走行進路生成装置および走行制御装置
【課題】 走行進路を所定の時間内で生成することができ、たとえば自車両を停止させる制御を行わずに済ませることができるとともに、所望の走行進路の精度をある程度維持することができる走行進路生成装置および走行制御装置を提供する。
【解決手段】 走行進路生成ＥＣＵ１０は、走行進路を生成する走行進路演算部１３を備えている。走行進路演算部１３では、自車両位置と目標到達位置に基づいて、デフォーメーション法によって走行進路を生成する。また、デフォーメーション法による走行進路の解が所定時間内に発見できない場合に、デフォーメーション法よりも演算時間が短いステッププランナ法によって走行進路を生成する。
【解決手段】 走行進路生成ＥＣＵ１０は、走行進路を生成する走行進路演算部１３を備えている。走行進路演算部１３では、自車両位置と目標到達位置に基づいて、デフォーメーション法によって走行進路を生成する。また、デフォーメーション法による走行進路の解が所定時間内に発見できない場合に、デフォーメーション法よりも演算時間が短いステッププランナ法によって走行進路を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行進路生成装置および走行制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の自動運転などを行う際には、車両の走行進路を生成することが多い。このような車両の走行進路を生成する走行進路生成装置を備えるものとして、従来、自車両が目的地に向かうための自車進路を取得し、取得した自車進路にしたがって各種運転支援を行う車両用走行支援装置がある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
この車両用走行支援装置では、自動運転の場合、予め決められた進路を自車進路として取得する。また自車進路が決められていない場合には、車速や操舵角などに基づいて自車進路を予測するようにしている。また、取得した自車進路に基づいて自車両の車速や操舵角といった走行条件を算出し、算出した走行条件を満たすように車両を制御するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２６０２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１に開示された車両用走行支援装置において、自車進路を生成する際の演算に時間がかかるものであった。このため、所定の時間内に自車進路を生成することができず、自車両の制御を行うタイミングとなっても自車進路の生成ができていないことがあった。自車進路が生成されていない場合には、たとえば自車両を停止させる制御を行っていた。このように、自車進路が生成されていない場合に自車両を停止させる制御を行うとすると、自車両を停止させる制御を行う場合が少なくなく、円滑な走行の妨げとなるという問題があった。
【０００６】
また、簡単な演算処理によって自車進路を生成することも考えられる。しかし、このときに生成される自車進路（走行進路）は、短い距離であり、かつ滑らかな走行進路を生成するにあたって、その精度が低いものとなるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、走行進路を所定の時間内で生成することができ、たとえば自車両を停止させる制御を行わずに済ませることができるとともに、所望の走行進路の精度をある程度維持することができる走行進路生成装置および走行制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決した本発明に係る走行進路生成装置は、車両の位置を取得する自車両位置取得手段と、車両が到達する到達位置を取得する到達位置取得手段と、車両の位置から到達位置までの間の走行進路を生成する走行進路生成手段と、を備え、走行進路生成手段は、第１演算処理によって車両の位置から到達位置までの間の走行進路である第１走行進路を生成する第１演算手段と、第１演算処理よりも演算精度が低く、かつ演算時間が短い第２演算処理によって車両の位置から到達位置までの間の走行進路である第２走行進路を生成する第２演算手段と、を有しており、第１演算処理によって走行進路が所定時間内に生成できた場合に、第１走行進路を走行進路とし、第１演算処理によって走行進路が所定時間内に生成できなかった場合に、第２走行進路を走行進路とすることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る走行進路生成装置においては、第１演算処理によって第１走行進路を生成する第１演算手段と、第１演算処理よりも演算精度が低く、かつ演算時間が短い第２演算処理によって第２走行進路を生成する第２演算手段を備えている。このため、走行進路を所定の時間内で生成することができ、たとえば自車両を停止させる制御を行わずに済ませることができるとともに、所望の走行進路の精度をある程度維持することができる。
【００１０】
ここで、第１演算処理は、目標進路に対して滑らかに進路を生成する進路生成方法（以下、説明の便宜上「デフォーメーション法」という）とすることができ、第２演算処理は、離散的に途中のポイント（ノード）を配置し、そのノードを繋ぐことによってゴールまでの進路を生成する進路生成方法（以下、説明の便宜上「ステッププランナ法」という）とすることができる。
【００１１】
デフォーメーション法では、精度の高い走行進路を生成することができるが、演算に時間がかかってしまう。その一方、ステッププランナ法では、走行進路の精度は低いが、演算にかかる時間は短い。このため、第１演算処理としては、デフォーメーション法を好適に用いることができ、第２演算処理として、ステッププランナ法を好適に用いることができる。
【００１２】
また、上記課題を解決した本発明に係る走行制御装置は、車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手段と、請求項１または請求項２に記載された走行進路生成装置で生成した走行進路および車両走行状態検出手段で検出し車両走行状態に基づいて、車両の走行を制御する走行制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る走行制御装置では、上記走行進路生成装置で生成した走行進路を用いて走行制御を行っている。このため、たとえば自車両を停止させる制御を行わずに済ませることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る走行進路生成装置および走行制御装置によれば、走行進路を所定の時間内で生成することができ、たとえば自車両を停止させる制御を行わずに済ませることができるとともに、所望の走行進路の精度をある程度維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る走行制御装置のブロック構成図である。
【図２】第１実施形態に係る走行制御装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】デフォーメーション法による走行進路の算出方法を示す説明図である。
【図４】デフォーメーション法によって生成された走行進路の例を示す図である。
【図５】ステッププランナ法によって生成された走行進路の例を示す図である。
【図６】デフォーメーション法に走行進路を生成する際に、障害物が存在する状態を示す説明図である。
【図７】図６に続いて、ステッププランナ法によって走行進路を生成する際の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る走行制御装置のブロック構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る走行制御装置１は、走行進路生成ＥＣＵ[Electronic Control Unit]１０および走行制御ＥＣＵ１４を備えている。走行進路生成ＥＣＵ１０および走行制御ＥＣＵ１４は、いずれもＣＰＵ[Central ProcessingUnit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[RandomAccess Memory]などからなる電子制御ユニットである。また、走行制御装置１には、白線検出センサ２、ＧＰＳ[Global PositioningSystem]装置３、および走行状態検出センサ４が接続されている。さらに、走行制御装置１には、走行制御アクチュエータ５が接続されている。
【００１８】
走行進路生成ＥＣＵ１０は、走行領域演算部１１、目標到達位置算出部１２、および走行進路演算部１３を備えて構成されている。また、さらに、走行進路生成ＥＣＵ１０は、走行制御ＥＣＵ１４に接続されている。走行進路生成ＥＣＵ１０は、本発明の走行進路生成装置を構成する。
【００１９】
白線検出センサ２は、たとえばＣＣＤ[Charge Coupled Device]カメラおよび画像処理装置などを備えている。ＣＣＤカメラは、たとえば自車両の前方や側方に取り付けられており、自車両の周囲における画像を撮像している。また、画像処理装置では、ＣＣＤカメラで撮像した画像に画像処理を施し、画像中における白線を自車両の走行環境として検出する。白線検出センサ２は、画像処理装置で検出した白線に関する白線情報を走行進路生成ＥＣＵ１０における走行領域演算部１１に送信する。
【００２０】
ＧＰＳ装置３は、ＧＰＳ衛星との間で無線通信によるＧＰＳ通信を行っている。また、ＧＰＳ装置３は、地図情報を記憶しており、ＧＰＳ衛星との間におけるＧＰＳ通信と記憶している地図情報に基づいて、自車両の位置や道路に対する向きといった自車両の走行環境として検出している。ＧＰＳ装置３は、検出した自車両の走行環境に関する自車両位置情報および記憶している地図情報をＧＰＳ情報として走行進路生成ＥＣＵ１０における走行領域演算部１１および走行進路演算部１３に送信する。ＧＰＳ装置３は、本発明の自車両位置取得手段を構成する。
【００２１】
走行状態検出センサ４は、たとえば自車両の車輪に設けられた車輪速センサを有する車速センサ備えており、車輪速を計測しており、計測した車輪速から車速を検出する。走行状態検出センサ４は、検出した車速を走行進路生成ＥＣＵ１０における走行進路演算部１３に送信する。走行状態検出センサ４およびＧＰＳ装置３は、本発明の車両走行状態検出手段を構成する。
【００２２】
走行進路生成ＥＣＵ１０における走行領域演算部１１は、白線検出センサ２から送信された白線情報およびＧＰＳ装置３から送信されたＧＰＳ情報に基づいて、自車両が走行可能となる走行領域を演算によって算出する。走行領域演算部１１は、算出した走行領域に関する走行領域情報を目標到達位置算出部１２に出力する。
【００２３】
目標到達位置算出部１２は、走行領域演算部１１から出力された走行領域情報に基づいて、自車両が走行する際の到達目標となる目標到達位置を算出する。また、目標到達位置算出部１２は、目標到達位置の位置情報のほか、走行状態検出センサ４から送信された車速情報を用いて、目標到達位置に自車両が到達する際の時刻である目標時刻を算出している。
【００２４】
目標到達位置算出部１２は、算出した目標到達位置に関する目標到達位置情報を走行進路演算部１３に出力する。この目標到達位置情報には、目標時刻に関する目標時刻情報が付加されている。目標到達位置算出部１２を含む走行進路生成ＥＣＵ１０は、本発明の到達位置取得手段を構成する。
【００２５】
走行進路演算部１３は、ＧＰＳ装置３から送信された自車両位置情報および目標到達位置算出部１２から出力された目標到達位置情報に基づいて、自車両位置から目標到達位置までの自車両の走行進路を生成する。目標到達位置までの走行進路は、デフォーメーション(Deformation)法またはステッププランナ(Step Planner)法を用いて算出される。
【００２６】
デフォーメーション法は、本発明の第１演算手段に相当し、ステッププランナ法は、第１演算処理よりも、演算精度が低く、かつ演算時間が短い第２演算処理に相当する。また、デフォーメーション法によって走行進路を算出する走行進路演算部１３を備える走行進路生成ＥＣＵ１０は、本発明の第１演算手段を構成し、ステッププランナ法を用いて算出される。デフォーメーション法によって走行進路を算出する走行進路演算部１３を備える走行進路生成ＥＣＵ１０は、本発明の第２演算手段を構成する。さらに、デフォーメーション法で生成された走行進路が本発明の第１走行進路に相当し、ステッププランナ法によって生成された走行進路が本発明の第２進路に相当する。
【００２７】
走行進路演算部１３は、生成した走行進路情報を走行制御ＥＣＵ１４に送信する。さらに、走行進路演算部１３は、走行状態検出センサ４から送信された車速情報およびＧＰＳ装置３から送信された自車両の向きを含む車両情報などの自車両の走行に関する走行情報を走行制御ＥＣＵ１４に送信する。走行進路演算部１３は、本発明の走行進路生成手段を構成する。
【００２８】
また、走行制御ＥＣＵ１４は、走行進路演算部１３から出力された走行進路情報および走行情報に基づいて、自車両の加減速度、操舵角などの走行制御量を演算によって算出する。走行制御ＥＣＵ１４は、算出した走行制御量に関する走行制御量情報を走行制御アクチュエータ５に送信する。走行制御ＥＣＵ１４は、本発明の走行制御手段を構成する。
【００２９】
走行制御アクチュエータ５は、自車両を加減速させるための加減速アクチュエータおよび操舵角を調整する操舵アクチュエータを備えている。走行制御アクチュエータ５は、走行制御ＥＣＵ１４から送信された走行制御量情報に基づいて加減速アクチュエータおよび操舵アクチュエータを作動させて、自車両の走行を制御する。
【００３０】
次に、本実施形態に係る走行制御装置の動作について説明する。図２は、本実施形態に係る走行制御装置の処理手順を示すフローチャートである。図２に示すように、本実施形態に係る走行制御装置においては、まず、白線検出センサ２、ＧＰＳ装置３、および走行状態検出センサ４などの各種センサから送信されたセンサ信号に応じた各種情報を読み込む（Ｓ１）。
【００３１】
次に、走行領域演算部１１において、走行領域の算出を行う（Ｓ２）。走行領域の算出は、白線検出センサ２から送信された白線情報に基づいて行われる。たとえば、道路の両側に描かれた２本の白線を検出した場合に、両側の白線の内側における領域を走行領域として算出する。
【００３２】
走行領域を算出したら、目標到達位置算出部１２において、目標到達位置を算出する（Ｓ３）。目標到達位置としては、たとえば２本の白線同士を繋いで道路を横断する線分であって、自車両位置から所定の距離にある線分における中心位置を採用することができる。また、他の手法によって目標到達位置を算出することもできる。
【００３３】
続いて、自車両位置から目標到達位置までの走行進路を生成する。ここでは、デフォーメーション法によって走行進路を生成する（Ｓ４）。デフォーメーション法は、連続的に進路を生成する方法であり、滑らかな進路を生成することができる。デフォーメーション法は、図３に示すように、現在位置Ｐに自車両が存在し、ｉ地点における過去に算出した走行進路ＯＬと、新たに算出する走行進路ＮＬとの距離がｄｉｓｔｉである場合、下記（１）式を用いて走行進路を生成することができる。
【数１】
【００３４】
デフォーメーション法では、滑らかな走行進路を生成することができる反面、広い領域において走行進路算出しようとすると、その計算量が多く、計算時間が膨大にかかってしまうことがある。たとえば、図４に示すように、過去に生成した走行進路ＯＬと、新たに生成する走行進路ＮＬとがずれている場合、あるいは過去に生成された走行進路上に障害物が発見され、新たな走行進路としてこの障害物を避けた進路を生成する場合などに、膨大な処理時間を要することとなる。
【００３５】
そこで、デフォーメーション法によって走行進路の算出を開始し、所定時間内に走行進路の解を発見できたか否かを判断する（Ｓ５）。その結果、走行進路の解を発見できなかった場合には、デフォーメーション法による走行進路の算出を中止し、ステッププランナ法によって走行進路を生成する（Ｓ６）。
【００３６】
ステッププランナ法は、図５に示すように、自車両位置（ＳＴＡＲＴ）から目標到達位置（ＧＯＡＬ）までの間に離散的に途中のポイント（ノード）を配置し、配置したノードをランダムに繋いで複数のルートを設定し、これらのルートの中から所定の評価関数に基づいて最良のルートを求めることによって進路を生成するものである。図５では、ノードＰ１１〜Ｐ１３、Ｐ２１〜Ｐ２８，Ｐ３１〜Ｐ３６が配置されており、このうちのノードＰ１２、ノードＰ２３、ノードＰ３３を繋ぐことによって走行進路ＳＬが生成されている。ステッププランナ法では、広い範囲を探索することができ、局所解（ローカルミニマム）に陥ることを回避することができ、広い領域でのラフな進路を生成することができる。
【００３７】
こうして、デフォーメーション法またはステッププランナ法によって走行進路を生成したら、生成した走行進路を走行制御ＥＣＵ１４に出力する（Ｓ７）。走行制御ＥＣＵ１４は、出力された走行進路情報および車速や自車両の向きなどの走行状態情報に基づいて、走行制御アクチュエータ５の操作量を算出する。走行制御ＥＣＵ１４は、算出した操作量に応じた走行制御アクチュエータ５の制御を行う（Ｓ８）。こうして、走行制御装置における処理を終了する。
【００３８】
ここで、たとえば図６に示すように、過去に算出した走行進路ＯＬであり、現在位置Ｐに車両が存在する場合に、デフォーメーション法によって進路を生成したときに、新たな走行進路ＮＬが算出されたとする。この場合、新たな走行進路ＮＬが障害物Ｗを通過すると、デフォーメーション法では、操舵量や加減速の最大値など進路生成するための制約が多く、算出する相応進路の大きな変化に対応することが困難である。このため、新たな走行進路の生成がストップしてしまうことがある。
【００３９】
そこで、デフォーメーション法によって走行進路を生成する場合に、所定時間を経過しても解が発見できない場合に、図７に示すように、ステッププランナ法によって走行進路ＳＬを生成する。ステッププランナ法では、滑らかな進路を生成することはできないが、走行進路の生成が停止してしまうという事態を防止することができる。そして、次の周期で走行進路を生成するにあたっては、改めてデフォーメーション法によって走行進路を生成することにより、滑らかな走行進路を生成することができる。
【００４０】
このように、本実施形態に係る走行制御装置においては、デフォーメーション法によって走行進路を生成し、所定時間内にデフォーメーション法による解が発見できない場合に、ステッププランナ法によって走行進路を生成するようにしている。このため、走行進路を所定の時間内で生成することができ、たとえば自車両を停止させる制御を行わずに済ませることができる。さらに、所定時間内にデフォーメーション法による走行進路が生成できた場合には、滑らかな走行進路を生成することができる。
【００４１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態においては、走行制御ＥＣＵ１４による走行制御を行っているが、走行進路生成ＥＣＵ１０によって生成した走行進路をドライバに報知する走行進路報知手段を設けることもできるし、生成した走行進路を達成するための走行条件をドライバに報知する走行条件報知手段を設けたりすることもできる。これらの場合、走行制御に代えて、ドライバの運転を支援する運転支援を行うこととなる。また、完全な走行制御を行わなくとも、走行制御装置によって加減速したり操舵トルクアシストしたりするなどして運転支援を行うこともできる。
【００４２】
また、上記実施形態では、デフォーメーション法による走行進路の解が発見できない場合に、ステッププランナ法による走行進路の生成を開始するようにしているが、デフォーメーション法とステッププランナ法で同時に走行進路の生成を開始し、デフォーメーション法による走行進路の解が発見できない場合に、ステッププランナ法による走行進路を採用するようにすることもできる。
【符号の説明】
【００４３】
１…走行制御装置、２…白線検出センサ、３…ＧＰＳ装置、４…走行状態検出センサ、５…走行制御アクチュエータ、１１…走行領域演算部、１２…目標到達位置算出部、１３…走行進路演算部、１４…走行制御ＥＣＵ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行進路生成装置および走行制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の自動運転などを行う際には、車両の走行進路を生成することが多い。このような車両の走行進路を生成する走行進路生成装置を備えるものとして、従来、自車両が目的地に向かうための自車進路を取得し、取得した自車進路にしたがって各種運転支援を行う車両用走行支援装置がある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
この車両用走行支援装置では、自動運転の場合、予め決められた進路を自車進路として取得する。また自車進路が決められていない場合には、車速や操舵角などに基づいて自車進路を予測するようにしている。また、取得した自車進路に基づいて自車両の車速や操舵角といった走行条件を算出し、算出した走行条件を満たすように車両を制御するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２６０２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１に開示された車両用走行支援装置において、自車進路を生成する際の演算に時間がかかるものであった。このため、所定の時間内に自車進路を生成することができず、自車両の制御を行うタイミングとなっても自車進路の生成ができていないことがあった。自車進路が生成されていない場合には、たとえば自車両を停止させる制御を行っていた。このように、自車進路が生成されていない場合に自車両を停止させる制御を行うとすると、自車両を停止させる制御を行う場合が少なくなく、円滑な走行の妨げとなるという問題があった。
【０００６】
また、簡単な演算処理によって自車進路を生成することも考えられる。しかし、このときに生成される自車進路（走行進路）は、短い距離であり、かつ滑らかな走行進路を生成するにあたって、その精度が低いものとなるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、走行進路を所定の時間内で生成することができ、たとえば自車両を停止させる制御を行わずに済ませることができるとともに、所望の走行進路の精度をある程度維持することができる走行進路生成装置および走行制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決した本発明に係る走行進路生成装置は、車両の位置を取得する自車両位置取得手段と、車両が到達する到達位置を取得する到達位置取得手段と、車両の位置から到達位置までの間の走行進路を生成する走行進路生成手段と、を備え、走行進路生成手段は、第１演算処理によって車両の位置から到達位置までの間の走行進路である第１走行進路を生成する第１演算手段と、第１演算処理よりも演算精度が低く、かつ演算時間が短い第２演算処理によって車両の位置から到達位置までの間の走行進路である第２走行進路を生成する第２演算手段と、を有しており、第１演算処理によって走行進路が所定時間内に生成できた場合に、第１走行進路を走行進路とし、第１演算処理によって走行進路が所定時間内に生成できなかった場合に、第２走行進路を走行進路とすることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る走行進路生成装置においては、第１演算処理によって第１走行進路を生成する第１演算手段と、第１演算処理よりも演算精度が低く、かつ演算時間が短い第２演算処理によって第２走行進路を生成する第２演算手段を備えている。このため、走行進路を所定の時間内で生成することができ、たとえば自車両を停止させる制御を行わずに済ませることができるとともに、所望の走行進路の精度をある程度維持することができる。
【００１０】
ここで、第１演算処理は、目標進路に対して滑らかに進路を生成する進路生成方法（以下、説明の便宜上「デフォーメーション法」という）とすることができ、第２演算処理は、離散的に途中のポイント（ノード）を配置し、そのノードを繋ぐことによってゴールまでの進路を生成する進路生成方法（以下、説明の便宜上「ステッププランナ法」という）とすることができる。
【００１１】
デフォーメーション法では、精度の高い走行進路を生成することができるが、演算に時間がかかってしまう。その一方、ステッププランナ法では、走行進路の精度は低いが、演算にかかる時間は短い。このため、第１演算処理としては、デフォーメーション法を好適に用いることができ、第２演算処理として、ステッププランナ法を好適に用いることができる。
【００１２】
また、上記課題を解決した本発明に係る走行制御装置は、車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手段と、請求項１または請求項２に記載された走行進路生成装置で生成した走行進路および車両走行状態検出手段で検出し車両走行状態に基づいて、車両の走行を制御する走行制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る走行制御装置では、上記走行進路生成装置で生成した走行進路を用いて走行制御を行っている。このため、たとえば自車両を停止させる制御を行わずに済ませることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る走行進路生成装置および走行制御装置によれば、走行進路を所定の時間内で生成することができ、たとえば自車両を停止させる制御を行わずに済ませることができるとともに、所望の走行進路の精度をある程度維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る走行制御装置のブロック構成図である。
【図２】第１実施形態に係る走行制御装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】デフォーメーション法による走行進路の算出方法を示す説明図である。
【図４】デフォーメーション法によって生成された走行進路の例を示す図である。
【図５】ステッププランナ法によって生成された走行進路の例を示す図である。
【図６】デフォーメーション法に走行進路を生成する際に、障害物が存在する状態を示す説明図である。
【図７】図６に続いて、ステッププランナ法によって走行進路を生成する際の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る走行制御装置のブロック構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る走行制御装置１は、走行進路生成ＥＣＵ[Electronic Control Unit]１０および走行制御ＥＣＵ１４を備えている。走行進路生成ＥＣＵ１０および走行制御ＥＣＵ１４は、いずれもＣＰＵ[Central ProcessingUnit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[RandomAccess Memory]などからなる電子制御ユニットである。また、走行制御装置１には、白線検出センサ２、ＧＰＳ[Global PositioningSystem]装置３、および走行状態検出センサ４が接続されている。さらに、走行制御装置１には、走行制御アクチュエータ５が接続されている。
【００１８】
走行進路生成ＥＣＵ１０は、走行領域演算部１１、目標到達位置算出部１２、および走行進路演算部１３を備えて構成されている。また、さらに、走行進路生成ＥＣＵ１０は、走行制御ＥＣＵ１４に接続されている。走行進路生成ＥＣＵ１０は、本発明の走行進路生成装置を構成する。
【００１９】
白線検出センサ２は、たとえばＣＣＤ[Charge Coupled Device]カメラおよび画像処理装置などを備えている。ＣＣＤカメラは、たとえば自車両の前方や側方に取り付けられており、自車両の周囲における画像を撮像している。また、画像処理装置では、ＣＣＤカメラで撮像した画像に画像処理を施し、画像中における白線を自車両の走行環境として検出する。白線検出センサ２は、画像処理装置で検出した白線に関する白線情報を走行進路生成ＥＣＵ１０における走行領域演算部１１に送信する。
【００２０】
ＧＰＳ装置３は、ＧＰＳ衛星との間で無線通信によるＧＰＳ通信を行っている。また、ＧＰＳ装置３は、地図情報を記憶しており、ＧＰＳ衛星との間におけるＧＰＳ通信と記憶している地図情報に基づいて、自車両の位置や道路に対する向きといった自車両の走行環境として検出している。ＧＰＳ装置３は、検出した自車両の走行環境に関する自車両位置情報および記憶している地図情報をＧＰＳ情報として走行進路生成ＥＣＵ１０における走行領域演算部１１および走行進路演算部１３に送信する。ＧＰＳ装置３は、本発明の自車両位置取得手段を構成する。
【００２１】
走行状態検出センサ４は、たとえば自車両の車輪に設けられた車輪速センサを有する車速センサ備えており、車輪速を計測しており、計測した車輪速から車速を検出する。走行状態検出センサ４は、検出した車速を走行進路生成ＥＣＵ１０における走行進路演算部１３に送信する。走行状態検出センサ４およびＧＰＳ装置３は、本発明の車両走行状態検出手段を構成する。
【００２２】
走行進路生成ＥＣＵ１０における走行領域演算部１１は、白線検出センサ２から送信された白線情報およびＧＰＳ装置３から送信されたＧＰＳ情報に基づいて、自車両が走行可能となる走行領域を演算によって算出する。走行領域演算部１１は、算出した走行領域に関する走行領域情報を目標到達位置算出部１２に出力する。
【００２３】
目標到達位置算出部１２は、走行領域演算部１１から出力された走行領域情報に基づいて、自車両が走行する際の到達目標となる目標到達位置を算出する。また、目標到達位置算出部１２は、目標到達位置の位置情報のほか、走行状態検出センサ４から送信された車速情報を用いて、目標到達位置に自車両が到達する際の時刻である目標時刻を算出している。
【００２４】
目標到達位置算出部１２は、算出した目標到達位置に関する目標到達位置情報を走行進路演算部１３に出力する。この目標到達位置情報には、目標時刻に関する目標時刻情報が付加されている。目標到達位置算出部１２を含む走行進路生成ＥＣＵ１０は、本発明の到達位置取得手段を構成する。
【００２５】
走行進路演算部１３は、ＧＰＳ装置３から送信された自車両位置情報および目標到達位置算出部１２から出力された目標到達位置情報に基づいて、自車両位置から目標到達位置までの自車両の走行進路を生成する。目標到達位置までの走行進路は、デフォーメーション(Deformation)法またはステッププランナ(Step Planner)法を用いて算出される。
【００２６】
デフォーメーション法は、本発明の第１演算手段に相当し、ステッププランナ法は、第１演算処理よりも、演算精度が低く、かつ演算時間が短い第２演算処理に相当する。また、デフォーメーション法によって走行進路を算出する走行進路演算部１３を備える走行進路生成ＥＣＵ１０は、本発明の第１演算手段を構成し、ステッププランナ法を用いて算出される。デフォーメーション法によって走行進路を算出する走行進路演算部１３を備える走行進路生成ＥＣＵ１０は、本発明の第２演算手段を構成する。さらに、デフォーメーション法で生成された走行進路が本発明の第１走行進路に相当し、ステッププランナ法によって生成された走行進路が本発明の第２進路に相当する。
【００２７】
走行進路演算部１３は、生成した走行進路情報を走行制御ＥＣＵ１４に送信する。さらに、走行進路演算部１３は、走行状態検出センサ４から送信された車速情報およびＧＰＳ装置３から送信された自車両の向きを含む車両情報などの自車両の走行に関する走行情報を走行制御ＥＣＵ１４に送信する。走行進路演算部１３は、本発明の走行進路生成手段を構成する。
【００２８】
また、走行制御ＥＣＵ１４は、走行進路演算部１３から出力された走行進路情報および走行情報に基づいて、自車両の加減速度、操舵角などの走行制御量を演算によって算出する。走行制御ＥＣＵ１４は、算出した走行制御量に関する走行制御量情報を走行制御アクチュエータ５に送信する。走行制御ＥＣＵ１４は、本発明の走行制御手段を構成する。
【００２９】
走行制御アクチュエータ５は、自車両を加減速させるための加減速アクチュエータおよび操舵角を調整する操舵アクチュエータを備えている。走行制御アクチュエータ５は、走行制御ＥＣＵ１４から送信された走行制御量情報に基づいて加減速アクチュエータおよび操舵アクチュエータを作動させて、自車両の走行を制御する。
【００３０】
次に、本実施形態に係る走行制御装置の動作について説明する。図２は、本実施形態に係る走行制御装置の処理手順を示すフローチャートである。図２に示すように、本実施形態に係る走行制御装置においては、まず、白線検出センサ２、ＧＰＳ装置３、および走行状態検出センサ４などの各種センサから送信されたセンサ信号に応じた各種情報を読み込む（Ｓ１）。
【００３１】
次に、走行領域演算部１１において、走行領域の算出を行う（Ｓ２）。走行領域の算出は、白線検出センサ２から送信された白線情報に基づいて行われる。たとえば、道路の両側に描かれた２本の白線を検出した場合に、両側の白線の内側における領域を走行領域として算出する。
【００３２】
走行領域を算出したら、目標到達位置算出部１２において、目標到達位置を算出する（Ｓ３）。目標到達位置としては、たとえば２本の白線同士を繋いで道路を横断する線分であって、自車両位置から所定の距離にある線分における中心位置を採用することができる。また、他の手法によって目標到達位置を算出することもできる。
【００３３】
続いて、自車両位置から目標到達位置までの走行進路を生成する。ここでは、デフォーメーション法によって走行進路を生成する（Ｓ４）。デフォーメーション法は、連続的に進路を生成する方法であり、滑らかな進路を生成することができる。デフォーメーション法は、図３に示すように、現在位置Ｐに自車両が存在し、ｉ地点における過去に算出した走行進路ＯＬと、新たに算出する走行進路ＮＬとの距離がｄｉｓｔｉである場合、下記（１）式を用いて走行進路を生成することができる。
【数１】
【００３４】
デフォーメーション法では、滑らかな走行進路を生成することができる反面、広い領域において走行進路算出しようとすると、その計算量が多く、計算時間が膨大にかかってしまうことがある。たとえば、図４に示すように、過去に生成した走行進路ＯＬと、新たに生成する走行進路ＮＬとがずれている場合、あるいは過去に生成された走行進路上に障害物が発見され、新たな走行進路としてこの障害物を避けた進路を生成する場合などに、膨大な処理時間を要することとなる。
【００３５】
そこで、デフォーメーション法によって走行進路の算出を開始し、所定時間内に走行進路の解を発見できたか否かを判断する（Ｓ５）。その結果、走行進路の解を発見できなかった場合には、デフォーメーション法による走行進路の算出を中止し、ステッププランナ法によって走行進路を生成する（Ｓ６）。
【００３６】
ステッププランナ法は、図５に示すように、自車両位置（ＳＴＡＲＴ）から目標到達位置（ＧＯＡＬ）までの間に離散的に途中のポイント（ノード）を配置し、配置したノードをランダムに繋いで複数のルートを設定し、これらのルートの中から所定の評価関数に基づいて最良のルートを求めることによって進路を生成するものである。図５では、ノードＰ１１〜Ｐ１３、Ｐ２１〜Ｐ２８，Ｐ３１〜Ｐ３６が配置されており、このうちのノードＰ１２、ノードＰ２３、ノードＰ３３を繋ぐことによって走行進路ＳＬが生成されている。ステッププランナ法では、広い範囲を探索することができ、局所解（ローカルミニマム）に陥ることを回避することができ、広い領域でのラフな進路を生成することができる。
【００３７】
こうして、デフォーメーション法またはステッププランナ法によって走行進路を生成したら、生成した走行進路を走行制御ＥＣＵ１４に出力する（Ｓ７）。走行制御ＥＣＵ１４は、出力された走行進路情報および車速や自車両の向きなどの走行状態情報に基づいて、走行制御アクチュエータ５の操作量を算出する。走行制御ＥＣＵ１４は、算出した操作量に応じた走行制御アクチュエータ５の制御を行う（Ｓ８）。こうして、走行制御装置における処理を終了する。
【００３８】
ここで、たとえば図６に示すように、過去に算出した走行進路ＯＬであり、現在位置Ｐに車両が存在する場合に、デフォーメーション法によって進路を生成したときに、新たな走行進路ＮＬが算出されたとする。この場合、新たな走行進路ＮＬが障害物Ｗを通過すると、デフォーメーション法では、操舵量や加減速の最大値など進路生成するための制約が多く、算出する相応進路の大きな変化に対応することが困難である。このため、新たな走行進路の生成がストップしてしまうことがある。
【００３９】
そこで、デフォーメーション法によって走行進路を生成する場合に、所定時間を経過しても解が発見できない場合に、図７に示すように、ステッププランナ法によって走行進路ＳＬを生成する。ステッププランナ法では、滑らかな進路を生成することはできないが、走行進路の生成が停止してしまうという事態を防止することができる。そして、次の周期で走行進路を生成するにあたっては、改めてデフォーメーション法によって走行進路を生成することにより、滑らかな走行進路を生成することができる。
【００４０】
このように、本実施形態に係る走行制御装置においては、デフォーメーション法によって走行進路を生成し、所定時間内にデフォーメーション法による解が発見できない場合に、ステッププランナ法によって走行進路を生成するようにしている。このため、走行進路を所定の時間内で生成することができ、たとえば自車両を停止させる制御を行わずに済ませることができる。さらに、所定時間内にデフォーメーション法による走行進路が生成できた場合には、滑らかな走行進路を生成することができる。
【００４１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態においては、走行制御ＥＣＵ１４による走行制御を行っているが、走行進路生成ＥＣＵ１０によって生成した走行進路をドライバに報知する走行進路報知手段を設けることもできるし、生成した走行進路を達成するための走行条件をドライバに報知する走行条件報知手段を設けたりすることもできる。これらの場合、走行制御に代えて、ドライバの運転を支援する運転支援を行うこととなる。また、完全な走行制御を行わなくとも、走行制御装置によって加減速したり操舵トルクアシストしたりするなどして運転支援を行うこともできる。
【００４２】
また、上記実施形態では、デフォーメーション法による走行進路の解が発見できない場合に、ステッププランナ法による走行進路の生成を開始するようにしているが、デフォーメーション法とステッププランナ法で同時に走行進路の生成を開始し、デフォーメーション法による走行進路の解が発見できない場合に、ステッププランナ法による走行進路を採用するようにすることもできる。
【符号の説明】
【００４３】
１…走行制御装置、２…白線検出センサ、３…ＧＰＳ装置、４…走行状態検出センサ、５…走行制御アクチュエータ、１１…走行領域演算部、１２…目標到達位置算出部、１３…走行進路演算部、１４…走行制御ＥＣＵ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の位置を取得する自車両位置取得手段と、
前記車両が到達する到達位置を取得する到達位置取得手段と、
前記車両の位置から前記到達位置までの間の走行進路を生成する走行進路生成手段と、を備え、
前記走行進路生成手段は、
第１演算処理によって前記車両の位置から前記到達位置までの間の走行進路である第１走行進路を生成する第１演算手段と、
前記第１演算処理よりも演算精度が低く、かつ演算時間が短い第２演算処理によって前記車両の位置から前記到達位置までの間の走行進路である第２走行進路を生成する第２演算手段と、を有しており、
前記第１演算処理によって前記走行進路が所定時間内に生成できた場合に、前記第１走行進路を走行進路とし、
前記第１演算処理によって前記走行進路が所定時間内に生成できなかった場合に、前記第２走行進路を走行進路とすることを特徴とする走行進路生成装置。
【請求項２】
前記車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手段と、
請求項１または請求項２に記載された走行進路生成装置で生成した走行進路および前記車両走行状態検出手段で検出し車両走行状態に基づいて、前記車両の走行を制御する走行制御手段と、
を備えることを特徴とする走行制御装置。
【請求項１】
車両の位置を取得する自車両位置取得手段と、
前記車両が到達する到達位置を取得する到達位置取得手段と、
前記車両の位置から前記到達位置までの間の走行進路を生成する走行進路生成手段と、を備え、
前記走行進路生成手段は、
第１演算処理によって前記車両の位置から前記到達位置までの間の走行進路である第１走行進路を生成する第１演算手段と、
前記第１演算処理よりも演算精度が低く、かつ演算時間が短い第２演算処理によって前記車両の位置から前記到達位置までの間の走行進路である第２走行進路を生成する第２演算手段と、を有しており、
前記第１演算処理によって前記走行進路が所定時間内に生成できた場合に、前記第１走行進路を走行進路とし、
前記第１演算処理によって前記走行進路が所定時間内に生成できなかった場合に、前記第２走行進路を走行進路とすることを特徴とする走行進路生成装置。
【請求項２】
前記車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手段と、
請求項１または請求項２に記載された走行進路生成装置で生成した走行進路および前記車両走行状態検出手段で検出し車両走行状態に基づいて、前記車両の走行を制御する走行制御手段と、
を備えることを特徴とする走行制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１１２０６９（Ｐ２０１３−１１２０６９Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５８０８２（Ｐ２０１１−２５８０８２）
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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