JP7120260B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

自動制御による車両の運転に利用するために、車両の現在位置と、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る。車両は、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、この走行予定経路に沿って走行するように制御される。

走行予定経路には、例えば、車両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合流区間、車両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分岐区間、又は、車線数が減少する道路区間が含まれ得る。このような区間では、車両は、現在走行中の車線から隣接する車線へ移動するように、車線変更を行う場合がある。

例えば、特許文献１に記載の車両制御システムは、分岐動作の終了タイミングを判定する終了タイミング処理を行って、第１条件又は第２条件が成立したと判定された場合に、ウインカの点灯動作を終了させる。第１条件は、自車両の基準位置が分岐レーン上に存在し、且つ、分岐レーンの入口における上流側端と下流側端の間の距離に対する自車両の走行距離の割合が所定割合を越えることであり、第２条件は、基準位置が分岐レーン上に存在し、且つ、本線上の基準線と当該基準位置の間の距離が、所定距離を越えることである。これにより、車両制御システムは、分岐用のレーンチェンジ制御の実行と同期してウインカの点灯動作が実行される場合に、当該点灯動作の終了タイミングをドライバの感覚に近付けることが可能となる。

特開２０１９－１２８７７３号公報

車線変更に関する動作を開始するタイミングについても、ドライバの感覚に近づけることが好ましい。車線変更時に車両の周囲を把握するのに要する時間は、ドライバの周囲を監視している状態によって異なると考えられる。上述したように、方向指示器を点滅させて一定時間の経過後に車線変更を実施するための操舵操作を開始すると、車線変更時にドライバが車両の周囲を監視する時間が、過剰であったり又は不足したりする。また、車両が車線変更を行う時には、車線変更を行えると判断して方向指示器を点滅させた後、車線を変更するための操舵操作を速やかに開始することが、車線変更を成功させる観点からは好ましい。しかし、上述したように、方向指示器を点滅させて一定時間の経過後に車線変更を行うための操舵操作を開始すると、車線変更を行うタイミングを逃すおそれがある。

そこで、本発明は、車線変更時にドライバが車両の周囲を監視するのに必要な時間を確保すると共に、車線変更をできるだけ速やかに行うことを可能にし、且つ、待機時間が不要に長くなることを防止して、車線変更が成功する確率を向上でき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、駆動、制動及び操舵の中で少なくとも１つの車両の動作を自動制御可能な車両が車線変更を実施する場合に、ドライバが車両の制御に関与する度合いを示す第１情報、及び、ドライバが車両を手動で制御することが可能な程度を表す第２情報の何れかに基づいて、車両が車線変更に関する動作を開始するまでに待機する待機時間を、第１情報により表されるドライバが車両の制御に関与する度合いか又は第２情報により表されるドライバが車両を手動で制御することが可能な程度が大きい程、短くなるように決定する時間決定部を有する。

また、この車両制御装置は、さらに、車両の現在位置と走行予定経路とに基づいて、車線変更の要否を判定する判定部を有し、第１情報は、ドライバが車線変更の必要性を判断する第１モード、及び、判定部が必要であると判定した車線変更をドライバが承認する第２モード、及び、判定部が必要であると判定した車線変更を実施することの通知をドライバが受ける第３モードの中からドライバにより選択されたモードを示す選択モード情報を含むことが好ましい。

特に、この車両制御装置では、時間決定部は、ドライバが車両の制御に関与する度合いを、第３モード、第２モード、第１モードの順番に、ドライバが車両の制御に関与する度合いが大きくなると判定して、選択モード情報により示されるモードに対して、待機時間を第３モード、第２モード、第１モードの順番に短くなるように決定することが好ましい。

また、この車両制御装置では、第２情報は、ドライバが車両を操作する操作部を操作していることを示す情報、又は、ドライバの顔の向きを示す情報、又は、ドライバが運転操作以外の作業をしていることを示す情報を含むことが好ましい。

また、この車両制御装置は、さらに、車両の情報をドライバへ通知する通知部と、車両の走行予定経路と、車両の現在位置と、車両の周辺環境情報とに基づいて、車線変更を含む所定の時間先までの車両の運転計画を生成する運転計画部とを有し、待機時間は、運転計画部が車線変更を含む運転計画を生成して、通知部を用いて車線変更に関する車両の動作の開始がドライバへ通知された後に、方向指示器の点滅を開始する時点までの間に待機する第１待機時間と、方向指示器の点滅を開始した後に、車両が車線変更に関する動作を開始する時点までの間に待機する第２待機時間とを含むことが好ましい。

また、この車両制御装置は、ドライバが車両の周囲の環境を把握することの困難度を判定する環境判定部を有し、環境判定部は、車両の周辺環境情報に基づいて、困難度が高い程長くなるように待機時間を補正することが好ましい。

他の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、駆動、制動及び操舵の中で少なくとも１つの車両の動作が自動制御可能な車両が車線変更を実施する場合に、ドライバが車両の制御に関与するモードを表す第１情報、及び、ドライバが車両を手動で制御することが可能な程度を表す第２情報の中の何れかに基づいて、車両が車線変更に関する動作を開始するまでに待機する待機時間を、第１情報により表されるドライバが車両の制御に関与する度合いか又は第２情報により表されるドライバが車両を手動で制御することが可能な程度が大きい程、短くなるように決定する決定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、車線変更時にドライバが車両の周囲を監視するのに必要な時間を確保すると共に、車線変更をできるだけ速やかに行うことを可能にし、且つ、待機時間が不要に長くなることを防止して、車線変更が成功する確率を向上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。 待機時間決定処理に関する、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車線計画を生成する処理を説明する図である。 車線変更を行う処理を説明する図である。 第１待機時間及び第２待機時間を説明する図（その１）である。 第１待機時間及び第２待機時間を説明する図（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、駆動、制動及び操舵の中で少なくとも１つの車両の動作を自動制御可能な車両が車線変更を実施する場合に、ドライバが車両の制御に関与する度合いを示す第１情報、及び、ドライバが車両を手動で制御することが可能な程度を表す第２情報の何れかに基づいて、車両が車線変更に関する動作を開始するまでに待機する待機時間を、第１情報により表されるドライバが車両の制御に関与する度合いか又は第２情報により表されるドライバが車両を手動で制御することが可能な程度が大きい程、短くなるように決定する。これにより、車両制御装置は、車線変更時にドライバが車両の周囲を監視するのに必要な時間を確保すると共に、車線変更をできるだけ速やかに行うことを可能にし、且つ、待機時間が不要に長くなることを防止して、車線変更が成功する確率を向上できる。

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。車両制御システムは、自動制御運転モードの適用時には、駆動、制動及び操舵の全ての車両の動作を自動制御可能である。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の変更を要求する制御変更通知がドライバにより承認された場合、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、車両が自動制御で安全な走行ができない場合、ドライバは手動制御で車両を操作して走行することが可能となる。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。なお、ドライバの要求に応じて、自動制御から手動制御への変更することも可能である。

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。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１１と、車両１０の前後左右に配置されるLiDARセンサ１２ａ～１２ｄとを有する。また、車両制御システム１は、測位情報受信機１３と、測位情報受信機１３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１４と、ユーザインターフェース（ＵＩ）１５と、操作装置１６と、方向指示器１７ａ～１７ｄと、ナビゲーション装置１８と、車両制御装置の一例である電子制御装置（ＥＣＵ）１９とを有する。

カメラ１１と、LiDARセンサ１２ａ～１２ｄと、地図情報記憶装置１４と、ＵＩ１５と、操作装置１６と、方向指示器１７ａ～１７ｄと、ナビゲーション装置１８と、ＥＣＵ１９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を介して通信可能に接続される。

カメラ１１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１１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１１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１１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１１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、車内ネットワークを介してＥＣＵ１９へ出力する。画像は、ＥＣＵ１９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１２ａ～１２ｄ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１２ａ～１２ｄのそれぞれは、所定の周期で設定される反射波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１２ａ～１２ｄ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、車内ネットワークを介してＥＣＵ１９へ出力する。反射波情報は、ＥＣＵ１９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１３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１３は、ＧＰＳ受信機とすることができる。測位情報受信機１３は、ＧＰＳ電波を受信する測位情報受信部１３ａと、測位情報受信部１３ａ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１３ｂとを有する。プロセッサ１３ｂは、測位情報受信部１３ａ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１４へ出力する。

地図情報記憶装置１４は、プロセッサ（図示せず）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（図示せず）とを有しており、この記憶装置は、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、路面の３次元情報、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。また、広域地図情報は、路面の平坦度を表す情報、及び、強風注意報などの気象警報が発表される頻度の高い地域の情報を有していてもよい。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。プロセッサは、車両１０の現在位置に応じて、車両制御システム１に含まれる無線通信装置（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に記憶する。プロセッサは、測位情報受信機１３から測位情報を入力する度に、記憶装置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、車内ネットワークを介してＥＣＵ１９へ出力する。また、地図情報記憶装置のプロセッサは、測位情報受信機１３から測位情報及び測位情報取得時刻を受信する度に、測位情報及び測位情報取得時刻を、車内ネットワークを介してナビゲーション装置１８へ送信する。

ＵＩ１５は、ＥＣＵ１９に制御されて、車両１０の走行状況情報、地図情報、車両に予定される動作、車両の状態、車線変更を実施することの提案、又は車両１０の制御を自動制御から手動制御への変更を要求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の走行状況情報は、車両の現在位置、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。また、車両１０の走行状況情報は、例えば、後述する走行車線計画を含んでいてもよい。ＵＩ１５は、走行状況情報、車両に予定される動作、車両の状態又は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、ＵＩ１５は、ドライバから車両１０への操作情報を受け付ける入力装置として、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。ＵＩ１５は、入力された操作情報を、車内ネットワークを介してＥＣＵ１９へ出力する。

操作装置１６は、車両１０の手動制御運転モードの適用時において、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、方向指示スイッチなどを有する。操作装置１６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１６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１６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。操作装置１６は、ドライバの方向指示スイッチの操作に応じて、車両１０が右折又は右側の車線へ車線変更することを示す情報、又は、車両１０が左折又は左側の車線へ車線変更することを示す情報を、方向指示器１７ａ～１７ｄへ出力する。

方向指示器１７ａ～１７ｄは、車両１０の左前方、左後方、右前方、右後方を向くように、例えば、車両１０の外面に取り付けられる。方向指示器１７ａ、１７ｂは、車両１０が左折又は左側の車線へ車線変更する時に、ＥＣＵ１９又は操作装置１６から点滅開始信号を入力して、車両１０が左折又は車線変更をしている間点滅する。また、方向指示器１７ｃ、１７ｄは、車両１０が右折又は右側の車線へ車線変更する時に、ＥＣＵ１９又は操作装置１６から点滅開始信号を入力して、車両１０が右折又は車線変更をしている間点滅する。

ナビゲーション装置１８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１８は、ナビゲーション用地図情報を記憶するメモリ（図示せず）と、プロセッサ（図示せず）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。プロセッサは、メモリに記憶するナビゲーション用地図情報と、ＵＩ１５から受信した車両１０の目的地と、地図情報記憶装置１４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、車内ネットワークを介してＥＣＵ１９へ出力する。

ＥＣＵ１９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、ＥＣＵ１９は、自動制御運転モードの適用時には、車両１０が車線変更を実施する場合に、ドライバが車両１０の制御に関与する度合いを示す第１情報、及び、ドライバが車両１０を手動で制御することが可能な程度を表す第２情報の何れかに基づいて、車両１０が車線変更に関する動作を開始するまでに待機する待機時間を、第１情報により表されるドライバが車両１０の制御に関与する度合いか又は第２情報により表されるドライバが車両１０を手動で制御することが可能な程度が大きい程、短くなるように決定する待機時間決定処理を行う。そのために、ＥＣＵ１９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、ＥＣＵ１９を車内ネットワーク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、車内ネットワークを介して、方向指示器１７ａ～１７ｄなどと接続される。また、通信インターフェース２１は、車内ネットワークを介して、カメラ１１及び地図情報記憶装置１４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１１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１４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、ＥＣＵ１９のプロセッサ２３により実行される待機時間決定処理において使用される各種のデータ、カメラ１１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１２ａ～１２ｄ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１８から受信した走行予定経路、カメラ１１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１４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、自動制御されている車両１０が車線変更を実施する場合に、待機時間決定処理を行う。また、プロセッサ２３は、カメラ１１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。

図３は、待機時間決定処理を含む車両制御処理に関する、ＥＣＵ１９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、時間決定部３４と、運転計画部３５と、通知制御部３６と、車両制御部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、時間決定部３４とが、待機時間決定処理を実行する。

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１１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１１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１３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１１の位置を原点とし、カメラ１１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１１の焦点距離といったカメラ１１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１１の画像上に投影する。そして、位置推定部３１は、カメラ１１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１１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３５、及び車両制御部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１１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１１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１２ａ～１２ｄ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１１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１２ａ～１２ｄ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１１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、走行車線計画部３３及び運転計画部３５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、ナビゲーション装置１８から通知された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。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３５へ通知する。

走行車線計画部３３は、判定部３３１の一例であり、車線変更に関して、ドライバが車線変更の必要性を判断する第１モード（ドライバトリガモード）と、走行車線計画部３３が必要であると判定した車線変更をドライバが承認する第２モード（提案承認モード）と、走行車線計画部３３が必要であると判定した車線変更を実施することの通知をドライバが受ける第３モード（承認レスモード）とを有する。第１モードでは、ドライバが車線変更の必要性及び実行を判断する。車線変更が必要だと判断したドライバは、例えば、方向指示器スイッチ（図示せず）を操作することにより、ドライバの車線変更の要求及び移動先の車線を、走行車線計画部３３へ通知する。第２モードでは、走行車線計画部３３が車線変更の必要性を判定して、ドライバが車線変更の実行を承認した後、車両１０の車線変更が開始される。第３モードでは、走行車線計画部３３が車線変更の必要性を判定して、ドライバから承認を得ることなく車両１０の車線変更が開始される。ドライバは、ＵＩ１５を操作して、第１モード、第２モード及び第３モードの中の何れかの車線変更のモードを選択する。走行車線計画部３３は、ドライバによりモードが選択されるたびに、ドライバにより選択されたモードを示す選択モード情報を、運転計画部３５へ通知する。

走行車線計画部３３は、ドライバにより選択された選択モード情報により示される車線変更のモードに応じて、車線変更の要否を判定する。走行車線計画部３３は、第１モードの適用時において、ドライバの車線変更の要求に基づいて、車線変更が必要であると判定する。走行車線計画部３３は、例えば、ドライバによるＵＩ１５の操作により、ドライバの車線変更の要求を入力する。走行車線計画部３３は、走行予定経路の運転区間内において車線変更が必要であると判定すると、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。

一方、走行車線計画部３３は、第２モード及び第３モードの適用時において、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。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１８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、第２モード及び第３モードの適用時において、運転区間がイベント位置を含む場合、車線変更の要否を判定する。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、車線変更が必要であると判定する。また、走行車線計画部３３は、第２モード及び第３モードの適用時において、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、車線変更が必要であると判定する。そして、走行車線計画部３３は、車線変更を実施することの提案を、ＵＩ１５を用いてドライバへ通知する。走行車線計画部３３は、第２モードの適用時には、ドライバから車線変更を実施することに対する承認が得られると、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。一方、走行車線計画部３３は、第３モードの適用時には、ドライバから車線変更を実施することに対する承認を得ることなく、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。なお、第２モードの適用時には、走行車線計画部３３は、ドライバにより車線変更を実施することの提案が承認されない場合、現在走行中の車線を走行し続けるように走行車線計画を生成する。

走行車線計画部３３が、第２モード及び第３モードの適用時において、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する。走行車線計画部３３は、第２モードの適用時にはドライバの承認後に、又は、第３モードの適用時にはドライバの承認を得ることなく、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４０２ａと、車両１０が現在走行中の車線４０１ａとが異なると判定する。そこで、走行車線計画部３３は、現在走行中の道路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５０２ａへ車線変更することを含む走行車線計画を生成する。

時間決定部３４は、自動制御される車両１０が車線変更を実施する場合に、ドライバが車両１０の制御に関与する度合いを示す第１情報、及び、ドライバが車両１０を手動で制御することが可能な程度を表す第２情報の何れかに基づいて、車両１０が車線変更に関する動作を開始するまでに待機する待機時間を、第１情報により表されるドライバが車両１０の制御に関与する度合いか又は第２情報により表されるドライバが車両１０を手動で制御することが可能な程度が大きい程、短くなるように決定する。本実施形態では、時間決定部３４は、第１情報に基づいて、待機時間を決定する処理について説明する。ドライバが車両１０の制御に関与する度合いが大きければ、ドライバは、車両１０の周囲を監視している程度も大きいと考えられる。ドライバによる車両１０の周囲を監視している程度が大きければ、待機時間を少なくしても、車線変更時にドライバが車両の周囲を監視するのに必要な時間を確保できる。具体的には、第１情報は、第１モードを表す第１モード情報、第２モードを表す第２モード情報又は第３モードを表す第３モード情報を含む。また、後述する第１変型例において、時間決定部３４が、第２情報に基づいて、待機時間を決定する処理について説明する。以下、図５～図７を参照して、時間決定部３４が、車両１０の車線変更において待機時間を決定する処理について説明する。

図５は、車線変更の必要性を判定して実施する処理を説明する図である。まず、ステップＳ１０１において、第１モードの適用時には、ドライバは車線変更が必要であると判断し、第２モード又は第３モードの適用時には、走行車線計画部３３は、車線変更を行うことが必要であると判断する。走行車線計画部３３は、第１モードの適用時には、操作装置１６などを用いてドライバから車線変更の要求を受け付けることにより、ドライバの車線変更が必要であると判断が通知される。また、第２モード又は第３モードの適用時には、走行車線計画部３３は、ＵＩ１５を用いて車線変更を実施することの提案をドライバへ通知して、ここでは、第２モードの適用時において、ドライバから車線変更を実施することに対する承認が得られたとする。次に、ステップＳ１０２において、後述する運転計画部３５は、車両１０から他の車両までの相対距離が所定距離以上となるように、且つ、車両１０の動作が所定の制約を満たすように、車線変更を行うことが可能になったと判定すると、車線変更に関する動作の開始（車線変更に関する動作を開始することの予告）をドライバへ通知する。次に、ステップＳ１０３において、方向指示器１７ａ～１７ｄを制御して点滅を開始させる。次に、ステップＳ１０４において、後述する車両制御部３７は、車両１０の各部を制御して、車線変更に関する動作を開始させる。待機時間は、車線変更に関する動作の開始をドライバへ通知した時点から方向指示器１７ａ～１７ｄが点滅を開始する時点までの間に待機する第１待機時間Ｔ１、及び、方向指示器１７ａ～１７ｄが点滅を開始した時点から、車両１０が車線変更に関する動作（例えば、操舵輪の操舵動作）を開始する時点までの間に待機する第２待機時間Ｔ２とを含む。第１待機時間Ｔ１は、ステップＳ１０２とステップＳ１０３との間で、ＥＣＵ１９のプロセッサ２３が待機する時間であり、第２待機時間Ｔ２は、ステップＳ１０３とステップＳ１０４との間で、ＥＣＵ１９のプロセッサ２３が待機する時間である。ここで、車線変更に関する動作の開始をドライバへ通知した時点から時間の経過と共に、車両１０から他の車両までの相対距離は変化し得るので、車線変更の成功率を向上する観点からは、第１待機時間Ｔ１及び第２待機時間Ｔ２は短いことが好ましい。

時間決定部３４は、ドライバが車両１０の制御に関与する度合いを、第３モード情報により表される第３モード、第２モード情報により表される第２モード、第１モード情報により表される第１モードの順番に、ドライバが車両１０の制御に関与する度合いが大きくなると判定する。従って、時間決定部３４は、待機時間を、第３モード、第２モード、第１モードの順番に短くなるように決定する。時間決定部３４は、第１待機時間Ｔ１及び第２待機時間Ｔ２を、運転計画部３５へ通知する。

時間決定部３４は、第１待機時間Ｔ１及び第２待機時間Ｔ２のそれぞれを、モードごとに異なるように決定してもよいし、第２待機時間Ｔ２を固定値として、第１待機時間Ｔ１をモードごとに異なるように決定してもよい。また、時間決定部３４は、第１待機時間Ｔ１を固定値として、第２待機時間Ｔ２をモードごとに異なるように決定してもよい。

例えば、図６に示すように、時間決定部３４は、メモリ２２に記憶される表６００を参照して、第１待機時間Ｔ１及び第２待機時間Ｔ２をモードごとに決定してもよい。表６００には、第１待機時間Ｔ１及び第２待機時間Ｔ２のそれぞれがモードごとに異なるように登録されている。第１待機時間Ｔ１及び第２待機時間Ｔ２のそれぞれは、第３モード、第２モード、第１モードの順番に短い。

また、図７に示すように、時間決定部３４は、メモリ２２に記憶される表７００を参照して、第１待機時間Ｔ１及び第２待機時間Ｔ２のそれぞれをモードごとに決定してもよい。表７００には、第１モードの第１待機時間Ｔ１を基準値として、第２モードの第１待機時間Ｔ１を第１モードの１．５倍とし、第３モードの第１待機時間Ｔ１を第１モードの２倍とすることが登録されている。第１待機時間Ｔ１を基準値として、例えば、０．５～２秒の範囲とすることができる。第２待機時間Ｔ２を基準値として、例えば、１．５～４秒の範囲とすることができる。また、表７００には、第１モードの第２待機時間Ｔ２を基準値として、第２モードの第２待機時間Ｔ２を第１モードの１．１倍とし、第３モードの第２待機時間Ｔ２を第１モードの１．２倍とすることが登録されている。第１待機時間Ｔ１及び第２待機時間Ｔ２は、第３モード、第２モード、第１モードの順番に短くなる。

また、時間決定部３４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車両状態情報に基づいて、上述したように決定された第１待機時間Ｔ１又は第２待機時間Ｔ２を補正してもよい。例えば、時間決定部３４は、車両１０の車両速度に基づいて、上述したように決定された第１待機時間Ｔ１又は第２待機時間Ｔ２を補正してもよい。具体的には、時間決定部３４は、上述したように決定された第１待機時間Ｔ１又は第２待機時間Ｔ２を、車両１０の直近の所定期間の平均の車両速度が速い程、第１待機時間Ｔ１又は第２待機時間Ｔ２が長くなるように補正してもよい。また、時間決定部３４は、車両１０の加速度に基づいて、上述したように決定された第１待機時間Ｔ１又は第２待機時間Ｔ２を補正してもよい。具体的には、時間決定部３４は、上述したように決定された第１待機時間Ｔ１又は第２待機時間Ｔ２を、車両１０の直近の所定期間の平均の進行方向の加速度の絶対値が大きい程、第１待機時間Ｔ１又は第２待機時間Ｔ２が長くなるように補正してもよい。また、時間決定部３４は、上述したように決定された第１待機時間Ｔ１又は第２待機時間Ｔ２を、車両１０の直近の所定期間の平均の進行方向と直交する方向の加速度の絶対値が大きい程、第１待機時間Ｔ１又は第２待機時間Ｔ２が長くなるように補正してもよい。さらに、時間決定部３４は、車両１０の操舵量に基づいて、上述したように決定された第１待機時間Ｔ１又は第２待機時間Ｔ２を補正してもよい。具体的には、時間決定部３４は、上述したように決定された第１待機時間Ｔ１又は第２待機時間Ｔ２を、車両１０の直近の所定期間の平均の単位時間あたりの操舵量の絶対値が大きい程、第１待機時間Ｔ１又は第２待機時間Ｔ２が長くなるように補正してもよい。

運転計画部３５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３５は、目標車両速度を、ドライバから入力された車両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３５は、運転計画を生成する度に、運転計画を車両制御部３７へ通知する。運転計画部３５は、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、車両１０から他の車両までの相対距離が所定距離以上となるように、且つ、車両１０の動作が所定の制約を満たすように、車両１０の運転計画を生成する。所定の制約としては、単位時間あたりの速度変化量、単位時間あたりの加速度変化量、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。運転計画部３５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３５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３５は、運転計画を車両制御部３７へ通知する。

運転計画部３５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、現在走行中の車線から隣接する車線へ移動するための車線変更後の移動先の一又は複数の目標位置を移動先の車線上に決定する。運転計画部３５は、一又は複数の目標位置へ向かうように、且つ、車両１０から他の車両までの相対距離が所定距離以上となるように、車両１０の合流目標位置及びこの合流目標位置における目標車両速度の集合として、運転計画を生成する。運転計画部３５は、車両１０から他の車両までの相対距離が所定距離以上となるように、且つ、車両１０の動作が所定の制約を満たす運転計画が生成できた場合、車線変更を実行可能であると判定する。運転計画部３５は、車線変更を実行可能であると判定した場合、ＵＩ１５を用いて、車線変更に関する車両１０の動作の開始（車線変更に関する動作を開始することの予告）をドライバへ通知する。運転計画部３５は、時間決定部３４から通知されている選択モード情報により示される車線変更のモードに応じた第１待機時間Ｔ１を待機した後、移動する車線側の方向指示器１７ａ及び１７ｂ、又は、１７ｃ及び１７ｄの点滅を開始する。そして、時間決定部３４から通知されている選択モード情報により示される車線変更のモードに応じた第２待機時間Ｔ２を待機する。運転計画部３５は、第２待機時間Ｔ２を待機した後、運転計画を車両制御部３７へ通知する。なお、運転計画部３５が第１待機時間Ｔ１を待機する代わりに、走行車線計画部３３が、第１待機時間Ｔ１を待機した後に、走行車線計画を運転計画部３５に通知するようにしてもよい。なお、運転計画部３５は、第１待機時間Ｔ１及び第２待機時間Ｔ２の待機中にも、運転計画生成時刻ごとに運転計画を更新している。運転計画部３５は、第１待機時間Ｔ１又は第２待機時間Ｔ２の待機中に、車線変更を実行可能ではなくなったと判定した場合、現在走行中の車線を継続して走行するように運転計画を生成する。また、運転計画部３５は、方向指示器１７ａ及び１７ｂ、又は、１７ｃ及び１７ｄの点滅を停止すると共に、ＵＩ１５を用いて、予定されていた車線変更を中止することをドライバへ通知する。また、運転計画部３５は、方向指示器１７ａ及び１７ｂ、又は、１７ｃ及び１７ｄの点滅を開始した後、所定時間が経過するか、又は、所定の距離を走行するか、又は、走行車線計画時に予め設定されたモード変更決定位置に到達した時点において、通知制御部３６を介して、制御変更通知をドライバへ通知してもよい。ここで、モード変更決定位置は、車両１０が車線変更を実行できずにモード変更決定位置に到達した時には、自動制御による車線変更を中止して制御変更通知をドライバへ通知する位置として、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時に、車両１０の現在位置などに基づいて、車両１０が現在走行中の車線上に設定される位置である。

なお、運転計画部３５は、走行車線計画が車線変更を含まない場合、現在走行中の車線を継続して走行するように、車両１０の運転計画を生成する。

通知制御部３６は、運転計画部３５から制御変更通知をドライバへ通知することを要求する通知要求を入力すると、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要求する制御変更通知を、ＵＩ１５を用いてドライバへ通知する。ＵＩ１５は、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、車内ネットワークを介してＥＣＵ１９へ出力する。運転計画部３５は、ドライバが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。

車両制御部３７は、自動運転制御モードの適用時には、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３７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、シフト位置又はブレーキ量を設定する。そして車両制御部３７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３７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３７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。また、車両制御部３７は、手動運転制御モードの適用時には、ドライバの操作装置１６の操作に応じて、アクセル開度信号、シフト位置信号及びブレーキ信号を生成して、車両１０の各部を制御する。

車両制御部３７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の操舵輪の操舵を開始して走行動作を制御する。

図８は、プロセッサ２３により実行される、待機時間決定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Ｓ２０５及びＳ２０７の処理が待機時間決定処理に対応する。

まず、ナビゲーション装置１８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Ｓ２０１）。

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Ｓ２０２）。

次に、プロセッサ２３の物体検出部３２は、カメラ１１により生成された画像及びLiDARセンサ１２ａ～１２ｄ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Ｓ２０３）。

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、地図情報と、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決定すると共に、車両１０が走行する道路内の車線を選択して、走行車線計画部を生成する（ステップＳ２０４）。

次に、プロセッサ２３の時間決定部３４は、自動制御される車両１０が車線変更を実施する場合に、ドライバが車両１０の制御に関与する度合いを示す第１情報、及び、ドライバが車両１０を手動で制御することが可能な程度を表す第２情報の何れかに基づいて、車両１０が車線変更に関する動作を開始するまでに待機する待機時間を、第１情報により表されるドライバが車両１０の制御に関与する度合いか又は第２情報により表されるドライバが車両１０を手動で制御することが可能な程度が大きい程、短くなるように決定する（ステップＳ２０５）。

次に、プロセッサ２３の運転計画部３５は、所定の周期で設定される運転計画生成時刻において、所定の時間先までの車両１０の運転計画を生成する（ステップＳ２０６）。

次に、プロセッサ２３の運転計画部３５又は車両制御部３７は、待機時間を待機した後に車線変更に関する動作を開始する（ステップＳ２０７）。

以上に説明してきたように、この車両制御装置は、自動制御される車両が車線変更を実施する場合に、ドライバが車両の制御に関与する度合いを示す第１情報、及び、ドライバが車両を手動で制御することが可能な程度を表す第２情報の何れかに基づいて、車両が車線変更に関する動作を開始するまでに待機する待機時間を、第１情報により表されるドライバが車両の制御に関与する度合いか又は第２情報により表されるドライバが車両を手動で制御することが可能な程度が大きい程、短くなるように決定する。これにより、車両制御装置は、車線変更時にドライバが車両の周囲を監視するのに必要な時間を確保すると共に、車線変更をできるだけ速やかに行うことを可能にし、且つ、待機時間が不要に長くなることを防止して、車線変更が成功する確率を向上できる。また、車線変更に関する動作を開始するタイミングについても、ドライバの感覚に近づけることができる。

次に、上述した実施形態の第１変型例～第３変型例を、以下に説明する。第１変型例では、時間決定部３４は、自動制御される車両１０が車線変更を実施する場合に、ドライバが車両１０を手動で制御することが可能な程度を表す第２情報に基づいて、車両１０が車線変更に関する動作を開始するまでに待機する待機時間を、第２情報により表されるドライバが車両１０を手動で制御することが可能な程度が大きい程、短くなるように決定する。ドライバが車両１０を手動で制御することが可能な程度が大きければ、ドライバは、車両１０の周囲を監視している程度も大きいと考えられる。ドライバによる車両１０の周囲を監視している程度が大きければ、待機時間を少なくしても車線変更時にドライバが車両の周囲を監視するのに必要な時間を確保できる。待機時間は、第１待機時間及び／又は第２待機時間を含む。ドライバが車両１０を手動で制御することが可能な程度を示す状態は、自動制御運転モードの適用時に、実際にドライバが何れかの操舵装置を操作している状態を含む。また、ドライバが車両１０を手動で制御することが可能な程度を示す状態は、自動制御運転モードの適用時に、実際にはドライバは操作していないが、ドライバが何れかの操舵装置を操作可能な状態を含み得る。さらに、ドライバが車両１０を手動で制御することが可能な程度は、車両１０の制御が自動制御運転モードから手動制御運転モードに変更された時、ドライバが手動で車両１０を制御することに対応可能な程度（例えば、ドライバの対応に要する時間）を含み得る。

第２情報は、例えば、ドライバが車両１０を操作する操作装置１６又はＵＩ１５を操作していることを示す操作情報、ドライバの顔の向きを示す情報、又は、ドライバが運転操作以外の作業をしていることを示す情報を含む。操作情報は、例えば、ドライバがステアリングを握っていることを示す情報を含む。時間決定部３４は、ドライバがステアリングを握っていることを、例えば、ドライバがステアリングを把持していることを検知する把持センサを用いて検知できる。時間決定部３４は、ドライバがステアリングを握っている場合には、そうでない場合よりも、待機時間を短くしてもよい。時間決定部３４は、例えば、車室内に配置されたカメラ（図示せず）を用いてドライバの顔を撮影した画像に基づいてドライバの視線を推定し、この視線に基づいてドライバの顔の向きを示す情報を求めてもよい。時間決定部３４は、ドライバの視線が車両１０の前方を向いている時間が所定の時間以上である場合、ドライバの顔の向きが車両１０の前方を向いている判定してもよい。時間決定部３４は、ドライバの顔の向きが車両１０の前方を向いている場合には、そうでない場合よりも、待機時間を短くしてもよい。なお、時間決定部３４は、ドライバの顔の向きを、ドライバの顔を撮影した画像を、顔の向きを学習させた識別器を用いて判定してもよい。また、時間決定部３４は、ドライバの顔を撮影した画像を、顔の向き及び目が開いていることを学習させた識別器を用いて判定してもよい。時間決定部３４は、ドライバの顔の向きが車両１０の前方を向いており、且つ、ドライバの目が開いている場合に、そうでない場合よりも、待機時間を短くするようにしてもよい。時間決定部３４は、ドライバが運転操作以外の作業をしていることを、時間決定部３４は、ドライバがＵＩ１５を操作しており、且つ、助手席に人が着座していないことにより検知しもよい。時間決定部３４は、ＵＩ１５から動作信号又は操作信号が入力されており、且つ、助手席に配置された着座センサから着座していることを示す信号が入力されていない場合、ドライバがＵＩ１５を見ているか又は操作しているので、ドライバが運転操作以外の作業をしていると推定してもよい。ＵＩ１５は、映像などの再生している時に動作信号をＥＣＵ１９へ出力する。また、時間決定部３４は、ドライバが運転操作以外の作業をしていることを、ドライバを撮影した画像を、ドライバが運転操作以外の作業をしている画像を学習させた識別器を用いて判定してもよい。ドライバが運転操作以外の作業をしている画像としては、例えば、ドライバが高機能携帯端末を操作している画像、又は、ドライバが本を読んでいる画像などが挙げられる。時間決定部３４は、ドライバが運転操作以外の作業をしている場合には、そうでない場合よりも、待機時間を長くしてもよい。

時間決定部３４は、ドライバが車両１０の制御に関与する度合いを示す第１情報、及び、ドライバが車両１０を手動で制御することが可能な程度を表す第２情報に基づいて、車両１０が車線変更に関する動作を開始するまでに待機する待機時間を、第１情報により表されるドライバが車両１０の制御に関与する度合い大きい程短くなるように、且つ、第２情報により表されるドライバが車両１０を手動で制御することが可能な程度が大きい程短くなるように決定してもよい、例えば、時間決定部３４は、第１情報に基づいて決定した第１情報待機時間と、第２情報に基づいて決定した第２情報待機時間との平均値を、制御に用いる待機時間としてもよい。

第２変型例では、プロセッサ２３は、車両１０の周辺環境情報に基づいて、ドライバが車両１０の周囲の環境を把握することの困難度を判定する環境判定部３８を有し、この環境判定部３８は、時間決定部３４により決定された待機時間を、困難度が高い程長くなるように補正する。ドライバが車両１０の周囲の環境を把握することの困難度が高ければ、ドライバは、車両１０の周囲を監視するのに要する時間が長くなると考えられる。そこで、ドライバは、車両１０の周囲を十分に監視できるように、待機時間を長くして、車線変更時にドライバが車両の周囲を監視するのに必要な時間を確保する。

車両１０の周辺環境情報の具体例としては、（１）車線変更の移動先の車線において車両１０よりも後方を走行する他の車両が存在すること、（２）車両１０から所定の距離以内にいる他の車両の数、（３）車両１０の走行速度と周辺車両の走行速度とが所定の値以上異なっていること、（４）緊急車両が車両１０の近傍を走行していること、（５）車両１０の走行している道路がカーブしている等の地形的な理由によりドライバが他の車両を視認することが容易でないこと、（６）車両１０が現在走行中の道路の車線数、（７）車両１０が現在トンネル内を走行していること、（８）進行方向の先に合流地点があること、（９）霧又は雨などのドライバの視認性に影響与える気象情報、（１０）強風等の車両の走行を不安定にする気象情報、（１１）車両１０の周囲の明るさ、（１２）車両１０が現在走行中の道路の路面の平坦度、（１３）車両１０の周囲にドライバから認識可能な道路標識があることなどが挙げられる。

上述した（１）～（１３）の例について、環境判定部３８が待機時間を補正する処理を以下に説明する。（１）環境判定部３８は、物体検出部３２から入力した他の車両を示す情報及びその位置と、運転計画部３５から入力した車両１０の車線変更の移動先の車線上の目標位置とに基づいて、移動先の車線において車両１０よりも後方を走行する他の車両が存在すると推定される場合、困難度が高いと判定し、そうでない場合困難度が低いと判定する。これは、ドライバが後方を注視する時間が長くなるので、ドライバが車両１０の周囲を監視するのに要する時間は長くなるためである。（２）環境判定部３８は、物体検出部３２から入力した他の車両を示す情報及びその位置と、位置推定部３１から入力した車両１０の推定位置とに基づいて、車両１０の所定の距離（例えば、１０ｍ）以内の他の車両の数が所定数（例えば、２台）以上であると推定される場合、困難度が高いと判定し、そうでない場合困難度が低いと判定する。これは、ドライ他の車両の数の分だけ周囲を注視する時間が長くなるので、ドライバが車両１０の周囲を監視するのに要する時間は長くなるためである。（３）環境判定部３８は、物体検出部３２から入力した他の車両を示す情報、その位置及び車両速度と、車両１０の走行速度とに基づいて、車両１０の走行速度と周辺車両（例えば、車両１０から１０ｍ以内）の走行速度とが所定の値（例えば、１０ｋｍ／ｈ）以上異なっている場合、困難度が高いと判定し、そうでない場合困難度が低いと判定する。（４）環境判定部３８は、物体検出部３２から入力した他の車両を示す情報及びその位置と、位置推定部３１から入力した車両１０の推定位置とに基づいて、緊急車両が車両１０の近傍（例えば、車両１０から１００ｍ以内）を走行していると推定される場合、困難度が高いと判定し、そうでない場合困難度が低いと判定する。これは、ドライバが車両１０の車線変更が緊急車両の走行を妨害する可能性の要否を判断するために、ドライバが車両１０の周囲を監視するのに要する時間は長くなるためである。（５）環境判定部３８は、地図情報記憶装置１４から入力した地図情報と、位置推定部３１から入力した車両１０の推定位置とに基づいて、現在走行中の道路が所定の曲率以上の曲率を有していると推定される場合には、地形的な理由によりドライバが他の車両を視認することが容易でないので、困難度が高いと判定し、そうでない場合困難度が低いと判定する。（６）環境判定部３８は、地図情報記憶装置１４から入力した地図情報と、位置推定部３１から入力した車両１０の推定位置とに基づいて、車両１０が現在走行中の道路の車線数が所定数（例えば、３）以上である推定される場合、困難度が高いと判定し、そうでない場合困難度が低いと判定する。（７）環境判定部３８は、地図情報記憶装置１４から入力した地図情報と、位置推定部３１から入力した車両１０の推定位置とに基づいて、車両１０が現在トンネル内を走行していると推定される場合、困難度が高いと判定し、そうでない場合困難度が低いと判定する。（８）環境判定部３８は、ナビゲーション装置１８から入力した走行予定経路と、位置推定部３１から入力した車両１０の推定位置とに基づいて、車両１０の進行方向の先に合流地点があると推定される場合、困難度が高いと判定し、そうでない場合困難度が低いと判定する。（９）環境判定部３８は、車両制御システム１に含まれる無線通信装置（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気象情報を取得して、車両１０の現在位置の気象情報が、霧又は雨などのドライバの視認性に影響与える気象状態を含む場合、困難度が高いと判定し、そうでない場合困難度が低いと判定する。（１０）環境判定部３８は、車両制御システム１に含まれる無線通信装置（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気象情報を取得して、車両１０の現在位置の風速が、車両の走行を不安定にする所定の風速（例えば、風速１０ｍ／ｈ）以上である場合、困難度が高いと判定し、そうでない場合困難度が低いと判定する。（１１）環境判定部３８は、車両１０の周囲の照度を計測する照度計を用いて測定された照度が、所定の照度以上である場合、困難度が低いと判定し、そうでない場合困難度が高いと判定する。（１２）環境判定部３８は、LiDARセンサ１２ａ～１２ｄが生成した反射波情報か、又は、カメラ２が撮影した画像に基づいて、車両１０が現在走行中の道路の路面の平坦度を推定し、この平坦度が所定のしきい値以上である場合、困難度が低いと判定し、そうでない場合困難度が高いと判定する。（１３）環境判定部３８は、地図情報記憶装置１４から入力した地図情報と、位置推定部３１から入力した車両１０の推定位置とに基づいて、車両１０の周囲にドライバから認識可能な道路標識があると推定される場合、ドライバは車両１０の周囲の環境を把握し易いと推定されるので、困難度が低いと判定し、そうでない場合困難度が高いと判定する。これは、ドライバが、車両１０及び他の車両の走行を規制する道路標識を認識することにより、車両１０の周囲の状況を把握することが支援されるので、ドライバが車両１０の周囲を監視するのに要する時間は短くなるためである。

環境判定部３８は、困難度が高い場合、困難度が低い場合よりも、待機時間を長くなるように補正する。例えば、環境判定部３８は、困難度が高い場合、困難度が低い場合よりも、待機時間を１．１～１．５倍に長くなるように補正する。待機時間は、第１待機時間及び／又は第２待機時間を含む。例えば、環境判定部３８は、困難度が高い場合、困難度が低い場合に対して、第２待機時間は補正せずに、第１待機時間を長くなるように補正してもよい。

第３変型例では、プロセッサ２３は、ドライバが車線変更を行うことを認識しているか否かを判定する認識判定部３９を有し、この認識判定部３９は、時間決定部３４により決定された待機時間を、ドライバが車線変更を行うことを認識している場合には、そうでない場合よりも短くなるように補正する。例えば、認識判定部３９は、（１）車両１０が前方の他の車両を追い越すための車線変更を行う場合、（２）車両１０が合流車線又は車線数が減少する道路を走行している場合、（３）分岐区間において車線変更を実施するまでの時間をドライバへ通知している場合には、ドライバが車線変更を行うことを認識していると判定する。

上述した（１）～（３）の例について、認識判定部３９が待機時間を補正する処理を以下に説明する。（１）認識判定部３９は、走行車線計画部３３が、第１モードの適用時において、車両１０の前方の所定の距離（例えば、１５ｍ）以内に他の車両が走行しており、且つ、ドライバの車線変更の要求に基づいて走行車線計画を生成しているか、又は、走行車線計画部３３が、第２モード及び第３モードの適用時において、車両１０が前方の他の両を追い越すための車線変更を行う走行車線計画を生成している場合、ドライバが車線変更を行うことを認識していると判定し、そうでない場合ドライバは車線変更を行うことを認識していないと判定する。（２）認識判定部３９は、地図情報記憶装置１４から入力した地図情報と、ナビゲーション装置１８から入力した走行予定経路と、位置推定部３１から入力した車両１０の推定位置とに基づいて、車両１０が合流車線又は車線数が減少する道路を走行している推定される場合、ドライバが車線変更を行うことを認識していると判定し、そうでない場合ドライバは車線変更を行うことを認識していないと判定する。（３）分岐区間において車線変更を含む走行車線計画を生成した走行車線計画部３３が、通知制御部３６を介して、ＵＩ１５又は車室内の方向指示器の点滅を示す表示装置を用いて車線変更を実施するまでの時間を通知しているとする。例えば、車線変更を実施するまでの時間は、車両１０が分岐区間の始点に到達するまでの到達時間であってもよい。到達時間を、ＵＩ１５を用いて表示するか、又は、車両１０が分岐区間の始点に到達する所定の時間前になった時点で、車室内の方向指示器の点滅を示す表示装置を点灯するようにしてもよい。このような場合、認識判定部３９は、ＵＩ１５が車線変更することをドライバへ明示的に通知しているので、ドライバが車線変更を行うことを認識していると判定し、そうでない場合ドライバは車線変更を行うことを認識していないと判定する。

認識判定部３９は、ドライバが車線変更を行うことを認識している場合、そうでない場合よりも、待機時間を短くなるように補正する。例えば、環境判定部３８は、困難度が高い場合、困難度が低い場合よりも、待機時間を１．１～１．５倍に長くなるように補正する。待機時間は、第１待機時間及び／又は第２待機時間を含む。例えば、環境判定部３８は、困難度が高い場合、困難度が低い場合に対して、第２待機時間は補正せずに、第１待機時間を短くなるように補正してもよい。

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、本発明では、ドライバが車両の制御に関与する度合いを示す第１情報、及び、ドライバが車両を手動で制御することが可能な程度を表す第２情報は、上述した実施形態で説明されたものに限定されない。例えば、第１情報は、自動制御される車両の駆動、制動及び操舵の中の何れかの動作の制御に対して、ドライバが関与する度合いを示すものであってもよい。

１ 車両制御システム
１０ 車両
１１ カメラ
１２ａ～１２ｄ LiDARセンサ
１３ 測位情報受信機
１３ａ 測位情報受信部
１３ｂ プロセッサ
１４ 地図情報記憶装置
１５ ユーザインターフェース（ＵＩ）
１６ 操作装置
１７ａ～１７ｄ 方向指示器
１８ ナビゲーション装置
１９ 電子制御装置（ＥＣＵ）
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
３３１ 判定部
３４ 時間決定部
３５ 運転計画部
３６ 通知制御部
３７ 車両制御部
３７ 車両制御部
３８ 環境判定部
３９ 認識判定部

Claims (6)

1. 駆動、制動及び操舵の中で少なくとも操舵を自動制御可能な車両の情報をドライバへ通知する通知部と、
   前記車両の走行予定経路と、前記車両の現在位置と、前記車両の周辺環境情報とに基づいて、前記車両が走行車線から隣接車線へ移動する車線変更を含む所定の時間先までの前記車両の運転計画を生成する運転計画部と、
   前記車両が走行車線から隣接車線へ移動する車線変更を実施する場合に、ドライバが前記車両の制御に関与する度合いを示す第１情報、及び、ドライバが前記車両を手動で制御することが可能な程度を表す第２情報の何れかに基づいて、前記車両が車線変更に関する動作を開始するまでに待機する待機時間を、前記第１情報により表されるドライバが前記車両の制御に関与する度合いか又は前記第２情報により表されるドライバが前記車両を手動で制御することが可能な程度が大きい程、短くなるように決定する時間決定部と、
   を有し、
   前記待機時間は、前記運転計画部が車線変更を含む前記運転計画を生成して、前記通知部を用いて車線変更に関する前記車両の動作の開始がドライバへ通知された後に、方向指示器の点滅を開始する時点までの間に待機する第１待機時間と、前記方向指示器の点滅を開始した後に、前記車両が車線変更に関する動作を開始する時点までの間に待機する第２待機時間とを含む、車両制御装置。
2. さらに、前記車両の現在位置と走行予定経路とに基づいて、車線変更の要否を判定する判定部を有し、
   前記第１情報は、ドライバが車線変更の必要性を判断する第１モード、及び、前記判定部が必要であると判定した車線変更をドライバが承認する第２モード、及び、前記判定部が必要であると判定した車線変更を実施することの通知をドライバが受ける第３モードの中からドライバにより選択されたモードを示す選択モード情報を含む請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記時間決定部は、ドライバが前記車両の制御に関与する度合いを、前記第３モード、前記第２モード、前記第１モードの順番に、ドライバが前記車両の制御に関与する度合いが大きくなると判定して、前記選択モード情報により示されるモードに対して、前記待機時間を前記第３モード、前記第２モード、前記第１モードの順番に短くなるように決定する請求項２に記載の車両制御装置。
4. 前記第２情報は、ドライバが前記車両を操作する操作部を操作していることを示す情報、又は、ドライバの顔の向きを示す情報、又は、ドライバが運転操作以外の作業をしていることを示す情報を含む請求項１～３の何れか一項に記載の車両制御装置。
5. ドライバが前記車両の周囲の環境を把握することの困難度を判定する環境判定部を有し、
   前記環境判定部は、前記車両の周辺環境情報に基づいて、前記困難度が高い程長くなるように前記待機時間を補正する請求項１～４の何れか一項に記載の車両制御装置。
6. 駆動、制動及び操舵の中で少なくとも操舵が自動制御可能な車両の走行予定経路と、前記車両の現在位置と、前記車両の周辺環境情報とに基づいて、前記車両が走行車線から隣接車線へ移動する車線変更を含む所定の時間先までの前記車両の運転計画を生成することと、
   前記車両が走行車線から隣接車線へ移動する車線変更を実施する場合に、ドライバが前記車両の制御に関与するモードを表す第１情報、及び、ドライバが前記車両を手動で制御することが可能な程度を表す第２情報の中の何れかに基づいて、前記車両が車線変更に関する動作を開始するまでに待機する待機時間を、前記第１情報により表されるドライバが前記車両の制御に関与する度合いか又は前記第２情報により表されるドライバが前記車両を手動で制御することが可能な程度が大きい程、短くなるように決定することと、
   をプロセッサに実行させ、
   前記待機時間は、車線変更を含む前記運転計画が生成された後、車両の情報をドライバへ通知する通知部を用いて車線変更に関する前記車両の動作の開始がドライバへ通知された後に、方向指示器の点滅を開始する時点までの間に待機する第１待機時間と、前記方向指示器の点滅を開始した後に、前記車両が車線変更に関する動作を開始する時点までの間に待機する第２待機時間とを含む、車両制御用コンピュータプログラム。

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