JP2018176761A - 非物理的車両連結方法 - Google Patents

Abstract

【課題】連結器などの物理的な連結方法によらずに車両を連結し、連結した車両を至近距離で自動隊列運転するための非物理的車両連結方法を提供する。【解決手段】所定の車間距離で停車した状態で画像撮影手段により前の車両の後部を撮影し、撮影した画像から画像データ解析手段でナンバープレートの画像の大きさや角度を計測して、前の車両との位置関係を把握するための基礎データとして蓄積しておき、車両が移動した場合にナンバープレートの画像の大きさや角度の変化の程度から、前の車両との位置関係のずれを判定し、車両運転装置を作動させる指示手段を介して、車両を加速、減速あるいは方向転換し、前の車両との位置関係のずれを調整することで、所定の間隔で車両を非物理的に連結し、自動隊列走行を可能にする。【選択図】なし

Description

本発明は、自動隊列走行を行うための非物理的車両連結方法に関する。詳細には、自動車などの自走可能な車両が、相互に物理的に連結していなくても、あたかも物理的に連結されているかのように、後続車両が先行車両と至近距離を保ちながら、先行車両の軌跡をトレース走行することで、複数の車両の自動隊列走行を可能にする非物理的車両連結方法に関する。

自動車等の車両を複数台連結して走行する事例としては、例えば、駆動車両と荷物車両を連結したトレーラーや、故障車両を牽引して走行する例などが挙げられる。トレーラーの場合、荷物車両を２両連結するケースもあるが、道路のカーブや交差点での右左折時の回転半径から荷物車両の連結は２両が限界であり、それ以上の車両を連結することは困難である。

そして、自律走行が可能なのは、トレーラーでは駆動車両、故障車両の牽引では牽引車両であり、トレーラーの荷物車両や、故障車両には自律走行能力がないため、連結器やワイヤー等を用いて物理的に連結する必要がある。トレーラーのように連結器で連結する場合には、連結器の取り付けや取り外しに手間が掛かるため簡単に連結したり連結を解除したりすることができない。また、駆動車の連結器の仕様は荷物車両の連結器の仕様と合致しなければならず、自律走行が可能な車両であればどんな車両でも駆動車に用い得るという訳には行かない。そして、故障車両をワイヤー等で簡便に連結してけん引する場合には、けん引車両と故障車両の動きを連動させることができないので、けん引される故障車両にも運転者が乗車する必要がある。

レーザーや超音波、画像認識等により、前方を走行する車両を捉え、一定の距離を保つように制御し車両を自動運転する技術が開発されている。しかしながら、通常の自動運転技術では、安全を優先した車間距離の確保が前提となっており、先行する車両に対して連結状態で追走することを目的とするものではない。保たれている車間距離の間に、別の車両が割り込んできた場合には、割り込んできた車両との安全距離を保って追走することになるので、当初の先行車両の軌跡を追走することはできない。さらに、至近距離での追走を前提とするものではないことから、例えば、一般道では、先行する車両が交差点を通過しても、信号のタイミングにより通過できない場合が多くなり、先行車両を追走することは困難となる。

一方、車両の走行データを通信手段により後続車両に伝達し、そのデータを基に後続車両が先行車両を追走することで、自動隊列走行を行うことを目指すことが提案されている。

例えば、特許文献１には、先導車両の軌跡情報と運転に関わる操作量を後続車両に送信し、後続車両において、先導車両の軌跡情報を参照しながら、該軌跡情報と対となっている先導車の操作量を後続車の操作量として抽出してフィードフォワード制御量を算出し、算出したフィードフォワード制御量に基づいて後続車を自動運転する方法が開示されている。

しかしながら、特許文献１の方法では、先導車両の運転に関わる操作量を、後続車両の操作量として用いて制御するため、先導車と後続車の車種が異なる場合や、同車種であっても使用年数の違い等により、車両特性が異なる場合には、操作量が同じでも車両の動きが同一でないため速やかに追走することができず、至近距離での安定した追走状況を得ることが困難な場合がある。

そこで、車両特性が異なる場合でも、安定した追走状況を可能とする方法として、例えば、特許文献２では、先導車両との車間距離に応じて後続車両の速度を制御する方法が開示されており、カメラおよびＬＲＦ（レーザレンジファインダ）を用いて車間距離を計測する方法が開示されている。しかしながら、カメラやＬＲＦの設置位置や先導車のどの部分との距離を計測するのかといった具体的な距離の測定方法の記載はない。そのため、単に先導車両の後部中央との距離を測定するだけでは、先導車両が右左折時などで大きく方向を変えた場合に、車間距離の変化が認識できず、先導車両の方向が変化したことを素早く、かつ正確に把握することができず、後続車両が速やかに方向変化に対応できない場合があり、やはり至近距離での安定した追走状況を得ることが困難な場合がある。

特開２０００−１１３３９９号公報 特開２００８−２０７７２９号公報

本発明は、連結器などの物理的な連結方法によらずに車両を連結し、連結した車両を自動運転で隊列走行させるために、車両特性が異なる車両を連結した場合や隊列走行時に前の車両が方向転換しても速やかに追走すること、および、他の車両の割り込みや信号待ちによる隊列の分断を防ぐことが可能で、各車両が至近距離で自動隊列走行することができる非物理的車両連結方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明者等は鋭意検討し、所定の車間距離で停車した状態で画像撮影手段により前の車両の後部を撮影し、撮影した画像から画像データ解析手段でナンバープレートの画像の大きさや角度を計測して、前の車両との位置関係を把握するための基礎データとして蓄積しておき、車両が移動した場合にナンバープレートの画像の大きさや角度の変化の程度から、前の車両との位置関係のずれを判定し、車両運転装置を作動させる指示手段を介して、車両を加速、減速あるいは方向転換することで、前の車両との位置関係のずれを調整することで、所定の間隔で車両を非物理的に連結し、自動隊列走行を可能にすることを見出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明は以下の通りである。

（１）車両の前後に設置した画像撮影手段（ただし、後ろは必要に応じて設置）、前記画像撮影手段で得られた画像を解析する画像データ解析手段、前記画像データ解析手段で得られたデータに基づき車両運転装置を作動させる指示手段および車両間通信手段により、車両の自動隊列走行を行う非物理的車両連結方法であって、
連結する各車両が、自動隊列走行時の目標車間距離である所定の車間距離で停車した状態で、前記画像撮影手段により前の車両の後部ならびに後ろの車両の前部を撮影するステップ１と、
前記画像データ解析手段により、前記画像撮影手段で得られた画像からナンバープレートを選択し、ナンバープレートの設置位置、形状、汚れ具合を含む色彩、車両番号、文字位置の情報を蓄積して前の車両ならびに後ろの車両を認識するとともに、前の車両の画像に対しては、撮影されたナンバープレートの画像が占める角度を計測し、前の車両との位置関係を把握するための基礎データとして、前記目標車間距離と関連付けて蓄積するステップ２と、
前記車両間通信手段により、前の車両ならびに後ろの車両を認識する情報の蓄積および前の車両との位置関係を把握する基礎データの蓄積が終了したことを、自動隊列走行を行う他の車両に通信するステップ３と、
車両が移動して前の車両との位置関係が変化した場合に、前記画像撮影手段により撮影した前の車両のナンバープレートの画像に基づいて、前記画像データ解析手段によりナンバープレートの画像が占める角度の変化を解析し、前の車両との位置関係のずれの程度を判定するステップ４と、
前の車との位置関係のずれの程度が予め設定した許容値を越えた場合に、前記指示手段を介して車両運転装置を作動させ、前の車両との位置関係のずれを調整するステップ５と、
からなることを特徴とする非物理的車両連結方法。
（２）前記自動隊列走行を行う車両が、運転者の運転操作に応じた走行制御を行う先頭車両と自動運転で追走する後続車両からなることを特徴とする、前記（１）に記載の非物理的車両連結方法。

（３）前記画像撮影手段がカメラであり、当該カメラを車両の前方部ならびに車両の後方部のナンバープレートの近傍にそれぞれ１台設置することを特徴とする、前記（１）または（２）に記載の非物理的車両連結方法。
（４）前記画像撮影手段がカメラであり、当該カメラを車両前方にはナンバープレート近傍の左右の位置にナンバープレートを挟んで２台設置し、車両後方にはナンバープレートの近傍に１台設置することを特徴とする、前記（１）または（２）に記載の非物理的車両連結方法。
（５）前記画像データ解析手段により解析した前の車両との車間距離が、前記目標車間距離より狭くなっている場合であって、前記許容値よりも小さな値で予め設定しておいた下限値を下回った場合には、前記車両運転装置への指示手段を介して車両運転装置を作動させて、車両を大きく減速させるかあるいは停止させることを特徴とする、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の非物理的車両連結方法。
（６）前記画像データ解析手段により解析した後ろの車両との車間距離が、前記目標車間距離より拡がっている場合であって、前記許容値よりも大きな値で予め設定しておいた上限値を上回った場合には、前記車両運転装置への指示手段を介して車両運転装置を作動させて、車両を加速させるとともに、車両間通信手段により自動隊列走行している先頭車両に、車間距離の上限値を超えたことを通信することで先頭車両が減速することを特徴とする、前記（１）〜（５）のいずれかに記載の非物理的車両連結方法。

（７）前記自動隊列走行する各車両を、フレキシブルで軽量の切り離し容易なケーブルで接続し、自動隊列走行を行っていることを、自動隊列走行に加わっていない他の車両の運転者に知らせることを特徴とする、前記（１）〜（６）のいずれかに記載の非物理的車両連結方法。
（８）車両の自動隊列走行を行う非物理的車両連結方法であって、
車両に設置した画像撮影手段で得られた画像からナンバープレートを選択し、前の車両のナンバープレートの設置位置、形状、汚れ具合を含む色彩、車両番号、文字位置の情報を蓄積して車両を認識するとともに、撮影されたナンバープレートの画像が占める角度を計測し、前の車両との位置関係を把握するための基礎データとして、目標車間距離と関連付けて蓄積し、
車両が移動して前の車両との位置関係が変化した場合に、前記画像撮影手段により撮影した前の車両のナンバープレートの画像に基づいて、ナンバープレートの画像が占める角度の変化を解析し、前の車両との位置関係のずれの程度を判定するステップを含むことを特徴とする非物理的車両連結方法。

本発明の非物理的車両連結方法では、形状や大きさや車種が異なっても変わらないナンバープレートを利用して、その画像から前の車両との車間距離を計測するので、車種の異なる車両が混ざっても自動隊列走行が容易となる。そして、ナンバープレートを撮影するカメラを左右に１台ずつ設けることで、右左折などで前の車両が進行方向を大きく変えても、前の車両との距離および角度の変化を正確に計測できるので、車間距離を至近距離に保った自動隊列走行が可能となる。

車間距離を至近距離に保つことにより、あたかも結合された大型車両のように走行することが可能となるので、他の車両が割り込むことで自動隊列走行ができなくなることを防止することができる。また、交差点での信号のタイミングにより隊列の途中の車両が停車するケースも防げるので、一般道での自動隊列走行も可能となる。

本発明の非物理的車両連結方法は、前の車両との車間距離を常時計測し、予め設定された目標の車間距離と計測した車間距離の差に基づいて、車両運転装置を自動的に制御して加速、減速を行い、目標の車間距離を保つことで、連結器などの物理的な連結装置を用いることなく、隊列を組む車両が連結されているかのように一体化して自動隊列走行することを可能にするものである。

そのために、本発明の非物理的車両連結方法においては、車両に設置した画像撮影手段で得られた画像からナンバープレートを選択し、前の車両のナンバープレートの設置位置、形状、汚れ具合を含む色彩、車両番号、文字位置の情報を蓄積して車両を認識するとともに、撮影されたナンバープレートの画像が占める角度を計測し、前の車両との位置関係を把握するための基礎データとして、目標車間距離と関連付けて蓄積し、車両が移動して前の車両との位置関係が変化した場合に、前記画像撮影手段により撮影した前の車両のナンバープレートの画像に基づいて、ナンバープレートの画像が占める角度の変化を解析し、前の車両との位置関係のずれの程度を判定するステップを含むことを特徴とする。

各車両には、画像撮影手段、画像データ解析手段、車両運転装置への指示手段および車両間連絡手段が設けられており、本発明の非物理的車両連結方法は、具体的には、これらの手段を用いた次に示すステップから構成される。

すなわち、連結する各車両が目標車間距離となる所定の車間距離で停車した状態で、車両の前後に設けた前記画像撮影手段により前の車両の後部ならびに後ろの車両の前部を撮影するステップ（ステップ１）、
前記画像データ解析手段により、得られた画像からナンバープレートを選択し、ナンバープレートの設置位置、形状、汚れ具合を含む色彩、車両番号、文字位置の情報を蓄積して前の車両ならびに後ろの車両を認識するとともに、前の車両について撮影されたナンバープレートの画像が占める角度を計測し、前の車両との位置関係を把握する基礎データとして、目標車間距離と関連付けて蓄積するステップ（ステップ２）、
前記車両間通信手段により、前の車両を認識する情報および前の車両との位置関係を把握する基礎データの蓄積が終了したことを、自動隊列走行を行う他の車両に通信するステップ（ステップ３）、
車両が移動して前の車両との位置関係が変化した場合に、前記画像撮影手段により撮影した前の車両のナンバープレートの画像に基づいて、前記画像データ解析手段によりナンバープレートの画像が占める角度の変化を解析し、前の車両との位置関係のずれの程度を判定するステップ（ステップ４）、
前記指示手段を介して車両運転装置を作動させ、前の車両との位置関係のずれを調整するステップ（ステップ５）である。

以下、各ステップについて詳細に説明する。

＜ステップ１＞
ステップ１は、自動隊列走行を開始するための準備として、自動隊列走行時の目標とする車間距離で各車両を停止させた状態で、車両の前後に設けた画像撮影手段により、自車の前を走行することになる車両の後部の映像ならびに自車の後ろを走行することになる車両の前部の映像を撮影する。

本発明では、他の車両が割り込むことで自動隊列走行ができなくなるのを防止するために、できるだけ至近距離で自動隊列走行することを狙いとしている。
走行する道路の種類（一般道か高速道路か）、車両の大きさやトラックの場合には積載する荷物の量、各車両に運転者が乗車するか否かなどによって、目標とする車間距離は異なるが、走行速度が比較的遅い一般道では３ｍ程度、走行速度の速い高速道路では１０ｍ程度に設定する。

なお、目標とする車間距離は各車両間で同一としてもよいし、車両の種類や荷物の積載量などが異なる場合には、それぞれに応じて異なる車間距離を設定してもよい。

画像撮影手段としてはカメラを用いることが好ましい。カメラの台数は特に限定されないが、通常車両の前後にそれぞれ１台設置するか、あるいは車両前方に２台、車両後方に１台設置する。

車両の前後にそれぞれ1台のカメラを設置する場合、車両前方のカメラは、ナンバープレートの近傍で、ナンバープレートの中央部にできるだけ近い位置に設置するのが好ましい。ナンバープレートの近傍に設置することで、車両間の距離が接近しても前の車両のナンバープレートの画像を支障なく撮影することができる。そして、水平方向の設置位置をナンバープレートの中央部にすることで、前の車両の後部ナンバープレートの画像とカメラが正対させられるので画像の変化を捉えやすくなり、自動隊列走行時に、前記画像データ解析手段による前の車両との位置関係の把握が容易になる。

車両後方のカメラも、ナンバープレートの近傍に設置するのが好ましい。車両前方のカメラと同様、ナンバープレート近傍に設置することで、車両間の距離が接近しても後ろの車両のナンバープレートの画像を支障なく撮影することができる。なお、水平方向の設置位置に関しては、車両後方のカメラは、後ろの車両が追走していることの確認や他の車両に入れ替わっていないことの確認などに用いるので、後ろの車両のナンバープレートの設置位置、形状、汚れ具合を含む色彩、車両番号、文字位置の情報が画像から読み取れる限り、その位置は特に限定されない。

車両の前方に２台のカメラを設置する場合には、車両前方のナンバープレートの近傍で、ナンバープレートを挟む位置に設置するのが好ましい。ナンバープレートを挟むように設置することで、左側のカメラによる画像と右側のカメラによる画像から前の車両との距離が計測できるので、自動隊列走行時に、前記画像データ解析手段による前の車両との位置関係の把握が容易になる。
特に、前の車両が右左折などで進行方向を変化させた場合に、２台のカメラで左右から撮影する方が、前の車両と自車の進行方向のずれをより正確に把握できるので、好ましい。

＜ステップ２＞
ステップ２は、非物理的に車両を連結して、車間距離を一定の範囲に保って自動隊列走行を行うためのベースとなるデータを蓄積するステップである。
画像データ解析手段により、ステップ１で撮影した前の車両の後部の映像から、ナンバープレートを選択し、ナンバープレートの設置位置、形状、汚れ具合を含む色彩、車両番号、文字位置の情報を入手して前の車両を認識するためのデータを蓄積する。また、同様に、ステップ１で撮影した後ろの車両の前部の映像から、ナンバープレートを選択し、ナンバープレートの設置位置、形状、汚れ具合を含む色彩、車両番号、文字位置の情報を入手して後ろの車両を認識するためのデータを蓄積する。

本発明の非物理的車両連結方法においては、前の車両を認識することができなくなった場合には、自動隊列走行を解除するよう設定することができる。例えば、他の車両が割り込んだ場合などに、撮影されるナンバープレートの設置位置、形状、汚れ具合を含む色彩、車両番号、文字位置などの情報が、ステップ１で蓄積された情報と一致しなくなれば、非物理的連結を解除することで、隊列走行が不安定になることや、極端な場合に事故に繋がることを避けることができる。

また、或る車両が、前の車両を認識できなくなったにもかかわらず非物理的連結を解除できない場合、前の車両が後ろの車両である当該車両を認識していることで、前の車両が非物理的連結を解除できるようにすることで、やはり、隊列走行が不安定になることや、極端な場合に事故に繋がることを避けることができる。

前の車両の認識や後ろの車両の認識に用いる映像は、ナンバープレートに限定されないが、車両後部に特徴的なブレーキランプやターンランプを選択した場合には、車種や型式が同じであれば同一であるため特定の車両を認識する情報としては用いることができない。これに対して、ナンバープレートの場合は印字された車両番号は車両により全て異なるので、特定の車両を認識するのに適している。

さらに、ステップ２では、画像データ解析手段により、自動隊列走行時の前の車両との位置関係を把握するための基礎データを蓄積する。この場合の画像には、前の車両の後部のナンバープレートの画像を選択する。ナンバープレート自体、幅と高さを有しているので、左端・右端とカメラを結ぶことで、あるいは上端・下端とカメラを結ぶことで距離の計測に利用できるのみならず、ナンバープレートは平面構造であるため、画像の傾きの変化が捉えやすいので、特に前の車両の進行方向が変化した場合に進行方向のずれを計測することが容易となる。これに対して、ブレーキランプやターンランプでは、構造が３次元構造であるため、画像の傾きの変化が捉えにくく、前の車両の進行方向が変化しても、進行方向のずれを検知することが難しい。

自動隊列走行時の前の車両との位置関係を把握するための基礎データの蓄積は、例えば、以下のようにして行うことができる。すなわち、車両前方のカメラが１台の場合、ナンバープレート画像の左端中央とカメラを結ぶ線と、ナンバープレート画像の右端中央とカメラを結ぶ線とから形成される角度（以下、水平視野角と称する。）を求め、ステップ１で画像を撮影した際の目標車間距離の値と関連付けて蓄積する。
また、カメラとナンバープレートの中央を結ぶ線と、カメラとナンバープレートの左端を結ぶ線とで形成される角度（以下、左角度と称する。）、および、カメラとナンバープレートの中央を結ぶ線と、カメラとナンバープレートの右端を結ぶ線とで形成される角度(以下、右角度と称する。)をそれぞれ求め、目標車間距離での画像の左角度および右角度の基礎データとして蓄積する。

また、ナンバープレートの画像の左端と右端を用いるのではなく、上端と下端を用いて自動隊列走行時の前の車両との位置関係を把握するための基礎データの蓄積を行ってもよい。この場合には、ナンバープレートの中央部の上端および下端とカメラで形成される角度（以下、垂直視野角と称する。）を求め、目標車間距離の値と関連付けて蓄積する。また、ナンバープレートの左端側の上下端とカメラで形成される角度（以下、左端側角度と称する。）およびナンバープレートの右端側の上下端とカメラで形成される角度（以下、右端側角度と称する。）をそれぞれ求め、目標車間距離での左端側角度および右端側角度の基礎データとして蓄積する。

一方、車両前方に２台のカメラを設置する場合には、２台のカメラを結ぶ線を基底線とし、ナンバープレートの左端中央と左カメラを結ぶ線が基底線と形成する角度およびナンバープレート左端中央と右カメラを結ぶ線が基底線と形成する角度を求めることで、基底線とナンバープレート左端中央との垂直距離が算出される。同様にナンバープレートの右端中央と左カメラあるいは右カメラを結ぶ線が基底線と形成する角度の計測値から基底線とナンバープレート右端中央との垂直距離が算出される。そして、両者の値が目標車間距離の値と一致することを確認して、基礎データの蓄積を終了する。値が一致しない場合は、ナンバープレートとカメラを結ぶ線の設定などを微調整して、目標車間距離の値と一致するように調整する。

＜ステップ３＞
ステップ３では、車両間通信手段により、前後の車両を認識するためのデータの蓄積および前の車両との位置関係を把握するための基礎データの蓄積が終了したことを、前の車両および後ろの車両ならびに自動隊列走行の先頭車両に通信する。

先頭車両の運転者は各車両からの通信を受信したことを確認したのち、各車両を自動運転モードに切り替えることで、自動隊列走行の準備が完了する。

＜ステップ４＞
ステップ４では、車両が移動して前の車両との位置関係が変化した場合に、前記画像撮影手段により撮影した前の車両のナンバープレートの画像に基づいて、前記画像データ解析手段によりナンバープレートの画像の変化を解析し、前の車両との車間距離や進行方向などの位置関係のずれの程度を判定する。

前の車両との距離が近づけばナンバープレートの画像が大きくなり、逆に前の車両との距離が遠くなれば画像が小さくなる。また、右左折などにより前の車両の進行方向が変化した場合には、ナンバープレートの画像の左端側と右端側の大きさが異なってくる。したがって、前の車両のナンバープレートの画像の変化の程度を計測することで、前の車両との車間距離や進行方向などの位置関係のずれの程度を判定することができる。

車両前方に設置するカメラが１台の場合、車間距離の変化の程度は、以下のようにして計測することができる。すなわち、車両が移動して車間距離が変化するにつれ、ステップ２で基礎データとして蓄積した目標車間距離での水平視野角あるいは垂直視野角が変化するので、その変化の程度から車間距離の変化を算出することができる。例えば、計測された水平視野角あるいは垂直視野角の値が基礎データの値より小さい場合には、車間距離は目標車間距離よりも大きな値として算出され、計測された水平視野角あるいは垂直視野角の値が基礎データの値より大きい場合には、車間距離は目標車間距離よりも小さな値として算出されるので、前の車両との目標車間距離のずれの程度が求められる。

また、前の車両の進行方向が変化した場合、進行方向のずれを以下のようにして判定することができる。すなわち、ステップ２で基礎データとして蓄積した目標車間距離での左角度および右角度の値と、計測された左角度および右角度の値を比較し、左角度および右角度が基礎データと同じであるか、左角度の変化の割合と右角度の変化の割合が同じであれば、前の車両の進行方向とのずれはないと判定される。これに対して、左角度と右角度で変化の程度が異なる場合、例えば、左角度よりも右角度がより小さくなっていれば、前の車両は自車に対して左側に曲がっており、逆の場合、前の車両は自車に対して右側に曲がっていると判定する。

また、左端側角度および右端側角度を用いても、同様に進行方向のずれを判定することができる。例えば、左端側角度より右端側角度がより小さくなっていれば、前の車両は自車に対して左側に曲がっており、逆の場合、前の車両は自車に対して右側に曲がっていると判定する。

車両前方に設置するカメラが２台の場合には、車両が移動して、前の車両との位置関係が変化しても、前記ステップ２の場合と同様にして、前の車両のナンバープレートの左端までの距離および右端までの距離をそれぞれ独立して計測できるので、計測された距離を目標車間距離と比較することで、前の車両との位置関係のずれを判定することができる。
車間距離のずれの判定は、ナンバープレート左端までの距離あるいは右端までの距離の計測値が同じ場合はどちらの値を用いてもよいが、両者の値が異なる場合に対しては、予め許容誤差を設定しておき、計測された差が許容誤差以下であれば、前の車両との進行方向のずれはないと判定し、両者の計測値の平均値を前の車両との距離とし、目標車間距離との差を車間距離のずれと見積もることができる。

ナンバープレート左端までの距離と右端までの距離の差が、前記許容誤差を超える場合には、前の車両との進行方向がずれていると判定され、左端までの距離が右端までの距離より許容誤差を超えて小さければ、前の車両は自車に対して左に曲がっていると判定し、逆に、左端までの距離が右端までの距離より許容誤差を超えて大きければ、前の車両は自車に対して右に曲がっていると判定する。

＜ステップ５＞
ステップ５では、指示手段を介して車両運転装置を作動させ、前の車両との位置関係のずれを調整する。
指示手段は、画像データ解析手段によって計測された前の車両との車間距離のずれの程度および前の車両との進行方向のずれの判定を受けて、蓄積した基礎データと現在の画像解析データのずれが限りなくゼロに近づく位置に移動するような指示を車両運転装置に与える。

その際、車間距離のずれの程度については、目標の車間距離の値よりも広がっている場合および狭まっている場合のそれぞれについて許容値を設定しておき、画像データ解析手段による車間距離のずれの程度が許容値を超えた段階で、指示手段は車間距離が広がっている場合は車両運転装置に加速する指示を、逆に車間距離が狭まっている場合は車両運転装置に減速する指示を出し、車間距離を調整する。

進行方向のずれについても、ステップ４での判定に基づいて、指示手段は車両運転装置に左転回あるいは右転回する指示を出し、前の車両との進行方向のずれを調整する。

実際には、例えば、車間距離を詰めるために加速した場合、目標の車間距離の値、すなわち蓄積した基礎データと現在の画像解析データのずれがゼロとなった状態のときに、前の車両との速度が同じになっている状況を実現するのは困難で、加速した分前の車両より高速の状態になっており、目標の車間距離の値より近づいた状態になると想定される。そのため、画像データ解析手段で解析したデータは蓄積した基礎データとは一致しないため、当該データのずれをゼロとするよう指示手段は減速指示を出すことになる。しかしながら、減速して車間距離が目標の車間距離となった時点で、前の車両との速度を合致させるのはやはり難しいので、今度は加速に移行することとなる。
したがって、車両は画像データ解析手段で解析した位置関係のずれに基づき、車間距離が予め設定した許容値内になるように、絶えず自動的に加速・減速を繰り返しながら前の車両を追走し、自動隊列走行をすることになる。

また、車間距離が、目標の車間距離よりも狭まっている場合に対して、前記許容値よりも小さな下限値を予め設定しておき、画像データ解析手段により解析した前の車両との車間距離が、この下限値よりも小さくなった場合には、指示手段を介して車両運転装置を作動させて、車両を大きく減速させるかあるいは停止させることで、前の車両に追突するといった危険を避けることができる。

一方、車間距離が、目標の車間距離よりも広がっている場合に対しては、前記許容値よりも大きな上限値を予め設定しておき、画像データ解析手段により解析した前の車両との車間距離が、前記上限値より大きくなった状態が、予め設定した時間を経過しても解消できない場合には、車間距離が大きすぎることを示す警告表示を車両間通信手段により自動隊列走行する各車両に通信する。通信を受けた先頭車両が減速することで車間距離が許容値以内になるよう調整する。そして、警告表示を発した車両は車間距離が許容値以内になった時点で警告表示の解除を車両間通信手段により各車両に通信する。警告表示の解除を受けることで先頭車両は定常状態での走行に移行する。その際、先頭車両は、警告表示の受信から警告表示の解除の間の減速走行状態（減速の程度および時間）のデータから、後続車両の加速性能や制動性能といった走行性能を把握することができるので、後続車両の追走能力に見合った走行状態を実現することが容易となる。

本発明の非物理的車両連結方法では、自動隊列走行を行う車両の先頭車両には運転者が乗車するのが好ましい。先頭車両に運転者が乗車していれば、後続車の走行状況を目視によっても監視できるので、臨機応変に速度変更や車線変更などを行うことができる。また、一般道を自動隊列走行する場合で、交差点を渡る際に、車列の途中で信号が赤に変わることがないよう、自動隊列走行する車列の長さを考慮して、交差点に進入するタイミングを調整することが容易となる。

後続車両への運転者の乗車は、隊列走行を行う目的に応じて適宜選択すればよい。例えば、最終目的地の異なる車両の隊列走行で目的地毎の先頭車両に運転者が乗車する場合に、隊列が別れる時点まで自動隊列走行をすることで運転者の負担を軽減することができる。また、長距離の輸送などで走行中の安全確保のために運転者が乗車する場合などでも、状況に応じて自動隊列走行と手動運転を切り替えることで、やはり運転者に掛かる負担を軽減することが可能となる。

また、本発明の非物理的車両連結方法では、先頭車両に乗車する運転者は、前記車両間通信手段を介して、手動操作により、画像データ解析手段の停止および再作動を後続の各車両に指示することで、非物理的車両連結の解除および再連結を行うことができる。これにより、高速道路のサービスエリアやパーキング、一般道の道の駅などの駐車場において、非物理的車両連結を一時的に解除して、各車両をそれぞれ駐車スペースに停車させることが可能となる。各車両の駐車スペースへの停車は、自動運転機能を備える車両では当該自動運転機能を利用してもよいし、あるいは先頭車両ないしは後続車両の運転者が行ってもよい。そして、再連結は、駐車場の空きスペースを利用し、先頭車両の後ろに後続車両を自動運転機能を利用するかあるいは運転者が運転して移動させて隊列を組んだ後、先頭車両の運転者が前記車両間通信手段を介して、手動操作で、画像データ解析手段の再作動を指示することで実施される。

目的地の異なる車両で自動隊列走行を行う場合には、例えば、先頭車両と異なる目的地へ向かう車両あるいは車両群の先頭になる車両に、ＧＰＳによる位置情報と連動させて所定の位置に到達した段階で画像データ解析手段による画像解析を停止するよう予めプログラムしておくか、あるいは運転者が乗車する場合には手動で画像データ解析手段による画像解析を停止することで、非物理的車両連結を解除することができる。そして、非物理的車両連結を解除した後続車両は、画像データ解析手段を停止したことを前記車両間通信手段を介して、先行車両に通信する。通信を受信した先行車両は、車両後部のカメラによる画像データ解析手段を停止し、後ろの車両の認識を中止する。

そして、本発明の非物理的車両連結方法では、自動隊列走行中に、他の車両が割り込んだ場合などに、自動隊列走行が不安定になり事故に繋がることを避けるために、非物理的車両連結を解除することができる。
具体的には、他の車両が割り込むことで、前記画像撮影手段は割り込んだ車両の後部ナンバープレートの画像を撮影することになり、前記画像データ解析手段で解析したナンバープレートの設置位置や形状、汚れ具合を含む色彩、車両番号、文字位置の情報が蓄積された前の車両のデータと一致しなくなるので、画像データ解析手段による画像データ解析を停止して非物理的車両連結を解除する。そして、画像データ解析手段を停止したことを前記車両間通信手段を介して、先行車両に通信する。通信を受信した先行車両は、車両後部のカメラによる画像データ解析手段を停止し、後ろの車両の認識を中止する。

また、他の車両が割り込んだ場合、前の車両の後部のカメラは、割り込んだ車両の前部ナンバープレートを撮影するので、その画像からの情報は、蓄積された後ろの車両のデータと一致しなくなる。そのため、他の車両が割り込むことで、後ろの車両が画像データ解析手段を停止し、非物理的車両連結を解除しても、車両間通信手段の不具合などにより、画像データ解析手段を停止したことが先行車両に伝わらない場合には、前の車両の画像データが一致しなくなってから所定時間経過した時点で、前の車両は、車両後部のカメラによる画像データ解析手段を停止し、後ろの車両の認識を中止し非物理的車両連結を解除する。

さらに、自動隊列走行する各車両を、フレキシブルで軽量の切り離し容易なケーブルで接続しておくことで、自動隊列走行に加わっていない他の車両の運転者に対して、自動隊列走行を行っていることを視覚で知らせることができるので、割り込みの防止などが図れる。

以上説明したように、本発明の非物理的車両連結方法を用いることにより、後続車両が前の車両を至近距離で追走することができるので、複数の車両が自動隊列走行することが可能となる。

本発明の非物理的車両連結方法は、先頭車両にのみ運転者が乗車することで複数の車両の走行が可能であり、また、複数の車両に運転者が乗車する場合でも、自動隊列走行と運転者による運転を状況に応じて組み合わせることで運転者の負担を軽減することが可能となるので、物流の効率化に大いに寄与することができる。

Claims (8)

1. 車両の前後に設置した画像撮影手段（ただし、後ろは必要に応じて設置）、前記画像撮影手段で得られた画像を解析する画像データ解析手段、前記画像データ解析手段で得られたデータに基づき車両運転装置を作動させる指示手段および車両間通信手段により、車両の自動隊列走行を行う非物理的車両連結方法であって、
   連結する各車両が、自動隊列走行時の目標車間距離である所定の車間距離で停車した状態で、前記画像撮影手段により前の車両の後部ならびに後ろの車両の前部を撮影するステップ１と、
   前記画像データ解析手段により、前記画像撮影手段で得られた画像からナンバープレートを選択し、ナンバープレートの設置位置、形状、汚れ具合を含む色彩、車両番号、文字位置の情報を蓄積して前の車両ならびに後ろの車両を認識するとともに、前の車両の画像に対しては、撮影されたナンバープレートの画像が占める角度を計測し、前の車両との位置関係を把握するための基礎データとして、前記目標車間距離と関連付けて蓄積するステップ２と、
   前記車両間通信手段により、前の車両ならびに後ろの車両を認識する情報の蓄積および前の車両との位置関係を把握する基礎データの蓄積が終了したことを、自動隊列走行を行う他の車両に通信するステップ３と、
   車両が移動して前の車両との位置関係が変化した場合に、前記画像撮影手段により撮影した前の車両のナンバープレートの画像に基づいて、前記画像データ解析手段によりナンバープレートの画像が占める角度の変化を解析し、前の車両との位置関係のずれの程度を判定するステップ４と、
   前の車との位置関係のずれの程度が予め設定した許容値を越えた場合に、前記指示手段を介して車両運転装置を作動させ、前の車両との位置関係のずれを調整するステップ５と、
   からなることを特徴とする非物理的車両連結方法。
2. 前記自動隊列走行を行う車両が、運転者の運転操作に応じた走行制御を行う先頭車両と自動運転で追走する後続車両からなることを特徴とする、請求項１に記載の非物理的車両連結方法。
3. 前記画像撮影手段がカメラであり、当該カメラを車両の前方部ならびに車両の後方部のナンバープレートの近傍にそれぞれ１台設置することを特徴とする、請求項１または２に記載の非物理的車両連結方法。
4. 前記画像撮影手段がカメラであり、当該カメラを車両前方にはナンバープレート近傍の左右の位置にナンバープレートを挟んで２台設置し、車両後方にはナンバープレートの近傍に１台設置することを特徴とする、請求項１または２に記載の非物理的車両連結方法。
5. 前記画像データ解析手段により解析した前の車両との車間距離が、前記目標車間距離より狭くなっている場合であって、前記許容値よりも小さな値で予め設定しておいた下限値を下回った場合には、前記車両運転装置への指示手段を介して車両運転装置を作動させ、車両を大きく減速させるかあるいは停止させることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の非物理的車両連結方法。
6. 前記画像データ解析手段により解析した後ろの車両との車間距離が、前記目標車間距離より拡がっている場合であって、前記許容値よりも大きな値で予め設定しておいた上限値を上回った場合には、前記車両運転装置への指示手段を介して車両運転装置を作動させて、車両を加速させるとともに、車両間通信手段により自動隊列走行している先頭車両に、車間距離の上限値を超えたことを通信することで先頭車両が減速することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の非物理的車両連結方法。
7. 前記自動隊列走行する各車両を、フレキシブルで軽量の切り離し容易なケーブルで接続し、自動隊列走行を行っていることを、自動隊列走行に加わっていない他の車両の運転者に知らせることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の非物理的車両連結方法。
8. 車両の自動隊列走行を行う非物理的車両連結方法であって、
   車両に設置した画像撮影手段で得られた画像からナンバープレートを選択し、前の車両のナンバープレートの設置位置、形状、汚れ具合を含む色彩、車両番号、文字位置の情報を蓄積して車両を認識するとともに、撮影されたナンバープレートの画像が占める角度を計測し、前の車両との位置関係を把握するための基礎データとして、目標車間距離と関連付けて蓄積し、
   車両が移動して前の車両との位置関係が変化した場合に、前記画像撮影手段により撮影した前の車両のナンバープレートの画像に基づいて、ナンバープレートの画像が占める角度の変化を解析し、前の車両との位置関係のずれの程度を判定するステップを含むことを特徴とする非物理的車両連結方法。