JP7724793B2 - 経路生成装置および走行支援制御装置 - Google Patents

Description

本願は、車両が走行すべき経路を生成する経路生成装置およびそれを用いた走行支援制御装置に関するものである。

従来、車両の自動操舵走行に関する制御技術が知られている。例えば、特許文献１では、車両が車線内で走行を行うときに操舵を支援する車線維持支援制御を実行可能な車線維持支援装置を開示している。

特開２０１５－２１７７０７号公報

車線維持制御システム等の走行支援制御システムでは、通常、車両の前方の道路情報を検出するセンサに基づいて算出された目標経路と自車走行経路の偏差をフィードバックする制御により操舵角を決定する。自動操舵システム始動時等の目標走行位置との偏差が不連続に変化する場合もしくは走行支援制御開始時において、車両は目標経路に追従することはできない。また、従来の横位置偏差をフィードバックする制御では制御開始時に舵角指令が急変し、車両の走行軌跡にふらつきが発生する恐れがある。

本願は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、車両の走行状態に応じて目標経路を補正することで、車両が追従可能な補正経路を生成することができる経路生成装置を得ることを目的とする。

本願に開示される経路生成装置は、車両の目標経路を生成する目標経路生成部と、
第１の横位置補正量の設定値及び第２の横位置補正量の設定値の一方をゼロに設定し、他方をゼロ以外の値に設定し、変化タイミングまでの期間では、前記第１の横位置補正量の設定値を横位置補正量として設定し、前記変化タイミング以降の期間では、前記第２の横位置補正量の設定値を前記横位置補正量として設定する横位置補正量設定部と、
逐次、前記横位置補正量に対してフィルタ処理を行って、前記フィルタ処理の出力値をフィルタ処理後の横位置補正量として算出し、現在の前記フィルタ処理後の横位置補正量に基づいて現在の前記目標経路を補正して、現在の補正経路を演算する目標経路補正部と、を備え、
現在の前記目標経路は、現在の車両に対する目標経路の横位置、姿勢角、及び経路曲率により表され、
現在の前記補正経路は、現在の車両に対する補正経路の横位置、姿勢角、及び経路曲率により表され、
前記目標経路補正部は、現在の前記フィルタ処理後の横位置補正量を微分して現在の目標横速度を算出し、現在の前記フィルタ処理後の横位置補正量を２階微分して現在の目標横加速度を算出し、現在の前記フィルタ処理後の横位置補正量により現在の車両に対する前記目標経路の横位置を補正して現在の車両に対する前記補正経路の横位置を算出し、現在の車両に対する前記目標横速度により現在の車両に対する前記目標経路の姿勢角を補正して現在の前記補正経路の姿勢角を算出し、現在の前記目標横加速度により現在の前記目標経路の経路曲率を補正して現在の前記補正経路の経路曲率を算出する。

本願に開示される経路生成装置によれば、車両の走行状態に応じて目標経路を補正することで、舵角指令が急変せず、車両が追従可能な補正経路を生成することができる。

実施の形態１に係る経路生成装置を備えた走行支援制御装置を搭載した車両の構成を示す図である。 実施の形態１に係る経路生成装置を備えた走行支援制御装置を示すブロック図である。 実施の形態１に係る経路生成装置を備えた走行支援制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る経路生成装置の目標経路補正部の動作を説明するための図である。 実施の形態１に係る走行支援制御装置の制御対象となる走行シーンの一例を示す図である。 図５の走行シーンにおける従来の車両走行制御の動作のシミュレーション結果を示す図である。 図５の走行シーンにおける実施の形態１に係る経路生成装置の目標経路補正部の動作を説明するための図である。 図５の走行シーンにおける実施の形態１に係る経路生成装置を備えた走行支援制御装置の動作シミュレーション結果を示す図である。 実施の形態１に係る走行支援制御装置の変形例をブロック図である。 実施の形態１の変形例における走行支援制御装置の制御対象となる走行シーンの一例を示す図である。 実施の形態１の変形例である走行支援制御装置の動作のシミュレーション結果を示す図である。 実施の形態２に係る経路生成装置を備えた走行支援制御装置を示すブロック図である。 実施の形態に係る走行支援制御装置の制御対象となる走行シーンの一例を示す図である。 実施の形態２に係る走行支援制御装置の制御対象となる走行シーンにおけるシミュレーション結果を示す図である。 実施の形態３に係る走行支援制御装置を示すブロック図である。 実施の形態３に係る走行支援制御装置の動作を説明する図である。 実施の形態３に係る走行支援制御装置の制御対象となる走行シーンにおけるシミュレーション結果を示す図である。

以下、実施の形態に係る車両の経路生成装置および走行支援制御装置について図に基づいて説明する。各図において、同一または相当部分については、同一符号を付している。

実施の形態１．
図１は、車両の走行支援制御装置１００を実現する車両の操舵に関する構成の一例を示している。
車両（自車両ともいう）１０には、車速検出器１、ヨーレート検出器２、カメラ３、運転支援ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）４、操舵ＥＣＵ５、操舵機構６、及び操舵輪７が搭載されている。車速検出器１は、自車両１０の走行速度を検出し、運転支援ＥＣＵ４に送信する。ヨーレート検出器２は、自車両１０のヨーレートを検出し、運転支援ＥＣＵ４に送信する。カメラ３は車線の領域を示す道路に引かれた白線を撮影し、自車両１０の前方の白線情報を運転支援ＥＣＵ４に送信する。

運転支援ＥＣＵ４は、後述する走行支援制御装置１００の機能を実現する。運転支援ＥＣＵ４は、車速検出器１から取得した自車両１０の走行速度と、ヨーレート検出器２から取得した自車両１０のヨーレートと、カメラ３から取得した自車両１０の前方の白線情報とに基づいて、操舵ＥＣＵ５に制御指令を送信する。操舵ＥＣＵ５は、運転支援ＥＣＵ４からの制御指令に基づいて操舵機構６の動作を制御する。操舵輪７は、操舵機構６の動作に基づいて自車両１０に対する角度が決定され、自車両１０の横方向の運動を制御する。

図２は、実施の形態１による車両の走行支援制御装置１００を説明するための機能ブロック図である。
走行支援制御装置１００は経路生成装置１１０および操舵量演算部１０４により構成される。
経路生成装置１１０は、車速検出器１により検出される車速、ヨーレート検出器２により検出されるヨーレート、およびカメラ３により検出される車両前方の道路情報に基づいて、車両が走行すべき車両前方の目標経路を演算する。
操舵量演算部１０４は、目標経路に追従して走行するための舵角指令δ^＊を生成して操舵ＥＣＵ５に出力する。操舵ＥＣＵ５は舵角指令δ^＊に従い、車両のステアリングを駆動するアクチュエータを車両の舵角δが舵角指令δ^＊に一致するように制御する。

車両の経路生成装置１１０は、目標経路生成部１０１、横位置補正量設定部１０２、目標経路補正部１０３を備える。
目標経路生成部１０１は、車速検出器１、ヨーレート検出器２、およびカメラ３で検出された情報に基づいて、目標経路を演算し、目標経路補正部１０３に入力する。

横位置補正量設定部１０２は、目標経路の横位置補正量を決定し、目標経路補正部１０３および操舵量演算部１０４に入力される。
目標経路補正部１０３は、横位置補正量に基づいて目標経路生成部１０１で算出された目標経路を補正し、補正された経路情報が操舵量演算部１０４に入力される。

以上の説明した経路生成装置１１０および走行支援制御装置１００の構成はコンピュータを用いて構成することができ、これらの各構成はコンピュータがプログラムを実行することで実現される。すなわち、図２に示した車両の経路生成装置１１０の目標経路生成部１０１、横位置補正量設定部１０２、目標経路補正部１０３、および操舵量演算部１０４は、例えば図３に示すプロセッサ１０００により実現される。プロセッサ１０００には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＰＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などが適用され、記憶装置１００１に格納されるプログラムを実行することで上記各構成の機能が実現される。他の実施の形態においても同様である。

次に、図２において車両の経路生成装置１１０および走行支援制御装置１００の各部の動作について詳細に説明する。
目標経路生成部１０１において、カメラ３から取得した自車両１０の前方の白線情報として、左右それぞれの白線について自車に対する白線の横位置Ｃ０Ｒ、Ｃ０Ｌ、姿勢角Ｃ１Ｒ、Ｃ１Ｌ、経路曲率Ｃ２Ｒ、Ｃ２Ｌを得る。

目標経路は例えば、左右の白線の中心とするとき、自車両１０に対する目標経路の横位置Ｃ０、姿勢角Ｃ１、経路曲率Ｃ２は以下の式（１）、式（２）、式（３）で算出される。

目標経路は、走行条件に応じて、横位置Ｃ０が次の式（４）のように左右どちらかに寄ったラインを目標経路としてもよい。なお、ここでＣ００は定数である。

横位置補正量設定部１０２において、目標経路生成部１０１で生成した目標経路に対して独立に、走行条件等に応じて任意のタイミングで第１の横位置補正量、第２の横位置補正量を設定し、第１の横位置補正量から第２の横位置補正量へのステップ入力を横位置補正量ｙｏｆｓｔとして出力する。

目標経路補正部１０３において、補正経路を横位置補正量設定部１０２で設定された横位置補正量ｙｏｆｓｔに基づいて生成する。補正経路の目標横位置ｙｆｌｔ、目標横速度ｖｙｆｌｔ、目標横加速度ａｙｆｌｔは、横位置補正量ｙｏｆｓｔとフィルタＦｄｒｅｆ（ｓ）を用いて、以下の数式（５）、式（６）、式（７）により求めることができる。なお、sはラプラス演算子である。

上記の式（５）において、フィルタＦｄｒｅｆ（ｓ）の入力を第１の横位置補正量から第２の横位置補正量へのステップ入力を横位置補正量ｙｏｆｓｔと設定することで、第１の横位置補正量から第２の横位置補正量に収束するまでの時間履歴を目標経路の補正経路として生成することができる。

図４は、目標経路補正部１０３の動作例を示している。図４の１段目（上段）に表示された動作特性の破線が第１の横位置補正量から第２の横位置補正量へのステップ入力である横位置補正量ｙｏｆｓｔの時刻歴を表し、実線が補正経路の横位置の時刻歴を表している。同図の２段目（中段）に表示された動作特性の実線が補正経路の横速度の時刻歴を表している。同図の３段目（下段）に表示された動作特性の実線が補正経路の横加速度を表している。

さらに、式（５）、（６）、（７）を用いて、補正経路は目標経路の式（１）、（２）、（３）の形式に合わせるため、自車両１０に対する補正経路の横位置Ｃ０’、姿勢角Ｃ１’、曲率Ｃ２’は以下の式（８）、式（９）、式（１０）にて算出される。

式（９）、（１０）において、Ｖは自車両１０の車速を示す。

フィルタＦｄｒｅｆ（ｓ）は、例えば次の式（１１）に示す２次のローパスフィルタを使用する。ζは減衰係数、ωnは周波数である。

フィルタＦｄｒｅｆ（ｓ）に移動平均フィルタを使用してもよい。次の式（１２）は時定数τの移動平均フィルタである。

フィルタＦｄｒｅｆ（ｓ）は、式（１２）の移動平均フィルタをパデー近似して使用してもよい。２次のパデー近似を次の式（１３）に示す。

２次のパデー近似を適用した移動平均フィルタを次の式（１４）に示す。

フィルタＦｄｒｅｆ（ｓ）は、移動平均フィルタを２個組み合わせた２段移動平均フィルタを使用してもよい。次の式（１５）は、時定数τ１ｄ、τ２ｄの２つの移動平均フィルタを合成した伝達関数である。

操舵量演算部１０４は、補正経路の横位置Ｃ０’、姿勢角Ｃ１’、曲率Ｃ２’と、車速Ｖとヨーレートγｅｇｏに基づいて舵角指令δ*を演算する。
横位置偏差ｙｅ、ヨー角偏差rｅ、ヨーレート偏差γｅは補正経路の式（８）、（９）、（１０）、および自車両１０の車速V、ヨーレートγｅｇｏを用いて以下の式（１６）、式（１７）、式（１８）で算出する。

舵角指令δ*は具体的には次の式（１９）で演算される。式（１９）において、Ｋｉ（ｉ＝１，２，３）は制御ゲインを示す。

次に実際の具体的な走行シーンの例をもって、走行支援制御について説明する。図５は、実施の形態１の走行シーンの一例であり、走行支援制御が開始する瞬間の車両位置を示している。

まず、図５において、補正経路がない従来の走行支援制御の場合、目標経路との横位置偏差ｙｅがある状態で制御開始する。図５の条件において、補正経路がない従来の場合の例でシミュレーションを行った結果を図６に示す。図６の場合では、式（１９）のように舵角指令の制御を行うと、横位置偏差ｙｅがある状態で制御を開始するため、式（１９）の第１項目にあたる横偏差補償項分だけ大きい舵角指令で制御が始まる。また、補正経路がない場合、目標経路は常に道路に対して平行となるため、式（１９）の第２項、第３項はヨー角偏差rｅ、ヨーレート偏差γｅにより、操舵を抑制するような舵角指令が与えられる。以上により、車両の実舵角は走行支援制御開始時に舵角指令に追従できず、かつ実舵角は緩やかになり、その結果、車両の横位置偏差の収束も緩やかになる。

次に実施の形態１の経路生成装置１１０及び操舵量演算部１０４を具備した走行支援制御装置１００を搭載した車両が図５に示す車両位置から走行支援制御が開始する場合、目標経路生成部１０１にて車線中心を目標経路Ｒｔとして生成すると目標経路Ｒｔに対して横位置偏差が発生する。この時、横位置補正量設定部１０２は、横位置補正量ｙｏｆｓｔとして走行支援制御開始時の横偏差初期値からゼロ（０）へのステップ入力を出力する。

ここで目標経路補正部１０３の動作の例として、制御開始から２．０［ｓ］後に補正経路が横位置偏差１．０［ｍ］から横位置偏差０［ｍ］に収束するような補正経路Ｒｒを生成する場合には、２段移動平均フィルタを用いて、その時定数τ１ｄ,τ２ｄの和が２．０［ｓ］になるように例えば、τ１ｄ＝τ２ｄ＝１．０［ｓ］と設定する。

このときの横位置補正量ｙｏｆｓｔが入力された時のフィルタ応答は図７のようになる。図７の１段目（上段）に表示された動作特性は横位置補正量ｙｏｆｓｔと目標横位置ｙｆｌｔの時間履歴を示している。同図の２段目（中段）に表示された動作特性は、目標横速度ｖｙｆｌｔの時間履歴を示している。３段目（下段）に表示された動作特性は、目標横加速度ａｙｆｌｔの時間履歴を示している。この動作により制御開始時の車両の横位置から２．０［ｓ］後に目標経路Ｒｔとの偏差をゼロ（０）に収束させる補正経路Ｒｒの生成が可能であることが示される。

また、操舵量演算部１０４ではフィルタにより算出された補正経路に基づいて、式（１９）により、補正経路Ｒｒに追従するように舵角指令を制御する。
図８は、本実施の形態における補正経路を用いて支援制御した場合の例である。図６の場合では、車両の実舵角は舵角指令に追従できず、結果的に横位置偏差の収束も緩やかであったのに対して、補正経路を用いた場合では、図８のように舵角指令は制御開始時から連続に変化し、実舵角もそれに追従するように制御可能であるので、補正した目標経路Ｒｔとの横偏差を収束するように制御することが可能である。

上述のように、実施の形態１においては、横位置補正量設定部は、第１の横位置補正量から第２の横位置補正量へのステップ入力を前記横位置補正量として出力し、目標経路補正部は、第１の横位置補正量から第２の横位置補正量へ収束すると、横位置補正量の微分値である横速度補正値と、横速度補正値の微分値である横加速度補正値を演算し、横位置補正量、横速度補正値、横加速度補正値に基づいて目標経路である横位置、姿勢角、曲率を補正する。
また、横位置補正量設定部において、第１の横位置補正量が走行支援制御開始時の横偏差初期値、第２の横位置補正量がゼロ（０）である。

以上で説明したように実施の形態１では、自車両および道路情報から算出された目標経路に対して独立に設定した横位置補正量に基づいて目標経路を補正することで、その補正経路と車両の走行経路が一致するよう制御する場合に、従来の補正経路がない場合には不可能であった連続的な舵角指令を演算することが可能である。そのため、補正経路に追従するように車両を走行させることができる。

実施の形態１の変形例．
図９は、実施の形態１の変形例である経路生成装置１１０Ａおよび走行支援制御装置１００Aの構成を示す機能ブロック図である。本変形例では、経路生成装置１１０Ａを車線変更に応用する場合の例について説明する。図９は、図１の横位置補正量設定部１０２を横位置補正量設定部１０２Ａに、目標経路補正部１０３を目標経路補正部１０３Ａに変更した構成である。
横位置補正量設定部１０２Ａでは、車線変更開始時の時刻をｔ＝０として、次の式（２０）のように横位置補正量ｙｏｆｓｔを演算する。

Ｙｌａｎｅは隣車線への横移動量、すなわち車線幅である。左隣の車線に移動する場合は左隣車線の白線の左横位置・右横位置であるＣ０ＬＲ、Ｃ０ＬＬを用いて以下の式（２１）のように演算する。同様に、右隣の車線に移動する場合は右隣車線の白線の左横位置・右横位置であるＣ０ＲＲ、Ｃ０ＲＬを用いて以下の式（２２）のように演算する。

目標経路補正部１０３Ａでは、補正経路を横位置補正量設定部１０２Ａで設定された横位置補正量ｙｏｆｓｔに基づいて生成する。車線変更前半（開始～自車線逸脱）の自車両１０に対する補正経路の横位置Ｃ０’、目標横速度ｖｙｆｌｔ、目標横加速度ａｙｆｌｔは、実施の形態１の式（５）、（６）、（７）と同様である。車線変更後半（自車線逸脱～隣車線中央到達）の補正経路の目標横位置ｙｆｌｔは次の式（２３）のように演算する。

次に実際の具体的な走行シーンの例をもって、経路生成装置１１０Ａおよび操舵量演算部１０４による車線変更の動作内容について説明する。
図１０は実施の形態１の変形例における走行シーンの一例であって、左車線から右車線への車線変更が開始する瞬間の車両位置を示している。図１１はそのときのシミュレーション動作を示している。横位置補正量設定部１０２Ａは、横位置補正量ｙｏｆｓｔとして現在の車線中心であるゼロ（０）すなわち車線変更前の目標経路Ｒｔａから右隣車線の車線中心である車線変更後の目標経路Ｒｔｂへのステップ入力を出力する。そして、横位置補正量設定部１０２Ａは、現在の車線中心から右隣車線の車線中心に移動するための補正経路Ｒｒを出力する。それにより、操舵量演算部１０４は車線変更のための舵角指令を演算することができる。
ここで、車線変更前半（開始～自車線逸脱）Ｆｈにおいて自車両１０は、左車線左白線Ｌｌを左白線Ｌ、左車線右白線Ｌｒを右白線Ｒと認識し、自車両１０に対する補正経路の横位置Ｃ０‘は式（８）により求められる。一方、車線変更後半（自車線逸脱～隣車線中央到達）Ｌｈにおいて自車両１０は、右車線左白線Ｒｌを左白線Ｌ、右車線右白線を右白線Ｒと認識し、自車両１０に対する補正経路の横位置Ｃ０’は式（２３）となる。図１１の１段目（上段）は各車線に対する自車両１０の横位置の時間履歴を示している。同図の２段目（中段）は、各車線に対して、自車両１０が認識している白線に対する横位置の時間履歴を示している。３段目（下段）は、算出した舵角指令と実舵角の時間履歴を示している。なお、図１１の１段目（上段）と２段目（中段）に表示されているＹｌａｎｅは隣車線への横移動量、すなわち車線幅に相当する。

上述のように、実施の形態１の変形例は、横位置補正量設定部において、第１の横位置補正量がゼロ（０）で、第２の横位置補正量が隣接する車線に車線変更するための横移動量である。

以上で説明したように実施の形態１の変形例では、自車両および道路情報から算出された目標経路に対して、現在の車線中心から隣車線の車線中心へ移動するように目標経路を補正することで、車線変更のための舵角指令を演算することが可能である。

なお、実施の形態１の変形例では車線変更時における経路生成の例について説明したが、本構成を用いることにより、同様に本線から離脱するような経路生成にも適用することができる。例えば、横位置補正量設定部１０２Ａにおける第２の横位置補正量に路側への横移動量を設定することで、路側に退避する場合あるいは、乗員の乗降のために路側に移動する場合においても本実施の形態の技術を適用することができる。

実施の形態２．
図１２は、実施の形態２による車両の経路生成装置２１０および走行支援制御装置２００を説明するための機能ブロック図である。
経路生成装置１１０は、目標経路生成部１０１、横位置補正量設定部１０２、目標経路補正部１０３および操舵回避判定部１０５を備える。
実施の形態２に係る経路生成装置２１０は、実施の形態１に係る経路生成装置１１０に操舵回避判定部１０５を加えたものである。

操舵回避判定部１０５は、カメラ３からの前方の障害物情報を入力として、障害物を操舵にて回避するかを判定し、判定成立時に横回避量を出力する。
横位置補正量設定部１０２は、横回避量の入力に基づいて、目標経路の横位置補正量を決定し、目標経路補正部１０３および操舵量演算部１０４に入力される。
目標経路補正部１０３は、横位置補正量に基づいて目標経路生成部１０１で算出された目標経路を補正し、補正された経路情報が操舵量演算部１０４に入力される。
操舵量演算部１０４は、補正経路に基づいて舵角指令δ＊を生成して操舵ＥＣＵ５に入力される。

実施の形態２に係る経路生成装置２１０の具体的な動作について説明する。
操舵回避判定部１０５は、カメラ、レーダ等のセンサにより認識された前方の障害物の自車に対する相対縦位置χｒｅｌ、相対横位置ｙｏｂｊ、横幅ｗｏｂｊおよび相対速度ｖｒｅｌの入力、およびあらかじめ記憶装置１００１に記憶された自車の車幅ｗｅｇｏ、回避マージン量ｙｍａｒｇｅに基づいて、縦方向および横方向双方の条件について操舵回避必要性を判定し、双方が成立時に操舵回避判定成立とする。また、操舵回避判定成立時にその横回避に必要な横移動量ｙａｖｏｉｄを出力する。

まず、障害物に対する縦方向の操舵回避必要性判定条件について説明する。障害物に対する自車の衝突余裕時間ｔｔｔｃに基づいて、衝突余裕時間ｔｔｔｃがあらかじめ設定した衝突余裕時間の閾値ｔｔｔｃ０を下回った場合にそのときの自車横位置を初期値としてステップ量（横移動量）ｙａｖｏｉｄのステップ入力を横位置補正量ｙｏｆｓｔとして出力する。
衝突余裕時間ｔｔｔｃは障害物と自車の相対位置ｘｒｅｌおよび相対速度ｖｒｅｌを用いて、次の式（２４）で表される。

次に横方向の操舵回避必要性判定条件について説明する。横方向の判定では障害物の相対横位置ｙｏｂｊ、横幅ｗｏｂｊの入力、およびあらかじめ記憶装置１００１に記憶された自車の車幅ｗｅｇｏ、回避マージン量ｙｍａｒｇｅに基づいて、障害物位置に達した時の衝突可能性を判定する。横方向の判定条件は次の式（２５）で表される。

判定成立時に障害物を横回避して走行するのに必要な横移動量ｙａｖｏｉｄを算出し、出力する。横移動量ｙａｖｏｉｄは左右双方向への回避が考えられ、次の式（２６）にて算出される。

横位置補正量設定部１０２は、横移動量ｙａｖｏｉｄの入力に基づいて、横移動量ｙａｖｏｉｄが非ゼロ値が入力された場合に、そのときの自車横位置を初期値として横移動量ｙａｖｏｉｄのステップ入力を横位置補正量ｙｏｆｓｔとして出力する。

次に実際の具体的な走行シーンの例をもって、実施の形態２における走行支援制御装置２００の動作内容について説明する。
図１３は走行支援制御装置２００による走行シーンの一例を示している。図１３では車両走行経路前方に障害物Ｏｂが存在し、元の走行経路で走行を続ければ衝突する恐れがある走行シーンを示す。図１３は、目標経路Ｒｔに沿って走行中の車両（自車両）１０が補正経路Ｒｒを走行して障害物Ｏｂを避ける一例である。

図１４は図１３の走行シーンのシミュレーション結果を表す。図１４の１段目（上段）の実線は障害物の衝突余裕時間ｔｔｔｃ、点線は衝突余裕時間の閾値ｔｔｔｃ０を表している。２段目（中段）の実線は車両の実走行位置、点線は目標経路を表している。３段目（下段）の実線は実舵角、点線は舵角指令を表している。

操舵回避判定部１０５は、縦方向および横方向双方の条件について操舵回避必要性を判定するが、図１３の走行シーンにおいて、回避前は横方向の条件については常に成立しているため、ここでは縦方向の条件について考えている。図１４の1段目（上段）の実線は障害物の衝突余裕時間ｔｔｔｃが時間とともに減少していく様子を表し、点線で示す衝突余裕時間の閾値ｔｔｔｃ０以下となった場合に障害物に対する縦方向の条件が成立して、操舵回避判定部１０５は、横回避量に相当する横移動量ｙａｖｏｉｄを出力する。この時、横位置補正量設定部１０２は、現在の自車の横位置を初期値として横移動量ｙａｖｏｉｄのステップ入力を横位置補正量ｙｏｆｓｔとして出力する。目標経路補正部１０３は、２段移動平均フィルタの時定数τ１ｄ、τ２ｄの和が衝突余裕時間の閾値ｔｔｔｃ０以下になるように設定されている。これにより定義された２段移動平均フィルタの伝達特性Ｆ（ｓ）は横位置補正量ｙｏｆｓｔのステップ時間から衝突余裕時間の閾値ｔｔｔｃ０以内に障害物を回避するのに必要な横移動量ｙａｖｏｉｄだけ、横移動する補正経路を生成している。その後、操舵量演算部１０４は生成された補正経路に追従するように舵角指令を与えている。

上述のように、実施の形態２は、横位置補正量設定部において、第１の横位置補正量がゼロ（０）で、第２の横位置補正量が前方の障害物を回避するための横移動量である。

以上で説明したように実施の形態２では、障害物と衝突する恐れがあると判定した場合に、経路生成装置２１０が衝突を回避するための補正経路を生成し、操舵量演算部１０４により回避操舵を行うことができる。

実施の形態３．
図１５は実施の形態３における走行支援制御装置２００Ａの機能ブロック図を示している。なお、操舵量演算部１０４Ａ以外の機能については実施の形態２と同様であるため、説明を省略する。
実施の形態３における操舵量演算部１０４Ａは、ＦＢ（フィードバック）舵角指令制御部１０６、ＦＦ（フィードフォワード）舵角指令制御部１０７および舵角指令加算部１０８により構成される。
ＦＢ舵角指令制御部１０６では、補正経路を入力として、例えば、実施の形態１の式（１９）に示したようにＦＢ舵角指令δＦＢ*を演算し、出力する。
ＦＦ舵角指令制御部１０７では、横位置補正量ｙｏｆｓｔを入力として、目標経路補正部１０３の伝達特性および車両運動モデルの逆伝達関数に基づいてＦＦ舵角指令δＦＦ*を演算し、出力する。
舵角指令加算部１０８では、ＦＢ舵角指令δＦＢ*とＦＦ舵角指令δＦＦ*を加算し、舵角指令δ*として操舵ＥＣＵ５に入力する。

次にＦＦ舵角指令制御部１０７の具体的な動作内容を説明する。
車両運動モデルとして、例えば、定常円旋回時の舵角応答である定常旋回モデルあるいは車両の横運動・ヨー回転運動を２輪車に近似した２輪モデル等が用いられる。
定常旋回モデルを考えると、前輪タイヤ角δｆから横位置ｙの伝達関数Ｇ（ｓ）は以下の式（２７）、式（２８）、式（２９）で表されることが知られている。

式（２８）、（２９）において、sはラプラス演算子を示す。Ａは車両のスタビリティファクタを示す。ｍは車両の質量を示す。ｌは車両のホイールベースを示す。ｌｆは車両重心－前輪軸間距離を示す。ｌｒは、車両重心－後輪軸間距離を示す。ｋｆは車両の前輪コーナリングパワーを示す。ｋｒは、車両の後輪コーナリングパワーを示す。これらのパラメータは、記憶装置１００１に予め記憶されている。
また、２輪モデルを考えると、前輪タイヤ角δｆから横位置ｙの伝達関数Ｇ（ｓ）は以下の式（３０）、式（３１）で表されることが知られている。

式（３０）、（３１）において、Iはヨー慣性モーメントを示す。
補正経路に対して車両が追従するように舵角を与えるためには目標経路補正部１０３の伝達特性Ｆ（ｓ）と前記車両運動モデルの逆伝達関数Ｇ^（-１）（ｓ）を用いて横位置補正量ｙｏｆｓｔからＦＦ舵角指令δＦＦ*までの伝達特性を次の式（３２）で与えることができる。

以上の演算内容により、例として図１６の上段のように横位置補正量から伝達特性Ｆ（ｓ）のフィルタを用いて補正経路が算出される場合に、その補正経路に追従するためのＦＦ舵角指令δＦＦ*は式（７）により演算され、図１６の下段のようになる。

ここで、実施の形態２と同様に図１３の走行シーンで実施の形態３の走行支援制御装置２００Aを用いた場合のシミュレーション結果を図１７に示す。
図１４と同様に図１７の１段目（上段）の実線は障害物の衝突余裕時間ｔｔｔｃ、点線は衝突余裕時間の閾値ｔｔｔｃ０を表している。同図の２段目（中段）の実線は車両の実走行位置、点線は目標経路を表している。同図の３段目（下段）の実線は実舵角、点線は舵角指令を表している。実施の形態３における経路生成装置２１０の構成は実施の形態２と同様であるため、図１７の１段目（上段）の障害物の縦方向の条件および同図の２段目（中段）の補正された目標経路は図１４と同様となる。

ここで操舵量演算部１０４Ａは、横位置補正量ｙｏｆｓｔを入力として、式（３２）により、ＦＦ舵角指令δＦＦ*を演算し、補正された目標経路を入力として、式（１９）により演算されたＦＢ舵角指令δＦＢ*に加算して舵角指令δ*として出力する。ＦＦ舵角指令δＦＦ*を加算することにより、図１４と比較して図１７では舵角指令の絶対値が大きくなり、障害物回避の急操舵に対応して目標経路への追従性が向上していることが確認できる。

上述のように、実施の形態３においては、経路生成装置で求められた補正経路に沿って車両が走行する目標操舵量を演算する操舵量演算部を備えている。
また、操舵量演算部においては、車両の操舵角から車両の横位置までの車両横運動の伝達関数モデルを備え、車両横運動の逆伝達関数と、目標経路補正部における横位置補正量を演算する伝達関数を用いて、横位置補正量設定部の出力である横位置補正量に基づいてフィードフォワード舵角指令を演算し、目標操舵量に加算する。

以上で説明したように実施の形態３の例では、現在の自車走行位置から障害物回避に必要な横距離を入力として、目標の走行経路に追従するためのＦＦ舵角指令を演算し、補正された目標経路から演算したＦＢ舵角指令に加算することで、目標の走行経路への追従性を向上することが可能である。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１００ 走行支援制御装置、１１０ 経路生成装置、１０１ 目標経路生成部、１０２ 横位置補正量設定部、１０３ 目標経路補正部、１０４ 操舵量演算部、１０５ 操舵回避判定部、１０６ ＦＢ舵角指令制御部、１０７ ＦＦ舵角指令制御部、１０８ 舵角指令加算部

Claims (7)

1. 車両の目標経路を生成する目標経路生成部と、
   第１の横位置補正量の設定値及び第２の横位置補正量の設定値の一方をゼロに設定し、他方をゼロ以外の値に設定し、変化タイミングまでの期間では、前記第１の横位置補正量の設定値を横位置補正量として設定し、前記変化タイミング以降の期間では、前記第２の横位置補正量の設定値を前記横位置補正量として設定する横位置補正量設定部と、
   逐次、前記横位置補正量に対してフィルタ処理を行って、前記フィルタ処理の出力値をフィルタ処理後の横位置補正量として算出し、現在の前記フィルタ処理後の横位置補正量に基づいて現在の前記目標経路を補正して、現在の補正経路を演算する目標経路補正部と、を備え、
   現在の前記目標経路は、現在の車両に対する目標経路の横位置、姿勢角、及び経路曲率により表され、
   現在の前記補正経路は、現在の車両に対する補正経路の横位置、姿勢角、及び経路曲率により表され、
   前記目標経路補正部は、現在の前記フィルタ処理後の横位置補正量を微分して現在の目標横速度を算出し、現在の前記フィルタ処理後の横位置補正量を２階微分して現在の目標横加速度を算出し、現在の前記フィルタ処理後の横位置補正量により現在の車両に対する前記目標経路の横位置を補正して現在の車両に対する前記補正経路の横位置を算出し、現在の車両に対する前記目標横速度により現在の車両に対する前記目標経路の姿勢角を補正して現在の前記補正経路の姿勢角を算出し、現在の前記目標横加速度により現在の前記目標経路の経路曲率を補正して現在の前記補正経路の経路曲率を算出する経路生成装置。
2. 前記フィルタ処理は、ローパスフィルタ処理又は移動平均処理から構成されることを特徴とする請求項１に記載の経路生成装置。
3. 前記横位置補正量設定部において、前記第１の横位置補正量の設定値が走行支援制御開始時の横偏差初期値、前記第２の横位置補正量の設定値がゼロであることを特徴とする請求項１に記載の経路生成装置。
4. 前記横位置補正量設定部において、前記第１の横位置補正量の設定値がゼロで、前記第２の横位置補正量の設定値が前方の障害物を回避するための横移動量であることを特徴とする請求項１に記載の経路生成装置。
5. 前記横位置補正量設定部において、前記第１の横位置補正量の設定値がゼロで、前記第２の横位置補正量の設定値が隣接する車線に車線変更するための横移動量であることを特徴とする請求項１に記載の経路生成装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の経路生成装置と、前記経路生成装置で求められた前記補正経路に沿って前記車両が走行する目標操舵量を演算する操舵量演算部とを備えたことを特徴とする走行支援制御装置。
7. 前記操舵量演算部において、前記車両の操舵角から前記車両の横位置までの車両横運動の伝達関数モデルを備え、前記車両横運動の逆伝達関数と、前記目標経路補正部における前記フィルタ処理の伝達特性を用いて、前記横位置補正量設定部の出力である前記横位置補正量に基づいてフィードフォワード舵角指令を演算し、前記目標操舵量に加算することを特徴とする請求項６に記載の走行支援制御装置。