JP6144479B2 - 車両の相互位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、先行車両に追従して後続車両を走行させる走行システムに適用され、先行車両と後続車両との左右方向の相互位置を検出する車両の相互位置検出装置に関する。

先行する第１無人車とその第１無人車に追従して走行する第２無人車を有する無人車走行システムが存在する。このような無人車走行システムにおいて、第２無人車の前面には、左右に所定距離だけ離間した複数の反射式の光電スイッチが配設され、第１無人車の後面には、光電スイッチ群と同じ高さに反射板が配設されているものがある（例えば、特許文献１参照）。

第２無人車に設けられた光電スイッチ群は、第１無人車に向けて光を発するが、反射板により反射された光を受光した光電スイッチのみがオン動作する。それゆえ、光電スイッチ群のうちどの光電スイッチがオン動作しているか検知することにより、第１無人車との左右位置のずれ量を検出している。

特開平２−７６００９号公報

物流車両などを隊列走行させる走行システムでは、特許文献１に記載の無人走行システムと比べて、先行車両と後続車両との車間距離が長くなる。先行車両と後続車両との車間距離が長い場合は、特許文献１のように、伝送距離に対する減衰率が大きい光を用いて、先行車両に対する後続車両の左右方向のずれ量を検出することは困難である。また、昼間の公道では、白色雑音が大きいため、光を用いて先行車両に対する後続車両の左右方向のずれ量を検出することは困難である。

さらに、特許文献１のような左右に所定距離だけ離間した複数のセンサから、音波や電磁波を送信した場合、車間距離が長いと音波や電磁波の拡散範囲が広くなる。よって、反射板と正対したセンサ以外のセンサでも反射波が受信され、左右方向のずれ量の検出精度が悪化することが懸念される。このため、特許文献１に記載の手法は、指向性が狭い音波や電磁波にしか適用することができない。

本発明は、上記実情に鑑み、指向性の広い音波や電磁波を用いた場合であっても、先行車両と後続車両との左右方向の相互位置を検出可能な車両の相互位置検出装置を提供することを主たる目的とする。

第１の発明は、先行する第１車両と前記第１車両に追従する第２車両とを走行させる走行システムに、適用される車両の相互位置検出装置であって、前記第１車両の後面及び前記第２車両の前面の少なくとも一方の左右両端部に互いに同じ高さで設置され、設置された位置から正面に送信波を送信してその反射波を受信するセンサ対と、前記センサ対の各センサにより受信される前記反射波の強度の相違に基づいて、前記第１車両と前記第２車両との左右のずれ方向を検出する演算装置と、を備える。

第１の発明によれば、第１車両の後面及び第２車両の前面の少なくとも一方の左右両端部に互いに同じ高さでセンサ対が設置されており、センサ対の各センサから設置位置の正面に送信波が送信される。センサ対が車両の左右両端部に設置されているため、各センサから送信される送信波が拡散したとしても、拡散範囲が重複することが抑制される。そして、送信された送信波は、センサ対と対面する第１車両又は第２車両により反射されて、センサ対の各センサにより受信される。

第１車両と第２車両とが左右にずれていない場合、各センサにより受信される反射波の強度は等しくなる。しかし、第１車両と第２車両とが左右にずれている場合、各センサにより受信される反射波の強度には、ずれ方向に応じた相違が生じる。したがって、各センサにより受信される反射波の強度の相違に基づいて、第１車両と第２車両との左右のずれ方向を検出することができる。したがって、指向性の広い音波や電磁波を用いた場合であっても、先行車両と後続車両との左右方向の相互位置を検出することができる。

第２の発明は、先行する第１車両と前記第１車両に追従する第２車両とを走行させる走行システムに、適用される車両の相互位置検出装置であって、前記第１車両の後面及び前記第２車両の前面の少なくとも一方の左右両端部に互いに同じ高さで設置され、設置された位置から正面にパルス波である送信波を送信してその反射波を受信するセンサ対と、前記センサ対の各センサにより受信される前記反射波のパルス長の相違に基づいて、前記第１車両と前記第２車両との左右のずれ方向を検出する演算装置と、を備える。

第２の発明によれば、第１の発明と同様に、センサ対の各センサから送信されたパルス波は、センサ対と対面する第１車両又は第２車両により反射されて、センサ対の各センサにより受信される。そして、第１車両と第２車両とが左右にずれている場合、各センサにより受信される反射波のパルス長には、ずれ方向に応じた相違が生じる。よって、各センサにより受信される反射波のパルス長の相違に基づいて、第１車両と第２車両との左右のずれ方向を検出することができる。したがって、指向性の広い音波や電磁波を用いた場合であっても、先行車両と後続車両との左右方向の相互位置を検出することができる。

また、第３の発明は、先行する第１車両と前記第１車両に追従する第２車両とを走行させる走行システムに、適用される車両の相互位置検出装置であって、前記第１車両の後面及び前記第２車両の前面の少なくとも一方の中央部に設置され、設置された位置から正面に第１送信波を送信する中央センサと、前記第１車両の後面及び前記第２車両の前面のうち、前記中央センサの設置された一方に対する他方の左右対称位置に設置され、前記第１送信波を受信するセンサ対と、前記センサ対の各センサにより前記第１送信波を受信するまでの時間の相違に基づいて、前記第１車両と前記第２車両との左右のずれ方向を検出する演算装置と、を備える。

第３の発明によれば、第１車両の後面及び第２車両の前面の少なくとも一方の中央部に中央センサが設置されており、中央センサから設置位置の正面に第１送信波が送信される。そして、送信された第１送信波は、第１車両の後面及び第２車両の前面のうち、中央センサの設置された一方に対する他方の左右対称位置に設置されたセンサ対の各センサにより受信される。

第１車両と第２車両とが左右にずれていない場合、中央センサからセンサ対の各センサまでの距離は等しくなる。しかし、第１車両と第２車両とが左右にずれている場合、中央センサから各センサまでの距離には相違が生じる。そのため、各センサにより第１送信波を受信するまでの時間には、ずれ方向に応じた相違が生じる。したがって、各センサにより第１送信波を受信するまでの時間の相違に基づいて、第１車両と第２車両の左右のずれ方向を検出することができる。したがって、指向性の広い音波や電磁波を用いた場合であっても、先行車両と後続車両との左右方向の相互位置を検出することができる。

さらに、センサ対の各センサは、中央センサから送信された第１送信波を、反射波ではなく直接波として受信するので、反射波を受信する場合と比較して第１送信波の受信強度が大きくなる。このため、第１車両と第２車両との相互位置を検出可能な距離を、より長くすることができる。

また、第４の発明は、先行する第１車両と前記第１車両に追従する第２車両とを走行させる走行システムに、適用される車両の相互位置検出装置であって、第２車両の前面中央部に設置され、設置された位置から正面に第１送信波を送信する中央センサと、前記第１車両の後面に左右対称位置に設置され、前記第１送信波を受信し、前記第１送信波の受信直後、又は所定時間後に互いに識別可能な第２送信波を設置された位置から正面に送信するセンサ対と、前記中央センサにより前記センサ対の各センサから送信された前記第２送信波を受信するまでの時間の相違に基づいて、前記第１車両と前記第２車両との左右のずれ方向を検出する演算装置と、を備える。

第４の発明によれば、第２車両の前面の中央部に中央センサが設置されており、中央センサから設置位置の正面に第１送信波が送信される。送信された第１送信波は、第１車両の後面に左右対称位置に設置されたセンサ対の各センサにより受信される。そして第１送信波の受信直後、又は所定時間後に、センサ対の各センサから設置位置の正面に互いに識別可能な第２送信波が送信される。センサ対の各センサから送信された第２送信波は、それぞれ中央センサにより受信される。

第１車両と第２車両とが左右にずれていない場合、中央センサからセンサ対の各センサまでの距離は等しくなる。しかし、第１車両と第２車両とが左右にずれている場合、中央センサから各センサまでの距離には相違が生じる。そのため、中央センサによりセンサ対の各センサからそれぞれ送信された第２送信波を受信するまでの時間には、ずれ方向に応じた相違が生じる。よって、中央センサによりセンサ対の各センサからそれぞれ送信された第２送信波を受信するまでの時間の相違に基づいて、第１車両と第２車両の左右のずれ方向を検出することができる。したがって、指向性の広い音波や電磁波を用いた場合であっても、先行車両と後続車両との左右方向の相互位置を検出することができる。

さらに、中央センサは、センサ対の各センサから送信された第２送信波を、反射波ではなく直接波として受信するので、第１車両と第２車両との相互位置を検出可能な距離を、より長くすることができる。

第１実施形態に係る車両の相互位置検出装置の構成図。 左右にずれていない場合の先行トラックと後続トラックとを示す図。 超音波センサ対の各センサにより受信された反射波の強度を示す図。 左右にずれている場合の先行トラックと後続トラックとを示す図。 超音波センサ対の各センサにより受信された反射波の強度を示す図。 車両の相互位置を検出する手順を示すフローチャート。 第１実施形態の変形例に係る車両の相互位置検出装置の側面図。 第２実施形態に係る車両の相互位置検出装置の構成図。 左右にずれていない場合の先行トラックと後続トラックとを示す図。 左右にずれている場合の先行トラックと後続トラックとを示す図。 超音波センサ対の各センサにより第１超音波を受信するまでの時間を示す図。 第３実施形態に係る車両の相互位置検出装置の構成図。 左右にずれていない場合の先行トラックと後続トラックとを示す図。 左右にずれている場合の先行トラックと後続トラックとを示す図。

以下、先行する第１トラックと第１トラックに追従する第２トラックとを走行させる走行システムに、適用される車両の相互位置検出装置を具現化した各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
まず、図１を参照しつつ、第１実施形態に係る車両の相互位置出装置の構成について説明する。第１実施形態に係る車両の相互位置検出装置は、超音波センサ１１と超音波センサ１２とからなるセンサ対と、送受信回路１３と、演算装置１７とを備え、トラック５０（第１車両）に追従するトラック６０（第２車両）に搭載される。トラック５０が先行する車両に対して第２車両になる場合には、本相互位置検出装置は、トラック５０にも搭載される。

超音波センサ１１，１２は、それぞれトラック６０の前面の左端部と右端部に、互いに同じ高さで設置されている。一般に、トラックのような物流車両では、駐車時などに周囲の障害物を検知するために、車両の前面及び後面の左右両端部に、超音波センサが備えられている。超音波センサ１１，１２は、このように一般的に設置されているものを利用するとよい。超音波センサ１１，１２は、設置された位置から正面に超音波のパルス波（送信波）を送信してその反射波を受信する。超音波センサ１１，１２はトラック６０の左右両端部に設置されているため、超音波センサ１１、１２から発射される超音波が拡散したとしても、拡散範囲の重複は抑制される。なお、トラック５０とトラック６０とが左右にずれていない場合に、超音波センサ１１，１２から発射される超音波が同じ指向特性となるように、超音波センサ１１，１２は調整されている。

送受信回路１３は、送信回路１８，１４、受信回路１５，１６を備える。送信回路１８，１４は、超音波センサ１１，１２とそれぞれ電気的に接続されており、電気信号を超音波センサ１１，１２に与えて超音波のパルス波を発射させる。受信回路１５は、超音波センサ１１と電気的に接続されており、受信回路１６は、超音波センサ１２と電気的に接続されている。受信回路１５，１６は、出力端子に接続された出力抵抗に反射波の強度に応じた電圧を出力し、超音波センサ１１，１２により受信された反射波を電気信号として検出する。

演算装置１７は、受信回路１５，１６と電気的に接続されており、受信回路１５，１６で検出された受信信号、すなわち反射波の強度に基づいて、トラック５０とトラック６０との左右の相互位置を検出する。

次に、図２〜図６を参照して、トラック５０とトラック６０との左右の相互位置を検出する手法について詳しく説明する。

図２は、トラック５０とトラック６０とが左右にずれていない場合の相互位置を示す。図３（ａ），（ｂ）は、図２の場合に、それぞれ超音波センサ１１，１２により受信される反射波の包絡線を示す。図２に示すように、トラック５０とトラック６０とが左右にずれていない場合に、超音波センサ１１，１２は、超音波の水平方向における拡散範囲の半分がトラック５０の後面に当たるように超音波を送信する。

トラック５０とトラック６０とが左右にずれていない場合、超音波センサ１１，１２は同じ指向特性になるように調整されているので、図３（ａ），（ｂ）に示すように、超音波センサ１１，１２により受信される反射波の波形は同一になる。ここで、超音波センサ１１により受信された反射波の強度（振幅）の最大値及びパルス長をＩ１及びＷ１、超音波センサ１２により受信された反射波の強度の最大値及びパルス長をＩ２及びＷ２とする。トラック５０とトラック６０とが左右にずれていない場合、Ｉ１＝Ｉ２、及びＷ１＝Ｗ２となる。

一方、図４は、超音波センサ１１，１２の設置されたトラック６０が、超音波センサ１１，１２と対面するトラック５０に対して左方向にずれている場合の相互位置を示す。図５（ａ），（ｂ）は、図４の場合に、それぞれ超音波センサ１１，１２により受信される反射波の包絡線を示す。

図５（ａ），（ｂ）に示すように、超音波センサ１１，１２により受信される反射波の波形は異なり、受信される反射波の強度及びパルス長には相違が生じている。超音波センサ１２により受信された反射波の強度Ｉ２及びパルス長Ｗ２は、トラック５０とトラック６０とが左右にずれていない場合における強度Ｉ２及びパルス長Ｗ２よりも大きい。一方、超音波センサ１１により受信された反射波の強度Ｉ１及びパルス長Ｗ１は、トラック５０とトラック６０とが左右にずれていない場合における強度Ｉ１及びパルス長Ｗ１よりも小さい。

トラック６０がトラック５０に対して左方向にずれている場合、超音波センサ１２から送信された超音波は、水平方向における拡散範囲の半分より広い範囲がトラック５０の後面に当たる。一方、超音波センサ１１から送信された超音波は、水平方向における拡散範囲の半分より狭い範囲がトラック５０の後面に当たる。よって、トラック６０がトラック５０に対して左方向にずれている場合、トラック５０とトラック６０とが左右にずれていない場合と比較して、超音波センサ１２により受信された反射波の強度Ｉ２及びパルス長Ｗ２は大きくなり、超音波センサ１１により受信された反射波の強度Ｉ１及びパルス長Ｗ１は小さくなる。

よって、トラック６０がトラック５０に対して（超音波センサ１１，１２の正面方向を基準として）左方向にずれている場合、左側の超音波センサ１１により受信される反射波の強度Ｉ１は、右側の超音波センサ１２により受信される反射波の強度Ｉ２よりも小さくなる。逆に、トラック６０がトラック５０に対して右方向にずれている場合、右側の超音波センサ１２により受信される反射波の強度Ｉ２は、左側の超音波センサ１１により受信される反射波の強度Ｉ１よりも小さくなる。

したがって、演算装置１７は、超音波センサ１１，１２により受信される反射波の強度Ｉ１，Ｉ２の相違に基づいて、トラック５０とトラック６０との左右のずれ方向を検出する。

また、超音波センサ１１，１２により受信される反射波の強度の相違と、トラック５０とトラック６０との左右のずれ量ｄとには相関がある。そこで、演算装置１７は、超音波センサ１１，１２により受信される反射波の強度の相違に基づいて、トラック５０とトラック６０の左右のずれ量ｄも検出する。

次に、図６を参照して、演算装置１７が実行する車両の相互位置の検出手順について説明する。

まず、Ｓ１１において、超音波センサ１１により受信された反射波の受信信号が入力されているか否か判定する。受信信号の入力がない場合は（ＮＯ）、Ｓ１２で、超音波センサ１１の受信信号の強度Ｉ１を０にセットする。一方、Ｓ１１において、受信信号の入力がある場合は（ＹＥＳ）、Ｓ１３で、超音波センサ１１の受信信号の強度Ｉ１を取得する。

続いて、Ｓ１４において、超音波センサ１２により受信された反射波の受信信号が入力されているか否か判定する。受信信号の入力がない場合は（ＮＯ）、Ｓ１５で、超音波センサ１２の受信信号の強度Ｉ２を０にセットする。一方、Ｓ１４において、受信信号の入力がある場合は（ＹＥＳ）、Ｓ１６で、超音波センサ１２の受信信号の強度Ｉ２を取得する。

続いて、Ｓ１７において、超音波センサ１１の受信信号の強度Ｉ１と、超音波センサ１２の受信信号の強度Ｉ２との相違を算出し、トラック５０とトラック６０との左右のずれ方向及びずれ量ｄを検出する。

具体的には、左右の超音波センサ１１，１２のうち強度が小さい方の反射波を受信した超音波センサが設置されている側を、超音波センサ１１，１２の正面方向を基準として、超音波センサ１１，１２の設置されたトラック６０のずれ方向と検出する。例えば、左の超音波センサ１１により受信された反射波の強度Ｉ１が、右の超音波センサ１２により受信された反射波の強度Ｉ２より小さい場合は、超音波センサ１１，１２の正面方向を基準として、トラック６０は左方向にずれていると検出する。

さらに、超音波センサ１１，１２により受信される反射波の強度の相違ΔＩ＝｜Ｉ１−Ｉ２｜と、トラック５０とトラック６０との左右のずれ量ｄと、の相関関係（例えば、マップや関係式）を予め作成しておく。そして、予め作成された相関関係に反射波の強度の相違ΔＩを適用して、トラック５０とトラック６０との左右のずれ量ｄを検出する。

演算装置１７により検出されたトラック５０に対するトラック６０のずれ方向及びずれ量ｄを用いると、トラック６０の車速、ハンドル操作量等を自動制御し、トラック５０にトラック６０を自動追従させることができる。

以上説明した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。

・トラック５０とトラック６０とが左右にずれていない場合、超音波センサ１１，１２により受信される反射波の強度Ｉ１，Ｉ２は等しくなる。しかし、トラック５０とトラック６０とが左右にずれている場合、超音波センサ１１，１２により受信される反射波の強度Ｉ１，Ｉ２には、ずれ方向に応じた相違が生じる。よって、超音波センサ１１，１２により受信される反射波の強度Ｉ１，Ｉ２の相違に基づいて、トラック５０とトラック６０との左右のずれ方向を検出することができる。したがって、指向性の広い超音波を用いた場合であっても、先行車両と後続車両との左右方向の相互位置を検出することができる。

・左右の超音波センサ１１，１２のうち強度が小さい方の反射波を受信したセンサが設置されている側を、超音波センサ１１，１２の設置されたトラック６０のずれ方向（超音波センサ１１，１２の正面方向を基準として）として検出することができる。

・トラック５０とトラック６０とが左右にずれている場合、超音波センサ１１，１２により受信される反射波の強度Ｉ１，Ｉ２には、ずれ量ｄに応じた相違ΔＩが生じる。したがって、反射波の強度の相違ΔＩとずれ量ｄとの相関関係を予め作成しておくことにより、予め作成された相関関係に反射波の強度の相違ΔＩを適用して、トラック５０とトラック６０との左右のずれ量を検出することができる。

・トラック５０，６０のような物流車両では、駐車時に周囲の障害物を検知するために、車両の前面及び後面の左右両端部に、超音波センサが備えられているものが多い。すでに設置されている超音波センサを用いれば、低コストで、先行車両と後続車両との左右方向の相互位置を検出することができる。

・トラック５０とトラック６０とが左右方向にずれた場合に、超音波センサ１１，１２の一方のセンサで受信される反射波の強度は小さくなるとともに、他方のセンサで受信される反射波の強度は大きくなる。このため、トラック５０とトラック６０との左右方向のずれ量が小さい場合であっても、反射波の受信強度の差が強調される。したがって、左右方向におけるトラック５０とトラック６０との少量のずれも検出することができる。

（第１実施形態の変形例）
上記第１実施形態は、以下のように変形して実施してもよい。また、各変形例をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・超音波センサ１１，１２により受信される反射波の最大強度が大きいほど、反射波のパルス長は長くなる。よって、演算装置１７は、超音波センサ１１，１２により受信される反射波のパルス長Ｗ１，Ｗ２の相違に基づいて、トラック５０とトラク６０との左右のずれ方向を検出してもよい。左右の超音波センサ１１，１２のうちパルス長が短い方の反射波を受信したセンサが設置されている側を、超音波センサ１１，１２の設置されたトラック６０のずれ方向（超音波センサ１１，１２の正面方向を基準として）として検出することができる。

・超音波センサ１１，１２により受信される反射波のパルス長の相違と、トラック５０とトラック６０との左右のずれ量ｄとには相関がある。したがって、超音波センサ１１，１２により受信される反射波のパルス長の相違ΔＷ＝｜Ｗ１−Ｗ２｜と、トラック５０とトラック６０との左右のずれ量ｄと、の相関関係を予め作成しておいてもよい。このようにしても、予め作成された相関関係に反射波のパルス長の相違ΔＷを適用して、トラック５０とトラック６０との左右のずれ量ｄを検出できる。

・超音波センサ１１，１２からなる第１センサ対の所定距離内側に、図１に破線で示すように、超音波センサ１１Ａ，１２Ａからなる第２センサ対を更に設置し、第１センサ対及び第２センサ対が対面するトラック５０の幅に応じて、第１センサ対及び第２センサ対のどちらか一方から送信波を送信して、その反射波を受信してもよい。第２センサ対は、設置された位置から正面に超音波を送信してその反射波を受信するセンサ対であって、送信する超音波の拡散範囲の重複部分が所定範囲よりも狭いセンサ対である。

このようにすると、第１センサ対及び第２センサ対が設置されているトラック６０の幅よりも、第１センサ対及び第２センサに対面するトラック５０の幅が小さい場合には、第２センサ対を用いて、トラック５０とトラック６０との左右方向の相互位置を検出することができる。よって、幅が異なる先行車両に追従して後続車両を走行させる走行システムにも適用することができる。なお、送受信回路１３には、第１センサ対と第２センサ対との接続を切り替えるスイッチが設置されており、最初に第１センサ対から超音波を送信してその反射波が受信できなかった場合は、第２センサ対との接続に切り替え、第２センサ対により超音波を送信する。最初に第１センサ対により超音波を送信してその反射波が受信できた場合は、第１センサ対により超音波を送信し続ける。

・図７に示すように、超音波センサ１１，１２をトラック６０の上端近傍に設置するとよい。超音波センサ１１，１２を高い位置に設置することにより、地面からの反射波の影響を抑制することができる。また、トラックのような物流車両は、乗用車のような一般車両よりも車高が高い。それゆえ、超音波センサ１１，１２をトラック６０の上端近傍に設置すると、トラック６０の前方に一般車両が存在する場合に、一般車両からは反射波が返ってこない。よって、誤った車両に追従することを抑制することができる。

・図７に示すように、トラック６０の上端近傍に設置された超音波センサ１１，１２からなる第１センサ対から所定距離下側に、超音波センサ１１Ｃ，１２Ｃからなる第３センサ対を設置してもよい。第３センサ対は、設置された位置から正面に送信波を送信してその反射波を受信する。演算装置１７は、第１センサ対から送信された送信波の反射波を第１センサ対により受信できず、且つ前記第３センサ対から送信された送信波の反射波を第３センサ対により受信した場合に、第３センサ対の設置された車両に対面して乗用車が存在すると判定する。なお、送受信回路１３には、第１センサ対と第３センサ対との接続を切り替えるスイッチが設置される。

・超音波センサ１１，１２は、超音波の水平方向における拡散範囲の半分ではなく、超音波の水平方向における拡散範囲の一部又は全部がトラック５０の後面に当たるように超音波を送信してもよい。このようにしても、第１実施形態ほど反射波の受信強度の相違は強調されないが、超音波センサ１１，１２により受信される反射波の強度Ｉ１，Ｉ２に、トラック５０とトラック６０とのずれ方向及びずれ量ｄに応じた相違が生じる。

・超音波センサ１１，１２を、トラック５０の後面の左右両端部に互いに同じ高さに設置し、超音波センサ１１，１２と接続される送受信回路１３及び送受信回路１３と接続される演算装置１７を、トラック５０に搭載してもよい。このようにすると、超音波センサ１１，１２から送信された超音波は、トラック６０の前面で反射されて超音波センサ１１，１２により受信される。そして、第１実施形態と同様に、トラック５０とトラック６０とが左右にずれている場合、超音波センサ１１，１２により受信される反射波の強度Ｉ１，Ｉ２に、ずれ方向及びずれ量ｄに応じた相違が生じる。

よって、第１実施形態と同様にして、トラック６０に対するトラック５０のずれ方向及びずれ量ｄを検出できる。この場合、検出したトラック６０に対するトラック５０のずれ方向及びずれ量ｄから、トラック５０に対するトラック６０のずれ方向及びずれ量ｄを算出する。そして、算出したトラック５０に対するトラック６０のずれ方向及びずれ量ｄを、トラック６０に車両間通信により伝達すれば、トラック５０にトラック６０を自動追従させることができる。なお、トラック６０には、トラック６０に追従する後続車との相互位置検出装置が搭載される。

（第２実施形態）
まず、図８を参照しつつ、第２実施形態に係る車両の相互位置検出装置の構成について説明する。第２実施形態に係る車両の相互位置検出装置は、超音波センサ１１と超音波センサ１２とからなるセンサ対と、送受信回路２３と、演算装置２７と、超音波センサ１８（中央センサ）と、送受信回路３３と、演算装置３７とを備える。超音波センサ１１，１２、送受信回路２３、演算装置２７は、先行するトラック５０（第１車両）に追従するトラック６０（第２車両）に搭載され、超音波センサ１８、送受信回路３３、演算装置３７は、先行するトラック５０に搭載されている。更に、トラック６０には、トラック６０とトラック６０に追従する車両との相互位置を検出する相互位置検出装置の超音波センサ１８、送受信回路３３、演算装置３７が搭載されている。また、トラック５０には、トラック５０とトラック５０に先行する車両との相互位置を検出する相互位置検出装置の超音波センサ１１，１２、送受信回路２３、演算装置２７が搭載されている。

超音波センサ１１，１２は、それぞれトラック６０の前面の左端部と右端部に、互いに同じ高さで設置されている。超音波センサ１８は、トラック６０の中央部に設置されている。超音波センサ１１，１２の少なくとも一方のセンサは、設置された位置から正面に第２超音波のパルス波（第２送信波）を送信する。超音波センサ１８は、超音波センサ１１，１２の少なくとも一方から送信された第２超音波を受信した場合に、第１超音波のパルス波（第１送信波）を設置された位置から正面、すなわち超音波センサ１１，１２に向けて送信する。なお、超音波センサ１１，１２が設置されている高さと、超音波センサ１８が設置されている高さとは、必ずしも同じでなくてもよい。超音波センサ１８は、超音波センサ１８から発射された第１超音波の拡散範囲が超音波センサ１１，１２に当たる高さに設置されていればよい。

送受信回路２３は、送信回路２８，２４、受信回路２５，２６を備える。送信回路２８，２４は、超音波センサ１１，１２とそれぞれ電気的に接続されており、送信回路２８，２４の少なくとも一方は、電気信号を電気的に接続された超音波センサに与えて第２超音波を送信させる。受信回路２５は、超音波センサ１１と電気的に接続されており、受信回路２６は、超音波センサ１２と電気的に接続されている。受信回路２５，２６は、超音波センサ１１，１２により受信された第１超音波を電気信号として検出する。

演算装置２７は、送信回路２８，２４、受信回路２５，２６と電気的に接続されている。演算装置２７は、超音波センサ１１，１２により第１送信波を受信するまでの時間の相違、すなわち受信回路２５，２６により受信信号を検出するまでの時間の相違に基づいて、トラック５０とトラック６０との左右の相互位置を検出する。

送受信回路３３は、送信回路３４、受信回路３５を備え、演算装置３７は、送信回路３４、受信回路３５と電気的に接続されている。受信回路３５は、超音波センサ１８により受信された第２超音波を電気信号として検出し、検出した電気信号を演算装置３７に送る。演算装置３７は、受信回路３５から検出した電気信号を受け取ると、送信回路３４から超音波センサ１８へ電気信号を送信させる。送信回路３４は、電気信号を超音波センサ１８に与えて第１超音波のパルス波を送信させる。

次に、図９〜１１を参照して、トラック５０とトラック６０との左右の相互位置を検出する手法について詳しく説明する。図９は、トラック５０とトラック６０とが左右にずれていない場合の相互位置関係を示し、図１０は、トラック５０とトラック６０とが左右にずれている場合の相互位置関係を示す。図１１は、図１０の場合に、超音波センサ１１により第２超音波が送信されてから、超音波センサ１８により送信された第１超音波を超音波センサ１１，１２により受信するまでの時間を示す。

図９に示すように、トラック５０とトラック６０とが左右にずれていない場合、超音波センサ１８から超音波センサ１１，１２までの距離は等しくなる。よって、超音波センサ１２により第２超音波が送信されてから、超音波センサ１８から送信された第１超音波を超音波センサ１１，１２により受信するまでの時間は等しくなる。

一方、図１０に示すように、トラック６０がトラック５０に対して左方向にずれている場合、超音波センサ１８から左側の超音波センサ１１までの距離は、超音波センサ１８から右側の超音波センサ１２までの距離よりも長くなる。よって、図１１に示すように、超音波センサ１１により第１超音波を受信するまでの時間Ｔ１は、超音波センサ１２により第１超音波を受信するまでの時間Ｔ２よりも長くなる。

逆に、トラック６０がトラック５０に対して右方向にずれている場合、超音波センサ１８から右側の超音波センサ１２までの距離は、超音波センサ１８から左側の超音波センサ１１までの距離よりも長くなる。よって、超音波センサ１２により第１超音波を受信するまでの時間Ｔ２は、超音波センサ１１により第１超音波を受信するまでの時間Ｔ１よりも長くなる。

すなわち、超音波センサ１１，１２により第１超音波を受信するまでの時間Ｔ１，Ｔ２には、トラック５０とトラック６０との左右のずれ方向及びずれ量ｄに応じた相違が生じる。よって、演算装置２７は、超音波センサ１１，１２により第１送信波を受信するまでの時間の相違に基づいて、トラック５０とトラック６０との左右のずれ方向及びずれ量ｄを検出する。

具体的には、左右の超音波センサ１１，１２のうち第１超音波を受信するまでの時間が長い方のセンサが設定されている側を、超音波センサ１１，１２の設置されたトラック６０のずれ方向とする。例えば、左の超音波センサ１１により第１超音波を受信するまでの時間Ｔ１が、右の超音波センサ１２により第１超音波を受信するまでの時間Ｔ２よりも長い場合は、超音波センサ１１，１２の正面を基準として、トラック６０は左方向にずれていると検出する。

さらに、超音波センサ１１，１２により第１超音波を受信するまでの時間の相違ΔＴ＝｜Ｔ１−Ｔ２｜と、トラック５０とトラック６０との左右のずれ量ｄと、の相関関係（例えば、マップや関係式）を予め作成しておく。そして、予め作成された相関関係に受信時間の相違ΔＴを適用して、トラック５０とトラック６０との左右のずれ量ｄを検出する。

また、超音波センサ１８により第１超音波を送信してから、超音波センサ１１，１２により第１超音波を受信するまでの各時間を取得して、トラック５０とトラック６０との左右のずれ方向及びずれ量ｄを検出してもよい。この場合は、第１送信波が超音波センサ１８により送信されたタイミングをトラック５０からトラック６０へ伝達し、超音波センサ１８により第１超音波を送信してから、超音波センサ１１，１２により第１超音波を受信するまでの各時間を取得する。

演算装置２７は、超音波センサ１８により第１超音波を送信してから、超音波センサ１１，１２により第１超音波を受信するまでの各時間から、超音波センサ１８から超音波センサ１１，１２までの各距離を算出する。そして、超音波センサ１８が設置されているトラック５０の後面と超音波センサ１１，１２が設置されているトラック６０の前面とは平行であることと、超音波センサ１８から超音波センサ１１，１２までの各距離とに基づき、超音波センサ１８と超音波センサ１１，１２との相互の位置を算出する。さらに、トラック５０とトラック６０との車間距離、及び左右方向におけるトラック５０とトラック６０との相互の位置を算出し、トラック５０とトラック６０との左右のずれ方向及びずれ量ｄを検出する。

以上説明した第２実施形態によれば、以下の効果を奏する。

・トラック５０とトラック６０とが左右にずれていない場合、超音波センサ１８から超音波センサ１１，１２までの距離は等しくなる。しかし、トラック５０とトラック６０とが左右にずれている場合、超音波センサ１８から超音波センサ１１，１２までの距離には相違が生じる。そのため、超音波センサ１１，１２により第１送信波を受信するまでの時間には、ずれ方向に応じた相違が生じる。よって、超音波センサ１１，１２により第１送信波を受信するまでの時間の相違に基づいて、トラック５０とトラック６０の左右のずれ方向を検出することができる。したがって、指向性の広い超音波を用いた場合であっても、先行車両と後続車両との左右方向の相互位置を検出することができる。

・超音波センサ１１，１２は、超音波センサ１８から送信された第１送信波を、反射波ではなく直接波として受信するので、反射波を受信する場合と比較して第１送信波の受信強度が大きくなる。このため、トラック５０とトラック６０との相互位置を検出可能な距離を、より長くすることができる。

・超音波センサ１１、１２のうち第１送信波を受信するまでの時間が長い方のセンサが設置されている側を、超音波センサ１１、１２の設置された車両のずれ方向として検出することができる。

・第１送信波が超音波センサ１８により送信されてから、超音波センサ１１，１２により受信されるまでの各時間から、超音波センサ１８から超音波センサ１１，１２までの各距離を算出できる。そして、超音波センサ１８から超音波センサ１１，１２までの各距離に基づき、超音波センサ１８と超音波センサ１１，１２との相互の位置が算出できる。すなわち、トラック５０とトラック６０との車間距離、及び左右方向におけるトラック５０とトラック６０との相互の位置が算出できる。したがって、トラック５０とトラック６０との左右のずれ方向及びずれ量ｄを検出することができる。

・トラック６０から送信された第２超音波に応じてトラック５０から第１超音波が送信されるので、トラック６０とトラック５０のうち、トラック５０とトラック６０との左右方向の相互位置を検出する車両側で、検出を行うタイミングを調整することができる。

（第２実施形態の変形例）
上記第２実施形態は、以下のように変形して実施してもよい。また、各変形例をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・超音波センサ１１，１２により第２超音波を送信せず、任意のタイミングで超音波センサ１８により第１超音波を送信してもよい。このようにしても、超音波センサ１１，１２により第１超音波を受信するまでの時間の相違に基づいて、トラック５０とトラック６０との左右のずれ方向及びずれ量ｄを検出できる。

・第１実施形態と同様に、超音波センサ１１，１２により受信された第１送信波の強度の相違に基づいて、トラック５０とトラック６０との左右のずれ方向及びずれ量ｄを検出してもよい。

・超音波センサ１１，１２を、トラック５０の後面の左右両端部に設置し、超音波センサ１８を、トラック６０の前面の中央部に設置するとともに、送受信回路２３、演算装置２７をトラック５０に搭載し、送受信回路３３、演算装置３７をトラック６０に設置してもよい。このようにしても、第２実施形態と同様に、トラック５０とトラック６０とが左右にずれている場合、超音波センサ１１，１２により第１超音波を受信するまでの時間Ｔ１，Ｔ２に、ずれ方向及びずれ量ｄに応じた相違が生じる。

よって、第２実施形態と同様にして、トラック６０に対するトラック５０のずれ方向及びずれ量ｄを検出できる。この場合、検出したトラック６０に対するトラック５０のずれ方向及びずれ量ｄから、トラック５０に対するトラック６０のずれ方向及びずれ量ｄを算出する。なお、トラック６０には、トラック６０に追従する車両との相互位置を検出する相互位置検出装置の超音波センサ１１，１２、送受信回路２３、演算装置２７が搭載される。また、トラック５０には、トラック５０に先行する車両との相互位置を検出する相互位置検出装置の超音波センサ１８、送受信回路３３、演算装置３７が搭載される。

（第３実施形態）
図１２を参照しつつ、第３実施形態に係る車両の相互位置検出装置の構成について説明する。第３実施形態に係る車両の相互位置検出装置は、超音波センサ１８（中央センサ）と、送受信回路４３と、演算装置４７と、超音波センサ１１と超音波センサ１２とからなるセンサ対と、送受信回路５３と、演算装置５７と、を備える。超音波センサ１８、送受信回路４３、演算装置４７は、先行するトラック５０（第１車両）に追従するトラック６０（第２車両）に搭載され、超音波センサ１１，１２、送受信回路５３、演算装置５７は、先行するトラック５０に搭載されている。更に、トラック６０には、トラック６０とトラック６０に追従する車両との相互位置を検出する相互位置検出装置の、超音波センサ１１，１２、送受信回路５３、演算装置５７が搭載されている。また、トラック５０には、トラック５０とトラック５０に先行する車両との相互位置を検出する相互位置検出装置の超音波センサ１８、送受信回路４３、演算装置４７が搭載されている。

超音波センサ１８は、トラック５０の中央部に設置されている。超音波センサ１１，１２は、それぞれトラック５０の後面の左端部と右端部に、互いに同じ高さで設置されている。超音波センサ１８は、第１超音波のパルス波（第１送信波）を設置された位置から正面、すなわち超音波センサ１１，１２に向けて送信する。超音波センサ１１，１２は、それぞれ第１超音波を受信した直後、又は受信してから所定時間後に、互いに識別可能な第２超音波のパルス波（第２送信波）をそれぞれ設置された位置から正面に送信する。なお、超音波センサ１１，１２が設置されている高さと、超音波センサ１８が設置されている高さとは、必ずしも同じでなくてもよい。超音波センサ１８は、超音波センサ１８から発射された第１超音波の拡散範囲が超音波センサ１１，１２に当たる高さに設置されていればよい。

送受信回路４３は、送信回路４４、受信回路４５を備え、演算装置４７は、送信回路４４、受信回路４５と電気的に接続されている。送信回路４４は、電気信号を超音波センサ１８に与えて第１超音波のパルス波を送信させる。受信回路４５は、超音波センサ１１，１２からそれぞれ送信され、超音波センサ１８により受信された第２超音波を電気信号として検出し、検出した電気信号を演算装置４７に送る。

演算装置４７は、超音波センサ１８により超音波センサ１１，１２からそれぞれ送信された第２超音波を受信するまでの時間の相違に基づいて、トラック５０とトラック６０との左右の相互位置を検出する。

送受信回路５３は、送信回路５８，５４、受信回路５５，５６を備え、演算装置５７は、送信回路５８，５４、受信回路５５，５６と電気的に接続されている。受信回路５６，５５は、それぞれ超音波センサ１１，１２により受信された第１超音波を電気信号として検出し、検出した電気信号をそれぞれ演算装置５７に送る。

演算装置５７は、受信回路５６，５５から検出した電気信号をそれぞれ受け取ると、受け取った直後又は所定時間後に、送信回路５８，５４から超音波センサ１１，１２へ電気信号をそれぞれ送信させる。送信回路５８，５４は、電気信号を超音波センサ１１，１２にそれぞれ与えて互いに識別可能な第２超音波を送信させる。具体的には、超音波センサ１１，１２から、互いに周波数や符号化方法が異なるパルス波を送信させる。

次に、図１３及び１４を参照して、トラック５０とトラク６０との左右の相互位置を検出する手法について詳しく説明する。図１３は、トラック５０とトラック６０とが左右にずれていない場合の相互位置関係を示し、図１４は、トラック５０とトラック６０とが左右にずれている場合の相互位置関係を示す。

図１３に示すように、トラック５０とトラック６０とが左右にずれていない場合、超音波センサ１８から超音波センサ１１，１２までの距離は等しくなる。よって、超音波センサ１１，１２からそれぞれ送信された第２超音波を、超音波センサ１８により受信するまでの時間は等しくなる。

一方、図１４に示すように、トラック６０がトラック５０に対して左方向にずれている場合、超音波センサ１８から右側の超音波センサ１２までの距離は、超音波センサ１８から左側の超音波センサ１１までの距離よりも長くなる。それゆえ、超音波センサ１８により第１超音波が送信されてから、超音波センサ１２により第１超音波を送信するまでの時間は、超音波センサ１８により第１超音波が送信されてから、超音波センサ１１により第１超音波を送信するまでの時間よりも長くなる。それゆえ、超音波センサ１１から第２超音波が送信されるタイミングよりも、超音波センサ１２から第２超音波が送信されるタイミングの方が遅くなる。

よって、超音波センサ１２から送信される第２超音波の方が、超音波センサ１１から送信される第２超音波よりも遅いタイミングで送信される上に、伝送距離が長くなる。したがって、第１超音波が送信されてから、超音波センサ１８により超音波センサ１２から送信された第２超音波を受信するまでの時間Ｔ２は、第１超音波が送信されてから、超音波センサ１８により超音波センサ１１から送信された第２超音波を受信するまでの時間Ｔ１よりも長くなる。

逆に、トラック６０がトラック５０に対して右方向にずれている場合、超音波センサ１８から左側の超音波センサ１１までの距離は、超音波センサ１８から右側の超音波センサ１２までの距離よりも長くなる。よって、第１超音波が送信されてから、超音波センサ１８により超音波センサ１１から送信された第２超音波を受信するまでの時間Ｔ１は、第１超音波が送信されてから、超音波センサ１８により超音波センサ１２から送信された第２超音波を受信するまでの時間Ｔ２よりも長くなる。

超音波センサ１８により、第１超音波を送信してから、超音波センサ１１，１２からそれぞれ送信された第２超音波を受信するまでの時間Ｔ１，Ｔ２には、トラック５０とトラック６０との左右のずれ方向及びずれ量ｄに応じた相違が生じる。よって、演算装置４７は、超音波センサ１８により、超音波センサ１１，１２からそれぞれ送信された第２送信波を受信するまでの時間の相違に基づいて、トラック５０とトラック６０との左右のずれ方向及びずれ量ｄを検出する。

具体的には、左右の超音波センサ１１，１２のうち超音波センサ１８により後に受信される方の第２超音波を送信するセンサが設定されている側を、超音波センサ１１，１２の設置されたトラック５０のずれ方向とする。すなわち、左右の超音波センサ１１，１２のうち超音波センサ１８により先に受信される方の第２超音波を送信するセンサが設定されている側を、超音波センサ１８の設置されたトラック６０のずれ方向とする。

さらに、超音波センサ１８により、第１超音波を送信してから、超音波センサ１１，１２からそれぞれ送信された第２超音波を受信するまでの時間の相違ΔＴ＝｜Ｔ１−Ｔ２｜と、トラック５０とトラック６０との左右のずれ量ｄと、の相関関係（例えば、マップや関係式）を予め作成しておく。そして、予め作成された相関関係に受信時間の相違ΔＴを適用して、トラック５０とトラック６０との左右のずれ量ｄを検出する。

以上説明した第３実施形態によれば、以下の効果を奏する。

・トラック５０とトラック６０とが左右にずれている場合、超音波センサ１８から超音波センサ１１，１２までの距離には相違が生じる。そのため、超音波センサ１８により超音波センサ１１，１２からそれぞれ送信された第２超音波を受信するまでの時間には、ずれ方向に応じた相違が生じる。よって、超音波センサ１８により、超音波センサ１１，１２からそれぞれ送信された第２超音波を受信するまでの時間の相違に基づいて、トラック５０とトラック６０の左右のずれ方向を検出することができる。したがって、指向性の広い音波や電磁波を用いた場合であっても、先行車両と後続車両との左右方向の相互位置を検出することができる。

・超音波センサ１１，１２のうち超音波センサ１８により受信されるまでの時間が長い方の第２超音波を送信するセンサが設置されている側を、超音波センサ１１，１２の設置された車両のずれ方向として検出できる。

（第３実施形態の変形例）
・超音波センサ１８により第１超音波を送信せず、超音波センサ１１，１２により同じタイミングで第２超音波を送信してもよい。このようにしても、超音波センサ１８により超音波センサ１１，１２からそれぞれ送信された第２超音波を受信するまでの時間の相違に基づいて、トラック５０とトラック６０との左右のずれ方向及びずれ量ｄを検出できる。

（他の実施形態）
本発明は上記各実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。

・超音波センサ１１，１２，１８は、ミリ波レーダやその他の電磁波を送信するレーダを採用してもよい。

・上記各実施形態に係る車両の相互位置検出装置は、先行する第１バスと第１バスに追従する第２バスとを走行させる走行システムに適用してもよい。

１１，１１Ａ，１１Ｃ，１２，１２Ａ，１２Ｃ，１８…超音波センサ、１３，２３，３３，４３，５３…送受信回路、１７，２７，３７，４７，５７…演算装置、５０，６０…トラック。

Claims (10)

1. 先行する第１車両（５０）と前記第１車両に追従する第２車両（６０）とを走行させる走行システムに、適用される車両の相互位置検出装置であって、
   前記第１車両の後面及び前記第２車両の前面の少なくとも一方の左右両端部に互いに同じ高さで設置され、設置された位置から正面にパルス波である送信波を送信してその反射波を受信するセンサ対（１１，１２）と、
   前記センサ対の各センサにより受信される前記反射波のパルス長の相違に基づいて、前記第１車両と前記第２車両との左右のずれ方向を検出する演算装置（１７）と、
   を備えることを特徴とする車両の相互位置検出装置。
2. 前記演算装置は、前記反射波のパルス長の相違と、前記第１車両と前記第２車両との左右のずれ量と、の予め作成された相関関係に、前記反射波のパルス長の相違を適用して前記ずれ量を検出する請求項１に記載の車両の相互位置検出装置。
3. 前記センサ対は第１センサ対であり、
   前記第１センサ対から所定距離内側に設置され、設置された位置から正面に送信波を送信してその反射波を受信する第２センサ対（１１Ａ，１２Ａ）であって、前記送信波の拡散範囲の重複部分が所定範囲よりも狭い前記第２センサ対を備え、
   前記第１センサ対及び前記第２センサ対に対面する車両の幅に応じて、前記第１センサ対及び前記第２センサ対のどちらか一方から送信波を送信してその反射波を受信する請求項１又は２に記載の車両の相互位置検出装置。
4. 前記センサ対は、前記第１車両及び前記第２車両において、車両の上端近傍に設置されている請求項１又は２に記載の車両の相互位置検出装置。
5. 前記センサ対は第１センサ対であり、
   前記第１センサ対が設置されている車両はトラックであり、
   前記第１センサ対から所定距離下側に設置され、設置された位置から正面に送信波を送信してその反射波を受信する第３センサ対（１１Ｃ，１２Ｃ）を備え、
   前記演算装置は、前記第１センサ対から送信された送信波の反射波を前記第１センサ対により受信できず、且つ前記第３センサ対から送信された送信波の反射波を前記第３センサ対により受信した場合に、前記第３センサ対の設置された車両に対面して乗用車が存在すると判定する請求項４に記載の車両の相互位置検出装置。
6. 前記センサ対は、超音波を送受信する超音波センサである請求項１，２，４のいずれかに記載の車両の相互位置検出装置。
7. 前記第１車両と前記第２車両とが左右にずれていない場合に、前記センサ対は、前記センサ対の各センサから送信する送信波の水平方向における拡散範囲の半分が送信先の車両に当たるように前記送信波を送信する請求項１，２，４，６のいずれかに記載の車両の相互位置検出装置。
8. 先行する第１車両（５０）と前記第１車両に追従する第２車両（６０）とを走行させる走行システムに、適用される車両の相互位置検出装置であって、
   前記第１車両の後面及び前記第２車両の前面の少なくとも一方の左右両端部に互いに同じ高さで設置され、設置された位置から正面に送信波を送信してその反射波を受信するセンサ対（１１，１２）と、
   前記センサ対の各センサによりそれぞれ受信される、各センサによりそれぞれ送信された前記送信波の反射波の強度の相違に基づいて、前記第１車両と前記第２車両との左右のずれ方向を検出する演算装置（１７）と、
   を備え、
   前記第１車両と前記第２車両とが左右にずれていない場合に、前記センサ対は、前記センサ対の各センサから送信する送信波の水平方向における拡散範囲の半分が送信先の車両に当たるように前記送信波を送信することを特徴とする車両の相互位置検出装置。
9. 前記演算装置は、前記反射波の強度の相違と、前記第１車両と前記第２車両との左右のずれ量と、の予め作成された相関関係に、前記反射波の強度の相違を適用して前記ずれ量を検出する請求項８に記載の車両の相互位置検出装置。
10. 前記演算装置は、前記センサ対のうち強度が小さい方の前記反射波を受信したセンサが設置されている側を、前記センサ対の設置された車両のずれ方向とする請求項８又は９に記載の車両の相互位置検出装置。

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