JP7283416B2

JP7283416B2 - 走行支援装置、走行支援方法、および走行支援プログラム

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Publication number: JP7283416B2
Application number: JP2020028411A
Authority: JP
Inventors: 章伊藤; 徳和杉本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-02-21
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2023-05-30
Anticipated expiration: 2040-02-21
Also published as: WO2021166426A1; JP2021133689A; CN115151466A; US20220379894A1

Description

この明細書における開示は、自車両の車線変更を支援する走行支援の技術に関する。

特許文献１には、自車両の車線変更を制御する装置が開示されている。この装置は、車線変更先の他車両同士の車間距離が閾値以上である場合に、車線変更可能であると判定して、車線変更を実行する。

特開２０１９－２１７８２９号公報

特許文献１の装置では、他車両同士の車間距離が、車線変更前に予め閾値以上確保されていなければ、車線変更可能であると判定されない。このため、特許文献１の装置は、他車両同士の車間距離が比較的短い車線に対して、車線変更を容易に実施できない虞がある。

開示される目的は、車線変更を容易に実行可能な走行支援装置、走行支援方法、および走行支援プログラムを提供することである。

この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。

開示された走行支援装置のひとつは、車線変更先の車線を走行する複数の他車両の間へ割り込む自車両（Ａ）の車線変更を支援する走行支援装置であって、
自車両の割り込みに対する他車両間の車間距離の広がり度合を予測し、広がり度合に基づいて車線変更の許否を判定する予測部（１３０）と、
車線変更の許可判定が下された場合には、車線変更を実行する車線変更軌道（Ｔ１）を決定し、車線変更の禁止判定が下された場合には、車線変更を中断する中断軌道（Ｔ２）を決定する軌道決定部（１４０）と、
車線変更の必要度が許容範囲内か否かを判定する必要度判定部（１１０）と、
を備え、
予測部は、必要度が許容範囲内であると判定された場合には、広がり度合に基づく車線変更の許否の判定を中断し、車線変更の開始時における、他車両間の車間距離または他車両と自車両との間の衝突余裕時間に基づいて、車線変更の許否判定を実行する。

開示された走行支援方法のひとつは、車線変更先の車線を走行する複数の他車両の間へ割り込む自車両（Ａ）の車線変更を支援するために、プロセッサ（１０２）により実行される走行支援方法であって、
自車両の割り込みに対する他車両間の車間距離の広がり度合を予測し、広がり度合に基づいて車線変更の許否を判定する予測プロセス（Ｓ５０）と、
車線変更の許可判定が下された場合には、車線変更を実行する車線変更軌道（Ｔ１）を決定し、車線変更の禁止判定が下された場合には、車線変更を中断する中断軌道（Ｔ２）を決定する軌道決定プロセス（Ｓ８０，Ｓ９０）と、
車線変更の必要度が許容範囲内か否かを判定する必要度判定プロセス（Ｓ２０）と、
を含み、
予測プロセスでは、必要度が許容範囲内であると判定された場合には、広がり度合に基づく車線変更の許否の判定を中断し、車線変更の開始時における、他車両間の車間距離または他車両と自車両との間の衝突余裕時間に基づいて、車線変更の許否判定を実行する（Ｓ６５）。

開示された走行支援プログラムのひとつは、車線変更先の車線を走行する複数の他車両間へ割り込む自車両（Ａ）の車線変更を支援するために、プロセッサ（１０２）に実行させる命令を含む走行支援プログラムであって、
命令は、
自車両の割り込みに対する他車両間の車間距離の広がり度合を予測し、広がり度合に基づいて車線変更の許否を判定させる予測プロセス（Ｓ５０）と、
車線変更の許可判定が下された場合には、車線変更を実行する車線変更軌道（Ｔ１）を決定させ、車線変更の禁止判定が下された判定された場合には、車線変更を中断する中断軌道（Ｔ２）を決定させる軌道決定プロセス（Ｓ８０，Ｓ９０）と、
車線変更の必要度が許容範囲内か否かを判定させる必要度判定プロセス（Ｓ２０）と、
を含み、
予測プロセスでは、必要度が許容範囲内であると判定された場合には、広がり度合に基づく車線変更の許否の判定を中断させ、車線変更の開始時における、他車両間の車間距離または他車両と自車両との間の衝突余裕時間に基づいて、車線変更の許否判定を実行させる（Ｓ６５）。

これらの開示によれば、自車両の割り込みに対する他車両間の車間距離の広がりが予測された上で、車線変更の実行または中断が判断される。故に、車線変更開始前の車間距離が比較的短い場合であっても、車線変更が許可されやすい。以上により、車線変更を容易に実行可能な走行支援、走行支援方法、および走行支援プログラムが提供され得る。

走行支援装置を含むシステムを示す図である。走行支援装置が有する機能の一例を示すブロック図である。アグレッシブ度に応じた車間距離の時間変化の違いを示すグラフである。アグレッシブ度に応じた速度の時間変化の違いを示すグラフである。広がり度合の予測の方法の一例を説明するための図である。広がり度合の予測の方法の一例を説明するための図である。走行支援装置が実行する走行支援方法の一例を示すフローチャートである。許否判定の処理の詳細を示すフローチャートである。

（第１実施形態）
第１実施形態の走行支援装置について、図１～図８を参照しながら説明する。第１実施形態の走行支援装置は、自車両Ａに搭載された電子制御装置である走行支援ＥＣＵ１００によって提供される。自車両Ａは、自動運転機能および高度運転支援機能の少なくとも一方を有している。走行支援ＥＣＵ１００は、自車両Ａの周辺の移動体の挙動を予測し、予測結果に基づいて自車両Ａの走行を支援する。走行支援ＥＣＵ１００は、図１に示すように、ロケータ１０、周辺監視ＥＣＵ２０、車速センサ３０、車載通信器４０および車両制御ＥＣＵ５０と通信バス等を介して接続されている。

ロケータ１０は、複数の取得情報を組み合わせる複合測位により、自車位置情報等を生成する。ロケータ１０は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機１１、慣性センサ１２、地図データベース（以下、地図ＤＢ）１３、およびロケータＥＣＵ１４を備えている。ＧＮＳＳ受信機１１は、複数の測位衛星からの測位信号を受信する。慣性センサ１２は、自車両Ａに作用する慣性力を検出するセンサである。慣性センサ１２は、例えば３軸ジャイロセンサおよび３軸加速度センサを備えており、自車両Ａに作用する角速度および加速度を検出する。

地図ＤＢ１３は、不揮発性メモリであって、リンクデータ、ノードデータ、地形、構造物等の地図情報を格納している。地図情報は、例えば、地形および構造物の特徴点の点群からなる三次元地図である。なお、三次元地図は、ＲＥＭ（Road Experience Management）によって撮像画像をもとに生成されたものであってもよい。また、地図情報には、道路標識情報、交通規制情報、道路工事情報、および気象情報等が含まれていてもよい。地図ＤＢ１３に格納された地図情報は、車載通信器４０にて受信される最新の情報に基づいて、定期的または随時に更新される。

ロケータＥＣＵ１４は、プロセッサ、メモリ、入出力インターフェース、およびこれらを接続するバス等を備えたマイクロコンピュータを主体として含む構成である。ロケータＥＣＵ１４は、ＧＮＳＳ受信機１１で受信する測位信号、地図ＤＢ１３の地図データ、および慣性センサ１２の計測結果を組み合わせることにより、自車両Ａの位置（以下、自車位置）を逐次測位する。自車位置は、例えば緯度経度の座標で表される構成とすればよい。なお、自車位置の測位には、自車両Ａに搭載された車速センサ３０から逐次出力される信号から求めた走行距離を用いる構成としてもよい。地図データとして、道路形状および構造物の特徴点の点群からなる三次元地図を用いる場合、ロケータＥＣＵ１４は、ＧＮＳＳ受信機１１を用いずに、この三次元地図と、周辺監視センサ２５での検出結果とを用いて、自車位置を特定する構成としてもよい。ロケータＥＣＵ１４は、自車位置情報、自車両Ａの加速度情報、自車両Ａ周辺の地図情報等を、走行支援ＥＣＵ１００へと逐次提供する。

周辺監視ＥＣＵ２０は、プロセッサ、メモリ、入出力インターフェース、これらを接続するバスを備えるマイクロコンピュータを主体として構成され、メモリに格納された制御プログラムを実行することで各種の処理を実行する。周辺監視ＥＣＵ２０は、周辺監視センサ２５から検出結果を取得し、当該検出結果に基づいて自車の走行環境を認識する。

周辺監視センサ２５は、自車両Ａの周辺環境を監視する自律センサであり、地物の特徴点の点群を検出するＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging/Laser Imaging Detection and Ranging）、および自車両Ａの前方を含んだ所定範囲を撮像する周辺監視カメラ等を含む。また、周辺監視センサ２５は、ミリ波レーダおよびソナー等を含んでいてもよい。

周辺監視ＥＣＵ２０は、例えば、ＬｉＤＡＲから取得した点群画像や周辺監視カメラから取得した撮像画像等を解析処理することで、自車両Ａの周辺に存在する他車両の有無およびその位置、速度等を認識する。周辺監視ＥＣＵ２０は、以上の他車両に関する情報を、他車両情報として走行支援ＥＣＵ１００へと逐次提供する。

車載通信器４０は、自車両Ａに搭載される通信モジュールである。車載通信器４０は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）および５Ｇ等の通信規格に沿ったＶ２Ｎ(Vehicle to cellular Network)通信の機能を少なくとも有しており、自車両Ａの周囲の基地局との間で電波を送受信する。車載通信器４０は、路車間（Vehicle to roadside Infrastructure，以下「Ｖ２Ｉ」）通信および車車間（Vehicle to Vehicle，以下「Ｖ２Ｖ」）通信等の機能をさらに有していてもよい。なお、車載通信器４０は、Ｖ２Ｖ通信によって他車両情報を取得し、走行支援ＥＣＵ１００へと提供してもよい。車載通信器４０は、Ｖ２Ｎ通信により、クラウドと車載システムとの連携（Cloud to Car）を可能にする。車載通信器４０の搭載により、自車両Ａは、インターネットに接続可能なコネクテッドカーとなる。

車両制御ＥＣＵ５０は、自車両Ａの加減速制御および操舵制御を行う電子制御装置である。車両制御ＥＣＵ５０としては、操舵制御を行う操舵ＥＣＵ、加減速制御を行うパワーユニット制御ＥＣＵおよびブレーキＥＣＵ等がある。車両制御ＥＣＵ５０は、自車両Ａに搭載された舵角センサ、車速センサ３０等の各センサから出力される検出信号を取得し、電子制御スロットル、ブレーキアクチュエータ、ＥＰＳ（Electric Power Steering）モータ等の各走行制御デバイスへ制御信号を出力する。車両制御ＥＣＵ５０は、後述の軌道計画を走行支援ＥＣＵ１００から取得し、当該軌道計画に応じた自動運転または高度運転支援を実現するように、各走行制御デバイスを制御する。

走行支援ＥＣＵ１００は、上述の各構成要素からの情報に基づき、自車両Ａの車線変更を支援する。走行支援ＥＣＵ１００は、メモリ１０１、プロセッサ１０２、入出力インターフェース、およびこれらを接続するバス等を備えたコンピュータを主体として含む構成である。プロセッサ１０２は、演算処理のためのハードウェアである。プロセッサ１０２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）およびＲＩＳＣ（Reduced Instruction Set Computer）－ＣＰＵ等のうち、少なくとも一種類をコアとして含む。

メモリ１０１は、コンピュータにより読み取り可能なプログラムおよびデータ等を非一時的に格納または記憶する、例えば半導体メモリ、磁気媒体および光学媒体等のうち、少なくとも一種類の非遷移的実体的記憶媒体（non-transitory tangible storage medium）である。メモリ１０１は、後述の走行支援プログラム等、プロセッサ１０２によって実行される種々のプログラムを格納している。

プロセッサ１０２は、メモリ１０１に格納された走行支援プログラムに含まれる複数の命令を、実行する。これにより走行支援ＥＣＵ１００は、車線変更先の車線を走行する他車両間へ割り込む自車両Ａの車線変更を支援するための機能部を、複数構築する。このように走行支援ＥＣＵ１００では、メモリ１０１に格納されたプログラムが複数の命令をプロセッサ１０２に実行させることで、複数の機能部が構築される。具体的に、走行支援ＥＣＵ１００には、図２に示すように、要否判定部１１０、位置設定部１２０、許否判定部１３０、および軌道計画部１４０等の機能部が構築される。

要否判定部１１０は、車線変更の要否を判定する。具体的には、要否判定部１１０は、目的地までの走行ルート、自車両Ａの周辺の地図情報、および自車両Ａの周辺の他車両情報等に基づいて、現在の走行シーンが車線変更の必要なシーンか否かを判定する。

例えば、要否判定部１１０は、現在の車線では目的地へ到達できないまたは遠回りになるシーン（到達困難シーン）にて、車線変更が必要であると判定する。到達困難シーンには、交差点での右折が必要な状況で右折車線以外の車線を走行しているシーン、分岐路において目的地と異なる方面へ向かう車線を走行しているシーン、高速道路からの退出時に出口車線に隣接していない車線を走行しているシーン等が含まれる。加えて、要否判定部１１０は、合流車線を走行している合流シーンにて車線変更が必要であると判定する。さらに、要否判定部１１０は、工事、事故、障害物の存在等により現在車線での走行継続が制限される制限シーンにて、車線変更が必要であると判定する。また、要否判定部１１０は、現在車線の前方に低速の他車両が存在する追い越しシーンにて、車線変更が必要であると判定する。

加えて、要否判定部１１０は、車線変更が必要であると判定した場合に、当該車線変更の必要度が許容範囲内であるか否かを判定する。具体的には、要否判定部１１０は、現在の走行シーンの種類が到達困難シーン、合流シーン、制限シーンのいずれかである場合に、車線変更の必要度が許容範囲外であると判定する。一方で、要否判定部１１０は、現在の走行シーンが追い越しシーンである場合には、必要度が許容範囲内であると判定する。換言すれば、要否判定部１１０は、車線変更しないと目的地への到着が困難となる、または走行自体の継続が困難となる場合に、必要度が許容範囲外であると判定する。要否判定部１１０は、車線変更の要否の判定結果、および必要と判定した場合の必要度の判定結果を、位置設定部１２０へと逐次提供する。要否判定部１１０は、「必要度判定部」の一例である。

位置設定部１２０は、他車両間の広がり度合の予測開始位置を設定する。具体的には、位置設定部１２０は、車線変更先の車線（変更先車線）を走行している他車両情報を取得し、車線変更後の自車両Ａの先行車および後続車となる他車両を決定する。換言すれば、位置設定部１２０は、自車両Ａが車線変更により進入する車線変更先スペースを決定する。位置設定部１２０は、例えば、周辺監視センサ２５の検出範囲において最も大きい車間距離を確保している２台の他車両を、車線変更後の先行車および後続車とすればよい。

また、位置設定部１２０は、決定した後続車について、アグレッシブ度ａを推定する。アグレッシブ度ａは、車間距離の変化に対して反応する他車両の挙動特性を示す指標である。具体的には、アグレッシブ度ａは、他車両が目標とすると想定される車間距離（目標車間距離）に対して、実際の車間距離である実車間距離が異なる場合に、実際の車間距離を目標車間距離へと近付ける際の挙動特性である。実車間距離が目標車間距離よりも大きい場合、図３に示すように、アグレッシブ度ａが大きいほど、より短い時間で車間距離を詰める挙動となる。また、図４に示すように、アグレッシブ度ａが大きいほど、短時間でより高速まで加速し、その後より急速に速度を落とす挙動となる。

位置設定部１２０は、機械学習によってチューニングされた学習済みモデルによって、アグレッシブ度ａを算出する。学習済みモデルは、例えば、入力データである後続車の位置および速度の時間変化と、出力データであるアグレッシブ度ａとのデータセットに基づく教師あり学習によって生成されればよい。位置設定部１２０は、後続車を決定すると、当該後続車の後続車位置ｘ_ｉおよび後続車速度ｖ_ｉを所定時間（例えば数秒）観測して入力データを取得する。位置設定部１２０は、先行車および後続車の他車両情報および推定したアグレッシブ度ａを、許否判定部１３０へと逐次提供する。加えて、位置設定部１２０は、軌道計画部１４０に現在走行中の車線にて後続車の前方へと到達し、車線変更を準備するための準備軌道を生成させる。

許否判定部１３０は、位置設定部１２０にて決定された先行車および後続車について、自車両Ａの割り込みに対する他車両間の車間距離の広がり度合を予測し、車両間への車線変更の許否、すなわち車線変更を許可できるか否かを判定する。許否判定部１３０は、先行車および後続車を質点としたばねモデルを想定し、当該ばねモデルに基づいて広がり度合を予測する。具体的には、許否判定部１３０は、ばねモデルの挙動を基に自車両Ａの割り込みに対する後続車の負の加速度（減速度）を推定し、当該減速度に基づいて、広がり度合を予測する。自車両Ａの割り込みに対する減速度は、自車両Ａによる前方への割り込みに対して車間距離を空ける譲り行動を後続車が取ると仮定した場合に、その譲り行動により期待される減速度である。以下において、当該減速度を「期待減速度」と表記する場合がある。

期待減速度を算出する方法の一例について、図５，６を参照しながら説明する。変更先車線に他車両Ｂ，Ｃ，Ｄが走行していることを想定し、他車両Ｂの速度をｖ_ｉ－１、位置をｘ_ｉ－１、他車両Ｃの速度をｖ_ｉ、位置をｘ_ｉ、他車両Ｄの速度をｖ_ｉ＋１、位置をｘ_ｉ＋１とする。ここで各位置ｘ_ｉ－１，ｘ_ｉ，ｘ_ｉ＋１は、現在車線の延伸方向における位置である。また、他車両Ｂと他車両Ｃの間の実車間距離をδ_ｉとする。このとき、他車両Ｂと他車両Ｃとの間の理想的な車間距離の値（車間目標値）δ_ｉ￣は、車間時間ｈ、車間距離最小値δ_ｍｉｎとすると、以下の数式（１）で表される。なお、数式（１）では、車間目標値δ_ｉ￣は、δ_ｉの上方にオーバーライン￣が付された記号として示されている。

ここで、車間時間ｈおよび車間距離最小値δ_ｍｉｎは、実車試験結果またはシミュレーション結果等に基づく設計パラメータである。数式（１）より、車間目標値δ_ｉ￣に対する実車間距離δ_ｉの偏差ｅ_ｉは、以下の数式（２）で表される。

ここで、他車両Ｃは、加減速制御によって、現在の実車間距離δ_ｉを理想的な車間距離である車間目標値δ_ｉ￣へと収束させていく、すなわち偏差ｅ_ｉを０へと収束させていくと仮定する。このとき、ばねモデルの挙動に基づき、偏差ｅ_ｉとアグレッシブ度ａとを用いて、以下の数式（３）の関係が成り立つと見なすことができる。

ここで、偏差ｅ_ｉを収束させる他車両Ｃの加速度をｕ_ｉとすると、数式（２）および数式（３）より、以下の数式（４）の関係が成り立つ。

図６に示すように、自車両Ａがこの他車両Ｃの前方に車線変更する場合、他車両Ｃは、車線変更開始後に自車両Ａを新たな先行車として認識することとなる。この場合、他車両Ｃは、新たな先行車である自車両Ａとの間の実車間距離δ_ｉを車間目標値δ_ｉ￣に収束させるべく、加速度ｕ_ｉを発生すると仮定できる。減速方向の加速度ｕ_ｉ、すなわち加速度ｕ_ｉの負の値が、自車両Ａの割り込みにより他車両Ｃに期待される期待減速度となる。以上により、期待減速度は、数式（４）と以下の数式（５）に基づき算出可能となる。なお、数式（４）中のｖ_ｉ－１は、自車両Ａの速度ｖ_ｅに置き換えればよい。

なお、他車両Ｃが自車両Ａを新たな先行車として認識するタイミングは、例えば、ｙ_ｅ＞ｌ／２且つｘ_ｅ≧ｘ_ｉとなったタイミングとすればよい。ここで、ｙ_ｅは現在車線の車線中心Ｌ１ｃからの自車両Ａの横方向（車幅方向）の離隔距離、ｌは車線中心Ｌ１ｃと変更先車線の車線中心Ｌ２ｃとの間隔である。許否判定部１３０は、ロケータＥＣＵ１４から自車位置ｘ_ｅ、車速センサ３０から自車速度ｖ_ｅを取得し、周辺監視ＥＣＵ２０から後続車位置ｘ_ｉおよび後続車速度ｖ_ｉを取得する。また、許否判定部１３０は、車車間通信によって後続車位置ｘ_ｉおよび後続車速度ｖ_ｉを取得してもよい。

許否判定部１３０は、以上により算出した期待減速度に基づいて、自車両Ａの割り込みに対する後続車の譲り行動による車間距離の広がり度合を予測する。そして、許否判定部１３０は、予測した広がり度合に基づいて、車線変更の許否を判定する。例えば、許否判定部１３０は、後続車と自車両Ａとが衝突せずに割り込み可能と判断できる状態が所定期間継続した場合に、車線変更を許可できると判定する。そして、許否判定部１３０は、衝突せずに割り込み可能と判断できる状態が所定期間継続しない場合には、車線変更を許可できないと判定する。許否判定部１３０は、以上の許否判定を、例えば後続車の前方に到達した段階で開始する。許否判定部１３０は、以上の許否判定を、車線変更完了までの間繰り返し実行する。

また、許否判定部１３０は、車線変更を実行する軌道である車線変更軌道（以下、ＬＣ軌道）Ｔ１の生成において必要なパラメータを、期待減速度に基づき算出する。具体的には、許否判定部１３０は、車線変更の開始位置、車線変更の開始速度、および車線変更の開始から完了までの時間（完了時間）の３つのパラメータを決定変数とし、最適化問題の解決により、各パラメータを算出する。例えば、許否判定部１３０は、ＬＣ軌道Ｔ１を５次多項式等で仮定し、車線変更において自車両Ａおよび後続車のジャーク（躍度）が最小となるパラメータを探索する。許否判定部１３０は、算出したパラメータを軌道計画部１４０へと提供する。

なお、許否判定部１３０は、要否判定部１１０にて車線変更の必要度が許容範囲内であると判定された場合には、他車両間の広がり度合に基づく他車両の挙動の予測を中断する。この場合、許否判定部１３０は、線形予測に基づく車線変更の許否判定を実行する。具体的には、許否判定部１３０が、先行車および後続車の速度および位置に基づき、各他車両の現在の速度が維持された場合における、車線変更開始時の車間距離を算出する。そして、許否判定部１３０は、算出した車間距離が閾値を上回っている場合には、車線変更を許可できると判定し、車間距離が閾値を下回っている場合には、車線変更を許可できないと判定する。または、許否判定部１３０は、車間距離の代わりに他車両と自車両Ａとの間の衝突余裕時間を算出し、当該衝突余裕時間に基づいて許否判定を実行してもよい。許否判定部１３０は、期待減速度に基づく許否判定結果または線形予測に基づく許否判定結果のいずれかを、軌道計画部１４０へと逐次提供する。許否判定部１３０は、「予測部」の一例である。

軌道計画部１４０は、自車両Ａの走行軌道を決定する。例えば、軌道計画部１４０は、位置設定部１２０からの情報に基づいて、車線変更先スペースの側方へと進むことで車線変更を準備する準備軌道を生成する。そして、軌道計画部１４０は、許否判定部１３０にて車線変更を許可できると判定された場合に、車線変更の開始位置から終了位置までのＬＣ軌道Ｔ１を生成する。軌道計画部１４０は、許否判定部１３０にて算出された車線変更の開始位置、開始速度、および完了時間を利用して、ＬＣ軌道Ｔ１を確定させる。

また、軌道計画部１４０は、許否判定部１３０にて車線変更を許可できないと判定された場合に、車線変更を中断する軌道を生成する中断軌道Ｔ２を生成する。図６に示すように、中断軌道Ｔ２は、現在の走行車線を引き続き走行する軌道である。なお、軌道計画部１４０は、ＬＣ軌道Ｔ１および中断軌道Ｔ２の両方を許否判定前に予め生成し、許否判定結果に応じて採用する軌道を決定してもよい。軌道計画部１４０は、生成した走行軌道Ｔ１，Ｔ２を、車両制御ＥＣＵ５０へと逐次提供する。軌道計画部１４０は、「軌道決定部」の一例である。

次に、機能部の協働により、走行支援ＥＣＵ１００が走行支援プログラムを実行することで実現される走行支援方法のフローを、図２を参照しつつ、図７，８に従って以下に説明する。図７，８では、車線変更を「ＬＣ」と表記している。なお、後述するフローにおいて「Ｓ」とは、走行支援プログラムに含まれた複数命令によって実行される、フローの複数ステップを意味する。

まず図７のＳ１０では、要否判定部１１０が、車線変更の要否を判定する。車線変更が不要であると判定された場合には、処理を終了する。車線変更が必要であると判定された場合には、Ｓ２０へと進む。Ｓ２０では、要否判定部１１０が、車線変更の必要度が許容範囲内であるか否かを判定する。許容範囲外であると判定すると、Ｓ３０へと進む。

Ｓ３０では、位置設定部１２０が、先行車および後続車を特定し、後続車のアグレッシブ度ａを算出する。次に、Ｓ４０では、位置設定部１２０が、他車両挙動の予測開始位置を確定し、車線変更の準備を完了する。Ｓ４０にて、予測開始位置が確定されない場合には、Ｓ３０へと戻り、先行車および後続車を特定し直す。

Ｓ４０にて車線変更の準備が完了すると、Ｓ５０にて、許否判定部１３０が、後続車の譲り行動を考慮した許否判定を実行する。換言すると、許否判定部１３０が、自車両Ａの割り込みに対する先行車および後続車間の車間距離の広がり度合を予測し、予測結果に基づいて車線変更を許可できるか否かを判定する。

許否判定部１３０が実行するＳ５０の処理の詳細について図８を参照して説明する。まず、Ｓ５１では、先行車および後続車の位置、速度が取得される。次に、Ｓ５２では、後続車の挙動がシミュレートされる。具体的には、期待減速度の推定に基づき、自車両Ａの割り込みに対する車間距離の広がり度合が算出される。さらに、Ｓ５３では、シミュレートの結果に基づき、割り込み可能か否かが判定される。具体的には、Ｓ５３では、後続車と自車両Ａとが衝突しないと判断できる場合、割り込み可能と判定され、衝突すると判断できる場合、割り込み不可能と判定される。

Ｓ５３にて割り込み可能であると判定されると、Ｓ５４にて、カウンタがカウントアップされる。一方、Ｓ５３にて割り込み不可能であると判定されると、Ｓ５５にて、カウンタがクリアされる。Ｓ５４またはＳ５５の後、Ｓ５６では、カウンタのカウント数が車線変更を許可する許可値（ＬＣ許可値）に到達したか否かが、判定される。許可値に到達したと判定されると、Ｓ５７にて、車線変更を許可できるとの判定が確定する。

一方、Ｓ５６にて許可値に到達していないと判定されると、Ｓ５８にて、カウント開始から許容時間経過したか否かが判定される。許容時間経過していないと判定されると、Ｓ５１へと戻る。一方で、許容時間経過したと判定されると、Ｓ５９にて、車線変更を許可できないとの判定が確定する。Ｓ５７またはＳ５９のいずれかが実行されると、図７のＳ７０へと進む。

一方、Ｓ２０にて、車線変更の必要度が許容範囲内であると判定された場合には、Ｓ６０へと進む。Ｓ６０では、Ｓ４０と同様に、位置設定部１２０が他車両挙動の予測開始位置を確定し、車線変更の準備を完了する。Ｓ６０にて、予測開始位置が確定されない場合には、先行車および後続車を特定し直すことで、車線変更の準備を再度試みる。Ｓ６０で車線変更の準備が完了すると、Ｓ６５にて、許否判定部１３０が、他車両挙動の線形予測に基づく車線変更の許否判定を実行する。

Ｓ５０またはＳ６５のいずれかの処理が実行されたのち、Ｓ７０では、軌道計画部１４０が、許否判定にて車線変更の許可判定が下されたか禁止判定が下されたかを判断する。許可判定が下されたと判断した場合には、Ｓ８０にて、軌道計画部１４０が、走行軌道としてＬＣ軌道Ｔ１を決定する。Ｓ８０により、車線変更開始前の場合には車線変更が開始され、車線変更中の場合には車線変更が継続されることになる。

一方、車線変更の禁止判定が下されたと判断した場合には、Ｓ９０にて、軌道計画部１４０が、走行軌道として中断軌道Ｔ２を決定する。Ｓ９０により、車線変更開始前の場合には変更前車線における走行が継続され、車線変更中の場合には変更前車線への復帰が実行されることになる。

なお、上述のＳ２０が「必要度判定プロセス」、Ｓ５０が「予測プロセス」、Ｓ８０，Ｓ９０が「軌道決定プロセス」の一例である。

次に第１実施形態のもたらす作用効果について説明する。

第１実施形態によれば、自車両Ａの割り込みに対する他車両Ｂ，Ｃ間の車間距離の広がりが予測された上で、車線変更の実行または中断が判断される。故に、車線変更開始前の車間距離が比較的短い場合であっても、車線変更が許可されやすい。以上により、車線変更を容易に実行可能となり得る。

また、第１実施形態によれば、他車両を質点として想定されるばねモデルに基づいて広がり度合が予測される。故に、複数の他車両間の挙動の相互作用をシミュレートし、許否判定に反映し得る。

加えて、第１実施形態によれば、車線変更後に自車両Ａの後続車となる他車両Ｃに関して、自車両Ａの割り込みに対する期待減速度が推定され、期待減速度に基づいて広がり度合が予測される。故に、自車両Ａの車線変更によって後続車がどの程度減速するかを、許否判定に反映することができる。

さらに、第１実施形態によれば、車間距離の変化に対する他車両Ｃの挙動特性に基づいて、期待減速度が推定されるので、他車両Ｃの挙動が、より正確に予測され得る。また、第１実施形態によれば、他車両Ｃよりも前方に到達後の車線変更の開始タイミングが、広がり度合に基づいて決定されるので、より確実に車線変更を開始することができる。

加えて、第１実施形態によれば、車線変更の必要度が許容範囲内であるか否かが判定され、必要度が許容範囲内であると判定された場合には、広がり度合に基づく車線変更の許否の判定を中断される。故に、車線変更の必要度が高い場合と、低い場合とで、車線変更の許否判断を使い分けできる。特に第１実施形態では、割り込みに応じた広がり度合を考慮しない許否判断を行うので、車線変更の必要性が低い場合には、より車間距離に余裕を持たせた車線変更が可能となる。

（他の実施形態）
この明細書における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

上述の実施形態において、要否判定部１１０は、車線変更が必要な走行シーンの種類に基づいて、車線変更の必要度が許容範囲内であるか否かを判定するとした。これに代えて、要否判定部１１０は、自車両Ａの特定地点までの残距離に基づいて、車線変更の必要度が許容範囲内であるか否かを判定する構成であってもよい。この場合、要否判定部１１０は、特定地点までの残距離が閾距離を上回っている場合には、必要度が許容範囲内であると判定し、残距離が閾距離を下回っている場合には、必要度が許容範囲外であると判定する。特定地点は、例えば、通過すると車線変更が実質的に不可能になる地点であればよい。具体的には、特定地点は、右折車線への車線変更シーンにおける右折地点、分岐路での車線変更シーンにおける分岐地点、合流シーンにおける合流車線の終端等であればよい。

走行支援ＥＣＵ１００は、デジタル回路およびアナログ回路のうち少なくとも一方をプロセッサとして含んで構成される、専用のコンピュータであってもよい。ここで特にデジタル回路とは、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＳＯＣ（System on a Chip）、ＰＧＡ（Programmable Gate Array）、およびＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）等のうち、少なくとも一種類である。またこうしたデジタル回路は、プログラムを格納したメモリを、備えていてもよい。

走行支援ＥＣＵ１００は、１つのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源によって提供され得る。例えば、上述の実施形態における走行支援ＥＣＵ１００の提供する機能の一部は、他のＥＣＵによって実現されてもよい。

１００走行支援ＥＣＵ（走行支援装置）、１０２プロセッサ、１１０要否判定部（必要度判定部）、１３０許否判定部（予測部）、１４０軌道計画部（軌道決定部）、Ｔ１ＬＣ軌道（車線変更軌道）、Ｔ２中断軌道、Ａ自車両。

Claims

車線変更先の車線を走行する複数の他車両の間へ割り込む自車両（Ａ）の車線変更を支援する走行支援装置であって、
前記自車両の割り込みに対する前記他車両間の車間距離の広がり度合を予測し、前記広がり度合に基づいて前記車線変更の許否を判定する予測部（１３０）と、
前記車線変更の許可判定が下された場合には、前記車線変更を実行する車線変更軌道（Ｔ１）を決定し、前記車線変更の禁止判定が下された場合には、前記車線変更を中断する中断軌道（Ｔ２）を決定する軌道決定部（１４０）と、
前記車線変更の必要度が許容範囲内か否かを判定する必要度判定部（１１０）と、
を備え、
前記予測部は、前記必要度が前記許容範囲内であると判定された場合には、前記広がり度合に基づく前記車線変更の許否の判定を中断し、前記車線変更の開始時における、前記他車両間の車間距離または前記他車両と前記自車両との間の衝突余裕時間に基づいて、前記車線変更の許否判定を実行する走行支援装置。
前記予測部は、複数の前記他車両を質点としたばねモデルを想定し、前記ばねモデルに基づいて前記広がり度合を予測する請求項１に記載の走行支援装置。
前記予測部は、車線変更後に前記自車両の後続車となる前記他車両に関して、前記自車両の割り込みに対する減速度を推定し、前記減速度に基づいて前記広がり度合を予測する請求項１または請求項２に記載の走行支援装置。
前記予測部は、前記車間距離の変化に対する前記他車両の挙動特性に基づいて、前記減速度を推定する請求項３に記載の走行支援装置。
前記予測部は、車線変更後に前記自車両の後続車となる前記他車両よりも前方に到達後の車線変更の開始タイミングを、前記広がり度合に基づいて決定する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の走行支援装置。
車線変更先の車線を走行する複数の他車両の間へ割り込む自車両（Ａ）の車線変更を支援するために、プロセッサ（１０２）により実行される走行支援方法であって、
前記自車両の割り込みに対する前記他車両間の車間距離の広がり度合を予測し、前記広がり度合に基づいて前記車線変更の許否を判定する予測プロセス（Ｓ５０）と、
前記車線変更の許可判定が下された場合には、前記車線変更を実行する車線変更軌道（Ｔ１）を決定し、前記車線変更の禁止判定が下された場合には、前記車線変更を中断する中断軌道（Ｔ２）を決定する軌道決定プロセス（Ｓ８０，Ｓ９０）と、
前記車線変更の必要度が許容範囲内か否かを判定する必要度判定プロセス（Ｓ２０）と、
を含み、
前記予測プロセスでは、前記必要度が前記許容範囲内であると判定された場合には、前記広がり度合に基づく前記車線変更の許否の判定を中断し、前記車線変更の開始時における、前記他車両間の車間距離または前記他車両と前記自車両との間の衝突余裕時間に基づいて、前記車線変更の許否判定を実行する（Ｓ６５）、走行支援方法。
前記予測プロセスでは、前記他車両を質点としたばねモデルを想定し、前記ばねモデルに基づいて前記広がり度合を予測する請求項６に記載の走行支援方法。
前記予測プロセスでは、車線変更後に前記自車両の後続車となる前記他車両に関して、前記自車両の割り込みに対する減速度を推定し、前記減速度に基づいて前記広がり度合を予測する請求項６または請求項７に記載の走行支援方法。
前記予測プロセスでは、前記車間距離の変化に対する前記他車両の挙動特性に基づいて、前記減速度を推定する請求項８に記載の走行支援方法。
前記予測プロセスでは、車線変更後に前記自車両の後続車となる前記他車両よりも前方に到達後の車線変更の開始タイミングを、前記広がり度合に基づいて決定する請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の走行支援方法。
車線変更先の車線を走行する複数の他車両間へ割り込む自車両（Ａ）の車線変更を支援するために、プロセッサ（１０２）に実行させる命令を含む走行支援プログラムであって、
前記命令は、
前記自車両の割り込みに対する前記他車両間の車間距離の広がり度合を予測し、前記広がり度合に基づいて前記車線変更の許否を判定させる予測プロセス（Ｓ５０）と、
前記車線変更の許可判定が下された場合には、前記車線変更を実行する車線変更軌道（Ｔ１）を決定させ、前記車線変更の禁止判定が下された判定された場合には、前記車線変更を中断する中断軌道（Ｔ２）を決定させる軌道決定プロセス（Ｓ８０，Ｓ９０）と、
前記車線変更の必要度が許容範囲内か否かを判定させる必要度判定プロセス（Ｓ２０）と、
を含み、
前記予測プロセスでは、前記必要度が前記許容範囲内であると判定された場合には、前記広がり度合に基づく前記車線変更の許否の判定を中断させ、前記車線変更の開始時における、前記他車両間の車間距離または前記他車両と前記自車両との間の衝突余裕時間に基づいて、前記車線変更の許否判定を実行させる（Ｓ６５）、走行支援プログラム。
前記予測プロセスでは、前記他車両を質点としたばねモデルを想定し、前記ばねモデルに基づいて前記広がり度合を予測させる請求項１１に記載の走行支援プログラム。
前記予測プロセスでは、車線変更後に前記自車両の後続車となる前記他車両に関して、前記自車両の割り込みに対する減速度を推定させ、前記減速度に基づいて前記広がり度合を予測させる請求項１１または請求項１２に記載の走行支援プログラム。
前記予測プロセスでは、前記車間距離の変化に対する前記他車両の挙動特性に基づいて、前記減速度を推定させる請求項１３に記載の走行支援プログラム。
前記予測プロセスでは、車線変更後に前記自車両の後続車となる前記他車両よりも前方に到達後の車線変更の開始タイミングを、前記広がり度合に基づいて決定させる請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載の走行支援プログラム。