JP5907141B2 - 車両の走行経路演算装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の回避対象を回避するための走行経路を演算する車両の走行経路演算装置に関する。

進路上に存在する障害物等を回避するための走行経路（回避経路）を演算する走行経路演算装置として、特許文献１に記載の装置が知られている。同文献に記載の装置では、自車両の進行方向に検知された２つの回避対象を回避するための走行経路の演算が次の手順で行われる。

まず、最初の回避対象である第１回避対象と自車両との位置関係、回避走行開始時の自車両の運動量（速度、減速Ｇ、ヨーレートなど）、および自車両の運動量変更能力から、第１回避対象との接触を回避可能な自車両の走行経路である第１回避経路が演算される。次に、演算された第１回避経路上において第１回避対象との距離が減少から増加に転じ始める地点が、第１回避対象の回避が完了した地点として求められる。さらに、その求められた回避完了地点と次の回避対象である第２回避対象との位置関係、回避完了地点における自車両の予測運動量、および自車両の運動量変更能力から、回避完了地点を起点として、第２回避対象を回避可能な自車両の走行経路である第２回避経路が演算される。そして、第１回避経路から第２回避経路に移る走行経路が２つの回避対象を回避するための走行経路として求められる。

国際公開第ＷＯ２０１３／０５１０８１号パンフレット

こうした従来の走行経路演算装置では、個々の回避対象のみを回避可能な走行経路をそれぞれ個別に演算して、２つの回避対象を回避するための走行経路が求められる。そのため、複数の回避対象を回避するための走行経路を比較的少ない演算負荷で求めることができる。しかしながら、第１回避経路と第１回避対象との位置関係によって第１回避経路から第２回避経路への分岐地点が一律に決定されてしまうため、走行経路の選択の幅が制限されてしまう。そしてその結果、適切な走行経路を見つけられないことがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、複数の回避対象を回避するための走行経路をより好適に演算することのできる車両の走行経路演算装置を提供することにある。

上記課題を解決する車両の走行経路演算装置は、第１回避領域および第２回避領域の２つの回避領域への進入を回避するための自車両の走行経路を演算する。この走行経路の演算は、第１回避領域への進入を回避可能な自車両の走行経路である第１回避経路の演算後に、その第１回避経路上から分岐されて、第１回避領域および第２回避領域の双方への進入を回避可能な自車両の走行経路である第２回避経路を演算することで行われる。そして、その第２回避経路の演算に際して、第１回避経路上の各地点における自車両の進行方向および車速、第２回避領域への予測進入地点における同第２回避領域の境界線の接線方向、並びに自車両の最大ヨーレート以下の一定のヨーレートに基づいて、第１回避経路上から第２回避経路への分岐の候補地点が決定される。

回避領域への進入が予測される予測走行経路上のある地点から車両の回避運動を開始した場合、回避領域への進入までに、予測進入地点における回避領域の境界線の接線方向に自車両の進行方向を変更できなければ、回避領域への進入は回避し得ないと考えられる。よって、第１回避経路上の一地点における自車両の進行方向と、予測進入地点における第２回避領域の境界線の接線方向とからは、その地点から回避運動を開始したときに、第２回避領域への進入を回避するために必要な自車両のヨー角の変更量を推定できる。一方、自車両のヨーレートやその地点での自車両の車速からは、自車両が第２回避領域に到達するまでになし得るヨー角の変更量を推定できる。よって、それらの値があれば、その地点から分岐されて第２回避領域への進入を回避し得る第２回避経路が存在するかどうかのおおよその見当をつけることができる。

そのため、上記構成では、予め分岐の候補地点を絞り込むことが可能となり、無駄な探索を省くことができる。しかも、第２回避経路が存在する可能性の低い地点を分岐の候補地点から除外しているだけであり、分岐の候補地点が過度に制限される訳ではないため、回避経路の選択の幅を十分持たせることができる。したがって、上記構成によれば、複数の回避対象を回避するための走行経路をより好適に演算することができる。

なお、分岐の候補地点は、例えば該当地点における自車両の進行方向と上記接線方向とがなす角度を上記一定のヨーレートで除算した値が、該当地点から第２回避領域までの自車両の到達時間以下となる第１回避経路上の地点に限定するようにしてもよい。また、第２回避領域の境界線が、第１回避経路の起点における自車両の進行方向と平行である場合には、該当地点における自車両の進行方向と第１回避経路の起点における自車両の進行方向とがなす角度を上記一定のヨーレートで除算した値が、該当地点から第２回避領域までの自車両の到達時間以下となる第１回避経路上の地点に限定するようにしてもよい。

ちなみに、第１回避経路の起点近傍の地点で第２回避経路の探索を行っても、第１回避領域への進入を回避し得ない経路しか見つからない可能性が高い。そのため、分岐の候補地点の限定範囲における第２回避領域に近い側から遠い側に分岐の候補地点を移しながら第２回避経路の探索を行うことで、より効率的な探索が可能となる。

また、上記到達時間は、例えば第１回避経路に沿って自車両が走行したときの該当地点から第２回避領域に到達するまでの時間として求めたり、該当地点からその地点での車速で自車両が直進走行したときの第２回避領域に到達するまでの時間として求めたりすることが可能である。

走行経路演算装置の一実施形態が適用される車両の運転支援システムの構成を模式的に示す図。 図１の運転支援システムが実施する運転支援処理のブロック図。 回避経路の計画時の自車両の走行状況を示す図。 同実施形態における回避領域の設定態様の一例を示す図。 同実施形態における第１回避経路の探索態様の一例を示す図。 同実施形態での第１回避経路の設定態様の一例を示す図。 同実施形態における２段目の回避運動の開始時の自車両の走行状況を示す図。 同実施形態で実行される回避経路計画処理の処理手順を示すフローチャート。 到達時間の別の演算態様を説明する図。 カーブ路における回避経路の設定態様を示す図。

以下、車両の走行経路演算装置の一実施形態を、図１〜図８を参照して詳細に説明する。
図１に、本実施形態の走行経路演算装置が適用される車両の運動制御システムの構成を示す。同図に示すように、この車両は、４つの車輪、すなわち操舵輪である左右２つの前輪１０と、左右２つの後輪１１とを有する。それら前輪１０および後輪１１にはそれぞれ、制動力を印加するブレーキ装置１２が設けられている。そして、車両には、各ブレーキ装置１２に供給される油圧（ブレーキ圧）を調整するブレーキ・アクチュエーター１３と、ブレーキ圧を検出するブレーキ圧センサー１４とが設けられている。

また、この車両は、電動パワー・ステアリング装置１５を有する。電動パワー・ステアリング装置１５には、前輪１０の操舵トルクを発生するモーター１６と、その操舵トルクを検出する操舵トルク・センサー１７とが設けられている。

さらに、この車両には、前輪１０の操舵角を検出する操舵角センサー１８、運転者のブレーキペダルの踏込量（ブレーキペダル・ストローク）を検出するブレーキペダル・ストローク・センサー１９、車両のヨーレートを検出するヨーレート・センサー２０、および車両に作用する加速度を検出する加速度センサー２１が設けられている。また、車両の前輪１０および後輪１１には、それらの回転速度、すなわち車輪速を検出する車輪速センサー２２がそれぞれ設けられている。

一方、車両には、外部認識のための装置として、ステレオ・カメラ２３とミリ波レーダー２４とが設けられている。ステレオ・カメラ２３は、車幅方向に間隔を置いて配置された２つのカメラにより、それら車両進行方向を撮像する。また、ミリ波レーダー２４は、車両の周囲にミリ波長の電波を出力するとともに、その反射波から車両周囲の物体を検知する。

こうした車両には、各ブレーキ装置１２による制動、電動パワー・ステアリング装置１５による操舵といった車両運動を統合的に制御する電子制御ユニット２５が設けられている。電子制御ユニット２５には、上述のブレーキ圧センサー１４、操舵トルク・センサー１７、ブレーキペダル・ストローク・センサー１９、ヨーレート・センサー２０、加速度センサー２１、および車輪速センサー２２の検出信号が入力される。また、電子制御ユニット２５には、ステレオ・カメラ２３の撮像データやミリ波レーダー２４の検知結果も入力される。そして、電子制御ユニット２５は、それら入力された情報に基づいてブレーキ・アクチュエーター１３や電動パワー・ステアリング装置１５を制御することで、車両運動の統合制御を実施する。さらに、電子制御ユニット２５には、車両の車室に設けられたブザー２６による警告音の発生や、同じく車室に設けられたディスプレイ装置２７による警告画像の表示による運転者への警告を必要に応じて実施する。

さて、こうした車両の運転制御システムは、車両運動制御の一環として、車両の進路上に位置する障害物の回避支援を行う。以下、こうした障害物の回避支援の詳細を説明する。

図２に、障害物の回避支援にかかる電子制御ユニット２５の処理の概要を示す。同図に示すように、障害物の回避支援は、車線認識処理Ｐ１、障害物認識処理Ｐ２、進路予測処理Ｐ３、警告判定処理Ｐ４、自動回避判定処理Ｐ５、回避経路計画処理Ｐ６、および回避運動実行処理Ｐ７を通じて行われる。

車線認識処理Ｐ１では、ステレオ・カメラ２３の２つのカメラの撮像データから、道路の白線、黄色線、側溝、路肩ブロックなどを抽出するとともに、視差による両カメラの撮像画像のずれを利用して、自車両に対する車線両側の境界線の相対位置が演算される。

障害物認識処理Ｐ２では、ステレオ・カメラ２３の撮像データやミリ波レーダー２４の検知結果から、車両進路方向の障害物の有無の確認、および自車両に対するその障害物の相対位置が演算される。

進路予測処理Ｐ３では、ヨーレート・センサー２０、加速度センサー２１、車輪速センサー２２などの検出結果から把握される自車両の現在の運動量と、操舵角センサー１８やブレーキペダル・ストローク・センサー１９などの検出結果から予測される自車両の将来の運動量変化とに基づいて、自車両の将来の予測走行経路が演算される。

警告判定処理Ｐ４では、障害物認識処理Ｐ２で求められた障害物の位置情報と、進路予測処理Ｐ３で演算された自車両の予測走行経路とに基づいて、警告の要否が判定される。具体的には、自車両の予測走行経路上に障害物が存在し、かつ障害物と自車両との距離、あるいは障害物までの自車両の予測到達時間が既定の判定値Ｄ１以下となったときに、警告の実施が必要と判定される。そして、警告が必要と判定された場合には、ブザー２６による警告音の発生やディスプレイ装置２７による警告画像の表示による、運転者への警告が実施される。

自動回避判定処理Ｐ５では、障害物認識処理Ｐ２で求められた障害物の位置情報と、進路予測処理Ｐ３で演算された自車両の予測走行経路とに基づいて、自動回避走行の実施の要否が判定される。具体的には、自車両の予測走行経路上に存在する障害物と自車両との距離、あるいはその障害物への自車両の予測到達時間が、上記警告の要否判定に用いる判定値Ｄ１よりも小さい値に設定された判定値Ｄ２以下となったときに、自動回避走行の実施が必要と判定される。なお、本実施形態では、自動回避走行は、高速道路における直線車線の直進走行中にのみ実施され、それ以外の場合には、自動的に、自動回避走行は実施不要と判定される。

回避経路計画処理Ｐ６では、自動回避判定処理Ｐ５において自動回避走行の実施が必要と判定されたときに、障害物を回避するための自車両の走行経路（回避経路）の計画が行われる。そして、回避運動実行処理Ｐ７では、その回避経路の計画に従って、ブレーキ・アクチュエーター１３や電動パワー・ステアリング装置１５の制御による自車両の自動回避走行が実行される。

なお、本実施形態での自動回避走行は、ヨー運動と減速運動とを組み合わせた回避運動を、必要な回数繰り返すことで行われる。個々の回避運動は、その実行中のヨーレートおよび減速Ｇをそれぞれ一定に保った状態で行なわれる。

続いて、回避経路計画処理Ｐ６の詳細を説明する。ここでは、下記状況に自車両が置かれた場合を例に、回避経路計画処理Ｐ６の実施態様の説明を行う。
図３に、自動回避走行のための回避経路の計画を行うときの自車両Ｃの走行状況を示す。このときの自車両Ｃは、車線に沿って、すなわち車線両側の白線Ｌに平行に走行しており、その予測走行経路Ｒ０も、車線と平行となっている。そして、自車両Ｃの予測走行経路Ｒ０上に障害物Ｂが位置している。

ここで、同図に示される経路Ｒ１のように回避経路を計画した場合、障害物Ｂは回避できても、その後に自車両Ｃは車線を外れてしまう。そのため、車線からの逸脱を避けるためには、障害物Ｂの回避後、逆向きの操舵を行って車両の進行方向を車線方向に戻さなければならず、同図の経路Ｒ２のように回避経路を設定する必要がある。

そこで、本実施形態では、以下のように回避経路の計画を行うことで、障害物Ｂとの接触と車線からの逸脱を回避可能な回避経路を求めている。
回避経路の計画に際して、電子制御ユニット２５はまず、自車両Ｃの進入を回避すべき領域の設定を行う。

図４に、そうした回避領域の設定態様の一例を示す。回避領域の設定は、同図に示されるような自車両Ｃの現在位置Ｎを原点とし、現在の自車両Ｃの進行方向、幅方向をそれぞれｘ軸、ｙ軸とする２次元座標で行われる。そして、電子制御ユニット２５は、障害物認識処理Ｐ２で演算された障害物Ｂの相対位置に基づいて、この２次元座標上の障害物Ｂの位置に相当する領域を第１回避領域Ａ１に設定する。また、電子制御ユニット２５は、車線認識処理Ｐ１で演算された車線の相対位置に基づいて、この２次元座標上の車線外側の部分に相当する領域を第２回避領域Ａ２に設定する。ちなみに、本実施形態では、自車両Ｃが直線車線を直進走行していることが自動回避走行の前提条件であるため、第２回避領域Ａ２の境界線はこの２次元座標のｘ軸と平行となる。

続いて、電子制御ユニット２５は、第１回避領域Ａ１への進入を回避可能な自車両Ｃの走行経路である第１回避経路Ｒａ（図３に示す経路Ｒ１はその一例である）を探索する。このとき、そうした走行経路が複数存在する場合には、そのうちの一つが第１回避経路Ｒａとして選択される。このときの第１回避経路Ｒａの選択アルゴリズムとしては、任意のアルゴリズムを採用可能であり、例えば特許文献１に記載のアルゴリズムを採用するができる。なお、回避経路の計画などの回避運動の準備には、一定の時間が必要なため、第１回避経路Ｒａの起点は、その準備に必要な時間が経過した時点の自車両Ｃの予測位置とされる。

図５に、そうした第１回避経路Ｒａの探索態様の一例を示す。そこで、電子制御ユニット２５は、ヨーレートおよび減速Ｇを変えて最初の回避運動を行ったときの自車両Ｃの予測走行経路Ｓ１〜Ｓ６をそれぞれ演算する。そして電子制御ユニット２５は、それらの予測走行経路Ｓ１〜Ｓ６のうち、第１回避領域Ａ１に進入する予測走行経路Ｓ１〜Ｓ４を候補から除外し、残りの予測走行経路Ｓ５，Ｓ６の中から第１回避経路Ｒａを選ぶ。

なお、このときの電子制御ユニット２５は、現在の自車両Ｃの位置座標および車速、回避運動のヨーレートおよび減速Ｇに基づいて、回避運動の開始後における下記の各値を一定の時間間隔で演算することで、予測走行経路を求めている。すなわち、上記２次元座標における自車両Ｃの位置座標（ｘ，ｙ）、車速Ｖｅｌ、車速のｘ軸方向成分Ｖｘ、車速のｙ軸方向成分Ｖｙ、および上記２次元座標のｘ軸を基準「０」とした自車両Ｃの進行方向の偏向角度Ａｄｅｆである。

次に、電子制御ユニット２５は、第１回避経路Ｒａの途中から分岐されて、第１回避領域Ａ１および第２回避領域Ａ２の双方への進入を回避可能な自車両Ｃの走行経路である第２回避経路Ｒｂ（図３に示す経路Ｒ２はその一例である）を探索する。

図６に示すように第１回避経路Ｒａが設定されている場合、第２回避経路Ｒｂは、第１回避経路Ｒａ上の座標（ｘ，ｙ）が演算された地点Ｎ０〜Ｎｎのいずれかから分岐されることになる。第１回避経路Ｒａにおける現在の自車両Ｃの位置近くの地点を分岐の候補位置として第２回避経路Ｒｂを探索しても、第１回避領域Ａ１への進入を回避できない経路しか見つからない可能性が高い。そのため、第１回避経路Ｒａにおける第２回避領域Ａ２の予測進入地点Ｎｎに近い地点から順に、分岐位置を設定して第２回避経路Ｒｂを探索した方が効率的と考えられる。よって、第２回避経路Ｒｂの探索は、第２回避領域Ａ２への予測進入地点Ｎｎに近い地点から順に、適切な回避経路が見つかるまで、分岐位置を一つ手前の地点に移しつつその探索を繰り返すことで行われることになる。

しかしながら、このような総当たり的なロジックで探索を行えば、場合によっては、第２回避経路Ｒｂが見つかるまでに膨大な演算が必要となることがある。そこで、本実施形態では、第１回避経路Ｒａから第２回避経路Ｒｂへの分岐の地点を予め絞り込むことで、演算量の増大を抑えている。

図７に示すように、自車両Ｃの２段目の回避運動が第１回避経路Ｒａ上の地点Ｎｘから行われるものとする。このときの自車両Ｃの第２回避領域Ａ２への進入を回避するには、自車両Ｃが第２回避領域Ａ２に到達するまでに、地点Ｎｘにおける自車両Ｃの偏向角度α分のヨー運動を行う必要がある。

ここで、自動回避走行におけるヨー運動のヨーレートの最大値を最大ヨーレートβとし、自車両Ｃが地点Ｎｘから第２回避領域Ａ２に達するまでの時間を到達時間Ｔとする。このときの自車両Ｃが第２回避領域Ａ２に達するまでに行い得るヨー角変更量の最大値は、最大ヨーレートβに到達時間Ｔを乗算した値となる。よって、地点Ｎｘにおける自車両Ｃの偏向角度αを最大ヨーレートβで除算した値が到達時間Ｔを超えるのであれば、その地点Ｎｘから２段目の回避運動を開始しても、第２回避領域Ａ２への進入を回避できる可能性は低いと言える。そこで、本実施形態では、偏向角度αを最大ヨーレートβで除算した値が到達時間Ｔ以下となる第１回避経路Ｒａ上の地点に分岐の位置を限定して第２回避経路Ｒｂの演算を行うことで、演算量の増大を抑えている。

ちなみに、上述したように本実施形態では、第１回避経路Ｒａにおける自車両Ｃの位置座標（ｘ，ｙ）を一定の時間間隔で演算している。そのため、第１回避経路Ｒａ上の各地点Ｎ０〜Ｎｎのうち、その地点が、第１回避経路Ｒａにおける第２回避領域Ａ２への進入位置から数えて何番目の地点であるかを数えることで、その地点における到達時間Ｔを概算することができる。すなわち、第１回避経路Ｒａ上の各地点Ｎ０〜Ｎｎの座標（ｘ，ｙ）等を演算する時間間隔を「ΔＴ」としたときの、第２回避領域Ａ２への予測進入地点Ｎｎから数えてｋ番目の地点Ｎ（ｎ−ｋ）からの到達時間Ｔは、上記時間間隔ΔＴに値ｋを乗算した値となるとの概算が可能である（Ｔ＝ｋ×ΔＴ）。

図８に、回避経路計画処理Ｐ６における電子制御ユニット２５の処理手順を示す。
回避経路計画処理Ｐ６が開始されると、まずステップＳ１００において、最初の回避運動により第１回避領域Ａ１への自車両Ｃの進入を回避可能な第１回避経路Ｒａの探索が行われる。続くステップＳ１０１では、第１回避経路Ｒａが存在するか否かが判定される。ここで、第１回避経路Ｒａが存在しなければ（Ｓ１０１：ＮＯ）、すなわち自動回避走行では、第１回避領域Ａ１への自車両Ｃの進入を回避できなければ、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。この場合には、例えば、ブレーキ装置１２の自動制御により第１回避領域Ａ１の手前で自車両Ｃを停止させることで、第１回避領域Ａ１への自車両Ｃの進入が回避される。

一方、第１回避経路Ｒａが存在する場合には（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、ステップＳ１０２に処理が進められる。そして、そのステップＳ１０２において、変数ｉの値が初期値「１」に設定される。

続くステップＳ１０３では、第１回避経路Ｒａ上の位置座標（ｘ，ｙ）が演算された各地点Ｎ０〜Ｎｎのうち、第１回避経路Ｒａの第２回避領域Ａ２への予測進入地点Ｎｎから数えてｉ番目の地点Ｎ（ｎ−ｉ）が第１回避経路Ｒａの起点（地点Ｎ０）であるか否かが判定される。ここで、地点Ｎ（ｎ−ｉ）が第１回避経路Ｒａの起点（地点Ｎ０）であれば（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了され、例えばブレーキ装置１２の自動制御での自車両Ｃの停止による第１回避領域Ａ１への進入回避が図られる。

一方、地点Ｎ（ｎ−ｉ）が第１回避経路Ｒａの起点（地点Ｎ０）でなければ（Ｓ１０３：ＮＯ）、ステップＳ１０４に処理が進められる。そして、そのステップＳ１０４において、位置座標（ｘ，ｙ）を演算する時間間隔ΔＴにそのときの変数ｉの値を乗算することで、地点Ｎ（ｎ−ｉ）から第２回避領域Ａ２への自車両Ｃの到達時間Ｔが演算される。

続くステップＳ１０５では、地点Ｎ（ｎ−ｉ）における自車両Ｃの偏向角度αを最大ヨーレートβで除算した値が、ステップＳ１０４で演算した到達時間Ｔ以下であるか否かが判定される。ここで、そうした除算値（α／β）が到達時間Ｔを超えていれば（Ｓ１０５：ＮＯ）、ステップＳ１０９において、変数ｉの値に「１」が加算された後、ステップＳ１０３に処理が戻される。

一方、上記除算値（α／β）が到達時間Ｔ以下であれば（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、ステップＳ１０６に処理が進められる。そして、そのステップＳ１０６において、地点Ｎ（ｎ−ｉ）を第１回避経路Ｒａからの分岐地点として、２段目の回避運動により第１回避領域Ａ１および第２回避領域Ａ２の双方への自車両Ｃの進入を回避可能な第２回避経路Ｒｂの探索が行われる。

続くステップＳ１０７では、そうした第２回避経路Ｒｂが存在するか否かが判定される。そして、第２回避経路Ｒｂが存在しなければ（Ｓ１０６：ＮＯ）、ステップＳ１０９において、ｉの値に「１」が加算された後、ステップＳ１０３に処理が戻される。

一方、第２回避経路Ｒｂが存在する場合には（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、ステップＳ１０８に処理が進められる。そして、ステップＳ１０８において、探索された第１回避経路Ｒａから第２回避経路Ｒｂに至る経路が、自動回避走行の走行経路（回避経路）として設定された後、回避経路計画処理Ｐ６が終了される。

以上の本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）第２回避経路Ｒｂの探索に際しての第１回避経路Ｒａからの分岐地点の候補から、分岐地点として設定しても第２回避経路Ｒｂが存在する可能性が低い地点が予め除外されるため、演算負荷の増大が抑えられる。しかも、第２回避経路Ｒｂが存在する可能性の低い地点を分岐の候補地点から除外しているだけであり、分岐の候補地点が過度に制限される訳ではないため、回避経路の選択の幅を十分持たせることができる。したがって、複数の回避対象を回避するための走行経路をより好適に演算することができる。

（２）第１回避経路Ｒａの起点近傍の地点で第２回避経路Ｒｂの探索を行っても、第１回避領域Ａ１への進入を回避し得ない経路しか見つからない可能性が高い。その点、上記実施形態では、分岐の候補地点の限定範囲における第２回避領域Ａ２に近い側から遠い側に分岐の候補地点を移しながら第２回避経路Ｒｂの探索を行っており、第２回避経路Ｒｂの探索をより効率的に行うことができる。

（到達時間Ｔの他の演算方法）
上記実施形態では、第１回避経路Ｒａに沿って自車両Ｃが走行したときの、第１回避経路Ｒａ上の地点から第２回避領域Ａ２に到達するまでの時間として到達時間Ｔを求めていた。こうした到達時間Ｔは、例えば第１回避経路Ｒａ上の該当地点からその時点での車速で自車両Ｃが直進走行したときの第２回避領域Ａ２に到達するまでの時間としても求めることもできる。

図９に示すように、第１回避経路Ｒａ上の地点Ｎｘから自車両Ｃが一定の車速で走行するものとする。地点Ｎｘにおける座標（ｘ，ｙ）、車速Ｖｅｌ、車速のｘ軸方向成分Ｖｘ、車速のｙ軸方向成分Ｖｙは、第１回避経路Ｒａの演算時に求められている。よって、このときの地点Ｎｘから第２回避領域Ａ２までの自車両Ｃの到達時間Ｔは、ｙ軸方向における地点Ｎｘと第２回避領域Ａ２との距離Ｌｙを地点Ｎｘでの車速のｙ軸方向成分Ｖｙで除算することで容易に求められる。

（カーブ路における回避経路の計画）
上記実施形態では、直線車線における直進走行中に限定して、自動回避走行を行う場合を説明した。この場合には、回避経路の計画時における自車両Ｃの進行方向と、第２回避領域Ａ２の境界線である車線の縁（白線）とが平行となる。そのため、第１回避経路Ｒａ上の地点Ｎｘにおいて、第２回避領域Ａ２への進入までにその進入を回避するために変更が必要な自車両Ｃのヨー角が、ｙ軸を基準「０」とした地点Ｎｘにおける自車両Ｃの進行方向の偏向角度Ａｄｅｆと等しくなる。しかしながら、直線と見なせないほどの曲率を有したカーブ路においては、上記変更の必要なヨー角が上記偏向角度Ａｄｅｆと等しくならない。

図１０に示すように、カーブ路において第１回避経路Ｒａを設定した場合、第２回避領域Ａ２の境界線Ｌ２は、ｘ軸と平行な直線ではなく、同図に示されるような曲線となる。こうした場合、第２回避領域Ａ２への進入を回避するには、自車両Ｃが第２回避領域Ａ２に到達するまでに、自車両Ｃの進行方向を少なくとも、予測進入地点Ｎｎにおける第２回避領域Ａ２の境界線の接線方向まで変更する必要がある。

例えば、第１回避経路Ｒａ上の地点Ｎｘから２段目の回避運動を開始して第２回避領域Ａ２への進入を回避するには、第２回避領域Ａ２に到達するまでに、少なくとも、予測進入地点Ｎｎにおける第２回避領域Ａ２の境界線の接線方向と地点Ｎｘにおける自車両Ｃの進行方向とがなす角度γ分のヨー角変更が必要となる。よって、その角度γを最大ヨーレートβで除算した値が、地点Ｎｘから第２回避領域Ａ２への到達時間Ｔよりも大きい場合には、その地点Ｎｘを分岐地点として探索を行っても、第２回避経路Ｒｂは見つかる可能性は低いと言える。したがって、こうした場合には、上記角度γを最大ヨーレートβで除算した値が到達時間Ｔ以下となる第１回避経路Ｒａ上の地点に分岐の位置を限定して第２回避経路Ｒｂの演算を行うようにすれば良い。

さらに、上記実施形態は、次のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、２つの回避対象（障害物Ｂ、白線Ｌ）に対する回避経路を演算していたが、３つ以上の回避対象に対する回避経路の演算も同様に行うことができる。そうした場合、回避対象のそれぞれに回避領域を設定する。そして、第２回避経路の探索後、その第２回避経路の探索と同様に、第２回避経路上の地点から分岐する第３回避経路を探索し、その第３回避経路上の地点から分岐する第４回避経路を探索する、といったことを繰り返すことで、各回避対象を回避可能な回避経路を演算することができる。

・上記実施形態では、ステレオ・カメラ２３およびミリ波レーダー２４を用いて回避対象の位置を認識していたが、それ以外の方法でそれらの検知を行うようにしてもよい。例えば、道路に設けられたビーコンやＧＰＳ信号から回避対象の位置を認識することもできる。

・上記実施形態では、現在の自車両Ｃの位置を基準とした相対的な位置座標を用いて回避対象の位置を確認していたが、例えばＧＰＳ信号から自車両Ｃの絶対的な位置座標を確認するとともに、その絶対的な位置座標を用いて回避対象の位置を確認するようにしてもよい。

・上記実施形態では、経路上の各地点におけるの自車両Ｃの位置座標（ｘ，ｙ）、車速Ｖｅｌ、車速のｘ軸方向成分Ｖｘ、車速のｙ軸方向成分Ｖｙ、および偏向角度Ａｄｅｆを一定の時間間隔で求めることで回避経路を演算していた。それらの値に、回避経路の計画に特に必要でないものがあれば、そうした値については求めることなく回避経路の演算を行うようにしてもよい。また、必要な値があれば、回避経路上の地点毎にその値も追加して求めるようにしてもよい。

・上記実施形態では、「α／β≦Ｔ」または「γ／β≦Ｔ」となる第１回避経路上の地点に、第２回避経路への分岐の候補地点を限定していた。そして、上記「β」として、自動回避走行時の自車両Ｃのヨー運動におけるヨーレートの最大値を用いていた。もっとも、適切な第２回避経路が存在する可能性がより高い範囲に分岐の候補地点を限定したい場合などには、上記「β」の値として、上記ヨーレートの最大値よりも若干小さい値を設定するようにしても良い。すなわち、上記「β」の値は、自車両Ｃの最大ヨーレート以下の一定のヨーレートであれば良い。

・上記実施形態では、ヨーレート及び減速Ｇを固定した回避運動の繰り返しにより自動回避走行を行うようにしていたが、ヨーレートの代りに横Ｇを固定して各回避運動を行うようにしたり、減速Ｇの代りに加速度を固定して各回避運動を行うようにしたりしてもよい。なお、回避経路の演算は複雑になるが、ヨーレート、横Ｇ、減速Ｇ、加速度を連続的に変化させながら各回避運動を行うようにすることもできる。

・上記実施形態では、自車両Ｃを車線内に維持しつつ、障害物Ｂを回避する場合の回避経路の演算について説明したが、２つの障害物を回避する場合にも同様の回避経路の演算方法を用いることができる。こうした場合には、２つ目の障害物が位置する領域を第２回避領域Ａ２に設定して回避経路の演算を行うことになる。

・上記実施形態では、演算した回避経路を用いて自動回避走行を行うようにしていたが、回避経路の演算結果を他の用途に用いるようにしてもよい。例えば、回避経路の演算結果に基づいて、回避対象を回避するための操作を、視覚的、聴覚的方法で運転者に指示するようにすることもできる。

１０…前輪、１１…後輪、１２…ブレーキ装置、１３…ブレーキ・アクチュエーター、１４…ブレーキ圧センサー、１５…電動パワー・ステアリング装置、１６…モーター、１７…操舵トルク・センサー、１８…操舵角センサー、１９…ブレーキペダル・ストローク・センサー、２０…ヨーレート・センサー、２１…加速度センサー、２２…車輪速センサー、２３…ステレオ・カメラ、２４…ミリ波レーダー、２５…電子制御ユニット（走行経路演算装置）、２６…ブザー、２７…ディスプレイ装置。

Claims (5)

1. 第１回避領域および第２回避領域の２つの回避領域への進入を回避するための自車両の走行経路を演算する車両の走行経路演算装置において、
   前記第１回避領域への進入を回避可能な自車両の走行経路である第１回避経路の演算後に、その第１回避経路上の分岐の候補地点から分岐されて、前記第１回避領域および前記第２回避領域の双方への進入を回避可能な自車両の走行経路である第２回避経路を演算するに際して、
   該当地点における自車両の進行方向と自車両が第１回避経路に沿って走行したときの前記第２回避領域への予測進入地点における同第２回避領域の境界線の接線方向とがなす角度を自車両の最大ヨーレート以下の一定のヨーレートで除算した値が、自車両の車速に基づいて求められる、該当地点から前記第２回避領域までの自車両の到達時間以下となる前記第１回避経路上の地点に前記分岐の候補地点を限定する、
   車両の走行経路演算装置。
2. 第１回避領域および第２回避領域の２つの回避領域への進入を回避するための自車両の走行経路を演算する車両の走行経路演算装置において、
   前記第１回避領域への進入を回避可能な自車両の走行経路である第１回避経路の演算後に、その第１回避経路上の分岐の候補地点から分岐されて、前記第１回避領域および前記第２回避領域の双方への進入を回避可能な自車両の走行経路である第２回避経路を演算するに際して、
   自車両が第１回避経路に沿って走行したときの前記第２回避領域への予測進入地点における同第２回避領域の境界線が、前記第１回避経路の起点における自車両の進行方向と平行である場合、
   該当地点における自車両の進行方向と前記第１回避経路の起点における自車両の進行方向とがなす角度を自車両の最大ヨーレート以下の一定のヨーレートで除算した値が、自車両の車速に基づいて求められる、該当地点から前記第２回避領域までの自車両の到達時間以下となる前記第１回避経路上の地点に前記分岐の候補地点を限定する、
   車両の走行経路演算装置。
3. 前記分岐の候補地点の限定範囲における前記第２回避領域に近い側から遠い側に前記分岐の候補地点を移しながら前記第２回避経路の探索を行う、
   請求項１又は２に記載の車両の走行経路演算装置。
4. 前記到達時間は、前記第１回避経路に沿って自車両が走行したときの該当地点から前記第２回避領域に到達するまでの時間として求められる、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の走行経路演算装置。
5. 前記到達時間は、該当地点からその地点での車速で自車両が直進走行したときの前記第２回避領域に到達するまでの時間として求められる、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の走行経路演算装置。