JP6251421B2 - 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 - Google Patents

Description

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。

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。

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。

図２３は、交差点の一例を示す平面図である。この交差点２００は、四叉路である。車両３００が、図中左側から矢印２０１に沿って交差点２００に進入し、図中上側へ矢印２０２に沿って交差点２００から脱出する場合、車両３００は、進入直線部２０３と、進入直線部２０３に引き続く円弧部２０４と、円弧部２０４に引き続く脱出直線部２０５と、を通過する。

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。

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。

特許第４１２５５６９号公報 特許第５７４９３５９号公報

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。

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。

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。

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でき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得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の第１の観点にかかる走行軌道作成装置は、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、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、車両が道路を道なりに走行する場合の軌道であり、進入直線軌道と、進入直線軌道に引き続く円弧軌道と、円弧軌道に引き続く脱出直線軌道と、を有する基準走行軌道の曲率を表す波形を作成する曲率波形作成部と、波形の２つのエッジである第１エッジ部及び第２エッジ部の各々をランプ状に変更し、波形に第１ランプ状部及び第２ランプ状部を設ける第１変更部と、第１ランプ状部及び第２ランプ状部の各々の両端を曲線に変更し、波形に第１曲線部、第２曲線部、第３曲線部及び第４曲線部を設ける第２変更部と、波形に基づいて、走行軌道を作成する走行軌道作成部と、を備えることを特徴とする。

本発明の第１の観点にかかる走行軌道作成装置において、第１曲線部、第２曲線部、第３曲線部及び第４曲線部は、２次曲線であることとしても良い。

また、本発明の第１の観点にかかる走行軌道作成装置において、第１曲線部、第２曲線部、第３曲線部及び第４曲線部は、双曲線正接関数曲線又はシグモイド関数曲線であることとしても良い。

また、本発明の第１の観点にかかる走行軌道作成装置において、第２変更部は、第１曲線部と第２曲線部とを直結し、第３曲線部と第４曲線部とを直結しても良い。

また、本発明の第１の観点にかかる走行軌道作成装置において、第１変更部は、第１ランプ状部及び第２ランプ状部の中点が第１エッジ部及び第２エッジ部に夫々重なるように、第１ランプ状部及び第２ランプ状部を設けることとしても良い。

また、本発明の第１の観点にかかる運転支援装置は、本発明の第１の観点にかかる走行軌道作成装置と、画像を表示する表示部と、走行軌道を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。

また、本発明の第２の観点にかかる運転支援装置は、本発明の第１の観点にかかる走行軌道作成装置と、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、車両が走行軌道を走行するように、アクチュエータを動作させることで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。

本発明の第１の観点にかかる走行軌道作成装置は、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としても良い。

また、本発明の第３の観点にかかる運転支援装置は、上記走行軌道作成装置によって記録媒体に記録された走行軌道を読み取る記録媒体読取部と、画像を表示する表示部と、走行軌道を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。

また、本発明の第４の観点にかかる運転支援装置は、上記走行軌道作成装置によって記録媒体に記録された走行軌道を読み取る記録媒体読取部と、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、車両が走行軌道を走行するように、アクチュエータを動作させることで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。

また、本発明の第１の観点にかかる運転支援システムは、車両に搭載された運転支援装置と、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、走行軌道作成装置は、車両の現在地を運転支援装置から受信する現在地受信部と、車両が道路を道なりに走行する場合の軌道であり、進入直線軌道と、進入直線軌道に引き続く円弧軌道と、円弧軌道に引き続く脱出直線軌道と、を有する基準走行軌道の曲率を表す波形を作成する曲率波形作成部と、波形の２つのエッジである第１エッジ部及び第２エッジ部の各々をランプ状に変更し、波形に第１ランプ状部及び第２ランプ状部を設ける第１変更部と、第１ランプ状部及び第２ランプ状部の各々の両端を曲線に変更し、波形に第１曲線部、第２曲線部、第３曲線部及び第４曲線部を設ける第２変更部と、波形に基づいて、走行軌道を作成する走行軌道作成部と、走行軌道を運転支援装置に送信する走行軌道送信部と、を備え、運転支援装置は、画像を表示する表示部と、走行軌道を走行軌道作成装置から受信する走行軌道受信部と、走行軌道を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。

また、本発明の第２の観点にかかる運転支援システムは、車両に搭載された運転支援装置と、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、走行軌道作成装置は、車両の現在地を運転支援装置から受信する現在地受信部と、車両が道路を道なりに走行する場合の軌道であり、進入直線軌道と、進入直線軌道に引き続く円弧軌道と、円弧軌道に引き続く脱出直線軌道と、を有する基準走行軌道の曲率を表す波形を作成する曲率波形作成部と、波形の２つのエッジである第１エッジ部及び第２エッジ部の各々をランプ状に変更し、波形に第１ランプ状部及び第２ランプ状部を設ける第１変更部と、第１ランプ状部及び第２ランプ状部の各々の両端を曲線に変更し、波形に第１曲線部、第２曲線部、第３曲線部及び第４曲線部を設ける第２変更部と、波形に基づいて、走行軌道を作成する走行軌道作成部と、走行軌道を運転支援装置に送信する走行軌道送信部と、を備え、運転支援装置は、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、車両が走行軌道を走行するように、アクチュエータを動作させることで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。

また、本発明にかかる走行軌道作成方法は、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、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、車両が道路を道なりに走行する場合の軌道であり、進入直線軌道と、進入直線軌道に引き続く円弧軌道と、円弧軌道に引き続く脱出直線軌道と、を有する基準走行軌道の曲率を表す波形を作成する曲率波形作成ステップと、波形の２つのエッジである第１エッジ部及び第２エッジ部の各々をランプ状に変更し、波形に第１ランプ状部及び第２ランプ状部を設ける第１変更ステップと、第１ランプ状部及び第２ランプ状部の各々の両端を曲線に変更し、波形に第１曲線部、第２曲線部、第３曲線部及び第４曲線部を設ける第２変更ステップと、波形に基づいて、走行軌道を作成する走行軌道作成ステップと、を備えることを特徴とする。

また、本発明にかかる走行軌道作成プログラムは、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、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が実行する走行軌道作成プログラムであって、車両が道路を道なりに走行する場合の軌道であり、進入直線軌道と、進入直線軌道に引き続く円弧軌道と、円弧軌道に引き続く脱出直線軌道と、を有する基準走行軌道の曲率を表す波形を作成する曲率波形作成ステップと、波形の２つのエッジである第１エッジ部及び第２エッジ部の各々をランプ状に変更し、波形に第１ランプ状部及び第２ランプ状部を設ける第１変更ステップと、第１ランプ状部及び第２ランプ状部の各々の両端を曲線に変更し、波形に第１曲線部、第２曲線部、第３曲線部及び第４曲線部を設ける第２変更ステップと、波形に基づいて、走行軌道を作成する走行軌道作成ステップと、を備えることを特徴とする。

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１は、実施の形態１にかかる運転支援装置の構成を示す図である。 図２は、実施の形態１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３は、実施の形態１にかかる運転支援装置の処理を示すフローチャートである。 図４は、実施の形態１にかかる地図データで表される地図に含まれている道路の一例を示す平面図である。 図５は、実施の形態１にかかる道路の曲率を表す波形の一例を示す図である。 図６は、実施の形態１にかかる運転支援装置で作成される波形の一例を示す図である。 図７は、実施の形態１にかかる運転支援装置で作成される波形の一例を示す図である。 図８は、実施の形態１にかかる運転支援装置で作成される波形の一例の一部拡大図である。 図９は、実施の形態１にかかる運転支援装置で作成される走行軌道の一例を示す図である。 図１０は、実施の形態１にかかる走行軌道の曲率の２階微分の波形を示す図である。 図１１は、実施の形態２にかかる運転支援システムの構成を示す図である。 図１２は、実施の形態２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１３は、実施の形態２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１４は、実施の形態２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１５は、実施の形態３にかかる運転支援システムの構成を示す図である。 図１６は、実施の形態４にかかる運転支援装置の処理を示すフローチャートである。 図１７は、実施の形態４にかかる運転支援装置で作成される波形の一例を示す図である。 図１８は、実施の形態４にかかる運転支援装置で作成される波形の一例を示す図である。 図１９は、実施の形態５にかかる運転支援装置で作成される波形の一例を示す図である。 図２０は、実施の形態５にかかる運転支援装置で作成される波形の一例を示す図である。 図２１は、実施の形態５にかかる運転支援装置で作成される波形の一例の一部拡大図である。 図２２は、実施の形態５にかかる走行軌道の曲率の２階微分の波形の一部拡大図である。 図２３は、交差点の一例を示す平面図である。

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。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１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。

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。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。

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。

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。

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。

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。

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。

記憶部２２は、地図データ２２ａと、自動運転設定フラグ２２ｂ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。

地図データ２２ａ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カーブ又は交差点の地図データを含む。

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。

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。

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。

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。

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。

図２は、実施の形態１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、曲率波形作成部４２、第１変更部４３、第２変更部４４、走行軌道作成部４５、走行軌道表示部４６及びアクチュエータ制御部４７が実現される。

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。

曲率波形作成部４２は、車両５０が道路を道なりに走行する場合の軌道であり、進入直線軌道と、進入直線軌道に引き続く円弧軌道と、円弧軌道に引き続く脱出直線軌道と、を有する基準走行軌道の曲率を表す波形を作成する。

第１変更部４３は、波形の２つのエッジである第１エッジ部及び第２エッジ部の各々をランプ状に変更し、波形に第１ランプ状部及び第２ランプ状部を設ける。

第２変更部４４は、第１ランプ状部及び第２ランプ状部の各々の両端を曲線に変更し、波形に第１曲線部、第２曲線部、第３曲線部及び第４曲線部を設ける。

走行軌道作成部４５は、波形に基づいて、走行軌道を作成する。

走行軌道表示部４６は、走行軌道を表示部２４に表示させる。

アクチュエータ制御部４７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。

図３は、実施の形態１にかかる運転支援装置の処理を示すフローチャートである。運転支援装置１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３に示す処理を開始する。

地図データ読出部４１は、ステップＳ１００において、地図データ２２ａを記憶部２２から読み出す。

図４は、実施の形態１にかかる地図データで表される地図に含まれている道路の一例を示す平面図である。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。この道路１００は、進入直線部１０１と、進入直線部１０１に引き続く円弧部１０２と、円弧部１０２に引き続く脱出直線部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。

地図データ２２ａには、基準走行軌道１０４が含まれている。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。

基準走行軌道１０４は、進入直線部１０１内では進入直線軌道１０４ａを有し、円弧部１０２内では進入直線軌道１０４ａに引き続く円弧軌道１０４ｂを有し、脱出直線部１０３内では円弧軌道１０４ｂに引き続く脱出直線軌道１０４ｃを有する。円弧軌道１０４ｂは、地点１０５を中心とする半径Ｒの円弧である。

進入直線軌道１０４ａと円弧軌道１０４ｂとは、進入直線部１０１と円弧部１０２との境界に位置する地点１０４ｄで接続する。円弧軌道１０４ｂと脱出直線軌道１０４ｃとは、円弧部１０２と脱出直線部１０３との境界に位置する地点１０４ｅで接続する。

再び図３を参照すると、曲率波形作成部４２は、ステップＳ１０２において、基準走行軌道１０４の曲率を表す波形を作成する。

図５は、実施の形態１にかかる道路の曲率を表す波形の一例を示す図である。図５において、横軸方向をＸ軸方向とし、縦軸方向を曲率とする。進入直線軌道１０４ａでの曲率は、０である。円弧軌道１０４ｂでの曲率は、１／Ｒである。脱出直線軌道１０４ｃでの曲率は、０である。

従って、曲率波形作成部４２は、進入直線軌道１０４ａに対応し、曲率が０である第１部分１１０ａと、円弧軌道１０４ｂに対応し、曲率が１／Ｒである第２部分１１０ｂと、脱出直線軌道１０４ｃに対応し、曲率が０である第３部分１１０ｃと、を有する波形１１０を作成する。

なお、波形１１０は、ＲＡＭ２３ｃ内で作成されれば良く、表示部２４に表示される必要はない。

第１部分１１０ａと第２部分１１０ｂとの間は、第１エッジ部１１０ｄとなり、第２部分１１０ｂと第３部分１１０ｃとの間は、第２エッジ部１１０ｅとなる。

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。

車両５０の横方向の加速度は、曲率に比例する。横方向とは、車両５０の進行方向に直交する方向を言う。つまり、基準走行軌道１０４の曲率を表す波形１１０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１１０ｄ及び第２エッジ部１１０ｅ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。

再び図３を参照すると、第１変更部４３は、ステップＳ１０４において、波形１１０の第１エッジ部１１０ｄ及び第２エッジ部１１０ｅをランプ状に変更し、第１ランプ状部１１０ｆ及び第２ランプ状部１１０ｇを設ける。

図６は、実施の形態１にかかる運転支援装置で作成される波形の一例を示す図である。第１変更部４３は、波形１１０の第１エッジ部１１０ｄをランプ状に変更し、第１ランプ状部１１０ｆを設ける。実施の形態１では、第１変更部４３は、第１エッジ部１１０ｄの下端を始点１１０ｈとする第１ランプ状部１１０ｆを設ける。従って、第１ランプ状部１１０ｆの終点１１０ｉは、第１エッジ部１１０ｄよりも進行方向先側になる。

また、第１変更部４３は、波形１１０の第２エッジ部１１０ｅをランプ状に変更し、第２ランプ状部１１０ｇを設ける。実施の形態１では、第１変更部４３は、第２エッジ部１１０ｅの下端を終点１１０ｊとする第２ランプ状部１１０ｇを設ける。従って、第２ランプ状部１１０ｇの始点１１０ｋは、第２エッジ部１１０ｅよりも進行方向手前側になる。

再び図３を参照すると、第２変更部４４は、ステップＳ１０６において、第１ランプ状部１１０ｆ及び第２ランプ状部１１０ｇの両端を曲線に変更し、第１曲線部１１０ｌ、第２曲線部１１０ｍ、第３曲線部１１０ｎ及び第４曲線部１１０ｏを設ける。

図７は、実施の形態１にかかる運転支援装置で作成される波形の一例を示す図である。第２変更部４４は、第１ランプ状部１１０ｆの始点１１０ｈ側の端部を第１曲線部１１０ｌに変更する。実施の形態１では、第２変更部４４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１１０ｑでの接線が第１ランプ状部１１０ｆと一致する２次曲線である第１曲線部１１０ｌを設ける。従って、第１曲線部１１０ｌは、第１エッジ部１１０ｄを跨ぐことになる。

第２変更部４４は、第１ランプ状部１１０ｆの終点１１０ｉ側の端部を第２曲線部１１０ｍに変更する。実施の形態１では、第２変更部４４は、進行方向手前側の点１１０ｒでの接線が第１ランプ状部１１０ｆと一致し、進行方向先側の点１１０ｓでの接線が第２部分１１０ｂと一致する２次曲線である第２曲線部１１０ｍを設ける。

第２変更部４４は、第２ランプ状部１１０ｇの始点１１０ｋ側の端部を第３曲線部１１０ｎに変更する。実施の形態１では、第２変更部４４は、進行方向手前側の点１１０ｔでの接線が第２部分１１０ｂと一致し、進行方向先側の点１１０ｕでの接線が第２ランプ状部１１０ｇと一致する２次曲線である第３曲線部１１０ｎを設ける。

第２変更部４４は、第２ランプ状部１１０ｇの終点１１０ｊ側の端部を第４曲線部１１０ｏに変更する。実施の形態１では、第２変更部４４は、進行方向手前側の点１１０ｖでの接線が第２ランプ状部１１０ｇと一致し、進行方向先側の点１１０ｗでの接線が第３部分１１０ｃと一致する２次曲線である第４曲線部１１０ｏを設ける。従って、第４曲線部１１０ｏは、第２エッジ部１１０ｅを跨ぐことになる。

実施の形態１では、点１１０ｐから点１１０ｓまで及び点１１０ｔから点１１０ｗまでの夫々を「ロールジャーク曲線」と称する。

図８は、実施の形態１にかかる運転支援装置で作成される波形の一例の一部拡大図である。図８は、図７の第１ランプ状部１１０ｆの近傍の拡大図である。

第２変更部４４は、第１ランプ状部１１０ｆの始点１１０ｈ側の端部を第１曲線部１１０ｌに変更する。実施の形態１では、第２変更部４４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１１０ｑでの接線が第１ランプ状部１１０ｆと一致する２次曲線である第１曲線部１１０ｌを設ける。従って、第１曲線部１１０ｌは、第１エッジ部１１０ｄを跨ぐことになる。

第２変更部４４は、第１ランプ状部１１０ｆの終点１１０ｉ側の端部を第２曲線部１１０ｍに変更する。実施の形態１では、第２変更部４４は、進行方向手前側の点１１０ｒでの接線が第１ランプ状部１１０ｆと一致し、進行方向先側の点１１０ｓでの接線が第２部分１１０ｂと一致する２次曲線である第２曲線部１１０ｍを設ける。

なお、実施の形態１では、第１曲線部１１０ｌ、第２曲線部１１０ｍ、第３曲線部１１０ｎ及び第４曲線部１１０ｏを２次曲線としたが、これに限定されない。第１曲線部１１０ｌ、第２曲線部１１０ｍ、第３曲線部１１０ｎ及び第４曲線部１１０ｏの他の例は、３次以上の高次曲線又は指数曲線が例示される。

再び図３を参照すると、走行軌道作成部４５は、ステップＳ１０８において、波形１１０に基づいて、走行軌道１２０を作成する。

図９は、実施の形態１にかかる運転支援装置で作成される走行軌道の一例を示す図である。走行軌道作成部４５は、波形１１０を一定間隔で走査し、各走査点での曲率に基づく点を道路１００上にプロットすることにより、走行軌道１２０を作成することができる。

波形１１０の原点Ｏから点１１０ｐまでは、変更がされていない。従って、走行軌道作成部４５は、点１１０ｐとＸ座標が同じ地点１２０ａまでは、進入直線軌道１０４ａに沿った直線の軌道１２０Ａを作成する。

波形１１０の点１１０ｐから点１１０ｑまでは、２次曲線である第１曲線部１１０ｌに変更されている。従って、走行軌道作成部４５は、点１１０ｐとＸ座標が同じ地点１２０ａから点１１０ｑとＸ座標が同じ地点１２０ｂまでは、曲率が２次曲線である軌道１２０Ｂを作成する。

なお、地点１２０ａは、進入直線部１０１と円弧部１０２との境界よりも進行方向手前側である。従って、走行軌道１２０は、基準走行軌道１０４に比べて、進行方向手前側から曲がり始める。

波形１１０の点１１０ｑから点１１０ｒまでは、第１ランプ状部１１０ｆに変更されている。従って、走行軌道作成部４５は、点１１０ｑとＸ座標が同じ地点１２０ｂから点１１０ｒとＸ座標が同じ地点１２０ｃまでは、曲率がランプ状である軌道１２０Ｃを作成する。なお、曲率がランプ状である曲線は、クロソイド曲線である。従って、軌道１２０Ｃは、クロソイド曲線になる。

波形１１０の点１１０ｒから点１１０ｓまでは、２次曲線である第２曲線部１１０ｍに変更されている。従って、走行軌道作成部４５は、点１１０ｒとＸ座標が同じ地点１２０ｃから点１１０ｓとＸ座標が同じ地点１２０ｄまでは、曲率が２次曲線である軌道１２０Ｄを作成する。

波形１１０の点１１０ｓから点１１０ｔまでは、変更がされていない。従って、走行軌道作成部４５は、点１１０ｓとＸ座標が同じ地点１２０ｄから点１１０ｔとＸ座標が同じ地点１２０ｅまでは、円弧軌道１０４ｂと同様に、円弧の軌道１２０Ｅを作成する。なお、軌道１２０Ｂが基準走行軌道１０４に比べて進行方向手前側から曲がり始めているので、軌道１２０Ｅの中心の地点１２１は、円弧軌道１０４ｂの中心の地点１０５よりも道路１００から離れた場所に位置する。

波形１１０の点１１０ｔから点１１０ｕまでは、２次曲線である第３曲線部１１０ｎに変更されている。従って、走行軌道作成部４５は、点１１０ｔとＸ座標が同じ地点１２０ｅから点１１０ｕとＸ座標が同じ地点１２０ｆまでは、曲率が２次曲線である軌道１２０Ｆを作成する。

波形１１０の点１１０ｕから点１１０ｖまでは、第２ランプ状部１１０ｇに変更されている。従って、走行軌道作成部４５は、点１１０ｕとＸ座標が同じ地点１２０ｆから点１１０ｖとＸ座標が同じ地点１２０ｇまでは、曲率がランプ状である軌道１２０Ｇを作成する。なお、曲率がランプ状である曲線は、クロソイド曲線である。従って、軌道１２０Ｇは、クロソイド曲線になる。

波形１１０の点１１０ｖから点１１０ｗまでは、２次曲線である第４曲線部１１０ｏに変更されている。従って、走行軌道作成部４５は、点１１０ｖとＸ座標が同じ地点１２０ｇから点１１０ｗとＸ座標が同じ地点１２０ｈまでは、曲率が２次曲線である軌道１２０Ｈを作成する。

なお、地点１２０ｈは、円弧部１０２と脱出直線部１０３との接続部よりも進行方向先側である。従って、走行軌道１２０は、基準走行軌道１０４よりも進行方向先側まで曲がり続ける。

波形１１０の点１１０ｗから進行方向先側は、変更がされていない。従って、走行軌道作成部４５は、点１１０ｗとＸ座標が同じ地点１２０ｈから進行方向先側は、脱出直線軌道１０４ｃに沿った直線の軌道１２０Ｉを作成する。

走行軌道１２０は、軌道１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄ，１２０Ｅ，１２０Ｆ，１２０Ｇ，１２０Ｈ及び１２０Ｉで構成される。

実施の形態１では、地点１２０ａから地点１２０ｄまで及び地点１２０ｅから地点１２０ｈまでの夫々を「ロールジャーク走行軌道」と称する。

車両５０の横方向の加速度は、曲率に正比例する。つまり、走行軌道１２０の曲率を表す波形１１０は、走行軌道１２０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。波形１１０は、点１１０ｐから点１１０ｓまで滑らかに増加し、点１１０ｔから点１１０ｗまで滑らかに減少する。従って、走行軌道１２０を走行する車両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が滑らかに走行できる走行軌道１２０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。

再び図３を参照すると、走行軌道表示部４６は、ステップＳ１１０において、走行軌道１２０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１２０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。

アクチュエータ制御部４７は、ステップＳ１１２において、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４７は、自動運転設定フラグ２２ｂが「１」であると判定したら（Ｙｅｓ）、処理をステップＳ１１４に進め、自動運転設定フラグ２２ｂが「０」であると判定したら（Ｎｏ）、処理を終了する。

アクチュエータ制御部４７は、ステップＳ１１４において、車両５０が走行軌道１２０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を回転させて、処理を終了する。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。

図１０は、実施の形態１にかかる走行軌道の曲率の２階微分の波形を示す図である。走行軌道１２０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１２０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１２０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。

図１０に示すように、曲率の波形１１０の原点Ｏから点１１０ｐまでは、０である。従って、走行軌道１２０の曲率の２階微分の波形１３０の、原点Ｏから点１１０ｐに対応する箇所までの部分１３０ａは、０となる。

波形１１０の点１１０ｐから点１１０ｑまでは、２次曲線である。従って、波形１３０の、点１１０ｐに対応する箇所から点１１０ｑに対応する箇所までの部分１３０ｂは、正の定数となる。

波形１１０の点１１０ｑから点１１０ｒまでは、ランプ状である。従って、波形１３０の、点１１０ｑに対応する箇所から点１１０ｒに対応する箇所までの部分１３０ｃは、０となる。

波形１１０の点１１０ｒから点１１０ｓまでは、２次曲線である。従って、波形１３０の、点１１０ｒに対応する箇所から点１１０ｓに対応する箇所までの部分１３０ｄは、負の定数となる。

波形１１０の点１１０ｓから点１１０ｔまでは、正の定数である。従って、波形１３０の、点１１０ｓに対応する箇所から点１１０ｔに対応する箇所までの部分１３０ｅは、０となる。

波形１１０の点１１０ｔから点１１０ｕまでは、２次曲線である。従って、波形１３０の、点１１０ｔに対応する箇所から点１１０ｕに対応する箇所までの部分１３０ｆは、負の定数となる。

波形１１０の点１１０ｕから点１１０ｖまでは、ランプ状である。従って、波形１３０の、点１１０ｕに対応する箇所から点１１０ｖに対応する箇所までの部分１３０ｇは、０となる。

波形１１０の点１１０ｖから点１１０ｗまでは、２次曲線である。従って、波形１３０の、点１１０ｖに対応する箇所から点１１０ｗに対応する箇所までの部分１３０ｈは、正の定数となる。

波形１１０の点１１０ｗ以降は、０である。従って、波形１３０の、点１１０ｗに対応する箇所以降の部分１３０ｉは、０となる。

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１２０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１２０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。

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１２０を作成することができる。

また、運転支援装置１は、車両５０が走行軌道１２０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１２０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。

実施の形態２．
図１１は、実施の形態２にかかる運転支援システムの構成を示す図である。なお、実施の形態１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。

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。

運転支援装置１Ａは、実施の形態１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。

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。

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。

ＣＰＵ８１ａは、ＲＡＭ８１ｃを作業領域として使用しながら、ＲＯＭ８２ｂ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。

記憶部８２は、地図データ８２ａを記憶する。記憶部８２は、ＳＳＤ又はＨＤＤが例示される。

図１２は、実施の形態２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４６、アクチュエータ制御部４７、現在地送信部４８及び走行軌道受信部４８が実現される。

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。

走行軌道受信部４９は、走行軌道をサーバ７０から受信する。

図１３は、実施の形態２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、曲率波形作成部４２、第１変更部４３、第２変更部４４、走行軌道作成部４５、現在地受信部８３及び走行軌道送信部８４が実現される。

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。

走行軌道送信部８４は、走行軌道を運転支援装置１Ａに送信する。

図１４は、実施の形態２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１４に示す処理を開始する。

運転支援装置１Ａの現在地送信部４８は、ステップＳ２００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。

サーバ７０の地図データ読出部４１、曲率波形作成部４２、第１変更部４３、第２変更部４４及び走行軌道作成部４５は、ステップＳ２０２において、車両５０の横方向の加速度が滑らかに変化する走行軌道を作成する。

なお、ステップＳ２０２の内容は、実施の形態１の図３のフローチャートで示したステップＳ１００からステップＳ１０８と同様である。

サーバ７０の走行軌道送信部８４は、ステップＳ２０４において、走行軌道を運転支援装置１Ａに送信する。運転支援装置１Ａの走行軌道受信部４９は、走行軌道をサーバ７０から受信する。

運転支援装置１Ａの走行軌道表示部４６は、ステップＳ２０６において、走行軌道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４７は、自動運転設定フラグ２２ｂが「１」であると判定したら、ステップＳ２０６において、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。

なお、ステップＳ２０６の内容は、実施の形態１の図３のフローチャートで示したステップＳ１１０からステップＳ１１４と同様である。

運転支援システム６０は、サーバ７０側で走行軌道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。

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、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、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。

実施の形態３．
図１５は、実施の形態３にかかる運転支援システムの構成を示す図である。なお、実施の形態１又は実施の形態２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。

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。

運転支援装置１Ｂは、実施の形態１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。

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。

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。

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、車両が滑らかに走行できる走行軌道を作成し、記録媒体９０に記録する。

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。

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、走行軌道を記録媒体９０又は記憶部２２から読み取って、走行軌道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。

運転支援システム６１は、サーバ７０Ａ側で走行軌道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。

また、運転支援システム６１は、実施の形態２にかかる運転支援システム１Ａ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。

実施の形態４．
車両５０の旋回角速度（ヨー角速度）ｒは、次の式（１）で表される。
ｒ＝（Ｖ／ｌ）δ ・・・（１）
ここで、Ｖは車両５０の速度であり、ｌは車両５０のホイールベースであり、δは車両５０の実舵角である。

また、車両５０の旋回半径ρは、次の式（２）で表される。
ρ＝ｌ／δ ・・・（２）

従って、車両５０の旋回角速度ｒは、次の式（３）で表される。
ｒ＝Ｖ／ρ ・・・（３）

道路１００の円弧部１０２では、１／ρは１／Ｒつまり曲率である。従って、車両５０の旋回角度ａは、式（３）を積分した次の式（４）で表される。
ａ＝Ｖ／Ｒ・ｔ ・・・（４）

従って、図５で示した基準走行軌道１０４の曲率の波形１１０とＸ軸とで定まる領域の面積Ａは、車両５０が基準走行軌道１０４を走行する場合の旋回角度を表す。

同様に、図７で示した走行軌道１２０の曲率の波形１１０とＸ軸とで定まる領域の面積Ｂは、車両５０が走行軌道１２０を走行する場合の旋回角度を表す。

ところで、図６を参照すると、第１ランプ状部１１０ｆの終点１１０ｉは、第１エッジ部１１０ｄよりも進行方向先側にある。また、第２ランプ状部１１０ｇの始点１１０ｋは、第２エッジ部１１０ｅよりも進行方向手前側にある。

従って、図７で示した走行軌道１２０の曲率の波形１１０とＸ軸とで定まる領域の面積、つまり車両５０が走行軌道１２０を走行する場合の旋回角度は、図５で示した基準走行軌道１０４の曲率の波形１１０とＸ軸とで定まる領域の面積、つまり車両５０が基準走行軌道１０４を走行する場合の旋回角度よりも小さくなる。

つまり、車両５０が走行軌道１２０を走行する場合には、車両５０が基準走行軌道１０４を走行する場合よりも旋回角度が小さくなり、車両５０が道路１００の脱出直線部１０３の路肩に寄ってしまい、車両５０の安全性が確保されない可能性がある。

実施の形態４では、上記に鑑み、車両５０が道路１００の脱出直線部１０３の路肩に寄ってしまうことを抑制し、車両５０の安全性を確保する。

実施の形態４にかかる走行軌道作成装置の機能ブロックは、実施の形態１にかかる図２で示す走行軌道作成装置２と同様であるので、図示を省略する。

図１６は、実施の形態４にかかる運転支援装置の処理を示すフローチャートである。図１６に示すフローチャートは、実施の形態１にかかる図３に示したフローチャートのステップＳ１０４に代えて、ステップＳ１０４ａを有する。

図１６に示すフローチャートのステップＳ１００及びＳ１０２は、実施の形態１にかかる図３に示したフローチャートのステップＳ１００及びＳ１０２と同じであるので、説明を省略する。

第１変更部４３は、ステップＳ１０４ａにおいて、波形１１０の第１エッジ部１１０ｄ及び第２エッジ部１１０ｅを第１ランプ状部１１０ｆ及び第２ランプ状部１１０ｇに夫々変更し、第１ランプ状部１１０ｆの中点１１０ｘが第１エッジ部１１０ｄに重なり、第２ランプ状部１１０ｇの中点１１０ｙが第２エッジ部１１０ｅに重なるように、第１ランプ状部１１０ｆ及び第２ランプ状部１１０ｇを設ける。

図１７は、実施の形態４にかかる運転支援装置で作成される波形の一例を示す図である。第１変更部４３は、波形１１０の第１エッジ部１１０ｄをランプ状に変更し、第１ランプ状部１１０ｆを設ける。実施の形態４では、第１変更部４３は、第１ランプ状部１１０ｆの中点１１０ｘが第１エッジ部１１０ｄに重なるように、第１ランプ状部１１０ｆを設ける。

また、第１変更部４３は、波形１１０の第２エッジ部１１０ｅをランプ状に変更し、第２ランプ状部１１０ｇを設ける。実施の形態４では、第１変更部４３は、第２ランプ状部１１０ｇの中点１１０ｙが第２エッジ部１１０ｅに重なるように、第２ランプ状部１１０ｇを設ける。

再び図１６を参照すると、第２変更部４４は、ステップＳ１０６において、第１ランプ状部１１０ｆ及び第２ランプ状部１１０ｇの両端を曲線に変更し、第１曲線部１１０ｌ、第２曲線部１１０ｍ、第３曲線部１１０ｎ及び第４曲線部１１０ｏを設ける。

図１８は、実施の形態４にかかる運転支援装置で作成される波形の一例を示す図である。第２変更部４４は、第１ランプ状部１１０ｆの始点１１０ｈ側の端部を第１曲線部１１０ｌに変更する。実施の形態４では、第２変更部４４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１１０ｑでの接線が第１ランプ状部１１０ｆと一致する２次曲線である第１曲線部１１０ｌを設ける。

第２変更部４４は、第１ランプ状部１１０ｆの終点１１０ｉ側の端部を第２曲線部１１０ｍに変更する。実施の形態４では、第２変更部４４は、進行方向手前側の点１１０ｒでの接線が第１ランプ状部１１０ｆと一致し、進行方向先側の点１１０ｓでの接線が第２部分１１０ｂと一致する２次曲線である第２曲線部１１０ｍを設ける。

第２変更部４４は、第２ランプ状部１１０ｇの始点１１０ｋ側の端部を第３曲線部１１０ｎに変更する。実施の形態４では、第２変更部４４は、進行方向手前側の点１１０ｔでの接線が第２部分１１０ｂと一致し、進行方向先側の点１１０ｕでの接線が第２ランプ状部１１０ｇと一致する２次曲線である第３曲線部１１０ｎを設ける。

第２変更部４４は、第２ランプ状部１１０ｇの終点１１０ｊ側の端部を第４曲線部１１０ｏに変更する。実施の形態４では、第２変更部４４は、進行方向手前側の点１１０ｖでの接線が第２ランプ状部１１０ｇと一致し、進行方向先側の点１１０ｗでの接線が第３部分１１０ｃと一致する２次曲線である第４曲線部１１０ｏを設ける。

図１６に示すフローチャートのステップＳ１０８〜Ｓ１１４は、実施の形態１にかかる図３に示したフローチャートのステップＳ１０８〜Ｓ１１４と同じであるので、説明を省略する。

図１８を参照すると、第１ランプ状部１１０ｆの中点１１０ｘは、第１エッジ部１１０ｄと重なっている。従って、Ｘ軸と第１エッジ部１１０ｄと波形１１０とで定まる領域Ａの面積は、１／Ｒの直線と第１エッジ部１１０ｄと波形１１０とで定まる領域Ｂの面積と同じになる。

第２ランプ状部１１０ｇの中点１１０ｙは、第２エッジ部１１０ｅと重なっている。従って、１／Ｒの直線と第２エッジ部１１０ｅと波形１１０とで定まる領域Ｃの面積は、Ｘ軸と第２エッジ部１１０ｅと波形１１０とで定まる領域Ｄの面積と同じになる。

従って、図１８に示す波形１１０とＸ軸とで定まる領域の面積、つまり車両５０が走行軌道１２０を走行する場合の旋回角度は、図５に示す波形１１０とＸ軸とで定まる領域の面積、つまり車両５０が基準走行軌道１０４を走行する場合の旋回角度と同じになる。

これにより、実施の形態４にかかる運転支援装置は、車両５０が道路１００の脱出直線部１０３の路肩に寄ってしまうことを抑制することができ、車両５０の安全性を確保することができる。

実施の形態５．
実施の形態１から実施の形態４まででは、第１曲線部１１０ｌ、第２曲線部１１０ｍ、第３曲線部１１０ｎ及び第４曲線部１１０ｏとして、２次曲線、３次以上の高次曲線又は指数曲線を例示した。しかしながら、本発明では、第１曲線部１１０ｌ、第２曲線部１１０ｍ、第３曲線部１１０ｎ及び第４曲線部１１０ｏは、これらに限定されない。

実施の形態５では、第１曲線部１１０ｌ、第２曲線部１１０ｍ、第３曲線部１１０ｎ及び第４曲線部１１０ｏを、双曲線正接関数（ハイパボリックタンジェント、ｔａｎｈ）曲線とする場合について説明する。

実施の形態５にかかる走行軌道作成装置の機能ブロックは、実施の形態１にかかる図２で示す走行軌道作成装置２と同様であるので、図示を省略する。

実施の形態５にかかる走行軌道作成装置の処理を示すフローチャートは、実施の形態４にかかる図１６で示すフローチャートと同様であるので、図示を省略する。

第１変更部４３は、ステップＳ１０４ａにおいて、波形１１０の第１エッジ部１１０ｄ及び第２エッジ部１１０ｅを第１ランプ状部１１０ｆ及び第２ランプ状部１１０ｇに夫々変更し、第１ランプ状部１１０ｆの中点１１０ｘが第１エッジ部１１０ｄに重なり、第２ランプ状部１１０ｇの中点１１０ｙが第２エッジ部１１０ｅに重なるように、第１ランプ状部１１０ｆ及び第２ランプ状部１１０ｇを設ける。

図１９は、実施の形態５にかかる運転支援装置で作成される波形の一例を示す図である。第１変更部４３は、波形１１０の第１エッジ部１１０ｄをランプ状に変更し、第１ランプ状部１１０ｆを設ける。実施の形態５では、第１変更部４３は、第１ランプ状部１１０ｆの中点１１０ｘが第１エッジ部１１０ｄに重なるように、第１ランプ状部１１０ｆを設ける。

また、第１変更部４３は、波形１１０の第２エッジ部１１０ｅをランプ状に変更し、第２ランプ状部１１０ｇを設ける。実施の形態５では、第１変更部４３は、第２ランプ状部１１０ｇの中点１１０ｙが第２エッジ部１１０ｅに重なるように、第２ランプ状部１１０ｇを設ける。

第１ランプ状部１１０ｆ及び第２ランプ状部１１０ｇの傾きは、限定されず、任意の傾きとしても良いし、予め定められた傾きとしても良い。

第２変更部４４は、ステップＳ１０６において、第１ランプ状部１１０ｆ及び第２ランプ状部１１０ｇの両端を曲線に変更し、第１曲線部１１０ｌ、第２曲線部１１０ｍ、第３曲線部１１０ｎ及び第４曲線部１１０ｏを設ける。

図２０は、実施の形態５にかかる運転支援装置で作成される波形の一例を示す図である。第２変更部４４は、第１ランプ状部１１０ｆの始点１１０ｈ側の端部を第１曲線部１１０ｌに変更する。実施の形態５では、第２変更部４４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、第１ランプ状部１１０ｆの中点１１０ｘでの接線が第１ランプ状部１１０ｆと一致する双曲線正接関数曲線である第１曲線部１１０ｌを設ける。

第２変更部４４は、第１ランプ状部１１０ｆの終点１１０ｉ側の端部を第２曲線部１１０ｍに変更する。実施の形態５では、第２変更部４４は、第１ランプ状部１１０ｆの中点１１０ｘでの接線が第１ランプ状部１１０ｆと一致し、進行方向先側の点１１０ｓでの接線が第２部分１１０ｂと一致する双曲線正接関数曲線である第２曲線部１１０ｍを設ける。

実施の形態５では、第２変更部４４は、第１ランプ状部１１０ｆの中点１１０ｘで、第１曲線部１１０ｌと第２曲線部１１０ｍとを直結する。従って、波形１１０から第１ランプ状部１１０ｆがなくなる。

第２変更部４４は、第２ランプ状部１１０ｇの始点１１０ｋ側の端部を第３曲線部１１０ｎに変更する。実施の形態５では、第２変更部４４は、進行方向手前側の点１１０ｔでの接線が第２部分１１０ｂと一致し、第２ランプ状部１１０ｇの中点１１０ｙでの接線が第２ランプ状部１１０ｇと一致する双曲線正接関数曲線である第３曲線部１１０ｎを設ける。

第２変更部４４は、第２ランプ状部１１０ｇの終点１１０ｊ側の端部を第４曲線部１１０ｏに変更する。実施の形態５では、第２変更部４４は、第２ランプ状部１１０ｇの中点１１０ｙでの接線が第２ランプ状部１１０ｇと一致し、進行方向先側の点１１０ｗでの接線が第３部分１１０ｃと一致する双曲線正接関数曲線である第４曲線部１１０ｏを設ける。

実施の形態５では、第２変更部４４は、第２ランプ状部１１０ｇの中点１１０ｙで、第３曲線部１１０ｈと第４曲線部１１０ｏとを直結する。従って、波形１１０から第２ランプ状部１１０ｇがなくなる。

図２１は、実施の形態５にかかる運転支援装置で作成される波形の一例の一部拡大図である。図２１は、図２０の第１曲線部１１０ｌ、第２曲線部１１０ｍ、第３曲線部１１０ｎ及び第４曲線部１１０ｏの近傍の拡大図である。

図２１を参照すると、Ｘ軸と第１エッジ部１１０ｄと波形１１０とで定まる領域Ａの面積は、１／Ｒの直線と第１エッジ部１１０ｄと波形１１０とで定まる領域Ｂの面積と同じになる。１／Ｒの直線と第２エッジ部１１０ｅと波形１１０とで定まる領域Ｃの面積は、Ｘ軸と第２エッジ部１１０ｅと波形１１０とで定まる領域Ｄの面積と同じになる。

従って、図２０に示す波形１１０とＸ軸とで定まる領域の面積、つまり車両５０が走行軌道を走行する場合の旋回角度は、図５に示す波形１１０とＸ軸とで定まる領域の面積、つまり車両５０が基準走行軌道１０４を走行する場合の旋回角度と同じになる。

これにより、実施の形態５にかかる運転支援装置は、車両５０が道路１００の脱出直線部１０３の路肩に寄ってしまうことを抑制することができ、車両５０の安全性を確保することができる。

図２２は、実施の形態５にかかる走行軌道の曲率の２階微分の波形の一部拡大図である。走行軌道の曲率は、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。

双曲線正接関数は、次の式（５）で表される。
ｙ＝ｔａｎｈ（ｘ） ・・・（５）

式（５）の１階微分は、次の式（６）で表される。
ｙ’＝ｓｅｃｈ^２（ｘ） ・・・（６）

式（５）の２階微分は、次の式（７）で表される。
ｙ’’＝−２ｓｅｃｈ^２（ｘ）・ｔａｎｈ（ｘ） ・・・（７）

図２２に示すように、曲率の波形１１０の原点Ｏから点１１０ｐまでの部分１１０ａは、０である。従って、走行軌道の曲率の２階微分の波形１３０の、部分１１０ａに対応する部分１３０ａは、０となる。

波形１１０の点１１０ｐから点１１０ｘまでの第１曲線部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（７）の通りである。従って、波形１３０の、第１曲線部１１０ｌに対応する部分１３０ｂは、式（７）で表される曲線となる。

波形１１０の点１１０ｘから点１１０ｓまでの第２曲線部１１０ｍは、双曲線正接関数曲線である。第２曲線部１１０ｍは、点１１０ｘを中心として、第１曲線部１１０ｌと点対称である。従って、波形１３０の、点１１０ｘに対応する箇所から点１１０ｓに対応する箇所までの部分１３０ｃは、点１３０ｉを中心として、部分１３０ｃと点対称である。

波形１１０の点１１０ｓから点１１０ｔまでの部分１１０ｂは、正の定数である。従って、波形１３０の、部分１１０ｂに対応する箇所までの部分１３０ｅは、０となる。

波形１１０の点１１０ｔから点１１０ｙまでの第３曲線部１１０ｎは、双曲線正接関数曲線である。第３曲線部１１０ｎは、縦軸方向の直線を軸として、第２曲線部１１０ｍと線対称である。従って、波形１３０の、第３曲線部１１０ｎに対応する部分１３０ｆは、縦軸方向の直線を軸として、部分１３０ｃと線対称である。

波形１１０の点１１０ｙから点１１０ｗまでの第４曲線部１１０ｏは、双曲線正接関数曲線である。第４曲線部１１０ｏは、縦軸方向の直線を軸として、第１曲線部１１０ｌと線対称である。従って、波形１３０の、第４曲線部１１０ｏに対応する部分１３０ｇは、縦軸方向の直線を軸として、部分１３０ｂと線対称である。

波形１１０の点１１０ｗ以降の部分１１０ｃは、０である。従って、波形１３０の、点１１０ｗ以降に対応する箇所の部分１３０ｈは、０となる。

実施の形態１で説明した図１０を参照すると、第１曲線部１１０ｌ、第２曲線部１１０ｍ、第３曲線部１１０ｎ及び第４曲線部１１０ｏを２次曲線とした場合は、曲率の２階微分の波形１３０は、エッジ部分を有する。エッジ部分では、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。

一方、実施の形態５では、図２２に示すように、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、部分１３０ｂの開始部、部分１３０ｂと部分１３０ｃとの接続部、部分１３０ｃの終了部、部分１３０ｆの開始部、部分１３０ｆと部分１３０ｇとの接続部、及び、部分１３０ｇの終了部において、滑らかに変化している。

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。

なお、実施の形態５では、第１曲線部１１０ｌ、第２曲線部１１０ｍ、第３曲線部１１０ｎ及び第４曲線部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１曲線部１１０ｌ、第２曲線部１１０ｍ、第３曲線部１１０ｎ及び第４曲線部１１０ｏの他の例は、シグモイド関数（sigmoid function）曲線が例示される。

シグモイド関数は、次の式（８）で表される。
ｙ＝（ｔａｎｈ（ｘ／２）＋１）／２ ・・・（８）

従って、走行軌道作成装置２は、第１曲線部１１０ｌ、第２曲線部１１０ｍ、第３曲線部１１０ｎ及び第４曲線部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。

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。

１，１Ａ，１Ｂ 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 曲率波形作成部、４３ 第１変更部、４４ 第２変更部、４５ 走行軌道作成部、４６ 走行軌道表示部、４７ 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。

Claims (14)

1. 進入直線部と、前記進入直線部に引き続く円弧部と、前記円弧部に引き続く脱出直線部と、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、
   前記車両が前記道路を道なりに走行する場合の軌道であり、進入直線軌道と、前記進入直線軌道に引き続く円弧軌道と、前記円弧軌道に引き続く脱出直線軌道と、を有する基準走行軌道の曲率を表す波形を作成する曲率波形作成部と、
   前記波形の２つのエッジである第１エッジ部及び第２エッジ部の各々をランプ状に変更し、前記波形に第１ランプ状部及び第２ランプ状部を設ける第１変更部と、
   前記第１ランプ状部及び前記第２ランプ状部の各々の両端を曲線に変更し、前記波形に第１曲線部、第２曲線部、第３曲線部及び第４曲線部を設ける第２変更部と、
   前記波形に基づいて、前記走行軌道を作成する走行軌道作成部と、
   を備えることを特徴とする走行軌道作成装置。
2. 前記第１曲線部、前記第２曲線部、前記第３曲線部及び前記第４曲線部は、２次曲線であ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。
3. 前記第１曲線部、前記第２曲線部、前記第３曲線部及び前記第４曲線部は、双曲線正接関数曲線又はシグモイド関数曲線であ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。
4. 前記第２変更部は、
   前記第１曲線部と前記第２曲線部とを直結し、前記第３曲線部と前記第４曲線部とを直結することを特徴とする請求項３に記載の走行軌道作成装置。
5. 前記第１変更部は、
   前記第１ランプ状部及び前記第２ランプ状部の中点が前記第１エッジ部及び前記第２エッジ部に夫々重なるように、前記第１ランプ状部及び前記第２ランプ状部を設けることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の走行軌道作成装置。
6. 請求項１から５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。
7. 請求項１から５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。
8. 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５のいずれか１項に記載の走行軌道作成装置。
9. 請求項８に記載の走行軌道作成装置によって前記記録媒体に記録された前記走行軌道を読み取る記録媒体読取部と、
   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。
10. 請求項８に記載の走行軌道作成装置によって前記記録媒体に記録された前記走行軌道を読み取る記録媒体読取部と、
    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。
11. 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、
    前記車両が道路を道なりに走行する場合の軌道であり、進入直線軌道と、前記進入直線軌道に引き続く円弧軌道と、前記円弧軌道に引き続く脱出直線軌道と、を有する基準走行軌道の曲率を表す波形を作成する曲率波形作成部と、
    前記波形の２つのエッジである第１エッジ部及び第２エッジ部の各々をランプ状に変更し、前記波形に第１ランプ状部及び第２ランプ状部を設ける第１変更部と、
    前記第１ランプ状部及び前記第２ランプ状部の各々の両端を曲線に変更し、前記波形に第１曲線部、第２曲線部、第３曲線部及び第４曲線部を設ける第２変更部と、
    前記波形に基づいて、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。
12. 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、
    前記車両が道路を道なりに走行する場合の軌道であり、進入直線軌道と、前記進入直線軌道に引き続く円弧軌道と、前記円弧軌道に引き続く脱出直線軌道と、を有する基準走行軌道の曲率を表す波形を作成する曲率波形作成部と、
    前記波形の２つのエッジである第１エッジ部及び第２エッジ部の各々をランプ状に変更し、前記波形に第１ランプ状部及び第２ランプ状部を設ける第１変更部と、
    前記第１ランプ状部及び前記第２ランプ状部の各々の両端を曲線に変更し、前記波形に第１曲線部、第２曲線部、第３曲線部及び第４曲線部を設ける第２変更部と、
    前記波形に基づいて、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。
13. 進入直線部と、前記進入直線部に引き続く円弧部と、前記円弧部に引き続く脱出直線部と、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、
    前記車両が前記道路を道なりに走行する場合の軌道であり、進入直線軌道と、前記進入直線軌道に引き続く円弧軌道と、前記円弧軌道に引き続く脱出直線軌道と、を有する基準走行軌道の曲率を表す波形を作成する曲率波形作成ステップと、
    前記波形の２つのエッジである第１エッジ部及び第２エッジ部の各々をランプ状に変更し、前記波形に第１ランプ状部及び第２ランプ状部を設ける第１変更ステップと、
    前記第１ランプ状部及び前記第２ランプ状部の各々の両端を曲線に変更し、前記波形に第１曲線部、第２曲線部、第３曲線部及び第４曲線部を設ける第２変更ステップと、
    前記波形に基づいて、前記走行軌道を作成する走行軌道作成ステップと、
    を備えることを特徴とする走行軌道作成方法。
14. 進入直線部と、前記進入直線部に引き続く円弧部と、前記円弧部に引き続く脱出直線部と、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、
    前記車両が前記道路を道なりに走行する場合の軌道であり、進入直線軌道と、前記進入直線軌道に引き続く円弧軌道と、前記円弧軌道に引き続く脱出直線軌道と、を有する基準走行軌道の曲率を表す波形を作成する曲率波形作成ステップと、
    前記波形の２つのエッジである第１エッジ部及び第２エッジ部の各々をランプ状に変更し、前記波形に第１ランプ状部及び第２ランプ状部を設ける第１変更ステップと、
    前記第１ランプ状部及び前記第２ランプ状部の各々の両端を曲線に変更し、前記波形に第１曲線部、第２曲線部、第３曲線部及び第４曲線部を設ける第２変更ステップと、
    前記波形に基づいて、前記走行軌道を作成する走行軌道作成ステップと、
    を実行させるための走行軌道作成プログラム。

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