JP2017165197A - 車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】本線へのスムーズな合流を実現すること。【解決手段】自車両が支線から合流しようとする本線を走行する車両の走行状態を取得する取得部と、前記取得部により取得された走行状態と、予測可能な前記自車両の運動モデルとに基づいて、前記自車両が前記本線に合流する合流ターゲット位置を、前記本線を走行する車両に対する相対的な位置として決定する合流制御部と、前記合流制御部により決定された合流ターゲット位置に向けて前記自車両が走行するように、前記自車両の少なくとも加減速を自動的に制御する走行制御部と、を備える車両制御システム。【選択図】図２

Description

本発明は、車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムに関する。

近年、目的地までの経路に沿って自車両が走行するように、自車両の加減速と操舵とのうち、少なくとも一方を自動的に制御する技術（以下、自動運転）について研究が進められている。これに関連して、高速道路などの支線から本線に合流する際の自動運転についても種々の技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−１０２８９３号公報

しかしながら、従来の技術では、好適な合流ターゲット位置を定めることができず、本線へのスムーズな合流を実現することができない場合があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、本線へのスムーズな合流を実現することができる車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムを提供することを目的の一つとする。

請求項１に記載の発明は、自車両が支線から合流しようとする本線を走行する車両の走行状態を取得する取得部と、前記取得部により取得された走行状態と、予測可能な前記自車両の運動モデルとに基づいて、前記自車両が前記本線に合流する合流ターゲット位置を、前記本線を走行する車両に対する相対的な位置として決定する合流制御部と、前記合流制御部により決定された合流ターゲット位置に向けて前記自車両が走行するように、前記自車両の少なくとも加減速を自動的に制御する走行制御部と、を備える車両制御システムである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記合流制御部が、前記取得部により走行状態が取得された車両の間に複数の合流ターゲット位置候補を設定する合流ターゲット位置候補設定部と、前記複数の合流ターゲット位置候補のそれぞれについて、前記自車両の運動モデルに基づいて、自車両が到達するまでの到達時間を導出する到達時間導出部と、前記複数の合流ターゲット位置候補のそれぞれについて、前記自車両の運動モデルと前記到達時間導出部により導出された到達時間とに基づいて、前記自車両が前記合流ターゲット位置候補に到達するまでに走行する走行距離を導出する走行距離導出部と、
前記走行距離導出部により導出された走行距離に基づいて、前記複数の合流ターゲット位置候補から前記合流ターゲット位置を選択する合流ターゲット位置選択部と、を有するものである。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記合流ターゲット位置選択部が、前記走行距離導出部により導出された走行距離が最も短い合流ターゲット位置候補を、前記合流ターゲット位置として選択するものである。

請求項４記載の発明は、請求項２または３記載の発明において、前記到達時間導出部および前記走行距離導出部のそれぞれが、前記自車両が相対的に後方から前記合流ターゲット位置候補に接近する場合と、前記自車両が相対的に前方から前記合流ターゲット位置候補に接近する場合とで異なる基準により、前記到達時間および前記走行距離を導出するものである。

請求項５記載の発明は、自車両が支線から合流しようとする本線を走行する車両の走行状態を取得する取得部と、前記取得部により取得された走行状態に基づいて、前記自車両が前記本線に合流する合流ターゲット位置候補を複数設定し、前記設定した合流ターゲット位置候補のそれぞれについて自車両が到達するまでの走行距離を導出し、前記導出した走行距離に基づいて、前記複数の合流ターゲット位置候補の中から、前記本線を走行する車両に対する相対的な位置として合流ターゲット位置を決定する合流制御部と、前記合流制御部により決定された合流ターゲット位置に向けて前記自車両が走行するように、前記自車両の少なくとも加減速を自動的に制御する走行制御部と、を備える車両制御システムである。

請求項６記載の発明は、自車両が支線から合流しようとする本線を走行する車両の走行状態を取得する取得部と、前記取得部により取得された走行状態と、予測可能な前記自車両の運動モデルとに基づいて、前記自車両が前記本線に合流する合流ターゲット位置を、前記本線を走行する車両に対する相対的な位置として決定する合流制御部と、前記合流制御部により決定された合流ターゲット位置を表示部に表示させる表示制御部と、を備える車両制御システムである。

請求項７記載の発明は、車載コンピュータが、自車両が支線から合流しようとする本線を走行する車両の走行状態を取得し、前記取得された走行状態と、予測可能な前記自車両の運動モデルとに基づいて、前記自車両が前記本線に合流する合流ターゲット位置を、前記本線を走行する車両に対する相対的な位置として決定し、前記決定された合流ターゲット位置に向けて前記自車両が走行するように、前記自車両の少なくとも加減速を自動的に制御する、車両制御方法である。

請求項８記載の発明は、車載コンピュータに、自車両が支線から合流しようとする本線を走行する車両の走行状態を取得する処理と、前記取得された走行状態と、予測可能な前記自車両の運動モデルとに基づいて、前記自車両が前記本線に合流する合流ターゲット位置を、前記本線を走行する車両に対する相対的な位置として決定する処理と、前記決定された合流ターゲット位置に向けて前記自車両が走行するように、前記自車両の少なくとも加減速を自動的に制御する処理と、を実行させる車両制御プログラムである。

各請求項に記載の発明によれば、本線へのスムーズな合流を実現することができる。

自車両Ｍの構成要素を示す図である。 自車両Ｍの機能構成図である。 自車位置認識部１２２により走行車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置が認識される様子を示す図である。 ある区間について生成された行動計画の一例を示す図である。 軌道生成部１３０の構成の一例を示す図である。 軌道候補生成部１３４により生成される軌道の候補の一例を示す図である。 車線変更イベントが実施される場合に実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。 車線変更ターゲット位置ＴＡｓが設定される様子を示す図である。 車線変更のための軌道が生成される様子を示す図である。 合流ターゲット位置候補設定部１５１により設定される合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇを例示した図である。 合流ターゲット位置候補設定部１５１により設定される合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇの他の例を示す図である。 到達時間導出部１５２による処理を説明するための図である。 走行距離導出部１５３による処理を説明するための図である。 自動運転制御部１２０により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。 合流ターゲット領域候補ｃＴＡｇ＃（ｋ）を説明するための図である。 第２の実施形態における到達時間導出部１５２による処理を説明するための図である。 自車両Ｍが後方から合流ターゲット領域候補ｃＴＡｇ＃（ｋ）に接近する場合の許容距離Δｘ（ｋ）を説明するための図である。 自車両Ｍが前方から合流ターゲット領域候補ｃＴＡｇ＃（ｋ）に接近する場合の許容距離Δｘ（ｋ）を説明するための図である。 第２の実施形態における走行距離導出部１５３による処理を説明するための図である。 変形例におけるｘ（ｋ）の定義を示す図である。 第３の実施形態に係る車両制御システム１００Ａを搭載した自車両Ｍの機能構成図である。 第４の実施形態に係る車両制御システム１００Ｂを搭載した自車両Ｍの機能構成図である。 表示装置９８に表示される画像の一例を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムの実施形態について説明する。
＜共通構成＞
図１は、各実施形態の車両制御システム１００が搭載される車両（以下、自車両Ｍと称する）の構成要素を示す図である。車両制御システム１００が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の自動車であり、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関を動力源とした自動車や、電動機を動力源とした電気自動車、内燃機関および電動機を兼ね備えたハイブリッド自動車等を含む。電気自動車は、例えば、二次電池、水素燃料電池、金属燃料電池、アルコール燃料電池等の電池により放電される電力を使用して駆動される。

図１に示すように、自車両Ｍには、ファインダ２０−１から２０−７、レーダ３０−１から３０−６、およびカメラ４０等のセンサと、ナビゲーション装置５０と、車両制御システム１００とが搭載される。

ファインダ２０−１から２０−７は、例えば、照射光に対する散乱光を測定し、対象までの距離を測定するＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、或いはLaser Imaging Detection and Ranging）である。例えば、ファインダ２０−１は、フロントグリル等に取り付けられ、ファインダ２０−２および２０−３は、車体の側面やドアミラー、前照灯内部、側方灯付近等に取り付けられる。ファインダ２０−４は、トランクリッド等に取り付けられ、ファインダ２０−５および２０−６は、車体の側面や尾灯内部等に取り付けられる。上述したファインダ２０−１から２０−６は、例えば、水平方向に関して１５０度程度の検出領域を有している。また、ファインダ２０−７は、ルーフ等に取り付けられる。ファインダ２０−７は、例えば、水平方向に関して３６０度の検出領域を有している。

レーダ３０−１および３０−４は、例えば、奥行き方向の検出領域が他のレーダよりも広い長距離ミリ波レーダである。また、レーダ３０−２、３０−３、３０−５、３０−６は、レーダ３０−１および３０−４よりも奥行き方向の検出領域が狭い中距離ミリ波レーダである。

以下、ファインダ２０−１から２０−７を特段区別しない場合は、単に「ファインダ２０」と記載し、レーダ３０−１から３０−６を特段区別しない場合は、単に「レーダ３０」と記載する。レーダ３０は、例えば、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式によって物体を検出する。

カメラ４０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の個体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ４０は、フロントウィンドシールド上部やルームミラー裏面等に取り付けられる。カメラ４０は、例えば、周期的に繰り返し自車両Ｍの前方を撮像する。カメラ４０は、複数のカメラを含むステレオカメラであってもよい。

なお、図１に示す構成はあくまで一例であり、構成の一部が省略されてもよいし、更に別の構成が追加されてもよい。

＜第１の実施形態＞
図２は、第１の実施形態に係る車両制御システム１００を搭載した自車両Ｍの機能構成図である。自車両Ｍには、ファインダ２０、レーダ３０、およびカメラ４０の他、ナビゲーション装置５０と、車両センサ６０と、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー（或いはパドルシフト）、ステアリングホイールなどの操作デバイス（操作子）７０と、アクセル開度センサ、ブレーキ踏量センサ（ブレーキスイッチ）、シフト位置センサ、ステアリング操舵角センサ（またはステアリングトルクセンサ）などの操作検出センサ７２と、通信装置７５と、切替スイッチ８０と、走行駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、ブレーキ装置９４と、車両制御システム１００とが搭載される。これらの装置や機器は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信線等の多重通信線やシリアル通信線、無線通信網等によって互いに接続される。例示した操作デバイスはあくまで一例であり、ジョイスティック、ボタン、ダイヤルスイッチ、ＧＵＩ（Graphical User Interface）スイッチなどが自車両Ｍに搭載されても構わない。なお、特許請求の範囲における車両制御システムは、車両制御システム１００だけでなく、図２に示した構成のうち、車両制御システム１００以外の構成（ファインダ２０など）を含んでもよい。

ナビゲーション装置５０は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機や地図情報（ナビ地図）、ユーザインターフェースとして機能するタッチパネル式表示装置、スピーカ、マイク等を有する。ナビゲーション装置５０は、ＧＮＳＳ受信機によって自車両Ｍの位置を特定し、その位置からユーザによって指定された目的地までの経路を導出する。ナビゲーション装置５０により導出された経路は、車両制御システム１００の走行車線決定部１１０に提供される。自車両Ｍの位置は、車両センサ６０の出力を利用したＩＮＳ（Inertial Navigation System）によって特定または補完されてもよい。また、ナビゲーション装置５０は、車両制御システム１００が手動運転モードを実行している際に、目的地に至る経路について音声やナビ表示によって案内を行う。なお、自車両Ｍの位置を特定するための構成は、ナビゲーション装置５０とは独立して設けられてもよい。また、ナビゲーション装置５０は、例えば、ユーザの保有するスマートフォンやタブレット端末等の端末装置の機能によって実現されてもよい。この場合、端末装置と車両制御システム１００との間で、無線または有線による通信によって情報の送受信が行われる。

車両センサ６０は、車速を検出する車速センサ、加速度を検出する加速度センサ、鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ、自車両Ｍの向きを検出する方位センサ等を含む。

通信装置７５は、セルラー通信網、Ｗｉ−Ｆｉ網、ＤＳＲＣなどを利用した車車間通信網などを利用した無線通信を行う。通信装置７５は、例えば、無線基地局を介してインターネットに接続することで、情報提供サーバから情報を取得する。

操作検出センサ７２は、検出結果としてのアクセル開度、ブレーキ踏量、シフト位置、ステアリング操舵角、ステアリングトルクなどを車両制御システム１００に出力する。なお、これに代えて、運転モードによっては操作検出センサ７２の検出結果が、直接的に走行駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、またはブレーキ装置９４に出力されてもよい。

切替スイッチ８０は、車両乗員によって操作されるスイッチである。切替スイッチ８０は、車両乗員の操作を受け付け、自車両Ｍの運転モードを指定する運転モード指定信号を生成し、制御切替部１４０に出力する。切替スイッチ８０は、ＧＵＩ（Graphical User Interface）スイッチ、機械式スイッチのいずれであってもよい。

走行駆動力出力装置９０は、車両が走行するための走行駆動力（トルク）を駆動輪に出力する。走行駆動力出力装置９０は、例えば、自車両Ｍが内燃機関を動力源とした自動車である場合、エンジン、変速機、およびエンジンを制御するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）を備え、自車両Ｍが電動機を動力源とした電気自動車である場合、走行用モータおよび走行用モータを制御するモータＥＣＵを備え、自車両Ｍがハイブリッド自動車である場合、エンジン、変速機、およびエンジンＥＣＵと走行用モータおよびモータＥＣＵとを備える。走行駆動力出力装置９０がエンジンのみを含む場合、エンジンＥＣＵは、後述する走行制御部１６０から入力される情報に従って、エンジンのスロットル開度やシフト段等を調整する。走行駆動力出力装置９０が走行用モータのみを含む場合、モータＥＣＵは、走行制御部１６０から入力される情報に従って、走行用モータに与えるＰＷＭ信号のデューティ比を調整する。走行駆動力出力装置９０がエンジンおよび走行用モータを含む場合、エンジンＥＣＵおよびモータＥＣＵは、走行制御部１６０から入力される情報に従って、互いに協調して走行駆動力を制御する。

ステアリング装置９２は、例えば、ステアリングＥＣＵと、電動モータとを備える。電動モータは、例えば、ラックアンドピニオン機構に力を作用させて転舵輪の向きを変更する。ステアリングＥＣＵは、車両制御システム１００から入力される情報、或いは入力されるステアリング操舵角またはステアリングトルクの情報に従って電動モータを駆動し、転舵輪の向きを変更させる。

ブレーキ装置９４は、例えば、ブレーキキャリパーと、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータと、制動制御部とを備える電動サーボブレーキ装置である。電動サーボブレーキ装置の制動制御部は、走行制御部１６０から入力される情報に従って電動モータを制御し、制動操作に応じたブレーキトルクが各車輪に出力されるようにする。電動サーボブレーキ装置は、ブレーキペダルの操作によって発生させた油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてよい。なお、ブレーキ装置９４は、上記説明した電動サーボブレーキ装置に限らず、電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。電子制御式油圧ブレーキ装置は、走行制御部１６０から入力される情報に従ってアクチュエータを制御して、マスターシリンダの油圧をシリンダに伝達する。また、ブレーキ装置９４は、走行駆動力出力装置９０に含まれ得る走行用モータによる回生ブレーキを含んでもよい。

［車両制御システム］
以下、車両制御システム１００について説明する。車両制御システム１００は、例えば、一以上のプロセッサまたは同等の機能を有するハードウェアにより実現される。車両制御システム１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ、記憶装置、および通信インターフェースが内部バスによって接続されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）、或いはＭＰＵ（Micro-Processing Unit）などが組み合わされた構成であってよい。

車両制御システム１００は、例えば、走行車線決定部１１０と、自動運転制御部１２０と、記憶部１８０とを備える。自動運転制御部１２０は、例えば、自車位置認識部１２２と、外界認識部１２４と、行動計画生成部１２６と、軌道生成部１３０と、走行制御部１６０と、切替制御部１７０とを備える。走行車線決定部１１０、および自動運転制御部１２０の各部のうち一部または全部は、プロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらのうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって実現されてもよい。

記憶部１８０には、例えば、高精度地図情報１８２、走行車線情報１８４、行動計画情報１８６などの情報が格納される。記憶部１８０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ等で実現される。プロセッサが実行するプログラムは、予め記憶部１８０に格納されていてもよいし、車載インターネット設備等を介して外部装置からダウンロードされてもよい。また、プログラムは、そのプログラムを格納した可搬型記憶媒体が図示しないドライブ装置に装着されることで記憶部１８０にインストールされてもよい。また、車両制御システム１００は、複数のコンピュータ装置によって分散化されたものであってもよい。

目標車線決定部１１０は、例えば、ＭＰＵにより実現される。目標車線決定部１１０は、ナビゲーション装置５０から提供された経路を複数のブロックに分割し（例えば、車両進行方向に関して１００［ｍ］毎に分割し）、高精度地図情報１８２を参照してブロックごとに目標車線を決定する。目標車線決定部１１０は、例えば、左から何番目の車線を走行するといった決定を行う。目標車線決定部１１０は、例えば、経路において分岐箇所や合流箇所などが存在する場合、自車両Ｍが、分岐先に進行するための合理的な走行経路を走行できるように、目標車線を決定する。目標車線決定部１１０により決定された目標車線は、目標車線情報１８４として記憶部１８０に記憶される。

高精度地図情報１８２は、ナビゲーション装置５０が有するナビ地図よりも高精度な地図情報である。高精度地図情報１８２は、例えば、車線の中央の情報あるいは車線の境界の情報等を含んでいる。また、高精度地図情報１８２には、道路情報、交通規制情報、住所情報（住所・郵便番号）、施設情報、電話番号情報などが含まれてよい。道路情報には、高速道路、有料道路、国道、都道府県道といった道路の種別を表す情報や、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の位置（経度、緯度、高さを含む３次元座標）、車線のカーブの曲率、車線の合流および分岐ポイントの位置、道路に設けられた標識等の情報が含まれる。交通規制情報には、工事や交通事故、渋滞等によって車線が封鎖されているといった情報が含まれる。

自動運転制御部１２０の自車位置認識部１２２は、記憶部１８０に格納された高精度地図情報１８２と、ファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０、ナビゲーション装置５０、または車両センサ６０から入力される情報とに基づいて、自車両Ｍが走行している車線（目標車線）、および、目標車線に対する自車両Ｍの相対位置を認識する。

図３は、自車位置認識部１２２により目標車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置が認識される様子を示す図である。自車位置認識部１２２は、例えば、自車両Ｍの基準点（例えば重心または後輪軸中心）の目標車線中央ＣＬからの乖離ＯＳ、および自車両Ｍの進行方向の目標車線中央ＣＬを連ねた線に対してなす角度θを、目標車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置として認識する。なお、これに代えて、自車位置認識部１２２は、自車線Ｌ１のいずれかの側端部に対する自車両Ｍの基準点の位置などを、目標車線に対する自車両Ｍの相対位置として認識してもよい。自車位置認識部１２２により認識される自車両Ｍの相対位置は、目標車線決定部１１０に提供される。

外界認識部１２４は、ファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０等から入力される情報に基づいて、周辺車両の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。周辺車両とは、例えば、自車両Ｍの周辺を走行する車両であって、自車両Ｍと同じ方向に走行する車両である。周辺車両の位置は、他車両の重心やコーナー等の基準点で表されてもよいし、他車両の輪郭で表現された領域で表されてもよい。周辺車両の「状態」とは、上記各種機器の情報に基づいて把握される、周辺車両の加速度、車線変更をしているか否か（あるいは車線変更をしようとしているか否か）を含んでもよい。また、外界認識部１２４は、周辺車両に加えて、ガードレールや電柱、駐車車両、歩行者その他の物体の位置を認識してもよい。

行動計画生成部１２６は、自動運転のスタート地点、および／または自動運転の目的地を設定する。自動運転のスタート地点は、自車両Ｍの現在位置であってもよいし、自動運転を指示する操作がなされた地点でもよい。行動計画生成部１２６は、そのスタート地点と自動運転の目的地との間の区間において、行動計画を生成する。なお、これに限らず、行動計画生成部１２６は、任意の区間について行動計画を生成してもよい。

行動計画は、例えば、順次実行される複数のイベントで構成される。イベントには、例えば、自車両Ｍを減速させる減速イベントや、自車両Ｍを加速させる加速イベント、走行車線を逸脱しないように自車両Ｍを走行させるレーンキープイベント、走行車線を変更させる車線変更イベント、自車両Ｍに前走車両を追い越させる追い越しイベント、分岐ポイントにおいて所望の車線に変更させたり、現在の走行車線を逸脱しないように自車両Ｍを走行させたりする分岐イベント、本線に合流するための合流車線において自車両Ｍを加減速させ、走行車線を変更させる合流イベント等が含まれる。行動計画生成部１２６は、走行車線決定部１１０により決定された走行車線が切り替わる箇所において、車線変更イベント、分岐イベント、または合流イベントを設定する。行動計画生成部１２６によって生成された行動計画を示す情報は、行動計画情報１８６として記憶部１８０に格納される。

図４は、ある区間について生成された行動計画の一例を示す図である。図示するように、行動計画生成部１２６は、走行車線情報１８４が示す走行車線上を自車両Ｍが走行するために必要な行動計画を生成する。なお、行動計画生成部１２６は、自車両Ｍの状況変化に応じて、走行車線情報１８４に拘わらず、動的に行動計画を変更してもよい。例えば、行動計画生成部１２６は、車両走行中に外界認識部１２４によって認識された周辺車両の速度が閾値を超えたり、自車線に隣接する車線を走行する周辺車両の移動方向が自車線方向に向いたりした場合に、自車両Ｍが走行予定の運転区間に設定されたイベントを変更する。例えば、レーンキープイベントの後に車線変更イベントが実行されるようにイベントが設定されている場合において、外界認識部１２４の認識結果によって当該レーンキープイベント中に車線変更先の車線後方から車両が閾値以上の速度で進行してきたことが判明した場合、行動計画生成部１２６は、レーンキープイベントの次のイベントを、車線変更イベントから減速イベントやレーンキープイベント等に変更してよい。この結果、車両制御システム１００は、外界の状態に変化が生じた場合においても、安全に自車両Ｍを自動走行させることができる。

図５は、軌道生成部１３０の構成の一例を示す図である。軌道生成部１３０は、例えば、走行態様決定部１３２と、軌道候補生成部１３４と、評価・選択部１３６と、車線変更制御部１４０と、合流制御部１５０とを備える。

走行態様決定部１３２は、レーンキープイベントを実施する際に、定速走行、追従走行、減速走行、カーブ走行、障害物回避走行などのうちいずれかの走行態様を決定する。例えば、走行態様決定部１３２は、自車両Ｍの前方に他車両が存在しない場合に、走行態様を定速走行に決定する。また、走行態様決定部１３２は、前走車両に対して追従走行するような場合に、走行態様を追従走行に決定する。また、走行態様決定部１３２は、外界認識部１２４により前走車両の減速が認識された場合や、停車や駐車などのイベントを実施する場合に、走行態様を減速走行に決定する。また、走行態様決定部１３２は、外界認識部１２４により自車両Ｍがカーブ路に差し掛かったことが認識された場合に、走行態様をカーブ走行に決定する。また、走行態様決定部１３２は、外界認識部１２４により自車両Ｍの前方に障害物が認識された場合に、走行態様を障害物回避走行に決定する。

軌道候補生成部１３４は、走行態様決定部１３２により決定された走行態様に基づいて、軌道の候補を生成する。本実施形態における軌道とは、将来の所定時間ごと（或いは所定走行距離ごと）に、自車両Ｍの基準位置（例えば重心や後輪軸中心）が到達すべき目標位置（軌道点）の集まりである。軌道候補生成部１３４は、少なくとも、外界認識部１２４により認識された自車両Ｍの前方に存在する対象ＯＢの速度、および自車両Ｍと対象ＯＢとの距離に基づいて自車両Ｍの目標速度を算出する。軌道候補生成部１３４は、算出した目標速度に基づいて一以上の軌道を生成する。対象ＯＢとは、前走車両や、合流地点、分岐地点、目標地点などの地点、障害物などの物体等を含む。

図６は、軌道候補生成部１３４により生成される軌道の候補の一例を示す図である。なお、本図および後述する図９において、複数設定され得る軌道の候補のうち代表的な軌道または評価・選択部１３６により選択された軌道のみ表記して説明する。図中（Ａ）に示すように、例えば、軌道候補生成部１３４は、自車両Ｍの現在位置を基準に、現時刻から所定時間Δｔ経過するごとに、Ｋ（１）、Ｋ（２）、Ｋ（３）、…といった軌道点を設定する。以下、これら軌道点を区別しない場合、単に「軌道点Ｋ」と表記する場合がある。

走行態様決定部１３２により走行態様が定速走行に決定された場合、軌道候補生成部１３４は、図中（Ａ）に示すように、等間隔で複数の軌道点Ｋを設定する。このような単純な軌道が生成される場合、軌道候補生成部１３４は、軌道を一つのみ生成するものとしてよい。

走行態様決定部１３２により走行態様が減速走行に決定された場合（追従走行において前走車両が減速した場合も含む）、軌道候補生成部１３４は、図中（Ｂ）に示すように、到達する時刻がより早い軌道点Ｋほど間隔を広くし、到達する時刻がより遅い軌道点Ｋほど間隔を狭くして軌道を生成する。この場合において、前走車両が対象ＯＢに設定されたり、前走車両以外の合流地点や、分岐地点、目標地点などの地点、障害物等が対象ＯＢに設定されたりすることがある。これにより、自車両Ｍからの到達する時刻が遅い軌道点Ｋが自車両Ｍの現在位置と近づくため、後述する走行制御部１６０が自車両Ｍを減速させることになる。

走行態様決定部１３２により走行態様がカーブ走行に決定された場合、図中（Ｃ）に示すように、軌道候補生成部１３４は、道路の曲率に応じて、複数の軌道点Ｋを自車両Ｍの進行方向に対する横位置（車線幅方向の位置）を変更しながら配置する。また、図中（Ｄ）に示すように、自車両Ｍの前方の道路上に人間や停止車両等の障害物ＯＢが存在する場合、軌道候補生成部１３４は、この障害物ＯＢを回避して走行するように、複数の軌道点Ｋを配置する。

評価選択部１３６は、軌道候補生成部１３４により生成された軌道の候補に対して、例えば、計画性と安全性の二つの観点で評価を行い、走行制御部１６０に出力する軌道を選択する。計画性の観点からは、例えば、既に生成されたプラン（例えば行動計画）に対する追従性が高く、軌道の全長が短い場合に軌道が高く評価される。例えば、右方向に車線変更することが望まれる場合に、一旦左方向に車線変更して戻るといった軌道は、低い評価となる。安全性の観点からは、例えば、自車両Ｍと物体（周辺車両等）との距離が遠く、加減速度や操舵角の変化量などが小さいほど高く評価される。

車線変更制御部１４０は、車線変更イベント、分岐イベント、合流イベントなどが実施される場合、すなわち広義の車線変更が行われる場合に動作する。図７は、車線変更イベントが実施される場合に実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。本図および図８を参照しながら処理について説明する。

まず、車線変更制御部１４０は、自車両Ｍが走行する車線（自車線）に対して隣接する隣接車線であって、車線変更先の隣接車線を走行する周辺車両から２台の周辺車両を選択し、これらの周辺車両の間に車線変更ターゲット位置ＴＡｓを設定する（ステップＳ１００）。以下、隣接車線において車線変更ターゲット位置ＴＡｓの直前を走行する周辺車両を前方基準車両ｍＢと称し、隣接車線において車線変更ターゲット位置ＴＡｓの直後を走行する周辺車両を後方基準車両ｍＣと称して説明する。車線変更ターゲット位置ＴＡｓは、自車両Ｍと前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣとの位置関係に基づく相対的な位置である。

図８は、車線変更ターゲット位置ＴＡｓが設定される様子を示す図である。図中、ｍＡは前走車両を表し、ｍＢは前方基準車両を表し、ｍＣは後方基準車両を表している。また、矢印ｄは自車両Ｍの進行（走行）方向を表し、Ｌ１は自車線を表し、Ｌ２は隣接車線を表している。図８の例の場合、車線変更制御部１４０は、隣接車線Ｌ２上において、前方基準車両ｍＢと後方基準車両ｍＣとの間に車線変更ターゲット位置ＴＡｓを設定する。

次に、車線変更制御部１４０は、車線変更ターゲット位置ＴＡｓに（すなわち前方基準車両ｍＢと後方基準車両ｍＣとの間に）車線変更が可能か否かを判定するための一次条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

一次条件は、例えば、隣接車線に設けた禁止領域ＲＡに周辺車両が一部でも存在せず、且つ、自車両Ｍと、前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣとのＴＴＣがそれぞれ閾値よりも大きいことである。なお、この判定条件は、自車両Ｍの側方に車線変更ターゲット位置ＴＡｓを設定した場合の一例である。一次条件を満たさない場合、車線変更制御部１４０は、ステップＳ１００に処理を戻し、車線変更ターゲット位置ＴＡｓを再設定する。この際に、一次条件を満たすような車線変更ターゲット位置ＴＡｓが設定できるタイミングまで待機したり、或いは車線変更ターゲット位置ＴＡｓを変更し、車線変更ターゲット位置ＴＡｓの側方に移動するための速度制御が行われてもよい。

図８に示すように、車線変更制御部１４０は、例えば、自車両Ｍを車線変更先の車線Ｌ２に射影し、前後に若干の余裕距離を持たせた禁止領域ＲＡを設定する。禁止領域ＲＡは、車線Ｌ２の横方向の一端から他端まで延在する領域として設定される。

禁止領域ＲＡ内に周辺車両が存在しない場合、車線変更制御部１４０は、例えば、自車両Ｍの前端および後端を車線変更先の車線Ｌ２側に仮想的に延出させた延出線ＦＭおよび延出線ＲＭを想定する。車線変更制御部１４０は、延出線ＦＭと前方基準車両ｍＢの衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｂ）、および延出線ＲＭと後方基準車両ｍＣの後方基準車両ＴＴＣ（Ｃ）を算出する。衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｂ）は、延出線ＦＭと前方基準車両ｍＢとの距離を、自車両Ｍおよび前方基準車両ｍＢの相対速度で除算することで導出される時間である。衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｃ）は、延出線ＲＭと後方基準車両ｍＣとの距離を、自車両Ｍおよび前方基準車両ｍＣの相対速度で除算することで導出される時間である。軌道生成部１１８は、衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｂ）が閾値Ｔｈ（Ｂ）よりも大きく、且つ衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｃ）が閾値Ｔｈ（Ｃ）よりも大きい場合に、一次条件を満たすと判定する。閾値Ｔｈ（Ｂ）とＴｈ（Ｃ）は同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。

一次条件を満たす場合、車線変更制御部１４０は、車線変更のための軌道の候補を軌道候補生成部１３４に生成させる（ステップＳ１０４）。図９は、車線変更のための軌道が生成される様子を示す図である。例えば、軌道候補生成部１３４は、前走車両ｍＡ、前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣが所定の速度モデルで走行するものと仮定し、これら３台の車両の速度モデルと自車両Ｍの速度とに基づいて、自車両Ｍが前走車両ｍＡと干渉せずに、将来のある時刻において前方基準車両ｍＢと後方基準車両ｍＣとの間に位置するように軌道の候補を生成する。例えば、軌道候補生成部１３４は、現在の自車両Ｍの位置から、将来のある時刻における前方基準車両ｍＢの位置や、車線変更先の車線の中央、且つ車線変更の終了地点までをスプライン曲線等の多項式曲線を用いて滑らかに繋ぎ、この曲線上に等間隔あるいは不等間隔で軌道点Ｋを所定個数配置する。この際、軌道候補生成部１３４は、軌道点Ｋの少なくとも１つが車線変更ターゲット位置ＴＡｓ内に配置されるように軌道を生成する。

次に、評価・選択部１３６は、設定条件を満たす軌道の候補を生成できたか否かを判定する（ステップＳ１０６）。設定条件とは、例えば、前述した計画性や安全性の観点から閾値以上の評価値が得られたことである。設定条件を満たす軌道の候補を生成できた場合、評価・選択部１３６は、例えば最も評価値の高い軌道の候補を選択し、軌道の情報を走行制御部１６０に出力し、車線変更を実施させる（ステップＳ１０８）。一方、設定条件を満たす軌道を生成できなかった場合、ステップＳ１１０に処理を戻す。この際に、ステップＳ１０２で否定的な判定を得た場合と同様に、待機状態になったり、車線変更ターゲット位置ＴＡｓを再設定したりする処理が行われてもよい。

図２に示す走行制御部１６０は、軌道生成部１１８によって生成された軌道を、予定の時刻通りに自車両Ｍが通過するように、走行駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、およびブレーキ装置９４を制御する。

切替制御部１７０は、切替スイッチ８０から入力される運転モード指定信号に基づいて運転モードを切り替える他、操作デバイス７０に対する加速、減速または操舵を指示する操作に基づいて、運転モードを切り替える。例えば、切替制御部１７０は、操作検出センサ７２から入力された操作量が閾値を超えた状態が、基準時間以上継続した場合に、自動運転モードから手動運転モードに切り替える。また、切替制御部１７０は、自動運転の目的地付近において、運転モードを自動運転モードから手動運転モードに切り替える。

切替制御部１７０は、手動運転モードから自動運転モードに切り替える場合、切替スイッチ８０から入力される運転モード指定信号に基づいて、これを行う。また、自動運転モードから手動運転モードに切り替わった後、所定時間の間、操作デバイス７０に対する加速、減速または操舵を指示する操作が検出されなかった場合に、自動運転モードに復帰するといった制御が行われてもよい。

［合流制御］
以下、合流制御について説明する。図５に示すように、合流制御部１５０は、例えば、合流ターゲット位置候補設定部１５１と、到達時間導出部１５２と、走行距離導出部１５３と、合流ターゲット位置選択部１５４とを備える。合流制御部１５０は、例えば、自車両Ｍが本線に合流する支線（加速車線）を走行し始めた場合に、走行態様決定部１３２によって起動される。

合流ターゲット位置候補設定部１５１は、自車両Ｍが合流する合流ターゲット位置ＴＡｇの候補である合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇを設定する。合流ターゲット位置ＴＡｇとは、自車両Ｍが合流する先の本線を走行する周辺車両の間に設定される相対的な位置である。図１０は、合流ターゲット位置候補設定部１５１により設定される合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇを例示した図である。図示するように、合流ターゲット位置候補設定部１５１は、本線のうち支線ｓＬに隣接する車線Ｌ１を走行する周辺車両ｍをｎ台選択し、選択した周辺車両ｍの間に一以上の合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇを設定する。以下、これらを合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）と表す（ｋ＝１〜ｎ−１）。ｎは任意の自然数である。合流ターゲット位置候補設定部１５１は、例えば、自車両Ｍの進行方向に関して前方を走行する周辺車両ｍを５台、自車両Ｍの進行方向に関して後方を走行する周辺車両ｍを５台、計１０台の周辺車両ｍを選択する、といったように、任意の規則に従ってｎ台の周辺車両ｍを選択してよい。

また、合流ターゲット位置候補設定部１５１は、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇを、直前および直後を走行する周辺車両ｍの車間距離が基準距離よりも短いもの、或いは、相対速度を考慮すると基準時間後に車間距離が基準距離以下になるものを除外して設定してもよい。図１１は、合流ターゲット位置候補設定部１５１により設定される合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇの他の例を示す図である。

以下、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）と自車両Ｍとの距離をｘ（ｋ）で表し、車線Ｌ１を走行する周辺車両ｍの平均速度をＶＨで表す。平均速度ＶＨは、例えば、通信装置７５によって道路状況を提供するサーバから取得される。また、平均速度ＶＨは、外界認識部１２４によって認識される周辺車両ｍの速度の平均を求めることで取得されてもよい。

到達時間導出部１５２は、平均速度ＶＨと、自車両の運動モデルとに基づいて、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）ごとに、自車両Ｍが合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）に到達するまでの時間を導出する。

到達時間導出部１５２は、例えば、以下の条件（１）〜（３）の下で、到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ（ｋ）｝を導出する。

（１）自車両Ｍは、定加速度モデル、定ジャーク（躍度）モデルなどの、将来の状態が予測可能な運動モデルに基づいて走行し、上限速度が定められる。上限速度は、例えば法定速度である。
（２）自車両Ｍの車速ｖ（ｋ，ｔ）は、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）に到達した時点で、平均速度ＶＨと一致する。
（３）到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ（ｋ）｝までの期間で、自車両Ｍの速度ｖ（ｋ，ｔ）とＶＨとの差分を積分した値が、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）と自車両Ｍとの距離ｘ（ｋ）に一致する。
以下の説明では、自車両Ｍは、定加速度モデルで走行するものとし、この場合の加速度α１、および減速度α２は規定値であるものとする。また、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）と自車両Ｍとの距離ｘ（ｋ）は、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）の基準点（例えば進行方向に関する中点）と、自車両の基準点（例えば重心または後輪軸中心）との距離である。

図１２は、到達時間導出部１５２による処理を説明するための図である。図１２は、上記（１）〜（３）の条件を満たす自車両Ｍの速度ｖ（ｋ，ｔ）の一例を示している。図中、ｖ_０は、合流判断時点の自車両Ｍの速度であり、速度ｖ（ｋ，ｔ）の初期値である。図１２に示すように、式（１）および条件（２）が成立する条件で、自車両の速度ｖ（ｋ，ｔ）および到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ（ｋ）｝が求められる。

到達時間導出部１５２は、例えば、図１２に示す加速期間、等速期間、減速期間を色々と変更しながら、条件に合致するパターンを探索することで、条件を満たす速度ｖ（ｋ，ｔ）を導出する。また、到達時間導出部１５２は、ｘ（ｋ）、ｖ_０、ＶＨなどのパラメータと速度ｖ（ｋ，ｔ）のパターンとを対応付けたマップを記憶部１８０に保持しておき、パラメータをマップに適用することで速度ｖ（ｋ，ｔ）を導出してもよい。また、到達時間導出部１５２は、精度の粗いマップを保持しておき、粗いマップから導出された速度ｖ（ｋ，ｔ）を起点として探索を行ってもよい。これについて、後述する各実施形態も同様である。

走行距離導出部１５３は、到達時間導出部１５２により導出された自車両の速度ｖ（ｋ，ｔ）および到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ（ｋ）｝に基づいて、自車両Ｍが合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）に到達するまでの走行距離ＲＤ（ｋ）を導出する。走行距離ＲＤ（ｋ）は、式（２）により求められる。図１３は、走行距離導出部１５３による処理を説明するための図である。

合流ターゲット位置選択部１５４は、走行距離導出部１５３によって導出された走行距離ＲＤ（ｋ）のうち、最も短いものを選択し、選択した走行距離ＲＤ（ｋ）に対応する合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）を、合流ターゲット位置ＴＡｇとして選択する。

係る処理によって、合流制御部１５０は、合流までの走行距離ＲＤ（ｋ）が最も短い合流ターゲット位置ＴＡｇを選択することができ、迅速な合流を実現することができる。合流ターゲット位置ＴＡｇが選択されると、軌道候補生成部１３４と評価・選択部１３６が、車線変更の場合と同様に、自車両Ｍの軌道を生成する。

なお、合流ターゲット位置選択部１５４は「走行距離ＲＤ（ｋ）が最も短いものを選択する」ことが原則であるが、何らかの要因で２番目、３番目、…に短いものが選択されることがあってもよい。例えば、選択した合流ターゲット位置ＴＡｇへの軌道の評価が低い場合には、次に走行距離ＲＤ（ｋ）が短いものを順次選択してもよい。

図１４は、自動運転制御部１２０により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。合流制御部１５０は、合流イベントが開始されるまで待機する（ステップＳ１００）。合流イベントが開始されると、合流ターゲット位置候補設定部１５１が、本線を走行する周辺車両をｎ台選択し（ステップＳ１０２）、それらの間に合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）を設定する（ステップＳ１０４）。ｋ＝１〜ｎである。

次に、ステップＳ１０６およびＳ１０８の処理が、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）ごとに実行される。合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）ごとに、到達時間導出部１５２が、到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ（ｋ）｝を導出し（ステップＳ１０６）、走行距離導出部１５３が、走行距離ＲＤ（ｋ）を導出する。

次に、合流ターゲット位置選択部１５４が、最も走行距離ＲＤ（ｋ）の短い合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）を、合流ターゲット位置ＴＡｇとして選択する（ステップＳ１１０）。そして、軌道候補生成部１３４および評価・選択部１３６が軌道を決定して走行制御部１６０が制御対象を制御することで、合流が実施される（ステップＳ１１２）。

以上説明した第１の実施形態の車両制御システム１００によれば、自車両Ｍが支線から合流しようとする本線を走行する周辺車両の走行状態を取得する外界認識部（取得部）１２４と、外界認識部１２４により取得された走行状態と、自車両Ｍの運動モデルとに基づいて、自車両Ｍが前記本線に合流する合流ターゲット位置ＴＡｇを、本線を走行する車両に対する相対的な位置として決定する合流制御部１５０と、合流制御部１５０により決定された合流ターゲット位置ＴＡｇに向けて自車両Ｍが走行するように、自車両Ｍの少なくとも加減速を自動的に制御する走行制御部１６０と、を備えることにより、本線へのスムーズな合流を実現することができる。

＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について説明する。第１の実施形態は、合流を行うターゲットを「位置」と考えた処理を行うものであるが、第２実施形態では、合流を行うターゲットを、進行方向に間隔を有する「領域」と考えて処理を行う。以下、これを合流ターゲット領域ＴＡｇ＃、その候補を合流ターゲット領域候補ｃＴＡｇ＃（ｋ）と表記して説明する。合流ターゲット領域ＴＡｇ＃は、前後車両との相対位置で定義される合流ターゲット位置ＴＡｇを、車両の進行方向に関する広がりを持った領域と捉えたものである。

第２の実施形態において、合流制御部１５０の到達時間導出部１５２は、下記の条件（１）、（４）、（５）の下で、到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ＃（ｋ）｝を導出する。

（１）自車両Ｍは、定加速度モデル、定ジャーク（躍度）モデルなどの、将来の状態が予測可能な運動モデルに基づいて走行し、上限速度が定められる。上限速度は、例えば法定速度である。
（４）到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ＃（ｋ）｝が経過した時点で、自車両Ｍの速度ｖ（ｋ，ｔ）とＶＨとの差分が所定値Ｖｔｈ以内である。
（５）到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ＃（ｋ）｝が経過した時点で、自車両Ｍが合流ターゲット領域候補ｃＴＡｇ＃（ｋ）に収まる。

図１５は、合流ターゲット領域候補ｃＴＡｇ＃（ｋ）を説明するための図である。合流ターゲット領域候補ｃＴＡｇ＃（ｋ）は、前方基準車両ｍＢ（ｋ）の後端部から余裕距離β１後方にシフトした位置から、後方基準車両ｍＣ（ｋ）の前端部から余裕距離β２前方にシフトした位置までの領域と定義される。余裕距離β１とβ２は同じ距離であってもよいし、異なる距離であってもよい。なお、前方基準車両ｍＢ（ｋ）は、合流ターゲット領域候補ｃＴＡｇ＃（ｋ−１）にとっての後方基準車両ｍＣ（ｋ−１）でもあり、後方基準車両ｍＣ（ｋ）は、合流ターゲット領域候補ｃＴＡｇ＃（ｋ＋１）にとっての前方基準車両ｍＢ（ｋ＋１）でもある。

条件（５）における「自車両Ｍが合流ターゲット領域ｃＴＡｇ＃（ｋ）に収まる」とは、例えば、自車両Ｍの前端および後端を車線変更先の車線Ｌ２側に仮想的に延出させた延出線ＦＭおよび延出線ＲＭが、双方とも合流ターゲット領域ｃＴａｇ＃｛ｋ｝に収まること、と定義される。

以下、第１の実施形態の処理と比較しながら説明する。図１６は、第２の実施形態における到達時間導出部１５２による処理を説明するための図である。図１６に示す自車両Ｍの速度ｖ（ｋ，ｔ）は、第１実施形態と同様、（１）〜（３）の条件を満たすものである。そして、到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ＃（ｋ）｝は、式（３）、（４）の双方を満たす最短の時間である。

式（３）において、Δｘ（ｋ）は、合流タイミングにおける、合流ターゲット領域ｃＴＡｇ＃（ｋ）の基準点と、自車両Ｍの基準点との進行方向の位置ズレに関する許容距離である。また、式（３）の右項は、図１６の三角形の領域の面積に相当する。

図１７は、自車両Ｍが後方から合流ターゲット領域候補ｃＴＡｇ＃（ｋ）に接近する場合の許容距離Δｘ（ｋ）を説明するための図である。図示するように、自車両Ｍが後方から合流ターゲット領域ｃＴＡｇ＃（ｋ）に接近する場合、自車両Ｍの後端部が合流ターゲット領域ｃＴＡｇ＃（ｋ）の後端部に並んだ時点で合流が可能となる。このため、許容距離Δｘ（ｋ）は、合流ターゲット領域ｃＴＡｇ＃（ｋ）の基準点ＲｅｆＴＡｇから後端部までの距離γｒから、自車両Ｍの基準点ＲｅｆＭから後端部までの距離Ｌｒを差し引いた距離となる（式（５））。
Δｘ（ｋ）＝γｒ−Ｌｒ …（５）

ここで、Ｌｒは既知の値である。一方、γｒに関しては、外界認識部１２４により認識された結果を参照してもよいし、車間距離がほぼ一定であるという仮定の下、一定値を用いてもよい。

図１８は、自車両Ｍが前方から合流ターゲット領域候補ｃＴＡｇ＃（ｋ）に接近する場合の許容距離Δｘ（ｋ）を説明するための図である。図示するように、自車両Ｍが前方から合流ターゲット領域ｃＴＡｇ＃（ｋ）に接近する場合、自車両Ｍの前端部が合流ターゲット領域ｃＴＡｇ＃（ｋ）の前端部に並んだ時点で合流が可能となる。このため、許容距離Δｘ（ｋ）は、合流ターゲット領域ｃＴＡｇ＃（ｋ）の基準点ＲｅｆＴＡｇから前端部までの距離γｆから、自車両Ｍの基準点ＲｅｆＭから前端部までの距離Ｌｆを差し引いた距離となる（式（６））。
Δｘ（ｋ）＝γｆ−Ｌｆ …（６）

ここで、Ｌｆは既知の値である。一方、γｆに関しては、外界認識部１２４により認識された結果を参照してもよいし、車間距離がほぼ一定であるという仮定の下、一定値を用いてもよい。

上記の原理に基づいて到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ＃（ｋ）｝が求められると、走行距離導出部１５３は、到達時間導出部１５２により導出された自車両の速度ｖ（ｋ，ｔ）および到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ＃（ｋ）｝に基づいて、自車両Ｍが合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）に到達するまでの走行距離ＲＤ（ｋ）を導出する。走行距離ＲＤ（ｋ）は、式（２）におけるＴ｛ｃＴＡｇ（ｋ）｝を、Ｔ｛ｃＴＡｇ＃（ｋ）｝に置き換えることで求められる。また、図１９は、第２の実施形態における走行距離導出部１５３による処理を説明するための図である。

上記説明した以外の処理については、第１の実施形態と同様である。第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様、本線へのスムーズな合流を実現することができる。また、第１の実施形態に比して、より正確に、最適な合流ターゲット位置ＴＡｇを選択することができる。

＜第２の実施形態の変形例＞
第２の実施形態において、上記説明したように許容距離Δｘ（ｋ）を用いて到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ＃（ｋ）｝および走行距離ＲＤ（ｋ）を求めるのではなく、以下のようにこれらを求めてもよい。
自車両Ｍが後方から合流ターゲット領域候補ｃＴＡｇ＃（ｋ）に接近する場合（以下、第１の場合）は、自車両Ｍの後端部が合流ターゲット領域ｃＴＡｇ＃（ｋ）の後端部に到達する時点を、到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ＃（ｋ）｝として求める。
自車両Ｍが前方から合流ターゲット領域候補ｃＴＡｇ＃（ｋ）に接近する場合（以下、第２の場合）は、自車両Ｍの前端部が合流ターゲット領域ｃＴＡｇ＃（ｋ）の前端部に到達する時点を、到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ＃（ｋ）｝として求める。

変形例における条件は、以下のように定義される。
（１）自車両Ｍは、定加速度モデル、定ジャーク（躍度）モデルなどの、将来の状態が予測可能な運動モデルに基づいて走行し、上限速度が定められる。上限速度は、例えば法定速度である。
（６）到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ＃（ｋ）｝が経過した時点で、（ａ）第１の場合であれば、自車両Ｍの速度ｖ（ｋ，ｔ）からＶＨを差し引いた値がゼロ以上かつ所定値Ｖｔｈ以下であり、（ｂ）第２の場合であれば、ＶＨから自車両Ｍの速度ｖ（ｋ，ｔ）を差し引いた値がゼロ以上かつ所定値Ｖｔｈ以下である。
（７）到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ＃（ｋ）｝までの期間で、自車両Ｍの速度ｖ（ｋ，ｔ）とＶＨとの差分を積分した値が、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ＃（ｋ）と自車両Ｍとの距離ｘ（ｋ）に一致する。この条件は、式（７）で表される。

但し、距離ｘ（ｋ）は第１の場合と第２の場合で定義が異なる。図２０は、変形例におけるｘ（ｋ）の定義を示す図である。図示するように、自車両Ｍが後方から接近することになる合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ＃（ｋ−１）に関する距離ｘ（ｋ−１）は、自車両Ｍの後端部から合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ＃（ｋ−１）の後端部までの距離である。それよりも前の合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ＃（ｋ−２）、（ｋ−３）、…についても同様である。

一方、自車両Ｍが前方から接近することになる合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ＃（ｋ＋１）に関する距離ｘ（ｋ＋１）は、自車両Ｍの前端部から合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ＃（ｋ＋１）の前端部までの距離である。それよりも後ろの合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ＃（ｋ＋２）、（ｋ＋３）、…についても同様である。

なお、合流判断時点で自車両Ｍが進行方向に関して収まっている合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ＃（ｋ）に関しては、その時点で条件（７）は満たしているものとする。

時間導出部１５２は、このような条件を満たす到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ＃（ｋ）｝を導出する。そして、到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ＃（ｋ）｝が求められると、走行距離導出部１５３は、到達時間導出部１５２により導出された自車両の速度ｖ（ｋ，ｔ）および到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ＃（ｋ）｝に基づいて、自車両Ｍが合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）に到達するまでの走行距離ＲＤ（ｋ）を導出する。走行距離ＲＤ（ｋ）は、式（２）におけるＴ｛ｃＴＡｇ（ｋ）｝を、Ｔ｛ｃＴＡｇ＃（ｋ）｝に置き換えることで求められる。

上記説明した以外の処理については、第１の実施形態と同様である。第２の実施形態の変形例によれば、第１の実施形態と同様、本線へのスムーズな合流を実現することができる。また、第１の実施形態に比して、より正確に、最適な合流ターゲット位置ＴＡｇを選択することができる。

＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態の車両制御システム１００Ａは、運転車によって合流を指示する操作がなされたときに、或いはナビゲーション装置５０が案内中の経路に基づいて、自車両Ｍが本線に合流することが判明した場合に、第１または第２実施形態と同様の処理を行って合流ターゲット位置ＴＡｇを決定し、自車両Ｍが合流ターゲット位置ＴＡｇに到達するための速度制御を行う。そして、自車両Ｍが合流ターゲット位置ＴＡｇに到達すると、その旨を示す情報を運転者に通知する。運転者は、上記操作を行うことで、合流ターゲット位置ＴＡｇの側方まで自車両Ｍを自動的に移動させ、通知を受けてステアリング操作を行うことで、自車両Ｍを本線に合流させる。

図２１は、第３の実施形態に係る車両制御システム１００Ａを搭載した自車両Ｍの機能構成図である。本図において、第１または第２の実施形態と同じ機能を有するものには、第１または第２の実施形態と同じ符号を付している。

車両制御システム１００Ａは、通知部１９０を備える。また、車両制御システム１００Ａには、合流開始スイッチ８５および通知デバイス９６が接続される。合流開始スイッチ８５は、自車両Ｍの運転者によって操作可能な任意の形態のスイッチである。通知デバイス９６は、スピーカやブザー、表示装置、触覚デバイス（バイブレータやアクチュエータ）などである。

本実施形態において、自車位置認識部１２２および外界認識部１２４は、第１または第２の実施形態と同様の処理を行い、処理結果を合流制御部１５０に出力する。合流制御部１５０は、合流開始スイッチ８５が操作されたときに起動し、第１または第２の実施形態と同様に合流ターゲット位置ＴＡｇを決定する。走行制御部１６０は、合流制御部１５０による処理の中で得られる速度ｖ（ｋ，ｔ）を実現するように、走行駆動力出力装置９０および／またはブレーキ装置９４を制御する（第１または第２の実施形態のように操舵の自動制御は行わない）。このとき、通知部１９０は、自車両Ｍが合流ターゲット位置ＴＡｇに到達したか否かを判定し、到達した場合に所定の通知を行う。

以上説明した第３の実施形態によれば、本線への合流時に、どこに合流するか迷うような運転経験の浅い運転者であっても、安心して合流を行うことができる。

なお、第３の実施形態は、車間距離制御や定速走行制御を行う車両制御システムの一部として構成されてもよい。この場合、車間距離制御や定速走行制御を行っている際に、運転者の操作によって、或いは自動的に、合流制御が実行される。

＜第４の実施形態＞
以下、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態の車両制御システム１００Ｂは、運転車によって合流を指示する操作がなされたときに、或いはナビゲーション装置５０が案内中の経路に基づいて、自車両Ｍが本線に合流することが判明した場合に、合流ターゲット位置ＴＡｇを決定して表示装置に表示させる。

図２２は、第４の実施形態に係る車両制御システム１００Ｂを搭載した自車両Ｍの機能構成図である。本図において、第１または第２の実施形態と同じ機能を有するものには、第１または第２の実施形態と同じ符号を付している。

車両制御システム１００Ｂは、表示制御部１９５を備える。また、車両制御システム１００Ｂには、表示装置９８が接続される。表示装置９８は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置、或いはＨＵＤ（Head Up Display）などである。

本実施形態において、自車位置認識部１２２および外界認識部１２４は、第１または第２の実施形態と同様の処理を行い、処理結果を合流制御部１５０に出力する。合流制御部１５０は、合流開始スイッチ８５が操作されたときに起動し、第１または第２の実施形態と同様に合流ターゲット位置ＴＡｇを決定する。表示制御部１９５は、合流ターゲット位置ＴＡｇを運転者に教示するための画像を表示装置９８に表示させる。この画像は、二次元平面上に自車両と本線上の周辺車両、並びに合流ターゲット位置ＴＡｇを表示したものであってもよいし、ＨＵＤを用いる場合、運転者から見た車外の風景に合流ターゲット位置ＴＡｇを重畳表示したものであってもよい。図２３は、表示装置９８に表示される画像の一例を示す図である。なお、図２３に示すように合流ターゲット位置ＴＡｇを一つだけ示すのではなく、走行距離ＲＤ（ｋ）の短い順に複数選択し、例えば順位と共に複数の合流ターゲット位置ＴＡｇを表示してもよい。

以上説明した第４の実施形態によれば、本線への合流時に、どこに合流するか迷うような運転経験の浅い運転者であっても、安心して合流を行うことができる。

＜その他＞
上記各実施形態において、自車両Ｍが合流時に定加速度モデルで走行するものとし、この場合の加速度α１、および減速度α２は規定値であるものとしたが、例えば、加速度α１や減速度α２に幅を持たせて候補を複数設定し、それぞれの加速度α１や減速度α２に基づいて導出される走行距離ＲＤ（ｋ）のうち、最も短いものを、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）の走行距離ＲＤ（ｋ）として求めてもよい。

２０…ファインダ、３０…レーダ、４０…カメラ、５０…ナビゲーション装置、６０…車両センサ、７０…アクセルペダル、７１…アクセル開度センサ、７２…ブレーキペダル、７３…ブレーキ踏量センサ、７４…ステアリングホイール、７５…ステアリング操舵角センサ、８０…切替スイッチ、９０…走行駆動力出力装置、９２…ステアリング装置、９４…ブレーキ装置、９６…通知デバイス、９８…表示装置、１００…車両制御システム、１１０…走行車線決定部、１２０…自動運転制御部、１２２…自車位置認識部、１２４…外界認識部、１２６…行動計画生成部、１３０…軌道生成部、１３２…走行態様決定部、１３４…軌道候補生成部、１３６…評価・選択部、１４０…車線変更制御部、１５０…合流制御部、１５１…合流ターゲット位置候補設定部、１５２…到達時間導出部、１５３…走行距離導出部、１５４…合流ターゲット位置選択部、１６０…走行制御部、１７０…制御切替部、１８０…記憶部、Ｍ…自車両

Claims (8)

1. 自車両が支線から合流しようとする本線を走行する車両の走行状態を取得する取得部と、
   前記取得部により取得された走行状態と、予測可能な前記自車両の運動モデルとに基づいて、前記自車両が前記本線に合流する合流ターゲット位置を、前記本線を走行する車両に対する相対的な位置として決定する合流制御部と、
   前記合流制御部により決定された合流ターゲット位置に向けて前記自車両が走行するように、前記自車両の少なくとも加減速を自動的に制御する走行制御部と、
   を備える車両制御システム。
2. 前記合流制御部は、
   前記取得部により走行状態が取得された車両の間に複数の合流ターゲット位置候補を設定する合流ターゲット位置候補設定部と、
   前記複数の合流ターゲット位置候補のそれぞれについて、前記自車両の運動モデルに基づいて、自車両が到達するまでの到達時間を導出する到達時間導出部と、
   前記複数の合流ターゲット位置候補のそれぞれについて、前記自車両の運動モデルと前記到達時間導出部により導出された到達時間とに基づいて、前記自車両が前記合流ターゲット位置候補に到達するまでに走行する走行距離を導出する走行距離導出部と、
   前記走行距離導出部により導出された走行距離に基づいて、前記複数の合流ターゲット位置候補から前記合流ターゲット位置を選択する合流ターゲット位置選択部と、
   を有する、
   請求項１記載の車両制御システム。
3. 前記合流ターゲット位置選択部は、前記走行距離導出部により導出された走行距離が最も短い合流ターゲット位置候補を、前記合流ターゲット位置として選択する、
   請求項２記載の車両制御システム。
4. 前記到達時間導出部および前記走行距離導出部のそれぞれは、前記自車両が相対的に後方から前記合流ターゲット位置候補に接近する場合と、前記自車両が相対的に前方から前記合流ターゲット位置候補に接近する場合とで異なる基準により、前記到達時間および前記走行距離を導出する、
   請求項２または３記載の車両制御システム。
5. 自車両が支線から合流しようとする本線を走行する車両の走行状態を取得する取得部と、
   前記取得部により取得された走行状態に基づいて、前記自車両が前記本線に合流する合流ターゲット位置候補を複数設定し、前記設定した合流ターゲット位置候補のそれぞれについて自車両が到達するまでの走行距離を導出し、前記導出した走行距離に基づいて、前記複数の合流ターゲット位置候補の中から、前記本線を走行する車両に対する相対的な位置として合流ターゲット位置を決定する合流制御部と、
   前記合流制御部により決定された合流ターゲット位置に向けて前記自車両が走行するように、前記自車両の少なくとも加減速を自動的に制御する走行制御部と、
   を備える車両制御システム。
6. 自車両が支線から合流しようとする本線を走行する車両の走行状態を取得する取得部と、
   前記取得部により取得された走行状態と、予測可能な前記自車両の運動モデルとに基づいて、前記自車両が前記本線に合流する合流ターゲット位置を、前記本線を走行する車両に対する相対的な位置として決定する合流制御部と、
   前記合流制御部により決定された合流ターゲット位置を表示部に表示させる表示制御部と、
   を備える車両制御システム。
7. 車載コンピュータが、
   自車両が支線から合流しようとする本線を走行する車両の走行状態を取得し、
   前記取得された走行状態と、予測可能な前記自車両の運動モデルとに基づいて、前記自車両が前記本線に合流する合流ターゲット位置を、前記本線を走行する車両に対する相対的な位置として決定し、
   前記決定された合流ターゲット位置に向けて前記自車両が走行するように、前記自車両の少なくとも加減速を自動的に制御する、
   車両制御方法。
8. 車載コンピュータに、
   自車両が支線から合流しようとする本線を走行する車両の走行状態を取得する処理と、
   前記取得された走行状態と、予測可能な前記自車両の運動モデルとに基づいて、前記自車両が前記本線に合流する合流ターゲット位置を、前記本線を走行する車両に対する相対的な位置として決定する処理と、
   前記決定された合流ターゲット位置に向けて前記自車両が走行するように、前記自車両の少なくとも加減速を自動的に制御する処理と、
   を実行させる車両制御プログラム。

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