JP6520862B2 - 自動運転システム - Google Patents

Description

本発明は、複数の自動運転車両を含んでなる自動運転システムに関する。

特許文献１には、運転者にレーン変更の意図があることを識別した場合、隣レーンを走行する車両の車速と車間距離とに基づいてレーン変更を実行するかどうか決定する装置が開示されている。

独国特許出願公開第１０２０１２０２５３２８Ａ１号明細書

今後、自動運転車両が普及していくにつれて、同一の機能を有する複数の自動運転車両が同一レーンを走行している場面が増えていく。自動運転車両には、例えば上記従来技術がそうであるように、空いているレーンへ自動でレーン変更を行う機能が搭載される可能性が高い。このため、上記のような場面では、隣レーンの空き状況の変化に応じて、複数の自動運転車両が一度に隣レーンへレーン変更するようなことも起こりうる。しかし、このようなことが起きてしまうと、隣接する２つのレーン間で空き状況が入れ替わってしまうため、再び元のレーンへのレーン変更が行われる可能性、つまり、レーン変更のハンチングが起きる可能性が生じてしまう。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、同一の機能を有する複数の自動運転車両が一度に隣レーンへレーン変更することを抑えることができる自動運転システムを提供することを目的とする。

本発明が提供する第１の自動運転システムは、複数の自動運転車両を含んでなる。複数の自動運転車両のそれぞれは、少なくとも情報取得部、レーン選択部、及び、制御部を備える。情報取得部は、自車両が複数レーンを有する道路を走行する場合、自車両が走行しているレーンの隣のレーンの空き状況に関する情報を取得するように構成される。レーン選択部は、レーン選択判断処理を所定の実行間隔で実行するように構成される。レーン選択判断処理は、隣レーンの空き状況に応じて隣レーンを自車両走行レーンとして選択するか否かを判断する処理である。制御部は、レーン選択部が隣レーンを自車両走行レーンとして選択した場合、隣レーンへのレーン変更を自動で行うか、或いは、隣レーンへのレーン変更を運転者に対して提案するように構成される。レーン選択判断処理の実行間隔は、複数の自動運転車両間でばらつきを持たされている。

このように構成される第１の自動運転システムによれば、レーン選択判断処理の実行間隔を自動運転車両間でばらつかせることで、隣レーンの空き状況に変化があった場合、ある車両ではレーン変更が行われるが、別の車両ではレーン変更が行われないことが起こるようになる。これにより、複数の車両が一度に隣レーンへレーン変更することは抑えられる。

ところで、隣レーンの空き状況の変化に対するレーン変更の応答時間にばらつきがある場合、乗員の感覚に合わず、乗員が違和感を覚えるおそれがある。ゆえに、レーン選択判断処理の実行間隔は、自動運転車両ごとに固定されていてもよい。これによれば、一台の自動運転車両に着目したときは、ほぼ一定の応答時間をもってレーン変更が行われることから、乗員が違和感を覚えることを抑えることができる。

また、レーン選択判断処理の実行間隔は、レーン選択判断処理が実行されるたびに値を変更されてもよい。これによれば、レーン選択判断処理の実行間隔が近い複数の自動運転車両が同一のレーンに並ぶ確率を低く抑えることができる。

本発明が提供する第２の自動運転システムは、複数の自動運転車両を含んでなる。複数の自動運転車両のそれぞれは、少なくとも情報取得部、レーン選択部、及び、制御部を備える。情報取得部は、自車両が複数レーンを有する道路を走行する場合、自車両が走行しているレーンの隣のレーンの空き状況に関する情報を取得するように構成される。レーン選択部は、隣レーンの空き状況に応じて隣レーンを自車両走行レーンとして選択するか否かを判断するレーン選択判断処理を実行するように構成される。制御部は、レーン選択部からレーン変更指示が与えられた場合、隣レーンへのレーン変更を自動で行うか、或いは、隣レーンへのレーン変更を運転者に対して提案するように構成される。また、レーン選択部は、隣レーンを自車両走行レーンとして選択した場合、所定の遅延時間が経過するのを待ってから、制御部に前記レーン変更指示を与えるように構成される。レーン選択部に設定されている遅延時間は、複数の自動運転車両間でばらつきを持たされている。

このように構成される第２の自動運転システムによれば、レーン選択判断処理を実行してからレーン変更指示を出力するまでの遅延時間を自動運転車両間でばらつかせることで、隣レーンの空き状況に変化があった場合、ある車両では直ぐにレーン変更が行われるが、別の車両では直ぐにはレーン変更が行われないことが起こるようになる。これにより、複数の車両が一度に隣レーンへレーン変更することは抑えられる。

レーン選択部は、制御部に設定されている遅延時間よりも短い実行間隔でレーン選択判断処理を繰り返し行うように構成されてもよい。そうすることで、遅延時間が経過した時点では、レーン選択判断処理の最新の判断結果は否定的になっているかもしれない。このような場合、レーン選択部は、制御部へレーン変更指示を与えることをキャンセルしてもよい。これによれば、隣レーンの空き状況に変化があった場合、ある車両ではレーン変更が行われるが、別の車両ではレーン変更が行われないことが起こるようになる。これにより、複数の車両が一度に隣レーンへレーン変更することはより効果的に抑えられる。

本発明が提供する第３の自動運転システムは、複数の自動運転車両を含んでなる。複数の自動運転車両のそれぞれは、少なくとも情報取得部、レーン選択部、及び、制御部を備える。情報取得部は、自車両が複数レーンを有する道路を走行する場合、自車両が走行しているレーンの隣のレーンの空き状況に関する情報を取得するように構成される。レーン選択部は、レーン変更の要求が検知された場合に、隣レーンの空き状況に応じて隣レーンを自車両走行レーンとして選択するか否かを判断するレーン選択判断処理を実行するように構成される。制御部は、レーン選択部が隣のレーンを自車両走行レーンとして選択した場合、隣レーンへのレーン変更を自動で行うか、或いは、隣レーンへのレーン変更を運転者に対して提案するように構成される。また、レーン選択部は、レーン変更の要求を検知した場合、所定の遅延時間が経過するのを待ってから、レーン選択判断処理を実行するように構成される。レーン選択部に設定されている遅延時間は、複数の自動運転車両間でばらつきを持たされている。

このように構成される第３の自動運転システムによれば、レーン変更の要求を検知してからレーン選択判断処理を実行するまでの遅延時間を自動運転車両間でばらつかせることで、隣レーンの空き状況に変化があった場合、ある車両では直ぐにレーン変更が行われるが、別の車両では直ぐにはレーン変更が行われないことが起こるようになる。これにより、複数の車両が一度に隣レーンへレーン変更することは抑えられる。

本発明が提供する自動運転システムによれば、複数の車両が一度に隣レーンへレーン変更することが抑えられるので、レーン変更のハンチングが起きることを回避して円滑な交通流を実現することができる。

実施の形態１に係る自動運転システムを構成する自動運転車両の一例を示す図である。 実施の形態１に係る自動運転車両の制御システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る自動運転車両の制御システムによる周辺物体認識について説明するための図である。 実施の形態１に係る閾値密度の計算方法について説明するための図である。 実施の形態１に係るレーン選択判断処理の手順を示すフローチャートである。 本発明が適用されていない自動運転システムによる自動運転車両の動作の例を示す図である。 実施の形態１に係る自動運転システムによる自動運転車両の動作の例を示す図である。 実施の形態２に係る自動運転車両の制御システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係る自動運転車両の制御システムにおける遅延時間について説明するための図である。 実施の形態２に係る自動運転車両の制御システムによるレーン選択の判断について説明するための図である。 実施の形態２に係る自動運転車両の制御システムによるレーン選択の判断について説明するための図である。 実施の形態３に係る自動運転車両の制御システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係るレーン選択判断処理の手順を示すフローチャートである。 実施の形態４に係る自動運転車両の制御システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態４に係るレーン選択判断処理の手順を示すフローチャートである。 実施の形態４に係る自動運転車両の制御システムによるレーン選択の判断について説明するための図である。 実施の形態４に係る自動運転車両の制御システムによるレーン選択の判断について説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

実施の形態１
１−１．自動運転車両の構成
自動運転システムという用語は、個々の自動運転車両に搭載される自動運転のための制御システムを意味する場合がある。しかし、本明細書における自動運転システムは、同一の機能を有する複数の自動運転車両によって構築される交通システムと定義される。図１は、本実施の形態に係る自動運転車両の一例を示す図である。図１に例示されるような自動運転車両の一台々が自動運転システムを構成する。なお、自動運転とは、車両の加速、減速及び操舵等の運転操作が運転者の運転操作によらずに実行されることを意味する。

図１に示すように、自動運転システムを構成する車両（自動運転車両）１は、走行している道路に関する情報や周辺に存在する物体に関する情報を直接的に取得するための自律認識センサを備える。自律認識センサは、ライダー（LIDAR：Laser Imaging Detection and Ranging）１０，１１，１２，１３、レーダー２０，２１，２２、及びカメラ３０のうち少なくとも一つを含む。また、車両１は、それらの情報の少なくとも一部を図示しない外部のシステムから間接的に取得するための通信装置を備える。通信装置は、路車間通信装置４０と移動通信装置４１のうち少なくとも一つを含む。これらの自律認識センサや通信装置は、直接、或いは、車両内に構築されたＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信ネットワークを介して、車両１に搭載される制御装置１００に接続されている。

ライダーは、例えば、車両１の前方の物体を検出するフロントライダー１０，前側方の物体を検出するフロントサイドライダー１１，１１、後方の物体を検出するリアライダー１２，車両１の後側方の物体を検出するリアサイドライダー１３，１３を含む。ライダー１０−１３は、検出した物体に関する物体情報を制御装置１００へ出力する。物体情報には、検出した物体の車両１からの距離と方向が含まれる。これらのライダー１０，１１，１２，１３で得られた物体情報より、制御装置１００は車両１の略全周囲の状況を把握することができる。なお、ライダーの設置位置と設置個数は、ライダーの走査範囲に応じて決めることができる。複数のライダーに代えて、車両１の全周囲をセンシングする一つのライダーを用いてもよい。

レーダーは、例えば、ミリ波レーダーである。レーダーは、例えば、車両１の前方の物体を検出するフロントレーダー２０，前方近傍の物体を検出するフロント近距離レーダー２１，２１、後方近傍の物体を検出するリア近距離レーダー２２，２２を含む。レーダー２０−２２は、検出した物体に関する物体情報を制御装置１００へ出力する。物体情報には、検出した物体の車両１からの距離と方向が含まれる。

カメラ３０は、例えば、車両１のフロントガラスの裏側に設けられて、車両１の前方を撮像する。カメラ３０は、単眼カメラであってもよく、ステレオカメラであってもよい。カメラ３０は、撮像情報を制御装置１００へ出力する。なお、カメラ、ライダー及びレーダーは、必ずしも重複して備える必要はない。

路車間通信装置４０は、車両１の情報である自車情報を路側機等のインフラ設備に送信し、インフラ設備からは道路交通情報を受信する。道路交通情報は、車両１の周辺状況に関する情報を含む。路車間通信には、例えば、道路交通情報通信システム（Vehicle Information and Communication System）との通信も含まれる。路車間通信装置４０は、受信した車両１の周辺状況に関する情報を制御装置１００へ出力する。

移動通信装置４１は、３Ｇ、４Ｇ、ＬＴＥ等の移動体通信システムを介して、車両１の自車情報や自律認識センサで取得した情報をインターネット上のサーバーに送信し、サーバーからは車両１の周辺状況に関する情報を受信する。移動通信装置４１は、受信した車両１の周辺状況に関する情報を制御装置１００へ出力する。なお、移動通信装置４１と路車間通信装置４０は、必ずしも重複して備える必要はない。また、これら通信装置は車両１において必ずしも必須ではない。

１−２．自動運転車両の制御システムの構成
次に、本実施の形態の自動運転車両に搭載される制御システムの構成について図２を用いて説明する。図２に示すように、制御システム２は、前述の制御装置１００、自律認識センサ１０−１３，２０−２２，３０、及び通信装置４０，４１に加えて、内部センサ３、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機４、地図データベース５、ナビゲーションシステム６、ＨＭＩ（Human Machine Interface）７、アクチュエータ８、及び補助機器９を備える。

内部センサ３は、例えば、車速センサ、加速度センサ及びヨーレートセンサのうち少なくとも一つを含む。これらのセンサにより、自車両の走行状態に関する情報が得られる。また、内部センサ３は、運転者による操舵操作に関する情報を得るために、ステアリングセンサを含む。内部センサ３は、取得した情報を制御装置１００へ出力する。

ＧＰＳ受信機４は、ＧＰＳ衛星が発信する信号に基づいて自車両の位置を示す位置情報を取得する。ＧＰＳ受信機４は、自車両の位置情報を制御装置１００へ出力する。

地図データベース５は、例えば、車両に搭載されたＨＤＤやＳＳＤ等のストレージ内に形成されている。地図データベース５が有する地図情報には、例えば、道路の位置情報、道路形状の情報、交差点及び分岐点の位置情報、道路のレーン情報等が含まれる。なお、地図データベース５は、移動通信装置４１により通信可能なインターネット上のサーバーに記憶されていてもよい。

ナビゲーションシステム６は、運転者によって地図上に設定された目的地までの案内を運転者に対して行う装置である。ナビゲーションシステム６は、ＧＰＳ受信機４によって測定された自車両の位置情報と地図データベース５の地図情報とに基づいて、自車両の走行するルートを算出する。ナビゲーションシステム６は、算出したルートの情報をＨＭＩ７を介して運転者に伝達するとともに、制御装置１００へ出力する。なお、ナビゲーションシステム６により行われる処理の一部は、移動通信装置４１により通信可能なインターネット上のサーバーによって行われてもよい。

ＨＭＩ７は、乗員と制御システム２との間で情報の出力及び入力をするためのインターフェイスである。ＨＭＩ７は、例えば、乗員に画像情報を表示するためのディスプレイ、音声出力のためのスピーカ、及び乗員が入力操作を行うためのタッチパネル等を備えている。

アクチュエータ８は、制御装置１００からの操作信号に応じて動作し、その動作によって車両の走行状態を変化させる装置である。アクチュエータ８は、例えば、駆動系、制動系、操舵系のそれぞれに設けられている。補助機器９は、アクチュエータ８に含まれない機器を総称したものであって、例えば、方向指示灯、前照灯等を含む。

制御装置１００は、少なくとも１つのＣＰＵ、少なくとも１つのＲＯＭ、少なくとも１つのＲＡＭを有するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。ＲＯＭには、自動運転のための各種のプログラムやマップを含む各種のデータが記憶されている。ＲＯＭに記憶されているプログラムがＲＡＭにロードされ、ＣＰＵで実行されることで、制御装置１００には様々な機能が実現される。なお、制御装置１００は、複数のＥＣＵから構成されていてもよい。

１−３．制御装置が有する自動運転のための機能
図２には、制御装置１００が有する自動運転のための機能のうち、特に、自車両のレーン変更に関係する機能がブロックで表現されている。制御装置１００が有する自動運転のためのその他の機能についての図示は省略されている。

制御装置１００は、自車両が複数レーンを有する道路を走行する場合、複数レーンの中から自車両が走行すべきレーンを選択し、選択したレーンへの自動レーン変更を実行する機能を有する。この機能は、制御装置１００が備える走路認識部１１０、周辺物体認識部１２０、レーン選択部１３０、制御部１４０により実現される。ただし、これらの部１１０，１２０，１３０，１４０は、制御装置１００内にハードウェアとして存在するものではなく、ＲＯＭに記憶されたプログラムがＣＰＵで実行されたときにソフトウェア的に実現される。

走路認識部１１０は、自車両が走行している走路を認識する。自車両が走行している道路が複数レーンを有する道路である場合、走路認識部１１０は、自車両が走行しているレーンの認識も行う。走路認識部１１０による走路認識の方法には、少なくとも次の２つの方法がある。第１の方法は、自車両が走行している道路に関する地図情報と自車両の位置情報とに基づいて走路認識を行う方法である。地図情報は地図データベース５から取得される。自車両の位置情報はＧＰＳ受信機４から取得される。第２の方法は、カメラ３０から取得した撮像情報を処理して道路の車線境界線（白線、黄線、中央分離帯等）を抽出し、車線境界線に基づいて走路認識を行う方法である。地図情報と位置情報とを用いた走路認識と、撮像情報を用いた走路認識とは、どちらか一方のみを用いてもよいし、両方を組み合わせて用いてもよい。走路認識部１１０は、認識した走路に関する情報を周辺物体認識部１２０とレーン選択部１３０とへ出力する。

周辺物体認識部１２０は、自車両の周辺に存在する物体を認識する。周辺物体の認識には、自律認識センサ１０−１３，２０−２２，３０から取得した情報が用いられる。周辺物体認識部１２０は、ライダー１０−１３の情報を用いること、レーダー２０−２２の情報を用いること、カメラ３０の情報を用いること、センサフュージョンによって複数種類の自律認識センサの情報を組み合わせて用いること、のうち少なくとも１つの方法による周辺物体の認識が可能である。認識される周辺物体には、他車両、歩行者等の移動物や、縁石、ガードレール、建物及び樹木等の静止物が含まれる。なお、ここでいう他車両には、自動二輪車が自動車と同じレーンを走行しているのであれば、自動二輪車も含まれる。

周辺物体認識部１２０は、走路認識部１１０で認識された走路に関する情報を取得する。自車両が走行している道路が複数レーンを有する道路である場合、走路認識部１１０から取得する情報には、走行レーンに関する情報も含まれる。周辺物体認識部１２０は、走路に関する情報を用いて、認識した周辺物体の中から、自レーン（自車両が走行しているレーン）を走行している他車両と、自レーンの隣のレーンを走行している他車両とを分別する。周辺物体認識部１２０は、自レーンを走行している他車両の位置及び速度と、隣レーンを走行している他車両の位置及び速度とを、認識情報としてレーン選択部１３０へ出力する。なお、隣レーンを走行している他車両の位置及び速度に関する情報は、「隣レーンの空き状況に関する情報」に相当する。ゆえに、周辺物体認識部１２０が有する機能には、本出願の請求項において規定されている情報取得部としての機能が含まれる。

レーン選択部１３０は、走路認識部１１０と周辺物体認識部１２０とからそれぞれ入力される認識情報に基づいて、自車両が走行するレーンを選択するレーン選択判断処理を所定の実行間隔で実行する。詳しくは、レーン選択判断処理では、現在の自車両走行レーンを維持するか、隣レーンへのレーン変更を行うかが選択される。この機能を実現するために、レーン選択部１３０は、隣レーン車両密度計算部１３１、閾値密度計算部１３２、走行レーン決定部１３３、及び実行間隔設定部１３４を備える。

隣レーン車両密度計算部１３１は、周辺物体認識部１２０からレーン選択部１３０に入力される周辺物体の認識情報を取得する。周辺物体の認識情報には、隣レーンを走行している他車両の位置及び速度が含まれる。隣レーン車両密度計算部１３１は、隣レーンを走行している他車両の位置及び速度に基づいて隣レーンの車両密度を計算する。ここで、隣レーンの車両密度とは、隣レーンにおいて単位距離当たりに存在する他車両の台数と定義される。隣レーンの車両密度は、隣レーンの空き状況を示すパラメータの１つである。隣レーン車両密度計算部１３１は、予め定められた周期で隣レーンの車両密度の計算値を更新する。隣レーン車両密度計算部１３１による車両密度の計算方法の詳細は、追って説明される。

閾値密度計算部１３２は、隣レーン車両密度計算部１３１により計算される隣レーンの車両密度に対する閾値密度を計算する。閾値密度は、隣レーンの車両密度が高いか低いかを評価するための評価基準であって、隣レーンを自車両走行レーンとして選択するかどうか判断するための選択基準である。閾値密度計算部１３２は、周辺物体認識部１２０からレーン選択部１３０に入力される周辺物体の認識情報を取得し、周辺物体の認識情報より特定される自車両と周囲の他車両との関係に応じて閾値密度を計算する。閾値密度計算部１３２は、予め定められた周期で閾値密度の計算値を更新する。閾値密度計算部１３２による閾値密度の計算方法の詳細は、追って説明される。

走行レーン決定部１３３は、隣レーン車両密度計算部１３１により計算される隣レーンの車両密度と、閾値密度計算部１３２により計算される閾値密度との比較に基づいて走行レーンを決定する。走行レーンの決定では、現在の自車両走行レーンを維持することと、自車両走行レーンを隣レーンに変更することの何れか一つが選択される。走行レーン決定部１３３は、決定した走行レーンに関する情報を制御部１４０に出力する。走行レーン決定部１３３による走行レーンの決定方法の詳細は、追って説明される。

実行間隔設定部１３４は、レーン選択部１３０が行うレーン選択判断処理の実行間隔を設定する。レーン選択判断処理の実行間隔は時間で設定されてもよいし、走行距離で設定されてもよい。量産される自動運転車両では、各車両に同一の機能が搭載される場合、その機能に関係するパラメータには車両間で共通の値が設定される場合が多い。実行間隔設定部１３４で設定される実行間隔は、自動運転車両に共通して搭載される自動レーン選択機能のための一つのパラメータである。しかし、実行間隔設定部１３４で設定される実行間隔は、すべての自動運転車両に対して共通の値が設定されるのではなく、自動運転車両間でばらつきを持って設定されている。実行間隔設定部１３４による実行間隔の設定方法の詳細は、追って説明される。

制御部１４０は、レーン選択部１３０から入力される情報に基づいて、自車両の走行を制御する。制御部１４０による制御には、例えば、次の２つのモードが含まれる。第１のモードによれば、レーン選択部１３０により隣レーンへのレーン変更を行うことが選択された場合、隣レーンへのレーン変更が自動で行われる。第２のモードによれば、レーン選択部１３０により隣レーンへのレーン変更を行うことが選択された場合、隣レーンへのレーン変更を運転者に対して提案することがＨＭＩ７を介して行われる。第２のモードで制御を行う場合、制御部１４０は、運転者が提案に同意したときには、隣レーンへのレーン変更を自動で行い、運転者が提案に同意しなかったときには、現在の自車両走行レーンを維持してもよい。このような機能を実現するために、レーン選択部１３０は、自車両がたどるべき軌道を計算する軌道計算部１４１を備える。

軌道計算部１４１は、走行レーン決定部１３３から入力される走行レーンに関する情報に基づいて目標軌道を計算する。走行レーン決定部１３３により現在の自車両走行レーンを維持することが選択された場合、軌道計算部１４１は、現在の自車両走行レーンに沿った目標軌道を計算する。走行レーン決定部１３３により自車両走行レーンを隣レーンに変更することが選択された場合、軌道計算部１４１は、現在の自車両走行レーンから隣レーンへ自車両を移動させる目標軌道を計算する。レーン維持とレーン変更のそれぞれに関して、軌道計算の方法に限定はない。制御部１４０は、軌道計算部１４１で計算された目標軌道に基づいて駆動系、制動系、操舵系の少なくとも１つのアクチュエータ８の操作量を計算する。制御部１４０は、計算した操作量に従ってアクチュエータ８を操作し、それによって自車両の走行を制御する。

１−４．車両密度の計算方法の詳細
隣レーン車両密度計算部１３１による車両密度の計算方法の詳細について、図３を用いて説明する。図３には、第１レーンＬ１と第２レーンＬ２とを有する道路において、自車両１が第２レーンＬ２を走行している様子が描かれている。自車両１の走行中、自車両１に備えられた自律認識センサ１０−１３，２０−２２，３０（図１参照）によって、自車両１の周辺に存在する他車両が認識される。

図３に示す例では、自レーン（第２レーン）Ｌ２上を走行する先行車両２０１と後続車両２０２が認識されている。先行車両２０１の前方と後続車両２０２の後方にもそれぞれ別の車両が存在するかもしれないが、それらは自律認識センサの死角（図３において斜線で示す領域）に入るために、自律認識センサでは認識することは難しい。隣レーン（第１レーン）Ｌ１上では、自律認識センサの死角の範囲にもよるが、自車両１の前後１００〜２００ｍ程度の範囲に存在する車両が認識される。図３に示す例では、隣レーンＬ１を走行する４台の車両２１１，２１２，２１３，２１４が認識されている。

隣レーン車両密度計算部１３１は、隣レーンＬ１を走行する連続した３台以上の車両の位置情報から隣レーンＬ１の車両密度を計算する。具体的には、隣レーンＬ１上にＮ（＞３）台の車両が位置している場合、それぞれ前後に並ぶ車両間の間隔を取得することでＮ−１（＞２）個の車間距離を定義することができる。隣レーン車両密度計算部１３１は、Ｎ−１個の車間距離の代表値を計算し、それの逆数を取ることで隣レーンＬ１の単位距離当たりに存在する車両の台数、すなわち、隣レーンＬ１の車両密度を計算する。図３に示す例では、車両２１１と車両２１２との間の車間距離と、車両２１２と車両２１３との間の車間距離と、車両２１３と車両２１４との間の車間距離とに基づいて車間距離の代表値が計算される。車間距離の代表値の計算方法としては、例えば、各車間距離の統計的な平均値を取ること、中央値を取ること等が挙げられる。また、各車間距離に重みを付けて平均値を取ることや、閾値以上の車間距離を除外した上で平均値を取ることでもよい。また、各車間距離を引数とする関数によって代表値を定義してもよい。なお、自律認識センサが認識可能な範囲を走行する車両が２台以下である場合、隣レーン車両密度計算部１３１は、隣レーンＬ１の車両密度として予め定められた最小値を出力する。

１−５．閾値密度の計算方法の詳細
本実施の形態では、閾値密度計算部１３２は、周辺物体の認識情報に含まれる隣レーンを走行する他車両の自車両に対する相対速度を取得する。図３に示す例では、自車両１の走行速度が隣レーンを走行する他車両の走行速度よりも遅い場合、自車両１を追い越した複数の車両２１１，２１２の平均速度と自車両１の走行速度との差から相対速度を算出してもよい。また、自車両１の走行速度が隣レーンを走行する他車両の走行速度よりも速い場合、自車両１が追い越した複数の車両２１３，２１４の平均速度と自車両１の走行速度との差から相対速度を算出してもよい。

閾値密度計算部１３２は、図４に示す関係が規定されたマップを用いて、相対速度から閾値密度を算出する。このマップによれば、自車両の走行速度よりも隣レーンを走行する他車両の走行速度が遅いほど、閾値密度は小さい値に設定される。また、相対速度が速くなるにつれて閾値密度は大きい値に設定されるが、ある一定以上の相対速度では閾値密度は略同じ大きさに設定される。閾値密度は、隣レーンの車両密度が高いか低いかを評価するための評価基準である。ゆえに、このマップに示す閾値密度の設定によれば、隣レーンの流れ具合が自レーンの流れ具合よりも悪ければ、隣レーンの車両密度は相対的に高いと評価されやすくなる。逆に、隣レーンの流れ具合が自レーンの流れ具合よりも良ければ、隣レーンの車両密度は相対的に低いと評価されやすくなる。

１−６．走行レーンの決定方法の詳細
走行レーン決定部１３３は、隣レーン車両密度計算部１３１で計算された隣レーンの車両密度と、閾値密度計算部１３２で計算された閾値密度とを比較する。隣レーンの車両密度が閾値密度より高い場合、自車両走行レーンを隣レーンへ変更するメリットは小さい。しかし、隣レーンの車両密度が閾値密度より低ければ、自車両走行レーンを隣レーンへ変更することで、少なくとも隣り合う２つのレーン間では交通流を分散させることができる。ゆえに、走行レーン決定部１３３は、隣レーンの車両密度が閾値密度よりも低い場合、自車両走行レーンを隣レーンへ変更することを選択し、隣レーンの車両密度が閾値密度以上である場合、現在の自車両走行レーンを維持することを選択する。

１−７．実行間隔の設定方法の詳細
ここで、図５は、レーン選択部１３０によるレーン選択判断処理の手順を示すフローチャートである。レーン選択部１３０は、このフローチャートに示す処理を所定の実行間隔で繰り返し実施している。まず、ステップＳ１では、レーン選択部１３０は、周辺物体情報と走路情報とをそれぞれ周辺物体認識部１２０と走路認識部１１０とから取得する。ステップＳ２では、レーン選択部１３０は、ステップＳ１で取得した周辺物体情報と走路情報とに基づいて、隣レーンの車両密度と閾値密度とをそれぞれ計算する。そして、ステップＳ３では、レーン選択部１３０は、ステップＳ２で計算した隣レーンの車両密度と閾値密度とを比較し、隣レーンの車両密度が閾値密度より低いかどうか判定する。隣レーンの車両密度が閾値密度より低い場合、レーン選択部１３０は、ステップＳ４において自車両走行レーンの隣レーンへの変更を選択する。隣レーンの車両密度が閾値密度以上である場合、レーン選択部１３０は、ステップＳ５において現在の自車両走行レーンの維持を選択する。

レーン選択判断処理の実行間隔は、車両間でばらつきがあればよい。ただし、実行間隔には、次のような最小値と最大値を設定してもよい。実行間隔が時間で設定される場合の最小値は、例えば、１００ｍｓ程度である。これは、隣レーンに空きを見つけ次第、即、レーン変更を開始することを想定した時間である。一方、実行間隔が時間で設定される場合の最大値は、例えば、６０ｓ程度である。これは、隣レーンの空きに対する近隣の他車両の行動が終わるのを待ってから、レーン選択を判断することを想定した時間である。

実行間隔が走行距離で設定される場合の最小値は、例えば、２ｍ程度である。これは、本線の走行速度として想定される７２ｋｍ／ｈｒで１００ｍｓ程度の時間走行した場合の距離である。一方、実行間隔が走行距離で設定される場合の最大値は、例えば、２００ｍ程度である。これは、本線の走行速度として想定される１００ｋｍ／ｈｒで６０ｓ程度の時間走行した場合の距離である。

車両間でレーン選択判断処理の実行間隔にばらつきを持たせる方法は、例えば、以下の通りである。第１の方法は、車両の工場からの出荷時、或いは、車両のディーラーへの入庫時に実行間隔にランダムな値を持たせることである。第２の方法は、エンジンの始動時、つまり、電源通電時に実行間隔にランダムな値を持たせることである。第３の方法は、移動通信装置４１を介してインターネット上のサーバーと通信し、通信内容をもとに実行間隔にランダムな値を持たせることである。第１の方法によれば、実行間隔は車両ごとに固定されるのに対し、第２の方法及び第３の方法によれば、実行間隔は定期的に或いは不定期に更新されることになる。

ところで、一台の車両においてレーン選択判断処理の実行間隔が毎回変化する場合、隣レーンの空き状況の変化に対するレーン変更の応答時間も毎回異なったものになる。応答時間のばらつきは、乗員の感覚に合わず、乗員が違和感を覚えるおそれがある。一台の車両に着目したときに、ほぼ一定の応答時間をもってレーン変更が行われるようにすれば、乗員が違和感を覚えることを抑えることができる。そのための方法としては、例えば、実行間隔の設定値を運転者の入力をもとに決定することが挙げられる。より具体的には、以下の第４乃至第７の方法が挙げられる。

第４の方法は、実行間隔をランダムに変更するスイッチを車両に設け、運転者がスイッチを押すたびに実行間隔をランダムに変更することである。なお、このスイッチはＨＭＩ７に含まれる。第５の方法は、実行間隔そのものを運転者に入力させることである。例えば、短・中・長の設定スイッチをＨＭＩ７の一つとして設け、各スイッチの操作に応じて実行間隔を変更するようにしてもよい。

第６の方法は、運転者がナビゲーションシステム６で設定した目的地に対する残り距離に応じて実行間隔を定めることである。例えば、走行開始地点から目的地までの距離が大きい場合は、自車両が円滑に巡航できるようにしたい。ゆえに、この場合は、車両密度の低いところへ積極的にレーン変更するように、実行間隔は短く設定される。逆に、走行開始地点から目的地までの距離が小さければ、自車両の周辺の混雑を許容してでもレーン変更の頻度は低く抑えたい。ゆえに、この場合は、車両密度の低いところへのレーン変更が消極的になるように、実行間隔は長く設定される。なお、走行開始地点から目的地までの距離に代えて、現在地点から目的地までの距離に応じて実行間隔を定めることでもよい。

第７の方法は、運転者がオートクルーズ装置に対して設定した車速に応じて実行間隔を定めることである。例えば、設定車速が大きい場合は、自車両が円滑に巡航できるようにしたい。ゆえに、この場合は、車両密度の低いところへ積極的にレーン変更するように、実行間隔は短く設定される。逆に、設定車速が小さければ、自車両の周辺の混雑を許容してでもレーン変更の頻度は低く抑えたい。ゆえに、この場合は、車両密度の低いところへのレーン変更が消極的になるように、実行間隔は長く設定される。なお、設定車速に代えて、設定車速と現在車速との差に応じて実行間隔を定めることでもよい。

レーン選択判断処理の実行間隔に車両間でばらつきを持たせる方法として、レーン選択判断処理が実行されるたびに実行間隔の設定値を変更することでもよい。より具体的には、以下の第８及び第９の方法が挙げられる。第８の方法は、レーン選択判断処理の実行回数に応じて実行間隔をランダムに変更することである。第９の方法は、目的地までの残り距離、走行開始からの時間など、時間に応じて変化する値を用いて実行間隔を定めることである。これらの方法によれば、レーン選択判断処理の実行間隔が近い複数の車両が同一のレーンに並ぶ確率を低く抑えることができる。

１−８．自動運転システムによる自動運転車両の動作の例
以上のように構成された自動運転システムによる自動運転車両の具体的な動作について、比較例とともに説明する。比較例は、本発明が適用されていない自動運転システムによる自動運転車両の動作である。図６は、比較例の自動運転システムによる自動運転車両の動作の例を示し、図７は、本実施の形態に係る自動運転システムによる自動運転車両の動作の例を示している。

図６（Ａ）及び図７（Ａ）には、自動運転車両１Ａ，１Ｂを含む複数台の車両１Ａ，１Ｂ，２０１，２０２が走行方向に向かって左側（図では上側）のレーンＬ２を走行し、その隣のレーンである中央のレーンＬ１にも複数台の車両２１１，２１２，２１３が存在している様子が描かれている。ここでは、レーンＬ２の車両密度がレーンＬ１の車両密度よりも低いために、自動運転車両１Ａ，１ＢはレーンＬ２をキープしていると仮定する。

図６（Ｂ）及び図７（Ｂ）には、中央のレーンＬ１を走行していた自動運転車両１Ａ，１Ｂの近傍の車両２１２が、走行方向に向かって右側（図では下側）のレーンＬ０に移動した様子が描かれている。ここでは、車両２１２がレーン変更をしたことによって、中央のレーンＬ１の車両密度が閾値密度よりも低くなったと仮定する。

本発明が適用されていない比較例の場合、上述のレーン選択判断処理は自動運転車両１Ａ，１Ｂともに同一の実行間隔で実行される。一方、本実施の形態に係る自動運転システムでは、自動運転車両１Ａに設定された実行間隔は、自動運転車両１Ｂに設定された実行間隔よりも長くなっているものとする。しかし、何れの例においても、レーン選択判断処理のタイミングが自動運転車両１Ａ，１Ｂ間で偶々一致する場合がある。この場合、図６（Ｃ）及び図７（Ｃ）に示すように、２台の自動運転車両１Ａ，１Ｂは同時に中央のレーンＬ１へ移動する。

２台の自動運転車両１Ａ，１Ｂが同時にレーン変更をしたことによって、左レーンＬ２の車両密度が相対的に低下し、閾値密度よりも低くなったと仮定する。また、図には描かれていないが、右レーンＬ０には中央レーンＬ１よりも多くの車両が走っており、右レーンＬ０の車両密度は閾値密度よりも高いと仮定する。この場合、比較例では、レーン選択判断処理のタイミングが自動運転車両１Ａ，１Ｂ間で再び一致するために、図６（Ｄ）に示すように、２台の自動運転車両１Ａ，１Ｂは再び同時に左レーンＬ２へ移動する。これ以降、比較例では、２台の自動運転車両１Ａ，１Ｂが同時に左レーンＬ２から中央レーンＬ１へ移動し、その後直ぐに中央レーンＬ１から左レーンＬ２へ移動することを繰り返すことになる。つまり、比較例では、レーン変更のハンチングが起きてしまう。

一方、本実施の形態に係る自動運転システムの場合、レーン選択判断処理の実行間隔には自動運転車両１Ａ，１Ｂ間で差があるため、判断のタイミングが一度は偶々一致したとしても、次の判断のタイミングは一致しない。このため、図７（Ｄ）に示すように、レーン選択判断処理の実行間隔が短い自動運転車両１Ｂが先に、中央レーンＬ１から左レーンＬ２へ移動する。自動運転車両１Ｂがレーン変更をしたことによって、左レーンＬ２の車両密度は高くなる。その結果、左レーンＬ２の車両密度が閾値密度よりも高くなることがある。その場合、自動運転車両１Ａは、左レーンＬ２へ移動するのではなく、中央レーンＬ１を維持することを選択する。これにより、自動運転車両１Ａと自動運転車両１Ｂは別々のレーンを走行することになり、レーン間の車両密度の偏りは低減される。

以上の例から分かるように、本実施の形態に係る自動運転システムによれば、複数の車両が一度に隣レーンへレーン変更することが抑えられるので、レーン変更のハンチングが起きることを回避して円滑な交通流を実現することができる。

１−９．実施の形態１の変形例
閾値密度計算部１３２では、自レーンの車両密度を取得し、自レーンの車両密度に基づいて閾値密度を計算してもよい。ただし、自レーンを走行する車両のうち最近傍の先行車両と後続車両以外の車両は、自律認識センサの死角に入るために認識することが難しい。よって、ここでは、自律認識センサによる認識結果から自レーンの車両密度を計算する方法以外の方法を紹介する。

自レーンの車両密度を取得する第１の方法は、車両密度と相関のある情報から自レーンの車両密度を推定することである。車両密度と相関のある情報とは、車両が走行している道路の標準的な走行速度と、車両の実際の走行速度との関係である。具体的には、車両が標準的な走行速度で走行している状況と、車両が標準的な走行速度よりも低い速度で走行している状況とを比べた場合、前者の状況における車両密度よりも後者の状況における車両密度のほうが高くなりがちである。また、標準的な走行速度が高い道路と、標準的な走行速度が低い道路とでは、前者の道路における車両密度よりも後者の道路における車両密度のほうが高くなりがちである。ゆえに、自レーンを走行している車両の走行速度と、自レーンの標準的な走行速度とが分かれば、それらに基づいて自レーンの車両密度を推定することができる。

自レーンの車両密度を取得する第２の方法は、隣レーンの車両密度の計算結果を利用することである。まず、自車両があるレーンを走行している場合に、隣レーンの車両密度はメモリに記憶され、所定の周期で更新されていく。そして、隣レーンへの変更が行わるとき、その時点においてメモリに記憶されていた隣レーンの車両密度が読み出され、自レーンの車両密度としてメモリの別領域に記憶される。記憶された自レーンの車両密度は、再びレーン変更が行われるまで保持される。このような処理を行うことによって、隣レーンの車両密度を自レーンの車両密度として利用することができる。

自レーンの車両密度を取得する第３の方法は、路車間通信装置４０により受信した道路交通情報を用いて自レーンの車両密度を計算することである。道路交通情報通信システム等のインフラ設備は、道路を走行している車両の位置情報を集めて道路交通情報として発信している。ゆえに、路車間通信装置４０が取得する道路交通情報には、少なくとも、自車両が走行している道路上での他車両の大まかな位置情報が含まれている。この情報を用いることで、自レーンの車両密度を計算することができる。また、その情報を用いることで、隣レーンの車両密度を計算することもできる。

自レーンの車両密度を取得する第４の方法は、移動通信装置４１によりインターネット上のサーバーから自レーンの車両密度を取得することである。各車両の自律認識センサにより得られた認識情報や、路上設置の認識装置により得られた認識情報は、インターネット上のサーバーに集められる。そして、サーバーは収集した情報を処理し、道路ごとレーンごとに車両密度を計算する。サーバーから自車両が走行している道路のレーンごとの車両密度を受信することにより、自レーンの車両密度を取得することができる。また、同時に、隣レーンの車両密度も取得することができる。

実施の形態２
本実施の形態に係る自動運転システムは、実施の形態１に係る自動運転システムと同じく、同一の機能を有する複数の自動運転車両、例えば、図１に示す自動運転車両１によって構築される交通システムである。本実施の形態に係る自動運転システムは、実施の形態１に係る自動運転システムとは、自動運転車両に搭載される制御システムの構成に違いが有る。図８は、本実施の形態に係る自動運転車両の制御システムの構成を示すブロック図である。図８には、制御装置１００が有する自動運転のための機能のうち、特に、自車両のレーン変更に関係する機能がブロックで表現されている。なお、図８において、実施の形態１に係る制御装置１００が有する機能と共通の機能については、共通の符号をブロックに付している。

本実施の形態に係る制御装置１００のレーン選択部１３０は、レーン選択判断処理において隣レーンへのレーン変更を選択した場合、レーン変更指示を制御部１４０へ出力する。制御部１４０は、レーン選択部１３０からのレーン変更指示の入力を受けて、隣レーンへのレーン変更を自動で行うか、或いは、隣レーンへのレーン変更を運転者に対して提案する。本実施の形態では、レーン選択部１３０がレーン選択判断処理を実行してからレーン変更指示を出力するまでの間に遅延時間が設けられている。

本実施の形態に係る制御装置１００のレーン選択部１３０は、実施の形態１に係るレーン選択部１３０が備える実行間隔設定部１３４（図２参照）に代えて、遅延時間設定部１３５を備える。本実施の形態では、レーン選択判断処理は常に短い実行間隔で繰り返し行われる。遅延時間は、レーン選択判断処理の実行間隔（実行間隔が距離で設定されている場合は、時間に換算したときの間隔時間）に比較すれば長い時間である。遅延時間設定部１３５は、レーン選択判断処理の実行からレーン変更指示の出力までの間の遅延時間を設定する。ただし、遅延時間設定部１３５で設定される遅延時間は、すべての自動運転車両に対して共通の値が設定されるのではなく、自動運転車両間でばらつきを持って設定されている。具体的には、実施の形態１で説明した実行間隔の設定方法（第１乃至第９の方法）と同様の方法を用いて、車両ごとに遅延時間の設定が行われる。

図９は、本実施の形態に係る自動運転車両の制御システムにおける遅延時間について説明するための図である。レーン選択部１３０では、隣レーンの車両密度と閾値密度との比較に基づくレーン選択判断処理を短い実行間隔で繰り返し行なっている。そして、あるタイミングで隣レーンの車両密度が閾値密度よりも低くなったとき、レーン選択部１３０では、隣レーンへのレーン変更を選択する。しかし、レーン変更の判断を行なった時点から遅延時間設定部１３５で設定された遅延時間Ｔ１が経過するまでは、レーン選択部１３０は、制御部１４０へのレーン変更指示の出力を保留する。そして、遅延時間Ｔ１が経過した時点で、レーン選択部１３０から制御部１４０へレーン変更指示が出力される。

自動運転車両が同一レーンを２台縦に並んで走行している状況において、隣レーンの車両密度が閾値密度よりも低くなった場合、２台の車両において同時に隣レーンへレーン変更することが選択される。しかし、レーン選択判断処理が実行されてからレーン変更指示が出力されるまでの遅延時間は、自動運転車両間でばらつきを持たされている。ゆえに、一方の車両では直ぐにレーン変更が行われるが、別の車両では直ぐにはレーン変更が行われないことが起こるようになる。つまり、本実施の形態に係る自動運転システムによれば、複数の自動運転車両が一度に隣レーンへレーン変更することは抑えられる。

なお、隣レーンの車両密度は、隣レーンを走行している車両の状況に応じて絶えず変化している。このため、図１０に示すように、遅延時間が経過するまでの間に、隣レーンの車両密度が閾値密度よりも再び高くなる場合もある。このような場合、レーン選択部１３０は、保留していた制御部１４０へのレーン変更指示の出力をキャンセルしてもよい。隣レーンの車両密度はもはや低くないので、レーン変更を取り止めることによって、隣レーンの車両密度がさらに高まることを防ぐことができる。

また、図１１に示すように、遅延時間が経過するまでの間に、隣レーンの車両密度が閾値密度よりも再び高くなったものの、遅延時間が経過した時点では、閾値密度よりも低くなっている場合もある。このような場合、レーン選択部１３０は、保留していた制御部１４０へのレーン変更指示を出力してもよい。図１０や図１１に示す例では、遅延時間の設定値によって、ある車両ではレーン変更が行われるが、別の車両ではレーン変更が行われないことが起こりうる。これにより、複数の車両が一度に隣レーンへレーン変更することは効果的に抑えられる。

実施の形態３
本実施の形態に係る自動運転システムは、実施の形態１に係る自動運転システムと同じく、同一の機能を有する複数の自動運転車両、例えば、図１に示す自動運転車両１によって構築される交通システムである。図１２は、本実施の形態に係る自動運転車両の制御システムの構成を示すブロック図である。図１２には、制御装置１００が有する自動運転のための機能のうち、特に、自車両のレーン変更に関係する機能がブロックで表現されている。なお、図１２において、実施の形態１に係る制御装置１００が有する機能と共通の機能については、共通の符号をブロックに付している。

本実施の形態に係る自動運転車両の制御システムは、隣レーンへのレーン変更の要求があった場合、隣レーンにレーン変更が可能な空きを検知したらレーン変更を自動で行う機能を有する。レーン変更の要求には、運転者からの要求と、自動運転システムの内部で生成された要求とが含まれる。このような機能を実現するために、本実施の形態に係る制御装置１００は、レーン選択部１５０を備える。レーン選択部１５０は、レーン変更の要求を検知した場合、走路認識部１１０と周辺物体認識部１２０とからそれぞれ入力される認識情報に基づいて、自車両が走行するレーンを選択するレーン選択判断処理を所定の実行間隔で実行する。レーン選択部１５０は、レーン変更要求検知部１５１、隣レーン車間距離計算部１５２、走行レーン決定部１５３、及び実行間隔設定部１５４を備える。

レーン変更要求検知部１５１は、運転者がＨＭＩ７を操作することで入力されるレーン変更の要求を検知する。また、レーン変更要求検知部１５１は、自動運転システムの内部で計画された走行レーン計画に基づくレーン変更の要求を検知する。レーン変更の要求が検知された場合、レーン変更要求検知部１５１は、レーン変更の要求が有ることを通知する信号を走行レーン決定部１５３へ出力する。

隣レーン車間距離計算部１５２は、周辺物体認識部１２０からレーン選択部１５０に入力される周辺物体の認識情報を取得する。周辺物体の認識情報には、隣レーンを走行している他車両の位置及び速度が含まれる。隣レーン車間距離計算部１５２は、隣レーンを走行している他車両の位置及び速度に基づいて、隣レーンを走行している車両ごとにその前方の車両との間の車間距離を計算する。隣レーンの車間距離は、隣レーンの空き状況を示すパラメータの１つである。

図３に示す例では、車両２１１と車両２１２との間の車間距離、車両２１２と車両２１３との間の車間距離、及び車両２１３と車両２１４との間の車間距離がそれぞれ計算される。ただし、隣レーンを走行する他車両の走行速度が自車両の走行速度より遅い場合、自車両よりも前を走行する他車両の車間距離（図３に示す例では、車両２１１と車両２１２との間の車間距離）のみを計算してもよい。隣レーンを走行する他車両の走行速度が自車両の走行速度より速い場合、自車両よりも後を走行する他車両の車間距離（図３に示す例では、車両２１３と車両２１４との間の車間距離）のみを計算してもよい。隣レーン車両密度計算部１３１は、予め定められた周期で隣レーンを走行する各車両の車間距離の計算値を更新する。

走行レーン決定部１５３は、レーン変更要求検知部１５１からレーン変更の要求が有ったことを通知された場合、隣レーン車間距離計算部１５２で計算された各車両の車間距離を閾値距離と比較する。閾値距離は、自車両が安全に割り込むことができる車間距離であって、隣レーンを自車両走行レーンとして選択するかどうか判断するための選択基準である。閾値距離は、固定値としてもよいし、隣レーンを走行する他車両の自車両に対する相対速度を変数とする関数で表してもよい。走行レーン決定部１５３は、隣レーンの車間距離が閾値距離よりも大きい場合、自車両走行レーンを隣レーンへ変更することを選択し、隣レーンの車間距離が閾値距離以下である場合、現在の自車両走行レーンを維持することを選択する。

実行間隔設定部１５４は、レーン選択部１５０が行うレーン選択判断処理の実行間隔を設定する。レーン選択判断処理の実行間隔は時間で設定されてもよいし、走行距離で設定されてもよい。実行間隔設定部１５４で設定される実行間隔は、すべての自動運転車両に対して共通の値が設定されるのではなく、自動運転車両間でばらつきを持って設定されている。具体的には、実施の形態１で説明した実行間隔の設定方法（第１乃至第９の方法）と同様の方法を用いて、車両ごとに実行間隔の設定が行われる。

ここで、図１３は、レーン選択部１５０によるレーン選択判断処理の手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１１では、レーン選択部１３０は、周辺物体情報と走路情報とをそれぞれ周辺物体認識部１２０と走路認識部１１０とから取得する。ステップＳ１２では、レーン選択部１５０は、レーン変更の要求が有るかどうかを判定する。レーン変更の要求が無い場合、レーン選択部１５０は、ステップＳ１６において現在の自車両走行レーンの維持を選択する。

レーン変更の要求が有る場合、レーン選択部１５０は、ステップＳ１３の処理を行う。ステップＳ１３では、レーン選択部１５０は、ステップＳ１１で取得した周辺物体情報と走路情報とに基づいて、隣レーンの車間距離を計算する。なお、ここでいう隣レーンの車間距離とは、隣レーンへのレーン変更の際に自車両が割り込むことになる車両と車両との間の車間距離である。

ステップＳ１４では、レーン選択部１５０は、ステップＳ１３で計算した隣レーンの車間距離と閾値距離とを比較し、隣レーンの車間距離が閾値距離より大きいかどうか判定する。隣レーンの車間距離が閾値距離以下である場合、レーン選択部１５０は、ステップＳ１６において現在の自車両走行レーンの維持を選択する。隣レーンの車間距離が閾値距離より大きい場合、レーン選択部１５０は、ステップＳ１５において、隣レーンへの自車両走行レーンの変更を選択する。

レーン選択部１５０は、このフローチャートに示すレーン選択判断処理を、車両ごとに設定された実行間隔で繰り返し実行している。

次に、本実施の形態に係る自動運転システムによる自動運転車両の具体的な動作について、比較例とともに説明する。比較例は、本発明が適用されていない自動運転システムによる自動運転車両の動作であって、実施の形態１に対する比較例と同じく図６に示される。本実施の形態に係る自動運転システムによる自動運転車両の動作は、実施の形態１に係る自動運転車両の動作と同じく図７に示される。

図６（Ａ）及び図７（Ａ）では、２台の自動運転車両１Ａ，１Ｂにおいてともにレーン変更の要求が検知されているとものとする。しかし、隣のレーンＬ１は空いていないため、自動運転車両１Ａ，１Ｂは現在のレーンＬ２をキープしている。

ここで、図６（Ｂ）及び図７（Ｂ）に示すように、レーンＬ１を走行していた車両２１２が、レーンＬ０に移動したことにより、レーンＬ１の上では、車両２１１と車両２１３との間に閾値距離よりも大きい車間距離ができたとする。

隣のレーンＬ１の車間距離が閾値距離より大きくなったことで、比較例と本実施の形態に係る自動運転システムのそれぞれにおいて、レーンＬ１へのレーン変更が選択される。このとき、レーン選択判断処理のタイミングが自動運転車両１Ａ，１Ｂ間で一致すると、図６（Ｃ）及び図７（Ｃ）に示すように、２台の自動運転車両１Ａ，１Ｂは同時にレーンＬ１へ移動する。

２台の自動運転車両１Ａ，１Ｂが同時にレーン変更をしたことによって、左レーンＬ２には、車両２０１と車両２０２との間に大きな車間距離ができる。この場合、比較例では、レーン選択判断処理のタイミングが自動運転車両１Ａ，１Ｂ間で再び一致するために、図６（Ｄ）に示すように、２台の自動運転車両１Ａ，１Ｂは、車両２０１と車両２０２との間に割り込むように再び同時に左レーンＬ２へ移動する。これ以降、比較例では、２台の自動運転車両１Ａ，１Ｂが同時に左レーンＬ２から中央レーンＬ１へ移動し、その後直ぐに中央レーンＬ１から左レーンＬ２へ移動することを繰り返すことになる。つまり、比較例では、レーン変更のハンチングが起きてしまう。

一方、本実施の形態に係る自動運転システムの場合、レーン選択判断処理の実行間隔には自動運転車両１Ａ，１Ｂ間で差があるため、判断のタイミングが一度は偶々一致したとしても、次の判断のタイミングは一致しない。このため、図７（Ｄ）に示すように、レーン選択判断処理の実行間隔が短い自動運転車両１Ｂが先に、車両２０１と車両２０２との間に割り込むように左レーンＬ２へ移動する。自動運転車両１Ｂがレーン変更をしたことによって、左レーンＬ２の車間距離は小さくなる。その結果、自動運転車両１Ａは、左レーンＬ２へ移動するのではなく、中央レーンＬ１を維持することを選択する。これにより、自動運転車両１Ａと自動運転車両１Ｂは別々のレーンを走行することになり、レーン間の車両密度の偏りは低減される。また、複数の車両が一度に隣レーンへレーン変更することが抑えられるので、レーン変更のハンチングが起きることを回避して円滑な交通流を実現することができる。

実施の形態４
本実施の形態に係る自動運転システムは、実施の形態１に係る自動運転システムと同じく、同一の機能を有する複数の自動運転車両、例えば、図１に示す自動運転車両１によって構築される交通システムである。図１４は、本実施の形態に係る自動運転車両の制御システムの構成を示すブロック図である。図１４には、制御装置１００が有する自動運転のための機能のうち、特に、自車両のレーン変更に関係する機能がブロックで表現されている。なお、図１４において、実施の形態３に係る制御装置１００が有する機能と共通の機能については、共通の符号をブロックに付している。

本実施の形態に係る制御装置１００のレーン選択部１５０は、レーン選択判断処理を周期的に実行するのではなく、レーン変更の要求が検知されたことを実行条件としてレーン選択判断処理を実行する。また、レーン変更の要求を検知したら直ぐにレーン選択判断処理を実行するのではなく、レーン変更の要求を検知してからレーン選択判断処理を実行するまでの間に遅延時間が設けられている。

本実施の形態に係る制御装置１００のレーン選択部１５０は、実施の形態３に係るレーン選択部１５０が備える実行間隔設定部１５４（図１２参照）に代えて、遅延時間設定部１５５を備える。遅延時間設定部１５５は、レーン変更の要求の検知からレーン選択判断処理の実行までの間の遅延時間を設定する。ただし、遅延時間設定部１５５で設定される遅延時間は、すべての自動運転車両に対して共通の値が設定されるのではなく、自動運転車両間でばらつきを持って設定されている。具体的には、実施の形態１で説明した実行間隔の設定方法（第１乃至第９の方法）と同様の方法を用いて、車両ごとに遅延時間の設定が行われる。

ここで、図１５は、レーン選択部１５０によるレーン選択判断処理の手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ２１では、レーン選択部１５０は、レーン変更の要求が有るかどうかを判定する。レーン変更の要求が無い場合、レーン選択部１５０は、ステップＳ２７において現在の自車両走行レーンの維持を選択する。

レーン変更の要求が検知された場合、レーン選択部１５０は、時間の計測を開始する。ステップＳ２２では、レーン変更の要求が検知されてからの経過時間が遅延時間Ｔ２に達したかどうか判定する。遅延時間Ｔ２は車両ごとに設定される時間であって、その設定値には車両間でばらつきがある。遅延時間Ｔ２が経過するまでの間、現在の自車両走行レーンの維持が選択される。

遅延時間Ｔ２の経過後、レーン選択部１５０は、ステップＳ２３からステップＳ２６までの処理からなるレーン選択判断処理を実行する。ステップＳ２３では、レーン選択部１５０は、周辺物体情報と走路情報とをそれぞれ周辺物体認識部１２０と走路認識部１１０とから取得する。ステップＳ２４では、レーン選択部１５０は、ステップＳ２３で取得した周辺物体情報と走路情報とに基づいて、隣レーンの車間距離、詳しくは、レーン変更した場合に自車両が割り込むことになる可能性のある車両と車両との間の車間距離を計算する。

ステップＳ２４では、レーン選択部１５０は、ステップＳ２４で計算した隣レーンの車間距離と閾値距離とを比較し、隣レーンの車間距離が閾値距離より大きいかどうか判定する。隣レーンの車間距離が閾値距離以下である場合、レーン選択部１５０は、ステップＳ２７において現在の自車両走行レーンの維持を選択する。隣レーンの車間距離が閾値距離より大きい場合、レーン選択部１５０は、ステップＳ２６において、隣レーンへの自車両走行レーンの変更を選択する。

図１６及び図１７は、本実施の形態に係る自動運転車両の制御システムによるレーン選択の判断について説明するための図である。レーン選択部１５０では、レーン変更の要求の検知を短い実行間隔で繰り返し行なっている。そして、あるタイミングでレーン変更の要求が検知されたとき、レーン選択部１５０では、その時点からの経過時間の計測が開始される。そして、レーン変更の要求を検知してからの経過時間が遅延時間Ｔ２に達した時点で、レーン選択判断処理が実行される。

レーン選択判断処理では、遅延時間Ｔ２が経過した時点での隣レーンの車間距離に基づいてレーン選択が行われる。このため、図１６に示すように、遅延時間Ｔ２が経過した時点（ｔ＝Ｔ２の時点）での隣レーンの車間距離が閾値距離よりも大きければ、隣レーンへ自車両走行レーンを変更することが選択される。しかし、図１７に示すように、遅延時間Ｔ２が経過した時点（ｔ＝Ｔ２の時点）での隣レーンの車間距離が閾値距離よりも小さければ、現在の自車両走行レーンを維持することが選択される。

複数台の自動運転車両が同一レーンを走行している状況において、各車両においてレーン変更の要求が同時に検知されたと仮定する。レーン変更の要求の検知後直ぐにレーン選択判断処理が実行される場合、各車両が一度に隣レーンへレーン変更することが起こりうる。しかし、本実施の形態に係る自動運転システムでは、車両ごとに遅延時間が設定されている。ゆえに、レーン選択判断処理が実行されるまでの時間は各車両ばらばらであることから、複数の車両が一度に隣レーンへレーン変更することは抑えられる。

また、隣レーンの車間距離が時間とともに変化している状況では、設定された遅延時間の長さによって、遅延時間の経過時点での隣レーンの車間距離と閾値距離との大小関係も変わってくる。このため、ある車両ではレーン変更が行われるが、別の車両ではレーン変更が行われないことが起こりうる。これにより、複数の車両が一度に隣レーンへレーン変更することは効果的に抑えられる。

なお、図１７に示す例において、遅延時間Ｔ２が経過した時点（ｔ＝Ｔ２の時点）でレーン変更の要求が出ているのであれば、その時点からさらに遅延時間Ｔ２が経過した時点（ｔ＝２*Ｔ２の時点）で再びレーン選択判断処理を実行してもよい。或いは、遅延時間Ｔ２が経過した時点（ｔ＝Ｔ２の時点）で隣レーンの車間距離が閾値距離以下になっているのであれば、レーン変更の要求を却下するようにしてもよい。また、遅延時間Ｔ２が経過するまでの間（ｔ＝０〜Ｔ２の間）に、隣レーンの車間距離が閾値距離以下になったときには、その時点においてレーン変更の要求を却下するようにしてもよい。

１，１Ａ，１Ｂ 自動運転車両
２ 制御システム
３ 内部センサ
４ ＧＰＳ受信機
５ 地図データベース
６ ナビゲーションシステム
７ ＨＭＩ
８ アクチュエータ
１０，１１，１２，１３ ライダー（自律認識センサ）
２０，２１，２２ レーダー（自律認識センサ）
３０ カメラ（自律認識センサ）
４０ 路車間通信装置
４１ 移動通信装置
１００ 制御装置
１１０ 走路認識部
１２０ 周辺物体認識部
１３０，１５０ レーン選択部
１３１ 隣レーン車両密度計算部
１３２ 閾値密度計算部
１３３ 走行レーン決定部
１３４ 実行間隔設定部
１３５ 遅延時間設定部
１４０ 制御部
１４１ 軌道計算部
１５１ レーン変更要求検知部
１５２ 隣レーン車間距離計算部
１５３ 走行レーン決定部
１５４ 実行間隔設定部
１５５ 遅延時間設定部
２０１，２０２，２１１，２１２，２１３，２１４ 車両（他車両）
Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２ レーン

Claims (6)

1. 複数の自動運転車両を含んでなる自動運転システムであって、
   前記複数の自動運転車両のそれぞれは、
   自車両が複数レーンを有する道路を走行する場合、前記自車両が走行しているレーンの隣のレーンの空き状況に関する情報を取得するように構成された情報取得部と、
   前記隣のレーンの空き状況に応じて前記隣のレーンを自車両走行レーンとして選択するか否かを判断するレーン選択判断処理を所定の実行間隔で実行するように構成されたレーン選択部と、
   前記レーン選択部が前記隣のレーンを前記自車両走行レーンとして選択した場合、前記隣のレーンへのレーン変更を自動で行うか、或いは、前記隣のレーンへのレーン変更を運転者に対して提案するように構成された制御部と、を備え、
   前記レーン選択判断処理の実行間隔は、前記複数の自動運転車両間でばらつきを持たされていることを特徴とする自動運転システム。
2. 前記レーン選択判断処理の実行間隔は、自動運転車両ごとに固定されていることを特徴とする請求項１に記載の自動運転システム。
3. 前記レーン選択判断処理の実行間隔は、前記レーン選択判断処理が実行されるたびに値を変更されることを特徴とする請求項１に記載の自動運転システム。
4. 複数の自動運転車両を含んでなる自動運転システムであって、
   前記複数の自動運転車両のそれぞれは、
   自車両が複数レーンを有する道路を走行する場合、前記自車両が走行しているレーンの隣のレーンの空き状況に関する情報を取得するように構成された情報取得部と、
   前記隣のレーンの空き状況に応じて前記隣のレーンを自車両走行レーンとして選択するか否かを判断するレーン選択判断処理を実行するように構成されたレーン選択部と、
   前記レーン選択部からレーン変更指示が与えられた場合、前記隣のレーンへのレーン変更を自動で行うか、或いは、前記隣のレーンへのレーン変更を運転者に対して提案するように構成された制御部と、を備え、
   前記レーン選択部は、前記隣のレーンを前記自車両走行レーンとして選択した場合、所定の遅延時間が経過するのを待ってから、前記制御部に前記レーン変更指示を与えるように構成され、
   前記遅延時間は、前記複数の自動運転車両間でばらつきを持たされていることを特徴とする自動運転システム。
5. 前記レーン選択部は、前記レーン選択判断処理を前記遅延時間よりも短い所定の実行間隔で繰り返し行い、前記遅延時間が経過した時点における前記レーン選択判断処理の最新の判断結果が否定的である場合、前記制御部へ前記レーン変更指示を与えることをキャンセルするように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の自動運転システム。
6. 複数の自動運転車両を含んでなる自動運転システムであって、
   前記複数の自動運転車両のそれぞれは、
   自車両が複数レーンを有する道路を走行する場合、前記自車両が走行しているレーンの隣のレーンの空き状況に関する情報を取得するように構成された情報取得部と、
   レーン変更の要求を検知した場合に、前記隣のレーンの空き状況に応じて前記隣のレーンを自車両走行レーンとして選択するか否かを判断するレーン選択判断処理を実行するように構成されたレーン選択部と、
   前記レーン選択部が前記隣のレーンを前記自車両走行レーンとして選択した場合、前記隣のレーンへのレーン変更を自動で行うか、或いは、前記隣のレーンへのレーン変更を運転者に対して提案するように構成された制御部と、を備え、
   前記レーン選択部は、前記レーン変更の要求を検知した場合、所定の遅延時間が経過するのを待ってから、前記レーン選択判断処理を実行するように構成され、
   前記遅延時間は、前記複数の自動運転車両間でばらつきを持たされていることを特徴とする自動運転システム。

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