JP2023177663A - 連結車両の状態推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、外部の光学センサを利用して事業者の負担を軽減するとともに、牽引車または被牽引車が光学センサの死角に入った場合でも、牽引車と被牽引車のそれぞれの位置と姿勢を推定することが可能な連結車両の状態推定装置を提供する。【解決手段】連結車両１０を構成する牽引車と被牽引車のそれぞれの位置と姿勢を含む車両状態を検出する連結車両の状態推定装置１００である。状態推定装置１００は、牽引車と前記被牽引車との間の屈曲角を取得する屈曲角取得部１１１と、連結車両１０の外部に設置された光学センサ１３１の検出結果に基いて牽引車および被牽引車を認識可能な車両認識部１３２と、車両認識部１３２による牽引車または被牽引車の認識結果Ｒ１１，Ｒ１２と屈曲角とに基いて車両状態を推定可能な状態推定部１２１と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、連結車両の状態推定装置に関する。

従来から牽引車を有する作業車両の運転を支援する運転支援システムに関する発明が知られている。たとえば、下記特許文献１に記載された従来の運転支援システムは、走行制御部と、携帯通信端末と、走行指示生成部と、を備えている（要約、第０００６段落、請求項１等）。

前記走行制御部は、前記作業車両に備えられ、走行指示に従って当該走行車両の走行を制御する。前記携帯通信端末は、前記走行制御部との間で無線通信可能に構成され、タッチ操作可能な表示部を有する。前記走行指示生成部は、前記携帯通信端末の表示部に表示された走行操作画面に対する入力操作に基づいて前記走行指示を生成し、当該生成した走行指示を前記走行制御部に出力する。

この従来の運転支援システムは、次の構成を特徴としている。前記携帯通信端末が、衛星測位システムを利用して測定した前記作業車両の現在位置を地図情報とともに前記走行操作画面に表示する。また、前記走行指示生成部が、前記走行操作画面に表示した前記作業車両の現在位置に対するドラッグ操作に基づいて前記走行指示を生成する。

この従来の運転支援システムによれば、作業車両から降車して携帯通信端末を操作するユーザが、当該作業車両の周囲を確認しながら、当該携帯通信端末を用いて作業車両を遠隔で意図どおりに走行させることができる。したがって、この従来の運転支援システムによれば、牽引車を有する作業車両を走行させて所定の目標移動位置に移動させる場合であっても、意図どおり走行させるように当該作業車両の運転を支援することができる（特許文献１、第０００７段落等）。

特開２０１９－１７５２５４号公報

連結車両は、カプラおよびキングピンなどの連結部を介して連結された牽引車と被牽引車と備え、牽引車と被牽引車と間の角度が変化する。そのため、連結車両にレベル４の自動運転などの高度な自動運転を行わせるためには、牽引車と被牽引車のそれぞれの位置と姿勢を正確に検出することが必要になる。しかし、このような高度な自動運転に必要な種々のセンサや電子制御装置を個々の連結車両に搭載することは、たとえば、多数の連結車両を所有する事業者にとって大きな負担になる。

本開示は、外部の光学センサを利用して事業者の負担を軽減するとともに、牽引車または被牽引車が光学センサの死角に入った場合でも、牽引車と被牽引車のそれぞれの位置と姿勢を推定することが可能な連結車両の状態推定装置を提供する。

本開示の一態様は、連結車両を構成する牽引車と被牽引車のそれぞれの位置と姿勢を含む車両状態を検出する連結車両の状態推定装置であって、前記牽引車と前記被牽引車との間の屈曲角を取得する屈曲角取得部と、前記連結車両の外部に設置された光学センサの検出結果に基いて前記牽引車および前記被牽引車を認識可能な車両認識部と、前記車両認識部による前記牽引車または前記被牽引車の認識結果と前記屈曲角とに基いて前記車両状態を推定可能な状態推定部と、を備えることを特徴とする連結車両の状態推定装置である。

本開示の上記一態様によれば、外部の光学センサを利用して事業者の負担を軽減するとともに、牽引車または被牽引車が光学センサの死角に入った場合でも、牽引車と被牽引車のそれぞれの位置と姿勢を推定することが可能な連結車両の状態推定装置を提供することができる。

本開示に係る連結車両の状態推定装置の一実施形態を示すブロック図。 図１の状態推定装置により車両状態を推定する連結車両の一例を示す側面図。 図１の連結車両の状態推定装置の処理の一例を示すフロー図。 図１の連結車両のＯＤＤにおける連結車両の状態の一例を示す平面図。 図１の連結車両のＯＤＤにおける連結車両の状態の他の一例を示す平面図。 図１の連結車両のＯＤＤにおける連結車両の状態の他の一例を示す平面図。 図１の連結車両のＯＤＤにおける連結車両の状態の他の一例を示す平面図。 図１の連結車両のＯＤＤにおける連結車両の状態の他の一例を示す平面図。 図１の連結車両のＯＤＤにおける連結車両の状態の他の一例を示す平面図。 図１の連結車両のＯＤＤにおける連結車両の状態の他の一例を示す平面図。

以下、図面を参照して本開示に係る連結車両の状態推定装置の実施形態を説明する。

図１は、本開示に係る連結車両の状態推定装置の一実施形態を示すブロック図である。図２は、図１の状態推定装置１００により車両状態を推定する連結車両１０の一例を示す側面図である。

本実施形態の連結車両の状態推定装置１００による検出対象は、たとえば、図２に示すように、被牽引車（トレーラー）１２を牽引する牽引車（トレーラーヘッド）１１と、牽引車１１によって牽引される被牽引車１２とによって構成される連結車両１０である。牽引車１１と被牽引車１２は、たとえば、ピントルフックとドローバーアイまたはカプラとキングピンなどの連結部１３によって連結され、連結部１３を中心に所定の屈曲角の範囲で屈曲可能である。被牽引車１２の上には、たとえば、コンテナ１４が積載される。

本実施形態の連結車両の状態推定装置１００は、連結車両１０を構成する牽引車１１と被牽引車１２のそれぞれの位置と姿勢を含む車両状態を検出または推定する。状態推定装置１００は、たとえば、図１に示すように、連結車両１０に搭載された電子制御装置（ＥＣＵ）１１０、連結車両１０の外部に設置されるサーバ１２０、または、連結車両１０の外部に設置されて光学センサ１３１を含む路側ユニット１３０の少なくとも一つによって構成することができる。

サーバ１２０は、たとえば、ネットワークを介して無線基地局２０に接続され、ネットワークおよび無線基地局２０を介して連結車両１０に搭載された通信装置１５と通信可能に接続される。路側ユニット１３０は、たとえば、交差点、駐車場、倉庫、工場などの複雑な環境に設置され、ネットワークを介してサーバ１２０と通信可能に接続され、状態推定装置１００による連結車両１０の位置および姿勢の推定を支援する。なお、路側ユニット１３０が通信装置を備える場合、サーバ１２０は、ネットワークおよび無線基地局２０を介して路側ユニット１３０の通信装置と通信可能に接続されてもよい。

本実施形態の連結車両の状態推定装置１００は、屈曲角取得部１１１と、車両認識部１３２と、状態推定部１２１とを備えている。また、状態推定装置１００は、たとえば、走行情報取得部１１２をさらに備えている。また、状態推定装置１００は、たとえば、遮蔽検出部１２２と、車両制御部１１５と、状態管理部１２３との少なくとも一つを備えていてもよい。これらの状態推定装置１００の各部は、たとえば、連結車両１０、サーバ１２０、または路側ユニット１３０に搭載されたＥＣＵもしくはマイクロコントローラによって構成することができる。

すなわち、本実施形態の連結車両の状態推定装置１００の各部は、たとえば、メモリに記録されたプログラムを中央処理装置（ＣＰＵ）によって実行することで実現される状態推定装置１００の各機能を表している。なお、本実施形態の連結車両の状態推定装置１００は、個々の部分を一つのＥＣＵまたはマイクロコントローラによって構成してもよく、複数の部分を一つのＥＣＵまたはマイクロコントローラによって構成してもよい。以下、本実施形態の状態推定装置１００の構成をより詳細に説明する。

屈曲角取得部１１１は、牽引車１１と被牽引車１２との間の屈曲角を取得する。より詳細には、連結車両１０は、屈曲角を検出する屈曲角センサ１６を備えている。屈曲角取得部１１１は、屈曲角センサ１６に接続され、屈曲角センサ１６の検出結果に基いて牽引車１１と被牽引車１２との間の屈曲角を取得する。屈曲角センサ１６は、特に限定はされないが、たとえば、牽引車１１と被牽引車１２との間の連結部１３に取り付けられたエンコーダ、または、牽引車１１と被牽引車１２との間の距離を測定する一つ以上の超音波センサもしくはレーダセンサなどを使用することができる。

走行情報取得部１１２は、牽引車１１の操舵角と走行距離を含む走行情報を取得する。図１に示す例において、連結車両１０は、牽引車１１の操舵角を検出する操舵角センサ１７と、牽引車１１の走行距離を検出する走行距離センサ１８とを備えている。走行情報取得部１１２は、操舵角センサ１７の検出結果が入力される操舵角取得部１１３と、走行距離センサ１８の検出結果が入力される走行距離取得部１１４とを含む。

操舵角センサ１７と走行距離センサ１８は、それぞれ、牽引車１１の操舵角と走行距離に応じた検出結果を操舵角取得部１１３と走行距離取得部１１４へ出力する。操舵角取得部１１３と走行距離取得部１１４は、それぞれ、操舵角センサ１７と走行距離センサ１８の検出結果に基いて、牽引車１１の操舵角と走行距離を含む走行情報を取得する。牽引車１１の走行情報は、たとえば、牽引車１１の速度を含んでもよい。

図１に示す例において、屈曲角取得部１１１および走行情報取得部１１２は、たとえば、連結車両１０の牽引車１１に搭載されたＥＣＵ１１０によって構成されている。なお、屈曲角取得部１１１および走行情報取得部１１２は、必ずしも連結車両１０に搭載されている必要はなく、サーバ１２０または路側ユニット１３０に設けられていてもよい。この場合、屈曲角センサ１６、操舵角センサ１７、および走行距離センサ１８の検出結果は、連結車両１０に搭載された通信装置１５を介して連結車両１０の外部の屈曲角取得部１１１および走行情報取得部１１２へ送信される。

車両制御部１１５は、たとえば、牽引車１１と被牽引車１２との間の屈曲角と、牽引車１１の操舵角と、牽引車１１の走行情報と、連結車両１０に搭載された通信装置１５を介して取得した連結車両１０の車両状態とに基いて、連結車両１０の走行を制御する。また、車両制御部１１５は、たとえば、牽引車１１と被牽引車１２との間の屈曲角と、牽引車１１の操舵角と、牽引車１１の走行情報とを、連結車両１０に搭載された通信装置１５および無線基地局２０を介してサーバ１２０へ送信する。車両制御部１１５は、たとえば、連結車両１０の牽引車１１に搭載されたＥＣＵ１１０によって構成されている。

車両認識部１３２は、連結車両１０の外部に設置された光学センサ１３１の検出結果に基いて牽引車１１および被牽引車１２を認識可能に構成されている。光学センサ１３１は、いわゆるインフラセンサであり、連結車両１０の運行設計領域（ＯＤＤ）を監視して連結車両１０を検出するセンサである。本実施形態において、連結車両１０のＯＤＤは、たとえば、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ）の電波が届かない工場、倉庫、または駐車場などの屋内を含む。

光学センサ１３１は、たとえば、単眼カメラやステレオカメラなどの撮像装置と、ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）などのレーザレーダの少なくとも一方を含む。光学センサ１３１は、所定の検出範囲内の物体を検出し、検出結果を車両認識部１３２へ出力する。なお、車両認識部１３２は、たとえば、複数の光学センサ１３１の検出結果に基いて牽引車１１および被牽引車１２を認識することも可能である。この場合、複数の光学センサ１３１は、すべて撮像装置であってもよく、すべてレーザレーダであってもよく、撮像装置とレーザレーダが混在してもよい。

車両認識部１３２は、たとえば、連結車両１０の外部に設置され、光学センサ１３１を含む路側ユニット１３０に搭載されたＥＣＵまたはマイクロコントローラによって構成される。なお、車両認識部１３２は、必ずしも路側ユニット１３０に設けられていなくてもよい。たとえば、車両認識部１３２が、サーバ１２０または連結車両１０に設けられている場合、路側ユニット１３０は、光学センサ１３１の検出結果を、有線通信回線または無線通信回線を介して、サーバ１２０または連結車両１０へ送信することができる。

車両認識部１３２は、たとえば、車両識別部１３３と、牽引車認識部１３４と、被牽引車認識部１３５とを有している。車両識別部１３３は、光学センサ１３１の検出結果から牽引車１１と被牽引車１２を識別する。牽引車認識部１３４は、車両識別部１３３の識別結果に基いて牽引車１１の位置と姿勢を含む認識結果Ｒ１１を状態推定部１２１へ送信する。被牽引車認識部１３５は、車両識別部１３３の識別結果に基いて被牽引車１２の位置と姿勢を含む認識結果Ｒ１２を状態推定部１２１へ送信する。

状態推定部１２１は、車両認識部１３２による牽引車１１または被牽引車１２の認識結果と、牽引車１１と被牽引車１２との間の屈曲角とに基いて、牽引車１１と被牽引車１２のそれぞれの位置と姿勢を含む車両状態を推定可能な構成を有している。状態推定部１２１は、たとえば、屈曲角、車両認識部１３２による認識結果Ｒ１１，Ｒ１２、および走行情報取得部１１２によって取得された連結車両１０の走行情報に基いて、より正確な車両状態を推定してもよい。

状態推定部１２１は、たとえば、サーバ１２０に設けられている。状態推定部１２１は、たとえば、連結車両１０において、屈曲角センサ１６によって検出されて屈曲角取得部１１１によって取得され、通信装置１５を介してサーバ１２０へ送信された屈曲角を取得する。なお、状態推定部１２１は、必ずしもサーバ１２０に設けられていなくてもよく、連結車両１０または路側ユニット１３０に設けられていてもよい。

遮蔽検出部１２２は、車両認識部１３２の認識結果Ｒ１１または認識結果Ｒ１２に基いて牽引車１１または被牽引車１２と光学センサ１３１との間が遮蔽されていることを検出する。遮蔽検出部１２２は、たとえば、サーバ１２０に設けられ、牽引車１１または被牽引車１２の遮蔽の有無の検出結果とともに、車両認識部１３２から入力される認識結果Ｒ１１，Ｒ１２を状態推定部１２１へ出力する。なお、遮蔽検出部１２２は、必ずしもサーバ１２０に設けられていなくてもよく、たとえば、路側ユニット１３０に設けられていてもよい。

状態推定部１２１は、たとえば、牽引車状態推定部１２４と、被牽引車状態推定部１２５とを有している。牽引車状態推定部１２４は、連結車両１０の屈曲角取得部１１１から通信装置１５を介して送信された牽引車１１と被牽引車１２との間の屈曲角と、牽引車認識部１３４による牽引車１１の認識結果Ｒ１１と、遮蔽検出部１２２の検出結果を入力とする。牽引車状態推定部１２４は、これらの入力に基いて、牽引車１１の位置と姿勢を推定する。

被牽引車状態推定部１２５は、連結車両１０の屈曲角取得部１１１から通信装置１５を介して送信された牽引車１１と被牽引車１２との間の屈曲角と、被牽引車認識部１３５による被牽引車１２の認識結果Ｒ１２と、遮蔽検出部１２２の検出結果を入力とする。被牽引車状態推定部１２５は、これらの入力に基いて、被牽引車１２の位置と姿勢を推定する。

以下、図３から図９を参照して、本実施形態の連結車両の状態推定装置１００の動作を説明する。

図３は、図１の連結車両の状態推定装置１００の処理の一例を示すフロー図である。図４は、連結車両１０のＯＤＤにおける連結車両１０の状態、光学センサ１３１の検出結果に基く連結車両１０の認識結果Ｒ１０、および連結車両１０の車両状態の推定結果Ｅ１０の一例を示す平面図である。

図４に示すように、連結車両１０が、たとえば、ＧＮＳＳの電波が届かない工場、倉庫、または駐車場などの屋内を含むＯＤＤに到達すると、連結車両１０の外部に設置された光学センサ１３１によって連結車両１０が検出される。すると、連結車両の状態推定装置１００によって、図３に示す処理が開始され、光学センサ１３１の検出結果を取得する処理Ｐ１が実行される。この処理Ｐ１において、連結車両の状態推定装置１００は、たとえば、路側ユニット１３０の光学センサ１３１の検出結果を、車両認識部１３２によって取得する。

より詳細には、車両認識部１３２の車両識別部１３３は、入力された光学センサ１３１の検出結果から、連結車両１０の牽引車１１に対応する検出結果を分離して、牽引車認識部１３４へ出力する。また、車両識別部１３３は、入力された光学センサ１３１の検出結果から、連結車両１０の被牽引車１２に対応する検出結果を分離して、被牽引車認識部１３５へ出力する。

牽引車認識部１３４は、車両識別部１３３から入力された光学センサ１３１による牽引車１１の検出結果に基いて、牽引車１１の位置および姿勢を認識して、状態推定部１２１へ認識結果Ｒ１１を出力する。被牽引車認識部１３５は、車両識別部１３３から入力された光学センサ１３１による被牽引車１２の検出結果に基いて、被牽引車１２の位置および姿勢を認識して、認識結果Ｒ１２を状態推定部１２１へ出力する。

図４に示す例では、連結車両１０のＯＤＤを監視する光学センサ１３１の検出範囲に連結車両１０の全体が含まれ、光学センサ１３１と牽引車１１、被牽引車１２およびコンテナ１４との間に障害物が存在しない。この場合、車両認識部１３２による連結車両１０の認識結果Ｒ１０は、牽引車１１および被牽引車１２のそれぞれの側部の認識結果Ｒ１１，Ｒ１２を含む。牽引車１１の認識結果Ｒ１１と、被牽引車１２の認識結果Ｒ１２は、それぞれ、路側ユニット１３０に設けられた車両認識部１３２の牽引車認識部１３４と被牽引車認識部１３５から、ネットワークを介してサーバ１２０へ送信される。

路側ユニット１３０の車両認識部１３２から送信された牽引車１１と被牽引車１２の認識結果Ｒ１１，Ｒ１２は、たとえば、サーバ１２０の状態推定部１２１、遮蔽検出部１２２、および状態管理部１２３へ入力される。遮蔽検出部１２２は、たとえば、入力された牽引車１１と被牽引車１２の認識結果Ｒ１１，Ｒ１２に基いて、光学センサ１３１と、牽引車１１および被牽引車１２との間が遮蔽されていないことを検出する。

遮蔽検出部１２２は、たとえば、光学センサ１３１と連結車両１０との間の遮蔽の有無の検出結果とともに、牽引車１１と被牽引車１２の認識結果Ｒ１１，Ｒ１２を、それぞれ、牽引車状態推定部１２４と被牽引車状態推定部１２５へ出力する。図４に示す例において、遮蔽検出部１２２は、認識結果Ｒ１１，Ｒ１２とともに、光学センサ１３１と牽引車１１および被牽引車１２との間が遮蔽されていないことを出力する。

次に、連結車両の状態推定装置１００は、図３に示す処理Ｐ２を実行する。この処理Ｐ２において、サーバ１２０に設けられた状態推定部１２１は、入力された牽引車１１および被牽引車１２の認識結果Ｒ１１，Ｒ１２に基いて、牽引車１１と被牽引車１２の双方を認識できたか否かを判定する。図４に示す例において、牽引車１１と被牽引車１２と光学センサ１３１との間は遮蔽されておらず、牽引車１１と被牽引車１２の双方の認識結果Ｒ１１，Ｒ１２が得られている。

したがって、状態推定部１２１は、処理Ｐ２において、牽引車１１と被牽引車１２の双方が認識可であること（ＹＥＳ）を判定し、次の処理Ｐ３を実行する。この処理Ｐ３において、状態推定部１２１は、たとえば、記憶装置にあらかじめ記憶された牽引車１１および被牽引車１２の３次元モデルと、牽引車１１および被牽引車１２の認識結果Ｒ１１，Ｒ１２とに基いて、牽引車１１および被牽引車１２の位置と姿勢を推定する。

より具体的には、状態推定部１２１の牽引車状態推定部１２４は、たとえば、牽引車１１の３次元モデルと、牽引車１１の認識結果Ｒ１１とに基いて、牽引車１１の全体の位置と姿勢を含む推定結果Ｅ１１を出力する。また、状態推定部１２１の被牽引車状態推定部１２５は、たとえば、被牽引車１２の三次元モデルと、被牽引車１２の認識結果Ｒ１２とに基いて、被牽引車１２の全体の位置と姿勢を含む推定結果Ｅ１２を出力する。

なお、状態推定部１２１は、連結車両１０の位置と姿勢を含む車両状態の推定時に、牽引車１１と被牽引車１２との間の屈曲角、牽引車１１と被牽引車１２の認識結果Ｒ１１，Ｒ１２に加えて、牽引車１１の操舵角と走行距離を含む走行情報を用いてもよい。牽引車１１の走行情報は、前述のように、連結車両１０に搭載された走行情報取得部１１２によって取得され、たとえば、通信装置１５、無線基地局２０、およびネットワークを介して状態推定部１２１へ入力される。

状態管理部１２３は、たとえば、状態推定部１２１から入力された牽引車１１の推定結果Ｅ１１および被牽引車１２の推定結果Ｅ１２と、車両認識部１３２から入力された認識結果Ｒ１１，Ｒ１２とに基いて、連結車両１０の全体の位置と姿勢を含む推定結果Ｅ１０を生成する。状態管理部１２３は、たとえば、連結車両１０の推定結果Ｅ１０を路側ユニット１３０の車両識別部１３３へ送信するとともに、無線基地局２０および通信装置１５を介して連結車両１０の車両制御部１１５へ送信する。

これにより、連結車両１０において、連結車両１０の全体の位置および姿勢を含む推定結果Ｅ１０を利用して、たとえば、レベル４などの高度な自動運転を行うことが可能になる。なお、状態管理部１２３は、連結車両１０の位置および姿勢を含む推定結果Ｅ１１を、連結車両１０以外の連結車両、他の車両、携帯情報端末などに送信してもよい。これにより、連結車両１０の安全性をより向上させることができる。その後、連結車両の状態推定装置１００は、図４に示す処理フローを終了させ、たとえば、所定の周期で繰り返す。

図５から図７は、連結車両１０のＯＤＤにおける連結車両１０の状態、光学センサ１３１の検出結果に基く牽引車１１の認識結果Ｒ１１、および連結車両１０の車両状態の推定結果Ｅ１０の他の一例を示す平面図である。

図５に示す例において、光学センサ１３１は、連結車両１０を正面から検出しているが、被牽引車１２は牽引車１１の死角に入っている。図６に示す例において、光学センサ１３１は、連結車両１０を斜め前方から検出しているが、被牽引車１２は光学センサ１３１と被牽引車１２との間に置かれたコンテナ１４の死角に入っている。図７に示す例において、光学センサ１３１は、連結車両１０を斜め後方から検出しているが、牽引車１１は被牽引車１２およびコンテナ１４の死角に入っている。

図５および図６に示す状態で連結車両の状態推定装置１００が図３に示す処理フローを開始すると、処理Ｐ１において、光学センサ１３１の検出結果として、牽引車１１の検出結果のみが車両認識部１３２の車両識別部１３３へ入力される。車両識別部１３３は、入力された牽引車１１の検出結果を牽引車認識部１３４へ出力するが、被牽引車認識部１３５へ被牽引車１２の検出結果を出力しない。

この場合、牽引車認識部１３４は、車両識別部１３３から入力された牽引車１１の検出結果に基いて、牽引車１１の位置および姿勢を認識して、認識結果Ｒ１１をサーバ１２０へ送信する。一方、被牽引車認識部１３５は、車両識別部１３３から被牽引車１２の検出結果が入力されないため、被牽引車１２の認識結果Ｒ１２をサーバ１２０へ送信しない。

また、図７に示す状態で連結車両の状態推定装置１００が図３に示す処理フローを開始すると、処理Ｐ１において、光学センサ１３１の検出結果として、被牽引車１２の検出結果のみが車両認識部１３２の車両識別部１３３へ入力される。車両識別部１３３は、入力された被牽引車１２の検出結果を被牽引車認識部１３５へ出力するが、牽引車認識部１３４へ牽引車１１の検出結果を出力しない。

この場合、被牽引車認識部１３５は、車両識別部１３３から入力された被牽引車１２の検出結果に基いて、被牽引車１２の位置および姿勢を認識して、認識結果Ｒ１２をサーバ１２０へ送信する。一方、牽引車認識部１３４は、車両識別部１３３から牽引車１１の検出結果が入力されないため、牽引車１１の認識結果Ｒ１１をサーバ１２０へ送信しない。

なお、牽引車認識部１３４は、車両識別部１３３から牽引車１１の検出結果が入力されなかった場合に、牽引車１１の認識結果Ｒ１１として、認識結果Ｒ１１が認識不可であることをサーバ１２０へ送信するようにしてもよい。同様に、被牽引車認識部１３５は、車両識別部１３３から被牽引車１２の検出結果が入力されなかった場合に、被牽引車１２の認識結果Ｒ１２として、被牽引車１２が認識不可であることをサーバ１２０へ送信するようにしてもよい。

遮蔽検出部１２２は、たとえば、路側ユニット１３０の車両認識部１３２から牽引車１１の認識結果Ｒ１１のみが入力されると、光学センサ１３１と被牽引車１２との間が遮蔽されていることを検出する。また、遮蔽検出部１２２は、たとえば、路側ユニット１３０の車両認識部１３２から被牽引車１２の認識結果Ｒ１２のみが入力されると、光学センサ１３１と牽引車１１との間が遮蔽されていることを検出する。

図５および図６に示す例において、遮蔽検出部１２２は、たとえば、牽引車１１の認識結果Ｒ１１を牽引車状態推定部１２４へ出力するとともに、光学センサ１３１と被牽引車１２との間が遮蔽されていることを被牽引車状態推定部１２５へ出力する。また、図７に示す例において、遮蔽検出部１２２は、たとえば、被牽引車１２の認識結果Ｒ１２を状態推定部１２１の被牽引車状態推定部１２５へ出力するとともに、光学センサ１３１と牽引車１１との間が遮蔽されていることを牽引車状態推定部１２４へ出力する。

次に、連結車両の状態推定装置１００は、図３に示す処理Ｐ２を実行する。この処理Ｐ２において、サーバ１２０に設けられた状態推定部１２１は、入力された牽引車１１または被牽引車１２の認識結果Ｒ１１，Ｒ１２に基いて、牽引車１１と被牽引車１２の双方を認識できたか否かを判定する。図５から図７に示す例では、牽引車１１または被牽引車１２と光学センサ１３１との間が遮蔽され、牽引車１１の認識結果Ｒ１１または被牽引車１２の認識結果Ｒ１２のみが得られている。

したがって、状態推定部１２１は、処理Ｐ２において、牽引車１１と被牽引車１２のいずれか一方が認識されていないこと（ＮＯ）を判定し、次の処理Ｐ４を実行する。この処理Ｐ４において、連結車両の状態推定装置１００は、被牽引車１２が認識可であるか否かを判定する。より詳細には、この処理Ｐ４において、連結車両１０が図７に示すような状態である場合、状態推定部１２１は、入力された認識結果Ｒ１２などの情報に基いて、被牽引車１２が認識可であること（ＹＥＳ）を判定し、次の処理Ｐ５および処理Ｐ６を実行する。

処理Ｐ５において、状態推定部１２１は、たとえば、記憶装置にあらかじめ記憶された牽引車１１の３次元モデルと、被牽引車１２の認識結果Ｒ１２と、牽引車１１と被牽引車１２との間の屈曲角とに基いて、牽引車１１の位置と姿勢を推定する。より具体的には、状態推定部１２１の牽引車状態推定部１２４は、処理Ｐ５において、たとえば、被牽引車１２の認識結果Ｒ１２と、牽引車１１の３次元モデルと、牽引車１１と被牽引車１２との間の屈曲角とに基いて、牽引車１１の全体の位置と姿勢を推定する。

その後、状態推定部１２１の牽引車状態推定部１２４は、処理Ｐ６において、牽引車１１の全体の位置と姿勢を含む推定結果Ｅ１１を出力する。なお、状態推定部１２１の被牽引車状態推定部１２５は、たとえば、処理Ｐ５において、被牽引車１２の三次元モデルと、被牽引車１２の認識結果Ｒ１２とに基いて、被牽引車１２の全体の位置と姿勢を推定し、処理Ｐ６において、その推定結果Ｅ１２を出力するようにしてもよい。

その後、状態管理部１２３は、たとえば、入力された牽引車１１の推定結果Ｅ１１および被牽引車１２の推定結果Ｅ１２に基いて、連結車両１０の全体の位置と姿勢を含む推定結果Ｅ１０を生成する。状態管理部１２３は、たとえば、連結車両１０の推定結果Ｅ１０を路側ユニット１３０の車両識別部１３３へ送信するとともに、無線基地局２０および通信装置１５を介して連結車両１０の車両制御部１１５へ送信する。その後、連結車両の状態推定装置１００は、図３に示す処理フローを終了させ、たとえば、所定の周期で繰り返す。

一方、連結車両１０が図５および図６に示すような状態である場合、前述の処理Ｐ４において、状態推定部１２１は、被牽引車１２が認識不可であること（ＮＯ）を判定し、次の処理Ｐ７を実行する。この処理Ｐ７において、状態推定部１２１は、入力された情報に基いて牽引車１１が認識可であるか否かを判定する。連結車両１０が図５および図６に示すような状態である場合、状態推定部１２１に牽引車１１の認識結果Ｒ１１が入力される。

そのため、この処理Ｐ７において、状態推定部１２１は、牽引車１１が認識可であること（ＹＥＳ）を判定し、次の処理Ｐ８を実行する。この処理Ｐ８において、状態推定部１２１の被牽引車状態推定部１２５は、たとえば、牽引車１１の認識結果Ｒ１１と、被牽引車１２の３次元モデルと、牽引車１１と被牽引車１２との間の屈曲角とに基いて、被牽引車１２の全体の位置と姿勢を推定する。

その後、状態推定部１２１の被牽引車状態推定部１２５は、処理Ｐ６において、被牽引車１２の全体の位置と姿勢を含む推定結果Ｅ１２を出力する。なお、状態推定部１２１の牽引車状態推定部１２４は、たとえば、処理Ｐ８において、牽引車１１の三次元モデルと、牽引車１１の認識結果Ｒ１１とに基いて、牽引車１１の全体の位置と姿勢を推定し、処理Ｐ６において、その推定結果Ｅ１１を出力するようにしてもよい。

その後、状態管理部１２３は、たとえば、入力された牽引車１１の推定結果Ｅ１１および被牽引車１２の推定結果Ｅ１２に基いて、連結車両１０の全体の位置と姿勢を含む推定結果Ｅ１０を生成する。状態管理部１２３は、たとえば、連結車両１０の推定結果Ｅ１０を路側ユニット１３０の車両識別部１３３へ送信するとともに、無線基地局２０および通信装置１５を介して連結車両１０の車両制御部１１５へ送信する。

その後、連結車両の状態推定装置１００は、図３に示す処理フローを終了させ、たとえば、所定の周期で繰り返す。なお、光学センサ１３１によって牽引車１１および被牽引車１２の双方が検出されなかった場合、状態推定部１２１に牽引車１１および被牽引車１２のいずれの認識結果Ｒ１１，Ｒ１２も入力されない。この場合、前述の処理Ｐ７において、状態推定部１２１は、牽引車１１が認識不可であること（ＮＯ）を判定する。その後、連結車両の状態推定装置１００は、再度、処理Ｐ１を実行する。

以下、本実施形態の連結車両の状態推定装置１００の作用を説明する。

前述のように、光学センサ１３１によって監視されている連結車両１０のＯＤＤにおいて、牽引車１１、被牽引車１２、またはコンテナ１４などの物体が、光学センサ１３１に死角を生じさせることがある。連結車両１０のＯＤＤに存在する物体の位置および姿勢は動的に変化し得る。また、連結車両１０のＯＤＤは、たとえば、ＧＮＳＳの電波が届かない工場、倉庫、または駐車場などの屋内を含む。

連結車両１０の牽引車１１、被牽引車１２、またはコンテナ１４などの物体が光学センサ１３１の検出範囲の一部を遮蔽すると、連結車両１０の移動中に牽引車１１または被牽引車１２が光学センサ１３１によって検出できなくなる。このような場合、光学センサ１３１による物体検出の精度が低下して、安全性が低下するおそれがある。

これに対し、本実施形態の連結車両の状態推定装置１００は、連結車両１０を構成する牽引車１１と被牽引車１２のそれぞれの位置と姿勢を含む車両状態を検出する。連結車両の状態推定装置１００は、牽引車１１と被牽引車１２との間の屈曲角を取得する屈曲角取得部１１１と、連結車両１０の外部に設置された光学センサ１３１の検出結果に基いて牽引車１１および被牽引車１２を認識可能な車両認識部１３２を備えている。連結車両の状態推定装置１００は、さらに、車両認識部１３２による牽引車１１の認識結果Ｒ１１または被牽引車１２の認識結果Ｒ１２と、牽引車１１と被牽引車１２との間の屈曲角とに基いて車両状態を推定可能な状態推定部１２１を備えている。

このような構成により、本実施形態の連結車両の状態推定装置１００によれば、ＧＮＳＳが利用できない場合でも、連結車両１０のＯＤＤを監視する光学センサ１３１の検出結果を利用することで、連結車両１０の牽引車１１と被牽引車１２のそれぞれの位置と姿勢を正確に推定することができる。このように、連結車両１０のＯＤＤに設置された光学センサ１３１の検出結果を利用することで、レベル２の自動運転が可能なセンサやＥＣＵを搭載した連結車両１０によって、コストの増加を抑制しつつより高度なレベル４の自動運転が可能になる。さらに、光学センサ１３１によって牽引車１１と被牽引車１２のいずれか一方が検出できない場合でも、検出できなかった牽引車１１または被牽引車１２の位置と姿勢を推定することができる。すなわち、本実施形態の連結車両の状態推定装置１００は、たとえば、連結車両１０の経路にＧＮＳＳを利用できない場所を含む場合でも、その場所に光学センサ１３１を設置することで、連結車両１０によるコンテナ１４の輸送の自動化が可能になる。

また、本実施形態の連結車両の状態推定装置１００は、牽引車１１の操舵角と走行距離を含む走行情報を取得する走行情報取得部１１２をさらに備えている。そして、状態推定部１２１は、牽引車１１と被牽引車１２との間の屈曲角、牽引車１１の認識結果Ｒ１１または被牽引車１２の認識結果Ｒ１２、および牽引車１１の走行情報に基いて、牽引車１１と被牽引車１２のそれぞれの位置と姿勢を含む車両状態を推定する。

このような構成により、本実施形態の連結車両の状態推定装置１００は、牽引車１１の走行情報を用いて、牽引車１１と被牽引車１２のそれぞれの位置と姿勢を含む車両状態を、より正確に推定することが可能になる。

また、本実施形態の連結車両の状態推定装置１００は、連結車両１０の外部に設置されて連結車両１０に搭載された通信装置１５と通信可能なサーバ１２０と、連結車両１０の外部に設置されて光学センサ１３１を含むとともにサーバ１２０に接続される路側ユニット１３０とを備えている。そして、屈曲角取得部１１１は、連結車両１０に搭載され、車両認識部１３２は、路側ユニット１３０に設けられ、状態推定部１２１は、サーバ１２０に設けられている。

このような構成により、連結車両１０に搭載された屈曲角取得部１１１によって取得した連結車両１０の屈曲角を、通信装置１５を介してサーバ１２０に送信し、サーバ１２０に設けられた状態推定部１２１によって取得することができる。また、光学センサ１３１を含む路側ユニット１３０に設けられた車両認識部１３２によって牽引車１１および被牽引車１２を認識し、その認識結果Ｒ１１，Ｒ１２をサーバ１２０に設けられた状態推定部１２１へ送信することができる。これにより、光学センサ１３１の検出結果を路側ユニット１３０からサーバ１２０へ送信する場合と比較して、データ通信量を削減することが可能になる。

また、本実施形態の連結車両の状態推定装置１００において、車両認識部１３２は、車両識別部１３３と、牽引車認識部１３４と、被牽引車認識部１３５とを有している。車両識別部１３３は、光学センサ１３１の検出結果から牽引車１１と被牽引車１２を識別する。牽引車認識部１３４は、車両識別部１３３の識別結果に基いて牽引車１１の位置と姿勢を含む認識結果Ｒ１１を状態推定部１２１へ送信する。被牽引車認識部１３５は、車両識別部１３３の識別結果に基いて被牽引車１２の位置と姿勢を含む認識結果Ｒ１２を状態推定部１２１へ送信する。

このような構成により、本実施形態の連結車両の状態推定装置１００によれば、光学センサ１３１の検出結果から、牽引車１１の認識結果Ｒ１１と、被牽引車１２の認識結果Ｒ１２とを分離して取得することが可能になる。また、路側ユニット１３０からサーバ１２０へ、牽引車１１の認識結果Ｒ１１と、被牽引車１２の認識結果Ｒ１２とを分離して送信することで、データ通信量を削減することができる。

また、本実施形態の連結車両の状態推定装置１００において、連結車両１０は、牽引車１１と被牽引車１２との間の屈曲角を検出する屈曲角センサ１６を備えている。状態推定部１２１は、屈曲角センサ１６によって検出されて屈曲角取得部１１１によって取得され、通信装置１５を介してサーバ１２０へ送信された屈曲角を取得する。

このような構成により、連結車両１０の屈曲角センサ１６から牽引車１１と被牽引車１２との間の屈曲角に応じて出力される検出結果を屈曲角取得部１１１へ入力し、屈曲角取得部１１１によって屈曲角を演算して取得することができる。また、屈曲角取得部１１１によって取得された屈曲角を、連結車両１０から通信装置１５を介してサーバ１２０へ送信することで、屈曲角センサ１６の検出結果をサーバ１２０へ送信する場合と比較して、データ通信量を削減することができる。

また、本実施形態の連結車両の状態推定装置１００は、車両認識部１３２の認識結果Ｒ１１，Ｒ１２に基いて牽引車１１または被牽引車１２と光学センサ１３１との間が遮蔽されていることを検出する遮蔽検出部１２２をさらに備えている。このような構成により、状態推定部１２１は、遮蔽検出部１２２による遮蔽の有無の検出結果に基いて、牽引車１１または被牽引車１２のいずれかが認識不可であることを把握し、認識できなかった牽引車１１または被牽引車１２の位置および姿勢を推定することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、外部の光学センサ１３１を利用して事業者の負担を軽減するとともに、牽引車１１または被牽引車１２が光学センサ１３１の死角に入った場合でも、牽引車１１と被牽引車１２のそれぞれの位置と姿勢を推定することが可能な連結車両の状態推定装置１００を提供することができる。なお、本開示に係る連結車両の状態推定装置は、前述の実施形態に限定されない。以下、図８から図１０までを参照して、前述の実施形態に係る連結車両の状態推定装置１００のいくつかの変形例を説明する。

図８は、前述の実施形態に係る連結車両の状態推定装置１００の変形例１を示す平面図であり、図１の連結車両１０のＯＤＤにおける連結車両１０の状態の他の一例を示す平面図である。本変形例において、路側ユニット１３０は、複数の光学センサ１３１Ａ，１３１Ｂを備えている。複数の光学センサ１３１Ａ，１３１Ｂは、たとえば、同一の車両識別部１３３に接続されている。

車両識別部１３３は、たとえば、複数の光学センサ１３１Ａ，１３１Ｂのうち、一つの光学センサ１３１Ａによって認識された被牽引車１２の認識結果Ｒ１２Ａと、他の光学センサ１３１Ｂによって認識された牽引車１１および被牽引車１２の認識結果Ｒ１１Ｂ，Ｒ１２Ｂとを統合する。さらに、車両識別部１３３は、統合した認識結果から、牽引車１１の認識結果を分離して牽引車認識部１３４へ出力するとともに、被牽引車１２の認識結果を分離して被牽引車認識部１３５へ出力する。

すなわち、本変形例の連結車両の状態推定装置１００において、車両識別部１３３は、複数の光学センサ１３１Ａ，１３１Ｂの検出結果に基いて牽引車１１および被牽引車１２を認識する。これにより、連結車両１０のＯＤＤにおいて、光学センサ１３１Ａ，１３１Ｂの死角を減少させ、より正確に牽引車１１および被牽引車１２の位置および姿勢を検出または推定することが可能になる。

図９は、前述の実施形態に係る連結車両の状態推定装置１００の変形例２を示す平面図であり、図１の連結車両１０のＯＤＤにおける連結車両１０Ａの状態の他の一例を示す平面図である。本変形例において、連結車両１０Ａは、一つの牽引車１１と、複数の被牽引車１２とを備えている。前後に並んだ被牽引車１２の間は、牽引車１１と被牽引車１２との間の連結部１３と同様の連結部１３によって連結されている。

光学センサ１３１は、連結車両１０Ａの複数の被牽引車１２のうち、隣り合う二つの被牽引車１２を検出しているが、牽引車１１と他の被牽引車１２は、コンテナ１４の死角に入って検出されない。したがって、車両認識部１３２は、隣り合う二つの被牽引車１２の認識結果Ｒ１２，Ｒ１２を出力する。この場合、状態推定部１２１は、車両認識部１３２の認識結果の時系列データを用いて、連結車両１０Ａの一つの牽引車１１の位置および姿勢の推定結果Ｅ１１と、複数の被牽引車１２の位置および姿勢の推定結果Ｅ１２を得ることができる。

図１０は、前述の実施形態に係る連結車両の状態推定装置１００の変形例３を示す平面図であり、図１の連結車両１０のＯＤＤにおける連結車両１０Ａの状態の他の一例を示す平面図である。本変形例において、連結車両１０Ａは、前述の変形例２と同様に複数の被牽引車１２とを備えている。この場合、状態推定部１２１は、たとえば、車両認識部１３２の認識結果Ｒ１１，Ｒ１２に基いて、光学センサ１３１の死角となる死角領域ＢＡを算出してもよい。

本変形例の連結車両の状態推定装置１００によれば、状態推定部１２１によって算出した死角領域ＢＡの情報を、他の連結車両１０、サーバ１２０、および路側ユニット１３０などの間で共有することで、連結車両１０の安全性を向上させることが可能になる。

以上、図面を用いて本開示に係る連結車両の状態推定装置の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。

１０ 連結車両
１０Ａ 連結車両
１１ 牽引車
１２ 被牽引車
１５ 通信装置
１６ 屈曲角センサ
１００ 連結車両の状態推定装置
１１１ 屈曲角取得部
１１２ 走行情報取得部
１２０ サーバ
１２１ 状態推定部
１２２ 遮蔽検出部
１３０ 路側ユニット
１３１ 光学センサ
１３２ 車両認識部
１３３ 車両識別部
１３４ 牽引車認識部
１３５ 被牽引車認識部
Ｒ１１ 認識結果
Ｒ１１Ｂ 認識結果
Ｒ１２ 認識結果
Ｒ１２Ａ 認識結果
Ｒ１２Ｂ 認識結果

Claims (7)

1. 連結車両を構成する牽引車と被牽引車のそれぞれの位置と姿勢を含む車両状態を検出する連結車両の状態推定装置であって、
   前記牽引車と前記被牽引車との間の屈曲角を取得する屈曲角取得部と、
   前記連結車両の外部に設置された光学センサの検出結果に基いて前記牽引車および前記被牽引車を認識可能な車両認識部と、
   前記車両認識部による前記牽引車または前記被牽引車の認識結果と前記屈曲角とに基いて前記車両状態を推定可能な状態推定部と、
   を備えることを特徴とする連結車両の状態推定装置。
2. 前記状態推定装置は、前記牽引車の操舵角と走行距離を含む走行情報を取得する走行情報取得部をさらに備え、
   前記状態推定部は、前記屈曲角、前記認識結果、および前記走行情報に基いて前記車両状態を推定することを特徴とする請求項１に記載の連結車両の状態推定装置。
3. 前記状態推定装置は、前記連結車両の外部に設置されて前記連結車両に搭載された通信装置と通信可能なサーバと、前記連結車両の外部に設置されて前記光学センサを含むとともに前記サーバに接続される路側ユニットとを備え、
   前記屈曲角取得部は、前記連結車両に搭載され、
   前記車両認識部は、前記路側ユニットに設けられ、
   前記状態推定部は、前記サーバに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の連結車両の状態推定装置。
4. 前記車両認識部は、前記光学センサの検出結果から前記牽引車と前記被牽引車を識別する車両識別部と、前記車両識別部の識別結果に基いて前記牽引車の位置と姿勢を含む認識結果を前記状態推定部へ送信する牽引車認識部と、前記車両識別部の識別結果に基いて前記被牽引車の位置と姿勢を含む認識結果を前記状態推定部へ送信する被牽引車認識部と、を有することを特徴とする請求項３に記載の連結車両の状態推定装置。
5. 前記連結車両は、前記屈曲角を検出する屈曲角センサを備え、
   前記状態推定部は、前記屈曲角センサによって検出されて前記屈曲角取得部によって取得され、前記通信装置を介して前記サーバへ送信された前記屈曲角を取得することを特徴とする請求項３に記載の連結車両の状態推定装置。
6. 前記車両認識部は、複数の前記光学センサの検出結果に基いて前記牽引車および前記被牽引車を認識することを特徴とする請求項１に記載の連結車両の状態推定装置。
7. 前記状態推定装置は、前記車両認識部の認識結果に基いて前記牽引車または前記被牽引車と前記光学センサとの間が遮蔽されていることを検出する遮蔽検出部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の連結車両の状態推定装置。

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