行驶轨迹生成方法以及行驶轨迹生成装置.pdf

一种行驶轨迹生成装置，具备进行以实现基于目标通过时间(ts)和道路(D)的道路边界线的第1约束条件的方式进行收敛运算来导出行驶轨迹的第1收敛运算部(25)；以及在已实现第1约束条件的状态下，对用于使规定的运行条件优先的评价函数(J3)进行收敛运算来导出行驶轨迹的行驶轨迹导出部(26)，其中，以满足基于目标通过时间(ts)和道路(D)的道路边界线所设定的第1约束条件的方式对行驶轨迹进行收敛运算，并在满足该第1约束条件的状态下对用于使规定的运行条件优先的评价函数(J3)进行收敛运算来导出行驶轨迹。

1.  一种行驶轨迹生成方法，其特征在于，包括：
第1收敛运算步骤，以实现基于规定的目标通过时间和道路边界线的第1约束条件的方式进行收敛运算来导出行驶轨迹；以及
行驶轨迹导出步骤，在已实现上述第1约束条件的状态下，对用于使规定的运行条件优先的评价函数进行收敛运算来导出行驶轨迹。

2.  按照权利要求1所记载的行驶轨迹生成方法，其特征在于，
上述行驶轨迹导出步骤使用用于使低耗油量行驶优先的评价函数作为上述评价函数。

3.  按照权利要求2所记载的行驶轨迹生成方法，其特征在于，包括：
第2收敛运算步骤，以实现基于道路边界线的第2约束条件的方式进行收敛运算来导出行驶轨迹；
最快行驶轨迹导出步骤，在已实现上述第2约束条件的状态下，对用于使规定区间的通过时间优先的评价函数进行收敛运算来导出最快行驶轨迹；
低耗油量行驶轨迹导出步骤，在已实现上述第2约束条件的状态下，对用于使低耗油量行驶优先的评价函数进行收敛运算来导出低耗油量行驶轨迹；以及
目标通过时间计算步骤，对根据上述最快行驶轨迹求出的最快通过时间和根据上述低耗油量行驶轨迹求出的低耗油量通过时间进行加权来计算出目标通过时间，
其中，上述第1收敛运算步骤采用通过上述目标通过时间计算步骤计算出的上述目标通过时间作为上述规定的目标通过时间。

4.  一种行驶轨迹生成装置，其特征在于，包括：
第1收敛运算部，以实现基于规定的目标通过时间和道路边界线的第1约束条件的方式进行收敛运算来导出行驶轨迹；以及
行驶轨迹导出部，在已实现上述第1约束条件的状态下，对用于使规定的运行条件优先的评价函数进行收敛运算来导出行驶轨迹。

5.  按照权利要求4所记载的行驶轨迹生成装置，其特征在于，
上述行驶轨迹导出部使用用于使低耗油量行驶优先的评价函数作为上述评价函数。

6.  按照权利要求5所记载的行驶轨迹生成装置，其特征在于，包括：
第2收敛运算部，以实现基于道路边界线的第2约束条件的方式进行收敛运算来导出行驶轨迹；
最快行驶轨迹导出部，在已实现上述第2约束条件的状态下，对用于使规定区间的通过时间优先的评价函数进行收敛运算来导出最快行驶轨迹；
低耗油量行驶轨迹导出部，在已实现上述第2约束条件的状态下，对用于使低耗油量行驶优先的评价函数进行收敛运算来导出低耗油量行驶轨迹；以及
目标通过时间计算部，对根据上述最快行驶轨迹求出的最快通过时间和根据上述低耗油量行驶轨迹求出的低耗油量通过时间进行加权来计算出目标通过时间，
其中，上述第1收敛运算部采用由上述目标通过时间计算部计算出的上述目标通过时间作为上述规定的目标通过时间。

行驶轨迹生成方法以及行驶轨迹生成装置
技术领域
本发明涉及行驶轨迹生成方法以及行驶轨迹生成装置。
背景技术
以往，生成车辆的行驶轨迹的方法例如被用于通过显示器等将所预测的行驶轨迹提供给驾驶者的装置(例如，参照专利文献1)。专利文献1的装置是一种基于道路形状和本车辆的行驶速度来导出行驶轨迹，并将所导出的行驶轨迹投影到前挡风玻璃等上提供给驾驶者的装置。专利文献1：日本专利特开2005-228139号公报。
但是，在以往的行驶轨迹生成装置中，由于基于道路形状和本车辆的行驶速度来导出行驶轨迹，所以，即使能够导出最快到达或者通过的行驶轨迹，导出将其他要求同时考虑的行驶轨迹、例如将驾驶者要求的耗油量与通过时间一起考虑的行驶轨迹也是困难的。
发明内容
因而，本发明就是为了解决这种技术课题而完成的，其目的是提供一种能够导出满足了驾驶者要求的通过时间以及其他运行条件的行驶轨迹的行驶轨迹生成方法以及行驶轨迹生成装置。
即，本发明所涉及的行驶轨迹生成方法具备以下步骤而构成：第1收敛运算步骤，以实现基于规定的目标通过时间和道路边界线的第1约束条件的方式进行收敛运算来导出行驶轨迹；以及行驶轨迹导出步骤，在已实现上述第1约束条件的状态下，对用于使规定的运行条件优先的评价函数进行收敛运算来导出行驶轨迹。
根据此发明，以实现基于规定的目标通过时间和道路边界线的第1约束条件的方式进行收敛运算来导出行驶轨迹，在已实现第1约束条件的状态下，对用于使规定的运行条件优先的评价函数进行收敛运算来导出行驶轨迹。由此，就能够在满足目标通过时间的同时，在满足该条件的范围内，导出最能够满足用评价函数确定的规定的运行条件的行驶轨迹。据此，就可以导出满足了驾驶者要求的通过时间以及其他运行条件的行驶轨迹。
此外，为了导出满足了目标通过时间以及其他运行条件的行驶轨迹，也可以考虑导出最快的行驶轨迹和最能够满足其他运行条件的行驶轨迹，并根据驾驶者的要求对两者的行驶轨迹加权后加起来导出行驶轨迹的方法，但是通过此方法所导出的行驶轨迹，虽然为某种程度考虑了驾驶者要求的其他运行条件的行驶轨迹，却存在成为几何学上的折衷方案的倾向，有的时候不是充分地反映所设定的加权的行驶轨迹。因此，在本发明中将目标通过时间作为约束条件之一，并将运行条件作为评价函数进行最优化。由此，就能够生成理想的行驶轨迹而不成为几何学上的折衷方案。
另外，优选，在行驶轨迹生成方法中，行驶轨迹导出步骤使用用于使低耗油量行驶优先的评价函数作为评价函数，通过如此构成，就能够导出反映了驾驶者要求的通过时间以及耗油量的行驶轨迹。
进而，优选，还具备：第2收敛运算步骤，在指定耗油量作为运行条件的情况下，以实现基于道路边界线的第2约束条件的方式进行收敛运算来导出行驶轨迹；最快行驶轨迹导出步骤，在已实现第2约束条件的状态下，对用于使规定区间的通过时间优先的评价函数进行收敛运算来导出最快行驶轨迹；低耗油量行驶轨迹导出步骤，在已实现第2约束条件的状态下，对用于使低耗油量行驶优先的评价函数进行收敛运算来导出低耗油量行驶轨迹；以及目标通过时间计算步骤，对根据最快行驶轨迹求出的最快通过时间和根据低耗油量行驶轨迹求出的低耗油量通过时间进行加权来计算出目标通过时间，其中，第1收敛运算步骤采用通过目标通过时间计算步骤计算出的目标通过时间作为规定的目标通过时间。
通过如此构成，能够基于最快行驶轨迹和低耗油量行驶轨迹来计算各个通过时间(最快通过时间、低耗油量通过时间)，并根据驾驶者的要求对所计算出的两者的通过时间进行加权，来计算出目标通过时间。因此，通过基于所计算出的目标通过时间来导出行驶轨迹，就可以更加准确地反映驾驶者要求的条件。
另外，本发明所涉及的行驶轨迹生成装置具备：第1收敛运算部，以实现基于规定的目标通过时间和道路边界线的第1约束条件的方式进行收敛运算来导出行驶轨迹；以及行驶轨迹导出部，在已实现第1约束条件的状态下，对用于使规定的运行条件优先的评价函数进行收敛运算来导出行驶轨迹。
这里，优选，在行驶轨迹生成装置中，行驶轨迹导出部使用用于使低耗油量行驶优先的评价函数作为评价函数。
进而，优选，在指定耗油量作为运行条件的情况下，行驶轨迹生成装置还具备：第2收敛运算部，以实现基于道路边界线的第2约束条件的方式进行收敛运算来导出行驶轨迹；最快行驶轨迹导出部，在已实现第2约束条件的状态下，对用于使规定区间的通过时间优先的评价函数进行收敛运算来导出最快行驶轨迹；低耗油量行驶轨迹导出部，在已实现第2约束条件的状态下，对用于使低耗油量行驶优先的评价函数进行收敛运算来导出低耗油量行驶轨迹；以及目标通过时间计算部，对根据最快行驶轨迹求出的最快通过时间和根据低耗油量行驶轨迹求出的低耗油量通过时间进行加权来计算出目标通过时间，其中，第1收敛运算部采用由目标通过时间计算部计算出的目标通过时间作为规定的目标通过时间。
此各行驶轨迹生成装置达到与上述各行驶轨迹生成方法同样的作用效果。
根据本发明，能够导出满足了驾驶者要求的通过时间以及其他运行条件的行驶轨迹。
附图说明
图1是表示具备第1实施方式所涉及的行驶轨迹生成装置的车辆之构成概要的框图。
图2是表示图1的行驶轨迹生成装置之动作的流程图。
图3是说明图1的行驶轨迹生成装置之动作的概要图。
图4是说明以往的行驶轨迹生成装置之动作的概要图。
附图标记说明
1行驶轨迹生成装置
2ECU
21第2收敛运算部(第2收敛运算步骤)
22最快行驶轨迹导出部(最快行驶轨迹导出步骤)
23低耗油量行驶轨迹导出部(低耗油量行驶轨迹导出步骤)
24目标通过时间计算部(目标通过时间计算步骤)
25第1收敛运算部(第1收敛运算步骤)
26行驶轨迹导出部(行驶轨迹导出步骤)
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在各图中对相同或者相当部分附加相同标记，并省略重复的说明。
本实施方式所涉及的行驶轨迹生成装置是生成车辆的行驶轨迹的装置，例如适合应用于具备追踪驾驶或保持车道驾驶等自动驾驶功能的车辆以及搭载了提高行驶安全性的驾驶者辅助系统的车辆。
首先，说明本实施方式所涉及的行驶轨迹生成装置之构成。图1是表示具备本发明实施方式所涉及的行驶轨迹生成装置的车辆之构成的框图。
图1所示的车辆5是具备自动驾驶功能的车辆，具备：GPS接收机30、传感器31、操作部32、导航系统33、ECU2、转向致动器40、节气门致动器41以及制动器致动器42。在这里，ECU(Electronic ControlUnit)是进行电子控制的汽车设备的计算机，具备CPU(CentralProcessing Unit)、ROM(Read only Memory)、RAM(Random AccessMemory)以及输入输出接口等而构成。
GPS接收机30例如具备接收驾驶者的位置信息的功能。在这里，GPS(Global Positioning System)是指利用了卫星的测量系统，适合用于把握本车辆的当前位置。另外，GPS接收机30还具有将位置信息输出至ECU2的功能。
传感器31具有取得车辆5周围的行驶环境及本车辆的行驶状态的功能。作为传感器31，例如采用用于识别车辆5行驶的道路的车道的车道识别传感器或图像传感器、探测车辆5的前方障碍物的电磁波传感器及毫米波传感器、测量车辆5的横摆率的横摆率传感器、测量车辆5的车轮速度的车轮速度传感器等。另外，传感器31还具有将已取得的信息输出至ECU2的功能。
操作部32具有输入驾驶者要求的条件的功能。作为操作部32，例如使用输入目标通过时间及目标耗油量等的操作面板等。另外，操作部32还具有将已输入的信息输出至ECU2的功能。
导航系统33主要具有进行到目的地的路径引导等的功能。另外，导航系统33还具有以下功能：例如从地图数据库读出当前所行驶的道路的形状信息，并将该道路形状信息作为导航信号输出至ECU2。车辆5还可以采取如下构成，即取代导航系统而具备至少保存了道路形状信息的数据库，并具有将该数据库中所保存的道路形状信息输出至ECU2的功能。另外，还可以采取如下构成，即具有通过通信来参照道路形状信息，并将所参照的道路形状信息输出至ECU2的功能。
ECU2具备行驶轨迹生成装置1、车辆运动控制部27、转向控制部28以及加减速控制部29。
行驶轨迹生成装置1具有使车辆5的行驶轨迹最优化来生成的功能。在本实施方式中，作为行驶轨迹生成装置1执行的最优化方法之一例，说明采用了SCGRA[Sequential Conjugate Gradient RestorationAlgorithm]的例子。SCGRA是直到满足约束条件为止基于最速下降法进行收敛运算，并直到评价函数的评价值成为最小为止基于共轭梯度法进行收敛运算来生成行驶轨迹的最优化方法。在这里，约束条件是指行驶轨迹必须满足的必要条件，评价函数则用于评价在行驶中重视的条件。
而且，行驶轨迹生成装置1生成的行驶轨迹由位置、速度模式、加速度模式、横摆角、横摆率等车辆行驶所需要的许多参数而构成。作为这种行驶轨迹的生成方法之一例，在本实施方式中，说明将一个弯道道路等作为区块单位，并以对行驶道路分割后的区间即网格为单位生成各区块中的行驶轨迹的例子。
行驶轨迹生成装置1具备：第2收敛运算部21、最快行驶轨迹导出部22、低耗油量行驶轨迹导出部23、目标通过时间计算部24、第1收敛运算部25以及行驶轨迹导出部26。
第2收敛运算部21具有以下功能：从导航系统33输入道路边界线等道路环境信息，并基于已输入的信息来设定第2约束条件。例如基于在道路上行驶等交通上的要求及摩擦圆、加减速界限、转向界限等根据车辆性能而产生的要求来设定第2约束条件。另外，第2收敛运算部21例如具有以下功能：直到满足已设定的第2约束条件为止，采用最速下降法进行收敛运算，生成满足第2约束条件的行驶轨迹。进而，第2收敛运算部21还具有以下功能：将已生成的满足第2约束条件的行驶轨迹作为第2约束条件实现状态进行保存，并且将第2约束条件实现状态输出至最快行驶轨迹导出部22以及低耗油量行驶轨迹导出部23。
最快行驶轨迹导出部22具有以下功能：从第2收敛运算部21输入第2约束条件以及第2约束条件实现状态，在已实现所输入的第2约束条件的状态下将第2约束条件实现状态设为初始值，导出以最短时间通过规定的区块(例如图3所示的从出发地点A到目标地点B的区间)的行驶轨迹(最快行驶轨迹)。具体而言，就是将区块的通过时间作为评价函数，例如基于共轭梯度法来实施收敛运算，生成最快行驶轨迹的功能。另外，最快行驶轨迹导出部22还具有将所计算出的最快行驶轨迹输出至目标通过时间计算部24的功能。
低耗油量行驶轨迹导出部23具有以下功能：从第2收敛运算部21输入第2约束条件以及第2约束条件实现状态，在已实现所输入的第2约束条件的状态下将第2约束条件实现状态设为初始值，导出以最低耗油量通过规定的区块的行驶轨迹(低耗油量行驶轨迹)。具体而言，就是将区块的耗油量作为评价函数，例如基于共轭梯度法来实施收敛运算，生成低耗油量行驶轨迹的功能。另外，低耗油量行驶轨迹导出部23还具有将所计算出的低耗油量行驶轨迹输出至目标通过时间计算部24的功能。
目标通过时间计算部24具有以下功能：从最快行驶轨迹导出部22输入最快行驶轨迹并且从低耗油量行驶轨迹导出部23输入低耗油量行驶轨迹，计算出按最快行驶轨迹来行驶时的区块的通过时间(最快通过时间)和按低耗油量行驶轨迹来行驶时的区块的通过时间(低耗油量通过时间)。另外，还具有以下功能：基于由操作部32所输入的目标通过时间及目标耗油量等对最快通过时间和低耗油量通过时间加权后加起来，计算出区块的目标通过时间。目标通过时间计算部24还具有将所计算出的目标通过时间输出至第1收敛运算部25的功能。
第1收敛运算部25具有以下功能：从导航系统33输入道路边界线等道路环境信息并且基于从目标通过时间计算部24输入的目标通过时间来设定第1约束条件。在生成行驶轨迹方面，第1约束条件是作为前提的必要条件，这一点与第2约束条件相同，但包含目标通过时间的条件这一点与第2约束条件不同。
另外，第1收敛运算部25还具有以下功能：例如采用最速下降法进行收敛运算直到满足已设定的第1约束条件为止，生成满足第1约束条件的行驶轨迹。第1收敛运算部25与第2收敛运算部21同样地以网格为单位进行运算来计算行驶轨迹。进而，第1收敛运算部25还具有以下功能：将已生成的满足第1约束条件的行驶轨迹作为第1约束条件实现状态进行保存，并且将第1约束条件实现状态输出至行驶轨迹导出部26。
行驶轨迹导出部26具有以下功能：在已实现所输入的第1约束条件的状态下将第1约束条件实现状态设为初始值来导出满足规定的运行条件的行驶轨迹。规定的运行条件是指通过时间以外的条件，例如是表示驾驶者要求的耗油量及驾驶者要求的行驶安全性及舒适性的条件。行驶轨迹导出部26具有将已导出的行驶轨迹输出至车辆运动控制部27的功能。
车辆运动控制部27具有以下功能：基于从行驶轨迹导出部26所输入的行驶轨迹以及来自传感器31的周围行驶环境及本车辆的行驶状态，来计算转向控制信息及加减速控制信息。另外，车辆运动控制部27还具有将所计算出的转向控制信息输出至转向控制部28，并将所计算出的加减速控制信息输出至加减速控制部29的功能。
转向控制部28具有以下功能：基于从车辆运动控制部27输入的转向控制信息来生成用于控制转向致动器40的信号，并将已生成的控制信号输出至转向致动器40。此外，转向致动器40是控制车辆行驶的机械上的构成要素，例如是转向角控制电机等。
加减速控制部29具有以下功能：基于从车辆运动控制部27输入的加减速控制信息来生成用于控制节气门致动器41以及制动器致动器42的信号，并将已生成的控制信号输出至节气门致动器41以及制动器致动器42。节气门致动器41是控制车辆行驶的机械上的构成要素，例如是电子节气门等。另外，例如在是液压式制动器的情况下，制动器致动器42，具有进行各车轮的制动器液压的调整的功能。
其次，对本实施方式所涉及的行驶轨迹生成装置1的动作进行说明。图2是表示本实施方式所涉及的行驶轨迹生成装置1的动作的流程图。另外，图3是用于说明本实施方式所涉及的行驶轨迹生成装置1的动作的概要图，并示意性地表示行驶轨迹。此外，在下面，设搭载了行驶轨迹生成装置1的车辆5为HV(Hybrid Vehicle)车来进行说明。
例如在点火打开后的规定的时刻反复执行图2所示的控制处理。
若开始了图2所示的控制处理，行驶轨迹生成装置1则从行驶轨迹生成处理开始进行处理(S10)。S10的处理是由第2收敛运算部21执行的以满足约束条件的方式计算区块的行驶轨迹的处理。首先，第2收敛运算部21设定基于道路边界线以及车辆性能界限的约束条件即第2约束条件。第2收敛运算部21例如从导航系统33输入包含道路边界线的道路环境信息，并设定第2约束条件。例如，在如图3所示那样，生成从出发地点A行驶到目标地点B(区块)的轨迹时，第2收敛运算部21输入将出发地点A和目标地点B联结起来的道路D的宽度、倾斜度、弯道半径等，来设定第2约束条件。由此，设定车辆必须在区块中行驶在道路D上这样的最基本的约束条件。接着，第2收敛运算部21使用上次所求出的行驶轨迹(在是初次收敛运算时为初始轨迹)，以满足第2约束条件的方式生成此次的行驶轨迹。具体而言，就是例如基于最速下降法所使用的修正式对构成上次所求出的行驶轨迹(在是初次收敛运算时为初始轨迹)的参数加以变更，生成与实现第2约束条件的行驶轨迹接近的行驶轨迹。若结束了S10的处理，则转移至第2约束条件判定处理(S12)。
S12的处理是第2收敛运算部21所执行的、判定在S10的处理中所生成的行驶轨迹是否满足第2约束条件的处理。当在S12的处理中判定为所计算出的行驶轨迹不满足第2约束条件的情况下，再次转移至行驶轨迹生成处理(S10)。由此，直到能够生成满足第2约束条件的行驶轨迹为止第2收敛运算部21反复进行S10所示的收敛运算和S12所示的判定(收敛运算)，生成满足第2约束条件的行驶轨迹(第2收敛运算步骤)。此外，例如对按规定距离将区块分割后的每个网格进行S10以及S12的处理。
另一方面，当在S12的处理中判定为已生成的行驶轨迹满足第2约束条件的情况下，转移至最快行驶轨迹生成处理(S14)。S14的处理是最快行驶轨迹导出部22所执行的、设定与通过时间有关的评价函数并导出最快行驶轨迹的处理。最快行驶轨迹导出部22从第2收敛运算部21输入第2约束条件，在已实现所输入的第2约束条件的状态下，例如基于在共轭梯度法中所使用的修正式以使上次所求出的行驶轨迹(在是初次收敛运算时为S10中所计算出的满足第2约束条件的行驶轨迹)的与通过时间有关的评价值变小的方式，变更上次所求出的行驶轨迹的参数，来生成此次的行驶轨迹。例如，若设区块被分割成n(n：自然数)个网格，从出发地点A行驶到第n个网格的时间为t_n，用于决定与通过时间有关的评价值的评价函数J1则如下式那样来表示。
[数学公式1]
J1＝Σt_n    …(1)
若结束了S14的处理，则转移至最快评价条件判定处理(S16)。
S16的处理是最快行驶轨迹导出部22所执行的、使用在S14的处理中所生成的行驶轨迹来判定是否已满足评价条件的处理。具体而言，最快行驶轨迹导出部22使用在S14的处理中所生成的行驶轨迹利用评价函数J1来计算出评价值，并在所计算出的评价值成为最小的情况下，判定为满足了评价条件。关于评价值是否成为最小的判定，当在此次的处理以前所计算出的评价值的变动、即评价值的微分值为0或者大致为0的情况下，判定为评价值最小。当在S16的处理中判定为在S14的处理中所生成的行驶轨迹未满足评价条件的情况下，再次转移至最快行驶轨迹生成处理(S14)。由此，直到能够生成满足与行驶时间有关的评价条件的行驶轨迹为止，最快行驶轨迹导出部22反复进行S14所示的收敛运算和S16所示的判定(收敛运算)，来生成最快的行驶轨迹(最快行驶轨迹导出步骤)。通过上述的S14以及S16的处理，最快行驶轨迹导出部22导出例如图3所示的外内外的最快行驶轨迹L1。
然后，当在S16的处理中判定为在S14的处理中所生成的行驶轨迹已满足最快评价条件的情况下，转移至低耗油量行驶轨迹生成处理(S18)。S18的处理是低耗油量行驶轨迹导出部23所执行的、设定与低耗油量有关的评价函数并导出低耗油量行驶轨迹的处理。低耗油量行驶轨迹导出部23从第2收敛运算部21输入第2约束条件，在已实现所输入的第2约束条件的状态下，例如基于在共轭梯度法中所使用的修正式，以使上次所求出的行驶轨迹(在是初次收敛运算时为S10中所计算出的满足第2约束条件的行驶轨迹)的与低耗油量有关的评价值变小的方式，变更上次所求出的行驶轨迹的参数，来生成此次的行驶轨迹。用于决定与低耗油量有关的评价值的评价函数J2，例如包含通过规定的网格以前所排放的液压制动器散热量和通过该网格以前再生及再输出之际所损耗的能量损耗量而构成，例如若与S14的处理同样地设区块被分割成n(n：自然数)个网格，设从出发地点A行驶到第n个网格的时间为t_n，设前后(第n-1个和第n个)网格间的车速分别为v₁、v₂，设车辆5的重量为m，设液压减速加速度为G₁，设减速加速度为G₂，设再生加速度为G₃，设再生所造成的能量损耗率为20％，则如下式那样来表示。
[数学公式2]
J2=Σ(0.01·tn+0.99·(m·(v12-v22)·G1G2+0.2·m·(v12-v22)·G3G2))...(2)]]>
这里，在式2中，根据混合动力系统的不同来决定再生加速度G₃的上限值(例如0.2G)。另外，根据前后网格间的车速微分值来计算减速加速度G₂。另外，在式2中，为了避免无限循环等计算处理的失败，在不会对整体评价带来影响的程度(此处为1％)的范围内，附加与通过时间有关的条件。由此，就能够避免导出例如以0km/h行驶(停止)为最佳的行驶轨迹之类的缺乏实用性的解。另外，液压减速加速度G₁、减速加速度G₂以及再生加速度G₃被设定成满足以下关系。
[数学公式3]
G₂＝G₁+G₃    …(3)
这里，在减速加速度G₂未超过再生加速度G₃的上限的情况下，液压减速加速度G₁为0。低耗油量行驶轨迹导出部23以使式2所示的评价函数J2变小的方式使用上次所求出的行驶轨迹(在是初次收敛运算时为S10中所计算出的满足第2约束条件的行驶轨迹)来运算此次的行驶轨迹。此外，在式2中，在各个行驶轨迹生成装置中考虑各个车辆5所要求的性能等根据需要追加与通过时间有关的条件即可。若结束了S18的处理，则转移至低耗油量评价条件判定处理(S20)。
S20的处理是低耗油量行驶轨迹导出部23所执行的、使用在S18的处理中所生成的行驶轨迹来判定是否满足使低耗油量行驶优先的评价条件的处理。具体而言，低耗油量行驶轨迹导出部23使用在S18的处理中所生成的行驶轨迹利用评价函数J2来计算出评价值，并在所计算出的评价值成为最小的情况下判定为满足了评价条件。关于评价值是否成为最小的判定，当在此次处理以前所计算出的评价值的变动、即评价值的微分值为0或者大致为0的情况下判定为评价值最小。当在S20的处理中判定为未满足评价条件的情况下，再次转移至低耗油量行驶轨迹生成处理(S18)。由此，直到能够生成满足使低耗油量行驶优先的评价条件的行驶轨迹为止，低耗油量行驶轨迹导出部23，反复进行S18所示的收敛运算和S20所示的判定(收敛运算)，来生成使低耗油量行驶优先的行驶轨迹(低耗油量行驶轨迹导出步骤)。通过上述的S18以及S20的处理，低耗油量行驶轨迹导出部23导出例如图3所示的低耗油量行驶轨迹L2。
而且，当在S20的处理中判定为在S18的处理中所生成的行驶轨迹已满足低耗油量评价条件的情况下，转移至目标通过时间计算处理(S22)。S22的处理是目标通过时间计算部24所执行的、计算通过区块的目标时间的处理。首先，目标通过时间计算部24基于通过S14以及S16的处理所生成的最快行驶轨迹来计算按最快行驶轨迹行驶时的最快通过时间t_U，并且基于通过S18以及S20的处理所生成的低耗油量行驶轨迹来计算按低耗油量行驶轨迹行驶时的低耗油量通过时间t_p。接着，目标通过时间计算部24使用所计算出的最快通过时间t_U以及低耗油量通过时间t_p来计算目标通过时间t_s。在这里，若例如设最快优先级为k，则由于速度和耗油量是互反事项，所以耗油量优先级能够用(1-k)来表示。由此，目标通过时间t_s就如下式那样来表示。
[数学公式4]
t_s＝k·t_u+(1-k)·t_p    …(4)
目标通过时间计算部24使用式4来计算目标行驶时间(目标通过时间计算步骤)。此外，基于驾驶者从操作部32输入的值来设定式4中所用的最快优先级k即可。若结束了S22的处理，则转移至第1约束条件设定处理(S24)。
S24的处理是第1收敛运算部25所执行的、以满足约束条件的方式计算区块的行驶轨迹的处理。首先，第1收敛运算部25设定基于道路边界线、车辆性能界限以及目标行驶时间的约束条件即第1约束条件。第1收敛运算部25例如从导航系统33输入包含道路边界线的道路环境信息，进而使用在S22的处理中所生成的目标通过时间t_s来设定第1约束条件。输入道路边界线时的具体例子与S10的处理相同。即、第1约束条件包含车辆必须在区块中行驶在道路D上这样的最基本的约束条件和必须在目标通过时间t_s内行驶这样的约束条件。接着，第1收敛运算部25使用上次所求出的行驶轨迹(在是初次收敛运算时为初始轨迹)，以满足第1约束条件的方式生成此次的行驶轨迹。具体而言，就是例如基于在最速下降法中所使用的修正式对构成上次所求出的行驶轨迹(在是初次收敛运算时为初始轨迹)的参数加以变更，生成与实现第1约束条件的行驶轨迹接近的行驶轨迹。若结束了S24的处理，则转移至第1约束条件判定处理(S16)。
S26的处理是第1收敛运算部25所执行的、判定在S24的处理中所生成的行驶轨迹是否满足第1约束条件的处理。当在S26的处理中判定为所计算出的行驶轨迹不满足第1约束条件的情况下，再次转移至第1约束条件设定处理(S24)。由此，直到能够生成满足第1约束条件的行驶轨迹为止第1收敛运算部25反复进行S24所示的收敛运算和S26所示的判定(收敛运算)，来生成满足第1约束条件的行驶轨迹(第1收敛运算步骤)。此外，例如按规定距离分割区块并对分割后的每个网格进行S24以及S26的处理。
而且，当在S26的处理中判定为所生成的行驶轨迹满足第1约束条件的情况下，转移至行驶轨迹生成处理(S28)。S28的处理是最快行驶轨迹导出部26所执行的、设定与低耗油量有关的评价函数并导出低耗油量行驶轨迹的处理。行驶轨迹导出部26从第1收敛运算部25输入第1约束条件，在已实现所输入的第1约束条件的状态下，例如基于在共轭梯度法中所使用的修正式以使上次所求出的行驶轨迹(在是初次收敛运算时为S24中所计算出的满足第1约束条件的行驶轨迹)的与低耗油量有关的评价值变小的方式，变更上次所求出的行驶轨迹的参数来生成此次的行驶轨迹。用于决定与低耗油量有关的评价值的评价函数J3，例如包含通过规定的网格以前所排放的液压制动器散热量和通过该网格以前再生及再输出之际所损耗的能量损耗量而构成，例如若与S18的处理同样地设区块被分割成n(n：自然数)个网格，设前后(第n-1个和第n个)网格间的速度分别为v₁、v₂，设车辆5的重量为m，设液压减速加速度为G₁，设减速加速度为G₂，设再生加速度为G₃，设再生所造成的能量损耗率为20％，则如下式那样来表示。
[数学公式5]
J3=Σ(m·(v12-v22)·G1G2+0.2·m·(v12-v22)·G3G2)...(5)]]>
由于在S24以及S26的处理中将通过时间作为约束条件，所以在式5所示的评价函数中不需要通过时间这一项。另外，与S18的处理同样地，液压减速加速度G₁、减速加速度G₂以及再生加速度G₃满足式4所示的关系，在减速加速度G₂未超过再生加速度G₃的上限的情况下液压减速加速度G₁为0。
若结束了S28的处理，则转移至低耗油量评价条件判定处理(S30)。
S30的处理是行驶轨迹导出部26所执行的、使用在S28的处理中所生成的行驶轨迹来判定是否满足使低耗油量行驶优先的评价条件的处理。具体而言，行驶轨迹导出部26使用在S28的处理中所生成的行驶轨迹利用评价函数J3来计算评价值，并在所计算出的评价值成为最小的情况下判定为满足了评价条件。关于评价值是否成为最小的判定，在此次处理以前所计算出的评价值的变动、即评价值的微分值为0或者大致为0的情况下判定为评价值最小。当在S30的处理中判定为未满足评价条件的情况下，再次转移至低耗油量行驶轨迹生成处理(S28)。由此，直到能够生成满足使低耗油量行驶优先的评价条件的行驶轨迹为止，行驶轨迹导出部26反复进行S28所示的收敛运算和S30所示的判定(收敛运算)，来生成使低耗油量行驶优先的行驶轨迹(行驶轨迹导出步骤)。通过上述的S28以及S30的处理，行驶轨迹导出部26导出例如图3所示的最佳行驶轨迹L3。当在S30的处理中判定为在S28的处理中所生成的行驶轨迹满足低耗油量评价条件的情况下，结束图2所示的控制处理。
以上，图2的控制处理结束。如图2所示那样，行驶轨迹生成装置1通过在约束条件之中包含通过时间，从而不需要用评价函数对通过时间进行最优化，可以仅仅评价耗油量来进行最优化。
以往，生成适当地反映了驾驶者要求的通过时间和耗油量的行驶轨迹是困难的，例如，根据驾驶者的要求将最快行驶轨迹L1和低耗油量行驶轨迹L2加权后加起来导出行驶轨迹。在这种情况下，如图4的行驶轨迹L4那样，存在成为几何学上的折衷方案的倾向，而缺乏实用性，有的时候不是充分地反映了所设定的加权的行驶轨迹。
相对于此，根据本实施方式所涉及的行驶轨迹生成方法以及行驶轨迹生成装置1，由于以实现基于目标通过时间t_s和道路D的道路边界线等设定的第1约束条件的方式进行收敛运算，来导出行驶轨迹，在已实现第1约束条件的状态下对用于使低耗油量优先的评价函数进行收敛运算来导出行驶轨迹，所以，能够以在目标通过时间内进行行驶作为必要条件，并在此基础上生成具有优异的燃油效率的行驶轨迹。由此，就能够导出满足了驾驶者要求的通过时间以及低耗油量条件的在实用上没有问题的行驶轨迹。基于这样进行最优化后的行驶轨迹L3，车辆运动控制部27将车辆控制信息输出给转向控制部28以及加减速控制部29，转向控制部28以及加减速控制部29对转向致动器40、节气门致动器41以及制动器致动器42进行控制，由此，车辆5就能够进行使通过时间和耗油量最优化后的行驶。
另外，根据本实施方式所涉及的行驶轨迹生成方法以及行驶轨迹生成装置1，能够基于最快行驶轨迹L1和低耗油量行驶轨迹L2来计算最快通过时间t_U、低耗油量通过时间t_p，并根据驾驶者的要求对所计算出的通过时间t_U、t_p进行加权，来计算目标通过时间t_s。因此，通过使用所计算出的目标通过时间t_s来导出行驶轨迹，就能够更加准确地反映驾驶者要求的条件。
此外，上述的实施方式表示本发明所涉及的行驶轨迹生成装置的一例。本发明所涉及的行驶轨迹生成装置并不限于实施方式所涉及的行驶轨迹生成装置，还可以在不变更各技术方案所记载的要点的范围内将实施方式所涉及的行驶轨迹生成装置进行变形，或者应用于其他。
例如，虽然在上述实施方式中说明了目标通过时间计算部24计算用于设定第1约束条件的目标通过时间的例子，但是例如还可以采用驾驶者通过操作部32输入的目标通过时间。
另外，虽然在上述实施方式中说明了车辆5为HV车的情况，但车辆5也可以是不具有再生机构的车辆。在这种情况下，采用在上述实施方式中所说明的评价函数J2、J3之中的、去除了再生以及再输出之际的能量损耗一项的公式对低耗油量行驶轨迹进行评价、计算即可。
另外，虽然在上述实施方式中说明了车辆5为具备自动驾驶功能的车辆的情况，但还可以应用于使手动驾驶和自动驾驶协同的车辆及系统。
另外，虽然在上述实施方式中说明了以通过时间作为约束条件，导出使低耗油量优先的行驶轨迹的例子，但是例如还可以是导出使乘坐舒服感优先的行驶轨迹及使安全性优先的行驶轨迹的情况，总而言之，只要将通过时间作为约束条件，对使之优先的事项没有限定。