JP7643476B2 - 車両制御装置、車両制御方法及び車両制御用コンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、車両制御装置、車両制御方法及び車両制御用コンピュータプログラムに関する。

他の車両を牽引している車両の挙動は、牽引していない車両の挙動と異なるところがある。そのため、他の車両を牽引する車両の自動運転制御では、牽引の有無による車両の挙動の違いを考慮して車両を制御することが求められる。そこで、被牽引車両を連結した状態とそうでない状態とで車両に対して異なる制御を実行する技術が提案されている（特許文献１を参照）。

特許文献１に開示された車両制御システムは、自車両が物体を牽引している状態であることが検出された場合、物体を牽引している状態であることが検出されない場合に比して、自車両と自車両周辺の車両との車間距離を大きく設定する。また、この車両制御システムは、自車両が物体を牽引している状態であることが検出された場合、車線変更させる制御を禁止する。

特許第６３２７４２３号

車両が被牽引車両を牽引している場合であっても、その車両に対して車線変更することが要求されることがある。そのため、上記の技術のように、車両が被牽引車両を牽引しているときに車線変更の制御が禁止されると、ドライバの利便性が低下してしまう。一方、車両単体よりも、被牽引車両を牽引している車両の方が全体としての体積が大きいため、車線変更時において通過する範囲は広くなる。その結果として、被牽引車両を牽引している車両の周囲を走行する他の車両に対して、被牽引車両を牽引している車両が車線変更するときにその車両の挙動が圧迫感を与えてしまうことがある。

そこで、本発明は、被牽引車両を牽引している車両に対して自動運転制御による車線変更を可能にするとともに、周辺を走行する他の車両への圧迫感を軽減することが可能な車両制御装置を提供することを目的とする。

一つの実施形態によれば、車両制御装置が提供される。この車両制御装置は、車両が自動運転制御されている場合において、被牽引車両を牽引していることを検出する牽引検出部と、車両が走行している道路に含まれる複数の車線のうち、車両が走行している自車線を検出する車線検出部と、地図と自車線とを参照して、車両の現在位置から所定距離先までの区間において車両が自車線と異なる目標車線へ車線変更することが要求されるか否か判定する判定部と、車線変更が要求される場合に、車両を自車線から目標車線へ車線変更させるよう、車両を制御する車線変更制御部とを有する。そして車線変更制御部は、車両が被牽引車両を牽引していることが検出されない場合における車線変更を開始する開始タイミングよりも、車両が被牽引車両を牽引していることが検出された場合における開始タイミングを早く設定する。

この車両制御装置において、車線変更制御部は、目標車線が渋滞し、あるいは渋滞することが予測される場合における、車両が被牽引車両を牽引していることが検出された場合の車線変更の開始タイミングを、目標車線が渋滞していない場合における、車両が被牽引車両を牽引していることが検出された場合の車線変更の開始タイミングよりも早く設定することが好ましい。

また、車線変更制御部は、車両の周囲の天候に応じて、車両が被牽引車両を牽引していることが検出された場合の車線変更の開始タイミングを調整することが好ましい。

さらに他の実施形態によれば、車両制御方法が提供される。この車両制御方法は、車両が自動運転制御されている場合において、被牽引車両を牽引していることを検出し、車両が走行している道路に含まれる複数の車線のうち、車両が走行している自車線を検出し、地図と自車線とを参照して、車両の現在位置から所定距離先までの区間において車両が自車線と異なる目標車線へ車線変更することが要求されるか否か判定し、車線変更が要求される場合に、車両を自車線から目標車線へ車線変更させるよう、車両を制御する、ことを含む。そして自車線から目標車線への車線変更の制御は、車両が被牽引車両を牽引していることが検出されない場合における車線変更を開始する開始タイミングよりも、車両が被牽引車両を牽引していることが検出された場合における開始タイミングを早く設定する、ことを含む。

さらに他の実施形態によれば、車両制御用コンピュータプログラムが提供される。この車両制御用コンピュータプログラムは、車両が自動運転制御されている場合において、被牽引車両を牽引していることを検出し、車両が走行している道路に含まれる複数の車線のうち、車両が走行している自車線を検出し、地図と自車線とを参照して、車両の現在位置から所定距離先までの区間において車両が自車線と異なる目標車線へ車線変更することが要求されるか否か判定し、車線変更が要求される場合に、車両を自車線から目標車線へ車線変更させるよう、車両を制御する、ことを車両に搭載されたプロセッサに実行させるための命令を含む。そして自車線から目標車線への車線変更の制御は、車両が被牽引車両を牽引していることが検出されない場合における車線変更を開始する開始タイミングよりも、車両が被牽引車両を牽引していることが検出された場合における開始タイミングを早く設定する、ことを含む。

本発明に係る車両制御装置は、被牽引車両を牽引している車両に対して自動運転制御による車線変更を可能にするとともに、周辺を走行する他の車両への圧迫感を軽減することができるという効果を奏する。

車両制御装置が実装される車両制御システムの概略構成図である。 車両制御装置の一つの実施形態である電子制御装置のハードウェア構成図である。 車両制御処理に関する、電子制御装置のプロセッサの機能ブロック図である。 被牽引車両の牽引が検出されていない場合と、被牽引車両の牽引が検出されている場合とにおける車線変更の開始タイミングの違いを説明する図である。 車両制御処理の動作フローチャートである。

以下、図を参照しつつ、車両制御装置及び車両制御装置上で実行される車両制御方法ならびに車両制御用コンピュータプログラムについて説明する。この車両制御装置は、被牽引車両を牽引可能な車両の走行を自動運転制御する。より具体的に、この車両制御装置は、車両に対する車線変更制御を実行する。その際、この車両制御装置は、車両が被牽引車両を牽引していることが検出されない場合における、車線変更の開始タイミングよりも、車両が被牽引車両を牽引していることが検出された場合における車線変更の開始タイミングを早く設定する。

図１は、車両制御装置が実装される車両制御システムの概略構成図である。また図２は、車両制御装置の一つの実施形態である電子制御装置のハードウェア構成図である。本実施形態では、車両１０に搭載され、かつ、車両１０を制御する車両制御システム１は、カメラ２と、GPS受信機３と、挙動センサ４と、無線通信端末５と、ストレージ装置６と、車両制御装置の一例である電子制御装置（ＥＣＵ）７とを有する。カメラ２、GPS受信機３、無線通信端末５及びストレージ装置６とＥＣＵ７とは、コントローラエリアネットワークといった規格に準拠した車内ネットワークを介して通信可能に接続される。さらに、挙動センサ４も、ＥＣＵ７と通信可能に接続される。なお、車両制御システム１は、LiDARあるいはレーダといった、車両１０から車両１０の周囲に存在する物体までの距離を測定する測距センサ（図示せず）をさらに有していてもよい。また、車両制御システム１は、目的地までのルートを検索するためのナビゲーション装置（図示せず）をさらに有していてもよい。

さらに、車両１０は、牽引フックといった、被牽引車両１１を牽引するための機器を有しており、被牽引車両１１を牽引することが可能となっている。

カメラ２は、車外センサの一例であり、CCDあるいはC-MOSなど、可視光に感度を有する光電変換素子のアレイで構成された２次元検出器と、その２次元検出器上に撮影対象となる領域の像を結像する結像光学系を有する。そしてカメラ２は、例えば、車両１０の前方を向くように、例えば、車両１０の車室内に取り付けられる。カメラ２は、所定の撮影周期（例えば1/30秒～1/10秒）ごとに車両１０の前方領域を撮影し、その前方領域が写った画像を生成する。カメラ２により得られた画像は、車両１０の周囲の状況を表す車外センサ信号の一例である。なお、車両１０には、撮影方向または焦点距離が異なる複数のカメラが設けられてもよい。

カメラ２は、画像を生成する度に、その生成した画像を、車内ネットワークを介してＥＣＵ７へ出力する。

GPS受信機３は、所定の周期ごとにGPS衛星からのGPS信号を受信し、受信したGPS信号に基づいて車両１０の自己位置を測位する。そしてGPS受信機３は、所定の周期ごとに、GPS信号に基づく車両１０の自己位置の測位結果を表す測位情報を、車内ネットワークを介してＥＣＵ７へ出力する。なお、車両１０は、GPS受信機の代わりに、他の衛星測位システムによる衛星からの測位信号を受信して車両１０の自己位置を測位する受信機を有していてもよい。

挙動センサ４は、車両１０の挙動を検知するためのセンサであり、少なくとも、駆動輪の駆動軸に掛かるトルクを検出するトルクセンサと、車両１０の加速度を検出する加速度センサを含む。さらに、車両制御システム１は、種類の異なる複数の挙動センサ４を有していてもよい。例えば、挙動センサ４は、速度センサあるいはジャイロセンサを有していてもよい。そして挙動センサ４は、車両１０の挙動を表すセンサ信号を生成する度に、生成したセンサ信号をＥＣＵ７へ出力する。なお、挙動センサ４により生成されたセンサ信号（例えば、トルクセンサが生成したトルクを表す信号、加速度センサが生成した加減速度を表す信号、あるいは、速度センサが生成した速度を表す信号）は、車両１０の挙動を表す車両挙動信号の一例である。

無線通信端末５は、所定の移動通信規格に準拠して、無線基地局との間で無線通信する。無線通信端末５は、地図サーバから、無線基地局を介して、自動運転制御に利用される高精度地図を含む地図情報を受信する。そして無線通信端末５は、受信した地図情報を、車内ネットワークを介してストレージ装置６へ出力する。

ストレージ装置６は、記憶部の一例であり、例えば、ハードディスク装置、不揮発性の半導体メモリ、または光記録媒体及びそのアクセス装置を有する。そしてストレージ装置６は、高精度地図を記憶する。

さらに、ストレージ装置６は、地図情報の更新処理、及び、ＥＣＵ７からの高精度地図の読出し要求に関する処理などを実行するためのプロセッサを有する。ストレージ装置６は、例えば、車両１０が所定距離だけ移動する度に、無線通信端末５を介して地図サーバへ、地図情報の取得要求を車両１０の現在位置とともに送信する。そしてストレージ装置６は、地図サーバから無線通信端末５を介して車両１０の現在位置の周囲の所定の領域についての高精度地図を含む地図情報を受信し、受信した地図情報に含まれる高精度地図を保存する。さらに、ストレージ装置６は、ＥＣＵ７からの地図の読出し要求を受信すると、記憶している高精度地図から、車両１０の現在位置を含み、上記の所定の領域よりも相対的に狭い範囲を切り出して、車内ネットワークを介してＥＣＵ７へ出力する。なお、高精度地図は、道路区間ごとの車線数、個々の車線幅、制限車速、車線区画線といった道路標示、及び、各種の道路標識といった、車両１０の自動運転制御に利用される情報を含む。

ＥＣＵ７は、車両１０を自動運転制御する。特に、ＥＣＵ７は、車両１０の自動運転制御の実行中において、必要に応じて車両１０を車線変更させる車線変更制御を実行する。

図２に示されるように、ＥＣＵ７は、通信インターフェース２１と、メモリ２２と、プロセッサ２３とを有する。通信インターフェース２１、メモリ２２及びプロセッサ２３は、それぞれ、別個の回路として構成されてもよく、あるいは、一つの集積回路として一体的に構成されてもよい。

通信インターフェース２１は、ＥＣＵ７を他の機器に接続するためのインターフェース回路を有する。そして通信インターフェース２１は、カメラ２から画像を受信する度に、受信した画像をプロセッサ２３へわたす。また、通信インターフェース２１は、GPS受信機３から測位情報を受信する度に、その測位情報をプロセッサ２３へわたす。さらに、通信インターフェース２１は、挙動センサ４からセンサ信号を受信する度に、そのセンサ信号をプロセッサ２３へわたす。さらにまた、通信インターフェース２１は、ストレージ装置６から読み込んだ高精度地図をプロセッサ２３へわたす。

メモリ２２は、記憶部の他の一例であり、例えば、揮発性の半導体メモリ及び不揮発性の半導体メモリを有する。そしてメモリ２２は、プロセッサ２３により実行される車両制御処理において使用される各種のデータを記憶する。例えば、メモリ２２は、カメラ２から受け取った車両１０の周囲の画像、GPS受信機３から受け取った車両１０の測位情報、挙動センサ４から受け取ったセンサ信号に表される車両１０の挙動を表す測定値、ストレージ装置６から読み込んだ高精度地図を記憶する。さらに、メモリ２２は、カメラ２の焦点距離、撮影方向及び取り付け位置などのパラメータ、及び、地物などの検出に利用される、物体検出用の識別器を特定するための各種パラメータを記憶する。さらにまた、メモリ２２は、車両制御処理の途中で生成される各種のデータを一時的に記憶する。

プロセッサ２３は、１個または複数個のＣＰＵ(Central Processing Unit)及びその周辺回路を有する。プロセッサ２３は、論理演算ユニット、数値演算ユニットあるいはグラフィック処理ユニットといった他の演算回路をさらに有していてもよい。そしてプロセッサ２３は、車両１０に対する車両制御処理を実行する。

図３は、車両制御処理に関する、プロセッサ２３の機能ブロック図である。プロセッサ２３は、牽引検出部３１と、車線検出部３２と、判定部３３と、車線変更制御部３４とを有する。プロセッサ２３が有するこれらの各部は、例えば、プロセッサ２３上で動作するコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、プロセッサ２３が有するこれらの各部は、プロセッサ２３に設けられる、専用の演算回路であってもよい。

本実施形態では、プロセッサ２３は、車両１０に対する車線変更制御を実行する際に、車両１０による被牽引車両１１の牽引が検出されたか否かに応じて、車線変更制御の開始タイミングを変更する。以下では、車両１０による被牽引車両１１の牽引を、単に被牽引車両１１の牽引と呼ぶことがある。

牽引検出部３１は、車両１０が被牽引車両１１を牽引していることを検出する。なお、車両１０が被牽引車両１１を牽引しているか否かは、車両１０の運転中において変わらないと想定される。そこで、牽引検出部３１は、一度、被牽引車両１１の牽引の検出について判定すると、車両１０のイグニッションスイッチがオフになるまで、その判定を行わないようにしてもよい。

例えば、牽引検出部３１は、車両１０が所定の状態であるときに挙動センサ４から取得した、車両１０が加速する際の加速度及びトルクの測定値を表すセンサ信号を、被牽引車両１１の牽引の検出に利用する。そして牽引検出部３１は、トルクに応じた牽引判定閾値と加速度とを比較し、加速度が牽引判定閾値未満である場合、被牽引車両１１の牽引を検出する。一方、牽引検出部３１は、加速度が牽引判定閾値以上である場合、被牽引車両１１の牽引を検出しない。なお、トルクごとの牽引判定閾値は、メモリ２２に予め記憶される。

また、所定の状態は、例えば、車両１０が、その進行方向において勾配の無い地点で停止している状態、あるいは、その進行方向において勾配の無い道路を所定の速度で定速走行している状態とすることができる。そして牽引検出部３１は、GPS受信機３による最新の測位信号で示される車両１０の位置と高精度地図とを参照することで、車両１０の進行方向における勾配の有無を判定すればよい。さらに、牽引検出部３１は、車両１０の進行方向における勾配が無い場合、挙動センサ４の一例である速度センサから取得した、車両１０の速度を表すセンサ信号に基づいて、車両１０が所定の状態であるか否かを判定すればよい。

さらに、牽引検出部３１は、被牽引車両１１の牽引を検出したときに、被牽引車両１１の重量を推定してもよい。この場合、牽引検出部３１は、トルク及び加速度と、被牽引車両１１の重量との関係を表す参照テーブルを参照することで、測定されたトルク及び加速度に対応する重量を特定し、特定した重量を、被牽引車両１１の推定重量とすればよい。

また、被牽引車両１１を牽引するための機器に、被牽引車両１１が接続されたことを検知するセンサが設けられている場合、牽引検出部３１は、そのセンサからのセンサ信号が、被牽引車両１１が接続されたことを表している場合に、被牽引車両１１の牽引を検出してもよい。

牽引検出部３１は、被牽引車両１１の牽引の検出の有無の判定結果を、車線変更制御部３４へ通知する。

車線検出部３２は、車両１０が走行中の道路に含まれる複数の車線のうち、車両１０が走行している車線（以下、自車線と呼ぶ）を検出する。本実施形態では、車線検出部３２は、カメラ２により生成された、車両１０の周囲を表す画像と高精度地図とを照合することで自車線を検出する。例えば、車線検出部３２は、車両１０の位置及び姿勢を仮定して、画像から検出された道路上または道路周囲の地物を高精度地図上に投影するか、あるいは、高精度地図に表された車両１０の周囲の道路上または道路周囲の地物を画像上に投影する。なお、道路上または道路周囲の地物は、例えば、車線区画線あるいは停止線といった道路標示、あるいは縁石とすることができる。そして車線検出部３２は、画像から検出された地物と高精度地図上に表された地物とが最も一致するときの車両１０の位置及び姿勢を、車両１０の自己位置として推定する。

車線検出部３２は、仮定される車両１０の位置及び姿勢の初期値と、焦点距離、設置高さ、及び、撮影方向といった、カメラ２のパラメータとを用いて、高精度地図上または画像上で地物が投影される位置を決定すればよい。なお、車両１０の位置及び姿勢の初期値として、GPS受信機３により測位された車両１０の位置、あるいは、前回の自車線検出時に推定された車両１０の位置及び姿勢を、オドメトリ情報を用いて補正した位置が利用される。そして車線検出部３２は、画像から検出された道路上または道路周囲の地物と高精度地図上に表された対応する地物との一致度合（例えば、対応する地物同士の距離の２乗和の逆数）を算出する。

車線検出部３２は、仮定される車両１０の位置及び姿勢を変更しながら上記の処理を繰り返す。そして車線検出部３２は、一致度合が最大となるときの仮定された位置及び姿勢を、車両１０の実際の自己位置として推定すればよい。そして車線検出部３２は、高精度地図を参照して、車両１０の自己位置が含まれる車線を、車両１０が走行中の自車線として特定すればよい。

なお、車線検出部３２は、例えば、検出対象となる地物を画像から検出するように予め学習された識別器に画像を入力することで、その地物を検出すればよい。車線検出部３２は、そのような識別器として、Single Shot MultiBox Detector、または、Faster R-CNNといった、コンボリューショナルニューラルネットワーク(CNN)型のアーキテクチャを持つディープニューラルネットワーク(DNN)を用いることができる。あるいは、車線検出部３２は、そのような識別器として、Vision Transformerといった、self attention network(SAN)型のアーキテクチャを有するDNNを用いてもよい。あるいはまた、車線検出部３２は、そのような識別器として、AdaBoost識別器といった、他の機械学習手法に基づく識別器を用いてもよい。このような識別器は、画像から検出対象となる地物を検出するように、その地物が表された多数の教師画像を用いて誤差逆伝搬法といった所定の学習手法に従って予め学習される。

変形例によれば、車線検出部３２は、画像上で車両１０の左側に相当する領域及び右側に相当する領域のそれぞれにおいて検出された車線区画線の数に基づいて、自車線の位置を検出してもよい。例えば、車両１０の右側に相当する領域から検出された車線区画線の数が一つであり、かつ、車両１０の左側に相当する領域から検出された車線区画線の数が二つである場合、車線検出部３２は、車両１０が走行中の道路に含まれる二つの車線のうち、車両１０の進行方向に沿って右側の車線を自車線として検出する。

車線検出部３２は、車両１０が走行中の道路における自車線の位置を、判定部３３へ通知する。

判定部３３は、車両１０の現在位置から所定距離先までの所定区間において、車両１０が自車線から自車線と異なる他の車線へ車線変更することが要求されるか否か判定する。以下では、１回以上の車線変更により車両１０の移動先となる他の車線を目標車線と呼ぶ。

例えば、判定部３３は、自車線と車両１０の目的地へ向かう車線とが異なり、かつ、所定区間内で目的地へ向かう車線が、自車線を含む、車両１０が走行中の道路と分岐する場合、目標車線への車線変更が要求されると判定する。この場合、目標車線は、目的地へ向かう車線となる。

判定部３３は、自車線と車両１０の目的地へ向かう車線とが異なるか否かを判定するために、ナビゲーション装置（図示せず）からＥＣＵ７が受信した、車両１０の目的地までの走行ルートと、車両１０の現在位置と、高精度地図とを参照する。そして判定部３３は、所定区間において、車両１０が現在走行中の道路から目的へ向かう車線が分岐する分岐点が存在するか否か判定する。判定部３３は、分岐点が存在する場合において、自車線と目的地へ向かう車線とが異なるか否か判定する。そして判定部３３は、自車線と目的地へ向かう車線とが異なる場合、目的地へ向かう車線を目標車線とする、１回以上の車線変更制御を適用すると判定する。

判定部３３は、所定区間内で目標車線への車線変更が要求されると判定すると、その判定結果を車線変更制御部３４へ通知する。さらに、判定部３３は、車両１０が走行中の道路から目標車線が分岐する分岐点の位置、車両１０が走行中の道路における自車線の位置及び目標車線の位置を車線変更制御部３４へ通知する。

車線変更制御部３４は、判定部３３から車両１０に対して所定区間内で車線変更が要求されるとの判定結果が通知されると、車線変更制御を実行して、車両１０を目標車線へ移動させる。

そこで、車線変更制御部３４は、自車線から目標車線まで車両１０が移動する必要がある車線の数、すなわち、車線変更回数に基づいて、車両１０が車線変更を開始する開始タイミングを設定する。例えば、車線変更制御部３４は、１回の車線変更に要する所要距離に車線変更回数を乗じて得られる距離に、所定のオフセット距離を加算して得られる距離を、目標車線への車線変更が完了するのに要する総所要距離として算出する。そして車線変更制御部３４は、車両１０が現在走行中の道路から目標車線が分岐する分岐点から総所要距離だけ手前側の開始位置に車両１０が到達した時点を開始タイミングとする。なお、所要距離及びオフセット距離は、メモリ２２に予め記憶されていればよい。

また、本実施形態では、車線変更制御部３４は、被牽引車両１１の牽引が検出されている場合における、車線変更を開始する開始タイミングを、被牽引車両１１の牽引が検出されていない場合における開始タイミングよりも早く設定する。そのために、車線変更制御部３４は、被牽引車両１１の牽引が検出されている場合における所定のオフセット距離（例えば、500m～1km）を被牽引車両１１の牽引が検出されていない場合における所定のオフセット距離（例えば、100m～500m）よりも長くする。あるいは、車線変更制御部３４は、被牽引車両１１の牽引が検出されている場合における、１回の車線変更に要する所要距離を、被牽引車両１１の牽引が検出されていない場合におけるその所要距離よりも長く設定してもよい。

図４は、被牽引車両１１の牽引が検出されていない場合と、被牽引車両１１の牽引が検出されている場合とにおける車線変更の開始タイミングの違いを説明する図である。この例では、車両１０は、その進行方向において道路４００の最も右側の車線４０１を走行している。すなわち、車線４０１が自車線となっている。また、道路４００の最も左側の車線４０２から、分岐点Pbにおいて車両１０の目的地へ向かう車線が分岐しているため、車線４０２が目標車線となっている。そのため、車両１０は分岐点Pbに到達するまでに目標車線４０２に移動するよう車線変更することがもとめられる。

被牽引車両１１の牽引が検出されていない場合、車両１０に対する車線変更制御は、分岐点Pbよりも被牽引車両１１の牽引が検出されていない場合の総所要距離d1だけ手前の位置P1に車両１０が到達した時点で開始される。これに対して、被牽引車両１１の牽引が検出されている場合、車両１０に対する車線変更制御は、分岐点Pbよりも被牽引車両１１の牽引が検出されている場合の総所要距離d2だけ手前の位置P2に車両１０が到達した時点で開始される。その結果として、被牽引車両１１の牽引が検出されている場合の方が、被牽引車両１１の牽引が検出されていない場合よりも車両１０は目標車線４０２へ早く移動することができる。そのため、被牽引車両１１を牽引する車両１０が分岐点Pbの近くで目標車線４０２へ移動してくるといった事態が防止される。その結果として、車両１０の周囲を走行する他の車両（以下、周辺車両と呼ぶことがある）、特に、目標車線４０２を走行する周辺車両及び分岐点Pbまでに目標車線４０２へ車線変更しようとする周辺車両が受ける圧迫感が軽減される。さらに、分岐点Pbから離れた位置で被牽引車両１１を牽引する車両１０が目標車線４０２へ移動するので、周辺車両は車両１０よりも前方にて目標車線４０２へ移動することが容易となる。そのため、被牽引車両１１を牽引する車両１０の車線変更によって交通流が妨げられることが抑制される。

車線変更制御部３４は、GPS受信機３により測位された最新の車両１０の位置と上記の開始位置とを比較することで、車両１０が開始位置に到達したか否か判定する。そして車両１０が開始位置に到達すると、車線変更制御部３４は、車線変更制御の開始タイミングが到来したと判定する。車線変更制御部３４は、開始タイミングが到来して車線変更制御の実行を開始すると、車両１０が自車線から目標車線へ移動するような走行予定経路を設定する。走行予定経路を設定すると、車線変更制御部３４は、その走行予定経路に沿って車両１０が走行するように車両１０の各部を制御する。そのために、車線変更制御部３４は、所定の周期ごとに、車線検出部３２と同様の処理を実行して車両１０の位置を検出し、検出された車両１０の位置と走行予定経路とを比較する。そして車線変更制御部３４は、車両１０の位置が走行予定経路上であれば、走行予定経路に沿って車両１０が進むように車両１０の操舵角を決定し、決定した操舵角となるよう、車両１０のステアリングを制御する。また、測定した車両１０の位置が走行予定経路から離れていれば、車線変更制御部３４は、車両１０が走行予定経路に近付くように車両１０の操舵角を決定し、決定した操舵角となるよう、車両１０のステアリングを制御する。

さらに、車線変更制御部３４は、車線変更先の車線において車両１０の前方または車両の側方を走行する周辺車両が存在する場合、車両１０が車線変更先の車線に進入した際にその周辺車両と車両１０との距離が所定の距離閾値以上となるように、車両１０の加減速度を設定する。その際、車線変更制御部３４は、その周辺車両との相対位置及び相対速度をもとめる。

そのために、車線変更制御部３４は、カメラ２から取得した画像を識別器に入力することで周辺車両を検出する。そのような識別器として、車線変更制御部３４は、車線検出部３２において説明したのと同様の識別器を用いることができる。識別器は、入力された画像上で検出した周辺車両を含む物体領域を特定する情報及び検出した周辺車両の車種（例えば、普通乗用車、大型車両、二輪車等）を表す情報を出力する。

検出された周辺車両が存在する場合、車線変更制御部３４は、その周辺車両が車線変更先の車線を走行するか否かを判定する。ここで、周辺車両を含む物体領域の下端の位置は、周辺車両が路面に接している位置を表していると想定される。また、上記のように、画像上の位置は、その画像を生成したカメラから見た方位と一対一に対応している。そこで、車線変更制御部３４は、画像上での物体領域の下端の位置と、カメラ２の設置高さ及び撮影方向などのパラメータを参照することで、カメラ２から周辺車両までの距離及び車両１０から周辺車両への方位を推定することができる。あるいは、車線変更制御部３４は、周辺車両の車種に対応する基準車幅に対応する、車間距離が基準距離である場合の画像上での基準画素数と、周辺車両を含む物体領域の水平方向の幅とに基づいて、カメラ２から周辺車両までの距離を推定してもよい。

また、車両１０に測距センサ（図示せず）が搭載されている場合、車線変更制御部３４は、測距信号に基づいて周辺車両を検出してもよい。なお、この場合も、車線変更制御部３４は、測距信号から周辺車両を検出するように予め学習された識別器に測距信号を入力することで周辺車両を検出すればよい。車線変更制御部３４は、測距信号から周辺車両を検出する識別器として、CNN型またはSAN型のアーキテクチャを有するDNNを用いることができる。あるいは、車線変更制御部３４は、測距信号から周辺車両を検出する他の手法に従って周辺車両を検出してもよい。この場合、車線変更制御部３４は、測距信号上で周辺車両が検出された方位を、車両１０から周辺車両への方位とすればよい。また、車線変更制御部３４は、その方位について測距信号に示される距離を、車両１０から周辺車両への推定距離とすればよい。

車線変更制御部３４は、推定した方位及び距離に基づいて、車両１０の進行方向と直交する方向に沿った車両１０から周辺車両までの距離（以下、説明の便宜上、車両間横距離と呼ぶ）を推定する。車両間横距離が、車両１０の現在位置における、車線変更先の車線の幅に相当する所定の距離範囲内に含まれ、かつ、車両１０から周辺車両への方位が、自車線に対する車線変更先の車線の方位と同じである場合、車線変更制御部３４は、周辺車両が車線変更先の車線を走行していると判定する。なお、車線変更制御部３４は、高精度地図を参照することで、車両１０の現在位置における所定の距離範囲を特定すればよい。

あるいは、車線変更制御部３４は、画像を識別器に入力することで、周辺車両とともに、画像に表された車線区画線を検出してもよい。この場合、識別器は、車線区画線も検出できるように予め学習される。そして車線変更制御部３４は、車線変更先の方位において、画像上での車両１０の位置に近い方から順に二つの車線区画線で挟まれた領域を、画像上で車線変更先の車線が表される領域として特定する。車線変更制御部３４は、周辺車両が表された物体領域の下端が車線変更先の車線に相当する領域に含まれる場合、その周辺車両は車線変更先の車線を走行していると判定すればよい。

車線変更制御部３４は、カメラ２より生成された時系列の一連の画像、あるいは、測距センサにより生成された時系列の一連の測距信号に対して上記の処理を実行することで、各画像生成時あるいは各測距信号生成時における、車両１０に対する周辺車両の相対的な位置を推定する。さらに、車線変更制御部３４は、直近の一定期間における、時系列に並べた個々の画像または測距信号の生成時における、車両１０に対する周辺車両の相対的な位置から、その相対的な位置の変化をもとめ、その相対的な位置の変化に基づいて車両１０に対する周辺車両の相対速度を推定する。

なお、複数の周辺車両が検出されている場合、車線変更制御部３４は、KLTトラッキングといった所定の追跡手法を適用することで、時系列の一連の画像または時系列の一連の測距信号にわたって個々の周辺車両を追跡すればよい。そして車線変更制御部３４は、追跡中の周辺車両ごとに、車両１０に対する周辺車両の相対的な位置及び相対速度を推定すればよい。

そして、車両１０とその周辺車両との相対位置から求められる、車両１０の進行方向における車両１０とその周辺車両との距離が距離閾値未満であれば、車線変更制御部３４は、相対速度に基づいて、車両１０の速度がその周辺車両の速度よりも低くなるように減速させる。また、車両１０の進行方向における車両１０とその周辺車両との距離が距離閾値以上であれば、車線変更制御部３４は、相対速度に基づいて、車両１０の速度がその周辺車両の速度と同じかそれ以下となるように加減速度を設定すればよい。

上記のように加減速度が設定されると、車線変更制御部３４は、設定した加減速度に従ってアクセル開度またはブレーキ量を設定する。その際、車線変更制御部３４は、被牽引車両１１の牽引が検出されている場合と、被牽引車両１１の牽引が検出されていない場合とで、アクセル開度またはブレーキ量を変更してもよい。例えば、車線変更制御部３４は、被牽引車両１１の牽引が検出されている場合におけるアクセル開度またはブレーキ量を、被牽引車両１１の牽引が検出されていない場合におけるアクセル開度またはブレーキ量よりも大きくしてもよい。

車線変更制御部３４は、設定した加減速度に従ってアクセル開度またはブレーキ量を設定する。車線変更制御部３４は、設定されたアクセル開度に従って燃料噴射量を求め、その燃料噴射量に応じた制御信号を車両１０のエンジンの燃料噴射装置へ出力する。あるいは、車線変更制御部３４は、設定されたアクセル開度に従ってモータへ供給される電力量を求め、その電力量がモータへ供給されるようにモータの駆動回路を制御する。あるいはまた、車線変更制御部３４は、設定されたブレーキ量に応じた制御信号を車両１０のブレーキへ出力する。

車両１０が完全に目標車線を走行するようになると、車線変更制御部３４は、車線変更制御を終了する。その際、車線変更制御部３４は、検出された車両１０の位置と高精度地図とを参照することで、あるいは、画像から検出された目標車線を区画する二つの車線区画線を参照することで、車両１０全体が目標車線に含まれるか否かを判定すればよい。そして車両１０全体が目標車線に含まれる場合、車線変更制御部３４は、車両１０が完全に隣接車線を走行するようになったと判定する。

図５は、車両制御処理の動作フローチャートである。プロセッサ２３は、判定部３３が車線変更制御を適用することを判定すると、以下の動作フローチャートに従って車線変更制御に関する車両制御処理を実行する。

プロセッサ２３の牽引検出部３１は、車両１０による被牽引車両１１の牽引を検出できたか否か判定する（ステップＳ１０１）。

被牽引車両１１の牽引が検出されない場合（ステップＳ１０１－Ｎｏ）、プロセッサ２３の車線変更制御部３４は、車線変更制御の開始タイミングを相対的に遅いタイミングに設定する（ステップＳ１０２）。一方、被牽引車両１１の牽引が検出された場合（ステップＳ１０１－Ｙｅｓ）、車線変更制御部３４は、車線変更制御の開始タイミングを相対的に早いタイミングに設定する（ステップＳ１０３）。

車線変更制御部３４は、設定した開始タイミングが到来したか否か判定する（ステップＳ１０４）。開始タイミングが到来していなければ（ステップＳ１０４－Ｎｏ）、車線変更制御部３４は、ステップＳ１０４の処理を繰り返す。一方、開始タイミングが到来した場合（ステップＳ１０４－Ｙｅｓ）、車線変更制御部３４は、車両１０が目標車線に移動するまで車線変更制御を実行する（ステップＳ１０５）。その後、プロセッサ２３は、車両制御処理を終了する。

以上に説明してきたように、この車両制御装置は、被牽引車両の牽引が検出されたときの車線変更制御の開始タイミングを、被牽引車両の牽引が検出されないときの開始タイミングよりも早く設定する。そのため、この車両制御装置は、車両が被牽引車両を牽引している場合、目標車線への移動を相対的に速く完了させることができる。その結果として、この車両制御装置は、車両と被牽引車両とを含む全体の体積の大きさ及び車線変更時の挙動の鈍さによる、周辺車両が感じる圧迫感を軽減することができるとともに、交通流の妨げを抑制できる。

変形例によれば、車両１０の周囲の状況に応じて、被牽引車両１１の牽引が検出されている場合の車線変更制御の開始タイミングが調整されてもよい。

例えば、車線変更制御部３４は、目標車線に渋滞が生じ、あるいは渋滞が生じることが予測されているときの開始タイミングを、目標車線に渋滞が生じていない（渋滞の予測も無いことを含む）ときの開始タイミングよりも早く設定してもよい。被牽引車両１１を牽引中の車両１０は、車線変更時の挙動が鈍くなり、かつ、被牽引車両１１と車両１０を合わせた体積が車両１０単体の体積よりも大きくなる。そのため、目標車線が渋滞している場合、車両１０が目標車線において周辺車両間に割り込むことが困難になる。そこでこのように車線変更制御の開始タイミングをより早く設定することで、車線変更制御部３４は、車両１０が目標車線への移動を早めに完了できるようにすることができる。

ただしこの場合でも、車線変更制御部３４は、目標車線の渋滞の有無によらず、車両１０が被牽引車両１１を牽引していることが検出されている場合の開始タイミングを、車両１０が被牽引車両１１を牽引していることが検出されない場合の開始タイミングよりも早く設定する。

車線変更制御部３４は、渋滞が生じているか否か判定するために、上記のように推定した、車両１０と周辺車両との相対速度及び車両１０の速度に基づいて周辺車両の速度を推定する。そして車線変更制御部３４は、周辺車両の速度が、車両１０が走行中の道路の制限車速よりも所定の渋滞判定閾値以上遅い場合、渋滞が生じていると判定する。その際、車線変更制御部３４は、車両間横距離と、高精度地図から求められる、自車線から目標車線までの距離とを比較することで目標車線を走行する周辺車両を特定してもよい。そして車線変更制御部３４は、目標車線を走行する周辺車両について上記の処理を行うことで、目標車線において渋滞が生じているか否かを判定してもよい。

あるいは、車線変更制御部３４は、無線通信端末５を介して受信した交通情報において示される渋滞中の区間と、目標車線への移動が完了することが要求される分岐点の位置とを比較することで、目標車線に渋滞が生じているか否かを判定してもよい。すなわち、渋滞中の区間に、高精度地図に示される分岐点の位置が含まれる場合、車線変更制御部３４は、目標車線に渋滞が生じていると判定すればよい。

あるいはまた、渋滞が生じることが予測される個々の区間について、その区間の位置及び範囲と、渋滞が生じることが予測される期間（例えば、曜日、時間帯）がメモリ２２に予め記憶されていてもよい。この場合、車線変更制御部３４は、現時刻において渋滞することが予測される区間に、高精度地図に示される分岐点の位置が含まれる場合、車線変更制御部３４は、目標車線に渋滞が生じていると判定すればよい。

また、車線変更制御部３４は、車両１０の周囲の天候が悪天候である場合（例えば、雨、雪、霧といった、車両１０の制動距離が通常時よりも長くなる、あるいは視界が悪い天候）における車線変更制御の開始タイミングを、車両１０の周囲の天候が悪天候でない場合における開始タイミングよりも早く設定してもよい。このように開始タイミングを設定することで、車線変更制御部３４は、車両１０の周囲の天候が悪天候である場合の安全マージンをより多く確保することができる。

車線変更制御部３４は、車両１０に搭載されている雨量センサ（図示せず）による雨量の測定値が所定の悪天候閾値以上である場合、車両１０の周囲が悪天候であると判定する。あるいは、車線変更制御部３４は、無線通信端末５を介して受信した天候情報で示される、悪天候となる領域に、車両１０の現在位置が含まれる場合、車両１０の周囲が悪天候であると判定してもよい。

これらの変形例によれば、車線変更制御部３４は、牽引の有無だけでなく、車両１０の周囲の状況に応じて車線変更制御の開始タイミングを適切に設定することができる。

他の変形例によれば、被牽引車両１１の推定重量が大きいほど、車線変更制御部３４は、被牽引車両１１の牽引が検出されている場合の車線変更制御の開始タイミングを早く設定してもよい。同様に、被牽引車両１１の体積が大きいほど、車線変更制御部３４は、被牽引車両１１の牽引が検出されている場合の車線変更制御の開始タイミングを早く設定してもよい。なお、被牽引車両１１の体積は、メモリ２２に予め記憶されていればよい。このように被牽引車両１１の推定重量または体積に応じて開始タイミングを調整することで、車線変更制御部３４は、車線変更制御をより適切なタイミングで開始することができる。

上記の実施形態または変形例による、ＥＣＵ７のプロセッサ２３の機能を実現するコンピュータプログラムは、半導体メモリ、磁気記録媒体または光記録媒体といった、コンピュータ読取可能な可搬性の記録媒体に記録された形で提供されてもよい。

以上のように、当業者は、本発明の範囲内で、実施される形態に合わせて様々な変更を行うことができる。

１ 車両制御システム
１０ 車両
１１ 被牽引車両
２ カメラ
３ GPS受信機
４ 挙動センサ
５ 無線通信端末
６ ストレージ装置
７ 電子制御装置(ＥＣＵ)
２１ 通信インターフェース
２２ メモリ
２３ プロセッサ
３１ 牽引検出部
３２ 車線検出部
３３ 判定部
３４ 車線変更制御部

Claims (5)

1. 車両が自動運転制御されている場合において、被牽引車両を牽引していることを検出する検出部と、
   前記車両が走行している道路に含まれる複数の車線のうち、前記車両が走行している自車線を検出する車線検出部と、
   地図と前記自車線とを参照して、前記車両の現在位置から所定距離先までの区間において前記車両が前記自車線と異なる目標車線へ車線変更することが要求されるか否か判定する判定部と、
   前記車線変更が要求される場合に、前記車両を前記自車線から前記目標車線へ車線変更させるよう、前記車両を制御する車線変更制御部と、
   を有し、
   前記車線変更制御部は、前記車両が前記被牽引車両を牽引していることが検出されない場合における前記車線変更を開始する開始タイミングよりも、前記車両が前記被牽引車両を牽引していることが検出された場合における前記開始タイミングを早く設定する、
   車両制御装置。
2. 前記車線変更制御部は、前記目標車線が渋滞し、あるいは渋滞することが予測される場合における、前記車両が前記被牽引車両を牽引していることが検出された場合の前記開始タイミングを、前記目標車線が渋滞していない場合における、前記車両が前記被牽引車両を牽引していることが検出された場合の前記開始タイミングよりも早く設定する、請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記車線変更制御部は、前記車両の周囲の天候に応じて、前記車両が前記被牽引車両を牽引していることが検出された場合の前記開始タイミングを調整する、請求項１に記載の車両制御装置。
4. 車両制御装置が、車両が自動運転制御されている場合において、被牽引車両を牽引していることを検出し、
   前記車両制御装置が、前記車両が走行している道路に含まれる複数の車線のうち、前記車両が走行している自車線を検出し、
   前記車両制御装置が、地図と前記自車線とを参照して、前記車両の現在位置から所定距離先までの区間において前記車両が前記自車線と異なる目標車線へ車線変更することが要求されるか否か判定し、
   前記車両制御装置が、前記車線変更が要求される場合に、前記車両を前記自車線から前記目標車線へ車線変更させるよう、前記車両を制御する、ことを含み、
   前記自車線から前記目標車線への車線変更の制御は、前記車両制御装置が、前記車両が前記被牽引車両を牽引していることが検出されない場合における前記車線変更を開始する開始タイミングよりも、前記車両が前記被牽引車両を牽引していることが検出された場合における前記開始タイミングを早く設定する、
   ことを含む車両制御方法。
5. 車両が自動運転制御されている場合において、被牽引車両を牽引していることを検出し、
   前記車両が走行している道路に含まれる複数の車線のうち、前記車両が走行している自車線を検出し、
   地図と前記自車線とを参照して、前記車両の現在位置から所定距離先までの区間において前記車両が前記自車線と異なる目標車線へ車線変更することが要求されるか否か判定し、
   前記車線変更が要求される場合に、前記車両を前記自車線から前記目標車線へ車線変更させるよう、前記車両を制御する、
   ことを前記車両に搭載されたプロセッサに実行させるための車両制御用コンピュータプログラムであって、
   前記自車線から前記目標車線への車線変更の制御は、前記車両が前記被牽引車両を牽引していることが検出されない場合における前記車線変更を開始する開始タイミングよりも、前記車両が前記被牽引車両を牽引していることが検出された場合における前記開始タイミングを早く設定する、
   ことを含む車両制御用コンピュータプログラム。

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