JP2020111301A - 車両運転支援システム及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】加速度又は減速度に応じて経路コストを設定するに当たって、経路コストを付与する態様を加速側と減速側とで適切に異ならせる。【解決手段】車両運転支援システムにおいて、ＥＣＵは、カメラ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を設定しＳ３、複数の走行経路候補について経路コストを求めＳ５、経路コストに基づき複数の走行経路候補から目標走行経路を設定するＳ６。特に、ＥＣＵは、前後方向に発生する加速度又は減速度が第１閾値未満である場合には、経路コストを０に設定し、減速度の大きさが第１閾値以上である場合には、経路コストを第２所定値に設定する一方で、加速度の大きさが第１閾値以上である場合には、経路コストを第２所定値よりも大きな第３所定値に設定する。【選択図】図５

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、従来から、走行経路の設定において、車両に発生する前後方向の加速度又は減速度に応じて規定された経路コストが用いられている。この経路コストは、加速度又は減速度（絶対値）が大きくなると高い値に設定されることが考えられる。典型的な例では、加速度又は減速度が閾値以上になると、比較的大きな経路コストを設定して、そのような加速度又は減速度が発生する走行経路を設定しないようにすることが考えられる。
このように加速度又は減速度に応じて経路コストを規定する場合、加速側と減速側とで経路コストを付与する態様を異ならせることが望ましい。これは、加速側と減速側とでは車両に生じる危険度が異なるため、具体的には加速側では減速側よりも危険度が高いためである。特に、比較的大きな速度変化が発生する走行経路を設定することとなる場合には（例えば障害物を回避するための走行経路が選択される場合など）、加速が生じる、危険度が高い走行経路よりも、減速が生じる、危険度が低い走行経路のほうが、優先的に選択されるべきと考えられる。
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、加速度又は減速度に応じて経路コストを設定するに当たって、経路コストを付与する態様を加速側と減速側とで適切に異ならせ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、走行経路候補を車両が走行したときに前後方向に発生する加速度又は減速度の大きさが第１閾値未満である場合には、経路コストを第１所定値に設定し、減速度の大きさが第１閾値以上である場合には、経路コストを第１所定値よりも大きな第２所定値に設定する一方で、加速度の大きさが第１閾値以上である場合には、経路コストを第２所定値よりも大きな第３所定値に設定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、（１）加速度又は減速度が第１閾値未満である場合には、経路コストを第１所定値に設定し、（２）減速度が第１閾値以上である場合には、経路コストを第２所定値（＞第１所定値）に設定し、（３）加速度が第１閾値以上である場合には、経路コストを第３所定値（＞第２所定値）に設定する。このような本発明によれば、加速度が第１閾値以上である場合に適用する経路コストを、減速度が第１閾値以上である場合に適用する経路コストよりも高くするので、加速度又は減速度が比較的大きい走行経路を設定することとなる場合に、その候補となる複数の走行経路候補において、加速側に設定された走行経路の経路コストが減速側に設定された走行経路の経路コストよりも高くなる傾向にある。したがって、本発明によれば、加速度又は減速度が比較的大きい走行経路を設定することとなる場合に、減速側に設定された走行経路を加速側に設定された走行経路よりも優先的に選択することができる。よって、車両の安全性がより確保された走行経路を適切に選択することができる。
他の観点では、上記の目的を達成するために、本発明は、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、走行経路候補を車両が走行したときに前後方向に発生する減速度の大きさが第１閾値未満である場合には、経路コストを第１所定値に設定し、減速度の大きさが第１閾値以上である場合には、経路コストを第１所定値よりも大きな第２所定値に設定する一方で、走行経路候補を車両が走行したときに前後方向に発生する加速度の大きさが第１閾値よりも小さな第２閾値未満である場合には、経路コストを第１所定値に設定し、加速度の大きさが第２閾値以上である場合には、経路コストを第２所定値に設定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、（１）減速度が第１閾値未満である場合には、経路コストを第１所定値に設定し、減速度が第１閾値以上である場合には、経路コストを第２所定値（＞第１所定値）に設定する一方で、（２）加速度が第２閾値（＜第１閾値）未満である場合には、経路コストを第１所定値に設定し、加速度が第２閾値以上である場合には、経路コストを第２所定値に設定する。このような第２実施例によれば、加速側では減速側よりも小さい加減速度において経路コストが第２所定値に設定されることになるので、加速度又は減速度が比較的大きい走行経路を設定することとなる場合に、その候補となる複数の走行経路候補において、加速側に設定された走行経路の経路コストが減速側に設定された走行経路の経路コストよりも高くなる傾向にある。したがって、本発明によれば、加速度又は減速度が比較的大きい走行経路を設定することとなる場合に、減速側に設定された走行経路を加速側に設定された走行経路よりも優先的に選択することができる。よって、車両の安全性がより確保された走行経路を適切に選択することができる。
本発明において、好ましくは、第１閾値は、車両の運転者が許容可能な加減速度の大きさに基づき定められる。
このように構成された本発明によれば、運転者が許容可能な加減速度に基づき第１閾値を規定して、この第１閾値以上となる加減速度が発生する走行経路が設定されにくくすることで、加減速度により運転者に与える不快感を抑制することができる。
本発明において、好ましくは、第１所定値は０である。
このように構成された本発明によれば、加減速度が第１閾値未満となる走行経路に対して、加減速度に関する経路コストが実質的に付与されないようになるので、加減速度が第１閾値未満となる走行経路を優先的に設定することが可能となる。
本発明において、好ましくは、制御装置は、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、加速度又は減速度の大きさに基づき経路コストを設定する。
このように構成された本発明によれば、各走行経路候補に設定された複数のサンプリング点のそれぞれについて経路コストを求めるので、複数の走行経路候補のそれぞれを的確に評価することができる。
更に他の観点では、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、走行経路候補を車両が走行したときに前後方向に発生する加速度又は減速度の大きさが第１閾値未満である場合には、経路コストを第１所定値に設定し、減速度の大きさが第１閾値以上である場合には、経路コストを第１所定値よりも大きな第２所定値に設定する一方で、加速度の大きさが第１閾値以上である場合には、経路コストを第２所定値よりも大きな第３所定値に設定する、ことを特徴とする。
更に他の観点では、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、走行経路候補を車両が走行したときに前後方向に発生する減速度の大きさが第１閾値未満である場合には、経路コストを第１所定値に設定し、減速度の大きさが第１閾値以上である場合には、経路コストを第１所定値よりも大きな第２所定値に設定する一方で、走行経路候補を車両が走行したときに前後方向に発生する加速度の大きさが第１閾値よりも小さな第２閾値未満である場合には、経路コストを第１所定値に設定し、加速度の大きさが第２閾値以上である場合には、経路コストを第２所定値に設定する、ことを特徴とする。
本発明の車両運転支援システム及び方法によれば、加速度又は減速度に応じて経路コストを設定するに当たって、経路コストを付与する態様を加速側と減速側とで適切に異ならせることができる。
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。 本発明の実施形態の第１実施例による経路コストを規定するマップである。 本発明の実施形態の第２実施例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、前後方向の加速度及び減速度と、横方向の加速度及び減速度とを含む。なお、本明細書においては、加速度と減速度とをまとめて適宜「加減速度」と呼ぶことがある。
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、前後方向の加減速度や、横方向の加減速度や、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、前後方向の加減速度に応じて規定される経路コストに特徴を有するものである。以下では、前後方向の加減速度に応じた経路コストに関する実施例（第１及び第２実施例）について説明する。
（第１実施例）
図３は、本発明の実施形態の第１実施例による経路コストを規定するマップである。図３は、加速度及び減速度を横軸に示し、経路コストを縦軸に示している。また、実線で示すグラフＧ１は、第１実施例において適用する経路コストのマップを示し、破線で示すグラフＧ２は、比較例において適用する経路コストのマップを示している。ＥＣＵ１０は、図３に示すようなマップを参照して、走行経路候補ＲＣ上の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において発生することとなる加速度及び減速度に応じた経路コストを決定する。
第１実施例では、グラフＧ１に示すように、加速度又は減速度（減速度は絶対値で表されるものとする。以下同様とする。）が第１閾値Ｔｈ１未満である場合には、経路コストが０（第１所定値に対応する）に設定される。この第１閾値Ｔｈ１は、車両１の運転者が許容可能な加減速度に基づき定められる。例えば、第１閾値Ｔｈ１には、加減速度がこの値を超えると、運転者に不快感を与え始めるような値が適用される。
また、第１実施例では、加減速度が第１閾値Ｔｈ１以上になると、経路コストが０から第２所定値Ｃｏ１（経路コストとしては比較的大きな値）へとステップ状に増加される。こうすることで、比較的大きい加減速度が発生する走行経路に対して高い経路コストを付与し、そのような走行経路が設定されにくくしている。
特に、第１実施例では、減速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合には、経路コストが第２所定値Ｃｏ１に設定される一方で、加速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合には、経路コストが第２所定値Ｃｏ１よりも更に大きな第３所定値Ｃｏ２に設定される。つまり、第１実施例では、加減速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合に、付与する経路コストの大きさを加速側と減速側とで異ならせている、具体的には加速側のほうが減速側よりも経路コストを高くしている。こうする理由について、比較例（グラフＧ２）と比較しながら説明する。
比較例では、グラフＧ２に示すように、加速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合に、減速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合と同様に、経路コストが第２所定値Ｃｏ１に設定される。つまり、比較例では、加減速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合に、付与する経路コストを加速側と減速側とで同じ値に設定している。
ここで、第１実施例及び比較例の両方とも、加減速度に対して第１閾値Ｔｈ１を適用して経路コストを設定するので、基本的には、加減速度が比較的小さい走行経路が設定される傾向にある。しかしながら、場合によっては、加減速度が比較的大きい走行経路を設定するのが望ましいことがある。例えば、障害物を回避するための走行経路を設定する場合などである。この場合、加減速度が第１閾値Ｔｈ１以上となる走行経路についても複数の走行経路候補ＲＣが設定されることが想定されるので、そのような複数の走行経路候補ＲＣの中から最適な走行経路を選択できるようにするのがよい。
具体的には、加速度又は減速度が第１閾値Ｔｈ１以上となる複数の走行経路候補ＲＣには、加速側に設定された走行経路（つまり第１閾値Ｔｈ１以上の加速度が発生する走行経路）と、減速側に設定された走行経路（つまり第１閾値Ｔｈ１以上の減速度が発生する走行経路）とが含まれることが想定される。この場合、減速側に設定された走行経路が加速側に設定された走行経路よりも優先的に選択されるのが望ましい。これは、減速側に設定された走行経路では、加速側に設定された走行経路と比較して、車速が上昇しないので、車両１に生じる危険度が低いからである。
しかしながら、比較例では、加速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合と減速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合の両方とも経路コストを同じ値（第２所定値Ｃｏ１）に設定しているので、加速度又は減速度が第１閾値Ｔｈ１以上となる複数の走行経路候補ＲＣから、減速側に設定された走行経路を加速側に設定された走行経路よりも優先的に選択することはできない。
一方で、第１実施例では、加速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合と減速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合とで経路コストを異なる値に設定している。具体的には、加速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合に適用する経路コストを、減速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合に適用する経路コストよりも高くしている（第３所定値Ｃｏ２＞第２所定値Ｃｏ１）。このような第１実施例によれば、加速度又は減速度が第１閾値Ｔｈ１以上となる複数の走行経路候補ＲＣにおいて、加速側に設定された走行経路の経路コストが減速側に設定された走行経路の経路コストよりも高くなる傾向にある、換言すると減速側に設定された走行経路の経路コストが加速側に設定された走行経路の経路コストよりも低くなる傾向にある。その結果、加速度又は減速度が比較的大きい複数の走行経路候補ＲＣから、減速側に設定された走行経路を加速側に設定された走行経路よりも優先的に選択できるようになる。
（第２実施例）
次に、図４は、本発明の実施形態の第２実施例による経路コストを規定するマップである。図４も、加速度及び減速度を横軸に示し、経路コストを縦軸に示している。また、実線で示すグラフＧ３は、第２実施例において適用する経路コストのマップを示し、破線で示すグラフＧ２は、図３と同様の比較例において適用する経路コストの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、走行経路候補ＲＣ上の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において発生することとなる加速度及び減速度に応じた経路コストを決定する。
第２実施例では、グラフＧ３に示すように、減速側においては、第１実施例及び比較例と同様に、減速度が第１閾値Ｔｈ１未満である場合には、経路コストが０（第１所定値に対応する）に設定され、減速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合には、経路コストが第２所定値Ｃｏ１に設定される。
一方で、第２実施例では、加速側においては、第１実施例及び比較例と異なり、加速度が第１閾値Ｔｈ１よりも小さい第２閾値Ｔｈ２未満である場合には、経路コストが０に設定され、加速度が第２閾値Ｔｈ２以上である場合には、経路コストが第２所定値Ｃｏ１に設定される。つまり、第２実施例では、第１実施例のように経路コストの大きさを加速側と減速側とで異ならせる代わりに（第２実施例では経路コストとして第２所定値Ｃｏ１のみを用いる）、加減速度に応じて経路コストをステップ状に増加させるための閾値を加速側と減速側とで異ならせている、具体的には加速側のほうが減速側よりも閾値を小さくしている（第２閾値Ｔｈ２＜第１閾値Ｔｈ１）。
このように、第２実施例では、加速側において適用する第２閾値Ｔｈ２が減速側において適用する第１閾値Ｔｈ１よりも小さい。つまり、経路コストが０から第２所定値Ｃｏ１へとステップ状に増加される加減速度の値が、加速側のほうが減速側よりも小さい。そのため、加速側では減速側よりも小さい加減速度において経路コストが第２所定値Ｃｏ１に設定されることとなる。言い換えると、加速側では減速側よりも小さい加減速度から、経路コストが第２所定値Ｃｏ１に設定され始める。
したがって、第２実施例によれば、加速度又は減速度が比較的大きい走行経路を設定することとなる場合に、その候補となる複数の走行経路候補ＲＣにおいて、加速側に設定された走行経路の経路コストが減速側に設定された走行経路の経路コストよりも高くなる傾向にある、換言すると減速側に設定された走行経路の経路コストが加速側に設定された走行経路の経路コストよりも低くなる傾向にある。よって、第２実施例によっても、加速度又は減速度が比較的大きい複数の走行経路候補ＲＣから、減速側に設定された走行経路を加速側に設定された走行経路よりも優先的に選択できるようになる。
［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、速度に応じて規定される経路コストや、前後方向の加減速度に応じて規定される経路コストや、横方向の加減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、前後方向の加減速度に基づき経路コストを求める場合には、図３又は図４に示したマップを参照して経路コストを求める。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、所定のモデルや演算式などを用いて、車両１が当該サンプリング点ＳＰを通過するときに発生する前後方向の加減速度を求め、この加減速度に応じた経路コストを設定する。
具体的には、第１実施例を実施する場合には（図３参照）、ＥＣＵ１０は、加減速度が第１閾値Ｔｈ１未満である場合には、経路コストを０に設定し、減速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合には、経路コストを第２所定値Ｃｏ１に設定し、加速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合には、経路コストを第３所定値Ｃｏ２（＞第２所定値Ｃｏ１）に設定する。
他方で、第２実施例を実施する場合には（図４参照）、ＥＣＵ１０は、減速度が第１閾値Ｔｈ１未満である場合には、経路コストを０に設定し、減速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合には、経路コストを第２所定値Ｃｏ１に設定する一方で、加速度が第２閾値Ｔｈ２（＜第１閾値Ｔｈ１）未満である場合には、経路コストを０に設定し、加速度が第２閾値Ｔｈ２以上である場合には、経路コストを第２所定値Ｃｏ１に設定する。
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。
本実施形態の第１実施例では、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、加減速度が第１閾値Ｔｈ１未満である場合には、経路コストを０に設定し、減速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合には、経路コストを第２所定値Ｃｏ１に設定し、加速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合には、経路コストを第３所定値Ｃｏ２（＞第２所定値Ｃｏ１）に設定する。
このような本実施形態の第１実施例によれば、加速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合に適用する経路コストを、減速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合に適用する経路コストよりも高くするので、加速度又は減速度が比較的大きい走行経路を設定することとなる場合に、その候補となる複数の走行経路候補ＲＣにおいて、加速側に設定された走行経路の経路コストが減速側に設定された走行経路の経路コストよりも高くなる傾向にある。したがって、本実施形態の第１実施例によれば、加速度又は減速度が比較的大きい走行経路を設定することとなる場合に、減速側に設定された走行経路を加速側に設定された走行経路よりも優先的に選択することができる。よって、車両１の安全性がより確保された走行経路を適切に選択することができる。
他方で、本実施形態の第２実施例では、ＥＣＵ１０は、減速度が第１閾値Ｔｈ１未満である場合には、経路コストを０に設定し、減速度が第１閾値Ｔｈ１以上である場合には、経路コストを第２所定値Ｃｏ１に設定する一方で、加速度が第２閾値Ｔｈ２（＜第１閾値Ｔｈ１）未満である場合には、経路コストを０に設定し、加速度が第２閾値Ｔｈ２以上である場合には、経路コストを第２所定値Ｃｏ１に設定する。
このような本実施形態の第２実施例によれば、加速側では減速側よりも小さい加減速度において経路コストが第２所定値Ｃｏ１に設定されることになるので、加速度又は減速度が比較的大きい走行経路を設定することとなる場合に、その候補となる複数の走行経路候補ＲＣにおいて、加速側に設定された走行経路の経路コストが減速側に設定された走行経路の経路コストよりも高くなる傾向にある。したがって、本実施形態の第２実施例によっても、加速度又は減速度が比較的大きい走行経路を設定することとなる場合に、減速側に設定された走行経路を加速側に設定された走行経路よりも優先的に選択することができる。よって、車両１の安全性がより確保された走行経路を適切に選択することができる。
また、本実施形態では、車両１の運転者が許容可能な加減速度の大きさに基づき第１閾値Ｔｈ１を定めるので、この第１閾値Ｔｈ１以上となる加減速度が発生する走行経路に対して高い経路コストを付与して、そのような走行経路が設定されにくくして、加減速度により運転者に与える不快感を抑制することができる。
また、本実施形態では、第１所定値として０を適用するので、つまり加減速度が第１閾値Ｔｈ１未満となる走行経路に対して、加減速度に関する経路コストを実質的に付与しないようにするので、加減速度が第１閾値Ｔｈ１未満となる走行経路を優先的に設定することが可能となる。
［変形例］
上述した実施形態では、第１所定値として０を適用していたが、第１所定値として０を適用することに限定はされない。すなわち、第１所定値には、少なくとも第２所定値Ｃｏ１よりも低い値、特に第２所定値Ｃｏ１と比べるとかなり低い値を設定すればよく、第１所定値を０に設定することに限定はされない。
また、上述した実施形態においては、第１及び第２実施例の両方において第１閾値Ｔｈ１を用いていたが、第１及び第２実施例において第１閾値Ｔｈ１に適用する値を異ならせてもよい。加えて、第１及び第２実施例の両方において第２所定値Ｃｏ１を用いていたが、第１及び第２実施例において第２所定値Ｃｏ１に適用する値を異ならせてもよい。
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
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
Ｇn グリッド点
ＲＣ 経路候補
ＳＰ サンプリング点

Claims (7)

  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、
    前記走行経路候補を前記車両が走行したときに前後方向に発生する加速度又は減速度の大きさが第１閾値未満である場合には、前記経路コストを第１所定値に設定し、
    前記減速度の大きさが前記第１閾値以上である場合には、前記経路コストを前記第１所定値よりも大きな第２所定値に設定する一方で、前記加速度の大きさが前記第１閾値以上である場合には、前記経路コストを前記第２所定値よりも大きな第３所定値に設定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. 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、
    前記走行経路候補を前記車両が走行したときに前後方向に発生する減速度の大きさが第１閾値未満である場合には、前記経路コストを第１所定値に設定し、前記減速度の大きさが前記第１閾値以上である場合には、前記経路コストを前記第１所定値よりも大きな第２所定値に設定する一方で、
    前記走行経路候補を前記車両が走行したときに前後方向に発生する加速度の大きさが前記第１閾値よりも小さな第２閾値未満である場合には、前記経路コストを前記第１所定値に設定し、前記加速度の大きさが前記第２閾値以上である場合には、前記経路コストを前記第２所定値に設定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。
  3. 前記第１閾値は、前記車両の運転者が許容可能な加減速度の大きさに基づき定められる、請求項１又は２に記載の車両運転支援システム。
  4. 前記第１所定値は０である、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. 前記制御装置は、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、前記加速度又は前記減速度の大きさに基づき前記経路コストを設定する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両運転支援システム。
  6. 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、
    前記走行経路候補を前記車両が走行したときに前後方向に発生する加速度又は減速度の大きさが第１閾値未満である場合には、前記経路コストを第１所定値に設定し、
    前記減速度の大きさが前記第１閾値以上である場合には、前記経路コストを前記第１所定値よりも大きな第２所定値に設定する一方で、前記加速度の大きさが前記第１閾値以上である場合には、前記経路コストを前記第２所定値よりも大きな第３所定値に設定する、
    ことを特徴とする車両運転支援方法。
  7. 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、
    前記走行経路候補を前記車両が走行したときに前後方向に発生する減速度の大きさが第１閾値未満である場合には、前記経路コストを第１所定値に設定し、前記減速度の大きさが前記第１閾値以上である場合には、前記経路コストを前記第１所定値よりも大きな第２所定値に設定する一方で、
    前記走行経路候補を前記車両が走行したときに前後方向に発生する加速度の大きさが前記第１閾値よりも小さな第２閾値未満である場合には、前記経路コストを前記第１所定値に設定し、前記加速度の大きさが前記第２閾値以上である場合には、前記経路コストを前記第２所定値に設定する、
    ことを特徴とする車両運転支援方法。
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