JP2024045966A - 車線変更予測システム及び車線変更予測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】合流車両が対象車両の前側又は後側のどちらに割り込むかを予測することができる車線変更予測システム及び車線変更予測方法を提供する。【解決手段】対象車両の周辺に存在する周辺車両が合流車両である場合に、対象車両に対する合流車両の相対位置の検出値、合流車両の相対速度の検出値、及び合流車両の相対速度の検出値の正負に基づいて、合流車両が、対象車両の前側又は後側のどちらに割り込むかを予測する車線変更予測システム。【選択図】図６

Description

この本願は、車線変更予測システム及び車線変更予測方法に関するものである。

特許文献１には、割り込みを誘引する道路形状が取得され、割り込みの可能性のある監視対象車両が検出された場合に、監視対象車両の割り込みに備えるための回避準備をし、回避動作を実行する技術が開示されている。

非特許文献１の図６には、合流車両の相対位置及び相対速度に基づいて、合流車両が自車両の前側又は後ろ側のどちらに割り込むかを分類できることが示されている。

特開２０１９-１５３０２８号公報

谷田公二、 木村真弘、吉田雄一 "自動運転車制御へ向けた高速道路での合流行動モデル" 自動車技術会論文集 48.4 (2017): 885-890

ところで、自車両の周辺車両が合流車両である場合、合流車両が自車両の前側又は後側のどちらに割り込むかを予測することが、自車両及び合流車両の安全運転等のために求められる。

しかしながら、特許文献１には、監視対象車両が自車両に対して前側又は後側のどちらに割り込むかを推定する方法が開示されていない。

また、非特許文献１には、実験データに合うように、前側又は後ろ側のどちらに割り込むかを分類する境界線が引かれているものの、相対速度の正側にのみ引かれており、相対速度の負側には引かれておらず、相対速度の負側では分類することができない。また、非特許文献１では、実験データに合うように、境界線が引かれているだけで、境界線にどのような物理的に意味があるのか明らかにされておらず、汎用性がない。

そこで、本願は、対象車両に対する合流車両の相対速度の正側及び負側において、合流車両が対象車両の前側又は後側のどちらに割り込むかを予測することができる車線変更予測システム及び車線変更予測方法を提供することを目的とする。

本願に係る車線変更予測システムは、
対象車両の周辺に存在する周辺車両を検出し、前記対象車両の前後方向における、前記対象車両に対する前記周辺車両の相対位置及び相対速度を検出する周辺情報取得部と、
前記対象車両が走行している車線情報と、前記周辺車両が走行している車線情報を取得する道路情報取得部と、
対象車両が走行している車線情報と、前記周辺車両が走行している車線情報とに基づいて、前記周辺車両が、前記対象車両が走行している車線に合流する合流車両であるか否かを判定する合流車両判定部と、
前記周辺車両が前記合流車両である場合に、前記相対位置の検出値、前記相対速度の検出値、前記相対速度の検出値の正負に基づいて、前記合流車両が、前記対象車両の前側又は後側のどちらに割り込むかを予測する割込み予測部と、
を備えたものである。

本願に係る車線変更予測方法は、
対象車両の周辺に存在する周辺車両を検出し、前記対象車両の前後方向における、前記対象車両に対する前記周辺車両の相対位置及び相対速度を検出する周辺情報取得ステップと、
前記対象車両が走行している車線情報と、前記周辺車両が走行している車線情報を取得する道路情報取得ステップと、
対象車両が走行している車線情報と、前記周辺車両が走行している車線情報とに基づいて、前記周辺車両が、前記対象車両が走行している車線に合流する合流車両であるか否かを判定する合流車両判定ステップと、
前記周辺車両が前記合流車両である場合に、前記相対位置の検出値、前記相対速度の検出値、前記相対速度の検出値の正負に基づいて、前記合流車両が、前記対象車両の前側又は後側のどちらに割り込むかを予測する割込み予測ステップと、
を備えたものである。

本願に係る車線変更予測システム及び車線変更予測方法によれば、合流車両の相対位置の検出値、相対速度の検出値、相対速度の検出値の正負に基づいて、合流車両が、対象車両の前側又は後側のどちらに割り込むかを予測することができる。この際、合流車両の相対速度の検出値の正負が考慮されるので、合流車両の相対速度の正側及び負側において、割り込み予測を行うことができる。また、合流車両の相対速度の検出値の正負が考慮されるので、合流車両が減速しながら合流する場合と、合流車両が加速しながら合流する場合とを、分けて推定することができ、推定精度を向上できる。

実施の形態１に係る車両制御装置及び車線変更予測システムの概略ブロック図である。 実施の形態１に係る車両制御装置の概略ハードウェア構成図である。 実施の形態１に係る車両制御装置の概略ハードウェア構成図である。 実施の形態１に係る自車両座標系を説明するための図である。 実施の形態１に係る割り込み予測を説明するための模式図である。 実施の形態１に係る境界線を用いた予測を説明するための模式図である。 実施の形態１に係る終点までの距離に応じた重み係数の設定を説明するための図である。 実施の形態１に係る終点までの距離に応じた重み係数の設定を説明するための図である。 実施の形態１に係る境界線と合流車両との距離の算出を説明するための図である。 実施の形態１に係る割り込み確率の算出を説明するための図である。 実施の形態１に係る前側への割り込み確率に応じた減速量の算出を説明するための図である。 実施の形態１に係る後側への割り込み確率に応じた加速量の算出を説明するための図である。 実施の形態１に係る合流完了時の車間距離の算出を説明するための図である。 実施の形態１に係る車線変更予測システムの処理を説明するフローチャートである。 実施の形態２に係る割り込み予測を説明するための模式図である。 実施の形態３に係る車両制御装置及び車線変更予測システムの概略ブロック図である。 実施の形態３に係る境界線更新処理を説明するフローチャートである。

１．実施の形態１
実施の形態１に係る車線変更予測システム１について図面を参照して説明する。本実施の形態では、車線変更予測システム１は、対象車両（自車両）に設けられている。車線変更予測システム１は、車両制御装置５０に組み込まれている。

図１に示すように、対象車両（自車両）は、周辺監視装置３１、位置検出装置３２、車両状態検出装置３３、地図情報データベース３４、無線通信装置３５、車両制御装置５０、駆動制御装置３６、動力機８、及び電動操舵装置７等を備えている。

周辺監視装置３１は、車両の周辺を監視するカメラ、レーダ等の装置である。レーダには、ミリ波レーダ、レーザレーダ、超音波レーダ等が用いられる。無線通信装置３５は、４Ｇ、５Ｇ等のセルラー方式の無線通信の規格を用いて、基地局と無線通信を行う。

位置検出装置３２は、自車両の現在位置（緯度、経度、高度）を検出する装置であり、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）等の人工衛星から出力される信号を受信するＧＰＳアンテナ等が用いられる。なお、自車両の現在位置の検出には、自車両の走行車線番号を用いた方法、マップマッチング法、デッドレコニング法、自車両の周辺の検出情報を用いた方法等の各種の方法が用いられてもよい。

地図情報データベース３４には、道路形状（例えば、車線数、各車線の位置、各車線の形状、各車線の種別、道路種別、制限速度等）、標識、信号等の道路情報が記憶されている。各車線の種別には、本線に合流する合流車線、及び合流車線が合流する本線が含まれる。地図情報データベース３４は、記憶装置を主体として構成されている。なお、地図情報データベース３４は、ネットワーク網に接続された車外のサーバに設けられてもよく、車両制御装置５０は、必要な道路情報を、無線通信装置３５を介して車外のサーバから取得してもよい。

駆動制御装置３６として、動力制御装置、ブレーキ制御装置、自動操舵制御装置、及びライト制御装置等が備えられている。動力制御装置は、内燃機関、モータ等の動力機８の出力を制御する。ブレーキ制御装置は、電動ブレーキ装置のブレーキ動作を制御する。自動操舵制御装置は、電動操舵装置７を制御する。ライト制御装置は、方向指示器、ハザードランプ等を制御する。

車両状態検出装置３３は、自車両の運転状態及び走行状態である自車両状態を検出する検出装置である。本実施の形態では、車両状態検出装置３３は、自車両の走行状態として、自車両の速度、加速度、ヨーレート、操舵角、横加速度などを検出する。例えば、車両状態検出装置３３として、車輪の回転速度を検出する速度センサ、加速度センサ、角速度センサ、及び操舵角センサ等が設けられる。

自車両の運転状態として、運転者による加減速操作、舵角操作、及び車線変更操作が検出される。例えば、車両状態検出装置３３として、アクセルポジションセンサ、ブレーキポジションセンサ、操舵角センサ（ハンドル角センサ）、操舵トルクセンサ、及び方向指示器ポジションスイッチ等が設けられる。

１－１．車両制御装置５０
車両制御装置５０は、周辺情報取得部５１、道路情報取得部５２、合流車両判定部５３、割込み予測部５４、及び車両制御部５５等の機能部を備えている。車両制御装置５０の各機能は、車両制御装置５０が備えた処理回路により実現される。具体的には、図２に示すように、車両制御装置５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０、記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入出力する入出力装置９２等を備えている。

演算処理装置９０として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＩ（Artificial Intelligence）チップ、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置９０として、同じ種類のもの又は異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置９１として、ＲＡＭ（Random Access Memoｒｘ）、ＲＯＭ（Read Only Memoｒｘ）、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memoｒｘ）、ハードディスク等の各種の記憶装置が用いられる。

入出力装置９２には、通信装置、Ａ／Ｄ変換器、入出力ポート、駆動回路等が備えられる。入出力装置９２は、周辺監視装置３１、位置検出装置３２、車両状態検出装置３３、地図情報データベース３４、無線通信装置３５、及び駆動制御装置３６等に接続され、これらの装置と通信を行う。

そして、車両制御装置５０が備える各機能部５１から５５等の各機能は、演算処理装置９０が、記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１及び入出力装置９２等の車両制御装置５０の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各機能部５１から５５等が用いる重み係数Ｗ等の設定データは、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。

或いは、車両制御装置５０は、処理回路として、図３に示すように、専用のハードウェア９３、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＧＰＵ、ＡＩチップ、又はこれらを組み合わせた回路等が備えられてもよい。以下、車両制御装置５０の各機能について詳細に説明する。

１－１－１．周辺情報取得部５１
周辺情報取得部５１は、自車両の周辺に存在する周辺車両等を検知する。周辺情報取得部５１は、周辺監視装置３１から取得した検知情報、及び位置検出装置３２から取得した自車両の位置情報に基づいて、周辺車両の位置、移動方向、移動速度などを検知する。また、周辺情報取得部５１は、周辺車両以外にも、障害物、歩行者、標識なども検知する。周辺情報取得部５１は、周辺車両から、無線通信により、周辺車両の位置、移動方向、速度、加速度の情報を取得してもよい。

本実施の形態では、周辺情報取得部５１は、現在の自車両の位置を基準にした自車両の座標系における自車両に対する周辺車両等の相対位置及び相対速度を検出する。図４に示すように、自車両の座標系は、現在の自車両の前後方向Ｘ、及び自車両の横方向Ｙの軸を有する座標系であり、前後方向Ｘの前側が正側になり、後側が負側になる。すなわち、周辺情報取得部５１は、自車両の前後方向Ｘにおける、自車両に対する周辺車両の相対位置Ｘｒｄｅｔ及び相対速度Ｖｘｒｄｅｔを検出する。また、周辺情報取得部５１は、周辺車両の相対速度Ｖｘｒｄｅｔの時間変化率に基づいて、自車両の前後方向Ｘにおける、自車両に対する周辺車両の相対加速度αｘｒｄｅｔを検出する。

１－１－２．道路情報取得部５２
道路情報取得部５２は、位置検出装置３２から取得した自車両の位置情報に基づいて、地図情報データベース３４から、自車両の周辺の道路情報を取得する。取得する道路情報には、車線数、各車線の位置、各車線の形状、各車線の種別、道路種別、制限速度等の情報が含まれる。各車線の種別には、本線に合流する合流車線、及び合流車線が合流する本線が含まれる。

また、道路情報取得部５２は、周辺情報取得部５１が検知した自車両の周辺の道路情報を取得する。例えば、道路情報取得部５２は、周辺監視装置３１から取得した白線、路肩等の区画線の検知情報に基づいて、道路の区画線等の形状及び種別を検知し、検知した道路の区画線等の形状及び種別に基づいて、各車線の形状及び位置、車線数、各車線の種別等を判定する。各車線の種別には、合流車線及び本線が含まれる。

道路情報取得部５２は、自車両の位置に基づいて、自車両が走行している車線に対応する車線情報を取得する。また、道路情報取得部５２は、各周辺車両の位置に基づいて、各周辺車両が走行している車線に対応する車線情報を取得する。取得される車線情報には、車線の形状、位置、及び種別、及び周辺の車線の車線情報が含まれる。

１－１－３．車両制御部５５
車両制御部５５は、周辺情報取得部５１により検知された周辺車両、障害物、及び歩行者の状態、並びに道路情報取得部５２により検知された自車両の周辺の道路形状に合わせた、目標走行軌道を決定する。目標走行軌道は、将来の各時刻における自車両の位置、自車両の進行方向、自車両の速度、走行車線、及び車線変更を行う位置等の時系列の走行計画である。車両制御部５５は、後述する割り込みの予測結果に基づき、自車両の加減速制御及び車線変更制御の一方又は双方を行う場合は、加減速制御及び車線変更制御の一方又は双方を行うための目標走行軌道を生成する。

車両制御部５５は、自車両の目標走行軌道に追従走行するように車両を制御する。例えば、車両制御部５５は、目標速度、目標ステアリング角、方向指示器の操作指令等を決定し、決定した各指令値を、動力制御装置、ブレーキ制御装置、自動ステアリング制御装置、ライト制御装置等の駆動制御装置３６に伝達する。

動力制御装置は、自車両の速度が目標速度に追従するように、内燃機関、モータ等の動力機８の出力を制御する。ブレーキ制御装置は、自車両の速度が目標速度に追従するように、電動ブレーキ装置のブレーキ動作を制御する。自動ステアリング制御装置は、ステアリング角が目標ステアリング角に追従するように、電動操舵装置７を制御する。ライト制御装置は、方向指示器の操作指令に従って、方向指示器を制御する。

１－１－４．合流車両判定部５３
合流車両判定部５３は、自車両が走行している車線情報と、自車両の周辺に存在する周辺車両が走行している車線情報とに基づいて、周辺車両が、自車両が走行している車線に合流する合流車両であるか否かを判定する。複数の周辺車両が存在する場合は、各周辺車両について判定される。

図５に示すように、例えば、合流車両判定部５３は、周辺車両が走行している車線の種別が合流車線であり、自車両が走行している車線が、周辺車両が走行している合流車線が合流する本線である場合に、周辺車両が合流車両であると判定する。

１－１－５．割込み予測部５４
周辺車両が合流車両である場合、合流車両が自車両の前側又は後側のどちらに割り込むかを予測することが、自車両及び合流車両の安全運転等のために求められる。

＜相対加速度が一定である仮定による境界線の導出＞
以下で、割込み予測の原理について説明する。図６に示すように、自車両の前後方向Ｘにおける自車両に対する合流車両の相対位置Ｘｒ及び相対速度Ｖｘｒの軸を有する２次元座標系において、合流車両の挙動を考察する。ここで、自車両の前後方向Ｘの前側を正側と定義し、後側を負側と定義している。

自車両の前側及び後側のどちらでもなく、その中間の自車両の位置に割り込む合流車両の挙動を考える。このような合流車両を、境界線上の合流車両と称する。

境界線上の合流車両について２つの仮定を設定する。第１の仮定として、合流車両は、本線を走行中の自車両の速度に合わせるために、一定の加速度で加速又は減速しており、自車両の前後方向Ｘにおける自車両に対する合流車両の相対加速度αｘｒは、一定であると仮定する。第２の仮定として、境界線上の合流車両は、自車両の位置に割り込み、合流が完了したときに（Ｘｒ＝０）、合流車両の速度は、自車両の速度に一致し、合流車両の相対速度Ｖｘｒが０になると仮定する。

現在時刻ｔ０からｔ秒経過したときの合流車両の相対速度Ｖｘｒ及び相対位置Ｘｒは、式（１）及び式（２）で表せられる。

ここで、Ｖｘｒ０は、現在時刻ｔ０での合流車両の相対速度である。αｘｒ０は、現在時刻ｔ０での合流車両の相対加速度であり、合流中一定値であると仮定する。

式（１）をｔについて整理すると式（３）が得られる。そして、式（２）に、式（３）を代入し、ｔを消去すると式（４）が得られる。

境界線上の合流車両は、Ｘｒ＝０、Ｖｘｒ＝０を通るので、式（４）にＸｒ＝０、Ｖｘｒ＝０を代入すると次式を得る。この式は、境界線上の合流車両が通る境界線となる。

＜第一象限＞
Ｘｒ＞０及びＶｘｒ＞０の第一象限では、合流車両は、自車両の前方を、自車両よりも早い速度で走行しており、通常、合流車両は自車両の前側に合流するため、第一象限に、境界線上の合流車両は存在せず、境界線は引かれない。なお、第一象限では、合流車両は、減速しながら合流するので、αｘｒ０＜０になるが、式（５）にαｘｒ０＜０を設定すると、Ｘｒ０＜０になり、第一象限には境界線は引かれない。

＜第二象限＞
Ｘｒ＜０及びＶｘｒ＞０の第二象限では、合流車両は、自車両の後方を、自車両よりも早い速度で走行しており、合流車両の相対速度Ｖｘｒ０が速い場合は、合流車両は自車両の前側に合流し、合流車両の相対速度Ｖｘｒ０が遅い場合は、合流車両は自車両の後側に合流するため、第二象限に、境界線上の合流車両が存在し、境界線が引かれる。なお、第二象限では、境界線上の合流車両は、減速しながら合流するので、αｘｒ０＜０になり、式（５）にαｘｒ０＜０を設定すると、Ｘｒ０＜０になり、第二象限に境界線が引かれる。合流車両の相対速度Ｖｘｒ及び相対位置Ｘｒが、境界線よりも増加側に位置すると、合流車両は、自車両の前側に割り込むと予測できる。合流車両の相対速度Ｖｘｒ及び相対位置Ｘｒが、境界線よりも減少側に位置すると、合流車両は、自車両の後側に割り込むと予測できる。

＜第三象限＞
Ｘｒ＜０及びＶｘｒ＜０の第三象限では、合流車両は、自車両の後方を、自車両よりも遅い速度で走行しており、通常、合流車両は自車両の後側に合流するため、第三象限に、境界線上の合流車両は存在せず、境界線は引かれない。なお、第三象限では、合流車両は、加速しながら合流するので、αｘｒ０＞０になるが、式（５）にαｘｒ０＞０を設定すると、Ｘｒ０＞０になり、第三象限には境界線は引かれない。

＜第四象限＞
Ｘｒ＞０及びＶｘｒ＜０の第四象限では、合流車両は、自車両の前方を、自車両よりも遅い速度で走行しており、合流車両の相対速度Ｖｘｒ０が速い場合は、合流車両は自車両の前側に合流し、合流車両の相対速度Ｖｘｒ０が遅い場合は、合流車両は自車両の後側に合流するため、第四象限に、境界線上の合流車両が存在し、境界線が引かれる。なお、第四象限では、境界線上の合流車両は、加速しながら合流するので、αｘｒ０＞０になり、式（５）にαｘｒ０＞０を設定すると、Ｘｒ０＞０になり、第四象限に境界線が引かれる。合流車両の相対速度Ｖｘｒ及び相対位置Ｘｒが、境界線よりも増加側に位置すると、合流車両は、自車両の前側に割り込むと予測できる。合流車両の相対速度Ｖｘｒ及び相対位置Ｘｒが、境界線よりも減少側に位置すると、合流車両は、自車両の後側に割り込むと予測できる。

＜境界線＞
式（５）を変形した式（６）に示すように、Ｖｘｒ＞０の場合は、合流車両は減速しながら合流するので、αｘｒ＜０になり、係数１／αｘｒ＜０になり、Ｖｘｒ＜０の場合は、合流車両は加速しながら合流するので、αｘｒ＞０になり、係数１／αｘｒ＞０になる。従って、合流車両の相対速度Ｖｘｒの正負に応じて、境界線が変化する。

以上で説明したように、合流車両の相対位置Ｘｒ及び相対速度Ｖｘｒ、及び合流車両の相対速度の正負に基づいて、合流車両が、自車両の前側又は後側のどちらに割り込むかを予測できる。

＜割込み予測＞
そこで、割込み予測部５４は、周辺車両が合流車両である場合に、合流車両の相対位置の検出値Ｘｒｄｅｔ、合流車両の相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔ、合流車両の相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔの正負に基づいて、合流車両が、自車両の前側又は後側のどちらに割り込むかを予測する。

この構成によれば、各検出値に基づいて、合流車両が、自車両の前側又は後側のどちらに割り込むかを予測することができる。この際、合流車両の相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔの正負が考慮されるので、合流車両が減速しながら合流する場合と、合流車両が加速しながら合流する場合とを、分けて推定することができ、推定精度を向上できる。

本実施の形態では、割込み予測部５４は、車両の前後方向Ｘにおける自車両に対する合流車両の相対位置Ｘｒ及び相対速度Ｖｘｒの軸を有する２次元座標系において境界線を設定し、境界線に対する、合流車両の相対位置の検出値Ｘｒｄｅｔ及び合流車両の相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔの相対位置関係に基づいて、合流車両が、自車両の前側又は後側のどちらに割り込むかを予測する。

２次元座標系で、境界線に対する合流車両の相対位置の検出値Ｘｒｄｅｔ及び相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔの相対位置関係を判定する簡単な処理で、精度よく前側又は後側の割り込みを推定することができる。

式（６）を変形した式（７）に示すように、割込み予測部５４は、境界線として、合流車両の相対速度Ｖｘｒが正値である場合に、合流車両の相対速度Ｖｘｒの２乗値に負の重み係数Ｗを乗算した値が合流車両の相対位置Ｘｒになり、合流車両の相対速度Ｖｘｒが負値である場合に、合流車両の相対速度Ｖｘｒの２乗値に正の重み係数を乗算した値が合流車両の相対位置Ｘｒになる曲線を設定する。ここで、重み係数Ｗは正値に設定される。ｓｇｎ（Ｖｘｒ）は、符号関数であり、Ｖｘｒが正の場合は、１を出力し、Ｖｘｒが負の場合は、－１を出力する。

割込み予測部５４は、合流車両の相対位置の検出値Ｘｒｄｅｔ及び相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔが、境界線に対して相対位置Ｘｒ及び相対速度Ｖｘｒの増加側に位置する場合は、合流車両が、自車両の前側に割り込むと予測し、合流車両の相対位置の検出値Ｘｒｄｅｔ及び相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔが、境界線に対して相対位置Ｘｒ及び相対速度Ｖｘｒ減少側に位置する場合は、合流車両が、自車両の後側に割り込むと予測する。

例えば、割込み予測部５４は、式（８）が満たされる場合は、合流車両が、自車両の前側に割り込むと予測し、式（９）が満たされる場合は、合流車両が、自車両の後側に割り込むと予測する。

合流車両の相対加速度αｘｒが一定であり、原点を通ると仮定して導出した境界線を用い、境界線に対して合流車両が増加側又は減少側に位置するかを判定する簡単な処理で、精度よく前側又は後側の割り込みを推定することができる。

なお、割込み予測部５４は、相対速度Ｖｘｒが０から増加するに従って、相対位置Ｘｒが０から減少する境界線を設定し、相対速度Ｖｘｒが０から減少するに従って、相対位置Ｘｒが０から増加する境界線を設定してもよい。式（７）の２次の式から多少ずれても同様の傾向を有していれば、割り込み予測を行うことができる。境界線は、相対位置Ｘｒと相対速度Ｖｘｒの関数とされればよく、例えば、マップデータ、多項式などが用いられる。

＜重み係数の変化＞
式（５）及び式（６）に示したように、重み係数Ｗは、合流車両の相対加速度αｘｒに反比例して変化する。合流車両の相対加速度αｘｒは、合流車線及び本線の特徴に応じて変化する。

そこで、割込み予測部５４は、合流車両が走行している合流車線及び自車両が走行している本線の特徴に基づいて、重み係数Ｗを変化させる。この構成によれば、重み係数Ｗの設定精度を向上させ、割り込み推定の精度を向上させられる。

合流車両の相対加速度αｘｒに影響を与える合流車線及び本線の特徴として、合流車線の始点の速度と本線の速度との速度差、及び合流車線における加減速を行う区間の距離等がある。

合流車線の始点の車両速度と本線の車両速度との速度差の絶対値が大きくなるに従って、合流車両の相対加速度αｘｒの絶対値が大きくなる。合流車線における加減速を行う区間の距離が短くなるに従って、同じ合流車線の始点と本線との速度差でも合流車両の相対加速度αｘｒの絶対値が大きくなる。

例えば、合流車線の始点が高速道路の料金所に接続され、本線が高速道路の車線である場合は、合流車線の始点の車両速度に対して、本線の車両速度が大きく、合流車線における合流車両の相対加速度αｘｒの絶対値が大きくなる。そのため、重み係数Ｗを小さくする必要がある。合流車線の始点が高速道路の車線であり、本線が高速道路の車線である場合は、合流車線の始点の車両速度と本線の車両速度との速度差が小さく、合流車線における合流車両の相対加速度αｘｒの絶対値が小さくなる。そのため、重み係数Ｗを大きくする必要がある。合流車線の始点が高速道路の車線であり、本線が一般道路の車線である場合は、合流車線の始点の車両速度に対して本線の車両速度が小さく、合流車線における合流車両の相対加速度αｘｒの絶対値が大きくなる。そのため、重み係数Ｗを小さくする必要がある。

従って、合流車線及び本線の特徴として、合流車線の始点の種別（例えば、料金所、高速道路、一般道路、その他の車線の種別）と、本線の車線の種別（例えば、高速道路、一般道路、その他の車線の種別）と、合流車線の加減速区間の距離と、に影響する情報が設定されればよい。

例えば、割込み予測部５４は、合流車線の始点の種別と本線の車線の種別と合流車線の加減速区間の距離と重み係数Ｗとの関係が予め設定された重み係数データテーブルを参照し、現在の合流車線の始点の種別と現在の本線の車線の種別と現在の合流車線の加減速区間の距離に対応する重み係数Ｗを読み出せばよい。重み係数データテーブルは、ＥＥＰＲＯＭなどに記憶されている。割込み予測部５４は、自車両が走行している車線情報と、合流車両が走行している車線情報とに基づいて、これら現在の情報を判定する。

或いは、地図情報データベース３４に登録されている合流車線のそれぞれについて、重み係数Ｗが予め設定されており、割込み予測部５４は、地図情報データベース３４から対応する合流車線の重み係数Ｗを読み出してもよい。個々の合流車線の重み係数Ｗの設定が必要であるが、個々の合流車線の条件に合った重み係数Ｗを設定することができる。

同じ合流車線でも、合流車両の運転及び性能、及び交通状況等に応じて、合流車両の相対加速度αｘｒが変化する。割込み予測部５４は、合流車両の相対加速度の検出値αｘｒｄｅｔに基づいて、重み係数Ｗを変化させてもよい。

例えば、割込み予測部５４は、合流車線及び本線の特徴に基づいて設定した重み係数Ｗを、合流車両の相対加速度の検出値αｘｒｄｅｔに基づいて補正してもよい。この場合は、合流車線及び本線の特徴ごとに、重み係数Ｗとともに、合流車両の標準的な相対加速度αｘｒａｖｅが予め記憶されており、割込み予測部５４は、現在の合流車線及び本線の特徴に対応する標準的な相対加速度αｘｒａｖｅを、合流車両の相対加速度の検出値αｘｒｄｅｔで除算した値を、現在の合流車線及び本線の特徴に対応する重み係数Ｗに乗算して、補正してもよい。

或いは、割込み予測部５４は、合流車両の相対加速度の検出値αｘｒｄｅｔに基づいて重み係数Ｗを変化せてもよい。式（４）及び式（５）に示したように、重み係数Ｗは、合流車両の相対加速度αｘｒに反比例するので、合流車両の相対加速度の検出値αｘｒｄｅｔの絶対値が増加するに従って、重み係数Ｗの絶対値が減少される。

合流車両が合流車線の終端に近づくに従って、合流車両の相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔの大小にかかわらず、現在の合流車両と自車両の前後の位置関係のまま、合流車両が本線に合流する確率が高くなる。よって、合流車両の相対位置の検出値Ｘｒｄｅｔが０より大きいか０より小さいかが、前側又は後側に割り込むかの推定において支配的になる。

そこで、図７及び図８に示すように、割込み予測部５４は、現在の合流車両の位置から合流車線の終端までの距離又は到達時間が短くなるに従って、重み係数Ｗの絶対値を減少させてもよい。

この構成によれば、合流車線の終端までの距離又は到達時間が短くなるに従って、境界線を相対速度Ｖｘｒの軸に近づけ、合流車両の相対位置の検出値Ｘｒｄｅｔが０より大きいか０より小さいかが、前側又は後側に割り込むかの推定において支配的にさせることができ、予測精度を向上できる。

例えば、割込み予測部５４は、合流車線及び本線の特徴等に基づいて設定した重み係数Ｗを、合流車線の終端までの距離又は到達時間に基づいて補正してもよい。この場合は、割込み予測部５４は、合流車線の終端までの距離又は到達時間に基づいて補正係数を算出し、補正係数を、合流車線及び本線の特徴等に基づいて設定した重み係数Ｗに乗算して、補正してもよい。合流車線の終端までの距離又は到達時間が短くなるに従って、補正係数が１から０に近づけられる。例えば、合流車線の終端までの到達時間は、合流車線の終端までの距離を合流車両の速度で除算して算出される。

＜境界線との距離に応じた割り込み確率の算出＞
割込み予測部５４は、境界線と、合流車両の相対位置の検出値Ｘｒｄｅｔ及び合流車両の相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔとの距離Ｄが長くなるに従って、予測した前側又は後側の割り込みの確率を増加させる。

合流車両が境界線から離れるに従って、予測された前側又は後側の割り込みの確率が増加する。上記の構成によれば、境界線と合流車両との距離Ｄを算出する簡単な処理で、前側又は後側の割り込み確率を数値化できる。

例えば、図９に示すように、割込み予測部５４は、境界線と、合流車両の相対位置の検出値Ｘｒｄｅｔ及び合流車両の相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔとの最短の距離Ｄを算出する。最短の距離Ｄは、境界線の幾何学的な関係から算出される。或いは、境界線と、合流車両の相対位置の検出値Ｘｒｄｅｔ及び合流車両の相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔとの相対位置Ｘｒの方向の距離Ｄが算出されてもよい。後述する図１３に示すように、相対位置Ｘｒの方向の距離Ｄは、合流完了時の自車両と合流車両との車間距離に相当する。

そして、割込み予測部５４は、距離Ｄと割り込み確率との関係が予め設定された関数を用いて、算出した距離Ｄに対応する割り込み確率を算出する。距離Ｄが長くなるに従って、予測した前側又は後側の割り込みの確率が増加され、予測されていない前側又は後側の割り込みの確率が減少される。

例えば、割込み予測部５４は、式（１０）を用い、距離Ｄに基づいて、予測した前側又は後側の割り込み確率Ｐ（予測側の割り込み確率Ｐとも称す）を算出する。図１０に示すように、距離Ｄが０から増加するに従って、予測側の割り込み確率Ｐは、０．５から１まで次第に増加する。また、予測されていない前側又は後側の割り込みの確率Ｑ（非予測側の割り込み確率Ｑとも称す）は、１から予測側の割り込み確率Ｐを減算した値になる。なお、前側に割り込みと予測された場合は、予測側の割り込み確率Ｐは前側の割り込み確率になり、後側に割り込みと予測された場合は、予測側の割り込み確率Ｐは後側の割り込み確率になる。

＜合流完了時の車間距離の制御＞
車両制御部５５は、割込み予測部５４による前側又は後側の割り込みの予測結果に基づき、割り込み後の合流車両と自車両との車間距離を確保できるように、自車両の加減速制御及び車線変更制御の一方又は双方を行う。

例えば、車両制御部５５は、予測側の割り込み確率Ｐに基づいて、自車両の加減速制御及び車線変更制御の一方又は双方を行えばよい。予測側の割り込み確率Ｐが境界線に対応する確率（式（１０）では０．５）に近くなるに従って、割り込み後の合流車両と自車両との車間距離が短くなり、加減速制御及び車線変更制御を行う必要性が高くなる。一方、予測側の割り込み確率Ｐが、境界線に対応する確率から離れている場合は、合流後の車間距離が長くなるので、加減速制御及び車線変更制御を行う必要性が低くなる。

よって、車両制御部５５は、予測側の割り込み確率Ｐが、境界線に対応する確率に近くなるに従って、自車両の加減速量を増加させる。例えば、前側に割り込む予測結果の場合は、図１１に示すように、予測側の割り込み確率Ｐが、境界線に対応する確率（本例では０．５）に近くなるに従って、自車両の減速量を増加させる。一方、後側に割り込む予測結果の場合は、図１２に示すように、予測側の割り込み確率Ｐが、境界線に対応する確率（０．５）に近くなるに従って、自車両の加速量を増加させる。なお、予測側の割り込み確率Ｐが、境界線に対応する確率から一定以上大きくなっている場合は、加速量又は減速量は０に設定され、加減速が行われない。

車両制御部５５は、現在の自車両の速度又は目標速度から加速量又は減速量を加算又は減算した値を、目標速度に設定し、自車両の速度が目標速度に追従するように、動力機８の出力及びブレーキの制動力の一方又は双方を変化させる。

また、車両制御部５５は、予測側の割り込み確率Ｐが、境界線に対応する確率に一定以上近くなっており（例えば、確率Ｐが車線変更判定値以下である）、自車両の隣接車線に車線変更可能である場合は、隣接車線に車線変更を行ってもよい。車両制御部５５は、隣接車線に車線変更するように、電動操舵装置７を制御し、方向指示器を制御する。

或いは、割込み予測部５４は、合流完了時の自車両と合流車両との車間距離を予測し、予測した車間距離に基づいて、自車両の加減速制御及び車線変更制御の一方又は双方を行ってもよい。例えば、割込み予測部５４は、境界線と、合流車両の相対位置の検出値Ｘｒｄｅｔ及び相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔとに基づいて、合流完了時の車間距離を予測する。

例えば、図１３に示すように、割込み予測部５４は、境界線が、合流車両の相対位置の検出値Ｘｒｄｅｔ及び相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔを通るように、境界線を、相対位置Ｘｒの方向にシフトさせ、シフト後の境界線における相対速度Ｖｘｒ＝０に対応する相対位置Ｘｒを、車間距離として算出する。これは、境界線と同様に、合流車両の相対加速度が一定であると仮定して予測される車間距離である。

或いは、割込み予測部５４は、式（４）を用い、合流車両の相対位置の検出値Ｘｒｄｅｔ、相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔ、及び相対加速度の検出値αｘｒｄｅｔに基づいて、相対速度Ｖｘｒ＝０の場合の相対位置Ｘｒを、車間距離として算出してもよい。なお、Ｘｒｄｅｔは、式（４）のＸｒ０に代入され、Ｖｘｒｄｅｔは、式（４）のＶｘｒ０に代入され、αｘｒｄｅｔは、式（４）のαｘｒ０に代入される。

予測側の割り込み確率Ｐと同様に、車両制御部５５は、車間距離に基づいて、自車両の加減速制御及び車線変更制御の一方又は双方を行えばよい。車両制御部５５は、車間距離が短くなるに従って、自車両の加減速量を増加させる。例えば、前側に割り込む予測結果の場合は、車間距離が短くなるに従って、自車両の減速量を増加させる。一方、後側に割り込む予測結果の場合は、車間距離が短くなるに従って、自車両の加速量を増加させる。なお、車間距離が一定以上大きくなっている場合は、加速量又は減速量は０に設定され、加減速が行われない。

また、車両制御部５５は、車間距離が一定以上小さくなっており、自車両の隣接車線に車線変更可能である場合は、隣接車線に車線変更を行ってもよい。

＜フローチャート＞
図１４は、本実施の形態に係る車線変更予測システム１の処理を説明するフローチャートである。図１４の処理は、例えば、所定の演算周期ごとに実行される。

ステップＳ０１で、上述したように、周辺情報取得部５１は、自車両（対象車両）の周辺に存在する周辺車両を検出し、自車両の前後方向Ｘにおける、自車両に対する周辺車両の相対位置Ｘｒｄｅｔ及び相対速度Ｖｘｒｄｅｔを検出する。

ステップＳ０２で、上述したように、道路情報取得部５２は、自車両（対象車両）が走行している車線情報と、周辺車両が走行している車線情報を取得する。

ステップＳ０３で、上述したように、合流車両判定部５３は、自車両が走行している車線情報と、周辺車両が走行している車線情報とに基づいて、周辺車両が、自車両が走行している車線に合流する合流車両であるか否かを判定する。

ステップＳ０４で、上述したように、割込み予測部５４は、周辺車両が合流車両である場合に、合流車両の相対位置の検出値Ｘｒｄｅｔ、合流車両の相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔ、合流車両の相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔの正負に基づいて、合流車両が、自車両の前側又は後側のどちらに割り込むかを予測する。本実施の形態では、割込み予測部５４は、車両の前後方向Ｘにおける自車両に対する合流車両の相対位置Ｘｒ及び相対速度Ｖｘｒの軸を有する２次元座標系において境界線を設定し、境界線に対する、合流車両の相対位置の検出値Ｘｒｄｅｔ及び合流車両の相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔの相対位置関係に基づいて、合流車両が、自車両の前側又は後側のどちらに割り込むかを予測する。各予測処理の詳細は、上述した通りなので省略する。

ステップＳ０５で、上述したように、車両制御部５５は、割込み予測部５４による前側又は後側の割り込みの予測結果に基づき、割り込み後の合流車両と自車両との車間距離を確保できるように、自車両の加減速制御及び車線変更制御の一方又は双方を行う。

２．実施の形態２
次に、実施の形態２に係る車線変更予測システム１及び車両制御装置５０について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る車線変更予測システム１及び車両制御装置５０の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、自車両の前後に位置する周辺車両が考慮される点が実施の形態１と異なる。

本実施の形態では、割込み予測部５４は、合流車両と、自車両の前後に位置する前後車両との衝突危険度を算出し、衝突危険度が最大となる前後車両である最大前後車両を決定する。そして、割込み予測部５４は、最大前後車両が自車両の前側に位置していれば、前側への割り込み確率を減少させると共に後側への割り込み確率を増加させ、最大前後車両が自車両の後側に位置していれば、後側への割り込み確率を減少させると共に前側への割り込み確率を増加させる。

合流車両は、衝突危険度が最大となる最大前後車両を避けるように本線に合流すると予測される。最大前後車両が自車両の前側に位置する場合は、前側への割り込み確率を低下させ、後側への割り込み確率を増加させ、最大前後車両が自車両の後側に位置する場合は、後側への割り込み確率を低下させ、前側への割り込み確率を増加させることで、自車両の前後車両を考慮して、割り込みの推定精度を向上させることができる。

図１５に示すように、例えば、割込み予測部５４は、周辺車両から、自車両の前側に位置する前車両と、自車両の後側に位置する後車両とを判定する。そして、前車両と後車両とのそれぞれについて、割込み予測部５４は、自車両の前後方向Ｘにおける、前後車両に対する合流車両の相対位置及び相対速度を検出する。例えば、割込み予測部５４は、自車両に対する合流車両の相対位置の検出値から自車両に対する前後車両の相対位置の検出値を減算して、前後車両に対する合流車両の相対位置の検出値を算出し、自車両に対する合流車両の相対速度の検出値から自車両に対する前後車両の相対速度の検出値を減算して、前後車両に対する合流車両の相対速度の検出値を算出する。

そして、前車両と後車両とのそれぞれについて、割込み予測部５４は、前後車両に対する合流車両の相対位置の検出値及び相対速度の検出値に基づいて、前後車両に対する合流車両の衝突余裕時間（TTC：Time To Collision）を算出する。例えば、割込み予測部５４は、前後車両に対する合流車両の相対位置の検出値を、前後車両に対する合流車両の相対速度の検出値で除算して、衝突余裕時間を算出する。衝突余裕時間が小さくなるに従って、衝突危険度が高くなる。そして、割込み予測部５４は、前車両の衝突余裕時間と後車両の衝突余裕時間との小さい方が、最大前後車両に対応すると判定する。なお、衝突余裕時間の算出に、前後車両に対する合流車両の相対加速度の検出値が考慮されてもよい。前後車両に対する合流車両の相対加速度の検出値は、自車両に対する合流車両の相対加速度の検出値から自車両に対する前後車両の相対加速度の検出値を減算して算出される。

実施の形態１と同様に、割込み予測部５４は、境界線と、合流車両の相対位置の検出値Ｘｒｄｅｔ及び合流車両の相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔとの距離Ｄに基づいて、前側への割り込みの確率及び後側への割り込みの確率を算出する。

そして、割込み予測部５４は、割込み予測部５４は、最大前後車両が自車両の前側に位置していれば、境界線と合流車両との距離Ｄとに基づいて算出された、前側への割り込み確率を増減量だけ減少させると共に後側への割り込み確率を増減量だけ増加させる。一方、割込み予測部５４は、最大前後車両が自車両の後側に位置していれば、境界線と合流車両との距離Ｄとに基づいて算出された、後側への割り込み確率を増減量だけ減少させると共に前側への割り込み確率を増減量だけ増加させる。最大前後車両の衝突余裕時間が小さくなるに従って、増減量が増加される。

そして、割込み予測部５４は、増減後の前側への割り込み確率と後側への割り込み確率との大きくなる方に、合流車両が割り込むと最終的に予測する。

３．実施の形態３
次に、実施の形態３に係る車線変更予測システム１及び車両制御装置５０について説明する。上記の実施の形態１又は２と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る車線変更予測システム１及び車両制御装置５０の基本的な構成は実施の形態１又は２と同様であるが、過去の割り込み結果に基づいて重み係数Ｗが更新される点が実施の形態１又は２と異なる。

図１６に示すように、本実施の形態では、車線変更予測システム１（車両制御装置５０）は、境界線更新部５６を更に備えている。境界線更新部５６は、過去の割り込み結果と、当該過去の割り込み結果に対応する過去の合流車両の相対位置の検出値Ｘｒｄｅｔ及び相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔと、を用い、過去の合流車両の相対位置の検出値Ｘｒｄｅｔ及び相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔと境界線とを用いた割り込み予測が、過去の割り込み結果に近づくように境界線を更新する。

境界線更新部５６は、境界線として重み係数Ｗを更新する。本実施の形態では、合流車線及び本線の特徴ごとに重み係数Ｗが設定されているので、合流車線及び本線の特徴ごとに重み係数Ｗが更新される。すなわち、境界線更新部５６は、過去の割り込み結果と過去の相対位置及び相対速度の検出値が得られた合流車線及び本線の特徴に対応する重み係数Ｗを更新する。境界線更新部５６は、同じ合流車線及び本線の特徴について得られた、複数の過去の割り込み結果と、複数の過去の相対位置及び相対速度の検出値のデータセットを用い、対応する合流車線及び本線の特徴の重み係数Ｗを更新する。

＜勾配降下法を用いた更新＞
以下では、勾配降下法を用いて重み係数Ｗを更新する方法を説明する。
境界線は、式（１１）が成り立つときに正例と分類する。

正解ラベルをＬ∈｛＋１、－１｝とする。過去の割り込み結果が、前側の割り込みである場合は、Ｌ＝１が設定され、過去の割り込み結果が、後側の割り込みである場合は、Ｌ＝－１が設定される。（Ｘｒ＋ｓｇｎ（Ｖｘｒ）×Ｗ×Ｖｘｒ^２）の符号と、Ｌの符号とが一致するときに予測結果が正解になり、両者の符号が一致しないときに予測結果が不正解になる。

データセットに含まれるＮ個のサンプルデータの合計誤差Ｅは、式（１２）で表される。ここで、Ｒ（Ａ）は、Ａが正値の場合にＡを出力し、Ａが負値の場合に０を出力する関数である。各サンプルデータｎの（Ｘｒ_ｎ＋ｓｇｎ（Ｖｘｒ_ｎ）×Ｗ×Ｖｘｒ_ｎ ^２）とＬ_ｎとの符号が一致しない場合（不正解の場合）に、Ａが正値になり、関数Ｒの出力は（Ｘｒ_ｎ＋ｓｇｎ（Ｖｘｒ_ｎ）×Ｗ×Ｖｘｒ_ｎ ^２）になる。両者の符号が一致する場合（正解の場合）に、Ａが負値になり、関数Ｒの出力は０になる。すなわち、不正解の場合のみ誤差がカウントされる。

合計誤差Ｅ（Ｗ）を、重み係数Ｗで微分すると式（１３）を得る。ここで、Ｒ（ｓｇｎ（・・・））は、予測結果が不正解である場合に、１になり、予測結果が正解である場合に、０になる。

そして、重み係数Ｗは、式（１４）を用いて更新される。ここで、ηは更新係数であり、Ｗ’は更新後の重み係数である。

重み係数Ｗが収束するまで、同じＮ個のサンプルデータを用いて、式（１２）から式（１４）の更新処理が繰り返される。重み係数Ｗが収束し、更新処理が終了すると、更新後の重み係数Ｗは、更新に用いられたデータセットに対応する合流車線及び本線の特徴と対応付けられて記憶装置に記憶され、割込み予測部５４の処理に用いられる。

図１７は、本実施の形態に係る境界線更新部５６の処理を説明するフローチャートである。ステップＳ１１で、境界線更新部５６は、境界線の更新用のデータセットが取得できたか否かを判定し、取得できた場合は、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２で、上述したように、境界線更新部５６は、過去の割り込み結果と、当該過去の割り込み結果に対応する過去の合流車両の相対位置の検出値Ｘｒｄｅｔ及び相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔと、を用い、過去の合流車両の相対位置の検出値Ｘｒｄｅｔ及び相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔと境界線とを用いた割り込み予測が、過去の割り込み結果に近づくように境界線を更新する。本実施の形態では、上述したように、勾配降下法を用い、重み係数Ｗが収束するまで、重み係数Ｗを繰り返し更新する。

ステップＳ１３で、上述したように、境界線更新部５６は、更新した境界線（重み係数Ｗ）を割込み予測部５４に伝達し、割込み予測部５４の割り込み予測に用いさせる。

なお、境界線更新部５６は、ネットワークに接続されたサーバに備えられてもよい。すなわち、境界線更新部５６は、多くの車両から収集したデータを用いて、重み係数Ｗを更新し、更新した重み係数Ｗを、割込み予測部５４を備えた各車両にネットワークを介して送信するように構成されてもよい。多くの車両から収集した多くのデータを用いて重み係数Ｗを更新できるので、重み係数Ｗの更新速度及び更新精度を向上することができる。

４．実施の形態４
次に、実施の形態４に係る車線変更予測システム１及び車両制御装置５０について説明する。上記の実施の形態１、２又は３と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る車線変更予測システム１及び車両制御装置５０の基本的な構成は実施の形態１、２又は３と同様であるが、境界線を用いた推定に、標準化されたデータが用いられる点が実施の形態１、２、又は３と異なる。

本実施の形態では、式（１５）に示すように、境界線を用いた推定に、標準化された合流車両の相対位置Ｘｒｎｒｍ及び相対速度Ｖｘｒｎｒｍが用いられる。同様に、式（１６）に示すように、境界線を用いた推定に、標準化された合流車両の相対位置の検出値Ｘｒｄｅｔｎｒｍ及び相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔｎｒｍが用いられる。

ここで、Ｘｒａｖｅは、境界線（重み係数Ｗ）の設定に用いられた複数の相対位置の検出値Ｘｒｄｅｔの平均値であり、σＸｒは、境界線（重み係数Ｗ）の設定に用いられた複数の相対位置の検出値Ｘｒｄｅｔの標準偏差である。Ｖｘｒａｖｅは、境界線（重み係数Ｗ）の設定に用いられた複数の相対速度の検出値Ｖｘｒｄｅｔの平均値であり、σＶｘｒは、境界線（重み係数Ｗ）の設定に用いられた複数の相対位置の検出値Ｖｘｒｄｅｔの標準偏差である。例えば、実施の形態３において、対応する重み係数Ｗの更新に用いられたデータセットの各値の平均値及び標準偏差が、重み係数Ｗと共に記憶されており、標準化処理に用いられるとよい。

そして、式（１７）に示すように、境界線は、標準化された相対位置Ｘｒｎｒｍ及び相対速度Ｖｘｒｎｒｍの軸を有する２次元座標系において設定される。ここで、Ｗｎｒｍは、標準化された座標系で設定された重み係数を表す。この場合は、実施の形態３において、重み係数Ｗｎｒｍは、標準化された座標系において更新される。

そして、割込み予測部５４は、式（１８）が満たされる場合は、合流車両が、自車両の前側に割り込むと予測し、式（１９）が満たされる場合は、合流車両が、自車両の後側に割り込むと予測する。

他の処理は、標準化された座標系上で行われる点以外は同様であるので説明を省略する。

このように、標準化された座標系において、割り込み予測が行われるので、データのばらつきに対して割り込み予測の精度を保てる。

＜その他の実施の形態＞
上記の各実施の形態では、車線変更予測システム１は自車両（対象車両）に設けられている場合を例に説明した。しかし、車線変更予測システム１の一部又は全部（少なくとも割込み予測部５４）は、ネットワークに接続されたサーバに設けられてもよい。この場合は、対象車両は、車線割込み予測部５４が管制しているエリア内に存在する各管制対象車両に設定され、割込み予測部５４は、各管制対象車両から取得した各情報に基づいて、各管制対象車両に対応する合流車両が存在する場合は、合流車両が各管制対象車両の前側又は後側のどちらに割り込むかを予測すればよい。そして、割込み予測部５４は、各管制対象車両の割り込み予測結果等を、対応する管制対象車両に送信し、管制対象車両の車両制御に反映させればよい。また、上述したように、境界線更新部５６がサーバに設けられる場合は、境界線更新部５６が管制しているエリア内に存在する各車両から収集したデータを用いて、重み係数Ｗを更新し、更新した重み係数Ｗを、サーバ又は各車両に設けられた割込み予測部５４に送信されればよい。

＜本願の諸態様のまとめ＞
以下、本願の諸態様を付記としてまとめて記載する。
（付記１）
対象車両の周辺に存在する周辺車両を検出し、前記対象車両の前後方向における、前記対象車両に対する前記周辺車両の相対位置及び相対速度を検出する周辺情報取得部と、
前記対象車両が走行している車線情報と、前記周辺車両が走行している車線情報を取得する道路情報取得部と、
対象車両が走行している車線情報と、前記周辺車両が走行している車線情報とに基づいて、前記周辺車両が、前記対象車両が走行している車線に合流する合流車両であるか否かを判定する合流車両判定部と、
前記周辺車両が前記合流車両である場合に、前記相対位置の検出値、前記相対速度の検出値、前記相対速度の検出値の正負に基づいて、前記合流車両が、前記対象車両の前側又は後側のどちらに割り込むかを予測する割込み予測部と、
を備えた車線変更予測システム。

（付記２）
前記割込み予測部は、前記相対位置及び前記相対速度の軸を有する２次元座標系において境界線を設定し、前記境界線に対する、前記相対位置の検出値及び前記相対速度の検出値の相対位置関係に基づいて、前記合流車両が、前記対象車両の前側又は後側のどちらに割り込むかを予測する付記１に記載の車線変更予測システム。

（付記３）
前記対象車両の前記前後方向の前側を正側と定義し、後側を負側と定義し、
前記割込み予測部は、前記境界線として、前記相対速度が正値である場合に、前記相対速度の２乗値に負の重み係数を乗算した値が前記相対位置になり、前記相対速度が負値である場合に、前記相対速度の２乗値に正の重み係数を乗算した値が前記相対位置になる曲線を設定し、
前記相対位置の検出値及び前記相対速度の検出値が、前記境界線に対して前記相対位置及び前記相対速度の増加側に位置する場合は、前記合流車両が、前記対象車両の前側に割り込むと予測し、前記相対位置の検出値及び前記相対速度の検出値が、前記境界線に対して前記相対位置及び前記相対速度の減少側に位置する場合は、前記合流車両が、前記対象車両の後側に割り込むと予測する付記２に記載の車線変更予測システム。

（付記４）
前記割込み予測部は、前記合流車両が走行している合流車線及び前記対象車両が走行している本線の特徴に基づいて、前記重み係数を変化させる付記３に記載の車線変更予測システム。

（付記５）
前記割込み予測部は、自車両の前後方向における、前記対象車両に対する前記合流車両の相対加速度の検出値に基づいて、前記重み係数を変化させる付記３又は４に記載の車線変更予測システム。

（付記６）
前記割込み予測部は、前記対象車両の走行車線に合流する合流車線を走行している前記合流車両の位置から前記合流車線の終端までの距離又は到達時間が短くなるに従って、前記重み係数の絶対値を減少させる付記３から５のいずれか一項に記載の車線変更予測システム。

（付記７）
前記対象車両の前記前後方向の前側を正側と定義し、後側を負側と定義し、
前記割込み予測部は、前記相対速度が０から増加するに従って、前記相対位置が０から減少する境界線を設定し、前記相対速度が０から減少するに従って、前記相対位置が０から増加する境界線を設定し、
前記相対位置の検出値及び前記相対速度の検出値が、前記境界線に対して前記相対位置及び前記相対速度の増加側に位置する場合は、前記合流車両が、前記対象車両の前側に割り込むと予測し、前記相対位置の検出値及び前記相対速度の検出値が、前記境界線に対して前記相対位置及び前記相対速度の減少側に位置する場合は、前記合流車両が、前記対象車両の後側に割り込むと予測する付記２に記載の車線変更予測システム。

（付記８）
前記割込み予測部は、前記境界線と、前記相対位置の検出値及び前記相対速度の検出値との距離が長くなるに従って、予測した前側又は後側の割り込みの確率を増加させる付記２から７のいずれか一項に記載の車線変更予測システム。

（付記９）
前記割込み予測部は、前記境界線と、前記相対位置の検出値及び前記相対速度の検出値とに基づいて、合流完了時の前記対象車両と前記合流車両の車間距離を予測する付記２から８のいずれか一項に記載の車線変更予測システム。

（付記１０）
前記割込み予測部は、前記合流車両と、前記対象車両の前後に位置する前後車両との衝突危険度を算出し、前記衝突危険度が最大となる前後車両である最大前後車両を決定し、前記最大前後車両が前記対象車両の前側に位置していれば、前側への割り込み確率を減少させると共に後側への割り込み確率を増加させ、前記最大前後車両が前記対象車両の後側に位置していれば、後側への割り込み確率を減少させると共に前側への割り込み確率を増加させる付記１から９のいずれか一項に記載の車線変更予測システム。

（付記１１）
過去の割り込み結果と、当該過去の割り込み結果に対応する過去の前記相対位置の検出値及び前記相対速度の検出値と、を用い、過去の前記相対位置の検出値及び前記相対速度の検出値と前記境界線とを用いた割り込み予測が、前記過去の割り込み結果に近づくように前記境界線を更新する境界線更新部を更に備えた付記２から９のいずれか一項に記載の車線変更予測システム。

（付記１２）
前記割込み予測部による前側又は後側の割り込みの予測結果に基づき、割り込み後の前記合流車両と前記対象車両との車間距離を確保できるように、前記対象車両の加減速制御及び車線変更制御の一方又は双方を行う車両制御部を更に備えた付記１から１１のいずれか一項に記載の車線変更予測システム。

（付記１３）
車線変更予測システムは、前記対象車両に設けられている付記１から１２のいずれか一項に記載の車線変更予測システム。

（付記１４）
車線変更予測システムの少なくとも前記割込み予測部は、サーバに設けられている付記１から１２のいずれか一項に記載の車線変更予測システム。

（付記１５）
対象車両の周辺に存在する周辺車両を検出し、前記対象車両の前後方向における、前記対象車両に対する前記周辺車両の相対位置及び相対速度を検出する周辺情報取得ステップと、
前記対象車両が走行している車線情報と、前記周辺車両が走行している車線情報を取得する道路情報取得ステップと、
対象車両が走行している車線情報と、前記周辺車両が走行している車線情報とに基づいて、前記周辺車両が、前記対象車両が走行している車線に合流する合流車両であるか否かを判定する合流車両判定ステップと、
前記周辺車両が前記合流車両である場合に、前記相対位置の検出値、前記相対速度の検出値、前記相対速度の検出値の正負に基づいて、前記合流車両が、前記対象車両の前側又は後側のどちらに割り込むかを予測する割込み予測ステップと、
を備えた車線変更予測方法。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１ 車線変更予測システム、５０ 車両制御装置、５１ 周辺情報取得部、５２ 道路情報取得部、５３ 合流車両判定部、５４ 割込み予測部、５５ 車両制御部、５６ 境界線更新部、Ｖｘｒ 相対速度、Ｖｘｒｄｅｔ 相対速度の検出値、Ｗ 重み係数、Ｘ 自車両の前後方向、Ｘｒ 相対位置、Ｘｒｄｅｔ 相対位置の検出値、αｘｒｄｅｔ 相対加速度の検出値

Claims (15)

1. 対象車両の周辺に存在する周辺車両を検出し、前記対象車両の前後方向における、前記対象車両に対する前記周辺車両の相対位置及び相対速度を検出する周辺情報取得部と、
   前記対象車両が走行している車線情報と、前記周辺車両が走行している車線情報を取得する道路情報取得部と、
   対象車両が走行している車線情報と、前記周辺車両が走行している車線情報とに基づいて、前記周辺車両が、前記対象車両が走行している車線に合流する合流車両であるか否かを判定する合流車両判定部と、
   前記周辺車両が前記合流車両である場合に、前記相対位置の検出値、前記相対速度の検出値、前記相対速度の検出値の正負に基づいて、前記合流車両が、前記対象車両の前側又は後側のどちらに割り込むかを予測する割込み予測部と、
   を備えた車線変更予測システム。
2. 前記割込み予測部は、前記相対位置及び前記相対速度の軸を有する２次元座標系において境界線を設定し、前記境界線に対する、前記相対位置の検出値及び前記相対速度の検出値の相対位置関係に基づいて、前記合流車両が、前記対象車両の前側又は後側のどちらに割り込むかを予測する請求項１に記載の車線変更予測システム。
3. 前記対象車両の前記前後方向の前側を正側と定義し、後側を負側と定義し、
   前記割込み予測部は、前記境界線として、前記相対速度が正値である場合に、前記相対速度の２乗値に負の重み係数を乗算した値が前記相対位置になり、前記相対速度が負値である場合に、前記相対速度の２乗値に正の重み係数を乗算した値が前記相対位置になる曲線を設定し、
   前記相対位置の検出値及び前記相対速度の検出値が、前記境界線に対して前記相対位置及び前記相対速度の増加側に位置する場合は、前記合流車両が、前記対象車両の前側に割り込むと予測し、前記相対位置の検出値及び前記相対速度の検出値が、前記境界線に対して前記相対位置及び前記相対速度の減少側に位置する場合は、前記合流車両が、前記対象車両の後側に割り込むと予測する請求項２に記載の車線変更予測システム。
4. 前記割込み予測部は、前記合流車両が走行している合流車線及び前記対象車両が走行している本線の特徴に基づいて、前記重み係数を変化させる請求項３に記載の車線変更予測システム。
5. 前記割込み予測部は、自車両の前後方向における、前記対象車両に対する前記合流車両の相対加速度の検出値に基づいて、前記重み係数を変化させる請求項３に記載の車線変更予測システム。
6. 前記割込み予測部は、前記対象車両の走行車線に合流する合流車線を走行している前記合流車両の位置から前記合流車線の終端までの距離又は到達時間が短くなるに従って、前記重み係数の絶対値を減少させる請求項３に記載の車線変更予測システム。
7. 前記対象車両の前記前後方向の前側を正側と定義し、後側を負側と定義し、
   前記割込み予測部は、前記相対速度が０から増加するに従って、前記相対位置が０から減少する境界線を設定し、前記相対速度が０から減少するに従って、前記相対位置が０から増加する境界線を設定し、
   前記相対位置の検出値及び前記相対速度の検出値が、前記境界線に対して前記相対位置及び前記相対速度の増加側に位置する場合は、前記合流車両が、前記対象車両の前側に割り込むと予測し、前記相対位置の検出値及び前記相対速度の検出値が、前記境界線に対して前記相対位置及び前記相対速度の減少側に位置する場合は、前記合流車両が、前記対象車両の後側に割り込むと予測する請求項２に記載の車線変更予測システム。
8. 前記割込み予測部は、前記境界線と、前記相対位置の検出値及び前記相対速度の検出値との距離が長くなるに従って、予測した前側又は後側の割り込みの確率を増加させる請求項２に記載の車線変更予測システム。
9. 前記割込み予測部は、前記境界線と、前記相対位置の検出値及び前記相対速度の検出値とに基づいて、合流完了時の前記対象車両と前記合流車両の車間距離を予測する請求項２に記載の車線変更予測システム。
10. 前記割込み予測部は、前記合流車両と、前記対象車両の前後に位置する前後車両との衝突危険度を算出し、前記衝突危険度が最大となる前後車両である最大前後車両を決定し、前記最大前後車両が前記対象車両の前側に位置していれば、前側への割り込み確率を減少させると共に後側への割り込み確率を増加させ、前記最大前後車両が前記対象車両の後側に位置していれば、後側への割り込み確率を減少させると共に前側への割り込み確率を増加させる請求項１に記載の車線変更予測システム。
11. 過去の割り込み結果と、当該過去の割り込み結果に対応する過去の前記相対位置の検出値及び前記相対速度の検出値と、を用い、過去の前記相対位置の検出値及び前記相対速度の検出値と前記境界線とを用いた割り込み予測が、前記過去の割り込み結果に近づくように前記境界線を更新する境界線更新部を更に備えた請求項２に記載の車線変更予測システム。
12. 前記割込み予測部による前側又は後側の割り込みの予測結果に基づき、割り込み後の前記合流車両と前記対象車両との車間距離を確保できるように、前記対象車両の加減速制御及び車線変更制御の一方又は双方を行う車両制御部を更に備えた請求項１に記載の車線変更予測システム。
13. 車線変更予測システムは、前記対象車両に設けられている請求項１に記載の車線変更予測システム。
14. 車線変更予測システムの少なくとも前記割込み予測部は、サーバに設けられている請求項１に記載の車線変更予測システム。
15. 対象車両の周辺に存在する周辺車両を検出し、前記対象車両の前後方向における、前記対象車両に対する前記周辺車両の相対位置及び相対速度を検出する周辺情報取得ステップと、
    前記対象車両が走行している車線情報と、前記周辺車両が走行している車線情報を取得する道路情報取得ステップと、
    対象車両が走行している車線情報と、前記周辺車両が走行している車線情報とに基づいて、前記周辺車両が、前記対象車両が走行している車線に合流する合流車両であるか否かを判定する合流車両判定ステップと、
    前記周辺車両が前記合流車両である場合に、前記相対位置の検出値、前記相対速度の検出値、前記相対速度の検出値の正負に基づいて、前記合流車両が、前記対象車両の前側又は後側のどちらに割り込むかを予測する割込み予測ステップと、
    を備えた車線変更予測方法。

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