JP2005227978A - 衝突回避システム - Google Patents

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Abstract

【課題】 直接無線通信できない車両同士でも車両情報を交換して、これらの車両同士の衝突を防止する衝突回避システムを提供する。
【解決手段】 衝突回避システムでは、一旦受信した他車両の車両情報を、自車両の車両情報とともに再発信しているので、例えば、交差点などでビルなどの電波障害物によって車両αと車両γとが互いに通信できなくても、各車両と通信可能な中継車両βを介することで車両αと車両γとの間で車両情報の交換が可能となる。従って、衝突回避システムを用いると、電波障害物がある場所でも車両情報の交換を行えるので、衝突をより確実に防止することができる。
【選択図】 図3

Description

本発明は、車々間通信を利用した衝突回避システムに関する。
従来より、各車両で車両情報を生成して、その車両情報を車両間で直接無線で車々間通信して互いの車両情報を交換し、自車両の車両情報と他車両の車両情報とに基づいて、自車両と他車両とが衝突する可能性がある否かを判定し、衝突する可能性があると判定された場合、自車両が他車両と衝突しないよう自車両を回避させる衝突回避システムがある。
この衝突回避システムを用いると、車々間通信により他車両の走行状態等の正確な車両情報を自車両側で得ることができ、その正確な車両情報に基づいて衝突を正確に予測することができるので、出会い頭の衝突事故など車両同士の衝突を有効に防止することができる(特許文献1)。
特開2000−276696号公報
ところで、車々間通信の通信方式としては、例えばDSRC、UWB、BlueTooth(登録商標)、無線LAN、ミリ波通信など主に狭域での無線通信方式を採用することが考えられる。
しかし、このような狭域無線通信方法を用いると、都心部の交差点などでは建造物等が多く、これらが電波障害物となって車両間で直接無線通信を行うことができないため、直接無線通信ができない車両同士では車両情報を交換できず、これらの車両同士の衝突を防止できない恐れがあるという問題があった。
そこで本発明では、上述した問題点を解決し、直接無線通信できない車両同士でも車両情報を交換して、これらの車両同士の衝突を防止することができる衝突回避システムを提供することを目的とする。
この問題を解決するため、本発明の衝突回避システムでは、少なくとも自車両の位置情報を含む自車両の車両情報を生成し、車々間通信手段でその生成された自車両の車両情報を発信している。そして本発明の衝突回避システムでは、車々間通信手段が、他車両の車両情報を受信し、さらにその受信した他車両の車両情報も発信している。つまり、本発明の衝突回避システムでは、自車両の車両情報を発信するばかりでなく、他車両の車両情報を中継しているのである。そのため、本発明の衝突回避システムでは、直接無線通信できない車両同士でも、これらの車両と直接通信可能な中継車両があればこの中継車両を介して車両情報の交換が可能となる。
そしてその上で、本発明の衝突回避システムでは、車両情報生成手段で生成された、少なくとも自車両の位置情報を含む自車両の車両情報と、車々間通信手段で受信した他車両の車両情報とに基づいて、自車両と他車両とが衝突する可能性がある否かを衝突判定手段で判定する。そして、この衝突判定手段により自車両と他車両とが衝突する可能性があると判定された場合、制御手段は、自車両と他車両とが衝突しないよう自車両を回避させるための衝突回避関連制御を実行している。
この衝突回避関連制御としては、例えば次の2通りの制御が考えられる。一つは、自車両の挙動の直接的な制御である。この場合、制御手段は、衝突関連制御として、自車両が他車両に衝突することを回避させるよう操舵装置や制動装置といった車両挙動制御手段を制御する。具体的には、操舵装置で車両が走行している車線を変更したり、制動装置でブレーキをかけるよう制御する。もう一つは、自車両の挙動の間接的な制御である。この場合、制御手段は、衝突関連制御として、自車両の運転者に対し警報するよう警報手段を制御する。警報に応じて、運転者が衝突を回避する操作をした場合には、運転者を介して間接的に衝突を回避することができる。
従って、本発明の衝突回避システムを用いると、直接無線通信できない車両間であっても、これらの車両と直接通信可能な中継車両があれば、車両情報を相互に交換して、衝突回避に関連するさまざまな処理を実行することができるので、これらの車両同士の衝突を回避することができる。
尚、車両情報を中継する車両は何台でもよく、複数の車両をバケツリレー方式で車両情報を受け渡してもよいことはもちろんである。
また、警報手段としては、衝突の危険を知らせることができる装置であればどのようなものでもよく、ブザーよいし、衝突の危険を知らせる音声を出力する音声出力装置であってもよいし、発光装置であってもよいし、ワイパーであってもよい。
ところで、上述した発明では、各車両が衝突回避システムを備えていることを前提としているので、衝突回避システムを備えていない車両との衝突回避に関連するさまざまな処理を実行することはできない。
そこで本発明の衝突回避システムは、衝突回避システムを備えていない車両との衝突を回避するため、車両に搭載された他車両検出手段で、自車両の周囲の他車両である周辺他車両を検出し、他車両検出手段で検出された周辺他車両の車両情報を車両情報生成手段で生成し、その生成した周辺他車両の車両情報を車々間通信手段により発信することが好ましい。このようにすると、自車両の周囲の周辺他車両が本発明の衝突回避システムを備えていなくても、その周辺他車両の車両情報が自車両内で生成されて発信され、その車両情報を受信した他車両で衝突回避に関連する処理が実行されるので、この周辺他車両の車両情報を受信した他車両と周辺他車両との衝突を防止することができる。
尚、上記発明の衝突回避システムでは、自車両の周囲の周辺他車両と他車両との衝突を防止するシステムについて記載したが、自車両と周辺他車両との衝突を防止するため、判定手段については、車両情報生成手段で生成された自車両の車両情報と周辺他車両の車両情報とに基づいて、自車両と周辺他車両とが衝突する可能性があるか否かを判定するよう構成し、衝突回避関連処理手段については、自車両と周辺他車両とが衝突する可能性があると衝突判定手段で判定された場合、自車両が周辺他車両に衝突しないよう衝突回避に関連する処理を自車両で実行するよう構成してもよい。
ところで、車両情報としては位置情報は少なくとも含んでいなければならないが、衝突をより正確に回避するには、車両情報として、ナビゲーションシステムから取得した経路情報、位置情報、車速、旋廻速度、操舵角、方位、加速度、駆動トルク、路面摩擦係数、路面カント、勾配、重量、前方の車両との相対位置、相対速度に関する情報のすくなくともいずれかを含んでいるとよい。もちろん車両情報として必要な情報であれば、どのような情報を利用してもよい。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。
ここで図1は、本実施形態の衝突回避システムのブロック図である。
衝突回避システム1は、車両に備えられ、図1に示すように、第1車両情報生成装置2、第2車両情報生成装置3、他車両検出装置4、車々間通信装置5、CPU、ROM、RAM6aを備えたコンピュータ装置であるECU6、警報装置7、操舵装置8、制動装置9を備えている。
第1車両情報生成装置2は、自車両の車両情報を生成するための装置であり、本願発明の車両情報生成手段に相当する。この第1車両情報生成装置2は、RTK−GPS(Real−time kinematic GPS)を利用したGPS受信機20を備えており、GPS衛星からの電波及び基準局からの電波をアンテナで受信すると、自車両の位置を測定してその車両の位置情報を生成する。また、第1車両情報生成装置2は、地図情報を蓄積した地図情報蓄積装置21を備えており、地図情報直積装置21から取得した地図情報及び前述した位置情報に基づいて、モニター22に自車両の現在位置を周辺の地図とともに表示する。さらに第1車両情報生成装置2は、は、操作ボタン23を操作して使用者が目的地を入力すると現在位置から目的地までのルート検索を行い、その検索したルートの経路情報に基づいて、現在位置、周辺地図とともに現在位置から目的地までの経路をモニター22に表示する、いわゆるナビゲーション機能を備えている。そして、第1車両情報生成装置2は、は、これら位置情報及び経路情報をECU6に出力している。ECU6ではその車両情報を入力したらRAM6aに記憶する。
第2車両情報生成装置3は、自車両の車両情報を生成するための装置であり、本願発明の車両情報生成手段に相当する。この第2車両情報生成装置3は、車速、旋廻速度、操舵角、方位、加速度、駆動トルク、路面摩擦係数、路面カント、勾配、重量、前方の車両との相対位置、相対速度などを計測するためのセンサ群であり、これらのセンサからの信号をECU6に出力している。ECU6では、これらセンサから出力された信号に基づいて車速等に関する情報が生成される。ECU6ではその車両情報を入力したらRAM6aに記憶する。
尚、以下では、第1車両情報生成装置2から入力した位置情報、経路情報、及び 第2車両情報生成装置3から入力した車速等に関する情報は、以下必要に応じ、車両情報と総称する。
他車両検出装置4は、自車両の周囲の他車両である周辺他車両を検出する装置であり、本発明の他車両検出手段に相当する。この他車両検出装置4は、車両の前後に図示しないCCDカメラを備えている。本実施形態では、この他車両検出装置4で車両の前後の様子が撮影されると、その撮影された映像の映像情報がECU6に出力される。ECU6では、映像情報が入力されたらその映像情報を解析し、その中に写っている車両を検出し、自車両の車両情報や時間的に前後の映像情報等に基づいて、その車両の位置情報や車速情報等の車両情報を生成する。ECU6ではその車両情報を入力したらRAM6aに記憶する。尚、周辺他車両と検出して位置情報等を生成する手段としては、上述したCCDカメラを用いる方法もあるが、その他にもレーダー等を用いて周辺他車両を検出する方法等もあり、これらに限られるものではない。
車々間通信装置5は、車両情報を車両間で相互に直接無線で通信する装置であり、本発明の車々間通信手段に相当する。この車々間通信装置5は、他車両の車両情報を受信するとその車両情報をECU6に出力する。ECU6ではその車両情報を入力したらRAM6aに記憶する。一方、この車々間通信装置5は、第1車両情報生成装置2及び第2車両情報生成装置3から得た自車両の車両情報と、他車両検出装置4で検出された周辺他車両の車両情報と、車々間通信装置5で受信した他車両の車両情報の発信命令がECU6からあると、ECU6のRAM6aに記憶されたこれらの車両情報を発信する。尚、この車々間通信装置5の通信方式としては、例えばDSRC、UWB、BlueTooth(登録商標)、無線LAN、ミリ波通信など主に狭域での無線通信方式を採用することが考えられる。
ECU6は、本発明の衝突判定手段及び制御手段に相当し、第1車両情報生成装置2、第2車両情報生成装置3、他車両検出装置4、車々間通信装置5、警報装置7、操舵装置8、制動装置9と通信可能に接続されており、これらの装置と通信して後述する処理を実行する。
警報装置7、操舵装置8、制動装置9は、ECU6で実行される衝突回避処理の指令に従って動作する。尚、警報装置7は、衝突の危険を知らせることができる装置であればどのようなものでもよく、衝突の危険を知らせる音声を出力する音声出力装置であってもよいし、発光装置であってもよいし、ワイパーであってもよい。本実施形態では警報装置7は、ブザーを用いている。
次に、ECU6が実行する処理について、図2のフローチャートを参照して説明する。
このECU6が実行する処理(以下「本処理」という)は、車両のイグニションスイッチがONしてからOFFするまでの間に繰り返し実行される。
本処理では、最初に自車両情報取得処理(S1)を実行する。この自車両情報取得処理(S1)を実行すると、第1車両情報生成装置2、第2車両情報生成装置3から自車両の車両情報である各種情報及び信号を受信してECU6のRAM6aに順次記憶し、すべての車両情報が記憶されるとこれらの車両情報に基づいてシュミレーションを行い、自車両の現在及び将来の走行時空間内での存在確率に関する存在確率情報を生成する処理を行っている。
シュミレーションは、RAM6aに記憶された車両情報に基づいて、現在から数秒後の自車両の四隅の軌跡を演算する処理を行っている。ただし、車両情報にはさまざまな誤差があるので、これら誤差から想定される最大誤差及び最小誤差の軌跡がここでは演算される。
存在確率情報を生成する処理では、シュミレーションで演算された軌跡のうち、軌跡が重なる部分の存在確率を100%に設定し、いずれかの軌跡しか存在しない部分及び最大誤差と最小誤差の軌跡の間の存在確率を予め定められた方法により0より大きく100より小さい存在確率に設定し、最大誤差及び最小誤差の軌跡より外の部分の存在確率を0%に設定した存在確率情報を生成する処理を行っている。そして存在確率情報が生成されると、自車両情報取得処理(S1)では、その存在確率データをECU6のRAM6aに記憶する処理を行っている。尚、この存在確率情報は、以下必要に応じ車両情報に含むものとする。
次に、周辺他車両情報取得処理(S2)を実行する。この周辺他車両情報取得処理(S2)を実行すると、他車両検出装置3で自車両の前後の映像情報を入力し、その映像の中に写っている車両(以下周辺他車両と呼ぶ)の映像情報を抽出する。そしてその周辺他車両の画面中の大きさの変化等に関する情報から、その周辺他車両の自車両に対する相対位置や相対速度等を算出して、さらに自車両の車両情報を用いて周辺他車両の位置情報等の車両情報を生成し、その車両情報をRAM6aに記憶する。
そして、その車両情報に基づいて自車両情報取得処理(S1)と同様のシュミレーション等を行い、周辺他車両の車両情報をECU6のRAM6aに記憶する処理を実行する。尚、他車両が検出されない場合は、シュミレーション、車両情報の生成及びRAM6aへの記憶を行わずに、次の受信処理(S3)へ移行する。
受信処理(S3)では、車々間通信装置5を動作させ、他車両の車両情報を受信する処理を実行する。車々間通信装置5が他車両の車両情報を受信すると、その車両情報がECU6に入力されるので、この入力された車両情報をECU6のRAM6aに記憶する処理が行われ、次の送信処理(S4)へ移行する。
送信処理(S4)では、自車両情報取得処理(S1)、周辺他車両情報取得処理(S2)、受信処理(S3)でECU6のRAM6aに記憶した自車両、他車両、及び、周辺他車両の車両情報を、ECU6から車々間通信装置5に出力し、車々間通信装置5により発信する処理を実行し、衝突確率演算処理に移行する。
衝突確率演算処理(S5)では、自車両情報取得処理(S1)、周辺他車両情報取得処理(S2)、受信処理(S3)でECU6のRAM6aに記憶した自車両、他車両、及び、周辺他車両の車両情報に基づいて、自車両と他車両及び自車両と周辺他車両との衝突確率及び衝突する時空間位置を演算する処理を実行する。この衝突確率と、衝突する時空間位置に関する演算は、さまざまな方法があるが、本実施形態では、自車両の車両情報に含まれる位置情報及び存在確率情報と、他車両あるいは周辺他車両の車両情報に含まれる位置情報及び存在確率情報との積で算出している。存在確率が共に高い時空間位置は衝突確率が高く、共に低い時空間位置は衝突確率が低いことがこの演算から把握される。尚、衝突確率及び衝突する時空間位置の演算はこの方法に限るものではない。
次に、自車両と他車両あるいは周辺他車両とが衝突する可能性があるか否を判定する衝突可能性判定処理(S6)を実行する。具体的には、衝突確率演算処理(S5)で算出された衝突確率の中に、衝突回避行動が困難で衝突する危険性があることが予想される予め定められた衝突確率以上のものがあるか否かが判定される。この判定で、自車両と、他車両あるいは周辺他車両とが衝突する危険性がないと判定した場合は(S6:NO)、 ECU6のRAM6aに記憶された車両情報等を消去する車両情報消去処理(S11)を実行し、本処理を終了する。一方、この判定で、自車両と、他車両あるいは周辺他車両とが衝突する危険性があると判定した場合は(S6:YES)、次に警報開始処理(S7)を実行する。尚、このS5及びS6の処理が本発明の衝突判定手段が実行する衝突判定処理に相当する。
警報開始処理(S7)は、警報装置7に対して、ブザー音の鳴動の開始を指示する処理を開始する。この指示応じて警報装置7が作動すると、運転者に注意が喚起され、運転者に衝突を回避させるよう促すことができる。
次に、回避操作が行われたか否かを判定する(S8)。この衝突回避判定(S8)では、衝突確率及び時空間位置によって、衝突確率がS6で判定された予め想定された衝突確率より低い時空間位置に車両が移動したか否かを判定する。この衝突回避判定(S8)を行っているのは、警報開始処理(S7)を実行することによって、運転者によって自車両の操舵あるいは制動がなされ、衝突がすでに回避されたかもしれないからである。そしてこの衝突回避判定(S8)によって、衝突が回避されたと判定したら(S8:YES)、警報装置7に対して、ブザー音の鳴動の終了を指示する警報終了処理(S10)を実行して、ECU6のRAM6aに記憶された車両情報等を消去する車両情報消去処理(S11)を実行し、本処理を終了する。一方、この判定(S8)によって、衝突が回避されていないと判定したら(S8:NO)、次に、自動回避処理(S9)を実行する。
自動回避処理(S9)では、衝突確率が予め想定された衝突確率より低い時空間位置に移動するよう、操舵装置8及び制動装置9に対して指示を出す。そして、操舵装置8に自車両が走行している車線を変更する制御を実行させたり、制動装置9にブレーキを掛けて速度を落とす制御を実行させている。そして、この自動回避処理(S9)が終了すると、警報装置7に対して、ブザー音の鳴動の終了を指示する警報終了処理(S10)を実行して、ECU6のRAM6aに記憶された車両情報等を消去する車両情報消去処理(S11)を実行し、本処理を終了する。
尚、S7〜S9の処理によりECU6が実行する制御が、本発明の制御手段が実行する衝突回避関連制御に相当する。
そして上述した処理S1〜S11を以下繰り返す。
以上のような処理を実行すると、以下のような効果がある。
他車両から車両情報を受信したら、その他車両の車両情報をも自車両から発信しているので、例えば、図3に示すように、車道L1からL4が交わる十字状の交差点の車道L1と車道L2の角に電波障害物となるビル100がある場合、車道L1及び車道L2を走行している車両αと車両γとがビル100が障害となって互いに直接通信できなくても、各車両α、γと通信可能な中継車両β(この場合は交差点内にいる車両)が存在すれば、この中継車両βを介して車両αと車両γとの間で車両情報の交換が可能となる。従って、本実施形態の衝突回避システムを用いると、直接無線通信できない車両間であっても、これらの車両と直接通信可能な中継車両があれば、車両情報を相互に交換することができるので、車両α、γ同士の衝突を有効に防止することができる。
次に、本実施形態では、車両α、γ同士が衝突する可能性がある場合(S6:YES)、警報装置7により運転者に注意が喚起され(S7)、自車両の挙動が運転者により間接的に制御されるので、車両α、γ同士の衝突を効果的に回避することができる。また、本実施形態では、運転者により衝突が回避されなくても、車両α、γ同士が衝突する可能性がある場合、自動回避処理(S9)により自動的の挙動を直接的に制御し、衝突を回避しているので、車両α、γ同士の衝突をより効果的に回避することができる。尚、衝突を回避する際の自車両の挙動の制御は、具体的には操舵装置を操作して車線変更させる方法や、制動装置を操作してブレーキをかけるなど方法等があるがこれに限られるものではない。また、自車両の運転者に警報する方法としては、ブザー音によるものの他、音声によって衝突する可能性があることを報知してもよいし、ワイパーを動かす等してもよい。
次に、本実施形態では、自車両の周囲の周辺他車両が本実施形態の衝突回避システムを備えていなくても、その周辺他車両の車両情報が自車両内で生成され、その周辺他車両の車両情報と自車両の車両情報とに基づいて、これらの車両同士が衝突するか否かが判定されるので、車両同士の衝突をより効果的に防止することができる。
また、本実施形態の衝突回避システムでは、車々間通信手段が、自車両の車両情報ばかりでなく周辺他車両の車両情報をも発信している。そのため、その周辺他車両の車両情報を受信した他車両では、その周辺他車両との衝突も回避することができる。具体的には、図4に示すように、図3と同様車道L1からL4が交わる十字状の交差点内を走行中の車両αと、車道L1を走行中の車両γとが本実施形態のシステムを備えていて、車道L2を走行中の車両εが本実施形態のシステムを備えていない場合、車両αで車両εの車両情報が生成されて、車両αから車両γに車両εの車両情報が発信されているので、車両γと他車両εとが交差点に差し掛かったときなどの出会い頭の衝突等も確実に防止することができる。
以上本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこの実施形態に何等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において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
例えば、上記実施形態ではRTK−GPSにより位置情報を取得しているが、準天頂衛星システムにより補完・補強された位置情報を取得してもよい。また一般のGPSを利用してもよい。ただし、本実施形態でRTK−GPSや準天頂衛星により補完・補強された位置情報を取得した場合には、一般のGPSに比べてより正確な位置情報を得ることができる。
また、上記実施形態では衝突判定をする場合、経路情報を利用してもよい。例えば、十字状の交差点に差し掛かった対向して走行している車両が、それぞれ進行方向に向かって左折することが経路情報からわかっていれば、これらの車両が衝突する可能性はかなり低いので、このような場合はこれらの車両は衝突しないと判定してもよい。このように、経路情報を利用すれば、各車両の運行状態に応じて、車両が衝突する可能性をより正確に回避させることができる。また、経路情報を用いて衝突判定を行わないと本来警報等を行う必要のないときまで警報等がなされるのでわずらわしくなり、運転者は上述した本処理を行う実行する装置を停止してしまう恐れがあるが、そのような弊害も防止できる。
本実施形態の衝突回避システムを実現するための衝突回避装置のブロック図である。 本実施形態の衝突回避システムで実行される衝突回避処理のフローチャートである 本実施形態の衝突回避システムを利用した場合の衝突回避の実例を説明するための説明図である。 本実施形態の衝突回避システムを利用した場合の衝突回避の実例を説明するための説明図である。
符号の説明
1…衝突回避装置、2…自車両位置情報取得装置、3…自車両動向情報取得装置、4…周辺他車両情報取得装置、5…車々間通信装置、6…ECU、6a…RAM、7…警報装置、8…操舵装置、9…制動装置、20…GPS受信機、21…地図情報蓄積装置、22…モニター、23…操作ボタン、100…ビル

Claims (5)

  1. 少なくとも自車両の位置情報を含む自車両の車両情報を生成する車両情報生成手段と、
    前記車両情報を車両間で相互に直接無線で通信可能に構成され、前記車両情報生成手段で生成された自車両の車両情報を発信するとともに、他車両の前記車両情報を受信する車々間通信手段と、
    前記車両情報生成手段で生成された自車両の車両情報と、前記車々間通信手段で受信した他車両の車両情報とに基づいて、自車両と他車両とが衝突する可能性があるか否かを判定する衝突判定手段と
    この衝突判定手段により、自車両と他車両とが衝突する可能性があると判定された場合、自車両が他車両と衝突しないよう自車両を回避させるための衝突回避関連制御を実行する制御手段と、
    を備える衝突回避システムにおいて、
    前記車々間通信手段は、自車両の車両情報ばかりでなく、前記車々間通信手段で受信した他車両の車両情報をも発信することを特徴とする衝突回避システム。
  2. 請求項1記載の衝突回避システムにおいて、
    車両の挙動を制御する車両挙動制御手段を備え、
    前記制御手段は、前記衝突回避関連制御として、車両挙動制御手段を制御して自車両が他車両に衝突することを回避させることを特徴とする衝突回避システム。
  3. 請求項1〜2のいずれか記載の衝突回避システムにおいて、
    自車両の運転者に警報する警報手段を備え、
    前記制御手段は、前記衝突回避関連制御として、前記警報手段を制御して警報を実行させることを特徴とする衝突回避システム。
  4. 請求項1〜3のいずれか記載の衝突回避システムにおいて、
    自車両の周囲の他車両である周辺他車両を検出する他車両検出手段を備え、
    前記車両情報生成手段は、前記他車両検出手段で検出された周辺他車両の車両情報を生成し、
    前記車々間通信手段は、前記車両情報生成手段で生成した周辺他車両の車両情報をも発信することを特徴とする衝突回避システム。
  5. 請求項1〜4のいずれか記載の衝突回避システムにおいて、
    前記車両情報には、ナビゲーションシステムから取得した経路情報、位置情報、車速、旋廻速度、操舵角、方位、加速度、駆動トルク、路面摩擦係数、路面カント、勾配、重量、前方の車両との相対位置、相対速度に関する情報のすくなくともいずれかを含んでいることを特徴とする衝突回避システム。
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