JP7703004B2

JP7703004B2 - 車線変更決定システムと方法、及び非一時的なコンピュータ

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Publication number: JP7703004B2
Application number: JP2023202587A
Authority: JP
Inventors: 皓▲哲▼ 張; ▲ソウ▼明許; 守益鄭
Original assignee: 財団法人車輌研究測試中心
Priority date: 2023-11-30
Filing date: 2023-11-30
Publication date: 2025-07-04
Anticipated expiration: 2043-11-30
Also published as: JP2025088113A

Description

本発明は最小リスク決定システムと方法、及び非一時的なコンピュータ可読媒体に関し、且つ車線変更用最小リスク決定システムと方法、及び非一時的なコンピュータ可読媒体に関する。

近年、車両の自動運転は急速に発展しているが、米国自動車技術者協会（ＳＡＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）と米国運輸省道路交通安全局（ＮＨＴＳＡ）は運転支援と自動化の程度の設計によって、自走車を５つのレベルに分けている。ここで、レベル３（ｌｅｖｅｌ３）自走車は自動運転システムが環境認識能力を持つことができるが、運転者は適切に干渉できることを示す。

自動運転の安全性を高めるために、国連の自動車基準調和世界フォーラムはＵＮＲ１５７をレベル３（ｌｅｖｅｌ３）自走車のコンプライアンス基準として発行し、これは、自走車に（例えばシステム故障）緊急事態が発生した場合や自動運転が起動標準を満たしていない場合に、運転権の移転と最小リスクの保護メカニズムを備える必要があることを目的とする。従来の技術では、車線変更の過程で最小リスク決定を実行することが不足しているため、如何に自走車の車線変更をＵＮＲ１５７の規定を満たすかは、関係業者の努力の目標となっている。

上記問題を解決するために、本発明は、車線変更用最小リスク決定システムと方法、及び非一時的なコンピュータ可読媒体を提供し、システムアーキテクチャと方法、ステップによって、自走車は車線変更の過程で最小リスク決定を実行することができる。

本発明の一実施形態によれば、車両に設けられ、少なくとも１つのプロセッサを備える車線変更用最小リスク決定システムを提供し、前述少なくとも１つのプロセッサは、車両が車線変更決定に入った後、複数の時点のいずれかの時点での現在位置における前方物体との衝突時間を計算し、衝突時間で車両が現在位置から目標車線に車線変更する横加速度を計算し、横加速度と最大通常横加速度の大きい方及び車両が目標車線に車線変更する横距離で外因性リスク間隔を計算する外因性リスク間隔計算モジュールと、車両のシステムがいずれかの時点で故障したかどうか、及び車両のバックアップシステムの横モジュールが有効であるかどうかを判断するシステム故障判定モジュールと、車両の運転者のいずれかの時点での状態が利用可能であるかどうかに基づいて、自動運転起動条件が満たされるかどうかを確認する自動運転起動条件確認モジュールと、車両に外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクが発生したかどうかを判断し、システムが正常な状態で、ある時点での車両と前方物体との間の相対縦距離が外因性リスク間隔以下であると、外因性リスクが発生したと判定し、ある時点でシステムが故障したが、バックアップシステムの横モジュールが有効であると、システム故障リスクが発生したと判定し、システムが正常で且つある時点での相対縦距離が外因性リスク間隔より大きいが、自動運転起動条件が満たされないと、自動運転起動条件不満足リスクが発生したと判定する判断ユニットと、外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと、車両が前述ある時点での目標車線に車線変更する車線変更時間を計算することによって、車両の緊急横加速度を計算し、緊急横加速度または通常横加速度で車両の横コンポーネントを計算する横コンポーネント計算ユニットと、外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと、横距離、横コンポーネント及び目標車線の後方物体の後方物体速度で、前述ある時点で目標車線における走行可能空間を計算する走行可能空間計算ユニットと、外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと、最小リスク決定を行い、外因性リスクまたはシステム故障リスクが発生したと、車両を横コンポーネントで車線変更して走行可能空間に進入させるか、静止まで減速させ、そして自動運転起動条件不満足リスクが発生したと、車両を横コンポーネントで車線変更して走行可能空間に進入させるか、または車線変更決定の元の軌跡に従って別の時点まで少なくとも一定の時間移動させ、自動運転起動条件が持続的に満たされない場合、前述別の時点での目標車線、車線変更の横コンポーネント及び走行可能空間を再確認する決定実行ユニットと、を含む決定モジュールと、を備える。

これによって、外因性リスク間隔を計算し、システムが故障しているかどうか、自動運転起動条件が満たされているかどうかを検出することによって、外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクが発生したかどうかを判断することができ、走行可能空間を計算して最小リスク決定を実行することで、車線変更をＵＮＲ１５７の規定を満たし、安全性を向上させることができる。

前述実施形態の車線変更用最小リスク決定システムによれば、外因性リスク間隔計算モジュールは、
、、
及び
を演算することができ、Ｔ_cは衝突時間であり、Ｄ_rは車両と前方物体との間の相対縦距離であり、ｖ_hは車両の自車速度であり、ｖ_tは前方物体の前方物体速度であり、ａ_yは衝突時間で計算した車両の横加速度であり、ａ_yrgmaxは最大通常横加速度であり、ａ_ymaxは横加速度と最大通常横加速度のうちの大きい方であり、Ｄ_yは横距離であり、ｖ_xは自車速度の縦コンポーネントであり、Ｄ_Fは外因性リスク間隔である。

前述実施形態の車線変更用最小リスク決定システムによれば、判断ユニットはある時点で外因性リスクまたはシステム故障リスクが発生したと判定する場合、横コンポーネント計算ユニットは、
及び
を演算することができ、Ｔ_Lcは車線変更時間であり、Ｌは車両の長さであり、ｔ_{ISO limit}は法規による車線横断不可時間であり、ａ_y ^Eは緊急横加速度である。

前述実施形態の車線変更用最小リスク決定システムによれば、ある時点での走行可能空間に障害物がなく、且つ緊急横加速度が法規による緊急横加速度の上限以下であると、車線変更して走行可能空間に入ることができ、逆であると、停止するまで減速する。

前述実施形態の車線変更用最小リスク決定システムによれば、判断ユニットはある時点で自動運転起動条件不満足リスクが発生したと判定すると、横コンポーネント計算ユニットは通常横加速度で横コンポーネントを計算することができる。

前述実施形態の車線変更用最小リスク決定システムによれば、走行可能空間に障害物があると、障害物が離れるのを待ってから通常の横加速度で走行可能空間に入ることができる。

前述実施形態の車線変更用最小リスク決定システムによれば、車両は右に向かって次々と路肩にある走行可能空間に車線変更し、停止するまで減速する。

前述実施形態の車線変更用最小リスク決定システムによれば、判断ユニットはある時点で自動運転起動条件不満足リスクが発生したと判定すると、決定実行ユニットは前述少なくとも一定の時間内に警告を出すことができる。

本発明の他の実施形態によれば、車線変更最小リスク決定方法を提供し、少なくとも１つのプロセッサの外因性リスク間隔計算モジュールに、車両が車線変更決定に入った後、複数の時点のいずれかの時点での現在位置における前方物体との衝突時間を計算し、衝突時間で車両が現在位置から目標車線に車線変更する横加速度を計算し、横加速度と最大通常横加速度の大きい方及び車両が目標車線に車線変更する横距離で外因性リスク間隔を計算させる外因性リスク間隔計算ステップと、前述少なくとも１つのプロセッサのシステム故障判定モジュールに、車両のシステムがいずれかの時点で故障したかどうか、及び車両のバックアップシステムの横モジュールが有効であるかどうかを判断させるシステム故障判定ステップと、前述少なくとも１つのプロセッサの自動運転起動条件確認モジュールに、車両の運転者のいずれかの時点での状態が利用可能であるかどうかに基づいて、自動運転起動条件が満たされるかどうかを確認させる自動運転起動条件判定ステップと、前述少なくとも１つのプロセッサの判断ユニットに、車両に外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクが発生したかどうかを判断し、システムが正常な状態で、ある時点での車両と前方物体との間の相対縦距離が外因性リスク間隔以下であると、外因性リスクが発生したと判定し、ある時点でシステムが故障したが、バックアップシステムの横モジュールが有効であると、システム故障リスクが発生したと判定し、システムが正常で且つある時点での相対縦距離が外因性リスク間隔より大きいが、自動運転起動条件が満たされないと、自動運転起動条件不満足リスクが発生したと判定させるリスク判断ステップと、前述少なくとも１つのプロセッサの横コンポーネント計算ユニットに、外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと、車両が前述ある時点での目標車線に車線変更する車線変更時間を計算することによって、車両の緊急横加速度を計算し、緊急横加速度または通常横加速度で車両の横コンポーネントを計算させる横コンポーネント計算ステップと、前述少なくとも１つのプロセッサの走行可能空間計算モジュールに、外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと、横距離、横コンポーネント及び目標車線の後方物体の後方物体速度で、前述ある時点での走行可能空間を計算させる走行可能空間計算ステップと、前述少なくとも１つのプロセッサの決定実行ユニットに、外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと、最小リスク決定を行い、外因性リスクまたはシステム故障リスクが発生したと、車両を横コンポーネントで車線変更して走行可能空間に進入させるか、静止まで減速させ、そして自動運転起動条件不満足リスクが発生したと、車両を横コンポーネントで車線変更して走行可能空間に進入させるか、または車線変更決定の元の軌跡に従って別の時点まで少なくとも一定の時間移動させ、自動運転起動条件が持続的に満たされない場合、前述別の時点での目標車線、車線変更の横コンポーネント及び走行可能空間を再確認させる最小リスク決定実行ステップと、を含む。

前述実施形態の車線変更最小リスク決定方法によれば、外因性リスク間隔計算モジュールは、
、、
及び
を演算することができ、Ｔ_cは衝突時間であり、Ｄ_rは車両と前方物体との間の相対縦距離であり、ｖ_hは車両の自車速度であり、ｖ_tは前方物体の前方物体速度であり、ａ_yは衝突時間で計算した車両の横加速度であり、ａ_yrgmaxは最大通常横加速度であり、ａ_ymaxは横加速度と最大通常横加速度のうちの大きい方であり、Ｄ_yは横距離であり、ｖ_xは自車速度の縦コンポーネントであり、Ｄ_Fは外因性リスク間隔である。

前述実施形態の車線変更最小リスク決定方法によれば、判断ユニットは、ある時点で外因性リスクまたはシステム故障リスクが発生したと判定すると、横コンポーネント計算ユニットは、
及び
を演算することができ、Ｔ_Lcは車線変更時間であり、Ｌは車両の長さであり、ｔ_{ISO limit}は法規による車線横断不可時間であり、ａ_y ^Eは緊急横加速度である。

前述実施形態の車線変更最小リスク決定方法によれば、ある時点での走行可能空間に障害物がなく、且つ緊急横加速度が法規による緊急横加速度の上限以下であると、車線変更して走行可能空間に入ることができ、逆であると、停止するまで減速する。

前述実施形態の車線変更最小リスク決定方法によれば、判断ユニットはある時点で自動運転起動条件不満足リスクが発生したと判定すると、横コンポーネント計算ユニットは通常横加速度で横コンポーネントを計算することができる。

前述実施形態の車線変更最小リスク決定方法によれば、走行可能空間に障害物があると、障害物が離れるのを待ってから通常の横加速度で走行可能空間に入ることができる。

前述実施形態の車線変更最小リスク決定方法によれば、車両は右に向かって次々と路肩にある走行可能空間に車線変更し、停止するまで減速する。

前述実施形態の車線変更最小リスク決定方法によれば、判断ユニットはある時点で自動運転起動条件不満足リスクが発生したと判定すると、決定実行ユニットは前述少なくとも一定の時間内に警告を出すことができる。

本発明の他の実施形態によれば、非一時的なコンピュータ可読媒体を提供し、コンピュータプログラムを記憶することで少なくとも１つのプロセッサに、車両が車線変更決定に入った後、複数の時点のいずれかの時点での現在位置における前方物体との衝突時間を計算し、衝突時間で車両が現在位置から目標車線に車線変更する横加速度を計算し、横加速度と最大通常横加速度の大きい方及び車両が目標車線に車線変更する横距離で外因性リスク間隔を計算することと、車両のシステムがいずれかの時点で故障したかどうか、及び車両のバックアップシステムの横モジュールが有効であるかどうかを判断することと、車両の運転者のいずれかの時点での状態が利用可能であるかどうかに基づいて、自動運転起動条件が満たされるかどうかを確認することと、車両に外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクが発生したかどうかを判断し、システムが正常な状態で、ある時点での車両と前方物体との間の相対縦距離が外因性リスク間隔以下であると、外因性リスクが発生したと判定し、ある時点でシステムが故障したが、バックアップシステムの横モジュールが有効であると、システム故障リスクが発生したと判定し、システムが正常で且つある時点での相対縦距離が外因性リスク間隔より大きいが、自動運転起動条件が満たされないと、自動運転起動条件不満足リスクが発生したと判定することと、外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと、車両が前述ある時点での目標車線に車線変更する車線変更時間を計算することによって、車両の緊急横加速度を計算し、緊急横加速度または通常横加速度で車両の横コンポーネントを計算することと、外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと、横距離、横コンポーネント及び目標車線の後方物体の後方物体速度で、前述ある時点での走行可能空間を計算することと、外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと、最小リスク決定を行い、外因性リスクまたはシステム故障リスクが発生したと、車両を横コンポーネントで車線変更して走行可能空間に進入させるか、静止まで減速させ、そして自動運転起動条件不満足リスクが発生したと、車両を横コンポーネントで車線変更して走行可能空間に進入させるか、または車線変更決定の元の軌跡に従って別の時点まで少なくとも一定の時間移動させ、自動運転起動条件が持続的に満たされない場合、前述別の時点での目標車線、車線変更の横コンポーネント及び走行可能空間を再確認することと、を実行させる。

本発明の一実施例による車線変更用最小リスク決定システムを示すシステムブロック図である。図１の実施例による車線変更用最小リスク決定システムを車両にインストールし、道路に適用した模式図である。本発明の他の実施例による車線変更最小リスク決定方法を示すブロックフローチャートである。図３の実施例による車線変更最小リスク決定方法を示す第１の細部フローチャートである。図３の実施例による車線変更最小リスク決定方法を示す第２の細部フローチャートである。図３の実施例による車線変更最小リスク決定方法を示す第３の細部フローチャートである。図３の実施例による車線変更最小リスク決定方法を示す第４の細部フローチャートである。

以下、図面で本発明の複数の実施形態を開示し、明らかに説明するために、数多くの実務上の細部を下記の記述で合わせて説明する。しかしながら、当業者が理解すべきなのは、本発明の別の実施形態において、これらの実務上の細部は、必要としないため、本発明を制限するためのものではない。また、図面を簡略化するために、ある従来慣用の構造及び素子は、図面において簡単で模式的に示され、重複する素子は、同じまたは類似の番号で示すことができる。

なお、本文における第１、第２、第３という用語はただ異なる素子又は成分を叙述するためのものであり、素子／成分そのものに対して制限がなく、このため、第１素子／成分を第２素子／成分に読み替えることができ、且つ、本文における素子／成分／機構／モジュールの組み合わせはこの分野において一般的に知られた、通常又は従来の組み合わせではなく、素子／成分／機構／モジュールそのものは従来のものであるかどうかによって、その組み合わせ関係が当業者によって容易に完成されるかどうかを判断することができない。

図１及び図２を参照されたい。図１は本発明の一実施例による車線変更用最小リスク決定システム１０００を示すシステムブロック図であり、図２は図１実施例による車線変更用最小リスク決定システム１０００を車両ＣＨにインストールし、道路に適用した模式図である。車線変更用最小リスク決定システム１０００は車両ＣＨに設けられ、車線変更用最小リスク決定システム１０００は少なくとも１つのプロセッサ１１００を備える。前述少なくとも１つのプロセッサ１１００は外因性リスク間隔計算モジュール１１１０、システム故障判定モジュール１１２０、自動運転起動条件確認モジュール１１３０及び決定モジュール１１４０を備える。

外因性リスク間隔計算モジュール１１１０は、車両ＣＨが車線変更決定に入った後、複数の時点のいずれかの時点での現在位置における前方物体ＣＴとの衝突時間を計算して、衝突時間で車両ＣＨが現在位置から目標車線に車線変更する横加速度を計算し、横加速度と最大通常横加速度の大きい方及び車両ＣＨが目標車線に車線変更する横距離Ｄ_yで外因性リスク間隔Ｄ_Fを計算する。システム故障判定モジュール１１２０は車両ＣＨのシステムがいずれかの時点で故障したかどうか、及び車両ＣＨのバックアップシステムの横モジュールが有効であるかどうかを判断する。自動運転起動条件確認モジュール１１３０は車両ＣＨの運転者のいずれかの時点での状態が利用可能であるかどうかに基づいて、自動運転起動条件が満たされるかどうかを確認する。

決定モジュール１１４０は判断ユニット１１４１、横コンポーネント計算ユニット１１４２、走行可能空間計算ユニット１１４３及び決定実行ユニット１１４４を備える。判断ユニット１１４１は、車両ＣＨに外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクが発生したかどうかを判断し、システムが正常な状態である場合、前述ある時点での車両ＣＨと前方物体ＣＴとの間の相対縦距離Ｄ_rは外因性リスク間隔Ｄ_F以下である（即ち、Ｄ_F≧Ｄ_r）と、外因性リスクが発生したと判定し、ある時点でシステムが故障したが、バックアップシステムの横モジュールが有効であると、システム故障リスクが発生したと判定し、システムが正常で且つ前述ある時点の相対縦距離Ｄ_rは外因性リスク間隔Ｄ_F（即ちＤ_r＞Ｄ_F）より大きいが、自動運転起動条件が満たされていないと、自動運転起動条件不満足リスクが発生したと判定する。

横コンポーネント計算ユニット１１４２は、外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと、車両ＣＨがある時点での目標車線に車線変更する車線変更時間を計算することによって、車両ＣＨの緊急横加速度を計算し、緊急横加速度または通常横加速度で車両ＣＨの横コンポーネントｖ_yを計算する。

走行可能空間計算ユニット１１４３は、外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと、横距離Ｄ_y、横コンポーネントｖ_y及び目標車線の後方物体ＣＲの後方物体速度ｖ_rで、ある時点の走行可能空間Ｓ１を計算する。

決定実行ユニット１１４４は、外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと、最小リスク決定を行い、外因性リスクが発生したか、またはシステム故障リスクが発生したときに、車両ＣＨを横コンポーネントｖ_yで車線変更して走行可能空間Ｓ１に進入させ、または静止に減速し、及び自動運転起動条件不満足リスクが発生したときに、車両ＣＨを横コンポーネントｖ_yで車線変更して走行可能空間Ｓ１に進入させ、または車線変更決定の元の軌跡に従って別の時点まで少なくとも一定の時間移動させ、自動運転起動条件が持続的に満たされない場合、前述別の時点の目標車線、車線変更の横コンポーネントｖ_y及び走行可能空間Ｓ１を再確認する。

これによって、外因性リスク間隔Ｄ_Fの計算、及びシステムが故障したかどうか、自動運転起動条件が満たされたかどうかの検出によって、外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクが発生したかどうかを判断することができ、走行可能空間Ｓ１を計算して最小リスク決定を行うことで、車線変更をＵＮＲ１５７の規定を満たし、安全性を向上させる。以下、車線変更用最小リスク決定システム１０００の細部を詳細に説明する。

車線変更用最小リスク決定システム１０００の少なくとも１つのプロセッサ１１００は車両ＣＨに取り付けられる。具体的に、プロセッサ１１００の数は２であり、一方のプロセッサ１１００はシステム（メインシステム）の制御プログラムを備え、他方のプロセッサ１１００はバックアップシステムの制御プログラムを備える。プロセッサ１１００は例えば中央プロセッサ（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）などであってよく、プロセッサ１１００はプログラム化されて特定の機能を達成することができる。本実施例において、各プロセッサ１１００はいずれもプログラム化された後に外因性リスク間隔計算モジュール１１１０、システム故障判定モジュール１１２０、自動運転起動条件確認モジュール１１３０及び決定モジュール１１４０に分けられ、また、決定モジュール１１４０における異なるプログラム部分は判断ユニット１１４１、横コンポーネント計算ユニット１１４２、走行可能空間計算ユニット１１４３及び決定実行ユニット１１４４に分けられてもよい。上記の機能に加えて、プロセッサ１１００はプログラム化されて車両ＣＨの一般的な制御及び画像処理機能を達成することもでき、これに制限されない。一実施例において、メインシステムは複数の車両上の機構を含んでもよく、例えばブレーキ機構及びステアリング機構など、メインシステムの制御プログラムを介して操作することで車両の動作を達成することができ、バックアップシステムの制御プログラムはこれらの機構を制御することもでき、または同じ機構に２組があり、メインシステムにより１組を制御し、バックアップシステムにより１組を制御する。

車線変更用最小リスク決定システム１０００は、運転者状態検出装置１２００及びセンシングモジュール１３００を備えてもよく、センシングモジュール１３００は、車両ＣＨの外部環境を検出するための複数のカメラを備えてよく、カメラによって現在の環境を撮影することができ、このようにして、車両ＣＨと前方物体ＣＴとの相対縦距離Ｄ_r、前方物体ＣＴの前方物体速度ｖ_t、車両ＣＨの車線Ｌ１における現在位置及び車線線などの情報を算出することができ、センシングモジュール１３００は、車両ＣＨ付近の障害物を検出するためのレーダーを備えてよく、上記に制限されない。運転者状態検出装置１２００は運転者の目、姿勢、シートベルトなどの状態を検出して、自動運転起動条件確認モジュール１１３０は自動運転起動条件が満たされているかどうかを判断するために使用される。本実施例において、自動運転起動条件は、例えばＩＳＯ２１２０２のＰＡＬＳステートマシン、ＵＮＲ７９または台湾ＶＡＣＣの４７－２の規範であってよい。

外因性リスク間隔計算モジュール１１１０は、
、、
及び
を演算することができ、Ｔ_cは衝突時間であり、Ｄ_rは車両ＣＨと前方物体ＣＴとの間の相対縦距離であり、ｖ_hは車両ＣＨの自車速度であり、ｖ_tは前方物体ＣＴの前方物体速度であり、ａ_yは衝突時間で計算された車両ＣＨの横加速度であり、ａ_yrgmaxは最大通常横加速度であり、ａ_ymaxは横加速度と最大通常横加速度のうちの大きい方であり、Ｄ_yは横距離であり、ｖ_xは自車速度の縦コンポーネントであり、Ｄ_Fは外因性リスク間隔である。特に注意する必要がある点として、一般的な状態で、車両が到達しようとする位置は目標車線の中心線に位置するため、横距離は車両中心と目標車線の中心線との間の距離である。

図１及び図２に示すように、車両ＣＨが自動運転を行う状態で、システムは車両ＣＨが位置する現在車線（例えば車線Ｌ１）及び隣接する車線（例えば車線Ｌ２）の道路状況に基づいて車線変更するかどうかを決定する。システムが車線変更決定をした後に、車両ＣＨは自動車線変更を開始する。車線変更する過程で、外因性リスク間隔計算モジュール１１１０は車両ＣＨの自車速度ｖ_h、車両ＣＨと前方物体ＣＴとの間の相対縦距離Ｄ_r及び前方物体ＣＴの前方物体速度ｖ_tを絶えずに検出し、このようにして、
を演算することで、衝突時間（即ちＴ_c）を得る。その後、衝突時間で車両ＣＨの横加速度を計算して、法規に規定された最大通常横加速度と比較することができ、
を演算することで、横加速度と最大通常横加速度のうちの大きい方を取得し、時間及び空間の概念で、
を演算することで、外因性リスク間隔Ｄ_Fを取得し、前方物体ＣＴを含むいずれかの物体が外因性リスク間隔Ｄ_F内にある場合、車両ＣＨはシステムが持続的に当初計画していた方式（例えば当初計画していた速度）で走行し続けると、衝突のリスクが発生する可能性があるため、走行安全性を向上させるように経路を変更する必要がある。これによって、横コンポーネントｖ_y及び走行可能空間Ｓ１を演算することができ、新しい軌跡を計画することができる。

判断ユニット１１４１はある時点で外因性リスクまたはシステム故障リスクが発生したと判定すると、横コンポーネント計算ユニット１１４２は、
及び
を演算することができ、Ｔ_Lcは車線変更時間であり、Ｌは車両ＣＨの長さであり、ｔ_{ISO limit}は法規による車線横断不可時間であり、ａ_y ^Eは緊急横加速度である。走行可能空間Ｓ１を決定した後、車両ＣＨは走行可能空間Ｓ１に横方向に移動し始める準備が整うことができる。車両ＣＨも横方向に移動する際に前へ縦方向に移動するため、車線変更時間について、車両ＣＨと前方物体ＣＴとの相対縦距離Ｄ_rと、車両ＣＨの長さＬとの間の差、及び自車速度ｖ_hと前方物体速度ｖ_tとの関係を考慮する必要があり、半分の衝突時間内で走行可能空間Ｓ１に入ることを考慮する必要があり、且つ各国の法規で限定された法規による車線横断不可時間を考える必要があるため、
に従ってそのうちの最大のものを車線変更時間とし、これによって緊急横加速度の計算の基礎とする。その後、緊急横加速度で横コンポーネントｖ_yを計算する。このとき、車両ＣＨは高い確率で発生するリスクがあるため、速い速度で横方向に移動する必要があり、衝突の発生を避けることができる。なお、横コンポーネント計算ユニット１１４２はこの横コンポーネントｖ_yに対応するハンドル角度をさらに計算することができる。

また、判断ユニット１１４１は、ある時点で自動運転起動条件不満足リスクが発生したと判定すると、横コンポーネント計算ユニット１１４２は同様に、
を演算するが、一般的な通常横加速度で横コンポーネントｖ_yを計算することができる。このような場合で、自動運転起動条件が満たされていない際に、運転のみが使用不可能であり、システムが正常で且つ外因性リスクがないのを示すため、車両ＣＨは通常横加速度で車線変更すればよい。

走行可能空間計算ユニット１１４３は走行可能空間Ｓ１を計画する際に、後方物体ＣＲの後方物体速度ｖ_rを参照して、走行可能空間Ｓ１における車両ＣＨ（特に車両ＣＨの車頭）の前方縦延伸距離Ｄ_NLF及び車両ＣＨ（特に車両ＣＨの車尾）の後方縦延伸距離Ｄ_NLRを計算する。これによって、車両ＣＨの長さ、車両ＣＨの横コンポーネントｖ_y及び縦コンポーネントｖ_x、後方物体速度ｖ_r、及び車両ＣＨと目標車線の横距離Ｄ_yに基づいて、
で前方縦延伸距離Ｄ_NLFを求め、及び、
で後方縦延伸距離Ｄ_NLRを求めることができる。一実施例において、走行可能空間は車線または路肩にある場合、走行可能空間の幅は車線の幅または路肩の幅であってもよい。路肩を含まない場合、走行可能空間の外側境界（車両から遠い境界）は縁石であり、且つ走行可能空間の幅は車幅であるか、３．５メートルに固定されているが、このとき、目標車線の中心線は縁石の内側の半分の車幅であるか、縁石の内側の１．７５メートルであるが、これに制限されない。本発明において、目標車線とは、隣接する車線、または隣接する車両が走行できる空間を指し、車線線標識のある車線に制限されない。

図２に示すように、仮に、車両ＣＨが車線Ｌ１から車線Ｌ２に車線変更を開始すると、前方物体ＣＴがある時点で急に減速またはブレーキをかけ、車両ＣＨの現在位置がまた車線Ｌ１上にあるため、この時点での相対縦距離Ｄ_rが外因性リスク間隔Ｄ_F以下となると、判断ユニット１１４１は外因性リスクが発生したと判定し、この時点での緊急横加速度を計算することによって、横コンポーネントｖ_yを計算し、車線Ｌ１に隣接する車線Ｌ２上の走行可能空間Ｓ１を計算する。決定実行ユニット１１４４は、この時点で車線Ｌ２上の走行可能空間Ｓ１に障害物がなく、且つ緊急横加速度が法規による緊急横加速度上限以下であると判定すると、車両ＣＨが車線変更して車線Ｌ２上の走行可能空間Ｓ１に入ることをステアリング機構に通知することができ、逆に、車両ＣＨが停止するまで減速することをブレーキ機構に通知する。具体的に、緊急横加速度が法規による緊急横加速度上限（例えば４メートル／秒の２乗）以下である場合、この緊急横加速度が安全で且つ法規によって許可されるのを示すため、この緊急横加速度で計算された横コンポーネントｖ_y及びハンドル角度で車線Ｌ２上の走行可能空間Ｓ１に入る。緊急横加速度は法規による緊急横加速度上限より大きい場合、この緊急横加速度が安全ではないのを示すため、車線変更を実行せず、停止するまで直接減速する。また、車線Ｌ２上の走行可能空間Ｓ１に障害物がある場合、この走行可能空間Ｓ１に入ると、衝突される可能性があるのを示すため、車線変更を実行できず、停止するまで直接減速する。特に注意すべき点として、システムの横方向制御が有効であるため、停止するまで減速する前に、車両ＣＨの車体が一旦正に戻ってから減速して停止し、このとき、衝突の可能性があるため、減速度は４メートル／秒の２乗に設定できる。

さらに、車両ＣＨは右に向かって次々と路肩Ｌ３上にある走行可能空間Ｓ１に車線変更でき、停止するまで減速する。詳しくは、車両ＣＨが車線Ｌ１から車線Ｌ２、即ち、車線Ｌ２上にある走行可能空間Ｓ１内に移動したと、右へ路肩Ｌ３に移動でき、つまり、この時点での目標車線は路肩Ｌ３であり、このとき、路肩Ｌ３上の走行可能空間Ｓ１及び緊急横加速度を再計算して、車両ＣＨを路肩Ｌ３に車線変更させる。図２に示すように、車両ＣＨ車線が路肩Ｌ３の走行可能空間Ｓ１に変更した後、停止するまで減速することができる。路肩Ｌ３は比較的安全であるため、このときの減速度は４メートル／秒の２乗より小さくてもよく、例えば１メートル／秒の２乗から３メートル／秒の２乗であってもよい。

別の仮定の場合、車両ＣＨが車線Ｌ１から車線Ｌ２に車線変更を開始し、システムが故障したがバックアップシステムの横モジュールが有効であり、このとき、判断ユニット１１４１はシステム故障リスクが発生したと判定し、この時点での緊急横加速度を計算することによって、横コンポーネントｖ_yを計算し、及び車線Ｌ１に隣接する車線Ｌ２上の走行可能空間Ｓ１を計算する。この時点での走行可能空間Ｓ１に障害物がなく、且つ緊急横加速度が法規による緊急横加速度上限以下であると、車線変更して車線Ｌ２上の走行可能空間Ｓ１に入ることができ、逆に、停止するまで減速する。システム故障リスクが発生した際の最小リスク決定は外因性リスクが発生した最小リスク決定と類似し、システム故障リスクが発生したと、バックアップシステム制御プログラムを含むプロセッサ１１００により関連する演算を行う可能性があるのを注意されたい。

さらなる仮定の場合、車両ＣＨが車線Ｌ１から車線Ｌ２に車線変更を開始し、ある時点で運転者が原因で意識不明になり、運転者状態検出装置１２００が運転者の目を検出した後に運転者異常を自動運転起動条件確認モジュール１１３０に通知し、その後、自動運転起動条件確認モジュール１１３０により自動運転起動条件が満たされていないことを確認する。このときシステムが正常で、外因性リスクが発生しないと、判断ユニット１１４１は自動運転起動条件不満足リスクが発生したと判定する。最小リスク決定では、この時点で車線Ｌ２上にある走行可能空間Ｓ１を計算することができる。この時点で車線Ｌ２上の走行可能空間Ｓ１に障害物がなく、通常横加速度で計算された横コンポーネントｖ_yで車線変更して走行可能空間Ｓ１に入ることができ、この時点で車線Ｌ１上の走行可能空間Ｓ２に障害物があると、障害物が離れた後、通常横加速度で計算された横コンポーネントｖ_yで車線変更して車線Ｌ２上の走行可能空間Ｓ１に入る。このとき、システムが正常であるため、車両ＣＨが正に戻って障害物が離れるのを待ってから、車線Ｌ２上の走行可能空間Ｓ１に入ることができるのを注意されたい。また、車線Ｌ２の走行可能空間Ｓ１に入った後、路肩Ｌ３上の走行可能空間Ｓ１を計算するとともに、通常横加速度で計算された横コンポーネントｖ_yで車線変更し、つまり車両ＣＨは右に向かって次々と路肩Ｌ３上にある走行可能空間Ｓ１に車線変更することがで、最終に、停止するまで減速する。

別の最小リスク決定では、判断ユニット１１４１は自動運転起動条件不満足リスクが発生したと判定すると、車線変更決定の元の軌跡に従って前述別の時点まで少なくとも一定の時間移動してから、自動運転起動条件が持続的に満たされないかどうかを確認する。詳しくは、元の軌跡とは、車線変更決定では、車線Ｌ１から車線Ｌ２に車線変更するハンドル角度、速度、加速度などを指し、システムが正常で且つ外因性リスクがないため、決定実行ユニット１１４４は前述少なくとも一定の時間内に警告、例えば１０秒間警告することができる。１０秒以内に、元の軌跡の移動が完了した可能性があり、つまり、車両ＣＨは車線Ｌ１から車線Ｌ２に車線変更した。このとき自動運転起動条件が持続的に満たされないかどうかは、運転者が反応能力を備えないのを示し、危険の発生を避けるために道路の脇で停止すべきである。このため、前述別の時点での車両ＣＨの現在位置は車線Ｌ２であり、目標車線は路肩Ｌ３であり、路肩Ｌ３上にある走行可能空間Ｓ１を計算することができ、停止するまで減速し、減速は３メートル／秒の２乗未満にすることができる。特に注意すべき点として、図２の実施例は二車線Ｌ１、Ｌ２に路肩Ｌ３を加える例であるが、複数の車線を有する他の実施例では、次々と右に向かって路肩または縁石内に移動することができる走行可能空間である。

図３を参照されたい。図３は本発明の他の実施例による車線変更最小リスク決定方法２０００を示すブロックフローチャートである。車線変更最小リスク決定方法２０００は外因性リスク間隔計算ステップ２１００、システム故障判断ステップ２２００、自動運転起動条件判断ステップ２３００、リスク判断ステップ２４００、横コンポーネント計算ステップ２５００、走行可能空間計算ステップ２６００及び最小リスク決定進行ステップ２７００を含む。以下、図１及び図２の車線変更最小リスク決定方法２０００を参照して車線変更用最小リスク決定システム１０００の細部を説明する。

外因性リスク間隔計算ステップ２１００では、少なくとも１つのプロセッサ１１００の外因性リスク間隔計算モジュール１１１０は車両ＣＨが車線変更決定に入った後、複数の時点のうちのいずれかの時点での現在位置における前方物体ＣＴとの衝突時間を計算して、衝突時間で車両ＣＨが現在位置から目標車線に車線変更する横加速度を計算し、横加速度と最大通常横加速度の大きい方及び車両ＣＨが目標車線に車線変更する横距離Ｄ_yで外因性リスク間隔Ｄ_Fを計算する。

システム故障判断ステップ２２００では、前述少なくとも１つのプロセッサ１１００のシステム故障判定モジュール１１２０は、車両ＣＨのシステムがいずれかの時点で故障したかどうか、及び車両ＣＨのバックアップシステムの横モジュールが有効であるかどうかを判断する。

自動運転起動条件判断ステップ２３００では、前述少なくとも１つのプロセッサ１１００の自動運転起動条件確認モジュール１１３０は、車両ＣＨの運転者のいずれかの時点での状態が利用可能であるかどうかを判断し、自動運転起動条件が満たされているかどうかを確認する。

リスク判断ステップ２４００では、前述少なくとも１つのプロセッサ１１００の判断ユニット１１４１は車両ＣＨの外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクが発生したかどうかを判断し、システムが正常な状態である場合、ある時点での車両ＣＨと前方物体ＣＴとの間の相対縦距離Ｄ_rは外因性リスク間隔Ｄ_F以下である（即ち、Ｄ_F≧Ｄ_r）と、外因性リスクが発生したと判定し、ある時点でシステムが故障したが、バックアップシステムの横モジュールが有効であると、システム故障リスクが発生したと判定し、システムが正常で且つある時点での相対縦距離Ｄ_rは外因性リスク間隔Ｄ_F（即ちＤ_r＞Ｄ_F）より大きいが、自動運転起動条件が満たされていないと、自動運転起動条件がリスクが発生したと判定する。

横コンポーネント計算ステップ２５００では、前述少なくとも１つのプロセッサ１１００の横コンポーネント計算ユニット１１４２は、外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと、車両ＣＨが前述ある時点での目標空間に車線変更する車線変更時間を計算することによって、車両ＣＨの緊急横加速度を計算し、緊急横加速度または通常横加速度で車両ＣＨの横コンポーネントｖ_yを計算する。

走行可能空間計算ステップ２６００では、前述少なくとも１つのプロセッサ１１００の走行可能空間計算ユニット１１４３は、外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと、横距離Ｄ_y、横コンポーネントｖ_y及び目標車線の後方物体ＣＲの後方物体速度ｖ_rで、前述ある時点での走行可能空間Ｓ１を計算する。

最小リスク決定進行ステップ２７００では、前述少なくとも１つのプロセッサ１１００の決定実行ユニット１１４４は、外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと、最小リスク決定を行う。外因性リスクまたはシステム故障リスクが発生したと、車両ＣＨを横コンポーネントｖ_yで車線変更して走行可能空間Ｓ１に進入させるか、静止に減速し、及び自動運転起動条件不満足リスクが発生したと、車両ＣＨを横コンポーネントｖ_yで車線変更して走行可能空間Ｓ１に進入させるか、車線変更決定の元の軌跡に従って別の時点まで少なくとも一定の時間移動させ、自動運転起動条件が持続的に満たされない場合、前述別の時点での目標車線、車線変更の横コンポーネントｖ_y及び走行可能空間Ｓ１を確認する。

図４を参照されたい。図４は図３の実施例による車線変更最小リスク決定方法２０００を示す第１の細部フローチャートである。始めに、ステップＳ０１では、システム（即ち自動運転のメインシステム）が正常に動作し、且つステップＳ０２では、運転者が介入するかどうかを確認し、即ち運転者が介入して自分で車両ＣＨを操作するかどうかを確認する。そうであると、ステップＳ０３に進み、運転権を運転者に返却し、そうでないと、ステップＳ０４に進み、車線変更決定に入るかどうかを確認し、即ち、システムが現在の道路の状況に応じて、車線変更するかどうかを決定する。そうでないと、ステップＳ０１に戻り、システムが作動し続き、そうであると、ステップＳ０５に進み、システムが故障したかどうかを判断する。

システム故障判定モジュール１１２０はステップＳ０５でシステムが故障したと確認すると、ステップＳ０６に進み、バックアップシステムが故障したかどうかをさらに確認する。そうであると、ステップＳ０９に進み、車両ＣＨが停止するまで減速し、そうでないと、ステップＳ０７に進み、システム故障判定モジュール１１２０によりバックアップシステムの横モジュールが故障したかどうかを確認する。横モジュールが故障したと、ステップＳ０９に進み、車両ＣＨを停止するまで減速させ、横モジュールが有効であると、ステップＳ０８に進み、判断ユニット１１４１により車両ＣＨにシステム故障リスクが発生したと判断する。

システム故障判定モジュール１１２０はステップＳ０５で確認システムが正常で故障しないと判断すると、ステップＳ１０に進み、外因性リスク間隔計算モジュール１１１０により外因性リスク間隔Ｄ_Fを計算し、外因性リスク間隔Ｄ_Fの計算方式は以上と同様であるので繰り返して説明しない。その後、ステップＳ１１に進み、判断ユニット１１４１は車両ＣＨと前方物体ＣＴとの間の相対縦距離Ｄ_rが外因性リスク間隔Ｄ_F以下であるかどうか（即ち、Ｄ_F≧Ｄ_rを満たすかどうか）を比較する。そうであると、ステップＳ１２に進み、判断ユニット１１４１は車両ＣＨに外因性リスクが発生したと判断し、そうでないと、ステップＳ１３に進み、自動運転起動条件確認モジュール１１３０は運転者が利用可能であるかどうかを判断し。運転者が利用可能であると、ステップＳ０１に戻り、システムが作動し続き、運転者が利用可能ではないと、ステップＳ１４に進み、判断ユニット１１４１により車両ＣＨに自動運転起動条件不満足リスクが発生したと判断する。

図５を参照されたく、図１及び図２を併せて参照されたい。図５は図３の実施例による車線変更最小リスク決定方法２０００を示す第２の細部フローチャートである。ステップＳ０８でシステム故障リスクが発生したと確認するか、ステップＳ１２で外因性リスクに発生したと確認すると、ステップＳ１５に進むことができ、横コンポーネント計算ユニット１１４２により緊急横加速度及び横コンポーネントｖ_yを計算し、ステップＳ１６に進み、走行可能空間計算ユニット１１４３により走行可能空間Ｓ１を計算し、例えば、車両ＣＨが車線Ｌ１上にある際に、車線Ｌ２上の走行可能空間Ｓ１を計算する。

システム故障リスクまたは外因性リスクが発生したと、走行可能空間Ｓ１に障害物がなく、且つ緊急横加速度が法規による緊急横加速度上限以下であると、車線変更して走行可能空間Ｓ１に入ることができ、逆に、停止するまで減速する。このため、ステップＳ１７では車線Ｌ２上の走行可能空間Ｓ１に障害物があるかどうかを確認することができ、あると、ステップＳ２１に進み、車線Ｌ１が停止するまで減速し、逆に、ステップＳ１８に進み、計算された緊急横加速度が規範に一致するかどうかをさらに確認し、即ち、緊急横加速度は法規による緊急横加速度上限以下であるかどうかを確認する。そうであると、ステップＳ１９に進み、計算されたハンドル角度及び横コンポーネントｖ_yに基づいて車線Ｌ２上の走行可能空間Ｓ１に入る。逆に、ステップＳ２１に進み、車線Ｌ１が停止するまで減速する。車線Ｌ２上の走行可能空間Ｓ１に入った後、このときの走行可能空間Ｓ１が路肩（例えば路肩Ｌ３）または隣接縁石にあるかを判断する。ステップＳ２０では、判断された結果、車線Ｌ２が路肩Ｌ３または隣接縁石ではないと確認すると、ステップＳ１５、Ｓ１６に戻り、横コンポーネントｖ_y及び次の走行可能空間Ｓ１、例えば路肩Ｌ３上の走行可能空間Ｓ１を再度計算し、また、順次ステップＳ１７、Ｓ１８、Ｓ１９、Ｓ２０を行い、このとき、走行可能空間Ｓ１が位置する位置は路肩Ｌ３であると確認するため、ステップＳ２１に進み、停止するまで減速する。

図６を参照されたく、図１及び図２を併せて参照されたい。図６は図３の実施例による車線変更最小リスク決定方法２０００を示す第３の細部フローチャートである。ステップＳ１４で自動運転起動条件不満足リスクが発生したと確認した後、ステップＳ２２に進むことができ、横コンポーネント計算ユニット１１４２により通常横加速度で横コンポーネントｖ_yを計算してから、ステップＳ２３に進み、走行可能空間計算ユニット１１４３により走行可能空間Ｓ１、例えば車線Ｌ２上の走行可能空間Ｓ１を計算する。その後、ステップＳ２４に進み、車線Ｌ２上の走行可能空間Ｓ１に障害物があるかどうかを確認し、あると、ステップＳ２６に進んで車線Ｌ１で待ち、このとき、正に戻って進み続け待ち、再びステップＳ２２、Ｓ２３に戻って車両ＣＨの現在位置及び関連データで車線Ｌ２上の走行可能空間Ｓ１を再度更新し、及びステップＳ２４に進んで車線Ｌ２上の走行可能空間Ｓ１に障害物があるかどうかを確認する。障害物がないと、ステップＳ２５に進むことができ、車線変更して車線Ｌ２上の走行可能空間Ｓ１に入る。ステップＳ２７及びステップＳ２８はステップＳ２０及びステップＳ２１と類似し、繰り返して説明しない。

図７を参照されたく、図１及び図２を併せて参照されたい。図７は図３の実施例による車線変更最小リスク決定方法２０００を示す第４の細部フローチャートである。他の手段では、ステップＳ１４では自動運転起動条件不満足リスクに発生したと確認した後、ステップＳ２９に進むことができ、まず、警告して元の軌跡、即ち車線Ｌ１から車線変更して車線Ｌ２に入る元の軌跡を維持する。その後、ステップＳ３０に進み、運転者が利用可能であるかどうかを確認する。そうであると、運転者が寝ている可能性があり、警告を受けて覚醒したことを示し、ステップＳ３２に進むことができ、運転者がシステムを再起動させる。そうでないと、ステップＳ３１に進み、横コンポーネント計算ユニット１１４２により通常横加速度で横コンポーネントｖ_yを計算し、ステップＳ３３に進み、路肩Ｌ３上の走行可能空間Ｓ１を計算する。ステップＳ３３、Ｓ３４、Ｓ３５、Ｓ３６、Ｓ３７、Ｓ３８はステップＳ２３～ステップＳ２８と類似し、繰り返して説明しない。

本発明のさらなる実施例は非一時的なコンピュータ可読媒体であり、コンピュータプログラムを記憶することで少なくとも１つのプロセッサに、車両が車線変更決定に入った後、複数の時点のいずれかの時点での現在位置における前方物体との衝突時間を計算し、衝突時間で車両が現在位置から目標車線に車線変更する横加速度を計算し、横加速度と最大通常横加速度の大きい方及び車両が目標車線に車線変更する横距離で外因性リスク間隔を計算することと、車両のシステムがいずれかの時点で故障したかどうか、及び車両のバックアップシステムの横モジュールが有効であるかどうかを判断することと、車両の運転者のいずれかの時点での状態が利用可能であるかどうかに基づいて、自動運転起動条件が満たされるかどうかを確認することと、車両に外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクが発生したかどうかを判断し、システムが正常な状態で、ある時点での車両と前方物体との間の相対縦距離が外因性リスク間隔以下であると、外因性リスクが発生したと判定し、ある時点でシステムが故障したが、バックアップシステムの横モジュールが有効であると、システム故障リスクが発生したと判定し、システムが正常で且つある時点での相対縦距離が外因性リスク間隔より大きいが、自動運転起動条件が満たされないと、自動運転起動条件不満足リスクが発生したと判定することと、外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと、車両が前述ある時点での目標車線に車線変更する車線変更時間を計算することによって、車両の緊急横加速度を計算し、緊急横加速度または通常横加速度で車両の横コンポーネントを計算することと、外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと、横距離、横コンポーネント及び目標車線の後方物体の後方物体速度で、前述ある時点での走行可能空間を計算することと、外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと、最小リスク決定を行い、外因性リスクまたはシステム故障リスクが発生したと、車両を横コンポーネントで車線変更して走行可能空間に進入させるか、静止まで減速させ、そして自動運転起動条件不満足リスクが発生したと、車両を横コンポーネントで車線変更して走行可能空間に進入させるか、または車線変更決定の元の軌跡に従って別の時点まで少なくとも一定の時間移動させ、自動運転起動条件が持続的に満たされない場合、前述別の時点での目標車線、車線変更の横コンポーネント及び走行可能空間を再確認することと、を実行させる。

非一時的なコンピュータ可読媒体はデータを記憶し、後続にコンピュータ装置で読み取ることができる任意のデータ記憶ハードウェアユニット、例えばメモリ装置であってもよい。非一時的なコンピュータ可読媒体はハードドライブ、ネットワーク接続ストレージ装置（ＮｅｔｗｏｒｋＡｔｔａｃｈｅｄＳｔｏｒａｇｅ；ＮＡＳ）、読み取り専用メモリ（Ｒｅａｄ－ｏｎｌｙｍｅｍｏｒｙ；ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ－ａｃｃｅｓｓｍｅｍｏｒｙ；ＲＡＭ）、読み取り専用記憶ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ）、書き込み可能ＣＤ（ＣＤ－Ｒ）、再書き込み可能光ディスク（ＣＤ－ＲＷ）、磁気テープ及びその他の光学式または非光学式ストレージハードウェアユニットであってよい。これによって、非一時的なコンピュータ可読媒体に記憶されたコンピュータプログラムの読取及び実行が実現される。

本発明では、実施例を前述の通りに開示したが、これは本発明を限定するものではなく、当業者なら誰でも、本発明の精神と領域から逸脱しない限り、多様の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の保護範囲は、後の特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

１０００車線変更用最小リスク決定システム
１１００プロセッサ
１１１０外因性リスク間隔計算モジュール
１１２０システム故障判定モジュール
１１３０自動運転起動条件確認モジュール
１１４０決定モジュール
１１４１判断ユニット
１１４２横コンポーネント計算ユニット
１１４３走行可能空間計算ユニット
１１４４決定実行ユニット
１２００運転者状態検出装置
１３００センシングモジュール
２０００車線変更最小リスク決定方法
２１００外因性リスク間隔計算ステップ
２２００システム故障判断ステップ
２３００自動運転起動条件判断ステップ
２４００リスク判断ステップ
２５００横コンポーネント計算ステップ
２６００走行可能空間計算ステップ
２７００最小リスク決定進行ステップ
ＣＨ車両
ＣＴ前方物体
ＣＲ後方物体
Ｄ_F 外因性リスク間隔
Ｄ_NLF 前方縦延伸距離
Ｄ_NLR 後方縦延伸距離
Ｄ_r 相対縦距離
Ｄ_y 横距離
Ｌ１，Ｌ２車線
Ｌ３路肩
Ｓ１走行可能空間
Ｓ０１，Ｓ０２，Ｓ０３，Ｓ０４，Ｓ０５，Ｓ０６，Ｓ０７，Ｓ０８，Ｓ０９，Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６，Ｓ１７，Ｓ１８，Ｓ１９，Ｓ２０，Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ２５，Ｓ２６，Ｓ２７，Ｓ２８，Ｓ２９，Ｓ３０，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３４，Ｓ３５，Ｓ３６，Ｓ３７，Ｓ３８ステップ
ｖ_h 自車速度
ｖ_r 後方物体速度
ｖ_t 前方物体速度
ｖ_x 縦コンポーネント
ｖ_y 横コンポーネント

Claims

車両に設けられ、少なくとも１つのプロセッサを備える車線変更決定システムであって、
前記少なくとも１つのプロセッサは、
前記少なくとも１つのプロセッサが車線変更決定を決定した後、前記車両が車線変更しようとしていると、複数の時点のうちの１つにおいて、現在位置にある前記車両と前方物体との衝突時間を計算し、前記衝突時間で前記車両が前記現在位置から目標車線に車線変更する横加速度を計算し、前記横加速度と最大通常横加速度の大きい方及び前記車両が前記目標車線に車線変更する横距離で外因性リスク間隔を計算する外因性リスク間隔計算モジュールと、
前記車両のシステムが前記複数の時点のいずれか１つで故障したかどうか、及び前記車両のバックアップシステムの横制御モジュールが有効であるかどうかを判断するシステム故障判定モジュールと、
前記車両の運転者が前記複数の時点のいずれか１つにおいて利用可能であるかどうかに基づいて、自動運転起動条件が満たされるかどうかを確認する自動運転起動条件確認モジュールと、
前記車両に外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクが発生したかどうかを判断し、前記システムが正常な状態で、前記複数の時点のうちの１つの時点において前記車両と前記前方物体との間の相対縦距離が前記外因性リスク間隔以下であると、前記外因性リスクが発生したと判定し、前記複数の時点のうちの１つの時点において、前記システムが故障したが、前記バックアップシステムの前記横制御モジュールが有効であると、前記システム故障リスクが発生したと判定し、前記複数の時点のうちの１つの時点において、前記システムが正常で且つ前記相対縦距離が前記外因性リスク間隔より大きい場合、前記自動運転起動条件確認モジュールは、前記車両の前記運転者が利用可能であるかどうかに基づいて、前記自動運転起動条件が満たされるかどうかを確認し、前記自動運転起動条件が満たされないと、前記自動運転起動条件不満足リスクが発生したと判定する判断ユニットと、
前記外因性リスク、前記システム故障リスク及び前記自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと判定されると、前記複数の時点のうちの前記１つの時点における、前記車両が前記目標車線に車線変更する車線変更時間を計算することによって、前記車両の緊急横加速度を計算し、前記緊急横加速度または通常横加速度で前記車両の横速度ベクトルを計算する横速度ベクトル計算ユニットと、
前記外因性リスク、前記システム故障リスク及び前記自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと判定されると、前記複数の時点のうちの前記１つの時点における、前記目標車線における走行可能空間を、前記横距離、前記横速度ベクトル及び前記目標車線の後方物体の後方物体速度に基づいて計算する走行可能空間計算ユニットと、
前記外因性リスク、前記システム故障リスク及び前記自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと判定されると、決定を行う決定実行ユニットであって、
前記外因性リスクまたは前記システム故障リスクが発生したと判定されると、前記車両を前記横速度ベクトルで車線変更して前記走行可能空間に進入させるか、静止まで減速させ、そして
前記自動運転起動条件不満足リスクが発生したと判定されると、前記車両を前記横速度ベクトルで車線変更して前記走行可能空間に進入させるか、または、少なくとも前記複数の時点のうちの前記１つの時点とは別の一時点までの期間、前記車両を前記車線変更決定に従って元の軌道に沿って移動させ、前記自動運転起動条件が満たされない状態が継続している場合、前記複数の時点のうちの前記１つの時点とは別の前記一時点における前記目標車線、車線変更のための前記横速度ベクトル及び前記走行可能空間を再確認する、
決定実行ユニットと、
を含む決定モジュールと、
を備える車線変更決定システム。
前記外因性リスク間隔計算モジュールは、

及び
を演算し、Ｔ_ｃは前記衝突時間であり、Ｄ_ｒは前記車両と前記前方物体との間の前記相対縦距離であり、ｖ_ｈは前記車両の自車速度であり、ｖ_ｔは前記前方物体の前方物体速度であり、ａ_ｙは前記衝突時間で計算した前記車両の前記横加速度であり、ａ_{ｙｒｇｍａｘ}は前記最大通常横加速度であり、ａ_ｙｍａｘは前記横加速度と前記最大通常横加速度のうちの前記大きい方であり、Ｄ_ｙは前記横距離であり、ｖ_ｘは前記自車速度の縦ベクトルであり、Ｄ_Ｆは前記外因性リスク間隔である請求項１に記載の車線変更決定システム。
前記判断ユニットが前記複数の時点のうちの前記１つの時点で前記外因性リスクまたは前記システム故障リスクが発生したと判定する場合、前記横速度ベクトル計算ユニットは、
及び
を演算し、Ｔ_Ｌｃは前記車線変更時間であり、Ｌは前記車両の長さであり、ｔ_{ＩＳＯｌｉｍｉｔ} は車線横断不可時間であり、ａ_ｙ ^Ｅは前記緊急横加速度である請求項２に記載の車線変更決定システム。
前記複数の時点のうちの前記１つの時点での前記走行可能空間に障害物がなく、且つ前記緊急横加速度が緊急横加速度の上限以下であると、前記車両は、車線変更して前記走行可能空間に入り、逆であると、停止するまで減速する請求項３に記載の車線変更決定システム。
前記判断ユニットが前記複数の時点のうちの前記１つの時点で前記自動運転起動条件不満足リスクが発生したと判定すると、前記横速度ベクトル計算ユニットは前記通常横加速度で前記横速度ベクトルを計算する請求項２に記載の車線変更決定システム。
前記走行可能空間に障害物があると、前記車両は、前記障害物が離れるのを待ってから前記通常横加速度で前記走行可能空間に入る請求項５に記載の車線変更決定システム。
前記車両は車線路肩にある前記走行可能空間に入るまで徐々に右側に移動し、停止するまで減速する請求項４または６に記載の車線変更決定システム。
前記判断ユニットが前記複数の時点のうちの前記１つの時点で前記自動運転起動条件不満足リスクが発生したと判定すると、前記決定実行ユニットは前記期間内に警告を出す請求項１に記載の車線変更決定システム。
車線変更決定方法であって、
少なくとも１つのプロセッサの外因性リスク間隔計算モジュールに、前記少なくとも１つのプロセッサが車線変更決定を決定した後、車両が車線変更しようとしていると、複数の時点のうちの１つにおいて、現在位置にある前記車両と前方物体との衝突時間を計算し、前記衝突時間で前記車両が前記現在位置から目標車線に車線変更する横加速度を計算し、前記横加速度と最大通常横加速度の大きい方及び前記車両が前記目標車線に車線変更する横距離で外因性リスク間隔を計算させる外因性リスク間隔計算ステップと、
前記少なくとも１つのプロセッサのシステム故障判定モジュールに、前記車両のシステムが前記複数の時点のいずれか１つで故障したかどうか、及び前記車両のバックアップシステムの横制御モジュールが有効であるかどうかを判断させるシステム故障判定ステップと、
前記少なくとも１つのプロセッサの自動運転起動条件確認モジュールに、前記車両の運転者が前記複数の時点のいずれか１つにおいて利用可能であるかどうかに基づいて、自動運転起動条件が満たされるかどうかを確認させる自動運転起動条件判定ステップと、
前記少なくとも１つのプロセッサの判断ユニットに、前記車両に外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクが発生したかどうかを判断し、前記システムが正常な状態で、前記複数の時点のうちの１つの時点において前記車両と前記前方物体との間の相対縦距離が前記外因性リスク間隔以下であると、前記外因性リスクが発生したと判定し、前記複数の時点のうちの１つの時点において、前記システムが故障したが、前記バックアップシステムの前記横制御モジュールが有効であると、前記システム故障リスクが発生したと判定し、前記複数の時点のうちの１つの時点において、前記システムが正常で且つ前記相対縦距離が前記外因性リスク間隔より大きい場合、前記自動運転起動条件確認モジュールは、前記車両の前記運転者が利用可能であるかどうかに基づいて、前記自動運転起動条件が満たされるかどうかを確認し、前記自動運転起動条件が満たされないと、前記自動運転起動条件不満足リスクが発生したと判定させるリスク判断ステップと、
前記少なくとも１つのプロセッサの横速度ベクトル計算ユニットに、前記外因性リスク、前記システム故障リスク及び前記自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと判定されると、前記複数の時点のうちの前記１つの時点における、前記車両が前記目標車線に車線変更する車線変更時間を計算することによって、前記車両の緊急横加速度を計算し、前記緊急横加速度または通常横加速度で前記車両の横速度ベクトルを計算させる横速度ベクトル計算ステップと、
前記少なくとも１つのプロセッサの走行可能空間計算モジュールに、前記外因性リスク、前記システム故障リスク及び前記自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと判定されると、前記複数の時点のうちの前記１つの時点における、前記目標車線における走行可能空間を、前記横距離、前記横速度ベクトル及び前記目標車線の後方物体の後方物体速度に基づいて計算させる走行可能空間計算ステップと、
前記少なくとも１つのプロセッサの決定実行ユニットに、前記外因性リスク、前記システム故障リスク及び前記自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと判定されると、決定を行わせる決定実行ステップであって、
前記外因性リスクまたは前記システム故障リスクが発生したと判定されると、前記車両を前記横速度ベクトルで車線変更して前記走行可能空間に進入させるか、静止まで減速させ、そして
前記自動運転起動条件不満足リスクが発生したと判定されると、前記車両を前記横速度ベクトルで車線変更して前記走行可能空間に進入させるか、または、少なくとも前記複数の時点のうちの前記１つの時点とは別の一時点までの期間、前記車両を前記車線変更決定に従って元の軌道に沿って移動させ、前記自動運転起動条件が満たされない状態が継続している場合、前記複数の時点のうちの前記１つの時点とは別の前記一時点における前記目標車線、車線変更のための前記横速度ベクトル及び前記走行可能空間を再確認させる決定実行ステップと、
を含む車線変更決定方法。
前記外因性リスク間隔計算モジュールは、
及び
を演算し、Ｔ_ｃは前記衝突時間であり、Ｄ_ｒは前記車両と前記前方物体との間の前記相対縦距離であり、ｖ_ｈは前記車両の自車速度であり、ｖ_ｔは前記前方物体の前方物体速度であり、ａ_ｙは前記衝突時間で計算した前記車両の前記横加速度であり、ａ_{ｙｒｇｍａｘ}は前記最大通常横加速度であり、ａ_ｙｍａｘは前記横加速度と前記最大通常横加速度のうちの前記大きい方であり、Ｄ_ｙは前記横距離であり、ｖ_ｘは前記自車速度の縦ベクトルであり、Ｄ_Ｆは前記外因性リスク間隔である請求項９に記載の車線変更決定方法。
前記判断ユニットが前記複数の時点のうちの前記１つの時点で前記外因性リスクまたは前記システム故障リスクが発生したと判定すると、前記横速度ベクトル計算ユニットは、
及び
を演算し、Ｔ_Ｌｃは前記車線変更時間であり、Ｌは前記車両の長さであり、ｔ_{ＩＳＯｌｉｍｉｔ} は車線横断不可時間であり、ａ_ｙ ^Ｅは前記緊急横加速度である請求項１０に記載の車線変更決定方法。
前記複数の時点のうちの前記１つの時点での前記走行可能空間に障害物がなく、且つ前記緊急横加速度が緊急横加速度の上限以下であると、前記車両は、車線変更して前記走行可能空間に入り、逆であると、停止するまで減速する請求項１１に記載の車線変更決定方法。
前記判断ユニットが前記複数の時点のうちの前記１つの時点で前記自動運転起動条件不満足リスクが発生したと判定すると、前記横速度ベクトル計算ユニットは前記通常横加速度で前記横速度ベクトルを計算する請求項１０に記載の車線変更決定方法。
前記走行可能空間に障害物があると、前記車両は、前記障害物が離れるのを待ってから前記通常横加速度で前記走行可能空間に入る請求項１３に記載の車線変更決定方法。
前記車両は車線路肩にある前記走行可能空間に入るまで徐々に右側に移動し、停止するまで減速する請求項１２または１４に記載の車線変更決定方法。
前記判断ユニットが前記複数の時点のうちの前記１つの時点で前記自動運転起動条件不満足リスクが発生したと判定すると、前記決定実行ユニットは前記期間内に警告を出す請求項９に記載の車線変更決定方法。
非一時的なコンピュータ可読媒体であって、コンピュータプログラムを記憶することで少なくとも１つのプロセッサに、
前記少なくとも１つのプロセッサが車線変更決定を決定した後、車両が車線変更しようとしていると、複数の時点のうちの１つにおいて、現在位置にある前記車両と前方物体との衝突時間を計算し、前記衝突時間で前記車両が前記現在位置から目標車線に車線変更する横加速度を計算し、前記横加速度と最大通常横加速度の大きい方及び前記車両が前記目標車線に車線変更する横距離で外因性リスク間隔を計算することと、
前記車両のシステムが前記複数の時点のいずれか１つで故障したかどうか、及び前記車両のバックアップシステムの横制御モジュールが有効であるかどうかを判断することと、
前記車両の運転者が前記複数の時点のいずれか１つにおいて利用可能であるかどうかに基づいて、自動運転起動条件が満たされるかどうかを確認することと、
前記車両に外因性リスク、システム故障リスク及び自動運転起動条件不満足リスクが発生したかどうかを判断し、前記システムが正常な状態で、前記複数の時点のうちの１つの時点において前記車両と前記前方物体との間の相対縦距離が前記外因性リスク間隔以下であると、前記外因性リスクが発生したと判定し、前記複数の時点のうちの１つの時点において、前記システムが故障したが、前記バックアップシステムの前記横制御モジュールが有効であると、前記システム故障リスクが発生したと判定し、前記複数の時点のうちの１つの時点において、前記システムが正常で且つ前記相対縦距離が前記外因性リスク間隔より大きい場合、前記車両の前記運転者が利用可能であるかどうかに基づいて、前記自動運転起動条件が満たされるかどうかを確認し、前記自動運転起動条件が満たされないと、前記自動運転起動条件不満足リスクが発生したと判定することと、
前記外因性リスク、前記システム故障リスク及び前記自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと判定すると、前記複数の時点のうちの前記１つの時点における、前記車両が前記目標車線に車線変更する車線変更時間を計算することによって、前記車両の緊急横加速度を計算し、前記緊急横加速度または通常横加速度で前記車両の横速度ベクトルを計算することと、
前記外因性リスク、前記システム故障リスク及び前記自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと判定すると、前記複数の時点のうちの前記１つの時点における、前記目標車線における走行可能空間を、前記横距離、前記横速度ベクトル及び前記目標車線の後方物体の後方物体速度に基づいて計算することと、
前記外因性リスク、前記システム故障リスク及び前記自動運転起動条件不満足リスクの中のいずれかが発生したと判定すると、決定を行い、
前記外因性リスクまたは前記システム故障リスクが発生したと判定すると、前記車両を前記横速度ベクトルで車線変更して前記走行可能空間に進入させるか、静止まで減速させ、そして
前記自動運転起動条件不満足リスクが発生したと判定すると、前記車両を前記横速度ベクトルで車線変更して前記走行可能空間に進入させるか、または、少なくとも前記複数の時点のうちの前記１つの時点とは別の一時点までの期間、前記車両を前記車線変更決定に従って元の軌道に沿って移動させ、前記自動運転起動条件が満たされない状態が継続している場合、前記複数の時点のうちの前記１つの時点とは別の前記一時点における前記目標車線、車線変更のための前記横速度ベクトル及び前記走行可能空間を再確認することと、
を実行させる非一時的なコンピュータ可読媒体。