JP2000235414A - 自動走行システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動走行システムの車両の前後移動方向を、
簡素な構成で容易かつ確実に検出する。 【解決手段】 走路Ｒに沿って並べられたマーカＭを利
用した制御によって車両Ｖが自動走行する。それぞれ異
なるマーカ特性（コード１、２、３）をもった３種類の
マーカＭが走路に沿って配列される。車両は、３種類の
マーカのマーカ特性を判別可能なマーカ検出手段を有す
る。そして、移動方向判定手段が、順次検出されるマー
カのマーカ特性の変化に基づいて車両の前後移動方向を
判定する。例えば、３、２、１の順でマーカが検出され
れば後進と判定され、その逆なら前進と判定される。自
動走行システムの既存の構成であるマーカを活用してい
るので、構成が簡単である。好ましくは、車両が後退し
ていると判定されたときは、車両に前進駆動力を与えて
車両を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走路に沿って並べ
られたマーカを利用した制御によって車両が自動走行す
る自動走行システムに関し、特に車両の移動方向の判別
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、人間の運転操作なしで車両が
自動走行できるようにするべく、各種の自動走行システ
ムが提案されている。特定の施設内に設けられるシステ
ムが提案され、また一般の道路（高速道路など）に設け
られるシステムも提案されている。

【０００３】自動走行システムでは、自動操舵によって
車両が走路に沿って走行する。自動操舵を確実に行うた
め、走路上に適当な間隔を開けてマーカを並べることが
好適である。マーカは、例えば磁石（磁気マーカ、磁気
ネイル）である。車両にはマーカを検出するセンサが設
けられる。そして、マーカがつくるラインに沿って車両
が走行するように、自動操舵制御が行われる。この種の
システムは、例えば、特開平１−２５３００７号公報お
よび特開平８−３１４５４０号公報に開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、車両が登坂
路で停止中に制動装置がフェールすると、車両は坂道を
逆走する。また、車両が降坂路で停止中に制動装置がフ
ェールすると、車両は坂道を前方向に下りだす。乗員が
車両を運転する場合は、乗員が車両の動きとその方向を
察知して適切な対策を施す。自動走行システムの場合
は、乗員の代わりにシステムが車両の移動方向を検出し
て、適切に車両を制御する必要がある。

【０００５】上記の例から明らかなように、車両の前後
移動方向、すなわち車両が前方向と後方向のいずれに動
いているかは、自動走行システムにとっては有用な情報
である。それにも拘わらず、従来の自動走行システムで
は、この点が十分に考慮されていなかった。

【０００６】もちろん、特別なセンサ装置などを車両に
搭載すれば、車両の前後移動方向を検出できる。しかし
ながら、簡単な構成で確実かつ容易に前後移動方向を検
出可能にすることがより望ましい。そして、前後移動方
向に基づいて、坂道での逆走等を防止し、確実な停止状
態を保証することが望まれる。

【０００７】参考として、車両は一般に車速センサ、例
えば、車輪回転速度に応じたパルス信号を出力するセン
サを備えている。車輪速パルス信号を利用することによ
り、車両が停止しているか否かは分かる。しかし、車輪
速パルス信号からは、車両が前方向に動いているか、後
方向に動いているかは判別できない。

【０００８】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、システムの既存の構成であるマーカ
を利用して、簡素な構成で容易かつ確実に車両の前後移
動方向を検出可能な自動走行システムを提供することに
ある。

【０００９】さらに本発明の目的は、検出された前後移
動方向に基づいて、予定外の車両の移動を確実に防止で
きる自動走行システムを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】（１）本発明は、走路に
沿って並べられたマーカを利用した制御によって車両が
自動走行する自動走行システムに適用される。上記目的
を達成するため、本発明では、それぞれ異なるマーカ特
性をもった少なくとも３種類のマーカが走路に沿って順
に並べられる。車両には、前記少なくとも３種類のマー
カのマーカ特性を判別可能なマーカ検出手段が設けられ
る。そして、移動方向判定手段が、順次検出されるマー
カのマーカ特性の変化に基づいて車両の前後移動方向を
判定する。

【００１１】例えば、特性コード１、２、３をもつ３種
類のマーカが、１、２、３、１、２、３・・・の順に走
路に沿って並べられる。コード１のマーカが検出され、
次にコード２のマーカが検出されたとき、車両は前進し
ている。逆に、コード１のマーカが検出され、次にコー
ド３のマーカが検出されたとき、車両は後退している。
このように、少なくとも３種類のマーカを配置すること
により、マーカ特性の変化から車両の移動方向が分か
る。

【００１２】本発明によれば、従来の単一の特性をもつ
１種類のマーカの代わりに、特性が異なる３種類のマー
カが配置される。さらに、従来の１種類のマーカだけを
検出するマーカ検出手段の代わりに、３種類のマーカを
判別可能なマーカ検出手段が車両に搭載される。すなわ
ち、既存の構成を活用し、簡単な変形を施すことにより
移動方向が検出される。従って、簡素な構成で容易かつ
確実に車両の移動方向を知ることができる。

【００１３】（２）本発明の好ましい一態様において、
前記少なくとも３種類のマーカは、それぞれ異なる数の
マーカ素子を有する。また別の態様において、前記少な
くとも３種類のマーカは、走路に対するマーカ素子の埋
設高さが異なっている。

【００１４】これらの態様によれば、同じ特性のマーカ
素子を用意し、マーカ素子の配置をマーカ間で異ならせ
ることにより、異なる特性をもつマーカが構成される。
マーカ素子の種類が少なくてよいので、比較的容易に少
なくとも３種類のマーカを実現できる。また、マーカ素
子の種類が少なくてよいので、マーカのコストダウンを
図ることもできる。

【００１５】（３）本発明の好ましい一態様は、前記車
両が後退していると前記移動方向判定手段が判定したと
きに、車両に前進駆動力を与えて車両を停止させる前進
力発生手段を含む。本発明によれば、車両が登坂路で逆
走した場合でも、車両を確実に停止させることができ
る。

【００１６】（４）本発明の好ましい一態様は、前記車
両が前進していると前記移動方向判定手段が判定したと
きに、車両に後進駆動力を与えて車両を停止させる後進
力発生手段を含む。本発明によれば、車両が降坂路で予
定外に坂を下り始めたときでも、車両を確実に停止させ
ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）について、図面を参照し説明
する。

【００１８】図１を参照すると、本実施形態の自動走行
システムでは、走路Ｒに等間隔に配置されたレーンマー
カＭを利用して、車両Ｖが自動走行する。本実施形態で
は、レーンマーカＭは磁気ネイル（所定の形状の永久磁
石）で構成され、各磁気ネイルは走路に埋設され、設置
間隔は１メートルである。磁気ネイルが発する磁気信号
が、車両の磁気センサに検出される。レーンマーカＭ
は、走路に沿って配置されており、車両Ｖに走路の形状
を教える機能をもつ。図１には、自動走行システムの一
部である登坂路が示されているが、平坦路および降坂路
を含む全走路にレーンマーカＭが設置されている。

【００１９】本実施形態の特徴として、異なる特性をも
つ３種類のレーンマーカが用意され、走路に沿って順次
特性の異なるマーカが位置するように配列されている。
具体的には、レーンマーカＭには３種類のコード１、
２、３が付けられており、コード１、２、３はマーカ特
性に対応している。異なるコードのマーカは、異なるマ
ーカ特性をもち、異なる磁気信号（磁界）を発する。そ
して、進行方向に対して１、２、３、１、２、３・・・
の順に並ぶようにマーカが配置されている。

【００２０】好ましくは、レーンマーカＭを下記のよう
に構成することにより、各マーカに３つのコードのいず
れかが付与される。

【００２１】（１）「マーカ素子の数を異ならせる」 図２に示すように、コード１のマーカは、走路の中央に
設けられた１つのマーカ素子（磁気ネイル）を有する。
コード２のマーカは、走路の幅方向に所定の適当な間隔
を開けて配置された２つのマーカ素子を有する。コード
３のマーカは、走路の幅方向に所定の適当な間隔を開け
て配置された３つのマーカ素子を有する。このように、
本形態では、マーカのコードに応じて、走路の幅方向に
異なる数のマーカ素子が配列される。

【００２２】図２の下段に示すように、３つのマーカで
は、走路の幅方向の磁気信号（磁界）の強度分布が異な
っている。この形態では、この強度分布がマーカ特性に
相当する。車両には、３つのマーカの特性を判別可能な
磁気センサが搭載される。例えば、図示の如く、車両の
幅方向に延びる磁気センサを設ける。磁気センサは、複
数のセンサ素子の列を有する。複数のセンサ素子の出力
信号から磁気強度分布の相違が判別される。

【００２３】（２）「マーカ素子の埋設高さを異ならせ
る」 図３に示すように、この形態では、すべてのマーカ（コ
ード１、２、３）が、１つのマーカ素子（磁気ネイル）
を有し、マーカ素子は走路の中央に設けられている。し
かし、コード１、２、３のマーカは、走路に対する設置
高さが異なっている。コード１、２、３の順で設置高さ
が低くなる。コード１のマーカでは、磁気ネイルが完全
に走路から突出している。コード２のマーカでは、磁気
ネイルの半分が走路に埋まっている。コード３のマーカ
では、磁気ネイルが完全に走路に埋まっている。

【００２４】図３に示すように、３つのマーカでは、磁
気信号の強度が異なっている。この形態では、磁気強度
がマーカ特性に相当する。車両には、３つのマーカの特
性を判別可能な磁気センサが搭載される。例えば、磁気
強度に応じた電圧信号を出力するセンサが設けられる。

【００２５】（３）「マーカ素子の磁気強度を異ならせ
る」 この形態でも、すべてのマーカ（コード１、２、３）
が、１つのマーカ素子（磁気ネイル）を有し、マーカ素
子は走路の中央に設けられている。さらに、マーカの設
置高さも同一である。しかし、コード１、２、３のマー
カには、異なる磁気強度特性が付与されている。従っ
て、この形態でも、磁気強度がマーカ特性に相当する。
車両には、例えば、磁気強度に応じた電圧信号を出力す
るセンサが設けられる。

【００２６】上記の（１）、（２）の形態によれば、同
じ特性のマーカ素子を用意し、マーカ素子の配置をマー
カ間で異ならせることにより、異なる特性をもつマーカ
が構成される。マーカ素子の種類が少なくてよいので、
比較的容易に少なくとも３種類のマーカを実現できると
いう利点がある。また、マーカ素子の種類が少なくてよ
いので、マーカのコストダウンを図れるという利点もあ
る。

【００２７】一方、（３）の形態によれば、３種類のマ
ーカ素子が必要ではあるが、すべてのマーカを同じ方法
で設置できるので、設置作業が容易という利点がある。

【００２８】また、上記の（１）〜（３）の形態の任意
の２つが組み合わされてもよく、さらに、３つの形態が
組み合わされてもよい。組合せにより、マーカ特性の相
違が顕著になり、検出の確実性が向上すると考えられ
る。

【００２９】次に、図４を参照し、自動走行車両１０の
構成を説明する。この車両１０は電気自動車である。磁
気センサ１２は、走路上のレーンマーカが発する磁気信
号を検出し、マーカ検出信号を車両制御コンピュータ１
６に送る。前述したように、磁気センサ１２は、コード
１、２、３のマーカ特性を判別可能である。磁気センサ
１２は、コード１、２、３にそれぞれ対応する３種類の
マーカ検出信号を生成する。

【００３０】また、車速センサ１４は、車輪の回転速度
に応じた車輪速パルス信号を車両制御コンピュータ１６
に送る。

【００３１】車両制御コンピュータ１６は車両の自動走
行を制御する。車両制御コンピュータ１６には“車速お
よび操舵角演算部１８”が設けられている。マーカ検出
信号と車輪速パルス信号に基づいて、車両が走路に沿っ
て適切に走行するために必要な目標車速および目標操舵
角が算出される。マーカ検出信号は、主として操舵角算
出に使用されるが、適宜、車両の位置や速度の算出にも
使われる。

【００３２】車両制御コンピュータ１６は、車両駆動モ
ータ２０およびブレーキ装置２２を制御することによ
り、目標車速を達成する。加速が必要なときは、制御信
号がモータ２０に送られ、制御信号に従ってモータ２０
がモータトルクを増加する。減速が必要なときには、制
御信号がブレーキ装置２２に送られ、ブレーキ装置２２
のアクチュエータがブレーキを作動させる。モータ２０
の回生制動を車両の減速に利用することも好適である。

【００３３】また、車両制御コンピュータ１６は、ステ
アリング装置２４を制御することにより目標操舵角を達
成する。車速および操舵角演算部１８では、現在の車速
でマーカがつくるラインを車両がトレースするのに必要
な操舵角が算出される。具体的には、マーカに対する車
両の横方向のずれ量が低減するような操舵角が算出され
る。この操舵角を示す制御信号がステアリング装置２４
に出力され、ステアリング装置２４が制御信号に従って
車輪の向きを変更する。これにより、車両は、走路に沿
って進むことができる。

【００３４】車両制御コンピュータ１６には、さらに、
移動方向判定部３０が設けられている。移動方向判定部
３０は、順次検出されるマーカのマーカ特性の変化に基
づいて車両の前後移動方向を判定する。(i)コード１、
２、３、１、２、３・・・の順でマーカが検出されたと
き、車両は前進している。(ii)コード３、２、１、３、
２、１・・・の順でマーカが検出されたとき、車両は後
退している。

【００３５】実際には、少なくとも２つのマーカ検出信
号が得られれば、移動方向を判定できる。１の後に２、
２の後に３、または３の後に１が入力されれば前進であ
る。その他の場合には後退である。

【００３６】移動方向の判別結果は、停止制御部３２に
より使用される。停止制御部３２は、本発明の前進力発
生手段および後進力発生手段の一部として機能する。

【００３７】車両が図１の登坂路で停止中にブレーキ装
置２２がフェールした場合、車両は坂道を逆走する。こ
のとき、移動方向判定部３０は、車両が後方へ移動した
と判定する。停止制御部３２は、車両駆動モータ２０を
制御して、前進のための駆動トルクを発生させる。これ
により、車両に前進駆動力が与えられ、前進駆動力と重
力がバランスし、車両が停止する。

【００３８】一方、車両が降坂路で停止中にブレーキ装
置２２がフェールした場合、車両は予定外の動きをし
て、坂道を下り始める。このとき、移動方向判定部３０
は、車両が前方への移動したと判定する。停止制御部３
２は、車両のシフトモードをＲ（リバース）に設定し、
車両駆動モータ２０を制御して、後進のための駆動トル
ク（逆モータトルク）を発生させる。これにより、車両
に後進駆動力が与えられ、後進駆動力と重力がバランス
し、車両が停止する。

【００３９】車両を停止させるためには、図５に示すよ
うに、式「Ｔ−Ｍｇsinθ＞μＭｇ」を満たすモータト
ルクＴが発生すればよい。ここで、Ｍは車両重量、μは
路面摩擦係数（静止時）、ｇは重力加速度である。勾配
が同じ登坂路および降坂路では、トルクの向きは逆だが
大きさは同じである。

【００４０】実際の制御では、車両が停止するまでモー
タトルクを増加させればよい。これにより、図５に示す
適当なモータトルクが得られる。

【００４１】図６は、停車中の車両制御処理を示すフロ
ーチャートである。この処理は、車両が停車場所で停車
している間、実行される。まず、車両が本当に停止して
いるか否かが判定される（Ｓ１０）。この判定は、車輪
速パルスに基づいて行われる。車両が停止していれば、
Ｓ１０の判断が繰り返される。車両が停止していないと
き、移動方向判定部３０が、車両が後方向に移動してい
るか否かを判定する（Ｓ１２）。

【００４２】移動方向が後ろである場合、停止制御部３
２が、モータトルクを所定の単位トルク増加量だけ増加
させるように車両駆動モータ２０に指示する（Ｓ１
４）。この指示に従ってモータ２０がモータトルクを発
生する。モータトルクが０であった場合は、モータトル
クが所定単位トルク増加量に等しくなる。

【００４３】次に、車輪速パルス信号に基づいて、車両
が停止したか否かが判定される（Ｓ１６）。まだ停止し
ていなければ、Ｓ１４に戻り、再び所定の単位トルク増
加量だけモータトルクを増加するようにモータ２０に指
示が出される。Ｓ１４、Ｓ１６の処理の繰り返しによ
り、車両の停止に必要な前進力、すなわち、車両に作用
する重力と適当にバランスする前進力が車両に与えられ
るまで、モータトルクが増大する。

【００４４】Ｓ１６で車両が停止したと判定されると、
停止制御部３２は、モータトルクを維持するように車両
駆動モータ２０に指示を出し、Ｓ１０に戻る。好ましく
は、異常発生を知らせる信号が、交通システムの管制セ
ンターなどに送られる。

【００４５】一方、Ｓ１２の判断で移動方向が「前」で
ある場合、停止制御部３２が、逆モータトルクを所定単
位トルク増加量だけ増加させるように車両駆動モータ２
０に指示する（Ｓ２０）。逆モータトルクは、車両を後
退させる方向に作用するトルクである。所定単位トルク
増加量は、後退時に使用される値に対して、大きさが同
じであり、符号（向き）が逆である。

【００４６】モータトルクの向きを除き、Ｓ２０〜Ｓ２
４の処理は、Ｓ１４〜Ｓ１８の処理と同様である。モー
タ２０は、停止制御部３２の指示に従って逆モータトル
クを発生する。車両が停止したと判定されるまで、所定
幅ずつ逆モータトルクが増加される。これにより、停止
に必要な後進力が車両に与えられるまで、トルクが増大
する。車両が停止すると、逆モータトルクを維持するよ
うに、駆動モータ２０に指示が出される。このときも、
異常発生を知らせる信号が管制センターなどに送られ
る。

【００４７】以上に説明したように、本実施形態によれ
ば、特性が異なる３種類のマーカを走路に配列したこと
により、車両はその前後移動方向を検出可能である。

【００４８】特に、本実施形態では、従来の単一の特性
をもつ１種類のマーカの代わりに、特性が異なる３種類
のマーカが配置される。さらに、従来の１種類のマーカ
だけを検出するマーカセンサの代わりに、３種類のマー
カを判別可能なマーカセンサが車両に搭載される。既存
の構成であるマーカが活用され、簡単な改良が施されて
いるが、移動方向を検出する特別な装置は追加されてい
ない。従って、簡素な構成で容易かつ確実に車両の移動
方向を知ることができる。

【００４９】さらに、本実施形態によれば、ブレーキフ
ェールなどが原因で停車車両が予定外に移動し始めた場
合でも、前後移動方向の判定結果を利用した制御によ
り、車両を確実に停止させることができる。

【００５０】なお、本実施形態では、３種類のマーカが
用いられた。しかし、４種類以上のマーカが用いられて
もよいことはもちろんである。また、本実施形態では、
コード１、２、３、１、２、３・・・の順（昇順）にマ
ーカが配列されたが、本発明はこのような配列に限定さ
れない。例えば、配列は、３、２、１、３、２、１・・
・（降順）でもよい。また例えば、配列は、１、１、
２、２、３、３・・・でもよい。要するに、マーカ特性
が順次変わるようにマーカが配列されればよい。

【００５１】また、本実施形態では電気自動車が採用さ
れたが、その他の種類の車両が採用されてもよい。例え
ば、車両が内燃機関を搭載し、エンジントルクが制御さ
れてもよい。また、内燃機関および電気モータを搭載す
るハイブリッド自動車に本発明が適用されてもよい。

【００５２】「前後移動方向を検出する他の構成」上記
の実施形態では、マーカを利用して車両の後退が検出さ
れた。ここでは、車両の後退を検出する別の構成を説明
する。

【００５３】図７は、本実施形態の自動走行システムを
部分的に示している。複数の自動走行車両が走路に沿っ
て走行している。２台の自動走行車両、すなわち先行車
Ａおよび後続車Ｂが登坂路Ｕを登っている。

【００５４】本自動走行システムでは、超音波センサを
用いて車間距離が検出される。検出された車間距離は、
車両の適当な間隔を維持するために用いられる。さら
に、本発明では、後述するように、車間距離を利用して
車両の後退や前進が検出される。

【００５５】図８を参照すると、本実施形態では、トラ
ンスポンダ式の超音波センサが採用されている。車体の
前側および後側には、それぞれ、フロント送受信機４０
およびリア送受信機４２が備えられている。

【００５６】まず、後続車のフロント送受信機４０が、
前方車両へ向けて第１の超音波信号を送信する。第１の
信号は、先行車のリア送受信機４２に受信される。リア
送受信機４２は、第１の信号を受信してから所定時間後
に、第２の超音波信号を送信する。第２の信号は、後続
車のフロント送受信機４０に受信される。第１の信号を
発進してから第２の信号を受信するまでの時間に基づい
て、車間距離が算出される。

【００５７】このようなトランスポンダ式の超音波セン
サを使うことにより、車間距離を正確に検出できる。す
なわち、単に超音波の反射を利用するセンサでは、先行
車以外の物体（樹木、建物など）からの反射信号が検出
精度に影響を及ぼす。トランスポンダ式ではこのような
影響が排除され、正確に２つの測定対象物の距離を検出
できる。

【００５８】また、上記の記載から明らかなように、本
システムでは、基本的に後続車が、自分と先行車の車間
距離を検出する。

【００５９】図７に戻ると、登坂路Ｕの２台の車両もト
ランスポンダ式の超音波センサを搭載している。後続車
Ｂは、自分と先行車Ａの車間距離Ｌ１を常にモニタして
いる。また、後続車の後方の所定基準地点である登坂路
下端地点Ｘには、路側超音波ＥＣＵ４４と、超音波送受
信機４６が設けられている。超音波送受信機４６は、図
８のフロント送受信機４０と同様の構成を有する。そし
て、路側超音波ＥＣＵ４４が、送受信機４６を使って、
後続車Ｂと地点Ｘの距離Ｌ２を測定し、この距離Ｌ２を
常にモニタしている。

【００６０】各車両には通信装置が搭載されている。ま
た、路側超音波ＥＣＵ４４にも通信装置が設けられてい
る。そして、車両間ではデータ通信が行われ、また、車
両とＥＣＵ４４の間でもデータ通信が行われる。

【００６１】図９は、図７の車両Ａ、車両Ｂが登坂路の
途中で停車している間の制御処理を示すフローチャート
である。基本的には車両Ａ、車両Ｂともに停止していな
ければならない。しかし、ブレーキフェール等が発生す
ると、車両が後退する。図９では、車両の後退を検出
し、検出した後退に対処する処理が行われる。本実施形
態では、車間距離情報を利用して車両の後退が検出され
る。

【００６２】図９の処理は、後続車Ｂの車両制御コンピ
ュータによって行われる。まず、後続車Ｂで車間距離Ｌ
１が検出され（Ｓ３０）、また、データ通信により路側
超音波ＥＣＵ４４から“後続車Ｂと基準地点Ｘの距離Ｌ
２”が入手される（Ｓ３２）。

【００６３】次に、Ｌ１（ｔ−１）とＬ１（ｔ）が比較
される（Ｓ３４）。Ｌ１（ｔ−１）は、１周期（制御周
期）前の車間距離であり、Ｌ１（ｔ）は、Ｓ３０で求め
た現在の車間距離である。

【００６４】Ｌ１（ｔ）がＬ１（ｔ−１）より小さけれ
ば車間距離が縮まっている。これは、先行車Ａの後退の
可能性を示している。次に、後続車Ｂの車速ｖBが０か
否かが判定される（Ｓ３６）。ここでは、車両に搭載さ
れた車速センサ（図示せず）の検出信号が利用される。
Ｓ３６は、後続車Ｂが停止しているか否かの判定処理で
ある。ｖBが所定しきい値以下なら、ｖB＝０とみなして
もよい。

【００６５】車速ｖBが０であれば、後続車Ｂが停止し
ている。この場合、Ｓ３４で車間距離Ｌ１が縮まったの
は、先行車Ａが後退したからであることが判明する。そ
こで、後続車Ｂの車両制御コンピュータは、先行車Ａに
停止指示を送る（Ｓ３８）。この指示に応えて、先行車
Ａの車両制御コンピュータが、車両を停止させる（Ｓ４
０）。Ｓ４０の処理には、上述の本発明の実施形態を適
用できる。すなわち、車両が停止するのに必要な車両駆
動力が発生するように原動機が制御される。

【００６６】一方、Ｓ３６の判断がＮＯの場合、車両Ｂ
が停止していないので、Ｓ３４で車間距離Ｌ１が縮まっ
た原因が先行車Ａの後退であるかどうか、はっきり分か
らない。

【００６７】そこで、Ｓ４２に進み、車両制御コンピュ
ータは、自車Ｂを停止させる。ここでも、前述の実施形
態の制御を適用できる。すなわち、車両が停止するのに
必要な車両駆動力が発生するように原動機が制御され
る。

【００６８】Ｓ４２で車両が停止した後、Ｓ３０に戻
る。もし本当に先行車Ａが後退していれば、車間距離Ｌ
１の短縮が再び検出され（Ｓ３４）、車両Ｂは停止して
おり（Ｓ３６）、停止指示が先行車Ａに送られる（Ｓ３
８）。

【００６９】また、Ｓ３４で車間距離Ｌ１が縮まってい
ないと判定されたとき（ＮＯ）、Ｓ４４に進んで、Ｌ２
（ｔ−１）とＬ２（ｔ）が比較される。Ｌ２は、後続車
Ｂと後方の基準地点Ｘの距離である。そして、Ｌ２（ｔ
−１）は、１周期（制御周期）前の距離であり、Ｌ２
（ｔ）は、Ｓ３２で入手した現在の距離である。

【００７０】Ｌ２（ｔ）がＬ２（ｔ−１）より小さけれ
ば、後続車Ｂと基準地点Ｘの距離が縮まっている。これ
は、後続車Ｂの後退を示している。そこで、Ｓ４２に進
み、車両制御コンピュータは、自車Ｂを停止させる。

【００７１】以上に、車両Ａ、車両Ｂの後退を検出し
て、適切に対処する処理を説明した。本実施形態によれ
ば、車間距離センサが検出する車間距離情報を用いて、
車両が後退しているか否かが判定された。本来、車間距
離センサは、前後の車両の適切な間隔を保つために使わ
れる。本実施形態では、この車間距離センサを活用する
ことにより移動方向が判定されており、移動方向を検出
する特別な装置は追加されていない。従って、簡素な構
成で容易かつ確実に車両の移動方向を知ることができ
る。

【００７２】また、図７の状態では、後続車Ｂに妨害さ
れるため、先行車Ａは、路上の基準点Ｘと自分の距離を
測定できない。このような場合でも、本実施形態によれ
ば、後続車Ｂによって先行車Ａの後退が確実に検出され
る。

【００７３】「変形例」 （１）本実施形態では、車両の後退が検出されたが、同
様の方法で車両の前進が検出されてもよい。図９のＳ３
４、Ｓ４４で距離が増大しているか否かが判定されれば
よい。これは、降坂路での車両制御に適している。

【００７４】（２）また、本実施形態では、後続車が、
自分と先行車の距離を検出した。これとは反対に、先行
車が、自分と後続車の距離を検出してもよい。この場
合、図８のトランスポンダ式の車間距離センサにおいて
は、車両の前後の送受信機が入れ替えられる。また、先
行車の前方（例えば登坂路の頂上）に基準地点が設定さ
れる。そして、図９の処理が変形され、先行車が、自分
の後退および後続車の後退を検出する。すなわち、先行
車が停止し、車間距離が広がったときに、後続車が後退
していると判断される。先行車と前方基準点との距離が
広がったときに、先行車が後退していると判断される。

【００７５】（３）さらに（２）の変形例を変形し、車
両の前進を検出してもよい。このさらなる変形例では、
車間距離等が縮まったときに、車両が前進していると判
断される。

【００７６】以上より、本実施形態の発明は、「複数の
車両が自動走行する自動走行システムに適用され、車両
の前後移動の方向を検出する車両移動方向検出方法であ
って、対象車両と該対象車両の前方または後方の停止車
両との車間距離の変化に基づいて、対象車両の前後移動
方向を判定することを特徴とする」ものである。

【００７７】より詳細には、本実施形態の発明は、例え
ば車両の後退の検出に適用される。本実施形態の発明
は、以下のステップ(a)〜(f)の少なくとも一部を含む。

【００７８】(a)後続車と、後続車の後方の所定基準地
点との距離を検出するステップ (b)後続車と先行車の車間距離を検出するステップ (c)後続車の車速を検出するステップ (d)車速に基づき後続車が停止しているか否かを判定す
るステップ (e)後続車と前記所定基準地点との距離が縮まったとき
に後続車が後退していると判定するステップ (f)後続車と先行車の車間距離が縮まり、かつ後続車が
停止しているときに、先行車が後退していると判定する
ステップ 上記(a)〜(f)において、「縮まる」を「広がる」に、
「後退」を「前進」に置き換えることにより、車両の前
進を検出できる。

【００７９】上記(a)〜(f)において、「後続車」を「先
行車」に、「後方」を「前方」に、「縮まる」を「広が
る」に置き換えても、車両の後退を検出できる。

【００８０】上記(a)〜(f)において、「後続車」を「先
行車」に、「後方」を「前方」に、「後退」を「前進」
に置き換えることにより、車両の前進を検出できる。

【００８１】「位置認識マーカの確実な検出」本自動走
行システムでは、レーンマーカとしての磁気ネイルが、
車両を走路に沿って導くために利用される。この磁気ネ
イルは、さらに、車両の位置認識に使うこともできる。

【００８２】位置認識は、車両の絶対的な位置を特定す
る処理である。例えば、自動走行制御処理において、車
速から走行距離が算出され、走行距離から車両の位置が
算出されるとする。走行距離が長くなると、位置の誤差
も大きくなる。本システムでは、適当な間隔で位置認識
地点が設けられており、この認識地点で絶対位置がセッ
トされ、セットした位置を基準にして走行制御が行われ
る。この位置認識により、車両の位置情報が補正され
る。

【００８３】図１０を参照すると、走路上には磁気ネイ
ルが配列されている。また、走路上には、車両が自分の
位置を認識する地点である位置認識点Ｐが設定されてい
る。位置認識点Ｐには、Ｎ極を示す磁気ネイル（位置認
識マーカ５０）が設置されている。位置認識マーカ５０
に対して進行方向と逆側の隣には、Ｓ極を示す磁気ネイ
ル（前置マーカ５２）が設置されている。その他の磁気
ネイルは、Ｎ極を示している。また、磁気ネイルの間隔
は１ｍである。以下、Ｎ極の磁気ネイルを「Ｎ極ネイ
ル」、Ｓ極の磁気ネイルを「Ｓ極ネイル」という。

【００８４】車両は、Ｎ極ネイルおよびＳ極ネイルの両
方を検出可能な磁気センサを搭載している。車両が進行
方向に走行するとき、前置マーカ５２に到達する前は、
連続してＮ極ネイルが検出される。前置マーカ５２に到
達すると、Ｓ極ネイルが検出される。次に、位置認識点
Ｐの位置認識マーカ５０に到達すると、Ｎ極ネイルが検
出される。従って、車両は、前置マーカ５２から位置認
識マーカ５０への磁気信号の反転（ＳからＮへの反転）
に基づいて、位置認識点Ｐへの到達を知ることができ
る。

【００８５】このように、走路の磁気ネイルおよび車両
の磁気センサは、位置検出にも利用できる。しかし、前
置マーカ５２が一つしかないと、磁気センサが前置マー
カ５２を見落とす可能性がある。その場合、位置検出お
よび位置認識処理が出来なくなる。

【００８６】このような事情に鑑み、位置検出を確実に
行うためには、図１１の構成が好適である。図１１も、
基本的にはＮ極ネイルが並べられたレーンを示してい
る。すなわち、図１１には示されない前後の延長部分で
は、Ｎ極ネイルが配列されている。

【００８７】図１１の走路には、図１０と同様に位置認
識点Ｐが設定され、位置認識点ＰにはＮ極ネイルが位置
認識マーカ５０として設けられている。図１０との相違
点として、図１１の走路では、位置認識マーカ５０に対
して進行方向と逆側（手前）には、前置マーカ５４（Ｓ
極ネイル）が複数個設けられている。前置マーカ５４の
設置個数は、図１１の例では１０個である。前置マーカ
５４以外の磁気ネイルはＮ極ネイルである。

【００８８】車両は進行方向に走行するとき、磁気セン
サを用いてＮ極およびＳ極の磁気ネイルを検出する。そ
して、Ｓ極ネイルが所定個数（例えば５個）以上連続し
て検出され、それからＮ極ネイルが検出されたときに、
最初に検出されたＮ極ネイルの位置で位置認識処理が行
われる。すなわち、最初にＮ極の磁気信号が検出された
時点で絶対位置がセットされ、車両位置の誤差が補正さ
れる。

【００８９】ここで、前置マーカ５４が１個だけである
と、前述したように、検出エラーにより前置マーカ５４
が検出されない可能性がある。しかし、図１１のような
前置マーカ５４の連続配置は、確実に検出される。すな
わち、１〜２個の前置マーカ５４の未検出が発生したと
しても、その他の前置マーカ５４が検出される。前置マ
ーカ５４が確実に検出されるので、その後の位置認識マ
ーカ５０を使った位置認識が確実に行われる。

【００９０】また、本実施形態では、前置マーカ５４の
後の最初のＮ極ネイルが検出されなくても、その次のＮ
極ネイルが検出されれば、その時点で位置認識が行われ
る。２番目のＮ極ネイルが、１番目のＮ極ネイルの代わ
りに位置認識マーカとして機能する。この場合、ネイル
設置間隔に相当する誤差は生じるが、最小限の誤差で位
置検出を行うことができる。図１０で説明したように位
置検出が全く行われない場合と比較すると、確実な位置
検出ができる。

【００９１】なお、本実施形態では、位置認識マーカの
磁気ネイルはＮ極を示し、前置マーカの磁気ネイルはＳ
極を示す。しかしながら、磁気特性が反対でもよいこと
はもちろんである。

【００９２】また、本実施形態では、位置認識マーカが
検出された。しかし、本実施形態の発明は、位置認識以
外の特定マーカの検出に適用いられてもよい。特定マー
カは、例えば、停止位置、減速開始位置、加速開始位置
などに設置されたマーカである。要するに、本実施形態
は、他のマーカと判別されるべき任意の特定のマーカの
検出に適用可能である。

【００９３】以上より、本実施形態の発明は、「走路に
沿って並べられたマーカを利用した制御によって車両が
自動走行する自動走行システムにおいて、走路上の所定
の地点に、Ｎ極またはＳ極の一方の磁気信号を車両に向
けて発する特定マーカが設けられ、特定マーカに対して
進行方向と逆側には、特定マーカと反対の極の磁気信号
を車両に向けて発する複数の前置マーカが走路に沿って
配列され、車両は、前記複数の前置マーカから前記特定
マーカへの磁気信号の反転に基づいて、前記所定の地点
に到達したことを検出することを特徴とする」ものであ
る。

【００９４】好ましくは、前記所定の地点は、車両が位
置認識を行うべき地点であり、前記特定マーカは、位置
認識マーカである。

【００９５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、自動走行システムの既存の構成であるマーカを利用
して、簡素な構成で容易かつ確実に車両の前後移動方向
を検出することができる。

【００９６】さらに、本発明によれば、検出された前後
移動方向に基づいて、予定外の車両の移動を確実に防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の自動走行システムを部分
的に示す図である。

【図２】 ３種類のコードをレーンマーカに付与するた
めの第１の構成を示す図である。

【図３】 ３種類のコードをレーンマーカに付与するた
めの第２の構成を示す図である。

【図４】 図１の自動走行システムにおける自動走行車
両の構成を示すブロック図である。

【図５】 図４の走行車両が坂路で停止するのに必要な
モータトルクを示す図である。

【図６】 図４の自動走行車両の停車中の制御処理を示
すフローチャートである。

【図７】 車両の前後移動方向を検出する他の構成が適
用される自動走行システムを示す図である。

【図８】 図７のシステムに設けられたトランスポンダ
式の車間距離センサを示す図である。

【図９】 図７のシステムの停車中の車両制御処理を示
すフローチャートである。

【図１０】 位置認識を行うための位置置認識マーカお
よび前置マーカの配置を示す図である。

【図１１】 図１０より確実に位置認識を行うためのマ
ーカの配置を示す図である。

【符号の説明】

１０ 自動走行車両、１２ 磁気センサ、１４ 車速セ
ンサ、１６ 車両制御コンピュータ、１８ 車速および
操舵角演算部、２０ 車両駆動モータ、２２ブレーキ装
置、２４ ステアリング装置、３０ 移動方向判定部、
３２ 停止制御部、Ｍ レーンマーカ、Ｒ 走路、Ｖ
車両。

フロントページの続き (72)発明者 北崎 知則 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 5H180 AA27 CC11 CC19 LL04 5H301 AA01 AA09 BB20 CC03 CC06 EE06 EE27 GG10 GG12 GG14 GG19 LL03

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走路に沿って並べられたマーカを利用し
   た制御によって車両が自動走行する自動走行システムに
   おいて、 それぞれ異なるマーカ特性をもった少なくとも３種類の
   マーカが走路に沿って順に並べられ、 前記車両は、前記少なくとも３種類のマーカのマーカ特
   性を判別可能なマーカ検出手段と、順次検出されるマー
   カのマーカ特性の変化に基づいて車両の前後移動方向を
   判定する移動方向判定手段と、を有することを特徴とす
   る自動走行システム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の自動走行システムにお
   いて、 前記少なくとも３種類のマーカは、それぞれ異なる数の
   マーカ素子を有することを特徴とする自動走行システ
   ム。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の自動走行システムにお
   いて、 前記少なくとも３種類のマーカは、走路に対するマーカ
   素子の埋設高さが異なっていることを特徴とする自動走
   行システム。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の自動走
   行システムにおいて、 前記車両が後退していると前記移動方向判定手段が判定
   したときに、車両に前進駆動力を与えて車両を停止させ
   る前進力発生手段を含むことを特徴とする自動走行シス
   テム。
5. 【請求項５】 請求項１〜３のいずれかに記載の自動走
   行システムにおいて、 前記車両が前進していると前記移動方向判定手段が判定
   したときに、車両に後進駆動力を与えて車両を停止させ
   る後進力発生手段を含むことを特徴とする自動走行シス
   テム。