JP2024024469A - 車両制御装置、車両制御方法及び車両制御用コンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】自車両が走行中の車線に合流する隣接車線を走行する他の車両と自車両との相対的な位置関係を適切に調整することが可能な車両制御装置を提供する。【解決手段】車両制御装置は、自車両１０の前方において、自車両１０が走行中の自車線に隣接する隣接車線が自車線に合流する合流区間を検出する合流区間検出部３１と、隣接車線を走行する１台以上の他車両を検出する他車両検出部３２と、検出された他車両の少なくとも何れかについて、その他車両が合流区間において自車線へ車線変更する際に、その他車両を自車両１０に先行させるか否かを判定する判定部３３と、検出された他車両のうち、自車両１０に先行させると判定した第１の他車両に後続する第２の他車両の前端よりも前に自車両１０の後端が位置するように、自車両１０の加速度または減速度を制御する車両制御部３４とを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、車両制御装置、車両制御方法及び車両制御用コンピュータプログラムに関する。

車両の自動運転、あるいは、車両のドライバに対する運転支援において、車両が走行する自車線に対して隣接車線から他の車両が割り込んでくることを想定して車間距離を調整する技術が提案されている（特許文献１及び２を参照）。

特許文献１に開示された運転支援装置は、自車両の前方の合流または車線減少を検知した場合に、自車両の走行する車線が合流してくる車線の隣接車線か否かまたは減少する車線の隣接車線か否かを判定する。そしてこの運転支援装置は、自車両の走行する車線がそのような隣接車線であり、かつ、合流してくる車線上または減少する車線上に自車両の前方の所定車間距離以上の位置に自車両より遅い車両を検知した場合、または、所定車間距離以下の位置から自車両と並走する位置の間に自車両より速い車両を検知した場合のみ、本来設定してある車間距離を増加させる。

特許文献２に開示された車間距離制御装置は、自車の側方に側方車両である他車が検出された場合、合流地点であるか否かを判断する。合流地点である場合、割り込みの可能性が大きいとして、この車間距離制御装置は、譲り制御指示を行い、割り込みが完了していないうちは、車間距離延長調整を行う。また、連続して自車の前方へ割り込もうとする側方車両である他車が検出された場合、この車間距離制御装置は、車間距離短縮調整を行う。一方、連続して自車の前方へ割り込もうとする側方車両である他車が検出されない場合、この車間距離制御装置は、車間距離復帰調整を行う。

特開２０１７－８７９２３号公報 特開２０１３－１７７０５４号公報

自車線に合流してくる隣接車線を走行する複数の他車両が存在する場合、その複数の他車両のうちの前方を走行する第１の他車両に対して先を譲るように自車両を制御した結果、第１の他車両に後続する第２の他車両と自車両とが並走することがある。このような場合、自車両が第２の他車両の自車線への車線変更を妨害し、あるいは第２の他車両に対しても先を譲ったと第２の他車両のドライバに勘違いさせてしまうおそれがある。特に、第２の他車両のドライバに先を譲ったと勘違いさせてしまうと、第２の他車両が自車両の前方に割り込もうとすることで危険が生じてしまうことがある。さらに、第２の他車両が自車両の前方に割り込もうとしてから、特許文献２に開示された技術のように自車両がその割り込みを検知して車間距離を短縮することは、衝突回避の観点からは好ましくない。

そこで、本発明は、自車両が走行中の車線に合流する隣接車線を走行する他の車両と自車両との相対的な位置関係を適切に調整することが可能な車両制御装置を提供することを目的とする。

一つの実施形態によれば、車両制御装置が提供される。この車両制御装置は、自車両の前方において、自車両が走行中の自車線に隣接する隣接車線が自車線に合流する合流区間を検出する合流区間検出部と、隣接車線を走行する１台以上の他車両を検出する他車両検出部と、検出された他車両の少なくとも何れかについて、その他車両が合流区間において自車線へ車線変更する際に、その他車両を自車両に先行させるか否かを判定する判定部と、検出された他車両のうち、自車両に先行させると判定した第１の他車両に後続する第２の他車両の前端よりも前に自車両の後端が位置するように、自車両の加速度または減速度を制御する車両制御部とを有する。

この車両制御装置において、車両制御部は、自車両と第１の他車両間の間隔が自車両と第２の他車両間の間隔よりも短くなるように自車両の加速度または減速度を制御することが好ましい。

あるいは、車両制御部は、第１の他車両と第２の他車両間の間隔に応じて、自車両と第１の他車両間の間隔と自車両と第２の他車両間の間隔との比が一定となるように、自車両の加速度または減速度を制御することが好ましい。

他の実施形態によれば、車両制御方法が提供される。この車両制御方法は、自車両の前方において、自車両が走行中の自車線に隣接する隣接車線が自車線に合流する合流区間を検出し、隣接車線を走行する１台以上の他車両を検出し、検出された他車両の少なくとも何れかについて、その他車両が合流区間において自車線へ車線変更する際に、その他車両を自車両に先行させるか否かを判定し、検出された他車両のうち、自車両に先行させると判定した第１の他車両に後続する第２の他車両の前端よりも前に自車両の後端が位置するように、自車両の加速度または減速度を制御する、ことを含む。

さらに他の実施形態によれば、車両制御用コンピュータプログラムが提供される。この車両制御用コンピュータプログラムは、自車両の前方において、自車両が走行中の自車線に隣接する隣接車線が自車線に合流する合流区間を検出し、隣接車線を走行する１台以上の他車両を検出し、検出された他車両の少なくとも何れかについて、その他車両が合流区間において自車線へ車線変更する際に、その他車両を自車両に先行させるか否かを判定し、検出された他車両のうち、自車両に先行させると判定した第１の他車両に後続する第２の他車両の前端よりも前に自車両の後端が位置するように、自車両の加速度または減速度を制御する、ことを自車両に搭載されたプロセッサに実行させるための命令を含む。

本開示による車両制御装置は、自車両が走行中の車線に合流する隣接車線を走行する他の車両と自車両との相対的な位置関係を適切に調整することができるという効果を奏する。

車両制御装置が実装される車両制御システムの概略構成図である。 車両制御装置の一つの実施形態である電子制御装置のハードウェア構成図である。 車両制御処理に関する、電子制御装置のプロセッサの機能ブロック図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、本実施形態による車両制御処理の概要を説明する図である。 車両制御処理の動作フローチャートである。

以下、図を参照しつつ、車両制御装置及び車両制御装置上で実行される車両制御方法ならびに車両制御用コンピュータプログラムについて説明する。この車両制御装置は、自車両が走行する自車線に隣接する隣接車線が自車線に合流する合流区間において、隣接車線を走行する他車両と自車両の相対的な位置関係を調整する。具体的に、この車両制御装置は、合流区間を走行する１台以上の他車両のそれぞれを自車両に先行させるか否かを判定する。そしてこの車両制御装置は、自車両に先行させると判定した他車両のうちの最も後方に位置する第１の他車両に後続する第２の他車両の前端よりも前に自車両の後端が位置するように、自車両の加速度または減速度を制御する。これにより、この車両制御装置は、自車両が先を譲ることを意図していない、合流区間を走行中の他車両の自車線への車線変更を妨害してしまうことを防止するとともに、その他車両のドライバに先を譲られたと勘違いさせることを防止する。

図１は、車両制御装置が実装される車両制御システムの概略構成図である。また図２は、車両制御装置の一つの実施形態である電子制御装置のハードウェア構成図である。本実施形態では、自車両の一例である車両１０に搭載され、かつ、車両１０を制御する車両制御システム１は、カメラ２と、GPS受信機３と、ストレージ装置４と、車両制御装置の一例である電子制御装置（ＥＣＵ）５とを有する。カメラ２、GPS受信機３及びストレージ装置４とＥＣＵ５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を介して通信可能に接続される。なお、車両制御システム１は、LiDARあるいはレーダといった、車両１０から車両１０の周囲に存在する物体までの距離を測定する測距センサ（図示せず）をさらに有していてもよい。また、車両制御システム１は、他の機器と通信するための無線通信端末（図示せず）をさらに有していてもよい。さらにまた、車両制御システム１は、車両１０の走行予定ルートを設定するためのナビゲーション装置（図示せず）を有していてもよい。

カメラ２は、車両１０の周囲の状況を検知するセンサの一例であり、CCDあるいはC-MOSなど、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結像光学系を有する。そしてカメラ２は、例えば、車両１０の前方を向くように、例えば、車両１０の車室内に取り付けられる。カメラ２は、所定の撮影周期（例えば1/30秒～1/10秒）ごとに車両１０の前方領域を撮影し、その前方領域が写った画像を生成する。カメラ２により得られた画像は、センサ信号の一例である。なお、車両１０には、撮影方向または焦点距離が異なる複数のカメラが設けられてもよい。例えば、車両１０には、車両１０の前方領域を撮影するためのカメラと、車両１０の後方を撮影するためのカメラとが設けられてもよい。また、１台以上のカメラ２、あるいは、１台以上のカメラ２と測距センサとで、車両１０の周囲全体を検知可能なように、各カメラ２（及び測距センサ）が車両１０に設けられることが好ましい。

カメラ２は、画像を生成する度に、その生成した画像を、車内ネットワークを介してＥＣＵ５へ出力する。

GPS受信機３は、所定の周期ごとにGPS衛星からのGPS信号を受信し、受信したGPS信号に基づいて車両１０の自己位置を測位する。そしてGPS受信機３は、所定の周期ごとに、GPS信号に基づく車両１０の自己位置の測位結果を表す測位情報を、車内ネットワークを介してＥＣＵ５へ出力する。なお、車両１０は、GPS受信機の代わりに、他の衛星測位システムによる衛星からの測位信号を受信して車両１０の自己位置を測位する受信機を有していてもよい。

ストレージ装置４は、記憶部の一例であり、例えば、ハードディスク装置、不揮発性の半導体メモリ、または光記録媒体及びそのアクセス装置を有する。そしてストレージ装置４は、高精度地図を記憶する。なお、高精度地図は、地図情報の一例である。高精度地図には、その高精度地図に表される所定の領域に含まれる合流区間を表す情報が含まれる。さらに、高精度地図には、個々の道路区間における車線の数、車線の幅、及び、個々の道路区間またはその周囲に存在する地物を表す情報が含まれる。高精度地図に表される地物には、車線区画線などの道路標示、各種の道路標識、及び、縁石、ガードレール、ポールといった構造物が含まれる。

さらに、ストレージ装置４は、高精度地図の更新処理、及び、ＥＣＵ５からの高精度地図の読出し要求に関する処理などを実行するためのプロセッサを有していてもよい。そしてストレージ装置４は、例えば、車両１０が所定距離だけ移動する度に、無線通信端末（図示せず）を介して地図サーバへ、高精度地図の取得要求を車両１０の現在位置とともに送信してもよい。また、ストレージ装置４は、地図サーバから無線通信端末を介して車両１０の現在位置の周囲の所定の領域についての高精度地図を受信してもよい。また、ストレージ装置４は、ＥＣＵ５からの高精度地図の読出し要求を受信すると、記憶している高精度地図から、車両１０の現在位置を含み、上記の所定の領域よりも相対的に狭い範囲を切り出して、車内ネットワークを介してＥＣＵ５へ出力する。

ＥＣＵ５は、車両１０を自動運転制御し、あるいは、車両１０のドライバに対する運転支援を実行する。特に、ＥＣＵ５は、車両１０が合流区間を走行する際に、車両１０と車両１０の周囲を走行する他車両間の相対的な位置関係を自動的に調整するように、車両１０の加速度または減速度を制御する。

図２に示されるように、ＥＣＵ５は、通信インターフェース２１と、メモリ２２と、プロセッサ２３とを有する。通信インターフェース２１、メモリ２２及びプロセッサ２３は、それぞれ、別個の回路として構成されてもよく、あるいは、一つの集積回路として一体的に構成されてもよい。

通信インターフェース２１は、ＥＣＵ５を車内ネットワークに接続するためのインターフェース回路を有する。そして通信インターフェース２１は、カメラ２から画像を受信する度に、受信した画像をプロセッサ２３へわたす。また、通信インターフェース２１は、GPS受信機３から測位情報を受信する度に、その測位情報をプロセッサ２３へわたす。さらに、通信インターフェース２１は、ストレージ装置４から読み込んだ高精度地図をプロセッサ２３へわたす。さらにまた、通信インターフェース２１は、無線通信端末（図示せず）が他の機器から受信した各種の情報、及び、測距センサ（図示せず）から受信した測距信号をプロセッサ２３へわたす。

メモリ２２は、記憶部の他の一例であり、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２２は、プロセッサ２３により実行される車両制御処理において使用される各種のデータを記憶する。例えば、メモリ２２は、カメラ２の焦点距離、撮影方向及び取り付け位置などのパラメータ、及び、車両１０の周囲の物体を検出するために利用される識別器を特定するための各種パラメータを記憶する。さらに、メモリ２２は、測位情報、車両１０の周囲の画像、測距信号、及び、高精度地図などを記憶する。さらにまた、メモリ２２は、車両制御処理の途中で生成される各種のデータを一時的に記憶する。

プロセッサ２３は、１個または複数個のＣＰＵ(Central Processing Unit)及びその周辺回路を有する。プロセッサ２３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さらに有していてもよい。そしてプロセッサ２３は、所定の周期ごとに、車両１０に対する車両制御処理を実行する。

図３は、車両制御処理に関する、プロセッサ２３の機能ブロック図である。プロセッサ２３は、合流区間検出部３１と、他車両検出部３２と、判定部３３と、車両制御部３４とを有する。プロセッサ２３が有するこれらの各部は、例えば、プロセッサ２３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２３が有するこれらの各部は、プロセッサ２３に設けられる、専用の演算回路であってもよい。

合流区間検出部３１は、車両１０の前方において、車両１０が走行中の自車線に隣接する隣接車線が自車線に合流する合流区間を検出する。このような合流区間は、例えば、自動車専用道における本線が自車線であり、インターチェンジなどから本線へ合流してくる車線（以下、単に合流車線と呼ぶ）が本線と合流する区間、すなわち、合流車線から本線への車線変更が可能な区間とすることができる。あるいは、合流区間は、工事などによる車線規制、または道路の構造のために車線数が減少する道路区間において、自車線に隣接する隣接車線を車両が走行できなくなる終端地点から手前側の所定距離（例えば、数10m～数100m）の区間とすることができる。この場合、その終端地点において車両が走行できなくなる隣接車線が、自車線に合流する合流車線となる。

合流区間検出部３１は、先ず、車両１０が走行中の自車線を検出する。例えば、合流区間検出部３１は、最新の測位情報で表される車両１０の現在位置と高精度地図とを参照して、高精度地図に表される個々の道路区間の車線のうち、車両１０の現在位置を含む車線を自車線として検出する。あるいは、合流区間検出部３１は、カメラ２により得られた最新の画像と高精度地図とを照合することで、自車線を検出してもよい。この場合、合流区間検出部３１は、画像から車両１０の周囲に存在する個々の地物を検出し、車両１０の位置及び姿勢を仮定して、検出した個々の地物を高精度地図上に投影する。そして合流区間検出部３１は、画像から検出された個々の地物と高精度地図上に表された対応する地物との一致度合（例えば、検出された個々の地物と高精度地図上の対応する地物間の距離の二乗和あるいはその逆数）を算出する。合流区間検出部３１は、仮定する車両１０の位置及び姿勢を様々に変化させながら、検出された個々の地物と高精度地図上に表された対応する地物とが最も一致するときの車両１０の位置及び姿勢を特定する。そして合流区間検出部３１は、検出された個々の地物と高精度地図上に表された対応する地物とが最も一致するときの車両１０の位置及び姿勢を車両１０の現在位置及び姿勢として推定する。そして合流区間検出部３１は、高精度地図を参照して、車両１０の現在位置が含まれる車線を、車両１０が走行中の自車線として特定する。

なお、合流区間検出部３１は、画像に表された地物を検出するために、地物を検出するように予め学習された識別器に画像を入力する。そのような識別器として、合流区間検出部３１は、Single Shot MultiBox Detector(SSD)、または、Faster R-CNNといった、コンボリューショナルニューラルネットワーク(CNN)型のアーキテクチャを持つディープニューラルネットワーク(DNN)を用いることができる。あるいは、合流区間検出部３１は、そのような識別器として、Vision Transformerといった、self attention network(SAN)型のアーキテクチャを有するDNNを用いてもよい。このような識別器は、検出対象となる地物が表された多数の教師画像を用いて、誤差逆伝搬法といった所定の学習手法に従って予め学習される。

自車線が特定されると、合流区間検出部３１は、最新の測位情報で表される車両１０の現在位置と高精度地図とを参照して、車両１０の進行方向に沿って車両１０の現在位置から所定距離先までの区間において、自車線に合流する隣接車線の有無を判定する。そしてそのような隣接車線が存在する場合、合流区間検出部３１は、隣接車線から自車線への車線変更が可能な区間を、合流区間として検出する。

あるいは、合流区間検出部３１は、無線通信端末（図示せず）を介して受信した交通情報にて、車両１０の現在位置から所定距離先までの区間において、隣接車線の走行が禁止される車線規制がなされている区間の有無を判定する。そしてそのような車線規制が示されている場合、合流区間検出部３１は、その車線規制がなされている地点を終端地点とする手前側の所定距離の区間を合流区間として検出する。あるいはまた、合流区間検出部３１は、カメラ２により得られた画像から、自車線に隣接する車線の走行が規制されることを示す看板、あるいは、自車線に隣接する隣接車線が自車線に合流することを示す標識を検出してもよい。そのような看板が検出されると、合流区間検出部３１は、その看板で示される車線規制の地点を終端地点として手前側の所定距離の区間を合流区間として検出してもよい。同様に、そのような標識が検出されると、合流区間検出部３１は、その標識で示される、隣接車線から自車線への車線変更が可能な区間を合流区間として検出してもよい。なお、合流区間検出部３１は、そのような看板または標識を検出するように予め学習された識別器に画像を入力することで、看板または標識を検出することができる。合流区間検出部３１は、そのような識別器として、自車線検出に関して説明した地物検出用の識別器と同様の識別器を用いることができる。あるいは、自車線検出のために用いられる地物検出用の識別器が、看板または標識も検出するように予め学習されていてもよい。

合流区間検出部３１は、検出した合流区間の位置及び長さを表す情報を、他車両検出部３２、判定部３３及び車両制御部３４へ通知する。

他車両検出部３２は、合流区間において自車線に隣接する隣接車線を走行する１台以上の他車両を検出する。他車両検出部３２は、隣接車線において、合流区間よりも手前側の所定区間を走行する他車両をさらに検出してもよい。所定区間は、例えば、合流区間の開始地点を終端とする数10m程度の長さを持つ区間とすることができる。

他車両検出部３２は、例えば、合流区間及び所定区間が撮影範囲に含まれるときのカメラ２により生成された画像を、他車両を検出するように予め学習された識別器に入力することで、他車両を検出する。他車両検出部３２は、そのような識別器として、自車線検出に関して説明した地物検出用の識別器と同様の識別器を用いることができる。なお、車両１０に複数のカメラ２が搭載されている場合、他車両検出部３２は、検出された合流区間と車両１０の現在位置とに基づいて、合流区間及び所定区間が撮影範囲に含まれるカメラ２を特定してもよい。そして他車両検出部３２は、特定したカメラ２により生成された画像から合流区間または所定区間を走行する他車両を検出すればよい。さらに、画像上の位置は、カメラ２から見た方位と一対一に対応している。そこで、画像上で検出された他車両が表されている領域内の基準点に対応する方位が、車両１０の現在位置から見た合流区間または所定区間の範囲に含まれている場合、他車両検出部３２は、その他車両は合流区間または所定区間を走行していると判定すればよい。

また、車両１０に１台以上の測距センサ（図示せず）が搭載されている場合、他車両検出部３２は、合流区間及び所定区間が測定範囲に含まれる測距センサにより生成された測距信号に基づいて、他車両を検出してもよい。この場合も、他車両検出部３２は、測距信号から他車両を検出するように予め学習された識別器に測距信号を入力することで、他車両を検出すればよい。他車両検出部３２は、画像から他車両を検出するときと同様に、そのような識別器として、CNN型あるいはSAN型のアーキテクチャを有するDNNを用いることができる。

さらに、他車両検出部３２は、車両１０の前方領域を撮影するカメラ２により生成された画像、あるいは、測距センサにより生成された測距信号を上記の識別器に入力することで、自車線上において車両１０の前方を走行する他車両を先行車両として検出してもよい。その際、他車両検出部３２は、画像上または測距信号上での検出された他車両の位置が車両１０の前方に相当する所定の範囲に含まれている場合、その他車両を先行車両とする。あるいは、他車両検出部３２は、画像からさらに車線区画線を検出し、検出された車線区画線のうち、車両１０の左右それぞれにおいて車両１０に最も近い車線区画線で挟まれた領域を自車線として検出してもよい。そして他車両検出部３２は、画像上で他車両が表された領域の下端が画像上で自車線が表された領域と所定以上重なる場合、その他車両を先行車両としてもよい。

他車両検出部３２は、他車両を検出する度に、検出した他車両が表される画像または測距信号上の位置を判定部３３及び車両制御部３４へ通知する。同様に、他車両検出部３２は、先行車両を検出する度に、検出した先行車両が表される画像または測距信号上の位置を判定部３３及び車両制御部３４へ通知する。

判定部３３は、合流区間の手前側の所定位置に車両１０が達すると、検出された他車両が合流区間において自車線へ車線変更する際に、その他車両を車両１０に先行させるか否かを判定する。所定位置は、例えば、合流区間の開始位置または終端位置から手前側、すなわち車両１０の現在位置側に所定距離だけ離れた位置とすることができる。なお、合流区間の終端位置を基準として所定位置が設定される場合、この所定距離は、合流区間よりも長くなるように設定されることが好ましい。

判定部３３は、他車両と車両１０間の相対速度及び相対位置関係に基づいて、他車両を車両１０に先行させるか否か判断する。具体的に、(i)基準位置までに他車両が車両１０よりも先行し、かつ、他車両が車両１０よりも速ければ、判定部３３は、他車両を車両１０よりも先行させると判定する。すなわち、判定部３３は、他車両に先を譲ると判定する。逆に、(ii)基準位置において車両１０が他車両よりも先行し、かつ、車両１０が他車両よりも速ければ、判定部３３は、車両１０を先行させると判定する。すなわち、判定部３３は、他車両に先を譲らないと判定する。なお、基準位置は、例えば、合流区間の終端位置よりも、他車両が隣接車線から自車線への車線変更に要する最小距離またはその最小距離に所定のオフセット距離を加えた距離だけ手前側の位置とすることができる。

上記の(i)、(ii)の何れでもない場合（例えば、基準位置において他車両が車両１０よりも先行し、かつ、車両１０が他車両よりも速い場合）、判定部３３は、車両１０の車速について現状維持制御を実行すると判定する。

判定部３３は、車両１０及び他車両の現在の車速及び加速度と、車両１０の進行方向における車両１０と他車両間の相対距離と、車両１０の現在位置とを参照する。そして判定部３３は、それら参照する情報に基づいて、他車両及び車両１０が基準位置に達するまでの各時刻における車両１０及び他車両の速度と車両１０と他車両間の相対距離を推定する。なお、ここでいう加速度には、減速度も含まれるものとする。すなわち、加速度が負の値であれば、車両１０または他車両は減速し、加速度が正の値であれば、車両１０または他車両は加速するものとする。さらに、判定部３３は、他車両及び車両１０が基準位置に達するまでの各時刻における車両１０及び他車両の位置を予測する。そして判定部３３は、何れかの時刻において、他車両が車両１０よりも所定長以上先行し、かつ、他車両が車両１０よりも速ければ、(i)の条件が満たされると判定する。所定長は、例えば、0～10数m程度に設定される。

なお、判定部３３は、車両１０の現在の車速として、車両１０の車速センサ（図示せず）により測定された最新の速度を用いればよい。同様に、判定部３３は、車両１０の現在の加速度として、車両の加速度センサ（図示せず）により測定された最新の加速度を用いればよい。そして判定部３３は、等加速度運動により車両１０の車速が変化すると仮定して、各時刻における車両１０の速度を推定し、各時刻における車両１０の位置を予測すればよい。同様に、判定部３３は、等加速度運動により他車両の車速が変化すると仮定して、各時刻における他車両の速度を推定し、各時刻における他車両の位置を予測すればよい。なお、判定部３３は、直近の一定期間内に得られた、他車両が検出された各画像または各測距信号の生成時刻における他車両の位置を推定することで、他車両の現在の車速を推定する。ここで、画像上での他車両の下端の位置は、カメラ２から見た、他車両が路面に接している位置への方位と１対１に対応している。したがって、判定部３３は、画像上での他車両が表された領域の下端の位置と、カメラ２の設置高さ及び焦点距離といったカメラ２のパラメータとに基づいて、車両１０から他車両までの距離及び方位を推定できる。また、測距信号から他車両が検出されている場合には、判定部３３は、その測距信号において他車両が表されている方位及び距離から車両１０から他車両までの距離及び方位を推定できる。そして判定部３３は、直近の一定期間における、各画像または各測距信号の生成時における車両１０の位置と、車両１０から見た他車両への方位及び距離に基づいて、各画像または各測距信号の生成時における他車両の位置を推定できる。判定部３３は、直近の一定期間における、各画像または各測距信号の生成時における他車両の推定位置の変化を、他車両が等加速度運動していると仮定して近似することで、他車両の現在の車速を推定すればよい。そして判定部３３は、その近似により求めた加速度を、他車両の加速度とする。また、他車両が自車線に合流する際には、他車両の速度と車両１０の速度は略等しくなると推定される。そこで、判定部３３は、他車両が基準位置に達したときの速度がその時点における車両１０の速度と等しくなり、かつ、他車両が等加速度運動すると仮定して、他車両の加速度を求めてもよい。さらに、判定部３３は、他車両が検出された最新の画像または測距信号に基づいて推定された他車両への方位及び距離に基づいて、車両１０の進行方向における他車両と車両１０間の相対距離を求めればよい。さらにまた、判定部３３は、GPS受信機３により得られた最新の測位情報で表される車両１０の位置を、車両１０の現在位置とする。あるいは、判定部３３は、合流区間検出部３１で説明したように、画像と高精度地図との照合に基づいて車両１０の現在位置を求めてもよい。あるいはまた、判定部３３は、合流区間検出部３１が車両１０の現在位置を求めている場合には、合流区間検出部３１から車両１０の現在位置を取得してもよい。

また、判定部３３は、他車両または車両１０が基準位置に達する予測時刻において、車両１０が他車両よりも先行し、かつ、車両１０の推定速度が他車両の推定速度よりも速ければ、(ii)の条件が満たされると判定する。

また、何れかの画像において、合流区間または所定区間を走行する複数の他車両が検出されている場合、判定部３３は、KLT法といった追跡処理を、カメラ２により得られた時系列の一連の画像における、他車両が表された他車両領域に対して適用する。これにより、判定部３３は、他車両ごとに追跡することで、一連の画像において同じ他車両が表された他車両領域同士を対応付ける。そのため、判定部３３は、例えば、着目する画像の着目する他車両領域に対してSIFTあるいはHarrisオペレータといった特徴点抽出用のフィルタを適用することで、その他車両領域から複数の特徴点を抽出する。そして判定部３３は、複数の特徴点のそれぞれについて、着目する画像よりも過去の画像または着目する画像よりも後に得られた画像における他車両領域における対応する点を、適用される追跡手法に従って特定することで、オプティカルフローを算出すればよい。あるいは、判定部３３は、画像から検出された移動物体の追跡に適用される他の追跡手法を、時系列の一連の画像における他車両領域に対して適用することで、同一の他車両が表された他車両領域同士を対応付けてもよい。判定部３３は、測距信号から複数の他車両が検出されている場合についても同様の追跡処理を適用することで、他車両ごとに追跡してもよい。判定部３３は、合流区間を走行中の他車両ごとに、上記の(i)、(ii)の条件を満たすか否かを判定することで、他車両ごとに、先を譲るか否かを判定すればよい。そして判定部３３は、何れかの他車両について先を譲らないと判定すると、その他車両に後続する各他車両についても、先を譲らないと判定する。

判定部３３は、合流区間または所定区間を走行し、かつ、先を譲ると判定した他車両のうち、最も後方を走行する他車両（第１の他車両）についての各時刻の予測位置及び推定速度を車両制御部３４へ通知する。さらに、判定部３３は、合流区間または所定区間を走行する他車両のうち、第１の他車両に後続する第２の他車両についての各時刻の予測位置及び推定速度を車両制御部３４へ通知する。さらにまた、判定部３３は、第１の他車両が検出されておらず、かつ、上記の(i),(ii)の何れの条件も満たさない他車両が存在する場合、そのような他車両が存在することを車両制御部３４へ通知する。

車両制御部３４は、車両１０の加速度または減速度を制御する。本実施形態では、車両制御部３４は、先を譲ると判定した第１の他車両が、車両１０の前方において自車線に進入するスペースを設けるように、目標となる加速度または減速度を設定する。さらに、車両制御部３４は、第１の他車両に後続する第２の他車両の前端よりも前に車両１０の後端が位置するように、目標となる加速度または減速度を設定する。なお、以下では、判定部３３における加速度と同様に、加速度及び減速度をまとめて加速度と呼ぶ。

そこで、車両制御部３４は、車両１０の現在位置から基準位置までの残距離、車両１０の速度及び第１の他車両の各時刻における予測位置を参照する。そして車両制御部３４は、第１の他車両が基準位置に達するまでに、車両１０の前方に第１の他車両が進入可能なスペースを設けるように車両１０の目標加速度の上限値を決定する。さらに、車両制御部３４は、車両１０の現在位置から基準位置までの残距離、車両１０の速度及び第２の他車両の各時刻における予測位置を参照する。そして車両制御部３４は、第１の他車両が基準位置に達するまでに、第２の他車両の前端よりも車両１０の後端が位置する車両１０の目標加速度の下限値を決定する。なお、目標加速度の上限値の絶対値が所定の限界値を超える場合には、車両制御部３４は、目標加速度の上限値の絶対値が所定の限界値以下となるようにその上限値を設定してもよい。同様に、目標加速度の下限値の絶対値が所定の限界値を超える場合には、車両制御部３４は、目標加速度の下限値の絶対値が所定の限界値以下となるようにその下限値を設定してもよい。そして車両制御部３４は、上記の目標加速度の上限値以下、かつ、下限値以上となるように、車両１０の目標加速度を設定する。より具体的に、車両制御部３４は、第１の他車両が基準位置に達するまでに、第１の他車両の後端と車両１０の前端との間隔（すなわち、第１の他車両と自車両間の間隔）が、第２の他車両の前端と車両１０の後端間の間隔（すなわち、自車両と第２の他車両間の間隔）よりも狭くなるように、車両１０の目標加速度を設定してもよい。あるいは、車両制御部３４は、第１の他車両が基準位置に達するまでに、第１の他車両の後端と車両１０の前端との間隔が、第２の他車両の前端と車両１０の後端間の間隔と等しくなるように、車両１０の目標加速度を設定してもよい。

さらに、第１の他車両が検出されておらず、かつ、上記の(i)、(ii)の何れの条件も満たさない他車両が存在することが判定部３３から通知された場合、車両制御部３４は、その他車両が主体的に合流位置を決められるように、車両１０の加速度を制御する。例えば、車両制御部３４は、設定車速以下で車両１０と先行車両間の車間距離を所定距離以上に保ちつつ、車両１０の速度が極力一定に保たれるように、車両１０の目標加速度を設定する。したがって、先行車両が減速して先行車両と車両１０間の車間距離が所定距離を下回りそうになると、車両制御部３４は、車両１０を減速させるよう、目標加速度を設定する。逆に、先行車両が加速して先行車両と車両１０間の車間距離が増加する場合には、車両１０の速度を設定車速以下で一定に保つように目標加速度を設定すればよい。

車両制御部３４は、車両１０の実際の加速度が目標加速度となるようにアクセル開度を設定する。そして車両制御部３４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のエンジンの燃料噴射装置へ出力する。あるいは、車両制御部３４は、設定されたアクセル開度に従ってモータへ供給される電力量を求め、その電力量がモータへ供給されるようにモータの駆動回路を制御する。さらに、車両制御部３４は、必要に応じてブレーキ量を設定し、設定されたブレーキ量に応じた制御信号を車両１０のブレーキへ出力する。

図４（ａ）及び図４（ｂ）は、それぞれ、本実施形態による車両制御処理の概要を説明する図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）の何れにおいても、自車線４００に隣接車線４０１が合流する合流区間４０２を、第１の他車両４１０と、第１の他車両４１０に後続する第２の他車両４２０が走行している。この例では、第１の他車両４１０を車両１０よりも先行させ、かつ、第２の他車両４２０を車両１０よりも先行させないと判定されている。

図４（ａ）に示される例では、第１の他車両４１０が基準位置rpに達するまでに、車両１０の前端と第１の他車両４１０の後端間の間隔d1が、車両１０の後端と第２の他車両４２０の前端間の間隔d2よりも短くなるように車両１０の目標加速度が設定される。その際、間隔d1は、第１の他車両４１０と第２の他車両４２０間の間隔によらずに一定の間隔に設定されてもよい。

図４（ｂ）に示される例では、第１の他車両４１０が基準位置rpに達するまでに、車両１０の前端と第１の他車両４１０の後端間の間隔d1と、車両１０の後端と第２の他車両４２０の前端間の間隔d2とが等しくなるように車両１０の目標加速度が設定される。図４（ａ）及び図４（ｂ）の何れに示される例でも、第２の他車両４２０は車両１０の前方に出ることができないので、第２の他車両４２０のドライバが、先を譲られたと勘違いすることが抑制される。さらに、車両１０は第２の他車両４２０の前端よりも前方に位置しているので、車両１０が第２の他車両４２０の自車線４００への車線変更を妨害することがない。

図５は、プロセッサ２３により実行される、車両制御処理の動作フローチャートである。プロセッサ２３は、所定の周期ごとに、以下の動作フローチャートに従って車両制御処理を実行すればよい。

プロセッサ２３の合流区間検出部３１は、車両１０の進行方向に沿って車両１０の前方において、自車線に隣接する隣接車線が自車線に合流する合流区間を検出する（ステップＳ１０１）。また、プロセッサ２３の他車両検出部３２は、合流区間またはその手前の所定区間において自車線に隣接する隣接車線を走行する１台以上の他車両を検出する（ステップＳ１０２）。

さらに、プロセッサ２３の判定部３３は、検出された１台以上の他車両のそれぞれについて、その他車両が合流区間において自車線へ車線変更する際に、その他車両を車両１０に先行させるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

プロセッサ２３の車両制御部３４は、先行させると判定した他車両のうち、最も後方を走行する第１の他車両が、車両１０の前方において自車線に進入可能なスペースを設けるように、車両１０の目標加速度の上限値を設定する（ステップＳ１０４）。車両制御部３４は、第１の他車両に後続する第２の他車両の前端よりも前に車両１０の後端が位置するように、目標加速度の上限値以下で車両１０の目標加速度を設定する（ステップＳ１０５）。そして車両制御部３４は、設定した目標加速度にしたがって車両１０が加速または減速するように車両１０の加速度を制御する（ステップＳ１０６）。そしてプロセッサ２３は車両制御処理を終了する。

以上に説明してきたように、この車両制御装置は、合流区間を走行する他車両のうち、自車両に先行させる第１の他車両に後続する第２の他車両の前端よりも前に自車両の後端が位置するように、自車両の加速度または減速度を制御する。これにより、この車両制御装置は、自車両が走行中の車線に合流する隣接車線を走行する他の車両と自車両との相対的な位置関係を適切に調整することができる。その結果として、この車両制御装置は、自車両が先を譲ることを意図していない、合流区間を走行中の他車両の自車線への車線変更を妨害してしまうことを防止するとともに、その他車両のドライバに先を譲られたと勘違いさせることを防止することができる。

変形例によれば、車両制御部３４は、第１の他車両と第２の他車両間の間隔に応じて、第１の他車両及び第２の他車両と車両１０との相対的な位置関係を調整してもよい。例えば、車両制御部３４は、第１の他車両と第２の他車両間の間隔に応じて、第１の他車両が基準位置に達するまでに車両１０の後端と第２の他車両の前端間の間隔と車両１０の前端と第１の他車両の後端間の間隔との比が一定となるように、目標加速度を設定してもよい。その際、車両制御部３４は、車両１０の後端と第２の他車両の前端間の間隔が車両１０の前端と第１の他車両の後端間の間隔よりも長くなるように、その比を設定することが好ましい。なお、車両制御部３４は、判定部３３が第１の他車両を車両１０よりも先行させると判定したときの第１の他車両の予測位置と第２の他車両の予測位置とに基づいて、第１の他車両と第２の他車両間の間隔を求めればよい。このように目標加速度を設定することで、車両制御部３４は、第１の他車両と第２の他車両間の間隔に応じて、第１の他車両が進入可能なスペースを保ちつつ、第２の他車両の自車線への車線変更を妨害しないように車両１０の相対的な位置を調整できる。

また、合流区間が渋滞している場合、第１の他車両と第２の他車両との間隔が車両１０の全長よりも短くなることがある。このような場合、第１の他車両が車両１０の前方において自車線に進入可能なスペースを設けると、車両１０の後端よりも第２の他車両の前端の方が前に位置することがある。そこで、上記の実施形態または変形例において、車両制御部３４は、第１の他車両と第２の他車両との間隔が車両１０の全長よりも短い場合、車両１０の前端が、第１の他車両の後端と第２の他車両の前端の間に位置するように、目標加速度を設定してもよい。この場合でも、車両制御装置は、第２の他車両のドライバに先を譲られたと勘違いさせることを防止することができる。なお、車両制御部３４は、第１の他車両及び第２の他車両の各時刻における予測位置に基づいて、第１の他車両と第２の他車両間の間隔を求めることができる。

また、上記の実施形態または変形例による、ＥＣＵ５のプロセッサ２３の機能を実現するコンピュータプログラムは、半導体メモリ、磁気記録媒体または光記録媒体といった、コンピュータ読取可能な可搬性の記録媒体に記録された形で提供されてもよい。

以上のように、当業者は、本発明の範囲内で、実施される形態に合わせて様々な変更を行うことができる。

１ 車両制御システム
１０ 車両
２ カメラ
３ GPS受信機
４ ストレージ装置
５ 電子制御装置(ＥＣＵ)
２１ 通信インターフェース
２２ メモリ
２３ プロセッサ
３１ 合流区間検出部
３２ 他車両検出部
３３ 判定部
３４ 車両制御部

Claims (5)

1. 自車両の前方において、前記自車両が走行中の自車線に隣接する隣接車線が前記自車線に合流する合流区間を検出する合流区間検出部と、
   前記隣接車線を走行する１台以上の他車両を検出する他車両検出部と、
   検出された前記他車両の少なくとも何れかについて、当該他車両が前記合流区間において前記自車線へ車線変更する際に、当該他車両を前記自車両に先行させるか否かを判定する判定部と、
   検出された前記他車両のうち、前記自車両に先行させると判定した第１の他車両に後続する第２の他車両の前端よりも前に前記自車両の後端が位置するように、前記自車両の加速度または減速度を制御する車両制御部と、
   を有する車両制御装置。
2. 前記車両制御部は、前記自車両と前記第１の他車両間の間隔が前記自車両と前記第２の他車両間の間隔よりも短くなるように前記自車両の加速度または減速度を制御する、請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記車両制御部は、前記第１の他車両と前記第２の他車両間の間隔に応じて、前記自車両と前記第１の他車両間の間隔と前記自車両と前記第２の他車両間の間隔との比が一定となるように、前記自車両の加速度または減速度を制御する、請求項１または２に記載の車両制御装置。
4. 自車両の前方において、前記自車両が走行中の自車線に隣接する隣接車線が前記自車線に合流する合流区間を検出し、
   前記隣接車線を走行する１台以上の他車両を検出し、
   検出された前記他車両の少なくとも何れかについて、当該他車両が前記合流区間において前記自車線へ車線変更する際に、当該他車両を前記自車両に先行させるか否かを判定し、
   検出された前記他車両のうち、前記自車両に先行させると判定した第１の他車両に後続する第２の他車両の前端よりも前に前記自車両の後端が位置するように、前記自車両の加速度または減速度を制御する、
   ことを含む車両制御方法。
5. 自車両の前方において、前記自車両が走行中の自車線に隣接する隣接車線が前記自車線に合流する合流区間を検出し、
   前記隣接車線を走行する１台以上の他車両を検出し、
   検出された前記他車両の少なくとも何れかについて、当該他車両が前記合流区間において前記自車線へ車線変更する際に、当該他車両を前記自車両に先行させるか否かを判定し、
   検出された前記他車両のうち、前記自車両に先行させると判定した第１の他車両に後続する第２の他車両の前端よりも前に前記自車両の後端が位置するように、前記自車両の加速度または減速度を制御する、
   ことを前記自車両に搭載されたプロセッサに実行させる車両制御用コンピュータプログラム。

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