JP7078909B2 - 車両制御装置及び車両制御用コンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、車両制御装置及び車両制御用コンピュータプログラムに関する。

車両の自動運転制御に利用するために、車両の位置と、車両の目的地と、地図データとに基づいて、車両の走行予定経路が生成されて、車両はこの走行予定経路に沿って走行するように制御される。

合流車線が本線へ合流する合流区間が走行予定経路に含まれる場合、車両は、合流区間において合流車線から本線への車線変更を行うように自動制御される。

車両は、合流区間において車線変更を行う時、車両と他の車両との間に安全な距離が維持されるように走行動作を制御する。

例えば、特許文献１は、交通事情情報から得られる情報と、合流可能区間の長さとの双方に、合流車線から本線への車線変更の成功確率が対応付けられた対応情報を参照することで成功確率を導出し、導出した成功確率に基づいて合流車線から本線への車線変更の可否を判定することを提案している。

車両は、この車両と他の車両との間に安全な距離が確保できそうにない場合、車両と他の車両との間に安全な距離が確保できる状況となるまで、車線変更を行わずに現在の合流車線上で走行を続ける。

車両は、車線変更を待機している間も合流車線上を走行しているので、自動制御で車線変更ができない場合、車両は、合流車線の終点へ向かって進行していく。

上述した特許文献１は、自動制御による合流車線から本線への車線変更を行えないと判定された場合、車両の制御を自動制御から手動制御へ変更して、ドライバが手動で車両を操作して合流車線から本線への車線変更を行うことを提案している。

国際公開第２０１７／１５９４９３号

ここで、自動制御で制御されている車両の搭乗しているドライバは、合流車線から本線への車線変更が不可能となった時点で、制御の引き渡しを通知されると、車両の合流車線から本線への車線変更を手動制御で操作するための時間が不足するおそれがある。

そこで、本発明は、車両の制御を引き渡されたドライバが、車両の合流車線から本線への車線変更の操作を、時間的に余裕をもって行うことができるように、制御の引き渡しを通知する車両制御装置を提供することを目的とする。

一の実施形態によれば、車両制御装置が提供される。この車両制御装置は、走行予定経路上の合流車線が本線へ合流する合流区間において、車両が合流車線から本線へ車線変更する合流目標位置を、合流車線の終点に対して車両の制御を引き渡されたドライバが車線変更のための車両の操作を行える最小の距離の位置よりも手前の位置に決定する合流目標位置決定部と、車両が合流目標位置に到達した時に車線変更が終了していない場合、車両の制御を自動制御から手動制御へ変更することを通知する第１の通知を、情報をドライバへ通知する通知部を用いてドライバへ通知するか、又は、車両の動作を制御する車両制御部を用いて車両に所定の動作をさせることによりドライバへ通知する通知制御部と、を有する。

この車両制御装置は、通知制御部は、車両制御部を制御し、所定の動作として、車両の速度を低減するか、又は、車両の速度を、本線を走行している他の車両の速度との差が小さくなるように変更することが好ましい。

また、この車両制御装置は、合流目標位置決定部は、合流目標位置と最小の距離の位置との間に、車両が合流車線から本線へ車線変更を完了しておくことを目標とする合流完了目標位置を決定し、通知制御部は、前記第１の通知を行った後に、車両が合流完了目標位置に到達した場合、車両の制御が自動制御から手動制御へ変更される可能性のあることを、通知部又は車両制御部を用いてドライバへ通知することが好ましい。

また、この車両制御装置は、通知制御部は、車両制御部を用いて、制動動作又は操舵動作により車両の加速度を変化させて、第２の通知をドライバへ通知することが好ましい。

また、この車両制御装置は、通知制御部は、合流目標位置決定部が合流目標位置を決定した時点から、車両が合流車線から本線へ車線変更を行うことを示す情報を、通知部を用いてドライバへ通知することが好ましい。

また、この車両制御装置は、合流目標位置決定部は、合流車線の終点の位置と、車両の現在位置と、車両状態情報とに基づいて、最小の距離の位置を決定することが好ましい。

一の実施形態によれば、車両制御用コンピュータプログラムが提供される。この車両制御用コンピュータプログラムは、走行経路上の合流車線が本線へ合流する合流区間において、車両が合流車線から本線への車線変更を完了する合流目標位置を、合流車線の終点に対して車両の制御を引き渡されたドライバが車線変更のための車両の操作を行える最小の距離の位置よりもよりも手前の位置に決定し、車両が合流目標位置に到達した時に車線変更が終了していない場合、車両の制御を自動制御から手動制御へ変更することを通知する第１の通知を、情報をドライバへ通知する通知部を用いてドライバへ通知するか、又は、車両の動作を制御する車両制御部を用いて車両に所定の動作をさせることによりドライバへ通知する、ことをプロセッサに実行させる。

本発明に係る車両制御装置は、車両が自動制御で車線変更を行えなくなる前に、ドライバに対して自動制御での合流車線から本線への車線変更が困難であることがあらかじめ通知されるので、車両の制御を引き渡されたドライバは、車両の合流車線から本線への車線変更の操作を、時間的に余裕をもって行うことができるという効果を奏する。

車両制御装置が実装される車両制御システムの概略構成図である。 車両制御装置の一つの実施形態である電子制御装置のハードウェア構成図である。 車両制御処理に関する、電子制御装置のプロセッサの機能ブロック図である。 合流区間における走行予定車線計画を生成する処理を説明する図である。 合流区間における車線変更の処理を説明する図（その１）である。 合流区間における車線変更の処理を説明する図（その２）である。 車両制御処理を含む、車両制御システムの動作フローチャートである。

以下、図を参照しつつ、車両制御装置について説明する。この車両制御装置は、走行予定経路上の合流車線が本線へ合流する合流区間において、車両が合流車線から本線へ車線変更する合流目標位置を、合流車線の終点に対して車両の制御を引き渡されたドライバが車線変更のための車両の操作を行える最小の距離の位置よりも手前の位置に決定する。車両制御装置は、車両が合流目標位置に到達した時に車線変更が終了していない場合、車両の制御を自動制御から手動制御へ変更することを通知する第１の通知を、通知部を用いてドライバへ通知するか、又は、車両の動作を制御する車両制御部を用いて車両に所定の動作をさせることによりドライバへ通知する。これにより、車両が自動制御で車線変更を行えなくなる前に、ドライバに対して自動制御での合流車線から本線への車線変更が困難であることがあらかじめ通知されるので、車両の制御を引き渡されたドライバは、車両の合流車線から本線への車線変更の操作を、時間的に余裕をもって行うことができる。

本実施形態の車両制御装置を有する車両制御システムは、車両を自動制御で運転する自動制御運転モードと、ドライバが車両を操作して運転する手動制御運転モードとを有する。自動制御運転モードの車両制御システムは、自動制御から手動制御へ変更する制御変更通知がドライバにより承諾された場合、車両の運転を適用中の自動制御運転モードから手動制御運転モードへ切り替える。これにより、車両が自動制御で車線変更ができない場合、ドライバは手動制御で車両を操作して車線変更を行うことが可能となる。手動制御運転モードでは、車両は、駆動、制動及び操舵の中で少なくとも１つの動作が、手動で制御される。

図１は、車両制御装置が実装される車両制御システムの概略構成図である。また、図２は、車両制御装置の一つの実施形態である電子制御装置のハードウェア構成図である。

本実施形態では、車両１０に搭載され、且つ、車両１０を制御する車両制御システム１は、車両の前方の画像を撮影するカメラ２と、車両１０の前後左右に配置されるLiDARセンサ３ａ～３ｄとを有する。また、車両制御システム１は、測位情報受信機４と、測位情報受信機４が出力する測位情報に基づいて地図情報を生成する地図情報記憶装置５と、ユーザインターフェース（ＵＩ）６と、操作装置７と、ナビゲーション装置８と、車両制御装置の一例である電子制御装置（ＥＣＵ）９とを有する。

カメラ２と、LiDARセンサ３ａ～３ｄと、地図情報記憶装置５と、ＵＩ６と、操作装置７と、ナビゲーション装置８と、ＥＣＵ９とは、コントローラエリアネットワークといった規格に準拠した車内ネットワーク１１を介して通信可能に接続される。

カメラ２は、車両１０の前方を向くように、例えば、車両１０の車室内に取り付けられる。カメラ２は、所定の周期で設定される画像情報取得時刻において、車両１０の前方の所定の領域が表された画像を生成する。生成された画像には、車両１０の周囲の他の車両又は車両１０の前方の所定の領域内に含まれる路面上の車線区画線などの地物が表わされる。カメラ２により生成される画像は、カラー画像であってもよく、又は、グレー画像であってもよい。カメラ２は、撮像部の一例であり、CCDあるいはC-MOSなど、可視光に感度を有する光電変換素子のアレイで構成された２次元検出器と、その２次元検出器上に撮影対象となる領域の像を結像する撮像光学系を有する。

カメラ２は、画像を生成する度に、画像及び画像を生成した画像情報取得時刻を、車内ネットワーク１１を介してＥＣＵ９へ出力する。画像は、ＥＣＵ９において、車両の位置を推定する処理に使用されるのと共に、車両１０の周囲の他の物体を検出する処理に使用される。

LiDARセンサ３ａ～３ｄのそれぞれは、車両１０の前方、左側方、後方、右側方を向くように、例えば、車両１０の外面に取り付けられる。LiDARセンサ３ａ～３ｄのそれぞれは、所定の周期で設定される距離情報取得時刻において、車両１０の前方、左側方、後方、右側方に向けてパルス状のレーザを同期して発射して、反射物により反射された反射波を受信する。反射波が戻ってくるのに要する時間は、レーザが照射された方向に位置する地物と車両１０との間の距離情報を有する。LiDARセンサ３ａ～３ｄのそれぞれは、レーザの照射方向及び反射波が戻ってくるのに要する時間を含む反射波情報を、レーザを発射した反射波情報取得時刻と共に、車内ネットワーク１１を介してＥＣＵ９へ出力する。反射波情報は、ＥＣＵ９において、車両１０の周囲の他の物体を検出する処理に使用される。

測位情報受信機４は、車両１０の現在位置を表す測位情報を出力する。例えば、測位情報受信機４は、ＧＰＳ受信機とすることができる。測位情報受信機４は、ＧＰＳ電波を受信する測位情報受信部４ａと、測位情報受信部４ａが受信したＧＰＳ電波に基づいて、車両１０の現在位置を表す測位情報を出力するプロセッサ４ｂとを有する。プロセッサ４ｂは、測位情報受信部４ａが所定の受信周期で測位情報を取得する度に、測位情報及び測位情報を取得した測位情報取得時刻を、地図情報記憶装置５へ出力する。

地図情報記憶装置５は、プロセッサ５ａと、磁気ディスクドライブ又は不揮発性の半導体メモリなどの記憶装置５ｂとを有しており、この記憶装置５ｂは、車両１０の現在位置を含む相対的に広い範囲（例えば１０～３０ｋｍ四方の範囲）の広域地図情報を記憶する。この広域地図情報は、道路上の車線区画線などの地物、構造物の種類及び位置を表す情報、道路の法定速度などを含む高精度地図情報であることが好ましい。なお、道路上の地物、構造物の位置は、例えば、実空間における所定の基準位置を原点とする世界座標系で表される。プロセッサ５ａは、車両１０の現在位置に応じて、無線通信装置（図示せず）を介した無線通信により、基地局を介して外部のサーバから広域地図情報を受信して記憶装置５ｂに記憶する。プロセッサ５ａは、測位情報受信機４から測位情報を入力する度に、記憶装置５ｂに記憶している広域地図情報を参照して、測位情報により表される現在位置を含む相対的に狭い領域（例えば、１００ｍ～１０ｋｍ四方の範囲）の地図情報、測位情報及び測位情報取得時刻を、車内ネットワーク１１を介してＥＣＵ９へ出力する。また、地図情報記憶装置５のプロセッサは、測位情報受信機４から測位情報及び測位情報取得時刻を入力する度に、測位情報及び測位情報取得時刻を、車内ネットワーク１１を介してナビゲーション装置８へ出力する。

ＵＩ６は、通知部の一例である。ＵＩ６は、ＥＣＵ９に制御されて、車両１０の走行情報及び車両１０の制御を自動制御から手動制御へ変更する制御変更通知などをドライバへ通知し、またドライバから車両１０に対する操作に応じた操作信号を生成する。車両１０の走行情報は、車両の位置、走行予定経路、車線変更を行う予定などの車両の現在及び将来の経路に関する情報などを含む。車両１０の走行情報は、例えば、車両１０が合流車線から本線へ車線変更を行うことに関係する情報を含んでいてもよい。ＵＩ６は、走行情報及び制御変更通知などをドライバへ通知する通知装置として、例えば、液晶ディスプレイ又はタッチパネルを有する。また、ＵＩ６は、ドライバから車両１０への操作情報を入力する入力装置として、例えば、タッチパネル又は操作ボタンを有する。操作情報として、例えば、目的地、経由地、車両速度、その他の車両の制御情報、及び、制御変更通知に対するドライバの回答などが挙げられる。ＵＩ６は、入力された操作情報を、車内ネットワーク１１を介してＥＣＵ９へ出力する。

操作装置７は、車両１０の手動制御運転モードにおいて、ドライバが、車両１０を手動で操作するための、ステアリング、アクセルペダル、ブレーキペダルなどを有する。操作装置７は、ドライバのステアリング操作による操舵量に応じた制御信号を生成して、車両１０の操舵輪を制御するアクチュエータ（図示せず）へ出力する。操作装置７は、ドライバのアクセルペダル操作によるアクセル開度に応じた制御信号を生成して、車両１０のエンジンなどの駆動装置（図示せず）へ出力する。操作装置７は、ドライバのブレーキペダル操作によるブレーキ量に応じた制御信号を生成して、車両１０のブレーキ（図示せず）へ出力する。

ナビゲーション装置８は、ナビゲーション用地図情報と、車両１０の目的地と、車両１０の現在位置とに基づいて、車両１０の現在位置から目的地までの走行予定経路を生成する。ナビゲーション装置８は、ナビゲーション用地図情報を記憶するメモリ８ａと、プロセッサ８ｂとを有する。ナビゲーション用地図情報は、道路を表すリンクの位置情報と、リンクによって接続されるノードの位置情報とを有する。走行予定経路の道路配置は、道路を表すリンクと、リンクによって接続されるノードとによって表される。リンク及びノードの位置は、例えば、世界座標系の座標で表される。プロセッサ８ｂは、メモリ８ａに記憶するナビゲーション用地図情報と、ＵＩ６から受信した車両１０の目的地と、地図情報記憶装置５から受信した車両１０の現在位置を表す測位情報とに基づいて、車両１０の現在位置から目的地までの走行予定経路を生成する。プロセッサ８ｂは、例えば、ダイクストラ法を用いて、車両１０の走行予定経路を生成する。走行予定経路は、右折、左折、合流、分岐などの位置に関する情報を含む。プロセッサ８ｂは、目的地が新しく設定された場合、又は、車両１０の現在位置が走行予定経路から外れた場合などに、車両１０の走行予定経路を新たに生成する。プロセッサ８ｂは、走行予定経路を生成する度に、その走行予定経路を、車内ネットワーク１１を介してＥＣＵ９へ出力する。

ＥＣＵ９は、適用される運転モードに従って、車両１０の走行を制御する。本実施形態では、ＥＣＵ９は、自動運転モードの適用時には、走行予定経路上の合流車線が本線へ合流する合流区間において、車両１０が合流車線から本線へ車線変更する車線変更処理を行い、自動制御で車線変更を行えないと判定した場合、車両１０の制御を自動制御から手動制御へ変更することをドライバへ通知する制御変更通知処理を行う。そのために、ＥＣＵ９は、通信インターフェース２１と、メモリ２２と、プロセッサ２３とを有する。

通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）２１は、通信部の一例であり、ＥＣＵ９を車内ネットワーク１１に接続するためのインターフェース回路を有する。すなわち、通信インターフェース２１は、車内ネットワーク１１を介して、ＵＩ６などと接続される。通信インターフェース２１は、ＥＣＵ９から、車両１０の制御を自動制御から手動制御へ変更することを通知する情報を受信すると、受信した情報をＵＩ６へ送信する。また、通信インターフェース２１は、ＵＩ６から車線変更を行うこと又は制御変更通知に対するドライバの回答を示す操作信号を受信すると、受信した情報をプロセッサ２３へわたす。また、通信インターフェース２１は、車内ネットワーク１１を介して、カメラ２及び地図情報記憶装置５などと接続される。通信インターフェース２１は、例えば、カメラ２から画像及び画像情報取得時刻を受信する度に、受信した画像及び画像情報取得時刻をプロセッサ２３へわたす。また通信インターフェース２１は、地図情報記憶装置５から地図情報、測位情報及び測位情報取得時刻を受信する度に、受信した地図情報、測位情報及び測位情報取得時刻をプロセッサ２３へわたす。また通信インターフェース２１は、図示しない車両速度センサ、加速度センサ及びヨーレートセンサから受信した車両速度、加速度及びヨーレートを、プロセッサ２３へわたす。

メモリ２２は、記憶部の一例であり、例えば、揮発性の半導体メモリ及び不揮発性の半導体メモリを有する。そしてメモリ２２は、ＥＣＵ９のプロセッサ２３により実行される車両制御処理において使用される各種のデータ、カメラ２の光軸方向及び取り付け位置などの設置位置情報、撮像光学系の焦点距離及び画角といった内部パラメータなどを記憶する。また、メモリ２２は、各LiDARセンサ３ａ～３ｄの設置位置及び操作範囲などの内部パラメータなどを記憶する。また、メモリ２２は、ナビゲーション装置８から受信した走行予定経路、カメラ２などから受信した画像及び画像情報取得時刻、地図情報記憶装置５から受信した地図情報、測位情報及び測位情報取得時刻などを記憶する。

プロセッサ２３は、１個又は複数個のＣＰＵ(Central Processing Unit)及びその周辺回路を有する。プロセッサ２３は、論理演算ユニット、数値演算ユニットあるいはグラフィック処理ユニットといった他の演算回路をさらに有していてもよい。プロセッサ２３が複数個のＣＰＵを有する場合、ＣＰＵごとにメモリを有していてもよい。プロセッサ２３は、カメラ２が生成した画像に基づいて、この画像が生成された画像情報取得時刻における車両１０の位置を推定する位置推定処理を実行する。また、プロセッサ２３は、所定の周期で設定される位置決定時刻において、直近の画像情報取得時刻における車両１０の推定位置及び車両速度などの車両状態情報を用いて、車両１０の位置を更新する。プロセッサ２３は、車両１０の推定位置と、車両１０の目的地と、車両１０の周囲の他の物体との相対的な位置関係とに基づいて、車両１０の走行動作を制御する。さらに、プロセッサ２３は、走行予定経路上の合流車線が本線へ合流する合流区間において、車両１０が合流車線から本線へ車線変更する車線変更処理、及び、自動制御で車線変更を行えないと判定した場合、車両１０の制御を自動制御から手動制御へ変更することを通知する第１の通知を、ＵＩ６などの通知部を用いてドライバへ通知するか、又は、車両１０の動作を制御する車両制御部を用いて車両１０に所定の動作をさせることによりドライバへ通知する制御変更通知処理を行う。

図３は、車線変更処理及び制御変更通知処理を含む車両制御処理に関する、ＥＣＵ９のプロセッサ２３の機能ブロック図である。プロセッサ２３は、位置推定部３１と、物体検出部３２と、走行車線計画部３３と、運転計画部３４と、期待度算出部３５と、車両制御部３６と、通知制御部３７とを有する。プロセッサ２３が有するこれらの各部の全て又は一部は、例えば、プロセッサ２３上で動作するコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、プロセッサ２３が有するこれらの各部の全て又は一部は、プロセッサ２３に設けられる、専用の演算回路であってもよい。また、プロセッサ２３が有するこれらの各部のうち、走行車線計画部３３と、運転計画部３４と、車両制御部３６と、通知制御部３７とが、合流区間における合流車線から本線への車線変更処理、及び、自動制御で車線変更を行えないと判定した場合の制御変更通知処理に関する車両制御処理を実行する。

プロセッサ２３の位置推定部３１は、車両１０の周囲の地物に基づいて、車両１０の位置を推定する。位置推定部３１は、カメラ２の画像内に設けられた、車両１０の周囲の地物の一例である車線区画線を検出するための照合領域を、画像内の車線区画線を識別する識別器に入力することで車線区画線を検出する。識別器として、例えば、入力された画像から、その画像に表された車線区画線を検出するように予め学習されたディープニューラルネットワーク（ＤＮＮ）を用いることができる。そして、位置推定部３１は、車両１０の位置及び姿勢を仮定して、地図情報生成装置５から受信した地図情報に表された車線区画線を、今回の画像情報取得時刻に生成されたカメラ２の画像上に投影する。例えば、位置推定部３１は、今回の画像情報取得時刻に測位情報受信機５から受信した測位情報で表される車両１０の位置、及び、直前に得られた車両１０の進行方向に相当する車両１０の姿勢を、車両１０の仮定位置及び仮定姿勢とする。位置推定部３１は、その仮定位置及び仮定姿勢に従って、世界座標系から、カメラ２の位置を原点とし、カメラ２の光軸方向を一つの軸方向とするカメラ座標系への変換式を求める。そのような変換式は、座標系間の回転を表す回転行列と座標系間の平行移動を表す並進ベクトルの組み合わせで表される。そして位置推定部３１は、その変換式に従って、地図情報に含まれる、世界座標系で表された車両１０の周囲の道路上の車線区画線の座標を、カメラ座標系の座標に変換する。そして位置推定部３１は、カメラ２の焦点距離といったカメラ２の内部パラメータに基づいて、カメラ座標系で表された車両１０の周囲の車線区画線を、今回の画像情報取得時刻に生成されたカメラ２の画像上に投影する。そして、位置推定部３１は、カメラ２の画像から検出した車線区画線と、地図に表された車両１０の周囲の車線区画線との一致度合を算出する。位置推定部３１は、仮定位置及び仮定姿勢を所定量ずつ変化させながら、上記と同様の座標系変換、投影及び一致度合算出の各処理を実行することで、複数の仮定位置及び仮定姿勢のそれぞれについて、地図情報に表された車両１０の周囲の車線区画線と画像から検出された車線区画線との一致度合を算出する。そして位置推定部３１は、一致度合が最大となるときの仮定位置及び仮定姿勢を特定して、その仮定位置を車両１０の推定位置とし、その仮定姿勢に基づいて車両１０の進行方向を表す推定方位角を求める。

また、位置推定部３１は、カメラ２が画像を生成する画像情報取得時刻の周期よりも短い周期で設定される位置決定時刻において、この位置決定時刻の直前の画像情報取得時刻に推定された車両１０の推定位置及び推定方位角と、この画像情報取得時刻と位置決定時刻との間の車両１０の移動量及び移動方向とに基づいて、位置決定時刻における車両１０の推定位置及び車両１０の推定方位角を推定する。位置推定部３１は、車両１０の車両速度を積分して、画像情報取得時刻と位置決定時刻との間の車両１０の移動量を求め、車両１０のヨーレートを積分して、画像情報取得時刻と位置決定時刻との間の車両１０の移動方向を求める。位置推定部３１は、地図情報と、車両１０の推定位置及び推定方位角とに基づいて、車両１０が位置する道路上の走行車線を推定する。例えば、位置推定部３１は、車両１０の水平方向の中心位置を挟むように位置する互いに隣接する二つの車線区画線で特定される車線を車両１０が走行していると判定する。位置推定部３１は、位置決定時刻における車両１０の推定位置、推定方位角、及び走行車線を求める度に、これらの情報を、物体検出部３２、走行車線計画部３３、運転計画部３４、車両制御部３６及び通知制御部３７へ通知する。なお、位置推定部３１は、上述した画像情報取得時刻に一致する測位受信時刻に測位情報がない場合、この画像情報取得時刻と測位受信時刻との間の車両１０の移動量及び移動方向とに基づいて、画像情報取得時刻における車両１０の推定位置及び車両１０の姿勢を推定してもよい。

プロセッサ２３の物体検出部３２は、カメラ２が生成した画像に基づいて、車両１０の周囲の他の物体及びその種類を検出する。他の物体には、車両１０の周囲を走行する他の車両が含まれる。物体検出部３２は、例えば、カメラ２が生成した画像を識別器に入力することで画像に表された物体を検出する。識別器として、例えば、入力された画像から、その画像に表された物体を検出するように予め学習されたディープニューラルネットワーク（ＤＮＮ）を用いることができる。物体検出部３２は、ＤＮＮ以外の識別器を用いてもよい。例えば、物体検出部３２は、識別器として、画像上に設定されるウィンドウから算出される特徴量（例えば、Histograms of Oriented Gradients, ＨＯＧ）を入力として、そのウィンドウに検出対象となる物体が表される確信度を出力するように予め学習されたサポートベクトルマシン（ＳＶＭ）を用いてもよい。あるいはまた、物体検出部３２は、検出対象となる物体が表されたテンプレートと画像との間でテンプレートマッチングを行うことで、物体領域を検出してもよい。また、物体検出部３２は、LiDARセンサ３ａ～３ｄが出力する反射波情報に基づいて、車両１０の周囲の他の物体を検出してもよい。また、物体検出部３２は、カメラ２が生成した画像内の他の物体の位置に基づいて、車両１０に対する他の物体の方位を求め、この方位と、LiDARセンサ３ａ～３ｄが出力する反射波情報とに基づいて、この他の物体と車両１０との間の距離を求めてもよい。物体検出部３２は、車両１０の現在位置と、車両１０に対する他の物体までの距離及び方位に基づいて、例えば世界座標系で表された、他の物体の位置を推定する。また、物体検出部３２は、オプティカルフローに基づく追跡処理に従って、カメラ２が生成した最新の画像から検出された他の物体を過去の画像から検出された物体と対応付けることで、最新の画像から検出された他の物体を追跡してもよい。そして、物体検出部３２は、過去の画像から最新の画像における物体の世界座標系で表された位置に基づいて、追跡中の他の物体の軌跡を求めてもよい。物体検出部３２は、時間経過に伴う他の物体の位置の変化に基づいて、車両１０に対するその物体の速度を推定できる。また、物体検出部３２は、時間経過に伴う他の物体の速度の変化に基づいて、他の物体の加速度を推定できる。さらに、物体検出部３２は、地図情報に表された車線区画線と、他の物体位置とに基づいて、他の物体が走行している走行車線を特定する。例えば、物体検出部３２は、他の物体の水平方向の中心位置を挟むように位置する互いに隣接する二つの車線区画線で特定される車線を他の物体が走行していると判定する。物体検出部３２は、検出された他の物体の種類（例えば、車両）を示す情報と、その位置を示す情報、速度、加速度及び走行車線を、運転計画部３４へ通知する。

プロセッサ２３の走行車線計画部３３は、所定の周期で設定される走行車線計画生成時刻において、走行予定経路から選択された直近の運転区間（例えば、１０ｋｍ）において、地図情報と、車両１０の目的地に向かう走行予定経路と、車両１０の現在位置とに基づいて、車両１０が走行する道路内の車線を選択して、車両１０が走行する走行予定車線を表す走行車線計画を生成する。また、走行車線計画部３３は、走行予定経路から選択された直近の運転区間において、地図情報と、走行予定経路と、車両１０の現在位置とに基づいて、車線変更を行うことの要否を判定する。また、走行車線計画部３３は、車線変更の要否の判定に、周辺環境情報又は車両状態情報をさらに利用してもよい。周辺環境情報は、車両の１０の周囲を走行する他の車両の位置及び速度などを含む。車両状態情報は、車両１０の現在位置、車両速度、加速度及び進行方向などを含む。走行車線計画部３３は、走行予定経路の所定の区間内において車線変更の要否を判定して、車線変更の有無と、車線変更を含む場合には変更前の車線及び変更後の車線を含む走行車線計画を生成する。走行車線計画部３３は、走行車線計画を生成する度に、この走行車線計画を運転計画部３４及び通知制御部３７へ通知する。具体的には、走行車線計画部３３は、所定の周期で設定される走行車線計画生成時刻において、ナビゲーション装置８から通知された走行予定経路から直近の運転区間を選択して、この運転区間内における車両１０が走行する道路内の車線を選択して、走行車線計画を生成する。また、走行車線計画部３３は、走行予定経路と車両１０の現在位置とに基づいて、車両１０が現在走行している道路から合流先の他の道路へ進入すること（合流）、車両１０が右折すること、車両１０が左折すること、及び、車両１０が現在走行している道路から分岐先の他の道路へ退出すること（分岐）の中の少なくとも１つのイベントが生じるイベント位置の有無を判定する。走行車線計画部３３は、運転区間がイベント位置を含む場合、車線変更を行うことの要否を判定する。具体的には、走行車線計画部３３は、イベント位置におけるイベントを実行するための車線と、車両１０が現在走行中の車線とが同じか否かを判定して、異なる場合、車線変更を行う必要があると判定して、変更前の車線及び変更後の車線を含む走行車線計画を生成する。また、走行車線計画部３３は、車両１０が走行している車線と同じ車線上を走行する他の車両が存在しており、且つ、車両１０がそのまま同じ車線を走行すると、車両１０と他の車両とが衝突することが予測される場合、車線変更を行う必要があると判定して、変更前の車線及び変更後の車線を含む走行車線計画を生成する。

走行車線計画部３３が走行車線計画を生成する処理の動作例を、車両１０が現在走行している道路から合流先の他の道路へ進入すること（合流）を示す図４を参照しながら、以下に説明する。

図４に示す例では、走行車線計画部３３は、運転区間がイベント位置である合流区間を含む場合、地図情報と、走行予定経路と、車両１０の現在位置とに基づいて、合流区間におけるイベントを実行するための車線と、車両１０が現在走行中の車線とが同じか否かを判定する。走行車線計画部３３は、合流区間におけるイベントを実行するための車線と、車両１０が現在走行中の車線とが異なる場合、車線変更を行う必要があると判定して、車両１０が現在走行中の車線から合流区間におけるイベントを実行するための車線へ移動することを含む走行車線計画を生成する。

図４に示す例では、車両１０の走行予定経路４０３は、道路４０１上の経路４０３ａと、道路４０１が合流する道路４０２上の経路４０３ｂとを含む。車両１０の現在位置４００は、経路４０３ａ上にある。経路４０３ｂは、車両１０が将来走行する経路である。現在の運転区間４０４は、車両１０の現在走行している道路４０１が他の道路４０２へ合流する合流区間４０５を含む。走行車線計画部３３は、車両１０が現在走行している道路４０１から合流先の他の道路４０２へ進入する合流区間４０５を、運転区間４０４内のイベント位置として判定する。走行車線計画部３３には、車両１０の現在位置４００が車線４０１ａ上にあることが、位置推定部３１から通知されている。走行車線計画部３３は、運転区間４０４が合流区間４０５を含むので、車線変更を行うことの要否を判定する。車両１０は、合流区間４０５において、現在走行している道路４０１の車線４０１ａから合流先の道路４０２の車線４０２ａへ移動することになるので、走行車線計画部３３は、イベント位置におけるイベントを実行するための車線と、車両１０が現在走行中の車線とが異なると判定する。そこで、走行車線計画部３３は、現在の道路４０１の車線４０１ａから道路４０２の車線４０２ａへ車線変更を行うことが必要であると判定する。そして、走行車線計画部３３は、運転区間４０４において、車両１０が、合流区間４０５へ到達するまでに道路４０１の車線４０１ａから道路４０２の車線４０２ａへ車線変更することを含む走行車線計画を生成する。

さらに、走行車線計画部３３が車線変更を含む走行車線計画を生成する処理について、図５を参照して、以下に説明する。図５に示す例では、車両１０は、道路５０１の車線５０１ａを走行している。道路５０１は、合流区間５０４において合流先の道路５０２と合流する。合流区間５０４では、合流車線である道路５０１の車線５０１ａと、本線である道路５０２の車線５０２ａとが隣接しているので、車両１０は、車線５０１ａから車線５０２ａへ移動可能である。合流区間５０４の始点Ｐ１は、車線５０１ａと車線５０２ａとの接続が開始する位置である。合流車線の終点Ｐ４は、合流車線である車線５０１ａの終点である。走行車線計画は、車両１０が、この合流区間５０４において、道路５０１の車線５０１ａから道路５０２の車線５０２ａへ車線変更を行うことを含む。

車両１０は、合流区間５０４において、この車両１０と他の車両との間に安全な距離が確保できそうにない場合、車両と他の車両との間に安全な距離が確保できる状況となるまで、車線変更を行わずに現在の合流車線上で走行を続ける。そこで、走行車線計画部３３は、合流区間５０４において自動制御で車線変更を行えないと判定された場合、車両１０の自動制御による車線変更の中止を決定するギブアップ決定位置Ｐ３を、合流区間５０４の車線５０１ａ上に決定する。走行車線計画部３３は、ギブアップ決定位置Ｐ３を、合流区間５０４の終点Ｐ４に対して車両１０の制御を引き渡されたドライバが車線変更のための車両１０の操作を行える最小の距離の位置になるように決定する。例えば、走行車線計画部３３は、ドライバが、車両１０の制御変更の通知を認識し且つ車線変更のための車両１０の操作を開始して車線変更を終了するのに要する時間（例えば、４秒）と、現在の車両速度（例えば、直近の数秒の平均車両速度）との積により求められる距離を、ギブアップ決定位置Ｐ３として決定してもよい。また、走行車線計画部３３は、車両１０を制動して減速する単位時間あたりの減速度と、現在の車両速度とに基づいて、車両速度がゼロとなるまでに車両１０が走行する距離を推定し、合流区間５０４の終点Ｐ４に対してこの推定された距離だけ手前の位置を、ギブアップ決定位置Ｐ３として決定してもよい。走行車線計画部３３は、現在の車両速度と、車両１０の制動能力とに基づいて、減速度を決定する。さらに、走行車線計画部３３は、ギブアップ決定位置Ｐ３として所定の距離（例えば、５００ｍ）を用いてもよい。さらにまた、走行車線計画部３３は、ドライバが手動制御で時間的な余裕をもって車両１０の操作を行えるだけのマージン距離を、ギブアップ決定位置Ｐ３に対して含めてもよい。このマージン距離は、車両速度に基づいて決定されてもよいし、又は固定された値としてもよい。

車両１０は、合流区間５０４において、合流区間５０４の始点Ｐ１とギブアップ決定位置Ｐ３との間の自動制御区間Ｄ１では、自動制御で車線５０１ａから車線５０２ａへの車線変更を試みる。従って、走行車線計画部３３は、合流区間５０４の始点Ｐ１からギブアップ決定位置Ｐ３との間の自動制御区間Ｄ１において、道路５０１の車線５０１ａから道路５０２の車線５０２ａへ車線変更を行うように走行車線計画を生成する。

運転計画部３４は、所定の周期で設定される運転計画生成時刻において、地図情報と、走行車線計画と、車両１０の現在位置と、周辺環境情報と、車両状態情報とに基づいて、所定の時間（例えば、５秒）先までの車両１０の予定走行軌跡を表す運転計画を生成する。運転計画は、現時刻から所定時間先までの各時刻における、車両１０の目標位置及びこの目標位置における目標車両速度の集合として表される。運転計画生成時刻の周期は、走行車線計画生成時刻の周期よりも短いことが好ましい。運転計画部３４は、目標車両速度を、ドライバから入力された走行速度又は走行している車線の法定速度に基づいて決定してもよい。運転計画部３４は、運転計画は生成する度に、運転計画を車両制御部３６及び通知制御部３７へ通知する。

運転計画部３４は、走行車線計画が車両１０の車線間を移動する車線変更を含む場合、カルマンフィルタなどの予測フィルタを用いて、検出された他の車両の直近の軌跡に基づいての将来の軌跡を推定し、検出された他の車両が走行中の車線及び推定された軌跡より算出された相対距離に基づいて、車線変更後の移動先の一又は複数の目標位置（例えば、合流目標位置）を移動先の車線上に決定する。運転計画部３４は、期待度算出部３５を用いて、一又は複数の目標位置のそれぞれについて車線変更が成功する期待度を算出して、最も高い期待度を示す目標位置を移動先の目標位置として選択して、車線変更を含む運転計画を生成する。運転計画部３４は、移動先の一又は複数の目標位置と、車両１０の現在位置と、周辺環境情報と、車両状態情報とを含む、車線変更が成功する期待度を算出するための期待度算出情報を期待度算出部３５へ通知する。運転計画部３４は、一又は複数の目標位置のそれぞれに対して期待度算出部３５から通知された期待度が所定の閾値（例えば、０．７～０．９）以上のものが１つ以上ある場合、最も高い期待度を示した目標位置を移動先に含む運転計画を生成して車両制御部３６へ通知する。最も高い期待度を示す目標位置を移動先に含む運転計画では、車線変更後の車両１０と、前方及び後方の車両との間の距離が最も確保されることが期待される。期待度算出部３５が期待度を算出する処理については後述する。一方、運転計画部３４は、一又は複数の目標位置のそれぞれに対して期待度算出部３５から通知された期待度の全てが所定の閾値（例えば、０．７～０．９）未満の場合、車線変更を含まない運転計画を車両制御部３６へ通知する。この場合、車両１０は、現在走行中の車線を走行し続ける。

運転計画部３４は、運転計画が車線変更を含まないか、又は走行車線計画が車線変更を含まない場合、カルマンフィルタなどの予測フィルタを用いて、検出された他の車両の直近の軌跡に基づいて将来の軌跡を推定し、検出された他の車両が走行中の車線及び推定された軌跡より算出された相対距離に基づいて、他の車両と車両１０とが異なる車線を走行するか、あるいは、車両１０から他の物体までの相対距離が所定距離以上となるように、車両１０の運転計画を生成する。運転計画部３４は、走行車線計画に基づいて、複数の運転計画を生成してもよい。この場合、運転計画部３４は、複数の運転計画のうち、車両１０の加速度の絶対値の総和が最小となる運転計画を選択してもよい。運転計画部３４は、運転計画を車両制御部３６へ通知する。

例えば、運転計画部３４は、走行車線計画が車線変更を含む場合、車両１０が、移動先の車線を走行している他の車両と並走しないように、車線変更を含まない運転計画を生成する。

運転計画部３４は、車両１０が車線変更を行う走行動作を開始した後、車両１０と他の車両との間に所定の距離を確保できないことにより車線変更を完了できなくなった場合か、又は、期待度算出部３５から所定の閾値未満の期待度を通知された場合、車線変更を中止する。そして、運転計画部３４は、車両１０の現在位置が、合流区間５０４の始点Ｐ１とギブアップ決定位置Ｐ３との間にある間は、期待度算出部３５から通知された期待度の何れかが所定の閾値（例えば、０．７～０．９）以上となると、最も高い期待度を示した目標位置を移動先に含む運転計画を車両制御部３６へ通知して、車両１０は、再度、車線変更を開始する。

以下、走行車線計画部３３が生成した走行車線計画に基づいて、運転計画部３４が、合流区間において、合流車線から本線への車線変更を含む運転計画を生成する例について、以下に説明する。

まず、運転計画部３４は、合流目標位置決定部の一例であり、地図情報と、走行車線計画と、車両１０の現在位置と、周辺環境情報と、車両状態情報とに基づいて、走行予定経路上の合流車線が本線へ合流する合流区間において、車両１０が合流車線から本線へ車線変更する合流目標位置を、合流車線の終点に対して車両１０の制御を引き渡されたドライバが車線変更のための車両１０の操作を行える最小の距離の位置（ギブアップ決定位置Ｐ３）よりも手前の位置に決定する。

以下、図５を参照して、運転計画部３４が車線変更を含む運転計画を生成する処理を説明する。運転計画部３４は、走行車線計画と、地図情報と、車両１０の現在位置５００と、他の車両の情報を含む周辺環境情報と、車両状態情報とに基づいて、車線変更後の移動先の一又は複数の合流目標位置を決定する。運転計画部３４は、物体検出部３２から通知されている他の車両の情報を含む周辺環境情報に基づいて、移動先の車線５０２ａ上には、他の車両５１０と、他の車両５１１と、他の車両５１２とが順番に走行していることが通知される。他の車両５１０の進行方向側にスペースＳ１があり、他の車両５１０と他の車両５１１との間にスペースＳ２があり、他の車両５１１と他の車両５１２との間にスペースＳ３がある。運転計画部３４は、カルマンフィルタなどの予測フィルタを用いて、移動先の車線５０２ａ上を走行する他の車両５１０、５１１，５１２の直近の軌跡に基づいて、移動先の車線５０２ａ上を走行する他の車両５１０、５１１、５１２の将来の軌跡を推定して、車両１０が移動可能な大きさを有し、且つ、前方及び後方の車両との間に安全な距離が確保されるように、移動先となる一又は複数のスペースを選択する。運転計画部３４は、一又は複数のスペース内に合流目標位置を設定し、運転計画部３４は、期待度算出部３５を用いて、一又は複数の目標位置のそれぞれについて車線変更が成功する期待度を算出する。運転計画部３４は、例えば、スペース内の中央に合流目標位置を設定してもよい。運転計画部３４は、期待度が所定の閾値（例えば、０．７～０．９）以上のものが１つ以上ある場合、最も高い期待度を示す目標位置を合流目標位置として決定して、この合流目標位置へ移動するように、且つ、車両１０の動作が所定の制約を満たすように、車線変更を含む運転計画を生成する。所定の制約としては、単位時間あたりの加速度変化量、単位時間あたりの速度変化量、又は、単位時間あたりのヨーレート変化量が、上限値以下となることが挙げられる。図５に示す例では、運転計画部３４は、他の車両５１０と他の車両５１１との間のスペースＳ２内の合流目標位置５０３へ移動する車線変更を含む運転計画を生成する。

次に、期待度算出部３５が、車線変更が成功する期待度を算出する処理について、以下に説明する。期待度算出部３５は、運転計画部３４から期待度算出情報が通知されると、所定の周期で設定される期待度算出時刻において、運転計画と、車両１０の現在位置と、他の車両の情報を含む周辺環境情報と、車両状態情報とに基づいて、一又は複数の目標位置のそれぞれに対して車線変更が成功する期待度Ｅ（ｔ）を算出する。期待度算出時刻の周期は、運転計画生成時刻の周期よりも短いことが好ましい。期待度算出部３５は、車線変更が成功する期待度Ｅ（ｔ）を、下記式（１）に示すように、車両１０の位置に基づいて算出される第１車線変更成功度Ｑ１（Ｄ（ｔ））と、移動先の位置の後方車両（図５の他の車両５１１に対応）に基づいて算出される第２車線変更成功度Ｑ２（ｂｔｈ）と、移動先の位置の前方車両（図５の他の車両５１０に対応）に基づいて算出される第３車線変更成功度Ｑ３との積として求める。期待度算出部３５は、一又は複数の運転計画のそれぞれに対して期待度Ｅ（ｔ）を求める度に、この期待度Ｅ（ｔ）を運転計画部３４へ通知する。

Ｅ（ｔ）＝Ｑ１（Ｄ（ｔ））×Ｑ２（ｂｔｈ）×Ｑ３ （１）

図６は、車両１０の位置に基づいて算出される第１車線変更成功度Ｑ１（Ｄ（ｔ））を説明する図である。期待度算出部３５は、第１車線変更成功度Ｑ１（Ｄ（ｔ））を、車両１０の位置とギブアップ決定位置との間の距離Ｄ（ｔ）に基づいて決定する。第１車線変更成功度Ｑ１（Ｄ（ｔ））は、車両１０がギブアップ決定位置に近づく程低減して、車両１０がギブアップ決定位置に到達するとゼロになる。一方、第１車線変更成功度Ｑ１（Ｄ（ｔ））は、車両１０がギブアップ決定位置から遠ざかる程増加する。例えば、第１車線変更成功度Ｑ１（Ｄ（ｔ））として、シグモイド関数を用いることができる。

期待度算出部３５は、時刻ｔにおける車両１０の位置Ｋ（ｔ）を、下記式（２）を用いて求める。

ここで、Ｋ（ｔ０）は、運転計画部３４が、一回あたりの車線変更の試みを開始した時刻ｔ０における車両１０の位置である。ｖ（ｔ）は、時刻ｔにおける車両１０の車両速度である。ａ（ｔ）は、時刻ｔにおける車両１０の加速度である。車両の速度を増加する場合加速度の値を正として、車両の速度を減少する場合、加速度の値を負とする。Ｋ（ｔ）は、例えば、世界座標系で表される位置ベクトルである。ｖ（ｔ）及びａ（ｔ）は、ベクトル量で表される。車両の速度を減少することは、実際には制動を用いて行うことになるが、制動による速度変化を、加速度を用いて表す。

期待度算出部３５は、車両１０の位置とギブアップ決定位置との間の距離Ｄ（ｔ）を、下記式（３）を用いて求める。

Ｄ（ｔ）＝｜Ｓ-Ｋ（ｔ）｜ （３）

ここで、Ｓは、車両１０が走行する車線上のギブアップ決定位置を表しており、例えば、世界座標系で表される位置ベクトルである。

移動先のスペースＳ２の後方車両に基づいて算出される第２車線変更成功度Ｑ２は、車両１０がスペースＳ２の後方車両を追い越してスペースＳ２へ移動する確率である。期待度算出部３５は、第２車線変更成功度Ｑ２を、下記式（４）を用いて求める。

ここで、ＰＢ（ｂ）は、後方車両が加速度ｂの状態にある確率分布関数を表す。ｂｔｈは、車両１０が後方車両を追い越し可能となる加速度を表す。第２車線変更成功度Ｑ２は、加速度ｂの－∞から∞の区間の積分で１となるように規格化されている。

期待度算出部３５は、ＰＢ（ｂ）として、例えば、運転計画部３４が直近の一定期間中に求めた後方車両の加速度の経時変化に基づいて、加速度の平均値及び加速度の分散を求めて、ガウス分布関数を生成する。また、期待度算出部３５は、ＰＢ（ｂ）として、運転計画部３４が求めた後方車両の加速度に基づいて、多変量解析を用いて多項式近似式を求めてもてもよい。また、期待度算出部３５は、ＰＢとして、運転計画部３４が直近の一定期間中に求めた後方車両の加速度ｂの経時変化及び後方車両と後方車両の前方に位置する前方車両との間の距離ｃの経時変化に基づいて、ガウス分布関数又は多変量解析を用いて、ＰＢ（ｂ、ｃ）を表す関数を求めてもよい。さらに、期待度算出部３５は、ＰＢとして、運転計画部３４が直近の一定期間中に求めた、後方車両の加速度ｂの経時変化と、後方車両と後方車両の前方に位置する前方車両との間の距離ｃの経時変化と、前方車両の車両速度ｄの経時変化とに基づいて、ガウス分布関数又は多変量解析を用いて、ＰＢ（ｂ、ｃ，ｄ）を表す関数を求めてもよい。

また、期待度算出部３５は、ｂｔｈを、以下のように求めることができる。まず、期待度算出部３５は、車両１０が移動するスペースＳ２内の合流目標位置を、移動先の車線５０２ａ上に決定して、この合流目標位置と車両１０の間の距離Ｓを求める。合流目標位置は、ギブアップ決定位置よりも手前の位置であり、この合流目標位置の初期値として、例えば、車両１０の現在位置に対して、所定の距離だけ（例えば、３０ｍ）前方の位置とすることができる。車両１０は、時間Ｔ後に後方車両に追いつくとする。期待度算出部３５は、距離Ｓと、時間Ｔと、後方車両の加速度ｂ（定数とする）と、車両１０の加速度ａ（ａは、ｂよりも大きな定数とする）とを用いて、下記の式（５）を満たす車両１０の加速度ａを求める。期待度算出部３５は、後方車両の加速度ｂとして、後方車両の加速度の確率分布関数ＰＢ（ｂ）の平均値を用いることができる。時間Ｔの初期値として、例えば、１０秒とすることができる。

期待度算出部３５は、合流目標位置を固定した状態で、時間Ｔを所定量ずつ増加するように変化させながら、上記式（５）を満たす車両１０の加速度ａを求める。期待度算出部３５は、求められた車両１０の加速度ａが、所定のしきい値以下であれば、この加速度ａをｂｔｈとする。所定のしきい値として、ドライバに不快感を与えない程度の加速度であることが好ましく、例えば、０．１～０．３ｍ／ｓ^２とすることができる。期待度算出部３５は、合流目標位置を固定した状態で、所定のしきい値以下の加速度ａが求まらない場合には、合流目標位置を所定量だけ増加した後、時間Ｔを所定量ずつ変化させながら、上記式（５）を満たす車両１０の加速度ａを求める処理を繰り返す。期待度算出部３５は、合流目標位置がギブアップ決定位置よりも手前の位置で、所定のしきい値以下の加速度ａが求められない場合、第２車線変更成功度Ｑ２をゼロとする。

移動先の位置の前方車両に基づいて算出された第３車線変更成功度Ｑ３は、前方車両が加速して、スペースＳ２が拡大する確率を表す。期待度算出部３５は、第３車線変更成功度Ｑ３を、下記式（６）を用いて求める。

ここで、確率分布関数ＰＣ（ｃ）は、前方車両が加速度ｃの状態にある確率分布関数を表す。第３車線変更成功度Ｑ３は、加速度ｃが－∞から∞の区間の積分で１となるように規格化されている。

期待度算出部３５は、例えば、確率分布関数ＰＣ（ｃ）を、上述した確率分布関数ＰＣ（ｂ）と同様に求めることができる。

ここで、車両１０の周辺の車線５０２ａ上に他の車両が存在しない場合、第２車線変更成功度Ｑ２及び第３車線変更成功度Ｑ３は、共に１に近い値となるので、期待度Ｅは、第１車線変更成功度Ｑ１によりほぼ決定される。

また、運転計画部３４は、合流区間５０４において最初の車線変更の計画時に設定した合流目標位置（以下、第１合流目標位置ともいう）とギブアップ決定位置Ｐ３との間に、車両１０が合流車線から本線へ車線変更を完了しておくことを目標とする合流完了目標位置Ｐ２を決定する。運転計画部３４は、合流完了目標位置Ｐ２を通知制御部３７へ通知する。例えば、運転計画部３４は、合流完了目標位置Ｐ２を、ギブアップ決定位置Ｐ３に対して、所定距離だけ手前の位置に決定しもよい。この所定の距離は、例えば、車両速度に応じて変更してもよい。また、運転計画部３４は、合流区間５０４において第１合流目標位置を設定した後、期待度が所定の閾値未満となった時点における車両１０の位置を、合流完了目標位置Ｐ２としてもよい。

車両制御部３６は、位置決定時刻における車両１０の位置と、車両速度及びヨーレートと、通知された運転計画（車線変更計画を含む）とに基づいて、車両１０が走行予定経路に沿って走行するように車両１０の各部を制御する。例えば、車両制御部３６は、通知された運転計画、車両１０の現在の車両速度及びヨーレートに従って、車両１０の操舵角、加速度及び角加速度を求め、その操舵角、加速度及び角加速度となるように、操舵量、アクセル開度又はブレーキ量を設定する。そして車両制御部３６は、設定された操舵量に応じた制御信号を、車両１０の操舵輪を制御するアクチュエータ（図示せず）へ出力する。また、車両制御部３６は、設定されたアクセル開度に従って燃料噴射量を求め、その燃料噴射量に応じた制御信号を車両１０のエンジンなどの駆動装置（図示せず）へ出力する。あるいは、車両制御部３６は、設定されたブレーキ量に応じた制御信号を車両１０のブレーキ（図示せず）へ出力する。

車両制御部３６は、運転計画が車線変更するための目標軌跡及び目標車両速度の集合を含む場合、車線変更を行うように車両１０の走行動作を制御する。

通知制御部３７は、車両１０が、上述した第１合流目標位置に到達した時に車線変更が終了していない場合、車両１０の制御を自動制御から手動制御へ変更することを通知する第１制御変更通知を、ＵＩ６を用いてドライバへ通知するか、又は、車両１０の動作を制御する車両制御部３６を用いて車両１０に所定の動作をさせることによりドライバへ通知する。通知制御部３７は、車両１０の現在位置と、運転計画と、地図情報とに基づいて、車両１０が第１合流目標位置に到達した時を判定し、且つ、その時に車両１０が現在走行している車線と、走行車線計画とに基づいて、車線変更が終了しているか否かを判定する。

例えば、通知制御部３７は、車両１０が第１合流目標位置に到達した時に車線変更が終了していない場合、ＵＩ６を用いて、自動制御で車線変更ができないこと、及び、制御変更通知を表示する。また、通知制御部３７は、車両１０が第１合流目標位置に到達した時に車線変更が終了していない場合、車両制御部３６を制御して、車両１０の速度を低減するか、又は、車両１０の車両速度を、本線を走行している他の車両の速度との差が小さくなるように変更してもよい。これにより、ドライバは、車両１０を手動制御で操作する時に、周囲の状況を確認して、本線への車線変更の操作を行い易くなる。なお、通知制御部３７は、ＵＩ６及び車両制御部３６の両方を用いて、第１制御変更通知をドライバへ通知してもよい。

ＵＩ６は、第１制御変更通知に対するドライバの回答の操作信号を入力して、車内ネットワーク１１を介してＥＣＵ９へ出力する。運転計画部３４は、ドライバが第１制御変更通知を承認した場合、車両１０の運転を、適用中の自動制御運転モードから手動制御運転モードへ切り替える。第１制御変更通知を承認したドライバは、手動制御運転モードで、通知された車線変更を行うように、車両１０を操作する。手動制御運転モードでは、少なくとも操舵が手動で制御されることが好ましい。また、手動制御運転モードでは、操舵、加速及び制動が手動で制御されるようにしてもよい。一方、運転計画部３４は、ドライバが制御変更通知を承認しなかった場合、自動制御運転モードで車両１０の運転を続ける。運転計画部３４は、車両１０がギブアップ決定位置Ｐ３に到達した時に、車線変更が終了しておらず、且つ、ドライバが制御変更通知を承認していない場合、車両１０が合流区間５０４の終点Ｐ４に到達する前に停止するように車両１０を制御してもよい。

また、通知制御部３７は、第１制御変更通知をドライバへ通知した後に、車両１０が合流完了目標位置Ｐ２に到達した場合、車両１０の制御が自動制御から手動制御へ変更される可能性のあることを通知する第２制御変更通知を、ＵＩ６又は車両制御部３６を用いてドライバへ通知する。通知制御部３７は、車両１０の現在位置と、走行車線計画と、地図情報とに基づいて、車両１０が合流完了目標位置Ｐ２に到達したか否かを判定する。通知制御部３７は、車両１０が合流完了目標位置Ｐ２とギブアップ決定位置Ｐ３との間のドライバ合流準備区間Ｄ３を走行している時に、第２制御変更通知をドライバへ通知する。

上述したように、合流完了目標位置Ｐ２は、ギブアップ決定位置Ｐ３に対して、所定距離だけ手前の位置であってもよいし、又は、合流区間５０４において第１合流目標位置を設定した後、期待度が所定の閾値未満となった時点における車両１０の位置であってもよい。通知制御部３７は、第１制御変更通知よりも、ドライバが強く認識できるように第２制御変更通知を通知することが好ましい。これにより、ドライバは、車両１０を手動制御で操作して本線への車線変更の操作を行う可能性のあることを一層認識できる。

例えば、通知制御部３７は、車両１０が合流完了目標位置Ｐ２に到達した場合、車両制御部３６を用いて、制動動作又は操舵動作により車両１０の車両進行方向又は進行方向と交差する方向の加速度を変化させて、第２制御変更通知をドライバへ通知する。これにより、自動制御で走行中のドライバは、現在走行している合流区間５０４において、車両１０の制御が自動制御から手動制御へ変更される可能性のあることをさらに認識できる。

また、通知制御部３７は、ＵＩ６を用いて、現在走行している合流区間５０４において、車両１０の制御が自動制御から手動制御へ変更される可能性のあることを表示して、第２制御変更通知をドライバに対して通知してもよい。

ＵＩ６は、第２制御変更通知に対するドライバの回答の操作信号を入力して、車内ネットワーク１１を介してＥＣＵ９へ出力する。運転計画部３４は、ドライバが第２制御変更通知を承認した場合、車両１０の運転を、適用中の自動制御運転モードから手動制御運転モードへ切り替える。

なお、運転計画部３４は、上述したように、車両１０が第１合流目標位置に向かって車線変更を行う走行動作を開始した後、この車線変更を中止した場合でも、車両１０が制御通知位置Ｐ３へ到達するまでは、ドライバが制御変更通知を承認していない間は、再度、自動制御での車線変更を試みる。

図７は、プロセッサ２３により実行される、制御変更通知処理を含む車両制御処理の動作フローチャートである。なお、以下に示される動作フローチャートにおいて、ステップＳ７０６及びＳ７０７の処理が自動制御で車線変更を行えないと判定した場合の制御変更通知処理に対応する。

まず、ナビゲーション装置８は、ナビゲーション用地図情報と、車両１０の目的地と、車両１０の現在位置とに基づいて、車両１０の現在位置から目的地までの走行予定経路を生成する（ステップＳ７０１）。

次に、プロセッサ２３の位置推定部３１は、位置決定時刻ごとに車両１０の推定位置及び推定方位角を求める（ステップＳ７０２）。

次に、プロセッサ２３の物体検出部３２は、カメラ２により生成された画像及びLiDARセンサ３ａ～３ｄにより生成された反射波情報に基づいて、車両１０の周囲の他の物体を検出する（ステップＳ７０３）。

次に、プロセッサ２３の走行車線計画部３３は、走行予定経路の運転区間において、車両１０が走行する道路内の車線を選択して、走行車線計画を生成する。また、走行車線計画部３３は、走行予定経路の運転区間において、地図情報と、走行予定経路と、車両１０の現在位置と、周辺環境情報と、車両状態情報とに基づいて、合流区間において合流車線から本線へ車線変更を行うことの要否を判定する。走行車線計画部３３は、合流車線から本線への車線変更を必要と判定した場合、この車線変更を行うことを含むように走行車線計画を生成する（ステップＳ７０４）。

次に、プロセッサ２３の運転計画部３４は、走行車線計画と、車両１０の現在位置と、周辺環境情報と、車両状態情報とに基づいて、合流区間において車両１０が合流車線から本線へ車線変更を行う運転計画を生成する（ステップＳ７０５）。

次に、プロセッサ２３の運転計画部３４は、走行予定経路上の合流車線が本線へ合流する合流区間において、車両が合流車線から本線へ車線変更する合流目標位置を、合流車線の終点（合流区間の終点）に対して車両の制御を引き渡されたドライバが車線変更のための車両の操作を行える最小の距離の位置（ギブアップ決定位置）よりも手前の位置に決定する（ステップＳ７０６）。

次に、プロセッサ２３の通知制御部３７は、車両１０が合流目標位置に到達した時に車線変更が終了していない場合、車両１０の制御を自動制御から手動制御へ変更することを通知する第１の通知を、ＵＩ６を用いてドライバへ通知するか、又は、車両制御部３６を用いて車両１０に所定の動作をさせることによりドライバへ通知する（ステップＳ７０７）。

以上に説明してきたように、この車両制御装置は、走行予定経路上の合流車線が本線へ合流する合流区間において、車両が合流車線から本線へ車線変更する合流目標位置を、合流車線の終点に対して車両の制御を引き渡されたドライバが車線変更のための車両の操作を行える最小の距離の位置よりも手前の位置に決定する。車両制御装置は、車両が最小の距離の位置に到達した時に車線変更が終了していない場合、車両の制御を自動制御から手動制御へ変更することを通知する第１の通知を、情報をドライバへ通知する通知部を用いてドライバへ通知するか、又は、車両の動作を制御する車両制御部を用いて車両に所定の動作をさせることによりドライバへ通知する。これにより、車両が自動制御で車線変更が行えなくなる前に、ドライバに対して自動制御での合流車線から本線への車線変更が困難であることがあらかじめ通知されるので、車両の制御を引き渡されたドライバは、合流車線から本線への車線変更の操作を、時間的に余裕をもって行うことができる。

次に、上述した実施形態の変型例を、以下に説明する。本変型例では、通知制御部３７は、運転計画部３４が第１合流目標位置を決定した時点から、車両１０が合流車線から本線へ車線変更を行うことを示す情報（通知情報）を、ＵＩ６を用いてドライバへ通知する。

通知制御部３７は、通知情報として、例えば、車両１０の現在位置とギブアップ決定位置との間の距離、又は、期待度を用いてもよい。通知制御部３７は、車両１０の現在位置とギブアップ決定位置との間の距離をプログレスバーとして、ＵＩ６を用いて表示してもよい。また、通知制御部３７は、期待度を、閾値との関係に応じて数値を表示する色を変えて、ＵＩ６を用いて表示してもよい。

また、通知制御部３７は、合流区間における過去の車線変更の成功率を時間帯ごと又は暦ごとに記憶しておいて、この合流区間を走行している場合、時間帯ごと又は暦ごとに、過去の成功率を、ＵＩ６を用いて表示してもよい。

本発明では、上述した実施形態の車両制御装置及び車両制御用コンピュータプログラムは、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。また、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。

例えば、上述した実施形態では、通知制御部３７は、車両１０が、第１合流目標位置に到達した時に車線変更が終了していない場合、車両１０の制御を自動制御から手動制御へ変更することをドライバへ通知していた。通知制御部３７は、第１合流目標位置のかわりに、運転計画部３４は、合流区間において２番目以降に車線変更の計画時に設定した合流目標位置を用いていてもよい。

また、車線変更が成功する期待度を算出する方法は、上述した実施形態に限定されない。例えば、期待度算出部は、期待度を算出するために、移動先の車線の直近（例えば、数分間）の平均車間距離をさらに用いてもよい。また、期待度算出部は、期待度を算出するために、移動先の車線を走行する他の車両の直近（例えば、数分間）の速度分布と、車両速度との関係をさらに用いてもよい。

１ 車両制御システム
２ カメラ
３ａ～３ｄ LiDARセンサ
４ 測位情報受信機
４ａ 測位情報受信部
４ｂ プロセッサ
５ 地図情報記憶装置
５ａ プロセッサ
５ｂ 記憶装置
６ ユーザインターフェース（ＵＩ）
７ 操作装置
８ ナビゲーション装置
８ａ メモリ
８ｂ プロセッサ
９ 電子制御装置（ＥＣＵ）
１０ 車両
１１ 車内ネットワーク
２１ 通信インターフェース
２２ メモリ
２３ プロセッサ
３１ 位置推定部
３２ 物体検出部
３３ 走行車線計画部
３４ 運転計画部
３５ 期待度算出部
３６ 車両制御部
３７ 通知制御部

Claims (7)

1. 走行予定経路上の合流車線が本線へ合流する合流区間において、車両が前記合流車線から本線へ車線変更する合流目標位置を、前記合流車線の終点に対して前記車両の制御を引き渡されたドライバが車線変更のための前記車両の操作を行える最小の距離の位置よりも手前の位置に決定する合流目標位置決定部と、
   前記車両が前記合流目標位置に到達した時に車線変更が終了しているか否かを判定し、且つ、前記車両が前記合流目標位置に到達した時に車線変更が終了していない場合、前記車両の制御を自動制御から手動制御へ変更することを通知する第１の通知を、情報をドライバへ通知する通知部を用いてドライバへ通知するか、又は、前記車両の動作を制御する車両制御部を用いて前記車両に所定の動作をさせることによりドライバへ通知する通知制御部と、
   を有する車両制御装置。
2. 前記通知制御部は、前記車両制御部を制御し、前記所定の動作として、前記車両の速度を低減するか、又は、前記車両の速度を、前記本線を走行している他の車両の速度との差が小さくなるように変更する請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記合流目標位置決定部は、前記合流目標位置と前記最小の距離の位置との間に、前記車両が前記合流車線から本線へ車線変更を完了しておくことを目標とする合流完了目標位置を決定し、前記通知制御部は、前記第１の通知を行った後に、前記車両が前記合流完了目標位置に到達した場合、前記車両の制御が自動制御から手動制御へ変更される可能性のあることを通知する第２の通知を、前記通知部又は前記車両制御部を用いてドライバへ通知する請求項１または２に記載の車両制御装置。
4. 前記通知制御部は、前記車両制御部を用いて、制動動作又は操舵動作により前記車両の加速度を変化させて、前記第２の通知をドライバへ通知する請求項３に記載の車両制御装置。
5. 前記通知制御部は、前記合流目標位置決定部が前記合流目標位置を決定した時点から、前記車両が合流車線から本線へ車線変更を行うことを示す情報を、前記通知部を用いてドライバへ通知する請求項１～４の何れか一項に記載の車両制御装置。
6. 前記合流目標位置決定部は、前記合流車線の終点の位置と、前記車両の現在位置と、車両状態情報とに基づいて、前記最小の距離の位置を決定する請求項１～５の何れか一項に記載の車両制御装置。
7. 走行経路上の合流車線が本線へ合流する合流区間において、車両が前記合流車線から本線への車線変更を完了する合流目標位置を、前記合流車線の終点に対して前記車両の制御を引き渡されたドライバが車線変更のための前記車両の操作を行える最小の距離の位置よりもよりも手前の位置に決定し、
   前記車両が前記合流目標位置に到達した時に車線変更が終了しているか否かを判定し、 前記車両が前記合流目標位置に到達した時に車線変更が終了していない場合、前記車両の制御を自動制御から手動制御へ変更することを、情報をドライバへ通知する通知部を用いてドライバへ通知するか、又は、前記車両の動作を制御する車両制御部を用いて前記車両に所定の動作をさせることによりドライバへ通知する、
   ことをプロセッサに実行させる車両制御用コンピュータプログラム。

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