JP6825528B2 - 車両運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、自車両の前方領域を走行する他車両である前方車両の走行軌跡に基づく目標走行ラインに沿って自車両を走行させる制御を行う車両運転支援装置に関する。

従来から知られる車両運転支援装置の一つ（以下、「従来装置」と称呼される。）は、自車両の前方を走行する前方車両の中から選択した操舵追従目標車両の走行軌跡を生成する（例えば、「特許文献１」を参照。）。

従来装置は、所定時間（演算周期）が経過するごとに、周囲センサを用いて、操舵追従目標車両の位置を検出し、検出した操舵追従目標車両の位置に基づいて操舵追従目標車両の走行軌跡を生成する。従来装置は、生成した走行軌跡に基づいて決定した目標走行ラインに沿って自車両を走行させるように操舵制御を行う。なお、操舵追従目標車両の走行軌跡に基づく目標走行ラインに沿って自車両を走行させるように行われる操舵制御は「操舵追従制御」とも称呼される。

操舵追従目標車両の走行軌跡の生成方法としては、種々の方法が提案されている。例えば、従来装置は、検出した操舵追従目車両の位置（例えば、自車両の現在位置を基準に規定したｘ-ｙ座標のｘ座標値及びｙ座標値）の時系列データ（位置座標データ）をＲＡＭにバッファリングする。従来装置は、バッファリングした位置座標データを用いて、曲線フィッティングすることにより、走行軌跡を表す曲線を作成する。

従来装置は、曲線を表す関数式ｆ（ｘ）の係数から、走行軌跡の形状を表す軌跡形状パラメータ（例えば、曲率及び曲率変化率）を取得して、取得した軌跡形状パラメータを操舵追従制御に使用する。

特表２０１１−５１４５８０号公報

今回の演算にて検出された操舵追従目標車両の検出位置は、誤差を有することがあり得る。この場合、生成された走行軌跡の形状が、今回の検出位置の誤差の影響を受けて変化するので、軌跡形状パラメータの精度が悪くなってしまう可能性がある。

これに対して、従来装置は、例えば、フィルタを用いたり、走行軌跡生成に使用する検出位置の座標範囲、及び、検出位置の数を増大させたりする。これにより、今回の検出位置の誤差によって、今回取得した軌跡形状パラメータが前回取得した軌跡形状パラメータに比べて大きく変化されないように、軌跡形状パラメータの変化を制限している。

ところが、軌跡形状パラメータの変化が過度に制限されると、次のようなことが生じることがあり得る。

例えば、図５の（Ａ）及び図５の（Ｂ）に示されるように、走行レーンの直線区間Ｒ１を走行中の自車両ＳＶがカーブ区間Ｒ２へ進入する操舵追従目標車両ＴＶに追従する状況が生じる。この場合、カーブ区間入口Ｐ１にて、実際の操舵追従目標車両ＴＶの走行軌跡の曲率変化率Ｃｖ’は、直線区間Ｒ１の曲率変化率Ｃｖ’（＝０）からカーブ区間入口（Ｐ１）の曲率変化率Ｃｖ’（＝Ｄ１）まで大きく変化する。

従って、自車両ＳＶがカーブ区間入口Ｐ１を走行するときに、従来装置が高精度である理想的な軌跡形状パラメータ（曲率変化率Ｃｖ’（＝Ｄ１））を取得するためには、時刻ｔ１から車間時間Ｔが経過するまでの間に、走行軌跡Ｌ１のカーブ区間入口Ｐ１の軌跡形状パラメータ（曲率変化率Ｃｖ’）を、０からＤ１まで増加させる必要がある。

即ち、時刻ｔ１から車間時間Ｔが経過するまでの間の、演算周期当たりの理想的な軌跡形状パラメータ変化量（今回取得した軌跡形状パラメータの前回取得した軌跡形状パラメータに対する変化量）は、「（Ｄ１／Ｔ）×Ｔｃｙ(演算周期)）（以下、「理想パラメータ変化量」と称呼される。）」必要となる。

この理想パラメータ変化量は、車間時間Ｔが短くなるほど大きくなることから、車間時間Ｔが短い場合にも、軌跡形状パラメータの変化が過度に制限されると、演算周期当たりの軌跡形状パラメータの変化が、理想パラメータ変化量（＝（Ｄ１／Ｔ）×Ｔｃｙ））よりも小さくなることがあり得る。

この場合、自車両ＳＶがカーブ区間Ｒ２を走行する時点にて、軌跡形状パラメータは、理想的な軌跡形状パラメータより小さくなる可能性が高い。従って、自車両ＳＶがカーブ区間入口Ｐ１付近を走行するときに、操舵応答の遅れが生じてしまう。その結果、操舵追従制御の信頼性が低下してしまう。

本発明は上述した課題に対処するためになされた。即ち、本発明の目的の一つは、自車両が走行レーンの直線区間からカーブ区間に進入する状況において、操舵追従目標車両の走行軌跡の形状を表す軌跡形状パラメータを精度よく取得することができ、以て、操舵追従制御の信頼性を高めることができる車両運転支援装置（以下、「本発明装置」とも称呼する。）を提供することにある。

本発明装置の第１の態様は、
自車両（ＳＶ）の車速を検出する車速検出部（１６）と、
前記自車両が走行する走行レーンの最大曲率変化率を推定する（図７のステップ７３０）最大曲率変化率推定部（１０）と、
前記自車両の前方領域を走行する前方車両の当該自車両に対する縦距離及び横位置を表す位置情報を含む位置情報を取得する（図７のステップ７１５）位置情報取得部（１０、１７）と、
１以上の前記前方車両の中から操舵追従目標車両（ＴＶ）を特定する（図７のステップ７２０）操舵追従目標車両特定部と（１０）、
所定時間が経過するごとに前記特定した操舵追従目標車両の前記位置情報を保存する位置情報記憶部（１０、ＲＡＭ）と、
前記保存した位置情報を用いて、前記特定した操舵追従目標車両の走行軌跡（Ｌ１）を生成し、前記生成した走行軌跡の形状を表す曲率変化率を含む軌跡形状パラメータを取得する（図７のステップ７５５）走行軌跡生成部（１０）と、
前記走行軌跡に基づいて設定した目標走行ラインに沿って前記自車両を走行させるように、前記自車両の操舵角を変更する操舵追従制御を実行する（図７のステップ７５５）走行制御部（１０）と、
を備え、
前記走行軌跡生成部は、
現時点より前記所定時間前に取得した前記曲率変化率（Ｃｖ’(t-1)）と前記最大曲率変化率（Ｄmax）との比の値（ε）を算出し（図７のステップ７２５）、
前記自車両の車速及び前記位置情報を用いて、前記現時点の前記自車両の前記操舵追従目標車両との車間時間（Ｔ）を算出し（図７のステップ７３０）、
前記比の値が所定閾値以上であるとの第１条件、及び、前記車間時間が閾値時間以下であるとの第２条件の何れもが成立する場合（図７のステップ７３５での「Ｙｅｓ」との判定）、
前記現時点の前記自車両の位置より後方で検出された前記位置情報が前記走行軌跡に反映される度合いが、前記現時点の前記自車両の前方で検出された前記位置情報が前記走行軌跡に反映される度合いよりも小さくなるように、前記走行軌跡を生成する（ステップ７５０）、
ように構成される。

これによれば、自車両がカーブ区間入口付近を走行している可能性が高く、且つ、カーブ区間入口にて高精度であり理想的な軌跡形状パラメータを得るために必要な理想的な軌跡形状パラメータ変化量が大きい可能性が高い場合に、第１条件及び第２条件が成立する。

第１条件及び第２条件が成立すると、現時点の自車両の位置より後方で検出された位置情報が走行軌跡に反映される度合いが、現時点の自車両の前方で検出された位置情報が走行軌跡に反映される度合いよりも小さくなるように、走行軌跡が生成される。

これにより、現時点で取得した軌跡形状パラメータが所定経過時間前に取得した軌跡形状パラメータに比べて大きく変化されることが許容される（即ち、軌跡形状パラメータの変化の制限が緩和される。）。従って、自車両がカーブ区間入口付近を走行している場合であっても、精度のよい走行軌跡を得ることができる。その結果、自車両が走行レーンの直線区間からカーブ区間に進入するときに、操舵応答の遅れが生じる可能性を低くすることができる。

本発明装置の第２の態様は、
自車両の車速を検出する車速検出部（１６）と、
前記自車両が走行する走行レーンの最大曲率変化率を推定する（図９のステップ７３０）最大曲率変化率推定部（１０）と、
前記自車両の前方領域を走行する前方車両の当該自車両に対する縦距離及び横位置を表す位置情報を含む位置情報を取得する（図９のステップ７１５）位置情報取得部（１０）と、
１以上の前記前方車両の中から操舵追従目標車両を特定する（図９のステップ７２０）操舵追従目標車両特定部（１０）と、
カルマンフィルタ（１０）を有し、所定時間経過するごとに、前記特定した操舵追従目標車両の走行軌跡の形状を表す曲率変化率を含む軌跡形状パラメータを含む目標走路情報を演算する（図９のステップ９１０）走行軌跡生成部（１０）であって、現時点より前記所定時間前に取得した前記曲率変化率と前記最大曲率変化率との比の値を算出し（図９のステップ７２５）、前記自車両の車速及び前記位置情報を用いて、前記現時点の前記自車両の前記操舵追従目標車両との車間時間を算出し（図９のステップ７３０）、下記計算式に、前記最大曲率変化率、前記車間時間及び前記所定時間を代入し、前記比の値が第１閾値（εth1）より小さい場合には下記計算式のＮに３を代入し、前記比の値が第１閾値以上第２閾値（εth2）より小さい場合には前記Ｎに２を代入し、前記比の値が第２閾値以上である場合には前記Ｎに１を代入することにより、前記曲率変化率の前記所定時間当たりの変化量の標準偏差（σΔｃｖ’）を算出し（図９のステップ９０５）、
前記カルマンフィルタに、観測値としての前記特定した操舵追従目標車両の前記位置情報、及び、プロセスノイズとしての前記標準偏差を含む入力値を入力し、前記カルマンフィルタの原理に従って、前記目標走路情報を演算する（図９のステップ９１０）ように構成された前記走行軌跡生成部と、
前記目標走路情報に基づいて、前記自車両の操舵角を変更する操舵追従制御を実行する（図９のステップ７５５）走行制御部（１０）と、
を備える。
（計算式）
σΔｃv’＝｛（Ｄmax／Ｎ）÷Ｔ｝×Ｔｃｙ
（σΔｃv’は前記曲率変化率の前記所定時間当たりの変化量の標準偏差である。Ｄmaxは前記最大曲率変化率である。Ｎは３、２又は１である。Ｔは車間時間である。Ｔｃｙは前記所定時間である。）

上記（計算式）によれば、上記比の値が大きくなるほどＮが小さくなって、カルマンフィルタに入力するプロセスノイズである「曲率変化率の所定時間当たりの変化量の標準偏差σΔｃv’」が増大する。更に、車間時間が小さくなる程、同「曲率変化率の所定時間当たりの変化量の標準偏差σΔｃv’」が増大する。

カルマンフィルタの原理によれば、入力するプロセスノイズ（「曲率変化率の所定時間当たりの変化量の標準偏差（σｃv’）」）が大きくなると、観測値が出力値に反映されやすくなる。

これにより、自車両が、直線区間からカーブ区間入口に進入するときに、軌跡形状パラメータの変化の制限が緩和される。その結果、自車両が走行レーンの直線区間からカーブ区間に進入するときに、操舵応答の遅れが生じる可能性を低くすることができる。

上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いた名称及び／又は符号を括弧書きで添えている。しかしながら、本発明の各構成要素は、上記名称及び／又は符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。

図１は本発明の第１実施形態に係る車両運転支援装置の概略構成図である。 図２は車線維持制御を説明するための平面図である。 図３の（Ａ）は車線維持制御を説明するための平面図である。図３の（Ｂ）は走行軌跡の３次関数の係数と曲率等との関係を説明するための数式である。図３の（Ｃ）は走行軌跡の３次関数の係数と曲率等との関係を説明するための数式である。 図４は走行軌跡生成を説明するための平面図である。 図５の（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る車両運転支援装置の作動を説明するための道路及び車両の平面図である。図５の（Ｂ）は本発明の第１実施形態に係る車両運転支援装置の作動を説明するための道路及び車両の平面図である。 図６は本発明の第１実施形態に係る車両運転支援装置の走行軌跡生成を説明するための平面図である。 図７は本発明の第１実施形態に係る車両運転支援装置が備える運転支援ＥＣＵのＣＰＵが実行するルーチンを表すフローチャートである。 図８は本発明の第２実施形態に係る車両運転支援装置が備えるカルマンフィルタの作動の概略を示す概略図である。 図９は本発明の第２実施形態に係る車両運転支援装置が備える運転支援ＥＣＵのＣＰＵが実行するルーチンを表すフローチャートである。

以下、本発明の第１実施形態に係る車両運転支援装置（以下、「第１実施装置」とも称呼される。）について図面を参照しながら説明する。第１実施装置は、車両走行制御装置でもある。なお、実施形態の全図において、同一又は対応する部分には同一の符号を付す。

（構成）
第１実施装置は、図１に示したように、車両（自動車）に適用される。第１実施装置が適用される車両は、他車両と区別するために「自車両」と称呼される場合がある。第１実施装置は、運転支援ＥＣＵ１０、エンジンＥＣＵ３０、ブレーキＥＣＵ４０、ステアリングＥＣＵ６０、メータＥＣＵ７０、警報ＥＣＵ８０、及び、ナビゲーションＥＣＵ９０を備えている。なお、以下において、運転支援ＥＣＵ１０は、単に、「ＤＳＥＣＵ」とも称呼される。

これらのＥＣＵは、マイクロコンピュータを主要部として備える電気制御装置（Electric Control Unit）であり、図示しないＣＡＮ（Controller Area Network）を介して相互に情報を送信可能及び受信可能に接続されている。マイクロコンピュータは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ及びインターフェースＩ／Ｆ等を含む。ＣＰＵはＲＯＭに格納されたインストラクション（プログラム、ルーチン）を実行することにより各種機能を実現するようになっている。これらのＥＣＵは、幾つか又は全部が一つのＥＣＵに統合されてもよい。

ＤＳＥＣＵは、以下に列挙するセンサ（スイッチを含む。）と接続されていて、それらのセンサの検出信号又は出力信号を受信するようになっている。なお、各センサは、ＤＳＥＣＵ以外のＥＣＵに接続されていてもよい。その場合、ＤＳＥＣＵは、センサが接続されたＥＣＵからＣＡＮを介してそのセンサの検出信号又は出力信号を受信する。

アクセルペダル操作量センサ１１は、自車両のアクセルペダル１１ａの操作量（アクセル開度）を検出し、アクセルペダル操作量ＡＰを表す信号を出力するようになっている。
ブレーキペダル操作量センサ１２は、自車両のブレーキペダル１２ａの操作量を検出し、ブレーキペダル操作量ＢＰを表す信号を出力するようになっている。

操舵角センサ１４は、自車両のステアリングホイールＳＷの回転角である操舵操作角を検出し、操舵操作角θを表す信号を出力するようになっている。
操舵トルクセンサ１５は、ステアリングホイールＳＷの操作により自車両のステアリングシャフトＵＳに加わる操舵トルクを検出し、操舵トルクＴｒａを表す信号を出力するようになっている。
車速センサ１６は、自車両の走行速度（車速）を検出し、車速ＳＰＤを表す信号を出力するようになっている。

周囲センサ１７は、レーダセンサ１７ａ、カメラセンサ１７ｂ及び物標認識部１７ｃを備えている。周囲センサ１７は、少なくとも自車両の前方の道路、及び、その道路に存在する立体物に関する情報を取得するようになっている。立体物は、例えば、歩行者、自転車及び自動車等の移動物、並びに、電柱、樹木及びガードレール等の固定物を表す。以下、これらの立体物は「物標」と称呼される場合がある。

周囲センサ１７は、レーダセンサ１７ａ及びカメラセンサ１７ｂの少なくとも一つによって立体物から検出した情報に基づいて、物標の有無、認識した物標（ｎ）の物標ＩＤ、縦距離Ｄｆｘ（ｎ）、横位置Ｄｆｙ（ｎ）及び相対速度Ｖｆｘ（ｎ）等を含む物標（ｎ）の情報（以下、「物標情報」と称呼される。）を演算して出力するようになっている。

なお、周囲センサ１７は、予め規定されたｘ−ｙ座標に基づいて、これらの値を取得する（図２を参照。）。ｘ軸は、自車両ＳＶの前後方向に沿って自車両ＳＶの前端部の幅方向中心位置を通るように伸び、前方を正の値として有する座標軸である。ｙ軸は、ｘ軸と直交し、自車両ＳＶの左方向を正の値として有する座標軸である。ｘ軸の原点及びｙ軸の原点は、自車両ＳＶの前端部の幅方向中心位置である。ｘ−ｙ座標のｘ座標位置は縦距離Ｄｆｘ、Ｙ座標位置は横位置Ｄｆｙと称呼される。

物標（ｎ）の縦距離Ｄｆｘ（ｎ）は、自車両ＳＶの前端部と物標（ｎ）（例えば、自車両ＳＶの前方領域を走行する他車両である前方車両）の後端部と間の自車両ＳＶの中心軸方向（ｘ軸方向）の符号付き距離である。
物標（ｎ）の横位置Ｄｆｙ（ｎ）は、「物標（ｎ）の中心位置（例えば、前方車両の後端部の車幅方向中心位置）」の、自車両ＳＶの中心軸と直交する方向（ｙ軸方向）の符号付き距離である。
物標（ｎ）の相対速度Ｖｆｘ（ｎ）は、物標（ｎ）の速度Ｖｓと自車両ＳＶの速度Ｖｊ（＝ＳＰＤ）との差（＝Ｖｓ−Ｖｊ）である。物標（ｎ）の速度Ｖｓは自車両ＳＶの中心軸方向（ｘ軸方向）における物標（ｎ）の速度である。

図１に示したレーダセンサ１７ａは、レーダ波送受信部と処理部とを備えている。レーダ波送受信部は、例えば、ミリ波帯の電波（以下、「ミリ波」と称呼する。）を少なくとも自車両ＳＶの前方領域を含む自車両ＳＶの周辺領域に放射し、且つ、放射したミリ波が立体物の部分（即、反射点）によって反射されることにより生成される反射波を受信する。なお、レーダセンサ１７ａはミリ波帯以外の周波数帯の電波（レーダ波）を用いるレーダセンサであってもよい。

レーダセンサ１７ａの処理部は、送信したミリ波と受信した反射波との位相差、反射波の減衰レベル及びミリ波を送信してから反射波を受信するまでの時間等を含む反射点情報に基づいて、物標の有無を判定する。

更に、レーダセンサ１７ａの処理部は、認識できた物標に属する反射点の反射点情報に基づいて、物標の縦距離Ｄｆｘ、自車両ＳＶに対する物標の方位θｐ、及び、自車両ＳＶと物標との相対速度Ｖｆｘ、並びに、物標の車速等（以下、「レーダセンサ検出情報」と称呼される。）を演算する。

カメラセンサ１７ｂは、ステレオカメラ及び画像処理部を備える。ステレオカメラは、自車両ＳＶの前方の「左側領域及び右側領域」の風景を撮影して左右一対の画像データを取得する。

画像処理部は、その撮影した左右一対の画像データに基づいて、撮影領域に存在する物標の有無を判定する。物標が存在すると判定された場合、画像処理部は、その物標の方位θ_ｐ、その物標の縦距離Ｄｆｘ、及び、自車両ＳＶとその物標との相対速度Ｖｆｘ等（以下、「カメラセンサ検出情報」と称呼される。）を演算する。

物標認識部１７ｃは、レーダセンサ１７ａの処理部及びカメラセンサ１７ｂの画像処理部と通信可能な状態で接続され、「レーダセンサ検出情報」、及び、「カメラセンサ検出情報」を受信するようになっている。物標認識部１７ｃは、「レーダセンサ検出情報」、及び、「カメラセンサ検出情報」の少なくとも一つを用いて認識した物標（ｎ）の「物標ＩＤ、縦距離Ｄｆｘ（ｎ）、横位置Ｄｆｙ（ｎ）及び相対速度Ｖｆｘ（ｎ）等を含む物標情報」を決定（取得）する。物標認識部１７ｃは、所定時間が経過する毎に、決定した物標情報をＤＳＥＣＵに送信する。

更に、カメラセンサ１７ｂの画像処理部は、左右一対の画像データに基づいて、道路の左及び右の白線等の車線区画線（レーンマーカーであり、以下、単に「白線」とも称呼する。）を認識する。そして、画像処理部は、自車両ＳＶが走行している車線である自車両ＳＶ走行レーンの形状（例えば、曲率半径）、及び、自車両ＳＶ走行レーンと自車両ＳＶとの位置関係を所定時間が経過する毎に演算し、ＤＳＥＣＵに送信するようになっている。自車両ＳＶ走行レーンと自車両ＳＶとの位置関係は、例えば、自車両走行レーンの左白線及び右白線の中央位置（即ち、中央ライン）と自車両ＳＶの車幅方向の中心位置との車線幅方向の距離、及び、中央ラインの方向と自車両ＳＶのｘ軸方向とがなす角（即ち、ヨー角）等により表される。

なお、自車両走行レーンの形状、及び、自車両走行レーンと自車両との車線幅方向の位置関係等を表す情報はナビゲーションＥＣＵ９０から与えられてもよい。

図１に示した操作スイッチ１８は、自車両ＳＶの運転者により操作されるスイッチである。運転者は、操作スイッチ１８を操作することにより、後述する操舵追従制御を含む車線維持制御を実行するか否かを選択することができる。更に、運転者は、操作スイッチ１８を操作することにより、後述する車間距離制御（追従車間距離制御）を実行するか否かを選択することができる。

ヨーレートセンサ１９は、自車両ＳＶのヨーレートを検出し、実ヨーレートＹＲｔを出力するようになっている。

エンジンＥＣＵ３０は、エンジンアクチュエータ３１に接続されている。エンジンアクチュエータ３１は内燃機関３２の運転状態を変更するためのアクチュエータであり、少なくとも、スロットル弁の開度を変更するスロットル弁アクチュエータを含む。エンジンＥＣＵ３０は、エンジンアクチュエータ３１を駆動することによって、内燃機関３２が発生するトルクを変更することができ、それにより、自車両ＳＶの駆動力を制御して自車両ＳＶの加速度を変更することができる。

ブレーキＥＣＵ４０は、ブレーキアクチュエータ４１に接続されている。ブレーキアクチュエータ４１は、図示しないマスタシリンダと、左右前後輪に設けられる摩擦ブレーキ機構４２との間の油圧回路に設けられている。ブレーキアクチュエータ４１は、ブレーキＥＣＵ４０からの指示に応じて、摩擦ブレーキ機構４２のブレーキキャリパ４２ｂに内蔵されたホイールシリンダに供給する作動油の油圧を調整し、その油圧により図示しないブレーキパッドをブレーキディスク４２ａに押し付けて摩擦制動力を発生させる。従って、ブレーキＥＣＵ４０は、ブレーキアクチュエータ４１を制御することによって、自車両ＳＶの制動力を制御して自車両ＳＶの加速度（この場合、減速度）を変更することができる。

ステアリングＥＣＵ６０は、周知の電動パワーステアリングシステムの制御装置であって、モータドライバ６１に接続されている。モータドライバ６１は、転舵用モータ６２に接続されている。転舵用モータ６２は、「ステアリングホイールＳＷ、ステアリングシャフトＵＳ、及び、図示しない操舵用ギア機構等を含むステアリング機構」に組み込まれている。転舵用モータ６２は、モータドライバ６１から供給される電力によってトルクを発生し、このトルクによって操舵アシストトルクを発生したり、左右の操舵輪を転舵したりすることができる。即ち、転舵用モータ６２は、自車両ＳＶの操舵角（「転舵角」又は「舵角」とも称呼される。）を変更することができる。

メータＥＣＵ７０は、図示しないデジタル表示式メータに接続されている。更に、メータＥＣＵ７０は、ハザードランプ７１及びストップランプ７２にも接続されていて、ＤＳＥＣＵからの指示に応じてこれらの点灯状態を変更することができる。

警報ＥＣＵ８０は、ブザー８１及び表示器８２に接続されている。警報ＥＣＵ８０は、ＤＳＥＣＵからの指示に応じてブザー８１を鳴動させて運転者への注意喚起を行うことができ、且つ、表示器８２に注意喚起用のマーク（例えば、ウォーニングランプ）を点灯させたりすることができる。

ナビゲーションＥＣＵ９０は、自車両ＳＶの現在位置を検出するためのＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信機９１、地図情報等を記憶した地図データベース９２及びタッチパネル式ディスプレイ９３等と接続されている。ナビゲーションＥＣＵ９０は、ＧＰＳ信号に基づいて現時点の自車両ＳＶの位置（自車両ＳＶが複数の車線を有する道路を走行している場合には、自車両ＳＶがどの車線を走行しているかを特定する情報を含む。）を特定する。

ナビゲーションＥＣＵ９０は、自車両ＳＶの位置及び地図データベース９２に記憶されている地図情報等に基づいて各種の演算処理を行い、その演算処理結果に基づいてディスプレイ９３を用いながら経路案内を行う。

なお、地図データベース９２に記憶されている地図情報には、道路情報が含まれている。道路情報には、その道路の区間毎における道路の形状を示すパラメータ（例えば、道路の曲がり方の程度を示す道路の曲率半径又は曲率）が含まれている。尚、曲率は曲率半径の逆数である。

＜作動の概要＞
次に、第１実施装置の作動の概要について説明する。第１実施装置のＤＳＥＣＵは、車間距離制御及び車線維持制御を実行できるようになっている。以下、「車間距離制御及び車線維持制御」について説明する。

＜車間距離制御（ＡＣＣ：アダプティブ・クルーズ・コントロール））＞
車間距離制御（即ち、追従車間距離制御）は、物標情報に基づいて、自車両ＳＶの前方の領域であって自車両ＳＶの直前を走行している前方車両と自車両ＳＶとの車間距離（即ち、自車両ＳＶに対するその前方車両の縦距離Ｄｆｘ（ｎ））を所定の目標車間距離に維持しながら、自車両ＳＶを前方車両に追従させる制御である。追従車間距離制御自体は周知である（例えば、特開２０１４−１４８２９３号公報、特開２００６−３１５４９１号公報、特許第４１７２４３４号明細書、及び、特許第４９２９７７７号明細書等を参照。）。従って、以下、簡単に説明する。

ＤＳＥＣＵは、操作スイッチ１８の操作によって車間距離制御が要求されている場合、車間距離制御を実行する。

先ず、ＤＳＥＣＵは、車間距離制御が要求されている場合、周囲センサ１７により取得した物標（ｎ）の物標情報に基づいて追従する対象となる車両（以下、「車間距離目標車両」と称呼される。）を特定する。より具体的に述べると、ＤＳＥＣＵは、以下のようにして、自車両ＳＶの前方領域を走行する他車両（即ち、前方車両）の中から車間距離目標車両を決定（特定）する。

ステップ１Ａ：ＤＳＥＣＵは、自車両ＳＶの運動状態量である「自車両ＳＶの車速ＳＰＤ及び自車両ＳＶのヨーレートＹｒｔ」を車速センサ１６及びヨーレートセンサ１９からそれぞれ取得する。
ステップ２Ａ：ＤＳＥＣＵは、車速ＳＰＤ及びヨーレートＹｒｔに基づいて、自車両ＳＶの走行進路をｘ−ｙ座標において予測する。
ステップ３Ａ：ＤＳＥＣＵは、縦距離Ｄｆｘ（ｎ）が正の値を有する他車両（即ち、前方車両）の中から、予測した自車両ＳＶの走行進路からの車線幅方向の距離の絶対値が所定の第１基準閾値以内である他車両を車間距離目標車両（ａ）として決定（選択・設定）する。第１基準閾値は、縦距離Ｄｆｘ（ｎ）が大きくなるほど小さくなるように設定されている。なお、決定された他車両が複数存在する場合、ＤＳＥＣＵは、縦距離Ｄｆｘ（ｎ）が最小の他車両を車間距離目標車両（ａ）として特定する。

ＤＳＥＣＵは、車間距離目標車両（ａ）を特定すると、目標加速度Ｇｔｇｔを下記（１）式及び（２）式の何れかに従って算出する。（１）式及び（２）式において、Ｖｆｘ（ａ）は車間距離目標車両（ａ）の相対速度であり、ｋ１及びｋ２は所定の正のゲイン（係数）であり、ΔＤ１は「車間距離目標車両（ａ）の縦距離Ｄｆｘ（ａ）」から「目標車間距離Ｄｔｇｔ」を減じることにより得られる車間偏差（ΔＤ１＝Ｄｆｘ（ａ）−Ｄｔｇｔ）である。なお、目標車間距離Ｄｔｇｔは、運転者により操作スイッチ１８を用いて設定される目標車間時間Ｔｔｇｔに自車両ＳＶの車速ＳＰＤを乗じることにより算出される（即ち、Ｄｔｇｔ＝Ｔｔｇｔ・ＳＰＤ）。

ＤＳＥＣＵは、値（ｋ１・ΔＤ１＋ｋ２・Ｖｆｘ（ａ））が正又は「０」の場合に下記（１）式を使用して目標加速度Ｇｔｇｔを決定する。ｋａ１は、加速用の正のゲイン（係数）であり、「１」以下の値に設定されている。
ＤＳＥＣＵは、値（ｋ１・ΔＤ１＋ｋ２・Ｖｆｘ（ａ））が負の場合に下記（２）式を使用して目標加速度Ｇｔｇｔを決定する。ｋｄ１は、減速用の正のゲイン（係数）であり、本例においては「１」に設定されている。

Ｇｔｇｔ（加速用）＝ｋａ１・（ｋ１・ΔＤ１＋ｋ２・Ｖｆｘ（ａ）） …（１）
Ｇｔｇｔ（減速用）＝ｋｄ１・（ｋ１・ΔＤ１＋ｋ２・Ｖｆｘ（ａ）） …（２）

なお、前方車両が存在していないことに起因して車間距離目標車両が特定できない場合、ＤＳＥＣＵは、自車両ＳＶの車速ＳＰＤが「操作スイッチ１８を用いて設定される目標車速」に一致するように、目標車速と車速ＳＰＤとに基づいて目標加速度Ｇｔｇｔを決定する。

ＤＳＥＣＵは、自車両ＳＶの加速度が目標加速度Ｇｔｇｔに一致するように、エンジンＥＣＵ３０を用いてエンジンアクチュエータ３１を制御するとともに、必要に応じてブレーキＥＣＵ４０を用いてブレーキアクチュエータ４１を制御する。

＜車線維持制御＞
ＤＳＥＣＵは、操作スイッチ１８の操作によって車線維持制御が要求されている場合、車間距離制御の実行中に限り車線維持制御を実行する。車線維持制御は、主として、区画レーン維持制御と、操舵追従制御と、を含む。

区画レーン維持制御は、白線及び黄色線等の区画線に基づいて目標走行ライン（目標走行路）を決定し、自車両ＳＶがその目標走行ラインに沿って走行するように自車両ＳＶの操舵角を調整する制御である。区画レーン維持制御は、ＬＴＣ（Lane Trace Control）」と称呼される場合がある。以下において、区画線は白線として説明される。

操舵追従制御は、前方車両の一つを操舵追従目標車両として特定し、自車両ＳＶがその操舵追従目標車両の走行軌跡に応じた目標走行ラインに沿って走行するように自車両ＳＶの操舵角を調整する制御である。操舵追従制御及び区画レーン維持制御は、「ＴＪＡ（Traffic Jam Assist）」とも総称される場合があり、運転者の操舵操作を支援する制御であるから「操舵支援制御」と称呼される場合もある。以下、区画レーン維持制御、次いで、操舵追従制御の順に説明を加える。

＜＜区画レーン維持制御＞＞
ＤＳＥＣＵは、左白線及び右白線の少なくとも一方が、自車両ＳＶの前方方向に所定距離以上に渡ってカメラセンサ１７ｂによって認識されている場合、左白線及び右白線の少なくとも一方に基づいて目標走行ラインＬｄを設定する。

より具体的に述べると、ＤＳＥＣＵは、左白線及び右白線の何れもが自車両ＳＶの前方方向に所定距離以上に渡って認識されている場合、左白線及び右白線の車線幅方向の中央位置を通るライン（即ち、中央ライン）を目標走行ラインＬｄとして設定する。

これに対し、ＤＳＥＣＵは、左白線及び右白線のうちの一方の白線のみが自車両ＳＶの前方方向に所定距離以上に渡って認識されている場合、認識されている一方の白線と、左白線及び右白線の両方が認識されていた時点において取得した車線幅と、に基づいて、認識されていない白線（他方の白線）の位置を推定する。そして、ＤＳＥＣＵは、認識されている一方の白線及び推定された他方の白線の中央ラインを目標走行ラインＬｄとして設定する。

更に、ＤＳＥＣＵは、自車両ＳＶの横位置（即ち、自車両走行レーンに対する車線幅方向の自車両ＳＶの位置）が設定された目標走行ラインＬｄの付近に維持されるように、転舵用モータ６２を用いて操舵トルクをステアリング機構に付与することにより自車両ＳＶの操舵角を変更し、以て、運転者の操舵操作を支援する（例えば、特開２００８−１９５４０２号公報、特開２００９−１９０４６４号公報、特開２０１０−６２７９号公報、及び、特許第４３４９２１０号明細書、等を参照。）。なお、具体的な操舵制御方法については後述する。

＜＜操舵追従制御＞＞
ＤＳＥＣＵは、自車両ＳＶの前方方向に所定距離以上に渡って認識される白線がない場合、自車両ＳＶの前方領域を走行する他車両（前方車両）の中から操舵追従目標車両として適切な前方車両を選択する。そして、ＤＳＥＣＵは、操舵追従目標車両の走行軌跡（以下、「先行車軌跡」とも称呼される。）を生成し、その先行車軌跡に基づいて定まる目標走行ラインに従って自車両ＳＶが走行するように、操舵トルクをステアリング機構に付与して操舵角を変更する。本例において、ＤＳＥＣＵは、先行車軌跡そのものを目標走行ラインＬｄとして設定する。但し、ＤＳＥＣＵは、先行車軌跡から所定距離だけ車線幅方向に変位したラインを目標走行ラインＬｄとして設定してもよい。

次に、操舵追従目標車両の決定方法、先行車軌跡の生成方法及び操舵追従制御の方法について説明を加える。

１．操舵追従目標車両の決定方法
図２に示したように、ＤＳＥＣＵは、先行車軌跡の作成対象となる物標（ｎ）である前方車両を操舵追従目標車両ＴＶとして設定する。なお、操舵追従目標車両ＴＶの設定方法については、後で詳述する。

２．先行車軌跡の生成
ＤＳＥＣＵは、操舵追従目標車両ＴＶの走行軌跡Ｌ１（即ち、先行車軌跡）を生成する。より具体的に述べると、図３の（Ａ）に示したように、この走行軌跡Ｌ１は、自車両ＳＶの現在位置における前述のｘ−ｙ座標において、下記（３）式の３次関数で表される曲線で精度良く近似されることが知られている。

ｙ＝（１／６）Ｃｖ’・ｘ^３＋（１／２）Ｃｖ・ｘ^２＋θｖ・ｘ＋ｄｖ …（３）

Ｃｖ’：曲率変化率（当該曲線上の任意の位置（ｘ＝ｘ０、ｘ０は任意の値）での単位距離（Δｘ）当たりの曲率変化量）。
Ｃｖ：操舵追従目標車両ＴＶが自車両ＳＶの現在位置（ｘ＝０）に存在していたとき（即ち、操舵追従目標車両ＴＶが（ｘ＝０、ｙ＝ｄｖ）の位置に存在していたとき）の走行軌跡Ｌ１の曲率。
θｖ：操舵追従目標車両ＴＶが自車両ＳＶの現在位置（ｘ＝０）に存在していたときの走行軌跡Ｌ１の方向（走行軌跡Ｌ１の接線方向）と自車両ＳＶの進行方向（ｘ軸の＋の方向）との角度偏差。この角度偏差θｖは「ヨー角」とも称呼される。
ｄｖ：自車両ＳＶの現在位置（ｘ＝０、ｙ＝０）と走行軌跡Ｌ１とのｙ軸方向における（実質的には、車線幅方向における）距離ｄｖ。この距離ｄｖは「センター距離」とも称呼される。
なお、曲率Ｃｖ及び曲率変化率Ｃｖ’は、「軌跡形状パラメータ」とも称呼される。

上記（３）式は、以下に説明するように導出される。即ち、図３の（Ｂ）に示したように、走行軌跡Ｌ１を３次関数ｆ（ｘ）＝ａｘ^３+ｂｘ^２+ｃｘ+ｄと置き、更に、図３の（Ｂ）に示した関係式及び条件を用いると、図３の（Ｃ）に示した「３次関数の係数（ａ、ｂ、ｃ及びｄ）と曲率等との関係」が導出できる。よって、図３の（Ｃ）に示した関係から３次関数の係数（ａ、ｂ、ｃ、及び、ｄ）を求めると、上記（３）式が導出される。

係る観点に基づき、ＤＳＥＣＵは（３）式の右辺の第１項乃至第４項の係数（換言すると、関数ｆ（ｘ）の係数ａ、ｂ、ｃ、及び、ｄ）を次のようにして求める。

・ＤＳＥＣＵは、所定の測定時間が経過するごとに、操舵追従目標車両ＴＶ（以下、「物標（ｂ）」と称呼する場合がある。）の物標情報を取得し、その物標情報を取得した時点の操舵追従目標車両ＴＶの位置（縦距離Ｄｆｘ（ｎ）及び横位置Ｄｆｙ（ｎ））を表す位置座標データをＲＡＭに保存（バッファリング）する。なお、保存するデータの量をできるだけ少なくするために、ＤＳＥＣＵは、操舵追従目標車両ＴＶの最新の位置座標データから或る程度の数の位置座標データのみを保存し、古い位置座標データを逐次破棄してもよい。

・ＤＳＥＣＵは、ＲＡＭに保存した操舵追従目標車両ＴＶの位置座標データを、それぞれの位置座標データを取得した時点における「自車両ＳＶの位置及び進行方向と、現時点における自車両ＳＶの位置及び進行方向と、の差」に基づいて、現在位置を原点（ｘ＝０、ｙ＝０）とするｘ−ｙ座標の位置座標データに変換する。この変換された位置座標データ（以下、「変換後位置座標」と称呼する場合がある。）のｘ座標及びｙ座標をｘｉ及びｙｉとそれぞれ置く。この場合、図４に示した（ｘｉ、ｙｉ）＝（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）、（ｘ４，ｙ４）、（ｘ５，ｙ５）、（ｘ６，ｙ６）は、このようにして取得された操舵追従目標車両ＴＶの変換後位置座標の例である。

ＤＳＥＣＵは、それらの操舵追従目標車両ＴＶの変更後位置座標を用いた曲線フィッティング処理を実行することにより、操舵追従目標車両ＴＶの走行軌跡Ｌ１を生成する。このフィッティング処理に用いられる曲線は３次曲線（上述の３次関数ｆ（ｘ）により表される曲線）である。フィッティング処理は、重み付き最小二乗法により実行される。即ち、ＤＳＥＣＵは、（４）式で表される「重みｇｉにより重み付けをした偏差の二乗和ｙdif_all」が最小となるように３次関数ｆ（ｘ）の係数ａ、ｂ、ｃ、ｄを決定する。

３．操舵追従制御の実行
ＤＳＥＣＵは、生成した走行軌跡Ｌ１を目標走行ラインＬｄに設定する。更に、ＤＳＥＣＵは、（３）式の３次関数の係数と図３の（Ｃ）に示した関係式とに基づいて、走行軌跡Ｌ１を目標走行ラインＬｄに設定した場合の操舵追従制御に必要な情報（「目標走路情報」と称呼する場合がある。）を取得する。この目標走路情報は、走行軌跡Ｌ１の曲率Ｃｖ、走行軌跡Ｌ１に対するヨー角θｖ、及び、走行軌跡Ｌ１に対するセンター距離ｄｖ等である。

ＤＳＥＣＵは、所定時間が経過するごとに、曲率Ｃｖ、ヨー角θｖ及びセンター距離ｄｖを下記の（５）式に適用することにより目標操舵角θ＊を演算する。（５）式において、Ｋlta１，Ｋlta２及びＫlta３は予め定められた制御ゲインである。更に、ＤＳＥＣＵは、実際の操舵角θが目標操舵角θ＊に一致するようにステアリングＥＣＵ６０を用いて転舵用モータ６２を制御する。以上によって、操舵追従制御による操舵制御が実行される。

θ＊＝Ｋlta１・Ｃｖ＋Ｋlta２・θｖ＋Ｋlta３・ｄｖ …（５）

なお、ＤＳＥＣＵは、所定時間が経過するごとに、曲率Ｃｖ、ヨー角θｖ及びセンター距離ｄｖを下記の（６）式に適用することにより目標ヨーレートＹＲｃ＊を演算してもよい。この場合、ＤＳＥＣＵは、目標ヨーレートＹＲｃ＊と実ヨーレートＹＲｔとに基づいて、目標ヨーレートＹＲｃ＊を得るための目標操舵トルクＴｒ＊を、ルックアップテーブルを用いて演算する。そして、ＤＳＥＣＵは、実際の操舵トルクＴｒａが目標操舵トルクＴｒ＊に一致するように、ステアリングＥＣＵ６０を用いて転舵用モータ６２を制御する。以上によっても、操舵追従制御による操舵制御が実行される。以上から理解されるように、ＤＳＥＣＵは目標走路情報が取得できれば、目標走行ラインＬｄそのものを計算しなくても、走行軌跡Ｌ１を目標走行ラインＬｄに設定した場合の操舵追従制御を実行することができる。

ＹＲｃ＊＝Ｋ１×ｄｖ＋Ｋ２×θｖ＋Ｋ３×Ｃｖ …（６）

ＤＳＥＣＵは上述した区画レーン維持制御を実行する場合にも上記（５）式又は（６）式を利用する。より具体的に述べると、ＤＳＥＣＵは、左白線及び右白線の少なくとも一方に基づいて設定された目標走行ラインＬｄ（即ち、自車両走行レーンの中央ライン）の曲率ＣＬと、自車両ＳＶの車幅方向の中央位置と目標走行ラインＬｄとの間のｙ軸方向（実質的には道路幅方向）の距離ｄＬと、目標走行ラインＬｄの方向（接線方向）と自車両ＳＶの進行方向とのずれ角θＬ（ヨー角θＬ）と、を演算する。

そして、ＤＳＥＣＵは、式（５）（又は、（６）式）において、ｄｖをｄＬに置換し、θｖをθＬに置換し、ＣｖをＣＬに置換することにより、目標操舵角θ＊を演算し、実際の操舵角θが目標操舵角θ＊に一致するように転舵用モータ６２を制御する。以上によって、区画レーン維持制御による操舵制御が実行される。

ＤＳＥＣＵは、左白線及び右白線の少なくとも一方に基づいて目標走行ラインＬｄが設定することができず、且つ、先行車軌跡が生成できない場合（操舵追従目標車両が決定できない場合を含む。）、車線維持制御の実行をキャンセルする。即ち、この場合、ＤＳＥＣＵは、車線維持制御を行わない。以上が車線維持制御の概要である。

次に、図５を参照しながら、第１実施装置のＤＳＥＣＵが実行する「軌跡形状パラメータの変化の制限の緩和方法」について説明する。

図５の（Ａ）に示されるように、時刻ｔ１にて、自車両ＳＶは直線区間Ｒ１を走行している。ＤＳＥＣＵは、自車両ＳＶの前方を走行する操舵追従目標車両ＴＶの走行軌跡Ｌ１を生成して、操舵追従制御を実行している。時刻ｔ１にて、操舵追従目標車両ＴＶは、曲率変化率Ｃｖ’がＤ１であるカーブ区間入口Ｐ１を走行している。尚、自車両ＳＶの操舵追従目標車両ＴＶとの車間時間Ｔは、「車間距離÷自車両ＳＶの車速」で算出される。

この場合、図５の（Ｂ）に示されるように、時刻ｔ１の後の時刻「ｔ１＋車間時間Ｔ」にて、自車両ＳＶがカーブ区間入口Ｐ１を走行するときの走行軌跡Ｌ１の軌跡形状パラメータ（曲率変化率Ｃｖ’）は、Ｄ１となるのが理想的である。

従って、ＤＳＥＣＵは、自車両ＳＶがカーブ区間入口Ｐ１を走行する時点の理想的な軌跡形状パラメータ（曲率変化率Ｃｖ’＝Ｄ１）を取得するために、時刻ｔ１から車間時間Ｔが経過する間に、走行軌跡Ｌ１の軌跡パラメータ（曲率変化率Ｃｖ’）を、時刻ｔ＝ｔ１の曲率変化率Ｃｖ’（＝０）から曲率変化率Ｃｖ’（＝Ｄ１）まで増加させる必要がある。

この場合、「所定時間（演算周期）当たりの理想的な軌跡形状パラメータ変化量（理想パラメータ変化量）」は、「（Ｄ１／Ｔ）×Ｔｃｙ（所定時間（演算周期））」となる。この理想パラメータ変化量は、車間時間Ｔが短くなるほど大きくなる。

これに対して、ＤＳＥＣＵは、下記の条件１及び条件２で構成される「パラメータ変化制限緩和条件」が成立するか否かを判定することにより、軌跡形状パラメータの変化の制限を緩和するべき状況にあるか否かを判定する。

（パラメータ変化制限緩和条件）
条件１：下記のカーブ判定パラメータεが所定閾値εth以上である。
ＤＳＥＣＵは、カーブ判定パラメータεとして、現時点より所定時間前の前回にて取得した軌跡形状パラメータ（曲率変化率Ｃｖ’(t-1)）と走行レーンの最大曲率変化率Ｄmaxとの比の値ε（＝Ｃｖ’(t-1)／最大曲率変化率Ｄmax）を取得する。
カーブ判定パラメータεが大きいほど、曲率変化率Ｃｖ’が大きいので、曲率変化率Ｃｖ’が大きく変化した可能性が高い。即ち、自車両ＳＶが走行レーンの直線区間Ｒ１からカーブ区間Ｒ２に進入する状況にある可能性が高いと判断できる。
条件２：自車両ＳＶの操舵追従目標車両との車間時間Ｔが閾値時間Ｔth以下である。

なお、条件１の走行レーンの最大曲率変化率Ｄmaxは、次のように取得する。ＤＳＥＣＵは、自車両ＳＶの車速を取得する。ＤＳＥＣＵは、自車両ＳＶの車速に基づき道路の設計車速を推定する。道路構造令に基づいて定まる設計車速とクロソイドパラメータＡ（許容最大クロソイドパラメータ）との関係を規定したルックアップテーブル（「マップ」とも称呼される。）ＭａＰ（ｖ）に、推定した道路の設計車速を適用することにより、クロソイドパラメータＡを取得する。そして、ＤＳＥＣＵは、クロソイドパラメータＡの逆数を算出し、算出したクロソイドパラメータＡの逆数を最大曲率変化率Ｄmaxとして設定する。

条件１が成立する場合、自車両ＳＶがカーブ区間入口Ｐ１付近を走行している可能性が高い。条件２が成立する場合、自車両ＳＶがカーブ区間入口Ｐ１付近を走行しているときに、理想的な軌跡形状パラメータが取得されるために必要な「理想パラメータ変化量」が大きくなる可能性が高い。即ち、条件１及び条件２が成立する場合、自車両ＳＶがカーブ区間入口Ｐ１付近を走行している可能性が高く、且つ、「理想パラメータ変化量」が大きい可能性が高い。

従って、この場合、ＤＳＥＣＵは、曲線フィッティングにて、（４）式を用いて走行軌跡を生成するときに、重みｇｉを位置座標データの検出領域に応じて変更することにより、軌跡形状パラメータの変化の制限を緩和する。即ち、今回の演算時点にて取得する軌跡形状パラメータが前回の軌跡形状パラメータに比べて大きく変化するようにする。

具体的に述べると、ＤＳＥＣＵは、車間時間Ｔが閾値時間Ｔth以下であるとの条件１、及び、カーブ判定パラメータεが所定閾値εth以上であるとの条件２の何れもが成立する場合、現時点の自車両の位置より後方の位置座標データの重みづけを、現時点の自車両の位置より前方の位置座標データの重みづけよりも小さくすることにより、軌跡形状パラメータの変化の制限を緩和する。

例えば、図６に示されたように、現時点の自車両ＳＶの位置より後方で取得した変換後位置座標（ｘｉ、ｙｉ）＝（ｘ１，ｙ１）乃至（ｘ４，ｙ４）を代入した項「ｇ１（ｙ１−ｆ（ｘ１））^２」乃至項「ｇ４（ｙ４−ｆ（ｘ４））^２」のそれぞれの重みｇ１乃至ｇ４を、第１の値（例えば、１）より小さい第２の値（例えば、０）に設定する。なお、第１の値は、通常時（条件１及び条件２の少なくとも何れかが成立していない時）に設定されている値であり、第２の値は、通常時の第１の値より小さい値である。

現時点の自車両ＳＶの位置より前方で取得した変換後位置座標（ｘｉ、ｙｉ）＝（ｘ５，ｙ５）乃至（ｘ６，ｙ６）を代入した項「ｇ５（ｙ５−ｆ（ｘ５））^２」乃至項「ｇ６（ｙ６−ｆ（ｘ６））^２」のそれぞれの重みｇ５乃至ｇ６を、第１の値（例えば、ｇｉ＝１）に設定する。

このようにして生成された走行軌跡が、走行軌跡Ｌ１である。なお、重みｇ１乃至ｇ６を変えないで全て第１の値（１）にして生成された走行軌跡が、走行軌跡Ｌ１ｐである

走行軌跡Ｌ１は、走行レーンの直線区間Ｒ１で取得した変換後位置座標（ｘ１、ｙ１）乃至（ｘ４、ｙ４）が走行軌跡の形状に与える影響度合いが相対的に小さくなるように、生成されている。更に、走行軌跡Ｌ１は、カーブ区間Ｒ２で取得した変換後位置座標（ｘ１、ｙ１）及び（ｘ２、ｙ２）が、走行軌跡の形状に与える影響度合いが相対的に大きくなるように生成されている。これにより、カーブ区間入口Ｐ１の走行軌跡Ｌ１の曲率変化率Ｃｖ’が、走行軌跡Ｌ１ｐより大きくなり、軌跡形状パラメータの変化の制限が緩和されている。

軌跡形状パラメータの変化の制限が緩和されることにより、ＤＳＥＣＵは、自車両ＳＶがカーブ区間入口Ｐ１を走行する時点にて、理想的な軌跡形状パラメータ（曲率変化率Ｃｖ’）を取得できる可能性が高くなる。その結果、自車両ＳＶがカーブ区間入口Ｐ１付近Ｐ１を走行するときに、操舵応答の遅れが生じる可能性を低くすることができる。

＜具体的作動＞
次に、ＤＳＥＣＵのＣＰＵ（単に「ＣＰＵ」と称呼する場合がある。）の具体的作動について説明する。ＣＰＵは、所定時間が経過する毎に図７のフローチャートにより示した操舵追従制御ルーチンを実行するようになっている。なお、所定時間は演算周期である。なお、ＣＰＵは図示しないルーチンにより車間距離制御（ＡＣＣ）を実行するようになっている。ＣＰＵは、車間距離制御が実行されている場合に限り図７に示したルーチンを実行する。

従って、車間距離制御が実行されている場合において、所定のタイミングになると、ＣＰＵは、図７のステップ７００から処理を開始してステップ７０５に進み、操舵追従制御の実行条件が成立しているか否かを判定する。

操舵追従制御の実行条件は、例えば、以下に述べる条件Ａ１乃至条件Ａ３の総てが成立したとき成立する。
条件Ａ１：操作スイッチ１８の操作により、車線維持制御を実行することが選択されている。
条件Ａ２：自車両ＳＶの車速ＳＰＤが、所定の下限車速以上であり且つ所定の上限車速以下である。
条件Ａ３：カメラセンサ１７ｂが認識する「左白線及び右白線の少なくとも一方」に基づいた目標走行ラインＬｄが設定できない。

操舵追従制御の実行条件が成立していない場合、ＣＰＵはステップ７０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７１０に進み、操舵追従制御をキャンセル（中止）する。その後、ＣＰＵはステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

これに対して、操舵追従制御の実行条件が成立している場合、ＣＰＵはステップ７０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７１５に進み、以下に述べるステップ７１５乃至ステップ７３０を順に行った後、ステップ７３５に進む。

ステップ７１５：ＣＰＵは、周囲センサ１７を用いて前方車両を検出する。具体的に述べると、ＣＰＵは、周囲センサ１７が取得している総ての物標（ｎ）の物標情報を取得する。ＣＰＵは、取得した物標情報に基づき、自車両ＳＶの前方の所定の領域内に存在する物標（ｎ）を前方車両として認識する。
ステップ７２０：ＣＰＵは、走行軌跡Ｌ１の生成対象となる操舵追従目標車両ＴＶを特定する。具体的に述べると、ＣＰＵは、車速センサ１６から自車両ＳＶの車速を取得して、ヨーレートセンサ１９から自車両ＳＶのヨーレートを取得する。ＣＰＵは取得した車速及びヨーレートから自車両ＳＶの走行進路を予測する。次いで、予測された「自車両ＳＶの走行進路」にも最も近い前方車両を「走行軌跡Ｌ１の生成対象となる操舵追従目標車両ＴＶ」として選択する。

ステップ７２５：ＣＰＵは、本ルーチンが前回実行されたときに生成された走行軌跡Ｌ１上の現時点の自車両ＳＶの位置に対応する位置の前回の曲率変化率Ｃｖ’(t-1)を取得する。ＣＰＵは、「走行レーン（道路）の最大曲率変化率Ｄmax」を、自車両ＳＶの車速に基づいて推定した設計車速を、上述のマップに適用することにより取得する。ＣＰＵは、前回の曲率変化率Ｃｖ’(t-1)を走行道路の最大曲率変化率Ｄmaxで除することにより、カーブ判定パラメータε（＝Ｃｖ’(t-1)／Ｄmax）を演算する。
ステップ７３０：ＣＰＵは、自車両ＳＶの操舵追従目標車両ＴＶとの車間時間Ｔを演算する。

ＣＰＵは、ステップ７３５に進むと、車間時間Ｔが閾値時間Ｔth以下であるとの条件１及びカーブ判定パラメータεが所定閾値εth以上であるとの条件２の何れもが成立するか否かを判定する。

条件１及び条件２の少なくとも一つが成立していない場合、ＣＰＵはステップ７３５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４０に進み、ステップ７２０にて特定した操舵追従目標車両の位置情報に基づいて、走行軌跡Ｌ１を生成する。このとき、ＣＰＵは軌跡形状パラメータの変化の制限を緩和しない。その後、ＣＰＵはステップ７４５に進む。

条件１及び条件２の何れもが成立している場合、ＣＰＵはステップ７３５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７５０に進み、ステップ７２０にて特定した操舵追従目標車両の位置情報に基づいて、走行軌跡Ｌ１を生成する。このとき、ＣＰＵは軌跡形状パラメータの変化の制限を緩和する。即ち、上述したように、現時点の自車両ＳＶの位置より後方の位置座標データの重みづけを、現時点の自車両ＳＶの位置より前方の位置座標データの重みづけよりも小さくすることにより、軌跡形状パラメータの変化の制限を緩和する。その後、ＣＰＵはステップ７４５に進む。

ＣＰＵはステップ７４５に進むと、生成した走行軌跡Ｌ１の推定精度が低くないか否かを判定する。具体的に述べると、ＣＰＵは、前回操舵追従目標車両の物標情報の時系列データが走行軌跡Ｌ１を生成するには十分でない場合、「前回操舵追従目標車両の走行軌跡Ｌ１」の推定精度が低いと判定する。そうでない場合、ＣＰＵは、「前回操舵追従目標車両の走行軌跡Ｌ１」の推定精度が低くないと判定する。

「前回操舵追従目標車両の走行軌跡Ｌ１」の推定精度が低くない場合、ＣＰＵはステップ７４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７５５に進む。

ＣＰＵは、ステップ７５５に進むと、生成した走行軌跡Ｌ１を目標走行ラインに設定し、且つ、その目標走行ラインに沿って自車両ＳＶを走行させるように自車両ＳＶの操舵角を制御する。即ち、ＣＰＵは、操舵追従目標車両の走行軌跡Ｌ１を用いた操舵追従制御を実行する。その後、ＣＰＵはステップ７９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

これに対して、「前回操舵追従目標車両の走行軌跡Ｌ１」の推定精度が低い場合、ＣＰＵはステップ７４５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７１０に進み、操舵追従制御をキャンセル（中止）する。その後、ＣＰＵはステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

以上説明した第１実施装置によれば、自車両ＳＶが走行レーンの直線区間Ｒ１からカーブ区間Ｒ２に進入する状況において、操舵追従制御に用いる操舵追従目標車両の走行軌跡Ｌ１の形状を表す軌跡形状パラメータを精度よく取得することができ、以て、操舵追従制御の信頼性を高めることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る車両運転支援装置（以下、「第２実施装置」とも称呼される。）について説明する。第２実施装置は、以下の点のみにおいて、第１実施装置と相違している。
・第２実施装置のＤＳＥＣＵは、位置座標データ（変換後位置座標）（ｘｉ，ｙｉ）を入力値（観測値）として、ＤＳＥＣＵが備えるカルマンフィルタ１０ａを用いて、目標走路情報を演算する。
・第２実施装置のＤＳＥＣＵは、カルマンフィルタ１０ａの状態方程式におけるプロセスノイズ（σΔｃv’）を下記計算式にて算出して、カルマンフィルタ１０ａに入力する。
（計算式）
σΔｃv’＝（Ｄmax／Ｎ）÷Ｔ×Ｔｃｙ
（Ｎは３、２又は１である。Ｔは車間時間である。Ｔｃｙは演算周期である。）
以下、この相違点を中心として説明する。

＜作動の概要＞
図８に示されたように、ＤＳＥＣＵが備えるカルマンフィルタ１０ａは、位置座標データ（ｘｉ，ｙｉ）、プロセスノイズとして「曲率変化率Ｃｖ’の演算周期当たりの変化量の標準偏差σΔｃｖ’」、及び、観測ノイズσｙｉを入力値として、出力値として、目標走路情報及び周知のカルマンフィルタの原理により演算される共分散行列Ｐを演算するようになっている。

なお、目標走路情報は、上述した走行軌跡Ｌ１の曲率変化率Ｃｖ’、走行軌跡Ｌ１の曲率Ｃｖ、走行軌跡Ｌ１に対するヨー角θ及び走行軌跡Ｌ１に対するセンター距離ｄｖである。

カルマンフィルタ１０ａ（拡張カルマンフィルタ）は、周知のように、非線形の動的システムについて、同システムの状態方程式、及び、観測方程式をノイズの影響を受けて考慮した上で記述し、それら方程式に基づいて現在の観測値、及び、過去の状態量の推定値から現在の状態量を推定する、反復推定型フィルタである（例えば、特表２００７−５０５３７７号公報、特開２０１４−１０８７２号公報、特開２０１４−１０２１３７号公報、特開２０１４−２１０３号公報及び特開２０１７−０１２６５０号公報等を参照。）

カルマンフィルタ１０ａは、観測値としての位置座標データ（ｘｉ、ｙｉ）及び観測ノイズσｙiを有する観測方程式、及び、状態量として目標走路情報（Ｃｖ’Ｃｖ，θ，ｄ）及びプロセスノイズを有する状態方程式等を用いて、周知のカルマンフィルタの原理に従った周知のカルマフィルタ処理を実行する。

ＤＳＥＣＵは、観測値として現在の位置座標データ（ｘｉ，ｙｉ）、観測ノイズσｙi、プロセスノイズ及び過去の出力値（Ｃｖ’(t-1)、Ｃｖ(t-1)、θ(t-1)、ｄ(t-1）)をカルマンフィルタ１０ａに入力することにより、現在の目標走路情報（Ｃｖ’、Ｃｖ，θ，ｄｖ）を出力値として取得する。このとき、第２実施装置のＤＳＥＣＵは、上述の（計算式）を用いて、プロセスノイズとして、「曲率変化率Ｃｖ’の演算周期当たりの変化量の標準偏差σΔｃｖ’」を演算して、カルマンフィルタ１０ａに入力する。

なお、上述の（計算式）において、最大曲率変化率Ｄmax＝Ｎ・σΔｃｖ’と仮定している。Ｎ＝３の場合、正規分布に従う最大曲率変化率Ｄmaxの発生確率を０．３％としたときの最大曲率変化率Ｄmaxの値である。

カーブ判定パラメータε（＝Ｃｖ’(t-1)／最大曲率変化率Ｄmax）が大きくなるほど、最大曲率変化率Ｄmaxの発生確率はあがるとの考えに基づき、Ｎをカーブ判定パラメータεに応じて次のように変化させる。
Ｎ＝３（ε＜第１閾値比εth1）
Ｎ＝２（第１閾値比εth1≦ε＜第２閾値比εth2)
Ｎ＝１（第２閾値比εth2≦ε）

（計算式）によれば、カーブ判定パラメータεが大きくなるほどＮが小さくなって、「曲率変化率Ｃｖ’の演算周期当たりの変化量の標準偏差σΔｃｖ’」が増大する。更に、車間時間Ｔが小さくなる程、「曲率変化率Ｃｖ’の演算周期当たりの変化量の標準偏差σΔｃｖ’」が増大する。

カルマンフィルタの原理によれば、入力するプロセスノイズ（「曲率変化率Ｃｖ’の演算周期当たりの変化量の標準偏差σΔｃｖ’」）が大きくなると、観測値が出力値（推定値）に反映されやすくなる。これにより、軌跡形状パラメータの変化の制限が緩和される。即ち、今回の演算時点にて取得する軌跡形状パラメータが前回取得した軌跡形状パラメータに比べて大きく変化するようになる。

従って、自車両ＳＶが、直線区間Ｒ１からカーブ区間Ｒ２に進入するときに、軌跡形状パラメータの変化の制限が緩和されるので、高精度な軌跡形状パラメータを取得することができる。その結果、操舵追従制御の信頼性を高くすることができる。

＜具体的作動＞
次に、第２実施装置のＤＳＥＣＵのＣＰＵの具体的作動について説明する。ＣＰＵは、所定時間が経過する毎に図９のフローチャートにより示した操舵追従制御ルーチンを実行するようになっている。なお、本例において、所定時間は演算周期である。

図８のルーチンは、ステップ７３５乃至ステップ７４５がステップ９０５乃至ステップ９１５に置換されている点のみにおいて、図７のルーチンと相違している。
ステップ９０５：ＣＰＵは、（計算式）に、最大曲率変化率Ｄmax、車間時間Ｔ、及び、演算周期ｔｃｙを代入して、「曲率変化率Ｃｖ’の演算周期（所定時間）当たりの変化量の標準偏差σΔｃｖ’」を演算する。
ステップ９１０：ＣＰＵは、カルマンフィルタ１０ａに入力値を入力することにより、出力値として目標走路情報を取得する。
ステップ９１５：ＣＰＵは、走行軌跡（目標走路情報）の推定精度が低くないか否かを判定する。カルマンフィルタ１０ａから出力された共分散行列Ｐの値が所定値より小さい場合、走行軌跡の推定精度は低くないと判定する。カルマンフィルタ１０ａから出力された共分散行列Ｐの値が所定値以上である場合、走行軌跡の推定精度は低いと判定する。

以上説明したように、第２実施装置によれば、自車両ＳＶが走行レーンの直線区間Ｒ１からカーブ区間Ｒ２に進入する状況において、操舵追従制御に用いる操舵追従目標車両の軌跡形状パラメータを含む目標走路情報を精度よく取得することができる。その結果、操舵追従制御の信頼性を高めることができる。

＜変形例＞
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

例えば、第１実施装置及び第２実施装置は、車線維持制御を追従車間距離制御の実行中にのみ実行するようになっているが、追従車間距離制御の実行中でなくても車線維持制御を実行するように構成されてもよい。

例えば、第１実施装置及び第２実施装置は、操舵追従目標車両ＴＶ及び車間距離目標車両を含む他車両の位置情報及び速度情報等を車車間通信にて取得するようにしてもよい。具体的に述べると、例えば、他車両が当該他車両のナビゲーション装置により取得した当該他車両の位置情報を、当該他車両自身を特定する車両ＩＤ信号とともに自車両ＳＶに送信し、自車両ＳＶはその送信されてきた情報に基づいて操舵追従目標車両ＴＶ及び／又は車間距離目標車両の位置情報を取得してもよい。

例えば、第１実施装置及び第２実施装置は、ナビゲーションＥＣＵ９０により取得した地図情報を用いて、走行レーンの最大曲率変化率Ｄmaxを取得するようにしてもよい。

１０…運転支援ＥＣＵ、１６…車速センサ、１７…周囲センサ、１７ａ…レーダセンサ、１７ｂ…カメラセンサ、１７ｃ…物標認識部、１８…操作スイッチ、１９…ヨーレートセンサ、６０…ステアリングＥＣＵ、６１…モータドライバ、６２…転舵用モータ、８０…警報ＥＣＵ、８１…ブザー、８２…表示器、ＳＶ…自車両、ＴＶ…操舵追従目標車両

Claims (2)

1. 自車両の車速を検出する車速検出部と、
   前記自車両が走行する走行レーンの最大曲率変化率を推定する最大曲率変化率推定部と、
   前記自車両の前方領域を走行する前方車両の位置情報を取得する位置情報取得部と、
   １以上の前記前方車両の中から操舵追従目標車両を特定する操舵追従目標車両特定部と、
   所定時間が経過するごとに前記特定した操舵追従目標車両の前記位置情報を保存する位置情報記憶部と、
   前記保存した位置情報を用いて、前記特定した操舵追従目標車両の走行軌跡を生成し、前記生成した走行軌跡の形状を表す曲率変化率を含む軌跡形状パラメータを取得する走行軌跡生成部と、
   前記走行軌跡に基づいて設定した目標走行ラインに沿って前記自車両を走行させるように、前記自車両の操舵角を変更する操舵追従制御を実行する走行制御部と、
   を備え、
   前記走行軌跡生成部は、
   現時点より前記所定時間前に取得した前記曲率変化率と前記最大曲率変化率との比の値を算出し、
   前記自車両の車速及び前記位置情報を用いて、前記現時点の前記自車両の前記操舵追従目標車両との車間時間を算出し、
   前記比の値が所定閾値以上であるとの第１条件、及び、前記車間時間が閾値時間以下であるとの第２条件の何れもが成立する場合、前記現時点の前記自車両の位置より後方で検出された前記位置情報が前記走行軌跡に反映される度合いが、前記現時点の前記自車両の前方で検出された前記位置情報が前記走行軌跡に反映される度合いよりも小さくなるように、前記走行軌跡を生成する、
   ように構成された、
   車両運転支援装置。
2. 自車両の車速を検出する車速検出部と、
   前記自車両が走行する走行レーンの最大曲率変化率を推定する最大曲率変化率推定部と、
   前記自車両の前方領域を走行する前方車両の位置情報を取得する位置情報取得部と、
   １以上の前記前方車両の中から操舵追従目標車両を特定する操舵追従目標車両特定部と、
   カルマンフィルタを有し、所定時間経過するごとに、前記特定した操舵追従目標車両の走行軌跡の形状を表す曲率変化率を含む軌跡形状パラメータを含む目標走路情報を演算する走行軌跡生成部であって、現時点より前記所定時間前に取得した前記曲率変化率と前記最大曲率変化率との比の値を算出し、前記自車両の車速及び前記位置情報を用いて、前記現時点の前記自車両の前記操舵追従目標車両との車間時間を算出し、下記計算式に、前記最大曲率変化率、前記車間時間及び前記所定時間を代入し、前記比の値が第１閾値より小さい場合には下記計算式のＮに３を代入し、前記比の値が第１閾値以上第２閾値より小さい場合には前記Ｎに２を代入し、前記比の値が第２閾値以上である場合には前記Ｎに１を代入することにより、前記曲率変化率の前記所定時間当たりの変化量の標準偏差を算出し、
   前記カルマンフィルタに、観測値としての前記特定した操舵追従目標車両の前記位置情報、及び、プロセスノイズとしての前記標準偏差を含む入力値を入力し、前記カルマンフィルタの原理に従って、前記目標走路情報を演算するように構成された前記走行軌跡生成部と、
   前記目標走路情報に基づいて、前記自車両の操舵角を変更する操舵追従制御を実行する走行制御部と、
   を備える車両運転支援装置。
   （計算式）
   σΔｃv’＝｛（Ｄmax／Ｎ）÷Ｔ｝×Ｔｃｙ
   （σΔｃv’は前記曲率変化率の前記所定時間当たりの変化量の標準偏差である。Ｄmaxは前記最大曲率変化率である。Ｎは３、２又は１である。Ｔは車間時間である。Ｔｃｙは前記所定時間である。）

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