JP7321220B2 - 車両走行支援装置、車両走行支援方法及び車両制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、車両走行支援装置、車両走行支援方法及び車両制御装置に関するものである。

自車両が先行車両を追従するように、自車両の速度を制御する車両制御装置がある（特許文献１を参照）。先行車両は、自車両の前方を走行している車両である。当該車両制御装置は、算出部と走行制御部とを備えている。当該算出部は、自車両と先行車両との車間距離と、先行車両の速度とに基づいて、自車両の目標速度を逐次算出する。当該走行制御部は、算出部により算出された目標速度に基づいて、自車両の駆動装置、又は、自車両の制動装置を逐次制御する。

特開２０１７－０８１４２６号公報

特許文献１に開示されている車両制御装置では、自車両が先行車両を追従している期間中、走行制御部の制御応答が低ければ、自車両が先行車両に近づき過ぎて、自車両が先行車両に衝突してしまう危険な状況を生じることがある。一方、走行制御部の制御応答が高ければ、自車両の速度が上昇と低下を繰り返すという速度のふらつきを生じてしまうことがあるという課題があった。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、自車両が先行車両を追従している期間中、自車両が先行車両に近づき過ぎる状況の発生及び自車両の速度がふらついてしまう状況の発生のそれぞれを防止することができる車両走行支援装置及び車両走行支援方法を得ることを目的とする。

本開示に係る車両走行支援装置は、自車両の前方を走行している車両である先行車両を検出する第１の車両検出センサから、自車両と先行車両との車間距離を示す距離情報及び自車両に対する先行車両の相対速度を示す相対速度情報のそれぞれを取得し、速度センサから、自車両の速度を示す自車速情報を取得する情報取得部と、相対速度情報と自車速情報とから、自車両と先行車両との車間距離の目標値である目標車間距離を算出し、距離情報が示す車間距離と目標車間距離とを用いて、自車両が先行車両を追従している期間中の、時間変化する車間距離の目標値を示す距離計画と、自車両の、時間変化する速度の目標値を示す速度計画と、自車両の、時間変化する加速度の目標値を示す加速度計画とを生成する計画生成部と、距離情報と距離計画と自車速情報と速度計画とを用いて、自車両の加速度を制御するための加速度制御信号を算出する車両制御部と、車両制御部により算出された加速度制御信号と加速度計画との和を算出することにより、自車両の駆制動制御装置に与える加速度指令を生成する指令統合部とを備えるものである。

本開示によれば、自車両が先行車両を追従している期間中、自車両が先行車両に近づき過ぎる状況の発生及び自車両の速度がふらついてしまう状況の発生のそれぞれを防止することができる。

実施の形態１に係る車両走行支援装置３が実装される自車両ＶＯ及び先行車両ＶＬを示す説明図である。 実施の形態１に係る車両走行支援装置３を含む車両制御装置を示す構成図である。 実施の形態１に係る車両走行支援装置３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。 車両走行支援装置３が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。 車両走行支援装置３の処理手順である車両走行支援方法を示すフローチャートである。 特許文献１に開示されている車両制御装置の動作例を示す説明図であり、図６Ａは、自車両ＶＯと先行車両ＶＬとの、時間変化する車間距離ｄを示し、図６Ｂは、自車両ＶＯの、時間変化する速度ｖを示し、図６Ｃは、自車両ＶＯの、時間変化する加速度ａを示している。 図７Ａは、距離計画ｄ_ｐｌａｎを示す説明図、図７Ｂは、速度計画ｖ_ｐｌａｎを示す説明図、図７Ｃは、加速度計画ａ_ｐｌａｎを示す説明図である。 図８Ａは、距離計画ｄ_ｐｌａｎを示す説明図、図８Ｂは、速度計画ｖ_ｐｌａｎを示す説明図、図８Ｃは、加速度計画ａ_ｐｌａｎを示す説明図である。 図９Ａは、距離計画ｄ_ｐｌａｎを示す説明図、図９Ｂは、速度計画ｖ_ｐｌａｎを示す説明図、図９Ｃは、加速度計画ａ_ｐｌａｎを示す説明図である。 実施の形態２に係る車両走行支援装置３を含む車両制御装置を示す構成図である。 実施の形態２に係る車両走行支援装置３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。 実施の形態３に係る車両走行支援装置３が実装される自車両ＶＯ及び自車両ＶＯの車線変更先の車線を走行する側方車両ＶＳを示す説明図である。 実施の形態３に係る車両走行支援装置３を含む車両制御装置を示す構成図である。 実施の形態３に係る車両走行支援装置３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。 自車両ＶＯの位置を含む周辺の地図を示す説明図である。 自車両ＶＯが合流車線Ｌ２から本線車線Ｌ１に至る経路を示す説明図である。 実施の形態４に係る車両走行支援装置３を含む車両制御装置を示す構成図である。 実施の形態４に係る車両走行支援装置３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。 自車両ＶＯ、側方車両ＶＳ及び路側機ＲＳＵを示す説明図である。 実施の形態５に係る車両走行支援装置３を含む車両制御装置を示す構成図である。

以下、本開示をより詳細に説明するために、本開示を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る車両走行支援装置３が実装される自車両ＶＯ及び先行車両ＶＬを示す説明図である。
自車両ＶＯは、道路ＲＤの左側の車線Ｌ１を走行している。先行車両ＶＬは、自車両ＶＯの前方を走行している車両である。自車両ＶＯと同じ車線Ｌ１を走行している前方の車両が複数存在している場合、複数の車両のうち、自車両ＶＯからの距離が最も短い車両が先行車両ＶＬである。

図２は、実施の形態１に係る車両走行支援装置３を含む車両制御装置を示す構成図である。
図３は、実施の形態１に係る車両走行支援装置３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図２に示す車両制御装置は、第１の車両検出センサ１、速度センサ２、車両走行支援装置３及び駆制動制御装置４を備えている。図２に示す車両制御装置は、自車両ＶＯに設置されている。
第１の車両検出センサ１は、先行車両ＶＬを検出する。
第１の車両検出センサ１は、自車両ＶＯと先行車両ＶＬとの車間距離ｄ及び自車両ＶＯに対する先行車両ＶＬの相対速度ｖ_ｒｅｌのそれぞれを算出する。
第１の車両検出センサ１は、車間距離ｄを示す距離情報と先行車両ＶＬの相対速度ｖ_ｒｅｌを示す相対速度情報とを車両走行支援装置３に出力する。
図２に示す車両制御装置では、第１の車両検出センサ１が、車間距離ｄ及び先行車両ＶＬの相対速度ｖ_ｒｅｌのそれぞれを算出している。しかし、これは一例に過ぎず、車両制御装置が、第１の車両検出センサ１の代わりに、車間距離ｄを算出できるセンサと、先行車両ＶＬの相対速度ｖ_ｒｅｌｄを算出できるセンサとを備えるようにしてもよい。

速度センサ２は、自車両ＶＯの速度ｖを検出し、自車両ＶＯの速度ｖを示す自車速情報を車両走行支援装置３に出力する。
車両走行支援装置３は、自車両ＶＯが先行車両ＶＬに追従して走行するように、自車両ＶＯの駆制動制御装置４に与える加速度指令ａ_ｒｅｆを生成する。
駆制動制御装置４は、車両走行支援装置３から出力された加速度指令ａ_ｒｅｆに基づいて、自車両ＶＯの図示せぬ駆動装置、又は、自車両ＶＯの図示せぬ制動装置を制御する。

車両走行支援装置３は、情報取得部１１、計画生成部１２、車両制御部１３及び指令統合部１４を備えている。
情報取得部１１は、例えば、図３に示す情報取得回路２１によって実現される。
情報取得部１１は、第１の車両検出センサ１から、車間距離ｄを示す距離情報と先行車両ＶＬの相対速度ｖ_ｒｅｌを示す相対速度情報とを取得する。
また、情報取得部１１は、速度センサ２から、自車両ＶＯの速度ｖを示す自車速情報を取得する。
情報取得部１１は、距離情報を計画生成部１２及び車両制御部１３のそれぞれに出力し、相対速度情報を計画生成部１２に出力する。また、情報取得部１１は、自車速情報を計画生成部１２及び車両制御部１３のそれぞれに出力する。

計画生成部１２は、例えば、図３に示す計画生成回路２２によって実現される。
計画生成部１２は、情報取得部１１から、距離情報、相対速度情報及び自車速情報のそれぞれを取得する。
計画生成部１２は、相対速度情報と自車速情報とから、自車両ＶＯと先行車両ＶＬとの車間距離ｄの目標値である目標車間距離ｄ^＊を算出する。
計画生成部１２は、距離情報が示す車間距離ｄと目標車間距離ｄ^＊とを用いて、自車両ＶＯが先行車両ＶＬを追従している期間中の、時間変化する車間距離の目標値を示す距離計画ｄ_ｐｌａｎと、自車両ＶＯの、時間変化する速度の目標値を示す速度計画ｖ_ｐｌａｎと、自車両ＶＯの、時間変化する加速度の目標値を示す加速度計画ａ_ｐｌａｎとを生成する。
計画生成部１２は、距離計画ｄ_ｐｌａｎ及び速度計画ｖ_ｐｌａｎのそれぞれを車両制御部１３に出力し、加速度計画ａ_ｐｌａｎを指令統合部１４に出力する。

車両制御部１３は、例えば、図３に示す車両制御回路２３によって実現される。
車両制御部１３は、情報取得部１１から、距離情報及び自車速情報のそれぞれを取得する。
また、車両制御部１３は、計画生成部１２から、距離計画ｄ_ｐｌａｎ及び速度計画ｖ_ｐｌａｎのそれぞれを取得する。
車両制御部１３は、距離情報と距離計画ｄ_ｐｌａｎと自車速情報と速度計画ｖ_ｐｌａｎとを用いて、自車両ＶＯの加速度ａを制御するための加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌを算出する。
車両制御部１３は、加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌを指令統合部１４に出力する。

指令統合部１４は、例えば、図３に示す指令統合回路２４によって実現される。
指令統合部１４は、計画生成部１２から、加速度計画ａ_ｐｌａｎを取得し、車両制御部１３から、加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌを取得する。
指令統合部１４は、加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌと加速度計画ａ_ｐｌａｎとを用いて、自車両ＶＯの駆制動制御装置４に与える加速度指令ａ_ｒｅｆを生成する。
指令統合部１４は、加速度指令ａ_ｒｅｆを駆制動制御装置４に出力する。

図２では、車両走行支援装置３の構成要素である情報取得部１１、計画生成部１２、車両制御部１３及び指令統合部１４のそれぞれが、図３に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、車両走行支援装置３が、情報取得回路２１、計画生成回路２２、車両制御回路２３及び指令統合回路２４によって実現されるものを想定している。
情報取得回路２１、計画生成回路２２、車両制御回路２３及び指令統合回路２４のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。

車両走行支援装置３の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、車両走行支援装置３が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が該当する。

図４は、車両走行支援装置３が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
車両走行支援装置３が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、情報取得部１１、計画生成部１２、車両制御部１３及び指令統合部１４におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ３１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ３２がメモリ３１に格納されているプログラムを実行する。

また、図３では、車両走行支援装置３の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図４では、車両走行支援装置３がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、車両走行支援装置３における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。

次に、図２に示す車両制御装置の動作について説明する。
図５は、車両走行支援装置３の処理手順である車両走行支援方法を示すフローチャートである。
自車両ＶＯが先行車両ＶＬを追従している期間中、第１の車両検出センサ１は、先行車両ＶＬの検出処理を行う。
そして、第１の車両検出センサ１は、自車両ＶＯと先行車両ＶＬとの車間距離ｄ及び自車両ＶＯに対する先行車両ＶＬの相対速度ｖ_ｒｅｌのそれぞれを算出する。
第１の車両検出センサ１は、車間距離ｄを示す距離情報と先行車両ＶＬの相対速度ｖ_ｒｅｌを示す相対速度情報とを車両走行支援装置３の情報取得部１１に出力する。
速度センサ２は、自車両ＶＯの速度ｖを検出し、自車両ＶＯの速度ｖを示す自車速情報を情報取得部１１に出力する。

ここで、第１の車両検出センサ１による、車間距離ｄ及び相対速度ｖ_ｒｅｌのそれぞれの算出処理を具体的に説明する。
第１の車両検出センサ１は、例えば、レーダ光を自車両ＶＯの前方に放射し、先行車両ＶＬによる反射後のレーダ光である反射光を受信する。
第１の車両検出センサ１は、レーダ光を放射してから、反射光を受信するまでの時間Ｔを計測し、時間Ｔとレーダ光の光速ｃとを乗算することで、自車両ＶＯと先行車両ＶＬとの車間距離ｄを算出する。
第１の車両検出センサ１は、反射光に含まれているドップラー周波数ｆ_ｄｏｐを算出し、ドップラー周波数ｆ_ｄｏｐから先行車両ＶＬの相対速度ｖ_ｒｅｌを算出する。

図２に示す車両制御装置では、第１の車両検出センサ１が、車間距離ｄ及び相対速度ｖ_ｒｅｌのそれぞれを算出している。しかし、これは一例に過ぎず、例えば、第１の車両検出センサ１は、レーダ光の放射と反射光の受信とを行うだけで、車両走行支援装置３の情報取得部１１が、第１の車両検出センサ１により放射されたレーダ光と第１の車両検出センサ１により受信された反射光とに基づいて、車間距離ｄ及び相対速度ｖ_ｒｅｌのそれぞれを算出するようにしてもよい。

情報取得部１１は、第１の車両検出センサ１から、距離情報及び相対速度情報のそれぞれを取得し、速度センサ２から、自車速情報を取得する（図５のステップＳＴ１）。とを取得し、する。
情報取得部１１は、距離情報を計画生成部１２及び車両制御部１３のそれぞれに出力し、相対速度情報を計画生成部１２に出力する。また、情報取得部１１は、自車速情報を計画生成部１２及び車両制御部１３のそれぞれに出力する。

計画生成部１２は、情報取得部１１から、距離情報、相対速度情報及び自車速情報のそれぞれを取得する。
計画生成部１２は、以下の式（１）に示すように、相対速度情報が示す先行車両ＶＬの相対速度ｖ_ｒｅｌと、自車速情報が示す自車両ＶＯの速度ｖとから、先行車両ＶＬの速度ｖ_ｌｅａｄを算出する。

次に、計画生成部１２は、以下の式（２）に示すように、先行車両ＶＬの速度ｖ_ｌｅａｄに基づいて、自車両ＶＯと先行車両ＶＬとの車間距離ｄの目標値である目標車間距離ｄ^＊を算出する（図５のステップＳＴ２）。

式（２）において、Ｔ_ｈｗは、車間時間であり、Ｄ_ｓｔｏｐは、先行車両ＶＬが停車したときの自車両ＶＯと先行車両ＶＬとの目標の車間距離（以下「停車距離」という）である。
図２に示す車両制御装置では、複数の車間時間が用意されている。例えば、自車両ＶＯの運転者が、車両に実装されているスイッチを操作することによって、いずれかの車間時間を選択することが可能である。車間時間としては、例えば、１秒、１．５秒、又は、２秒が用いられる。
停車距離Ｄ_ｓｔｏｐは、計画生成部１２の内部メモリに格納されていてもよいし、車両制御装置の外部から与えられるものであってもよい。また、停車距離Ｄ_ｓｔｏｐは、自車両ＶＯの運転者が設定可能なものであってもよい。

計画生成部１２は、距離情報が示す車間距離ｄと目標車間距離ｄ^＊とを用いて、自車両ＶＯが先行車両ＶＬを追従している期間中の、時間変化する車間距離の目標値を示す距離計画ｄ_ｐｌａｎと、自車両ＶＯの、時間変化する速度の目標値を示す速度計画ｖ_ｐｌａｎと、自車両ＶＯの、時間変化する加速度の目標値を示す加速度計画ａ_ｐｌａｎとを生成する（図５のステップＳＴ３）。
計画生成部１２は、距離計画ｄ_ｐｌａｎ及び速度計画ｖ_ｐｌａｎのそれぞれを車両制御部１３に出力し、加速度計画ａ_ｐｌａｎを指令統合部１４に出力する。

以下、計画生成部１２による距離計画ｄ_ｐｌａｎ等の生成処理を具体的に説明する。
計画生成部１２は、以下の式（３）に示すように、車間距離ｄの初期値である車間距離初期値ｄ_０と、目標車間距離ｄ^＊の初期値である目標車間距離初期値ｄ^＊ _０との偏差（ｄ_０－ｄ^＊ _０）から、０へのステップ入力として、入力距離ｄ_ｉｎを定義する。

計画生成部１２は、入力距離ｄ_ｉｎを式（５）に示すデジタルフィルタＦ_ｄ（ｓ）に与えて、デジタルフィルタＦ_ｄ（ｓ）から、Ｆ_ｄ（ｓ）ｄ_ｉｎを取得する。
計画生成部１２は、以下の式（４）に示すように、Ｆ_ｄ（ｓ）ｄ_ｉｎと目標車間距離ｄ^＊とから、距離計画ｄ_ｐｌａｎを算出する。

デジタルフィルタＦ_ｄ（ｓ）は、減衰係数がζ_ｄ、制御応答がω_ｄの２次フィルタである。車間距離ｄが目標車間距離ｄ^＊に収束する際の車間距離ｄのアンダーシュートの有無は、減衰係数ζ_ｄによって決定される。ζ_ｄ＝１であれば、車間距離ｄがアンダーシュートすることなく、車間距離ｄが目標車間距離ｄ^＊に収束する。ζ_ｄ＜１であれば、車間距離ｄがアンダーシュートしてから、車間距離ｄが目標車間距離ｄ^＊に収束する。車間距離ｄが目標車間距離ｄ^＊に収束する早さは、制御応答ω_ｄによって決定される。

次に、計画生成部１２は、以下の式（６）に示すように、先行車両ＶＬの速度ｖ_ｌｅａｄから、Ｆ_ｄ（ｓ）ｄ_ｉｎの微分値を差し引くことで、速度計画ｖ_ｐｌａｎを算出する。

最後に、計画生成部１２は、以下の式（７）に示すように、Ｆ_ｄ（ｓ）ｄ_ｉｎの２階微分値に負号を付けることで、加速度計画ａ_ｐｌａｎを生成する。

車両制御部１３は、情報取得部１１から、距離情報及び自車速情報のそれぞれを取得する。
また、車両制御部１３は、計画生成部１２から、距離計画ｄ_ｐｌａｎ及び速度計画ｖ_ｐｌａｎのそれぞれを取得する。
車両制御部１３は、以下の式（８）に示すように、距離情報が示す車間距離ｄと距離計画ｄ_ｐｌａｎとの偏差（ｄ－ｄ_ｐｌａｎ）と、速度計画ｖ_ｐｌａｎと自車速情報が示す自車両ＶＯの速度ｖとの偏差（ｖ_ｐｌａｎ－ｖ）とから、自車両ＶＯの加速度ａを制御するための加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌを算出する（図５のステップＳＴ４）。

式（８）において、Ｋ_ｄｐは、車間距離制御のための比例ゲインであり、Ｋ_ｄｄは、車間距離制御のための微分ゲインである。

ここでは、車両制御部１３が、式（８）を用いて、加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌを算出している。しかし、これは一例に過ぎず、車両制御部１３は、速度計画ｖ_ｐｌａｎと自車両ＶＯの速度ｖとを以下の式（９）に代入することで、加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌを算出するようにしてもよい。

式（９）において、Ｋ_ｓｐは、速度制御のための比例ゲインであり、Ｋ_ｓｉは、速度制御のための積分ゲインである。
車両制御部１３は、加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌを指令統合部１４に出力する。

指令統合部１４は、車両制御部１３から、加速度計画ａ_ｐｌａｎを取得し、車両制御部１３から、加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌを取得する。
指令統合部１４は、以下の式（１０）に示すように、加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌと加速度計画ａ_ｐｌａｎとの和を算出することで、自車両ＶＯの駆制動制御装置４に与える加速度指令ａ_ｒｅｆを生成する（図５のステップＳＴ５）。

指令統合部１４は、加速度指令ａ_ｒｅｆを駆制動制御装置４に出力する。

ここで、図６は、特許文献１に開示されている車両制御装置の動作例を示す説明図である。
図６は、自車両ＶＯよりも速度が遅い先行車両ＶＬに対して、自車両ＶＯが追従する際の動作を示している。
図６Ａは、自車両ＶＯと先行車両ＶＬとの、時間変化する車間距離ｄを示している。図６Ｂは、自車両ＶＯの、時間変化する速度ｖを示している。図６Ｃは、自車両ＶＯの、時間変化する加速度ａを示している。
特許文献１に開示されている車両制御装置では、算出部が、自車両ＶＯと先行車両ＶＬとの車間距離ｄと、先行車両ＶＬの速度ｖ_ｌｅａｄとに基づいて、自車両ＶＯの目標速度ｖ^＊を算出する。そして、走行制御部が、自車両ＶＯの速度ｖが目標速度ｖ^＊と一致するような加速度指令ａ^＊を算出する。このとき、走行制御部の制御応答が低ければ、自車両ＶＯが先行車両ＶＬに近づき過ぎて、自車両ＶＯが先行車両ＶＬに衝突してしまう危険な状況を生じることがある。一方、走行制御部の制御応答が高ければ、自車両ＶＯの速度ｖが上昇と低下を繰り返すという速度のふらつきを生じてしまうことがある

図７は、図１に示す車両走行支援装置３の動作例を示す説明図である。
図７は、自車両ＶＯよりも速度が遅い先行車両ＶＬに対して、自車両ＶＯが追従する際の動作を示している。
図７Ａは、距離計画ｄ_ｐｌａｎを示し、図７Ｂは、速度計画ｖ_ｐｌａｎを示し、図７Ｃは、加速度計画ａ_ｐｌａｎを示している。
図７の例では、先行車両ＶＬの速度ｖ_ｌｅａｄが一定速度のため、先行車両ＶＬの速度ｖ_ｌｅａｄに基づいて算出される目標車間距離ｄ^＊は、図７Ａに示すように、一定値となる。距離計画ｄ_ｐｌａｎは、初期値ｄ_０から目標車間距離ｄ^＊に収束するまでの、時間変化する車間距離ｄの目標値として算出される。
速度計画ｖ_ｐｌａｎは、図７Ｂに示すように、初期値ｖ_０から先行車両ＶＬの速度ｖ_ｌｅａｄに収束するまでの自車両ＶＯの、時間変化する車速ｖの目標値として算出される。
加速度計画ａ_ｐｌａｎは、距離計画ｄ_ｐｌａｎ及び速度計画ｖ_ｐｌａｎのそれぞれを実現するための、自車両ＶＯの、時間変化する減速の目標値として算出される。
駆制動制御装置４が理想的に動作して、加速度計画ａ_ｐｌａｎの通りに、自車両ＶＯの加速度ａが発生する場合、車間距離ｄは、距離計画ｄ_ｐｌａｎに正確に追従し、自車両ＶＯの速度ｖは、速度計画ｖ_ｐｌａｎに正確に追従する。そのため、車間距離ｄと距離計画ｄ_ｐｌａｎとの偏差と、速度計画ｖ_ｐｌａｎと自車両ＶＯの速度ｖとの偏差とに基づいて算出される加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌは、ほぼ０となる。
よって、図１に示す車両走行支援装置３では、自車両ＶＯが先行車両ＶＬに近づき過ぎて、自車両ＶＯが先行車両ＶＬに衝突してしまう危険な状況を生じることなく、自車両ＶＯが先行車両ＶＬを追従することができる。また、図１に示す車両走行支援装置３では、指令統合部１４が、加速度計画ａ_ｐｌａｎを用いて、加速度指令ａ_ｒｅｆを生成するため、車両制御部１３による加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌの制御応答が低くても、距離計画ｄ_ｐｌａｎ及び速度計画ｖ_ｐｌａｎのそれぞれを実現することができる。したがって、自車両ＶＯの速度ｖが上昇と低下を繰り返すという速度のふらつきを抑制することができる。

図８は、図１に示す車両走行支援装置３の動作例を示す説明図である。
図８は、自車両ＶＯと先行車両ＶＬとの車間距離ｄが目標車間距離ｄ^＊を維持しているときに減速した先行車両ＶＬに対して、自車両ＶＯが追従する際の動作を示している。
図８Ａは、距離計画ｄ_ｐｌａｎを示し、図８Ｂは、速度計画ｖ_ｐｌａｎを示し、図８Ｃは、加速度計画ａ_ｐｌａｎを示している。
図８の例では、先行車両ＶＬの速度ｖ_ｌｅａｄが減速しているため、先行車両ＶＬの速度ｖ_ｌｅａｄに基づいて算出される目標車間距離ｄ^＊は、図８Ａに示すように、先行車両ＶＬの速度ｖ_ｌｅａｄに伴って減少される。また、車間距離ｄが目標車間距離ｄ^＊を維持しているときの、式（４）の右辺第１項に示すＦ_ｄ（ｓ）ｄ_ｉｎは、０に収束しているため、距離計画ｄ_ｐｌａｎは、目標車間距離ｄ^＊と一致している。
車間距離ｄが目標車間距離ｄ^＊を維持しているときの、Ｆ_ｄ（ｓ）ｄ_ｉｎは、０に収束しているため、速度計画ｖ_ｐｌａｎは、先行車両ＶＬの速度ｖ_ｌｅａｄと一致している。
車間距離ｄが目標車間距離ｄ^＊を維持しているときの、Ｆ_ｄ（ｓ）ｄ_ｉｎは、０に収束しているため、加速度計画ａ_ｐｌａｎは、０となる。
図１に示す車両走行支援装置３では、先行車両ＶＬの速度ｖ_ｌｅａｄに伴って減少される距離計画ｄ_ｐｌａｎと、先行車両ＶＬの速度ｖ_ｌｅａｄに伴って減少される速度計画ｖ_ｐｌａｎとが実現されるように、車両制御部１３が、加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌを算出している。即ち、車両制御部１３が、車間距離ｄと距離計画ｄ_ｐｌａｎとの偏差と、速度計画ｖ_ｐｌａｎと自車両ＶＯの速度ｖとの偏差とから、加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌを算出している。したがって、自車両ＶＯと先行車両ＶＬとの車間距離ｄが目標車間距離ｄ^＊を維持しているときに、先行車両ＶＬが減速しても、自車両ＶＯが先行車両ＶＬを追従することができる。

図９は、図１に示す車両走行支援装置３の動作例を示す説明図である。
図９は、自車両ＶＯの速度ｖが、先行車両ＶＬの速度ｖ_ｌｅａｄに収束する前に減速した先行車両ＶＬに対して、自車両ＶＯが追従する際の動作を示している。
図９Ａは、距離計画ｄ_ｐｌａｎを示し、図９Ｂは、速度計画ｖ_ｐｌａｎを示し、図９Ｃは、加速度計画ａ_ｐｌａｎを示している。
図１に示す車両走行支援装置３では、先行車両ＶＬの速度ｖ_ｌｅａｄに伴って減少される距離計画ｄ_ｐｌａｎと、先行車両ＶＬの速度ｖ_ｌｅａｄに伴って減少される速度計画ｖ_ｐｌａｎとが実現されるように、車両制御部１３が、加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌを算出している。即ち、車両制御部１３が、車間距離ｄと距離計画ｄ_ｐｌａｎとの偏差と、速度計画ｖ_ｐｌａｎと自車両ＶＯの速度ｖとの偏差とから、加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌを算出している。したがって、自車両ＶＯと先行車両ＶＬとの車間距離ｄが目標車間距離ｄ^＊に収束する前に、先行車両ＶＬが減速しても、自車両ＶＯが先行車両ＶＬを追従することができる。

以上の実施の形態１では、自車両の前方を走行している車両である先行車両を検出する第１の車両検出センサ１から、自車両と先行車両との車間距離を示す距離情報及び自車両に対する先行車両の相対速度を示す相対速度情報のそれぞれを取得し、速度センサ２から、自車両の速度を示す自車速情報を取得する情報取得部１１と、相対速度情報と自車速情報とから、自車両と先行車両との車間距離の目標値である目標車間距離を算出し、距離情報が示す車間距離と目標車間距離とを用いて、自車両が先行車両を追従している期間中の、時間変化する車間距離の目標値を示す距離計画と、自車両の、時間変化する速度の目標値を示す速度計画と、自車両の、時間変化する加速度の目標値を示す加速度計画とを生成する計画生成部１２とを備えるように、車両走行支援装置３を構成した。また、車両走行支援装置３は、距離情報と距離計画と自車速情報と速度計画とを用いて、自車両の加速度を制御するための加速度制御信号を算出する車両制御部１３と、車両制御部１３により算出された加速度制御信号と加速度計画との和を算出することにより、自車両の駆制動制御装置４に与える加速度指令を生成する指令統合部１４とを備えている。したがって、車両走行支援装置３は、自車両が先行車両を追従している期間中、自車両が先行車両に近づき過ぎる状況の発生及び自車両の速度がふらついてしまう状況の発生のそれぞれを防止することができる。

図２に示す車両走行支援装置３では、計画生成部１２が、デジタルフィルタＦ_ｄ（ｓ）を用いて、自車両ＶＯが先行車両ＶＬを追従している期間中の、時間変化する車間距離の目標値を示す第１の距離計画ｄ_ｐｌａｎを生成している。しかし、計画生成部１２が用いるデジタルフィルタＦ_ｄ（ｓ）は、式（５）に示す２次フィルタに限るものではなく、計画生成部１２は、デジタルフィルタＦ_ｄ（ｓ）として、例えば、以下の式（１１）に示す２段移動平均フィルタを用いるようにしてもよい。式（１１）に示す２段移動平均フィルタは、以下の式（１２）に示す移動平均フィルタＦ_ａｖｅ（ｓ）が２個組み合わされているフィルタである。

式（１１）及び式（１２）において、τ_ｄ，τ_ｄ１，τ_ｄ２のそれぞれは、移動平均フィルタの時定数である。

実施の形態２．
実施の形態２では、図２に示す車両制御部１３の代わりに、車両制御部１５を備える車両走行支援装置３について説明する。

図１０は、実施の形態２に係る車両走行支援装置３を含む車両制御装置を示す構成図である。図１０において、図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
図１１は、実施の形態２に係る車両走行支援装置３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。図１１において、図３と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。

車両制御部１５は、例えば、図１１に示す車両制御回路２５によって実現される。
車両制御部１５は、自車両ＶＯの挙動を示す動的車両モデルを用いて、自車両ＶＯと先行車両ＶＬとの車間距離ｄの予測値である予測車間距離ｄ_ｋと、自車両ＶＯの速度ｖの予測値である予測速度ｖ_ｋとを求める。
車両制御部１５は、距離計画ｄ_ｐｌａｎと予測車間距離ｄ_ｋとの偏差及び速度計画ｖ_ｐｌａｎと予測速度ｖ_ｋとの偏差のそれぞれを評価し、それぞれの偏差の評価値に基づいて、加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌを算出する。

図１０では、車両走行支援装置３の構成要素である情報取得部１１、計画生成部１２、車両制御部１５及び指令統合部１４のそれぞれが、図１１に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、車両走行支援装置３が、情報取得回路２１、計画生成回路２２、車両制御回路２５及び指令統合回路２４によって実現されるものを想定している。
情報取得回路２１、計画生成回路２２、車両制御回路２５及び指令統合回路２４のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。

車両走行支援装置３の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、車両走行支援装置３が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
車両走行支援装置３が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、情報取得部１１、計画生成部１２、車両制御部１５及び指令統合部１４におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図４に示すメモリ３１に格納される。そして、図４に示すプロセッサ３２がメモリ３１に格納されているプログラムを実行する。

また、図１１では、車両走行支援装置３の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図４では、車両走行支援装置３がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、車両走行支援装置３における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。

次に、図１０に示す車両制御装置の動作について説明する。車両制御部１５以外は、図１に示す車両制御装置と同様である。このため、ここでは、車両制御部１５の動作のみを説明する。

自車両ＶＯの挙動を示す動的車両モデルは、現在の時刻ｔ（０）から、一定周期Ｔ_ｐｅｒの間隔で、時間Ｔｈだけ未来までの自車両ＶＯの挙動を予測するものである。
車両制御部１５は、距離計画ｄ_ｐｌａｎと予測車間距離ｄ_ｋとの偏差及び速度計画ｖ_ｐｌａｎと予測速度ｖ_ｋとの偏差のそれぞれを評価する評価関数Ｊを最小化する制御入力ｕを求める最適化問題を一定期間ごとに解き、それぞれの解を加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌとして算出する。
このとき、予測対象の車両状態量である予測車間距離ｄ_ｋ及び予測速度ｖ_ｋのそれぞれの点数は、Ｎ点である。Ｎ＝Ｔｈ／Ｔ_ｐｅｒである。現在の時刻ｔ（０）から時間Ｔｈだけ未来までの間の時間を「ホライズン」と称する。

以下、車両制御部１５による加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌの算出処理を具体的に説明する。
以下の式（１３）は、評価関数Ｊを最小化する制御入力ｕを求めることを表している。

式（１３）～（１５）において、ｘは、車両状態量であり、ｘ_０は、車両状態量ｘの初期値である。
ｘドットは、車両状態量ｘの予測値である。明細書の文章中では、電子出願の関係上、文字「ｘ」の上に“・”を付することができないため、ｘドットのように表記している。
ｆ（ｘ，ｕ）は、動的車両モデルに関するベクトル値関数である。

車両制御部１５は、車両状態量ｘを以下の式（１６）のように設定し、制御入力ｕを以下の式（１７）のように設定する。

式（１６）及び式（１７）において、ｄは、自車両ＶＯと先行車両ＶＬとの車間距離、ｖは、自車両ＶＯの速度、ａは、自車両ＶＯの加速度である。また、ａ_ｃｔｒｌは、加速度制御信号である。

車両制御部１５により用いられる動的車両モデルは、以下の式（１８）のように表される。

式（１８）において、Ｔ_ａは、加速度指令ａ_ｒｅｆに対する駆制動制御装置４の応答遅れである。

車両制御部１５により用いられる評価関数Ｊは、以下の式（１９）のように表される。

式（１９）において、ｘ_ｋは、予測点ｋ（ｋ＝０，・・・，Ｎ）における車両状態量の予測値、ｕ_ｋは、予測点ｋ（ｋ＝０，・・・，Ｎ－１）における制御入力である。
ｈは、評価項目に関するベクトル値関数である。ｈ_Ｎは、予測点Ｎにおける評価項目に関するベクトル値関数であり、ｒ_ｋは、予測点ｋ（ｋ＝０，…，Ｎ）における目標値である。Ｗ，Ｗ_Ｎのそれぞれは、重み行列であり、それぞれの評価項目に対する重みを対角成分に有する対角行列である。

車両制御部１５は、評価項目に関するベクトル値関数ｈを以下の式（２０）のように設定し、評価項目に関するベクトル値関数ｈ_Ｎを以下の式（２１）のように設定する。

式（２０）において、ｄ_ｋは、予測点ｋ（ｋ＝０，・・・，Ｎ）における車間距離の予測値である予測車間距離、ｖ_ｋは、予測点ｋ（ｋ＝０，・・・，Ｎ）における自車両ＶＯの速度の予測値である予測速度である。
車両制御部１５は、予測車間距離ｄ_ｋ及び予測速度ｖ_ｋのそれぞれが小さくなるように、以下の式（２２）に示す目標値ｒ_ｋ及び以下の式（２３）に示す目標値ｒ_Ｎのそれぞれを設定する。

式（２２）及び式（２３）において、ｄ_{ｐｌａｎ，ｋ}は、式（４）に示す距離計画ｄ_ｐｌａｎにおける予測点ｋの値であり、ｄ_{ｐｌａｎ，Ｎ}は、式（４）に示す距離計画ｄ_ｐｌａｎにおける予測点Ｎの値である。
ｖ_{ｐｌａｎ，ｋ}は、式（６）に示す速度計画ｖ_ｐｌａｎにおける予測点ｋの値であり、ｖ_{ｐｌａｎ，Ｎ}は、式（６）に示す速度計画ｖ_ｐｌａｎにおける予測点Ｎの値である。

車両制御部１５は、式（１９）に示す評価関数Ｊを用いて、予測車間距離ｄ_ｋと目標値ｒ_ｋとの偏差及び予測速度ｖ_ｋと目標値ｒ_ｋとの偏差のそれぞれを評価する。
車両制御部１５は、それぞれの偏差の評価値が最小になる制御入力ｕを求める最適化問題を一定期間ごとに解き、それぞれの解を加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌとして算出する。最適化問題を解く処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
そして、指令統合部１４は、式（１０）に示すように、加速度計画ａ_ｐｌａｎと加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌとを統合することで、駆制動制御装置４に与える加速度指令ａ_ｒｅｆを生成する。

図１０に示す車両走行支援装置３でも、図２に示す車両走行支援装置３と同様に、自車両ＶＯが先行車両ＶＬを追従することができる。

図１０に示す車両走行支援装置３では、車両制御部１５が、それぞれの偏差の評価値が最小になる制御入力ｕを求めている。しかし、これは一例に過ぎず、車両制御部１５が、それぞれの偏差の評価値が事前に設定された閾値よりも小さい制御入力ｕを求めるようにしてもよい。
また、車両制御部１５は、予め定められた回数だけ反復計算を行っても、それぞれの偏差の評価値が閾値よりも小さい制御入力ｕを求めることができなければ、反復計算で求めた複数の評価値の中で、最小の評価値になるときの制御入力ｕを求めるようにしてもよい。

図１０に示す車両走行支援装置３では、車両制御部１５が、それぞれの偏差の評価値が最小になる制御入力ｕを求めている。しかし、これは一例に過ぎず、評価関数Ｊの符号を反転させることで、車両制御部１５が、それぞれの偏差の評価値が最大になる制御入力ｕを求めるようにしてもよい。また、車両制御部１５が、それぞれの偏差の評価値が事前に設定された閾値よりも大きい制御入力ｕを求めるようにしてもよい。
また、車両制御部１５は、予め定められた回数だけ反復計算を行っても、それぞれの偏差の評価値が閾値よりも大きい制御入力ｕを求めることができなければ、反復計算で求めた複数の評価値の中で、最大の評価値になるときの制御入力ｕを求めるようにしてもよい。

図１０に示す車両走行支援装置３では、距離計画と速度計画との偏差を評価することにより、ホライズン内において、距離計画及び速度計画のそれぞれにスムーズに追従するための加速度制御指令を算出することができる。さらに、動的車両モデルに駆制動制御装置４の応答遅れを組み込むことで、加速度指令に対する車両の遅れを考慮した制御量を算出することができる。

実施の形態３．
実施の形態３では、情報取得部４１、計画生成部４２、車両制御部４３及び指令統合部４４を備える車両走行支援装置３について説明する。

図１２は、実施の形態３に係る車両走行支援装置３が実装される自車両ＶＯ及び自車両ＶＯの車線変更先の車線を走行する側方車両ＶＳを示す説明図である。
自車両ＶＯ及び側方車両ＶＳのそれぞれが走行する道路ＲＤは、本線車線Ｌ１と合流車線Ｌ２とを有している。本線車線Ｌ１と合流車線Ｌ２とは、道路ＲＤの合流区間で接続されている。図中、破線の区間が、合流区間である。
図１２に示す道路ＲＤでは、本線車線Ｌ１と合流車線Ｌ２とが平行になっている。しかし、これは一例に過ぎず、本線車線Ｌ１と合流車線Ｌ２とが非平行であってもよい。
図１２では、自車両ＶＯが合流車線Ｌ２を走行しており、側方車両ＶＳが本線車線Ｌ１を走行している。
側方車両ＶＳは、自車両ＶＯの前方を走行している車両である。本線車線Ｌ１を走行している前方の車両が複数存在していれば、複数の車両のうち、自車両ＶＯからの距離が最も短い車両が側方車両ＶＳである。
図１３に示す車両走行支援装置３では、自車両ＶＯが合流車線Ｌ２から本線車線Ｌ１に車線変更するように、自車両ＶＯの操舵制御装置６に与える舵角指令δ_ｒｅｆを生成する。また、図１３に示す車両走行支援装置３では、側方車両ＶＳを自車両ＶＯの先行車両ＶＬとして、自車両ＶＯが側方車両ＶＳに追従して走行するように、自車両ＶＯの駆制動制御装置４に与える加速度指令ａ_ｒｅｆを生成する。

図１３は、実施の形態３に係る車両走行支援装置３を含む車両制御装置を示す構成図である。図１３において、図２及び図１０と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
図１４は、実施の形態３に係る車両走行支援装置３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。図１４において、図３及び図１１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。

第２の車両検出センサ５は、自車両ＶＯに設置されている。
第２の車両検出センサ５は、本線車線Ｌ１を走行している側方車両ＶＳを検出する。
第２の車両検出センサ５は、自車両ＶＯと側方車両ＶＳとの車間距離ｄ及び自車両ＶＯに対する側方車両ＶＳの相対速度ｖ_ｒｅｌのそれぞれを算出する。
図１３に示す車両走行支援装置３では、説明の便宜上、自車両ＶＯと側方車両ＶＳとの車間距離についても、自車両ＶＯと先行車両ＶＬとの車間距離と同様に、ｄで表されるものとする。また、側方車両ＶＳの相対速度についても、先行車両ＶＬの相対速度と同様に、ｖ_ｒｅｌで表されるものとする。
第２の車両検出センサ５は、車間距離ｄを示す距離情報と側方車両ＶＳの相対速度ｖ_ｒｅｌを示す相対速度情報とを車両走行支援装置３に出力する。
図１３に示す車両走行支援装置３では、第２の車両検出センサ５が、車間距離ｄ及び側方車両ＶＳの相対速度ｖ_ｒｅｌのそれぞれを算出している。しかし、これは一例に過ぎず、車両制御装置が、第２の車両検出センサ５の代わりに、車間距離ｄを算出できるセンサと、側方車両ＶＳの相対速度ｖ_ｒｅｌを算出できるセンサとを備えるようにしてもよい。
操舵制御装置６は、車両走行支援装置３から出力された舵角指令δ_ｒｅｆに基づいて、自車両ＶＯの図示せぬ操舵装置を制御する。

図１３に示す車両走行支援装置３は、情報取得部４１、計画生成部４２、車両制御部４３及び指令統合部４４を備えている。
計画生成部４２は、図２に示す計画生成部１２に相当する速度計画生成部４２ａのほかに、経路計画生成部４２ｂを備えている。車両制御部４３は、図２に示す車両制御部１３に相当する加速度指令制御部４３ａのほかに、舵角指令制御部４３ｂを備えている。指令統合部４４は、図２に示す指令統合部１４に相当する加速度指令統合部４４ａのほかに、舵角指令統合部４４ｂを備えている。

情報取得部４１は、例えば、図１４に示す情報取得回路５１によって実現される。
情報取得部４１は、図２に示す情報取得部１１と同様の処理を行うほかに、第２の車両検出センサ５から、自車両ＶＯと側方車両ＶＳとの車間距離ｄを示す距離情報と側方車両ＶＳの相対速度ｖ_ｒｅｌを示す相対速度情報とを取得する。
情報取得部４１は、例えば、第１の車両検出センサ１が先行車両ＶＬを検出していないときに、第２の車両検出センサ５が側方車両ＶＳを検出していれば、第１の車両検出センサ１から出力された相対速度情報の代わりに、第２の車両検出センサ５から出力された相対速度情報を計画生成部４２に出力する。また、情報取得部４１は、第１の車両検出センサ１から出力された距離情報の代わりに、第２の車両検出センサ５から出力された距離情報を計画生成部４２及び車両制御部４３のそれぞれに出力する。
また、情報取得部４１は、車両走行支援装置３の外部から、自車両ＶＯが走行している車線である自車線と、自車両ＶＯの車線変更先の車線とを含む地図の地図データを取得する。図１２の例では、自車線が合流車線Ｌ２であり、車線変更先の車線が本線車線Ｌ１である。
また、情報取得部４１は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機を備えており、ＧＰＳ受信機により受信されたＧＰＳデータに基づいて、自車両ＶＯの位置を確認する。
情報取得部４１は、自車両ＶＯの位置を示す位置情報及び地図データのそれぞれを計画生成部４２及び車両制御部４３のそれぞれに出力する。

計画生成部４２は、例えば、図１４に示す計画生成回路５２によって実現される。
計画生成部４２は、速度計画生成部４２ａ及び経路計画生成部４２ｂを備えている。速度計画生成部４２ａは、図２に示す計画生成部１２と同様であるため、詳細な説明を省略する。
経路計画生成部４２ｂは、情報取得部４１から、位置情報及び地図データのそれぞれを取得する。
経路計画生成部４２ｂは、地図データのうち、位置情報が示す自車両ＶＯの位置を含む周辺の地図データに基づいて、自車両ＶＯが合流車線Ｌ２から本線車線Ｌ１に至る経路を特定する。
経路計画生成部４２ｂは、特定した経路における自車両ＶＯの、時間変化する走行位置の目標値を示す経路計画ｒ_ｐｌａｎを生成する。ｒ_ｐｌａｎ＝（ｘ_ｐｌａｎ，ｙ_ｐｌａｎ）である。
経路計画生成部４２ｂは、経路計画ｒ_ｐｌａｎを用いて、自車両ＶＯが、特定した経路を走行するための自車両ＶＯの、時間変化する舵角δの目標値を示す舵角計画δ_ｐｌａｎを生成する。
経路計画生成部４２ｂは、経路計画ｒ_ｐｌａｎを舵角指令制御部４３ｂに出力し、舵角計画δ_ｐｌａｎを舵角指令統合部４４ｂに出力する。

車両制御部４３は、例えば、図１４に示す車両制御回路５３によって実現される。
車両制御部４３は、加速度指令制御部４３ａ及び舵角指令制御部４３ｂを備えている。加速度指令制御部４３ａは、図２に示す車両制御部１３と同様であるため、詳細な説明を省略する。
舵角指令制御部４３ｂは、経路計画生成部４２により生成された経路計画ｒ_ｐｌａｎを用いて、自車両ＶＯの舵角δを制御するための舵角制御信号δ_ｃｔｒｌを算出する。
舵角指令制御部４３ｂは、舵角制御信号δ_ｃｔｒｌを舵角指令統合部４４ｂに出力する。

指令統合部４４は、例えば、図１４に示す指令統合回路５４によって実現される。
指令統合部４４は、加速度指令統合部４４ａ及び舵角指令統合部４４ｂを備えている。加速度指令統合部４４ａは、図２に示す指令統合部１４同様であるため、詳細な説明を省略する。
舵角指令統合部４４ｂは、舵角指令制御部４３ｂにより算出された舵角制御信号δ_ｃｔｒｌと経路計画生成部４２ｂにより生成された舵角計画δ_ｐｌａｎとを用いて、車両ＶＯの操舵制御装置６に与える舵角指令δ_ｒｅｆを生成する。
舵角指令統合部４４ｂは、舵角指令δ_ｒｅｆを操舵制御装置６に出力する。

図１３では、車両走行支援装置３の構成要素である情報取得部４１、計画生成部４２、車両制御部４３及び指令統合部４４のそれぞれが、図１４に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、車両走行支援装置３が、情報取得回路５１、計画生成回路５２、車両制御回路５３及び指令統合回路５４によって実現されるものを想定している。
情報取得回路５１、計画生成回路５２、車両制御回路５３及び指令統合回路５４のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。

車両走行支援装置３の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、車両走行支援装置３が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
車両走行支援装置３が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、情報取得部４１、計画生成部４２、車両制御部４３及び指令統合部４４におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図４に示すメモリ３１に格納される。そして、図４に示すプロセッサ３２がメモリ３１に格納されているプログラムを実行する。

また、図１４では、車両走行支援装置３の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図４では、車両走行支援装置３がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、車両走行支援装置３における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。

次に、図１３に示す車両制御装置の動作について説明する。
第１の車両検出センサ１は、先行車両ＶＬを検出する。
図９の例では、自車両ＶＯと同じ合流車線Ｌ２を走行している先行車両ＶＬが存在していないため、先行車両ＶＬを検出しない。
第２の車両検出センサ５は、側方車両ＶＳを検出し、第１の車両検出センサ１と同様の方法で、自車両ＶＯと側方車両ＶＳとの車間距離ｄ及び側方車両ＶＳの相対速度ｖ_ｒｅｌのそれぞれを算出する。
第２の車両検出センサ５は、自車両ＶＯと側方車両ＶＳとの車間距離ｄを示す距離情報及び側方車両ＶＳの相対速度ｖ_ｒｅｌを示す相対速度情報のそれぞれを車両走行支援装置３の情報取得部４１に出力する。

情報取得部４１は、第２の車両検出センサ５から、自車両ＶＯと側方車両ＶＳとの車間距離ｄを示す距離情報と、側方車両ＶＳの相対速度ｖ_ｒｅｌを示す相対速度情報とを取得する。
また、情報取得部４１は、速度センサ２から、自車両ＶＯの速度ｖを示す自車速情報を取得する。
情報取得部４１は、相対速度情報を速度計画生成部４２ａに出力し、自車速情報を速度計画生成部４２ａ及び加速度指令制御部４３ａのそれぞれに出力する。
また、情報取得部４１は、距離情報を速度計画生成部４２ａ及び加速度指令制御部４３ａのそれぞれに出力する。
情報取得部４１は、ＧＰＳ受信機により受信されたＧＰＳデータに基づいて、自車両ＶＯの位置を確認する。
情報取得部４１は、車両走行支援装置３の外部から地図データを取得する。
情報取得部４１は、自車両ＶＯの位置を示す位置情報及び地図データのそれぞれを経路計画生成部４２ｂ及び舵角指令制御部４３ｂのそれぞれに出力する。

経路計画生成部４２ｂは、情報取得部４１から、位置情報及び地図データのそれぞれを取得する。
経路計画生成部４２ｂは、地図データのうち、位置情報が示す自車両ＶＯの位置を含む周辺の地図データに基づいて、自車両ＶＯが合流車線Ｌ２から本線車線Ｌ１に至る経路を特定する。当該経路は、合流区間を通過するような経路であればよく、例えば、合流区間の概ね中間点を通るような経路が考えられる。
図１５は、自車両ＶＯの位置を含む周辺の地図を示す説明図である。図１５において、本線車線Ｌ１及び合流車線Ｌ２のそれぞれに表記されている○は、本線車線Ｌ１及び合流車線Ｌ２におけるそれぞれの経路上の位置を示している。
（ｘ_Ｌ１（ｎ），ｙ_Ｌ１（ｎ））は、本線車線Ｌ１の経路上の位置を示しており、（ｘ_Ｌ２（ｎ），ｙ_Ｌ２（ｎ））は、合流車線Ｌ２の経路上の位置を示している。
図１６は、自車両ＶＯが合流車線Ｌ２から本線車線Ｌ１に至る経路を示す説明図である。図１６において、○は、自車両ＶＯが合流車線Ｌ２から本線車線Ｌ１に至る経路上の位置を示している。
経路計画生成部４２ｂは、自車両ＶＯが合流車線Ｌ２から本線車線Ｌ１に至る経路における自車両ＶＯの、時間変化する走行位置の目標値を示す経路計画ｒ_ｐｌａｎを生成する。
図１６において、（ｘ_ｐｌａｎ（ｎ），ｙ_ｐｌａｎ（ｎ））は、自車両ＶＯが合流車線Ｌ２から本線車線Ｌ１に至る経路における自車両ＶＯの走行位置を示している。
経路計画生成部４２ｂは、経路計画ｒ_ｐｌａｎを舵角指令制御部４３ｂに出力する。

以下、経路計画生成部４２ｂによる経路計画ｒ_ｐｌａｎの生成処理を具体的に説明する。
まず、経路計画生成部４２ｂは、以下の式（２４）に示すように、ステップ入力ｋ_ｉｎ及びフィルタＦ_ｌｃ（ｓ）を用いて、係数ｋ（ｎ）を算出する。
係数ｋ（ｎ）は、０以上１以下の値である。ｋ（ｎ）＝１のときは、合流車線Ｌ２から本線車線Ｌ１への自車両ＶＯの車線変更が開始されていない。ｋ（ｎ）＝０のときは、合流車線Ｌ２から本線車線Ｌ１への自車両ＶＯの車線変更が完了している。

ステップ入力ｋ_ｉｎは、フィルタＦ_ｌｃ（ｓ）に与えられる信号であり、以下の式（２５）のように表される。係数ｋ（ｎ）は、フィルタＦ_ｌｃ（ｓ）の出力値である。
ｔは時刻を示し、ｔ＝０は、自車両ＶＯが合流を開始する時刻を意味する。ｔ＝Ｔ_ｓは、自車両ＶＯが車線変更を開始する時刻を意味する。

フィルタＦ_ｌｃ（ｓ）は、時定数がＴ_ｌｃ／２の移動平均フィルタを２回実行するフィルタであり、以下の式（２６）のように表される。Ｔ_ｌｃは、自車両ＶＯが合流車線Ｌ２から本線車線Ｌ１に至るまでに要する時間である。
式（２６）に示すフィルタＦ_ｌｃ（ｓ）は、パデ近似によって、以下の式（２７）のように表すこともできる。

経路計画生成部４２ｂは、以下の式（２８）及び式（２９）に示すように、係数ｋ（ｎ）を用いて、経路計画ｒ_ｐｌａｎ＝（ｘ_ｐｌａｎ（ｎ），ｙ_ｐｌａｎ（ｎ））を生成する。
経路計画生成部４２ｂは、経路計画ｒ_ｐｌａｎを舵角指令制御部４３ｂに出力する。

また、経路計画生成部４２ｂは、経路計画ｒ_ｐｌａｎを用いて、自車両ＶＯが、合流車線Ｌ２から本線車線Ｌ１に至る経路を走行するための自車両ＶＯの時間変化する舵角δの目標値を示す舵角計画δ_ｐｌａｎを生成する。
経路計画生成部４２ｂは、舵角計画δ_ｐｌａｎを舵角指令統合部４４ｂに出力する。

以下、経路計画生成部４２ｂによる舵角計画δ_ｐｌａｎの生成処理を具体的に説明する。
自車両ＶＯが定常旋回していれば、舵角δによる自車両ＶＯの横位置ｙへの伝達関数Ｇ（ｓ）は、以下の式（３０）のように表される。自車両ＶＯの横位置ｙは、道路ＲＤ面において、自車両ＶＯの進行方向と略直交する方向の位置である。

式（３０）及び式（３１）において、Ａは、自車両ＶＯのスタビリティファクタ、Ｍは、自車両ＶＯの質量、ｌは、自車両ＶＯのホイールベースである。
ｌ_ｆは、自車両ＶＯの重心位置と自車両ＶＯの前輪軸との間の距離、ｌ_ｒは、自車両ＶＯの重心位置と自車両ＶＯの後輪軸との間の距離である。
Ｋ_ｆは、自車両ＶＯの前輪コーナリングパワー、Ｋ_ｒは、自車両ＶＯの後輪コーナリングパワーである。

経路計画生成部４２ｂは、以下の式（３２）に示すように、フィルタＦ_ｌｃ（ｓ）、伝達関数Ｇ（ｓ）及び入力横位置ｙ_ｉｎを用いて、舵角計画δ_ｐｌａｎを生成する。

入力横位置ｙ_ｉｎは、Ｆ_ｌｃ（ｓ）／Ｇ（ｓ）に与えられる信号であり、以下の式（３３）に示すように、０から車線幅Ｙ_ＲＤへのステップ入力で定義される。これにより、自車両ＶＯが車線幅Ｙ_ＲＤを移動するための舵角δは、フィードフォワード制御によって演算される。

舵角指令制御部４３ｂは、情報取得部４１から、位置情報及び地図データのそれぞれを取得し、経路計画生成部４２ｂから、経路計画ｒ_ｐｌａｎを取得する。
舵角指令制御部４３ｂは、経路計画ｒ_ｐｌａｎ＝（ｘ_ｐｌａｎ（ｎ），ｙ_ｐｌａｎ（ｎ））を、自車両ＶＯに係る自車両座標系の位置点群（ｘ_ＶＬ（ｎ），ｙ_ＶＬ（ｎ））に変換する。
ｘ_ｐｌａｎ（ｎ）をｘ_ＶＬ（ｎ）に変換し、ｙ_ｐｌａｎ（ｎ）をｙ_ＶＬ（ｎ）に変換する処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
舵角指令制御部４３ｂは、以下の式（３４）に示すように、自車両座標系の位置点群（ｘ_ＶＬ（ｎ），ｙ_ＶＬ（ｎ））を２次関数によって近似する。

式（３４）において、ｃ０_ｐｌａｎは、横位置計画を示す係数、ｃ１_ｐｌａｎは、方位計画を示す係数、ｃ２_ｐｌａｎは、曲率計画を示す係数である。

舵角指令制御部４３ｂは、以下の式（３５）に示すように、式（３４）によって求まる係数ｃ０_ｐｌａｎ，ｃ１_ｐｌａｎを用いて、舵角制御信号δ_ｃｔｒｌを算出する。
舵角指令制御部４３ｂは、舵角制御信号δ_ｃｔｒｌを舵角指令統合部４４ｂに出力する。

式（３５）において、ｋ_１、ｋ_２及びｋ_３のそれぞれは制御ゲイン、γは自車両ＶＯのヨーレートである。

舵角指令統合部４４ｂは、経路計画生成部４２ｂから、舵角計画δ_ｐｌａｎを取得し、舵角指令制御部４３ｂから、舵角制御信号δ_ｃｔｒｌを取得する。
舵角指令統合部４４ｂは、以下の式（３６）に示すように、舵角計画δ_ｐｌａｎと舵角制御信号δ_ｃｔｒｌとを統合することで、操舵制御装置６に与える舵角指令δ_ｒｅｆを生成する。
舵角指令統合部４４ｂは、舵角指令δ_ｒｅｆを操舵制御装置６に出力する。

操舵制御装置６は、舵角指令統合部４４ｂから舵角指令δ_ｒｅｆを取得する。
操舵制御装置６は、舵角指令δ_ｒｅｆに基づいて、自車両ＶＯの図示せぬ操舵装置を制御することで、自車両ＶＯの舵角δを制御する。

情報取得部４１が、第２の車両検出センサ５から、自車両ＶＯと側方車両ＶＳとの車間距離ｄを示す距離情報と側方車両ＶＳの相対速度ｖ_ｒｅｌを示す相対速度情報とを取得した場合、速度計画生成部４２ａ、加速度指令制御部４３ａ及び加速度指令統合部４４ａのそれぞれは、距離情報、相対速度情報及び自車速情報を用いて、実施の形態１と同様に動作する。
その結果、加速度指令統合部４４ａは、自車両ＶＯが側方車両ＶＳを追従するための加速度指令ａ_ｒｅｆを生成する。
加速度指令統合部４４ａは、加速度指令ａ_ｒｅｆを駆制動制御装置４に出力する。

駆制動制御装置４は、加速度指令統合部４４ａから、加速度指令ａ_ｒｅｆを受けると、加速度指令ａ_ｒｅｆに基づいて、自車両ＶＯの駆動装置及び制動装置のそれぞれを制御する。

以上の実施の形態３では、計画生成部４２が、自車両が走行している車線である自車線と、自車両の車線変更先の車線とを含む地図の地図データに基づいて、自車両が自車線から車線変更先の車線に至る経路を特定し、当該経路における自車両の、時間変化する走行位置の目標値を示す経路計画を生成し、経路計画を用いて、自車両が当該経路を走行するための自車両の、時間変化する舵角の目標値を示す舵角計画を生成する経路計画生成部４２ｂを含んでいる。また、車両制御部４３が、経路計画生成部４２ｂにより生成された経路計画を用いて、自車両の舵角を制御するための舵角制御信号を算出する舵角指令制御部４３ｂを含んでいる。さらに、指令統合部４４が、舵角指令制御部４３ｂにより算出された舵角制御信号と経路計画生成部４２ｂにより生成された舵角計画とを用いて、自車両の操舵制御装置６に与える舵角指令を生成する舵角指令統合部４４ｂを含んでいるように、図１３に示す車両走行支援装置３を構成した。したがって、図１３に示す車両走行支援装置３は、図２に示す車両走行支援装置３と同様に、自車両が先行車両を追従している期間中、自車両が先行車両に近づき過ぎる状況の発生及び自車両の速度がふらついてしまう状況の発生のそれぞれを防止することができる。また、図１３に示す車両走行支援装置３は、所望の車線変更経路への追従が遅くなる状況の発生及び舵角のふらつきの発生のそれぞれを防止することができる。

実施の形態４．
実施の形態４では、図１３に示す車両制御部４３の代わりに、車両制御部４５を備える車両走行支援装置３について説明する。

図１７は、実施の形態４に係る車両走行支援装置３を含む車両制御装置を示す構成図である。図１７において、図１３と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
図１８は、実施の形態４に係る車両走行支援装置３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。図１８において、図１４と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。

車両制御部４５は、例えば、図１８に示す車両制御回路５５によって実現される。
車両制御部４５は、図１３に示す車両制御部４３と同様に、加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌを算出するほかに、舵角制御信号δ_ｃｔｒｌを算出する。
車両制御部４５は、図１３に示す車両制御部４３と異なり、自車両ＶＯの挙動を示す動的車両モデルを用いて、自車両ＶＯの走行位置の予測値である予測走行位置を求める。
車両制御部４５は、経路計画ｒ_ｐｌａｎと予測走行位置との偏差を評価し、偏差の評価値に基づいて、舵角制御信号δ_ｃｔｒｌを算出する。

図１７では、車両走行支援装置３の構成要素である情報取得部４１、計画生成部４２、車両制御部４５及び指令統合部４４のそれぞれが、図１８に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、車両走行支援装置３が、情報取得回路５１、計画生成回路５２、車両制御回路５５及び指令統合回路５４によって実現されるものを想定している。
情報取得回路５１、計画生成回路５２、車両制御回路５５及び指令統合回路５４のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。

車両走行支援装置３の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、車両走行支援装置３が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
車両走行支援装置３が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、情報取得部４１、計画生成部４２、車両制御部４５及び指令統合部４４におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図４に示すメモリ３１に格納される。そして、図４に示すプロセッサ３２がメモリ３１に格納されているプログラムを実行する。

また、図１８では、車両走行支援装置３の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図４では、車両走行支援装置３がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、車両走行支援装置３における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。

次に、図１７に示す車両制御装置の動作について説明する。車両制御部４５以外は、図１３に示す車両制御装置と同様である。このため、ここでは、車両制御部４５の動作のみを説明する。

自車両ＶＯの挙動を示す動的車両モデルは、現在の時刻ｔ（０）から、一定周期Ｔ_ｐｅｒの間隔で、時間Ｔｈだけ未来までの自車両ＶＯの挙動を予測するものである。
車両制御部４５は、経路計画ｒ_ｐｌａｎと予測走行位置との偏差を評価する評価関数Ｊを最小化する制御入力ｕを求める最適化問題を一定期間ごとに解き、それぞれの解を舵角制御信号δ_ｃｔｒｌとして算出する。なお、それぞれの解は、舵角制御信号δ_ｃｔｒｌのほかに、加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌを含んでいる。

以下、車両制御部４５による舵角制御信号δ_ｃｔｒｌの算出処理を具体的に説明する。
以下の式（３７）は、評価関数Ｊを最小化する制御入力ｕを求めることを表している。

車両制御部４５は、車両状態量ｘを以下の式（４０）のように設定し、制御入力ｕを以下の式（４１）のように設定する。

式（４０）及び式（４１）において、ｄは、自車両ＶＯと側方車両ＶＳとの車間距離、ｖは、自車両ＶＯの速度、ａは、自車両ＶＯの加速度である。
Ｘ_ｃは、自車両ＶＯの重心の縦位置、Ｙ_ｃは、自車両ＶＯの重心の横位置、θは、自車両ＶＯの重心の方位角である。
βは、自車両ＶＯの横滑り角、γは、自車両ＶＯのヨーレート、δは、自車両ＶＯの舵角である。
また、ａ_ｃｔｒｌは加速度制御信号、δ_ｃｔｒｌは舵角制御信号である。

車両制御部４５により用いられる動的車両モデルは、以下の式（４２）のように表される。

式（４２）において、Ｔ_ａは、加速度指令ａ_ｒｅｆに対する駆制動制御装置４の応答遅れである。Ｔ_δは、舵角指令δ_ｒｅｆに対する操舵制御装置６の応答遅れである。
Ｉは、自車両ＶＯのヨー慣性モーメント、Ｙ_ｆは、自車両ＶＯの前輪のコーナリングフォース、Ｙ_ｒは、自車両ＶＯの後輪のコーナリングフォースである。
コーナリングフォースＹ_ｆ，Ｙ_ｒのそれぞれは、以下の式（４３）及び式（４４）のように近似される。

車両制御部４５により用いられる評価関数Ｊは、以下の式（４５）のように表される。

式（４５）において、ｘ_ｋは、予測点ｋ（ｋ＝０，・・・，Ｎ）における車両状態量の予測値、ｕ_ｋは、予測点ｋ（ｋ＝０，・・・，Ｎ－１）における制御入力である。
ｈは、評価項目に関するベクトル値関数である。ｈ_Ｎは、予測点Ｎにおける評価項目に関するベクトル値関数であり、ｒ_ｋは、予測点ｋ（ｋ＝０，…，Ｎ）における目標値である。Ｗ，Ｗ_Ｎのそれぞれは、重み行列であり、それぞれの評価項目に対する重みを対角成分に有する対角行列である。

車両制御部４５は、評価項目に関するベクトル値関数ｈを以下の式（４６）のように設定し、評価項目に関するベクトル値関数ｈ_Ｎを以下の式（４７）のように設定する。

式（４６）において、ｄ_ｋは、予測点ｋ（ｋ＝０，・・・，Ｎ）における車間距離の予測値である予測車間距離、ｖ_ｋは、予測点ｋ（ｋ＝０，・・・，Ｎ）における自車両ＶＯの速度の予測値である予測速度、ｅ_ｋは、予測点ｋ（ｋ＝０，・・・，Ｎ）における経路追従誤差である。経路追従誤差は、経路計画ｒ_ｐｌａｎに対する予測経路の誤差である。
車両制御部４５は、予測車間距離ｄ_ｋ、予測速度ｖ_ｋ及び経路追従誤差ｅ_ｋのそれぞれが小さくなるように、以下の式（４８）に示す目標値ｒ_ｋ及び以下の式（４９）に示す目標値ｒ_Ｎのそれぞれを設定する。

車両制御部４５は、式（４５）に示す評価関数Ｊを用いて、経路追従誤差ｅ_ｋを評価する。
車両制御部４５は、経路追従誤差ｅ_ｋの評価値が最小になる制御入力ｕを求める最適化問題を一定期間ごとに解き、それぞれの解を舵角制御信号δ_ｃｔｒｌとして算出する。最適化問題を解く処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
舵角指令統合部４４ｂは、式（３６）に示すように、舵角計画δ_ｐｌａｎと舵角制御信号δ_ｃｔｒｌとを統合することで、操舵制御装置６に与える舵角指令δ_ｒｅｆを生成する。

また、車両制御部４５は、式（４５）に示す評価関数Ｊを用いて、予測車間距離ｄ_ｋと目標値ｒ_ｋとの偏差及び予測速度ｖ_ｋと目標値ｒ_ｋとの偏差のそれぞれを評価する。
車両制御部４５は、それぞれの偏差の評価値が最小になる制御入力ｕを求める最適化問題を一定期間ごとに解き、それぞれの解を加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌとして算出する。
加速度指令統合部４４ａは、式（１０）に示すように、加速度制御信号ａ_ｃｔｒｌと加速度計画ａ_ｐｌａｎとを統合することで、自車両ＶＯの駆制動制御装置４に与える加速度指令ａ_ｒｅｆを生成する。

図１７に示す車両走行支援装置３でも、図１３に示す車両走行支援装置３と同様に、自車両が先行車両を追従している期間中、自車両が先行車両に近づき過ぎる状況の発生及び自車両の速度がふらついてしまう状況の発生のそれぞれを防止することができる。また、図１７に示す車両走行支援装置３は、所望の車線変更経路への追従が遅くなる状況の発生及び舵角のふらつきの発生のそれぞれを防止することができる。

実施の形態５．
実施の形態５では、情報取得部４１及び計画生成部４２のそれぞれが路側機ＲＳＵに設けられ、車両制御部４５及び指令統合部４４のそれぞれが自車両ＶＯに設けられている車両走行支援装置３について説明する。

図１９は、自車両ＶＯ、側方車両ＶＳ及び路側機ＲＳＵを示す説明図である。
路側機ＲＳＵは、自車両ＶＯが走行している車線の路側に設置されている。
路側機ＲＳＵは、第１の車両検出センサ１及び第２の車両検出センサ５のそれぞれに相当する車両検出センサを備えている。
路側機ＲＳＵは、当該車両検出センサを用いて、自車両ＶＯと先行車両ＶＬとの車間距離ｄ及び先行車両ＶＬの相対速度ｖ_ｒｅｌのそれぞれを検出する。
また、路側機ＲＳＵは、当該車両検出センサを用いて、自車両ＶＯと側方車両ＶＳとの車間距離ｄ及び側方車両ＶＳの相対速度ｖ_ｒｅｌのそれぞれを検出する。
路側機ＲＳＵが備える車両検出センサは、第２の車両検出センサ５の死角に存在しているような側方車両ＶＳであっても検出できる可能性がある。
また、路側機ＲＳＵは、当該車両検出センサを用いて、自車両ＶＯの速度ｖを検出する。

図２０は、実施の形態５に係る車両走行支援装置３を含む車両制御装置を示す構成図である。図２０において、図１７と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
情報取得部４１及び計画生成部４２のそれぞれは、路側機ＲＳＵに設けられている。
車両制御部４５及び指令統合部４４のそれぞれは、自車両ＶＯに設けられている。
図２０に示す車両走行支援装置３では、車両制御部４５が自車両ＶＯに設けられている。しかし、これは一例に過ぎず、図１３に示す車両制御部４３が自車両ＶＯに設けられているものであってもよい。
また、情報取得部１１及び計画生成部１２のそれぞれが路側機ＲＳＵに設けられ、車両制御部１３又は車両制御部１５と、指令統合部１４とが自車両ＶＯに設けられているものであってもよい。

通信部６１は、路側機ＲＳＵに設けられている。
通信部６２は、自車両ＶＯに設けられており、通信部６１と無線通信を行う。
路側機ＲＳＵは、通信部６１及び通信部６２を介して、自車両ＶＯと無線接続されている。

したがって、通信部６１は、距離情報、自車速情報、地図データ、位置情報、距離計画ｄ_ｐｌａｎ、速度計画ｖ_ｐｌａｎ、加速度計画ａ_ｐｌａｎ、経路計画ｒ_ｐｌａｎ及び舵角計画δ_ｐｌａｎのそれぞれを通信部６２に送信する。
通信部６２は、通信部６１から送信された、距離情報、自車速情報、地図データ、位置情報、距離計画ｄ_ｐｌａｎ、速度計画ｖ_ｐｌａｎ、加速度計画ａ_ｐｌａｎ、経路計画ｒ_ｐｌａｎ及び舵角計画δ_ｐｌａｎのそれぞれを受信する。
通信部６２は、距離情報、自車速情報、地図データ、位置情報、距離計画ｄ_ｐｌａｎ、速度計画ｖ_ｐｌａｎ及び経路計画ｒ_ｐｌａｎのそれぞれを車両制御部４５に出力する。
また、通信部６２は、加速度計画ａ_ｐｌａｎ及び舵角計画δ_ｐｌａｎのそれぞれを指令統合部４４に出力する。

路側機ＲＳＵが、通信部６１及び通信部６２を介して、自車両ＶＯと無線接続されている点以外は、図１７に示す車両走行支援装置３と同様である。

なお、本開示は、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 第１の車両検出センサ、２ 速度センサ、３ 車両走行支援装置、４ 駆制動制御装置、５ 第２の車両検出センサ、６ 操舵制御装置、１１ 情報取得部、１２ 計画生成部、１３，１５ 車両制御部、１４ 指令統合部、２１ 情報取得回路、２２ 計画生成回路、２３，２５ 車両制御回路、２４ 指令統合回路、３１ メモリ、３２ プロセッサ、４１ 情報取得部、４２ 計画生成部、４２ａ 速度計画生成部、４２ｂ 経路計画生成部、４３，４５ 車両制御部、４３ａ 加速度指令制御部、４３ｂ 舵角指令制御部、４４ 指令統合部、４４ａ 加速度指令統合部、４４ｂ 舵角指令統合部、５１ 情報取得回路、５２ 計画生成回路、５３，５５ 車両制御回路、５４ 指令統合回路、６１，６２ 通信部。

Claims (8)

1. 自車両の前方を走行している車両である先行車両を検出する第１の車両検出センサから、前記自車両と前記先行車両との車間距離を示す距離情報及び前記自車両に対する前記先行車両の相対速度を示す相対速度情報のそれぞれを取得し、速度センサから、前記自車両の速度を示す自車速情報を取得する情報取得部と、
   前記相対速度情報と前記自車速情報とから、前記自車両と前記先行車両との車間距離の目標値である目標車間距離を算出し、前記距離情報が示す車間距離と前記目標車間距離とを用いて、前記自車両が前記先行車両を追従している期間中の、時間変化する前記車間距離の目標値を示す距離計画と、前記自車両の、時間変化する速度の目標値を示す速度計画と、前記自車両の、時間変化する加速度の目標値を示す加速度計画とを生成する計画生成部と、
   前記距離情報と前記距離計画と前記自車速情報と前記速度計画とを用いて、前記自車両の加速度を制御するための加速度制御信号を算出する車両制御部と、
   前記車両制御部により算出された加速度制御信号と前記加速度計画との和を算出することにより、前記自車両の駆制動制御装置に与える加速度指令を生成する指令統合部と
   を備えた車両走行支援装置。
2. 前記車両制御部は、前記自車両の挙動を示す動的車両モデルを用いて、前記自車両と前記先行車両との車間距離の予測値である予測車間距離と、前記自車両の速度の予測値である予測速度とを求め、前記距離計画と前記予測車間距離との偏差及び前記速度計画と前記予測速度との偏差のそれぞれを評価し、それぞれの偏差の評価値に基づいて、前記加速度制御信号を算出することを特徴とする請求項１記載の車両走行支援装置。
3. 前記計画生成部は、
   前記自車両が走行している車線である自車線と、前記自車両の車線変更先の車線とを含む地図の地図データに基づいて、前記自車両が前記自車線から前記車線変更先の車線に至る経路を特定し、当該経路における前記自車両の、時間変化する走行位置の目標値を示す経路計画を生成し、前記経路計画を用いて、前記自車両が当該経路を走行するための前記自車両の、時間変化する舵角の目標値を示す舵角計画を生成する経路計画生成部を含んでおり、
   前記車両制御部は、
   前記経路計画生成部により生成された経路計画を用いて、前記自車両の舵角を制御するための舵角制御信号を算出する舵角指令制御部を含んでおり、
   前記指令統合部は、
   前記舵角指令制御部により算出された舵角制御信号と前記経路計画生成部により生成された舵角計画とを用いて、前記自車両の操舵制御装置に与える舵角指令を生成する舵角指令統合部を含んでいる
   ことを特徴とする請求項１記載の車両走行支援装置。
4. 前記情報取得部は、
   前記自車両の車線変更先の車線を走行している車両である側方車両を検出する第２の車両検出センサから、前記距離情報として、前記自車両と前記側方車両との車間距離を示す情報を取得し、前記相対速度情報として、前記自車両に対する前記側方車両の相対速度を示す情報を取得し、
   前記計画生成部は、
   前記相対速度情報と前記自車速情報とから、前記自車両と前記側方車両との車間距離の目標値である目標車間距離を算出することを特徴とする請求項３記載の車両走行支援装置。
5. 前記舵角指令制御部は、
   前記自車両の挙動を示す動的車両モデルを用いて、前記自車両の走行位置の予測値である予測走行位置を求め、前記経路計画と前記予測走行位置との偏差を評価し、前記偏差の評価値に基づいて、前記舵角制御信号を算出することを特徴とする請求項３記載の車両走行支援装置。
6. 前記情報取得部及び前記計画生成部のそれぞれが、前記自車両が走行している車線の路側に設置されている路側機に設けられており、
   前記車両制御部及び前記指令統合部のそれぞれが、前記自車両に設けられており、
   前記路側機と前記自車両とが無線接続されていることを特徴とする請求項１記載の車両走行支援装置。
7. 情報取得部が、自車両の前方を走行している車両である先行車両を検出する第１の車両検出センサから、前記自車両と前記先行車両との車間距離を示す距離情報及び前記自車両に対する前記先行車両の相対速度を示す相対速度情報のそれぞれを取得し、速度センサから、前記自車両の速度を示す自車速情報を取得し、
   計画生成部が、前記相対速度情報と前記自車速情報とから、前記自車両と前記先行車両との車間距離の目標値である目標車間距離を算出し、前記距離情報が示す車間距離と前記目標車間距離とを用いて、前記自車両が前記先行車両を追従している期間中の、時間変化する前記車間距離の目標値を示す距離計画と、前記自車両の、時間変化する速度の目標値を示す速度計画と、前記自車両の、時間変化する加速度の目標値を示す加速度計画とを生成し、
   車両制御部が、前記距離情報と前記距離計画と前記自車速情報と前記速度計画とを用いて、前記自車両の加速度を制御するための加速度制御信号を算出し、
   指令統合部が、前記車両制御部により算出された加速度制御信号と前記加速度計画との和を算出することにより、前記自車両の駆制動制御装置に与える加速度指令を生成する
   車両走行支援方法。
8. 自車両の前方を走行している車両である先行車両を検出し、前記自車両と前記先行車両との車間距離を示す距離情報及び前記自車両に対する前記先行車両の相対速度を示す相対速度情報のそれぞれを出力する第１の車両検出センサと、
   前記自車両の速度を示す自車速情報を出力する速度センサと、
   前記第１の車両検出センサから、前記距離情報及び前記相対速度情報のそれぞれを取得し、前記速度センサから、前記自車速情報を取得する情報取得部と、
   前記相対速度情報と前記自車速情報とから、前記自車両と前記先行車両との車間距離の目標値である目標車間距離を算出し、前記距離情報が示す車間距離と前記目標車間距離とを用いて、前記自車両が前記先行車両を追従している期間中の、時間変化する前記車間距離の目標値を示す距離計画と、前記自車両の、時間変化する速度の目標値を示す速度計画と、前記自車両の、時間変化する加速度の目標値を示す加速度計画とを生成する計画生成部と、
   前記距離情報と前記距離計画と前記自車速情報と前記速度計画とを用いて、前記自車両の加速度を制御するための加速度制御信号を算出する車両制御部と、
   前記車両制御部により算出された加速度制御信号と前記加速度計画との和を算出することにより、前記自車両の駆制動制御装置に与える加速度指令を生成する指令統合部と
   を備えた車両制御装置。

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