JP2018197758A - 車線変更支援装置及び地図データのデータ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車線変更の案内や制御を、道路の状況に応じて柔軟に行なう。【解決手段】道路地図データに対応した道路ネットワーク情報を用いて、車両の走行経路を決定し、道路に存在するレーン毎に、車線変更の制限の理由が異なる複数の制限レベルのうちの少なくとも一つを、レーン上の位置に対応付けて記憶する。その上で、車両が走行している地点の位置データに基づいて、決定された車両の走行経路における前記車線変更の制限レベルを参照し、走行経路に沿った走行のための車線変更情報を、車両内において提示する。更に、こうした車線変更情報に基づいて、車両の車線変更を制御してもよい。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の車線変更を支援し、あるいは車線変更を実施する技術に関する。

車両の走行を案内するナビゲーション装置は単なる経路探索のみならず、近年では、様々な運転支援を行なう。その一つに、車両における車線変更を支援する技術が提案されている。例えば、特許文献１では、車線変更が禁止されている交差点近くのレーンを予め記憶しておき、車線変更を禁止したり、車両の意図する走行方向に向けて予め車線変更を案内するなどの支援を行なう。特許文献２は、車線変更の規制区間の情報を記憶しておき、これを運転者に報知する技術を開示している。

特開２００７−１２７５９８号公報 特開２０１３−１９８０６号公報

しかしながら、これらの技術では、車線変更が禁止されているか否かといった、いわば二値的な情報を記憶して、車線変更の案内を行なっているに過ぎず、現実の道路状況に応じた柔軟な対応ができない場合があった。車線変更の音声案内を行なうだけであれば、こうした情報は十分に有用であるが、運転支援の観点から、例えば車線変更の自動化や自動運転などを実現しようとすると、車線変更が禁止されているか否かといった程度の情報では、十分な対応ができないことが想定される。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することが可能である。

（１）本発明の第１の実施態様として、車両における車線変更を支援する装置が提供される。この装置は、道路地図データに対応した道路ネットワーク情報を記憶した道路ネットワーク情報記憶部と；前記道路ネットワーク情報を用いて、車両の走行経路を決定する走行経路決定部と；道路に存在するレーン毎に、車線変更の制限の理由が異なる複数の制限レベルのうちの少なくとも一つを、前記レーン上の位置に対応付けて記憶する車線変更制限レベル記憶部と；車両が走行している地点の位置データを取得する位置取得部と；前記取得した車両の位置データに基づいて、前記決定された車両の走行経路における前記車線変更の制限レベルを参照し、前記走行経路に沿った走行のための車線変更情報を、前記車両内において提示する提示部とを備えたことを特徴とする。

この車線変更支援装置によれば、道路に存在するレーン毎に、車線変更の制限の理由が異なる複数の制限レベルの少なくとも１つを記憶しているので、これを参照することで、
走行経路に沿った走行のための車線変更情報を、車両内において提示することができる。提示は、音声や画像などによって行なうことができ、運転者による車線変更を伴う運転を支援することができる。

（２）こうした車線変更支援装置において、決定された車両の走行経路を走行するために車線変更が完了しているべきポイントからの距離に応じて、車線変更情報の内容を変更してもよい。こうすれば、車線変更が完了しているべきポイントからの距離に応じた適切な車線変更情報を提示することができる。

（３）こうした車線変更支援装置において、車線変更が完了しているべきポイントは、車線変更が規制される車線変更規制レーンが開始される地点としてもよい。車線変更が規制される車線変更規制レーンに入れば、車線変更が原則としてできないからである。従って、こうした車線変更規制レーンが開始される地点からの距離に応じて、車線変更情報の内容を変更すれば、車線変更規制レーンの開始まで、適切な対応を執るように、案内することができる。

（４）こうした車線変更支援装置において、前記車線変更が完了しているべきポイントは、交差点の入口地点、幅員減少地点および分岐地点のうちの少なくとも一つとしても良い。これらの地点は、いずれも車線変更を必要とする可能性のあるポイントなので、いずれの場合でも、運転者の運転を適切に支援することができる。

（５）こうした車線変更支援装置において、車線変更が完了しているべきポイントまでに行なう車線変更が、追越車線への車線変更である場合には、前記ポイントまでの距離が所定距離以下となってから前記車線変更情報を提示するものとして良い。こうすれば、追越車線への車線変更の案内を、適切な地点から開始することができる。あまり早く追越車線に車線変更させることは、望ましくない場合も想定し得るからである。

（６）本発明の第２の実施態様として、車両を制御する車両制御装置が提供される。この車両制御装置は、走行している車両の少なくとも進路を変更する走行変更部と；道路に存在するレーン毎に、車線変更の制限の理由が異なる複数の制限レベルのうちの少なくとも一つを、前記レーン上の位置に対応付けて記憶する車線変更制限レベル記憶部と；車両が走行している地点の位置データを取得する位置取得部と；前記車両の進路変更の要求を、
当該要求の事由と共に出力する進路変更要求部と；前記進路変更の要求を受けたとき、前記取得した車両の位置データに基づいて、前記レーン上の車両の位置に対応付けられた前記車線変更の制限レベルを参照し、前記制限レベルと前記進路変更の要求の事由との関係から、車線変更の可否を判断する判断部と；前記判断部により車線変更可能と判断したとき、前記進路変更の要求に基づき、前記走行変更部を制御して車両の進路を変更させる進路変更実行部とを備えたことを要旨としている。

こうした車両制御装置によれば、道路に存在するレーン毎に、車線変更の制限の理由が異なる複数の制限レベルの少なくとも１つを記憶しているので、レーン上の車両の位置に対応付けられた車線変更の制限レベルを参照し、制限レベルと進路変更の要求の事由との関係から、車線変更の可否を判断することができる。しかも、車線変更可能と判断したときには、進路変更の要求に基づき、走行変更部を制御して車両の進路を変更させることができる。このため、車線変更を伴う車両の進路の変更を容易に実現することができる。しかも、制限レベルと進路変更の要求の事由との関係から、車線変更の可否を判断しているので、例えば通常運転時と緊急時とでは、車線変更の可否の判断を異ならせることができる。例えば、通常の走行時には禁止している車線への変更などを、緊急時には行なうといった対応が可能であり、車線変更を伴う進路の変更を行なって、事故回避などを実現できる。

（７）こうした車両制御装置において、更に、道路地図データに対応した道路ネットワーク情報を記憶した道路ネットワーク情報記憶部と；前記道路ネットワーク情報を用いて、車両の走行経路を決定する走行経路決定部と；前記決定された走行経路において、前記車線変更の制限レベルを参照して、車両が走行すべき車線を決定する車線決定部とを備え；前記進路変更要求部は、現在の車両の位置データと前記決定された車線とに基づいて、車線変更を事由とする進路変更の要求を出力するものとしても良い。

こうした車両制御装置によれば、状況に対して柔軟に車線変更を事由とする進路変更の要求を出力することができる。

（８）こうした車両制御装置において、更に、車両周囲の他の車両を含む対象物を検出する検出部を備え；前記進路変更要求部は、前記検出した対象物と当該車両との位置関係に基づいて、事故回避を事由とする進路変更の要求を出力するものとしても良い。こうすれば、予め記憶した制限レベルだけでなく、実際にその場に存在する対象物との位置関係に基づいて、事故回避を事由とする進路変更の要求を出力できるので、事故回避を一層確実に行なうことができる。

本発明は上記の装置に対応した方法としても実施可能である。いずれの方法も、装置発明に対応した作用効果を奏する。更に、本発明は、上記以外の態様によっても実施可能である。例えば、車線変更を支援する方法や車両制御方法として、あるいはサーバと車両とから構成された車線変更支援システムや車線変更運転制御システムとしても実現可能である。あるいは、これらのシステムを実現するサーバの発明としても実施可能である。

第１実施形態としての車線変更支援システムの概略構成を示す概略構成図。 論理ネットワーク（ＮＷ）データとレーン（車線）ＮＷデータとの関係を説明する模式図。 車線変更経路探索の一例を示す説明図。 記憶部に記憶されるデータ構造の一例を示す説明図。 車線変更案内処理ルーチンを示すフローチャート。 道路ＮＷレベルでの経路探索処理ルーチンを示すフローチャート。 レーンＮＷレベルでの経路探索処理ルーチンを示すフローチャート。 車線変更可能区間でのレーンＮＷの分割の様子を示す模式図。 重み付けによる車線変更最終可能箇所と車線変更推奨箇所の探索の様子を示す説明図。 車線変更最終可能箇所からの距離と重み付けとの関係を例示するグラフ。 音声案内出力処理ルーチンを示すフローチャート。 車線変更最終可能箇所からの距離と重み付けとの関係を変更する例を示すグラフ。 第２実施形態としての車線変更運転制御システムの概略構成を示す概略構成図。 車線変更運転処理ルーチンを示すフローチャート。 車線変更処理ルーチンを示すフローチャート。 第３実施形態として、緊急時運転制御を行なう処理の内容を示す緊急時運転制御処理ルーチンを示すフローチャート。 車線変更可否レベルのルールの一例を示す説明図。

［第１実施形態］
本発明のいくつかの実施形態について説明する。図１は、第１実施形態としての車線変更支援システム１０の概略構成を示す概略構成図である。図１に示すように、この車線変更支援システム１０は、経路探索に必要なデータを記憶すると共に経路探索などの処理を行なうサーバ２０と、このサーバ２０とデータやり取りしつつ各種案内を運転者に対して提示して運転を支援する機能を備えた車両４０とを備える。サーバ２０と車両４０とは、ネットワークＮＷと接続されており、すくなとも車両４０は無線によりネットワークＮＷと接続することができる。サーバ２０とネットワークＮＷとの接続は、有線でも無線でも良い。

サーバ２０は、ＣＰＵにより実現されるサーバ制御部２１、ネットワークＮＷとの間でデータのやり取りを行なうための通信部２２、各種データを記憶する記憶部３０を備える。サーバ制御部２１は、道路やレーンの探索を行なう経路探索手段２４を備える。経路探索手段２４は、走行経路決定部や車線決定部に相当し、サーバ制御部２１が、所定のプログラムを実行することにより実現される。経路探索手段２４が道路やレーンの経路探索を行なう場合に必要となる各種データは、記憶部３０に記憶されている。この記憶部３０は、道路ネットワーク情報記憶部、車線変更制限レベル記憶部、地物情報記憶部など、各情報の記憶部として機能し、少なくとも、道路ネットワーク（ＮＷ）データ３１、レーンＮＷデータ３２、レーンＮＷ属性データ３５、車線変更可否レベルデータ（図１では、「車線変更データ」と略記した）３６、地物の情報である地物データ３７、推奨レベルデータ３９を記憶している。このうち、道路ＮＷデータは、道路地図データに対応しており、経路探索に用いられる道路ネットワーク情報に相当する。道路ＮＷデータ３１は、実際の道路の形状や交差点などによる道路の結合等に基づくだけでなく、探索のための論理的な結合関係を反映しているので、以下「論理ＮＷデータ３１」と呼び、図示もこれに倣う。こうした各種データの内容については、図２，図３を用いて後で詳しく説明する。

このサーバ２０とデータのやり取りを行なう車両４０は、運転情報装置５０を備える。運転情報装置５０は、車両４０の運転には直接関わらず、運転者に必要な情報の提示、例えばナビゲーションの音声通知などを行なう。この運転情報装置５０は、ＣＰＵにより実現されるナビ制御部６０の他、ナビ制御部６０に接続された以下の装置、即ち、ネットワークＮＷとの間でデータをやり取りする通信部５２、ユーザからの指示を受け付ける入力部５３、経路案内を音声や画面表示などの各種形式で出力する出力部５４、データなどを一時的に記憶する一時記憶部５５、ＧＮＳＳなどにより車両の位置を取得する位置取得部
５６、車両周辺の画像を取得する車載カメラである画像取得部７０、等を備える。

ナビ制御部６０は、その内部に、位置取得部５６からのＧＮＳＳデータや画像取得部７０が取得した画像等から車両４０の位置を特定する位置特定手段６１、出力部５４を用いて経路案内を行なう経路案内手段６２、車線変更の推奨箇所を特定する車線変更推奨箇所抽出手段６３を備える。これらの各手段６１〜６３は、ナビ制御部６０のＣＰＵが所定のプログラムを実行することにより、実現される。プログラムは、図示しないＲＯＭやハードディスクなど記憶媒体に記憶されており、必要なタイミングでナビ制御部６０により実行される。

出力部５４は、提示部に相当し、カラー液晶表示装置とスピーカとを含む。カラー液晶表示装置の表示パネルには、タッチパネルが組み込まれており、このタッチパネルは入力部５３の一部を構成する。ナビ制御部６０は、出力部５４の表示パネルに、ユーザからの指示を受け付けるためのボタンなどを表示し、このボタンの表示領域に対応したタッチパネルの部位が操作されることにより、ボタンが押されたものとして認識する。こうして必要なタイミングで、ユーザによる指示が入力される。なお、入力部としては、音声認識などを用いて指示を直接入力する構成などを採用することも可能である。また出力部５４も、音声合成装置などにより構成することができる。カラー液晶表示装置などの表示パネルは、ナビの画像等をフロントガラスに反射させて、運転者（ユーザ）に視認させるといった構成とすることも差し支えない。ナビ制御部６０に備えられた位置特定手段６１，経路案内手段６２，車線変更推奨箇所抽出手段６３などの具体的な構成とその働きについては、後で詳しく説明する。

実際の道路に対応した論理ＮＷデータ３１の構造とレーンＮＷデータ３２の構造とレーンＮＷ属性データ３５の構造および対応関係について説明する。図２は、論理ネットワーク（ＮＷ）データとレーン（車線）ＮＷデータとの関係を説明する模式図、図３は、車線変更経路探索の一例を示す説明図、図４は、記憶部に記憶されるデータ構造の一例を示す説明図である。図２に示すように、実際の道路（実道路）に対しては、経路探索用に論理ＮＷデータが予め用意されている。この論理ＮＷデータは、経路探索の対象となる地域に存在する実際の道路の接続関係に対応付けられた論理的なデータである。このデータは、
出発地（多くは現在地）から目的地までの道路の経路探索に用いられる。経路探索する場合、実際の道路の接続関係を、道路に対応付けられたリンクと、リンク同士の結節点に相当するノードとを含んだ論理データとしておくことが、探索処理上は望ましい。ノードは、一般には交差点などに対応付けられているが、経路探索の条件が異なる場所、例えばトンネルの入り口・出口などにも設けられる。リンクは、こうしたノード間をつなぐデータである。本実施形態では、経路探索に用いられる論理ＮＷデータは、このリンクについてのデータであるリンクデータの集合として用意されている。

論理ＮＷデータを構成する各リンクのデータ（リンクデータ）は、ユニークなリンクＩＤを用いて管理されている。リンクデータの一例を、図４の左端に示した。後述するレーンＮＷデータ３２などは、全てこのリンクＩＤにひも付けて管理されている。もとより論理ＮＷデータの構造は図４に例示したものに限らず、経路探索と他のデータの検索とが可能であれば、どのような形式であっても差し支えない。例えばノードデータの集合として構築しても良い。

こうした論理ＮＷデータ３１と車線の情報であるレーンＮＷデータ３２とは、識別子ＩＤにより対応付けられている。実道路が、図２に示したように、両側合せて３車線あれば、レーンＮＷデータも、３つのレーンが並行に配置されたデータとして用意しても良い。レーンＮＷデータ３２も、ノード間を接続するリンクデータとして管理されている。レーンＮＷデータにおけるリンクの端部（ノードの置かれた位置）は、図２に例示したように、横断歩道、停止線など、実際の車両の走行に直接影響を与える点に置かれていてもよい。交差点については、横断歩道から交差点を通過した位置の直近のノード、例えば通過位置にある横断歩道までを一つのリンクとしている。従って、全ての道路に横断歩道がある四叉路交差点であれば、左側車線からの左折、左側車線からの直進、右側車線からの直進、右側車線からの右折の４つのレーンのレーンＮＷデータが存在することになる。

経路探索手段２４による経路探索は、まず論理ＮＷデータ３１を用いて、出発地から目的地までの経路を探索することにより行なわれる。その上で、探索された経路に沿って、レーン単位で行なわれる。但し、1つの道路に複数のレーンがある場合でも、目的地までの経路探索は、どのレーンを走行するかまで指定して行なわれるのではない。目的地までの経路探索は、論理ＮＷデータに基づいて道路単位で行なわれる。その上で、経路案内時において例えば次の交差点を右折する場合などには、走行する車線を、右折が可能なレーンに車線変更しておくように案内するのである。

図３は、こうした車線変更のナビゲーションの手法を模式的に示す。図３では、高速道路ＲＤからの出口ＥＸが道路の右側に設けられている例を示す。車両４０が走行車線ＤＬを走行していると仮定して、分岐の手前において、追越車線ＯＬを経た出口用車線ＥＬへの変更をナビゲーションする場合を想定している。こうした分岐、あるいは交差点などの手前の一定の範囲において、レーンＮＷデータ３２を用いた経路探索が行なわれる。レーンＮＷデータ３２は、図３に示したように、分岐などの手前の一定範囲において、仮想的に、各車線をいくつかの部分に分けた状態で記憶されている。例えば走行車線ＤＬであれば、レーン１０００ないしレーン１００４が、追越車線ＯＬであれば、レーン２００１ないし２００４が、更に出口用車線ＥＬであれば、レーン３００１ないし３００４が、それぞれ存在する。その上で、これらの各レーン間に、隣接する車線への変更経路が存在するとみなして、どの経路で車線を変更することが望ましいか、案内するのである。

図３に示した例では、走行車線ＤＬの各レーン１０００ないし１００４と追越車線ＯＬの各レーン２０００ないし２００４の間の経路には、５０ないし１００のコストが付与される。また追越車線ＯＬの各レーン２００１ないし２００４と出口用車線ＥＬの各レーン３００１ないし３００４の間の経路には、６０ないし１００のコストが付与される。この例では、コストが低いほど、望ましい車線変更の経路であることを示している。従って、車両４０がこの区域に差し掛かると、レーンＮＷデータに基づいて、車線変更を案内するための仮想的な経路に沿って、出口ＥＸより手前側で車線変更するように、経路案内手段６２が、案内するのである。こうした車線変更の案内については、後で再度詳しく説明する。

出口が存在する場合と同様に、各車線において、幅員減少や、右折・左折専用とされている車線変更規制レーンなど、車線に関する属性の設定が変更される地点があれば、その設定の開始点までのデータと、開始点からのデータとが作られ、これらのデータからレーンＮＷデータが構成される。車線に対応するレーンＮＷデータ３２は、ユニークなレーンＮＷＩＤにより管理されている。各レーンＮＷデータは、図４に示したように、レーンＮＷＩＤを用いて論理ＮＷデータ３１を構成するリンクデータにひも付けられている。

更に、このレーンＮＷＩＤで管理されているレーンＮＷデータ３２には、レーンＮＷ属性データ３５が対応付けられている。図４に例示したように、レーンＮＷ属性データ３５は、ユニークなレーンＮＷ属性ＩＤを用いて管理されている。レーンＮＷ属性データ３５には、そのレーンの両隣のレーンを特定すると言った場合に用いられるレーンＮＷ属性ＩＤ、あるいは車線変更の可否レベルの情報などが含まれる。

車線変更可否レベルを示す車線変更データ３６は、車線変更の可否を示すデータである。車線変更可否レベルデータ３６は、車線変更の制限の理由が異なる複数の制限レベルのうちの少なくとも一つが設定可能である。この実施形態では、車線変更の制限の理由として、物理的な障害の有無と、法的な規制の有無とを区別しており、以下に示すレベル１からレベル５までの５段階の制限レベルの中から一つが選択されて設定されている。

レベル１：物理的な障害、例えば壁やフェンス、ガードレール、デリニエータなどがあり、車線変更（乗り換え）が物理的に不可であることを示す。
レベル２：物理的な障害、例えばロードコーンやポールコーン、キャッツアイなどの物理的な障害があるものの、緊急時などに必要があれば車線変更（乗り換え）が可であることを示す。
レベル３：物理的な障害はないものの、法的な規制、例えば直進専用とされている車線変更規制レーンであるとか、黄色実線が引かれ、はみ出し走行が禁止されているなどの理由から、車線変更（乗り換え）が不可であることを示す。
レベル４：物理的な障害や法的な規制がなく、車線変更（乗り換え）が可であるが、その区間での車線変更を推奨しないことを示す。例えば、交通量が非常に多い区間やほぼ常時渋滞が発生している区間、合流の手前の所定区間における合流側の車線への車線変更などが、レベル４に設定される。
レベル５：物理的な障害や法的な規制がなく、車線変更（乗り換え）が可であり、その区間での車線変更を推奨することを示す。

こうした制限レベルは、車線変更の制限の理由が異なる複数の制限レベルを含んでいればよく、物理的理由、法的理由以外の理由、例えば過去の事故データの解析から得られた車線変更に伴う事故の発生確率の高低などの理由による制限レベルなどを含んでも良い。また、物理的な理由による制限レベルなども「有無」の２つのレベルに限らず、物理的に乗り換え不可、ポールコーンのように車両に損傷の発生確率が一定以上の乗り換え可、キャッツアイのように車両に損傷の発生確率の低い乗り換え可、など３以上のレベルに分けても良い。各理由を、更に細かく分けることも可能である。

以上説明した論理ＮＷデータ３１，レーンＮＷデータ３２，レーンＮＷ属性データ３５，地物データ３７，車線変更可否レベルデータ３６などを、実道路に即して準備し、サーバ２０の記憶部３０に格納する。このサーバ２０との間で情報をやり取りすることにより、車両４０の運転情報装置５０は、以下に説明する車線変更案内を実現する。なお、上記の各種データの持ち方は一例であり、全てのデータを車両４０の側に持っても良いし、一部を車両４０側に持っても良い。また１つのサーバに集約する必要はなく、複数のサーバに分散して記憶しても良い。後述する経路探索なども、車両４０の側で、一部または全部を行なっても良い。経路探索なども含めて１つの車線変更支援装置として実現しても良い。

［車線変更案内処理］
次に、上記のシステム構成において行なわれる車線変更案内処理について説明する。図５は、車線変更支援システム１０が行なう車線変更案内処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理は、実際には、車両４０の運転情報装置５０とサーバ２０とが、ネットワークＮＷを介して必要な情報をやり取りすることで実現される。運転情報装置５０とサーバ２０では、別々のプログラムが動作しているが、説明の便宜上、両者を合せた処理として示した。

車線変更案内処理ルーチンが開始されると、まず目的地の入力処理が行なわれる（ステップＳ１１０）。この処理は、実際には、運転情報装置５０が入力部５３を介して、運転者からの目的地の入力を受け付けることにより、実現される。目的地の入力は、電話番号からの検索、住所の入力、地図上に表示された施設や場所の直接的な指定など、公知の手法により行なうことができる。入力された目的地の情報は、現在の車両の位置データである現在地の情報と共に、通信部５２からネットワークＮＷを介して、サーバ２０に送信される。現在地の情報（緯度、経度）は、車両４０に設けられた位置取得部５６からの情報に基づいて、位置特定手段６１がリアルタイムで特定している。

目的地と現在地との情報を受け取ったサーバ２０は、経路探索手段２４により論理ＮＷレベルでの経路探索処理を行なう（ステップＳ２００）。この経路探索処理（ステップＳ２００）の一例を図６に示した。この論理ＮＷレベルでの経路探索処理ルーチンが開始されると、まず車両４０の現在地を論理ＮＷレベルで特定する処理を行なう（ステップＳ２１０）。現在地の情報は、車両４０から送信されているが、その緯度・経度の情報に基づいて、論理ＮＷレベルでの現在位置を特定するのである。

続いて、経路探索の条件があれば、これを端末、すなわち車両４０の運転情報装置５０から入力する（ステップＳ２２０）。経路探索の条件とは、例えば高速道路利用の可否や経由地の指定などである。もとより、デフォルトの条件を使用する場合は、車両４０側から特に指定を受け付ける必要はない。また、探索条件の指定は、目的地や現在地の情報と共に、車両４０側からまとめて受け取るようにしても良い。

こうした目的地、現在地、経路探索の条件についての情報の特定が完了すると、サーバ２０は経路探索手段２４により、経路探索の処理を行なう（ステップＳ２３０）。論理ＮＷデータ３１を用いた経路探索の手法は周知のものなので、その説明は省略する。経路探索が完了すると、サーバ２０はネットワークＮＷを介してその結果を車両４０側に送信する。車両４０側では、この経路探索結果を取得する（ステップＳ２４０）。取得した経路探索の結果は、経路案内手段６２が車両４０における経路案内に用いられる。経路案内は、例えば、車両４０の出力部５４に、地図に重ねた推奨経路の表示を、車両４０の走行に合せて更新することにより行なわれる。

こうして論理ＮＷレベルでの経路探索が完了すると、次にレーンＮＷレベルでの経路探索処理（ステップＳ３００）を実行する。この処理も、引き続き、サーバ２０の経路探索手段２４により行なわれる。レーンＮＷレベルでの経路探索とは、車両４０が走行すべき道路において、車両４０が走行すべき車線を探索し、走行すべき車線を特定する処理である。具体的には、交差点での左折、右折、高速での分岐路や出口への進入、幅員減少などに備えて、車両４０が予め取るべき車線を特定するのである。

このレーンＮＷレベルでの経路探索処理の一例を図７に示した。このレーンＮＷレベルでの経路探索処理ルーチンが開始されると、まずレーンＮＷレベルでの現在地の特定がなされる（ステップＳ３１０）。要するに、どの車線を走行しているかまで特定するのである。続いて、論理ＮＷレベルで特定した経路にひも付いているレーンＮＷのデータを抽出する（ステップＳ３２０）。図３、図４に示したように、現在走行中の位置に対応したレーンＮＷデータ３２を、記憶部３０から取り出すのである。

続いて、抽出したレーンＮＷデータ３２から、これに関連付けられた車線変更情報を抽出する処理を行なう（ステップＳ３３０）。車線変更の情報は、レーンＮＷ属性データ３５から抽出する。具体的には、現在、車両４０が走行している車線とこの先に走行すべき車線とを特定するのである。図３を例に取って説明すると、現在車両４０が走行車線ＤＬを走行していて、この先に出口用車線ＥＬに車線変更しようとしている場合には、レーンＮＷ属性データ３５を参照することで、走行車線ＤＬから追越車線ＯＬを経て、出口用車線ＥＬに至る車線変更の情報を抽出する。現在車両４０が追越車線ＯＬを走行していれば、レーンＮＷ属性データ３５を参照することで、追越車線ＯＬから出口用車線ＥＬに至る車線変更の情報を抽出する。レーンＮＷ属性データ３５には、図４に示したように、各車線毎に、右側の車線や左側の車線を有無や、存在する車線を特定するためのレーンＮＷＩＤ、車線変更の可否レベルを示す情報などが記憶されているので、現在車両４０が走行している車線を特定すれば、これに関連付けられた車線変更情報を容易に抽出することができる。

こうして得られた車線変更情報から、車線変更が可能な範囲が分かるので、次に、車線変更可能な区間のレーンＮＷデータを分割する処理を行ない（ステップＳ３３５）、分割されたレーンＮＷデータを用いて車線変更リンクを作成する処理を行なう（ステップＳ３４０）。この様子を図８に示した。図８は、車線変更可能区間でのレーンＮＷの分割の様子を示す模式図である。図８（Ａ）に示すように、ステップＳ３３０の処理により、車線変更情報として、車線変更可能な範囲がレーンＮＷデータ３２に含まれるレーンデータＬＳ１，ＬＳ２として求められる。そこで、次にこのレーンデータＬＳ１，ＬＳ２を、図８（Ｂ）に示したように、複数の区間に分割する。分割は、分割後の各区間が所定の長さを有するように行なう。例えば、レーンデータＬＳ１，ＬＳ２が、２００メートルであれば、これを５０メートルの区間４つに分割する。図８（Ｂ）においては、分割された各区間の集合を符号ＤＬＳ１，ＤＬＳ２として示した。

こうして得られた分割後の各レーンデータを、図８（Ｃ）に示したように繋いで、車線変更リンクを作成するのである（ステップＳ３４０）。車線変更リンクとは、図８（Ｃ）に示したように、車線間において仮想的に作られる車線変更のための経路候補の集合である。道路に対応した論理ＮＷデータでは、リンクは、現実に存在する交差点等のノードで結合されるが、車線変更においては、交差点のような現実の地物としての車線変更地点は存在しない。このため、車線変更を案内するために、仮想的な車線変更リンクを作成するのである。こうした車線変更リンクは、現実の交差点などに対応していないという意味では仮想的なものではあるが、図４に示したように、車線変更リンクを構成する車線毎の各リンク自体は、交差点の手前や高速道路の分岐や出口の手前など、車線変更を案内すべき箇所ごとに予め用意されている。車線変更リンクは、現在の車両４０の位置（走行している車線や、その車線上の走行位置）に基づいて、必要となるリンクを読み出し、これを組み合わせて作成する。

こうした車線変更リンクを作成する際、本実施例では、図４に示した車線変更可否レベルデータ３６を用いて、柔軟な対応を行なう。例えば、本実施形態では、車両４０の運転情報装置５０の入力部５３から入力された運転者の指定に基づいて、車線変更リンクを、法規制はないが交通量などの観点から車線変更を推奨しないレベル４の区間を含んで作成するか、あるいは含まず作成するかを決定している。車線変更リンクは、入力部５３からの入力に基づいて、いずれかの条件の下で作成される。

こうして作成された車線変更リンクに重み付け（１）を施して、車線変更最終可能箇所を探索し、レーンＮＷレベル経路を作成し（ステップＳ３５０）、更に車線変更リンクに重み付け（２）を施して、車線変更推奨箇所を探索し、レーンＮＷレベル経路を作成する（ステップＳ３６０）。この２つの処理について、図９を参照して説明する。図９は、分岐が存在する箇所の手前に車両４０が差し掛かった場合を想定した説明図である。図９に示した例では、分岐にたいして直進する車線ＬＬ１と、左に分岐する車線ＬＬ２とが存在する。そして、ステップＳ３４０の処理により、この２つの車線に関して、車線変更リンクが作られる。図９において、矢印線はレーンＮＷデータにおけるリンクであり、「○」印は、それらのリンクが接続されている点を示している。

車線変更リンクは、レーンＮＷ属性情報において、車線変更可能とされている範囲に作られる。その上で、この車線変更リンクに、重み付け（１）を適用する。重み付け（１）と（２）としては、図９の最下欄に示した値が予め設定されている。これらの値は分岐からの距離に応じて設定されている。重み付け（１）は、分岐からの距離が大きくなるにつれて、大きくなるように設定され、その値の範囲は０〜１００である。この重み付け（１）を、車線変更リンクに適用すると（ステップＳ３５０）、図９の最上欄のように、車線変更の各リンクには、値３０から値９０が付与される。車線変更リンクにおいて、最も小さい値が付与されたリンクの箇所が、車線変更最終可能箇所として探索される。こうした車線変更最終可能箇所が生じる場所としては、交差点の入口地点、分岐における分岐地点、幅員減少となる幅員減少地点、など種々の地点が想定される。

その上で、今度は、車線変更最終可能箇所を終端として、重み付け（２）が適用される。この結果を図９の中段に示した。この例では、車線変更最終可能箇所の車線変更のリンクに値１００が付与され、分岐から離れるに従って小さくなる値が付与される。

このような形で、車線変更リンクに重み付け（１）と（２）とを適用するのは、実際の道路において、車線変更が可能となる条件、例えば法規制の変更や工事などによる一時的な車線変更の制限などに柔軟に対処するためである。レーンＮＷ属性情報により車線変更可能な範囲に車線変更リンクを形成し、これに重み付け（１）を適用するという同じ手続により、車線変更最終可能箇所を容易に知る事ができる。更に、こうした求められた車線変更最終可能箇所から重み付け（２）を適用することにより、車線変更リンク内での車線変更を推奨するポイントを容易に決めることができる。こうした重み付け（１）（２）のデータは、推奨レベルデータ３９として、記憶部３０に記憶されている。

車線変更最終可能箇所と車線変更推奨箇所とについて、更に図９、図１０を用いて説明する。図９は、重み付け（２）の一例を示すグラフである。この重み付け（２）は、車線変更最終可能箇所からの距離と重み付け（２）との関係を示している。車線変更に対する規制が何もなければ、車線変更リンクは、車線変更の案内は、車線変更が可能である最後の箇所から隔たるほど、車線変更に適した、つまり車線変更を推奨すべき場所であることを示している。その場合でも、車線変更最終可能箇所からあまりに隔たった地点では、車線変更を推奨することが望ましいとは言えない。このため、重み付け（２）は、車線変更最終可能箇所から隔たるにつれて小さくなり、値０となった以降、つまり車線変更最終可能箇所から距離ＳＬだけ隔たった場所から更に遠ざかった範囲では、値１００に設定されている。

ところが、仮に車線変更最終可能箇所から距離ＳＬだけ隔たる前に、車線変更可能範囲が終了する場合があり得る。図１０は、こうした場合を例示している。図１０に示した例では、車線変更最終可能箇所から距離ＳＬだけ隔たる前に、工事による物理的な規制が、所定範囲ＣＬに亘ってなされ、この範囲で車線変更が一時的にできなくなっていることを示している。

従って、図７のステップＳ３６０の処理により、車線変更リンクに重み付け（２）が適用されると、図９のように、車線変更最終可能箇所から車線変更可能な範囲が十分に存在する場合には、車線変更リンクには、最大１００から最小０までの値（経路探索上のコスト）が付与されることなる。他方、図１０のように、車線変更最終可能箇所から車線変更可能な範囲が十分にない場合には、車線変更リンクに付与される値の最小値は０にならない。

そこで、図７に示したレーンＮＷレベル経路探索処理ルーチンでは、次に、車線変更推奨箇所のコストがいくつであるかの判別を行なう（ステップＳ３７０）。車線変更推奨箇所とは、車線変更リンクの中で、最小の値が適用された箇所なので、図９の例では値０となり、図１０の例では値０より大きな値となる。つまり、車線変更推奨箇所のコストが値０でなければ、車線変更が可能な区間が、比較的短いことになる。そこで、車線変更推奨箇所のコストが値０より大きい場合には、車線変更区間が短いことを示す車線変更区間短フラグＦ（以下、単にフラグＦという）を値１にセットし（ステップＳ３８０）、コストが値０の場合には、フラグＦを値０にリセットする（ステップＳ３９０）。以上で、レーンＮＷレベル経路探索処理ルーチンを終了する。その後、図５に戻って、以下の処理を継続する。

レーンＮＷレベル経路探索処理（ステップＳ３００）を終了すると、次に、車両４０の現在位置を取得する（ステップＳ１２０）。車両４０の現在位置は、車両４０に搭載された位置取得部５６によりリアルタイムで取得されるので、ネットワークＮＷを介して、現在の位置を車両４０側から取得する。その後、取得した車両４０の現在地が、論理ＮＷレベルでの経路探索処理（ステップＳ２００）により探索された経路上にあるか否かを判断する（ステップＳ１３０）。

車両４０の現在位置が探索した経路上になければ、ステップＳ２００に戻って、現在位置から目的地までの論理ＮＷレベルでの経路探索処理から、上記処理を繰り返す。こうした処理を行なうことにより、車両４０の現在位置が探索した経路上にあると判断されれば（ステップＳ１３０）、次に経路情報に基づいて、現在の車両４０の位置から最も近い車線変更推奨箇所と車線変更最終可能箇所とを取得する（ステップＳ４００）。ここで取得される車線変更推奨箇所と車線変更最終可能箇所は、レーンＮＷレベル経路探索処理（図７）のステップＳ３５０，Ｓ３６０の処理により探索した箇所である。すなわち、レーンＮＷレベルでの経路における進行方向直近の車線変更推奨箇所と車線変更最終可能箇所である。車両４０は走行しているので、こうした車線変更推奨箇所は、図９を用いて説明したように、コスト０の場所として取得されることもあれば、図１０を用いて説明したように、コストが０以外の場所として取得されることもある。

こうして車線変更推奨箇所と車線変更最終可能箇所とを取得した後、後述する音声案内出力処理（ステップＳ５００）を実行する。その後、目的地に達したかを判断し（ステップＳ１４０）、目的地に達していなければ、上述したステップＳ１２０に戻って処理を繰り返す。目的地に達すれば（ステップＳ１４０）、車線変更案内処理はこれ以上必要ないことから、「ＥＮＤ」に抜けて、車線変更案内処理ルーチンを終了する。

ステップＳ５００での音声案内出力処理の内容を、図１１を用いて説明する。この音声案内出力処理ルーチンの処理は、車両４０側で実行される。この処理に先立って、ナビ制御部６０の車線変更推奨箇所抽出手段６３は、サーバ２０からデータを受け取り、車線変更最終可能箇所と車線変更推奨箇所を抽出している。図１１に示した音声案内処理ルーチンが開始されると、まず案内区間であるか否かの判断を行なう（ステップＳ５１０）。車線変更を行なうべき区間からまだ遠く隔たっていれば、車線変更の案内を行なう必要はないからである。この場合（ステップＳ５１０：「ＮＯ」）は、何も行なわず、「ＥＮＤ」に抜けて、音声案内出力処理ルーチンを一旦終了する。

車両４０が交差点や分岐などの車線変更を行なうべき区間に近づくと、案内区間に入ったと判断し（ステップＳ５１０：「ＹＥＳ」）、次にフラグＦの値について判別する（ステップＳ５２０）。このフラグＦは、既述したように、車線変更が可能な区間が短いか否かを示す。そこで、このフラグＦの値について判別し、フラグＦが値１であれば、車線変更可能な区間が短い可能性があるとして、現在の車両４０の位置から車線変更最終可能箇所までの距離Ｇをまず計算する（ステップＳ５３０）。そして、この距離Ｇが、予め定めた所定値αより小さくなるまで、距離Ｇの計算（ステップＳ５３０）、および所定値αとの比較（ステップＳ５４０）を繰り返す。ここで所定値αは、ＧＬ＋ｙメートルに設定されている。本実施形態では、ＧＬは、図１０に示したように、「車線変更最終可能箇所から車線変更推奨箇所までの距離」であり、ｙは予め定めた値、例えば５０などである。なお、αは、距離ＧＬによらず、固定値としても良い。

車両４０の位置が、車線変更最終可能箇所からＧＬ＋ｙメートルより短くなると（ステップＳ５４０：Ｇ＜α）、音声により、「あとｙメートルで、車線変更可能となります。車線変更の準備をお願いします」との案内を出力する（ステップＳ５５０）。こうした音声による案内は、本実施形態では、車両４０側で行なっているが、サーバ２０から、車両４０の運転情報装置５０に対してネットワークＮＷを介して指示を送信することにより実現しても良い。音声案内用の音声は、車両４０の出力部５４で音声合成により出力しても良いし、音声データを、サーバ２０側から車両４０に送信し、この音声データを出力部５４が再生するようにしても良い。

こうした音声案内は、フラグＦが値１、すなわち車線変更可能な区間が短い可能性があるために、運転者に準備を促すために行なわれる。従って、ステップＳ５２０での判断が、フラグＦ＝０の場合には、必要ないとして、上述したステップＳ５３０ないしＳ５５０の処理は、実行されない。

次に、車両４０の現在位置に基づき、車両４０が車線変更推奨位置を通過したか否かの判断を、車両が車線変更推奨箇所を通過するまで繰り返す（ステップＳ５６０）。車両４０が車線変更推奨箇所を通過したと判断すれば、「ｚ方向に車線変更して下さい」との音声案内を行なう（ステップＳ５７０）。ｚ方向とは、レーンＮＷレベルの経路探索処理（図７）により作られた車線変更リンクに従う方向である。仮に、図１０に示した例において、右側車線ＬＬ１を走行している車両が左側に分岐する場合は、ｚは「左」であり、逆の場合は、「右」である。この処理も、サーバ２０から車両４０の運転情報装置５０に指示を出すことで実現しても良い。こうした音声案内を行なった後、「ＥＮＤ」に抜けて、本処理ルーチンを終了する。

以上説明した車線変更案内処理が、車両４０が目的地に到着するまで繰り返し行なわれる。このため、この車両４０の運転者は、目的地に到着するまでの間、通常の経路案内を受けると共に、車線変更が必要な箇所に近づくと、予め設定した適切な位置（車線変更推奨箇所）で、必要な方向への車線変更の音声案内を受けることができる。このため、経路案内において、単に「この先に右折専用とされている車線変更規制レーンがあります」といった案内を受けたり、「この先、○○メートルで左側に分岐してください」という案内を受けたりする場合と比べて、自車を、適切な車線に予め車線変更しておくことが可能となり、運転の利便性や走行の安全性を増すことができる。

しかも、本実施形態では、図４に示したように、車線変更の可否を示す車線変更可否レベルデータを、物理的な障害の有無と、法的な規制の有無とで区別し、レベル１からレベル５までの５段階で設定可能としている。その上で、本実施形態では、レベル４の区間を車線変更リンクに含ませるか否かを、運転者により指定可能としている。具体的には、車線変更リンクを作成する際（図７、ステップＳ３４０）、こうした車線変更可否レベルデータのいずれのレベルまでを使うかを、設定することができる。このため、運転者の意図に応じて、適切な範囲で、車線変更の案内を行なうことができる。

更に、本実施形態では、車線変更リンクを作成した上で、これに２種類の重み付け（１）（２）を施すことで、車線変更推奨箇所と車線変更最終可能箇所とを特定している。従って、車線変更が必要となる箇所に対して一律に車線変更の案内をするのではなく、車線変更が必要となる箇所の状況に応じた柔軟な案内が可能となる。例えば、本実施形態では、車線変更推奨箇所から車線変更最終可能箇所までの距離が短い場合には、前もって車線変更の準備をするように促しており、運転者は車線変更を余裕を持って行なうことができる。このため、車両運転上の利便性と安全性とを更に高めることができる。こうした対応は、案内を必要とする程度の高い運転初心者にとって、特に有用である。なお、こうした事前の案内は、行なわなくても差し支えない。

また、本実施形態では、図４に示したように、レーンＮＷデータ３２にレーンＮＷ属性データ３５をひも付け、更にこのレーンＮＷ属性データ３５に、車線変更可否レベルデータ３６をひも付けている。このため、車線変更の可否を物理的な状況、法的な規制などに基づいて、細かく設定して、車線変更案内を行なうことができる。

［第１実施形態の変形例］
第１実施形態の車線変更支援システム１０のいくつかの変形例について説明する。車線変更最終可能箇所からの距離と車線変更のコスト（重み付け）との関係は、様々な条件によって変更して良い。例えば、図１２に示すように、一車線分の車線変更の場合は、実線Jａで示した関係を用い、二車線分の車線変更を行なう場合には、破線Ｂａで示した関係を用いるようにしても良い。二車線分を車線変更するためには、一車線分の車線変更より距離が必要となるため、コストが値０となる車線変更最終可能箇所からの距離が、一車線分の車線変更の場合Ｊａと比べて、遠くなるように、関係Ｂａは設定されている。なお、
車線変更最終可能箇所からの距離と重み付けとの関係は、直線的である必要はなく、折れ線や二次曲線など、任意に設定可能である。車線変更ができなくなる地点（車線変更最終可能箇所）に近づくにつれて、心理的な負担が高まることから、車線変更最終可能箇所から隔たった場所の重み付けを、より低いコストとするような関係にすることも望ましい。

図１２に示した２つの関係Ｊａ，Ｂａは、車線変更の数以外の関係に対応付けることも可能である。例えば、走行している車両４０の車速に応じて、例えば高速道路において時速９０キロメートル以下では関係Ｊａを用い、時速９０キロメートルを超えている場合には関係Ｂａを用いるようにしても良い。車速が速ければ、車速が遅い場合よりも、手前から車線変更の案内をした方が望ましいからである。あるいは、入力部５３により入力した運転者の好みにより切り替えるものとしても良い。早めに車線変更の案内をして欲しい人もいれば、あまり早く車線変更したくない人もあるからである。運転者が初心者か否かにより、変更しても良い。初心者の場合は、余裕を持って車線変更できるように、関係Ｂａを用いるようにするのである。初心者かどうかと言った情報は、入力部５３から入力しても良いし、運転のパターンから推定しても良い。更に、高速道路の場合は関係Ｂａを、一般道路の場合には関係Ｊａを、それぞれ用いるようにしても良い。

上記の第１実施形態において、画像取得部７０により取得した画像を利用するものとしての良い。画像取得部７０により取得した画像の利用は、例えば次のようなものが考えられる。
（Ａ）車両４０の現在位置を正確に判定するのに用いる。予め道路周辺の地物のデータを記憶した地物データ３７の１つとして地物の画像データを保存しておき、車両４０の走行時に、画像取得部７０により取得した画像と照らし合わせることで、車両４０の位置を正確に把握できる。この場合、画像取得部７０は、地物情報取得部として機能することになる。こうすれば、車両４０の現在位置を、ＧＮＳＳなどを用いた位置取得部５６により取得している場合などで、仮に位置情報の精度が、ＧＮＳＳの制限を受けた場合でも、正確な位置の把握が可能となる。こうすることで、位置データ修正部を実現することができる。位置情報の精度がＧＮＳＳの制限を受ける場合は、例えば高層ビル谷間の高速道路の下などでは、電波状態によって、一時的に車両位置の精度が不足する場合などが考えられる。

（Ｂ）車両４０の周辺の状況を把握して、車線変更の案内に用いる。車両４０の周辺を画像取得部７０により撮像し、例えば車両４０の斜め後方に対象物である他の車両がいる場合などには、その方向への車線変更の案内に反映させることができる。反映の仕方としては、「斜め後方の車両に注意して、ｚ方向に車線変更してください」のように、車両の存在に注意を喚起する手法や、斜め後方の車両がいなくなるまで車線変更の案内を遅らせるなど、様々な対応が可能である。

（Ｃ）区画線などを撮像し、地物データ３７と照らし合せる。各車線についての法的な規制は、予め調査され、車線変更可否レベルデータ３６に反映されているが、各道路には、こうした規制に対応した区画線が描かれている。中央線でない区画線が黄色の場合は、車線からのはみ出しが禁止されているので、黄色の区画線側への車線変更はできない。そこで、画像取得部７０により区画線を撮像し、その場で車線変更可否レベルデータに反映させ、車線変更の案内を行なうものとしても良い。こうした規制がなされていることは、車線変更可否レベルデータ３６に原則として反映されているが、データの誤りや規制の変更とデータ更新のタイムラグなどにより、不一致を生じることがあり得る。こうした不一致が生じていても、画像取得部７０により取得した画像により修正することができる。

上記実施形態では、音声による案内は、車線変更の準備の促し（図１１，ステップＳ５５０）と車線変更の案内（ステップＳ５７０）の２つとしたが、いずれか一方だけでも良い。あるいは、車両が車線変更最終可能箇所を通過した時点で、まだ車線変更されていなければ、「ここからは、車線変更できません」とか「車線変更できなかったので、次の経路案内に従ってください」といった車線変更禁止の案内を、行なうものとしても良い。また、車線変更を案内する場合、変更を推奨する度合いを含めて案内しても良い。推奨の度合いとは、「この位置で車線変更するのが、最も望ましい」「できればここで車線変更してください」など、推奨する程度を反映したものである。これらの案内は、全て行なう必要はなく、いずれか１つまたはそれら２以上の案内の組み合わせとして実施しても良い。

上記の実施形態では、車線変更の案内は出力部５４を用いて音声により行なったが、必ずしも音声による必要はなく、出力部５４に設けられた表示パネルに表示するといった案内でも差し支えない。また、フロントガラスに反射させて、運転者に対して、フロントガラス越しの実像に重ねて、車線変更の方向などを推奨する案内を表示するようにしても良い。あるいはハンドルの右側や左側を選択的に振動させるといった方法で案内しても良い。

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態について説明する。図１３は、第２実施形態としての車両制御システム１００の概略構成図である。この車両制御システム１００は、第１実施形態の車線変更支援システム１０と比べて、車両４１の構成が異なっている。サーバ２０の構成は、第１実施形態と同様である。

車両制御システム１００を構成する車両４１は、図１３に示すように、運転情報装置５０に代えて、運転制御装置５１を備える。この運転制御装置５１は、第１実施形態の運転情報装置５０が備える通信部５２ないし画像取得部７０に加えて、更に車両制御部８０を備える。この実施形態では、運転制御装置５１は、車線変更が可能か否かを判断する判断部としての機能を備える。車両制御部８０は、車両４１に搭載されたモータ駆動部８２や補機駆動部９０に接続されている。モータ駆動部８２は、バッテリ８３に接続されている。モータ駆動部８２は、車両制御部８０の指示を受け、バッテリ８３に蓄えた電気エネルギにより、車両走行用の走行モータ８４と操舵用の操舵モータ８７とを駆動する。走行モータ８４は、後輪である駆動輪８５に結合されている。走行モータ８４の回転数とトルクを制御することにより、車両４１は、発進、走行、停止などが可能な電気自動車として機能する。また、操舵モータ８７は、前輪８８の操舵軸（図示せず）に結合されている。操舵モータ８７を駆動することにより、車両前後軸に対する前輪８８の角度が可変され、車両は走行方向を自由に変えることができる。

補機駆動部９０は、車両４１に搭載された補機の駆動および補機からの情報の収集を行なう。図１３では、補機としてヘッドライトやウィンカなどのライト群９１と検出部の１つとして機能するミリ波レーダ９２とを例示した。車両４１は、運転制御装置５１の車両制御部８０により、暗くなれば、ヘッドライトを自動点灯し、右折や左折あるいは車線変更の際には、曲がろうとする側のウィンカを点滅させる。また、補機駆動部９０を介して、ミリ波レーダ９２からの信号を読み取り、車両４１周辺の物体を検出する。図１３に示したハードウェア構成の他、車両４１には、車両として道路を走行する上で必要な装置、例えばブレーキシステムや各種インジケータなども搭載されているが、これらについては説明を省略する。

次に、車両制御システム１００を用いて行なわれる車線変更運転処理ルーチンについて説明する。第１実施形態と同様、第２実施形態の車線変更運転処理ルーチンは、サーバ２０と車両４１の運転制御装置５１とが協働して、図１４に示す車線変更運転処理を実現する。この処理は、図５に示した車線変更案内処理ルーチンとは、ステップＳ５００の音声案内出力処理に代えて、車線変更処理（ステップＳ６００）を行なう点を除いて、他の処理は同一である。従って、目的地を入力する処理（ステップＳ１１０）の他、ステップＳ
２００、Ｓ３００、Ｓ１２０、Ｓ１３０、Ｓ４００、Ｓ１４０の処理については、説明を省略する。

車線変更処理（ステップＳ６００）について、図１５を参照して説明する。図１５に示した処理が実行される前提として、目的地の入力（図１４、ステップＳ１１０）とこれに伴う経路探索に基づき、車両４１は自動運転されている。自動運転は、位置取得部５６により取得した車両４１の現在位置や、画像取得部７０やミリ波レーダ９２によって取得した周辺の状況、更にはバッテリ８３の残容量などの情報を用いて、車両制御部８０が走行モータ８４や操舵モータ８７を駆動することにより実現される。車速などは、論理ＮＷデータ３５に属性として付されているその道路の制限速度情報を参照して決定される。前方の車両との間隔はミリ波レーダ９２により、信号の色は画像取得部７０により、それぞれ取得し、加速および減速を行なっている。図示しない油圧ブレーキシステムも備えているが、通常の制動は、走行モータ８４による電力回生を利用した回生ブレーキにより実現される。回生した電気エネルギは、バッテリ８３を充電するのに用いられる。

このように、車両４１が自動運転されている中で、車線変更をどのように実現しているかについて、以下説明する。図１５に示した車線変更処理ルーチンが開始されると、まず車両４１の現在位置を取得する処理を行なう（ステップＳ６１０）。現在地は、車両４１の位置取得部５６により取得した位置情報から求めても良いし、更に画像取得部７０により取得した周辺の画像を地物データと照合することにより、求めても良い。

現在位置を検出すると、次に車線変更推奨箇所を通り過ぎたか否かの判断を行なう（ステップＳ６２０）。車線変更推奨箇所は、第１実施形態で説明したように、車線変更リンクの中で、重み付け（コスト）の最も低い地点である。この地点を通過したと判断した場合には、車線変更処理（ステップＳ７００）を行なう。この車線変更処理は、具体的には、第１実施形態で説明した車線変更リンクに沿って、車両４１の走行を制御する処理である。車線変更推奨箇所を過ぎると、車線変更最終可能箇所までの間に、車両４１の周辺の状況を確認しつつ、走行モータ８４や操舵モータ８７を制御して、車両４１を、レーンＮＷレベルの経路探索処理により探索された経路に沿って走行させる。

もとより、車線変更リンクの中で、最もコストの低い経路に沿って直ちに車線変更ができない場合も存在する。画像取得部７０やミリ波レーダ９２からの信号により、車両４１の近くに対象物である他の車両などが存在すれば、最も近い車線変更リンクでの車線変更処理は見送られる。そこで、車線変更処理を試みた後、続くステップＳ６３０において、車線変更が完了したかを判断し、車線変更が完了していれば（ステップＳ６３０：「ＹＥＳ」）、図１４にステップＳ１２０に移行して、現在位置の取得から処理を再開する。従って、自動運転しつつ、次の車線変更に備えるのである。

他方、図１５ステップＳ６３０での判断が「ＮＯ」、即ち車線変更が完了していないと判断すると、続いて、車両４１が、車線変更最終可能箇所を通過したか否かの判断を行なう（ステップＳ６４０）。車両４１が、車線変更最終可能箇所を通過していなければ、ステップＳ７００に戻って車線変更処理から再開する。即ち、車線変更リンクに沿って、更に車線変更を試みるのである。こうした処理を繰り返しても、車両４１が車線変更を完了できない場合には、車両４１は、車線変更できないまま、車線変更最終可能箇所を通過してしまう場合があり得る。この場合には、ステップＳ６４０での判断は「ＹＥＳ」となり、図１４のステップＳ２００に戻って、即ち論理ＮＷレベルでの経路探索から処理を再開する。これは、車線変更できなかったことから、当然車両４１は、当初予定した経路に沿って進むことができず、他の経路を辿っていることになるからである。この場合には、目的地に至る他の経路を探索し、その結果に基づいて、車両の自動走行と、必要な車線変更の処理とを継続する。上記の処理は、車両４１が目的地に到着するまで繰り返し、実行される（ステップＳ１４０）。

以上説明した車線変更運転処理が実行されることにより、第２実施形態の車両制御システム１００は、車両４１を自動運転しつつ、必要な車線変更を実現することができる。しかも、第１実施形態で説明したように、車線変更に関する車線変更可否レベルデータ３６は、車線変更が制限されている物理的な条件について２段階の情報と、法的な規制とその有無についての３段階の情報とを記憶しており、これに拠り、車線変更の実施の範囲を変えることができる。例えば、レベル４の区間を車線変更リンクに含ませるか否かを、指定可能なので、自動運転によって車線を変更する場合に、例えばその時間帯の道路の混み具合などから、サーバ２０側で、レベル４の区間を車線変更区間に含ませるか否かを指定するといったことが可能である。こうすれば、自動運転においても、車線変更リンクの作成範囲を広くしたり、狭くしたりすることができる。また、例えばレベル５の区間だけで車線変更を行なうものとしておき、その範囲だけでは車線変更が完了しなかった場合に、レベル４の区間を加えることで車線変更可能な範囲が延びる場合には、車線変更最終可能箇所を通過したと判断した際（図１５，ステップＳ６４０）、レベル４の区間を加えて再度車線変更リンクを作り直して、車線変更を試みるといったことも可能である。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態の車両制御システム１００は、第２実施形態と同一のハードウェア構成を備え、第２実施形態で説明した自動運転と車線変更運転処理（図１４、図１５）を実行している。その上で、第３実施形態の車両制御システム１００は、図１６に示した緊急時運転制御処理ルーチンを実行している。図１６に示した処理は、第２実施形態で説明した処理とは独立に、走行中は常に実行されている。こうした並列処理は、例えば別のプロセッサを設けて実現しても良いし、所定のインターバルで繰り返し実行される割込処理を用いて実現しても良い。

この処理では、まず車両４１の現在地を取得し（ステップＳ８１０）、現在位置周辺の車線変更可否レベルを取得し、車両４１側の一時記憶部５５の記憶として、これを最新の情報に更新する（ステップＳ８２０）。車線変更可否レベルの取得は、図１７に明示した「車線変更可否レベルのテーブルＤＴ」を参照することにより行なう。このテーブルは、図４に示したように、レーンＮＷ属性データ３５にひも付けられており、車両４１の現在の走行位置に基づいていつでも取得することができる。第１，第２実施形態と異なるのは、図１７に示した例では、車線変更可否レベルは値１〜４までの４段階のいずれかとして記憶されている点である。もとより、３段階や５段階以上の種類の中から少なくとも１つを記憶するものとしても良い。レーンＮＷ属性データには、車線毎のこの車線変更可否レベルの内のいずれかのレベルに対応した番号が記憶されている。この車線変更可否レベルのデータを車両４１の一時記憶部５５に記憶させるのは、緊急時に車両４１側で素早く対応するためである。

こうした車線変更可否レベルのデータの更新を行なった上で、緊急時か否かの判断を行なう（ステップＳ８３０）。この実施形態において緊急時であるとは、ミリ波レーダ９２からの信号により、他の車両との接触が、車両４１の加減速処理では回避できない（事故回避できない）と判断した場合が該当する。なお、緊急時か否かの判断は、図１６に示した処理とは別の、更に短いインターバルで繰り返し行なわれる割込処理により単独で判断しても良い。また、画像取得部７０が取得した画像などで判断しても良い。更には、図示しないブレーキの急激な操作などを基点として緊急時の処理を開始し、その後、ミリ波レーダ９２などの信号から回避すべき内容を判断するようにしても良い。緊急時でなければ、ステップＳ８１０に戻って、車両４１の現在位置の取得から処理を繰り返す。

他方、緊急時であると判断すると（ステップＳ８３０:「ＹＥＳ」）、一時記憶部５５に記憶した周辺の車線への車線変更可否レベルから、緊急時の回避方法を判断する（ステップＳ８４０）。緊急時の判断は、車両４１の加減速では他の車両との接触が回避できない状況であるとして行なっているので、可能と考えられる回避方法は、車両の進行方向の変更である。通常こうした進行方法の変更は、車線をはみ出すことになる。そこで、一時記憶部５５に記憶した車線変更可否レベルのデータを参照し、現在車両が走行しているレーンから右側に回避するか左側に回避するかを決定する。左右いずれか一方の車線への車線変更可否レベルが値１であり、他方の車線への車線変更可否レベルが値２以上であれば、他方の側に回避することを選択する。他方の側へ車線変更可否レベルが値２であれば、物理的な障害物があることになり、通常の走行では、レベル２の車線への変更は行なわないが、緊急時には、乗り越え可能な障害物であると判断して、その方向への車線変更を禁止しない。

もとより、左右いずれの車線への車線変更可否レベルが値２以上であれば、いずれの側に進行方向を変更するかは、車線変更可否レベルの値の比較に拠らず、他の車両との接触を、回避しやすい側を選択するようにすれば良い。

こうして他の車両との接触を、車線変更を伴う進行方法の変更によって回避するとする場合には、運転制御装置５１は、車両制御部８０に信号を出力し、走行モータ８４および操舵モータ８７を駆動する（ステップＳ８５０）。この結果、場合によってはロードコーン（パイロン）などを乗り越えつつ、他の車線に向かって走行し、他の車両との接触を回避する。その後、車両の走行を終了するか判断し（ステップＳ８６０）、更に車両が走行を継続する場合は、ステップＳ８１０から処理を継続すれば良い。車両の走行を終了する場合は（ステップＳ８６０:「ＹＥＳ」）、「ＥＮＤ」に抜けて処理を終了する。

以上説明した第３実施形態によれば、車両制御システム１００は、車線変更を伴う進行方向の変更なしでは他の車両との接触が回避できない緊急時には、現在走行中の車線から他の車線への車線変更可否レベルに基づき、回避の方向を決定している。このとき、物理的な障害物があって車線変更できないとされるレベルに、更に２つの類別を設け、側壁や防音壁などのように車両が乗り越えられない障害（レベル１）か、パイロンやキャッツアイなどのように車両が乗り越えられる障害（レベル２）かの区別を設けている。この結果、車両の通常走行時には、いずれのレベルであっても車線変更可能な対象としては扱わないにもかかわらず、緊急時には、乗り越え可能な物理的障害が存在する方向への車線変更は可能として扱う。この結果、緊急時の回避動作の自由度を広げることができ、他の車両との接触を、回避しやすくすることができる。

第３実施例の車両制御システム１００において、予め周辺の車線への車線変更可否レベルのデータだけで判断するのではなく、画像取得部７０により取得した画像やミリ波レーダ９２により取得した近接物の情報などから、現場に存在する壁や信号灯、橋脚などの情報を取り込み、これらの物体の存在も加味して、緊急時の回避方法を決定しても良い。画像やミリ波レーダからの情報を用いる以外に、地物が発するビーコンを用いて判断してもよい。車線上において障害となり得る地物に、予めビーコンを出力するデバイスを設けておけば良い。

以上本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる態様で実施できることは勿論である。例えば、第１実施形態の車線変更支援システム１０や第２、第３実施形態の車両制御システム１００は、二輪車に搭載しても良い。車線変更可否レベルとしては、例えば車両走行に伴って取得されたビッグデータを解析し、事故の発生率や発生条件などから、レベル付けしても良い。

１０…車線変更支援システム
２０…サーバ
２１…サーバ制御部
２２…通信部
２４…経路探索手段
３０…記憶部
３１…論理ＮＷデータ（道路ＮＷデータ）
３２…レーンＮＷデータ
３５…レーンＮＷ属性データ
３６…車線変更可否レベルデータ
３７…地物データ
３９…推奨レベルデータ
４０…車両
４１…車両
５０…運転情報装置
５１…運転制御装置
５２…通信部
５３…入力部
５４…出力部
５５…一時記憶部
５６…位置取得部
６０…ナビ制御部
６１…位置特定手段
６２…経路案内手段
６３…車線変更推奨箇所抽出手段
７０…画像取得部
８０…車両制御部
８２…モータ駆動部
８３…バッテリ
８４…走行モータ
８５…駆動輪
８７…操舵モータ
８８…前輪
９０…補機駆動部
９１…ライト群
９２…ミリ波レーダ
１００…車両制御システム
１０００〜３００４…レーン

本発明は、車両が車線変更を適切に行えるための技術を提供することを課題とする。

本発明の一つの実施形態として、道路に存在する車線の第一の所定区間を識別するレーンＩＤと、前記レーンＩＤと関連付けられており、前記第一の所定区間に隣接する車線の第二の所定区間を識別する隣接レーンＩＤと、前記レーンＩＤと関連付けられており、前記第一の所定区間から前記第二の所定区間への車線変更の可否に関する車線変更情報とを記憶する記憶部と、現在の車両の位置に基づいて前記レーンＩＤを特定する処理と、前記レーンＩＤに関連付けられた前記隣接レーンＩＤを特定する処理と、前記レーンＩＤに関連付けられた車線変更情報を用いて、前記隣接レーンＩＤに対応する前記第二の所定区間への車線変更の可否を判断する処理とを行う処理部とを備えることを特徴する車線変更支援装置を提供する。

また、道路に存在する車線の所定区間を識別するレーンＩＤと、前記レーンＩＤと関連付けられており、前記所定区間に隣接する左右各々の車線への車線変更の可否に関する車線変更情報とを記憶する記憶部と、現在の車両の位置に基づいて前記レーンＩＤを特定する処理と、前記レーンＩＤに関連付けられた車線変更情報を用いて、前記左右各々の車線への車線変更の可否を判断する処理と、前記車両の周辺の状況及び前記判断結果に応じて、前記車両の車線変更を支援する処理とを行う処理部とを備えることを特徴する車線変更支援装置を提供する。

また、処理部及び記憶部を備える車線変更支援装置に用いられ、前記記憶部に記憶される地図データのデータ構造であって、道路に存在する車線の第一の所定区間を識別するレーンＩＤと、前記レーンＩＤと関連付けられており、前記第一の所定区間に隣接する車線の第二の所定区間を識別する隣接レーンＩＤと、前記レーンＩＤと関連付けられており、前記第一の所定区間から前記第二の所定区間への車線変更の可否に関する車線変更情報とを備え、前記処理部において実行される、現在の車両の位置に基づいて前記レーンＩＤを特定する処理と、前記レーンＩＤに関連付けられた前記隣接レーンＩＤを特定する処理と、
前記レーンＩＤに関連付けられた車線変更情報を用いて、前記隣接レーンＩＤに対応する第二の所定区間への車線変更の可否を判断する処理と、に用いられることを特徴とする地図データのデータ構造を提供する。

Claims (10)

1. 車両における車線変更を支援する装置であって、
   道路地図データに対応した道路ネットワーク情報を記憶した道路ネットワーク情報記憶部と、
   前記道路ネットワーク情報を用いて、車両の走行経路を決定する走行経路決定部と、
   道路に存在するレーン毎に、車線変更の制限の理由が異なる複数の制限レベルのうちの少なくとも一つを、前記レーン上の位置に対応付けて記憶する車線変更制限レベル記憶部と、
   車両が走行している地点の位置データを取得する位置取得部と、
   前記取得した車両の位置データに基づいて、前記決定された車両の走行経路における前記車線変更の制限レベルを参照し、前記走行経路に沿った走行のための車線変更情報を、
   前記車両内において提示する提示部と
   を備えた車線変更支援装置。
2. 請求項１記載の車線変更支援装置であって、
   前記提示部は、前記決定された車両の走行経路を走行するために車線変更が完了しているべきポイントからの距離に応じて、前記車線変更情報の内容を変更する車線変更支援装置。
3. 前記車線変更が完了しているべきポイントは、車線変更が規制される車線変更規制レーンが開始される地点である請求項２記載の車線変更支援装置。
4. 前記車線変更が完了しているべきポイントは、交差点の入口地点、幅員減少地点および分岐地点のうちの少なくとも一つである請求項２記載の車線変更支援装置。
5. 前記提示部は、前記車線変更が完了しているべきポイントまでに行なう車線変更が、追越車線への車線変更である場合には、前記ポイントまでの距離が所定距離以下となってから前記車線変更情報を提示する請求項４記載の車線変更支援装置。
6. 車両を制御する車両制御装置であって、
   走行している車両の少なくとも進路を変更する走行変更部と、
   道路に存在するレーン毎に、車線変更の制限の理由が異なる複数の制限レベルのうちの少なくとも一つを、前記レーン上の位置に対応付けて記憶する車線変更制限レベル記憶部と、
   車両が走行している地点の位置データを取得する位置取得部と、
   前記車両の進路変更の要求を、当該要求の事由と共に出力する進路変更要求部と、
   前記進路変更の要求を受けたとき、前記取得した車両の位置データに基づいて、前記レーン上の車両の位置に対応付けられた前記車線変更の制限レベルを参照し、前記制限レベルと前記進路変更の要求の事由との関係から、車線変更の可否を判断する判断部と、
   前記判断部により車線変更可能と判断したとき、前記進路変更の要求に基づき、前記走行変更部を制御して車両の進路を変更させる進路変更実行部と
   を備えた車両制御装置。
7. 請求項６記載の車両制御装置であって、
   道路地図データに対応した道路ネットワーク情報を記憶した道路ネットワーク情報記憶部と、
   前記道路ネットワーク情報を用いて、車両の走行経路を決定する走行経路決定部と、
   前記決定された走行経路において、前記車線変更の制限レベルを参照して、車両が走行すべき車線を決定する車線決定部と
   を備え、
   前記進路変更要求部は、現在の車両の位置データと前記決定された車線とに基づいて、
   車線変更を事由とする進路変更の要求を出力する
   車両制御装置。
8. 請求項６記載の車両制御装置であって、
   更に、車両周囲の他の車両を含む対象物を検出する検出部を備え、
   前記進路変更要求部は、前記検出した対象物と当該車両との位置関係に基づいて、事故回避を事由とする進路変更の要求を出力する車両制御装置。
9. 道路地図データに対応した道路ネットワーク情報が記憶されている道路ネットワーク情報記憶部と、道路に存在するレーン毎に、車線変更の制限の理由が異なる複数の制限レベルのうちの少なくとも一つが、前記レーン上の位置に対応付けて記憶されている車線変更制限レベル記憶部と、を用いた装置を用いて車線変更を支援する方法であって、
   前記道路ネットワーク情報を用いて、車両の走行経路を決定し、
   車両が走行している地点の位置データを取得し、
   前記取得した車両の位置データに基づいて、前記決定された車両の走行経路における前記車線変更の制限レベルを参照し、前記走行経路に沿った走行のための車線変更情報を、
   前記車両内において提示する
   車線変更支援方法。
10. 道路に存在するレーン毎に、車線変更の制限の理由が異なる複数の制限レベルのうちの少なくとも一つが、前記レーン上の位置に対応付けて記憶されている記憶部を備えた装置により、車両を制御する車両制御方法であって、
    車両が走行している地点の位置データを取得し、
    前記車両の進路変更の要求を、当該要求の事由と共に出力し、
    前記進路変更の要求を受けたとき、前記取得した車両の位置データに基づいて、前記レーン上の車両の位置に対応付けられた前記車線変更の制限レベルを参照し、前記制限レベルと前記進路変更の要求の事由との関係から、車線変更の可否を判断し、
    前記進路変更の要求を受け車線変更可能と判断したとき、前記進路変更の要求に基づき、走行している車両の少なくとも進路を変更する
    車両制御方法。