WO2018216177A1

WO2018216177A1 - 車両制御装置

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Publication number: WO2018216177A1
Application number: PCT/JP2017/019591
Authority: WO
Inventors: 加藤大智; 小黒宏史
Original assignee: 本田技研工業株式会社
Priority date: 2017-05-25
Filing date: 2017-05-25
Publication date: 2018-11-29
Also published as: CN110678915B; JPWO2018216177A1; US11136027B2; JP6799150B2; US20200172100A1; CN110678915A

Abstract

車両制御装置（１０）は、検出部（１４）と、走行路の左右の認識線（１０４）及び物標（２００）を抽出する外界認識部（５２）とを備える。また車両制御装置（１０）の局所環境マップ生成部（５４）は、左右の認識線（１０４）と物標（２００）の情報に基づき、自車（１１）の行動範囲及び物標（２００）との非干渉の限界を示す左右の境界線（１１２）を算出する。さらに局所環境マップ生成部（５４）は、左右の境界線（１１２）を内側に狭める余裕間隔（Ｄｍ）を加えることで、自車（１１）の走行時における左右の推奨境界線（１００）を算出する。

Description

車両制御装置

　本発明は、車両の自動運転又は運転支援を制御する車両制御装置に関する。

　車両（自車）の自動運転や運転支援を制御する車両制御装置は、制御時に、自車の周辺環境を検出し、この周辺環境に応じた走行経路や速度を算出している。例えば、特許第４９４９０６３号公報に開示の運転支援装置は、自車の走行路上に物標（他車等の障害物）を検出すると、自車の旋回制御量に基づいて物標を回避する回避ルート（走行経路）を生成している。

　ところで、走行中の周辺環境は、走行路の種々の要素（走行レーンが複数存在する等）や物標の種々の要素（物標が複数存在する、物標の位置が時間的に変化する等）等が複雑に絡み合う。特に、自車と干渉可能性がある物標に対しては、ある程度離れた位置を走行することが望ましいと言える。しかしながら、特許第４９４９０６３号公報に開示の運転支援装置のように、自車の旋回制御量に基づく回避ルートを一の物標に対応して生成すると、他の物標に対する行動が不定となり、干渉可能性が高まる、効率的な走行とならない等の不都合が生じる。

　本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、自車の周辺環境の種々の要素を勘案し、物標からある程度離れて走行することができる走行路を生成することで、干渉可能性を低減して効率的な走行を可能とする車両制御装置を提供することを目的とする。

　前記の目的を達成するために、本発明は、自車の走行制御を少なくとも部分的に自動で行う車両制御装置であって、前記自車が走行する走行路の周辺環境を検出する検出部と、前記検出部の検出情報に基づき、前記走行路の左右の認識線を抽出し、且つ前記走行路に存在する物標を抽出する外界認識部と、前記左右の認識線と前記物標の情報に基づき、前記走行路における前記自車の行動範囲及び前記物標との非干渉の限界を示す左右の境界線を算出し、且つ前記左右の境界線を内側に狭める余裕間隔を加えることで、前記自車の走行時における左右の推奨境界線を算出する情報生成部と、を備えることを特徴とする。

　上記によれば、車両制御装置は、情報生成部により、左右の境界線に余裕間隔を加えた左右の推奨境界線を算出することで、自車の自動運転又は運転支援において、走行路上の種々の物標に対し余裕をもって自車を走行させる情報が得られる。そのため、車両制御装置は、左右の推奨境界線に基づき、複数の物標に対応可能な走行経路を設定することができ、この走行経路によって、搭乗者の不安を低減すると共に、複数の物標を加味した効率的な走行制御を実現することができる。

　また、前記情報生成部は、前記左右の推奨境界線の幅方向の間隔が所定の閾値以下の場合に、前記左右の推奨境界線を幅方向外側に広げる補正を行うとよい。

　車両制御装置は、左右の推奨境界線を幅方向外側に広げる補正を行うことで、生成された左右の推奨境界線の間隔が狭い等の理由で、自車の走行制御に支障が生じることを抑制することができる。

　上記構成に加えて、前記情報生成部は、左推奨境界線が右推奨境界線の右側に位置している場合に、前記補正において前記左推奨境界線を前記右推奨境界線よりも左側に移動させることが好ましい。

　左推奨境界線が右推奨境界線よりも右側に位置している場合とは、左推奨境界線と右推奨境界線の位置が反転していることである。従って車両制御装置は、この反転を解消するように処理することで、反転により自車の走行制御に支障が生じることを抑制することができる。

　また、前記情報生成部は、前記左右の認識線に逸脱の許容間隔を加えた左右の限界線を生成する構成であり、さらに前記左右の推奨境界線のうち一方が前記左右の限界線の一方に重なっている場合に、前記補正において前記左右の推奨境界線のうち他方のみを幅方向外側に広げるとよい。

　車両制御装置は、左右の推奨境界線のうち一方が左右の限界線の一方に重なっている場合に、左右の推奨境界線のうち他方のみを幅方向外側に広げることで、左右の推奨境界線が左右の限界線を越えないようにすることができる。これにより、自車が走行路を大きく逸脱するような経路の生成を抑制することができる。

　そして、前記情報生成部は、前記補正において前記左右の境界線を越えない範囲で前記左右の推奨境界線を広げることが好ましい。

　これにより、左右の推奨境界線が左右の境界線よりも内側になり、後の経路の生成時に、自車が物標に干渉するような経路の生成を未然に防ぐことができる。

　ここで、前記情報生成部は、前記左右の推奨境界線内で前記自車が通行する拘束点を設定し、前記拘束点を並べた状態で、曲率、走行距離、前記左右の推奨境界線の中心との差分が最小となる推奨走行経路を算出するとよい。

　曲率、走行距離、左右の推奨境界線の中心との差分が最小となる推奨走行経路は、例えば自車の車速の低下やステアリングの無駄な動きが抑えられる経路を示す。そのため、車両制御装置は、この推奨走行経路に可及的に沿うように走行時の速度及び舵角を調整することで、自車を良好に走行させることができる。

　さらに、前記情報生成部は、前記推奨走行経路が幅方向中心となるように前記左右の推奨境界線を調整してもよい。

　車両制御装置は、推奨走行経路に基づき左右の推奨境界線を調整することで、滑らかに連続する左右の推奨境界線を得ることができ、この左右の推奨境界線によって自車の挙動に無理のない経路のパターンを一層効率的に生成することができる。

　また、前記情報生成部は、前記左右の境界線の幅方向の幅員を算出し、予め記憶部に記憶している参照情報に基づき、前記幅員に対応した目標速度を取得するとよい。

　車両制御装置は、左右の境界線の幅員に対応した目標速度を取得することで、例えば、左右の境界線が狭路を形成している場合に、自車の走行速度を下げる目標速度とすることができ、搭乗者の不安を低減することができる。

　またさらに、前記情報生成部は、前記左右の境界線の算出前に、抽出された前記物標に対する行動を左回避、右回避、停止、無視及び追従のいずれかに分類し、前記左回避又は前記右回避の分類に基づき前記左右の境界線を生成することが好ましい。

　車両制御装置は、物標に対する行動の分類を予め判断することで、左右の境界線の生成において、複雑な境界線を形成する可能性を低減して、効率的且つ良好に境界線を得ることができる。

　さらにまた、前記情報生成部は、前記外界認識部の前記物標の情報に基づきポリゴン物標を生成する構成であり、前記物標が移動体である場合に、前記ポリゴン物標として、時間経過に伴い前記移動体の位置が変化する予測ポリゴン物標を生成することが好ましい。

　車両制御装置は、移動体について予測ポリゴン物標を生成することで、予測ポリゴン物標に対応した左右の推奨境界線を算出することができる。これにより移動体をより確実に回避することが可能な経路を良好に形成することができる。

本発明の一実施形態に係る車両制御装置が生成する左右の推奨境界線、推奨走行経路を示す平面図である。図１の車両制御装置の概略構成ブロック図である。外界認識部による左右の認識線を算出する処理を説明するための説明図である。図２の局所環境マップ生成部の構成を示すブロック図である。図４の局所環境マップ生成部の処理フローを示すフローチャートである。物標認識行動部のポリゴン物標を生成する処理を示す説明図である。分類判断部の行動の分類を説明するための説明図である。図８Ａは、移動体の予測ポリゴン物標を説明するための説明図であり、図８Ｂは、時間変化に伴う移動体の位置の特定を説明するグラフである。境界線生成部による左右の境界線を生成する処理フローを示すフローチャートである。図１０Ａは、左右の境界線を生成する第１処理を説明するための説明図であり、図１０Ｂは、左右の境界線を生成する第２処理を説明するための説明図であり、図１０Ｃは、左右の境界線を生成する第３処理を説明するための説明図である。推奨走行路生成部による左右の推奨境界線及び推奨走行経路を生成する処理フローを示すフローチャートである。図１２Ａは、左右の限界線を生成する処理を説明するための説明図であり、図１２Ｂは、左右の余裕走行線を生成する処理を説明するための説明図である。左右の推奨境界線を生成する処理を説明するための説明図である。図１４Ａは、補正前の左右の推奨境界線を示す説明図であり、図１４Ｂは、補正後の左右の推奨境界線を示す説明図である。図１５Ａ～図１５Ｄは、左右の推奨境界線の補正内容を説明する説明図である。左右の推奨境界線に基づき推奨走行経路を算出する処理を説明する平面図である。図１７Ａ～１７Ｃは、左右の推奨境界線の平滑化を説明する説明図である。停止位置生成部による車両停止位置の生成を説明する説明図である。目標速度生成部による目標速度を生成する処理フローを示すフローチャートである。図２０Ａは、左右の境界線の幅員を示す説明図であり、図２０Ｂは、左右の境界線の幅員と制限速度の関係性を示す参照グラフである。

　以下、本発明に係る車両制御装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

　本発明の一実施形態に係る車両制御装置１０は、図１に示すように、車両１１（以下、自車１１ともいう）に搭載され、自車１１の自動運転を制御する制御部である。自動運転では、自車１１の車速を調整する速度制御（加速、減速、速度維持等）と、自車１１の進行方向を調整する舵角制御とを一体的に行う。

　また、本実施形態に係る車両制御装置１０は、自車１１の周辺環境を認識して自車１１の走行状況（例えば、レーンマーク等の走行路を規定する標識、静止体や移動体等の物標）に適した左右の推奨境界線１００及び推奨走行経路１０２を生成する。左右の推奨境界線１００及び推奨走行経路１０２は、周辺環境の種々の要素を勘案した走行路の情報であり、且つ物標に対し可及的に余裕をもって走行可能とする指標情報となる。

　例えば、左右の推奨境界線１００及び推奨走行経路１０２は、車両制御装置１０が自動運転を行う際に、経路と速度を含む軌道の生成に使用することができる。これにより車両制御装置１０は、周辺環境の種々の要素に対応して、自車１１をより安全且つ効率的に走行させることが可能となる。以下、この車両制御装置１０について具体的に説明していく。

［自車１１の全体構成について］
　図２に示すように、車両制御装置１０は、システムの主要部である車両制御システム１２（電子制御ユニット）を備え、さらに通信線を介して車両制御システム１２に接続される入力装置及び出力装置を備える。入力装置には、外界センサ１４、ナビゲーション装置１６、車両センサ１８、通信装置２０、自動運転スイッチ２２（自動運転ＳＷ）及び操作検出センサ２６等が含まれる。出力装置には、駆動力装置２８、操舵装置３０及び制動装置３２等が含まれる。

　外界センサ１４は、自車１１の周辺環境（外界）を認識する検出部であり、本実施形態では１以上のカメラ３３と、１以上のレーダ３４とで構成されている。カメラ３３及びレーダ３４は、それぞれの特性に応じて外界を検出し、この検出情報を車両制御システム１２に出力する。なお、外界センサ１４は、１種類の機器で構成されてもよく、他の機器が適用されてもよい。他の機器としては、例えば、赤外線センサ、超音波センサ、ＬＩＤＡＲ（光検出機器）があげられる。

　ナビゲーション装置１６は、衛星測位装置等を用いて自車１１の現在位置を検出及び特定し、また現在位置からユーザが指定した目的地までの経路を算出する。ナビゲーション装置１６の情報（地図情報、現在位置、算出した経路等）は、必要に応じて車両制御システム１２に提供され、記憶装置４０の地図情報記憶部４２に記憶される。

　車両センサ１８は、自車１１の走行時等において、自車１１の状態を検出して、車両制御システム１２にその検出結果を出力するセンサ機器群（車両状態検出部）である。このセンサ機器群としては、自車１１の車速を検出する車速センサ、加速度を検出する加速度センサ、自車１１の垂直軸周りの角速度を検出するヨーレートセンサ、自車１１の向きを検出する方位センサ、自車１１の勾配を検出する勾配センサ等があげられる。車両センサ１８（又は車両制御部７４）が検出した検出情報は、自車状態情報Ｉｖｈとして記憶装置４０の自車状態情報記憶部４３に記憶される。

　通信装置２０は、自車１１の外部に存在する外部通信機器（路側機、他車、交通システムのサーバ等）と通信するために設けられる。例えば、通信装置２０は、路側機から信号機に係わる情報（位置や灯火色）、他車から他車に係わるプローブ情報、サーバから更新地図情報又は他の情報を受信し、また自車１１のプローブ情報等を外部に送信する。

　自動運転スイッチ２２は、手動運転モードと自動運転モードを搭乗者が切り替えるためのスイッチである。手動運転モードでは、自車１１の操作デバイス２４を搭乗者が操作して、出力装置（駆動力装置２８、操舵装置３０、制動装置３２）を動作させて、自車１１を走行等させる。

　操作デバイス２４としては、アクセルペダル、ステアリングホイール（ハンドル）、ブレーキペダル、シフトレバー及び方向指示レバー等があげられる。また、操作デバイス２４の各構成には、搭乗者による操作の有無や操作量、操作位置を検出する操作検出センサ２６が取り付けられている。操作検出センサ２６は、検出結果としてアクセル踏込（開度）量、ハンドル操作（操舵）量、ブレーキ踏込量、シフト位置、右左折方向等を車両制御システム１２に出力する。

　自動運転モードでは、操作デバイス２４を搭乗者が操作しない状態で、車両制御装置１０の制御下に自車１１を走行等させる。車両制御システム１２は、自動運転モードの実施時に、自車１１の周辺環境に基づき行動計画（後述する長期軌道Ｌｔ、中期軌道Ｍｔ、短期軌道Ｓｔ）を生成し、この行動計画に沿って出力装置（駆動力装置２８、操舵装置３０、制動装置３２）を適宜制御する。

　駆動力装置２８は、図示しない駆動力ＥＣＵと、エンジンや駆動モータ等の駆動源とを含む。この駆動力装置２８は、車両制御システム１２から入力される車両制御値Ｃｖｈに従って走行駆動力（トルク）を生成し、トランスミッションを介して（或いは直接に）、走行駆動力を車輪に伝達する。

　操舵装置３０は、図示しないＥＰＳ（電動パワーステアリング）ＥＣＵと、ＥＰＳ装置とを含む。この操舵装置３０は、車両制御システム１２から入力される車両制御値Ｃｖｈに従って、車輪（操舵輪）の向きを変更する。

　制動装置３２は、例えば、油圧式ブレーキを併用する電動サーボブレーキであって、図示しないブレーキＥＣＵと、ブレーキアクチュエータとを含む。この制動装置３２は、車両制御システム１２から入力される車両制御値Ｃｖｈに従って、車輪を制動する。

［車両制御システム１２の構成］
　車両制御システム１２は、図示しない入出力Ｉ／Ｆ及びプロセッサを有する電子制御ユニット（ＥＣＵ）として構成され、またＥＣＵに搭載或いは接続される記憶装置４０を備える。プロセッサは、記憶装置４０に記憶された図示しないプログラムを実行して、外界認識部５２、認識結果受信部５３、局所環境マップ生成部５４、統括制御部７０、長期軌道生成部７１、中期軌道生成部７２、短期軌道生成部７３及び車両制御部７４等の機能実現部を構築する。なお本実施形態において、機能実現部は、上記のとおりソフトウエア機能部であるが、集積回路等からなるハードウエア機能部により実現されてもよい。

　外界認識部５２は、外界センサ１４、ナビゲーション装置１６及び通信装置２０等から入力される各検出情報に基づき、自車１１の周辺に存在する対象物の抽出情報Ｉｐを生成する。抽出情報Ｉｐを生成する際には、レーダ３４等の検出結果、車両センサ１８や車両制御部７４から送信される自車状態情報Ｉｖｈ等を参照して、自車１１に対する対象物の相対的な位置関係（自車１１に対する対象物の向きや距離）も認識する。例えば、外界認識部５２は、カメラ３３の画像情報に基づき、自車１１が走行する道路のレーンマーク（白線、黄色線、マーカ等）、舗装部分と未舗装部分の境界、路肩、ガードレール、縁石、壁、停止線、信号機、標識、交通参加者、障害物等の対象物を抽出する。

　ここで、レーンマーク、舗装部分と未舗装部分の境界等は、自車１１の走行の障害とならずに走行路を示すものである。外界認識部５２は、適宜の画像処理に基づきこれらを抽出すると、図３に示すように、多項式近似を行って、仮想平面座標ＳＣ上で連続する２本の略平行な認識線１０４（左認識線１０４Ｌ、右認識線１０４Ｒ）を生成する。これにより、左右の認識線１０４は、走行路上のレーンマークがかすれている、レーンマークが物標により認識できない等の場合でも、それを補う線となる。なお、外界認識部５２は、カメラ３３によるレーンマーク等の検出が不明又はロストした場合に、地図情報記憶部４２に記憶されている地図情報から認識線１０４を補完してもよい。

　左右の認識線１０４は、所定距離毎に多項式上の点（仮想平面座標ＳＣの座標点）を取り出した点列として構築される。さらに、外界認識部５２は、左右の認識線１０４の中間を延びる中心線１０６も算出し、抽出情報Ｉｐに含める。この中心線１０６も座標点が並ぶ点列として構築される。

　また、走行路を示さない対象物（物標２００）のうち、走行中の他車等は、自車１１の走行に影響を及ぼす移動体２０２となる。さらに、ガードレール、縁石、壁、停車中の他車、障害物等は、自車１１の走行に影響を及ぼす静止体２０４となる。移動体２０２は、時間に応じて走行路上の位置が変化し、静止体２０４は、時間に応じて走行路上の位置が殆ど変化しない点で相互に異なる。なお、人等の交通参加者は、移動体２０２と静止体２０４のいずれに認識されてもよい。後述する処理により、結局、物標２００を避ける経路が設定されるからである。

　例えば、外界認識部５２は、複数の画像で相似する物標２００の形状（エッジ）を抽出し、自車１１の速度に基づきその物標２００の速度（つまり移動体２０２、静止体２０４）を認識する。また、各物標２００は、認識線１０４と同じ仮想平面座標ＳＣ上において位置が特定された情報として出力される。

　さらに、本実施形態に係る外界認識部５２は、図３中に点線で示すように、自車１１の行動計画の設計時に考慮する範囲を、左右の行動規定線１０８（左行動規定線１０８Ｌ、右行動規定線１０８Ｒ）として設定し、抽出情報Ｉｐに含める。このため図２に示すように、外界認識部５２の内部には、行動規定線生成部５６が設けられている。なお、行動規定線生成部５６は、局所環境マップ生成部５４に設けられていてもよい。

　行動規定線生成部５６は、外界認識部５２により走行路の左右の認識線１０４が抽出されると、左右の認識線１０４の各々の幅方向外側に所定の設定間隔Ｄ１だけずらした（オフセットした）左右の行動規定線１０８を生成する。例えば、左認識線１０４Ｌに対しては幅方向左側に５ｍを加えた左行動規定線１０８Ｌを生成し、右認識線１０４Ｒに対しては幅方向右側に５ｍを加えた右行動規定線１０８Ｒを生成する。なお、設定間隔Ｄ１は、５ｍに限定されず任意に設計されればよく、外界センサ１４等の信頼性に基づき変動する値でもよい。また、左右の行動規定線１０８も、仮想平面座標ＳＣ上で複数の座標点を並べた点列として形成される。

　認識結果受信部５３は、上記の抽出情報Ｉｐ（左右の認識線１０４、中心線１０６、左右の行動規定線１０８、移動体２０２及び静止体２０４）を外界認識部５２から定期的に受信して古い情報の更新を行う。そして、統括制御部７０から演算指令Ａａを受け付けたタイミングで、抽出情報Ｉｐを外界認識情報Ｉｐｒとして統括制御部７０に送信する。この外界認識情報Ｉｐｒは、記憶装置４０の外界認識情報記憶部４４に記憶される。

　局所環境マップ生成部５４は、統括制御部７０から送信される演算指令Ａｂ、外界認識情報Ｉｐｒ、自車状態情報Ｉｖｈ等に基づき、走行路の情報である局所環境情報Ｉｅｍを生成する情報生成部である。局所環境情報Ｉｅｍは、統括制御部７０に出力され、記憶装置４０の局所環境情報記憶部４６に記憶される。この局所環境マップ生成部５４の具体的な構成については後に詳述する。

　統括制御部７０は、認識結果受信部５３、局所環境マップ生成部５４、長期軌道生成部７１、中期軌道生成部７２及び短期軌道生成部７３のタスク（処理）を同期させ、また演算に必要な情報を各機能実現部に送るタスク同期モジュールとして機能する。詳細には、統括制御部７０は、基準演算周期を内部でカウントし、この基準演算周期に基づくタイミングに応じて各機能実現部に演算指令を出力して処理を実施させ、その処理結果を受信する。

　一方、長期軌道生成部７１、中期軌道生成部７２及び短期軌道生成部７３は、統括制御部７０の指令下に、速度制御に必要な車速と、操舵制御に必要な経路とを含む軌道（長期軌道Ｌｔ、中期軌道Ｍｔ、短期軌道Ｓｔ）をそれぞれ生成する。生成された各軌道は、各軌道生成部から統括制御部７０に出力され、記憶装置４０の軌道情報記憶部４８に記憶される。

　長期軌道生成部７１は、演算指令Ａｃ、局所環境情報Ｉｅｍ及び自車状態情報Ｉｖｈに基づき、ある程度長い期間の軌道である長期軌道Ｌｔを生成する。例えば、長期軌道Ｌｔは、１０秒の期間において時間又は速度の情報を含む座標点を、数百ｍｓ程度（基準演算周期の９倍程度）の間隔で並べた点列として生成される。

　中期軌道生成部７２は、演算指令Ａｄ、局所環境情報Ｉｅｍ、自車状態情報Ｉｖｈ、及び長期軌道Ｌｔに基づき、長期軌道Ｌｔよりも短い期間の軌道である中期軌道Ｍｔを生成する。例えば、中期軌道Ｍｔは、５秒の期間において時間又は速度の情報を含む座標点を、百数十ｍｓ程度（基準演算周期の３倍程度）の間隔で並べた点列として生成される。

　短期軌道生成部７３は、演算指令Ａｅ、局所環境情報Ｉｅｍ、自車状態情報Ｉｖｈ、長期軌道Ｌｔ及び中期軌道Ｍｔに基づき、中期軌道Ｍｔよりも短い期間の軌道である短期軌道Ｓｔを生成する。例えば、短期軌道Ｓｔは、１秒の期間において車両ダイナミクスの情報（縦方向の位置ｘ、横方向の位置ｙ、姿勢角θｚ、速度ｖｓ、加速度ｖａ、曲率ρ、ヨーレートγ、操舵角δｓｔ）を含む座標点を、数ｍｓ程度（基準演算周期）の間隔で並べた点列として生成される。

　一方、車両制御部７４は、入力された短期軌道Ｓｔに沿って自車１１が走行するように、車両ダイナミクスを含む座標点を車両制御値Ｃｖｈに変換して、駆動力装置２８、操舵装置３０及び制動装置３２に出力する。また、駆動力装置２８、操舵装置３０及び制動装置３２を駆動させる情報は、自車状態情報Ｉｖｈとして外界認識部５２に送信される。

［局所環境マップ生成部５４の具体的な構成］
　上述したように、車両制御装置１０は、局所環境マップ生成部５４において自車１１の周辺環境の情報（局所環境情報Ｉｅｍ）を生成し、この局所環境情報Ｉｅｍに基づき各軌道生成部で軌道を生成する。局所環境情報Ｉｅｍとしては、例えば、ポリゴン物標１１０、左右の境界線１１２、左右の推奨境界線１００、推奨走行経路１０２、車両停止位置１１４及び目標速度１１６があげられる。

　「ポリゴン物標１１０」とは、自車１１の周辺環境に存在する物標２００（静止体２０４及び移動体２０２）をポリゴン化したものである（図６及び図７も参照）。ポリゴン物標１１０は、静止体２０４、移動体２０２の抽出情報Ｉｐに基づき、自車１１が回避すべき情報として仮想平面座標ＳＣに構築される。このポリゴン物標１１０は、時間経過に伴い仮想平面座標ＳＣ上での位置及び形状がトレースされる。

　「左右の境界線１１２」とは、静止体２０４や移動体２０２に対し自車１１の非干渉と干渉とを分ける境界をいう（図１０Ｃも参照）。すなわち、左右の境界線１１２は、仮想平面座標ＳＣ上に存在するポリゴン物標１１０を勘案して生成される。換言すれば、左右の境界線１１２は、自車１１が行動計画を決定する際に、自車１１を移動させない範囲を表す情報となる。

　「左右の推奨境界線１００」とは、左右の境界線１１２に基づき自車１１が物標２００からある程度離れた位置を算出したものであり、自車１１が安全且つ快適に走行可能な（推奨の）境界である（図１３も参照）。左右の推奨境界線１００は、左右の境界線１１２に余裕間隔Ｄｍ（マージン）を加えることで形成され、また適宜の補正がなされることで実際の走行路に対応した推奨情報となる。

　「推奨走行経路１０２」とは、上記の左右の推奨境界線１００の内側を通行するように形成された経路である（図１６も参照）。本実施形態では、さらに自車１１の走行における曲率、走行距離、左右の推奨境界の中心との差分に関して適宜の重み付けをして、これらのパラメータが可及的に最小となるように算出している。これにより推奨走行経路１０２は、自車１１の走行における効率性や快適性を高めた経路を示すことになる。

　「車両停止位置１１４」とは、ポリゴン物標１１０を回避できない場合に、仮想平面座標ＳＣ上で自車１１を停止させる位置情報である（図１８も参照）。

　「目標速度１１６」とは、左右の認識線１０４、ポリゴン物標１１０、左右の境界線１１２及び車両停止位置１１４等に基づき、仮想平面座標ＳＣ上で自車１１が走行する速度の目標値である（図２０も参照）。

　以上の情報を生成するため、局所環境マップ生成部５４の内部には、図４に示すように、物標認識行動部８０、境界線生成部８２、推奨走行路生成部８４、停止位置生成部８６及び目標速度生成部８８が設けられる。そして、局所環境マップ生成部５４の各機能実現部は、図５に示す処理フローに沿って各情報を生成していく。

　具体的には、まず物標２００の情報に基づきポリゴン物標１１０を生成し（ステップＳ１０）、次にポリゴン物標１１０に基づき左右の境界線１１２を生成し（ステップＳ２０）、その後左右の境界線１１２に基づき左右の推奨境界線１００を生成する（ステップＳ３０）。また、左右の推奨境界線１００の生成時には、推奨走行経路１０２も合わせて生成し、推奨走行経路１０２に基づき左右の推奨境界線１００の補正等を行う。さらに局所環境情報Ｉｅｍの生成処理フローでは、ポリゴン物標１１０及び推奨走行経路１０２に基づき車両停止位置１１４を生成し（ステップＳ４０）、最後に車両停止位置１１４、左右の境界線１１２等に基づき目標速度１１６を生成する（ステップＳ５０）。以下、各機能実現部の構成について詳述していく。

　局所環境マップ生成部５４の物標認識行動部８０は、図５中のステップＳ１０を実施する機能部であり、走行路において抽出されたすべての物標２００に関してポリゴン物標１１０を生成する。特に、本実施形態に係る物標認識行動部８０は、静止体２０４、移動体２０２等の種類も考慮したポリゴン物標１１０を形成する。

　例えば、図６に示すように、物標認識行動部８０は、抽出された物標２００（ガードレール、縁石、壁、信号機、標識、交通参加者、障害物等）のエッジ、角部、突出部分等を適宜繋ぐことで、ポリゴン形状を形成する。なお、ポリゴン物標１１０は、外界センサ１４による検出部分（例えば、カメラ３３で見えている部分）のみで形成されればよく、非検出部分は、検出部分の端部同士を繋いで省略されてよい。また、物標認識行動部８０は、ポリゴンの形成時に複数の物標２００が重なっている場合に、統合した（一連に連なった）ポリゴンを生成することが好ましい。これにより、仮想平面座標ＳＣ上に形成されるポリゴンが単純化して、効率的に処理を行うことが可能となる。

　そして、物標認識行動部８０の内部には、外界認識情報Ｉｐｒに含まれる左右の行動規定線１０８と、生成したポリゴン物標１１０とに基づき、自車１１の行動を分類する分類判断部８１が設けられている。行動の分類としては、例えば物標２００が静止体２０４の場合に、ポリゴン物標１１０に対して［１］左回避、［２］右回避、［３］停止、［４］無視の４パターンの行動をとることが考えられる。また例えば、抽出情報Ｉｐが移動体２０２の場合に、ポリゴン物標１１０に対して［１］左回避、［２］右回避、［３］停止、［４］無視、［５］追従の５パターンの行動をとることが考えられる。

　具体的に、分類判断部８１は、図７中の枠Ａ１で囲ったポリゴン物標１１０のように、仮想平面座標ＳＣ上で左右の行動規定線１０８から幅方向外側に一定距離以上離れているものについて、［４］無視に分類する。左右の行動規定線１０８から外れているポリゴン物標１１０は、そもそも自車１１の走行に影響を及ぼす可能性が少ないからである。なお、ポリゴン物標１１０が左右の行動規定線１０８に重なっている場合（図７中の枠Ａ２参照）には、［４］無視に分類せず、回避行動をとる対象とする。

　また、分類判断部８１は、左右の認識線１０４の走行可能幅を用いて自車１１の行動分類を判断するため、左右の認識線１０４の点列毎に幅ＢＷを算出する。そして例えば、図７中の枠Ｂ１で囲ったポリゴン物標１１０のように、仮想平面座標ＳＣ上で左右の認識線１０４の内側に存在し、且つポリゴン物標１１０から左右の認識線１０４までの各幅ＢＷが一定値未満であれば、ポリゴン物標１１０を回避できないと認識して［３］停止に分類する。この際、自車１１の前方で最も近いポリゴン物標１１０が自車１１と同方向に進行している移動体２０２であると認識した場合には、［５］追従に分類する。幅ＢＷと比較する一定値は、自車１１の車幅に応じて適切な値に設計されるとよい。

　さらに、分類判断部８１は、ポリゴン物標１１０が中心線１０６に対して右側又は左側に寄っており、且つポリゴン物標１１０が寄っている一方側から反対の他方側の認識線１０４までの幅ＢＷが一定値以上であれば、そのポリゴン物標１１０を避ける判断をする。例えば、図７中に点線で示すように、中心線１０６に対して右側に寄っているポリゴン物標１１０αを検出したとする。この場合、ポリゴン物標１１０αから左認識線１０４Ｌまでの幅ＢＷが一定値以上となっていれば、［１］左回避に分類する。逆に図７中に点線で示すように、中心線１０６に対して左側に寄っているポリゴン物標１１０βを検出したとする。この場合、ポリゴン物標１１０βから右認識線１０４Ｒまでの幅ＢＷが一定値以上となっていれば、［２］右回避に分類する。

　分類判断部８１による各ポリゴン物標１１０に対する行動分類は、各ポリゴン物標１１０と共に行動分類情報として紐付けられ、局所環境マップ生成部５４内の以降の処理に用いられる。また、行動分類情報は、統括制御部７０を介して長期軌道生成部７１、中期軌道生成部７２、短期軌道生成部７３に出力され、複数の軌道パターンの範囲を限定する情報として用いられてもよい。

　ここで、本実施形態に係る物標認識行動部８０は、図８Ａに示すように、外界認識情報Ｉｐｒに移動体２０２が含まれている場合に、仮想平面座標ＳＣ上で時間経過を加味した予測ポリゴン物標１１１を生成する。例えば、自車１１の周辺において他車が走行している場合に、他車の速度を勘案して、現時点の他車のポリゴンに加えて、自車１１が他車に接近した際のポリゴンを推定し、その移動体２０２に関して一連のポリゴンを形成する。

　具体的には、物標認識行動部８０は、［１］左回避、［２］右回避に分類した移動体２０２の予測軌道と自車１１の前回算出した出力軌道（長期軌道Ｌｔ、中期軌道Ｍｔ、短期軌道Ｓｔ）から時間経過に伴う相対距離を算出する。予測軌道は、例えば、移動体２０２の前回検出位置と今回検出位置、及び自車１１の出力軌道に基づき算出し得る。

　例えば、図８Ｂの上側グラフは、横軸が時間であり、縦軸が走行路上における移動体２０２の相対位置である、すなわち自車１１と移動体２０２の車間距離の時間変化を示している。この場合、移動体２０２が、時点ｔ１の現在位置で自車１１よりも前方（正の値）に位置する。そして自車１１よりも移動体２０２の速度が遅い場合には、車間距離が時間経過に伴い下側に傾く。物標認識行動部８０は、車間距離に対応した前方閾値と後方閾値を予め有しており、前方閾値と後方閾値の間の領域を抽出し、移動体２０２の車線上の位置（絶対位置）の最大値と最小値を算出する。

　移動体２０２の絶対位置は、図８Ｂの下側グラフのように、時点ｔ１において最も低いＳ_minとなり、時点ｔ２において最も大きいＳ_maxとなる。物標認識行動部８０は、このＳ_min、Ｓ_maxを算出することで、仮想平面座標ＳＣ上の時間経過（時点ｔ１～ｔ２）に伴う移動体２０２の存在範囲を割り出し、この存在範囲に予測ポリゴン物標１１１を作成する。これにより、分類判断部８１は、予測ポリゴン物標１１１に対応した自車１１の行動を判断することができる。

　図４に戻り、局所環境マップ生成部５４の境界線生成部８２は、左右の境界線１１２（左境界線１１２Ｌ、右境界線１１２Ｒ）を生成（すなわち図５中のステップＳ２０を実施）する。左右の境界線１１２の生成では、物標認識行動部８０で生成されたポリゴン物標１１０及び行動分類情報と、外界認識情報Ｉｐｒの中心線１０６、左右の行動規定線１０８とを用いる。境界線生成部８２は、中心線１０６の座標点毎に、ポリゴン物標１１０と左右の行動規定線１０８の位置関係を抽出して左右の境界線１１２を生成していく。

　詳細には、境界線生成部８２は、図９に示す処理フローを順次実施する。境界線生成部８２は、まず中心線１０６を基準として左右の行動規定線１０８又はポリゴン物標１１０までの左右幅方向（法線方向）の距離を、中心線１０６の座標点毎に算出する（ステップＳ２１）。次に、中心線１０６の各座標点から左右幅方向に延ばした法線と、左右の行動規定線１０８又はポリゴン物標１１０との交点をそれぞれ繋ぐ（ステップＳ２２）。さらに、前回算出した左右の境界線１１２を用いてフィルタリング処理を行う（ステップＳ２３）。以下、各ステップの具体的な処理内容について説明していく。

　ステップＳ２１は、仮想平面座標ＳＣ上における左右の行動規定線１０８とポリゴン物標１１０の位置関係を認識する処理である。境界線生成部８２は、行動分類情報に基づき、各ポリゴン物標１１０が中心線１０６に対し左右のどちら寄りに存在するかを認識し、中心線１０６から認識した側のポリゴン物標１１０までの距離ＤＬ、ＤＲを算出する。

　例えば、図１０Ａ中に示す第１ポリゴン物標１１０Ａは、行動分類情報により中心線１０６の左側寄りに位置していると既に認識されている。よって、境界線生成部８２は、中心線１０６の座標点から法線方向左側に位置する第１ポリゴン物標１１０Ａの交点までの距離ＤＬを算出する。その一方で、中心線１０６の右側には第１ポリゴン物標１１０Ａが存在していないので、中心線１０６の座標点から法線方向右側の右行動規定線１０８Ｒまでの距離ＤＲを算出する。距離ＤＬと距離ＤＲは後の処理の容易化のため、一方がプラス値で他方がマイナス値で算出されるとよく、本実施形態では、中心線１０６の右側の距離をマイナス値で算出している。

　また例えば、図１０Ａ中に示す第２ポリゴン物標１１０Ｂは、中心線１０６に被りつつ中心線１０６の右側寄りに位置している。この場合、境界線生成部８２は、中心線１０６の座標点から左行動規定線１０８Ｌまでの距離ＤＬを算出する一方で、中心線１０６から法線方向左側に向かう第２ポリゴン物標１１０Ｂの交点までの距離ＤＲを算出する。この際の距離ＤＲはプラス値である。

　さらに例えば、境界線生成部８２は、行動分類情報において停止が認識されたポリゴン物標１１０がある場合に、ポリゴン物標１１０の形状に基づき距離の算出方法を変更する。具体的には、図１０Ａに示す第３ポリゴン物標１１０Ｃのように、中心線１０６付近において凹部を有していない場合には、第３ポリゴン物標１１０Ｃを無視して、中心線１０６の座標点から幅方向外側の左右の行動規定線１０８までの距離ＤＬ、ＤＲを算出する。第３ポリゴン物標１１０Ｃは、自車１１が停止する要素であるが、左右の境界線１１２を構成するポリゴン物標１１０とはならないからである。

　逆に、図１０Ａに示す第４ポリゴン物標１１０Ｄのように、中心線１０６付近において凹部を有する形状の場合には、中心線１０６の座標点から第４ポリゴン物標１１０Ｄの内側までの距離ＤＬ、ＤＲをそれぞれ算出する。すなわち上述したように、ポリゴン物標１１０は、物標認識行動部８０において複数の物標２００をまとめた一連のポリゴンに形成される。この際、例えば左右それぞれに物標２００（他車等）を抽出した場合においては、凹部を有する第４ポリゴン物標１１０Ｄが形成される可能性がある。従って、自車１１の前方で凹部を有する第４ポリゴン物標１１０Ｄは、凹部の左右に実際の物標２００（移動体２０２等）が存在する可能性が高いので、中心線１０６の幅方向にポリゴン物標１１０が存在する場合と同様に、中心線１０６から法線方向の距離ＤＬ、ＤＲを求める。

　なお例えば、中心線１０６の座標点の幅方向にポリゴン物標１１０が存在しない場合には、最大の距離（中心線１０６と左行動規定線１０８Ｌまでの距離ＤＬ、中心線１０６と右行動規定線１０８Ｒまでの距離ＤＲ）が算出されることになる。

　またステップＳ２２は、ポリゴン物標１１０と左右の行動規定線１０８とを、中心線１０６の座標点毎に関連させる処理である。境界線生成部８２は、図１０Ｂに示すように、中心線１０６の各座標点から左右幅方向に延びる法線と左右の行動規定線１０８又はポリゴン物標１１０が交わる交点を、走行路の延在方向に沿って連結していく。これにより、走行路の左寄り及び右寄りの各々に、ポリゴン物標１１０の存在に応じて蛇行した左右の仮境界線１１３（左仮境界線１１３Ｌ、右仮境界線１１３Ｒ）が一旦形成される。

　ステップＳ２３は、図１０Ｃに示すように、左右の仮境界線１１３に基づき正式な左右の境界線１１２を生成する処理である。境界線生成部８２は、前回生成した左右の境界線１１２を用いてフィルタリング処理を実行する。すなわち、今回の左右の仮境界線１１３に前回の左右の境界線１１２を重ねて仮境界線１１３を補正することで、各ポリゴン物標１１０と仮境界線１１３の干渉部分が解消する。これにより、ポリゴン物標１１０との衝突・非衝突を分ける左右の境界線１１２（左境界線１１２Ｌ、右境界線１１２Ｒ）が得られる。

　この左右の境界線１１２は、ポリゴン物標１１０が外側に位置するように、座標点毎に変化する連続線を示す。また、左右の境界線１１２では、左右の仮境界線１１３に含まれるノイズ等も除去される。そして、境界線生成部８２は、ステップＳ２３までの処理により生成した左右の境界線１１２を、統括制御部７０に出力すると共に、推奨走行路生成部８４に出力する。

　推奨走行路生成部８４は、境界線生成部８２から受け取った左右の境界線１１２と、外界認識情報Ｉｐｒに含まれる左右の認識線１０４、左右の行動規定線１０８及びポリゴン物標１１０に基づき、左右の推奨境界線１００及び推奨走行経路１０２を生成する。上述したように、左右の推奨境界線１００は、物標２００に対し余裕をもって自車１１を移動させる境界である。

　詳細には、図１１に示す処理フローを順次実施する。すなわち、推奨走行路生成部８４は、左右の認識線１０４に基づき左右の限界線１１８を生成し（ステップＳ３１）、また左右の境界線１１２に基づき左右の余裕走行線１２０を生成する（ステップＳ３２）。そして、左右の限界線１１８と左右の余裕走行線１２０のうち内側の線を左右の推奨境界線１００に設定する（ステップＳ３３）。さらに、補正により、左右の推奨境界線１００のうち近接している（交差を含む）部分を修正する（ステップＳ３４）。その後、推奨走行路生成部８４は、左右の推奨境界線１００に基づき推奨走行経路１０２を生成し（ステップＳ３５）、この推奨走行経路１０２に基づき左右の推奨境界線１００を平滑化する（ステップＳ３６）。以下、各ステップの具体的な処理内容について説明していく。

　ステップＳ３１は、自車１１が走行する走行路の走行レーンにおいて、レーンマーク等からのはみ出し許容範囲を設定する処理である。図１２Ａに示すように、生成される左右の限界線１１８（左限界線１１８Ｌ、右限界線１１８Ｒ）は、左右の認識線１０４に依存する逸脱可能範囲を表し、また限界線１１８よりも外側に自車１１を逸脱させないための境界を示すと言える。

　推奨走行路生成部８４は、左右の認識線１０４に対し幅方向外側にずれる適宜の許容間隔Ｄ２を加えて左右の限界線１１８を生成する。例えば、左右の認識線１０４として走行レーンのレーンマークが抽出されている場合には、レーンマークの幅方向外側に０．５ｍ、１ｍ、…等の許容間隔Ｄ２を加えて左右の限界線１１８とする。なお例えば、走行路の路肩を抽出している場合には、路肩の所定範囲を含んで左右の限界線１１８としてもよい。

　ステップＳ３２は、自車１１の周辺環境に存在する物標２００に殆ど接近することなく、快適に走行するための左右範囲を設定するために行う。図１２Ｂに示すように、算出される左右の余裕走行線１２０（左余裕走行線１２０Ｌ、右余裕走行線１２０Ｒ）は、左右の境界線１１２に依存しつつ左右の境界線１１２から幅方向内側にある程度離れた境界を示すことになる。

　推奨走行路生成部８４は、左右の境界線１１２に所定の余裕間隔Ｄｍ（マージン）を加えて左右の余裕走行線１２０を生成する。例えば、余裕間隔Ｄｍとしては、０．５、１ｍ、…等があげられる。なお、推奨走行路生成部８４は、左右の境界線１１２を構成している左右の行動規定線１０８、ポリゴン物標１１０等の各要素に応じて余裕間隔Ｄｍを変えてもよい。

　ステップＳ３３は、図１３に示すように、左右の限界線１１８と左右の余裕走行線１２０とを比較し、自車１１を基準に内側の線を優先することで、左右の推奨境界線１００（左推奨境界線１００Ｌ、右推奨境界線１００Ｒ）を仮設定する処理である。算出される左右の推奨境界線１００は、自車１１が走行レーンを大きく逸脱せずに、また静止体２０４や移動体２０２から離れた箇所を通る目標の境界を示すことになる。従って、自車１１の自動運転においては、この左右の推奨境界線１００の内側を可及的に走行することが望ましいと言える。

　推奨走行路生成部８４は、ステップＳ３１で生成した左右の限界線１１８と、ステップＳ３２で生成した左右の余裕走行線１２０とを各々比較して、内側に存在するほうの線を選択する。これにより、走行路上で余裕走行線１２０が限界線１１８よりも内側に存在する範囲では、余裕走行線１２０が推奨境界線１００となる。また、走行路上で限界線１１８が余裕走行線１２０よりも内側に存在する範囲では、限界線１１８が推奨境界線１００となる。この処理により、推奨境界線１００は、限界線１１８上又は限界線１１８よりも内側に位置することになる。なお、推奨境界線１００は、認識線１０４等と同様に、仮想平面座標ＳＣ上で座標点が間隔を開けて並ぶ点列に生成されるとよい。

　ステップＳ３４は、上記で算出した左右の推奨境界線１００に関し、図１４Ａに示すように、自車１１が通行できない区間に対応するために、左右の推奨境界線１００を修正する処理である。これにより、左右の推奨境界線１００は、狭い狭路や反転（左推奨境界線１００Ｌが右推奨境界線１００Ｒよりも右側に位置）した箇所等の解消が図られる（図１４Ｂも参照）。

　具体的な処理としては、まず左右の推奨境界線１００の座標点毎に幅方向の間隔（以下、推奨境界間隔Ｄｂという）を算出する。また、推奨走行路生成部８４は、閾値Ｔｈを予め保有しており、算出した複数の推奨境界間隔Ｄｂと閾値Ｔｈとをそれぞれ比較し、推奨境界間隔Ｄｂが閾値Ｔｈ以下の場合（左右の推奨境界線１００の反転も含む）に、その座標点について修正を実施する。閾値Ｔｈは、特に限定されないが、例えば、自車１１の車幅に若干の余裕幅を加えた値であるとよい。

　そして、左右の推奨境界線１００を修正する状況としては、以下の［ａ］～［ｃ］のパターンがあげられる。
［ａ］左右の推奨境界線１００が共に左右の限界線１１８の内側にある（図１４Ａ中のラインＡ参照）。
［ｂ］左推奨境界線１００Ｌと右推奨境界線１００Ｒが互いに交差している（図１４Ａ中のラインＢ参照）。
［ｃ］左右の推奨境界線１００のうち一方が左右の限界線１１８上に重なり、他方が左右の限界線１１８よりも内側にある（図１４Ａ中のラインＣ参照）。

　［ａ］の左右の推奨境界線１００が共に左右の限界線１１８に内側にある場合には、左右の推奨境界線１００の各々を幅方向に広げることが可能である。このため、推奨走行路生成部８４は、図１５Ａに示すように、左右の推奨境界線１００の幅方向中央部を基準に、左右の推奨境界線１００の各々を幅方向外側に広げる処理を行う。この補正によって、左右の推奨境界線１００の幅は、閾値Ｔｈと同一又は閾値Ｔｈよりも多少広く設定される。

　また、左右の推奨境界線１００を広げることで一方の推奨境界線１００が限界線１１８（又は境界線１１２）に重なる場合には、他方の推奨境界線１００をより広げる処理を行う。すなわち、左右の推奨境界線１００を幅方向外側に広げる量は、限界線１１８（又は境界線１１２）が最大値となる。例えば、図１５Ｂに示すように、補正前の左推奨境界線１００Ｌが左限界線１１８Ｌの近傍位置にあり、補正前の右推奨境界線１００Ｒが右限界線１１８Ｒ（又は右境界線１１２Ｒ）に対し余裕をもって離れていたとする。この場合は、左推奨境界線１００Ｌを左限界線１１８Ｌ（又は左限界線１１８Ｌより若干内側）まで広げる一方で、右推奨境界線１００Ｒを大きく広げる処理を行う。これにより補正後の左右の推奨境界線１００は、物標２００等に接触するような境界を示すことがなくなる。

　［ｂ］の左推奨境界線１００Ｌと右推奨境界線１００Ｒが互いに交差している場合も、図１５Ｃに示すように、左右の推奨境界線１００の各々を、幅方向に広げることが可能と推定できる。従ってこの［ｂ］の場合でも、推奨走行路生成部８４は、［ａ］と同様に、左推奨境界線１００Ｌを左方向に広げると共に、右推奨境界線１００Ｒを右方向に広げる処理を行う。なお、左推奨境界線１００Ｌ及び右推奨境界線１００Ｒの広げ方は、［ａ］よりも大きくなり、例えば交差部分を無視して左右の推奨境界線１００の幅方向中央部を基点に、一方の推奨境界線１００を閾値Ｔｈの１／２だけ広げ、他方の推奨境界線１００を閾値Ｔｈの１／２だけ広げるとよい。これにより、左右の推奨境界線１００が反転していた箇所でも、自車１１が通行可能な推奨境界線１００に修正されることになる。

　［ｃ］の左右の推奨境界線１００のうち一方が左右の限界線１１８上に重なり、他方が左右の限界線１１８よりも内側にある場合は、左右の推奨境界線１００の他方のみを幅方向に広げることが可能である。従って、推奨走行路生成部８４は、図１５Ｄに示すように、左右の限界線１１８上に重なる一方の推奨境界線１００を基準に、他方の推奨境界線１００を幅方向に広げる処理を行う。これにより、自車１１が一方の推奨境界線１００寄りに可及的に避ける左右の推奨境界線１００に補正される。

　以上の処理によって、推奨走行路生成部８４は、図１４Ａに示す補正前の左右の推奨境界線１００から、図１４Ｂに示す補正後の左右の推奨境界線１００とすることができる。すなわち補正によって、左推奨境界線１００Ｌと右推奨境界線１００Ｒは、相互に交わらず離間した位置に配置される。

　図１１に戻り、ステップＳ３５では、以上の処理によって生成された左右の推奨境界線１００（点列）を用いて、自車１１の走行時における推奨走行経路１０２を生成する。推奨走行経路１０２は、自車１１の走行経路において曲率最小化、距離最小化、中心線１０６との差分の最小化等を図ったものであり、また自車１１の走行効率や快適性を勘案した経路と言うことができる。以下では、推奨走行経路１０２の算出方法の一例を説明していく。

　図１６に示すように、推奨走行路生成部８４は、まず前回算出した推奨走行経路（不図示）を用いて、適宜の補間方法により補間線１２２を算出する。さらに推奨走行路生成部８４は、左右の推奨境界線１００の各左右一対の座標点を繋いだ線分と補間線１２２が交わる複数の交点を、自車１１が通行する目標の拘束点Ｘに設定する。仮想平面座標ＳＣでは、左推奨境界線１００Ｌの点列を（Ｌｘ、Ｌｙ）×Ｎ、右推奨境界線１００Ｒの点列を（Ｒｘ、Ｒｙ）×Ｎ、拘束点Ｘの点列を（ｘ、ｙ）×Ｎと表わすことができ、拘束点Ｘの点列は、以下の式（１）、（２）のように定式化され得る。
　ｘ_i＝Ｒｘ_i＋α_i（Ｌｘ_i－Ｒｘ_i）　…（１）
　ｙ_i＝Ｒｙ_i＋α_i（Ｌｙ_i－Ｒｙ_i）　…（２）
　ここで、０≦α_i≦１、ｉ∈［０、Ｎ－１］である。

　設定後は、各拘束点の点列を定式化し、定式化したパラメータ（最適化変数）に関する目的関数及び制約条件を、凸２次計画問題（非線形計画問題）として定式化する。凸２次計画問題は、以下の式（３）で表され、さらに制約条件は、以下の式（４）、（５）で表される。
　Ｊ＝１／２ｘ’Ｈｘ＋ｑ’ｘ　…（３）
　Ａ_eqｘ＝ｂ_eq　…（４）
　Ａ_inｘ≦ｂ_in　…（５）

　この場合、（４）の等式制約条件は、拘束点を用いる。（５）の不等式制約条件は、自車１１の車体幅と、左右の推奨境界線１００から算出した車線幅とを考慮した最適化変数の上限値／下限値を用いる。そして、凸２次計画問題では、目的関数である以下の数１に記載の式（６）～式（８）において、Ｊが最小化するパラメータｘを算出する。

　ここで、式（６）は、拘束点Ｘの点列の曲率を最小化する目的関数であり、式（７）は、拘束点Ｘの点列の距離を最小化する目的関数であり、式（８）は、拘束点Ｘの点列と中心線１０６との差分を最小化する目的関数である。式（６）～（８）を式（３）の形に変形すると、各式においてＨ、ｑが算出される（すなわち、曲率最小となるＨｃ、ｑｃ、距離最小となるＨｓ、ｑｓ、中心線１０６との差分最小となるＨｔ、ｑｔが得られる）。

　そして、推奨走行路生成部８４は、事前に決定した重みＷｃ、Ｗｓ、Ｗｔを用いて、３条件をまとめた目的関数を以下の式（９）のように定義し、Ｊ＿ａｌｌを最小化するパラメータｘが最終的な（つまり、曲率最小化、距離最小化、及び中心線１０６の差分の最小化が図られた）推奨走行経路１０２となる。
　Ｊ＿ａｌｌ＝１／２ｘ’Ｈ＿ａｌｌｘ＋ｑ＿ａｌｌ’ｘ　…（９）
　ここで、Ｈ＿ａｌｌ＝Ｗｃ＊Ｈｃ＋Ｗｓ＊Ｈｓ＋Ｗｔ＊Ｈｔ
　　　　　ｑ＿ａｌｌ＝Ｗｃ＊ｑｃ＋Ｗｓ＊ｑｓ＋Ｗｔ＊Ｈｔ
　　　　　ｘ＝｛ａ０、ａ１、…、ａＮ－１｝である

　なお、重みＷｃ、Ｗｓ、Ｗｔは、自車１１の状況に応じて局所環境マップ生成部５４において適宜変更することが好ましい。例えば、走行路の曲率が大きい場合や蛇行が生じている場合には、曲率最小化のＷｃを増やす等の処理を行うことで、より良好な経路が得られる。

　図１１に戻りステップＳ３６では、ステップＳ３５にて生成された推奨走行経路１０２と左右の認識線１０４とを用いて、さらに左右の推奨境界線１００を平滑化する。これにより左右の推奨境界線１００は、自車１１の走行に対応して極端な大きな幅とならずに滑らかに連続することになる。なお、ステップＳ３６は実施しなくてもよい。

　図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、平滑化処理において、推奨走行路生成部８４は、推奨走行経路１０２が概ね中心に位置するように、推奨走行経路１０２の座標点毎に幅員の見直し（再設定）を実施する。つまり、推奨走行経路１０２の各座標点に関し、左推奨境界線１００Ｌまでの左側幅ＷＬと、右推奨境界線１００Ｒまでの右側幅ＷＲとを比較して、小さい方の幅に合わせる。

　例えば、図１７Ａ中のラインＤを図１７Ｂに示すように抜き取ると、その幅方向（法線方向）における左側幅ＷＬが、右側幅ＷＲよりも大きい。このため、左側幅ＷＬを右側幅ＷＲと同じ幅員に変更して（図１７Ｂ中の符号ＷＬ’参照）、左推奨境界線１００Ｌの座標点を右側に寄せる。

　また、推奨走行路生成部８４は、図１７Ａ中のラインＥに示すように、推奨走行経路１０２の座標点が左右の認識線１０４の内側で、且つ左右の推奨境界線１００が左右の認識線１０４の外側に存在する座標点を認識すると、上記と異なる処理を実施する。詳細には、左右の認識線１０４と左右の推奨境界線１００を比較して、左右の認識線１０４内に入れることが可能なら、左右の推奨境界線１００のうち一方（推奨走行経路１０２が寄っている側）を認識線１０４に重ねる。そして左右の推奨境界線１００の他方（推奨走行経路１０２が離れている側）を、認識線１０４に重ねた推奨境界線１００と推奨走行経路１０２までの幅員と同一にする。

　上記の処理により左右の推奨境界線１００の各座標点を修正した後、推奨走行路生成部８４は、推奨走行経路１０２の前後の座標点の全幅（左側幅ＷＬ及び右側幅ＷＲ）に基づき、全幅の最小値を選択して最終的な幅を座標点毎に設定する。例えば、推奨走行路生成部８４は、左右の推奨境界線１００が相互に急に近接する場合や急に離れる場合に、幅員を急に変動させるのではなく、最小値よりも大きな変動を抑制することで、左右の推奨境界線１００をより滑らかにすることができる。

　これにより、左右の推奨境界線１００は、その座標点を繋ぐ線分が蛇行していた状態から、滑らかに変化する点列に補正される。なお、左右の推奨境界線１００の平滑化は、上記の手法に限定されず種々の方法を採ってよい。例えば、左右の推奨境界線１００の各座標点を繋ぐ線分の角度を算出して、その角度が所定以下となるように座標点をずらすことで平滑化を行ってもよい。或いは、過去複数回の左右の推奨境界線１００を用いて、現在の左右の推奨境界線１００の平滑化を行ってもよい。

　推奨走行路生成部８４は、以上の推奨走行処理の演算により、各情報（左右の推奨境界線１００及び推奨走行経路１０２）の生成を行うと、これらの情報を統括制御部７０に出力すると共に、停止位置生成部８６に出力する。なお、推奨走行路生成部８４は、処理過程で生成した左右の限界線１１８等も合わせて、統括制御部７０や停止位置生成部８６に送るとよい。

　図５に示すステップＳ４０において、停止位置生成部８６は、物標認識行動部８０からポリゴン物標１１０及び行動分類情報を受け取り、自車１１が停車する車両停止位置１１４を特定する。具体的には、図１８に示すように、停止位置生成部８６は、仮想平面座標ＳＣ上に、左右の限界線１１８及びポリゴン物標１１０を配置することで、左右の限界線１１８とポリゴン物標１１０の相対位置を特定する。

　そして、停止位置生成部８６は、行動分類情報として［１］左回避、［２］右回避、［３］停止が含まれるポリゴン物標１１０に基づき、仮想平面座標ＳＣ上での走行可能領域を算出する。走行可能領域は、仮想平面座標ＳＣにおいて推奨走行経路１０２の座標点毎に法線を延ばし、該法線が左右の限界線１１８又はポリゴン物標１１０と交わる交点（座標点）までの距離により設定することができる。また走行可能領域は、左右の限界線１１８の内側領域からポリゴン物標１１０（走行不能領域）を減算することで得てもよい。

　例えば、左右幅方向にポリゴン物標１１０がそれぞれ存在している場合には、両ポリゴン物標１１０間の空き幅Ｗｉと自車１１の車幅とを比較する。そして、両ポリゴン物標１１０の空き幅Ｗｉが自車１１の車幅よりも大きければ、その座標点で走行可能領域が確保されていると見なすことができる。逆に、両ポリゴン物標１１０間の空き幅Ｗｉが自車１１の車幅よりも小さければ、その座標点で走行可能領域が確保されていない、つまり走行不能領域（車両停止位置１１４）となる。従ってその座標点を車両停止位置１１４に特定する。

　同様に、推奨走行経路１０２の座標点の左右幅方向の一方にポリゴン物標１１０が存在している場合は、左右の限界線１１８の一方（回避側の限界線１１８）からポリゴン物標１１０までの空き幅Ｗｉと、自車１１の車幅とを比較する。そして、空き幅Ｗｉが自車１１の車幅よりも大きければ、その座標点において走行可能領域が確保されていることになる。逆に、空き幅Ｗｉが自車１１の車幅よりも小さければその座標点において走行不能領域（車両停止位置１１４）となる。

　停止位置生成部８６は、以上のような手法で車両停止位置１１４を生成すると、統括制御部７０を介して各軌道生成部に出力すると共に、目標速度生成部８８に出力する。このように、車両制御装置１０は、ポリゴン物標１１０に対する行動分類情報とは別に、停止位置生成部８６において車両停止位置１１４を改めて設定することで、物標２００に対する停止動作を精度よく行うことができる。

　なお、行動分類情報で停止の分類がなされているポリゴン物標１１０は、仮想平面座標ＳＣ上で推奨走行経路１０２や左右の推奨境界線１００に重なることになるので、その重なり位置を車両停止位置１１４としてもよい。また、停止位置生成部８６は、左回避や右回避の分類がなされているポリゴン物標１１０の場合に、既に生成されている左右の境界線１１２に基づき、自車１１が通行可能な幅があるか否かを判別して、車両停止位置１１４を特定してもよい。

　また図５に示すステップＳ５０において、局所環境マップ生成部５４の目標速度生成部８８は、左右の推奨境界線１００及び自車状態情報Ｉｖｈを受信して、推奨走行経路１０２上における速度の目標値（目標速度１１６）を生成する。この目標速度１１６は、統括制御部７０を介して各軌道生成部に送られ、各軌道生成部にて速度を含む軌道を算出する際の指標となる。例えば、目標速度生成部８８は、図１９に示す処理フローを順次実施する。

　目標速度生成部８８は、推奨走行経路１０２の曲率と、自車１１にかかる横加速度（車幅方向の加速度）とに応じた第１制限速度を算出する（ステップＳ５１）。例えば、推奨走行経路１０２の曲率は、各座標点を繋ぐ推奨走行経路１０２の線分同士の角度から容易に算出することができる。また、横加速度は、算出した曲率、現在の速度等に基づき、推奨走行経路１０２の座標点毎に推定するとよい。これにより第１制限速度は、走行中の走行路の状況と自車１１の状態を反映した無理のない速度に設定される。

　また、目標速度生成部８８は、車両停止位置１１４を特定（受信）している場合に、車両停止位置１１４以降をゼロとする第２制限速度を設定する（ステップＳ５２）。これにより、車両停止位置１１４を越えて自車１１が走行する（速度が０より大きくなる）ことを防ぐことができる。

　さらに、目標速度生成部８８は、左右の境界線１１２の幅員に基づき第３制限速度を設定する（ステップＳ５３）。この処理は、図２０Ａに示すように、自車１１周辺の走行可能範囲（左右の境界線１１２）の幅が狭い場合に、自車１１の速度を低下させた目標速度１１６を設定させるものである。これにより、左右の境界線１１２が狭路である場合に、自車１１の速度を落として走行させることができる。

　例えば、目標速度生成部８８は、図２０Ｂに示すような幅員－制限速度テーブル９０（参照情報）を図示しない目標速度記憶部に記憶している。幅員－制限速度テーブル９０には、境界線１１２の幅員に対し安心感が得られる制限速度が実験等によって予め設定・記憶されている。目標速度生成部８８は、左右の境界線１１２を受信すると、推奨走行経路１０２の座標点毎に左右の境界線１１２の幅員を算出し、また幅員－制限速度テーブル９０を参照して算出した幅員に応じた制限速度を導出する。これにより、座標点毎に適宜の制限速度が得られる。

　その後、目標速度生成部８８は、上記のステップＳ５１～Ｓ５３で得た第１～第３制限速度と、さらに自車最高速度及び法定速度とを加味して、これらの速度のうち最小値を推奨走行経路１０２の座標点毎に選択する（ステップＳ５４）。従って、生成された推奨走行経路１０２の座標点毎に最も低い速度が得られる。

　最後に、目標速度生成部８８は、上記ステップで得た推奨走行経路１０２の各座標点の制限速度を等加減速で実現可能な目標速度１１６に補正する（ステップＳ５５）。これにより、大きな加速度や減速度を自車１１に加えることが抑えられ、自車１１を安定的に走行させることが可能な目標速度１１６を算出することができる。

　上記処理によって、局所環境マップ生成部５４は、ポリゴン物標１１０、左右の境界線１１２、左右の限界線１１８、左右の推奨境界線１００、推奨走行経路１０２、車両停止位置１１４、目標速度１１６等の局所環境情報Ｉｅｍを出力する。よって、各軌道生成部では、局所環境情報Ｉｅｍを用いることで、軌道パターンの生成範囲をある程度集約する（一例として、推奨走行経路１０２付近の経路を集中的に算出する）ことができる。

　以上のように、本実施形態に係る車両制御装置１０は、局所環境マップ生成部５４において、左右の境界線１１２に余裕間隔Ｄｍを加えた左右の推奨境界線１００を算出する。この左右の推奨境界線１００は、走行路上の種々の物標２００に対して自車１１が余裕をもって走行し得る境界を示している。そのため、車両制御装置１０は、左右の推奨境界線１００に基づき複数の物標２００に対応可能な経路が得られる。従って、自動運転において、物標２００との干渉可能性を低減し、また搭乗者に与える不安を低減して、自車１１を効率的に走行させることができる。

　さらに、車両制御装置１０は、左右の推奨境界線１００を適宜補正する構成となっている。例えば、左右の推奨境界線１００を幅方向外側に広げることで、生成された左右の推奨境界線１００の間隔が狭い等の理由で、自車１１の走行制御に支障が生じることを抑制することができる。特に、左推奨境界線１００Ｌと右推奨境界線１００Ｒの位置が反転している場合に、車両制御装置１０は、この反転を解消するように処理することで、自車１１の走行制御を良好に継続することができる。さらに、車両制御装置１０は、左右の推奨境界線１００のうち一方が左右の限界線１１８の一方に重なっている場合に、左右の推奨境界線１００のうち他方のみを幅方向外側に広げることで、左右の推奨境界線１００が限界線１１８を越えないようにすることができる。これにより、自車１１が走行路を大きく逸脱するような経路の生成を抑制することができる。

　そして、車両制御装置１０は、曲率、走行距離、左右の推奨境界線１００の中心との差分が最小となる推奨走行経路１０２を算出することで、自車１１の車速の低下やステアリングの無駄な動きが抑えられた目標の経路を提供する。そのため、車両制御装置１０は、推奨走行経路１０２に可及的に沿うように走行時の速度及び舵角を調整することで、自車１１を良好に走行させることができる。また、車両制御装置１０は、推奨走行経路１０２に基づき左右の推奨境界線１００を調整することで、滑らかに連続する左右の推奨境界線１００を得ることができる。この左右の推奨境界線１００は、自車１１の挙動に無理のない経路を一層効率的に生成させることができる。

　またさらに、車両制御装置１０は、左右の境界線１１２の幅員に対応した目標速度１１６を取得する構成となっている。これにより、左右の境界線１１２が狭路を形成している場合に、自車１１の走行速度を下げる目標速度１１６とすることができ、搭乗者の不安を低減することができる。さらにまた、車両制御装置１０は、移動体２０２について予測ポリゴン物標１１１を生成することで、予測ポリゴン物標１１１に対応した左右の推奨境界線１００を算出することができる。これにより移動体２０２を回避可能な経路を良好に形成することができる。

　なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、発明の要旨に沿って種々の改変が可能である。例えば、車両制御装置１０は、車両の走行制御をすべて自動で行う完全自動運転のみならず、走行制御を部分的に自動で行う部分自動運転（運転支援）を実施するものでもよい。運転支援では、速度制御のみを行う場合、操舵制御のみを行う場合、或いは搭乗者が手動運転を行い車載装置であるモニタ、スピーカ等から目標車速や目標操舵位置を案内する場合があげられる。一例として、車両制御装置１０は、算出した推奨走行経路１０２を自車１１のモニタに表示することで、搭乗者に適切な経路を案内する構成でもよい。

Claims

　自車（１１）の走行制御を少なくとも部分的に自動で行う車両制御装置（１０）であって、
　前記自車（１１）が走行する走行路の周辺環境を検出する検出部（１４）と、
　前記検出部（１４）の検出情報に基づき、前記走行路の左右の認識線（１０４）を抽出し、且つ前記走行路に存在する物標（２００）を抽出する外界認識部（５２）と、
　前記左右の認識線（１０４）と前記物標（２００）の情報に基づき、前記走行路における前記自車（１１）の行動範囲及び前記物標（２００）との非干渉の限界を示す左右の境界線（１１２）を算出し、且つ前記左右の境界線（１１２）を内側に狭める余裕間隔（Ｄｍ）を加えることで、前記自車（１１）の走行時における左右の推奨境界線（１００）を算出する情報生成部（５４）と、を備える
　ことを特徴とする車両制御装置（１０）。
　請求項１記載の車両制御装置（１０）において、
　前記情報生成部（５４）は、前記左右の推奨境界線（１００）の幅方向の間隔（Ｄｂ）が所定の閾値（Ｔｈ）以下の場合に、前記左右の推奨境界線（１００）を幅方向外側に広げる補正を行う
　ことを特徴とする車両制御装置（１０）。
　請求項２記載の車両制御装置（１０）において、
　前記情報生成部（５４）は、左推奨境界線（１００Ｌ）が右推奨境界線（１００Ｒ）の右側に位置している場合に、前記補正において前記左推奨境界線（１００Ｌ）を前記右推奨境界線（１００Ｒ）よりも左側に移動させる
　ことを特徴とする車両制御装置（１０）。
　請求項２記載の車両制御装置（１０）において、
　前記情報生成部（５４）は、前記左右の認識線（１０４）に逸脱の許容間隔を加えた左右の限界線（１１８）を生成する構成であり、
　さらに前記左右の推奨境界線（１００）のうち一方が前記左右の限界線（１１８）の一方に重なっている場合に、前記補正において前記左右の推奨境界線（１００）のうち他方のみを幅方向外側に広げる
　ことを特徴とする車両制御装置（１０）。
　請求項２～４のいずれか１項に記載の車両制御装置（１０）において、
　前記情報生成部（５４）は、前記補正において前記左右の境界線（１１２）を越えない範囲で前記左右の推奨境界線（１００）を広げる
　ことを特徴とする車両制御装置（１０）。
　請求項１記載の車両制御装置（１０）において、
　前記情報生成部（５４）は、前記左右の推奨境界線（１００）内で前記自車（１１）が通行する拘束点を設定し、前記拘束点を並べた状態で、曲率、走行距離、前記左右の推奨境界線（１００）の中心との差分が最小となる推奨走行経路（１０２）を算出する
　ことを特徴とする車両制御装置（１０）。
　請求項６記載の車両制御装置（１０）において、
　前記情報生成部（５４）は、前記推奨走行経路（１０２）が幅方向中心となるように前記左右の推奨境界線（１００）を調整する
　ことを特徴とする車両制御装置（１０）。
　請求項１記載の車両制御装置（１０）において、
　前記情報生成部（５４）は、前記左右の境界線（１１２）の幅方向の幅員を算出し、予め記憶部に記憶している参照情報（９０）に基づき、前記幅員に対応した目標速度（１１６）を取得する
　ことを特徴とする車両制御装置（１０）。
　請求項１記載の車両制御装置（１０）において、
　前記情報生成部（５４）は、前記左右の境界線（１１２）の算出前に、抽出された前記物標（２００）に対する行動を左回避、右回避、停止、無視及び追従のいずれかに分類し、前記左回避又は前記右回避の分類に基づき前記左右の境界線（１１２）を生成する
　ことを特徴とする車両制御装置（１０）。
　請求項１記載の車両制御装置（１０）において、
　前記情報生成部（５４）は、前記外界認識部（５２）の前記物標（２００）の情報に基づきポリゴン物標（１１０）を生成する構成であり、
　前記物標（２００）が移動体である場合に、前記ポリゴン物標（１１０）として、時間経過に伴い前記移動体の位置が変化する予測ポリゴン物標（１１１）を生成する
　ことを特徴とする車両制御装置（１０）。