JP7450436B2 - 車両制御装置、車両制御方法、およびプログラム - Google Patents

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。

近年、車両を自動的に制御すること（以下、自動運転（Automated Driving））について研究が進められている。自動運転技術においては、例えば、一般道からランプ路を経て高速道路等に合流する際に、高速道路等の本線に合流する制御（合流制御）を自動的に行うことが想定されている（特許文献１）。

特開２０１９－１４９１４４号公報

従来の技術では、合流制御を行う際に、合流先の車線の状況が好ましくないことから一旦車両を停止させる場合、再度の合流制御のために好適な位置で車両を停止させることについて十分に検討されていなかった。

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、再度の合流制御のために好適な位置で車両を停止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）：この発明の一態様に係る車両制御装置は、車両の周辺状況を認識する認識部と、前記認識部の認識結果に基づいて前記車両を走行させる運転制御部と、を備え、前記運転制御部は、前記車両の進行方向の消失位置において消失する第１車線から前記第１車線に隣接する第２車線に前記車両を車線変更させる場合において、前記第１車線における所定位置までに前記第２車線への車線変更ができない場合、前記所定位置で前記車両を停止させ、前記所定位置は、当該所定位置で前記車両が停止した状態から所定の加速パターンで加速することで、前記消失位置までに目標速度に到達可能な地点であるものである。

（２）：上記（１）の態様において、前記運転制御部は、前記認識部が前記車両の後方の状況を認識する能力に基づいて前記目標速度を決定するもの。

（３）：上記（２）の態様において、前記運転制御部は、前記認識部が前記車両の後方の状況を認識する能力が高いほど、他の条件が同じであれば前記目標速度を小さくするもの。

（４）：上記（１）から（３）のいずれかの態様において、前記運転制御部は、前記第２車線における交通状況を示す情報を取得し、前記情報に基づいて推定される、前記第２車線を走行する他車両の推定最大速度に基づいて前記目標速度を決定するもの。

（５）：上記（４）の態様において、前記運転制御部は、前記推定最大速度が大きいほど、他の条件が同じであれば前記目標速度を大きくするもの。

（６）：上記（１）から（５）のいずれかの態様において、前記運転制御部は、前記所定位置で前記車両を停止させた後、前記認識部により認識される前記第２車線の状況に基づいて、再度、前記車両を前記第２車線に車線変更させるもの。

（７）：前記認識部は、更に、前記車両の乗員の姿勢を認識し、前記運転制御部は、前記車両の乗員の姿勢に基づいて前記所定位置から前記車両を発進させて前記第２車線に車線変更させる際の加速度を決定するもの。

（８）：本発明の他の態様は、コンピュータが、車両の周辺状況を認識し、前記認識の結果に基づいて前記車両を走行させ、前記車両の進行方向の消失位置において消失する第１車線から前記第１車線に隣接する第２車線に前記車両を車線変更させる場合において、前記第１車線における所定位置までに前記第２車線への車線変更ができない場合、前記所定位置で前記車両を停止させ、前記所定位置は、当該所定位置で前記車両が停止した状態から所定の加速パターンで加速することで、前記消失位置までに目標速度に到達可能な地点である、車両制御方法である。

（９）：本発明の他の態様は、コンピュータに、車両の周辺状況を認識させることと、前記認識の結果に基づいて前記車両を走行させることと、前記車両の進行方向の消失位置において消失する第１車線から前記第１車線に隣接する第２車線に前記車両を車線変更させる場合において、前記第１車線における所定位置までに前記第２車線への車線変更ができない場合、前記所定位置で前記車両を停止させることと、を実行させるプログラムであって、前記所定位置は、当該所定位置で前記車両が停止した状態から所定の加速パターンで加速することで、前記消失位置までに目標速度に到達可能な地点であるものである。

上記（１）～（９）の態様によれば、再度の合流制御のために好適な位置で車両を停止させることができる。

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。 合流イベントについて説明するための図である。 停止位置の決定手法について説明するための図である。 合流制御部１４５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、車室内カメラ７０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。

車室内カメラは、自車両Ｍの車室内の任意の位置に取り付けられ、乗員の少なくとも上半身を撮像可能となっている。

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」の一例であり、行動計画生成部１４０と第２制御部１６０を合わせたものが「運転制御部」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。

認識部１３０は、車室内カメラ７０の撮像画像に基づいて、乗員の姿勢を認識する。認識部１３０は、例えば、乗員の姿勢が正常な姿勢、正常でない姿勢のいずれであるかを判定する。正常な姿勢とは、シートに背中を付けて着座している姿勢であり、正常でない姿勢とは、そうでない姿勢である。認識部１３０は、例えば、撮像画像を機械学習によって学習された学習済モデルに入力することで、上記の判定を行う。学習済モデルは、乗員を撮像した撮像画像が入力されると、正常な姿勢であるか、正常でない姿勢であるかを示す回答を出力するように学習されたモデルである。

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。

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。

図２に戻り、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。

［合流制御］
以下、合流制御について説明する。行動計画生成部１４０は、合流制御を行う（合流イベントを実行する）ための構成として、合流制御部１４５を備える。図３は、合流イベントについて説明するための図である。合流イベントとは、自車両Ｍが第１車線Ｌ１を走行しており、第１車線Ｌ１は自車両Ｍの進行方向の消失位置ＶＰにおいて消失し、自車両Ｍを第１車線Ｌ１から第２車線Ｌ２に車線変更（合流）させるという条件が満たされる場合に実行されるイベントである。典型的には、第２車線Ｌ２は高速道路や自動車専用道路などの本線であり、第１車線Ｌ１は一般道に繋がるランプ路であるが、上記の条件が満たされる限り、合流イベントが実行されてよい。以下、上記の条件が満たされる場面における車線変更のことを合流、合流のための制御のことを合流制御、第２車線Ｌ２のことを本線と称する場合がある。消失位置ＶＰの定め方については、白線、道路構造物、第１車線Ｌ１と第２車線Ｌ２とを区画する破線の位置などに基づいて、任意に定めてよい。

合流制御部１４５は、例えば、基本制御実行部１４５Ａと、停止位置決定部１４５Ｂと、一時停止判定部１４５Ｃとを備える。基本制御実行部１４５Ａは、合流ターゲット位置ＴＡｇを定めるために、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇを設定する。合流ターゲット位置ＴＡｇおよび合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇのそれぞれは、本線を走行する他車両の間に設定される相対的な位置である。基本制御実行部１４５Ａは、自車両Ｍが走行中の車線Ｌ１に隣接する車線Ｌ２（以下、本線）を走行する他車両ｍを選択し、選択した他車両ｍの間に一以上の合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇを設定する。基本制御実行部１４５Ａは、例えば、合流に必要な最低限の車間距離がある合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇを選択する。

基本制御実行部１４５Ａは、本線における他車両ｍの平均速度ＶＨと、自車両Ｍの運動モデルとに基づいて、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇごとに、自車両Ｍが到達するまでの到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ（ｋ）｝を導出する。平均速度ＶＨは、例えば、通信装置２０によって道路状況を提供するサーバから取得される。また、平均速度ＶＨは、認識部１３０によって認識される周辺車両ｍの速度の平均を求めることで取得されてもよい。

基本制御実行部１４５Ａは、例えば、以下の条件（１）～（３）の下で、到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ（ｋ）｝を導出する。これらの条件を満たす到達時間の導出手法には種々のものがあり、どのような手法を用いてもよい。
（１）自車両Ｍは、定加速度モデル、定ジャーク（躍度）モデルなどの、将来の状態が予測可能な運動モデルに基づいて走行し、上限速度が定められる。上限速度は、例えば法定速度である。
（２）自車両Ｍの速度ｖ（ｋ，ｔ）は、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）に到達した時点で、平均速度ＶＨと一致する。
（３）到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ（ｋ）｝までの期間で、自車両Ｍの速度ｖ（ｋ，ｔ）とＶＨとの差分を積分した値が、合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）と自車両Ｍとの距離ｘ（ｋ）に一致する。

基本制御実行部１４５Ａは、導出した自車両の速度ｖ（ｋ，ｔ）および到達時間Ｔ｛ｃＴＡｇ（ｋ）｝に基づいて、自車両Ｍが合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）に到達するまでの走行距離ＲＤ（ｋ）を導出する。そして、基本制御実行部１４５Ａは、導出した走行距離ＲＤ（ｋ）のうち、最も短いものを選択し、選択した走行距離ＲＤ（ｋ）に対応する合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇ（ｋ）を、合流ターゲット位置ＴＡｇとして選択する。

合流ターゲット位置ＴＡｇを選択すると、基本制御実行部１４５Ａは、上記の演算において使用した運動モデルに基づく速度パターンを含む目標軌道を生成する。これによって、合流制御が実行される。ここで説明した基本制御実行部１４５Ａの処理の内容はあくまで一例であり、任意に変更されてよい。

［一時停止制御］
ところで、上記のような処理を行ったにも関わらず、合流が実行できない場合が生じ得る。合流に必要な最低限の車間距離がある合流ターゲット位置候補ｃＴＡｇが見つからなかったり、選択した合流ターゲット位置ＴＡｇの車間距離が縮まったりする可能性があるからである。合流制御が実行できないまま自車両Ｍが消失位置ＶＰに近づいていくと、再度、合流制御を開始しようとした際に、第１車線内で加速するための距離が十分に確保できない場合がある。

そこで、実施形態の合流制御部１４５は、停止位置決定部１４５Ｂにより決定された停止位置（所定位置の一例）までに合流制御が実行できるかどうかを一時停止判定部１４５Ｃが判定し、停止位置までに合流制御が実行できないと判定された場合に、自車両Ｍを停止位置で停止させる。「自車両Ｍを停止位置で停止させる」とは、自車両Ｍの前端部、重心、駆動軸中心などの代表点を停止位置に合わせて停止させることをいう。

図４は、停止位置の決定手法について説明するための図である。停止位置ＳＰは、例えば消失位置ＶＰまで距離Ｘ_ＳＶの位置である。停止位置決定部１４５Ｂは、例えば、以下のような規則で停止位置を決定する。

（Ａ）停止位置決定部１４５Ｂは、自車両Ｍが停止位置ＳＰから加速して消失位置ＶＰにおいて目標速度Ｖｔｇｔに到達できるように、停止位置ＳＰを定める。

（Ｂ）停止位置決定部１４５Ｂは、本線における交通状況を示す情報を取得し、取得した情報に基づいて推定される、本線を走行する他車両の推定最大速度Ｖｍａｘに基づいてＶｔｇｔを決定する。より具体的に、停止位置決定部１４５Ｂは、推定最大速度Ｖｍａｘが大きいほど、他の条件が同じであれば目標速度Ｖｔｇｔを大きくする。交通状況を示す情報とは、例えば、本線における他車両ｍの平均速度ＶＨであり、上記説明した手法によって取得される。推定最大速度Ｖｍａｘは、平均速度ＶＨに係数β１（例えば１．２程度の値）を乗算することで決定されてもよいし、平均速度ＶＨに所定速度β２（例えば２０［ｋｍ／ｈ］程度の速度）を加算することで決定されてもよい。また、推定最大速度Ｖｍａｘには、上限値Ｖｍａｘｌｉｍが設けられ、平均速度ＶＨに関わらず上限値Ｖｍａｘｌｉｍを超えないように設定される。上限値Ｖｍａｘｌｉｍは、例えば、法定速度に係数β１を乗算したり、所定速度β２を加算することで得られる程度の値である。

（Ｃ）停止位置決定部１４５Ｂは、認識部１３０が自車両Ｍの後方の状況を認識する能力に基づいて目標速度Ｖｔｇｔを決定する。より具体的に、停止位置決定部１４５Ｂは、認識部１３０が自車両Ｍの後方の状況を認識する能力が高いほど、他の条件が同じであれば目標速度Ｖｔｇｔを小さくする。認識部１３０が自車両Ｍの後方の状況を認識する能力は、例えば、自車両Ｍの後方における物体検知が可能な距離である後方検知距離Ｒｒで表される。停止位置決定部１４５Ｂは、カメラ１０、レーダ装置１２、ＬＩＤＡＲ１４、物体認識装置１６の基本スペックに基づいて決定される基本距離Ｒｒ＃を、天候（雨天、雪）、時間帯（夜間）、道路勾配、道路曲率などの能力低下要因に応じて割り引くことで、後方検知距離Ｒｒを計算する。

上記の規則は、式（１）で表される。式中、ｆ（Ｒｒ）は、引数Ｒｒが大きくなるほど大きくなる正の値を返す関数である。ｆ（Ｒｒ）は、推定最大速度Ｖｍａｘに対して設定される速度マージンである。目標速度Ｖｔｇｔは速度マージンｆ（Ｒｒ）の分だけ小さく設定されるが、これは、本線に進入してから加速する分を想定している。速度マージンｆ（Ｒｒ）は、後方車間距離Ｒｒが大きい程大きくなるため、値が大きい程、後方がよく認識されていること、ひいては加速するだけの時間的余裕があることを表している。

Ｖｔｇｔ＝Ｖｍａｘ－ｆ（Ｒｒ） …（１）

停止位置決定部１４５Ｂは、目標速度Ｖｔｇｔが決まると、自車両Ｍを所定の加速パターンで加速させることを前提に、距離Ｘ_ＳＶを計算する。例えば、自車両Ｍを一定の加速度αで加速させる場合、自車両Ｍの速度Ｖ（ｔ）が目標速度Ｖｔｇｔに達するまでの時間Ｔは、Ｖｔｇｔ／αとなる。時間Ｔの間に自車両Ｍが走行する距離が距離Ｘ_ＳＶである。距離Ｘ_ＳＶは、式（２）で表される。

Ｘ_ＳＶ＝∫_０ ^ＴＶ（ｔ）ｄｔ
＝αＴ^２／２
＝Ｖｔｇｔ^２／２α
＝｛Ｖｍａｘ－ｆ（Ｒｒ）｝^２／２α …（２）

上記の説明では、加速度αを一定にして加速することを前提に距離Ｘ_ＳＶを計算するものとしたが、停止位置決定部１４５Ｂは、ジャークを一定にするなど、他の加速パターンで加速させることを前提に、距離Ｘ_ＳＶを計算してもよい。その場合、他の加速パターンに応じた物理的な数式に基づいて距離Ｘ_ＳＶを計算すればよい。

停止位置決定部１４５Ｂにより停止位置ＳＰが決定されると、一時停止判定部１４５Ｃは、自車両Ｍが停止位置ＳＰに近づくにつれて、基本制御実行部１４５Ａによる合流制御の進捗度合いを監視し、例えば停止位置ＳＰの所定距離手前において自車両Ｍの車幅方向に関する中央部が本線に進入していない場合（基準未満である場合の一例）に、所定位置までに本線への合流ができないと判定する。この場合、基本制御実行部１４５Ａは、停止位置ＳＰで自車両Ｍを停止させる。

その後、基本制御実行部１４５Ａは、認識部１３０により認識される本線の状況に基づいて、再度、前述した処理によって自車両Ｍを本線に合流させる。このとき、基本制御実行部１４５Ａは、最初に自車両Ｍを本線に合流させる際よりも急加速が必要になる可能性が高いため、認識部１３０によって乗員の姿勢が正常な姿勢でないと判定された場合（より具体的に、全ての乗員の姿勢が正常な姿勢であると判定されたのではない場合）、自車両Ｍの発進を見合わせ、認識部１３０によって乗員の姿勢が正常な姿勢であると判定されるまで待機する。基本制御実行部１４５Ａは、認識部１３０によって乗員の姿勢が正常な姿勢であると判定されると、再度、認識部１３０により認識される本線の状況に基づいて合流制御を開始する。

再度の合流制御によっても合流できなかった場合、合流制御部１４５は、自車両Ｍを停止させ、ＨＭＩ３０を用いて手動運転に切り替える旨を運転者に通知させ、手動運転に切り替える。この場合、「合流できなかった」か否かを判定する位置は、停止位置ＳＰよりも更に消失位置ＶＰに近い位置となる。

［処理フロー］
図５は、合流制御部１４５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。本フローチャートの処理は、合流イベントが開始されたときに開始される。まず、基本制御実行部１４５Ａが合流制御を開始する（ステップＳ１）。次に、停止位置決定部１４５Ｂが停止位置ＳＰを決定する（ステップＳ２）。一時停止判定部１４５Ｃは、合流が完了したか否かを判定し（ステップＳ３）、合流が完了していないと判定した場合、自車両Ｍの位置が停止位置ＳＰまで所定距離以内であるか否かを判定する（ステップＳ４）。「合流が完了した」とは、例えば、自車両Ｍの車体の全てが本線内に収まったことをいう。

ステップＳ３において合流が完了したと判定された場合、本フローチャートの処理が終了する。ステップＳ４において停止位置ＳＰまで所定距離以内でないと判定された場合、ステップＳ３に処理が戻される。ステップＳ４において停止位置ＳＰまで所定距離以内であると判定された場合、一時停止判定部１４５Ｃは、合流制御の進捗度合いが基準未満であるか否かを判定する（ステップＳ５）。合流制御の進捗度合いが基準以上であると判定された場合、そのまま合流制御が継続され、本フローチャートの処理が終了する。合流制御の進捗度合いが基準未満であると判定された場合、基本制御実行部１４５Ａは、停止位置ＳＰで自車両Ｍを停止させる（ステップＳ６）。

次に、基本制御実行部１４５Ａは、認識部１３０により乗員の姿勢が正常な姿勢であると判定されるまで待機する（ステップＳ７）。認識部１３０により乗員の姿勢が正常な姿勢であると判定されると、基本制御実行部１４５Ａは、合流制御を再開する（ステップＳ８）。基本制御実行部１４５Ａは、合流が完了したか否かを判定する（ステップＳ９）。ステップＳ９において合流が完了したと判定された場合、本フローチャートの処理が終了する。

ステップＳ９において合流が完了したと判定されなかった場合、基本制御実行部１４５Ａは、自車両Ｍの位置が手動切替位置まで所定距離以内であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。手動切替位置は、消失位置ＶＰと停止位置ＳＰとの間の任意の位置に設定される。自車両Ｍの位置が手動切替位置まで所定距離以内であると判定された場合、手動切替位置で自車両Ｍを停止させ（ステップＳ１１）、運転者に通知した上で手動運転に切り替える（ステップＳ１２）。

以上説明した実施形態によれば、自車両Ｍの進行方向の消失位置ＶＰにおいて消失する第１車線から第１車線に隣接する第２車線（本線）に自車両Ｍを車線変更させる（合流させる）場合において、第１車線における停止位置ＳＰまでに第２車線への車線変更ができない場合、停止位置ＳＰで自車両Ｍを停止させ、停止位置ＳＰは、停止位置ＳＰで自車両Ｍが停止した状態から所定の加速パターンで加速することで、消失位置ＶＰまでに目標速度Ｖｔｇｔに到達可能な地点に設定されるため、再度の合流制御のために好適な位置で車両を停止させることができる。

［ハードウェア構成］
図６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、
車両の周辺状況を認識し、
前記認識の結果に基づいて前記車両を走行させ、
前記車両の進行方向の消失位置において消失する第１車線から前記第１車線に隣接する第２車線に前記車両を車線変更させる場合において、前記第１車線における所定位置までに前記第２車線への車線変更ができない場合、前記所定位置で前記車両を停止させ、
前記所定位置は、当該所定位置で前記車両が停止した状態から所定の加速パターンで加速することで、前記消失位置までに目標速度に到達可能な地点である、
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。

１０ カメラ
１２ レーダ装置
１４ ＬＩＤＡＲ
１６ 物体認識装置
２０ 通信装置
３０ ＨＭＩ
４０ 車両センサ
７０ 車室内カメラ
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
１４５ 合流制御部
１４５Ａ 基本制御実行部
１４５Ｂ 停止位置決定部
１４５Ｃ 一時停止判定部
１６０ 第２制御部

Claims (9)

1. 車両の周辺状況を認識する認識部と、
   前記認識部の認識結果に基づいて前記車両を走行させる運転制御部と、を備え、
   前記運転制御部は、前記車両の進行方向の消失位置において消失する第１車線から前記第１車線に隣接する第２車線に前記車両を車線変更させる場合において、前記第１車線における所定位置まで所定距離以内となったときに、前記所定位置までに前記第２車線への車線変更ができるか否かを判定し、できないと判定した場合、前記所定位置で前記車両を停止させ、
   前記所定位置は、当該所定位置で前記車両が停止した状態から所定の加速パターンで加速することで、前記消失位置までに目標速度に到達可能な地点である、
   車両制御装置。
2. 前記運転制御部は、前記認識部が前記車両の後方の状況を認識する能力に基づいて前記目標速度を決定する、
   請求項１記載の車両制御装置。
3. 前記運転制御部は、前記認識部が前記車両の後方の状況を認識する能力が高いほど、他の条件が同じであれば前記目標速度を小さくする、
   請求項２記載の車両制御装置。
4. 前記運転制御部は、前記第２車線における交通状況を示す情報を取得し、前記情報に基づいて推定される、前記第２車線を走行する他車両の推定最大速度に基づいて前記目標速度を決定する、
   請求項１から３のうちいずれか１項記載の車両制御装置。
5. 前記運転制御部は、前記推定最大速度が大きいほど、他の条件が同じであれば前記目標速度を大きくする、
   請求項４記載の車両制御装置。
6. 前記運転制御部は、前記所定位置で前記車両を停止させた後、前記認識部により認識される前記第２車線の状況に基づいて、再度、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５のうちいずれか１項記載の車両制御装置。
7. 前記認識部は、更に、前記車両の乗員の姿勢を認識し、
   前記運転制御部は、前記車両の乗員の姿勢に基づいて前記所定位置から前記車両を発進させて前記第２車線に車線変更させる際の加速度を決定する、
   請求項１から６のうちいずれか１項記載の車両制御装置。
8. コンピュータが、
   車両の周辺状況を認識し、
   前記認識の結果に基づいて前記車両を走行させ、
   前記車両の進行方向の消失位置において消失する第１車線から前記第１車線に隣接する第２車線に前記車両を車線変更させる場合において、前記第１車線における所定位置まで所定距離以内となったときに、前記所定位置までに前記第２車線への車線変更ができるか否かを判定し、できないと判定した場合、前記所定位置で前記車両を停止させ、
   前記所定位置は、当該所定位置で前記車両が停止した状態から所定の加速パターンで加速することで、前記消失位置までに目標速度に到達可能な地点である、
   車両制御方法。
9. コンピュータに、
   車両の周辺状況を認識させることと、
   前記認識の結果に基づいて前記車両を走行させることと、
   前記車両の進行方向の消失位置において消失する第１車線から前記第１車線に隣接する第２車線に前記車両を車線変更させる場合において、前記第１車線における所定位置まで所定距離以内となったときに、前記所定位置までに前記第２車線への車線変更ができるか否かを判定し、できないと判定した場合、前記所定位置で前記車両を停止させることと、を実行させるプログラムであって、
   前記所定位置は、当該所定位置で前記車両が停止した状態から所定の加速パターンで加速することで、前記消失位置までに目標速度に到達可能な地点である、
   プログラム。

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