CN108473134A - 车辆控制装置、车辆控制方法及车辆控制程序 - Google Patents

车辆控制装置、车辆控制方法及车辆控制程序 Download PDF

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Abstract

车辆控制装置具备：检测部，其检测在本车辆的周边行驶的周边车辆；第一推定部，其推定由所述检测部检测出的所述周边车辆的行进方向上的将来位置；修正部，其修正由所述第一推定部推定出的所述周边车辆的所述行进方向上的所述将来位置的随着时间的经过而在所述行进方向上具有扩展的分布；以及控制部，其基于由所述修正部修正后的所述周边车辆的所述分布，来生成用于躲避在与本车道相邻的相邻车道上行驶的所述周边车辆而进行车道变更的所述本车辆的目标轨道。

Description

车辆控制装置、车辆控制方法及车辆控制程序
技术领域
本发明涉及车辆控制装置、车辆控制方法及车辆控制程序。
本申请基于在2016年2月16日申请的日本国特愿2016-027000号而主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
近年来，关于自动地控制本车辆的加减速和转向中的至少一方来使本车辆沿着直至目的地为止的路径行驶的技术的研究不断进展。与此相关联而已知有一种驾驶支援装置，其具备：指示机构，其通过驾驶员的操作来指示本车辆的自动驾驶的开始；设定机构，其设定自动驾驶的目的地；决定机构，其在由驾驶员操作了所述指示机构的情况下，基于是否设定所述目的地来决定自动驾驶的模式；以及控制机构，其基于由所述决定机构决定出的所述自动驾驶的模式来进行车辆行驶控制，其中，所述决定机构在未设定所述目的地的情况下，将所述自动驾驶的模式决定为沿着所述本车辆的当前的行驶道路行驶的自动驾驶或自动停车(例如，参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2011/158347号
发明要解决的课题
在自动地控制车辆的情况下，有时需要有自动地进行车道变更的功能。
然而，在以往的技术中，有时不能充分地考虑周边车辆的将来位置而精度良好地生成用于使本车辆进行车道变更的目标轨道。
发明内容
本发明的方案考虑到这样的情况而完成，其目的之一在于提供一种能够更加精度良好地生成用于进行车道变更的轨道的车辆控制装置、车辆控制方法及车辆控制程序。
用于解决课题的方案
(1)本发明的一方案的车辆控制装置具备：检测部，其检测在本车辆的周边行驶的周边车辆；第一推定部，其推定由所述检测部检测出的所述周边车辆的行进方向上的将来位置；修正部，其修正由所述第一推定部推定出的所述周边车辆的所述行进方向上的所述将来位置的随着时间的经过而在所述行进方向上具有扩展的分布；以及控制部，其基于由所述修正部修正后的所述周边车辆的所述分布，来生成用于躲避在与本车道相邻的相邻车道上行驶的所述周边车辆而进行车道变更的所述本车辆的目标轨道。
(2)在上述(1)的方案的基础上，也可以是，所述修正部将所述分布修正为，使所述分布的外缘向与所述本车辆的车道变更目的地干涉的一侧接近。
(3)在上述(1)或(2)的方案的基础上，也可以是，所述第一推定部假定为所述周边车辆保持当前的速度而行驶、或者假定为所述周边车辆保持当前的加速度而行驶，来推定所述周边车辆的所述行进方向上的所述将来位置。
(4)在上述(1)至(3)中任一方案的基础上，也可以是，所述车辆控制装置还具备：第二推定部，其推定由所述检测部检测出的所述周边车辆的横向上的将来位置；以及算出部，其基于由所述第二推定部推定出的所述周边车辆的所述横向上的所述将来位置，来算出所述本车辆的车道变更的界限时刻，所述控制部基于由所述修正部修正后的所述周边车辆的所述分布、以及由所述算出部算出的所述界限时刻，来生成所述本车辆的所述目标轨道。
(5)在上述(4)的方案的基础上，也可以是，所述第二推定部推定所述周边车辆的所述横向上的所述将来位置的在所述横向上具有扩展的分布，所述算出部基于由所述第二推定部推定出的所述分布中的与所述周边车辆的车道变更目的地的车道对应的概率密度函数的积分值从小于阈值变化为阈值以上的时刻，来算出所述界限时刻。
(6)在上述(4)或(5)的方案的基础上，也可以是，所述第二推定部基于所述周边车辆的周边的道路的道路信息，来推定所述周边车辆的所述横向上的所述将来位置。
(7)本发明的一方案的车辆控制装置具备：检测部，其检测在本车辆的周边行驶的周边车辆；推定部，其推定由所述检测部检测出的所述周边车辆的横向上的将来位置；算出部，其基于由所述推定部推定出的所述周边车辆的所述横向上的所述将来位置，来算出所述本车辆的车道变更的界限时刻；以及控制部，其基于由所述算出部算出的所述界限时刻，来生成用于躲避在与本车道相邻的相邻车道上行驶的所述周边车辆而进行车道变更的所述本车辆的目标轨道。
(8)本发明的一方案的车辆控制方法使计算机进行如下处理，该处理包括：检测在本车辆的周边行驶的周边车辆；推定所述周边车辆的行进方向上的将来位置；修正所述周边车辆的所述行进方向上的所述将来位置的随着时间的经过而在所述行进方向上具有扩展的分布；以及基于所述修正后的所述周边车辆的所述分布，来生成用于躲避在与本车道相邻的相邻车道上行驶的所述周边车辆而进行车道变更的所述本车辆的目标轨道。
(9)本发明的一方案的车辆控制程序使计算机执行如下处理，该处理包括：检测在本车辆的周边行驶的周边车辆；推定所述周边车辆的行进方向上的将来位置；修正所述周边车辆的所述行进方向上的所述将来位置的随着时间的经过而在所述行进方向上具有扩展的分布；以及基于所述修正后的所述周边车辆的所述分布，来生成用于躲避在与本车道相邻的相邻车道上行驶的所述周边车辆而进行车道变更的所述本车辆的目标轨道。
发明效果
根据上述(1)～(3)、(8)及(9)的方案，控制部根据将由第一推定部推定出的周边车辆的行进方向上的将来位置基于随着时间的经过而在行进方向上具有扩展的分布进行修正后的周边车辆的将来位置，来生成用于躲避在与本车道相邻的相邻车道上行驶的周边车辆而进行车道变更的本车辆的目标轨道，由此能够更加精度良好地生成用于进行车道变更的轨道。
根据上述(4)及(5)的方案，控制部还基于由修正部修正后的周边车辆的横向上的将来位置及由算出部算出的界限时刻，来生成用于躲避在与本车道相邻的相邻车道上行驶的周边车辆而进行车道变更的本车辆的将来的位置的目标轨道，由此能够也考虑到周边车辆的横向上的误差而生成用于进行车道变更的轨道。
根据上述(6)的方案，第二推定部基于周边车辆的周边的道路的道路信息，来推定周边车辆的横向上的将来位置，由此能够更加精度良好地推定周边车辆的横向上的将来位置。
根据上述(7)的方案，控制部基于由算出部算出的界限时刻，来生成用于躲避在与本车道相邻的相邻车道上行驶的所述周边车辆而进行车道变更的本车辆的将来的位置的目标轨道，由此能够更加精度良好地生成用于进行车道变更的轨道。
附图说明
图1是表示搭载有第一实施方式的车辆控制装置的车辆所具有的构成要素的图。
图2是以第一实施方式的车辆控制装置为中心的本车辆的功能结构图。
图3是表示由本车位置识别部识别出本车辆相对于行驶车道的相对位置的情形的图。
图4是表示针对某区间生成的行动计划的一例的图。
图5A是表示由第一轨道生成部生成的轨道的一例的图。
图5B是表示由第一轨道生成部生成的轨道的一例的图。
图5C是表示由第一轨道生成部生成的轨道的一例的图。
图5D是表示由第一轨道生成部生成的轨道的一例的图。
图6是表示第一实施方式中的目标位置设定部设定目标位置的情形的图。
图7是表示由车道变更控制部执行的处理的流程的流程图。
图8是表示基于周边车辆的将来位置得到的车道可变更区域的图。
图9是表示周边车辆的将来的位移的修正的一例的图。
图10是表示第一实施方式中的第二轨道生成部生成轨道的情形的图。
图11是以第二实施方式的车辆控制装置为中心的本车辆的功能结构图。
图12是表示第二推定部导出将来位置的概率密度分布的处理的流程的一例的流程图。
图13是示意性地表示导出了概率密度分布的情形的图。
图14是概率密度分布的一例。
图15是考虑道路信息而导出的情况的概率密度分布的一例。
图16是在存在道路的分支的场景中不考虑道路信息而导出的情况的概率密度分布的一例。
图17是在存在道路的分支的场景中考虑道路信息而导出的情况的概率密度分布的一例。
图18是用于说明周边车辆的将来位置的概率密度分布的导出的图。
图19是表示由车道变更控制部执行的处理的流程的流程图。
图20是表示第二实施方式的周边车辆的将来的位移的修正的一例的图。
图21是以第三实施方式的车辆控制装置为中心的本车辆的功能结构图。
图22是表示由车道变更控制部执行的处理的流程的流程图。
图23是表示第三实施方式的周边车辆的将来的位移的修正的一例的图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的车辆控制装置、车辆控制方法及车辆控制程序的实施方式。
<第一实施方式>
[车辆结构]
图1是表示搭载有第一实施方式的车辆控制装置100的车辆(以下称作本车辆M)所具有的构成要素的图。搭载有车辆控制装置100的车辆例如为二轮、三轮、四轮等的机动车，包括以柴油发动机、汽油发动机等内燃机为动力源的机动车、以电动机为动力源的电动机动车、兼具备内燃机及电动机的混合动力机动车等。另外，上述的电动机动车例如使用由二次电池、氢燃料电池、金属燃料电池、醇类燃料电池等电池放出的电力来进行驱动。
如图1所示，在本车辆M中搭载有探测器20-1～20-7、雷达30-1～30-6及相机40等传感器、导航装置50及上述的车辆控制装置100。探测器20-1～20-7例如是测定相对于照射光的散射光而测定直至对象为止的距离的LIDAR(Light Detection and Ranging、或者Laser Imaging Detection and Ranging)。例如，探测器20-1安装于前格栅等，探测器20-2及探测器20-3安装于车身的侧面、车门上后视镜、前照灯内部、侧灯附近等。探测器20-4安装在行李箱盖等，探测器20-5及探测器20-6安装于车身的侧面、尾灯内部等。上述的探测器20-1～20-6例如在水平方向上具有150度左右的检测区域。另外，探测器20-7安装于车顶等。探测器20-7例如在水平方向上具有360度的检测区域。
上述的雷达30-1及雷达30-4例如是进深方向的检测区域比其他雷达宽的长距离毫米波雷达。另外，雷达30-2、30-3、30-5、30-6是比雷达30-1及雷达30-4的进深方向的检测区域窄的中距离毫米波雷达。以下，在不对探测器20-1～20-7进行特别区分的情况下，仅记载为“探测器20”，在不对雷达30-1～30-6进行特别区分的情况下，仅记载为“雷达30”。雷达30例如通过FM-CW(Frequency Modulated Continuous Wave)方式来检测物体。
相机40例如是利用了CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary MetalOxide Semiconductor)等固体摄像元件的数码相机。相机40安装于前风窗玻璃上部、车室内后视镜背面等。相机40例如周期性地反复对本车辆M的前方进行拍摄。
需要说明的是，图1所示的结构只是一例，可以省略结构的一部分，也可以进一步追加其他的结构。
图2是以第一实施方式的车辆控制装置100为中心的本车辆M的功能结构图。在本车辆M上除了搭载有探测器20、雷达30及相机40以外，还搭载有导航装置50、车辆传感器60、操作器件70、操作检测传感器72、切换开关80、行驶驱动力输出装置90、转向装置92、制动装置94及车辆控制装置100。这些装置、设备通过CAN(Controller Area Network)通信线等多路通信线、串行通信线、无线通信网等而彼此连接。
导航装置50具有GNSS(Global Navigation Satellite System)接收机、地图信息(导航地图)、作为用户界面发挥功能的触摸面板式显示装置、扬声器及话筒等。导航装置50通过GNSS接收机来确定本车辆M的位置，并导出从该位置到由用户指定的目的地为止的路径。由导航装置50导出的路径作为路径信息154而保存于存储部150。本车辆M的位置也可以通过利用了车辆传感器60的输出的INS(Inertial Navigation System)来确定或补充。另外，导航装置50在车辆控制装置100正执行手动驾驶模式时，通过声音、导航显示来对直至目的地的路径进行引导。需要说明的是，用于确定本车辆M的位置的结构也可以与导航装置50独立地设置。另外，导航装置50例如也可以通过用户持有的智能手机、平板终端等终端装置的一个功能来实现。在该情况下，在终端装置与车辆控制装置100之间通过无线或有线的通信来进行信息的收发。
车辆传感器60包括检测车速的车速传感器、检测加速度的加速度传感器、检测绕铅垂轴的角速度的横摆角速度传感器、以及检测本车辆M的朝向的方位传感器等。
操作器件70例如包括油门踏板、转向盘、制动踏板、变速杆等。在操作器件70上安装有检测由驾驶员进行的操作的有无、操作量的操作检测传感器72。操作检测传感器72例如包括油门开度传感器、转向转矩传感器、制动传感器、档位传感器等。操作检测传感器72将作为检测结果的油门开度、转向转矩、制动踩踏量、档位等向行驶控制部130输出。需要说明的是，也可以代替于此，将操作检测传感器72的检测结果直接向行驶驱动力输出装置90、转向装置92或制动装置94输出。
切换开关80是由驾驶员等操作的开关。切换开关80例如可以是设置于转向盘、装饰件(前围板)等的机械式的开关，也可以是设置于导航装置50的触摸面板的GUI(Graphical User Interface)开关。切换开关80接受驾驶员等的操作，生成将由行驶控制部130控制的控制模式指定为自动驾驶模式或手动驾驶模式中的任一方的控制模式指定信号，并将该控制模式指定信号向控制切换部140输出。自动驾驶模式如上述那样，是指在驾驶员不进行操作(或者与手动驾驶模式相比操作量小或操作频率低)的状态下行驶的驾驶模式，更具体而言，是基于行动计划来对行驶驱动力输出装置90、转向装置92及制动装置94中的一部分或全部进行控制的驾驶模式。
行驶驱动力输出装置90例如在本车辆M为以内燃机为动力源的机动车的情况下，具备发动机及对发动机进行控制的发动机ECU(ElectronicControl Unit)，在本车辆M为以电动机为动力源的电动机动车的情况下，具备行驶用马达及对行驶用马达进行控制的马达ECU，在本车辆M为混合动力机动车的情况下，具备发动机及发动机ECU和行驶用马达及马达ECU。在行驶驱动力输出装置90仅包括发动机的情况下，发动机ECU按照从后述的行驶控制部130输入的信息来调整发动机的节气门开度、档级等，并输出用于使车辆行驶的行驶驱动力(转矩)。另外，在行驶驱动力输出装置90仅包括行驶用马达的情况下，马达ECU按照从行驶控制部130输入的信息来调整向行驶用马达施加的PWM信号的占空比，并输出上述的行驶驱动力。另外，在行驶驱动力输出装置90包括发动机及行驶用马达的情况下，发动机ECU及马达ECU这双方按照从行驶控制部130输入的信息而彼此协调地对行驶驱动力进行控制。
转向装置92例如具备电动马达、转向转矩传感器及转向角传感器等。电动马达例如在齿条-小齿轮功能等中使力作用来变更转向盘的朝向。转向转矩传感器例如将对转向盘进行操作时的扭杆的扭转检测为转向转矩(转向力)。转向角传感器例如检测转向装置转向角(或实际转向角)。转向装置92按照从行驶控制部130输入的信息来驱动电动马达，变更转向盘的朝向。
制动装置94例如是具备制动钳、向制动钳传递液压的液压缸、使液压缸产生液压的电动马达、以及制动控制部的电动伺服制动装置。电动伺服制动装置的制动控制部按照从行驶控制部130输入的信息来对电动马达进行控制，并将与制动操作对应的制动转矩向各车轮输出。电动伺服制动装置可以具备将通过制动踏板的操作而产生的液压经由主液压缸向液压缸传递的机构来作为备用。需要说明的是，制动装置94不限于上述说明的电动伺服制动装置，也可以是电子控制式液压制动装置。电子控制式液压制动装置按照从行驶控制部130输入的信息来对致动器进行控制，从而将主液压缸的液压向液压缸传递。另外，制动装置94也可以包括通过在行驶驱动力输出装置90的地方说明了的行驶用马达进行再生的再生制动器。
[车辆控制装置]
以下，说明车辆控制装置100。车辆控制装置100例如具备本车位置识别部102、外界识别部104、行动计划生成部106、行驶形态决定部110、第一轨道生成部112、车道变更控制部120、行驶控制部130、控制切换部140及存储部150。本车位置识别部102、外界识别部104、行动计划生成部106、行驶形态决定部110、第一轨道生成部112、车道变更控制部120、行驶控制部130及控制切换部140中的一部分或全部为通过CPU(Central ProcessingUnit)等处理器执行程序而发挥功能的软件功能部。另外，它们中的一部分或全部也可以是LSI(Large Scale Integration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等硬件功能部。另外，存储部150通过ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、闪存器等来实现。处理器执行的程序可以预先保存于存储部150，也可以经由车载互联网设备等而从外部装置下载。另外，程序也可以通过将保存有该程序的可移动型存储介质装配于未图示的驱动装置而安装于存储部150。
本车位置识别部102基于保存于存储部150的地图信息152和从探测器20、雷达30、相机40、导航装置50或车辆传感器60输入的信息，来识别本车辆M正行驶的车道(行驶车道)及本车辆M相对于行驶车道的相对位置。地图信息152例如为比导航装置50所具有的导航地图精度高的地图信息，包括车道的中央的信息或车道的边界的信息等。更具体而言，地图信息152中包括道路信息、交通限制信息、住所信息(住所、邮政编码)、设施信息、电话号码信息等。道路信息中包括高速道路、收费道路、国道、都道府县道这样的表示道路的类别的信息、道路的车道数、各车道的宽度、道路的坡度、道路的位置(包括经度、纬度、高度的三维坐标)、车道的弯道的曲率、车道的汇合及分支点的位置、设置于道路的标识等信息。交通限制信息包括因施工、交通事故、拥堵等而车道被封锁这样的信息。
图3是表示由本车位置识别部102识别本车辆M相对于行驶车道L1的相对位置的情形的图。本车位置识别部102例如识别本车辆M的基准点(例如重心)从行驶车道中央CL的偏离OS、以及本车辆M的行进方向相对于将行驶车道中央CL相连的线所成的角度θ，来作为本车辆M相对于行驶车道L1的相对位置。需要说明的是，也可以代替于此，本车位置识别部102识别本车辆M的基准点相对于行驶车道L1中的任一侧端部的位置等，来作为本车辆M相对于行驶车道的相对位置。
外界识别部104基于从探测器20、雷达30、相机40等输入的信息，来识别周边车辆的位置、速度、加速度等状态。本实施方式中的周边车辆是在本车辆M的周边行驶的车辆，且是向与本车辆M相同的方向行驶的车辆。周边车辆的位置可以由周边车辆的重心、角部等代表点表示，也可以通过由周边车辆的轮廓表现的区域来表示。周边车辆的“状态”也可以基于上述各种设备的信息而包括周边车辆的加速度、是否正进行车道变更(或者是否要进行车道变更)。另外，外界识别部104除了识别周边车辆以外，还可以识别护栏、电线杆、驻车车辆、行人及其他的物体的位置。
行动计划生成部106生成规定的区间中的行动计划。规定的区间例如是由导航装置50导出的路径中的通过高速道路等收费道路的区间。需要说明的是，不限定于此，行动计划生成部106也可以针对任意的区间生成行动计划。
行动计划例如由依次执行的多个事件构成。事件中例如包括使本车辆M减速的减速事件、使本车辆M加速的加速事件、使本车辆M以不脱离行驶车道的方式行驶的行车道保持事件、变更行驶车道的车道变更事件、使本车辆M赶超前行车辆的赶超事件、使本车辆M在分支点处变更为所期望的车道或以不脱离当前的行驶车道的方式行驶的分支事件、使本车辆M在用于向干线汇合的汇合车道上加减速并变更行驶车道的汇合事件等。例如，在收费道路(例如高速道路等)中存在汇接点(分支点)的情况下，车辆控制装置100在自动驾驶模式下需要变更车道或维持车道，以使本车辆M向目的地的方向行进。因此，行动计划生成部106在参照地图信息152而判明为在路径上存在汇接点的情况下，设定在从当前的本车辆M的位置(坐标)到该汇接点的位置(坐标)之间用于将车道变更为能够向目的地的方向行进的所期望的车道的车道变更事件。需要说明的是，表示由行动计划生成部106生成的行动计划的信息作为行动计划信息156而保存于存储部150。
图4是表示针对某区间生成的行动计划的一例的图。如图4所示，行动计划生成部106对在按照直至目的地为止的路径进行行驶的情况下产生的场景进行分类，且以执行切合各个场景的事件的方式生成行动计划。需要说明的是，行动计划生成部106也可以根据本车辆M的状况变化而动态地变更行动计划。
行动计划生成部106例如也可以基于由外界识别部104识别出的外界的状态来变更(更新)生成的行动计划。通常，在车辆正行驶的期间，外界的状态不断变化。尤其是本车辆M在包括多个车道的道路上行驶的情况下，与周边车辆的距离间隔相对地变化。例如，在前方的车辆施加紧急制动而减速、或者在相邻的车道上行驶的车辆向本车辆M前方插队过来的情况下，本车辆M需要与前方的车辆的行为、相邻的车道的车辆的行为对应而适当变更速度、车道且同时进行行驶。因此，行动计划生成部106也可以根据上述那样的外界的状态变化来变更在各控制区间设定的事件。
具体而言，在车辆行驶中由外界识别部104识别出的周边车辆的速度超过阈值、或者在与本车道相邻的车道上行驶的周边车辆的移动方向朝向本车道方向的情况下，行动计划生成部106变更在本车辆M预定行驶的驾驶区间设定的事件。例如，在将事件设定为在行车道保持事件之后执行车道变更事件的情况下，在根据外界识别部104的识别结果而判明在该行车道保持事件中车辆以阈值以上的速度从车道变更目的地的车道后方行进过来的情况下，行动计划生成部106将行车道保持事件的接下来的事件从车道变更向减速事件、行车道保持事件等变更。其结果是，车辆控制装置100即便在外界的状态产生了变化的情况下，也能够安全地使本车辆M自动行驶。
[行车道保持事件]
行驶形态决定部110在由行驶控制部130实施行动计划所包含的行车道保持事件时，决定定速行驶、追随行驶、减速行驶、弯道行驶、障碍物躲避行驶等中的任一行驶形态。例如，行驶形态决定部110在本车辆M的前方不存在周边车辆的情况下，将行驶形态决定为定速行驶。另外，行驶形态决定部110在相对于前行车辆进行追随行驶那样的情况下，将行驶形态决定为追随行驶。另外，行驶形态决定部110在由外界识别部104识别出前行车辆的减速的情况下，或者实施停车、驻车等事件的情况下，将行驶形态决定为减速行驶。另外，行驶形态决定部110在由外界识别部104识别出本车辆M已来到弯路的情况下，将行驶形态决定为弯道行驶。另外，行驶形态决定部110在由外界识别部104在本车辆M的前方识别出障碍物的情况下，将行驶形态决定为障碍物躲避行驶。
第一轨道生成部112基于由行驶形态决定部110决定的行驶形态来生成轨道。轨道是指在本车辆M基于由行驶形态决定部110决定的行驶形态而行驶的情况下，对设想到达的将来目标位置按规定时间进行采样而得到的点的集合。第一轨道生成部112至少基于由本车位置识别部102或外界识别部104识别出的存在于本车辆M的前方的对象OB的速度、以及本车辆M与对象OB的距离，来算出本车辆M的目标速度。第一轨道生成部112基于算出的目标速度来生成轨道。对象OB包括前行车辆、汇合地点、分支地点、目标地点等地点、障碍物等物体等。
以下，说明不特别考虑对象OB的存在的情况和考虑对象OB的存在的情况这双方的轨道的生成。图5A～5D是表示由第一轨道生成部112生成的轨道的一例的图。如图5A所示，例如，第一轨道生成部112以本车辆M的当前位置为基准，将从当前时刻起每经过规定时间Δt时的K(1)、K(2)、K(3)、…这样的将来目标位置设定为本车辆M的轨道。以下，在不对这些目标位置进行区别的情况下，仅记作“目标位置K”。例如，目标位置K的个数根据目标时间TK来决定。例如，第一轨道生成部112在目标时间TK为5秒的情况下，在该5秒钟中，将每规定时间Δt(例如0.1秒)的目标位置K设定在行驶车道的中央线上，并基于行驶形态来决定上述多个目标位置K的配置间隔。第一轨道生成部112例如可以从地图信息152所包含的车道的宽度等信息中导出行驶车道的中央线，在行驶车道的中央线预先包含于地图信息152的情况下，也可以从该地图信息152中取得。
例如，在由上述的行驶形态决定部110将行驶形态决定为定速行驶的情况下，如图5A所示，第一轨道生成部112以等间隔设定多个目标位置K来生成轨道。
另外，在由行驶形态决定部110将行驶形态决定为减速行驶的情况下(也包括在追随行驶中前行车辆减速了的情况)，如图5B所示，第一轨道生成部112以如下方式生成轨道：越是到达的时刻早的目标位置K，间隔越宽，越是到达的时刻晚的目标位置K，间隔越窄。在该情况下，有时将前行车辆设定为对象OB，或者将前行车辆以外的汇合地点、分支地点、目标地点等地点、障碍物等设定为对象OB。由此，距本车辆M的到达的时刻晚的目标位置K接近本车辆M的当前位置，因此后述的行驶控制部130使本车辆M减速。
另外，如图5C所示，在道路为弯路的情况下，行驶形态决定部110将行驶形态决定为弯道行驶。在该情况下，第一轨道生成部112例如根据道路的曲率，将多个目标位置K一边变更相对于本车辆M的行进方向的横向位置(为车道宽度方向的位置，与行进方向大致正交的方向)一边配置来生成轨道。另外，如图5D所示，在本车辆M的前方的道路上存在人、停止车辆等障碍物OB的情况下，行驶形态决定部110将行驶形态决定为障碍物躲避行驶。在该情况下，第一轨道生成部112以躲避该障碍物OB而行驶的方式配置多个目标位置K来生成轨道。
[车道变更事件]
车道变更控制部120进行由行驶控制部130实施行动计划所包含的车道变更事件时的控制。如图2所示，车道变更控制部120例如具备目标位置设定部121、第一推定部122、修正部123、车道变更可否判定部126及第二轨道生成部128。需要说明的是，车道变更控制部120也可以在由行驶控制部130实施分支事件、汇合事件时进行后述的处理。
目标位置设定部121确定在与本车辆M行驶的车道(本车道)相邻的相邻车道上行驶且在比本车辆M靠前方的位置行驶的车辆、以及在相邻车道上行驶且在比本车辆M靠后方的位置行驶的车辆，在上述车辆之间设定目标位置TA。以下，将在相邻车道上行驶且在比本车辆M靠前方的位置行驶的车辆称作前方基准车辆，将在相邻车道上行驶且在比本车辆M靠后方的位置行驶的车辆称作后方基准车辆来进行说明。目标位置TA是基于本车辆M与前方基准车辆及后方基准车辆的位置关系得到的相对的区域。
图6是表示第一实施方式中的目标位置设定部121设定目标位置TA的情形的图。在图6中，mA表示在本车辆M行驶的车道上且在本车辆M的前方行驶的车辆(前行车辆)，mB表示前方基准车辆，mC表示后方基准车辆。另外，箭头d表示本车辆M的行进(行驶)方向，L1表示本车辆M行驶的车道，L2表示相邻车道。在图6的例子的情况下，目标位置设定部121在相邻车道L2上且在前方基准车辆mB与后方基准车辆mC之间设定目标位置TA。
第一推定部122推定本车辆M的周边车辆(例如前行车辆、前方基准车辆及后方基准车辆)的行进方向上的将来位置。修正部123将由第一推定部122推定出的周边车辆的将来位置基于随着时间的经过而在行进方向上具有扩展的分布来修正。关于第一推定部122及修正部123的处理的详细情况后述。
车道变更可否判定部126判定是否能够向由目标位置设定部121设定的目标位置TA(即，前方基准车辆mB与后方基准车辆mC之间)进行车道变更。以下，参照图6来说明。
首先，车道变更可否判定部126例如将本车辆M向车道变更目的地的车道L2进行投影，设定在前后具有一些富余距离的禁止区域RA。禁止区域RA设定为从车道L2的横向的一端延伸到另一端的区域。在禁止区域RA内即便是存在周边车辆的一部分的情况下，车道变更可否判定部126也判定为不能进行向目标位置TA的车道变更。
在禁止区域RA内不存在周边车辆的情况下，车道变更可否判定部126还基于本车辆M与周边车辆的碰撞富余时间TTC(Time-To Collision)来判定是否能够进行车道变更。车道变更可否判定部126例如设想出使本车辆M的前端及后端向车道变更目的地的车道L2侧假想地延伸出的延伸线FM及延伸线RM。延伸线FM是使本车辆M的前端假想地延伸出的线，延伸线RM是使本车辆M的后端假想地延伸出的线。车道变更可否判定部126算出延伸线FM与前方基准车辆mB的碰撞富余时间TTC(B)、以及延伸线RM与后方基准车辆mC的碰撞富余时间TTC(C)。碰撞富余时间TTC(B)是通过延伸线FM与前方基准车辆mB的距离除以本车辆M与前方基准车辆mB的相对速度而导出的时间。碰撞富余时间TTC(C)是通过延伸线RM与后方基准车辆mC的距离除以本车辆M与后方基准车辆mC的相对速度而导出的时间。车道变更可否判定部126在碰撞富余时间TTC(B)比阈值Th(B)大且碰撞富余时间TTC(C)比阈值Th(C)大的情况下，判定为本车辆M能够进行向目标位置TA的车道变更。
需要说明的是，目标位置设定部121也可以在相邻车道上且在后方基准车辆mC处(后方的后方基准车辆mC与存在于其后方的车辆之间)设定目标位置TA。
另外，车道变更可否判定部126也可以加进前行车辆mA、前方基准车辆mB及后方基准车辆mC的速度、加速度、或跃度(加加速度)等来判定本车辆M是否能够向目标位置TA内进行车道变更。例如，在预想前方基准车辆mB及后方基准车辆mC的速度比前行车辆mA的速度大且在本车辆M的车道变更所需的时间的范围内前方基准车辆mB及后方基准车辆mC超过前行车辆mA这样的情况下，车道变更可否判定部126判定为本车辆M不能向在前方基准车辆mB与后方基准车辆mC之间设定的目标位置TA内进行车道变更。
第二轨道生成部128基于由车道变更可否判定部126导出的用于进行车道变更的计划，来生成用于向目标位置TA内进行车道变更的本车辆的将来位置的轨道。车道变更可否判定部126及第二轨道生成部128为“控制部”的一例。
图7是表示由车道变更控制部120执行的处理的流程的流程图。首先，目标位置设定部121确定周边车辆，在确定出的周边车辆之间设定目标位置TA(步骤S100)。
接着，第一推定部122推定确定出的周边车辆(例如前行车辆mA、前方基准车辆mB及后方基准车辆mC)的行进方向上的将来的位移(将来位置)(步骤S102)。在步骤S102中推定的将来的位移例如基于假定为车辆保持当前的速度行驶的定速度模型、假定为车辆保持当前的加速度行驶的定加速度模型、假定为后方的车辆一边与前方的车辆保持一定距离一边追随行驶的追随行驶模型、以及其他的各种模型来预测。在以下的说明中，说明将来的位移使用定速度模型来推定的情况。
图8是表示基于周边车辆的将来位置得到的车道可变更区域的图。图8示出周边车辆的行进方向上的将来位置的被推定出的时间变化。图8示出周边车辆的行进方向上的将来位置的随着时间的经过而在行进方向上具有扩展的分布。在图8中，周边车辆的位置关系为：前方基准车辆mB在最前面行驶，接下来是前行车辆mA行驶，再接下来是本车辆M行驶，最后是后方基准车辆mC行驶。图8中的纵轴表示以本车辆M的当前位置为原点的行进方向上的位移x，横轴表示经过时间t。在图8中，车道变更后可存在区域表示在进行了车道变更之后，在周边车辆以相同的趋势继续行驶的情况下，本车辆M能够存在的行进方向上的位移的区域。例如，在“速度：mA＞mC＞mB”的情况下，车道可变更区域处于比前行车辆mA的位移靠下侧的位置，即，表示在进行车道变更之前本车辆M被制约成不比前行车辆mA向前超出，但在进行车道变更之后即便比前行车辆mA向前超出也没有问题。第二轨道生成部128基于图8所示的位置关系来生成轨道。
此外，如前述那样，第一推定部122的推定处理基于定速度模型等模型来进行，因此越是将来则可靠度越降低。因此，修正部123将由第一推定部122推定出的周边车辆的将来的位移基于随着时间的经过而在行进方向上具有扩展的分布来修正(步骤S104)。
图9是表示周边车辆的将来的位移的修正的一例的图。由第一推定部122推定出的周边车辆的将来的位移随着时间的经过相对于实际的周边车辆的将来的位移具有误差变大的趋势。因此，修正部123例如将由第一推定部122推定出的周边车辆的将来的位移基于随着时间的经过而在行进方向上具有扩展的分布来修正。修正部123例如将由第一推定部122推定出的周边车辆的将来位置修正为周边车辆的分布的外缘中的与本车辆M的车道变更目的地干涉的一侧的外缘。修正部123将随着时间的经过而在行进方向上具有扩展的分布修正为，使所述分布的外缘向与所述本车辆的车道变更目的地干涉的一侧接近。修正部123将随着时间的经过而在行进方向上具有扩展的分布修正为，随着时间的经过而使周边车辆存在于更接近本车辆M的车道变更目的地的位置。具体而言，修正部123将周边车辆的将来位置向车道可变更区域侧修正。
接着，第二轨道生成部128生成用于使本车辆M向目标位置TA内进行车道变更的轨道(步骤S106)。第二轨道生成部128基于在步骤S104中修正后的周边车辆的将来的位移，来决定车道变更的开始地点SP及结束地点CP。为了决定车道变更的开始地点SP，存在“周边车辆位于本车辆M的后方的地点”、“周边车辆位于本车辆M的前方的地点”这样的要素。为了对其进行求解，有时需要进行与本车辆M的加减速相关的假定。在这点上，例如若进行加速，则第二轨道生成部128在从当前的本车辆M的速度起不成为紧急加速的范围内，以法定速度为上限来导出速度变化曲线，并与周边车辆的位置变化对应来决定“本车辆M超过周边车辆的时刻”。另外，第二轨道生成部128决定在车道可变更期间P内能够躲避周边车辆而完成车道变更的车道变更的结束地点CP。
如图9所示，能够进行车道变更的期间(车道可变更期间)从“P#”变更为“P”。第二轨道生成部128以使车道变更的结束地点CP在车道可变更期间P以前到来的方式决定车道变更的结束地点CP。然后，第二轨道生成部128基于决定出的车辆变更的开始地点SP及结束地点CP来生成用于进行车道变更的轨道d。第二轨道生成部128在用于实现生成的轨道d的车辆行为满足条件(各瞬间的加减速、横摆角速度等为允许范围内)的情况下，判断为能够实现该轨道。在用于实现生成的轨道d的车辆行为不满足条件的情况下，第二轨道生成部128无论车道变更可否判定部126的判定结果如何，均判定为不能进行车道变更。第二轨道生成部128在能够生成多个用于进行车道变更的轨道的情况下，从安全性、平滑度这样的观点出发选择一个轨道。由此，本流程图的处理结束。
图10是表示第一实施方式中的第二轨道生成部128生成轨道的情形的图。例如，第二轨道生成部128例如使用样条曲线等多项式曲线从当前的本车辆M的位置平滑地连结到车道变更目的地的车道的中央且与前述的用于进行车道变更的结束地点CP对应的位置，并在该曲线上以等间隔或不等间隔配置规定个数的目标位置K。此时，第二轨道生成部128以使目标位置K中至少一个配置于目标位置TA内的方式生成轨道。
如上所述，车道变更控制部120通过针对周边车辆的将来位置使用随着时间的经过而在行进方向上具有扩展的分布，由此能够更加精度良好地生成用于使本车辆M躲避在相邻车道上行驶的周边车辆而向相邻车道进行车道变更的轨道(将来的位置的目标轨道)。
[行驶控制]
行驶控制部130通过由控制切换部140进行的控制，来将控制模式设定为自动驾驶模式或手动驾驶模式，并按照设定的控制模式来对包括行驶驱动力输出装置90、转向装置92及制动装置94中的一部分或全部的控制对象进行控制。行驶控制部130在自动驾驶模式时读入由行动计划生成部106生成的行动计划信息156，并基于读入的行动计划信息156所包含的事件来对控制对象进行控制。
例如，在该事件为行车道保持事件的情况下，行驶控制部130按照由第一轨道生成部112生成的轨道，来决定转向装置92中的电动马达的控制量(例如转速)和行驶驱动力输出装置90中的ECU的控制量(例如发动机的节气门开度、档级等)。具体而言，行驶控制部130基于轨道的目标位置K间的距离和配置目标位置K时的规定时间Δt，来导出每规定时间Δt的本车辆M的速度，并按照该每规定时间Δt的速度来决定行驶驱动力输出装置90中的ECU的控制量。另外，行驶控制部130根据每目标位置K的本车辆M的行进方向与以该目标位置为基准的下一目标位置的方向所成的角度，来决定转向装置92中的电动马达的控制量。
另外，在上述事件为车道变更事件的情况下，行驶控制部130按照由第二轨道生成部128生成的轨道，来决定转向装置92中的电动马达的控制量和行驶驱动力输出装置90中的ECU的控制量。
行驶控制部130将表示按事件决定出的控制量的信息向对应的控制对象输出。由此，控制对象的各装置(90、92、94)能够按照从行驶控制部130输入的表示控制量的信息，来对本装置进行控制。另外，行驶控制部130基于车辆传感器60的检测结果，来适当调整决定出的控制量。
另外，行驶控制部130在手动驾驶模式时，基于由操作检测传感器72输出的操作检测信号来对控制对象进行控制。例如，行驶控制部130将由操作检测传感器72输出的操作检测信号向控制对象的各装置直接输出。
控制切换部140基于由行动计划生成部106生成并保存于存储部150的行动计划信息156，来将行驶控制部130对本车辆M的控制模式从自动驾驶模式向手动驾驶模式切换，或者从手动驾驶模式向自动驾驶模式切换。另外，控制切换部140基于从切换开关80输入的控制模式指定信号，来将行驶控制部130对本车辆M的控制模式从自动驾驶模式向手动驾驶模式切换，或者从手动驾驶模式向自动驾驶模式切换。即，行驶控制部130的控制模式能够通过驾驶员等的操作而在行驶中、停车中任意地变更。
另外，控制切换部140基于从操作检测传感器72输入的操作检测信号，来将行驶控制部130对本车辆M的控制模式从自动驾驶模式向手动驾驶模式切换。例如，控制切换部140在操作检测信号所包含的操作量超过阈值的情况下，即，操作器件70以超过阈值的操作量接受到操作的情况下，将行驶控制部130的控制模式从自动驾驶模式向手动驾驶模式切换。例如，在通过设定为自动驾驶模式的行驶控制部130使本车辆M正进行自动行驶的情况下，在由驾驶员以超过阈值的操作量对转向盘、油门踏板或制动踏板进行了操作时，控制切换部140将行驶控制部130的控制模式从自动驾驶模式向手动驾驶模式切换。由此，车辆控制装置100在人等物体突然出现在车道上或者前行车辆mA紧急停止时，能够通过由驾驶员瞬间进行的操作，不经由切换开关80的操作而立即向手动驾驶模式切换。其结果是，车辆控制装置100能够应对由驾驶员进行的紧急时的操作，能够提高行驶时的安全性。
以上说明的第一实施方式中的车辆控制装置100将周边车辆的将来位置修正为随着时间的经过而在行进方向上具有扩展的分布，并基于修正后的分布来生成用于躲避在与本车道相邻的相邻车道上行驶的周边车辆而进行车道变更的本车辆的将来的位置的目标轨道。其结果是，车辆控制装置100能够更加精度良好地生成用于进行车道变更的轨道。
<第二实施方式>
以下，说明第二实施方式。在第一实施方式中，车辆控制装置100基于修正后的本车辆M的周边车辆的行进方向上的将来的位移，来生成本车辆M的将来的轨道。与此相对，第二实施方式中的车辆控制装置100A还根据本车辆M的周边车辆的与行进方向正交的方向(横向)上的将来位置来算出车道变更的界限时刻。车辆控制装置100A与第一实施方式不同点在于，基于修正后的周边车辆的行进方向上的将来的位移及算出的界限时刻，来生成用于进行车道变更的本车辆M的将来的轨道。以下，以这样的不同点为中心进行说明。
图11是以第二实施方式的车辆控制装置100A为中心的本车辆M的功能结构图。车辆控制装置100A的车道变更控制部120除了第一实施方式的车道变更控制部120的功能以外，还具备第二推定部124及界限时刻算出部125。
第二推定部124推定周边车辆的横向上的将来位置。界限时刻算出部125基于由第二推定部124推定出的周边车辆的横向上的将来位置，来导出周边车辆的横向上的概率密度分布。界限时刻算出部125基于导出的概率密度分布来算出界限时刻。界限时刻是指(1)预想周边车辆向本车辆M的目标位置TA内进行车道变更的情况的时刻、(2)预想在本车辆M的车道变更完成前周边车辆向本车辆M的紧前方进行车道变更的情况的时刻。当产生这样的情况时，轨道生成的前提发生变化，因此车辆控制装置100以在界限时刻之前完成车道变更的方式进行控制。
[概率密度分布的导出方法]
图12是表示第二推定部124导出将来位置的概率密度分布PD的处理的流程的一例的流程图。首先，第二推定部124将参数i设定为作为初始值的1(步骤S200)。参数i例如在每隔时间上的步骤宽度进行预测的情况下，是表示进行多少步骤后的预测的参数。对于参数i，数字越大，表示是越靠后的步骤的预测。
接着，第二推定部124取得周边车辆的将来位置的预测所需的地图信息152中包含的道路信息(步骤S202)。接着，第二推定部124从外界识别部104取得周边车辆的当前位置及过去位置(步骤S204)。在步骤S204至步骤S210的循环处理的期间，在步骤S204中取得的当前位置也可以在下次以后的处理中作为“过去位置”对待。
接着，第二推定部124基于在步骤S202中取得的道路信息、在步骤S204中取得的周边车辆的当前位置及过去位置、以及过去预测的周边车辆的位置，来导出周边车辆的将来位置的概率密度分布PD(步骤S206)。需要说明的是，第二推定部124在步骤S204中不能从外界识别部104取得周边车辆的当前位置的情况下，也可以将过去预测的周边车辆的位置用作周边车辆的当前位置。
接着，第二推定部124判定是否导出了决定的步骤数的概率密度分布PD(步骤S208)。在判定为未导出决定的步骤数的概率密度分布PD的情况下，第二推定部124使参数i加1(步骤S210)，并进入步骤S202的处理。在判定为导出了决定的步骤数的概率密度分布PD的情况下，本流程图的处理结束。需要说明的是，决定的步骤数为1以上即可。第二推定部124既可以导出一个步骤的概率密度分布PD，也可以导出多个步骤的概率密度分布PD。
图13是示意性地表示导出了概率密度分布PD的情形的图。第二推定部124基于道路信息和周边车辆的当前位置、过去位置及预测出的将来位置，按步骤(与参数i对应)导出概率密度分布PD。在图13的例子中，第二推定部124导出四个步骤的量的概率密度分布PD1～PD4-1及PD4-2。另外，在图13的例子中，示出了与前行车辆mA相关的将来位置的预测。第二推定部124不限于前行车辆mA，也可以也对其他的周边车辆同样地进行处理。
第二推定部124例如针对可能与本车辆M的车道变更干涉的周边车辆导出概率密度分布。可能与本车辆M的车道变更干涉的周边车辆例如是可能向目标位置TA进行车道变更的周边车辆(例如前行车辆mA)。
另外，可能与本车辆M的车道变更干涉的周边车辆例如是在本车辆M行驶的车道上从相邻车道向本车辆M的前方进行车道变更而可能使本车辆M减速的周边车辆(例如后方基准车辆mC)。这是因为，在该情况下，由于使本车辆M减速，因此可能妨碍本车辆M向目标位置TA进行车道变更。
首先，第二推定部124基于周边车辆的当前的位置及过去的位置，来导出第一个步骤的概率密度分布PD1。接着，第二推定部124基于周边车辆的当前位置、过去的位置及在第一个步骤中导出的概率密度分布PD1，来导出第二个步骤的概率密度分布PD2。接着，第二推定部124基于周边车辆的当前位置、过去的位置、在第一个步骤中导出的概率密度分布PD1、以及在第二个步骤中导出的概率密度分布PD2，来导出第三个步骤的概率密度分布PD3-1及概率密度分布PD3-2。另外，同样，第二推定部124基于周边车辆的当前位置、过去的位置、在各步骤中导出的概率密度分布PD(PD1～PD3-2)，来导出第四个步骤的概率密度分布PD4-1及概率密度分布PD4-2。
例如在导出了概率密度分布PD1的情况下，第二推定部124能够基于概率密度分布PD1来预测与第一个步骤对应的周边车辆的位置。另外，例如在导出了概率密度分布PD1～PD4-2的情况下，第二推定部124能够基于概率密度分布PD1～PD4-2，来预测第一个步骤～第四个步骤的周边车辆的位置。这样，第二推定部124能够基于导出的概率密度分布PD来预测与任意的步骤对应的周边车辆的将来位置。
需要说明的是，第二推定部124例如在周边车辆正在行驶的情况下，以随着趋向将来而使概率密度分布PD的扩展变大的趋势导出概率密度分布PD。对此在后面叙述。
另外，第二推定部124也可以代替按时间上的步骤导出概率密度分布PD，而按基准距离导出概率密度分布PD。另外，第二推定部124也可以将导出概率密度分布PD的范围限定为比由外界识别部104识别周边车辆的范围更靠近前的范围。这样，第二推定部124使用道路信息来预测周边车辆的位置，因此能够精度良好地预测车辆的位置。
另外，第二推定部124也可以不参照地图信息152所包含的道路信息而基于周边车辆的当前的状态来导出概率密度分布PD。周边车辆的当前的状态例如是周边车辆相对于周边车辆行驶的车道的相对位置、相对角度。在该情况下，第二推定部124参照预先存储于存储部150的将周边车辆相对于车道的相对角度与将来的位置建立对应关系的表，来导出概率密度分布PD。
图14是概率密度分布PD的一例。纵轴P表示周边车辆(例如前行车辆mA)的存在概率密度，横轴表示道路的横向的位移。另外，由虚线划分出的L1及L2的区域表示为了进行说明而假想地示出的车道L1及车道L2。区域NL1及区域NL2表示为了进行说明而假想地示出的不存在道路的区域。
图15是考虑道路信息而导出的情况下的概率密度分布PD的一例。在该情况下，在不存在车道的部分，不算出周边车辆的存在概率密度(算出为零)，限定于道路的宽度内来算出周边车辆的存在概率密度。修正部123使用地图信息152的道路信息来导出概率密度分布PD，由此能够导出考虑了道路的车道、道路的宽度等道路信息的概率密度分布PD。其结果是，能够精度良好地预测车辆的将来位置。
第二推定部124例如在导出未考虑道路信息的概率密度分布PD之后，基于道路信息对概率密度分布PD进行修正，来导出考虑了道路信息的概率密度分布PD。第二推定部124例如通过使成为零的部分的概率密度与其他的部分相加来导出修正后的概率密度分布PD。相加的方法没有特殊的限定，例如可以通过以y方向的平均值为中心而以依据正态分布的分配来进行相加。
图16是在存在道路的分支的场景中不考虑道路信息而导出的情况的概率密度分布PD的一例。由虚线划分出的L1、L2及L3的区域表示为了说明而假想地示出的车道L1、L2及L3。在图16中，L3为车道L1及车道L2的道路分支目的地的车道(参照图13)。
图17是在存在道路的分支的场景中考虑道路信息而导出的情况的概率密度分布PD的一例。在本实施方式中，第二推定部124使用道路信息来导出概率密度分布PD，因此能够导出考虑了分支车道的概率密度分布PD。第二推定部124通过将不存在道路的区域NL3的概率密度向车道L1及车道L2和分支车道L3分配，能够导出考虑了分支车道的概率密度分布PD。例如，第二推定部124通过根据车道L1及车道L2的概率密度与分支车道L3的概率密度的比率来分配区域NL3的概率密度，从而导出考虑了分支车道的概率密度分布PD。由此，第二推定部124能够导出考虑了分支车道的概率密度分布PD。
具体而言，例如第二推定部124基于周边车辆的位置、道路信息及作为概率密度函数的下述(1)式，来导出周边车辆的将来位置的概率密度分布PD。第二推定部124针对每个位移(x，y)算出函数f的值。x例如是周边车辆相对于本车辆M的在行进方向上的相对位移。y例如是周边车辆的横向的位移。μx是周边车辆相对于本车辆M的在行进方向上的相对位移(过去、当前或将来的相对位移)的平均值。μy是周边车辆的横向上的位置(过去、当前或将来的位置)的平均值。σ2x是周边车辆的行进方向上的相对位移的方差。σ2y是周边车辆的横向上的位置的方差。
第二推定部124基于周边车辆的当前位置、过去位置或将来位置的推移、道路信息及概率密度函数f，来导出概率密度分布PD。图18是用于说明周边车辆m的将来位置的概率密度分布PD的导出的图。
若t为当前的位置，则在求概率密度分布PD1时，以当前位置(x(t)，y(t))、过去位置(x(t-1)，y(t-1))、(x(t-2)，y(t-2))为参数来计算概率密度函数f，其结果是，求出概率密度分布PD1。在求PD2时，以当前位置(x(t)，y(t))、过去位置(x(t-1)，y(t-1))、(x(t-2)，y(t-2))及将来位置(x(t+1)，y(t+1))为参数来计算概率密度函数f，其结果是，求出概率密度分布PD2。在求PD3时，以当前位置(x(t)，y(t))、过去位置(x(t-1)，y(t-1))、(x(t-2)，y(t-2))及将来位置(x(t+1)，y(t+1))、(x(t+2)，y(t+2))为参数来计算概率密度函数f，其结果是，求出概率密度分布PD3。
这样，反映预测结果而波及性地进行预测。其结果是，在周边车辆例如向右方向改变前进道路的情况下，平均值μy追随该趋势，因此概率密度分布PD产生向右侧变厚的趋势。因此，在周边车辆要进行车道变更的情况下，能够将该车道变更目的地的存在概率预测得高。
界限时刻算出部125基于导出的f(t)中的概率密度分布PD，将周边车辆的将来位置作为每个车道的存在概率来预测。例如，界限时刻算出部125通过在每个车道中对车道上的概率密度进行积分，来导出各个车道的存在概率。
需要说明的是，第二推定部124也可以使用周边车辆的位置历史来导出概率密度分布PD。例如，在周边车辆的y方向位移向一侧持续移动的情况下，也可以与平均值μy追随的范围相比，使概率分布更向y方向位移所移动的方向偏颇。具体而言，修正部123通过调整正态分布中的偏度(偏态：三阶矩)，能够使概率密度在y方向上偏颇。
[第二实施方式的车道变更事件]
图19是表示由车道变更控制部120执行的处理的流程的流程图。首先，目标位置设定部121确定周边车辆(例如前行车辆mA、前方基准车辆mB及后方基准车辆mC)，并在确定出的周边车辆之间设定目标位置TA(步骤S300)。
接着，第一推定部122推定前行车辆mA、前方基准车辆mB及后方基准车辆mC的将来的位移(将来位置)(步骤S302)。接着，修正部123将由第一推定部122推定出的周边车辆的将来的位移修正为随着时间的经过而在行进方向上具有扩展的分布(步骤S304)。修正部123执行与第一实施方式的步骤S104同样的处理。
接着，第二推定部124推定可能与本车辆M的车道变更干涉的周边车辆的横向上的将来位置(步骤S306)。接着，界限时刻算出部125基于由第二推定部124推定出的周边车辆的横向上的将来位置，来算出界限时刻(步骤S308)。例如，界限时刻算出部125基于概率密度分布PD，算出周边车辆存在于本车辆M的车道变更目的地的车道上的存在概率从小于阈值成为阈值以上的时刻，来作为界限时刻。
图20是表示第二实施方式的周边车辆的将来的位移的修正的一例的图。省略与前述的图9重复的说明。在图9的例子中，由修正部123修正后的周边车辆的将来的位移是周边车辆的行进方向上的位移，是未加进横向的位移的位移。
与此相对，界限时刻算出部125导出预想周边车辆向目标位置TA内进行车道变更的情况的时刻、预想在本车辆M的车道变更完成前周边车辆向本车辆M的紧前方进行车道变更的情况的时刻等即界限时刻T。车道可变更期间以使车道可变更期间的终点成为界限时刻T的方式从“P”向“P*”变更。
接着，第二轨道生成部128生成用于使本车辆M向目标位置TA内进行车道变更的轨道(步骤S310)。第二轨道生成部128以使车道变更的结束地点CP在车道可变更期间P*以前到来的方式决定车道变更的结束地点CP。并且，第二轨道生成部128基于决定出的车辆变更的开始地点SP及结束地点CP，来生成用于进行车道变更的轨道d1。需要说明的是，第二轨道生成部128在由界限时刻算出部125算出了多个界限时刻T的情况下，可以采用界限时刻T中的最临近的界限时刻T。由此，本流程图的处理结束。
以上说明的第二实施方式中的车辆控制装置100A基于由修正部123修正后的周边车辆的行进方向上的将来位置及由界限时刻算出部125算出的界限时刻，来生成用于躲避在与本车道相邻的相邻车道上行驶的周边车辆而进行车道变更的本车辆M的将来的位置的目标轨道，由此能够更加精度良好地生成用于进行车道变更的轨道。
<第三实施方式>
以下，说明第三实施方式。在第二实施方式中，车辆控制装置100A基于由修正部123修正后的周边车辆的行进方向上的将来位置及由界限时刻算出部125算出的界限时刻，来生成本车辆的将来位置的目标轨道。与此相对，在第三实施方式中，与第二实施方式不同点在于，车辆控制装置100B不对周边车辆的行进方向上的将来位置进行修正，而基于由界限时刻算出部125算出的界限时刻来生成本车辆的将来位置的目标轨道。以下，以这样的不同点为中心进行说明。
图21是以第三实施方式的车辆控制装置100B为中心的本车辆M的功能结构图。车辆控制装置100B的车道变更控制部120具备目标位置设定部121、第一推定部122、第二推定部124、界限时刻算出部125、车道变更可否判定部126及第二轨道生成部128。在第三实施方式的车道变更控制部120中省略了修正部123。
图22是表示由车道变更控制部120执行的处理的流程的流程图。首先，目标位置设定部121确定周边车辆，并在确定出的周边车辆之间设定目标位置TA(步骤S400)。接着，第一推定部122推定周边车辆的行进方向上的将来的位移(步骤S402)。
接着，第二推定部124推定周边车辆的横向上的将来位置(步骤S404)。接着，界限时刻算出部125基于由第二推定部124推定出的周边车辆的横向上的将来位置，来算出界限时刻(步骤S406)。
接着，第二轨道生成部128生成用于使本车辆M向目标位置TA内进行车道变更的轨道(步骤S408)。由此，本流程图的处理结束。
图23是表示第三实施方式的周边车辆的将来的位移的修正的一例的图。省略与前述的图9重复的说明。界限时刻算出部125参照概率密度分布PD，例如导出周边车辆存在于本车辆M的车道变更目的地的车道上的存在概率超过阈值的时刻。车道可变更期间以使车道可变更期间的终点成为界限时刻T的方式从“P#”向“P*”变更。第二轨道生成部128以使车道变更的结束地点CP在车道可变更期间P*以前到来的方式决定车道变更的结束地点CP。然后，第二轨道生成部128基于决定出的车辆变更的开始地点SP及结束地点CP来生成用于进行车道变更的轨道d2。其结果是，车辆控制装置100B能够避免因周边车辆位移到沿横向偏移后的位置而不能适当进行车道变更这样的状态。
以上说明的第三实施方式中的车辆控制装置100B基于由界限时刻算出部125算出的界限时刻，来生成用于躲避在与本车道相邻的相邻车道上行驶的周边车辆而进行车道变更的本车辆的将来的位置的目标轨道，由此能够更加精度良好地生成用于进行车道变更的轨道。
以上，使用实施方式说明了本发明的具体实施方式，但本发明丝毫不被这样的实施方式限定，能够在不脱离本发明的主旨的范围内施加各种变形及替换。
符号说明：
20…探测器、30…雷达、40…相机、50…导航装置、60…车辆传感器、70…操作器件、72…操作检测传感器、80…切换开关、90…行驶驱动力输出装置、92…转向装置、94…制动装置、100、100A、100B…车辆控制装置、102…本车位置识别部、104…外界识别部、106…行动计划生成部、110…行驶形态决定部、112…第一轨道生成部、120…车道变更控制部、121…目标位置设定部、122…第一推定部、123…修正部、124…第二推定部、125…界限时刻算出部、126…车道变更可否判定部、128…第二轨道生成部、130…行驶控制部、140…控制切换部、150…存储部、M…车辆。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种车辆控制装置，其中，
所述车辆控制装置具备：
检测部，其检测在本车辆的周边行驶的周边车辆；
第一推定部，其推定由所述检测部检测出的所述周边车辆的行进方向上的将来位置；
修正部，其修正由所述第一推定部推定出的所述周边车辆的所述行进方向上的所述将来位置的随着时间的经过而在所述行进方向上具有扩展的分布；以及
控制部，其基于由所述修正部修正后的所述周边车辆的所述分布，来生成用于躲避在与本车道相邻的相邻车道上行驶的所述周边车辆而进行车道变更的所述本车辆的目标轨道。
2.(修改后)根据权利要求1所述的车辆控制装置，其中，
所述修正部以所述本车辆与所述周边车辆的相对位置为基准来对所述分布进行修正，以使所述分布的外缘向与所述本车辆的车道变更目的地干涉的一侧接近。
3.根据权利要求1或2所述的车辆控制装置，其中，
所述第一推定部假定为所述周边车辆保持当前的速度而行驶、或者假定为所述周边车辆保持当前的加速度而行驶，来推定所述周边车辆的所述行进方向上的所述将来位置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述车辆控制装置，其中，
所述车辆控制装置还具备：
第二推定部，其推定由所述检测部检测出的所述周边车辆的横向上的将来位置；以及
算出部，其基于由所述第二推定部推定出的所述周边车辆的所述横向上的所述将来位置，来算出所述本车辆的车道变更的界限时刻，
所述控制部基于由所述修正部修正后的所述周边车辆的所述分布、以及由所述算出部算出的所述界限时刻，来生成所述本车辆的所述目标轨道。
5.根据权利要求4所述的车辆控制装置，其中，
所述第二推定部推定所述周边车辆的所述横向上的所述将来位置的在所述横向上具有扩展的分布，
所述算出部基于由所述第二推定部推定出的所述分布中的与所述周边车辆的车道变更目的地的车道对应的概率密度函数的积分值从小于阈值变化为阈值以上的时刻，来算出所述界限时刻。
6.根据权利要求4或5所述的车辆控制装置，其中，
所述第二推定部基于所述周边车辆的周边的道路的道路信息，来推定所述周边车辆的所述横向上的所述将来位置。
7.一种车辆控制装置，其中，
所述车辆控制装置具备：
检测部，其检测在本车辆的周边行驶的周边车辆；
推定部，其推定由所述检测部检测出的所述周边车辆的横向上的将来位置；
算出部，其基于由所述推定部推定出的所述周边车辆的所述横向上的所述将来位置，来算出所述本车辆的车道变更的界限时刻；以及
控制部，其基于由所述算出部算出的所述界限时刻，来生成用于躲避在与本车道相邻的相邻车道上行驶的所述周边车辆而进行车道变更的所述本车辆的目标轨道。
8.一种车辆控制方法，其中，
所述车辆控制方法使计算机进行如下处理，该处理包括：
检测在本车辆的周边行驶的周边车辆；
推定所述周边车辆的行进方向上的将来位置；
修正所述周边车辆的所述行进方向上的所述将来位置的随着时间的经过而在所述行进方向上具有扩展的分布；以及
基于所述修正后的所述周边车辆的所述分布，来生成用于躲避在与本车道相邻的相邻车道上行驶的所述周边车辆而进行车道变更的所述本车辆的目标轨道。
9.一种车辆控制程序，其中，
所述车辆控制程序用于使计算机执行如下处理，该处理包括：
检测在本车辆的周边行驶的周边车辆；
推定所述周边车辆的行进方向上的将来位置；
修正所述周边车辆的所述行进方向上的所述将来位置的随着时间的经过而在所述行进方向上具有扩展的分布；以及
基于所述修正后的所述周边车辆的所述分布，来生成用于躲避在与本车道相邻的相邻车道上行驶的所述周边车辆而进行车道变更的所述本车辆的目标轨道。
说明或声明(按照条约第19条的修改)
基于条约19条的说明书
基于说明书第14页第4段记载的内容，对权利要求2进行了修改。

Claims (9)

1.一种车辆控制装置，其中，
所述车辆控制装置具备：
检测部，其检测在本车辆的周边行驶的周边车辆；
第一推定部，其推定由所述检测部检测出的所述周边车辆的行进方向上的将来位置；
修正部，其修正由所述第一推定部推定出的所述周边车辆的所述行进方向上的所述将来位置的随着时间的经过而在所述行进方向上具有扩展的分布；以及
控制部，其基于由所述修正部修正后的所述周边车辆的所述分布，来生成用于躲避在与本车道相邻的相邻车道上行驶的所述周边车辆而进行车道变更的所述本车辆的目标轨道。
2.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其中，
所述修正部将所述分布修正为，使所述分布的外缘向与所述本车辆的车道变更目的地干涉的一侧接近。
3.根据权利要求1或2所述的车辆控制装置，其中，
所述第一推定部假定为所述周边车辆保持当前的速度而行驶、或者假定为所述周边车辆保持当前的加速度而行驶，来推定所述周边车辆的所述行进方向上的所述将来位置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述车辆控制装置，其中，
所述车辆控制装置还具备：
第二推定部，其推定由所述检测部检测出的所述周边车辆的横向上的将来位置；以及
算出部，其基于由所述第二推定部推定出的所述周边车辆的所述横向上的所述将来位置，来算出所述本车辆的车道变更的界限时刻，
所述控制部基于由所述修正部修正后的所述周边车辆的所述分布、以及由所述算出部算出的所述界限时刻，来生成所述本车辆的所述目标轨道。
5.根据权利要求4所述的车辆控制装置，其中，
所述第二推定部推定所述周边车辆的所述横向上的所述将来位置的在所述横向上具有扩展的分布，
所述算出部基于由所述第二推定部推定出的所述分布中的与所述周边车辆的车道变更目的地的车道对应的概率密度函数的积分值从小于阈值变化为阈值以上的时刻，来算出所述界限时刻。
6.根据权利要求4或5所述的车辆控制装置，其中，
所述第二推定部基于所述周边车辆的周边的道路的道路信息，来推定所述周边车辆的所述横向上的所述将来位置。
7.一种车辆控制装置，其中，
所述车辆控制装置具备：
检测部，其检测在本车辆的周边行驶的周边车辆；
推定部，其推定由所述检测部检测出的所述周边车辆的横向上的将来位置；
算出部，其基于由所述推定部推定出的所述周边车辆的所述横向上的所述将来位置，来算出所述本车辆的车道变更的界限时刻；以及
控制部，其基于由所述算出部算出的所述界限时刻，来生成用于躲避在与本车道相邻的相邻车道上行驶的所述周边车辆而进行车道变更的所述本车辆的目标轨道。
8.一种车辆控制方法，其中，
所述车辆控制方法使计算机进行如下处理，该处理包括：
检测在本车辆的周边行驶的周边车辆；
推定所述周边车辆的行进方向上的将来位置；
修正所述周边车辆的所述行进方向上的所述将来位置的随着时间的经过而在所述行进方向上具有扩展的分布；以及
基于所述修正后的所述周边车辆的所述分布，来生成用于躲避在与本车道相邻的相邻车道上行驶的所述周边车辆而进行车道变更的所述本车辆的目标轨道。
9.一种车辆控制程序，其中，
所述车辆控制程序用于使计算机执行如下处理，该处理包括：
检测在本车辆的周边行驶的周边车辆；
推定所述周边车辆的行进方向上的将来位置；
修正所述周边车辆的所述行进方向上的所述将来位置的随着时间的经过而在所述行进方向上具有扩展的分布；以及
基于所述修正后的所述周边车辆的所述分布，来生成用于躲避在与本车道相邻的相邻车道上行驶的所述周边车辆而进行车道变更的所述本车辆的目标轨道。
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