JP4822328B2 - 車両走行制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、高速道路の走行中に自車両の速度、車間距離、走行車線等を周囲の交通状況に応じて適正に設定する車両走行制御方法に関する。

特許文献１には、前走車両と自車両との相対的な位置関係に基づいて自車両の車速や車線を適正に設定する技術が開示されている。特許文献２には、車両に車車間通信機を搭載して周辺車両と車車間通信を行い、受信情報に基づいて追従走行を行う技術が開示されている。
特開2005-145400号公報 特開2001-341548号公報

上記した従来技術では、車車間通信の対象が自車両と直接通信できる車両に限られていたので、自車両および通信相手車両の走行状況しか認識できず、その結果、自車両の周囲の交通状況しか認識できなかった。しかしながら、自車両の車速、車間距離、走行車線等を適正に設定するためには、自車両を中心にある程度の範囲内を走行中の多数の車両から情報を取得する必要がある。特に、走行速度が速い高速道路においては、広範囲の車両から情報を取得することが望ましい。

本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、自車両と直接通信できない位置を走行中の車両とも情報を交換して自車両の走行を制御できる車両走行制御方法を提供することにある。

上記した目的を達成するために、本発明は、自車両の走行位置から所定範囲内を走行中の車両から自動車情報を取得して自車両の走行を制御する車両走行制御方法において、各車両が自車両の自動車情報として、少なくとも車両ID、車速および位置情報が登録された自動車情報メッセージをブロードキャストで送信する手順と、前記自動車情報メッセージを受信した車両が自動車情報を抽出する手順と、前記抽出された自動車情報を蓄積する手順と、前記自動車情報メッセージを受信した車両が当該メッセージをブロードキャストで転送する手順と、自車両の自動車情報と蓄積されている各車両の自動車情報とに基づいて自車両の走行を制御する手順とを有することを特徴とする。

上記した特徴によれば、自動車情報が各車両をノードとするアドホックネットワーク上でマルチホップにより転送されるので、各車両では直接通信できる周囲の車両のみならず、直接は通信できない位置を走行中の車両からも自動車情報を収集できる。この結果、自車両の周囲よりも広い範囲の交通状況を認識することができるので、より正確かつ安全な走行制御が可能になる。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明に係る車両走行制御の手順を示したフローチャートであり、各車両で非同期に繰り返し実行される。

ステップS１では、自動車情報の登録されたメッセージパケット（以下、自動車情報メッセージと表現する）が受信されたか否かが判定され、自動車情報メッセージが受信されていなければ、ステップS３へ進んで自動車情報メッセージの送信タイミングであるか否かが判定される。自車両が自動車情報メッセージの送信タイミングを迎えていればステップS４へ進み、自車両の自動車情報を所定範囲内の車両に通知するメッセージ送信処理が実行される。

図２は、前記メッセージ送信処理の手順を示したフローチャートであり、ステップS１０１では、自車両の現在位置Pおよび現在車速Vが検知される。自車両の現在位置Pは、例えばGPSシステムを搭載することで検知できる。現在車速Vは車速センサの出力に基づいて検知できる。ステップS１０２では、予め設定されている出口インターチェンジ(IC)の識別情報および自車両に固有の車両IDが読み出される。ステップS１０３では、シリアル番号Nseが更新(Nse＝Nse＋１)される。ステップS１０４では、前記現在位置P、車速V、出口IC情報、車両ID、シリアル番号Nse等が、転送回数を決定する所定のTTL(Time To Live)値と共に登録された自動車情報メッセージが生成される。ステップS１０５では、前記自動車情報メッセージがブロードキャストで送信される。

図１へ戻り、以上のようにして他の車両から送信された自動車情報メッセージがステップS１で自車両において受信されるとステップS２へ進む。ステップS２では、受信した自動車情報メッセージに登録されている送信元の自動車情報を自車両に登録するメッセージ受信処理が実行される。

図３は、前記メッセージ受信処理の手順を示したフローチャートであり、ステップS２０１では、受信した自動車情報メッセージから車両IDおよびシリアル番号Nseが抽出される。ステップS２０２では、抽出された車両IDが自車両のデータベースに既登録であるか否かが判定される。未登録であればステップS２０５へ進み、既登録であればステップS２０３へ進む。ステップS２０３では、既登録情報のシリアル番号と前記抽出されたシリアル番号Nseとが比較され、自動車情報メッセージから抽出されたシリアル番号Nseの方が新しければステップS２０４へ進む。ステップS２０４では、既登録の自動車情報が削除され、ステップS２０５において、前記受信した自動車情報メッセージに登録されていた自動車情報が新たに登録される。

ステップS２０６では、受信した自動車情報メッセージのTTLが参照され、TTLがゼロ以外であれば有効と判定されてステップS２０７へ進む。ステップS２０７では、前記受信した自動車情報メッセージのTTLを更新(TTL＝TTL−１)してブロードキャストで送信（転送）する。

図１へ戻り、ステップS５ではデータベースの更新タイミングであるか否かが判定され、更新タイミングであればステップS６へ進んでDB更新処理が実行される。

図４は、前記DB更新処理の手順を示したフローチャートであり、ステップS３０１では、データベースに各車両の自動車情報が登録されてから現在までの経過時間Δtが参照され、この経過時間Δtが所定のライフタイムΔtrefを過ぎた有効期限切れの情報の有無が判定される。有効期限切れの自動車情報があれば、ステップS３０２において当該情報がデータベースから削除される。

図１へ戻り、ステップS７ではスケジューリングのタイミングであるか否かが判定され、スケジューリングタイミングであればステップS８へ進んでスケジューリング処理が実行される。

図５は、前記スケジューリング処理の手順を示したフローチャートであり、ステップS４０１では、データベースに自動車情報が登録されている各車両（以下、クラスタ車両と表現する場合もある）の車速および車間距離の履歴情報に基づいて、各クラスタ車両の現在の車速および車間距離が算出される。ステップS４０２では、前記各クラスタ車両の現在車速および車間距離に基づいて、全クラスタ車両の平均車速Vaveおよび平均車間距離Daveが算出される。

ステップS４０３では、自車両の車速ステータスAspdおよび車間距離ステータスAdisが読み出される。ここで、「車速ステータスAspd」とは車速に関して当該走行制御システムが設定中の現在の状態であり、渋滞時に車速が一定の低速度に設定される「一定」と、非渋滞時に車速が車間距離に見合った速度に設定される「推奨」とがある。「車間距離ステータスAdis」とは車間距離に関して当該走行制御システムが設定中の現在の状態であり、渋滞時に車間距離が一定の狭い間隔に設定される「一定」と、非渋滞時に車間距離が車速に見合った間隔に設定される「推奨」とがある。本実施形態では、車速ステータスAspdの初期値が「推奨」、車間距離ステータスAdisの初期値が「推奨」に設定されている。ステップS４０４では、車速ステータスAspdおよび車間距離ステータスAdisに応じた処理が実行される。

ここで、車速ステータスAspdおよび車間距離ステータスAdisが共に「推奨」であれば図６の「処理１」へ進み、車速ステータスAspdが「推奨」かつ車間距離ステータスAdisが「一定」であれば図７の「処理２」へ進み、車速ステータスAspdおよび車間距離ステータスAdisが共に「一定」であれば図８の「処理３」へ進む。

図６の「処理１」では、ステップS４２１においてクラスタ車両の平均在車速Vaveが第２基準車速Vref2と比較され、Vave＜Vref2であれば渋滞中（またはそれに近い状態）と判定されてステップS４２２へ進む。ステップS４２２では、車速ステータスAspdおよび車間距離ステータスAdisに「一定」が設定される。これに対して、Vave≧Vref2であれば渋滞中以外と判定されてステップS４２３へ進み、クラスタ車両の平均車間距離Daveが第２基準車間距離Dref2と比較される。Dave＜Dref2であれば渋滞中と判定されてステップS４２４へ進む。ステップS４２４では、車間距離ステータスAdisに「一定」が設定される。

図７の「処理２」では、ステップS４３１においてクラスタ車両の平均車速Vaveが第２基準車速Vref2と比較され、Vave＜Vref2であれば渋滞中と判定されてステップS４３２へ進む。ステップS４３２では、車速ステータスAspdに「一定」が設定される。これに対して、Vave≧Vref2であれば渋滞中以外と判定されてステップS４３３へ進み、クラスタ車両の平均車間距離Daveが第１基準車間距離Dref1(＞Dref2)と比較され、Dave＞Dref1であればステップS４３４へ進む。ステップS４３４では、車間距離ステータスAdisに「推奨」が設定される。

図８の「処理３」では、ステップS４４１においてクラスタ車両の平均車間距離Daveが第１基準車間距離Dref1と比較され、Dave＞Dref1であれば渋滞中以外と判定されてステップS４４２へ進む。ステップS４４２では、車速ステータスAspdおよび車間距離ステータスAdisに「推奨」が設定される。これに対して、Dave≦Dref1であればステップS４４３へ進み、平均速度Vaveが第１基準速度Vref1(＞Vref2)と比較され、Vave＞Vref1であれば渋滞中以外と判定されてステップS４４４へ進む。ステップS４４４では、車速ステータスAspdに「推奨」が設定される。

図５へ戻り、ステップS４０５では、左車線自動車密度Q1および右車線自動車密度Q2が算出される。ステップS４０６〜Ｓ４１３では各自動車密度Q1，Q2が２つの基準値Qlow，Qhigh(Qlow＜Qhigh)と比較され、比較結果に応じて車線ステータスAlaneが適宜に設定される。すなわち、ステップS４０６でQ1＜QlowかつQ2＜Qlowと判定されれば、ステップS４０７において渋滞中以外と判定されて車線ステータスAlaneに「任意」が設定される。

同様に、ステップS４０８でQ1＜QlowかつQ2＞Qhighと判定されるか、あるいはステップS４０９でQ1＞QhighかつQ2＜Qlowと判定されれば、ステップS４１０において一方の車線のみが渋滞中と判定されて車線ステータスAlaneに「実施」が設定される。

同様に、ステップS４１１でQ1＞QhighかつQ2＞Qhighと判定されれば、ステップS４１３において渋滞中と判定されて車線ステータスAlaneに「抑制」が設定される。なお、ステップS４０６，Ｓ４０８，Ｓ４０９，４１１のいずれの条件も満足されなければステップS４１２へ進み、車線ステータスAlaneに「不変」が設定される

図１へ戻り、ステップS９では走行指示決定のタイミングであるか否かが判定され、走行指示決定のタイミングであれば、ステップS１０へ進んで走行指示決定処理が実行される。

図９は、前記走行指示決定処理の手順を示したフローチャートであり、ステップＳ５０１では、自車両の現在位置と前走車の現在位置とに基づいて自車両と前走車との車間距離Dmが算出される。ステップS５０２では、現在の車速ステータスAspdが判定され、「推奨」であればステップS５０３で図１０の「処理４」が実行され、「一定」であればステップS５０４で図１１の「処理５」が実行される。

図１０の「処理４」では、ステップS５２１において、現在の車速Vmが現在の車間距離Dmに見合った車速よりも低いか否かが判定される。本実施形態では車間距離Dxに見合った車速Vxを求める関数Vx＝V_F(Dx)が予め登録されており、次式(1)が満足されるか否かに基づいて判定される。

Vm＜V_F(Dm) (1)

ここで、上式(1)が満足されれば、現在の車速Vmが現在の車間距離Dmに見合った車速よりも低いと判定されてステップS５２３へ進む。ステップS５２３では、第１加減速フラグFvに「加速」が設定される。これに対して、上式(1)が満足されなければ、現在の車速Vmが現在の車間距離Dmに見合った車速よりも早いと判定されてステップS５２２へ進む。ステップS５２２では、第１加減速フラグFvに「減速」が設定される。

図１１の「処理５」では、ステップS５３１において、現在の車速Vmが所定の一定車速Vconstと比較される。Vm＜VconstであればステップS５３３へ進み、第１加減速フラグFvに「加速」が設定される。これに対して、Vm≧VconstであればステップS５３２へ進み、第１加減速フラグFvに「減速」が設定される。

図９へ戻り、ステップS５０５では、現在の車間距離ステータスAdisが判定され、「推奨」であればステップS５０６で図１１の「処理６」が実行され、「一定」であればステップS５０７で図１２の「処理７」が実行される。

図１２の「処理６」では、ステップS５４１において、現在の車間距離Dmが現在の車速Vmに見合った距離よりも長いか否かが判定される。本実施形態では車速Vxに見合った車間距離Dxを求める関数Dx＝V_F(Vx)が予め登録されており、次式(2)が満足されるか否かに基づいて判定される。

Dm＞V_F(Vm) (2)

ここで、上式(2)が満足されれば、現在の車間距離Dmが現在の車速Vmに見合った距離よりも長いと判定されてステップS５４３へ進む。ステップS５４３では、第２加減速フラグFdに「加速」が設定される。これに対して、上式(2)が満足されなければ、現在の車間距離Dmが現在車速Vmに見合った車間距離よりも短いと判定されてステップS５４２へ進む。ステップS５４２では、第２加減速フラグFdに「減速」が設定される。

図１３の「処理７」では、ステップS５５１において、現在の車間距離Dmが所定の一定距離Dconstと比較される。Dm＞DconstであればステップS５５３へ進み、第２加減速フラグFdに「加速」が設定される。これに対して、Dm≦DconstであればステップS５５２へ進み、第２加減速フラグFdに「減速」が設定される。

図９へ戻り、ステップS５０８では、第１および第２加減速フラグFv，Fdが参照され、共に「加速」であればステップS５１０へ進んで加速指示が決定される。これに対して、フラグの少なくとも一方が「減速」であれば、ステップS５０９へ進んで減速指示が決定される。

ステップS５１１では車線変更の要否が判断され、出口ICまでの距離が所定の基準距離DICref以下であれば図１４の「処理８」へ進み、出口以外のICまでの距離が所定の基準距離DICref以下であれば図１５の「処理９」へ進み、それ以外であれば図１６の「処理１０」へ進む。

図１４の「処理８」では、ステップS５６１において自車両が走行中の車線が判定され、追越車線を走行中であればステップS５６２へ進む。ステップS５６２では、走行車線への安全な車線変更が可能であるか否かが、車線変更後の前後各車両との車間距離や走行車線の自動車密度等に基づいて判定される。安全な車線変更が可能であれば、ステップS５６３において車線変更指示が前記指示内容に追加される。

図１５の「処理９」では、ステップS５７１において自車両が走行中の車線が判定され、走行車線を走行中であればステップS５７２へ進む。ステップS５７２では、追越車線への安全な車線変更が可能であるか否かが、車線変更後の前後各車両との車間距離や追越車線の自動車密度等に基づいて判定される。安全な車線変更が可能であれば、ステップS５７３において車線変更指示が前記指示内容に追加される。

図１６の「処理１０」では、ステップS５８１において車線ステータスAlaneが参照され、「抑制」以外であればステップS５８２へ進む。ステップS５８２では、安全な車線変更が可能であるか否かが前記と同様にして判定され、安全であればステップS５８３へ進む。ステップS５８３では車線ステータスAlane再び参照され、「任意」であればステップS５８５へ進んで車線変更許可が前記指示内容に追加され、「実施」であればステップS５８４へ進んで車線変更実施が前記指示内容に追加される。

図９へ戻り、ステップS５１２では、前記ステップS５０９で決定された「減速指示」または前記ステップS５１０で決定された「加速指示」が、前記ステップS５６３、Ｓ５７３、Ｓ５８４で追加される「車線変更実施」、または前記ステップS５８５で追加される「車線変更許可」と共に運転者に通知される。

図１７は、上記した各処理を実行して走行制御を実現する走行制御システムの機能ブロック図である。

車速センサ１は自車両の車速Vmを検知する。位置センサ２は例えばGPSユニットで構成することができ、自車両の現在位置Pを検知する。地図情報記憶部３には地図情報が格納されている。メッセージ生成部４は、車速Vm、現在位置P、車両IDが少なくとも登録された自動車情報メッセージを生成する。この自動車情報メッセージはメッセージ送受信部６からブロードキャストで周辺車両へ送信される。自動車情報抽出部５は、周辺車両からブロードキャストで送信されて前記メッセージ送受信部６で受信された自動車情報メッセージから自動車情報を抽出する。この自動車情報は車両IDで管理されて自動車情報データベース９に蓄積される。

各車両で受信された自動車情報メッセージはメッセージ送受信部６からブロードキャストで周辺車両へ再送信（転送）される。すなわち、自動車情報メッセージは各車両をノードとするアドホックネットワーク上でマルチホップにより転送される。

主記憶部８には、車両ID、出口ID、前記車速ステータスAspd、前記車間距離ステータスAdis、前記車線ステータスAlane等の識別情報やパラメータが記憶される。前記出口ICは入力操作部１０から入力される。主制御部７は、前記図４で説明したDB更新処理を実行するDB更新部、前記図５で説明したスケジューリング処理を実行するスケジューリング部、および前記図９で説明した走行指示決定処理を実行する走行指示決定部を少なくとも含んでいる。走行指示決定部で決定された指示内容は表示部１１または音声出力部（図示せず）から出力されて運転者に通知される。

なお、上記した実施形態では決定された指示内容が表示部や音声出力部から出力され、この指示内容に応答して運転者が車両を制御するものとして説明したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、指示内容に応じて車速が自動的や加速あるいは減速等されるようにしても良い。

本発明に係る車両走行制御の手順を示したフローチャートである。 メッセージ送信処理の手順を示したフローチャートである。 メッセージ受信処理の手順を示したフローチャートである。 DB更新処理の手順を示したフローチャートである。 スケジューリング処理の手順を示したフローチャートである。 「処理１」の手順を示したフローチャートである。 「処理２」の手順を示したフローチャートである。 「処理３」の手順を示したフローチャートである。 走行指示決定処理の手順を示したフローチャートである。 「処理４」の手順を示したフローチャートである。 「処理５」の手順を示したフローチャートである。 「処理６」の手順を示したフローチャートである。 「処理７」の手順を示したフローチャートである。 「処理８」の手順を示したフローチャートである。 「処理９」の手順を示したフローチャートである。 「処理１０」の手順を示したフローチャートである。 走行制御を実現する走行制御システムの機能ブロック図である。

符号の説明

１…車速センサ，２…位置センサ，３…地図情報記憶部，４…メッセージ生成部，５…自動車情報抽出部，６…メッセージ送受信部，８…主記憶部，９…自動車情報データベース，１０…入力操作部，１１…表示部

Claims (2)

1. 自車両の走行位置から所定範囲内を走行中の車両から自動車情報を取得して自車両の走行を制御する車両走行制御方法において、
   各車両が自車両の自動車情報として、少なくとも車両ID、車速および位置情報が登録された自動車情報メッセージをブロードキャストで送信する手順と、
   前記自動車情報メッセージを受信した各車両が自動車情報を抽出して蓄積する手順と、
   前記自動車情報メッセージを受信した各車両が当該メッセージをブロードキャストで転送する手順と、
   自車両の自動車情報と蓄積されている各車両の自動車情報とに基づいて自車両の走行を制御する手順とを含み、
   前記自車両の走行を制御する手順は、
   蓄積されている各車両の自動車情報に基づいて各車両の平均車速および平均車間距離を算出する手順と、
   前記平均車速および平均車間距離に基づいて渋滞中であるか否かを判別する手順と、
   渋滞中でなければ、車速と車間距離との関係が適正となるように加速指示または減速指示を出力する手順と、
   渋滞中に、自車両の車速が所定の速度を下回っていると第１加減速フラグを「加速」にセットする手順と、
   自車両と前走車両との車間距離が所定の距離または車速に見合った距離を上回っていると第２加減速フラグを「加速」にセットする手順と、
   渋滞中に、前記第１加減速フラグおよび第２加減速フラグがいずれも「加速」にセットされていると加速指示を出力し、それ以外では減速指示を出力する手順とを含み、
   前記自動車情報メッセージには、当該メッセージの残存転送回数が登録されており、各車両は受信メッセージの残存転送回数を参照し、残存転送回数が１以上であれば残存転送回数を１つ減じて転送を実施し、残存転送回数が０以下であれば転送を中止することを特徴とする車両走行制御方法。
2. 前記自車両の走行を制御する手順は、
   各車線の自動車密度を検知する手順と、
   安全な車線変更が可能であるか否かを判定する手順と、
   複数の車線の少なくとも一つの車線の自動車密度が基準値以下であり、かつ安全な車線変更が可能であれば車線変更許可を出力する手順とを含むことを特徴とする請求項１に記載の車両走行制御方法。

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