JP2019202663A - 走路設定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理負荷を低減しつつ、走行予定の走路を探索する。【解決手段】車両（ＶＬ１）に搭載され、車両の走行予定走路を設定する走路設定装置は、車速を取得する車速取得部と、走行中走路（Ｌｎ１）において車両の周囲に存在する障害物（Ｏｂ１、Ｏｂ２、Ｏｂ３）を特定する障害物特定部と、車両の旋回運動量を予め定められた変化量（Δγ）ごとに変化させながら走行予定走路の候補走路を探索する走路探索部と、探索された候補走路のうち、車両と障害物との衝突を回避可能な走路を走行予定走路として設定する走路設定部と、を備え、予め定められた変化量は、車速と、車両から障害物までの距離（ｙ）と、車両の幅（Ｗｖ）とに基づき定められ、走行中走路に沿った障害物の位置における隣り合う候補走路の間の距離が、車両が走行可能な最小幅（Ｗｓ）と車両の幅との差以下となる変化量である。【選択図】図２

Description

本開示は、走路設定装置に関する。

従来、自車両の周囲に存在する障害物を検出し、検出された障害物と自車両との衝突を回避し得る走路を探索する技術が種々提案されている。例えば、特許文献１には、自車両に搭載された運転支援用の制御ユニット（ＥＣＵ）が自車両の走行予定の走路を探索する際、自車両の操舵角をＥＣＵが変更可能な操舵角の最小量に設定して、走行予定の走路を探索する技術が開示されている。

特許第５７６１３６０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、ＥＣＵが変更可能な操舵角の最小量で走路を探索するため、多数の走路が探索される。一般に、走行予定の走路は、探索された多数の走路のうち、衝突予測時間（ＴＴＣ）が最も長い走路に設定されることがある。このため、多数の走路が探索された場合、ＴＴＣの算出および比較を多数回行わなければならず、処理負荷が高くなるおそれがあるという問題を本願発明の発明者は見出した。このため、処理負荷を低減しつつ、走行予定の走路を探索可能な技術が望まれる。

本開示は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

本開示の一実施形態によれば、走路設定装置が提供される。この走路設定装置（１０）は、車両（ＶＬ１）に搭載され、該車両の走行予定走路を設定する走路設定装置であって、前記車両の車速（Ｖ）を取得する車速取得部（１１）と；前記車両の走行中走路（Ｌｎ１、Ｌｎ２）において前記車両の周囲に存在する障害物（Ｏｂ１、Ｏｂ２、Ｏｂ３、Ｏｂ４）を特定する障害物特定部（１２）と；前記車両の旋回運動量を予め定められた変化量（Δγ）ごとに変化させながら前記走行予定走路の候補である候補走路を探索する走路探索部（１３）と；探索された前記候補走路のうち、前記車両と前記障害物との衝突を回避可能な走路を前記走行予定走路として設定する走路設定部（１４）と；を備え；前記予め定められた変化量は、前記車速と、前記車両から前記障害物までの距離（ｙ）と、前記車両の幅（Ｗｖ）と、に基づき定められ、前記走行中走路に沿った前記障害物の位置における隣り合う前記候補走路の間の距離（Δｘ）が、前記車両が走行可能な最小幅（Ｗｓ）と前記車両の幅との差以下となる変化量である。

この形態の走路設定装置によれば、予め定められた変化量は、走行中走路に沿った障害物の位置における隣り合う候補走路の間の距離が、車両が走行可能な最小幅と車両の幅との差以下となる変化量であるので、予め定められた変化量を走路設定装置で設定可能な最小量とする構成に比べて、候補走路の探索回数を低減できる。したがって、候補走路の探索に要する処理負荷を低減しつつ、走行予定の走路を探索できる。また、上記のような変化量であるので、走行中走路において障害物の隣に少なくとも１つの候補走路を設定できる。

本開示は、走路設定装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、走路設定方法、かかる方法を実現するためのコンピュータプログラム、かかるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体等の形態で実現することができる。

本開示の一実施形態としての走路設定装置の構成を示すブロック図。 走路設定処理の概要を説明する説明図。 走路設定処理の処理手順を示すフローチャート。 ヨーレートの変化量設定処理の処理手順を示すフローチャート。 隣り合う候補走路間の距離を模式的に示す説明図。 最小幅を模式的に示す説明図。 走路間距離の算出方法を説明する説明図。 候補走路探索処理の処理手順を示すフローチャート。 第２実施形態における走路設定処理の概要を説明する説明図。 第２実施形態における走路設定処理の処理手順を示すフローチャート。 第２実施形態における候補走路探索処理の処理手順を示すフローチャート。 第３実施形態における走路設定処理の概要を説明する説明図。 第３実施形態における候補走路探索処理の処理手順を示すフローチャート。 第４実施形態における走路設定処理の概要を説明する説明図。 第４実施形態における走路設定処理の処理手順を示すフローチャート。 第５実施形態における候補走路探索処理の処理手順を示すフローチャート。

Ａ．第１実施形態：
Ａ１．装置構成：
図１に示す第１実施形態の走路設定装置１０は、車両に搭載され、車両の走行予定走路の候補を探索し、探索された候補から走行予定走路を設定する。走行予定走路とは、車両がこれから走行する予定の走路を意味し、本実施形態では、車両が進行する予定の走行軌跡を意味する。本実施形態では、走路設定装置１０が搭載された車両を「自車両」と呼ぶこともある。本実施形態において、走路設定装置１０は、マイコンやメモリを搭載したＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）により構成されている。

走路設定装置１０は、車速センサ５１、撮像カメラ５２、ミリ波レーダ５３、ＬｉＤＡＲ５４、ヨーレートセンサ５５および操舵角センサ５６とそれぞれ電気的に接続され、データのやり取りを行う。

車速センサ５１は、自車両の速度を検出する。撮像カメラ５２は、自車両の外部に向けられ、撮像画像を取得する。撮像カメラ５２として、単眼カメラが用いられてもよい。また、２以上のカメラによって構成されるステレオカメラやマルチカメラが用いられてもよい。ミリ波レーダ５３は、ミリ波帯の電波を用いて、自車両の周囲における物体の存否、かかる物体との自車両との距離、物体の位置、物体の大きさ、物体の形状および物体の自車両に対する相対速度を検出する。なお、ミリ波レーダ５３が検出する「物体」とは、より正確には、複数の検出点（物標）の集合である。ＬｉＤＡＲ５４は、レーザを用いて自車両の周囲における物体の存否等を検出する。ヨーレートセンサ５５は、自車両のヨーレート（回転角速度）を検出する。操舵角センサ５６は、自車両のステアリングホイール舵角を検出する。

車両制御部３１は、車両の動きを制御する。車両制御部３１としては、例えば、内燃機関や電動モータなどの駆動機構の動作を制御するＥＣＵ、電子制御ブレーキシステム（ＥＣＢ）、車両の操舵角を制御するＥＣＵなどの複数のＥＣＵからなる。

走路設定装置１０が備えるＣＰＵがメモリに記憶されている制御プログラムを実行することにより、走路設定装置１０は、車速取得部１１、障害物特定部１２、走路探索部１３、走路設定部１４および予測時間算出部１５として機能する。

車速取得部１１は、車速センサ５１から自車両の速度（以下、「車速」と呼ぶ）を取得する。なお、自車両に加速度センサが搭載される構成においては、車速取得部１１は、現在位置と所定時間だけ前の位置とにおける加速度センサによって得られる加速度の変化に基づいて車速を取得してもよい。

障害物特定部１２は、撮像カメラ５２、ミリ波レーダ５３およびＬｉＤＡＲ５４の検出結果を利用して、自車両の走行中の走路において自車両の周囲に存在する障害物を特定する。また、障害物特定部１２は、障害物の種類を特定する。障害物の種類は、例えば、他車両、段ボール等の物体、走行中の走路の区画線（白線とも呼ばれる）、走行中の走路と隣接する領域との境界を構成する構造物（以下、「境界構造物」と呼ぶ）等が該当する。また、障害物特定部１２は、自車両と障害物との相対的な位置を特定する。「相対的な位置」とは、自車両から障害物を見たときの障害物の位置を意味する。障害物特定部１２は、例えば、自車両の進行方向の前方側に障害物が位置している、あるいは、自車両の左側に障害物が位置している等の自車両の現在の位置を基準とする障害物の位置を特定する。

走路探索部１３は、走行予定走路の候補（以下、「候補走路」と呼ぶ）を探索する。このとき、走路探索部１３は、予め定められた変化量ごとに自車両のヨーレートを変化させて候補走路を探索する。本実施形態において、「予め定められた変化量」とは、車速と、自車両から障害物までの距離と、自車両の幅とに基づいて定められるヨーレートの変化量を意味する。かかる変化量は、予め実験により算出され、車速と対応づけられて、後述の変化量設定マップ２１に格納されている。候補走路の探索方法および予め定められた変化量についての詳細な説明は、後述する。

走路設定部１４は、走路探索部１３により探索される複数の候補走路のうち、自車両と障害物との衝突を回避可能な走路を走行予定走路として設定する。本実施形態では、走路設定部１４は、自車両と障害物との衝突可能性が最も低い走路を走行予定走路として設定する。具体的には、候補走路のうち、自車両と障害物との衝突が予測される時刻までの時間（以下、「衝突予測時間」と呼ぶ）が最も長い候補走路が走行予定走路として設定される。

予測時間算出部１５は、自車両から障害物までの距離、自車両に対する障害物の相対速度等に基づき、各候補走路の衝突予測時間を算出する。

走路設定装置１０は、データ格納部２０を備えている。データ格納部２０は、例えば、フラッシュメモリによって構成され、後述の走路設定処理で利用される種々の設定値が格納されている。データ格納部２０には、例えば、変化量設定マップ２１、自車両の幅２２、走行可能最小幅２３、回避開始距離２４および最大ヨーレート２５が格納されている。変化量設定マップ２１には、ヨーレートの変化量が車速と対応づけられている。自車両の幅２２には、自車両の横幅が設定されている。走行可能最小幅２３には、自車両が走行できる走路の最小の幅が設定されており、本実施形態では、３メートルに設定されている。回避開始距離２４は、自車両が障害物との衝突を回避し得るように車両の制御を開始する距離が設定されており、本実施形態では５０メートルに設定されている。最大ヨーレート２５は、自車両において設定可能なヨーレートの最大値が設定されている。

Ａ２．走路設定処理：
走路設定処理とは、自車両の走行中の走路において、自車両の周囲に存在する障害物との衝突を回避し得るような走路（走行軌跡）を探索し、探索された走路のうちから走行予定走路の軌跡を設定する処理である。先ず、走路設定処理の概要を簡単に説明する。図２に示すように、自車両ＶＬ１は、走行中走路Ｌｎ１を進行方向Ｄ１に走行している。自車両ＶＬ１の幅は、幅Ｗｖである。自車両ＶＬ１の左側には第１障害物Ｏｂ１が、自車両ＶＬ１の前方には第２障害物Ｏｂ２が、自車両ＶＬ１の右側には第３障害物Ｏｂ３が存在している。第２障害物Ｏｂ２と第３障害物Ｏｂ３との間の距離は、本実施形態では、自車両ＶＬ１が走行可能な最小幅Ｗｓと同じである。なお、最小幅Ｗｓは、データ格納部２０の走行可能最小幅２３に予め設定されている。また、第２障害物Ｏｂ２と第３障害物Ｏｂ３との間の距離は、例えば、ミリ波レーダ５３およびＬｉＤＡＲ５４の検出結果から物標の間の距離を算出することにより測定できる。

図２において実線矢印に示すように、自車両ＶＬ１がこのまま進行方向Ｄ１に直進すると、自車両ＶＬ１と第２障害物Ｏｂ２とが衝突するおそれがある。そこで、走路探索部１３は、走行中走路に沿った第２障害物Ｏｂ２の後方側の位置Ｐ１から距離ｙだけ手前の位置Ｐ２において、自車両ＶＬ１と各障害物Ｏｂ１〜Ｏｂ３との衝突を回避し得るような複数の候補走路を探索する。なお、距離ｙは、データ格納部２０の回避開始距離２４に予め設定されている。

候補走路の探索において、走路探索部１３は、自車両ＶＬ１のヨーレートがゼロ（ｄｅｇ／ｓｅｃ）、すなわち、自車両ＶＬ１が直進する候補走路Ｋ１を基準として、自車両ＶＬ１のヨーレートを予め定められた変化量Δγずつ変化させて候補走路Ｋ１の左側および右側に所定の本数の候補走路を探索する。図２に示す例では、ヨーレートがゼロ（ｄｅｇ／ｓｅｃ）に設定されて候補走路Ｋ１が探索され、そして、候補走路Ｋ１に対してヨーレートを変化量Δγだけ減少させて候補走路Ｋ２が探索され、そして、候補走路Ｋ２に対してヨーレートを変化量Δγだけ減少させて候補走路Ｋ３が探索される。また、自車両ＶＬ１の右側においても同様の手順により、候補走路Ｋ１に対してヨーレートを変化量Δγだけ増加させて候補走路Ｋ４が探索され、候補走路Ｋ４に対してヨーレートを変化量Δγだけ増加させて候補走路Ｋ５が探索される。そして、探索された候補走路Ｋ１〜Ｋ５のうちから所定の条件に基づき走行予定走路が設定され、走行予定走路を走行するように自車両ＶＬ１が制御される。以下、具体的に説明する。

図３に示す走路設定処理は、自車両ＶＬ１のイグニッションがオンすると開始される。走路探索部１３は、ヨーレートの変化量設定処理を実行する（ステップＳ１００）。

図４に示すヨーレートの変化量設定処理では、候補走路の探索を行う際のヨーレートの変化量が設定される。具体的には、車速取得部１１は、車速センサ５１から車速を取得する（ステップＳ２００）。走路探索部１３は、変化量設定マップ２１を利用してヨーレートの変化量を設定する（ステップＳ２１０）。ステップＳ２１０では、変化量設定マップ２１を参照して、取得された車速に対応するヨーレートの変化量が設定されるが、かかる変化量は、以下の手順により算出されている。

図５には、ヨーレートを上述の変化量Δγずつ変化させて探索される複数の走路Ｓ_０〜Ｓ_ｍを示している。具体的には、走路Ｓ_０は、自車両ＶＬ１のヨーレートを、γ_０（ｄｅｇ／ｓｅｃ）としたときに探索される走路である。なお、γ_０は、ゼロである。走路Ｓ_１は、自車両ＶＬ１のヨーレートを、ヨーレートγ_０に対して変化量Δγを加算した値γ_１（ｄｅｇ／ｓｅｃ）としたときに探索される走路である。同様に、走路Ｓ_ｍは、自車両ＶＬ１のヨーレートを、ヨーレートγ_ｍ−１に対して変化量Δγを加算した値γ_ｍ（ｄｅｇ／ｓｅｃ）としたときに探索される走路である。すなわち、走路Ｓ_ｍは、自車両ＶＬ１のヨーレートを、ヨーレートγ_０に対して変化量Δγをｍ回加算して得られる値に設定したときに探索される走路である。なお、ヨーレートγ_ｍは、自車両ＶＬ１において設定可能なヨーレートの最大値であり、本実施形態では、データ格納部２０に格納されている最大ヨーレート２５と同じ値である。

図５において、自車両ＶＬ１のヨーレートをγ_０、γ_１、・・・γ_ｍ−２、γ_ｍ−１、およびγ_ｍにそれぞれ変化させて得られる走路Ｓ_０〜Ｓ_ｍの位置Ｐ１における位置を、ｘ_０、ｘ_１、ｘ_ｍ−２、ｘ_ｍ−１、ｘ_ｍと表している。したがって、例えば、隣り合う２つの走路Ｓ_０および走路Ｓ_１の間の距離は、ｘ_１とｘ_０との差で表すことができ、かかる距離を図５ではΔｘ_１と表している。同様に、隣り合う２つの走路Ｓ_０〜Ｓ_ｍ間の距離（以下、「走路間距離」と呼ぶ）をΔｘ_１、・・・Δｘ_ｍ−１、Δｘ_ｍと表している。

ここで、各走路間距離Δｘ_１、・・・Δｘ_ｍ−１、Δｘ_ｍのうち、右側の２本の走路Ｓ_ｍ−１、Ｓ_ｍ間の距離Δｘ_ｍが最も大きい。このため、かかる走路間距離Δｘ_ｍが、図２に示す、最小幅Ｗｓよりも小さくなるようにヨーレートの変化量Δγを設定すれば、第２障害物Ｏｂ２と第３障害物Ｏｂ３との間を通る少なくとも１つの候補走路を探索できることになる。本実施形態では、走路間距離Δｘ_ｍが最小幅Ｗｓから自車両ＶＬ１の幅Ｗｖを減じた値と等しくなるようにヨーレートの変化量Δγを設定している。その理由について説明する。走路間距離Δｘ_ｍが最小幅Ｗｓと等しくなるヨーレートの変化量を設定して、第２障害物Ｏｂ２と第３障害物Ｏｂ３との間を通る候補走路を探索した場合、障害物Ｏｂ２、Ｏｂ３と自車両ＶＬ１との間の距離が極めて短い候補走路しか探索されないおそれがある。かかる候補走路が走行予定走路として設定されて、自車両ＶＬ１の中心が走行予定走路の軌跡を追従するように走行する場合、自車両ＶＬ１と障害物Ｏｂ２、Ｏｂ３とが接触するおそれがある。

図６に示すように、障害物Ｏｂ２およびＯｂ３との接触を回避するためには、位置Ｐ１において、候補走路が各障害物Ｏｂ２、Ｏｂ３から自車両ＶＬ１の幅Ｗｖの１/２の幅だけ離れている必要がある。そこで、本実施形態では、走路間距離Δｘ_ｍが最小幅Ｗｓから自車両ＶＬ１の幅Ｗｖを減じた値と等しくなるようにヨーレートの変化量Δγを設定することで、自車両ＶＬ１と障害物Ｏｂ２、Ｏｂ３との間に、それぞれ、自車両ＶＬ１の幅Ｗｖの１/２の幅分の余裕がある候補走路の探索を可能としている。

図７では、自車両ＶＬ１のヨーレートを所定の値γとした場合における走路を太線により示し、旋回半径Ｒを一点鎖線により示している。図７において、Ｙ軸は自車両ＶＬ１の進行方向Ｄ１と平行な方向を示し、Ｘ軸はＹ軸と直交する方向を示している。なお、Ｙ軸は、自車両ＶＬ１のヨーレートをゼロとした場合に探索される走路と一致させている。このため、図７において、座標（０、０）と座標（ｘ、０）とのＸ軸方向の距離、すなわち、ｘの値は、図５に示す走路位置ｘ_０〜ｘ_ｍに対応する。

以降の説明では、ヨーレートの変化量Δγを、走路間距離Δｘ_ｍ、距離ｙ、ヨーレートγ_ｍおよび車速Ｖを用いて表すための過程を説明する。図７において、旋回半径Ｒは、下記式（１）により表すことができる。

図５に示すｘ_ｍ、ｘ_ｍ−１についても上記式（１）と同様に表すことができるので、ｘ_ｍ、ｘ_ｍ−１について解くと、下記式（２）および式（３）が得られる。

一般に、旋回半径Ｒは、車速Ｖとヨーレートγとを用いて下記式（４）により表すことができる。したがって、上記式（２）および式（３）においても、下記式（５）および式（６）が成立する。

ここで、図５に示すように、位置Ｘ_ｍおよびＸ_ｍ−１間の距離Δｘ_ｍは、下記式（７）により表せる。

上記式（７）に上記式（２）および（３）を代入すると、下記式（８）が得られる。

ここで、図５の走路Ｓ_ｍと走路Ｓ_ｍ−１とを比較すると、走路Ｓ_ｍ−１が走路Ｓ_ｍの内側にあるので、走路Ｓ_ｍ−１の旋回半径と、走路Ｓ_ｍの旋回半径とでは、走路Ｓ_ｍ−１の旋回半径の方が大きい。したがって、走路Ｓ_ｍ−１の旋回半径と走路Ｓ_ｍの旋回半径との差ΔＲは、下記式（９）により表すことができる。

上記式（９）を上記式（８）に代入してΔＲについて解くと、下記式（１０）が得られる。

なお、上記式（１０）において、定数Ａは、下記式（１１）により表される。

また、上記式（９）に上記式（５）および式（６）を代入すると、下記式（１２）が得られる。

上記式（１２）をγ_ｍ−１について解くと、下記式（１３）が得られる。

ここで、上述のように、ヨーレートの変化量Δγは、走路Ｓ_ｍ−１のヨーレートγ_ｍ−１と、走路Ｓ_ｍのヨーレートγ_ｍとの差であるので、下記式（１４）が成立する。

上記式（１４）に上記式（１３）を代入すると、下記式（１５）が得られる。

上記式（１５）に上記式（１０）および式（１１）を代入することにより、ヨーレートの変化量Δγを算出できる。

以上説明した手順により算出されるヨーレートの変化量Δγは、車速Ｖと対応づけられて変化量設定マップ２１に格納されているので、図４に示す上述のステップＳ２１０では、走路探索部１３は、変化量設定マップ２１を参照することにより、ステップＳ２００で取得された車速に対応するヨーレートの変化量Δγを設定できる。

図４に示すように、ステップＳ２１０の実行後、図３に示す後述のステップＳ１１０が実行される。

図３に示すように、走路探索部１３は、自車両の左側において候補走路探索処理を実行する（ステップＳ１１０）。図２に示す例では、候補走路Ｋ１および候補走路Ｋ１よりも左側において候補走路の探索が実行される。

図８に示すように、走路探索部１３は、ヨーレートの初期値を設定する（ステップＳ３００。具体的には、走路探索部１３は、候補走路探索用のヨーレートのパラ−メータの初期値をゼロ（ｄｅｇ／ｓｅｃ）に設定する。走路探索部１３は、候補走路を探索する（ステップＳ３１０）。ステップＳ３１０では、ヨーレートがゼロ（ｄｅｇ／ｓｅｃ）に設定されているので、自車両ＶＬ１が向いている方向（進行方向Ｄ１）と平行な候補走路が探索されることになる。したがって、図２に示す例では、候補走路Ｋ１が探索される。

図８に示すように、予測時間算出部１５は、探索された候補走路の衝突予測時間を算出する（ステップＳ３２０）。そして、走路探索部１３は、ヨーレートに予め定められた変化量Δγを加算する（ステップＳ３３０）。具体的には、走路探索部１３は、候補走路探索用のヨーレートのパラ−メータに変化量Δγを加算する。すなわち、ステップＳ３３０が最初に実行される場合には、ヨーレートは、Δγ（ｄｅｇ／ｓｅｃ）に設定される。ステップＳ３３０が次回実行される場合には、ヨーレートは、２Δγ（ｄｅｇ／ｓｅｃ）に設定される。すなわち、ステップＳ３３０が実行されるたびに、ヨーレートは、変化量Δγずつ変化していく。なお、自車両ＶＬ１の現在の向きを基準として、自車両ＶＬ１の左側において候補走路を探索する場合には、ヨーレートはΔγずつ減少させ、自車両ＶＬ１の右側において候補走路を探索する場合には、ヨーレートはΔγずつ増加させる。

走路探索部１３は、ヨーレートがヨーレート最大値γ_ｍ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３４０）。具体的には、走路探索部１３は、データ格納部２０の最大ヨーレート２５を参照し、ステップＳ３３０実行後のヨーレートがヨーレート最大値γ_ｍ以上であるか否かを判定する。ヨーレート最大値γ_ｍ以上でないと判定された場合（ステップＳ３４０：ＮＯ）、上述のステップＳ３１０が実行される。他方、ヨーレート最大値γ_ｍ以上であると判定された場合（ステップＳ３４０：ＹＥＳ）、候補走路探索処理は終了し、図３に示す後述のステップＳ１２０が実行される。

図３に示すように、走路探索部１３は、自車両ＶＬ１の右側において候補走路探索処理を実行する（ステップＳ１２０）。図２に示す例では、候補走路Ｋ１よりも右側において候補走路の探索が実行される。なお、ステップＳ１２０と上述のステップＳ１１０とは、候補走路の探索範囲が自車両ＶＬ１の左側か右側かの違いであり、処理手順は同じであるので、詳細な説明は省略する。

図３に示すように、走路探索部１３は、衝突予測時間が最も長い候補走路を走行予定走路として設定する（ステップＳ１３０）。具体的には、走路探索部１３は、ステップＳ１１０およびステップＳ１２０において探索された各候補走路Ｋ１〜Ｋ５のうち、衝突予測時間が最も長い候補走路を選択し、走行予定走路として設定する。図２に示す例では、候補走路Ｋ４が走行予定走路に設定される。その後、車両制御部３１は、ステアリング等を制御して走行予定走路を走行するように自車両ＶＬ１を制御する。ステップＳ１３０の実行後、走路設定処理は終了する。

以上の構成を有する第１実施形態の走路設定装置１０によれば、予め定められた変化量Δγは、走行中走路Ｌｎ１に沿った障害物Ｏｂ２の位置Ｐ１における隣り合う候補走路の間の距離Δｘが、自車両ＶＬ１が走行可能な最小幅Ｗｓと自車両ＶＬ１の幅Ｗｖとの差以下となる変化量であるので、予め定められた変化量を走路設定装置１０で設定可能な最小量とする構成に比べて、候補走路の探索回数を低減できる。したがって、候補走路の探索に要する処理負荷を低減しつつ、走行予定の走路を探索できる。また、上記のような変化量であるので、走行中走路Ｌｎ１において障害物Ｏｂ２の隣に少なくとも１つの候補走路を設定できる。

Ｂ．第２実施形態：
第２実施形態における走路設定装置１０は、図１に示す第１実施形態における走路設定装置１０と同様であるので、その詳細な説明は省略する。

図９の左側に示すように、上述の第１実施形態では、自車両ＶＬ１のヨーレートを予め定められた変化量Δγずつ増加させて候補走路Ｋ１〜Ｋ５を探索していた。図９の右側に示すように、第２実施形態では、候補走路Ｋ１〜Ｋ５を探索した後、候補走路Ｋ１〜Ｋ５のうち、衝突予測時間が最も長い候補走路Ｋ４の周辺において、ヨーレートの変化量を予め定められた変化量Δγよりも小さな値に設定して、候補走路Ｋ６、Ｋ７、Ｋ８およびＫ９を探索するという２段階で候補走路を探索する。以下、具体的に説明する。

図１０に示す第２実施形態における走路設定処理は、ステップＳ１２２を追加して実行する点において、第１実施形態における走路設定処理と異なる。第２実施形態の走路設定処理のその他の手順は、第１実施形態の走路設定処理と同じであるので、同一の手順には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１０に示すように、自車両ＶＬ１の右側において候補走路探索処理（ステップＳ１２０）が実行された後、走路探索部１３は、衝突予測時間が最も長い候補走路側において候補走路探索処理を実行する（ステップＳ１２２）。具体的には、図９に示す例では、衝突予測時間が最も長い候補走路Ｋ４は、第２障害物Ｏｂ２の右側に存在する。したがって、ステップＳ１２２では、走路探索部１３は、走行中走路Ｌｎ１の幅方向において、第２障害物Ｏｂ２よりも候補走路Ｋ４が存在する側（右側）で候補走路探索処理を実行する。

図１１は、ステップＳ１２２の詳細な処理手順を示しており、ステップＳ３００に代えてステップＳ３００ａが実行される点と、ステップＳ３３０に代えてステップＳ３３０ａが実行される点と、において、図８に示すステップＳ１１０およびステップＳ１２０の候補走路探索処理と異なる。ステップＳ１２２における候補走路探索処理のその他の手順は、図８に示すステップＳ１１０およびステップＳ１２０の候補走路探索処理と同じであるので、同一の手順には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１１に示すように、走路探索部１３は、ヨーレートの初期値を設定する（ステップＳ３００ａ）。具体的には、まず、走路探索部１３は、上述のステップＳ１１０およびステップＳ１２０において探索された候補走路Ｋ１〜Ｋ５のうち、衝突予測時間が最も長い候補走路のヨーレートを取得する。そして、候補走路探索用のヨーレートのパラ−メータの初期値を取得されたヨーレートに設定する。その後、上述のステップＳ３１０およびステップＳ３２０が実行される。

走路探索部１３は、ヨーレートに、予め定められた変化量Δγの１／２の値を加算する（ステップＳ３３０ａ）。すなわち、ヨーレートの変化量を上述の予め定められた変化量Δγの半分の値に設定する。これにより、上述のステップＳ１１０およびステップＳ１２０において探索される候補走路に比べて、より細かく候補走路を探索することができる。なお、ステップＳ３３０ａにおいて、加算するヨーレートの変化量は、予め定められた変化量Δγの１／２の値に限らず、変化量Δγの１／Ｎ（Ｎは、３以上の整数）であってもよいし、Δγよりも小さな任意の変化量であってもよい。

以上の構成を有する第２実施形態の走路設定装置１０によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。加えて、探索された候補走路のうち、衝突予測時間が最も長い候補走路Ｋ４の周辺において、ヨーレートの変化量を予め定められた変化量Δγよりも小さくして候補走路をさらに探索するので、衝突予測時間がさらに長い候補走路や、衝突予測時間は同じであり且つ走行軌跡がよりなめらかになる候補走路を探索できる。

Ｃ．第３実施形態：
第３実施形態における走路設定装置１０は、図１に示す第１実施形態における走路設定装置１０と同様であるので、その詳細な説明は省略する。

図１２に示すように、自車両ＶＬ１は、走行中走路Ｌｎ２を進行方向Ｄ１に走行している。走行中走路Ｌｎ２は、区画線Ｌ１、Ｌ２によって区画されている。自車両ＶＬ１の前方左側には、第４障害物Ｏｂ４が存在している。図１２に示すように、候補走路Ｋ１０は、区画線Ｌ２とぶつかっている。したがって、候補走路Ｋ１０よりもヨーレートが大きくなる候補走路を探索した場合、探索された走路と区画線Ｌ２とが衝突するまでの時間は、候補走路Ｋ１０よりも短くなり、探索された走路が走行予定走路として設定される可能性は低い。そこで、第３実施形態では、区画線Ｌ１、Ｌ２と衝突する候補走路が見つかった場合には、候補走路の探索を中止する。以下、具体的に説明する。

図１３に示す第３実施形態における候補走路探索処理は、ステップＳ３１５を追加して実行する点において、第１実施形態における候補走路探索処理と異なる。第３実施形態の候補走路探索処理のその他の手順は、第１実施形態の候補走路探索処理と同じであるので、同一の手順には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１３に示すように、候補走路が探索されると（ステップＳ３１０）、走路探索部１３は、探索された候補走路が区画線Ｌ１およびＬ２と衝突するか否かを判定する（ステップＳ３１５）。具体的には、まず、障害物特定部１２は、撮像カメラ５２、ミリ波レーダ５３およびＬｉＤＡＲ５４の検出結果を利用して、障害物の種類が区画線Ｌ１およびＬ２であるか否かを特定する。そして、走路探索部１３は、特定された障害物の種類が区画線Ｌ１およびＬ２である場合には、探索された候補走路が進行方向Ｄ１に沿った所定の範囲内で区画線Ｌ１およびＬ２と衝突するか否かを判定する。例えば、探索された候補走路が進行方向Ｄ１に沿って１００メートルの範囲で区画線Ｌ１およびＬ２と交差する場合や、探索された候補走路を延長させたときに区画線Ｌ１およびＬ２と交差する場合に、探索された候補走路が区画線Ｌ１およびＬ２と衝突すると判定される。

探索された候補走路が区画線Ｌ１およびＬ２と衝突すると判定された場合（ステップＳ３１５：ＹＥＳ）、候補走路探索処理は終了する。換言すると、走路探索部１３は、区画線Ｌ１およびＬ２よりも外側の領域において、候補走路の探索を実行しない。このように、区画線Ｌ１およびＬ２よりも外側の領域において候補走路を探索しないのは、区画線Ｌ１およびＬ２よりも外側の領域では、区画線Ｌ１およびＬ２を跨ぐまでの時間が次第に短くなっていくので、探索された候補走路が走行予定走路として設定される可能性が低いからである。他方、上述のステップＳ３１５において、探索された候補走路が区画線Ｌ１およびＬ２と衝突しないと判定された場合（ステップＳ３１５：ＮＯ）、上述のステップＳ３２０が実行される。

以上の構成を有する第３実施形態の走路設定装置１０によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。加えて、特定された障害物の種類が、走行中走路Ｌｎ２の区画線Ｌ１およびＬ２である場合には、区画線Ｌ１およびＬ２よりも外側の領域において候補走路を探索しないので、候補走路の探索に要する処理負荷をより低減できる。

Ｄ．第４実施形態：
第４実施形態における走路設定装置１０は、図１に示す第１実施形態における走路設定装置１０と同様であるので、その詳細な説明は省略する。

図１４に示すように、第４実施形態では、図１２に示す例と同様に、自車両ＶＬ１は、走行中走路Ｌｎ２を進行方向Ｄ１に走行しており、自車両ＶＬ１の前方左側に第４障害物Ｏｂ４が存在している。第４実施形態における走路設定処理では、走行中走路Ｌｎ２の幅方向の全領域において候補走路を探索するのではなく、走行中走路Ｌｎ２の幅方向において、第４障害物Ｏｂ４よりも自車両ＶＬ１側の領域において候補走路を探索し、走行中走路Ｌｎ２の幅方向において第４障害物Ｏｂ４よりも自車両ＶＬ１側とは反対の側の領域において候補走路を探索しない。本実施形態において、「障害物よりも自車両側の領域」とは、障害物の中心を通り、自車両ＶＬ１の進行方向Ｄ１に沿った仮想線により走行中走路Ｌｎ２の幅方向（進行方向Ｄ１と直行する方向）を区分し、区分された領域のうち、自車両ＶＬ１が存在する側の領域を意味する。

図１４において、仮想線ＶＬは、第４障害物Ｏｂ４の中心を通り、進行方向Ｄ１に沿った仮想線である。走行中走路Ｌｎ２は、かかる仮想線ＶＬにより、領域Ａｒ１および領域Ａｒ２に区分される。領域Ａｒ２は、自車両ＶＬ１が存在する側の領域である。領域Ａｒ１は、自車両ＶＬ１が存在する側とは反対の側の領域である。以下、第４実施形態における走路設定処理を具体的に説明する。

図１５に示す第４実施形態における走路設定処理は、ステップＳ１０５、ステップＳ１２５およびステップＳ１３１を追加して実行する点と、ステップＳ１１０に代えてステップＳ１１０ａを実行する点と、ステップＳ１２０に代えてステップＳ１２０ａを実行する点とにおいて、第１実施形態における走路設定処理と異なる。第４実施形態の走路設定処理のその他の手順は、第１実施形態の走路設定処理と同じであるので、同一の手順には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１５に示すように、ヨーレートの変化量設定処理が実行されると（ステップＳ１００）、障害物特定部１２は、自車両ＶＬ１に対する障害物の相対的な位置を特定する（ステップＳ１０５）。図１４に示す例では、障害物の位置として、自車両ＶＬ１の進行方向Ｄ１の前方左側の位置が特定される。

走路探索部１３は、障害物よりも車両側において候補走路探索処理を実行する（ステップＳ１１０ａ）。なお、ステップＳ１１０ａと上述のステップＳ１１０とは、候補走路の探索範囲が第４障害物Ｏｂ４よりも自車両ＶＬ１側であるか、または、自車両ＶＬ１の左側であるかの相違であり、処理手順は同じであるので、詳細な説明は省略する。走路探索部１３は、衝突予測時間が予め定められた閾値以上である候補走路があるか否かを判定する（ステップＳ１２５）。本実施形態において、予め定められた閾値は、５秒を意味する。なお、閾値は、５秒に代えて、他の任意の時間を設定してもよい。

ステップＳ１１０ａにおいて探索された複数の候補走路のうち、衝突予測時間が閾値（５秒）以上である候補走路がある場合（ステップＳ１２５：ＹＥＳ）、上述のステップＳ１３０が実行される。他方、ステップＳ１１０ａにおいて探索された複数の候補走路のうち、衝突予測時間が閾値（５秒）以上である候補走路がない場合（ステップＳ１２５：ＮＯ）、走路探索部１３は、障害物よりも車両側とは反対の側において候補走路探索処理を実行する（ステップＳ１２０ａ）。なお、ステップＳ１２０ａと上述のステップＳ１２０とは、候補走路の探索範囲が第４障害物Ｏｂ４よりも自車両ＶＬ１側とは反対の側であるか、または、自車両ＶＬ１の右側であるかの相違であり、処理手順は同じであるので、詳細な説明は省略する。

走路設定部１４は、衝突予測時間が最も長い候補走路を走行予定走路として設定する（ステップＳ１３１）。ステップＳ１３１では、ステップＳ１２０ａにおいて探索された候補走路のうちから衝突予測時間が最も長い候補走路が選択される。ステップＳ１３１の実行後、走路設定処理は終了する。

以上の構成を有する第４実施形態の走路設定装置１０によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。加えて、自車両ＶＬ１から見て第４障害物Ｏｂ４が自車両ＶＬ１の進行方向Ｄ１の前方に存在する場合、走行中走路Ｌｎ２の幅方向において、第４障害物Ｏｂ４よりも自車両ＶＬ１側の領域Ａｒ２において候補走路を探索し、領域Ａｒ２において探索された候補走路のうち、衝突予測時間が閾値（５秒）以上である候補走路がない場合を除いて、第４障害物Ｏｂ４よりも自車両ＶＬ１側とは反対の側の領域Ａｒ１において候補走路を探索しないので、候補走路の探索に要する処理負荷をより低減できる。また、領域Ａｒ１よりも先に領域Ａｒ２において候補走路を探索することにより、衝突予測時間がより長く、また、走行軌跡がよりなめらかになる候補走路を探索できる。加えて、自車両ＶＬ１のヨーレートをそれほど大きく変化させなくてもよい候補走路を探索できる。

Ｅ．第５実施形態：
図１６に示す第５実施形態における候補走路探索処理は、ステップＳ３２５を追加して実行する点において、第１実施形態における候補走路探索処理と異なる。第５実施形態における候補走路探索処理のその他の手順は、第１実施形態の候補走路探索処理と同じであるので、同一の手順には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１６に示すように、探索された候補走路の衝突予測時間が算出されると（ステップＳ３２０）、走路探索部１３は、算出された衝突予測時間が予め定められた閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３２５）。本実施形態において、予め定められた閾値は、５秒を意味する。なお、閾値は、５秒に代えて、他の任意の時間が設定されていてもよい。算出された衝突予測時間が閾値（５秒）以上であると判定された場合（ステップＳ３２５：ＹＥＳ）、候補走路探索処理は終了する。他方、算出された衝突予測時間が閾値（５秒）未満であると判定された場合（ステップＳ３２５：ＮＯ）、上述のステップＳ３３０が実行される。

以上の構成を有する第５実施形態の走路設定装置１０によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。加えて、算出された衝突予測時間が予め定められた閾値以上である場合には、候補走路の探索を終了するので、衝突予測時間が閾値以上である場合に候補走路の探索を継続して実行する構成に比べて、候補走路の探索に要する処理負荷をより低減できる。

Ｆ１．他の実施形態１：
上記各実施形態において、ヨーレートの変化量Δγを設定する際に走路間距離Δｘ_ｍを一致させる値は、最小幅Ｗｓから自車両ＶＬ１の幅Ｗｖを減じた値であったが、自車両ＶＬ１の幅Ｗｖに所定のマージンを加えた値を最小幅Ｗｓから減じた値であってもよい。所定のマージンは、例えば、０．５メートルである。かかる構成では、上記各実施形態に比べて、自車両ＶＬ１と障害物Ｏｂ２、Ｏｂ３との間に、さらに所定のマージン分だけ余裕がある候補走路を探索できる。なお、上述の所定のマージンは、０．５メートルに代えて、他の任意の値を設定してもよい。このような構成においても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。

Ｆ２．他の実施形態２：
上記各実施形態において、候補走路を探索する際に、ヨーレートを予め定められた変化量Δγごとに変化させていたが、本開示はこれに限定されない。例えば、横速度を予め定められた変化量ごとに変化させてもよいし、横加速度を予め定められた変化量ごとに変化させてもよい。換言すると、自車両ＶＬ１の進行方向Ｄ１に垂直な方向の速度を予め定められた変化量ごとに変化させてもよい。すなわち、一般には、自車両ＶＬ１の旋回運動量を予め定められた変化量ごとに変化させながら候補走路を探索する構成であれば、上記各実施形態と同様な効果を奏する。

Ｆ３．他の実施形態３：
上記各実施形態において、走路設定部１４は、衝突予測時間が最も長い候補走路を走行予定走路として設定していたが、本開示はこれに限定されない。例えば、自車両ＶＬ１の目標通過点に向かう方向と、候補走路の方向と、の方位差が最も少ない候補走路を走行予定走路として設定してもよい。このような構成においても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。

Ｆ４．他の実施形態４：
上記第４実施形態において、障害物が存在しない側において探索された候補走路のうち、衝突予測時間が閾値（５秒）以上である候補走路がない場合に、障害物が存在する側において候補走路を探索していたが、障害物が存在する側において候補走路の探索を省略してもよい。このような構成においても上記第４実施形態と同様な効果を奏する。

Ｆ５．他の実施形態５：
上記第３実施形態において、候補走路が区画線Ｌ１およびＬ２に衝突した場合には、候補走路探索処理を終了していたが、本開示はこれに限定されない。例えば、候補走路が境界構造物と衝突した場合、候補走路探索処理を終了してもよい。また、例えば、候補走路が区画線Ｌ１、Ｌ２および境界構造物のいずれにも衝突した場合、候補走路探索処理を終了してもよい。すなわち、一般には、特定された障害物の種類が、区画線Ｌ１およびＬ２である場合と、境界構造物である場合と、のうちの少なくとも一方である場合、区画線Ｌ１、Ｌ２および構造物よりも外側の領域において候補走路を探索しなくてもよい。また、例えば、候補走路が区画線Ｌ１、Ｌ２および境界構造物に衝突した場合に、区画線Ｌ１、Ｌ２および構造物よりも外側の領域において候補走路を探索してもよい。このような構成においても、上記第３実施形態と同様な効果を奏する。

Ｆ６．他の実施形態６：
上記第２実施形態において、１回目の候補走路の探索では、ヨーレートの変化量を変化量Δγずつ変化させ、２回目の候補走路の探索では、ヨーレートの変化量を変化量Δγの１／２の値ずつ変化させていたが、本開示はこれに限定されない。例えば、１回目の候補走路の探索では、ヨーレートの変化量を走路間距離Δｘ_ｍが最小幅Ｗｓとなるような変化量ずつ変化させ、２回目の候補走路の探索では、ヨーレートの変化量を走路間距離Δｘ_ｍが最小幅Ｗｓと自車両ＶＬ１の幅Ｗｖとの差となるような変化量、すなわち、変化量Δγずつ変化させてもよい。このような構成においても、上記第２実施形態と同様な効果を奏する。

Ｆ７．他の実施形態７：
各実施形態において、ソフトウェアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ハードウェアによって実現されてもよい。また、ハードウェアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ソフトウェアによって実現されてもよい。ハードウェアとしては、例えば、集積回路、ディスクリート回路、または、それらの回路を組み合わせた回路モジュールなど、各種回路を用いてもよい。また、本開示の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータプログラム）は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装置も含んでいる。すなわち、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、データパケットを一時的ではなく固定可能な任意の記録媒体を含む広い意味を有している。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０ 走路設定装置、１１ 車速取得部、１２ 障害物特定部、１３ 走路探索部、１４ 走路設定部、Ｌｎ１ 走行中走路、Ｌｎ２ 走行中走路、Ｏｂ１ 第１障害物、Ｏｂ２ 第２障害物、Ｏｂ３ 第３障害物、ＶＬ１ 自車両

Claims (5)

1. 車両（ＶＬ１）に搭載され、該車両の走行予定走路を設定する走路設定装置（１０）であって、
   前記車両の車速（Ｖ）を取得する車速取得部（１１）と、
   前記車両の走行中走路（Ｌｎ１、Ｌｎ２）において前記車両の周囲に存在する障害物（Ｏｂ１、Ｏｂ２、Ｏｂ３、Ｏｂ４）を特定する障害物特定部（１２）と、
   前記車両の旋回運動量を予め定められた変化量（Δγ）ごとに変化させながら前記走行予定走路の候補である候補走路を探索する走路探索部（１３）と、
   探索された前記候補走路のうち、前記車両と前記障害物との衝突を回避可能な走路を前記走行予定走路として設定する走路設定部（１４）と、
   を備え、
   前記予め定められた変化量は、前記車速と、前記車両から前記障害物までの距離（ｙ）と、前記車両の幅（Ｗｖ）と、に基づき定められ、前記走行中走路に沿った前記障害物の位置における隣り合う前記候補走路の間の距離（Δｘ）が、前記車両が走行可能な最小幅（Ｗｓ）と前記車両の幅との差以下となる変化量である、
   走路設定装置。
2. 請求項１に記載の走路設定装置であって、
   前記車両と前記障害物との衝突が予測される時刻までの時間である衝突予測時間を算出する予測時間算出部（１５）を、さらに備え、
   前記走路探索部は、探索された前記候補走路のうち、前記衝突予測時間が最も長い前記候補走路の周辺において、前記旋回運動量の変化量を前記予め定められた変化量よりも小さくして、前記候補走路をさらに探索する、
   走路設定装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の走路設定装置であって、
   前記障害物特定部は、前記障害物の種類を特定し、
   前記走路探索部は、特定された前記障害物の種類が、前記走行中走路の区画線（Ｌ１、Ｌ２）である場合と、前記走行中走路と隣接する領域との境界を構成する構造物である場合と、のうちの少なくとも一方である場合、前記区画線および前記構造物よりも外側の領域において前記候補走路を探索しない、
   走路設定装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の走路設定装置であって、
   前記障害物特定部は、前記車両に対する前記障害物の相対的な位置を特定し、
   前記走路探索部は、前記車両から見て前記障害物が前記車両の進行方向（Ｄ１）の前方に存在する場合、前記走行中走路の幅方向において、前記障害物よりも前記車両側（Ａｒ２）において前記候補走路を探索し、前記障害物よりも前記車両側とは反対の側（Ａｒ１）において前記候補走路を探索しない、
   走路設定装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の走路設定装置であって、
   前記車両と前記障害物との衝突が予測される時刻までの時間である衝突予測時間を算出する予測時間算出部を、さらに備え、
   前記予測時間算出部は、前記走路探索部により前記候補走路が探索されるたびに該候補走路の前記衝突予測時間を算出し、
   前記走路探索部は、算出された前記衝突予測時間が予め定められた閾値以上である場合、前記候補走路の探索を終了する、
   走路設定装置。

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