JP6648256B2 - 車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムに関する。
本願は、２０１６年３月１５日に出願された日本国特願２０１６−０５０７３４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

近年、目的地までの経路に沿って自車両が走行するように、自車両の加減速と操舵とのうち、少なくとも一方を自動的に制御する技術（以下、自動運転）について研究が進められている。これに関連して、高速道路などの支線から本線に合流する際の自動運転についても種々の技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

日本国特開２０１５−１０２８９３号公報

しかしながら、従来の技術では、支線から本線への合流可否の判定のタイミングが遅れてしまう場合があった。

本発明の態様は、合流可否の判定を迅速に行うことができる車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムを提供することを目的の一つとする。

（１）本発明の一態様に係る車両制御システムは、自車両が支線から合流しようとする本線の交通事情情報を取得する取得部と、前記取得部により取得された前記交通事情情報に基づいて、前記本線を走行する他車両の間の位置に至るまでに前記自車両が走行する距離と、前記支線から前記本線への合流箇所における合流可能区間の長さとの比を導出し、前記導出した比に基づいて前記自車両の前記本線への合流の可否を判定する第１の制御部と、前記第１の制御部により前記自車両の前記本線への合流が可能であると判定された場合に、前記支線から前記本線に向けて前記自車両が走行するように、前記自車両の少なくとも加減速を自動的に制御する第２の制御部と、を備える。

（２）上記（１）の態様において、前記第１の制御部が、前記交通事情情報から得られる情報と、前記合流可能区間の長さとの双方に、前記比が対応付けられた対応情報を参照することで、前記取得部により取得された前記交通事情情報に対応する前記比を導出し、前記導出した比に基づいて前記本線への合流の可否を判定してもよい。

（３）上記（２）の態様において、前記対応情報は、さらに前記比に前記自車両の速度が対応付けられており、前記第１の制御部は、前記自車両の速度を取得すると共に、前記取得した前記自車両の速度を用いて前記対応情報を参照することで、前記比を導出し、前記導出した比に基づいて前記本線への合流の可否を判定してもよい。

（４）上記（１）から（３）のいずれか一項の態様において、前記第１の制御部により前記自車両の前記本線への合流が可能でないと判定された場合に、前記合流における前記第２の制御部の制御を制限する切替制御部を更に備えてもよい。

（５）上記（１）から（４）のいずれか一項の態様において、前記交通事情情報は、前記本線の走行車両の平均速度と、前記走行車両の車間距離を導出可能な情報とを含むものであってもよい。

（６）本発明の別の一態様に係る車両制御システムは、自車両が支線から合流しようとする本線の交通事情情報を取得する取得部と、前記交通事情情報から得られる情報と、車両が合流までに走行する走行距離の情報とが対応付けられた対応情報を参照することで、前記取得部により取得された交通事情情報に対応する走行距離を導出する導出部と、前記交通事情情報に対応する走行距離と前記支線から前記本線への合流箇所における合流可能区間の長さの比を導出し、前記導出した比に基づいて前記本線への合流の可否を判定する制御部と、を備える。

（７）上記（６）の態様において、前記比は、前記合流可能区間の長さと、前記支線から前記本線に至るまでに前記自車両が走行する走行距離との比率であってもよい。

（８）本発明の一態様に係る車両制御方法は、車載コンピュータが、自車両が支線から合流しようとする本線の交通事情情報を取得し、前記取得した交通事情情報に基づいて、前記本線を走行する他車両の間の位置に至るまでに前記自車両が走行する距離と、前記支線から前記本線に合流可能な合流可能区間の長さとの比を導出し、前記導出した比に基づいて前記自車両の前記本線への合流の可否を判定し、前記自車両の前記本線への合流が可能であると判定した場合に、前記支線から前記本線に向けて前記自車両が走行するように、前記自車両の少なくとも加減速を自動的に制御する。

（９）本発明の一態様に係る車両制御プログラムは、車載コンピュータに、自車両が支線から合流しようとする本線の交通事情情報を取得させ、前記取得させた交通事情情報に基づいて、前記本線を走行する他車両の間の位置に至るまでに前記自車両が走行する距離と、前記支線から前記本線に合流可能な合流可能区間の長さの比を導出し、前記導出した比に基づいて前記自車両の前記本線への合流の可否を判定させ、前記自車両の前記本線への合流が可能であると判定させた場合に、前記支線から前記本線に向けて前記自車両が走行するように、前記自車両の少なくとも加減速を自動的に制御させる。

上記（１）から（９）の態様によれば、合流可否の判定を迅速に行うことができる。

自車両の構成要素を示す図である。 自車両の機能構成図である。 自車位置認識部により目標車線に対する自車両の相対位置が認識される様子を示す図である。 ある区間について生成された行動計画の一例を示す図である。 軌道生成部の構成の一例を示す図である。 軌道候補生成部により生成される軌道の候補の一例を示す図である。 車線変更イベントが実施される場合に実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。 車線変更ターゲット位置が設定される様子を示す図である。 車線変更のための軌道が生成される様子を示す図である。 合流ターゲット位置候補設定部により設定される合流ターゲット位置候補を例示した図である。 合流ターゲット位置候補設定部により設定される合流ターゲット位置候補の他の例を示す図である。 第１の実施形態における合流制御部の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態における対応情報の一例を示す図である。 第１の実施形態の対応情報における、あるマップの一例を示す図である。 図１４の１５−１５´線上における成功確率の変化の様子を表す図である。 初期位置ずれを説明するための図である。 初期位置ずれを説明するための図である。 条件を満たす自車両の速度の一例を示す図である。 導出部による処理を説明するための図である。 第２の実施形態における対応情報の一例を示す図である。 第２の実施形態の対応情報における、あるマップの一例を示す図である。 合流の成功確率と、自車両の速度との関係の一例を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムの実施形態について説明する。
＜共通構成＞
図１は、各実施形態の車両制御システム１００が搭載される車両（以下、自車両Ｍと称する）の構成要素を示す図である。車両制御システム１００が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の自動車であり、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関を動力源とした自動車や、電動機を動力源とした電気自動車、内燃機関および電動機を兼ね備えたハイブリッド自動車等を含む。電気自動車は、例えば、二次電池、水素燃料電池、金属燃料電池、アルコール燃料電池等の電池により放電される電力を使用して駆動される。

図１に示すように、自車両Ｍには、ファインダ２０−１から２０−７、レーダ３０−１から３０−６、およびカメラ４０等のセンサと、ナビゲーション装置５０と、車両制御システム１００とが搭載される。

ファインダ２０−１から２０−７は、例えば、照射光に対する散乱光を測定し、対象までの距離を測定するＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、或いはLaser Imaging Detection and Ranging）である。例えば、ファインダ２０−１は、フロントグリル等に取り付けられ、ファインダ２０−２および２０−３は、車体の側面やドアミラー、前照灯内部、側方灯付近等に取り付けられる。ファインダ２０−４は、トランクリッド等に取り付けられ、ファインダ２０−５および２０−６は、車体の側面や尾灯内部等に取り付けられる。上述したファインダ２０−１から２０−６は、例えば、水平方向に関して１５０度程度の検出領域を有している。また、ファインダ２０−７は、ルーフ等に取り付けられる。
ファインダ２０−７は、例えば、水平方向に関して３６０度の検出領域を有している。

レーダ３０−１および３０−４は、例えば、奥行き方向の検出領域が他のレーダよりも広い長距離ミリ波レーダである。また、レーダ３０−２、３０−３、３０−５、３０−６は、レーダ３０−１および３０−４よりも奥行き方向の検出領域が狭い中距離ミリ波レーダである。

以下、ファインダ２０−１から２０−７を特段区別しない場合は、単に「ファインダ２０」と記載し、レーダ３０−１から３０−６を特段区別しない場合は、単に「レーダ３０」と記載する。レーダ３０は、例えば、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式によって物体を検出する。

カメラ４０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary
Metal Oxide Semiconductor）等の個体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ４０は、フロントウィ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４０は、例えば、周期的に繰り返し自車両Ｍの前方を撮像する。カメラ４０は、複数のカメラを含むステレオカメラであってもよい。

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。

＜第１の実施形態＞
図２は、第１の実施形態に係る車両制御システム１００を搭載した自車両Ｍの機能構成図である。
自車両Ｍには、ファインダ２０、レーダ３０、およびカメラ４０の他、ナビゲーション装置５０と、車両センサ６０と、表示部６２と、スピーカ６４と、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー（或いはパドルシフト）、ステアリングホイールなどの操作デバイス（操作子）７０と、アクセル開度センサ、ブレーキ踏量センサ（ブレーキスイッチ）、シフト位置センサ、ステアリング操舵角センサ（またはステアリングトルクセンサ）などの操作検出センサ７２と、通信装置７５と、切替スイッチ８０と、走行するための駆動力を出力する駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、ブレーキ装置９４と、車両制御システム１００とが搭載される。
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。例示した操作デバイスはあくまで一例であり、ジョイスティック、ボタン、ダイヤルスイッチ、ＧＵＩ（Graphical User Interface）スイッチなどが自車両Ｍに搭載されても構わない。なお、特許請求の範囲における車両制御システムは、車両制御システム１００だけでなく、図２に示した構成のうち、車両制御システム１００以外の構成（ファインダ２０など）を含んでもよい。

ナビゲーション装置５０は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機や地図情報（ナビ地図）、ユーザインターフェースとして機能するタッチパネル式表示装置、スピーカ、マイク等を有する。ナビゲーション装置５０は、ＧＮＳＳ受信機によって自車両Ｍの位置を特定し、その位置からユーザによって指定された目的地までの経路を導出する。
ナビゲーション装置５０により導出された経路は、車両制御システム１００の目標車線決定部１１０に提供される。自車両Ｍの位置は、車両センサ６０の出力を利用したＩＮＳ（Inertial Navigation System）によって特定または補完されてもよい。
また、ナビゲーション装置５０は、車両制御システム１００が手動運転モードを実行している際に、目的地に至る経路について音声やナビ表示によって案内を行う。
なお、自車両Ｍの位置を特定するための構成は、ナビゲーション装置５０とは独立して設けられてもよい。
また、ナビゲーション装置５０は、例えば、ユーザの保有するスマートフォンやタブレット端末等の端末装置の機能によって実現されてもよい。この場合、端末装置と車両制御システム１００との間で、無線または有線による通信によって情報の送受信が行われる。

車両センサ６０は、車速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。

表示部６２は、情報を画像として表示する。表示部６２は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や、有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置、ヘッドアップディスプレイなどを含む。表示部６２は、ナビゲーション装置５０が備える表示部や、自車両Ｍの状態（速度等）を表示するインストルメントパネルの表示部であってもよい。スピーカ６４は、情報を音声として出力する。

操作検出センサ７２は、操作デバイス７０の操作量を検出する。例えば、操作検出センサ７２は、検出結果としてのアクセル開度、ブレーキ踏量、シフト位置、ステアリング操舵角、ステアリングトルクなどを車両制御システム１００に出力する。なお、これに代えて、運転モードによっては操作検出センサ７２の検出結果が、直接的に駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、またはブレーキ装置９４に出力されてもよい。

通信装置７５は、セルラー通信網、Ｗｉ−Ｆｉ網、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications）などを利用した車車間通信網などを利用した無線通信を行う。通信装置７５は、例えば、無線基地局を介してインターネットに接続することで、自車両Ｍが走行する前、或いは走行中に情報提供サーバから情報を取得する。例えば、通信装置７５は、道路の交通状態を監視する情報提供サーバから、交通事情情報を取得する。

交通事情情報には、工事や交通事故、渋滞等によって車線が封鎖されているといった情報や、道路の交通量に関する情報が含まれる。道路の交通量に関する情報は、例えば、ある区間における単位時間あたりの通過車両の台数、単位区間あたりの車両の密度、車線ごとの車頭時間、車線ごとの走行車両の平均速度などの情報が含まれる。
車頭時間（Vehicle-to-vehicle Gap Time）とは、ある時刻において、後述する合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）の直前を走行する車両の基準位置（例えば重心や後輪軸中心など）が存在していた地点に、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）の直後を走行する車両の基準位置（例えば重心や後輪軸中心など）が到達するまでに要する時間である。以下、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）ごとの車頭時間に、符号δ（ｋ）を付して説明する。

切替スイッチ８０は、車両乗員によって操作されるスイッチである。切替スイッチ８０は、車両乗員の操作を受け付け、自車両Ｍの運転モードを指定する運転モード指定信号を生成し、切替制御部１７０に出力する。切替スイッチ８０は、ＧＵＩ（Graphical User Interface）スイッチ、機械式スイッチのいずれであってもよい。

駆動力出力装置９０は、車両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。駆動力出力装置９０は、例えば、自車両Ｍが内燃機関を動力源とした自動車である場合、エンジン、変速機、およびエンジンを制御するエンジンＥＣＵ（Electronic Control
Unit）を備える。また、自車両Ｍが電動機を動力源とした電気自動車である場合、駆動力出力装置９０は、走行用モータおよび走行用モータを制御するモータＥＣＵを備える。また、自車両Ｍがハイブリッド自動車である場合、駆動力出力装置９０は、エンジン、変速機、およびエンジンＥＣＵと走行用モータおよびモータＥＣＵとを備える。
駆動力出力装置９０がエンジンのみを含む場合、エンジンＥＣＵは、後述する走行制御部１６０から入力される情報に従って、エンジンのスロットル開度やシフト段等を調整する。
駆動力出力装置９０が走行用モータのみを含む場合、モータＥＣＵは、走行制御部１６０から入力される情報に従って、走行用モータに与えるＰＷＭ信号のデューティ比を調整する。
駆動力出力装置９０がエンジンおよび走行用モータを含む場合、エンジンＥＣＵおよびモータＥＣＵは、走行制御部１６０から入力される情報に従って、互いに協調して走行駆動力を制御する。

ステアリング装置９２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、車両制御システム１００から入力される情報、或いは入力されるステアリング操舵角またはステアリングトルクの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。

ブレーキ装置９４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、制動制御部とを備える電動サーボブレーキ装置である。
電動サーボブレーキ装置の制動制御部は、走行制御部１６０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。
電動サーボブレーキ装置は、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９４は、上記説明した電動サーボブレーキ装置に限らず、電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。電子制御式油圧ブレーキ装置は、走行制御部１６０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。
また、ブレーキ装置９４は、駆動力出力装置９０に含まれ得る走行用モータによる回生ブレーキを含んでもよい。この回生ブレーキは、駆動力出力装置９０に含まれ得る走行用モータにより発電された電力を利用する。

［車両制御システム］
以下、車両制御システム１００について説明する。車両制御システム１００は、例えば、一以上のプロセッサまたは同等の機能を有するハードウェアにより実現される。車両制御システム１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ、記憶装置、および通信インターフェースが内部バスによって接続されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）、或いはＭＰＵ（Micro-Processing Unit）などが組み合わされた構成であってよい。

車両制御システム１００は、例えば、目標車線決定部１１０と、自動運転制御部１２０と、記憶部１８０とを備える。
自動運転制御部１２０は、例えば、自車位置認識部１２２と、外界認識部１２４と、行動計画生成部１２６と、軌道生成部１３０と、走行制御部１６０と、切替制御部１７０とを備える。

目標車線決定部１１０、および自動運転制御部１２０の各部のうち一部または全部は、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、これらのうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large ScaleIntegration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェア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組み合わせによって実現されてもよい。
上述した通信装置７５および外界認識部１２４は、「取得部」の一例である。

記憶部１８０には、例えば、高精度地図情報１８２、目標車線情報１８４、行動計画情報１８６、対応情報１８８などの情報が格納される。
記憶部１８０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ等で実現される。プロセッサが実行するプログラムは、予め記憶部１８０に格納されていてもよいし、車載インターネット設備等を介して外部装置からダウンロードされてもよい。
また、プログラムは、そのプログラムを格納した可搬型記憶媒体が図示しないドライブ装置に装着されることで記憶部１８０にインストールされてもよい。
また、車両制御システム１００は、複数のコンピュータ装置によって分散化されたものであってもよい。

目標車線決定部１１０は、例えば、ＭＰＵにより実現される。目標車線決定部１１０は、ナビゲーション装置５０から提供された経路を複数のブロックに分割し（例えば、車両進行方向に関して１００［ｍ］毎に分割し）、高精度地図情報１８２を参照してブロックごとに目標車線を決定する。目標車線決定部１１０は、例えば、左から何番目の車線を走行するといった決定を行う。目標車線決定部１１０は、例えば、経路において分岐箇所や合流箇所などが存在する場合、自車両Ｍが、分岐先に進行するための合理的な走行経路を走行できるように、目標車線を決定する。目標車線決定部１１０により決定された目標車線は、目標車線情報１８４として記憶部１８０に記憶される。

高精度地図情報１８２は、ナビゲーション装置５０が有するナビ地図よりも高精度な地図情報である。高精度地図情報１８２は、例えば、車線の中央の情報あるいは車線の境界の情報等を含んでいる。
また、高精度地図情報１８２には、道路情報、住所情報（住所・郵便番号）、施設情報、電話番号情報などが含まれてよい。道路情報には、高速道路、有料道路、国道、都道府県道といった道路の種別を表す情報や、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の位置（経度、緯度、高さを含む３次元座標）、車線のカーブの曲率、車線の合流および分岐ポイントの位置、道路に設けられた標識等の情報が含まれる。

自動運転制御部１２０の自車位置認識部１２２は、記憶部１８０に格納された高精度地図情報１８２と、ファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０、ナビゲーション装置５０、または車両センサ６０から入力される情報とに基づいて、自車両Ｍが走行している車線（目標車線）、および、目標車線に対する自車両Ｍの相対位置を認識する。

図３は、自車位置認識部１２２により目標車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置が認識される様子を示す図である。自車位置認識部１２２は、例えば、自車両Ｍの基準点Ｇ（例えば重心または後輪軸中心）の目標車線中央ＣＬからの乖離ＯＳ、および自車両Ｍの進行方向の目標車線中央ＣＬに対してなす角度θを、目標車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置として認識する。
なお、これに代えて、自車位置認識部１２２は、自車線Ｌ１のいずれかの側端部に対する自車両Ｍの基準点の位置などを、目標車線に対する自車両Ｍの相対位置として認識してもよい。自車位置認識部１２２により認識される自車両Ｍの相対位置は、目標車線決定部１１０に提供される。

外界認識部１２４は、ファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０等から入力される情報に基づいて、周辺車両の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。
周辺車両とは、例えば、自車両Ｍの周辺を走行する車両であって、自車両Ｍと同じ方向に走行する車両である。周辺車両の位置は、他車両の重心やコーナー等の基準点で表されてもよいし、他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、上記各種機器の情報に基づいて把握される、周辺車両の加速度、車線変更をしているか否か（あるいは車線変更を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１２４は、周辺車両に加えて、ガードレールや電柱、駐車車両、歩行者その他の物体の位置を認識してもよい。

行動計画生成部１２６は、自動運転のスタート地点、および／または自動運転の目的地を設定する。自動運転のスタート地点は、自車両Ｍの現在位置であってもよいし、自動運転を指示する操作がなされた地点でもよい。行動計画生成部１２６は、そのスタート地点と自動運転の目的地との間の区間において、行動計画を生成する。なお、これに限らず、行動計画生成部１２６は、任意の区間について行動計画を生成してもよい。

行動計画は、例えば、順次実行される複数のイベントで構成される。
イベントには、例えば、自車両Ｍを減速させる減速イベントや、自車両Ｍを加速させる加速イベント、目標車線を逸脱しないように自車両Ｍを走行させるレーンキープイベント、目標車線を変更させる車線変更イベント、自車両Ｍに前走車両を追い越させる追い越しイベント、分岐ポイントにおいて所望の車線に変更させたり、現在の目標車線を逸脱しないように自車両Ｍを走行させたりする分岐イベント、本線に合流するための合流車線において自車両Ｍを加減速させ、目標車線を変更させる合流イベント等が含まれる。
行動計画生成部１２６は、目標車線決定部１１０により決定された目標車線が切り替わる箇所において、車線変更イベント、分岐イベント、または合流イベントを設定する。
行動計画生成部１２６によって生成された行動計画を示す情報は、行動計画情報１８６として記憶部１８０に格納される。

図４は、ある区間について生成された行動計画の一例を示す図である。図４に示すように、行動計画生成部１２６は、目標車線情報１８４が示す目標車線上を自車両Ｍが走行するために必要な行動計画を生成する。なお、行動計画生成部１２６は、自車両Ｍの状況変化に応じて、目標車線情報１８４に拘わらず、動的に行動計画を変更してもよい。
例えば、行動計画生成部１２６は、車両走行中に外界認識部１２４によって認識された周辺車両の速度が閾値を超えたり、自車線に隣接する車線を走行する周辺車両の移動方向が自車線方向に向いたりした場合に、自車両Ｍが走行予定の運転区間に設定されたイベントを変更する。
例えば、レーンキープイベントの後に車線変更イベントが実行されるようにイベントが設定されている場合において、外界認識部１２４の認識結果によって当該レーンキープイベント中に車線変更先の車線後方から車両が閾値以上の速度で進行してきたことが判明した場合、行動計画生成部１２６は、レーンキープイベントの次のイベントを、車線変更イベントから減速イベントやレーンキープイベント等に変更してよい。この結果、車両制御システム１００は、外界の状態に変化が生じた場合においても、安全に自車両Ｍを自動走行させることができる。

図５は、軌道生成部１３０の構成の一例を示す図である。軌道生成部１３０は、例えば、走行態様決定部１３２と、軌道候補生成部１３４と、評価・選択部１３６と、車線変更制御部１４０と、合流制御部１５０とを備える。

走行態様決定部１３２は、レーンキープイベントを実施する際に、定速走行、追従走行、減速走行、カーブ走行、障害物回避走行などのうちいずれかの走行態様を決定する。
例えば、走行態様決定部１３２は、自車両Ｍの前方に他車両が存在しない場合に、走行態様を定速走行に決定する。
また、走行態様決定部１３２は、前走車両に対して追従走行するような場合に、走行態様を追従走行に決定する。
また、走行態様決定部１３２は、外界認識部１２４により前走車両の減速が認識された場合や、停車や駐車などのイベントを実施する場合に、走行態様を減速走行に決定する。
また、走行態様決定部１３２は、外界認識部１２４により自車両Ｍがカーブ路に差し掛かったことが認識された場合に、走行態様をカーブ走行に決定する。また、走行態様決定部１３２は、外界認識部１２４により自車両Ｍの前方に障害物が認識された場合に、走行態様を障害物回避走行に決定する。

軌道候補生成部１３４は、走行態様決定部１３２により決定された走行態様に基づいて、軌道の候補を生成する。本実施形態における軌道とは、将来の所定時間ごと（或いは所定走行距離ごと）に、自車両Ｍの基準位置（例えば重心や後輪軸中心）が到達すべき目標位置（軌道点）の集まりである。
軌道候補生成部１３４は、少なくとも、外界認識部１２４により認識された自車両Ｍの前方に存在する対象ＯＢの速度、および自車両Ｍと対象ＯＢとの距離に基づいて自車両Ｍの目標速度を算出する。
軌道候補生成部１３４は、算出した目標速度に基づいて一以上の軌道を生成する。対象ＯＢとは、前走車両や、合流地点、分岐地点、目標地点などの地点、障害物などの物体等を含む。

図６は、軌道候補生成部１３４により生成される軌道の候補の一例を示す図である。
なお、図６および後述する図９において、複数設定され得る軌道の候補のうち代表的な軌道または評価・選択部１３６により選択された軌道のみ表記して説明する。図６中（Ａ）に示すように、例えば、軌道候補生成部１３４は、自車両Ｍの現在位置を基準に、現時刻から所定時間Δｔ経過するごとに、Ｋ（１）、Ｋ（２）、Ｋ（３）、…といった軌道点を設定する。以下、これら軌道点を区別しない場合、単に「軌道点Ｋ」と表記する場合がある。

走行態様決定部１３２により走行態様が定速走行に決定された場合、軌道候補生成部１３４は、図６中（Ａ）に示すように、等間隔で複数の軌道点Ｋを設定する。このような単純な軌道が生成される場合、軌道候補生成部１３４は、軌道を一つのみ生成するものとしてよい。

走行態様決定部１３２により走行態様が減速走行に決定された場合（追従走行において前走車両が減速した場合も含む）、軌道候補生成部１３４は、図６中（Ｂ）に示すように、到達する時刻がより早い軌道点Ｋほど間隔を広くし、到達する時刻がより遅い軌道点Ｋほど間隔を狭くして軌道を生成する。この場合において、前走車両が対象ＯＢに設定されたり、前走車両以外の合流地点や、分岐地点、目標地点などの地点、障害物等が対象ＯＢに設定されたりすることがある。これにより、自車両Ｍからの到達する時刻が遅い軌道点Ｋが自車両Ｍの現在位置と近づくため、後述する走行制御部１６０が自車両Ｍを減速させることになる。

走行態様決定部１３２により走行態様がカーブ走行に決定された場合、図６中（Ｃ）に示すように、軌道候補生成部１３４は、道路の曲率に応じて、複数の軌道点Ｋを自車両Ｍの進行方向に対する横位置（車線幅方向の位置）を変更しながら配置する。
また、図６中（Ｄ）に示すように、自車両Ｍの前方の道路上に人間や停止車両等の障害物ＯＢが存在する場合、軌道候補生成部１３４は、この障害物ＯＢを回避して走行するように、複数の軌道点Ｋを配置する。

評価・選択部１３６は、軌道候補生成部１３４により生成された軌道の候補に対して、例えば、計画性と安全性の二つの観点で評価を行い、走行制御部１６０に出力する軌道を選択する。計画性の観点からは、例えば、既に生成されたプラン（例えば行動計画）に対する追従性が高く、軌道の全長が短い場合に軌道が高く評価される。例えば、右方向に車線変更することが望まれる場合に、一旦左方向に車線変更して戻るといった軌道は、低い評価となる。安全性の観点からは、例えば、自車両Ｍと物体（周辺車両等）との距離が遠く、加減速度や操舵角の変化量などが小さいほど高く評価される。

車線変更制御部１４０は、車線変更イベント、分岐イベント、合流イベントなどが実施される場合、すなわち広義の車線変更が行われる場合に動作する。
図７は、車線変更イベントが実施される場合に実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。図７および図８を参照しながら処理について説明する。

まず、車線変更制御部１４０は、自車両Ｍが走行する車線（自車線）に対して隣接する隣接車線であって、車線変更先の隣接車線を走行する周辺車両から２台の周辺車両を選択し、これらの周辺車両の間に車線変更ターゲット位置ＴＡｓを設定する（ステップＳ１００）。
以下、隣接車線において車線変更ターゲット位置ＴＡｓの直前を走行する周辺車両を前方基準車両ｍＢと称し、隣接車線において車線変更ターゲット位置ＴＡｓの直後を走行する周辺車両を後方基準車両ｍＣと称して説明する。車線変更ターゲット位置ＴＡｓは、自車両Ｍと前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣとの位置関係に基づく相対的な位置である。

図８は、車線変更ターゲット位置ＴＡｓが設定される様子を示す図である。図８中、ｍＡは前走車両を表し、ｍＢは前方基準車両を表し、ｍＣは後方基準車両を表している。また、矢印ｄは自車両Ｍの進行（走行）方向を表し、Ｌ１は自車線を表し、Ｌ２は隣接車線を表している。
図８の例の場合、車線変更制御部１４０は、隣接車線Ｌ２上において、前方基準車両ｍＢと後方基準車両ｍＣとの間に車線変更ターゲット位置ＴＡｓを設定する。

次に、車線変更制御部１４０は、車線変更ターゲット位置ＴＡｓに（すなわち前方基準車両ｍＢと後方基準車両ｍＣとの間に）車線変更が可能か否かを判定するための一次条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

一次条件は、例えば、隣接車線に設けた禁止領域ＲＡに周辺車両が一部でも存在せず、且つ、自車両Ｍと、前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣとのＴＴＣがそれぞれ閾値よりも大きいことである。
なお、この判定条件は、自車両Ｍの側方に車線変更ターゲット位置ＴＡｓを設定した場合の一例である。
一次条件を満たさない場合、車線変更制御部１４０は、ステップＳ１００に処理を戻し、車線変更ターゲット位置ＴＡｓを再設定する。
この際に、一次条件を満たすような車線変更ターゲット位置ＴＡｓが設定できるタイミングまで待機したり、或いは車線変更ターゲット位置ＴＡｓを変更したりすることで、車線変更ターゲット位置ＴＡｓの側方に移動するための速度制御が行われてもよい。

図８に示すように、車線変更制御部１４０は、例えば、自車両Ｍを車線変更先の車線Ｌ２に射影し、前後に若干の余裕距離を持たせた禁止領域ＲＡを設定する。禁止領域ＲＡは、車線Ｌ２の横方向の一端から他端まで延在する領域として設定される。

禁止領域ＲＡ内に周辺車両が存在しない場合、車線変更制御部１４０は、例えば、自車両Ｍの前端および後端を車線変更先の車線Ｌ２側に仮想的に延出させた延出線ＦＭおよび延出線ＲＭを想定する。
車線変更制御部１４０は、延出線ＦＭと前方基準車両ｍＢの衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｂ）、および延出線ＲＭと後方基準車両ｍＣの後方基準車両ＴＴＣ（Ｃ）を算出する。
衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｂ）は、延出線ＦＭと前方基準車両ｍＢとの距離を、自車両Ｍおよび前方基準車両ｍＢの相対速度で除算することで導出される時間である。
衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｃ）は、延出線ＲＭと後方基準車両ｍＣとの距離を、自車両Ｍおよび後方基準車両ｍＣの相対速度で除算することで導出される時間である。
軌道候補生成部１３４は、衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｂ）が閾値Ｔｈ（Ｂ）よりも大きく、且つ衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｃ）が閾値Ｔｈ（Ｃ）よりも大きい場合に、一次条件を満たすと判定する。
閾値Ｔｈ（Ｂ）とＴｈ（Ｃ）は同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。

一次条件を満たす場合、車線変更制御部１４０は、車線変更のための軌道の候補を軌道候補生成部１３４に生成させる（ステップＳ１０４）。
図９は、車線変更のための軌道が生成される様子を示す図である。例えば、軌道候補生成部１３４は、前走車両ｍＡ、前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣが所定の速度モデルで走行するものと仮定し、これら３台の車両の速度モデルと自車両Ｍの速度とに基づいて、自車両Ｍが前走車両ｍＡと干渉、又は接触せずに、将来のある時刻において前方基準車両ｍＢと後方基準車両ｍＣとの間に位置するように軌道の候補を生成する。
例えば、軌道候補生成部１３４は、現在の自車両Ｍの位置から、将来のある時刻における前方基準車両ｍＢの位置や、車線変更先の車線の中央、且つ車線変更の終了地点までをスプライン曲線等の多項式曲線を用いて滑らかに繋ぎ、この曲線上に等間隔あるいは不等間隔で軌道点Ｋを所定個数配置する。
この際、軌道候補生成部１３４は、軌道点Ｋの少なくとも１つが車線変更ターゲット位置ＴＡｓ内に配置されるように軌道を生成する。

次に、評価・選択部１３６は、設定条件を満たす軌道の候補を生成できたか否かを判定する（ステップＳ１０６）。設定条件とは、例えば、前述した計画性や安全性の観点から閾値以上の評価値が得られたことである。

設定条件を満たす軌道の候補を生成できた場合、評価・選択部１３６は、例えば最も評価値の高い軌道の候補を選択し、軌道の情報を走行制御部１６０に出力し、車線変更を実施させる（ステップＳ１０８）。

一方、設定条件を満たす軌道を生成できなかった場合、ステップＳ１００に処理を戻す。この際に、ステップＳ１０２で否定的な判定を得た場合と同様に、待機状態になったり、車線変更ターゲット位置ＴＡｓを再設定したりする処理が行われてもよい。

図２に示す走行制御部１６０は、軌道候補生成部１３４によって生成された軌道を、予定の時刻通りに自車両Ｍが通過するように、駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、およびブレーキ装置９４を制御する。
上述した軌道候補生成部１３４および走行制御部１６０は、「第２の制御部」の一例である。

切替制御部１７０は、切替スイッチ８０から入力される運転モード指定信号に基づいて運転モードを切り替える他、操作デバイス７０に対する加速、減速または操舵を指示する操作に基づいて、運転モードを切り替える。
例えば、切替制御部１７０は、操作検出センサ７２から入力された操作量が閾値を超えた状態が、基準時間以上継続した場合に、自動運転モードから手動運転モードに切り替える。
また、切替制御部１７０は、自動運転の目的地付近において、運転モードを自動運転モードから手動運転モードに切り替える。

切替制御部１７０は、手動運転モードから自動運転モードに切り替える場合、切替スイッチ８０から入力される運転モード指定信号に基づいて、これを行う。また、自動運転モードから手動運転モードに切り替わった後、所定時間の間、操作デバイス７０に対する加速、減速または操舵を指示する操作が検出されなかった場合に、自動運転モードに復帰するといった制御が行われてもよい。

［合流制御］
以下、合流制御について説明する。図５に示すように、合流制御部１５０は、例えば、合流ターゲット位置候補設定部１５１と、導出部１５２と、合流の可否を判定する判定部１５３とを備える。
合流制御部１５０は、例えば、自車両Ｍが本線に合流する支線（加速車線）を走行し始めた場合に、走行態様決定部１３２によって起動される。合流制御部１５０は、「第１の制御部」の一例である。

合流ターゲット位置候補設定部１５１は、自車両Ｍが本線に合流する際に目標とする、合流ターゲット位置ＴＡｇの候補である合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇを一以上設定する。
合流ターゲット位置ＴＡｇとは、自車両Ｍが合流する先の本線を走行する周辺車両の間に設定される相対的な位置である。

図１０は、合流ターゲット位置候補設定部１５１により設定される合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇを例示した図である。
図１０に示すように、合流ターゲット位置候補設定部１５１は、本線のうち支線ｓＬに隣接する車線Ｌ１を走行する周辺車両ｍをｎ台選択し、選択した周辺車両ｍの間に一以上の合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇを設定する。
以下、これらを合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）と表す（ｋ＝１〜ｎ−１）。ｎは任意の自然数である。
合流ターゲット位置候補設定部１５１は、例えば、自車両Ｍの進行方向に関して前方を走行する周辺車両ｍを５台、自車両Ｍの進行方向に関して後方を走行する周辺車両ｍを５台、計１０台の周辺車両ｍを選択する、といったように、任意の規則に従ってｎ台の周辺車両ｍを選択してよい。

また、合流ターゲット位置候補設定部１５１は、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇを、直前および直後を走行する周辺車両ｍの車間距離が基準距離よりも短いもの、或いは、相対速度を考慮すると基準時間後に車間距離が基準距離以下になるものを除外して設定してもよい。
図１１は、合流ターゲット位置候補設定部１５１により設定される合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇの他の例を示す図である。

以下、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）と自車両Ｍとの距離をｘ（ｋ）で表し、車線Ｌ１を走行する周辺車両ｍの平均速度をＶＨで表す。平均速度ＶＨは、例えば、通信装置７５により取得される交通事情情報に含まれる情報である。また、平均速度ＶＨは、外界認識部１２４が認識した周辺車両ｍの速度の平均を求めることで取得されてもよい。

また、図１０および図１１中εは、支線ｓＬが本線である車線Ｌ１に合流する地点（合流ポイント）において、自車両Ｍが支線ｓＬから車線Ｌ１に合流する際に走行可能な区間における、車両進行方向に関する距離（長さ）を表す。
距離εは、例えば、高精度地図情報１８２に含まれる、道路の車線数、各車線の幅員、車線の合流ポイントの位置などの情報に基づいて導出されてよい。
また、距離εは、外界認識部１２４によって認識される道路区画線の長さや形状などに基づいて導出されてもよい。
以下、距離εを「合流路長ε」と称して説明する。

導出部１５２は、高精度地図情報１８２を用いて自車両Ｍがこれから合流する予定の本線と支線との境界地点における合流路長εを導出し、記憶部１８０に格納された対応情報１８８を参照して、導出した合流路長εと、通信装置７５により取得された交通事情情報に含まれる車頭時間δ（ｋ）とに基づいて、合流の成功確率を導出する。

判定部１５３は、導出部１５２によって合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）ごとに導出された成功確率に基づいて、自車両Ｍが本線に合流可能か否かを判定する。

以下、フローチャートに即して、合流制御部１５０による一連の処理を説明する。図１２は、第１の実施形態における合流制御部１５０の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

まず、導出部１５２は、高精度地図情報１８２を用いて自車両Ｍがこれから合流する予定の本線と支線との境界地点における合流路長εを導出する（ステップＳ２００）。

次に、導出部１５２は、通信装置７５により交通事情情報が取得されるまで待機し（ステップＳ２０２）、通信装置７５により交通事情情報が取得されると、記憶部１８０に格納された対応情報１８８を参照して、導出した合流路長εと、通信装置７５により取得された交通事情情報に含まれる車頭時間δ（ｋ）とに基づいて、成功確率を導出する（ステップＳ２０４）。

図１３は、第１の実施形態における対応情報１８８の一例を示す図である。図１３に示すように、例えば、対応情報１８８は、各車頭時間δ（ｋ）、および各合流路長ε（ｋ）に対してそれぞれ対応付けられたマップを有している。
合流路長ε（ｋ）は、例えばε（１）＝１０ｍ、ε（２）＝２０ｍ、といったように所定間隔ごとの距離を表している。
なお、対応情報１８８は、マップに相当するテーブルであってもよいし、車頭時間δ（ｋ）、合流路長ε（ｋ）、自車両Ｍの速度ｖ、および本線の車両の平均速度ＶＨを要素とした関数であってもよい。
以下の例では、マップであるものとして説明する。

例えば、導出部１５２は、高精度地図情報１８２を参照して、導出した合流路長εと、交通事情情報に含まれる車頭時間δ（ｋ）との双方に一致する、または最も近い値をとるマップを選択する。

図１４は、第１の実施形態の対応情報１８８における、あるマップの一例を示す図である。図１４中横軸は、本線の車両の平均速度ＶＨを表し、縦軸は、合流可能な区間に進入したある時点の自車両Ｍの速度ｖを表し、マップ右のカラーバーは、合流時の成功確率を色彩（濃淡）および数値（図１４中０〜１００％）で表している。
なお、図１４中に示す成功確率の数値はあくまでも一例であり、とり得る確率の範囲は１００％を超えてもよい。

例えば、マップ上において、成功確率が等値のものは同じ柄（色彩、濃淡）で表現されている。
このマップは、最良の合流ターゲット位置ＴＡｇが選択された場合に、最良の速度制御が行われた結果を示している。「最良の合流ターゲット位置ＴＡｇ（ｋ）」とは、複数の合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）のうち、最も走行距離ＲＤ（ｋ）が短くなる合流ターゲット位置である。

また、マップごとに導出された成功確率は、例えば、（１）合流先の本線を走行する全ての車両が平均速度ＶＨで走行する、（２）本線を走行する車両の車間距離が等距離（すなわち車頭時間δ（ｋ）が一定）である、（３）合流イベントが開始された地点での自車両Ｍの速度（或いは加速度など）を一定とする、といった条件を想定した場合に、上記最良の合流ターゲット位置ＴＡｇ（ｋ）に至るまでに要する走行距離ＲＤ（ｋ）と、合流路長ε（ｋ）との比である。
例えば、成功確率は、ε／ＲＤ（ｋ）や、（１−ＲＤ（ｋ）／ε）等で表されてよい。すなわち、成功確率は、合流路長ε（ｋ）に対して走行距離ＲＤ（ｋ）が大きくなるほど確率が低くなり、走行距離ＲＤ（ｋ）が小さくなるほど確率が大きくなる傾向で変化する。

また、図１４中の領域Ｂは、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇの直前および直後を走行する周辺車両ｍの車間距離が基準距離以下の領域であることを表す。この領域Ｂについては成功確率が考慮されずに、後述する判定部１５３により合流可能でないと判定される。
成功確率は、平均速度ＶＨおよび自車両Ｍの速度ｖのそれぞれに関して、増減の傾向が不連続に変化する。すなわち、成功確率の元になった走行距離ＲＤ（ｋ）は、平均速度ＶＨおよび自車両Ｍの速度ｖのそれぞれに関して、増減の傾向が不連続に変化する。

図１５は、図１４のＸＶ−ＸＶ線上における成功確率の変化の様子を表す図である。
図１５中横軸は、本線の車両の平均速度ＶＨを表し、縦軸は、成功確率を表している。図１５に示すように、成功確率は、９０ｋｍ／ｈの平均速度ＶＨを中心に、速度増大側と減少側とに対して対称的に変化している。
また、成功確率は、９０ｋｍ／ｈの中心値近傍では、平均速度ＶＨが増加するのに伴って、その変化の傾向を微分した値が負から正に変化し、さらに正から負に変化する。このような傾向の場合、成功確率が最小となる極値の候補が少なくとも２つ存在することを意味し、合流時の自車両Ｍの速度ｖは、この極値のいずれかに対応した速度に設定される。
例えば、２つの自車両Ｍの速度ｖの候補のうち、より速度が大きい方の候補は、法定速度等の上限値を超えることから除外され、一方の候補が採用される。

上述したマップは、車頭時間δ（ｋ）、合流路長ε（ｋ）、自車両Ｍの速度ｖ、本線の車両の平均速度ＶＨをそれぞれパラメータ（要素）とし、少なくともこれらのパラメータを独立に変更しながらシミュレーションすることで得られる成功確率値をコンター図状に描画したものである。
例えば、自車両Ｍが、定加速度モデル、定ジャーク（躍度）モデルなどの、将来の状態が予測可能な運動モデルに基づいて走行するものと想定して、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）ごとに、合流時の自車両Ｍの現在位置から、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）までに要する走行時間を導出する。
この際、想定した運動モデルに基づいて自車両Ｍが走行する場合には、自車両Ｍが出力可能な速度に対して上限速度が設けられてよい。上限速度は、例えば、法定速度などである。
そして、導出した走行時間と自車両Ｍの運動モデルとに基づいて、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）ごとに、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）に至るまでの走行距離ＲＤ（ｋ）を導出しておく。
これら事前に行われる処理については、後述するＳ２１４の処理において詳細に説明する。

次に、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）ごとに導出した走行距離ＲＤ（ｋ）のうち、最も走行距離ＲＤ（ｋ）が短くなる合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）のみを残し、この合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）に関して、走行距離ＲＤ（ｋ）を、合流路長ε（ｋ）に対する比率に基づく確率に置き換えたマップを生成する。すなわち、対応情報１８８は、最も条件の良いマップだけが予め格納された情報である。
なお、対応情報１８８における各マップでは、合流車線上の各合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）のそれぞれにおいて、初期位置ずれｄ（ｋ）が最も大きい場合を想定して、走行距離ＲＤ（ｋ）が導出されている。

図１６および図１７は、初期位置ずれｄ（ｋ）を説明するための図である。
初期位置ずれｄ（ｋ）とは、図１６および図１７に示すように、自車両Ｍがある合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）に対して並走する場合に、自車両Ｍの進行方向に関して、自車両Ｍの基準位置Ｇ１から、並走する合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）の基準位置Ｙまでの距離として表される。
なお、各合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）の基準位置Ｙは、自身を挟む前後の車両の中間位置であるものとして説明する。

例えば、自車両Ｍが合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）の後方から加速しながら位置を調整する場合、図１６に示すように、自車両Ｍの基準位置Ｇ１と合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）の基準位置Ｙとが一致するまでに要する距離が最大となるように、自車両Ｍの基準位置Ｇ１が合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）の基準位置Ｙに対してより後方側に設定されて、シミュレーション（或いは実験など）が行われる。

また、自車両Ｍが合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）の前方から減速または速度を維持しながら位置を調整する場合、図１７に示すように、自車両Ｍの基準位置Ｇ１と合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）の基準位置Ｙとが一致するまでに要する距離が最大となるように、自車両Ｍの基準位置Ｇ１が合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）の基準位置Ｙに対してより前方側に設定されて、シミュレーション（或いは実験など）が行われる。

上記の初期位置ずれｄ（ｋ）は、自車両Ｍの制御によって相対的に変化しない外的要因の一つであることから、マップの生成時において、初期位置ずれｄ（ｋ）を最大限大きくすることで、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）の基準位置Ｙに位置を合わせる際に、より走行距離が長くなる方向に自車両Ｍの基準位置Ｇ１を設定しておく。
これによって、最も合流がし難い状況を想定して走行距離ＲＤ（ｋ）を導出しておくことができる。すなわち、最も合流がし難い状況を想定して予め低く成功確率を導出しておくことができる。
この結果、自動運転制御部１２０は、より安全側に立って自車両Ｍを制御することができる。

判定部１５３は、導出部１５２によって導出された成功確率に基づいて、自車両Ｍが本線に合流可能か否かを判定する（ステップＳ２０６）。

例えば、判定部１５３は、導出部１５２により導出された成功確率が閾値以下であれば、速度調整を行うための走行距離ＲＤ（ｋ）が不十分であると判断して、自車両Ｍが本線に合流可能でないと判定する。
この場合、判定部１５３は、表示部６２やスピーカ６４を用いて、自動運転によって合流イベントが実施できないことを運転者に報知すると共に、自動運転モードから手動運転モードに変更するよう切替制御部１７０に切り替え処理を行わせる（ステップＳ２０８）。
これによって、車両制御システム１００は、速度を調整する合流路に自車両Ｍが進入する前に、運転者に自車両Ｍの操作を交代させることができる。

また、判定部１５３により自車両Ｍが本線に合流可能でないと判定された場合、目標車線決定部１１０は、ナビゲーション装置５０から提供された経路の一部を変更して、他の車線に目標車線を設定してよい。
これによって、車両制御システム１００は、例えば、他の合流ポイントに迂回する経路や、合流ポイントが存在しない経路を利用することで、自動運転を継続した状態で自車両Ｍを目的地まで走行させることができる。

一方、判定部１５３は、導出部１５２により導出された成功確率が閾値以上であれば、速度調整を行うための走行距離ＲＤ（ｋ）が十分であると判断して、自車両Ｍが本線に合流可能であると判定する。

次に、自車両Ｍが本線に合流可能である場合、合流ターゲット位置候補設定部１５１は、本線のうち支線に隣接する車線を走行する周辺車両ｍをｎ台選択し（ステップＳ２１０）、選択した周辺車両ｍの間に一以上の合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇを設定する（ステップＳ２１２）。

次に、導出部１５２は、合流ターゲット位置候補設定部１５１により設定された合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）ごとに、走行距離ＲＤ（ｋ）を導出する（ステップＳ２１４）。

例えば、導出部１５２は、以下の（１）から（３）の制約の下で、自車両Ｍの速度ｖ（ｋ，ｔ）および到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ（ｋ）｝を導出する。
（１）自車両Ｍは、定加速度モデル、定ジャーク（躍度）モデルなどの、将来の状態が予測可能な運動モデルに基づいて走行し、上限速度が定められる。上限速度は、例えば法定速度である。
（２）合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）に対応する自車両Ｍの速度（変化）ｖ（ｋ，ｔ）は、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）に到達した時点で、平均速度ＶＨと一致する。
（３）到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ（ｋ）｝までの期間で、自車両Ｍの速度ｖ（ｋ，ｔ）とＶＨとの差分を積分した値が、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）と自車両Ｍとの距離ｘ（ｋ）に一致する。

そして、導出部１５２は、導出した自車両の速度ｖ（ｋ，ｔ）および到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ（ｋ）｝に基づいて、自車両Ｍが合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）に到達するまでの走行距離ＲＤ（ｋ）を導出する。
この際、各合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）の直前および直後を走行する車両は、自車両Ｍの運動モデルと同様に、定加速度モデル、定ジャーク（躍度）モデルなどの、将来の状態が予測可能な運動モデルに基づいて走行するものと想定される。

図１８は、上記（１）〜（３）の条件を満たす自車両Ｍの速度ｖ（ｋ，ｔ）の一例を示す図である。図１８中、ｖ_０は、合流判断時点の自車両Ｍの速度であり、速度ｖ（ｋ，ｔ）の初期値である。図１８に示すように、式（１）および条件（２）が成立する条件で、自車両の速度ｖ（ｋ，ｔ）および到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ（ｋ）｝が求められる。

導出部１５２は、例えば、図１８に示す加速期間、等速期間、減速期間を色々と変更しながら、条件に合致するパターンを探索することで、条件を満たす速度ｖ（ｋ，ｔ）を導出する。
また、導出部１５２は、ｘ（ｋ）、ｖ_０、ＶＨなどのパラメータと速度ｖ（ｋ，ｔ）のパターンとを対応付けたマップを記憶部１８０に保持しておき、パラメータをマップに適用することで速度ｖ（ｋ，ｔ）を導出してもよい。
また、導出部１５２は、精度の粗いマップを保持しておき、粗いマップから導出された速度ｖ（ｋ，ｔ）を起点として探索を行ってもよい。
これについて、後述する各実施形態も同様である。

導出部１５２は、導出した自車両の速度ｖ（ｋ，ｔ）および到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ（ｋ）｝に基づいて、自車両Ｍが合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）に到達するまでの走行距離ＲＤ（ｋ）を導出する。走行距離ＲＤ（ｋ）は、式（２）により求められる。
図１９は、導出部１５２による処理を説明するための図である。

次に、合流ターゲット位置候補設定部１５１は、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）ごとに導出された走行距離ＲＤ（ｋ）が最も短くなる合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）を、自車両Ｍが合流時に割り込むべき合流ターゲット位置ＴＡｇ（ｋ）であると決定する（ステップＳ２１６）。

そして、合流ターゲット位置候補設定部１５１は、軌道候補生成部１３４に、この合流ターゲット位置ＴＡｇ（ｋ）に向けた軌道の候補を生成させる。
この際、軌道候補生成部１３４は、走行距離ＲＤ（ｋ）の導出時に想定した自車両Ｍの速度ｖで、合流ターゲット位置ＴＡｇ（ｋ）に向けた軌道の候補を生成する。そして、評価・選択部１３６が軌道候補の中から制御に用いる軌道を決定し、走行制御部１６０がこの軌道に基づき制御対象を制御することで、合流が実施される。

以上説明した第１の実施形態の車両制御システム１００によれば、自車両Ｍが支線から合流しようとする本線の交通事情情報を取得し、取得した交通事情情報と、合流路長εとに基づいて、本線への合流の可否を判定し、本線への合流が可能であると判定された場合に、支線から本線に向けて自車両Ｍが走行するように、自車両Ｍの少なくとも加減速を自動的に制御することにより、合流可否の判定を迅速に行うことができる。
この結果、例えば、合流が可能でないと判定される場合に、素早く運転者に自車両の操作権を委譲することができる。

＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、記憶部１８０に予め記憶される対応情報１８８において、車頭時間δ（ｋ）のみに対して、走行距離ＲＤ（ｋ）を導出するためのマップが対応付けられている点で第１の実施形態と相違する。以下、係る相違点を中心に説明する。

図２０は、第２の実施形態における対応情報１８８の一例を示す図である。図２０に示すように、対応情報１８８には、各車頭時間δ（ｋ）にマップが対応付けられている。
図２１は、第２の実施形態の対応情報１８８における、あるマップの一例を示す図である。図２１中横軸は、本線の車両の平均速度ＶＨを表し、縦軸は、合流可能な区間を走行する際の自車両Ｍの速度ｖを表し、マップ右のカラーバーは、走行距離ＲＤ（ｋ）を色彩および数値（図２１中０〜１０００ｍ）で表している。

第２の実施形態における導出部１５２は、対応情報１８８において、通信装置７５により取得された交通事情情報に含まれる車頭時間δ（ｋ）と一致する、または最も近い値をとる車頭時間δ（ｋ）に対応したマップを選択し、このマップを用いて走行距離ＲＤ（ｋ）を導出する。
例えば、図２１の例において、本線の車両の平均速度ＶＨが９０ｋｍ／ｈであり、且つ自車両Ｍの速度ｖを８０ｋｍ／ｈに設定して走行させた場合、走行距離ＲＤ（ｋ）は、およそ１００ｍとして導出される。

上記マップにおいて設定した自車両Ｍの速度ｖは、例えば、図２２に示す情報を参照することで決定される。
図２２は、合流の成功確率と、自車両Ｍの速度ｖとの関係の一例を示す図である。図２２に示すように、合流の成功確率は、自車両Ｍの速度ｖが大きくなるにつれて高くなる傾向で変化する。合流の成功確率および自車両Ｍの速度ｖには、それぞれ閾値Ｐ_ｔｈとＶ_{ｔ ｈ}とが設定される。閾値Ｐ_ｔｈは、例えば、１００％程度に設定され、閾値Ｖ_ｔｈは、法定速度等の上限速度に設定される。
例えば、導出部１５２は、自車両Ｍの速度ｖが閾値Ｖ_ｔｈ以下であり、且つ成功確率が閾値Ｐ_ｔｈ以上の範囲（図２２中領域Ｃ）内の速度を、自車両Ｍの速度ｖと見做して走行距離ＲＤ（ｋ）を決定する。

第２の実施形態における判定部１５３は、導出部１５２によって、マップを用いて導出された走行距離ＲＤ（ｋ）と、高精度地図情報１８２を用いて導出された合流路長εとを比較することで、自車両Ｍが本線に合流可能か否かを判定する。
例えば、判定部１５３は、走行距離ＲＤ（ｋ）が合流路長εに比して大きい場合、自車両Ｍが本線に合流可能でないと判定し、走行距離ＲＤ（ｋ）が合流路長εに比して小さい場合、自車両Ｍが本線に合流可能であると判定する。

以上説明した第２の実施形態の車両制御システム１００Ａによれば、上述した第１の実施形態と同様に、合流可否の判定を迅速に行うことができる。この結果、例えば、合流が可能でないと判定される場合に、素早く運転者に自車両の操作権を委譲することができる。

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。

２０…ファインダ、３０…レーダ、４０…カメラ、５０…ナビゲーション装置、６０…車両センサ、６２…表示部、６４…スピーカ、７０…操作デバイス、７２…操作検出センサ、７５…通信装置、８０…切替スイッチ、９０…駆動力出力装置、９２…ステアリング装置、９４…ブレーキ装置、１００…車両制御システム、１１０…目標車線決定部、１２０…自動運転制御部、１２２…自車位置認識部、１２４…外界認識部、１２６…行動計画生成部、１３０…軌道生成部、１３２…走行態様決定部、１３４…軌道候補生成部、１３６…評価・選択部、１４０…車線変更制御部、１５０…合流制御部、１５１…合流ターゲット位置候補設定部、１５２…導出部、１５３…判定部、１６０…走行制御部、１７０…切替制御部、１８０…記憶部、Ｍ…自車両

Claims (9)

1. 自車両が支線から合流しようとする本線の交通事情情報を取得する取得部と、
   前記取得部により取得された前記交通事情情報に基づいて、前記本線を走行する他車両の間の位置に至るまでに前記自車両が走行する距離と、前記支線から前記本線への合流箇所における合流可能区間の長さとの比を導出し、前記導出した比に基づいて前記自車両の前記本線への合流の可否を判定する第１の制御部と、
   前記第１の制御部により前記自車両の前記本線への合流が可能であると判定された場合に、前記支線から前記本線に向けて前記自車両が走行するように、前記自車両の少なくとも加減速を自動的に制御する第２の制御部と、
   を備える車両制御システム。
2. 前記第１の制御部は、前記交通事情情報から得られる情報と、前記合流可能区間の長さとの双方に、前記比が対応付けられた対応情報を参照することで、前記取得部により取得された前記交通事情情報に対応する前記比を導出し、前記導出した比に基づいて前記本線への合流の可否を判定する、
   請求項１に記載の車両制御システム。
3. 前記対応情報は、さらに前記比に前記自車両の速度が対応付けられており、
   前記第１の制御部は、前記自車両の速度を取得すると共に、前記取得した前記自車両の速度を用いて前記対応情報を参照することで、前記比を導出し、前記導出した比に基づいて前記本線への合流の可否を判定する、
   請求項２に記載の車両制御システム。
4. 前記第１の制御部により前記自車両の前記本線への合流が可能でないと判定された場合に、前記合流における前記第２の制御部の制御を制限する切替制御部を更に備える、
   請求項１から３のうちいずれか１項に記載の車両制御システム。
5. 前記交通事情情報は、前記本線の走行車両の平均速度と、前記走行車両の車間距離を導出可能な情報とを含む、
   請求項１から４のうちいずれか１項に記載の車両制御システム。
6. 自車両が支線から合流しようとする本線の交通事情情報を取得する取得部と、
   前記交通事情情報から得られる情報と、車両が合流までに走行する走行距離の情報とが対応付けられた対応情報を参照することで、前記取得部により取得された交通事情情報に対応する走行距離を導出する導出部と、
   前記交通事情情報に対応する走行距離と前記支線から前記本線への合流箇所における合流可能区間の長さとの比を導出し、前記導出した比に基づいて前記本線への合流の可否を判定する制御部と、
   を備える車両制御システム。
7. 前記比は、前記合流可能区間の長さと、前記支線から前記本線に至るまでに前記自車両が走行する走行距離との比率である、
   請求項６に記載の車両制御システム。
8. 車載コンピュータが、
   自車両が支線から合流しようとする本線の交通事情情報を取得し、
   前記取得した交通事情情報に基づいて、前記本線を走行する他車両の間の位置に至るまでに前記自車両が走行する距離と、前記支線から前記本線に合流可能な合流可能区間の長さとの比を導出し、前記導出した比に基づいて前記自車両の前記本線への合流の可否を判定し、
   前記自車両の前記本線への合流が可能であると判定した場合に、前記支線から前記本線に向けて前記自車両が走行するように、前記自車両の少なくとも加減速を自動的に制御する、
   車両制御方法。
9. 車載コンピュータに、
   自車両が支線から合流しようとする本線の交通事情情報を取得させ、
   前記取得させた交通事情情報に基づいて、前記本線を走行する他車両の間の位置に至るまでに前記自車両が走行する距離と、前記支線から前記本線に合流可能な合流可能区間の長さの比を導出し、前記導出した比に基づいて前記自車両の前記本線への合流の可否を判定させ、
   前記自車両の前記本線への合流が可能であると判定させた場合に、前記支線から前記本線に向けて前記自車両が走行するように、前記自車両の少なくとも加減速を自動的に制御させる、
   車両制御プログラム。

Images