(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
進入直線区間と、前記進入直線区間に引き続く円弧区間と、前記円弧区間に引き続く脱出直線区間と、を有する道路を車両が走行する走行軌道を作成する走行軌道作成装置であって、
前記進入直線区間の外縁よりも前記円弧区間の中心側に予め定められた距離だけ離れた進入直線部と、前記進入直線部に引き続き、第１群のクロソイド曲線が連結されてなる進入クロソイド部と、前記進入クロソイド部に引き続く円弧部と、前記円弧部に引き続き、第２群のクロソイド曲線が連結されてなる脱出クロソイド部と、前記脱出クロソイド部に引き続き、前記脱出直線区間の外縁よりも前記円弧区間の中心側に予め定められた距離だけ離れた脱出直線部と、を含む前記走行軌道を作成する走行軌道作成部を備え、
前記走行軌道作成部は、
前記円弧区間の内縁から前記円弧区間の反中心側に予め定められた距離だけ離れた通過目標点よりも更に前記円弧区間の反中心側に位置し且つ半径ができるだけ大きい前記円弧部を作成する円弧作成部と、
前記円弧部の半径を最終接円弧の半径とし、始点が前記進入直線部に接し、前記進入直線部の方向角を始点の方向角とする前記進入クロソイド部と、前記円弧部の半径を最終接円弧の半径とし、始点が前記脱出直線部に接し、前記脱出直線部の方向角を始点の方向角とする前記脱出クロソイド部と、を作成するクロソイド作成部と、
を含むことを特徴とする、走行軌道作成装置。
【請求項２】
前記クロソイド作成部は、
与えられた半径を最終接円弧の半径とし、始点が前記進入直線部に接し、前記進入直線部の方向角を始点の方向角とする前記進入クロソイド部と、前記与えられた半径を最終接円弧の半径とし、始点が前記脱出直線部に接し、前記脱出直線部の方向角を始点の方向角とする前記脱出クロソイド部と、を作成するものであり、
前記円弧作成部は、
前記通過目標点よりも前記円弧区間の反中心側に位置し且つ前記進入直線部及び前記脱出直線部に接する円弧を初期半径から段階的に半径を大きくしながら作成し、新たな円弧を作成する度に当該円弧の半径を前記クロソイド作成部に与えて、前記クロソイド作成部に前記進入クロソイド部及び前記脱出クロソイド部を作成させ、前記進入クロソイド部及び前記脱出クロソイド部に連結する当該円弧の場所を決定し、当該円弧の場所が前記通過目標点よりも前記円弧区間の中心側に転じたら、二分探索法を使用して、前記通過目標点よりも前記円弧区間の中心側に転じる手前の円弧を前記円弧部とする
ことを特徴とする、請求項１に記載の走行軌道作成装置。
【請求項３】
前記クロソイド作成部は、
前記第１群のクロソイド曲線及び前記第２群のクロソイド曲線の各々の始点及び終点での曲率を、双曲線正接関数又はシグモイド関数によって算出し、前記第１群のクロソイド曲線及び前記第２群のクロソイド曲線の各々の始点及び終点での曲率を用いて、前記第１群のクロソイド曲線及び前記第２群のクロソイド曲線の各々のクロソイドパラメータを算出し、前記第１群のクロソイド曲線の各々のクロソイドパラメータを用いて、前記第１群のクロソイド曲線の内の第１番目のクロソイド曲線の始点を前記進入直線部の終点とし、第１番目のクロソイド曲線の始点の方向角を前記進入直線部の方向角とし、第２番目以降のクロソイド曲線の始点を１つ前のクロソイド曲線の終点とし、第２番目以降のクロソイド曲線の始点の方向角を１つ前のクロソイド曲線の終点の方向角として、前記進入クロソイド部を作成し、前記第２群のクロソイド曲線の各々のクロソイドパラメータを用いて、前記第２群のクロソイド曲線の内の第１番目のクロソイド曲線の始点を、前記脱出直線部の始点とし、第１番目のクロソイド曲線の始点の方向角を、前記脱出直線部の方向角とし、第２番目以降のクロソイド曲線の始点を、１つ前のクロソイド曲線の終点とし、第２番目以降のクロソイド曲線の始点の方向角を、１つ前のクロソイド曲線の終点の方向角として、前記脱出クロソイド部を作成する、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の走行軌道作成装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の走行軌道作成装置と、
画像を表示する表示部と、
前記走行軌道を前記表示部に表示させる走行軌道表示部と、
を備えることを特徴とする運転支援装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか１項に記載の走行軌道作成装置と、
前記車両のステアリングコラムを回転させるアクチュエータと、
前記車両が前記走行軌道を走行するように、前記アクチュエータを動作させることで前記ステアリングコラムを回転させるアクチュエータ制御部と、
を備えることを特徴とする運転支援装置。
【請求項６】
前記走行軌道を記録媒体に書き込む記録媒体書込部を更に備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の走行軌道作成装置。
【請求項７】
進入直線区間と、前記進入直線区間に引き続く円弧区間と、前記円弧区間に引き続く脱出直線区間と、を有する道路を走行する車両に搭載された運転支援装置と、前記運転支援装置と通信する走行軌道作成装置と、を備える運転支援システムであって、
前記走行軌道作成装置は、
前記車両の現在地を前記運転支援装置から受信する現在地受信部と、
前記進入直線区間の外縁よりも前記円弧区間の中心側に予め定められた距離だけ離れた進入直線部と、前記進入直線部に引き続き、第１群のクロソイド曲線が連結されてなる進入クロソイド部と、前記進入クロソイド部に引き続く円弧部と、前記円弧部に引き続き、第２群のクロソイド曲線が連結されてなる脱出クロソイド部と、前記脱出クロソイド部に引き続き、前記脱出直線区間の外縁よりも前記円弧区間の中心側に予め定められた距離だけ離れた脱出直線部と、を含む走行軌道を作成する走行軌道作成部と、
前記走行軌道を前記運転支援装置に送信する走行軌道送信部と、
を備え、
前記走行軌道作成部は、
前記円弧区間の内縁から前記円弧区間の反中心側に予め定められた距離だけ離れた通過目標点よりも更に前記円弧区間の反中心側に位置し且つ半径ができるだけ大きい前記円弧部を作成する円弧作成部と、
前記円弧部の半径を最終接円弧の半径とし、始点が前記進入直線部に接し、前記進入直線部の方向角を始点の方向角とする前記進入クロソイド部と、前記円弧部の半径を最終接円弧の半径とし、始点が前記脱出直線部に接し、前記脱出直線部の方向角を始点の方向角とする前記脱出クロソイド部と、を作成するクロソイド作成部と、を含み、
前記運転支援装置は、
画像を表示する表示部と、
前記走行軌道を前記走行軌道作成装置から受信する走行軌道受信部と、
前記走行軌道を前記表示部に表示させる走行軌道表示部と、
を備えることを特徴とする運転支援システム。
【請求項８】
進入直線区間と、前記進入直線区間に引き続く円弧区間と、前記円弧区間に引き続く脱出直線区間と、を有する道路を走行する車両に搭載された運転支援装置と、前記運転支援装置と通信する走行軌道作成装置と、を備える運転支援システムであって、
前記走行軌道作成装置は、
前記車両の現在地を前記運転支援装置から受信する現在地受信部と、
前記進入直線区間の外縁よりも前記円弧区間の中心側に予め定められた距離だけ離れた進入直線部と、前記進入直線部に引き続き、第１群のクロソイド曲線が連結されてなる進入クロソイド部と、前記進入クロソイド部に引き続く円弧部と、前記円弧部に引き続き、第２群のクロソイド曲線が連結されてなる脱出クロソイド部と、前記脱出クロソイド部に引き続き、前記脱出直線区間の外縁よりも前記円弧区間の中心側に予め定められた距離だけ離れた脱出直線部と、を含む走行軌道を作成する走行軌道作成部と、
前記走行軌道を前記運転支援装置に送信する走行軌道送信部と、
を備え、
前記走行軌道作成部は、
前記円弧区間の内縁から前記円弧区間の反中心側に予め定められた距離だけ離れた通過目標点よりも更に前記円弧区間の反中心側に位置し且つ半径ができるだけ大きい前記円弧部を作成する円弧作成部と、
前記円弧部の半径を最終接円弧の半径とし、始点が前記進入直線部に接し、前記進入直線部の方向角を始点の方向角とする前記進入クロソイド部と、前記円弧部の半径を最終接円弧の半径とし、始点が前記脱出直線部に接し、前記脱出直線部の方向角を始点の方向角とする前記脱出クロソイド部と、を作成するクロソイド作成部と、を含み、
前記運転支援装置は、
前記車両のステアリングコラムを回転させるアクチュエータと、
前記車両が前記走行軌道を走行するように、前記アクチュエータを動作させることで前記ステアリングコラムを回転させるアクチュエータ制御部と、
を備えることを特徴とする運転支援システム。
【請求項９】
進入直線区間と、前記進入直線区間に引き続く円弧区間と、前記円弧区間に引き続く脱出直線区間と、を有する道路を車両が走行する走行軌道を作成する走行軌道作成方法であって、
前記進入直線区間の外縁よりも前記円弧区間の中心側に予め定められた距離だけ離れた進入直線部と、前記進入直線部に引き続き、第１群のクロソイド曲線が連結されてなる進入クロソイド部と、前記進入クロソイド部に引き続く円弧部と、前記円弧部に引き続き、第２群のクロソイド曲線が連結されてなる脱出クロソイド部と、前記脱出クロソイド部に引き続き、前記脱出直線区間の外縁よりも前記円弧区間の中心側に予め定められた距離だけ離れた脱出直線部と、を含む前記走行軌道を作成する走行軌道作成ステップを備え、
前記走行軌道作成ステップは、
前記円弧区間の内縁から前記円弧区間の反中心側に予め定められた距離だけ離れた通過目標点よりも更に前記円弧区間の反中心側に位置し且つ半径ができるだけ大きい前記円弧部を作成する円弧作成ステップと、
前記円弧部の半径を最終接円弧の半径とし、始点が前記進入直線部に接し、前記進入直線部の方向角を始点の方向角とする前記進入クロソイド部と、前記円弧部の半径を最終接円弧の半径とし、始点が前記脱出直線部に接し、前記脱出直線部の方向角を始点の方向角とする前記脱出クロソイド部と、を作成するクロソイド作成ステップと、
を含むことを特徴とする、走行軌道作成方法。
【請求項１０】
進入直線区間と、前記進入直線区間に引き続く円弧区間と、前記円弧区間に引き続く脱出直線区間と、を有する道路を車両が走行する走行軌道を作成するためにコンピュータに実行させる走行軌道作成プログラムであって、
前記進入直線区間の外縁よりも前記円弧区間の中心側に予め定められた距離だけ離れた進入直線部と、前記進入直線部に引き続き、第１群のクロソイド曲線が連結されてなる進入クロソイド部と、前記進入クロソイド部に引き続く円弧部と、前記円弧部に引き続き、第２群のクロソイド曲線が連結されてなる脱出クロソイド部と、前記脱出クロソイド部に引き続き、前記脱出直線区間の外縁よりも前記円弧区間の中心側に予め定められた距離だけ離れた脱出直線部と、を含む前記走行軌道を作成する走行軌道作成ステップを実行させるためのものであり、
前記走行軌道作成ステップは、
前記円弧区間の内縁から前記円弧区間の反中心側に予め定められた距離だけ離れた通過目標点よりも更に前記円弧区間の反中心側に位置し且つ半径ができるだけ大きい前記円弧部を作成する円弧作成ステップと、
前記円弧部の半径を最終接円弧の半径とし、始点が前記進入直線部に接し、前記進入直線部の方向角を始点の方向角とする前記進入クロソイド部と、前記円弧部の半径を最終接円弧の半径とし、始点が前記脱出直線部に接し、前記脱出直線部の方向角を始点の方向角とする前記脱出クロソイド部と、を作成するクロソイド作成ステップと、
を含むことを特徴とする、走行軌道作成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、車両が道路を走行する走行軌道を作成する走行軌道作成装置、方法及びプログラム、並びに、運転支援装置及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】  高速道路や主要幹線道路などのカーブは、カーブに進入する進入直線部と、進入直線部に引き続く進入クロソイド部と、進入クロソイド部に引き続く円弧部と、円弧部に引き続く脱出クロソイド部と、脱出クロソイド部に引き続く脱出直線部と、を有する。道路がこのように構成されていれば、車両は、カーブを高速で滑らかに走行することができるので、車両の横滑りを抑制できるとともに、乗員の不快感を抑制することができる。【０００３】  しかしながら、市街地の交差点などは、進入直線部と、進入直線部に引き続く円弧部と、円弧部に引き続く脱出直線部と、だけを有し、進入クロソイド部及び脱出クロソイド部を有しない場合がある。【０００４】  図２６は、交差点の一例を示す平面図である。この交差点４００は、四叉路である。車両４１０が、図中左側から矢印４０１に沿って交差点４００に進入し、図中上側へ矢印４０２に沿って交差点４００から脱出する場合、車両４１０は、進入直線部４０３と、進入直線部４０３に引き続く円弧部４０４と、円弧部４０４に引き続く脱出直線部４０５と、を通過する。【０００５】  関連する技術として、下記の特許文献１には、道路パラメータと、車両の位置情報と、に基づいて、線分、円弧、クロソイド曲線等を用いた仮想的デジタル走行軌道を生成する運転支援システムが開示されている。【０００６】  また、下記の特許文献２には、移動体の現在位置の座標を所定時間毎に検出し、検出される座標群に基づき、直線部と、直線部に引き続く非直線部と、非直線部に引き続く直線部と、で構成されている道路の地図を作成する道路地図作成装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４１２５５６９号公報
【特許文献２】特許第５７４９３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  道路が進入直線部と、進入直線部に引き続く円弧部と、円弧部に引き続く脱出直線部と、だけで構成されている場合に、車両が道なりに走行すると、車両は進入直線部と円弧部との接続点及び円弧部と脱出直線部との接続点で滑らかに走行することができないので、車両の横滑りの可能性が大きくなるとともに、乗員の不快感が大きくなる。【０００９】  特に、運転者のステアリング操作をアシストし又は運転者に代わってステアリング操作を行う運転支援装置を搭載した車両は、道なりに走行するようにステアリング操作をアシストし又はステアリング操作を行うので、車両の横滑りの可能性が大きくなるとともに、乗員の不快感が大きくなる。【００１０】  進入直線部と、進入直線部に引き続く円弧部と、円弧部に引き続く脱出直線部と、だけで構成されている交差点は、信号を有するものが約２０万箇所、信号を有しないものが約８０万箇所ある。従って、車両の横滑りを抑制するとともに、乗員の不快感を抑制する必要性が高い。【００１１】  本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車両が滑らかに走行することができる走行軌道を作成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一局面に従った走行軌道作成装置は、進入直線区間と、前記進入直線区間に引き続く円弧区間と、前記円弧区間に引き続く脱出直線区間と、を有する道路を車両が走行する走行軌道を作成する走行軌道作成装置であって、前記進入直線区間の外縁よりも前記円弧区間の中心側に予め定められた距離だけ離れた進入直線部と、前記進入直線部に引き続き、第１群のクロソイド曲線が連結されてなる進入クロソイド部と、前記進入クロソイド部に引き続く円弧部と、前記円弧部に引き続き、第２群のクロソイド曲線が連結されてなる脱出クロソイド部と、前記脱出クロソイド部に引き続き、前記脱出直線区間の外縁よりも前記円弧区間の中心側に予め定められた距離だけ離れた脱出直線部と、を含む前記走行軌道を作成する走行軌道作成部を備え、前記走行軌道作成部は、前記円弧区間の内縁から前記円弧区間の反中心側に予め定められた距離だけ離れた通過目標点よりも更に前記円弧区間の反中心側に位置し且つ半径ができるだけ大きい前記円弧部を作成する円弧作成部と、前記円弧部の半径を最終接円弧の半径とし、始点が前記進入直線部に接し、前記進入直線部の方向角を始点の方向角とする前記進入クロソイド部と、前記円弧部の半径を最終接円弧の半径とし、始点が前記脱出直線部に接し、前記脱出直線部の方向角を始点の方向角とする前記脱出クロソイド部と、を作成するクロソイド作成部と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】  本発明によれば、車両が滑らかに走行することができる走行軌道を作成できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、第１の実施形態にかかる運転支援装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態の緩和区間長データを示す図である。
【図３】図３は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の機能ブロックを示す図である。
【図４】図４は、比較例の走行軌道を説明する図である。
【図５】図５は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。
【図６】図６は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。
【図７】図７は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。
【図８】図８は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。
【図９】図９は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。
【図１１】図１１は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。
【図１２】図１２は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。
【図１３】図１３は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。
【図１４】図１４は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。
【図１５】図１５は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。
【図１６】図１６は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。
【図１７】図１７は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。
【図１８】図１８は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。
【図１９】図１９は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。
【図２０】図２０は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置で作成された走行軌道の一例を示す図である。
【図２１】図２１は、第２の実施形態にかかる運転支援システムの構成を示す図である。
【図２２】図２２は、第２の実施形態にかかる運転支援装置の機能ブロックを示す図である。
【図２３】図２３は、第２の実施形態にかかる走行軌道作成装置の機能ブロックを示す図である。
【図２４】図２４は、第２の実施形態にかかる運転支援システムの動作を示すシーケンス図である。
【図２５】図２５は、第３の実施形態にかかる運転支援システムの構成を示す図である。
【図２６】図２６は、交差点の一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】  以下に、本発明の実施の形態にかかる走行軌道作成装置、方法及びプログラム、並びに、運転支援装置及びシステムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】（第１の実施形態）  図１は、第１の実施形態にかかる運転支援装置の構成を示す図である。この運転支援装置１は、車両５０に搭載されている。
【００１７】  運転支援装置１は、走行軌道作成装置２と、表示部２４と、アクチュエータ２５と、を備える。
【００１８】  走行軌道作成装置２は、進入直線区間と、進入直線区間に引き続く円弧区間と、円弧区間に引き続く脱出直線区間と、だけを有し、進入クロソイド区間及び脱出クロソイド区間を有しないカーブ又は交差点を車両５０が走行するための走行軌道を作成する。走行軌道は、進入直線部と、進入直線部に引き続く進入クロソイド部と、進入クロソイド部に引き続く円弧部と、円弧部に引き続く脱出クロソイド部と、脱出クロソイド部に引き続く脱出直線部と、を含む。
【００１９】  本実施形態では、進入クロソイド部及び脱出クロソイド部の各々は、単一のクロソイド曲線ではなく、複数のクロソイド曲線を連結した曲線である。複数のクロソイド曲線の各々は、卵形クロソイド曲線であっても良い。本実施形態では、複数のクロソイド曲線を連結した曲線を、「多連クロソイド曲線」と称することがある。
【００２０】  走行軌道作成装置２は、位置検出部２１と、記憶部２２と、制御部２３と、を備える。
【００２１】  位置検出部２１は、ＧＰＳ受信機２１ａと、ジャイロスコープ２１ｂと、距離センサ２１ｃと、地磁気センサ２１ｄと、を備える。
【００２２】  ＧＰＳ受信機２１ａは、ＧＰＳ（Global  Positioning  System）用の人工衛星からの電波を受信し、車両５０の位置、方位（進行方向）、速度、加速度等を検出して制御部２３に出力する。
【００２３】  ジャイロスコープ２１ｂは、車両５０の角速度（方位変化量）を検出するためのセンサであり、車両５０に加わる回転運動の角速度に応じた検出信号を制御部２３に出力する。
【００２４】  距離センサ２１ｃは、車両５０の前後方向の加速度等に基づいて、車両５０が走行した距離を検出して制御部２３に出力する。
【００２５】  地磁気センサ２１ｄは、半導体を用いた方位センサであり、地球に生じている南北の地磁気に基づいて、方位（進行方向）を検出して制御部２３に出力する。
【００２６】  記憶部２２は、地図データ２２ａと、自動運転設定フラグ２２ｂと、緩和区間長データ２２ｃと、を記憶する。記憶部２２は、ＳＳＤ（Solid  State  Drive）又はＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）が例示される。
【００２７】  地図データ２２ａは、進入直線区間と、進入直線区間に引き続く円弧区間と、円弧区間に引き続く脱出直線区間と、だけを有し、進入クロソイド区間及び脱出クロソイド区間を有しないカーブ又は交差点の地図データを含む。
【００２８】  自動運転設定フラグ２２ｂは、運転支援装置１で車両５０の自動運転を行う場合には「１」が予め設定され、運転支援装置１で車両５０の自動運転を行わない場合には「０」が予め設定される。
【００２９】  緩和区間長データ２２ｃは、道路の設計速度と、緩和区間長と、を対応付けたデータである。
【００３０】  図２は、第１の実施形態の緩和区間長データを示す図である。本実施形態では、緩和区間長データ２２ｃは、道路構造令（昭和４５年１０月２９日政令第３２０号）第１８条第３項の規定に従っている。
【００３１】  図２を参照すると、緩和区間長データ２２ｃは、道路の設計速度１２０ｋｍ／ｈと、緩和区間長１００ｍと、を対応付けており、道路の設計速度１００ｋｍ／ｈと、緩和区間長８５ｍと、を対応付けており、道路の設計速度８０ｋｍ／ｈと、緩和区間長７０ｍと、を対応付けており、道路の設計速度６０ｋｍ／ｈと、緩和区間長５０ｍと、を対応付けており、道路の設計速度５０ｋｍ／ｈと、緩和区間長４０ｍと、を対応付けており、道路の設計速度４０ｋｍ／ｈと、緩和区間長３５ｍと、を対応付けており、道路の設計速度３０ｋｍ／ｈと、緩和区間長２５ｍと、を対応付けており、道路の設計速度２０ｋｍ／ｈと、緩和区間長２０ｍと、を対応付けている。
【００３２】  なお、図２の数値は例示であって、これに限定されない。例えば、緩和区間長は、道路構造令第１８条第３項の規定よりも長くても良い。
【００３３】  走行軌道作成装置２は、進入クロソイド部及び脱出クロソイド部の各々の弧長（道のり）を、道路の設計速度に対応付けられた緩和区間長の長さにする。
【００３４】  再び図１を参照すると、制御部２３は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）２３ａと、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）２３ｂと、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）２３ｃと、を備える。ＣＰＵ２３ａ、ＲＯＭ２３ｂ及びＲＡＭ２３ｃは、バスＢを介して接続されている。
【００３５】  ＣＰＵ２３ａは、ＲＡＭ２３ｃを作業領域として使用しながら、ＲＯＭ２３ｂに記憶されているプログラムを実行する。なお、プログラムは、記憶部２２に記憶されていても良い。
【００３６】  表示部２４は、制御部２３から出力されるデータに基づいて、地図及び車両５０が走行する走行軌道の画像を表示する。表示部２４は、液晶表示装置又は有機ＥＬ（Electro  Luminescence）表示装置が例示される。
【００３７】  アクチュエータ２５は、車両５０のステアリングコラム５１に接続されており、運転支援装置１が自動運転を行う場合には、制御部２３から出力される制御信号に基づいて、ステアリングコラム５１を回転させる。これにより、車両５０の方位（進行方向）が変化する。アクチュエータ２５は、モータ又は油圧ポンプが例示される。
【００３８】  図３は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の機能ブロックを示す図である。ＣＰＵ２３ａは、ＲＯＭ２３ｂに記憶されたプログラムを実行する。これにより、地図データ読出部４１、走行軌道作成部４２、走行軌道表示部４３及びアクチュエータ制御部４４が実現される。走行軌道作成部４２は、円弧作成部４２ａと、クロソイド作成部４２ｂと、を含む。
【００３９】  地図データ読出部４１は、記憶部２２から地図データ２２ａを読み出す。
【００４０】  走行軌道作成部４２は、走行軌道を作成する。円弧作成部４２ａは、走行軌道の円弧部を作成する。クロソイド作成部４２ｂは、走行軌道の進入クロソイド部及び脱出クロソイド部を作成する。
【００４１】  走行軌道表示部４３は、走行軌道を表示部２４に表示させる。
【００４２】  アクチュエータ制御部４４は、車両５０が走行軌道を走行するように、アクチュエータ２５を動作させることでステアリングコラム５１を回転させる。
【００４３】［比較例］  図４は、比較例の走行軌道を説明する図である。図４において、横軸方向をＸ軸方向とし、縦軸方向をＹ軸方向とする。道路１００は、進入直線区間１０１と、進入直線区間１０１に引き続く円弧区間１０２と、円弧区間１０２に引き続く脱出直線区間１０３と、を有する。なお、図４では、一方の車線だけを図示し、対向車線の図示を省略している。
【００４４】  基準走行軌道１０４は、車両５０が道路１００を道なりに走行する場合の軌道であり、道路１００の中心線が例示される。
【００４５】  基準走行軌道１０４は、進入直線区間１０１内では進入直線部１０４ａを有し、円弧区間１０２内では進入直線部１０４ａに引き続く円弧部１０４ｂを有し、脱出直線区間１０３内では円弧部１０４ｂに引き続く脱出直線部１０４ｃを有する。円弧部１０４ｂは、地点１０５を中心とする半径Ｒ０の円弧である。
【００４６】  進入直線部１０４ａと円弧部１０４ｂとは、進入直線区間１０１と円弧区間１０２との境界に位置する地点１０４ｄで接続する。円弧部１０４ｂと脱出直線部１０４ｃとは、円弧区間１０２と脱出直線区間１０３との境界に位置する地点１０４ｅで接続する。
【００４７】  進入直線部１０４ａでの曲率は、０である。円弧部１０４ｂでの曲率は、１／Ｒ０である。脱出直線部１０４ｃでの曲率は、０である。
【００４８】  波形１０６は、基準走行軌道１０４の曲率を表す波形である。波形１０６の横軸方向Ｌは、基準走行軌道１０４の道のりである。理解の容易のため、横軸方向Ｌは、適宜縮めている。
【００４９】  波形１０６は、進入直線部１０４ａに対応し、曲率が０である第１部分１０６ａと、円弧部１０４ｂに対応し、曲率が１／Ｒ０である第２部分１０６ｂと、脱出直線部１０４ｃに対応し、曲率が０である第３部分１０６ｃと、を有する。
【００５０】  第１部分１０６ａと第２部分１０６ｂとの間は、第１エッジ部１０６ｄとなり、第２部分１０６ｂと第３部分１０６ｃとの間は、第２エッジ部１０６ｅとなる。
【００５１】  基準走行軌道１０４の曲率の２階微分を表す波形１０７は、地点１０４ｄでスパイク部１０７ａを有し、地点１０４ｅでスパイク部１０７ｂを有する。
【００５２】  基準走行軌道１０４の曲率は、車両５０の横方向の加速度に正比例する。横方向とは、車両５０の進行方向に直交する方向を言う。基準走行軌道１０４の曲率の１階微分は、車両５０の横方向の加加速度（躍度、ジャーク（jerk））に正比例する。基準走行軌道１０４の曲率の２階微分は、車両５０の横方向の加加速度の変化率に正比例する。
【００５３】  もし、車両５０が基準走行軌道１０４を走行する場合には、車両５０のステアリングは、地点１０４ｄ及び地点１０４ｅで急操作される。
【００５４】  基準走行軌道１０４の曲率を表す波形１０６は、基準走行軌道１０４を走行する車両５０の横方向の加速度を表す波形でもある。従って、第１エッジ部１０６ｄ及び第２エッジ部１０６ｅでは、車両５０の横方向の加速度が急激に変化し、車両５０の横滑りの可能性が大きくなるとともに、乗員の不快感が大きくなる。
【００５５】［実施形態の原理］  図５は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。図５は、第１の実施形態に係る走行軌道作成装置によって作成される走行軌道の一例を示す平面図である。図５に示す走行軌道１０８は、走行軌道作成装置２によって作成される軌道である。
【００５６】  走行軌道１０８は、進入直線部１０８ａと、進入直線部１０８ａに引き続く進入クロソイド部１０８ｂと、進入クロソイド部１０８ｂに引き続く円弧部１０８ｃと、円弧部１０８ｃに引き続く脱出クロソイド部１０８ｄと、脱出クロソイド部１０８ｄに引き続く脱出直線部１０８ｅと、を含む。
【００５７】  進入直線部１０８ａは、進入直線区間１０１の外縁から予め定められた距離だけ離れ、進入直線区間１０１と平行な直線である。「外縁」とはカーブの中心側とは反対側（すなわちカーブの反中心側）の縁のことを言い、以下において同様である。予め定められた距離は、安全を保つための左余裕と車両５０の左半自車幅との和が例示されるが、これに限定されない。
【００５８】  進入クロソイド部１０８ｂは、ＡＡ＊とＡＡ＊との和の計２・ＡＡ＊の弧長（道のり）を有する。進入クロソイド部１０８ｂの道のり２・ＡＡ＊は、緩和区間長データ２２ｃ内で道路１００の設計速度に対応付けられた緩和区間長である。
【００５９】  円弧部１０８ｃは、半径Ｒ０と同じか又は半径Ｒ０よりも大きい半径ｇｅｔＲの円弧である。円弧部１０８ｃの中心の地点１０９は、地点１０５よりも道路１００から遠い場所である。
【００６０】  脱出クロソイド部１０８ｄは、ＡＡ＊とＡＡ＊との和の計２・ＡＡ＊の弧長（道のり）を有する。脱出クロソイド部１０８ｄの道のり２・ＡＡ＊は、緩和区間長データ２２ｃ内で道路１００の設計速度に対応付けられた緩和区間長である。
【００６１】  脱出直線部１０８ｅは、脱出直線区間１０３の外縁から予め定められた距離だけ離れ、脱出直線区間１０３と平行な直線である。予め定められた距離は、安全を保つための左余裕と車両５０の左半自車幅との和が例示されるが、これに限定されない。
【００６２】  波形１１０は、走行軌道１０８の曲率を表す波形である。波形１０８の横軸方向Ｌは、走行軌道１０８の道のりである。図面の簡素化及び理解の容易のため、横軸方向Ｌは、適宜縮めている。
【００６３】  波形１１０は、進入直線部１０８ａに対応し、曲率が０である第１部分１１０ａと、進入クロソイド部１０８ｂに対応し、曲率が双曲線正接関数（ハイパボリックタンジェント、ｔａｎｈ）曲線である第２部分１１０ｌと、を有する。
【００６４】  更に、波形１１０は、円弧部１０８ｃに対応し、曲率が１／ｇｅｔＲである第３部分１１０ｂと、脱出クロソイド部１０８ｄに対応し、曲率が双曲線正接関数曲線である第４部分１１０ｏと、脱出直線部１０８ｅに対応し、曲率が０である第５部分１１０ｃと、を有する。
【００６５】  第２部分１１０ｌは、進行方向手前側の点１１０ｐでの接線が第１部分１１０ａと一致し、進行方向先側の点１１０ｓでの接線が第３部分１１０ｂと一致する。また、第２部分１１０ｌの中心の点１１０ｘは、第１エッジ部１０６ｄに重なる。
【００６６】  第４部分１１０ｏは、進行方向手前側の点１１０ｔでの接線が第３部分１１０ｂと一致し、進行方向先側の点１１０ｗでの接線が第５部分１１０ｃと一致する。また、第４部分１１０ｏの中心の点１１０ｙは、第２エッジ部１０６ｅに重なる。
【００６７】  図６は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。図６は、第１の実施形態に係る走行軌道作成装置によって作成される走行軌道の曲率の波形の一部拡大図である。図６は、図５の第２部分１１０ｌ及び第４部分１１０ｏの近傍の拡大図である。
【００６８】  図６を参照すると、Ｌ軸と第１エッジ部１０６ｄと波形１１０とで定まる領域Ａの面積は、１／ｇｅｔＲの直線と第１エッジ部１０６ｄと波形１１０とで定まる領域Ｂの面積と同じになる。１／ｇｅｔＲの直線と第２エッジ部１０６ｅと波形１１０とで定まる領域Ｃの面積は、Ｌ軸と第２エッジ部１０６ｅと波形１１０とで定まる領域Ｄの面積と同じになる。
【００６９】  波形１３０は、波形１１０の２階微分の波形である。走行軌道１０８の曲率は、車両５０の横方向の加速度に正比例する。走行軌道１０８の曲率の１階微分は、車両５０の横方向の加加速度（躍度、ジャーク（jerk））に正比例する。走行軌道１０８の曲率の２階微分は、車両５０の横方向の加加速度の変化率に正比例する。
【００７０】  双曲線正接関数は、次の式（１）で表される。    ｙ＝ｔａｎｈ（ｘ）  ・・・（１）
【００７１】  式（１）の１階微分は、次の式（２）で表される。    ｙ’＝ｓｅｃｈ２（ｘ）  ・・・（２）
【００７２】  式（１）の２階微分は、次の式（３）で表される。    ｙ’’＝−２ｓｅｃｈ２（ｘ）・ｔａｎｈ（ｘ）  ・・・（３）
【００７３】  図６に示すように、波形１１０の原点Ｏから点１１０ｐまでの第１部分１１０ａは、０である。従って、波形１３０の、第１部分１１０ａに対応する第１部分１３０ａは、０となる。
【００７４】  波形１１０の点１１０ｐから点１１０ｓまでの第２部分１１０ｌは、双曲線正接関数曲線である。双曲線正接関数の２階微分は、上記の式（３）の通りである。従って、波形１３０の、第２部分１１０ｌに対応する第２部分１３０ｂは、式（３）で表される曲線となる。
【００７５】  波形１１０の点１１０ｓから点１１０ｔまでの第３部分１１０ｂは、正の定数である。従って、波形１３０の、第３部分１１０ｂに対応する第３部分１３０ｅは、０となる。
【００７６】  波形１１０の点１１０ｔから点１１０ｗまでの第４部分１１０ｏは、双曲線正接関数曲線である。双曲線正接関数の２階微分は、上記の式（３）の通りである。従って、波形１３０の、第４部分１１０ｏに対応する第４部分１３０ｆは、式（３）で表される曲線となる。
【００７７】  波形１１０の点１１０ｗ以降の第５部分１１０ｃは、０である。従って、波形１３０の、第５部分１１０ｃに対応する第５部分１３０ｈは、０となる。
【００７８】  図４の比較例を参照すると、基準走行軌道１０４の曲率の２階微分の波形１０７は、スパイク部１０７ａ及び１０７ｂを有する。スパイク部１０７ａ及び１０７ｂでは、車両５０の横方向の加加速度が急激に変化するので、車両５０が横滑りする可能性があり、乗員が不快感を感じる可能性がある。
【００７９】  一方、図６を参照すると、本実施形態の走行軌道作成装置２によって作成された走行軌道１０８では、波形１３０は、全区間において、滑らかに変化している。より詳細には、波形１３０は、第２部分１３０ｂの開始部、第２部分１３０ｂの中央部、第２部分１３０ｂの終了部、第４部分１３０ｆの開始部、第４部分１３０ｆの中央部、及び、第４部分１３０ｆの終了部において、滑らかに変化している。
【００８０】  従って、走行軌道作成装置２は、車両５０の横方向の加加速度の変化率が滑らかに変化する走行軌道を作成することができる。つまり、走行軌道作成装置２は、車両５０が滑らかに走行できる走行軌道を作成することができる。これにより、走行軌道作成装置２は、車両５０の横滑りの発生を抑制できるとともに、乗員の不快感を抑制することができる。
【００８１】  なお、本実施形態では、第２部分１１０ｌ及び第４部分１１０ｏを双曲線正接関数曲線としたが、これに限定されない。第２部分１１０ｌ及び第４部分１１０ｏの他の例は、シグモイド関数（sigmoid  function）曲線が例示される。
【００８２】  シグモイド関数は、次の式（４）で表される。    ｙ＝（ｔａｎｈ（ｘ／２）＋１）／２  ・・・（４）
【００８３】  従って、走行軌道作成装置２は、第２部分１１０ｌ及び第４部分１１０ｏをシグモイド関数曲線としても、双曲線正接関数曲線とした場合と同様に、車両５０の横方向の加加速度の変化率が滑らかに変化する走行軌道を作成することができる。つまり、走行軌道作成装置２は、車両５０が滑らかに走行できる走行軌道を作成することができる。これにより、走行軌道作成装置２は、車両５０の横滑りの発生を抑制できるとともに、乗員の不快感を抑制することができる。
【００８４】［多連クロソイド曲線の作成原理］  クロソイド作成部４２ｂの、多連クロソイド曲線の作成原理について説明する。ここでは、進入クロソイド部の作成原理について説明する。脱出クロソイド部は、進入クロソイド部と同様に作成できるので、説明を省略する。
【００８５】  ｔａｎｈ（ｘ）は、次の式（５）で表される。0006565054.tif 000002
【００８６】  図７は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。図７は、ｙ＝ｔａｎｈ（ｘ）のグラフである。
【００８７】  ｙ＝ｔａｎｈ（ｘ）は、原点（０，０）を通り、ｙ＝−１．０及びｙ＝１．０を漸近線とし、ｙの値が変化する部分がｘ範囲[−２，２]にほぼ収まる関数である。
【００８８】  ここで、円弧部１０８ｃの半径Ｒ＝１００ｍとする。つまり円弧部１０８ｃの曲率を１／Ｒ＝１／１００とする。また、進入直線区間１０１の長さをＬ１＝１００ｍとし、円弧区間１０２の弧長（道のり）をＬ２＝５０ｍとする。また、道路１００の設計速度を５０ｋｍ／ｈとする。つまり、緩和区間長を４０ｍとする（図２参照）。従って、ＡＡ＊＝２０ｍとする。
【００８９】  そして、双曲線正接関数曲線の中心のＹ座標がＤＤ＝１／（２・Ｒ）となり、Ｙの値が変化する部分がＹ範囲［０，２ＤＤ］且つＸ範囲［−ＡＡ＊，ＡＡ＊］となるように、双曲線正接関数を次の式（６）の形で使用する。0006565054.tif 000003
【００９０】  図８は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。図８は、式（６）のグラフである。
【００９１】  式（６）において、Ｘ＝−ＡＡ＊の場合には式（６）右辺の括弧内が−２になり、式（６）の値は漸近線Ｙ＝０に近づく。なお、実際には、Ｘ＝−ＡＡ＊の場合には、式（６）の値と漸近線Ｙ＝０との間には僅かな隙間があるが、本実施形態では、Ｘ＝−ＡＡ＊の場所での曲率を０とする。
【００９２】  式（６）において、Ｘ＝ＡＡ＊の場合には式（６）右辺の括弧内が２になり、式（６）の値は漸近線Ｙ＝２ＤＤに近づく。なお、実際には、Ｘ＝ＡＡ＊の場合には、式（６）の値と漸近線Ｙ＝２ＤＤとの間には僅かな隙間があるが、本実施形態では、Ｘ＝ＡＡ＊の場所での曲率を２ＤＤとする。
【００９３】  クロソイド作成部４２ｂは、図８のグラフのＸ範囲［−ＡＡ＊，ＡＡ＊］を、予め定められた分割数ｎｕｍで等分する。つまり、クロソイド作成部４２ｂは、双曲線正接関数曲線のＸ範囲［−ＡＡ＊，ＡＡ＊］で曲率が表される、ｎｕｍ個のクロソイド曲線（卵形クロソイド曲線）を連結した多連クロソイド曲線を作成する。本実施形態では、ｎｕｍ＝３０とするが、これは例示であってこれに限定されない。
【００９４】  ｎｕｍ個のクロソイド曲線の各々の弧長（道のり）ｌｅｎは、次の式（７）で表される。    ｌｅｎ＝（ＡＡ＊−（−ＡＡ＊））／ｎｕｍ          ＝２ＡＡ＊／３０                ・・・（７）
【００９５】  図８のグラフのＸ範囲［−ＡＡ＊，ＡＡ＊］をｎｕｍ個に等分した、分割場所の各々の曲率をＫｉ（ｉ＝０，・・・，ｎｕｍ）とする。Ｋ０は、第１番目のクロソイド曲線の始点の曲率である。Ｋ１は、第１番目のクロソイド曲線の終点且つ第２番目のクロソイド曲線の始点の曲率である。Ｋ３０は、第３０番目のクロソイド曲線の終点の曲率である。
【００９６】  ３０個のクロソイド曲線の始点及び終点の各々での曲率半径Ｒｉは、次の式（８）で表される。    Ｒｉ＝１／Ｋｉ  ・・・（８）
【００９７】  第１番目のクロソイド曲線の始点の曲率半径は、Ｒ０＝∞である。第３０番目のクロソイド曲線の終点の曲率半径は、Ｒ３０＝Ｒ＝１００である。
【００９８】  クロソイド曲線や卵形クロソイド曲線は、始点、始点方向（方向ｉｃ＝１又は−１）、クロソイドパラメータＡ、及び、曲率半径（卵形クロソイド曲線の場合は始点の曲率半径及び終点の曲率半径）を与えれば、一意に描くことができる。本実施形態では、３０個のクロソイド曲線の各々の弧長（道のり）ｌｅｎが同じであるので、３０個のクロソイド曲線の各々は、クロソイドパラメータＡを定めれば、一意に描くことができる。
【００９９】  第１番目のクロソイドパラメータＡ１は、Ａ２＝ＲＬの公式より、次の式（９）で表される。0006565054.tif 000004
【０１００】  第ｉ番目（ｉ＝２，・・・，ｎｕｍ）のクロソイドパラメータＡｉは、式（１０）の公式より、式（１１）で表される。0006565054.tif 000005
0006565054.tif 000006
【０１０１】  従って、クロソイド作成部４２ｂは、円弧の半径を表す引数Ｒが円弧作成部４２ａから与えられれば、第１番目のクロソイド曲線の始点を、進入直線部の終点とし、第１番目のクロソイド曲線の始点の方向角を、進入直線部の方向角とし、第ｉ番目（ｉ＝２，・・・，ｎｕｍ）のクロソイド曲線の始点を、第（ｉ−１）番目のクロソイド曲線の終点とし、第ｉ番目のクロソイド曲線の始点の方向角を、第（ｉ−１）番目のクロソイド曲線の終点の方向角として、既知の軌道計算式（例えば、特許文献１に記載の軌道計算式）を使用することで、３０個のクロソイド曲線を連結した多連クロソイド曲線を作成できる。
【０１０２】  図９は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。図９は、第１の実施形態に係る走行軌道作成装置によって作成される走行軌道の一例を示す図である。
【０１０３】  図１０は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。図１０は、図９の領域２０４の拡大図である。
【０１０４】  走行軌道２００は、直線部２０１と、直線部２０１に引き続く多連クロソイド部２０２と、多連クロソイド部２０２に引き続く、半径Ｒ＝１００ｍの円弧部２０３と、を含む。円弧部２０３の始点は、多連クロソイド部２０２の終点である。円弧部２０３の始点の接線の方向角は、多連クロソイド部２０２の終点の方向角と同じである。円弧部２０３の曲率は、多連クロソイド部２０２の終点の曲率と同じである。
【０１０５】  直線部２０１の長さは、Ｌ１−ＡＡ＊＝１００−２０＝８０ｍとなる。多連クロソイド部２０２の弧長（道のり）は、２・ＡＡ＊＝２・２０＝４０ｍとなる。円弧部２０３の弧長（道のり）は、Ｌ２−ＡＡ＊＝５０−２０＝３０ｍとなる。
【０１０６】  なお、上記では、進入クロソイド部の作成原理について説明したが、脱出クロソイド部も、進入クロソイド部と同様に作成できる。つまり、脱出直線部の始点を始点とし、脱出直線部の始点の方向角を始点の方向角とし、円弧部を最終接円弧とする多連クロソイドが、脱出クロソイド部となる。
【０１０７】［円弧の作成原理］  円弧作成部４２ａの、円弧作成原理について説明する。
【０１０８】  図１１は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。円弧作成部４２ａは、進入直線区間１０１の外縁上の測量点Ｐ１１１及びＰ１１２を通る直線Ｌ１１１を作成する。つまり、直線Ｌ１１１は、進入直線区間１０１の外縁に重なる。
【０１０９】  円弧作成部４２ａは、直線Ｌ１１１よりも内側に予め定められた距離ｄ１だけ離れ、直線Ｌ１１１に平行な直線Ｌ１１３を作成する。なお、「内側」とはカーブの中心側のことを言い、以下において同様である。予め定められた距離ｄ１は、安全を保つための左余裕と車両５０の左半自車幅との和が例示されるが、これに限定されない。直線Ｌ１１３が、進入直線部１０８ａになる。
【０１１０】  円弧作成部４２ａは、脱出直線区間１０３の外縁上の測量点Ｐ１２１及びＰ１２２を通る直線Ｌ１２１を作成する。つまり、直線Ｌ１２１は、脱出直線区間１０３の外縁に重なる。
【０１１１】  円弧作成部４２ａは、直線Ｌ１２１よりも内側に距離ｄ１だけ離れ、直線Ｌ１２１に平行な直線Ｌ１２３を作成する。直線Ｌ１２３が、脱出直線部１０８ｅになる。
【０１１２】  円弧作成部４２ａは、直線Ｌ１１３と直線Ｌ１２３との交点を点ＰＣＲＳとする。
【０１１３】  円弧作成部４２ａは、円弧区間１０２の内縁上の中央部の測量点Ｐ１２０から円弧区間１０２の反中心側に予め定められた距離ｄ２だけ離れた点を点Ｐ１３０とする。なお、「内縁」とはカーブの中心側の縁のことを言い、以下において同様である。予め定められた距離ｄ２は、安全を保つための右余裕と車両５０の右半自車幅との和が例示されるが、これに限定されない。
【０１１４】  図１２は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。円弧作成部４２ａは、直線Ｌ１１３と直線Ｌ１２３とでできる内角（カーブの中心側の角）を２等分する直線Ｌ１４０を作成する。点ＰＣＲＳは、直線Ｌ１４０上にある。
【０１１５】  円弧作成部４２ａは、点Ｐ１３０から直線Ｌ１４０に下ろした垂線の足を点Ｐ１３１とする。円弧作成部４２ａは、点Ｐ１３１を、円弧部１０８ｃの通過目標点とする。なお、測量点Ｐ１２０（図１１参照）が直線Ｌ１４０上にある場合は、点Ｐ１３０と点Ｐ１３１とは同一の点になる。
【０１１６】  円弧２１０は、点ＰＣＲＳと点Ｐ１３１との間を通過し、且つ、直線Ｌ１１３及びＬ１２３に接する半径Ｒ０の円弧である。点ＯＸは、円弧２１０の中心である。円弧２１０の半径２１０ａ及び２１０ｂの長さは、Ｒ０である。点Ｐ１３１と円弧２１０との間の距離をｈとする。
【０１１７】  図１３は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。図１３に示すように、始点が原点（０，０）であり、ベクトル方向が（１，０）であり、最終接円弧２１９の半径がＲ０である多連クロソイド曲線２１８を考える。そして、最終接円弧２１９の中心を（ｏｘ，ｏｙ）とする。最終接円弧２１９の始点は、多連クロソイド曲線２１８の終点である。最終接円弧２１９の始点の接線の方向角は、多連クロソイド曲線２１８の終点の方向角と同じである。最終接円弧２１９の曲率は、多連クロソイド曲線２１８の終点の曲率と同じである。
【０１１８】  図１３を参照すると、最終接円弧２１９の中心（ｏｘ，ｏｙ）は、多連クロソイド曲線２１８の接線ｙ＝０からｏｙだけ離れている。また、多連クロソイド曲線２１８の始点（０，０）は、最終接円弧２１９の中心（ｏｘ，ｏｙ）から下ろした垂線の足（ｏｘ，０）からｏｘだけ離れている。
【０１１９】  図１４は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。図１４は、図１２に、半径Ｒ０の円弧２２２と、直線Ｌ１１３に接し且つ円弧２２２を最終接円弧とする進入クロソイド曲線２２１と、直線Ｌ１２３に接し且つ円弧２２２を最終接円弧とする脱出クロソイド曲線２２３と、を追加した図である。円弧２２２の半径２２２ａ及び２２２ｂの長さは、Ｒ０である。
【０１２０】  円弧２２２の中心点ＯＸ’は、直線Ｌ１１３よりも内側に距離ｏｙだけ離れ、直線Ｌ１１３に平行な直線Ｌ１４１と、直線Ｌ１２３よりも内側に距離ｏｙだけ離れ、直線Ｌ１２３に平行な直線Ｌ１４２と、の交点である。
【０１２１】  図１５は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。図１５は、図１４の点ＰＣＲＳ近傍の拡大図である。円弧２２２は、円弧２１０よりも内側にある。
【０１２２】  図１６は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。図１６は、図１４の点ＯＸ近傍の拡大図である。点ＯＸ’は、点ＯＸよりも内側にある。点ＯＸと点ＯＸ’との間の距離をＤ０とする。
【０１２３】  円弧２２２の半径が円弧２１０の半径Ｒ０と同じ場合であっても、点ＯＸ’は点ＯＸよりも内側にあるのであるから、円弧２２２の半径が円弧２１０の半径Ｒ０よりも大きくなった場合には、点ＯＸ’は更に内側にある。
【０１２４】  図１７は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。図１７は、図１２に、半径Ｒ２（Ｒ２＞Ｒ０）の円弧２３２と、直線Ｌ１１３に接し且つ円弧２３２を最終接円弧とする進入クロソイド曲線２３１と、直線Ｌ１２３に接し且つ円弧２３２を最終接円弧とする脱出クロソイド曲線２３３と、を追加した図である。円弧２３２の半径２３２ａ及び２３２ｂの長さは、Ｒ２である。点ＯＸ２は、円弧２３２の中心である。点ＯＸと点ＯＸ２との間の距離をＤ１とする。
【０１２５】  図１８は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。図１８は、図１７の点ＰＣＲＳ近傍の拡大図である。
【０１２６】  点Ｐ１３１と円弧２３２との間の距離Ｄは、次の式（１２）で表される。    Ｄ＝ｈ−（Ｄ１＋Ｒ０−Ｒ２）  ・・・（１２）
【０１２７】  Ｒ２＝Ｒ０の場合は、円弧２３２が、円弧２２２（図１４及び図１５参照）と一致するので、点ＯＸと点ＯＸ２との間の距離Ｄ１は、点ＯＸと点ＯＸ’との間の距離Ｄ０と一致する。Ｒ２＝Ｒ０の場合、式（１２）は、    Ｄ＝ｈ−（Ｄ０＋Ｒ０−Ｒ０）      ＝ｈ−Ｄ０となる。
【０１２８】  従って、距離ｈが点ＯＸと点ＯＸ’との間の距離Ｄ０より長ければ、点Ｐ１３１を通過する解が有る、つまり走行軌道１０８を作成でき、距離ｈが点ＯＸと点ＯＸ’との間の距離Ｄ０より短ければ、点Ｐ１３１を通過する解が無い、つまり走行軌道１０８を作成できないことになる。本実施形態では、点Ｐ１３１が円弧２２２から十分離れており、距離ｈが、点ＯＸと点ＯＸ’との間の距離Ｄ０より長いことを前提とする。
【０１２９】  Ｒ２がＲ０に近ければ、式（１２）の値は正の値であり、Ｒ２がＲ０より大きくなって行くと、式（１２）の値が負の値に転じる。つまり、円弧２３２の場所が、通過目標点である点Ｐ１３１よりもカーブの中心側に転じる。従って、円弧作成部４２ａは、式（１２）の値が負の値に転じたら、二分探索法のイテレート計算（ループ計算）を行うことで、式（１２）の値が正の値から負の値に転じる手前、つまり円弧２３２の場所が通過目標点である点Ｐ１３１よりもカーブの中心側になってしまう手前のＲ２を算出できる。
【０１３０】  具体的には、円弧作成部４２ａは、点ＰＣＲＳと点Ｐ１３１との間を通過し且つ直線Ｌ１１３及びＬ１２３に接する円弧を初期半径（例えばＲ０）から段階的に半径を大きくしながら作成し、新たな円弧を作成する度に当該円弧の半径を表す変数Ｒ２を引数として、クロソイド作成部４２ｂに、進入クロソイド部及び脱出クロソイド部を作成させる。円弧作成部４２ａは、進入クロソイド部及び脱出クロソイド部が作成されれば、進入クロソイド部及び脱出クロソイド部に連結する、半径Ｒ２の円弧の場所を決定できる。また、円弧作成部４２ａは、新たな円弧を作成する度に式（１２）の計算を行い、式（１２）の値が負の値に転じると上述の二分探索法のイテレート計算を行って、式（１２）の値が正の値から負の値に転じる手前の、半径が極大となる円弧２３２を見つける。
【０１３１】  図１９は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置の原理を説明する図である。円弧作成部４２ａは、図１９に示すように、直線Ｌ１１３と、進入クロソイド曲線２３１と、円弧２３２と、脱出クロソイド曲線２３３と、直線Ｌ１２３と、を含む走行軌道が１回転してしまう解は、解として認めないこととする。
【０１３２】  図２０は、第１の実施形態にかかる走行軌道作成装置で作成された走行軌道の一例を示す図である。
【０１３３】  走行軌道１０８は、進入直線部１０８ａ（図１２の直線Ｌ１１３に対応）と、進入直線部１０８ａに引き続く進入クロソイド部１０８ｂと、進入クロソイド部１０８ｂに引き続く円弧部１０８ｃと、円弧部１０８ｃに引き続く脱出クロソイド部１０８ｄと、脱出クロソイド部１０８ｄに引き続く脱出直線部１０８ｅ（図１２の直線Ｌ１２３に対応）と、を含む。
【０１３４】  円弧部１０８ｃの半径ｇｅｔＲは、上述した式（１２）の値が正の値から負の値に転じる手前の極大半径である。点ＯＸ３は、円弧部１０８ｃの中心であり、直線Ｌ１４０上にある。
【０１３５】  再び図３を参照すると、走行軌道表示部４３は、走行軌道１０８を地図に重ねて表示部２４に表示する。ユーザは、車両５０の自動運転を行わない場合、車両５０が表示部２４に表示された走行軌道１０８を走行するように、ステアリングを操作する。これにより、車両５０の横方向の加速度が滑らかに変化する。従って、車両５０の横滑りの発生を抑制できるとともに、乗員の不快感を抑制することができる。
【０１３６】
アクチュエータ制御部４４は、自動運転設定フラグ２２ｂが「１」であるか否かを判定する。アクチュエータ制御部４４は、自動運転設定フラグ２２ｂが「１」であると判定したら、車両５０が走行軌道１０８を走行するように、アクチュエータ２５を動作させることでステアリングコラム５１を回転させる。これにより、車両５０の横方向の加速度は、滑らかに変化する。つまり、運転支援装置１は、車両５０を滑らかに走行させることができる。従って、運転支援装置１は、車両５０の横滑りの可能性を抑制できるとともに、乗員の不快感を抑制することができる。
【０１３７】  以上説明したように、運転支援装置１は、車両５０の横方向の加速度が滑らかに変化する走行軌道１０８を作成することができる。つまり、運転支援装置１は、車両５０が滑らかに走行できる走行軌道１０８を作成することができる。これにより、運転支援装置１は、車両５０の横滑りの発生を抑制できるとともに、乗員の不快感を抑制することができる。
【０１３８】  また、運転支援装置１は、地図データ２２ａ内の一条道路（ポリライン）である基準走行軌道１０４から、走行軌道１０８を作成することができる。
【０１３９】  また、運転支援装置１は、車両５０が走行軌道１０８を走行するように、アクチュエータ２５を動作させて、ステアリングコラム５１を回転させる。従来の運転支援装置では、車両５０の横滑りの可能性を抑制するとともに、乗員の不快感を抑制するために、車両５０の走行状態を検出して制御量を調整するフィードバック制御を行う必要があった。一方、運転支援装置１は、車両５０が走行軌道１０８を走行するようにフィードフォワード制御を行うことができるので、構成を簡易にでき、安価に製造できる。
【０１４０】（第２の実施形態）  図２１は、第２の実施形態にかかる運転支援システムの構成を示す図である。なお、第１の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して、説明を省略する。
【０１４１】  この運転支援システム６０は、車両５０に搭載された運転支援装置１Ａと、サーバ７０と、を備える。
【０１４２】  運転支援装置１Ａは、第１の実施形態にかかる運転支援装置１の構成要素である位置検出部２１、記憶部２２、制御部２３、表示部２４及びアクチュエータ２５に加えて、サーバ７０と無線通信を行う通信部２６を更に備える。無線通信は、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband  Code  Division  Multiple  Access）又はＬＴＥ（Long  Term  Evolution）が例示される。
【０１４３】  サーバ７０は、運転支援装置１Ａと無線通信を行う通信部７１と、走行軌道作成装置８０と、を備える。走行軌道作成装置８０は、制御部８１と、記憶部８２と、を備える。
【０１４４】  制御部８１は、ＣＰＵ８１ａと、ＲＯＭ８１ｂと、ＲＡＭ８１ｃと、を備える。ＣＰＵ８１ａ、ＲＯＭ８１ｂ及びＲＡＭ８１ｃは、バスＢ１を介して接続されている。
【０１４５】  ＣＰＵ８１ａは、ＲＡＭ８１ｃを作業領域として使用しながら、ＲＯＭ８１ｂに記憶されているプログラムを実行する。なお、プログラムは、記憶部８２に記憶されていても良い。
【０１４６】  記憶部８２は、地図データ８２ａと、緩和区間長データ８２ｂと、を記憶する。記憶部８２は、ＳＳＤ又はＨＤＤが例示される。
【０１４７】  図２２は、第２の実施形態にかかる運転支援装置の機能ブロックを示す図である。ＣＰＵ２３ａは、ＲＯＭ２３ｂに記憶されたプログラムを実行する。これにより、走行軌道表示部４３、アクチュエータ制御部４４、現在地送信部４８及び走行軌道受信部４９が実現される。
【０１４８】  現在地送信部４８は、車両５０の現在地をサーバ７０に送信する。
【０１４９】  走行軌道受信部４９は、走行軌道１０８をサーバ７０から受信する。
【０１５０】  図２３は、第２の実施形態にかかる走行軌道作成装置の機能ブロックを示す図である。ＣＰＵ８１ａは、ＲＯＭ８１ｂに記憶されたプログラムを実行する。これにより、地図データ読出部４１、走行軌道作成部４２、現在地受信部８３及び走行軌道送信部８４が実現される。
【０１５１】  現在地受信部８３は、車両５０の現在地を運転支援装置１Ａから受信する。
【０１５２】  走行軌道送信部８４は、走行軌道１０８を運転支援装置１Ａに送信する。
【０１５３】  図２４は、第２の実施形態にかかる運転支援システムの動作を示すシーケンス図である。運転支援装置１Ａは、車両５０とカーブ又は交差点との間の距離が予め定められた距離になったら、図２４に示す処理を開始する。
【０１５４】  運転支援装置１Ａの現在地送信部４８は、ステップＳ４００において、車両５０の現在地を表すデータをサーバ７０に送信する。サーバ７０の現在地受信部８３は、車両５０の現在地を表すデータを運転支援装置１Ａから受信する。
【０１５５】  サーバ７０の走行軌道作成部４２は、ステップＳ４０２において、進入直線部１０８ａと、進入直線部１０８ａに引き続く進入クロソイド部１０８ｂと、進入クロソイド部１０８ｂに引き続く円弧部１０８ｃと、円弧部１０８ｃに引き続く脱出クロソイド部１０８ｄと、脱出クロソイド部１０８ｄに引き続く脱出直線部１０８ｅと、を含む走行軌道１０８を作成する。
【０１５６】  なお、ステップＳ４０２における走行軌道作成方法は、第１の実施形態で説明した走行軌道作成方法と同様である。
【０１５７】  サーバ７０の走行軌道送信部８４は、ステップＳ４０４において、走行軌道１０８を運転支援装置１Ａに送信する。運転支援装置１Ａの走行軌道受信部４９は、走行軌道１０８をサーバ７０から受信する。
【０１５８】  運転支援装置１Ａの走行軌道表示部４３は、ステップＳ４０６において、走行軌道１０８を地図に重ねて表示部２４に表示する。また、運転支援装置１Ａのアクチュエータ制御部４４は、自動運転設定フラグ２２ｂが「１」であると判定したら、車両５０が走行軌道１０８を走行するように、アクチュエータ２５を動作させることでステアリングコラム５１を回転させる。
【０１５９】  運転支援システム６０は、サーバ７０側で走行軌道１０８を作成することができる。これにより、車両５０に搭載された運転支援装置１Ａ側で走行軌道１０８を作成する必要をなくすことができ、運転支援装置１ＡのＣＰＵ２３ａの処理負荷を低減することができる。
【０１６０】  車両５０に搭載されるＣＰＵ２３ａは、実装上の要請又は消費電力抑制の要請から、処理能力が低い場合がある。しかしながら、運転支援システム６０は、サーバ７０側で走行軌道１０８を作成することができる。従って、運転支援システム６０は、ＣＰＵ２３ａの処理能力が低い場合であっても、進入直線部１０８ａと、進入直線部１０８ａに引き続く進入クロソイド部１０８ｂと、進入クロソイド部１０８ｂに引き続く円弧部１０８ｃと、円弧部１０８ｃに引き続く脱出クロソイド部１０８ｄと、脱出クロソイド部１０８ｄに引き続く脱出直線部１０８ｅと、を含む走行軌道１０８を作成することができる。これにより、運転支援システム６０は、車両５０の横滑りの可能性を抑制できるとともに、乗員の不快感を抑制することができる。
【０１６１】（第３の実施形態）  図２５は、第３の実施形態にかかる運転支援システムの構成を示す図である。なお、第１の実施形態又は第２の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して、説明を省略する。
【０１６２】  この運転支援システム６１は、車両５０に搭載された運転支援装置１Ｂと、サーバ７０Ａと、を備える。
【０１６３】  運転支援装置１Ｂは、第１の実施形態にかかる運転支援装置１の構成要素である位置検出部２１、記憶部２２、制御部２３、表示部２４及びアクチュエータ２５に加えて、記録媒体９０に記録されたデータを読み取る記録媒体読取部２７を更に備える。
【０１６４】  サーバ７０Ａは、記録媒体９０にデータを書き込む記録媒体書込部７２と、走行軌道作成装置８０と、を備える。
【０１６５】  記録媒体９０は、ＳＤカード（登録商標）、ＵＳＢ（Universal  Serial  Bus）メモリ又はＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）が例示される。
【０１６６】  走行軌道作成装置８０は、日本全国のカーブ又は交差点毎に、進入直線部１０８ａと、進入直線部１０８ａに引き続く進入クロソイド部１０８ｂと、進入クロソイド部１０８ｂに引き続く円弧部１０８ｃと、円弧部１０８ｃに引き続く脱出クロソイド部１０８ｄと、脱出クロソイド部１０８ｄに引き続く脱出直線部１０８ｅと、を含む走行軌道１０８を作成し、記録媒体９０に記録する。
【０１６７】  車両５０のユーザは、記録媒体９０を車両５０に持ち込んで、運転支援装置１Ｂの記録媒体読取部２７に挿入する。なお、運転支援装置１Ｂは、記録媒体９０に記録された走行軌道１０８を記憶部２２にインストール又はコピーしても良い。これにより、ユーザは、記録媒体９０を取り外すことができる。
【０１６８】  運転支援装置１Ｂは、車両５０とカーブ又は交差点との間の距離が予め定められた距離になったら、走行軌道１０８を記録媒体９０又は記憶部２２から読み取って、走行軌道１０８を地図に重ねて表示部２４に表示する。また、運転支援装置１Ｂは、自動運転設定フラグ２２ｂが「１」であると判定したら、車両５０が走行軌道１０８を走行するように、アクチュエータ２５を動作させることでステアリングコラム５１を回転させる。
【０１６９】  運転支援システム６１は、サーバ７０Ａ側で走行軌道１０８を作成することができる。これにより、車両５０に搭載された運転支援装置１Ｂ側で走行軌道１０８を作成する必要をなくすことができ、運転支援装置１ＢのＣＰＵ２３ａの処理負荷を低減することができる。
【０１７０】  また、運転支援システム６１は、第２の実施形態にかかる運転支援システム６０と比較して、無線通信を不要にすることができる。これにより、運転支援システム６１は、システムの製造コストを低減できるとともに、通信費用つまりランニングコストを低減することができる。
【０１７１】  以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１７２】  １，１Ａ  運転支援装置、２，８０  走行軌道作成装置、２１  位置検出部、２２，８２  記憶部、２３，８１  制御部、２４  表示部、２５  アクチュエータ、２６，７１  通信部、２７  記録媒体読取部、４１  地図データ読出部、４２  走行軌道作成部、４２ａ  円弧作成部、４２ｂ  クロソイド作成部、４３  走行軌道表示部、４４  アクチュエータ制御部、４８  現在地送信部、４９  走行軌道受信部、５０  車両、６０，６１  運転支援システム、７２  記録媒体書込部、８３  現在地受信部、８４  走行軌道送信部、９０  記録媒体。
【図１】
0006565054.tif 000007
【図２】
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【図３】
0006565054.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006565054.tif 000013
【図８】
0006565054.tif 000014
【図９】
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【図１０】
0006565054.tif 000016
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0006565054.tif 000019
【図１４】
0006565054.tif 000020
【図１５】
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【図１６】
0006565054.tif 000022
【図１７】
0006565054.tif 000023
【図１８】
0006565054.tif 000024
【図１９】
0006565054.tif 000025
【図２０】
0006565054.tif 000026
【図２１】
0006565054.tif 000027
【図２２】
0006565054.tif 000028
【図２３】
0006565054.tif 000029
【図２４】
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【図２５】
0006565054.tif 000031
【図２６】
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