JP2018138402A - 車両運転支援システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のグリッド点を用いた経路探索における走行経路演算の計算負荷を低減可能な車両運転支援システムを提供する。
【解決手段】車両１の走行路５に関する走行路情報を取得する走行路情報取得部１１と、走行路情報に基づいて、走行路５上に複数のグリッド点４４からなるグリッド領域４０を設定するグリッド領域設定部１２と、グリッド領域４０内の複数のグリッド点４４を用いた経路探索により複数の走行経路候補を演算する走行経路候補演算部１３と、複数の走行経路候補から所定の条件に基づいて１つの走行経路候補を目標走行経路として選択する目標走行経路演算部１４とを備える車両運転支援システム１００において、グリッド領域設定部１２は、車両１の運動特性に基づいてグリッド領域４０の複数のグリッド点４４を設定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両運転支援システム及び方法に係り、特に、複数のグリッド点を用いた経路探索による走行経路演算を行う車両運転支援システム及び方法に関する。

従来、車両の走行経路生成アルゴリズムとして、ポテンシャル法，スプライン補間関数，Ａスター（Ａ＊），ＲＲＴ，ステートラティス法等が知られている。そして、このようなアルゴリズムを用いた車両運転支援システムが提案されている。

ステートラティス法では、走行路に多数のグリッド点からなるグリッド領域が設定され、グリッド点を順次に連結することにより多数の走行経路候補が設定される。そして、これら走行経路候補から１つの走行経路が選択される。例えば、特許文献１には、グリッドマップ上の複数の走行経路を算出し、これらから移動コストに基づいて１つの走行経路を選択する車両運転支援システムが開示されている。

国際公開第２０１３／０５１０８１号パンフレット

ステートラティス法は、走行経路の選択性，車両運動の多様性，車両挙動の忠実性において、複数の上記アルゴリズムのうち最も有利であると考えられる。しかしながら、ステートラティス法は、計算負荷が大きくなるため、実時間性において不利であるという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、複数のグリッド点を用いた経路探索における走行経路演算の計算負荷を低減可能な車両運転支援システム及び方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、車両の走行路に関する走行路情報を取得する走行路情報取得部と、走行路情報に基づいて、走行路上に複数のグリッド点からなるグリッド領域を設定するグリッド領域設定部と、グリッド領域内の複数のグリッド点を用いた経路探索により複数の走行経路候補を演算する走行経路候補演算部と、複数の走行経路候補から所定の条件に基づいて１つの走行経路候補を目標走行経路として選択する目標走行経路演算部と、を備える車両運転支援システムにおいて、グリッド領域設定部は、車両の運動特性に基づいてグリッド領域の複数のグリッド点を設定することを特徴としている。

このように構成された本発明によれば、グリッド領域設定部が、車両の運動特性に基づいてグリッド領域のグリッド点を設定し、走行経路候補演算部は、グリッド領域設定部により設定されたグリッド点を用いて走行経路候補を演算することができる。したがって、車両の運動特性を考慮せずにグリッド領域のグリッド点が設定される従来の場合と比べて、本発明では、走行経路候補の計算負荷を低減することができる。

本発明において、好ましくは、グリッド領域設定部は、車両の旋回性能に基づいてグリッド点を設定する。
このように構成された本発明によれば、グリッド点が車両の旋回性能に基づいて適切に設定される。

本発明において、好ましくは、グリッド領域設定部は、走行路のうち車両前方の側方領域に対応して、グリッド点が設定されない非設定領域を設定し、この非設定領域は、車両の旋回性能が低いほど大きく設定される。
このように構成された本発明によれば、車両の旋回性能に応じて、グリッド領域内に非設定領域を設定して、グリッド点の数を低減することにより、走行経路候補の計算負荷を大幅に低減することができる。

本発明において、好ましくは、グリッド領域設定部は、走行路のうち車両前方の側方領域に対応して、グリッド点が設定されない非設定領域を設定し、この非設定領域は、車速が大きいほど大きく設定される。
このように構成された本発明によれば、車速に応じて、グリッド領域内に非設定領域を設定して、グリッド点の数を低減することにより、走行経路候補の計算負荷を大幅に低減することができる。

本発明において、具体的には、非設定領域は扇形状に設定される。車両が走行する際、車両は、例えば真横には移動することができない。このような車両の運動特性を考慮すると、非設定領域は扇形状となる。

本発明において、好ましくは、グリッド領域設定部は、車両の旋回性能に基づいて走行路上で進行不可能な領域には、グリッド点を設定しない。
このように構成された本発明によれば、旋回性能上、進行不可能な領域にグリッド点を設定しないことにより、グリッド点の数が低減されるため、走行経路候補の計算負荷を大幅に低減することができる。

また、上記の目的を達成するために、本発明は、車両制御装置により実行される車両運転支援方法であって、車両の走行路に関する走行路情報を取得する走行路情報取得ステップと、走行路情報に基づいて、走行路上に複数のグリッド点からなるグリッド領域を設定するグリッド領域設定ステップと、グリッド領域内の複数のグリッド点を用いた経路探索により複数の走行経路候補を演算する走行経路候補演算ステップと、複数の走行経路候補から所定の条件に基づいて１つの走行経路候補を目標走行経路として選択する目標走行経路演算ステップと、を備え、グリッド領域設定ステップは、車両の運動特性に基づいてグリッド領域の複数のグリッド点を設定するステップを備えることを特徴としている。

本発明の車両運転支援システム及び方法によれば、複数のグリッド点を用いた経路探索における走行経路演算の計算負荷を低減することができる。

本発明の実施形態における車両運転支援システムの構成図である。 本発明の実施形態におけるグリッド領域の説明図である。 本発明の実施形態における初期グリッド点が設定されたグリッド領域の説明図である。 本発明の実施形態におけるグリッド点（不要な初期グリッド点は除去）が設定されたグリッド領域の説明図である。 本発明の実施形態における目標走行経路の説明図である。 本発明の実施形態における目標走行経路計算処理のフローチャートである。 本発明の実施形態における第３処理の説明図である。 本発明の実施形態における第４処理の説明図である。 本発明の実施形態における第５処理の説明図である。 本発明の実施形態における第５処理の説明図である。 本発明の実施形態における第５処理の説明図である。 本発明の実施形態における第５処理の説明図である。 本発明の実施形態における第６処理の説明図である。 本発明の実施形態における第６処理の説明図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両運転支援システムについて説明する。まず、図１を参照して、車両運転支援システムの構成について説明する。図１は、車両運転支援システムの構成図である。

本実施形態の車両運転支援システム１００は、車両１（図２等参照）のための走行経路を算出し、この走行経路を用いた運転支援制御を提供するように構成されている。システム１００は、ステートラティス法を用いて複数の走行経路候補を計算し、これらの中からそれぞれの候補の経路コストに基づいて１つの走行経路候補を目標走行経路として選択する。

図１に示すように、車両１に搭載された車両運転支援システム１００は、車両制御装置（ＥＣＵ）１０と、複数のセンサ及びスイッチと、複数の制御システムとを備えている。複数のセンサ及びスイッチには、車載カメラ２１，ミリ波レーダ２２，車両の挙動を検出する複数の挙動センサ（車速センサ２３，加速度センサ２４，ヨーレートセンサ２５）及び複数の挙動スイッチ（操舵角センサ２６，アクセルセンサ２７，ブレーキセンサ２８），測位システム２９，ナビゲーションシステム３０が含まれる。また、複数の制御システムには、エンジン制御システム３１，ブレーキ制御システム３２，ステアリング制御システム３３が含まれる。

また、他のセンサ及びスイッチとして、車両１に対する周辺構造物の距離及び位置を測定する周辺ソナー、車両１の４箇所の角部における周辺構造物の接近を測定するコーナーレーダ、車両１の車室内を撮像するインナーカメラを含んでいてもよい。この場合、ＥＣＵ１０は、これらセンサ及びスイッチから測定信号／データを受信する。

ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ，各種プログラムを記憶するメモリ，入出力装置等を備えたコンピュータにより構成される。ＥＣＵ１０は、複数のセンサ及びスイッチから受け取った信号に基づき、エンジン制御システム３１，ブレーキ制御システム３２，ステアリング制御システム３３に対して、それぞれエンジンシステム，ブレーキシステム，ステアリングシステムを適宜に作動させるための要求信号を出力可能に構成されている。

ＥＣＵ１０は、機能的には、走行路情報取得部１１と、グリッド領域設定部１２と、走行経路候補演算部１３と、目標走行経路演算部１４と、車両制御部１５と、走行履歴情報記憶部１６とを備えている。

走行路情報取得部１１は、センサ及びスイッチから各種情報を取得し、これら情報に基づいて、車両１が走行する走行路に関する走行路情報を演算する。走行路情報には、走行路自体の形状に関する情報や、走行路上の対象物（障害物含む）に関する情報が含まれる。走行路形状に関する情報には、走行路の形状（直線、カーブ、カーブ曲率）、走行路幅、車線数、各車線幅等が含まれる。対象物に関する情報には、車両１に対する対象物の相対位置及び相対速度、対象物の属性（種類，移動方向）等が含まれる。

グリッド領域設定部１２は、走行路情報に基づいて走行路上に仮想のグリッド領域（図４参照）を設定する。このグリッド領域は、複数のグリッド点を有する。各グリッド点により、走行路上の位置が特定される。
走行経路候補演算部１３は、グリッド領域内の複数のグリッド点を用いた経路探索により複数の走行経路候補を演算する。本実施形態では、経路探索方法としてステートラティス法を採用している。ステートラティス法では、あるグリッド点から車両１の進行方向前方において隣接するすべてのグリッド点へ経路が枝分かれしていく。よって、各走行経路候補は、複数のグリッド点を順次に通過するように設定される。各走行経路候補は、各グリッド点を通過する時間を表す時間情報，各グリッド点での速度・加速度等に関する速度情報，その他車両運動に関する情報等も含む。

目標走行経路演算部１４は、複数の走行経路候補から所定の条件に基づいて、経路コストが最小になる１つの走行経路を選択し、これを目標走行経路に設定する。
車両制御部１５は、設定された目標走行経路上を車両１が走行するようにシステム３１，３２，３３に対して、要求信号を出力する。

走行履歴情報記憶部１６は、センサ及びスイッチから取得した各種情報に基づいて、車両１の過去の走行状態に関する走行履歴情報を作成し、メモリに記憶する。走行履歴情報は、例えば、車両運転支援システム１００からの運転支援を受けていないときの走行状態から作成される。

走行履歴情報は、車両１が実際に走行した車線の幅方向の位置（例えば、幅方向中央からの幅方向の距離）の情報を含む。よって、走行履歴情報により、特に直線区間において、車両１が走行する幅方向の位置を特定することができる。例えば、車線内の幅方向位置のうち最も走行時間又は走行距離の割合が高い位置を特定することができる。

また、走行履歴情報は、特にカーブ区間中に車両１が走行した車線の幅方向の位置も含む。よって、走行履歴情報により、カーブ区間において、車両１が走行する幅方向の位置を特定することができる。例えば、カーブ区間内の入口区間，中央区間，出口区間等の各走行区間において、車線内の幅方向位置のうち最も走行時間又は走行距離の割合が高い位置をそれぞれ特定することができる。

車載カメラ２１は、車両１の周囲を撮像し、撮像した画像データを出力する。ＥＣＵ１０（走行路情報取得部１１）は、画像データに基づいて対象物（例えば、車両、歩行者、道路、区画線（車線境界線、白線、黄線）、交通信号、交通標識、停止線、交差点、障害物等）を特定する。なお、ＥＣＵ１０は、交通インフラや車々間通信等によって、車載通信機器を介して外部から対象物の情報を取得してもよい。これにより、対象物の種類，相対位置，移動方向等が特定される。

ミリ波レーダ２２は、対象物（特に、先行車、駐車車両、歩行者、障害物等）の位置及び速度を測定する測定装置であり、車両１の前方へ向けて電波（送信波）を送信し、対象物により送信波が反射されて生じた反射波を受信する。そして、ミリ波レーダ２２は、送信波と受信波に基づいて、車両１と対象物との間の距離（例えば、車間距離）や車両１に対する対象物の相対速度を測定する。なお、本実施形態において、ミリ波レーダ２２に代えて、レーザレーダや超音波センサ等を用いて対象物との距離や相対速度を測定するように構成してもよい。また、複数のセンサを用いて、位置及び速度測定装置を構成してもよい。

車速センサ２３は、車両１の絶対速度を検出する。
加速度センサ２４は、車両１の加速度（前後方向の縦加減速度、横方向の横加速度）を検出する。
ヨーレートセンサ２５は、車両１のヨーレートを検出する。
操舵角センサ２６は、車両１のステアリングホイールの回転角度（操舵角）を検出する。
アクセルセンサ２７は、アクセルペダルの踏み込み量を検出する。
ブレーキセンサ２８は、ブレーキペダルの踏み込み量を検出する。

測位システム２９は、ＧＰＳシステム及び／又はジャイロシステムであり、車両１の位置（現在車両位置情報）を検出する。
ナビゲーションシステム３０は、内部に地図情報を格納しており、ＥＣＵ１０へ地図情報を提供することができる。ＥＣＵ１０（走行路情報取得部１１）は、地図情報及び現在車両位置情報に基づいて、車両１の周囲（特に、進行方向前方）に存在する道路、交差点、交通信号、建造物等を特定する。地図情報は、ＥＣＵ１０内に格納されていてもよい。

エンジン制御システム３１は、車両１のエンジンを制御するコントローラである。ＥＣＵ１０は、車両１を加速又は減速させる必要がある場合に、エンジン制御システム３１に対して、エンジン出力の変更を要求するエンジン出力変更要求信号を出力する。

ブレーキ制御システム３２は、車両１のブレーキ装置を制御するためのコントローラである。ＥＣＵ１０は、車両１を減速させる必要がある場合に、ブレーキ制御システム３２に対して、車両１への制動力の発生を要求するブレーキ要求信号を出力する。

ステアリング制御システム３３は、車両１のステアリング装置を制御するコントローラである。ＥＣＵ１０は、車両１の進行方向を変更する必要がある場合に、ステアリング制御システム３３に対して、操舵方向の変更を要求する操舵方向変更要求信号を出力する。

次に、図２〜図６を参照して、本実施形態による運転支援制御処理について説明する。図２はグリッド領域の説明図、図３は初期グリッド点が設定されたグリッド領域の説明図、図４はグリッド点（不要な初期グリッド点は除去）が設定されたグリッド領域の説明図、図５は目標走行経路の説明図、図６は目標走行経路計算処理のフローチャートである。

図２〜図５では、車両１は走行路５上を走行している。このとき、ＥＣＵ１０は、図６の計算処理を繰返し計算する（例えば、０．０５〜０．２秒毎）。走行路５は３車線あり（車線５ａ，５ｂ，５ｃ）、車両１は車線５ｂを走行している。

先ず、ＥＣＵ１０（走行路情報取得部１１）は、複数のセンサ及びスイッチから各種情報を取得し、走行路情報を演算する情報取得処理を実行する（ステップＳ１１）。

次に、図２に示すように、ＥＣＵ１０（グリッド領域設定部１２）は、走行路情報に基づいて、走行路５の形状（即ち、走行路５の延びる方向，走行路幅等）を特定し、走行路５上にグリッド領域４０を仮想的に形成するグリッド領域形成処理を実行する（ステップＳ１２）。

グリッド領域４０は、走行路５に沿って車両１の周囲から車両１の所定距離前方まで延びる。この距離（縦方向長さ）Ｌは、車両１の現在の車速に基づいて計算される。本実施形態では、距離Ｌは、現在の車速（Ｖ）で所定の固定時間ｔ（例えば、３秒）に走行すると予想される距離である（Ｌ＝Ｖ×ｔ）。しかしながら、距離Ｌは、所定の固定距離（例えば、１００ｍ）であってもよいし、車速（及び加速度）の関数であってもよい。また、グリッド領域４０の幅Ｗは、走行路５の幅に設定される。

グリッド領域４０は、走行路５の幅方向（横方向）Ｘと延伸方向Ｙとに沿ってそれぞれ延びる複数のグリッド線４１ｘ，４１ｙによって多数の矩形のグリッド区画４２に分割される。本実施形態では、Ｘ方向及びＹ方向において、それぞれグリッド区画４２の数（Ｎｘ，Ｎｙ）が固定値に設定され、隣接するグリッド線の間隔（グリッド間隔Ｇｘ，Ｇｙ）は同じに設定される（Ｇｘ＝Ｗ／Ｎｘ、Ｇｙ＝Ｌ／Ｎｙ）。しかしながら、グリッド間隔Ｇｘ，Ｇｙを、それぞれ固定長さに設定し、グリッド区画の数を変更してもよい。

また、グリッド線４１ｘ，４１ｙは、多数のグリッド交点４３ａで交差する。本実施形態では、このグリッド交点４３ａを走行経路設定のためのグリッド点として利用しており、走行経路はグリッド点を通過するように設定される。しかしながら、グリッド区画４２自体をグリッド点として利用してもよい。

なお、図２では、走行路５が直線区間であるため、グリッド領域４０（及びグリッド区画４２）が矩形状に設定されている。しかしながら、グリッド線４１ｙは走行路の延伸方向に沿って設定され、グリッド線４１ｘはグリッド線４１ｙに直交するように（走行路の幅方向に延びるように）設定される。このため、走行路５がカーブ区間を含む場合、グリッド領域４０（及びグリッド区画４２）もカーブ区間に沿って湾曲して設定される（図７参照）。この場合、グリッド区画４２は、矩形状ではなく、中心側を欠いた扇形状に形成される。

次に、図３に示すように、ＥＣＵ１０（グリッド領域設定部１２）は、グリッド領域４０に初期グリッド点４３を設定する初期グリッド点設定処理を実行する（ステップＳ１３）。本実施形態では、各グリッド交点４３ａのうち、車両１の前端位置よりＹ方向前方に位置するグリッド交点４３ａが初期グリッド点４３として設定される。なお、走行路５上に障害物が検知されている場合、初期グリッド点設定処理において、この障害物の存在する領域には初期グリッド点４３を配置しなくてもよい。

そして、図４に示すように、ＥＣＵ１０（グリッド領域設定部１２）は、初期グリッド点４３に基づいて、走行経路候補の演算のためのグリッド点４４を再設定するグリッド点再設定処理を実行する（ステップＳ１４）。グリッド点再設定処理には複数の処理が含まれ、各処理の詳細については後述する。

図４では、グリッド点４４（黒丸で示す）が、領域Ａ１〜Ａ４毎に異なったパターンで設定されている。また、グリッド点４４は、非設定領域Ｄ_L，Ｄ_Rには設定されていない。車両１の前方に延びる略楕円状の周囲領域Ａ１では、隣接するグリッド点４４の間のグリッド間隔が、初期グリッド点４３のグリッド間隔Ｇｘ，Ｇｙよりも大きく設定されている。これは、隣接するグリッド点４４の間の初期グリッド点４３が除去されたためである。

近位領域Ａ２は、領域Ａ１の外側に設定された外形略楕円状の環状領域である。領域Ａ２でのグリッド間隔は、グリッド間隔Ｇｘ，Ｇｙと同じである。また、遠位領域Ａ３は、領域Ａ２の外側に設定された外形略楕円状の環状領域である。領域Ａ３でのグリッド間隔は、領域Ａ１と同様に、グリッド間隔Ｇｘ，Ｇｙよりも大きく設定されている。グリッド領域４０内における領域Ａ３の外側の遠位領域Ａ４には、グリッド点４４は設定されないか、領域Ａ３よりも更にグリッド点密度が低く設定される。このように、再設定処理により、再設定されたグリッド点４４の総数は、初期グリッド点４３の総数よりも低減される。

次に、ＥＣＵ１０（走行経路候補演算部１３）は、グリッド点４４を用いて理論的に生成可能な複数の走行経路候補を演算する走行経路候補演算処理を実行する（ステップＳ１５）。この処理は、従前のステートラティス法を用いた走行経路候補の演算と同様である。しかしながら、本実施形態では、初期グリッド点４３から数が低減されたグリッド点４４を用いて演算を行う。この点で、本実施形態は、従前とは異なっている。本実施形態では、数が低減されたグリッド点を用いるため、計算負荷が大幅に低減される。

走行経路候補演算処理の概略を説明する。ＥＣＵ１０は、車両１の近傍のグリッド点４４を起点とする。このグリッド点４４と進行方向（Ｙ方向）前方に存在する複数のグリッド点４４との間がそれぞれ分割経路で連結され、連結された各グリッド点４４と更に進行方向前方に存在する複数のグリッド点４４との間がそれぞれ分割経路で連結される。このような分割経路による連結が、領域Ａ３の前方部分の境界に位置するグリッド点４４（又は領域Ａ４にグリッド点４４が存在する場合は、領域Ａ４の前方側境界）に到達するまで繰り返される。これにより、起点のグリッド点４４から進行方向前方のグリッド点４４を順次に通過して領域Ａ３の前方部分に達する理論的に生成可能な多数の走行経路候補が生成される。そして、ＥＣＵ１０は、各走行経路候補に対して、通過する各グリッド点４４における速度，加速度，操舵角等を演算すると共に、システム３１，３２，３３に対する要求信号を演算する。このようにして、多数の走行経路候補が演算される。

次に、ＥＣＵ１０（目標走行経路演算部１４）は、多数の走行経路候補から選択した１つの走行経路候補を目標走行経路に設定する目標走行経路演算処理を実行する（ステップＳ１６）。この処理には、各走行経路候補の経路コストを計算する経路コスト計算処理（ステップＳ１６ａ）と、経路コストが最小の走行経路候補を選択する走行経路選択処理（ステップＳ１６ｂ）と、選択した走行経路候補を目標走行経路に設定する目標走行経路設定処理（ステップＳ１６ｃ）とを含む。

経路コストには、速度，加速度，横加速度，経路変化率，障害物等に関するコストが含まれる。これらのコストは適宜に設定することができる。概略的には、経路コストは、移動コストと安全コストを含む。例えば、直線経路を走行する場合は、移動距離が短いため移動コストが小さくなるが、障害物等を回避する経路を走行する場合は、移動距離が長くなるので移動コストが大きくなる。また、横加速度が大きくなるほど移動コストは増大する。

また、例えば、障害物を大きく回避するような経路では、障害物との衝突を確実に回避できるため安全コストは小さくなるが、障害物近傍を通過するような経路では、安全コストは増大する。図５は、図２〜図４とは異なる例であるが、走行路５上に障害物３（例えば、駐車車両）が検出されている場合に選択される最小の経路コストの目標走行経路Ｒを示している。

次に、ＥＣＵ１０（車両制御部１５）は、目標走行経路上を車両１が走行するように要求信号を出力する運転制御処理を実行し（ステップＳ１７）、処理を終了する。

次に、図４，図７〜図１２を参照して、本実施形態によるグリッド点再設定処理について説明する。図７，図８はそれぞれ第３処理，第４処理の説明図、図９及び図１０は第５処理の説明図、図１１及び図１２は第６処理の説明図、である。なお、第１，第２処理については、図４を参照して説明する。なお、図７〜図１２には、各処理の理解の容易のため特徴部分が主に示されている。

グリッド点再設定処理には、以下の複数の処理（第１処理〜第６処理）が含まれる。本実施形態では、第１処理から第６処理が順に実行される。しかしながら、ユーザは図示しない設定入力部を用いて、複数の処理のうち１以上の任意の数の処理を採用することができる。

第１処理は、図４に示すように、車両１の運動特性に基づいて、グリッド点４４を設定する処理である。即ち、運動特性に基づいて、車両１が進入不可能な領域内の初期グリッド点４３が除去される。具体的には、現在位置から構造上の最大の旋回角で旋回しても、車両１は、グリッド領域４０の非設定領域Ｄ_L，Ｄ_Rを走行することができない。このため、ＥＣＵ１０（グリッド領域設定部１２）は、旋回性能に基づいて予め設定された略扇形状の非設定領域Ｄ_L，Ｄ_R内に存在する初期グリッド点４３を除去する。

また、本実施形態では、非設定領域は、車両１の速度及び加速度を考慮せず、単に最大旋回角のみに基づいて設定されているが、速度及び加速度の関数として非設定領域が設定されてもよい。例えば、速度及び加速度に応じて、操作可能な最大の旋回角（構造上の最大の旋回角より小さい）を設定してもよい。

次に、第２処理は、図４に示すように、運転者の視認特性に基づいて、グリッド点４４を設定する処理である。即ち、グリッド領域４０内に複数の領域Ａ１〜Ａ４が設定され、各領域に対して異なるグリッド間隔でグリッド点４４が設定される。上述のように、領域Ａ２では、すべての初期グリッド点４３がグリッド点４４として設定される。一方、領域Ａ１，Ａ３では、領域Ａ２と比べてグリッド間隔がＸ方向及びＹ方向において、それぞれ２倍に設定されている。即ち、領域Ａ２を基準にすると、領域Ａ１，Ａ３のグリッド点４４の密度は、１／４に低減されている。

また、領域Ａ４には、グリッド点４４は設定されない。したがって、車両１の進行方向において、領域Ａ２から離れるほど、グリッド間隔が大きくなり、グリッド点４４の密度が疎になる。なお、本実施形態では、領域Ａ４にグリッド点４４が設定されていないが、領域Ａ３よりも更にグリッド点４４の密度を低減して、領域Ａ４にグリッド点４４を設定してもよい。

運転者視認特性に基づく領域Ａ１〜Ａ４は、以下のような先行車に対する運転者の視線行動と車両回避操作に関する実験に基づいて予め設定されたものである。この実験では、先行車が車両１の前方（斜め前方含む）に位置する状況で車両１を種々の車速で走行させ、走行中の運転者の視線方向と車両回避行動を観察した。この実験結果によれば、先行車が領域Ａ４に存在する場合、運転者は、先行車に対して視覚的注意を行わなかった（即ち、視線方向がランダムであった）。

しかし、車両１の前方において、先行車が領域Ａ３に到達すると、運転者の視覚的注意が始まった。即ち、視線が先行車へ集中し始め、視線方向の移動範囲が小さくなる。このような視覚的注意が始まるのは、車両１の進行方向上（真正面）において、車頭時間ＴＨＷ（＝車間距離／車速）が３．０秒の地点（領域Ａ３と領域Ａ４の境界）であった（Ａ３の楕円の長軸長さに相当）。

特に、先行車が車両１の斜め前方に位置する場合には、最大で０．３秒分（＝横距離／車速）の走行距離（Ａ３の楕円の短軸長さの半分に相当）だけ側方に離れた先行車に対して、視覚的注意が行われた。この距離は、車両１が先行車の側方を通過する場合の両車両間の横方向距離に相当する。これらの結果により、領域Ａ３の外形を形成する楕円形状が特定された。

また、車両１の前方において、先行車が領域Ａ２に到達すると、運転者は運転回避行動を開始した。即ち、ステアリングホイール，ブレーキペダル，アクセルペダルのいずれかの操作が開始される。このような操作が開始されるのは、車両１の進行方向上において、車頭時間ＴＨＷ（＝車間距離／車速）が１．８秒の地点（領域Ａ２と領域Ａ３の境界）であった（Ａ２の楕円の長軸長さに相当）。

特に、先行車が車両１の斜め前方に位置する場合には、最大で横方向の車間距離が１．５ｍ（Ａ２の楕円の短軸長さの半分に相当）だけ側方に離れた先行車に対して、運転回避行動が行われた。これらの結果により、領域Ａ２の外形を形成する楕円形状が特定された。

また、車両１の前方において、先行車が領域Ａ１に到達すると、運転者は緊急回避行動を行う。即ち、運転者は、先行車との衝突を回避するため、ステアリングホイールやブレーキペダルを急激に操作する。このような操作が開始されるのは、車両１の進行方向上において、衝突余裕時間ＴＴＣ（＝車間距離／相対速度）が１．４秒の地点（領域Ａ１と領域Ａ２の境界）であった（Ａ１の楕円の長軸長さに相当）。同様に、先行車が車両１の側方に位置する場合においても同様に運転回避行動が開始される位置を観察することにより、領域Ａ１の外形を形成する楕円形状が特定された。

領域Ａ４は、運転者が視覚的注意を行わない領域である。このため、本実施形態では、領域Ａ４は、走行経路の対象外としている。
また、領域Ａ３は、視覚的注意が行われる領域であるが、対象物（先行車，障害物等）との衝突の危険は低い。このため、領域Ａ３では、対象物との位置関係において細かな又は緻密な経路位置選択を行う必要性は低い。したがって、領域Ａ３では、グリッド点４４の密度が比較的疎に設定されている。

一方、領域Ａ２は、運転回避行動が行われる領域である。このため、対象物との衝突を回避しつつ走行快適性を高く維持するため、領域Ａ２では、より細かな又はより緻密な経路位置選択が可能であることが好ましい。したがって、領域Ａ２では、グリッド点４４の密度が比較的密に設定されている。

また、領域Ａ１は、緊急回避行動が行われる領域である。このため、領域Ａ１では、進路方向を大きく変更して対象物との衝突を確実に回避する必要がある。したがって、領域Ａ１では、グリッド点４４の密度が比較的疎に設定されている。なお、領域Ａ１は必ずしも設けなくてもよく、領域Ａ１を領域Ａ２と同様にグリッド点４４が比較的密な領域に設定してもよい。

このように、第２処理では、領域Ａ１，Ａ３，Ａ４において領域Ａ２よりもグリッド点４４の密度を疎に設定することにより、全体としてグリッド点４４の数を初期グリッド点４３の数よりも低減している。なお、本実施形態では、初期グリッド点４３が密に配置され（Ａ２）、グリッド点４４は、一部の初期グリッド点４３を除去することにより、グリッド点密度が疎な領域（Ａ１，Ａ３，Ａ４）が設定されている。しかしながら、これに限らず、初期グリッド点４３を比較的疎に配置し（Ａ１，Ａ３）、グリッド点を追加することにより、グリッド点密度が密な領域（Ａ２）を設定すると共に、一部の初期グリッド点４３を除去することにより、グリッド点密度が疎な領域（Ａ４）を設定してもよい。

次に、第３処理は、図７に示すように、走行路の形状に応じて、グリッド点４４を設定する処理である。即ち、走行路の形状に起因して、より細かな又はより緻密な経路位置選択が望まれる領域と、そうでない領域とがある。このため、前者では、グリッド点が密に（グリッド間隔を小さく）設定され、後者では、グリッド点が疎に（グリッド間隔を大きく）設定される。例えば、カーブ区間において直線区間よりも、経路位置選択をより細かく行うことができれば、車両運動の多様性，安全性，走行快適性等がより高められると考えられる。

図７では、走行路６は、直線区間６Ａ，カーブ区間６Ｂ，直線区間６Ｃを含む。グリッド領域４０は、走行路６の延伸方向に沿って設定されている。ＥＣＵ１０は、カーブ区間６Ｂを特定すると、グリッド領域４０のうち、このカーブ区間６Ｂ及びその前後の所定距離Ｍの区間に対応した領域（カーブ区間６Ｂの直前の入口領域，直後の出口領域）にグリッド領域４０ａを設定し、このグリッド領域４０ａの前後にグリッド領域４０ｂ，４０ｃを設定する。

グリッド領域４０ａ内ではグリッド点４４は比較的密に配置され、グリッド領域４０ｂ，４０ｃ内ではグリッド点４４は比較的疎に配置される。図７に示す例では、グリッド領域４０ａにおける進行方向Ｙに沿うグリッド間隔が、グリッド領域４０ｂ，４０ｃのグリッド間隔の１／２に設定されている。また、これに加えて又はこれに代替して、グリッド領域４０ａにおける幅方向Ｘに沿うグリッド間隔が、グリッド領域４０ｂ，４０ｃのグリッド間隔よりも小さく設定されてもよい。また、カーブ区間６Ｂの曲率半径が小さいほど、グリッド領域４０ａにおけるグリッド間隔が小さく設定されてもよい。

また、グリッド領域４０ａにおいて、カーブ中心側ほどグリッド点４４が密に配置される（即ち、グリッド間隔がより小さく設定される）。具体的には、カーブ中心側ほど、幅方向Ｘのグリッド間隔が小さく設定される。

なお、本実施形態では、第３処理において、追加のグリッド点を付加することにより、グリッド点の密度（又は、グリッド間隔）が異なる領域（グリッド領域４０ａ）を設けている。しかし、代替的に、初期グリッド点４３が設定された初期領域から一部の初期グリッド点を除去することにより、グリッド点の密度が異なる領域（グリッド領域４０ｂ，４０ｃ）を設けてもよい。

次に、第４処理は、図８に示すように、走行路上又は走行路近傍に検出された障害物に応じて、グリッド点４４を設定する処理である。即ち、障害物の周囲領域では、より細かな又はより緻密な経路位置選択が望まれるため、グリッド領域の他領域と比べてグリッド間隔が小さく設定される。

図８に示す例では、走行路６上に障害物３が存在している。ＥＣＵ１０は、障害物３を特定すると、グリッド領域４０において、障害物３の周囲領域４０ｄを設定する。周囲領域４０ｄは、障害物３の周囲（障害物３から所定距離の範囲）に設定される。周囲領域４０ｄにおいて、障害物３に隣接する隣接領域４０ｄ１，隣接領域４０ｄ１の外側の外側領域４０ｄ２では、進行方向Ｙに沿うグリッド間隔が、周囲領域４０ｄの外のグリッド領域４０におけるグリッド間隔の１／３，１／２にそれぞれ設定されている。このように、本実施形態では、障害物３の周囲には、障害物３に近いほどグリッド間隔が小さく設定されている（グリッド点４４がより密に配置される）。

なお、図８に示す例では、障害物３の横方向領域（幅方向Ｘ）及び前方／後方領域（進行方向Ｙ）においてグリッド間隔を小さいグリッド間隔に変更している。しかしながら、これに限らず、障害物３を回避する経路をより細かく又はより緻密に選択可能とするため、少なくとも障害物３の横方向領域（幅方向Ｘ）において、グリッド間隔を小さいグリッド間隔に変更すればよい。

また、図８に示す例では、進行方向Ｙに沿うグリッド間隔を小さいグリッド間隔に変更している。しかしながら、これに加えて又は代替的に、幅方向Ｘに沿うグリッド間隔を小さいグリッド間隔に変更してもよい。特に、障害物３の横方向領域において、幅方向Ｘに沿うグリッド間隔を小さいグリッド間隔に変更してもよい。

また、周囲領域４０ｄでのグリッド間隔の設定において、車両１の絶対速度又は対象物に対する相対速度が考慮されてもよい。例えば、絶対速度又は相対速度が大きいほど、グリッド間隔をより小さく設定することができる。ＥＣＵ１０は、絶対速度又は相対速度の関数としてグリッド間隔を設定可能である。

次に、第５処理は、図９に示すように、走行路上に検出された障害物に応じて、グリッド点４４を設定する処理である。第５処理は、障害物が検出された場合に、第４処理に引き続いて実行される。障害物を回避して走行する場合、障害物の死角領域には他の（未検出の）障害物が存在する可能性がある。また、死角領域に進入すると横加速度が大きくなって走行快適性が低下するおそれがある。このため、死角領域に車両を進入させる必要性は低い。よって、障害物の死角領域には、グリッド点が設定されないか、グリッド領域の他領域と比べてグリッド間隔が大きく設定される。

図９に示す例では、走行路６上に障害物３が存在している。ＥＣＵ１０は、障害物３を特定すると、グリッド領域４０において、車両１に対する障害物３の後方領域を死角領域４０ｅに設定する。死角領域４０ｅは、障害物３から所定距離後方（車両１の進行方向前方）までの範囲に設定される。死角領域４０ｅでは、グリッド領域４０内の他領域と比べて、進行方向Ｘ及び／又は幅方向Ｙに沿うグリッド間隔が大きく設定される。本実施形態では、死角領域４０ｅにおいて、グリッド点４４を設定しないことにより（即ち、初期グリッド点４３は除去される）、グリッド間隔が拡大される。

なお、死角領域４０ｅにおいて、障害物３から後方へ離れるほど、他領域のグリッド間隔に近づけるように、グリッド間隔を小さくしてもよい（即ち、障害物３に近いほど、グリッド間隔が大きくなる）。

また、死角領域４０ｅにおけるグリッド間隔の設定において、車両１の絶対速度又は対象物に対する相対速度を考慮してもよい。例えば、絶対速度又は相対速度が大きいほど、グリッド間隔をより大きく（又はより小さく）設定することができる。ＥＣＵ１０は、絶対速度又は相対速度の関数として死角領域４０ｅのグリッド間隔を設定可能である。

また、車両１の絶対速度又は対象物に対する相対速度を考慮して、死角領域４０ｅの大きさを設定してもよい。例えば、絶対速度又は相対速度が大きいほど、障害物３からより後方まで死角領域４０ｅを拡大することができる。ＥＣＵ１０は、絶対速度又は相対速度の関数として死角領域４０ｅの延びる所定距離を設定可能である。

また、第５処理では、図８及び図１０に示すように、走行路上又は走行路付近に存在する障害物の周囲領域のグリッド間隔が、障害物の属性に応じて、グリッド領域の他領域と異なって設定される。即ち、障害物の周囲領域において、障害物の属性に適合するようにグリッド点を設定することにより、より細かな又はより緻密な経路位置選択が可能となる。

図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）に示す例では、走行路６付近に歩行者４が存在している。歩行者４は、図１０（Ａ）では走行路６近傍に止まった状態で立っており、図１０（Ｂ）では走行路６を横断中であり、図１０（Ｃ）では走行路６上を車両１の進行方向に向かって歩いている。

図８と図１０（Ａ）は、いずれも対象物が検知された場合であるが、図８では対象物が駐車車両３であり、図１０（Ａ）では対象物が歩行者４である。ＥＣＵ１０は、対象物の属性（この場合、対象物の種類として、車両又は歩行者）に応じて、周囲領域４０ｄ，４０ｆ１のグリッド間隔を設定する。即ち、歩行者４の方が、駐車車両４よりも周囲領域のグリッド間隔は小さく設定される。また、対象物の種類に応じて、周囲領域の大きさを変更してもよい。

なお、対象物の属性が移動体（車両，歩行者等）であるか静止体（落下物，工事フェンス等）であるかに応じて、周囲領域の大きさ及びグリッド間隔を設定してもよい。即ち、移動体の方が、静止体よりも周囲領域の大きさが大きく設定され、グリッド間隔が小さく設定される。

また、図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は、いずれも歩行者４が検知された場合であるが、図１０（Ａ）では歩行者４は静止しており、図１０（Ｂ）では歩行者４は幅方向Ｘに移動しており、図１０（Ｃ）では歩行者４は進行方向Ｙに移動している。ＥＣＵ１０は、対象物の属性（この場合、移動速度，移動方向）に応じて、周囲領域４０ｆ１，４０ｆ２，４０ｆ３の大きさ及びグリッド間隔を設定する。即ち、歩行者４が移動していると、移動方向前方に周囲領域が拡大される。また、移動方向前方の領域の方が、移動方向後方の領域よりも、グリッド間隔が小さく設定される。

また、図１０（Ｃ）に示されているように、歩行者４の移動方向の後方領域よりも前方領域において、グリッド間隔が小さく設定される。これにより、対象物の前方領域において、より細かな又はより緻密な経路位置選択を実行可能となる。

また、歩行者４が移動しているか静止しているかにかかわらず、歩行者の移動予想方向の前方領域の方が、後方領域よりも、グリッド間隔を小さく設定するように構成してもよい。この場合の属性は、移動予想方向又は移動可能方向である。移動予想方向は、対象物（歩行者，車両等）の前方である。

また、周囲領域４０ｆ１〜４０ｆ３におけるグリッド間隔の設定において、車両１の絶対速度又は対象物に対する相対速度を考慮してもよい。例えば、絶対速度又は相対速度が大きいほど、グリッド間隔をより小さく設定することができる。ＥＣＵ１０は、絶対速度又は相対速度の関数としてグリッド間隔を設定可能である。

なお、第５処理は、障害物の状況に応じて異なる処理が行われる。このため、各処理には、優先順位が設定されている。例えば、障害物（移動体）の死角領域には、通常はグリッド点が設定されないが、死角領域が障害物の進行方向である場合には、この死角領域にグリッド点が設定される。

次に、第６処理は、図１１（直線区間）及び図１２（カーブ区間）に示すように、車両１の走行履歴情報に基づいて、特定の領域のグリッド間隔をグリッド領域の他領域と異なって設定する処理である。即ち、運転者の運転の好みや癖をグリッド間隔に反映させることにより、より運転者の嗜好に沿った経路位置選択が可能となる。

図１１に示す例では、車両１は、走行路６の直線区間を走行している。ＥＣＵ１０は、走行履歴情報に基づいて、車両１が車線内において特定の幅方向位置を走行する傾向があるか否かを判定する。この判定処理では、例えば、所定期間分の直線区間についての走行履歴情報に基づいて、車両１が走行した車線内の幅方向位置の平均値を計算する。これにより、車両１が概ね走行する傾向があると予想される幅方向位置が特定される。なお、車線の幅方向位置を複数に分割して、各分割幅内を通過した時間又は距離の総計を計算し、最も走行時間又は走行距離の大きい１つの分割幅を特定してもよい。ＥＣＵ１０は、特定した幅方向位置が車線中央から所定距離以上、離間している場合に、特定の傾向があると判定する。

ＥＣＵ１０は、幅方向位置に関する特定の傾向があると判定すると、特定された幅方向位置付近のグリッド間隔（幅方向）が他の幅方向位置よりも小さくなるように、グリッド点４４又は初期グリッド点４３（図３参照）を所定の関数により座標変換する。これにより、図１１に示すように、特定の領域４０ｇにおけるグリッド幅（幅方向）が他領域よりも小さく設定される。

また、図１２に示す例では、車両１は、走行路６のカーブ区間を走行している。ＥＣＵ１０は、車両１の前方にカーブ区間を検知すると、走行履歴情報に基づいて、車両１がカーブ区間の車線内において特定の幅方向位置を走行する傾向があるか否かを判定する。この判定処理では、例えば、ＥＣＵ１０がカーブ区間についての走行履歴情報に基づいて、カーブ区間の複数の走行区間（進行方向Ｙに沿った入口区間，中央区間，出口区間等）において車両１が走行した車線内の幅方向位置の平均値を計算する。これにより、車両１が概ね走行する傾向があると予想される各走行区間の幅方向位置が特定される。ＥＣＵ１０は、１以上の走行区間において、特定した幅方向位置が車線中央から所定距離以上、離間している場合に、特定の傾向があると判定する。

ＥＣＵ１０は、カーブ区間について幅方向位置に関する特定の傾向があると判定すると、各走行区間において特定された幅方向位置付近の幅方向のグリッド幅が他の幅方向位置よりも小さくなるように、初期グリッド点４３を所定の関数により座標変換する。

図１２に示す例は、車両１がカーブをアウトインアウトで走行する傾向がある場合に形成されるグリッド領域４０を示している。この例（アウトインアウト）では、カーブ区間の入口区間４０ｈ１では、カーブ中心から離れた車線内の外側領域のグリッド間隔（幅方向）が小さく設定され、内側領域のグリッド間隔が相対的に大きく設定される。そして、カーブ区間内の中央区間４０ｈ２に近づくに連れて、車線内の内側領域のグリッド間隔（幅方向）が小さく設定され、外側領域のグリッド間隔が相対的に大きく設定される。なお、図示していないが、区間４０ｈ１と区間４０ｈ２の間にも１又は複数の区間が設定される。

なお、上記実施形態において、グリッド間隔を変更するため（又は、グリッド点の密度を変更するため）、初期グリッド点４３に追加のグリッド点４４を付加してもよいし、一部の初期グリッド点を除去してもよいし、これら両方を実行してもよい。

次に、本実施形態の車両運転支援システムの作用について説明する。
本実施形態では、グリッド領域設定部１２が、車両１の運動特性に基づいてグリッド領域４０のグリッド点４４を設定し、走行経路候補演算部１３は、グリッド領域設定部１２により設定されたグリッド点４４を用いて走行経路候補を演算することができる。したがって、車両１の運動特性を考慮せずにグリッド領域のグリッド点が設定される従来の場合と比べて、本実施形態では、走行経路候補の計算負荷を低減することができる。

本実施形態では、グリッド領域設定部１２は、車両１の旋回性能に基づいてグリッド点４４を設定する。これにより本実施形態では、グリッド点４４を車両１の旋回性能に基づいて適切に設定することができる。

本実施形態では、グリッド領域設定部１２は、走行路５のうち車両前方の側方領域に対応して、グリッド点４４が設定されない非設定領域Ｄ_L，Ｄ_Rを設定し、この非設定領域は、車両１の旋回性能が低いほど大きく設定される。これにより本実施形態では、車両１の旋回性能に応じて、グリッド領域４０内に非設定領域Ｄ_L，Ｄ_Rを設定して、グリッド点４４の数を低減することにより、走行経路候補の計算負荷を大幅に低減することができる。

本実施形態では、非設定領域Ｄ_L，Ｄ_Rは、車速が大きいほど大きく設定される。これにより本実施形態では、車速に応じて、グリッド領域４０内に非設定領域Ｄ_L，Ｄ_Rを設定して、グリッド点４４の数を低減することにより、走行経路候補の計算負荷を大幅に低減することができる。

本実施形態では、非設定領域Ｄ_L，Ｄ_Rは扇形状に設定される。車両１が走行する際、車両１は、例えば真横には移動することができない。このような車両１の運動特性を考慮すると、非設定領域Ｄ_L，Ｄ_Rは扇形状となる。

本実施形態では、グリッド領域設定部１２は、車両１の旋回性能に基づいて走行路５上で進行不可能な領域には、グリッド点４４を設定しない。これにより本実施形態では、旋回性能上、進行不可能な領域にグリッド点４４を設定しないことにより、グリッド点４４の数が低減されるため、走行経路候補の計算負荷を大幅に低減することができる。

１ 車両
３ 障害物
４ 歩行者
５，６ 走行路
４０ グリッド領域
４１ｘ，４１ｙ グリッド線
４２ グリッド区画
４３ 初期グリッド点
４４ グリッド点
１００ 車両運転支援システム
Ｄ_L，Ｄ_R 非設定領域
Ｇｘ，Ｇｙ グリッド間隔
Ｒ 目標走行経路

Claims (7)

1. 車両の走行路に関する走行路情報を取得する走行路情報取得部と、
   前記走行路情報に基づいて、走行路上に複数のグリッド点からなるグリッド領域を設定するグリッド領域設定部と、
   前記グリッド領域内の複数のグリッド点を用いた経路探索により複数の走行経路候補を演算する走行経路候補演算部と、
   複数の前記走行経路候補から所定の条件に基づいて１つの走行経路候補を目標走行経路として選択する目標走行経路演算部と、を備える車両運転支援システムにおいて、
   前記グリッド領域設定部は、車両の運動特性に基づいて前記グリッド領域の前記複数のグリッド点を設定することを特徴とする車両運転支援システム。
2. 前記グリッド領域設定部は、車両の旋回性能に基づいて前記グリッド点を設定する、請求項１に記載の車両運転支援システム。
3. 前記グリッド領域設定部は、走行路のうち車両前方の側方領域に対応して、前記グリッド点が設定されない非設定領域を設定し、この非設定領域は、車両の旋回性能が低いほど大きく設定される、請求項１又は２に記載の車両運転支援システム。
4. 前記グリッド領域設定部は、走行路のうち車両前方の側方領域に対応して、前記グリッド点が設定されない非設定領域を設定し、この非設定領域は、車速が大きいほど大きく設定される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両運転支援システム。
5. 前記非設定領域は扇形状に設定される、請求項３又は４に記載の車両運転支援システム。
6. 前記グリッド領域設定部は、車両の旋回性能に基づいて走行路上で進行不可能な領域には、前記グリッド点を設定しない、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両運転支援システム。
7. 車両制御装置により実行される車両運転支援方法であって、
   車両の走行路に関する走行路情報を取得する走行路情報取得ステップと、
   前記走行路情報に基づいて、走行路上に複数のグリッド点からなるグリッド領域を設定するグリッド領域設定ステップと、
   前記グリッド領域内の複数のグリッド点を用いた経路探索により複数の走行経路候補を演算する走行経路候補演算ステップと、
   複数の前記走行経路候補から所定の条件に基づいて１つの走行経路候補を目標走行経路として選択する目標走行経路演算ステップと、を備え、
   前記グリッド領域設定ステップは、車両の運動特性に基づいて前記グリッド領域の前記複数のグリッド点を設定するステップを備えることを特徴とする車両運転支援方法。

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