JP2007241439A - 走行支援装置及び走行支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】運転者にとって違和感の無い車線変更を支援することができる走行支援装置を提供する。
【解決手段】走行支援装置１は、自車３の走行位置を取得する受信器６と、自車３の車速を検出する車速計７と、自車３の加速度を検出する加速度計８と、他車５の走行状態を検出するレーダ９と、車線変更することが可能な車線変更タイミングＴ_ＣＬを求めるコントローラ１０と、車線変更を行うときの情報を運転者に提示する表示器１１とを備えている。そして、この走行支援装置１は、自車３及び他車５の走行状態に基づいて、将来における自車３と他車５との位置関係データを時系列に算出し、時系列の位置関係データから、自車３の車線変更可能な車線変更タイミングＴ_ＣＬを求め、車線変更タイミングＴ_ＣＬに基づいて、自車３の車線変更を支援する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車線変更を支援する走行支援装置及び走行支援システムに関するものである。

例えば高速道路の合流車線等において、車両が合流車線から本車線へ合流する場合、本車線を走行している車両の状況から車線変更の動作を適切に判断しなくてはならない。そのため、車両の車線変更を支援する走行支援装置が開発されている。

このような走行支援装置としては、例えば、特許文献１に記載された車線変更支援装置が知られている。この車線変更支援装置は、自車の走行状態を検出する自車状態検出手段と、周囲車両を検出する周囲車両検出手段と、自車の周囲の車線を検出する車線検出手段と、車線変更が完了する合流終端を設定する合流終端設定手段と、周囲車両の挙動を予測する周囲車両予測手段と、自車が合流終端に到達するまでの操作量時系列を生成する自車操作量設定手段と、操作量時系列を判定する操作量判定手段と、自車の操作等を運転者に伝達する支援情報提示手段と、を備えている。
特開２００５−３８３２５号公報

しかしながら、上記従来技術においては、常に合流終端でのみ車線変更するような走行支援が行われる。すなわち、適切な車線変更可能な位置が、合流終端以外に存在する場合であっても、この合流終端で車線変更するように支援されてしまう。従って、当該走行支援は、運転者にとって違和感のあるものになる場合があった。

そこで、本発明は、運転者にとって違和感の無い車線変更を支援することができる走行支援装置を提供することを課題とする。

上記課題を達成するために、本発明に係る走行支援装置は、車両に搭載され、第１車線から第２車線への車線変更を支援する走行支援装置であって、第１車線を走行する自車両の走行状態を検出する自車両走行状態検出手段と、第２車線を走行する他車両の走行状態を検出する他車両走行状態検出手段と、自車両走行状態検出手段により検出された自車両の走行状態、及び他車両走行状態検出手段により検出された他車両の走行状態に基づいて、将来における自車両と他車両との位置関係を時系列に予測算出する位置関係予測手段と、位置関係予測手段により算出された時系列の位置関係データから、自車両が第１車線から第２車線に車線変更することが可能な位置関係を満たす車線変更タイミングを求める車線変更タイミング取得手段と、車線変更タイミング取得手段により求められた車線変更タイミングに基づいて、自車両の車線変更を支援する車線変更支援手段と、備えることを特徴とする。

このような本発明の走行支援装置では、まず、自車両及び他車両の走行状態に基づいて、将来における自車両と他車両との位置関係データが時系列に算出される。次に、時系列の位置関係データから、自車両の車線変更可能な車線変更タイミングが定められる。この車線変更タイミングは、自車両が車線変更した際に、例えば自車両と他車両とが所定の距離以上離れているような位置関係を満たすタイミングである。そして、この車線変更タイミングに基づいて、自車両の車線変更が支援される。このように、自車両の車線変更位置を特定せずに、車線変更が行い易い車線変更可能なタイミングを求めるため、特別な車両の走行制御や操作量の変更指示等を行わなくとも、適切な車線変更を支援することが可能となる。従って、運転者にとって簡易な操作で違和感の少ない車線変更を行うよう支援することが可能となる。

さらに、車線変更位置を特定せずに自車両の車線変更が支援されるため、従来の走行支援装置のように一定の位置で車線変更を行うことに限られず、幅広い範囲の車線位置における柔軟な車線変更を支援することも可能となる。

ここで、自車両の走行状態に基づいて、将来における自車両の車速を時系列に予測算出する車速予測手段を更に備え、車線変更タイミング取得手段は、位置関係予測手段により算出された時系列の位置関係データから、自車両が第１車線から第２車線に車線変更することが可能な位置関係を満たすと共に自車両の車速が所定以上であるタイミングを車線変更タイミングとして求めることが好ましい。

この場合、車線変更時には自車両の車速が所定以上に上がることになるため、円滑な車線変更を支援することができる。これにより、車線変更後に交通停滞等を引き起こすことを確実に防止することが可能となる。

また、車線変更タイミングは、所定の時間幅を有するタイミングであることが好ましい。このように、車線変更タイミングが所定の時間幅を有することから、短時間で車線変更を行うことを運転者に要せず、ゆとりをもって運転者が車線変更を行うように支援することができる。従って、一層違和感の少ない車線変更を支援することが可能となる。

また、第１車線は、合流終端を有する合流車線であり、車線変更タイミング取得手段は、車線変更タイミングとして、合流車線を走行している自車両が合流終端に到達する前のタイミングを求めることが好ましい。

合流車線においては、自車両は合流終端に到達するまでに、合流車線（第１車線）から本車線（第２車線）へ車線変更しなければならない。そこで、このように、自車両が合流終端に到達する前のタイミングを車線変更タイミングとして求め、この車線変更タイミングに基づいて車線変更を支援することにより、自車両は、合流終端に到達する前に確実に車線変更することが可能となる。

このとき、車線変更タイミング取得手段は、自車両の現在の走行状態では車線変更タイミングが存在しないと判断したときに、自車両の走行状態を変更したと仮定した場合の車線変更タイミングを新たに求め、車線変更支援手段は、新たに求めた車線変更タイミングに応じて自車両の走行状態を変更するように、自車両の車線変更を支援することが好ましい。

これにより、自車両の現在の走行状態では、例えば自車両が合流終端に到達する前に車線変更することができない場合に、自車両の走行状態（例えば加速度）を変更するように支援することで、自車両は、合流終端に到達する前に確実に車線変更することが可能となる。

また、他車両の走行状態は、他車両の加速度を含むことが好ましい。他車両の加速度が所定値以下又は所定値以上の場合、他車両は、その前方又は後方に自車両を合流させる意思があると考えられる。従って、他車両の加速度を含む走行状態を検出することにより、他車両の意思を考慮した車線変更を行うように支援することが可能となる。

また、車線変更支援手段は、車線変更タイミング取得手段により求めた車線変更タイミングに基づいて、自車両の車線変更を行うときの情報を報知する手段を有することが好ましい。この場合、運転者は、自車両と他車両との位置関係、どの他車両の前後に合流するべきか等の情報を正確に知ることが可能となる。

また、本発明に係る走行支援システムは、第１車線から第２車線への車線変更を支援する走行支援システムであって、第１車線を走行する第１車両と第２車線を走行する第２車両との走行状態を検出する車両走行状態検出手段と、車両走行状態検出手段により検出された第１車両の走行状態及び第２車両の走行状態に基づいて、将来における第１車両と第２車両との位置関係を時系列に予測算出する位置関係予測手段と、位置関係予測手段により算出された時系列の位置関係データから、第１車両が第１車線から第２車線に車線変更することが可能な位置関係を満たす車線変更タイミングを求める車線変更タイミング取得手段と、車線変更タイミング取得手段により求められた車線変更タイミングに基づいて、第１車両の車線変更を支援する車線変更支援手段と、を備えることを特徴とする。

このような本発明の走行支援システムでは、まず、第１車両及び第２車両の走行状態に基づいて、将来における第１車両と第２車両との位置関係データが時系列に算出される。次に、時系列の位置関係データから、第１車両の車線変更可能な車線変更タイミングが定められる。この車線変更タイミングは、第１車両が車線変更した際に、例えば第１車両と第２車両とが所定の距離以上離れているような位置関係を満たすタイミングである。そして、この車線変更タイミングに基づいて、第１車両の車線変更が支援される。このように、第１車両の車線変更位置を特定せずに、車線変更が行い易い車線変更可能なタイミングを求めるため、特別な車両の走行制御や操作量の変更指示等を行わなくとも、適切な車線変更を支援することが可能となる。従って、運転者にとって簡易な操作で違和感の少ない車線変更を行うよう支援することが可能となる。

さらに、第１車両の車線変更位置を特定せずに車線変更が支援されるため、従来の走行支援装置のように一定の位置で車線変更を行うことに限られず、幅広い範囲の車線位置における柔軟な車線変更を支援することも可能となる。また、このように構成することで、本発明の走行支援システムを、例えば車線脇等のいわゆるインフラ側に設置することができる。

ここで、第１車両の走行状態に基づいて、将来における第１車両の車速を時系列に予測算出する車速予測手段を更に備え、車線変更タイミング取得手段は、位置関係予測手段により算出された時系列の位置関係データから、第１車両が第１車線から第２車線に車線変更することが可能な位置関係を満たすと共に第１車両の車速が所定以上であるタイミングを車線変更タイミングとして求めることが好ましい。

これにより、車線変更時には第１車両の車速が所定以上に上がることになるため、円滑な車線変更を支援することができ、車線変更後に交通停滞等を引き起こすことを確実に防止することが可能となる。

また、車線変更タイミングは、所定の時間幅を有するタイミングであることが好ましい。この場合、短時間で車線変更を行うことを運転者に要せず、ゆとりをもって運転者が車線変更を行うように支援することができ、一層違和感の少ない車線変更を支援することが可能となる。

また、第１車線は、合流終端を有する合流車線であり、車線変更タイミング取得手段は、車線変更タイミングとして、合流車線を走行している第１車両が合流終端に到達する前のタイミングを求めることが好ましい。

上述のように、合流車線においては、第１車両は合流終端に到達するまでに車線変更しなければならないため、第１車両が合流終端に到達する前のタイミングを車線変更タイミングとして求め、この車線変更タイミングに基づいて車線変更を支援することにより、第１車両は、合流終端に到達する前に確実に車線変更することが可能となる。

このとき、車線変更タイミング取得手段は、第１車両の現在の走行状態では車線変更タイミングが存在しないと判断したときに、第１車両の走行状態を変更したと仮定した場合の車線変更タイミングを新たに求め、車線変更支援手段は、新たに求めた車線変更タイミングに応じて第１車両の走行状態を変更するように、第１車両の車線変更を支援することが好ましい。

これにより、第１車両の現在の走行状態では、例えば第１車両が合流終端に到達する前に車線変更することができない場合に、第１車両の走行状態（例えば加速度）を変更するように支援することで、第１車両は、合流終端に到達する前に確実に車線変更することが可能となる。

また、第２車両の走行状態は、第２車両の加速度を含むことが好ましい。上述のように、第２車両の合流させる意思の有無を第２車両の加速度の大小から判断することができるため、第２車両の加速度を含む走行状態を検出することにより、第２車両の意思を考慮した車線変更を行うように支援することが可能となる。

また、車線変更支援手段は、車線変更タイミング取得手段により求めた車線変更タイミングに基づいて、第１車両の車線変更を行うときの情報を報知する手段を有することが好ましい。この場合、運転者は、自車両と他車両との位置関係、どの他車両の前後に合流するべきか等の情報を正確に知ることが可能となる。

本発明によれば、運転者にとって違和感の無い車線変更を支援することができる走行支援装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

まず、本発明の走行支援装置を図１〜図５に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る走行支援装置を示す概略構成図であり、図２は図１の走行支援装置の適用例を示す図である。各図において、本実施形態の走行支援装置１は、車両に搭載され、車両を運転する運転者の運転操作の支援を行う装置であり、具体的には、例えば高速道路の合流車線（第１車線）２を走行する自車（自車両）３が、本車線（第２車線）４へ合流するときの車線変更を支援する。なお、図２に示す適用例では、走行支援装置１は、本車線４に２台の他車（他車両）５が走行している状況になっているが、勿論その台数は１台でも３台以上でも良く、合流車線２を走行する台数に因らずに適用されるものである。

図１及び図２に示すように、走行支援装置１は、自車３の走行位置を取得する受信器６と、自車３の車速を計測する車速計７と、自車３の加速度を計測する加速度計８と、他車５の走行状態に関するパラメータを計測するレーダ９と、車線変更することが可能な車線変更タイミングを求めるコントローラ１０と、車線変更を行うときの情報を運転者に提示する表示器１１とを備えている。

受信器６は、例えばＧＰＳ（GlobalPositioning System）や路車間通信等の受信器であり、自車３の現在の走行位置及び合流車線の道路情報を取得するものである。この受信器６は、コントローラ１０に接続されており、計測した走行位置及び道路情報に関する出力信号をコントローラ１０に出力する。

車速計７及び加速度計８は、コントローラ１０にそれぞれ接続されている。そして、計測した車速及び加速度に関する出力信号をコントローラ１０に出力する。

レーダ９としては、例えばミリ波や電磁波を発信して他車５で反射される反射波を検知するミリ波レーダや電磁波レーダが用いられる。なお、他車５の走行状態に関するパラメータを計測する手段としては、レーダ９以外に、撮像画像に基づく画像処理によるものほか、車車間通信等を用いる場合もある。レーダ９は、コントローラ１０に接続されており、計測したパラメータに関する出力信号をコントローラ１０に出力する。

コントローラ１０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等から成り、走行位置検出部１２と自車走行状態検出部１３と他車走行状態検出部１４と合流予測演算部１５とを有している。

走行位置検出部１２は、受信器６の出力信号に基づいて、自車３の現在位置と合流車線の終端位置との差である合流終端距離Ｌ_０を算出する。

自車走行状態検出部１３は、車速計７及び加速度計８の出力信号に基づいて、自車３の速度（自車速）Ｖ_０及び加速度（自車加速度）ａ_０を検出する。

他車走行状態検出部１４は、レーダ９の出力信号に基づいて、他車５との車間距離、他車５の速度、及び他車５の加速度を検出する。図２に示す適用例では、他車５ａとの車間距離Ｌ_１、他車５ａの速度（他車速度）Ｖ_１、他車５ａの加速度（他車加速度）ａ_１、他車５ｂとの車間距離Ｌ_２、他車５ｂの速度（他車速度）Ｖ_２、他車５ｂの加速度（他車加速度）ａ_２とを検出する。

合流予測演算部１５は、将来における自車３と他車５との挙動データを時系列で算出して予測し、予測された挙動から、自車３が合流車線２から本車線４に合流（車線変更）することが可能な車線変更タイミングＴ_ＣＬを求める。ここで、この車線変更タイミングＴ_ＣＬついて説明する。

合流予測演算部１５の処理によって算出された将来における時系列の予測挙動データの一例を図３に示す。図３（ａ）は、将来における自車３と他車５ａとの時系列の車間距離である車間距離予測関数Ｌ_１（ｔ）に関する線図であり、図３（ｂ）は、将来における自車３と他車５ｂとの時系列の車間距離である車間距離予測関数Ｌ_２（ｔ）に関する線図であり、図３（ｃ）は、将来における自車３の時系列の車速である自車速予測関数Ｖ_０（ｔ）に関する線図である。なお、各線図において、横軸が時間軸となっている。

図３（ａ）及び図３（ｂ）における矢印に示す領域Ａ，Ｂは、車間距離予測関数の絶対値｜Ｌ_１（ｔ）｜，｜Ｌ_２（ｔ）｜が所定値Ｌｃ（但し、Ｌｃ＞０）より大きい領域である。このように、車間距離の絶対値が所定値Ｌｃより大きい場合、車線変更しても自車３と他車５とが衝突せずに車線変更可能と判断される。すなわち領域Ａ，Ｂは、車線変更可能な位置関係を満たす領域である。

また、図３（ｃ）における矢印で示す領域Ｃは、自車速予測関数Ｖ_０（ｔ）が所定値Ｖｃより大きい領域である。このように、自車速予測関数Ｖ_０（ｔ）が所定値Ｖｃより大きい場合、円滑に車線変更できると共に、本車線４における他車５の走行の流れに従うように車線変更でき、交通停滞等を引き起こすことを確実に防止することが可能とされる。すなわち領域Ｃは、車線変更可能な自車速を満たす領域である。

ここで、短時間で車線変更を行うことを運転者に要せずに、ゆとりのある車線変更を行うために、車線変更可能なタイミングは、所定の時間幅であることが好ましい。よって、領域Ａ，Ｂ，Ｃに対応する時間軸のうち、重複する時間が連続して一定時間Δｔ以上存在する場合、この連続する時間幅が車線変更タイミングＴ_ＣＬとなる。換言すると、車線変更可能な位置関係を満たし、かつ、車線変更可能な自車速を満たすことで、ゆとりを持って車線変更を行うことができるタイミングが車線変更タイミングＴ_ＣＬとなる。

以上のように、合流予測演算部１５は、車線変更タイミングＴ_ＣＬを取得する。そして、この車線変更タイミングＴ_ＣＬに基づいて、合流するための合流情報を表示器１１に表示させる。合流情報としては、自車３と他車５との車線軸上の距離である位置関係、どの他車５の前後に合流すべきかの指示、自車３の加速動作の指示、他車５の加減速状況、等のデータが挙げられる。

表示器１１は、例えばインストルメントパネルに設けられる表示部を有し、表示部に合流情報を表示して、運転者の視覚を通じて車線変更を行うときの情報を提示する。なお、表示部に代えて、もしくは表示部に加えて音声出力部を設け、音声により車線変更を指示しても良い。

以上のような走行支援装置１が搭載された自車３においては、合流車線２から本車線４に車線変更を行うために合流車線２に侵入したとき、自車３が合流車線を走行していることが受信器６により判定され、以下の支援が実行される。

まず、受信器６により自車３の走行位置及び合流車線２の道路情報を取得し、これらより合流終端距離Ｌ_０を算出する。そして、車速計７及び加速度計８の出力信号から自車速Ｖ_０、自車加速度ａ_０を取得する。さらに、レーダ９の出力信号を用いて自車３と他車５ａ，５ｂとの車線軸上の車間距離Ｌ_１，Ｌ_２、他車５ａ，５ｂの速度Ｖ_１，Ｖ_２、他車５ａ，５ｂの加速度ａ_１，ａ_２、をそれぞれ取得する。

次に、合流予測演算部１５において、上記のパラメータに基づいて、車線変更タイミングＴ_ＣＬを取得する。図４は合流予測演算部１５による処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートを用いて合流予測演算部１５の処理動作を説明する。

まず、例えば下記（１）式に従って、自車３が合流終端Ｐに到達するまでの時間である合流猶予時間Ｔを求める（Ｓ１）。

但し、
Ｔ ：合流猶予時間、
Ｖ_０：自車速、
ａ_０：自車加速度、
Ｌ_０：合流終端距離

続いて、例えば下記（２）式に従って、図３（ａ）に示すような合流猶予時間Ｔまでの他車５ａの車間距離予測関数Ｌ_１（ｔ）、及び図３（ｂ）に示すような合流猶予時間Ｔまでの他車５ｂの車間距離予測関数Ｌ２（ｔ）をそれぞれ求める（Ｓ２）。

但し、
Ｌ_１（ｔ）：他車５ａにおける車間距離予測関数、
Ｌ_２（ｔ）：他車５ｂにおける車間距離予測関数、
ｔ ：任意の時間（但し、ｔ≦Ｔ）、
Ｖ_１：他車５ａの速度、
Ｖ_２：他車５ｂの速度、
ａ_１：他車５ａの加速度、
ａ_２：他車５ｂの加速度

続いて、例えば下記（３）式に従って、図３（ｃ）に示すような合流猶予時間Ｔまでの自車３の自車速予測関数Ｖ_０（ｔ）を求める（Ｓ３）。なお、本実施形態では、自車３は自車加速度ａ_０で等加速度走行するものとして自車速予測関数Ｖ_０（ｔ）を求めているが、例えば加速度の時間変化率を考慮する等して、加速度が変化する場合の自車速予測関数を求めてもよい。

但し、
Ｖ_０（ｔ）：自車速予測関数

ここで、他車の加速度が所定値ａｆ（但し、ａｆ＞０）以上である場合、この他車は加速して先に進み、その後ろに自車３を合流させる意思があると考えることできる。一方、他車の加速度が所定値ａｘ（但し、ａｘ＜０）以下である場合、この他車は減速して、その前に自車３を合流させる意思があると考えることができる。従って、これらの場合には、衝突せずに車線変更可能である車間距離の所定値Ｌｃを短くする補正をしても、車変更可能と考えられる。

そこで、他車５の加速度ａ_１，ａ_２が所定値ａｆ以上であるか、又は所定値ａｘ以下かどうか判定する（Ｓ４）。そして、加速度が所定値ａｆ以上である、又は加速度が所定値ａｘ以下である場合には、車間距離の所定値Ｌｃを小さくするように補正する（Ｓ５）。これにより、他車両の意思を考慮した車線変更を行うように支援することができる。

続いて、求められた時系列の予測関数のうち、車線変更タイミングＴ_ＣＬが得られるかどうか判断する。すなわち、上述したように、車間距離予測関数の絶対値｜Ｌ_１（ｔ）｜，｜Ｌ_２（ｔ）｜が所定値Ｌｃ以上、かつ、自車速予測関数Ｖ_０（ｔ）が所定値Ｖｃ以上となる任意の時間ｔが一定時間Δｔ以上連続して存在するという条件（以下、「合流条件」という。）を満たすかどうか判断する（Ｓ６）。

このとき、合流条件を満たさない場合、自車３は合流終端Ｐに到達するまでに車線変更を行うことができないと判断され、合流条件を満たすような、最も少ない加速度変動が探索される。具体的には、自車速予測関数Ｖ_０（ｔ）が所定値Ｖｃ以上となる任意の時間ｔが一定時間Δｔ以上連続して存在しない場合には、自車加速度ａ_０が所定だけ高くする補正が行われる。一方、この自車速予測関数Ｖ_０（ｔ）に関する条件は満たすものの、車間距離予測関数の絶対値｜Ｌ_１（ｔ）｜，｜Ｌ_２（ｔ）｜が所定値Ｌｃ以上となる任意の時間ｔが一定時間Δｔ以上連続して存在しない場合には、自車加速度ａ_０が所定だけ低くする補正が行われる（Ｓ７）。そして、自車加速度ａ_０が補正された後、合流猶予時間Ｔを求める処理へフィードバックされる（Ｓ７→Ｓ１）。

一方、合流条件を満たす場合、自車３は合流終端Ｐに到達するまでに車線変更を行うことができると判断され（Ｓ６→Ｓ８）、合流条件を満たした一定時間Δｔ以上連続した時間幅のタイミングが車線変更タイミングＴ_ＣＬとして取得される（Ｓ９）。

そして、車線変更タイミングＴ_ＣＬに基づいて、例えば、現状の車線状況にどの他車５の前後に合流すべきかのという移動先を矢印Ｏで指示する映像（図５参照）を表示器１１に表示させる（図４のＳ１０）。これにより、合流車線２から本車線４へ合流するときの車線変更を運転者に支援することになる。

以上において、受信器６、車速計７、加速度計８、コントローラ１０の走行位置検出部１２、コントローラ１０の自車走行状態検出部１３は、第１車線２を走行する自車３の走行状態を検出する自車両走行状態検出手段を構成する。レーダ９、コントローラ１０の他車走行状態検出部１４は、第２車線４を走行する他車５の走行状態を検出する他車両走行状態検出手段を構成する。コントローラ１０の合流予測演算部１５におけるＳ１及びＳ２は、自車両走行状態検出手段により検出された自車３の走行状態、及び他車両走行状態検出手段により検出された他車５の走行状態に基づいて、将来における自車３と他車５との位置関係を時系列に予測算出する位置関係予測手段を構成する。コントローラ１０の合流予測演算部１５におけるＳ３は、自車３の走行状態に基づいて、将来における自車３の車速を時系列に予測算出する車速予測手段を構成する。コントローラ１０の合流予測演算部１５におけるＳ４〜Ｓ９は、位置関係予測手段により算出された時系列の位置関係データから、自車３が第１車線２から第２車線４に車線変更することが可能な位置関係を満たす車線変更タイミングを求める車線変更タイミング取得手段を構成する。コントローラ１０の合流予測演算部１５におけるＳ１０、表示器１１は、車線変更タイミング取得手段により求められた車線変更タイミングに基づいて、自車３の車線変更を支援する車線変更支援手段を構成する。

このように本実施形態の走行支援装置１によれば、合流車線２から本車線４に合流するときに、車線変更することができるタイミングである車線変更タイミングＴ_ＣＬが、現在の車線状況に基づいて予測された将来における予測挙動から抽出されるかたちで求められ、この車線変更タイミングＴ_ＣＬに基づいて走行支援がなされる。従って、特別な車両の走行制御や操作量の変更指示を必要とされず、運転者にとって違和感の無い車線変更を支援することができる。

さらに、車線変更位置を特定しないため、例えば本車線４を他車が一台も走行していない場合には、運転者にとって任意のタイミング、かつ、合流車線２における任意の位置で車線変更を行うように走行支援される。すなわち、合流車線２における車線変更を行い得る位置の範囲が広がるだけでなく、自車３が合流車線２に侵入してから合流終端Ｐに到達するまでの時間における車線変更を行い得るタイミングの範囲が広がることになる。従って、本実施形態の走行支援装置１によれば、あらゆる車線状況に応じた柔軟な車線変更を行うことが可能となる。

また、自車３が合流終端Ｐに到達するまでの時間である合流猶予時間Ｔが求められ、この合流猶予時間Ｔより前のタイミングとして車線変更タイミングＴ_ＣＬが求められるため、車線変更タイミングＴ_ＣＬに基づいた走行支援装置１の走行支援は、自車３は合流終端Ｐに到達する前に確実に車線変更することができる。

次に、本発明の一実施形態に係る走行支援システムについて図６〜図７に基づいて説明する。ここで、上記した実施形態と同一の説明を省略し、異なる点のみ説明する。

図６は本発明の一実施形態に係る走行支援システムを示す概略構成図であり、図７は図６の走行支援システム２０の適用例を示す図である。各図において、本実施形態の走行支援システム２０は、例えば高速道路の合流車線２を走行する第１車両２１が、本車線４へ合流するときの車線変更を支援するものである。走行支援システム２０は、例えば合流車線２の合流終端Ｐ近傍に設置される走行支援ユニット３２を備えている。

図６及び図７に示すように、走行支援ユニット３２は、第１車両２１の走行位置を取得する受信器２３と、第１車両２１及び第２車両２２の走行状態に関するパラメータを計測するレーダ２４と、車線変更することが可能な車線変更タイミングを求めるコントローラ２５と、車線変更を行うときの情報を運転者に報知する表示器２６とを備えている。

受信器２３は、例えばＧＰＳや路車間通信等の受信器であり、第１車両２１の現在の走行位置及び合流車線２の道路情報を取得する。この受信器２３は、コントローラ２５に接続されており、取得した走行位置及び道路情報に関する出力信号をコントローラ２５に出力する。

レーダ２４としては、例えばミリ波レーダが用いられる。レーダ２４は、コントローラ２５に接続されており、計測したパラメータに関する出力信号をコントローラ２５に出力する。

コントローラ２５は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等から成り、走行位置検出部２７と車両走行状態検出部２８と合流予測演算部２９と発信部３０とを有している。

走行位置検出部２７は、受信器２３の出力信号に基づいて、第１車両２１の現在位置と合流車線２の合流終端Ｐとの差である合流終端距離を算出する。

車両走行状態検出部２８は、レーダ２４の出力信号に基づいて、第１車両２１と第２車両２２との車間距離、第１車両２１の速度、第２車両２２の速度、第１車両２１の加速度、及び第２車両２２の加速度を検出する。

合流予測演算部２９は、上記実施形態と同様にして、将来における第１車両２１と第２車両２２との挙動データを時系列で算出して予測し、予測された挙動から第１車両２１が合流車線２から本車線４に合流（車線変更）をすることが可能な車線変更タイミングを求める。この合流予測演算部２９の処理手順の詳細については、上記実施形態における合流予測演算部１５と同様である（図４参照）。そして、発信部３０は、この車線変更タイミングに基づいて、合流するための合流情報を、例えば電波として車両に搭載された表示器２６に向け、それぞれ発信させる。

表示器２６は、発信部３０から発信された合流情報を表示部に表示して、運転者の視覚を通じて車線変更を行うときの情報を提示する。この表示器２６は、第１車両２１には少なくとも搭載されており、第２車両２２にも搭載されることが好ましい。なお、表示部に代えて、もしくは表示部に加えて音声出力部を設け、音声により車線変更を指示しても良い。

以上のような走行支援システム２０においては、合流車線２に第１車両２１が侵入したとき、第１車両２１が合流車線２を走行していることが受信器２３により判定され、以下の支援が実行される。

まず、受信器２３により第１車両２１の走行位置及び合流車線２の道路情報を取得し、合流終端距離を算出する。そして、レーダ２４の出力信号を用いて、第１車両２１と第２車両２２との車線軸上の車間距離、第１車両２１及び第２車両２２の車速、加速度をそれぞれ取得する。

次に、合流予測演算部２９において、上記のパラメータに基づいて、車線変更タイミングを取得する。そして、この車線変更タイミングに基づいて、合流するための合流情報を発信部３０から発信して表示器２６に表示させる。これにより、合流車線２から本車線４へ合流するときの車線変更を運転者に支援することになる。

以上において、受信器２３、レーダ２４、コントローラ２５の走行位置検出部２７、コントローラ２５の車両走行状態検出部２８は、第１車線２を走行する第１車両２１と第２車線４を走行する第２車両２２との走行状態を検出する車両走行状態検出手段を構成する。コントローラ２５の合流予測演算部２９の一部は、車両走行状態検出手段により検出された第１車両２１の走行状態及び第２車両２２の走行状態に基づいて、将来における第１車両２１と第２車両２２との位置関係を時系列に予測算出する位置関係予測手段を構成する。コントローラ２５の合流予測演算部２９の他の一部は、第１車両２１の走行状態に基づいて、将来における第１車両２１の車速を時系列に予測算出する車速予測手段を構成する。コントローラ２５の合流予測演算部２９の更に他の一部は、位置関係予測手段により算出された時系列の位置関係データから、第１車両２１が第１車線２から第２車線４に車線変更することが可能な位置関係を満たす車線変更タイミングを求める車線変更タイミング取得手段を構成する。コントローラ２５の合流予測演算部２９の更に他の一部、表示器２６もしくは表示設備３１は、車線変更タイミング取得手段により求められた車線変更タイミングに基づいて、第１車両２１の車線変更を支援する車線変更支援手段を構成する。

このような本実施形態の走行支援システム２０であっても、上記実施形態と同様の効果、すなわち、運転者に簡易な操作で違和感の少ない車線変更を提示することができるという効果を得ることができる。

また、走行支援システム２０によれば、走行支援ユニットを合流車線２の合流終端Ｐ近傍だけでなく、例えば合流車線２の脇等に設置することもできる。また、走行支援ユニットを受信器２３、レーダ２４のみからなる構成とし、コントローラ２５を道路から遠く離れたセンターホストコンピュータに設けるようにしてもよい。このように様々な箇所に、いわゆるインフラ設備として設置することが可能となる。

あるいは、本実施形態の他の形態として、図６中の括弧内に示すように、表示器２６に代えて、もしくは表示器２６に加えて表示設備３１を備える構成としてもよい。表示設備３１は、例えば車線上における合流終端Ｐ近傍の運転者に見え易い位置に設置される。この表示設備３１は、発信部３０から発信された合流情報や車線変更を行うときの情報を表示部に表示する。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、合流車線を走行する車両が本車線に合流するときの車線変更に適用したが、走行車線から追越車線への車線変更、及び追越車線から走行車線への車線変更等にも適用可能である。

また、上記実施形態では、車両の加速度を加速度計で直接計測しているが、速度計で検出した車両の速度に時間微分を施して車両の加速度を求めても良い。また、同様に、受信器で取得した走行位置に時間微分を施して車両の速度を求めても良い。

本発明の一実施形態に係る走行支援装置を示す概略構成図である。 図１の走行支援装置の適用例を示す図である。 図１の走行支援装置の合流予測演算部により算出された将来における時系列の予測挙動データの一例を示す図である。 図１の走行支援装置の合流予測演算部による処理手順を示すフローチャートである。 図１の走行支援装置の表示器による情報提示の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る走行支援システムを示す概略構成図である。 図６の走行支援システムの適用例を示す図である。

符号の説明

１…走行支援装置、２…合流車線（第１車線）、３…自車（自車両）、４…本車線（第２車線）、５，５ａ，５ｂ…他車（他車両）、６…受信器（自車両走行状態検出手段）、７…速度計（自車両走行状態検出手段）、８…加速度計（自車両走行状態検出手段）、９…レーダ（他車両走行状態検出手段）、１１…表示器（車線変更支援手段）、１２…走行位置検出部（自車両走行状態検出手段）、１３…自車走行状態検出部（自車両走行状態検出手段）、１４…他車走行状態検出部（他車両走行状態検出手段）、１５…合流予測演算部（位置関係予測手段，車線変更タイミング取得手段，車線変更支援手段，車速予測手段）、２０…走行支援システム、２１…第１車両、２２…第２車両、２３…受信器（車両走行状態検出手段）、２４…レーダ（車両走行状態検出手段）、２６…表示器（車線変更支援手段）、２７…走行位置検出部（車両走行状態検出手段）、２８…車両走行状態検出部（車両走行状態検出手段）、２９…合流予測演算部（位置関係予測手段，車線変更タイミング取得手段，車線変更支援手段，車速予測手段）、３１…表示設備（車線変更支援手段）、ａ_０…自車加速度、ａ_１，ａ_２…他車加速度、Ｌ_１，Ｌ_２…車間距離、Ｐ…合流終端、Ｔ_ＣＬ…車線変更タイミング、Ｖ_０…自車速、Ｖ_１，Ｖ_２…他車速度。

Claims (14)

1. 車両に搭載され、第１車線から第２車線への車線変更を支援する走行支援装置であって、
   前記第１車線を走行する自車両の走行状態を検出する自車両走行状態検出手段と、
   前記第２車線を走行する他車両の走行状態を検出する他車両走行状態検出手段と、
   前記自車両走行状態検出手段により検出された前記自車両の走行状態、及び前記他車両走行状態検出手段により検出された前記他車両の走行状態に基づいて、将来における前記自車両と前記他車両との位置関係を時系列に予測算出する位置関係予測手段と、
   前記位置関係予測手段により算出された前記時系列の位置関係データから、前記自車両が前記第１車線から前記第２車線に車線変更することが可能な位置関係を満たす車線変更タイミングを求める車線変更タイミング取得手段と、
   前記車線変更タイミング取得手段により求められた前記車線変更タイミングに基づいて、前記自車両の車線変更を支援する車線変更支援手段と、
   を備えることを特徴とする走行支援装置。
2. 前記自車両の走行状態に基づいて、将来における前記自車両の車速を時系列に予測算出する車速予測手段を更に備え、
   前記車線変更タイミング取得手段は、前記位置関係予測手段により算出された前記時系列の位置関係データから、前記自車両が前記第１車線から前記第２車線に車線変更することが可能な位置関係を満たすと共に前記自車両の車速が所定以上であるタイミングを前記車線変更タイミングとして求めることを特徴とする請求項１記載の走行支援装置。
3. 前記車線変更タイミングは、所定の時間幅を有するタイミングであることを特徴とする請求項１又は２記載の走行支援装置。
4. 前記第１車線は、合流終端を有する合流車線であり、
   前記車線変更タイミング取得手段は、前記車線変更タイミングとして、前記合流車線を走行している前記自車両が前記合流終端に到達する前のタイミングを求めることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の走行支援装置。
5. 前記車線変更タイミング取得手段は、前記自車両の現在の走行状態では前記車線変更タイミングが存在しないと判断したときに、前記自車両の走行状態を変更したと仮定した場合の前記車線変更タイミングを新たに求め、
   前記車線変更支援手段は、前記新たに求めた車線変更タイミングに応じて前記自車両の走行状態を変更するように、前記自車両の車線変更を支援することを特徴とする請求項４記載の走行支援装置。
6. 前記他車両の走行状態は、前記他車両の加速度を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の走行支援装置。
7. 前記車線変更支援手段は、前記車線変更タイミング取得手段により求めた前記車線変更タイミングに基づいて、前記自車両の車線変更を行うときの情報を報知する手段を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の走行支援装置。
8. 第１車線から第２車線への車線変更を支援する走行支援システムであって、
   前記第１車線を走行する第１車両と前記第２車線を走行する第２車両との走行状態を検出する車両走行状態検出手段と、
   前記車両走行状態検出手段により検出された前記第１車両の走行状態及び前記第２車両の走行状態に基づいて、将来における前記第１車両と前記第２車両との位置関係を時系列に予測算出する位置関係予測手段と、
   前記位置関係予測手段により算出された前記時系列の位置関係データから、前記第１車両が前記第１車線から前記第２車線に車線変更することが可能な位置関係を満たす車線変更タイミングを求める車線変更タイミング取得手段と、
   前記車線変更タイミング取得手段により求められた前記車線変更タイミングに基づいて、前記第１車両の車線変更を支援する車線変更支援手段と、
   を備えることを特徴とする走行支援システム。
9. 前記第１車両の走行状態に基づいて、将来における前記第１車両の車速を時系列に予測算出する車速予測手段を更に備え、
   前記車線変更タイミング取得手段は、前記位置関係予測手段により算出された前記時系列の位置関係データから、前記第１車両が前記第１車線から前記第２車線に車線変更することが可能な位置関係を満たすと共に前記第１車両の車速が所定以上であるタイミングを前記車線変更タイミングとして求めることを特徴とする請求項８記載の走行支援システム。
10. 前記車線変更タイミングは、所定の時間幅を有するタイミングであることを特徴とする請求項８又は９記載の走行支援システム。
11. 前記第１車線は、合流終端を有する合流車線であり、
    前記車線変更タイミング取得手段は、前記車線変更タイミングとして、前記合流車線を走行している前記第１車両が前記合流終端に到達する前のタイミングを求めることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項記載の走行支援システム。
12. 前記車線変更タイミング取得手段は、前記第１車両の現在の走行状態では前記車線変更タイミングが存在しないと判断したときに、前記第１車両の走行状態を変更したと仮定した場合の前記車線変更タイミングを新たに求め、
    前記車線変更支援手段は、前記新たに求めた車線変更タイミングに応じて前記第１車両の走行状態を変更するように、前記第１車両の車線変更を支援することを特徴とする請求項１１記載の走行支援システム。
13. 前記第２車両の走行状態は、前記第２車両の加速度を含むことを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一項記載の走行支援システム。
14. 前記車線変更支援手段は、前記車線変更タイミング取得手段により求めた前記車線変更タイミングに基づいて、前記第１車両の車線変更を行うときの情報を報知する手段を有することを特徴とする請求項８〜１３のいずれか一項記載の走行支援システム。

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