WO2016208710A1 - 車線逸脱抑制システム - Google Patents

Abstract

車線逸脱抑制システム（１）は、車両が走行中の車線内の前方に目標地点を設定し、設定した目標地点まで車両を走行させる軌道を目標軌道として時間に対する５次の多項式を用いて算出する。その後、目標軌道に沿って走行する車両が車線の延伸方向に直交する直交方向において目標地点から離間した後に目標地点へ復帰した場合に、前記目標軌道を再算出する必要があると判断する。目標軌道を再算出する必要があると判断された場合に、目標軌道を再算出する。目標軌道を再算出するために、車両の走行状況に応じて、時間に対する５次以上の多項式または時間に対する１次の多項式を選択する。時間に対する１次の多項式を用いる場合には、直交方向において車両が移動する速度である横速度を算出して用いる。

Description

車線逸脱抑制システム 関連出願の相互参照

　本出願は、２０１５年６月２６日に出願された日本出願番号２０１５－１２８８８４号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本発明は、車両が車線から逸脱することを抑制する車線逸脱抑制システムに関する。

　車両の自動運転に関しては、自車両の走行軌道を生成する処理や、自車両を走行軌道に沿って走行させるためのフィードフォワード制御およびフィードバック制御、自車両の車線からの逸脱を抑制する車線逸脱抑制制御など、様々な技術が提案されている（例えば、特許文献１～４参照）。

特開２０１４－１５１７５８号公報 特開２０１５－５８８９０号公報 特開２０１５－５８９０３号公報 特開２０１５－１３５４５号公報

　上述の車線逸脱抑制制御においては、自車両のトルク出力の安定性とフィードバック制御によるロバスト性とを両立させることが求められる。そのためには、目標軌道を生成するとともに、生成した目標軌道に沿って自車両を走行させるためにフィードフォワード制御およびフィードバック制御を組み合わせる必要があった。このような場合、様々な車両逸脱状況に対応した目標軌道を生成することが重要となるが、そのための技術については上記特許文献１～４には開示されていない。

　本発明は、上記に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、様々な車両逸脱状況にも対応可能な目標軌道を生成する技術を提供することにある。

　本発明の一態様による車線逸脱抑制システムによれば、目標地点まで車両を走行させる軌道である目標軌道を算出した後に、例えば、次の（１）～（５）のように、車両の走行状況に応じて目標軌道を再算出する。なお、目標地点までの目標軌道については、時間に対する５次以上の多項式を用いて算出される。

　（１）目標軌道に沿って走行する車両が車線の延伸方向に直交する直交方向において目標地点から離間した後に目標地点に復帰した場合には、目標地点を再設定してその目標地点までの目標軌道を算出する。

　（２）目標軌道に沿って走行する車両が直交方向において車線から逸脱した後に車線へ向けて移動し始めた場合には、目標地点を再設定してその目標地点までの目標軌道を算出する。

　（３）直交方向における車両が走行する軌道と目標軌道との間の距離が閾値以上になった場合には、目標地点を再設定してその目標地点までの目標軌道を算出する。

　（４）目標軌道に沿って走行する車両が障害物と接触する場合には、車両が障害物と接触しない地点を目標地点に再設定してその目標地点までの目標軌道を算出する。

　（５）目標軌道に沿って走行する車両のステアリング挙動が閾値を超える場合には、目標地点を再設定して、その目標地点までの目標軌道を走行中には車両のステアリング挙動が閾値を超えないように目標軌道を算出する。

　なお、上記（１）においては、目標軌道を再算出するために、車両の走行状況に応じて、時間に対する５次以上の多項式または時間に対する１次の多項式を選択するようにしてもよい。時間に対する１次の多項式を用いる場合には、直交方向において車両が移動する速度である横速度を算出して用いてもよい。また、横速度については、車線の曲率に応じて算出するようにしてもよい。

　また、上記（２）においては、障害物が存在する場合には、目標軌道に沿って走行する車両が直交方向において車線から最も逸脱する最大逸脱量を変更することで目標地点を再設定するようにしてもよい。

　また、上記（５）においては、目標軌道の再算出と同時か目標軌道の再算出の代わりに、車両のステアリング挙動を抑制するための挙動抑制動作を実行するようにしてもよい。例えば、車両が車線から逸脱することを抑制する逸脱抑制動作を中止させることや、車両を減速させること、ステアリング挙動が閾値を超える旨をドライバに報知することなどである。

　したがって、本発明の車線逸脱抑制システムによれば、様々な車両逸脱状況にも対応可能な目標軌道を生成することができる。

車線逸脱抑制システム１の概略構成を示すブロック図である。 図１Ａに示された演算部の機能ブロック図である。 車線逸脱抑制処理（１）に関する説明図である。 車線逸脱抑制処理（２）に関する説明図である。 車線逸脱抑制処理（３）に関する説明図である。 車線逸脱抑制処理（４）に関する説明図である。 車線逸脱抑制処理（５）に関する説明図である。 車線逸脱抑制処理（６）に関する説明図である。 車線逸脱抑制処理（７）に関する説明図である。

　以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照しながら、より詳細に説明する。しかし、本発明は、多くの異なる形態で実施されてもよく、本明細書で説明される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この発明の開示を徹底的でかつ完全にし、本発明の範囲を当業者に完全に伝えるために、提供される。尚、類似の符号は、図面全体にわたって類似の構成要素を示す。

　（１．車線逸脱抑制システムの構成の説明）
　図１Ａに示す車線逸脱抑制システム１は、例えば、乗用車等の車両に搭載され、該自車両が走行中の車線を逸脱することを抑制する制御を行うシステムである。なお、ここで言う車線とは、左右の白線（実車線）内の領域である走行領域である。また、ここでは、車線逸脱抑制システム１を搭載している車両を自車両と呼ぶ。

　具体的には、車線逸脱抑制システム１は、演算部１０と、カメラ２０と、車速センサ２１と、ヨーレートセンサ２２と、舵角センサ２３と、制御対象装置３０と、情報出力装置４０と、を備えている。

　演算部１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えた周知のマイコンとして構成されており、ＲＯＭに格納されたプログラム等に従って、車両が走行中の車線から逸脱することを抑制する車線逸脱抑制処理などの各種処理を実行する。車線逸脱抑制処理については後述する。また、演算部１０は、車線逸脱抑制処理によって生成された目標軌道に沿って車両を走行させるための制御指令を生成して制御対象装置３０に送信する。

　なお、演算部１０は、図１Ｂに示すように機能ブロックとして、自車両を走行させる目標軌道を生成する目標軌道生成部１０１と、目標軌道生成部１０１によって生成された目標軌道に沿って自車両を走行させるための制御指令を生成して送信する制御指令送信部１０２とを有する。また、目標軌道生成部１０１は、目標軌道算出部１１１、走行状況判断部１１２、および目標軌道再算出部１１３を有する。これらの機能ブロックの働きについては、後述する車線逸脱抑制処理（１）－（７）の説明の中で言及する。

　カメラ２０は、自車両の進行方向の路面を撮像し、周知の白線認識の技術を用いて、白線と自車両の進行方向とのなす角を表す逸脱角度、白線までの距離、カーブ半径等を検出し、これらの情報を撮像情報として演算部１０に送る。なお、カメラ２０が撮像画像を得る機能のみを備えている場合には、演算部１０が撮像画像に基づいて撮像情報を演算するようにしてもよい。

　車速センサ２１は、自車両の走行速度を検出する周知の車速センサとして構成されており、走行速度の検出結果を演算部１０に送る。また、ヨーレートセンサ２２は、自車両の旋回方向への回転角速度を検出する周知のヨーレートセンサとして構成されており、ヨーレートの検出結果を演算部１０に送る。また、舵角センサ２３は、車両の舵角を検出する周知の舵角センサとして構成されており、舵角の検出結果を演算部１０に送る。

　制御対象装置３０は、演算部１０が制御する被制御装置であり、演算部１０、詳しくは上記制御指令送信部１０２、から送信された制御指令に基づき、車両が走行中の車線から逸脱することを抑制する動作である逸脱抑制動作を実行する逸脱抑制動作部として機能する。本実施形態における被制御装置には、ステアリング機構を制御するステアリング制御装置と、駆動機構を制御する駆動制御装置と、制動機構を制御する制動制御装置と、を含む。ここでの駆動機構には、自車両の駆動力を発生する駆動力発生装置（例えば、内燃機関やモータ）と、その駆動力を伝達する伝達系（例えば、トランスミッションなど）とを含む。制御対象装置３０は更に、例えば、ステアリング機構を制御することにより逸脱抑制動作の実行を中止させることや、駆動機構または制動機構を制御することにより車両を減速させるといった挙動抑制動作を実行する挙動抑制動作部の一部としての機能も有する。

　情報出力装置４０は、演算部１０からの情報を報知する周知の装置である。この情報出力装置４０には、情報を表示する表示装置と、情報を音声によって出力する音声出力装置と、を含む。後述するように、情報出力装置４０は、挙動抑制動作を実行する挙動抑制動作部の一部としての機能を有する。

　（２．車線逸脱抑制処理の説明）
　次に、車線逸脱抑制システム１の演算部１０が実行する車線逸脱抑制処理（１）～（７）について説明する。

　車線逸脱抑制処理は、車両が走行中の車線から逸脱することを抑制する処理であり、例えば車線逸脱抑制システム１の電源が投入されると開始され、その後、一定時間毎（例えば５０ｍｓ毎）に繰り返し実行される。

　（２．１．車線逸脱抑制処理（１）の説明）
　まず、車線逸脱抑制処理（１）を、図２を参照して説明する。図２（ａ）は車線逸脱抑制処理（１）を示す説明図であり、図２（ｂ）は車線逸脱抑制処理（１）を示すフローチャートである。

　最初のステップＳ１１０では、演算部１０は、車両が車線逸脱するか否かを判断する。具体的には、基準となる時間（例えば２秒間）以内に車両が車線（走行領域）を逸脱するか否かを判定する。この処理では、撮像情報として得られた逸脱角度、実車線までの距離、および自車両の走行速度に基づいて、自車両が実車線に到達するまでの時間を演算し、この時間が基準となる時間以内となるか否かを判定する。ステップ１１０において、基準となる時間以内に車両が車線を逸脱しないと判断された場合には、演算部１０は再度ステップＳ１１０を実行する。一方、ステップ１１０において、基準となる時間以内に車両が車線を逸脱すると判断された場合には、処理の流れはステップＳ１２０に移行する。

　ステップＳ１２０では、ドライバによる操作があるか否かを判定する。ここで、ドライバによる操作とは、ステアリングを接近している実車線から遠ざかる方向に変更する操作を示し、舵角センサ２３による検出結果を繰り返し監視することでこの操作の有無を検出する。

　ステップＳ１２０において、ドライバによる操作があれば、処理の流れはステップＳ１１０に移行する。一方、ステップＳ１２０において、ドライバによる操作がなければ、処理の流れはステップＳ１３０に移行する。

　ステップＳ１３０では、演算部１０は、制御開始地点での車両状態を取得する。具体的には、撮像情報として得られた逸脱角度、実車線までの距離、および自車両の走行速度に基づいて自車両の横方向の位置および横方向の速度を算出するとともに、自車両の走行速度を車速センサ２１から取得し、ヨーレートをヨーレートセンサ２２から取得する。その後、処理の流れはステップＳ１４０に移行する。

　ステップＳ１４０では、演算部１０は、目標軌道を算出する。目標軌道は、次式のような時間ｔに対する５次の多項式を用いて得られる。Ａｙは加速度（横方向の加速度）、Ｖｙは横速度（横方向の速度）、Ｙは横位置（横方向の位置）である。各式に初期条件および終端条件を設定することで、係数Ｃ１～Ｃ６を導出する。初期条件は、制御開始時点で設定される条件である。また、終端条件は、制御終了時点で設定される条件であり、制御終了時点に車両が位置する地点が目標地点となる。時間Ｔｅｎｄについては、ステアリング挙動または逸脱量が目標値以内となる最適値を算出する。なお、５次の多項式の代わりに、６次以上の多項式を用いて目標軌道を算出してもよい。その後、本処理を終了する。

　車線逸脱抑制処理（１）において、ステップＳ１４０は演算部１０内の目標軌道算出部１１１によって実行される

　（２．２．車線逸脱抑制処理（２）の説明）
　次に、車線逸脱抑制処理（２）を、図３を参照して説明する。図３（ａ）は車線逸脱抑制処理（２）を示す説明図であり、図３（ｂ）は車線逸脱抑制処理（２）を示すフローチャートである。

　最初のステップＳ２１０では、演算部１０は、車両が車線逸脱するか否かを判断する。この処理は、車線逸脱抑制処理（１）のステップＳ１１０と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。ステップＳ２１０において、基準となる時間以内に車両が車線を逸脱しないと判断された場合には、演算部１０は再度ステップＳ２１０を実行する。一方、ステップＳ２１０において、基準となる時間以内に車両が車線を逸脱すると判断された場合には、処理の流れはステップＳ２２０に移行する。

　ステップＳ２２０では、演算部１０は、ドライバによる操作があるか否かを判定する。この処理は、車線逸脱抑制処理（１）のＳ１２０と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。ステップＳ２２０において、ドライバによる操作があれば、処理の流れはステップＳ２１０に移行する。一方、ステップＳ２２０において、ドライバによる操作がなければ、処理の流れはステップＳ２３０に移行する。

　ステップＳ２３０では、演算部１０は、制御開始地点での車両状態を取得する。この処理は、車線逸脱抑制処理（１）のステップＳ１３０と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。また、本ステップＳ２３０では、演算部１０は、車両が走行する車線の曲率を車両状態として取得する。その後、処理の流れはステップＳ２４０に移行する。

　ステップＳ２４０では、演算部１０は、第一の目標軌道を算出する。第一の目標軌道は、次式のような時間ｔに対する５次の多項式を用いて得られる。Ａｙは加速度（横方向の加速度）、Ｖｙは横速度（横方向の速度）、Ｙは横位置（横方向の位置）である。各式に初期条件および終端条件を設定することで、係数Ｃ１～Ｃ６を導出する。初期条件は、制御開始時点で設定される条件である。また、終端条件は、制御終了時点で設定される条件であり、制御終了時点に車両が位置する地点が目標地点となる。時間Ｔｅｎｄについては、ステアリング挙動または逸脱量が目標値以内となる最適値を算出する。なお、５次の多項式の代わりに、６次以上の多項式を用いて目標軌道を算出してもよい。その後、処理の流れはステップＳ２５０に移行する。

　ステップＳ２５０では、演算部１０は、車両が目標地点より内側に復帰したか否かを判断する。ここでは、演算部１０は、目標軌道に沿って走行する車両が車線の延伸方向に直交する直交方向において目標地点から離間した後に目標地点へ復帰した場合に、車両が目標地点より内側に復帰したと判断する。ステップＳ２５０において、車両が目標地点より内側に復帰していないと判断された場合には、目標軌道を再算出する必要がないと判断し、演算部１０は、再度ステップＳ２５０を実行する。一方、ステップＳ２５０において、車両が目標地点より内側に復帰したと判断された場合には、目標軌道を再算出する必要があると判断し、処理の流れはステップＳ２６０に移行する。

　ステップＳ２６０では、演算部１０は、直線軌道フラグがＯＮであるか否かを判断する。なお、直線軌道フラグは、車両の走行状況に応じてＯＮ／ＯＦＦの切り替えが可能である。直線軌道フラグがＯＮである場合には、再計算後の目標軌道として直線軌道が適切であることを示し、直線軌道フラグがＯＦＦである場合には、再計算後の目標軌道として直線軌道が適切ではないことを示す。ステップＳ２６０において、直線軌道フラグがＯＮである場合には、処理の流れはステップＳ２７０に移行する。一方、ステップＳ２６０において、直線軌道フラグがＯＮではない場合には、処理の流れはステップＳ２８０に移行する。

　ステップＳ２７０では、演算部１０は、直線軌道フラグがＯＮであることを受けて第二の目標軌道を算出する。第二の目標軌道は、次式のような時間ｔに対する１次の多項式を用いて得られる。Ａｙは加速度（横方向の加速度）、Ｖｙは横速度（横方向の速度）、Ｙは横位置（横方向の位置）である。なお、初期条件には、横速度Ｖｅｎｄおよび軌道を切り替える時点での横位置Ｙ０を用いる。横速度Ｖｅｎｄについては、車両が走行する車線の曲率に応じて算出する。この結果、第二の目標軌道は、直線軌道となる。このように初期条件および終端条件が再設定され、目標軌道が再算出される。その後、本処理を終了する。

　ステップＳ２８０では、演算部１０は、直線軌道フラグがＯＮではないことを受けて第二の目標軌道を算出する。第二の目標軌道は、次式のような時間ｔに対する５次の多項式を用いて得られる。Ａｙは加速度（横方向の加速度）、Ｖｙは横速度（横方向の速度）、Ｙは横位置（横方向の位置）である。各式に初期条件および終端条件を設定することで、係数Ｃ１～Ｃ６を導出する。なお、初期条件（開始条件）には車両の現在位置を設定し、終端条件には車線中央を設定する。車線中央は目標地点である。このように初期条件および終端条件が再設定され、目標軌道が再算出される。なお、５次の多項式の代わりに、６次以上の多項式を用いて目標軌道を算出してもよい。その後、本処理を終了する。

　車線逸脱抑制処理（２）において、ステップＳ２４０は演算部１０内の目標軌道算出部１１１によって実行され、ステップＳ２５０は走行状況判断部１１２によって実行され、ステップＳ２６０、Ｓ２７０、Ｓ２８０は目標軌道再算出部１１３によって実行される。

　（２．３．車線逸脱抑制処理（３）の説明）
　次に、車線逸脱抑制処理（３）を、図４を参照して説明する。図４（ａ）は車線逸脱抑制処理（３）を示す説明図であり、図４（ｂ）は車線逸脱抑制処理（３）を示すフローチャートである。

　最初のステップＳ３１０では、演算部１０は、車両が車線逸脱するか否かを判断する。この処理は、車線逸脱抑制処理（１）のステップＳ１１０と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。ステップＳ３１０において、基準となる時間以内に車両が車線を逸脱しないと判断された場合には、演算部１０は再度ステップＳ３１０を実行する。一方、ステップＳ３１０において、基準となる時間以内に車両が車線を逸脱すると判断された場合には、処理の流れはステップＳ３２０に移行する。

　ステップＳ３２０では、演算部１０は、ドライバによる操作があるか否かを判定する。この処理は、車線逸脱抑制処理（１）のステップＳ１２０と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。ステップＳ３２０において、ドライバによる操作があれば、処理の流れはステップＳ３１０に移行する。一方、ステップＳ３２０において、ドライバによる操作がなければ、処理の流れはステップＳ３３０に移行する。

　ステップＳ３３０では、演算部１０は、制御開始地点での車両状態を取得する。この処理は、車線逸脱抑制処理（１）のステップＳ１３０と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。その後、処理の流れはステップＳ３４０に移行する。

　ステップＳ３４０では、演算部１０は、第一の目標軌道を算出する。第一の目標軌道は、次式のような時間ｔに対する５次の多項式を用いて得られる。Ａｙは加速度（横方向の加速度）、Ｖｙは横速度（横方向の速度）、Ｙは横位置（横方向の位置）である。各式に初期条件および終端条件を設定することで、係数Ｃ１～Ｃ６を導出する。初期条件には、現在の車両状態を設定し、終端条件には最大逸脱位置Ｙ１を設定する。最大逸脱位置Ｙ１は、車両が走行中の車線から最も逸脱する地点である。最大逸脱位置Ｙ１が目標地点となる。なお、５次の多項式の代わりに、６次以上の多項式を用いて目標軌道を算出してもよい。その後、処理の流れはステップＳ３５０に移行する。

　ステップＳ３５０では、演算部１０は、車両の横速度が内側を向いたか否かを判断する。ここでは、目標軌道に沿って走行する車両が車線の延伸方向に直交する直交方向において車線から逸脱した後に車線へ向けて移動し始めた場合に、車両の横速度が内側を向いたと判断する。ステップＳ３５０において、車両の横速度が内側を向いていないと判断された場合には、演算部１０は、目標軌道を再算出する必要がないと判断し、演算部１０は再度ステップＳ３５０を実行する。一方、ステップＳ３５０において、車両の横速度が内側を向いたと判断された場合には、演算部１０は、目標軌道を再算出する必要があると判断し、処理の流れはステップＳ３６０に移行する。なお、上記ステップＳ３５０において、演算部１０は、目標軌道に沿って走行する車両が車線から逸脱する方向に障害物が存在する場合にも、目標軌道を再算出する必要があると判断し、処理の流れはステップＳ３６０に移行する。

　ステップＳ３６０では、第二の目標軌道を算出する。第二の目標軌道は、上式のような時間ｔに対する５次の多項式を用いて得られる。Ａｙは加速度（横方向の加速度）、Ｖｙは横速度（横方向の速度）、Ｙは横位置（横方向の位置）である。各式に次式のような初期条件および終端条件を設定することで、係数Ｃ１～Ｃ６を導出する。初期条件は、制御開始時点で設定される条件である。また、終端条件は、制御終了時点で設定される条件であり、制御終了時点に車両が位置する地点が目標地点となる。なお、上記ステップＳ３５０において、障害物の存在に起因して目標軌道を再算出する必要があると判断された場合には、直交方向における車両が走行中の車線から最大逸脱地点までの距離を変更することで目標地点としての制御終了時点を再設定する。このように初期条件および終端条件が再設定され、目標軌道が再算出される。なお、５次の多項式の代わりに、６次以上の多項式を用いて目標軌道
を算出してもよい。その後、本処理を終了する。

　車線逸脱抑制処理（３）において、ステップＳ３４０は演算部１０内の目標軌道算出部１１１によって実行され、ステップＳ３５０は走行状況判断部１１２によって実行され、ステップＳ３６０は目標軌道再算出部１１３によって実行される。

　（２．４．車線逸脱抑制処理（４）の説明）
　次に、車線逸脱抑制処理（４）を、図５を参照して説明する。図５（ａ）は車線逸脱抑制処理（４）を示す説明図であり、図５（ｂ）は車線逸脱抑制処理（４）を示すフローチャートである。

　最初のステップＳ４１０では、演算部１０は、車両が車線逸脱するか否かを判断する。この処理は、車線逸脱抑制処理（１）のステップＳ１１０と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。ステップＳ４１０において、基準となる時間以内に車両が車線を逸脱しないと判断された場合には、演算部１０は再度ステップＳ４１０を実行する。一方、ステップＳ４１０において、基準となる時間以内に車両が車線を逸脱すると判断された場合には、処理の流れはステップＳ４２０に移行する。

　ステップＳ４２０では、ドライバによる操作があるか否かを判定する。この処理は、車線逸脱抑制処理（１）のステップＳ１２０と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。ステップＳ４２０において、ドライバによる操作があれば、処理の流れはステップＳ４１０に移行する。一方、ステップＳ４２０において、ドライバによる操作がなければ、処理の流れはステップＳ４３０に移行する。

　ステップＳ４３０では、演算部１０は、制御開始地点での車両状態を取得する。この処理は、車線逸脱抑制処理（１）のステップＳ１３０と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。その後、処理の流れはステップＳ４４０に移行する。

　ステップＳ４４０では、演算部１０は、第一の目標軌道を算出する。第一の目標軌道は、次式のような時間ｔに対する５次の多項式を用いて得られる。Ａｙは加速度（横方向の加速度）、Ｖｙは横速度（横方向の速度）、Ｙは横位置（横方向の位置）である。各式に初期条件および終端条件を設定することで、係数Ｃ１～Ｃ６を導出する。初期条件は、制御開始時点で設定される条件である。また、終端条件は、制御終了時点で設定される条件であり、制御終了時点に車両が位置する地点が目標地点となる。終端条件では、最大逸脱位置Ｙ１を設定することも可能である。なお、５次の多項式の代わりに、６次以上の多項式を用いて目標軌道を算出してもよい。その後、処理の流れはステップＳ４５０に移行する。

　ステップＳ４５０では、演算部１０は、車両軌道と目標軌道との誤差がＹｄｉｆ以上であるか否かを判断する。具体的には、演算部１０は、車線の延伸方向に直交する直交方向における車両が走行する軌道と目標軌道との間の距離が閾値（Ｙｄｉｆ）以上であるか否かを判断する。ステップＳ４５０において、車両軌道と目標軌道との誤差がＹｄｉｆ以上ではないと判断された場合には、演算部１０は、目標軌道を再算出する必要がないと判断し、演算部１０は再度ステップＳ４５０を実行する。一方、ステップＳ４５０において、車両軌道と目標軌道との誤差がＹｄｉｆ以上であると判断された場合には、演算部１０は、目標軌道を再算出する必要があると判断し、処理の流れはステップＳ４６０に移行する。

　ステップＳ４６０では、演算部１０は、第二の目標軌道を算出する。第二の目標軌道は、次式のような時間ｔに対する５次の多項式を用いて得られる。Ａｙは加速度（横方向の加速度）、Ｖｙは横速度（横方向の速度）、Ｙは横位置（横方向の位置）である。各式に次式のような初期条件および終端条件を設定することで、係数Ｃ１～Ｃ６を導出する。初期条件は、制御開始時点で設定される条件である。また、終端条件は、制御終了時点で設定される条件であり、制御終了時点に車両が位置する地点が目標地点となる。このように初期条件および終端条件が再設定され、目標軌道が再算出される。なお、５次の多項式の代わりに、６次以上の多項式を用いて目標軌道を算出してもよい。その後、本処理を終了する。

　車線逸脱抑制処理（４）において、ステップＳ４４０は演算部１０内の目標軌道算出部１１１によって実行され、ステップＳ４５０は走行状況判断部１１２によって実行され、ステップＳ４６０は目標軌道再算出部１１３によって実行される。

　（２．５．車線逸脱抑制処理（５）の説明）
　次に、車線逸脱抑制処理（５）を、を参照して説明する。図６（ａ）は車線逸脱抑制処理（５）を示す説明図であり、図６（ｂ）は車線逸脱抑制処理（５）を示すフローチャートである。

　この車線逸脱抑制処理（５）は、算出した目標軌道に沿って車両が走行中である際に、実行される。
　最初のステップＳ５１０では、演算部１０は、車両が目標地点より内側に復帰したか否かを判断する。この処理は、車線逸脱抑制処理（２）のステップＳ２５０と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。ステップＳ５１０において、車両が目標地点より内側に復帰していないと判断された場合には、演算部１０は、目標軌道を再算出する必要がないと判断し、演算部１０は再度ステップＳ５１０を実行する。一方、ステップＳ５１０において、車両が目標地点より内側に復帰したと判断された場合には、演算部１０は、目標軌道を再算出する必要があると判断し、処理の流れはステップＳ５２０に移行する。

　ステップＳ５２０では、制御開始地点での車両状態を取得する。この処理は、車線逸脱抑制処理（１）のステップＳ１３０と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。その後、処理の流れはステップＳ５３０に移行する。

　ステップＳ５３０では、演算部１０は、横速度を算出する。ここでは、横速度Ｖｅｎｄについては、図６（ｃ）に示すような横速度設定ＭＡＰを参照して、車両が走行する車線の曲率に応じた値を選択する。車線の曲率については、検出した左右の白線の座標に基づいて算出する。例えば、車両が走行する車線の曲率がＲ１（負の値）からＲ２（正の値）の間の値である場合には、横速度ＶｅｎｄをＶ１（正の値）に設定し、車両が走行する車線の曲率がＲ１（負の値）よりも小さいかＲ２（正の値）よりも大きい値である場合には、横速度Ｖｅｎｄを数値０に設定するといった具合である。その後、処理の流れはステップＳ５４０に移行する。

　ステップＳ５４０では、演算部１０は、目標軌道を算出する。目標軌道は、次式のような時間ｔに対する１次の多項式を用いて得られる。Ａｙは加速度（横方向の加速度）、Ｖｙは横速度（横方向の速度）、Ｙは横位置（横方向の位置）である。なお、初期条件には、ステップＳ５３０で設定した横速度Ｖｅｎｄおよび軌道を切り替える時点での横位置Ｙ０を用いる。この結果、目標軌道は、直線軌道となる。その後、本処理を終了する。

　（２．６．車線逸脱抑制処理（６）の説明）
　次に、車線逸脱抑制処理（６）を、図７を参照して説明する。図７（ａ）は車線逸脱抑制処理（６）を示す説明図であり、図７（ｂ）は車線逸脱抑制処理（６）を示す説明図であり、図７（ｃ）は車線逸脱抑制処理（６）を示すフローチャートである。

　最初のステップＳ６１０では、車両が車線逸脱するか否かを判断する。この処理は、車線逸脱抑制処理（１）のステップＳ１１０と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。ステップＳ６１０において、基準となる時間以内に車両が車線を逸脱しないと判断された場合には、演算部１０は再度ステップＳ６１０を実行する。一方、ステップＳ６１０において、基準となる時間以内に車両が車線を逸脱すると判断された場合には、処理の流れはステップＳ６２０に移行する。

　ステップＳ６２０では、演算部１０は、ドライバによる操作があるか否かを判定する。この処理は、車線逸脱抑制処理（１）のステップＳ１２０と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。ステップＳ６２０において、ドライバによる操作があれば、処理の流れはステップＳ６１０に移行する。一方、ステップＳ６２０において、ドライバによる操作がなければ、処理の流れはステップＳ６３０に移行する。

　ステップＳ６３０では、演算部１０は、制御開始地点での車両状態を取得する。この処理は、車線逸脱抑制処理（１）のステップＳ１３０と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。その後、処理の流れはステップＳ６４０に移行する。

　ステップＳ６４０では、演算部１０は、第一の目標軌道を算出する。第一の目標軌道は、次式のような時間ｔに対する５次の多項式を用いて得られる。Ａｙは加速度（横方向の加速度）、Ｖｙは横速度（横方向の速度）、Ｙは横位置（横方向の位置）である。各式に初期条件および終端条件を設定することで、係数Ｃ１～Ｃ６を導出する。初期条件は、制御開始時点で設定される条件である。また、終端条件は、制御終了時点で設定される条件であり、制御終了時点に車両が位置する地点が目標地点となる。終端条件では、最大逸脱位置Ｙ１を設定することも可能である。なお、５次の多項式の代わりに、６次以上の多項式を用いて目標軌道を算出してもよい。その後、処理の流れはステップＳ６５０に移行する。

　ステップＳ６５０では、演算部１０は、人・障害物を発見したか否かを判断する。ここでは、目標軌道に沿って走行する車両の前方に人や障害物等が存在する場合に人・障害物を発見したと判断し、目標軌道に沿って走行する車両の前方に人や障害物等が存在しない場合に人・障害物を発見しないと判断する。ステップＳ６５０において、人・障害物を発見しないと判断された場合には、演算部１０は再度ステップＳ６５０を実行する。一方、ステップＳ６５０において、人・障害物を発見したと判断された場合には、処理の流れはステップＳ６６０に移行する。

　ステップＳ６６０では、演算部１０は、目標軌道での接触判定を行う。ここでは、演算部１０は、目標軌道に沿って走行する車両がステップＳ６５０で発見された前方の障害物と接触するか否かを判断する。ステップＳ６６０において、目標軌道での接触判定の結果、目標軌道に沿って走行する車両が前方の障害物と接触しないと判断された場合には、演算部１０は、目標軌道を再算出する必要がないと判断し、処理の流れはステップＳ６５０に移行する。一方、ステップＳ６６０において、目標軌道での接触判定の結果、目標軌道に沿って走行する車両が前方の障害物と接触すると判断された場合には、演算部１０は、目標軌道を再算出する必要があると判断し、処理の流れはステップＳ６７０に移行する。

　ステップＳ６７０では、演算部１０は、目標軌道を再算出する。目標軌道は、次式のような時間ｔに対する５次の多項式を用いて得られる。Ａｙは加速度（横方向の加速度）、Ｖｙは横速度（横方向の速度）、Ｙは横位置（横方向の位置）である。各式に次式のような初期条件および終端条件を設定することで、係数Ｃ１～Ｃ６を導出する。初期条件は、制御開始時点で設定される条件である。また、終端条件は、制御終了時点で設定される条件であり、車両が障害物と接触しない地点を制御終了時点として設定する。制御終了時点に車両が位置する地点が目標地点となる。このように初期条件および終端条件が再設定され、目標軌道が再算出される。なお、５次の多項式の代わりに、６次以上の多項式を用いて目標軌道を算出してもよい。その後、本処理を終了する。

　車線逸脱抑制処理（６）において、ステップＳ６４０は演算部１０内の目標軌道算出部１１１によって実行され、ステップＳ６５０、Ｓ６６０は走行状況判断部１１２によって実行され、ステップＳ６７０は目標軌道再算出部１１３によって実行される。

　（２．７．車線逸脱抑制処理（７）の説明）
　次に、車線逸脱抑制処理（７）を、図８を参照して説明する。図８（ａ）は車線逸脱抑制処理（７）を示す説明図であり、図８（ｂ）は車線逸脱抑制処理（７）を示す説明図であり、図８（ｃ）は車線逸脱抑制処理（７）を示すフローチャートである。

　最初のステップＳ７１０では、演算部１０は、車両が車線逸脱するか否かを判断する。この処理は、車線逸脱抑制処理（１）のＳ１１０と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。ステップＳ７１０において、基準となる時間以内に車両が車線を逸脱しないと判断された場合には、演算部１０は再度ステップＳ７１０を実行する。一方、ステップＳ７１０において、基準となる時間以内に車両が車線を逸脱すると判断された場合には、処理の流れはステップＳ７２０に移行する。

　ステップＳ７２０では、演算部１０は、ドライバによる操作があるか否かを判定する。この処理は、車線逸脱抑制処理（１）のステップＳ１２０と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。ステップＳ７２０において、ドライバによる操作があれば、処理の流れはステップＳ７１０に移行する。一方、ステップＳ７２０において、ドライバによる操作がなければ、処理の流れはステップＳ７３０に移行する。

　ステップＳ７３０では、演算部１０は、制御開始地点での車両状態を取得する。この処理は、車線逸脱抑制処理（１）のステップＳ１３０と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。その後、処理の流れはステップＳ７４０に移行する。

　ステップＳ７４０では、演算部１０は、目標軌道を算出する。目標軌道は、次式のような時間ｔに対する５次の多項式を用いて得られる。Ａｙは加速度（横方向の加速度）、Ｖｙは横速度（横方向の速度）、Ｙは横位置（横方向の位置）である。各式に初期条件および終端条件を設定することで、係数Ｃ１～Ｃ６を導出する。初期条件は、制御開始時点で設定される条件である。また、終端条件は、制御終了時点で設定される条件であり、制御終了時点に車両が位置する地点が目標地点となる。時間Ｔｅｎｄについては、ステアリング挙動または逸脱量が目標値以内となる最適値を算出する。なお、５次の多項式の代わりに、６次以上の多項式を用いて目標軌道を算出してもよい。その後、処理の流れはステップＳ７５０に移行する。

　ステップＳ７５０では、演算部１０は、トルクの変化率または舵角の変化率が設定閾値αを超えたか否かを判断する。トルクについては、制御対象装置３０に含まれるステアリング制御装置がステアリング機構から検出する。また、設定閾値αについては、急峻なステアリング挙動を防止する観点から、予め実験等によって設定される。よって、トルクの変化率または舵角の変化率が設定閾値αを超えた場合に、目標軌道を走行する際に車両のステアリング挙動が閾値を超え、急峻なステアリング挙動があったと判断する。ステップＳ７５０において、トルクの変化率または舵角の変化率が設定閾値αを超えていないと判断された場合には、急峻なステアリング挙動がなく、目標軌道を再算出する必要がないと判断し、本処理を終了する。一方、ステップＳ７５０において、トルクまたは舵角変化率が設定閾値αを超えたと判断された場合には、演算部１０は、急峻なステアリング挙動があり、目標軌道を再算出する必要があると判断し、処理の流れはステップＳ７６０に移行する。

　ステップＳ７６０では、演算部１０は、閾値の傾きでトルクまたは舵角を出力する。具体的には、トルクの変化率または舵角の変化率が設定閾値α未満となるようなトルクの値または舵角の値を出力する。その後、処理の流れはステップＳ７７０に移行する。

　ステップＳ７７０では、演算部１０は、目標軌道を再算出する。目標軌道は、次式のような時間ｔに対する５次の多項式を用いて得られる。Ａｙは加速度（横方向の加速度）、Ｖｙは横速度（横方向の速度）、Ｙは横位置（横方向の位置）である。各式に次式のような初期条件および終端条件を設定することで、係数Ｃ１～Ｃ６を導出する。初期条件は、制御開始時点で設定される条件である。また、終端条件は、制御終了時点で設定される条件であり、制御終了時点に車両が位置する地点が目標地点となる。終端条件は、急峻なステアリング挙動を防止する観点から、ステップＳ７６０で出力されたトルクの値または舵角の値に基づき設定される。このように初期条件および終端条件が再設定され、目標軌道が再算出される。なお、５次の多項式の代わりに、６次以上の多項式を用いて目標軌道を算出してもよい。なお、本ステップＳ７７０にて目標軌道を再算出すると同時にまたは代わりに、車両のステアリング挙動を抑制するための挙動抑制動作を実行してもよい。挙動抑制動作としては、例えば、制御対象装置３０がステアリング機構を制御することにより逸脱抑制動作の実行を中止させることや、制御対象装置３０が駆動機構または制動機構を制御することにより車両を減速させること、情報出力装置４０がブザーやスピーカによる音出力や表示装置やランプによる表示を用いてドライバに報知することなどが挙げられる。その後、処理の流れはステップＳ７５０に移行する。

　車線逸脱抑制処理（７）において、ステップＳ７４０は演算部１０内の目標軌道算出部１１１によって実行され、ステップＳ７５０は走行状況判断部１１２によって実行され、ステップＳ７７０は目標軌道再算出部１１３によって実行される。

　（３．実施形態の効果）
　本実施形態の車線逸脱抑制システム１によれば、目標地点まで車両を走行させる軌道である目標軌道を算出した後に、車両の走行状況に応じて目標軌道を再算出するので、様々な車両逸脱状況にも対応可能な目標軌道を生成することができる。

Claims (12)

1. 　車両に搭載され、前記車両が走行中の車線から逸脱することを抑制する車線逸脱抑制システム（１）であって、
   　前記車両を走行させる目標軌道を生成する目標軌道生成部（１０１）と、
   　前記目標軌道生成部によって生成された目標軌道に沿って前記車両を走行させるための制御指令を生成して送信する制御指令送信部（１０２）と、
   　前記制御指令送信部から送信された制御指令に基づき、前記車両が走行中の車線から逸脱することを抑制する動作である逸脱抑制動作を実行する逸脱抑制動作部（３０）と、
   　を備え、
   　前記目標軌道生成部は、
   　前記車両が走行中の車線内の前方に目標地点を設定し、設定した目標地点まで前記車両を走行させる軌道を前記目標軌道として時間に対する５次以上の多項式を用いて算出する目標軌道算出部（１１１）と、
   　前記目標軌道に沿って走行する前記車両が前記車線の延伸方向に直交する直交方向において前記目標地点から離間した後に前記目標地点へ復帰した場合に、前記目標軌道を再算出する必要があると判断する走行状況判断部（１１２）と、
   　前記目標軌道を再算出する必要があると前記走行状況判断部によって判断された場合に、前記目標軌道を時間に対する５次以上の多項式または時間に対する１次の多項式の何れか一方を用いて再算出する目標軌道再算出部（１１３）と、を備えること
   　を特徴とする車線逸脱抑制システム。
2. 　請求項１に記載の車線逸脱抑制システムにおいて、
   　前記目標軌道再算出部（１１３）は、前記目標軌道を再算出するために、前記車両の走行状況に応じて、時間に対する５次以上の多項式または時間に対する１次の多項式の何れか一方を選択すること
   　を特徴とする車線逸脱抑制システム。
3. 　請求項１または請求項２に記載の車線逸脱抑制システムにおいて、
   　前記目標軌道再算出部（１１３）は、時間に対する１次の多項式を用いて再算出する場合には、前記車線の延伸方向に直交する直交方向において前記車両が移動する速度である横速度を算出し、算出した横速度で前記車両を走行させる軌道を前記目標軌道として再算出すること
   　を特徴とする車線逸脱抑制システム。
4. 　請求項３に記載の車線逸脱抑制システムにおいて、
   　前記目標軌道再算出部（１１３）は、前記車両が走行する車線の曲率に応じて前記横速度を算出すること
   　を特徴とする車線逸脱抑制システム。
5. 　車両に搭載され、前記車両が走行中の車線から逸脱することを抑制する車線逸脱抑制システム（１）であって、
   　前記車両を走行させる目標軌道を生成する目標軌道生成部（１０１）と、
   　前記目標軌道生成部によって生成された目標軌道に沿って前記車両を走行させるための制御指令を生成して送信する制御指令送信部（１０２）と、
   　前記制御指令送信部から送信された制御指令に基づき、前記車両が走行中の車線から逸脱することを抑制するための動作である逸脱抑制動作を実行する逸脱抑制動作部（３０）と、
   　を備え、
   　前記目標軌道生成部は、
   　前記車両が走行中の車線から最も逸脱する地点である最大逸脱地点を目標地点として設定し、設定した目標地点まで前記車両を走行させる軌道を前記目標軌道として時間に対する５次以上の多項式を用いて算出する目標軌道算出部（１１１）と、
   　前記目標軌道に沿って走行する前記車両が前記車線の延伸方向に直交する直交方向において前記車線から逸脱した後に前記車線へ向けて移動し始めた場合に、前記目標軌道を再算出する必要があると判断する走行状況判断部（１１２）と、
   　前記目標軌道を再算出する必要があると前記走行状況判断部によって判断された場合に、前記車線内の前方に目標地点を再設定し、再設定した目標地点まで前記車両を走行させる軌道を前記目標軌道として時間に対する５次以上の多項式を用いて算出する目標軌道再算出部（１１３）と、を備えること
   　を特徴とする車線逸脱抑制システム。
6. 　請求項５に記載の車線逸脱抑制システムにおいて、
   　前記走行状況判断部は、前記目標軌道に沿って走行する前記車両が前記車線から逸脱する方向に障害物が存在する場合にも、前記目標軌道を再算出する必要があると判断し、
   　前記目標軌道再算出部（１１３）は、前記障害物の存在に起因して前記目標軌道を再算出する必要があると前記走行状況判断部によって判断された場合に、前記直交方向における前記車両が走行中の車線から前記最大逸脱地点までの距離を変更することで前記目標地点を再設定し、再設定した目標地点まで前記車両を走行させる軌道を前記目標軌道として時間に対する５次以上の多項式を用いて算出すること
   　を特徴とする車線逸脱抑制システム。
7. 　車両に搭載され、前記車両が走行中の車線から逸脱することを抑制する車線逸脱抑制システム（１）であって、
   　前記車両を走行させる目標軌道を生成する目標軌道生成部（１０１）と、
   　前記目標軌道生成部によって生成された目標軌道に沿って前記車両を走行させるための制御指令を生成して送信する制御指令送信部（１０２）と、
   　前記制御指令送信部から送信された制御指令に基づき、前記車両が走行中の車線から逸脱することを抑制するための動作である逸脱抑制動作を実行する逸脱抑制動作部（３０）と、
   　を備え、
   　前記目標軌道生成部は、
   　前記車両が走行中の車線内の前方に目標地点を設定し、設定した目標地点まで前記車両を走行させる軌道を前記目標軌道として時間に対する５次以上の多項式を用いて算出する目標軌道算出部（１１１）と、
   　前記車線の延伸方向に直交する直交方向における前記車両が走行する軌道と前記目標軌道との間の距離が閾値以上である場合に、前記目標軌道を再算出する必要があると判断する走行状況判断部（１１２）と、
   　前記目標軌道を再算出する必要があると前記走行状況判断部によって判断された場合に、前記車線内の前方に目標地点を再設定し、再設定した目標地点まで前記車両を走行させる軌道を前記目標軌道として時間に対する５次以上の多項式を用いて算出する目標軌道再算出部（１１３）と、を備えること
   　を特徴とする車線逸脱抑制システム。
8. 　車両に搭載され、前記車両が走行中の車線から逸脱することを抑制する車線逸脱抑制システム（１）であって、
   　前記車両を走行させる目標軌道を生成する目標軌道生成部（１０１）と、
   　前記目標軌道生成部によって生成された目標軌道に沿って前記車両を走行させるための制御指令を生成して送信する制御指令送信部（１０２）と、
   　前記制御指令送信部から送信された制御指令に基づき、前記車両が走行中の車線から逸脱することを抑制するための動作である逸脱抑制動作を実行する逸脱抑制動作部（３０）と、
   　を備え、
   　前記目標軌道生成部は、
   　前記車両が走行中の車線内の前方に目標地点を設定し、設定した目標地点まで前記車両を走行させる軌道を前記目標軌道として時間に対する５次以上の多項式を用いて算出する目標軌道算出部（１１１）と、
   　前記目標軌道に沿って走行する前記車両が前方の障害物と接触する場合に、前記目標軌道を再算出する必要があると判断する走行状況判断部（１１２）と、
   　前記目標軌道を再算出する必要があると前記走行状況判断部によって判断された場合に、前記車両が前記障害物と接触しない地点を目標地点として再設定し、再設定した目標地点まで前記車両を走行させる軌道を前記目標軌道として時間に対する５次以上の多項式を用いて算出する目標軌道再算出部（１１３）と、を備えること
   　を特徴とする車線逸脱抑制システム。
9. 　車両に搭載され、前記車両が走行中の車線から逸脱することを抑制する車線逸脱抑制システム（１）であって、
   　前記車両を走行させる目標軌道を生成する目標軌道生成部（１０１）と、
   　前記目標軌道生成部によって生成された目標軌道に沿って前記車両を走行させるための制御指令を生成して送信する制御指令送信部（１０２）と、
   　前記制御指令送信部から送信された制御指令に基づき、前記車両が走行中の車線から逸脱することを抑制するための動作である逸脱抑制動作を実行する逸脱抑制動作部（３０）と、
   　を備え、
   　前記目標軌道生成部は、
   　前記車両が走行中の車線内の前方に目標地点を設定し、設定した目標地点まで前記車両を走行させる軌道を前記目標軌道として時間に対する５次以上の多項式を用いて算出する目標軌道算出部（１１１）と、
   　前記目標軌道を走行する際に前記車両のステアリング挙動が閾値を超えるか否かを判断する走行状況判断部（１１２）と、
   　前記目標軌道を走行する際に前記車両のステアリング挙動が閾値を超えると前記走行状況判断部によって判断された場合に、前記車線内の前方に目標地点を再設定し、再設定した目標地点まで前記車両を走行させる軌道を前記目標軌道として前記目標軌道を走行中には前記車両のステアリング挙動が閾値未満となるように時間に対する５次以上の多項式を用いて算出する目標軌道再算出部（１１３）と、を備え、
   　さらに、前記目標軌道を走行する際に前記車両のステアリング挙動が閾値を超えると前記走行状況判断部によって判断された場合に、前記目標軌道再算出部よる前記目標軌道の再算出と同時か前記目標軌道再算出部よる前記目標軌道の再算出の代わりに、前記車両のステアリング挙動を抑制するための挙動抑制動作を実行する挙動抑制動作部（３０，４０）を備えること
   　を特徴とする車線逸脱抑制システム。
10. 　請求項９に記載の車線逸脱抑制システムにおいて、
    　前記挙動抑制動作部（３０）は、前記挙動抑制動作として、前記逸脱抑制動作部による前記逸脱抑制動作の実行を中止させること
    　を特徴とする車線逸脱抑制システム。
11. 　請求項９または請求項１０に記載の車線逸脱抑制システムにおいて、
    　前記挙動抑制動作部（３０）は、前記挙動抑制動作として、前記車両を減速させること
    　を特徴とする車線逸脱抑制システム。
12. 　請求項９～請求項１１の何れか１項に記載の車線逸脱抑制システムにおいて、
    　前記挙動抑制動作部（４０）は、前記挙動抑制動作として、前記目標軌道を走行する際に前記車両のステアリング挙動が閾値を超える旨をドライバに報知すること
    　を特徴とする車線逸脱抑制システム。

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