(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１００）の走行軌道（Ｍｔ）を逐次生成すると共に、前記走行軌道（Ｍｔ）に基づいて前記車両（１００）を制御する車両制御装置（１０）であって、
前記車両（１００）が走行しようとする実空間（１０２ｒ）上にあるレーン（１０４）と、写像空間（１０２ｍ）上にある矩形状の仮想レーン（１１４）の間の写像関係を示す写像変換情報を作成する写像変換情報作成部（８４）と、
前記仮想レーン（１１４）の長さ方向に延びる第１軸（Ｘ）及び前記仮想レーン（１１４）の幅方向に延びる第２軸（Ｙ）で定義される前記写像空間（１０２ｍ）上に、仮想経由点の候補グループ（１２０）を前記第１軸（Ｘ）に沿って配置する仮想経由点配置部（８６）と、
前記写像変換情報作成部（８４）により作成された前記写像変換情報を用いて、前記仮想経由点配置部（８６）により配置された前記候補グループ（１２０）の少なくとも一部に対して写像変換することで、前記実空間（１０２ｒ）上での前記走行軌道（Ｍｔ）の位置を示す経路点列（１３４）を得る写像変換部（９２）と、
を備えることを特徴とする車両制御装置（１０）。
【請求項２】
請求項１に記載の車両制御装置（１０）において、
前記仮想経由点配置部（８６）は、前記第１軸（Ｘ）方向の位置が同一であり、且つ、前記第２軸（Ｙ）方向の位置が異なる前記仮想経由点のサブグループ（１２１−１２３）を含む前記候補グループ（１２０）を配置することを特徴とする車両制御装置（１０）。
【請求項３】
請求項２に記載の車両制御装置（１０）において、
前記仮想経由点配置部（８６）は、前記仮想経由点の個数又は密度が異なる２つ以上の前記サブグループ（１２１−１２３）を含む前記候補グループ（１２０）を配置することを特徴とする車両制御装置（１０）。
【請求項４】
請求項３に記載の車両制御装置（１０）において、
前記仮想経由点配置部（８６）は、前記車両（１００）の位置に近いほど前記仮想経由点の個数が多く、前記車両（１００）の位置から遠いほど前記仮想経由点の個数が少ない２つ以上の前記サブグループ（１２１−１２３）を含む前記候補グループ（１２０）を配置することを特徴とする車両制御装置（１０）。
【請求項５】
請求項１−４のいずれか１項に記載の車両制御装置（１０）において、
前記写像変換情報作成部（８４）は、前記レーン（１０４）の中心線（１０８）を前記第１軸（Ｘ）に対応させる写像関係を示す前記写像変換情報を作成し、
前記仮想経由点配置部（８６）は、前記第１軸（Ｘ）に対して線対称になるように、及び／又は、前記第２軸（Ｙ）に沿って等間隔になるように前記候補グループ（１２０）を配置する
ことを特徴とする車両制御装置（１０）。
【請求項６】
請求項１−５のいずれか１項に記載の車両制御装置（１０）において、
前記候補グループ（１２０）の中から前記第１軸（Ｘ）に沿って順次接続される疎な点列（１３０）を抽出する点列抽出部（８８）と、
前記点列抽出部（８８）により抽出された前記疎な点列（１３０）に対して補間処理を施すことで、前記疎な点列（１３０）を内包する密な点列（１３２）を得る補間処理部（９０）と、
を更に備え、
前記写像変換部（９２）は、前記補間処理部（９０）により得られた前記密な点列（１３２）に対して写像変換することで前記経路点列（１３４）を得ることを特徴とする車両制御装置（１０）。
【請求項７】
請求項６に記載の車両制御装置（１０）において、
前記写像変換部（９２）により変換された前記経路点列（１３４）に対して平滑化処理を行うことで、前記走行軌道（Ｍｔ）の位置を修正する平滑化処理部（９４）を更に備えることを特徴とする車両制御装置（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の走行軌道を逐次生成すると共に、この走行軌道に基づいて前記車両を制御する車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の走行軌道を逐次生成すると共に、この走行軌道に基づいて前記車両を制御する車両制御装置が知られている。例えば、曲率の連続性及び曲率変化率の連続性に配慮しつつ、走行軌道を生成する技術が種々開発されている。【０００３】
特開２０１０−０７３０８０号公報（段落［００３２］−［００３７］等）には、入力された拘束条件を満足し、且つ、カーブの大きさ又は変化率の要素を含むコスト関数の値が最小になるように、必要に応じてスイッチバック点を導入した上で、車両の走行軌道を生成する方法が提案されている。具体的には、入口点（軌道起点）と出口点（軌道終点）の間にある各々の経由点を改良ダイクストラ法により探索し、隣接する経由点同士を補間する旨が記載されている。
【発明の概要】
【０００４】
しかしながら、特開２０１０−０７３０８０号公報で提案される方法によれば、走行軌道を一回的に生成することを想定しており、軌道起点及び軌道終点が時々刻々と変化する状況を考慮していない。例えば、車両が走行しようとするレーンの形状が複雑である場合、走行軌道の形状を精度よく表現するために経由点の配置数を多くする必要がある。その結果、コスト関数を用いて経由点の組み合わせを探索するための演算時間が掛かり、走行制御のリアルタイム性が損なわれてしまう問題がある。
【０００５】
本発明は上記した問題を解決するためになされたものであり、車両が走行しようとするレーンの形状にかかわらず、演算時間を短縮しつつも走行軌道の位置を精度よく表現可能な車両制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明に係る車両制御装置は、車両の走行軌道を逐次生成すると共に、前記走行軌道に基づいて前記車両を制御する装置であって、前記車両が走行しようとする実空間上にあるレーンと、写像空間上にある矩形状の仮想レーンの間の写像関係を示す写像変換情報を作成する写像変換情報作成部と、前記仮想レーンの長さ方向に延びる第１軸及び前記仮想レーンの幅方向に延びる第２軸で定義される前記写像空間上に、仮想経由点の候補グループを前記第１軸に沿って配置する仮想経由点配置部と、前記写像変換情報作成部により作成された前記写像変換情報を用いて、前記仮想経由点配置部により配置された前記候補グループの少なくとも一部に対して写像変換することで、前記実空間上での前記走行軌道の位置を示す経路点列を得る写像変換部を備える。
【０００７】
このように、矩形状である仮想レーンの長さ方向（第１軸）及び幅方向（第２軸）で定義される写像空間上に、仮想経由点の候補グループを第１軸に沿って配置するので、曲率変化がない仮想レーン上に、比較的平易な配置規則に従って仮想経由点の位置又は間隔を決定可能となる。
【０００８】
そして、実空間上のレーンと、写像空間上の仮想レーンの間の写像関係を示す写像変換情報を用いて、候補グループの少なくとも一部に対して写像変換することで、実空間上の経由点同士の相対的位置関係がそのまま維持される。これにより、車両が走行しようとするレーンの形状にかかわらず、演算時間を短縮しつつも走行軌道の位置を精度よく表現できる。
【０００９】
また、前記仮想経由点配置部は、前記第１軸方向の位置が同一であり、且つ、前記第２軸方向の位置が異なる前記仮想経由点のサブグループを含む前記候補グループを配置してもよい。車両は、第１軸方向の位置が同一である各々の仮想経由点に、略同じ時点にて到達し得る。このような仮想経由点のサブグループを構築することで、将来の特定時点での車幅方向に関する複数の挙動パターンを簡便に準備することができる。
【００１０】
また、前記仮想経由点配置部は、前記仮想経由点の個数又は密度が異なる２つ以上の前記サブグループを含む前記候補グループを配置してもよい。第２軸方向における車両の到達可能範囲が経過時間に応じて異なる点に注目することで、仮想経由点を効率的に配置できる。
【００１１】
また、前記仮想経由点配置部は、前記車両の位置に近いほど前記仮想経由点の個数が多く、前記車両の位置から遠いほど前記仮想経由点の個数が少ない２つ以上の前記サブグループを含む前記候補グループを配置してもよい。車両の位置から遠いほど第２軸方向の到達可能範囲が拡大するので、その分だけ位置分解能が低くて済む。この特徴を利用することで、仮想経由点の個数を全体として減らすことができる。
【００１２】
また、前記写像変換情報作成部は、前記レーンの中心線を前記第１軸に対応させる写像関係を示す前記写像変換情報を作成し、前記仮想経由点配置部は、前記第１軸に対して線対称になるように、及び／又は、前記第２軸に沿って等間隔になるように前記候補グループを配置してもよい。これにより、車両の走行目標位置であるレーンの中心線近傍に仮想経由点を効率的に配置できる。
【００１３】
また、当該車両制御装置は、前記候補グループの中から前記第１軸に沿って順次接続される疎な点列を抽出する点列抽出部と、前記点列抽出部により抽出された前記疎な点列に対して補間処理を施すことで、前記疎な点列を内包する密な点列を得る補間処理部を更に備え、前記写像変換部は、前記補間処理部により得られた前記密な点列に対して写像変換することで前記経路点列を得てもよい。
【００１４】
また、当該車両制御装置は、前記写像変換部により写像変換された前記経路点列に対して平滑化処理を行うことで、前記走行軌道の位置を修正する平滑化処理部を更に備えてもよい。写像変換情報が示す写像変換の特性によっては、変換前後にわたって曲線の連続性又は滑らかさをそのまま維持できない場合がある。そこで、写像変換された経路点列に対して平滑化処理を行うことで、実空間上での走行軌道の位置の連続性又は滑らかさを確保できる。
【００１５】
本発明に係る車両制御装置によれば、車両が走行しようとするレーンの形状にかかわらず、演算時間を短縮しつつも走行軌道の位置を精度よく表現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す中期軌道生成部の機能ブロック図である。
【図３】図２に示す経路候補生成部の動作説明に供されるフローチャートである。
【図４】車両が実際に走行する実空間と、仮想的な写像空間の対応関係を模式的に示す図である。
【図５】仮想経由点の配置方法を説明する図である。
【図６】仮想経由点の抽出方法を説明する図である。
【図７】補間処理の実行結果の一例を示す図である。
【図８】写像変換の実行結果の一例を示す図である。
【図９】平滑化処理の実行結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る車両制御装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１８】
［車両制御装置１０の構成］
＜全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る車両制御装置１０の構成を示すブロック図である。車両制御装置１０は、車両１００（図４）に組み込まれており、且つ、車両１００の自動運転又は自動運転支援を実行可能に構成される。車両制御装置１０は、制御システム１２と、入力装置と、出力装置と、を備える。入力装置及び出力装置はそれぞれ、制御システム１２に通信線を介して接続されている。
【００１９】
入力装置は、外界センサ１４と、ナビゲーション装置１６と、車両センサ１８と、通信装置２０と、自動運転スイッチ２２と、操作デバイス２４に接続された操作検出センサ２６と、を備える。
【００２０】
出力装置は、図示しない車輪を駆動する駆動力装置２８と、前記車輪を操舵する操舵装置３０と、前記車輪を制動する制動装置３２と、を備える。
【００２１】
＜入力装置の具体的構成＞
外界センサ１４は、車両１００の外界状態を示す情報（以下、外界情報）を取得する複数のカメラ３３と複数のレーダ３４を備え、取得した外界情報を制御システム１２に出力する。外界センサ１４は、さらに、複数のＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging；光検出と測距）装置を備えてもよい。
【００２２】
ナビゲーション装置１６は、車両１００の現在位置を検出可能な衛星測位装置と、ユーザインタフェース（例えば、タッチパネル式のディスプレイ、スピーカ及びマイク）を含んで構成される。ナビゲーション装置１６は、車両１００の現在位置又はユーザによる指定位置に基づいて、指定した目的地までの経路を算出し、制御システム１２に出力する。ナビゲーション装置１６により算出された経路は、経路情報として記憶装置４０の経路情報記憶部４４に記憶される。
【００２３】
車両センサ１８は、車両１００の速度（車速）を検出する速度センサ、加速度を検出する加速度センサ、横Ｇを検出する横Ｇセンサ、垂直軸周りの角速度を検出するヨーレートセンサ、向き・方位を検出する方位センサ、勾配を検出する勾配センサを含み、各センサからの検出信号を制御システム１２に出力する。これらの検出信号は、自車状態情報Ｉｖｈとして記憶装置４０の自車状態情報記憶部４６に記憶される。
【００２４】
通信装置２０は、路側機、他車、及びサーバを含む外部装置と通信可能に構成されており、例えば、交通機器に関わる情報、他車に関わる情報、プローブ情報又は最新の地図情報を送受信する。なお、地図情報は、ナビゲーション装置１６に記憶されると共に、地図情報として記憶装置４０の地図情報記憶部４２にも記憶される。
【００２５】
操作デバイス２４は、アクセルペダル、ステアリングホイール（ハンドル）、ブレーキペダル、シフトレバー、及び方向指示レバーを含んで構成される。操作デバイス２４には、ドライバによる操作の有無や操作量、操作位置を検出する操作検出センサ２６が取り付けられている。
【００２６】
操作検出センサ２６は、検出結果としてアクセル踏込量（アクセル開度）、ハンドル操作量（操舵量）、ブレーキ踏込量、シフト位置、右左折方向等を車両制御部６０に出力する。
【００２７】
自動運転スイッチ２２は、例えば、インストルメントパネルに設けられ、ドライバを含むユーザが、マニュアル操作により、非自動運転モード（手動運転モード）と自動運転モードを切り替えるための押しボタンスイッチである。
【００２８】
この実施形態では、自動運転スイッチ２２が押される度に、自動運転モードと非自動運転モードが切り替わるように設定されている。これに代わって、ドライバの自動運転意思確認の確実化のために、例えば、２度押しで非自動運転モードから自動運転モードに切り替わり、１度押しで自動運転モードから非自動運転モードに切り替わるように設定することもできる。
【００２９】
自動運転モードは、ドライバが、操作デバイス２４（具体的には、アクセルペダル、ステアリングホイール及びブレーキペダル）の操作を行わない状態で、車両１００が制御システム１２による制御下に走行する運転モードである。換言すれば、自動運転モードは、制御システム１２が、逐次決定される行動計画（短期的には、後述する短期軌道Ｓｔ）に基づいて、駆動力装置２８、操舵装置３０、及び制動装置３２の一部又は全部を制御する運転モードである。
【００３０】
なお、自動運転モード中に、ドライバが、操作デバイス２４の操作を開始した場合には、自動運転モードは自動的に解除され、非自動運転モード（手動運転モード）に切り替わる。
【００３１】
＜出力装置の具体的構成＞
駆動力装置２８は、駆動力ＥＣＵ（電子制御装置；Electronic Control Unit）と、エンジン・駆動モータを含む駆動源から構成される。駆動力装置２８は、車両制御部６０から入力される車両制御値Ｃｖｈに従って車両１００が走行するための走行駆動力（トルク）を生成し、トランスミッションを介し、或いは直接的に車輪に伝達する。
【００３２】
操舵装置３０は、ＥＰＳ（電動パワーステアリングシステム）ＥＣＵと、ＥＰＳ装置とから構成される。操舵装置３０は、車両制御部６０から入力される車両制御値Ｃｖｈに従って車輪（操舵輪）の向きを変更する。
【００３３】
制動装置３２は、例えば、油圧式ブレーキを併用する電動サーボブレーキであって、ブレーキＥＣＵと、ブレーキアクチュエータとから構成される。制動装置３２は、車両制御部６０から入力される車両制御値Ｃｖｈに従って車輪を制動する。
【００３４】
＜制御システム１２の構成＞
制御システム１２は、１つ又は複数のＥＣＵにより構成され、各種機能実現部の他、記憶装置４０等を備える。なお、機能実現部は、この実施形態では、ＣＰＵ（中央処理ユニット）が記憶装置４０に記憶されているプログラムを実行することにより機能が実現されるソフトウエア機能部であるが、集積回路等からなるハードウエア機能部により実現することもできる。
【００３５】
制御システム１２は、記憶装置４０及び車両制御部６０の他、外界認識部５２と、認識結果受信部５３と、局所環境マップ生成部５４と、統括制御部７０と、長期軌道生成部７１と、中期軌道生成部７２と、短期軌道生成部７３と、を含んで構成される。ここで、統括制御部７０は、認識結果受信部５３、局所環境マップ生成部５４、長期軌道生成部７１、中期軌道生成部７２、及び短期軌道生成部７３のタスク同期を制御することで、各部の統括制御を行う。
【００３６】
外界認識部５２は、車両制御部６０からの自車状態情報Ｉｖｈを参照した上で、外界センサ１４からの外界情報（画像情報を含む）に基づき、車両１００の両側のレーンマーク（白線）を認識すると共に、停止線までの距離、走行可能領域を含む「静的」な外界認識情報を生成する。また、外界認識部５２は、外界センサ１４からの外界情報に基づき、障害物（駐停車車両を含む）、交通参加者（人、他車両）、及び信号機の灯色｛青（緑）、黄（オレンジ）、赤｝等の「動的」な外界認識情報を生成する。
【００３７】
外界認識部５２は、それぞれ生成した静的及び動的な外界認識情報（以下、まとめて「外界認識情報Ｉｐｒ」ともいう）を認識結果受信部５３に出力（送信）する。これと併せて、外界認識情報Ｉｐｒは、記憶装置４０の外界認識情報記憶部４５に記憶される。
【００３８】
認識結果受信部５３は、演算指令Ａａに応答して、所定の演算周期Ｔｏｃ（基準周期又は基準演算周期）内に受信した外界認識情報Ｉｐｒを更新カウンタのカウント値と共に、統括制御部７０に出力する。ここで、演算周期Ｔｏｃは、制御システム１２の内部での基準の演算周期であり、例えば、数１０ｍｓ程度の値に設定されている。
【００３９】
局所環境マップ生成部５４は、統括制御部７０からの演算指令Ａｂに応答して、自車状態情報Ｉｖｈ及び外界認識情報Ｉｐｒを参照し、演算周期Ｔｏｃ内に局所環境マップ情報Ｉｅｍを生成して、更新カウンタのカウント値と共に、統括制御部７０に出力する。すなわち、制御の開始時には、局所環境マップ情報Ｉｅｍが生成されるまでに、演算周期２×Ｔｏｃを要する。
【００４０】
概略的に言えば、局所環境マップ情報Ｉｅｍは、外界認識情報Ｉｐｒに対して自車状態情報Ｉｖｈを合成した情報である。局所環境マップ情報Ｉｅｍは、記憶装置４０の局所環境マップ情報記憶部４７に記憶される。
【００４１】
長期軌道生成部７１は、統括制御部７０からの演算指令Ａｃに応答して、局所環境マップ情報Ｉｅｍ（外界認識情報Ｉｐｒのうち静的な成分のみ利用）、自車状態情報Ｉｖｈ、及び地図情報記憶部４２に記憶されている道路地図（カーブの曲率等）を参照して、相対的に最も長い演算周期（例えば、９×Ｔｏｃ）で長期軌道Ｌｔを生成する。そして、長期軌道生成部７１は、生成した長期軌道Ｌｔを更新カウンタのカウント値と共に、統括制御部７０に出力する。なお、長期軌道Ｌｔは、軌道情報として記憶装置４０の軌道情報記憶部４８に記憶される。
【００４２】
中期軌道生成部７２は、統括制御部７０からの演算指令Ａｄに応答して、局所環境マップ情報Ｉｅｍ（外界認識情報Ｉｐｒのうち、動的な成分及び静的な成分の両方を利用）、自車状態情報Ｉｖｈ、及び長期軌道Ｌｔを参照して、相対的に中位の演算周期（例えば、３×Ｔｏｃ）で中期軌道Ｍｔを生成する。そして、中期軌道生成部７２は、生成した中期軌道Ｍｔを更新カウンタのカウント値と共に、統括制御部７０に出力する。なお、中期軌道Ｍｔは、長期軌道Ｌｔと同様に、軌道情報として、軌道情報記憶部４８に記憶される。
【００４３】
短期軌道生成部７３は、統括制御部７０からの演算指令Ａｅに応答して、局所環境マップ情報Ｉｅｍ（外界認識情報Ｉｐｒのうち、動的な成分及び静的な成分の両方を利用）、自車状態情報Ｉｖｈ、及び中期軌道Ｍｔを参照し、相対的に最も短い演算周期（例えば、Ｔｏｃ）で短期軌道Ｓｔを生成する。そして、短期軌道生成部７３は、生成した短期軌道Ｓｔを更新カウンタのカウント値と共に、統括制御部７０及び車両制御部６０に同時に出力する。なお、短期軌道Ｓｔは、長期軌道Ｌｔ及び中期軌道Ｍｔと同様に、軌道情報として、軌道情報記憶部４８に記憶される。
【００４４】
なお、長期軌道Ｌｔは、例えば１０秒間程度の走行時間における軌道を示し、乗り心地・快適性を優先した軌道である。また、短期軌道Ｓｔは、例えば１秒間程度の走行時間における軌道を示し、車両ダイナミクスの実現及び安全性の確保を優先した軌道である。中期軌道Ｍｔは、例えば５秒間程度の走行時間における軌道を示し、長期軌道Ｌｔ及び短期軌道Ｓｔに対する中間的な軌道である。
【００４５】
短期軌道Ｓｔは、短周期Ｔｓ（＝Ｔｏｃ）毎の、車両１００の目標挙動を示すデータセットに相当する。短期軌道Ｓｔは、例えば、縦方向（Ｘ軸）の位置ｘ、横方向（Ｙ軸）の位置ｙ、姿勢角θｚ、速度Ｖｓ、加速度Ｖａ、曲率ρ、ヨーレートγ、操舵角δｓｔをデータ単位とする軌道点列（ｘ，ｙ，θｚ，Ｖｓ，Ｖａ，ρ，γ，δｓｔ）である。また、長期軌道Ｌｔ又は中期軌道Ｍｔは、周期がそれぞれ異なるものの、短期軌道Ｓｔと同様に定義されたデータセットである。
【００４６】
車両制御部６０は、短期軌道Ｓｔ（軌道点列）にて特定される挙動に従って車両１００が走行可能となる車両制御値Ｃｖｈを決定し、得られた車両制御値Ｃｖｈを駆動力装置２８、操舵装置３０、及び制動装置３２に出力する。
【００４７】
［中期軌道生成部７２の構成及び動作］
この実施形態における車両制御装置１０は、以上のように構成される。続いて、中期軌道生成部７２の構成及び動作について、図２−図９を参照しながら詳細に説明する。
【００４８】
＜中期軌道生成部７２の機能ブロック図＞
図２は、図１に示す中期軌道生成部７２の機能ブロック図である。中期軌道生成部７２は、経路候補を生成する経路候補生成部８０と、経路候補の中から所望の経路を選定して出力軌道（ここでは、中期軌道Ｍｔ）を生成する出力軌道生成部８２と、を備える。
【００４９】
経路候補生成部８０は、局所環境マップ情報Ｉｅｍ、自車状態情報Ｉｖｈ及び前回出力軌道（具体的には、直近に生成した中期軌道Ｍｔ）を用いて、車両１００が通過すべき点列（ｘ，ｙ）の候補（つまり、経路候補）を生成する。この経路候補生成部８０は、写像変換情報作成部８４と、仮想経由点配置部８６と、点列抽出部８８と、補間処理部９０と、写像変換部９２と、平滑化処理部９４と、を備える。
【００５０】
出力軌道生成部８２は、経路候補生成部８０により生成された経路候補の他、局所環境マップ情報Ｉｅｍ、上位階層軌道（具体的には、長期軌道Ｌｔ）及び前回出力軌道（直近の中期軌道Ｍｔ）を用いて、最新の中期軌道Ｍｔを生成する。具体的には、出力軌道生成部８２は、各々の経路候補に対して速度パターンを合成して軌道候補を生成し、所定の評価基準に従って最も高い評価結果が得られた軌道を中期軌道Ｍｔとして出力する。
【００５１】
＜経路候補生成部８０の動作＞
続いて、経路候補生成部８０の具体的動作について、図３のフローチャート及び図４−図９を参照しながら詳細に説明する。
【００５２】
図３のステップＳ１において、写像変換情報作成部８４は、車両１００が走行しようとする実空間１０２ｒ上にあるレーン１０４と、写像空間１０２ｍ上にある仮想レーン１１４の間の写像関係を示す写像変換情報を作成する。
【００５３】
図４は、車両１００が実際に走行する実空間１０２ｒと、仮想的な写像空間１０２ｍの対応関係を模式的に示す図である。車両１００は、実空間１０２ｒ上において、蛇行形状を有するレーン１０４を走行している。このレーン１０４は、連続線状のレーンマーク１０６と、破線状のレーンマーク１０７により区画されている。本図に示す一点鎖線は、レーン１０４の中心線１０８に相当する。
【００５４】
一方、写像空間１０２ｍは、実空間１０２ｒに対して所定の写像変換（具体的には、レーン１０４の中心線１０８を１つの座標軸に対応させる写像変換）を施してなる平面空間である。その結果、実空間１０２ｒ上のレーン１０４は、写像空間１０２ｍ上にて矩形状の仮想レーン１１４に変換される。この写像空間１０２ｍは、仮想レーン１１４の長さ方向に延びるＸ軸（第１軸）及び仮想レーン１１４の幅方向に延びるＹ軸（第２軸）で定義される。
【００５５】
写像空間１０２ｍの原点Ｏは、車両１００の近傍であって中心線１０８上に位置する基準点１１０に対応する。仮想レーンマーク１１６は、概ね直線状であり、レーンマーク１０６に対応する。仮想レーンマーク１１７は、概ね直線状であり、レーンマーク１０７に対応する。
【００５６】
ダブルハッチングが付された帯状の領域は、後述する仮想候補点を配置する範囲（以下、配置領域１１８）である。この配置領域１１８は、Ｘ軸に沿って延びると共に、Ｘ軸に対して線対称な形状を有する。
【００５７】
以下、実空間１０２ｒから写像空間１０２ｍへの写像変換を「順変換」と定義すると共に、写像空間１０２ｍから実空間１０２ｒへの写像変換を「逆変換」と定義する。この写像変換は、完全な可逆性又は実質的な可逆性を備える、公知の可逆変換であってもよい。また、写像変換情報は、任意の写像変換モデルを特定可能な情報であり、具体的には、行列を特定するための行列要素、或いは、関数形を特定するための係数であってもよい。
【００５８】
ステップＳ２において、仮想経由点配置部８６は、ステップＳ１で定義された写像空間１０２ｍ上に、仮想経由点の候補グループ１２０を配置する。ここで、「仮想経由点」とは、写像空間１０２ｍ上において、車両１００の経由位置を仮想的に示す点である。
【００５９】
図５に示すように、候補グループ１２０をなす複数の仮想候補点は、いずれも配置領域１１８内に配置されている。候補グループ１２０は、Ｘ軸方向の位置（以下、「Ｘ位置」ともいう）に応じて分類される、３つのサブグループ１２１、１２２、１２３から構成される。
【００６０】
サブグループ１２１は、車両１００に対して相対的に近い位置に配置された１３個（Ｎｇ１＝１３）の仮想経由点から構成される。各々の仮想経由点は、Ｘ位置が同一（「許容範囲内で同一」である場合も含む。以下同じ。）であり、且つ、Ｙ軸方向の位置（以下「Ｙ位置」ともいう）が異なっている。ここでは、各々の仮想経由点は、Ｘ軸に対して線対称であって、Ｙ軸に沿って等間隔（「許容範囲内で間隔が等しい」場合も含む。以下同じ。）になるように配置されている。
【００６１】
サブグループ１２２は、車両１００に対して相対的に中位に配置された９個（Ｎｇ２＝９）の仮想経由点から構成される。各々の仮想経由点は、Ｘ位置が同一であり、且つ、Ｙ位置が異なっている。ここでは、各々の仮想経由点は、Ｘ軸に対して線対称であって、Ｙ軸に沿って等間隔になるように配置されている。
【００６２】
サブグループ１２３は、車両１００に対して相対的に遠い位置に配置された５個（Ｎｇ３＝５）の仮想経由点から構成される。各々の仮想経由点は、Ｘ位置が同一であり、且つ、Ｙ位置が異なっている。ここでは、各々の仮想経由点は、Ｘ軸に対して線対称であって、Ｙ軸に沿って等間隔になるように配置されている。
【００６３】
サブグループ１２１−１２３のＸ位置は、自車状態情報Ｉｖｈ（特に、車両１００の速度）に基づいて決定してもよい。例えば、原点Ｏにある車両１００が等速度で走行するものと仮定して、３秒後、５秒後、７秒後に到達し得るＸ位置にそれぞれ、サブグループ１２１、１２２、１２３を配置させる。
【００６４】
このように、仮想経由点配置部８６は、Ｘ位置が同一であり、且つ、Ｙ位置が異なる仮想経由点のサブグループ１２１−１２３を含む候補グループ１２０を配置してもよい。車両１００は、Ｘ位置が同一である各々の仮想経由点に、略同じ時点にて到達し得る。このような仮想経由点のサブグループ１２１−１２３を構築することで、将来の特定時点での車幅方向に関する複数の挙動パターンを簡便に準備することができる。
【００６５】
また、仮想経由点配置部８６は、仮想経由点の個数又は密度が異なる２つ以上のサブグループ１２１−１２３を含む候補グループ１２０を配置してもよい。Ｙ軸方向における車両１００の到達可能範囲が経過時間に応じて異なる点に注目することで、仮想経由点を効率的に配置できる。
【００６６】
また、仮想経由点配置部８６は、車両１００の位置に近いほど仮想経由点の個数が多く、車両１００の位置から遠いほど仮想経由点の個数が少ない２つ以上のサブグループ１２１−１２３を含む候補グループ１２０を配置してもよい（Ｎｇ１＞Ｎｇ２＞Ｎｇ３）。車両１００の位置から遠いほどＹ軸方向の到達可能範囲が拡大するので、その分だけ位置分解能が低くて済む。この特徴を利用することで、仮想経由点の個数を全体として減らすことができる。
【００６７】
また、仮想経由点配置部８６は、レーン１０４の中心線１０８に対応するＸ軸に対して線対称になるように、及び／又は、Ｙ軸に沿って等間隔になるように候補グループ１２０を配置してもよい。これにより、車両１００の走行目標位置である中心線１０８近傍に仮想経由点を効率的に配置できる。
【００６８】
ステップＳ３において、点列抽出部８８は、ステップＳ２で配置された候補グループ１２０の中から、Ｘ軸に沿って順次接続される「疎な」点列１３０を抽出する。
【００６９】
図６に示すように、点列抽出部８８は、３つのサブグループ１２１−１２３の中から仮想経由点を１つずつ選択することで、車両１００の位置を含む合計４点で構成される点列１３０を抽出する。点列１３０の組み合わせとして最大５８５通り（＝１３×９×５）を抽出可能であるが、点列抽出部８８は、車両１００の位置関係に応じて、組み合わせ総数よりも大幅に少ない１５通りに絞って抽出する。
【００７０】
サブグループ１２１では、車両１００とのＹ位置の差分値（偏差の絶対値）が小さい順に５つ（Ｎｐ１＝５）の仮想経由点が優先的に選択される。その結果、右側（Ｙ軸負方向）から１番目から５番目までの５点が抽出される。
【００７１】
サブグループ１２２では、サブグループ１２１に属する仮想経由点とのＹ位置の差分値（偏差の絶対値）が小さい順に３つ（Ｎｐ２＝３）の仮想経由点が優先的に選択される。例えば、右から４番目にある仮想経由点（サブグループ１２１）において、右側（Ｙ軸負方向）から２番目から４番目までの３点が抽出される。
【００７２】
サブグループ１２３では、サブグループ１２２に属する仮想経由点とのＹ位置の差分値（偏差の絶対値）が小さい順に１つ（Ｎｐ３＝１）の仮想経由点が優先的に選択される。例えば、右から２、３番目にある仮想経由点（サブグループ１２２）において、右側（Ｙ軸負方向）から２番目にある１点が抽出される。また、右から４番目にある仮想経由点（サブグループ１２２）において、右側（Ｙ軸負方向）から３番目にある１点が抽出される。
【００７３】
点列抽出部８８は、５８５通りの組み合わせのうち、１通り（車両１００）×５通り（サブグループ１２１）×３通り（サブグループ１２２）×１通り（サブグループ１２３）＝１５通りの点列１３０を決定する。点列抽出部８８は、上記した１５通りのうち、未だ抽出されていない点列１３０を１つ選択する。
【００７４】
このように、点列抽出部８８は、２つ以上のサブグループ１２１−１２３の中から、異なる個数の仮想経由点を抽出してもよい。Ｙ軸方向における車両１００の到達可能範囲が経過時間に応じて異なる点に注目することで、仮想経由点を効率的に抽出できる。
【００７５】
また、点列抽出部８８は、２つ以上のサブグループ１２１−１２３の中から、車両１００の位置に近いほど仮想経由点の個数が多く、車両１００の位置から遠いほど仮想経由点の個数が少ない個数の仮想候補点を抽出してもよい（Ｎｐ１＞Ｎｐ２＞Ｎｐ３）。サブグループ１２１−１２３に属する仮想経由点の位置分解能が低いほど、抽出すべき仮想経由点の個数が少なくて済む。この特徴を利用することで、経路候補として抽出すべき点列１３０の組み合わせ総数を減らすことができる。
【００７６】
ステップＳ４において、補間処理部９０は、ステップＳ３で抽出された「疎な」点列１３０に対して補間処理を施すことで、点列１３０を内包する「密な」点列１３２を得る。
【００７７】
図７に示す例では、相対的に疎な点列１３０は、塗り潰しのある丸印（●）で表記した４点からなる。この点列１３０に対して、スプライン曲線、ベジェ曲線、ラグランジェ曲線を含む任意の補間曲線により補間することで、写像空間１０２ｍ上での仮想的な曲線経路（破線で図示）が特定される。相対的に密な点列１３２は、点列１３０をなす４点と、塗り潰しのない丸印（○）で表記した６点を合計した１０点からなる。
【００７８】
ステップＳ５において、写像変換部９２は、ステップＳ１で作成された写像変換情報を用いて、ステップＳ４にて得られた「密な」点列１３２に対して写像変換することで経路点列１３４を得る。ここで、写像変換部９２は、写像変換として、図４に示す「逆変換」を行う点に留意する。
【００７９】
図８に示すように、レーン１０４上には、経路点列１３４の位置を示すプロットが表記されている。経由点１３６−１３９は、写像空間１０２ｍ上の点列１３０に対応し、曲線経路１４０（破線で図示）の位置を示している。ここで、「経由点」とは、実空間１０２ｒ上における車両１００の経由位置を示す点である。
【００８０】
ところで、写像変換情報が示す写像変換の特性によっては、変換前後にわたって曲線の連続性又は滑らかさをそのまま維持できない場合がある。例えば、本図の例では、曲率が相対的に大きい（曲率半径が相対的に小さい）経由点１３７の前後区間における曲線経路１４０の滑らかさが損なわれている。
【００８１】
ステップＳ６において、平滑化処理部９４は、ステップＳ５で写像変換された経路点列１３４に対して平滑化処理を行うことで、中期軌道Ｍｔの位置を修正する。具体的には、平滑化処理部９４は、曲線経路１４０に対して再標本化を行った上で、得られた点列（経路点列１３４と同一の又は異なる点列）に対して補間処理を施す、いわゆる「再補間処理」を行う。再補間処理の際に、ステップＳ４の場合と同一の又は異なる補間処理を行ってもよい。
【００８２】
図９に示すように、修正された曲線経路１４２は、経由点１３７の前後区間を含むすべての区間において滑らかな形状を有する。このように、写像変換された経路点列１３４に対して平滑化処理を行うことで、実空間１０２ｒ上での中期軌道Ｍｔ（走行軌道）の位置の連続性又は滑らかさを確保できる。
【００８３】
ステップＳ７において、経路候補生成部８０は、抽出されたすべての点列１３０の組み合わせに対して経路点列１３４を取得したか否かを判定する。未だ完了していない場合（ステップＳ７：ＮＯ）、ステップＳ３に戻って、すべての組み合わせに対して完了するまでステップＳ３−Ｓ７を順次繰り返す。一方、すべての点列１３０の組み合わせに対して完了した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、経路候補生成部８０は、経路候補の生成動作を終了すると共に、この経路候補を出力軌道生成部８２に供給する。
【００８４】
［車両制御装置１０による効果］
以上のように、車両制御装置１０は、［１］車両１００の中期軌道Ｍｔ（走行軌道）を逐次生成すると共に、中期軌道Ｍｔに基づいて車両１００を制御する装置であって、［２］車両１００が走行しようとする実空間１０２ｒ上にあるレーン１０４と、写像空間１０２ｍ上にある矩形状の仮想レーン１１４の間の写像関係を示す写像変換情報を作成する写像変換情報作成部８４と、［３］仮想レーン１１４の長さ方向に延びるＸ軸（第１軸）及び幅方向に延びるＹ軸（第２軸）で定義される写像空間１０２ｍ上に、仮想経由点の候補グループ１２０をＸ軸に沿って配置する仮想経由点配置部８６と、［４］作成された写像変換情報を用いて、配置された候補グループ１２０の少なくとも一部に対して写像変換することで、実空間１０２ｒ上での中期軌道Ｍｔの位置を示す経路点列１３４を得る写像変換部９２と、を備える。
【００８５】
このように、矩形状である仮想レーン１１４の長さ方向（Ｘ軸）及び幅方向（Ｙ軸）で定義される写像空間１０２ｍ上に、仮想経由点の候補グループ１２０をＸ軸に沿って配置するので、曲率変化がない仮想レーン１１４上に、比較的平易な配置規則に従って仮想経由点の位置又は間隔を決定可能となる。
【００８６】
そして、実空間１０２ｒ上のレーン１０４と、写像空間１０２ｍ上の仮想レーン１１４の間の写像関係を示す写像変換情報を用いて、候補グループ１２０の少なくとも一部に対して写像変換することで、実空間１０２ｒ上の経由点同士の相対的位置関係がそのまま維持される。これにより、車両１００が走行しようとするレーン１０４の形状にかかわらず、演算時間を短縮しつつも中期軌道Ｍｔの位置を精度よく表現できる。
【００８７】
また、この車両制御装置１０は、［５］候補グループ１２０の中からＸ軸に沿って順次接続される疎な点列１３０を抽出する点列抽出部８８と、［６］抽出された疎な点列１３０に対して補間処理を施すことで、点列１３０を内包する密な点列１３２を得る補間処理部９０を更に備えてもよく、この場合、［７］写像変換部９２は、補間処理により得られた密な点列１３２に対して写像変換することで経路点列１３４を得てもよい。
【００８８】
［補足］
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
【００８９】
例えば、この実施形態では、仮想経由点配置部８６は、図５に示す候補グループ１２０を配置しているが、候補経由点の個数・位置・間隔・配置、サブグループの個数、サブグループに属する候補経由点の個数については、任意に変更してもよい。
【００９０】
また、この実施形態では、写像変換部９２は、点列抽出部８８により抽出された仮想経由点（候補グループ１２０の一部）に対して写像変換しているが、この形態に限られない。例えば、点列抽出部８８を設けない構成にした上で、写像変換部９２は、仮想経由点配置部８６により配置されたすべての仮想経由点（候補グループ１２０の全部）に対して写像変換を行ってもよい。
【００９１】
また、この実施形態では、写像変換部９２は、補間処理部９０により補間された点列１３２（点列１３０を内包する点列）に対して写像変換しているが、この形態に限られない。例えば、補間処理部９０を設けない構成にした上で、仮想経由点配置部８６により配置された仮想経由点を順次接続した点列に対して直接的に写像変換を行ってもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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