JP3925474B2 - 車線変更支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される車線変更支援装置に関する。

以下、車線が消滅する車線を「合流車線」、合流車線に隣接する車線を「本線」、合流車線上を走行する車両を「合流車両」、本線上を走行する車両を「本線車両」と称して説明する。
下記特許文献１では、車線変更先の前方および後方にある物体に対する距離と相対速度とに基づいて、車線変更の可否を判定する。そして、車線変更が可能であると判定された場合には、あらかじめ用意された運転動作モデルに従って走行支援信号を生成することで、運転者の車線変更操作を支援する装置に関する発明が開示されている。

下記特許文献２では、合流エリアの近傍において、本線車両の走行情報および合流車両の走行情報を検出する。そして、合流車両に速度案内情報を送信、表示することによって、合流車両の運転者に適正な合流タイミングを把握しやすくさせ、円滑な合流操作を実現する装置に関する発明が開示されている。

下記特許文献３では、合流車両が合流地点に到達するまでの時間と、本線車両が合流地点に到達するまでの時間を計算する。そして、二つの車両の合流地点に到達する時刻が接近している場合には、どちらかの車両あるいは両方の車両に制御情報（加減速の制御指令）および警告情報を送信し、二つの車両の合流地点での交錯を回避する装置に関する発明が開示されている。

特開２０００−２０８９８号公報 特開平１０−１０５８８４号公報 特開平１０−１０５８９５号公報

上記特許文献１に開示されている発明は、装置が動作する各時点における車線変更の可否を判定してその判定結果を運転者に伝達するという構成になっている。そして、車線変更が不可と判定された場合には現車線に留まって車線変更が可能な状況が訪れることを待つことが想定されている。しかし、現車線に留まることが不適切で、所定の地点に到達する前に車線変更を完了しなければならない場面が現実の交通環境の中ではしばしば生じる。しかし、そのような制約が課せられる場面においては単に車線変更の可否を判定する上記特許文献１記載の車線変更支援装置では十分な支援情報を提示することができないという問題点があった。

本発明の目的は、自車が現在の走行車線に留まり続けることができない場面においても、その事を考慮した上で車線変更を支援するための情報を生成、提示することができる車線変更支援装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の車線変更支援装置は、自車の走行状態を検出する自車状態検出手段と、周囲車両を検出する周囲車両検出手段と、前記自車の周囲の車線を検出する車線検出手段と、自車が合流する合流地点の手前に車線変更を完了していなければならない合流終端を設定する合流終端設定手段と、前記車線変更先の前記車線上を走行する前記周囲車両が前記合流終端に到達するまでの合流終端到達時間を予測する周囲車両挙動予測手段と、前記自車の走行状態に基づいて、前記自車が前記合流終端に到達するまでの操作量の時系列を一つ以上生成する自車操作量設定手段と、前記生成された操作量の時系列を実行したときの時間と前記車線変更先の車線上を走行する各前記周囲車両が前記合流終端に到達するまでの前記合流終端到達時間との比較に基づいて、前記車線変更先の前記車線上を走行する前記周囲車両の予測された挙動に基づく当該周囲車両の間のギャップのうち、前記車線変更が可能なギャップを判定する操作量判定手段と、前記操作量判定手段で求められた前記自車の操作量の時系列と前記車線変更が可能なギャップの対応関係を運転者に伝達する支援情報提示手段とを備えている。

本発明によれば、固定された標準加速パターンではなく、周囲車両の間のギャップに合わせた加速度パターンに基づいてギャップに合流できるか否かを判断することができるので、固定された加速パターンでは算出できなかった合流可能な加速パターンを探し出すことができ、運転者に分かりやすく表示することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
第一の実施の形態
本発明の第一の実施の形態を図１から図１１までの図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第一の実施の形態の車線変更支援装置（車両用合流支援装置）を構成するのに必要な一配置図である。
図１において、前方レーダー１ａは自車（自車両）１０の前面に取り付けられ、自車１０の前方に位置する複数の車両の位置を測定する。画像センサ１ｂも自車１０の前面の適当な位置に取り付けられ、前方レーダー１ａの測定情報を補完するとともに、道路上に引かれた車線を検出する。後方レーダー１ｃは自車１０の背面に取り付けられ、自車１０の後方に位置する複数の車両の位置を測定する。側方センサ１ｄは自車１０の左右の側面に一個ずつ取り付けられ、前方レーダー１ａと後方レーダー１ｃの死角となる自車１０の側方に位置する車両の位置を検出する。なお、側方センサ１ｄとしてはレーダーを用いることもできるが、超音波センサや画像センサを用いることができる。
車速センサ２ａはロータリーエンコーダーをホイールに取り付けることで実現できる。ホイールの回転速度に応じた周期のパルス列を出力し、自車１０の車速の計測値を得る。
演算部３はマイクロコンピュータとその周辺部品から構成され、前方レーダー１ａ、画像センサ１ｂ、後方レーダー１ｃ、側方センサ１ｄ、車速センサ２ａからの信号を内蔵メモリに記録されたプログラムに従って処理し、計算結果を表示装置４ａに送る。
表示装置４ａは液晶画面などの表示用ディスプレイおよびディスプレイに表示する画像を描画するためのマイクロコンピュータとその周辺部品から構成され、演算部３から送られてきた信号を内蔵メモリに記録された描画プログラムに従って処理し、画像をディスプレイに描画することで運転者に情報を提示する。また、あらかじめ記録された音声データを再生することで、運転者に対して音声による案内を行なう機能も備えているものとする。
ＧＰＳ信号受信ユニット５はＧＰＳ信号を受信することによって自車１０の現在位置を算出し、地図情報データベース６に格納された情報と照合することで自車１０の走行路を特定する。
図２は本実施の形態における車線変更支援装置の機能別ブロックの構成を示す図である。
演算部３はマイクロコンピュータのソフトウェア形態により、図２に示すブロック、すなわち、車線変更必要性判定手段３ａ、合流終端設定手段３ｂ、周囲車両挙動予測手段３ｃ、自車操作量設定手段３ｄ、目標速度設定手段３ｅ、操作量判定手段３ｆを構成する。また、図２に示すように、車速センサ２ａにより自車状態検出手段２が、前方レーダー１ａ、画像センサ１ｂ、後方レーダー１ｃ、側方センサ１ｄの周囲センサにより周囲車両検出手段１が、車線検出器としての画像センサ１ｂにより車線検出手段７が、表示装置４ａにより支援情報提示手段４が構成されている。図２の演算部３において、３ｇは周囲環境情報を示す。

以下、図３に示すような道路状況における動作の例に基づいて、各ブロックの具体的な構成方法を説明する。
図３は一車線の本線１２に合流車線１３が接続している道路区間において、合流車線１３を自車１０が走行しており、本線１２を２台の他車（周囲車両）１１ａと他車１１ｂが走行している場面を示している。道路の進行方向に沿ってｘ軸をとり（座標原点は任意の地点に設定できる）、自車１０、他車１１ａ、他車１１ｂの座標をそれぞれｘ_０、ｘ_１、ｘ_２で表現する。また、各車の進行方向に沿った速度をそれぞれｖ_０、ｖ_１、ｖ_２で表現する。合流車線１３は、前方で途切れて本線１２に合流しており、合流車は合流車線１３が途切れる前に本線１２への合流を完了させなければならないものとする。なお、本線１２上を走行する他車１１ａ、他車１１ｂが合流車線１３に車線変更してくるようなことは通常考えられないので、他車１１ａ、他車１１ｂは本線１２上を走り続けるものとする。
座標系の原点を適当に定めることによりｘ_０の値を定めれば、周囲車両検出手段１を構成する周囲センサ１ａ〜１ｄから得られる自車１０と他車１１ａ、１１ｂとの相対的な位置関係より、ｘ_１、ｘ_２の値を得ることができる。また、自車状態検出手段２を構成する車速センサ２ａからの情報により自車１０の速度ｖ_０が得られるので、周囲センサ１ａ〜１ｄから得られる他車１１ａ、１１ｂとの相対速度に自車１０の速度ｖ_０を足すことで、他車１１ａ、１１ｂの速度ｖ_１、ｖ_２の値も得ることができる。なお、他車１１ａ、１１ｂが本線１２上を走行する車両であるということは車線検出手段７を構成する画像センサ１ｂから得られる白線情報を利用することで識別することができる。以上、周囲センサ１ａ〜１ｄ、車速センサ２ａの測定信号はすべて演算部３へと伝達され、上記で説明したような処理を施すことにより、ｘ_０、ｘ_１、ｘ_２、ｖ_０、ｖ_１、ｖ_２の値が定まる。これらの情報が周囲環境情報３ｇとしてまとめて保持される。
ＧＰＳ信号受信ユニット５と地図情報データベース６によって、自車１０の現在位置と走行路を特定することができれば、自車１０の前方に合流地点が存在し、現在走行している車線が本線１２に合流して消滅していることを検知することができる。車線変更必要性判定手段３ａはそのような車線の消滅を検知した場合に、車線変更の必要性が生じたものと認識し、その場合には合流終端設定手段３ｂの処理が呼び出され、合流地点の手前の適当な地点に合流終端ｘ_ｅｎｄ（図３）を生成する。合流終端ｘ_ｅｎｄは必ずしも物理的に合流路が狭くなり始めたり消滅していたりする地点である必要はなく、適切な合流が実現できる範囲内で任意に設定することができる。
図３のような場面で自車１０の合流を考えた場合、合流の方法は大きく分けて３通り存在する。すなわち、（１）他車１１ａの前方に合流、（２）他車１１ａと他車１１ｂの間に合流、（３）他車１１ｂの後方に合流、の３通りである。どの合流方法が妥当であるかを判定するための指標として、ここでは各車両が合流終端ｘ_ｅｎｄへ到達するまでの時間の予測値である合流終端到達時間を用いる。合流車線１３を走行している合流車両（ここでは自車１０）と本線１２を走行している本線車両（ここでは他車１１ａ、１１ｂ）の合流終端到達時間が接近している場合、合流車両と本線車両が合流終端ｘ_ｅｎｄ付近で並走状態になって、適切な合流操作がとれなくなる事態が予想される。従って、合流車両と本線車両の合流終端到達時間が極力離れるように合流操作を計画する必要がある。なお、図３における道路は必ずしも合流終端ｘ_ｅｎｄでのみ合流可能な構造となっているわけではなく、合流終端ｘ_ｅｎｄの手前で合流することもできる。しかし、ここでは簡単のため、合流終端ｘ_ｅｎｄでの評価を中心にロジックを組んでいる。合流可能性の判定において適当な判定余裕を設定すれば、合流終端ｘ_ｅｎｄよりも手前の地点で合流可能な状態が出現することは当然予想され、もしそのような状態が実際に実現した場合には運転者の判断で合流を実行すればよいので、運転支援システムを構築する上では、このような単純化は大きな問題とはならない。
本線車両がともに一定速度で走行しているという仮定を置いた場合、本線車両の合流終端到達時間は次式に従って算出される。

ただし、ＴＴＥ_１、ＴＴＥ_２はそれぞれ他車１１ａ、１１ｂの合流終端到達時間を表す。
本線車両の速度が加速傾向あるいは減速傾向にあることが検出されるなど一定速度走行という仮定が成立しない場面では、適当な補正を加えることが考えられる。以上のように、本線１２を走行する各車両の合流終端到達時間を算出する処理が周囲車両挙動予測手段３ｃの処理の内容である。
自車操作量設定手段３ｄでは、自車１０が合流終端ｘ_ｅｎｄに到達するまでに取り得る操作量の時系列（以下、操作量時系列と記す）を適当な手段を用いて生成する。操作量の生成方法には様々な方法があるが、ここでは合流終端ｘ_ｅｎｄにおける目標速度と合流終端時間の二つの条件を与えることにより、それらの条件を満たすような操作量を構成する具体的な方法を、以下、図４から図８までの図面を用いて説明する。
図４は本実施の形態における自車操作量設定手段３ｄで生成される操作量時系列の一例を示す図、図５、図６は操作量時系列の別の一例を示す図である。図４はＤＴＥ＝ｓ_０の場合で、ａ^＊＝｛ｖ^＊−ｖ_０（０）｝／ＴＴＥ^＊、ｓ_０＝〔｛ｖ^＊＋ｖ_０（０）｝／２〕・ＴＴＥ^＊である。図５はＤＴＥ＞ｓ_０、ＤＴＥ＝ｓ_０＋ｓ_＋の場合で、ａ^＊＝｛ｖ^＊−ｖ_０（０）｝／ｔ_ｆ、ｓ_＋＝｛（ＴＴＥ^＊−ｔ_ｆ）・（ｖ^＊−ｖ_０（０））｝／２である。図６はＤＴＥ＜ｓ_０、ＤＴＥ＝ｓ_０−ｓ₋の場合である。
ここでは、条件として与えられる合流終端ｘ_ｅｎｄにおける目標速度をｖ^＊、目標合流終端到達時間をＴＴＥ^＊と表記する。問題は、現在からＴＴＥ^＊時間後に合流終端ｘ_ｅｎｄに到達し、かつ合流終端ｘ_ｅｎｄにおいて速度がｖ^＊となるような操作量時系列を求めることである。
自車１０が一般的な合流操作で使用する加速度の範囲をａ_ｍｉｎ≦ａ≦ａ_ｍａｘと設定して、合流パターンをこの範囲内で生成することにする。また、実際の車両の運動においては、加速度のパターンは各車両のエンジン、駆動系の特性によって多様な波形を描くことになるが、計算の単純化のために、ここでは車両の加速度パターンを等加速度運動で近似的に構成するものとする。
最初に、図５に示したように、等加速度運動でｖ_０からｖ^＊まで加速して、加速が終了した時点で合流終端ｘ_ｅｎｄに到達するという場面が考えられる。そのような状況が起こるのは、合流終端ｘ_ｅｎｄまでの距離をＤＴＥ＝ｘ_ｅｎｄ−ｘ_０（０）とした場合、

が成立する場合である。ただし、ｘ_０（０）、ｖ_０（０）は現在時刻における自車１０の位置と速度を表す。この場合、目標加速度ａ^＊（ｔ）は、ａ_０ ^＊＝｛ｖ^＊−ｖ_０（０）｝／ＴＴＥ^＊として

となる。ただし、ａ_０ ^＊＞ａ_ｍａｘとなった場合には、指定された目標値の達成は不可能という判定結果を返す。
次に、図６に示すような、次式の条件が成立する状況を考える。

この場合、（３）式で設定された加速度ａ_０ ^＊では、指定された合流終端時間までに合流終端ｘ_ｅｎｄまで到達しないので、さらに大きな加速度を設定する必要がある。目標速度ｖ^＊まで到達した後は、加速を停止して速度ｖ^＊を維持するパターンを想定すると、加速が完了するまでの時間をｔ_ｆとして、

という目標加速度のパターンを設定することになる。ここで、加速を完了するまでの時間ｔ_ｆは、図６に示したような合流終端ｘ_ｅｎｄに関する条件より、次式のように定められる。

ここでも、やはりａ^＊（ｔ）＞ａ_ｍａｘとなるような加速パターンが算出された場合には、指定された目標値の達成は不可能という結果を返す。
次に、図７に示すような、次式の条件が成立する状況を考える。図７は本実施の形態における合流終端到達時間と合流可能ギャップとの対応関係の例を示す図である。

この場合、加速度ａ_０ ^＊で加速した場合には、目標速度ｖ^＊まで加速する前に合流終端ｘ_ｅｎｄに到達してしまうため、最初は加速度ａ_０ ^＊よりも緩やかに加速（もしくは減速）する必要がある。しかし、最終的に目標速度ｖ^＊まで加速するためには、後半において（５）式の加速度よりも強い加速が必要になる。そこで、次式のような加速パターンを設定する。

ただし、α、ａ_１ ^＊、ａ_２ ^＊は次式を満たす定数である。

（８）式の加速パターンが指定された目標合流終端到達時間ＴＴＥ^＊と目標速度ｖ^＊を満たすための条件は、次式のようになる。

（１２）、（１３）式を、ａ_１ ^＊、ａ_２ ^＊について解くと、

が得られる。（１４）、（１５）式で得られたａ_１ ^＊、ａ_２ ^＊が（９）〜（１１）式の条件を満たすようにαの値を設定することによって、ａ_１ ^＊、ａ_２ ^＊の具体的な値を定めることができる。αの値の設定にはいろいろな方法が考えられるが、例えばａ_１ ^＊とａ_２ ^＊の差を最小にする、といったような新たな条件を導入することによって値を一意に決めることができる。なお、（９）〜（１１）式の条件を満たすようなαが存在しない場合には、やはり指定された目標値の達成は不可能という結果を返すこととする。
以上のような処理を一つ以上の目標速度ｖ^＊、目標合流終端到達時間ＴＴＥ^＊のペアに対して繰り返し適用して、自車１０の操作量時系列を生成していくことが自車操作量設定手段３ｄの処理内容である。目標速度ｖ^＊は目標速度設定手段３ｅにおいて設定される。以下、その処理の内容について説明する。

合流車両が本線１２に合流する場合には、合流時点における本線車両との距離だけでなく、合流時点における合流車両の速度も考慮する必要がある。特に、高速道路のランプウェイにおける合流部においては、通常、本線１２と合流車線１３の速度差が大きい場合が多く、合流車両の加速を考慮した合流判定が不可欠である。そこで、目標速度設定手段３ｅでは、本線１２を走行する本線車両の走行速度を基準として、自車１０の目標合流速度を設定する。単純な方法としては、本線車両の走行速度の平均値をとることが考えられる。図３の場合には、

という目標値を設定することができる。あるいは、低速側の車両に合わせて、

と設定する方法も考えられる。
操作量判定手段３ｆは、自車操作量設定手段３ｄで生成された操作量に対してその操作量を実行した場合に、本線１２のどのギャップ（車線変更先の車線上を走行する車両群が形成する車両間の間隙）に合流可能になるかを判定する。判定の基準として、周囲車両挙動予測手段３ｃで算出された本線車両の合流終端到達時間を利用する。先にも述べたとおり、合流車両が本線車両と合流終端ｘ_ｅｎｄ付近で交錯することなく適切に合流を実現するためには、合流車両と本線車両の合流終端到達時間が離れていなければならない。図３のような場面では、自車１０の合流終端到達時間が、ＴＴＥ_１、ＴＴＥ_２と近すぎないような値になるように操作を調整しなければならない。本線車両との交錯抑制の基準として、合流車両と本線車両の合流終端到達時間がΔＴ以上離れていなければならない、という要請を設定したとすると、自車１０の合流終端到達時間の判定基準として図７に示すようなものを考えることができる。
本実施の形態における自車操作量設定手段３ｄは合流終端到達時間を指定した上で操作量を生成しているので、図７の基準を用いると操作量と合流可能なギャップとを直接関連付けることができる。生成された操作量時系列の中で重要なのは現在の操作量ａ^＊（０）である。そこで、現在の操作量ａ^＊（０）と合流可能なギャップとの対応関係を求めることを考えると、自車操作量設定手段３ｄの処理を繰り返し適用することによって、図８に示すように合流終端到達時間と合流可能ギャップとの対応関係を、現在の操作量ａ^＊（０）と合流可能ギャップとの対応関係に変換することができる。図８は、他車１１ａの前方、他車１１ａと他車１１ｂの間、他車１１ｂの後方へ合流するための合流終端到達時間の範囲がそれぞれ、０≦ＴＴＥ^＊≦ＴＴＥ_１−ΔＴ、ＴＴＥ_１＋ΔＴ≦ＴＴＥ^＊≦ＴＴＥ_２−ΔＴ、ＴＴＥ^＊≧ＴＴＥ_２＋ΔＴのように算出されたとして、各領域の端点に対して自車操作量設定手段３ｄの処理を適用して対応する操作量時系列の初期値を求めることによって、上記の合流終端到達時間の三つの範囲が操作量軸上にそれぞれ、ａ_１ｆ≦ａ^＊（０）≦ａ_ｍａｘ、ａ_２ｆ≦ａ^＊（０）≦ａ_１ｂ、ａ_ｍｉｎ≦ａ^＊（０）≦ａ_２ｂのように写像された様子を示している。このような写像を行なうことにより、操作量の現在値と適正な合流挙動との関係が明確になり、現在の操作量水準から予測される適正な合流ギャップを特定することや、逆に目標とする合流ギャップを決めた場合に合流するために必要な現在の操作量を知ることができる。以上のようにして、自車１０の操作量と合流可能なギャップとの対応関係を求めることが操作量判定手段３ｆの処理の内容である。
操作量判定手段３ｆで得られた図８のような対応関係を運転者にわかりやすい形に加工して伝達するのが支援情報提示手段４の役割となる。例えば、現在の運転者の操作量を基準として、最も小さい操作量の変更で合流できるギャップを指示するという機能を実現するためには、現在の自車１０の加速度を操作量判定手段３ｆで生成された操作量軸上で評価することになる。図９にその具体例を示す。図９は本実施の形態における支援情報提示手段４の処理の一例を示す図である。現在の自車１０の加速度ａ（０）が、各ギャップの適正合流操作量の範囲内に属している場合には、対応するギャップへの合流をそのまま指示する内容の情報を提示すればよいことになる。現在の自車１０の加速度が本線車両との交錯が予想される範囲内にある場合には、最も小さな操作量の補正で適正合流操作の範囲に到達できるものを求め、対応するギャップへの合流を指示するとともに、加速度の増加もしくは緩和を指示する情報も同時に示す必要が出てくる。従って、図９の例の場合、以下に示すような７通りの情報提示のパターンがあり得ることになる。
（１）ａ_ｍｉｎ≦ａ（０）≦ａ_２ｂ ⇒ 他車１１ｂの後方への合流を指示。
（２）ａ_２ｂ＜ａ（０）≦ａ_２ｍ ⇒ 他車１１ｂの後方への合流と加速の緩和を指示。
（３）ａ_２ｍ＜ａ（０）＜ａ_２ｆ ⇒ 他車１１ａと他車１１ｂの間への合流と加速の増加を指示。
（４）ａ_２ｆ≦ａ（０）≦ａ_１ｂ ⇒ 他車１１ａと他車１１ｂの間への合流を指示。
（５）ａ_１ｂ＜ａ（０）≦ａ_１ｍ ⇒ 他車１１ａと他車１１ｂの間への合流と加速の緩和を指示。
（６）ａ_１ｍ＜ａ（０）＜ａ_１ｆ ⇒ 他車１１ａの前方への合流と加速の増加を指示。
（７）ａ_１ｆ≦ａ（０）≦ａ_ｍａｘ ⇒ 他車１１ａの前方への合流を指示。
ただし、ａ_２ｍとａ_１ｍはそれぞれ区間｜ａ_２ｂ ａ_２ｆ｜、｜ａ_１ｂ ａ_１ｆ｜の中間に設定される判定境界値であり、例えばａ_２ｍ＝（ａ_２ｂ＋ａ_２ｆ）／２、ａ_１ｍ＝（ａ_１ｂ＋ａ_１ｆ）／２のように設定することができる。
図１０は本実施の形態における支援情報提示手段４の情報提示方法の一例を示す図である。例えば、現在の自車１０の加速度が上記の分類における（５）に該当した場合、図１０に示したように、運転席に設置された表示装置４ａのディスプレイ上に他車１１ａと他車１１ｂの間を示すマーカーを表示するとともに、音声で加速の緩和と他車１１ａと他車１１ｂの間への合流を指示することになる。
なお、自車１０の加速度の情報に関しては、加速度センサによって直接測定する方法のほかに、自車１０の速度データを微分フィルタに通して推定する方法や、スロットル開度、エンジン回転数、変速比等のエンジン、駆動系の情報を利用することで推定する方法などを利用することができる。

以上で説明した本実施の形態の処理の内容を図１１のフローチャートにまとめる。
ステップ１では、周囲車両検出手段１および車線検出手段７を構成する各センサからの情報を読み込んで、本線１２上を走行する本線車両の相対位置、相対速度に関する情報を得る。
ステップ２では、自車状態検出手段２を構成する車速センサ２ａからの情報を読み込んで、自車１０の速度に関する情報を得る。
ステップ３では、ＧＰＳ信号受信ユニット５で受信したＧＰＳ信号と地図情報データベース６のデータを照合することによって自車１０の現在位置、走行路を確定し、前方に合流地点が存在しているか否かを判定する。合流地点が存在しない場合には、支援情報の提示は不要なので処理を終了する。合流地点が検出された場合にはステップ４に進む。
ステップ４では、合流地点の手前の適当な場所に合流終端ｘ_ｅｎｄを設定する。
ステップ５では、本線１２上を走行する本線車両の速度に基づいて、自車１０が合流終端ｘ_ｅｎｄに到達した時点における目標速度ｖ^＊を設定する。例えば（１６）式あるいは（１７）式のような計算式を用いて目標速度ｖ^＊を算出する。
ステップ６では、本線１２上を走行する各本線車両について、合流終端到達時間ＴＴＥ_１、ＴＴＥ_２等の予測を行なう。例えば（１）式に基づいて予測時間の計算を行なう。
ステップ７では、本線車両の合流終端到達時間を基に、本線車両と交錯せずに合流することが可能な自車１０の合流終端到達時間の範囲を設定する。例えば、図７のように合流終端到達時間の範囲を設定する。
ステップ８では、ステップ７で求められた合流終端到達時間の範囲のうち、合流可能な範囲と交錯が懸念される範囲の境界となっている点を一つ選択する。
ステップ９では、ステップ８で設定された合流終端到達時間とステップ５で設定された目標速度ｖ^＊を条件として自車操作量設定手段３ｄの処理を実行し、指定された合流終端到達時間と目標速度ｖ^＊の条件を満たすような自車１０の操作量時系列を算出する。さらに算出された操作量時系列の初期値と合流終端到達時間とが関連付けられて、例えば図８の下段に示されるような対応関係が構成される。
ステップ１０では、合流終端到達時間軸上のすべての境界点について操作量時系列が生成されたか否かを判定して、まだチェックしていない境界点がある場合にはステップ８に戻り、すべての境界点について操作量時系列を生成した場合にはステップ１１に進む。
ステップ１１では、ステップ９で生成された操作量時系列の初期値と合流終端到達時間との対応関係を参照することによって、自車１０の現在の操作量から予想される合流挙動を予想し、どのような支援情報を提示すべきかを決定する。例えば、図９に示すようなルールに従って支援情報の内容を決定する。
ステップ１２では、ステップ１１で決定された支援情報の内容に基づいて支援情報提示手段４を通して運転者に支援のための情報を提示する。例えば図１０に示したように画面表示と音声案内を併用する形で情報の提供を行なう。

以上説明したように本実施の形態の車線変更支援装置では、自車１０の走行状態を検出する自車状態検出手段２と、周囲車両を検出する周囲車両検出手段１と、自車１０の周囲の車線を検出する車線検出手段７を備えている。また、自車１０が合流する合流地点の手前に車線変更を完了していなければならない合流終端を設定する合流終端設定手段３ｂと、車線変更先の車線上を走行する周囲車両が合流終端に到達するまでの合流終端到達時間を予測する周囲車両挙動予測手段３ｃと、自車の走行状態に基づいて、自車１０が合流終端に到達するまでの操作量の時系列を一つ以上生成する自車操作量設定手段３ｄを備えている。また、生成された操作量の時系列を実行したときの時間と車線変更先の車線上を走行する各周囲車両が合流終端に到達するまでの合流終端到達時間との比較に基づいて、車線変更先の車線上を走行する周囲車両の予測された挙動に基づく当該周囲車両の間のギャップのうち、車線変更が可能なギャップを判定する操作量判定手段３ｆを備えている。さらに、操作量判定手段３ｆで求められた自車１０の操作量の時系列と車線変更が可能なギャップの対応関係を運転者に伝達する支援情報提示手段４を備えている。
このように合流終端設定手段３ｂ、自車操作量設定手段３ｄ、周囲車両挙動予測手段３ｃ、操作量判定手段３ｆ、支援情報提示手段４を有することで、固定された標準加速パターンではなく、例えば、一旦減速してから再加速するような加速パターンなど、周囲車両の間のギャップに合わせた加速度パターンに基づいてギャップに合流できるか否かを判断することができるので、固定された加速パターンでは算出できなかった合流可能な加速パターンを探し出すことができ、運転者に分かりやすく表示することができる。

また、自車１０が合流終端に到達するまでに達成すべき目標速度を設定する目標速度設定手段３ｅを備え、自車操作量設定手段３ｄは、目標速度設定手段３ｅにおいて指定された目標速度を合流終端において満たすような操作量時系列を生成するという構成になっている。このように自車１０が合流終端に到達するときの速度を考慮しているので、例えば高速道路のインターチェンジにおける誘導路のように本線に合流するまでに大きく加速することが必要とされるような場面においても、合流終端に到達するまでに移動先車線を走行するのに十分な速度まで加速する現実的な操作量時系列を生成することができる。
また、自車操作量設定手段３ｄは、目標速度設定手段３ｅで指定された目標速度と同時に、指定された合流終端到達時間も満たすように操作量時系列を生成し、操作量判定手段３ｆにおいて、判定の対象となる操作量の候補を合流終端到達時間の形で指定するという構成になっている。このように自車１０の合流終端到達時間を自車操作量設定手段３ｄの入力にする構成としているので、自車１０の操作量と車線変更すべきギャップを、合流終端到達時間を介して直接的に関連づけることができるので、支援情報を見通しよく構成することができる。
また、目標速度設定手段３ｅは、車線変更先の車線上を走行する周囲車両の速度を考慮して目標速度を設定するという構成になっている。このように移動先車線の車両の速度を考慮して目標速度を設定するようになっており、自車の速度と移動先車線の車両の速度との間に速度差がある場合でも、車線変更するまでに速度差を補償するような現実的な操作量時系列を生成することができる。
また、車線変更の必要性と移動先の車線を自律的に判定する車線変更必要性判定手段３ａを備え、車線変更が必要と判定されている間、移動先の車線への車線変更についての支援情報の算出、表示を行なうという構成になっている。このように運転者の指示を待つことなく自律的に車線変更の必要性を判定して支援情報の提供を始めるようになっているので、運転者が車線変更の必要性に気づいていない状態でも、今後の道路状況を先取りする形で適切な運転操作を運転者に指示することができる。
また、車線変更必要性判定手段３ａは、自車１０の走行している車線が前方で隣接する車線に合流している場合に車線変更の必要性があると判定し、合流終端設定手段３ｂは、自車１０の走行する車線が完全に消滅する地点よりも所定の距離だけ手前の地点に合流終端を設定するという構成になっている。このようにインターチェンジやサービスエリア等から高速道路本線への誘導路などの、道路の構造的に車線が減少している地点を自動的に検出して車線変更の必要性を判定するようになっているので、そのような地点に自車が接近している場合に適切な支援情報を提示することができる。
また、支援情報提示手段４は、車線変更先車線のギャップの中で、現在運転者のとっている操作量を基準として、もっとも小さな操作量の補正で適正な車線変更が可能になるギャップを運転者に伝達するという構成になっている。このように運転者が現在とっている操作量を考慮して、車線変更可能なギャップの中から特定のギャップを選択して伝達しているので、運転者の意志に沿った車線変更のパターンを推奨することができる。
また、支援情報提示手段４は、車線変更可能と判定されたギャップの中でもっとも前方のギャップを運転者に伝達するという構成になっている。このように車線変更可能なギャップの中からもっとも前方のギャップを示すことで、積極的に他車の前方へ出ようとする運転者の意向に沿った支援情報を示すことができる。
また、支援情報提示手段４は、車線変更が可能と判定されたギャップへの適正な車線変更を実現するために、自車１０が現在よりも加速すべきなのか、あるいは減速すべきなのかについての情報も併せて伝達するという構成になっている。このように車線変更可能なギャップに加えて適正な車線変更のために必要な自車１０の操作についても運転者に伝達することで、伝達される内容を運転者にとってより具体的でわかりやすいものにすることができる。
また、支援情報提示手段４は、周囲車両検出手段１からの信号をもとに周囲車両の配置を示す周囲地図をディスプレイ上に描画する周囲地図描画手段である地図情報データベース６を備え、表示された周囲地図上に伝達対象となっている車線変更が可能なギャップ、各ギャップに車線変更を行うために必要な加速の増加または緩和を示すマーカーの少なくとも一つを重ね書きすることで判定結果を運転者に伝達するという構成になっている。このように車線変更可能なギャップを自車周囲の状況を示す俯瞰図上に重ね書きすることで、支援情報を直感的でわかりやすい形で運転者に伝達することができる。
また、支援情報提示手段４は、車線変更が可能なギャップの中から一つのギャップを選択し、選択されたギャップおよびそのギャップに車線変更を行うために必要な操作を音声で案内することで判定結果を運転者に伝達するという構成になっている。このように音声を用いて支援情報を提示することで、運転者が視点を外界からそらすことなく支援情報を受け取ることができるので、視点をディスプレイなどの情報機器に移動する余裕のない運転者や状況下においても有効な支援を行なうことができる。

第二の実施の形態
本発明の第二の実施の形態を図１２から図１６までの図面に基づいて説明する。
図１２は本発明の第二の実施の形態の車線変更支援装置を構成するのに必要な一配置図である。基本的な構成要素は第一の実施の形態と同様であるが、第一の実施の形態の構成に加えて、道路交通情報を受信する道路交通情報受信ユニット８と、表示装置４ａに表示内容を選択するダイヤル式のスイッチから構成される表示内容選択装置９が設けられている。
以下、図１３に示すような道路状況における動作の例に基づいて、本実施の形態における車線変更支援装置の具体的な動作について説明する。
図１３は片側ニ車線の道路を三台の車両が走行している場面を示している。自車１０が右車線１４を走行し、他車１１ａ、他車１１ｂが左車線１５を走行している。右車線１４の前方では工事等による車線規制１６が行なわれており、自車１０が右車線１４を走行し続けることはできない状況になっている。
本実施の形態における演算部３の処理の内容は第一の実施の形態の内容とほとんど同一であり、図１１に示したフローチャートに沿って処理が行なわれる。第一の実施の形態との相違点は、ステップ３における車線変更の必要性を判定する処理の部分において、道路交通情報受信ユニット８で受信した車線規制の情報も考慮した上で車線変更の必要性を判定する部分である。例えば、自車１０と車線規制１６が始まっている地点との距離が所定の距離（例えば５００ｍ）以内に接近し、かつ自車１０が規制対象となっている車線を走行している場合に車線変更の必要性があると判定するようなロジックを構成する。
車線変更の必要性があると判定された場合には、ステップ４において車線規制１６の始まる地点の手前に合流終端ｘ_ｅｎｄが設定される。
合流終端ｘ_ｅｎｄが設定された場合、車線規制１６による車線変更の問題は、第一の実施の形態で示した合流の問題と数学的にはまったく同一の問題となるので、ステップ５からステップ１１までは第一の実施の形態と同一の処理で構成することができる。
図１４は本実施の形態における操作量判定手段（図２の３ｆ参照）の処理結果の一例を示す図である。ステップ１１までの処理の結果、図１４のような対応関係が得られたとする。第一の実施の形態とは違って、他車１１ａへの前方に合流する領域は、目標加速度が上限値であるａ_ｍａｘを越えたために合流不可と判定された結果、消滅している。従って、この場合、現在の加速度は以下の６通りに分類されることになる。
（１）ａ_ｍｉｎ≦ａ（０）≦ａ_３ｆ ⇒ 他車１１ｂの後方への合流と加速の増加を指示。
（２）ａ_３ｆ＜ａ（０）≦ａ_２ｂ ⇒ 他車１１ｂの後方への合流を指示。
（３）ａ_２ｂ＜ａ（０）＜ａ_２ｍ ⇒ 他車１１ｂの後方への合流と加速の緩和を指示。
（４）ａ_２ｍ＜ａ（０）＜ａ_２ｆ ⇒ 他車１１ａと他車１１ｂの間への合流と加速の増加を指示。
（５）ａ_２ｆ≦ａ（０）≦ａ_１ｂ ⇒ 他車１１ａと他車１１ｂの間への合流を指示。
（６）ａ_１ｂ＜ａ（０）≦ａ_ｍａｘ ⇒ 他車１１ａと他車１１ｂの間への合流と加速の緩和を指示。
第一の実施の形態においては、どのギャップに合流すべきかをシステムの側で判断してその結果を運転者に指示する構成をとっていた。しかし、運転者によっては必ずしもそのような形での支援情報の提示を望んでいない場合もあると考えられる。そこで、運転者自身が表示する情報を選択できるようにダイヤル式のスイッチから構成される表示内容選択装置９を設ける。
表示内容選択装置９のダイヤル式スイッチ１７を描いた図を図１５に示す。本実施の形態においてはスイッチ１７によって選択できる項目は３項目あり、図１５ではそれぞれＲｅｃｏｍｍｅｎｄ（推奨）、Ａｌｌ（すべて）、Ｆｉｒｓｔ（第一）という名称ラベルがつけられているとする。
スイッチをＲｅｃｏｍｍｅｎｄに設定した場合には、第一の実施の形態と同様、自車１０の実際の加速度を上記の（１）〜（６）の基準に従って分類した結果がそのまま支援情報として提示される。
スイッチ１７をＡｌｌに設定した場合には、自車１０の実際の加速度とは無関係に車線変更可能なギャップすべてにマーカー表示が出て、運転者に車線変更が可能であることを知らせる。その際、自車１０の実際の加速度と車線変更可能なギャップの必要加速度の値が比較され、加速の増加や緩和が必要な場合には、そのことを示す情報も提示される。
スイッチ１７をＦｉｒｓｔに設定した場合には、車線変更可能なギャップの中で最も前方にあるギャップにマーカー表示が出る。図１４のような判定結果になった場合には、他車１１ａと他車１１ｂの間にマーカーが表示されることになる。加速の増加や緩和が必要な場合には、そのことを示す情報も提示される。
現在の自車の加速度が上記の分類の領域（３）であった場合に、ダイヤル設定と表示される支援情報の例を図１６に示す。

上記のように本実施の形態では、車線変更必要性判定手段３ａに入力する手段として、自車１０の現在位置に関する情報を取得する位置情報取得手段であるＧＰＳ信号受信ユニット５および地図情報データベース６と、車線規制に関する情報を取得する道路交通情報受信手段である道路交通情報受信ユニット８を備えている。また、自車１０の走行している車線の前方で車線規制が実施されている場合に車線変更の必要性があると判定し、合流終端設定手段３ｂは、車線規制１６が実施されている地点よりも所定の距離だけ手前の地点に合流終端を設定するという構成になっている。このように道路工事や事故などにより車線規制が行なわれていることによって走行可能な車線が減少している地点を自動的に検出して車線変更の必要性を判定するようになっているので、そのような地点に自車１０が接近している場合に適切な支援情報を提示することができる。
また、支援情報提示手段４は、伝達される車線変更が可能なギャップの種類を運転者があらかじめ任意に指定できる提示情報指定手段である表示内容選択装置９を備えている。このように車線変更可能なギャップの中から運転者に伝達される情報を運転者自身が選択できるような構成とすることで、各運転者にとって必要な情報だけを選択的に提示することができる。

第三の実施の形態
本発明の第三の実施の形態を図１７から図１９の図面に基づいて説明する。
図１７は本発明の第三の実施の形態の車線変更支援装置を構成するのに必要な一配置図である。第一の実施の形態の構成に加えて、運転者が指定した目的地までの走行経路の誘導を行なう地図情報データベースおよび経路誘導装置１８と、アクセルペダル１９の反力を調整する反力モーター２０と、アクセルペダル角度センサ２１が加えられている。
以下、図１８に示すような道路状況における動作の例に基づいて、本実施の形態における車線変更支援装置の具体的な動作について説明する。
図１８は片側三車線の道路を三台の車両が走行している場面を示している。自車１０が中央車線２２を走行し、他車１１ａ、他車１１ｂが左車線１５を走行している。道路は前方でニ方向に分岐しており、左車線１５と、中央車線２２および右車線１４で行き先が変わってくる。運転者が設定した目的地方面に向かうためには左車線１５方向の分岐路へ進む必要があり、自車１０は分岐点に到達する前に左車線１５へ車線変更する必要がある場面となっている。
本実施の形態における演算部３の処理の内容は第一の実施の形態の内容とほとんど同一であり、図１１に示したフローチャートに沿って処理が行なわれる。第一の実施の形態との相違点は、ステップ３における車線変更の必要性を判定する処理の部分において、設定された目的地までの誘導経路の情報も考慮した上で車線変更の必要性を判定する部分である。例えば、自車１０が分岐点よりも所定の距離（例えば５００ｍ）より手前の位置を走行しており、かつ自車１０が現在走行する車線では誘導経路として設定された方向へ進めない場合に車線変更の必要性があると判定するようなロジックを構成する。
車線変更の必要性があると判定された場合には、ステップ４において分岐点の手前に合流終端が設定される。合流終端が設定された場合、分岐点における車線変更の問題は、第一の実施の形態で示した合流の問題と数学的にはまったく同一の問題となるので、ステップ５からステップ１１までは第一の実施の形態と同一の処理で構成することができる。
ステップ１１までの処理の結果、第一の実施の形態と同様、図９のような対応関係が得られたとする。第一の実施の形態との違いは、支援情報の提示方法である。第一の実施の形態で説明したように、図９では全部で七通りの提示情報のパターンがある。この中で、加速の緩和を指示するパターンが二つある（パターン（２）と（５））。第三の実施の形態では、現在の加速度が加速の緩和を指示するような領域にあると判定された場合に、音声による案内だけでなく、アクセルペダル１９の反力を増加させることで積極的に運転者に加速の緩和を働きかける点が特徴である。
アクセルペダル１９の反力調整の方法を図１９に基づいて説明する。図１９では特に第一の実施の形態におけるパターン（２）を例に取り上げて説明を行なっている。この場合、パターン（１）との境界であるａ（０）＝ａ_２ｂにおいて反力の増加量を０にして、パターン（３）との境界であるａ（０）＝ａ_２ｍにおいて反力の増加量を最大値であるＦ_ｍａｘとする。中間領域における反力増加量ΔＦは、例えば、

のような形で算出することができる。
反力増加量ΔＦが決まったら、ΔＦだけ反力が増加するように反力モーター２０に電流を流すことで所望の反力提示を実現することができる。

上記のように本実施の形態では、車線変更必要性判定手段３ａへ入力する手段として、目的地までの走行経路を案内する経路誘導手段である地図情報データベースおよび経路誘導装置１８を備えている。また、自車１０の進路前方の所定範囲内に分岐路が存在し、かつ自車１０の走行している車線が設定された走行経路とは異なる方向へ分岐する車線である場合に車線変更の必要性があると判定する。そして、合流終端設定手段３ｂは、分岐地点よりも所定の距離だけ手前の地点に合流終端を設定するという構成になっている。このように分岐路の存在により目的地に到達するために走行すべき車線が限定される場面を自動的に検出して車線変更の必要性を判定するようになっているので、そのような地点に自車１０が接近している場合に適切な支援情報を提示することができる。
また、支援情報提示手段４は、アクセルペダル１９にかかる反力を増減するアクセルペダル反力調整手段である反力モーター２０を備えている。また、車線変更が可能なギャップの中から一つのギャップを選択し、選択されたギャップに車線変更を行うために加速の緩和が必要であるとの判定が得られた場合には、アクセルペダル１９の反力を増加させるという構成になっている。このようにアクセルペダル１９の反力を通して支援情報を提示することで、特に減速が必要な場面で適正な車線変更のための操作を運転者に対して積極的に促すことができるので、過剰な加速や速度の超過などに伴うリスクの大きい車線変更操作を抑止する効果を期待することができる。

第四の実施の形態
本発明の第四の実施の形態を図２０から図２３までの図面に基づいて説明する。
図２０は本発明の第四の実施の形態の車線変更支援装置を構成するのに必要な一配置図である。第一の実施の形態とほぼ同様の構成であるが、第四の実施の形態においては必ずしもＧＰＳ信号受信ユニット（図１の５参照）と地図情報データベース（図１の６参照）を必要としない。その代わりに、ウインカー（方向指示器）２３と演算部３が電気的に結合されており、ウインカー２３の作動状態の情報が演算部３へ入力されている点が異なっている。
以下、図２１に示すような道路状況における動作の例に基づいて、本実施の形態における車線変更支援装置の具体的な動作について説明する。図２１は片側二車線の道路を三台の車両が走行している場面を示している。右車線１４を自車１０が走行し、左車線１５を他車１１ａ、他車１１ｂの二台の車両が走行している。この状況で、自車１０が左車線１５へ車線変更することを意図して、左方向のウインカー２３を出した場面を考える。
本実施の形態における演算部３の処理の内容は第一の実施の形態の内容とほとんど同一であり、図１１に示したフローチャートに沿って処理が行なわれる。第一の実施の形態との相違点は、ステップ３における車線変更の必要性を判定する処理の部分において、ウインカー２３の作動状態に基づいて車線変更の必要性を決定する点である。すなわち、本実施の形態においては、システムが自律的に車線変更の必要性を判定するのではなく、運転者のウインカー操作に基づいて車線変更支援の動作が起動される構成となっている。
新たなウインカー操作が検出された場合には、ステップ４において自車１０の前方の適当な地点に合流終端ｘ_ｅｎｄが設定される。図２１のような状況の場合、必ずしも合流終端ｘ_ｅｎｄまでに車線変更を完了する必要はないが、車線変更の目標点の一つとして合流終端ｘ_ｅｎｄが設定される。合流終端ｘ_ｅｎｄは、ウインカー２３が操作された時点において自車１０が存在していた位置よりも所定の距離だけ前方に設定される。例えば、ウインカー操作から車線変更までの余裕時間をＴ秒にとるとすると、ウインカー操作時の自車の位置と速度をそれぞれｘ_０、ｖ_０として、

のように合流終端ｘ_ｅｎｄを設定する。なお、既にウインカー２３が作動状態となっており、合流終端ｘ_ｅｎｄが設定されている場合には、設定されていた合流終端ｘ_ｅｎｄがそのまま引き継がれる。
合流終端ｘ_ｅｎｄが設定された状況下での車線変更の問題は、第一の実施の形態で示した合流の問題と数学的にはまったく同一の問題となるので、ステップ５からステップ１１までは第一の実施の形態と同一の処理で構成することができる。
支援情報提示手段（図４の４参照）についても第一の実施の形態と同様の提示方法を利用することができる。第一の実施の形態と同じ計算結果が得られた場合には、図２２に示したように、運転席に設置された表示装置４ａのディスプレイ上に他車１１ａと他車１１ｂの間を示すマーカーを表示するとともに、音声で加速の緩和と他車１１ａと他車１１ｂの間への車線変更を指示することになる。
なお、本実施の形態のように必ずしも合流終端ｘ_ｅｎｄ付近で車線変更する必要がない場面においては、運転者が車線変更を完了することなく設定された合流終端ｘ_ｅｎｄを通過してしまうような場合があり得る。設定された合流終端ｘ_ｅｎｄを通過してしまったことが検出された場合には、ただちに新たな合流終端ｘ_ｅｎｄが設定され、新たな合流終端ｘ_ｅｎｄに基づいて車線変更の支援情報を算出することになる。

以上のような構成とした場合の処理の内容を図２３のフローチャートにまとめる。図１１に示したフローチャートにおけるステップ３の処理がここではステップ３−１からステップ３−３までの処理に置き換えられる。
ステップ３−１ではウインカー２３の作動状態がチェックされる。ウインカー２３が作動していなければ支援の必要無しと判定して処理を終了する。ウインカー２３が作動している場合にはステップ３−２に進む。
ステップ３−２では合流終端ｘ_ｅｎｄが設定されているかどうかをチェックする。合流終端ｘ_ｅｎｄが設定されていない場合にはステップ４に進み、（１９）式に従って合流終端ｘ_ｅｎｄが設定される。合流終端ｘ_ｅｎｄが既に設定されている場合にはステップ３−３に進む。
ステップ３−３では自車１０が既に合流終端ｘ_ｅｎｄを通過してしまっているかどうかをチェックする。通過してしまっている場合には、ステップ４に進み、新たな合流終端ｘ_ｅｎｄを設定する。通過していない場合には、既に設定されている合流終端ｘ_ｅｎｄを引き継いでステップ５に進む。
ステップ５以降の処理の内容は第一の実施の形態の説明に用いた図１１のフローチャートと同じである。
上記のように本実施の形態では、運転者がウインカー２３を点灯させている間、ウインカー２３で指示している車線への車線変更についての支援情報の算出、表示を行なうという構成になっている。このようにウインカー２３の操作によって運転者の車線変更の意図を検知してから車線変更支援装置が起動し、方向指示器の解除によって支援動作も停止させるようになっているので、運転者が車線変更しようとしている間のみ装置を動作させることができる。なお、上記特許文献３に開示されている発明では、合流車両および本線車両を道路側に設置された処理装置を通して自動制御することを想定しているので、上記特許文献２記載の車線変更支援装置と同様、合流エリア付近でしか適用できないという問題の他に、自動制御の機能を備えた車両でなければ機能しないという問題点もあった。これに対して、本実施の形態では、自動制御の機能を備えた車両でなくても機能するようになっている。
また、合流終端設定手段３ｂは、自車１０が設定された合流終端を通過してしまい、かつ車線変更が可能な地点がまだ前方にある場合には、再度合流終端を別の地点に設定し直すという構成になっている。このように合流終端を再設定可能としているので、車線変更に失敗した場合でも物理的に車線変更が可能な道路状況が前方に存在している限り、車線変更の支援情報を提示し続けることができる。
なお、以上説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

本発明の第一の実施の形態の一配置図である。 本発明の第一の実施の形態における装置の機能別ブロックの構成を示す図である。 本発明の第一の実施の形態の適用場面の一例を示す図である。 本発明の第一の実施の形態における自車操作量設定手段で生成される操作量時系列の一例を示す図である。 本発明の第一の実施の形態における自車操作量設定手段で生成される操作量時系列の別の一例を示す図である。 本発明の第一の実施の形態における自車操作量設定手段で生成される操作量時系列の別の一例を示す図である。 本発明の第一の実施の形態における合流終端到達時間と合流可能ギャップとの対応関係の例を示す図である。 本発明の第一の実施の形態における操作量時系列の初期値と合流可能ギャップとの対応関係の例を示す図である。 本発明の第一の実施の形態における支援情報提示手段の処理の一例を示す図である。 本発明の第一の実施の形態における支援情報提示手段の情報提示方法の一例を示す図である。 本発明の第一の実施の形態における処理のフローチャートを示す図である。 本発明の第二の実施の形態の一配置図である。 本発明の第二の実施の形態の適用場面の一例を示す図である。 本発明の第二の実施の形態における操作量判定手段の処理結果の一例を示す図である。 本発明の第二の実施の形態における表示情報選択スイッチを描いた図である。 本発明の第二の実施の形態における表示情報選択スイッチの選択位置と表示される支援情報の例を示す図である。 発明の第三の実施の形態の一配置図である。 本発明の第三の実施の形態の適用場面の一例を示す図である。 本発明の第三の実施の形態におけるアクセルペダル反力の調整例を示す図である。 本発明の第四の実施の形態の一配置図である。 本発明の第四の実施の形態の適用場面の一例を示す図である。 本発明の第四の実施の形態における支援情報提示手段の情報提示方法の一例を示す図である。 本発明の第四の実施の形態における処理のフローチャートを示す図である。

符号の説明

１…周囲車両検出手段、１ａ…前方レーダー、１ｂ…画像センサ、１ｃ…後方レーダー、１ｄ…側方センサ、２…自車状態検出手段、２ａ…車速センサ、３…演算部、３ａ…車線変更必要性判定手段、３ｂ…合流終端設定手段、３ｃ…周囲車両挙動予測手段、３ｄ…自車操作量設定手段、３ｅ…目標速度設定手段、３ｆ…操作量判定手段、３ｇ…周囲環境情報、４…支援情報提示手段、４ａ…表示装置、５…ＧＰＳ信号受信ユニット、６…地図情報データベース、７…車線検出手段、９…表示内容選択装置、１０…自車、１１ａ、１１ｂ…他車、１２…本線、１３…合流車線、１４…右車線、１５…左車線、１６…車線規制、１７…スイッチ、１８…地図情報データベースおよび経路誘導装置、１９…アクセルペダル、２０…反力モーター、２１…アクセルペダル角度センサ、２２…中央車線、２３…ウインカー。

Claims (17)

1. 自車の走行状態を検出する自車状態検出手段と、
   周囲車両を検出する周囲車両検出手段と、
   前記自車の周囲の車線を検出する車線検出手段と、
   自車が合流する合流地点の手前に車線変更を完了していなければならない合流終端を設定する合流終端設定手段と、
   前記車線変更先の前記車線上を走行する前記周囲車両が前記合流終端に到達するまでの合流終端到達時間を予測する周囲車両挙動予測手段と、
   前記自車の走行状態に基づいて、前記自車が前記合流終端に到達するまでの操作量の時系列を一つ以上生成する自車操作量設定手段と、
   前記生成された操作量の時系列を実行したときの時間と前記車線変更先の車線上を走行する各前記周囲車両が前記合流終端に到達するまでの前記合流終端到達時間との比較に基づいて、前記車線変更先の前記車線上を走行する前記周囲車両の予測された挙動に基づく当該周囲車両の間のギャップのうち、前記車線変更が可能なギャップを判定する操作量判定手段と、
   前記操作量判定手段で求められた前記自車の操作量の時系列と前記車線変更が可能なギャップの対応関係を運転者に伝達する支援情報提示手段と、
   を備えることを特徴とする車線変更支援装置。
2. 請求項１記載の車線変更支援装置において、
   前記自車が前記合流終端に到達するまでに達成すべき目標速度を設定する目標速度設定手段を備え、
   前記自車操作量設定手段は、前記目標速度設定手段において指定された前記目標速度を前記合流終端において満たすような前記操作量時系列を生成することを特徴とする車線変更支援装置。
3. 請求項２記載の車線変更支援装置において、
   前記自車操作量設定手段は、
   前記目標速度設定手段で指定された前記目標速度と同時に、指定された前記合流終端到達時間も満たすように前記操作量時系列を生成し、前記操作量判定手段において、判定の対象となる操作量の候補を前記合流終端到達時間の形で指定することを特徴とする車線変更支援装置。
4. 請求項２または３記載の車線変更支援装置において、
   前記目標速度設定手段は、
   前記車線変更先の前記車線上を走行する前記周囲車両の速度を考慮して前記目標速度を設定することを特徴とする車線変更支援装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか記載の車線変更支援装置において、
   前記運転者が方向指示器を点灯させている間、前記方向指示器で指示している前記車線への前記車線変更についての支援情報の算出、表示を行なうことを特徴とする車線変更支援装置。
6. 請求項１乃至４のいずれか記載の車線変更支援装置において、
   前記車線変更の必要性と移動先の前記車線を自律的に判定する車線変更必要性判定手段を備え、前記車線変更が必要と判定されている間、移動先の前記車線への前記車線変更についての支援情報の算出、表示を行なうことを特徴とする車線変更支援装置。
7. 請求項６記載の車線変更支援装置において、
   前記車線変更必要性判定手段は、
   前記自車の走行している前記車線が前方で隣接する前記車線に合流している場合に前記車線変更の必要性があると判定し、
   前記合流終端設定手段は、前記自車の走行する前記車線が完全に消滅する地点よりも所定の距離だけ手前の地点に前記合流終端を設定することを特徴とする車線変更支援装置。
8. 請求項６または７記載の車線変更支援装置において、
   前記車線変更必要性判定手段に入力する手段として、前記自車の現在位置に関する情報を取得する位置情報取得手段と、車線規制に関する情報を取得する道路交通情報受信手段を備え、
   前記自車の走行している前記車線の前方で前記車線規制が実施されている場合に前記車線変更の必要性があると判定し、
   前記合流終端設定手段は、
   前記車線規制が実施されている地点よりも所定の距離だけ手前の地点に前記合流終端を設定することを特徴とする車線変更支援装置。
9. 請求項６乃至８のいずれか記載の車線変更支援装置において、
   前記車線変更必要性判定手段に入力する手段として、
   目的地までの走行経路を案内する経路誘導手段を備え、
   前記自車の進路前方の所定範囲内に分岐路が存在し、かつ前記自車の走行している前記車線が設定された走行経路とは異なる方向へ分岐する前記車線である場合に前記車線変更の必要性があると判定し、
   前記合流終端設定手段は、分岐地点よりも所定の距離だけ手前の地点に前記合流終端を設定することを特徴とする車線変更支援装置。
10. 請求項８乃至９のいずれか記載の車線変更支援装置において、
    前記合流終端設定手段は、
    前記自車が設定された前記合流終端を通過してしまい、かつ前記車線変更が可能な地点がまだ前方にある場合には、再度前記合流終端を別の地点に設定し直すことを特徴とする車線変更支援装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか記載の車線変更支援装置において、
    前記支援情報提示手段は、
    前記車線変更先車線のギャップの中で、現在運転者のとっている操作量を基準として、もっとも小さな操作量の補正で適正な前記車線変更が可能になるギャップを運転者に伝達することを特徴とする車線変更支援装置。
12. 請求項１乃至１０のいずれか記載の車線変更支援装置において、
    前記支援情報提示手段は、
    前記車線変更可能と判定された前記ギャップの中でもっとも前方の前記ギャップを前記運転者に伝達することを特徴とする車線変更支援装置。
13. 請求項１乃至１０のいずれか記載の車線変更支援装置において、
    前記支援情報提示手段は、
    伝達される前記車線変更が可能な前記ギャップの種類を前記運転者があらかじめ任意に指定できる提示情報指定手段を備えることを特徴とする車線変更支援装置。
14. 請求項１乃至１３のいずれか記載の車線変更支援装置において、
    前記支援情報提示手段は、
    前記車線変更が可能と判定された前記ギャップへの適正な前記車線変更を実現するために、前記自車が現在よりも加速すべきなのか、あるいは減速すべきなのかについての情報も併せて伝達することを特徴とする車線変更支援装置。
15. 請求項１乃至１４のいずれか記載の車線変更支援装置において、
    前記支援情報提示手段は、
    前記周囲車両検出手段からの信号をもとに前記周囲車両の配置を示す周囲地図をディスプレイ上に描画する周囲地図描画手段を備え、
    表示された前記周囲地図上に伝達対象となっている前記車線変更が可能な前記ギャップ、各前記ギャップに前記車線変更を行うために必要な加速の増加または緩和を示すマーカーの少なくとも一つを重ね書きすることで判定結果を前記運転者に伝達することを特徴とする車線変更支援装置。
16. 請求項１乃至１５のいずれか記載の車線変更支援装置において、
    前記支援情報提示手段は、
    前記車線変更が可能な前記ギャップの中から一つの前記ギャップを選択し、選択された前記ギャップおよびその前記ギャップに前記車線変更を行うために必要な操作を音声で案内することで前記判定結果を前記運転者に伝達することを特徴とする車線変更支援装置。
17. 請求項１乃至１６のいずれか記載の車線変更支援装置において、
    前記支援情報提示手段は、
    アクセルペダルにかかる反力を増減するアクセルペダル反力調整手段を備え、
    前記車線変更が可能な前記ギャップの中から一つの前記ギャップを選択し、選択された前記ギャップに前記車線変更を行うために加速の緩和が必要であるとの判定が得られた場合には、前記アクセルペダルの反力を増加させることを特徴とする車線変更支援装置。

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