ１５、荷重センサ１６、及び故障診断装置１７から出力された走行状態情報に基づいて、自車両の走行状態を認識する。走行状態としては、車両姿勢や車載機器故障時の走行状態制約がある。

走行状態認識部２１は、例えば、ヨーレートセンサ１４から出力された角速度情報及び速度センサ１５から出力された速度情報に基づいて、自車両にかかる横力を認識する。走行状態認識部２１は、自車両にかかる横力及び角速度情報に基づいて、走行中の車両姿勢を認識する。また、走行状態認識部２１は、自車両の車両諸元及び荷重センサ１６から出力された荷物の重量分布の情報に基づいて、荷崩れ防止を考慮した横力の許容値を認識する。走行状態認識部２１は、認識した走行状態を走行状態信号として軌跡生成可否判断部２２に出力する。

軌跡生成可否判断部２２は、周辺状況認識部２０から出力された周辺状況信号及び走行状態認識部２１から出力された走行状態信号に基づいて、レーンチェンジ軌跡の生成に用いる要素の範囲である軌跡生成要素の範囲を算出する。軌跡生成要素としては、図３に示す折り返し点Ｏ及び最大ヨー角Θがある。軌跡生成要素範囲としては、図３に示す折り返し点Ｏの位置が取りうる範囲である選択可能範囲λ及び最大ヨー角Θの値が取りうる範囲である選択可能値θがある。折り返し点Ｏ、最大ヨー角Θ、選択可能範囲λ、及び選択可能値θについては、更に後に説明する。

軌跡生成可否判断部２２は、算出した軌跡生成要素範囲が、後に説明する第１条件及び第２条件を満たすか否かによって、レーンチェンジ軌跡の生成可否を判断する。軌跡生成可否判断部２２は、レーンチェンジ軌跡を生成可能と判断した場合、レーンチェンジ軌跡生成可能と判断した軌跡生成要素範囲から、予め定められた決定条件により軌跡生成要素を決定する。軌跡生成可否判断部２２は、決定した軌跡生成要素を軌跡生成要素信号としてレーンチェンジ軌跡生成部２３に出力する。また、軌跡生成可否判断部２２は、レーンチェンジ軌跡を生成不能と判断した場合、レーンチェンジ軌跡生成不能の判断を軌跡生成不能信号としてディスプレイ音声部５に出力する。

レーンチェンジ軌跡生成部２３は、軌跡生成可否判断部２２から出力された軌跡生成要素信号に基づいて、レーンチェンジ軌跡を生成する。レーンチェンジ軌跡生成部２３は、生成したレーンチェンジ軌跡をレーンチェンジ軌跡信号として走行制御可否判断部２４に出力する。

走行制御可否判断部２４は、レーンチェンジ軌跡生成部２３から出力されたレーンチェンジ軌跡信号に基づいて、生成されたレーンチェンジ軌跡の走行制御可否を判断する。走行制御可否判断部２４は、レーンチェンジ軌跡を走行制御可能と判断した場合、走行制御可能と判断したレーンチェンジ軌跡をレーンチェンジ走行制御信号として走行制御部４に出力する。また、走行制御可否判断部２４は、レーンチェンジ軌跡を走行制御不能と判断した場合、レーンチェンジ軌跡を走行制御不能の判断を走行制御不能信号としてディスプレイ音声部５に出力する。

走行制御部４は、走行制御可否判断部２４から出力されたレーンチェンジ走行制御信号に基づいて、車両の走行制御を行う。また、ディスプレイ音声部５は、ディスプレイなどの画像表示を行う画面表示手段とスピーカーなどの音声伝達を行う音声伝達手段とを備えている。ディスプレイ音声部５は、軌跡生成可否判断部２２から出力された軌跡生成不能信号及び走行制御可否判断部２４から出力された走行制御不能信号に基づいて、画像や音声を用いて自車両の乗員へレーンチェンジ不能の判断を警報として伝達する。

以上の構成を有する本実施形態に係る走行制御装置の制御について、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態におけるレーンチェンジ走行制御の工程を示すフローチャートである。

図２に示すように、本実施形態における走行制御装置１において、情報取得部２は、自車両の周辺情報及び自車両の走行状態情報を取得する（Ｓ１）。周辺情報としては、車々間通信部１０による車々間通信情報、ナビゲーションシステム１１による交通情報、レーダセンサ１２による障害物情報、及び画像センサ１３による画像情報がある。また、走行状態情報としては、ヨーレートセンサ１４による角速度情報、速度センサ１５による速度情報、荷重センサ１６による荷重情報、及び故障診断装置１７による走行状態制約情報がある。

情報取得部２は、取得した周辺情報を周辺状況認識部２０に出力する。また、情報取得部２は、取得した走行状態情報を走行状態認識部２１に出力する。

周辺状況認識部２０は、情報取得部２が備える自車両の周辺情報を取得する機器である車々間通信部１０、ナビゲーションシステム１１、レーダセンサ１２、及び画像センサ１３から出力された周辺情報に基づいて、自車両の周辺状況を認識する（Ｓ２）。周辺状況としては、周辺の他車両の位置及び速度、レーン形状、及び路面状況がある。周辺状況認識部２０は、認識した周辺状況を周辺状況信号として軌跡生成可否判断部２２に出力する。

走行状態認識部２１は、情報取得部２が備える自車両の走行状態の情報を取得する機器であるヨーレートセンサ１４、速度センサ１５、荷重センサ１６、及び故障診断装置１７から出力された走行状態情報に基づいて、自車両の走行状態を認識する（Ｓ２）。走行状態としては、車両姿勢や車載機器故障時の走行状態制約がある。走行状態認識部２１は、認識した走行状態を走行状態信号として軌跡生成可否判断部２２に出力する。

軌跡生成可否判断部２２は、周辺状況認識部２０から出力された周辺状況信号及び走行状態認識部２１から出力された走行状態信号に基づいて、軌跡生成要素範囲を算出する（Ｓ３）。

図３は、レーンチェンジの際の自車両及び周辺状況を示す平面図である。ここで、図３に示されるレーンチェンジ軌跡Ｋは、後にレーンチェンジ軌跡生成部２３において生成されるレーンチェンジ軌跡である。同じく、図３に示される車線境界線Ｔは、第１レーンＲと第２レーンＷとを分ける境界線である。第１レーンＲは、レーンチェンジ前に自車両Ｍが走行中のレーンであり、第２レーンＷは、レーンチェンジ後に自車両Ｍが走行するレーンである。

また、図３において、レーンチェンジ軌跡Ｋの始点と終点は、レーンチェンジ開始点Ｓ及びレーンチェンジ終了点Ｆと表される。図３に示す自車両Ｍの位置は、レーンチェンジ開始点Ｓに相当している。レーンチェンジ開始点Ｓ及びレーンチェンジ終了点Ｆは、レーンチェンジを開始する前に予め定められている。

図３において、軌跡生成要素である折り返し点Ｏは、レーンチェンジ軌跡Ｋと車線境界線Ｔとの交点として表される。軌跡生成要素である最大ヨー角Θは、折り返し点Ｏにおけるレーンチェンジ軌跡Ｒの接線である基準線Ｖと車線境界線Ｔとのなす角のうちの鋭角として表される。

また、レーンチェンジ開始点Ｓを通る第１レーンＲにおける車両直進時の軌跡は、直進軌跡Ｌ１として表される。レーンチェンジ終了点Ｆを通る第２レーンＷにおける車両直進時の軌跡は、直進軌跡Ｌ２として表される。そして、基準線Ｖと直進軌跡Ｌ１との交点は、交点Ｘ１として表され、基準線Ｖと直進軌跡Ｌ２との交点は、交点Ｘ２として表される。

軌跡生成可否判断部２２は、レーンチェンジ軌跡生成可否を判断するため、第１条件及び第２条件の判別を行う。第１条件及び第２条件は、いずれも幾何学的に要求される条件である。第１条件は、図３に示す交点Ｘ１及び交点Ｘ２がレーンチェンジ開始点Ｓとレーンチェンジ終了点Ｆとの間に存在することである。また、第２条件は、図３に示す交点Ｘ１と交点Ｘ２との距離である交点間距離が、レーンチェンジ開始点Ｓと交点Ｘ１との距離である開始点距離及び終了点Ｆと交点Ｘ２との距離である終了点距離の和より大きいことである。

まず、軌跡生成可否判断部２２は、レーンチェンジ開始点Ｓ及びレーンチェンジ終了点Ｆに基づいて、第１、２条件を満足する軌跡生成要素範囲を算出する。軌跡生成要素範囲としては、レーンチェンジ開始点Ｓ及びレーンチェンジ終了点Ｆに基づいて第１、２条件を満足する折り返し点Ｏの位置が取りうる範囲である選択可能範囲λ及び最大ヨー角Θの値が取りうる範囲である選択可能値θがある。

ここで、図４は、レーンチェンジ開始点Ｓ及びレーンチェンジ終了点Ｆに基づいて、第１、２条件を満足する折り返し点Ｏの位置及び最大ヨー角Θの値を表したグラフである。同グラフにおいて、縦軸は、最大ヨー角Θの値を表している。横軸は、図３に示すレーンチェンジ開始点Ｓを車線境界線Ｔに対して投影し、車線境界線Ｔ上における折り返し点Ｏと投影したレーンチェンジ開始点Ｓとの距離を用いて、折り返し点Ｏの位置を表している。

図４において、折り返し点Ｏの選択可能範囲λ及び最大ヨー角Θの選択可能値θを満たしている領域は、選択可能領域Ｕとして表され、折り返し点Ｏの選択可能範囲λ及び最大ヨー角Θの選択可能値θを満たさない領域は、選択不可能領域Ｎとして表されている。

次に、軌跡生成可否判断部２２は、周辺状況認識部２０から出力された周辺状況信号及び走行状態認識部２１から出力された走行状態信号に基づいて、折り返し点Ｏの選択可能範囲λ及び最大ヨー角Θの選択可能値θを補正する（Ｓ４）。

ここで、図５は、折り返し点Ｏの選択可能範囲λ及び最大ヨー角Θの選択可能値θの補正時における考慮する項目及び考慮項目を反映した補正を示す表である。以下、図３、図４、及び図５を参照して、折り返し点Ｏの選択可能範囲λ及び最大ヨー角Θの選択可能値θの補正について説明する。

図３に示すように、第１レーンＲにおいて先行車両Ｐが存在する場合、自車両Ｍと先行車両Ｐとが近接しすぎると、先行車両Ｐの挙動によっては、自車両Ｍと先行車両Ｐとの接触が懸念される。そこで、軌跡生成可否判断部２２は、先行車両Ｐとレーンチェンジ軌跡との距離が一定値以上となるレーンチェンジ軌跡を生成するように折り返し点Ｏの選択可能範囲λ及び最大ヨー角Θの選択可能値θを補正する。

軌跡生成可否判断部２２は、例えば、折り返し点Ｏの選択可能範囲λを補正前と比べ自車両Ｍの手前側の範囲に制限する。軌跡生成可否判断部２２が折り返し点Ｏの選択可能範囲λを補正前と比べ自車両Ｍの手前側の範囲に制限することにより、軌跡生成可否判断部２２は、先行車両Ｐとレーンチェンジ軌跡との距離が一定値以上となるレーンチェンジ軌跡を生成する軌跡生成要素信号をレーンチェンジ軌跡生成部２３に出力できる。

更に、軌跡生成可否判断部２２は、周辺状況認識部２０から出力された周辺状況信号の中に認識が不確実とされた周辺状況が含まれる場合、認識不確実な周辺状況を考慮して、折り返し点Ｏの選択可能範囲λ及び最大ヨー角Θの選択可能値θを補正する。

具体的には、図３に示すように、周辺状況のうち第２レーンＷの後側方他車両Ｑの有無について認識不確実な場合、後側方他車両Ｑが存在すると、レーンチェンジの際に、後側方他車両Ｑと自車両Ｍとの接触が懸念される。そこで、軌跡生成可否判断部２２は、補正前に比べ最大ヨー角Θの選択可能値θの上限値を減らし、折り返し点Ｏの選択可能位置λを自車両Ｍの進路方向側の範囲に制限する。その結果、軌跡生成可否判断部２２は、後側方他車両Ｑが存在する場合において、後側方他車両Ｑとレーンチェンジ軌跡との距離が一定値以下にならないレーンチェンジ軌跡を生成する軌跡生成要素信号をレーンチェンジ軌跡生成部２３に出力できる。

図６は、図４において周辺状況認識部２０から出力された周辺状況信号及び走行状態認識部２１から出力された走行状態信号に基づいて、折り返し点Ｏの選択可能範囲λ及び最大ヨー角Θの選択可能値θを補正したグラフである。以下、図３、図４、及び図６を参照して、軌跡生成可否判断部２２におけるレーンチェンジ軌跡生成可否の判断について説明する。

図４に示される折り返し点Ｏの選択可能範囲λ及び最大ヨー角Θの選択可能値θを満たしている選択可能領域Ｕは、周辺状況認識部２０から出力された周辺状況信号及び走行状態認識部２１から出力された走行状態信号に基づいて、折り返し点Ｏの選択可能範囲λ及び最大ヨー角Θの選択可能値θを補正することにより限定される。

例えば、図４に示される選択可能領域Ｕは、周辺状況認識部２０から出力された周辺状況信号及び走行状態認識部２１から出力された走行状態信号に基づいて、図６に示されるように限定される。図６に示される選択可能領域Ｕは、他車両（ａ）、他車両（ｂ）、及び操舵限界により、限定されている。

図６に示される他車両（ａ）は、第２レーンＷにおいて自車両の後側方に存在する他車両である。他車両（ａ）が存在する場合、軌跡生成可否判断部２２は、自車両後側方の他車両（ａ）及び自車両Ｍを接触させないために、補正前に比べ最大ヨー角Θの選択可能値θの上限値を減らし、折り返し点Ｏの選択可能位置λを自車両Ｍの進路方向側の範囲に制限することにより、選択可能領域Ｕを限定する。

また、図６に示される他車両（ｂ）は、第２レーンＷにおいて自車両の前側方に存在する他車両である。他車両（ｂ）が存在する場合、軌跡生成可否判断部２２は、自車両前側方の他車両（ｂ）と自車両Ｍとを接触させないために、最大ヨー角Θの選択可能値θ及び折り返し点Ｏの選択可能位置λを補正することにより、選択可能領域Ｕを限定する。そして、図６に示される操舵限界は、現時点の自車両の速度や車両姿勢などによる自車両の操舵制御範囲の限界である。軌跡生成可否判断部２２は、操舵限界に基づいて、最大ヨー角Θの選択可能値θと折り返し点Ｏの選択可能位置λを補正することにより、選択可能領域Ｕを限定する。

軌跡生成可否判断部２２は、限定した選択可能領域Ｕにおいて、選択可能な折り返し点Ｏ及び最大ヨー角Θが存在するか否かにより、レーンチェンジ軌跡生成の可否を判断する（Ｓ４）。例えば、図６にあっては、限定された選択可能領域Ｕにおいて、選択可能な折り返し点Ｏ及び最大ヨー角Θが存在するため、軌跡生成可否判断部２２は、レーンチェンジ軌跡生成を可能と判断する（Ｓ５）。

続いて、軌跡生成可否判断部２２は、レーンチェンジ軌跡生成を可能と判断する場合、予め定められた決定条件により、限定された選択可能領域Ｕに基づいて、折り返し点Ｏと最大ヨー角Θとを決定する。

軌跡生成可否判断部２２は、決定した折り返し点Ｏλ及び最大ヨー角Θを軌跡生成要素信号としてレーンチェンジ軌跡生成部２３に出力する。

軌跡生成可否判断部２２は、レーンチェンジ軌跡生成を不能と判断する場合、レーンチェンジ軌跡生成不能の判断を軌跡生成不能信号としてディスプレイ音声部５に出力する。

レーンチェンジ軌跡生成部２３は、軌跡生成可否判断部２２から出力された軌跡生成要素信号に基づいて、レーンチェンジ軌跡Ｋを生成する（Ｓ６）。レーンチェンジ軌跡生成部２３は、クロソイド曲線を用いてレーンチェンジ軌跡Ｋを生成する。クロソイド曲線は、曲線長と曲率半径とが反比例する緩和曲線の一種である。クロソイド曲線を含むレーンチェンジ軌跡に沿った車両の走行制御は、レーンチェンジ中に車両が受ける横力が一般のレーンチェンジ軌跡に比べて小さいため、安定した走行を行うことができる。

ここで、図７は、図３における自車両Ｍ近辺を拡大した平面図である。以下、図３及び図７を参照して、クロソイド曲線を用いるレーンチェンジ軌跡の生成について説明する。

クロソイド曲線は、その曲線長ｌと曲率半径ｒとの積が定数であるクロソイドパラメータａの二乗で表される曲線である（式１）。
ｌ×ｒ＝ａ^２ （１）

レーンチェンジ軌跡生成部２３は、クロソイド曲線の算出において、クロソイドパラメータを用いる。そして、図３において、レーンチェンジ軌跡生成部２３は、レーンチェンジ軌跡の生成の際に、折り返し点Ｏを境として、第１レーンＲ側のレーンチェンジ軌跡生成に用いる第１レーンＲ側クロソイド曲線と第２レーンＷ側のレーンチェンジ軌跡生成に用いる第２レーンＷ側クロソイド曲線との二つのクロソイド曲線を用いる。そこで、レーンチェンジ軌跡生成部２３は、まず、第１レーンＲ側クロソイド曲線におけるクロソイドパラメータであるクロソイドパラメータａ１の値を算定する。

レーンチェンジ軌跡生成部２３は、クロソイドパラメータａ１の値の算定において、図３に示される基準線Ｖを用いる。基準線Ｖは、折り返し点Ｏ及び最大ヨー角Θを用いて、折り返し点Ｏを通り、車線境界線Ｔと最大ヨー角Θをなす直線のうち第１レーンＲにおいて自車両Ｍの手前側に、第２レーンＷにおいて自車両Ｍの進行方向側に伸びる直線として表される。そこで、レーンチェンジ軌跡生成部２３は、軌跡生成可否判断部２２から出力された軌跡生成要素信号から得た折り返し点Ｏ及び最大ヨー角Θに基づいて、基準線Ｖを決定する。

図７において、基準線Ｖと直進軌跡Ｌ１とのなす角のうちの鈍角を等分する直線は、角二等分線Ｊとして表される。レーンチェンジ開始点Ｓを通り、角二等分線Ｊに直交する直線は、破線Ｙとして表される。更に、レーンチェンジ軌跡Ｒのうちレーンチェンジ開始点Ｓから角二等分線Ｊに交わるまでの長さは、曲線長さιとして表され、レーンチェンジ開始点Ｓから交点Ｘ１までの線分の長さは、開始点線分長さｉとして表される。

図７において、直進軌跡Ｌ１と破線Ｙとのなす角のうち鋭角であるクロソイド角Φの値は、幾何関係から最大ヨー角Θの値の半分に等しい（式２）。
Φ＝Θ/２ （２）

また、クロソイド角Φの値は、クロソイド曲線の特性から、曲線長さιの二乗をクロソイドパラメータａ１の二乗により除した値に等しい（式３）。

Φ＝ι^２/（２×ａ１^２） （３）

クロソイド角Φは十分に小さい値をとるため、開始点線分長さｉは、曲線長さιの近似値である（式４）。

ｉ≒ι （４）

式２〜式４から、クロソイドパラメータａ１は、開始点線分長さｉ及び最大ヨー角Θを用いて次式で表される（式５）。

ａ１＝ｉ×（１/Θ）^１/２（５）

ここで、図３に示すように、交点Ｘ１は、折り返し点Ｏと最大ヨー角Θにより決定する基準線Ｖ及び予め定められたレーンチェンジ開始点Ｓにより決定する直進軌跡Ｌ１の交点であることから、予め定められたレーンチェンジ開始点Ｓから交点Ｘ１までの線分の長さである開始点線分長さｉは、折り返し点Ｏと最大ヨー角Θにより決定される。

そこで、レーンチェンジ軌跡生成部２３は、折り返し点Ｏ及び最大ヨー角Θから開始点線分長さｉを算出する。レーンチェンジ軌跡生成部２３は、算出した開始点線分長さｉ及び最大ヨー角Θを用いて、式５を適用することによりクロソイドパラメータａ１の値を算定する。

レーンチェンジ軌跡生成部２３は、算定したクロソイドパラメータａ１に基づいて、公知のクロソイド曲線算出プログラムを用いることにより、第１レーンＲ側クロソイド曲線を算出する。

次に、レーンチェンジ軌跡生成部２３は、第２レーンＷ側クロソイド曲線を算出する。レーンチェンジ軌跡生成部２３は、クロソイドパラメータａ１の値の算定において、レーンチェンジ開始点Ｓをレーンチェンジ終了点Ｆ、交点Ｘ１を交点Ｘ２、直進軌跡Ｌ１を直進軌跡Ｌ２へと置き換えることにより、第２レーンＷ側クロソイド曲線におけるクロソイドパラメータａ２を算定する。

レーンチェンジ軌跡生成部２３は、算定したクロソイドパラメータａ２に基づいて、公知のクロソイド曲線算出プログラムを用いることにより、第２レーンＷ側クロソイド曲線を算出する。

レーンチェンジ軌跡生成部２３は、決定した基準線Ｖ、算出した第１レーンＲ側クロソイド曲線、及び算出した第２レーンＷ側クロソイド曲線を用いて、レーンチェンジ軌跡Ｋを生成する。レーンチェンジ軌跡生成部２３は、走行制御可否判断部２４に生成したレーンチェンジ軌跡Ｋをレーンチェンジ軌跡信号として出力する。

走行制御可否判断部２４は、レーンチェンジ軌跡生成部２３から出力されたレーンチェンジ軌跡信号に基づいて、レーンチェンジ軌跡Ｋの走行制御の可否を判断する（Ｓ７）。走行制御可否判断部２４は、自車両の長さ、幅、ホイールベース寸法などの車両諸元、自車両の速度、及び走行制御においてステアリングに操舵力を付与する操舵アクチュエータの操舵制御範囲などにより、レーンチェンジ軌跡Ｋの走行制御の可否を判断する。

走行制御可否判断部２４は、レーンチェンジ軌跡Ｋの走行制御が可能であると判断する場合、レーンチェンジ軌跡Ｋをレーンチェンジ走行制御信号として走行制御部４に出力する。走行制御部４は、走行制御可否判断部２４から出力されたレーンチェンジ走行制御信号に基づいて、レーンチェンジ軌跡Ｋに沿った車両の走行制御を行う（Ｓ８）。

走行制御可否判断部２４は、レーンチェンジ軌跡Ｋの走行制御が不能であると判断した場合、レーンチェンジ軌跡Ｋの走行制御が不能である判断を走行制御不能信号としてディスプレイ音声部５に出力する。

ステップ４において、レーンチェンジ軌跡が生成不能である場合、ディスプレイ音声部５は、軌跡生成可否判断部２２から出力された軌跡生成不能信号に基づいて、自車両の乗員に対し、レーンチェンジ軌跡の生成が不能である判断を警報として伝達する。

また、ステップ５において、レーンチェンジ軌跡の走行制御が不能である場合、ディスプレイ音声部５は、走行制御可否判断部２４から出力された走行制御不能信号に基づいて、自車両の乗員に対し、レーンチェンジ軌跡Ｋの走行制御が不能である判断を警報として伝達する（Ｓ９）。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明は、エンジン異常などの緊急時に自車両を路肩などに退避させる緊急退避においても用いることができる。緊急時において本発明を用いた場合、周辺状況及び走行状態を考慮した緊急退避軌跡を生成し、生成した緊急退避軌跡に沿って自車両の走行制御を行うことにより、安全に退避することができる。

また、本実施形態に係る軌跡生成可否判断部２２は、運転者のレーンチェンジに関する運転情報の蓄積を行うことにより、レーンチェンジに関する運転者の嗜好を学習してもよい。レーンチェンジに関する運転者の嗜好とは、レーンチェンジの際の車両速度の加減速や第２レーンＷへの進入角度などである。軌跡生成可否判断部２２は、折り返し点Ｏ及び最大ヨー角Θを決定する際、学習した運転者の嗜好を折り返し点Ｏ及び最大ヨー角Θの決定に反映する。

ここで、図６に示すユーザ嗜好領域は、運転者のレーンチェンジに関する運転情報の蓄積から得られた運転者の嗜好に合う軌跡生成要素範囲を満たす領域である。軌跡生成可否判断部２２は、ステップ５において、ユーザ嗜好領域の中から折り返し点Ｏ及び最大ヨー角Θを決定することにより、運転者の嗜好を折り返し点Ｏ及び最大ヨー角Θの決定に反映する。その結果、軌跡生成可否判断部２２は、運転者の嗜好に応じたレーンチェンジ走行制御を行うレーンチェンジ軌跡を生成するための軌跡生成要素信号を出力できる。

更に、ステップ５において軌跡生成可否判断部２２がレーンチェンジ軌跡生成を不能と判断する場合、レーンチェンジＥＣＵ３は、周辺状況をレーンチェンジ軌跡生成可能な周辺状況へ誘導する走行制御であるレーンチェンジ軌跡生成誘導制御を、軌跡生成誘導信号として走行制御部４に出力してもよい。レーンチェンジ軌跡生成誘導制御は、例えば、図３における先行他車両Ｐが近接しているためにレーンチェンジ軌跡の生成が困難な場合において、自車両速度の加減速により先行他車両Ｐとの車間距離を調節することにより、周辺状況をレーンチェンジ軌跡生成可能な周辺状況へ誘導する走行制御である。

走行制御部４は、レーンチェンジＥＣＵ３から出力された軌跡生成誘導信号に基づいて、レーンチェンジ軌跡生成誘導制御を行う。その結果、走行制御部４が周辺状況をレーンチェンジ軌跡生成可能な周辺状況へ誘導するため、誘導した周辺状況におけるレーンチェンジ軌跡生成処理により自車両がレーンチェンジを行う可能性を高くすることができる。

また、本実施形態に係る走行制御可否判断部２４は、エンジン異常などの緊急時を除く一般的なレーンチェンジを行う場合、自車両Ｍが受ける横力を一定値以下に抑えることや操舵アクチュエータの制御範囲を限界まで使わず一定の余裕をもたせることなどの乗員の乗り心地を考慮した乗り心地条件を設けてもよい。ステップ７において、走行制御可否判断部２４は、レーンチェンジ軌跡Ｋが走行制御可能であっても、乗り心地条件を満たさない場合、レーンチェンジ軌跡Ｋを走行制御不能として処理する。

走行制御可否判断部２４は、レーンチェンジ軌跡Ｋが走行制御可能であり、かつ、乗り心地条件を満たす場合、レーンチェンジ軌跡Ｋをレーンチェンジ走行制御信号として走行制御部４に出力する。その結果、走行制御部４は、走行制御可否判断部２４から出力されたレーンチェンジ走行制御信号に基づいて、自車両の乗員に対して乗り心地のよいレーンチェンジ走行制御を行うことができる。

更に、ステップ７において走行制御可否判断部２４がレーンチェンジ軌跡Ｋの走行制御が不能であると判断する場合、走行制御可否判断部２４は、レーンチェンジ軌跡Ｋの走行制御不能理由及び軌跡生成要素を再決定する命令を軌跡生成要素再決定信号として軌跡生成可否判断部２２に出力してもよい。

軌跡生成可否判断部２２は、走行制御可否判断部２４から出力された軌跡生成要素再決定信号に基づいて、ステップ５においてレーンチェンジ軌跡生成を可能と判断した軌跡生成要素範囲から、レーンチェンジ軌跡Ｋの走行制御不能理由に対応した軌跡生成要素を選択できるか否かにより、レーンチェンジ軌跡生成の可否を再判断する。

軌跡生成可否判断部２２は、ステップ５においてレーンチェンジ軌跡生成を可能と判断した軌跡生成要素範囲からレーンチェンジ軌跡Ｋの走行制御不能理由に対応した軌跡生成要素を選択できない場合、レーンチェンジ軌跡生成不能の判断を軌跡生成不能信号としてディスプレイ音声部５に出力する。

軌跡生成可否判断部２２は、ステップ５においてレーンチェンジ軌跡生成を可能と判断した軌跡生成要素範囲からレーンチェンジ軌跡Ｋの走行制御不能理由に対応した軌跡生成要素を選択できる場合、軌跡生成要素を再決定する。軌跡生成可否判断部２２は、再決定した軌跡生成要素を軌跡生成要素信号としてレーンチェンジ軌跡生成部２３に出力する。レーンチェンジ軌跡生成部２３は、軌跡生成可否判断部２２から出力された軌跡生成要素再決定信号に基づいて、レーンチェンジ軌跡Ｋの走行制御不能理由を含まない新たなレーンチェンジ軌跡を生成する。レーンチェンジ軌跡生成部２３は、レーンチェンジ軌跡Ｋの走行制御不能理由を含まない新たなレーンチェンジ軌跡をレーンチェンジ軌跡信号として走行制御可否判断部２４に出力する。その結果、走行制御可否判断部２４は、レーンチェンジ軌跡Ｋの走行制御不能理由に対応した新たなレーンチェンジ軌跡を得ることにより、走行制御可能なレーンチェンジ軌跡をレーンチェンジ走行制御信号として走行制御部４に出力する可能性を高めることができる。

実施形態に係る走行制御装置を示すブロック図である。 実施形態におけるレーンチェンジ走行制御の工程を示すフローチャートである。 レーンチェンジの際の自車両及び周辺状況を示す平面図である。 レーンチェンジ開始点Ｓ及びレーンチェンジ終了点Ｆに基づいて、第１、２条件を満足する折り返し点Ｏの位置及び最大ヨー角Θの値を表したグラフである。 折り返し点Ｏの選択可能範囲λと最大ヨー角Θの選択可能値θとの補正時における考慮する項目及び考慮項目を反映した補正を示す表である。 図４において周辺状況認識部２０から出力された周辺状況信号及び走行状態認識部２１から出力された走行状態信号に基づいて、折り返し点Ｏの選択可能範囲λ及び最大ヨー角Θの選択可能値θを補正したグラフである。 図３における自車両Ｍ近辺を拡大した平面図である。

符号の説明

１…走行制御装置、２…情報取得部、３…レーンチェンジＥＣＵ、４…走行制御部、５…ディスプレイ音声部、１０…車々間通信部、１１…ナビゲーションシステム、１２…レーダセンサ、１３…画像センサ、１４…ヨーレートセンサ、１５…速度センサ、１６…荷重センサ、１７…故障診断装置、２０…周辺情報認識部、２１…走行状態認識部、２２…軌跡生成可否判断部、２３…レーンチェンジ軌跡生成部、２４…走行制御可否判断部。

Claims (5)

1. 自車両が第１レーンから第２レーンへのレーン変更であるレーンチェンジを行う走行制御装置であって、
   前記第２レーンにおける自車両の周辺情報を取得する周辺情報取得手段と、
   前記周辺情報に基づいて折り返し点と最大ヨー角とを算出する算出手段と、
   前記折り返し点と前記最大ヨー角とを用いて前記レーンチェンジの軌跡を生成する軌跡生成手段と、を備えることを特徴とする走行制御装置。
2. 自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段を更に備え、
   前記算出手段は、前記自車両の走行状態と前記周辺情報とに基づいて前記折り返し点と前記最大ヨー角とを算出する請求項１に記載の走行制御装置。
3. 前記軌跡生成手段は、前記折り返し点と前記最大ヨー角とによって設定される直線である基準線と前記第１レーンにおける直進時の軌跡である第１直進軌跡との交点である第１交点及び前記基準線と前記第２レーンにおける直進時の軌跡である第２直進軌跡との交点である第２交点がともに前記レーンチェンジに関して予め定められた開始点と終了点との間にある場合である第１条件を判別する第１条件判別手段と、
   前記第１、２交点間の距離が前記開始点と前記第１交点との間の距離及び前記第２交点と前記終了点との間の距離の和よりも大きい場合である第２条件を判別する第２条件判別手段と、
   前記第１、２条件が満たされる場合に前記レーンチェンジ軌跡の生成が可能であると判断する軌跡生成可否判断手段と、を備えている請求項１または２に記載の走行制御装置。
4. 前記軌跡生成手段は、前記第１交点と前記開始点との間の距離及び前記第１直線軌跡と前記基準線とのなす角度に基づいて設定されるクロソイド曲線を用いて前記レーンチェンジ軌跡を生成する請求項３に記載の走行制御装置。
5. 前記軌跡生成手段は、前記自車両の走行状態と自車両の諸元とに基づいて前記レーンチェンジ軌跡における走行制御の可否を判断する走行制御可否判断手段を備えている請求項１〜４のいずれか一項に記載の走行制御装置。

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