(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】
(24)【登録日】2024-10-24
(45)【発行日】2024-11-01
(54)【発明の名称】車両の走行制御方法及び走行制御装置
(51)【国際特許分類】
B60W 30/10 20060101AFI20241025BHJP
B60W 60/00 20200101ALI20241025BHJP
【ＦＩ】
B60W30/10
B60W60/00
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2020567649
(86)(22)【出願日】2019-01-22
(86)【国際出願番号】 IB2019000064
(87)【国際公開番号】W WO2020152490
(87)【国際公開日】2020-07-30
【審査請求日】2021-07-16
【審判番号】
【審判請求日】2023-08-28
(73)【特許権者】
【識別番号】000003997
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000486
【氏名又は名称】弁理士法人とこしえ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】福重 孝志
(72)【発明者】
【氏名】田家 智
【合議体】
【審判長】河端 賢
【審判官】山本 信平
【審判官】北村 亮
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－１６７９９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
B60W 30/10
B60W 60/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
自車両が走行可能な道路領域である走行路の、左側境界線に関する左側走行路境界情報と、右側境界線に関する右側走行路境界情報とを取得し、前記左側走行路境界情報の左側境界線が第１ポテンシャル値、前記右側走行路境界情報の右側境界線が前記第１ポテンシャル値とは異なる第２ポテンシャル値になるポテンシャル場を走行路の空間内に生成し、
前記左側境界線もしくは右側境界線を基準として前記走行路内に、道路環境に応じて予め定められた走行経路の横方向位置と、前記ポテンシャル場における前記第１ポテンシャル値と前記第２ポテンシャル値との中間値となる位置から定められる前記走行路の中心線の横方向位置と、の差の絶対値が所定値以下となるように、前記第１ポテンシャル値及び／又は前記第２ポテンシャル値を補正し、
前記左側走行路境界情報の左側境界線が補正後の第１ポテンシャル値、前記右側走行路境界情報の右側境界線が補正後の第２ポテンシャル値になる、補正後のポテンシャル場を走行路の空間内に生成し、
生成された補正後のポテンシャル場におけるポテンシャル値の等ポテンシャル線にしたがって自車両が走行する走行経路を生成し、
生成された走行経路にしたがって、前記自車両の自動走行制御を実行する車両の走行制御方法。
【請求項2】
前記左側走行路境界情報と前記右側走行路境界情報は、自車両の現在位置情報と道路境界情報が定義された地図情報とから、自車両が走行可能な道路領域の水平面内における第１走行路境界情報を検出し、
自車両の周囲の物体及び道路状況を周囲情報として取得し、当該周囲情報から、自車両が走行可能な道路領域の水平面内における第２走行路境界情報を検出し、
前記第１走行路境界情報と前記第２走行路境界情報とを統合して統合走行路境界情報を生成し、
前記統合走行路境界情報を、左側走行路境界情報と右側走行路境界情報とに分離して取得する請求項１に記載の車両の走行制御方法。
【請求項3】
前記予め定められた走行経路の横方向位置は、前記走行路の横方向の中心位置、前記走行路の右側境界線から左方向に第１所定距離の位置、又は前記走行路の左側境界線から右方向に第２所定距離の位置のいずれかである請求項１又は２に記載の車両の走行制御方法。
【請求項4】
予め、自車両が走行する道路の環境情報と関連付けた走行経路の横方向位置を記憶し、自車両が走行する道路の環境情報を取得し、記憶した横方向位置から、当該道路の環境情報に関連付けられた走行経路の横方向位置を抽出する請求項３に記載の車両の走行制御方法。
【請求項5】
前記左側走行路境界情報及び前記右側走行路境界情報の走行方向における単位距離あたりの横方向変化の頻度をそれぞれ演算し、前記左側走行路境界情報及び前記右側走行路境界情報のうち前記頻度が小さい方の走行路境界情報を基準にして、前記走行経路の横方向位置を抽出する請求項３に記載の車両の走行制御方法。
【請求項6】
前記ポテンシャル場のポテンシャル値は、ラプラス方程式の近似解を用いる請求項１～５のいずれか一項に記載の車両の走行制御方法。
【請求項7】
前記ポテンシャル場のポテンシャル値は、前記左側走行路境界情報及び前記右側走行路境界情報を、それぞれ折線情報に変換し、
前記折線情報のそれぞれの線分の位置、方向及び長さにより規定される調和関数を基底関数とし、これらの線形結合の近似解を用いる請求項６に記載の車両の走行制御方法。
【請求項8】
前記ポテンシャル場のポテンシャル値は、対象とされる水平面を複素平面として走行路境界情報を複素数情報に変換し、
基底関数を複素正則関数とし、これらの線形結合の近似解としての複素ポテンシャルを用いる請求項７に記載の車両の走行制御方法。
【請求項9】
ｚを複素数変数としたときに、前記基底関数を、ｆ（ｚ）＝ｌｎ（ｚ１－ｚ）＋ｌｎ｛（ｚ１－ｚ）／（ｚ０－ｚ）｝（ｚ０－ｚ）／（ｚ１－ｚ０）とする請求項８に記載の車両の走行制御方法。
【請求項10】
前記折線情報のそれぞれの線分の中点をディリクレ境界条件の適用場所として選点し、代用電荷法を適用して前記線形結合の係数を得る請求項７に記載の車両の走行制御方法。
【請求項11】
自車両の走行経路を生成し、前記走行経路にしたがって、操舵装置、動力装置及び制動装置の少なくとも何れかを制御して自動走行制御を実行する車両の走行制御装置において、前記走行制御装置は、
自車両が走行可能な道路領域である走行路の、左側境界線に関する左側走行路境界情報と、右側境界線に関する右側走行路境界情報とを取得し、
前記左側走行路境界情報の左側境界線が第１ポテンシャル値、前記右側走行路境界情報の右側境界線が前記第１ポテンシャル値とは異なる第２ポテンシャル値になるポテンシャル場を走行路の空間内に生成し、
前記左側境界線もしくは右側境界線を基準として前記走行路内に、道路環境に応じて予め定められた走行経路の横方向位置と、前記ポテンシャル場における前記第１ポテンシャル値と前記第２ポテンシャル値との中間値となる位置から定められる前記走行路の中心線の横方向位置と、の差の絶対値が所定値以下となるように、前記第１ポテンシャル値及び／又は前記第２ポテンシャル値を補正し、
前記左側走行路境界情報の左側境界線が補正後の第１ポテンシャル値、前記右側走行路境界情報の右側境界線が補正後の第２ポテンシャル値になる、補正後のポテンシャル場を走行路の空間内に生成し、
生成された補正後のポテンシャル場における等ポテンシャル線にしたがって自車両が走行する走行経路を生成し、
生成された走行経路にしたがって、前記自車両の自動走行制御を実行する車両の走行制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両の走行制御方法及び走行制御装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
車両の自動運転等に利用される走行経路生成装置として、自車両の周囲情報と自車両の走行状態とを取得し、周囲情報に基づいて取得する道路幅、道路形状及び障害物等から、自車両の走行可能領域と走行不可領域とを認識し、認識された走行可能領域において、自車両の車速と目標横加速度とに基づいて走行経路の曲率を設定し、この曲率からサポートベクターマシンでカーネル関数として使用する動径基底関数の係数を曲率パラメータとして設定する走行経路生成装置が知られている（特許文献１）。そして、この走行経路生成装置のサポートベクターマシンにより、設定された曲率パラメータに基づいて車両の走行経路を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１５－１６７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記従来技術では、道路の左右のクラスにそれぞれ属する特徴点のうち識別面に最も近い特徴点をサポートベクターとし、サポートベクターと識別面との距離が最大になるように識別面を生成し、これを走行経路とする。すなわち、走行可能と認識された道路の領域の左右幅方向のほぼ中央を走行経路とする。したがって、たとえば比較的幅が広い道路の左側の路側にのみ障害物、たとえば駐車車両が点在する場合などにおいては、障害物が存在しない範囲だけ道路の中央に戻るといった、波打った走行経路が生成され、乗員に違和感を与えることがある。
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、乗員の違和感を払拭して円滑な自動走行制御を実現できる車両の走行制御方法及び走行制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、自車両が走行可能な道路領域の走行路を検出し、当該走行路空間に対して、左側境界線のポテンシャル値と右側境界線のポテンシャル値とを互いに異なる値に設定したポテンシャル場を生成し、ポテンシャル場におけるポテンシャル値から定められる走行経路の横方向位置が、左側境界線もしくは右側境界線を基準として走行路内に予め定められた走行経路の横方向位置に対して差異がある場合には、その部分のポテンシャル値を補正し、補正後のポテンシャル値より走行経路を生成し、生成された走行経路にしたがって車両の自動走行制御を実行する。これにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、予め定められた走行経路の横方向位置にしたがった走行経路が生成されるので、乗員の違和感を払拭して円滑な自動走行制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
図１は、本実施形態に係る車両の走行制御装置ＶＴＣの構成を示すブロック図である。本実施形態の車両の走行制御装置ＶＴＣは、本発明に係る車両の走行制御方法を実施する一実施の形態でもある。図１に示すように、本実施形態に係る車両の走行制御装置ＶＴＣは、走行路境界取得部１～５と、走行路境界統合部６と、道路環境認識部７と、横方向位置指令部８と、境界条件設定部９と、走行路幅演算部１０と、走行経路演算部１１と、走行経路追従制御部１２と、を備える。
【0010】
これらのユニットのうち走行路境界取得部１～５は、後述するとおり各種のセンサ類で構成されている。また、走行路境界統合部６と、道路環境認識部７と、横方向位置指令部８と、境界条件設定部９と、走行路幅演算部１０と、走行経路演算部１１と、走行経路追従制御部１２とは、一又は複数のコンピュータ及び当該コンピュータにインストールされたソフトウェアにより構成されている。コンピュータは、走行路境界統合部６、道路環境認識部７、横方向位置指令部８、境界条件設定部９、走行路幅演算部１０、走行経路演算部１１、及び走行経路追従制御部１２といった各ユニットを機能させるためのプログラムを格納したＲＯＭと、このＲＯＭに格納されたプログラムを実行するＣＰＵと、アクセス可能な記憶装置として機能するＲＡＭとから構成される。なお、動作回路としては、ＣＰＵに代えて又はこれとともに、ＭＰＵ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどを用いることができる。
【0011】
走行路境界取得部１～５は、自動走行制御の制御対象となる自車両Ｖの走行路ＴＡの左側境界線に関する左側走行路境界情報と、右側境界線に関する右側走行路境界情報とを取得するための各種の情報を検出する。
【0012】
走行路境界取得部１は、自車両に搭載された自車両位置検出器による自車両位置情報と、地図データベースに格納された三次元高精度地図情報とを取得し、これらの情報を走行路境界統合部６と道路環境認識部７に出力する。この自車両位置検出器は、ＧＰＳユニット、ジャイロセンサ、および車速センサなどから構成され、ＧＰＳユニットにより複数の衛星通信から送信される電波を検出し、自車両の位置情報を周期的に取得するとともに、取得した自車両の位置情報と、ジャイロセンサから取得した角度変化情報と、車速センサから取得した車速とに基づいて、自車両の現在の位置情報を検出する。また、地図データベースに格納された三次元高精度地図情報は、データ取得用車両を用いて実際の道路を走行した際に検出された道路形状に基づく三次元地図情報であり、地図情報とともに、道路の合流地点、分岐地点、料金所、車線数の減少位置、サービスエリア／パーキングエリアなどの詳細かつ高精度の位置情報が、三次元情報として関連付けられた地図情報である。
【0013】
走行路境界取得部２は、車両の前部に設けられたレーザレンジファインダ（ＬＲＦ）による障害物情報（ＬＲＦ情報）を取得し、これを走行路境界統合部６と道路環境認識部７に出力する。レーザレンジファインダは、距離測定用の出力波であるレーザ光を車両の前方領域に照射し、その反射波（検知波）を検出することで、車両周囲の物標（物標とは、例えば、車両が走行する走行路の他車両、二輪車、自転車、歩行者、走行路面上の車線区分線、路肩の縁石、ガードレール、壁面、盛り土等である。）と、車両との間の相対位置を示す測距信号を生成する。
【0014】
走行路境界取得部３は、ミリ波又は超音波を用いたレーダ装置による障害物情報（レーダ情報）を取得し、これを走行路境界統合部６に出力する。レーダ装置は、ミリ波や超音波を車両の前方に照射して自車両の周囲の所定の範囲を走査し、自車両の周囲に存在する他車両、二輪車、自転車、歩行者、路肩の縁石、ガードレール、壁面、盛り土等等の障害物を検出する。例えば、レーダ装置は、障害物と自車両との相対位置（方位）、障害物の相対速度、自車両から障害物までの距離等を自車両の周囲状況として検出する。
【0015】
走行路境界取得部４は、車両の前方等に設けられたカメラによる障害物情報（カメラ情報）を取得し、これを走行路境界統合部６に出力する。カメラは、自車両の前方の所定の範囲を撮像して画像データを取得するイメージセンサであり、例えば車室内のフロントウィンドウ上部に設けられたＣＣＤ広角カメラからなる。カメラは、ステレオカメラや全方位カメラであってもよく、複数のイメージセンサを含むようにしてもよい。カメラは、取得した画像データから、自車両の前方に存在する道路及び道路周辺の構造物、道路標示、標識、他車両、二輪車、自転車、歩行者等を自車両の周囲状況として検出する。
【0016】
走行路境界取得部５は、車両の前方、後方及び側方の全周囲に設けられたカメラによる障害物情報（アラウンドビューモニター（登録商標）ＡＶＭ情報）を取得し、これを走行路境界統合部６に出力する。カメラは、自車両の全周囲の範囲を撮像して画像データを取得するイメージセンサであり、例えば車室内のフロントウィンドウ上部、左右のサイドミラー、トランクリッド等に設けられたＣＣＤ広角カメラからなる。カメラは、取得した画像データから、自車両の周囲に存在する道路及び道路周辺の構造物、道路標示、標識、他車両、二輪車、自転車、歩行者等を自車両の周囲状況として検出する。
【0017】
以上の走行路境界取得部１～５は、全て設ける必要はなく、少なくとも走行路境界取得部１と、走行路境界取得部２又は走行路境界取得部３のいずれか一方と、走行路境界取得部４又は走行路境界取得部５のいずれか一方と、を設ければよい。走行路境界取得部１は、自車両の現在位置情報とその近傍の三次元高精度地図情報を取得するので、自車両の近傍の障害物以外の道路形状を認識することができる。また、走行路境界取得部２又は走行路境界取得部３は、レーザ光等を用いて走査するので比較的遠くの障害物の有無を認識することができる。これに対して、走行路境界取得部４又は走行路境界取得部５はイメージセンサ等を用いて撮像するので、障害物の有無だけでなくその種類まで認識することができる。
【0018】
走行路境界統合部６は、これら走行路境界取得部１～５により取得された情報に基づいて、自車両が走行可能な道路領域である走行路の、左側境界線に関する左側走行路境界情報と、右側境界線に関する右側走行路境界情報とを生成する。すなわち、走行路境界取得部１により取得された自車両の現在位置情報と道路境界情報が定義された地図情報とから、自車両が走行可能な道路領域の水平面内における第１走行路境界情報を検出する。また、これと同時に、走行路境界取得部２～５により取得された自車両の周囲の物体及び道路状況を周囲情報として取得し、当該周囲情報から、自車両が走行可能な道路領域の水平面内における第２走行路境界情報を検出する。
【0019】
ちなみに、本明細書において、「道路」とは、障害物の有無にかかわらず現実に存在して地図情報に含まれる、車両や人間が通行するように整備された道自体を意味するものとする。これに対して本明細書において、「走行路」とは、道路のうち自車両が走行可能な領域、すなわち障害物を除いた自車両が走行可能な道路の領域を意味するものとする。したがって、走行路境界統合部６は、走行路境界取得部１により取得された「道路」に関する第１走行路境界情報を検出する一方、走行路境界取得部２～５により取得された「走行路」に関する第２走行路境界情報を検出する。そして、走行路境界統合部６は、第１走行路境界情報と第２走行路境界情報とを統合して統合走行路境界情報を生成し、さらに当該統合走行路境界情報を、左側走行路境界情報と右側走行路境界情報とに分離する。なお、本明細書において「左側」、「右側」及び「横方向」とは自車両進行方向を前方とした場合の左側、右側及び横方向を意味する。
【0020】
図１３は、自車両Ｖが走行する道路の一例を示す平面図であり、日本や英国のような左側通行の法規の国において、左側の一車線を示している。このシーンの場合、走行路境界統合部６は、走行路境界取得部１により自車両Ｖの現在位置、具体的には緯度・経度情報をＧＰＳユニットから取得するとともに、三次元高精度地図情報から自車両Ｖが存在する周囲の道路情報、具体的には道路Ｒの環境又は属性（国情報、道路左端ＲＬの位置情報、道路右端ＲＲの位置情報、道路Ｒの幅、高速道路・一般道その他の道路種別など）を取得する。走行路境界統合部６は、これと同時に、走行路境界取得部２～５により自車両Ｖの周囲に存在する他車両、二輪車、自転車、歩行者、路肩の縁石、ガードレール、壁面、盛り土等等の障害物の位置情報を取得する。
【0021】
そして、走行路境界統合部６は、走行路境界取得部１により取得された自車両Ｖの現在位置情報及びその周辺の三次元高精度地図情報から認識される道路Ｒの領域から、走行路境界取得部２～５により取得された障害物の位置情報から認識される障害物の存在領域を減算し、自車両Ｖが走行可能な走行路ＴＡを演算する。そして、走行路境界統合部６は、このようにして演算された走行路ＴＡの領域情報から、左側境界線ＥＬを示す左側走行路境界情報と、右側境界線ＥＲを示す右側走行路境界情報とを演算する。図１３に示すシーンについて言えば、道路Ｒの左側部に３台の静止障害物（駐車車両）Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が存在することが走行路境界取得部２～５により取得されるので、左側境界線ＥＬは点線で示す線となる一方、道路Ｒの右側部には障害物は存在しないので、右側境界線ＥＲは道路右端ＲＲと同じ線となる。なお、走行路境界統合部６は、左側境界線ＥＬに係る左側走行路境界情報と、右側境界線ＥＲに係る右側走行路境界情報とのそれぞれを、図１３に示す比較的単純な道路形状であっても、図５に示す複雑な道路形状であっても、図５に示すように直線の折線情報の集合体に変換して保有する。
【0022】
図１に戻り、道路環境認識部７は、走行路境界取得部１により取得された自車両Ｖの現在位置情報及びその周辺の三次元高精度地図情報及び走行路境界取得部２により取得された障害物の位置情報から、自車両Ｖが現在走行中の道路環境等を認識する。具体的には、図１０に示すように、道路環境として道路Ｒの左右いずれかの側部に駐車車両が多い車線か否か、自動車の走行法規が左走行か右走行かといった国情報、及び左側境界線ＥＬの左側走行路境界情報の周波数と右側境界線ＥＲの右側走行路境界情報の周波数を認識する。図１０は、図１の横方向位置指令部８に記憶された制御マップの一例を示す図である。
【0023】
横方向位置指令部８は、道路環境に応じて、自車両Ｖが走行するのに適した走行路ＴＡの横方向位置を予め定めたユニットである。たとえば、日本国においては、乗用車の車幅が１．４～２．５ｍであるのに対し、１車線の道路Ｒの幅（幅員）は、３．５ｍ前後と規定されている。しかしながら、日本国を含めて国によっては、５～６ｍ程度の幅広の道路も存在し、こうした道路にあっては路側駐車が認められていることも少なくない。そのため、本実施形態の横方向位置指令部８においては、道路環境として路側に駐車車両が多い車線か否かを、走行路境界取得部１の三次元高精度地図情報により駐車禁止ではないことを取得するとともに、走行路境界取得部２のＬＲＦ情報により実際に駐車車両が存在するか否かを取得する。また、走行路境界取得部１の三次元高精度地図情報により自車両Ｖの走行中の国情報を取得して左側走行か右側走行かを認識する。さらに、他の条件として、走行路境界統合部６にて取得される左側境界線ＥＬの左側走行路境界情報の周波数と右側境界線ＥＲの右側走行路境界情報の周波数を取得し、左側境界線ＥＬと右側境界線ＥＲの何れに障害物が多いかを認識する。なお、左側走行路境界情報の周波数及び右側走行路境界情報の周波数とは、図１３に示す左側境界線ＥＬで言えば、道路Ｒの延在方向（図１３の上下方向）に対する横方向のジグザグ線の周波数を意味する。すなわち横方向の変化を振幅、道路Ｒに沿った方向を時間と捉えた場合の左側境界線ＥＬ及び右側境界線ＥＲの周波数を意味し、道路Ｒに沿った方向における単位距離あたりの横方向変化の頻度である。周波数が大きい場合には障害物が多いことを意味し、周波数が小さい場合には障害物が少ないことを意味する。
【0024】
そして、横方向位置指令部８は、道路環境認識部７により認識された道路環境、国情報及び他の条件と、横方向位置指令部８に記憶された図１０に示す制御マップとから、道路環境として路側に駐車車両が多い車線である場合、国情報から左側走行の国であることが認識されたときは、走行路ＴＡの右端から左に１．５ｍの位置を自車両Ｖの車幅中心として自動走行制御するように指令を出力し、国情報から右側走行の国であることが認識されたときは、走行路ＴＡの左端から右に１．５ｍの位置を自車両Ｖの車幅中心として自動走行制御するように指令を出力する。同様に、横方向位置指令部８は、道路環境として路側に駐車車両が多い車線である場合、国情報が得られないときは、走行路境界統合部６にて取得される左側境界線ＥＬの左側走行路境界情報の周波数と右側境界線ＥＲの右側走行路境界情報の周波数を取得し、左側走行路境界情報の周波数の方が小さいときは、走行路ＴＡの左端から右に１．５ｍの位置を自車両Ｖの車幅中心として自動走行制御するように指令を出力し、右側走行路境界情報の周波数の方が小さいときは、走行路ＴＡの右端から左に１．５ｍの位置を自車両Ｖの車幅中心として自動走行制御するように指令を出力する。なお、道路環境として路側に駐車車両が多い車線ではない場合には、走行路ＴＡの中心位置が自車両Ｖの車幅中心に一致するように、自動走行制御するように指令を出力する。
【0025】
再び図１に戻り、走行路幅演算部１０は、走行路境界統合部６により演算された統合走行路境界情報（左側走行路境界情報及び右側走行路境界情報を含む）を取得し、自車両Ｖの前方の走行路ＴＡの走行路幅Ｗを演算する。図２は、図１の走行路幅演算部１０の具体的構成を示すブロック図、図５は、走行路境界統合部６により演算された統合走行路境界情報（左側走行路境界情報及び右側走行路境界情報を含む）を示す平面図である。
【0026】
走行路幅演算部１０は、図２に示すように、ポテンシャル値演算部１０１と、等ポテンシャル線演算部１０２と、勾配演算部１０３とを備え、左側境界線ＥＬに係る左側走行路境界情報と、右側境界線ＥＲに係る右側走行路境界情報とのそれぞれを読み込み、自車両Ｖの走行方向に対して所定間隔で走行路幅Ｗを演算し、これを境界条件設定部９へ出力する。
【0027】
図６は、代用電荷法（電荷重畳法ともいう。）を用いて、左側走行路境界情報の左側境界線ＥＬが第１ポテンシャル値（同図に示す例では＋３Ｖ）、右側走行路境界情報の右側境界線ＥＲが第１ポテンシャル値（＋３Ｖ）とは異なる第２ポテンシャル値（同図に示す例では－３Ｖ）になるポテンシャル場を走行路ＴＡの二次元空間（ｘ－ｙ平面）内に生成し、ポテンシャル場のポテンシャル値を演算した結果を示す図である。複数の折線の集合体で示される左側境界線ＥＬと、同じく複数の折線の集合体で示される右側境界線ＥＲとの間に走行路ＴＡが存在する二次元空間に、コンピュータシミュレーションを用いて代用電荷法を適用し、左側境界線ＥＬに＋３Ｖの電圧を印加し、右側境界線ＥＲに－３Ｖの電圧を印加した場合の電界の等電荷線（等ポテンシャル線）を示している。すなわち、図６は、左側境界線ＥＬと右側境界線ＥＲとの間に形成された走行路ＴＡの二次元空間における、ラプラス方程式の解であるポテンシャル値を、代用電荷法を用いて演算した結果を示すものである。
【0028】
図７は、図６の走行路ＴＡの一断面であるＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う断面におけるポテンシャル値（電荷）を示すグラフである。図７の縦軸のポテンシャル値「＋Ｐ」が図６の＋３Ｖに相当し、図７の縦軸のポテンシャル値「－Ｐ」が図６の－３Ｖに相当する。そして、図７において、左側境界線ＥＬから右側境界線ＥＲに至るポテンシャル値の勾配ｋは、ほぼ一定になることが本発明者らにより確認されているから、ポテンシャル値Ｐ，走行路幅Ｗ，勾配ｋとすると、図７のグラフからｋＷ＝２Ｐが成り立ち、走行路幅Ｗ＝２Ｐ／ｋから走行路幅Ｗを演算することができる。
【0029】
ここで、ラプラス方程式とは、自然界における定常状態（時間によって変化しない状態、すなわち時間の変数がない状態）のポテンシャル場を解く微分方程式であって、たとえば図６に示すような電荷分布のない一様な媒質中の静電ポテンシャルのほか、熱源に接触する固体内の温度分布に関する熱伝導の拡散方程式、重力場における重力ポテンシャルを解く方程式も含まれる。具体的には、本実施形態のような走行路ＴＡの二次元空間（ｘ，ｙ）における二次関数Ｅに対して、（∂２Ｅ／∂ｘ２）＋（∂２Ｅ／∂ｙ２）＝０となる方程式という。
【0030】
また、このラプラス方程式の解を演算するにあたっては、ラプラス方程式を満たす二階連続微分が可能な関数（以下、調和関数）を用いて演算することができる。すなわち、本実施形態のような走行路ＴＡの二次元空間（ｘ，ｙ）における二次関数Ｅに対して、Ｅ＝ａｘ＋ｂｙ＋ｃ，Ｅ＝ａｌｎ（√（ｘ２＋ｙ２））が、調和関数となる（ただし、ａ，ｂ，ｃは定数、ｌｎは自然対数を示す）。なお調和関数は、二階連続微分が可能な関数を仮定しているが、無限回微分可能でもある。ここで、本実施形態のような走行路ＴＡの二次元空間（ｘ，ｙ）の場合、（∂Ｅ／∂ｘ）（∂Ｆ／∂ｘ）＋（∂Ｅ／∂ｙ）（∂Ｆ／∂ｙ）＝０という方程式を満たす、対となる次調和関数Ｅ，Ｆが存在する。この対となる関数Ｅ，Ｆを用いて得られる複素関数Ｇ（ｘ，ｙ）＝Ｅ（ｘ，ｙ）＋ｉＦ（ｘ，ｙ）は、ラプラス方程式を満たす調和関数の一種であり、正則関数と称され、演算に便利な特徴を有する。
【0031】
図２に示すポテンシャル値演算部１０１は、走行路ＴＡの二次元空間（ｘ－ｙ平面）に代用電荷法を適用し、その電界に関するラプラス方程式の解を求める。具体的には、左側走行路境界情報及び右側走行路境界情報のそれぞれの折線情報の線分の位置、方向及び長さにより規定される調和関数を基底関数とし、これらの線形結合の近似解を用いる。ここで、折線情報のそれぞれの線分の中点をディリクレ境界条件の適用場所として選点し、代用電荷法を適用して線形結合の係数を得る。そしてより具体的には、走行路ＴＡの二次元空間（ｘ－ｙ平面）を複素平面として走行路境界情報を複素数情報に変換し、基底関数を複素正則関数とし、これらの線形結合の近似解としての複素ポテンシャルを用いることで、二次元空間（ｘ－ｙ平面）の全部又は一部の位置における電荷（ポテンシャル値）を得ることができる。なお、基底関数としての複素正則関数は、ｚを複素数変数として、ｆ（ｚ）＝ｌｎ（ｚ１－ｚ）＋ｌｎ｛（ｚ１－ｚ）／（ｚ０－ｚ）｝（ｚ０－ｚ）／（ｚ１－ｚ０）にて定義される。このように、ポテンシャル場の対象となる走行路ＴＡを複素平面として左側境界線ＥＬの左側境界情報と右側境界線ＥＲの右側境界情報とを複素数情報に変換すれば、勾配ｋが容易に求められるので、勾配演算部１０３は、図７に示す走行路幅Ｗ＝２Ｐ／ｋから、走行路幅Ｗを演算し、境界条件設定部９へ出力する。
【0032】
ただし、ポテンシャル値演算部１０１により走行路ＴＡのｘ－ｙ平面の全ての電荷（ポテンシャル値）を求めると、演算負荷が大きく演算時間も長くなる。そのため、等ポテンシャル線演算部１０２は、電荷（ポテンシャル値）が等しい基準となる位置を探索することで、等電荷線（等ポテンシャル線）を得る。たとえば、図６に示す走行路ＴＡの例では、左側境界線ＥＬに＋３Ｖ、右側境界線ＥＲに－３Ｖの電圧を印加した電界をポテンシャル場として生成したので、その中間値となる０Ｖの位置、すなわち走行路ＴＡの中心点を自車両Ｖの走行方向に沿って探索する。図１１は、こうした等ポテンシャル線の探索方法を説明するための平面図である。
【0033】
等ポテンシャル線演算部１０２は、図１１の左図において、自車両Ｖの走行前方にある走行路ＴＡについて、走行路ＴＡの中心線の始点としたい位置を仮に設定し、ニュートン法を用いて真の走行路ＴＡの中心点を求める。なお、ニュートン法（ニュートン・ラフソン法ともいう。）とは、方程式系を数値計算によって解くための反復法による求根アルゴリズムであり、仮に設定された初期値ｘｎにおける関数の接線とポテンシャルＰ＝０との切片を求め、これをｘｎ＋１に設定し、次に当該値ｘｎ＋１における関数の接線とポテンシャルＰ＝０との切片を求め、これをｘｎ＋２に設定し、この処理を繰り返すことで、真の走行路ＴＡの中心点の始点位置ＴＲ０を求めるアルゴリズムである。
【0034】
等ポテンシャル線演算部１０２は、上述したニュートン法により、走行路ＴＡの中心線の真の始点位置ＴＲ０を求めたら、図１１の右図に示すように、自車両Ｖの走行方向に対して所定距離だけ前方の位置ＴＲ１における走行路ＴＡの中心点を、４次のルンゲ・クッタ法（ＲＫ４）を用いて求める。ここで４次のルンゲ・クッタ法（ＲＫ４）とは、初期値が既知の微分方程式をテイラー展開した４次項を用いて解く数値解析法である。たとえば、関数ｆ（ｘ，ｙ）＝ｄｙ／ｄｘ，初期値ｘ０，ｙ０のとき、所定距離ｈだけ前方の位置ｘ０＋ｈにおけるｙ（ｘ０＋ｈ）の４次のテイラー展開式は、ｙ（ｘ０＋ｈ）＝ｙ０＋ｈｆ（ｘ０，ｙ０）＋ｈｆ（ｘ０＋ｈ／２，ｙ０＋ｋ１／２）＋ｈｆ（ｘ０＋ｈ／２，ｙ０＋ｋ２／２）＋ｈｆ（ｘ０＋ｈ，ｙ０＋ｋ３）となる。ただし、ｋ１＝ｈｆ（ｘ０，ｙ０），ｋ２＝ｈｆ（ｘ０＋ｈ／２，ｙ０＋ｋ１／２），ｋ３＝ｈｆ（ｘ０＋ｈ／２，ｙ０＋ｋ２／２），ｋ４＝ｈｆ（ｘ０＋ｈ，ｙ０＋ｋ３），ｋ＝（ｋ１＋２ｋ２＋２ｋ３＋ｋ４）／６である。等ポテンシャル線演算部１０２は、以下、この処理を繰り返して、図１１の右図に示すように走行路ＴＡの前方の位置ＴＲｎにおける走行路ＴＡの中心点を求める。そして、等ポテンシャル線演算部１０２は、これらの中心点を結合して走行路ＴＡの中心線ＣＬとし、勾配演算部１０３へ出力する。勾配演算部１０３は、上述して演算した走行路幅Ｗとともに、走行路ＴＡの中心線ＣＬの情報を保有し、境界条件設定部９へ出力する。
【0035】
図１に戻り、境界条件設定部９は、走行路幅演算部１０から取得した走行路幅Ｗ及び走行路ＴＡの中心線ＣＬと、横方向位置指令部８から取得した横方向位置とから、境界条件を設定する。図８及び図９は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う断面におけるポテンシャル値を示すグラフであって、走行路幅演算部１０から取得した走行路幅Ｗ及び走行路ＴＡの中心線ＣＬを含むポテンシャル値を実線で示し、横方向位置指令部８から取得した横方向位置に対するポテンシャル値を点線で示したグラフである。
【0036】
すなわち、図８に示すシーン例は、実線で示す左側境界線ＥＬのポテンシャル値が＋Ｐ、右側境界線ＥＲのポテンシャル値が－Ｐ、走行路ＴＡの中心線がＣＬであるのに対し、横方向位置指令部８からの指令が走行路ＴＡの中心線ＣＬから左へＸ１（ｍ）オフセットした位置である場合を示す。この場合、境界条件設定部９は、点線で示すように、ポテンシャル値Ｐが０となる位置が、走行路ＴＡの中心線ＣＬから左にＸ１オフセットした位置ＣＬａとなるように、境界条件である左側境界線ＥＬのポテンシャル値Ｐ１Ｌと、右側境界線ＥＲのポテンシャル値－Ｐ１Ｒを演算する。具体的には、実線で示す走行路幅演算部１０の勾配演算部１０３から勾配ｋを取得し、Ｐ１Ｌ＝＋Ｐ－ｋＸ１，Ｐ１Ｒ＝－Ｐ－ｋＸ１の関係式を用いて、Ｐ１Ｌ及びＰ１Ｒを演算する。これらのポテンシャル値Ｐ１Ｌ及びＰ１Ｒは、境界条件として、後述する走行経路演算部１１の境界条件補正部１１１に出力される。
【0037】
図９に示すシーン例は、実線で示す左側境界線ＥＬのポテンシャル値が＋Ｐ、右側境界線ＥＲのポテンシャル値が－Ｐ、走行路ＴＡの中心線がＣＬであるのに対し、横方向位置指令部８からの指令が走行路ＴＡの右側境界線ＥＲから左へＸ２（ｍ）オフセットした位置である場合を示す。この場合、境界条件設定部９は、点線で示すように、ポテンシャル値Ｐが０となる位置が、走行路ＴＡの右側境界線から左へＸ２オフセットした位置ＣＬａとなるように、境界条件である左側境界線ＥＬのポテンシャル値Ｐ１Ｌと、右側境界線ＥＲのポテンシャル値－Ｐ１Ｒを演算する。具体的には、実線で示す走行路幅演算部１０の勾配演算部１０３から勾配ｋを取得し、Ｐ１Ｌ＝＋Ｐ－（２Ｐ２／ｋＸ２），Ｐ１Ｒ＝－Ｐの関係式を用いて、Ｐ１Ｌ及びＰ１Ｒを演算する。これらのポテンシャル値Ｐ１Ｌ及びＰ１Ｒは、境界条件として、後述する走行経路演算部１１の境界条件補正部１１１に出力される。
【0038】
図１に戻り、走行経路演算部１１は、走行路境界統合部６から取得した統合走行路境界情報と、境界条件設定部９から取得した境界条件とから、自車両Ｖの走行経路ＴＲを演算し、これを走行経路追従制御部１２へ出力する。図３は、図１の走行経路演算部１１の具体的構成を示すブロック図、図１２は、走行経路演算部１１により演算された走行経路ＴＲを示す平面図である。走行経路演算部１１は、図３に示すように、境界条件補正部１１１と、ポテンシャル値演算部１１２と、等ポテンシャル線演算部１１３と、勾配演算部１１４とを備える。
【0039】
境界条件補正部１１１は、走行路境界統合部６から取得した統合走行路境界情報と、境界条件設定部９から取得した境界条件とから、統合走行路境界情報に含まれる左側境界情報に係る左側境界線ＥＬのポテンシャル値と、右側境界情報に係る右側境界線ＥＲのポテンシャル値とを補正する。このポテンシャル値の補正は、図８及び図９に示すように、補正前の走行路の中心線ＣＬと、横方向位置指令部８から取得した横方向位置（図８及び図９において点線で示す補正後の走行路の中心線ＣＬａ）とに差が存在した区間について実行される。すなわち、走行路幅演算部１０と横方向位置指令部８とから求められる、境界条件設定部９にて設定した境界条件が、走行路幅演算部１０のポテンシャル値演算部１０１にて当初設定したポテンシャル値と異なる区間については、当該ポテンシャル値を補正し、その他の区間についてはポテンシャル値演算部１０１にて当初設定したポテンシャル値をそのまま用いる。
【0040】
すなわち、自車両Ｖの前方の走行路ＴＡのある区間において、図８に示すような状況である場合には、その区間については、左側境界線ＥＬのポテンシャル値＋ＰをＰ１Ｌに補正し、右側境界線ＥＲのポテンシャル値－Ｐを－Ｐ１Ｒに補正する。同様に、自車両Ｖの前方の走行路ＴＡのある区間において、図９に示すような状況である場合には、その区間については、左側境界線ＥＬのポテンシャル値＋ＰをＰ１Ｌに補正し、右側境界線ＥＲのポテンシャル値－Ｐは補正しないでそのまま－Ｐとする。
【0041】
ポテンシャル値演算部１１２は、左側境界線ＥＬのポテンシャル値と、右側境界情報に係る右側境界線ＥＲのポテンシャル値とを補正すること以外は、図２に示す走行路幅演算部１０のポテンシャル値演算部１０１と同じ処理を実行する。すなわち、ポテンシャル値演算部１１２は、図５に示す走行路ＴＡの二次元空間（ｘ－ｙ平面）に対し、境界条件補正部１１１にて補正された区間については補正後のポテンシャル値＋Ｐ１Ｌ，－Ｐ１Ｒ、補正されない区間については当初のポテンシャル値＋Ｐ，－Ｐを、それぞれ左側境界線ＥＬのポテンシャル値及び右側境界線ＥＲのポテンシャル値とし、代用電荷法（電荷重畳法ともいう。）を用いて、当該走行路ＴＡの二次元空間（ｘ－ｙ平面）内にポテンシャル場を生成し、その電界に関するラプラス方程式の解を求める。具体的には、左側走行路境界情報及び右側走行路境界情報のそれぞれの折線情報の線分の位置、方向及び長さにより規定される調和関数を基底関数とし、これらの線形結合の近似解を用いる。ここで、折線情報のそれぞれの線分の中点をディリクレ境界条件の適用場所として選点し、代用電荷法を適用して線形結合の係数を得る。そしてより具体的には、走行路ＴＡの二次元空間（ｘ－ｙ平面）を複素平面として走行路境界情報を複素数情報に変換し、基底関数を複素正則関数とし、これらの線形結合の近似解としての複素ポテンシャルを用いることで、二次元空間（ｘ－ｙ平面）の全部又は一部の位置における電荷（ポテンシャル値）を得ることができる。なお、基底関数としての複素正則関数は、ｚを複素数変数として、ｆ（ｚ）＝ｌｎ（ｚ１－ｚ）＋ｌｎ｛（ｚ１－ｚ）／（ｚ０－ｚ）｝（ｚ０－ｚ）／（ｚ１－ｚ０）にて定義される。
【0042】
等ポテンシャル線演算部１１３は、図２に示す走行路幅演算部１０の等ポテンシャル線演算部１０２と同様に、電荷（ポテンシャル値）が等しい基準となる位置を探索することで、等電荷線（等ポテンシャル線）を得る。たとえば、図６に示す走行路ＴＡの例では、左側境界線ＥＬに＋３Ｖ又は補正後のポテンシャル値、右側境界線ＥＲに－３Ｖ又は補正後のポテンシャル値の電圧を印加した電界をポテンシャル場として生成したので、その中間値となる０Ｖの位置、すなわち走行路ＴＡの中心点を自車両Ｖの走行方向に沿って探索する。
【0043】
すなわち、等ポテンシャル線演算部１１３は、図１１の左図において、自車両Ｖの走行前方にある走行路ＴＡについて、走行路ＴＡの中心線の始点としたい位置を仮に設定し、ニュートン法を用いて真の走行路ＴＡの中心点を求める。等ポテンシャル線演算部１１３は、上述したニュートン法により、走行路ＴＡの中心線の真の始点位置ＴＲ０を求めたら、図１１の右図に示すように、自車両Ｖの走行方向に対して所定距離だけ前方の位置ＴＲ１における走行路ＴＡの中心点を、４次のルンゲ・クッタ法（ＲＫ４）を用いて求める。そして、等ポテンシャル線演算部１１３は、以下、この処理を繰り返して、図１１の右図に示すように走行路ＴＡの前方の位置ＴＲｎにおける走行路ＴＡの中心点を求める。そして、等ポテンシャル線演算部１１３は、図１２に示すように、これらの中心点を結合して走行路ＴＡの中心線ＣＬを走行経路ＴＲとし、勾配演算部１１４へ出力する。勾配演算部１１４は、上述して演算した走行路幅Ｗとともに、走行経路ＴＲの情報を保有し、走行経路追従制御部１２へ出力する。
【0044】
なお、等ポテンシャル線演算部１１３は、境界条件補正部１１１にて左側境界線ＥＬ及び／又は右側境界線ＥＲのポテンシャル値が補正された区間についても、走行路ＴＡの前方の位置ＴＲｎにおける走行路ＴＡの中心点を求める。これは、図８及び図９に示すように、補正後の左側境界線ＥＬ及び／又は右側境界線ＥＲのポテンシャル値を用いて得られるラプラス方程式の解は、補正後の走行路の中心線ＣＬａに対応するからである。
【0045】
走行経路追従制御部１２は、走行経路演算部１１から取得した自車両Ｖの走行経路ＴＲを目標経路にして、自車両Ｖの操舵制御を実行するステアリングアクチュエータを含む操舵装置、自車両Ｖの加速又は減速制御を実行するアクセリングアクチュエータ（又は燃料噴射若しくは駆動源モータの電流）を含む加減速駆動装置、及び自車両Ｖのブレーキ制御を実行するブレーキングアクチュエータを含む制動装置を制御する。
【0046】
次に、図４のフローチャートを参照しながら、本実施形態に係る車両の走行制御装置ＶＴＣの制御手順を説明する。図４は、図１の車両の走行制御装置ＶＴＣで実行される処理手順を示すフローチャートである。上述した本実施形態に係る車両の走行制御装置ＶＴＣの構成は、図５，図６，図１１及び図１２に示すように一般化された道路に基づいて説明したが、以下の制御手順においては、本実施形態の作用効果の理解を容易にするために、自車両Ｖが、図１３に示す単純な道路Ｒを走行するシーンについて説明する。図１３に示す道路Ｒは、日本や英国のような左側通行の法規の国において、左側の一車線を示している。またこの道路Ｒは、一般的な道路幅である３．５ｍよりも広い、たとえば５～６ｍ程度の幅広の道路Ｒであって、路側駐車が認められているものとする。
【0047】
まず図４のステップＳ１において、走行路境界取得部１により取得された自車両Ｖの現在位置情報と道路境界情報が定義された地図情報とから、自車両Ｖが走行可能な道路領域の水平面内における第１走行路境界情報を検出する。また、これと同時に、ステップＳ２において、走行路境界取得部２～５により取得された自車両Ｖの周囲の物体及び道路状況を周囲情報として取得し、当該周囲情報から、自車両Ｖが走行可能な道路領域の水平面内における第２走行路境界情報を検出する。第１走行路境界情報により、自車両Ｖの近傍の障害物以外の道路形状を認識することができ、第２走行路境界情報により、自車両Ｖの周囲の遠近両方の障害物の有無及び種類を認識することができる。
【0048】
ステップＳ３において、走行路境界統合部６は、走行路境界取得部１～５により取得された第１走行路境界情報及び第２走行路境界情報を統合して統合走行路境界情報を生成する。すなわち、図１３に示すシーンに対し、走行路境界統合部６は、走行路境界取得部１により取得された自車両Ｖの現在位置情報及びその周辺の三次元高精度地図情報から認識される道路Ｒの領域から、走行路境界取得部２～５により取得された障害物Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の位置情報から認識される障害物Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の存在領域を減算し、自車両Ｖが走行可能な走行路ＴＡを演算する。
【0049】
さらに、ステップＳ４において、走行路境界統合部６は、統合走行路境界情報を、自車両Ｖが走行可能な道路領域である走行路の、左側境界線ＥＬに関する左側走行路境界情報と、右側境界線ＥＲに関する右側走行路境界情報とに分離する。図１３に示すシーンについて言えば、道路Ｒの左側部に３台の静止障害物（駐車車両）Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が存在することが走行路境界取得部２～５により取得されるので、左側境界線ＥＬは点線で示す線となる一方、道路Ｒの右側部には障害物は存在しないので、右側境界線ＥＲは道路右端ＲＲと同じ線となる。分離された左側境界線ＥＬに関する左側走行路境界情報と、右側境界線ＥＲに関する右側走行路境界情報とを図１４の左図に示す。
【0050】
背景技術の欄で述べたとおり、図１４の左図に示す左側境界線ＥＬ、右側境界線ＥＲ及びこれらにより画定される走行路ＴＡから、サポートベクターマシンにより、設定された曲率パラメータに基づいて車両の走行経路を生成すると、図１４の右図に示すように、障害物である駐車車両が存在しない区間が長い場合には、走行経路ＴＲがこの部分で波打った経路となり、乗員に違和感を与えてしまう。特に、図１３に示すような５～６ｍ程度の幅広の道路Ｒであって、路側駐車が認められている道路Ｒにおいては、走行路ＴＡの中心に沿って走行するより、むしろ道路右端ＲＲを基準にして走行する方が、路側駐車の有無に拘らず、滑らかな走行経路が生成できる。
【0051】
そこで、本実施形態の車両の走行制御装置ＶＴＣは、ステップＳ５～Ｓ１３において、図１４の左図に示す現在の走行路ＴＡについて、左側の路側に駐車車両Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が存在するか否かに拘らず、右側境界線ＥＲから左へＸ２（ｍ）オフセットした位置を自車両Ｖの走行経路ＴＲになるように、ラプラス方程式の解を用いて演算する。
【0052】
すなわち、ステップＳ５において、走行路幅演算部１０のポテンシャル値演算部１０１は、図１５の左図に示す、ステップＳ４にて求められた左側境界線ＥＬ、右側境界線ＥＲ及びこれらにより画定される走行路ＴＡについて、代用電荷法を用いて、左側境界線ＥＬが第１ポテンシャル値（例えば＋３Ｖ）、右側境界線ＥＲが第２ポテンシャル値（例えば－３Ｖ）になるポテンシャル場を走行路ＴＡの二次元空間（ｘ－ｙ平面）内に生成する。続くステップＳ６において、等ポテンシャル線演算部１０２は、電荷（ポテンシャル値）が等しい基準となる位置を探索することで、等電荷線（等ポテンシャル線）を得る。そして、ステップＳ７において、勾配演算部１０３は、ポテンシャル場の解から勾配ｋを求めたのち、図７に示す走行路幅Ｗ＝２Ｐ／ｋから、走行路幅Ｗを演算し、境界条件設定部９へ出力する。なお、この走行路幅Ｗは、図１５の右図に示すように、自車両Ｖの前方の走行路ＴＡについて所定距離間隔で演算する。また勾配演算部１０３は、演算した走行路幅Ｗとともに、走行路ＴＡの中心線ＣＬの情報を保有し、境界条件設定部９へ出力する。
【0053】
ステップＳ８において、道路環境認識部７、横方向位置指令部８、及び境界条件設定部９は、横方向位置を比較する。すなわち、横方向位置指令部８は、道路環境認識部７から取得した道路環境と国情報から、図１０に示すように、自車両Ｖの走行中の道路Ｒが、駐車車両が多い車線であって左側走行の国であることを検出するので、横方向位置の指令内容として、「走行路右端からＸ２（たとえば１．５ｍ）」の位置を走行経路ＴＲの中心線にする指令を抽出する。そして、ステップＳ９において、境界条件設定部９は、図９に示すように、走行路幅演算部１０から取得された走行路幅Ｗの走行路ＴＡの中心線ＣＬの位置が、横方向位置指令部８で抽出された「走行路右端からＸ２（たとえば１．５ｍ）」の位置に比較して差があるか否かを判断する。なお、この判断に当たっては、必ずしも差が０である必要はなく、乗員に違和感を与えない程度の差の存在を許容してもよい。また、この差の有無の判断は、図１５の右図に示す走行路幅Ｗが取得された所定距離間隔ごとに実行する。
【0054】
ステップＳ９において、差があると判断された場合にはステップＳ１０へ進み、差がないと判断された場合はステップＳ１１へ進む。差があると判断されたステップＳ１０においては、図９に示すように、走行路幅演算部１０から取得された走行路幅Ｗの走行路ＴＡの中心線ＣＬの位置が、横方向位置指令部８で抽出された「走行路右端からＸ２（たとえば１．５ｍ）」の位置に比較して差があるので、境界条件設定部９は、図９に点線で示すように、ポテンシャル値Ｐが０となる位置が、走行路ＴＡの右側境界線から左へＸ２オフセットした位置ＣＬａとなるように、境界条件である左側境界線ＥＬのポテンシャル値Ｐ１Ｌと、右側境界線ＥＲのポテンシャル値－Ｐ１Ｒを演算する。具体的には、実線で示す走行路幅演算部１０の勾配演算部１０３から勾配ｋを取得し、Ｐ１Ｌ＝＋Ｐ－（２Ｐ２／ｋＸ２），Ｐ１Ｒ＝－Ｐの関係式を用いて、Ｐ１Ｌ及びＰ１Ｒを演算する。これらのポテンシャル値Ｐ１Ｌ及びＰ１Ｒは、境界条件として、走行経路演算部１１の境界条件補正部１１１に出力される。境界条件補正部１１１は、境界条件設定部９から取得した左側境界情報に係る左側境界線ＥＬのポテンシャル値と、右側境界情報に係る右側境界線ＥＲのポテンシャル値とを補正する。図１６の左図に、自車両Ｖの前方の走行路ＴＡにおいてポテンシャル値が補正された範囲を示す。本例の場合、図９に示すように、当初のポテンシャル値＋Ｐが、これより大きいポテンシャル値＋Ｐ１Ｌに補正されている。
【0055】
ステップＳ１１において、走行経路演算部１１は、図１６に示す補正後のポテンシャル値（補正されていない区間については当初のポテンシャル値）を左側境界線ＥＬと右側境界線ＥＲとに設定し、代用電荷法を用いて、ポテンシャル場を走行路ＴＡの二次元空間（ｘ－ｙ平面）内に生成する。続くステップＳ１２において、等ポテンシャル線演算部１１３は、電荷（ポテンシャル値）が等しい基準となる位置（本例ではポテンシャル値が０Ｖとなる位置）を、上述したニュートン法及び４次のルンゲ・クッタ法を用いて探索することで、等電荷線（等ポテンシャル線）を得る。この等ポテンシャル線が、図１６の右図に示す自車両Ｖの走行経路ＴＡとなるので、ステップＳ１３においてこれを走行経路ＴＡとして走行経路追従制御部１２に出力する。ステップＳ１２において、走行経路追従制御部１２は、取得した走行経路ＴＡの位置情報に沿って自車両の操舵装置、加減速駆動装置及び制動装置を自動制御することで、自動走行制御を実行する。
【0056】
上述した実施形態では、左側境界線ＥＬのポテンシャル値を＋Ｐ（たとえば＋３Ｖの電圧），右側境界線ＥＲのポテンシャル値を－Ｐ（たとえば－３Ｖの電圧）に設定して代用電荷法により走行路ＴＡのポテンシャル値に関するラプラス方程式の解を求め、ポテンシャル値が０となる位置を走行経路ＴＲとしたが、これら＋Ｐ，－Ｐ，０は単なる例示であって、本発明を限定するものではない。本発明に係る車両の走行制御方法及び制御装置においては、少なくとも左側境界線ＥＬのポテンシャル値と右側境界線ＥＲのポテンシャル値とを異なる値に設定してポテンシャル場を生成し、ラプラス方程式の解であるポテンシャル値を求めることにある。したがって、たとえば左側境界線ＥＬのポテンシャル値を＋２Ｐ（たとえば＋６Ｖの電圧），右側境界線ＥＲのポテンシャル値を－Ｐ（たとえば－３Ｖの電圧）に設定して代用電荷法により走行路ＴＡのポテンシャル値に関するラプラス方程式の解を求め、ポテンシャル値が＋３となる位置を走行経路ＴＲとしても、同様の結果が得られる。また、ポテンシャル場の解法は、電界場に対する代用電荷法にのみ限定される趣旨ではなく、上述したとおり熱源に接触する固体内の温度分布に関する熱伝導の拡散方程式や、重力場における重力ポテンシャルを解く方程式であってもよい。
【0057】
以上のとおり、本実施形態の車両の走行制御装置ＶＴＣ及び車両の走行制御方法によれば、予め定められた走行経路の横方向位置と、演算された走行路幅から定められる走行経路の横方向位置と、を比較してその差を演算し、演算された差の絶対値が所定値以下となるように前記第１ポテンシャル値及び／又は前記第２ポテンシャル値を補正し、補正後のポテンシャル値によるポテンシャル場の等ポテンシャル線にしたがって自車両が走行する走行経路を生成するので、障害物の有無に拘らず、予め定められた走行経路の横方向位置に沿った走行経路を低負荷演算により生成することができる。これにより、乗員の違和感を払拭して円滑な自動走行制御を実現することができる。
【0058】
また、本実施形態の車両の走行制御装置ＶＴＣ及び車両の走行制御方法によれば、左側走行路境界情報と右側走行路境界情報を取得するにあたり、自車両の現在位置情報と道路境界情報が定義された地図情報とから、自車両が走行可能な道路領域の水平面内における第１走行路境界情報を検出し、自車両の周囲の物体及び道路状況を周囲情報として取得し、当該周囲情報から、自車両が走行可能な道路領域の水平面内における第２走行路境界情報を検出し、前記第１走行路境界情報と前記第２走行路境界情報とを統合して統合走行路境界情報を生成し、前記統合走行路境界情報を、左側走行路境界情報と右側走行路境界情報とに分離する。したがって、第１走行路境界情報により、自車両Ｖの近傍の障害物以外の道路形状を認識することができ、第２走行路境界情報により、自車両Ｖの周囲の遠近両方の障害物の有無及び種類を認識することができる。その結果、静的な情報と動的な情報の両方を高い精度で含む左側走行路境界情報と右側走行路境界情報を取得することができる。
【0059】
また、本実施形態の車両の走行制御装置ＶＴＣ及び車両の走行制御方法によれば、予め定められた走行経路の横方向位置は、前記走行路の横方向の中心位置、前記走行路の右端から左方向に第１所定距離の位置、又は前記走行路の左端から右方向に第２所定距離の位置のいずれかである。したがって、走行路の横方向の中心位置である場合は、乗員の安心感がより高くなる走行経路を生成することができる。一方、走行路の右端から左方向に第１所定距離の位置又は走行路の左端から右方向に第２所定距離の位置である場合は、道路環境に応じた走行経路を生成することができる。
【0060】
また、本実施形態の車両の走行制御装置ＶＴＣ及び車両の走行制御方法によれば、予め、自車両が走行する道路環境情報と関連付けた走行経路の横方向位置を記憶し、自車両が走行する道路環境情報を取得し、記憶した横方向位置から、当該道路環境情報に関連付けられた走行経路の横方向位置を抽出する。したがって、演算負荷を増加させることなく、道路環境に応じた走行経路を生成することができる。
【0061】
また、本実施形態の車両の走行制御装置ＶＴＣ及び車両の走行制御方法によれば、前記左側走行路境界情報及び前記右側走行路境界情報の走行方向の周波数をそれぞれ演算し、前記左側走行路境界情報及び前記右側走行路境界情報のうち周波数が小さい方の走行路境界情報を基準にして、前記走行経路の横方向位置を抽出する。したがって、より一層乗員の違和感を払拭して円滑な自動走行制御を実現することができる。
【0062】
また、本実施形態の車両の走行制御装置ＶＴＣ及び車両の走行制御方法によれば、ポテンシャル場のポテンシャル値は、ラプラス方程式の近似解を用いるので、波打った走行経路の生成が抑制され、より一層乗員の違和感を払拭して円滑な自動走行制御を実現することができる。
【0063】
また、本実施形態の車両の走行制御装置ＶＴＣ及び車両の走行制御方法によれば、ポテンシャル場のポテンシャル値は、前記左側走行路境界情報及び前記右側走行路境界情報を、それぞれ折線情報に変換し、前記折線情報のそれぞれの線分の位置、方向及び長さにより規定される調和関数を基底関数とし、これらの線形結合の近似解を用いる。したがって、低演算負荷で近似解を得ることができる。
【0064】
また、本実施形態の車両の走行制御装置ＶＴＣ及び車両の走行制御方法によれば、ポテンシャル場のポテンシャル値は、対象とされる水平面を複素平面として走行路境界情報を複素数情報に変換し、基底関数を複素正則関数とし、これらの線形結合の近似解としての複素ポテンシャルを用いる。したがって、ポテンシャル値の勾配を低演算負荷で求めることができる。
【0065】
また、本実施形態の車両の走行制御装置ＶＴＣ及び車両の走行制御方法によれば、ｚを複素数変数としたときに、前記基底関数を、ｆ（ｚ）＝ｌｎ（ｚ１－ｚ）＋ｌｎ｛（ｚ１－ｚ）／（ｚ０－ｚ）｝（ｚ０－ｚ）／（ｚ１－ｚ０）とする。したがって、実部をとるだけで、連続的なポテンシャル値が得られるため、計算が高速化することができ、かつ左右の走行路境界線が並行な場合には、計算誤差を０とすることができる。
【0066】
また、本実施形態の車両の走行制御装置ＶＴＣ及び車両の走行制御方法によれば、折線情報のそれぞれの線分の中点をディリクレ境界条件の適用場所として選点し、代用電荷法を適用して前記線形結合の係数を得るので、低演算負荷かつ誤差が小さい演算結果を得ることができる。
【符号の説明】
【0067】
ＶＴＣ…車両の走行制御装置
１…走行路境界取得部（高精度地図情報）
２…走行路境界取得部（ＬＲＦ情報）
３…走行路境界取得部（レーダ情報）
４…走行路境界取得部（カメラ情報）
５…走行路境界取得部（ＡＶＭ情報）
６…走行路境界統合部
７…道路環境認識部
８…横方向位置指令部
９…境界条件設定部
１０…走行路幅演算部
１０１…ポテンシャル値演算部
１０２…等ポテンシャル線演算部
１０３…勾配演算部
１１…走行経路演算部
１１１…境界条件補正部
１１２…ポテンシャル値演算部
１１３…等ポテンシャル線演算部
１１４…勾配演算部
１２…走行経路追従制御部
Ｖ…自車両
Ｒ…道路
ＴＡ…走行路
ＴＲ…走行経路
ＥＬ…左側境界線
ＥＲ…右側境界線
Ｐ…ポテンシャル値
ＰＦ…ポテンシャル場
Ｗ…走行路幅
１…走行路境界取得部（高精度地図情報）
２…走行路境界取得部（ＬＲＦ情報）
３…走行路境界取得部（レーダ情報）
４…走行路境界取得部（カメラ情報）
５…走行路境界取得部（ＡＶＭ情報）
６…走行路境界統合部
７…道路環境認識部
８…横方向位置指令部
９…境界条件設定部
１０…走行路幅演算部
１０１…ポテンシャル値演算部
１０２…等ポテンシャル線演算部
１０３…勾配演算部
１１…走行経路演算部
１１１…境界条件補正部
１１２…ポテンシャル値演算部
１１３…等ポテンシャル線演算部
１１４…勾配演算部
１２…走行経路追従制御部
Ｖ…自車両
Ｒ…道路
ＴＡ…走行路
ＴＲ…走行経路
ＥＬ…左側境界線
ＥＲ…右側境界線
Ｐ…ポテンシャル値
ＰＦ…ポテンシャル場
Ｗ…走行路幅
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】