JP7234980B2 - 管制装置、及び管制システム - Google Patents

管制装置、及び管制システム Download PDF

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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、自動運転車両と手動運転車両が共に通行する混走道路において、自動運転車両及び手動運転車両を共に円滑に走行させるように制御する管制装置が開示されている。
国際公開第２０１５／１５１２９１号 特開２０１７－２２０１２９号公報
管制装置は、周囲の状況を判断しながら自律的に移動する自動運転移動体に、自動運転移動体の移動を制約する制約条件を含む管制情報を送信して他の移動体との干渉を回避させる場合、管制情報の内容は管制対象となる移動体の機能に応じて動的に変更されることが好ましい。
例えば特定の地点で干渉が予想される自動運転移動体同士の干渉を回避させるには、干渉が予想される地点において、予想通過時間が早い方の自動運転移動体を優先的に通過させればよい。
しかしながら、特定の地点で干渉が予想される移動体が、運転手の判断によって経路を決定し、決定した経路に従って移動体が移動するように運転手自らが移動方向や速度等を制御する手動運転移動体と自動運転移動体である場合、手動運転移動体が備える、管制装置と連携して実現する機能、例えば管制装置が送信した管制情報を受信する受信機能の有無によって、管制装置から自動運転移動体へ送信する管制情報を変更することが好ましい。具体的には、手動運転移動体に管制情報を受信する受信機能が備わっていれば、手動運転移動体の運転手は自らが判断せずとも、管制装置から受信した管制情報に従って経路や速度を制御すれば、自動運転車両との干渉を回避することができる。この場合、手動運転移動体が管制情報に従って移動することが期待できるため、管制装置は、予測した手動運転移動体の走行経路に基づいて生成した、手動運転移動体との干渉を回避させるための管制情報を自動運転移動体に送信することで、自動運転移動体及び手動運転移動体の移動を干渉させることなく効率よく制御することができる。
一方、手動運転移動体に管制情報を受信する受信機能が備わっていなければ、手動運転移動体の運転手は自動運転移動体と干渉する可能性があることを事前に知ることができない。したがって、管制装置は手動運転移動体の運転手の安全を考慮して、干渉地点では手動運転移動体を優先的に通過させるような管制情報を生成し、自動運転移動体に送信することが好ましい。
このように、管制装置は、管制対象となる自動運転移動体や手動運転移動体が備える様々な機能や状態から各移動体の移動に関する特性を考慮し、移動体同士の干渉を回避させる交通管制を行うことが求められる。
しかしながら、特許文献１における交通管制システムでは、有人車両が管制装置から警報及び警告情報を受信する受信機能を備えていることが前提となっている。また、特許文献２における管制装置も、管制対象となる手動運転車両が管制装置と通信を行う通信設備を備えていることを前提に、自動運転車両と手動運転車両の交通管制を行う。
したがって、特許文献１における交通管制システム、及び特許文献２における管制装置は共に、運転に関して有する機能（運転機能）が異なる移動体同士の干渉を回避させる交通管制を実現することができない。
本発明は、上記に示した問題点を鑑みてなされたものであり、装備されている運転機能が異なる複数の移動体が移動する交通環境であっても、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、運転機能が異なる複数の移動体の経路に、他の移動体と予め定めた範囲まで接近する干渉領域が存在する場合、干渉する移動体同士の運転機能及び移動体の状態に応じて、移動体同士を干渉させずに、かつ、前記干渉領域が存在する経路の交通効率が最も高くなるように移動を制約する制約条件に従って移動する移動体の前記制約条件の生成方針を規定する管制制御ポリシーを選択する選択部と、前記選択部で選択した前記管制制御ポリシーに従った前記制約条件を、前記制約条件に基づいて移動する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た移動体にそれぞれ送信する送信部とを備え、前記選択部は、移動体の運転機能及び移動体の状態を用いて、各々の移動体が、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し、移動体同士の干渉を自律的に回避する遵守移動体、前記制約条件を移動体の運転手に伝達し、前記運転手が前記制約条件を満たすように手動で移動体の制御を行い、移動体同士の干渉を回避する準遵守移動体、移動体の状態を自発的に管制装置に送信しながら移動する一方、移動体の運転手が前記制約条件に従うことなく自らの判断により手動で移動体の制御を行い、移動体同士の干渉を回避する非遵守移動体、及び、管制装置との間でデータ通信を行うことなく、移動体の運転手が自らの判断により手動で移動体の制御を行い、移動体同士の干渉を回避する非コネクテッド移動体の何れの種類であるかを判定し、干渉する移動体同士の種類によって表される前記制約条件の遵守度の組み合わせに応じて、前記管制制御ポリシーを選択する。
請求項２記載の発明では、前記選択部は、移動体が移動する経路に沿って設置された、移動体に関するデータを収集する収集装置の収集データから、管制装置とデータ通信を行わない前記非コネクテッド移動体の状態を取得する。
請求項３記載の発明では、前記管制制御ポリシーは、前記制約条件の遵守度の違い、移動体から前記干渉領域までの距離、移動体の前記干渉領域における干渉時間、及び移動体が移動する移動路の優先度の少なくとも１つに基づいて、前記干渉領域を優先的に通過させる移動体を規定する。
請求項４記載の発明では、前記管制制御ポリシーは、前記制約条件の遵守度が低い移動体ほど前記干渉領域を優先的に通過させるように、前記制約条件の生成方針を規定する。
請求項５記載の発明では、前記生成部は、前記干渉領域における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前記管制制御ポリシー毎にモデル化した複数の目的関数の中から、前記選択部によって選択された前記管制制御ポリシーに対応した目的関数を用いて、前記管制制御ポリシーに従った移動体の通過優先順位を設定する。
請求項６記載の発明では、前記生成部は、前記干渉領域の位置情報と、前記目的関数から得られた前記干渉領域での干渉時間における移動体の通過優先順位に基づいて設定した前記干渉領域への進入禁止時間を、前記制約条件として生成する。
請求項７記載の発明では、移動体毎の目的地を設定する設定部と、前記設定部で設定された目的地、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移動体の大域経路を計画する計画部と、前記設定部で目的地が設定されない移動体の走行経路を、移動体の移動体情報から予測する予測部と、前記計画部で計画した移動体の大域経路、及び前記予測部で予測した移動体の走行経路から前記干渉領域を特定する特定部と、移動体の状態を表す移動体情報を収集し、移動体の状態を監視する監視部とを備え、前記監視部によって移動体の状態の変化が検知された場合、前記選択部は、状態が変化した移動体における前記制約条件の遵守度を変化後の状態に応じて更新し、状態が変化した移動体との干渉に関しては、更新後の前記制約条件の遵守度を用いて前記管制制御ポリシーを選択する。
請求項８記載の発明では、前記監視部が移動体との通信異常、及び移動体が実施した自己診断結果の異常の少なくとも一方を検知した場合、前記選択部は、異常が発生した移動体における前記制約条件の遵守度を現状の遵守度よりも低下させ、異常が発生した移動体との干渉に関しては、低下後の前記制約条件の遵守度を用いて前記管制制御ポリシーを選択する。
請求項９記載の発明では、前記監視部が移動体における運転機能の変化を検知した場合、前記選択部は、運転機能が変化した移動体との干渉に関しては、変化後の運転機能に対応した前記制約条件の遵守度を用いて前記管制制御ポリシーを選択する。
請求項１０に記載の管制システムは、データ通信機能を備えた移動体から移動体の状態を表す移動体情報を受信する受信部、運転機能が異なる複数の移動体の経路に、他の移動体と予め定めた範囲まで接近する干渉領域が存在する場合、前記受信部で受信した前記移動体情報に含まれる干渉する移動体同士の運転機能及び移動体の状態に応じて、移動体同士を干渉させずに、かつ、前記干渉領域が存在する経路の交通効率が最も高くなるように移動を制約する制約条件に従って移動する移動体の前記制約条件の生成方針を規定する管制制御ポリシーを選択する選択部、前記選択部で選択した前記管制制御ポリシーに従った前記制約条件を、前記制約条件に基づいて移動する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た移動体にそれぞれ送信する送信部を備えた管制装置と、移動体が移動する経路に沿って設置され、前記管制装置とデータ通信を行うことができない移動体に関する前記移動体情報を収集する収集装置と、移動体が移動する経路に沿って設置された無線通信装置を通じて、前記管制装置と無線でデータ通信を行うことができる移動体を含み、前記管制装置の前記選択部は、前記無線通信装置を通じて前記管制装置と無線でデータ通信を行う移動体の種類を、前記移動体情報に含まれる干渉する移動体同士の運転機能及び移動体の状態に応じて、前記無線通信装置を通じて無線でデータ通信を行う第１無線通信部と、自身の位置を推定する第１位置推定部と、自身の前記移動体情報を管理する第１状態管理部と、前記第１無線通信部が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、前記第１位置推定部で推定した位置情報と前記第１状態管理部で管理する前記移動体情報を用いて、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と、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遵守移動体、前記管制装置から前記制約条件を受信する第２無線通信部と、自身の位置を推定する第２位置推定部と、前記第２無線通信部が前記管制装置から受信した前記制約条件を移動体の運転手に伝達する伝達部と、前記伝達部が伝達した前記制約条件に従って移動体の運転手が手動で制御した移動体の制御内容、及び前記第２位置推定部で推定した移動体の位置情報を含む前記移動体情報を管理し、前記第２無線通信部に対して前記移動体情報の送信依頼を行う第２状態管理部を備えた準遵守移動体、及び、自身の位置を推定する第３位置推定部と、前記第３位置推定部で推定した移動体の位置情報、及び移動体の制御内容を含む前記移動体情報を管理する第３状態管理部と、前記管制装置から前記制約条件の受信はできない一方、前記第３状態管理部で管理される前記移動体情報を前記管制装置に送信する第３無線通信部を備えた非遵守移動体に分類すると共に、前記管制装置とデータ通信を行わない移動体を非コネクテッド移動体として分類した上で、前記干渉領域で干渉する移動体同士の種類の組み合わせに応じて前記管制制御ポリシーを選択し、前記管制装置の前記生成部は、前記選択部で選択された前記管制制御ポリシーに従って、各種類の移動体が前記干渉領域で干渉しないように規定した前記制約条件を前記遵守移動体と前記準遵守移動体の各々に対して生成し、前記送信部は、前記遵守移動体と前記準遵守移動体の各々に対して、移動体と対応付けられた前記制約条件を送信する。
請求項１１記載の発明では、前記収集装置は、移動体に関するデータを収集する収集センサと、前記収集センサの収集データから移動体の状態を検出する状態検出部とを備える。
本発明によれば、装備されている運転機能が異なる複数の移動体が移動する交通環境であっても、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。
管制システムのシステム構成例を示す図である。 遵守車両の制御装置における機能構成例を示す図である。 準遵守車両の制御装置における機能構成例を示す図である。 非遵守車両の制御装置における機能構成例を示す図である。 車両種類毎の運転機能の相違例を示す図である。 収集装置及び管制装置の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。 干渉地点の一例を示す図である。 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。 走行経路の一例を示す図である。 管制制御ポリシー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。 管制装置のＣＰＵ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。 干渉地点における車両の干渉時間の一例を示す図である。 状態ｓx＝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ｓx＝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。 遵守車両の制御装置におけるＣＰＵ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。 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。 準遵守車両における仮想交通ルールの伝達例を示す図である。 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。 バレーパーキングの一例を示す図である。 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。 移動体の分類例を示す図である。
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、管制システム１による管制対象となる車両７、それぞれ経路６に沿って設置される複数の無線通信装置３及び収集装置９、並びに管制装置１０を含み、各々の無線通信装置３及び収集装置９は、通信網５を通じて管制装置１０と接続されている。
車両７が備える運転に関する機能である運転機能の相違により、車両７は複数の種類に分類される。例えば車両７のうち、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車両７はコネクテッド車両に分類され、無線設備を備えておらず、管制装置１０とデータ通信を行うことができない車両７は非コネクテッド車両に分類される。
無線通信装置３は、コネクテッド車両と管制装置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、コネクテッド車両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及び収集装置９で収集した車両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で生成されたコネクテッド車両の管制情報を、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、各々のコネクテッド車両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制約条件の受信機能を有する車両７毎に生成して、制約条件の受信機能を有する各車両７に送信する。
車両７の状態とは、車両７の動き、車両７に対して行われた制御内容、及び車両７に備わっている各機能の動作状況等、計測及び収集可能な車両７に関する項目を項目毎に表した情報の集合体である。
なお、管制装置１０が車両７に送信する仮想交通ルールは、車両７の管制情報の一例であり、詳細内容については後ほど説明する。
管制装置１０は、コネクテッド車両であれば無線通信装置３を通じて移動体情報を受信することができるが、非コネクテッド車両の場合には無線設備を備えていないため、無線通信装置３を通じて移動体情報を受信することができない。
したがって、管制装置１０は、収集装置９を通じて非コネクテッド車両の移動体情報を取得する。
収集装置９は、例えば光学的に撮影を行う撮影ユニットやＵＷＢ(Ultra Wide Band)レーダ等を用いて、車線８における非コネクテッド車両や非コネクテッド車両周辺の交通環境を撮影または計測し、非コネクテッド車両に関する移動体情報を収集する装置である。
コネクテッド車両は、運転機能の相違により、遵守車両、準遵守車両、及び非遵守車両の３つの種類に分離される。
遵守車両とは、管制装置１０から仮想交通ルールを受信し、車両７に取り付けられたセンサ等から得られる交通環境情報を参照しながら、受信した仮想交通ルールを満たし、かつ、車両７同士の干渉を自律的に回避するように、車両７自らの判断によって車両７を制御しながら走行する自動運転機能を備えた車両７のことである。なお、本実施の形態に係る自動運転とは、運転手ではなく自動運転機能が走行に関する責任を負うレベル３以上の区分に分類される運転を指す。
準遵守車両とは、管制装置１０から仮想交通ルールを受信するが、遵守車両のように車両７自身が仮想交通ルールを満たすように走行を制御するのではなく、仮想交通ルールの伝達を受けた運転手が仮想交通ルールを満たし、かつ、車両７同士の干渉を回避するように自らの判断によってハンドルやアクセルを制御して走行する車両７のことである。
非遵守車両とは、無線通信装置３を通じて管制装置１０に移動体情報を送信することはできるが、管制装置１０から仮想交通ルールを受信することができない車両７のことである。
以降では、遵守車両、準遵守車両、非遵守車両、及び非コネクテッド車両を区別して説明する必要がない場合には総称して「車両７」と表し、区別して説明する場合には、それぞれ遵守車両７Ａ、準遵守車両７Ｂ、非遵守車両７Ｃ、及び非コネクテッド車両７Ｄということにする。
管制装置１０が管制情報によって指示した経路６に沿って車両７の移動が実現される度合い、または管制装置１０が予測した経路６に沿って車両７の移動が実現される度合いを「遵守度」と呼び、遵守度が高い車両７ほど、管制装置１０が指示した経路６、または管制装置１０が予測した経路６に沿って移動する蓋然性が高くなる。なお、車両７の移動は仮想交通ルールによって制約されるため、遵守度を仮想交通ルールの遵守度、または移動に関する遵守度ということがある。
車両７において、遵守車両７Ａの遵守度が最も高く、次に準遵守車両７Ｂの遵守度が高い。非遵守車両７Ｃにおける遵守度は準遵守車両７Ｂよりも低く、非コネクテッド車両７Ｄの遵守度は車両７の中で最も低い。すなわち、本実施の形態に係る車両７の種類は、各車両７の遵守度によって区分される。
図２は、遵守車両７Ａ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、遵守車両７Ａの制御装置は、位置推定部２１Ａ、状態管理部２２Ａ、無線通信部２３Ａ、局所経路計画部２４、及び制御部２５Ａの各機能部と、車両走行ルート地図２６を含む。
位置推定部２１Ａは遵守車両７Ａの位置を推定する。具体的には、位置推定部２１Ａは、遵守車両７Ａ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、遵守車両７Ａが走行する周辺環境の形状や、移動体である遵守車両７Ａ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、一致する地点を遵守車両７Ａの現在位置として推定するマップマッチングを用いて遵守車両７Ａの位置を推定する。位置推定部２１Ａにおける遵守車両７Ａの位置の推定方法に制約はなく、例えばＧＰＳ(Global Positioning System)を用いた遵守車両７Ａ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２１Ａは、推定した遵守車両７Ａの位置を位置情報として状態管理部２２Ａ及び局所経路計画部２４に通知する。こうした位置推定部２１Ａは、本実施の形態に係る第１位置推定部に相当する。
状態管理部２２Ａは、例えばナンバー情報及び車体番号のように遵守車両７Ａ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２２Ａは、例えば位置情報によって表される車両７の位置、並びに、姿勢、速度、及び制御内容等を計測するセンサ（「内界センサ」と呼ばれる）や外界センサで取得した周囲の交通環境に関するセンサ値を時系列に沿って収集し、遵守車両７Ａの状態として管理する。
状態管理部２２Ａは、車両固有情報と遵守車両７Ａ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２３Ａ及び局所経路計画部２４に通知する。こうした状態管理部２２Ａは、本実施の形態に係る第１状態管理部に相当する。
無線通信部２３Ａは、状態管理部２２Ａ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を遅滞なく局所経路計画部２４に通知する。こうした無線通信部２３Ａは、本実施の形態に係る第１無線通信部に相当する。
局所経路計画部２４は、位置推定部２１Ａから受け付けた位置情報、状態管理部２２Ａから受け付けた移動体情報、無線通信部２３Ａ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２５Ａに通知する。
局所経路計画部２４は、遵守車両７Ａ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遵守車両７Ａ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遵守車両７Ａの速度や姿勢を設定する。
このように、遵守車両７Ａが仮想交通ルールを満たしながら、管制装置１０によって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、局所経路に従って遵守車両７Ａを走行させるための制御内容が付加される。なお、大域経路の詳細内容については後ほど説明する。
車両走行ルート地図２６は、遵守車両７Ａ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、局所経路に沿って遵守車両７Ａを走行させるための各時刻における遵守車両７Ａの制御内容の設定に用いられる。
制御部２５Ａ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遵守車両７Ａのハンドル、アクセル、ブレーキ等を制御し、局所経路に沿った遵守車両７Ａの自律走行を実現する。
制御部２５Ａが実施した制御に伴うハンドル、アクセル、ブレーキ等の操作量といった遵守車両７Ａの制御内容は、各種制御量を計測するそれぞれの内界センサを通じて状態管理部２２Ａに通知され、遵守車両７Ａの状態として状態管理部２２Ａで管理される。
なお、遵守車両７Ａは管制装置１０から大域経路を受信しなくても、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、仮想交通ルールを満たすような実経路を決定することができるが、ここでは一例として、遵守車両７Ａは管制装置１０から大域経路を受信して実経路、すなわち、局所経路を決定するものとする。
図３は、準遵守車両７Ｂの制御装置における機能構成例を示す図である。
図３に示すように、準遵守車両７Ｂの制御装置は、位置推定部２１Ｂ、状態管理部２２Ｂ、無線通信部２３Ｂ、制御部２５Ｂ、及び仮想交通ルール伝達部２７を含む。
準遵守車両７Ｂは運転手が実経路を決定するため、遵守車両７Ａのように局所経路計画部２４及び車両走行ルート地図２６は存在せず、その代わりに、仮想交通ルール伝達部２７が存在する。
位置推定部２１Ｂは、遵守車両７Ａにおける位置推定部２１Ａと同様の方法により準遵守車両７Ｂの位置を推定し、推定した準遵守車両７Ｂの位置を位置情報として状態管理部２２Ｂに通知する。こうした位置推定部２１Ｂは、本実施の形態に係る第２位置推定部に相当する。
状態管理部２２Ｂは、遵守車両７Ａにおける状態管理部２２Ａと同様に、準遵守車両７Ｂの移動体情報の収集及び管理を行う。準遵守車両７Ｂの場合、運転手が準遵守車両７Ｂを制御するため、準遵守車両７Ｂの状態には、運転手が操作したハンドル、アクセル、ブレーキ等の操作量が含まれる。
また、状態管理部２２Ｂは、管理する移動体情報を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２３Ｂに通知する。こうした状態管理部２２Ｂは、本実施の形態に係る第２状態管理部に相当する。
無線通信部２３Ｂは、状態管理部２２Ｂ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を遅滞なく仮想交通ルール伝達部２７に通知する。こうした無線通信部２３Ｂは、本実施の形態に係る第２無線通信部に相当する。
仮想交通ルール伝達部２７は、無線通信部２３Ｂを通じて管制装置１０から受信した管制情報に含まれる仮想交通ルールをドライバに伝達する。準遵守車両７Ｂの運転手が仮想交通ルールを把握することができる方法であれば、仮想交通ルール伝達部２７における仮想交通ルールの伝達方法に制約はなく、表示による伝達、音声による伝達、及び触覚による伝達の何れの方法を用いてもよく、また、複数の伝達方法を組み合わせて運転手に仮想交通ルールを伝達してもよい。こうした仮想交通ルール伝達部２７は、本実施の形態に係る伝達部に相当する。
なお、準遵守車両７Ｂは管制装置１０から大域経路を受信し、仮想交通ルール伝達部２７で大域経路を仮想交通ルールと共に運転手に伝達して運転手の運転支援を行ってもよいが、ここでは一例として、準遵守車両７Ｂは管制装置１０から大域経路を受信しないものとして説明を行う。
図４は、非遵守車両７Ｃの制御装置における機能構成例を示す図である。
図４に示すように、非遵守車両７Ｃの制御装置は、位置推定部２１Ｃ、状態管理部２２Ｃ、無線通信部２３Ｃ、及び制御部２５Ｃを含む。
非遵守車両７Ｃでは管制装置１０から仮想交通ルールを受信することができないか、または、仮想交通ルールを受信しても仮想交通ルールを活用する機能を備えていないため、準遵守車両７Ｂから仮想交通ルール伝達部２７を取り除いた構成となる。
位置推定部２１Ｃは、遵守車両７Ａにおける位置推定部２１Ａと同様の方法により非遵守車両７Ｃの位置を推定し、推定した非遵守車両７Ｃの位置を位置情報として状態管理部２２Ｃに通知する。こうした位置推定部２１Ｃは、本実施の形態に係る第３位置推定部に相当する。
状態管理部２２Ｃは、準遵守車両７Ｂにおける状態管理部２２Ｂと同様に、非遵守車両７Ｃの移動体情報の収集及び管理を行う。また、状態管理部２２Ｃは、管理する移動体情報を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２３Ｃに通知する。こうした状態管理部２２Ｃは、本実施の形態に係る第３状態管理部に相当する。
無線通信部２３Ｃは、状態管理部２２Ｃ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。こうした無線通信部２３Ｃは、本実施の形態に係る第３無線通信部に相当する。
なお、非遵守車両７Ｃは管制装置１０から大域経路を受信し、受信した大域経路を運転手に伝達して運転手の運転支援を行うようにしてもよいが、ここでは一例として、非遵守車両７Ｃは管制装置１０から大域経路を受信しないものとして説明を行う。
非遵守車両７Ｃは、管制装置１０から仮想交通ルールを受信することができないか、または、仮想交通ルールを受信しても仮想交通ルールを活用する機能を備えていなければ自動運転機能を備えていてもよいが、ここでは一例として運転手が非遵守車両７Ｃを手動運転しているものとする。
なお、非コネクテッド車両７Ｄの場合、管制装置１０とデータ通信を行わないため、どのような機能構成であっても構わない。
図５は、上述した遵守車両７Ａ、準遵守車両７Ｂ、非遵守車両７Ｃ、及び非コネクテッド車両７Ｄが有する運転機能の相違をまとめた図である。
図５において、“〇”は対応する運転機能を備えていることを表し、“×”は対応する運転機能を備えていないことを表す。“〇／×”は対応する運転機能を備えていても備えていなくてもどちらでもよいことを表し、“－”は原則不要な運転機能であることを表す。
以降では、説明の便宜上、移動体情報を区別して説明する必要がある場合、遵守車両７Ａの移動体情報を「移動体情報Ａ」、準遵守車両７Ｂの移動体情報を「移動体情報Ｂ」、及び非遵守車両７Ｃの移動体情報を「移動体情報Ｃ」ということにする。
一方、図６は、収集装置９及び管制装置１０の機能構成例を示す図である。図６に示すように、収集装置９はインフラセンサ９Ａと状態検出部９Ｂを備える。
インフラセンサ９Ａは、例えば光学的に撮影を行う撮影ユニットやＵＷＢレーダ等であり、非コネクテッド車両７Ｄや非コネクテッド車両７Ｄ周辺の交通環境を撮影または計測する。インフラセンサ９Ａは、撮影または計測して収集した非コネクテッド車両７Ｄの走行状態や交通環境に関する収集データを、状態検出部９Ｂに通知する。なお、インフラセンサ９Ａは、例えば予め定めた間隔（以降、「収集間隔」という）毎に交通環境の撮影または計測を行うが、非コネクテッド車両７Ｄのような移動体を検出してから一定期間の間だけ、交通環境の撮影または計測を行うようにしてもよい。一例として、インフラセンサ９Ａは、予め定めた収集間隔で画像を常時撮影しているカメラとする。収集間隔を短く設定していけば、インフラセンサ９Ａが撮影する画像は動画となる。こうしたインフラセンサ９Ａは、本実施の形態に係る収集センサに相当する。
状態検出部９Ｂは、インフラセンサ９Ａから収集データを受け付けると、公知の画像処理によってインフラセンサ９Ａが撮影した画像から非コネクテッド車両７Ｄの車両部分を抽出し、画像における非コネクテッド車両７Ｄの位置を、インフラセンサ９Ａにおけるカメラ座標の位置から実際の車線８の形状を表す地図座標の位置に座標変換を行って、管制走行ルート地図１９上における非コネクテッド車両７Ｄの位置を算出する。管制走行ルート地図１９上における非コネクテッド車両７Ｄの位置が確定すれば、例えば２枚の画像から得られた非コネクテッド車両７Ｄの位置のずれと２枚の画像が撮影された時間差から、非コネクテッド車両７Ｄの速度が得られる。また、時系列に沿った非コネクテッド車両７Ｄの位置の変化から、非コネクテッド車両７Ｄがどのように移動しているのか追尾することができる。
このように、状態検出部９Ｂは、非コネクテッド車両７Ｄの位置、姿勢、及び速度といった非コネクテッド車両７Ｄの移動体情報を検出し、通信網５を通じて遅滞なく管制装置１０に送信する。以降では、非コネクテッド車両７Ｄの移動体情報を「移動体情報Ｄ」ということがある。
収集装置９は、必ずしもインフラセンサ９Ａと状態検出部９Ｂを備える必要はなく、例えばインフラセンサ９Ａだけを備えてもよい。この場合、状態検出部９Ｂを備えた図示しない状態検出装置を通信網５に接続し、図示しない状態検出装置で各収集装置９から通知されるそれぞれの収集データを受け付けて、非コネクテッド車両７Ｄの移動体情報を検出すればよい。各々の収集装置９から状態検出部９Ｂが不要となるため、収集装置９に状態検出部９Ｂを含めるよりも収集装置９を小型化することができ、収集装置９の取り付けが容易になる。
収集装置９も無線通信装置３と同様に、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非コネクテッド車両７Ｄの移動体情報が得られる範囲に設置される。収集装置９におけるインフラセンサ９Ａの撮影方向及び撮影される画像の範囲（画角）は固定であっても可変であってもよい。
次に、管制装置１０の機能について説明する。
図６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、走行経路予測部１４、干渉地点特定部１５、移動体情報監視部１６、管制制御ポリシー選択部１７、及び仮想交通ルール生成部１８の各機能部と、管制走行ルート地図１９を含む。
通信部１２は、遵守車両７Ａ、準遵守車両７Ｂ、及び非遵守車両７Ｃの各々から無線通信装置３を通じて移動体情報を受信すると共に、後述する仮想交通ルール生成部１８で生成した仮想交通ルールを含む管制情報を、管制情報の送信先として指定された各々の遵守車両７Ａ及び準遵守車両７Ｂ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、仮想交通ルールを送信する送信部の一例である。
遵守車両７Ａは、管制装置１０によって指定された大域経路に沿って走行する車両７であるため、管制装置１０が大域経路を計画する必要がある。
そのため、目的地設定部１１は、遵守車両７Ａが向かおうとしている目的地と遵守車両７Ａの車両固有情報を受け付け、遵守車両７Ａ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。
遵守車両７Ａの目的地及び車両固有情報は管制装置１０の操作者が目的地設定部１１に設定してもよいが、遵守車両７Ａ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に相当する。
大域経路計画部１３は、目的地設定部１１から受け付けた遵守車両７Ａの目的地、通信部１２から受け付けた遵守車両７Ａの移動体情報Ａ、及び管制走行ルート地図１９を用いて大域経路を計画する。大域経路計画部１３は計画した大域経路を干渉地点特定部１５に通知する。
図７は、大域経路の計画に用いられる管制走行ルート地図１９の内容例を示す図である。管制走行ルート地図１９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１９を構成する区間（図７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１９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１９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８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８（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８（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９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。
前述した遵守車両７Ａにおける車両走行ルート地図２６も管制走行ルート地図１９と同じ情報で構成されるが、車両走行ルート地図２６は、遵守車両７Ａが実際に走行する上で必要になる、管制走行ルート地図１９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１９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１９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１９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１９を取得してもよい。
図６における大域経路計画部１３は、目的地設定部１１から受け付けた遵守車両７Ａの車両固有情報と目的地、移動体情報Ａに含まれる遵守車両７Ａの位置情報と車両固有情報、及び管制走行ルート地図１９に基づいて、遵守車両７Ａ毎に管制走行ルート地図１９上で遵守車両７Ａの現在位置から目的地までの経路６である大域経路を探索する。すなわち、大域経路は、管制走行ルート地図１９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１０は、共に遵守車両７Ａである車両Ｐ及び車両Ｑの大域経路の一例を示す図である。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における遵守車両７Ａの大域経路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に相当する。
遵守車両７Ａであれば予め目的地が決められるため、管制装置１０が主体となって大域経路計画部１３で遵守車両７Ａの大域経路を計画することができる。遵守車両７Ａは大域経路に基づいて決定した局所経路を走行することから、管制装置１０は自らが計画した大域経路によって、遵守車両７Ａの経路６を知ることができる。
一方、準遵守車両７Ｂの場合、運転手が経路６を決定することから目的地が予め決められていないことがある。また、非遵守車両７Ｃも運転手が運転していれば準遵守車両７Ｂと同様に、運転手が経路６を決定することから目的地が予め決められていないことがある。更に、非コネクテッド車両７Ｄの場合、管制装置１０とデータ通信を行うことができないため、管制装置１０にはそもそも非コネクテッド車両７Ｄが向かおうとしている目的地を取得する手段がない。
したがって、管制装置１０は大域経路計画部１３で準遵守車両７Ｂ、非遵守車両７Ｃ、及び非コネクテッド車両７Ｄの大域経路を計画することができない。
その代わりに管制装置１０は、走行経路予測部１４で準遵守車両７Ｂ、非遵守車両７Ｃ、及び非コネクテッド車両７Ｄの走行経路を予測する。
具体的には、走行経路予測部１４は、準遵守車両７Ｂ、非遵守車両７Ｃ、及び非コネクテッド車両７Ｄ（以降、「特定車両」という）における各々の移動体情報Ｂ、移動体情報Ｃ、及び移動体情報Ｄに含まれる位置情報と速度から走行経路を予測する。例えば走行経路予測部１４は、特定車両の現在位置から特定の距離（例えば１００ｍ）までを移動体情報で示される速度で走行するものとし、特定の距離に対応する車線８の区間の経由点列をつないだ経路６を特定車両の走行経路として干渉地点特定部１５に通知する。
しかしながら、特定車両の目的地は不明であるため、走行経路予測部１４は、車線８が分岐する場合には大域経路と異なり、車線８が分岐する毎に枝分かれするすべての経路６の組み合わせを走行経路として取り扱う。
図１１は、車両Ｐが特定車両である場合の走行経路の一例を示す図である。図１１に示すように車両Ｐの走行先が２つに分岐している場合、走行経路予測部１４は、車両Ｐが分岐点で何れの方向に分岐するか不明であるため、経路６Ｐ－１及び経路６Ｐ－２を共に車両Ｐの走行経路とする。こうした走行経路予測部１４は、本実施の形態に係る予測部に相当する。
なお、既に説明したように、準遵守車両７Ｂの移動体情報Ｂ及び非遵守車両７Ｃの移動体情報Ｃは無線通信装置３を通じて取得され、非コネクテッド車両７Ｄの移動体情報Ｄは収集装置９を通じて取得される。
収集装置９で撮影される画像には非コネクテッド車両７Ｄ以外の種類の車両７も含まれる場合がある。この場合、収集装置９から取得した何れの移動体情報が非コネクテッド車両７Ｄの移動体情報Ｄであるのか区別がつかないことがある。したがって、走行経路予測部１４は、例えば通信部１２を通じて取得した移動体情報Ａ、移動体情報Ｂ、及び移動体情報Ｃに含まれる何れかの位置情報と、収集装置９から取得した車両７の移動体情報に含まれる位置情報が一致していると認められる予め定めた範囲内まで接近している場合、収集装置９から通知された移動体情報によって表される車両７は、通信部１２から取得した移動体情報によって表される遵守車両７Ａ、準遵守車両７Ｂ、及び非遵守車両７Ｃの何れかであると判定し、非コネクテッド車両７Ｄの移動体情報Ｄと区別すればよい。
干渉地点特定部１５は、大域経路計画部１３から受け付けた遵守車両７Ａの大域経路と、走行経路予測部１４でそれぞれ予測した準遵守車両７Ｂ、非遵守車両７Ｃ、及び非コネクテッド車両７Ｄの走行経路に基づいて、各大域経路及び各走行経路における干渉地点Ｘを特定する。干渉地点特定部１５は、特定した干渉地点Ｘを各車両７の大域経路または走行経路毎に管制制御ポリシー選択部１７に通知する。また、干渉地点特定部１５は、各車両７の経路６と各々の経路６における干渉地点Ｘを仮想交通ルール生成部１８に通知する。
移動体情報監視部１６は各車両７の移動体情報を収集し、車両７の状態を監視する。また、移動体情報監視部１６は、車両７の種類の判定に用いられる車両７の状態に変化が生じた場合には、管制制御ポリシー選択部１７に状態の変化を通知する。こうした移動体情報監視部１６は、本実施の形態に係る監視部に相当する。
管制制御ポリシー選択部１７は、干渉地点Ｘで干渉する車両７同士の運転機能及び移動体情報によって表される車両７の状態に応じて、予め用意している複数の管制制御ポリシーの中から、干渉地点Ｘで車両７同士が干渉しないように遵守車両７Ａ及び準遵守車両７Ｂが従うべき仮想交通ルールの生成方針を規定した管制制御ポリシーを選択する。
管制制御ポリシーは、干渉地点Ｘでの干渉が予測される車両７同士の種類の組み合わせによって複数の管制制御ポリシーが存在するが、各々の管制制御ポリシーは、車両７同士が干渉地点Ｘで干渉しないように考えられた、次のような設計指針に基づいて設計されている。
＜管制制御ポリシーの設計指針＞
（設計指針１）干渉する車両７が遵守車両７Ａ同士であれば、干渉地点Ｘを通過する予想通過時間（以降、「干渉時間ｔ」という）が早い方の遵守車両７Ａを優先する。
（設計指針２）干渉する車両７が遵守車両７Ａとそれ以外の種類の車両７の場合、それ以外の種類の車両７を優先する。ただし、各々の車両７の干渉時間ｔを比較して、実際に干渉する度合いが低いとみなすことができる場合には、遵守車両７Ａを優先してもよい。
（設計指針３）準遵守車両７Ｂは運転手が手動運転を行っている車両７であるが、運転手に仮想交通ルールが伝達されているため、干渉地点Ｘから離れた場所に位置する場合には余裕をもって仮想交通ルールに従った運転を行うことが可能であるため、遵守車両７Ａとして取り扱う。
（設計指針４）遵守車両７Ａ以外の種類の車両７が干渉地点Ｘに接近した場合には、優先車線８Ａを走行する車両７を優先する。
図１２は、上述した管制制御ポリシーの設計指針に基づいて実際に設計された管制制御ポリシーの例を示す図である。
図１２では、干渉する２台の車両７を車両Ｐと車両Ｑで表し、車両Ｐの種類と車両Ｑの種類の組み合わせに対応した管制制御ポリシーが記載されている。
ポリシーＩＤが“１”の管制制御ポリシーは、干渉地点Ｘの予想通過時間が早い車両７を優先とする内容であり、設計指針１から得られたポリシー内容である。ポリシーＩＤが“２”の管制制御ポリシーは、車両Ｑが干渉地点Ｘから離れている場合には干渉地点Ｘの予想通過時間が早い車両７を優先し、車両Ｑが干渉地点Ｘに近い場合には車両Ｑを優先する内容であり、設計指針１、設計指針２、及び設計指針３から得られたポリシー内容である。ポリシーＩＤが“３ａ”及び“３ｂ”の管制制御ポリシーは、共に干渉地点Ｘの予想通過時間が早い車両７を優先し、車両Ｐ、Ｑが干渉範囲まで接近する可能性がある場合には車両Ｑを優先する内容であり、設計指針２及び設計指針３から得られたポリシー内容である。ポリシーＩＤが“４”の管制制御ポリシーは、車両Ｐが干渉地点Ｘから離れている場合には干渉地点Ｘの予想通過時間が早い車両７を優先し、車両Ｐが干渉範囲まで近づいている場合には車両Ｐを優先する内容であり、設計指針１、設計指針２、及び設計指針３から得られたポリシー内容である。ポリシーＩＤが“５”の管制制御ポリシーは、車両Ｐ、Ｑが干渉地点Ｘから離れている場合には干渉地点Ｘの予想通過時間が早い車両７を優先し、車両Ｐ、Ｑが干渉範囲まで近づいている場合には優先車線８Ａを走行する車両７を優先する内容であり、設計指針２、設計指針３、及び設計指針４から得られたポリシー内容である。
なお、車両Ｐが非遵守車両７Ｃで、車両Ｑが非遵守車両７Ｃまたは非コネクテッド車両７Ｄの組み合わせの場合、または車両Ｐ及び車両Ｑが共に非コネクテッド車両７Ｄの組み合わせの場合、管制装置１０が仮想交通ルールを生成しても非遵守車両７Ｃ及び非コネクテッド車両７Ｄは仮想交通ルールに従って走行することができないため、対応する管制制御ポリシーは不要となる。
管制制御ポリシー選択部１７は、選択した管制制御ポリシーを仮想交通ルール生成部１８に通知する。
仮想交通ルール生成部１８は、通信部１２から受け付けた各車両７の移動体情報、大域経路計画部１３から受け付けた各車両７の経路６、すなわち、大域経路と走行経路、各々の経路６における干渉地点Ｘ、及び管制制御ポリシー選択部１７から受け付けた管制制御ポリシーを用いて、遵守車両７Ａ及び準遵守車両７Ｂに対する仮想交通ルールを生成する。仮想交通ルール生成部１８は、本実施の形態に係る生成部に相当する。
具体的には、仮想交通ルール生成部１８は、遵守車両７Ａの大域経路における干渉地点Ｘで干渉しあう遵守車両７Ａと他の車両７について、各々の干渉地点Ｘにおける干渉時間ｔを推定し、各干渉地点Ｘ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遵守車両７Ａに対して規定する。
同様に、仮想交通ルール生成部１８は、準遵守車両７Ｂの走行経路における干渉地点Ｘで干渉しあう準遵守車両７Ｂと他の車両７について、各々の干渉地点Ｘにおける干渉時間ｔを推定し、各干渉地点Ｘ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準遵守車両７Ｂに対して規定する。
仮想交通ルール生成部１８は、遵守車両７Ａに対しては大域経路と仮想交通ルールを含んだ管制情報を生成し、準遵守車両７Ｂに対して仮想交通ルールを含んだ管制情報を生成し、通信部１２に対して各々の遵守車両７Ａ及び準遵守車両７Ｂ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、無線通信装置３から該当する遵守車両７Ａ及び準遵守車両７Ｂに対して、各々の遵守車両７Ａ及び準遵守車両７Ｂ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１３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１３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６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、無線通信装置３及び収集装置９や、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１４は、非コネクテッド車両７Ｄを除く車両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～図４にそれぞれ示した各種類の車両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を各種類の車両７に対応した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、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と共に、操作量を車両７の状態としてＣＰＵ４１に通知する装置であり、遵守車両７Ａの場合、ＣＰＵ４１によって操作量が制御され、準遵守車両７Ｂの場合、運転手によって操作量が制御される。非遵守車両７Ｃの場合には自動運転機能を備えていてもいなくてもよいため、操作装置の操作量は運転モードに応じてＣＰＵ４１によって制御されることもあれば、運転手によって制御されることもある。
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や、触覚によって通知するデバイスを接続してもよい。車両７が準遵守車両７Ｂの場合、運転手に管制情報を伝達する少なくとも１つのデバイスがＩ／Ｏ４５に接続される。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り、例えば準遵守車両７Ｂのように自動運転機能を備えていない車両７の場合、必ずしもＩ／Ｏ４５に外界センサ５２が接続されていないこともある。
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１５は、各車両７から移動体情報を受け付けた場合に、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の管制対象となる車両７が車両Ｐ及び車両Ｑの場合について管制装置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。
ステップＳ１０において、ＣＰＵ３１は、移動体情報によって通知される車両７の運転機能に基づいて、車両Ｐと車両Ｑの種類を判定する。
ステップＳ２０において、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１０で判定した車両Ｐ及び車両Ｑの少なくとも一方の種類が遵守車両７Ａであるか否かを判定する。車両Ｐ及び車両Ｑの少なくとも一方が遵守車両７ＡであればステップＳ３０に移行する。
ステップＳ３０において、ＣＰＵ３１は、遵守車両７Ａから受信した移動体情報に含まれる車両７の位置情報と、遵守車両７Ａの目的地に基づいて、遵守車両７Ａの大域経路を生成する。
一方、ステップＳ２０の判定処理において車両Ｐ及び車両Ｑの何れも遵守車両７Ａでないと判定された場合、ステップＳ３０の処理を実行することなくステップＳ４０に移行する。
ステップＳ４０において、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１０で判定した車両Ｐ及び車両Ｑの少なくとも一方の種類が遵守車両７Ａ以外であるか否か、すなわち、車両Ｐ及び車両Ｑの少なくとも一方の種類が特定車両であるか否かを判定する。車両Ｐ及び車両Ｑの少なくとも一方の種類が特定車両である場合には、ステップＳ５０に移行する。
ステップＳ５０において、ＣＰＵ３１は、特定車両から受信した移動体情報に含まれる特定車両の位置情報と特定車両の速度に基づいて、特定車両の走行経路を生成する。
なお、分岐点の手前の地点で特定車両の速度が減速した場合、分岐点を直進するよりも折れ曲がる蓋然性が高いことから、ＣＰＵ３１は、折れ曲がる方向に進む経路６だけを特定車両の走行経路として生成してもよい。
一方、ステップＳ４０の判定処理において車両Ｐ及び車両Ｑの何れも特定車両でないと判定された場合、ステップＳ５０の処理を実行することなくステップＳ６０に移行する。
ステップＳ６０において、ＣＰＵ３１は、車両Ｐの経路６を示す経由点が、車両Ｑの経路６を示す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、ステップＳ３０またはステップＳ５０で取得した車両Ｐの大域経路若しくは走行経路（単に「車両Ｐの経路６」という）と、ステップＳ３０またはステップＳ５０で取得した車両Ｑの大域経路若しくは走行経路（単に「車両Ｑの経路６」という）が交差または合流する地点の経由点や、車両Ｐの経路６と車両Ｑの経路６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９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の各々の経路６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Ｓ７０において、ＣＰＵ３１は、ステップＳ６０で特定した車両Ｐと車両Ｑの各干渉地点Ｘについて、車両Ｐと車両Ｑの干渉時間ｔ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までの経路６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。
Figure 0007234980000001
なお、ｔbegin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、ｔend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、ｔbegin以上ｔend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ｔp」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ｔq」と表す。干渉時間ｔの算出方法は上記に限定されず、ドライバモデルや車両挙動モデルを用いた予測等を用いてもよい。
図１６は、特定の干渉地点Ｘに対する車両Ｐの干渉時間ｔpと、車両Ｑの干渉時間ｔq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ｔp及び車両Ｑの干渉時間ｔqを算出する。
ステップＳ８０において、ＣＰＵ３１は、干渉する車両Ｐと車両Ｑの種類の組み合わせに応じて、図１２に示した管制制御ポリシーから対応する管制制御ポリシーを選択する。
ステップＳ９０において、ＣＰＵ３１は、ステップＳ６０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、干渉時間ｔと干渉地点Ｘの位置情報を用いて車両７が走行することができる時間と場所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“ｓx”で表す。干渉地点Ｘにおける状態ｓx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ｓx＝０に設定し、車両Ｑが優先の場合には状態ｓx＝１に設定する。
図１７は、状態ｓx＝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ｔpがｔp begin以上ｔp 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ｔp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ｔp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ｔp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１８は、状態ｓx＝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ｔqがｔq begin以上ｔq 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ｔq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ｔq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ｔq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ｓx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、車両Ｐ及び車両Ｑの通過優先順位をどのように決定するかは、管制制御ポリシーの内容を表す目的関数Ｃ(Ｓ)を評価することによって行われる。
目的関数Ｃ(Ｓ)は管制制御ポリシー毎に予め用意されており、不揮発性メモリ３４に記憶される。ＣＰＵ３１は、ステップＳ８０で選択した管制制御ポリシーと対応付けられた目的関数Ｃ(Ｓ)を用いて、車両Ｐ及び車両Ｑの通過優先順位を決定する。目的関数Ｃ(Ｓ)は、車両７が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。
したがって、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。
なお、目的関数Ｃ(Ｓ)における“Ｓ”は管制システム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ｓxの集合をベクトルとして表したものであり「状態ベクトル」と呼ばれる。状態ベクトルＳは、Ｓ＝(ｓ1, ｓ2,・・, ｓi,・・,ｓN)で表される。
以降では、各管制制御ポリシーと対応付けられたそれぞれの目的関数Ｃ(Ｓ)を用いて、車両Ｐ及び車両Ｑの通過優先順位を決定する決定方法について説明する。
まず、車両Ｐ及び車両Ｑが共に遵守車両７Ａである場合の干渉地点Ｘにおける通過優先順位の決定方法について説明する。
この場合、ＣＰＵ３１は、図１２に示した管制制御ポリシーにおいてポリシーＩＤが“１”に対応した管制制御ポリシーの目的関数Ｃ１(Ｓ)を用いる。ポリシーＩＤが“１”に対応した管制制御ポリシーの目的関数Ｃ１(Ｓ)は例えば（２）式で表される。
Figure 0007234980000002
ここで、Ｃsingle(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。Ｃconsistency(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。Ｃmulti(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。ωc及びωmは、目的関数Ｃ１(Ｓ)に対してＣconsistency(Ｓ)、及びＣmulti(Ｓ)が与える影響度を調整するための重みである。
（２）式において、Ｃsingle(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。
Figure 0007234980000003
すなわち、Ｃsingle(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、車両７がこれまでに待機した時間、及び緊急車両などの車両７自身の優先度を考慮してＣsingle(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Ｘi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ｔpが車両Ｑの干渉時間ｔqより遅い場合、Ｃsingle(si;ｔp,ｔq)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、Ｃsingle(si;ｔp,ｔq)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、Ｃsingle(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Ｃconsistency(Ｓ)は、（５）式及び（６）式で表される。
Figure 0007234980000004
状態ｓx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、ｓx (T)は時刻Ｔの時点で設定した状態ｓxを表し、ｓx (T-1)は時刻Ｔよりも１単位前の時刻に設定した状態ｓx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、Ｃconsistency(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ｓx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ｓx (T-1)との関係性から状態ｓx (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ｓxとの関係性から状態ｓx (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Ｃconsistency(Ｓ)の値が大きくなるように、Ｃconsistency(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Ｃmulti(Ｓ)は、（７）式及び（８）式で表される。
Figure 0007234980000005
ここで、ｗi,jは２つの干渉地点Ｘi、Ｘjの協調度を表す値であり、ｗi,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。
ｗi,j＝０は干渉地点Ｘi、Ｘjが協調する必要がないことを表し、ｗi,jが大きくなるにつれて２つの干渉地点Ｘi、Ｘjを協調して扱った方がよいことを表す。
図１９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１９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ｓx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ｗi,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ｗi,jを参照してＣmulti(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Ｃmulti(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Ｃmulti(Ｓ)の計算を行ってもよい。
次に、車両Ｐが遵守車両７Ａで、車両Ｑが準遵守車両７Ｂである場合の干渉地点Ｘにおける通過優先順位の決定方法について説明する。
この場合、ＣＰＵ３１は、図１２に示した管制制御ポリシーにおいてポリシーＩＤが“２”に対応した管制制御ポリシーの目的関数Ｃ２(Ｓ)を用いる。ポリシーＩＤが“２”に対応した管制制御ポリシーの目的関数Ｃ２(Ｓ)は例えば（９）式で表される。
Figure 0007234980000006
ここで、ｌqは干渉地点Ｘから車両Ｑまでの距離、Ｄ1は車両Ｑが干渉地点Ｘから離れているか否かを示す閾値である。距離ｌqが閾値Ｄ1を超える場合、車両Ｑは干渉地点Ｘから離れていると判定され、距離ｌqが閾値Ｄ1以下の場合、車両Ｑは干渉地点Ｘに近い位置にいると判定され、それぞれの状況に対応した目的関数Ｃ２(Ｓ)が評価される。なお、閾値Ｄ1は干渉地点Ｘ毎に異なる値を用いても構わない。
また、Ｃfunc1(Ｓ)は、車両Ｑが干渉地点Ｘに近い位置にいる場合において、車両Ｑの通過優先順位と干渉回避の妥当性を表したコストであり、（１０）式及び（１１）式で表される。
Figure 0007234980000007
すなわち、車両Ｑが干渉地点Ｘから離れている場合には、干渉地点Ｘにおける干渉時間ｔが早い車両７を優先的に通過させるとコストが低く設定される一方で、車両Ｑが干渉地点Ｘに近づいている場合には、車両Ｑの通過を優先させるとコストが低く設定される。これは、車両Ｑが干渉地点Ｘに近づいている場合には管制制御ポリシーに従って、運転手が手動で運転している車両Ｑの通過を優先させた方が、遵守車両７Ａである車両Ｐを優先させた場合よりも干渉を回避することができる可能性が高くなるためである。
なお、ωf1は、目的関数Ｃ２(Ｓ)に対してＣfunc1(Ｓ)が与える影響度を調整するための重みである。
次に、車両Ｐが遵守車両７Ａで、車両Ｑが非遵守車両７Ｃまたは非コネクテッド車両７Ｄである場合の干渉地点Ｘにおける通過優先順位の決定方法について説明する。
この場合、ＣＰＵ３１は、図１２に示した管制制御ポリシーにおいてポリシーＩＤが“３ａ”及び“３ｂ”に対応した管制制御ポリシーの目的関数Ｃ３(Ｓ)を用いる。ポリシーＩＤが“３ａ”及び“３ｂ”に対応した管制制御ポリシーの目的関数Ｃ３(Ｓ)は例えば（１２）式で表される。
Figure 0007234980000008
すなわち、目的関数Ｃ３(Ｓ)は、干渉地点Ｘにおいて干渉時間ｔが早い方の車両７を優先的に通過させ、かつ、車両Ｐよりも移動に関する遵守度が低い車両Ｑを優先して通過させた場合にコストが低くなるように設計されている。
特に、車両Ｑが非コネクテッド車両７Ｄの場合、非コネクテッド車両７Ｄの移動体情報Ｄは非遵守車両７Ｃの移動体情報Ｃのように、車両７に取り付けられた内界センサや外界センサによって得られた情報ではなく、収集装置９で撮影した画像から検出した情報である。したがって、移動体情報Ｄから算出した干渉地点Ｘにおける非コネクテッド車両７Ｄの干渉時間ｔは、移動体情報Ｃから算出した非遵守車両７Ｃの干渉時間ｔよりも誤差が大きくなる傾向を示す。
そこで、車両Ｑが非コネクテッド車両７Ｄの場合には、（１２）式のＣsingle(Ｓ)の代わりに、Ｃsingle(Ｓ)を修正したＣ^ single(Ｓ)を用いることが好ましい。Ｃ^ single(Ｓ)は（１３）式で表される。
Figure 0007234980000009
ここで、σは移動体情報Ｄを用いて算出した非コネクテッド車両７Ｄにおける干渉時間ｔの予測誤差であり正数で表される。すなわち、移動体情報Ｄを用いて非コネクテッド車両７Ｄが最も早く干渉地点Ｘを通過する時刻として算出した時刻ｔq beginよりも、更に予測誤差σだけ早く干渉地点Ｘを通過しても、非コネクテッド車両７Ｄが最も遅く干渉地点Ｘを通過する時刻として算出したｔq endよりも、更に予測誤差σだけ遅く干渉地点Ｘを通過しても車両Ｐ及び車両Ｑが干渉しないように、当初算出した干渉時間ｔよりも更に幅を持たせた干渉時間ｔに基づいて、Ｃsingle(Ｓ)を補正する。なお、予測誤差σは非コネクテッド車両７Ｄ毎に異なる値を用いても構わない。
次に、車両Ｐが準遵守車両７Ｂで、車両Ｑが遵守車両７Ａである場合の干渉地点Ｘにおける通過優先順位の決定方法について説明する。
この場合、ＣＰＵ３１は、図１２に示した管制制御ポリシーにおいてポリシーＩＤが“４”に対応した管制制御ポリシーの目的関数Ｃ４(Ｓ)を用いる。ポリシーＩＤが“４”に対応した管制制御ポリシーの目的関数Ｃ４(Ｓ)は例えば（１４）式で表される。
Figure 0007234980000010
ここで、ｌpは干渉地点Ｘから車両Ｐまでの距離を表し、Ｃfunc2(Ｓ)は、車両Ｐが干渉地点Ｘに近い位置にいる場合において、車両Ｐの通過優先順位と干渉回避の妥当性を表したコストであり、（１５）式及び（１６）式で表される。
Figure 0007234980000011
すなわち、車両Ｐが干渉地点Ｘから離れている場合には、干渉地点Ｘにおける干渉時間ｔが早い車両７を優先的に通過させるとコストが低く設定される一方で、車両Ｐが干渉地点Ｘに近づいている場合には、車両Ｐの通過を優先させるとコストが低く設定される。これは、車両Ｐが干渉地点Ｘに近づいている場合には管制制御ポリシーに従って、運転手が手動で運転している車両Ｐの通過を優先させた方が、遵守車両７Ａである車両Ｑを優先させた場合よりも干渉を回避することができる可能性が高くなるためである。
なお、ωf2は、目的関数Ｃ４(Ｓ)に対してＣfunc2(Ｓ)が与える影響度を調整するための重みである。
次に、車両Ｐが準遵守車両７Ｂで、車両Ｑが準遵守車両７Ｂ、非遵守車両７Ｃ、及び非コネクテッド車両７Ｄの何れかの特定車両である場合の干渉地点Ｘにおける通過優先順位の決定方法について説明する。
この場合、ＣＰＵ３１は、図１２に示した管制制御ポリシーにおいてポリシーＩＤが“５”に対応した管制制御ポリシーの目的関数Ｃ５(Ｓ)を用いる。ポリシーＩＤが“５”に対応した管制制御ポリシーの目的関数Ｃ５(Ｓ)は例えば（１７）式で表される。
Figure 0007234980000012
ここで、Ｄ2は干渉する車両７が特定車両同士の場合に、Ｄ1の代わりに用いられる閾値であり、距離ｌp及び距離ｌqが閾値Ｄ2を超える場合、車両Ｐと車両Ｑは干渉地点Ｘから離れていると判定され、距離ｌp及び距離ｌqが閾値Ｄ2以下の場合、車両Ｐと車両Ｑは干渉地点Ｘに近い位置にいると判定される。なお、閾値Ｄ2は干渉地点Ｘ毎に異なる値を用いても構わない。
また、Ｃroad(Ｓ)は、車両Ｐ及び車両Ｑが走行する車線８の優先度に関するコストであり、（１８）式及び（１９）式で表される。
Figure 0007234980000013
すなわち、車両Ｐまたは車両Ｑが干渉地点Ｘから離れている場合には、干渉地点Ｘにおける干渉時間ｔが早い車両７を優先的に通過させるとコストが低く設定される一方で、車両Ｐ及び車両Ｑが共に干渉地点Ｘに近づいている場合には、優先車線８Ａを走行している車両７の通過を優先させるとコストが低く設定される。
なお、ωrは、目的関数Ｃ５(Ｓ)に対してＣroad(Ｓ)が与える影響度を調整するための重みである。
上述したように、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、干渉地点Ｘ間の整合性や相互作用を反映したコスト、車両７から干渉地点Ｘまでの距離に基づいて考慮した安全性、及び車線８の優先度を組み合わせて構成されるが、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)は上述した目的関数Ｃ(Ｓ)に限られない。交通環境、安全性、交通効率を表す他の要素を反映した目的関数Ｃ(Ｓ)を用いてもよい。
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、Ｃmulti(Ｓ)が目的関数Ｃ(Ｓ)に与える影響が、Ｃsingle(Ｓ)及びＣconsistency(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Ｃmulti(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＝(Ｓa,Ｓb)、ただしＳa＝(ｓ1,・・・,ｓi)、Ｓb＝(ｓi+1,・・・,ｓN)と分割したときに、Ｃmulti(Ｓ)＝Ｃmulti(Ｓa)＋Ｃmulti(Ｓb)であれば、ＣＰＵ３１は、目的関数Ｃ(Ｓ)を部分問題Ｃ(Ｓa)とＣ(Ｓb)に分割して、それぞれを最小にする状態ベクトルＳa、Ｓbを決定してもよい。
図１５のステップＳ１００において、ＣＰＵ３１は、車両Ｐ及び車両Ｑの種類に応じて仮想交通ルールの要否を決定し、仮想交通ルールが必要な車両７、すなわち、遵守車両７Ａ及び準遵守車両７Ｂに対しては、ステップＳ６０で特定した車両Ｐと車両Ｑの各干渉地点Ｘ、ステップＳ７０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Ｓ９０で設定した各干渉地点Ｘにおける状態ｓx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ｓxと、状態ｓx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の種類に応じて生成する。
ステップＳ１１０において、ＣＰＵ３１は、車両Ｐ及び車両Ｑの種類に応じて管制情報の生成の有無、及び管制情報の内容を決定する。
車両Ｐまたは車両Ｑが遵守車両７Ａであれば、ＣＰＵ３１は、大域経路及び仮想交通ルールを含む管制情報を生成する。車両Ｐまたは車両Ｑが準遵守車両７Ｂであれば、ＣＰＵ３１は、仮想交通ルールを含む管制情報を生成する。車両Ｐまたは車両Ｑが非遵守車両７Ｃ及び非コネクテッド車両７Ｄの何れかであれば、ＣＰＵ３１は管制情報を生成しない。
ＣＰＵ３１は無線通信装置３を通じて、生成した管制情報を管制情報の生成対象となった車両７にそれぞれ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管制情報の生成対象となった車両７の位置を把握し、当該車両７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。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１５に示した管制処理を終了する。
なお、管制装置１０の管制対象となる車両７が遵守車両７Ａ、準遵守車両７Ｂ、及び非遵守車両７Ｃに限られ、準遵守車両７Ｂ及び非遵守車両７Ｃの目的地が明らかな場合、遵守車両７Ａと同じように大域経路計画部１３で準遵守車両７Ｂ及び非遵守車両７Ｃの大域経路を計画すればよい。この場合、管制装置１０の走行経路予測部１４及び収集装置９は不要となる。
図１５に示した管制処理では、移動体情報によって通知される、車両７が備える運転機能に基づいて車両７の種類を決定したが、備えられている運転機能が正常に機能していない状況も考えられる。
例えばコネクテッド車両が備える無線設備に異常が発生し、管制装置１０との間でデータ通信を行うことができない状態になった場合、移動体情報を管制装置１０に送信することができない。したがって、管制装置１０は、無線設備に異常が発生したコネクテッド車両を非コネクテッド車両７Ｄとみなして管制制御ポリシーを選択し、仮想交通ルールを生成する。
また、特定の車両７とのデータ通信に遅延が発生し、例えば車両７が受信した管制情報に従って干渉を回避する制御を行っても、既に干渉を回避することができないところまで干渉地点Ｘに接近してしまうような状況が発生する恐れがある場合も、管制装置１０は、当該特定の車両７を非コネクテッド車両７Ｄとみなして管制制御ポリシーを選択し、仮想交通ルールを生成する。
なお、例えば通信網５や管制装置１０の通信部１２に異常が発生した場合、管制装置１０は管制対象となるすべての車両７とデータ通信を行うことができなくなるため、すべての車両７は非コネクテッド車両７Ｄとみなされる。このような状況であっても、管制装置１０は、収集装置９によって各車両７の移動体情報の収集は可能であるため、少なくとも各車両７の走行経路の予測は可能となる。
また、遵守車両７Ａの制御が制御装置から運転手に切り替わり、遵守車両７Ａにおいて管制装置１０から受信した仮想交通ルールを運転手に伝達する機能が動作している場合には、管制装置１０は、遵守車両７Ａを準遵守車両７Ｂとみなして管制制御ポリシーを選択し、仮想交通ルールを生成する。遵守車両７Ａの制御が制御装置から運転手に切り替わったにもかかわらず、遵守車両７Ａにおいて管制装置１０から受信した仮想交通ルールを運転手に伝達する機能が動作していない場合には、管制装置１０は、遵守車両７Ａを非遵守車両７Ｃとみなして管制制御ポリシーを選択し、仮想交通ルールを生成する。
また、準遵守車両７Ｂで管制装置１０から受信した仮想交通ルールを運転手に伝達する機能に異常が発生し、仮想交通ルールを運転手に伝達できない場合にも、管制装置１０は、準遵守車両７Ｂを非遵守車両７Ｃとみなして管制制御ポリシーを選択し、仮想交通ルールを生成する。
すなわち、管制装置１０は、車両７に備わっている運転機能及び移動体情報から得られる車両７の状態を用いて車両７の種類を判定する。移動体情報には、車両７が実施した自己診断結果が含まれ、これにより異常が発生している機能が示される。
管制装置１０は、車両７の種類を判定した後であっても、移動体情報監視部１６で車両７の運転機能や状態の変化を検知した場合、管制装置１０は変化後の運転機能や状態に応じて車両７の種類を動的に更新する。管制制御ポリシー選択部１７は、更新後の車両７の種類に基づいて管制制御ポリシーを選択する。
なお、車両７が備える運転機能及び車両７の状態と、車両７の種類の対応付けを予め規定した種類規定テーブルを例えば不揮発性メモリ３４に記憶しておき、管制装置１０のＣＰＵ３１は種類規定テーブルを参照して、車両７が備える運転機能及び車両７の状態から車両７の種類を決定すればよい。
仮想交通ルールを受信し、受信した仮想交通ルールを運転手に伝達する機能が車両７に備え付けられていない場合であっても、運転手が仮想交通ルールの受信及び運転手への伝達機能を備えた情報デバイス（例えばスマートフォンやタブレット型コンピュータ）を車両７に持ち込んだ場合、当該車両７は準遵守車両７Ｂとして扱われる。また、車両７が無線設備を備えていない、または、無線設備が故障している場合であっても、運転手が車両７の移動体情報を送信する機能を備えた情報デバイスを車両７に持ち込んだ場合、当該車両７は非遵守車両７Ｃとして扱われる。
一方、図２０は、管制装置１０から管制情報を受信した場合に、遵守車両７Ａ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。
遵守車両７Ａの走行制御処理を規定する制御プログラムは、例えば遵守車両７Ａの制御装置におけるＲＯＭ４２に予め記憶されている。遵守車両７Ａ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、遵守車両７Ａの走行制御処理を実行する。
ステップＳ２００において、ＣＰＵ４１は、自身の遵守車両７Ａにおける最新の位置情報を取得する。
ステップＳ２１０において、ＣＰＵ４１は、自身の遵守車両７Ａにおける最新の移動体情報を取得する。
ステップＳ２２０において、ＣＰＵ４１は、ステップＳ２００で取得した遵守車両７Ａの位置情報、ステップＳ２１０で取得した遵守車両７Ａの移動体情報Ａ、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Ａ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、遵守車両７Ａ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遵守車両７Ａが走行するように、目標位置、目標姿勢、及び目標速度といった遵守車両７Ａの制御内容を決定する。
ＣＰＵ４１は、遵守車両７Ａ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遵守車両７Ａ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、遵守車両７Ａ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２１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２１の縦軸は遵守車両７Ａ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、遵守車両７Ａの位置情報、移動体情報Ａ、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遵守車両７Ａの制御内容を決定する。
ステップＳ２３０において、ＣＰＵ４１は、ステップＳ２２０で生成した局所経路に沿って遵守車両７Ａ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、ブレーキといった遵守車両７Ａの走行を制御する走行装置の操作量を制御し、計画した局所経路通りに遵守車両７Ａを走行させる。
以上により、図２０に示す遵守車両７Ａの走行制御処理を終了する。
なお、管制装置１０から管制情報を受信した車両７が準遵守車両７Ｂである場合、準遵守車両７Ｂの制御装置におけるＣＰＵ４１は、管制情報に含まれる仮想交通ルールを運転手に伝達する。これにより、準遵守車両７Ｂの運転手は干渉地点Ｘの位置と、干渉地点Ｘへの進入禁止時間を把握することができる。準遵守車両７Ｂの運転手は、進入禁止時間には当該進入禁止時間と対応付けられた干渉地点Ｘに進入しないように準遵守車両７Ｂを運転することで、干渉地点Ｘにおける他の車両７との干渉を回避することができる。
図２２は、準遵守車両７Ｂの表示ユニット４９に仮想交通ルールを表示した表示例を示す図である。仮想交通ルールは、例えばカーナビゲーションと連動して表示される。
図２２において、車両Ｐが自身の準遵守車両７Ｂを表し、車両Ｑが他の車両７を表す。干渉地点Ｘで車両Ｐと車両Ｑの干渉が予測される場合、準遵守車両７Ｂの制御装置におけるＣＰＵ４１は、車両Ｐが干渉地点Ｘに進入しないように、当該干渉地点Ｘの進入禁止時間に亘って干渉地点Ｘの手前に仮想停止線５２及び進入禁止のマークを表示する。この場合、ＣＰＵ４１は、例えば進入禁止時間が経過するまでの残り時間のような運転手に役立つ情報を情報領域５４に表示してもよい。
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、遵守車両７Ａ及び準遵守車両７Ｂが仮想交通ルールを満たすように経路６を走行することで、仮想交通ルールを受信しない非遵守車両７Ｃ及び非コネクテッド車両７Ｄも車線８を円滑に走行することができるようになる。結果として、各々の車両７の判断のみに基づいて車線８を走行する場合と比較して、管制システム１が車両７の管制を行う範囲では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ｓx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。例えば管制装置１０は、大域経路、走行経路、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、管制装置１０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ｓx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２３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、車両Ｐが遵守車両７Ａまたは準遵守車両７Ｂであって、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Ｕpに進入禁止時間を設定すれば、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、車両Ｑが遵守車両７Ａまたは準遵守車両７Ｂであって、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Ｕqに進入禁止時間を設定すれば、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２４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２４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６Ｐb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。例えば車両Ｐが遵守車両７Ａであるとすれば、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６Ｐaと、領域Ｚを通過する経路６Ｐbのどちらかの経路６を選択することになるが、経路６Ｐb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６Ｐa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１９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１９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遵守車両７Ａ及び準遵守車両７Ｂ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遵守車両７Ａ及び準遵守車両７Ｂ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、様々な種類の車両７が混在して移動する箇所の交通管制に応用が可能である。
例えば管制システム１は、遵守車両７Ａ、準遵守車両７Ｂ、非遵守車両７Ｃ、及び非コネクテッド車両７Ｄが混在して駐車される、図２５に示すようなバレーパーキングに適用することができる。
図２６は、上述した管制装置１０に代わって、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２６に示す管制装置１０Ａの機能構成が、図６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遵守車両７Ａの車両固有情報と、当該遵守車両７Ａの駐車区画の位置情報を受け付け、遵守車両７Ａ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、遵守車両７Ａの駐車区画、通信部１２から受け付けた遵守車両７Ａの移動体情報、及び管制走行ルート地図１９を用いて、指定された遵守車両７Ａの駐車区画までの大域経路を計画する。
一方、走行経路予測部１４は、バレーパーキングを走行する準遵守車両７Ｂ、非遵守車両７Ｃ、及び非コネクテッド車両７Ｄの各移動体情報を収集して走行経路を予測する。
干渉地点特定部１５は、走行経路予測部１４で予測した走行経路及び遵守車両７Ａの大域経路を用いて各車両７の干渉地点Ｘを特定し、管制制御ポリシー選択部１７は、干渉地点Ｘで干渉する車両７の種類の組み合わせに応じて、適用する管制制御ポリシーを選択する。こうした干渉地点特定部１５は、本実施の形態に係る特定部に相当する。
仮想交通ルール生成部１８は、車両７の移動体情報と、車両７の大域経路または走行経路と、干渉地点Ｘの位置情報を用いて、選択された管制制御ポリシーに対応した目的関数Ｃ(Ｓ)が最小になるような干渉地点Ｘにおける通過優先順位の組み合わせを算出し、バレーパーキング内を走行する車両７同士が干渉しないような仮想交通ルールを生成する。その上で、仮想交通ルール生成部１８は、遵守車両７Ａ及び準遵守車両７Ｂに対して、生成した仮想交通ルールを含む管制情報を送信する。
これにより、バレーパーキングを走行する遵守車両７Ａ及び準遵守車両７Ｂは仮想交通ルールに従って、できるだけ走行の流れを遮断せず、かつ、他の車両７と干渉しないように走行することから、安全で移動しやすいバレーパーキングを実現することができる。
なお、管制システム１をバレーパーキングに適用する場合、無線通信装置３は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の電波到達範囲がバレーパーキング全体に達する場合には、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。また、準遵守車両７Ｂ及び非遵守車両７Ｃが駐車しようとしている駐車区画が予め判明している場合には、配車管理部１１Ａに準遵守車両７Ｂ及び非遵守車両７Ｃの車両固有情報と、準遵守車両７Ｂ及び非遵守車両７Ｃの駐車区画の位置情報を入力して、準遵守車両７Ｂ及び非遵守車両７Ｃの大域経路を生成し、各車両７の干渉地点Ｘを特定してもよい。
バレーパーキングにおいて、遵守車両７Ａ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、遵守車両７Ａ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遵守車両７Ａの車種区分、全高、全長、及び全幅を取得して、車種区分や遵守車両７Ａ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。
本実施の形態では、管制システム１が車両７を管制する例について説明したが、管制システム１の管制対象は車両７に限られず、移動体であればどのようなものであってもよい。移動体には歩行者、自転車、オートバイ、車いす、キックボード、船舶、及びドローン等の飛行体が含まれる。
こうした移動体も、車両７と同じように、移動体が備える機能及び移動体の状態によって、遵守移動体、準遵守移動体、非遵守移動体、及び非コネクテッド移動体に分類される。
なお、移動体が歩行者である場合、管制システム１による歩行者の管制は、歩行者が所持する情報デバイスを通じて行われる。上述したように情報デバイスの機能によって、歩行者が準遵守車両７Ｂに相当する準遵守移動体や、非遵守車両７Ｃに相当する非遵守移動体として扱われる。この場合、情報デバイスから管制装置１０に送信される歩行者の状態には、例えば歩行者の位置情報や歩行速度の他、歩行者の脈拍数や血圧といった生体情報を含めてもよい。
また、本実施の形態では、車両７を含む移動体を遵守移動体、準遵守移動体、非遵守移動体、及び非コネクテッド移動体の４種類に分類したが、移動体の分類方法はこれに限られない。
図２７は、移動体の分類例を示す図である。図２７に示すように、４種類の移動体を移動に関する遵守度順に並べた場合に、隣接する種類の移動体を統合して、移動体を２種類または３種類に分類してもよい。
例えば、準遵守移動体、非遵守移動体、及び非コネクテッド移動体を統合して非コネクテッド移動体としてもよく、非遵守移動体と非コネクテッド移動体を統合して非コネクテッド移動体としてもよい。また、準遵守移動体と非遵守移動体を統合して非遵守移動体としてもよい。このように複数の種類の移動体を統合した場合、統合後の移動体の種類は、統合前の移動体の種類のうち、最も遵守度が低い移動体の種類に設定する。
また、自動運転機能を備え、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（例えば、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。この他、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に加え、運転手が手動運転を行う移動体が混在して走行する倉庫等の室内における管制制御にも管制システム１を適用することができる。
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、及び遵守車両７Ａ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１５及び図２０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、３ 無線通信装置、５ 通信網、６（６Ａ、６Ｂ、６Ｐ、６Ｐa、６Ｐb、６Ｑ） 経路、７ 車両、７Ａ 遵守車両、７Ｂ 準遵守車両、７Ｃ 非遵守車両、７Ｄ 非コネクテッド車両、８ 車線、８Ａ 優先車線、８Ｂ 非優先車線、９ 収集装置、９Ａ インフラセンサ、９Ｂ 状態検出部、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 走行経路予測部、１５ 干渉地点特定部、１６ 移動体情報監視部、１７ 管制制御ポリシー選択部、１８ 仮想交通ルール生成部、１９ 管制走行ルート地図、２１Ａ（２１Ｂ、２１Ｃ） 位置推定部、２２Ａ（２２Ｂ、２２Ｃ） 状態管理部、２３Ａ（２３Ｂ、２３Ｃ） 無線通信部、２４ 局所経路計画部、２５Ａ（２５Ｂ、２５Ｃ） 制御部、２６ 車両走行ルート地図、２７ 仮想交通ルール伝達部、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、５２ 仮想停止線、５４ 情報領域、σ 予測誤差、Ｃ(Ｓ)（Ｃ１(Ｓ)、Ｃ２(Ｓ)、Ｃ３(Ｓ)、Ｃ４(Ｓ)、Ｃ５(Ｓ)） 目的関数、Ｄ1（Ｄ2） 閾値、Ｋ１～Ｋ７ 地点、Ｓ 状態ベクトル、Ｘ 干渉地点、Ｚ 領域、ｔ 干渉時間

Claims (11)

  1. 運転機能が異なる複数の移動体の経路に、他の移動体と予め定めた範囲まで接近する干渉領域が存在する場合、干渉する移動体同士の運転機能及び移動体の状態に応じて、移動体同士を干渉させずに、かつ、前記干渉領域が存在する経路の交通効率が最も高くなるように移動を制約する制約条件に従って移動する移動体の前記制約条件の生成方針を規定する管制制御ポリシーを選択する選択部と、
    前記選択部で選択した前記管制制御ポリシーに従った前記制約条件を、前記制約条件に基づいて移動する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た移動体にそれぞれ送信する送信部と
    を備え、
    前記選択部は、移動体の運転機能及び移動体の状態を用いて、各々の移動体が、
    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し、移動体同士の干渉を自律的に回避する遵守移動体、
    前記制約条件を移動体の運転手に伝達し、前記運転手が前記制約条件を満たすように手動で移動体の制御を行い、移動体同士の干渉を回避する準遵守移動体、
    移動体の状態を自発的に管制装置に送信しながら移動する一方、移動体の運転手が前記制約条件に従うことなく自らの判断により手動で移動体の制御を行い、移動体同士の干渉を回避する非遵守移動体、
    及び、管制装置との間でデータ通信を行うことなく、移動体の運転手が自らの判断により手動で移動体の制御を行い、移動体同士の干渉を回避する非コネクテッド移動体
    の何れの種類であるかを判定し、干渉する移動体同士の種類によって表される前記制約条件の遵守度の組み合わせに応じて、前記管制制御ポリシーを選択する
    管制装置。
  2. 前記選択部は、移動体が移動する経路に沿って設置された、移動体に関するデータを収集する収集装置の収集データから、管制装置とデータ通信を行わない前記非コネクテッド移動体の状態を取得する
    請求項１記載の管制装置。
  3. 前記管制制御ポリシーは、前記制約条件の遵守度の違い、移動体から前記干渉領域までの距離、移動体の前記干渉領域における干渉時間、及び移動体が移動する移動路の優先度の少なくとも１つに基づいて、前記干渉領域を優先的に通過させる移動体を規定する
    請求項１又は請求項２に記載の管制装置。
  4. 前記管制制御ポリシーは、前記制約条件の遵守度が低い移動体ほど前記干渉領域を優先的に通過させるように、前記制約条件の生成方針を規定する
    請求項３記載の管制装置。
  5. 前記生成部は、前記干渉領域における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前記管制制御ポリシー毎にモデル化した複数の目的関数の中から、前記選択部によって選択された前記管制制御ポリシーに対応した目的関数を用いて、前記管制制御ポリシーに従った移動体の通過優先順位を設定する
    請求項１～請求項４の何れか１項に記載の管制装置。
  6. 前記生成部は、前記干渉領域の位置情報と、前記目的関数から得られた前記干渉領域での干渉時間における移動体の通過優先順位に基づいて設定した前記干渉領域への進入禁止時間を、前記制約条件として生成する
    請求項５記載の管制装置。
  7. 移動体毎の目的地を設定する設定部と、
    前記設定部で設定された目的地、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移動体の大域経路を計画する計画部と、
    前記設定部で目的地が設定されない移動体の走行経路を、移動体の移動体情報から予測する予測部と、
    前記計画部で計画した移動体の大域経路、及び前記予測部で予測した移動体の走行経路から前記干渉領域を特定する特定部と、
    移動体の状態を表す移動体情報を収集し、移動体の状態を監視する監視部と
    を備え、
    前記監視部によって移動体の状態の変化が検知された場合、前記選択部は、状態が変化した移動体における前記制約条件の遵守度を変化後の状態に応じて更新し、状態が変化した移動体との干渉に関しては、更新後の前記制約条件の遵守度を用いて前記管制制御ポリシーを選択する
    請求項１～請求項６の何れか１項に記載の管制装置。
  8. 前記監視部が移動体との通信異常、及び移動体が実施した自己診断結果の異常の少なくとも一方を検知した場合、前記選択部は、異常が発生した移動体における前記制約条件の遵守度を現状の遵守度よりも低下させ、異常が発生した移動体との干渉に関しては、低下後の前記制約条件の遵守度を用いて前記管制制御ポリシーを選択する
    請求項７記載の管制装置。
  9. 前記監視部が移動体における運転機能の変化を検知した場合、前記選択部は、運転機能が変化した移動体との干渉に関しては、変化後の運転機能に対応した前記制約条件の遵守度を用いて前記管制制御ポリシーを選択する
    請求項７または請求項８に記載の管制装置。
  10. データ通信機能を備えた移動体から移動体の状態を表す移動体情報を受信する受信部、運転機能が異なる複数の移動体の経路に、他の移動体と予め定めた範囲まで接近する干渉領域が存在する場合、前記受信部で受信した前記移動体情報に含まれる干渉する移動体同士の運転機能及び移動体の状態に応じて、移動体同士を干渉させずに、かつ、前記干渉領域が存在する経路の交通効率が最も高くなるように移動を制約する制約条件に従って移動する移動体の前記制約条件の生成方針を規定する管制制御ポリシーを選択する選択部、前記選択部で選択した前記管制制御ポリシーに従った前記制約条件を、前記制約条件に基づいて移動する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た移動体にそれぞれ送信する送信部を備えた管制装置と、
    移動体が移動する経路に沿って設置され、前記管制装置とデータ通信を行うことができない移動体に関する前記移動体情報を収集する収集装置と、
    移動体が移動する経路に沿って設置された無線通信装置を通じて、前記管制装置と無線でデータ通信を行うことができる移動体
    を含み、
    前記管制装置の前記選択部は、前記無線通信装置を通じて前記管制装置と無線でデータ通信を行う移動体の種類を、前記移動体情報に含まれる干渉する移動体同士の運転機能及び移動体の状態に応じて、
    前記無線通信装置を通じて無線でデータ通信を行う第１無線通信部と、
    自身の位置を推定する第１位置推定部と、
    自身の前記移動体情報を管理する第１状態管理部と、
    前記第１無線通信部が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、前記第１位置推定部で推定した位置情報と前記第１状態管理部で管理する前記移動体情報を用いて、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と、
    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
    を備えた遵守移動体、
    前記管制装置から前記制約条件を受信する第２無線通信部と、
    自身の位置を推定する第２位置推定部と、
    前記第２無線通信部が前記管制装置から受信した前記制約条件を移動体の運転手に伝達する伝達部と、
    前記伝達部が伝達した前記制約条件に従って移動体の運転手が手動で制御した移動体の制御内容、及び前記第２位置推定部で推定した移動体の位置情報を含む前記移動体情報を管理し、前記第２無線通信部に対して前記移動体情報の送信依頼を行う第２状態管理部
    を備えた準遵守移動体、
    及び、自身の位置を推定する第３位置推定部と、
    前記第３位置推定部で推定した移動体の位置情報、及び移動体の制御内容を含む前記移動体情報を管理する第３状態管理部と、
    前記管制装置から前記制約条件の受信はできない一方、前記第３状態管理部で管理される前記移動体情報を前記管制装置に送信する第３無線通信部
    を備えた非遵守移動体に分類すると共に、
    前記管制装置とデータ通信を行わない移動体を非コネクテッド移動体として分類した上で、前記干渉領域で干渉する移動体同士の種類の組み合わせに応じて前記管制制御ポリシーを選択し、
    前記管制装置の前記生成部は、前記選択部で選択された前記管制制御ポリシーに従って、各種類の移動体が前記干渉領域で干渉しないように規定した前記制約条件を前記遵守移動体と前記準遵守移動体の各々に対して生成し、
    前記送信部は、前記遵守移動体と前記準遵守移動体の各々に対して、移動体と対応付けられた前記制約条件を送信する
    管制システム。
  11. 前記収集装置は、
    移動体に関するデータを収集する収集センサと、
    前記収集センサの収集データから移動体の状態を検出する状態検出部と
    を備える
    請求項１０記載の管制システム。
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