JP2022012241A - 車線変更計画装置及び車線変更計画用コンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】一の道路内で複数回の車線変更を行うことが計画されている場合、ドライバに対して、車両が目的の車線へ向かって複数の車線変更を順調に行っていると感じられるように、車線変更計画を生成する車線変更計画装置を提供する。【解決手段】車線変更計画装置は、車両１０の目的位置へ向かう走行ルートの所定の区間内で車両１０が走行する予定の車線を表す走行車線計画に基づいて、一の道路内で複数回の車線変更を行うことが計画されているか否かを判定する判定部４１と、一の道路内で複数回の車線変更を行うことが計画されている場合、後に行われる車線変更において車両１０がこの車線変更を行うために割り当てられた第１の車線変更予定区間が、前に行われる車線変更においてこの車線変更を行うために割り当てられた第２の車線変更予定区間よりも短くなるように、車線変更計画を生成する車線変更計画部４３と、を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、車線変更計画装置及び車線変更計画用コンピュータプログラムに関する。

車両に搭載される自動制御装置は、車両の現在位置と、車両の目的位置と、地図情報とに基づいて、車両の走行ルートを生成して、車両をこの走行ルートに沿って走行するように制御する。

車両が現在走行している走行道路から分岐先の他の道路へ移動する分岐位置が走行ルートに含まれる場合、自動制御装置は、分岐位置において走行道路から他の道路へ移動するように車両を制御する（例えば、特許文献１）。

国際公開第２０１９／１９８４８１号

車両が３つ以上の車線を有する道路内の一の車線（走行車線）を走行している場合、分岐位置において他の道路と接続する車線と走行車線との間に１以上の車線が存在することがある。このような場合、車両は、現在の走行車線から他の道路と接続する車線（以下「目的車線」ともいう）へ移動するために、２回以上の車線変更を行う必要がある。

車両が分岐位置よりもはるか手前から車線変更を開始すると、ドライバは車両の挙動に対して違和感を持つおそれがある。また、自動制御装置は、車線変更を行う際に車両と他の車両との間に安全な距離が維持されるように動作を制御するので、車両と他の車両との間に安全な距離が確保できそうにない場合には、車線変更が行えない。即ち、車両が車線変更を開始する位置が分岐位置に近すぎると、他の車両の存在により、分岐位置に到達する前に、全ての車線変更を完了できないおそれがある。従って、車両による複数回の車線変更は、ドライバに対して違和感を与えない様に行うことが好ましい。

そこで、本発明は、一の道路内で複数回の車線変更を行うことが計画されている場合、ドライバに対して、車両が目的車線へ向かって複数の車線変更を順調に行っていると感じられるように、車線変更計画を生成する車線変更計画装置を提供することを目的とする。

一の実施形態によれば、車線変更計画装置が提供される。この車線変更計画装置は、車両の目的位置へ向かう走行ルートの所定の区間内で車両が走行する予定の車線を表す走行車線計画に基づいて、一の道路内で複数回の車線変更を行うことが計画されているか否かを判定する判定部と、一の道路内で複数回の車線変更を行うことが計画されている場合、後に行われる車線変更において車両が当該車線変更を行うために割り当てられた第１の車線変更予定区間が、前に行われる車線変更において当該車線変更を行うために割り当てられた第２の車線変更予定区間よりも短くなるように、車線変更計画を生成する車線変更計画部と、を有することを特徴とする。

この車線変更計画装置において、車線変更計画部は、第１の車線変更予定区間の開始位置と第２の車線変更予定区間の開始位置との距離が、車線変更の行われた回数が多くなる程短くなるように車線変更計画を生成することが好ましい。

また、この車線変更計画装置において、走行ルート及び走行車線計画に基づいて、車両が現在走行している走行車線から複数回の車線変更を行った後の移動先の目的車線上に、複数回の車線変更を完了する車線変更完了予定位置を決定する完了位置決定部を更に有し、車線変更計画部は、車線変更完了予定位置に基づいて、第１の車線変更予定区間の開始位置及び第２の車線変更予定区間の開始位置を車線上に決定することが好ましい。

また、この車線変更計画装置において、車線変更計画部は、車線変更完了予定位置に基づいて、第１の車線変更予定区間の終了位置及び第２の車線変更予定区間の終了位置を車線上に決定することが好ましい。

また、この車線変更計画装置において、車両が、第１の車線変更予定区間及び第２の車線変更予定区間を過ぎても車線変更を行えない場合に、車両の運転を自動制御から手動制御へ変更する制御変更部を更に有することが好ましい。

他の実施形態によれば、車線変更計画装置が提供される。この車線変更計画装置は、車両の目的位置へ向かう走行ルートの所定の区間内で車両が走行する予定の車線を表す走行車線計画に基づいて、一の道路内で複数回の車線変更を行うことが計画されているか否かを判定する判定部と、一の道路内で複数回の車線変更を行うことが計画されている場合、車線変更を開始する前に車両が当該車線変更を行うために割り当てられた車線変更予定区間が、車線変更の行われた回数が多くなる程短くなるように車線変更計画を生成する車線変更計画部と、を有することを特徴とする。

また他の実施形態によれば、車線変更計画用コンピュータプログラムが提供される。この車線変更計画用コンピュータプログラムは、車両の目的位置へ向かう走行ルートの所定の区間内で車両が走行する車線を表す走行車線計画に基づいて、一の道路内で複数回の車線変更を行うことが計画されているか否かを判定し、一の道路内で複数回の車線変更を行うことが計画されている場合、後に行われる車線変更において車両が当該車線変更を行うために割り当てられた第１の車線変更予定区間が、前に行われる車線変更において当該車線変更を行うために割り当てられた第２の車線変更予定区間よりも短くなるように、車線変更計画を生成する、ことをプロセッサに実行させることを特徴とする。

本発明に係る車線変更計画装置は、一の道路内で複数回の車線変更を行うことが計画されている場合、ドライバに対して、車両が目的の車線へ向かって複数の車線変更を順調に行っていると感じられるように、車線変更計画を生成できる。

車線変更計画装置の動作の概要を説明する図（その１）である。 車線変更計画装置の動作の概要を説明する図（その２）である。 車線変更計画装置の動作の概要を説明する図（その３）である。 車線変更計画装置が実装される車両の概略構成図である。 車線変更計画装置の動作フローチャートである。 完了位置決定部の処理を説明する図である。 車線変更計画部の処理を説明する図（その１）である。 車線変更計画部の処理を説明する図（その２）である。 車線変更計画部の処理を説明する図（その３）である。

図１～図３は、車線変更計画装置の動作の概要を説明する図である。以下、図１～図３を参照しながら、本明細書に開示する車線変更計画装置の動作の概要を説明する。

図１はナビゲーション装置１５によって作成された走行ルート７０の一例を示しており、自動制御される車両１０は現在Ｐ１の位置で道路５０を走行しており、分岐位置Ｂから側道６０へ退出することが予定されている。走行ルート７０には、車線に関する情報は含まれていない。

図２は、図１に示した走行ルート７０の直近の運転区間に関して、走行車線計画装置１９により生成された走行車線計画の一例を示している。実際の道路５０は４つの車線５１～５４及び分岐位置Ｂと接続された目的車線５５を有し、実際の側道６０は１つの車線６１を有していることから、走行車線計画では、図中に８０として示す様に、４回の車線変更を行って、現在の走行車線５１から側道６０へ移動することが示される。

図３は、高精度の地図情報、走行ルート７０、及び走行車線計画に基づいて、車両１０に搭載される車線変更計画装置２２が生成した車線変更計画の一例である。図３の車線変更計画では、現在位置Ｐ１から４回の車線変更ＬＣ１～ＬＣ４を行うための車線変更予定区間Ａ１～Ａ４を設定し、車線変更完了予定位置Ｐ３より手前で、目的車線５５まで移動することが計画される。なお、図３に示す車線変更計画に基づけば、車両１０は、図中９０として示した軌跡のように移動することとなる。

各車線変更予定区間Ａ１～Ａ４は、それぞれ開始位置Ｑ１～Ｑ４、及び、終了位置Ｒ１～Ｒ４を有している。例えば、車両１０が、車線変更予定区間Ａ１の開始位置Ｑ１の直後に車線５１から車線５２へ車線変更を行おうとしても、車線５２上に他の車両が走行している場合には、必ずしも、開始位置Ｑ１の直後に車線変更が行えるとは限らない。そこで、車線変更計画装置２２は、車線変更予定区間Ａ１の間であれば、車両１０の車線５１から車線５２への車線変更を許容するように、車線変更計画を生成する。例えば、終了位置Ｒ１を過ぎても、車両１０が車線５２へ車線変更を行っていない場合には、ドライバへ警告を行ったり、自動制御から手動制御へ切換えたりする等の処理がなされる。

ここで、車線変更予定区間Ａ１は車線変更予定区間Ａ２より長く、車線変更予定区間Ａ２は車線変更予定区間Ａ３より長く、車線変更予定区間Ａ３は車線変更予定区間Ａ４より長くなるように設定されている。即ち、車線変更の行われた回数が多くなる程、目的車線５５へ近づく程、車線変更予定区間は短くなるように設定される。

車両１０が現在走行している走行車線５１から目的車線５５へ向かって車線変更を行うごとに、車線変更先の車線を走行している他の車両の状況にも左右されるが、平均的には、次の車線変更を開始するまでのタイムラグが短くなる。したがって、ドライバは、車両１０が走行車線５１から目的車線５５へ向かって、複数の車線変更が順調に行われていると考える。

図４は、車線変更計画装置２２が実装される車両１０の概略構成図である。車両１０は、カメラ１１と、ＬｉＤＡＲセンサ１２ａ～１２ｄと、測位情報受信機１３と、地図情報記憶装置１４と、ナビゲーション装置１５と、ユーザインターフェース（ＵＩ）１６と、位置推定装置１７と、物体検出装置１８と、走行車線計画装置１９と、運転計画装置２０と、車両制御装置２１と、車線変更計画装置２２等とを有する。

カメラ１１と、ＬｉＤＡＲセンサ１２ａ～１２ｄと、測位情報受信機１３と、地図情報記憶装置１４と、ナビゲーション装置１５と、ＵＩ１６と、位置推定装置１７と、物体検出装置１８と、走行車線計画装置１９と、運転計画装置２０と、車両制御装置２１と、車線変更計画装置２２とは、コントローラエリアネットワークといった規格に準拠した車内ネットワーク２３を介して通信可能に接続される。

カメラ１１は、車両１０に設けられる撮像部の一例である。カメラ１１は、車両１０の前方を向くように、車両１０に取り付けられる。カメラ１１は、例えば所定の周期で、車両１０の前方の所定の領域の環境が表されたカメラ画像を撮影する。カメラ画像には、車両１０の前方の所定の領域内に含まれる道路と、その路面上の車線区画線等の道路特徴物が表わされ得る。カメラ１１は、ＣＣＤあるいはＣ－ＭＯＳ等、可視光に感度を有する光電変換素子のアレイで構成された２次元検出器と、その２次元検出器上に撮影対象となる領域の像を結像する撮像光学系を有する。

カメラ１１は、カメラ画像を撮影する度に、カメラ画像及びカメラ画像が撮影されたカメラ画像撮影時刻を、車内ネットワーク２３を介して、位置推定装置１７及び物体検出装置１８へ出力する。カメラ画像は、位置推定装置１７において、車両１０の位置を推定する処理に使用される。また、カメラ画像は、物体検出装置１８において、車両１０の周囲の他の物体を検出する処理に使用される。

ＬｉＤＡＲセンサ１２ａ～１２ｄのそれぞれは、車両１０の前方、左側方、後方、右側方を向くように、例えば、車両１０の外面に取り付けられる。ＬｉＤＡＲセンサ１２ａ～１２ｄのそれぞれは、所定の周期で設定される反射波情報取得時刻において、車両１０の前方、左側方、後方、右側方に向けてパルス状のレーザを同期して発射して、反射物により反射された反射波を受信する。反射波が戻ってくるのに要する時間は、レーザが照射された方向に位置する他の物体と車両１０との間の距離情報を有する。ＬｉＤＡＲセンサ１２ａ～１２ｄのそれぞれは、レーザの照射方向及び反射波が戻ってくるのに要する時間を含む反射波情報を、レーザを発射した反射波情報取得時刻と共に、車内ネットワーク２３を介して物体検出装置１８へ出力する。反射波情報は、物体検出装置１８において、車両１０の周囲の他の物体を検出する処理に使用される。

測位情報受信機１３は、車両１０の現在位置を表す測位情報を出力する。例えば、測位情報受信機１３は、ＧＮＳＳ受信機とすることができる。測位情報受信機１３は、所定の受信周期で測位情報を取得する度に、測位情報及び測位情報を取得した測位情報取得時刻を、地図情報記憶装置１４及びナビゲーション装置１５等へ出力する。

地図情報記憶装置１４は、車両１０の現在位置を含む相対的に広い範囲（例えば１０～３０ｋｍ四方の範囲）の広域地図情報を記憶する。この広域地図情報は、路面の３次元情報と、道路上の車線区画線等の道路特徴物、構造物の種類及び位置を表す情報と、道路の法定速度等を含む高精度地図情報を有する。地図情報記憶装置１４は、車両１０の現在位置に応じて、車両１０に搭載される無線通信装置（図示せず）を介した無線通信により、基地局を介して外部のサーバから広域地図情報を受信して記憶装置に記憶する。地図情報記憶装置１４は、測位情報受信機１３から測位情報を入力する度に、記憶している広域地図情報を参照して、測位情報により表される現在位置を含む相対的に狭い領域（例えば、１００ｍ～１０ｋｍ四方の範囲）の地図情報を、車内ネットワーク２３を介して位置推定装置１７、物体検出装置１８及び車線変更計画装置２２等へ出力する。

ナビゲーション装置１５は、ナビゲーション用地図情報と、ＵＩ１６から入力された車両１０の目的位置と、測位情報受信機１３から入力された車両１０の現在位置を表す測位情報とに基づいて、車両１０の現在位置から目的位置までの走行ルートを生成する。走行ルートは、右折、左折、合流、分岐などの位置に関する情報を含む。ナビゲーション装置１５は、目的位置が新しく設定された場合、又は、車両１０の現在位置が走行ルートから外れた場合などに、車両１０の走行ルートを新たに生成する。ナビゲーション装置１５は、走行ルートを生成する度に、その走行ルートを、車内ネットワーク２３を介して、位置推定装置１７及び車線変更計画装置２２等へ出力する。

ＵＩ１６は、通知部の一例である。ＵＩ１６は、ナビゲーション装置１５及び車線変更計画装置２２等に制御されて、車両１０の走行情報及び車両１０の制御を自動制御から手動制御へ変更することを表す制御変更通知等をドライバへ通知する。また、ＵＩ１６は、ドライバから車両１０に対する操作に応じた操作信号を生成する。車両１０の走行情報は、車両の位置、走行ルート等の車両の現在及び将来の経路に関する情報等を含む。ＵＩ１６は、走行情報及び制御変更通知等を表示するために、液晶ディスプレイ又はタッチパネル等の表示装置１６１を有する。また、ＵＩ１６は、ドライバから車両１０への操作情報を入力する入力装置として、例えば、タッチパネル又は操作ボタンを有する。操作情報として、例えば、目的位置、経由地、車両速度及びその他の車両の制御情報等が挙げられる。ＵＩ１６は、入力された操作情報を、車内ネットワーク２３を介してナビゲーション装置１５、運転計画装置２０及び車線変更計画装置２２等へ通知する。

位置推定装置１７は、カメラ画像内に表された車両１０の周囲の道路特徴物に基づいて、カメラ画像撮影時刻における車両１０の位置を推定する。例えば、位置推定装置１７は、カメラ画像内に識別した車線区画線と、地図情報記憶装置１４から入力された地図情報に表された車線区画線とを対比して、カメラ画像撮影時刻における車両１０の推定位置及び推定方位角を求める。また、位置推定装置１７は、地図情報に表された車線区画線と、車両１０の推定位置及び推定方位角とに基づいて、車両１０が位置する道路上の走行車線を推定する。位置推定装置１７は、カメラ画像撮影時刻における車両１０の推定位置、推定方位角及び走行車線を求める度に、これらの情報を、物体検出装置１８、走行車線計画装置１９、運転計画装置２０、車両制御装置２１及び車線変更計画装置２２へ通知する。

物体検出装置１８は、カメラ画像及び反射波情報に基づいて、車両１０の周囲の他の物体及びその種類（例えば、車両）を検出する。他の物体には、車両１０の周囲を走行する他の車両が含まれる。物体検出装置１８は、検出された他の物体を追跡して、他の物体の軌跡を求める。物体検出装置１８は、地図情報に表された車線区画線と、他の物体位置とに基づいて、他の物体が走行している走行車線を特定する。物体検出装置１８は、検出された他の物体の種類を示す情報と、その位置を示す情報及び走行車線を、走行車線計画装置１９及び運転計画装置２０へ通知する。

走行車線計画装置１９は、所定の周期で設定される走行車線計画生成時刻において、ナビゲーション装置１５から入力された走行ルートから選択された直近の運転区間（例えば、１０ｋｍ）において、地図情報と、走行ルート及び周辺環境情報と、車両１０の現在位置とに基づいて、車両１０が走行する道路内の車線を選択して、車両１０が走行する走行予定車線を表す走行車線計画を生成する。走行車線計画装置１９は、例えば、車両１０が追い越し車線以外の車線を走行するように、走行車線計画を生成する。走行車線計画装置１９は、走行車線計画を生成する度に、この走行車線計画を運転計画装置２０及び車線変更計画装置２２へ通知する。

また、走行車線計画装置１９は、走行ルートから選択された直近の運転区間において、地図情報と、走行ルートと、車両１０の現在位置とに基づいて、車線変更の要否を判定する。走行車線計画装置１９は、車線変更の要否の判定に、周辺環境情報又は車両状態情報を更に利用してもよい。周辺環境情報は、車両の１０の周囲を走行する他の車両の位置及び速度等を含む。車両状態情報は、車両１０の現在位置、車両速度、加速度及び進行方向等を含む。具体的には、走行車線計画装置１９は、走行ルートと車両１０の現在位置とに基づいて、車両１０の目的位置へ向かう車線へ移動するために、車線変更の要否を判定する。車両１０が現在走行している走行道路から合流先の他の道路へ進入すること（合流）、及び、車両１０が走行道路から分岐先の他の道路へ退出すること（分岐）の有無を判定する。合流及び分岐では、車両が走行道路の車線から他の道路の車線へ移動するので、車線変更を含む。

運転計画装置２０は、所定の周期で設定される運転計画生成時刻において、地図情報と、走行車線計画と、車両１０の現在位置と、周辺環境情報と、車両状態情報とに基づいて、所定の時間（例えば、５秒）先までの車両１０の予定走行軌跡を表す運転計画を生成する。運転計画装置２０は、車線変更計画装置２２から車線変更計画が通知されている場合には、これらの情報と共に、車線変更計画とに基づいて、運転計画を生成する。運転計画は、現時刻から所定時間先までの各時刻における、車両１０の目標位置及びこの目標位置における目標車両速度の集合として表される。運転計画が生成される周期は、走行車線計画が生成される周期よりも短いことが好ましい。運転計画装置２０は、走行車線計画が車両１０の車線間を移動する車線変更を含む場合、車両１０と他の車両との間に所定の距離を確保できるように、車線変更を含む運転計画を生成する。運転計画装置２０は、走行車線計画が車両１０の車線間を移動する車線変更を含んでいても、車両１０と他の車両との間に所定の距離を確保できない場合、現在の車線を走行するように運転計画を生成する。運転計画装置２０は、運転計画を生成する度に、運転計画を車両制御装置２１へ通知する。

車両制御装置２１は、車両１０の位置と、車両速度及びヨーレートと、運転計画とに基づいて、車両１０が走行ルートに沿って走行するように車両１０の各部を制御する。例えば、車両制御装置２１は、運転計画、車両１０の車両速度及びヨーレートに従って、車両１０の操舵角、加速度及び角加速度を求め、その操舵角、加速度及び角加速度となるように、操舵量、アクセル開度又はブレーキ量を設定する。そして車両制御装置２１は、設定された操舵量に応じた制御信号を、車両１０の操舵輪を制御するアクチュエータ（図示せず）へ出力する。また、車両制御装置２１は、設定されたアクセル開度に従って燃料噴射量を求め、その燃料噴射量に応じた制御信号を車両１０のエンジンなどの駆動装置（図示せず）へ出力する。あるいは、車両制御装置２１は、設定されたブレーキ量に応じた制御信号を車両１０のブレーキ（図示せず）へ出力する。

車両制御装置２１は、車両１０を上述した自動制御で運転する自動制御運転モードと、ドライバが車両１０を操作して運転する手動制御運転モードとを有する。車両制御装置２１は、自動制御から手動制御へ変更する制御変更通知がドライバにより承諾された場合、車両１０の運転を適用中の自動制御運転モードから手動制御運転モードへ切り替える。これにより、ドライバは手動制御で車両１０を操作して、車線変更等の操作を行うことが可能となる。手動制御運転モードでは、車両１０は、駆動、制動及び操舵の中で少なくとも１つの動作が、手動で制御される。車両制御装置２１は、運転モードを変更する度に、変更後の運転モードを、車線変更計画装置２２へ通知する。

位置推定装置１７、物体検出装置１８、走行車線計画装置１９、運転計画装置２０及び車両制御装置２１が有する機能の全て又は一部は、例えば、プロセッサ上で動作するコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。又は、位置推定装置１７、物体検出装置１８、走行車線計画装置１９、運転計画装置２０及び車両制御装置２１が有する機能の全て又は一部は、専用の演算回路であってもよい。位置推定装置１７、物体検出装置１８、走行車線計画装置１９、運転計画装置２０、車両制御装置２１及び車線変更計画装置２２は、別々の装置として説明されているが、これらの装置の全て又は一部は、一つの装置として構成されていてもよい。

車線変更計画装置２２は、走行ルートの所定の区間内で車両１０が走行する予定の車線を表す走行車線計画に基づいて、一の道路内で複数回の車線変更を行うことが計画されているか否かを判定する判定処理を実行する。また、車線変更計画装置２２は、走行ルートに基づいて、車両１０が走行している走行車線から複数回の車線変更を行って移動する移動先の目的車線上に、複数回の車線変更を完了する車線変更完了予定位置を決定する完了位置決定処理を実行する。また、車線変更計画装置２２は、一の道路内で複数回の車線変更を行うことが計画されている場合、後に行われる車線変更において車両１０がこの車線変更を行うために割り当てられた第１の車線変更予定区間が、前に行われる車線変更においてこの車線変更を行うために割り当てられた第２の車線変更予定区間よりも短くなるように、車線変更計画を生成する車線変更計画処理を実行する。更に、車線変更計画装置２２は、車両１０が、第１の車線変更予定区間及び第２の車線変更予定区間を過ぎても車線変更を行えない場合に、車両１０の運転を自動制御から手動制御へ変更する制御変更処理を実行する。そのために、車線変更計画装置２２は、通信インターフェース（ＩＦ）３１と、メモリ３２と、プロセッサ３３とを有する。通信インターフェース３１と、メモリ３２と、プロセッサ３３とは、信号線３４を介して接続されている。

通信ＩＦ３１は、車内通信部の一例であり、車線変更計画装置２２を車内ネットワーク２３に接続するためのインターフェース回路を有する。即ち、通信ＩＦ３１は、車内ネットワーク２３を介して、カメラ１１と、ＬｉＤＡＲセンサ１２ａ～１２ｄと、測位情報受信機１３と、地図情報記憶装置１４と、ナビゲーション装置１５と、ＵＩ１６と、位置推定装置１７と、物体検出装置１８と、走行車線計画装置１９と、運転計画装置２０と、車両制御装置２１等と接続される。

メモリ３２は、記憶部の一例であり、例えば、揮発性の半導体メモリ及び不揮発性の半導体メモリを有する。そしてメモリ３２は、車線変更計画装置２２のプロセッサ３３により実行される情報処理において使用されるアプリケーションのコンピュータプログラム及び各種のデータを記憶する。

プロセッサ３３は、１個又は複数個のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及びその周辺回路を有する。プロセッサ３３は、論理演算ユニット、数値演算ユニットあるいはグラフィック処理ユニットといった他の演算回路を更に有していてもよい。プロセッサ３３が複数個のＣＰＵを有する場合、ＣＰＵごとにメモリを有していてもよい。プロセッサ３３は、判定処理、完了位置決定処理、車線変更計画処理及び制御変更処理を実行する。

プロセッサ３３は、判定処理を実行する判定部４１と、完了位置決定処理を実行する完了位置決定部４２と、車線変更計画処理を実行する車線変更計画部４３と、制御変更処理を実行する制御変更部４４とを有する。プロセッサ３３が有するこれらの各部は、例えば、プロセッサ３３上で動作するコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、プロセッサ３３が有するこれらの各部は、プロセッサ３３に設けられる、専用の演算回路であってもよい。

図５は、車線変更計画装置２２の動作フローチャートである。図５を参照しながら、車線変更計画装置２２が車線変更を計画する処理について、以下に説明する。車線変更計画装置２２は、車両１０の走行中に、図５に示される動作フローチャートに従って車線変更計画処理を繰り返して実行する。

まず、車線変更計画装置２２のプロセッサ３３の判定部４１は、ナビゲーション装置１５から通知された走行ルート７０に基づいて、走行ルート７０の直近の所定距離以内にルートの分岐が含まれているか否かを判定する（ステップ１０１）。判定部４１は、走行ルート７０の区間ルートに道路が分岐する分岐位置が含まれる場合、ルートの分岐があると判定する。一方、判定部４１は、走行ルート７０における区間ルートに分岐位置を含まれていない場合、ルートの分岐はないと判定する。図１に示す例では、区間ルートに分岐位置Ｂが含まれているので、判定部４１は、ルートの分岐があると判定する。ルートの分岐が含まれていない場合（ステップＳ１０１－Ｎｏ）、車線変更計画装置２２の処理は終了する。

次に、車線変更計画装置２２のプロセッサ３３の判定部４１は、走行車線計画装置１９から通知された走行車線計画に基づいて、一の道路内で複数回の車線変更を行うことが計画されているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。判定部４１は、走行ルート７０の区間ルートについて計画された走行車線計画に複数回の車線変更が予定されている場合に、走行車線計画には一の道路内で複数回の車線変更が含まれていると判定する（ステップＳ１０２－Ｙｅｓ）。なお、図２に示す例では、４回の車線変更が含まれているので、判定部４１は、走行車線計画には複数回の車線変更が含まれていると判定する。一方、複数回の車線変更が走行車線計画に含まれていない場合（ステップＳ１０２－Ｎｏ）、車線変更計画装置２２の処理は終了する。

複数回の車線変更が走行車線計画に含まれている場合（ステップＳ１０２－Ｙｅｓ）、車線変更計画装置２２のプロセッサ３３の完了位置決定部４２は、走行車線計画及び地図情報を参照して、車両１０が走行している走行車線から複数回の車線変更を行って移動する移動先の目的車線（図３に示す例では車線５５）上に、複数回の車線変更を完了する車線変更完了予定位置（図３に示す例ではＰ３）を決定する（ステップＳ１０３）。車線変更完了予定位置とは、車線変更完了予定位置に到達するまでに、複数回の車線変更を完了するための目安となる位置を言う。ステップＳ１０３における判定処理の詳細については、図６を用いて後述する。

次に、車線変更計画装置２２のプロセッサ３３の車線変更計画部４３は、車線変更完了予定位置に基づいて、車線毎に、車線変更予定区間の開始位置を決定する（ステップＳ１０４）。車線変更予定区間の開始位置は、図３に示す例では、車線５１～５４におけるＱ１～Ｑ４に相当する。ステップＳ１０４における決定処理の詳細については、図７を用いて後述する。

次に、車線変更計画装置２２のプロセッサ３３の車線変更計画部４３は、車線変更完了予定位置に基づいて、車線毎に、車線変更予定区間の終了位置を決定する（ステップＳ１０５）。車線変更予定区間の終了位置は、図３に示す例では、車線５１～５４におけるＲ１～Ｒ４に相当する。ステップＳ１０５における決定処理の詳細については、図８及び図９を用いて後述する。なお、ステップＳ１０４の処理とステップＳ１０５の処理の順番は逆でも良い。なお、ステップＳ１０３～ステップＳ１０５の処理に基づいて、車両１０の現在位置から車線変更完了予定位置までの間で、車線毎に車線変更予定区間が定められた車線変更計画を生成が完了されることとなる。なお、車線変更予定区間は、図３に示す例では、車線５１～５４におけるＡ１～Ａ４に相当する。

次に、車線変更計画部４３は、通信ＩＦ３１を介して、生成された車線変更計画を運転計画装置２０及び制御変更部４４へ通知して（ステップＳ１０６）、一連の処理を終了する。この後、運転計画装置２０は、車線変更計画部４３から通知された車線変更計画及び走行車線計画装置１９から通知された走行車線計画に基づいて、運転計画を生成することとなる。上述した一連の処理によって、複数車線における車線変更予定区間が、目的車線に近づくほど短くなるように車線変更計画が生成されることとなる。このような車線変更計画が実行されれば、ドライバに対して、車両が目的の車線へ向かって複数の車線変更を順調に行っていると感じられるようになる。

図６は、完了位置決定部４２の処理を説明する図である。図６を用いて、図５のステップＳ１０３における完了位置決定部４２の完了位置決定処理を、以下に詳述する。完了位置決定部４２は、走行車線計画及び地図情報を参照して、目的車線５５の分岐位置Ｂを含む所定の区間内における中心線５５ｂを検出する。また、完了位置決定部４２は、走行ルートと、地図情報を参照して、側道６０の分岐位置Ｂを含む所定の区間内における車線６１の中心線６１ａを検出する。そして、完了位置決定部４２は、側道６０の車線６１の中心線６１ａを目的車線５５内まで延長した延長線６１ｃと、目的車線５５の中心線５５ｂとの交点Ｐ２を求める。

完了位置決定部４２は、交点Ｐ２から車線５５に沿って所定の距離Ｄだけ車両１０の現在位置Ｐ１に向かった位置を、車線変更完了予定位置Ｐ３とする。また、完了位置決定部４２は、車両１０の直近の車両速度の平均値に基づいて、車両１０が車線変更完了予定位置Ｐ３を通過して交点Ｐ２に到達するのに要する時間が、所定の時間（例えば、２～５秒）となるように車線変更完了予定位置Ｐ３を決定してもよい。なお、完了位置決定部４２は、交点Ｐ２を、車線変更完了予定位置Ｐ３としてもよい。

図７は、車線変更計画部４３の処理を説明する図である。図７を用いて、図５のステップＳ１０４における車線変更計画部４３の車線変更予定区間の開始位置を決定する処理を、以下に詳述する。車線変更計画部４３は、最初に走行車線計画及び地図情報を参照して、車線変更完了予定位置Ｐ３から車線５４に沿って所定の距離Ｘ０だけ車両１０の現在位置Ｐ１に向かった位置を、開始位置Ｑ４とする。

車線変更計画部４３は、距離Ｘ０を、車両１０の現在位置Ｐ１と車線変更完了予定位置Ｐ３との間の距離よりも短くなる範囲で、複数の候補長の中から選択してもよい。また、車線変更計画部４３は、車両１０の直近の車両速度の平均値に基づいて、車両１０が現在位置Ｐ１から車線５１上を直進して車線変更完了予定位置Ｐ３と並ぶ位置に到達するのに要すると推定される第１時間と、車両１０が開始位置Ｑ４から車線５４上を直進して車線変更完了予定位置Ｐ３と並ぶ位置に到達するのに要すると推定される第２時間との比が所定の比（例えば、１０：１～４：１）となるように、開始位置Ｑ４を決定してもよい。

車線変更計画部４３は、距離Ｘ０に基づいて、他の車線５１～５３に対する車線変更予定区間の開始位置Ｑ１～Ｑ３を、各車線５１～５３上に順次決定していく。

具体的には、車線変更計画部４３は、他の車線５１～５３上の開始位置間の距離Ｘｎを、下記式（１）に基づいて決定する。

Ｘｎ＝Ｋ（ｎ）×Ｘ０ （１）

Ｋ（ｎ）は、Ｘｎ＞Ｘｎ＋１となるように決定される。例えば、Ｋ（ｎ）＜Ｋ（ｎ＋１）であり、ｎは、０以上の整数０、１、２である。Ｋ（n）を、Ｋ（１）＝１．１、Ｋ（２）＝１．２、Ｋ（３）＝１．３とすることができる。

車線変更計画部４３は、車線５３上の開始位置Ｑ３と車線５４上の開始位置Ｑ４との間の車線５３に沿った距離Ｘ１を、Ｘ１＝Ｋ（１）×Ｘ０により算出する。次に、車線変更計画部４３は、車線５２上の開始位置Ｑ２と車線５３上の開始位置Ｑ３との間の車線５２に沿った距離Ｘ２を、Ｘ２＝Ｋ（２）×Ｘ０により算出する。次に、車線変更計画部４３は、車線５１上の開始位置Ｑ１と車線５２上の開始位置Ｑ２との間の車線５１に沿った距離Ｘ３を、Ｘ３＝Ｋ（３）×Ｘ０により算出する。距離Ｘ２は距離Ｘ３よりも短く、距離Ｘ１は距離Ｘ２よりも短く、距離Ｘ０は距離Ｘ１よりも短くなるように設定される

図８は、車線変更計画部４３の処理を説明する図である。図８を用いて、図５のステップＳ１０５における車線変更計画部４３の車線変更予定区間の終了位置を決定する処理を、以下に詳述する。

車線変更計画部４３は、地図情報を参照して、最初に車線変更完了予定位置Ｐ３から車線５４に沿って、所定の距離Ｙ０だけ車両１０の現在位置Ｐ１に向かった位置を、終了位置Ｒ４とする。距離Ｙ０は、距離Ｘ０よりも短くなるように設定される

車線変更計画部４３は、距離Ｙ０を、距離Ｘ０よりも短くなる範囲で、複数の候補長の中から選択してもよい。また、車線変更計画部４３は、車両１０の直近の車両速度の平均値に基づいて、車両１０が現在位置Ｐ１から車線５１上を直進して車線変更完了予定位置Ｐ３と並ぶ位置に到達するのに要すると推定される第１時間と、車両１０が終了位置Ｒ４から車線５４上を直進して車線変更完了予定位置Ｐ３と並ぶ位置に到達するのに要すると推定される第２時間との比が所定の比（例えば、１３：１～６：１）となるように、終了位置Ｒ４を決定しても良い。

車線変更計画部４３は、距離Ｙ０に基づいて、他の車線５１～５３に対する車線変更予定区間の終了位置Ｒ１～Ｒ３を、各車線５１～５３上に順次決定していく。

具体的には、車線変更計画部４３は、他の車線５１～５３上の終了位置間の距離Ｙｎを、下記式（２）に基づいて決定する。

Ｙｍ＝Ｌ（ｍ）×Ｙ０ （２）

Ｙｍは、車線変更予定区間の距離が、目的車線５５側に近い程短くなるように決定される。例えば、Ｌ（ｍ）＜Ｌ（ｍ＋１）であり、ｍは、０以上の整数０、１、２である。Ｌ（ｍ）を、Ｌ（１）＝１．１、Ｌ（２）＝１．２、Ｌ（３）＝１．３とすることができる。

車線変更計画部４３は、車線５３上の終了位置Ｒ３と車線５４上の終了位置Ｒ４との間の車線５３に沿った距離Ｙ１を、Ｙ１＝Ｌ（１）×Ｙ０により算出する。次に、車線変更計画部４３は、車線５２上の終了位置Ｒ２と車線５３上の車線５２に沿った終了位置Ｒ３との間の距離Ｙ２を、Ｙ２＝Ｌ（２）×Ｙ０により算出する。次に、車線変更計画部４３は、車線５１上の終了位置Ｒ１と車線５２上の終了位置Ｒ２との間の車線５１に沿った距離Ｙ３を、Ｙ３＝Ｌ（３）×Ｙ０により算出する。距離Ｙ２は距離Ｙ３よりも短く、距離Ｙ１は距離Ｙ２よりも短く、距離Ｙ０は距離Ｙ１よりも短くなるように設定される

図９は、車線変更計画部４３により生成された車線変更計画を説明するための図である。図９では、図３に加えて、手動制御車線変更予定区間Ｍ１～Ｍ４が追記されている。

上述した図３のステップＳ１０４及びＳ１０５によって、車線変更予定区間の開始位置及び終了位置が決定されたので、これにより車線変更予定区間が特定されることになる。具体的には、車線５４において、開始位置Ｑ４と終了位置Ｒ４との間は、自動制御により車線変更を行う自動制御車線変更予定区間Ａ４となり、車線５３において、開始位置Ｑ３と終了位置Ｒ３との間は、自動制御により車線変更を行う自動制御車線変更予定区間Ａ３となる。同様に、車線５２において、開始位置Ｑ２と終了位置Ｒ２との間は、自動制御により車線変更を行う自動制御車線変更予定区間Ａ２となり、車線５１において、開始位置Ｑ１と終了位置Ｒ１との間は、自動制御により車線変更を行う自動制御車線変更予定区間Ａ１となる。自動制御車線変更予定区間Ａ４は、自動制御車線変更予定区間Ａ３よりも短く、自動制御車線変更予定区間Ａ３は自動制御車線変更予定区間Ａ２よりも短く、自動制御車線変更予定区間Ａ２は自動制御車線変更予定区間Ａ１より短くなるように設定される。

また、車線５４において、終了位置Ｒ４と車線変更完了予定位置Ｐ３と並ぶ位置との間は、手動制御により車線変更を行う手動制御車線変更予定区間Ｍ４となり、車線５３において、終了位置Ｒ３と車線変更完了予定位置Ｐ３と並ぶ位置との間は、手動制御により車線変更を行う手動制御車線変更予定区間Ｍ３となる。同様に、車線５２において、終了位置Ｒ２と車線変更完了予定位置Ｐ３と並ぶ位置との間は、手動制御により車線変更を行う手動制御車線変更予定区間Ｍ２となり、車線５１において、終了位置Ｒ１と車線変更完了予定位置Ｐ３と並ぶ位置との間は、手動制御により車線変更を行う手動制御車線変更予定区間Ｍ１となる。手動制御車線変更予定区間Ｍ４は手動制御車線変更予定区間Ｍ３よりも短く、手動制御車線変更予定区間Ｍ３は手動制御車線変更予定区間Ｍ２よりも短く、手動制御車線変更予定区間Ｍ２は、手動制御車線変更予定区間Ｍ１よりも短くなるように設定される。

次に、車両１０の車線変更における動作を、図９を参照しながら、以下に説明する。

第１の動作例では、図９に示す車線変更計画に基づいて、車両１０は、図中９０として示した軌跡のように移動して、４つの車線変更を行って、車線変更完了予定位置Ｐ３より手前で、目的車線５５まで移動する。

第２の動作例では、車両１０は、車線５１上の自動制御車線変更予定区間Ａ１内に、車両１０と他の車両との安全な距離が維持できないために、車線５２への車線変更を行うことができなかったとする。車線変更計画装置２２のプロセッサ３３の制御変更部４４は、所定の周期の判定時刻において、車両１０の現在位置Ｐ１と、地図情報と、各車線上の終了位置とに基づいて、車両１０が各車線上の終了位置に到達したか否かを判定する。車両１０が車線５１上の終了位置Ｒ１に到達した場合、車線変更計画装置２２のプロセッサ３３の制御変更部４４は、車両１０の運転を自動制御から手動制御へ変更する。制御変更部４４は、車両１０の制御を自動制御から手動制御へ変更する制御変更要求を、車両制御装置２１へ通知する。車両制御装置２１は、制御変更部４４から制御変更要求が通知されると、自動制御運転モードから手動制御運転モードへ運転モードを変更する。また、制御変更部４４は、車両１０の制御を自動制御から手動制御へ変更されたことを表す制御変更通知を、ＵＩ１６の表示装置１６１を用いて表示することにより、ドライバへ通知する。

ドライバは、車両１０の周囲の状況に注意を払いながら、手動制御で車両１０を操作して、車線５１から車線５２への車線変更を行う。車両１０が、車線５１から車線５２へ移動した位置が、自動制御車線変更予定区間Ａ２であっても、車両１０の運転モードは、手動制御運転モードが維持される。車両１０が手動制御運転モードにある場合、ドライバによる自動制御運転モードへの制御変更操作が行われない限りは、手動制御運転モードが維持される。同様に、車両１０が、車線５２～５４上の自動制御車線変更予定区間Ａ２～Ａ４内に、車線変更を行うことができなかった場合も、制御変更部４４は、車両１０の制御を自動制御から手動制御へ変更する制御変更要求を、車両制御装置２１へ通知する。

手動制御車線変更予定区間Ｍ１～Ｍ４の距離は、走行車線５１側程長いので、ドライバは、車両１０の周囲の状況に注意を払いながら、余裕をもって車線変更を実行できる。ドライバは、目的車線５５まで移動した後、側道６０へ移動するように車両１０を操作する。

以上に説明してきたように、この車線変更計画装置は、車両１０の目的位置へ向かう走行ルートの所定の区間内で車両１０が走行する車線を表す走行車線計画に基づいて、一の道路内で複数回の車線変更を行うことが計画されているか否かを判定し、一の道路内で複数回の車線変更を行うことが計画されている場合、後に行われる車線変更において車両１０がこの車線変更を行うために割り当てられた第１の車線変更予定区間が、前に行われる車線変更においてこの車線変更を行うために割り当てられた第２の車線変更予定区間よりも短くなるように、車線変更計画を生成する。これにより、車線変更計画装置は、一の道路内で複数回の車線変更を行うことが計画されている場合、ドライバに対して、車両が目的の車線へ向かって複数の車線変更を順調に行っていると感じられるように、車線変更計画を生成できる。

なお、上述した実施形態では、目的車線は、車両が走行している道路から移動する分岐先の道路へ接続する車線であった。しかしながら、目的車線は、車両が走行している道路内の他の車線であってもよい。また、車両が走行している道路内に優遇車線（例えば、カープールレーン）が含まれる場合、この優遇車線を目的車線としてもよい。

本発明では、上述した実施形態の車線変更計画装置及び車線変更計画用コンピュータプログラムは、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。また、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。

１０ 車両
１１ カメラ
１２ａ～１２ｄ LiDARセンサ
１３ 測位情報受信機
１４ 地図情報記憶装置
１５ ナビゲーション装置
１６ ユーザインターフェース
１７ 位置推定装置
１８ 物体検出装置
１９ 走行車線計画装置
２０ 運転計画装置
２１ 車両制御装置
２２ 車線変更計画装置
２３ 車内ネットワーク
３１ 通信インターフェース
３２ メモリ
３３ プロセッサ
２４ 信号線
４１ 判定部
４２ 完了位置決定部
４３ 車線変更計画部
４４ 制御変更部

Claims (7)

1. 車両の目的位置へ向かう走行ルートの所定の区間内で前記車両が走行する予定の車線を表す走行車線計画に基づいて、一の道路内で複数回の車線変更を行うことが計画されているか否かを判定する判定部と、
   一の道路内で複数回の車線変更を行うことが計画されている場合、後に行われる車線変更において前記車両が当該車線変更を行うために割り当てられた第１の車線変更予定区間が、前に行われる車線変更において当該車線変更を行うために割り当てられた第２の車線変更予定区間よりも短くなるように、車線変更計画を生成する車線変更計画部と、
   を有することを特徴とする車線変更計画装置。
2. 前記車線変更計画部は、前記第１の車線変更予定区間の開始位置と前記第２の車線変更予定区間の開始位置との距離が、車線変更の行われた回数が多くなる程短くなるように前記車線変更計画を生成する請求項１に記載の車線変更計画装置。
3. 前記走行ルート及び前記走行車線計画に基づいて、前記車両が現在走行している走行車線から前記複数回の車線変更を行った後の移動先の目的車線上に、前記複数回の車線変更を完了する車線変更完了予定位置を決定する完了位置決定部を更に有し、
   前記車線変更計画部は、前記車線変更完了予定位置に基づいて、前記第１の車線変更予定区間の開始位置及び前記第２の車線変更予定区間の開始位置を車線上に決定する、請求項２に記載の車線変更計画装置。
4. 前記車線変更計画部は、前記車線変更完了予定位置に基づいて、前記第１の車線変更予定区間の終了位置及び前記第２の車線変更予定区間の終了位置を車線上に決定する、請求項３に記載の車線変更計画装置。
5. 前記車両が、前記第１の車線変更予定区間及び前記第２の車線変更予定区間を過ぎても車線変更を行えない場合に、前記車両の運転を自動制御から手動制御へ変更する制御変更部を更に有する、請求項３又は４に記載の車線変更計画装置。
6. 車両の目的位置へ向かう走行ルートの所定の区間内で前記車両が走行する予定の車線を表す走行車線計画に基づいて、一の道路内で複数回の車線変更を行うことが計画されているか否かを判定する判定部と、
   一の道路内で複数回の車線変更を行うことが計画されている場合、車線変更を開始する前に前記車両が当該車線変更を行うために割り当てられた車線変更予定区間が、車線変更の行われた回数が多くなる程短くなるように車線変更計画を生成する車線変更計画部と、
   を有することを特徴とする車線変更計画装置。
7. 車両の目的位置へ向かう走行ルートの所定の区間内で前記車両が走行する車線を表す走行車線計画に基づいて、一の道路内で複数回の車線変更を行うことが計画されているか否かを判定し、
   一の道路内で複数回の車線変更を行うことが計画されている場合、後に行われる車線変更において前記車両が当該車線変更を行うために割り当てられた第１の車線変更予定区間が、前に行われる車線変更において当該車線変更を行うために割り当てられた第２の車線変更予定区間よりも短くなるように、車線変更計画を生成する、
   ことをプロセッサに実行させることを特徴とする車線変更計画用コンピュータプログラム。

Images