(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１００）の外界状態を検出する外界状態検出部（８０）と、
前記外界状態検出部（８０）による検出結果に基づいて道路環境を認識する道路環境認識部（５２）と、
前記外界状態検出部（８０）による検出結果に基づいて少なくとも１つの障害物を認識する障害物認識部（５２）と、
前記道路環境認識部（５２）により認識された前記道路環境と、前記障害物認識部（５２）により認識された前記障害物とに基づいて、前記車両（１００）が前記障害物と干渉せずに走行可能な走行軌道（Ｍｔ、Ｓｔ）を生成する軌道生成部（７２、７３）と、
を備え、
前記軌道生成部（７２、７３）は、所定時間毎又は所定距離毎に、前記道路環境により画定される前記車両（１００）の第１走行可能領域（１２２）から前記障害物を示す障害物領域（１０６ａ〜１０６ｉ）を減算することにより得られた第２走行可能領域（１２４）を通る前記走行軌道（Ｍｔ、Ｓｔ）を生成し、
前記各第１走行可能領域（１２２）は、前記障害物領域（１０６ａ〜１０６ｉ）が存在しないときに前記車両（１００）が走行可能な道路幅（Ｌ１）であり、
前記各第２走行可能領域（１２４）は、前記障害物領域（１０６ａ〜１０６ｉ）が存在するときに前記車両（１００）が走行可能な道路幅（Ｌ２）であり、
前記軌道生成部（７２、７３）は、
前記所定時間毎又は前記所定距離毎に、前記第２走行可能領域（１２４）の幅方向の所定位置を前記車両（１００）の目標点（１１３）に設定し、設定した前記目標点（１１３）を連結することで前記走行軌道（Ｍｔ、Ｓｔ）を生成し、
前記車両（１００）の進行方向に所定閾値（Ｌｔｈ）以下の幅（Ｌ２）を有する第２走行可能領域（１２４）が存在する場合、前記車両（１００）から当該第２走行可能領域（１２４）までの距離を前記車両（１００）の進行可能距離（ＤＬ、ＤＬａ）として算出するか、又は、前記車両（１００）の進行方向で前記走行軌道（Ｍｔ、Ｓｔ）が前記障害物領域（１０６ａ〜１０６ｉ）と交差する場合、前記車両（１００）から交差箇所の手前の第２走行可能領域（１２４）までの距離を前記車両（１００）の進行可能距離（ＤＬ、ＤＬｏ）として算出する
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、
前記軌道生成部（７２、７３）は、前記第２走行可能領域（１２４）の幅方向の中心点を前記目標点（１１３）に設定することを特徴とする車両制御装置（１０）。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車両制御装置（１０）において、
前記道路環境認識部（５２）により認識された前記道路環境に基づいて、前記第１走行可能領域（１２２）の幅方向の中心位置を通る理想走行ライン（１１２）を生成する理想走行ライン生成部（８５）をさらに有し、
前記軌道生成部（７２、７３）は、前記理想走行ライン生成部（８５）により生成された前記理想走行ライン（１１２）に近づくように前記走行軌道（Ｍｔ、Ｓｔ）を生成することを特徴とする車両制御装置（１０）。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両制御装置（１０）において、
前記道路環境認識部（５２）は、前記道路環境に含まれる前記車両（１００）の走行車線（１０２）の両側境界線（１０８）又は道路構造体（１１０）の情報から、前記走行車線（１０２）を、該走行車線（１０２）の幅方向の基本走行範囲（１１８）と、前記基本走行範囲（１１８）の外側の逸脱許容範囲（１２０）とに分けて認識し、
前記軌道生成部（７２、７３）は、通常時には、前記基本走行範囲（１１８）で前記走行軌道（Ｍｔ、Ｓｔ）を生成し、一方で、前記基本走行範囲（１１８）が一定幅以下である場合、又は、前記基本走行範囲（１１８）の中心近傍に前記障害物領域（１０６ａ〜１０６ｉ）が存在する場合には、前記逸脱許容範囲（１２０）で前記走行軌道（Ｍｔ、Ｓｔ）を生成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、
前記障害物認識部（５２）は、前記外界状態検出部（８０）による検出結果に基づいて、前記車両（１００）の進行方向に存在する少なくとも１つの物体を前記障害物として特定し、特定した前記障害物を包含するポリゴンの形状を有する前記障害物領域（１０６ａ〜１０６ｉ）を生成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、
前記軌道生成部（７２、７３）により生成された走行軌道（Ｍｔ、Ｓｔ）に基づいて前記車両（１００）を制御する車両制御部（６０）をさらに備える
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、障害物と干渉せずに車両が走行可能な走行軌道を生成し、生成した走行軌道に基づいて車両の挙動を制御する車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の外界状態にある物体を認識し、この認識結果に基づいて車両の挙動を制御する車両制御装置が知られている。例えば、進行方向前方にある他車両等の障害物との干渉を回避しながら自車両を走行させるための技術が種々提案されている。特許第４６２３０５７号公報には、自車両と進行方向前方の障害物との干渉を避けるため、選択した自車両の可能進路についての安全度を算出し、算出した安全度に応じて、自車両の走行領域をゼブラゾーン等を含めた拡張領域に拡張することが提案されている。
【発明の概要】
【０００３】
ところで、所定の走行軌道に基づいて自車両の挙動を制御する場合、軌道長が短いと、自車両と障害物との干渉の可能性を判定できた時点では、該障害物を回避するための走行軌道の生成が間に合わないという問題がある。特許第４６２３０５７号公報には、このような問題に対する解決手法が提案されていない。
【０００４】
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、軌道長が短い場合でも、車両と障害物との干渉の可能性を予め判定した後に、該干渉を回避するための走行軌道を生成可能な車両制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明に係る車両制御装置は、車両の外界状態を検出する外界状態検出部と、前記外界状態検出部による検出結果に基づいて道路環境を認識する道路環境認識部と、前記外界状態検出部による検出結果に基づいて少なくとも１つの障害物を認識する障害物認識部と、前記道路環境認識部により認識された前記道路環境と、前記障害物認識部により認識された前記障害物とに基づいて、前記車両が前記障害物と干渉せずに走行可能な走行軌道を生成する軌道生成部と、を備え、前記軌道生成部は、前記道路環境により画定される前記車両の第１走行可能領域から前記障害物を示す障害物領域を減算することにより得られた第２走行可能領域を通る前記走行軌道を生成する。
【０００６】
この構成によれば、前記第１走行可能領域から前記障害物領域を減算することにより、前記障害物領域と重なり合わない前記第１走行可能領域の範囲である前記第２走行可能領域を算出し、算出した前記第２走行可能領域を通るように前記走行軌道を生成する。これにより、軌道長が短い場合でも、前記車両と前記障害物との干渉の可能性を予め判定した後に、前記干渉を回避するための走行軌道を生成することが可能となる。
【０００７】
また、前記軌道生成部は、所定時間毎又は所定距離毎に、前記第１走行可能領域を画定し、画定した前記第１走行可能領域から前記障害物領域を減算することにより、前記第２走行可能領域を算出すればよい。これにより、前記車両と前記障害物との干渉の可能性の判定と、前記干渉を回避するための走行軌道の生成とを効率よく行うことができる。
【０００８】
また、前記各第１走行可能領域は、前記障害物領域が存在しないときに前記車両が走行可能な道路幅であり、前記各第２走行可能領域は、前記障害物領域が存在するときに前記車両が走行可能な道路幅である。この場合、前記軌道生成部は、前記所定時間毎又は前記所定距離毎に、前記第２走行可能領域の幅方向の所定位置を前記車両の目標点に設定し、設定した前記目標点を連結することで前記走行軌道を生成すればよい。これにより、前記車両と前記障害物との干渉の可能性の判定後、該干渉を回避するための前記走行軌道を直ちに生成することができる。
【０００９】
この場合、前記軌道生成部は、前記第２走行可能領域の幅方向の中心点を前記目標点に設定すればよい。これにより、前記走行軌道に沿って、前記障害物と干渉することなく、前記車両を走行させることができる。
【００１０】
また、前記車両制御装置は、前記道路環境認識部により認識された前記道路環境に基づいて、前記第１走行可能領域の幅方向の中心位置を通る理想走行ラインを生成する理想走行ライン生成部をさらに有する。この場合、前記軌道生成部は、前記理想走行ライン生成部により生成された前記理想走行ラインに近づくように前記走行軌道を生成してもよい。前記理想走行ラインは、前記障害物がない場合に、走行車線の中心位置を通る前記車両の経路であるため、前記理想走行ラインに近づくように前記走行軌道を生成することにより、前記干渉を回避しつつ前記車両を走行させることができる。
【００１１】
さらに、前記軌道生成部は、前記車両の進行方向に所定閾値以下の幅を有する第２走行可能領域が存在する場合、前記車両から当該第２走行可能領域までの距離を前記車両の進行可能距離として算出するか、又は、前記車両の進行方向で前記走行軌道が前記障害物領域と交差する場合、前記車両から交差箇所の手前の第２走行可能領域までの距離を前記車両の進行可能距離として算出すればよい。
【００１２】
これにより、前記障害物領域の存在によって前記車両の走行が不可能と判定された場合には、該障害物領域の手前の地点までの前記進行可能距離の長さに応じた走行軌道を設定することで、前記車両と前記障害物との干渉を確実に回避することが可能となる。また、上記の２つの判定手法でも走行不可能と判定された場合には、距離の短い方を選択することにより、判定結果の精度を向上させることができる。しかも、前記進行可能距離から前記干渉を回避するための目標速度を算出することができるため、前記干渉を回避するための走行軌道の生成が容易となる。
【００１３】
また、前記道路環境認識部は、前記道路環境に含まれる前記車両の走行車線の両側境界線又は道路構造体の情報から、前記走行車線を、該走行車線の幅方向の基本走行範囲と、前記基本走行範囲の外側の逸脱許容範囲とに分けて認識すればよい。これにより、前記軌道生成部は、通常時には、前記基本走行範囲で前記走行軌道を生成し、一方で、前記基本走行範囲が一定幅以下である場合、又は、前記基本走行範囲の中心近傍に前記障害物領域が存在する場合には、前記逸脱許容範囲で前記走行軌道を生成することができる。
【００１４】
すなわち、前記走行車線に前記障害物が存在しない通常時には、前記走行車線に前記車両を走行させるため、前記走行軌道を前記基本走行範囲に設定することで、該基本走行範囲に前記車両を走行させることが可能となる。
【００１５】
一方、前記走行車線に前記障害物が存在する場合、前記車両は、前記走行車線の左右の路肩のうち、いずれか一方の路肩（幅の広い路肩）に寄った形で走行する。そこで、前記基本走行範囲が前記一定幅以下、又は、前記基本走行範囲の中心近傍に前記障害物が存在する場合には、いずれか一方の路肩に応じた前記逸脱許容範囲で前記走行軌道を生成することにより、前記障害物との干渉を回避しつつ前記車両を走行させることが可能となる。
【００１６】
さらに、前記障害物認識部は、前記外界状態検出部による検出結果に基づいて、前記車両の進行方向に存在する少なくとも１つの物体を前記障害物として特定し、特定した前記障害物を包含するポリゴンの形状を有する前記障害物領域を生成することも可能である。これにより、前記車両の進行方向前方に複数の前記障害物が存在する場合でも、前記障害物領域にまとめることにより、前記軌道生成部での処理を効率よく行うことができる。
【００１７】
なお、前記軌道生成部により生成された走行軌道に基づいて前記車両を制御する車両制御部を前記車両制御装置がさらに備えることにより、前記走行軌道を用いて、前記車両の挙動を効率よく制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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の車両制御装置における主要な特徴部を示す機能ブロック図である。
【図３】図２に示す機能ブロック図の動作説明に供されるフローチャートである。
【図４】図２に示す機能ブロック図の動作説明に供されるフローチャートである。
【図５】障害物が存在しない場合の車両の走行を示す図である。
【図６】障害物が存在する場合の車両の走行を示す図である。
【図７】障害物が存在する場合の車両の走行を示す図である。
【図８】障害物が存在する場合の車両の走行を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この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。
【００２０】
［１．車両制御装置１０の構成］
＜１．１  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５〜図８）に組み込まれ、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
＜１．２  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とを備え、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。
【００２４】
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）と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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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）と自動運転モードとを切り替えるための押しボタンスイッチである。
【００３０】
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と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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
＜１．３  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とから構成される。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、或いは直接に車輪に伝達する。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
＜１．４  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。
【００３７】
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（道路環境認識部、障害物認識部）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。
【００３８】
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）等を含む道路環境を認識すると共に、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。
【００３９】
これと併せて、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。
【００４０】
なお、静的及び動的な外界認識情報はそれぞれ、外界認識情報Ｉｐｒとして記憶装置４０の外界認識情報記憶部４５に記憶される。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
局所環境マップ情報Ｉｅｍは、車両１００（図５〜図８）の走行環境をマップ化した情報であり、概略的には、外界認識情報Ｉｐｒに対して自車状態情報Ｉｖｈ及び理想走行ライン１１２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。なお、理想走行ライン１１２は、車両１００がレーン１０２上を円滑に走行するための理想的な走行経路をいい、走行経路は、車両１００が通る幾何学的な直線や曲線を表わした、時間の概念のない経路の点列（ｘ，ｙ）をいう。
【００４４】
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Ｉｔとして記憶装置４０の軌道情報記憶部４８に記憶される。
【００４５】
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Ｉｒとして、軌道情報記憶部４８に記憶される。
【００４６】
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、長期軌道Ｌｔ、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Ｉｒとして、軌道情報記憶部４８に記憶される。
【００４７】
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。
【００４８】
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Ｐｊ（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。このように走行軌道（軌道点列Ｐｊ）には、時間的な制約があり、その軌道長が短くなる場合がある。これに対して、走行経路（点列（ｘ，ｙ））については、車両１００の所定の走行環境内である程度の長さの経路を生成することが可能である。
【００４９】
車両制御部６０は、短期軌道Ｓｔ（軌道点列Ｐｊ）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。
【００５０】
＜１．５  主要な特徴部＞
図２は、図１の車両制御装置１０における主要な特徴部を示す機能ブロック図である。車両制御装置１０は、外界状態検出部８０と、物体認識部８２と、統合物体形成部８４と、理想走行ライン生成部８５と、情報合成部８６と、走行可能経路生成部８８と、軌道生成・出力部９０と、車両制御部６０と、を備える。
【００５１】
外界状態検出部８０は、図１に示す外界センサ１４に相当し、車両１００の外界状態を検出する。物体認識部８２は、図１に示す外界認識部５２に相当し、外界状態検出部８０による検出結果に対して公知の認識手法を適用することで、１つ又は複数の物体を認識する。
【００５２】
統合物体形成部８４、理想走行ライン生成部８５及び情報合成部８６は、図１に示す局所環境マップ生成部５４に相当する。統合物体形成部８４は、物体認識部８２による認識結果を含む外界認識情報Ｉｐｒと、車両１００に関する自車状態情報Ｉｖｈとを用いて、複数の物体のうち特定の物体同士を統合する。理想走行ライン生成部８５は、物体認識部８２からの情報を用いて車両１００の理想走行ライン１１２（図５〜図８）を生成する。情報合成部８６は、車両１００の外界にある物体に関する情報（以下、物体情報）又はレーンに関する情報（以下、車線情報）を含む外界認識情報Ｉｐｒに、理想走行ライン生成部８５が生成した理想走行ライン１１２を合成して、局所環境マップ情報Ｉｅｍを作成する。
【００５３】
走行可能経路生成部８８及び軌道生成・出力部９０は、短期軌道生成部７３（又は中期軌道生成部７２）に相当する。走行可能経路生成部８８は、前方の障害物領域（例えば、図６〜図８に示す障害物領域１０６ａ〜１０６ｉ）との干渉を回避しつつ車両１００が走行可能な走行経路１１４（走行可能経路）を生成し、生成した走行経路１１４に基づいて障害物領域と車両１００との衝突を回避するための衝突余裕距離を算出し、算出した衝突余裕距離を用いて、障害物領域との衝突を回避するための車両１００の目標速度を算出する。軌道生成・出力部９０は、走行可能経路生成部８８が算出した目標速度に基づいて、障害物領域との衝突を回避するための走行経路１１４に応じた走行軌道（例えば、軌道点列Ｐｊの短期軌道Ｓｔ）を生成し、生成した走行軌道を車両制御部６０に出力する。
【００５４】
［２．車両制御装置１０の動作］
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、車両制御装置１０（特に、図２に示す機能ブロック図）の動作について、図３〜図８を参照しながら説明する。図３及び図４は、図２の機能ブロック図のうち、短期軌道生成部７３（又は中期軌道生成部７２）に相当する走行可能経路生成部８８及び軌道生成・出力部９０の動作説明に供されるフローチャートであり、図５〜図８は、仮想空間１０４において、車両１００がレーン１０２（走行車線）を走行する場合を図示した説明図である。
【００５５】
＜２．１  外界状態検出部８０、外界認識部５２及び局所環境マップ生成部５４の動作＞
外界状態検出部８０（具体的には、カメラ３３又はレーダ３４）は、車両１００の外界状態を検出する。外界状態検出部８０は、図５〜図８に示す車両１００の走行するレーン１０２の進行方向前方の状態を検出する。次に、外界認識部５２の物体認識部８２は、外界状態検出部８０の検出結果に対して公知の認識手法を適用することで、車両１００の進行方向前方の１つ又は複数の物体（他車両等の障害物）を認識する。
【００５６】
図５〜図８に示す仮想空間１０４は、車両１００の位置・姿勢を基準とするローカル座標系によって定義される平面空間である。なお、図５では、レーン１０２上に障害物を示す障害物領域が存在しない場合を図示しており、一方で、図６〜図８では、レーン１０２上に障害物を示す障害物領域１０６ａ〜１０６ｉが存在する場合を図示している。障害物領域１０６ａ〜１０６ｉについては後述する。
【００５７】
物体認識部８２は、仮想空間１０４において、例えば、レーンマーク（白線）である両側境界線１０８や、ガードレール等の道路構造体１１０を認識する。なお、図５〜図８では、湾曲するレーン１０２について、説明の容易化のため、両側境界線１０８を破線の曲線で図示すると共に、道路構造体１１０を実線の曲線で図示している。
【００５８】
また、レーン１０２の中心位置を通る一点鎖線は、障害物領域１０６ａ〜１０６ｉが存在しない状態で車両１００が走行する理想走行ライン１１２を示している。すなわち、理想走行ライン１１２は、車両１００がレーン１０２上を円滑に走行するための理想的な走行経路である。なお、図５〜図８において、理想走行ライン１１２は、レーン１０２の中心線と同じ走行経路に設定されているが、中心線と異なる経路であってもよい。また、理想走行ライン１１２は、予め設定された走行経路であってもよい。
【００５９】
統合物体形成部８４は、車両１００の進行方向前方に存在する少なくとも１つの物体（例えば、他車両）を障害物として認識し、認識した障害物を包含するポリゴンの形状を有する障害物領域１０６ａ〜１０６ｉを生成する。この場合、物体認識部８２が認識した１つ又は複数の物体について、例えば、所定の距離範囲内にある２つ以上の物体（障害物）同士を全て包含することにより、ポリゴンの形状を有する障害物領域１０６ａ〜１０６ｉを生成すればよい。
【００６０】
そのため、仮想空間１０４において、図６の場合には３つの障害物領域１０６ａ、１０６ｃ、１０６ｄの一部が互いに重なり合い、図７及び図８の場合には２つの障害物領域１０６ｅ、１０６ｈの一部が互いに重なり合うことがある。なお、障害物領域１０６ａ〜１０６ｉを構成するポリゴンの形状は、障害物のサイズや車両１００のサイズ（車体幅）を考慮して生成される。
【００６１】
また、図５〜図８において、複数のＸ印は、経路の点列（ｘ，ｙ）を構成する個々の目標点１１３を示しており、各目標点１１３を線分で連結することにより車両１００が走行可能な走行経路１１４が生成される。なお、各目標点１１３は、後述するように、走行可能経路生成部８８が所定時間毎（例えば、演算周期Ｔｏｃ毎）又は所定距離毎（各目標点１１３の間隔毎）に図３及び図４の処理を実行することで、車両１００の進行方向に沿って順に求められ、当該処理を実行する毎に目標点１１３を線分で連結することにより、車両１００の位置から進行方向前方に延びる走行経路１１４が生成される。また、各目標点１１３によって構成される点列（ｘ，ｙ）は、車両１００の長さを考慮して配設される。
【００６２】
理想走行ライン生成部８５は、障害物領域１０６ａ〜１０６ｉが存在しない状態において、車両１００が走行可能な理想走行ライン１１２を生成する。その後、情報合成部８６は、理想走行ライン生成部８５が生成した理想走行ライン１１２と、外界認識情報Ｉｐｒとを合成して局所環境マップ情報Ｉｅｍを作成する。
【００６３】
＜２．２  走行可能経路生成部８８及び軌道生成・出力部９０の概略説明＞
走行可能経路生成部８８は、局所環境マップ生成部５４等からの各情報を用いて、所定時間毎又は所定距離毎に、車両１００と障害物領域１０６ａ〜１０６ｉとの干渉の可能性を判定し、その判定結果に基づいて、障害物領域１０６ａ〜１０６ｉとの干渉を回避しつつ車両１００が走行可能な走行経路１１４を生成する。また、軌道生成・出力部９０は、走行可能経路生成部８８が生成した走行経路１１４に基づいて車両１００の走行軌道を生成し、車両制御部６０に出力する。
【００６４】
図３及び図４は、主として、走行可能経路生成部８８における、車両１００と障害物領域１０６ａ〜１０６ｉとの干渉の可能性の判定と、この判定結果に基づく走行経路１１４の生成とを説明するためのフローチャートである。このフローチャートは、図５〜図８の各実施例に適用可能な処理である。
【００６５】
そこで、走行可能経路生成部８８及び軌道生成・出力部９０の動作説明では、最初に、図５〜図８の実施例の一部内容を参照しつつ、図３及び図４のフローチャートの処理について説明する。次に、図５〜図８の実施例毎に、図３及び図４のフローチャートがどのように適用されるのかについて説明する。なお、ここでは、図５〜図８の仮想空間１０４で車両１００が進行方向前方（図５〜図８の反時計回り）に向かって走行する場合に、走行可能経路生成部８８が所定時間毎又は所定距離毎に図３及び図４の処理を繰り返し実行することにより、走行経路１１４を生成する場合について説明する。
【００６６】
＜２．３  図３及び図４のフローチャートの説明＞
ステップＳ１において、走行可能経路生成部８８は、両側境界線１０８の情報に関し、レーン１０２の左右の路肩１１６における幅方向の距離としての逸脱許容距離Ｌｄを考慮して、仮想空間１０４における両側境界線１０８を再形成する。これにより、両側境界線１０８に挟まれたレーン１０２の中央部分は、障害物領域１０６ａ〜１０６ｉの存在しない通常時に車両１００が走行可能な基本走行範囲１１８として形成され、一方で、基本走行範囲１１８の外側部分は、路肩１１６に対応し、且つ、逸脱許容距離Ｌｄの幅を有する逸脱許容範囲１２０として形成される。前述のように、物体認識部８２が両側境界線１０８を認識可能であるため、物体認識部８２は、基本走行範囲１１８と逸脱許容範囲１２０とを予め認識することは可能である。
【００６７】
なお、車両１００の進行方向（理想走行ライン１１２に沿った方向）に直交し、且つ、レーン１０２の幅Ｌ１の長さを有する線分は、レーン１０２上、障害物領域１０６ａ〜１０６ｉが存在しない場合に、車両１００が走行可能な幅方向の距離（領域）を示す車線幅方向線分（以下、第１走行可能領域１２２ともいう。）を示す。第１走行可能領域１２２は、左右の道路構造体１１０間の距離でもある。
【００６８】
次のステップＳ２において、走行可能経路生成部８８は、レーン１０２の幅方向において車両１００が実際に走行できる範囲（以下、第２走行可能領域１２４ともいう。）を示す走行可能幅Ｌ２を算出する。
【００６９】
例えば、図５の場合、障害物領域１０６ａ〜１０６ｉが存在しないため、レーン１０２の幅Ｌ１が走行可能幅Ｌ２となる（Ｌ１＝Ｌ２）。すなわち、図５の場合、第１走行可能領域１２２と第２走行可能領域１２４とが一致している。
【００７０】
一方、図６〜図８の場合、レーン１０２に障害物領域１０６ａ〜１０６ｉが存在する。そこで、走行可能経路生成部８８は、第１走行可能領域１２２に応じた長さＬ１から、障害物領域１０６ａ〜１０６ｉ中、レーン１０２内での幅方向の長さを減算することにより、第２走行可能領域１２４の走行可能幅Ｌ２を算出する。例えば、図６において、車両１００に最も近い目標点１１３での走行可能幅Ｌ２は、第１走行可能領域１２２の幅Ｌ１から、左右の障害物領域１０６ａ、１０６ｂにおけるレーン１０２と重なり合う部分の幅を減算した、障害物領域１０６ａ、１０６ｂ間の距離となる。なお、図６〜図８において、第１走行可能領域１２２は、理想走行ライン１１２に直交する一点鎖線として図示されている。
【００７１】
次のステップＳ３において、走行可能経路生成部８８は、第２走行可能領域１２４の走行可能幅Ｌ２が所定の閾値Ｌｔｈ以下（Ｌ２≦Ｌｔｈ）であるか否かを判定する。なお、閾値Ｌｔｈは、車両１００が進行方向に前進することが不可能な走行可能幅、具体的には、車両１００の車幅に所定のマージンを考慮した幅に設定されている。
【００７２】
Ｌ２≦Ｌｔｈの場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、次のステップＳ４に進む。ステップＳ４において、走行可能経路生成部８８は、今回の判定処理に用いた第２走行可能領域１２４を車両１００が前進することができないと判断し、車両１００の現在位置から、前回の処理に用いた１つ手前の第２走行可能領域１２４（の目標点１１３）までの距離を、車両１００が現在位置から進行可能な距離（進行可能距離ＤＬａ）として算出する。
【００７３】
例えば、図６に示すように、車両１００の進行方向前方で、５つ先の第１走行可能領域１２２の箇所では、２つの障害物領域１０６ａ、１０６ｃが重なり合っており、車両１００が通り抜けることができない。そこで、走行可能経路生成部８８は、車両１００から見て４つ先の第１走行可能領域１２２及び第２走行可能領域１２４に応じた目標点１１３までの距離を、進行可能距離ＤＬａとして算出する。
【００７４】
次のステップＳ５において、レーン１０２において、進行可能距離ＤＬａ間の経路の点列（ｘ，ｙ）を生成する。前述のように、走行可能経路生成部８８は、所定距離毎又は所定時間毎に、図３及び図４の処理を行っているため、これまでの処理で得られた目標点１１３に、今回の処理で得られた新たな目標点１１３を加えて点列（ｘ，ｙ）を生成する。この場合、目標点１１３は、第２走行可能領域１２４の幅方向の中心点に設定すればよい。
【００７５】
ステップＳ６において、走行可能経路生成部８８は、ステップＳ５で生成した点列（ｘ，ｙ）（各目標点１１３）を結んで形成される走行経路１１４と、障害物領域１０６ａ〜１０６ｉとが交差するか否かを判定する。すなわち、この段階での走行経路１１４は、障害物領域１０６ａ〜１０６ｉとの交差判定を行うための点列（ｘ，ｙ）に過ぎない。
【００７６】
走行経路１１４中、障害物領域１０６ａ〜１０６ｉと交差する箇所がある場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、次のステップＳ７に進む。ステップＳ７において、走行可能経路生成部８８は、車両１００の現在位置から、交差箇所の１つ手前の目標点１１３までの距離を、車両１００が進行可能な距離（進行可能距離ＤＬо）として算出する。
【００７７】
例えば、図７に示すように、走行経路１１４中、車両１００の進行方向前方で、５つ目の目標点１１３と６つ目の目標点１１３との間は、障害物領域１０６ｇと交差している。すなわち、この区間では、車両１００が通り抜けることができない。そこで、走行可能経路生成部８８は、車両１００から５つ目の目標点１１３までの距離を、進行可能距離ＤＬоとして算出する。
【００７８】
次のステップＳ８において、走行可能経路生成部８８は、ステップＳ４で算出した進行可能距離ＤＬａと、ステップＳ７で算出した進行可能距離ＤＬоとのうち、短い距離を、車両１００の現在位置から実際に進行可能な距離（進行可能距離ＤＬ）として確定（決定）する。すなわち、走行可能経路生成部８８は、車両１００を前方に走行させるために適切な走行経路１１４に応じた距離を決定し、決定した距離を次のステップＳ１０での目標速度の生成処理に用いる進行可能距離ＤＬとして出力することができる（ステップＳ９）。
【００７９】
そして、ステップＳ１０において、走行可能経路生成部８８は、決定した進行可能距離ＤＬを用いて、車両１００の現在位置からの該車両１００の目標速度を算出する。すなわち、進行可能距離ＤＬは、前方の障害物領域と車両１００との衝突を回避するための衝突余裕距離であり、走行可能経路生成部８８は、この衝突余裕距離を用いて、障害物領域との衝突を回避するための目標速度を算出する。
【００８０】
一方、ステップＳ６において、走行経路１１４中、障害物領域１０６ａ〜１０６ｉと交差する箇所がなかった場合（ステップＳ６：ＮＯ）、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１において、走行可能経路生成部８８は、進行可能距離ＤＬａを、車両１００が実際に進行可能な進行可能距離ＤＬとして算出する。
【００８１】
すなわち、ステップＳ６が否定的な判定結果の場合、ＤＬо＞ＤＬａとなる可能性がある。この場合、進行可能距離ＤＬоを進行可能距離ＤＬに採用すると、ステップＳ３、Ｓ４の処理結果より、進行可能距離ＤＬａを超えて車両１００が走行したときに、車両１００が障害物領域１０６ａ〜１０６ｉと干渉する可能性がある。
【００８２】
そこで、ステップＳ１１において、走行可能経路生成部８８は、車両１００と障害物領域１０６ａ〜１０６ｉとの干渉の可能性を考慮して、進行可能距離ＤＬоよりも短い進行可能距離ＤＬａを進行可能距離ＤＬとして選択（算出）する。その後、走行可能経路生成部８８は、算出した進行可能距離ＤＬ（進行可能距離ＤＬａ）を用いて、ステップＳ９、Ｓ１０の処理を実行する。
【００８３】
また、ステップＳ３において、Ｌ２＞Ｌｔｈの場合（ステップＳ３：ＮＯ）、次のステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、走行可能経路生成部８８は、今回の判定処理に用いた第２走行可能領域１２４を車両１００が前進可能であると判断し、ステップＳ５と同様に、点列（ｘ，ｙ）を生成する。この場合も、走行可能経路生成部８８は、所定距離毎又は所定時間毎に、図３及び図４の処理を行っているため、これまでの処理で得られた目標点１１３に、今回の処理で得られた新たな目標点１１３を加えて点列（ｘ，ｙ）を生成する。
【００８４】
次のステップＳ１３において、走行可能経路生成部８８は、ステップＳ６と同様に、ステップＳ１２で生成した点列（ｘ，ｙ）（各目標点１１３）を結んで形成される走行経路１１４と、障害物領域１０６ａ〜１０６ｉとが交差するか否かを判定する。
【００８５】
走行経路１１４中、障害物領域１０６ａ〜１０６ｉと交差する箇所がある場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、次のステップＳ１４に進む。ステップＳ１４において、走行可能経路生成部８８は、ステップＳ７と同様に、車両１００の現在位置から、交差箇所の１つ手前の目標点１１３までの距離を進行可能距離ＤＬоとして算出する。
【００８６】
次のステップＳ１５において、走行可能経路生成部８８は、ステップＳ１４で算出した進行可能距離ＤＬоを、進行可能距離ＤＬとして確定（決定）する。その後、走行可能経路生成部８８は、ステップＳ９、Ｓ１０の処理を行う。
【００８７】
一方、ステップＳ１３において、走行経路１１４中、障害物領域１０６ａ〜１０６ｉと交差する箇所がなかった場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６において、走行可能経路生成部８８は、予め設定した走行経路１１４の距離（最大距離）を進行可能距離ＤＬとして決定する。
【００８８】
すなわち、ステップＳ１３が否定的な判定結果となる場合は、図５のように障害物領域１０６ａ〜１０６ｉがレーン１０２上に存在しない場合や、図８のように障害物領域１０６ｅ、１０６ｆ、１０６ｈ、１０６ｉを回避して走行経路１１４が生成される場合である。このような場合には、予め設定された最大距離を進行可能距離ＤＬとして決定する。その後、走行可能経路生成部８８は、決定した進行可能距離ＤＬを用いて、ステップＳ９、Ｓ１０の処理を実行する。
【００８９】
このように図３及び図４の処理を所定時間毎又は所定距離毎に繰り返し行うことにより、走行可能経路生成部８８は、障害物領域１０６ａ〜１０６ｉとの衝突を回避しつつ、車両１００を前方に走行させるための最適な走行経路１１４を生成することができる。
【００９０】
その後、軌道生成・出力部９０は、局所環境マップ情報Ｉｅｍと、自車状態情報Ｉｖｈと、長期軌道Ｌｔとを用いて、走行経路１１４（目標速度）に応じた走行軌道（例えば、軌道点列Ｐｊの短期軌道Ｓｔ）を生成する。この場合、軌道生成・出力部９０は、走行軌道に対して走行可能経路生成部８８と同様の衝突判定処理を行ってもよい。軌道生成・出力部９０は、生成した走行軌道（短期軌道Ｓｔの軌道点列Ｐｊ）を車両制御部６０に出力する。車両制御部６０は、軌道生成・出力部９０が生成した短期軌道Ｓｔ（軌道点列Ｐｊ）に従って車両制御値Ｃｖｈを決定し、決定した車両制御値Ｃｖｈに基づいて、車両１００の挙動を制御することができる。
【００９１】
＜２．４  図５〜図８の実施例への適用＞
走行可能経路生成部８８及び軌道生成・出力部９０の処理は、上記の通りであるが、次に、図５〜図８の実施例について、図３及び図４の処理上、どのような流れで適用されるのかについて説明する。
【００９２】
図５の実施例では、レーン１０２上に障害物領域１０６ａ〜１０６ｉが存在しない。また、第２走行可能領域１２４の走行可能幅Ｌ２は、第１走行可能領域１２２の幅Ｌ１と同一であるため、閾値Ｌｔｈよりも十分に大きい。
【００９３】
そのため、走行可能経路生成部８８は、図５の実施例に対しては、所定時間毎又は所定距離毎に、図３及び図４に示すＳ１→Ｓ２→Ｓ３（ステップＳ３：ＮＯ）→Ｓ１２→Ｓ１３（ステップＳ１３：ＮＯ）→Ｓ１６→Ｓ９→Ｓ１０の順に、車両１００と障害物領域１０６ａ〜１０６ｉとの干渉の可能性の判定処理と、走行経路１１４の生成処理とを繰り返し実行する。
【００９４】
これにより、図５に示すように、基本走行範囲１１８内の理想走行ライン１１２に沿って走行経路１１４が生成され、該走行経路１１４に基づいて走行軌道が生成され、生成された走行軌道に従って車両１００の挙動を制御することにより、理想走行ライン１１２上で車両１００を進行方向前方に走行させることができる。
【００９５】
図６の実施例では、レーン１０２上に障害物領域１０６ａ〜１０６ｄが存在し、２つの障害物領域１０６ａ、１０６ｃの一部が車両１００の進行方向前方で重なり合うと共に、２つの障害物領域１０６ａ、１０６ｄの一部が車両１００の進行方向前方で重なり合っている。しかも、２つの障害物領域１０６ａ、１０６ｃは、車両１００の走行を妨げるように重なり合っている。
【００９６】
そのため、走行可能経路生成部８８は、図６の実施例については、図３及び図４に示すＳ１→Ｓ２→Ｓ３（ステップＳ３：ＹＥＳ）→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６（ステップＳ６：ＮＯ）→Ｓ１１→Ｓ９→Ｓ１０の順に、又は、Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３（ステップＳ３：ＹＥＳ）→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６（ステップＳ６：ＹＥＳ）→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ９→Ｓ１０の順に、車両１００と障害物領域１０６ａ〜１０６ｄとの干渉の可能性の判定処理と、走行経路１１４の生成処理とを実行する。
【００９７】
これにより、図６に示すように、基本走行範囲１１８内で障害物領域１０６ａ〜１０６ｄを回避するように走行経路１１４が生成され、該走行経路１１４に基づいて走行軌道が生成され、生成された走行軌道に従って車両１００の挙動を制御し、理想走行ライン１１２上で車両１００を進行方向前方に走行させることができる。但し、図６の例では、進行可能距離ＤＬは、２つの障害物領域１０６ａ、１０６ｃが重なり合っている箇所の手前の目標点１１３までとなっており、車両１００は、走行経路１１４に沿って、該手前の目標点１１３まで走行することができる。
【００９８】
図７の実施例では、レーン１０２上に障害物領域１０６ｅ〜１０６ｈが存在し、２つの障害物領域１０６ｅ、１０６ｈの一部が車両１００の進行方向前方で重なり合うと共に、障害物領域１０６ｇの一部が走行経路１１４と交差している。
【００９９】
そのため、走行可能経路生成部８８は、図７の実施例については、図３及び図４に示すＳ１→Ｓ２→Ｓ３（ステップＳ３：ＮＯ）→Ｓ１２→Ｓ１３（ステップＳ１３：ＹＥＳ）→Ｓ１４→Ｓ１５→Ｓ９→Ｓ１０の順に、又は、Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３（ステップＳ３：ＹＥＳ）→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６（ステップＳ６：ＹＥＳ）→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ９→Ｓ１０の順に、車両１００と障害物領域１０６ｅ〜１０６ｈとの干渉の可能性の判定と、走行経路１１４の生成とを繰り返し実行する。
【０１００】
これにより、図７に示すように、基本走行範囲１１８内で障害物領域１０６ｅ〜１０６ｈを回避するように走行経路１１４が生成され、該走行経路１１４に基づき走行軌道が生成され、生成された走行軌道に従って車両１００の挙動を制御することで、理想走行ライン１１２上で車両１００を進行方向前方に走行させることができる。但し、図７の実施例では、進行可能距離ＤＬは、走行経路１１４が障害物領域１０６ｇと交差する箇所の手前の目標点１１３までとなっており、車両１００は、走行経路１１４に沿って、該手前の目標点１１３まで走行することができる。
【０１０１】
図８の実施例では、レーン１０２上に障害物領域１０６ｅ、１０６ｆ、１０６ｈ、１０６ｉが存在し、２つの障害物領域１０６ｅ、１０６ｈの一部が車両１００の進行方向前方で重なり合っている。但し、走行経路１１４と障害物領域１０６ｅ、１０６ｆ、１０６ｈ、１０６ｉとの交差は発生せず、Ｌ２≧Ｌｔｈである。
【０１０２】
そのため、走行可能経路生成部８８は、図８の実施例については、図５の実施例と同様に、図３及び図４に示すＳ１→Ｓ２→Ｓ３（ステップＳ３：ＮＯ）→Ｓ１２→Ｓ１３（ステップＳ１３：ＮＯ）→Ｓ１６→Ｓ９→Ｓ１０の順に、車両１００と障害物領域１０６ｅ、１０６ｆ、１０６ｈ、１０６ｉとの干渉の可能性の判定と、走行経路１１４の生成とを実行する。
【０１０３】
これにより、図８に示すように、基本走行範囲１１８内で障害物領域１０６ｅ、１０６ｆ、１０６ｈ、１０６ｉを回避するように走行経路１１４が生成され、該走行経路１１４に基づく走行軌道に従って車両１００の挙動を制御し、理想走行ライン１１２上で車両１００を進行方向前方に走行させることができる。
【０１０４】
［３．この車両制御装置１０による効果］
以上のように、車両制御装置１０は、［１］車両１００の外界状態を検出する外界状態検出部８０と、［２］外界状態検出部８０による検出結果に基づいて道路環境を認識する一方で、外界状態検出部８０による検出結果に基づいて少なくとも１つの障害物を認識する外界認識部５２と、［３］外界認識部５２により認識された道路環境及び障害物に基づいて、車両１００が障害物と干渉せずに走行可能な走行軌道（例えば、短期軌道Ｓｔ又は中期軌道Ｍｔ）を生成する短期軌道生成部７３（又は中期軌道生成部７２）とを備えている。この場合、［４］短期軌道生成部７３（又は中期軌道生成部７２）は、道路環境により画定される車両１００の第１走行可能領域１２２から障害物を示す障害物領域１０６ａ〜１０６ｉを減算することにより得られた第２走行可能領域１２４を通る走行経路１１４に基づいて走行軌道を生成する。
【０１０５】
この構成によれば、第１走行可能領域１２２から障害物領域１０６ａ〜１０６ｉを減算することにより、障害物領域１０６ａ〜１０６ｉと重なり合わない第１走行可能領域１２２の範囲である第２走行可能領域１２４を算出し、算出した第２走行可能領域１２４を通るように走行経路１１４を生成し、生成した走行経路１１４に基づいて走行軌道を生成する。これにより、軌道長（進行可能距離ＤＬ）が短い場合、すなわち、短い進行可能距離ＤＬに応じた短期軌道Ｓｔである場合でも、車両１００と障害物との干渉の可能性を予め判定した後に、干渉を回避するための走行経路１１４を生成し、生成した走行経路１１４に基づいて走行軌道を生成することが可能となる。
【０１０６】
また、短期軌道生成部７３（又は中期軌道生成部７２）の走行可能経路生成部８８は、所定時間毎又は所定距離毎に、第１走行可能領域１２２を画定し、画定した第１走行可能領域１２２から障害物領域１０６ａ〜１０６ｉを減算することにより、第２走行可能領域１２４を算出すればよい。これにより、車両１００と障害物との干渉の可能性の判定と、干渉を回避するための走行経路１１４の生成とを効率よく行うことが可能となり、軌道生成・出力部９０において走行軌道を効率よく生成することができる。
【０１０７】
また、各第１走行可能領域１２２は、障害物領域１０６ａ〜１０６ｉが存在しないときに車両１００が走行可能な道路幅（幅Ｌ１）に相当し、各第２走行可能領域１２４は、障害物領域１０６ａ〜１０６ｉが存在するときに車両１００が走行可能な道路幅（走行可能幅Ｌ２）に相当する。この場合、走行可能経路生成部８８は、所定時間毎又は所定距離毎に、第２走行可能領域１２４の幅方向の所定位置を車両１００の目標点１１３に設定し、設定した目標点１１３を連結することで走行経路１１４（に応じた走行軌道）を生成する。これにより、車両１００と障害物との干渉の可能性の判定後、該干渉を回避するための走行経路１１４を直ちに生成することができる。
【０１０８】
この場合、走行可能経路生成部８８が第２走行可能領域１２４の幅方向の中心点を目標点１１３に設定することにより、走行経路１１４に基づく走行軌道に沿って、障害物と干渉することなく、車両１００を走行させることができる。
【０１０９】
また、理想走行ライン生成部８５は、物体認識部８２からの情報に基づいて、第１走行可能領域１２２の幅方向の中心位置を通る理想走行ライン１１２を生成する。この場合、走行可能経路生成部８８は、生成された理想走行ライン１１２に近づくように走行経路１１４を生成する。理想走行ライン１１２は、障害物がない場合に、レーン１０２の中心位置を通る車両１００の走行経路であるため、理想走行ライン１１２に近づくように走行経路１１４を生成し、生成した走行経路１１４に基づいて走行軌道を生成することにより、干渉を回避しつつ車両１００を走行させることができる。
【０１１０】
さらに、走行可能経路生成部８８は、車両１００の進行方向に閾値Ｌｔｈ以下の走行可能幅Ｌ２を有する第２走行可能領域１２４が存在する場合、車両１００から当該第２走行可能領域１２４までの距離を車両１００の進行可能距離ＤＬ（ＤＬａ）として算出するか、又は、車両１００の進行方向で走行経路１１４が障害物領域１０６ａ〜１０６ｉと交差する場合、車両１００から交差箇所の手前の第２走行可能領域１２４までの距離を進行可能距離ＤＬ（ＤＬｏ）として算出すればよい。これにより、障害物領域１０６ａ〜１０６ｉの手前の地点までの進行可能距離ＤＬの長さに応じた走行経路１１４に基づいて走行軌道を設定することができるので、車両１００と障害物との干渉を確実に回避することが可能となる。また、上記の２つの判定手法でも走行不可能と判定された場合には、距離の短い方を選択することにより、判定結果の精度を向上させることができる。しかも、進行可能距離ＤＬから干渉を回避するための目標速度を算出することができるため、干渉を回避するための走行経路１１４（に応じた走行軌道）の生成が容易となる。
【０１１１】
また、外界認識部５２は、道路環境に含まれる車両１００のレーン１０２の両側境界線１０８又は道路構造体１１０の情報から、レーン１０２の幅方向の基本走行範囲１１８と、基本走行範囲１１８の外側の逸脱許容範囲１２０とに分けて認識する。これにより、走行可能経路生成部８８は、通常時には、基本走行範囲１１８で走行経路１１４を生成し、一方で、基本走行範囲１１８が一定幅以下である場合、又は、基本走行範囲１１８の中心（理想走行ライン１１２）近傍に障害物領域１０６ａ〜１０６ｉが存在する場合には、逸脱許容範囲１２０で走行経路１１４を生成することが可能となる。
【０１１２】
すなわち、レーン１０２に障害物が存在しない通常時には、レーン１０２に車両１００を走行させるため、走行経路１１４を基本走行範囲１１８に設定することで、該基本走行範囲１１８に応じた走行軌道に車両１００を走行させることが可能となる。
【０１１３】
一方、レーン１０２に障害物が存在する場合、車両１００は、レーン１０２の左右の路肩１１６のうち、いずれか一方の路肩１１６（幅の広い路肩１１６）に寄った形で走行する。そこで、基本走行範囲１１８が一定幅以下、又は、基本走行範囲１１８の中心近傍に障害物が存在する場合には、逸脱許容範囲１２０で走行経路１１４を生成し、生成した走行経路１１４に基づいて走行軌道を生成することにより、障害物との干渉を回避しつつ車両１００を走行させることが可能となる。
【０１１４】
さらに、外界認識部５２は、外界状態検出部８０による検出結果に基づいて、車両１００の進行方向に存在する少なくとも１つの物体を障害物として特定し、特定した障害物を包含するポリゴンの形状を有する障害物領域１０６ａ〜１０６ｉを生成することも可能である。これにより、車両１００の進行方向前方に複数の障害物が存在する場合でも、障害物領域１０６ａ〜１０６ｉにまとめることにより、走行可能経路生成部８８での処理を効率よく行うことができる。
【０１１５】
なお、走行可能経路生成部８８により生成された走行経路１１４に基づく走行軌道（例えば、短期軌道Ｓｔ）を用いて車両１００を制御する車両制御部６０を車両制御装置１０がさらに備えることにより、走行軌道を用いて、車両１００の挙動を効率よく制御することができる。
【０１１６】
［４．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。
【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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