JP6323473B2 - 走行制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、走行制御装置に関する。

特許文献１には、車両周辺の物体と接触しない走行軌跡を生成する装置が記載されている。この装置は、車両及び車両周辺の物体それぞれの位置を微小ステップ（例えば０．１〜０．５秒）で逐次動かし、微小ステップごとに車両と物体との干渉度を算出する。そして、この装置は、評価結果に基づいて車両の走行軌跡を決定する。

特許第４２１１７９４号公報

しかしながら、特許文献１記載の装置は、将来の干渉度を算出するために、車両及び物体それぞれの位置を微小ステップで逐次動かす必要がある。このため、特許文献１記載の装置は、車両周辺の物体と接触しない走行軌跡を導出するための演算量が膨大となるおそれがある。

本技術分野では、車両周辺の物体と接触しない走行軌跡を導出するための演算量を抑えることが望まれている。

本発明の一側面に係る走行制御装置は、車両が走行するレーンの車両前方のレーン境界線の位置を平面座標系で認識するレーン位置認識部と、レーンにおける車両の走行位置を平面座標系で認識する走行位置認識部と、車両の周辺に存在する物体の位置を平面座標系で認識する物体位置認識部と、平面座標系で認識されたレーン境界線及び物体を、レーンの中心線を第１座標軸とし第１座標軸に直交する軸を第２座標軸とするレーン座標系へ座標変換により投影する変換部と、レーン座標系におけるレーン境界線及び物体に基づいて、レーン座標系において車両が走行可能な走行可能領域を算出する領域算出部と、走行可能領域及び走行位置に基づいて、平面座標系における車両の走行軌跡を生成する走行軌跡生成部と、走行軌跡に基づいて車両の操舵制御を行う制御部と、を備える。

この走行制御装置では、変換部により、レーン境界線及び車両周辺の物体が、レーンの中心線を第１座標軸とし第１座標軸に直交する軸を第２座標軸とするレーン座標系に座標変換される。車両は、一般的に、レーンの中心線と無関係に運動するのではなく、レーンの中心線に対して相対的に運動する。この走行制御装置は、レーン境界線及び物体をレーン座標系へ投影することにより、レーンの中心線に対しての車両及び物体の相対運動のみを表現することができる。レーン座標系においては、車両及び物体の動きが変換前の二軸直交座標系と比べて単純化される。このため、この走行制御装置は、レーン座標系において車両と物体との接触の確認を簡易な数式で実現させることができる。よって、この走行制御装置は、車両及び物体それぞれの位置を微小ステップで逐次動かすことにより干渉判定を行う場合と比べて、車両が走行可能な走行可能領域を少ない演算量で算出することができる。このため、この走行制御装置は、車両周辺の物体と接触しない走行軌跡を導出するための演算量を抑えることができる。

走行制御装置は、車両の速度を検出する車両速度検出部と、物体の速度を検出する物体速度検出部と、レーン座標系における物体の位置及び速度、並びに、レーン座標系における車両の走行位置及び速度に基づいて、変換部により投影されたレーン座標系における物体の位置を、車両が物体に追いつく時刻のレーン座標系における物体の位置である経時位置に補正する位置補正部と、をさらに備え、領域算出部は、物体の経時位置に基づいて走行可能領域を算出してもよい。

このように構成した場合、レーン座標系における物体の位置が、車両が物体に追いつく時刻のレーン座標系における物体の位置（経時位置）へ補正される。このため、この走行制御装置は、変換前の座標系における移動物体を、レーン座標系においては車両が物体に追いつく時刻における静止物体として取り扱うことができる。よって、この走行制御装置は、物体が移動することで車両周辺の環境が時間経過とともに変化する場合であっても、物体を避けるべき位置を容易に判定することができる。

走行制御装置は、物体の経時位置に基づいて算出された走行可能領域が、第２座標軸方向の幅が幅閾値以下となる狭小領域を含むか否かを判定する狭小領域判定部をさらに備え、領域算出部は、狭小領域判定部により走行可能領域が狭小領域を含むと判定された場合には、物体を除外して走行可能領域を再度算出し、制御部は、除外された物体に追従する速度制御を行うこととしてもよい。

物体が静止物体として取り扱われる場合においては、物体が例えば車両前方に車線変更する他車両であるときであっても物体は静止物体として取り扱われる。よって、このような車線変更シーンにおいて座標変換されると、レーン座標系においては静止した他車両が車両の前方のレーンを塞ぐことになる。この場合、車両の走行可能領域は進行方向に向かって極端に狭くなるか途中で途絶えてしまうため、走行軌跡を生成することができない。この走行制御装置は、レーン座標系において物体が静止物体として取り扱われる場合において、レーン座標系において走行可能領が狭小領域を含む場合には、物体を静止物体として取り扱うのではなく、車両が追従すべき先行車両として取り扱う。そして、この走行制御装置は、先行車両とした物体を除外してレーン座標系において走行可能領域を再度算出するので、車両前方に車線変更した他車両などの物体が存在する場合であってもレーン座標系における走行可能領域を算出することができる。さらに、制御部により、除外された物体を追従対象とした速度制御が行われるため、この走行制御装置は、車両と物体との接触を確実に回避することができる。

走行制御装置において、位置補正部は、複数の物体それぞれの位置及び速度が検出された場合、レーン座標系における物体の位置を経時位置へ補正する処理を物体ごとに行い、狭小領域判定部は、複数の物体の経時位置に基づいて算出された走行可能領域が狭小領域を含むか否かを判定し、領域算出部は、狭小領域判定部により走行可能領域が狭小領域を含むと判定された場合には、狭小領域を形成する複数の物体のうち最も速度の速い物体を除外した残りの物体に基づいて走行可能領域を再度算出し、制御部は、除外された最も速度の速い物体に追従する速度制御を行うこととしてもよい。

レーン座標系において物体が静止物体として取り扱われる場合であって、物体が複数存在し、それらによって車両の前方のレーンが塞がれているときには、この走行制御装置は、最も速度の速い物体を先行車両として取り扱い、残りの他の物体の位置に基づいて走行可能領域を再度算出することができる。このような先行車両の選択により、この走行制御装置は、速度の遅い物体との接触を回避しながら速度の速い物体を先行車両として走行するという一般的な運転に近い走行が可能となる。

本発明の種々の側面によれば、車両周辺の物体と接触しない走行軌跡を導出するための演算量を抑えることができる。

第１実施形態に係る走行制御装置を備える車両の構成を説明するブロック図である。 平面座標系及びレーン座標系の一例を説明する図である。 平面座標系におけるレーン境界線の位置及び物体の位置の一例を説明する図である。 図３に基づいてレーン座標系へ変換されたレーン境界線、物体及び走行可能領域を説明する図である。 図３における走行可能領域を説明する図である。 図１の走行制御装置の走行制御処理を示すフローチャートである。 ＸＹ平面座標系で行われる接触判定を説明する図である。 第１実施形態に係る走行制御装置による接触判定を説明する図である。 第２実施形態に係る走行制御装置を備える車両の構成を説明するブロック図である。 平面座標系におけるレーン境界線及び物体の位置の一例を説明する図である。 図１０に基づいてレーン座標系へ変換された物体の経時位置への補正及び走行可能領域を説明する図である。 図１０における走行可能領域を説明する図である。 図９の走行制御装置の走行制御処理を示すフローチャートである。 レーン座標系における経時位置への補正の他の例を説明する図である。 第３実施形態に係る走行制御装置を備える車両の構成を説明するブロック図である。 レーン座標系において狭小領域を含む走行可能領域を説明する図である。 図１５の走行制御装置の走行制御処理を示すフローチャートである。 第４実施形態に係る走行制御装置を備える車両の構成を説明するブロック図である。 平面座標系におけるレーン境界線及び物体の位置の一例を説明する図である。 レーン座標系において狭小領域を含む走行可能領域を説明する図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、実施形態に係る走行制御装置１を備える車両２の構成を説明するブロック図である。図１に示されるように、走行制御装置１は、乗用車などの車両２に搭載される。走行制御装置１は、後述のとおり、目標となる走行軌跡を生成する。そして、走行制御装置１は、目標となる走行軌跡に基づいて車両２の走行制御を行う。第１実施形態において、走行制御とは操舵制御である。

まず、走行制御装置１の基本原理について説明する。走行制御装置１は、一般的な平面座標系で表現される物体の位置、レーンの境界線の位置などを、一般的な平面座標系とは異なる座標系（レーン座標系）に座標変換し、目標となる走行軌跡を生成する機能を有する。平面座標系とは、車両２又は車両２以外の所定地点を原点とし、互いに直交する二軸を有する座標系である。互いに直交する二軸は、車両２が走行する平面における位置を表現するための座標軸である。平面座標系は、車両２の進行方向をＹ軸、車両２の横方向をＸ軸とした、車両２に固定された座標系であってもよいし、ＸＹ軸が道路に固定された座標系であってもよい。レーン座標系とは、レーンの形状に関連付けられた座標系である。より具体的には、レーン座標系は、レーンの中心線を第１座標軸とし、第１座標軸に直交する軸を第２座標軸とする座標系である。

図２は、平面座標系及びレーン座標系の一例を説明する図である。図２には、平面座標系の一例として、ＸＹ軸を有する道路に固定された平面座標系が示されている。以下では、平面座標系をＸＹ平面座標系という。車両２は、レーン境界線１００とレーン境界線１０１により画定された道路を走行している。道路は、レーン境界線１０１とレーン境界線１０３とによって画定されたレーン１０４と、レーン境界線１００とレーン境界線１０３とによって画定されたレーン１０５とを有する。レーン境界線とは、レーンを画定する線である。車両２は、レーン１０４を走行する。レーン座標系は、車両２が走行するレーン１０４の中心点列に沿った方向を第１座標軸Ｘ’、第１座標軸Ｘ’に直交する軸を第２座標軸Ｙ’としている。走行制御装置１は、後述のとおり、レーン境界線１０１，１０３及び検出された物体をレーン座標系へ投影することにより、レーン１０４の中心線に対しての車両２及び物体の相対運動のみを表現する。レーン座標系においては、車両２及び物体の動きが変換前の二軸直交座標系と比べて単純化される。

車両２は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３、外部センサ３１、及び、操舵アクチュエータ４１を備える。ＥＣＵ３は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信回路を用いて通信するネットワークを介して、外部センサ３１及び操舵アクチュエータ４１に接続され、相互通信を行う。

外部センサ３１は、車両２の周辺の状況を検出する検出機器である。外部センサ３１は、カメラ、レーダー（Radar）及びライダー（LIDAR：LaserImagingDetectionand Ranging）を含む。

カメラは、車両２の外部状況を撮像する。カメラは、一例として車両２のフロントガラスの裏側に設けられる。カメラは、車両２の外部状況に関する撮像情報を、検出結果としてＥＣＵ３へ送信する。カメラの撮像情報には、レーン境界線１００〜１０３などの道路環境、及び物体の情報が含まれ得る。物体とは、壁や落下物などの道路上の静止物体、歩行者や他車両などの移動物体である。カメラは、単眼カメラであってもよく、ステレオカメラであってもよい。ステレオカメラは、両眼視差を再現するように配置された二つの撮像部を有する。ステレオカメラの撮像情報には、奥行き方向の情報も含まれている。

レーダーは、電波（例えばミリ波）を利用して、車両２の周辺の物体、及びレーン境界線１００〜１０３などの道路環境を検出する。レーダーは、電波を車両２の周辺に送信し、物体によって反射された電波を受信することで反射点（検出点）までの距離を計測し、物体及び道路環境を検出する。レーダーは、検出結果をＥＣＵ３へ送信する。

ライダーは、光を利用して、車両２の周辺の物体、及びレーン境界線１００〜１０３などの道路環境を検出する。ライダーは、光を車両２の周辺に送信し、物体によって反射された光を受信することで反射点（検出点）までの距離を計測し、物体及び道路環境を検出する。ライダーは、検出結果をＥＣＵ３へ送信する。

ＥＣＵ３は、走行制御装置１を構成するハードウェアであり、機能として、レーン位置認識部１１、走行位置認識部１２、物体位置認識部１３、変換部１４、第１領域算出部（領域算出部）１５、走行軌跡生成部１６及び制御部１７を備える。つまり、走行制御装置１は、レーン位置認識部１１、走行位置認識部１２、物体位置認識部１３、変換部１４、第１領域算出部１５、走行軌跡生成部１６及び制御部１７を備える。

レーン位置認識部１１は、車両２が走行するレーン１０４の車両前方のレーン境界線１０１，１０３の位置をＸＹ平面座標系で認識する。車両２の前方とは、車両２の進行方向である。位置の認識とは、座標位置を取得することである。なお、ＸＹ軸が道路に固定された座標系である場合には、当該座標系においてレーン境界線の位置を認識するために車両２の位置（緯度経度など）が必要になる。このような車両２の位置は、後述の通り、ＧＰＳ（Global Positioning System）などの公知の手法を用いて取得することができる。

レーン位置認識部１１は、外部センサ３１の検出結果に基づいて、レーン境界線１０１，１０３の位置を認識する。具体的な一例として、レーン位置認識部１１は、カメラの撮像情報、レーダーの物体情報及びライダーの物体情報を組み合わせる機能（いわゆるセンサフュージョン機能）によって、ＸＹ平面におけるレーン境界線１０１，１０３の位置を認識する。レーン位置認識部１１は、レーン境界線１０１，１０３として検出された検出点全ての座標位置を取得してもよいし、代表点をサンプリングしてもよい。

図３は、ＸＹ平面座標系におけるレーン境界線１０１，１０３の位置及び物体の位置の一例を説明する図である。図３においては、ＸＹ軸が道路に固定されているものとして説明する。図３に示されるように、レーン位置認識部１１は、ＸＹ平面におけるレーン境界線１０１，１０３の位置を認識し、ＸＹ平面で図示することができる。レーン位置認識部１１は、レーン境界線１０１，１０３の位置を認識することで、レーン中心線Ｋの位置、レーン幅、曲率（レーン形状）も認識する。レーン中心線Ｋは、レーン幅方向の中心点（図中のＣ１〜Ｃ６）を通る仮想線である。レーン位置認識部１１は、レーン中心線Ｋとして、レーン幅方向の中心点Ｃ１〜Ｃ６が車両２の進行方向に離散的に並んだ列として認識することもできる。

走行位置認識部１２は、車両２が走行するレーン１０４における車両２の走行位置をＸＹ平面座標系で認識する。走行位置の認識とは、座標位置を取得することである。走行位置とは、車両２のレーンにおける横位置である。図３に示されるように、走行位置は、一例としてレーン中心線Ｋを基準とした車両２の重心位置２ａである。ＸＹ平面座標系が車両２に固定された座標系である場合、走行位置認識部１２は、レーンにおける車両２の走行位置を、レーン位置認識部１１と同様に、外部センサ３１の検出結果に基づいて認識する。ＸＹ平面座標系が道路に固定された座標系である場合、走行位置認識部１２は、レーンにおける車両２の走行位置を、例えばＧＰＳなどの公知の手法を用いて認識する。

物体位置認識部１３は、車両２の周辺に存在する物体の位置をＸＹ平面座標系で認識する。物体位置認識部１３は、外部センサ３１の検出結果に基づいて、物体の位置を認識する。つまり、車両２の周辺とは、外部センサ３１の検出範囲である。車両２の周辺の具体的な一例としては、車両２を基点として数百メートル程度までの範囲である。位置の認識とは、座標位置を取得することである。物体位置認識部１３は、物体として検出された検出点全ての座標位置を取得してもよいし、代表点をサンプリングしてもよい。図３においては、物体２００が外部センサ３１により車両２の前方右側に検出されている。図３に示されるように、物体位置認識部１３は、物体２００の位置として、物体２００の端点ｐ_１〜ｐ_４の位置を代表点として取得する。なお、物体２００の端点ｐ_１〜ｐ_４における複数の座標位置は、物体２００のＸＹ平面座標系における形状を表現する。

変換部１４は、ＸＹ平面座標系で認識されたレーン境界線１０１，１０３及び物体２００を、レーン座標系へ座標変換により投影する。変換部１４は、図３に示されるように、物体２００の端点ｐ_１〜ｐ_４それぞれからレーン中心線Ｋに対して垂線を下ろし、交点をそれぞれＱ_１〜Ｑ_４とする。変換部１４は、車両２の重心位置２ａからレーン中心線Ｋに対して垂線を下ろし、交点をＱ_０とする。変換部１４は、交点Ｑ_０から交点Ｑ_１〜Ｑ_４それぞれまでのレーン中心線Ｋ上の道のり距離Ｌ_１〜Ｌ_４をそれぞれ算出する。変換部１４は、曲率関数を用いて道のり距離Ｌ_１〜Ｌ_４をそれぞれ計算する。あるいは、変換部１４は、交点間を直線で補間できると仮定して算出してもよい。そして、変換部１４は、交点Ｑ_１から端点ｐ_１までの距離Ｏｆ_１、交点Ｑ_２から端点ｐ_２までの距離Ｏｆ_２、交点Ｑ_３から端点ｐ_３までの距離Ｏｆ_３、交点Ｑ_４から端点ｐ_４までの距離Ｏｆ_４をそれぞれ算出する。このように、変換部１４は、物体２００の端点ｐ_１〜ｐ_４の座標値を、それぞれ座標値（Ｌ_１，Ｏｆ_１），（Ｌ_２，Ｏｆ_２），（Ｌ_３，Ｏｆ_３），（Ｌ_４，Ｏｆ_４）へ座標変換する。

図４は、図３に基づいてレーン座標系へ変換されたレーン境界線１０１，１０３、物体２００及び第１走行可能領域Ｒ１を説明する図である。図４に示されるように、レーン座標系は、車両２の横位置を０としたときを原点とする座標となる。第１座標軸Ｘ’は、レーン１０４の中心点列に沿ったレーン延在方向である。正の値は、車両２の前方、負の値は車両２の後方になる。第２座標軸Ｙ’は、第１座標軸Ｘ’に直交する方向、つまりレーン幅方向である。正の値は車両２の左側、負の値は車両２の右側になる。レーン１０４の幅は一定であるため、レーン境界線１０１は、正の一定値（第１座標軸Ｘ’に平行な直線）となる。レーン境界線１０３は、負の一定値（第１座標軸Ｘ’に平行な直線）となる。この場合、レーン１０４は、レーン座標系においては直線のレーン境界線１０１，１０３に画定された帯状となる。ＸＹ平面座標系において矩形を呈する物体２００は、レーン座標系においては台形となる。このように、レーン座標系においては、複雑な道路形状などを直線又は直線を組み合わせた形状に変形することができる。

第１領域算出部１５は、レーン座標系におけるレーン境界線１０１，１０３及び物体２００に基づいて第１走行可能領域を算出する。第１走行可能領域は、レーン座標系において車両２が走行可能な領域である。車両２が走行可能とは、物体に接触することなく走行することができることを意味する。第１領域算出部１５は、自車前方のリスクを評価し、リスクに応じて第１走行可能領域を算出する。第１領域算出部１５は、物体２００が静止物体である場合には、物体２００を通過しない領域を走行可能領域として算出する。第１領域算出部１５は、物体２００が移動物体である場合には、移動する物体２００を通過しない領域を走行可能領域として算出する。図４に示されるように、第１領域算出部１５は、レーン境界線１０１，１０３に囲まれた領域（つまりレーン１０４）から物体２００の形状を除くことで、第１走行可能領域Ｒ１を算出する。第１領域算出部１５は、物体２００が移動物体である場合には、移動する物体２００を通過しない領域を走行可能領域として算出する。なお、第１領域算出部１５は、レーン境界線１０１，１０３からレーン内側へ所定値分のマージンを設けてもよいし、物体２００の外縁から所定値分のマージンを設けてもよい。

走行軌跡生成部１６は、第１走行可能領域Ｒ１及び車両２の走行位置に基づいて、ＸＹ平面座標系における車両２の走行軌跡を生成する。最初に、走行軌跡生成部１６は、レーン座標系における第１走行可能領域Ｒ１を、ＸＹ平面座標系に逆変換し、第２走行可能領域を生成する。図５は、図３における走行可能領域を説明する図である。図５に示されるように、図４で説明された第１走行可能領域Ｒ１を逆変換することにより、第２走行可能領域Ｒ２が生成される。逆変換は、座標点（Ｌ_ｉ，Ｏｆ_ｉ）に対して、交点Ｑ_ｉから直交する方向にＯｆ_ｉだけ移動させることにより行う。このように、走行軌跡生成部１６は、車両２の運動が簡易に表現されたレーン座標系で第１走行可能領域Ｒ１を生成してから逆変換することによって、複雑な道路形状であっても少ない演算量でＸＹ平面座標系の走行可能領域である第２走行可能領域Ｒ２を算出することができる。走行軌跡生成部１６は、車両２の走行位置を起点として第２走行可能領域Ｒ２内に走行軌跡を生成する。走行軌跡生成部１６は、一例として、速度、通過時間、乗り心地、燃費などを評価して、第２走行可能領域Ｒ２内に１つの走行軌跡を生成する。

制御部１７は、走行軌跡に基づいて車両２の操舵制御を行う。操舵制御は、車両２が目標の走行軌跡に沿って自動運転するように車両２の操舵を自動で制御する自動操舵と、車両２が目標の走行軌跡に沿って走行するように車両２の運転者の操舵と協調した制御を行う操舵支援とが含まれる。制御部１７は、例えば前方注視モデルなど周知の手法を用いて走行軌跡に沿った走行となる舵角などの操舵パラメータを生成し、操舵アクチュエータ４１へ制御信号を出力する。

操舵アクチュエータ４１は、電動パワーステアリングシステムのうち操舵トルクを制御するアシストモータの駆動を、ＥＣＵ３からの制御信号に応じて制御する。これにより、操舵アクチュエータ４１は、車両２の操舵トルクを制御する。

次に、走行制御装置１の走行制御処理について説明する。図６は、図１の走行制御装置１の走行制御処理を示すフローチャートである。図６に示す走行制御処理は、走行制御装置１の作動開始の信号を取得したときに開始される。

図６に示されるように、走行制御装置１のレーン位置認識部１１は、レーン位置認識処理（Ｓ１００）として、車両２が走行するレーン１０４の車両前方のレーン境界線１０１，１０３の位置をＸＹ平面座標系で認識する。次に、走行制御装置１の走行位置認識部１２は、走行位置認識処理（Ｓ１０２）として、車両２が走行するレーン１０４における車両２の走行位置をＸＹ平面座標系で認識する。次に、走行制御装置１の物体位置認識部１３は、物体位置認識処理（Ｓ１０４）として、車両２の周辺に存在する物体２００の位置をＸＹ平面座標系で認識する。Ｓ１００〜Ｓ１０４までの処理は、適宜順番を入れ替えてもよい。

次に、走行制御装置１の変換部１４は、変換処理（Ｓ１１０）として、ＸＹ平面座標系で認識されたレーン境界線１０１，１０３及び物体２００を、レーン座標系へ座標変換により投影する。次に、走行制御装置１の第１領域算出部１５は、第１領域算出処理（Ｓ１１４）として、レーン座標系におけるレーン境界線１０１，１０３及び物体２００に基づいて第１走行可能領域Ｒ１を算出する。次に、走行制御装置１の走行軌跡生成部１６は、走行軌跡生成処理（Ｓ１２４）として、第１走行可能領域Ｒ１及び車両２の走行位置に基づいて、ＸＹ平面座標系における車両２の走行軌跡を生成する。そして、走行制御装置１の制御部１７は、操舵制御処理（Ｓ１２６）として、走行軌跡に基づいて車両２の操舵制御を行う。

操舵制御処理（Ｓ１２６）が終了すると、図６に示される走行制御処理が終了する。走行制御処理が終了した場合に、走行制御装置１の作動終了の信号を取得していないときには、再びレーン位置認識処理（Ｓ１００）から処理が開始される。このように、図６に示す走行制御処理は、走行制御装置１の作動終了の信号を取得するまで、繰り返し実行される。

以上、本実施形態に係る走行制御装置１では、変換部１４により、レーン境界線１０１，１０３及び車両周辺の物体２００が、レーン中心線Ｋを第１座標軸Ｘ’とし、第１座標軸Ｘ’に直交する軸を第２座標軸Ｙ’とするレーン座標系に座標変換される。

対比のために、ＸＹ平面座標系で接触判定を行う場合を説明する。図７は、ＸＹ平面座標系で行われる接触判定を説明する図である。図７の（Ａ）は、車両２と物体２００とがレーン境界線１００，１０１で区画された道路を走行しているシーンを示す。この場合、制御装置がＸＹ平面座標系で接触判定するためには、図７の（Ｂ）に示されるように、車両２及び物体２００を微小ステップで動かし、移動後の位置に基づいて車両２及び物体２００の走行軌跡を微小ステップごとに算出し、微小ステップごとに接触判定をする必要がある。このため、接触判定の演算量が膨大となるおそれがある。

これに対して、走行制御装置１による接触判定を説明する。図８は、第１実施形態に係る走行制御装置による接触判定を説明する図である。図８の（Ａ）に示されるように、車両２は、一般的に、レーン中心線Ｋと無関係に運動するのではなく、レーン中心線Ｋに対して相対的に運動する。図８の（Ｂ）に示されるように、レーン境界線１０１，１０３及び物体２００がレーン座標系へ投影されることにより、車両２及び物体２００の運動が直線に近似される。このように、本実施形態に係る走行制御装置１は、レーン中心線Ｋに対しての車両２及び物体２００の相対運動のみを表現することができるので、相対運動の数式化が容易となり、干渉確認もＴＴＣなどの周知の手法で簡易に行うことができる。よって、本実施形態に係る走行制御装置１は、車両２及び物体２００それぞれの位置を微小ステップで逐次動かすことにより干渉判定を行う場合と比べて、車両２が走行可能な走行可能領域を少ない演算量で算出することができる。このため、本実施形態に係る走行制御装置１は、車両周辺の物体２００と接触しない走行軌跡を導出するための演算量を抑えることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る走行制御装置１Ａは、第１実施形態に係る走行制御装置１と比較して、第１領域算出部１５とはデータ入力先が異なる第１領域算出部１５Ａを備えるとともに、車両速度検出部１８、物体速度検出部１９及び位置補正部２０を追加的に備える点が相違する。以下では、第１実施形態に係る走行制御装置１と同一の構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

まず、走行制御装置１Ａの基本原理について説明する。走行制御装置１によって算出された走行可能領域は、現時刻での走行可能領域である。つまり、車両２の走行中に周囲の環境が変化しない状況下（例えば物体２００が静止物体である場合）には大変有用である。しかし、車両２の走行中に周囲の環境が変化する状況下においては、現時刻の走行環境がそのままであるという仮定のもとに走行可能領域を算出するため、移動物体を避けるべき位置の計算が追加で必要となる。走行制御装置１Ａは、車両２Ａの位置及び速度、並びに物体２００Ａの位置及び速度を用いて、レーン座標系の物体２００Ａの位置を補正することにより、全ての物体が静止しているとみなすことができる状況を作り出し、走行可能領域を算出する。

図９は、第２実施形態に係る走行制御装置１Ａを備える車両２Ａの構成を説明するブロック図である。車両２Ａは、ＥＣＵ３Ａ、外部センサ３１、内部センサ３２及び操舵アクチュエータ４１を備える。ＥＣＵ３Ａは、ＣＡＮ通信回路を用いて通信するネットワークを介して、外部センサ３１、内部センサ３２及び操舵アクチュエータ４１に接続され、相互通信を行う。

内部センサ３２は、車両２Ａの走行状態を検出する検出機器である。内部センサ３２は、車速センサを含む。車速センサは、車両２の速度を検出する。車速センサとしては、車両２Ａの車輪又は車輪と一体に回転するドライブシャフト等に対して設けられ、車輪の回転速度を検出する車輪速センサが用いられる。車速センサは、検出した車速情報をＥＣＵ３Ａに出力する。

ＥＣＵ３Ａは、走行制御装置１Ａを構成するハードウェアであり、機能として、レーン位置認識部１１、走行位置認識部１２、物体位置認識部１３、変換部１４、第１領域算出部（領域算出部）１５Ａ、走行軌跡生成部１６、制御部１７、車両速度検出部１８、物体速度検出部１９及び位置補正部２０を備える。つまり、走行制御装置１は、レーン位置認識部１１、走行位置認識部１２、物体位置認識部１３、変換部１４、第１領域算出部１５Ａ、走行軌跡生成部１６、制御部１７、車両速度検出部１８、物体速度検出部１９及び位置補正部２０を備える。

車両速度検出部１８は、車両２の速度を検出する。車両速度検出部１８は、内部センサ３２の車速情報に基づいて車両２の速度を検出する。

物体速度検出部１９は、物体２００Ａの速度を検出する。物体速度検出部１９は、外部センサ３１の検出結果に基づいて、物体２００Ａの位置の時間変化から車両２Ａとの相対速度を算出し、算出結果と車両２の速度とを用いて物体２００Ａの速度を検出する。

位置補正部２０は、レーン座標系における物体２００Ａの位置及び速度、並びに、レーン座標系における車両２Ａの走行位置及び速度に基づいて、変換部１４により投影されたレーン座標系における物体２００Ａの位置を補正する。図１０は、ＸＹ平面座標系におけるレーン境界線１０１，１０３及び物体２００Ａの位置の一例を説明する図である。図１０に示される物体２００Ａは移動物体（他車両）である。変換部１４は、第１実施形態で説明した座標変換と同一の手法により、レーン座標系にレーン境界線１０１，１０３及び物体２００Ａを投影する。図１１は、図１０に基づいてレーン座標系へ変換された物体２００Ａの経時位置への補正及び走行可能領域を説明する図である。変換部１４は、図１１の（Ａ）に示されるように、図１０に示されたレーン境界線１０１，１０３及び物体２００Ａをレーン座標系に投影する。

位置補正部２０は、投影後の移動物体である物体２００Ａの位置を補正する。位置補正部２０は、変換部１４により投影されたレーン座標系における物体２００Ａの位置を、車両２Ａが物体２００Ａに追いつく時刻のレーン座標系における物体２００Ａの位置である経時位置に補正する。追いつく時刻は、例えば図１０において、車両２Ａの前端部からレーン中心線Ｋに対して垂線を下ろした交点Ｑ_ｔとし、物体２００Ａの後端部からレーン中心線Ｋに対して垂線を下ろした交点をＱ_ｐとし、交点Ｑ_ｔを車両２Ａの速度で移動させ、交点Ｑ_ｐを物体２００Ａの速度で移動させて、交点Ｑ_ｔが交点Ｑ_ｐに一致する時刻とすればよい。図１１の（Ａ）において、物体２００Ａの補正前の座標点を（Ｌ_ｉ，Ｏｆ_ｉ）、補正後の座標点を（Ｌ_ｉ’，Ｏｆ_ｉ’）とする。なお、以下では、位置補正部２０により導出された補正後の座標点のことを経時位置という。また、物体２００Ａの第１座標軸Ｘ’方向の速度成分をＶ_{Lon_target}、物体２００Ａの第２座標軸Ｙ’方向の成分をＶ_{Lat_target}とし、車両２Ａの第１座標軸Ｘ’方向の速度成分をＶ_{Lon_ego}とする。この場合、以下の数式（１）で経時位置を算出することができる。

このように、車両２Ａと物体２００Ａとの相対速度を用いて車両２Ａが物体２００Ａに追いつく時刻（基準時刻）を算出して、経時位置を導出している。経時位置（Ｌ_ｉ’，Ｏｆ_ｉ’）のうち、Ｌ_ｉ’は、現時刻から基準時刻までの間における車両２Ａの第１座標軸Ｘ’上の移動量である。Ｏｆ_ｉ’は、現時刻から基準時刻までの間における物体２００Ａの第２座標軸Ｙ’上の移動量である。このように、経時位置は、基準時刻における位置ともいえる。数式（１）は、以下の数式（２）のように行列形式で表現することもできる。

このような行列形式の座標変換式を用いることにより、複雑な形状の物体を補正対象とした場合であっても演算を高速に行うことができる。上記補正により、相対速度が小さいほど、物体２００Ａは第１座標軸Ｘ’に沿って引き延ばされることになる。これは、相対速度の小さい物体２００Ａを車両２Ａが追い抜く場合、走行する距離が長くなることを意味している。そして、第１座標軸Ｘ’の位置は、車両２Ａが当該位置に到達する時刻における当該位置の状況を示すことになる。つまり、第１座標軸Ｘ’の位置に時間的要素が含まれている。なお、車両２Ａと物体２００Ａとが同じ速度で移動している、または車両２Ａが物体２００Ａよりも遅い速度で移動している場合、すなわち車両２Ａと物体２００Ａとの相対速度が０または負になる場合は、車両２Ａは物体２００Ａに追いつくことはないので物体２００Ａの補正後の座標点は除外すればよい。

図１１の（Ｂ）は、物体２００Ａの端点ｐ_１〜ｐ_４を補正した一例である。図１１の（Ｂ）に示されるように、物体２００Ａは、位置補正部２０により、第１座標軸Ｘ’に沿って引き延ばされている。第１領域算出部１５Ａは、図１１の（Ｂ）に示されるレーン座標系において、全ての物体が停止しているとして取り扱うことができる。第１領域算出部１５Ａは、物体２００Ａの経時位置に基づいて第１走行可能領域Ｒ１を算出する。具体的には、図１１の（Ｃ）に示されるように、第１領域算出部１５Ａは、引き延ばされた物体２００Ａとレーン１０４とを用いて、引き延ばされた物体２００Ａに接触しない第１走行可能領域Ｒ１を生成する。

走行軌跡生成部１６は、第１走行可能領域Ｒ１及び車両２Ａの走行位置に基づいて、ＸＹ平面座標系における車両２Ａの走行軌跡を生成する。図１２は、図１０における走行可能領域を説明する図である。図１２に示されるように、図１１で説明された第１走行可能領域Ｒ１を逆変換することにより、第２走行可能領域Ｒ２が生成される。図５で示された第１実施形態との相違は、物体２００Ａを避けるべき位置が、物体２００Ａの前方に移動していることである。

走行制御装置１Ａのその他の構成は、走行制御装置１と同一である。

次に、走行制御装置１Ａの走行制御処理について説明する。図１３は、図９の走行制御装置１Ａの走行制御処理を示すフローチャートである。図１３に示す走行制御処理は、走行制御装置１Ａの作動開始の信号を取得したときに開始される。

図１３に示されるレーン位置認識処理（Ｓ２００）、走行位置認識処理（Ｓ２０２）、物体位置認識処理（Ｓ２０４）は、走行制御装置１のレーン位置認識処理（Ｓ１００）、走行位置認識処理（Ｓ１０２）、物体位置認識処理（Ｓ１０４）と同一である。

走行制御装置１Ａの車両速度検出部１８は、車両速度検出処理（Ｓ２０６）として、内部センサ３２の車速情報に基づいて車両２Ａの速度を検出する。

次に、走行制御装置１Ａの物体速度検出部１９は、物体速度検出処理（Ｓ２０８）として、外部センサ３１の検出結果に基づいて、物体２００Ａの位置の時間変化から車両２との相対速度を算出し、算出結果と車両２Ａの速度とを用いて物体２００Ａの速度を検出する。

走行制御装置１Ａの変換処理（Ｓ２１０）は、走行制御装置１の変換処理（Ｓ１１０）と同一である。

次に、走行制御装置１Ａの位置補正部２０は、位置補正処理（Ｓ２１２）として、レーン座標系における物体２００Ａの位置及び速度、並びに、レーン座標系における車両２Ａの走行位置及び速度に基づいて、変換部１４により投影されたレーン座標系における物体２００Ａの位置を補正する。

次に、走行制御装置１Ａの第１領域算出部１５Ａは、第１領域算出処理（Ｓ２１４）として、物体２００Ａの経時位置に基づいて第１走行可能領域Ｒ１を算出する。

走行制御装置１Ａの走行軌跡生成処理（Ｓ２２４）、操舵制御処理（Ｓ２２６）は、走行制御装置１の走行軌跡生成処理（Ｓ１２４）、操舵制御処理（Ｓ１２６）と同一である。

操舵制御処理（Ｓ２２６）が終了すると、図１３に示される走行制御処理が終了する。走行制御処理が終了した場合に、走行制御装置１Ａの作動終了の信号を取得していないときには、再びレーン位置認識処理（Ｓ２００）から処理が開始される。このように、図１３に示す走行制御処理は、走行制御装置１Ａの作動終了の信号を取得するまで、繰り返し実行される。

以上、本実施形態に係る走行制御装置１Ａは、走行制御装置１と同一の効果を奏する。また、本実施形態に係る走行制御装置１Ａでは、レーン座標系における物体２００Ａの位置が、車両２が物体２００Ａに追いつく時刻のレーン座標系における物体の位置（経時位置）へ補正される。このため、この走行制御装置１Ａは、変換前の座標系における移動物体を、レーン座標系においては車両２Ａが物体２００Ａに追いつく時刻における静止物体として取り扱うことができる。よって、この走行制御装置１Ａは、物体２００Ａが移動することで車両周辺の環境が時間経過とともに変化する場合であっても、物体２００Ａを避けるべき位置を容易に判定することができる。また、車両２Ａの周辺に複数の移動物体が存在するとき、ＸＹ平面座標系では極めて複雑な干渉判定が必要になる。これに対して、走行制御装置１Ａは、車両２Ａの周辺に複数の移動物体が存在するときであっても、全て静止物体として取り扱うことができるため、演算量の軽減効果が特に顕著になる。

なお、位置補正部２０は、数式（１），（２）を用いる手法以外の手法で補正することで、同様の効果を奏する構成としてもよい。走行軌跡を生成する場合においては、物体２００Ａの回避を開始するタイミング及び必要な移動量が重要になる。このため、位置補正部２０は、回避を開始するタイミングのみを算出してもよい。図１４は、レーン座標系における経時位置への補正の他の例を説明する図である。図１４の（Ａ）に示されるようなレーン座標系の物体２００Ａを補正する場合において、位置補正部２０は、図１４の（Ｂ）に示されるように、物体２００Ａの位置（例えば重心位置）だけを補正してもよい。この場合の補正に用いる物理量は、数式（１）と同様に、レーン座標系における物体２００Ａの位置及び速度、並びに、レーン座標系における車両２Ａの走行位置及び速度に基づく。このように補正した場合であっても、回避タイミングは適切に求めることができる。また、図１４の（Ｃ）に示されるように、図１４の（Ｂ）に示された物体２００Ａを、適宜の倍率で第１座標軸Ｘ’へ引き延ばしてもよい。

（第３実施形態）
第３実施形態に係る走行制御装置１Ｂは、第２実施形態に係る走行制御装置１Ａと比較して、第１領域算出部１５Ａとは走行可能領域の生成回数が異なる第１領域算出部１５Ｂ、制御部１７に速度制御機能を追加した制御部１７Ｂを備えるとともに、狭小領域判定部２１を追加的に備える点が相違する。以下では、第２実施形態に係る走行制御装置１Ａと同一の構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

まず、走行制御装置１Ｂの基本原理について説明する。走行制御装置１Ａは、速度を有する物体２００Ａを回避するための適切な走行可能領域を生成することができるものの、移動物体が車両２Ａの前方のレーンを塞ぐような場合には、走行可能領域を定義することができない。走行制御装置１Ａは、走行可能領域が進行方向に向かって極めて狭くなる場合も、走行可能領域を定義することができない。このため、物体２００Ｂが車両２Ｂの前方のレーンを塞ぐような場合や、走行可能領域が進行方向に向かって極めて狭くなる場合には、走行制御装置１Ｂは、物体２００Ｂを先行車両として取り扱い速度制御を行う。これにより、その物体２００Ｂには追いつかないという前提のもと、走行制御装置１Ｂは、当該物体２００Ｂを除外した上で走行可能領域を再度生成する。このような動作により、物体２００Ｂとの接触を回避しつつ、車両２Ｂの運転者にとって違和感が少ない走行を実現する。

図１５は、第３実施形態に係る走行制御装置１Ｂを備える車両２Ｂの構成を説明するブロック図である。車両２Ｂは、ＥＣＵ３Ｂ、外部センサ３１、内部センサ３２、操舵アクチュエータ４１、エンジンアクチュエータ４２及びブレーキアクチュエータ４３を備える。ＥＣＵ３Ｂは、ＣＡＮ通信回路を用いて通信するネットワークを介して、外部センサ３１、内部センサ３２、操舵アクチュエータ４１、エンジンアクチュエータ４２及びブレーキアクチュエータ４３に接続され、相互通信を行う。

ＥＣＵ３Ｂは、走行制御装置１Ｂを構成するハードウェアであり、機能として、レーン位置認識部１１、走行位置認識部１２、物体位置認識部１３、変換部１４、第１領域算出部（領域算出部）１５Ｂ、走行軌跡生成部１６、制御部１７Ｂ、車両速度検出部１８、物体速度検出部１９、位置補正部２０及び狭小領域判定部２１を備える。つまり、走行制御装置１Ｂは、レーン位置認識部１１、走行位置認識部１２、物体位置認識部１３、変換部１４、第１領域算出部１５Ｂ、走行軌跡生成部１６、制御部１７Ｂ、車両速度検出部１８、物体速度検出部１９、位置補正部２０及び狭小領域判定部２１を備える。

狭小領域判定部２１は、物体２００Ｂの経時位置に基づいて算出された第１走行可能領域Ｒ１が、第２座標軸方向の幅が幅閾値以下となる狭小領域を含むか否かを判定する。図１６は、レーン座標系において狭小領域を含む第１走行可能領域Ｒ１を説明する図である。図１６では、物体２００Ｂは、車両２Ｂの前方に車線変更する車であるとする。つまり、物体２００Ｂは、車両２Ｂの走行するレーン１０４に向かって横速度を持っているとする。この場合、図１６の（Ａ）に示されるように、物体２００Ｂは、第２座標軸Ｙ’方向にも引き延ばされ、レーン１０４を塞ぐことになる。このような場合、図１６の（Ｂ）に示されるように、車両２Ｂの走行軌跡ＰＬ１は、進行方向を進むにつれて左側に避ける軌跡となる。

このため、狭小領域判定部２１は、第１領域算出部１５Ｂによって算出された第１走行可能領域Ｒ１のうち、幅ｆが所定値以下となる領域を狭小領域Ｒ１ａと判定する。所定値は、狭小領域Ｒ１ａであるか否かを判定するための閾値であり、予め設定される。

第１領域算出部１５Ｂは、狭小領域判定部２１により第１走行可能領域Ｒ１が狭小領域Ｒ１ａを含むと判定された場合には、物体２００Ｂを除外して第１走行可能領域Ｒ１を再度算出する。第１領域算出部１５Ｂによる再度の算出は、通常（前回）の算出と同一の手法で行われる。これにより、図１６の（Ｂ）に示された車両２の走行軌跡ＰＬ１は、図１６の（Ｃ）に示されるように、直線状の走行軌跡ＰＬ２となる。このため、走行制御装置１Ｂは、車両２Ｂの前方に車線変更する車両に対して、自然な運転を実現することができる。

また、制御部１７Ｂは、除外された物体２００Ｂに追従する速度制御を行う。速度制御は、追従対象との距離に応じて車両２Ｂの速度を自動で調整する自動速度調整と、車両２Ｂの運転者の速度調整と協調して追従対象との距離に応じた速度調整をする運転支援とが含まれる。制御部１７Ｂは、追従対象との距離に応じた制御信号をエンジンアクチュエータ４２及びブレーキアクチュエータ４３に出力する。エンジンアクチュエータ４２は、ＥＣＵ３Ｂからの制御信号に応じてエンジンに対する空気の供給量を変更（例えばスロットル開度を変更）することで、車両２Ｂの駆動力を制御する。ブレーキアクチュエータ４３は、ＥＣＵ３Ｂからの制御信号に応じてブレーキシステムを制御し、車両２Ｂの車輪へ付与する制動力を制御する。これにより、物体２００Ｂには追いつかないという前提に立つことができる。

走行制御装置１Ｂのその他の構成は、走行制御装置１Ａと同一である。

次に、走行制御装置１Ｂの走行制御処理について説明する。図１７は、図１５の走行制御装置１Ｂの走行制御処理を示すフローチャートである。図１７に示す走行制御処理は、走行制御装置１Ｂの作動開始の信号を取得したときに開始される。

図１７に示されるレーン位置認識処理（Ｓ３００）、走行位置認識処理（Ｓ３０２）、物体位置認識処理（Ｓ３０４）、車両速度検出処理（Ｓ３０６）、物体速度検出処理（Ｓ３０８）、変換処理（Ｓ３１０）、位置補正処理（Ｓ３１２）、第１領域算出処理（Ｓ３１４）は、走行制御装置１Ａのレーン位置認識処理（Ｓ２００）、走行位置認識処理（Ｓ２０２）、物体位置認識処理（Ｓ２０４）、車両速度検出処理（Ｓ２０６）、物体速度検出処理（Ｓ２０８）、変換処理（Ｓ２１０）、位置補正処理（Ｓ２１２）、第１領域算出処理（Ｓ２１４）と同一である。

走行制御装置１Ｂの狭小領域判定部２１は、判定処理（Ｓ３１６）として、経時位置に基づいて算出された第１走行可能領域Ｒ１が、第２座標軸方向の幅が幅閾値以下となる狭小領域Ｒ１ａを含むか否かを判定する。判定処理（Ｓ３１６）において、第１走行可能領域Ｒ１が狭小領域Ｒ１ａを含むと判定された場合、走行制御装置１Ｂは、再算出処理（Ｓ３１８）を実行する。

走行制御装置１Ｂの第１領域算出部１５Ｂは、再算出処理（Ｓ３１８）として、物体２００Ｂを除外して第１走行可能領域Ｒ１を再度算出する。続いて、制御部１７Ｂは、追従車両設定処理（Ｓ３２０）として、除外された物体２００Ｂを追従車両に設定する。そして、制御部１７Ｂは、速度制御処理（Ｓ３２２）として、物体２００Ｂに追従する速度制御を行う。判定処理（Ｓ３１６）において第１走行可能領域Ｒ１が狭小領域Ｒ１ａを含まないと判定された場合、及び、速度制御処理（Ｓ３２２）が終了した場合には、走行軌跡生成処理（Ｓ３２０）を実行する。

走行制御装置１Ｂの走行軌跡生成処理（Ｓ３２４）、操舵制御処理（Ｓ３２６）は、走行制御装置１Ａの走行軌跡生成処理（Ｓ２２４）、操舵制御処理（Ｓ２２６）と同一である。

操舵制御処理（Ｓ３２６）が終了すると、図１７に示される走行制御処理が終了する。走行制御処理が終了した場合に、走行制御装置１Ｂの作動終了の信号を取得していないときには、再びレーン位置認識処理（Ｓ３００）から処理が開始される。このように、図１７に示す走行制御処理は、走行制御装置１Ｂの作動終了の信号を取得するまで、繰り返し実行される。

以上、本実施形態に係る走行制御装置１Ｂは、走行制御装置１，１Ａと同一の効果を奏する。また、本実施形態に係る走行制御装置１Ｂでは、レーン座標系において物体２００Ｂが静止物体として取り扱われる場合において、レーン座標系において第１走行可能領域Ｒ１が狭小領域Ｒ１ａを含む場合には、物体２００Ｂを静止物体として取り扱うのではなく、車両２Ｂが追従すべき先行車両として取り扱う。そして、この走行制御装置１Ｂは、先行車両とした物体２００Ｂを除外してレーン座標系において第１走行可能領域Ｒ１を再度算出するので、車両前方に車線変更した他車両などの物体２００Ｂが存在する場合であっても第１走行可能領域Ｒ１を算出することができる。さらに、制御部１７Ｂにより、除外された物体を追従対象とした速度制御が行われるため、この走行制御装置１Ｂは、車両２Ｂと物体２００Ｂとの接触を確実に回避することができる。つまり、この走行制御装置１Ｂは、移動している物体２００Ｂを先行車両として取り扱った場合のみならず、レーンを阻むように静止した物体を先行車両として取り扱った場合であっても、車両２と物体との接触を回避することができる。また、走行制御装置１Ｂは、車両２Ｂの前方に車線変更した他車両を基準として追従する、という自然な運転に近い走行制御を行うことができる。

（第４実施形態）
第４実施形態に係る走行制御装置１Ｃは、第３実施形態に係る走行制御装置１Ｂと比較して、除外する物体を選択する点が第１領域算出部１５Ａとは異なる第１領域算出部１５Ｃを備える点が相違する。以下では、第３実施形態に係る走行制御装置１Ｂと同一の構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

まず、走行制御装置１Ｃの基本原理について説明する。第３実施形態は、１つの物体が車両２の前方のレーンを塞いでいる場合を想定している。交通シーンでは、例えば、落下物などの静止物と車両とが複合して車両２Ｂの前方のレーンを塞いでいる場合も想定される。この場合、走行制御装置１Ｂは、落下物を先行車両として速度制御するため、停止することになる。しかし、進路を塞ぐ車両に追従することができれば、落下物をかわして走行するという自然な運転に近い走行になる。走行制御装置１Ｃは、複数の物体が車両２Ｃの前方のレーンを塞いでいる場合、速度に応じて先行車両の対象を決定することで、自然な運転に近い走行を実現する。

図１８は、第４実施形態に係る走行制御装置１Ｃを備える車両２Ｃの構成を説明するブロック図である。車両２Ｃは、ＥＣＵ３Ｃ、外部センサ３１、内部センサ３２、操舵アクチュエータ４１、エンジンアクチュエータ４２及びブレーキアクチュエータ４３を備える。ＥＣＵ３Ｃは、ＣＡＮ通信回路を用いて通信するネットワークを介して、外部センサ３１、内部センサ３２、操舵アクチュエータ４１、エンジンアクチュエータ４２及びブレーキアクチュエータ４３に接続され、相互通信を行う。

ＥＣＵ３Ｃは、走行制御装置１Ｃを構成するハードウェアであり、機能として、レーン位置認識部１１、走行位置認識部１２、物体位置認識部１３、変換部１４、第１領域算出部（領域算出部）１５Ｃ、走行軌跡生成部１６、制御部１７Ｂ、車両速度検出部１８、物体速度検出部１９、位置補正部２０及び狭小領域判定部２１を備える。つまり、走行制御装置１Ｃは、レーン位置認識部１１、走行位置認識部１２、物体位置認識部１３、変換部１４、第１領域算出部１５Ｃ、走行軌跡生成部１６、制御部１７Ｂ、車両速度検出部１８、物体速度検出部１９、位置補正部２０及び狭小領域判定部２１を備える。

なお、以下では複数の物体が物体位置認識部１３により認識された場合を説明する。図１９は、ＸＹ平面座標系におけるレーン境界線１０１，１０３及び物体２００Ｃ，Ｚの位置の一例を説明する図である。図１９に示されるように、車両２Ｃの前方のレーン１０４は、複数の物体２００Ｃ，Ｚが存在する。図２０は、レーン座標系において狭小領域を含む走行可能領域を説明する図である。図２０の（Ａ）は、図１９に基づいてレーン座標系へ変換されたレーン境界線１０１，１０３、物体２００Ｃ，Ｚを説明する図である。図２０の（Ｂ）は、それぞれの物体の経時位置に基づいて補正された物体を説明する図である。位置補正部２０は、複数の物体それぞれの位置及び速度が検出された場合、レーン座標系における物体２００Ｃ，Ｚの位置を経時位置へ補正する処理を物体ごとに行う。狭小領域判定部２１は、複数の物体２００Ｃ，Ｚの経時位置に基づいて算出された第１走行可能領域Ｒ１が狭小領域Ｒ１ａを含むか否かを判定する。図２０の（Ｂ）では、第１走行可能領域Ｒ１が狭小領域Ｒ１ａを含む例が示されている。

このような場合、第１領域算出部１５Ｃは、狭小領域Ｒ１ａを形成する複数の物体２００Ｃ，Ｚのうち最も速度の速い物体を除外した残りの物体に基づいて第１走行可能領域Ｒ１を再度算出する。狭小領域Ｒ１ａを形成する複数の物体とは、狭小領域Ｒ１ａの外縁と重なる物体である。例えば、物体２００Ｃ，Ｚの他に物体が検出された場合、第１領域算出部１５Ｃは、物体それぞれの位置に基づいて狭小領域Ｒ１ａを形成する物体２００Ｃ，Ｚを特定する。そして、物体２００Ｃは車両であり、物体Ｚは落下物である。このため、第１領域算出部１５Ｃは、物体２００Ｃを除外し、物体Ｚに基づいて第１走行可能領域Ｒ１を再度算出する。これにより、図２０の（Ｃ）に示されるように、物体Ｚを避ける第１走行可能領域Ｒ１が算出される。制御部１７Ｂは、除外された最も速度の速い物体２００Ｃに追従する速度制御を行う。

走行制御装置１Ｃのその他の構成は、走行制御装置１Ｂと同一である。また、走行制御装置１Ｃの走行制御処理の動作は、上記のとおり除外する対象を選択する点を除き、走行制御装置１Ａの走行制御処理と同一である。

以上、本実施形態に係る走行制御装置１Ｃは、レーン座標系において物体２００Ｃ，Ｚが静止物体として取り扱われる場合であって、物体が複数存在し、それらによって車両２Ｃの前方のレーン１０４が塞がれているときには、狭小領域Ｒ１ａを形成する複数の物体のうち最も速度の速い物体２００Ｃを先行車両として取り扱い、残りの他の物体Ｚの位置に基づいて第１走行可能領域Ｒ１を再度算出することができる。このような先行車両の選択により、速度の遅い物体との接触を回避しながら速度の速い物体を先行車両として走行するという一般的な運転に近い走行が可能となる。

本発明は、上述した実施形態に基づいて、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。また、上述した実施形態に記載されている技術的事項を利用して、下記の実施例の変形例を構成することも可能である。

［構成の変形例］
上記実施形態では、外部センサ３１がカメラ、レーダー及びライダーを含む例を示した。しかし、外部センサ３１は、カメラ、レーダー及びライダーの少なくとも１つを備える構成でもよい。つまり、走行制御装置は、カメラ、レーダー及びライダーの少なくとも１つの出力を用いて、レーン境界線及び物体を認識してもよい。

上記実施形態において、車両２は地図情報及びＧＰＳ受信機を備えてもよい。この場合、走行制御装置は、地図情報と、ＧＰＳ受信機に基づく車両２の位置とに基づいて、車両２の前方のレーン境界線の位置を取得することができる。

第１実施形態では、変換部１４が物体２００の端点ｐ_１〜ｐ_４をレーン座標系に変換する例を示したが、４点という個数や端点に限定されることはなく、サンプリングは自由にすることができる。また、図３において、レーン中心線Ｋに近い端点ｐ_１，ｐ_２で構成される線分について、線分の中間点などをサンプリングすることで、レーン座標系における物体２００の外縁をより正確に記述することができる。これにより、車両２と関係する可能性が高い方の物体２００の側面を正確に記述することができるので、走行可能領域をより正確に算出することができる。

第１実施形態において、走行軌跡生成部１６が、第１走行可能領域Ｒ１から第２走行可能領域Ｒ２を生成し、第２走行可能領域Ｒ２内に走行軌跡を生成する例を説明したが、これに限定されない。走行軌跡生成部１６は、第１走行可能領域Ｒ１に走行軌跡を生成し、生成された走行軌跡を逆変換することで、目標となる走行軌跡を生成してもよい。

第２実施形態で説明した数式（１）における各物理量に、観測誤差などを含ませてもよい。また、追いつく時刻は、移動する車両２Ａの前端部と移動する物体２００Ａの後端部とが一致するまでの時刻を一例として説明したが、これに限定されない。例えば、車両２Ａの前端部に替えて車両２Ａの重心位置２ａを用いてもよいし、車両の他の部位を用いてもよい。物体２００Ａについても同様であり、後端部に替えて重心位置としてもよい。また、一致の判定は、完全一致のみならず、位置の差異が所定範囲に含まれたときに一致すると判定してもよい。また、追いつく時刻は、現在時刻と、車両２Ａと物体２００Ａとの相対速度を用いて算出してもよい。例えば、現在時刻は、レーン位置認識部１１、走行位置認識部１２又は物体位置認識部１３が認識処理を実施した時刻とすることができる。追いつく時刻は、現在時刻に、例えば車両２の前端部の投影位置である交点Ｑ_ｔから物体２００Ａの後端部の投影位置である交点Ｑ_ｐまでの道のり距離を相対速度で割って得られる時間を加算した時刻とすることができる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…走行制御装置、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…車両、１１…レーン位置認識部、１２…走行位置認識部、１３…物体位置認識部、１４…変換部、１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ…第１領域算出部（領域算出部）、１６…走行軌跡生成部、１７，１７Ｂ…制御部、１８…車両速度検出部、１９…物体速度検出部、２０…位置補正部、２１…狭小領域判定部。

Claims (4)

1. 車両が走行するレーンの車両前方のレーン境界線の位置を平面座標系で認識するレーン位置認識部と、
   前記レーンにおける前記車両の走行位置を前記平面座標系で認識する走行位置認識部と、
   前記車両の周辺に存在する物体の位置を前記平面座標系で認識する物体位置認識部と、
   前記平面座標系で認識された前記レーン境界線及び前記物体を、前記レーンの中心線を第１座標軸とし前記第１座標軸に直交する軸を第２座標軸とするレーン座標系へ座標変換により投影する変換部と、
   前記レーン座標系における前記レーン境界線及び前記物体に基づいて、前記レーン座標系において前記車両が走行可能な走行可能領域を算出する領域算出部と、
   前記走行可能領域及び前記走行位置に基づいて、前記平面座標系における前記車両の走行軌跡を生成する走行軌跡生成部と、
   前記走行軌跡に基づいて前記車両の操舵制御を行う制御部と、
   を備える走行制御装置。
2. 前記車両の速度を検出する車両速度検出部と、
   前記物体の速度を検出する物体速度検出部と、
   前記レーン座標系における前記物体の位置及び速度、並びに、前記レーン座標系における前記車両の走行位置及び速度に基づいて、前記変換部により投影された前記レーン座標系における前記物体の位置を、前記車両が前記物体に追いつく時刻の前記レーン座標系における前記物体の位置である経時位置に補正する位置補正部と、
   をさらに備え、
   前記領域算出部は、前記物体の前記経時位置に基づいて前記走行可能領域を算出する、
   請求項１に記載の走行制御装置。
3. 前記物体の前記経時位置に基づいて算出された前記走行可能領域が、前記第２座標軸方向の幅が幅閾値以下となる狭小領域を含むか否かを判定する狭小領域判定部をさらに備え、
   前記領域算出部は、前記狭小領域判定部により前記走行可能領域が前記狭小領域を含むと判定された場合には、前記物体を除外して前記走行可能領域を再度算出し、
   前記制御部は、除外された前記物体に追従する速度制御を行う、
   請求項２に記載の走行制御装置。
4. 前記位置補正部は、複数の物体それぞれの位置及び速度が検出された場合、前記レーン座標系における前記物体の位置を前記経時位置へ補正する処理を前記物体ごとに行い、
   前記狭小領域判定部は、前記複数の物体の前記経時位置に基づいて算出された前記走行可能領域が前記狭小領域を含むか否かを判定し、
   前記領域算出部は、前記狭小領域判定部により前記走行可能領域が前記狭小領域を含むと判定された場合には、前記狭小領域を形成する前記複数の物体のうち最も速度の速い物体を除外した残りの物体に基づいて前記走行可能領域を再度算出し、
   前記制御部は、除外された前記最も速度の速い物体に追従する速度制御を行う、
   請求項３に記載の走行制御装置。