JP7431081B2 - 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。

従来、周辺車両の重心やコーナー等の代表点に基づいて、車両の自動運転を行う車両制御システムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１８／１２３０１４号

しかしながら、上記のシステムでは、車両が車線変更する場合に、滑らかに車線変更を行うことができない場合がある。

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、より滑らかな車線変更を実行す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、車両の周辺を認識する認識部と、前記認識部により認識された車線変更先の車線に存在する第１車両の第１種別の基準位置と、前記第１車両の後方の第２車両の前記第１種別の基準位置とに基づいて、前記第１車両と前記第２車両との間にターゲット領域を設定する設定部と、前記第１車両の第２種別の基準位置と、前記第２車両の前記第２種別の基準位置とに基づいて、前記設定部により設定された前記ターゲット領域に前記車両を進入させる制御部とを備える。

（２）：上記（１）の態様において、前記第１種別の基準位置は、車両の前後方向の大きさを推測するための推測情報から導出される基準位置であり、前記第２種別の基準位置は、前記推測情報とは異なる情報から導出される基準位置である。

（３）：上記（２）の態様において、前記第１種別の基準位置は、車両の重心である。

（４）：上記（１）から（３）のいずれかの態様において、前記第２種別の基準位置は、車両の前端部または後端部から導出される基準位置である。

（５）：上記（４）の態様において、前記前端部の基準位置または後端部の基準位置の一方または双方は、車両の発光部、反射板部またはナンバープレートに基づく基準位置である。

（６）：上記（１）から（５）のいずれかの態様において、前記設定部は、前記車両が前記ターゲット領域付近に近づいた場合に、前記第２種別の基準位置を設定する。

（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、前記車両が、前記第２車両よりも前記第１車両に接近した状態を維持しつつ、前記車両を車線変更させる。

（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、前記ターゲット領域を前記車両に通過させた後、前記車両の速度を前記第１車両の速度よりも相対的に遅くして、前記車両を前記ターゲット領域に進入させる。

（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、車両の周辺を認識する処理と、車線変更先の車線に存在する第１車両の第１種別の基準位置と、第１車両の後方の第２車両の前記第１種別の基準位置とに基づいて、前記第１車両と前記第２車両との間にターゲット領域を設定する処理と、前記第１車両の第２種別の基準位置と、前記第２車両の前記第２種別の基準位置とに基づいて、前記設定された前記ターゲット領域に前記車両を進入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、車両の周辺を認識する処理と、車線変更先の車線に存在する第１車両の第１種別の基準位置と、第１車両の後方の第２車両の前記第１種別の基準位置とに基づいて、前記第１車両と前記第２車両との間にターゲット領域を設定する処理と、前記第１車両の第２種別の基準位置と、前記第２車両の前記第２種別の基準位置とに基づいて、前記設定された前記ターゲット領域に前記車両を進入させる処理と、を実行させる。

（１）～（１０）によれば、車両制御装置が、第１車両の第２種別の基準位置と、第２車両の第２種別の基準位置とに基づいて、ターゲット領域に車両を進入させることにより、より滑らかな車線変更を実行することができる。

（７）によれば、車両は、第２車両よりも第１車両に接近した状態を維持しつつ、ターゲット領域に進入するため、後方の車両にとっての安心感が向上する。

（８）によれば、車両は、ターゲット領域を通過した後、速度を第１車両の速度よりも相対的に遅くして、車両をターゲット領域に進入することにより、より滑らかな車線変更を行うと共に、後方の車両にとってやさしい走行を行うことができる。

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。 矩形枠Ｂが関連付けられた車両の一例である。 車両Ｍの走行する車線に隣接する車線、且つ前方に存在する車両の第１位置の一例を示す図である。 車両Ｍの走行する車線に隣接する車線、且つ後方に存在する車両の第１位置の一例を示す図である。 後端部に設定された矩形枠Ｂ１の一例を示す図である。 前端部に設定された矩形枠Ｂ２の一例を示す図である。 車線変更について説明するための図（その１）である。 車線変更について説明するための図（その２）である。 ターゲット位置Ｐｎについて説明するための図である。 ターゲット位置への進入手法の一例について説明するため図である。 比較例の車両Ｃが行う車線変更について説明するための図である。 車両Ｃは、他車両ｍ１と他車両ｍ２とが１台の車両と認識してしまう様子の一例を示す図である。 車両Ｃが誤加速を行う場面の一例について説明するための図である。 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。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。カメラ１０は、例えば、第１カメラ１０Ａおよび第２カメラ１０Ｂを含む。第１カメラ１０Ａは、車両Ｍの前方を撮像する。第１カメラ１０Ａ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。第２カメラ１０Ｂは、車両Ｍの後方を撮像する。第２カメラ１０Ｂは、車両Ｍの後方を撮像可能な位置に取り付けられる。

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、第１設定部１４２と、ターゲット設定部１４４と、第２設定部１４６と、車線変更制御部１４８とを備える。第１設定部１４２は、認識部１３０により認識された車線変更先の車線に存在する車両の第１基準位置（第１種別の基準位置）を設定する。第１基準位置は、車両Ｍの前後方向の大きさを推測するための推測情報（詳細は後述）から導出される基準位置である。第１基準位置は、例えば車両の重心である。

ターゲット設定部１４４は、第１車両の第１基準位置と、第１車両の後方の第２車両の第１基準位置とに基づいて、第１車両と第２車両との間にターゲット領域を設定する。ターゲット領域は、車両Ｍが車線変更行う際のターゲットである。

第２設定部１４６は、第１車両の第２基準位置（第２種別の基準位置）と、第２車両の第２基準位置とを設定する。第２基準位置は、車両Ｍの推測情報とは異なる第２情報から導出される基準位置である。第２基準位置は、第２車両の前端部または第１車両の後端部から導出される基準位置である。第２車両の前端部の基準位置または第１車両の後端部の基準位置の一方または双方は、第１車両または第２車両の発光部またはナンバープレートに基づく基準位置である。発光部は、テールランプや、ブレーキランプ、ライト等である。

車線変更制御部１４８は、第１車両の第２基準位置と、第２車両の第２基準位置とに基づいて、ターゲット領域に車両を進入させる。第１設定部１４２と、ターゲット設定部１４４と、第２設定部１４６とを合わせた機能構成は、「設定部」の一例である。車線変更制御部１４８は、「制御部」の一例である。

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。

［第１基準位置を設定する処理］
第１設定部１４２は、第１基準位置を設定する。まず、第１設定部１４２は、認識部１３０により認識された周辺の車両を特定し、特定した車両に対して矩形枠を関連付ける。図３は、矩形枠Ｂが関連付けられた車両の一例である。矩形枠Ｂは、車両の全体を含むように関連付けられる。

次に、第１設定部１４２は、矩形枠Ｂに基づいて、第１基準位置を設定する。第１基準位置は、車両の前後の位置範囲を推定するための位置、または車両の前後の位置範囲を推定するための推測情報に基づく位置である。推測情報は、車両の目印となるような位置を示す情報である。第１基準位置は、重心位置や、車両の前後部の中心位置、ホイールベースの中心に基づく位置、車輪位置に基づく位置、またはこれらの情報をパラメータとして求められ位置である。以下の説明では、一例として第１基準位置は重心位置であるものとして説明する。

図４は、車両Ｍの走行する車線に隣接する車線、且つ前方に存在する車両の第１位置の一例を示す図である。図５は、車両Ｍの走行する車線に隣接する車線、且つ後方に存在する車両の第１位置の一例を示す図である。

［第２基準位置を設定する処理］
車両Ｍがターゲット領域に車線変更する場合、第２設定部１４６は、第２基準位置を設定する。そして、車線変更制御部１４８は、第２基準位置に基づいて、車両Ｍを車線変更させる。

第２設定部１４６は、認識部１３０により認識された車両の後端部を特定し、特定した後端部に対して矩形枠Ｂ１を設定する。上記の車両は、車両Ｍが走行する隣接車線に存在し、且つ車両Ｍに最も近い前方に存在する車両である。

図６は、後端部に設定された矩形枠Ｂ１の一例を示す図である。矩形枠Ｂ１は、後端部を含む枠である。第２設定部１４６は、後端部の所定の位置に第２基準位置を設定する。所定の位置とは、後端部の中心の位置や、反射板（反射板部）の位置、ライトの位置、ブレーキランプの位置、テールランプの位置、ナンバープレートの位置、これらに基づく位置など前方の車両の後端部を特定するための位置等である。なお、反射板は、反射板単体およびテールランプやウインカーの一部にある反射板も含む。

なお、第２基準位置が設定された場合であっても、第１基準位置を設定する処理は継続される。図６、および以降に示す図では、第１基準位置については図示を省略する。

第２設定部１４６は、認識部１３０により認識された車両の前端部を特定し、特定した前端部に対して矩形枠Ｂ２を設定する。上記の車両は、車両Ｍが走行する隣接車線に存在し、且つ車両Ｍに最も近い後方に存在する車両である。

図７は、前端部に設定された矩形枠Ｂ２の一例を示す図である。矩形枠Ｂ２は、前端部を含む枠である。第２設定部１４６は、前端部の所定の位置に第２基準位置を設定する。所定の位置とは、後端部の中心の位置や、反射板の位置、ライトの位置、ブレーキランプの位置、テールランプの位置、ナンバープレートの位置、これらに基づく位置等など後方の車両の後端部を特定するための位置である。なお、反射板は、反射板単体およびテールランプやウインカーの一部にある反射板も含む。

上記のように第２基準位置は設定される。車線変更制御部１４８は、第２基準位置に基づいて車両Ｍを車線変更させる。

［第１基準位置および第２基準位置に基づいて車線変更が行われる処理］
図８は、車線変更について説明するための図（その１）である。車両Ｍは、第１車線Ｌ１を走行し、第１車線に隣接する第２車線Ｌ２に車線変更する計画を立てている。第２車線Ｌ２において、他車両ｍ１、他車両ｍ２、他車両ｍ３、他車両ｍ４がこの順でプラスＸ方向に走行している。時刻ｔにおいて、自動運転制御装置１００は、他の他車両間の領域よりも距離が長い、他車両ｍ２と他車両ｍ３との間に進入する計画を生成する。他車両ｍ２と他車両ｍ３との間の領域はターゲット領域である。

時刻ｔ＋１において、自動運転制御装置１００は、車両Ｍの基準位置（例えば重心）が位置Ｐに合致するように車両Ｍを移動させる。位置Ｐはターゲット領域の所定位置（例えば中間または中間よりも他車両ｍ２側の位置、位置Ｐｎ）をマイナスＹ方向に延在させた位置である。自動運転制御装置１００は、車両Ｍを位置Ｐ付近に移動させた後、車両Ｍは他車両ｍ３に対して、車両Ｍがターゲット位置Ｐｎに進入することについて交渉する。交渉とは、車両Ｍが、位置Ｐ付近で方向指示器を点灯させたり、車線Ｌ２側に接近したりする行動を行うことである。

図９は、車線変更について説明するための図（その２）である。時刻ｔ＋２において、他車両ｍ３が車両Ｍの交渉に応じて、交渉内容について承諾した場合、自動運転制御装置１００は、第２設定部１４６により設定された第２基準位置を利用した車線変更を開始する。交渉内容について承諾したとは、他車両ｍ３が減速したり、他車両ｍ２が加速しても加速を行わなかったりしたことである。すなわち、他車両ｍ２と他車両ｍ３との距離が広がったことである。自動運転制御装置１００は、他車両ｍ２の第２基準位置と、他車両ｍ３の第２基準位置とに基づいて、ターゲット位置Ｐｎを決定（または修正）する。

時刻ｔ＋３において、自動運転制御装置１００は、他車両ｍ２の第２基準位置と、他車両ｍ３の第２基準位置と、ターゲット位置Ｐｎとに基づいて、車両Ｍを第２車線Ｌ２に進入させる。時刻ｔ＋４において、自動運転制御装置１００は、他車両ｍ２の第２基準位置と、他車両ｍ３の第２基準位置と、ターゲット位置Ｐｎとに基づいて、ターゲット位置Ｐｎに車両Ｍを移動させる。

第２設定部１４６は、所定のタイミングで他車両に対して第２基準位置を設定する。所定のタイミングとは、車両Ｍがターゲット領域付近に近づいたタイミングや、車両Ｍが車線変更を開始すると決定したタイミング、ターゲット領域が設定されたタイミング等である。ターゲット領域に近づいたとは、例えば、ターゲット領域から所定距離（数メートル）に車両Ｍが近づいたことである。

上記のように、自動運転制御装置１００は、第２基準位置を利用することで、容易、かつ精度よくターゲット位置Ｐｎに車両Ｍを移動させることができる。

［ターゲット位置が設定される位置］
ここで、ターゲット位置Ｐｎについて説明する。図１０は、ターゲット位置Ｐｎについて説明するための図である。ターゲット位置Ｐｎは、他車両ｍ２の後端部ｂと、他車両ｍ３の前端部ｆとのうち、後端部ｂに近い位置に設定される。例えば、後端部ｂから所定距離後方の位置に設定される。換言すると、ターゲット位置Ｐｎは、車両Ｍの基準位置とターゲット位置Ｐｎとが合致した場合に、マージンＭＡ１が、マージンＭＡ２よりも短くなるように設定される。マージンＭＡ１は、後端部ｂと車両Ｍの前端部との距離である。マージンＭＡ１は、車速が大きくなるにつれて長くなる。例えば、マージンＭＡ１は、車速によっては１ｍから３ｍであってもよい。また、車速が極低速であれば、３０ｃｍから５０ｃｍ程度であってよい。マージンＭＡ２は、前端部ｆと車両Ｍの後端部との距離である。

上記のように、車線変更制御部１４８は、基準位置をターゲット位置Ｐｎに合致させながら車線変更を行うことにより、他車両ｍ３よりも他車両ｍ２に接近した状態を維持しつつ、車両Ｍを車線変更させる。

例えば、熟練したドライバーは、視認がしやすい車両Ｍの前方側のマージンが短くなるように車両を制御して、車両Ｍが車線変更した後に少し速度を落として前走車両との距離を大きくするように車両を制御する。車両の後方車両は、このように合流がされると安心感が向上する。なぜなら、車両と後方車両との車間距離は比較的大きく確保されるためである。

［ターゲット位置への進入手法］
図１１は、ターゲット位置への進入手法の一例について説明するため図である。車両Ｍは、例えば、Ｘ方向に関してターゲット領域ＴＡの前方に位置した後（ターゲット領域ＴＡを通過した後）、ターゲット位置Ｐｎに進入してもよい。時刻ｔにおいて、車両Ｍは、他車両ｍ２に近づくように移動する。時刻ｔ+１において、Ｘ方向に関して他車両ｍ２付近に位置する。時刻ｔ+２において、車両Ｍは、他車両ｍ２の速度に対して、相対的に遅い速度で走行して、ターゲット領域ＴＡに進入する。

上記のように、車両Ｍは、Ｘ方向に関してターゲット領域ＴＡ（ターゲット位置Ｐｎ）を通過した後、他車両ｍ３よりも他車両ｍ２に近づいている状態を維持しながら車線変更する。車両Ｍにとって、後方よりも前方が認識しやすく、前方の車両に近づいた状態で車線変更する方が、後方の車両に近づいた状態で車線変更するよりも、容易である。更に、後方の車両は、車両Ｍが車線変更することを容易に認識することができたり、車両Ｍと後方の車両との車間距離は、車両Ｍと前方の車両との車間距離よりも広くなり後方の車両にとっても安心感が向上したりする。更に、車両Ｍがターゲット領域ＴＡを通過して他車両ｍ２に一旦近づくことにより、車両Ｍの存在と車両Ｍが他車両ｍ２の後方へ車線変更することを他車両ｍ２に認知させ、他車両ｍ２に急な減速を行わないように注意を促すことができる。

［比較例］
図１２は、比較例の車両Ｃが行う車線変更について説明するための図である。上述した図８、図９等で説明した内容との相違点を中心に説明する。比較例の車両Ｃは、第２基準位置を利用せずに車線変更を行うため、誤加速を行う場合がある。

時刻ｔにおいて、車両Ｃは、ターゲット領域ＴＡに進入することを決定し、ターゲット位置Ｐｎ方向に移動を開始した。このとき、車両Ｃは、他車両ｍ１の第１基準位置と、他車両ｍ２の第１基準位置とに基づいて移動する。

時刻ｔ＋１において、車両Ｃが、プラスＹ方向側に移動すると、車両Ｃに対する他車両ｍ２の前方の視認性が低下する。このため、車両Ｃは、他車両ｍ１と他車両ｍ２とを１台の車両と認識してしまう場合がある。図１３は、車両Ｃは、他車両ｍ１と他車両ｍ２とを１台の車両と認識してしまう様子の一例を示す図である。この場合、車両Ｃは、他車両ｍ１と他車両ｍ２とを１台の他車両とみなして、その他車両の重心を第１基準位置として設定する。

前述した図１２の時刻ｔ＋２において、車両Ｃは、車両Ｃから最も近い前方の第１基準位置が、プラスＸ方向側に離れたと認識する。このため、車両Ｃは、前方の第１基準位置との距離を、縮めるために加速を行う。車両Ｃは、他車両ｍ２との距離が下限距離に到達するまで、加速（誤加速）を行う場合がある。

図１４は、車両Ｃが誤加速を行う場面の一例について説明するための図である。時刻ｔ＋Ｘ１において、車両Ｃは、他車両ｍ２の第１基準位置に基づいて、第１基準位置から所定距離Ｌに位置するように走行する。時刻ｔ＋Ｘ２において、車両Ｃは、他車両ｍ１と他車両ｍ２とを１台の他車両とみなし、その他車両の第１基準位置から所定距離Ｌに位置するように誤加速を行う。

上記のように、車両Ｃは、本来すべきでない加速（誤加速）を行ってしまう場合がある。この場合、車両Ｃの乗員にとって乗り心地が低い場合がある。

これに対して、本実施形態では、自動運転制御装置１００は、第２基準位置を利用して、車線変更することにより、より確実に前方の他車両の位置を認識して、誤加速を抑制し、滑らかに車線変更を行うことができる。この結果、自動運転制御装置１００は、乗員にとっての乗り心地を向上させることができる。

［フローチャート］
図１５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。本処理は、車両Ｍが車線変更を行うと決定した場合に実行される処理である。本処理の一部の処理は省略されてもよいし、適宜処理の順序は変更されてもよい。

まず、第１設定部１４２は、第１基準位置を他車両に対して設定する（ステップＳ１００）。次に、ターゲット設定部１４４は、第１基準位置に基づいてターゲット領域およびターゲット位置を設定する（ステップＳ１０２）。次に、車線変更制御部１４８は、車線変更できるタイミングであるか否を判定する（ステップＳ１０４）。車線変更できるタイミングとは、例えば、車両Ｍの後方の車両が車両Ｍの車線変更を承諾した行動を行ったことである。

車線変更できるタイミングである場合、車線変更制御部１４８は、車線変更先の車線に車両Ｍを移動させることを開始する（ステップＳ１０６）。次に、第２設定部１４６は、基準位置の切替タイミングであるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。切替タイミングとは、車両Ｍが所定距離以上、車線変更先の車線側に移動したことタイミングや、車両Ｍが車線変更先の車線側に移動を開始したことタイミング、車両Ｍが車線変更先の車線側に移動を開始する所定時間前のタイミングである。切替タイミングである場合、第２設定部１４６は、前方の車両に対して第２基準位置を設定する（ステップＳ１１０）。

次に、ターゲット設定部１４４が、第２基準位置に基づいてターゲット位置を修正する（ステップＳ１１２）。次に、車線変更制御部１４８が、修正されたターゲット位置に基づいて車線変更を行う（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。

以上説明した実施形態によれば、自動運転制御装置１００は、認識部１３０により認識された車線変更先の車線に存在する第１車両の第１種別の基準位置と、第１車両の後方の第２車両の第１種別の基準位置とに基づいて、第１車両と第２車両との間にターゲット領域を設定し、第１車両の第２種別の基準位置と、第２車両の第２種別の基準位置とに基づいて、ターゲット領域に車両を進入させることにより、より滑らかな車線変更を実行することができる。

［ハードウェア構成］
図１６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、
車両の周辺を認識する処理と、
車線変更先の車線に存在する第１車両の第１種別の基準位置と、第１車両の後方の第２車両の前記第１種別の基準位置とに基づいて、前記第１車両と前記第２車両との間にターゲット領域を設定する処理と、
前記第１車両の第２種別の基準位置と、前記第２車両の前記第２種別の基準位置とに基づいて、前記設定された前記ターゲット領域に前記車両を進入させる処理と、を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‥第１設定部、１４４‥ターゲット設定部、１４６‥第２設定部、１４８‥車線変更制御部、１６０‥第２制御部

Claims (12)

1. 車両の周辺を認識する認識部と、
   前記認識部により認識された車線変更先の車線に存在する第１車両の位置と、前記第１車両の後方の第２車両の位置とに基づいて、前記第１車両と前記第２車両との間にターゲット領域を設定する設定部と、
   前記第１車両の位置と、前記第２車両の位置とに基づいて、前記設定部により設定された前記ターゲット領域に前記第２車両よりも前記第１車両に接近した状態を維持しつつ、前記車両を車線変更させる制御部と、
   を備える車両制御装置。
2. 車両の周辺を認識する認識部と、
   前記認識部により認識された車線変更先の車線に存在する第１車両の位置と、前記第１車両の後方の第２車両の位置とに基づいて、前記第１車両と前記第２車両との間にターゲット領域を設定する設定部と、
   前記第１車両の位置と、前記第２車両の位置とに基づいて、前記設定部により設定された前記ターゲット領域を前記車両に通過させた後、前記車両の速度を前記第１車両の速度よりも相対的に遅くして、前記車両を前記ターゲット領域に進入させる制御部と、
   を備える車両制御装置。
3. 車両の周辺を認識する認識部と、
   前記認識部により認識された車線変更先の車線に存在する第１車両の第１種別の基準位置と、前記第１車両の後方の第２車両の前記第１種別の基準位置とに基づいて、前記第１車両と前記第２車両との間にターゲット領域を設定する設定部と、
   前記第１車両の第２種別の基準位置と、前記第２車両の前記第２種別の基準位置とに基づいて、前記設定部により設定された前記ターゲット領域に前記車両を進入させる制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記車両が、前記第２車両よりも前記第１車両に接近した状態を維持しつつ、前記車両を車線変更させる、
   車両制御装置。
4. 車両の周辺を認識する認識部と、
   前記認識部により認識された車線変更先の車線に存在する第１車両の第１種別の基準位置と、前記第１車両の後方の第２車両の前記第１種別の基準位置とに基づいて、前記第１車両と前記第２車両との間にターゲット領域を設定する設定部と、
   前記第１車両の第２種別の基準位置と、前記第２車両の前記第２種別の基準位置とに基づいて、前記設定部により設定された前記ターゲット領域に前記車両を進入させる制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記ターゲット領域を前記車両に通過させた後、前記車両の速度を前記第１車両の速度よりも相対的に遅くして、前記車両を前記ターゲット領域に進入させる、
   車両制御装置。
5. 前記第１種別の基準位置は、車両の前後方向の大きさを推測するための推測情報から導出される基準位置であり
   前記第２種別の基準位置は、前記推測情報とは異なる情報から導出される基準位置である、
   請求項３または４に記載の車両制御装置。
6. 前記第１種別の基準位置は、車両の重心であり、
   前記第２種別の基準位置は、車両の前端部または後端部から導出される基準位置である、
   請求項３から５のうちいずれか１項に記載の車両制御装置。
7. 前記前端部の基準位置または後端部の基準位置の一方または双方は、車両の発光部、反射板部またはナンバープレートに基づく基準位置である、
   請求項６に記載の車両制御装置。
8. 前記設定部は、前記車両が前記ターゲット領域付近に近づいた場合に、前記第２種別の基準位置を設定する、
   請求項３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、
   車両の周辺を認識する処理と、
   車線変更先の車線に存在する第１車両の位置と、前記第１車両の後方の第２車両の位置とに基づいて、前記第１車両と前記第２車両との間にターゲット領域を設定する処理と、
   前記第１車両の位置と、前記第２車両の位置とに基づいて、前記設定された前記ターゲット領域に前記第２車両よりも前記第１車両に接近した状態を維持しつつ、前記車両を車線変更させる処理と、
   を実行する車両制御方法。
10. コンピュータに、
    車両の周辺を認識する処理と、
    車線変更先の車線に存在する第１車両の位置と、前記第１車両の後方の第２車両の位置とに基づいて、前記第１車両と前記第２車両との間にターゲット領域を設定する処理と、
    前記第１車両の位置と、前記第２車両の位置とに基づいて、前記設定された前記ターゲット領域に前記第２車両よりも前記第１車両に接近した状態を維持しつつ、前記車両を車線変更させる処理と、
    を実行させるプログラム。
11. コンピュータが、
    車両の周辺を認識する処理と、
    車線変更先の車線に存在する第１車両の位置と、前記第１車両の後方の第２車両の位置とに基づいて、前記第１車両と前記第２車両との間にターゲット領域を設定する処理と、
    前記第１車両の位置と、前記第２車両の位置とに基づいて、前記設定された前記ターゲット領域を前記車両に通過させた後、前記車両の速度を前記第１車両の速度よりも相対的に遅くして、前記車両を前記ターゲット領域に進入させる処理と、
    を実行する車両制御方法。
12. コンピュータが、
    車両の周辺を認識する処理と、
    車線変更先の車線に存在する第１車両の位置と、前記第１車両の後方の第２車両の位置とに基づいて、前記第１車両と前記第２車両との間にターゲット領域を設定する処理と、
    前記第１車両の位置と、前記第２車両の位置とに基づいて、前記設定された前記ターゲット領域を前記車両に通過させた後、前記車両の速度を前記第１車両の速度よりも相対的に遅くして、前記車両を前記ターゲット領域に進入させる処理と、
    を実行させるプログラム。

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