JP6548129B2 - 車両制御システム、車両制御方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、車両制御システム、車両制御方法、及びプログラムに関する。

複数の車線を有する道路を走行中の車両が自動的に車線変更する技術がある。例えば、特許文献１には、自車両前方の撮像画像から車線を認識し、目標走路を設定して、目標走路に沿って車両を走行させる走行支援装置が記載されている。

特開２０１４−１３３４７７号公報

しかしながら従来の技術は、自動で行われる車線変更の途中において車線が認識されなくなった場合、その後に現れる様々な道路線形に応じた車線変更の制御に対応するものではなかった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、自動で行われる車線変更の途中において車線の認識がしにくくなった場合でも直前まで記録されていた車線のデータに基づいて、車線変更を終了することができる車両制御システム、車両制御方法、及びプログラムを提供することを目的の一つとする。

この発明に係る車両制御システム、車両制御方法、及びプログラムは、以下の構成を採用した。
（１）：車両の進行方向の路面のレーンマーカーの位置を検出する検出部と、前記検出部により検出された前記レーンマーカーの位置を前記進行方向に沿った前方の所定の距離分の範囲で記憶する記憶部と、前記検出部により検出された前記レーンマーカーの位置に基づいて、前記車両の車線変更を制御する車線変更制御部と、を備え、前記車線変更制御部は、前記検出部により前記レーンマーカーの位置が検出されなくなった場合、車線変更終了までに掛かる残りの距離である第１範囲と、前記記憶部に記憶された距離である第２範囲とを比較し、前記第２範囲が第１範囲より大きいと判定された場合、前記記憶部に記憶された前記所定の距離分の範囲の前記レーンマーカーの位置に基づいて前記車線変更できるか否かを判定し、前記車線変更できると判定した場合、前記所定の距離分の範囲の前記レーンマーカーの位置に基づいて前記車両の前記車線変更を制御する、車両制御システムである。
（２）：上記（１）の態様において、前記車線変更制御部は、自車が目標位置に到達したか否かを判定し、前記目標位置に到達していない場合、外界認識がレーンマークを検出しているか否かの判定を継続するものである。

（３）：上記（２）に記載の車両制御システムであって、前記車線変更制御部は、前記車線変更の開始から終了までの間に前記検出部により前記レーンマーカーの位置が検出されなくなった場合、前記記憶部に記憶された前記所定の距離分の範囲の前記レーンマーカーの位置に基づいて前記車線変更を終了できるか否かを判定し、前記車線変更を終了できないと判定した場合、前記記憶部に記憶された前記所定の距離分の範囲の前記レーンマーカーの延在方向に対する前記車両のヨー角とのなす角度が減少する方向に前記車両を走行させるものである。

（４）：上記（２）に記載の車両制御システムであって、前記検出部は、前記車両の前方を走行する他車両の位置を更に検出し、前記車線変更制御部は、前記車線変更の開始から終了までの間に前記検出部により前記レーンマーカーの位置が検出されなくなった場合、前記記憶部に記憶された前記所定の距離分の範囲の前記レーンマーカーの位置に基づいて前記車線変更を終了できるか否かを判定し、前記車線変更を終了できないと判定した場合、前記車両を前記他車両に追従して走行させるものである。

（５）：上記（４）に記載の車両制御システムであって、前記車線変更制御部は、前記車線変更の開始から終了までの間に前記検出部により前記レーンマーカーの位置が検出されなくなった場合、前記記憶部に記憶された前記所定の距離分の範囲の前記レーンマーカーの位置に基づいて前記車線変更を終了できるか否かを判定し、前記車線変更を終了できないと判定した場合、前記車両を車線変更先の車線を走行する前記他車両に追従して走行させるものである。

（６）：上記（４）または（５）に記載の車両制御システムであって、前記車線変更制御部は、前記車線変更の開始から終了までの間に前記検出部により前記レーンマーカーの位置が検出されなくなった場合、前記記憶部に記憶された前記所定の距離分の範囲の前記レーンマーカーの位置に基づいて前記車線変更を終了できるか否かを判定し、前記車線変更を終了できないと判定した場合で且つ、車線変更先の車線を走行する前記他車両がいない場合、前記車両を車線変更元の車線を走行する前記他車両に追従して走行させるものである。

（７）：コンピュータが、車両の進行方向の路面のレーンマーカーの位置を検出し、検出した前記レーンマーカーの位置を前記進行方向に沿った前方の所定の距離分の範囲で記憶部に記憶し、検出された前記レーンマーカーの位置に基づいて、前記車両の車線変更を制御し、前記レーンマーカーが検出されなくなった場合、車線変更終了までに掛かる残りの距離である第１範囲と、前記記憶部に記憶された距離である第２範囲とを比較し、前記第２範囲が第１範囲より大きいと判定された場合、前記記憶部に記憶した前記所定の距離分の範囲の前記レーンマーカーの位置に基づいて前記車線変更できるか否かを判定し、前記車線変更できると判定した場合、前記所定の距離分の範囲の前記レーンマーカーの位置に基づいて前記車両の前記車線変更を制御する車両制御方法である。

（８）：コンピュータに、車両の進行方向の路面のレーンマーカーの位置を検出させ、検出させた前記レーンマーカーの位置を前記進行方向に沿った前方の所定の距離分の範囲で記憶部に記憶させ、検出された前記レーンマーカーの位置に基づいて、前記車両の車線変更を制御させ、前記レーンマーカーが検出されなくなった場合、車線変更終了までに掛かる残りの距離である第１範囲と、前記記憶部に記憶された距離である第２範囲とを比較させ、前記第２範囲が第１範囲より大きいと判定された場合、前記記憶部に記憶された前記所定の距離分の範囲の前記レーンマーカーの位置に基づいて前記車線変更できるか否かを判定させ、前記車線変更できると判定した場合、前記所定の距離分の範囲の前記レーンマーカーの位置に基づいて前記車両の前記車線変更を制御させる、プログラムである。

（１）、（２）、（７）、（８）によれば、自動で行われる車線変更の途中において車線の認識がしにくくなった場合でも直前まで記録されていた車線のデータに基づいて、車線変更を終了することができる。

（３）によれば、直前まで記録されていた車線のデータに基づいて、車線変更を終了できない状況でも、車線変更を終了するまで車両を制御することができる。

（４）、（５）、（６）によれば、直前まで記録されていた車線のデータに基づいて、車線変更を終了できない状況でも、前方を走行する車両に追従する制御を行うことによって車線を逸脱することなく車線変更を終了することができる。

第１実施形態の車両制御システム１の構成図である。 自車位置認識部１０４により車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置および姿勢が認識される状態を示す図である。 車線変更支援制御部１１０による処理の内容を例示した図である。 車線変更支援制御の途中でレーンマーカーＬＭ２が見えにくくなる不検出区間Ｐがある状態の一例を示す図である。 第２距離Ｑ２が第１距離Ｑ１より短い場合の車線変更支援制御の一例について説明する図である。 車両制御システム１の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第２実施形態の車両制御システム１Ａの構成の一例を示す図である。 車線変更支援制御の途中でレーンマーカーＬＭ２が見えにくくなる不検出区間Ｐがある状態の一例を示す図である。 車両制御システム１Ａの処理の流れの一例を示すフローチャートである。 車両制御システムを自動運転車両５００に適用した構成の一例を示す図である。 運転支援制御ユニット１００，２００Ａにおいて使用され得る複数の構成を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の車両制御システムおよび車両制御方法の実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
［全体構成］
図１は、第１実施形態の車両制御システム１の構成図である。車両制御システム１が搭載される車両（以下、自車両Ｍと称する）は、例えば、二輪や三輪、四輪等の車両であり、その駆動源は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関、電動機、或いはこれらの組み合わせである。電動機は、内燃機関に連結された発電機による発電電力、或いは二次電池や燃料電池の放電電力を使用して動作する。

車両制御システム１は、例えば、カメラ１０と、レーダ１２と、ファインダ１４と、物体認識装置１６と、車両センサ３０と、運転操作子４０と、追従走行開始スイッチ５２と、車線維持開始スイッチ５４と、車線変更開始スイッチ５６と、運転支援制御ユニット１００と、走行駆動力出力装置２００と、ブレーキ装置２１０と、ステアリング装置２２０とを備える。これらの装置や機器は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信線等の多重通信線やシリアル通信線、無線通信網等によって互いに接続される。なお、図１に示す構成はあくまで一例であり、構成の一部が省略されてもよいし、更に別の構成が追加されてもよい。

カメラ１０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ１０は、自車両Ｍの任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。前方を撮像する場合、カメラ１０は、フロントウインドシールド上部やルームミラー裏面等に取り付けられる。カメラ１０は、例えば、周期的に繰り返し自車両Ｍの周辺を撮像する。カメラ１０は、ステレオカメラであってもよい。

レーダ１２は、自車両Ｍの周辺にミリ波などの電波を放射すると共に、物体によって反射された電波（反射波）を検出して少なくとも物体の位置（距離および方位）を検出する。レーダ１２は、自車両Ｍの任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。レーダ１２は、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式によって物体の位置および速度を検出してもよい。

ファインダ１４は、照射光に対する散乱光を測定し、対象までの距離を検出するＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、或いはLaser Imaging Detection and Ranging）である。ファインダ１４は、自車両Ｍの任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。

物体認識装置１６は、カメラ１０、レーダ１２、およびファインダ１４のうち一部または全部による検出結果に対してセンサフュージョン処理を行って、物体の位置、種類、速度、移動方向などを認識する。認識される物体は、例えば、車両や、ガードレール、電柱、歩行者、道路標識といった種類の物体である。物体認識装置１６は、認識結果を運転支援制御ユニット１００に出力する。また、物体認識装置１６は、カメラ１０、レーダ１２、またはファインダ１４から入力された情報の一部を、そのまま運転支援制御ユニット１００に出力してもよい。

車両センサ３０は、例えば、自車両Ｍの速度を検出する車速センサ、加速度を検出する加速度センサ、鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ、自車両Ｍの向きを検出する方位センサ等を含む。車両センサ３０に含まれる各センサは、検出結果を示す検出信号を運転支援制御ユニット１００に出力する。

運転操作子４０は、例えば、上述したステアリングホイールや、ウィンカー（方向指示器）を作動させるウィンカーレバー４０ａ、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバーなどの各種操作子を含む。運転操作子４０の各操作子には、例えば、乗員による操作の操作量を検出する操作検出部が取り付けられている。操作検出部は、ウィンカーレバー４０ａの位置や、アクセルペダルやブレーキペダルの踏込量、シフトレバーの位置、ステアリングホイールの操舵角や操舵トルクなどを検出する。そして、操作検出部は、検出結果を示す検出信号を運転支援制御ユニット１００、もしくは、走行駆動力出力装置２００、ブレーキ装置２１０、およびステアリング装置２２０のうち一方または双方に出力する。

追従走行開始スイッチ５２は、乗員の操作によって追従走行支援制御を開始するためのスイッチである。車線維持開始スイッチ５４は、乗員の操作によって車線維持支援制御を開始するためのスイッチである。車線変更開始スイッチ５６は、乗員の操作によって車線変更支援制御を開始するためのスイッチである。

運転支援制御ユニット１００の説明に先立って、走行駆動力出力装置２００、ブレーキ装置２１０、およびステアリング装置２２０を説明する。走行駆動力出力装置２００は、自車両Ｍが走行するための走行駆動力（トルク）を駆動輪に出力する。走行駆動力出力装置２００は、例えば、内燃機関、電動機、および変速機などの組み合わせと、これらを制御するパワーＥＣＵ（Electronic Control Unit）とを備える。パワーＥＣＵは、運転支援制御ユニット１００から入力される情報、或いは運転操作子４０から入力される情報に従って、上記の構成を制御する。

ブレーキ装置２１０は、例えば、ブレーキキャリパーと、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータと、ブレーキＥＣＵとを備える。ブレーキＥＣＵは、運転支援制御ユニット１００から入力される情報、或いは運転操作子４０から入力される情報に従って電動モータを制御し、制動操作に応じたブレーキトルクが各車輪に出力されるようにする。ブレーキ装置２１０は、運転操作子４０に含まれるブレーキペダルの操作によって発生させた油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてよい。なお、ブレーキ装置２１０は、上記説明した構成に限らず、運転支援制御ユニット１００から入力される情報に従ってアクチュエータを制御して、マスターシリンダの油圧をシリンダに伝達する電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。

ステアリング装置２２０は、例えば、ステアリングＥＣＵと、電動モータとを備える。電動モータは、例えば、ラックアンドピニオン機構に力を作用させて転舵輪の向きを変更する。ステアリングＥＣＵは、運転支援制御ユニット１００から入力される情報、或いは運転操作子４０から入力される情報に従って、電動モータを駆動し、転舵輪の向きを変更させる。

［運転支援制御ユニットの構成］
運転支援制御ユニット１００は、例えば、外界認識部１０２と、自車位置認識部１０４と、追従走行支援制御部１０６と、車線維持支援制御部１０８と、車線変更支援制御部１１０と、記憶部１２０とを備える。外界認識部１０２および自車位置認識部１０４を合わせたものが「検出部」の一例である。また、車線変更支援制御部１１０、および追従走行支援制御部１０６を合わせたものが「車線変更制御部」の一例である。

運転支援制御ユニット１００のこれらの構成要素は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。

また、記憶部１２０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などにより実現される。

外界認識部１０２は、物体認識装置１６を介してカメラ１０、レーダ１２、およびファインダ１４から入力された情報に基づいて、周辺車両の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。周辺車両の位置は、その周辺車両の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、周辺車両の輪郭で表現された領域で表されてもよい。周辺車両の「状態」とは、周辺車両の加速度やジャーク、あるいは「行動状態」（例えば車線変更をしている、またはしようとしているか否か）を含んでもよい。また、外界認識部１０２は、周辺車両に加えて、ガードレールや電柱、駐車車両、歩行者といった他の種類の物体の状態を認識してよい。

また、外界認識部１０２は、カメラ１０によって撮像された画像に基づいて、自車両Ｍが走行する道路Ｒ上の複数の車線Ｌｍ（ｍ＝１、２、３…）を認識する。外界認識部１０２は、車線の認識において道路Ｒの路面のレーンマーカーＬＭｍを認識する。レーンマーカーＬＭｍとは、例えば、道路上の車線を区別するために道路上に引かれた白線、黄色線の他、ポール、ボッツドッツ、チャッターバー、キャツアイ、ガードレール、分離帯、色分けされた車線等を含む。外界認識部１０２は、認識したレーンマーカーＬＭｍに基づいて、道路Ｒ上のレーンマーカーＬＭｍを認識する。外界認識部１０２は、認識したレーンマーカーＬＭｍに基づいて、複数の車線Ｌｍを認識する。

外界認識部１０２は、カメラ１０によって撮像された画像に基づいて、自車両Ｍの進行方向に対して認識される所定の範囲のレーンマーカーＬＭｍの位置を車線データ１２１として記憶部１２０に記憶する。所定の範囲とは、距離または時間の概念を含む。外界認識部１０２は、例えば、カメラ１０によって撮像された画像に基づいて、自車両Ｍの進行方向に対する所定の距離分のレーンマーカーＬＭｍの位置を２次元平面上の自車両Ｍに対する相対座標として表されたデータに変換し、車線データ１２１を生成する。

レーンマーカーＬＭｍの位置は、例えば、２次元平面上における自車両Ｍの重心の位置をＸ方向（縦方向）の原点とした相対平面上の位置として生成される。外界認識部１０２は、生成された車線データ１２１を記憶部１２０に記憶する。レーンマーカーＬＭｍが白線の場合、レーンマーカーＬＭｍの位置は、点の集合として表現されてもよいし、直線または曲線を表す関数などで表現されてもよい。

外界認識部１０２は、例えば、自車両Ｍの進行方向に対する所定の時間分のレーンマーカーＬＭｍの車線データ１２１を記憶部１２０に記憶する。所定の時間分は、例えば、車線変更制御が作動する自車両Ｍの最大速度が４０［ｍ／ｓ］である場合、後述の角度θをゼロにするために必要な秒数である２秒分である。このとき、例えば、所定の距離分のレーンマーカーＬＭｍは、８０［ｍ］分となる。

自車位置認識部１０４は、例えば、外界認識部１０２が認識したレーンマーカーＬＭｍの中で自車両Ｍに最も近い二つのレーンマーカーＬＭｍに基づいて、自車両Ｍが走行している車線（走行車線）、並びに走行車線に対する自車両Ｍの相対位置および姿勢を認識する。

図２は、自車位置認識部１０４により車線Ｌ２に対する自車両Ｍの相対位置および姿勢が認識される状態を示す図である。自車位置認識部１０４は、例えば、外界認識部１０２が認識したレーンマーカーＬＭ１〜ＬＭ３に基づいて、自車両Ｍに最も近い二つのレーンマーカーＬＭ２およびＬＭ３の間の領域を、自車両Ｍが走行している車線Ｌ２として認識する。

自車位置認識部１０４は、レーンマーカーＬＭ１とレーンマーカーＬＭ２との間の仮想中心線を走行車線中央ＣＬ１とし、レーンマーカーＬＭ２とレーンマーカーＬＭ３との間の仮想中心線を走行車線中央ＣＬ２として設定する。以下、走行車線中央ＣＬ１と走行車線中央ＣＬ２とを総称する場合は走行車線中央ＣＬと記載する。そして、自車位置認識部１０４は、自車両Ｍの基準点（例えば重心）が走行車線中央ＣＬの位置から乖離している距離ＯＳを設定し、距離ＯＳに基づいて、車線Ｌ２における自車両Ｍの相対位置を導出する。

なお、これに代えて、自車位置認識部１０４は、レーンマーカーＬＭ１またはレーンマーカーＬＭ２に対する自車両Ｍの基準点の位置などを、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置として導出してもよい。

また、自車位置認識部１０４は、レーンマーカーＬＭｍまたは走行車線中央ＣＬの延在方向に対する自車両Ｍのヨー角とのなす角度θを導出する。自車位置認識部１０４は、例えば、ヨー角の基準方向Ｖと走行車線中央ＣＬとのなす角度を角度θとして導出する。ヨー角の基準方向Ｖは、車両の前後方向軸の方向でもよいし、その瞬間の重心位置の変位方向でもよい。その他、これに類する方向でもよい。

追従走行支援制御部１０６は、例えば、外界認識部１０２により認識された自車両Ｍの進行方向の先において走行する周辺車両に追従する制御を行う。追従走行支援制御部１０６は、例えば、追従走行開始スイッチ５２への操作（乗員による追従走行支援制御を行う旨の操作）がなされたことをトリガとして追従走行支援制御を開始する。追従走行支援制御部１０６は、例えば、外界認識部１０２により認識された周辺車両のうち、自車両Ｍの前方の所定距離（例えば５０［ｍ］程度）以内に存在する周辺車両（以下、前走車両と称する）に自車両Ｍが追従するように、走行駆動力出力装置２００およびブレーキ装置２１０を制御し、自車両Ｍの速度制御を行う。この際に、追従走行支援制御部１０６は、自車両Ｍの速度に上限および下限を設定してよい。

「追従する」とは、例えば、自車両Ｍと前走車両との相対距離（車間距離）を一定に維持して走行することをいう。以下、このような態様で自車両Ｍの走行を支援する運転支援制御のことを、「追従走行支援制御」と称して説明する。なお、追従走行支援制御部１０６は、外界認識部１０２により前走車両が認識されていない場合、単に設定車速で自車両Ｍを走行させてよい。

車線維持支援制御部１０８は、自車位置認識部１０４により認識された自車両Ｍの位置に基づいて、自車両Ｍが走行する車線を維持するように、ステアリング装置２２０を制御する。車線維持支援制御部１０８は、例えば、乗員による車線維持開始スイッチ５４への操作（乗員による車線維持支援制御を行う旨の操作）がなされたことをトリガとして車線維持支援制御を開始する。例えば、車線維持支援制御部１０８は、走行車線中央ＣＬを自車両Ｍが走行するように自車両Ｍの操舵を制御する。

車線維持支援制御部１０８は、例えば、ステアリング装置２２０を制御して、走行車線中央ＣＬからの自車両Ｍの基準点の乖離が大きくなるほど走行車線中央ＣＬの位置に復帰する方向に対して大きい操舵力を出力する。以下、走行車線中央ＣＬを走行するように制御する運転支援制御のことを、「車線維持支援制御」と称して説明する。

また、車線維持支援制御部１０８は、更に、自車両ＭがレーンマーカーＬＭ２またはレーンマーカーＬＭ３に接近した場合、ステアリング装置２２０を制御して、自車両Ｍが走行車線中央ＣＬ側へと復帰するように操舵を制御して路外逸脱抑制制御を行ってもよい。

車線変更支援制御部１１０は、乗員のステアリングホイールの操作（操舵制御）に依らずに、走行駆動力出力装置２００およびブレーキ装置２１０と、ステアリング装置２２０とを制御して、車線変更が可能であると判定された隣接車線に対して自車両Ｍを車線変更させる。車線変更支援制御部１１０は、例えば、車線変更開始スイッチ５６への操作（乗員による車線変更支援制御を行う旨の操作）がなされたことをトリガとして車線変更支援制御を開始する。

ここで、車線変更支援制御部１１０による制御は、例えば、追従走行支援制御部１０６による追従走行支援制御と、車線維持支援制御部１０８による車線維持支援制御が作動している状態で行われる。例えば、車線変更開始スイッチ５６への操作がなされた場合、車線変更支援制御部１１０による制御が優先される。

図３は、車線変更支援制御部１１０による処理の内容を例示した図である。車線変更支援制御部１１０は、自車両Ｍの車線変更のための軌道を生成する。

車線変更支援制御部１１０は、自車両Ｍの速度と車線変更に必要な秒数に基づいて、自車両Ｍの車線変更に必要な距離を導出する。カメラ１０で撮像された範囲内に車線変更の終了地点Ｅが認識されない場合、車線変更の終了地点Ｅは、例えば、車線が認識できている部分からそのままの曲率で延長されていると仮定して計算される。例えば、カメラ１０で検出される前方の情報が車線変更に要する経路の役１／３程度であると予め設定された場合、車線変更開始時にカメラ１０で検出される範囲が６０［ｍ］の直線であれば、その先も直線が続くと仮定し、終了地点Ｅは１８０［ｍ］先であると計算される。また、カメラ１０で検出される車線が曲率半径１０００［ｍ］のカーブであれば、そのカーブがその曲率半径によって続くと仮定され、終了地点Ｅが計算される。

車線変更に必要な秒数は、車線変更を行う際の横移動の距離がほぼ一定であると仮定し、適切な横方向速度で車線変更を行ったと仮定した場合に、横方向の目標距離を走行し終えるまでの距離に基づいて設定される。車線変更支援制御部１１０は、導出した車線変更に必要な距離に基づいて、車線変更先の車線Ｌ１上の走行車線中央ＣＬ１上に車線変更の終了地点Ｅを設定する。車線変更支援制御部１１０は、例えば、車線変更の終了地点Ｅを目標位置として車線変更支援制御を行う。

車線変更支援制御部１１０は、例えば、現在の自車両Ｍの位置及びヨー角の基準方向Ｖと、設定された車線変更の終了地点Ｅの位置及びヨー角の基準方向Ｖとに基づいて、この二点間をスプライン曲線等の多項式曲線を用いて滑らかに繋いで車線変更のための軌道Ｃを生成する。車線変更支援制御部１１０は、例えば、生成した軌道Ｃ上に所定の間隔で複数の軌道点Ｄを生成する。車線変更支援制御部１１０は、例えば、自車両Ｍを、生成された軌道点Ｄを順次通過するように走行させる。

［車線変更支援制御］
以下、自車両Ｍの車線変更支援について説明する。図４は、車線変更支援制御の途中でレーンマーカーＬＭ２が見えにくくなる不検出区間Ｐがある状態の一例を示す図である。図示するように、自車両Ｍが走行している道路Ｒの途中において、レーンマーカーＬＭ２が見えにくくなる不検出区間Ｐがあるものとする。不検出区間Ｐは、例えば、レーンマーカーＬＭｍが不鮮明である場合や、前走車両がいる場合等でレーンマーカーＬＭｍが認識できない場合などによって生じる。

このとき、自車両Ｍが車線変更支援制御により車線変更を行うと、車線変更の途中でレーンマーカーＬＭ２が認識されず、車線変更支援制御において正しい制御目標が与えられなくなる虞がある。自車両Ｍは、車線変更支援制御が途中で解除されると、ステアリング装置２２０のＳＡＴ（Self-Aligning Torque）によって舵角がゼロに復元されるため、急激に車線から逸脱することはない。しかし、自車両Ｍは、矢印Ａ１に示される軌道のように目標とする矢印Ａ２の軌道を外れる虞がある。

ここで、車線変更支援制御部１１０は、車線変更の途中において外界認識部１０２によりレーンマーカーＬＭｍが検出されなくなった場合、記憶部１２０に記憶された所定の範囲のレーンマーカーＬＭｍの車線データ１２１に基づいて、車線変更を終了できるか否かを判定する。

具体的には、車線変更支援制御部１１０は、例えば、時刻ｔ０から車線変更支援制御を開始し、時刻ｔ１における地点においてレーンマーカーＬＭｍが検出されなくなった場合、車線変更を終了するまでにかかる残りの第１距離Ｑ１と、記憶部１２０に記憶されたレーンマーカーＬＭｍの第２距離Ｑ２とを比較する。

車線データ１２１には、例えば、時刻ｔ１の時点でのレーンマーカーＬＭｍの第２距離Ｑ２分のデータが記憶されている。車線変更支援制御部１１０は、車線変更を終了するまでにかかる残りの第１距離Ｑ１を算出する。第１距離Ｑ１は、例えば、時刻ｔ１における速度と車線変更を終了するまでにかかる残りの時間に基づいて算出される。

車線変更支援制御部１１０は、例えば、車線データ１２１に基づいて、時刻ｔ１において認識されていたレーンマーカーＬＭｍの第２距離Ｑ２を算出する。第２距離Ｑ２は、カメラ１０によって撮像された所定の範囲のレーンマーカーＬＭｍの画像を２次元平面上の自車両Ｍに対する相対座標として表されたデータに変換し、変換されたデータに基づいて算出される。

車線変更支援制御部１１０は、算出した第１距離Ｑ１と第２距離Ｑ２との差分を計算し、その結果、第２距離Ｑ２が第１距離Ｑ１以上に長く（Ｑ２≧Ｑ１）、自車両Ｍが第２距離Ｑ２の間に車線変更が終了できると判定した場合、記憶部１２０に記憶された所定の範囲のレーンマーカーＬＭｍの位置と自車両Ｍとの相対距離に基づいて自車両Ｍの車線変更を制御する。

図５は、第２距離Ｑ２が第１距離Ｑ１より短い場合の車線変更支援制御の一例について説明する図である。車線変更支援制御部１１０は、算出した第１距離Ｑ１と第２距離Ｑ２との差分を計算し、その結果、第２距離Ｑ２が第１距離Ｑ１より短く（Ｑ２＜Ｑ１）、自車両Ｍが第２距離Ｑ２の間に車線変更が終了できないと判定した場合、レーンマーカーＬＭｍと自車両Ｍのヨー角の基準方向Ｖとのなす角度θが減少する方向に自車両Ｍを走行させる。車線変更支援制御部１１０は、角度θがゼロとなる地点を目標位置として設定する。

車線変更支援制御部１１０は、例えば、時刻ｔ１以降、自車両Ｍのヨー角の基準方向Ｖとのなす角度θが減少する方向に自車両Ｍを走行させ、車線変更を終了させる。その後、車線変更支援制御部１１０は、例えば、自車両Ｍの制御を車線維持支援制御部１０８に切り替える。車線維持支援制御部１０８の制御により、自車両Ｍは、車線Ｌ１または車線Ｌ２のうち、いずれか近い方の車線を走行することができる。

［処理フロー］
次に、車両制御システム１の処理の流れについて説明する。図６は、車両制御システム１の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

車線変更支援制御部１１０は、乗員による所定の操作をトリガとして車線変更支援制御を開始する（ステップＳ１００）。次に、外界認識部１０２は、所定の範囲におけるレーンマーカーＬＭｍの記録を開始する（ステップＳ１０２）。次に、車線変更支援制御部１１０は、外界認識部１０２がレーンマーカーＬＭｍを検出しているか否かを判定する（ステップＳ１０４）。

次に、車線変更支援制御部１１０は、外界認識部１０２がレーンマーカーＬＭｍを検出している場合、検出されたレーンマーカーＬＭｍの位置に基づいて、車線変更を制御する（ステップＳ１０６）。車線変更支援制御部１１０は、自車両Ｍが目標位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ１０８）。自車両Ｍが目標位置に到達している場合、車線変更支援制御部１１０は、処理を終了し、目標位置に到達していない場合、ステップＳ１０４の処理に戻る。

ステップＳ１０４で否定的な判定となった場合、車線変更支援制御部１１０は、記憶部１２０に記憶された車線データ１２１に車線変更に必要な所定の範囲のレーンマーカーのデータが記録されているか否かを判定することで、車線変更を終了できるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。車線変更を終了できると判定した場合、車線変更支援制御部１１０は、記憶部１２０に記憶された所定の範囲のレーンマーカーＬＭｍの車線データ１２１に基づいて自車両Ｍの車線変更を制御する（ステップＳ１１２）。

次に、車線変更支援制御部１１０は、ステップＳ１０８の処理に移行する。ステップＳ１１０で否定的な判定となった場合、車線変更支援制御部１１０は、検出されていたレーンマーカーＬＭｍと自車両Ｍの進行方向とのなす角度θが減少する方向に自車両Ｍを走行させる（ステップＳ１１４）。車線変更支援制御部１１０は、目標位置に到達したか否かを判定し（ステップＳ１０８）、目標位置に到達した場合、フローチャートの処理を終了する。

以上説明した第１の実施形態によれば、車両制御システム１は、車線変更支援制御においてレーンマーカーＬＭｍが検出されなくなった場合でも、記憶部１２０に所定の範囲で記憶されたレーンマーカーＬＭｍを参照することにより車線変更を終了させることができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態の車両制御システム１では、車線変更支援制御の途中でレーンマーカーＬＭｍが検出されなくなった後、記憶部１２０に記憶された車線データ１２１に基づいて、車線変更を終了させていた。第２実施形態の車両制御システム１Ａでは、車線変更支援制御の途中でレーンマーカーＬＭｍが検出されなくなった後、自車両Ｍの前方を走行する他車両に追従走行して車線変更を終了する。以下の説明では、第１実施形態と同一の構成については同一の名称を用い、重複する説明については適宜省略する。図７は、第２実施形態の車両制御システム１Ａの構成の一例を示す図である。

［車線変更支援制御］
図８は、車線変更支援制御の途中でレーンマーカーＬＭ２が見えにくくなる不検出区間Ｐがある状態の一例を示す図である。図示するように、自車両Ｍが走行している道路Ｒの途中において、レーンマーカーＬＭ２が見えにくくなる不検出区間Ｐがあるものとする。このとき、自車両Ｍの前方には他車両（前走車両Ｍ１または前走車両Ｍ２）が走行しているものとする。

車線変更支援制御部１１０Ａは、例えば、時刻ｔ０から車線変更支援制御を開始し、時刻ｔ１における地点においてレーンマーカーＬＭｍが検出されなくなった場合、記憶部１２０に記憶された所定の範囲のレーンマーカーＬＭｍの車線データ１２１に基づいて車線変更を終了できるか否かを判定する。

車線変更支援制御部１１０Ａは、例えば、所定の範囲のレーンマーカーＬＭｍの画像データに基づいて車線変更を終了できると判定した場合、第１実施形態の車両制御システム１の処理と同様の処理を行う。車線変更支援制御部１１０Ａは、所定の範囲のレーンマーカーＬＭｍの車線データ１２１に基づいて車線変更を終了できないと判定した場合、追従走行支援制御部１０６Ａに、自車両Ｍを前走車両Ｍ１または前走車両Ｍ２に対して追従走行支援制御をするよう指令する。

車線変更支援制御部１１０Ａは、車線変更目標の車線Ｌ１を前走車両Ｍ１が走行している場合、追従走行支援制御部１０６Ａに、自車両Ｍを前走車両Ｍ１に対して追従走行支援制御をするよう指令する。追従走行支援制御部１０６Ａは、例えば、指令に基づいて、軌跡Ｓ１により自車両Ｍを前走車両Ｍ１に追従して走行させる。この結果、自車両Ｍは、車線変更目標の車線Ｌ１に車線変更を行うことができる。

車線変更支援制御部１１０Ａは、車線変更目標の車線Ｌ１を前走車両Ｍ１が走行していない場合でかつ、車線変更元の車線Ｌ２に前走車両Ｍ２が走行している場合、追従走行支援制御部１０６Ａに、自車両Ｍを前走車両Ｍ２に対して追従走行支援制御をするよう指令する。

追従走行支援制御部１０６Ａは、例えば、指令に基づいて、軌跡Ｓ２により自車両Ｍを前走車両Ｍ２に追従して走行させる。この結果、自車両Ｍは、車線変更は中止されることとなるが、車線変更元の車線Ｌ２に戻り、車線を逸脱することを予防することができる。

［処理フロー］
次に、車両制御システム１Ａの処理の流れについて説明する。図９は、車両制御システム１Ａの処理の流れの一例を示すフローチャートである。

車線変更支援制御部１１０Ａは、乗員による所定の操作をトリガとして車線変更支援制御を開始する（ステップＳ２００）。次に、外界認識部１０２は、所定の範囲におけるレーンマーカーＬＭｍの記録を開始する（ステップＳ２０２）。次に、車線変更支援制御部１１０は、外界認識部１０２がレーンマーカーＬＭｍを検出しているか否かを判定する（ステップＳ２０４）。

次に、車線変更支援制御部１１０Ａは、外界認識部１０２がレーンマーカーＬＭｍを検出している場合、検出されたレーンマーカーＬＭｍの位置に基づいて、車線変更を制御する（ステップＳ２０６）。車線変更支援制御部１１０Ａは、自車両Ｍが目標位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ２０８）。自車両Ｍが目標位置に到達している場合、車線変更支援制御部１１０Ａは、処理を終了し、目標位置に到達していない場合、ステップＳ２０４の処理に戻る。

ステップＳ２０４で否定的な判定となった場合、車線変更支援制御部１１０Ａは、記憶部１２０に記憶された所定の範囲のレーンマーカーのデータに基づいて車線変更を終了できるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。車線変更を終了できると判定した場合、車線変更支援制御部１１０Ａは、記憶部１２０に記憶された所定の範囲のレーンマーカーＬＭｍの車線データ１２１に基づいて自車両Ｍの車線変更を制御する（ステップＳ２１２）。

次に、車線変更支援制御部１１０Ａは、ステップＳ２０８の処理に移行する。ステップＳ２１０で否定的な判定となった場合、車線変更支援制御部１１０Ａは、外界認識部１０２の認識結果に基づいて、前走車両がいるか否かを判定する（ステップＳ２１４）。前走車両がいる場合、追従走行支援制御部１０６Ａは、前走車両が車線変更先の車線にいるか否かを判定する（ステップＳ２１６）。前走車両が車線変更先の車線にいる場合、追従走行支援制御部１０６Ａは、車線変更支援制御部１１０Ａによる指令に基づいて、自車両Ｍを、車線変更先の車線を走行する前走車両に追従して走行させる（ステップＳ２１８）。

前走車両が車線変更先の車線にいない場合、追従走行支援制御部１０６Ａは、車線変更支援制御部１１０Ａによる指令に基づいて、自車両Ｍを、車線変更元の車線を走行する前走車両に追従して走行させる（ステップＳ２２０）。ステップＳ２１４で否定的な判定となった場合、車線変更支援制御部１１０Ａは、検出されていたレーンマーカーＬＭｍと自車両Ｍの進行方向とのなす角度θが減少する方向に自車両Ｍを走行させる（ステップＳ２２２）。車線変更支援制御部１１０Ａは、目標位置に到達したか否かを判定し（ステップＳ２０８）、目標位置に到達した場合、フローチャートの処理を終了する。

以上説明した車両制御システム１Ａによれば、車線変更支援制御においてレーンマーカーＬＭｍが検出されなくなった場合でも、自車両Ｍを前走車両に追従して走行させることにより車線変更を終了することができる。

［変形例］
上記実施形態の車両制御システムは、自動運転車両５００に組み込まれてもよい。図１０は、車両制御システムを自動運転車両５００に適用した構成の一例を示す図である。以下の説明では、上記と同様の構成については同一の名称を用い、重複する説明については適宜省略する。自動運転車両５００における自動運転制御ユニット４００は、運転支援制御ユニット１００が置き換えられたものである。

行動計画生成部４０５に追従走行支援制御部４０６、車線維持支援制御部４０８、および車線変更支援制御部４１０の各構成が組み込まれている。自動運転制御ユニット４００は、ナビゲーション装置６０に接続されている。ナビゲーション装置６０は、目的地までの経路を行動計画生成部４０５に出力する。行動計画生成部４０５は、ナビゲーション装置６０が備える地図データよりも詳細な地図を参照し、車両が走行する推奨車線を決定し、自動運転制御部４１２に出力する。

自動運転制御部４１２は、外界認識部４０２が認識した情報に基づいて、行動計画生成部４０５から入力される推奨車線に沿って走行するように、エンジンやモータを含む走行駆動力出力装置２００、ブレーキ装置２１０、ステアリング装置２２０のうち一部または全部を制御する。

このような自動運転車両５００では、自車両Ｍの走行状況に応じて自動的に、または乗員の指示に基づいて、車線変更を行う状況が生じる。自動運転車両５００は、運転支援制御ユニット１００の処理により、車線変更を自動的に行うことができる。

以上説明した実施形態は、下記のように表現することができる。図１１は、運転支援制御ユニット１００，１００Ａ、または自動運転制御ユニット４００において使用され得る複数の構成を示す図である。運転支援ユニット１００は、通信コントローラ１００−１、ＣＰＵ１００−２、ワーキングメモリとして使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）１００−３、ブートプログラムなどを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）１００−４、フラッシュメモリやＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶装置１００−５、ドライブ装置１００−６などが、内部バスあるいは専用通信線によって相互に接続された構成となっている。通信コントローラ１００−１は、図１や図７に示す運転支援ユニット１００以外の構成要素との通信を行う。記憶装置１００−５には、ＣＰＵ１００−２が実行するプログラム１００−５ａが格納されている。このプログラムは、ＤＭＡ（Direct Memory Access）コントローラ（不図示）などによってＲＡＭ１００−３に展開されて、ＣＰＵ１００−２によって実行される。これによって、自車位置認識部１０４、追従走行支援制御部１０６、車線維持支援制御部１０８、車線変更支援制御部１１０のうち一部または全部が実現される。

上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
ハードウェアプロセッサと、
記憶装置と、を備え、
前記記憶装置には、前記ハードウェアプロセッサに、
車両の進行方向の路面のレーンマーカーの位置を検出する検出させる第１の制御を行わせ、
検出された前記レーンマーカーの位置を前記進行方向に沿った所定の範囲で記憶部に記憶させ、検出された前記レーンマーカーの位置に基づいて、前記車両の車線変更を制御する第２の制御を行わせるプログラムが格納されており、
前記第２の制御は、前記レーンマーカーが検出されなくなった場合、前記記憶部に記憶された前記所定の範囲の前記レーンマーカーの位置に基づいて前記車線変更できるか否かを判定し、前記車線変更できると判定した場合、前記所定の範囲の前記レーンマーカーの位置に基づいて前記車両の前記車線変更を制御する、
車両制御システム。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。例えば、上記実施形態では、レーンマーカーＬＭｍが認識されなくなった場合に記憶部１２０に記憶された車線データ１２１を用いたが、車線変更制支援御部は、高精度な地図とＧＰＳとに基づいて、車線変更制御を行ってもよい。

１、１Ａ…車両制御システム、１０…カメラ、１２…レーダ、１４…ファインダ、１６…物体認識装置、３０…車両センサ、４０…運転操作子、４０ａ…ウィンカーレバー、５２…追従走行開始スイッチ、５４…車線維持開始スイッチ、５６…車線変更開始スイッチ、６０…ナビゲーション装置、１００、１００Ａ…運転支援制御ユニット、１００−１…通信コントローラ、１００−５…記憶装置、１００−５ａ…プログラム、１００−６…ドライブ装置、１０２…外界認識部、１０４…自車位置認識部、１０６…追従走行支援制御部、１０６Ａ…追従走行支援制御部、１０８…車線維持支援制御部、１１０…車線変更支援制御部、１１０Ａ…車線変更支援制御部、１２０…記憶部、１２１…車線データ、２００…走行駆動力出力装置、２１０…ブレーキ装置、２２０…ステアリング装置、４００…自動運転制御ユニット、４０２…外界認識部、４０５…行動計画生成部、４０６…追従走行支援制御部、４０８…車線維持支援制御部、４１０…車線変更支援制御部、４１２…自動運転制御部、５００…自動運転車両

Claims (8)

1. 車両の進行方向の路面のレーンマーカーの位置を検出する検出部と、
   前記検出部により検出された前記レーンマーカーの位置を前記進行方向に沿った前方の所定の距離分の範囲で記憶する記憶部と、
   前記検出部により検出された前記レーンマーカーの位置に基づいて、前記車両の車線変更を制御する車線変更制御部と、を備え、
   前記車線変更制御部は、前記検出部により前記レーンマーカーの位置が検出されなくなった場合、車線変更終了までに掛かる残りの距離である第１範囲と、前記記憶部に記憶された距離である第２範囲とを比較し、前記第２範囲が第１範囲より大きいと判定された場合、前記記憶部に記憶された前記所定の距離分の範囲の前記レーンマーカーの位置に基づいて前記車線変更できるか否かを判定し、前記車線変更できると判定した場合、前記記憶部に記憶された前記所定の距離分の範囲の前記レーンマーカーの位置に基づいて前記車両の前記車線変更を制御する、
   車両制御システム。
2. 前記車線変更制御部は、自車が目標位置に到達したか否かを判定し、前記目標位置に到達していない場合、前記検出部により前記レーンマークの位置が検出されているか否かの判定を継続する、
   請求項１記載の車両制御システム。
3. 前記車線変更制御部は、前記車線変更の開始から終了までの間に前記検出部により前記レーンマーカーの位置が検出されなくなった場合、前記記憶部に記憶された前記所定の距離分の範囲の前記レーンマーカーの位置に基づいて前記車線変更を終了できるか否かを判定し、前記車線変更を終了できないと判定した場合、前記記憶部に記憶された前記所定の距離分の範囲の前記レーンマーカーの延在方向に対する前記車両のヨー角とのなす角度が減少する方向に前記車両を走行させる、
   請求項２に記載の車両制御システム。
4. 前記検出部は、前記車両の前方を走行する他車両の位置を更に検出し、
   前記車線変更制御部は、前記車線変更の開始から終了までの間に前記検出部により前記レーンマーカーの位置が検出されなくなった場合、前記記憶部に記憶された前記所定の距離分の範囲の前記レーンマーカーの位置に基づいて前記車線変更を終了できるか否かを判定し、前記車線変更を終了できないと判定した場合、前記車両を前記他車両に追従して走行させる、
   請求項２に記載の車両制御システム。
5. 前記車線変更制御部は、前記車線変更の開始から終了までの間に前記検出部により前記レーンマーカーの位置が検出されなくなった場合、前記記憶部に記憶された前記所定の距離分の範囲の前記レーンマーカーの位置に基づいて前記車線変更を終了できるか否かを判定し、前記車線変更を終了できないと判定した場合、前記車両を車線変更先の車線を走行する前記他車両に追従して走行させる、
   請求項４に記載の車両制御システム。
6. 前記車線変更制御部は、前記車線変更の開始から終了までの間に前記検出部により前記レーンマーカーの位置が検出されなくなった場合、前記記憶部に記憶された前記所定の距離分の範囲の前記レーンマーカーの位置に基づいて前記車線変更を終了できるか否かを判定し、前記車線変更を終了できないと判定した場合で且つ、車線変更先の車線を走行する前記他車両がいない場合、前記車両を車線変更元の車線を走行する前記他車両に追従して走行させる、
   請求項５に記載の車両制御システム。
7. コンピュータが、
   車両の進行方向の路面のレーンマーカーの位置を検出し、
   検出した前記レーンマーカーの位置を前記進行方向に沿った前方の所定の距離分の範囲で記憶部に記憶し、
   検出された前記レーンマーカーの位置に基づいて、前記車両の車線変更を制御し、
   前記レーンマーカーが検出されなくなった場合、車線変更終了までに掛かる残りの距離である第１範囲と、前記記憶部に記憶された距離である第２範囲とを比較し、前記第２範囲が第１範囲より大きいと判定された場合、前記記憶部に記憶した前記所定の距離分の範囲の前記レーンマーカーの位置に基づいて前記車線変更できるか否かを判定し、
   前記車線変更できると判定した場合、前記所定の距離分の範囲の前記レーンマーカーの位置に基づいて前記車両の前記車線変更を制御する、
   車両制御方法。
8. コンピュータに、
   車両の進行方向の路面のレーンマーカーの位置を検出させ、
   検出させた前記レーンマーカーの位置を前記進行方向に沿った前方の所定の距離分の範囲で記憶部に記憶させ、
   検出された前記レーンマーカーの位置に基づいて、前記車両の車線変更を制御させ、
   前記レーンマーカーが検出されなくなった場合、車線変更終了までに掛かる残りの距離である第１範囲と、前記記憶部に記憶された距離である第２範囲とを比較させ、前記第２範囲が第１範囲より大きいと判定された場合、前記記憶部に記憶された前記所定の距離分の範囲の前記レーンマーカーの位置に基づいて前記車線変更できるか否かを判定させ、
   前記車線変更できると判定した場合、前記所定の距離分の範囲の前記レーンマーカーの位置に基づいて前記車両の前記車線変更を制御させる、
   プログラム。

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