JP5981332B2 - 走行経路生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動操舵制御を行うことにより車両を走行させるための走行経路を生成する走行経路生成装置に関する。

従来、自動操舵制御を行うことによって車両を走行させるために、自車両の前方を走行する先行車に追従するように、自車両の走行経路を生成する走行経路生成装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−７８３３３号公報

しかしながら、上記従来装置では、何らかの原因で先行車を見失うような状況、例えば、自車両と先行車との間に他の車両が割り込んでくるような状況では、割り込んできた車両によって先行車の走行軌跡の取得が遮られるため、適切に走行経路を生成することができない虞があった。

本発明は、こうした問題にかんがみなされたものであり、自車両の周囲の状況に拠らず、自車両の自動操舵制御で使用する走行経路を適切に生成可能な走行経路生成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた本発明の走行経路生成装置は、請求項１に記載のように、軌跡検出手段が自車両の前方を走行する車両のそれぞれについて該車両の軌跡を検出し、選択手段が軌跡検出手段にて検出された軌跡のいずれかを選択する。また、予定走行経路生成手段が、自車両の自動操舵で使用する経路である予定走行経路を、選択手段にて選択された軌跡である選択軌跡を使用して生成する。

また、選択手段は、選択軌跡設定手段と候補軌跡選択手段と選択軌跡切替手段とを備える。選択軌跡設定手段は、軌跡検出手段にて、自車両の走行レーン上を走行する先行車両についての軌跡である先行車両軌跡が検出されているときに、該先行車両軌跡を選択軌跡として設定する。

ここで、候補軌跡選択手段が、先行車両以外の車両についての軌跡である前方車両軌跡の一つを候補軌跡として選択すると、選択軌跡切替手段が、予め定められた検出期間以上、先行車両軌跡の検出が途切れたときに、選択軌跡を先行車両軌跡から候補軌跡に切り替える。

これにより、本発明の走行経路生成装置では、追従していた先行車両軌跡の検出が何らかの要因により途切れた場合であっても、先行車両軌跡の代わりに候補軌跡を使用して適切に予定走行経路が生成される。従って、自車両の周囲の状況によらず、安定した自動操舵制御を実行することができる。

第１実施形態の走行経路生成装置のブロック図である。 車載カメラの検出範囲を示す説明図である。 （ａ）は自車両軌跡の生成を説明する説明図であり、（ｂ）は前方車両軌跡の生成を説明する説明図である。 （ａ）は予定走行経路の生成に用いる参照点を説明する説明図であり、（ｂ）は設定された参照点を用いて曲線近似により生成された予定走行経路を示す説明図である。 選択処理を示すフローチャートである。 第２実施形態の走行経路生成装置のブロック図である。 選択処理を示すフローチャートである。 予測候補経路を用いて生成された予定走行経路を示す説明図である。 第３実施形態の走行経路生成装置のブロック図である。 予測先行車両軌跡に漸近する予測候補車両軌跡を示す説明図である。 選択処理を示すフローチャートである。 予測車両軌跡に交わる予測候補車両軌跡と切替ポイントとを示す説明図である。 他の実施形態（イ）における予定走行経路の生成を説明する説明図である。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
第１実施形態について説明する。

［構成］
本発明が適用された走行経路生成装置１は、自動車に搭載され、車載カメラ１０及び操舵制御装置２０のそれぞれと通信可能に接続されている。車載カメラ１０は、自車両の走行方向前方を撮像するカメラであり、撮像画像の画像データを走行経路生成装置１へ出力する。車載カメラ１０は、車室内に備えられたバックミラーの前方に取り付けられ、図２に示すように、車両前方の直進方向を中心とする所定角度範囲を検出エリアとする。

図１にもどり、走行経路生成装置１は、車載カメラ１０の検出結果に従い、自動操舵制御を用いて自車両を走行させる予定走行経路を生成して操舵制御装置２０へ出力する。操舵制御装置２０は、走行経路生成装置１から入力された予定走行経路を用いて操舵量を指示する操舵指令を生成し、該操舵指令に従って自車両のステアリングの自動操舵を実行する。

走行経路生成装置１は、入力された画像データに従って、自車両の周辺状況及び自車両の状態量を検出する検出部３０と、入力された検出部３０の検出結果に従って、先行車両軌跡及び候補車両軌跡を生成する軌跡生成部４０とを備える。更に、走行経路生成装置１は、入力された先行車両軌跡及び候補車両軌跡のうちいずれかを選択し、選択した軌跡を選択軌跡として出力する選択部５０と、選択部５０から入力された選択軌跡を用いて予定走行経路を生成する予定経路生成部６０とを備える。

検出部３０は、予め設定された検出サイクル（検出周期をＴ１とする）毎に、入力される画像データに従って、自車両の位置及び該自車両の前方を走行する車両それぞれの位置を周知の手法により検出する車両検出部３１と、自車両の走行状態を表す状態量を検出する状態量検出部３２とを備える。

ここで、車両検出部３１は、自車両の前方を走行する車両のうち、自車両の走行レーン上を走行する車両を先行車両として認定し、それ以外の車両を前方車両として認定する。そして、自車両、先行車両、及び前方車両のそれぞれについて、検出位置を表す位置情報を出力する。一方、状態量検出部３２は、少なくとも自車両の車速及びヨー角を自車両の状態量として検出し出力する。

軌跡生成部４０は、先行車両の軌跡を生成する先行車両軌跡生成部４１と、自車両の軌跡を生成する自車両軌跡生成部４２と、前方車の軌跡を生成する前方車両軌跡生成部４３と、を備える。車両の軌跡を生成する手法は周知であり、先行車両軌跡は前方車両軌跡と同様に生成されるため、以下では、自車両軌跡生成部４２及び前方車両軌跡生成部４３での軌跡の生成について説明する。

自車両軌跡生成部４２は、前回の検出サイクルまでに蓄積されている自車両の位置情報と、検出部３０から入力される現検出サイクルでの自車両の位置情報とを用いて、自車両軌跡を生成する。具体的には図３（ａ）に示すように、はじめに、現検出サイクルで検出された自車両の車速を用いて、前回から今回の検出サイクル迄の間（検出周期Ｔ１）に自車両が走行した走行距離Ｄを算出する。

次に、算出された走行距離Ｄ及び現検出サイクルで検出されたヨー角θを用い、式（１）、（２）に従って、現検出サイクルでの車両の進行方向をｘ軸、走行レーンの幅方向をｙ軸とする現ｘｙ座標系において、前回の検出サイクルからの自車両の検出位置の変化分を表すＸ、Ｙを算出する。算出した結果は図示しない記憶部に記憶される。

そして、この検出位置の変化分を表すＸ、Ｙを用いて、現サイクルでの検出位置を原点（０、０）として、現ｘｙ座標系における前回の検出サイクルでの自車両検出位置（Ｘ１、Ｙ１）を算出する。同様に、前々回以前の検出サイクルでの自車両の検出位置について、現ｘｙ座標系における自車両検出位置（Ｘ２、Ｙ２）・・・（Ｘｉ、Ｙｉ）（ｉは０及び正の整数）を算出する。そして、これらの各検出サイクルでの自車両検出位置の軌跡を自車両軌跡として生成する。

前方車両軌跡生成部４３は、検出部３０から出力される前方車両の位置情報と自車両軌跡生成部４２にて生成された自車両軌跡とを用いて、前方車両の走行軌跡を生成する。具体的には、図３（ｂ）に示すように、前方車両の現サイクルでの検出位置を、現ｘｙ座標系における前方車両検出差（Δｘ０、Δｙ０）として算出する。算出された前方車両検出差（Δｘ０、Δｙ０）は、図示しない記憶部に記憶される。つまり、記憶部には、各検出サイクルにおける、自車両の検出位置と前方車両の検出位置との差分が、前方車両検出差（Δｘｉ、Δｙｉ）（ｉは０及び正の整数）として記憶されている。

そこで、この前方車両検出差（Δｘｉ、Δｙｉ）と自車両検出位置（Ｘｉ、Ｙｉ）とを用いて、（３）、（４）式に従って、現ｘｙ座標系における前方車両の各検出サイクルでの検出位置（ｘｉ、ｙｉ）を算出する。そして、これらの検出位置の軌跡を前方車両軌跡として生成する。

選択部５０は、先行車両軌跡が検出されているときに、該先行車両軌跡を選択軌跡として設定し出力する選択軌跡設定部５１と、軌跡生成部４０から入力された前方車両軌跡のうち一つを選択し候補軌跡として出力する候補軌跡選択部５２と、予め定められた検出期間以上、先行車両軌跡の検出が途切れたときに、入力されている先行車両軌跡から候補軌跡に選択軌跡を切り替えて出力する切替部５３とを備える。

つまり、検出部３０にて先行車が検出されている間は、先行車両軌跡が選択軌跡として切替部５３を介して出力され、上述の検出期間以上、検出部３０にて先行車が検出されない場合は、候補軌跡が選択軌跡として切替部５３から出力される。

なお、候補軌跡選択部５２は、軌跡生成部４０（前方車両軌跡生成部４３）から複数の前方車両軌跡が入力される場合、これらの前方車両軌跡の中で、先行車両軌跡に対する一致度が最も高い軌跡を候補軌跡として選択し出力する。ここでいう一致度が最も高い軌跡とは、具体的には、先行車両軌跡に向かって近づく軌跡であって、走行レーンの幅方向において、現検出サイクルでの自車両の検出位置との距離が最も小さい軌跡をいう。

予定経路生成部６０は、選択部５０から出力される選択軌跡を用いて、予定走行経路を生成し出力する。予定走行経路の生成については種々の手法があるため、ここではその一例を説明する。具体的には、図４（ａ）に示すように、自車両の進行方向上に第１参照点を設定し、選択軌跡上であり且つ第１参照点より自車両から遠方に第２参照点を設定する。さらに、選択軌跡に対応する前方車両の位置（例えば、該前方車両の後方バンパーの中央部）に第３参照点を設定する。

そして、自車両の現在位置、及び第１参照点〜第３参照点を用いて、スプライン補間による曲線近似により、同図（ｂ）に示すような予定走行経路を生成する。
［処理］
本実施形態では、走行経路生成装置１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを中心に構成された周知のマイクロコンピュータからなり、予定走行経路を生成する処理を少なくとも実行する。ここで、検出部３０で実行される車両の位置及び状態量を検出する処理、軌跡生成部４０で実行される車両の軌跡を生成する処理、予定経路生成部６０で実行される予定走行経路を生成する処理は、周知の処理であるため、以下では、選択部５０で実行する選択処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。

本処理は、検出部３０の検出サイクルに対応した予め定められた周期毎に繰り返し起動する。本処理が起動すると、まず、ステップ（以下単に「Ｓ」と記す）１１０では、先行車両軌跡生成部４１にて生成された先行車両軌跡を取得する。続くＳ１２０では、先行車両軌跡が予め定められた所定期間（検出期間）、検出されているか否かを判断する。ここで先行車両軌跡が検出期間検出されている場合、Ｓ１３０に移行し、先行車両軌跡を選択軌跡として設定し、続くＳ１４０にて選択軌跡（先行車両軌跡）を出力して本処理を終了する。

一方、Ｓ１２０にて、検出期間、先行車両軌跡が検出されなかった場合、Ｓ１５０に移行し、前方車両軌跡生成部４３から前方車両軌跡を取得する。次に、Ｓ１６０では、Ｓ１５０で取得した前方車両軌跡の中から、先行車両軌跡に対する一致度が最も高い軌跡を選択軌跡として選択する。続くＳ１７０では、Ｓ１６０で選択した候補軌跡を選択軌跡として設定し、Ｓ１４０に移行する。Ｓ１４０では、選択軌跡（候補軌跡）を出力し本処理を終了する。

［効果］
以上説明したように本実施形態の走行経路生成装置１では、自車両が追従していた先行車両軌跡の検出が途切れた場合であっても、先行車両軌跡の代わりに、前方車両の軌跡の一つである候補軌跡を用いて予定走行経路が生成される。

ここで、先行車両が途切れる要因としては、何らかの原因で先行車を見失うような状況、例えば、自車両と先行車との間に他の車両が割り込んでくるような状況や悪天候等が考えられる。

走行経路生成装置１では、このような自車両の周囲の状況によらず、安定した自動操舵制御を実行することができる。
また、走行経路生成装置１では予定走行経路が曲線状に生成されるため、このような予定走行経路を用いて実行される自動操舵制御では、例えば乗員に不安感を与えるような急操舵を抑制することができる。

なお、検出部３０及び軌跡生成部４０が特許請求の範囲における「軌跡検出手段」に相当し、選択部５０が特許請求の範囲における「選択手段」に相当し、予定経路生成部６０が特許請求の範囲における「予定走行経路生成手段」に相当する。また、選択軌跡設定部５１が特許請求の範囲における「先行車両軌跡選択手段」に相当し、候補軌跡選択部５２が特許請求の範囲における「候補軌跡選択手段」に相当し、切替部５３が特許請求の範囲における「選択軌跡切替手段」に相当する。

［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。
［構成］
装置構成は、選択部５０の構成の一部及び選択処理の一部が、第１実施形態のものとは異なっているため、その異なる部分を中心に説明する。

本実施形態の走行経路生成装置２は、図６に示すように、選択部５０に候補軌跡予測部５４が追加されている。候補軌跡予測部５４は、候補軌跡選択部５２から入力された候補軌跡について、予め設定された予測期間に亘る予測軌跡を生成し、更に該予測軌跡及び候補軌跡から予測候補軌跡を生成して出力する。切替部５３には、図１に示す候補軌跡に代えて予測候補軌跡が入力され、切替部５３は、先行車両軌跡の検出が途切れたときに、先行車両軌跡に代えて予測候補軌跡を出力する。

また、図７に示すように、本実施形態の選択処理では、図４に示した処理と比較してＳ１６５が追加され、Ｓ１７０がＳ１７１に置換されている。即ち、Ｓ１６０の処理を実行した後、Ｓ１６５では予測候補軌跡を生成し、続くＳ１７１では、Ｓ１７０での候補軌跡の出力に代えて、予測候補軌跡を出力するように構成される点が異なる。

［効果］
以上説明したように本実施形態の走行経路生成装置２では、追従していた先行車両軌跡の検出が何らかの要因により途切れた場合、先行車両軌跡の代わりに予測候補軌跡を用いて予定走行経路が生成される。

つまり、図８に示す様に、現検出サイクルでの前方車両の検出位置を目標として予定走行経路が生成されるのではなく、予測候補軌跡を生成することによって、現検出サイクルでの前方車両の検出位置よりさらに前方を目標として予定走行経路が生成される。このため、急操舵をより抑制することができ、安定した自動操舵制御を実行することができる。

［第３実施形態］
第３実施形態について説明する。
［構成］
装置構成は、選択部５０の構成の一部、及び予定走行経路生成処理の一部が、第２実施形態のものとは異なっているため、その異なる部分を中心に説明する。

本実施形態の走行経路生成装置３は、図９に示すように、選択部５０に先行車両軌跡予測部５５、切替禁止部５６が追加されている。先行車両軌跡予測部５５は、選択軌跡設定部５１から入力された先行車両軌跡について、予め設定された予測期間に亘る予測軌跡を生成し、更に該予測軌跡及び先行車両軌跡から予測先行車両軌跡を生成して出力する。

切替禁止部５６は、先行車両軌跡生成部４１から入力された予測先行車両軌跡と候補軌跡予測部５４から入力された予測候補軌跡とに基づいて、予測先行車両軌跡に予測候補軌跡が漸近する場合にセットされる禁止フラグを出力する。つまり、予測先行車両軌跡に向かって予測候補軌跡が近づいており、これらの軌跡が交わると予測される場合に、禁止フラグが出力される。なお、ここでいう「交わる」とは、図１０に示すように、走行レーンの幅方向において予測先行車両軌跡を中心とした予め設定された所定幅ｄの規定範囲内に、予測候補軌跡が存在すると予測される場合をいう。

切替部５３には、図６に示す先行車両軌跡、候補予測軌跡に加えて、先行車両軌跡予測部５５から予測先行車両軌跡が入力される。切替部５３は、先行車両軌跡の検出が途切れたとき、禁止フラグがセットされていない場合には先行車両軌跡に代えて予測候補軌跡を出力し、禁止フラグがセットされている場合には先行車両軌跡に代えて予測先行車両軌跡を出力する。

また、図１１に示すように、本実施形態の選択処理では、図７に示した処理と比較してＳ１６６〜Ｓ１６８が追加されている。即ち、Ｓ１６５の処理を実行した後、Ｓ１６６では予測先行車両軌跡を生成し、続くＳ１６７では禁止フラグがセットされているか否かを判断する。ここで、禁止フラグがセットされていない場合、Ｓ１７１に移行し、予測候補軌跡を選択軌跡に設定し、Ｓ１４０に移行する。一方、Ｓ１６７にて禁止フラグがセットされている場合、Ｓ１６８に移行し、予測先行車両軌跡を選択軌跡に設定し、Ｓ１４０に移行する。続くＳ１４０では、設定された選択軌跡を出力し、本処理を終了する。

［効果］
以上説明したように本実施形態の走行経路生成装置３では、追従していた先行車両軌跡の検出が何らかの要因により途切れた場合であっても、追従していた先行車両軌跡に候補軌跡が漸近すると予測される場合には、もとの先行車両軌跡の予測経路に追従するように予定走行経路が生成される。これにより、不要な操舵が抑制され、結果として安定した自動操舵制御を実行することができる。

また、走行経路生成装置３では、候補軌跡に対応する前方車両（以下、候補車両という）が規定範囲内に到達したときに、または、予測先行車軌跡に予測候補経路が重なるときに、該候補車両を先行車に切り替えるようにしてもよい（図１０、図１２の切替ポイント参照）。これにより、自車両のすぐ前を走行する車両に確実に追従することができる。

なお、本実施形態の切替禁止部５６が、特許請求の範囲における「切替禁止手段」に相当する。
［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲にて様々な態様で実施することが可能である。

（イ）上記実施形態では、追従していた先行車両軌跡の検出が途切れた場合、代わりに前方車両軌跡のうちの一つである候補軌跡を用いて予定走行経路を生成していた。これに対し、図１３に示すように、現検出サイクルにおいて、自車両の最も近くに検出された前方車両を対象車両と認定し、該対象車両の検出位置（具体的には、該前方車両の後部バンパーの中央部等）と自車両の検出位置とを直接結んだ経路を用いて、予定走行経路を生成してもよい。

これによると、最新の軌跡である現検出サイクルでの検出位置のみを用いるため、前回の検出サイクルまで検出位置を用いて候補軌跡を生成する処理を省略することができる。なお、対象車両の認定は上記に限るものではなく、例えば、走行レーンの幅方向に自車両から所定距離離れた位置を走行レーンに沿って走行している前方車両のうち、自車両から最も近い車両を対象車両としてもよい。

（ロ）上記実施形態では、車載カメラ１０による画像データを用いて、自車両、先行車両及び前方車両の軌跡を生成していた。これに対し、例えば、ミリ波レーダ装置やレーザレーダ装置を用いてこれらの軌跡を生成するように構成してもよい。また、ナビゲーション装置を用いて、ＧＰＳ情報により自車両の位置及び地図情報を取得し、各車両の軌跡を生成するように構成してもよい。ナビゲーション装置を用いる場合、地図情報を用いて自車両の現在位置から先の道路形状を認識できるため、先行車両軌跡予測部５５にて生成する予測先行車両軌跡の予測精度を向上させることができる。

（ハ）上記第３実施形態では、追従していた先行車両軌跡の検出が途切れたとき、予測先行車両軌跡を生成し、該予測先行車軌跡に予測候補軌跡が漸近する場合には、予測先行車両軌跡を用いて予定走行経路を生成していた。これに対し、先行車両軌跡の検出が途切れたとき、検出された候補軌跡が自車両の前方に急に割り込むような軌跡であった場合は、予測先行車軌跡を生成せず、記憶部に記憶されている先行車両軌跡を用いて、予定走行経路を生成してもよい。

（ニ）上記実施形態では、スプライン補間による曲線近似により予定走行経路を生成したが、例えば、自車両の検出位置と候補車両軌跡の一番新しい軌跡（すなわち、候補車両軌跡を走行する前方車両の現検出サイクルでの検出位置）とを直接結んで予定走行経路を生成しても良い。

（ホ）上記実施形態で例示した走行経路生成装置１〜４の構成要素は、ハードウェアで実現してもよく、ソフトウェアで実現してもよく、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで実現してもよい。例えば、前述した処理（プログラム）を実行するコンピュータ装置（例えばマイコン）により、走行経路生成装置１〜３の少なくとも一部を構成してもよい。また、これらの構成要素の機能は概念的なものであり、その一部又は全部を、機能的又は物理的に分散又は統合してもよい。

１・・・走行経路生成装置 １０・・・車載カメラ ２０・・・操舵制御装置 ３０・・・検出部 ４０・・・軌跡生成部 ５０・・・選択部 ６０・・・予定経路生成部

Claims (4)

1. 自車両の前方を走行する車両のそれぞれについて、該車両の軌跡を検出する軌跡検出手段（４０）と、
   前記軌跡検出手段にて検出された軌跡のいずれかを選択する選択手段（５０）と、
   自車両の自動操舵で使用する経路である予定走行経路を、前記選択手段にて選択された軌跡である選択軌跡を使用して生成する予定走行経路生成手段（６０）と、
   を備え、
   前記選択手段は、
   前記軌跡検出手段にて、自車両の走行レーン上を走行する先行車両についての軌跡である先行車両軌跡が検出されているときに、該先行車両軌跡を前記選択軌跡として選択する先行車両軌跡選択手段（５１）と、
   前記先行車両以外の車両についての軌跡である前方車両軌跡の一つを候補軌跡として選択する候補軌跡選択手段（５２）と、
   予め定められた検出期間以上、前記先行車両軌跡の検出が途切れたときに、前記選択軌跡を前記先行車両軌跡から前記候補軌跡に切り替える選択軌跡切替手段（５３）と、
   を備えることを特徴とする走行経路生成装置。
2. 前記予定走行経路生成手段は、前記選択軌跡が前記前方車両軌跡である場合、前記予定走行経路として、前記選択軌跡に漸近する曲線状の経路を生成することを特徴とする請求項１に記載の走行経路生成装置。
3. 前記候補軌跡選択手段は、前記前方車両が複数存在する場合、該前方車両軌跡の中で、前記先行車両軌跡に対する一致度が最も高いものを前記候補軌跡とすることを特徴とする請求項１または２に記載の走行経路生成装置。
4. 前記選択手段は、前記候補軌跡が前記先行車両軌跡に漸近する形状を有する場合、前記選択軌跡切替手段による切替を禁止する切替禁止手段（５６）を備えること、を特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の走行経路生成装置。