JP2016143240A - Lane change optimization device and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車線変更最適化装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to a lane change optimization device and program.
従来より、自動的に車線変更を行うシステムが知られている(特許文献1)。特許文献1に記載の技術では、与えられたルートで運転するため自動的にアクセル・ブレーキや操舵角度を求め、障害物・車線終点や遅い車両などを観測した後に車線変更を自動的に開始する。このアルゴリズムでは可能な空間を見つけて、安全な経路で車線変更を行う。
Conventionally, a system that automatically changes lanes is known (Patent Document 1). In the technique described in
また、交通合流端・車線の終点や運転者の希望により安全な車線変更経路を見つけて運転者を支援するシステムが知られている(特許文献2)。特許文献2に記載のシステムでは、周辺車両の挙動を予測し、合流を完了するまでの時系列変数を生成して運転者に伝える。また生成した時系列変数を分析して、車線変更には安全な距離を存在するかどうかを運転者に伝える。
In addition, a system is known that supports a driver by finding a safe lane change route according to a traffic merging end, a lane end point, or a driver's request (Patent Document 2). In the system described in
上記の特許文献1に記載の技術では、障害物・車線終点や遅い車両などを観測した後に車線変更を開始するため、観測遅れにより車両を減速する必要が多くあり、効率が悪化する。速度を落としての車線変更はボトルネックの原因であり、交通流に影響を与える。
In the technique described in
また、上記の特許文献2に記載の技術では、可能な空間を見つけ、いくつかのルールによって車線変更を行うが、旅行時間の面での効率を考慮していない。また、長期的な予測に基づいての制御ではないため、速度を落とさず事前に車線変更することが不可能である。
Further, in the technique described in
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたもので、車線変更を適切に行うことができる車線変更最適化装置及びプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a lane change optimization device and a program that can appropriately change lanes.
上記目的を達成するために、本発明の車線変更最適化装置は、自車両の走行状態と、自車線と同じ走行方向となる各車線を走行する、自車両周辺に存在する周辺車両の各々の走行状態とを取得する情報取得手段と、前記情報取得手段によって取得された前記周辺車両の各々の走行状態に基づいて、前記周辺車両の各々の挙動の時系列を予測する周辺車両挙動予測手段と、前記情報取得手段によって取得された前記自車両の走行状態と、前記周辺車両挙動予測手段によって予測された前記周辺車両の各々の挙動の時系列とに基づいて、自車両の車線変更のタイミング毎に、自車両の走行における安全な車線変更に関する評価関数を含む第1評価関数を最適化するように、自車両の加速度の時系列を生成する第1の最適化手段と、前記第1の最適化手段によって車線変更のタイミング毎に生成された前記自車両の加速度の時系列に基づいて、自車両の走行における安全な車線変更に関する評価関数を含む第2評価関数を最適化するように、前記自車両の加速度の時系列と自車両の車線変更のタイミングとの組み合わせを求める第2の最適化手段と、を含んで構成されている。 In order to achieve the above object, the lane change optimizing device of the present invention travels in each lane having the same traveling direction as that of the host vehicle, and each of the surrounding vehicles existing around the host vehicle. Information acquisition means for acquiring a running state; and surrounding vehicle behavior prediction means for predicting a time series of the behavior of each of the surrounding vehicles based on the running state of each of the surrounding vehicles acquired by the information acquisition means; , Based on the travel state of the host vehicle acquired by the information acquiring unit and the time series of the behavior of each of the surrounding vehicles predicted by the surrounding vehicle behavior predicting unit. In addition, first optimization means for generating a time series of acceleration of the host vehicle so as to optimize a first evaluation function including an evaluation function relating to a safe lane change in traveling of the host vehicle, and the first optimization Based on a time series of the acceleration of the host vehicle generated at each lane change timing by the means, the second evaluation function including an evaluation function related to a safe lane change in traveling of the host vehicle is optimized. Second optimization means for obtaining a combination of a time series of vehicle acceleration and the timing of lane change of the host vehicle.
本発明に係るプログラムは、コンピュータを自車両の走行状態と、自車線と同じ走行方向となる各車線を走行する、自車両周辺に存在する周辺車両の各々の走行状態とを取得する情報取得手段、前記情報取得手段によって取得された前記周辺車両の各々の走行状態に基づいて、前記周辺車両の各々の挙動の時系列を予測する周辺車両挙動予測手段、前記情報取得手段によって取得された前記自車両の走行状態と、前記周辺車両挙動予測手段によって予測された前記周辺車両の各々の挙動の時系列とに基づいて、自車両の車線変更のタイミング毎に、自車両の走行における安全な車線変更に関する評価関数を含む第1評価関数を最適化するように、自車両の加速度の時系列を生成する第1の最適化手段、及び前記第1の最適化手段によって車線変更のタイミング毎に生成された前記自車両の加速度の時系列に基づいて、自車両の走行における安全な車線変更に関する評価関数を含む第2評価関数を最適化するように、前記自車両の加速度の時系列と自車両の車線変更のタイミングとの組み合わせを求める第2の最適化手段として機能させるためのプログラムである。 The program according to the present invention uses a computer to acquire information on the traveling state of the host vehicle and the traveling states of the surrounding vehicles existing in the vicinity of the host vehicle traveling in the lanes having the same traveling direction as the host lane. A surrounding vehicle behavior predicting means for predicting a time series of the behavior of each of the surrounding vehicles based on the running state of each of the surrounding vehicles acquired by the information acquiring means, and the self-acquisition acquired by the information acquiring means. Based on the running state of the vehicle and the time series of the behavior of each of the surrounding vehicles predicted by the surrounding vehicle behavior predicting means, a safe lane change in the traveling of the own vehicle at each timing of the lane change of the own vehicle First optimization means for generating a time series of acceleration of the host vehicle so as to optimize a first evaluation function including an evaluation function relating to the vehicle, and a lane by the first optimization means Based on the time series of the acceleration of the host vehicle generated at each further timing, the acceleration of the host vehicle is optimized so as to optimize a second evaluation function including an evaluation function related to a safe lane change in traveling of the host vehicle. Is a program for functioning as a second optimizing means for obtaining a combination of the time series and the timing of changing the lane of the host vehicle.
本発明によれば、情報取得手段によって、自車両の走行状態と、自車線と同じ走行方向となる各車線を走行する、自車両周辺に存在する周辺車両の各々の走行状態とを取得する。そして、周辺車両挙動予測手段によって、情報取得手段によって取得された周辺車両の各々の走行状態に基づいて、周辺車両の各々の挙動の時系列を予測する。 According to the present invention, the information acquisition means acquires the traveling state of the host vehicle and the traveling states of the surrounding vehicles that are traveling in the same lane as the own lane and that exist around the host vehicle. Then, the time series of the behaviors of the surrounding vehicles is predicted by the surrounding vehicle behavior prediction means based on the running states of the surrounding vehicles acquired by the information acquisition means.
そして、第1の最適化手段によって、情報取得手段によって取得された自車両の走行状態と、周辺車両挙動予測手段によって予測された周辺車両の各々の挙動の時系列とに基づいて、自車両の車線変更のタイミング毎に、自車両の走行における安全な車線変更に関する評価関数を含む第1評価関数を最適化するように、自車両の加速度の時系列を生成する。 Then, based on the travel state of the host vehicle acquired by the information acquisition unit by the first optimization unit and the time series of the behaviors of the surrounding vehicles predicted by the surrounding vehicle behavior prediction unit, For each lane change timing, a time series of the acceleration of the host vehicle is generated so as to optimize a first evaluation function including an evaluation function related to a safe lane change in traveling of the host vehicle.
そして、第2の最適化手段によって、第1の最適化手段によって車線変更のタイミング毎に生成された自車両の加速度の時系列に基づいて、自車両の走行における安全な車線変更に関する評価関数を含む第2評価関数を最適化するように、自車両の加速度の時系列と自車両の車線変更のタイミングとの組み合わせを求める。 Then, an evaluation function related to a safe lane change in traveling of the host vehicle is obtained based on the time series of the acceleration of the host vehicle generated by the second optimizer at each lane change timing by the first optimizer. A combination of the time series of the acceleration of the host vehicle and the timing of the lane change of the host vehicle is obtained so as to optimize the second evaluation function including the second evaluation function.
このように、周辺車両の各々の走行状態に基づいて、周辺車両の各々の挙動の時系列を予測し、自車両の走行状態と、予測された周辺車両の各々の挙動の時系列とに基づいて、自車両の車線変更のタイミング毎に、第1評価関数を最適化するように、自車両の加速度の時系列を生成し、車線変更のタイミング毎に生成された自車両の加速度の時系列に基づいて、第2評価関数を最適化するように、自車両の加速度の時系列と自車両の車線変更のタイミングとの組み合わせを求めることにより、車線変更を適切に行うことができる。 In this way, the time series of the behavior of each of the surrounding vehicles is predicted based on the running state of each of the surrounding vehicles, and based on the running state of the own vehicle and the predicted time series of each behavior of the surrounding vehicles. Then, a time series of the acceleration of the host vehicle is generated so as to optimize the first evaluation function at each timing of lane change of the host vehicle, and a time series of the acceleration of the host vehicle generated at each timing of lane change Based on the above, the lane change can be appropriately performed by obtaining a combination of the acceleration time series of the host vehicle and the timing of the lane change of the host vehicle so as to optimize the second evaluation function.
本発明に係る前記自車両の走行に関する第1評価関数は、自車両の安全な走行に関する評価関数を含むようにすることができる。 The first evaluation function related to traveling of the host vehicle according to the present invention may include an evaluation function related to safe traveling of the host vehicle.
本発明に係る前記自車両の走行に関する第1評価関数は、自車両のエネルギー効率に関する評価関数を含むようにすることができる。 The first evaluation function related to traveling of the host vehicle according to the present invention may include an evaluation function related to energy efficiency of the host vehicle.
本発明に係る前記第1の最適化手段は、自車両の車線変更のタイミング毎に、前記第1評価関数を最適化するように自車両の加速度の時系列を生成する処理を並列に行うようにすることができる。 The first optimization means according to the present invention performs, in parallel, processing for generating a time series of acceleration of the host vehicle so as to optimize the first evaluation function at each timing of lane change of the host vehicle. Can be.
本発明に係る前記自車両の走行に関する第2評価関数は、前記第1評価関数を含むようにすることができる。 The second evaluation function related to traveling of the host vehicle according to the present invention may include the first evaluation function.
本発明に係る前記自車両の走行に関する第2評価関数は、前記第1評価関数と、予め定められた最大予測ステップにおける自車両の挙動に関する評価関数との和であるようにすることができる。 The second evaluation function related to traveling of the host vehicle according to the present invention may be the sum of the first evaluation function and an evaluation function related to the behavior of the host vehicle in a predetermined maximum prediction step.
本発明に係る前記第1の最適化手段は、前記情報取得手段によって取得された前記自車両の走行状態と、前記周辺車両挙動予測手段によって予測された前記周辺車両の各々の挙動の時系列とに基づいて、自車両の車線変更のタイミング及び変更先の車線毎に、前記第1評価関数を最適化するように、自車両の加速度の時系列を生成し、前記第2の最適化手段は、前記第1の最適化手段によって車線変更のタイミング及び変更先の車線毎に生成された前記自車両の加速度の時系列に基づいて、前記第2評価関数を最適化するように、前記自車両の加速度の時系列と、前記自車両の車線変更のタイミング及び変更先の車線との組み合わせを求めるようにすることができる。 The first optimizing unit according to the present invention includes a travel state of the host vehicle acquired by the information acquiring unit, and a time series of behaviors of the surrounding vehicles predicted by the surrounding vehicle behavior predicting unit. And generating a time series of acceleration of the host vehicle so as to optimize the first evaluation function for each lane change timing of the host vehicle and each lane to be changed, and the second optimization means The own vehicle is optimized so as to optimize the second evaluation function based on the time series of the lane change and the time series of the acceleration of the own vehicle generated for each lane to be changed by the first optimization means. It is possible to obtain a combination of the acceleration time series, the lane change timing of the host vehicle, and the change destination lane.
なお、本発明のプログラムを記憶する記憶媒体は、特に限定されず、ハードディスクであってもよいし、ROMであってもよい。また、CD−ROMやDVDディスク、光磁気ディスクやICカードであってもよい。更にまた、該プログラムを、ネットワークに接続されたサーバ等からダウンロードするようにしてもよい。 The storage medium for storing the program of the present invention is not particularly limited, and may be a hard disk or a ROM. Further, it may be a CD-ROM, a DVD disk, a magneto-optical disk or an IC card. Furthermore, the program may be downloaded from a server or the like connected to the network.
以上説明したように、本発明の車線変更最適化装置及びプログラムによれば、周辺車両の各々の走行状態に基づいて、周辺車両の各々の挙動の時系列を予測し、自車両の走行状態と、予測された周辺車両の各々の挙動の時系列とに基づいて、自車両の車線変更のタイミング毎に、第1評価関数を最適化するように、自車両の加速度の時系列を生成し、車線変更のタイミング毎に生成された自車両の加速度の時系列に基づいて、第2評価関数を最適化するように、自車両の加速度の時系列と自車両の車線変更のタイミングとの組み合わせを求めることにより、車線変更を適切に行うことができる、という効果が得られる。 As described above, according to the lane change optimization device and program of the present invention, based on the running state of each surrounding vehicle, the time series of the behavior of each surrounding vehicle is predicted, Generating a time series of the acceleration of the own vehicle so as to optimize the first evaluation function at each timing of the lane change of the own vehicle based on the predicted time series of each behavior of the surrounding vehicle, Based on the time series of the acceleration of the host vehicle generated at each lane change timing, the combination of the time series of the host vehicle acceleration and the timing of the lane change of the host vehicle is optimized so as to optimize the second evaluation function. By obtaining, the effect that a lane change can be performed appropriately is acquired.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態では、自車両の加速度の時系列と自車両の車線変更のタイミングとの組み合わせを推定して車両制御装置に出力する車線変更最適化装置に、本発明を適用した場合を例に説明する。また、本実施の形態では、自車両が自動運転車両である場合を例に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, the case where the present invention is applied to a lane change optimization device that estimates the combination of the time series of the acceleration of the host vehicle and the timing of the lane change of the host vehicle and outputs it to the vehicle control device. Explained as an example. In the present embodiment, a case where the host vehicle is an autonomous driving vehicle will be described as an example.
[本発明の実施の形態の概要]
本発明の実施の形態では、交通状態に応じて車線変更しながら安全で効率の良い自動運転を行うことを目標とする。具体的には、自車両の周辺各車線を走行する周辺車両の未来の挙動を考慮して、最適なアクセル又はブレーキ操作、及び車線変更の最適なタイミングを求める。
[Outline of Embodiment of the Present Invention]
In the embodiment of the present invention, the goal is to perform safe and efficient automatic driving while changing lanes according to traffic conditions. Specifically, the optimum accelerator or brake operation and the optimum timing for changing the lane are obtained in consideration of the future behavior of the surrounding vehicles traveling in the lanes around the host vehicle.
また、最適化問題の評価関数には運転効率や安全な車線変更に関する項目を含み、危険回避など制約条件を満たした上、長時間の最適な運転行動を計算する。これにより、事前に車線変更や速度を調整し、渋滞回避して、高効率な運転を実現する。また、本実施の形態では、並列計算可能な問題設定と二段階の最適化で高速に制御解を求める。 The evaluation function for the optimization problem includes items related to driving efficiency and safe lane change, and the optimal driving behavior for a long time is calculated while satisfying constraints such as danger avoidance. As a result, lane changes and speeds are adjusted in advance to avoid traffic jams and realize highly efficient driving. In the present embodiment, a control solution is obtained at high speed by setting a problem that can be calculated in parallel and two-stage optimization.
<システム構成>
図1に示すように、本発明の第1の実施の形態に係る車線変更最適化装置10は、ドライバが目的地を入力するための入力操作部12と、車車間通信を行う車車間通信部14と、自車両の速度を逐次検出する車速センサ16と、自車両の加速度を逐次検出する加速度センサ18と、自車両の位置を逐次計測する位置計測部20と、道路ネットワークデータ及び地図情報を記憶した道路ネットワークデータベース22と、車車間通信部14によって得られた車車間通信のデータに基づいて、自車両の加速度の時系列と自車両の車線変更のタイミングとの組み合わせを求めて、車両制御装置36に出力するコンピュータ24と、コンピュータ24によって出力された自車両の加速度の時系列と自車両の車線変更のタイミングとの組み合わせを実現するように、車両の運転操作を制御する車両制御装置36と、を備えている。
<System configuration>
As shown in FIG. 1, a lane
車車間通信部14は、自車両周辺に存在する周辺車両の各々の走行状態を、車車間通信により受信する。図2に、自車両周辺に存在する周辺車両の各々の一例を示す。図2に示すように、本実施の形態では、周辺車両の各々は、自車線と同じ走行方向となる各車線を走行する場合を例に説明する。
The
図2は、走行方向が同一の車線が3車線である場合を例に示す。Hは自車両を表し、p1,p2,・・・,pNは、自車両と同一車線を走行する周辺車両の各々を表し、q1,q2,・・・,qNは、自車両から見て右車線を走行する周辺車両の各々を表し、r1,r2,・・・,rNは、自車両から見て左車線を走行する周辺車両の各々を表す。なお、Nは予め定められた数である。 FIG. 2 shows an example where the lanes having the same traveling direction are three lanes. H represents the host vehicle, p1, p2,..., PN represent each of the surrounding vehicles traveling in the same lane as the host vehicle, and q1, q2,. Each of the surrounding vehicles traveling in the lane represents each of the surrounding vehicles, and r1, r2,. N is a predetermined number.
例えば、車車間通信部14は、上記図2に示す周辺車両の各々(p1,p2,・・・,pN,q1,q2,・・・,qN,r1,r2,・・・,rN)の走行状態として、周辺車両の各々の位置及び速度を、車車間通信により受信する。
For example, the vehicle-to-
位置計測部20は、例えば、GPSセンサを用いて構成され、自車両の現在位置を計測する。
The
コンピュータ24は、CPUと、RAMと、後述する車線変更最適化処理ルーチンを実行するためのプログラムを記憶したROMとを備え、機能的には次に示すように構成されている。コンピュータ24は、入力操作部12により入力された目的地情報と、車車間通信部14によって受信された周辺車両の各々の位置及び速度と、車速センサ16によって検出された自車両の速度と、加速度センサ18によって検出された自車両の加速度と、位置計測部20によって計測された自車両の位置と、道路ネットワークデータベース22に記憶されている道路ネットワークデータ及び地図情報とを取得する情報取得部26と、情報取得部26によって受信された周辺車両の各々の位置及び速度に基づいて、周辺車両の各々の挙動の時系列を予測する周辺車両挙動予測部28と、情報取得部26によって取得された目的地情報、自車両の位置、道路ネットワークデータ、及び地図情報に基づいて、現在位置から目的地までの経路を生成する経路生成部30と、情報取得部26によって取得された自車両の速度及び加速度と、周辺車両挙動予測部28によって予測された周辺車両の各々の挙動の時系列と、経路生成部30によって生成された経路とに基づいて、自車両の加速度の時系列と自車両の車線変更のタイミングとの組み合わせを求める最適化部32と、最適化部32によって算出された自車両の加速度の時系列と自車両の車線変更のタイミングとを出力する出力部34とを備えている。
The
情報取得部26は、車速センサ16によって検出された自車両の速度と、加速度センサ18によって検出された自車両の加速度と、位置計測部20によって計測された自車両の位置とを、自車両の走行状態として取得する。また、情報取得部26は、周辺車両の各々の位置及び速度を、周辺車両の各々の走行状態として取得する。
The
また、情報取得部26は、入力操作部12により入力された目的地情報と、位置計測部20によって計測された自車両の位置と、道路ネットワークデータベース22に記憶されている道路ネットワークデータ及び地図情報とを取得し、経路生成部30へ出力する。
The
周辺車両挙動予測部28は、情報取得部26によって取得された周辺車両の各々の位置及び速度に基づいて、周辺車両の各々の挙動の時系列として、周辺車両の各々の位置の時系列を予測する。
The surrounding vehicle
例えば、周辺車両挙動予測部28は、周辺車両の各々について、情報取得部26によって取得された周辺車両の位置及び速度に基づいて、当該周辺車両と当該周辺車両の先行車両との相対距離及び相対速度を推定する。そして、周辺車両挙動予測部28は、周辺車両の各々について、情報取得部26によって取得された周辺車両の速度と、推定された相対距離及び相対速度とに基づいて、以下の式(1)に示すように、周辺車両の各々の加速度の時系列を予測する。
For example, the surrounding vehicle
なお、上記式(1)おけるpは、p番目の車線を表し、k(=1〜N)はk番目の周辺車両を表す。従って、「pk」は、p番目の車線を走行するk番目の周辺車両を表す。また、 In the above equation (1), p represents the pth lane, and k (= 1 to N) represents the kth surrounding vehicle. Therefore, “p k ” represents the k th surrounding vehicle traveling in the p th lane. Also,
は、p番目の車線を走行するk番目の周辺車両pkと、当該周辺車両pkの先行車両との車間距離を表す。また、 Represents the k-th peripheral vehicle p k traveling the p-th lane, the distance to the preceding vehicle of the surrounding vehicle p k. Also,
は、p番目の車線を走行するk番目の周辺車両pkの速度を表す。また、 Represents the speed of the kth surrounding vehicle pk traveling in the pth lane. Also,
は、p番目の車線を走行するk番目の周辺車両pkと、当該周辺車両pkの先行車両との相対速度を表す。 Represents the k-th peripheral vehicle p k traveling the p-th lane, the relative speed between the preceding vehicle of the surrounding vehicle p k.
上記式(1)のfaは、車両のドライバの運転モデルであり、例えば、faとして以下の式(2)に示すIntelligent Driver Model(IDM)を用いることができる。 F a in the above formula (1) is a driving model of the driver of the vehicle. For example, an intelligent driver model (IDM) shown in the following formula (2) can be used as f a .
ここで、α,β,R0,v0,thは予め定められたパラメータである。 Here, α, β, R 0 , v 0 and t h are predetermined parameters.
また、周辺車両挙動予測部28は、予測した周辺車両の各々の加速度の時系列に基づいて、以下の式(3)に従って、各周辺車両の位置の時系列を予測する。
In addition, the surrounding vehicle
経路生成部30は、情報取得部26によって出力された目的地情報、自車両の位置、及び道路ネットワークデータ及び地図情報に基づいて、現在位置から目的地までの経路を生成する。
The
最適化部32は、情報取得部26によって取得された自車両の位置及び速度と、周辺車両挙動予測部28によって予測された周辺車両の各々の位置の時系列とに基づいて、自車両の加速度の時系列と自車両の車線変更のタイミングとの組み合わせを求める。最適化部32は、図3に示すように、下位層最適化部320と、上位層最適化部322とを備えている。なお、下位層最適化部320は、第1の最適化手段の一例であり、上位層最適化部322は、第2の最適化手段の一例である。
The
本実施の形態では、自車両の状態変数を以下の式(4)に示すように定義する。 In the present embodiment, the state variable of the host vehicle is defined as shown in the following equation (4).
なお、xh∈Rは位置を表し、vh∈Rは速度を表し、lh∈{−1,0,+1}は自車両が走行する車線を表す。lh=0は自車両が現在走行する車線を表し、lh=1は自車両が現在走行する車線の右側の車線を表し、lh=−1は自車両が現在走行する車線の左側の車線を表す。また、yh∈Rは車両の横位置を表す。 Note that x h εR represents a position, v h εR represents a speed, and l h ε {-1, 0, +1} represents a lane in which the host vehicle travels. l h = 0 represents the lane in which the host vehicle is currently traveling, l h = 1 represents the lane on the right side of the lane in which the host vehicle is currently traveling, and l h = −1 is the left side of the lane in which the host vehicle is currently traveling. Represents a lane. Y h ∈R represents the lateral position of the vehicle.
また、周辺車両の各々と同様に、自車両の挙動についても、情報取得部26によって取得された自車両の速度、自車両の加速度、及び自車両の位置と、後述する下位層最適化部320で算出される自車両の加速度の時系列uとに基づいて、上記式(3)に従って、自車両の位置xhの時系列及び速度vhの時系列が計算される。
Similarly to each of the surrounding vehicles, with respect to the behavior of the own vehicle, the speed of the own vehicle acquired by the
また、不連続時間における自車両の車線変更については、以下の式(5)によって表現することができる。 Further, the lane change of the host vehicle during the discontinuous time can be expressed by the following equation (5).
ここで、上記式(5)における、δl及びδrはバイナリ変数である。δlは左車線へ変更するか否かを表す変数であり、δrは右車線へ変更するか否かを表す変数である。図4にδl及びδrの説明図を示す。図4に示すように、各々の時刻において、δl及びδrは0又は1の値をとる。δl及びδrの時系列が、車線変更のタイミング及び変更先の車線を表す。また、各時刻におけるδl及びδrは、以下の式(6)に示す制約を持つ。 Here, in the above equation (5), δ l and δ r are binary variables. δ l is a variable indicating whether or not to change to the left lane, and δ r is a variable indicating whether or not to change to the right lane. FIG. 4 is an explanatory diagram of δ l and δ r . As shown in FIG. 4, at each time, δ l and δ r take a value of 0 or 1. The time series of δ l and δ r represent the lane change timing and the lane to be changed. In addition, δ l and δ r at each time have a constraint expressed by the following equation (6).
なお、自車両の横位置yhは、δlとδrとの時系列で求められると仮定する。また、速度制限、快適走行や安全性のために、各時刻における加速度uh、速度vh、及び位置xhは、以下の式(7)に示す制約条件を満たす。 It is assumed that the lateral position y h of the host vehicle is obtained in a time series of δ l and δ r . Further, the acceleration u h , the speed v h , and the position x h at each time satisfy the constraint condition shown in the following formula (7) for speed limitation, comfortable driving, and safety.
ここで、定数thは車頭時間を表し、R0は最低車間距離を表す。 Here, the constant t h represents the vehicle head time, and R 0 represents the minimum inter-vehicle distance.
最適化部32は、モデル予測制御の枠組みにおいて、Tステップホライゾーンの最適化問題を解く。具体的には、最適化部32は、情報取得部26によって取得された自車両の位置及び速度と、周辺車両挙動予測部28によって予測された周辺車両の各々の位置の時系列とに基づいて、以下の式(8)に示す自車両の加速度の時系列uと、以下の式(9)に示す、自車両の車線変更のタイミング及び変更先の車線を表すδとの組み合わせを求める。
The
本実施の形態では、下位層最適化部320による最適化処理と、上位層最適化部322による最適化処理との二段階の最適化処理で高速に解を求めるため、最適化問題を以下に示すように設定する。
In the present embodiment, since the solution is obtained at high speed by the two-stage optimization process of the optimization process by the lower
具体的には、ホライゾーンT内では、以下の式(10)に示すように、車線変更について、一回を超えて行わないような制約条件を定義する。 Specifically, in the horizon zone T, as shown in the following formula (10), a constraint condition is defined such that the lane change is not performed more than once.
そして、下位層最適化部320では自車両の加速度(最適な加速度)の時系列u*を算出し、上位層最適化部322では車線変更のタイミング(最適な車線変更のタイミング)及び変更先の車線を表すδ*を算出する。
Then, the lower
下位層最適化部320は、情報取得部26によって取得された自車両の位置及び速度と、周辺車両挙動予測部28によって予測された周辺車両の各々の位置の時系列とに基づいて、自車両の車線変更のタイミング及び変更先の車線毎に、第1評価関数を最適化するように、自車両の加速度の時系列を生成する。第1評価関数は、自車両の走行における安全な車線変更に関する評価関数を含む。
Based on the position and speed of the host vehicle acquired by the
また、下位層最適化部320は、自車両の車線変更のタイミング及び変更先の車線を表すδ毎に、第1評価関数を最適化するように自車両の加速度の時系列を生成する処理を並列に行う。
Further, the lower
具体的には、下位層最適化部320は、自車両の車線変更のタイミング及び変更先の車線を表すδを固定して、予め定められた制約条件g1を満たした上で、以下の式(11)に示すように、第1評価関数J1を最小化するような自車両の加速度の時系列uを算出する。
Specifically, the lower
本実施の形態では、上記式(11)における制約条件g1は、上記式(7)に示した速度、加速度、及び車間距離に関する制約条件に対応する。 In this embodiment, the constraint g 1 in the formula (11), the speed shown in the above formula (7), the acceleration, and corresponds to the constraint on the inter-vehicle distance.
例えば、下位層最適化部320は、以下の式(12)に示すような第1評価関数J1を最小化するような自車両の加速度の時系列uを算出する。
For example, the lower
上記式(12)に示す第1評価関数J1は、自車両のエネルギー効率に関する評価関数Laと、自車両の安全な走行に関する評価関数Lbと、自車両の走行における安全な車線変更に関する評価関数Lcとを含む。 The first evaluation function J 1 shown in the above formula (12), the evaluation function L a on energy efficiency of the vehicle, the evaluation function L b for the safe running of the vehicle, for the safe lane change in the running of the vehicle And an evaluation function L c .
自車両のエネルギー効率に関する評価関数Laと、自車両の安全な走行に関する評価関数Lbと、自車両の走行における安全な車線変更に関する評価関数Lcとは、例えば、以下の式(13)〜(15)で表すことができる。 The evaluation function L a regarding the energy efficiency of the host vehicle, the evaluation function L b regarding the safe travel of the host vehicle, and the evaluation function L c regarding the safe lane change during the travel of the host vehicle are, for example, the following formula (13): It can represent with-(15).
なお、上記式(13)における、Vdが希望速度、wvとwuとが定数である。また、上記式(14)における、Δxhが車間距離を表し、tdが希望車頭時間を表し、αf及びwfが定数である。また、上記式(15)における、αcとwcとが定数であり、x~jが変更先車線の各周辺車両の位置を表す(変更先の車線は、δによって決定される)。 In the above equation (13), V d is a desired speed, and w v and w u are constants. In the above formula (14), Δx h represents the inter-vehicle distance, t d represents the desired vehicle head time, and α f and w f are constants. In the above equation (15), α c and w c are constants, and x to j represent the positions of the surrounding vehicles in the change destination lane (the change destination lane is determined by δ).
また、下位層最適化部320は、周辺車両挙動予測部28によって予測された周辺車両の各々の位置の時系列に基づいて、上記式(13)〜(15)における各パラメータを設定する。例えば、図5に示すように、自車両Hが、周辺車両Aと周辺車両Bとの間に割り込むように車線変更を行う場合、下位層最適化部320は、上記式(15)における定数αcを設定する。定数αcを設定することによって、自車両と各周辺車両との相対距離(xh(τ)−xj~(τ))に応じた評価関数が最適化される。
Further, the lower
上位層最適化部322は、下位層最適化部320によって車線変更のタイミング及び変更先の車線を表すδ毎に生成された自車両の加速度の時系列と、経路生成部30によって生成された現在位置から目的地までの経路とに基づいて、第2評価関数を最適化するように、自車両の加速度の時系列uと、自車両の車線変更のタイミング及び変更先の車線を表すδとの組み合わせを求める。第2評価関数は、自車両の走行における安全な車線変更に関する評価関数を含む。また、第2評価関数は、上記式(11)に示した第1評価関数を含む。
The upper
具体的には、上位層最適化部322は、車線変更に関する制約条件g2を満たした上で、以下の式(16)に示すような第2評価関数を最小化する、車線変更のタイミング及び変更先の車線を表すδを求める。すわなち、上位層最適化部322は、下位層最適化部320によって自車両の車線変更のタイミング及び変更先の車線を表すδ毎に生成された自車両の加速度の時系列に基づいて、以下の式(16)に示す第2評価関数が最小となるような、自車両の車線変更のタイミング及び変更先の車線を表すδと、対応する加速度の時系列uとを求める。
Specifically, the upper
例えば、第2評価関数は、第1評価関数と、予め定められた最大予測ステップにおける自車両の挙動に関する評価関数E(zh(t+T))との和であるように設定することができる。上位層最適化部322は、例えば、以下の式(17)に示すような第2評価関数J2を最小化する、車線変更のタイミング及び変更先の車線を表すδを求める。
For example, the second evaluation function can be set to be the sum of the first evaluation function and the evaluation function E (z h (t + T)) related to the behavior of the host vehicle in a predetermined maximum prediction step. Upper
ここで、自車両の挙動に関する評価関数E(zh(t+T))は終端コストの期待値であり、道路状況やルートなどを考慮して拡張するオプショナルな部分である。E(zh(t+T))が含まれるように第2評価関数J2を設定することにより、旅行時間を考慮した車線変更のタイミング及び変更先の車線を表すδが算出される。 Here, the evaluation function E (z h (t + T)) relating to the behavior of the host vehicle is an expected value of the terminal cost, and is an optional part that is expanded in consideration of road conditions and routes. By setting the second evaluation function J 2 as E (z h (t + T )) is included, [delta] is calculated representing the lane timing and change destination of lane change in consideration of the travel time.
例えば、E(zh(t+T))の一例として、以下の式(18)に示す関数を用いることができる。 For example, as an example of E (z h (t + T)), a function represented by the following formula (18) can be used.
上記式(18)のV ̄(lh,t+T)は、Tステップ後に期待できる速度であり、下位層最適化部320によって算出された自車両の加速度の時系列と、車線変更のタイミング及び変更先の車線を表すδとの組み合わせ、並びに現在位置から目的地までの経路に基づいて算出される。図6に、V ̄(lh,t+T)を説明するための図を示す。例えば、上位層最適化部322は、図6に示すように、経路生成部30によって生成された現在位置から目的地までの経路に基づいて、目的地までの経路と異なる方向へと繋がる車線での期待速度V ̄(lh,t+T)を0に設定する。経路と異なる方向へと繋がる車線での期待速度V ̄(lh,t+T)を0に設定することで、E(zh(t+T))の値は高くなり、目的地方向へと繋がる車線への車線変更が促される。
V ̄ (l h , t + T) in the above equation (18) is a speed that can be expected after T steps, the time series of the acceleration of the host vehicle calculated by the lower
出力部34は、最適化部32によって算出された自車両の加速度の時系列と、自車両の車線変更のタイミング及び変更先の車線との組み合わせを出力する。
The
車両制御装置36は、出力部34によって出力された自車両の加速度の時系列と、自車両の車線変更のタイミング及び変更先の車線との組み合わせを実現するように、車両の運転操作の制御を行う。具体的には、車両制御装置36は、出力部34によって出力された車線変更のタイミング及び変更先の車線を表すδから、車両の操舵角度を決定し、車両の運転操作の制御を行う。また、車両制御装置36は、出力部34によって出力された自車両の加速度の時系列に基づいて、エンジントルクを求め、車両の運転操作の制御を行う。なお、通信時間及び計算時間についての遅れは、例えば、1ステップ前に求めた自車両の加速度を、現時刻で使用するような制約条件「uh(t|t)=uh(t+1|t−1)」を用いることで、通信時間及び計算時間についての遅れを解消することができる。
The
<車線変更最適化装置の作用>
次に、本実施の形態の作用について説明する。
<Operation of lane change optimization device>
Next, the operation of the present embodiment will be described.
車線変更最適化装置10を搭載した車両が走行しているときであって、車車間通信部14によって周辺車両からデータが受信され、車速センサ16によって自車両の速度が逐次検出され、加速度センサ18によって自車両の加速度が逐次検出され、位置計測部20によって自車両の位置が逐次計測されているときに、入力操作部12により目的地情報が入力されると、車線変更最適化装置10は、図7に示す車線変更最適化処理ルーチンを実行する。
When a vehicle equipped with the lane
まず、ステップS100において、上記式(1)〜(18)に含まれる各変数を初期化する。 First, in step S100, each variable included in the above equations (1) to (18) is initialized.
次に、ステップS102において、情報取得部26は、車速センサ16によって検出された自車両の速度と、加速度センサ18によって検出された自車両の加速度と、位置計測部20によって計測された自車両の位置とを、自車両の走行状態として取得する。また、情報取得部26は、入力操作部12により入力された目的地情報と、位置計測部20によって計測された自車両の位置と、道路ネットワークデータベース22に記憶されている道路ネットワークデータ及び地図情報とを取得し、経路生成部30へ出力する。
Next, in step S <b> 102, the
ステップS104において、情報取得部26は、周辺車両の各々の位置及び速度を、周辺車両の各々の走行状態として取得する。
In step S104, the
ステップS106において、経路生成部30は、上記ステップS102で出力された目的地情報、自車両の位置、並びに道路ネットワークデータ及び地図情報に基づいて、現在位置から目的地までの経路を生成する。
In step S106, the
ステップS108において、周辺車両挙動予測部28は、上記ステップS104で取得された周辺車両の各々の位置及び速度に基づいて、周辺車両の各々の挙動の時系列を予測する。ステップS108は、図8に示す周辺車両挙動予測処理ルーチンによって実現される。
In step S108, the surrounding vehicle
<周辺車両挙動予測処理ルーチン>
まず、ステップS200において、上記ステップS102で取得された現時刻tの周辺車両の各々の位置及び速度を、初期状態として設定する。
<Neighboring vehicle behavior prediction processing routine>
First, in step S200, the position and speed of each of the surrounding vehicles at the current time t acquired in step S102 are set as an initial state.
次に、ステップS202において、上記ステップS200で設定された初期状態に基づいて、周辺車両の各々について、当該周辺車両と当該周辺車両の先行車両との相対距離及び相対速度を推定する。そして、上記ステップS200で初期状態として設定された周辺車両の速度と、推定された相対距離及び相対速度とに基づいて、上記式(1)に従って、各周辺車両の加速度の時系列を予測する。 Next, in step S202, based on the initial state set in step S200, the relative distance and relative speed between the surrounding vehicle and the preceding vehicle of the surrounding vehicle are estimated for each of the surrounding vehicles. Then, based on the speed of the surrounding vehicle set as the initial state in step S200 and the estimated relative distance and relative speed, the time series of the acceleration of each surrounding vehicle is predicted according to the above equation (1).
次に、ステップS204において、上記ステップS202で予測された各周辺車両の加速度の時系列に基づいて、上記式(3)に従って、次の時刻(t+1)の各周辺車両の位置を推定する。 Next, in step S204, the position of each surrounding vehicle at the next time (t + 1) is estimated according to the above equation (3) based on the time series of the acceleration of each surrounding vehicle predicted in step S202. .
ステップS206において、ホライゾーンをTとして、予測対象の時刻がt+Tより後であるか否かを判定する。予測対象の時刻がt+T以降である場合には、ステップS208へ進む。一方、予測対象の時刻がt+T以前である場合には、ステップS210において、予測対象の時刻を次の時刻として、ステップS202へ戻る。 In step S206, it is determined whether the prediction target time is after t + T, where T is the horizon zone. When the prediction target time is after t + T, the process proceeds to step S208. On the other hand, if the prediction target time is before t + T, the process returns to step S202 with the prediction target time as the next time in step S210.
ステップS208では、上記ステップS204で推定された各周辺車両の位置の時系列を予測結果として出力する。 In step S208, the time series of the positions of the surrounding vehicles estimated in step S204 is output as a prediction result.
次に、車線変更最適化処理ルーチンに戻り、ステップS110において、下位層最適化部320は、上記ステップS208で出力された周辺車両の各々の位置の時系列に基づいて、上記式(13)〜(15)における各パラメータを設定する。
Next, returning to the lane change optimization processing routine, in step S110, the lower
ステップS112において、下位層最適化部320は、上記ステップS102で取得された自車両の位置及び速度と、上記ステップS108で予測された周辺車両の各々の位置の時系列とに基づいて、自車両の車線変更のタイミング及び変更先の車線を表すδ毎に、上記式(12)に示す第1評価関数を最適化するように、自車両の加速度の時系列を生成する。
In step S112, the lower
ステップS114において、上位層最適化部322は、上記ステップS112で車線変更のタイミング及び変更先の車線を表すδ毎に生成された自車両の加速度の時系列から算出されるT時刻後の自車両の挙動と、上記ステップS106で生成された現在位置から目的地までの経路とに基づいて、上記式(17)に示す第2評価関数を最適化するように、自車両の加速度の時系列と自車両の車線変更のタイミング及び変更先の車線を表すδとの組み合わせを求める。
In step S114, the upper
ステップS116において、出力部34は、上記ステップS114で算出された自車両の加速度の時系列と、自車両の車線変更のタイミング及び変更先の車線を表すδとの組み合わせを車両制御装置36に出力して、上記ステップS100へ戻る。
In step S116, the
上記の車線変更最適化処理ルーチンが繰り返し実行されることにより、逐次生成された自車両の加速度の時系列と、自車両の車線変更のタイミング及び変更先の車線を表すδとの組み合わせが、車両制御装置36へ出力され、車両制御装置36により、自車両の加速度の時系列と、自車両の車線変更のタイミング及び変更先の車線を表すδとの組み合わせに基づく車両の運転操作が行われる。
By repeatedly executing the above lane change optimization processing routine, a combination of the time series of the acceleration of the own vehicle generated sequentially and δ representing the lane change timing of the own vehicle and the lane of the change destination is The vehicle is output to the
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る車線変更最適化装置によれば、周辺車両の各々の走行状態に基づいて、周辺車両の各々の挙動の時系列を予測し、自車両の走行状態と、予測された周辺車両の各々の挙動の時系列とに基づいて、自車両の車線変更のタイミング毎に、第1評価関数を最適化するように、自車両の加速度の時系列を生成し、車線変更のタイミング及び変更先の車線を表すδ毎に生成された自車両の加速度の時系列に基づいて、第2評価関数を最適化するように、自車両の加速度の時系列と、自車両の車線変更のタイミング及び変更先の車線を表すδとの組み合わせを求めることにより、車線変更を適切に行うことができる。 As described above, according to the lane change optimization device according to the embodiment of the present invention, the time series of the behavior of each of the surrounding vehicles is predicted based on the traveling state of each of the surrounding vehicles. Based on the traveling state and the predicted time series of each of the surrounding vehicles, the time series of the acceleration of the host vehicle is optimized so as to optimize the first evaluation function at each timing of the lane change of the host vehicle. And generating a time series of acceleration of the host vehicle so as to optimize the second evaluation function based on the time series of the acceleration of the host vehicle generated for each δ representing the timing of the lane change and the lane to be changed to The lane change can be appropriately performed by obtaining a combination of the timing of changing the lane of the host vehicle and δ representing the lane to be changed.
また、複数車線道路上で効率よい運転を実現し、従来手法と比較して著しく燃費の改善と旅行時間とを短縮することができる。 In addition, efficient driving on a multi-lane road can be realized, and fuel efficiency can be improved and travel time can be significantly shortened compared to conventional methods.
また、並列計算可能な最適化アルゴリズムを使用し、実時間で車両の自動運転を行うことができる。 In addition, the vehicle can be automatically driven in real time using an optimization algorithm capable of parallel calculation.
なお、本発明は、各図を用いて説明した実施の形態例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更して適用することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the embodiment described with reference to the drawings, and various modifications can be applied without departing from the scope of the invention.
例えば、上記実施の形態では、自車両が自動運転車両である場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、自車両が運転支援対象の車両であっても本発明を適用することができる。例えば、自車両の加速度の時系列と、自車両の車線変更のタイミング及び変更先の車線との組み合わせを、ヒューマンインターフェイスによって車両のドライバに提示する運転支援システムに本発明を適用させることもできる。 For example, in the above-described embodiment, the case where the host vehicle is an autonomous driving vehicle has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is applied even if the host vehicle is a driving support target vehicle. be able to. For example, the present invention can also be applied to a driving support system that presents a combination of the time series of the acceleration of the host vehicle, the timing of the lane change of the host vehicle, and the lane to be changed to the driver of the vehicle through a human interface.
また、上記実施の形態では、第1評価関数には、自車両のエネルギー効率に関する評価関数Laと、自車両の安全な走行に関する評価関数Lbとを含む場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、評価関数La及び評価関数Lbが第1評価関数に含まれていなくともよい。 Further, in the above embodiment, the first evaluation function, the evaluation function L a on energy efficiency of the vehicle, a case containing the evaluation function L b for the safe running of the vehicle is described as an example, this is not limited to, the evaluation function L a and the evaluation function L b is not necessarily included in the first evaluation function.
また、上記実施の形態では、経路生成部30が現在位置から目的地までの経路を生成する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、予め入力された現在位置から目的地までの経路を用いてもよい。
Moreover, although the case where the
また、上記実施の形態では、現在位置から目的地までの経路に基づいて、自車両の挙動に関する評価関数E(zh(t+T))を設定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、渋滞情報や道路状況に基づいて、自車両の挙動に関する評価関数E(zh(t+T))を設定してもよい。 In the above embodiment, the case where the evaluation function E (z h (t + T)) regarding the behavior of the host vehicle is set based on the route from the current position to the destination is described as an example. However, the present invention is not limited to this. It is not something. For example, an evaluation function E (z h (t + T)) regarding the behavior of the host vehicle may be set based on traffic jam information and road conditions.
また、上記実施の形態では、自車両の挙動に関する評価関数E(zh(t+T))として、上記式(18)を用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、他の評価関数を用いても良い。 In the above embodiment, the case where the above equation (18) is used as the evaluation function E (z h (t + T)) related to the behavior of the host vehicle has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. The evaluation function may be used.
また、上記実施の形態では、周辺車両挙動予測部28は、上記式(2)に示した運転モデルを用いて、周辺車両の挙動を予測する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、他の運転モデルを用いても良い。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the surrounding vehicle
本発明のプログラムは、記憶媒体に格納して提供するようにしてもよい。 The program of the present invention may be provided by being stored in a storage medium.
10 車線変更最適化装置
12 入力操作部
14 車車間通信部
16 車速センサ
18 加速度センサ
20 位置計測部
22 道路ネットワークデータベース
24 コンピュータ
26 情報取得部
28 周辺車両挙動予測部
32 最適化部
30 経路生成部
34 出力部
36 車両制御装置
320 下位層最適化部
322 上位層最適化部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記情報取得手段によって取得された前記周辺車両の各々の走行状態に基づいて、前記周辺車両の各々の挙動の時系列を予測する周辺車両挙動予測手段と、
前記情報取得手段によって取得された前記自車両の走行状態と、前記周辺車両挙動予測手段によって予測された前記周辺車両の各々の挙動の時系列とに基づいて、自車両の車線変更のタイミング毎に、自車両の走行における安全な車線変更に関する評価関数を含む第1評価関数を最適化するように、自車両の加速度の時系列を生成する第1の最適化手段と、
前記第1の最適化手段によって車線変更のタイミング毎に生成された前記自車両の加速度の時系列に基づいて、自車両の走行における安全な車線変更に関する評価関数を含む第2評価関数を最適化するように、前記自車両の加速度の時系列と自車両の車線変更のタイミングとの組み合わせを求める第2の最適化手段と、
を含む車線変更最適化装置。 Information acquisition means for acquiring the traveling state of the own vehicle and each traveling state of the surrounding vehicles that are traveling in the same lane as the own lane and that are in the vicinity of the own vehicle;
Based on the running state of each of the surrounding vehicles acquired by the information acquisition unit, the surrounding vehicle behavior predicting unit that predicts the time series of the behavior of each of the surrounding vehicles;
Based on the travel state of the host vehicle acquired by the information acquisition unit and the time series of the behavior of each of the surrounding vehicles predicted by the surrounding vehicle behavior prediction unit, for each lane change timing of the host vehicle. First optimization means for generating a time series of acceleration of the host vehicle so as to optimize a first evaluation function including an evaluation function related to a safe lane change in traveling of the host vehicle;
Based on the time series of the acceleration of the host vehicle generated at each lane change timing by the first optimization unit, a second evaluation function including an evaluation function related to a safe lane change in traveling of the host vehicle is optimized. Second optimization means for obtaining a combination of the time series of acceleration of the host vehicle and the timing of lane change of the host vehicle,
Lane change optimization device including
請求項1に記載の車線変更最適化装置。 The lane change optimization device according to claim 1, wherein the first evaluation function related to traveling of the host vehicle includes an evaluation function related to safe traveling of the host vehicle.
請求項1又は請求項2に記載の車線変更最適化装置。 The lane change optimization device according to claim 1, wherein the first evaluation function related to traveling of the host vehicle includes an evaluation function related to energy efficiency of the host vehicle.
前記第2の最適化手段は、前記第1の最適化手段によって車線変更のタイミング及び変更先の車線毎に生成された前記自車両の加速度の時系列に基づいて、前記第2評価関数を最適化するように、前記自車両の加速度の時系列と、前記自車両の車線変更のタイミング及び変更先の車線との組み合わせを求める
請求項1〜請求項6の何れか1項に記載の車線変更最適化装置。 The first optimization means is based on the traveling state of the host vehicle acquired by the information acquisition means and the time series of the behaviors of the surrounding vehicles predicted by the surrounding vehicle behavior prediction means, Generating a time series of acceleration of the host vehicle so as to optimize the first evaluation function for each lane change timing of the host vehicle and each lane to be changed;
The second optimization means optimizes the second evaluation function based on the time series of the lane change generated by the first optimization means and the time series of the acceleration of the host vehicle generated for each lane to be changed. The lane change according to any one of claims 1 to 6, wherein a combination of a time series of the acceleration of the own vehicle, a timing of changing the lane of the own vehicle, and a lane to be changed is obtained. Optimization device.
自車両の走行状態と、自車線と同じ走行方向となる各車線を走行する、自車両周辺に存在する周辺車両の各々の走行状態とを取得する情報取得手段、
前記情報取得手段によって取得された前記周辺車両の各々の走行状態に基づいて、前記周辺車両の各々の挙動の時系列を予測する周辺車両挙動予測手段、
前記情報取得手段によって取得された前記自車両の走行状態と、前記周辺車両挙動予測手段によって予測された前記周辺車両の各々の挙動の時系列とに基づいて、自車両の車線変更のタイミング毎に、自車両の走行における安全な車線変更に関する評価関数を含む第1評価関数を最適化するように、自車両の加速度の時系列を生成する第1の最適化手段、及び
前記第1の最適化手段によって車線変更のタイミング毎に生成された前記自車両の加速度の時系列に基づいて、自車両の走行における安全な車線変更に関する評価関数を含む第2評価関数を最適化するように、前記自車両の加速度の時系列と自車両の車線変更のタイミングとの組み合わせを求める第2の最適化手段
として機能させるためのプログラム。 An information acquisition means for acquiring a running state of the host vehicle and each running state of surrounding vehicles existing around the host vehicle running in each lane having the same running direction as the own lane;
Peripheral vehicle behavior prediction means for predicting the time series of the behavior of each of the surrounding vehicles based on the running state of each of the surrounding vehicles acquired by the information acquisition means,
Based on the travel state of the host vehicle acquired by the information acquisition unit and the time series of the behavior of each of the surrounding vehicles predicted by the surrounding vehicle behavior prediction unit, for each lane change timing of the host vehicle. First optimization means for generating a time series of acceleration of the host vehicle so as to optimize a first evaluation function including an evaluation function relating to a safe lane change in traveling of the host vehicle, and the first optimization Based on a time series of the acceleration of the host vehicle generated at each lane change timing by the means, the second evaluation function including an evaluation function related to a safe lane change in traveling of the host vehicle is optimized. A program for functioning as a second optimization means for obtaining a combination of a time series of vehicle acceleration and the timing of lane change of the host vehicle.
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