本発明の課題は、少なくとも部分的に自動化された車両のため、特に自律走行車両のための車両制御システム、及び、料金収受システムを改善することにある。
この課題は、請求項1に記載の車両制御システムによって解決される。有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。
本発明によれば、制御装置を有する、自律走行車両のための車両制御システムであって、前記制御装置は、経路誘導装置と検出装置とを含み、前記経路誘導装置と前記検出装置とは互いに接続されており、前記検出装置は、少なくとも1つの走行状態に関する情報を前記経路誘導装置に供給するよう構成されており、前記経路誘導装置は、車両誘導時に、前記走行状態に関する情報を考慮する、車両制御システムにおいて、前記制御装置に接続された料金データ装置が設けられており、前記料金データ装置は、料金を確定するための料金監督施設とのデータ接続を形成するよう構成されている、ことによって、自律走行車両のための車両制御システムを改善できることが判明した。
この構成の利点は、種々の国々において優勢な料金収受システムを、(半)自律走行車両を誘導する際に共に考慮することができ、これによって自律走行車両における車両誘導を格段に改善することができることにある。
別の1つの実施形態においては、前記検出装置は、車両の走行経路上にある料金監督施設を検出するよう構成されており、前記経路誘導装置は、車両誘導時に、検出された前記料金監督施設を考慮し、前記料金監督施設を通過するよう少なくとも部分的に自律的に誘導するよう構成されている。この実施形態の利点は、自律走行車両が料金監督施設を自動的に通過することができ、これによって自動車両操縦モードから手動車両操縦モードへの運転者の引き渡しを阻止することができることである。さらに長期的には、料金監督施設に障壁を設けることを省略することができる。これによって、自律制御による車両と、自律制御によらない車両とが混在して走行している場合でも、料金監督施設における交通の流れをスムーズにすることができる。
別の1つの実施形態においては、前記料金データ装置は、車両識別信号を送信するよう構成された送信装置を有する。車両識別信号は、料金監督施設によって受信され、料金を算出するために使用される。車両識別信号は、有利にはワイヤレスの電磁信号としてアンテナを介して送信され、自律走行車両が支払うべき料金を迅速に算出できるようにするために、車両制御システムと料金監督施設との間で非接触の通信が行われる。
別の1つの実施形態においては、前記料金データ装置は、前記料金監督施設の料金信号を受信するよう構成された受信装置を有しており、前記料金データ装置は、受信した前記料金監督施設の前記料金信号に基づいて、前記制御装置に制御信号を供給し、前記制御装置は、前記制御信号に基づいて、前記料金監督施設を通過するよう前記車両を少なくとも部分的に自律的に誘導する。このようにして、例えば自律走行車両と非自律走行車両とが混在して走行している場合に、自律走行車両は、車両障壁で停車した後、例えば遮断機のような車両障壁が開かれ、走行車線を再び走行してよいとの許可が下りてから初めて出発するよう、保証することができる。
別の1つの実施形態においては、車両位置を特定するための位置特定装置が設けられている。前記位置特定装置は、前記経路誘導装置と前記料金データ装置とに接続されており、前記車両位置に基づいて、前記経路誘導装置と前記料金データ装置とに位置信号を供給する。前記料金データ装置は、前記位置信号を処理して、支払うべき料金を算出するよう構成されている。前記経路誘導装置は、前記位置信号に基づいて車両を制御するよう構成されている。このようにして、位置特定装置だけしか必要としない特にコンパクトな車両制御を提供することができる。これによって、車両制御システムと料金データ装置のためのコストを共に低減することができる。
別の1つの実施形態においては、車両位置を特定するための位置特定装置が設けられている。前記位置特定装置は、前記経路誘導装置に接続されており、前記経路誘導装置は、走行経路を算出し、前記位置信号に基づいて前記車両を前記走行経路に沿って制御するよう構成されており、前記料金データ装置は、前記経路誘導装置に接続されており、前記経路誘導装置は、算出した前記走行経路を前記料金データ装置に供給し、前記料金データ装置は、算出された前記走行経路を処理して、料金を算出するよう構成されている。このようにして、データ接続の接続が悪くても、料金支払を保証することができる。
別の1つの実施形態においては、前記制御装置は、地形図が保存されたメモリを含む。前記地形図には、少なくとも1つの料金監督施設を有する少なくとも1つの有料道路が示されている。前記有料道路には、前記料金監督施設において、少なくとも1つの第1走行車線と第2走行車線とが割り当てられており、前記第1走行車線は、前記料金データ装置による自動的な料金算出のために構成されており、前記制御装置は、前記車両を前記第1走行車線へと導くよう構成されている。このようにして、自律走行車両を誘導する際に、自動的な料金支払のために設計された走行車線のみが選択されるよう保証される。
別の1つの実施形態においては、前記車両の周囲を検出する、周囲識別部が設けられている。前記周囲識別部は、前記経路誘導装置に接続されており、前記経路誘導装置に周囲信号を供給する。前記経路誘導装置は、前記周囲信号に基づいて前記車両を制御するよう構成されている。このようにして、走行車線上の人間又は車両が、料金監督施設の範囲内でも確実に検出され、これに対して車両制御が確実に反応できるよう、場合によっては相応の制動又は回避操縦を実施できるよう保証される。さらに周囲識別部は、料金所の遮断機が開かれているか、又は閉じられているかを識別するために使用され、従って特にコスト的に有利な実施形態では、受信装置を省略することができる。
本発明の課題は、請求項9に記載の料金収受システムによっても解決される。有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。
本発明によれば、料金収受システムが、少なくとも1つの有料道路区間と、料金監督施設と、少なくとも1つの車両とを含み、前記車両は、上で説明したような車両制御システムを有し、前記料金監督施設は、少なくとも1つの料金算出装置を含み、前記料金算出装置は、前記データ接続を介して前記車両制御システムの前記料金データ装置と料金データを交換し、交換された前記料金データに基づいて前記有料道路区間の料金を算出するよう構成されている、ことによって、料金収受システムを改善できることが判明した。
このようにして一方では、自律走行車両のための料金が確実に支払われるよう保証され、他方では、自律走行車両が料金監督施設を通過するように自律的に制御できるよう保証される。
別の1つの実施形態においては、前記料金監督施設は、送受信装置を含み、前記送受信装置は、前記車両制御システムの前記料金データ装置とのデータ接続を形成し、前記車両識別信号を受信するよう構成されている。前記料金監督施設は、前記車両識別信号に基づいて前記第1走行車線又は前記第2走行車線を選択し、選択した走行車線を前記車両に許可する。前記料金監督施設は、各走行車線の許可に関する少なくとも1つの情報を含む料金信号を供給する。このようにして、さらに料金監督施設における交通の流れを、料金収受システムによって制御することができる。
以下、本発明を図面に基づいてより詳細に説明する。
図1及び図2は、料金収受システム10の概略図を示す。料金収受システム10は、例えば高速道路区間又は有料橋のような有料道路区間15に対する料金を算出するために使用される。有料道路区間15は、料金収受システム10の料金監督施設20で終了する。有料道路区間15には、走行方向に、無料道路区間25が続いている。もちろん、料金監督施設20を有料道路区間15の開始地点に配置することも、2つの有料道路区間15の間に配置することも考えられる。
有料道路区間15は2つの走行車線30,35を含み、第1走行車線30には第1車両40が走行しており、第2走行車線35には第2車両45が走行している。
料金監督施設20は料金所として構成されており、各走行車線30,35につきそれぞれ1つの遮断機50を含む。遮断機50は、料金が支払われる前には走行車両30,35を遮断して、各車両40,45の通過を阻止するために使用される。遮断機50は、支払われるべき料金が完全に支払われた後に開かれ、これによって、各遮断機50に割り当てられている各走行車線30,35では、車両40,45の通過が許可される。有料道路区間15乃至無料道路区間25においては、運転者による手動制御の車両45も、半自律走行車両又は自律走行車両40も走行することができる。図1には、自律走行車両40として例えば第1車両40が示されている。第2車両45は、従来通り運転者によって制御される。もちろん、別の車両状況も考えられる。
第1車両40を自律的に制御するために、第1車両40は、車両制御システム60を有する。車両制御システム60は、制御装置65を含む。制御装置65は、経路誘導装置70と検出装置75とを含む。検出装置75は、第1接続部80を介して経路誘導装置70に接続されている。車両制御システム60はさらに、料金データ装置85を有する。料金データ装置85は、第2接続部90を介して制御装置65の経路誘導装置70に接続されている。第2接続部90は、直接物理接続とすることもワイヤレス接続とすることも可能である。車両制御装置60はさらに、位置特定装置95を含む。位置特定装置95は、第3接続部100を介して経路誘導装置70に接続されている。位置特定装置95は、第1車両40の位置を特定するよう構成されている。これに関して位置特定装置95は、第1車両40の位置を特定するために、例えば公知のGPSシステムを利用することができる。もちろん、第1車両40の位置を特定するための他の位置システムも考えられる。位置特定装置95は、第3接続部100を介して経路誘導装置70に、車両位置と相関した位置信号を供給する。位置特定装置95は、第4接続部106を介して検出装置75に接続されている。
検出装置75は、第1車両40の走行状態を検出するよう構成されている。ここでの走行状態とは、速度、方向、駆動部の動作パラメータといったパラメータの他に、存在し得る走行障害物及び走行道路も意味している。検出装置75は、車両運転者によって入力された第1車両40の目的地も検出する。検出装置75は、地形図が保存されているメモリ105を含む。地形図には、道路区間15,25と、例えば料金監督施設20のような定置の障害物とが示されている。
位置特定装置95から、第4接続部106を介して検出装置75に位置信号が供給される。検出装置75は、特定された位置を、マップマッチング方法を用いて地形図中の地図位置に対応付ける。第1車両40が有料道路区間15を出発すると、検出装置75は、地形図中の地図位置との比較によって、走行方向における道路区間15,25の延び具合と、走行方向において道路区間15,26に存在する定置の障害物とを検出し、第1車両40は、料金監督施設20に向かって移動する。検出装置75は、第4接続部80を介して経路誘導装置70に検出信号を供給する。検出信号は、予め決められた目的地に関する情報も含んでいる。経路誘導装置70は、特定された位置からこの予め決められた目的地への走行経路を算出するよう構成されている。この際、経路誘導装置70は、メモリ105内の地形図を呼び出す。経路誘導装置70は、算出した走行経路に基づいて車両の種々のアクチュエータ及び駆動部を制御し、走行経路の道路区間15,25並びに料金監督施設20において第1車両40を少なくとも半自律的に、有利には完全自律的に制御するように構成されている。
料金収受システム10の料金監督施設20は、送受信装置55と料金算出装置120とを含む。料金算出装置120は、第5接続部121を介して送受信装置55に接続されており、第6接続部を介して遮断機50に接続されている。
車両制御システム60の料金データ装置85は、送信装置110と受信装置115とを含む。送信装置110と受信装置115は、料金監督施設20の送受信装置55との(ワイヤレス)データ接続116を形成するように構成されている。この際、料金データ装置85の送信装置110は、料金監督施設20の送受信装置55に、車両識別信号を送信する。料金監督施設20の送受信装置55は、車両識別信号を受信して、これを料金算出装置120に供給する。料金算出装置120は、車両識別信号に基づいて料金を算出し、有料道路区間15に対する料金が支払われると、遮断機50を作動して、料金監督施設20の通過を許可する。料金の支払は、例えばクレジット口座からの自動引き落としによって行うことができる。このために料金算出装置は、記帳システムに接続することができる。車両識別信号は、例えば車両登録番号、車両所有者、及び/又は、車両カテゴリに対応づけることができる。車両識別信号によって例えば、有料道路区間15の距離乃至進入路も突きとめることができる。このために料金算出装置120は、図示していないデータベースに接続することができ、このデータベースには、第1車両40の有料道路区間15への進入路が保存されている。車両識別信号は、通行した有料道路区間15の距離に関する情報を含むこともできる。
料金の支払が完了すると、料金算出装置120は、送受信装置55並びに遮断機50に料金信号を供給する。料金データ装置85の受信装置115は、この料金信号を受信する。料金信号は例えば、料金算出装置120が選択した所定の遮断機50に対する許可も含むことができる。料金信号が、許可に関する情報、及び、料金が正しく会計処理されたとの情報のみを含むようにすることも考えられる。
料金データ装置85は、受信した料金信号に基づき、第2接続部を介して経路誘導装置70に制御信号を供給する。経路誘導装置70は、料金データ装置85から受信した制御信号に基づいて第1車両40を制御し、メモリ105に保存されている地形図と、位置特定装置95の位置信号とに基づいて、料金監督施設20を通過するよう第1車両40を誘導する。このことによって、車両40が半自律的乃至完全自律的に制御されている場合に、料金監督装置20の手前で運転者に操縦が引き渡されてしまうのを阻止することが可能となり、それと同時に、料金監督施設における交通の流れが、自律走行車両40にとっても非自律走行車両45にとっても加速されるという利点が得られる。
既存の半自律走行車両乃至完全自律走行車両40の場合には、制御装置65を簡単に設定変更することによって、料金データ装置85を車両制御システム60に組み込んで、第2接続部90を提供することが可能である。料金データ装置85を制御装置65のただ1つのケーシングの中に組むことによって、経路誘導装置70と料金データ装置85との間で、第2接続部90を介したより確実な通信が実現されるようにすると特に有利である。
上述したように、料金データ装置85が車両制御システム60の中に直接組み込まれている場合には、料金監督施設20から料金データ装置85に送信される料金信号を用いて、クレジット口座から料金が正しく引き落とされたという情報と、遮断機50が許可されたという情報とが通知されるだけではなく、これに加えて、この料金信号を用いて、料金監督施設20が第1車両40に対して前もって決定しておいた走行車線30、35も、通知することができる。料金算出装置120は、第1車両40のために、走行車線30,35の許可を得るために待機している車両40,45の数が最も少ない走行車線30,35を選択するよう構成されている。有利には、料金監督施設20の送受信装置55と、車両制御システム60の送受信装置110,115との間におけるワイヤレスのデータ接続116によって、車両識別信号の送信と、車両制御システム60に戻ってくる料金信号の送信とが、料金監督施設20に到着する前に処理され、これによって経路誘導装置70は、受信装置115が受信した料金信号と、料金データ装置85が供給する制御信号とに基づいて、第1車両40を、料金監督施設20によって前もって決められた走行車線へと制御する。この際、経路誘導装置70は、第1走行車線40から第2走行車線35への車線変更を自動的に行うよう構成されている。
確実な車線変更、乃至、料金監督施設20に並んで待機している非自律走行車両45を検出するために、検出装置75は付加的に、周囲識別部125を有する。周囲識別部125は、例えばレーザスキャナとして、又は、撮像部を有するビデオカメラとして、又は、レーダー装置として構成することができる。周囲識別部125は、存在しうる走行障害物の他に、料金監督施設20の前方域にある跨道標識橋を検出するためにも使用される。検出装置75は、周囲に応じて検出された検出信号を経路誘導装置70に供給する。経路誘導装置70は、受信した検出信号に基づいて、料金監督施設20の前方域にある相応の走行車線30,35を選択し、これに応じて第1車両40を駆動制御する。
なお、上に挙げた周囲識別部125の種々の実施形態は、第1車両40に対する全ての障害物を検出するために互いに組み合わせることができる。周囲識別部125が、自律走行車両40に割り当てられている走行車線30,35を容易に検出できるようにするために、付加的に、自律走行車両40のために、第1走行車線30及び/又は第2走行車線30,35の車線上又は側方に、光学信号又は電磁信号の形の信号板又は信号要素を配置して、検出装置75がこれらを検出するようにすることができる。こうすることによって経路誘導装置70は、自動的な料金支払に適した走行車線30,35を容易に発見することが可能となる。検出装置75の地形図に、ワイヤレスの自動的な料金処理に適した走行車線30,35を保存しておくことも考えられる。
上述した料金処理には、第1車両40が停車することなく料金監督施設20を通過できることによって、料金監督施設20における交通の流れ全体を加速することができるという利点がある。
図3は、図1及び図2に図示した料金収受システム10の変化形態である。図3の料金収受システム10は、料金監督施設20が遮断機を有する別個の建物として構成されているのではなく、データセンターとして構成されているという点で、図1及び図2に図示した実施形態とは異なっている。つまりこの料金監督施設20は、遮断機50を有していない。
これに加えてさらに、車両制御システム65は、料金データ装置85と位置特定装置95との間に第7接続部130を有する。位置特定装置95は、第7接続部を介して、経路誘導装置70にだけではなく料金データ装置85にも位置信号を供給する。料金データ装置85は、送信装置110を用いて料金監督施設20の送受信装置55に車両識別信号を送信する。送信装置110は、例えばこの実施形態では、GSM又はUMTS標準に基づいて動作する送信装置110として構成されている。この際、車両識別信号は、図1及び図2で挙げた情報に加えて、第1車両40の位置、又は択一的に、包括的に通行している有料道路区間15も含む。車両識別信号は、持続的に送信することができる、又は、周期的間隔で送信することができる。料金監督施設20は、料金算出装置120によって第1車両40が支払うべき料金を算出して、上述したように、送受信装置55を介して車両制御システム65に料金信号を送信する。料金信号は、料金が正しく支払われたという情報、又は、料金支払が不可能であるという情報を含むことができる。この実施形態の利点は、料金収受システムが、開かれたシステムとして構成されているので、料金所及び遮断機55を有する高コストなインフラストラクチャを省略することができるということにある。さらには、有料道路区間15と無料道路区間20の間の交通の流れが、料金収受システム10によって妨げられない。
経路誘導装置70を、特定された位置又は予め決定された開始地点から、予め決定された目的地までの走行経路を算出するよう構成することも考えられる。車両は、経路誘導装置70により、位置信号に基づいて、算出された走行経路に沿って制御される。さらに、料金データ装置85が経路誘導装置70に接続されている。経路誘導装置70は、算出した走行経路を料金データ装置85に供給する。料金データ装置85は、算出された走行経路を処理して、料金を算出するよう構成されている。これによって経路誘導装置70は、料金データ装置85に、これから通行する予定の走行経路の道路区間15,25に関する情報を通知することができ、従って、料金データ装置85は、この情報を、通行する予定の道路区間と通行した道路区間15,25とを統合する際にも考慮することができ、走行経路のうちまだ通行していない道路区間15,25も、料金監督施設20に既に通知しておくことが可能となる。料金算出装置120が、支払われるべき料金を算出する際に、走行経路のうちまだ通行していない有料道路区間15も共に考慮することによって、車両制御システムと料金監督施設20との間の情報伝達用のネットワーク密度が低い場合でも、確実に料金が支払われるよう保証することが可能となる。
なお、料金データ装置85と、料金監督施設20の送受信装置55との間のデータ接続116は、例示的なものである。もちろん、上述したものとは別のデータ伝送標準を使用することも考えられる。
自律走行車両40専用に、遮断機50を有さない走行車線30,35を設けて、自律走行車両40の料金支払を、図1〜図3で説明したような料金収受システム10を介して実施するように、料金監督施設20を変更することも考えられる。従来通りに制御されている車両45は、引き続き、遮断機50を有する走行車線30,35で自身の料金を支払うことができる。このようにすると、両方の車両40,45に適した料金収受システム10を提供することができる。このようにすればさらに、料金監督施設20における運転者への操縦引き渡し、つまり自律走行車両40の手動制御を、省略することが可能となる。