JP2020111299A - 車両運転支援システム及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両が自車レーンのセンター位置を通過する走行経路が設定されるように経路コストを適切に規定する。【解決手段】車両運転支援システム１００において、ＥＣＵ１０は、カメラ２１などから取得された走行路情報に基づき複数の走行経路候補ＲＣを設定し、この複数の走行経路候補ＲＣ上に複数のサンプリング点ＳＰを設定し、この複数のサンプリング点ＳＰについて経路コストを求め、この経路コストに基づき複数の走行経路候補ＲＣから目標走行経路を設定する。特に、ＥＣＵ１０は、自車レーン５ａのセンターラインＣ１とサンプリング点ＳＰとの距離が大きくなるほど、当該サンプリング点ＳＰの経路コストを高くし、また、車両１とサンプリング点ＳＰとの距離が小さくなるほど、センターラインＣ１とサンプリング点ＳＰとの距離に対する経路コストの変化率を大きくする。【選択図】図４

Description

本発明は、車両のための走行経路を設定し、この走行経路に基づき運転支援を行う車両運転支援システム及び方法に関する。
従来から、車両の走行経路生成アルゴリズムとして、ポテンシャル法や、スプライン補間関数や、Ａスター（Ａ＊）法や、ダイクストラ法や、ＲＲＴや、ステートラティス法などが用いられている。
Ａスター法やダイクストラ法では、縦横に区切られた各グリッドがノードとして設定されて、コスト（経路コスト）が最小となるようにノードを展開することで、経路探索が行われる。例えば、特許文献１には、グリッドで表された領域に含まれる始点から終点までの経路においてコストが最小の経路を選択する経路探索システムに関して、最小コストのノードを展開し、具体的には移動方向に応じて最小コストのノードからの展開方向の数を設定し、展開された最小コストのノードに対する移動方向を判定することが開示されている。
また、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、この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、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２には、グリッドマップ上の複数の走行経路を設定すると共に、グリッドマップの各セルについて自車両が走行した場合の危険度を示す移動コストを設定し、この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。
特開２０１１−１２８７５８号公報 国際公開第２０１３／０５１０８１号公報
ところで、走行経路の設定において、車両が自車レーン（走行路において自車両が走行するレーン）のセンター位置を走行するような経路を適切に設定できるとよい。これを実現するには、走行路において車両が走行する位置に応じた経路コストを規定すればよいと考えられる。しかしながら、従来の技術においては、車両が自車レーンのセンター位置を走行するように経路コストを適切に規定できるものはなかった。なお、以下では、自車レーンのセンター位置を車両に走行させることを適宜「レーンセンタリング」と呼ぶ。
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、車両が自車レーンのセンター位置を通過する走行経路が設定されるように経路コストを適切に規定することが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、車両運転支援システムであって、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装置と、走行路情報に基づいて、走行路において車両のための目標走行経路を設定し、目標走行経路に沿って車両が走行するように、車両を運転制御するように構成された制御装置と、を有し、制御装置は、走行路情報に基づいて、目標走行経路を設定するための候補となる複数の走行経路候補を設定し、複数の走行経路候補のそれぞれの経路上に複数のサンプリング点を設定し、複数の走行経路候補のそれぞれに設定された複数のサンプリング点の各々について経路コストを求め、経路コストに基づき、複数の走行経路候補の中の１つの走行経路を目標走行経路として選択するように構成され、更に、制御装置は、走行路において車両が走行する自車レーンのセンターラインとサンプリング点との距離が大きくなるほど、当該サンプリング点の経路コストを高くし、車両とサンプリング点との走行路に沿った距離が小さくなるほど、センターラインとサンプリング点との距離に対する経路コストの変化率を大きくするように構成される、ことを特徴とする。
このように構成された本発明では、制御装置は、設定した走行経路候補上のサンプリング点と走行路における自車レーンのセンターラインとの距離が大きくなるほど、当該サンプリング点の経路コストを高くする。特に、制御装置は、車両とサンプリング点との距離が小さくなるほど、センターラインとサンプリング点との距離に対する経路コストの変化率（換言すると変化量、変化の傾き）を大きくする。
これにより、車両の比較的近方にある領域（近距離領域）においては、センターラインからの距離に対する経路コストの変化率が大きいので、走行経路を設定するに当たってレーンセンタリングが優先的に考慮されることとなる、つまりレーンセンタリングに関する経路コストが経路選択に与える影響が大きくなる。したがって、近距離領域では、レーンセンタリングが優先されるような走行経路を適切に選択でき、レーンセンタリングの精度を向上させることができる。
一方、車両の比較的遠方にある領域（遠距離領域）においては、センターラインからの距離に対する経路コストの変化率が小さいので、走行経路を設定するに当たってレーンセンタリングが優先的に考慮されにくくなる、つまりレーンセンタリングに関する経路コストが経路選択に与える影響が小さくなる。遠距離領域では、走行路情報取得装置（典型的にはカメラ）の精度が確保されにくくなるので、走行路の形状などの推定精度が低下する。したがって、そのような遠距離領域において、センターラインからの距離に対する経路コストの変化率を小さくすることで、形状などの推定精度が確保されていない走行路に対して、レーンセンタリングが優先的に行われることを適切に抑制できる。
以上より、本発明によれば、車両が自車レーンのセンター位置を通過する走行経路が設定されるように経路コストを適切に規定することができる。
本発明において、好ましくは、制御装置は、サンプリング点が自車レーン内にある場合には、サンプリング点が自車レーン外にある場合よりも、センターラインとサンプリング点との距離に対する経路コストの変化率を大きくするように構成されている。
このように構成された本発明によれば、サンプリング点が自車レーン内にある場合には、レーンセンタリングに関する経路コストが経路選択に与える影響を適切に確保することができ、サンプリング点が自車レーン外にある場合には、レーンセンタリングに関する経路コストが経路選択に与える影響を適切に抑制することができる。
本発明において、好ましくは、制御装置は、サンプリング点が自車レーン内にある場合には、車両とサンプリング点との走行路に沿った距離が小さくなるほど、センターラインとサンプリング点との距離に対する経路コストの変化率を大きくし、サンプリング点が自車レーン外にある場合には、車両とサンプリング点との走行路に沿った距離によらずに、センターラインとサンプリング点との距離に対する経路コストの変化率を同じにするように構成されている。
このように構成された本発明によっても、サンプリング点が自車レーン外にある場合に、レーンセンタリングに関する経路コストが経路選択に与える影響を適切に抑制することができる。
本発明において、好ましくは、制御装置は、車両とサンプリング点との走行路に沿った距離に応じて、センターラインとサンプリング点との距離に対する経路コストの変化率を段階的に変化させるように構成されている。
このように構成された本発明によれば、制御装置は、車両とサンプリング点との距離に応じて経路コストの変化率を段階的に変化させるので、経路コストの変化率を幾つか記憶しておけばよい。よって、車両とサンプリング点との距離に応じて適用すべき経路コストの変化率を計算により求める必要がないので、計算負荷を軽減することができる。
他の観点では、上記の目的を達成するために、本発明は、コンピュータを備える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に基づいて、走行路において車両のための目標走行経路を設定するための候補となる複数の走行経路候補を設定するステップと、複数の走行経路候補のそれぞれの経路上に複数のサンプリング点を設定するステップと、複数の走行経路候補のそれぞれに設定された複数のサンプリング点の各々について経路コストを求めるステップと、経路コストに基づき、複数の走行経路候補の中の１つの走行経路を目標走行経路として選択するステップと、目標走行経路に沿って車両が走行するように、車両を運転制御するステップと、を有し、更に、方法は、経路コストを求めるステップにおいて、走行路において車両が走行する自車レーンのセンターラインとサンプリング点との距離が大きくなるほど、当該サンプリング点の経路コストを高くし、車両とサンプリング点との走行路に沿った距離が小さくなるほど、センターラインとサンプリング点との距離に対する経路コストの変化率を大きくする、ことを特徴とする。
このように構成された本発明によっても、車両が自車レーンのセンター位置を通過する走行経路が設定されるように経路コストを適切に規定することができる。
本発明の車両運転支援システム及び方法によれば、車両が自車レーンのセンター位置を通過する走行経路が設定されるように経路コストを適切に規定することができる。
本発明の実施形態による車両運転支援システムの概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による運転支援の基本概念についての説明図である。 本発明の実施形態による経路コストを規定する上での前提についての説明図である。 本発明の実施形態による経路コストを規定するマップである。 本発明の実施形態による運転支援処理のフローチャートである。
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及び方法について説明する。
［システム構成］
まず、図１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の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態による車両運転支援システムの概略構成を示すブロック図である。
車両運転支援システム１００は、車両１のための目標走行経路を設定して、車両１をこの目標走行経路に沿って走行させるように運転支援制御（自動運転制御）を行うように構成されている。図１に示すように、車両運転支援システム１００は、車両制御装置又はコントローラとしてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０と、複数のセンサ類と、複数の制御システムと、を有する。
具体的には、複数のセンサ類には、カメラ２１、レーダ２２や、車両１の挙動や乗員による運転操作を検出するための車速センサ２３、加速度センサ２４、ヨーレートセンサ２５、操舵角センサ２６、アクセルセンサ２７、ブレーキセンサ２８が含まれている。さらに、複数のセンサ類には、車両１の位置を検出するための測位システム２９、ナビゲーションシステム３０が含まれている。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が含まれている。
また、他のセンサ類として、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や、車両１の車室内を撮影するインナーカメラが含まれていてもよい。
ＥＣＵ１０は、複数のセンサ類から受け取った信号に基づいて種々の演算を実行し、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制御信号を送信する。ＥＣＵ１０は、１つ以上のプロセッサ（典型的にはＣＰＵ）と、各種プログラムを記憶するメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）と、入出力装置などを備えたコンピュータにより構成される。なお、ＥＣＵ１０は、本発明における「制御装置」の一例に相当する。
カメラ２１は、車両１の周囲を撮影し、画像データを出力する。ＥＣＵ１０は、カメラ２１から受信した画像データに基づいて、対象物（例えば、先行車両、駐車車両、歩行者、走行路、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り、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。
レーダ２２は、対象物（特に、先行車両、駐車車両、歩行者、走行路５上の落下物等）の位置及び速度を測定する。レーダ２２として、例えばミリ波レーダを用いることができる。レーダ２２は、車両１の進行方向に電波を送信し、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、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、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してもよい。また、複数のセンサ類を用いて、位置及び速度測定装置を構成してもよい。
なお、カメラ２１及びレーダ２２は、本発明における「走行路情報取得装置」の一例に相当する。
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の加速度を検出する。この加速度は、前後方向の加速度と、横方向の加速度（つまり横加速度）とを含む。なお、本明細書においては、加速度には、速度が増加する方向の速度の変化率だけでなく、速度が減少する方向の速度の変化率（つまり減速度）も含むものとする。
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。ＥＣＵ１０は、車速センサ２３が検出した絶対速度、及び、操舵角センサ２６が検出した操舵角に基づいて所定の演算を実行することにより、車両１のヨー角（つまり、後述するｘ軸に対して車両１の前後方向が成す角度）を取得することができる。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に地図情報を提供することができる。ＥＣＵ１０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）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。なお、ナビゲーションシステム３０も、本発明における「走行路情報取得装置」の一例に相当する。
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。エンジン制御システム３１は、エンジン出力（駆動力）を調整可能な構成部であり、例えば、点火プラグや、燃料噴射弁や、スロットルバルブや、吸排気弁の開閉時期を変化させる可変動弁機構などを含む。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、エンジン出力を変更するために制御信号を送信する。
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。ブレーキ制御システム３２は、ブレーキ装置の制動力を調整可能な構成部であり、例えば液圧ポンプやバルブユニットなどを含む。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、制動力を発生させるために制御信号を送信する。
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。ステアリング制御システム３３は、車両１の操舵角を調整可能な構成部であり、例えば電動パワーステアリングシステムの電動モータなどを含む。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、操舵方向を変更するために制御信号を送信する。
［運転支援の基本概念］
次に、図２を参照して、本発明の実施形態において上述したＥＣＵ１０によって実行される運転支援の基本概念について説明する。図２は、車両１が走行路５上を走行している様子を示している。
まず、ＥＣＵ１０は、走行路情報に基づいて、走行路５上の位置を特定するための演算を行う。走行路情報は、車両１が走行している走行路５に関する情報であり、カメラ２１、レーダ２２、ナビゲーションシステム３０等により取得される。走行路情報は、例えば、走行路の形状（直線、カーブ、カーブ曲率）、走行路幅、車線数、車線幅等に関する情報を含んでいる。
次いで、ＥＣＵ１０は、走行路情報に基づく演算により、車両１の進行方向前方に存在する走行路５上に、仮想の複数のグリッド点Ｇn（ｎ＝１，２，・・・Ｎ）を設定する。走行路５が延びる方向をｘ方向と定義し、走行路５の幅方向をｙ方向と定義した場合に、グリッド点Ｇnは、ｘ方向及びｙ方向に沿って格子状に配列されている。なお、ｘｙ座標の原点は、車両１の位置に対応する点に設定される。
ＥＣＵ１０がグリッド点Ｇnを設定する範囲は、走行路５に沿って、距離Ｌだけ車両１の前方に亘っている。距離Ｌは、演算実行時の車両１の速度に基づいて計算される。本実施形態では、距離Ｌは、演算実行時の速度（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、速度（及び加速度）の関数であってもよい。また、グリッド点Ｇnが設定される範囲の幅Ｗは、走行路５の幅と略等しい値に設定される。このような複数のグリッド点Ｇnの設定により、走行路５上の位置を特定することが可能になる。
なお、図２に示される走行路５は直線区間であるため、グリッド点Ｇnは矩形状に配置されている。しかしながら、グリッド点Ｇnは走行路が延びる方向に沿って配置されるため、走行路がカーブ区間を含んでいる場合は、グリッド点Ｇnはカーブ区間の湾曲に沿って配置される。
次いで、ＥＣＵ１０は、走行路情報に基づいて、走行経路候補ＲＣ（つまり、実際に車両１を走行させる目標走行経路となり得る候補）を設定するための演算を実行する。具体的には、ＥＣＵ１０は、ステートラティス法を用いた経路探索により、複数の走行経路候補ＲＣを設定する。ステートラティス法によれば、車両１の位置から、車両１の進行方向に存在するグリッド点Ｇnに向かって枝分かれするように、複数の走行経路候補ＲＣが設定される。図２は、ＥＣＵ１０が設定する複数の走行経路候補ＲＣの一部である走行経路候補ＲＣa，ＲＣb，ＲＣcを示している。
なお、ＥＣＵ１０は、走行路情報に加えて、障害物情報に基づいて、走行経路候補ＲＣを設定してもよい。この障害物情報は、車両１の進行方向の走行路５上の障害物（例えば、先行車両、駐車車両、歩行者、落下物等）の有無や、その移動方向、移動速度等に関する情報であり、カメラ２１及びレーダ２２により取得される。
次いで、ＥＣＵ１０は、図２に示されるように、各走行経路候補ＲＣに沿って複数のサンプリング点ＳＰを設定して、各サンプリング点ＳＰにおける経路コストを計算する。このサンプリング点ＳＰは、経路コストが計算される、各走行経路候補ＲＣの経路上の離散点（位置）である。具体的には、ＥＣＵ１０は、複数の走行経路候補ＲＣのそれぞれについて、複数のサンプリング点ＳＰの各々の経路コストを計算する。
次いで、ＥＣＵ１０は、このように計算された複数の走行経路候補ＲＣのそれぞれの経路コストに基づき、複数の走行経路候補ＲＣの中から経路コストが最小である１つの経路を選択し、この経路を目標走行経路として設定する。そして、ＥＣＵ１０は、設定した目標走行経路に沿って車両１が走行するように、エンジン制御システム３１、ブレーキ制御システム３２及びステアリング制御システム３３のうちの少なくとも１以上に対して制御信号を送信する。
［経路コストの計算］
次に、本発明の実施形態による経路コストについて説明する。基本的には、経路コストには、速度や、前後加速度や、横加速度や、経路変化率や、障害物などの複数の要因に応じて規定されるコストが含まれる。本実施形態は、そのような複数の経路コストの一つとして、走行路５中の自車レーン（走行路５において自車両１が走行するレーン）のセンター位置を車両１に走行させるべく、走行路５における位置（具体的には走行経路候補ＲＣ上のサンプリング点ＳＰの位置）に応じて経路コストを規定することに特徴を有する。以下では、この経路コストについて具体的に説明する。
図３及び図４を参照して、本発明の実施形態による経路コストについて具体的に説明する。まず、図３は、本発明の実施形態による経路コストを規定する上での前提についての説明図である。図３は、図２と同様に、車両１が走行路５上を走行している様子を示している。
図３において、符号「５ａ」は、走行路５において車両（自車両）１が走行する自車レーンを示し、符号「Ｃ１」は、自車レーン５ａのセンター位置に対応するセンターラインを示し、符号「Ｗ１」は、自車レーン５ａの幅を示している。このような自車レーン５ａの幅Ｗ１を用いると、センターラインＣ１から自車レーン５ａの幅方向端部までの距離は「Ｗ１／２」となる。なお、走行路５が一車線（片側一車線）の場合には、走行路５と自車レーン５ａとが一致し、また、上述した幅Ｗと幅Ｗ１とが一致することとなる。
また、図３において、符号「Ｌ１」は、車両１の比較的近方にある領域（近距離領域）を規定する、走行路５に沿った車両１からの距離を示し、符号「Ｌ３」は、車両１の比較的遠方にある領域（遠距離領域）を規定する、走行路５に沿った車両１からの距離を示し、符号「Ｌ２」は、このような近距離領域と遠距離領域との間にある領域（中距離領域）を規定する、走行路５に沿った車両１からの距離を示している。車両１からの距離がＬ１未満の領域が近距離領域となり、車両１からの距離がＬ１以上でＬ２未満の領域が中距離領域となり、車両１からの距離がＬ２以上でＬ３未満の領域が遠距離領域となる（車両１からの距離がＬ３以上の領域も遠距離領域に含めてよい）。
具体的には、このような近距離領域、中距離領域及び遠距離領域は、走行路情報取得装置の精度（典型的にはカメラ２１の精度）に応じて規定される。すなわち、近距離領域は走行路情報取得装置の精度が十分に確保される領域であり、中距離領域は走行路情報取得装置の精度が低下し始める領域であり、遠距離領域は走行路情報取得装置の精度が確保されにくくなる領域である。例えば、距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、カメラ２１の精度に基づき（１つの例では、車両１から５０ｍ先ではカメラ２１の精度が１０％程度低下する）、それぞれ１０ｍ、３０ｍ、５０ｍに設定される。
次に、図４は、本発明の実施形態による経路コストを規定するマップである。図４は、横軸に、センターラインＣ１からの距離、具体的には走行経路候補ＲＣ上のサンプリング点ＳＰとセンターラインＣ１との距離を示し、縦軸に、このセンターラインＣ１からの距離に応じた経路コスト（各サンプリング点ＳＰに対して設定すべき経路コスト）を示している。また、実線で示すグラフＧ１は、近距離領域において適用されるマップを示し、破線で示すグラフＧ２は、中距離領域において適用されるマップを示し、一点鎖線で示すグラフＧ３は、遠距離領域において適用されるマップを示している。ＥＣＵ１０は、図４に示すようなマップを参照して、経路コストを求めるべきサンプリング点ＳＰについて、当該サンプリング点ＳＰとセンターラインＣ１との距離に応じた経路コストを決定する。
本実施形態では、基本的には、グラフＧ１〜Ｇ３に示すように、センターラインＣ１とサンプリング点ＳＰとの距離が小さくなるほど、当該サンプリング点ＳＰの経路コストを低くし、センターラインＣ１とサンプリング点ＳＰとの距離が大きくなるほど、当該サンプリング点ＳＰの経路コストを高くする。こうすることで、車両１が自車レーン５ａのセンター位置を走行するような走行経路、つまりレーンセンタリングを実現するような走行経路を適切に設定できるようにしている。
具体的には、本実施形態では、センターラインＣ１とサンプリング点ＳＰとの距離が、センターラインＣ１から自車レーン５ａの幅方向端部までの距離「Ｗ１／２」未満である場合には、近距離領域と中距離領域と遠距離領域とで、センターラインＣ１とサンプリング点ＳＰとの距離に対する経路コストの変化率（変化量、傾きの大きさ）を変える。すなわち、サンプリング点ＳＰが自車レーン５ａ内にある場合には、近距離領域では中距離領域及び遠距離領域よりも経路コストの変化率を大きくし（グラフＧ１の傾きをグラフＧ２、Ｇ３の傾きよりも大きくする）、遠距離領域では近距離領域及び中距離領域よりも経路コストの変化率を小さくする（グラフＧ３の傾きをグラフＧ１、Ｇ２の傾きよりも小さくする）。言い換えると、サンプリング点ＳＰが車両１に近付くほど、センターラインＣ１からの距離に対する経路コストの変化率を大きくし、サンプリング点ＳＰが車両１から離れるほど、センターラインＣ１からの距離に対する経路コストの変化率を小さくする。
こうすることで、近距離領域においては、センターラインＣ１からの距離に対する経路コストの変化率が大きいので、走行経路を設定するに当たってレーンセンタリングが優先的に考慮されることとなる、つまりレーンセンタリングに関する経路コストが経路選択に与える影響が大きくなる。その結果、近距離領域では、レーンセンタリングが優先されるような走行経路を適切に選択でき、レーンセンタリングの精度が向上する。
一方、遠距離領域においては、センターラインＣ１からの距離に対する経路コストの変化率が小さいので、走行経路を設定するに当たってレーンセンタリングが優先的に考慮されにくくなる、つまりレーンセンタリングに関する経路コストが経路選択に与える影響が小さくなる。遠距離領域では、上述したようにカメラ２１などの精度が確保されにくくなるので、走行路５の形状などの推定精度が低下する。したがって、そのような遠距離領域において、センターラインＣ１からの距離に対する経路コストの変化率を小さくすることで、形状などの推定精度が確保されていない走行路５に対して、レーンセンタリングが優先的に行われることを抑制する。
また、本実施形態では、センターラインＣ１とサンプリング点ＳＰとの距離が「Ｗ１／２」未満である場合には、センターラインＣ１とサンプリング点ＳＰとの距離が「Ｗ１／２」以上である場合よりも、センターラインＣ１とサンプリング点ＳＰとの距離に対する経路コストの変化率を大きくする。すなわち、サンプリング点ＳＰが自車レーン５ａ内にある場合には、サンプリング点ＳＰが自車レーン５ａ外にある場合よりも、経路コストの変化率を大きくする。こうすることで、サンプリング点ＳＰが自車レーン５ａ内にある場合には、レーンセンタリングに関する経路コストが経路選択に与える影響を大きくし、サンプリング点ＳＰが自車レーン５ａ外にある場合には、レーンセンタリングに関する経路コストが経路選択に与える影響を小さくする。
加えて、本実施形態では、サンプリング点ＳＰが自車レーン５ａ外にある場合には、サンプリング点ＳＰが自車レーン５ａ内にある場合と異なり、センターラインＣ１からの距離に対する経路コストの変化率を近距離領域と中距離領域と遠距離領域とで同じにする（グラフＧ１、Ｇ２、Ｇ３の傾きを同じにする）。これによっても、サンプリング点ＳＰが自車レーン５ａ外にある場合に、レーンセンタリングに関する経路コストが経路選択に与える影響を小さくする。
［運転支援処理］
次に、図５は、本発明の実施形態による運転支援処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ１０によって所定の周期（例えば、０．０５〜０．２秒毎）で繰り返し実行される。
まず、ステップＳ１において、ＥＣＵ１０は、カメラ２１、レーダ２２、及びナビゲーションシステム３０から走行路情報を取得する。
次いで、ステップＳ２において、ＥＣＵ１０は、走行路情報に基づいて、走行路５の形状（例えば、走行路５が延びる方向、走行路５の幅等）を特定するとともに、走行路５上に複数のグリッド点Ｇn（ｎ＝１，２，・・・Ｎ）を設定する。例えば、ＥＣＵ１０は、ｘ方向に１０ｍ毎に、またｙ方向に０．８７５ｍ毎に、グリッド点Ｇnを設定する。
次いで、ステップＳ３において、ＥＣＵ１０は、走行路情報に基づいて、ステートラティス法を用いた経路探索により、複数の走行経路候補ＲＣを設定する。具体的には、ＥＣＵ１０は、車両１の位置から進行方向に存在するグリッド点Ｇnに向かって枝分かれするように、複数の走行経路候補ＲＣを設定する。なお、ＥＣＵ１０は、走行路情報に加えて、障害物情報に基づいて、走行経路候補ＲＣを設定してもよい。
次いで、ステップＳ４において、ＥＣＵ１０は、各走行経路候補ＲＣに沿って複数のサンプリング点ＳＰを設定する。例えば、ＥＣＵ１０は、各走行経路候補ＲＣのそれぞれの経路上に、ｘ方向に等間隔（１つの例では０．２ｍ毎）にサンプリング点ＳＰを設定する。
次いで、ステップＳ５において、ＥＣＵ１０は、複数の走行経路候補ＲＣのそれぞれの経路コストを計算する。具体的には、ＥＣＵ１０は、複数の走行経路候補ＲＣのそれぞれについて、複数のサンプリング点ＳＰの各々の経路コストを計算する。そして、ＥＣＵ１０は、一つの走行経路候補ＲＣにおける複数のサンプリング点ＳＰについて計算された複数の経路コストから、当該走行経路候補ＲＣに適用する経路コストを計算する。例えば、ＥＣＵ１０は、複数のサンプリング点ＳＰにおける複数の経路コストの平均値を、一つの走行経路候補ＲＣの経路コストとする。このようにして、ＥＣＵ１０は、複数の走行経路候補ＲＣの全てについて経路コストを計算する。
より具体的には、ＥＣＵ１０は、各サンプリング点ＳＰの経路コストを求めるに当たって、上述したセンターラインＣ１からの距離に応じて規定される経路コストに加えて、速度に応じて規定される経路コストや、前後加速度に応じて規定される経路コストや、横加速度に応じて規定される経路コストや、経路変化率に応じて規定される経路コストや、障害物に応じて規定される経路コストなどの、複数の経路コストを求める。そして、ＥＣＵ１０は、こうして得られた複数の経路コストを例えば重み付け加算することで、各サンプリング点ＳＰについて最終的に適用する経路コストを求める。
特に、本実施形態においては、ＥＣＵ１０は、センターラインＣ１からの距離に応じて規定される経路コストを求める場合には、図４に示したマップを参照して経路コストを求める。詳しくは、ＥＣＵ１０は、経路コストを求める対象となっているサンプリング点ＳＰについて、当該サンプリング点ＳＰが属する領域（近距離領域、中距離領域及び遠距離領域のいずれか）に基づき、センターラインＣ１と当該サンプリング点ＳＰとの距離に応じた経路コストを求める。つまり、ＥＣＵ１０は、サンプリング点ＳＰが属する領域に応じたグラフ（図４のグラフＧ１、Ｇ２、Ｇ３のいずれか）を用いて、センターラインＣ１からの距離に応じた経路コストを求める。
この場合、ＥＣＵ１０は、サンプリング点ＳＰのｘ座標に基づき、サンプリング点ＳＰが属する領域を判断する。具体的には、ＥＣＵ１０は、ｘ座標が距離Ｌ１未満である場合にはサンプリング点ＳＰが属する領域を近距離領域と判断し、ｘ座標がＬ１以上でＬ２未満である場合にはサンプリング点ＳＰが属する領域を中距離領域と判断し、ｘ座標がＬ２以上でＬ３未満である場合にはサンプリング点ＳＰが属する領域を遠距離領域と判断する。また、ＥＣＵ１０は、サンプリング点ＳＰのｙ座標に基づき、センターラインＣ１とサンプリング点ＳＰとの距離を求める。具体的には、走行路５の幅方向における車両１の位置、つまりｙ軸の位置によって、ｙ座標が規定されるので、ＥＣＵ１０は、このｙ軸とセンターラインＣ１との距離をサンプリング点ＳＰのｙ座標に対して加算又は減算することで、センターラインＣ１とサンプリング点ＳＰとの距離を求める。なお、ＥＣＵ１０は、走行路情報に含まれるカメラ２１の画像データに基づき、自車レーン５ａのセンターラインＣ１の位置を求める。具体的には、ＥＣＵ１０は、画像データに含まれる区画線（車線境界線、白線、黄線）などに基づき自車レーン５ａを特定し、この特定した自車レーン５ａにおける幅方向のセンター位置からセンターラインＣ１の位置を求める。
次いで、ステップＳ６において、ＥＣＵ１０は、目標走行経路を設定する。具体的には、ＥＣＵ１０は、上記のように計算された複数の走行経路候補ＲＣのそれぞれの経路コストに基づき、複数の走行経路候補ＲＣの中から経路コストが最小である１つの経路を選択し、この経路を目標走行経路として設定する。
次いで、ステップＳ７において、ＥＣＵ１０は、目標走行経路に沿って車両１が走行するように、車両１の速度制御及び／又は操舵制御を含む運転制御（車両挙動制御）を実行する。具体的には、ＥＣＵ１０は、エンジン制御システム３１、ブレーキ制御システム３２及びステアリング制御システム３３のうちの少なくとも１以上に制御信号を送信して、エンジン制御、制動制御及び操舵制御の少なくとも１以上を実行する。
［作用及び効果］
次に、本発明の実施形態による作用及び効果について説明する。
本実施形態では、カメラ２１などから取得された走行路情報に基づき複数の走行経路候補ＲＣを設定し、この複数の走行経路候補ＲＣ上に複数のサンプリング点ＳＰを設定し、この複数のサンプリング点ＳＰについて経路コストを求め、この経路コストに基づき複数の走行経路候補ＲＣから目標走行経路を設定する車両運転支援システム１００において、ＥＣＵ１０は、自車レーン５ａのセンターラインＣ１とサンプリング点ＳＰとの距離が大きくなるほど、当該サンプリング点ＳＰの経路コストを高くする。特に、ＥＣＵ１０は、車両１とサンプリング点ＳＰとの距離が小さくなるほど、センターラインＣ１とサンプリング点ＳＰとの距離に対する経路コストの変化率を大きくする。
これにより、車両１からの近距離領域においては、センターラインＣ１からの距離に対する経路コストの変化率が大きいので、走行経路を設定するに当たってレーンセンタリングが優先的に考慮されることとなる、つまりレーンセンタリングに関する経路コストが経路選択に与える影響が大きくなる。したがって、近距離領域では、レーンセンタリングが優先されるような走行経路を適切に選択でき、レーンセンタリングの精度を向上させることができる。
一方、車両１からの遠距離領域においては、センターラインＣ１からの距離に対する経路コストの変化率が小さいので、走行経路を設定するに当たってレーンセンタリングが優先的に考慮されにくくなる、つまりレーンセンタリングに関する経路コストが経路選択に与える影響が小さくなる。遠距離領域では、カメラ２１などの精度が確保されにくくなるので、走行路５の形状などの推定精度が低下する。したがって、そのような遠距離領域において、センターラインＣ１からの距離に対する経路コストの変化率を小さくすることで、形状などの推定精度が確保されていない走行路５に対して、レーンセンタリングが優先的に行われることを適切に抑制できる。
また、本実施形態では、ＥＣＵ１０は、サンプリング点ＳＰが自車レーン５ａ内にある場合には、サンプリング点ＳＰが自車レーン５ａ外にある場合よりも、センターラインＣ１とサンプリング点ＳＰとの距離に対する経路コストの変化率を大きくする。これにより、サンプリング点ＳＰが自車レーン５ａ内にある場合には、レーンセンタリングに関する経路コストが経路選択に与える影響を適切に大きくすることができ、サンプリング点ＳＰが自車レーン５ａ外にある場合には、レーンセンタリングに関する経路コストが経路選択に与える影響を適切に小さくすることができる。
また、本実施形態では、ＥＣＵ１０は、サンプリング点ＳＰが自車レーン５ａ外にある場合には、サンプリング点ＳＰが自車レーン５ａ内にある場合と異なり、車両１とサンプリング点ＳＰとの距離によらずに、センターラインＣ１からの距離に対する経路コストの変化率を同じにする。これによっても、サンプリング点ＳＰが自車レーン５ａ外にある場合に、レーンセンタリングに関する経路コストが経路選択に与える影響を適切に小さくすることができる。
また、本実施形態では、ＥＣＵ１０は、車両１とサンプリング点ＳＰとの距離に応じて、センターラインＣ１とサンプリング点ＳＰとの距離に対する経路コストの変化率を段階的に変化させる。これにより、車両１とサンプリング点ＳＰとの距離に応じた経路コストの変化率を幾つか記憶しておくことにより、車両１とサンプリング点ＳＰとの距離に応じて適用すべき経路コストの変化率を計算により求める必要がない。よって、経路コストを求めるための計算負荷を軽減することができる。
［変形例］
上述した実施形態では、車両１とサンプリング点ＳＰとの距離に応じて、センターラインＣ１とサンプリング点ＳＰとの距離に対する経路コストの変化率を段階的に変化させていたが、他の例では、車両１とサンプリング点ＳＰとの距離に応じて、センターラインＣ１とサンプリング点ＳＰとの距離に対する経路コストの変化率を連続的に変化させてもよい。こうすることで、車両１とサンプリング点ＳＰとの距離が正確に加味された経路コストの変化率を適用することができる。
また、上述した実施形態では、車両１が自車レーン５ａのセンター位置を通過する走行経路が設定されるように経路コストを規定したが、他の例では、車両１が自車レーン５ａのセンター位置からずれた位置を通過する走行経路が設定されるように経路コストを規定してもよい。例えば、車両１がコーナーを走行するときに、所謂アウトインアウトの走行経路を通過するように経路コストを規定してもよい。
また、上述した実施形態では、エンジンを駆動源とする車両１に本発明を適用する例を示したが（図１参照）、本発明は、電気モータを駆動源とする車両（電気自動車やハイブリッド車）にも適用可能である。加えて、上述した実施形態では、ブレーキ装置（ブレーキ制御システム３２）により制動力を車両１に付与していたが、他の例では、電気モータの回生により制動力を車両に付与してもよい。
１ 車両
５ 走行路
５ａ 自車レーン
１０ ＥＣＵ
２１ カメラ
２２ レーダ
３０ ナビゲーションシステム
１００ 車両運転支援システム
Ｃ１ センターライン
Ｇn グリッド点
ＲＣ 経路候補
ＳＰ サンプリング点

Claims (5)

  1. 車両運転支援システムであって、
    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装置と、
    前記走行路情報に基づいて、前記走行路において前記車両のための目標走行経路を設定し、前記目標走行経路に沿って前記車両が走行するように、前記車両を運転制御するように構成された制御装置と、を有し、
    前記制御装置は、
    前記走行路情報に基づいて、前記目標走行経路を設定するための候補となる複数の走行経路候補を設定し、
    前記複数の走行経路候補のそれぞれの経路上に複数のサンプリング点を設定し、
    前記複数の走行経路候補のそれぞれに設定された前記複数のサンプリング点の各々について経路コストを求め、
    前記経路コストに基づき、前記複数の走行経路候補の中の１つの走行経路を前記目標走行経路として選択するように構成され、
    更に、前記制御装置は、
    前記走行路において前記車両が走行する自車レーンのセンターラインと前記サンプリング点との距離が大きくなるほど、当該サンプリング点の前記経路コストを高くし、
    前記車両と前記サンプリング点との前記走行路に沿った距離が小さくなるほど、前記センターラインと前記サンプリング点との距離に対する前記経路コストの変化率を大きくするように構成される、
    ことを特徴とする車両運転支援システム。
  2. 前記制御装置は、前記サンプリング点が前記自車レーン内にある場合には、前記サンプリング点が前記自車レーン外にある場合よりも、前記センターラインと前記サンプリング点との距離に対する前記経路コストの変化率を大きくするように構成されている、請求項１に記載の車両運転支援システム。
  3. 前記制御装置は、
    前記サンプリング点が前記自車レーン内にある場合には、前記車両と前記サンプリング点との前記走行路に沿った距離が小さくなるほど、前記センターラインと前記サンプリング点との距離に対する前記経路コストの変化率を大きくし、
    前記サンプリング点が前記自車レーン外にある場合には、前記車両と前記サンプリング点との前記走行路に沿った距離によらずに、前記センターラインと前記サンプリング点との距離に対する前記経路コストの変化率を同じにするように構成されている、
    請求項１又は２に記載の車両運転支援システム。
  4. 前記制御装置は、前記車両と前記サンプリング点との前記走行路に沿った距離に応じて、前記センターラインと前記サンプリング点との距離に対する前記経路コストの変化率を段階的に変化させるように構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両運転支援システム。
  5. コンピュータを備える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に基づいて、前記走行路において前記車両のための目標走行経路を設定するための候補となる複数の走行経路候補を設定するステップと、
    前記複数の走行経路候補のそれぞれの経路上に複数のサンプリング点を設定するステップと、
    前記複数の走行経路候補のそれぞれに設定された前記複数のサンプリング点の各々について経路コストを求めるステップと、
    前記経路コストに基づき、前記複数の走行経路候補の中の１つの走行経路を前記目標走行経路として選択するステップと、
    前記目標走行経路に沿って前記車両が走行するように、前記車両を運転制御するステップと、
    を有し、
    更に、前記方法は、前記経路コストを求めるステップにおいて、
    前記走行路において前記車両が走行する自車レーンのセンターラインと前記サンプリング点との距離が大きくなるほど、当該サンプリング点の前記経路コストを高くし、
    前記車両と前記サンプリング点との前記走行路に沿った距離が小さくなるほど、前記センターラインと前記サンプリング点との距離に対する前記経路コストの変化率を大きくする、
    ことを特徴とする車両運転支援方法。
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