JP2017081421A - 車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】適切に操舵角を決定することができる車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムを提供することを目的の一つとする。
【解決手段】本発明は、自車両の位置を特定する特定部により過去に特定された自車両の位置である過去位置を記憶する記憶部と、自自車両が将来において到達すべき位置として予め設定された目標位置、現在において特定部により特定された自車両の位置である現在位置、および記憶部により記憶された過去位置に基づいて、自車両の操舵角を決定する操舵角決定部とを備える車両制御装置である。
【選択図】図９

Description

本発明は、車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムに関する。

近年、自車両と周辺車両との相対関係によって走行時に車線変更を自動で行う技術が望まれている。これに関連して、運転者の操作により自車両の自動運転の開始を指示する指示手段と、自動運転の目的地を設定する設定手段と、運転者により前記指示手段が操作された場合に、前記目的地が設定されているか否かに基づいて自動運転のモードを決定する決定手段と、前記決定手段により決定された前記自動運転のモードに基づいて車両走行制御する制御手段と、を備え、前記決定手段は、前記目的地が設定されていない場合は、前記自動運転のモードを、前記自車両の現在の走行路に沿って走行する自動運転または自動停車に決定する、運転支援装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１１／１５８３４７号

しかしながら、従来の技術では適切に操舵角を決定できない場合があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、適切に操舵角を決定することができる車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムを提供することを目的の一つとする。

請求項１、６、８に記載の発明は、自車両の位置を特定する特定部により過去に特定された自車両の位置である過去位置を記憶する記憶部（１０５）と、自車両が将来において到達すべき位置として予め設定された目標位置、現在において前記特定部により特定された自車両の位置である現在位置、および前記記憶部により記憶された前記過去位置に基づいて、自車両の操舵角を決定する操舵角決定部（１３４）とを備える車両制御装置（１００、１００Ｂ）である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両制御装置において、前記操舵角決定部が、前記到達位置、前記現在位置、および前記過去位置により形成される円弧を含む円の曲率に基づいて前記操舵角を決定するものである。

請求項３、７、９に記載の発明は、自車両の運動状態に基づいて、自車両が到達する予測将来位置を予測する予測将来位置予測部（１３６）と、自車両が将来において到達すべき自車両の位置として予め設定された目標位置、自車両の位置を特定する特定部により現在において特定された現在位置、および前記予測将来位置予測部により予測された予測将来位置に基づいて、自車両の操舵角を決定する操舵角決定部（１３４）とを備える車両制御装置（１００Ａ、１００Ｃ）である。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の車両制御装置において、前記操舵角決定部は、前記到達位置、前記現在位置、および前記予測将来位置により形成される円弧を含む円の曲率に基づいて前記操舵角を決定するものである。

請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の車両制御装置において、前記予測将来位置予測部は、自車両の運動状態として検出された車速とヨーレートとに基づいて前記予測将来位置を予測するものである。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のうちいずれか一項に記載の車両制御装置において、前記操舵角決定部は、少なくとも操舵を自動的に行う自動運転に際して前記操舵角を決定するものである。

請求項１、７、９に記載の発明によれば、自車両が将来の所定の時点において到達すべき位置として予め設定された到達位置と、現在における自車両の位置である現在位置と、去における自車両の位置である過去位置とに基づいて自車両の操舵角を決定するため、適切に操舵角を決定することができる。

請求項２に記載の発明によれば、到達位置、現在位置、および過去位置により形成される円弧を含む円の曲率に基づいて操舵角を決定するため、適切な操舵角の決定を容易に行うことができる。

請求項３、８、１０に記載の発明によれば、現時点から所定時間を経過した時点における自車両の位置である予測将来位置を予測し、予測将来位置を予測する時点よりも後の将来の所定の時点において到達すべき自車両の位置として予め設定された到達位置と、現在における自車両の位置である現在位置と、予測された予測将来位置とに基づいて、自車両の操舵角を決定するため、適切に操舵角を決定することができる。

請求項４に記載の発明によれば、到達位置、現在位置、および予測将来位置により形成される円弧を含む円の曲率に基づいて操舵角を決定するため、適切な操舵角の決定を容易に行うことができる。

請求項５に記載の発明によれば、自車両の運動状態として検出された車速とヨーレートとに基づいて予測将来位置を予測するため、良好な精度で予測将来位置を予測することができる。

請求項６に記載の発明によれば、自動運転に際して操舵角を決定するようにされるため、自動運転における操舵角の決定を適切に行うことができる。

第１の実施形態に係る車両制御装置１００が搭載された車両の有する構成要素を示す図である。 第１の実施形態に係る車両制御装置１００を中心とした自車両Ｍの機能構成図である。 第１の実施形態に係る自車位置認識部１０２により走行車線に対する自車両Ｍの相対位置が認識される様子を示す図である。 第１の実施形態に係る行動計画生成部１０６によって生成された行動計画の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る第１軌道生成部１１２により生成される第１軌道の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る第１軌道生成部１１２または第２軌道生成部１２６により生成される軌道上の各目標位置に対して設定される目標速度の一例を示す図である。 第１の実施形態に係るターゲット位置設定部１２２がターゲット領域ＴＡを設定する様子を示す図である。 第１の実施形態に係る第２軌道生成部１２６が軌道を生成する様子を示す図である。 第１の実施形態に係る操舵角決定手法の一例を説明する図である。 第１の実施形態に係る車両制御装置１００が実行する操舵角決定のための処理手順の一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る車両制御装置１００Ａを中心とした自車両Ｍの機能構成図である。 第２の実施形態に係る操舵角決定手法の一例を説明する図である。 第２の実施形態に係る予測将来位置についての取得手法例を説明する図である。 第２の実施形態に係る車両制御装置１００が実行する操舵角決定のための処理手順の一例を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る車両制御装置１００Ｂが搭載された車両の有する構成要素を示す図である。 第４の実施形態に係る車両制御装置１００Ｂが搭載された車両の有する構成要素を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムの実施形態について説明する。
＜第１の実施形態＞
［車両構成］
図１は、第１の実施形態に係る車両制御装置１００が搭載された車両（以下、自車両Ｍと称する）の有する構成要素を示す図である。車両制御装置１００が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の自動車であり、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関を動力源とした自動車や、電動機を動力源とした電気自動車、内燃機関および電動機を兼ね備えたハイブリッド自動車等を含む。また、上述した電気自動車は、例えば、二次電池、水素燃料電池、金属燃料電池、アルコール燃料電池等の電池により放電される電力を使用して駆動する。

図１に示すように、自車両Ｍには、ファインダ２０−１から２０−７、レーダ３０−１から３０−６、およびカメラ４０等のセンサと、ナビゲーション装置５０と、上述した車両制御装置１００とが搭載される。ファインダ２０−１から２０−７は、例えば、照射光に対する散乱光を測定し、対象までの距離を測定するＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、あるいはLaser Imaging Detection and Ranging）である。例えば、ファインダ２０−１は、フロントグリル等に取り付けられ、ファインダ２０−２および２０−３は、車体の側面やドアミラー、前照灯内部、側方灯付近等に取り付けられる。ファインダ２０−４は、トランクリッド等に取り付けられ、ファインダ２０−５および２０−６は、車体の側面や尾灯内部等に取り付けられる。上述したファインダ２０−１から２０−６は、例えば、水平方向に関して１５０度程度の検出領域を有している。また、ファインダ２０−７は、ルーフ等に取り付けられる。ファインダ２０−７は、例えば、水平方向に関して３６０度の検出領域を有している。

上述したレーダ３０−１および３０−４は、例えば、奥行き方向の検出領域が他のレーダよりも広い長距離ミリ波レーダである。また、レーダ３０−２、３０−３、３０−５、３０−６は、レーダ３０−１および３０−４よりも奥行き方向の検出領域が狭い中距離ミリ波レーダである。以下、ファインダ２０−１から２０−７を特段区別しない場合は、単に「ファインダ２０」と記載し、レーダ３０−１から３０−６を特段区別しない場合は、単に「レーダ３０」と記載する。レーダ３０は、例えば、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式によって物体を検出する。

カメラ４０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の個体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ４０は、フロントウィンドシールド上部やルームミラー裏面等に取り付けられる。カメラ４０は、例えば周期的に繰り返し自車両Ｍの前方を撮像する。

なお、図１に示す構成はあくまで一例であり、構成の一部が省略されてもよいし、さらに別の構成が追加されてもよい。

図２は、第１の実施形態に係る車両制御装置１００を中心とした自車両Ｍの機能構成例を示す図である。自車両Ｍには、ファインダ２０、レーダ３０、およびカメラ４０の他、ナビゲーション装置５０と、車両センサ６０と、操作デバイス７０と、操作検出センサ７２と、切替スイッチ８０と、走行駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、ブレーキ装置９４と、車両制御装置１００とが搭載される。これらの装置や機器は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信線等の多重通信線やシリアル通信線、無線通信網等によって互いに接続される。

ナビゲーション装置５０は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機や地図情報（ナビ地図）、ユーザインターフェースとして機能するタッチパネル式表示装置、スピーカ、マイク等を有する。ナビゲーション装置５０は、ＧＮＳＳ受信機によって自車両Ｍの位置を特定し、その位置からユーザによって指定された目的地までの経路を導出する。ナビゲーション装置５０により導出された経路は、経路情報１５４として記憶部１５０に格納される。自車両Ｍの位置は、車両センサ６０の出力を利用したＩＮＳ（Inertial Navigation System）によって特定または補完されてもよい。また、ナビゲーション装置５０は、車両制御装置１００が手動運転モードを実行している際に、目的地に至る経路について音声やナビ表示によって案内を行う。なお、自車両Ｍの位置を特定するための構成は、ナビゲーション装置５０とは独立して設けられてもよい。また、ナビゲーション装置５０は、例えば、ユーザの保有するスマートフォンやタブレット端末等の端末装置の一機能によって実現されてもよい。この場合、端末装置と車両制御装置１００との間で無線または通信によって情報の送受信が行われる。なお、自車両Ｍの位置を特定するための構成は、ナビゲーション装置５０とは独立して設けられてもよい。

車両センサ６０は、車速を検出する車速センサ、加速度を検出する加速度センサ、鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ、自車両Ｍの向きを検出する方位センサ等を含む。

走行駆動力出力装置９０は、例えば、自車両Ｍが内燃機関を動力源とした自動車である場合、エンジンおよびエンジンを制御するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）を備え、自車両Ｍが電動機を動力源とした電気自動車である場合、走行用モータおよび走行用モータを制御するモータＥＣＵを備え、自車両Ｍがハイブリッド自動車である場合、エンジンおよびエンジンＥＣＵと走行用モータおよびモータＥＣＵを備える。走行駆動力出力装置９０がエンジンのみを含む場合、エンジンＥＣＵは、後述する走行制御部１３２から入力される情報に従って、エンジンのスロットル開度やシフト段等を調整し、車両が走行するための走行駆動力（トルク）を出力する。また、走行駆動力出力装置９０が走行用モータのみを含む場合、モータＥＣＵは、走行制御部１３２から入力される情報に従って、走行用モータに与えるＰＷＭ信号のデューティ比を調整し、上述した走行駆動力を出力する。また、走行駆動力出力装置９０がエンジンおよび走行用モータを含む場合、エンジンＥＣＵおよびモータＥＣＵの双方は、走行制御部１３２から入力される情報に従って、互いに協調して走行駆動力を制御する。

ステアリング装置９２は、例えば、電動モータと、ステアリングトルクセンサと、操舵角センサ等を備える。電動モータは、例えば、ラックアンドピニオン機能等に力を作用させてステアリングホイールの向きを変更する。ステアリングトルクセンサは、例えば、ステアリングホイールを操作したときのトーションバーのねじれをステアリングトルク（操舵力）として検出する。操舵角センサは、例えば、ステアリング操舵角（または実舵角）を検出する。ステアリング装置９２は、走行制御部１３２から入力される情報に従って、電動モータを駆動させ、ステアリングホイールの向きを変更する。

ブレーキ装置９４は、ブレーキペダルになされたブレーキ操作が油圧として伝達されるマスターシリンダー、ブレーキ液を蓄えるリザーバータンク、各車輪に出力される制動力を調節するブレーキアクチュエータ等を備える。制動制御部４４は、走行制御部１３２から入力される情報に従って、マスターシリンダーの圧力に応じたブレーキトルクが各車輪に出力されるように、ブレーキアクチュエータ等を制御する。なお、ブレーキ装置９４は、上記説明した油圧により作動する電子制御式ブレーキ装置に限らず、電動アクチュエーターにより作動する電子制御式ブレーキ装置であってもよい。

操作デバイス７０は、例えば、アクセルペダルやステアリングホイール、ブレーキペダル、シフトレバー等を含む。操作デバイス７０には、運転者による操作の有無や量を検出する操作検出センサ７２が取り付けられている。操作検出センサ７２は、例えば、アクセル開度センサ、ステアリングトルクセンサ、ブレーキセンサ、シフト位置センサ等を含む。操作検出センサ７２は、検出結果としてのアクセル開度、ステアリングトルク、ブレーキ踏量、シフト位置等を走行制御部１３２に出力する。なお、これに代えて、操作検出センサ７２の検出結果が、直接的に走行駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、またはブレーキ装置９４に出力されてもよい。

切替スイッチ８０は、運転者等によって操作されるスイッチである。切替スイッチ８０は、例えば、ステアリングホイールやガーニッシュ（ダッシュボード）等に設置される機械式のスイッチであってもよいし、ナビゲーション装置５０のタッチパネルに設けられるＧＵＩ（Graphical User Interface）スイッチであってもよい。切替スイッチ８０は、運転者等の操作を受け付け、走行制御部１３２による制御モードを自動運転モードまたは手動運転モードのいずれか一方に指定する制御モード指定信号を生成し、制御切替部１４０に出力する。自動運転モードとは、上述したように、運転者が操作を行わない（あるいは手動運転モードに比して操作量が小さい、または操作頻度が低い）状態で、自動的に走行する運転モードであり、より具体的には、行動計画に基づいて走行駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、およびブレーキ装置９４の一部または全部を制御する運転モードである。

［車両制御装置］
以下、車両制御装置１００について説明する。車両制御装置１００は、例えば、自車位置認識部１０２と、外界認識部１０４と、行動計画生成部１０６と、走行態様決定部１１０と、第１軌道生成部１１２と、車線変更制御部１２０と、目標速度算出部１３０と、走行制御部１３２と、制御切替部１４０と、記憶部１５０とを備える。自車位置認識部１０２、外界認識部１０４、行動計画生成部１０６、走行態様決定部１１０、第１軌道生成部１１２、車線変更制御部１２０、目標速度算出部１３０、走行制御部１３２、および制御切替部１４０のうち一部または全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサがプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部である。また、これらのうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェア機能部であってもよい。また、記憶部１５０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ等で実現される。プロセッサが実行するプログラムは、予め記憶部１５０に格納されていてもよいし、車載インターネット設備等を介して外部装置からダウンロードされてもよい。また、プログラムを格納した可搬型記憶媒体が図示しないドライブ装置に装着されることで記憶部１５０にインストールされてもよい。

自車位置認識部１０２は、記憶部１５０に格納された地図情報１５２と、ファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０、ナビゲーション装置５０、または車両センサ６０から入力される情報とに基づいて、自車両Ｍが走行している車線（走行車線）、および、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置（以下、単に「位置」とも記載する）を認識する。地図情報１５２は、例えば、ナビゲーション装置５０が有するナビ地図よりも高精度な地図情報であり、車線の中央の情報あるいは車線の境界の情報等を含んでいる。より具体的には、地図情報１５２には、道路情報と、交通規制情報、住所情報（住所・郵便番号）、施設情報、電話番号情報等が含まれる。道路情報には、高速道路、有料道路、国道、都道府県道といった道路の種別を表す情報や、道路の車線数、各車線の幅員、車線の幅員から算出される車線中央線、道路の勾配、道路の位置（経度、緯度、高さを含む３次元座標）、車線のカーブ路の曲率、車線の合流および分岐ポイントの位置、道路に設けられた標識等の情報が含まれる。交通規制情報には、工事や交通事故、渋滞等によって車線が封鎖されているといった情報が含まれる。

図３は、自車位置認識部１０２により走行車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置が認識される様子を示す図である。自車位置認識部１０２は、例えば、自車両Ｍの基準点（例えば重心）の走行車線中央ＣＬからの乖離ＯＳ、および自車両Ｍの進行方向の走行車線中央ＣＬを連ねた線に対してなす角度θを、走行車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置として認識する。なお、これに代えて、自車位置認識部１０２は、自車線Ｌ１のいずれかの側端部に対する自車両Ｍの基準点の位置などを、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置として認識してもよい。

外界認識部１０４は、ファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０等から入力される情報に基づいて、周辺車両の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。本実施形態における周辺車両とは、自車両Ｍの周辺を走行する車両であって、自車両Ｍと同じ方向に走行する車両である。周辺車両の位置は、他車両の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、他車両の輪郭で表現された領域で表されてもよい。周辺車両の「状態」とは、上記各種機器の情報に基づいて周辺車両の加速度、車線変更をしているか否か（あるいは車線変更をしようとしているか否か）を含んでもよい。また、外界認識部１０４は、周辺車両に加えて、ガードレールや電柱、駐車車両、歩行者その他の物体の位置を認識してもよい。

行動計画生成部１０６は、所定の区間における行動計画を生成する。所定の区間とは、例えば、ナビゲーション装置５０により導出された経路のうち、高速道路等の有料道路を通る区間である。なお、これに限らず、行動計画生成部１０６は、任意の区間について行動計画を生成してもよい。

行動計画は、例えば、順次実行される複数のイベントで構成される。イベントには、例えば、自車両Ｍを減速させる減速イベントや、自車両Ｍを加速させる加速イベント、走行車線を逸脱しないように自車両Ｍを走行させるレーンキープイベント、走行車線を変更させる車線変更イベント、自車両Ｍに前走車両を追い越させる追い越しイベント、分岐ポイントにおいて所望の車線に変更させたり、現在の走行車線を逸脱しないように自車両Ｍを走行させたりする分岐イベント、車線合流ポイントにおいて自車両Ｍを加減速させ、走行車線を変更させる合流イベント等が含まれる。例えば、有料道路（例えば高速道路等）においてジャンクション（分岐点）が存在する場合、車両制御装置１００は、自動運転モードにおいて、自車両Ｍを目的地の方向に進行するように車線を変更したり、車線を維持したりする必要がある。従って、行動計画生成部１０６は、地図情報１５２を参照して経路上にジャンクションが存在していると判明した場合、現在の自車両Ｍの位置（座標）から当該ジャンクションの位置（座標）までの間に、目的地の方向に進行することができる所望の車線に車線変更するための車線変更イベントを設定する。なお、行動計画生成部１０６によって生成された行動計画を示す情報は、行動計画情報１５６として記憶部１５０に格納される。

図４は、ある区間について生成された行動計画の一例を示す図である。図示するように、行動計画生成部１０６は、目的地までの経路に従って走行した場合に生じる場面を分類し、個々の場面に即したイベントが実行されるように行動計画を生成する。なお、行動計画生成部１０６は、自車両Ｍの状況変化に応じて動的に行動計画を変更してもよい。

行動計画生成部１０６は、例えば、生成した行動計画を、外界認識部１０４によって認識された外界の状態に基づいて変更（更新）してもよい。一般的に、車両が走行している間、外界の状態は絶えず変化する。特に、複数の車線を含む道路を自車両Ｍが走行する場合、他車両との距離間隔は相対的に変化する。例えば、前方の車両が急ブレーキを掛けて減速したり、隣の車線を走行する車両が自車両Ｍ前方に割り込んで来たりする場合、自車両Ｍは、前方の車両の挙動や、隣接する車線の車両の挙動に合わせて速度や車線を適宜変更しつつ走行する必要がある。従って、行動計画生成部１０６は、上述したような外界の状態変化に応じて、制御区間ごとに設定したイベントを変更してもよい。

具体的には、行動計画生成部１０６は、車両走行中に外界認識部１０４によって認識された他車両の速度が閾値を超えたり、自車線に隣接する車線を走行する他車両の移動方向が自車線方向に向いたりした場合に、自車両Ｍが走行予定の運転区間に設定されたイベントを変更する。例えば、レーンキープイベントの後に車線変更ベントが実行されるようにイベントが設定されている場合において、外界認識部１０４の認識結果によって当該レーンキープイベント中に車線変更先の車線後方から車両が閾値以上の速度で進行してきたことが判明した場合、行動計画生成部１０６は、レーンキープイベントの次のイベントを車線変更から減速イベントやレーンキープイベント等に変更する。これによって、車両制御装置１００は、自車両Ｍが車線変更先の車両に衝突することを回避することができる。この結果、車両制御装置１００は、外界の状態に変化が生じた場合においても、安全に自車両Ｍを自動走行させることができる。

［レーンキープイベント］
走行態様決定部１１０は、行動計画に含まれるレーンキープイベントが走行制御部１３２により実施される際に、定速走行、追従走行、減速走行、カーブ走行、障害物回避走行などのうちいずれかの走行態様を決定する。例えば、走行態様決定部１１０は、自車両の前方に他車両が存在しない場合に、走行態様を定速走行に決定する。また、走行態様決定部１１０は、前走車両に対して追従走行するような場合に、走行態様を追従走行に決定する。また、走行態様決定部１１０は、外界認識部１０４により前走車両の減速が認識された場合や、停車や駐車などのイベントを実施する場合に、走行態様を減速走行に決定する。また、走行態様決定部１１０は、外界認識部１０４により自車両Ｍがカーブ路に差し掛かったことが認識された場合に、走行態様をカーブ走行に決定する。また、走行態様決定部１１０は、外界認識部１０４により自車両Ｍの前方に障害物が認識された場合に、走行態様を障害物回避走行に決定する。

第１軌道生成部１１２は、走行態様決定部１１０により決定された走行態様に基づいて、軌道を生成する。軌道とは、自車両Ｍが現在の車速を維持した状態で走行する場合に、到達することが想定される将来の目標位置を所定時間ごとにサンプリングした点の集合（軌跡）である。以下、第１軌道生成部１１２により生成される軌道を、第１軌道と称して説明する。

図５は、第１軌道生成部１１２により生成される第１軌道の一例を示す図である。図中（Ａ）に示すように、例えば、第１軌道生成部１１２は、自車両Ｍの現在位置を基準に、現時刻から所定時間Δｔ経過するごとに、Ｋ（１）、Ｋ（２）、Ｋ（３）、…といった将来の目標位置を自車両Ｍの第１軌道として設定する。これら目標位置Ｋ（１）、Ｋ（２）、Ｋ（３）、…の集合が第１軌道に相当する。以下、これら目標位置を区別しない場合、単に「目標位置Ｋ」と表記する。例えば、目標位置Ｋの個数は、目標時間Ｔに応じて決定される。例えば、第１軌道生成部１１２は、目標時間Ｔを５秒とした場合、この５秒間において、所定時間Δｔ（例えば０．１秒）刻みで目標位置Ｋを走行車線の中央線上に設定し、これら複数の目標位置Ｋの配置間隔を走行態様に基づいて決定する。第１軌道生成部１１２は、例えば、走行車線の中央線を、地図情報１５２に含まれる車線の幅員等の情報から導出してもよいし、予め地図情報１５２に含まれている場合に、この地図情報１５２から取得してもよい。

例えば、上述した走行態様決定部１１０により走行態様が定速走行に決定された場合、第１軌道生成部１１２は、図中（Ａ）に示すように、等間隔で複数の目標位置Ｋを設定して第１軌道を生成する。また、走行態様決定部１１０により走行態様が減速走行に決定された場合、第１軌道生成部１１２は、図中（Ｂ）に示すように、到達する時刻がより早い目標位置Ｋほど間隔を広くし、到達する時刻がより遅い目標位置Ｋほど間隔を狭くして第１軌道を生成する。これにより、自車両Ｍからの到達する時刻が遅い目標位置Ｋが自車両Ｍの現在位置と近づくため、車両制御装置１００は、自車両Ｍの減速をスムーズに実現することができる。

また、図中（Ｃ）に示すように、道路がカーブ路である場合に、走行態様決定部１１０は、走行態様をカーブ走行に決定する。この場合、第１軌道生成部１１２は、例えば、道路の曲率に応じて、複数の目標位置Ｋを自車両Ｍの進行方向に対する横位置（車線幅方向の位置）を変更しながら配置して、第１軌道を生成する。また、図中（Ｄ）に示すように、自車両Ｍの前方の道路上に人間や停止車両等の障害物ＯＢが存在する場合、走行態様決定部１１０は、走行態様を障害物回避走行に決定する。この場合、第１軌道生成部１１２は、この障害物ＯＢを回避して走行するように、複数の目標位置Ｋを配置して第１軌道を生成する。

図６は、第１軌道生成部１１２により生成される第１軌道の各目標位置Ｋに対して設定される速度νの一例を示す図である。図示するように、第１軌道の各目標位置Ｋには、次の目標位置までの間において、自車両Ｍが出力すべき速度νが設定される。例えば、目標位置Ｋ（０）には速度ν０、目標位置Ｋ（１）には速度ν１、目標位置Ｋ（２）には速度ν２、といったように目標位置Ｋごとに速度νが割り当てられる。この速度νは、後述する目標速度算出部１３０の処理に用いられる。

［車線変更イベント］
車線変更制御部１２０は、行動計画に含まれる車線変更イベントが走行制御部１３２により実施される際の制御を行う。車線変更制御部１２０は、例えば、ターゲット位置設定部１２２と、車線変更可否判定部１２４と、第２軌道生成部１２６とを備える。なお、車線変更制御部１２０は、分岐イベントや合流イベントが走行制御部１３２により実施される際に、後述する処理を行ってもよい。

ターゲット位置設定部１２２は、自車両Ｍが走行する車線（自車線）に対して隣接する隣接車線を走行し、且つ自車両Ｍよりも前方を走行する車両と、隣接車線を走行し、且つ自車両Ｍよりも後方を走行する車両とを特定し、これら車両の間にターゲット領域ＴＡを設定する。以下、隣接車線を走行し、且つ自車両Ｍよりも前方を走行する車両を、前方基準車両と称し、隣接車線を走行し、且つ自車両Ｍよりも後方を走行する車両を、後方基準車両と称して説明する。

車線変更可否判定部１２４は、ターゲット位置設定部１２２により設定されたターゲット領域ＴＡ上に周辺車両が存在せず、且つ前方基準車両との仮想的な衝突余裕時間ＴＴＣ（Time-To Collision）と後方基準車両との仮想的な衝突余裕時間ＴＴＣが、閾値以上であるといった所定の設定条件を満たす場合に、隣接車線上に設定されたターゲット領域ＴＡ上に自車両Ｍが車線変更可能であると判定する。衝突余裕時間ＴＴＣは、例えば、ターゲット領域ＴＡ上に自車両Ｍが車線変更したと仮定し、このターゲット領域ＴＡ上の仮想定な自車両Ｍと、前方基準車両（あるいは後方基準車両）との車間距離を、自車両Ｍの速度および前方基準車両（あるいは後方基準車両）の相対速度で除算することで導出される。

図７は、第１の実施形態におけるターゲット位置設定部１２２がターゲット領域ＴＡを設定する様子を示す図である。図中、ｍＡは前走車両を表し、ｍＢは前方基準車両を表し、ｍＣは後方基準車両を表している。また、矢印ｄは自車両Ｍの進行（走行）方向を表し、Ｌ１は自車線を表し、Ｌ２は隣接車線を表している。

図７の例の場合、ターゲット位置設定部１２２は、隣接車線Ｌ２上において、前方基準車両ｍＢと後方基準車両ｍＣとの間にターゲット領域ＴＡを設定する。このような場合、車線変更可否判定部１２４は、ターゲット位置設定部１２２により設定されたターゲット領域ＴＡ上に自車両Ｍを仮想的に配置し、この仮想的な自車両Ｍを基準に前方基準車両ｍＢに対する衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｂ）と、後方基準車両ｍＣに対する衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｃ）とを導出する。車線変更可否判定部１２４は、導出したこれら２つの衝突余裕時間ＴＴＣが共に所定の設定条件を満たすか否かを判定し、両方の衝突余裕時間ＴＴＣが共に所定の設定条件を満たす場合（例えば前方、後方それぞれに設定された閾値以上である場）、隣接車線Ｌ２上に設定されたターゲット領域ＴＡ上に自車両Ｍが車線変更可能であると判定する。なお、ターゲット位置設定部１２２は、隣接車線Ｌ２上において、後方基準車両ｍＣの後方（後方基準車両ｍＣと、その後方に存在する車両との間）にターゲット領域ＴＡを設定してもよい。

また、車線変更可否判定部１２４は、前走車両ｍＡの速度、加速度、または躍度（ジャーク）等を加味して、ターゲット領域ＴＡ上に自車両Ｍが車線変更可能であるか否かを判定してもよい。例えば、前走車両ｍＡの速度よりも前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣの速度が大きい場合、すなわち、前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣが前走車両ｍＡを追い抜くような場合、車線変更可否判定部１２４は、前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣの間に設定されたターゲット領域ＴＡ上に自車両Ｍが車線変更可能でないと判定する。

第２軌道生成部１２６は、上述した車線変更可否判定部１２４によりターゲット領域ＴＡ上に自車両Ｍが車線変更可能であると判定された場合、このターゲット領域ＴＡ上に車線変更するための軌道を生成する。以下、第２軌道生成部１２６により生成される軌道を、第２軌道と称して説明する。

図８は、第１の実施形態における第２軌道生成部１２６が第２軌道を生成する様子を示す図である。例えば、第２軌道生成部１２６は、前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣを所定の速度モデルで走行するものとして仮定し、これら３台の車両の速度モデルと自車両Ｍの速度とに基づいて、将来のある時刻において自車両Ｍが前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣの間、または後方基準車両ｍＣの後方に存在するように第２軌道を生成する。例えば、第２軌道生成部１２６は、現在の自車両Ｍの位置から、将来のある時刻における前方基準車両ｍＢの位置までをスプライン曲線等の多項式曲線を用いて滑らかに繋ぎ、この曲線上に等間隔あるいは不等間隔で目標位置Ｋを所定個数配置する。この際、第２軌道生成部１２６は、目標位置Ｋの少なくとも１つがターゲット領域ＴＡ上に配置されるように第２軌道を生成する。この第２軌道の各目標位置Ｋには、上述の図６に示した第１軌道に設定される速度と同様に、速度νが割り当てられる。以下の説明にあたり、第１軌道または第２軌道に設定される速度νを、初期設定速度νと称する。

目標速度算出部１３０は、第１軌道生成部１１２により生成された第１軌道、または第２軌道生成部１２６により生成された第２軌道の各目標位置Ｋに設定された初期設定速度νに基づいて、自車両Ｍの目標速度ν＃を算出する。
例えば、目標速度算出部１３０は、ある目標位置Ｋ（ｉ）に設定された初期設定速度νｉと、この目標位置Ｋ（ｉ）の次に位置する目標位置Ｋ（ｉ＋１）に設定された初期設定速度νｉ＋１との平均値を算出し、この算出した平均値を、目標位置Ｋ（ｉ）から目標位置Ｋ（ｉ＋１）までの自車両Ｍの目標速度ν＃ｉに設定する。

［走行制御］
走行制御部１３２は、制御切替部１４０による制御によって、制御モードを自動運転モードあるいは手動運転モードに設定し、設定した制御モードに従って、走行駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、およびブレーキ装置９４の一部または全部を含む制御対象を制御する。走行制御部１３２は、自動運転モード時において、行動計画生成部１０６によって生成された行動計画情報１５６を読み込み、読み込んだ行動計画情報１５６に含まれるイベントに基づいて制御対象を制御する。

例えば、このイベントがレーンキープイベントである場合、走行制御部１３２は、第１軌道生成部１１２により生成された第１軌道に従い、ステアリング装置９２における電動モータの制御量（例えば回転数）と、走行駆動力出力装置９０におけるＥＣＵの制御量（例えばエンジンのスロットル開度やシフト段等）と、を決定する。具体的には、走行制御部１３２は、第１軌道の目標位置Ｋから算出された所定時間Δｔごとの目標速度ν＃に従って、走行駆動力出力装置９０におけるＥＣＵの制御量を決定する。また、走行制御部１３２は、目標位置Ｋごとの自車両Ｍの進行方向と、この目標位置を基準とした次の目標位置の方向とのなす角度に応じて、ステアリング装置９２における電動モータの制御量を決定する。

また、上記イベントが車線変更イベントである場合、走行制御部１３２は、第２軌道生成部１２６により生成された第２軌道に従い、ステアリング装置９２における電動モータの制御量と、走行駆動力出力装置９０におけるＥＣＵの制御量と、を決定する。具体的には、上述した例と同様に、走行制御部１３２は、第２軌道の目標位置Ｋから算出された所定時間Δｔごとの目標速度ν＃に従って、走行駆動力出力装置９０におけるＥＣＵの制御量を決定する。また、走行制御部１３２は、目標位置Ｋごとの自車両Ｍの進行方向と、この目標位置を基準とした次の目標位置の方向とのなす角度に応じて、ステアリング装置９２における電動モータの制御量を決定する。

走行制御部１３２は、イベントごとに決定した制御量を示す情報を、対応する制御対象に出力する。これによって、制御対象の各装置（９０、９２、９４）は、走行制御部１３２から入力された制御量を示す情報に従って、自装置を制御することができる。また、走行制御部１３２は、車両センサ６０の検出結果に基づいて、決定した制御量を適宜調整する。

また、走行制御部１３２は、手動運転モード時において、操作検出センサ７２により出力される操作検出信号に基づいて制御対象を制御する。例えば、走行制御部１３２は、操作検出センサ７２により出力された操作検出信号を、制御対象の各装置にそのまま出力する。

また、本実施形態の走行制御部１３２は、操舵角決定部１３４を備える。本実施形態の操舵角決定部１３４は、自車両Ｍの操舵角を決定する。

制御切替部１４０は、行動計画生成部１０６によって生成され、記憶部１５０に格納された行動計画情報１５６に基づいて、走行制御部１３２による自車両Ｍの制御モードを自動運転モードから手動運転モードに、または手動運転モードから自動運転モードに切り換える。また、制御切替部１４０は、切替スイッチ８０から入力される制御モード指定信号に基づいて、走行制御部１３２による自車両Ｍの制御モードを自動運転モードから手動運転モードに、または手動運転モードから自動運転モードに切り換える。すなわち、走行制御部１３２の制御モードは、運転者等の操作によって走行中や停車中に任意に変更することができる。

また、制御切替部１４０は、操作検出センサ７２から入力される操作検出信号に基づいて、走行制御部１３２による自車両Ｍの制御モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換える。例えば、制御切替部１４０は、操作検出信号に含まれる操作量が閾値を超える場合、すなわち、操作デバイス７０が閾値を超えた操作量で操作を受けた場合、走行制御部１３２の制御モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換える。例えば、自動運転モードに設定された走行制御部１３２によって自車両Ｍが自動走行している場合において、運転者によってステアリングホイール、アクセルペダル、またはブレーキペダルが閾値を超える操作量で操作された場合、制御切替部１４０は、走行制御部１３２の制御モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換える。これによって、車両制御装置１００は、人間等の物体が車道に飛び出して来たり、前走車両が急停止したりした際に運転者により咄嗟になされた操作によって、切替スイッチ８０の操作を介さずに直ぐさま手動運転モードに切り替えることができる。この結果、車両制御装置１００は、運転者による緊急時の操作に対応することができ、走行時の安全性を高めることができる。

［操舵角決定手法］
自動運転モードにあたっては、自車両Ｍが走行するルート（走行経路）のカーブ路の状態に応じてステアリング装置９２の操舵角を適切に設定することが求められる。そこで、以下、本実施形態における操舵角の決定手法について、図９を参照して説明する。
本実施形態における操舵角決定処理は、走行制御部１３２に含まれる操舵角決定部１３４が実行する。しかしながら、例えば本実施形態における操舵角決定処理は、第１軌道生成部１１２が軌道の生成とともに行うようにされてもよい。

本実施形態における操舵角の決定に関連して、自車位置認識部１０２（特定部の一例）は、一定のサンプリングタイミングごとに認識した自車両Ｍの位置（座標）を記憶部１５０に出力する。記憶部１５０は、例えば現時点から過去の一定時間前までに入力された自車両Ｍの位置を示す情報を過去位置情報として記憶する。

本実施形態における操舵角の決定は、自車両Ｍが現時点以降において走行する予定のルート（以降、「予定ルート」とも記載する）がカーブ路である場合に行われる。従って、本実施形態において操舵角を決定すべきタイミングとしては、例えば、予定ルートがカーブ路であることが判定されたタイミングを挙げることができる。予定ルートがカーブ路であるか否かについては、例えば自車位置認識部１０２が、認識した自車両Ｍの現在位置を地図情報１５２と照合することによって判定する。あるいは、操舵角を決定すべきタイミングは、第１軌道生成部１１２が生成した軌道がカーブ路に該当することが判定されたタイミングであってもよい。

操舵角決定タイミングに至ると、操舵角決定部１３４は、操舵角の決定に用いるパラメータとして、図９に示すように、走行中の自車両Ｍについての現在位置Ｐｐｒ、過去位置Ｐｐｓおよび到達位置Ｐｔｇを取得する。現在位置Ｐｐｒは、現時点における自車両Ｍの位置である。過去位置Ｐｐｓは、現時点に対して所定時間遡った時点における自車両Ｍの位置である。到達位置Ｐｔｇは、現時点から所定時間を経過した時点において自車両Ｍが到達すべきとして設定された位置である。

操舵角決定部１３４は、現在位置Ｐｐｒ、過去位置Ｐｐｓおよび到達位置Ｐｔｇについて、それぞれ以下のように取得する。つまり、操舵角決定部１３４は、自車位置認識部１０２が認識している現時点に対応の自車両Ｍの位置を現在位置Ｐｐｒとして取得する。図２の構成では、操舵角決定部１３４は、行動計画生成部１０６を介して自車位置認識部１０２から現在位置Ｐｐｒを取得する。また、操舵角決定部１３４は、記憶部１５０が記憶する過去位置情報から、現時点に対して所定時間前の時点に対応する過去位置情報を、過去位置Ｐｐｓとして取得する。

また、操舵角決定部１３４は、到達位置Ｐｔｇについては以下のように取得することができる。例えば、操舵角決定部１３４は、予定ルートが地図情報１５２に基づいてカーブ路であると判定されたことに応じて操舵角決定処理を行うことができる。この場合であれば、操舵角決定部１３４は、地図情報１５２に基づいて判定されたカーブ路における所定位置を到達位置Ｐｔｇとして取得することができる。一例として、操舵角決定部１３４は、判定されたカーブ路の終端に対応する位置（座標）を到達位置Ｐｔｇとして取得することができる。なお、自動運転中においては、到達位置Ｐｔｇは、高精度地図に基づく車線内の中央線を基準として、当該中央線上に設定されればよい。ただし、ドライバーのカーブ路走行におけるライン取りの嗜好や自車両Ｍの周辺状況などに基づいて、車線内の中央線に対する到達位置Ｐｔｇの位置が適宜オフセットされるように変更されてもよい。ドライバーのライン取りの嗜好については、例えば、手動運転時の旋回行為について学習することで推定できる。また、自車両Ｍの周辺状況に基づく到達位置Ｐｔｇの中央線に対するオフセットの例としては、第１走行車線を走行している場合に隣接する第２走行車線よりも路肩側に寄るように中央線から所定の微小量オフセットさせた位置を到達位置Ｐｔｇとすることができる。

また、操舵角決定部１３４は、第１軌道生成部１１２により生成された軌道がカーブ路に該当すると判定されたことに応じて操舵角決定処理を行うことができる。この場合であれば、操舵角決定部１３４は、カーブ路に該当すると判定された軌道に含まれる目標位置Ｋのうちから選択した１つの目標位置Ｋを、到達位置Ｐｔｇとして取得することができる。一例として、操舵角決定部１３４は、判定されたカーブ路の終端に最も近い目標位置Ｋを到達位置Ｐｔｇとして取得することができる。

ここで、少なくとも３つの点が決まれば、これらの３点を通る円弧を含む円が一義的に決まる。そこで、操舵角決定部１３４は、上記のように取得した現在位置Ｐｐｒ、過去位置Ｐｐｓおよび到達位置Ｐｔｇの各座標を通過する円弧を含む円（以下、「軌道対応円」ともいう）の曲率を算出する。

次に、操舵角決定部１３４は、自車両Ｍのホイールベースと、自車両Ｍの車軸間隔と、算出された軌道対応円の曲率とを利用した所定の演算によって操舵角を算出する。このようにして、操舵角決定部１３４は、現在において設定されている自車両の軌道に応じた操舵角を決定する。なお、本実施形態における操舵角を算出する演算式については、軌道対応円の曲率を使用するものであれば特に限定されるものではない。

例えば、操舵角決定部１３４は、上記のように決定した操舵角が設定されるようにステアリング装置９２を制御し、ステアリング装置９２は操舵角に従ってステアリングホイールの向きを適宜変更する。このような処理により、自車両Ｍは、自動運転において適切な操舵角が設定された状態で走行を継続することができる。なお、操舵角変更の初期においては、直ちに軌道対応円に対応した操舵角に変更するのではなく、操舵角を徐々に変更しながら軌道対応円に合わせ込むような制御が行われてよい。

図１０のフローチャートは、本実施形態における車両制御装置１００が操舵角の決定のために実行する処理手順の一例を示している。車両制御装置１００において、操舵角決定部１３４は、操舵角決定タイミングに至るのを待機する（ステップＳ１００−ＮＯ）。操舵角決定部１３４は、前述のように予定ルートがカーブ路であることが判定される、あるいは、第１軌道生成部１１２により生成された軌道がカーブ路に該当することが判定されることに応じて、操舵角決定タイミングに至ったものと判定することができる。

操舵角決定タイミングに至ると（ステップＳ１００−ＹＥＳ）、図９にて説明したように、操舵角決定部１３４は、現在位置Ｐｐｒを取得する（ステップＳ１０２）。また、操舵角決定部１３４は、過去位置Ｐｐｓを取得する（ステップＳ１０４）。また、操舵角決定部１３４は、到達位置Ｐｔｇを取得する（ステップＳ１０６）。

次に、操舵角決定部１３４は、ステップＳ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６により取得された現在位置Ｐｐｒ、過去位置Ｐｐｓおよび到達位置Ｐｔｇに基づく軌道対応円の曲率を算出する（ステップＳ１０８）。つまり、操舵角決定部１３４は、図９にて説明したように、軌道対応円として、現在位置Ｐｐｒ、過去位置Ｐｐｓおよび到達位置Ｐｔｇとしての３点の座標を通過する円弧Ｏａｒを含む円を特定する。ここでは、軌道対応円の特定結果として、曲率の算出に用いられる軌道対応円の半径が求められればよい。そして、操舵角決定部１３４は、求められた軌道対応円の半径の値を利用して、軌道対応円の曲率を算出する。

次に、操舵角決定部１３４は、ステップＳ１０８により算出された軌道対応円の曲率を利用して操舵角を算出する（ステップＳ１１０）。例えば、操舵角決定部１３４は、軌道対応円の曲率と、自車両Ｍのホイールベースと、自車両Ｍのトレッド間隔とを使用する演算式により操舵角を算出することができる。

操舵角決定部１３４は、ステップＳ１１０により算出された操舵角に従ったステアリング制御を行う（ステップＳ１１２）。つまり、操舵角決定部１３４は、ステップＳ１１０により算出された操舵角がステアリングホイールに設定されるようにステアリング装置９２を制御する。ステップＳ１１２の処理を終了した後は、ステップＳ１００に処理が戻される。

以上説明した第１の実施形態における車両制御装置１００によれば、自車両Ｍの現在位置Ｐｐｒ、過去位置Ｐｐｓおよび到達位置Ｐｔｇを通過する円弧を含む軌道対応円の曲率に基づいて操舵角が決定される。このように、本実施形態においては、自車両Ｍの時間経過における３以上の位置を用いることで、自車両Ｍについての円弧による軌道が容易に求められ、これに伴って、適切な操舵角を算出することが可能になる。

＜第２の実施形態＞
［操舵角決定手法］
以下、第２の実施形態について説明する。図１１は、第２の実施形態における車両制御装置１００Ａを中心とした自車両Ｍの機能構成を示している。同図において、図２と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

車両制御装置１００Ａにおける走行制御部１３２は、予測将来位置予測部１３６をさらに備える。予測将来位置予測部１３６は、現時点から所定時間を経過した時点における自車両Ｍの位置である予測将来位置を予測する。なお、予測将来位置予測部１３６としての処理は、操舵角決定部１３４による操舵角決定処理とともに、第１軌道生成部１１２が軌道の生成とともに行うようにされてもよい。また、本実施形態においては、操舵角決定処理にあたり過去位置情報は使用しなくともよい。このため、本実施形態の記憶部１５０は、過去位置情報１５８を記憶しなくともよい。

図１２は、本実施形態における操舵角の決定手法例を示している。本実施形態においても、操舵角の決定タイミングは、例えば、予定ルートがカーブ路であることが判定されたタイミング、あるいは第１軌道生成部１１２により生成された軌道がカーブ路に該当することが判定されたタイミングとされればよい。操舵角決定タイミングに至ると、操舵角決定部１３４は、操舵角の決定に用いるパラメータとして、図１２に示すように、走行中の自車両Ｍについての現在位置Ｐｐｒ、予測将来位置Ｐｖｔおよび到達位置Ｐｔｇとを取得する。即ち、本実施形態における操舵角決定部１３４は、操舵角の決定に用いる自車両Ｍの位置情報として、第１の実施形態における過去位置Ｐｐｓに代えて予測将来位置Ｐｖｔを取得する。

予測将来位置Ｐｖｔは、到達位置Ｐｔｇに対応する時点よりも前であって現時点から所定時間を経過した時点において推定される自車両Ｍの位置である。そして、予測将来位置予測部１３６は、操舵角決定部１３４が取得すべき予測将来位置Ｐｖｔを以下のように予測する。

即ち、予測将来位置予測部１３６は、自車両Ｍの現在の運転状態として、現時点において車両センサ６０が検出する車速νとヨーレートＹとを取得する。ここで、図１３は、現在位置Ｐｐｒから予測将来位置Ｐｖｔまでにおける自車両Ｍの運動を示すベクトルについての時間Δｔが経過するごとの変化を示している。同図においては、現時点から予測将来位置Ｐｖｔまでを５回の時間Δｔで分割した例が示されている。

同図に示されるベクトルｖｃ１は、現時点ｔにおいて取得された車速νとヨーレートＹとに基づいて、現時点ｔから時間Δｔを経過した時点（ｔ＋Δｔ）におけるベクトルである。そして、時点（ｔ＋Δｔ）からさらに時間Δｔを経過するごとに、車速νとヨーレートＹとに基づいて、時点（ｔ＋２Δｔ）におけるベクトルｖｃ２、時点（ｔ＋３Δｔ）におけるベクトルｖｃ３、時点（ｔ＋４Δｔ）におけるベクトルｖｃ４、時点（ｔ＋５Δｔ）におけるベクトルｖｃ５は同図のように変化していく。即ち、予測将来位置予測部１３６は、現時点における車速νとヨーレートＹとを利用した所定の演算によって予測将来位置Ｐｖｔを求める（予測する）ことができる。なお、予測将来位置Ｐｖｔを求めるための演算式などについては特に限定されるものではない。また、予測将来位置予測部１３６は、車速νとヨーレートＹ以外の自車両Ｍの運動状態を示すパラメータを用いて予測将来位置を予測してもよい。

操舵角決定部１３４は、現在位置Ｐｐｒおよび到達位置Ｐｔｇとともに上記のように予測将来位置予測部１３６により予測された予測将来位置Ｐｖｔを取得すると、これらの３つの位置の各座標を通過する円弧を含む軌道対応円の曲率を算出する。操舵角決定部１３４は、第１の実施形態と同様に、自車両Ｍのホイールベースと、自車両Ｍの車軸間隔と、算出された軌道対応円の曲率とを利用した演算によって操舵角を算出する。

続いて、図１４のフローチャートを参照して、本実施形態における車両制御装置１００が操舵角の決定のために実行する処理手順の一例を示している。車両制御装置１００において、操舵角決定部１３４は、操舵角決定タイミングに至るのを待機する（ステップＳ２００−ＮＯ）。

操舵角決定タイミングに至ると（ステップＳ２００−ＹＥＳ）、予測将来位置予測部１３６は、前述のように予測将来位置Ｐｖｔを予測する（ステップＳ２０２）。次に、操舵角決定部１３４は、図９にて説明したように現在位置Ｐｐｒを取得する（ステップＳ２０４）。また、操舵角決定部１３４は、ステップＳ２０２により予測された予測将来位置Ｐｖｔを取得する（ステップＳ２０６）。また、操舵角決定部１３４は、図９にて説明したように、到達位置Ｐｔｇを取得する（ステップＳ２０８）。

次に、操舵角決定部１３４は、ステップＳ２０４、Ｓ２０６、Ｓ２０８により取得された現在位置Ｐｐｒ、予測将来位置Ｐｖｔおよび到達位置Ｐｔｇに基づく軌道対応円の曲率を算出する（ステップＳ２１０）。つまり、操舵角決定部１３４は、図９にて説明したように、軌道対応円として、現在位置Ｐｐｒ、予測将来位置Ｐｖｔおよび到達位置Ｐｔｇとしての３点の座標を通過する円弧Ｏａｒを含む円を特定する。これにより、軌道対応円の半径が求められる。操舵角決定部１３４は、軌道対応円の半径の値を利用して軌道対応円の曲率を算出する。

次に、操舵角決定部１３４は、自車両Ｍのホイールベースと、自車両Ｍの車軸間隔と、算出された軌道対応円の曲率とを利用した所定の演算によって操舵角を算出する（ステップＳ２１２）。操舵角決定部１３４は、ステップＳ２１２により算出された操舵角に従ったステアリング制御を行う（ステップＳ２１４）。ステップＳ２１４の処理を終了した後は、ステップＳ２００に処理が戻される。

以上説明した第２の実施形態における車両制御装置１００によれば、自車両Ｍの現在位置Ｐｐｒ、予測将来位置Ｐｖｔおよび到達位置Ｐｔｇを通過する円弧を含む軌道対応円の曲率に基づいて操舵角が決定される。このように、本実施形態においても、自車両Ｍの時間経過における３以上の位置を用いることによって、自車両Ｍについての円弧による軌道が容易に求められ、これに伴って、適切な操舵角を算出することが可能になる。ここで、本実施形態において取得される予測将来位置Ｐｖｔは、現時点における自車両の運動量（車速、ヨーレート）に基づいている。このために、予測将来位置Ｐｖｔとしては少ない誤差で推定することが可能である。これにより、本実施形態において求められる軌道対応円の曲率の精度が向上し、これに伴って、より適切な操舵角を求めることが可能になる。

＜第３の実施形態＞
続いて、第３の実施形態について説明する。図１５は、本実施形態に係る車両制御装置１００Ｂを中心とした自車両Ｍの機能構成例を示している。なお、同図において、図２と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。同図の車両制御装置１００Ｂは、自車位置認識部１０２、カーブ判定部１６０、操舵角決定部１３４および記憶部１５０を備える。本実施形態における記憶部１５０は、地図情報１５２と過去位置情報とを記憶する。

カーブ判定部１６０は、予定ルートがカーブ路であるか否かを判定する。予定ルートがカーブ路であるか否かの判定は、例えば前述のように、自車位置認識部１０２により認識される自車両Ｍの現在位置と地図情報１５２とを照合した結果に基づいて行うことができる。また、例えば手動運転に際してカーブ走行アシスト機能のオンオフを切り替える操作が運転者により可能なようにしたうえで、カーブ走行アシスト機能をオンとする操作が行われたことに応じて、予定ルートがカーブ路であると判定するように構成することも可能である。

本実施形態におけるカーブ判定部１６０によるカーブの判定手法については、先の第３の実施形態と同様でよい。そのうえで、本実施形態の操舵角決定部１３４は、カーブ判定部１６０によりカーブ路であることが判定された場合に、図９により説明した操舵角決定手法により操舵角を決定する。そして、操舵角決定部１３４は、決定された操舵角が設定されるようにステアリング装置９２を制御する。この際、操舵角決定部１３４は、例えば前述のようにカーブ判定部１６０により判定されたカーブ路の終端位置を到達位置Ｐｔｇとして設定すればよい。

＜第４の実施形態＞
続いて、第４の実施形態について説明する。図１６は、本実施形態における車両制御装置１００Ｃを中心とした自車両Ｍの機能構成例を示している。なお、同図において、図１５と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

同図の車両制御装置１００Ｃは、図１５の構成に対して予測将来位置予測部１３６をさらに備える。予測将来位置予測部１３６は、先に示した図１１における車両制御装置１００Ａが備える予測将来位置予測部１３６と同様の機能を有する。なお、本実施形態においては操舵角決定処理にあたり過去位置情報は使用しなくともよいため、記憶部１５０は過去位置情報１５８を記憶しなくともよい。

本実施形態の車両制御装置１００Ｃにおいては、カーブ判定部１６０によりカーブ路であることが判定されると、予測将来位置予測部１３６により予測将来位置Ｐｖｔが予測される。そのうえで、本実施形態の操舵角決定部１３４は、現在位置Ｐｐｒおよび到達位置Ｐｔｇとともに、予測将来位置予測部１３６により予測された予測将来位置Ｐｖｔを取得する。そして、操舵角決定部１３４は、取得した現在位置Ｐｐｒ、予測将来位置Ｐｖｔおよび到達位置Ｐｔｇにより、図１２にて説明した操舵角決定手法により操舵角を決定する。そして、操舵角決定部１３４は、決定された操舵角が設定されるようにステアリング装置９２を制御する。

以上説明した第３の実施形態および第４の実施形態の構成によっても、自車両Ｍの操舵角を適切に設定することができる。また、本実施形態の構成のもとでは、手動運転の際にも操舵角決定処理を行い、前述のように、操舵角決定処理によって決定された操舵角を、手動運転のサポート（補助）のために利用することができる。

以下、その他の実施形態（変形例）について説明する。これまでの説明にあたり、軌道対応円を求めるにあたり、第１の実施形態および第３の実施形態の場合には現在位置Ｐｐｒ、過去位置Ｐｐｓおよび到達位置Ｐｔｇの３つの位置を用い、第２の実施形態および第４の実施形態の場合には現在位置Ｐｐｒ、予測将来位置Ｐｖｔおよび到達位置Ｐｔｇによる３つの位置を用いていた。しかしながら、例えば第１の実施形態および第３の実施形態においては過去位置Ｐｐｓについて２以上を取得し、第２の実施形態および第４の実施形態においては予測将来位置Ｐｖｔについて２以上を予測することによって、４以上の位置を用いて軌道対応円を求めてもよい。ただし、この場合には、４つの位置により一義的に円弧を形成できない場合がある。そこで、この場合の車両制御装置１００は、何らかの手法により４つの位置を通過するものとして近似された円弧を含む軌道対応円を求めるようにすればよい。

２０…ファインダ、３０…レーダ、４０…カメラ、５０…ナビゲーション装置、６０…車両センサ、７０…操作デバイス、７２…操作検出センサ、８０…切替スイッチ、９０…走行駆動力出力装置、９２…ステアリング装置、９４…ブレーキ装置、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ…車両制御装置、１０２…自車位置認識部、１０４…外界認識部、１０６…行動計画生成部、１１０…走行態様決定部、１１２…第１軌道生成部、１２０…車線変更制御部、１２２…ターゲット位置設定部、１２４…車線変更可否判定部、１２６…第２軌道生成部、１３０…目標速度算出部、１３２…走行制御部、１３４…操舵角決定部、１３６…予測将来位置予測部、１４０…制御切替部、１５０…記憶部、Ｍ…車両

Claims (10)

1. 自車両の位置を特定する特定部により過去に特定された自車両の位置である過去位置を記憶する記憶部と、
   自車両が将来において到達すべき位置として予め設定された到達位置、現在において前記特定部により特定された自車両の位置である現在位置、および前記記憶部により記憶された前記過去位置に基づいて、自車両の操舵角を決定する操舵角決定部と、
   を備える車両制御装置。
2. 前記操舵角決定部は、
   前記到達位置、前記現在位置、および前記過去位置により形成される円弧に基づいて、前記操舵角を決定する、
   請求項１に記載の車両制御装置。
3. 自車両の運動状態に基づいて、自車両が到達する予測将来位置を予測する予測将来位置予測部と、
   自車両が将来において到達すべき自車両の位置として予め設定された到達位置、自車両の位置を特定する特定部により現在において特定された現在位置、および前記予測将来位置予測部により予測された予測将来位置に基づいて、自車両の操舵角を決定する操舵角決定部と、
   を備える車両制御装置。
4. 前記操舵角決定部は、
   前記到達位置、前記現在位置、および前記予測将来位置により形成される円弧に基づいて、前記操舵角を決定する、
   請求項３に記載の車両制御装置。
5. 前記予測将来位置予測部は、
   自車両の運動状態として検出された車速とヨーレートとに基づいて前記予測将来位置を予測する、
   請求項３または４に記載の車両制御装置。
6. 前記操舵角決定部は、
   少なくとも操舵を自動的に行う自動運転に際して前記操舵角を決定する、
   請求項１から５のうちいずれか一項に記載の車両制御装置。
7. 車載コンピュータが、
   自車両の位置を特定する特定部により過去に特定された自車両の位置である過去位置を記憶部に記憶させ、
   自車両が将来において到達すべき位置として予め設定された到達位置、現在において前記特定部により特定された自車両の位置である現在位置、および前記記憶部により記憶された前記過去位置に基づいて、自車両の操舵角を決定する、
   車両制御方法。
8. 車載コンピュータが、
   自車両の運動状態に基づいて、自車両が到達する予測将来位置を予測し、
   自車両が将来において到達すべき自車両の位置として予め設定された到達位置、自車両の位置を特定する特定部により現在において特定された現在位置、および予測された前記予測将来位置に基づいて、自車両の操舵角を決定する、
   車両制御方法。
9. 車載コンピュータに、
   自車両の位置を特定する特定部により過去に特定された自車両の位置である過去位置を記憶部に記憶させることを行わせ、
   自車両が将来において到達すべき位置として予め設定された到達位置、現在において前記特定部により特定された自車両の位置である現在位置、および前記記憶部により記憶された前記過去位置に基づいて、自車両の操舵角を決定させる、
   車両制御プログラム。
10. 車載コンピュータに、
    自車両の運動状態に基づいて、自車両が到達する予測将来位置を予測させ、
    自車両が将来において到達すべき自車両の位置として予め設定された到達位置、自車両の位置を特定する特定部により現在において特定された現在位置、および予測された前記予測将来位置に基づいて、自車両の操舵角を決定させる、
    車両制御プログラム。

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