JP7154482B2 - 車両運転支援システム - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される車両運転支援システムに関する。

車両の経路候補（つまり、実際に車両を走行させる目標経路となり得る候補）の設定に用いられるアルゴリズムとして、ポテンシャル法、スプライン補間関数、Ａスター（Ａ＊）、ＲＲＴ、ステートラティス法等が知られている。また、このようなアルゴリズムを用いた車両運転支援システムも提案されている。

上記アルゴリズムによれば、車両の走行路に複数の経路候補を設定することが可能になる。障害物回避等の観点から各経路候補の経路コストが計算され、当該計算結果に基づいて適切と判断された１つの経路候補が目標経路として選択される。例えば、特許文献１には、グリッドマップ上に複数の経路候補を設定し、移動コストに基づいて１つの経路候補を選択する車両運転支援システムが開示されている。

国際公開第２０１３／０５１０８１号

特許文献１記載のシステムは、グリッドマップの複数のセルのうち、経路候補が通過する全てのセルにおける移動コストを計算する。このように経路候補上の多数の位置で経路コストを計算する手法は、その経路候補の経路コストの評価精度を高める観点では有意であるものの、大きな計算負荷を伴う。

特に、ステートラティス法のように多数の経路候補を設定可能な手法を用いる場合、経路コストの計算負荷が膨大になるおそれがある。このため、計算負荷の軽減と、経路コストの評価精度との両立が求められていた。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、経路候補の経路コストの評価精度と、その計算負荷の軽減とを両立可能な車両運転支援システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、車両に搭載される車両運転支援システムであって、走行路に関する走行路情報を取得する走行路情報取得装置と、走行路上の障害物に関する障害物情報を取得する障害物情報取得装置と、走行路情報に基づいて走行路に目標経路を設定し、該目標経路に沿って走行するように車両を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、走行路情報に基づいて、走行路に複数の経路候補を設定し、複数の経路候補のそれぞれに沿って複数のサンプリング点を所定間隔で設定し、複数のサンプリング点のそれぞれにおける経路コストを計算し、経路コストに基づいて、複数の経路候補から１つの経路候補を目標経路として選択するように構成され、さらに、制御装置は、障害物の近傍に、該障害物に応じた外形を有する警戒領域を設定し、経路候補のうち、警戒領域に含まれる部分に沿って第１間隔でサンプリング点を設定し、他の部分に沿って第１間隔よりも大きい第２間隔でサンプリング点を設定するように構成されている、ことを特徴としている。

この構成によれば、制御装置は、障害物に応じた外形を有する警戒領域を、障害物の近傍に設定する。また、制御装置は、経路候補のうち、警戒領域に含まれる部分に沿って第１間隔でサンプリング点を設定する。第１間隔は第２間隔よりも小さいため、障害物の近傍に比較的高い密度で複数のサンプリング点が設定される。この結果、障害物に応じた範囲における経路コストの評価精度を高めることが可能になる。

一方、経路候補の他の部分（つまり、警戒領域に含まれない部分）については、制御装置は、当該他の部分に沿って第２間隔でサンプリング点を設定する。第２間隔は第１間隔よりも大きいため、当該他の部分には比較的低い密度で複数のサンプリング点が設定される。この結果、当該他の部分における経路コストの計算負荷を軽減することが可能になる。サンプリング点の密度が比較的低いことで、当該他の部分における経路コストの評価精度も低くなるものの、その評価精度が警戒領域における車両の走行に与える影響は比較的小さい。

すなわち、上記構成によれば、計算負荷を軽減しながらも、経路コストの評価精度を実用上十分なものとすることが可能になる。この結果、経路候補の経路コストの評価精度と、その計算負荷の軽減とを両立させることが可能になる。

また、制御装置は、車両から障害物までの距離が大きいほど、警戒領域の外形を大きくするように構成されている。
一般的に、障害物の判別精度は、車両運転支援システムを搭載した車両から障害物までの距離が大きいほど低下する。上記構成によれば、車両から障害物までの距離が大きいほど、警戒領域の外形を大きくすることにより、障害物の判別精度に応じた外形を有する警戒領域を設定することが可能になる。この結果、計算負荷を軽減しながらも、経路コストの評価精度を実用上十分なものとすることが可能になる。

なお、警戒領域の外形は、車両から障害物までの距離の増加に伴って連続的に大きくなる必要は無い。例えば、警戒領域の外形が、車両から障害物までの距離の増加に伴って段階的に大きくなる形態も、本発明の範囲に包含される。

本発明において、好ましくは、制御装置は、障害物が車両である場合は、障害物が歩行者である場合と比べて警戒領域の外形を大きくするように構成されている。
この構成によれば、障害物が車両である場合は、障害物が歩行者である場合と比べて、より広い範囲における経路コストの評価精度を高めることが可能になる。すなわち、移動速度が比較的大きい障害物である車両に関して、経路コストの評価精度をより高めることが可能になる。この結果、計算負荷を軽減しながらも、経路コストの評価精度を実用上十分なものとすることが可能になる。

本発明において、好ましくは、制御装置は、障害物が歩行者である場合は、障害物が車両である場合と比べて第１間隔を小さくするように構成されている。
この構成によれば、障害物が歩行者である場合は、障害物が車両である場合と比べて、警戒領域に高い密度で複数のサンプリング点を設定することが可能になる。すなわち、外形が比較的小さい障害物である歩行者に関して、経路コストの評価精度をより高めることが可能になる。この結果、計算負荷を軽減しながらも、経路コストの評価精度を実用上十分なものとすることが可能になる。

本発明において、好ましくは、制御装置は、走行路上に複数の障害物が存在する場合は、車両に最も近い障害物の近傍に警戒領域を設定し、他の障害物の近傍に警戒領域を設定しないように構成されている。
この構成によれば、車両に最も近い障害物の近傍に比較的高い密度で複数のサンプリング点が設定される。すなわち、最も安全性に注意を払う必要がある障害物に関して、経路コストの評価精度をより高めることが可能になる。この結果、計算負荷を軽減しながらも、経路コストの評価精度を実用上十分なものとすることが可能になる。

本発明によれば、経路候補の経路コストの評価精度と、その計算負荷の軽減とを両立可能な車両運転支援システムを提供することが可能になる。

実施形態に係る車両運転支援システムの構成図である。 経路候補及びサンプリング点の説明図である。 経路候補及びサンプリング点の説明図である。 図１のＥＣＵが実行する演算を示すフローチャートである。 第１変形例に係る経路候補及びサンプリング点の説明図である。 第２変形例に係る経路候補及びサンプリング点の説明図である。

［実施形態］
以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

まず、図１及び図２を参照しながら、本発明に係る車両運転支援システム１００の概要について説明する。図１は、車両運転支援システム１００の構成図である。図２は、経路候補ＲＣ及びサンプリング点ＳＰの説明図である。

車両運転支援システム１００は、車両１に搭載され、車両１を目標経路に沿って走行させる運転支援制御を提供する。図１に示されるように、車両運転支援システム１００は、ＥＣＵ（電子制御装置）１０と、複数のセンサ類と、複数の制御システムと、を備えている。複数のセンサ類には、カメラ２１、レーダ２２や、車両１の挙動や乗員による運転操作を検出するための車速センサ２３、加速度センサ２４、ヨーレートセンサ２５、操舵角センサ２６、アクセルセンサ２７、ブレーキセンサ２８が含まれている。さらに、複数のセンサ類には、車両１の位置を検出するための測位システム２９、ナビゲーションシステム３０が含まれている。複数の制御システムには、エンジン制御システム３１、ブレーキ制御システム３２、ステアリング制御システム３３が含まれている。

また、他のセンサ類として、車両１に対する周辺構造物の距離及び位置を測定する周辺ソナー、車両１の４箇所の角部における周辺構造物の接近を測定するコーナーレーダや、車両１の車室内を撮影するインナーカメラが含まれていてもよい。

ＥＣＵ１０は、本発明に係る制御装置の一例である。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ、各種プログラムを記憶するメモリ、入出力装置等を備えたコンピュータにより構成される。ＥＣＵ１０は、複数のセンサ類から受け取った信号に基づいて種々の演算を実行し、エンジン制御システム３１、ブレーキ制御システム３２、ステアリング制御システム３３に対して、それぞれエンジンシステム、ブレーキシステム、ステアリングシステムを適宜に作動させるための制御信号を送信する。

ＥＣＵ１０は、走行路情報に基づいて、走行路上の位置を特定するための演算を行う。走行路情報は、車両１が走行している走行路に関する情報であり、例えば、走行路の形状（直線、カーブ、カーブ曲率）、走行路幅、車線数、車線幅等に関する情報を含んでいる。走行路情報は、カメラ２１、レーダ２２、ナビゲーションシステム３０等により取得される。

図２は、車両１が走行路５上を走行している様子を示している。ＥＣＵ１０は、走行路情報に基づく演算により、車両１の進行方向に存在する走行路５上に、仮想の複数のグリッド点Ｇ_n（ｎ＝１，２，・・・Ｎ）を設定する。走行路５が延びる方向をｘ方向と定義し、走行路５の幅方向をｙ方向と定義した場合に、グリッド点Ｇ_nは、ｘ方向及びｙ方向に沿って格子状に配列されている。

ＥＣＵ１０がグリッド点Ｇ_nを設定する範囲は、走行路５に沿って、距離Ｌだけ車両１の前方に亘っている。距離Ｌは、演算実行時の車両１の速度に基づいて計算される。本実施形態では、距離Ｌは、演算実行時の速度（Ｖ）で所定の固定時間ｔ（例えば、３秒）に走行すると予想される距離である（Ｌ＝Ｖ×ｔ）。しかしながら、距離Ｌは、所定の固定距離（例えば、１００ｍ）であってもよいし、速度（及び加速度）の関数であってもよい。また、グリッド点Ｇ_nが設定される範囲の幅Ｗは、走行路５の幅と略等しい値に設定される。このような複数のグリッド点Ｇ_nの設定により、走行路５上の位置を特定することが可能になる。

なお、図２に示される走行路５は直線区間であるため、グリッド点Ｇ_nは矩形状に配置されている。しかしながら、グリッド点Ｇ_nは走行路が延びる方向に沿って配置されるため、走行路がカーブ区間を含んでいる場合は、グリッド点Ｇ_nはカーブ区間の湾曲に沿って配置される。

また、ＥＣＵ１０は、走行路情報と障害物情報に基づいて、経路候補ＲＣ（つまり、実際に車両１を走行させる目標経路となり得る候補）を設定するための演算を実行する。障害物情報は、車両１の進行方向の走行路５上の障害物（例えば、先行車両、駐車車両、歩行者、落下物等）の有無や、その種類、大きさ、移動方向、移動速度等に関する情報である。障害物情報は、カメラ２１及びレーダ２２により取得される。

ＥＣＵ１０は、ステートラティス法を用いた経路探索により、複数の経路候補ＲＣを設定する。ステートラティス法によれば、始点Ｐ_sから、車両１の進行方向に存在する各グリッド点Ｇ_nに向かって枝分かれしながら延びる複数の経路候補ＲＣが設定される。始点Ｐ_sは演算実行時の車両１の位置であり、図２に示される例では車両１はｘｙ座標の原点に位置しているため、始点Ｐ_sの座標は（０，０）である。ＥＣＵ１０は、ｙ座標がｘ座標を変数とする多次関数を規定し、当該多次関数に基づいてｘｙ座標に描画される曲線を経路候補ＲＣとして設定する。当該多次関数は、例えば、５次関数や３次関数である。図２は、ＥＣＵ１０が設定する複数の経路候補ＲＣの一部である経路候補ＲＣ_a，ＲＣ_b，ＲＣ_cを示している。

また、ＥＣＵ１０は、複数の経路候補ＲＣから、経路コストが最小である１つの経路候補ＲＣを選択する。詳細には、まず、ＥＣＵ１０は、図２に示されるように、各経路候補ＲＣに沿って複数のサンプリング点ＳＰを設定する。複数のサンプリング点ＳＰは、各経路候補ＲＣ上に、互いに間隔を空けて配置される。図２は、一例として、経路候補ＲＣ_a，ＲＣ_b，ＲＣ_cの全体に沿って等間隔で設定されたサンプリング点ＳＰを示している。

次に、ＥＣＵ１０は、各サンプリング点ＳＰにおける経路コストを計算する。さらに、ＥＣＵ１０は、経路候補ＲＣ毎に、その経路候補ＲＣに沿って設定されたサンプリング点ＳＰにおける経路コストを合算するとともに、当該合算値をその経路候補ＲＣの全長で除算する。ＥＣＵ１０は、当該除算により得られる値を、その経路候補ＲＣの経路コストとする。ＥＣＵ１０は、複数の経路候補ＲＣから、経路コストが最小である経路候補ＲＣを選択し、目標経路として設定する。

また、ＥＣＵ１０は、各サンプリングポイントに車両１の速度制御及び操舵制御の制御量を設定する。当該制御量は、目標経路に沿って車両１を走行させるために必要となる速度や操舵に基づいて設定され、経路コストの計算にも用いられる。ＥＣＵ１０は、当該制御量に基づいて、エンジン制御システム３１、ブレーキ制御システム３２、ステアリング制御システム３３に対して制御信号を送信する。

カメラ２１は、本発明に係る走行路情報取得装置の一例であり、障害物情報取得装置の一例でもある。カメラ２１は、車両１の周囲を撮影し、画像データを出力する。ＥＣＵ１０は、カメラ２１から受信した画像データに基づいて、対象物（例えば、先行車両、駐車車両、歩行者、走行路、区画線（車線境界線、白線、黄線）、交通信号、交通標識、停止線、交差点等）を特定する。また、ＥＣＵ１０は、対象物が車両である場合は、その種類（大型車、乗用自動車等）を特定する。なお、ＥＣＵ１０は、交通インフラや車々間通信等により、外部から対象物の情報を取得してもよい。これにより、対象物の種類、相対位置、移動方向等が特定される。

レーダ２２は、本発明に係る走行路情報取得装置の一例であり、障害物情報取得装置の一例でもある。レーダ２２は、対象物（特に、先行車両、駐車車両、歩行者、走行路５上の落下物等）の位置及び速度を測定する。レーダ２２として、例えばミリ波レーダを用いることができる。レーダ２２は、車両１の進行方向に電波を送信し、対象物により送信波が反射されて生じた反射波を受信する。そして、レーダ２２は、送信波と受信波に基づいて、車両１と対象物との間の距離（例えば、車間距離）や、車両１に対する対象物の相対速度を測定する。なお、本実施形態において、レーダ２２に代えて、レーザレーダや超音波センサ等を用いて対象物との距離や相対速度を測定してもよい。また、複数のセンサ類を用いて、位置及び速度測定装置を構成してもよい。

車速センサ２３は、車両１の絶対速度を検出する。加速度センサ２４は、車両１の加速度（前後方向の縦加減速度、横方向の横加減速度）を検出する。ヨーレートセンサ２５は、車両１のヨーレートを検出する。操舵角センサ２６は、車両１のステアリングホイールの回転角度（操舵角）を検出する。アクセルセンサ２７は、アクセルペダルの踏み込み量を検出する。ブレーキセンサ２８は、ブレーキペダルの踏み込み量を検出する。

測位システム２９は、ＧＰＳシステム及び／又はジャイロシステムであり、車両１の位置（現在車両位置情報）を検出する。ナビゲーションシステム３０は、内部に地図情報を格納しており、ＥＣＵ１０に地図情報を提供することができる。ＥＣＵ１０は、地図情報及び現在車両位置情報に基づいて、車両１の周囲（特に、進行方向）に存在する道路、交差点、交通信号、建造物等を特定する。地図情報は、ＥＣＵ１０内に格納されていてもよい。

エンジン制御システム３１は、車両１のエンジンを制御する。ＥＣＵ１０は、車両１を加速又は減速させる必要がある場合に、エンジン制御システム３１に対して、エンジン出力を変更するために制御信号を送信する。

ブレーキ制御システム３２は、車両１のブレーキ装置を制御する。ＥＣＵ１０は、車両１を減速させる必要がある場合に、ブレーキ制御システム３２に対して、制動力を発生させるために制御信号を送信する。

ステアリング制御システム３３は、車両１のステアリング装置を制御する。ＥＣＵ１０は、車両１の進行方向を変更する必要がある場合に、ステアリング制御システム３３に対して、操舵方向を変更するために制御信号を送信する。

次に、図３を参照しながら、サンプリング点ＳＰを設定するための演算について説明する。図３は、経路候補ＲＣ及びサンプリング点ＳＰの説明図である。

上述したように、ＥＣＵ１０は、各経路候補ＲＣに沿って複数のサンプリング点ＳＰを設定する。設定するサンプリング点ＳＰの数が多いほど、各経路候補ＲＣの経路コストの評価精度が高まるものの、その計算負荷が大きくなり、実用性が損なわれる。そこで、ＥＣＵ１０は、経路コストの評価精度と、計算負荷の軽減とを両立させるべく、警戒領域ＷＡに基づいてサンプリング点ＳＰを設定している。以下、サンプリング点ＳＰの設定方法について説明する。

図３は、車両１が走行路５１の車線５１ａを走行している場合の、経路候補ＲＣ及びサンプリング点ＳＰを示している。車線５１ａの左方の車線５１ｂには歩行者９１が存在し、車線５１ａの右方の車線５１ｃには他車両９２が存在している。

上述したステートラティス法を用いた経路探索により、走行路５１には、経路候補ＲＣ₁～ＲＣ₅が設定される。

ＥＣＵ１０は、走行路５上に警戒領域ＷＡ₁₁を設定する。警戒領域ＷＡ₁₁は、歩行者９１を含む仮想の領域である。詳細には、警戒領域ＷＡ₁₁は、ｘ方向（図２参照）長さがＬ₂₁（例えば、１５ｍ）、ｙ方向（図２参照）長さがＷ₂₁（例えば、５ｍ）の矩形を呈している。ＥＣＵ１０は、車両１から歩行者９１までの距離Ｄ₁が大きいほど、長さＬ₂₁，Ｗ₂₁を大きく設定する。図３に示される例では、警戒領域ＷＡ₁₁は、経路候補ＲＣ₁，ＲＣ₂のそれぞれの一部を含んでいる。

さらに、ＥＣＵ１０は、走行路５上に警戒領域ＷＡ₁₂を設定する。警戒領域ＷＡ₁₂は、他車両９２を含む仮想の領域である。詳細には、警戒領域ＷＡ₁₁は、ｘ方向長さがＬ₂₂（例えば、３０ｍ）、ｙ方向（図２参照）長さがＷ₂₂（例えば、１０ｍ）の矩形を呈している。ＥＣＵ１０は、車両１から他車両９２までの距離Ｄ₂が大きいほど、長さＬ₂₂，Ｗ₂₂を大きく設定する。図３に示される例では、警戒領域ＷＡ₁₂は、経路候補ＲＣ₄，ＲＣ₅のそれぞれの一部を含んでいる。

ＥＣＵ１０は、経路候補ＲＣ₁，ＲＣ₂，ＲＣ₄，ＲＣ₅のそれぞれのうち、車両１の近傍の部分に沿って、間隔ｄ₁でサンプリング点ＳＰを設定する。間隔ｄ₁は、本発明に係る第１間隔の一例である。詳細には、ＥＣＵ１０は、経路候補ＲＣ₁，ＲＣ₂，ＲＣ₄，ＲＣ₅のうち第１部分ＲＣ₁₁，ＲＣ₂₁，ＲＣ₄₁，ＲＣ₅₁に沿って、間隔ｄ₁でサンプリング点ＳＰを設定する。第１部分ＲＣ₁₁，ＲＣ₂₁，ＲＣ₄₁，ＲＣ₅₁は、車両１からｘ方向に長さＬ₁（例えば、１０ｍ）だけ延びている。ＥＣＵ１０は、車両１の移動速度が大きいほど、長さＬ₁を大きく設定する。

ＥＣＵ１０は、歩行者９１に比較的近い経路候補ＲＣ₁，ＲＣ₂のそれぞれの一部に沿って、間隔ｄ₁でサンプリング点ＳＰを設定する。詳細には、ＥＣＵ１０は、経路候補ＲＣ₁，ＲＣ₂のうち、警戒領域ＷＡ₁₁に含まれる第２部分ＲＣ₁₂，ＲＣ₂₂に沿って、間隔ｄ₁でサンプリング点ＳＰを設定する。

また、ＥＣＵ１０は、他車両９２に比較的近い経路候補ＲＣ₄，ＲＣ₅のそれぞれの一部に沿って、間隔ｄ₁でサンプリング点ＳＰを設定する。詳細には、ＥＣＵ１０は、経路候補ＲＣ₄，ＲＣ₅のうち、警戒領域ＷＡ₁₂に含まれる第２部分ＲＣ₄₂，ＲＣ₅₂に沿って、間隔ｄ₁でサンプリング点ＳＰを設定する。

さらに、ＥＣＵ１０は、経路候補ＲＣ₁，ＲＣ₂，ＲＣ₄，ＲＣ₅のうち、第１部分ＲＣ₁₁，ＲＣ₂₁，ＲＣ₄₁，ＲＣ₅₁及び第２部分ＲＣ₁₂，ＲＣ₂₂，ＲＣ₄₂，ＲＣ₅₂の双方を除いた部分に沿って、間隔ｄ₂でサンプリング点ＳＰを設定する。間隔ｄ₂は、本発明に係る第２間隔の一例である。

間隔ｄ₂は、間隔ｄ₁よりも大きい（例えば、ｄ₁＝０．２ｍ，ｄ₂＝２．０ｍ）。このため、第１部分ＲＣ₁₁，ＲＣ₂₁，ＲＣ₄₁，ＲＣ₅₁及び第２部分ＲＣ₁₂，ＲＣ₂₂，ＲＣ₄₂，ＲＣ₅₂に沿って比較的高い密度でサンプリング点ＳＰが設定され、その他の部分に沿って比較的低い密度でサンプリング点ＳＰが設定される。換言すれば、第１部分ＲＣ₁₁，ＲＣ₂₁，ＲＣ₄₁，ＲＣ₅₁及び第２部分ＲＣ₁₂，ＲＣ₂₂，ＲＣ₄₂，ＲＣ₅₂における単位長さ当たりのサンプリング点ＳＰの数は、その他の部分におけるそれよりも多い。また、経路候補ＲＣ₁，ＲＣ₂，ＲＣ₄，ＲＣ₅のうち、車両１と警戒領域ＷＡ_11,ＷＡ₁₂との間の部分では、車両１から車両１の進行方向に離間するのに伴って、サンプリング点ＳＰを設定する間隔がｄ₁からｄ₂に大きくなる。

一方、警戒領域ＷＡ₁₁，ＷＡ₁₂のいずれにも含まれない経路候補ＲＣ₃に沿うサンプリング点ＳＰに関しては、ＥＣＵ１０は、車両１からｘ方向に長さＬ₁だけ延びる第１部分ＲＣ₃₁には間隔ｄ₁で設定し、その他の部分には間隔ｄ₂で設定する。

図３から理解できるように、ＥＣＵ１０は、サンプリング点ＳＰを、歩行者９１や他車両９２の近傍と、車両１の近傍とに優先的に設定する。換言すれば、経路候補ＲＣのうち、歩行者９１や他車両９２の近傍の部分、及び、車両１の近傍の部分、の双方を除いた部分では、ＥＣＵ１０は、サンプリング点ＳＰを間引く。これにより、歩行者９１や他車両９２の近傍及び車両１の近傍における経路コストの評価精度を高いものとしながらも、その他の部分における経路コストの計算負荷を軽減することが可能になる。すなわち、計算負荷の軽減と、経路コストの評価精度と、を両立させることが可能になる。

次に、図４を参照して、ＥＣＵ１０が運転支援制御を提供する際に実行する演算について説明する。図４は、ＥＣＵ１０が実行する演算を示すフローチャートである。ＥＣＵ１０は、図４に示される演算を繰返し実行する（例えば、０．０５～０．２秒毎）。

まず、ステップＳ１で、ＥＣＵ１０は、カメラ２１、レーダ２２、及びナビゲーションシステム３０（図１参照）から走行路情報を取得する。

次に、ステップＳ２で、ＥＣＵ１０は、走行路情報に基づいて、走行路の形状（例えば、走行路が延びる方向、走行路の幅等）を特定するとともに、走行路上に複数のグリッド点Ｇ_n（ｎ＝１，２，・・・Ｎ）を設定する。ＥＣＵ１０は、例えば、ｘ方向（図２参照）に１０ｍ毎、ｙ方向（図２参照）に０．８７５ｍ毎にグリッド点Ｇ_nを設定する。

次に、ステップＳ３で、ＥＣＵ１０は、カメラ２１及びレーダ２２から障害物情報を取得する。すなわち、ＥＣＵ１０は、車両１の進行方向の走行路上の障害物の有無や、障害物の種類、障害物の移動方向、移動速度等に関する情報を取得する。

次に、ステップＳ４で、ＥＣＵ１０は、走行路に複数の経路候補ＲＣを設定する。詳細には、ＥＣＵ１０は、演算実行時の車両１の位置である始点Ｐ_s（図２参照）から、ステップＳ２で設定した各グリッド点Ｇ_nまで延びる曲線を規定するとともに、これらの曲線を経路候補ＲＣとして設定する。

次に、ステップＳ５で、ＥＣＵ１０は、障害物情報に基づいて、車両１の進行方向に障害物が存在するか否かを判定する。車両１の進行方向に障害物が存在すると判定した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、ステップＳ６に進む。

次に、ステップＳ６で、ＥＣＵ１０は、走行路５上に警戒領域ＷＡを設定する。上述したように、障害物が歩行者である場合、ＥＣＵ１０は、歩行者を含む警戒領域ＷＡを設定する。また、障害物が車両である場合、ＥＣＵ１０は、当該車両を含む警戒領域ＷＡを設定する。ＥＣＵ１０は、車両１から障害物までの距離が大きいほど、警戒領域ＷＡの外形を大きくする。

障害物が車両である場合、ＥＣＵ１０は、その車種に応じて警戒領域ＷＡの外形を大きくしてもよい。例えば、ＥＣＵ１０は、障害物が貨物自動車やバス等の大型車である場合は、障害物が乗用自動車である場合に比べて、警戒領域ＷＡの外形を大きくしてもよい。ＥＣＵ１０は、ステップＳ６で警戒領域ＷＡを設定した後、ステップＳ７に進む。

これに対し、ステップＳ５で、車両１の進行方向に障害物が存在しないと判定した場合（Ｓ５：ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、このステップＳ６を経ることなくステップＳ７に進む。すなわち、ＥＣＵ１０は、警戒領域ＷＡを設定することなくステップＳ７に進む。

ステップＳ７は、サンプリング点ＳＰの設定（ステップＳ７ａ～７ｄ）と、経路コストの計算（ステップＳ７ｅ）と、を含んでいる。

ステップ７ａで、ＥＣＵ１０は、経路候補ＲＣのうち車両１の近傍の部分に沿って、間隔ｄ₁でサンプリング点ＳＰを設定する。ここでは、経路候補ＲＣのうち車両１からｘ方向（図２参照）に長さＬ₁だけ延びる部分に沿って、サンプリング点ＳＰが設定される（図３参照）。

次に、ステップＳ７ｂで、ＥＣＵ１０は、経路候補ＲＣが警戒領域ＷＡに含まれているか否かを判定する。経路候補ＲＣが警戒領域ＷＡに含まれていると判定した場合（Ｓ７ｂ：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、ステップＳ７ｃに進む。

次に、ステップＳ７ｃで、ＥＣＵ１０は、経路候補ＲＣのうち警戒領域ＷＡに含まれている部分に沿って、間隔ｄ₁でサンプリング点ＳＰを設定する。

次に、ステップＳ７ｄで、ＥＣＵ１０は、経路候補ＲＣのその他の部分（つまり、警戒領域ＷＡに含まれる部分、及び、車両１の近傍の部分、の双方を除いた部分）に沿って、間隔ｄ₂でサンプリング点ＳＰを設定する。

これに対し、ステップＳ７ｂで、経路候補ＲＣが警戒領域ＷＡに含まれていないと判定した場合（Ｓ７ｂ：ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、ステップＳ７ｃを経ることなくステップＳ７ｄに進む。また、上述したステップＳ５で車両１の進行方向に障害物が存在しないとＥＣＵ１０が判定し（Ｓ５：ＮＯ）、警戒領域ＷＡが設定されていない場合も、ＥＣＵ１０は、経路候補ＲＣが警戒領域ＷＡに含まれていない（Ｓ７ｂ：ＮＯ）と判定し、ステップＳ７ｃを経ることなく、ステップＳ７ｄに進む。

経路候補ＲＣが警戒領域ＷＡに含まれていない場合（Ｓ７ｂ：ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、ステップＳ７ｄで、経路候補ＲＣのその他の部分（つまり、車両１の近傍の部分を除いた部分）に沿って、間隔ｄ₂でサンプリング点ＳＰを設定する。このとき間隔ｄ₂でサンプリング点ＳＰが設定される範囲は、経路候補ＲＣが警戒領域ＷＡに含まれている場合（Ｓ７ｂ：ＹＥＳ）と比較して大きくなる。つまり、経路候補ＲＣが警戒領域ＷＡに含まれていない場合は、経路候補ＲＣが警戒領域ＷＡに含まれている場合と比べて、設定されるサンプリング点ＳＰの数が少ない。

次に、ステップＳ７ｅで、ＥＣＵ１０は、経路候補ＲＣの各サンプリング点ＳＰにおける経路コストを計算する。経路コストには、速度、加速度、横加速度、経路変化率、障害物等に関するコストが含まれる。これらのコストは適宜設定することができる。概略的には、経路コストは、移動コストと安全コストを含む。例えば、直線経路を走行する場合は、移動距離が短いため移動コストが小さくなるが、障害物等を回避する経路を走行する場合は、移動距離が長くなるため移動コストが大きくなる。また、横加速度が大きくなるほど移動コストは増大する。上述したように、ＥＣＵ１０は、除算により得られる値を、その経路候補ＲＣの経路コストとして不図示のメモリに格納する。

ＥＣＵ１０は、このようなステップＳ７の演算を、ステップＳ４で設定した複数の経路候補ＲＣの全てを対象として実行する。

次に、ステップＳ８で、ＥＣＵ１０は、目標経路を設定する。詳細には、ＥＣＵ１０は、経路コストが最小である経路候補ＲＣを選択し、当該経路候補ＲＣを目標経路に設定する。

次に、ステップＳ９で、ＥＣＵ１０は、目標経路に沿って車両１が走行するように、エンジン制御システム３１、ブレーキ制御システム３２、及びステアリング制御システム３３に対して制御信号を送信する。当該制御信号は、目標経路の各サンプリング点ＳＰに設定された車両１の速度制御及び操舵制御の制御量に基づいて生成される。

以下、本実施形態の車両運転支援システム１００の作用について説明する。

この構成によれば、制御装置であるＥＣＵ１０は、障害物に応じた外形を有する警戒領域ＷＡを、障害物の近傍に設定する。また、ＥＣＵ１０は、経路候補ＲＣのうち、警戒領域ＷＡに含まれる部分に沿って間隔ｄ₁でサンプリング点ＳＰを設定する。間隔ｄ₁は間隔ｄ₂よりも小さいため、障害物の近傍に比較的高い密度で複数のサンプリング点ＳＰが設定される。この結果、障害物に応じた範囲における経路コストの評価精度を高めることが可能になる。

例えば、カメラ２１から受信した画像データに基づいて、障害物が車両であり、さらに、車高や車幅から当該車両がトラックであると推定される場合は、当該車両が乗用自動車である場合に比べて、警戒領域ＷＡの前後方向における寸法を大きくしてもよい。また、車両の種類と警戒領域の大きさとを対応させたテーブルをＥＣＵ１０が予め記憶し、当該テーブルを参照することにより、車両の種類に応じて警戒領域ＷＡの寸法を設定してもよい。

一方、経路候補ＲＣの他の部分（つまり、警戒領域ＷＡに含まれない部分）については、ＥＣＵ１０は、当該他の部分に沿って間隔ｄ₂でサンプリング点ＳＰを設定する。間隔ｄ₂は間隔ｄ₁よりも大きいため、当該他の部分には比較的低い密度で複数のサンプリング点ＳＰが設定される。この結果、当該他の部分における経路コストの計算負荷を軽減することができる。サンプリング点ＳＰの密度が比較的低いことで、当該他の部分における経路コストの評価精度も低くなるものの、その評価精度が警戒領域ＷＡにおける車両１の走行に与える影響は比較的小さい。

すなわち、上記構成によれば、計算負荷を軽減しながらも、経路コストの評価精度を実用上十分なものとすることが可能になる。この結果、経路候補ＲＣの経路コストの評価精度と、その計算負荷の軽減とを両立させることが可能になる。

また、ＥＣＵ１０は、車両１から障害物までの距離が大きいほど、警戒領域ＷＡの外形を大きくするように構成されている。
一般的に、障害物の判別精度は、車両運転支援システム１００を搭載した車両１から障害物までの距離が大きいほど低下する。上記構成によれば、車両１から障害物までの距離が大きいほど、警戒領域ＷＡの外形を大きくすることにより、障害物の判別精度に応じた外形を有する警戒領域ＷＡを設定することが可能になる。この結果、計算負荷を軽減しながらも、経路コストの評価精度を実用上十分なものとすることが可能になる。

さらに、ＥＣＵ１０は、障害物が車両である場合は、障害物が歩行者である場合と比べて警戒領域ＷＡの外形を大きくするように構成されている。
この構成によれば、障害物が車両である場合は、障害物が歩行者である場合と比べて、より広い範囲における経路コストの評価精度を高めることが可能になる。すなわち、移動速度が比較的大きい障害物である車両に関して、経路コストの評価精度をより高めることが可能になる。この結果、計算負荷を軽減しながらも、経路コストの評価精度を実用上十分なものとすることが可能になる。

なお、警戒領域ＷＡの内部におけるサンプリング点ＳＰの密度が、警戒領域ＷＡの端部から中央部にかけて漸次高くなるように、複数のサンプリング点ＳＰを設定してもよい。これにより、障害物が存在する可能性が高い警戒領域ＷＡの中央部における経路コストの評価精度を高めつつ、計算負荷を軽減することが可能になる。

［第１変形例］
次に、図５を参照しながら、第１変形例に係る車両運転支援システム１００Ａについて説明する。図５は、第１変形例に係る経路候補ＲＣ及びサンプリング点ＳＰの説明図である。

車両運転支援システム１００Ａは、実施形態と同様に、車両１に搭載され、車両１を目標経路に沿って走行させる運転支援制御を提供する。車両運転支援システム１００Ａは、サンプリング点ＳＰの設定方法等において、実施形態と異なる。車両運転支援システム１００Ａのうち実施形態と同様の点については、説明を適宜省略する。

図５は、車両１が走行路５１の車線５１ａを走行している場合の、経路候補ＲＣ及びサンプリング点ＳＰを示している。車線５１ａの左方の車線５１ｂには、他車両９２及び歩行者９４が存在している。

車両運転支援システム１００Ａの制御装置は、走行路５上に警戒領域ＷＡ₂₁，ＷＡ₂₂を設定する。警戒領域ＷＡ₂₁は他車両９３を含み、警戒領域ＷＡ₂₂は歩行者９４を含んでいる。図５に示される例では、警戒領域ＷＡ₂₁は、経路候補ＲＣ₁，ＲＣ₂のそれぞれの一部を含んでおり、警戒領域ＷＡ₂₂は、経路候補ＲＣ₁の一部を含んでいる。

制御装置は、経路候補ＲＣ₁，ＲＣ₂のそれぞれのうち、車両１の近傍の部分に沿って、間隔ｄ₁でサンプリング点ＳＰを設定する。詳細には、制御装置は、経路候補ＲＣ₁，ＲＣ₂のうち第１部分ＲＣ₁₁，ＲＣ₂₁に沿って、間隔ｄ₁でサンプリング点ＳＰを設定する。

制御装置は、経路候補ＲＣ₁，ＲＣ₂のそれぞれのうち、警戒領域ＷＡ₂₁に含まれる第３部分ＲＣ₁₃，ＲＣ₂₃に沿って、間隔ｄ₁₁でサンプリング点ＳＰを設定する。間隔ｄ₁₁は、本発明に係る第１間隔の一例である。第１変形例では、間隔ｄ₁₁は、間隔ｄ₁と等しい値（例えば、ｄ₁＝ｄ₁₁＝０．２ｍ）とされている。

また、制御装置は、経路候補ＲＣ₁のうち、警戒領域ＷＡ₂₂に含まれる第４部分ＲＣ₁₄に沿って、間隔ｄ₁₂でサンプリング点ＳＰを設定する。間隔ｄ₁₂は、本発明に係る第１間隔の一例である。

間隔ｄ₁₂は、間隔ｄ₁₁よりも小さい（例えば、ｄ₁₂＝０．１ｍ）。このため、第４部分ＲＣ₁₄に沿って設定されるサンプリング点ＳＰの密度は、第３部分ＲＣ₁₃，ＲＣ₂₃に沿って設定されるサンプリング点ＳＰの密度よりも高くなる。換言すれば、第４部分ＲＣ₁₄における単位長さ当たりのサンプリング点ＳＰの数は、第３部分ＲＣ₁₃，ＲＣ₂₃におけるそれよりも多い。

一方、警戒領域ＷＡ₂₁，ＷＡ₂₂のいずれにも含まれない経路候補ＲＣ₃～ＲＣ₅に沿うサンプリング点ＳＰに関しては、制御装置は、車両１からｘ方向に長さＬ₁だけ延びる第１部分ＲＣ₃₁，ＲＣ₄₁，ＲＣ₅₁には間隔ｄ₁で設定し、その他の部分には間隔ｄ₂で設定する。

このように、第１変形例に係る車両運転支援システム１００Ａの制御装置は、障害物が歩行者である場合は、障害物が車両である場合と比べて第１間隔を小さくするように構成されている。
この構成によれば、障害物が歩行者である場合は、障害物が車両である場合と比べて、警戒領域ＷＡに高い密度で複数のサンプリング点ＳＰを設定することが可能になる。すなわち、外形が比較的小さい障害物である歩行者に関して、経路コストの評価精度をより高めることが可能になる。この結果、計算負荷を軽減しながらも、経路コストの評価精度を実用上十分なものとすることが可能になる。

［第２変形例］
次に、図６を参照しながら、第２変形例に係る車両運転支援システム１００Ｂについて説明する。図６は、第２変形例に係る経路候補ＲＣ及びサンプリング点ＳＰの説明図である。

車両運転支援システム１００Ｂは、実施形態と同様に、車両１に搭載され、車両１を目標経路に沿って走行させる運転支援制御を提供する。車両運転支援システム１００Ｂは、サンプリング点ＳＰの設定方法等において、実施形態と異なる。車両運転支援システム１００Ｂのうち実施形態と同様の点については、説明を適宜省略する。

図６は、車両１が走行路５１の車線５１ａを走行している場合の、経路候補ＲＣ及びサンプリング点ＳＰを示している。車線５１ａには、他車両９５が存在している。また、車線５１ａの左方の車線５１ｂには、歩行者９６，９７が存在し、車線５１ａの右方の車線５１ｃには、他車両９８が存在している。

車両運転支援システム１００Ｂの制御装置は、走行路５上に警戒領域ＷＡ₃を設定する。警戒領域ＷＡ₃は、車両１に最も近い障害物である他車両９５を含んでいる。図６に示される例では、警戒領域ＷＡ₃は、経路候補ＲＣ₁～ＲＣ₅のそれぞれの一部を含んでいる。

制御装置は、経路候補ＲＣ₁～ＲＣ₅のそれぞれのうち、車両１の近傍の部分に沿って、間隔ｄ₁でサンプリング点ＳＰを設定する。詳細には、制御装置は、経路候補ＲＣ₁～ＲＣ₅のうち第１部分ＲＣ₁₁，ＲＣ₂₁，ＲＣ₃₁，ＲＣ₄₁，ＲＣ₅₁に沿って、間隔ｄ₁でサンプリング点ＳＰを設定する。

一方、制御装置は、他車両９５よりも車両１から遠方に存在する障害物である歩行者９６，９７及び他車両９８の近傍には、警戒領域ＷＡを設定しない。

このように、第２変形例に係る車両運転支援システム１００Ｂの制御装置は、走行路上に複数の障害物が存在する場合は、車両１に最も近い障害物の近傍に警戒領域ＷＡを設定し、他の障害物の近傍に警戒領域ＷＡを設定しないように構成されている。
この構成によれば、車両１に最も近い障害物の近傍に比較的高い密度で複数のサンプリング点ＳＰが設定される。すなわち、最も安全性に注意を払う必要がある障害物に関して、経路コストの評価精度をより高めることが可能になる。この結果、計算負荷を軽減しながらも、経路コストの評価精度を実用上十分なものとすることが可能になる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。

１ 車両
１０ ＥＣＵ（制御装置）
２１ カメラ（走行路情報取得装置、障害物情報取得装置）
２２ レーダ（走行路情報取得装置、障害物情報取得装置）
３０ ナビゲーションシステム（走行路情報取得装置）
１００ 車両運転支援システム
ＲＣ 経路候補
ＳＰ サンプリング点

Claims (4)

1. 車両に搭載される車両運転支援システムであって、
   走行路に関する走行路情報を取得する走行路情報取得装置と、
   走行路上の障害物に関する障害物情報を取得する障害物情報取得装置と、
   前記走行路情報に基づいて前記走行路に目標経路を設定し、該目標経路に沿って走行するように前記車両を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記走行路情報に基づいて、前記走行路に複数の経路候補を設定し、
   前記複数の経路候補のそれぞれに沿って複数のサンプリング点を所定間隔で設定し、
   前記複数のサンプリング点のそれぞれにおける経路コストを計算し、
   前記経路コストに基づいて、前記複数の経路候補から１つの経路候補を前記目標経路として選択するように構成され、
   さらに、前記制御装置は、
   前記障害物の近傍に、該障害物に応じた外形を有する警戒領域を設定し、
   前記経路候補のうち、前記警戒領域に含まれる部分に沿って第１間隔で前記サンプリング点を設定し、他の部分に沿って前記第１間隔よりも大きい第２間隔で前記サンプリング点を設定し、
   前記車両から前記障害物までの距離が大きいほど、前記警戒領域の外形を大きくするように構成されている、
   ことを特徴とする車両運転支援システム。
2. 前記制御装置は、前記障害物が車両である場合は、前記障害物が歩行者である場合と比べて前記警戒領域の外形を大きくするように構成されている、請求項１に記載の車両運転支援システム。
3. 前記制御装置は、前記障害物が歩行者である場合は、前記障害物が車両である場合と比べて前記第１間隔を小さくするように構成されている、請求項１に記載の車両運転支援システム。
4. 前記制御装置は、前記走行路上に複数の障害物が存在する場合は、前記車両に最も近い障害物の近傍に前記警戒領域を設定し、他の障害物の近傍に前記警戒領域を設定しないように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の車両運転支援システム。

Images