特許 6644425 移動経路生成装置および移動経路生成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6644425

(24)【登録日】2020年1月10日

(45)【発行日】2020年2月12日

(54)【発明の名称】移動経路生成装置および移動経路生成方法

(51)【国際特許分類】

   B60W 30/06 20060101AFI20200130BHJP

   G08G 1/16 20060101ALI20200130BHJP

   B62D 6/00 20060101ALI20200130BHJP

   B60W 30/10 20060101ALI20200130BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20200130BHJP

   B62D 137/00 20060101ALN20200130BHJP

【ＦＩ】

   B60W30/06ZYW

   G08G1/16 C

   B62D6/00

   B60W30/10

   B62D101:00

   B62D137:00

【請求項の数】7

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2016-135109(P2016-135109)

(22)【出願日】2016年7月7日

(65)【公開番号】特開2018-2082(P2018-2082A)

(43)【公開日】2018年1月11日

【審査請求日】2019年3月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000101732

【氏名又は名称】アルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105784

【弁理士】

【氏名又は名称】橘 和之

(72)【発明者】

【氏名】大場 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】棟方 康介

(72)【発明者】

【氏名】矢部 哲朗

【審査官】 増子 真

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０６９６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３００４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１９１１５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０３５４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０３７１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０２５５７２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０３４１９７８０（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｗ １０／００ − ５０／１６

Ｂ６２Ｄ ６／００ − ６／１０

Ｇ０８Ｇ １／００ − ９９／００

Ｂ６０Ｒ ２１／００ − ２１／１３

Ｂ６０Ｒ ２１／３４ − ２１／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

現在位置における車両の進行方向に対して目標位置における車両の進行方向が成す角度を算出する角度算出部と、
上記車両の操舵角に応じた走行軌跡の曲率および上記車両の走行距離を２軸として、上記現在位置から上記目標位置までの走行軌跡に対応して生成されるグラフの面積が上記角度算出部により算出された角度に等しくなること、かつ、上記車両の制御可能な最大操舵角による走行軌跡がなす最大曲率を上限とすることを条件としてグラフを生成するグラフ生成部と、
上記グラフ生成部により生成されたグラフにより表される走行軌跡を上記車両の移動経路として設定する経路設定部とを備え、
上記グラフ生成部は、
上記現在位置から上記目標位置までの直線距離を最小距離とし、上記現在位置における上記車両の軸線に沿った前方半直線と上記目標位置における上記車両の軸線に沿った後方半直線とがなす交点を経由して上記現在位置から上記目標位置まで折れ線的に移動する場合の距離を最大距離として、上記現在位置から上記目標位置までの走行距離が上記最小距離から上記最大距離までの範囲内に収まるように、上記グラフを生成するものであり、
上記走行距離の軸上において上記現在位置と上記目標位置または上記最大距離との間に中点を仮想し、上記現在位置から上記中点まで上記曲率を直線的に上記最大曲率まで上げていき、上記中点から上記目標位置または上記最大距離まで上記曲率を直線的にゼロまで下げていく三角形の仮想グラフの面積である仮想面積を算出する仮想面積算出部と、
上記仮想面積算出部により算出された上記仮想面積と、上記角度算出部により算出された角度に等しい面積である実際面積とを大小比較する面積比較部と、
上記仮想面積が上記実際面積より大きいと上記面積比較部により判定された場合は、上記仮想グラフにより表される三角形と相似形で上記実際面積と等しくなるグラフを算出し、上記仮想面積が上記実際面積より小さいと上記面積比較部により判定された場合は、上記最大曲率を維持して走行する距離区間を有する台形で上記実際面積と等しくなるグラフを算出するグラフ算出部とを備えている
ことを特徴とする移動経路生成装置。

【請求項2】

上記グラフ算出部が上記台形のグラフによっても上記実際面積と等しくなるグラフを算出することができない場合、エラーメッセージを出力するメッセージ出力部を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の移動経路生成装置。

【請求項3】

現在位置における車両の進行方向に対して目標位置における車両の進行方向が成す角度を算出する角度算出部と、
上記車両の操舵角に応じた走行軌跡の曲率および上記車両の走行距離を２軸として、上記現在位置から上記目標位置までの走行軌跡に対応して生成されるグラフの面積が上記角度算出部により算出された角度に等しくなること、かつ、上記車両の制御可能な最大操舵角による走行軌跡がなす最大曲率を上限とすることを条件としてグラフを生成するグラフ生成部と、
上記グラフ生成部により生成されたグラフにより表される走行軌跡を上記車両の移動経路として設定する経路設定部と、
上記現在位置における上記車両の軸線と上記目標位置における上記車両の軸線との交点が上記現在位置と上記目標位置との間に存在するか否か、上記交点と上記目標位置との距離が所定値以下か否かによって、上記現在位置から上記目標位置まで一方向の操舵で移動する第１のパターン、または、上記現在位置から上記目標位置まで二方向の操舵で移動する第２のパターンの何れかを判定するパターン判定部と、
上記パターン判定部により上記第２のパターンであると判定された場合、上記現在位置と上記目標位置との間に経由点を設定する経由点設定部とを備え、
上記角度算出部は、上記パターン判定部により上記第２のパターンであると判定された場合、上記現在位置における車両の進行方向に対して上記経由点における車両の進行方向が成す第１の角度と、上記経由点における車両の進行方向に対して上記目標位置における車両の進行方向が成す第２の角度とを算出し、
上記グラフ生成部は、上記パターン判定部により上記第２のパターンであると判定された場合、上記現在位置から上記経由点まで一方向への操舵による走行軌跡に対応して生成される第１のグラフの面積が上記角度算出部により算出された第１の角度に等しくなること、上記経由点から上記目標位置まで逆方向への操舵による走行軌跡に対応して生成される第２のグラフの面積が上記角度算出部により算出された第２の角度に等しくなること、かつ、上記最大曲率を上限とすることを条件として上記第１のグラフおよび上記第２のグラフをそれぞれ生成し、
上記経路設定部は、上記パターン判定部により上記第２のパターンであると判定された場合、上記グラフ生成部により生成された上記第１のグラフおよび上記第２のグラフにより表される走行軌跡を上記車両の移動経路として設定し、
上記グラフ生成部は、上記パターン判定部により上記第１のパターンであると判定された場合、上記現在位置から上記目標位置までの直線距離を最小距離とし、上記現在位置における上記車両の軸線に沿った前方半直線と上記目標位置における上記車両の軸線に沿った後方半直線とがなす交点を経由して上記現在位置から上記目標位置まで折れ線的に移動する場合の距離を最大距離として、上記現在位置から上記目標位置までの走行距離が上記最小距離から上記最大距離までの範囲内に収まるように、上記グラフを生成するものであり、
上記走行距離の軸上において上記現在位置と上記目標位置または上記最大距離との間に中点を仮想し、上記現在位置から上記中点まで上記曲率を直線的に上記最大曲率まで上げていき、上記中点から上記目標位置または上記最大距離まで上記曲率を直線的にゼロまで下げていく三角形の仮想グラフの面積である仮想面積を算出する仮想面積算出部と、
上記仮想面積算出部により算出された上記仮想面積と、上記角度算出部により算出された角度に等しい面積である実際面積とを大小比較する面積比較部と、
上記仮想面積が上記実際面積より大きいと上記面積比較部により判定された場合は、上記仮想グラフにより表される三角形と相似形で上記実際面積と等しくなるグラフを算出し、上記仮想面積が上記実際面積より小さいと上記面積比較部により判定された場合は、上記最大曲率を維持して走行する距離区間を有する台形で上記実際面積と等しくなるグラフを算出するグラフ算出部とを備え、また、
上記グラフ生成部は、上記パターン判定部により上記第２のパターンであると判定された場合、上記現在位置から上記経由点までの直線距離を最小距離とし、上記現在位置における上記車両の軸線に沿った前方半直線と上記経由点における上記車両の軸線に沿った後方半直線とがなす交点を経由して上記現在位置から上記経由点まで折れ線的に移動する場合の距離を最大距離として、上記現在位置から上記経由点までの走行距離が上記最小距離から上記最大距離までの範囲内に収まるように、上記第１のグラフを生成するとともに、上記経由点から上記目標位置までの直線距離を最小距離とし、上記経由点における上記車両の軸線に沿った前方半直線と上記目標位置における上記車両の軸線に沿った後方半直線とがなす交点を経由して上記経由点から上記目標位置まで折れ線的に移動する場合の距離を最大距離として、上記経由点から上記目標位置までの走行距離が上記最小距離から上記最大距離までの範囲内に収まるように、上記第２のグラフを生成するものであり、
上記走行距離の軸上において上記現在位置と上記経由点との間に第１の中点を仮想し、上記現在位置から上記第１の中点まで上記曲率を直線的に上記最大曲率まで上げていき、上記第１の中点から上記経由点まで上記曲率を直線的にゼロまで下げていく三角形の第１の仮想グラフの面積である第１の仮想面積を算出する第１の仮想面積算出部と、
上記第１の仮想面積算出部により算出された上記第１の仮想面積と、上記角度算出部により算出された上記第１の角度に等しい面積である第１の実際面積とを大小比較する第１の面積比較部と、
上記第１の仮想面積が上記第１の実際面積より大きいと上記第１の面積比較部により判定された場合は、上記第１の仮想グラフにより表される三角形と相似形で上記第１の実際面積と等しくなる第１のグラフを算出し、上記第１の仮想面積が上記第１の実際面積より小さいと上記第１の面積比較部により判定された場合は、上記最大曲率を維持して走行する距離区間を有する台形で上記第１の実際面積と等しくなる第１のグラフを算出する第１のグラフ算出部と、
上記走行距離の軸上において上記経由点と上記目標位置または上記最大距離との間に第２の中点を仮想し、上記経由点から上記第２の中点まで上記曲率を直線的に上記最大曲率まで上げていき、上記第２の中点から上記目標位置または上記最大距離まで上記曲率を直線的にゼロまで下げていく三角形の第２の仮想グラフの面積である第２の仮想面積を算出する第２の仮想面積算出部と、
上記第２の仮想面積算出部により算出された上記第２の仮想面積と、上記角度算出部により算出された上記第２の角度に等しい面積である第２の実際面積とを大小比較する第２の面積比較部と、
上記第２の仮想面積が上記第２の実際面積より大きいと上記第２の面積比較部により判定された場合は、上記第２の仮想グラフにより表される三角形と相似形で上記第２の実際面積と等しくなる第２のグラフを算出し、上記第２の仮想面積が上記第２の実際面積より小さいと上記第２の面積比較部により判定された場合は、上記最大曲率を維持して走行する距離区間を有する台形で上記第２の実際面積と等しくなる第２のグラフを算出する第２のグラフ算出部と、
を備えたことを特徴とする移動経路生成装置。

【請求項4】

上記第１のグラフ算出部または上記第２のグラフ算出部が上記台形のグラフによっても上記実際面積と等しくなるグラフを算出することができない場合、エラーメッセージを出力するメッセージ出力部を更に備えたことを特徴とする請求項３に記載の移動経路生成装置。

【請求項5】

上記移動経路の設定を指示する操作が行われたときに、上記角度算出部、上記グラフ生成部および上記経路設定部の処理を実行することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の移動経路生成装置。

【請求項6】

上記移動経路の設定後、当該移動経路から車両位置が逸脱したことを検出する逸脱検出部を更に備え、
上記逸脱検出部により上記逸脱が検出されたときに、上記角度算出部、上記グラフ生成部および上記経路設定部の処理を再実行することを特徴とする請求項５に記載の移動経路生成装置。

【請求項7】

移動経路生成装置の角度算出部が、現在位置における車両の進行方向に対して目標位置における車両の進行方向が成す角度を算出する第１のステップと、
上記移動経路生成装置のグラフ生成部が、上記車両の操舵角に応じた走行軌跡の曲率および上記車両の走行距離を２軸として、上記現在位置から上記目標位置までの走行軌跡に対応して生成されるグラフの面積が上記角度算出部により算出された角度に等しくなること、かつ、上記車両の制御可能な最大操舵角による走行軌跡がなす最大曲率を上限とすることを条件としてグラフを生成する第２のステップと、
上記移動経路生成装置の経路設定部が、上記グラフ生成部により生成されたグラフにより表される走行軌跡を上記車両の移動経路として設定する第３のステップとを有し、
上記第２のステップにおいて、上記グラフ生成部は、
上記現在位置から上記目標位置までの直線距離を最小距離とし、上記現在位置における上記車両の軸線に沿った前方半直線と上記目標位置における上記車両の軸線に沿った後方半直線とがなす交点を経由して上記現在位置から上記目標位置まで折れ線的に移動する場合の距離を最大距離として、上記現在位置から上記目標位置までの走行距離が上記最小距離から上記最大距離までの範囲内に収まるグラフを生成し、グラフの生成に際し、
仮想面積算出部により、上記走行距離の軸上において上記現在位置と上記目標位置または上記最大距離との間に中点を仮想し、上記現在位置から上記中点まで上記曲率を直線的に上記最大曲率まで上げていき、上記中点から上記目標位置または上記最大距離まで上記曲率を直線的にゼロまで下げていく三角形の仮想グラフの面積である仮想面積を算出し、
面積比較部により、上記仮想面積算出部により算出された上記仮想面積と、上記角度算出部により算出された角度に等しい面積である実際面積とを大小比較し、
グラフ算出部により、上記仮想面積が上記実際面積より大きいと上記面積比較部により判定された場合は、上記仮想グラフにより表される三角形と相似形で上記実際面積と等しくなるグラフを算出し、上記仮想面積が上記実際面積より小さいと上記面積比較部により判定された場合は、上記最大曲率を維持して走行する距離区間を有する台形で上記実際面積と等しくなるグラフを算出する
ことを特徴とする移動経路生成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移動経路生成装置および移動経路生成方法に関し、特に、車両を自動運転により目標位置まで移動させる際の移動経路を生成するための装置および方法に用いて好適なものである。

【背景技術】

【0002】

従来、車両のステアリングを自動制御し、あらかじめ生成した移動経路上を走行させながら、車両を駐車場等の目標位置に停車させるようにしたシステムが知られている（例えば、特許文献１〜９参照）。

【0003】

特許文献１には、急激な操舵がなく違和感のない誘導を可能にする手法が開示されている。すなわち、車両の現在位置から誘導位置までの直線距離と、現在位置における車体の軸線と誘導位置における車体の軸線とがなす交点の位置と、現在位置と誘導位置との進行方向における車体の軸線がなす姿勢角度とに基づいて、連続的に曲率が変化する曲線（クロソイド）で誘導軌道を算出することにより、誘導軌道を急激な曲率変化のない滑らかな軌道とすることが記載されている。

【0004】

特許文献２には、狭い駐車場でも目標経路を容易に生成できるようにする手法が開示されている。すなわち、初期位置における車両の進行方向に対して目標位置における車両の進行方向が成す姿勢角θと、初期位置における車両の進行方向に対して初期位置と目標位置とを結ぶ線分が成す行程角φとの間に、θ≧２φの関係がある場合、曲率が変化する曲線（クロソイド）と曲率が一定の曲線（円弧）とを組み合わせて、目標経路を生成する。一方、θ≧２φの関係がない場合は、初期位置を通り、かつ初期位置における車両の進行方向に接する第１の円周Ｃ１と、目標位置を通り、かつ目標位置における車両の進行方向および第１の円周Ｃ１に接する第２の円周Ｃ２とを基準にして、目標経路を生成する。

【0005】

特許文献３には、自車位置から駐車枠位置まで、円弧、クロソイド曲線、直線のいずれか１つ以上を組み合わせることで駐車経路を生成することが記載されている。

【0006】

特許文献４にも、円弧、クロソイド曲線、直線のいずれか１つ以上の組み合わせにより走行軌跡を設定することが記載されている。また、特許文献４には、車両位置が初期設定の走行軌跡から外れた場合に、ずれ量に応じて再設定経路の計算方法を切り替えることが記載されている。すなわち、ずれ量が小さいときは元の経路に復帰する経路を再計算し、ずれ量が大きいときは元の経路を考慮せずに経路を再計算する。

【0007】

特許文献５には、車両の中心が誘導経路の中心位置から外れた場合に、基準位置における車両の移動速度と車両のステアリング角とに基づいて復帰経路を生成することが記載されている。また、特許文献５には、停車位置において車両のステアリングホイールを限界まで操作した場合でも、車両を駐車目標位置に導くことができない場合に、誘導経路の設定が不能と判断し、駐車支援を終了することが記載されている。

【0008】

特許文献６には、初期設定による生成経路からの現在位置のずれ量が所定値に達した場合に、目標駐車位置までの再経路の計算を、その再経路計算時における舵角および現在位置と目標駐車位置との相対位置関係に基づいて行うことが記載されている。

【0009】

特許文献７には、操舵時の制御遅れ量を推定または検出し、推定または検出した制御遅れ量を考慮して旋回曲率の走行距離に対する変化量を設定することで走行経路を設定することが記載されている。

【0010】

特許文献８には、自車両が駐車領域へ向けて後退を開始する後退開始位置と、駐車領域内の最終停車位置とを、既設定駐車領域と対応付けて記憶しておき、後退開始位置から最終停車位置まで旋回走行を含んで後退する自車両の走行軌跡を、検出した障害物と自車両との相対位置を用いて補正し、後退する自車両が障害物と重ならない補正走行軌跡を算出することが記載されている。

【0011】

特許文献９には、自動駐車に要する時間を最小限に抑えながら、移動軌跡のずれを防止して精密な自動駐車を行えるようにすることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開平９−５０５９６号公報

【特許文献2】特開２０１４−３４２３０号公報

【特許文献3】特開２０１１−４６３３５号公報

【特許文献4】特開２００４−３３８６３６号公報

【特許文献5】特開２００９−２０８７４２号公報

【特許文献6】特開２００４−２９１８６６号公報

【特許文献7】特開２００４−３３８６３８号公報

【特許文献8】特開２０１５−２１４２２３号公報

【特許文献9】特許第４０９２０５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

運転者が自らステアリングを操作する手動運転の場合は、運転者の意図に車両の動きが連動するため、走行軌道に対して運転者が違和感を持つことはなく、意図しない急激な軌道変動により予期せぬ負荷を受けることもない。これに対し、車両のステアリングを自動制御する自動運転の場合は、運転者の意図とは無関係に車両が移動するため、急激な角度変化を伴うステアリング制御が行われると、乗員が不快に感じることがある。

【0014】

そこで、本発明は、乗員に与える負荷が少なくなるような快適な移動経路を設定できるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上記した課題を解決するために、本発明では、車両の操舵角に応じた走行軌跡の曲率および車両の走行距離を２軸として、現在位置から目標位置までの走行軌跡に対応して生成されるグラフの面積が、現在位置における車両の進行方向に対して目標位置における車両の進行方向が成す角度に等しくなること、かつ、車両の制御可能な最大操舵角による走行軌跡がなす最大曲率を上限とすることを条件としてグラフを生成し、当該生成したグラフにより表される走行軌跡を車両の移動経路として生成するようにしている。そして本発明では、グラフを生成する際に、現在位置から目標位置までの直線距離を最小距離とし、現在位置における車両の軸線に沿った前方半直線と目標位置における車両の軸線に沿った後方半直線とがなす交点を経由して現在位置から目標位置まで折れ線的に移動する場合の距離を最大距離として、現在位置から目標位置までの走行距離が最小距離から最大距離までの範囲内に収まるように、グラフを生成するようにしている。その際、本発明では、走行距離の軸上において現在位置と目標位置または最大距離との間に中点を仮想し、現在位置から中点まで曲率を直線的に最大曲率まで上げていき、中点から目標位置または最大距離まで曲率を直線的にゼロまで下げていく三角形の仮想グラフの面積である仮想面積を算出し、仮想面積と、算出された角度に等しい面積である実際面積とを大小比較し、仮想面積が実際面積より大きいと面積比較部により判定された場合は、仮想グラフにより表される三角形と相似形で実際面積と等しくなるグラフを算出し、仮想面積が実際面積より小さい場合は、最大曲率を維持して走行する距離区間を有する台形で実際面積と等しくなるグラフを算出するようにしている。

【発明の効果】

【0016】

上記のように構成した本発明によれば、走行距離当たりの曲率の変化度合が最も緩やかな走行軌跡が算出される。走行軌跡の曲率の変化度合が緩やかということは、車両の操舵に伴う横方向の角速度が小さいことを意味するので、そのような走行軌跡を算出して移動経路として設定することにより、乗員に与える負荷が少なくなるような快適な移動経路を設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本実施形態による移動経路生成装置の機能構成例を示すブロック図である。

【図2】本実施形態によるグラフ生成部の具体的な機能構成例を示すブロック図である。

【図3】本実施形態の移動経路生成装置により生成される移動経路を説明するための図である。

【図4】本実施形態によるパターン判定部および経由点設定部の処理の概要を説明するための図である。

【図5】現在位置と目標位置との角度差がグラフの面積と等しくなる原理を説明するための図である。

【図6】本実施形態のグラフ生成部が生成する移動経路による走行距離の範囲を示す最小距離と最大距離を説明するための図である。

【図7】本実施形態の第１パターン処理部により生成されるグラフを説明するための図である。

【図8】本実施形態の第２パターン処理部により生成されるグラフを説明するための図である。

【図9A】本実施形態による移動経路生成装置の動作例を示すフローチャートである。

【図9B】本実施形態による移動経路生成装置の動作例を示すフローチャートである。

【図10】本実施形態によるグラフ生成部の処理に関する変形例を説明するための図である。

【図11】本実施形態のグラフ生成部により生成されるグラフの変形例と面積を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による移動経路生成装置の機能構成例を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態の移動経路生成装置１００は、その機能構成として、目標位置設定部１、指示受付部２、パターン判定部３、経由点設定部４、角度算出部５、グラフ生成部６、経路設定部７および逸脱検出部８を備えて構成されている。また、移動経路生成装置１００に関連する構成として、現在位置検出部１０１、経路記憶部１０２および走行制御部１０３を備えている。

【0019】

移動経路生成装置１００が備える各機能ブロック１〜８は、ハードウェア、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ソフトウェアの何れによっても構成することが可能である。例えばソフトウェアによって構成する場合、上記各機能ブロック１〜８は、実際にはコンピュータのＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えて構成され、ＲＡＭやＲＯＭ、ハードディスクまたは半導体メモリ等の記録媒体に記憶されたプログラムが動作することによって実現される。

【0020】

図１のように構成された本実施形態の移動経路生成装置１００は、現在位置から目標位置まで自動運転によって車両を移動させる際の移動経路を生成するものである。特に、本実施形態の移動経路生成装置１００は、乗員に与える負荷が少なくなるような快適な移動経路、つまり、操舵によって生じる横方向の角速度ができるだけ小さくなるような移動経路を生成できるようにするものである。

【0021】

横方向の角速度ができるだけ小さくなるような移動経路とは、図３に示すように、車両の操舵角に応じた走行軌跡の曲率を縦軸とし、車両の走行距離を横軸として、現在位置から目標位置までの走行軌跡を表すグラフを生成したときに、グラフの傾きができるだけ小さくなるような移動経路と定義することができる。そのような移動経路は、二等辺三角形をしたグラフＧｓのように表される移動経路か、左右対称の台形をしたグラフＧｄのように表される移動経路の何れかとなる。なお、これについては詳細を後述する。

【0022】

以下に、図１に示す各構成について説明する。現在位置検出部１０１は、車両の現在位置を検出する。この現在位置検出部１０１は、自立航法センサ、ＧＰＳ受信機、位置計算用ＣＰＵ等を備えて構成されている。自立航法センサは、所定走行距離毎に１個のパルスを出力して車両の移動距離を検出する車速センサ（距離センサ）と、車両の回転角度（移動方位）を検出する振動ジャイロ等の角速度センサ（相対方位センサ）とを含む。自立航法センサは、これらの車速センサおよび角速度センサによって車両の相対位置および方位を検出する。

【0023】

位置計算用ＣＰＵは、自立航法センサから出力される自車の相対的な位置および方位のデータに基づいて、絶対的な自車位置（推定車両位置）および車両方位を計算する。また、ＧＰＳ受信機は、複数のＧＰＳ衛星から送られてくる電波をＧＰＳアンテナで受信して、３次元測位処理あるいは２次元測位処理を行って車両の絶対位置および方位を計算する（車両方位は、現時点における自車位置と１サンプリング時間ΔＴ前の自車位置とに基づいて計算する）。

【0024】

目標位置設定部１は、自動運転によって車両を移動させる先の目標位置を設定する。目標位置設定部１は、目標位置での車両の目標方位も合わせて設定する。例えば、ユーザがタッチパネル等の操作部を操作して、車両を移動させたい駐車場の駐車枠を指定すると、目標位置設定部１は、その指定された駐車枠の中心点を目標位置に設定するとともに、駐車枠の長手方向を目標方位として設定する。なお、ここに示した目標位置および目標方位の設定方法は一例であり、これに限定されるものではない。

【0025】

指示受付部２は、移動経路の設定を指示する操作を受け付ける。例えば、目標位置設定部１により目標位置が設定された後、経路設定ボタン等が操作された場合に、指示受付部２はその操作を受け付ける。なお、目標位置設定部１により設定された目標位置を確定させる確定ボタンの操作を、移動経路の設定を指示する操作として受け付けるようにしてもよい。または、目標位置設定部１により目標位置が設定された後、バックギアにシフトチェンジする操作を、移動経路の設定を指示する操作として受け付けるようにしてもよい。

【0026】

指示受付部２が移動経路の設定を指示する操作を受け付けると、移動経路生成装置１００は、以下に説明する移動経路の生成処理を実行する。すなわち、指示受付部２が移動経路の設定を指示する操作を受け付けたときに、パターン判定部３、経由点設定部４、角度算出部５、グラフ生成部６および経路設定部７の処理を実行する。

【0027】

パターン判定部３は、現在位置と目標位置との位置関係によって、現在位置から目標位置まで一方向の操舵で移動する第１のパターンにより移動経路を生成するか、現在位置から目標位置まで二方向の操舵で移動する第２のパターンにより移動経路を生成するかを判定する。具体的には、パターン判定部３は、現在位置における車両の軸線（車両方位を表す直線）と、目標位置における車両の軸線（目標方位を表す直線）との交点が現在位置と目標位置との間に存在するか否か、交点と目標位置との距離が所定値以下か否かによって、第１のパターンまたは第２のパターンの何れかを判定する。

【0028】

経由点設定部４は、パターン判定部３により第２のパターンであると判定された場合、現在位置と目標位置との間に経由点を設定する。現在位置と目標位置との間のどの位置に経由点を設定するかは、後述するシミュレーションによって試行錯誤的に定める。このシミュレーションは、車両に働く横方向の角速度ができるだけ小さくなるような最適な移動経路となるような経由点を探す処理も含んでいる。

【0029】

図４は、パターン判定部３および経由点設定部４の処理の概要を説明するための図である。図４（ａ）は、現在位置と目標位置との位置関係によって第１のパターンとなる例を示している。図４（ｂ）および（ｃ）は、現在位置と目標位置との位置関係によって第２のパターンとなる例を示している。

【0030】

図４（ａ）は、現在位置Ｓにおける車両の軸線ＳＬと、目標位置Ｅにおける車両の軸線ＥＬとの交点Ｘが現在位置Ｓと目標位置Ｅとの間に存在し、かつ、交点Ｘと目標位置Ｅとの距離が所定値より大きいケースを示している。このようなケースの場合、パターン判定部３は、第１のパターンと判定する。第１のパターンと判定された場合、経由点設定部４は経由点を設定しない。この場合、後述するように経路設定部７は、現在位置Ｓから目標位置Ｅまで一方向に緩やかに操舵しながら移動するような移動経路Ｒを生成する。

【0031】

図４（ｂ）は、現在位置Ｓにおける車両の軸線ＳＬと、目標位置Ｅにおける車両の軸線ＥＬとの交点が現在位置Ｓと目標位置Ｅとの間に存在しないケースを示している。このようなケースの場合、パターン判定部３は、第２のパターンと判定する。第２のパターンと判定された場合、経由点設定部４は、現在位置Ｓと目標位置Ｅとの間（かつ、２つの軸線ＳＬ，ＥＬの間）に経由点Ｃを設定する。この場合、後述するように経路設定部７は、現在位置Ｓから経由点Ｃまで一方向に緩やかに操舵しながら移動し、その後、経由点Ｃから目標位置Ｅまで逆方向に緩やかに操舵しながら移動するような移動経路Ｒを生成する。

【0032】

図４（ｃ）は、現在位置Ｓにおける車両の軸線ＳＬと、目標位置Ｅにおける車両の軸線ＥＬとの交点Ｘが現在位置Ｓと目標位置Ｅとの間に存在し、かつ、交点Ｘと目標位置Ｅとの距離が所定値以下のケースを示している。この場合、交点Ｘは存在するものの、そこから目標位置Ｅまでの距離が短いため、一方向のみの操舵では回りきれない。そこで、経由点設定部４は、現在位置Ｓと目標位置Ｅとの間（かつ、現在位置Ｓの軸線ＳＬより外側）に経由点Ｃを設定する。この場合、後述するように経路設定部７は、現在位置Ｓから経由点Ｃまで一方向に緩やかに操舵しながら移動し、その後、経由点Ｃから目標位置Ｅまで逆方向に緩やかに操舵しながら移動するような移動経路Ｒを生成する。

【0033】

なお、パターン判定の際に考慮する「交点Ｘと目標位置Ｅとの距離」は、交点Ｘと目標位置Ｅとの間を結ぶ直線距離であってもよいし、交点Ｘと目標位置Ｅとの間の横方向の距離であってもよい。横方向の距離とは、例えば、目標位置Ｅを通り軸線ＳＬと平行な線を仮想したときに、この仮想線と軸線ＳＬとの距離をいう。

【0034】

角度算出部５は、現在位置における車両の進行方向に対して目標位置における車両の進行方向が成す角度（以下、θとする）を算出する。この角度算出部５により算出される角度θは、図３に示したグラフの面積（以下、Ｐとする）に等しい。すなわち、グラフＧｓの場合は二等辺三角形の面積、グラフＧｄの場合は台形の面積が、現在位置における車両の進行方向に対して目標位置における車両の進行方向が成す角度θと等しくなる。以下に、その原理を説明する。

【0035】

現在位置から目標位置までの走行軌跡（総長さｓの曲線とする）を、非常に短い多数の円弧Ｌ１，Ｌ２，・・・ＬＮに分割する。それぞれの円弧の長さ（弧長）はｄｓ１，ｄｓ２，・・・ｄｓＮで、円弧の中心角（弧度）はｄθ１，ｄθ２，・・・ｄθＮである。ｄｓ１＋ｄｓ２＋・・・＋ｄｓＮ＝ｓである。図５は、１つの円弧を示したものである。この円弧の長さはｄｓ、円弧の中心角はｄθである。また、曲率半径はρである。なお、ある曲線の一部に注目したとき、その局所的な曲がり具合を円に近似したとき、その円の半径を曲率半径といい、その逆数を曲率という。

【0036】

この場合、円弧の一般的な公式から、
ρ＝ｄｓ／ｄθ ・・・（１）
を得ることができる。よって、曲率半径ρの逆数である曲率Ｋは、
Ｋ＝ｄθ／ｄｓ ・・・（２）
となり、これを変形して
ｄθ＝Ｋ・ｄｓ ・・・（３）
を得ることができる。よって、局所的には、曲率Ｋと弧長ｄｓとの積が、その円弧の移動前位置における車両の進行方向に対して移動後位置における車両の進行方向が成す角度ｄθに等しくなる。

【0037】

上記式（３）の左辺を長さｓで定積分すると、その結果は角度ｄθの総変化量、つまりθとなる。一方、上記式（３）の右辺を長さｓで定積分すると、その結果は図３に示したグラフの面積Ｐとなる。なお、ここでいう角度θおよび面積Ｐの単位は何れもラジアンである。以上により、現在位置における車両の進行方向に対して目標位置における車両の進行方向が成す角度θ[ラジアン]と、図３に示したグラフの面積Ｐ[ラジアン]とは等しいといえる。

【0038】

グラフ生成部６は、車両の操舵角に応じた走行軌跡の曲率Ｋおよび車両の走行距離ｓを２軸として、走行距離当たりの曲率の変化度合を表す傾斜（グラフの傾斜）が最も緩くなるグラフを生成する。このとき、グラフ生成部６は、次の２つの条件下でグラフを生成する。
１）現在位置から目標位置までの走行軌跡に対応して生成されるグラフの面積Ｐが、角度算出部５により算出された角度θに等しくなること。
２）車両の制御可能な最大操舵角による走行軌跡がなす最大曲率を上限とすること。

【0039】

また、グラフ生成部６は、図６（ａ）に示すように、現在位置Ｓから目標位置Ｅまでの直線距離ｄ１を最小距離とし、現在位置Ｓにおける車両の軸線ＳＬに沿った前方半直線と目標位置Ｅにおける車両の軸線ＥＬに沿った後方半直線とがなす交点Ｘを経由して現在位置Ｓから目標位置Ｅまで折れ線的に移動する場合の距離ｄ２を最大距離として、現在位置Ｓから目標位置Ｅまでの走行距離ｓが最小距離ｄ１から最大距離ｄ２までの範囲内に収まるように、グラフを生成する。なお、このグラフ生成処理の具体的な内容は、図２を用いて後述する。

【0040】

経路設定部７は、グラフ生成部６により生成されたグラフにより表される走行軌跡を車両の移動経路として設定する。経路設定部７により設定された移動経路のデータは、経路記憶部１０２に記憶される。この移動経路のデータは、例えば、現在位置から所定距離毎の曲率を示すデータと、それによって表される走行軌跡のデータとで構成される。

【0041】

操舵角走行制御部１０３は、経路記憶部１０２に記憶された移動経路のデータに従って、所定距離毎にステアリングの操舵角を制御することにより、車両の走行を制御する。ここで、経路記憶部１０２に移動経路のデータとして記憶される曲率は、車両の回転半径の逆数を示すものであるから、これから操舵角を導出することが可能である。

【0042】

逸脱検出部８は、移動経路の設定後、走行制御部１０３による走行制御時に、現在位置検出部１０１により検出される車両の現在位置と、経路記憶部１０２に記憶された移動経路のデータとに基づいて、移動経路から車両位置が逸脱したことを検出する。逸脱検出部８が移動経路からの逸脱を検出すると、移動経路生成装置１００は、移動経路の生成処理を再実行する。すなわち、逸脱検出部８により逸脱が検出されたときに、パターン判定部３、経由点設定部４、角度算出部５、グラフ生成部６および経路設定部７の処理を再実行する。

【0043】

なお、パターン判定部３により第２のパターンと判定された場合、角度算出部５は、現在位置Ｓにおける車両の進行方向に対して経由点Ｃにおける車両の進行方向が成す第１の角度θ１と、経由点Ｃにおける車両の進行方向に対して目標位置Ｅにおける車両の進行方向が成す第２の角度θ２とを更に算出する。ここで、経由点Ｃにおける車両の進行方向は、仮想的に設定する。

【0044】

また、グラフ生成部６は、パターン判定部３により第２のパターンと判定された場合、次に示す条件１）〜３）のもと、現在位置Ｓから経由点Ｃまでの移動経路に対応した第１のグラフと、経由点Ｃから目標位置Ｅまでの移動経路に対応した第２のグラフとをそれぞれ生成する。このときグラフ生成部６は、第１のグラフおよび第２のグラフのそれぞれにおいて、傾斜が最も緩くなるようなグラフを生成する。
１）現在位置Ｓから経由点Ｃまで一方向への操舵による走行軌跡に対応して生成される第１のグラフの面積Ｐ１が、角度算出部５により算出された第１の角度θ１に等しくなること。
２）経由点Ｃから目標位置Ｅまで逆方向への操舵による走行軌跡に対応して生成される第２のグラフの面積Ｐ２が、角度算出部５により算出された第２の角度θ２に等しくなること。
３）車両の制御可能な最大操舵角による走行軌跡がなす最大曲率を上限とすること。

【0045】

このとき、グラフ生成部６は、図６（ｂ）に示すように、現在位置Ｓから経由点Ｃまでの直線距離ｄ３を最小距離とし、現在位置Ｓにおける車両の軸線ＳＬに沿った前方半直線と経由点Ｃにおける車両の軸線ＣＬに沿った後方半直線とがなす交点Ｘ１を経由して現在位置Ｓから経由点Ｃまで折れ線的に移動する場合の距離ｄ４を最大距離として、現在位置Ｓから経由点Ｃまでの走行距離ｓ１が最小距離ｄ３から最大距離ｄ４までの範囲内に収まるように、第１のグラフを生成する。

【0046】

また、グラフ生成部６は、経由点Ｃから目標位置Ｅまでの直線距離ｄ５を最小距離とし、経由点Ｃにおける車両の軸線ＣＬに沿った前方半直線と目標位置Ｅにおける車両の軸線ＥＬに沿った後方半直線とがなす交点Ｘ２を経由して経由点Ｃから目標位置Ｅまで折れ線的に移動する場合の距離ｄ６を最大距離として、経由点Ｃから目標位置Ｅまでの走行距離ｓ２が最小距離ｄ５から最大距離ｄ６までの範囲内に収まるように、第２のグラフを生成する。

【0047】

また、経路設定部７は、パターン判定部３により第２のパターンと判定された場合、グラフ生成部６により生成された第１のグラフおよび第２のグラフにより表される走行軌跡を車両の移動経路として設定する。

【0048】

図２は、本実施形態によるグラフ生成部６の具体的な機能構成例を示すブロック図である。図２に示すように、グラフ生成部６は、その機能構成として、第１パターン処理部１０、第２パターン処理部２０およびメッセージ出力部３０を備えている。第１パターン処理部１０は、仮想面積算出部１１、面積比較部１２およびグラフ算出部１３を備えている。第２パターン処理部２０は、第１の仮想面積算出部２１、第１の面積比較部２２、第１のグラフ算出部２３、第２の仮想面積算出部２４、第２の面積比較部２５および第２のグラフ算出部２６を備えている。

【0049】

パターン判定部３により第１のパターンであると判定された場合は、第１パターン処理部１０による処理を実行する。仮想面積算出部１１は、図７に示す２次元空間において、走行距離の軸上において現在位置Ｓと最大距離ｄ２との間に中点を仮想し、現在位置Ｓから中点まで曲率Ｋを直線的に最大曲率まで上げていき、中点から最大距離ｄ２まで曲率Ｋを直線的にゼロまで下げていく二等辺三角形の仮想グラフＧｖを想定し、その面積である仮想面積Ｐｖを算出する。

【0050】

面積比較部１２は、仮想面積算出部１１により算出された仮想面積Ｐｖと、角度算出部５により算出された角度θに等しい面積である実際面積Ｐとを大小比較する。グラフ算出部１３は、面積比較部１２による大小比較の結果に応じて、現在位置Ｓと目標位置Ｅとの間に二等辺三角形または台形のいずれかによるグラフを算出する。

【0051】

すなわち、グラフ算出部１３は、仮想面積Ｐｖが実際面積Ｐより大きいと面積比較部１２により判定された場合、仮想グラフＧｖにより表される三角形と相似形で、実際面積Ｐと等しくなるグラフＧｓを算出する。すなわち、グラフ算出部１３は、仮想グラフＧｖの現在位置Ｓから中点までの直線（左側の斜辺）に沿って二等辺三角形の頂点を小さくしていき、その二等辺三角形の面積が実際面積Ｐと等しくなるようなグラフＧｓを算出する。

【0052】

この場合、経路設定部７は、二等辺三角形の左側の斜辺に従って曲率が徐々に大きくなっていくように軌道を曲げるクロソイド曲線と、右側の斜辺に従って曲率が徐々に小さくなってゼロとなるように軌道を曲げるクロソイド曲線と、曲率がゼロのまま目標位置Ｅまで直進する直線とを繋げた走行軌跡を有する移動経路を設定する。

【0053】

一方、グラフ算出部１３は、仮想面積Ｐｖが実際面積Ｐより小さいと面積比較部１２により判定された場合、最大曲率を維持して走行する距離区間を有する台形で、実際面積Ｐと等しくなるグラフＧｄを算出する。すなわち、グラフ算出部１３は、走行距離の軸上で現在位置Ｓから目標位置Ｅまでの線分を下辺とし、最大曲率の線上に設定した所定長さの線分を上辺とする左右対称の台形で、その面積が実際面積Ｐと等しくなるようなグラフＧｄを算出する。

【0054】

この場合、経路設定部７は、台形の左側の斜辺に従って曲率が徐々に大きくなるように軌道を曲げるクロソイド曲線と、最大曲率を維持したまま軌道を曲げる円弧と、右側の斜辺に従って曲率が徐々に小さくなってゼロとなるように軌道を曲げるクロソイド曲線とを繋げた走行軌跡を有する移動経路を設定する。

【0055】

メッセージ出力部３０は、グラフ算出部１３が台形のグラフによっても実際面積Ｐと等しくなるグラフを算出することができない場合、エラーメッセージを出力する。すなわち、台形の斜辺の傾きを９０度まで大きくしていって、グラフが長方形になったとしても、長方形の面積が実際面積Ｐに満たない場合は、移動経路を生成することができないので、エラーメッセージを出力する。

【0056】

パターン判定部３により第２のパターンであると判定された場合は、第２パターン処理部２０による処理を実行する。第２パターン処理部２０による処理は、現在位置Ｓから経由点Ｃまでの間、経由点Ｃから目標位置Ｅまでの間のそれぞれにおいて、第１パターン処理部１０と同様の処理を実行するものである。

【0057】

第１の仮想面積算出部２１は、図８に示す２次元空間において、走行距離の軸上において現在位置Ｓと経由点Ｃとの間に第１の中点を仮想し、現在位置Ｓから第１の中点まで曲率Ｋを直線的に最大曲率まで上げていき、第１の中点から経由点Ｃまで曲率Ｋを直線的にゼロまで下げていく二等辺三角形の第１の仮想グラフＧｖ−１を想定し、その面積である第１の仮想面積Ｐｖ−１を算出する。

【0058】

第１の面積比較部２２は、第１の仮想面積算出部２１により算出された第１の仮想面積Ｐｖ−１と、角度算出部５により算出された第１の角度θ１に等しい面積である第１の実際面積Ｐ１とを大小比較する。第１のグラフ算出部２３は、第１の面積比較部２２による大小比較の結果に応じて、現在位置Ｓと経由点Ｃとの間に二等辺三角形または台形のいずれかによる第１のグラフを算出する。

【0059】

すなわち、第１のグラフ算出部２３は、第１の仮想面積Ｐｖ−１が第１の実際面積Ｐ１より大きいと第１の面積比較部２２により判定された場合は、第１の仮想グラフＧｖ−１により表される三角形と相似形で、第１の実際面積Ｐ１と等しくなる第１のグラフＧｓ−１を算出する。

【0060】

この場合、経路設定部７は、二等辺三角形の左側の斜辺に従って曲率が徐々に大きくなっていくように軌道を曲げるクロソイド曲線と、右側の斜辺に従って曲率が徐々に小さくなってゼロとなるように軌道を曲げるクロソイド曲線と、曲率がゼロのまま経由点Ｃまで直進する直線とを繋げた走行軌跡を有する移動経路を設定する。

【0061】

一方、第１のグラフ算出部２３は、第１の仮想面積Ｐｖ−１が第１の実際面積Ｐ１より小さいと第１の面積比較部２２により判定された場合は、最大曲率を維持して走行する距離区間を有する台形で、第１の実際面積Ｐ１と等しくなる第１のグラフＧｄ−１を算出する。

【0062】

この場合、経路設定部７は、台形の左側の斜辺に従って曲率が徐々に大きくなるように軌道を曲げるクロソイド曲線と、最大曲率を維持したまま軌道を曲げる円弧と、右側の斜辺に従って曲率が徐々に小さくなってゼロとなるように軌道を曲げるクロソイド曲線とを繋げた走行軌跡を有する移動経路を設定する。

【0063】

第２の仮想面積算出部２４は、図８に示す２次元空間において、走行距離の軸上において経由点Ｃと最大距離ｄ２との間に第２の中点を仮想し、経由点Ｃから第２の中点まで曲率Ｋを直線的に最大曲率まで上げていき、第２の中点から最大距離ｄ２まで曲率Ｋを直線的にゼロまで下げていく二等辺三角形の第２の仮想グラフＧｖ−２を想定し、その面積である第２の仮想面積Ｐｖ−２を算出する。

【0064】

第２の面積比較部２５は、第２の仮想面積算出部２４により算出された第２の仮想面積Ｐｖ−２と、角度算出部５により算出された第２の角度θ２に等しい面積である第２の実際面積Ｐ２とを大小比較する。第２のグラフ算出部２６は、第２の面積比較部２５による大小比較の結果に応じて、経由点Ｃと目標位置Ｅとの間に二等辺三角形または台形のいずれかによる第２のグラフを算出する。

【0065】

すなわち、第２のグラフ算出部２６は、第２の仮想面積Ｐｖ−２が第２の実際面積Ｐ２より大きいと第２の面積比較部２５により判定された場合は、第２の仮想グラフＧｖ−２により表される三角形と相似形で、第２の実際面積Ｐ２と等しくなる第２のグラフＧｓ−２を算出する。

【0066】

この場合、経路設定部７は、二等辺三角形の左側の斜辺に従って曲率が徐々に大きくなっていくように軌道を曲げるクロソイド曲線と、右側の斜辺に従って曲率が徐々に小さくなってゼロとなるように軌道を曲げるクロソイド曲線と、曲率がゼロのまま目標位置Ｅまで直進する直線とを繋げた走行軌跡を有する移動経路を設定する。

【0067】

一方、第２のグラフ算出部２６は、第２の仮想面積Ｐｖ−２が第２の実際面積Ｐ２より小さいと第２の面積比較部２５により判定された場合は、最大曲率を維持して走行する距離区間を有する台形で、第２の実際面積Ｐ２と等しくなる第２のグラフＧｄ−２を算出する。

【0068】

この場合、経路設定部７は、台形の左側の斜辺に従って曲率が徐々に大きくなるように軌道を曲げるクロソイド曲線と、最大曲率を維持したまま軌道を曲げる円弧と、右側の斜辺に従って曲率が徐々に小さくなってゼロとなるように軌道を曲げるクロソイド曲線とを繋げた走行軌跡を有する移動経路を設定する。

【0069】

なお、経由点Ｃをどこに設定するかによって、図８の２次元空間上で描くことが可能なグラフは変わる。そこで、経路設定部７によって経由点Ｃの設定位置を変えながら、第２パターン処理部２０による処理を繰り返し行う。そして、グラフの傾斜が最も小さくなるものを採用する。ここで、第１のグラフおよび第２のグラフの両方とも三角形で生成するのが最も好ましい。少なくとも一方のグラフが台形になってしまう場合は、その台形の傾斜ができるだけ小さくなるようなグラフを生成するのが好ましい。

【0070】

ところで、現在位置Ｓと目標位置Ｅとの間に設定し得る経由点Ｃの位置は無数にある。これら無数にある経由点を全て順に設定して第１のグラフおよび第２のグラフを算出し、その中から傾斜が最も小さくなるグラフを求めるようにすることが可能である。一方、計算負荷を軽減するために、設定する経由点Ｃの数をあらかじめ決めておき、その中で傾斜が最も小さくなるグラフを算出するようにしてもよい。

【0071】

メッセージ出力部３０は、第１のグラフ算出部２３が台形のグラフによっても実際面積Ｐ１と等しくなるグラフを算出することができない場合や、第２のグラフ算出部２６が台形のグラフによっても実際面積Ｐ２と等しくなるグラフを算出することができない場合に、エラーメッセージを出力する。

【0072】

図９Ａおよび図９Ｂは、上記のように構成した本実施形態による移動経路生成装置１００の動作例を示すフローチャートである。図９Ａに示すフローチャートは、例えば、自動運転を行うことが指示されたときに開始する。

【0073】

まず、目標位置設定部１は、自動運転によって車両を移動させる先の目標位置を設定する（ステップＳ１）。その後、移動経路の設定を指示する操作を指示受付部２が受け付けると（ステップＳ２）、パターン判定部３は、現在位置と目標位置との位置関係によって、現在位置から目標位置まで一方向の操舵で移動する第１のパターンにより移動経路を生成するか、現在位置から目標位置まで二方向の操舵で移動する第２のパターンにより移動経路を生成するかを判定する（ステップＳ３）。

【0074】

ここで、パターン判定部３により第１のパターンと判定された場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、角度算出部５は、現在位置における車両の進行方向に対して目標位置における車両の進行方向が成す角度θを算出する（ステップＳ５）。次いで、グラフ生成部６の仮想面積算出部１１は、図７に示す２次元空間において、現在位置と最大距離との間の中点において最大曲率となる二等辺三角形の仮想グラフＧｖの面積である仮想面積Ｐｖを算出する（ステップＳ６）。

【0075】

そして、面積比較部１２は、仮想面積算出部１１により算出された仮想面積Ｐｖと、角度算出部５により算出された角度θに等しい面積である実際面積Ｐとを大小比較する（ステップＳ７）。さらに、面積比較部１２は、仮想面積Ｐｖが実際面積Ｐより大きいか否かを判定する（ステップＳ８）。

【0076】

ここで、仮想面積Ｐｖが実際面積Ｐより大きいと面積比較部１２により判定された場合、グラフ算出部１３は、三角形で実際面積Ｐと等しくなるグラフＧｓを算出する（ステップＳ９）。一方、仮想面積Ｐｖが実際面積Ｐより小さいと面積比較部１２により判定された場合、グラフ算出部１３は、台形で実際面積Ｐと等しくなるグラフＧｄを算出する（ステップＳ１０）。

【0077】

グラフ算出部１３が台形のグラフＧｄを生成する場合、グラフ算出部１３は、実際面積Ｐと等しくなるグラフを算出することができたか否かを判定する（ステップＳ１１）。ここで、実際面積Ｐと等しくなるグラフを算出することができなかった場合は、メッセージ出力部３０がエラーメッセージを出力して（ステップＳ１２）、図９に示すフローチャートの処理を終了する。

【0078】

ステップＳ９で三角形のグラフＧｓを算出した場合、または、ステップＳ１０で実際面積Ｐと等しくなる台形のグラフＧｄを算出できた場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、経路設定部７は、当該算出されたグラフＧｓまたはＧｄにより表される走行軌跡を車両の移動経路として設定する（ステップＳ１３）。これにより、図９に示すフローチャートの処理を終了する。

【0079】

上記ステップＳ４で、パターン判定部３により第２のパターンと判定された場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、経由点設定部４は、現在位置と目標位置との間に経由点を設定する（ステップＳ１４）。そして、角度算出部５は、現在位置Ｓにおける車両の進行方向に対して経由点Ｃにおける車両の進行方向が成す第１の角度θ１と、経由点Ｃにおける車両の進行方向に対して目標位置Ｅにおける車両の進行方向が成す第２の角度θ２とを算出する（ステップＳ１５）。

【0080】

次いで、グラフ生成部６の第１の仮想面積算出部２１および第２の仮想面積算出部２４は、図８に示す２次元空間において、三角形の第１の仮想グラフＧｖ−１の面積である第１の仮想面積Ｐｖ−１および第２の仮想グラフＧｖ−２の面積である第２の仮想面積Ｐｖ−２をそれぞれ算出する（ステップＳ１６）。

【0081】

そして、第１の面積比較部２２および第２の面積比較部２５は、第１の仮想面積算出部２１および第２の仮想面積算出部２４により算出された仮想面積Ｐｖ−１，Ｐｖ−２と、角度算出部５により算出された角度θ１，θ２に等しい面積である実際面積Ｐ１，Ｐ２とをそれぞれ大小比較する（ステップＳ１７）。さらに、第１の面積比較部２２および第２の面積比較部２５は、仮想面積Ｐｖ−１，Ｐｖ−２が実際面積Ｐ１，Ｐ２より大きいか否かをそれぞれ判定する（ステップＳ１８）。

【0082】

ここで、第１の仮想面積Ｐｖ−１が第１の実際面積Ｐ１より大きいと第１の面積比較部２２により判定された場合、第１のグラフ算出部２３は、三角形で実際面積Ｐ１と等しくなる第１のグラフＧｓ−１を算出する（ステップＳ１９）。同様に、第２の仮想面積Ｐ３−２が第２の実際面積Ｐ２より大きいと第２の面積比較部２５により判定された場合、第２のグラフ算出部２６は、三角形で実際面積Ｐ２と等しくなる第２のグラフＧｓ−２を算出する（ステップＳ１９）。

【0083】

一方、第１の仮想面積Ｐｖ−１が第１の実際面積Ｐ１より小さいと第１の面積比較部２２により判定された場合、第１のグラフ算出部２３は、台形で実際面積Ｐ１と等しくなる第１のグラフＧｄ−１を算出する（ステップＳ２０）。同様に、第２の仮想面積Ｐｖ−２が第２の実際面積Ｐ２より小さいと第２の面積比較部２５により判定された場合、第２のグラフ算出部２６は、台形で実際面積Ｐ２と等しくなる第２のグラフＧｄ−２を算出する（ステップＳ２０）。

【0084】

第１のグラフ算出部２３または第２のグラフ算出部２６が台形のグラフＧｄ−１，Ｇｄ−２を生成する場合、第１のグラフ算出部２３または第２のグラフ算出部２６は、実際面積Ｐ１，Ｐ２と等しくなるグラフを算出することができたか否かを判定する（ステップＳ２１）。ここで、実際面積Ｐ１，Ｐ２と等しくなるグラフを算出することができなかった場合は、メッセージ出力部３０がエラーメッセージを出力して（ステップＳ１２）、図９に示すフローチャートの処理を終了する。

【0085】

ステップＳ１９で三角形のグラフＧｓ−１，Ｇｓ−２を算出した場合、または、ステップＳ２０で実際面積Ｐ１，Ｐ２と等しくなる台形のグラフＧｄ−１，Ｇｄ−２を算出できた場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、経由点設定部４は、経由点の設定が終了したか否かを判定する（ステップＳ２２）。経由点の設定がまだ終了していない場合、処理はステップＳ１４に戻り、次の経由点を設定してステップＳ１５以降の処理を実行する。

【0086】

一方、経由点の設定が終了した場合、経路設定部７は、上記のように経由点を変えながら算出された第１のグラフＧｓ−１またはＧｄ−１と第２のグラフＧｓ−２またはＧｄ−２との連結により表される走行軌跡のうち、グラフの傾斜が最も小さくなるものを車両の移動経路として設定する（ステップＳ２３）。これにより、図９に示すフローチャートの処理を終了する。

【0087】

以上詳しく説明したように、本実施形態によれば、走行軌跡の曲率および走行距離を２軸とするグラフの生成を通じて、走行距離当たりの曲率の変化度合が最も緩やかな走行軌跡を算出することができる。走行軌跡の曲率の変化度合が緩やかということは、車両の操舵に伴う横方向の角速度が小さいことを意味するので、そのような走行軌跡を算出して移動経路として設定することにより、乗員に与える負荷が少なくなるような快適な移動経路を設定することができる。

【0088】

なお、上記実施形態では、台形のグラフを生成する場合、最大曲率を維持して走行する距離区間を有する台形（最大曲率の線上に設定した所定長さの線分を上辺とする台形）のグラフを生成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１０に示すように、最大曲率よりも小さい曲率の線上に設定した所定長さの線分を上辺とする台形のグラフを生成するようにしてもよい。このようにした場合、図１０のように、三角形のグラフよりも傾きが小さくなることがあり得る。

【0089】

上記実施形態では、仮想グラフの面積と、角度算出部５により算出された角度に等しい面積である実際面積とを大小比較して、その比較結果に応じて三角形または台形のグラフを生成するようにしたが、本発明はこれに限定されない。すなわち、図１０のように、角度算出部５により算出された角度に等しい実際面積となる三角形のグラフおよび台形のグラフを試行錯誤的に生成し、その中から傾斜が最も小さくなるグラフを採用するようにしてもよい。

【0090】

また、上記実施形態では、三角形のグラフを生成する際に、仮想グラフの現在位置から中点までの直線（左側の斜辺）に沿って二等辺三角形の頂点を小さくしていく例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、仮想グラフの二等辺三角形の頂点を真下方向に小さくしていくようにしてもよい。

【0091】

また、上記実施形態では、三角形のグラフを生成する際に、走行距離の軸上で現在位置Ｓから目標位置Ｅまでの線分（第２のパターンの場合は、現在位置Ｓから経由点Ｃまでの線分および経由点Ｃから目標位置Ｅまでの線分）を下辺とする台形のグラフを生成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、三角形のグラフと同様に、台形の後に横軸上の直線が含まれるようなグラフを生成するようにしてもよい。

【0092】

また、上記実施形態では、走行距離の軸上において現在位置Ｓ（または経由点Ｃ）と最大距離ｄ２との間に中点を仮想して仮想グラフＧｖを設定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、走行距離の軸上において現在位置Ｓ（または経由点Ｃ）と目標位置Ｅとの間に中点を仮想して仮想グラフＧｖを設定するようにしてもよい。

【0093】

また、上記実施形態では、現在位置において曲率がゼロ（すなわち、操舵角がゼロ）のケースについて説明したが、現在位置において曲率が常にゼロであるとは限らない。特に、車両位置が移動経路から逸脱したことに応じて移動経路を再計算する際には、曲率がゼロでないことのほうが多い。この場合におけるグラフの面積は、図１１において斜線を付した部分となる。すなわち、グラフ生成部６は、現在位置における曲率のところに設定した横軸と平行なラインを基準として、当該基準ラインよりも上側のグラフにより形成される三角形または台形の面積と、基準ラインよりも下側のグラフにより形成される三角形または台形の面積との合計が、角度算出部５により算出される角度に等しいという条件のもと、傾斜が最も小さいグラフを生成する。

【0094】

その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

【符号の説明】

【0095】

１ 目標位置設定部
２ 指示受付部
３ パターン判定部
４ 経由点設定部
５ 角度算出部
６ グラフ生成部
７ 経路設定部
８ 逸脱検出部
１０ 第１パターン処理部
１１ 仮想面積算出部
１２ 面積比較部
１３ グラフ算出部
２０ 第２パターン処理部
２１ 第１の仮想面積算出部
２２ 第１の面積比較部
２３ 第１のグラフ算出部
２４ 第２の仮想面積算出部
２５ 第２の面積比較部
２６ 第２のグラフ算出部
３０ メッセージ出力部
１００ 移動経路生成装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11】