JP2017021755A - 車両の運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無人飛行体と自車両との間で通信途絶が生じたとき、迅速に通信復帰が図れる車両の運転支援装置を提供する。【解決手段】撮像装置７付の無人飛行体１と、撮像装置で撮像した自車両進行方向前方の画像を自車両３０の乗員に提示する提示部３７と、自車両の車両情報を検出する車両状態検出部と、無人飛行体が向かう自車両の進行方向前方の飛行目標位置を設定する飛行目標位置設定部と、自車両から無人飛行体へ自車両の車両情報、無人飛行体の飛行目標位置を送信する通信部と、無人飛行体で受信される自車両の車両情報、無人飛行体の飛行目標位置で無人飛行体を制御する飛行制御部を備え、飛行制御部は、無人飛行体が最後に受信した車両情報と飛行目標位置に基づき、通信途絶してから所定時間経過後の無人飛行体の飛行位置を推測し、通信途絶後、無人飛行体を推測飛行位置へ飛行させる。【選択図】図１

Description

本発明は、自車両の運転支援を行う車両の運転支援装置に関する。

自動車(車両)では、近時、無人飛行体、例えば撮像カメラ（撮像装置）を搭載したドローン(無人飛行体)を用いて、自車両の運転の支援を行う運転支援装置が提案されている。この運転支援装置は、ドローンを自車両前方上空に飛行させ、撮像カメラによって自車両の進行方向前方の撮像画像を自車両の乗員に提示し、自車両の乗員に現在の障害物の状況や交通状況などを知らせて、乗員に前方状況に応じた運転を促す（例えば特許文献１を参照）。

特開２０１０−２５０４７８

こうした運転支援装置は、運転支援を続けるため、常に走行中の自車両の前方をドローンが飛行することが求められる。そのため、ドローンは、自車両から送信される制御信号を周期的に受けながら、自車両の前方上空を飛行するよう制御される。
ところが、ドローンと自車両との間で行われる通信は途絶することがある。例えば自車両が市街道路を走行中、渋滞を避けるため、途中、通信障害をもたらす障害物（高層建築物など）の有る右折路へ右折する運転をするような場合、通信が途切れやすい。すなわち、先行するドローンは既に右折路を過ぎて飛行するも、後続の自車両は途中から通信障害物の有る右折路を右折するため、両者は、通信障害を受けている間に、無線の通信可能な範囲を上回るまで離れ、結果、両者の通信は途絶え、ドローンが自車両の制御下に置かれなくなることがある。むろん、これに限らず、通信途絶が発生する状況は種々ある。このため、無人飛行体を用いた運転支援装置に関しては、こうした通信途絶の対応が求められている。

そこで、本発明の目的は、無人飛行体と自車両との間で通信途絶が生じたときに、迅速に通信復帰が図れる車両の運転支援装置を提供する。

本発明の態様は、自車両の進行方向前方を飛行可能な、撮像装置が付いた無人飛行体と、撮像装置で撮像した自車両の進行方向前方の画像を自車両の乗員に提示する提示部と、自車両の運転時における車両情報を検出する車両状態検出部と、無人飛行体が向かう自車両の進行方向前方の飛行目標位置を設定する飛行目標位置設定部と、自車両から無人飛行体へ自車両の車両情報および無人飛行体の飛行目標位置を送信する通信部と、無人飛行体に設けられ、無人飛行体で受信される自車両の車両情報および無人飛行体の飛行目標位置にしたがい無人飛行体の飛行を制御する飛行制御部とを備え、飛行制御部は、自車両と無人飛行体との間の通信が途絶したとき、無人飛行体が最後に受信した車両情報と飛行目標位置とに基づき、通信途絶してから所定時間経過後における無人飛行体の飛行位置を推測する飛行位置推測部と、自車両と無人飛行体との間の通信途絶後、無人飛行体を、飛行位置推測部により推測した飛行位置へ向かい飛行するよう制御する推測飛行制御部とを有するものとした。

本発明によれば、無人飛行体による自車両の運転支援を継続中、自車両と自車両前方を飛行している無人飛行体との間の通信が途絶すると、無人飛行体は、通信途絶後、無人飛行体が飛行していると推測される飛行位置へ向かい飛行する。このため、無人飛行体は、通信が途絶した後、自車両へ接近するように飛行するので、無人飛行体と自車両との間の通信の再開が試みられる。通信が再開すると（通信復帰）、再び無人飛行体は、自車両の制御下で制御される。

したがって、運転支援装置は、無人飛行体と自車両との間で通信途絶が生じたとしても、迅速に通信復帰を図ることができ、無人飛行体を用いた良好な運転支援を続けることができる。

本発明の一実施形態に係る車両の運転支援装置の全体を示す斜視図。 運転支援装置のうち無人飛行体に搭載される制御ユニットを示すブロック図。 運転支援装置のうち自車両に搭載される制御ユニットを示すブロック図。 自車両の制御ユニットが行う運転支援の制御を示すフローチャート。 無人飛行体の制御ユニットが行う運転支援の制御を示すフローチャート。 自車両の運転支援状況を説明する平面図。 通信途絶が生じる状況を、通信が再開される状況と共に説明する平面図。

以下、本発明を図１から図７に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図１は、車両の運転支援装置の全体を示していて、図１中１は無人飛行体であるところの例えばドローン、３０は自車両を示している。
図１に示されるように例えばドローン１は、本体部３、本体部３の側部に放射状に据え付けた複数、例えば４基のモータ駆動式のプロペラ５ａ（推進部）と、本体部３に据え付けた撮像カメラ７（本願の撮像装置に相当）と、本体部３内に収めたバッテリ（図示しない）や制御ユニット９とを有したマルチコプターから構成される。プロペラ駆動用のモータ５ｂを収めるカバー部は離着陸用の脚部を兼ねている。

ドローン１の制御ユニット９には、図２に示されるように制御部１３や姿勢制御用の姿勢センサ１５や障害物検出用の障害物センサ１７やＧＰＳ１９や送受信部２１が収められている。そして、制御部１３の指令により、バッテリを電力源としたモータ５ｂの駆動、プロペラ５ａの回転制御などが行われ、所望の高度、所望の向きで飛行が行えるようになっている。むろん、ドローン１は、飛行中、制御部１３の制御により、障害物センサ１７で検出した障害物を避けながら、撮像カメラ７で撮像を行う。

自車両３０は、車体３３のルーフ３３ａ上に例えばドローン用のヘリポート３５を有している。また例えばインストルメントパネル部３０ａには、自車両３０の乗員（図示しない）が目視可能なディスプレイ３７（本願の提示部に相当）や、制御ユニット３９を有している。そして、ヘリポート３５上に上記ドローン１が搭載され、ドローン１を車体上部で離着陸可能としている。待機中のドローン１は、遠隔操作で着脱動作されるフック機構(図示しない)でホールドされる。

制御ユニット３９には、図３に示されるように制御部４１や、ＧＰＳ４３や、ドローン１側の送受信部２１との間で通信を行う送受信部４５が収められている。そして、ＧＰＳ４３で検出された自車両３０の位置が、ディスプレイ３７に映出される地図上に表示されたり、ドローン１からの撮像画像がディスプレイ３７に映出されたりする。双方の信号が有る場合は、例えばディスプレイ３７の画面の左右半分のうちの一方側でドローン１からの画像が表示され、他方側で自車両位置が表示される。

ドローン１は、自車両３０からの指令により、自車両３０の前方上空に飛行される。そして、走行中の自車両３０の進路方向前方の情景をドローン１の撮像カメラ７で撮像し続けるため、制御部４１には、飛行目標位置設定部４７が接続され（図３）、ドローン１が向かう自車両３０の進行方向前方の飛行位置が設定される。例えばＧＰＳ４３で検出される自車両３０位置を基準に、一定の前方位置、一定の上空高さ位置などが飛行位置として設定される。このとき撮像カメラ７の撮像部は、進路方向前方を向くよう設定される。さらに制御部４１には、自車両３０の運転時における車両情報を検出するため、例えば走行状態における自車両３０の進行方向の挙動、すなわち自車両３０の車速を検出する車速センサ４９や、自車両３０の左右方向の挙動、すなわちステアリングハンドル３０ｂの操舵角を検出するハンドルセンサ５１（いずれも本願の車両状態検出部に相当）が接続されている。そして、自車両３０の送受信部４５から、周期的にドローン１の送受信部２１（いずれも通信部）へ、自車両位置や同自車両位置に基づくドローン１の飛行目標位置や、車両情報である車速情報およびハンドル角情報などが送信される。

また、ドローン１の制御部１３には、周期的に受信する自車両３０の車両情報（車速情報、やハンドル角情報）や、自車両位置や、飛行目標位置にしたがい、ドローン１の飛行を制御する制御プログラムが設定されている。この飛行制御部であるところの制御部１３により、逐次設定される飛行目標位置にしたがい、走行する自車両３０の進行方向前方の定位置を飛行し続けられるようにしている。そして、常に自車両３０の前方画像が、ディスプレイ３７を通じて自車両３０の乗員に提示され、自車両３０の運転支援が行われるものとしている。

なお、自車両３０の制御部４１には、図示はしないがドローン１を離着陸させる離着陸操作部が接続されていて、自車両３０の乗員が運転支援を求めるときは、離着陸操作部によりドローン１をヘリポート３５から離陸させることができる。むろん、運転支援を終えたときは、離着陸操作部によりドローン１のヘリポート３５への着陸（帰還）が行われる。

このドローン１と自車両３０との間の通信途絶に備えて、ドローン１の制御部１３（飛行制御部）には、ドローン１と自車両３０との間の通信途絶を検出する検出機能（図示しない）や、通信途絶を検出したときのドローン１が最後に受信した自車両位置、自車両位置に基づいた飛行目標位置および車両情報（車速情報やハンドル角情報）を読み出す読出し機能（図示しない）や、同読み出した飛行目標位置と車両情報（車速情報やハンドル角情報）とに基づき通信途絶後におけるドローン１の飛行位置を推測する飛行位置推測部５３が設けられている（図２）。飛行位置の推測は、ＧＰＳ１９を併用して、自車両がどの方向へどれだけ進んだかの推測で行われる。そして、通信途絶してから、予め設定してある経過時間（所定時間：例えば数分）を経過したときにおけるドローン１の飛行位置を推測する。制御部１３には、この経過時間を計時するためタイマー部５５が設けられている。

さらにドローン１の制御部１３（飛行制御部）には、推測した飛行位置へ向かうようドローン１の各モータ５ｂの駆動を制御する推測飛行制御部５７が設けられている（図２）。これにより、ドローン１は、自車両３０との間の通信が途絶すると、ドローン１を直ちに推測した飛行位置へ飛行させ、自車両３０との通信の再開が試みられる。
推測飛行制御部５７には、この試みが成功しない場合に備えて、ドローン１の行先を変更する行先変更機能が設けられている。行先変更機能は、ドローン１と自車両３０との間の通信が途絶してから、ドローン１の飛行時間が所定時間を経過したとき、通信途絶してから最後にドローン１が受信した飛行目標位置へ向かって飛行させる機能である。これにより、通信再開が成功しない場合、自車両３０が、通信途絶したと思われる地点まで戻ることにより、再度、通信再開が試みられる。ドローン１は、この通信再開がしやすいよう、最後にドローン１が受信した飛行目標位置の場所で、待機飛行（旋回やホバリングなど）する機能が設定されている。

この通信再開を助けるよう、自車両３０の制御部４１には、通信途絶の場所を表示させる表示制御部５９が設けられている（図３）。表示制御部５９は、ドローン１との通信が途絶してから上記所定時間経過後、通信が再開されないときに、ディスプレイ部３７（本願の表示部に相当）に映し出されるＧＰＳ４３の地図上に、ドローン１に対して最後に自車両３０が送信した飛行目標位置の所在を表示させるものである。制御部４１には、上記経過時間を計時するためタイマー部６１が設けられている。

つぎに、このように構成された運転支援装置の作用を説明する。
例えば自車両３０の走行中、障害物状況や交通状況などを考慮した運転を行うため、運転支援装置の助けを受けたいとする。自車両３０は、例えばＧＰＳ４３で検出された自車両３０の位置をディスプレイ３７で表示させながら走行しているとする。
このときは、自車両３０の乗員が飛行目標位置設定部４７の操作により、例えばドローン１から所望領域の画像が得られるよう飛行目標位置となる例えば自車両３０からの前方位置、上空位置などを設定してから、離着陸操作部（図示しない）を操作する。すると、ヘリポート３５上のドローン１は、ホールドが解除され、さらに各モータ５ｂが駆動され、図１に示されるようにヘリポート３５から離陸し、自車両３０の運転を支援するモードに入る。

この運転支援モードの、自車両３０側で行われる制御の手順が図４に示され、ドローン１側で行われる制御の手順が図５に示されている。
すなわち、図４に示されるように自車両３０は、まず、ステップＳ２にて、ドローン１と自車両３０間の通信ができていることを確認してから、ステップＳ４，６のように自車両３０の送受信部４５から、周期的にＧＰＳ４３で検出される自車両位置や、設定された飛行目標位置や、現在の走行状態における車両情報（車速情報やハンドル角情報）などをドローン１へ送信する。

一方、図５に示されるようにドローン１は、ステップＳ１にて、自車両３０との間で通信ができていることを確認してから、ステップＳ３に示されるように自車両３０からの自車両位置や、飛行目標位置や、車両情報（車速情報やハンドル角情報）などを受信する。続くステップＳ５にて、受信したことを報告する報告情報を自車両３０へ送信する。そして、ステップＳ７にて、受信した自車両位置、飛行目標位置、車両情報（車速情報やハンドル角情報）にしたがいドローン１の各モータ５ｂの回転が制御され、ドローン１を、自車両３０の進行方向前方の定位置（飛行目標位置）へ飛行させる。ちなみに、ドローン１は、障害物センサ１７で行われる障害物の検出により、障害物を避けながら飛行する。

こうした自車両３０からの情報送信、ドローン１での情報受信が周期的に行われ、ドローン１は、走行中の自車両３０の挙動（車速や操舵）に追従しながら、常に自車両３０の前方上方の目標飛行位置へ向かうよう逐次、制御される。これにより、例えば図６に示されるように自車両３０の走行している道路が直線路Ｘであれば、ドローン１は、自車両３０の車速に関わらず、自車両３０の前方を先行するように飛行を続ける。むろん、ドローン１は、自車両３０が左右に曲がれば、その左右の挙動に追従して自車両３０の前方を飛行する。

飛行中のドローン１の撮像カメラ７は、自車両３０の前方の状況を撮像している。これにより、ドローン１が撮像した画像は、送受信部２１，４５を介して自車両３０で受信され、自車両３０のディスプレイ３７に映し出される（例えばディスプレイ３７の片側にＧＰＳ４３の地図、もう片側にドローン１の画像が映出）。この自車両３０の前方状況の提示により、自車両３０の乗員に、自車両前方の状況に応じた運転を促す（運転支援）。

こうした運転支援中、ドローン１と自車両３０との間で行われる通信が途絶する場合がある。
例えば図６に示されるような自車両３０が市街地の直線路Ｘを走行中、例えば渋滞を避けるため、急に直線路Ｘの途中に有る右折路Ｙを右折する場合を想定する。このとき、右折路Ｙの入口付近には、通信障害をもたらす障害物、例えば高層建築物（図示しない）が有るとする。

このとき、例えば図７に示されるように先行するドローン１は、既に右折路を過ぎて飛行するも、後続の自車両３０は、途中で通信障害物の有る右折路Ｙを右折走行するため、両者（ドローン１と自車両３０）間は、通信障害を受けている間に、無線の通信可能な範囲を上回るまで離れ、結果、両者間の通信は途絶え、ドローン１が自車両３０の制御下に置かれなくなることが生じる。

すると、ドローン１では、ステップＳ１により通信が途絶えたことが検出され、ステップＳ９の「タイマーオン」へ進み、通信途絶が始まってからの時間の計時が行われる。続くステップＳ１１により、最後に受信した自車両位置、車両情報（車速情報やハンドル角情報）を読み出す。つぎにステップＳ１３により、読み出した自車両位置、車両情報（車速情報やハンドル角情報）を基に、所定時間後（例えば数分後）、自車両３０がどの方向へどれだけ進んだかを推測、さらには自車両３０の推測位置に基づき、所定時間後（例えば数分後）にドローン１が飛行している飛行位置Ｓを推測し設定する（図７）。続くステップＳ１５によりドローン１の飛行は、例えば所定時間（数分後）に、推測された飛行位置Ｓに辿り付くように制御される。つまり、ドローン１は、推測された飛行位置へ飛行される。これにより、ドローン１は、例えば図７中の二点鎖線に示されるように通信途絶してから数分時間（所定時間）、右折路Ｙを走行している自車両３０の前方の飛行位置（含むその周辺）に、かなり接近、もしくは追い付き、ステップＳ１７のようにドローン１と自車両３０との間の通信の再開が試みられる。

通信が再開すると（通信復帰）、ステップＳ１７からステップＳ３へ至り、再びドローン１は、ステップＳ３〜ステップＳ７を繰り返すルーチンに戻り、自車両３０から送信される車両飛行目標位置、車両情報（車速情報やハンドル角情報）により制御される運転支援モードに復帰され、自車両３０の運転支援を続ける。
一方、通信が再開されない場合、ステップＳ１７ｊからステップＳ１９へ至る。ステップＳ１９は、通信途絶してからのドローン１の飛行時間が所定時間を経過したか否かにより、ドローン１がロストになったか否かを判定するものである。ステップＳ１９で所定時間を越えると判定されると、一定時間飛行を継続しても通信復帰に至らない判断、つまりドローン１がロストしたと判断されて、ステップＳ２１へ進み、再度、通信再開の機会を与える。

すなわち、ステップＳ２１は、ドローン１が最後に受信した飛行目標位置を読み出し、当該飛行目標位置へ向かい飛行させるという行先の変更が行われる。続くステップＳ２３では、ドローン１が最後に受信した飛行目標位置Ａ(図７)で、旋回もしくはホバリングするという待機する制御の指示がなされる。これにより、通信が再開されない場合、ドローン１は、通信途絶した地点、ここでは図７中のＡ点付近へ飛行し、その地点で待機する。つまり、ドローン１は、自車両３０が戻ることを考慮して飛行し、再度、自車両３０との間の通信再開を試みる。これにより、後述の如く自車両３０が戻ると、通信の再開が行われる。

すなわち、自車両３０では、通信再開を目指すため、ステップＳ８のように通信途絶が始まってからの時間を計時し、続くステップＳ１０により、最後に送信した飛行目標位置の読み出しを行う。そして、ドローン１側のステップＳ１９と同じく、ステップＳ１２のようにロスト判定となる所定時間を越え、ステップＳ１４のように通信が再開されなくなった場合、ステップＳ１６へ進み、ＧＰＳ４３の地図を映し出しているディスプレイ３７に、最後に自車両３０がドローン１に対して送信したときの飛行目標位置Ａを表示する。例えば図７に示す道路地図がディスプレイ３７上に表示されているとすると、例えば図７中のＡ点（最後に送信した飛行目標位置）を点滅表示したり、Ａ点を認識しやすい点灯色で点灯したりする。つまり、自車両３０の乗員は、この地図上に表示された飛行目標位置Ａへ目指して自車両３０を運転することにより、飛行中もしくは待機しているドローン１に対し、自車両３０がかなり接近もしくは到達するため、ドローン１と自車両３０との間の通信が再開される（通信復帰）。つまり、再び自車両３０の運転支援は続けられる。

そして、運転支援を終えたら、離着陸操作部（図示しない）を操作することで、ドローン１は帰還しヘリポート３５に着陸する。
以上のように自車両３０の運転支援中、ドローン１と自車両３０との間の通信が途絶したとき、自車両３０の走行状態（車両情報）、飛行目標位置から推測した通信途絶後のドローン１の飛行位置へドローン１を飛行させることにより、難しいとされるドローン１と自車両３０との間の通信の再開を試みることができる。これにより、再びドローン１を、自車両３０の制御下で制御することができ、ドローン１のロストが抑えられる。

したがって、運転支援装置は、ドローン１と自車両３０との間で通信途絶が生じたとしても、迅速に通信復帰を図ることができ、ドローン１を用いた良好な運転支援を続けることができる。
しかも、ドローン１は、通信途絶してからの飛行時間が長くロストとなるおそれがあるとき、最後に受信した飛行目標位置へ向かうよう行先を変更するので、通信途絶後は、自車両３０が、通信を途絶えたと思われる地点まで戻れば、ドローン１と自車両３０との間の通信復帰が可能となる。特に自車両３０は、通信再開が見られないとき、自車両３０のディスプレイ３７に、最後に送信した飛行目標位置の所在を地図上で表示するようにしたので、自車両３０の乗員がこの表示を頼りに、通信が途絶えたと思われる地点まで戻りさえすれば、容易に通信復帰を果たすことができる。

なお、上述した一実施形態における各構成および組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能であることはいうまでもない。また本発明は、上述した一実施形態によって限定されることはなく、「特許請求の範囲」によってのみ限定されることはいうまでもない。例えば一実施形態では、自車両をフリー走行する場合を例に挙げたが、これに限らず、自車両のＧＰＳで最終目標地点を設定して走行する場合や、走行履歴にしたがって自車両を走行する場合にも適用してもよい。

１ ドローン（無人飛行体）
７ 撮像カメラ（撮像装置）
１３ 制御部(飛行制御部)
３７ ディスプレイ（表示部）
４５ 送受信部（通信部）
４７ 飛行目標位置設定部
４９，５１ 車速センサ，ハンドルセンサ(車両状態検出部)
５３ 飛行位置推測部
５７ 推測飛行制御部

Claims (3)

1. 自車両の進行方向前方を飛行可能な、撮像装置が付いた無人飛行体と、
   前記撮像装置で撮像した自車両の進行方向前方の画像を自車両の乗員に提示する提示部と、
   前記自車両の運転時における車両情報を検出する車両状態検出部と、
   前記無人飛行体が向かう前記自車両の進行方向前方の飛行目標位置を設定する飛行目標位置設定部と、
   前記自車両から前記無人飛行体へ、前記自車両の車両情報および前記無人飛行体の飛行目標位置を送信する通信部と、
   前記無人飛行体に設けられ、前記無人飛行体で受信される前記自車両の車両情報および前記無人飛行体の飛行目標位置にしたがい前記無人飛行体の飛行を制御する飛行制御部と、を備え、
   前記飛行制御部は、
   前記自車両と前記無人飛行体との間の通信が途絶したとき、前記無人飛行体が最後に受信した前記車両情報と前記飛行目標位置とに基づき、前記通信途絶してから所定時間経過後における前記無人飛行体の飛行位置を推測する飛行位置推測部と、
   前記自車両と前記無人飛行体との間の通信途絶後、前記無人飛行体を、前記飛行位置推測部により推測した飛行位置へ向かい飛行するよう制御する推測飛行制御部と
   を具備したことを特徴とする車両の運転支援装置。
2. 前記推測飛行制御部は、
   更に前記自車両と前記無人飛行体との間の通信が途絶してから前記無人飛行体の飛行時間が所定時間を経過したときは、前記最後に無人飛行体が受信した飛行目標位置へ向かい飛行させるよう前記無人飛行体の行先を変更する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の運転支援装置。
3. 前記自車両は、
   前記無人飛行体の飛行目標位置を地図上で表示可能な表示部と、
   前記自車両と前記無人飛行体との間の通信が途絶してから所定時間経過後、通信が再開されないときは、最後に前記自車両が前記無人飛行体に対して送信した飛行目標位置の所在を前記表示部に表示させる表示制御部と
   を有することを特徴とする請求項２に記載の車両の運転支援装置。

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