JP2021135711A - 管制装置、及び管制システム - Google Patents

Abstract

【課題】経路上において予期せぬ外乱要因が発生した場合であっても、自律的に移動する自律移動体同士の交通効率を低下させることなく干渉領域における干渉を回避させる。【解決手段】管制装置１０は、車両７自身が自律的に計画した局所経路を制約する仮想交通ルールを生成し、生成した仮想交通ルールを車両７の大域経路と共に車両７に送信する。【選択図】図１０

Description

本発明は、管制装置、及び管制システムに関する。

特許文献１には、有人車両と無人車両との合流点で、両車両が干渉するのを回避させる交通管制システムが開示されている。

特許文献２には、走行ルートが互いに交差する交差点に２台以上の車両が接近しているとき、車両同士が干渉するタイミングで交差点に進入するかを判断し、干渉する場合には通過優先順位を決定して、通過優先順位に従って交差点の通行を許可する通行札を１台ずつ順番に発行する走行管制方法が開示されている。

特許文献３には、車両からは確認しづらい箇所を撮影した画像をリモートサーバから受信して当該箇所に障害物がないかを判断し、障害物がある場合には、受信した画像と自身の車両に取り付けられたセンサ等の計測データから障害物の回避軌跡を生成して障害物を回避する制御を行う自動運転車両の制御方法が開示されている。

国際公開第２０１５／１５１２９１号 特開２０１９−４６０１３号公報 特開２０１９−１８２４０２号公報

特許文献１では、合流点に２台以上の車両が干渉する複数のパターンを予め想定すると共に、想定したパターン毎に干渉回避動作を予め規定しておき、推定される干渉パターンに応じて、交通管制サーバが干渉パターンと対応付けられた干渉回避動作を送信している。

しかしながら、合流点におけるすべての干渉パターンを予め規定することは困難である。また、例えば車道を歩行者が突然横切ったり、車道に落下物が放置されたりするように、交通環境には潜在的な不確実性が存在するが、こうした点も考慮して干渉回避動作を規定することも困難である。

特許文献２の走行管理方法では、交通環境の変化や通信の遅延等を原因として車両が通行札を用いた通行命令に従えない場合、例えば後続の車両の通行にも影響を与え交通効率が低下する。具体的には、走行管制を行うサーバから通行札を受信した車両が車道上にある落下物に対応するために減速や回避行動を行った場合、当該車両の通行を待っている他の車両は、通行札を持っている車両が交差点を通過し終えて通行札をサーバに返却するまで交差点を通過できずに交差点の手前で停止し続ける必要があるため、交通効率が低下する。

また、車両同士が交差点で干渉するか否かの判断は、車両が交差点の手前で停止した場合に行われるため、例えば優先道路を走る車両のように、本来交差点で停止する必要のない車両も交差点で停止する必要があり、交通効率が低下する。

なお、特許文献１及び特許文献２は、何れも交通管制システムの設計者が合流点における車両の干渉パターンと干渉回避動作を予め規定しておき、車両はサーバから受信した干渉パターンに対応する干渉回避動作に従って移動するだけであり、車両自身が自律的にどのような干渉回避行動を取ればよいのかを制御しているわけではない。また、特許文献１及び特許文献２は共に、交通環境が有する潜在的な不確実性による外乱要因が発生したとしても、外乱要因を避けようとして、車両が自らの判断で干渉回避動作によって示された経路と異なる経路を移動するように制御するものでもない。

すなわち、自動運転車両の機能を、状況を確認する「認知」、認知結果に基づきどのような行動を行うかを決定する「判断」、及び判断結果に従った動作を行うように車両を制御する「操作」の３つに分類した場合、特許文献１及び特許文献２に係る交通管制システムは、自動運転車両の「操作」と協調する交通管制システムである。

一方、特許文献３における自動運転車両は、自身の車両に取り付けられたセンサ等による計測データを用いて確認しづらい箇所を認知するものであり、また、障害物の回避軌跡の生成において他の車両の行動を考慮しておらず、他の車両と協調した障害物の回避を行うことができない。すなわち、特許文献３に係る交通管制システムは、自動運転車両の「認知」と協調する交通管制システムである。

本発明は、上記に示した問題点を鑑みてなされた、自動運転車両の「判断」と協調する交通管制システムを実現するものであり、経路上において予期せぬ外乱要因が発生した場合であっても、自律的に移動する自律移動体同士の交通効率を低下させることなく干渉領域における干渉を回避させることができる管制装置、及び管制システムを提供することを目的とする。

請求項１に記載の管制装置は、複数の自律移動体の各々から自律移動体の状態を表す移動体情報を受信する受信部と、自律移動体毎の目的地までの経路を表す大域経路、及び自律移動体毎に前記受信部で受信した前記移動体情報から、自律移動体の各々が自律的に行う自律移動体の移動に関する判断を制約する制約条件を自律移動体毎に生成する生成部と、前記生成部で生成した前記制約条件の各々を、前記制約条件と対応付けられる自律移動体にそれぞれ送信する送信部とを備える。

請求項２記載の発明では、前記生成部は、複数の自律移動体の大域経路が予め定めた範囲まで接近する干渉領域を特定すると共に、前記干渉領域において自律移動体同士が干渉しないように回避行動が必要になる自律移動体を特定し、前記干渉領域において回避行動が必要になる自律移動体が従うべき時空間制約を前記制約条件として、前記干渉領域を通過する自律移動体の各々に対して生成する。

請求項３記載の発明では、前記生成部は、前記時空間制約を、前記干渉領域における干渉時間と当該干渉時間における前記干渉領域での自律移動体の通過優先順位によって規定する。

請求項４記載の発明では、前記生成部は、前記干渉領域における自律移動体の通過優先順位と前記干渉領域を通過する自律移動体の交通効率との関係をモデル化した目的関数を用いて、目的地までの自律移動体の交通効率が高くなるような自律移動体の通過優先順位を設定する。

請求項５記載の発明では、前記生成部は、何れかの前記干渉領域において、他の自律移動体の通過優先順位より通過優先順位が低く設定された自律移動体には、他の自律移動体の通過優先順位より優先度が低く設定された前記干渉領域の位置情報と、前記干渉領域における干渉時間を前記干渉領域への進入禁止時間として設定した前記制約条件を生成する。

請求項６記載の発明では、前記生成部は、自律移動体の位置から前記大域経路に沿った前記干渉領域までの距離、及び、変動量を予め考慮した自律移動体の速度から、前記干渉領域を通過する自律移動体の予想通過時間を前記干渉領域毎に算出し、特定の前記干渉領域を通過する、通過優先順位がより高い他の自律移動体の予想通過時間を、他の自律移動体の通過優先順位より低い通過優先順位が設定された自律移動体の特定の前記干渉領域における干渉時間とする。

請求項７記載の発明では、前記生成部は、前記干渉領域以外の地点及び区間に適用する前記制約条件を生成する。

請求項８記載の発明では、自律移動体毎の目的地を設定する設定部と、前記設定部に設定された目的地、及び移動区間毎に交通規則情報が付加された経路を点列で表した経路情報を用いて自律移動体の大域経路を計画する計画部と、を備え、前記送信部は、前記生成部で生成した前記制約条件の各々を、自律移動体の各々が移動する移動路に沿って設置された無線通信装置を通じて、前記制約条件と対応付けられる自律移動体にそれぞれ送信する。

請求項９に記載の管制システムは、複数の自律移動体の各々から自律移動体の状態を表す移動体情報を受信する受信部、自律移動体毎の目的地までの経路を表す大域経路、及び自律移動体毎に前記受信部で受信した前記移動体情報から、自律移動体の各々が自律的に行う自律移動体の移動に関する判断を制約する制約条件を自律移動体毎に生成する生成部、及び、前記生成部で生成した前記制約条件の各々を、前記制約条件と対応付けられる自律移動体にそれぞれ送信する送信部を備えた管制装置と、前記管制装置から受信した前記制約条件を満たすように、実際に移動する実経路、及び前記実経路に沿って移動するための制御内容を規定した局所経路を計画する局所経路計画部、及び、前記局所経路計画部で計画された前記局所経路に従って、自律的に移動するように制御する制御部を備えた自律移動体とを含む。

請求項１０記載の発明では、前記管制システムに含まれる自律移動体の前記制御部は、前記局所経路に従って、複数の自律移動体の大域経路が予め定めた範囲まで接近する干渉領域において自律移動体同士が干渉しないように自律的に回避する制御を行う。

請求項１１記載の発明では、前記管制装置の前記生成部は、前記干渉領域において回避行動が必要になる自律移動体が従うべき前記制約条件を、前記干渉領域における干渉時間と当該干渉時間における前記干渉領域での自律移動体の通過優先順位によって規定し、前記管制システムに含まれる自律移動体の前記局所経路計画部は、前記制約条件によって進入禁止時間が設定されている前記干渉領域へ前記進入禁止時間によって表される期間は進入しないような局所経路を計画する。

請求項１２記載の発明では、前記自律移動体は、自身の位置を推定する位置推定部と、自身の状態を表す移動体情報を管理する状態管理部と、前記管制装置と無線を用いてデータ通信を行う無線通信部とを備え、前記局所経路計画部は、移動区間毎に交通規則情報が付加された経路を点列で表した経路情報、前記位置推定部で推定した自身の位置、及び前記状態管理部で管理される前記移動体情報を参照して、前記無線通信部を通じて前記管制装置から受信した前記制約条件を満たす前記局所経路を計画する。

請求項１３に記載の管制装置は、複数の自律移動体の各々から自律移動体の状態を表す移動体情報を受信する受信部と、自律移動体毎に予め設定された格納場所までの経路を表す大域経路、及び自律移動体毎に前記受信部で受信した前記移動体情報から、自律移動体の各々が自律的に行う前記格納場所までの移動に関する判断を制約する制約条件を自律移動体毎に生成する生成部と、前記生成部で生成した前記制約条件の各々を、前記制約条件と対応付けられる自律移動体にそれぞれ送信する送信部とを備える。

本発明によれば、経路上において予期せぬ外乱要因が発生した場合であっても、自律的に移動する自律移動体同士の交通効率を低下させることなく干渉領域における干渉を回避させることができる、という効果を有する。

管制システムのシステム構成例を示す図である。 車両の制御装置における機能構成例を示す図である。 管制装置における機能構成例を示す図である。 管制走行ルート地図の内容例を示す図である。 干渉地点の例を示す図である。 干渉地点情報の一例を示す図である。 大域経路の一例を示す図である。 管制装置における電気系統の要部構成例を示す図である。 車両の制御装置における電気系統の要部構成例を示す図である。 管制処理の流れの一例を示すフローチャートである。 干渉地点における干渉時間の一例を示す図である。 状態ｓ_x＝０に設定された干渉地点での仮想交通ルールを模式化した模式図である。 状態ｓ_x＝１に設定された干渉地点での仮想交通ルールを模式化した模式図である。 干渉地点の協調について説明する模式図である。 走行制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。 仮想交通ルールを満たす実経路の選択例を示す図である。 隘路での車両の走行例を示す図である。 干渉領域以外の領域に仮想交通ルールが設定される例を示した図である。 無人自動バレーパーキングの一例を示す図である。 無人自動バレーパーキング向けの管制システムで用いられる管制装置の機能構成例を示す図である。 ドローンの航路における干渉空間の例を示す図である。

以下、本実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、同じ構成要素及び処理には全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明を省略するものとする。

図１は、本実施の形態に係る管制システム１のシステム構成例を示す図である。管制システム１は、センサ等から得られる交通環境情報を参照しながら、目的地までの経路６に沿って、自身の判断により自身を制御しながら自律的に走行する複数の車両（図１の例では車両Ｐ及び車両Ｑ）、経路６に沿って設置される複数の無線通信装置３及び管制装置１０を含み、各々の無線通信装置３は通信網５を通じて管制装置１０と接続されている。

車両Ｐ及び車両Ｑは無線設備を備え、走行中に例えば最も近い場所に設置されている何れか１つの無線通信装置３に無線接続することで、通信網５を通じて管制装置１０とデータ通信を行う。管制システム１で管制対象となる車両台数は２台以上であればよいが、以降では車両Ｐ及び車両Ｑに注目して管制システム１における車両の管制方法について説明する。なお、管制システム１で管制対象となる複数の車両を区別して説明する必要がない場合、複数の車両を総称して「車両７」ということがある。車両７は、収集した交通環境情報に基づいて、運転手の操作によらず自身の判断により姿勢、速度、及び実際に走行する経路６を決定して、自身の走行状態を制御する自律移動体の一例である。

無線通信装置３は、車両７と管制装置１０の間のデータ中継装置としての役割を果たす。無線通信装置３は、車両７との無線通信が可能な範囲内であればその設置場所に制約はないが、例えば車道と並走して設けられた歩道や車道の中央分離帯、及び信号設備のように、車道からできるだけ近い場所に設置されることが好ましい。また、無線通信装置３の設置台数に制約はない。

通信網５は、無線通信装置３が受信した車両７の各種情報を管制装置１０に伝送すると共に、管制装置１０で生成された車両７の管制情報を、管制装置１０が指定した無線通信装置３に伝送する。管制情報は管制装置１０からの指示によってすべての無線通信装置３に伝送され、各々の車両７に通知されることもある。なお、通信網５は、有線回線であっても無線回線であってもよい。

管制装置１０は、車両７同士の交通効率を低下させることなく、車両７同士が接触する危険性が認められる予め定めた範囲（以降、「干渉範囲」という）まで接近するような箇所、すなわち、干渉地点Ｘで干渉を回避させる交通管制を行う装置である。ここで「干渉」とは、車両７同士が接触する状況を示すだけでなく、車両７同士が干渉範囲まで接近する状況をいう。

管制装置１０は、管制対象となる各々の車両７から、車両７の状態を表す移動体情報を受信し、各々の車両７が行う移動に関する判断を制約する制約条件（以降、「仮想交通ルール」という）を、車両７同士が干渉地点Ｘで干渉しないように車両７毎に生成して、各車両７の目的地までの走行ルート（以降、「大域経路」という）と共に対応する車両７に送信する。なお、管制装置１０が車両７に送信する大域経路及び仮想交通ルールは、車両７の管制情報の一例である。

図２は、管制システム１での管制対象となる車両７の制御装置における機能構成例を示す図である。

図２に示すように、車両７の制御装置は、位置推定部２１、状態管理部２２、無線通信部２３、局所経路計画部２４、及び制御部２５の各機能部と、車両走行ルート地図２６を含む。

位置推定部２１は車両７の位置を推定する。具体的には、位置推定部２１は、車両７に取り付けられた例えばレーザレンジファインダやカメラのように、車両７が走行する周辺環境の形状や、移動体である車両７の移動路の一例である車線８上の状況を捉える外界センサから外形形状データを取得し、取得した外形形状データと、例えば予め用意している環境外形データ（自己位置推定用地図）をマッチングさせ、一致する地点を車両７の現在位置として推定するマップマッチングを用いて車両７の位置を推定する。位置推定部２１における車両７の位置の推定方法に制約はなく、例えばＧＰＳ(Global Positioning System)を用いた車両７の位置の推定等、他の推定方法を用いてもよい。位置推定部２１は、推定した車両７の位置を位置情報として状態管理部２２及び局所経路計画部２４に通知する。

状態管理部２２は、例えばナンバー情報及び車体番号のように車両７を一意に識別するために用いられる情報を含んだ車両固有情報を管理する。また、状態管理部２２は、車両７の状態（例えば位置情報によって表される車両７の位置、姿勢、速度、制御状態等）を計測するセンサ（「内界センサ」と呼ばれる）からセンサ値を時系列に沿って収集し、その管理を行う。

状態管理部２２は、車両固有情報と車両７の状態を「移動体情報」として定期及び随時の少なくとも一方のタイミングで、無線通信部２３及び局所経路計画部２４に通知する。

無線通信部２３は、状態管理部２２から受け付けた移動体情報を、無線通信装置３を通じて管制装置１０に送信すると共に、無線通信装置３を通じて管制装置１０から受信した管制情報、すなわち、大域経路及び仮想交通ルールを遅滞なく局所経路計画部２４に通知する。

局所経路計画部２４は、位置推定部２１から受け付けた位置情報、状態管理部２２から受け付けた移動体情報、無線通信部２３から受け付けた管制情報、及び車両走行ルート地図２６を用いて局所経路を計画し、制御部２５に通知する。

局所経路計画部２４は、車両７が管制情報に含まれる仮想交通ルールを満たし、かつ、管制情報で指定された大域経路に沿って走行するという条件の下で、移動体情報に含まれる車両７に取り付けられた外界センサの計測データから走行中の車道の状況を判断し、大域経路に対応した車道のどの位置を実際に走行しなければならないのかといった実経路を決定する。その上で、局所経路計画部２４は、決定した実経路に沿って車両７を走行させるために従うべき各時刻における車両７の速度や姿勢を設定する。

このように、車両７が仮想交通ルールを満たしながら大域経路に沿って走行するという条件の下で決定した実経路を「局所経路」と呼び、局所経路には、局所経路に従って車両７を走行させるための制御内容が付加される。

車両走行ルート地図２６は、車両７が走行する車線８を表す地図情報を含んでおり、局所経路の決定や、局所経路に沿って車両７を走行させるための各時刻における車両７の制御内容の設定に用いられる。

制御部２５は局所経路計画部２４から局所経路を受け付けると、局所経路に含まれる制御内容に従って車両７のハンドル、アクセル、ブレーキ等を制御し、局所経路に沿った車両７の自律走行を実現する。

なお、車両７は無線通信部２３を通じて管制装置１０から大域経路及び仮想交通ルールを受信する機能を備えていれば、仮想交通ルールを満たすように運転手が周囲の交通環境を判断しながら実際に車両７が走行する大域経路に沿った実経路を決定し、手動で運転するような車両７であってもよい。また、車両７は、管制装置１０から管制情報を受信することができないような場所（例えば無線通信装置３が設置されていない場所）では、自ら大域経路を計画し、車両７が周囲の交通環境を判断しながら自律走行を行うように制御を切り替えればよい。

次に、管制装置１０の機能について説明する。図３は、管制装置１０における機能構成例を示す図である。

図３に示すように、管制装置１０は、目的地設定部１１、通信部１２、大域経路計画部１３、及び仮想交通ルール生成部１４の各機能部と、管制走行ルート地図１５を含む。

目的地設定部１１は、管制対象となる各々の車両７が向かおうとしている目的地と車両７の車両固有情報を受け付け、車両７の車両固有情報と目的地を対応付けて大域経路計画部１３に通知する。

車両７の目的地及び車両固有情報は管制装置１０の操作者が設定してもよいが、車両７から目的地を含む移動体情報を受信し、目的地設定部１１が、受信した移動体情報に含まれる車両固有情報と目的地を対応付けて大域経路計画部１３に通知してもよい。目的地設定部１１は本実施の形態に係る設定部の一例である。

通信部１２は、車両７から無線通信装置３を通じて移動体情報を受信して大域経路計画部１３及び仮想交通ルール生成部１４に通知すると共に、仮想交通ルール生成部１４で生成された管制情報、すなわち、大域経路及び仮想交通ルールを管制情報の送信先として指定された車両７に送信する。通信部１２は、移動体情報を受信する受信部の一例であると共に、大域経路及び仮想交通ルールを送信する送信部の一例である。

大域経路計画部１３は、目的地設定部１１から受け付けた車両７の目的地、通信部１２から受け付けた移動体情報、及び管制走行ルート地図１５を用いて、大域経路を計画する。

図４は、大域経路の計画に用いられる管制走行ルート地図１５の内容例を示す図である。管制走行ルート地図１５は、交通規則が変化しない区間を最小単位とした、各区間における経路情報の集合によって表現される道路構造データベースである。

管制走行ルート地図１５を構成する区間（図４の例の場合、地点Ｋ１から地点Ｋ２までの区間、地点Ｋ２から地点Ｋ３までの区間、地点Ｋ３から地点Ｋ７までの区間、地点Ｋ２から地点Ｋ５までの区間、地点Ｋ４から地点Ｋ５までの区間、及び地点Ｋ５から地点Ｋ６までの区間の６区間）には、それぞれ区間における制限速度、車線数、幅員、及び区間における車線が交差する場合に優先車線であるのか、それとも非優先車線であるのかといった車線優先度等の交通規則情報が設定されている。

更に、管制走行ルート地図１５を構成する各区間は、仮想的に設定された経由点の集合である経由点列によって車両７の経路６を表している。経由点とは、経路６上における車両７の位置を表す指標の１つであり、各々の経由点には経由点ＩＤが一意に設定されているため、経由点ＩＤから経路６上における車両７の位置が特定される。

なお、管制走行ルート地図１５には干渉地点Ｘを予め規定している干渉地点情報が含まれる。

図５は、干渉地点Ｘの例を示す図である。干渉地点Ｘには例えば図５（Ａ）に示すように、優先車線８Ａと非優先車線８Ｂが交差する交差点や、一般道や高速道路でみられるような、図５（Ｂ）に示す優先車線８Ａと非優先車線８Ｂが合流する合流点が含まれる。干渉地点Ｘとは、車両７同士が干渉範囲まで接近するような箇所のことであるため、干渉地点Ｘは必ずしも点で表されるわけではなく、一定の大きさを有する領域で表されることもある。すなわち、干渉地点Ｘは干渉領域の一例である。

図６は、干渉地点情報の一例を示す図であり、干渉地点情報は、例えば干渉地点Ｘ毎に干渉地点Ｘを一意に識別するための干渉地点ＩＤ、干渉地点Ｘの位置、干渉地点Ｘに対応する経由点を一意に識別するための経由点ＩＤ、並びに、干渉地点Ｘの１つ手前の経由点の位置及び経由点ＩＤを、同じ干渉地点Ｘを共有する優先車線８Ａと非優先車線８Ｂのそれぞれについて規定した情報である。

前述した車両走行ルート地図２６も管制走行ルート地図１５と同じ情報で構成されるが、車両走行ルート地図２６は、車両７が実際に走行する上で必要になる、管制走行ルート地図１５には含まれない情報を含んでもよい。

なお、管制走行ルート地図１５に必ずしも干渉地点情報が含まれている必要はなく、この場合、管制装置１０は、管制走行ルート地図１５に含まれる経由点列の情報から干渉地点情報を生成すればよい。また、管制走行ルート地図１５は必ずしも管制装置１０に含まれる必要はなく、管制装置１０は、通信部１２を通じて管制装置１０とは異なる外部装置から管制走行ルート地図１５を取得してもよい。

図３における大域経路計画部１３は、目的地設定部１１から受け付けた車両７の車両固有情報と目的地、移動体情報に含まれる車両７の位置情報と車両固有情報、及び管制走行ルート地図１５に基づいて、車両７毎に管制走行ルート地図１５上で車両７の現在位置から目的地までの経路６を探索する。すなわち、大域経路は、管制走行ルート地図１５を構成する各区間の経由点列をつないだ経路６として表される。

図７は、大域経路の一例を示す図であり、複数の経路６の中から車両Ｐの現在位置と車両Ｐの目的地をつなぐ１つの経路６Ｐが車両Ｐの大域経路として選択され、車両Ｑの現在位置と車両Ｑの目的地をつなぐ１つの経路６Ｑが車両Ｑの大域経路として選択された状況を表している。

なお、大域経路計画部１３における車両７の現在位置から目的地までの経路６の探索に用いる探索方法はどのような方法であってもよく、例えばダイクストラ探索といった公知の探索方法が用いられる。こうした大域経路計画部１３は、本実施の形態に係る計画部の一例である。

仮想交通ルール生成部１４は、通信部１２から受け付けた移動体情報、大域経路計画部１３から受け付けた大域経路を用いて、各々の車両７についての仮想交通ルールを生成する生成部の一例である。具体的には、仮想交通ルール生成部１４は、大域経路に基づいて車両７毎に干渉地点Ｘを算出する。仮想交通ルール生成部１４は、各々の干渉地点Ｘにおける予想通過時間を当該干渉地点Ｘで干渉しあう車両７毎に推定し、干渉地点Ｘの予想通過時間において、車両７同士の交通効率を低下させることなく干渉地点Ｘでの車両７同士の干渉が回避されるような通過優先順位を車両７毎に規定する。その上で、仮想交通ルール生成部１４は、大域経路上における干渉地点Ｘの位置情報と、干渉地点Ｘの通過優先順位に応じて設定した各干渉地点Ｘへの進入禁止時間を含む仮想交通ルールを車両７毎に生成する。

仮想交通ルール生成部１４は、大域経路と仮想交通ルールを含んだ管制情報を車両７毎に生成し、通信部１２に対して各車両７と対応付けられた管制情報の送信依頼を行う。これにより、各々の車両７が接続している無線通信装置３から該当する車両７に対して、車両７と対応付けられた管制情報が送信されることになる。

なお、仮想交通ルールについての詳細な生成方法については後ほど説明することにする。

次に、車両７の制御装置及び管制装置１０における各々の電気系統の要部構成例について説明する。

図８は、管制装置１０における電気系統の要部構成例を示す図である。図８に示すように、管制装置１０は例えばコンピュータ３０を用いて構成される。

コンピュータ３０は、図３に示した管制装置１０に係る各機能部の処理を担うプロセッサの一例であるＣＰＵ(Central Processing Unit)３１、コンピュータ３０を管制装置１０として機能させる管制プログラムを記憶するＲＯＭ(Read Only Memory)３２、ＣＰＵ３１の一時的な作業領域として使用されるＲＡＭ(Random Access Memory)３３、不揮発性メモリ３４、及び入出力インターフェース(Ｉ／Ｏ)３５を備える。そして、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、不揮発性メモリ３４、及びＩ／Ｏ３５がバス３６を介して各々接続されている。

不揮発性メモリ３４は、不揮発性メモリ３４に供給される電力が遮断されても、記憶したデータが維持される記憶装置の一例であり、例えば半導体メモリが用いられるが、ハードディスクを用いてもよい。また、不揮発性メモリ３４は、必ずしもコンピュータ３０に内蔵されている必要はなく、例えばＵＳＢメモリやメモリカードのようにコンピュータ３０に着脱可能な可搬型の記憶媒体を用いてもよい。

Ｉ／Ｏ３５には、例えば通信ユニット３７、入力ユニット３８、及び表示ユニット３９が接続される。

通信ユニット３７は通信網５に接続され、通信網５と接続された外部装置との間でデータ通信を行う通信プロトコルを備える。

入力ユニット３８は、管制装置１０の操作者からの指示を受け付けてＣＰＵ３１に通知するユニットであり、例えばボタン、タッチパネル、キーボード、及びマウス等が用いられる。指示が音声で行われる場合には、入力ユニット３８としてマイクが用いられることがある。

表示ユニット３９は、ＣＰＵ３１によって処理された情報を表示する装置であり、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬ(Electro Luminescence)ディスプレイ、及びプロジェクタ等が用いられる。

管制装置１０が無人のデータセンター等に設置されている場合のように情報の表示を必要としない状況では、表示ユニット３９がＩ／Ｏ３５に接続されないこともある。また、必要に応じてプリンタユニットのような他のユニットがＩ／Ｏ３５に接続されることがある。

一方、図９は、車両７の制御装置における電気系統の要部構成例を示す図である。車両７の制御装置も管制装置１０と同様に、例えばコンピュータ４０を用いて構成される。

コンピュータ４０は、図２に示した車両７の制御装置に係る各機能部の処理を担うプロセッサの一例であるＣＰＵ４１、コンピュータ４０を車両７の制御装置として機能させる制御プログラムを記憶するＲＯＭ４２、ＣＰＵ４１の一時的な作業領域として使用されるＲＡＭ４３、不揮発性メモリ４４、及びＩ／Ｏ４５を備える。そして、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、不揮発性メモリ４４、及びＩ／Ｏ４５がバス４６を介して各々接続されている。

Ｉ／Ｏ４５には、例えば通信ユニット４７、入力ユニット４８、表示ユニット４９、内界センサ５１、外界センサ５２、及び走行装置５３が接続される。

通信ユニット４７は無線通信装置３との間でデータ通信を行う通信プロトコルを備える。

入力ユニット４８は、車両７の運転手からの指示を受け付けてＣＰＵ４１に通知するユニットであり、例えばボタン、タッチパネル、及びポインティングデバイス等が用いられる。指示が音声で行われる場合には、入力ユニット４８としてマイクが用いられることがある。

表示ユニット４９は、ＣＰＵ４１によって処理された情報を表示する装置であり、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、及びプロジェクタ等が用いられる。

走行装置５３は、ＣＰＵ４１の指示に従い、例えばハンドル、アクセル、及びブレーキのように車両７の走行状態に影響を与える操作装置の操作量を調整する装置である。

なお、Ｉ／Ｏ４５には、管制装置１０から受信した管制情報の内容を音声で通知するスピーカーを接続してもよい。内界センサ５１及び外界センサ５２の機能については、既に説明した通りである。

次に、管制システム１における管制装置１０の動作について詳細に説明する。

図１０は、管制装置１０に各車両７の目的地が設定された場合に、管制装置１０のＣＰＵ３１によって実行される管制処理の流れの一例を示すフローチャートである。

管制処理を規定する管制プログラムは、例えば管制装置１０のＲＯＭ３２に予め記憶されている。管制装置１０のＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に記憶される管制プログラムを読み込み、管制処理を実行する。

なお、以降では説明の便宜上、管制システム１の管制対象である２台の車両Ｐ及び車両Ｑを例にして管制装置１０の動作について説明するが、管制対象となる車両７が３台以上の場合であっても、各々の車両７について同様の処理を行えばよい。

まず、ステップＳ１０において、ＣＰＵ３１は、車両Ｐ及び車両Ｑからそれぞれ受信した移動体情報に含まれる車両Ｐ及び車両Ｑの位置情報と、車両Ｐ及び車両Ｑの目的地に基づいて、車両Ｐ及び車両Ｑの大域経路を生成する。

ステップＳ２０において、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１０で生成した車両Ｐの大域経路の経由点が、車両Ｑの大域経路の経由点から干渉範囲以内まで接近するような地点、すなわち、車両Ｐと車両Ｑの干渉地点Ｘを特定する。具体的には、ＣＰＵ３１は、車両Ｐの大域経路と車両Ｑの大域経路が交差または合流する地点の経由点や、車両Ｐの大域経路と車両Ｑの大域経路が干渉範囲以内まで接近して並走するような領域の経由点を、車両Ｐと車両Ｑの干渉地点Ｘとして特定する。

なお、図６に示したような干渉地点情報を参照することができる場合、ＣＰＵ３１は、車両Ｐと車両Ｑの各々の大域経路に、干渉地点情報で干渉地点Ｘとして設定されている同一の経由点が含まれていれば、当該経由点によって表される地点を車両Ｐと車両Ｑの干渉地点Ｘとしてもよい。

ステップＳ３０において、ＣＰＵ３１は、ステップＳ２０で特定した車両Ｐと車両Ｑの各干渉地点Ｘについて、干渉地点Ｘを車両Ｐ及び車両Ｑが通過する予想通過時間（以降、「干渉時間ｔ」という）を算出する。

干渉時間ｔは、車両Ｐ及び車両Ｑのそれぞれの現在位置から干渉地点Ｘまでの大域経路に沿った距離（以降、「干渉地点Ｘまでの距離」という）と、車両Ｐ及び車両Ｑのそれぞれの速度から算出することができる。しかしながら、交通事情等により車両Ｐ及び車両Ｑは一定の速度で走行することができないため、実際には車両Ｐ及び車両Ｑの速度は変動する。

たとえば、“ｖ”を車両Ｐ及び車両Ｑにおけるそれぞれの速度、“ｌ”を干渉地点Ｘまでの距離、“α”及び“β”を車両Ｐ及び車両Ｑの速度変化に対応する正数のマージン、“ε”を他の値よりも０に近い正定数とすれば、車両Ｐ及び車両Ｑの速度の変動量を考慮した干渉地点Ｘにおける干渉時間ｔは（１）式で算出される。

なお、ｔ_beginは車両Ｐ及び車両Ｑが最も早く干渉地点Ｘを通過する場合の時刻であり、ｔ_endは、車両Ｐ及び車両Ｑが最も遅く干渉地点Ｘを通過する場合の時刻である。このように、車両Ｐ及び車両Ｑの各干渉地点Ｘにおける干渉時間ｔは、ｔ_begin以上ｔ_end未満の期間で表される。以降では、車両Ｐの干渉地点Ｘにおける干渉時間ｔを「干渉時間ｔ^p」と表し、車両Ｑの干渉地点Ｘにおける干渉時間ｔを「干渉時間ｔ^q」と表す。また、干渉時間ｔの算出方法は（１）式に限定されず、ドライバモデルや車両挙動モデル等を用いて干渉時間ｔを予測してもよい。

図１１は、特定の干渉地点Ｘに対する車両Ｐの干渉時間ｔ^pと、車両Ｑの干渉時間ｔ^qの一例を示す図である。

このようにして、ＣＰＵ３１は各干渉地点Ｘについて、車両Ｐの干渉時間ｔ^p及び車両Ｑの干渉時間ｔ^qを算出する。

ステップＳ４０において、ＣＰＵ３１は、ステップＳ２０で特定した車両Ｐと車両Ｑの各干渉地点Ｘにおける通過優先順位を設定する。

通過優先順位が上、すなわち、通過優先順位が優先に設定された車両７は、干渉地点Ｘを優先的に通過することができ、通過優先順位が下、すなわち、通過優先順位が非優先に設定された車両７は、通過優先順位が優先に設定された車両７の干渉地点Ｘにおける干渉時間ｔの間は、当該干渉地点Ｘに進入しないようにする制約が設定される。

このように、各干渉地点Ｘにおける通過優先順位と干渉時間ｔを対応付け、車両Ｐと車両Ｑが走行することができる時間と場所を制約することで、各干渉地点Ｘにおいて車両Ｐと車両Ｑの干渉が回避されることになる。

各干渉地点Ｘにおける通過優先順位と、通過優先順位が優先に設定された車両７の干渉時間ｔの対応付け、すなわち、通過優先順位が非優先に設定された車両７にとっての干渉地点Ｘへの進入禁止時間が仮想交通ルールとなる。仮想交通ルールは、車両７が干渉地点Ｘで他の車両７と干渉しないように、車両７が走行することができる時間（干渉時間ｔ）と場所（干渉地点Ｘ）を制約することから時空間制約の一例である。

以降では、干渉地点Ｘにおいて通過優先順位が優先に設定されているのか、それとも非優先に設定されているのかを表す状態を“ｓ_x”で表す。干渉地点Ｘにおける状態ｓ_xは“０”または“１”の値をとり、ＣＰＵ３１は、干渉地点Ｘにおいて車両Ｐが優先の場合には状態ｓ_x＝０に設定し、車両Ｑが優先の場合には状態ｓ_x＝１に設定する。

図１２は、状態ｓ_x＝０に設定された干渉地点Ｘでの仮想交通ルールを模式化した模式図である。

この場合、車両Ｐの干渉時間ｔ^pがｔ^p _begin以上ｔ^p _end未満までの期間で表されるとすれば、車両Ｐは、干渉時間ｔ^pの間は干渉地点Ｘを車両Ｑに優先して通過することができる。しかしながら、車両Ｑは、干渉時間ｔ^pに干渉地点Ｘに進入すると車両Ｐと干渉する恐れがあるため、干渉時間ｔ^pの間は干渉地点Ｘへ進入しないようにする必要がある。

一方、図１３は、状態ｓ_x＝１に設定された干渉地点Ｘでの仮想交通ルールを模式化した模式図である。

この場合、車両Ｑの干渉時間ｔ^qがｔ^q _begin以上ｔ^q _end未満までの期間で表されるとすれば、車両Ｑは、干渉時間ｔ^qの間は干渉地点Ｘを車両Ｐに優先して通過することができる。しかしながら、車両Ｐは、干渉時間ｔ^qに干渉地点Ｘに進入すると車両Ｑと干渉する恐れがあるため、干渉時間ｔ^qの間は干渉地点Ｘへ進入しないようにする必要がある。

すなわち、干渉地点Ｘでの通過優先順位が非優先に設定された車両７は、同じ干渉地点Ｘにおいて通過優先順位が優先に設定された車両７の干渉時間ｔに当該干渉地点Ｘへ進入しないようにすれば、車両７同士の干渉を回避して目的地まで到達することができる。

このように、仮想交通ルールは、干渉地点Ｘにおける状態ｓ_xと干渉地点Ｘにおける進入禁止時間（すなわち、干渉地点Ｘにおいて通過優先順位が優先に設定されている車両７の干渉時間ｔ）の組み合わせを干渉地点Ｘ毎に設定した情報によって表される。

各干渉地点Ｘにおいて、各車両７の通過優先順位をどのように決定するかは目的関数Ｃ(Ｓ)を評価することによって行われる。

管制システム１が管理する範囲内に車両Ｐと車両Ｑの干渉地点ＸがＮ地点(Ｎは正の整数)ある場合において、各干渉地点Ｘにおける状態ｓ_xの集合を状態ベクトルＳ＝(ｓ₁, ｓ₂,・・, ｓ_i,・・,ｓ_N)とすれば、目的関数Ｃ(Ｓ)は例えば（２）式で表される。

目的関数Ｃ(Ｓ)は、車両７が目的地まで移動することによって発生する交通コストを表す関数である。交通コストとは、個々の車両７に対するコストだけでなく、車両７が走行することで他の車両７の走行に与える影響も加味したコストであり、車両７の交通効率を表す。

ここで、Ｃ_single(Ｓ)は、各干渉地点Ｘを通過する車両Ｐ及び車両Ｑに対する管制制御を特徴付けるコストである。Ｃ_consistency(Ｓ)は、車両Ｐ及び車両Ｑに設定される通過優先順位の時間方向の一貫性に関するコストである。Ｃ_multi(Ｓ)は、干渉地点Ｘ間の整合性や相互作用に関するコストである。ω_c及びω_mは、目的関数Ｃ(Ｓ)に対してＣ_consistency(Ｓ)、及びＣ_multi(Ｓ)が与える影響度を調整するための重みである。

ＣＰＵ３１は、目的関数Ｃ(Ｓ)が最小となるような状態ベクトルＳを設定する。目的関数Ｃ(Ｓ)が最小になれば交通コストも最小となるため、管制システム１が管制を行う範囲の交通効率が向上する。

次に、目的関数Ｃ(Ｓ)について詳細に説明する。

Ｃ_single(Ｓ)は、各干渉地点Ｘを通過する車両７（この場合、車両Ｐ及び車両Ｑ）に対して定義され、（３）式及び（４）式で表される。

すなわち、Ｃ_single(Ｓ)は、干渉地点Ｘ毎に干渉地点Ｘにおける干渉時間ｔが早い車両７、すなわち、干渉地点Ｘの予想通過時間が早い車両７の通過優先順位を優先に設定した場合に低くなるような値をとる。

ＣＰＵ３１は、車両７が走行する車線８の優先度、車両７が走行する車線８における車列の長さや交通密度、及び車両７がこれまでに待機した時間を考慮してＣ_single(Ｓ)の重み付けを行ってもよい。例えば（４）式によれば、ある干渉地点Ｘ_iにおいて車両Ｐの通過優先順位が優先に設定されているにも関わらず、車両Ｐの干渉時間ｔ^pが車両Ｑの干渉時間ｔ^qより遅い場合、Ｃ_single(s_i;ｔ^p,ｔ^q)は“１”に設定されるが、更に、車両Ｐが非優先道路を走行している場合には、Ｃ_single(s_i;ｔ^p,ｔ^q)が１より大きい値となるように重み付けを行えばよい。

すなわち、本来、優先通過順位を優先に設定した方がよいと考えられる状況において、優先通過順位を非優先にするような設定、及び優先通過順位を非優先に設定した方がよいと考えられる状況において、優先通過順位を優先にするような設定を行った場合、ＣＰＵ３１は、Ｃ_single(Ｓ)が大きくなるように重み付けを行ってもよい。

（２）式において、車両７に設定される通過優先順位の時間方向の一貫性に関するコストを表すＣ_consistency(Ｓ)は、（５）式及び（６）式で表される。

状態ｓ_xは、予め定めた時間単位（例えば１秒）毎に、時系列に沿ってその時点の移動体情報等を参考にしながら最適な値が設定されるが、ｓ_x ^(T)は時刻Ｔの時点で設定した状態ｓ_xを表し、ｓ_x ^(T-1)は時刻Ｔよりも１単位前の時刻に設定した状態ｓ_xを表す。

同じ車両７に関して通過優先順位を表す優先と非優先が頻繁に切り替わらない方が、車両７は車線８を効率よく走行することができる。したがって、Ｃ_consistency(Ｓ)は、時系列に沿って繰り返し計算された時間的に隣り合う状態ｓ_xが同じ値であれば小さくなるように設定され、異なる値であれば大きくなるような値をとる。

ここでは一例として、１単位前の時刻に設定した状態ｓ_x ^(T-1)との関係性から状態ｓ_x ^(T)を設定した場合の一貫性に関するコストを算出したが、ＣＰＵ３１は、例えばＭ単位前（Ｍは２以上の正の整数）までの各時刻における状態ｓ_xとの関係性から状態ｓ_x ^(T)を設定した場合の一貫性に関するコストを算出してもよい。具体的には、ＣＰＵ３１は、干渉地点Ｘ毎に現在時刻からＭ単位前までの期間で優先と非優先が切り替わった数を算出し、各干渉地点Ｘにおける優先と非優先の切り替わり回数が多くなるにつれてＣ_consistency(Ｓ)の値が大きくなるように、Ｃ_consistency(Ｓ)を計算してもよい。

（２）式において、干渉地点Ｘ間の整合性や相互作用に関するコストを表すＣ_multi(Ｓ)は、（７）式及び（８）式で表される。

ここで、ｗ_i,jは２つの干渉地点Ｘ_i、Ｘ_jの協調度を表す値であり、ｗ_i,j≧０に設定される。干渉地点Ｘの協調度とは、一方の干渉地点Ｘの通過優先順位を他方の干渉地点Ｘの通過優先順位に連動させて同じ状態に設定した方がよいと考えられる度合いのことを表す。

ｗ_i,j＝０は干渉地点Ｘ_i、Ｘ_jが協調する必要がないことを表し、ｗ_i,jが大きくなるにつれて２つの干渉地点Ｘ_i、Ｘ_jを協調して扱った方がよいことを表す。

図１４は、複数の干渉地点Ｘを協調させて取り扱った方がよい例を示す図である。図１４に示すように、非優先車線８Ｂを走行する車両Ｐが、他の車両７が走行する片側１車線の優先車線８Ａを横切って直進する場合、車両Ｐは、干渉地点Ｘ₁及び干渉地点Ｘ₂を通過する必要がある。

こうした状況において、車両Ｐに対して干渉地点Ｘ₁における状態ｓ₁を“０”に設定し、干渉地点Ｘ₂における状態ｓ₂を“１”に設定すると、干渉地点Ｘ₂で他の車両７と干渉してしまうことを回避するため、車両Ｐが優先車線８Ａ上に停止してしまうことがある。この場合、車両Ｐは優先車線８Ａを走行する車両７の流れを妨げてしまうことになる。

したがって、車両７が通過し始めたら通過し終えるまで停止しない方がよい箇所に複数の干渉地点Ｘが存在する場合には、各々の干渉地点Ｘの状態ｓ_xを同じ値に設定して、干渉地点Ｘ同士を協調させた方がよい。

各々の干渉地点Ｘの組み合わせに対するｗ_i,jは予め計算され、例えば不揮発性メモリ３４に記憶されている。ＣＰＵ３１は、不揮発性メモリ３４に記憶されているｗ_i,jを参照してＣ_multi(Ｓ)を計算すればよい。

ここでは一例として、２つの干渉地点Ｘの協調度に基づくＣ_multi(Ｓ)の計算について説明したが、３つ以上の干渉地点Ｘの協調度を用いてＣ_multi(Ｓ)の計算を行ってもよい。

（２）式で示したように、目的関数Ｃ(Ｓ)は車両７に対する管制制御の内容、干渉地点Ｘにおける通過優先順位の時間方向の一貫性、及び干渉地点Ｘ間の整合性や相互作用を反映したコストによって構成されるが、ＣＰＵ３１が各車両７の干渉地点Ｘにおける通過優先順位を決定するために用いる目的関数Ｃ(Ｓ)は（２）式に限られない。

例えば複数の車両７の位置が近づくにつれて大きな値が設定されるような車両７の位置関係を用いて定義した目的関数Ｃ(Ｓ)を用いてもよい。

また、ＣＰＵ３１は、取り得るすべての状態ベクトルＳを目的関数Ｃ(Ｓ)に代入して目的関数Ｃ(Ｓ)を最小にする状態ベクトルＳを決定してもよいが、勾配法等の公知の最適化手法を用いて、目的関数Ｃ(Ｓ)を最小にする状態ベクトルＳを決定してもよい。更には、Ｃ_multi(Ｓ)が目的関数Ｃ(Ｓ)に与える影響が、Ｃ_single(Ｓ)及びＣ_consistency(Ｓ)が目的関数Ｃ(Ｓ)に与える影響より少なければ、ＣＰＵ３１は、目的関数Ｃ(Ｓ)からＣ_multi(Ｓ)を削除した部分問題に分割して、目的関数Ｃ(Ｓ)を最小にする状態ベクトルＳを決定してもよい。また、状態ベクトルＳをＳ＝(Ｓ_a,Ｓ_b)、ただしＳ_a＝(ｓ₁,・・・,ｓ_i)、Ｓ_b＝(ｓ_i+1,・・・,ｓ_N)と分割したときに、Ｃ_multi(Ｓ)＝Ｃ_multi(Ｓ_a)＋Ｃ_multi(Ｓ_b)であれば、ＣＰＵ３１は、目的関数Ｃ(Ｓ)を部分問題Ｃ(Ｓ_a)とＣ(Ｓ_b)に分割して、それぞれを最小にする状態ベクトルＳ_a、Ｓ_bを決定してもよい。

図１０のステップＳ５０において、ＣＰＵ３１は、ステップＳ２０で特定した大域経路における車両Ｐと車両Ｑの各干渉地点Ｘ、ステップＳ３０で算出した各干渉地点Ｘにおける干渉時間ｔ、及びステップＳ４０で設定した各干渉地点Ｘにおける状態ｓ_xを用いて、仮想交通ルールを生成する。具体的には、ＣＰＵ３１は、各干渉地点Ｘの位置を表す位置情報（例えば干渉地点ＩＤ）と、各干渉地点Ｘにおける状態ｓ_xと、状態ｓ_x及び干渉時間ｔから得られる各干渉地点Ｘへの進入禁止時間を対応付けた仮想交通ルールを、車両Ｐ及び車両Ｑについてそれぞれ生成する。

ステップＳ６０において、ＣＰＵ３１は、車両Ｐ及び車両Ｑに対するそれぞれの大域経路と仮想交通ルールを対応付けた車両７毎の管制情報を生成する。

ＣＰＵ３１は、通信網５を通じて各車両７に対応した管制情報を車両７毎に送信するための制御を行う。この場合、ＣＰＵ３１は、最新の移動体情報から車両Ｐ及び車両Ｑの位置を把握し、車両Ｐ及び車両Ｑの現在位置に最も近い無線通信装置３から管制情報が送信されるように、管制情報を送信する無線通信装置３を指定する。なお、無線通信装置３の位置情報は、例えば不揮発性メモリ３４に予め記憶されている。

以上により、図１０に示した管制処理を終了する。

一方、図１５は、管制装置１０から管制情報を受信した場合に、車両７の制御装置におけるＣＰＵ４１によって実行される走行制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。

走行制御処理を規定する制御プログラムは、例えば車両７の制御装置におけるＲＯＭ４２に予め記憶されている。車両７の制御装置におけるＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４２に記憶される制御プログラムを読み込み、走行制御処理を実行する。

ステップＳ１００において、ＣＰＵ４１は、自身の車両７における最新の位置情報を取得する。

ステップＳ１１０において、ＣＰＵ４１は、自身の車両７における最新の移動体情報を取得する。

ステップＳ１２０において、ＣＰＵ４１は、ステップＳ１００で取得した車両７の位置情報、ステップＳ１１０で取得した車両７の移動体情報、及び管制装置１０から受信した管制情報を用いて、局所経路を生成する。

具体的には、ＣＰＵ４１は、移動体情報に含まれる車線８上の状況を表す外界センサのセンサ値や、車両７の状態を表す内界センサのセンサ値から、他の車両７と干渉しないように走行することができる大域経路に沿った実経路、すなわち、局所経路を決定する。この際、ＣＰＵ４１は、管制情報に含まれる仮想交通ルールを参照して、非優先に設定されている干渉地点Ｘでは干渉地点Ｘと対応付けられている進入禁止時間に当該干渉地点Ｘへ進入しないような局所経路を車両７が走行するように、車両７の目標位置、目標姿勢、及び目標速度といった車両７の制御内容を決定する。

ＣＰＵ４１は、車両７の目標位置及び目標姿勢から局所経路を計算した上で、仮想交通ルールを満たすように車両７が局所経路を走行するための目標速度を計算してもよい。また、ＣＰＵ４１は、車両７の目標位置、目標姿勢、及び目標速度を一緒に計算してもよい。

ＣＰＵ４１は、局所経路をパラメトリック曲線で表現し、パラメトリック曲線の曲率やパラメトリック曲線上を安全に走行することのできる速度等の制約条件を満たすようにパラメトリック曲線を最適化してもよい。

図１６は仮想交通ルールを満たす局所経路の選択例を示す図である。図１６の縦軸は車両７の現在位置からの距離を表し、横軸は経過時刻を表す。

ＣＰＵ４１は、車両７の位置情報、移動体情報、及び大域経路から計算した経路６Ａが、仮想交通ルールで指定された干渉地点Ｘを進入禁止時間に通過するような経路６であった場合、進入禁止時間に干渉地点Ｘを通過しないような別の経路６Ｂを再計算し、車両７が経路６Ｂに沿って移動するために必要となる各時刻における車両７の制御内容を決定する。

ステップＳ１３０において、ＣＰＵ４１は、ステップＳ１２０で生成した局所経路に沿って車両７を移動させるための制御内容に従って、例えばハンドル、アクセル、及びブレーキといった車両７の走行状態に影響を与える走行装置５３の操作量を制御し、計画した局所経路通りに車両７を走行させる。

以上により、図１５に示す走行制御処理を終了する。

このように、車両７は、管制装置１０で生成された管制情報と、外界センサ及び内界センサを用いて自らが収集した車両７の状態や車両７の周辺状況の認知結果に基づき、他の車両７と干渉することなく目的地まで走行するためには、車線８のどのような位置をどのようなスピードで走行すればよいかを自律的に判断して走行する。

しかも、管制情報に含まれる仮想交通ルールは、干渉地点Ｘにおける通過優先順位の時間方向の一貫性に関するコストや干渉地点Ｘ同士の協調度といった、管制システム１が管理する範囲の交通効率に影響を与えるパラメータを考慮して設定されている。したがって、車両７が仮想交通ルールを満たすように設定した局所経路を走行することで、自身の車両７の状態や車両７の周辺状況の認知結果のみに基づいて設定した経路６を走行する場合と比較して、管制システム１が車両７の管制を行う領域における交通効率が向上する。

本実施の形態では、仮想交通ルールを干渉地点Ｘ毎の状態ｓ_xと進入禁止時間の組み合わせによって表したが、仮想交通ルールの表現方法はこれに限られない。例えばＣＰＵ３１は、大域経路及び車両７の移動体情報を参照して、進入禁止時間に干渉地点Ｘに進入しないですむような車両７の速度範囲を制約条件とした仮想交通ルールを生成してもよい。また、ＣＰＵ３１は、車両７の速度を進入禁止時間に干渉地点Ｘに進入しないですむような速度範囲に誘導するための制御内容、例えば車両７の加速時間や減速時間を制約条件とした仮想交通ルールを生成してもよい。

これまで干渉地点Ｘに対して状態ｓ_xや進入禁止時間といった制約条件を設定する例を説明してきたが、管制装置１０の操作者は交通安全または交通効率の観点から、干渉地点Ｘ以外の任意の地点や領域に制約条件を設定してもよい。

図１７は、道幅が狭く、車両７同士がすれ違うことが困難な道、すなわち、隘路での車両７の走行例を示す図である。

隘路では対向する一方の車両７が通過するまで、他方の車両７が隘路の進入口の手前で停車して待機し、一方の車両７が隘路を通過し終えた後に、他方の車両７が隘路に進入する。したがって、隘路における車両Ｐの通過優先順位が非優先に設定された場合、車両Ｐにとっての隘路の進入口の手前にあたる地点Ｕ_pに進入禁止時間を設定し、進入禁止時間の前後の期間に、車両Ｐは経路６Ｐに沿って走行することになる。また、隘路における車両Ｑの通過優先順位が非優先に設定された場合、車両Ｑにとっての隘路の進入口の手前にあたる地点Ｕ_qに進入禁止時間を設定し、進入禁止時間の前後の期間に車両Ｑは経路６Ｑに沿って走行することになる。

このように複数の車両７が譲り合って走行するような車線８では、干渉地点Ｘと異なる地点に時空間を制約する制約条件が設定され、仮想交通ルールに反映されることがある。

一方、図１８は干渉地点Ｘ以外の領域に仮想交通ルールが設定される例を示した図である。図１８に示す車線８では、途中で道幅が狭くなる領域Ｚが存在する。こうした状況において、車両Ｑが道幅の狭くなる領域Ｚを走行する場合には車線８中央に寄らざるをえないため、直進する車両Ｐの経路６Ｐ_bに接近することになる。

したがって、管制装置１０は、車両Ｑが領域Ｚを走行する時間帯を車両Ｐに対する領域Ｚへの進入禁止時間に設定する。車両Ｐは自律的に局所経路を計画するため、領域Ｚを回避する経路６Ｐ_aと、領域Ｚを通過する経路６Ｐ_bのどちらかの経路６を選択することになるが、経路６Ｐ_bを選択した場合には、領域Ｚに設定された進入禁止時間（すなわち、領域Ｚに設定された仮想交通ルール）を遵守する。一方、車両Ｐが経路６Ｐ_aを選択した場合には、車両Ｑと干渉する恐れがないため、領域Ｚに設定された仮想交通ルールを遵守する必要がない。

このように、干渉地点Ｘ以外に仮想交通ルールを設定する設定場所は、管制装置１０の操作者が管制走行ルート地図１５を参照して指定してもよいし、管制装置１０が管制走行ルート地図１５を参照して車線８の幅員の変化から自律的に検出してもよい。また、管制装置１０は、移動体情報によって得られる車線８の交通量及び車両７の走行軌跡や、別途取得した道路工事及び落下物の情報等から、状況に応じて交通を規制した方がよいと考えられる干渉地点Ｘ以外の地点や領域を抽出し、抽出した干渉地点Ｘ以外の地点や領域に対して、車両７が円滑に走行できるようになる仮想交通ルールを動的に設定してもよい。

また、バスやトラックのような大型車が通過する場合には、他の車両７が通過待ちを行う必要のある隘路であっても、通過する車両７が小型車やオートバイであれば、こうした車種の車両７の通過を待つことなく、複数の車両７が幅方向に並んで通過できるような隘路が存在することがある。したがって、管制装置１０は、特定の地点や領域を通過するすべての車両７に対して仮想交通ルールを設定するのではなく、車両７の車種区分や全幅といった車両７の特徴に基づき、交通を規制した方がよいと考えられる車両７だけに、隘路のような特定の地点や領域における仮想交通ルールを設定してもよい。車両７の車種区分、重量、全長、全幅、及び全高といった車両７の特徴は、移動体情報から取得可能である。

＜管制システムの他の適用例＞
上述した管制システム１は、他の車両７との干渉を回避しながら目的地まで車両７を移動させる様々な形態に応用が可能である。

例えば管制システム１は、乗客が降車した後の車両７を自動運転によって空いている駐車区画に駐車させるような、図１９に示す無人自動バレーパーキングに適用することができる。車両７の駐車区画は移動体における格納場所の一例である。

図２０は、上述した管制装置１０に代わって、無人自動バレーパーキング向けの管制システム１で用いられる管制装置１０Ａの機能構成例を示す図である。

図２０に示す管制装置１０Ａの機能構成が、図３に示した管制装置１０の機能構成と異なる点は、目的地設定部１１が配車管理部１１Ａに置き換えられた点であり、それ以外の構成は管制装置１０と同じ構成が用いられる。

配車管理部１１Ａは、駐車対象となっている車両７の車両固有情報と、当該車両７の駐車区画の位置情報を受け付け、車両７の車両固有情報と駐車区画の位置情報を対応付けて大域経路計画部１３に通知する。

車両７の車両固有情報と駐車区画の位置情報を受け付けた大域経路計画部１３は、車両７の駐車区画、通信部１２から受け付けた移動体情報、及び管制走行ルート地図１５を用いて、指定された車両７の駐車区画までの大域経路を計画する（図１０のステップＳ１０に相当）。

一方、仮想交通ルール生成部１４は、通信部１２から受け付けた移動体情報、大域経路計画部１３から受け付けた大域経路を用いて、無人自動バレーパーキング内を走行する他の車両７との干渉を回避するような仮想交通ルールを生成し（図１０のステップＳ２０〜Ｓ５０に相当）、駐車対象となっている車両７に大域経路及び仮想交通ルールを含む管制情報を送信する（図１０のステップＳ６０に相当）。

これにより、駐車対象となっている車両７は、車両７の位置情報、車両７の移動体情報、及び管制装置１０Ａから受信した管制情報を用いて局所経路を計画し、計画した局所経路に従って指定された駐車区画まで自律的に走行する。

すなわち、管制装置１０Ａは、管制装置１０において、管制対象となる車両７が向かおうとしている目的地を、無人自動バレーパーキング内の空いている駐車区画に限定したものとなる。

この場合、無線通信装置３は無人自動バレーパーキング内の走路に沿って設置される。無線通信装置３の電波到達範囲が無人自動バレーパーキング全体に達する場合には、無人自動バレーパーキングに無線通信装置３を１つ設置するだけでよい。

なお、車両７の駐車区画は管制装置１０Ａの操作者が指定してもよいが、管制装置１０Ａが、例えば不揮発性メモリ３４に記憶している駐車情報を参照して、空いている駐車区画のうち、車両７から最も近い駐車区画を自律的に選択してもよい。また、管制装置１０Ａは、移動体情報から駐車対象となっている車両７の車種区分、全高、全長、及び全幅を取得して、車種区分や車両７の大きさにあった空き駐車区画を自律的に選択してもよい。

また、例えば近距離移動を想定した１人または２人乗りの車両７の一例であるパーソナルモビリティを、利用者の指定した場所まで移動させる配車制御等に管制システム１を適用することができる。また、倉庫内等を自動で移動する無人搬送車(Automated guided vehicle:ＡＧＶ)や、無人フォークリフトの管制制御にも管制システム１を適用することができる。

更に、管制システム１の管制対象は車両７に限られず、大域経路に沿った仮想交通ルールを満たす局所経路を計画し、局所経路に従って自律的に移動する移動体であればどのような移動体に適用してもよい。

具体的には、管制システム１の管制対象は空中を飛行するドローンや航空機、海上を航行する船舶、及び海中を潜航する潜水艇等であってもよい。

図２１は、空中を飛行するドローン同士の干渉回避に管制システム１を適用した場合の説明図である。ドローン５０Ａ及びドローン５０Ｂは三次元空間を移動するため、管制システム１は、ドローン５０Ａ及びドローン５０Ｂが接触する危険性が認められるような範囲まで接近する三次元空間を干渉空間Ｘとして設定し、干渉空間Ｘに対して時空間制約を設定する。その他は上述した車両７に対する管制制御と同様の管制制御を行うことで、ドローン５０Ａ及びドローン５０Ｂがそれぞれ大域経路に沿った仮想交通ルールを満たす局所経路を計画し、局所経路に従って干渉空間Ｘでの干渉を回避しながら目的地まで自律的に移動することになる。

以上、実施の形態を用いて本発明について説明したが、本発明は実施の形態に記載の範囲には限定されない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で実施の形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、本発明の要旨を逸脱しない範囲で処理の順序を変更してもよい。

実施の形態では、一例として管制装置１０における管制処理、及び車両７における走行制御処理をソフトウェアで実現する形態について説明したが、図１０及び図１５に示したフローチャートと同等の処理を、例えばＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)、またはＰＬＤ(Programmable Logic Device)に実装し、ハードウェアで処理させるようにしてもよい。この場合、各々の処理をソフトウェアで実現した場合と比較して、処理の高速化が図られる。

このように、管制装置１０のＣＰＵ３１や車両７の制御装置におけるＣＰＵ４１を例えばＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＰＬＤ、ＧＰＵ(Graphics Processing Unit)、及びＦＰＵ(Floating Point Unit)といった特定の処理に特化した専用のプロセッサに置き換えてもよい。

また、実施の形態における管制装置１０のＣＰＵ３１や車両７の制御装置におけるＣＰＵ４１の動作は、それぞれ１つのＣＰＵ３１及びＣＰＵ４１によって実現される形態の他、複数のＣＰＵ３１及び複数のＣＰＵ４１によって実現されてもよい。更に、実施の形態における管制装置１０のＣＰＵ３１や車両７の制御装置におけるＣＰＵ４１の動作は、それぞれ物理的に離れた位置に存在するコンピュータ３０におけるＣＰＵ３１やコンピュータ４０におけるＣＰＵ４１の協働によって実現されるものであってもよい。

また、上述した実施の形態では、管制装置１０のＣＰＵ３１が読み込む管制プログラムがＲＯＭ３２にインストールされ、車両７の制御装置におけるＣＰＵ４１が読み込む制御プログラムがＲＯＭ４２にインストールされている形態について説明したが、これに限定されるものではない。本発明に係る管制プログラム及び制御プログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録された形態で提供することも可能である。例えば管制プログラム及び制御プログラムを、ＣＤ(Compact Disc)−ＲＯＭ、またはＤＶＤ(Digital Versatile Disc)−ＲＯＭ等の光ディスクに記録した形態で提供してもよい。また、管制プログラム及び制御プログラムをＵＳＢ(Universal Serial Bus)メモリやメモリカード等の可搬型の半導体メモリに記録した形態で提供してもよい。

更に、管制装置１０及び車両７の制御装置は、通信網５に接続される外部装置からそれぞれ管制プログラム及び制御プログラムをダウンロードするようにしてもよい。

１ 管制システム、２ 通信回線、３ 無線通信装置、５ 通信網、６（６Ａ、６Ｂ、６Ｐ、６Ｐ_a、６Ｐ_b、６Ｑ） 経路、７（Ｐ、Ｑ） 車両、８ 車線、８Ａ 優先車線、８Ｂ 非優先車線、１０（１０Ａ） 管制装置、１１ 目的地設定部、１１Ａ 配車管理部、１２ 通信部、１３ 大域経路計画部、１４ 仮想交通ルール生成部、１５ 管制走行ルート地図、２１ 位置推定部、２２ 状態管理部、２３ 無線通信部、２４ 局所経路計画部、２５ 制御部、２６ 車両走行ルート地図、３０（４０） コンピュータ、３１（４１） ＣＰＵ、３２（４２） ＲＯＭ、３３（４３） ＲＡＭ、３４（４４） 不揮発性メモリ、３５（４５） Ｉ／Ｏ、３６（４６） バス、３７（４７） 通信ユニット、３８（４８） 入力ユニット、３９（４９） 表示ユニット、５０Ａ（５０Ｂ） ドローン、Ｘ 干渉地点（干渉空間）、ｓ_x 干渉地点Ｘにおける状態、Ｓ 状態ベクトル、ｔ（ｔ_p、ｔ_q） 干渉時間、Ｃ（Ｓ） 状態ベクトルＳに対する目的関数

Claims (13)

1. 複数の自律移動体の各々から自律移動体の状態を表す移動体情報を受信する受信部と、
   自律移動体毎の目的地までの経路を表す大域経路、及び自律移動体毎に前記受信部で受信した前記移動体情報から、自律移動体の各々が自律的に行う自律移動体の移動に関する判断を制約する制約条件を自律移動体毎に生成する生成部と、
   前記生成部で生成した前記制約条件の各々を、前記制約条件と対応付けられる自律移動体にそれぞれ送信する送信部と
   を備えた管制装置。
2. 前記生成部は、複数の自律移動体の大域経路が予め定めた範囲まで接近する干渉領域を特定すると共に、前記干渉領域において自律移動体同士が干渉しないように回避行動が必要になる自律移動体を特定し、
   前記干渉領域において回避行動が必要になる自律移動体が従うべき時空間制約を前記制約条件として、前記干渉領域を通過する自律移動体の各々に対して生成する
   請求項１記載の管制装置。
3. 前記生成部は、前記時空間制約を、前記干渉領域における干渉時間と当該干渉時間における前記干渉領域での自律移動体の通過優先順位によって規定する
   請求項２記載の管制装置。
4. 前記生成部は、前記干渉領域における自律移動体の通過優先順位と前記干渉領域を通過する自律移動体の交通効率との関係をモデル化した目的関数を用いて、目的地までの自律移動体の交通効率が高くなるような自律移動体の通過優先順位を設定する
   請求項３記載の管制装置。
5. 前記生成部は、何れかの前記干渉領域において、他の自律移動体の通過優先順位より通過優先順位が低く設定された自律移動体には、他の自律移動体の通過優先順位より優先度が低く設定された前記干渉領域の位置情報と、前記干渉領域における干渉時間を前記干渉領域への進入禁止時間として設定した前記制約条件を生成する
   請求項３または請求項４記載の管制装置。
6. 前記生成部は、自律移動体の位置から前記大域経路に沿った前記干渉領域までの距離、及び、変動量を予め考慮した自律移動体の速度から、前記干渉領域を通過する自律移動体の予想通過時間を前記干渉領域毎に算出し、
   特定の前記干渉領域を通過する、通過優先順位がより高い他の自律移動体の予想通過時間を、他の自律移動体の通過優先順位より低い通過優先順位が設定された自律移動体の特定の前記干渉領域における干渉時間とする
   請求項３〜請求項５の何れか１項に記載の管制装置。
7. 前記生成部は、前記干渉領域以外の地点及び区間に適用する前記制約条件を生成する
   請求項２〜請求項６の何れか１項に記載の管制装置。
8. 自律移動体毎の目的地を設定する設定部と、
   前記設定部に設定された目的地、及び移動区間毎に交通規則情報が付加された経路を点列で表した経路情報を用いて自律移動体の大域経路を計画する計画部と、
   を備え、
   前記送信部は、前記生成部で生成した前記制約条件の各々を、自律移動体の各々が移動する移動路に沿って設置された無線通信装置を通じて、前記制約条件と対応付けられる自律移動体にそれぞれ送信する
   請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の管制装置。
9. 複数の自律移動体の各々から自律移動体の状態を表す移動体情報を受信する受信部、自律移動体毎の目的地までの経路を表す大域経路、及び自律移動体毎に前記受信部で受信した前記移動体情報から、自律移動体の各々が自律的に行う自律移動体の移動に関する判断を制約する制約条件を自律移動体毎に生成する生成部、及び、前記生成部で生成した前記制約条件の各々を、前記制約条件と対応付けられる自律移動体にそれぞれ送信する送信部を備えた管制装置と、
   前記管制装置から受信した前記制約条件を満たすように、実際に移動する実経路、及び前記実経路に沿って移動するための制御内容を規定した局所経路を計画する局所経路計画部、及び、前記局所経路計画部で計画された前記局所経路に従って、自律的に移動するように制御する制御部を備えた自律移動体と
   を含む管制システム。
10. 前記管制システムに含まれる自律移動体の前記制御部は、前記局所経路に従って、複数の自律移動体の大域経路が予め定めた範囲まで接近する干渉領域において自律移動体同士が干渉しないように自律的に回避する制御を行う
    請求項９記載の管制システム。
11. 前記管制装置の前記生成部は、前記干渉領域において回避行動が必要になる自律移動体が従うべき前記制約条件を、前記干渉領域における干渉時間と当該干渉時間における前記干渉領域での自律移動体の通過優先順位によって規定し、
    前記管制システムに含まれる自律移動体の前記局所経路計画部は、前記制約条件によって進入禁止時間が設定されている前記干渉領域へ前記進入禁止時間によって表される期間は進入しないような局所経路を計画する
    請求項１０記載の管制システム。
12. 前記自律移動体は、
    自身の位置を推定する位置推定部と、
    自身の状態を表す移動体情報を管理する状態管理部と、
    前記管制装置と無線を用いてデータ通信を行う無線通信部と
    を備え、
    前記局所経路計画部は、移動区間毎に交通規則情報が付加された経路を点列で表した経路情報、前記位置推定部で推定した自身の位置、及び前記状態管理部で管理される前記移動体情報を参照して、前記無線通信部を通じて前記管制装置から受信した前記制約条件を満たす前記局所経路を計画する
    請求項９〜請求項１１の何れか１項に記載の管制システム。
13. 複数の自律移動体の各々から自律移動体の状態を表す移動体情報を受信する受信部と、
    自律移動体毎に予め設定された格納場所までの経路を表す大域経路、及び自律移動体毎に前記受信部で受信した前記移動体情報から、自律移動体の各々が自律的に行う前記格納場所までの移動に関する判断を制約する制約条件を自律移動体毎に生成する生成部と、
    前記生成部で生成した前記制約条件の各々を、前記制約条件と対応付けられる自律移動体にそれぞれ送信する送信部と
    を備えた管制装置。

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