JP2004171391A - 車両用推奨操作量生成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】周囲車両検出手段6と、自車状態検出手段7と、車線検出手段5と、周囲車両挙動予測手段3bと、自車に対する運転操作の望ましさを算出する評価関数を構成する評価関数構成手段3cと、自車にとって望ましい加減速量の時系列信号と、自車にとって望ましい走行車線と車線変更のタイミングを示す車線変更トリガー信号の時系列信号から構成される推奨操作量を算出する推奨操作量演算手段3dとを備え、推奨操作量演算手段3dは、自車が三車線以上の車線から構成される多車線道路を走行している場合、隣接する車線ごとに車線変更の必要性を判定し、車線変更を指示する車線変更トリガー信号を算出する場合には、指示した車線変更の操作が完了したとみなされるまでは、別の車線変更を指示する車線変更トリガー信号を算出しない構成。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載された車両用推奨操作量生成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献】特開平10−211886号公報。
【0003】
運転者の運転を補助することを目的とした発明は、これまで多数出願されている。例えば、上記特許文献では、周囲車両との相対運動状態に基づいて潜在的リスク度(リスクポテンシャル)を定義し、算出されたリスクポテンシャルの値をもとに操舵系への補助トルクの値を調節する装置に関する発明が開示されている。
このような補助装置は、運転者がリスクを伴うことが予想される操作をしようとした場合に、そのような運転操作を抑制する効果を狙った発明であると位置付けることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献に示されるような従来技術では、単純にリスクポテンシャルの値を追うだけであり、系統的に予測を織り込むことが考慮されておらず、車線変更のタイミングを提示することができないという問題点があった。
【0005】
本発明の目的は、車線変更のタイミングを提示することができる車両用推奨操作量生成装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の車両用推奨操作量生成装置は、周囲車両検出手段と、自車状態検出手段と、車線の位置と数を検出する車線検出手段と、周囲車両挙動予測手段と、自車に対する運転操作の望ましさを算出する評価関数を構成する評価関数構成手段と、周囲車両挙動予測手段の出力と評価関数構成手段の出力とから、自車にとって望ましい加減速量の時系列信号と、自車にとって望ましい走行車線と車線変更のタイミングを示す車線変更トリガー信号の時系列信号からなる推奨操作量を算出する推奨操作量演算手段とを備え、推奨操作量演算手段は、自車が三車線以上の車線から構成される多車線道路を走行している場合、隣接する車線ごとに車線変更の必要性を判定し、車線変更を指示する車線変更トリガー信号を算出する場合には、指示した車線変更の操作が完了したとみなされるまでは、別の車線変更を指示する車線変更トリガー信号を算出しないことを特徴とする。
【0007】
【発明の効果】
本発明によれば、車線変更のタイミングを提示し、よりリスクの小さい現実的な推奨操作量を生成することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【0009】
《第一の実施の形態》
本発明の第一の実施の形態を図1から図6までの図面に基づいて説明する。
図1は本発明である車両用推奨操作量生成装置を構成するのに必要な第一の実施の形態の一配置図である。
図1において、前方レーダー1aは自車前面に取り付けられ、自車前方に位置する複数の周囲車両の位置を測定する。画像センサ1bも自車前面の適当な位置に取り付けられ、前方レーダー1aの測定情報を補完するとともに、道路上に引かれた車線を検出する。後方レーダー1cは、自車背面に取り付けられ、自車後方に位置する複数の周囲車両の位置を測定する。側方センサ1dは、左右の自車側面に一個ずつ取り付けられ、前方レーダー1aと後方レーダー1cの死角となる自車側方に位置する周囲車両の位置を検出する。なお、側方センサ1dとしては、レーダーを用いることもできるが、超音波センサや画像センサを用いることができる。
【0010】
車速センサ2は、ロータリーエンコーダーをホイールに取り付けることで実現できる。ホイールの回転速度に応じた周期のパルス列を出力し、車速の計測値を得る。
【0011】
演算部3は、マイクロコンピュータとその周辺部品から構成され、各センサからの信号を内蔵メモリに記録されたプログラムに従って処理し、計算結果を表示装置4に送る。
【0012】
表示装置4は、液晶画面などの表示用ディスプレイおよび該ディスプレイに表示する画像を描画するためのマイクロコンピュータとその周辺部品から構成され、演算部3から送られてきた信号を内蔵メモリに記録された描画プログラムに従って処理し、画像をディスプレイに描画することで運転者に情報を提示する。
【0013】
演算部3は、マイクロコンピュータのソフトウェア形態により、図2に示すブロック3a〜3fを構成する。
【0014】
図2において、3aはトリガー信号管理手段、3bは周囲車両挙動予測手段、3cは評価関数構成手段、3dは推奨操作量演算手段、3eは優先走行車線指定手段、3fはトリガー信号制約手段、5は車線検出器としての画像センサ1bから構成される車線検出手段、6は周囲センサ1a〜1dから構成される周囲車両検出手段、7は車速センサ2から構成される自車状態検出手段、8は周囲車両情報である。
【0015】
以下、図3に示すような道路状況における動作の例に基づいて、各ブロック3a〜3fの具体的な構成方法を説明する。
図3は、片側三車線の直線道路を自車(自車0と定義)と3台の周囲車両(車両1〜3と図に示すように定義)が走行している場面である。中央車線を走行している自車0は、同じく中央車線を走行している車両2よりも速い速度で走行しており、車間距離が縮まってきている。現在の走行車速を保つためには、右車線か左車線に車線変更する必要がある。しかし、左車線前方には車両1が自車0よりも遅い速度で走行しており、右車線後方には車両3が自車0よりも速い速度で走行しているため、ただちに車線変更を実行することにはかなりのリスクが予想される場面となっている。
【0016】
ここでは、道路の進行方向に沿ってx座標をとり、各車両のx座標の値を表す変数をxiと表記する。ここで、iは0から3までの値をとり、車両を区別するインデックスである。また、各車の縦方向の走行速度をviと表記する。周囲センサ1a〜1dからは周囲車両と自車0との相対的な位置および相対的な速度を得ることができる。従って、座標系の原点を適当に定めれば、自車0および各車のx座標の値を具体的に確定することができる。また、自車0の速度を車速センサ2で測定すれば、周囲センサ1a〜1dから得られる相対速度の情報と合わせて、各車の速度viの値も具体的に確定することができる。
また、画像センサ1bによる車線認識によって、各車が走行する車線の位置も確定することができる。
【0017】
三車線以上の多車線道路では、車線変更する場合、右車線への車線変更と左車線への車線変更の二通りの操作が考えられる。従って、推奨操作量を生成する場合も、左右どちらの車線に車線変更するかを明示的に示す必要がある。二車線道路の場合には、車線変更トリガー信号(以下、トリガー信号と記載する)を一つ導入し、トリガー信号の高低によって右車線と左車線を表現することによって車線変更を表現することが可能である。三車線道路では、左車線と中央車線の間の車線変更を表現するトリガー信号uLと、中央車線と右車線の間の車線変更を表現するトリガー信号uRの二つのトリガー信号を導入し、uL、uRの組み合わせによって車線位置を指示する構成とする。各トリガー信号について、左側の車線に対応する値を−1、右側の車線に対応する値を1と定義すると、トリガー信号のパターンと車線指示位置との対応関係を次のように定めることができる。
【0018】
【数1】
トリガー信号管理手段3aは、このように検出車線数に応じて検出車線の数よりも一つ少ない数のトリガー信号を生成し、トリガー信号のパターンの組み合わせによってすべての車線への車線変更を数学的に表現できるようにする処理を行なう処理ブロックである。
【0019】
周囲車両挙動予測手段3bは、次のように構成される。
まず、自車0の車線に沿った運動を予測する縦方向モデルが構成される。縦方向モデルとしては、次のようなモデルが考えられる。
【0020】
【数2】
ここで、uxは自車0に対する加減速の指令信号である。
【0021】
自車0の車線変更に伴う運動を記述するモデルとして、車線変更のトリガー信号に遅延を伴って追従する連続値をとる車線変数を導入し、トリガー信号uL、uR、それぞれに対して、
【0022】
【数3】
【0023】
【数4】
のようなモデルによって関連付ける。ここで、yL、yRは、それぞれトリガー信号uL、uRに対応する車線変数であり、ωは車線変数がトリガー信号に追従する速さを決める適当な正の定数である。
他車のモデルとしては、次式のようなモデルを導入する。
【0024】
【数5】
ただし、xp、vpは、それぞれ車両iの先行車に相当する車両の位置と速度を表す変数であり、k1 i、k2 i、kv i、hiは車両iの先行車に対する追従特性を決める正のパラメータである。vd iは車両iの走行希望車速である。なお、車両iに先行車に相当する車両が存在しない場合には、便宜的に、xp=xi+hivi、vp=viを仮想的な先行車情報として代入して、(5)式が
【0025】
【数6】
という希望車速を目標車速として制御するモデルと一致するように構成するものとする。
具体的には、車両1に関しては、自車0が左車線の前方に車線変更してきた場合に、自車0が先行車となり、そうでない場合は先行車が存在しないので、
【0026】
【数7】
【0027】
【数8】
という式をあてることができる。車両2に関しては、自車0が左右どちらかの車線から車両2を追い越した場合に、自車0が先行車になる可能性があるので、
【0028】
【数9】
【0029】
【数10】
という式となる。車両3に関しては、自車0が右車線の前方に車線変更してきた場合に自車0が先行車となるので、
【0030】
【数11】
【0031】
【数12】
という式となる。
なお、本実施の形態では、他車は車線変更しないと仮定するので、他車の横方向運動のモデルは設定されない。
以上が周囲車両挙動予測手段3bの具体的な構成要素である。
【0032】
ここで、推奨操作量演算手段3dによる推奨操作量演算に必要な変数をまとめたベクトルXを次のように定義しておく。
【0033】
【数13】
また、後の説明で用いるため、周囲車両群挙動予測手段3bをまとめて、
【0034】
【数14】
と表記する。本実施の形態では、関数f(X,ux,uy)の具体形は次のようになる。
【0035】
【数15】
次に、評価関数構成手段3cについて説明する。
評価関数は、現在から一定時間未来までの車両群の状態と自車0に対する操作を評価する関数として定義される。三車線道路の場合、自車0に対する操作を表す変数は、ux、uL、uRの三つであるから、評価関数は、
【0036】
【数16】
という形で表現できる。ただし、関数Lは運転者の操作に対する評価基準を表現した評価式であり、tは現在の時刻、Tは予測時間の長さを表す。
関数Lの具体的な表現式として、ここでは縦方向運動評価項、周囲車両評価項、車線変更評価項、速度評価項の四つの項を考える。
縦方向運動評価項は、自車0の加減速をなるべく小さくするという要請を表現する評価式で構成される。具体的には、
【0037】
【数17】
という式が考えられる。
【0038】
周囲車両評価項は各車線ごとに定義されるリスクを足し合わせることで構成する。車線ごとのリスクは、該当する車線上を走行する先行車および後続車との相対的な運動状態によって定義する。例えば、先行車までの車間時間(車間距離/速度)の逆数の二乗をリスクを表す指標として利用することができる。図3の例の場合、車両1に対するリスクとして
【0039】
【数18】
を用いることができる。
【0040】
図3の例の場合、左車線には車両1だけしか走行していないので、左車線のリスクLL(X)は、
【0041】
【数19】
と表現することができる。
同様にして、中央車線、右車線のリスクLC(X)、LR(X)、を、車両2、車両3に対するリスクL2、L3を用いて、
【0042】
【数20】
【0043】
【数21】
と表現する。ただし、
【0044】
【数22】
【0045】
【数23】
である。
【0046】
各車線のリスクを車線変数を用いて結合することによって、周囲環境全体のリスクを定義する。請求項7、8に挙げているような左接続関数cL(y)と右接続関数cR(y)を用いて、周囲車両評価項LSを
【0047】
【数24】
のように構成する。接続関数の具体形としては、
【0048】
【数25】
のような関数を利用することができる。
【0049】
車線変更評価項としては、各トリガー信号と車線変数との偏差の二乗を評価する式を利用する。すなわち、左変数と右変数それぞれに対して、
【0050】
【数26】
【0051】
【数27】
という式を定義して、
【0052】
【数28】
を車線変更評価項として利用する。(26)、(27)式の評価項は、振動的なトリガー信号のパターンが生成されることを抑止する効果がある。
【0053】
速度評価項は、自車0の速度をなるべく希望走行車速付近に保つという要請を表現する評価式で構成される。例えば、左車線、中央車線、右車線における希望走行車速をそれぞれ、vd L、vd C、vd Rとして、各車線における速度評価式を、
【0054】
【数29】
【0055】
【数30】
【0056】
【数31】
と定義し、全車線にわたる速度評価項として、
【0057】
【数32】
を構成する。
以上をまとめて、全体の評価式Lとして、
【0058】
【数33】
を設定する。ここで、wX、wY、wS、wVは各評価項に対する重みパラメータである。
以上のように、周囲車両挙動予測手段3bと評価関数を微分可能性を満たすように構成すると、推奨操作量演算において、関数の微分に基づいて効率的に最適解を探索する最適制御の理論を利用することができる。
【0059】
最適制御の理論では、モデルと同じ次数の補助変数ベクトルe・・が導入され、最適化演算の中で用いられる。なお、「・・」はベクトルを表す。また、括弧( )付きの数式においては「・・」は変数の上にあるものとし、上付きの「・・」と、変数の上にある「・・」は同意とする。本実施の形態の場合、モデルの次数は10次であるから、
【0060】
【数34】
という補助変数ベクトルになる。補助変数ベクトルと予測式、評価関数から、次式のような関数(ハミルトニアン)が定義される。
【0061】
【数35】
指令値の時系列ux(τ)、uL(τ)、uR(τ) 0≦τ≦Tが、評価関数L(τ)を最小にする最適解となるための必要条件は次のように書き下すことができる。
【0062】
【数36】
【0063】
【数37】
【0064】
【数38】
ただし、*は最適解に対応する量であることを示す添え字である。(36)、(37)式は、常微分方程式の二点境界値問題となっており、解くのには工夫が必要である。特に工夫が必要なのはトリガー信号uL *、uR *の計算であり、以下に述べるように推奨操作量計算に特有の制約を課すため、一般的な解法には適合しない部分が出てくる。一方、uL、uRを固定した場合、ux *を求める問題は一般的な問題となり、例えば、文献1:加藤寛一郎著 工学的最適制御 非線形へのアプローチ、文献2:T. Ohtsuka,“Continuation/GMRES method forfast algorithm of nonlinear receding horizon control” Proc. 39th IEEE Conference on Decision and Control, pp.766−771, 2000. などに具体的な計算方法が示されているので、そのような方法を用いて推奨操作量の演算を実行することができる。そこで、ここでは、uL、uRに関しては適当な暫定解を設定し、暫定解を用いてux *とX*とe・・*が計算できたものとして、(38)式から暫定解を更新する過程について説明する。それによって、更新された暫定解について、(36)〜(38)式の最適性の条件をチェックし、最適性の条件を満たしていれば、それを推奨操作量として出力し、最適性の条件を満たさない場合には、更新された暫定解を新たな暫定解として、次の暫定解の更新に利用するという計算方法を考えることができる。なお、暫定解は、例えば現在の走行車線をそのまま維持するといった解を初期解として設定することができる。
【0065】
(15)式で表される予測式と、(33)式で表される評価関数からハミルトニアンを構成した場合、ハミルトニアンを構成する項の中で、uL(τ)とuR(τ)に関係する項だけを抜粋して書くと、次のようになる。
【0066】
【数39】
従って、(38)式より最適解uL *、uR *は次のように算出される。
【0067】
【数40】
以上によって、車線変更のトリガー信号を生成することができるが、この時、二つの問題が生じる。
一つ目の問題は、実際の車線変更では、一車線ごとにしか移動できないという制約が、(40)式には表現されていない、という問題である。(40)式だけでは、例えば左車線での走行を指示する(uL *,uR *)=(−1,−1)から、中央車線をスキップして直ちに右車線での走行を指示する(uL *,uR *)=(1,1)という指令値をとることが許容されてしまう。そこで、現在の自車0の走行車線位置を考慮して、一車線ごとに車線変更が行なわれるような制約を課す必要がある。具体的には、推奨操作量の演算にあたって、トリガー信号制約手段3fによって、自車0の車線変数の値がチェックされ、車線変数の状態によって、トリガー信号の取り得る値に制約を加える。例えば、次のような制約条件を課することができる。
【0068】
【表1】
すなわち、車線変数に応じた車線位置の判定を行い、車線位置の判定結果に基づいて、可能なトリガー信号の値の組を決める。可能なトリガー信号の組の中から、(38)式を満たすようなトリガー信号を探す、という計算手順になる。 さらに、万全を期すためには、トリガー信号の変化に伴い、車線変数が遷移状態にある間は、トリガー信号の変更を禁止するという制約を加えることもできる。車線変数は、対応するトリガー信号の変化に対して、(3)、(4)式のようなダイナミクスに従って、遅延を伴ってトリガー信号に追従する。この遅延を実際の物理的な運動になぞらえるなら、車線変数が−1と1以外の値をとっている状態というのは、車線変更に伴う運動が行なわれている状態であるとみなすことができる。車線変更を1車線ごとに実行するという制約を考えるなら、ある車線変数が遷移中の状態にある場合には、他の車線変数は遷移状態になってはならない、という制約に置き換えることができる。そこで、
【0069】
【数41】
という条件を満たすときだけ、トリガー信号の変化を許可し、そうでない場合には、1ステップ前のトリガー信号のパターンが保持される、という計算規則でそのような制約を表現することにする。ここで、εは数値計算の誤差を考慮して導入された小さな値を持つ正の定数である。
【0070】
二つ目の問題は、ωλ3 *−wYyL *=0あるいはωλ4 *−wYyR *=0となった場合の対応である。この場合、数学的には、どちらの車線へ車線変更してもよい、ということになるが、推奨操作量の演算にあたっては、評価が同じであっても、どちらかの車線を選択して経路を指示する必要がある。そこで、優先走行車線指定手段3eによって車線の優先度を指定することにより、評価が同じになった場合の出力を決めるものとする。例えば、図3のような三車線道路において、右車線に最も高い優先順位をつけて、次いで中央車線、左車線という順番に優先度を割り振ったとする。このとき、表1のトリガー信号の制約条件の表のように、可能なトリガー信号を絞りこんで、ωλ3 *−wYyL *=0あるいはωλ4 *−wYyR *=0となって、可能なトリガー信号に対応するハミルトニアンの値が同じになってしまう場合には、優先順位の高い車線に対応するトリガー信号を推奨操作量として出力することにする。例えば、中央車線を走行している状態(yL *,yR *)=(1,−1)で、ωλ3 *−wYyL *=0あるいはωλ4 *−wYyR *=0となった場合、可能な車線変更先の中で最も優先順位の高い右車線への車線変更を指示する(uL *,uR *)=(1,1)を推奨操作量として出力する。
以上に説明したような暫定解の更新と最適性の条件のチェックからなる反復演算によって、推奨操作量の計算を実行するのが推奨操作量演算手段3dの処理内容である。
算出された推奨操作量は、表示装置4に転送されて運転者に提示される。
【0071】
図4、5に、図3の場面における推奨操作量生成の例を示す。
左車線の車両1の初期車間距離が、x1−x0=60mの場合の結果を図4に示す。
中央車線に留まったまま減速して右車線の車両3をやり過ごし、車両3が自車0を追い越した後、トリガー信号uRが−1から1に変化し、右車線に車線変更するという推奨操作量が得られている。
一方、車両1の初期車間距離がx1−x0=20mの場合の結果を図5に示す。
今度は左車線の車両1を自車0が追い越した後、トリガー信号uLが1から−1に変化し、左車線に車線変更するという推奨操作量が得られている。
このように、状況に応じて左右どちらの方向にも車線変更の指示が生成できる結果が得られる。
【0072】
まとめとして、全体としての処理の流れを図6のフローチャートに沿って説明する。
ステップ1では、周囲車両検出手段6の周囲センサ1a〜1d、および自車状態検出手段7の車速センサ2の各信号を読み込む。この時点で、各車の速度および自車0と周囲車両との相対的な位置を算出し、(13)式のようなベクトルが算出される。
【0073】
ステップ2では、検出した車線数に応じて、必要な数だけ車線変更のトリガー信号と対応する車線変数、および両車を関連付ける(3)、(4)式のような車線変更モデルが生成され、初期値設定とパラメータ設定からなる初期化が行なわれる。
【0074】
ステップ3では、トリガー信号uLとuRの初期暫定解が適当に生成される。例えば、現在の車線位置をそのまま保持するような初期暫定解が設定される。
【0075】
ステップ4では、優先走行車線指定手段3eの設定が読み込まれ、検出した車線の優先順位付けが行なわれる。
【0076】
ステップ5では、自車0の縦方向モデルと他車のモデルが生成される。具体的には、自車0の縦方向モデルとして(2)式が、検出車両1台ごとに(5)式のモデルがそれぞれ生成され、各々について初期化が行なわれる。
【0077】
ステップ6では、(33)式に示したような評価式L(τ)が構成され、メモリー上に読み込まれる。
【0078】
ステップ7では、設定されたトリガー信号uLとuRの暫定解を用いて、最適化問題を適当な手法を用いて解き、縦方向の最適解ux *とそれに対応する二点境界値問題の解X*とe・・*を算出する。
【0079】
ステップ8では、ステップ7で求められた二点境界値問題の解X*とe・・*をもとに、(40)式、および表1に基づいてトリガー信号uLとuRの暫定解を更新し、新たな暫定解uL *とuR *を得る。
【0080】
ステップ9では、ステップ7で求められたux *と、ステップ8で求められたuL *とuR *が最適性の条件(36)〜(38)式を満たしているかどうかをチェックする。満たしていれば、ステップ10へ進み、その時点におけるux *、uL *、uR *を推奨操作量として確定し、表示装置4に転送して処理を終了する。満たしていない場合には、その時点におけるux *、uL *、uR *を暫定解としてステップ7に戻り、新たな暫定解を計算する。
以上説明したように、本実施の形態では、自車0の周囲車両を検出する周囲車両検出手段6と、自車0の状態を検出する自車状態検出手段7と、自車0の前方の車線の位置と数を検出する車線検出手段5と、周囲車両の挙動を予測する周囲車両挙動予測手段3bと、自車0に対する運転操作の望ましさを算出する評価関数を構成する評価関数構成手段3cと、周囲車両挙動予測手段3cの出力と評価関数構成手段3cの出力とから、自車0にとって望ましい加減速量の時系列信号と、自車0にとって望ましい走行車線と車線変更のタイミングを示す車線変更トリガー信号の時系列信号から構成される推奨操作量を算出する推奨操作量演算手段3dとを備え、推奨操作量演算手段3dは、自車0が三車線以上の車線から構成される多車線道路を走行している場合、隣接する車線ごとに車線変更の必要性を判定し、車線変更を指示する車線変更トリガー信号を算出する場合には、指示した車線変更の操作が完了したとみなされるまでは、別の車線変更を指示する車線変更トリガー信号を算出しないという構成を備えている。
【0081】
このような本実施の形態にあっては、隣接する車線ごとに車線変更の必要性を判定し、車線変更を指示する場合でも隣接する車線への車線変更が完了するとみなされるまでは次の車線変更を指示しないような構成となっているので、一度に二車線以上をまたぐような急激な操作が生成されることが抑制され、よりリスクの小さい現実的な推奨操作量を生成することができる。
【0082】
本実施の形態の装置では、単純にリスクのある操作を抑制するだけでなく、リスクが小さくなるような運転操作を算出し、算出された情報を運転者に伝達することによって、運転者にリスクの小さい運転を積極的に促すことができる。将来予測は単純にリスクポテンシャルの値を追うだけでは不十分であり、予測を織り込むための系統的な手順が必要であるが、本装置では、周囲車両の将来予測を織り込むことで、提示する運転操作をより現実的なものにすることができる。また、走行する道路が片側三車線以上の多車線道路である場合には、単に車線変更を推奨するだけでなく、どの車線に車線変更すべきかまで提示することができる。本装置では、車線変更のタイミングを提示するために、車線変更のトリガーとなる信号を定義して、トリガー信号をアウトプットとするような推奨操作量のアルゴリズムが設計され、トリガー信号と実際の車線とが、トリガー信号の算出アルゴリズムと整合性を持つように対応付けて車線を表現し、車線変更のタイミングを提示することができる。
【0083】
また、検出されたすべての車線のうち、隣り合う二つの車線一組ごとに一つの車線変更トリガー信号が割り当てられるように、車線変更トリガー信号の生成と削除を行なうトリガー信号管理手段3aと、周囲車両挙動予測手段3bによって算出される自車0の走行車線の予測状態によって、推奨操作量演算における車線変更トリガー信号のとり得る値を制限するトリガー信号制約手段3fとを備えるという構成を備えている。
【0084】
このように、隣り合う二つの車線一組ごとに一つの車線変更トリガー信号が割り当てられるので、車線変更の必要性の判定を、該当するトリガー信号が現在の車線に対応する値をとった場合と、車線変更先の車線に対応する値をとった場合の評価を比較することによって簡単に実行できる他、左側車線への車線変更と右側車線への車線変更を独立に評価、比較することができるので、車線数がどれだけ増えても二車線道路における車線変更の判定ロジックを組み合わせることで、適切な車線変更のトリガー信号を系統的かつ簡便に算出することができる。
【0085】
また、検出された車線の走行優先度を指定する優先走行車線指定手段3eを備え、トリガー信号制約手段3fは、推奨操作量演算において、左側車線への車線変更の望ましさと、右側車線への車線変更の望ましさとが等しく、かつ、車線変更しないよりも車線変更する場合の方が望ましいという評価が得られた場合、優先走行車線指定手段3eによって指定された優先順位の高い車線への車線変更を促す車線変更トリガー信号を出力するような制約を推奨操作量演算手段3dに課すという構成を備えている。
【0086】
このように、あらかじめ走行車線に優先度をつけておくことで、左側車線への車線変更の望ましさと右側車線への車線変更の望ましさが等しくなった場合でも、左側車線へのトリガーと右側車線へのトリガーが同時に立ち上がるという矛盾した演算結果が出ることを防止することができるので、常に矛盾のない推奨操作量を出力することができるようになる。
【0087】
また、トリガー信号制約手段3fは、推奨操作量演算において、自車0の走行車線または自車0が走行すると予測される車線と関連づけられていない車線変更トリガー信号の変更を禁止するような制約を推奨操作量演算手段3dに課すという構成を備えている。
【0088】
従って、トリガー信号群が実際の車線と対応づけられていない組み合わせの値をとることを防止することができるので、常に矛盾のない推奨操作量を出力することができるようになる。
【0089】
また、各車線変更トリガー信号は、左側車線に対応する値と右側車線に対応する値の二通りの値のみをとる信号として定義され、周囲車両挙動予測手段3bは、各車線変更トリガー信号を入力とし、車線変更トリガー信号の左側車線と右側車線に対応する値として定義された二つの値およびその中間の任意の連続値をとる車線変数を出力する車線変更モデルを含み、車線変数が車線変更トリガー信号の変化に対して遅延を伴って追従するという構成を備えている。
【0090】
このように、トリガー信号を離散的な信号として定義することで、走行すべき車線を明確に指示することができる一方で、車線変更モデルによってトリガー信号に追従する連続値信号である車線変数が生成され、車線変更に伴う物理的な運動の連続的な性質を考慮したモデル化が可能になり、トリガー信号の不連続的な変化による加減速パターンの不連続な変化などの悪影響を防止することができる。
【0091】
また、トリガー信号制約手段3fは、車線変更トリガー信号と対応する車線変数の偏差が所定値よりも大きい組が一つでも存在する場合には、車線変更トリガー信号の変更を禁止するような制約を推奨操作量演算手段3dに課すという構成を備えている。
【0092】
このように、本実施の形態にあっては、すぐ隣の車線への車線変更が終了したか否かを車線変数とトリガー信号の偏差によって判断しており、車線変数のトリガー信号への追従遅れを車線変更の物理的な実行に必要な時間に対応させること可能になるので、一度の車線変更が終了しないうちに次の車線変更が始まることを抑制するという機能を系統的に実現することができる。
【0093】
また、評価関数構成手段3cで構成される評価関数は、自車0と周囲車両との相対的な位置、速度の関係の少なくとも一方を評価する周囲車両評価項と、自車0の縦方向の運動を評価する縦方向運動評価項を含み、周囲車両評価項は、各車線上にいる周囲車両との相対的な位置関係を評価する車線評価項と、車線変数を0とある適当な実数値を両端とする閉区間上に写像する関数であって、車線変数の右側車線に対応する値を0に写像する左接続関数と、車線変数の左側車線に対応する値を0に写像する右接続関数とからなり、各車線評価項に対して該当する車線が左側車線に対応づけられている車線変数を入力変数とする左接続関数と、該当する車線が右側車線に対応づけられている車線変数を入力変数とする右接続関数との積を作り、各車線ごとに得られた積の項を足し合わせることによって構成されるという構成を備えている。
【0094】
このように、本実施の形態にあっては、車線変数を用いた連続関数で各車線のリスクを表す関数を連結することで、周囲車両によるリスクを評価する周囲車両評価項を構成しているので、各車線ごとにリスクを定義することによって簡便に全車線にわたるリスクを評価する連続関数を構成することができる。
【0095】
また、左接続関数および右接続関数は、微分可能な単調増加または単調減少関数であって、定義域の両端における微分係数が0でないという構成を備えている。
【0096】
このように、本実施の形態にあっては、微分可能で微分係数が0にならない関数を用いて接続関数を構成しているので、推奨操作量演算において評価関数の車線変数に関する偏微分係数が、車線変更に伴う周囲車両評価項の値の変化を正しく反映するようになり、評価関数の微分を利用して効率的に推奨操作量を計算することができる。
【0097】
また、縦方向運動評価項は、自車0が各車線上にいる場合の縦方向の運動を評価する項と、該当する車線が左側車線に対応づけられている車線変数を入力変数とする左接続関数と、該当する車線が右側車線に対応づけられている車線変数を入力変数とする右接続関数との積を作り、各車線ごとに得られた積の項を足し合わせることによって構成されるという構成を備えている。
【0098】
従って、接続関数によって各車線ごとの縦方向運動評価項を連結することができるので、走行する車線によって望ましい加減速のパターンを変化させることができる。
【0099】
また、評価関数構成手段3cは、自車0の速度を評価する自車速評価項を含み、自車速評価項は、自車0が各車線上にいる場合に自車0の速度を評価する項と、該当する車線が左側車線に対応づけられている車線変数を入力変数とする左接続関数と、該当する車線が右側車線に対応づけられている車線変数を入力変数とする右接続関数との積を作り、各車線ごとに得られた積の項を足し合わせることによって構成されるという構成を備えている。
【0100】
このように、本実施の形態にあっては、接続関数によって各車線ごとの自車速評価項を連結することができるので、走行する車線によって望ましい走行車速を切り替えることができる。
【0101】
《第二の実施の形態》
本発明の第二の実施の形態を、図7から図10までの図面に基づいて説明する。
図7は、本発明である車両用推奨操作量生成装置を構成するのに必要な第二の実施の形態の一配置図である。
基本的な構成は第一の実施の形態と同じであるが、GPS(Global Positioning System)信号受信装置9と地図データベース10が追加されている点が異なる。これに伴い、装置の機能ブロックの構成も、図8に示すように修正される。演算部3における処理の基本的な流れは、第一の実施の形態において示した図5と同一である。
【0102】
第二の実施の形態は、図9に示したように、走行車線の数が増える場面における装置の動作について説明するための実施の形態である。図9は、自車0が片側3車線の道路の左車線を走行しているところで、道路の左側に1車線増えて片側4車線となる地点を通過する場面を示している。片側三車線における車線を左から順に車線1、車線2、車線3と呼び、新たに左側に現れた車線を車線0と呼ぶことにする。車線1、車線2、車線3には、それぞれ車両1、車両2、車両3が自車0の前方をほぼ同じ速度で走行している。車両1、車両2、車両3の走行車速は、自車0の希望車速よりも低いとする。ここでも、自車0以外の他車は車線変更を行なわないと仮定する。
【0103】
GPS信号受信装置9からのGPS受信信号と、地図データベース10の情報の照合、および画像センサ1bの検出結果から、現在の自車0の走行位置における車線数の増加が確認されたところで、トリガー信号管理手段3aは、新たな車線に対応するトリガー信号と車線変数、および車線変更モデルの生成を行なう。片側三車線道路において、車線1と車線2の間の車線変更を表現するトリガー信号をuy1、車線2と車線3の間の車線変更を表現するトリガー信号をuy2とし、それぞれに対応する車線変数をそれぞれy1、y2とする。車線変更モデルは、
【0104】
【数42】
【0105】
【数43】
である。トリガー信号(および車線変数)と実際の車線との対応関係は以下のようになる。
【0106】
【数44】
この状態から車線0が検出されると、新たに車線0と車線1の間の車線変更を表現するトリガー信号uy0と対応する車線変数y0が生成され、車線変更モデル
【0107】
【数45】
も導入される。これに伴い、トリガー信号と実際の車線との対応関係も、
【0108】
【数46】
のようになる。
【0109】
周囲車両挙動予測式における自車0の縦方向のモデルは、(2)式で構成され、他車両のモデルが(5)式で構成されることは、第一の実施の形態と同様である。
【0110】
評価関数も、車線数の増加に伴って変更を受ける。
【0111】
縦方向運動評価項は、(17)式と同一のものをそのまま利用することができる。
【0112】
速度評価項は、本実施の形態では、すべての車線で同一の希望車速が設定されるものとして、
【0113】
【数47】
という式が設定されたものとする。ここで、vdは自車0の希望走行車速を表すものとする。
【0114】
車線変更評価項は、
【0115】
【数48】
【0116】
【数49】
【0117】
【数50】
という式を定義して、
【0118】
【数51】
と構成することになる。
【0119】
周囲車両評価項については、車線iの評価をLiとして、
【0120】
【数52】
と構成される。ただし、関数cL、cRは、(25)式で定義された接続関数である。また、評価式L0〜L3については、図8のような場面の場合、
【0121】
【数53】
のような評価式を構成することができる。
以上のように評価項を構成すると、全体の評価式Lは、(33)式とまったく同じ形式でまとめることができる。
【0122】
以上のように、周囲車両挙動予測手段3bと評価関数を再構成した後は、推奨操作量演算手段3dで推奨操作量を計算することになる。推奨操作量演算手段3dにおける処理内容は、第一の実施の形態と同様であり、変数の数が増えたことに伴って制約が増える部分だけが異なっている。例えば、表1に示したトリガー信号の制約は、表2のように修正される。
【0123】
【表2】
車線変数の状態に応じて規定される可能なトリガー信号の中から、ハミルトニアンを最小にするトリガー信号のパターンが新たな暫定解として用いられる。
【0124】
図10に、図9の場面における推奨操作量生成の例を示す。
自車0が車線数が増える点より手前にいる場合には、単純に、現在の車速を保持するという推奨操作量が生成されるのに対し、車線数が増えた点では、車線0に車線変更して希望走行車速まで加速するという推奨操作量となっている。
【0125】
《第三の実施の形態》
本発明の第三の実施の形態を、図11および図12の図面に基づいて説明する。
第三の実施の形態における装置の基本的な構成は、第二の実施の形態と同じであり、図7に示した配置図と図8に示した構成図は同一である。処理の流れも図6のフローチャートと同一である。
【0126】
第三の実施の形態は、図11に示すように、走行車線の数が減る場面における装置の動作について説明するための実施の形態である。
図11は、自車0が片側3車線の道路の中央車線を走行しており、同じ中央車線の前方に車両1、後方に車両2、右車線前方に車両3が走行している場面である。車両1、車両2の走行車速は、自車0の希望走行車速よりも低くなっている。また、左側車線は前方で中央車線へと合流し、車線数が減少している。
【0127】
このような場面では、図6のフローチャートにおけるステップ2のトリガー信号生成処理において、所定の距離(例えば300m程度の距離をとる)以内の前方で車線の減少を検出したら、車線が減少する地点に自車0が到達するのを待たずに、ただちに減少する車線が関係するトリガー信号と車線変数を削除する。トリガー信号uy1と車線変数y1で、左車線と中央車線の車線変更を、トリガー信号uy2と車線変数y2で、中央車線と右車線の車線変更を表現していたとすれば、図11の場面では、トリガー信号uy1と車線変数y1が削除される。このような処理によって、車線が減少する手前で、実質的に車線が減少したものと同じ処理へと移行するので、十分な走行距離が確保できずに消滅するような車線へと車線変更するような推奨操作量が生成されることを抑制することができる。
【0128】
図12に、図11の場面における推奨操作量生成の例を示す。
左車線に空間が空いているにも関わらず、左車線には車線変更せずに、車両3が通過した後に、右車線に車線変更する推奨操作量が得られている。
【0129】
上記のように、本実施の形態では、トリガー信号管理手段は、検出している車線が現在の自車0の位置から所定の距離以内の前方で消滅することを検出した場合、自車0が消滅車線上を走行していない場合には、消滅車線に該当する車線変更トリガー信号および車線変数をただちに削除し、自車0が消滅車線上を走行している場合には、隣接車線への車線変更を促すような推奨操作量を演算するように評価関数を修正するという構成を備えている。
【0130】
このように、前方で消滅する車線に対応するトリガー信号と車線変数を、実際に車線が消滅する前に削除することによって、すぐに消滅する車線への車線変更を促すような推奨操作量の生成を抑制することができるので、消滅することがわかっている車線への車線変更を推奨することによって運転者に与える違和感を防止することができる。また、自車0が消滅車線上を走行している場合には、車線変更を促す操作量を生成することによって、運転者に車線変更の必要性を早期に知らせることができる。
【0131】
《第四の実施の形態》
本発明の第四の実施の形態を、図13から図15の図面に基づいて説明する。
第四の実施の形態における装置の基本的な構成は、第三の実施の形態と同じであり、図7に示した配置図と図8に示した構成図は同一である。
第四の実施の形態は、走行車線の数が減る場面における装置の動作について説明するための実施の形態である。第三の実施の形態との違いは、自車0が走行している車線が前方で消滅していることである。ここでは、図13のような場面を考える。図13は、自車0が片側3車線の道路の左車線を走行しており、中央車線の前方に車両1、後方に車両2、右車線前方に車両3が走行している場面である。左側車線は前方で中央車線へと合流し、車線数が減少している。第四の実施の形態においても、トリガー信号uy1と車線変数y1で左車線と中央車線の車線変更を、トリガー信号uy2と車線変数y2で中央車線と右車線の車線変更を表現する。
【0132】
このような場合、自車0が現在の車線に留まり続けることはできず、車線が消滅する前に車線変更することが必要になる。そこで、所定の距離(例えば300m程度)以内の前方で車線の減少を検出したら、中央車線への車線変更がしやすくなるように評価関数を修正して、車線変更を促すような推奨操作量を生成することで、運転者に車線変更の必要性を知らせることにする。
【0133】
ここでは、縦方向運動評価項と車線変更評価項の二つの評価項に対して修正を加えることで、車線変更しやすい評価関数を構成する。
【0134】
縦方向運動評価項については、左車線における重み付け係数を、中央車線および右車線における重み付け係数よりも小さく設定することで、車線変更に伴う縦方向の運動をより自由に行なえるような構成とする。具体的には、左車線における重み付け係数をwX1、中央車線および右車線における重み付け係数をwX2として、重み付け係数を含めた縦方向運動評価項を
【0135】
【数54】
のように再構成する。
【0136】
車線変更評価項については、トリガー信号uy1と車線変数y1の差を評価する評価項に対する重み付け係数を小さくしてトリガー信号uy1を変化しやすくすると同時に、uy1=1に対する評価をuy1=−1に対する評価よりも小さくするような項を新たに導入することによって、右車線に車線変更しやすい評価関数を構成する。具体的には、
【0137】
【数55】
という表現式が考えられる。
【0138】
周囲車両評価項、速度評価項については、第二、第三の実施の形態に準じて構成することができる。
【0139】
以上より、全体の評価式を
【0140】
【数56】
と構成する。このとき、(35)式で定義されるハミルトニアンの中で、uy1に関係する項を抜粋すると、次のようになる。
【0141】
【数57】
従って、自車0が左車線にいる時(y1=−1の時)、中央車線への車線変更を指示するトリガー信号uy1=1が生成されるための条件は、
【0142】
【数58】
となる。従って、wY1を小さくすればするほど、またwUY1を大きくすればするほど、中央車線へ車線変更しやすい推奨操作量演算則とすることができる。
推奨操作量演算手段3dの処理内容は、第一の実施の形態と同様である。
【0143】
以上のような評価関数の切り替え処理が入るため、第四の実施の形態におけるフローチャートは、図14のように修正される。
ステップ1では、周囲車両検出手段6の周囲センサ1a〜1d、および自車状態検出手段7の車速センサ2の各信号を読み込む。この時点で、各車の速度および自車0と周囲車両との相対的な位置を算出し、(13)式のようなベクトルXが算出される。
【0144】
ステップ2では、検出した車線数に応じて、必要な数だけ車線変更のトリガー信号と対応する車線変数、および両車を関連付ける車線変更モデルが生成され、初期値設定とパラメータ設定からなる初期化が行なわれる。
【0145】
ステップ3では、トリガー信号uy1とuy2の初期暫定解が適当に生成される。例えば、現在の車線位置をそのまま保持するような初期暫定解が設定される。
【0146】
ステップ4では、優先走行車線指定手段3eの設定が読み込まれ、検出した車線の優先順位付けが行なわれる。
【0147】
ステップ5では、自車0の縦方向モデルと他車のモデルが生成される。具体的には、自車0の縦方向モデルとして(2)式が、検出車両1台ごとに(5)式のモデルがそれぞれ生成され、各々について初期化が行なわれる。
【0148】
ステップ6では、あらかじめ設定された通常走行時のための評価関数が読み込まれる。
【0149】
ステップ7では、GPS信号受信装置9からのGPS受信信号と、地図データベース10の情報、および現在の自車0の車線位置の照合が行なわれ、自車0の走行車線が所定の距離以内で消滅するか否かが判定される。消滅が判定された場合には、ステップ8に進み、通常走行時に設定される評価関数を読み込んだ上で、(54)、(55)式の例に示したように、車線変更しやすいような特性をもつ評価関数を再構成した上で、ステップ9に進む。消滅が判定されなかった場合には、そのままステップ9に進む。
【0150】
ステップ9では、設定されたトリガー信号uy1とuy2の暫定解を用いて、最適化問題を適当な手法を用いて解き、縦方向の最適解ux *とそれに対応する二点境界値問題の解X*とe・・*を算出する。
【0151】
ステップ10では、ステップ9で求められた二点境界値問題の解X*とe・・*をもとに、トリガー信号uy1とuy2のの暫定解を更新し、新たな暫定解uy1 *とuy2 *を得る。
【0152】
ステップ11では、ステップ9で求められた縦方向の最適解ux *と、ステップ10で求められた暫定解uy1 *とuy2 *が最適性の条件(36)〜(38)式を満たしているかどうかをチェックする。満たしていれば、ステップ12へ進み、その時点におけるux *、uy1 *、uy2 *を推奨操作量として確定し、表示装置4に転送して処理を終了する。満たしていない場合には、その時点におけるux *、uy1 *、uy2 *を暫定解としてステップ9に戻り、新たな暫定解を計算する。
【0153】
図15に、図13の場面における推奨操作量生成の例を示す。
ただちに加速して車両2との車間距離を広げて、中央車線へと車線変更する推奨操作量が得られている。
【0154】
なお、運転者が実際に推奨操作量に従って運転し、中央車線へ車線変更した場合には、第三の実施の形態と同様の場面になるので、車線変更が完了した時点でトリガー信号uy1と車線変数y1が削除され、以後、左車線は存在しないものとして推奨操作量生成が続けられる。
【0155】
以上本発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施の形態の車両用推奨操作量生成装置の一配置図である。
【図2】本発明の第一の実施の形態における装置の機能別ブロックの構成を示す図である。
【図3】本発明の第一の実施の形態の適用場面の一例を示す図である。
【図4】本発明の第一の実施の形態における推奨操作量計算の結果の例を示す図である。
【図5】本発明の第一の実施の形態における推奨操作量計算の結果の別の例を示す図である。
【図6】本発明の第一の実施の形態の処理のフローチャートを示す図である。
【図7】本発明の第二の実施の形態の一配置図である。
【図8】本発明の第二の実施の形態における装置の機能別ブロックの構成を示す図である。
【図9】本発明の第二の実施の形態の適用場面の一例を示す図である。
【図10】本発明の第二の実施の形態における推奨操作量計算の結果の例を示す図である。
【図11】本発明の第三の実施の形態の適用場面の一例を示す図である。
【図12】本発明の第三の実施の形態における推奨操作量計算の結果の例を示す図である。
【図13】本発明の第四の実施の形態の適用場面の一例を示す図である。
【図14】本発明の第四の実施の形態の処理のフローチャートを示す図である。
【図15】本発明の第四の実施の形態における推奨操作量計算の結果の例を示す図である。
【符号の説明】
1a…前方レーダー
1b…画像センサ
1c…後方レーダー
1d…側方センサ
2…車速センサ
3…演算部
3a…トリガー信号管理手段
3b…周囲車両挙動予測手段
3c…評価関数構成手段
3d…推奨操作量演算手段
3e…優先走行車線指定手段
3f…トリガー信号制約手段
4…表示装置
5…車線検出手段
6…周囲車両検出手段
7…自車状態検出手段
8…周囲車両情報
9…GPS信号受信装置
10…地図データベース
Claims (11)
- 自車の周囲車両を検出する周囲車両検出手段と、
前記自車の状態を検出する自車状態検出手段と、
前記自車の前方の車線の位置と数を検出する車線検出手段と、
前記周囲車両の挙動を予測する周囲車両挙動予測手段と、
前記自車に対する運転操作の望ましさを算出する評価関数を構成する評価関数構成手段と、
前記周囲車両挙動予測手段の出力と前記評価関数構成手段の出力とから、前記自車にとって望ましい加減速量の時系列信号と、前記自車にとって望ましい走行車線と車線変更のタイミングを示す車線変更トリガー信号の時系列信号から構成される推奨操作量を算出する推奨操作量演算手段とを備え、
前記推奨操作量演算手段は、前記自車が三車線以上の車線から構成される多車線道路を走行している場合、隣接する車線ごとに車線変更の必要性を判定し、車線変更を指示する前記車線変更トリガー信号を算出する場合には、指示した車線変更の操作が完了したとみなされるまでは、別の車線変更を指示する前記車線変更トリガー信号を算出しないことを特徴とする車両用推奨操作量生成装置。 - 請求項1記載の車両用推奨操作量生成装置において、
検出されたすべての車線のうち、隣り合う二つの車線一組ごとに一つの前記車線変更トリガー信号が割り当てられるように、前記車線変更トリガー信号の生成と削除を行なうトリガー信号管理手段と、
前記周囲車両挙動予測手段によって算出される前記自車の走行車線の予測状態によって、推奨操作量演算における前記車線変更トリガー信号のとり得る値を制限するトリガー信号制約手段と
を備えることを特徴とする車両用推奨操作量生成装置。 - 請求項2記載の車両用推奨操作量生成装置において、
検出された車線の走行優先度を指定する優先走行車線指定手段を備え、
前記トリガー信号制約手段は、
推奨操作量演算において、左側車線への車線変更の望ましさと右側車線への車線変更の望ましさとが等しく、かつ、車線変更しないよりも車線変更する場合の方が望ましいという評価が得られた場合、優先走行車線指定手段によって指定された優先順位の高い車線への車線変更を促す前記車線変更トリガー信号を出力するような制約を前記推奨操作量演算手段に課すことを特徴とする車両用推奨操作量生成装置。 - 請求項2または3記載の車両用推奨操作量生成装置において、
前記トリガー信号制約手段は、
推奨操作量演算において、前記自車の走行車線または前記自車が走行すると予測される車線と関連づけられていない前記車線変更トリガー信号の変更を禁止するような制約を前記推奨操作量演算手段に課すことを特徴とする車両用推奨操作量生成装置。 - 請求項1ないし4のいずれか記載の車両用推奨操作量生成装置において、
各前記車線変更トリガー信号は、
左側車線に対応する値と右側車線に対応する値の二通りの値のみをとる信号として定義され、
前記周囲車両挙動予測手段は、各前記車線変更トリガー信号を入力とし、前記車線変更トリガー信号の左側車線と右側車線に対応する値として定義された二つの値およびその中間の任意の連続値をとる車線変数を出力する車線変更モデルを含み、
前記車線変数が前記車線変更トリガー信号の変化に対して遅延を伴って追従することを特徴とする車両用推奨操作量生成装置。 - 請求項5記載の車両用推奨操作量生成装置において、
前記トリガー信号制約手段は、
前記車線変更トリガー信号と対応する前記車線変数の偏差が所定値よりも大きい組が一つでも存在する場合には、前記車線変更トリガー信号の変更を禁止するような制約を前記推奨操作量演算手段に課すことを特徴とする車両用推奨操作量生成装置。 - 請求項5または6記載の車両用推奨操作量生成装置において、
前記評価関数構成手段で構成される評価関数は、
前記自車と前記周囲車両との相対的な位置、速度の関係の少なくとも一方を評価する周囲車両評価項と、
前記自車の縦方向の運動を評価する縦方向運動評価項を含み、
前記周囲車両評価項は、
各車線上にいる前記周囲車両との相対的な位置関係を評価する車線評価項と、前記車線変数を0とある適当な実数値を両端とする閉区間上に写像する関数であって、
前記車線変数の右側車線に対応する値を0に写像する左接続関数と、
前記車線変数の左側車線に対応する値を0に写像する右接続関数とからなり、各前記車線評価項に対して該当する車線が左側車線に対応づけられている前記車線変数を入力変数とする前記左接続関数と、該当する車線が右側車線に対応づけられている前記車線変数を入力変数とする前記右接続関数との積を作り、
各車線ごとに得られた積の項を足し合わせることによって構成されることを特徴とする車両用推奨操作量生成装置。 - 請求項7記載の車両用推奨操作量生成装置において、
前記左接続関数および前記右接続関数は、
微分可能な単調増加または単調減少関数であって、
定義域の両端における微分係数が0でないことを特徴とする車両用推奨操作量生成装置。 - 請求項7または8記載の車両用推奨操作量生成装置において、
前記縦方向運動評価項は、
前記自車が各車線上にいる場合の縦方向の運動を評価する項と、
該当する車線が左側車線に対応づけられている前記車線変数を入力変数とする前記左接続関数と、
該当する車線が右側車線に対応づけられている前記車線変数を入力変数とする前記右接続関数との積を作り、各車線ごとに得られた積の項を足し合わせることによって構成されることを特徴とする車両用推奨操作量生成装置。 - 請求項7ないし9のいずれか記載の車両用推奨操作量生成装置において、
前記評価関数構成手段は、
前記自車の速度を評価する自車速評価項を含み、
前記自車速評価項は、
前記自車が各車線上にいる場合に前記自車の速度を評価する項と、
該当する車線が左側車線に対応づけられている前記車線変数を入力変数とする前記左接続関数と、
該当する車線が右側車線に対応づけられている前記車線変数を入力変数とする前記右接続関数との積を作り、各車線ごとに得られた積の項を足し合わせることによって構成されることを特徴とする車両用推奨操作量生成装置。 - 請求項1ないし10のいずれか記載の車両用推奨操作量生成装置において、
前記トリガー信号管理手段は、
検出している車線が現在の前記自車の位置から所定の距離以内の前方で消滅することを検出した場合、前記自車が消滅車線上を走行していない場合には、消滅車線に該当する前記車線変更トリガー信号および前記車線変数をただちに削除し、前記自車が消滅車線上を走行している場合には、隣接車線への車線変更を促すような推奨操作量を演算するように前記評価関数を修正することを特徴とする車両用推奨操作量生成装置。
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