説明

車両走行制御装置および車両走行制御方法

【課題】円滑な走行を妨げることなく、隊列同士の合流か交差が可能な車両走行制御を実施する。
【解決手段】車両走行制御装置は、自車両の状態を取得する車両状態取得手段と、他の車両との間で車両状態を交換する車車間通信手段と、自車両および他車両の車両状態に基づいて、車両を制御する車両走行制御手段と、を備える。そして、前記車両走行制御手段は、第1の道路を走行しているときに、該第1の道路と合流または交差する第2の道路上を走行している他の車両を検出した場合に、第1および第2の道路上の車両の位置を共通の車線上に対応させた位置を算出し、当該共通の車線上での車両の車間距離が適切になるように自車両の走行位置を調整する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両走行制御装置および車両走行制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
複数の車両を隊列で走行させるためのシステムが研究・開発されている。車車間通信などを用いて車両の制御情報を交換することで、前方車両との間の車間距離を短く保つことができる。隊列走行により、交通流の改善と、空気抵抗の低減に起因する燃費向上とが見込まれている。
【0003】
ところで、車線減少箇所や高速道路のランプなど側方合流の際に、合流を支援する技術については多くの研究がなされているが、その多くが個々の車両を制御対象とするものである。隊列同士が合流する場合の制御はそれほど研究されていない。たとえば、早く合流地点に到着する隊列の後ろに、別の隊列を合流させるという制御が提案されている(特許文献1,2)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2003−30777号公報
【特許文献2】特開平11−328597号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
合流の際に一方の隊列の後ろに別の隊列を合流させる方式では、隊列に含まれる車両台数が多くなると、合流のために一方の隊列を停止させる必要が生じてしまう。このような事態を回避するためには、それぞれの隊列に含まれる車両同士が互いに間に入り込む形での合流することが望まれる。なお、上記の問題点は、複数の車両からなる隊列と一台の車両が合流する場合にも当てはまる。したがって、本明細書においては、「隊列同士の合流」という概念は、複数の車両からなる隊列と一台の車両が合流する場合も含むものとする。
【0006】
本発明の目的は、円滑な走行を妨げることなく隊列同士を合流させる技術を提供することにある。なお、隊列同士の合流を円滑に行えれば、隊列同士の交差も円滑に行える。したがって、本発明の目的は、円滑な走行を妨げることなく隊列同士を交差させる技術を提供することにあるともいえる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る車両走行制御装置は、自車両の状態を取得する車両状態取得手段と、他の車両との間で車両状態を交換する車車間通信手段と、自車両および他車両の車両状態に基づいて、車両を制御する車両走行制御手段と、を備える。そして、前記車両走行制御手段は、第1の道路を走行しているときに、該第1の道路と合流または交差する第2の道路上を走行している他の車両を検出した場合に、第1および第2の道路上の車両の位置を共通の車線上に対応させた位置を算出し、当該車線上での車両の車間距離が適切になるように自車両の走行位置を調整する。
【0008】
このように、第1および第2の道路上の車両を、共通の道路上に対応させた位置を算出し、これらを全体で1つの隊列とみなして車間距離を調整することで、第1および第2の道路上を走行中の車両を合流あるいは交差させることが可能となる。共通の車線とは、第
1の道路または第2の道路であっても良いし、第1の道路および第2の道路とは異なる道路(仮想的な道路を含む)であっても良い。なお、合流・交差時に、第1の隊列内の車両と第2の隊列内の車両とが互い違いに並ぶ必要は必ずしもない。
【0009】
本発明において、車両走行制御手段は、他車両と隊列走行を行うように自車両の制御を行うことが好ましい。そして、自車両が第1の道路を隊列走行している際に、第2の道路を走行している他の車両を検出した場合に、上記の走行位置調整処理を行うことが好ましい。ここで、第2の道路を走行している車両は、隊列走行をしている複数の車両であっても良いし、単独で走行している一台のみの車両であっても良い。また逆に、第1の道路を走行している車両が単独で走行している車両であり、第2の道路を走行している車両が隊列走行をしている複数の車両であっても良い。
【0010】
本発明における車両走行制御装置は、共通の車線上に対応させた第1および第2の道路上の車両の位置を表示する表示手段をさらに備えることが好ましい。
【0011】
車両の搭乗者は、共通の車線における車両の位置を確認できることで、合流・交差時に安全を確認することができる。
【0012】
本発明において、第1および第2の道路は、互いに平行な道路であり、共通の車線は、前記第1または第2の道路のいずれかである、とすることができる。たとえば、車線の減少や高速道路のランプなどが該当する。この場合の共通の車線上に対応させた車両の位置というのは、車両の位置を共通の車線上に正射影した位置とすることが好ましい。
【0013】
また、本発明において、第1および第2の道路は、交差点で交わる非平行な道路であり、共通の車線は、前記第1の道路、前記第2の道路、または前記交差点を含む仮想的な道路のいずれかである、とすることができる。この場合の共通の車線上に対応させた車両の位置というのは、車両の位置を共通の車線上に正射影した位置でもあっても良いが、交差点からの距離を保つように射影した位置であることが好ましい。
【0014】
なお、本発明は、上記手段の少なくとも一部を有する車両走行制御装置として捉えることができる。または、本発明はこれら車両走行制御装置を有する複数の車両から構成される車両走行システムとして捉えることもできる。また、本発明は上記処理を実行する車両走行制御方法、またはこの方法を実現するためのプログラムとして捉えることもできる。上記手段および処理の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、円滑な走行を妨げることなく、隊列同士を合流させたり交差させたりすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】隊列走行システムを構成する車両に搭載される隊列制御装置の機能ブロックを示す図である。
【図2】車車間通信のパケットフォーマットを示す図である。
【図3】第1の実施形態における隊列同士の合流を説明する図である。
【図4】第1および第2の実施形態において隊列同士が合流する際の処理の流れを示すフローチャートである。
【図5A】第2の実施形態における隊列同士の合流(交差)を説明する図である。
【図5B】第2の実施形態における隊列同士の合流(交差)を説明する図である。
【図5C】第2の実施形態における隊列同士の合流(交差)を説明する図である。
【図5D】第2の実施形態における隊列同士の合流(交差)を説明する図である。
【図6】本実施形態における車車間通信の送達確認制御を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。
【0018】
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態にかかる隊列走行制御システムにおける各車両が有する隊列走行制御装置(車両走行制御装置)の機能構成を示す概略図である。隊列走行制御装置1は、ミリ波レーダ2、GPS装置3、車車間通信装置4、隊列走行制御ECU5を備える。隊列走行制御ECU5は、CPU、ROM、RAMなどから構成されるコンピュータであって、CPUがプログラムを実行することで、以下で説明する機能を実現する。
【0019】
隊列走行制御ECU5は、ミリ波レーダ2から周囲の車両との距離、GPS装置3から現在位置を取得するとともに、車車間通信装置4によって周囲の車両から種々の情報を取得する。車車間通信では、各車両が、自車両の現在位置、目標加速度、目標速度、現在の加速度、現在の速度、車群内での順番などの情報を交換する。車車間通信装置4は、たとえば、100ミリ秒ごとに1回などの頻度で、車両情報を送信する。
【0020】
隊列走行を維持・管理するための車車間通信の詳細処理については省略するが、車車間通信は送達確認を行わない片方向通信であっても良いし、送達確認を行う双方向通信であっても良い。ただし、高度な隊列制御を行うためには安全性が確保できる双方向通信を採用することが好ましい。双方向通信の実現方法は任意であって良いが、一つの車両からの送信に対して各受信車両がACKを返すと、車両数と共に通信量が急激に(台数の2乗のオーダーで)増加する。そこで、本実施形態では、例えば、車群内の管理リーダーが定期的にメッセージ送信し、これに応答する形で他の車両がメッセージを送信する形態が採用可能である。
【0021】
本実施形態に双方向通信をより詳細に説明すると、図6(A)に示すように、車群内でリーダー(図中A)がブロードキャスト通信を行い、それに応答して各メンバ(図中B,C)が応答を返す通信方式を採用する。ここでは、リーダーからの通信をHB(HeartBeat)、メンバからの通信をMR(Membership Report)と称する。このような通信方式とすることで、車群内の通信にサイクルを定義することができる。1サイクルは、リーダーからのHBで始まり、次のHBの直前で終了する。リーダーおよびメンバは、1サイクルにおいて1回の送信権が得られる。
【0022】
図6(B)を参照してACK制御の方式を説明する。図6(B)において、「カウンタ」は各車両が送信するメッセージを識別するものであり、「ACK」はそのメッセージ送信においてどのメッセージに対するACKを返すかを示す。図に示すように、リーダーは、前サイクルにおける各メンバからの通信に対するACKを格納してHBパケットを送信する。また、メンバは、現サイクルにおけるリーダーからの通信に対するACKと、前サイクルにおける他のメンバからの通信に対するACKを格納してMRパケットを送信する。このようにサイクルごとのACKをまとめて伝達することで、通信回数を減らしつつ、互いの通信の双方向性が確認できる。
【0023】
図2に、車車間通信に用いられるパケットフォーマットの例を示す。図に示すように、パケットは、送信元ID201、宛先ID202、送信元車両の位置情報203、その他の隊列制御用情報204を含む。図示はしていないが、これらのペイロードに対して、各種プロトコルにしたがったヘッダ情報およびフッタ情報が付加される。
【0024】
隊列走行制御ECU5は、ミリ波レーダ2、GPS装置3、車車間通信装置4などから得られる情報に基づいて、自車の目標加速度、目標速度、目標位置などを決定し、それを実現するように、スロットル6、ブレーキ7、ステアリング8などを制御する。各種入力情報に基づいて、車両の制御量を決定する処理は、従来の隊列走行制御と同様に行えば良いので、詳細な説明は省略する。
【0025】
表示装置9には、隊列同士が合流する際の車両の位置関係を表示する。表示装置9は、例えば、地図や経路などを表示するカーナビケーション装置の表示装置と兼用することができる。隊列の合流の際に、表示装置9に表示される情報の詳細については後で説明する。
【0026】
本実施形態にかかる隊列走行制御ECU5は、仮想車両射影部51と隊列走行制御部52を備える。隊列走行制御ECU5は、これらの機能部を用いて、車線減少や高速道路のランプなどで隊列同士が側方合流するのを支援する。図3は、合流エリアにおいて2つの隊列100,200が合流する様子を示す図である。隊列100は優先レーン10を走行している。隊列200は非優先レーン20を走行している。これらの隊列100,200はほぼ併走しており、そのままの状態では隊列200が優先レーン10に合流することはできない。本実施形態にかかる隊列走行制御ECU5は、このような状況において隊列の合流を支援する。
【0027】
以下、隊列同士の合流の際の隊列走行制御について図3及び図4を参照して説明する。図4は、隊列同士が合流する際の隊列走行制御装置が行う処理の流れを示すフローチャートである。
【0028】
まず、合流エリアの手前で、優先レーン10を走行する隊列100と非優先レーン20を走行する隊列200が近接しているか否かを検出する(S401)。上述のように、隊列内の車両は、種々の情報を車車間通信によって交換しながら隊列制御を行っている。隊列同士が隣接している場合は、一方の隊列内の車両は車車間通信によって他方の隊列を検知できるだけでなく、他方の隊列内の車両の位置や速度などの情報も取得できる。したがって、隊列100,200内の車両は互いに位置や速度などの情報を把握することができ、隊列同士が併走しているかどうかも判断可能である。
【0029】
隊列同士が併走していない場合(S401−NO)には、それ以上の処理を行わない。隊列同士が併走している場合(S401−YES)には、ステップS402へ進む。
【0030】
ステップS402では、併走する2つの隊列の間で、各車両の位置情報を交換する。前ステップまでに各車両の位置情報が全て取得できている場合には、改めて位置情報を取得する処理を行う必要はないが、位置情報を取得できていない車両が存在する場合にはここで取得する。なお、位置情報を含む車両情報の交換はこの後も定期的に行われる。
【0031】
次に、仮想車両射影部51が、非優先レーン20上の車両を優先レーン10上に射影した場合の位置を算出する(S403)。図3中央では、隊列200を構成する車両201、202、203に対応する正射影201’、202’、203’が示されている。ここで、優先レーン10と非優先レーン20は平行である。したがって、車両位置の正射影は、非優先レーン20上の車両を道路の進行方向と垂直な方向に移動させた場合の優先レーン10上での位置である。図3に点線で示す仮想車両が、非優先レーン20上の車両(隊列200を構成する車両)の優先レーン10への正射影である。なお、合流エリア進入直後は、隊列内での車間距離が狭いため優先レーン10上の実車両の位置と仮想車両の位置とが重なっている。
【0032】
なお、このようにして算出された仮想車両の位置および実車両の位置は、表示装置9に表示することが好ましい。表示の態様は任意であって構わないが、少なくとも前方車両および後方車両との車間距離が把握可能な態様で表示されることが好ましい。運転者は車間距離を知ることで安全を確認できる。
【0033】
隊列100、200を構成する車両の隊列走行制御部52は、優先レーン10上の実車両と射影された仮想車両の位置を利用して、自車両の走行位置を調整する(S404)。すなわち、優先レーン上での実車両と仮想車両とで1つの隊列として捉え、各車両はこれらの車両の中から先行車を特定し、その先行車との間の車間距離が適切なものとなるように、走行制御を行う。この際、優先レーン10と非優先レーン20は平行であるため、道路の進行方向の位置のみを制御すればよい。
【0034】
なお、上記の制御の際の位置情報の取得は、車車間通信を通じて行われる。しかしながら、安全確保のためにミリ波レーダ2は現実の前方車両の捕捉を継続し追突などの事態を防止することが好ましい。また、実車両と仮想車両を1つの隊列と捉えた時の先行車両特定をより正確に行うために、路側機からの支援を行うことも好ましい。例えば、路側機がカメラや通信機などの設備を有し、撮影される映像や路車間通信などから車両の位置関係を把握し、各車両に対してどの車両を先行車両とすべきかを通知するようにしても良い。
【0035】
また、隊列走行において、1つの隊列に隊列外の車両が割り込んだ場合には、その前後で隊列を分割したり隊列自体を解散したりする制御が採用される場合がある。これは隊列走行の安全面から有効であると考えられる。同様の制御を上記の合流に適用した場合は、仮想車両を割り込み車両であると捉えると隊列が分割されてしまう。そこで、本実施形態では、合流エリア内では割り込みがあったとしても隊列の分割や解散は行わずに、車間距離を拡張するようにする。
【0036】
上記の処理によって、隊列100と隊列200の車両の間の車間距離が適切なものとなったら(S405−YES)、図3右側に示すように隊列100と隊列200の車両を1つの隊列300として統合する(S406)。
【0037】
その後、非優先レーン20上の車両が物理的に優先レーン10に移動して、隊列の合流が完了する(S407)。なお、走行レーンの変更は、隊列走行制御装置が自動的に行っても良いし、運転者に車線変更するように促して運転者の操作によって行っても良い。
【0038】
以上のように、本実施形態によれば、車車間通信によって合流する車両間で通信によって車両の位置を交換し、車両の射影も共有可能となる。そして、隊列間での協調による合流の支援が実現できる。この際、車車間通信の双方向性が担保されているので、安全性や確実性が確保される。なお、本実施形態で説明した通信方式は一具体例であり、双方向性を確保できる方式であればその他のどのような通信方式を採用しても良い。
【0039】
併走する隊列同士が適当に車間距離を空けて合流するので、一方の隊列を後方の別の隊列に接続させる従来の方式と比較すると、一方の隊列が他方の隊列が通り過ぎるのを待ったりする必要がなくなり、円滑な合流が可能となる。特に、優先レーンでの隊列が途切れないような場合であっても、円滑な合流が可能となる。
【0040】
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、平行する道路上を走行する隊列同士が合流する際の制御を説明した。同様の制御によって、交差する道路上を走行する隊列同士が交差する(すれ違う)ことも可能である。本実施形態では、隊列同士の交差について説明する。
【0041】
図5Aは、道路40と道路50とが交差する交差点を示す。道路40上には隊列400が走行しており、道路50上には隊列500が走行している。第1の実施形態と同様に、車車間通信によって隊列400と隊列500が接近していることを検知したら、互いの位置情報等を交換する。
【0042】
本実施形態においては、図5Bに示すように、道路40および道路50上の車両の位置を、仮想的な道路70の上に射影する。なお、仮想的な道路70は、交差点中心80を通り、道路40と道路50が交わる角度を二等分する道路とすることが好ましい。ただし、交差点中心80を通るという条件を満たせば、その他の方向に延びる道路であっても構わない。また、射影先は仮想的な道路70である必要はなく、実際の道路40または道路50のいずれかとしても構わない。
【0043】
なお、車両の射影は、交差点中心80からの距離を保存するような射影とすることが好ましい。すなわち、交差点中心80を中心とする回転移動によって車両の位置を仮想道路70上に移動させるような射影が好ましい。実際の道路と仮想道路上での車間距離が保存されるからである。ただし、正射影などによって仮想車両の位置を求めても構わない。この場合は車両間の距離が変化するが、変換式によって仮想道路上での距離と実際の道路上での距離は相互に変換可能である。
【0044】
そして図5Cに示すように、第1の実施形態と同様に、射影された仮想車両の位置に基づいて車間距離の調整を行う。なお、仮想道路70に基づいて決定される制御内容は実際の道路50,60上での制御内容に変更する必要がある。具体的には、目標位置や操舵角など位置に関係する制御量は、上記射影の逆変換などによって適切な量に調整する必要がある。
【0045】
なお、正射影などのように車両間の距離が保存されないような射影を採用した場合には、仮想道路70上での車間距離と実際の道路50,60上での車間距離とを適宜変換して、走行制御を調整する必要がある。
【0046】
このように隊列400と隊列500の車間距離を制御することで、隊列400と隊列500が交差点に同時に進入しても、図5Dに示すように、車両同士が衝突することなく交差点を抜けることができる。すなわち、交差点における2つの隊列の交差が実現できる。
【0047】
(その他)
上記の説明は例示であって本発明を限定するものではない。例えば、仮想車両が射影される道路は、優先レーンであっても非優先レーンであっても良く、またこれら以外の道路あるいは仮想的な道路であっても構わない。
【0048】
また、上記の例では隊列は3台の車両から構成されているが、その台数は任意であって構わない。それぞれの隊列に含まれる車両の数は同じである必要はない。また、隊列が合流あるいは交差する際に、異なる隊列に属する車両が交互に合流あるいは交差する例を用いて説明したが、1つの隊列に属する車両が連続しても構わない。
【0049】
また、上記第1の実施形態では、平行する2つの道路(または2車線の道路)にいる2つの隊列が合流する場合を例に説明したが、本発明の適用はこのような場面に限られない。例えば、平行ではない2つの道路が合流する地点においても第1の実施形態と同様の制御により、それぞれの道路から進入する隊列同士を合流させることができる。
【0050】
また、上記第1の実施形態は合流を目的とするものであったが、第2の実施形態と同様に隊列同士を交差させる目的にも利用できる。すなわち、例えば、3車線以上の道路にお
いて、左側レーンと中央レーンに隊列がある場合に、左側レーンの隊列が中央レーンの隊列を通り抜けて右側レーンに車線変更するような場合にも利用することができる。
【0051】
また、上記の説明では隊列同士が合流や交差をする例を説明したが、本発明は、複数の車両からなる隊列と、1台のみの車両とが合流や交差する場合にも適用可能である。1台の車両が隊列と合流したり交差したりする場合に本発明を適用することで、隊列の中間においても合流や交差が可能となり、合流や交差が円滑に行える。
【符号の説明】
【0052】
1 隊列走行装置
2 ミリ波レーダ
3 GPS装置
4 車車間通信装置
5 隊列走行制御ECU
51 仮想車両射影部
52 隊列走行制御部
6 スロットル
7 ブレーキ
8 ステアリング
9 表示装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
自車両の状態を取得する車両状態取得手段と、
他の車両との間で車両状態を交換する車車間通信手段と、
自車両および他車両の車両状態に基づいて、車両を制御する車両走行制御手段と、
を備える車両走行制御装置であって、
前記車両走行制御手段は、
第1の道路を走行しているときに、該第1の道路と合流または交差する第2の道路上を走行している他の車両を検出した場合に、
第1および第2の道路上の車両の位置を共通の車線上に対応させた位置を算出し、当該共通の車線上での車両の車間距離が適切になるように自車両の走行位置を調整する、
車両走行制御装置。
【請求項2】
前記車両走行制御手段は、他車両と隊列走行を行うように自車両の制御を行うものであり、自車両が前記第1の道路を隊列走行している際に前記第2の道路を走行している他の車両を検出した場合に、前記自車両の走行位置の調整を行う、
請求項1に記載の車両走行制御装置。
【請求項3】
前記共通の車線上に対応させた車両の位置を表示する表示手段をさらに備える、
請求項1または2に記載の車両走行制御装置。
【請求項4】
前記第1および第2の道路は、互いに平行な道路であり、
前記共通の車線は、前記第1または第2の道路のいずれかである、
請求項1〜3のいずれかに記載の車両走行制御装置。
【請求項5】
前記第1および第2の道路は、交差点で交わる非平行な道路であり、
前記共通の車線は、前記第1の道路、前記第2の道路、または前記交差点を含む仮想的な道路のいずれかである、
請求項1〜3のいずれかに記載の車両走行制御装置。
【請求項6】
車車間通信によって車両状態を車両間で交換しつつ車両走行制御を行う車両走行システムにおける車両走行制御方法であって、
第1の道路を走行しているときに、該第1の道路と合流または交差する第2の道路上を走行している他の車両を検出するステップと、
第1および第2の道路上の車両の位置を共通の車線上に対応させた位置を算出し、当該共通の車線上での車両の車間距離が適切になるように自車両の走行位置を調整するステップと、
を含む車両走行制御方法。
【請求項7】
前記車両走行制御は、他車両と隊列走行を行うように自車両の制御を行うものであり、
前記自車両の走行位置を調整するステップは、自車両が前記第1の道路を隊列走行している際に前記第2の道路を走行している他の車両を検出した場合に行われる、
請求項6に記載の車両走行制御方法。
【請求項8】
前記共通の車線上に対応させた車両の位置を表示するステップを更に含む、
請求項6または7に記載の車両走行制御方法。
【請求項9】
前記第1および第2の道路は、互いに平行な道路であり、
前記共通の車線は、前記第1または第2の道路のいずれかである、
請求項6〜8のいずれかに記載の車両走行制御方法。
【請求項10】
前記第1および第2の道路は、交差点で交わる非平行な道路であり、
前記共通の車線は、前記第1の道路、前記第2の道路、または前記交差点を含む仮想的な道路のいずれかである、
請求項6〜8のいずれかに記載の車両走行制御方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5A】
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【図5B】
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【図5C】
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【図5D】
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【図6】
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