JP2017084115A - 車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】自車両と他の車両との衝突可能性を適切に判定することができる車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムを提供することを目的の一つとする。
【解決手段】本発明は、自車両の将来の所定時刻ごとの位置による自車軌道を生成する自車軌道生成部と、他車両の将来の所定時刻ごとの位置による他車軌道を生成する他車軌道生成部と、自車軌道生成部により生成された自車軌道上の位置のそれぞれと、他車軌道生成部により生成された他車軌道上の位置のうち自車軌道上の位置と時刻に関して対応する判定対象の他車軌道上の位置との距離に基づいて、自車両と他車両との衝突可能性について判定する衝突判定部とを備える車両制御装置である。
【選択図】図９

Description

本発明は、車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムに関する。

近年、自車両と周辺車両との相対関係によって走行時に車線変更を自動で行う技術が望まれている。これに関連して、運転者の操作により自車両の自動運転の開始を指示する指示手段と、自動運転の目的地を設定する設定手段と、運転者により前記指示手段が操作された場合に、前記目的地が設定されているか否かに基づいて自動運転のモードを決定する決定手段と、前記決定手段により決定された前記自動運転のモードに基づいて車両走行制御する制御手段と、を備え、前記決定手段は、前記目的地が設定されていない場合は、前記自動運転のモードを、前記自車両の現在の走行路に沿って走行する自動運転または自動停車に決定する、運転支援装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１１／１５８３４７号

しかしながら、従来の技術では、自車両と他の車両との衝突可能性を適切に判定できない場合があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、自車両と他の車両との衝突可能性を適切に判定することができる車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムを提供することを目的の一つとする。

請求項１、５、６に記載の発明は、自車両の将来の所定時刻ごとの位置による自車軌道を生成する自車軌道生成部（第２軌道生成部１２６）と、他車両の将来の所定時刻ごとの位置による他車軌道を生成する他車軌道生成部（外界認識部１０４）と、前記自車軌道生成部により生成された自車軌道上の位置のそれぞれと、前記他車軌道生成部により生成された他車軌道上の位置のうち前記自車軌道上の位置と時刻に関して対応する判定対象の他車軌道上の位置との距離に基づいて、前記自車両と前記他車両との衝突可能性について判定する衝突判定部（１２８）とを備える車両制御装置（１００）である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両制御装置において、前記自車軌道上の位置と時刻に関して対応する他車軌道上の位置は、前記他車軌道生成部により生成された他車軌道上の位置のうち前記自車軌道上の位置が対応する時刻に対して前後する所定の時刻範囲に含まれる位置である。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の車両制御装置において、前記自車軌道上の位置と時刻に関して対応する他車軌道上の位置は、他車軌道上の隣り合う位置の間を補間して得られる位置をさらに含むものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のうちいずれか一項に記載の車両制御装置において、前記衝突判定部は、前記自車軌道上の位置ごとに対応して設定された自車対応仮想円と、前記他車軌道上の位置ごとに対応して設定された他車対応仮想円とが重複するか否かに基づいて、衝突可能性について判定するものである。

請求項１、５、６に記載の発明によれば、自車軌道における自車両の将来の所定時刻ごとの位置と、他車軌道における他車両の将来の所定時刻ごとの位置との距離に基づいて、自車両と他車両とについての衝突可能性についての判定が行われるため、自車両と他の車両との衝突可能性を適切に判定することができる。

請求項２に記載の発明によれば、或る判定対象の時刻に対応して、判定対象の他車両の他車軌道上の位置は、判定対象の時刻に前後する時間範囲に応じて複数となるため、衝突可能性をさらに適切に判定することができる。

請求項３に記載の発明によれば、判定対象の他車両の他車軌道上の位置は、判定対象の時刻に前後する時間範囲において補間が行われるため、衝突可能性をさらに適切に判定することができる。

請求項４に記載の発明によれば、自車軌道上の位置ごとに対応して設定された自車対応仮想円と、前記他車軌道上の位置ごとに対応して設定された他車対応仮想円とが重複するか否かに基づいて衝突可能性について判定するため、衝突判定にあたって容易な演算によりながらも、適切に衝突に関するマージンを確保して衝突可能性についての判定を行うことができる。

本実施形態に係る車両制御装置１００が搭載された車両の有する構成要素を示す図である。 本実施形態に係る車両制御装置１００を中心とした自車両Ｍの機能構成図である。 本実施形態に係る自車位置認識部１０２により走行車線に対する自車両Ｍの相対位置が認識される様子を示す図である。 本実施形態に係る行動計画生成部１０６によって生成された行動計画の一例を示す図である。 本実施形態に係る第１軌道生成部１１２により生成される第１軌道の一例を示す図である。 本実施形態に係る第１軌道生成部１１２または第２軌道生成部１２６により生成される軌道上の各目標位置に対して設定される目標速度の一例を示す図である。 本実施形態に係るターゲット位置設定部１２２がターゲット領域ＴＡを設定する様子を示す図である。 本実施形態に係る第２軌道生成部１２６が軌道を生成する様子を示す図である。 本実施形態の衝突判定における自車対応仮想円Ｃ_０と他車対応仮想円Ｃ_１との設定例を示す図である。 本実施形態における自車対応仮想円Ｃ_０と対象車両Ｍｏとの関係を示す図である。 本実施形態において、衝突可能性無しとの判定結果が得られる場合に応じた自車対応仮想円Ｃ_０と他車対応仮想円Ｃ_１との位置関係の一例を示す図である。 本実施形態において、衝突可能性有りとの判定結果が得られる場合に応じた自車対応仮想円Ｃ_０と他車対応仮想円Ｃ_１との位置関係の一例を示す図である。 本実施形態における車両制御装置１００が車線変更に関連して実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。

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

図１に示すように、自車両Ｍには、ファインダ２０−１から２０−７、レーダ３０−１から３０−６、およびカメラ４０等のセンサと、ナビゲーション装置５０と、上述した車両制御装置１００とが搭載される。ファインダ２０−１から２０−７は、例えば、照射光に対する散乱光を測定し、対象までの距離を測定するＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、あるいはLaser Imaging Detection and Ranging）である。例えば、ファインダ２０−１は、フロントグリル等に取り付けられ、ファインダ２０−２および２０−３は、車体の側面やドアミラー、前照灯内部、側方灯付近等に取り付けられる。ファインダ２０−４は、トランクリッド等に取り付けられ、ファインダ２０−５および２０−６は、車体の側面や尾灯内部等に取り付けられる。上述したファインダ２０−１から２０−６は、例えば、水平方向に関して１５０度程度の検出領域を有している。また、ファインダ２０−７は、ルーフ等に取り付けられる。ファインダ２０−７は、例えば、水平方向に関して３６０度の検出領域を有している。

上述したレーダ３０−１および３０−４は、例えば、奥行き方向の検出領域が他のレーダよりも広い長距離ミリ波レーダである。また、レーダ３０−２、３０−３、３０−５、３０−６は、レーダ３０−１および３０−４よりも奥行き方向の検出領域が狭い中距離ミリ波レーダである。以下、ファインダ２０−１から２０−７を特段区別しない場合は、単に「ファインダ２０」と記載し、レーダ３０−１から３０−６を特段区別しない場合は、単に「レーダ３０」と記載する。レーダ３０は、例えば、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式によって物体を検出する。

カメラ４０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の個体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ４０は、フロントウィンドシールド上部やルームミラー裏面等に取り付けられる。カメラ４０は、例えば周期的に繰り返し自車両Ｍの前方を撮像する。

なお、図１に示す構成はあくまで一例であり、構成の一部が省略されてもよいし、さらに別の構成が追加されてもよい。

図２は、第１の実施形態に係る車両制御装置１００を中心とした自車両Ｍの機能構成例を示す図である。自車両Ｍには、ファインダ２０、レーダ３０、およびカメラ４０の他、ナビゲーション装置５０と、車両センサ６０と、操作デバイス７０と、操作検出センサ７２と、切替スイッチ８０と、走行駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、ブレーキ装置９４と、車両制御装置１００とが搭載される。これらの装置や機器は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信線等の多重通信線やシリアル通信線、無線通信網等によって互いに接続される。

ナビゲーション装置５０は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機や地図情報（ナビ地図）、ユーザインターフェースとして機能するタッチパネル式表示装置、スピーカ、マイク等を有する。ナビゲーション装置５０は、ＧＮＳＳ受信機によって自車両Ｍの位置を特定し、その位置からユーザによって指定された目的地までの経路を導出する。ナビゲーション装置５０により導出された経路は、経路情報１５４として記憶部１５０に格納される。自車両Ｍの位置は、車両センサ６０の出力を利用したＩＮＳ（Inertial Navigation System）によって特定または補完されてもよい。また、ナビゲーション装置５０は、車両制御装置１００が手動運転モードを実行している際に、目的地に至る経路について音声やナビ表示によって案内を行う。なお、自車両Ｍの位置を特定するための構成は、ナビゲーション装置５０とは独立して設けられてもよい。また、ナビゲーション装置５０は、例えば、ユーザの保有するスマートフォンやタブレット端末等の端末装置の一機能によって実現されてもよい。この場合、端末装置と車両制御装置１００との間で無線または通信によって情報の送受信が行われる。なお、自車両Ｍの位置を特定するための構成は、ナビゲーション装置５０とは独立して設けられてもよい。

車両センサ６０は、車速を検出する車速センサ、加速度を検出する加速度センサ、鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ、自車両Ｍの向きを検出する方位センサ等を含む。

走行駆動力出力装置９０は、例えば、自車両Ｍが内燃機関を動力源とした自動車である場合、エンジンおよびエンジンを制御するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）を備え、自車両Ｍが電動機を動力源とした電気自動車である場合、走行用モータおよび走行用モータを制御するモータＥＣＵを備え、自車両Ｍがハイブリッド自動車である場合、エンジンおよびエンジンＥＣＵと走行用モータおよびモータＥＣＵを備える。走行駆動力出力装置９０がエンジンのみを含む場合、エンジンＥＣＵは、後述する走行制御部１３２から入力される情報に従って、エンジンのスロットル開度やシフト段等を調整し、車両が走行するための走行駆動力（トルク）を出力する。また、走行駆動力出力装置９０が走行用モータのみを含む場合、モータＥＣＵは、走行制御部１３２から入力される情報に従って、走行用モータに与えるＰＷＭ信号のデューティ比を調整し、上述した走行駆動力を出力する。また、走行駆動力出力装置９０がエンジンおよび走行用モータを含む場合、エンジンＥＣＵおよびモータＥＣＵの双方は、走行制御部１３２から入力される情報に従って、互いに協調して走行駆動力を制御する。

ステアリング装置９２は、例えば、電動モータと、ステアリングトルクセンサと、操舵角センサ等を備える。電動モータは、例えば、ラックアンドピニオン機能等に力を作用させてステアリングホイールの向きを変更する。ステアリングトルクセンサは、例えば、ステアリングホイールを操作したときのトーションバーのねじれをステアリングトルク（操舵力）として検出する。操舵角センサは、例えば、ステアリング操舵角（または実舵角）を検出する。ステアリング装置９２は、走行制御部１３２から入力される情報に従って、電動モータを駆動させ、ステアリングホイールの向きを変更する。

ブレーキ装置９４は、ブレーキペダルになされたブレーキ操作が油圧として伝達されるマスターシリンダー、ブレーキ液を蓄えるリザーバータンク、各車輪に出力される制動力を調節するブレーキアクチュエータ等を備える。制動制御部４４は、走行制御部１３２から入力される情報に従って、マスターシリンダーの圧力に応じたブレーキトルクが各車輪に出力されるように、ブレーキアクチュエータ等を制御する。なお、ブレーキ装置９４は、上記説明した油圧により作動する電子制御式ブレーキ装置に限らず、電動アクチュエーターにより作動する電子制御式ブレーキ装置であってもよい。

操作デバイス７０は、例えば、アクセルペダルやステアリングホイール、ブレーキペダル、シフトレバー等を含む。操作デバイス７０には、運転者による操作の有無や量を検出する操作検出センサ７２が取り付けられている。操作検出センサ７２は、例えば、アクセル開度センサ、ステアリングトルクセンサ、ブレーキセンサ、シフト位置センサ等を含む。操作検出センサ７２は、検出結果としてのアクセル開度、ステアリングトルク、ブレーキ踏量、シフト位置等を走行制御部１３２に出力する。なお、これに代えて、操作検出センサ７２の検出結果が、直接的に走行駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、またはブレーキ装置９４に出力されてもよい。

切替スイッチ８０は、運転者等によって操作されるスイッチである。切替スイッチ８０は、例えば、ステアリングホイールやガーニッシュ（ダッシュボード）等に設置される機械式のスイッチであってもよいし、ナビゲーション装置５０のタッチパネルに設けられるＧＵＩ（Graphical User Interface）スイッチであってもよい。切替スイッチ８０は、運転者等の操作を受け付け、走行制御部１３２による制御モードを自動運転モードまたは手動運転モードのいずれか一方に指定する制御モード指定信号を生成し、制御切替部１４０に出力する。自動運転モードとは、上述したように、運転者が操作を行わない（あるいは手動運転モードに比して操作量が小さい、または操作頻度が低い）状態で、自動的に走行する運転モードであり、より具体的には、行動計画に基づいて走行駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、およびブレーキ装置９４の一部または全部を制御する運転モードである。

［車両制御装置］
以下、車両制御装置１００について説明する。車両制御装置１００は、例えば、自車位置認識部１０２と、外界認識部１０４と、行動計画生成部１０６と、走行態様決定部１１０と、第１軌道生成部１１２と、車線変更制御部１２０と、目標速度算出部１３０と、走行制御部１３２と、制御切替部１４０と、記憶部１５０とを備える。自車位置認識部１０２、外界認識部１０４、行動計画生成部１０６、走行態様決定部１１０、第１軌道生成部１１２、車線変更制御部１２０、目標速度算出部１３０、走行制御部１３２、および制御切替部１４０のうち一部または全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサがプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部である。また、これらのうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェア機能部であってもよい。また、記憶部１５０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ等で実現される。プロセッサが実行するプログラムは、予め記憶部１５０に格納されていてもよいし、車載インターネット設備等を介して外部装置からダウンロードされてもよい。また、プログラムを格納した可搬型記憶媒体が図示しないドライブ装置に装着されることで記憶部１５０にインストールされてもよい。

自車位置認識部１０２は、記憶部１５０に格納された地図情報１５２と、ファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０、ナビゲーション装置５０、または車両センサ６０から入力される情報とに基づいて、自車両Ｍが走行している車線（走行車線）、および、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置（以下、単に「位置」とも記載する）を認識する。地図情報１５２は、例えば、ナビゲーション装置５０が有するナビ地図よりも高精度な地図情報であり、車線の中央の情報あるいは車線の境界の情報等を含んでいる。より具体的には、地図情報１５２には、道路情報と、交通規制情報、住所情報（住所・郵便番号）、施設情報、電話番号情報等が含まれる。道路情報には、高速道路、有料道路、国道、都道府県道といった道路の種別を表す情報や、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の位置（経度、緯度、高さを含む３次元座標）、車線のカーブ路の曲率、車線の合流および分岐ポイントの位置、道路に設けられた標識等の情報が含まれる。交通規制情報には、工事や交通事故、渋滞等によって車線が封鎖されているといった情報が含まれる。

図３は、自車位置認識部１０２により走行車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置が認識される様子を示す図である。自車位置認識部１０２は、例えば、自車両Ｍの基準点（例えば重心）の走行車線中央ＣＬからの乖離ＯＳ、および自車両Ｍの進行方向の走行車線中央ＣＬを連ねた線に対してなす角度θを、走行車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置として認識する。なお、これに代えて、自車位置認識部１０２は、自車線Ｌ１のいずれかの側端部に対する自車両Ｍの基準点の位置などを、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置として認識してもよい。

外界認識部１０４は、ファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０等から入力される情報に基づいて、周辺車両の位置、速度、および加速度等の状態を認識する。本実施形態における周辺車両とは、自車両Ｍの周辺を走行する車両であって、自車両Ｍと同じ方向に走行する車両である。周辺車両の位置は、他車両の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、他車両の輪郭で表現された領域で表されてもよい。周辺車両の「状態」とは、上記各種機器の情報に基づいて周辺車両の加速度、車線変更をしているか否か（あるいは車線変更をしようとしているか否か）を含んでもよい。また、外界認識部１０４は、周辺車両に加えて、ガードレールや電柱、駐車車両、歩行者その他の物体の位置を認識してもよい。

行動計画生成部１０６は、所定の区間における行動計画を生成する。所定の区間とは、例えば、ナビゲーション装置５０により導出された経路のうち、高速道路等の有料道路を通る区間である。なお、これに限らず、行動計画生成部１０６は、任意の区間について行動計画を生成してもよい。

行動計画は、例えば、順次実行される複数のイベントで構成される。イベントには、例えば、自車両Ｍを減速させる減速イベントや、自車両Ｍを加速させる加速イベント、走行車線を逸脱しないように自車両Ｍを走行させるレーンキープイベント、走行車線を変更させる車線変更イベント、自車両Ｍに前走車両を追い越させる追い越しイベント、分岐ポイントにおいて所望の車線に変更させたり、現在の走行車線を逸脱しないように自車両Ｍを走行させたりする分岐イベント、車線合流ポイントにおいて自車両Ｍを加減速させ、走行車線を変更させる合流イベント等が含まれる。例えば、有料道路（例えば高速道路等）においてジャンクション（分岐点）が存在する場合、車両制御装置１００は、自動運転モードにおいて、自車両Ｍを目的地の方向に進行するように車線を変更したり、車線を維持したりする必要がある。従って、行動計画生成部１０６は、地図情報１５２を参照して経路上にジャンクションが存在していると判明した場合、現在の自車両Ｍの位置（座標）から当該ジャンクションの位置（座標）までの間に、目的地の方向に進行することができる所望の車線に車線変更するための車線変更イベントを設定する。なお、行動計画生成部１０６によって生成された行動計画を示す情報は、行動計画情報１５６として記憶部１５０に格納される。

図４は、ある区間について生成された行動計画の一例を示す図である。図示するように、行動計画生成部１０６は、目的地までの経路に従って走行した場合に生じる場面を分類し、個々の場面に即したイベントが実行されるように行動計画を生成する。なお、行動計画生成部１０６は、自車両Ｍの状況変化に応じて動的に行動計画を変更してもよい。

行動計画生成部１０６は、例えば、生成した行動計画を、外界認識部１０４によって認識された外界の状態に基づいて変更（更新）してもよい。一般的に、車両が走行している間、外界の状態は絶えず変化する。特に、複数の車線を含む道路を自車両Ｍが走行する場合、他車両との距離間隔は相対的に変化する。例えば、前方の車両が急ブレーキを掛けて減速したり、隣の車線を走行する車両が自車両Ｍ前方に割り込んで来たりする場合、自車両Ｍは、前方の車両の挙動や、隣接する車線の車両の挙動に合わせて速度や車線を適宜変更しつつ走行する必要がある。従って、行動計画生成部１０６は、上述したような外界の状態変化に応じて、制御区間ごとに設定したイベントを変更してもよい。

具体的には、行動計画生成部１０６は、車両走行中に外界認識部１０４によって認識された他車両の速度が閾値を超えたり、自車線に隣接する車線を走行する他車両の移動方向が自車線方向に向いたりした場合に、自車両Ｍが走行予定の運転区間に設定されたイベントを変更する。例えば、レーンキープイベントの後に車線変更ベントが実行されるようにイベントが設定されている場合において、外界認識部１０４の認識結果によって当該レーンキープイベント中に車線変更先の車線後方から車両が閾値以上の速度で進行してきたことが判明した場合、行動計画生成部１０６は、レーンキープイベントの次のイベントを車線変更から減速イベントやレーンキープイベント等に変更する。これによって、車両制御装置１００は、自車両Ｍが車線変更先の車両に衝突することを回避することができる。この結果、車両制御装置１００は、外界の状態に変化が生じた場合においても、安全に自車両Ｍを自動走行させることができる。

［レーンキープイベント］
走行態様決定部１１０は、行動計画に含まれるレーンキープイベントが走行制御部１３２により実施される際に、定速走行、追従走行、減速走行、カーブ走行、障害物回避走行などのうちいずれかの走行態様を決定する。例えば、走行態様決定部１１０は、自車両の前方に他車両が存在しない場合に、走行態様を定速走行に決定する。また、走行態様決定部１１０は、前走車両に対して追従走行するような場合に、走行態様を追従走行に決定する。また、走行態様決定部１１０は、外界認識部１０４により前走車両の減速が認識された場合や、停車や駐車などのイベントを実施する場合に、走行態様を減速走行に決定する。また、走行態様決定部１１０は、外界認識部１０４により自車両Ｍがカーブ路に差し掛かったことが認識された場合に、走行態様をカーブ走行に決定する。また、走行態様決定部１１０は、外界認識部１０４により自車両Ｍの前方に障害物が認識された場合に、走行態様を障害物回避走行に決定する。

第１軌道生成部１１２は、走行態様決定部１１０により決定された走行態様に基づいて、軌道を生成する。軌道とは、自車両Ｍが現在の車速を維持した状態で走行する場合に、到達することが想定される将来の目標位置を所定時間ごとにサンプリングした点の集合である。以下、第１軌道生成部１１２により生成される軌道を、第１軌道と称して説明する。

図５は、第１軌道生成部１１２により生成される第１軌道の一例を示す図である。図中（Ａ）に示すように、例えば、第１軌道生成部１１２は、自車両Ｍの現在位置を基準に、現時刻から所定時間Δｔ経過するごとに、Ｋ（１）、Ｋ（２）、Ｋ（３）、…といった将来の目標位置を自車両Ｍの第１軌道として設定する。これら目標位置Ｋ（１）、Ｋ（２）、Ｋ（３）、…の集合が第１軌道に相当する。以下、これら目標位置を区別しない場合、単に「目標位置Ｋ」と表記する。例えば、目標位置Ｋの個数は、目標時間Ｔに応じて決定される。例えば、第１軌道生成部１１２は、目標時間Ｔを５秒とした場合、この５秒間において、所定時間Δｔ（例えば０．１秒）刻みで目標位置Ｋを走行車線の中央線上に設定し、これら複数の目標位置Ｋの配置間隔を走行態様に基づいて決定する。第１軌道生成部１１２は、例えば、走行車線の中央線を、地図情報１５２に含まれる車線の幅員等の情報から導出してもよいし、予め地図情報１５２に含まれている場合に、この地図情報１５２から取得してもよい。

例えば、上述した走行態様決定部１１０により走行態様が定速走行に決定された場合、第１軌道生成部１１２は、図中（Ａ）に示すように、等間隔で複数の目標位置Ｋを設定して第１軌道を生成する。また、走行態様決定部１１０により走行態様が減速走行に決定された場合、第１軌道生成部１１２は、図中（Ｂ）に示すように、到達する時刻がより早い目標位置Ｋほど間隔を広くし、到達する時刻がより遅い目標位置Ｋほど間隔を狭くして第１軌道を生成する。これにより、自車両Ｍから遠ざかるのに応じて目標位置Ｋの間隔が詰まるため、車両制御装置１００は、自車両Ｍの減速をスムーズに実現することができる。

また、図中（Ｃ）に示すように、道路がカーブ路である場合に、走行態様決定部１１０は、走行態様をカーブ走行に決定する。この場合、第１軌道生成部１１２は、例えば、道路の曲率に応じて、複数の目標位置Ｋを自車両Ｍの進行方向に対する横位置（車線幅方向の位置）を変更しながら配置して、第１軌道を生成する。また、図中（Ｄ）に示すように、自車両Ｍの前方の道路上に人間や停止車両等の障害物ＯＢが存在する場合、走行態様決定部１１０は、走行態様を障害物回避走行に決定する。この場合、第１軌道生成部１１２は、この障害物ＯＢを回避して走行するように、複数の目標位置Ｋを配置して第１軌道を生成する。

図６は、第１軌道生成部１１２により生成される第１軌道の各目標位置Ｋに対して設定される速度νの一例を示す図である。図示するように、第１軌道の各目標位置Ｋには、次の目標位置までの間において、自車両Ｍが出力すべき速度νが設定される。例えば、目標位置Ｋ（０）には速度ν０、目標位置Ｋ（１）には速度ν１、目標位置Ｋ（２）には速度ν２、といったように目標位置Ｋごとに速度νが割り当てられる。この速度νは、後述する目標速度算出部１３０の処理に用いられる。

［車線変更イベント］
車線変更制御部１２０は、行動計画に含まれる車線変更イベントが走行制御部１３２により実施される際の制御を行う。車線変更制御部１２０は、例えば、ターゲット位置設定部１２２と、車線変更可否判定部１２４と、第２軌道生成部１２６と、衝突判定部１２８とを備える。なお、車線変更制御部１２０は、分岐イベントや合流イベントが走行制御部１３２により実施される際に、後述する処理を行ってもよい。

ターゲット位置設定部１２２は、自車両Ｍが走行する車線（自車線）に対して隣接する隣接車線を走行し、且つ自車両Ｍよりも前方を走行する車両と、隣接車線を走行し、且つ自車両Ｍよりも後方を走行する車両とを特定し、これら車両の間にターゲット領域ＴＡを設定する。以下、隣接車線を走行し、且つ自車両Ｍよりも前方を走行する車両を、前方基準車両と称し、隣接車線を走行し、且つ自車両Ｍよりも後方を走行する車両を、後方基準車両と称して説明する。

車線変更可否判定部１２４は、ターゲット位置設定部１２２により設定されたターゲット領域ＴＡ上に周辺車両が存在せず、且つ前方基準車両との仮想的な衝突余裕時間ＴＴＣ（Time-To Collision）と後方基準車両との仮想的な衝突余裕時間ＴＴＣが、閾値以上であるといった所定の設定条件を満たす場合に、隣接車線上に設定されたターゲット領域ＴＡ上に自車両Ｍが車線変更可能であると判定する。衝突余裕時間ＴＴＣは、例えば、ターゲット領域ＴＡ上に自車両Ｍが車線変更したと仮定し、このターゲット領域ＴＡ上の仮想的な自車両Ｍと、前方基準車両（あるいは後方基準車両）との車間距離を、自車両Ｍの速度および前方基準車両（あるいは後方基準車両）の相対速度で除算することで導出される。

図７は、第１の実施形態におけるターゲット位置設定部１２２がターゲット領域ＴＡを設定する様子を示す図である。図中、ｍＡは前走車両を表し、ｍＢは前方基準車両を表し、ｍＣは後方基準車両を表している。また、矢印ｄは自車両Ｍの進行（走行）方向を表し、Ｌ１は自車線を表し、Ｌ２は隣接車線を表している。

図７の例の場合、ターゲット位置設定部１２２は、隣接車線Ｌ２上において、前方基準車両ｍＢと後方基準車両ｍＣとの間にターゲット領域ＴＡを設定する。このような場合、車線変更可否判定部１２４は、ターゲット位置設定部１２２により設定されたターゲット領域ＴＡ上に自車両Ｍを仮想的に配置し、この仮想的な自車両Ｍを基準に前方基準車両ｍＢに対する衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｂ）と、後方基準車両ｍＣに対する衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｃ）とを導出する。車線変更可否判定部１２４は、導出したこれら２つの衝突余裕時間ＴＴＣが共に所定の設定条件を満たすか否かを判定し、両方の衝突余裕時間ＴＴＣが共に所定の設定条件を満たす場合（例えば前方、後方それぞれに設定された閾値以上である場）、隣接車線Ｌ２上に設定されたターゲット領域ＴＡ上に自車両Ｍが車線変更可能であると判定する。なお、ターゲット位置設定部１２２は、隣接車線Ｌ２上において、後方基準車両ｍＣの後方（後方基準車両ｍＣと、その後方に存在する車両との間）にターゲット領域ＴＡを設定してもよい。

また、車線変更可否判定部１２４は、前走車両ｍＡの速度、加速度、または躍度（ジャーク）等を加味して、ターゲット領域ＴＡ上に自車両Ｍが車線変更可能であるか否かを判定してもよい。例えば、前走車両ｍＡの速度よりも前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣの速度が大きい場合、すなわち、前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣが前走車両ｍＡを追い抜くような場合、車線変更可否判定部１２４は、前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣの間に設定されたターゲット領域ＴＡ上に自車両Ｍが車線変更可能でないと判定する。

第２軌道生成部１２６は、上述した車線変更可否判定部１２４によりターゲット領域ＴＡ上に自車両Ｍが車線変更可能であると判定された場合、このターゲット領域ＴＡ上に車線変更するための軌道を生成する。以下、第２軌道生成部１２６により生成される軌道を、第２軌道と称して説明する。

図８は、第１の実施形態における第２軌道生成部１２６が第２軌道を生成する様子を示す図である。例えば、第２軌道生成部１２６は、前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣを所定の速度モデルで走行するものとして仮定し、これら３台の車両の速度モデルと自車両Ｍの速度とに基づいて、将来のある時刻において自車両Ｍが前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣの間、または後方基準車両ｍＣの後方に存在するように第２軌道を生成する。例えば、第２軌道生成部１２６は、現在の自車両Ｍの位置から、将来のある時刻における前方基準車両ｍＢの位置までをスプライン曲線等の多項式曲線を用いて滑らかに繋ぎ、この曲線上に等間隔あるいは不等間隔で目標位置Ｋを所定個数配置する。この際、第２軌道生成部１２６は、目標位置Ｋの少なくとも１つがターゲット領域ＴＡ上に配置されるように第２軌道を生成する。この第２軌道の各目標位置Ｋには、上述の図６に示した第１軌道に設定される速度と同様に、速度νが割り当てられる。以下の説明にあたり、第１軌道または第２軌道に設定される速度νを、初期設定速度νと称する。

車線変更可否判定部１２４により車線変更可能であると判定された場合であっても、周囲の前走車両ｍＡ、前方基準車両ｍＢ、後方基準車両ｍＣなどの他車両の速度などの状態によっては、自車両Ｍが車線変更のための走行を行った際に他車両と衝突する場合がある。

そこで、衝突判定部１２８は、車線変更可否判定部１２４により車線変更が可能であると判定されたことに応じて、自車両Ｍが第２軌道生成部１２６により生成された第２軌道に沿って車線変更のための走行を行った場合の他車両との衝突可能性について判定する。ここで、「衝突可能性について判定する」とは、自車両Ｍと他車両とが衝突する可能性があるか否かについて判定することをいう。また、以降の説明にあたり、衝突可能性について判定することについては、単に衝突可能性ともいう。

衝突判定部１２８により衝突可能性があると判定された場合には、車線変更制御部１２０において、ターゲット位置設定部１２２によるターゲット領域ＴＡの設定、車線変更可否判定部１２４による車線変更の可否判定が再度行われる。そして、車線変更可否判定部１２４により車線変更が可能であると判定されれば、第２軌道生成部１２６によって新たに第２軌道が生成され、生成された第２軌道に応じた衝突判定が衝突判定部１２８により再度行われる。

目標速度算出部１３０は、第１軌道生成部１１２により生成された第１軌道、または第２軌道生成部１２６により生成された第２軌道の各目標位置Ｋに設定された初期設定速度νに基づいて、自車両Ｍの目標速度ν＃を算出する。
例えば、目標速度算出部１３０は、ある目標位置Ｋ（ｉ）に設定された初期設定速度νｉと、この目標位置Ｋ（ｉ）の次に位置する目標位置Ｋ（ｉ＋１）に設定された初期設定速度νｉ＋１との平均値を算出し、この算出した平均値を、目標位置Ｋ（ｉ）から目標位置Ｋ（ｉ＋１）までの自車両Ｍの目標速度ν＃ｉに設定する。

［走行制御］
走行制御部１３２は、制御切替部１４０による制御によって、制御モードを自動運転モードあるいは手動運転モードに設定し、設定した制御モードに従って、走行駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、およびブレーキ装置９４の一部または全部を含む制御対象を制御する。走行制御部１３２は、自動運転モード時において、行動計画生成部１０６によって生成された行動計画情報１５６を読み込み、読み込んだ行動計画情報１５６に含まれるイベントに基づいて制御対象を制御する。

例えば、このイベントがレーンキープイベントである場合、走行制御部１３２は、第１軌道生成部１１２により生成された第１軌道に従い、ステアリング装置９２における電動モータの制御量（例えば回転数）と、走行駆動力出力装置９０におけるＥＣＵの制御量（例えばエンジンのスロットル開度やシフト段等）と、を決定する。具体的には、走行制御部１３２は、第１軌道の目標位置Ｋから算出された所定時間Δｔごとの目標速度ν＃に従って、走行駆動力出力装置９０におけるＥＣＵの制御量を決定する。また、走行制御部１３２は、目標位置Ｋごとの自車両Ｍの進行方向と、この目標位置を基準とした次の目標位置の方向とのなす角度に応じて、ステアリング装置９２における電動モータの制御量を決定する。

また、上記イベントが車線変更イベントである場合、走行制御部１３２は、第２軌道生成部１２６により生成された第２軌道に従い、ステアリング装置９２における電動モータの制御量と、走行駆動力出力装置９０におけるＥＣＵの制御量と、を決定する。具体的には、上述した例と同様に、走行制御部１３２は、第２軌道の目標位置Ｋから算出された所定時間Δｔごとの目標速度ν＃に従って、走行駆動力出力装置９０におけるＥＣＵの制御量を決定する。また、走行制御部１３２は、目標位置Ｋごとの自車両Ｍの進行方向と、この目標位置を基準とした次の目標位置の方向とのなす角度に応じて、ステアリング装置９２における電動モータの制御量を決定する。

走行制御部１３２は、イベントごとに決定した制御量を示す情報を、対応する制御対象に出力する。これによって、制御対象の各装置（９０、９２、９４）は、走行制御部１３２から入力された制御量を示す情報に従って、自装置を制御することができる。また、走行制御部１３２は、車両センサ６０の検出結果に基づいて、決定した制御量を適宜調整する。

また、走行制御部１３２は、手動運転モード時において、操作検出センサ７２により出力される操作検出信号に基づいて制御対象を制御する。例えば、走行制御部１３２は、操作検出センサ７２により出力された操作検出信号を、制御対象の各装置にそのまま出力する。

制御切替部１４０は、行動計画生成部１０６によって生成され、記憶部１５０に格納された行動計画情報１５６に基づいて、走行制御部１３２による自車両Ｍの制御モードを自動運転モードから手動運転モードに、または手動運転モードから自動運転モードに切り換える。また、制御切替部１４０は、切替スイッチ８０から入力される制御モード指定信号に基づいて、走行制御部１３２による自車両Ｍの制御モードを自動運転モードから手動運転モードに、または手動運転モードから自動運転モードに切り換える。すなわち、走行制御部１３２の制御モードは、運転者等の操作によって走行中や停車中に任意に変更することができる。

また、制御切替部１４０は、操作検出センサ７２から入力される操作検出信号に基づいて、走行制御部１３２による自車両Ｍの制御モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換える。例えば、制御切替部１４０は、操作検出信号に含まれる操作量が閾値を超える場合、すなわち、操作デバイス７０が閾値を超えた操作量で操作を受けた場合、走行制御部１３２の制御モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換える。例えば、自動運転モードに設定された走行制御部１３２によって自車両Ｍが自動走行している場合において、運転者によってステアリングホイール、アクセルペダル、またはブレーキペダルが閾値を超える操作量で操作された場合、制御切替部１４０は、走行制御部１３２の制御モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換える。これによって、車両制御装置１００は、人間等の物体が車道に飛び出して来たり、前走車両が急停止したりした際に運転者により咄嗟になされた操作によって、切替スイッチ８０の操作を介さずに直ぐさま手動運転モードに切り替えることができる。この結果、車両制御装置１００は、運転者による緊急時の操作に対応することができ、走行時の安全性を高めることができる。

［衝突判定］
以下、図９〜図１２を参照して、本実施形態の衝突判定部１２８による衝突判定の手法の一例について説明する。
図９は、本実施形態の衝突判定における自車対応仮想円Ｃ_０と他車対応仮想円Ｃ_１との設定例を示している。同図においては、第２軌道生成部１２６（自車軌道生成部の一例）により生成された自車両Ｍの第２軌道における３つの目標位置Ｋ（ｉ）、Ｋ（ｉ＋１）、Ｋ（ｉ＋２）が示されている。目標位置Ｋ（ｉ）は、第２軌道における或る時刻（ｉ）に対応して設定された目標位置である。目標位置Ｋ（ｉ＋１）は、目標位置Ｋ（ｉ）から或る時間を経過した時刻（ｉ＋１）において設定された目標位置である。目標位置Ｋ（ｉ＋２）は、目標位置Ｋ（ｉ＋１）からさらに或る時間を経過した時刻（ｉ＋２）において設定された目標位置である。これらの時刻のうち、今回の衝突判定の対象としているのは時刻（ｉ＋１）である。

また、同図においては、衝突判定の対象となる他車両である対象車両Ｍｏに対応して、予測位置Ｐ（ｉ）、Ｐ（ｉ＋１）、Ｐ（ｉ＋２）が示されている。予測位置Ｐ（ｉ）、Ｐ（ｉ＋１）、Ｐ（ｉ＋２）は、それぞれ、時刻（ｉ）、（ｉ＋１）、（ｉ＋２）において予測される対象車両Ｍｏの位置である。そして、これらの予測位置Ｐ（ｉ）、Ｐ（ｉ＋１）、Ｐ（ｉ＋２）は、他車軌道において、判定対象となる自車両Ｍの時刻（ｉ＋１）における目標位置Ｋ（ｉ＋１）に関して対応する対象車両Ｍｏの位置である。つまり、衝突判定にあたっては、判定対象となる自車両Ｍの位置が対応する時刻に対して前後する所定の時刻範囲に含まれる位置が対象車両Ｍｏの予測位置として取得される。衝突判定部１２８は、外界認識部１０４（他車軌道生成部の一例）により予測（生成）された他車両についての将来の軌道（他車軌道）のうちから、対象車両Ｍｏの他車軌道において、判定対象の時刻（ｉ）に対応する時刻範囲に含まれる他車軌道として、予測位置Ｐ（ｉ）、Ｐ（ｉ＋１）、Ｐ（ｉ＋２）を取得する。なお、以降の説明にあたり、予測位置Ｐ（ｉ）、予測位置Ｐ（ｉ＋１）、予測位置Ｐ（ｉ＋２）について特に区別しない場合には、予測位置Ｐと記載する。

予測位置Ｐについては、外界認識部１０４が対象車両Ｍｏについてファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０等から入力される情報に基づいて予測すればよい。また、外界認識部１０４は、予測位置Ｐについて、必ずしも目標位置Ｋ（ｉ）、Ｋ（ｉ＋１）、Ｋ（ｉ＋２）が対応するのと同じ時刻（ｉ）、時刻（ｉ＋１）、時刻（ｉ＋２）で予測しなくともよい。

ここで、同図に示される目標位置Ｋ（ｉ）、Ｋ（ｉ＋１）、Ｋ（ｉ＋２）による自車両Ｍの軌道（自車軌道）と、予測位置Ｐ（ｉ）、予測位置Ｐ（ｉ＋１）、予測位置Ｐ（ｉ＋２）による他車両の軌道（他車軌道）とは、ほぼ直交するような状態となっている。このような状態は、車線変更に際しては生じにくいが、ここでは、衝突判定の手法についての説明を分かりやすくするための便宜として、自車軌道と他車軌道とがほぼ直交する状態を示している。

そのうえで、本実施形態の衝突判定部１２８は、予測位置Ｐ（ｉ）、予測位置Ｐ（ｉ＋１）、予測位置Ｐ（ｉ＋２）により形成される他車軌道に沿って、同図のように、同じ所定の半径による他車対応仮想円を配置していく。同図においては、予測位置Ｐ（ｉ）から予測位置Ｐ（ｉ＋１）にかけて、他車対応仮想円Ｃ_１（−６）、Ｃ_１（−５）、Ｃ_１（−４）、Ｃ_１（−３）、Ｃ_１（−１）、Ｃ_１（０）が配置された状態が示されている。また、予測位置Ｐ（ｉ＋１）から予測位置Ｐ（ｉ＋２）にかけては、他車対応仮想円Ｃ_１（０）、Ｃ_１（１）、Ｃ_１（２）、Ｃ_１（３）、Ｃ_１（４）、Ｃ_１（５）、Ｃ_１（６）が配置された状態が示されている。なお、以降において、他車対応仮想円Ｃ_１（−６）、Ｃ_１（−５）、Ｃ_１（−４）、Ｃ_１（−３）、Ｃ_１（−１）、Ｃ_１（０）、Ｃ_１（１）、Ｃ_１（２）、Ｃ_１（３）、Ｃ_１（４）、Ｃ_１（５）、Ｃ_１（６）について特に区別しない場合には、他車対応仮想円Ｃ_１と記載する。

図１０は、自車対応仮想円Ｃ_０と対象車両Ｍｏとの関係を示す図である。同図においては、図９における他車対応仮想円Ｃ_１（−６）、Ｃ_１（−５）、Ｃ_１（−４）の部分を拡大して示している。他車対応仮想円Ｃ_１（−６）は、その中心が予測位置Ｐ（ｉ）に一致するように設定される。ここで、予測位置Ｐと対象車両Ｍｏとの位置関係は以下のようになっている。つまり、同図の予測位置Ｐ（ｉ）として例示されているように、予測位置Ｐは、対象車両Ｍｏの後輪軸中心ＡＸｒ上において、対象車両Ｍｏの幅方向における中央の位置が対応する。

また、衝突判定部１２８は、他車対応仮想円Ｃ_１の半径ｒ_１について以下のように設定する。つまり、衝突判定部１２８は、同図の他車対応仮想円Ｃ_１（−６）により表されているように、直径（２ｒ_１）が対象車両Ｍｏの車幅Ｗよりも大きくなるような半径ｒ_１を設定する。直径（２ｒ_１）を対象車両Ｍｏの車幅Ｗよりも大きく設定するにあたっては、例えば車幅Ｗに予め定めた所定値（例えば１ｍ程度）を加算した値を直径（２ｒ_１）とすればよい。あるいは、車幅Ｗに対して予め定めた１より大きな所定の係数を乗算することによっても対象車両Ｍｏの車幅Ｗよりも直径（２ｒ_１）を大きく設定することができる。

上記のように他車対応仮想円Ｃ_１の半径ｒ_１を設定するにあたって、衝突判定部１２８は対象車両Ｍｏの幅を利用している。衝突判定部１２８は、例えば外界認識部１０４が判定した対象車両Ｍｏの幅を取得すればよい。この場合において、外界認識部１０４は、例えばファインダ２０やカメラ４０などにより取得された対象車両Ｍｏに関する情報に基づいて、対象車両Ｍｏの車幅Ｗを求めることができる。

そして、衝突判定部１２８は、上記のように半径ｒ_１を設定した他車対応仮想円Ｃ_１を、隣り合う予測位置Ｐの間において等間隔に配置する。ここでの等間隔とは、同図に示されるように、隣り合う他車対応仮想円Ｃ_１の中心同士の距離ｒｄが等しくなるように他車対応仮想円Ｃ_１を配置することである。
このように他車対応仮想円Ｃ_１を設定するにあたり、衝突判定部１２８は、隣り合う２つの予測位置Ｐの間に等間隔で他車対応仮想円Ｃ_１の中心に対応する点を設定する。このように他車対応仮想円Ｃ_１の中心としての点を設定することは、隣り合う２つの予測位置Ｐの間において対象車両Ｍｏの軌道上の位置を補間していることに相当する。

ここで、衝突判定部１２８は、以下のように隣り合う２つの予測位置Ｐの間において等間隔の距離ｒｄを設定して、他車対応仮想円Ｃ_１の中心を隣り合う２つの予測位置Ｐの間に配置することができる。つまり、例えば、距離ｒｄについての標準値を予め設定しておく。そして、衝突判定部１２８は、隣り合う２つの予測位置Ｐにおける等間隔の距離ｒｄが最も標準値に近くなる隣り合う２つの予測位置Ｐの距離に対する等分数を特定する。衝突判定部１２８は、特定された当分数に対応する等間隔の距離ｒｄにより隣り合う２つの予測位置Ｐの間に他車対応仮想円Ｃ_１の中心を配置すればよい。なお、或る隣り合う２つの予測位置Ｐによる区間と、これとは異なる隣り合う２つの予測位置Ｐによる区間とでは、互いに距離が異なっている可能性がある。このため、上記のように距離ｒｄを設定する場合、複数の異なる区間の間では等間隔の距離ｒｄが異なる場合がある。

このように対象車両Ｍｏに対応して他車対応仮想円Ｃ_１が形成されることで、他車対応仮想円Ｃ_１の配列により形成される輪郭は、ほぼ対象車両Ｍｏを覆うようにされる。これにより、例えば対象車両Ｍｏが直進せずに方向を変えながら走行するような場合であっても、対象車両Ｍｏの本体が他車対応仮想円Ｃ_１の配列により形成される輪郭の外からはみ出ないようにすることができる。

また、衝突判定部１２８は、自車両Ｍについても、図９に示すように、判定対象の時刻に対応する目標位置Ｋにおいて、自車両Ｍに対応させて複数の仮想円（自車対応仮想円）を設定する。同図においては、判定対象の時刻が時刻（ｉ＋１）であることに対応して、目標位置Ｋ（ｉ＋１）に対応する自車対応仮想円が設定された状態が示されている。また、ここでは、目標位置Ｋ（ｉ＋１）に対応して３つの自車対応仮想円Ｃ_０（１）、Ｃ_０（２）、Ｃ_０（３）が設定された例を示している。自車対応仮想円Ｃ_０（２）は目標位置Ｋ（ｉ＋１）に中心が位置するように配置されている。自車対応仮想円Ｃ_０（１）は、自車両Ｍに対応して自車対応仮想円Ｃ_０（２）よりも前方に位置するように配置されている。自車対応仮想円Ｃ_０（３）は、自車両Ｍに対応して自車対応仮想円Ｃ_０（２）よりも後方に位置するように配置されている。これら自車対応仮想円Ｃ_０（１）、Ｃ_０（２）、Ｃ_０（３）も互いに隣接する自車対応仮想円Ｃ_０の中心が等間隔となるように配置される。また、自車対応仮想円Ｃ_０についても、直径が自車両Ｍの車幅より大きくなるように設定される。これにより、同図に示されるように、自車両Ｍについても、自車対応仮想円Ｃ_０（１）、Ｃ_０（２）、Ｃ_０（３）の連結により形成される輪郭から本体がはみ出ることがないようにされる。なお、以降の説明にあたり、自車対応仮想円Ｃ_０（１）、Ｃ_０（２）、Ｃ_０（３）について特に区別しない場合には、自車対応仮想円Ｃ_０と記載する。

図１１は、衝突判定部１２８が衝突可能性無しと判定する場合に応じた自車対応仮想円Ｃ_０と他車対応仮想円Ｃ_１との位置関係を示している。同図を参照して、衝突判定部１２８が衝突可能性無しと判定する場合の衝突判定処理の過程の一例について説明する。同図においては、図９から自車両Ｍと対象車両Ｍｏとを省略し、目標位置Ｋ、自車対応仮想円Ｃ_０、予測位置Ｐ及び他車対応仮想円Ｃ_１を抜き出して示している。

衝突判定部１２８は、衝突可能性の有無について判定するにあたり、自車対応仮想円Ｃ_０（１）〜Ｃ_０（３）と他車対応仮想円Ｃ_１（−６）〜Ｃ_１（６）とによる組み合わせごとに、重複判定を行う。ここでの重複判定とは、１つの自車対応仮想円Ｃ_０と他車対応仮想円Ｃ_１とによる組み合わせについて、自車対応仮想円Ｃ_０と他車対応仮想円Ｃ_１とが重複する位置関係にあるか否かについて判定することである。ここでの「重複」には、自車対応仮想円Ｃ_０と他車対応仮想円Ｃ_１とが接する状態も含まれる。

同図においては、自車対応仮想円Ｃ_０（１）〜Ｃ_０（３）と他車対応仮想円Ｃ_１（−６）〜（６）とによる組み合わせのうち、自車対応仮想円Ｃ_０（１）と他車対応仮想円Ｃ_１（２）との組み合わせを対象として重複判定を行う場合が示されている。この場合、衝突判定部１２８は、例えば以下のようにして自車対応仮想円Ｃ_０（１）と他車対応仮想円Ｃ_１（２）とが重複しているか否かについて判定することができる。

まず、衝突判定部１２８は、自車対応仮想円Ｃ_０（１）の中心から他車対応仮想円Ｃ_１（２）の中心までの距離Ｄを求める。距離Ｄについては、自車対応仮想円Ｃ_０（１）の中心の座標と、他車対応仮想円Ｃ_１（２）の中心の座標とにより求めることができる。そのうえで、衝突判定部１２８は、自車対応仮想円Ｃ_０の半径をｒ_０、他車対応仮想円Ｃ_１の半径をｒ_１として、以下の式１が成立するか否かについて判定する。
ｒ_０＋ｒ_１＜Ｄ・・・（式１）

式１が成立する場合には、同図に示されるように自車対応仮想円Ｃ_０（１）と他車対応仮想円Ｃ_１（２）とは離間している状態である。従って、同図の場合の衝突判定部１２８は、式１が成立することにより、自車対応仮想円Ｃ_０（１）と他車対応仮想円Ｃ_１（２）とが重複していないと判定する。

衝突判定部１２８は、上記のように自車対応仮想円Ｃ_０（１）と他車対応仮想円Ｃ_１（２）との組み合わせを例に挙げて説明した重複の有無についての判定を、自車対応仮想円Ｃ_０（１）と、残りの他車対応仮想円Ｃ_１との組み合わせごとに行う。さらに、衝突判定部１２８は、自車対応仮想円Ｃ_０（２）と各他車対応仮想円Ｃ_１との組み合わせごとに重複の有無についての判定を行う。さらに、衝突判定部１２８は、自車対応仮想円Ｃ_０（３）と各他車対応仮想円Ｃ_１との組み合わせごとに重複の有無についての判定を行う。つまり、衝突判定部１２８は、自車対応仮想円Ｃ_０と他車対応仮想円Ｃ_１とによる組みあわせごとに、重複の有無についての判定を行う。

そして、自車対応仮想円Ｃ_０と他車対応仮想円Ｃ_１とによる全ての組みあわせごとに、重複の有無についての判定を行った結果に基づいて、衝突判定部１２８は、以下のように自車両Ｍと対象車両Ｍｏとの衝突可能性についての判定を行う。つまり、衝突判定部１２８は、自車対応仮想円Ｃ_０と他車対応仮想円Ｃ_１とによる全ての組みあわせのうちで、重複すると判定された組みあわせが少なくとも１つあった場合には、衝突可能性が有ると判定する。これに対して、衝突判定部１２８は、自車対応仮想円Ｃ_０と他車対応仮想円Ｃ_１とによる全ての組みあわせについて重複しないと判定された場合には、衝突可能性が無いと判定する。

図１１に示される自車対応仮想円Ｃ_０と他車対応仮想円Ｃ_１との位置関係では、自車対応仮想円Ｃ_０と他車対応仮想円Ｃ_１とによるいずれの組み合わせにおいても重複することがない。そこで、この場合の衝突判定部１２８は、衝突可能性は無いと判定することができる。

一方、式１が成立しない場合、自車対応仮想円Ｃ_０（１）と他車対応仮想円Ｃ_１（２）とは重複する状態（接している状態を含む）である。図１２は、図１１との対比として、衝突判定部１２８が衝突可能性有りと判定する場合に応じた自車対応仮想円Ｃ_０と他車対応仮想円Ｃ_１との位置関係を示している。同図においては、時刻（ｉ）に対応する自車両Ｍの位置が図１１とは異なっており、これに伴って、他車対応仮想円Ｃ_１（２）に対する自車対応仮想円Ｃ_０（１）、Ｃ_０（２）、Ｃ_０（３）の位置が異なっている。
同図に示される自車対応仮想円Ｃ_０（１）と他車対応仮想円Ｃ_１（２）との位置関係の場合には、式１が成立しない。そこで、この場合の衝突判定部１２８は、自車対応仮想円Ｃ_０（１）と他車対応仮想円Ｃ_１（２）とが、同図においても示されているように重複するものと判定する。
前述のように、自車対応仮想円Ｃ_０と他車対応仮想円Ｃ_１との組み合わせにおいて少なくとも１つの組み合わせにおいて重複の有ることが判定された場合には、衝突可能性有りとの判定が行われることになる。従って、この場合の衝突判定部１２８は、衝突可能性が有ると判定する。このようにして衝突判定部１２８は、判定対象タイミングである時刻（ｉ）における自車両Ｍと対象車両Ｍｏとの衝突可能性の有無を判定することができる。

続いて図１３のフローチャートを参照して、車線変更に関連して本実施形態における車両制御装置１００が実行する処理手順の一例について説明する。車線変更制御部１２０は、自車両Ｍが現時点以降において走行する予定の区間について車線変更イベントが設定されているか否かについて判定する（ステップＳ１００）。車線変更イベントが設定されていないことが判定された場合（ステップＳ１００−ＮＯ）、車線変更制御部１２０は、同じステップＳ１００により、次の区間について車線変更イベントが設定されているか否かについて判定する。

車線変更イベントが設定されていることが判定されると（ステップＳ１００−ＹＥＳ）、前述のように、車線変更制御部１２０におけるターゲット位置設定部１２２は、ターゲット領域ＴＡを設定する（ステップＳ１０２）。
次に、車線変更可否判定部１２４は、ステップＳ１０２により設定されたターゲット領域ＴＡ上に自車両Ｍが車線変更可能であるか否かについて判定する（ステップＳ１０４）。車線変更可能でないと判定された場合（ステップＳ１０４−ＮＯ）、例えば、ステップＳ１０２に処理が戻されることでターゲット領域ＴＡについての再設定が行われる。再設定されたターゲット領域ＴＡに基づいて、ステップＳ１０４による判定が再度行われる。一方、車線変更可能であることが判定されると（ステップＳ１０４−ＹＥＳ）、第２軌道生成部１２６が改めて第２軌道を生成（修正）する（ステップＳ１０６）。

上記のように第２軌道が生成されると、衝突判定部１２８は、以下のように衝突判定を行う。まず、衝突判定部１２８は、衝突判定の対象となる対象車両Ｍｏが存在しているか否かについて判定する（ステップＳ１０８）。ここで、対象車両Ｍｏとしては、現在において外界認識部１０４により認識される他車両である。対象車両Ｍｏとしては、現在において外界認識部１０４により認識される他車両としてもよいし、その一部としてもよい。外界認識部１０４により認識される他車両の一部を対象車両Ｍｏとする場合の例として、前述の前走車両ｍＡ、前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣを対象車両Ｍｏとすることができる。

対象車両Ｍｏが存在していないことが判定された場合（ステップＳ１０８−ＮＯ）、衝突可能性の有る他車両は周囲に存在していない。従って、この場合には衝突判定を行う必要がない。そこで、この場合には、走行制御部１３２が第２軌道に従った車線変更が行われるように走行制御を行う（ステップＳ１２２）。

対象車両Ｍｏが存在していることが判定された場合（ステップＳ１０８−ＹＥＳ）、例えば衝突判定部１２８は、外界認識部１０４により予測された対象車両Ｍｏごとの他車軌道の位置から、判定対象タイミングとしての時刻に前後する所定の時刻範囲に対応する他車軌道を取得する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０の処理により、例えば、図９にて説明したように、判定対象タイミングが時刻（ｉ）である場合に応じて、時刻（ｉ）、（ｉ＋１）、（ｉ＋２）ごとに対応する予測位置Ｐ（ｉ）、Ｐ（ｉ＋１）、Ｐ（ｉ＋２）の各位置が他車軌道として取得される。

次に、衝突判定部１２８は、ステップＳ１１０により取得した対象車両Ｍｏごとの軌道上に、図９に示した他車対応仮想円Ｃ_１を設定する（ステップＳ１１２）。また、衝突判定部１２８は、判定対象タイミングとしての時刻（ｉ）における自車両Ｍの目標位置Ｋ（ｉ）に対応する自車対応仮想円Ｃ_０を設定する（ステップＳ１１４）。

そして、衝突判定部１２８は、ステップＳ１１２により設定した他車対応仮想円Ｃ_１とステップＳ１１４により設定した自車対応仮想円Ｃ_０との組みあわせごとに重複判定を行う（ステップＳ１１６）。ステップＳ１１６の判定は、対象車両Ｍｏが複数である場合には、対象車両Ｍｏごとに対応して行われる。ここで、ステップＳ１１６により、自車対応仮想円Ｃ_０と他車対応仮想円Ｃ_１との組みあわせごとに重複判定を順に行っていく過程において、或る組みあわせについて重複有りと判定される場合がある。これまでの説明から理解されるように、少なくとも１つの組み合わせについて重複有りと判定された段階で、衝突可能性が有るとの判定結果が導かれる。そこで、ステップＳ１１６としては、重複判定を順に行っていく途中において、或る組み合わせについて重複有りと判定されたのであれば、この段階で以降の残りの組み合わせについての重複判定を行わなくともよい。

次に、衝突判定部１２８は、ステップＳ１１６の重複判定の結果に基づき、対象車両Ｍｏのうちの少なくともいずれか１つと自車両Ｍとの衝突可能性が有るか否かについて判定する（ステップＳ１１８）。

対象車両Ｍｏのうちのいずれとも衝突可能性が無いと判定された場合（ステップＳ１１８−ＮＯ）、走行制御部１３２は、現在において設定されている第２軌道に従った車線変更が行われるように走行制御を行う（ステップＳ１２２）。これに対して、対象車両Ｍｏのうちの少なくともいずれか１つと衝突可能性があると判定された場合（ステップＳ１１８−ＹＥＳ）、走行制御部１３２は、自車両Ｍの走行状態として、例えば速度を減少あるいは上昇させるなどして変更する制御を行う（ステップＳ１２０）。ステップＳ１２０の制御により、例えばステップＳ１１８にて予測された衝突が回避される。そのうえで、ステップＳ１０２に処理が戻されることで、車線変更のための第２軌道の更新（修正）が行われる。

以上説明した本実施形態における車両制御装置１００によれば、自車軌道における自車両Ｍの将来の所定時刻ごとの位置と、他車軌道における他車両（対象車両Ｍｏ）の将来の所定時刻ごとの位置との距離に基づいて、自車両と他車両とについての衝突可能性についての判定が行われる。これにより、本実施形態によっては、自車両と他の車両との衝突可能性を適切に判定することができる。

そのうえで、本実施形態においては、自車両Ｍの将来の所定時刻ごとの目標位置Ｋによる自車軌道としての自車対応仮想円Ｃ_０と、対象車両Ｍｏ（他車両）の将来の所定時刻ごとの予測位置Ｐによる他車軌道としての他車対応仮想円Ｃ_１とが重複するか否かに基づいて、自車両Ｍと対象車両Ｍｏとの衝突可能性について判定するようにされている。このように自車軌道と他車軌道とに対応して仮想円としての空間を設定することで、衝突可能性の有無を的確に判定可能となる。また、仮想円としては円形状であるため、例えば長方形などの他の形状による仮想の空間を設定する場合と比較して、容易な演算でありながらも的確な衝突可能性についての判定を行うことができる。

以下、その他の実施形態（変形例）について説明する。これまでの説明では、衝突判定にあたって、自車軌道に自車対応仮想円Ｃ_０を設定し、他車軌道に他車対応仮想円Ｃ_１を設定していた。しかしながら、自車対応仮想円Ｃ_０と他車対応仮想円Ｃ_１とを設定せずに衝突判定を行うことも可能である。この場合には、例えば、衝突判定部１２８は、判定対象の時刻に対応する自車軌道上の位置に対応して設定した１以上の点（自車対応仮想円Ｃ_０の中心に対応する）と、判定対象の時刻に対応する時刻範囲における他車軌道上の予測位置および予測位置間の補間位置（他車対応仮想円Ｃ_１の中心に対応する）の組みあわせごとの距離を求める。そのうえで、衝突判定部１２８は、求めた距離ごとに予め定めた閾値と比較する。衝突判定部１２８は、例えば求めた距離のうちで閾値以下の距離があれば衝突可能性有りと判定し、閾値以下の距離が無ければ衝突可能性無しと判定することができる。

また、例えば自車軌道上の判定時刻の位置に対応させては自車対応仮想円Ｃ_０を設定することなく点を設定し、一方、他車軌道上には他車仮想円Ｃ_１を設定してもよい。そのうえで、自車軌道上に設定された点と他車軌道上の他車仮想円Ｃ_１との組みあわせごとに、他車仮想円Ｃ_１内に自車軌道上の点が含まれるか否かについて判定した結果に基づいて、衝突可能性の有無を判定するようにしてもよい。

また、本実施形態においては、判定対象の時刻に対応する目標位置Ｋとしての１点と、判定対象の時刻に対応する時刻範囲に含まれる予測位置Ｐとしての複数の点のみ（即ち、補間位置を含まない）に基づいて衝突可能性の有無を判定するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、車線変更が可能であると判定されて第２軌道が生成されたことに応じて、第２軌道上の目標位置Ｋを利用して衝突判定を行っている。しかしながら、例えば、以下のような手順のもとで衝突判定が行われるようにしてもよい。つまり、車線変更制御部１２０が、前走車両ｍＡの速度、前走車両ｍＡとの距離などに基づいて車線変更が必要であると判定すると、衝突判定部１２８は、仮の第２軌道を生成する。仮の第２軌道は、例えば予め定められた第２軌道としての標準的な目標位置Ｋのパターンであればよい。そして、衝突判定部１２８は、仮の第２軌道を利用して他車両との衝突判定を行う。ここで、衝突可能性有りと判定された場合には、例えば自車両Ｍの速度変更などを行ったうえで、再度、仮の第２軌道を生成し、衝突判定を行えばよい。そして、最終的に衝突可能性無しの判定結果が得られたことに応じて、車線変更が可能であるとの判定が行われる。

また、上記実施形態においては、高速道路などの有料道路（自動車専用道路）を走行する際において車線変更を行うべきタイミングで衝突判定を行う例を挙げている。しかしながら、本実施形態における衝突判定は、一般道路においても行うようにされてよい。このように一般道路において本実施形態における衝突判定を行うようにした場合、例えば交差点付近であるとか、路肩の障害物や人をよけるために一時的に車道の中央寄りに自車両Ｍを移動させるような状況において他車両との衝突回避を有効に図ることができる。

２０…ファインダ、３０…レーダ、４０…カメラ、５０…ナビゲーション装置、６０…車両センサ、７０…操作デバイス、７２…操作検出センサ、８０…切替スイッチ、９０…走行駆動力出力装置、９２…ステアリング装置、９４…ブレーキ装置、１００…車両制御装置、１０２…自車位置認識部、１０４…外界認識部、１０６…行動計画生成部、１１０…走行態様決定部、１１２…第１軌道生成部、１２０…車線変更制御部、１２２…ターゲット位置設定部、１２４…車線変更可否判定部、１２６…第２軌道生成部、１２８…衝突判定部、１３２…走行制御部、１４０…制御切替部、１５０…記憶部、Ｍ…車両

Claims (6)

1. 自車両の将来の所定時刻ごとの位置による自車軌道を生成する自車軌道生成部と、
   他車両の将来の所定時刻ごとの位置による他車軌道を生成する他車軌道生成部と、
   前記自車軌道生成部により生成された自車軌道上の位置のそれぞれと、前記他車軌道生成部により生成された他車軌道上の位置のうち前記自車軌道上の位置と時刻に関して対応する判定対象の他車軌道上の位置との距離に基づいて、前記自車両と前記他車両との衝突可能性について判定する衝突判定部と、
   を備える車両制御装置。
2. 前記自車軌道上の位置と時刻に関して対応する他車軌道上の位置は、前記他車軌道生成部により生成された他車軌道上の位置のうち前記自車軌道上の位置が対応する時刻に対して前後する所定の時刻範囲に含まれる位置である、
   請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記自車軌道上の位置と時刻に関して対応する他車軌道上の位置は、他車軌道上の隣り合う位置の間を補間して得られる位置をさらに含む、
   請求項２に記載の車両制御装置。
4. 前記衝突判定部は、
   前記自車軌道上の位置ごとに対応して設定された自車対応仮想円と、前記他車軌道上の位置ごとに対応して設定された他車対応仮想円との距離に基づいて、衝突可能性について判定する、
   請求項１から３のうちいずれか一項に記載の車両制御装置。
5. 車載コンピュータが、
   自車両の将来の所定時刻ごとの位置による自車軌道を生成し、
   他車両の将来の所定時刻ごとの位置による他車軌道を生成し、
   生成された自車軌道上の位置のそれぞれと、生成された他車軌道上の位置のうち前記自車軌道上の位置と時刻に関して対応する判定対象の他車軌道上の位置との距離に基づいて、前記自車両と前記他車両との衝突可能性について判定する、
   車両制御方法。
6. 車載コンピュータに、
   自車両の将来の所定時刻ごとの位置による自車軌道を生成させ、
   他車両の将来の所定時刻ごとの位置による他車軌道を生成させ、
   生成された自車軌道上の位置のそれぞれと、生成された他車軌道上の位置のうち前記自車軌道上の位置と時刻に関して対応する判定対象の他車軌道上の位置との距離に基づいて、前記自車両と前記他車両との衝突可能性について判定させる、
   車両制御プログラム。

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