JP3633706B2 - 車群走行制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は車群の走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
道路利用効率の向上や運転者の負担軽減などを図るため、先頭車両に複数の後続車両が１列に連なる接近追走を行う車群の自動運転に関する制御技術として従来から、図３０のような４つの方式が知られている（『スーパースマートビークルシステムの開発と関連技術に関する調査研究報告書』 財団法人機械システム振興協会 平成５年３月発行）。図３０（ａ）〜図３０（ｄ）において、１は車群の先頭車両（プラトーンリーダと称する）、２は先頭車両に連なる後続車両を表す。
【０００３】
図３０（ａ）の方式では、各後続車両２は直前の先行車両との車間距離を計測し、これら計測値に基づいて、望ましい車間距離（目標値）を維持するようにアクセルおよびブレーキを制御する。図３０（ｂ）の方式では、前後の車両間に車々通信が採用され、各後続車両２は直前の先行車両との車間距離（計測値）と同じく先行車両からの走行情報とから、望ましい車間距離を維持するようにアクセルおよびブレーキを制御する。
【０００４】
図３０（ｃ）の方式では、車群全体の車々間通信により、各後続車両２は直前の先行車両の走行情報に加えて先頭車両１からも走行情報が与えられ、これらを直前の先行車両との車間距離（計測値）に絡めて、望ましい車間距離を維持するようにアクセルおよびブレーキを制御する。図３０（ｄ）の方式では、車群の走行状態を総合的に管理する集中司令室３が設けられ、各車両は直前の先行車両と車々間通信で走行情報をやり取りしながら、集中司令室３の誘導指令に従ってアクセルおよびブレーキを制御する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図３０（ａ），図３０（ｂ）の方式では、先頭車両１に連なる各後続車両２において、自車のアクセルおよびブレーキを制御する車間調整に先行車両の速度変動が影響するため、車群の車両台数が多くなると、これらの車間距離に疎密波（例えば、制動時などのショックウエーブ）が大きく発生する可能性があった。この疎密波は各車両の性能や特性に差がある場合に大きく現れやすい。そのため、疎密波の分だけ車間距離の目標値を余計に設定せざるを得ないという不具合があった。
【０００６】
図３０（ｃ），図３０（ｄ）の方式では、先頭車両１の走行情報も含めて制御するので、車間距離の疎密波はある程度小さく抑えられるが、複雑な通信を要するという不具合があった。また、図３０（ｄ）の方式では、車間調整を行いながら車群の走行状態を総合的に管理しなければならず、これに各車両の特性や性能を把握することも必要なため、集中指令室３を含む制御系の設計が非常に難しいという不具合もあった。
【０００７】
この発明はこのような問題点に着目してなされたもので、複雑な通信を用いることなく、原理的に車間距離の疎密波を発生しない車群走行制御装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、図３１のように先頭車両に複数台の後続車両が連なる車群の走行制御装置において、先頭車両に仮想枠の先端位置の誘導信号を受信する手段ａと、自車の仮想枠を設定する手段ｂと、その仮想枠内の基準位置を設定する手段ｄと、自車の車体全長上の基準位置を設定する手段ｒと、仮想枠先端位置とその枠内の基準位置とから現在の目標位置を確定する手段ｅと、車体全長上の基準位置を測定点として実際の現在位置を検知する手段ｆと、実際の現在位置を現在の目標位置に一致させるようにアクセルおよびブレーキを制御する手段ｇと、自車の仮想枠先端位置に仮想枠の長さを加える自車の仮想枠後端位置を自車の実際の現在位置および車体全長上の基準位置と一緒につぎの後続車両へ送信する手段ｃを設け、各後続車両に直前の先行車両から送信されるその仮想枠後端位置と実際の現在位置および車体上の基準位置を受信する手段ｈと、自車の仮想枠を設定する手段ｉと、その仮想枠内の基準位置を設定する手段ｋと、自車の車体全長上の基準位置を設定する手段ｓと、直前の先行車両の仮想枠後端位置を自車の仮想枠先端位置とみなしてこれと自車の仮想枠内の基準位置とから現在の目標位置を確定する手段ｍと、直前の先行車両との車間距離を計測する手段ｔと、直前の先行車両からの受信情報と車間距離の計測値および自車の車体全長の基準位置とから実際の現在位置を求める手段ｎと、実際の現在位置を現在の目標位置に一致させるように自車のアクセルおよびブレーキを制御する手段ｐと、自車の仮想枠先端位置に仮想枠の長さを加える自車の仮想枠後端位置を自車の実際の現在位置および車体全長上の基準位置と一緒につぎの後続車両へ送信する手段ｊを設け、車群の外部から先頭車両へその仮想枠先端位置の誘導信号を送信する手段ｑを設ける。
【０００９】
第２の発明では、第１の発明における先頭車両の実際の現在位置を検知する手段ｆとしてＧＰＳ受信装置を設ける。
【００１０】
第３の発明では、第１の発明における後続車両の実際の現在位置を求める手段ｎは、Ｌｆｉ；自車における車体前端の車間距離の計測起点から車体全長上の基準位置までの距離、Ｖｉ−１；直前の先行車両における実際の現在位置、Ｌｂｉ−１；直前の先行車両における車体全長上の基準位置から車体後端の車間距離の計測対象点までの距離、ｍｉ；直前の先行車両との車間距離の計測値、Ｖｉ；自車の実際の現在位置Ｖｉとして、Ｖｉ＝Ｌｆｉ＋Ｖｉ−１＋Ｌｂｉ−１＋ｍｉを計算する手段で構成する。
【００１１】
第４の発明では、第１の発明における先頭車両の仮想枠先端位置の誘導信号を送信する手段ｑとして、仮想枠先端を経時的に位置指定する基地局と、その指令を道路に沿って先頭車両に通信する送信装置を設ける。
【００１２】
第５の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、制御精度として実際の現在位置と現在の目標位置との標準偏差を求める手段と、その偏差値に応じて仮想枠の長さを補正する手段を備える。
【００１３】
第６の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、人為的に設定値を変化させる手段を備える。
【００１４】
第７の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、車速を検出する車速センサと、仮想枠の設定値を車速に応じた長さに補正する手段を備える。
【００１５】
第８の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、自車の総重量を検出する荷重センサと、仮想枠の設定値を自車の総重量に応じた長さに補正する手段を備える。
【００１６】
第９の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、自車のタイヤと路面との摩擦係数を求める手段と、仮想枠の設定値を摩擦係数に応じた長さに補正する手段を備える。
【００１７】
第１０の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、路面の傾斜を検出する勾配センサと、仮想枠の設定値を路面の勾配に応じた長さに補正する手段を備える。
【００１８】
第１１の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、エンジンのアクセル開度を検出するアクセル開度センサと、車速を検出する車速センサと、これらの検出信号から下坂走行を判定する手段と、その下坂判定時に仮想枠の設定値の長さを大きく補正する手段を備える。
【００１９】
第１２の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、雨滴を感知する雨感知センサと、その検出信号に基づいて降雨状態を判定すると仮想枠の設定値の長さを大きく補正する手段を備える。
【００２０】
【作用】
第１の発明によれば、先頭車両は車群の外部から仮想枠先端位置の誘導信号を受信すると、自車の車体全長上の基準位置を計測点として実際の現在位置を検知する一方で、仮想枠先端位置と仮想枠内の基準位置とから現在の目標位置を求め、実際の現在位置を現在の目標位置と一致させるようにアクセルおよびブレーキを介して自車の加減速を制御する。これと同時に仮想枠先端位置に仮想枠の長さを加える自車の仮想枠後端位置を自車の実際の現在位置および車体全長上の基準位置と一緒につぎの後続車両へ送信する。
【００２１】
各後続車両は直前の先行車両から受信する仮想枠後端位置を自車の仮想枠先端位置とみなしてこれと自車の仮想枠内の基準位置とから現在の目標位置を求める一方、直前の先行車両からの受信情報と車間距離の計測値と自車の車体全長上の基準位置とから自車の実際の現在位置を求める。自車の実際の現在位置は自車の車体全長上の基準位置から先行車両の車体全長上の基準位置までの距離に先行車両の実際の現在位置を加える値として得られる。そして、実際の現在位置を現在の目標位置と一致させるようにアクセルおよびブレーキを介して自車の加減速を制御する。これと同時に自車の仮想枠先端位置に仮想枠の長さを加える自車の仮想枠後端位置を自車の実際の現在位置および車体全長上の基準位置と一緒につぎの後続車両へ送信する。
【００２２】
したがって、各車両の仮想枠は１列に連結され、車群の外部からの誘導信号により、先頭車両の仮想枠先端位置移動すると１列の連結状態の維持しながら全体が一緒に移動する。各車両は自車の仮想枠内で目標位置の移動に伴って走行制御されるため、車群を構成する車両台数が多くなっても、外部から先頭車両への誘導信号を受けて順次後側へ簡単な車々間通信を行うのみで、車間距離の変動（疎密）を小さく抑えられる。
【００２３】
第２の発明によれば、各車両毎にＧＰＳ受信装置により自車の現在位置を検知できる。ＧＰＳ受信装置として既存のカーナビゲーションの利用も可能になる。第３の発明によれば、自車の現在位置はＶｉ＝Ｌｆｉ＋Ｖｉ−１＋Ｌｂｉ−１＋ｍｉの簡単な計算処理により得られる。ここで、自分の車体全長上の基準位置を車体前端の車間距離の計測起点に設定すると、Ｌｆｉは０になる。また、先行車両の車体全長上の基準位置を車体後端の車間距離の計測対象点に設定すると、Ｌｂｉ−１は０になる。
【００２４】
第４の発明によれば、送信装置が道路に沿って基地局の誘導信号を通信するため、道路に沿う広い誘導範囲を１つの基地局で賄うことが可能になる。
【００２５】
第５の発明によれば、各車両毎に車群走行制御の精度にバラツキを生じても、標準偏差に応じて仮想枠の設定値が補正されるため、車間距離を詰めて走行する車群の安全性を確保できる。
【００２６】
第６の発明によれば、積載量など車両の動特性変化に対処して仮想枠の長さなど設定値を人為的に調整できる。例えば、車両の積荷状態のときに仮想枠の長さを大きく設定することにより、車間距離を空荷状態のときよりも大きく取って安全に走行することが可能になる。
【００２７】
第７の発明によれば、先頭車両の仮想枠先端位置の誘導信号がその単位あたりの移動量（車速指令）が変化しても、各車両毎に自車の仮想枠の設定値が車速に応じた長さに補正されるため、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００２８】
第８の発明によれば、積載量などから車両の総重量が変化しても、各車両毎に仮想枠の長さが補正されるため、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００２９】
第９の発明によれば、天候などの要因でタイヤと路面との摩擦係数が変化しても、各車両毎に仮想枠の設定値が摩擦係数に応じた長さに補正されるため、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００３０】
第１０の発明によれば、各車両毎に仮想枠の設定値が路面の勾配に応じた長さに補正されるため、登坂走行時に車間距離を縮め、下坂走行時に車間距離を大きく取って走行することが可能になる。
【００３１】
第１１の発明によれば、下坂に際して各車両毎に仮想枠の設定値の長さが大きく補正されるため、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００３２】
第１２の発明によれば、路面摩擦力が低下する雨天走行時に各車両毎に仮想枠の設定値が降雨状態に応じた長さに大きく補正されるため、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１は車群走行制御システムを説明する概要図、図２は先頭車両３０（プラトーンリーダ）の制御系の構成を表すブロック図、図３は各後続車両３１の制御系の構成を表すブロック図である。これら車群の走行を誘導する道路施設として位置指定局１（基地局）およびその誘導指令を道路に沿って通信する送信装置２（漏洩波ケーブルなど）が設置される。各車両３０，３１にはぞれぞれ自車の加減速を自動的に制御するため、エンジンのアクセル開度および車両のブレーキ状態を調整するアクチュエータ７，６が設けられ、各車両毎に所定の仮想枠およびその枠内の基準位置（仮想枠先端位置から離間距離で与える）と、車体全長上の基準位置が設定される。
【００３４】
先頭車両３０は位置指定局１の送信装置２から誘導指令として仮想枠先端位置Ｐ０の指定信号を受信する車載受信機３と、自車の仮想枠を格納する仮想枠設定手段９と、仮想枠内の基準位置☆を格納する枠内基準位置設定手段１２と、自車の車体全長上の基準位置●としてその設定位置から車体後端の車間基準の計測対象点までの距離Ｌｂ０を格納する基準距離Ｌｂ１設定手段１０ａと、仮想枠先端位置Ｐ０とその枠内の基準位置☆とから現在の目標位置Ｐｗ０を確定する目標位置決定手段４を備える。
【００３５】
また、車体全長上の基準位置●を測定点として実際の現在位置Ｖ０を検知するＧＰＳ受信装置５と、実際の現在位置Ｖ０と現在の目標位置Ｐｗ０とからこれらの偏差△０＝Ｖ０−Ｐｗ０が０になるように自車のアクセルアクチュエータおよびブレーキアクチュエータを制御するＰＩＤ制御器８と、仮想枠先端位置Ｐ０に仮想枠の長さＬ０を加える自車の仮想枠後端位置Ｐ０＋Ｌ０をＧＰＳ受信装置５の位置情報（実際の現在位置Ｖ０）および車体全長上の基準距離Ｌｂ０と一緒に１台目の後続車両３１へ通信するための車載送信機１１とが設けられる。なお、ＧＰＳ受信装置５として車両に搭載のカーナビゲーションシステムの位置情報を利用しても良い。
【００３６】
１台目の後続車両３１は先頭車両の送信情報（仮想枠後端位置Ｐ０＋Ｌ０，実際の現在位置Ｖ０，車体全長上の基準距離Ｌｂ０）を受信する車載受信機３と、自車の仮想枠を格納する仮想枠設定手段９と、その仮想枠内の基準位置☆を格納する枠内基準位置設定手段１２と、自車の車体全長上の基準位置●としてその設定位置から車体後端の車間距離の計測対象点までの距離Ｌｂ１を格納する基準距離Ｌｂ１設定手段１０ａと、同じく車体全長上の基準位置●としてその設定位置から車体前端の車間距離の計測起点までの距離Ｌｆ１を格納する基準距離Ｌｆ１設定手段１０ｂと、直前の先行車両の仮想枠後端位置Ｐ０＋Ｌ０を自車の仮想枠先端位置Ｐ１とみなしてこれと自車の仮想枠内の基準位置☆とから現在の目標位置Ｐｗ１を確定する目標位置決定手段４を備える。
【００３７】
また、直前の先行車両との車間距離ｍ１を計測する手段としてのレーザレーダ装置２０と、直前の先行車両からの実際の現在位置Ｖ０および基準距離Ｌｂ０と車間距離の計測値ｍ１および自車の車体全長の基準距離Ｌｆ１とから自車の実際の現在位置Ｖ１＝Ｌｆ１＋Ｖ０＋Ｌｂ０＋ｍ１を求め、その現在位置Ｖ１と現在の目標位置Ｐｗ１との偏差△１＝Ｖ１−Ｐｗ１が０になるように自車のアクセルアクチュエータ７およびブレーキアクチュエータ６を制御するＰＩＤ制御器８と、自車の仮想枠先端位置Ｐ１に仮想枠の長さＬ１を加える自車の仮想枠後端位置Ｐ１＋Ｌ１を実際の現在位置Ｖ１および車体全長上の基準位置Ｌｂ１と一緒に２台目の後続車両へ通信する車載送信機１０が設けられる。
【００３８】
２台目の後続車両３１は１台目の後続車両の送信情報（仮想枠後端位置Ｐ１＋Ｌ１，実際の現在位置Ｖ１，車体全長上の基準距離Ｌｂ１）を受信する車載受信機３と、自車の仮想枠を格納する仮想枠設定手段９と、その仮想枠内の基準位置☆を格納する枠内基準位置設定手段１２と、自車の車体全長上の基準位置●としてその設定位置から車体後端の車間距離の計測対象点までの距離Ｌｂ２を格納する基準距離Ｌｂ２設定手段１０ａと、同じく車体全長上の基準位置●としてその設定位置から車体前端の車間距離の計測起点までの距離Ｌｆ２を格納する基準距離Ｌｆ２設定手段１０ｂと、１台目の後続車両の仮想枠後端位置Ｐ１＋Ｌ１を自車の仮想枠先端位置Ｐ２とみなしてこれと自車の仮想枠内の基準位置☆とから現在の目標位置Ｐｗ１を確定する目標位置決定手段４を備える。
【００３９】
また、１台目の後続車両３１との車間距離ｍ２を計測する手段としてのレーザレーダ装置２０と、１台目の後続車両の実際の現在位置Ｖ１およびその基準距離Ｌｂ１と車間距離の計測値ｍ２および自車の車体全長上の基準距離Ｌｆ２とから自車の実際の現在位置Ｖ２＝Ｌｆ２＋Ｖ１＋Ｌｂ１＋ｍ２を求め、その現在位置Ｖ２と現在の目標位置Ｐｗ１との偏差△１＝Ｖ１−Ｐｗ１が０になるように自車のアクセルアクチュエータ７およびブレーキアクチュエータ６を制御するＰＩＤ制御器８と、自車の仮想枠先端位置Ｐ２に仮想枠の長さＬ２を加える自車の仮想枠後端位置Ｐ２＋Ｌ２を実際の現在位置Ｖ２および車体全長上の基準位置Ｌｂ２と一緒に３台目の後続車両３１へ通信する車載送信機１１が設けられる。
【００４０】
３台目以降の後続車両３１も１台目および２段目と同様に構成され、直前の先行車両から受信する仮想枠後端位置Ｐｉ−１＋Ｌｉ−１（ｉは先頭車両を０とする車群の車両番号を表す）を自車の仮想枠先端位置とみなしてこれと自車の仮想枠内の基準位置☆とから現在の目標位置Ｐｗｉを求める一方、直前の先行車両からの受信情報と自車の車体全長上の基準距離Ｌｆｉおよびレーザレーダ装置２０に拠る車間距離の計測値ｍｉとから自車の実際の現在位置Ｖｉ＝Ｌｆｉ＋Ｖｉ−１＋Ｌｂｉ−１＋ｍｉを求め、実際の現在位置Ｖｉを現在の目標位置Ｐｗｉと一致させるようにアクセルおよびブレーキを介して自車の加減速を制御する。これと同時に自車の仮想枠先端位置Ｐｉに仮想枠の長さＬｉを加える自車の仮想枠後端位置Ｐｉ＋１＝Ｐｉ＋Ｌｉを自車の実際の現在位置Ｖｉおよび車体全長上の基準位置Ｌｂｉと一緒につぎの後続車両３１へ送信する。
【００４１】
図４は先頭車両３０の制御内容を説明するフローチャート、図５は各後続車両３１の制御内容を説明するフローチャートである。図４において、位置指定局１から車群の誘導指令として経時的に変化する先頭車両の仮想枠先端位置Ｐ０を送信装置２を介して通信する（ステップ１）。先頭車両３０はその仮想枠先端位置Ｐ０を受信すると、この仮想枠先端位置Ｐ０と枠内の基準位置☆とから現在の目標位置Ｐｗ０を求める一方、車体全長上の基準位置●を計測点してＧＰＳ受信装置５により、自車の実際の現在位置Ｖ０を検知する（ステップ２〜ステップ４）。そして、現在の目標位置Ｐｗ０と実際の現在位置Ｖ０との偏差△０を求め、△０＝０になるように自車のアクセルおよびブレーキを制御する（ステップ５〜ステップ７）。これと同時に仮想枠先端位置Ｐ０に仮想枠の長さＬ０を加える自車の仮想枠後端位置Ｐ０＋Ｌ０を実際の現在位置Ｖ０および車体全長上の基準距離Ｌｂｉと一緒に１台目の後続車両３１へ送信する（ステップ８〜ステップ１１）。
【００４２】
図５において、ｉ台目の後続車両３１は直前の先行車両から自車の仮想枠先端位置Ｐｉ＝Ｐｉ−１＋Ｌｉ−１，車体全長上の基準距離Ｌｂｉ−１，実際の現在位置Ｖｉ−１を受信すると、自車の仮想枠先端位置Ｐｉと枠内の基準位置☆とから現在の目標位置Ｐｗｉを求める（ステップ１２，ステップ１３）一方、直前の先行車両の基準距離Ｌｂｉ−１および実際の現在位置Ｖｉ−１と自車の車体全長上の基準距離Ｌｆｉおよびレーザレーダ装置２０に拠る車間距離の計測値ｍｉとから自車の実際の現在位置Ｖｉ＝Ｌｆｉ＋Ｖｉ−１＋Ｌｂｉ−１＋ｍｉを求める（ステップ１４〜ステップ１６）。そして、実際の現在位置Ｖｉを現在の目標位置Ｐｗｉと一致させるようにアクセルおよびブレーキを介して自車の加減速を制御する（ステップ１７〜ステップ１９）。これと同時に自車の仮想枠先端位置Ｐｉに仮想枠の長さＬｉを加える自車の仮想枠後端位置Ｐｉ＋１＝Ｐｉ＋Ｌｉを自車の実際の現在位置Ｖｉおよび車体全長上の基準位置Ｌｂｉと一緒につぎの後続車両へ送信する（ステップ２０〜ステップ２３）。
【００４３】
このようにして、各車両を仮想枠で車群に組み、各車両は自車の仮想枠内で実際の現在位置Ｖｉが現在の目標位置Ｐｗｉに一致するように速度（加減速）を制御することにより、位置指定局１からの誘導指令を受けて先頭車両３０の仮想枠先端位置Ｐ０が移動すると、各後続車両３１も先行車両の仮想枠後端位置Ｐｉ−１＋Ｌｉ−１を自車の仮想枠先端位置Ｐｉとみなして仮想枠と一緒に追走する。したがって、車群を構成する車両台数が多くなっても、先頭車両３０への基地局通信と簡単な車々間通信のみで、原理的には車間距離の変動（疎密）を発生しない車群走行を実現できる。なお、各後続車両の車体全長上の基準位置●を車体前端の車間距離の計測起点に設定すると、基準距離Ｌｆｉが０のため、実際の現在位置ＶｉはＶｉ＝Ｖｉ−１＋Ｌｂｉ−１＋ｍｉで得られ、同じく車体全長上の基準位置●を車体後端の車間距離の計測対象点に設定すると、基準距離Ｌｂｉが０のため、実際の現在位置ＶｉはＶｉ＝Ｌｆｉ＋Ｖｉ−１＋ｍｉで得られる。
【００４４】
各車両の仮想枠はそれぞれ車体の全長や車両性能などから適正に設定されるが、車両の動特性変化に応じて制動距離は変化する。制動距離については、制動距離をＳ［ｍ］，空走時間をｔ０［ｓ］，制動初期速度をｖ０［ｍ／ｓ］，減速度をα［ｍ／ｓ２ ］とすると、Ｓ＝ｔ０・ｖ０＋（ｖ０ ２ ／２α）になる。ここで、減速度αは、ブレーキ力をＦｂ［Ｎ］，車両総重量Ｗを［ｋｇ］，重力加速度をｇ［ｍ／ｓ２ ］，路面の傾きをθ［ｒａｄ］とすると、α＝（Ｆｂ ／Ｗ）−ｇ・ｓｉｎθで表される。また、ブレーキ力Ｆｂは、各車輪の荷重をｗｉ［ｋｇ］，タイヤと路面との摩擦係数をμｂとすると、Ｆｂ＝μｂ・ｗｉで表される。これらの関係式から制動距離の式を書き直すと、Ｓ＝ｔ０・ｖ０＋１／２・［ｖ０ ２ ・Ｗ／（μｂ・ｗｉ−Ｗ・ｇ・ｓｉｎθ）］になる。
【００４５】
そのため、図６，図７においては、各車両に自車の車速を検出する車速センサ１３が設けられ、仮想枠設定手段９は自車の設定値を車速センサ１３の検出値に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更する補正機能が付加される。そして、先頭車両３０が位置指定局１からの誘導指令を受信すると、図８，図９のように各車両毎に仮想枠の設定値を車速に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更する処理（ステップ８，ステップ９、ステップ２１，ステップ２２）を行い、これに基づき図４，図５と同じく車々間通信と自車の加減速を制御する。位置指定局１の誘導指令は道路状況（高速道路と一般道路との差など）に応じて先頭車両３０への仮想枠先端位置Ｐ０の単位時間あたりの移動量（つまり、車速）を変化させることが考えられるが、そのような場合にも各車両は仮想枠の設定値が車速に応じた長さＬ０，Ｌｉに調整されるため、いつも安全な車間距離を適切に維持することが可能になる。
【００４６】
図１０，図１１においては、各車両に自車の総重量を検出する荷重センサ１４が設けられ、仮想枠設定手段９は自車の設定値を荷重センサ１４の検出値に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更する補正機能が付加される。そして、先頭車両３０が位置指定局１からの誘導指令を受信すると、図１２，図１３のように各車両毎に仮想枠の設定値を自車の総重量に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更する処理（ステップ８，ステップ９、ステップ２１，ステップ２２）を行い、これに基づいて図４，図５と同じく車々間通信と自車の加減速を制御する。トラックなど商用車では、積荷状態と空荷状態で車両の総重量が大きく変化するが、このように仮想枠の長さＬ０，Ｌｉを補正することにより、いつも安全な車間距離（積荷時に大きく、空荷時に小さく）を維持できる。
【００４７】
図１４，図１５においては、各車両にタイヤと路面との摩擦係数を把握する摩擦係数推定手段１５が設けられ、仮想枠設定手段９は自車の設定値を摩擦係数に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更する補正機能が付加される。そして、先頭車両３０が位置指定局１からの誘導指令を受信すると、図１６，図１７のように各車両毎に仮想枠の設定値を摩擦係数に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更する処理（ステップ８，ステップ９、ステップ２１，ステップ２２）を行い、これに基づいて図４，図５と同じく車々間通信と自車の加減速を制御する。摩擦係数の推定手段１５としては、摩擦係数の推定法（三菱自動車 テクニカルレビュー１９９３ ＮＯ．５ 『環境認識技術とシャシ制御への応用』参照）に拠るか、路面摩擦力を測定するμセンサ（社団法人自動車技術会 学術講演会前刷集９５３ １９９５ー５ 『路面摩擦力によるＡＢＳ制御方式Ｍ−ＡＢＳ装着車の性能について』参照）を採用する。
【００４８】
図１８，図１９においては、タイヤと路面との摩擦係数を把握する推定手段に代えて、雨滴を感知する雨感知センサ１６が設けられ、仮想枠設定手段９は雨感知センサ１６で降雨状態を判定すると、自車の仮想枠の設定値を降雨状態に応じた長さＬ０，Ｌｉに大きく変更する補正機能が付加される。そして、先頭車両３０が位置指定局１からの誘導指令を受信すると、図２０，図２１のように各車両毎に雨感知センサ１６で降雨状態かどうか判定し、仮想枠の設定値を降雨状態に応じた長さＬ０，Ｌｉに大きく変更する処理（ステップ８，ステップ９、ステップ２１，ステップ２２）を行い、これに基づいて図４，図５と同じく車々間通信と自車の加減速を制御する。
【００４９】
図２２，図２３においては、各車両にエンジンのアクセル開度を検出するアクセル開度センサ１７と、車速を検出する車速センサ１３と、これらの検出値から下坂走行を判定する手段１８が設けられ、仮想枠設定手段９は下坂判定時に自車の仮想枠の長さＬ０，Ｌｉを大きく変更する補正機能が付加される。そして、先頭車両３０が位置指定局１からの誘導指令を受信すると、図２４，図２５のように各車両毎にアクセル開度と車速とから下坂走行を判定すると、仮想枠の設定値を下坂用の長さＬ０，Ｌｉに変更する処理（ステップ８〜ステップ１０、ステップ１２２〜ステップ２４）を行い、これに基づいて図４，図５と同じく車々間通信と自車の加減速を制御する。
【００５０】
図示しないが、各車両毎に路面の傾斜状態を検出する勾配センサを設け、仮想枠設定手段は勾配センサの検出値に応じて仮想枠の長さを登坂時に縮め、下坂走時に大きく変更できるようにしても良い。また、各車両毎に仮想枠の設定値を人為的に変化させる調整部を設け、仮想枠設定手段はその要求値に応じて仮想枠の長さなどを変更できるようにしても良い。
【００５１】
各車両において、既述のように実際の現在位置●を現在の目標位置☆と一致させる制御が行われるが、この制御精度はまた車両毎にバラツキを生じる可能性がある。そのため、図２６，図２７においては、実際の現在位置●と現在の目標位置☆との偏差△ｉ から自車の制御精度を検出する手段１９が設けられ、仮想枠設定手段９は自車の設定値を制御精度に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更する補正機能が付加される。
【００５２】
図２８，図２９はこれらの補正処理を含む制御動作を説明するフローチャートを表す。図２８において、位置指定局１から車群の誘導指令として先頭車両３０の仮想枠先端位置Ｐ０を送信装置２を介して通信する（ステップ１）。先頭車両３０はこの仮想枠先端位置Ｐ０と枠内の基準位置☆とから現在の目標位置Ｐｗ０を求める一方、車体全長上の基準位置●を計測点してＧＰＳ受信装置５により、自車の実際の現在位置Ｖ０を検知する（ステップ２〜ステップ４）。
【００５３】
そして、現在の目標位置Ｐｗ０と実際の現在位置Ｖ０との偏差△０を求め、△０＝０になるように自車のアクセルおよびブレーキを制御する（ステップ５〜ステップ７）。また、その制御精度として標準偏差（偏差△１の単位時間あたりの平均値）を計算し、仮想枠の設定値を標準偏差に応じた長さＬ０に変更する処理（ステップ８，ステップ９）を行い、仮想枠先端位置Ｐ０に仮想枠の長さＬ０を加える自車の仮想枠後端位置Ｐ０＋Ｌ０を実際の現在位置Ｖ０および車体全長上の基準距離Ｌｂｉと一緒に１台目の後続車両３１へ送信する（ステップ１０〜ステップ１２）。
【００５４】
図２９において、ｉ台目の後続車両３１は直前の先行車両から自車の仮想枠先端位置Ｐｉ＝Ｐｉ−１＋Ｌｉ−１，車体全長上の基準距離Ｌｂｉ−１，実際の現在位置Ｖｉ−１を受信すると、自車の仮想枠先端位置Ｐｉと枠内の基準位置☆とから現在の目標位置Ｐｗｉを求める（ステップ１２，ステップ１３）一方、直前の先行車両の基準距離Ｌｂｉ−１および実際の現在位置Ｖｉ−１と自車の車体全長上の基準距離Ｌｆｉおよびレーザレーダ装置２０に拠る車間距離の計測値ｍｉとから自車の実際の現在位置Ｖｉ＝Ｌｆｉ＋Ｖｉ−１＋Ｌｂｉ−１＋ｍｉを求める（ステップ１４〜ステップ１６）。
【００５５】
そして、実際の現在位置Ｖｉを現在の目標位置Ｐｗｉと一致させるようにアクセルおよびブレーキを介して自車の加減速を制御する（ステップ１７〜ステップ１９）。また、その制御精度として標準偏差（偏差△ｉの単位時間あたりの平均値）を計算し、仮想枠の設定値を標準偏差に応じた長さＬｉに変更する処理（ステップ２１，ステップ２２）を行い、自車の仮想枠先端位置Ｐｉに仮想枠の長さＬｉを加える自車の仮想枠後端位置Ｐｉ＋１＝Ｐｉ＋Ｌｉを自車の実際の現在位置Ｖｉおよび車体全長上の基準位置Ｌｂｉと一緒につぎの後続車両へ送信する（ステップ２３〜ステップ２５）。
【００５６】
なお、図６〜図２５の各実施形態はそれぞれ単独でも車群走行の安全性を高める効果を得られるが、これらを統合する実施形態として、車両の制動距離に関する既述の書き直し式Ｓ＝ｔ０・ｖ０＋１／２・［ｖ０ ２ ・Ｗ／（μｂ・ｗｉ−Ｗ・ｇ・ｓｉｎθ）］から、各車両毎に必要な制動距離を計算し、仮想枠の設定値をそれぞれ制動距離の変化量に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更するようにしても良い。
【００５７】
【発明の効果】
第１の発明によれば、先頭車両に複数台の後続車両が連なる車群の走行制御装置において、先頭車両に仮想枠の先端位置の誘導信号を受信する手段と、自車の仮想枠を設定する手段と、その仮想枠内の基準位置を設定する手段と、自車の車体全長上の基準位置を設定する手段と、仮想枠先端位置とその枠内の基準位置とから現在の目標位置を確定する手段と、車体全長上の基準位置を測定点として実際の現在位置を検知する手段と、実際の現在位置を現在の目標位置に一致させるようにアクセルおよびブレーキを制御する手段と、自車の仮想枠先端位置に仮想枠の長さを加える自車の仮想枠後端位置を自車の実際の現在位置および車体全長上の基準位置と一緒につぎの後続車両へ送信する手段を設け、各後続車両に直前の先行車両から送信されるその仮想枠後端位置と実際の現在位置および車体上の基準位置を受信する手段と、自車の仮想枠を設定する手段と、その仮想枠内の基準位置を設定する手段と、自車の車体全長上の基準位置を設定する手段と、直前の先行車両の仮想枠後端位置を自車の仮想枠先端位置とみなしてこれと自車の仮想枠内の基準位置とから現在の目標位置を確定する手段と、直前の先行車両との車間距離を計測する手段と、直前の先行車両からの受信情報と車間距離の計測値および自車の車体全長の基準位置とから実際の現在位置を求める手段と、実際の現在位置を現在の目標位置に一致させるように自車のアクセルおよびブレーキを制御する手段と、自車の仮想枠先端位置に仮想枠の長さを加える自車の仮想枠後端位置を自車の実際の現在位置および車体全長上の基準位置と一緒につぎの後続車両へ送信する手段を設け、車群の外部から先頭車両へその仮想枠先端位置の誘導信号を送信する手段を設けたので、車群は車両位置でなく各車両の仮想枠を基準に組まれるため、車両の台数が多くなっても、外部から先頭車両への誘導信号を受けて順次後側へ簡単な車々間通信を行うのみで、車間距離の変動（疎密）を小さく抑えられる。
【００５８】
第２の発明によれば、第１の発明における各車両の現在位置を検知する手段としてＧＰＳ受信装置を設けたので、各車両毎にＧＰＳ情報から自車の現在位置を検知できる。
【００５９】
第３の発明によれば、第１の発明における後続車両の実際の現在位置を求める手段は、Ｌｆｉ；自車における車体前端の車間距離の計測起点から車体全長上の基準位置までの距離、Ｖｉ−１；直前の先行車両における実際の現在位置、Ｌｂｉ−１；直前の先行車両における車体全長上の基準位置から車体後端の車間距離の計測対象点までの距離、ｍｉ；直前の先行車両との車間距離の計測値、Ｖｉ；自車の実際の現在位置として、Ｖｉ＝Ｌｆｉ＋Ｖｉ−１＋Ｌｂｉ−１＋ｍｉを計算する手段で構成したので、ＧＰＳ受信装置などに拠らず、後続車両の現在位置は簡単に確定できる。
【００６０】
第４の発明によれば、第１の発明における先頭車両の仮想枠先端位置の誘導信号を送信する手段として、仮想枠先端を経時的に位置指定する基地局と、その指令を道路に沿って先頭車両に通信する送信装置を設けたので、道路に沿う広い誘導範囲を１つの基地局で賄うことが可能になる。
【００６１】
第５の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、制御精度として実際の現在位置と現在の目標位置との標準偏差を求める手段と、その偏差値に応じて仮想枠の長さを補正する手段を備えたので、各車両毎に車群走行制御の精度にバラツキを生じても、車間距離を詰めて走行する車群の安全性を確保できる。
【００６２】
第６の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、人為的に設定値を変化させる手段を備えたので、積載量など車両の動特性変化に対処して仮想枠の長さなど設定値を人為的に調整できる。
【００６３】
第７の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、車速を検出する車速センサと、仮想枠の設定値を車速に応じた長さに補正する手段を備えたので、先頭車両の仮想枠先端位置の誘導信号がその単位あたりの移動量（車速指令）が変化しても、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００６４】
第８の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、自車の総重量を検出する荷重センサと、仮想枠の設定値を自車の総重量に応じた長さに補正する手段を備えたので、積載量などから車両の総重量が変化しても、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００６５】
第９の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、自車のタイヤと路面との摩擦係数を求める手段と、仮想枠の設定値を摩擦係数に応じた長さに補正する手段を備えたので、天候などの要因でタイヤと路面との摩擦係数が変化しても、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００６６】
第１０の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、路面の傾斜を検出する勾配センサと、仮想枠の設定値を路面の勾配に応じた長さに補正する手段を備えたので、登坂走行時に車間距離を縮め、下坂走行時に車間距離を大きく取って走行することが可能になる。
【００６７】
第１１の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、エンジンのアクセル開度を検出するアクセル開度センサと、車速を検出する車速センサと、これらの検出信号から下坂走行を判定する手段と、その下坂判定時に仮想枠の設定値の長さを大きく補正する手段を備えたので、下坂走行時に安全な制動距離を適切に確保できる。
【００６８】
第１２の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、雨滴を感知する雨感知センサと、その検出信号に基づいて降雨状態を判定すると仮想枠の設定値の長さを大きく補正する手段を備えたので、路面摩擦力が低下する雨天走行時に安全な制動距離を適切に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を説明する概要図である。
【図２】同じく先頭車両の制御系を表すブロック図である。
【図３】同じく後続車両の制御系を表すブロック図である。
【図４】同じく先頭車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図５】同じく後続車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図６】別の実施形態を表す先頭車両におけるブロック図である。
【図７】同じく後続車両におけるブロック図である。
【図８】同じく先頭車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図９】同じく後続車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図１０】別の実施形態を表す先頭車両におけるブロック図である。
【図１１】同じく後続車両におけるブロック図である。
【図１２】同じく先頭車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図１３】同じく後続車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図１４】別の実施形態を表す先頭車両におけるブロック図である。
【図１５】同じく後続車両におけるブロック図である。
【図１６】同じく先頭車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図１７】同じく後続車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図１８】別の実施形態を表す先頭車両におけるブロック図である。
【図１９】同じく後続車両におけるブロック図である。
【図２０】同じく先頭車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図２１】同じく後続車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図２２】別の実施形態を表す先頭車両におけるブロック図である。
【図２３】同じく後続車両におけるブロック図である。
【図２４】同じく先頭車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図２５】同じく後続車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図２６】別の実施形態を表す先頭車両におけるブロック図である。
【図２７】同じく後続車両におけるブロック図である。
【図２８】同じく先頭車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図２９】同じく後続車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図３０】従来技術の説明図である。
【図３１】この発明のクレーム対応図である。
【符号の説明】
１ 位置指定局
２ 送信装置
３ 車載受信機
４ 目標位置決定手段
５ ＧＰＳ受信装置
６ ブレーキアクチュエータ
７ アクセルアクチュエータ
８ ＰＩＤ制御器
９ 仮想枠設定手段
１０ａ 車体全長上の基準距離（Ｌｂ０またはＬｂｉ）設定手段
１０ｂ 車体全長上の基準位置（Ｌｆｉ）設定手段
１１ 車載送信機
１２ 仮想枠内の基準位置設定手段
１３ 車速センサ
１４ 荷重センサ
１５ 摩擦係数推定手段
１６ 雨感知センサ
１７ アクセル開度センサ
１９ 制御精度検出手段
２０ レーザレーダ装置
【発明の属する技術分野】
この発明は車群の走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
道路利用効率の向上や運転者の負担軽減などを図るため、先頭車両に複数の後続車両が１列に連なる接近追走を行う車群の自動運転に関する制御技術として従来から、図３０のような４つの方式が知られている（『スーパースマートビークルシステムの開発と関連技術に関する調査研究報告書』 財団法人機械システム振興協会 平成５年３月発行）。図３０（ａ）〜図３０（ｄ）において、１は車群の先頭車両（プラトーンリーダと称する）、２は先頭車両に連なる後続車両を表す。
【０００３】
図３０（ａ）の方式では、各後続車両２は直前の先行車両との車間距離を計測し、これら計測値に基づいて、望ましい車間距離（目標値）を維持するようにアクセルおよびブレーキを制御する。図３０（ｂ）の方式では、前後の車両間に車々通信が採用され、各後続車両２は直前の先行車両との車間距離（計測値）と同じく先行車両からの走行情報とから、望ましい車間距離を維持するようにアクセルおよびブレーキを制御する。
【０００４】
図３０（ｃ）の方式では、車群全体の車々間通信により、各後続車両２は直前の先行車両の走行情報に加えて先頭車両１からも走行情報が与えられ、これらを直前の先行車両との車間距離（計測値）に絡めて、望ましい車間距離を維持するようにアクセルおよびブレーキを制御する。図３０（ｄ）の方式では、車群の走行状態を総合的に管理する集中司令室３が設けられ、各車両は直前の先行車両と車々間通信で走行情報をやり取りしながら、集中司令室３の誘導指令に従ってアクセルおよびブレーキを制御する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図３０（ａ），図３０（ｂ）の方式では、先頭車両１に連なる各後続車両２において、自車のアクセルおよびブレーキを制御する車間調整に先行車両の速度変動が影響するため、車群の車両台数が多くなると、これらの車間距離に疎密波（例えば、制動時などのショックウエーブ）が大きく発生する可能性があった。この疎密波は各車両の性能や特性に差がある場合に大きく現れやすい。そのため、疎密波の分だけ車間距離の目標値を余計に設定せざるを得ないという不具合があった。
【０００６】
図３０（ｃ），図３０（ｄ）の方式では、先頭車両１の走行情報も含めて制御するので、車間距離の疎密波はある程度小さく抑えられるが、複雑な通信を要するという不具合があった。また、図３０（ｄ）の方式では、車間調整を行いながら車群の走行状態を総合的に管理しなければならず、これに各車両の特性や性能を把握することも必要なため、集中指令室３を含む制御系の設計が非常に難しいという不具合もあった。
【０００７】
この発明はこのような問題点に着目してなされたもので、複雑な通信を用いることなく、原理的に車間距離の疎密波を発生しない車群走行制御装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、図３１のように先頭車両に複数台の後続車両が連なる車群の走行制御装置において、先頭車両に仮想枠の先端位置の誘導信号を受信する手段ａと、自車の仮想枠を設定する手段ｂと、その仮想枠内の基準位置を設定する手段ｄと、自車の車体全長上の基準位置を設定する手段ｒと、仮想枠先端位置とその枠内の基準位置とから現在の目標位置を確定する手段ｅと、車体全長上の基準位置を測定点として実際の現在位置を検知する手段ｆと、実際の現在位置を現在の目標位置に一致させるようにアクセルおよびブレーキを制御する手段ｇと、自車の仮想枠先端位置に仮想枠の長さを加える自車の仮想枠後端位置を自車の実際の現在位置および車体全長上の基準位置と一緒につぎの後続車両へ送信する手段ｃを設け、各後続車両に直前の先行車両から送信されるその仮想枠後端位置と実際の現在位置および車体上の基準位置を受信する手段ｈと、自車の仮想枠を設定する手段ｉと、その仮想枠内の基準位置を設定する手段ｋと、自車の車体全長上の基準位置を設定する手段ｓと、直前の先行車両の仮想枠後端位置を自車の仮想枠先端位置とみなしてこれと自車の仮想枠内の基準位置とから現在の目標位置を確定する手段ｍと、直前の先行車両との車間距離を計測する手段ｔと、直前の先行車両からの受信情報と車間距離の計測値および自車の車体全長の基準位置とから実際の現在位置を求める手段ｎと、実際の現在位置を現在の目標位置に一致させるように自車のアクセルおよびブレーキを制御する手段ｐと、自車の仮想枠先端位置に仮想枠の長さを加える自車の仮想枠後端位置を自車の実際の現在位置および車体全長上の基準位置と一緒につぎの後続車両へ送信する手段ｊを設け、車群の外部から先頭車両へその仮想枠先端位置の誘導信号を送信する手段ｑを設ける。
【０００９】
第２の発明では、第１の発明における先頭車両の実際の現在位置を検知する手段ｆとしてＧＰＳ受信装置を設ける。
【００１０】
第３の発明では、第１の発明における後続車両の実際の現在位置を求める手段ｎは、Ｌｆｉ；自車における車体前端の車間距離の計測起点から車体全長上の基準位置までの距離、Ｖｉ−１；直前の先行車両における実際の現在位置、Ｌｂｉ−１；直前の先行車両における車体全長上の基準位置から車体後端の車間距離の計測対象点までの距離、ｍｉ；直前の先行車両との車間距離の計測値、Ｖｉ；自車の実際の現在位置Ｖｉとして、Ｖｉ＝Ｌｆｉ＋Ｖｉ−１＋Ｌｂｉ−１＋ｍｉを計算する手段で構成する。
【００１１】
第４の発明では、第１の発明における先頭車両の仮想枠先端位置の誘導信号を送信する手段ｑとして、仮想枠先端を経時的に位置指定する基地局と、その指令を道路に沿って先頭車両に通信する送信装置を設ける。
【００１２】
第５の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、制御精度として実際の現在位置と現在の目標位置との標準偏差を求める手段と、その偏差値に応じて仮想枠の長さを補正する手段を備える。
【００１３】
第６の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、人為的に設定値を変化させる手段を備える。
【００１４】
第７の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、車速を検出する車速センサと、仮想枠の設定値を車速に応じた長さに補正する手段を備える。
【００１５】
第８の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、自車の総重量を検出する荷重センサと、仮想枠の設定値を自車の総重量に応じた長さに補正する手段を備える。
【００１６】
第９の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、自車のタイヤと路面との摩擦係数を求める手段と、仮想枠の設定値を摩擦係数に応じた長さに補正する手段を備える。
【００１７】
第１０の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、路面の傾斜を検出する勾配センサと、仮想枠の設定値を路面の勾配に応じた長さに補正する手段を備える。
【００１８】
第１１の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、エンジンのアクセル開度を検出するアクセル開度センサと、車速を検出する車速センサと、これらの検出信号から下坂走行を判定する手段と、その下坂判定時に仮想枠の設定値の長さを大きく補正する手段を備える。
【００１９】
第１２の発明では、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段ｂ，ｉは、雨滴を感知する雨感知センサと、その検出信号に基づいて降雨状態を判定すると仮想枠の設定値の長さを大きく補正する手段を備える。
【００２０】
【作用】
第１の発明によれば、先頭車両は車群の外部から仮想枠先端位置の誘導信号を受信すると、自車の車体全長上の基準位置を計測点として実際の現在位置を検知する一方で、仮想枠先端位置と仮想枠内の基準位置とから現在の目標位置を求め、実際の現在位置を現在の目標位置と一致させるようにアクセルおよびブレーキを介して自車の加減速を制御する。これと同時に仮想枠先端位置に仮想枠の長さを加える自車の仮想枠後端位置を自車の実際の現在位置および車体全長上の基準位置と一緒につぎの後続車両へ送信する。
【００２１】
各後続車両は直前の先行車両から受信する仮想枠後端位置を自車の仮想枠先端位置とみなしてこれと自車の仮想枠内の基準位置とから現在の目標位置を求める一方、直前の先行車両からの受信情報と車間距離の計測値と自車の車体全長上の基準位置とから自車の実際の現在位置を求める。自車の実際の現在位置は自車の車体全長上の基準位置から先行車両の車体全長上の基準位置までの距離に先行車両の実際の現在位置を加える値として得られる。そして、実際の現在位置を現在の目標位置と一致させるようにアクセルおよびブレーキを介して自車の加減速を制御する。これと同時に自車の仮想枠先端位置に仮想枠の長さを加える自車の仮想枠後端位置を自車の実際の現在位置および車体全長上の基準位置と一緒につぎの後続車両へ送信する。
【００２２】
したがって、各車両の仮想枠は１列に連結され、車群の外部からの誘導信号により、先頭車両の仮想枠先端位置移動すると１列の連結状態の維持しながら全体が一緒に移動する。各車両は自車の仮想枠内で目標位置の移動に伴って走行制御されるため、車群を構成する車両台数が多くなっても、外部から先頭車両への誘導信号を受けて順次後側へ簡単な車々間通信を行うのみで、車間距離の変動（疎密）を小さく抑えられる。
【００２３】
第２の発明によれば、各車両毎にＧＰＳ受信装置により自車の現在位置を検知できる。ＧＰＳ受信装置として既存のカーナビゲーションの利用も可能になる。第３の発明によれば、自車の現在位置はＶｉ＝Ｌｆｉ＋Ｖｉ−１＋Ｌｂｉ−１＋ｍｉの簡単な計算処理により得られる。ここで、自分の車体全長上の基準位置を車体前端の車間距離の計測起点に設定すると、Ｌｆｉは０になる。また、先行車両の車体全長上の基準位置を車体後端の車間距離の計測対象点に設定すると、Ｌｂｉ−１は０になる。
【００２４】
第４の発明によれば、送信装置が道路に沿って基地局の誘導信号を通信するため、道路に沿う広い誘導範囲を１つの基地局で賄うことが可能になる。
【００２５】
第５の発明によれば、各車両毎に車群走行制御の精度にバラツキを生じても、標準偏差に応じて仮想枠の設定値が補正されるため、車間距離を詰めて走行する車群の安全性を確保できる。
【００２６】
第６の発明によれば、積載量など車両の動特性変化に対処して仮想枠の長さなど設定値を人為的に調整できる。例えば、車両の積荷状態のときに仮想枠の長さを大きく設定することにより、車間距離を空荷状態のときよりも大きく取って安全に走行することが可能になる。
【００２７】
第７の発明によれば、先頭車両の仮想枠先端位置の誘導信号がその単位あたりの移動量（車速指令）が変化しても、各車両毎に自車の仮想枠の設定値が車速に応じた長さに補正されるため、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００２８】
第８の発明によれば、積載量などから車両の総重量が変化しても、各車両毎に仮想枠の長さが補正されるため、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００２９】
第９の発明によれば、天候などの要因でタイヤと路面との摩擦係数が変化しても、各車両毎に仮想枠の設定値が摩擦係数に応じた長さに補正されるため、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００３０】
第１０の発明によれば、各車両毎に仮想枠の設定値が路面の勾配に応じた長さに補正されるため、登坂走行時に車間距離を縮め、下坂走行時に車間距離を大きく取って走行することが可能になる。
【００３１】
第１１の発明によれば、下坂に際して各車両毎に仮想枠の設定値の長さが大きく補正されるため、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００３２】
第１２の発明によれば、路面摩擦力が低下する雨天走行時に各車両毎に仮想枠の設定値が降雨状態に応じた長さに大きく補正されるため、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１は車群走行制御システムを説明する概要図、図２は先頭車両３０（プラトーンリーダ）の制御系の構成を表すブロック図、図３は各後続車両３１の制御系の構成を表すブロック図である。これら車群の走行を誘導する道路施設として位置指定局１（基地局）およびその誘導指令を道路に沿って通信する送信装置２（漏洩波ケーブルなど）が設置される。各車両３０，３１にはぞれぞれ自車の加減速を自動的に制御するため、エンジンのアクセル開度および車両のブレーキ状態を調整するアクチュエータ７，６が設けられ、各車両毎に所定の仮想枠およびその枠内の基準位置（仮想枠先端位置から離間距離で与える）と、車体全長上の基準位置が設定される。
【００３４】
先頭車両３０は位置指定局１の送信装置２から誘導指令として仮想枠先端位置Ｐ０の指定信号を受信する車載受信機３と、自車の仮想枠を格納する仮想枠設定手段９と、仮想枠内の基準位置☆を格納する枠内基準位置設定手段１２と、自車の車体全長上の基準位置●としてその設定位置から車体後端の車間基準の計測対象点までの距離Ｌｂ０を格納する基準距離Ｌｂ１設定手段１０ａと、仮想枠先端位置Ｐ０とその枠内の基準位置☆とから現在の目標位置Ｐｗ０を確定する目標位置決定手段４を備える。
【００３５】
また、車体全長上の基準位置●を測定点として実際の現在位置Ｖ０を検知するＧＰＳ受信装置５と、実際の現在位置Ｖ０と現在の目標位置Ｐｗ０とからこれらの偏差△０＝Ｖ０−Ｐｗ０が０になるように自車のアクセルアクチュエータおよびブレーキアクチュエータを制御するＰＩＤ制御器８と、仮想枠先端位置Ｐ０に仮想枠の長さＬ０を加える自車の仮想枠後端位置Ｐ０＋Ｌ０をＧＰＳ受信装置５の位置情報（実際の現在位置Ｖ０）および車体全長上の基準距離Ｌｂ０と一緒に１台目の後続車両３１へ通信するための車載送信機１１とが設けられる。なお、ＧＰＳ受信装置５として車両に搭載のカーナビゲーションシステムの位置情報を利用しても良い。
【００３６】
１台目の後続車両３１は先頭車両の送信情報（仮想枠後端位置Ｐ０＋Ｌ０，実際の現在位置Ｖ０，車体全長上の基準距離Ｌｂ０）を受信する車載受信機３と、自車の仮想枠を格納する仮想枠設定手段９と、その仮想枠内の基準位置☆を格納する枠内基準位置設定手段１２と、自車の車体全長上の基準位置●としてその設定位置から車体後端の車間距離の計測対象点までの距離Ｌｂ１を格納する基準距離Ｌｂ１設定手段１０ａと、同じく車体全長上の基準位置●としてその設定位置から車体前端の車間距離の計測起点までの距離Ｌｆ１を格納する基準距離Ｌｆ１設定手段１０ｂと、直前の先行車両の仮想枠後端位置Ｐ０＋Ｌ０を自車の仮想枠先端位置Ｐ１とみなしてこれと自車の仮想枠内の基準位置☆とから現在の目標位置Ｐｗ１を確定する目標位置決定手段４を備える。
【００３７】
また、直前の先行車両との車間距離ｍ１を計測する手段としてのレーザレーダ装置２０と、直前の先行車両からの実際の現在位置Ｖ０および基準距離Ｌｂ０と車間距離の計測値ｍ１および自車の車体全長の基準距離Ｌｆ１とから自車の実際の現在位置Ｖ１＝Ｌｆ１＋Ｖ０＋Ｌｂ０＋ｍ１を求め、その現在位置Ｖ１と現在の目標位置Ｐｗ１との偏差△１＝Ｖ１−Ｐｗ１が０になるように自車のアクセルアクチュエータ７およびブレーキアクチュエータ６を制御するＰＩＤ制御器８と、自車の仮想枠先端位置Ｐ１に仮想枠の長さＬ１を加える自車の仮想枠後端位置Ｐ１＋Ｌ１を実際の現在位置Ｖ１および車体全長上の基準位置Ｌｂ１と一緒に２台目の後続車両へ通信する車載送信機１０が設けられる。
【００３８】
２台目の後続車両３１は１台目の後続車両の送信情報（仮想枠後端位置Ｐ１＋Ｌ１，実際の現在位置Ｖ１，車体全長上の基準距離Ｌｂ１）を受信する車載受信機３と、自車の仮想枠を格納する仮想枠設定手段９と、その仮想枠内の基準位置☆を格納する枠内基準位置設定手段１２と、自車の車体全長上の基準位置●としてその設定位置から車体後端の車間距離の計測対象点までの距離Ｌｂ２を格納する基準距離Ｌｂ２設定手段１０ａと、同じく車体全長上の基準位置●としてその設定位置から車体前端の車間距離の計測起点までの距離Ｌｆ２を格納する基準距離Ｌｆ２設定手段１０ｂと、１台目の後続車両の仮想枠後端位置Ｐ１＋Ｌ１を自車の仮想枠先端位置Ｐ２とみなしてこれと自車の仮想枠内の基準位置☆とから現在の目標位置Ｐｗ１を確定する目標位置決定手段４を備える。
【００３９】
また、１台目の後続車両３１との車間距離ｍ２を計測する手段としてのレーザレーダ装置２０と、１台目の後続車両の実際の現在位置Ｖ１およびその基準距離Ｌｂ１と車間距離の計測値ｍ２および自車の車体全長上の基準距離Ｌｆ２とから自車の実際の現在位置Ｖ２＝Ｌｆ２＋Ｖ１＋Ｌｂ１＋ｍ２を求め、その現在位置Ｖ２と現在の目標位置Ｐｗ１との偏差△１＝Ｖ１−Ｐｗ１が０になるように自車のアクセルアクチュエータ７およびブレーキアクチュエータ６を制御するＰＩＤ制御器８と、自車の仮想枠先端位置Ｐ２に仮想枠の長さＬ２を加える自車の仮想枠後端位置Ｐ２＋Ｌ２を実際の現在位置Ｖ２および車体全長上の基準位置Ｌｂ２と一緒に３台目の後続車両３１へ通信する車載送信機１１が設けられる。
【００４０】
３台目以降の後続車両３１も１台目および２段目と同様に構成され、直前の先行車両から受信する仮想枠後端位置Ｐｉ−１＋Ｌｉ−１（ｉは先頭車両を０とする車群の車両番号を表す）を自車の仮想枠先端位置とみなしてこれと自車の仮想枠内の基準位置☆とから現在の目標位置Ｐｗｉを求める一方、直前の先行車両からの受信情報と自車の車体全長上の基準距離Ｌｆｉおよびレーザレーダ装置２０に拠る車間距離の計測値ｍｉとから自車の実際の現在位置Ｖｉ＝Ｌｆｉ＋Ｖｉ−１＋Ｌｂｉ−１＋ｍｉを求め、実際の現在位置Ｖｉを現在の目標位置Ｐｗｉと一致させるようにアクセルおよびブレーキを介して自車の加減速を制御する。これと同時に自車の仮想枠先端位置Ｐｉに仮想枠の長さＬｉを加える自車の仮想枠後端位置Ｐｉ＋１＝Ｐｉ＋Ｌｉを自車の実際の現在位置Ｖｉおよび車体全長上の基準位置Ｌｂｉと一緒につぎの後続車両３１へ送信する。
【００４１】
図４は先頭車両３０の制御内容を説明するフローチャート、図５は各後続車両３１の制御内容を説明するフローチャートである。図４において、位置指定局１から車群の誘導指令として経時的に変化する先頭車両の仮想枠先端位置Ｐ０を送信装置２を介して通信する（ステップ１）。先頭車両３０はその仮想枠先端位置Ｐ０を受信すると、この仮想枠先端位置Ｐ０と枠内の基準位置☆とから現在の目標位置Ｐｗ０を求める一方、車体全長上の基準位置●を計測点してＧＰＳ受信装置５により、自車の実際の現在位置Ｖ０を検知する（ステップ２〜ステップ４）。そして、現在の目標位置Ｐｗ０と実際の現在位置Ｖ０との偏差△０を求め、△０＝０になるように自車のアクセルおよびブレーキを制御する（ステップ５〜ステップ７）。これと同時に仮想枠先端位置Ｐ０に仮想枠の長さＬ０を加える自車の仮想枠後端位置Ｐ０＋Ｌ０を実際の現在位置Ｖ０および車体全長上の基準距離Ｌｂｉと一緒に１台目の後続車両３１へ送信する（ステップ８〜ステップ１１）。
【００４２】
図５において、ｉ台目の後続車両３１は直前の先行車両から自車の仮想枠先端位置Ｐｉ＝Ｐｉ−１＋Ｌｉ−１，車体全長上の基準距離Ｌｂｉ−１，実際の現在位置Ｖｉ−１を受信すると、自車の仮想枠先端位置Ｐｉと枠内の基準位置☆とから現在の目標位置Ｐｗｉを求める（ステップ１２，ステップ１３）一方、直前の先行車両の基準距離Ｌｂｉ−１および実際の現在位置Ｖｉ−１と自車の車体全長上の基準距離Ｌｆｉおよびレーザレーダ装置２０に拠る車間距離の計測値ｍｉとから自車の実際の現在位置Ｖｉ＝Ｌｆｉ＋Ｖｉ−１＋Ｌｂｉ−１＋ｍｉを求める（ステップ１４〜ステップ１６）。そして、実際の現在位置Ｖｉを現在の目標位置Ｐｗｉと一致させるようにアクセルおよびブレーキを介して自車の加減速を制御する（ステップ１７〜ステップ１９）。これと同時に自車の仮想枠先端位置Ｐｉに仮想枠の長さＬｉを加える自車の仮想枠後端位置Ｐｉ＋１＝Ｐｉ＋Ｌｉを自車の実際の現在位置Ｖｉおよび車体全長上の基準位置Ｌｂｉと一緒につぎの後続車両へ送信する（ステップ２０〜ステップ２３）。
【００４３】
このようにして、各車両を仮想枠で車群に組み、各車両は自車の仮想枠内で実際の現在位置Ｖｉが現在の目標位置Ｐｗｉに一致するように速度（加減速）を制御することにより、位置指定局１からの誘導指令を受けて先頭車両３０の仮想枠先端位置Ｐ０が移動すると、各後続車両３１も先行車両の仮想枠後端位置Ｐｉ−１＋Ｌｉ−１を自車の仮想枠先端位置Ｐｉとみなして仮想枠と一緒に追走する。したがって、車群を構成する車両台数が多くなっても、先頭車両３０への基地局通信と簡単な車々間通信のみで、原理的には車間距離の変動（疎密）を発生しない車群走行を実現できる。なお、各後続車両の車体全長上の基準位置●を車体前端の車間距離の計測起点に設定すると、基準距離Ｌｆｉが０のため、実際の現在位置ＶｉはＶｉ＝Ｖｉ−１＋Ｌｂｉ−１＋ｍｉで得られ、同じく車体全長上の基準位置●を車体後端の車間距離の計測対象点に設定すると、基準距離Ｌｂｉが０のため、実際の現在位置ＶｉはＶｉ＝Ｌｆｉ＋Ｖｉ−１＋ｍｉで得られる。
【００４４】
各車両の仮想枠はそれぞれ車体の全長や車両性能などから適正に設定されるが、車両の動特性変化に応じて制動距離は変化する。制動距離については、制動距離をＳ［ｍ］，空走時間をｔ０［ｓ］，制動初期速度をｖ０［ｍ／ｓ］，減速度をα［ｍ／ｓ２ ］とすると、Ｓ＝ｔ０・ｖ０＋（ｖ０ ２ ／２α）になる。ここで、減速度αは、ブレーキ力をＦｂ［Ｎ］，車両総重量Ｗを［ｋｇ］，重力加速度をｇ［ｍ／ｓ２ ］，路面の傾きをθ［ｒａｄ］とすると、α＝（Ｆｂ ／Ｗ）−ｇ・ｓｉｎθで表される。また、ブレーキ力Ｆｂは、各車輪の荷重をｗｉ［ｋｇ］，タイヤと路面との摩擦係数をμｂとすると、Ｆｂ＝μｂ・ｗｉで表される。これらの関係式から制動距離の式を書き直すと、Ｓ＝ｔ０・ｖ０＋１／２・［ｖ０ ２ ・Ｗ／（μｂ・ｗｉ−Ｗ・ｇ・ｓｉｎθ）］になる。
【００４５】
そのため、図６，図７においては、各車両に自車の車速を検出する車速センサ１３が設けられ、仮想枠設定手段９は自車の設定値を車速センサ１３の検出値に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更する補正機能が付加される。そして、先頭車両３０が位置指定局１からの誘導指令を受信すると、図８，図９のように各車両毎に仮想枠の設定値を車速に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更する処理（ステップ８，ステップ９、ステップ２１，ステップ２２）を行い、これに基づき図４，図５と同じく車々間通信と自車の加減速を制御する。位置指定局１の誘導指令は道路状況（高速道路と一般道路との差など）に応じて先頭車両３０への仮想枠先端位置Ｐ０の単位時間あたりの移動量（つまり、車速）を変化させることが考えられるが、そのような場合にも各車両は仮想枠の設定値が車速に応じた長さＬ０，Ｌｉに調整されるため、いつも安全な車間距離を適切に維持することが可能になる。
【００４６】
図１０，図１１においては、各車両に自車の総重量を検出する荷重センサ１４が設けられ、仮想枠設定手段９は自車の設定値を荷重センサ１４の検出値に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更する補正機能が付加される。そして、先頭車両３０が位置指定局１からの誘導指令を受信すると、図１２，図１３のように各車両毎に仮想枠の設定値を自車の総重量に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更する処理（ステップ８，ステップ９、ステップ２１，ステップ２２）を行い、これに基づいて図４，図５と同じく車々間通信と自車の加減速を制御する。トラックなど商用車では、積荷状態と空荷状態で車両の総重量が大きく変化するが、このように仮想枠の長さＬ０，Ｌｉを補正することにより、いつも安全な車間距離（積荷時に大きく、空荷時に小さく）を維持できる。
【００４７】
図１４，図１５においては、各車両にタイヤと路面との摩擦係数を把握する摩擦係数推定手段１５が設けられ、仮想枠設定手段９は自車の設定値を摩擦係数に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更する補正機能が付加される。そして、先頭車両３０が位置指定局１からの誘導指令を受信すると、図１６，図１７のように各車両毎に仮想枠の設定値を摩擦係数に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更する処理（ステップ８，ステップ９、ステップ２１，ステップ２２）を行い、これに基づいて図４，図５と同じく車々間通信と自車の加減速を制御する。摩擦係数の推定手段１５としては、摩擦係数の推定法（三菱自動車 テクニカルレビュー１９９３ ＮＯ．５ 『環境認識技術とシャシ制御への応用』参照）に拠るか、路面摩擦力を測定するμセンサ（社団法人自動車技術会 学術講演会前刷集９５３ １９９５ー５ 『路面摩擦力によるＡＢＳ制御方式Ｍ−ＡＢＳ装着車の性能について』参照）を採用する。
【００４８】
図１８，図１９においては、タイヤと路面との摩擦係数を把握する推定手段に代えて、雨滴を感知する雨感知センサ１６が設けられ、仮想枠設定手段９は雨感知センサ１６で降雨状態を判定すると、自車の仮想枠の設定値を降雨状態に応じた長さＬ０，Ｌｉに大きく変更する補正機能が付加される。そして、先頭車両３０が位置指定局１からの誘導指令を受信すると、図２０，図２１のように各車両毎に雨感知センサ１６で降雨状態かどうか判定し、仮想枠の設定値を降雨状態に応じた長さＬ０，Ｌｉに大きく変更する処理（ステップ８，ステップ９、ステップ２１，ステップ２２）を行い、これに基づいて図４，図５と同じく車々間通信と自車の加減速を制御する。
【００４９】
図２２，図２３においては、各車両にエンジンのアクセル開度を検出するアクセル開度センサ１７と、車速を検出する車速センサ１３と、これらの検出値から下坂走行を判定する手段１８が設けられ、仮想枠設定手段９は下坂判定時に自車の仮想枠の長さＬ０，Ｌｉを大きく変更する補正機能が付加される。そして、先頭車両３０が位置指定局１からの誘導指令を受信すると、図２４，図２５のように各車両毎にアクセル開度と車速とから下坂走行を判定すると、仮想枠の設定値を下坂用の長さＬ０，Ｌｉに変更する処理（ステップ８〜ステップ１０、ステップ１２２〜ステップ２４）を行い、これに基づいて図４，図５と同じく車々間通信と自車の加減速を制御する。
【００５０】
図示しないが、各車両毎に路面の傾斜状態を検出する勾配センサを設け、仮想枠設定手段は勾配センサの検出値に応じて仮想枠の長さを登坂時に縮め、下坂走時に大きく変更できるようにしても良い。また、各車両毎に仮想枠の設定値を人為的に変化させる調整部を設け、仮想枠設定手段はその要求値に応じて仮想枠の長さなどを変更できるようにしても良い。
【００５１】
各車両において、既述のように実際の現在位置●を現在の目標位置☆と一致させる制御が行われるが、この制御精度はまた車両毎にバラツキを生じる可能性がある。そのため、図２６，図２７においては、実際の現在位置●と現在の目標位置☆との偏差△ｉ から自車の制御精度を検出する手段１９が設けられ、仮想枠設定手段９は自車の設定値を制御精度に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更する補正機能が付加される。
【００５２】
図２８，図２９はこれらの補正処理を含む制御動作を説明するフローチャートを表す。図２８において、位置指定局１から車群の誘導指令として先頭車両３０の仮想枠先端位置Ｐ０を送信装置２を介して通信する（ステップ１）。先頭車両３０はこの仮想枠先端位置Ｐ０と枠内の基準位置☆とから現在の目標位置Ｐｗ０を求める一方、車体全長上の基準位置●を計測点してＧＰＳ受信装置５により、自車の実際の現在位置Ｖ０を検知する（ステップ２〜ステップ４）。
【００５３】
そして、現在の目標位置Ｐｗ０と実際の現在位置Ｖ０との偏差△０を求め、△０＝０になるように自車のアクセルおよびブレーキを制御する（ステップ５〜ステップ７）。また、その制御精度として標準偏差（偏差△１の単位時間あたりの平均値）を計算し、仮想枠の設定値を標準偏差に応じた長さＬ０に変更する処理（ステップ８，ステップ９）を行い、仮想枠先端位置Ｐ０に仮想枠の長さＬ０を加える自車の仮想枠後端位置Ｐ０＋Ｌ０を実際の現在位置Ｖ０および車体全長上の基準距離Ｌｂｉと一緒に１台目の後続車両３１へ送信する（ステップ１０〜ステップ１２）。
【００５４】
図２９において、ｉ台目の後続車両３１は直前の先行車両から自車の仮想枠先端位置Ｐｉ＝Ｐｉ−１＋Ｌｉ−１，車体全長上の基準距離Ｌｂｉ−１，実際の現在位置Ｖｉ−１を受信すると、自車の仮想枠先端位置Ｐｉと枠内の基準位置☆とから現在の目標位置Ｐｗｉを求める（ステップ１２，ステップ１３）一方、直前の先行車両の基準距離Ｌｂｉ−１および実際の現在位置Ｖｉ−１と自車の車体全長上の基準距離Ｌｆｉおよびレーザレーダ装置２０に拠る車間距離の計測値ｍｉとから自車の実際の現在位置Ｖｉ＝Ｌｆｉ＋Ｖｉ−１＋Ｌｂｉ−１＋ｍｉを求める（ステップ１４〜ステップ１６）。
【００５５】
そして、実際の現在位置Ｖｉを現在の目標位置Ｐｗｉと一致させるようにアクセルおよびブレーキを介して自車の加減速を制御する（ステップ１７〜ステップ１９）。また、その制御精度として標準偏差（偏差△ｉの単位時間あたりの平均値）を計算し、仮想枠の設定値を標準偏差に応じた長さＬｉに変更する処理（ステップ２１，ステップ２２）を行い、自車の仮想枠先端位置Ｐｉに仮想枠の長さＬｉを加える自車の仮想枠後端位置Ｐｉ＋１＝Ｐｉ＋Ｌｉを自車の実際の現在位置Ｖｉおよび車体全長上の基準位置Ｌｂｉと一緒につぎの後続車両へ送信する（ステップ２３〜ステップ２５）。
【００５６】
なお、図６〜図２５の各実施形態はそれぞれ単独でも車群走行の安全性を高める効果を得られるが、これらを統合する実施形態として、車両の制動距離に関する既述の書き直し式Ｓ＝ｔ０・ｖ０＋１／２・［ｖ０ ２ ・Ｗ／（μｂ・ｗｉ−Ｗ・ｇ・ｓｉｎθ）］から、各車両毎に必要な制動距離を計算し、仮想枠の設定値をそれぞれ制動距離の変化量に応じた長さＬ０，Ｌｉに変更するようにしても良い。
【００５７】
【発明の効果】
第１の発明によれば、先頭車両に複数台の後続車両が連なる車群の走行制御装置において、先頭車両に仮想枠の先端位置の誘導信号を受信する手段と、自車の仮想枠を設定する手段と、その仮想枠内の基準位置を設定する手段と、自車の車体全長上の基準位置を設定する手段と、仮想枠先端位置とその枠内の基準位置とから現在の目標位置を確定する手段と、車体全長上の基準位置を測定点として実際の現在位置を検知する手段と、実際の現在位置を現在の目標位置に一致させるようにアクセルおよびブレーキを制御する手段と、自車の仮想枠先端位置に仮想枠の長さを加える自車の仮想枠後端位置を自車の実際の現在位置および車体全長上の基準位置と一緒につぎの後続車両へ送信する手段を設け、各後続車両に直前の先行車両から送信されるその仮想枠後端位置と実際の現在位置および車体上の基準位置を受信する手段と、自車の仮想枠を設定する手段と、その仮想枠内の基準位置を設定する手段と、自車の車体全長上の基準位置を設定する手段と、直前の先行車両の仮想枠後端位置を自車の仮想枠先端位置とみなしてこれと自車の仮想枠内の基準位置とから現在の目標位置を確定する手段と、直前の先行車両との車間距離を計測する手段と、直前の先行車両からの受信情報と車間距離の計測値および自車の車体全長の基準位置とから実際の現在位置を求める手段と、実際の現在位置を現在の目標位置に一致させるように自車のアクセルおよびブレーキを制御する手段と、自車の仮想枠先端位置に仮想枠の長さを加える自車の仮想枠後端位置を自車の実際の現在位置および車体全長上の基準位置と一緒につぎの後続車両へ送信する手段を設け、車群の外部から先頭車両へその仮想枠先端位置の誘導信号を送信する手段を設けたので、車群は車両位置でなく各車両の仮想枠を基準に組まれるため、車両の台数が多くなっても、外部から先頭車両への誘導信号を受けて順次後側へ簡単な車々間通信を行うのみで、車間距離の変動（疎密）を小さく抑えられる。
【００５８】
第２の発明によれば、第１の発明における各車両の現在位置を検知する手段としてＧＰＳ受信装置を設けたので、各車両毎にＧＰＳ情報から自車の現在位置を検知できる。
【００５９】
第３の発明によれば、第１の発明における後続車両の実際の現在位置を求める手段は、Ｌｆｉ；自車における車体前端の車間距離の計測起点から車体全長上の基準位置までの距離、Ｖｉ−１；直前の先行車両における実際の現在位置、Ｌｂｉ−１；直前の先行車両における車体全長上の基準位置から車体後端の車間距離の計測対象点までの距離、ｍｉ；直前の先行車両との車間距離の計測値、Ｖｉ；自車の実際の現在位置として、Ｖｉ＝Ｌｆｉ＋Ｖｉ−１＋Ｌｂｉ−１＋ｍｉを計算する手段で構成したので、ＧＰＳ受信装置などに拠らず、後続車両の現在位置は簡単に確定できる。
【００６０】
第４の発明によれば、第１の発明における先頭車両の仮想枠先端位置の誘導信号を送信する手段として、仮想枠先端を経時的に位置指定する基地局と、その指令を道路に沿って先頭車両に通信する送信装置を設けたので、道路に沿う広い誘導範囲を１つの基地局で賄うことが可能になる。
【００６１】
第５の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、制御精度として実際の現在位置と現在の目標位置との標準偏差を求める手段と、その偏差値に応じて仮想枠の長さを補正する手段を備えたので、各車両毎に車群走行制御の精度にバラツキを生じても、車間距離を詰めて走行する車群の安全性を確保できる。
【００６２】
第６の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、人為的に設定値を変化させる手段を備えたので、積載量など車両の動特性変化に対処して仮想枠の長さなど設定値を人為的に調整できる。
【００６３】
第７の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、車速を検出する車速センサと、仮想枠の設定値を車速に応じた長さに補正する手段を備えたので、先頭車両の仮想枠先端位置の誘導信号がその単位あたりの移動量（車速指令）が変化しても、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００６４】
第８の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、自車の総重量を検出する荷重センサと、仮想枠の設定値を自車の総重量に応じた長さに補正する手段を備えたので、積載量などから車両の総重量が変化しても、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００６５】
第９の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、自車のタイヤと路面との摩擦係数を求める手段と、仮想枠の設定値を摩擦係数に応じた長さに補正する手段を備えたので、天候などの要因でタイヤと路面との摩擦係数が変化しても、安全な制動距離を適切に確保できる。
【００６６】
第１０の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、路面の傾斜を検出する勾配センサと、仮想枠の設定値を路面の勾配に応じた長さに補正する手段を備えたので、登坂走行時に車間距離を縮め、下坂走行時に車間距離を大きく取って走行することが可能になる。
【００６７】
第１１の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、エンジンのアクセル開度を検出するアクセル開度センサと、車速を検出する車速センサと、これらの検出信号から下坂走行を判定する手段と、その下坂判定時に仮想枠の設定値の長さを大きく補正する手段を備えたので、下坂走行時に安全な制動距離を適切に確保できる。
【００６８】
第１２の発明によれば、第１の発明における各車両の仮想枠を設定する手段は、雨滴を感知する雨感知センサと、その検出信号に基づいて降雨状態を判定すると仮想枠の設定値の長さを大きく補正する手段を備えたので、路面摩擦力が低下する雨天走行時に安全な制動距離を適切に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を説明する概要図である。
【図２】同じく先頭車両の制御系を表すブロック図である。
【図３】同じく後続車両の制御系を表すブロック図である。
【図４】同じく先頭車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図５】同じく後続車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図６】別の実施形態を表す先頭車両におけるブロック図である。
【図７】同じく後続車両におけるブロック図である。
【図８】同じく先頭車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図９】同じく後続車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図１０】別の実施形態を表す先頭車両におけるブロック図である。
【図１１】同じく後続車両におけるブロック図である。
【図１２】同じく先頭車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図１３】同じく後続車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図１４】別の実施形態を表す先頭車両におけるブロック図である。
【図１５】同じく後続車両におけるブロック図である。
【図１６】同じく先頭車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図１７】同じく後続車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図１８】別の実施形態を表す先頭車両におけるブロック図である。
【図１９】同じく後続車両におけるブロック図である。
【図２０】同じく先頭車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図２１】同じく後続車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図２２】別の実施形態を表す先頭車両におけるブロック図である。
【図２３】同じく後続車両におけるブロック図である。
【図２４】同じく先頭車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図２５】同じく後続車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図２６】別の実施形態を表す先頭車両におけるブロック図である。
【図２７】同じく後続車両におけるブロック図である。
【図２８】同じく先頭車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図２９】同じく後続車両の制御内容を説明するフローチャートである。
【図３０】従来技術の説明図である。
【図３１】この発明のクレーム対応図である。
【符号の説明】
１ 位置指定局
２ 送信装置
３ 車載受信機
４ 目標位置決定手段
５ ＧＰＳ受信装置
６ ブレーキアクチュエータ
７ アクセルアクチュエータ
８ ＰＩＤ制御器
９ 仮想枠設定手段
１０ａ 車体全長上の基準距離（Ｌｂ０またはＬｂｉ）設定手段
１０ｂ 車体全長上の基準位置（Ｌｆｉ）設定手段
１１ 車載送信機
１２ 仮想枠内の基準位置設定手段
１３ 車速センサ
１４ 荷重センサ
１５ 摩擦係数推定手段
１６ 雨感知センサ
１７ アクセル開度センサ
１９ 制御精度検出手段
２０ レーザレーダ装置
Claims (12)
- 先頭車両に複数台の後続車両が連なる車群の走行制御装置において、先頭車両に仮想枠の先端位置の誘導信号を受信する手段と、自車の仮想枠を設定する手段と、その仮想枠内の基準位置を設定する手段と、自車の車体全長上の基準位置を設定する手段と、仮想枠先端位置とその枠内の基準位置とから現在の目標位置を確定する手段と、車体全長上の基準位置を測定点として実際の現在位置を検知する手段と、実際の現在位置を現在の目標位置に一致させるようにアクセルおよびブレーキを制御する手段と、自車の仮想枠先端位置に仮想枠の長さを加える自車の仮想枠後端位置を自車の実際の現在位置および車体全長上の基準位置と一緒につぎの後続車両へ送信する手段を設け、各後続車両に直前の先行車両から送信されるその仮想枠後端位置と実際の現在位置および車体上の基準位置を受信する手段と、自車の仮想枠を設定する手段と、その仮想枠内の基準位置を設定する手段と、自車の車体全長上の基準位置を設定する手段と、直前の先行車両の仮想枠後端位置を自車の仮想枠先端位置とみなしてこれと自車の仮想枠内の基準位置とから現在の目標位置を確定する手段と、直前の先行車両との車間距離を計測する手段と、直前の先行車両からの受信情報と車間距離の計測値および自車の車体全長の基準位置とから実際の現在位置を求める手段と、実際の現在位置を現在の目標位置に一致させるように自車のアクセルおよびブレーキを制御する手段と、自車の仮想枠先端位置に仮想枠の長さを加える自車の仮想枠後端位置を自車の実際の現在位置および車体全長上の基準位置と一緒につぎの後続車両へ送信する手段を設け、車群の外部から先頭車両へその仮想枠先端位置の誘導信号を送信する手段を設けたことを特徴とする車群走行制御装置。
- 先頭車両の実際の現在位置を検知する手段として、ＧＰＳ受信装置を設けたことを特徴とする請求項１に記載の車群走行制御装置。
- 後続車両の実際の現在位置を求める手段は、Ｌｆｉ；自車における車体前端の車間距離の計測起点から車体全長上の基準位置までの距離、Ｖｉ−１；直前の先行車両における実際の現在位置、Ｌｂｉ−１；直前の先行車両における車体全長上の基準位置から車体後端の車間距離の計測対象点までの距離、ｍｉ；直前の先行車両との車間距離の計測値、Ｖｉ；自車の実際の現在位置として、Ｖｉ＝Ｌｆｉ＋Ｖｉ−１＋Ｌｂｉ−１＋ｍｉを計算する手段で構成したことを特徴とする請求項１に記載の車群走行制御装置。
- 先頭車両の仮想枠先端位置の誘導信号を送信する手段として、仮想枠先端を経時的に位置指定する基地局と、その指令を道路に沿って先頭車両に通信する送信装置を設けたことを特徴とする請求項１に記載の車群走行制御装置。
- 各車両の仮想枠を設定する手段は、制御精度として実際の現在位置と現在の目標位置との標準偏差を求める手段と、その標準偏差に応じて仮想枠の長さを補正する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車群走行制御装置。
- 各車両の仮想枠を設定する手段は、人為的に設定値を変化させる手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車群走行制御装置。
- 各車両の仮想枠を設定する手段は、車速を検出する車速センサと、仮想枠の設定値を車速に応じた長さに補正する手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の車群走行制御装置。
- 各車両の仮想枠を設定する手段は、自車の総重量を検出する荷重センサと、仮想枠の設定値を自車の総重量に応じた長さに補正する手段を設けたこと特徴とする請求項１に記載の車群走行制御装置。
- 各車両の仮想枠を設定する手段は、自車のタイヤと路面との摩擦係数を求める手段と、仮想枠の設定値を摩擦係数に応じた長さに補正する手段を設けたこと特徴とする請求項１に記載の車群走行制御装置。
- 各車両の仮想枠を設定する手段は、路面の傾斜を検出する勾配センサと、仮想枠の設定値を路面の勾配に応じた長さに補正する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車群走行制御装置。
- 各車両の仮想枠を設定する手段は、エンジンのアクセル開度を検出するアクセル開度センサと、車速を検出する車速センサと、これらの検出信号から下坂走行を判定する手段と、その下坂判定時に仮想枠の設定値の長さを大きく補正する手段を設けたこと特徴とする請求項１に記載の車群走行制御装置。
- 各車両の仮想枠を設定する手段は、雨滴を感知する雨感知センサと、その検出信号に基づいて降雨状態を判定すると仮想枠の設定値の長さを大きく補正する手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の車群走行制御装置。
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