JP2021160399A - 車両制御装置、車両制御方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】車両を円滑に車線変更させることができる。【解決手段】車両制御装置は、車両の周辺に存在する他車両を認識する認識部と、前記車両が第１車線から第２車線に車線変更する計画を立てた場合に、前記認識部により認識された第２車線を走行する車両の位置に基づいて、前記車両を前記第２車線に車線変更させる制御部と、を備え、前記制御部は、前記第２車線を走行し、前記車両から進行方向に関して所定距離に存在する第１他車両が認識され、前記車両の後方に存在する第２他車両が認識されない場合、前記第１他車両の後方に第１仮想車両、および前記第１仮想車両の後方に第２仮想車両を設定し、前記第１他車両の位置、前記第１仮想車両の位置、および前記第２仮想車両の位置に基づいて、前記車両を第２車線に車線変更させる。【選択図】図１

Description

本発明は、車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムに関する。

従来、前走車両が認識できないなどの所定の条件を満たす周辺車両が検出されない場合、周辺車両を仮想的に擬した仮想車両を設定して生成した制御計画に基づいて、車両を制御する車両制御装置が開示されている（特許文献１参照）。

特許第６４４６７３２号公報

しかしながら、上記の装置は、交通環境によっては適切な位置に仮想車両を設定することができない場合があった。このため、上記の装置は、車両を円滑に車線変更させることが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、車両を円滑に車線変更させることができる車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。

この発明に係る車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムは、以下の構成を採用した。
（１）：車両制御装置は、車両の周辺に存在する他車両を認識する認識部と、前記車両が第１車線から第２車線に車線変更する計画を立てた場合に、前記認識部により認識された第２車線を走行する車両の位置に基づいて、前記車両を前記第２車線に車線変更させる制御部と、を備え、前記制御部は、前記第２車線を走行し、前記車両から進行方向に関して所定距離に存在する第１他車両が認識され、前記車両の後方に存在する第２他車両が認識されない場合、前記第１他車両の後方に第１仮想車両、および前記第１仮想車両の後方に第２仮想車両を設定し、前記第１他車両の位置、前記第１仮想車両の位置、および前記第２仮想車両の位置に基づいて、前記車両を第２車線に車線変更させる。

（２）：上記（１）の態様において、車両制御装置は、前記制御部は、前記第１他車両の位置、前記第１他車両の速度、および予め設定された前記第１仮想車両の速度に基づいて得られた位置に前記第１仮想車両を設定する。

（３）：上記（１）または（２）の態様において、前記制御部は、前記第１他車両の位置、前記第１他車両の速度、および予め設定された前記第２仮想車両の速度に基づいて得られた位置に前記第２仮想車両を設定する。

（４）：上記（３）の態様において、前記制御部は、前記第２車線を走行した車両の速度を示す情報に基づいて、前記第１仮想車両の速度および前記第２仮想車両の速度を決定する。

（５）：上記（１）から（４）のいずれかの態様において、前記第１車線は、前記第２車線に合流する合流路であり、前記第１車線から前記第２車線が合流する合流可能箇所の始点付近には、前記第１車線を走行する車両にとって前記合流可能箇所よりも後方の前記第２車線の状況の視認性を阻害する障害物が設けられ、前記制御部は、前記車両が前記第１車線から前記第２車線に合流する計画を立てた場合に、前記車両を前記第２車線に車線変更させる。

（６）：上記（１）から（５）のいずれかの態様において、前記制御部は、前記車両が前記第１車線を走行している場合に、前記第１他車両の後方に第２他車両を認識した場合、前記第１仮想車両の設定を取消して、前記第２他車両と、前記第２他車両の後方に新たに設定した第３他車両または前記第２他車両の後方に存在する第３他車両とに基づいて、前記車両を車線変更させる。

（７）：上記（１）から（６）のいずれかの態様において、前記制御部は、前記第１他車両の後方に第２他車両を認識し、前記認識した前記第２他車両の速度が、予め設定された前記第２仮想車両の速度よりも速い場合、前記第２他車両を前記第１他車両とみなす。

（８）：上記（１）から（７）のいずれかの態様において、前記制御部は、前記第１他車両の後方に第２他車両を認識し、前記認識した前記第２他車両が、前記第２仮想車両の後方に位置する場合、前記第１仮想車両と、前記第２他車両とに基づいて、前記車両を車線変更させる。

（９）：この発明の一態様に係る車両制御方法は、コンピュータが、車両の周辺に存在する他車両を認識する処理と、前記車両が第１車線から第２車線に車線変更する計画を立てた場合に、前記認識された第２車線を走行する車両の位置に基づいて、前記車両を前記第２車線に車線変更させる処理と、前記第２車線を走行し、前記車両から進行方向に関して所定距離に存在する第１他車両が認識され、前記車両の後方に存在する第２他車両が認識されない場合、前記第１他車両の後方に第１仮想車両、および前記第１仮想車両の後方に第２仮想車両を設定し、前記第１他車両の位置、前記第１仮想車両の位置、および前記第２仮想車両の位置に基づいて、前記車両を第２車線に車線変更させる処理とを備える。

（１０）：この発明の一態様に係るプログラムは、コンピュータに、車両の周辺に存在する他車両を認識する処理と、前記車両が第１車線から第２車線に車線変更する計画を立てた場合に、前記認識された第２車線を走行する車両の位置に基づいて、前記車両を前記第２車線に車線変更させる処理と、前記第２車線を走行し、前記車両から進行方向に関して所定距離に存在する第１他車両が認識され、前記車両の後方に存在する第２他車両が認識されない場合、前記第１他車両の後方に第１仮想車両、および前記第１仮想車両の後方に第２仮想車両を設定し、前記第１他車両の位置、前記第１仮想車両の位置、および前記第２仮想車両の位置に基づいて、前記車両を第２車線に車線変更させる処理とを実行させる。

（１）〜（１０）によれば、車両制御装置が、第１他車両の位置、第１仮想車両の位置、および第２仮想車両の位置に基づいて、車両を第２車線に車線変更させることにより、車両を円滑に車線変更させることができる。

（４）によれば、車両制御装置が、第２車線を走行した車両の速度を示す情報に基づいて、第１仮想車両の速度および第２仮想車両の速度を決定することにより、より現実的な速度を想定して仮想車両を設定することができる。

（６）〜（８）によれば、車両制御装置が、認識できなかった第２他車両を認識した場合、認識した他車両の位置または速度に応じて、基準とする車両を設定し、設定した車両に基づいて車両を車線変更させることができるため、状況の変化に柔軟に対応した車線変更が実現することができる。

実施形態に係る車両制御装置を利用した車両システム１の構成図である。 第１制御部１２０および第２制御部１６０の機能構成図である。 自車両Ｍが車線変更する処理について説明するための図である。 第２車線Ｌ２および第３車線Ｌ３の状況の一例を示す図である。 仮想車両の設定について説明するための図である。 車両Ｍが第１仮想車両Ｉｍ１と第２仮想車両Ｉｍ２との間に車線変更する場面の一例を示す図である。 設定速度について説明するための図である。 仮想車両の位置を設定する処理について説明するためのグラフである。 車両Ｍ、他車両ｍ１、第１仮想車両Ｉｍ１、および第２仮想車両Ｉｍ２の速度の一例を示す図である。 車両Ｍが車線変更する場面の一例を示す図である。 実際の他車両が認識された場面の一例を示す図である。 他車両が認識された場合の仮想車両の設定について説明するための図（その１）である。 他車両が認識された場合の仮想車両の設定について説明するための図（その２）である。 自動運転制御装置１００により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。 実施形態の自動運転制御装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムの実施形態について説明する。

［全体構成］
図１は、実施形態に係る車両制御装置を利用した車両システム１の構成図である。車両システム１が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の車両であり、その駆動源は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関、電動機、或いはこれらの組み合わせである。電動機は、内燃機関に連結された発電機による発電電力、或いは二次電池や燃料電池の放電電力を使用して動作する。

車両システム１は、例えば、カメラ１０と、レーダ装置１２と、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）１４と、物体認識装置１６と、通信装置２０と、ＨＭＩ（Human Machine Interface）３０と、車両センサ４０と、ナビゲーション装置５０と、ＭＰＵ（Map Positioning Unit）６０と、運転操作子８０と、自動運転制御装置１００と、走行駆動力出力装置２００と、ブレーキ装置２１０と、ステアリング装置２２０とを備える。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。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、更に別の構成が追加されてもよい。

カメラ１０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ１０は、車両システム１が搭載される車両（以下、自車両Ｍ）の任意の箇所に取り付けられる。前方を撮像する場合、カメラ１０は、フロントウイ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１０は、例えば、周期的に繰り返し自車両Ｍの周辺を撮像する。カメラ１０は、ステレオカメラであってもよい。

レーダ装置１２は、自車両Ｍの周辺にミリ波などの電波を放射すると共に、物体によって反射された電波（反射波）を検出して少なくとも物体の位置（距離および方位）を検出する。レーダ装置１２は、自車両Ｍの任意の箇所に取り付けられる。レーダ装置１２は、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式によって物体の位置および速度を検出してもよい。

ＬＩＤＡＲ１４は、自車両Ｍの周辺に光（或いは光に近い波長の電磁波）を照射し、散乱光を測定する。ＬＩＤＡＲ１４は、発光から受光までの時間に基づいて、対象までの距離を検出する。照射される光は、例えば、パルス状のレーザー光である。ＬＩＤＡＲ１４は、自車両Ｍの任意の箇所に取り付けられる。

物体認識装置１６は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびＬＩＤＡＲ１４のうち一部または全部による検出結果に対してセンサフュージョン処理を行って、物体の位置、種類、速度などを認識する。物体認識装置１６は、認識結果を自動運転制御装置１００に出力する。物体認識装置１６は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびＬＩＤＡＲ１４の検出結果をそのまま自動運転制御装置１００に出力してよい。車両システム１から物体認識装置１６が省略されてもよい。

通信装置２０は、例えば、セルラー網やＷｉ−Ｆｉ網、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）などを利用して、自車両Ｍの周辺に存在する他車両と通信し、或いは無線基地局を介して各種サーバ装置と通信する。

ＨＭＩ３０は、自車両Ｍの乗員に対して各種情報を提示すると共に、乗員による入力操作を受け付ける。ＨＭＩ３０は、各種表示装置、スピーカ、ブザー、タッチパネル、スイッチ、キーなどを含む。

車両センサ４０は、自車両Ｍの速度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。

ナビゲーション装置５０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機５１と、ナビＨＭＩ５２と、経路決定部５３とを備える。ナビゲーション装置５０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの記憶装置に第１地図情報５４を保持している。ＧＮＳＳ受信機５１は、ＧＮＳＳ衛星から受信した信号に基づいて、自車両Ｍの位置を特定する。自車両Ｍの位置は、車両センサ４０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。ナビＨＭＩ５２は、表示装置、スピーカ、タッチパネル、キーなどを含む。ナビＨＭＩ５２は、前述したＨＭＩ３０と一部または全部が共通化されてもよい。経路決定部５３は、例えば、ＧＮＳＳ受信機５１により特定された自車両Ｍの位置（或いは入力された任意の位置）から、ナビＨＭＩ５２を用いて乗員により入力された目的地までの経路（以下、地図上経路）を、第１地図情報５４を参照して決定する。第１地図情報５４は、例えば、道路を示すリンクと、リンクによって接続されたノードとによって道路形状が表現された情報である。第１地図情報５４は、道路の曲率やＰＯＩ（Point Of Interest）情報などを含んでもよい。地図上経路は、ＭＰＵ６０に出力される。ナビゲーション装置５０は、地図上経路に基づいて、ナビＨＭＩ５２を用いた経路案内を行ってもよい。ナビゲーション装置５０は、例えば、乗員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機能によって実現されてもよい。ナビゲーション装置５０は、通信装置２０を介してナビゲーションサーバに現在位置と目的地を送信し、ナビゲーションサーバから地図上経路と同等の経路を取得してもよい。

ＭＰＵ６０は、例えば、推奨車線決定部６１を含み、ＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶装置に第２地図情報６２を保持している。推奨車線決定部６１は、ナビゲーション装置５０から提供された地図上経路を複数のブロックに分割し（例えば、車両進行方向に関して１００［ｍ］毎に分割し）、第２地図情報６２を参照してブロックごとに推奨車線を決定する。推奨車線決定部６１は、左から何番目の車線を走行するといった決定を行う。推奨車線決定部６１は、地図上経路に分岐箇所が存在する場合、自車両Ｍが、分岐先に進行するための合理的な経路を走行できるように、推奨車線を決定する。

第２地図情報６２は、第１地図情報５４よりも高精度な地図情報である。第２地図情報６２は、例えば、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。また、第２地図情報６２には、道路情報、交通規制情報、住所情報（住所・郵便番号）、施設情報、電話番号情報などが含まれてよい。第２地図情報６２は、通信装置２０が他装置と通信することにより、随時、アップデートされてよい。

運転操作子８０は、例えば、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、ステアリングホイール、異形ステア、ジョイスティックその他の操作子を含む。運転操作子８０には、操作量あるいは操作の有無を検出するセンサが取り付けられており、その検出結果は、自動運転制御装置１００、もしくは、走行駆動力出力装置２００、ブレーキ装置２１０、およびステアリング装置２２０のうち一部または全部に出力される。

自動運転制御装置１００は、例えば、第１制御部１２０と、第２制御部１６０とを備える。第１制御部１２０と第２制御部１６０は、それぞれ、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予め自動運転制御装置１００のＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ−ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体（非一過性の記憶媒体）がドライブ装置に装着されることで自動運転制御装置１００のＨＤＤやフラッシュメモリにインストールされてもよい。自動運転制御装置１００は「車両制御装置」の一例である。

図２は、第１制御部１２０および第２制御部１６０の機能構成図である。第１制御部１２０は、例えば、認識部１３０と、行動計画生成部１４０とを備える。第１制御部１２０は、例えば、ＡＩ（Artificial Intelligence；人工知能）による機能と、予め与えられたモデルによる機能とを並行して実現する。例えば、「交差点を認識する」機能は、ディープラーニング等による交差点の認識と、予め与えられた条件（パターンマッチング可能な信号、道路標示などがある）に基づく認識とが並行して実行され、双方に対してスコア付けして総合的に評価することで実現されてよい。これによって、自動運転の信頼性が担保される。

認識部１３０は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびＬＩＤＡＲ１４から物体認識装置１６を介して入力された情報に基づいて、自車両Ｍの周辺にある物体の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。物体の位置は、例えば、自車両Ｍの代表点（重心や駆動軸中心など）を原点とした絶対座標上の位置として認識され、制御に使用される。物体の位置は、その物体の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、表現された領域で表されてもよい。物体の「状態」とは、物体の加速度やジャーク、あるいは「行動状態」（例えば車線変更をしている、またはしようとしているか否か）を含んでもよい。

また、認識部１３０は、例えば、自車両Ｍが走行している車線（走行車線）を認識する。例えば、認識部１３０は、第２地図情報６２から得られる道路区画線のパターン（例えば実線と破線の配列）と、カメラ１０によって撮像された画像から認識される自車両Ｍの周辺の道路区画線のパターンとを比較することで、走行車線を認識する。なお、認識部１３０は、道路区画線に限らず、道路区画線や路肩、縁石、中央分離帯、ガードレールなどを含む走路境界（道路境界）を認識することで、走行車線を認識してもよい。この認識において、ナビゲーション装置５０から取得される自車両Ｍの位置やＩＮＳによる処理結果が加味されてもよい。また、認識部１３０は、一時停止線、障害物、赤信号、料金所、その他の道路事象を認識する。

認識部１３０は、走行車線を認識する際に、走行車線に対する自車両Ｍの位置や姿勢を認識する。認識部１３０は、例えば、自車両Ｍの基準点の車線中央からの乖離、および自車両Ｍの進行方向の車線中央を連ねた線に対してなす角度を、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置および姿勢として認識してもよい。これに代えて、認識部１３０は、走行車線のいずれかの側端部（道路区画線または道路境界）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。

行動計画生成部１４０は、原則的には推奨車線決定部６１により決定された推奨車線を走行し、更に、自車両Ｍの周辺状況に対応できるように、自車両Ｍが自動的に（運転者の操作に依らずに）将来走行する目標軌道を生成する。目標軌道は、例えば、速度要素を含んでいる。例えば、目標軌道は、自車両Ｍの到達すべき地点（軌道点）を順に並べたものとして表現される。軌道点は、道なり距離で所定の走行距離（例えば数［ｍ］程度）ごとの自車両Ｍの到達すべき地点であり、それとは別に、所定のサンプリング時間（例えば０コンマ数［ｓｅｃ］程度）ごとの目標速度および目標加速度が、目標軌道の一部として生成される。また、軌道点は、所定のサンプリング時間ごとの、そのサンプリング時刻における自車両Ｍの到達すべき位置であってもよい。この場合、目標速度や目標加速度の情報は軌道点の間隔で表現される。

行動計画生成部１４０は、目標軌道を生成するにあたり、自動運転のイベントを設定してよい。自動運転のイベントには、定速走行イベント、低速追従走行イベント、車線変更イベント、分岐イベント、合流イベント、テイクオーバーイベントなどがある。行動計画生成部１４０は、起動させたイベントに応じた目標軌道を生成する。

行動計画生成部１４０は、例えば、設定部１４２を含む。設定部１４２は、他車両を仮想的に疑似した仮想車両を道路に設定する。行動計画生成部１４０は、仮想車両に基づいて行動計画を生成する。この処理の詳細については後述する。

第２制御部１６０は、行動計画生成部１４０によって生成された目標軌道を、予定の時刻通りに自車両Ｍが通過するように、走行駆動力出力装置２００、ブレーキ装置２１０、およびステアリング装置２２０を制御する。

第２制御部１６０は、例えば、取得部１６２と、速度制御部１６４と、操舵制御部１６６とを備える。取得部１６２は、行動計画生成部１４０により生成された目標軌道（軌道点）の情報を取得し、メモリ（不図示）に記憶させる。速度制御部１６４は、メモリに記憶された目標軌道に付随する速度要素に基づいて、走行駆動力出力装置２００またはブレーキ装置２１０を制御する。操舵制御部１６６は、メモリに記憶された目標軌道の曲がり具合に応じて、ステアリング装置２２０を制御する。速度制御部１６４および操舵制御部１６６の処理は、例えば、フィードフォワード制御とフィードバック制御との組み合わせにより実現される。一例として、操舵制御部１６６は、自車両Ｍの前方の道路の曲率に応じたフィードフォワード制御と、目標軌道からの乖離に基づくフィードバック制御とを組み合わせて実行する。

走行駆動力出力装置２００は、車両が走行するための走行駆動力（トルク）を駆動輪に出力する。走行駆動力出力装置２００は、例えば、内燃機関、電動機、および変速機などの組み合わせと、これらを制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）とを備える。ＥＣＵは、第２制御部１６０から入力される情報、或いは運転操作子８０から入力される情報に従って、上記の構成を制御する。

ブレーキ装置２１０は、例えば、ブレーキキャリパーと、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータと、ブレーキＥＣＵとを備える。ブレーキＥＣＵは、第２制御部１６０から入力される情報、或いは運転操作子８０から入力される情報に従って電動モータを制御し、制動操作に応じたブレーキトルクが各車輪に出力されるようにする。ブレーキ装置２１０は、運転操作子８０に含まれるブレーキペダルの操作によって発生させた油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてよい。なお、ブレーキ装置２１０は、上記説明した構成に限らず、第２制御部１６０から入力される情報に従ってアクチュエータを制御して、マスターシリンダの油圧をシリンダに伝達する電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。

ステアリング装置２２０は、例えば、ステアリングＥＣＵと、電動モータとを備える。電動モータは、例えば、ラックアンドピニオン機構に力を作用させて転舵輪の向きを変更する。ステアリングＥＣＵは、第２制御部１６０から入力される情報、或いは運転操作子８０から入力される情報に従って、電動モータを駆動し、転舵輪の向きを変更させる。

［車線変更に関する処理（前提）］
図３は、自車両Ｍが車線変更する処理について説明するための図である。以下の説明では、車両の進行方向（道路の延在方向）をＸ方向と称し、車両の幅方向（道路の幅方向）をＹ方向と称する場合がある。

図３に示す道路は、第１車線Ｌ１、第２車線Ｌ２、第３車線Ｌ３を含む。第１車線Ｌ１は、第２車線に合流する車線である。第１車線Ｌ１は、第２車線Ｌ２に合流後、所定距離で消失する。第１車線Ｌ１と第２車線Ｌ２とが合流する合流可能箇所Ｐの手前側には、第１車線Ｌ１と第２車線Ｌ２とを区画する区画体ＯＢ１、区画体ＯＢ２が、プラスＸ方向側からこの順で設けられている。

また、合流可能箇所Ｐと区画体ＯＢ１との間には、所定の高さを有する物体оｂが設けられている。物体оｂは、第１車線Ｌ１が第２車線Ｌ２に合流する合流可能箇所Ｐの始点付近に設けられ、第１車線Ｌ１を走行する車両にとって合流可能箇所Ｐよりも後方の第２車線Ｌ２の状況の視認性を阻害する障害物の一例である。この障害物は、壁などの固定された物体であってよいし、車両などの一時的に存在している物体であってよい。

車両Ｍは、第１車線Ｌ１を走行し、合流可能箇所Ｐの前方に位置している。他車両ｍは、第２車線Ｌ２を走行し、合流可能箇所Ｐの前方であって、車両Ｍの側方に位置している。車両Ｍの認識部１３０は、物体оｂによって合流可能箇所Ｐより後方の第３車線Ｌ３および第２車線Ｌ２の状況（領域ＡＲの状況）を認識できない。

このように、認識部１３０が領域ＡＲの状況を認識することができない場合、車両Ｍは円滑に車線変更できない場合がある。なぜなら、他車両ｍ１の後方に、図４に示すように車両が存在している場合、車両Ｍは、第２車線Ｌ２を走行している車両の速度に応じて、車両Ｍの速度を調整して、円滑に第２車線Ｌ２を走行している車両の後方等に車線変更する必要がある。しかし、後方の車両が認識できない場合、車両Ｍは、車両変更における適切な速度に車両を制御することができない場合があるためである。図４は、第２車線Ｌ２および第３車線Ｌ３の状況の一例を示す図である。図４以降の図では、領域ＡＲ内の状況を図示するが、車両Ｍは領域ＡＲ内の状況を認識できないものとする。

［車線変更に関する処理（概要）］
行動計画生成部１４０は、第１車線Ｌ１が接続される第２車線Ｌ２を走行し、車両Ｍから進行方向に関して所定距離に存在する第１他車両が認識され、車両Ｍの後方に存在する第２他車両が認識されない場合、第１他車両の後方に第１仮想車両、および第１仮想車両の後方に第２仮想車両を設定し、第１他車両の位置、第１仮想車両の位置、および第２仮想車両の位置に基づいて、車両Ｍを第２車線Ｌ２に車線変更させる。

第１他車両は、例えば、進行方向に関して車両Ｍの後方、または車両Ｍの横方向に位置する車両であってもよい。「第１他車両の位置、第１仮想車両の位置、および第２仮想車両の位置に基づいて、車両Ｍを第２車線Ｌ２に車線変更させる」とは、自動運転制御装置１００が、車両Ｍが車線変更する際に第１仮想車両および第２仮想車両を設定し、設定した位置に基づいて、車両Ｍを所定時間制御し、その後、実際に認識された他車両に基づいて車両Ｍを車線変更させることも含む。以下、この処理の詳細について説明する。

図５は、仮想車両の設定について説明するための図である。自動運転制御装置１００は、車両Ｍを円滑に車線変更させるために、他車両ｍ１の後方に、第１仮想車両Ｉｍ１と、第１仮想車両Ｉｍ１の後方に第２仮想車両Ｉｍ２を設定する。

自動運転制御装置１００は、第１仮想車両ｍ１と第２仮想車両ｍ２との間に車線変更を行う行動計画を生成する。そして、自動運転制御装置１００は、行動計画に基づいて、車両Ｍの速度および操舵を制御して、車両Ｍを第２車線Ｌ２に車線変更させる。図６は、車両Ｍが第１仮想車両Ｉｍ１と第２仮想車両Ｉｍ２との間に車線変更する場面の一例を示す図である。

［仮想車両の設定手法（速度を決定する処理）］
設定部１４２は、第２車線Ｌ２を走行した車両の速度を示す情報に基づいて、第１仮想車両の速度および第２仮想車両の速度を決定する。設定部１４２は、仮想車両（第１仮想車両Ｉｍ１または第２仮想車両Ｉｍ２）の速度を、交通情報に基づいて取得し、取得した交通情報に基づいて仮想車両の速度を設定する。

交通情報とは、これまでに第２車線Ｌ２（または第３車線Ｌ３）を走行した他車両の速度に関する情報である。交通情報は、情報取得部１２２により取得された情報である。情報取得部１２２は、不図示の交通情報サーバにより提供された交通情報を取得する。また、交通情報は、車両Ｍが走行している際に認識した他車両の速度に基づいて得られた情報であってもよい。

例えば、設定部１４２は、図７に示すように交通情報から最も速い速度を抽出し、抽出した速度を仮想車両に設定する設定速度とする。なお、設定部１４２は、最も速い速度に代えて、例えば、上限速度を超えない速度のうち最も速い速度や、速度を正規分布化しその分布において所定以上の出現確率を有する速度のうち最も速い速度を設定速度としてもよい。

［仮想車両の設定手法（位置を決定する処理）］
設定部１４２は、第１他車両の位置、第１他車両の速度、および予め設定された第１仮想車両の速度（設定速度）に基づいて得られた位置に第１仮想車両を設定する。設定部１４２は、第１他車両の位置、第１他車両の速度、および予め設定された第２仮想車両の速度（設定速度）に基づいて得られた位置に第２仮想車両を設定する。

設定部１４２は、後述する速度指標を用いて仮想車両の位置を決定する。図８は、仮想車両の位置を設定する処理について説明するためのグラフである。グラフの縦軸はＶＩ（速度指標）であり、グラフの横軸はＴＨＷ（車頭時間）である。本グラフは、他車両ｍを基準にしたグラフである。

グラフにおける他車両ｍ対する車両Ｍの位置は、以下の式（１）、（２）により求められる。Ｘ（Ｍ）は車両Ｍの進行方向に関する位置であり、Ｘ（ｍ）は他車両ｍの進行方向に関する位置である。Ｖ（Ｍ）は車両Ｍの速度であり、Ｖ（ｍ）は他車両の速度である。
ＴＨＷ＝（Ｘ（Ｍ）−Ｘ（ｍ））／Ｖ（ｍ） ・・・（１）
ＶＩ＝（Ｘ（Ｍ）−Ｘ（ｍ））／（Ｖ（Ｍ）−Ｖ（ｍ））・・・（２）

グラフにおける他車両ｍ対する第１仮想車両Ｉｍ１の位置は、以下の式（３）、（４）により求められる。Ｘ（Ｉｍ１）は第１車両Ｉｍ１の進行方向に関する位置である。Ｖ（Ｉｍ１）は第１仮想車両の速度である。
ＴＨＷ＝（Ｘ（Ｉｍ１）−Ｘ（ｍ））／Ｖ（ｍ） ・・・（３）
ＶＩ＝（Ｘ（Ｉｍ１）−Ｘ（ｍ））／（Ｖ（Ｉｍ１）−Ｖ（ｍ））・・・（４）

また、グラフにおける他車両ｍ対する第２仮想車両Ｉｍ２の位置も、上記と同様の考え方により求められる。

ここで、設定部１４２は、他車両ｍに第１設定時間で追いつくような位置に第１仮想車両Ｉｍ１を設定する。第１設定時間は、例えば、第１仮想車両Ｉｍ１に乗員が存在すると想定した場合に、その乗員が不快に感じない程度の時間や、第１仮想車両Ｉｍ１が存在すると仮定した場合に、他車両ｍの乗員が不快に感じない程度の時間である。第１設定時間は、例えば、２秒や、３秒などの時間である。例えば、図８に示すように、グラフの縦軸において第１仮想車両Ｉｍ１の座標がプロットされた位置は、第１仮想車両Ｉｍ１が設定時間ＳＴ１で他車両ｍに追いつく位置に対応する座標である。

また、設定部１４２は、他車両ｍに第２設定時間で追いつくような位置に第２仮想車両Ｉｍ２を設定する。第２設定時間は、例えば第１設定時間の２倍の時間である。例えば、第１仮想車両Ｉｍ１が他車両ｍに２秒で追いつくような位置に設定された場合、第２仮想車両Ｉｍ２は他車両ｍに４秒で追いつくような位置に設定される。例えば、図８に示すように、グラフの縦軸において第２仮想車両Ｉｍ２の座標がプロットされた位置は、第２仮想車両Ｉｍ２が第２設定時間ＳＴ２で他車両ｍに追いつく位置に対応する座標である。

図９は、車両Ｍ、他車両ｍ１、第１仮想車両Ｉｍ１、および第２仮想車両Ｉｍ２の速度の一例を示す図である。例えば、車両Ｍが基準速度で走行し、他車両ｍ１が基準速度＋２０ｋｍ／ｈで走行しているものとする。この場合、車両Ｍは、車両Ｍの合流が厳しい条件を設定する。車両Ｍの合流が厳しい条件とは、他車両ｍ１の後方に、他車両ｍ１よりも速い速度（例えば基準速度＋４０ｋｍ／ｈ）の他車両（仮想車両）が存在するような条件である。これにより、車両Ｍは、円滑に車線変更することができる速度を設定することができる。

仮に、他車両ｍ１の後方に他車両が存在しない場合であっても、車両Ｍは、厳しい条件よりも緩い条件の下で車線変更を行うこととなるので、円滑に車線変更を行うことができる。

例えば、他車両ｍ１の後方に仮想車両を設定せずに、他車両ｍ１を基準して車線変更を行おうとしていた時に、他車両ｍ１の後方に他車両が連なって存在することを認識した場合、その他車両の速度が他車両ｍ１の速度よりも所定速度以上速いと、車両Ｍは急加速や急減速を行って車線変更する必要がある。

これに対して、本実施形態では、車両Ｍは、仮想車両を設定し、仮想車両を加味して行動計画を生成する。このため、図１０に示すように、これまで認識できていなかった他車両ｍ２および他車両ｍ３（他車両ｍ２の後方の車両）を認識した場合、車両Ｍは、他車両ｍ２および他車両ｍ３の速度に近い速度で走行しているため、円滑に車線変更を行うことができる。

なお、上記の例では仮想車両の速度よりも、他車両ｍ１の速度が遅いものとして説明したが、上記の例では仮想車両の速度よりも、他車両ｍ１の速度が速い場合も上記の処理と同様の処理が行われてもよい。この場合、第１仮想車両Ｉｍ１と、第２仮想車両Ｉｍ２とは、他車両ｍ１に追いつかず離れるように設定される。前述した図８のグラフにおいて、第１仮想車両Ｉｍ１の速度指標の座標と、第２仮想車両Ｉｍ２の速度指標とが、マイナス側からプラス側に反転した位置にプロットされる。このように、他車両ｍ１の速度が、仮想車両よりも速い場合であっても、車両Ｍは、仮想車両に基づいて、速度を制御することで円滑な車線変更を行うことができる。

［仮想車両と実際の他車両との関係］
行動計画生成部１４０は、車線変更する際に、他車両ｍ１の後方車両の有無に基づいて行動計画を生成する。
（Ａ）行動計画生成部１４０は、第２仮想車両ｍ２の前方に実際の他車両が存在しない場合、第１仮想車両Ｉｍ１と第２仮想車両Ｉｍ２との間に車両Ｍを車線変更させる。
（Ｂ）行動計画生成部１４０は、他車両ｍ１の後方であって、所定距離以内に実際の他車両ｍ２が存在する場合、その他車両ｍ２を第１仮想車両Ｉｍ１に置き換える。行動計画生成部１４０は、他車両ｍ２の後方であって、所定距離以内に実際の他車両ｍ３が存在する場合、その他車両ｍ３を第２仮想車両Ｉｍ２に置き換える。
（Ｃ）行動計画生成部１４０は、他車両ｍ２の速度が第１仮想車両Ｉｍ１に設定した設定速度よりも大きい場合、他車両ｍ２を、新たな他車両ｍ１とみなす。そして、行動計画生成部１４０は、新たな他車両ｍ１の後方に設定した第１仮想車両Ｉｍ１と第２仮想車両Ｉｍ２、または実際の他車両に基づいて車両Ｍに車線変更させる。
（Ｄ）行動計画生成部１４０は、他車両ｍ２の位置が第１仮想車両Ｉｍ１の位置よりも前方である場合、他車両ｍ２を、新たな他車両ｍ１とみなす。そして、行動計画生成部１４０は、新たな他車両ｍ１の後方に設定した第１仮想車両Ｉｍ１と第２仮想車両Ｉｍ２、または実際の他車両に基づいて車両Ｍに車線変更させる。

図１１は、実際の他車両が認識された場面の一例を示す図である。図１１は、上記の（Ｂ）の場面の一例である。例えば、他車両ｍ１の後方に、他車両ｍ２および他車両ｍ３（２台の車両）が認識された場合、行動計画生成部１４０は、このうち前方の他車両ｍ２を第１仮想車両Ｉｍ１に対応する車両とみなし、後方の他車両ｍ３を第２仮想車両Ｉｍ２に対応する車両とみなす。行動計画生成部１４０は、他車両ｍ２と他車両ｍ３との間に車線変更するために、他車両ｍ２の速度および位置と、他車両ｍ３の速度および位置とに基づいて行動計画を生成する。このように２台に実際の他車両が認識された場合、行動計画生成部１４０は、２台の他車両に基づいた制御を実行する。

行動計画生成部１４０は、以下のように行動計画を生成してもよい。
（１）行動計画生成部１４０は、他車両ｍ１の後方に他車両ｍ２を認識した場合、第１仮想車両Ｉｍ１の設定を取消して、他車両ｍ２と、他車両ｍ２の後方に新たに設定した第２仮想車両Ｉｍ２または他車両ｍ２の後方に存在する他車両とに基づいて、車両Ｍを車線変更させる。例えば、１台の他車両ｍ２が認識され、この他車両ｍ２が第２仮想車両Ｉｍ２よりも前方に存在する場合（または所定距離前方に存在する場合）、行動計画生成部１４０は、この他車両ｍ２を第１仮想車両Ｉｍ１に対応する車両（基準車両）とみなす。更に、図１２に示すように行動計画生成部１４０は、第２仮想車両Ｉｍ２の位置を他車両ｍ２の後方にずらす。例えば、第２仮想車両Ｉｍ２（基準車両）は、他車両ｍ２から距離Ｌの位置に設定される。距離Ｌは、当初設定した第１仮想車両Ｉｍ１と第２仮想車両Ｉｍ２との距離Ｌである。

（２）１台の他車両が認識され、この他車両が第２仮想車両Ｉｍ２よりも後方に存在する場合、行動計画生成部１４０は、この他車両を第２仮想車両Ｉｍ２に対応する車両とみなす（図１３参照）。この場合、第１仮想車両Ｉｍ１の設定は維持される。すなわち、行動計画生成部１４０は、他車両ｍ１の後方に他車両ｍ２を認識し、認識した他車両ｍ２が、第２仮想車両Ｉｍ２の後方に位置する場合、第１仮想車両Ｉｍ１（基準車両）と、他車両ｍ２（基準車両）とに基づいて、車両Ｍを車線変更させる。

上記のように、自動運転制御装置１００は、他車両の認識状況に応じて、仮想車両を適切に設定する。この結果、車両を円滑に車線変更させることができる。

［フローチャート］
図１４は、自動運転制御装置１００により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、行動計画生成部１４０は、車線変更する計画であるか否を判定する（ステップＳ１００）。車線変更する計画である場合、行動計画生成部１４０は、第２車線Ｌ２において車両Ｍの後方または側方に他車両が存在するか否かを判定する（ステップＳ１０２）。他車両が存在しない場合、本フローチャートの処理が終了する。この場合、自動運転制御装置１００は、所定のタイミングで第２車線Ｌ２に車線変更する。

他車両が存在する場合、行動計画生成部１４０は、認識部１３０が他車両の後方の領域を認識したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。認識部１３０が、他車両の後方の領域を認識していない場合、ステップＳ１１０の処理に進む。認識部１３０が、他車両の後方の領域を認識した場合、設定部１４２が、第１仮想車両と第２仮想車両とを設定する（ステップＳ１０６）。

次に、行動計画生成部１４０は、認識部１３０が、実際の他車両（ステップＳ１０４で認識された他車両の後方の車両）を認識したか否かを判定する（ステップＳ１０８）。実際の他車両が認識された場合、行動計画生成部１４０は、実際の他車両の速度および位置に基づいて車両Ｍに車線変更させる（ステップＳ１１０）。

実際の他車両が認識されない場合、行動計画生成部１４０は、車両Ｍが第１車線Ｌ１の所定の位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ１１２）。車両Ｍが第１車線Ｌ１の所定の位置に到達していない場合、ステップＳ１０８の処理に戻る。車両Ｍが第１車線Ｌ１の所定の位置に到達した場合、行動計画生成部１４０は、ステップＳ１０６で設定した第１仮想車両の速度および位置と、第２仮想車両の速度および位置とに基づいて車両Ｍに車線変更させる（ステップＳ１１４）。これにより、本フローチャートの１ルーチンの処理が終了する。

上述した処理により、自動運転制御装置１００は、車両Ｍを車線変更しやすい位置に制御することができ、円滑に車両Ｍを車線変更させることができる。

以上説明した実施形態によれば、自動運転制御装置１００は、他車両ｍ１が認識され、他車両ｍ１の後方に存在する他車両ｍ２が認識されない場合、他車両ｍ１の後方に第１仮想車両Ｉｍ１、および第１仮想車両Ｉｍ１の後方に第２仮想車両Ｉｍ２を設定し、他車両ｍ１の位置、第１仮想車両Ｉｍ１の位置、および第２仮想車両Ｉｍ２の位置に基づいて、車両Ｍを第２車線Ｌ２に車線変更させることにより、車両を円滑に車線変更させることができる。

［ハードウェア構成］
図１５は、実施形態の自動運転制御装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。図示するように、自動運転制御装置１００は、通信コントローラ１００−１、ＣＰＵ１００−２、ワーキングメモリとして使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）１００−３、ブートプログラムなどを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）１００−４、フラッシュメモリやＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶装置１００−５、ドライブ装置１００−６などが、内部バスあるいは専用通信線によって相互に接続された構成となっている。通信コントローラ１００−１は、自動運転制御装置１００以外の構成要素との通信を行う。記憶装置１００−５には、ＣＰＵ１００−２が実行するプログラム１００−５ａが格納されている。このプログラムは、ＤＭＡ（Direct Memory Access）コントローラ（不図示）などによってＲＡＭ１００−３に展開されて、ＣＰＵ１００−２によって実行される。これによって、第１制御部１２０、第２制御部１６０、およびこれらに含まれる機能部のうち一部または全部が実現される。

上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
プログラムを記憶した記憶装置と、
ハードウェアプロセッサと、を備え、
前記ハードウェアプロセッサが前記記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、
車両の周辺に存在する他車両を認識する処理と、
前記車両が第１車線から第２車線に車線変更する計画を立てた場合に、前記認識された第２車線を走行する車両の位置に基づいて、前記車両を前記第２車線に車線変更させる処理と、
前記第２車線を走行し、前記車両から進行方向に関して所定距離に存在する第１他車両が認識され、前記車両の後方に存在する第２他車両が認識されない場合、前記第１他車両の後方に第１仮想車両、および前記第１仮想車両の後方に第２仮想車両を設定し、前記第１他車両の位置、前記第１仮想車両の位置、および前記第２仮想車両の位置に基づいて、前記車両を第２車線に車線変更させる処理と、実行するように構成されている、車両制御装置。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

１‥車両システム、１００‥自動運転制御装置、１２０‥第１制御部、１３０‥認識部、１４０‥行動計画生成部、１４２‥設定部、１６０‥第２制御部

Claims (10)

1. 車両の周辺に存在する他車両を認識する認識部と、
   前記車両が第１車線から第２車線に車線変更する計画を立てた場合に、前記認識部により認識された第２車線を走行する車両の位置に基づいて、前記車両を前記第２車線に車線変更させる制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記第２車線を走行し、前記車両から進行方向に関して所定距離に存在する第１他車両が認識され、前記車両の後方に存在する第２他車両が認識されない場合、前記第１他車両の後方に第１仮想車両、および前記第１仮想車両の後方に第２仮想車両を設定し、前記第１他車両の位置、前記第１仮想車両の位置、および前記第２仮想車両の位置に基づいて、前記車両を第２車線に車線変更させる、
   車両制御装置。
2. 前記制御部は、
   前記第１他車両の位置、前記第１他車両の速度、および予め設定された前記第１仮想車両の速度に基づいて得られた位置に前記第１仮想車両を設定する、
   請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記制御部は、
   前記第１他車両の位置、前記第１他車両の速度、および予め設定された前記第２仮想車両の速度に基づいて得られた位置に前記第２仮想車両を設定する、
   請求項１または２に記載の車両制御装置。
4. 前記制御部は、
   前記第２車線を走行した車両の速度を示す情報に基づいて、前記第１仮想車両の速度および前記第２仮想車両の速度を決定する、
   請求項３に記載の車両制御装置。
5. 前記第１車線は、前記第２車線に合流する合流路であり、
   前記第１車線から前記第２車線が合流する合流可能箇所の始点付近には、前記第１車線を走行する車両にとって前記合流可能箇所よりも後方の前記第２車線の状況の視認性を阻害する障害物が設けられ、
   前記制御部は、前記車両が前記第１車線から前記第２車線に合流する計画を立てた場合に、前記車両を前記第２車線に車線変更させる、
   請求項１から４のうちいずれか１項に記載の車両制御装置。
6. 前記制御部は、前記車両が前記第１車線を走行している場合に、前記第１他車両の後方に第２他車両を認識した場合、前記第１仮想車両の設定を取消して、前記第２他車両と、前記第２他車両の後方に新たに設定した第３他車両または前記第２他車両の後方に存在する第３他車両とに基づいて、前記車両を車線変更させる、
   請求項１から５のうちいずれか１項に記載の車両制御装置。
7. 前記制御部は、前記第１他車両の後方に第２他車両を認識し、前記認識した前記第２他車両の速度が、予め設定された前記第２仮想車両の速度よりも速い場合、前記第２他車両を前記第１他車両とみなす、
   請求項１から６のうちいずれか１項に記載の車両制御装置。
8. 前記制御部は、前記第１他車両の後方に第２他車両を認識し、前記認識した前記第２他車両が、前記第２仮想車両の後方に位置する場合、前記第１仮想車両と、前記第２他車両とに基づいて、前記車両を車線変更させる、
   請求項１から７のうちいずれか１項に記載の車両制御装置。
9. コンピュータが、
   車両の周辺に存在する他車両を認識する処理と、
   前記車両が第１車線から第２車線に車線変更する計画を立てた場合に、前記認識された第２車線を走行する車両の位置に基づいて、前記車両を前記第２車線に車線変更させる処理と、
   前記第２車線を走行し、前記車両から進行方向に関して所定距離に存在する第１他車両が認識され、前記車両の後方に存在する第２他車両が認識されない場合、前記第１他車両の後方に第１仮想車両、および前記第１仮想車両の後方に第２仮想車両を設定し、前記第１他車両の位置、前記第１仮想車両の位置、および前記第２仮想車両の位置に基づいて、前記車両を第２車線に車線変更させる処理と、
   を備える車両制御方法。
10. コンピュータに、
    車両の周辺に存在する他車両を認識する処理と、
    前記車両が第１車線から第２車線に車線変更する計画を立てた場合に、前記認識された第２車線を走行する車両の位置に基づいて、前記車両を前記第２車線に車線変更させる処理と、
    前記第２車線を走行し、前記車両から進行方向に関して所定距離に存在する第１他車両が認識され、前記車両の後方に存在する第２他車両が認識されない場合、前記第１他車両の後方に第１仮想車両、および前記第１仮想車両の後方に第２仮想車両を設定し、前記第１他車両の位置、前記第１仮想車両の位置、および前記第２仮想車両の位置に基づいて、前記車両を第２車線に車線変更させる処理と、
    を実行させるプログラム。

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