(57)【要約】【課題】自車両と隣接車線の他車両との間で速度にあまり差がない場合でも、車線変更しやすい車線変更支援装置および方法を提供する。【解決手段】自車両の走行状態を検出する自車両状態検出手段である車速センサ２と、自車両の周囲を走行する周囲車両を検出する周囲車両検出手段１ａ〜１ｃと、自車両１０の周囲の車線を検出する車線検出手段である白線検出センサ１ｄと、車線変更の目標車線の設定と支援動作の開始と終了の判定を行なう支援動作制御手段３ａと、予測に基づいて車線変更の可否を評価する予測区間を設定する予測区間設定手段３ｂと、目標車線上を走行する車両群が形成する車両間のギャップのそれぞれに対して、設定された時間帯の間に、自車両が車線変更するのに適した適合速度域を算出する適合速度域算出手段３ｃと、算出された適合速度域から自車両１０の目標速度を設定する目標速度設定手段３ｄとを備えている。【選択図】    図２
2005324727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両の走行状態を検出する自車両状態検出手段と、
前記自車両の周囲を走行する周囲車両を検出する周囲車両検出手段と、
前記自車両の周囲の車線を検出する車線検出手段と、
車線変更の目標車線の設定と、支援動作の開始と終了の判定を行なう支援動作制御手段と、
予測に基づいて車線変更の可否を評価する予測区間を設定する予測区間設定手段と、
前記目標車線上を走行する車両群が形成する車両間のギャップのそれぞれに対して、設定された時間帯の間に、前記自車両が車線変更するのに適した適合速度域を算出する適合速度域算出手段と、
算出された前記適合速度域から前記自車両の目標速度を設定する目標速度設定手段と、
を備えることを特徴とする車線変更支援装置。
【請求項２】
前記支援動作制御手段は、
運転者の方向指示器の操作に基づいて、前記目標車線の設定と、支援動作の開始と終了の判定を行なうことを特徴とする請求項１記載の車線変更支援装置。
【請求項３】
前記自車両の前方において車線数が減少する車線減少地点を検出し、該車線減少地点までの距離および減少する車線を知らせる車線減少地点検出手段をさらに備え、
前記支援動作制御手段は、
前記自車両と車線減少地点との距離が所定の水準よりも小さくなり、かつ前記自車両が減少する車線上を走行している強制車線変更条件の場合には、自動的に隣接車線を前記目標車線に設定した上で支援動作を開始し、前記目標車線への車線変更が完了したと判定された時に、支援動作を終了することを特徴とする請求項１または２記載の車線変更支援装置。
【請求項４】
前記予測区間設定手段は、
支援動作が開始された時点から所定の目標時間が経過した時点を前記予測区間の終端時刻として設定し、前記強制車線変更条件の成立が検出されていない場合には、時間の経過とともに終端時刻を延長することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の車線変更支援装置。
【請求項５】
前記予測区間設定手段は、
前記強制車線変更条件の成立が検出されている場合には、前記自車両が前記車線減少地点よりも所定の距離だけ手前の地点に到達すると予想される時刻を前記予測区間の終端時刻として設定することを特徴とする請求項３記載の車線変更支援装置。
【請求項６】
前記適合速度域算出手段は、
各ギャップの前記適合速度域の算出において、ギャップを形成する車両および自車線上を走行する先行車と前記自車両との間の車間距離および相対速度に基づいて、前記適合速度域の算出を行なうことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか記載の車線変更支援装置。
【請求項７】
前記適合速度域算出手段は、
あらかじめ設定された上限速度と下限速度の範囲内で前記適合速度域を算出することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか記載の車線変更支援装置。
【請求項８】
前記目標速度設定手段は、
算出された前記適合速度域に属する速度の中から、少なくとも前記自車両の現在の速度との偏差が小さいことを基準の一つとして前記目標速度を設定することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか記載の車線変更支援装置。
【請求項９】
前記目標速度設定手段は、
前記適合速度域が空集合であるという結果が算出され、かつ前記強制車線変更条件が成立していない場合には、自車線上の先行車に接近し過ぎない速度域を前記適合速度域として生成し、該適合速度域の中から適当な目標速度を設定することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか記載の車線変更支援装置。
【請求項１０】
前記目標速度設定手段は、
前記適合速度域が空集合であるという結果が算出され、かつ前記強制車線変更条件が成立している場合には、前記車線減少地点の手前に所定の水準以下の減速によって停止することができる速度を前記目標速度として設定することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか記載の車線変更支援装置。
【請求項１１】
運転者に警報を発する警報手段をさらに備え、
前記目標速度設定手段において前記適合速度域が空集合であるという結果が算出された場合に、運転者に前記警報手段を通して警報を発することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか記載の車線変更支援装置。
【請求項１２】
運転者に速度案内を表示する表示装置をさらに備え、
前記目標速度設定手段において算出された前記目標速度を前記表示装置に表示することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか記載の車線変更支援装置。
【請求項１３】
前記自車両の速度を前記目標速度に制御する車速制御手段をさらに備え、
該車速制御手段は、前記目標速度設定手段において算出された前記目標速度を前記車速制御装置の目標値として入力することによって、前記自車両の走行を制御することを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか記載の車線変更支援装置。
【請求項１４】
前記自車両および周囲車両の未来の挙動を予測する車両群挙動予測手段と、
前記自車両の操作によって予想される周囲車両群の挙動から、前記自車両にとっての操作の望ましさを数値的に評価する操作量評価手段と、
前記車両群挙動予測手段と前記操作量評価手段を用いて、前記自車両にとっての望ましい加減速操作および車線変更操作のパターンを算出する推奨操作量生成手段とをさらに備え、
前記操作量評価手段は、少なくとも前記自車両の走行速度と、調整可能なパラメータである設定速度との偏差を小さくすることを望ましい状態であるとする評価基準を含み、
前記操作量評価手段における設定速度が、前記目標速度設定手段によって算出された前記目標速度に設定されることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか記載の車線変更支援装置。
【請求項１５】
自車両の走行状態を検出する自車両状態検出工程と、
前記自車両の周囲を走行する周囲車両を検出する周囲車両検出工程と、
前記自車両の周囲の車線を検出する車線検出工程と、
車線変更の目標車線の設定と、支援動作の開始と終了の判定を行なう支援動作制御工程と、
予測に基づいて車線変更の可否を評価する予測区間を設定する予測区間設定工程と、
前記目標車線上を走行する車両群が形成する車両間のギャップのそれぞれに対して、設定された時間帯の間に、前記自車両が車線変更するのに適した適合速度域を算出する適合速度域算出工程と、
算出された前記適合速度域から前記自車両の目標速度を設定する目標速度設定工程と、
を備えることを特徴とする車線変更支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に設置される車線変更支援装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両の車線変更支援装置では、車線変更先への進入が容易で、車線変更先で急減速をしないで済む車線変更支援装置が、下記特許文献１に開示されている。  
この従来の車線変更支援装置は、運転者が車線変更スイッチを操作すると、車速制御装置により車線変更先の隣接車速度まで自車速が調整され、車線変更先の車両間距離よりも短く設定された目標車間距離に最も近い隣接車を先行車として選択し、新たに選択された先行車に対して車間距離制御を開始するというものです。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２５８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の発明では、車線変更前に車線変更先の隣接車速度まで自車速を調整する、という構成になっているため、自車両の前方を先行車が走行していて、隣接車速度と同水準の車速まで自車速を調整する空間的余裕が十分にない場面や、隣接車速度と自車両の速度にあまり差が生じていない場面などでは、自車両の車速を隣接車速度と同水準に調整するという支援は、車線変更のための有効な支援になりにくいという問題点があった。さらに、隣接車線を複数の車両が走行しており、各車両の車両間距離や走行車速に大きな違いが生じている場面では、隣接車速度という単一の目標値が必ずしも適切に定義できるとは限らない、という問題点もあった。  
本発明の目的は、自車両と隣接車線の他車両との間で速度にあまり差がない場合でも、車線変更しやすい車線変更支援装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、自車両の走行状態を検出する自車両状態検出手段と、自車両の周囲車両を検出する周囲車両検出手段と、自車両の周囲の車線を検出する車線検出手段と、車線変更の目標車線の設定と、支援動作の開始と終了の判定を行なう支援動作制御手段と、予測に基づいて車線変更の可否を評価する予測区間を設定する予測区間設定手段と、目標車線上を走行する車両群が形成する車両間の各ギャップに対して、設定された時間帯の間に、自車両が車線変更するのに適した適合速度域を算出する適合速度域算出手段と、算出された適合速度域から自車両の目標速度を設定する目標速度設定手段とを備えるという構成になっている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、自車両と隣接車線の他車両との間で速度にあまり差がない場合でも、車線変更しやすい車線変更支援装置および方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。  
〈第一の実施の形態〉
本発明の第一の実施の形態を図１から図１２までの図面に基づいて説明する。  
図１は本発明の第一の実施の形態の車線変更支援装置（車両用合流支援装置）を構成する配置図である。  
図１において、１０は自車両、１ａは前方レーダー、１ｂは後方レーダー、１ｃは側方センサ、１ｄは白線検出センサ（画像センサ）、２は車速センサ、３は演算部、４は表示装置、５は方向指示器である。  
前方レーダー１ａは自車両１０の前面に取り付けられ、自車両１０の前方に位置する複数の車両の位置を測定する。後方レーダー１ｂは自車両１０の背面に取り付けられ、自車両１０の後方に位置する複数の車両の位置を測定する。側方センサ１ｃは自車両１０の左右の側面に一個ずつ取り付けられ、前方レーダー１ａと後方レーダー１ｂの死角となる自車両１０の側方に位置する車両の位置を検出する。なお、側方センサ１ｃとしてはレーダーを用いることもできるが、超音波センサや画像センサを用いることができる。周囲センサ１ａ〜１ｃは周囲車両検出手段である。白線検出センサ１ｄはＣＣＤカメラ等によって構成され、自車両１０の前面の適当な位置に取り付けられ、道路上に引かれた白線を検出する。白線検出センサ１ｄは車線検出手段であり、白線検出によって走行車線を認識する。  
車速センサ２は自車両状態検出手段の一つであり、ロータリーエンコーダーをホイールに取り付けることで実現できる。ホイールの回転速度に応じた周期のパルス列を出力し、車速の計測値を得る。  
演算部３はマイクロコンピュータとその周辺部品から構成され、各種センサ（１ａ〜１ｄおよび２）からの信号を内蔵メモリに記録されたプログラムに従って処理し、計算結果を表示装置４に送る。  
表示装置４は液晶パネルなどの表示用ディスプレイで構成され、演算部３から送られてきた支援情報をディスプレイに表示する。また、表示装置４にはスピーカーも内蔵され、あらかじめ記録された音声データを再生することで、運転者に対して音声による案内を行なう機能も備えているものとする。  
方向指示器５は二方向に操作可能なレバーであり、レバーの位置によって左方向、右方向の方向指示器を点灯させるとともに、演算部３に運転者の車線変更の意思と目標車線の方向を伝えるインターフェースとしての役割も果たす。  
演算部３はマイクロコンピュータのソフトウェア形態により、図２に示すブロック３ａ〜３ｄを構成し、図３に示すフローチャートに従って処理が行なわれる。
【０００８】
図２に示すように、演算部３は、支援動作制御手段３ａ、予測区間設定手段３ｂ、適合速度域算出手段３ｃ、目標速度設定手段３ｄを有する。３０は、車線検出手段である白線検出センサ１ｄ、周囲車両検出手段である周囲センサ１ａ〜１ｃ、自車量状態検出手段である車速センサ２から送られてくる信号である車両群状態量である。
【０００９】
以下、図４に示すような道路状況における動作の例に基づいて、各ブロックの具体的な処理内容を説明する。  
図４は片側二車線道路において、右車線を他車両１１、他車両１２という二台の車両が走行しており、左車線を自車両１０および他車両１３が走行している場面である。このとき、自車両１０の運転者は何らかの理由で右車線に車線変更する意思を持っており、方向指示器５（図１、図２参照）を右方向に操作して右側方向指示器を点灯させたが、右車線を走行する他車両１１、他車両１２の存在のために、自車両１０の運転者にとってただちに車線変更することがためらわれる状況にあるものとする。  
座標原点を適当に設定した上で、道路の進行方向に沿ってｘ軸をとり、自車両１０、他車両１１、他車両１２、他車両１３の座標をそれぞれｘ０、ｘ１、ｘ２、ｘ３で表現する。また、各車の進行方向に沿った速度をそれぞれｖ０、ｖ１、ｖ２、ｖ３で表現する。また、道路進行方向と垂直方向に座標軸をとり、車線を区切るレーンマーカー上が原点、左車線の中央を１、右車線の中央を−１とする正規化された座標軸をｙ軸にとる。各車のｙ座標をそれぞれｙ０、ｙ１、ｙ２、ｙ３で表す。
【００１０】
演算部３は図３のフローチャートに従って、以下のような処理を所定の時間間隔ごとに実行する。  
ステップ１では、各種センサ（１ａ〜１ｄ、２）で検出された信号を演算部３のメモリに取り込む。取り込まれた周囲情報は、図４で導入した座標系に従って変換されて格納される。すなわち、白線検出センサ１ｄから得られる信号によって自車両１０の車線位置であるｙ０の値を確定する。周囲センサ１ａ〜１ｃから得られる自車両１０と周囲車両１１〜１３との相対的な横方向の位置偏差より、他車両１１〜１３のｙ座標の値であるｙ１、ｙ２、ｙ３の値を決めることができる。さらに、ｘ座標の原点を適当に設定し、ｘ０の値を定めれば、周囲センサ１ａ〜１ｃから得られる自車両１０と周囲車両１１〜１３との車間距離に基づいて、他車のｘ座標の値であるｘ１、ｘ２、ｘ３の値も決めることができる。また、車速センサ２からの情報により自車両１０の速度ｖ０が得られるので、周囲センサ１ａ〜１ｃから得られる他車両１１〜１３との相対速度に自車両１０の速度を足すことで、ｖ１、ｖ２、ｖ３の値も得ることができる。これらの情報が周囲車両群の車両群状態量３０としてまとめて保持される。
【００１１】
ステップ２では、方向指示器５の操作状態を表す信号が取り込まれる。図４では右方向に方向指示器を操作しているので、その情報が演算部３のメモリに読み込まれる。  
ステップ３では、演算部３の処理ブロックの一つである支援動作制御手段３ａのプログラムが呼び出され、車線変更の支援情報を生成する必要があるかどうかが判定される。図５に支援動作制御手段３ａにおける処理のフローチャートを示す。  
図５におけるステップ３−１では、方向指示器の操作状態の情報が参照される。  
方向指示器５がオフである場合には、ただちにステップ３−５へ進み、車線変更支援を実施しないことを決定して処理を終了する。  
方向指示器５が右方向に操作されている場合には、ステップ３−２へ進み、今度は自車両１０の車線位置の情報ｙ０が参照される。ｙ０＞０となっている場合には、自車両１０が左車線に留まっているものと判定した後、ステップ３−４へ進み、右車線への車線変更支援を実施することを決定して、処理を終了する。ｙ０≦０の場合には、既に右車線への車線変更が完了したものと判定して、ステップ３−５へ進み、車線変更支援を実施しないことを決定して、処理を終了する。  
方向指示器５が左方向に操作されている場合には、ステップ３−３へ進み、自車両１０の車線位置の情報ｙ０が参照される。ｙ０＜０となっている場合には、自車両１０が右車線に留まっているものと判定する。その後、ステップ３−４へ進み、左車線への車線変更支援を実施することを決定して、処理を終了する。ｙ０≧０の場合には、既に左車線への車線変更が完了したものと判定して、ステップ３−５へ進み、車線変更支援を実施しないことを決定して、処理を終了する。  
ステップ３で車線変更支援を実施しないことを決定した場合には、ステップ７へ進み、表示装置４に車線変更支援を実施しない旨を表示するための表示装置４への制御信号を生成し、この処理サイクルにおける処理を終了する。
【００１２】
車線変更支援を実施すると決定した場合には、ステップ４へ進む。ステップ４では、予測区間設定手段３ｂの処理が呼び出され、ステップ５の適合速度域の算出における未来予測の時間区間を設定する。時間区間は、現時刻ｔから所定の長さの時間Ｔ（ｔ−ｔ０）だけ未来の時刻ｔ＋Ｔ（ｔ−ｔ０）までの間に設定される。ただし、ｔ０は現在の車線変更支援を開始した時刻であり、関数Ｔは以下のように定義される関数である。  
【００１３】
【数１】
2005324727.tif 000003
ただし、Ｔ０は初期予測時間長、Ｔｍｉｎは予測時間長の下限値であり、どちらも設計者が定めるパラメータである。以下、簡単のため、特に明示する必要がない場合にはＴ（ｔ−ｔ０）をＴと表記し、設定された時間区間［ｔ，ｔ＋Ｔ］を予測区間と表記する。
【００１４】
ステップ５では、適合速度域算出手段３ｃの処理が呼び出され、目標車線上を走行する車両が形成する車両間の間隙（以下、ギャップと表記する）一つ一つに対して、そのギャップに一定水準以上の余裕をもって車線変更するために必要な自車両１０の速度域の算出を行なう。以下、図６に示すフローチャートに沿って、適合速度域算出手段３ｃの処理内容について説明する。  
ステップ５−１では、目標車線上を走行する車両の数Ｎの値を定め、該当する車両群によって形成されるギャップに前から順に０からＮまでのラベルをつける。検出車両が目標車線上の車両であるかどうかの判定は横方向座標ｙで行なう。例えば、図４に例示した場面においては、他車両ｉが目標車線である右車線上の車両であると判定するために、ｙｉ＜０という条件を設定することができる。図４の場合、他車両１１と他車両１２が目標車線上の車両であると判定されるので、Ｎ＝２となり、図７に示すように、前から順にギャップ０、ギャップ１、ギャップ２の三つの車線変更候補となるギャップが設定される。  
ステップ５−２では、ギャップを順番に評価していく際のインデックスｉの値が０に初期化される。  
ステップ５−３では、最も前方に位置するギャップであるギャップ０に対して、予測区間の間にギャップ０に車線変更するのに適した速度域の算出が行なわれる。車線変更に適した速度を定義するため、車線変更するのに適した車両間の位置関係、速度関係に関する条件を導入する。まず、ギャップ０を形成している車両である他車１と自車両との車間距離と相対速度を次式のように定義する。  
【００１５】
【数２】
2005324727.tif 000004
【００１６】
【数３】
2005324727.tif 000005
ギャップ０への車線変更に適した車間距離、相対速度に関する条件として、以下の二条件を導入する。  
【００１７】
【数４】
2005324727.tif 000006
【００１８】
【数５】
2005324727.tif 000007
（４）式は、自車両１０が他車両１１よりも車頭時間にしてｈｍｉｎ以上前方を走行することを要請する条件を表し、（５）式は他車両１１との衝突時間（車間距離／相対速度）がＴＴＣｍｉｎ以上になるような余裕を持つことを要請する条件である。ｈｍｉｎ、ＴＴＣｍｉｎはともに当該車線変更支援装置の設計者が定める設計パラメータである。以上の二条件を満たす状態を図示すると、図８のようになる。
【００１９】
自車両１０および他車両１１の速度が予測区間内で一定であると仮定すると、自車両１０と他車両１１との関係を表す（Ｒ・，Ｒ）平面上の状態量の変化を計算することができる。なお、Ｒの上付き「・」は時間微分を表し、括弧（  ）付きの数式においては、「・」は変数の真上にあるものとし、上付きの「・」と、変数の真上にある「・」は同意とする。図８には、自車両１０の速度がｖ０Ａ、ｖ０Ｂ、ｖ０Ｃであった場合の三つのケースについて、状態量を表す（Ｒ・，Ｒ）平面上の点が予測区間内でどのように推移していくかを描いた軌跡を示した。予測区間のどこかで車線変更可能条件を表す領域に状態量が到達するような自車両１０の速度を、ギャップ０への適合速度と定義する。図８の場合、速度ｖ０Ａは適合速度になるが、速度ｖ０Ｂ、ｖ０Ｃは適合速度にならない。適合速度の集合を、適合速度域と定義する。  
適合速度域の具体的な値は以下のようにして計算することができる。
【００２０】
［１］Ｒ（ｔ）≧−ｈｍｉｎｖ１の場合
時刻ｔ＋Ｔにおいて、Ｒ（ｔ＋Ｔ）＜−ｈｍｉｎｖ１となることが車線変更のための条件となる。自車両１０の速度がｖ０＊であった場合に、時刻ｔ＋ＴにおけるＲの予測値Ｒ∧（ｔ＋Ｔ）は、
【００２１】
【数６】
2005324727.tif 000008
で計算できる。なお、「∧」は予測値を表し、括弧（  ）付きの数式においては、「∧」は変数の真上にあるものとし、上付きの「∧」と、変数の真上にある「∧」は同意とする。
【００２２】
従って、Ｒ∧（ｔ＋Ｔ）＜−ｈｍｉｎｖ１より、
【００２３】
【数７】
2005324727.tif 000009
という条件が得られる。
【００２４】
［２］Ｒ（ｔ）＜−ｈｍｉｎｖ１の場合
（５）式さえ満たしていれば車線変更可能条件を満たすから、
【００２５】
【数８】
2005324727.tif 000010
という条件が得られる。  
以上をまとめると、ギャップ０に対する適合速度域Ｖ０として、
【００２６】
【数９】
2005324727.tif 000011
が得られる。
【００２７】
ステップ５−４では、インデックスの値を一つ増加させる。  
ステップ５−５では、インデックスの値がＮ−１まで到達しているかどうかがチェックされる。インデックスの値がＮ−１まで到達している場合には、ステップ５−７へ進む。そうでない場合には、ステップ５−６へ進む。  
ステップ５−６では、車両と車両の間に挟まれたギャップｉに車線変更するための適合速度域の算出が行なわれる。図４の例では、ギャップ１がこれに相当する。以下、図４の例に従って、他車両１１と他車両１２で形成されるギャップ１に対する適合速度域の具体的な算出方法を説明する。なお、Ｎが３以上の場合でも、他車両１１、他車両１２をそれぞれ、ギャップを形成する前方車両と後方車両で置き換えれば、同じ算出方法で適合速度域を求めることができる。
【００２８】
（４）式、（５）式に対応する車線変更に適した条件は、ギャップ１の場合、以下のように設定できる。  
【００２９】
【数１０】
2005324727.tif 000012
【００３０】
【数１１】
2005324727.tif 000013
【００３１】
【数１２】
2005324727.tif 000014
【００３２】
【数１３】
2005324727.tif 000015
ここで、表記の単純化のために、新しい座標系ｘ−、ｖ−を導入する。なお、括弧（  ）付きの数式においては、「−」は変数の真上にあるものとし、上付きの「−」と、変数の真上にある「−」は同意とする。対地座標ｘに対して速度｛ｖ１（ｔ）＋ｖ２（ｔ）｝／２で等速直線運動する慣性座標系を考え、時刻ｔにおける座標原点を｛ｘ１（ｔ）＋ｘ２（ｔ）｝／２に置くものとする。すなわち、以下の変換式で表される座標系を考える。  
【００３３】
【数１４】
2005324727.tif 000016
【００３４】
【数１５】
2005324727.tif 000017
ただし、
【００３５】
【数１６】
2005324727.tif 000018
【００３６】
【数１７】
2005324727.tif 000019
である。
【００３７】
（１０）〜（１３）式の条件を、（ｘ−，ｖ−）平面上に図示した位相平面図を図９に示す。  
なお、条件
【００３８】
【数１８】
2005324727.tif 000020
が成立した場合には、ギャップ１に属する空間の中で、（１０）、（１１）式を同時に満たす地点が存在しないことになるので、ギャップ１への車線変更は不可と判定される。この場合、適合速度域は空集合として扱われる。
【００３９】
図８に示したのと同様、自車両１０の速度によって状態量の位相平面内での軌跡が定まる。状態量が予測区間の間に車線変更可能状態を表す平行四辺形の領域に到達していれば車線変更可能と判定することも同じである。図９の例では、自車速がｖ−０Ｂはギャップ１への適合速度と判定されるが、ｖ−０Ａやｖ−０Ｃは適合速度とは判定されない。  
具体的な適合速度域の値は以下のようにして算出される。
【００４０】
［１］ｘ−０＜ｘ−２＋ｈｍｉｎｖ２の場合
車線変更可能と判定する条件は、時刻ｔ＋Ｔにおける自車両１０および他車両１２の座標の予測値をそれぞれｘ−∧０（ｔ＋Ｔ）、ｘ−∧２（ｔ＋Ｔ）と表記すると、
【００４１】
【数１９】
2005324727.tif 000021
【００４２】
【数２０】
2005324727.tif 000022
と書き表せる。自車両１０の自車速度ｖ−０＊、他車両１２の速度ｖ−２が一定という条件のもとで、予測値は、
【００４３】
【数２１】
2005324727.tif 000023
【００４４】
【数２２】
2005324727.tif 000024
と書き表せるので、（１９）、（２１）、（２２）式より、ｖ−０＊の条件として、
【００４５】
【数２３】
2005324727.tif 000025
【００４６】
が得られる。通常の座標に戻すと、（２２）式と等価な条件として、
【００４７】
【数２４】
2005324727.tif 000026
が得られる。（２０）式も通常座標表示に戻すと、
【００４８】
【数２５】
2005324727.tif 000027
となるので、適合速度域は次式のように書き表せる。  
【００４９】
【数２６】
2005324727.tif 000028
［２］ｘ−０＞ｘ−１−ｈｍｉｎｖ０の場合
車線変更可能と判定する条件は、（１９）、（２０）式と同様、
【００５０】
【数２７】
2005324727.tif 000029
【００５１】
【数２８】
2005324727.tif 000030
と書き表せる。［１］の条件と同様にして、適合速度域を求めると、
【００５２】
【数２９】
2005324727.tif 000031
が得られる。
【００５３】
［３］ｘ−１−ｈｍｉｎｖ０≦ｘ−０≦ｘ−２＋ｈｍｉｎｖ２の場合
少なくとも、時刻ｔにおいて平行四辺形で表された車線変更可能領域に属していればよい。条件（１０）、（１１）式は仮定から既に満たしているので、（１２）、（１３）式の不等式をｖ０について解いた式がそのまま適合速度域の式になる。すなわち、
【００５４】
【数３０】
2005324727.tif 000032
が適合速度域になる。  
以上をまとめると、ギャップ１に対する適合速度域Ｖ１として、次式が得られる。  
【００５５】
【数３１】
2005324727.tif 000033
以上のような適合速度域の算出が、ｉ＝１→Ｎ−１まで繰り返され、各ギャップの適合速度域Ｖｉが算出される。
【００５６】
ステップ５−７では、最も後方に位置するギャップであるギャップＮの適合速度域を求める。ここでも、図４の例に基づいて説明する。  
ギャップＮを形成している車両である他車両１２と自車両１０との車間距離と相対速度を（２）、（３）式と同様、次式のように定義する。  
【００５７】
【数３２】
2005324727.tif 000034
【００５８】
【数３３】
2005324727.tif 000035
ギャップＮへの車線変更に適した車間距離、相対速度に関する条件として、（４）、（５）式と同様、以下の二条件を導入する。  
【００５９】
【数３４】
2005324727.tif 000036
【００６０】
【数３５】
2005324727.tif 000037
以上の二条件を満たす状態を図示すると、図１０のようになる。  
図１０には、自車両１０の速度がｖ０Ａ、ｖ０Ｂ、ｖ０Ｃであった場合の三つのケースについて、状態量を表す（Ｒ・，Ｒ）平面上の点が予測区間内でどのように推移していくかを描いた軌跡を示した。図１０の場合、速度ｖ０Ｃは適合速度になるが、速度ｖ０Ａ、ｖ０Ｂは適合速度にならない。  
具体的な適合速度域の値は以下のようにして算出される。
【００６１】
［１］Ｒ（ｔ）≧ｈｍｉｎｖ０の場合
時刻ｔ＋Ｔにおいて、Ｒ（ｔ＋Ｔ）＞ｈｍｉｎｖ０となることが車線変更のための条件となる。従って、Ｒ∧（ｔ＋Ｔ）＞ｈｍｉｎｖ０より、
【００６２】
【数３６】
2005324727.tif 000038
という条件が得られる。
【００６３】
［２］Ｒ（ｔ）＜ｈｍｉｎｖ０の場合、
（３５）式を満たしていれば車線変更可能条件を満たすから、
【００６４】
【数３７】
2005324727.tif 000039
という条件が得られる。  
以上をまとめると、ギャップＮに対する適合速度域ＶＮとして、
【００６５】
【数３８】
2005324727.tif 000040
が得られる。
【００６６】
ステップ５−８では、自車線上に先行車が走行しているかどうかがチェックされる。例えば、自車両１０が左車線を走行している場合、他車ｉが自車線上の先行車であると判定するために、ｙｉ＞０かつｘｉ＜ｘ０という条件を設定することができる。この条件を一つでも満たす車両の中で、ｘｉの値が最小になる他車が先行車である。図４の例題の場合、他車両１３が先行車に該当する。先行車が検出された場合には、ステップ５−９へ進む。先行車が検出されなかった場合には、ステップ５−１０へ進む。
【００６７】
ステップ５−９では、算出された各ギャップの適合速度域Ｖ０からＶＮのうちで、車線変更するまでに先行車と適切な車間距離の余裕がとれないような速度域を適合速度域から除外するという補正を行なう。以下、図４を例に説明する。  
先行車との車間距離と相対速度を次式のように定義する。
【００６８】
【数３９】
2005324727.tif 000041
【００６９】
【数４０】
2005324727.tif 000042
先行車の速度が一定であると仮定して、時刻ｔ＋Ｔにおける先行車との車間距離の予測値および相対速度が（３３）、（３４）式と同様の以下の条件を満たすことを要請する。  
【００７０】
【数４１】
2005324727.tif 000043
【００７１】
【数４２】
2005324727.tif 000044
Ｒ∧（ｔ＋Ｔ）は（６）式と同様にして算出されるので、（４１）、（４２）式はそれぞれ、
【００７２】
【数４３】
2005324727.tif 000045
【００７３】
【数４４】
2005324727.tif 000046
従って、先行車との車間距離余裕に関する適合速度域ＶＰが、
【００７４】
【数４５】
2005324727.tif 000047
のように設定される。各ギャップの適合速度域Ｖ０からＶＮそれぞれに対して、適合速度域ＶＰとの積集合Ｖ０∩ＶＰ、…、ＶＮ∩ＶＰを新たな適合速度域として設定することで、適合速度域の補正を行なう。
【００７５】
ステップ５−１０では、速度域の上下限制約に基づいて、適合速度域を補正する。車線変更における目標速度の上限値Ｖｍａｘ、および下限値Ｖｍｉｎを一般的な運転者の運転行動特性などを参考に設計者が適当に定めて、上下限制約に基づく適合速度域ＶＬを以下のように定義する。
【００７６】
【数４６】
2005324727.tif 000048
各ギャップの適合速度域Ｖ０からＶＮそれぞれに対して、適合速度域ＶＬとの積集合Ｖ０∩ＶＬ、…、ＶＮ∩ＶＬを新たな適合速度域として設定することで、適合速度域の補正を行なう。  
以上がステップ５における適合速度域算出手段３ｃの処理内容である。
【００７７】
ステップ６では算出された適合速度域と現在の自車速を比較して、車線変更に適した目標車速を算出する。例えば、図４の場面における適合速度域の算出結果が図１１のようになったものとする。ギャップ０は先行車制約を満たさないために車線変更不可と判定され、ギャップ１とギャップ２に対応する適合速度域が残っている。現在の自車速はギャップ１の適合速度域とギャップ２の適合速度域の中間に位置しており、現在の車速を保ったままでは、予測区間内での車線変更が余裕をもって行なうことができないことが予測されているものとする。このとき、自車速と適合速度域を比較し、より自車速に近い要素をもつ適合速度域を車線変更先ギャップとして選択し、自車速に最も近い値の要素を目標車速として設定する。あるいは、適合速度域の境界ではなく、境界から内側に適当な余裕幅Δｖだけ適合速度域の中心方向にずらした点を目標車速として設定することも考えられる。
【００７８】
現在の自車速がいずれかのギャップの適合速度域に属している場合には、現在の自車速がそのまま目標車速として設定される。  
なお、目標速度の設定方法としては、自車速との差が小さいことを基準とする設定方法以外の方法も考えられる。例えば、なるべく前方に車線変更するような目標を設定したい場合には、適合速度域に属する速度の最大値を設定するという方法などが考えられる。また、適合速度域が空集合になってしまった場合には、車線変更のための適合速度ではなく、現在の車線で走行し続けるための適合速度として、先行車制約から決まる適合速度域であるＶＰから暫定目標車速を選ぶ。  
具体的には、現在の自車速度がＶＰに属していれば、現在の自車速を暫定目標車速として設定し、現在の自車速がＶＰに属していない場合には、ＶＰに属する車速の最高値を暫定目標車速として設定する。先行車が存在しないためにＶＰが定義されていない場合には、現在の自車速をそのまま暫定目標車速とする。
【００７９】
ステップ７では、ステップ６で設定された目標速度の値を表示装置４に表示するために、表示装置４への指令信号を生成する。また、適合速度域が空集合になっている場合には、そのことを運転者に伝えるための表示信号もあわせて生成される。なお、ステップ３で支援動作の必要がないと判定された場合にも、それに対応した内容を表示するために指令信号を生成する。  
以上が演算部３で行なわれる処理の内容である。
【００８０】
表示装置４では、演算部３から送られてきた表示指令信号に従って、情報の表示を行なう。表示装置４の表示例を図１２（ａ）〜（ｃ）に示す。図１２の表示装置４では、方向指示器５の操作状態とともに、算出された目標速度が画面上に表示される他、直感的にわかりやすい表示形式として、設定された目標が現在の車速よりも高いか低いかによって向きの違う矢印を同時に表示する。また、車線変更可能なギャップが見つからなかった場合には、表示される暫定目標速度の数字を点滅させるとともに、警告音を発生させることで運転者に注意を促す。支援が必要ない場合には、数字も矢印も表示されない。  
上記のように本発明の第一の実施の形態の車線変更支援装置は、自車両１０の走行状態を検出する自車両状態検出手段である車速センサ２と、自車両１０の周囲を走行する周囲車両を検出する周囲車両検出手段１ａ〜１ｃと、自車両１０の周囲の車線を検出する車線検出手段である白線検出センサ１ｄと、車線変更の目標車線の設定および支援動作の開始と終了の判定を行なう支援動作制御手段３ａと、予測に基づいて車線変更の可否を評価する予測区間を設定する予測区間設定手段３ｂと、目標車線上を走行する車両群が形成する車両間のギャップのそれぞれに対して、設定された時間帯の間に、自車両１０が車線変更するのに適した適合速度域を算出する適合速度域算出手段３ｃと、算出された適合速度域から自車両１０の目標速度を設定する目標速度設定手段３ｄとを備えている。  
また、本実施の形態の車線変更支援方法は、自車両１０の走行状態を検出する自車両状態検出工程と、自車両１０の周囲を走行する周囲車両を検出する周囲車両検出工程と、自車両１０の周囲の車線を検出する車線検出工程と、車線変更の目標車線の設定と、支援動作の開始と終了の判定を行なう支援動作制御工程と、予測に基づいて車線変更の可否を評価する予測区間を設定する予測区間設定工程と、目標車線上を走行する車両群が形成する車両間のギャップのそれぞれに対して、設定された時間帯の間に、自車両１０が車線変更するのに適した適合速度域を算出する適合速度域算出工程と、算出された適合速度域から自車両１０の目標速度を設定する目標速度設定工程とを備えている。  
このように本実施の形態では、目標車線上を走行する車両群が形成するギャップそれぞれに対して、車線変更するのに適した速度域を別々に求めた上で自車両１０が調整すべき目標速度を算出している。すなわち、隣接車の速度そのものではなく、車線変更に適した速度域を算出する構成となっているので、車線間で速度にあまり差がない場合でも、車線間の速度の違いを意図的に作り出すことによって、車線変更しやすい速度を得ることができる。また、目標車線上を複数の車両が走行している場合でも、目標車線上を走行する車両群が形成するギャップそれぞれに対して別々の適合速度域を算出する構成となっているので、どのギャップを車線変更先として選んだとしても、該当するギャップを構成する車両の走行状態に応じた適切な目標速度を得ることができる。
【００８１】
また、支援動作制御手段３ａは、運転者の方向指示器５の操作に基づいて、目標車線の設定と、支援動作の開始と終了の判定を行なうようになっている。このように運転者が車線変更の意思を伝えるための標準的な装置である方向指示器５の操作と連動するように車線変更支援装置の動作を制御することによって、運転者に特別な操作を要求することなく車線変更支援装置を利用してもらうことができる。  
また、適合速度域算出手段３ｃは、各ギャップの適合速度域の算出において、ギャップを形成する車両および自車線上を走行する先行車と自車両１０との間の車間距離および相対速度に基づいて、前記適合速度域の算出を行なうようになっている。このように適合速度域の算出において、目標車線上のギャップを形成する車両だけでなく、自車線上の先行車も考慮するようにしており、該当するギャップに車線変更するために必要以上に先行車に接近しなければいけないような速度域を排除することができるので、より現実的な適合速度域を算出することができる。  
また、適合速度域算出手段３ｃは、あらかじめ設定された上限速度と下限速度の範囲内で適合速度域を算出するようになっている。このように適合速度域の範囲を限定することになるので、運転者の感覚が許容できる速度を上回る不適切な目標速度が設定されることや、スムーズな運転を妨げるほど極端に低い目標速度が設定される、といった好ましくない支援が行なわれることを抑制することができる。  
また、目標速度設定手段３ｄは、算出された適合速度域に属する速度の中から、少なくとも自車両１０の現在の速度との偏差が小さいことを基準の一つとして目標速度を設定するようになっている。このように自車両１０の現在の速度を基準として適合速度域の中から目標速度を選択することになるので、運転者になるべく急加速や急減速を要求しないような目標速度を設定することができる。
【００８２】
また、運転者に速度案内を表示する表示装置４をに備え、目標速度設定手段３ｄにおいて算出された目標速度を表示装置４に表示するようになっている。このように車線変更するのに適した目標速度の一例を示すことで、車線変更のための状況判断を行なう際の参考情報を運転者に提供することができる。  
さらに、運転者に警報を発する警報手段を備えさせ、目標速度設定手段３ｄにおいて適合速度域が空集合であるという結果が算出された場合に、運転者に該警報手段を通して警報を発するようにすることができる。このように車線変更するのに適したギャップが見つからなかったときには、そのことを運転者に伝えることで、運転者に注意を促すことができる。  
以上が、本発明の第一の実施の形態の説明である。
【００８３】
〈第二の実施の形態〉
本発明の第二の実施の形態を図１３から図１６までの図面に基づいて説明する。  
図１３は本発明の第二の実施の形態の車線変更支援装置を構成する配置図である。  
図１において、１０は自車両、１ａは前方レーダー、１ｂは後方レーダー、１ｃは側方センサ、１ｄは白線検出センサ（画像センサ）、２は車速センサ、３は演算部、４は表示装置、５は方向指示器、６はＧＰＳ信号受信機、７は地図情報データベース、８はスロットルコントローラ、９はスロットルアクチュエータ、１４はエンジンである。
【００８４】
第二の実施の形態では、図１に示した第一の実施の形態の装置構成に加えて、以下に説明する装置も装備しているものとする。  
ＧＰＳ信号受信機６は、ＧＰＳ信号を受信することによって自車両１０の現在位置を算出し、地図情報データベース７に格納された情報と照合することで自車両１０の走行路を特定する。さらに、走行路の車線数に関する情報を地図情報データベース７から読み出して、走行路の前方で車線が減少している場合には、減少地点の位置と減少車線の情報を演算部３へ伝達する。  
スロットルコントローラ８は、演算部３から指令された目標車速と現在の自車速度の信号を基に、スロットルアクチュエータ９によるスロットル開度の調整によってエンジン１０の出力を制御し、自車速を目標車速に一致させるような車速制御を行なう。
【００８５】
以上のような装置の追加により、演算部３の入出力信号は図１４のように構成される。  
演算部のソフトウェアの基本的な構成と処理の流れは第一の実施の形態と同じである。なお、本実施の形態では、ＧＰＳ信号受信機６と地図情報データベース７により車線減少地点検出手段が構成される。また、スロットルコントローラ８、スロットルアクチュエータ９、エンジン１４により車速制御手段が構成される。  
ソフトウェアの機能は、図２、図１４に示したように、大きくわけて四つのブロックに分割され、処理の流れは図３のフローチャートに従って処理される。ただし、各ブロックと各ステップにおける処理内容には若干の変更が加えられているので、以下、変更部分について説明する。
【００８６】
図３のフローチャートにおけるステップ１では、周囲センサ１ａ〜１ｃや車速センサ２の信号に加えて、ＧＰＳ信号受信機６によりＧＰＳ信号も受信され、地図情報データベース７とのマップマッチングが行なわれる。図１５に示すような走行路前方の車線数が減少している場面では、車線減少地点の進行方向座標ｘｅｎｄと減少する車線の方向（左車線または右車線）の情報が算出される。なお、車線減少地点の進行方向座標ｘｅｎｄは、余裕を持った車線変更を支援するために、物理的に車線が減少している地点よりも所定の距離だけ手前側に設定される。  
ステップ２の処理は第一の実施の形態と同じである。
【００８７】
ステップ３における処理のフローチャートを図１６に示す。  
第二の実施の形態では、方向指示器５の操作に先立って、車線減少地点の情報を参照して、車線変更支援の必要性の判定を行なう。  
図１６において、ステップ３−１では、車線減少地点が接近しているかどうかを判定する。具体的には、判定の閾値をＲＭＬＣとして、次式によって判定を行なう。  
【００８８】
【数４７】
2005324727.tif 000049
（４７）式が成立した場合には、ステップ３−２へ進む。成立しなかった場合には、ステップ３−４へ進む。  
ステップ３−２では、自車線と減少車線が一致しているかどうかを判定する。一致していない場合には、自車線に留まることができるため、必ずしも車線変更する必要はないので、ステップ３−４へ進む。一致している場合には、車線変更する必要があるので、ステップ３−３での処理の分岐を経由して、ステップ３−７、あるいはステップ３−９で、反対側車線への車線変更支援の実施を決定する。  
ステップ３−４以降の処理は、図５におけるステップ３−１以降の処理とまったく同じである。
【００８９】
ステップ４では、予測区間の設定が行われる。第一の実施の形態では、図４のように車線変更を希望していても条件が悪ければ自車線に留まることができる状況なので、（１）式に示したように予測時間長に下限を設けることで、車線変更の実施を先延ばしできるような構成となっていた。しかし、図１５のような場面では、車線減少地点に到達する前に必ず車線変更を完了させる必要があるので、予測時間長に下限を設定する構成は不適切である。そこで、第二の実施の形態では、次式のように予測時間長を設定する。  
【００９０】
【数４８】
2005324727.tif 000050
すなわち、現在の車速を保った場合に、車線減少地点に到達するまでの時間を、予測時間長として設定する。
【００９１】
ステップ５における適合速度域の算出手順は、第一の実施の形態と同じである。  
ステップ６における目標速度の算出手順は、基本的には第一の実施の形態と同じである。ただし、図１５のような車線減少地点の手前においては、適合速度域が空集合であった場合に、自車線に留まることを前提として暫定目標速度を先行車に対する適合速度域ＶＰの中から選択することはできない。そこで、合流終端に到達しても車線変更できない最悪ケースを想定して、車線減少地点で停止できる速度を目標速度として設定することにする。車速制御手段によって実現できる最大の減速度をｄｍａｘとすると、車線減少地点で停止できる速度の最大値ｖ０ｍａｘは、
【００９２】
【数４９】
2005324727.tif 000051
になるので、目標車速ｖ０＊を次式で設定する。  
【００９３】
【数５０】
2005324727.tif 000052
ステップ７では、表示装置への出力信号とともに、車速制御系への指令信号も出力される。  
以上が第二の実施の形態における演算部３の処理内容である。
【００９４】
演算部３から送られた目標車速の信号は車速制御手段を構成するスロットルコントローラ８に伝達される。また、スロットルコントローラ８には、車速センサ２で得られた自車速の信号も伝達される。スロットルコントローラ８では、車速制御系の目標車速ｖ０＊に対する自車速ｖ０の伝達特性ＧＶ（ｓ）が、次式に示す一次遅れ系と一致するように、スロットル開度をスロットルアクチュエータによって調整することで、エンジン１０の出力を制御する。  
【００９５】
【数５１】
2005324727.tif 000053
ただし、ＴＶは設計者が定める車速制御系の時定数である。
【００９６】
なお、表示装置４には第一の実施の形態で示した図１２と同様の情報が表示される。  
以上のように本実施の形態では、自車両１０の前方において車線数が減少する車線減少地点を検出し、該車線減少地点までの距離および減少する車線を知らせる車線減少地点検出手段であるＧＰＳ信号受信機６と地図情報データベース７をさらに備え、支援動作制御手段３ａは、自車両１０と車線減少地点との距離が所定の水準よりも小さくなり、かつ自車両１０が減少する車線上を走行している強制車線変更条件の場合には、自動的に隣接車線を目標車線に設定した上で支援動作を開始し、目標車線への車線変更が完了したと判定された時に、支援動作を終了するようになっている。このように近い未来において車線変更しなければいけなくなる状況を車線変更支援装置によって検出し、自動的に車線変更支援を始めることで、早い段階で運転者に注意を喚起して、必要な運転操作をとるように促すことができる。  
また、自車両１０の速度を目標速度に制御する車速制御手段であるスロットルコントローラ８、スロットルアクチュエータ９、エンジン１０を備え、該車速制御手段は、目標速度設定手段３ｄにおいて算出された目標速度を該車速制御装置の目標値として入力することによって、自車両１０の走行を制御するようになっている。このように車速制御装置によって目標速度への車速調整が自動的に行なわれることで、車線変更に伴う運転者の車速調整の負担を軽減することができる。    また、予測区間設定手段３ｂは、支援動作が開始された時点から所定の目標時間が経過した時点を前記予測区間の終端時刻として設定し、前記強制車線変更条件の成立が検出されていない場合には、時間の経過とともに終端時刻を延長するようになっている。このように、車線変更を希望していても自車線上を走行し続けることができる状況にいるのであれば、予測区間を後ろの時間へとずらしていくことで、運転者に車線変更を短時間で完了することを強いるような目標速度が生成されることを抑制することができる。  
また、予測区間設定手段３ｂは、前記強制車線変更条件の成立が検出されている場合には、自車両１０が車線減少地点よりも所定の距離だけ手前の地点に到達すると予想される時刻を予測区間の終端時刻として設定するようになっている。このように予測区間の終端時刻を自車両１０が車線減少地点に到達する時刻付近に設定することで、車線減少地点に到達するまでに車線変更を完了することを最優先するような目標速度を生成することができる。  
以上のような装置の構成により、車線変更が必要な場面で、自動的に車線変更に適した車速調整が行なわれ、運転者の車線変更操作を支援することができる。  
また、目標速度設定手段３ｄは、適合速度域が空集合であるという結果が算出され、かつ前記強制車線変更条件が成立していない場合には、自車線上の先行車に接近し過ぎない速度域を適合速度域として生成し、該適合速度域の中から適当な目標速度を設定するようになっている。このように車線変更するのに適当なギャップが見つからない場合に、現在の車線に留まるために適切な車速の中から目標車速を選択することになるので、車線変更するのに適当なギャップが見つかるまで待機する間の支援を行なうことができる。  
また、目標速度設定手段３ｄは、適合速度域が空集合であるという結果が算出され、かつ前記強制車線変更条件が成立している場合には、車線減少地点の手前に所定の水準以下の減速によって停止することができる速度を前記目標速度として設定するようになっている。このように車線変更しなければいけない地点の手前で車線変更するのに適したギャップが見つからない場面において、車線減少地点の手前で余裕を持って停止できるための速度を目標車速として設定することで、車線減少地点付近で無理な車線変更をするのではなく、停止して車線変更の機会を待つような操作を運転者に促すことができる。  
以上が本発明の第二の実施の形態の説明である。
【００９７】
〈第三の実施の形態〉
本発明の第三の実施の形態を図１７から図１９までの図面に基づいて説明する。  
第三の実施の形態の装置の構成は図１に示した第一の実施の形態と同じである。  
装置の機能ブロック図を図１７に示す。図２に示した第一の実施の形態の機能ブロックの演算部３のソフトウェアに、推奨操作量生成手段（推奨操作量算出手段）３ｅのブロックが加わった構成となっている。これに対応して、演算部３における処理のフローチャートも図１８に示すように、ステップ７の推奨操作量生成の処理が加わっている。  
ステップ１からステップ６までの処理は、第一の実施の形態とまったく同じである。  
ステップ７の推奨操作量生成の処理は、特開２００３−２２８８００号公報の「車両用推奨操作量生成装置」において開示されている［数５５］から［数６６］により構成される計算方法を、以下に説明するような設定のもとで実行することで得ることができる。  
特開２００３−２２８８００号公報の推奨操作量生成装置では、自車両および周囲車両の挙動を予測する予測式と自車両の操作量を数値的に評価する評価関数の二つを定義する必要がある。本実施の形態の場合、周囲車両の挙動を予測する予測式を以下のように構成する。  
自車両の縦方向の運動モデルとして、次式のモデルを利用する。  
【００９８】
【数５２】
2005324727.tif 000054
【００９９】
【数５３】
2005324727.tif 000055
ここで、ｕｘは自車両の加減速指令値である。  
横方向の運動モデルとして、次式を導入する。  
【０１００】
【数５４】
2005324727.tif 000056
他車ｉ（ｉ番目の他車両）の挙動モデルを次式のように設定する。  
【０１０１】
【数５５】
2005324727.tif 000057
【０１０２】
【数５６】
2005324727.tif 000058
【０１０３】
【数５７】
2005324727.tif 000059
ただし、
【０１０４】
【数５８】
2005324727.tif 000060
とする。  
ωｉは他車ｉの車速調整の時定数（の逆数）を表すパラメータであり、ｖｉ＊は他車ｉの推定目標車速をあらわす。ｘＰ（ｔ）、ｖＰ（ｔ）は、他車ｉと同一車線上を走行する先行車の位置と速度の座標を表している。例えば、図４の場面において、他車両１２の先行車に相当するのは他車両１１である。他車両１１および他車両１３には先行車が検出されていないので、非追従状態であると判定される。関数ｖｉｆ（Ｒ，Ｒｖ）は先行車との車間距離がＲ、相対速度がＲｖであるような追従車両の目標車速をモデル化した関数であり、例えば、特開２０００−１３５９３４号公報の「先行車両追従制御装置」に開示されている［数２］から［数８］および［表１］、［表２］から構成される制御アルゴリズムを利用することができる。  
自車両の操作量を数値的に評価する評価関数としては、次式の関数を用いる。  
【０１０５】
【数５９】
2005324727.tif 000061
ここで、Ｔ−は推奨操作量を生成する区間の長さを表し、関数Ｌは推奨操作量生成区間内の操作量および状態を評価する関数である。  
Ｘはシステムの状態量であり、図４の場合には、
【０１０６】
【数６０】
2005324727.tif 000062
となる。
【０１０７】
推奨操作量生成区間長Ｔ−は、運転者が操作量のパターンとして認識可能な程度に長く、予測の精度が極端に悪化しない程度に短くとる必要があるので、おおよそ数秒程度の値を設定することが現実的である。  
評価式Ｌについては、
(1)なるべく目標速度に近い速度で走行する。
【０１０８】
(2)なるべく大きな加減速をしない
(3)頻繁に車線変更しない
(4)周囲車両に近づきすぎない
といった要請項目を表現した関数の和で構成される。
【０１０９】
項目(1)を表現する関数として、次式の関数を導入する。  
【０１１０】
【数６１】
2005324727.tif 000063
Ｗｖは項目(1)に対する評価重みを表す正定数である。ｖ０＊には目標速度設定手段で算出された目標速度の値が設定される。  
項目(2)を表現する関数としては、次式のような例が挙げられる。  
【０１１１】
【数６２】
2005324727.tif 000064
Ｗｘは項目(2)に対する評価重みを表す正定数である。  
項目(3)を表現する関数としては、次式のような例が挙げられる。  
【０１１２】
【数６３】
2005324727.tif 000065
Ｗｙは項目(3)に対する評価重みを表す正定数である。
【０１１３】
項目(4)を表現するために、周囲車両に対するリスクを評価する指標を導入する。評価指標としては、車間時間（＝車間距離／追従車両の速度）と衝突時間（＝車間距離／相対速度）が知られているが、評価関数（５９）は値が小さいほど良い評価となるように構成しているので、車間時間と衝突時間の逆数を評価式として利用する。自車両１０と同一車線上を走行する前方車両に対する評価式として（６４）式を、後方車両に対する評価式として（６５）式を構成する。  
【０１１４】
【数６４】
2005324727.tif 000066
【０１１５】
【数６５】
2005324727.tif 000067
ただし、ｘｆ、ｖｆは前方車両の位置と速度、ｘｒ、ｖｒは後方車両の位置と速度を表す。αは車間時間と衝突時間との間の重みづけを設定する０から１までの値をとる定数であり、βは評価関数が下に有界となるように導入した飽和要素の形状を決める正の定数である。
【０１１６】
図４の場面では、自車両１０が左車線にいる間は他車両１３が前方車両になる。自車両１０がギャップ１に車線変更した場合には、他車両１１が前方車両、他車両１２が後方車両になる。従って、左車線にいる間は他車両１３が、右車線に移った後は、他車両１１、他車両１２が評価されるように、（６４）、（６５）式を結合して、次式を項目(4)を表現する関数として構成する。  
【０１１７】
【数６６】
2005324727.tif 000068
ただし、ｗ１、ｗ２、ｗ３はそれぞれ他車両１１、他車両１２、他車両１３に対する重みを表す正の定数であり、関数ｃＬ（ｙ）、ｃＲ（ｙ）は、
【０１１８】
【数６７】
2005324727.tif 000069
【０１１９】
【数６８】
2005324727.tif 000070
である。他のギャップに車線変更する場合も、車両の前後関係に従って、同様の手順で評価式を構成することができる。  
（６１）、（６２）、（６３）、（６６）式の和をとることで、評価式Ｌが構成される。  
【０１２０】
【数６９】
2005324727.tif 000071
以上のようにして、予測式（５２）〜（５８）式、および評価関数（５９）式を定義すれば、評価関数を最小にするような操作量ｕｘ、ｕｙを現在時刻ｔからＴ−だけ先の未来までの時系列信号として計算することができる。
【０１２１】
ステップ８では表示装置４に出力するための信号が生成され、表示装置４に伝達される。  
以上が演算部３で行なわれる処理の内容である。
【０１２２】
表示装置４では、演算部３から送られてきた表示指令信号に従って、情報の表示を行なう。図１９（ａ）に図４の場面における推奨操作量の生成例を示し、図１９（ｂ）に表示装置４の情報表示例を示す。  
ここの例では、適合速度域の計算により、ギャップ２の適合速度域の中から目標速度が選択されたものとする。この場合、自車両１０の目標速度は現在の速度よりも低い値に設定される。設定された目標速度をもとに推奨操作量の生成を行い、具体的な自車両１０の操作量のパターンを生成する。その結果、図１９（ａ）に示したように、減速しながら６秒後に右車線へ車線変更する操作量のパターンが得られたとする。表示装置４には、左側に生成された推奨操作量ｕｘの現時刻における指示値を、加減速０を中心とする棒グラフで（ｂ）のごとく表示する。この場合、減速が指示されているので、下方向の棒が表示されることになる。  
右側にはｕｙで表される車線変更のパターンが表示される。二車線道路を模式的に描いた画面の一番下が現在時刻、一番上が推奨操作量生成区間の終端時刻を示しており、この区間内のｕｙの値が時間軸に沿って表示される。  
以上のように本実施の形態では、自車両１０および周囲車両の未来の挙動を予測する車両群挙動予測手段と、自車両１０の操作によって予想される周囲車両群の挙動から、自車両１０にとっての操作の望ましさを数値的に評価する操作量評価手段と、車両群挙動予測手段と操作量評価手段を用いて、自車両１０にとっての望ましい加減速操作および車線変更操作のパターンを算出する推奨操作量生成手段３ｅとをさらに備え、操作量評価手段は、少なくとも自車両１０の走行速度と、調整可能なパラメータである設定速度との偏差を小さくすることを望ましい状態であるとする評価基準を含み、操作量評価手段における設定速度が、目標速度設定手段３ｄによって算出された前記目標速度に設定されるようになっている。なお、車両群挙動予測手段、操作量評価手段は、推奨操作量生成手段３ｅの中に含まれるものとする。  
このようにして推奨操作量生成手段３ｅによって、目標車速を目標車速に至る加減速のパターンおよび車線変更のパターンという具体的な操作量に変換することができるので、目標車速よりも具体的な支援情報を運転者に提供することができる。  
このように自車両の操作と直結した指示を生成、表示することにより、単に目標速度を表示するよりも、具体的で直感的にわかりやすい支援情報を提示することができるので、より有効な車線変更の支援を行なうことができる。  
以上が本発明の第三の実施の形態の説明である。
【０１２３】
なお、以上説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の第一の実施の形態の一配置図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態における装置の機能別ブロックの構成を示す図である。
【図３】本発明の第一の実施の形態における演算部の処理のフローチャートを示す図である。
【図４】本発明の第一の実施の形態の適用場面の一例を示す図である。
【図５】本発明の第一の実施の形態における支援動作制御手段の処理のフローチャートを示す図である。
【図６】本発明の第一の実施の形態における適合速度域算出手段の処理のフローチャートを示す図である。
【図７】本発明の第一の実施の形態におけるギャップ設定の一例を示す図である。
【図８】本発明の第一の実施の形態におけるギャップ０の車線変更可能条件を図示した位相平面図である。
【図９】本発明の第一の実施の形態におけるギャップ１の車線変更可能条件を図示した位相平面図である。
【図１０】本発明の第一の実施の形態におけるギャップ２の車線変更可能条件を図示した位相平面図である。
【図１１】本発明の第一の実施の形態における適合速度域と目標車速の算出例である。
【図１２】本発明の第一の実施の形態における表示装置の一例を示す図である。
【図１３】本発明の第二の実施の形態の一配置図である。
【図１４】本発明の第二の実施の形態における装置の機能別ブロックの構成を示す図である。
【図１５】本発明の第二の実施の形態の適用場面の一例を示す図である。
【図１６】本発明の第二の実施の形態における支援動作制御手段の処理のフローチャートを示す図である。
【図１７】本発明の第三の実施の形態における装置の機能別ブロックの構成を示す図である。
【図１８】本発明の第三の実施の形態における演算部の処理のフローチャートを示す図である。
【図１９】本発明の第三の実施の形態における推奨操作量生成結果と表示装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１ａ…前方レーダー                  １ｂ…後方レーダー
１ｃ…側方センサ                    １ｄ…白線検出センサ
２…車速センサ                      ３…演算部
３ａ…支援動作制御手段              ３ｂ…予測区間設定手段
３ｃ…適合速度域算出手段            ３ｄ…目標速度設定手段
４…表示装置                        ５…方向指示器
６…ＧＰＳ信号受信機                ７…地図情報データベース
８…スロットルコントローラ          ９…スロットルアクチュエータ
１０…自車両            １１、１２、１３…他車両
１４…エンジン
３０…車群状態量
【図１】
2005324727.tif 000072
【図２】
2005324727.tif 000073
【図３】
2005324727.tif 000074
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005324727.tif 000080
【図１０】
2005324727.tif 000081
【図１１】
2005324727.tif 000082
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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