JP2017144934A - 走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車線変更元の車線から、乗り越えられる障害物を乗り越えることなく回避しながら、車線変更先の車線に、的確に自動車線変更制御を行う走行制御装置を提供する。【解決手段】乗り越えられる障害物Ｏｂまでの自車１０からの平面視の角度θ毎の距離ｒ（θ）を求め、求めた距離ｒ（θ）から乗り越えられる障害物Ｏｂをギリギリ避けながら通過するための、最大又は最小となる角度θａ、θｂと距離ｒａ、ｒｂとからなる制約点Ｐｒａ、Ｐｒｂを求め、求めた制約点Ｐｒａ、Ｐｒｂの位置に到達した時点での自車１０の方向が制約点Ｐｒａ、Ｐｒｂでの角度θａ又は角度θｂになるように自動車線変更の軌跡Ｔｃｏｍ´を生成する。【選択図】図８

Description

この発明は、車両による該車両の自動的な車線変更（自動車線変更）を制御する走行制御装置に関する。

特許文献１に開示された走行支援装置は、カメラにより車両の進行方向前方の道路を撮像して左右両側の白線を認識し、認識した前記白線から車線幅を取得する。さらに、車両が車線を変更しようとする車線に対する角度及び／又は車線のカーブ半径を取得する。そして、これらの取得情報に基づき、前記車両の目標ヨーレートを算出して車線変更制御量を設定する。このようにして、設定した前記車線変更制御量に基づいて操舵機構を制御することで、所定の軌道に沿った車線変更を自動的に行う技術が開示されている（特許文献１の［００２３］、［００２４］、［００２５］、［数２］｛（３）式〜（６）式｝、［００５３］、［００５４］、［０１１０］）。

特開２００８−１２９８９号公報

特許文献１の［００１６］には、車線幅を加味した車線変更制御量によって操舵制御を行うことにより、走行中の車線から車線変更先の車線へ車両を誘導でき、車線変更を支援することができるとされている。

しかしながら、特許文献１には、車線変更軌道上に路面の窪み（ポットホール）や段差等の障害物が存在する場合を想定していないため、走行中の車線から車線変更先の車線へ車両を誘導中、そのような障害物を乗り越える際に衝撃が発生し、乗員に不快感を与える等、違和感のない適切な車線変更を行うことができない可能性があり改良の余地がある。

この発明は上記のような課題を考慮してなされたものであり、車線変更元の車線から、乗り越えられる障害物を乗り越えることなく回避しながら、車線変更先の車線に、的確に自動車線変更制御を行うことを可能とする走行制御装置を提供することを目的とする。

この発明に係る走行制御装置は、自車の周辺状況を検出する周辺検出部と、運転者の車線変更意図があったときに前記自車の車線変更の軌道を自動的に生成し、生成した前記軌道に基づき前記周辺状況に応じて前記車線変更を自動的に行う車線変更制御部と、を備えた走行制御装置において、前記車線変更を行う際に乗り越えられる障害物を前記周辺検出部により検出し、検出した前記障害物までの前記自車からの距離を前記自車からの平面視の角度毎に算出する距離算出部をさらに備え、前記車線変更制御部は、前記角度毎の距離が算出された前記角度のうち、前記自車が前記障害物を避けながら通過できる最大又は最小となる角度を求め、該最大又は最小となる前記角度の前記距離に到達する点にて、生成した前記自車の前記軌道が、求められた前記最大又は最小となる前記角度となるように前記自車の前記軌道を修正して自動車線変更を行う。

この発明によれば、車線変更を自動的に行う自車が乗り越えられる障害物を避けて通過できる前記自車の限界の軌道を求めることができる。このため、最初に生成した自車の車線変更軌道上に、乗り越えられる落下物、路面の窪み（ポットホール）、又は段差等の障害物が存在する場合でも、自車の車線変更軌道の角度変化を最小限に抑制しながら前記障害物を避けて通過可能な軌道を生成して自動車線変更を行うことができる。

つまり、この発明によれば、自車が乗り越えられる障害物までの前記自車からの平面視の角度毎の距離を求め、求めた角度毎の距離から乗り越えられる前記障害物をギリギリ避けながら最大又は最小となる角度と距離とからなる制約点を求め、前記制約点の位置に到達した時点で前記制約点での角度になるように自動車線変更の軌跡を生成する。

このようにこの発明によれば、車線変更元の車線から、乗り越えられる障害物を乗り越えることなく回避しながら、車線変更先の車線に、的確に自動車線変更制御を行うことができる。
よって、自動車線変更中の乗員の不安感及び違和感を払拭させることができる。

この場合、直交２軸のうち、一方の軸を前記角度、他方の軸を前記距離とした座標上に、前記距離算出部により算出された前記角度毎の前記障害物までの前記自車からの前記距離をプロットして、前記角度毎の障害物マップを含む座標マップを生成する座標マップ生成部をさらに備え、前記車線変更制御部は、前記運転者の車線変更意図があったときに生成した前記自車の前記軌道を前記障害物マップ上にプロットし、プロットした前記軌道と前記障害物マップとの干渉点が存在するか否かを判断し、前記干渉点が存在する場合には、前記障害物マップの前記角度毎の両端部を制約点とし該制約点の一方を前記軌道が通るように該軌道を修正するようにしてもよい。

角度と距離を直交２軸とした座標上に、障害物マップを生成し、該障害物マップの角度軸の両端部を制約点とし、両制約点の一方を通るように軌道を修正するので、障害物をギリギリ避けながら通過できる自動車線変更の軌道を簡易に生成することができる。

この場合において、前記車線変更制御部は、前記制約点の一方を通るように前記軌道を修正する場合に、前記障害物マップとの前記干渉点を回避するべく、前記軌道を角度方向に移動するとき、この移動は移動角度が小さい側の前記制約点を通るように前記軌道を修正して、他の制約を満たしているか否かを確認し、前記他の制約を満たしていない場合には、前記移動角度が大きい側の前記制約点を通るように前記軌道を修正することが好ましい。

障害物マップとの干渉点を回避するべく、軌道を角度方向に移動するとき、移動方向は移動角度が小さい側の制約点を通るように軌道ルートを修正するようにしたので、この場合には、障害物をギリギリ避けながら通過できる車線変更の軌道をより短い時間で生成することができる。

なお、前記制約点の前記一方を通るように前記軌道を修正する際、前記制約点の前記一方の座標点を前記直交２軸のＸＹ座標に変換し、自車が該変換した前記ＸＹ座標に到達したときに、前記自車の角度が、前記制約点に対応した角度となるように前記軌道を修正することが好ましい。

このように、角度と距離を軸とした座標マップ上で求めた制約点によりＸＹ座標（路面座標）上での制約点が求められ、且つその制約点に対応する前記ＸＹ座標（前記路面座標）の位置に自車が到達したときに、前記自車の角度（方向）が、前記制約点に対応した角度となるように軌道を修正するようにしたので、障害物をギリギリ避けながら通過できる車線変更の軌道を簡易に生成することができる。

ここで、前記他の制約は、前記座標マップ上、前記軌道が、前記車両が所定の急旋回操舵となる小さい角度範囲、及び車線変更に係る前記軌道の長さが所定長より長くなる角度より大きい角度範囲である。

この構成によれば、急な車線変更となる軌道及び遅すぎる車線変更となる軌道に、該軌道が修正されることを防止することができる。

前記制約点は、前記自車の車幅に基づく余裕角度を含む制約点とすることが好ましい。この構成によれば、自車が障害物をギリギリ避けながら通過できる最大又は最小となる角度を容易に求めることができる。

この発明によれば、車線変更元の車線から、乗り越えられる障害物を乗り越えることなく回避しながら、車線変更先の車線に、適切に自動的な車線変更制御を行うことができる。よって、自動車線変更中の乗員の不安感及び違和感を払拭させることができる。

この実施形態に係る走行制御装置を搭載した車両の構成を示すブロック図である。 この実施形態に係る走行制御装置の動作説明に供されるフローチャートである。 図３Ａは、現在位置から到達点の位置と角度に沿うように生成される車線変更軌道の説明図である。図３Ｂは、現在位置から、制約点の位置と角度に沿って前記制約点を通過した後、到達点の位置と角度に沿うように生成される車線変更軌道の説明図である。 図４Ａは、軌道上に乗り越えられる障害物との干渉点がある場合の軌道の説明図である。図４Ｂは、図４Ａに示す軌道を極座標に変換した後、ＸＹ直交座標上にプロットした軌道を示す説明図である。図４Ｃは、乗り越えられる障害物を回避する修正後の軌道を示す説明図である。 図５は、比較例の自動車線変更軌道を示す説明図である。 図６Ａは、車両のダイナミクスに関する制約角度のＸＹ直交座標上の説明図、図６Ｂは、車両のダイナミクスに関する制約角度のθｒ直交座標上の説明図である。 図７Ａは、車両の軌道長に関する制約角度のＸＹ直交座標上の説明図、図７Ｂは、車両の軌道長に関する制約角度のθｒ直交座標上の説明図である。 図８Ａは、車両の障害物に関する制約角度のＸＹ直交座標上の説明図、図８Ｂは、車両の障害物に関する制約角度のθｒ直交座標上の説明図である。 走行可能マップとしての座標マップの説明図である。 図１０Ａは、図４Ａを再掲した、軌道上に乗り越えられる障害物との干渉点がある場合の軌道の説明図である。図１０Ｂは、図１０Ａに示す軌道を極座標変換し、θｒ直交座標上にプロットした説明図である。 図１０Ｂに示した軌道を走行可能マップに重ね合わせた説明図である。

以下、この発明に係る走行制御装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、この実施形態に係る走行制御装置１２を搭載した車両１０（以下、「自車１０」ともいう。）の構成を示すブロック図である。

車両１０は、自動運転（自動運転支援を含む）車両、又は手動運転車両として切り替えることができるようになっている。この実施形態における車両１０は、自動運転（自動運転支援を含む）車両として機能している。

図１に示すように、走行制御装置１２は、基本的には、車両状態センサ２０と、周辺状況センサ３０と、ナビゲーション装置（ＮＡＶＩ）３６と、ウインカスイッチ３７と、電子制御装置４０（以下「ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）４０」という。）と、操舵装置６２と、駆動装置６４と、制動装置６６と、表示装置７０と、スピーカ７２と、を有する。

ＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータを含む計算機であり、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリであるＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭも含む。）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、その他Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力装置、計時部としてのタイマ等を有しており、ＣＰＵがＲＯＭに記録されているプログラムを読み出し実行することで各種機能実現部（機能実現手段）として機能する。なお、各種機能実現部は、ハードウエアとしての機能実現器により構成することもできる。

この実施形態において、走行制御装置１２のＥＣＵ４０は、レーンマーク・障害物検出部（レーンマーク・障害物検出器）４２、距離算出部（距離算出器）４４、座標マップ生成部（座標マップ生成器）４５、及び車線変更制御部（車線変更制御器）４６を含む演算部５０と、記憶部（メモリ）５２と、入出力部５４等として機能する。

車両状態センサ２０には、例えば、車速センサ２２、舵角センサ２４、横加速度センサ２６、及びヨーレートセンサ２８等が含まれ、車両１０の状態に関する情報を検出する。車両状態センサ２０は、車両状態検出部（車両状態検出器）として機能する。

周辺状況センサ３０には、例えば、カメラ３２及びレーダ３４等が含まれ、自車１０の前方、側方及び後方等の周辺状況に関する情報を検出する。周辺状況センサ３０は、周辺状況取得部（周辺情報取得器）として機能する。

車速センサ２２は、車両１０の車速Ｖ［ｍ／ｓ］を検出してＥＣＵ４０に出力する。舵角センサ２４は、車両１０の舵角θ［ｒａｄ］を検出してＥＣＵ４０に出力する。

横加速度センサ２６は、車両１０の横方向（幅方向）に発生する加速度である横加速度Ｇｌ［ｍ／ｓ²］を検出し、ＥＣＵ４０に出力する。横加速度センサ２６は、車両１０（車体）の略中央部重心位置に設けられる。或いは、横加速度センサ２６は、図示しない各車輪を支持する部位に設けてもよい。

ヨーレートセンサ２８は、車両１０の鉛直軸回りの回転角速度であるヨーレートＹｒ［ｒａｄ／ｓ］を検出し、ＥＣＵ４０に出力する。ヨーレートセンサ２８は、車両１０（車体）の略中央部重心位置に設けられる。

カメラ３２（撮像手段）は、例えばＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ等の固体撮像素子を使用した固体カメラ（赤外線カメラであってもよい。）であり、車両１０の少なくとも前方を含む車両１０の周囲の周辺画像を取得し、周辺画像に対応する信号をＥＣＵ４０に出力する。

ここで、車両１０の周囲の周辺画像には、車両１０が乗り越えることのできない、例えば、他車、歩行者、動物、等の障害物（乗り越え不可能障害物）と、乗り越えることのできる、例えば、路面の窪み（ポットホール）、路面の段差、及び段ボール等の落下物を含む障害物（乗り越え可能な障害物）と、車線を形成するレーンマークと、が含まれる。

レーダ３４は、電磁波（ここではミリ波）である送信波を車両１０の少なくとも前方を含む外部に出力し、送信波のうち検出物体（例えば、他車や歩行者等の物体）に反射して戻って来る反射波を受信する。そして、反射波に対応する信号をＥＣＵ４０に出力する。

ナビゲーション装置３６は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）装置等の衛星装置を用いて車両１０の現在位置を検出し、ユーザ（乗員）に対して目的地までの経路を案内する。また、ナビゲーション装置３６は、地図情報を記憶した記憶装置を有する。ナビゲーション装置３６は、ＧＰＳ衛星からの位置情報及び前記記憶装置に記憶されている地図情報に基づき車両１０の現在位置を検出又は特定する。

車両１０の現在位置を検出するという観点から、ナビゲーション装置３６を車両状態センサ２０の１つとして捉えることも可能である。また、車両１０の現在位置周辺の道路交通法規や道路規制等、車両１０を取り巻く周辺状況に関する情報である周辺状況情報を検出する周辺状況センサ３０としても捉えることも可能である。

なお、図１では、ナビゲーション装置３６を車両１０に取り付けるタイプを想定しているが、これに限らず、スマートフォン等の携帯情報端末をナビゲーション装置３６として用いてもよい。また、地図情報は外部サーバ（不図示）に記憶しておき、必要に応じてナビゲーション装置３６に提供してもよい。

表示装置７０は、自動運転等に関する表示を行う。表示装置７０は、例えば、図示しないインスツルメントパネルのメータの一部として構成してもよい。或いは、表示装置７０をナビゲーション装置３６の表示部と兼用させてもよい。

ウインカスイッチ３７（方向指示器）は、左又は右の車両１０の方向指示灯を点滅させるスイッチである。

スピーカ７２は、自動運転等に関する音声出力（音声案内等）を行う。スピーカ７２は、図示しないオーディオ装置又はナビゲーション装置３６の一部として構成してもよい。

車線変更制御部４６は、自動運転による車両１０の走行に必要な制御を行う。
より具体的に、車線変更制御部４６は、車両状態センサ２０が検出した車両１０の状態を示す車両状態情報又はこれに基づいて得られる情報並びに周辺状況センサ３０が検出した車両１０の周辺状況に関する情報に基づき、車線変更軌道Ｔｃｏｍを生成し、該車線変更軌道Ｔｃｏｍに基づいて、操舵装置６２、駆動装置６４及び制動装置６６を制御して、車両１０の自動車線変更制御を行う。

ここで、車両状態センサ２０が検出した車両１０の状態を示す車両状態情報又はこれに基づいて得られる情報は、車両１０の車線方向（道路の長さ方向）Ｘの車速Ｖｘと加速度Ａｘ、車両１０の車線方向と直交する方向（道路の幅方向又は車線幅方向）Ｙの車速（横速度ともいう。）Ｖｙと加速度（横加速度ともいう。）Ａｙ等である。

また、周辺状況センサ３０が検出した車両１０の周辺状況に関する情報である周辺状況情報は、自車線（自車両１０が走行中の車線）の車線幅の他、車線変更先の車線幅（隣接車線幅ともいう。）等の車線情報Ｌｉｎｆｏ、及び自車線内、隣接車線内、又は自車線と隣接車線との間に位置し乗り越えることが可能な障害物（以下、乗り越えられる障害物、又は単に障害物ともいう。）Ｏｂの位置・大きさ等の情報（障害物情報Ｏｂｉｎｆｏ）である。

ここで、乗り越えられる障害物Ｏｂとは、上述した路面の窪み（ポットホール）、路面の段差、及び段ボール等の落下物等を含む車両１０が乗り越えることが可能な障害物をいう。

車線変更制御部４６は、車線情報Ｌｉｎｆｏと障害物情報Ｏｂｉｎｆｏに基づき、障害物Ｏｂを回避する車線変更軌道Ｔｃｏｍを自動的に生成し、該車線変更軌道Ｔｃｏｍに基づいて、操舵装置６２、駆動装置６４及び制動装置６６を制御して、自動車線変更制御を行う。

操舵装置６２は、ＥＰＳ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ：電動パワーステアリング）装置を含み、車線変更制御部４６からの車線変更軌道Ｔｃｏｍの指令等に基づいて車両１０の進行方向（舵角θ）を切り換えると共に、車両１０に操舵力を付与する。

駆動装置６４は、車線変更制御部４６からの車線変更軌道Ｔｃｏｍの指令等に基づいて車両１０の駆動力を生成する。車両１０がエンジン車両である場合、駆動装置６４は、例えば、図示しないエンジン及びトランスミッションを有する。或いは、車両１０が狭義の電気自動車（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｖｅｈｉｃｌｅ）である場合、駆動装置６４は、例えば、図示しない走行モータ及びトランスミッションを有する。

制動装置６６は、車線変更制御部４６からの車線変更軌道Ｔｃｏｍの指令等に基づいて車両１０の制動力を生成する。制動装置６６は、ＡＢＳ（Ａｎｔｉｌｏｃｋｅｄ Ｂｒａｋｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）システムを備え、例えば、図示しないブレーキディスク、ブレーキキャリパ及び油圧機構を備える。さらに、車両１０が、図示しない走行モータを備える電動車両（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）である場合、制動装置６６は、前記走行モータを回生ブレーキのためにその一部に含んでもよい。ここにいう電動車両は、狭義の電気自動車に限らず、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等を含む。

入出力部５４は、車両状態センサ２０、周辺状況センサ３０、ナビゲーション装置３６、ウインカスイッチ３７、操舵装置６２、駆動装置６４、制動装置６６、表示装置７０、及びスピーカ７２と、ＥＣＵ４０との間で、信号の入出力に用いられる。

演算部５０は、車両状態センサ２０及び周辺状況センサ３０等からの入力情報に基づき各種演算を行い、該演算の結果に基づいて、操舵装置６２、駆動装置６４、制動装置６６、表示装置７０及びスピーカ７２に出力する信号を生成する。

この演算部５０は、図１に示したように、レーンマーク・障害物検出部４２と、距離算出部４４と、座標マップ生成部４５と、上述した車線変更制御部４６と、を有する。

次に、基本的には、以上のように構成される車両１０の走行制御装置１２の動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。フローチャートに係るプログラムの実行主体はＥＣＵ４０（のＣＰＵ）であるが、処理の都度、ＥＣＵ４０を実行主体として説明すると煩雑になるので必要に応じて説明する。フローチャートは、所定周期毎に実行される。

ステップＳ１にて、ＥＣＵ４０は、車両状態センサ２０を通じて車速Ｖｓ、舵角θ、横加速度Ａｙ、ヨーレートＹｒ等の車両状態を検出すると共に、周辺状況センサ３０を通じてカメラ３２により撮像された周辺状況の画像情報を有する信号を検出する（取り込む）。

また、このステップＳ１にて、レーンマーク・障害物検出部４２は、以下に概説するように、公知の要領にてレーンマークを検出し、車線（レーン）を認識する。

レーンマークは、車線境界（車線区画）を示すマークであり、レーンマークには、間隔を持って設けられた破線の白線（線分）からなる連続線（みなし連続線ともいう。）、実線の白線等の連続線の他、ボッツドットやキャッツアイ等からなる連続マーク（みなし連続線と考えることもできる。）も含まれる。

この場合、レーンマーク・障害物検出部４２は、カメラ３２により撮像された画像から所定輝度以上（路面上の明度が所定明度以上）の変化が生じるエッジ（エッジ画像）を抽出する。

さらに、レーンマーク・障害物検出部４２は、抽出された画像全体のエッジから、レーンマークとしての特徴を持つ画像を抽出する。

さらにまた、レーンマーク・障害物検出部４２は、レーンマークの特徴を持つ画像、換言すれば、レーンマークの特徴を備える特徴点の点列（点列の車両１０の前方方向の間隔は、直線路であれば、上記一定距離間隔に対応している。）からなる車線（自車線と隣接車線）及び各前記車線の車線幅（自車線と隣接車線の車線幅）を認識する。

さらにまた、レーンマーク・障害物検出部４２は、公知の要領にて、周辺状況センサ３０を通じてカメラ３２により撮像された周辺状況の画像情報を有する信号及びレーダ３４により検出された周辺状況の物体情報を有する信号に基づき障害物、ここでは、それぞれが、乗り越えられる障害物である落下物、路面の窪み（ポットホール）、又は段差等の障害物Ｏｂの位置、形状及び大きさを検出する。

次いで、ステップＳ２にて、ＥＣＵ４０は、ウインカスイッチ３７の操作が有るか否かを検出することで運転者の車線変更意図の有無を検出する。

なお、車線変更意図の検出は、ウインカスイッチ３７の操作に限らず、運転者の音声指示、あるいは、走行経路が設定されているナビゲーション装置３６からの車線変更指令であってもよい。

ここでは、ウインカスイッチ３７の操作がなかった（ステップＳ２：ＮＯ）場合には、ステップＳ１にもどる。

ウインカスイッチ３７の操作があった（ステップＳ２：ＹＥＳ）場合には、ステップＳ３にて、自車１０の位置で自動車線変更の軌道Ｔｃｏｍを生成する。

自動車線変更の軌道Ｔｃｏｍは、図３Ａに示すように、車線８５を走行中の現在の自車１０の位置を原点Ｏとして、車線境界線８６を横切って最終的に到達したい隣接車線８７の到達点Ｐｔａｒの位置座標（ｘ、ｙ）と、この位置座標（ｘ，ｙ）で規定される前記到達点Ｐｔａｒの角度θｔａｒに沿うように滑らかな軌道Ｔｃｏｍを、例えば多項式、スプライン曲線等を利用し、軌道生成部として機能する車線変更制御部４６により生成する。

なお、到達点Ｐｔａｒの角度θｔａｒは、到達点Ｐｔａｒにおける車両１０の進行方向（≒車長方向）と車線（Ｘ）方向（車線８５に沿う方向、車線８５の方向）との間の角度であるが、この角度は、道路形状によって変わる。図３Ａに示すように、道路が、例えば直線道路であれば、角度θｔａｒは、θｔａｒ＝０［ｄｅｇ］＝０゜に設定される。以下、理解の便宜のために、角度θｔａｒは、０［ｄｅｇ］であるものとして説明する。なお、この実施形態において、車線（Ｘ）方向と直交する方向である車線幅方向は、Ｙ方向としている。

図３Ａから分かるように、自車１０が現在走行中の車線８５は、中央分離帯８４と車線境界線８６により形成され、車線変更先の車線である隣接車線８７は、車線境界線８６と路側８８により形成される。

なお、図３Ｂに示すように、到達点Ｐｔａｒの手前に制約点Ｐｒの位置と角度の制約がある場合には、その制約も考慮して軌道Ｔｃｏｍを生成する。なお、制約点Ｐｒは、乗員に不快感を与えない乗り心地を確保するために自車１０が通過したい位置であり、制約点Ｐｒでの角度θｒは、その通過したい位置での自車１０の車線方向（Ｘ方向）に対する進行方向の角度である。

自動車線変更の軌道Ｔｃｏｍの生成後、ステップＳ４にて、車線変更の軌道Ｔｃｏｍ上に路面の窪み等の乗り越えられる障害物Ｏｂがあるか否かを判定する。つまり、軌道Ｔｃｏｍと障害物Ｏｂとの干渉点Ｐｉ（図４Ａ）があるか否かを判定する。

図４Ａに示すように、軌道Ｔｃｏｍと障害物Ｏｂとの干渉点Ｐｉがある場合には、乗り越えられる障害物Ｏｂがある（ステップＳ４：ＹＥＳ）と判定される。

この場合、図５の比較例に示すように、軌道Ｔｃｏｍを修正しないで車両１０の車線変更制御を行った場合には、車両１０が障害物Ｏｂ、例えば路面の窪みに落下し、乗員に不快感を与えてしまう。

そこで、この不快感を解消するべく、この実施形態では、図４Ａに示すように、生成している軌道Ｔｃｏｍが、干渉点Ｐｉにおいて、乗り越えられる障害物Ｏｂと干渉していることを検出した場合、図４Ｂに示すように、車両１０が障害物Ｏｂをギリギリ避けながら通過しなければならない矢印で示す角度θａ、θｂを決定する。次いで、図４Ｃに示すように、その角度θａ又は角度θｂを守るように軌道Ｔｃｏｍを修正した軌道Ｔｃｏｍ´を生成する。

そこで、ステップＳ５以降において、角度θａ、θｂの決定処理、及び修正した軌道Ｔｃｏｍ´の生成処理について説明する。

ステップＳ５にて、ＥＣＵ４０は、距離算出部４４及び座標マップ生成部４５により障害物マップＯｂ（θ）を含む座標マップである走行可能マップＭａｐ（θ）を生成し、その走行可能マップＭａｐ（θ）から制約点Ｐｒ（後述する制約点Ｐｒａと制約点Ｐｒｂ）を生成する。

この場合、まず、図６Ａ、図６Ｂに示すように、車両１０のダイナミクスに関する制約マップＤｙｎ（θ：θ＞θｄｙｎ）を生成する。

すなわち、車両１０は、図６Ａに示すように、ＸＹ座標上、角度θが、急角度である制約角度θｄｙｎを上回る軌道には追従することができないこと等を考慮したダイナミクスに関する図６Ｂに示す制約マップＤｙｎ（θ）を生成する。

図６Ｂにおいて、横軸は、車両１０の原点ＯのＸ軸（車線方向に平行する軸）に沿う角度を０［ｄｅｇ］とし、縦軸は、自車１０の原点Ｏの位置からの距離ｒ（θ）［ｍ］（θｒ直交座標という。）を示す。距離ｒ（θ）［ｍ］は、その角度、ここでは制約角度θｄｙｎの方向の特定座標（ｘ，ｙ）までの距離ｒ（θ）｛平面上であれば、距離ｒは、ｒ＝（ｘ²＋ｙ²）^1/2｝［ｍ］を示す。

車両１０は、車両１０の車種により規定される制約角度θｄｙｎを上回る急な車線変更となる軌道（角度）の方向には進めないので、ハッチング領域（禁止領域）で示すように、角度θが制約角度θｄｙｎより大きくなる旋回角度（θ≧θｄｙｎ）での距離ｒ（θ）は、ｒ＝０である。

次に、図７Ａ、図７Ｂに示すように、車両１０の車線変更の際の軌道長に関する制約マップＬｏｎｇ（θ：θ＜θｌｏｎｇ）を生成する。

すなわち、角度θが制約角度θｌｏｎｇを下回る軌道Ｔｃｏｍを生成すると車線変更のための軌道長及び車線変更のための制御時間が長すぎることを考慮して、それらが長くなりすぎない軌道長に関する制約マップＬｏｎｇ（θ＜θｌｏｎｇ）を生成する。

この場合、図７Ｂに示すように、制約角度θｌｏｎｇを下回る緩慢な車線変更となる軌道（角度）の方向には軌道を生成しないようにしているので、ハッチング領域（禁止領域）で示すように、角度θが制約角度θｌｏｎｇより小さくなる旋回角度（θ≦θｌｏｎｇ）での距離ｒ（θ）も、ｒ＝０である。

最後に、図８Ａ、図８Ｂに示すように、軌道Ｔｃｏｍ上に存在する障害物Ｏｂに関する制約マップとしての障害物マップＯｂ（θ：θａ≦θ≦θｂ）を生成する。

ここで、角度（制約角度ともいう。）θａ及び角度（制約角度ともいう。）θｂは、その角度θａ、θｂでのベクトルが障害物Ｏｂをギリギリ通過できる車両１０が採るべき進行方向の角度であり、その角度θａ、θｂで、原点Ｏから延びる２つのベクトルと障害物Ｏｂが最初に接する点が極座標で表される２つの制約点Ｐｒａ（θａ，ｒａ）、Ｐｒｂ（θｂ，ｒｂ）を取得する。障害物マップＯｂ（θ：θａ≦θ≦θｂ）は、干渉点Ｐｉの集合（図８Ｂに太い実線で示す概ね下方に凸の曲線）となり、図８Ｂにおいて、ハッチング領域は干渉領域である。干渉点Ｐｉの両端の座標が制約点Ｐｒａ、Ｐｒｂに設定される（図８Ａも参照）。

図９は、ステップＳ５で作成した各マップを合成した走行可能マップＭａｐ（θ）を示している。

このように、座標マップとしての走行可能マップＭａｐ（θ）は、制約マップＬｏｎｇ（θ）、Ｄｙｎ（θ）と、障害物マップＯｂ（θ）とから構成され、網点を施している空白部分で走行するようにしたい。つまり、乗り心地等の観点を考慮し、空白部分に軌道Ｔｃｏｍが修正されるように走行したい。
以上の処理が、ステップＳ５の座標マップ・制約点の生成処理である。
そこで、次に、ステップＳ６以降の軌道Ｔｃｏｍの修正処理について説明する。

この場合、まず、図４Ａの軌道Ｔｃｏｍを再掲した図１０Ａに示すＸＹ座標で生成した軌道Ｔｃｏｍを、車両１０の位置を基準として、公知の直交座標・極座標変換｛ｘ＝ｒｃｏｓθ、ｙ＝ｒｓｉｎθ、ｒ＝（ｘ²＋ｙ²）^1/2｝に基づく極座標（ｒ，θ）の軌道Ｔｃｏｍ（ｒ，θ）に変換する。次いで、この極座標（ｒ，θ）の軌道Ｔｃｏｍ（ｒ，θ）（不図示）を、図１０Ｂに示すように、θｒ直交座標系にプロットし、θｒ直交座標上の軌道Ｔｃｏｍ（θ，ｒ）を生成する。

次いで、図１１に示すように、極座標変換した軌道Ｔｃｏｍ（ｒ，θ）を図９に示した走行可能マップＭａｐ（θ）に重ね合わせたマップを生成する。

この重ね合わせマップに基づき、軌道Ｔｃｏｍ（θ，ｒ）と障害物マップＯｂ（θ）との干渉点Ｐｉ（θｉ，ｒｉ）を決定することができる。

そして、干渉点Ｐｉ（θｉ，ｒｉ）からの移動角度差Δθの小さい側の制約点｛制約点Ｐｒａ（θａ，ｒａ）又は制約点Ｐｒｂ（θｂ，ｒｂ）｝を選択して軌道Ｔａを修正する。

この場合、移動角度差Δθは、Δθ１＝｜θｉ−θａ｜及びΔθ２＝｜θｉ−θｂ｜となるので、移動角度差Δθ２が小さく（Δθ１＞Δθ２）、移動角度差Δθの小さい側の制約点Ｐｒとして、制約点Ｐｒｂ（θｂ，ｒｂ）が選択される。

そして、この制約点Ｐｒｂ（θｂ，ｒｂ）をぎりぎり回避して通過できるように修正した軌道Ｔｃｏｍ´を生成する（ステップＳ６終了）。

次いで、ステップＳ６で修正した軌道Ｔｃｏｍ´が他の制約を満たしているか否かをステップＳ７にて判定する。

図１１において、θｂ＜θｄｙｎとなっているので、他の制約を満たす（ステップＳ７：ＹＥＳ）。

なお、他の制約を見たさなかった（ステップＳ７：ＮＯ）場合、ステップＳ８にて、干渉点Ｐｉ（θｉ，ｒｉ）からの移動角度差Δθの大きい側の制約点｛この場合、制約点Ｐｒａ（θａ，ｒａ）｝を選択し、該制約点Ｐｒａ（θａ，ｒａ）をぎりぎり回避して通過できるように修正した軌道Ｔｃｏｍ´を生成する。

次いで、ステップＳ８で修正した軌道Ｔｃｏｍ´が他の制約を満たしているか否かをステップＳ９にて判定する。

図１１において、θｌｏｎｇ＜θａとなっているので、他の制約を満たす（ステップＳ９：ＹＥＳ）ことになる。

このようにして、ステップＳ３にて生成した軌道Ｔｃｏｍ（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ６にて生成した修正した軌道Ｔｃｏｍ´（ステップＳ７：ＹＥＳ）、又はステップＳ８にて生成した修正した軌道Ｔｃｏｍ´（ステップＳ９：ＹＥＳ）中、最先に決定した軌道Ｔｃｏｍ、Ｔｃｏｍ´により自動車線変更制御を実行する。

この場合、車線変更制御部４６は、算出した軌道Ｔｃｏｍ、Ｔｃｏｍ´に沿って、基本的には、操舵装置６２の舵角を制御することで自動車線変更制御を行う。

なお、両方の制約マップＬｏｎｇ（θ）、Ｄｙｎ（θ）を満たす軌道が生成できない（ステップＳ９：ＮＯ）場合には、自動車線変更制御を行わない。

［実施形態のまとめ］
以上説明したように、上述した実施形態に係る走行制御装置１２は、周辺検出部としての周辺状況センサ３０により自車１０の周辺状況を検出する（ステップＳ１対応）。

そして、車線変更制御部４６は、自車１０の運転者のウインカスイッチ３７の操作を車線変更意図があったと検出し（ステップＳ２：ＹＥＳ対応）、その時、自車１０の車線変更の軌道Ｔｃｏｍを自動的に生成し（ステップＳ３対応）、生成した軌道Ｔｃｏｍに基づき前記周辺状況に応じて前記車線変更を自動的に行う（ステップＳ１０対応）。

なお、自車１０が走行中、車線変更制御部４６は、車両状態センサ２０による車両状態及び周辺状況センサ３０による周辺状況に基づき、車線変更が可能な状況にあるとき、表示装置７０及びスピーカ７２を通じて、運転者に車線変更が可能な状況にあることを適宜報知してもよい。

軌道Ｔｃｏｍを自動生成したとき、距離算出部４４は、前記車線変更を行う際に乗り越えられる障害物Ｏｂを周辺状況センサ３０により検出し、乗り越えられる障害物Ｏｂまでの自車１０からの距離を自車１０からの平面視の所定角度Δθ毎に障害物Ｏｂを走査して障害物Ｏｂまでの距離ｒ（θ）として算出する（ステップＳ４：ＹＥＳ、ステップＳ５対応）。より詳しく説明すると、障害物Ｏｂに当接するまでの自車１０からの距離ｒ（θ）を、自車１０の走行方向を基準角度、この実施形態では０［ｄｅｇ］とし、この基準角度０［ｄｅｇ］からの平面視の角度θ［ｄｅｇ］毎に算出した障害物Ｏｂまでの直線距離ｒ（θ）として算出する。

車線変更制御部４６は、角度毎の距離ｒ（θ）が算出された角度θのうち、自車１０が障害物Ｏｂをギリギリ避けながら通過できる最大となる角度θｂ又は最小となる角度θａを求め、該最大又は最小となる角度θａ、θｂの距離ｒａ、ｒｂに到達する点（制約点Ｐｒａ、Ｐｒｂ）にて、生成した自車１０の軌道Ｔｃｏｍが、求められた前記最大となる角度θａ、又は求められた前記最小となる角度θｂとなるように自車１０の軌道Ｔｃｏｍを修正し、修正した軌道Ｔｃｏｍ´にて自動車線変更を行う（ステップＳ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９対応）。

この実施形態によれば、車線変更を自動的に行う自車１０が乗り越えられる障害物Ｏｂを避けて通過できる自車１０の限界の軌道Ｔｃｏｍ´を求めることができる。このため、最初に生成した自車１０の自動車線変更軌道Ｔｃｏｍ上に、乗り越えられる落下物、路面の窪み（ポットホール）、又は段差等の障害物Ｏｂが存在する場合でも、自車１０が自動車線変更する際の角度変化を最小限に抑制しながら障害物Ｏｂを避けて通過可能な軌道Ｔｃｏｍ´を生成して車線変更を自動的に行うことができる。

つまり、この実施形態によれば、自車１０が乗り越えられる障害物Ｏｂまでの自車１０からの平面視の角度θ毎の距離ｒ（θ）を求め、求めた角度θ毎の距離ｒ（θ）から乗り越えられる障害物Ｏｂをギリギリ避けながら通過するための、最大又は最小となる角度θａ、θｂと距離ｒａ、ｒｂとからなる制約点Ｐｒａ（θａ，ｒａ）、Ｐｒｂ（θｂ，ｒｂ）を求め、求めた制約点Ｐｒａ（θａ，ｒａ）、Ｐｒｂ（θｂ，ｒｂ）の位置に到達した時点での自車１０のＸＹ座標上での角度θ（自車１０が向く方向）が、該制約点Ｐｒａ（θａ，ｒａ）、Ｐｒｂ（θｂ，ｒｂ）での角度θａ又は角度θｂになるように自動車線変更の軌跡Ｔｃｏｍ´を生成する。

このようにこの実施形態によれば、車線変更元の車線８５から、乗り越えられる障害物Ｏｂを乗り越えることなくギリギリ回避しながら、車線変更先の車線８７に、的確に車線変更制御を行うことができる。

よって、車線変更中の自車１０の運転者を含む乗員の不安感及び違和感を払拭させることができる。

この実施形態では、座標マップ生成部４５は、直交２軸のうち、一方の軸を角度θ、他方の軸を距離ｒとした座標上に、距離算出部４４により算出された角度θ毎の障害物Ｏｂまでの自車１０からの距離ｒをプロットして、角度θ毎の障害物マップＯｂ（θ：θａ≦θ≦θｂ）を含む座標マップである走行可能Ｍａｐ（θ）を生成する。

そして、車線変更制御部４６は、前記運転者の車線変更意図があったとき（ステップＳ３：ＹＥＳ）に生成した自車１０の軌道Ｔｃｏｍを障害物マップＯｂ（θ）上にプロットし（図１１参照）、プロットした軌道Ｔｃｏｍと障害物マップＯｂ（θ）との干渉点Ｐｉ（θｉ，ｒｉ）が存在するか否かを判断し、干渉点Ｐｉ（θｉ，ｒｉ）が存在する場合には、障害物マップＯｂ（θ）の角度θ毎の両端部を制約点Ｐｒａ（θａ，ｒａ）、Ｐｒｂ（θｂ，ｒｂ）とし該制約点Ｐｒａ（θａ，ｒａ）、Ｐｒｂ（θｂ，ｒｂ）の一方を軌道Ｔｃｏｍが通るように該軌道Ｔｃｏｍを修正した軌道Ｔｃｏｍ´を生成する。

このように、角度θと距離ｒを直交２軸とした座標上に、障害物マップＯｂ（θａ≦θ≦θｂ）を生成し、該障害物マップＯｂ（θａ≦θ≦θｂ）の角度軸の両端部θａ，θｂを制約点Ｐｒａ（θａ，ｒａ）、Ｐｒｂ（θｂ，ｒｂ）とし、両制約点Ｐｒａ（θａ，ｒａ）、Ｐｒｂ（θｂ，ｒｂ）の一方を通るように軌道Ｔｃｏｍを修正するので、障害物Ｏｂをギリギリ避けながら通過できる自動車線変更の軌道Ｔｃｏｍ´を簡易に生成することができる。

なお、この場合において、車線変更制御部４６は、制約点Ｐｒａ（θａ，ｒａ）、Ｐｒｂ（θｂ，ｒｂ）の一方を通るように軌道Ｔｃｏｍを修正するとき、障害物マップＯｂ（θ）との干渉点Ｐｉ（θｉ，ｒｉ）を回避するべく、軌道Ｔｃｏｍを修正するために軌道Ｔｃｏｍを角度方向に移動するとき、この移動は移動角度Δθが小さい移動角度Δθ２側の制約点Ｐｒｂ（θｂ，ｒｂ）を通るように軌道Ｔｃｏｍを修正して、他の制約マップＬｏｎｇ（θ）、Ｄｙｎ（θ）を満たしているか否かを確認し、他の制約Ｌｏｎｇ（θ）、Ｄｙｎ（θ）を満たしていない場合には、移動角度Δθが大きい移動角度Δθ１側の制約点Ｐｒａ（θａ，ｒａ）を通るように軌道Ｔｃｏｍを修正する。

このように、障害物マップＯｂ（θ）との干渉点Ｐｉを回避するべく、軌道Ｔｃｏｍを角度方向に移動するとき、移動方向は移動角度Δθが小さい側の制約点Ｐｒｂ（θｂ，ｒｂ）を通るように軌道Ｔｃｏｍを修正するようにしたので、この場合には、障害物Ｏｂをギリギリ避けながら通過できる車線変更の軌道Ｔｏｃｍ´をより短い時間で生成することができる。

そして、制約点Ｐｒａ、Ｐｒｂの前記一方を通るように軌道Ｔｃｏｍを修正する際、制約点Ｐｒａ、Ｐｒｂの前記一方の座標点（θｂ，ｒｂ）を前記直交２軸のＸＹ座標に変換し、自車１０が該変換した前記ＸＹ座標（ｘ、ｙ）に到達したときに、自車１０の角度が、制約点Ｐｒｂ（θｂ，ｒｂ）に対応した角度θｂとなるように軌道Ｔｃｏｍを修正する。

このように、角度θと距離ｒを軸とした座標マップである走行可能マップＭａｐ（θ）上で求めた制約点Ｐｒａ，ＰｒｂによりＸＹ座標（路面座標）上での制約点Ｐｒ（ｘ，ｙ）が求められ、且つその制約点Ｐｒ（ｘ，ｙ）に対応するＸＹ座標（ｘ、ｙ）（路面座標）に自車１０が到達したときに、自車１０の角度が、制約点Ｐｒ（ｘ，ｙ）に対応した角度θｂとなるように軌道Ｔｃｏｍを修正するようにしたので、障害物Ｏｂをギリギリ避けながら通過できる車線変更の軌道Ｔｃｏｍ´を簡易に生成することができる。

この場合、前記他の制約は、前記座標マップとしての走行可能マップＭａｐ（θ）上、軌道Ｔｃｏｍが、車両１０が所定の急旋回操舵となる小さい角度範囲（θ≦θｄｙｎ）、及び車線変更に係る軌道Ｔｃｏｍの長さが所定長より長くなる角度θｌｏｎｇより大きい角度範囲（θ≧θｌｏｎｇ）としている。この構成によれば、急な車線変更となる軌道及び遅すぎる車線変更となる軌道に、該軌道Ｔｃｏｍが修正されることを防止することができる。

実際上、制約点Ｐｒ（ｘ，ｙ）は、自車１０の車幅に基づく余裕角度を含む制約点とすることにより、自車１０が障害物Ｏｂをギリギリ避けながら通過できる最大又は最小となる角度θａ、θｂを容易に求めることができる。

なお、この発明は、上述した実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…車両（自車両）、自車 １２…走行制御装置
２０…車両状態センサ ３０…周辺状況センサ
３２…カメラ ３７…ウインカスイッチ
４０…ＥＣＵ（電子制御装置） ４２…レーンマーク・障害粒検出部
４４…距離算出部 ４５…座標マップ生成部
４６…車線変更制御部 ５０…演算部
８４…中央分離帯 ８５…車線
８６…車線境界線 ８７…隣接車線（車線変更先の車線）
８８…路側

Claims (6)

1. 自車の周辺状況を検出する周辺検出部と、
   運転者の車線変更意図があったときに前記自車の車線変更の軌道を自動的に生成し、生成した前記軌道に基づき前記周辺状況に応じて前記車線変更を自動的に行う車線変更制御部と、
   を備えた走行制御装置において、
   前記車線変更を行う際に乗り越えられる障害物を前記周辺検出部により検出し、検出した前記障害物までの前記自車からの距離を前記自車からの平面視の角度毎に算出する距離算出部をさらに備え、
   前記車線変更制御部は、
   前記角度毎の距離が算出された前記角度のうち、前記自車が前記障害物を避けながら通過できる最大又は最小となる角度を求め、該最大又は最小となる前記角度の前記距離に到達する点にて、生成した前記自車の前記軌道が、求められた前記最大又は最小となる前記角度となるように前記自車の前記軌道を修正して自動車線変更を行う
   ことを特徴とする走行制御装置。
2. 請求項１に記載の走行制御装置において、
   直交２軸のうち、一方の軸を前記角度、他方の軸を前記距離とした座標上に、前記距離算出部により算出された前記角度毎の前記障害物までの前記自車からの前記距離をプロットして、前記角度毎の障害物マップを含む座標マップを生成する座標マップ生成部をさらに備え、
   前記車線変更制御部は、
   前記運転者の車線変更意図があったときに生成した前記自車の前記軌道を前記障害物マップ上にプロットし、プロットした前記軌道と前記障害物マップとの干渉点が存在するか否かを判断し、前記干渉点が存在する場合には、前記障害物マップの前記角度毎の両端部を制約点とし該制約点の一方を前記軌道が通るように該軌道を修正する
   ことを特徴とする走行制御装置。
3. 請求項２に記載の走行制御装置において、
   前記車線変更制御部は、
   前記制約点の一方を通るように前記軌道を修正する場合に、前記障害物マップとの前記干渉点を回避するべく、前記軌道を前記角度方向に移動するとき、この移動は移動角度が小さい側の前記制約点を通るように前記軌道を修正して、他の制約を満たしているか否かを確認し、前記他の制約を満たしていない場合には、前記移動角度が大きい側の前記制約点を通るように前記軌道を修正する
   ことを特徴とする走行制御装置。
4. 請求項２又は３に記載の走行制御装置において、
   前記制約点の前記一方を通るように前記軌道を修正する際、前記制約点の前記一方の座標点を前記直交２軸のＸＹ座標に変換し、前記自車が該変換した前記ＸＹ座標に到達したときに、前記自車の角度が、前記制約点に対応した角度となるように前記軌道を修正する
   ことを特徴とする走行制御装置。
5. 請求項３に記載の走行制御装置において、
   前記他の制約は、
   前記座標マップ上、前記軌道が、車両が所定の急旋回操舵となる小さい角度範囲、及び車線変更に係る前記軌道の長さが所定長より長くなる角度より大きい角度範囲である
   ことを特徴とする走行制御装置。
6. 請求項２〜５のいずれか１項に記載の走行制御装置において、
   前記制約点は、前記自車の車幅に基づく余裕角度を含む制約点とする
   ことを特徴とする走行制御装置。

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