WO2016063383A1 - 運転支援装置 - Google Patents

Abstract

運転支援装置において、自車が車線変更する際の運転を支援する運転支援装置において、自車の位置を測定する位置測定手段と、自車に設けられ、自車の周囲状況を検出する検出手段と、地図情報を記録するデータベースと、自車の位置と地図情報に基づき、自車が車線変更しなければならない箇所と、自車の進行方向で箇所よりも前方に位置する基準点とを自車の走行経路上に設定する設定手段とを備え、設定手段は、検出手段の検出範囲と基準点の位置に基づき、自車が車線変更を完了すべき地点を車線変更完了地点として設定する。

Description

運転支援装置

　本発明は、車両の運転を支援する運転支援装置に関するものである。

　従来より、レーン間移動を行うことができるように、経路案内を行う経路案内システムが知られている。たとえば、特許文献１では、探索経路を探索し、探索経路に基づいて案内点を設定し、案内点に対する標準の経路案内地点を設定し、標準の経路案内地点に基づく最初の経路案内地点から案内点までの短絡経路上にレーン間移動が禁止された車線変更禁止区間があるかどうかを判断し、車線変更禁止区間がある場合、経路案内地点を車線変更禁止区間の距離を加算した値だけ手前側に設定する。そして、経路案内システムは、車両が経路案内地点に到着すると、音声出力処理を行い、案内交差点について経路案内を音声で出力する。

特開２００７－１２７４１６号公報

　上記の特許文献１を車両に適用し、車両が経路案内に従って車線変更を行う場合には、実際には周囲の交通状況等に応じて車線変更が行われる。しかしながら、上記の特許文献１の技術では、車線変更禁止区間の距離のみで、経路案内地点を設定している。そのため、特許文献１における経路案内に従って車線変更する場合には、車両により、案内された経路上における環境の変化を検出することが難しく、適切な車線変更を実行できないという、問題があった。

　本発明が解決しようとする課題は、適切な車線変更を実行できる運転支援装置を提供することである。

　本発明は、自車の位置と地図情報に基づき、自車が車線変更しなければならない箇所と、自車両の進行方向で当該箇所よりも前方に位置する基準点とを走行経路上に設定し、検出手段の検出範囲と当該基準点の位置に基づき、自車が車線変更を完了すべき地点を車線変更完了地点として設定することによって上記課題を解決する。

　本発明によれば、自車の周囲状況を検出する検出手段の検出範囲に基づいて、基準点に対して車線変更を完了すべき地点を設定しており、当該地点で車線変更を完了したときに、走行経路上の環境変化を検出手段で検出し易くなるため、適切な車線変更を実行することができる。

図１は本実施形態に係る運転支援装置のブロック図である。 図２は運転支援装置の制御フローを示すフローチャートである。 図３は道路のレイアウトの一例を示す図である。 図４は道路のレイアウトの一例を示す図である。 図５は道路のレイアウトの一例を示す図である。 図６は道路のレイアウトの一例を示す図である。 図７は本発明の他の実施形態に係る運転支援装置のブロック図である。 図８は運転支援装置の制御フローを示すフローチャートである。 図９は、誤差、確信度及び補正距離の関係を示すグラフである。 図１０は道路のレイアウトの一例を示す図である。 図１１は道路のレイアウトの一例を示す図である。 図１２は本発明の他の実施形態に係る運転支援装置のブロック図である。 図１３は運転支援装置の制御フローを示すフローチャートである。 図１４はセンサの検出範囲を説明するための概要図である。 図１５は、混雑状態及び補正距離の関係を示すグラフである。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《第１実施形態》

　図１は、本発明の実施形態に係る走行運転支援装置のブロック図である。本実施形態に係る運転支援装置は、車両に搭載され、車線変更を行う際の運転を支援するための装置である。

　運転支援装置は、各種プログラムが格納されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）と、このＲＯＭに格納されたプログラムを実行する動作回路としてのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）と、アクセス可能な記憶装置として機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）とを備えている。

　運転支援装置は、運転支援制御部１０、データベース１１及びセンサ１２を備えている。データベース１１は、地図データを記録している。地図データは、リンクデータとノードデータ等の地図情報である。また、地図データは、走行レーンの情報、車両の走行を規制する情報を含んでいる。走行レーンの情報は、例えば複数車線の道路と繋がっている交差点の場合には、複数の車線のうち、右折レーン、直進レーン又は左折レーンなどの車線の情報である。また例えば車線の合流部分では、本線と、当該本線に合流する合流車線の情報である。また例えば車線の分流部分では、本線と、当該本線から分流する分流車線の情報である。これらの車線を走行する際に、車線変更を規制するための情報として、車線変更を禁止している区間の情報、車線変更を禁止することを示すラインの情報も地図データベースに記録されている。

　センサ１２は、自車の周囲状況を検出するためのセンサであって、カメラ、ミリ波、レーダ等である。センサ１２は自車に設けられている。

　運転支援制御部１０は、センサ１２の検出値に基づき自車の運転を制御する。運転支援制御部１０は、例えば、センサ１２を用いて自車の前方の状況を認識し、自車と前方の車両との間隔が所定の距離より短い場合には、減速するように車両を制御する。また、運転支援制御部１０は、前方車両との衝突を避けるために、当該前方車両の後方で停車するように制御する。運転支援制御部１０による制御は減速させるだけではなく、車線変更又は右左折等の運転を自動で制御してもよい。

　運転支援装置は、上記のような運転支援に適した車線変更パターンを設定するための機能ブロックとして、車両情報検出部１、走行経路演算部２、目標地点設定部３、及び車速推定部７を有している。また目標地点設定部３は、基準点設定部４、検出範囲設定部５、及び完了地点設定部６を有している。

　車両情報検出部１は自車両の車両情報を検出する。車両情報は、自車の位置情報等を含む。車両情報検出部１はＧＰＳ等の機能を有しており、車両の現在位置を測定する。

　走行経路演算部２は、車両情報検出部１から車両情報を取得し、地図データを参照しつつ、車両の現在地から目的地までの走行経路を演算する。

　目標地点設定部３は、自車が車線変更を行う場所を走行経路上で設定する。また、目標地点設定部３は、自車が車線変更を行う場合に、車線変更後に自車がセンサ１２を用いて周囲の環境を検出できるように、車線変更を行う際の目標点を設定する。

　基準点設定部４は、走行経路演算部２から走行経路を取得すると、データベース１１に記録された地図データを参照し、自車の現在位置から目的地までの走行経路上で、自車が車線変更を行わなければならない箇所（以下、車線変更箇所とも称す）を設定する。車線変更箇所は、例えば、２車線の道路を走行し、先の交差点で右折する場合、あるいは、高速道路の合流地点で本線に入る場合等である。車線変更箇所は、走行経路を走行する際に、自車が道路の形状により走行の制約を受ける場所でもよい。基準点設定部４は、地図データに含まれる道路情報から車線変更箇所を設定する。

　基準点設定部４は、後述する車線変更完了地点を設定する際の基準となる基準点を、走行経路上で設定する。基準点は、自車の進行方向で車線変更箇所よりも前方に位置する。なお、基準点の詳細は後述する。基準点設定部４は、自車の位置と地図情報に基づき、車線変更箇所と基準点を走行経路上に設定する。

　検出範囲設定部５は、センサ１２の検出範囲を設定する。

　完了地点設定部６は、センサ１２の検出範囲及び基準点設定部４により設定された基準点に基づき、自車が車線変更を完了すべき地点（以下、車線変更完了地点とも称す）を設定する。

　そして、目標地点設定部３は、車線変更箇所、基準点、及び車線変更完了地点を各種目標地点とし、車速推定部７及び運転支援制御部１０に出力する。

　車速推定部７は、車線変更完了地点から基準点までの距離、及び、車線変更完了地点から基準点までの減速度に基づき、自車が車線変更完了地点で走行すべき車速を推定する。

　次に、具体例を挙げつつ、運転支援装置の制御について説明する。図２は運転支援装置の制御フローを示すフローチャートである。また、自車が３車線の道路を走行しており、先の交差点を右折する場合を具体例とする。図３は、この具体例を表した道路のレイアウトを示す図である。図３に示すように、自車は現在、車線Ａを走行しており、先の交差点で右折するために、車線Ａから車線（追い越し車線）Ｂに車線変更し、車線Ｂから車線Ｃに車線変更をしなければならない。また、車線Ｃの一部は車線変更を禁止する区間になっている。

　まず、ステップＳ１にて、車両情報検出部１は、自車の現在の車両情報として車両の位置を検出する。車両の位置は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、ジャイロセンサ、車速センサ等の組み合わせにより検出される。車両の位置は、止まっている車両の現在地に限らず、走行中の車両の現在地でもよい。

　ステップＳ２にて、走行経路演算部２は、車両の現在地に基づいて、目的地までの走行経路を演算する。走行経路は、自車がこれから走行する経路である。走行経路の演算には、カーナビゲーションシステムが用いられる。走行経路の演算は、走行すべき車線まで求める必要はなく、経路を直進したり、交差点を直進、右折、左折したりする程度で構わない。

　ステップＳ３にて、基準点設定部４は、車両の現在位置及び地図情報に基づき、走行経路上の交差点を特定する。また、基準点設定部４は、特定された交差点と、走行経路に基づき、車線変更箇所を設定する。図３の例では、基準点設定部４は、地図情報から交差点と繋がっている道路が３車線であることを特定し、走行経路から自車が当該交差点で右折することを特定できる。そのため、基準点設定部４は、自車が交差点を走行するために、当該交差点の手前で車線変更を必要とすることを特定できる。さらに基準点設定部４は、交差点につながる道路のレイアウトから、車線変更の必要な場所を特定できる。これにより、基準点設定部４は、地図情報で示される道路構造に基づいて、車線変更の必要な場所を特定しつつ、当該場所を車線変更箇所として設定する。

　走行経路上に複数の交差点がある場合には、基準点設定部４は、各交差点を特定しつつ、当該交差点に繋がっている道路情報及び走行経路から、車線変更箇所を特定する。これにより、基準点設定部４は、走行経路上の全ての交差点と、車線変更箇所を特定する。

　ステップＳ４にて、基準点設定部４は、地図データに基づき基準点を設定する。基準点は、自車の走行を支援する際に車両の走行に影響をする地物の位置である。図３の例では、自車の走行経路（図３の矢印Ｓに相当）において、車線変更禁止区間１０１と、車線変更を禁止するライン１０２により、自車の走行が規制される。

　車線変更禁止区間１０１は路面上に複数の斜線で描かれている。右折車線は交差点手前の短い距離の車線であり、右折車線は追い越し車線に対して右側の車線である。車両が右折車線に進入する際には、追越車線から右折車線への車線変更を行う必要があるが、この車線変更を規制する目的で、車線変更禁止区間１０１が表されている。

　ライン１０２はオレンジ色の実線で描かれている。交差点の３０メートル手前は車線変更が禁止されており、ライン１０２は、この車線変更の禁止を表している。

　そして、基準点設定部４は、自車の進行方向で、車線変更禁止区間１０１の終端を基準点として特定する。この基準点は、自車が走行経路を走行した際に、右折車線が開始する先端部を表している（以下、当該基準点を右折車線開始端とも称す）。また基準点設定部４は、自車の進行方向でライン１０２の開始端を基準点として特定する。この基準点は、自車が右折車線を走行した際に車線変更を禁止する区間の先端部となる（以下、車線変更禁止端とも称す）

　さらに、基準点設定部４は、特定した基準点が複数ある場合には、自車により近い方の基準点を、制御対象の基準点として設定する。

　運転支援制御部１０により走行経路上の運転を支援する際には、運転支援制御部１０は、走行車線から追い越し車線に車線変更をした後、センサ１２により車線変更禁止区間１０１を検出する。そして、運転支援制御部１０は、追い越し車線から右折車線に車線変更をした後、センサ１２によりライン１０２を検出する。すなわち、基準点設定部４で設定される基準点は、車線変更の後の走行のために、センサ１２により検出すべき位置にも相当する。なお、図３においては、車線変更を行う際に、センサ１２が基準点（右折車線開始端）を検出できるように、センサの検出範囲（例えばカメラの広角）が設定されている。

　ステップＳ５にて、検出範囲設定部５は、センサ１２の検出範囲を設定する。例えば、センサ１２は、カメラの他に、ミリ波、レーダー、レーザーなど、複数のセンサが自車に設けられており、お互いのセンサが検出範囲を補完しあうように設けられたとする。ここでは、センサ性能の典型値（ノミナル値）として、センサの検出範囲（検出距離）は、ミリ波では２００メートル、レーダーでは数百メートル、レーザーでは１００メートル、カメラで数十メートルとなる。

　センサの検出範囲は、距離だけでなく、角度でも規定される。ミリ波では検出範囲は比較的狭角であるが、カメラはレンズの広角によって、検出範囲を狭くしたり広くしたり選択できる。

　複数のセンサによって同じ範囲をカバーすることで、認識ミスを低減するように、各センサが配置されている場合には、それらのセンサによる最大検出範囲をセンサの検出範囲としてもよいし、最小検出範囲をセンサの検出範囲としてもよい。

　以下では、説明を容易にするためにカメラの撮像範囲をセンサの検出範囲（例えば５０メートルとする）として説明する。

　ステップＳ６にて、完了地点設定部６は、自車の進行方向と反対側の方向で、基準点（右折車線禁止端）端に対して検出範囲の長さを空けた位置に、変更完了地点を設定する。検出範囲の長さは、検出範囲のうち、車両の進行方向に沿った線の長さである。

　図４及び図５を用いて、基準点（右折車線禁止端）、検出範囲、及び車線変更完了地点の位置関係を説明する。図４及び図５は、道路のレイアウトを示す図であり、図３と同様のレイアウトを示している。

　図４に示すように、車線変更完了地点は、基準点（右折車線禁止端）に対して、検出範囲の分だけ、自車に近づくような位置に設定されている。自車は、走行経路に沿って、交差点の手前の道路から交差点に向かって走行した場合に、走行車線から追い越し車線に車線変更した後に、運転支援制御部１０が、センサ１２により基準点（右折車線禁止端）を検出できるような位置に、車線変更完了地点を設定している。

　仮に、車線変更完了地点を、図４に示す位置よりも、自車よりも遠い位置に設定した場合には、自車が走行車線から追い越し車線に車線変更した直後は、基準点（右折車線禁止端）が検出範囲に含まれない。追い越し車線を走行中の車両が基準点（右折車線禁止端）を検出し始める地点を、検出開始地点と仮定して、車線変更完了地点と検出開始地点との間の距離が長い場合には、自車は車線変更後、追越車線を長期間に渡って走行することとなる。そして、このような走行は望ましくない。

　また仮に、車線変更完了地点を、図４に示す位置よりも、さらに自車に近い位置に設定した場合には、自車が走行車線から追い越し車線に車線変更した後に、センサ１２により基準点（右折車線禁止端）を検出するタイミングが遅れる。例えば、図５に示すように、交差点で右折を待っている車両が、右折車線からはみ出ている場合には、車線変更完了地点に到達するまで車線変更の運転支援は実行されないない。そして、運転支援どおりに、自車が車線変更地点で車線変更を完了させると、自車から前方車両までの車間距離が短く、自車は急減速を要することになってしまう。

　一方、本実施形態では、自車が走行車線から追い越し車線に車線変更した後、センサ１２により基準点（右折車線禁止端）を検出するタイミングと合うように、車線変更完了地点の位置を設定している。そのため、車線変更を完了した後に、センサ検出範囲を最大限に活用して、基準点（右折車線禁止端）付近の道路環境を把握することができる。また、右折車線の状況（例えば、図５のように、右折車線から右折待ち車両がはみ出ている状況）をいち早く確認することができ、自車が前方車両に対して柔軟に対処することができる。

　ステップＳ７にて、車速推定部７は、地図データに基づいて、基準点（右折車線禁止端）における車速を推定する。図４の例では、自車は基準点（右折車線禁止端）から右折車線に入るため、基準点（右折車線禁止端）付近の道路構造上、基準点（右折車線禁止端）における車速は法定速度よりも低い速度になる。また、自車は基準点（右折車線禁止端）から右折車線に入った後、交差点での右折に備えて速度を減速する。

　さらに、交差点の信号が赤であったり、交差点での右折に備え他車が並んでいる状態もあり得るため、基準点（右折車線禁止端）における車速はより低速になる。例えば、右折車線に車両が詰まっているものとして、右折車線に進入する前段階で停止することを想定した場合には、車速推定部７は、基準点（右折車線禁止端）における車速を０[ｋｍ／ｈ]で推定する。また、例えば、右折車線に車両が詰まっていないものとして、自車が右折車線へスムーズに進入することを想定した場合には、車速推定部７は、法定速度６０［ｋｍ／ｈ］の道路で、車速を２０～３０［ｋｍ／ｈ］に推定する。このように、車速推定部７は、基準点（右折車線禁止端）付近の交通環境を想定しつつ、車速を推定する。なお、以下の説明では、基準点（右折車線禁止端）における車速は０[ｋｍ／ｈ]で推定されたとする。

　ステップＳ８にて、車速推定部７は、推定した車速に基づいて、変更完了地点から基準点（右折車線禁止端）までの減速パターンを算出する。減速パターンは、車速の減速度で表される。例えば、十分に緩やかな減速の場合には、減速度は０．１５Ｇとなる。なお、減速パターンは、ほぼ一定の減速度としてもよく、速度に応じて減速度を変更してもよい。

　ステップＳ９にて、車速推定部７は、基準点（右折車線禁止端）における車速、及び、減速パターンに基づき、自車が車速変更地点で走行すべき車速（以下、目標車速とも称する）を推定する。目標車速は、車線変更の完了時に達するべき、自車の車速の目標値である。

　図４の例で、目標車速をｖ［ｋｍ／ｈ］として、一定減速度（０．１５Ｇ）を用いて減速することによって、車線変更完了地点から基準点（右折車線禁止端）に至るまでの時間をｔとする。

　センサ１２の検出範囲の長さ（ｄ［ｍ］）は式（１）で表される。

　また、車線変更完了地点の速度（ｖ）と時間（ｔ）との間には式（２）の関係が成り立つ。

　そして、式（１）及び式（２）から、速度（ｖ）は式（３）で表される。

　センサ１２としてカメラを用いた場合、検出範囲は数十メートルであるが、入り例として、ｄ＝５０［ｍ］とすると、目標車速は、式（３）よりｖ＝４３．６５（ｋｍ／ｈ）となる。

　すなわち、自車は、車線変更完了地点（右折車線開始端から５０メートル手前の位置）において、目標車速４３．６５［ｋｍ／ｈ］まで減速しておくことで、０．１５Ｇで減速しながら、基準点（右折車線開始端）で停止することができる。なお、車速推定部７は、上記の演算式で演算した車速が法定速度より大きい場合には、法定速度を、目標車速として演算する。

　ステップＳ１０にて、運転支援制御部１０は、自車が車線変更完了地点で車線変更を完了し、かつ、車線変更の完了時点の車速が目標車速になるように、運転支援制御を行う。車線変更の際の運転支援制御は、例えば自動運転の場合には、車線変更完了地点で車線変更を完了しつつ、車線変更完了地点の車速が目標車速になるように、自車の加速、操舵、制動等を行う。

　このように本実施形態では、目的地までの走行経路上で、車線変更しなければならない箇所が設定された場合に、センサの検出範囲に基づいて、車線変更完了地点を設定している。そのため、車線変更完了始点で車線変更を完了するように、運転支援をした場合には、センサ１２が、車線変更先の基準点付近における環境変化を検出し易くなる。その結果として、急な車線変更、又は、車線変更完了後の急な減速を防ぎつつ、適切な車線変更を実現できる。

　上記のように本実施形態では、自車の位置と地図情報に基づき、車線変更箇所と基準点とを走行経路上に設定し、センサ１２の検出範囲と当該基準点の位置に基づき、車線変更完了地点として設定する。これにより、車線変更完了地点で車線変更した場合に、センサ１２が基準点までの走行経路上の環境変化を検出し易くなるため、車線変更を適切な場所で行うことができる。

　また本実施形態では、車線変更完了地点における車線変更の後の走行のために、センサ１２で検出すべき位置を、基準点として設定する。これにより、車線変更完了地点で車線変更した場合に、センサ１２が基準点の周辺の環境変化を検出し易くなるため、車線変更を適切な場所で行うことができる。

　また本実施形態では、自車の進行方向と反対側の方向で、基準点に対して少なくとも検出範囲の長さ分を空けた位置に、変更完了地点を設定する。これにより、車線変更完了地点で車線変更を完了したとき、自車と基準点との間には、少なくともセンサ１２の検出範囲分の距離を確保できるため、センサ検出範囲を最大限に活用して、基準点付近の道路環境を把握することができる。

　また本実施形態では、車線変更完了地点から基準点までの距離、及び、車線変更完了地点から基準点までの減速度に基づき、自車が前記車線変更完了地点で走行すべき車速を推定する。これにより、推定された車速を目標車速にして、運転支援の制御を行うことができるため、車線変更後の急減速を防ぐことができる。

　また本実施形態では、交差点を走行するために必要な車線変更の場所を、車線変更箇所に設定する。これにより、交差点を走行するために車線変更が必要になった場合に、適切な車線変更が実行できるような、運転支援を可能とする。

　また本実施形態では、地図情報で示される道路の構造に基づいて基準点を設定する。これにより、車線や道路形状など、普遍的な道路構造の特徴に基づいて基準点を設定するので、車線変更を予定している経路における典型的な車線変更を実行できる。

　また本実施形態では、車線変更完了地点における車線変更の完了後に車線を変更するときの開始端（右折車線開始端に対応）を基準点とする。これにより、交通ルールを遵守しつつ、スムーズな走行となるような車線変更を実現できる。

　また実施形態では、センサ１２の典型値に応じてセンサ１２の検出範囲を設定している。これにより、センサ１２の誤差やセンサ１２による検出範囲の傾向を把握した上で、適切な車線変更を実行できる。

　なお、本実施形態では、基準点を右折車線開始端としたが、車線変更禁止端としてもよい。図６は、車線変更禁止端を基準点とした場合の制御を説明するための図であり、道路のレイアウトである。図６のレイアウトは、図４のレイアウトに対して車線変更禁止区間１０１が存在しない。その他は図４と同様のレイアウトである。図６のレイアウトでは、車線Ｂから車線Ｃへの車線変更を行う際に、車線変更禁止端が基準点に設定されつつ、上記と同様の制御が実行される。

　また本実施形態では、車線変更後に交差点を走行する場合を一例とした上で説明したが、当該交差点の代わりに例えば合流地点又は分流地点であってもよい。

　なお、運転支援装置は、車両の走行中に限らず、車両の停車中に走行経路の演算を行ってもよい。

　なお、走行車線、追い越し車線、右折専用車線の３車線の道路を例示したが、これに限定されず、走行車線と追い越し車線の２車線の道路にも本実施形態を適用できる。例えば走行車線を走行中、交差点までに追い越し車線に車線変更しなければならないシーン（交差点通過後にすぐ右折をしなければならない場合等）において、基準点を交差点の停止線として、停止線から、自車の進行方向と反対側で、センサ１２の検出範囲分、空けた地点を、走行車線から追い越し車線への車線変更完了地点として設定する。このような例においても、追い越し車線上に信号待ちの車両が存在している場合、いち早くその車両を確認することができるので、上記と同様の効果を得ることができる。

　上記の車両情報検出部１が本発明の「位置測定手段」に相当し、センサ１２が本発明の「検出手段」に相当し、目標地点設定部３が本発明の「設定手段」に相当し、車速推定部７が本発明の「車速推定手段」に相当する。

《第２実施形態》
　図７は、発明の他の実施形態に係る運転支援装置のブロック図である。本例では上述した第１実施形態に対して、走行距離演算部８を有する点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、その記載を援用する。

　目標地点設定部３は、基準点設定部４の他に走行距離演算部８を有している。走行距離演算部８は、車速変更後の自車の車速と、車線変更をした地点から基準点までの減速度に基づいて、自車の車線変更後に基準点まで移動する自車の走行距離を演算する。走行距離演算部８は演算結果を完了地点設定部６に出力する。

　次に、運転支援装置の制御について説明する。図８は運転支援装置の制御フローを示すフローチャートである。

　ステップＳ１１～ステップＳ１４の制御フローは、第１実施形態のステップＳ１～ステップＳ４の制御フローと同様である。

　ステップＳ１５にて、検出範囲設定部５は、センサ１２の検出範囲の誤差を取得する。センサ１２は、ミリ波、レーダー、レーザー、カメラなど、異なる特性を複数のセンサにより構成されている。レーザーは、使用する信号と計測方法から、非常に高い測距、検出精度（例えば、距離に対して１％誤差）を実現できる、一方、カメラは本来、測距、検出性能を持たないため、例えば１台のカメラの時系列認識結果を使ったモーションステレオという手法によって距離を測定することが可能になる。しかしながら、レーザーと比較した場合に、カメラの検出性能及び測距性能は低い。つまり、センサ１２の検出結果に含まれる誤差は、センサとして用いるデバイスや認識方法による固有の値で定義することができる。このように、センサ１２を構成する各種センサにより性能は異なる。検出範囲設定部５は、各センサの性能等に基づく、センサ１２検出誤差を把握している。

　ステップＳ１６にて、検出範囲設定部５は、センサ１２の検出範囲の確信度を演算する。センサ１２を構成するカメラ、レーダ等の各種センサは、誤差だけでなく、確信度も異なる。確信度とは、検出結果を正しい結果として確信できるか否かを示す指標である。センサの検出結果に含まれる確信度は、状況に応じて変化する値である。例えば、走行中の時系列データを解析することによって、検出の対象物体の移動過程を把握することができるため、検出範囲設定部５は、対象物体の移動過程に基づいて確信度を計算することができる。また、検出範囲設定部５は、現在走行中の車両の周囲状況を、センサ１２を用いて把握する。センサ１２により検出された周囲状況は、直ぐに変わることはない。例えば、センサ１２の前回の検出結果により、自車の隣に他車が走行していた場合には、センサ１２の今回の検出結果でも、他車の相対的な位置は異なるかもしれないが、他車の存在は検出できる。今回の検出結果で、他車の存在が検出できない場合には、センサ１２の確信度が低いことになる。検出範囲設定部５は、前回の検出結果と今回の検出結果とを比較し、周囲状況の継続性を判断することで、確信度を演算できる。

　ステップＳ１７にて、検出範囲設定部５は、誤差及び確信度に基づき、センサ１２の検出範囲を補正する。検出範囲設定部５には、誤差、確信度及び補正距離との対応関係を示すマップが記憶されている。図９は、マップの対応関係を示すグラフである。マップの特性として、誤差が大きいほど補正距離が長くなっており、確信度が低いほど補正距離が長くなっている。補正距離は、検出範囲の長さに加算することで、検出範囲を補正するための補正値である。

　誤差が極めて小さく、確信度が極めて高い場合には、センサの検出範囲を補正する必要はない。一方、確信度が高く誤差が小さい場合には、検出はできているが、誤差が多く含まれている。また、誤差が大きく確信度が低い場合には、誤差は小さいが検出ができない。そのため、確信度の低さ、誤差の大きさを踏まえて、検出範囲が広くなるように、検出範囲は補正される。

　検出範囲設定部５は、マップを参照しつつ、センサ１２の誤差及び確信度に対応する補正距離を演算する。検出範囲設定部５は、検出範囲に補正距離を加算することで、検出範囲を補正する。なお、以下、補正後の検出範囲を補正検出範囲とも称す。

　ステップＳ１８にて、車速推定部７は、基準点における車速、及び、車線変更時の自車の車速を推定する。基準点の車速は、第１実施形態に係るステップＳ７の推定方法と同様である。ステップＳ１８では車線変更完了地点は確定しておらず、目標車速も推定されていない。そのため、車速推定部７は、法定速度を車速変更時の車速として演算する。なお、例えば、車線変更箇所の道路構造等により、車線変更時の車速が法定速度よりも低いことが予め予想できる場合には、車速推定部７は、法定速度より低い車速を、車速変更時の車速として演算してもよい。

　ステップＳ１９にて、走行距離演算部８は、自車の車線変更後に基準点まで移動する走行距離を演算する。走行距離は、一定の減速度で、車線変更時の車速が、基準点の車速となるまでに必要な自車の走行距離である。車線変更の車速は、車速推定部７で推定された車速（例えば法定速度）である。そして、一定の減速度は、例えば自車は緩やかに減速する場合など、自車の減速パターンを想定することで、予め決まる。

　例えば、自車が車線変更後、減速度０．１５Ｇで走行し、自車が基準点で停車する場合に、走行距離ｄは、上記の式（３）を用いて、式（４）のように表される。

　だだし、ｖは車線変更時の車速である。

　そして、車線変更時の車速を法定速度（６０ｋｍ／ｈ）とし、式（４）に代入することで、走行距離（ｄ）＝９４．４８（ｍ）となる。

　ステップＳ２０にて、完了地点設定部６は、走行距離と補正検出範囲とを比較する。走行距離が補正検出範囲の長さより長い場合には、ステップＳ２１にて、完了地点設定部６は、自車の進行方向と反対側の方向で、基準点に対して走行距離分を空けた位置に、車線変更完了地点を設定する。一方、走行距離が補正検出範囲の長さ以下である場合には、ステップＳ２２にて、完了地点設定部６は、自車の進行方向と反対側の方向で、基準点に対して補正検出範囲分を空けた位置に、車線変更完了地点を設定する。

　ここで、走行距離と補正検出範囲との関係について、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０及び図１１は、３車線の道路における車線変更を説明するための図であり、道路のレイアウトを示している。３車線の道路の先は交差点に接続している。自車は車線Ｂから車線Ｃに車線変更したとする。なお、以下では、説明を容易にするために、誤差が小さく、確信度の高いカメラ（検出範囲の典型値は５０メートル）を、センサ１２とする。また、基準点は、ライン１０２の車線変更禁止端とする。

　図１０に示すように、走行距離が検出範囲の長さよりも長い場合には、運転支援する際の車線変更完了地点を、センサの検出範囲に基づいて設定すると、車線変更完了地点は、走行距離で示される位置よりも前方（進行方向側）になる。そして、車線変更の後、自車の位置から基準点までの距離が短くなり、自車は急減速を要することになる。そのため、走行距離が検出範囲の長さよりも長い場合には、完了地点設定部６は、走行距離に基づいて、車線変更完了地点を設定する。

　図１１に示すように、走行距離が検出範囲の長さよりも短い場合には、運転支援する際の車線変更完了地点を走行距離に基づいて設定すると、車線変更完了地点は、検出範囲の長さよりも前方になる。そして、車線変更した時に、検出範囲の長さに対して、基準点が近すぎてしまい、センサ検出範囲を最大限に活用して、基準点（右折車線禁止端）付近の道路環境を把握することができない。そのため、走行距離が検出範囲の長さよりも短い場合には、完了地点設定部６は、検出範囲に基づいて、車線変更完了地点を設定する。

　ステップＳ２３にて、車速推定部７は、基準点（右折車線禁止端）における車速、及び、減速パターンに基づき、車速変更地点の目標車速を推定する。車速変更地点が走行距離に基づいて設定される場合には、車速推定部７は、ステップＳ１８の制御フローで推定した車速を目標車速とする。車速変更地点が検出範囲の長さに基づいて設定される場合には、車速推定部７は、第１実施形態に係るステップＳ９の制御フローと同様の方法で、車速を推定する。

　ステップＳ２４にて、運転支援制御部１０は、自車が車線変更完了地点で車線変更を完了し、かつ、車線変更の完了時点の車速が目標車速になるように、運転支援制御を行う。

　このように本実施形態では、目的地までの走行車線経路上に、車線変更をしなければならない箇所がある場合に、センサ１２の検出範囲の誤差又は確信度を考慮しつつ、車線変更完了地点を設定している。そのため、車線変更完了始点で車線変更を完了するように、運転支援をした場合には、急な車線変更や車線変更完了後の急な減速等を防ぐことができる。また、センサ１２の検出範囲と、自車の車線変更後に基準点まで走行する自車の走行距離とを比較しつつ、その比較結果に基づいて、車線変更完了地点を設定している。これにより、車線変更の車両の挙動をスムーズなものにすることができる。

　上記のように、本実施形態では、センサの性能に基づいて検出範囲を補正する。そして、補正された後のセンサ１２の検出範囲に基づき、車線変更完了地点を設定する。これにより、センサ１２の不確定性さを考慮した上で、車線変更完了地点を決定することができる。

　また本実施形態では、自車の車線変更後の車速、車線変更した地点から基準点までの減速度に基づき、自車の車線変更後に基準点まで走行する走行距離を演算し、走行距離が検出範囲の長さより長い場合には、進行方向と反対側の方向で、基準点に対して少なくとも走行距離分を空けた位置に、車線変更完了地点を設定する。これにより、車線変更の車両の挙動をスムーズなものにすることができる。また、車線変更地点と基準点との間の距離がセンサ１２の検出範囲の長さよりも長くなるため、検出範囲の長さの不足分を補いつつ、車線変更を行いやすくすることができる。

　上記の検出範囲設定部５は本発明の「補正手段」に相当する。

《第３実施形態》
　図１２は、発明の他の実施形態に係る運転支援装置のブロック図である。本例では上述した第１実施形態に対して、混雑状態推定部９を有する点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１実施形態及び第２実施形態の記載を適宜、援用する。

　運転支援装置は、車両情報検出部１の他に、混雑状態推定部９を備えている。混雑状態推定部９は、自車が車線変更箇所を走行する前に、自車が走行する走行経路の混雑状態を推定する。混雑状態推定部９は、車両外部から無線等で渋滞情報を取得したり、センサ１２を用いて車両の周囲を走行する他車の状況を検出したりすることで、通信を用いて混雑状態を推定する。また、混雑状態推定部９の推定範囲は、走行経路のうち、少なくとも車線変更箇所から基準点までの経路である。混雑状態推定部９は推定結果を検出範囲設定部５に出力する。

　次に、運転支援装置の制御について説明する。図１３は運転支援装置の制御フローを示すフローチャートである。

　ステップＳ３１～３５の制御フローは、第１実施形態のステップＳ１～ステップＳ５の制御フローと同様である。

　ステップＳ３６にて、混雑状態推定部９は混雑状態を推定する。混雑状態推定部９は、通信により混雑状態を取得する場合には、例えば、ＶＩＣＳ（登録商標）（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いることによって、自車が走行する予定の道路の渋滞情報を取得する。

　また、混雑状態推定部９は、センサ１２を用いて、以下のように混雑状態を推定することもできる。例えば、自車の周囲が混雑し、センサ１２の検出範囲が、自車の前方を走行する他車によって遮られている場合（後述する図１３を参照）には、センサの検出範囲の長さは、前方の他車までの車間距離に相当する。そのため、混雑状態推定部９は、センサ１２により前方の他車を検出しつつ、自車の車速を用いて、他車との車間距離を演算する。そして、車間距離と検出範囲の長さ（典型値）とを比較し、車間距離が当該検出範囲より短い場合には、混雑状態推定部９は、混雑していると判断する。なお、センサ１２の検出範囲が一時的に狭くなっている場合には、道路が混雑しているのではなく、例えば前方を走行している車両だけが低速で走行している可能性があるため、このような場合には、道路が混雑しているとは判断しない。これにより、混雑状態推定部９は、自車の車速及びセンサ１２の検出結果から、混雑状態を推定できる。

　ステップＳ３７にて、検出範囲設定部５は、混雑状態に応じて、検出範囲を補正する。ここで、センサ１２の検出範囲と混雑状態の関係について、図１４を用いて説明する。図１４は、自車の走行経路が混雑している状態を表しており、自車の前を他車が走行している状態を示す。

　図１４に示すように、走行経路が混在しており、他車が自車のすぐ前方を走行している。このような場合には、自車が走行する車線の大半が、前方を走行する車両によって見えなくなり、本来の検出範囲よりも、センサ１２の実質的な検出範囲が狭くなり、検出範囲は他車の後方までになる。そのため、センサ１２を用いて、自車の先の状況を検出することが困難になる。センサ１２の検出精度が低くなる。

　検出範囲設定部５には、混雑状態と補正距離との対応関係を示すマップが記憶されている。図１５は、マップの対応関係を示すグラフである。マップの特性として、混雑状態が大きいほど補正距離が長くなっており、確信度が低いほど補正距離が長くなっている。補正距離は、検出範囲の長さに加算することで、検出範囲を補正するための補正値である。混雑状態は、車線がより混雑しているほど、「大」として示している。

　走行経路が混雑しているほど、センサ１２の実質的な検出範囲は短くなり易くなるため、運転支援制御を行う際に、センサ１２を用いた対象物の検出精度が低くなる。そのため、検出範囲設定部５の検出精度の低下を補うべく、検出範囲に補正距離を加算することで、検出範囲が広くなるように、補正する。具体的には、検出範囲設定部５は、マップを参照しつつ、推定された混雑状態に対応する補正距離を演算する。そして、検出範囲設定部５は、検出範囲に補正距離を加算することで、検出範囲を補正する。

　ステップＳ３８にて、完了地点設定部６は、自車の進行方向と反対側の方向で、基準点端に対して補正された検出範囲の長さを空けた位置に、変更完了地点を設定する。ステップＳ３９～ステップＳ４２の制御フローは、第１実施形態のステップＳ１～ステップＳ５の制御フローと同様である。

　このように本実施形態では、走行経路の混雑状態を考慮した上で、車線変更完了地点を設定している。そのため、車線変更完了始点で車線変更を完了するように、運転支援をした場合に、検出精度の低下に起因する急な車線変更、又は、車線変更完了後の急な減速を防ぎつつ、適切な車線変更を実現できる。

　上記のように、本実施形態では、自車が走行する走行経路の混雑状態を推定し、混雑状態に基づいてセンサ１２の検出範囲を補正する。これにより、渋滞等による、センサ１２を用いた対象物の検出精度の低下を補うように、車線変更完了地点を決定することができる。

　また本実施形態では、センサ１２より検出した自車の周囲の状況に基づいて、混雑状態を推定する。これにより、実際の混雑状態を推定することができる。

　また本実施形態では、通信により渋滞情報を取得し、渋滞情報に基づいて混雑状態を推定する。これにより、センサ１２を用いることなく、混雑状態を推定できる。

　上記の混雑状態推定部９が本発明の「推定手段」に相当する。

１…車両情報検出部
２…走行経路演算部
３…目標地点設定部
４…基準点設定部
５…検出範囲設定部
６…完了地点設定部
７…車速推定部
８…走行距離演算部
９…混雑状態推定部
１０…運転支援制御部
１１…データベース
１２…センサ

Claims (14)

1. 自車が車線変更する際の運転を支援する運転支援装置において、
   　前記自車の位置を測定する位置測定手段と、
   　前記自車に設けられ、前記自車の周囲状況を検出する検出手段と、
   　地図情報を記録するデータベースと、
   　前記自車の位置と前記地図情報に基づき、前記自車が車線変更しなければならない箇所と、前記自車の進行方向で前記箇所よりも前方に位置する基準点とを前記自車の走行経路上に設定する設定手段とを備え、
   前記設定手段は、前記検出手段の検出範囲と前記基準点の位置に基づき、前記自車が車線変更を完了すべき地点を車線変更完了地点として設定する
   ことを特徴とする運転支援装置。
2. 請求項１記載の運転支援装置において、
   前記設定手段は、
   　前記車線変更完了地点における車線変更の後の走行のために、前記検出手段で検出すべき位置を、前記基準点として設定する
   ことを特徴とする運転支援装置。
3. 請求項１又は２記載の運転支援装置において、
   前記設定手段は、
   　前記進行方向と反対側の方向で、前記基準点に対して少なくとも前記検出範囲の長さ分を空けた位置に、前記変更完了地点を設定する
   ことを特徴とする運転支援装置。
4. 請求項１～３のいずれか一項に記載の運転支援装置において、
   　前記車線変更完了地点から前記基準点までの距離、及び、前記車線変更完了地点から前記基準点までの減速度に基づき、前記自車が前記車線変更完了地点で走行すべき車速を推定する車速推定手段を備える
   ことを特徴とする運転支援装置。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の運転支援装置において、
   前記設定手段は、
   　前記地図情報で示される交差点、合流地点、分流地点のいずれか一つの地点を特定し、特定された地点を走行するために必要な車線変更の場所を、前記車線変更箇所に設定する
   ことを特徴とする運転支援装置。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の運転支援装置において、
   前記設定手段は、
   　地図情報で示される道路の構造に基づいて前記基準点を設定する
   ことを特徴とする運転支援装置。
7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の運転支援装置において、
   前記設定手段は、
   　前記地図情報で示される車線変更禁止区間の開始端、又は、前記車線変更完了地点における車線変更の完了後に車線を変更するときの開始端を、前記基準点に設定する
   ことを特徴とする運転支援装置。
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の運転支援装置において、
   前記検出範囲は、前記地物検出手段の典型値に基づいて設定されている
   ことを特徴とする運転支援装置。
9. 請求項１～８のいずれか一項に記載の運転支援装置において、
   　前記検出範囲を補正する補正手段を備え、
   前記設定手段は、前記補正手段により補正された後の前記検出範囲に基づき、前記車線変更完了地点を設定する
   ことを特徴とする運転支援装置。
10. 請求項９に記載の運転支援装置において、
    前記補正手段は、前記検出手段の性能に基づいて前記検出範囲を補正する
    ことを特徴とする運転支援装置。
11. 請求項９に記載の運転支援装置において、
    　前記自車が走行する走行経路の混雑状態を推定する推定手段を備え、
    前記補正手段は、前記混雑状態に基づいて前記検出範囲を補正する
    ことを特徴とする運転支援装置。
12. 請求項１１に記載の運転支援装置において、
    前記推定手段は、前記検出手段により検出した前記自車の周囲の状況に基づいて、前記混雑状態を推定する
    ことを特徴とする運転支援装置。
13. 請求項１１に記載の運転支援装置において、
    前記推定手段は、通信により渋滞情報を取得し、前記渋滞情報に基づいて前記混雑状態を推定する
    ことを特徴とする運転支援装置。
14. 請求項１～１３のいずれか一項に記載の運転支援装置において、
    前記設定手段は、
    　前記進行方向と反対側の方向で、前記基準点に対して前記検出範囲の長さ分を空けた位置に、第１の車線変更完了地点を特定し、
    　前記自車の車線変更後の車速、車線変更した地点から前記基準点までの減速度に基づき、前記自車の車線変更後に前記基準点まで走行する前記自車の走行距離を演算し、
    　前記進行方向と反対側の方向で、前記基準点に対して少なくとも前記走行距離分を空けた位置に、第２車線変更地点を特定し、
    　前記走行距離が検出範囲の長さよりも長い場合には、前記第２車線変更地点を前記車線変更完了地点に設定する
    ことを特徴とする運転支援装置。

Images