WO2022049802A1 - 車両制御装置及び障害物回避制御方法 - Google Patents

車両制御装置及び障害物回避制御方法 Download PDF

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WO2022049802A1
WO2022049802A1 PCT/JP2021/007426 JP2021007426W WO2022049802A1 WO 2022049802 A1 WO2022049802 A1 WO 2022049802A1 JP 2021007426 W JP2021007426 W JP 2021007426W WO 2022049802 A1 WO2022049802 A1 WO 2022049802A1
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avoidance
obstacle
steering
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力 西浦
聡 柏村
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株式会社日立製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle control technique for avoiding obstacles.
  • the main focus is on reliable calculation of avoidance routes (specialization of route calculation, or individualization of main target route calculation and avoidance route calculation). Therefore, when trying to avoid an obstacle based on the avoidance route calculated by the vehicle, the avoidance route cannot be traced correctly due to the wasted time of the actuator, the delay of the dynamic characteristics of the vehicle, etc., and there is a possibility that the obstacle cannot be avoided. ..
  • the route passing through the edge of the obstacle is calculated when avoiding the obstacle, the vehicle may pass in the vicinity of the obstacle in an unstable state, which gives the driver a great sense of anxiety. There was a fear.
  • a typical example of the invention disclosed in the present application is as follows. That is, it is a vehicle control device that controls a vehicle, and the vehicle position calculation unit that calculates the position of the vehicle, the obstacle determination unit that determines the presence or absence of an obstacle on the travel path of the vehicle, and the vehicle are the vehicles.
  • a collision possibility determination unit that determines whether or not a vehicle collides with an obstacle
  • an avoidance means selection unit that selects either braking or steering as the obstacle avoidance means, and braking that avoids the obstacle are realized.
  • the braking control value calculation unit that calculates the braking control value for the vehicle and outputs it to the braking actuator control unit that controls the braking of the vehicle, the avoidance route calculation unit that calculates the avoidance route for avoiding the obstacle, and the vehicle
  • a steering control value calculation unit that calculates a steering control value for realizing steering that avoids the obstacle based on the position and the avoidance path and outputs the steering control value to the steering actuator control unit that controls the steering of the vehicle.
  • the avoidance route calculation unit calculates a target point for avoiding the obstacle, divides the avoidance section connecting the position of the vehicle and the target point into a plurality of partial sections, and the portion of each partial section. The avoidance route is calculated, and the avoidance route including the plurality of partial avoidance routes is calculated.
  • FIG. 1 It is a figure which shows an example of the configuration of the vehicle which mounts the driving support system of Example 1.
  • FIG. It is a figure which shows an example of the functional structure of the driving support system of Example 1.
  • FIG. It is a figure which shows an example of the functional structure of the driving support system of Example 1.
  • FIG. It is a flowchart explaining an example of obstacle avoidance determination processing executed by the driving support system of Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure explaining the coordinate system and the physical quantity of Example 1.
  • FIG. It is a figure explaining an example of the avoidance path generated by the action strategy controller of Example 1.
  • FIG. It is a flowchart explaining an example of the control process executed by the driving support system of Embodiment 1.
  • FIG. It is a flowchart explaining an example of the control process executed by the driving support system of Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the operation example of steering avoidance by the driving support system of Example 1.
  • FIG. It is a figure which shows the operation example of the braking avoidance by the driving support system of Example 1.
  • FIG. It is a flowchart explaining an example of the control state confirmation processing executed by the driving support system of Embodiment 2.
  • It is a flowchart explaining an example of the 1st failure confirmation processing executed by the operation support system of Embodiment 2.
  • FIG. 3 It is a figure which shows an example of the traveling lane and the avoidance route of the vehicle of Example 3.
  • FIG. It is a figure explaining the calculation method of the end point coordinates of the avoidance path of Example 3.
  • FIG. It is a figure explaining the calculation method of the function curve start point A of the avoidance path of Example 3.
  • FIG. It is a figure explaining the calculation method of the function curve end point B of the avoidance path of Example 3.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a vehicle equipped with the driving support system of the first embodiment.
  • the vehicle 100 is a four-wheeled vehicle having a left front wheel 101, a right front wheel 102, a left rear wheel 103, and a right rear wheel 104.
  • Each wheel 101, 102, 103, 104 includes foil cylinders 105, 106, 107, 108 constituting a hydraulic braking system.
  • the vehicle 100 has a wheel cylinder hydraulic pressure control device (braking control device) 109, a steering device 110, an outside world recognition control unit 111, an action strategy controller 112, a motion strategy controller 113, and an engine 114.
  • braking control device braking control device
  • the external world recognition control unit 111, the action strategy controller 112, and the exercise strategy controller 113 are equipped with a microcomputer and are communicably connected to other devices via an in-vehicle network.
  • the foil cylinder hydraulic pressure control device 109 is a device for adjusting the hydraulic pressure of each foil cylinder 105, 106, 107, 108 represented by a skidding device.
  • the brake is not limited to the hydraulic type friction brake, and may be an electric type friction brake.
  • the engine 114 is an internal combustion engine whose output torque is electronically controlled.
  • the steering device 110 is a device capable of automatic steering provided with an actuator related to steering, typified by an electric power steering device including a motor that generates steering assist force.
  • the outside world recognition control unit 111 is a device that processes map information and image information acquired by a camera to acquire outside world information in front of the vehicle 100.
  • the action strategy controller 112 determines the possibility that the vehicle 100 collides with an obstacle based on the outside world information acquired by the outside world recognition control unit 111.
  • the behavior strategy controller 112 selects either steering avoidance or braking avoidance means when the vehicle 100 may collide with an obstacle. Further, the action strategy controller 112 calculates an avoidance route when steering avoidance is selected.
  • the motion strategy controller 113 is a wheel cylinder hydraulic pressure control device 109 and a steering device based on information such as the motion information of the vehicle 100, the own vehicle position obtained from the outside world information, and the avoidance route calculated by the action strategy controller 112.
  • the control content of 110 is determined.
  • FIGS. 2A and 2B are diagrams showing an example of the functional configuration of the driving support system of the first embodiment. For convenience of explanation, it is divided into two figures.
  • the outside world information acquisition unit 201 is a functional unit of the outside world recognition control unit 111, and processes image information to acquire outside world information in front of the vehicle 100.
  • the vehicle motion information acquisition unit 202 acquires motion information regarding the motion state of the vehicle 100.
  • the motion information includes the yaw rate, vehicle speed, brake fluid pressure, and the like of the vehicle 100.
  • the action strategy controller 112 includes a vehicle position calculation unit 211, an obstacle determination unit 212, a collision possibility determination unit 213, a steering avoidance possibility determination unit 214, a target coordinate calculation unit 215, an avoidance route calculation unit 216, and a braking avoidance determination unit. Has 217. Although not shown, the action strategy controller 112 holds the specification values of the vehicle 100. The value may be set in the action strategy controller 112 in advance, or may be input from the outside.
  • the own vehicle position calculation unit 211 calculates the current position of the vehicle 100 based on the external world information input from the external world information acquisition unit 201 and the motion information input from the vehicle motion information acquisition unit 202.
  • the own vehicle position calculation unit 211 outputs the calculated information indicating the current position of the vehicle 100 (own vehicle position information) to the motion strategy controller 113.
  • the obstacle determination unit 212 determines whether or not an obstacle exists in front of the vehicle 100 based on the outside world information input from the outside world information acquisition unit 201. When an obstacle exists in front of the vehicle 100, the obstacle determination unit 212 outputs a start instruction to the collision possibility determination unit 213.
  • the collision possibility determination unit 213 calculates the probability value that the vehicle 100 collides with an obstacle existing in front.
  • the collision possibility determination unit 213 determines whether or not the vehicle 100 may collide with an obstacle existing in front based on the comparison result between the probability value and the threshold value.
  • the collision possibility determination unit 213 outputs a start instruction to the steering avoidance possibility determination unit 214 when the vehicle 100 may collide with an obstacle existing in front.
  • Steering avoidance possibility determination unit 214 determines whether or not obstacles can be avoided by steering operation.
  • the steering avoidance possibility determination unit 214 outputs an activation instruction to the target coordinate calculation unit 215 when the obstacle can be avoided by the steering operation, and outputs an activation instruction to the braking avoidance determination unit 217 when the obstacle cannot be avoided by the steering operation. do.
  • the steering avoidance possibility determination unit 214 functions as a functional unit for selecting two avoidance means, steering avoidance and braking avoidance.
  • the target coordinate calculation unit 215 calculates the coordinates (target coordinates) of the target point of the vehicle 100 for avoiding obstacles.
  • the avoidance route calculation unit 216 calculates an avoidance route for avoiding a collision with an obstacle by a steering operation based on the target coordinates input from the target coordinate calculation unit 215.
  • the avoidance route calculation unit 216 outputs a steering control instruction to the motion strategy controller 113 together with the calculated avoidance route information (avoidance route information).
  • the braking avoidance determination unit 217 determines whether or not to avoid obstacles by braking operation. When the obstacle is avoided by the braking operation, the braking avoidance determination unit 217 outputs a braking control instruction for avoiding the obstacle to the motion strategy controller 113.
  • the exercise strategy controller 113 has a braking force calculation unit 221 and a steering amount calculation unit 222.
  • the braking force calculation unit 221 calculates the braking force for performing the braking operation and outputs it to the braking actuator control unit 231.
  • the braking force calculation unit 221 receives an avoidance instruction by braking control, the braking force calculation unit 221 is an obstacle based on the own vehicle position information input from the own vehicle position calculation unit 211 and the activation instruction input from the braking avoidance determination unit 217.
  • the braking force for performing the braking operation for avoiding the collision with the vehicle is calculated.
  • the steering amount calculation unit 222 calculates the steering amount for performing the steering operation and outputs it to the steering actuator control unit 232.
  • the steering amount calculation unit 222 receives an avoidance instruction by steering control, the steering amount calculation unit 222 causes an obstacle based on the own vehicle position information input from the own vehicle position calculation unit 211 and the avoidance route information input from the avoidance route calculation unit 216.
  • the steering amount for performing the steering operation for avoiding a collision with an object is calculated.
  • the braking actuator control unit 231 is a function of the wheel cylinder hydraulic pressure control device 109, and control values are applied to the wheel cylinders 105, 106, 107, and 108 based on the braking force information input from the braking force calculation unit 221. Is output.
  • the steering actuator control unit 232 is a function of the steering device 110, and outputs a control value to the steering device 110 based on the steering amount information input from the steering amount calculation unit 222.
  • a plurality of functional units may be combined into one functional unit, or one functional unit may be divided into a plurality of modules for each function. good.
  • obstacle avoidance control when the vehicle 100 is traveling in a straight lane will be described.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of the obstacle avoidance determination process executed by the driving support system of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the coordinate system and the physical quantity of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an avoidance route generated by the action strategy controller 112 of the first embodiment.
  • the position of the vehicle 100 at the start of the obstacle avoidance determination process is set as the avoidance route start point (origin).
  • the white line direction at the start point of the avoidance path is defined as the X-axis
  • the yaw angle is defined as 0 in the positive direction of the X-axis.
  • the left side of the vehicle 100 with respect to the traveling direction is defined as the positive direction of the Y axis
  • the right side of the vehicle 100 is defined as the negative direction of the Y axis.
  • the action strategy controller 112 periodically executes the obstacle avoidance determination process described below.
  • the obstacle determination unit 212 of the action strategy controller 112 determines whether or not the obstacle H exists in front of the traveling path of the vehicle 100 based on the outside world information acquired by the outside world information acquisition unit 201 (step S301). ..
  • the action strategy controller 112 ends the obstacle avoidance determination process. If either the steering control intervention flag or the braking control intervention flag is set, the action strategy controller 112 cancels the flag.
  • the collision possibility determination unit 213 of the action strategy controller 112 acquires the information regarding the obstacle H from the outside world information (step S302).
  • the information about the obstacle H includes the position and size of the obstacle H and the distance Lvh [m] between the obstacle H and the vehicle 100.
  • the position of the obstacle H is, for example, the center coordinates (x H , y H ) of the obstacle H
  • the size of the obstacle H is, for example, the width OW [m] of the obstacle H.
  • the collision possibility determination unit 213 of the action strategy controller 112 determines whether or not the driving support system can recognize the white line based on the outside world information (step S303). That is, it is determined whether or not the own lane can be recognized.
  • the action strategy controller 112 ends the obstacle avoidance determination process. In this case, the driver will take evasive action by himself / herself.
  • the own vehicle position calculation unit 211 of the action strategy controller 112 calculates the current position and orientation of the vehicle 100 (step S304). Specifically, the own vehicle position calculation unit 211 calculates the current center coordinates (x v , y v ) and the direction ⁇ v of the vehicle 100. The center coordinates (x v , y v ) and the direction ⁇ v are combined to obtain the own vehicle coordinates (x v , y v , ⁇ v ).
  • the own vehicle position calculation unit 211 of the action strategy controller 112 calculates the distances WR [m] and WL [m] from the center coordinates of the vehicle 100 to the left and right white lines (step S305).
  • the collision possibility determination unit 213 of the action strategy controller 112 calculates a probability value indicating the possibility that the vehicle 100 collides with the obstacle H, and based on the probability value, the vehicle 100 may collide with the obstacle H. It is determined whether or not there is (step S306). Specifically, the following processing is executed.
  • the collision possibility determination unit 213 acquires the vehicle width VW [m] from the specification values of the vehicle 100.
  • the collision possibility determination unit 213 is in the y direction between the center position of the vehicle 100 and the center position of the obstacle H based on the y component y v of the own vehicle position and the y component y H of the center coordinates of the obstacle H.
  • the distance SL [m] of is calculated.
  • the collision possibility determination unit 213 has a distance PW_R [m] between the right end and the right white line of the obstacle H and the obstacle H based on the WR [m], WL [m], SL [m], and OW [m].
  • the distance PW_L [m] between the left end of and the white line on the left side is calculated. Specifically, PW_R [m] is calculated by the formula (1), and PW_L [m] is calculated by the formula (2).
  • the collision possibility determination unit 213 determines the distance between the vehicle 100 and the obstacle H based on PW_R [m], PW_L [m], WR [m], WL [m], and VW [m]. Overlap) is calculated.
  • the collision possibility determination unit 213 calculates the left-right overlap rate (overlap rate) LAP rate_R [%] and LAP rate_L [%] by dividing the overlap by the width VW [m] of the vehicle 100. .. Specifically, the overlap rate LAP rate_R [%] on the right side is calculated by the formula (3), and the overlap rate LAP rate_L [%] on the left side is calculated by the formula (4).
  • the collision possibility determination unit 213 sets the magnitude of the overlap rate as a probability value indicating the possibility that the vehicle 100 collides with the obstacle H.
  • the collision possibility determination unit 213 determines that the vehicle 100 may collide with the obstacle H if any of the equations (5) and (6) is satisfied.
  • the action strategy controller 112 ends the obstacle avoidance determination process.
  • the steering avoidance possibility determination unit 214 of the action strategy controller 112 determines whether or not the avoidance by steering control is possible (step S307).
  • any one of the distances PW_R [m] and PW_L [m] (left and right passing spaces) between the obstacle H and each of the left and right white lines is the vehicle width VW [m] or more. It is determined whether or not it is.
  • the steering avoidance possibility determination unit 214 determines that avoidance by operation control is possible.
  • both PW_R [m] and PW_L [m] are smaller than VW [m]
  • the steering avoidance possibility determination unit 214 determines that avoidance by operation control is impossible.
  • the target coordinate calculation unit 215 of the action strategy controller 112 calculates the target coordinates (x s , y s ) and the target yaw angle ⁇ s of the avoidance path (step S308).
  • the coordinates (x 0 , y 0 ) and yaw angle ⁇ 0 of the start point of the avoidance path, the coordinates (x s , y s ) of the end point (target point) of the avoidance path, and the target yaw angle ⁇ s are calculated.
  • the following processing is executed.
  • the target coordinate calculation unit 215 sets the start point coordinates (x 0 , y 0 ) of the avoidance path as the origin. That is, the target coordinate calculation unit 215 sets the start point coordinates (x 0 , y 0 ) to (0, 0). Further, the target coordinate calculation unit 215 sets the yaw angle ⁇ 0 at the start point of the avoidance path to 0. That is, the direction parallel to the white line is set as the target direction.
  • the start point coordinates (x 0 , y 0 ) of the avoidance route are the coordinates of the position of the vehicle 100 at the start of the obstacle avoidance determination process.
  • the target coordinate calculation unit 215 sets the distance between the vehicle 100 and the obstacle H in the X-axis direction to xs of the target coordinates of the avoidance route.
  • the ys of the target coordinates of the avoidance path represents the amount of lateral movement required to avoid the obstacle H.
  • the point that moves from y 0 which is the start point of the avoidance route, to the center of the passing space may be set to y s of the target coordinates. Therefore, the target coordinate calculation unit 215 sets either the equation (7) or the equation (8) as the ys of the target coordinates.
  • the target coordinate calculation unit 215 calculates the target yaw angle ⁇ s at the end point of the avoidance path. The above is the description of the process of step S308.
  • the avoidance route calculation unit 216 of the action strategy controller 112 calculates the avoidance route, and outputs the steering control instruction together with the avoidance route information to the motion strategy controller 113 (step S309). At this time, the avoidance route calculation unit 216 sets the steering control intervention flag. After that, the action strategy controller 112 ends the obstacle avoidance determination process. Specifically, the following processing is executed.
  • the avoidance route calculation unit 216 divides the avoidance section [x 0 , x s ] connecting the start point and the end point in the X-axis direction into three sections, a first section, a second section, and a third section. do.
  • the avoidance route calculation unit 216 calculates the first partial avoidance route of length L START [m] parallel to the positive direction of the X axis from the start point coordinates (x 0 , y 0 ) for the first section.
  • the first section is set for the following reasons. Since the actuator operates with the actual steering delayed with respect to the input of the steering command value, there is wasted time. In addition, the vehicle has the dynamic characteristics of lateral motion after steering (generally accompanied by a secondary delay). Therefore, even if a target route (avoidance route) for laterally moving from the point where the steering avoidance intervention is started is given, the vehicle 100 cannot be traced on the target route. Functions such as automatic steering in the own lane require extremely delicate vehicle position accuracy, so it is difficult to sufficiently secure vehicle position accuracy when a target route that is physically difficult to achieve is given. In order to trace the vehicle on the target route reasonably, it is necessary to shift the start point of lateral movement forward (direction of travel) from the start point of intervention.
  • the driving support system of the first embodiment sets the first section and calculates the first partial avoidance route as described above for the section. That is, the first partial avoidance path is a path in which steering for avoiding obstacles is not performed in order to compensate for at least one of the response delay of the actuator and the delay of the dynamic characteristics of the vehicle 100.
  • the L START [m] can be freely set according to the parameters related to the actuator and the dynamic characteristics depending on the type of the vehicle 100. For example, L START [m] is set based on the worst value of the parameter related to the actuator parameter.
  • the avoidance route calculation unit 216 calculates a second partial avoidance route of length LEND [m] parallel to the negative direction of the X-axis from the end point (x s , y s ) for the second section.
  • the latter avoidance is better than avoiding the vehicle passing near the obstacle while turning and avoiding the vehicle completing the turning motion in front of the obstacle and passing near the obstacle while moving straight.
  • the driver has a great sense of security.
  • the driving support system of the first embodiment sets a second section for the purpose of ensuring a sense of security of the driver, and calculates a second partial avoidance route as described above for the section. That is, the second partial avoidance route is a route in which steering for avoiding obstacles is not performed in order to ensure stability of vehicle behavior in avoiding obstacles.
  • LEND [m] is arbitrarily set from the viewpoint of ensuring a sense of security for the driver.
  • LEND [m] can be freely set based on a parameter related to the degree of security given to the driver.
  • the avoidance route calculation unit 216 calculates the third part avoidance route of the curve represented by the cubic function as shown in the equation (9) for the third section. That is, the third partial avoidance route is a route in which steering is performed from the end point of the first section to avoid obstacles, and steering ends before the start point of the second section.
  • the third partial avoidance route may be any route as long as it connects the end point of the first partial avoidance route and the start point of the second avoidance route.
  • the avoidance route calculation unit 216 outputs information on the avoidance route including the first partial avoidance route, the second partial avoidance route, and the third partial avoidance route to the exercise strategy controller 113.
  • the above is the description of the process of step S309.
  • step S307 when avoidance by steering control is impossible, the braking avoidance determination unit 217 of the action strategy controller 112 determines whether or not to avoid the obstacle H by braking control (step S310).
  • the braking avoidance determination unit 217 determines whether or not the distance Lvh [m] between the vehicle 100 and the obstacle H is smaller than the intervention threshold threshold Thresh_Brake .
  • the intervention threshold Thresh_Brake is given by the equation (10).
  • V brake represents the braking start determination vehicle speed
  • S brake represents the set deceleration
  • Dist_Offset represents the distance in consideration of the response delay of the actuator and the free running distance.
  • the action strategy controller 112 ends the obstacle avoidance determination process.
  • the braking avoidance determination unit 217 of the action strategy controller 112 When avoiding the obstacle H by braking control, the braking avoidance determination unit 217 of the action strategy controller 112 outputs a braking control instruction to the motion strategy controller 113 (step S311). At this time, the braking avoidance determination unit 217 sets the braking control intervention flag. After that, the action strategy controller 112 ends the obstacle avoidance determination process.
  • 6A and 6B are flowcharts illustrating an example of control processing executed by the driving support system of the first embodiment.
  • FIG. 6A shows a control process executed when a steering control instruction is output together with information on an avoidance route from the action strategy controller 112. The control process of FIG. 6A is periodically executed until an obstacle is avoided.
  • the steering amount calculation unit 222 of the motion strategy controller 113 acquires information on the vehicle position (x v , y v , ⁇ v ) from the action strategy controller 112 (step S601), and is a target necessary for following the avoidance route.
  • the steering angle is calculated (step S602).
  • the steering amount calculation unit 222 calculates the target steering angle target_ ⁇ steer [deg] from the vehicle position (x v , y v , ⁇ v ), for example, using a forward gaze model. It is desirable to set L START [m] to be greater than or equal to the forward gaze distance.
  • the steering amount calculation unit 222 of the motion strategy controller 113 determines the target steering torque Trq steer from the feedback of the difference between the target steering angle target_ ⁇ steer [deg] and the current steering angle real_ ⁇ steer [deg] acquired from the steering device 110. Calculate (step S603).
  • the steering amount calculation unit 222 of the motion strategy controller 113 outputs the target steering torque Trq steer to the steering actuator control unit 232 (step S604).
  • the steering actuator control unit 232 avoids obstacles by controlling the steering device 110 based on the target steering torque Trq steer .
  • FIG. 6B shows a control process executed when a braking control instruction is output from the action strategy controller 112.
  • the braking force calculation unit 221 of the exercise strategy controller 113 calculates the target braking force (step S611). For example, the braking force calculation unit 221 calculates the set deceleration as the target braking force.
  • the braking force calculation unit 221 of the motion strategy controller 113 outputs the target braking force to the braking actuator control unit 231 (step S612).
  • the braking actuator control unit 231 avoids obstacles by controlling the foil cylinders 105, 106, 107, 108 based on the target braking force.
  • FIG. 7 is a diagram showing an operation example of steering avoidance by the driving support system of the first embodiment.
  • the action strategy controller 112 determines that avoidance by steering control is possible (YES in step S307), the action strategy controller 112 sets the steering control intervention flag and outputs a steering control instruction together with the avoidance route (step S309).
  • the motion strategy controller 113 calculates a target steering angle based on a point ahead of L START [m] (step S602), and a steering torque command value so that the actual steering angle matches this target steering angle. Is calculated (step S603). Specifically, the steering torque command value corresponding to the difference between the target steering angle and the actual steering angle (hatched portion) is calculated. As a result, the steering angle is controlled and the vehicle makes a lateral motion.
  • FIG. 8 is a diagram showing an operation example of braking avoidance by the driving support system of the first embodiment.
  • step S307 When the action strategy controller 112 determines that avoidance by steering control is impossible (NO in step S307) and determines that the obstacle H is avoided by braking control, the action strategy controller 112 sets a braking control intervention flag and issues a braking control instruction. Output (step S311).
  • the exercise strategy controller 113 applies a predetermined target braking force in steps (step S612). Based on this braking force command value, the braking actuator control unit 231 controls the foil cylinders 105, 106, 107, 108 to decelerate the vehicle speed.
  • the driving support system when the driving support system generates an avoidance route for steering avoidance, the route considering the wasted time of the actuator, the response delay of the vehicle, and the like, and the stability of the vehicle 100 that gives the driver a sense of security. Generate an avoidance route to include the considered route. By controlling the steering of the vehicle 100 based on the avoidance route, it is possible to avoid obstacles with high accuracy while giving a sense of security to the driver.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that the control is performed in consideration of the failure of the vehicle 100.
  • Example 2 will be described with a focus on the differences from Example 1.
  • the device configuration and functional configuration of the vehicle 100 of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • the process executed by the driving support system is different from that of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of the control state confirmation process executed by the driving support system of the second embodiment.
  • the control status confirmation process is executed periodically.
  • the action strategy controller 112 determines whether or not steering avoidance is being executed (step S901). For example, when the steering control intervention flag is set, the action strategy controller 112 determines that steering avoidance is being executed.
  • the action strategy controller 112 starts the second failure confirmation process (step S902). The details of the second failure confirmation process will be described with reference to FIG.
  • the action strategy controller 112 determines whether or not braking avoidance is being executed (step S903). For example, when the braking control intervention flag is set, the action strategy controller 112 determines that braking avoidance is being executed.
  • step S904 When braking avoidance is being executed, the action strategy controller 112 starts the third failure confirmation process (step S904).
  • the details of the third failure confirmation process will be described with reference to FIG.
  • step S905 If braking avoidance is not being executed, the action strategy controller 112 starts the first failure confirmation process (step S905).
  • the details of the first failure confirmation process will be described with reference to FIG.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of the first failure confirmation process executed by the operation support system of the second embodiment.
  • the action strategy controller 112 determines whether or not the outside world information acquisition unit 201 is out of order (step S1001). For example, the action strategy controller 112 can determine whether or not a failure has occurred in the outside world information acquisition unit 201 by inquiring to the outside world recognition control unit 111.
  • the action strategy controller 112 sets the failure flag and the type "0" (step S1002), and ends the first failure confirmation process.
  • the action strategy controller 112 determines whether or not a failure has occurred in the steering actuator (step S1003). For example, the action strategy controller 112 can determine whether or not a failure has occurred in the steering actuator by inquiring to the steering actuator control unit 232.
  • the action strategy controller 112 determines whether or not the braking actuator has a failure (step S1004).
  • the action strategy controller 112 can determine, for example, whether or not a failure has occurred in the braking actuator by inquiring to the braking actuator control unit 231.
  • the action strategy controller 112 When a failure has occurred in the braking actuator, the action strategy controller 112 outputs a control end instruction to the motion strategy controller 113 (step S1002), and ends the first failure confirmation process.
  • the action strategy controller 112 sets the failure flag and the type "1" (step S1005), and ends the first failure confirmation process.
  • step S1006 determines whether or not a failure has occurred in the braking actuator (step S1006).
  • the process of step S1006 is the same as the process of step S1004.
  • the action strategy controller 112 sets the failure flag and the type "2" (step S1007), and ends the first failure confirmation process.
  • the action strategy controller 112 ends the first failure confirmation process.
  • the processing content of the obstacle avoidance determination process differs depending on the failure flag and the type.
  • the obstacle avoidance determination process described in the first embodiment is executed.
  • the failure flag and the type "0" are set, the obstacle avoidance determination process is not executed.
  • 11A and 11B are flowcharts illustrating an example of the obstacle avoidance determination process executed by the driving support system of the second embodiment.
  • FIG. 11A is an obstacle avoidance determination process executed when the failure flag and the type "1" are set. Since the obstacle avoidance determination process shown in FIG. 11A is almost the same as the obstacle avoidance determination process of the first embodiment, different parts will be described.
  • Step S306 When it is determined in step S306 that the vehicle 100 may collide with the obstacle H, the braking avoidance determination unit 217 of the action strategy controller 112 determines whether or not to avoid the obstacle H by braking control. (Step S310). Subsequent processing is the same as in Example 1.
  • step S307, S308, S309 Since a failure has occurred in the steering actuator, the processing related to steering avoidance (steps S307, S308, S309) is omitted.
  • FIG. 11B is an obstacle avoidance determination process executed when the failure flag and the type “2” are set. Since the obstacle avoidance determination process shown in FIG. 11A is almost the same as the obstacle avoidance determination process of the first embodiment, different parts will be described.
  • step S307 If it is determined in step S307 that avoidance by steering control is impossible, the action strategy controller 112 ends the obstacle avoidance determination process.
  • step S310 and S311 Since a failure has occurred in the braking actuator, the processing related to braking avoidance (steps S310 and S311) is omitted.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of the second failure confirmation process executed by the operation support system of the second embodiment.
  • the action strategy controller 112 determines whether or not a failure has occurred in the steering actuator (step S1201).
  • the process of step S1201 is the same as the process of step S1003.
  • the action strategy controller 112 ends the second failure confirmation process.
  • the exercise strategy controller 113 executes the obstacle avoidance determination process of FIG. 6A until the obstacle H is avoided.
  • the outside world information acquisition unit 201 is out of order, the position of the vehicle 100 is estimated based on the yaw rate, the vehicle speed, and the like.
  • step S1202 determines whether or not the braking actuator has a failure (step S1202).
  • the process of step S1202 is the same as the process of step S1004.
  • the action strategy controller 112 sets the failure flag and the type "0", and outputs a steering control stop instruction to the motion strategy controller 113 (step S1203). After that, the action strategy controller 112 ends the second failure confirmation process.
  • the steering control stop instruction includes the type "0".
  • the action strategy controller 112 sets the failure flag and the type "1", and outputs a steering control stop instruction to the motion strategy controller 113 (step S1204).
  • the steering control stop instruction includes the type "1".
  • the action strategy controller 112 calculates the current position of the vehicle 100 (step S1205).
  • the process of step S1205 is the same as the process of step S304.
  • the position of the vehicle 100 is estimated based on the yaw rate, the vehicle speed, and the like.
  • the action strategy controller 112 determines whether or not to avoid the obstacle H by braking control (step S1206).
  • the process of step S1206 is the same as the process of step S310.
  • step S1207 When avoiding the obstacle H by braking control, the action strategy controller 112 outputs a braking control instruction to the motion strategy controller 113 (step S1207), and ends the second failure confirmation process.
  • the process of step S1207 is the same as the process of step S311.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of the control process executed by the driving support system of the second embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram showing a state of the vehicle 100 of the second embodiment.
  • the process of FIG. 13 is executed when the exercise strategy controller 113 receives a steering control stop instruction including the type “0”.
  • the motion strategy controller 113 executes a gradual reduction process of the target steering torque (step S1301).
  • the motion strategy controller 113 sets the steering torque command value at the time of failure to 0 with a constant gradient.
  • FIG. 15 is a flowchart illustrating an example of the control process executed by the driving support system of the second embodiment.
  • FIG. 15 shows a control process executed when the exercise strategy controller 113 receives a steering control stop instruction including the type “1”.
  • step S1501 The motion strategy controller 113 executes a gradual reduction process of the target steering torque (step S1501).
  • the process of step S1501 is the same as the process of step S1301.
  • the exercise strategy controller 113 determines whether or not a braking control instruction has been received from the action strategy controller 112 (step S1502).
  • the motion strategy controller 113 waits for input of a braking control instruction for a certain period of time after the completion of the gradual reduction process of the target steering torque. If the braking control instruction is not input after the lapse of a certain period of time, the exercise strategy controller 113 determines that the braking control instruction has not been received from the action strategy controller 112.
  • the action strategy controller 112 ends the control process.
  • step S1503 When a braking control instruction is received from the action strategy controller 112, the braking force calculation unit 221 of the exercise strategy controller 113 calculates the target braking force (step S1503).
  • the process of step S1503 is the same as the process of step S611.
  • the braking force calculation unit 221 of the motion strategy controller 113 outputs the target braking force to the braking actuator control unit 231 (step S1504).
  • the process of step S1504 is the same as the process of step S612.
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of the third failure confirmation process executed by the operation support system of the second embodiment.
  • the action strategy controller 112 determines whether or not a failure has occurred in the braking actuator (step S1601).
  • the process of step S1601 is the same as the process of step S1004.
  • the action strategy controller 112 ends the third failure confirmation process.
  • the exercise strategy controller 113 executes the obstacle avoidance determination process of FIG. 6B until the obstacle H is avoided.
  • the action strategy controller 112 sets the failure flag and the type "2", and outputs a braking control stop instruction to the motion strategy controller 113 (step S1602). After that, the action strategy controller 112 ends the third failure confirmation process.
  • FIG. 17 is a flowchart illustrating an example of the control process executed by the driving support system of the second embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram showing a state of the vehicle 100 of the second embodiment.
  • FIG. 17 shows a control process executed when the exercise strategy controller 113 receives a braking control stop instruction.
  • the exercise strategy controller 113 executes a gradual reduction process of the target braking force (step S1701).
  • the motion strategy controller 113 sets the braking force command value at the time of failure to 0 with a constant gradient.
  • G fluctuation due to a sudden change in the command value can be reduced.
  • the obstacle avoidance control described in the first embodiment can be realized while considering the failure of the vehicle 100.
  • Example 3 will be described with a focus on the differences from Example 1.
  • the device configuration and functional configuration of the vehicle 100 of the third embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • the process executed by the driving support system of the third embodiment is the same as that of the first embodiment. However, the calculation method of the avoidance route is different.
  • Example 1 since it is assumed that the vehicle 100 avoids a collision with the obstacle H when traveling in a straight lane, the partial avoidance routes in the first section and the second section are straight routes.
  • the calculation method of the partial avoidance route of the first section and the second section when the vehicle 100 is traveling in the curved lane is different.
  • FIG. 19 is a diagram showing an example of a traveling lane and an avoidance route of the vehicle 100 of the third embodiment. As shown in FIG. 19, in the third embodiment, it is assumed that the vehicle 100 travels in a curved lane having a constant curvature.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a method of calculating the end point coordinates of the avoidance route of the third embodiment.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating a method of calculating the function curve start point A of the avoidance route of the third embodiment.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a method of calculating the function curve end point B of the avoidance route of the third embodiment.
  • the action strategy controller 112 determines the lateral movement amount for avoidance from LY [m] and the center angle ⁇ 0S of the start point coordinates and the end point coordinates, and the coordinates of the end point of the avoidance path as shown in the equation (11) and the coordinates of the end point of the avoidance path. Get the yaw angle.
  • the action strategy controller 112 uses the origin coordinates, the end point coordinates, and the yaw angle as input information, and sets a curve (first part avoidance route) of the length L START [m] according to the traveling curvature in the first section. do.
  • the yaw angle ⁇ A of the function curve start point A which is the position where L START [m] is run on the arc of the curvature R, is an angle consisting of the X axis and the tangent line of the function curve start point A, and is the origin and the function curve start point. Since it is equal to the central angle formed by A, the relationship of Eq. (14) can be obtained.
  • the distance LS_1 [m] between the origin and the start point A of the function curve is related to the equation (15).
  • the action strategy controller 112 sets a second partial avoidance route of length LEND [m] in the second section.
  • the second partial avoidance path is set as a curve of the radius of curvature R + LY [m] obtained by adding the lateral movement amount LY [m] for avoidance to the curvature R.
  • the yaw angle ⁇ R of the end point B of the function curve is related to the equation (19).
  • the distance between the end point B of the function curve and the end point of the avoidance route can be determined by the relation of the equation (20) in LS_2 [m].
  • the third interval connecting the two coordinates (x A , y A , ⁇ A ) and (x R , y R , ⁇ R ) of the function curve start point A and the function curve end point B is as shown in equation (23).
  • the third part avoidance path of the curve expressed by the quadratic function is calculated.
  • Example 3 it is possible to calculate an avoidance route that can obtain the same effect as that of Example 1 even in the curved route. In addition, you may combine Example 3 with Example 2.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes various modifications.
  • the above-described embodiment describes the configuration in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the described configurations. Further, it is possible to add, delete, or replace a part of the configuration of each embodiment with other configurations.
  • each of the above configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized by hardware by designing a part or all of them by, for example, an integrated circuit.
  • the present invention can also be realized by a software program code that realizes the functions of the examples.
  • a storage medium in which the program code is recorded is provided to the computer, and the processor included in the computer reads out the program code stored in the storage medium.
  • the program code itself read from the storage medium realizes the function of the above-described embodiment, and the program code itself and the storage medium storing it constitute the present invention.
  • Examples of the storage medium for supplying such a program code include a flexible disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a hard disk, an SSD (Solid State Drive), an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-R, and a magnetic tape.
  • Non-volatile memory cards, ROMs, etc. are used.
  • program code that realizes the functions described in this embodiment can be implemented in a wide range of programs or script languages such as assembler, C / C ++, perl, Shell, PHP, Python, and Java.
  • the program code is stored in a storage means such as a hard disk or a memory of a computer or a storage medium such as a CD-RW or a CD-R.
  • the processor included in the computer may read and execute the program code stored in the storage means or the storage medium.
  • control lines and information lines indicate what is considered necessary for explanation, and do not necessarily indicate all the control lines and information lines in the product. All configurations may be interconnected.

Landscapes

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Abstract

車両制御装置は、車両位置算出部と、障害物判定部と、衝突可能性判定部と、回避手段選択部と、回避経路算出部と、操舵制御値を算出し、操舵アクチュエータ制御部に出力する操舵制御値算出部と、を備え、回避経路算出部は、障害物の回避するための目標点を算出し、車両の位置及び目標点を結ぶ回避区間を複数の部分区間に分割し、各部分区間の部分回避経路を算出し、複数の部分回避経路からなる回避経路を算出する。

Description

車両制御装置及び障害物回避制御方法 参照による取り込み
　本出願は、２０２０年９月４日に出願された日本特許出願第２０２０－１４８７４３号の優先権を主張し、その内容を参照することにより、本出願に取り込む。
　本発明は、障害物を回避するための車両制御技術に関する。
　障害物の自動緊急回避において、車速に応じて制動回避（ブレーキ回避）と操舵回避（ステアリング操作）のいずれかを選択し、最適化処理を用いて目標走行経路計算をする技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
　また、目標経路生成時に、更新時間内に経路補正が間に合わなく、障害物をよりよく回避できないことが無いように、単独の回避経路を算出する部位を別途設け、障害物と衝突の恐れのある場合には、回避経路を優先して出力する技術が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
特開２０１０－１５５５４５号公報 特開２０１９－４３１９４号公報
　後方カメラ、後方レーダ、及び側面レーダ等を持たないシステム、すなわち、前方カメラ及び前方レーダで構成されるシステムにおいて自動操舵による障害物回避を実施する場合、システムは後方から接近する車両を検知できないため自車線内で障害物を回避する必要がある。その場合、障害物を回避しながら自車線内に留まらなくてはならないため、高い車両位置精度が必要となる。
　しかし、従来技術では、回避経路の確実な算出（経路算出の特化、または主目標経路算出と回避経路算出の個別化）に主眼が置かれている。そのため、車両が算出した回避経路に基づいて障害物を回避しようとした場合、アクチュエータの無駄時間、車両の動特性の遅れ等により正しく回避経路をトレースできず、障害物を回避できないおそれがあった。また、従来技術では、障害物回避時に障害物ぎりぎりを通過する経路が算出されるため、車両が不安定状態のまま障害物の近辺を通過する可能性があり、ドライバーに多大な不安感を与えるおそれがあった。
　本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、車両を制御する車両制御装置であって、前記車両の位置を算出する車両位置算出部と、前記車両の走行経路上の障害物の有無を判定する障害物判定部と、前記車両が前記障害物に衝突するか否かを判定する衝突可能性判定部と、前記障害物の回避手段として制動又は操舵のいずれかを選択する回避手段選択部と、前記障害物を回避する制動を実現するための制動制御値を算出し、前記車両の制動を制御する制動アクチュエータ制御部に出力する制動制御値算出部と、前記障害物を回避する回避経路を算出する回避経路算出部と、前記車両の位置及び前記回避経路に基づいて、前記障害物を回避する操舵を実現するための操舵制御値を算出し、前記車両の操舵を制御する操舵アクチュエータ制御部に出力する操舵制御値算出部と、を備え、前記回避経路算出部は、前記障害物の回避するための目標点を算出し、前記車両の位置及び前記目標点を結ぶ回避区間を複数の部分区間に分割し、前記各部分区間の部分回避経路を算出し、前記複数の部分回避経路からなる前記回避経路を算出する。
　本発明によれば、ドライバーへ安心感を与え、かつ、精度が高い障害物の回避を実現する車両制御装置を提供できる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明によって明らかにされる。
実施例１の運転支援システムを搭載する車両の構成の一例を示す図である。 実施例１の運転支援システムの機能構成の一例を示す図である。 実施例１の運転支援システムの機能構成の一例を示す図である。 実施例１の運転支援システムが実行する障害物回避判定処理の一例を説明するフローチャートである。 実施例１の座標系及び物理量を説明する図である。 実施例１の行動戦略コントローラが生成する回避経路の一例を説明する図である。 実施例１の運転支援システムが実行する制御処理の一例を説明するフローチャートである。 実施例１の運転支援システムが実行する制御処理の一例を説明するフローチャートである。 実施例１の運転支援システムによる操舵回避の動作例を示す図である。 実施例１の運転支援システムによる制動回避の動作例を示す図である。 実施例２の運転支援システムが実行する制御状態確認処理の一例を説明するフローチャートである。 実施例２の運転支援システムが実行する第１故障確認処理の一例を説明するフローチャートである。 実施例２の運転支援システムが実行する障害物回避判定処理の一例を説明するフローチャートである。 実施例２の運転支援システムが実行する障害物回避判定処理の一例を説明するフローチャートである。 実施例２の運転支援システムが実行する第２故障確認処理の一例を説明するフローチャートである。 実施例２の運転支援システムが実行する制御処理の一例を説明するフローチャートである。 実施例２の車両の状態を示す図である。 実施例２の運転支援システムが実行する制御処理の一例を説明するフローチャートである。 実施例２の運転支援システムが実行する第３故障確認処理の一例を説明するフローチャートである。 実施例２の運転支援システムが実行する制御処理の一例を説明するフローチャートである。 実施例２の車両の状態を示す図である。 実施例３の車両の走行車線及び回避経路の一例を示す図である。 実施例３の回避経路の終点座標の算出方法を説明する図である。 実施例３の回避経路の関数曲線始点Ａの算出方法を説明する図である。 実施例３の回避経路の関数曲線終点Ｂの算出方法を説明する図である。
　以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。以下に説明する発明の構成において、同一又は類似する構成又は機能には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本明細書等における「第１」、「第２」、「第３」等の表記は、構成要素を識別するために付するものであり、必ずしも、数又は順序を限定するものではない。図面等において示す各構成の位置、大きさ、形状、及び範囲等は、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、及び範囲等を表していない場合がある。したがって、本発明では、図面等に開示された位置、大きさ、形状、及び範囲等に限定されない。
　図１は、実施例１の運転支援システムを搭載する車両の構成の一例を示す図である。
　車両１００は、左前輪１０１、右前輪１０２、左後輪１０３、右後輪１０４を有する４輪車両である。各車輪１０１、１０２、１０３、１０４は、液圧式ブレーキシステムを構成するホイルシリンダ１０５、１０６、１０７、１０８を備える。
　また、車両１００は、ホイルシリンダ液圧制御装置（制動制御装置）１０９、ステアリング装置１１０、外界認識コントロールユニット１１１、行動戦略コントローラ１１２、運動戦略コントローラ１１３、エンジン１１４を有する。
　外界認識コントロールユニット１１１、行動戦略コントローラ１１２、及び運動戦略コントローラ１１３は、マイクロコンピュータを備え、車載ネットワークを介して他の装置と通信可能に接続される。
　ホイルシリンダ液圧制御装置１０９は、横滑り装置に代表される、各ホイルシリンダ１０５、１０６、１０７、１０８の液圧を調整する装置である。なお、液圧式の摩擦ブレーキに限定されず、電動式の摩擦ブレーキとすることができる。
　エンジン１１４は、出力トルクが電子制御される内燃機関である。
　ステアリング装置１１０は、操舵アシスト力を発生するモータを備える電動パワーステアリング装置に代表される、操舵に関するアクチュエータを備えた自動操舵可能な装置である。
　外界認識コントロールユニット１１１は、地図情報及びカメラによって取得された画像情報を処理して、車両１００の前方の外界情報を取得する装置である。
　行動戦略コントローラ１１２は、外界認識コントロールユニット１１１によって取得された外界情報に基づいて、車両１００が障害物に衝突する可能性を判定する。行動戦略コントローラ１１２は、車両１００が障害物に衝突する可能性がある場合、操舵回避及び制動回避のいずれかの回避手段を選択する。また、行動戦略コントローラ１１２は、操舵回避が選択された場合、回避経路を算出する。
　運動戦略コントローラ１１３は、車両１００の運動情報、外界情報によって得られた自車位置、及び行動戦略コントローラ１１２によって算出された回避経路等の情報に基づいて、ホイルシリンダ液圧制御装置１０９及びステアリング装置１１０の制御内容を決定する。
　図２Ａ及び図２Ｂは、実施例１の運転支援システムの機能構成の一例を示す図である。なお、説明の便宜上２つの図に分けている。
　外界情報取得部２０１は、外界認識コントロールユニット１１１が有する機能部であり、画像情報を処理して、車両１００の前方の外界情報を取得する。
　車両運動情報取得部２０２は、車両１００の運動状態に関する運動情報を取得する。運動情報には、車両１００のヨーレート、車速、及びブレーキ液圧等が含まれる。
　行動戦略コントローラ１１２は、自車位置算出部２１１、障害物判定部２１２、衝突可能性判定部２１３、操舵回避可否判定部２１４、目標座標算出部２１５、回避経路算出部２１６、及び制動回避判定部２１７を有する。なお、図示していないが、行動戦略コントローラ１１２は車両１００の諸元値を保持する。当該値は、予め、行動戦略コントローラ１１２に設定してもよいし、外部から入力してもよい。
　自車位置算出部２１１は、外界情報取得部２０１から入力された外界情報、及び車両運動情報取得部２０２から入力された運動情報に基づいて、車両１００の現在の位置を算出する。自車位置算出部２１１は、算出された車両１００の現在の位置を示す情報（自車位置情報）を運動戦略コントローラ１１３に出力する。
　障害物判定部２１２は、外界情報取得部２０１から入力された外界情報に基づいて、車両１００の前方に障害物が存在するか否かを判定する。障害物判定部２１２は、車両１００の前方に障害物が存在する場合、衝突可能性判定部２１３に起動指示を出力する。
　衝突可能性判定部２１３は、車両１００が前方に存在する障害物に衝突する確率値を算出する。衝突可能性判定部２１３は、確率値と閾値との比較結果に基づいて、車両１００が前方に存在する障害物に衝突する可能性があるか否かを判定する。衝突可能性判定部２１３は、車両１００が前方に存在する障害物に衝突する可能性がある場合、操舵回避可否判定部２１４に起動指示を出力する。
　操舵回避可否判定部２１４は、操舵操作によって障害物を回避できるか否かを判定する。操舵回避可否判定部２１４は、操舵操作によって障害物を回避できる場合、目標座標算出部２１５に起動指示を出力し、操舵操作によって障害物を回避できない場合、制動回避判定部２１７に起動指示を出力する。操舵回避可否判定部２１４は、操舵回避及び制動回避の２つの回避手段を選択する機能部として機能する。
　目標座標算出部２１５は、障害物を回避するための車両１００の目標点の座標（目標座標）を算出する。
　回避経路算出部２１６は、目標座標算出部２１５から入力された目標座標に基づいて、操舵操作によって障害物への衝突を回避するための回避経路を算出する。回避経路算出部２１６は、算出された回避経路の情報（回避経路情報）とともに操舵制御指示を運動戦略コントローラ１１３に出力する。
　制動回避判定部２１７は、制動操作によって障害物を回避するか否かを判定する。制動回避判定部２１７は、制動操作によって障害物を回避する場合、回避を行うための制動制御の指示を運動戦略コントローラ１１３に出力する。
　運動戦略コントローラ１１３は、制動力算出部２２１及び操舵量算出部２２２を有する。
　制動力算出部２２１は、制動操作を行うための制動力を算出し、制動アクチュエータ制御部２３１に出力する。制動力算出部２２１は、制動制御による回避指示を受信した場合、自車位置算出部２１１から入力された自車位置情報、及び制動回避判定部２１７から入力された起動指示に基づいて、障害物への衝突を回避するための制動操作を行うための制動力を算出する。
　操舵量算出部２２２は、操舵操作を行うための操舵量を算出し、操舵アクチュエータ制御部２３２に出力する。操舵量算出部２２２は、操舵制御による回避指示を受信した場合、自車位置算出部２１１から入力された自車位置情報、及び回避経路算出部２１６から入力された回避経路情報に基づいて、障害物への衝突を回避するための操舵操作を行うための操舵量を算出する。
　制動アクチュエータ制御部２３１は、ホイルシリンダ液圧制御装置１０９が有する機能であり、制動力算出部２２１から入力された制動力の情報に基づいて、各ホイルシリンダ１０５、１０６、１０７、１０８へ制御値を出力する。
　操舵アクチュエータ制御部２３２は、ステアリング装置１１０が有する機能であり、操舵量算出部２２２から入力された操舵量の情報に基づいて、ステアリング装置１１０へ制御値を出力する。
　なお、行動戦略コントローラ１１２及び運動戦略コントローラ１１３が有する各機能部については、複数の機能部を１つの機能部にまとめてもよいし、１つの機能部を機能毎に複数のモジュールに分けてもよい。
　次に、障害物の回避制御の詳細について説明する。実施例１では、車両１００が直線の車線を走行している場合の障害物の回避制御について説明する。
　図３は、実施例１の運転支援システムが実行する障害物回避判定処理の一例を説明するフローチャートである。図４は、実施例１の座標系及び物理量を説明する図である。図５は、実施例１の行動戦略コントローラ１１２が生成する回避経路の一例を説明する図である。
　以下の説明において、［ｍ］、［ｒａｄ］、［％］、［Ｎｍ］は単位を表す。
　まず、図４を用いて実施例１の座標系を説明する。実施例１では、障害物回避判定処理の開始時の車両１００の位置を回避経路始点（原点）とする。また、回避経路始点における白線方位をＸ軸と定義し、またヨー角はＸ軸正方向を０と定義する。また、実施例１では、進行方向に対して車両１００の左側をＹ軸の正の方向と定義し、車両１００の右側をＹ軸の負の方向と定義する。
　行動戦略コントローラ１１２は、周期的に、以下で説明する障害物回避判定処理を実行する。
　行動戦略コントローラ１１２の障害物判定部２１２は、外界情報取得部２０１が取得した外界情報に基づいて、車両１００の進行路の前方に障害物Ｈが存在するか否かを判定する（ステップＳ３０１）。
　車両１００の進行路の前方に障害物Ｈが存在しない場合、行動戦略コントローラ１１２は障害物回避判定処理を終了する。操舵制御介入フラグ及び制動制御介入フラグのいずれかが立っていた場合、行動戦略コントローラ１１２はフラグを解除する。
　車両１００の進行路の前方に障害物Ｈが存在する場合、行動戦略コントローラ１１２の衝突可能性判定部２１３は、外界情報から障害物Ｈに関する情報を取得する（ステップＳ３０２）。
　障害物Ｈに関する情報には、障害物Ｈの位置及び大きさ、並びに、障害物Ｈと車両１００との間の距離Ｌｖｈ［ｍ］が含まれる。ここで、障害物Ｈの位置は、例えば、障害物Ｈの中心座標（ｘＨ，ｙＨ）であり、障害物Ｈの大きさは、例えば、障害物Ｈの幅ＯＷ［ｍ］である。
　行動戦略コントローラ１１２の衝突可能性判定部２１３は、外界情報に基づいて、運転支援システムが白線を認識できているか否かを判定する（ステップＳ３０３）。すなわち、自車線を認識できるか否かが判定される。
　運転支援システムが白線を認識できていない場合、行動戦略コントローラ１１２は障害物回避判定処理を終了する。この場合、運転者が自ら回避行動を行うことになる。
　運転支援システムが白線を認識できている場合、行動戦略コントローラ１１２の自車位置算出部２１１は、車両１００の現在の位置及び向きを算出する（ステップＳ３０４）。具体的には、自車位置算出部２１１は、車両１００の現在の中心座標（ｘｖ，ｙｖ）と向きθｖを算出する。中心座標（ｘｖ，ｙｖ）と向きθｖを併せて、自車座標（ｘｖ，ｙｖ，θｖ）とする。
　行動戦略コントローラ１１２の自車位置算出部２１１は、車両１００の中心座標から左右の白線までの距離ＷＲ［ｍ］、ＷＬ［ｍ］を算出する（ステップＳ３０５）。
　行動戦略コントローラ１１２の衝突可能性判定部２１３は、車両１００が障害物Ｈに衝突する可能性を表す確率値を算出し、確率値に基づいて、車両１００が障害物Ｈに衝突する可能性があるか否かを判定する（ステップＳ３０６）。具体的には、以下のような処理が実行される。
　衝突可能性判定部２１３は、車両１００の諸元値より車幅ＶＷ［ｍ］を取得する。衝突可能性判定部２１３は、自車位置のｙ成分ｙｖ及び障害物Ｈの中心座標のｙ成分ｙＨに基づいて、車両１００の中心位置と障害物Ｈの中心位置との間のｙ方向の距離ＳＬ［ｍ］を算出する。
　衝突可能性判定部２１３は、ＷＲ［ｍ］、ＷＬ［ｍ］、ＳＬ［ｍ］、ＯＷ［ｍ］に基づいて、障害物Ｈの右端と右側白線の距離ＰＷ＿Ｒ［ｍ］と、障害物Ｈの左端と左側白線の距離ＰＷ＿Ｌ［ｍ］とを算出する。具体的には、ＰＷ＿Ｒ［ｍ］は式（１）で算出され、ＰＷ＿Ｌ［ｍ］は式（２）で算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　衝突可能性判定部２１３は、ＰＷ＿Ｒ［ｍ］、ＰＷ＿Ｌ［ｍ］、ＷＲ［ｍ］、ＷＬ［ｍ］、及びＶＷ［ｍ］に基づいて、車両１００と障害物Ｈとが重なっている距離（オーバーラップ）を算出する。
　さらに、衝突可能性判定部２１３は、オーバーラップを車両１００の幅ＶＷ［ｍ］で除算することによって、左右の重なり率（オーバーラップ率）ＬＡＰｒａｔｅ＿Ｒ［％］、ＬＡＰｒａｔｅ＿Ｌ［％］を算出する。具体的には、右側のオーバーラップ率ＬＡＰｒａｔｅ＿Ｒ［％］は式（３）で算出され、左側のオーバーラップ率ＬＡＰｒａｔｅ＿Ｌ［％］は式（４）で算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　衝突可能性判定部２１３は、オーバーラップ率の大きさを、車両１００が障害物Ｈに衝突する可能性を表す確率値とする。
　衝突可能性判定部２１３は、式（５）及び式（６）のいずれかを満たす場合、車両１００が障害物Ｈに衝突する可能性があると判定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　車両１００が障害物Ｈに衝突する可能性がない場合、行動戦略コントローラ１１２は障害物回避判定処理を終了する。
　車両１００が障害物Ｈに衝突する可能性がある場合、行動戦略コントローラ１１２の操舵回避可否判定部２１４は、操舵制御による回避が可能であるか否かを判定する（ステップＳ３０７）。
　例えば、操舵回避可否判定部２１４は、障害物Ｈと左右の白線の各々との間の距離ＰＷ＿Ｒ［ｍ］、ＰＷ＿Ｌ［ｍ］（左右の通過スペース）のいずれかが車幅ＶＷ［ｍ］以上であるか否かを判定する。ＰＷ＿Ｒ［ｍ］、ＰＷ＿Ｌ［ｍ］のいずれかがＶＷ［ｍ］以上である場合、操舵回避可否判定部２１４は、操作制御による回避が可能であると判定する。ＰＷ＿Ｒ［ｍ］、ＰＷ＿Ｌ［ｍ］のいずれもがＶＷ［ｍ］より小さい場合、操舵回避可否判定部２１４は、操作制御による回避が不可能であると判定する。
　操舵制御による回避が可能である場合、行動戦略コントローラ１１２の目標座標算出部２１５は回避経路の目標座標（ｘｓ，ｙｓ）及び目標ヨー角θｓを算出する（ステップＳ３０８）。ここでは、回避経路の始点の座標（ｘ０，ｙ０）及びヨー角θ０と、回避経路の終点（目標点）の座標（ｘｓ，ｙｓ）及び目標ヨー角θｓとが算出される。具体的には、以下のような処理が実行される。
　目標座標算出部２１５は、回避経路の始点座標（ｘ０，ｙ０）を原点に設定する。すなわち、目標座標算出部２１５は始点座標（ｘ０，ｙ０）を（０，０）に設定する。また、目標座標算出部２１５は、回避経路の始点におけるヨー角θ０を０に設定する。すなわち、白線と平行な方向が目標方位に設定される。なお、回避経路の始点座標（ｘ０，ｙ０）は、障害物回避判定処理の開始時の車両１００の位置の座標である。
　目標座標算出部２１５は、Ｘ軸方向の車両１００及び障害物Ｈの距離を回避経路の目標座標のｘｓに設定する。
　回避経路の目標座標のｙｓは障害物Ｈを避けるために必要な横移動量を表す。一方、自車線内に留まった回避経路とする必要がある。したがって、回避経路の始点のｙ０から通過スペース中心へ移動するポイントを目標座標のｙｓに設定すればよい。そこで、目標座標算出部２１５は、式（７）又は式（８）のいずれかを目標座標のｙｓに設定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　最後に、目標座標算出部２１５は回避経路の終点の目標ヨー角θｓを算出する。以上がステップＳ３０８の処理の説明である。
　行動戦略コントローラ１１２の回避経路算出部２１６は回避経路を算出し、回避経路の情報とともに操舵制御指示を運動戦略コントローラ１１３に出力する（ステップＳ３０９）。このとき、回避経路算出部２１６は操舵制御介入フラグを立てる。その後、行動戦略コントローラ１１２は障害物回避判定処理を終了する。具体的には、以下のような処理が実行される。
　回避経路算出部２１６は、図５に示すように、Ｘ軸方向の始点及び終点を結ぶ回避区間［ｘ０，ｘｓ］を第１区間、第２区間、及び第３区間の３つに分割する。
　回避経路算出部２１６は、第１区間について、始点座標（ｘ０，ｙ０）からＸ軸の正方向に平行な、長さＬＳＴＡＲＴ［ｍ］の第１部分回避経路を算出する。
　第１区間は以下のような理由により設定される。アクチュエータは、操舵指令値の入力に対して、実操舵が遅れて作動するため無駄時間が存在する。また、車両は操舵後の横運動の動特性を持っている（一般的には、２次遅れを伴う）。そのため、操舵回避の介入が開始された地点から横移動させる目標経路（回避経路）を与えても目標経路上に車両１００をトレースできない。自車線内の自動操舵のような機能は非常に繊細な車両位置精度が求められるため、物理的に実現が難しい目標経路を与えた場合、車両位置精度を十分確保することが困難である。車両を無理なく目標経路上にトレースするためには、横移動の開始点を介入開始地点から前方（進行方向）にシフトさせる必要がある。以上のような理由から、実施例１の運転支援システムは、第１区間を設定し、当該区間に対して前述したような第１部分回避経路を算出する。すなわち、第１部分回避経路は、アクチュエータの応答遅れ及び車両１００の動特性の遅れの少なくともいずれかを補償するために、障害物を回避するための操舵が行われない経路となる。
　なお、ＬＳＴＡＲＴ［ｍ］は車両１００の種別によるアクチュエータ及び動特性の各々に関するパラメータに応じて自由に設定できる。例えば、アクチュエータパラメータに関するパラメータの最悪値を基準にＬＳＴＡＲＴ［ｍ］を設定する。
　回避経路算出部２１６は、第２区間について、終点（ｘｓ，ｙｓ）からＸ軸の負方向に平行な、長さＬＥＮＤ［ｍ］の第２部分回避経路を算出する。
　車両が旋回運動しながら障害物の近辺を通過する回避と、車両が障害物の手前で旋回運動を完了し、直進運動しながら障害物の近辺を通過する回避とでは、後者の回避の方がドライバーの安心感が大きい。実施例１の運転支援システムは、ドライバーの安心感を確保する目的で第２区間を設定し、当該区間に対して前述したような第２部分回避経路を算出する。すなわち、第２部分回避経路は、障害物の回避における車両挙動の安定性を確保するために、障害物を回避するための操舵が行われない経路となる。
　なお、ＬＥＮＤ［ｍ］はドライバーの安心感の確保の観点から任意に設定される。ただし、ＬＥＮＤ［ｍ］はドライバーへ与える安心感の度合いに関するパラメータに基づいて自由に設定できる。
　回避経路算出部２１６は、第３区間について、式（９）で示すような３次関数で表現される曲線の第３部分回避経路を算出する。すなわち、第３部分回避経路は、第１区間の終点から障害物を回避するための操舵が行われ、かつ、第２区間の開始点前に操舵が終了する経路となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　なお、第３部分回避経路は、第１部分回避経路の終点と、第２回避経路の始点とを結ぶ経路であれば、どのような経路でもよい。
　回避経路算出部２１６は、第１部分回避経路、第２部分回避経路、及び第３部分回避経路から構成される回避経路の情報を運動戦略コントローラ１１３に出力する。以上がステップＳ３０９の処理の説明である。
　ステップＳ３０７において、操舵制御による回避が不可能である場合、行動戦略コントローラ１１２の制動回避判定部２１７は、制動制御により障害物Ｈを回避するか否かを判定する（ステップＳ３１０）。
　具体的には、制動回避判定部２１７は、車両１００と障害物Ｈとの間の距離Ｌｖｈ［ｍ］が介入閾値Ｔｈｒｅｓｈ＿Ｂｒａｋｅより小さいか否かを判定する。Ｌｖｈ［ｍ］が介入閾値Ｔｈｒｅｓｈ＿Ｂｒａｋｅより小さい場合、制動回避判定部２１７は、制動制御により障害物Ｈを回避すると判定する。ここで、介入閾値Ｔｈｒｅｓｈ＿Ｂｒａｋｅは式（１０）で与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　ここで、Ｖｂｒａｋｅは制動開始判定車速を表し、Ｓｂｒａｋｅは設定減速度を表し、Ｄｉｓｔ＿Ｏｆｆｓｅｔはアクチュエータの応答遅れ及び空走距離を考慮した距離を表す。
　制動制御により障害物Ｈを回避しない場合、行動戦略コントローラ１１２は障害物回避判定処理を終了する。
　制動制御により障害物Ｈを回避する場合、行動戦略コントローラ１１２の制動回避判定部２１７は、運動戦略コントローラ１１３に制動制御指示を出力する（ステップＳ３１１）。このとき、制動回避判定部２１７は制動制御介入フラグを立てる。その後、行動戦略コントローラ１１２は障害物回避判定処理を終了する。
　図６Ａ及び図６Ｂは、実施例１の運転支援システムが実行する制御処理の一例を説明するフローチャートである。
　図６Ａは、行動戦略コントローラ１１２から回避経路の情報とともに操舵制御指示が出力された場合に実行される制御処理を示す。図６Ａの制御処理は、障害物を回避するまで周期的に実行される。
　運動戦略コントローラ１１３の操舵量算出部２２２は、行動戦略コントローラ１１２から自車位置（ｘｖ，ｙｖ，θｖ）の情報を取得し（ステップＳ６０１）、回避経路に追従するために必要な目標舵角を算出する（ステップＳ６０２）。
　例えば、操舵量算出部２２２は、自車位置（ｘｖ，ｙｖ，θｖ）から、例えば前方注視モデルを用いて目標舵角ｔａｒｇｅｔ＿δｓｔｅｅｒ［ｄｅｇ］を算出する。なお、ＬＳＴＡＲＴ［ｍ］は前方注視距離以上に設定することが望ましい。
　運動戦略コントローラ１１３の操舵量算出部２２２は、目標舵角ｔａｒｇｅｔ＿δｓｔｅｅｒ［ｄｅｇ］と、ステアリング装置１１０から取得される現在の舵角ｒｅａｌ＿δｓｔｅｅｒ［ｄｅｇ］との差分のフィードバックより、目標操舵トルクＴｒｑｓｔｅｅｒを算出する（ステップＳ６０３）。
　運動戦略コントローラ１１３の操舵量算出部２２２は、目標操舵トルクＴｒｑｓｔｅｅｒを操舵アクチュエータ制御部２３２に出力する（ステップＳ６０４）。
　操舵アクチュエータ制御部２３２は、目標操舵トルクＴｒｑｓｔｅｅｒに基づいてステアリング装置１１０を制御することによって障害物の回避を行う。
　図６Ｂは、行動戦略コントローラ１１２から制動制御指示が出力された場合に実行される制御処理を示す。
　運動戦略コントローラ１１３の制動力算出部２２１は目標制動力を算出する（ステップＳ６１１）。例えば、制動力算出部２２１は設定減速度を目標制動力として算出する。
　運動戦略コントローラ１１３の制動力算出部２２１は目標制動力を制動アクチュエータ制御部２３１に出力する（ステップＳ６１２）。
　制動アクチュエータ制御部２３１は、目標制動力に基づいてホイルシリンダ１０５、１０６、１０７、１０８を制御することによって障害物の回避を行う。
　図７は、実施例１の運転支援システムによる操舵回避の動作例を示す図である。
　行動戦略コントローラ１１２は、操舵制御による回避が可能と判定した場合（ステップＳ３０７がＹＥＳ）、操舵制御介入フラグを立てて、回避経路とともに操舵制御指示を出力する（ステップＳ３０９）。
　運動戦略コントローラ１１３は、操舵を開始する場合、ＬＳＴＡＲＴ［ｍ］先の地点を基準に目標舵角を算出し（ステップＳ６０２）、この目標舵角に実舵角が合うように操舵トルク指令値を算出する（ステップＳ６０３）。具体的には、目標舵角及び実舵角の差分（斜線部分）に対応した操舵トルク指令値が算出される。これによって、舵角が制御され、車両が横運動を行う。
　図８は、実施例１の運転支援システムによる制動回避の動作例を示す図である。
　行動戦略コントローラ１１２は、操舵制御による回避が不可能と判定し（ステップＳ３０７がＮＯ）、かつ、制動制御により障害物Ｈを回避すると判定した場合、制動制御介入フラグを立てて、制動制御指示を出力する（ステップＳ３１１）。
　運動戦略コントローラ１１３は、所定の目標制動力をステップで与える（ステップＳ６１２）。この制動力指令値に基づき、制動アクチュエータ制御部２３１がホイルシリンダ１０５、１０６、１０７、１０８を制御して、車速を減速する。
　実施例１によれば、運転支援システムは、操舵回避の回避経路を生成する場合、アクチュエータの無駄時間及び車両の応答遅れ等を考慮した経路と、ドライバーの安心感を与える車両１００の安定性を考慮した経路と含むように回避経路を生成する。当該回避経路に基づいて車両１００の操舵制御を行うことによって、ドライバーに安心感を与えつつ、高い精度で障害物を回避できる。
　実施例２では、車両１００の故障を考慮した制御を行う点が実施例１と異なる。以下、実施例１との差異を中心に実施例２について説明する。
　実施例２の車両１００の装置構成及び機能構成は実施例１と同一である。実施例２では、運転支援システムが実行する処理が実施例１と異なる。
　図９は、実施例２の運転支援システムが実行する制御状態確認処理の一例を説明するフローチャートである。制御状態確認処理は周期的に実行される。
　行動戦略コントローラ１１２は、操舵回避の実行中であるか否かを判定する（ステップＳ９０１）。例えば、行動戦略コントローラ１１２は、操舵制御介入フラグが立っている場合、操舵回避の実行中であると判定する。
　操舵回避の実行中である場合、行動戦略コントローラ１１２は、第２故障確認処理を開始する（ステップＳ９０２）。第２故障確認処理の詳細は図１２を用いて説明する。
　操舵回避の実行中ではない場合、行動戦略コントローラ１１２は、制動回避の実行中であるか否かを判定する（ステップＳ９０３）。例えば、行動戦略コントローラ１１２は、制動制御介入フラグが立っている場合、制動回避の実行中であると判定する。
　制動回避の実行中である場合、行動戦略コントローラ１１２は、第３故障確認処理を開始する（ステップＳ９０４）。第３故障確認処理の詳細は図１６を用いて説明する。
　制動回避の実行中でない場合、行動戦略コントローラ１１２は、第１故障確認処理を開始する（ステップＳ９０５）。第１故障確認処理の詳細は図１０を用いて説明する。
　図１０は、実施例２の運転支援システムが実行する第１故障確認処理の一例を説明するフローチャートである。
　行動戦略コントローラ１１２は、外界情報取得部２０１が故障しているか否かを判定する（ステップＳ１００１）。例えば、行動戦略コントローラ１１２は、外界認識コントロールユニット１１１に問い合わせることによって外界情報取得部２０１に故障が発生しているか否かを判定できる。
　外界情報取得部２０１が故障している場合、行動戦略コントローラ１１２は、故障フラグ及び種別「０」を設定し（ステップＳ１００２）、第１故障確認処理を終了する。
　外界情報取得部２０１が故障していない場合、行動戦略コントローラ１１２は、操舵アクチュエータに故障が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１００３）。例えば、行動戦略コントローラ１１２は、操舵アクチュエータ制御部２３２に問い合わせることによって操舵アクチュエータに故障が発生しているか否かを判定できる。
　操舵アクチュエータに故障が発生している場合、行動戦略コントローラ１１２は、制動アクチュエータに故障が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１００４）。行動戦略コントローラ１１２は、例えば、制動アクチュエータ制御部２３１に問い合わせることによって制動アクチュエータに故障が発生しているか否かを判定できる。
　制動アクチュエータに故障が発生している場合、行動戦略コントローラ１１２は、運動戦略コントローラ１１３に制御終了指示を出力し（ステップＳ１００２）、第１故障確認処理を終了する。
　制動アクチュエータに故障が発生していない場合、行動戦略コントローラ１１２は、故障フラグ及び種別「１」を設定し（ステップＳ１００５）、第１故障確認処理を終了する。
　ステップＳ１００３において、操舵アクチュエータに故障が発生していないと判定された場合、行動戦略コントローラ１１２は、制動アクチュエータに故障が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１００６）。ステップＳ１００６の処理はステップＳ１００４の処理と同一である。
　制動アクチュエータに故障が発生している場合、行動戦略コントローラ１１２は、故障フラグ及び種別「２」を設定し（ステップＳ１００７）、第１故障確認処理を終了する。
　制動アクチュエータに故障が発生していない場合、行動戦略コントローラ１１２は第１故障確認処理を終了する。
　実施例２では、故障フラグ及び種別によって、障害物回避判定処理の処理内容が異なる。
　故障フラグが設定されていない場合、実施例１で説明した障害物回避判定処理が実行される。故障フラグ及び種別「０」が設定されている場合、障害物回避判定処理は実行されない。
　図１１Ａ及び図１１Ｂは、実施例２の運転支援システムが実行する障害物回避判定処理の一例を説明するフローチャートである。
　図１１Ａは、故障フラグ及び種別「１」が設定された場合に実行される障害物回避判定処理である。図１１Ａに示す障害物回避判定処理は、実施例１の障害物回避判定処理とほぼ同一であるため、異なる部分について説明する。
　ステップＳ３０６において、車両１００が障害物Ｈに衝突する可能性があると判定された場合、行動戦略コントローラ１１２の制動回避判定部２１７は、制動制御により障害物Ｈを回避するか否かを判定する（ステップＳ３１０）。その後の処理は実施例１と同一である。
　操舵アクチュエータに故障が発生しているため、操舵回避に関する処理（ステップＳ３０７、Ｓ３０８、Ｓ３０９）は省略される。
　図１１Ｂは、故障フラグ及び種別「２」が設定された場合に実行される障害物回避判定処理である。図１１Ａに示す障害物回避判定処理は、実施例１の障害物回避判定処理とほぼ同一であるため、異なる部分について説明する。
　ステップＳ３０７において、操舵制御による回避が不可能であると判定された場合、行動戦略コントローラ１１２は障害物回避判定処理を終了する。
　制動アクチュエータに故障が発生しているため、制動回避に関する処理（ステップＳ３１０、Ｓ３１１）は省略される。
　図１２は、実施例２の運転支援システムが実行する第２故障確認処理の一例を説明するフローチャートである。
　行動戦略コントローラ１１２は、操舵アクチュエータに故障が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１２０１）。ステップＳ１２０１の処理はステップＳ１００３の処理と同一である。
　操舵アクチュエータに故障が発生していない場合、行動戦略コントローラ１１２は第２故障確認処理を終了する。この場合、運動戦略コントローラ１１３は、障害物Ｈを回避するまで図６Ａの障害物回避判定処理を実行する。なお、外界情報取得部２０１が故障している場合、車両１００の位置はヨーレート及び車速等に基づいて推定される。
　操舵アクチュエータに故障が発生している場合、行動戦略コントローラ１１２は、制動アクチュエータに故障が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１２０２）。ステップＳ１２０２の処理はステップＳ１００４の処理と同一である。
　制動アクチュエータに故障が発生している場合、行動戦略コントローラ１１２は、故障フラグ及び種別「０」を設定し、運動戦略コントローラ１１３に操舵制御停止指示を出力する（ステップＳ１２０３）。その後、行動戦略コントローラ１１２は第２故障確認処理を終了する。操舵制御停止指示には種別「０」が含まれる。
　制動アクチュエータに故障が発生していない場合、行動戦略コントローラ１１２は、故障フラグ及び種別「１」を設定し、運動戦略コントローラ１１３に操舵制御停止指示を出力する（ステップＳ１２０４）。操舵制御停止指示には種別「１」が含まれる。
　行動戦略コントローラ１１２は、車両１００の現在の位置を算出する（ステップＳ１２０５）。ステップＳ１２０５の処理はステップＳ３０４の処理と同一である。なお、外界情報取得部２０１が故障している場合、車両１００の位置はヨーレート及び車速等に基づいて推定される。
　行動戦略コントローラ１１２は、制動制御により障害物Ｈを回避するか否かを判定する（ステップＳ１２０６）。ステップＳ１２０６の処理はステップＳ３１０の処理と同一である。
　制動制御により障害物Ｈを回避する場合、行動戦略コントローラ１１２は運動戦略コントローラ１１３に制動制御の指示を出力し（ステップＳ１２０７）、第２故障確認処理を終了する。ステップＳ１２０７の処理はステップＳ３１１の処理と同一である。
　図１３は、実施例２の運転支援システムが実行する制御処理の一例を説明するフローチャートである。図１４は、実施例２の車両１００の状態を示す図である。
　図１３の処理は、運動戦略コントローラ１１３が、種別「０」を含む操舵制御停止指示を受信した場合に実行される。
　運動戦略コントローラ１１３は、目標操舵トルクの漸減処理を実行する（ステップＳ１３０１）。
　図１４に示すように、操舵回避の実行中に操舵アクチュエータが故障した場合、運動戦略コントローラ１１３は、故障発生時の操舵トルク指令値を一定勾配で０にする。漸減処理を行うことによって急激なトルク変化によるドライバーへの違和感を低減できる。
　図１５は、実施例２の運転支援システムが実行する制御処理の一例を説明するフローチャートである。
　図１５は、運動戦略コントローラ１１３が、種別「１」を含む操舵制御停止指示を受信した場合に実行される制御処理を示す。
　運動戦略コントローラ１１３は、目標操舵トルクの漸減処理を実行する（ステップＳ１５０１）。ステップＳ１５０１の処理はステップＳ１３０１の処理と同一である。
　運動戦略コントローラ１１３は、行動戦略コントローラ１１２から制動制御指示を受信したか否かを判定する（ステップＳ１５０２）。
　運動戦略コントローラ１１３は、目標操舵トルクの漸減処理の完了後、一定時間、制動制御指示の入力を待つ。一定時間経過後、制動制御指示が入力されていない場合、運動戦略コントローラ１１３は、行動戦略コントローラ１１２から制動制御指示を受信していないと判定する。
　行動戦略コントローラ１１２から制動制御指示を受信していない場合、行動戦略コントローラ１１２は制御処理を終了する。
　行動戦略コントローラ１１２から制動制御指示を受信した場合、運動戦略コントローラ１１３の制動力算出部２２１は目標制動力を算出する（ステップＳ１５０３）。ステップＳ１５０３の処理はステップＳ６１１の処理と同一である。
　運動戦略コントローラ１１３の制動力算出部２２１は目標制動力を制動アクチュエータ制御部２３１に出力する（ステップＳ１５０４）。ステップＳ１５０４の処理はステップＳ６１２の処理と同一である。
　図１６は、実施例２の運転支援システムが実行する第３故障確認処理の一例を説明するフローチャートである。
　行動戦略コントローラ１１２は、制動アクチュエータに故障が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１６０１）。ステップＳ１６０１の処理はステップＳ１００４の処理と同一である。
　制動アクチュエータに故障が発生していない場合、行動戦略コントローラ１１２は第３故障確認処理を終了する。この場合、運動戦略コントローラ１１３は、障害物Ｈを回避するまで図６Ｂの障害物回避判定処理を実行する。
　制動アクチュエータに故障が発生している場合、行動戦略コントローラ１１２は、故障フラグ及び種別「２」を設定し、運動戦略コントローラ１１３に制動制御停止指示を出力する（ステップＳ１６０２）。その後、行動戦略コントローラ１１２は第３故障確認処理を終了する。
　図１７は、実施例２の運転支援システムが実行する制御処理の一例を説明するフローチャートである。図１８は、実施例２の車両１００の状態を示す図である。
　図１７は、運動戦略コントローラ１１３が制動制御停止指示を受信した場合に実行される制御処理を示す。
　運動戦略コントローラ１１３は、目標制動力の漸減処理を実行する（ステップＳ１７０１）。
　図１８に示すように、制動回避の実行中に制動アクチュエータが故障した場合、運動戦略コントローラ１１３は、故障発生時の制動力指令値を一定勾配で０にする。漸減処理を行うことによって急激な指令値変化によるＧ変動を低減できる。
　実施例２によれば、車両１００の故障を考慮しつつ、実施例１で説明した障害物の回避制御を実現できる。
　実施例３では、車両１００が曲線車線を走行している場合の制御について説明する。以下、実施例１との差異を中心に実施例３について説明する。
　実施例３の車両１００の装置構成及び機能構成は実施例１と同一である。実施例３の運転支援システムが実行する処理は実施例１と同一である。ただし、回避経路の算出方法が異なる。
　実施例１では、車両１００が直線車線を走行している場合における障害物Ｈとの衝突の回避を想定しているため、第１区間及び第２区間の部分回避経路は直線経路であった。実施例３では、車両１００が曲線車線を走行している場合の第１区間及び第２区間の部分回避経路の算出方法が異なる。
　図１９は、実施例３の車両１００の走行車線及び回避経路の一例を示す図である。図１９に示すように、実施例３では車両１００は曲率が一定の曲線車線を走行するものとする。
　図２０は、実施例３の回避経路の終点座標の算出方法を説明する図である。図２１は、実施例３の回避経路の関数曲線始点Ａの算出方法を説明する図である。図２２は、実施例３の回避経路の関数曲線終点Ｂの算出方法を説明する図である。
　まず、図２０を用いて回避経路の終点の座標及びヨー角の算出方法を説明する。
　行動戦略コントローラ１１２は、曲線進入位置を回避経路始点（原点）に設定することによって、回避始点座標とヨー角（ｘ０，ｙ０，θ０）＝（０，０，０）を得る。また、行動戦略コントローラ１１２は、障害物Ｈの端の座標（ｘＨ２，ｙＨ２）を受け取り、原点及び障害物Ｈの端の座標（ｘＨ２，ｙＨ２）の２点がなす曲線の半径Ｒ［ｍ］を算出する。また、行動戦略コントローラ１１２は、回避のための横移動量をＬＹ［ｍ］と、始点座標と終点座標の中心角度θ０Ｓとから、式（１１）に示すような回避経路の終点の座標及びヨー角を得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　ここで、回避経路始点と終点の距離をＬＳ＿０［ｍ］とした場合、θ０Ｓは式（１２）で与えられる。なお、ＬＳ＿０［ｍ］は式（１３）で与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　次に、図２１を用いて回避経路の関数曲線始点Ａの座標及びヨー角の算出方法を説明する。
　行動戦略コントローラ１１２は、原点座標と、終点座標及びヨー角とを入力情報として、第１区間に、走行曲率に応じたの長さＬＳＴＡＲＴ［ｍ］の曲線（第１部分回避経路）を設定する。曲率Ｒの円弧上をＬＳＴＡＲＴ［ｍ］走った先の位置である関数曲線始点Ａのヨー角θＡは、Ｘ軸と関数曲線始点Ａの接線とからなる角度であり、原点と関数曲線始点Ａのなす中心角と等しいため式（１４）の関係が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　原点と関数曲線始点Ａの距離ＬＳ＿１［ｍ］は式（１５）の関係が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　直線ＬＳ＿１の傾きとＸ軸とがなす角度はθＡ／２であるため、関数曲線始点Ａの座標（ｘＡ，ｙＡ）は式（１６）で与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　以上より、関数曲線始点Ａの座標及びヨー角は式（１７）のように与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　次に、図２２を用いて回避経路の関数曲線終点Ｂの座標及びヨー角の算出方法を説明する。
　行動戦略コントローラ１１２は第２区間に長さＬＥＮＤ［ｍ］の第２部分回避経路を設定する。第２部分回避経路は曲率Ｒに回避のための横移動量ＬＹ［ｍ］を加えた曲率半径Ｒ＋ＬＹ［ｍ］の曲線として設定される。
　関数曲線終点Ｂと回避経路の終点とのなす角をθＢは式（１８）の関係が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　また、関数曲線終点Ｂのヨー角θＲは式（１９）の関係が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
　また、関数曲線終点Ｂと回避経路終点との間の距離をＬＳ＿２［ｍ］は式（２０）の関係が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
　直線ＬＳ＿２の傾きとＸ軸とがなす角度はθＲ＋θＢ／２であるため、関数曲線終点Ｂの座標（ｘＲ，ｙＲ）は式（２１）で与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
　以上より、関数曲線終点Ｂの座標及びヨー角は式（２２）のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
　関数曲線始点Ａ及び関数曲線終点Ｂの２つの座標（ｘＡ，ｙＡ，θＡ）、（ｘＲ，ｙＲ，θＲ）を結ぶ第３区間について、式（２３）で示すような３次関数で表現される曲線の第３部分回避経路を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
　実施例３によれば、曲線経路においても実施例１と同様の効果が得られる回避経路を算出することができる。なお、実施例３に実施例２を組み合わせてもよい。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために構成を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成に追加、削除、置換することが可能である。
　また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、本発明は、実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードによっても実現できる。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をコンピュータに提供し、そのコンピュータが備えるプロセッサが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施例の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどが用いられる。
　また、本実施例に記載の機能を実現するプログラムコードは、例えば、アセンブラ、Ｃ／Ｃ＋＋、ｐｅｒｌ、Ｓｈｅｌｌ、ＰＨＰ、Ｐｙｔｈｏｎ、Ｊａｖａ等の広範囲のプログラム又はスクリプト言語で実装できる。
　さらに、実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、ネットワークを介して配信することによって、それをコンピュータのハードディスクやメモリ等の記憶手段又はＣＤ－ＲＷ、ＣＤ－Ｒ等の記憶媒体に格納し、コンピュータが備えるプロセッサが当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行するようにしてもよい。
　上述の実施例において、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。全ての構成が相互に接続されていてもよい。

Claims (13)

  1. 　車両を制御する車両制御装置であって、
    　前記車両の位置を算出する車両位置算出部と、
    　前記車両の走行経路上の障害物の有無を判定する障害物判定部と、
    　前記車両が前記障害物に衝突するか否かを判定する衝突可能性判定部と、
    　前記障害物の回避手段として制動又は操舵のいずれかを選択する回避手段選択部と、
    　前記障害物を回避する制動を実現するための制動制御値を算出し、前記車両の制動を制御する制動アクチュエータ制御部に出力する制動制御値算出部と、
    　前記障害物を回避する回避経路を算出する回避経路算出部と、
    　前記車両の位置及び前記回避経路に基づいて、前記障害物を回避する操舵を実現するための操舵制御値を算出し、前記車両の操舵を制御する操舵アクチュエータ制御部に出力する操舵制御値算出部と、
    　を備え、
    　前記回避経路算出部は、
    　前記障害物の回避するための目標点を算出し、
    　前記車両の位置及び前記目標点を結ぶ回避区間を複数の部分区間に分割し、
    　前記各部分区間の部分回避経路を算出し、
    　前記複数の部分回避経路からなる前記回避経路を算出することを特徴とする車両制御装置。
  2. 　請求項１に記載の車両制御装置であって、
    　前記回避経路算出部は、
    　前記回避区間を、前記車両の位置を含む第１区間、前記目標点を含む第２区間、及び前記第１区間と第２区間とを接続する第３区間に分割し、
    　前記第１区間について、前記操舵アクチュエータ制御部の操舵の応答遅れ及び前記車両の動特性の遅れの少なくともいずれかを補償するための第１部分回避経路を算出し、
    　前記第２区間について、前記障害物の回避における車両挙動の安定性を確保するための第２部分回避経路を算出し、
    　前記第３区間について、前記障害物を回避するための第３部分回避経路を算出することを特徴とする車両制御装置。
  3. 　請求項２に記載の車両制御装置であって、
    　前記第１部分回避経路及び前記第２部分回避経路は、前記障害物を回避するための操舵が行われない経路であり、
    　前記第３部分回避経路は、前記第１区間の終点から前記障害物を回避するための操舵が行われ、かつ、前記第２区間の始点において当該操舵が終了する経路であることを特徴とする車両制御装置。
  4. 　請求項２に記載の車両制御装置であって、
    　前記第１区間の長さは、前記操舵アクチュエータ制御部の操舵の応答遅れに関するパラメータの最悪値及び前記車両の動特性の遅れに関するパラメータの最悪値の少なくともいずれかに基づいて設定されることを特徴とする車両制御装置。
  5. 　請求項２に記載の車両制御装置であって、
    　前記第２区間の長さは、ドライバーへ与える安心感の度合いに関するパラメータに基づいて設定されることを特徴とする車両制御装置。
  6. 　請求項１に記載の車両制御装置であって、
    　前記回避手段選択部は、前記制動アクチュエータ制御部及び前記操舵アクチュエータ制御部の故障状態に基づいて、前記障害物の回避手段を選択することを特徴とする車両制御装置。
  7. 　車両を制御する車両制御装置が実行する障害物回避制御方法であって、
    　前記車両制御装置は、前記車両の制動を制御する制動アクチュエータ制御部及び前記車両の操舵を制御する操舵アクチュエータ制御部を制御するコントローラを含み、
    　前記障害物回避制御方法は、
    　前記コントローラが、前記車両の走行経路上の障害物の有無を判定する第１のステップと、
    　前記コントローラが、前記車両の位置を算出する第２のステップと、
    　前記コントローラが、前記車両が前記障害物に衝突する可能性があるか否かを判定する第３のステップと、
    　前記コントローラが、前記車両が前記障害物に衝突する可能性があると判定された場合、前記障害物の回避手段として制動又は操舵のいずれかを選択する第４のステップと、
    　前記障害物の回避手段として制動が選択された場合、前記コントローラが、前記障害物を回避する制動を実現するための制動制御値を算出し、前記制動アクチュエータ制御部に出力する第５のステップと、
    　前記障害物の回避手段として操舵が選択された場合、前記コントローラが、回避経路を算出し、前記車両の位置及び前記回避経路に基づいて、前記障害物を回避する操舵を実現するための操舵制御値を算出し、前記操舵アクチュエータ制御部に出力する第６のステップと、
    　を含み、
    　前記第６のステップは、
    　前記コントローラが、前記障害物の回避するための目標点を算出する第７のステップと、
    　前記コントローラが、前記車両の位置及び前記目標点を結ぶ回避区間を複数の部分区間に分割する第８のステップと、
    　前記コントローラが、前記各部分区間の部分回避経路を算出する第９のステップと、
    　前記コントローラが、前記複数の部分回避経路からなる前記回避経路を算出する第１０のステップと、を含むことを特徴とする障害物回避制御方法。
  8. 　請求項７に記載の障害物回避制御方法であって、
    　前記第８のステップは、前記コントローラが、前記回避区間を、前記車両の位置を含む第１区間、前記目標点を含む第２区間、及び前記第１区間と第２区間とを接続する第３区間に分割するステップを含み、
    　前記第９のステップは、
    　前記コントローラが、前記第１区間について、前記操舵アクチュエータ制御部の操舵の応答遅れ及び前記車両の動特性の遅れの少なくともいずれかを補償するための第１部分回避経路を算出するステップと、
    　前記コントローラが、前記第２区間について、前記障害物の回避における車両挙動の安定性を確保するための第２部分回避経路を算出するステップと、
    　前記コントローラが、前記第３区間について、前記第１区間の終点から前記障害物を回避するための第３部分回避経路を算出するステップと、を含むことを特徴とする障害物回避制御方法。
  9. 　請求項８に記載の障害物回避制御方法であって、
    　前記第１部分回避経路及び前記第２部分回避経路は、前記障害物を回避するための操舵が行われない経路であり、
    　前記第３部分回避経路は、前記障害物を回避するための操舵が行われ、かつ、前記第２区間の始点において当該操舵が終了する経路であることを特徴とする障害物回避制御方法。
  10. 　請求項８に記載の障害物回避制御方法であって、
    　前記第１区間の長さは、前記操舵アクチュエータ制御部の操舵の応答遅れに関するパラメータの最悪値及び前記車両の動特性の遅れに関するパラメータの最悪値の少なくともいずれかに基づいて設定されることを特徴とする障害物回避制御方法。
  11. 　請求項７に記載の障害物回避制御方法であって、
    　前記第２区間の長さは、ドライバーへ与える安心感の度合いに関するパラメータに基づいて設定されることを特徴とする障害物回避制御方法。
  12. 　請求項７に記載の障害物回避制御方法であって、
    　前記第４のステップは、前記コントローラが、前記制動アクチュエータ制御部及び前記操舵アクチュエータ制御部の故障状態に基づいて、前記障害物の回避手段を選択するステップを含むことを特徴とする障害物回避制御方法。
  13. 　車両を制御する車両制御装置であって、
    　前記車両の位置を算出する車両位置算出部と、
    　前記車両の走行経路上の障害物の有無を判定する障害物判定部と、
    　前記車両が前記障害物に衝突するか否かを判定する衝突可能性判定部と、
    　前記障害物を回避する回避経路を算出する回避経路算出部と、
    　前記車両の位置及び前記回避経路に基づいて、前記障害物を回避する操舵を実現するための操舵制御値を算出し、前記車両の操舵を制御する操舵アクチュエータ制御部に出力する操舵制御値算出部と、
    　を備え、
    　前記回避経路算出部は、
    　前記障害物の回避するための目標点を算出し、
    　前記車両の位置及び前記目標点を結ぶ回避区間を、前記車両の位置を含む第１区間、前記目標点を含む第２区間、及び前記第１区間と第２区間とを接続する第３区間に分割し、
    　前記第１区間について、前記操舵アクチュエータ制御部の操舵の応答遅れ及び前記車両の動特性の遅れの少なくともいずれかを補償するための第１部分回避経路を算出し、
    　前記第２区間について、前記障害物の回避における車両挙動の安定性を確保するための第２部分回避経路を算出し、
    　前記第３区間について、前記障害物を回避するための第３部分回避経路を算出することを特徴とする車両制御装置。
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