JP7424951B2 - 路側監視システム及び車両の走行制御方法 - Google Patents

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本発明は、路側監視システム及び車両の走行制御方法に関する。
運転支援システムを搭載した車両が広く使用され始めている。例えば、ある車両の前方を走行する他の車両との車間距離を自動的に計測し、一定の車間距離を常に維持する装置が知られている。エンジンのスロットル制御及びブレーキ制御を行う自動走行装置であり、オートクルーズコントロールシステム(ACCS:Auto Cruise Control System)と呼ばれている。さらに、レベル3の自動運転走行が実用化されようとしている。また、次世代の高速・大容量の通信技術であるG5を用いた車両-インフラ間のG5-V2I(Vehicle-to-Infrastructure)や車車間のG5-V2V(Vehicle-to-Vehicle)の技術が提唱されている。
特許文献1には、複数のレーダで路上を走行する複数の車両の位置と速度を計測する路側監視システムが示されている。具体的には特定の車両に対して、その特定車両と周辺の車両について計測した位置と速度の走行情報を路側監視システムから特定の車両に送信する。その特定車両において、路側監視システムから受信した走行情報に基づいて、自車両の走行状態が危険であるどうかを自動的に判定する。さらに特定車両の自動運転システムは、その判定結果に従って、その特定車両の速度を減速する等の回避行動を実行する方法が示されている。
また、特許文献2には、道路の交差点において、一の走行路を走行する車両から視認することができない、他の走行路を走行する他の車両との交差点付近での衝突を回避する方法が示されている(同公報のFig.14を参照)。具体的には、GPSで事前に車両の位置を測定し衝突の可能性を推測し、交差点の交通信号に停止光を発信するか、インターネット等の伝達方法で危険を知らせる信号を車両に伝達することで衝突を回避する方法が示されている。
特開平11-86183号公報 US2012/0209505A1
特許文献1では、多数の車両の位置と速度をほぼ同時に計測しようとしており、路側監視システム側における計算負荷が増えることが想定される。また、各車両に必要となる移動情報を送信する際、通信遅延と車両側における計算処理に要する時間を無視することができない。例えば、数100ms程度の通信遅延が生ずると、停止すべき一の車両は相当の距離を進行してしまうからである。
また、ACCSでは、前方を走行する車両に自車両が衝突しないように一定の車間距離を維持するように走行制御が行われている。しかし、前方を走行する車両を自車両からセンシングすることが事実上困難となる場合には、自動運転システムであっても、自車両と他の車両との衝突を回避することができないことがある。運転者の危険察知能力の限界と反応時間の遅れがあるのと同様に、自動運転システムであっても、状況によって回避動作を達成できるとは限らない。
そこで、本発明の目的は、他の車両が自車両からセンシングすることが困難となる場合であっても、早期に衝突を回避するための回避動作を確実に実行できる路側監視システム及び車両の走行制御方法を提供することである。
上記目的を達成するために本発明は、車載無線通信装置を有し走行路を走行する車両の走行情報を計測する第1の計測装置と、前記走行路または他の走行路を移動する移動物体の移動情報を計測する第2の計測装置と、前記走行情報及び前記移動情報に基づいて、前記車両と前記移動物体との衝突可能性を判定する判定装置と、前記衝突可能性が所定の閾値よりも高い場合に、前記移動物体との衝突を回避するための前記車両についての回避情報を生成する回避情報生成装置と、前記車両の前記車載無線通信装置に対して前記回避情報を所定の通信周波数の無線電波で送信する路側送信装置と、を具備し、前記車両に搭載された光学カメラによって直接検知することができない検知限界範囲に関する検知限界情報が前記車載無線通信装置から光または無線電波によって送信され、前記検知限界情報を受信することができる路側受信装置と、前記検知限界範囲の外側を移動する前記移動物体のみを選定する選定装置と、がさらに備えられ、前記車両との関係において選定した前記移動物体との衝突を回避するための前記回避情報を生成することを特徴とする路側監視システムを提供する。
また、本発明は、車載無線通信装置を有し走行路を走行する車両の走行情報を計測する第1の計測装置と、前記走行路または他の走行路を移動する移動物体の移動情報を計測する第2の計測装置と、前記走行情報及び前記移動情報に基づいて、前記車両と前記移動物体との衝突可能性を判定する判定装置と、前記衝突可能性が所定の閾値よりも高い場合に、前記移動物体との衝突を回避するための前記車両についての回避情報を生成する回避情報生成装置と、前記車両の前記車載無線通信装置に対して前記回避情報を所定の通信周波数の無線電波で送信する路側送信装置と、を具備し、前記走行路を前記移動物体が移動し、前記走行路の前記車両に近い位置に前記第1の計測装置が置かれ、前記走行路の前記移動物体に近い位置に前記第2の計測装置が置かれていることを特徴とする路側監視システムを提供する。
また、本発明は、車載無線通信装置を有し走行路を走行する車両の走行情報を計測する第1の計測装置と、前記走行路または他の走行路を移動する移動物体の移動情報を計測する第2の計測装置と、前記走行情報及び前記移動情報に基づいて、前記車両と前記移動物体との衝突可能性を判定する判定装置と、前記車両と前記移動物体との衝突を回避するための前記車両についての回避情報を生成する回避情報生成装置と、前記車両に対して前記回避情報を所定の通信周波数で送信する路側送信装置と、が路側監視システムに備えられ、前記車両に搭載された光学カメラによって直接検知することができない検知限界範囲に関する検知限界情報を前記車両に搭載した車載無線通信装置から光または所定の通信周波数の無線電波によって前記路側監視システムに送信し、前記車両に搭載した光学カメラによって直接検知することができない検知限界範囲の外側を前記移動物体が移動し、前記車両と前記移動物体との車間距離が狭まる場合であって、前記判定装置によって前記衝突可能性が所定の閾値よりも高いと判定した場合に前記回避情報を前記路側送信装置から前記車両に所定の通信周波数の無線電波で送信し、前記車両が衝突回避のための動作を自動的に行うことを特徴とする車両の走行制御方法を提供する。
本発明によれば、一の車両からセンシングできる検知限界範囲の外側に他の車両が存在する場合に、自車両と他の車両との衝突を回避することができる。衝突の可能性がある場合に、路側監視システムにより衝突を回避するための回避情報を一の車両に早期に送信する。一の車両は、早期に衝突を回避するための制動をかけることができる。この構成により、一の車両における適切な回避動作を確実に実行できるので、安全性の高い車両の走行を実現できる。
本発明の路側監視システムの構成例の説明図。 本発明に用いる監視センサユニットの機能ブロック図。 実施例1の路側監視システムを直線路に適用した構成を示す説明図。 本発明における車間距離の対比説明図。 本発明における路側監視システムと車両制御装置との連携動作の説明図。 本発明における安全領域の概念を示す対比説明図。 本発明に用いる車両制御装置の説明図。 本発明に用いる認知判断装置の機能ブロック図。 本発明の路側監視システムの構成例2を示す説明図。 実施例2の路側監視システムのデータ処理フローチャート。 実施例2の路側監視システムの構成を示す説明図。 実施例3に用いる認知判断装置の機能ブロック図。 実施例3の路側監視システムのデータ処理フローチャート。 実施例3の路側監視システムのデータ処理フローチャート。 実施例3の路側監視システムの構成を示す説明図。 実施例4の路側監視システムの説明図(遮蔽物が存在する交差点での監視方法)。
本実施の形態では、周辺環境を認識しつつ自動走行する車両と、周辺環境を監視・認識し、その認識情報に基づき、車両と移動体との衝突を回避するための情報を車両に送信する路側監視システムを想定する。
なお、監視の対象となる車両を「車両V」と称する。また、路側監視システム(以下、路側監視システム200)のセンサは、例えば、ミリ波レーダや単眼光学カメラまたはステレオ型光学カメラである。センサは画像認識装置と組み合わせ、車両の走行情報や移動体の移動情報を検出するモジュールとして用いることが好ましい。
図1を参照しつつ本実施の形態の説明を行う。路側監視システム200は、監視センサ211、212と、データ処理演算装置220-1、220-2と、及び無線通信装置231、232とを組み合わせ構成した二つの監視センサユニット211U、212Uを備えている。監視センサ211、212は車両が走行する走行路の路側に置かれ、走行路の特定領域をセンシングする。走行路を走行する複数の車両が監視センサのセンシング領域にはいった場合、監視センサ211、212は車両を個別に認識することができる。路側監視システム200の監視センサ211は、走行路を速度Sで走行し接近してくる一の車両Vを認識する。監視センサ212は、走行路を速度Sxで走行し接近してくる他の車両Ob-xを認識する。
監視センサ211、212によって認識した車両(移動物体)の認識結果(種別、位置、速度等)はデータ処理演算装置220-1、220-2に送られる。複数のデータ処理演算装置220-1と220-2は回線210Wで相互に接続されている。または、一群の監視センサユニット211U、212Uはサーバ400に接続されている。認識結果は、データ処理演算装置220-1、220-2の何れか、またはサーバ400に統合され、一の車両が確保すべき安全な車間距離(安全領域)を高速に算出することができる。
そして、一の車両Vに関し、演算し算出した安全領域について、他の車両が存在するかどうか、つまり、一の車両について安全な車間距離(安全車間距離)が侵害されたかを判定する。他の移動物体Ob-xが車両である場合には、その他の車両による侵害があったとして、衝突回避のための情報、具体的にはブレーキ制御信号、衝突リスクの対象となる物体の情報(車種、大きさ)や警告信号等、を監視対象である一の車両Vに送信する。
また、車両Vに搭載された光学カメラやミリ波レーダ等の外界センサ110の認識情報から、車両Vの周囲の対象物体(以下、オブジェクトとも呼ぶ。)となる他の車両、オートバイ、人(歩行者、ランナー)や、移動する動物等を認識することができる。図1に示すように車両Vの検知限界範囲Lxの内側を走行する他の車両(オートバイ)Ob
に関しては、車載の認知判断装置150を用いて走行に危険があるかどうかを自ら判定することができる(図8を参照)。外界センサ110で認識することができるオブジェクトに関しては、その認識結果に基づいて、車両Vに搭載された自動運転装置が、車両Vの走行軌道を計画し、新しい走行軌道に沿うように走行を制御することができる。また、車両Vは、GPSや道路交通網との通信接続装置、あるいは車車間通信用装置を備えていてもよい。
本実施の形態の路側監視システム200においては、監視センサユニット211U、212Uの無線通信装置231、232から衝突回避のための回避情報70が所定の通信周波数の無線電波で一の車両Vに対して送信される。一の車両Vには無線通信装置101が搭載されており、その所定の通信周波数の無線電波を受信する。受信した回避情報70に従って、車両Vは至急の制御動作を実行し、安全な自動走行を継続するよう構成されている。
一の車両Vは、走行路を走行し監視センサユニット211Uに接近し通信有効範囲にはいった場合に、自己の外界センサ110の検知限界情報を無線通信装置231に自動的に送信することができる。監視センサユニット211Uのデータ処理演算装置220-1またはサーバ400は、受信した固有の検知限界情報を使って、位置や速度を比較判断すべき他の車両群を選別し、衝突発生の可能性を演算するための処理時間を短縮することができる。
何故なら、一の車両Vの外界センサには検知限界があるためである。車両Vから遠くを走行する車両Ob-xを、車両Vから直接検出できない場合がある。あるいは天候の影響を受け、視界が悪く、外界センサ110の実効性能が低下し他の車両Ob-xを車両Vから全く検出できない場合もある。または走行路の近傍にある建物やフェンス等が障害となって、他の車両Ob-xを車両Vから全く検知することができない場合もある(図16を参照)。
これらの場合において、上記の方法をとることで、路側監視システム200から衝突回避のための回避情報70を車両Vが早期に受信することができる。この構成をとることによって、自らの検知能力では検知することが難しい他の車両Ob-xと車両Vとの衝突を回避することができる。その結果、車両Vの走行安全性を向上することができる。
さらに、車両Vが小さなブレーキ力でも衝突回避を実行できるよう、車両Vが回避動作を実行する条件を場合分けして設定しておくことができる。この方法によると、緊急の車両制御を行うための大きな加速度の急ブレーキをかけることなく、車両Vは他の車両Ob-xとの衝突を回避することができる。そのため、車両Vの乗り心地が向上し、かつ運転の安全性が向上する。
このように路車監視システムと車両の走行制御方法を用いることで、車両の走行速度と、他の車両の走行速度に応じて、適切な車間距離を確保し、走行安全性を各段に向上することができる
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施例について説明する。なお、以下の実施例に掲げた数値等は、発明の理解を容易にするための例示であり、特に断る場合を除き、本発明がそれらの数値等に限定されるものではない。
上述した図1を含め、図2から図8を新たに参照しつつ説明する。なお、以下に述べる実施例の各種の構成要素は必ずしも個々に独立した存在である必要はない。一の構成要素が複数の部材から成ること、複数の構成要素が一の部材から成ること、ある構成要素が別の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複すること、などを許容する。
<路側監視システム>
図1は本発明の路側監視システム200の基本構成であり、以下の実施例に適用することができる。基本的に路側監視システム200は監視センサ201、202を複数備える。例えば、監視センサは計測の対象となる車両及び移動物体の進行方向の、計測開始可能位置の数10m~100m、最大で約200m先に設置しておくことが考えられる。
まず、車両Vについて一の監視センサ211で監視する。また、車両Vと衝突の可能性を検知すべき複数の他の移動物体(他の車両)を、監視センサ212等、他の複数の監視センサによって計測する。監視センサには、ミリ波レーダ、光学カメラ、レーザ、LiDAR等を用いる。車両Vと他の車両Ob-xの走行位置に対応する、路側の複数のそれぞれの位置に監視センサをあらかじめ設置しておくことが好ましい。その際、高速通信用の所定の通信周波数の無線電波を用いて、車両Vから検知限界情報を無線通信装置230に送信する場合、車両Vの走行位置から見通しできる位置に監視センサを設置することが好ましい。直進性の高い無線電波を無線通信装置230で受信するためである。
本発明では、複数の監視センサユニットを用いることを基本とするが、例外的に一つの監視センサユニットを用いて一つの車両と他の車両の移動情報をほぼ同じタイミングで計測できる場合もある。
衝突回避のためのデータ処理の流れは以下の通りである。図1に示すデータ処理演算装置220-1、220-2の何れか、または無線電波でリンクされるネットワークのサーバ400に複数の走行情報のデータを一旦統合する。次に、速度ベクトルSで走行する一の車両Vと、速度ベクトルSxで走行する他の車両Ob-xとの衝突可能性を速やかに判定する。衝突可能性が所定の閾値よりも高い場合に、一の車両Vに近い位置の無線通信装置231からG5の通信周波数(3.7GHz以上)で車両Vの車載無線通信装置101に回避情報70を送信する。
本発明においては、自動運転技術で利用することができる高速の無線通信技術を使ってデータ通信を行う。このようにして、監視センサ201、202のセンシング領域311、312で捕捉し計測した移動情報(位置、速度等)を回線210Wにより一のデータ処理演算装置に集めるか、サーバ400に無線電波で送信し走行情報のデータを統合する。その結果、一の車両Vと移動物体(本図では他の車両Ob-x)との衝突を回避するための回避情報70を路側監視システム200から一の車両Vに対して速やかに送信することができる。その結果、一の車両Vは、路側監視システム200から送信された回避情報70に基づいて、回避動作を速やかに実行する。
なお、日本及び諸外国におけるG5の通信周波数用に準備されている帯域は以下の通りである。6GHz以下では、600MHz帯、700MHz帯、3.4~3.7GHz帯、4.5GHz帯、4.4~4.9(4.4~4.5)GHz帯がある。6GHz以上では、24.5~27.5GHz、26.5~29.5GHz、27.5GHz~29.5(27.5~28.35GHz)GHz、37~38.6GHz、38.6~40GHz、64~71GHz帯等がある。日本では、2.5GHz帯、4.5GHz帯、及び28GHz帯の三つの帯域が割り当てられている。従前の4G(4Gアドバンス)までの通信技術と比べて、5Gでは多数同時接続が可能で、最高伝送速度が10Gbpsに達するといわれている。本発明において5Gの通信周波数を主として用い、それ以外に4Gの通信周波数を補助的に用いることでもよい。
図1における監視センサ211、212は、道路を走行する車両の走行情報を取得する機器である。例えば、路側の支柱、交差点の信号機の上部、路側にある高さのある道路設備、または路側にある建物の上部に監視センサを設置することができる。監視センサから走行する車両に対する視野を確保し、斜め上方向からミリ波レーダによる計測を行うか、光学カメラによる撮像を行うことが好ましい。監視センサのセンシング領域311、312を車高差がある多数の車両に対して有効に機能させるためである。上述したセンサの種類やセンシング領域は、一例として示したものに過ぎず、それに限定されるものではない。
次に、図2に監視センサユニット200Uの機能ブロック図を示す。データ処理演算装置220はCPU、ROMやRAM等のメモリ、及び入出力インタフェースを含むコンピュータである。ROMには、後述する車両認識部221、安全領域算出部222、衝突リスク判定部223(詳細は後述する)の機能を実現するためのプログラムが記憶されている。RAMに読み込まれたこれらのプログラムをCPUが実行することで、監視センサ210の出力に基づいて、周囲の車両を認識する。その認識結果に基づき、各車両同士の安全領域を算出し、その安全領域が侵害されているか否かに応じて回避情報70を無線通信装置230から車両Vに送信することができる(図1を参照)。
ただし、上記したデータ処理演算装置220の機能は一例に過ぎず、それに限定されるものではない。なお、データ処理演算装置220は、複数のコンピュータから構成されていてもよい。
無線通信装置230は、インターネットや携帯電話網等の通信網を介して車両データを送受信することもできる。また、車両Vには、車載無線通信装置101(図7参照)が搭載されている。例えば、DCM(Data Communication Module)等の車載通信モジュールを用いればよい。他にも、車載無線通信装置101として、DSRC(Dedicated Short Range Communications)通信用モジュールを用いたり、携帯端末を用いたりしてもよい。本発明においてはG5の通信周波数の通信機器を用いることが好ましい。送信遅延がなく、同時に多数の車両と送信・受信することができるからである。
以上、説明した路側監視システム200は、監視センサ210の出力に基づいて認識した、一の車両Vの検知限界範囲の外を走行する他の車両Ob-xの走行状況に応じて、衝突可能性があるか否かを判定し、その回避情報70を生成する。一の車両Vと他の車両Ob-xとの間に衝突リスクがある場合には、無線通信装置230から、車両Vに搭載された車載制御装置に所要のデータを送信する。これらのプロセスを順次実行することによって、車両Vに関して適切な衝突回避のための制御動作を行うことができ、高安全性な走行を実現することができる。なお、上記の説明は、車両Vの周囲に存在し、車両Vの外界センサ110で検知可能な他の車両Obの監視を、路側監視システム200が完全に放棄するという意味ではない。システム側に余力があれば、全ての他の車両を一括して処理することができるのは言うまでもない。
<データ処理演算装置>
次に、図2から図6を参照して本発明におけるデータ処理のフローを説明する。図2に示すように、データ処理演算装置220は、車両認識部221、安全領域算出部222、衝突リスク判定部223を含んでいる。
車両認識部221は、監視センサ210の出力に基づき、移動体(車両、自転車、オートバイ、車両以外に歩行者、ランナー等を含み得る。)を検出し、その検出結果を安全領域算出部222に出力する。ここで、移動物体の認識結果には、移動物体の位置、速度、大きさ等の移動情報を含む。これらの移動物体の移動情報を取得するために、監視センサ210の出力を、公知の画像処理手法により、一旦、俯瞰画像に変換し、各移動物体の位置、高さ、幅(奥行の長さ)、速度を画像認識法で算出する。それらの情報を二次元の平面図に模式的に現したものが図3、図4及び図6である。上記の移動物体の移動情報の取得方法は一例であり、その方法に限定されるものではない。走行路を移動する移動物体の検知方法は他にも存在する。例えば、移動物体からの自発的な情報発信を監視センサ210が半自動的に捕捉し受信する方法もありえる。本発明を実施するにあたって、移動物体の移動情報の取得に関し、任意の手法を適宜選択すればよい。
安全領域算出部222は、車両認識部221が出力した車両情報に基づき、衝突を回避するための安全領域SAを算出し衝突リスク判定部223に出力する。図3に、直線の走行路を走行中である一の車両Vが先行する移動物体(他の車両)Ob-xを追従する場面を示している。本図の例において、前方を走行する他の車両Ob-xが急ブレーキをかけても、後続する車両Vが所定のブレーキ力を掛け続ければ、後続の車両Vが前方の他の車両Ob-xに追突せず停止することができる。このために必要最低限となる車間距離が安全領域SAである。この安全領域SAは、図3に示すように、車両Vから進行方向に向かって伸びる縦方向の車間距離(D-long)と、車両の進行方向と垂直方向の横方向車間距離(D-lat)によって定義される。ここで、縦方向の車間距離は、車両Vの縦方向の速度(進行速度)及び前方の他の車両Ob-xの縦方向の速度(進行速度)によって変化する。例えば、図4の分図(a)のように、車両Vの縦方向の速度が速い場合は、縦方向の車間距離は当然長くなる。これは一の車両Vが緊急停止をしようとしても、実際に完全に停止するまでに相当の距離を走行してしまうことを意味している。
一方、図4の分図(b)のように、車両Vの縦方向の速度(進行速度)が遅い場合は、縦方向の車間距離は短くなる。また、横方向の車間距離は、車両Vの横方向の速度と、先行する他の車両Obの横方向の速度に基づいて設定する。つまり、二つの車両の相対速度差によって決まる。二つの車両の関係において、一方が他方に接近しようとする場合に、その横方向の速度が大きければ、横方向の車間距離(必要となる横方向の安全車間距離)は大きくなる。
なお、横方向の速度の検出ができない場合は、横方向の車間距離を車両Vの幅、あるいは平均車幅の定数倍として設定することでもよい。本例では、縦方向と横方向の車間距離を考慮した二次元的な安全領域SAを想定して説明している(図4を参照)。しかし、走行状況に応じて、進行方向または横方向の何れか一方の車間距離のみを考慮することでもよい。
また、自分の車両の回りに他の車両が複数存在する場合、路側監視システムは、各車両同士の安全領域を短時間で算出する必要がある。すなわち、自車両以外に他の車両A、B及びCの3台が周辺に存在する場合は、検討すべき安全領域SAは合計で6通り存在することになる(次表を参照)。本発明において、路側監視システムは自車両以外に監視の対象とすべき複数の車両を監視し、複数の車両間の任意の組み合わせにおいて、衝突の可能性を常に高速で監視しなければならない。
路側監視システムが6通りの回避情報を生成する場合、それらの回避情報は相互に矛盾がないことは言うまでもない。つまり、表1に示すように4台の車両がそれぞれ所望の車載無線通信装置や車両制御装置を搭載している場合に、路側監視システムが4台分の走行情報を取得し、衝突危険性を演算し生成した回避情報に基づいて各車両が回避動作を実行したことを想定する。その場合であっても、4台の車両が新たな衝突を起こさない、または衝突の可能性を高めることがないよう回避情報生成装置で回避情報が計算され、決定されるようになっている。例えば、最も衝突の危険性が高い組み合わせについて優先処理し、以下、危険性の程度に応じて順次決定していく方法がある。本発明によれば、このような複雑な事象について対応し、所望の対応措置を図ることができる。これに対して、各車両による個別の回避操作では同程度の成果を達成することはかなり難しいと考えられる。
Figure 0007424951000001
図2に示した衝突リスク判定部223は、安全領域算出部222が出力した安全領域と、車両認識部221が出力した車両情報に基づき、車両同士の衝突可能性の有無を判断する(詳細は後述する)。両車間で衝突の可能性がある場合には、両車の衝突を回避するための回避情報70(図1を参照)を路側監視システム200の無線通信装置230に伝達する。
続いて、図5に示すデータ処理のフローチャートを参照しながら、路側監視システム200におけるデータ処理フローと、図7に示す車載制御装置100内の認知判断装置150の軌道計画部153の処理フローについて説明する(図8参照)。図2の監視センサユニット200Uのデータ処理演算装置220において以下のような動作が行われる。まず、ステップS100では(図5参照)、車両認識部221は、一の車両と周囲の移動物体(他の車両)を検出し、各車両の位置、速度、大きさ等の情報を取得する。
次に、ステップS101では、安全領域算出部222は、取得した車両の走行情報と移動物体(車両)の走行情報に基づき、衝突回避に必要となる安全領域を算出する。続いて、ステップS102では、衝突リスク判定部223は、算出した安全領域の情報と、車両認識部221で取得した走行情報と移動情報に基づき、安全領域が侵害されているか否かを判断する。
ここで直線走行路における車両の安全領域の概念を模式的に表した図6を参照する。本図(a)に示すように、安全領域SAの中に他の車両Obが存在する場合は、安全領域SAの侵害があるとみなして、車両Vと他の車両Obとの間に衝突の可能性があると判定する。図6のXY平面内で車両Vと他の車両Obとの相互の位置関係を想定し、衝突の可能性を判定を行っている。すなわち、他の車両Obに対して後続する車両Vの前方の位置をy0、y0から縦方向の車間距離分の先の位置をy1、横方向の車間距離の両端の位置をx1、xrとする。また、周囲の車両(本例では前方を走行する他の車両)の両端の位置をそれぞれxobl、xobrとし、相互の位置を算定する。下記の式が満たされれば、一の車両Vについての安全領域SAが他の車両Obによって侵害されたとみなす。
(yob<y1) AND (xl<xobl<xr OR xl<xobr<xr) …(式1)
すなわち、縦方向の車間距離及び横方向の車間距離が同時に侵害された場合にのみ、衝突の可能性があると判断する。一の車両Vの安全領域SAが侵害されていると判定した場合(ステップS102のYes)は、ステップ103に遷移する。一方、安全領域SAが侵害されていないと判定した場合(ステップS103のNo)は、路側監視システム200のデータ処理フローを終了する。
次にステップS103では、衝突回避のために、あらかじめ設定されたデフォルトのブレーキ力を衝突回避のための回避情報70として無線通信装置230を介して車両Vへ送信する。なお、回避情報70は、自己の安全領域SAが侵害された特定の車両のみに監視センサユニット200Uの無線通信装置230から送信される。送信が完了した後に、本処理ルーチンを終了する。
<車両制御装置>
図7に示すように、車載制御装置100は、車両Vの外界の情報を取得する外界センサ110と、車両Vの内部状態を検出する内界センサ120とを備える。また、車両Vの現在位置を検出すると共に目的地迄の目標ルートを算出するナビゲーションシステム130を備える。さらに、運転者や乗員と車両Vの間で情報をやり取りする際のインタフェースとなるHMI装置140(HMI:Human Machine Interface)とを備える。
また、外界センサ110と内界センサ120の情報に基づき走行制御時の車両Vの目標軌道を算出する、認知判断装置150と、認知判断装置150が算出した目標軌道に基づき各種指令値を演算する車両運動制御装置160とを備える。さらに、その指令値に基づき車両Vの操舵制御機構を制御する操舵制御装置170と、を備えている。そして、指令値に基づき車両速度制御機構を制御し車両Vの速度を調整するアクセル制御装置180と、指令値に基づきブレーキ制御機構を制御し各車輪のブレーキ力を制御するブレーキ制御装置190とを備えている。
また、路側監視システム200と通信する車載無線通信装置101と、を備えている。車載無線通信装置101の例として車両の外部天井部(ルーフ)に搭載したマルチアンテナがある。また、フロントガラスの上部の曲面部にG5用の通信機能を有する透明なガラスアンテナを搭載することでもよい。車両の進行方向側のやや斜め上方向から無線電波が到来するので、車両の上部・曲面部にアンテナを設置することが好ましい。その他、車両の外部天井部にGPS用のアンテナ等を設置してもよい。
車両Vの外界センサ110は、車両Vの外界の情報(認識情報とも称する)を取得する機器である。例えば、赤外線等の光波を検出する光波センサ、ミリ波等の電磁波を検出する電磁波センサ、外界を撮像するカメラ等の画像センサのうち、一つまたは複数を備える。
本実施例の車両Vでは、外界センサ110として、前方にステレオカメラとミリ波レーダを備え、左右にレーザレーダを備え、後方にミリ波レーダを備えているものとする。なお、本実施例では、センサ構成の一例として上記のセンサの組み合わせを示しているが、それに限定するものではない。例えば、超音波センサ、単眼カメラ、LiDAR(Light Detection and Ranging)などとの組み合わせでもよい。また、上述したセンサの種類やセンシング領域は一例として示したものに過ぎず、それに限定されるものではない。
内界センサ120は、車両Vの内部状態を取得するための機器である。車両Vの走行状態を示す物理量は、例えば、車両Vの速度、加速度、姿勢、舵角、操舵トルク、ペダルの踏み込み量と踏み込み速度等である。これらのうち、少なくとも一つを内界センサで取得する。内界センサ120は、例えば、車速センサ、IMU(Inertial Measurement Unit)、舵角センサ、操舵トルクセンサ、ペダルセンサである。
車速センサは、車両の車輪の回転速度をパルス信号として検出することにより、車両の進行方向への速度を測定するための機器である。IMUは車両Vの加速度及び姿勢を検出するための機器である。IMUとしては、例えば、3軸の角速度センサ(ジャイロセンサ)、及び3軸の加速度センサを備え、3次元の角速度及び加速度信号を計測することにより、車両Vの加速度及び姿勢を検出する構成が考えられる。舵角センサは、車両Vの舵角を検出するための機器であり、操舵制御装置170の内部に内蔵されていてもよい。操舵トルクセンサは、例えば、車両のステアリングシャフトに対して設けられ、車両の運転者がステアリングホイールに与える操舵トルクを検出する装置である。なお、本実施例では、センサ構成として上記のセンサの組み合わせを例示したが、本発明はそれに限定されるものではない。
次に、ナビゲーションシステム130は、後述するHMI装置140を介して運転者等によって設定された目的地まで車両Vを案内する装置である。このナビゲーションシステム130は、GNSS(Global Navigation Satellite System)と地図データベースを備えている。GNSSからの車両Vの絶対位置情報(例えば車両Vの緯度及び経度)と、外界センサ110からの計測情報や地図情報とを組み合わせて自車両の位置を特定できる。
例えば、外界センサ110のステレオ光学カメラからのランドマーク情報と、内界センサ120の加速度センサ、角速度センサ、車速センサの情報と、地図データベースの情報に基づき、地図上における車両Vの位置を推定する。そして、車両周辺の地図情報を、HMI装置140を介して出力する。また、ナビゲーションシステム130は、推定された車両Vの位置情報及び地図データベースの地図情報に基づいて、設定された目的地に至るまでの目標ルートを算出する。車両Vの位置情報及び地図情報は、認知判断装置150へ伝達される。
HMI装置140は、運転者等と車載制御装置100の間で情報の入出力を行うための装置である。HMI装置140から入力された情報はナビゲーションシステム130や認知判断装置150へ送信される。運転者等からの情報入力には、タッチパネル、操作ボタン、音声入力等を利用することができる。
タッチパネルは、例えば目的地や経路の設定、地図の拡大及び縮小、運転モード(自動運転または手動運転)の設定等を行うために用いることができる。操作ボタンは、例えば音量調整や自動運転から手動運転への切り替え等を行うために用いることができる。また、運転者等への情報伝達には、ディスプレイ装置やスピーカー装置を用いる。ディスプレイ装置は、目標ルートの表示、目的地までの案内表示(次の交差点を左折するなど)、運転モードの表示、車両Vの走行状態のモニタリング等を行うために用いられる。スピーカー装置は、ディスプレイ装置の表示と連動して、目的地までの案内、車両Vの走行または周辺環境に関する警報及び注意喚起、運転操作の指示等を運転者に対して音声で発信するために用いられる。
なお、本構成例では、HMI装置140の一例として上記の装置の組み合わせを示しているが、それに限定するものではなく、例えば情報入力のHMI装置として、音声認識装置を備えてもよい。また、情報出力のHMI装置として、明滅するランプ、運転者に振動を与える振動器、運転者用座席の角度又は位置を変更する運転者の座席調整器等を備えてもよい。
認知判断装置150は、具体的には、CPU、ROMやRAM等のメモリ、及び入出力インタフェース等を含むコンピュータである。ROMには、後述する認識部151、運転行動計画部152、軌道計画部153を実現するためのプログラムが記憶されている。RAMに読み込まれたこれらのプログラムをCPUが実行することで、外界センサ110の出力に基づいて、車両Vの周辺環境を認識する。その認識結果に基づき、車両Vが安全に走行できる目標軌道を生成し、その目標軌道を車両運動制御装置160へ送信することができる。ただし、上記した認知判断装置150の機能は一例に過ぎず、それに限定されるものではない。なお、認知判断装置150は、複数のコンピュータから構成されていてもよい。
車両運動制御装置160は、車両Vが目標軌道を追従するような、操舵制御機構の指令値、エンジン制御機構の指令値、及び、ブレーキ制御機構の指令値を演算し、各指令値を操舵制御装置170、アクセル制御装置180、ブレーキ制御装置190へ送信する。操舵制御装置170、アクセル制御装置180、ブレーキ制御装置190は、受信した指令値に基づき各制御機構を制御する。なお、認知判断装置150と同様に車両運動制御装置160もコンピュータで実現されており、両者を一つのコンピュータで実現しても良く、個々に独立したコンピュータを利用してもよい。
操舵制御装置170は、例えば、車両のEPS(Electric Power Steering:電動パワーステアリングシステム)を制御する電子ユニットである。操舵制御装置170は、電動パワーステアリングシステムのうち、車両の操舵トルクをコントロールするアシストモータを駆動させることにより、車両の操舵角を制御する。操舵制御装置170は、認知判断装置150からの制御信号に応じて操舵角を制御する。
アクセル制御装置180は、車両の加速を制御する電子制御ユニットである。アクセル制御装置180は、例えば、エンジンに対する燃料の供給量及び空気の供給量をコントロールすることで車両の速度を制御する。なお、アクセル制御装置180は、車両がハイブリッド車又は電気自動車である場合には、動力源として駆動するモータの制御を行うモータ制御部として機能する。アクセル制御装置180は、車両運動制御装置160からの制御信号に応じて車両の速度を制御する。
ブレーキ制御装置190は、車両のブレーキ制御機構を制御する電子制御ユニットである。ブレーキ制御機構としては、例えば、液圧ブレーキ制御機構を用いることができる。ブレーキ制御装置190は、液圧ブレーキ制御機構に付与する液圧を調整することで、車両の車輪へ付与する制動力をコントロールする。ブレーキ制御装置190は、認知判断装置150からの制御信号に応じて車輪への制動力を制御する。なお、ブレーキ制御装置190は、車両が回生ブレーキ制御機構を備えている場合、液圧ブレーキ制御機構及び回生ブレーキ制御機構の両方を制御してもよい。
車載無線通信装置101は、インターネットや携帯電話網等の通信網を介して車外の設備と情報を送受信するための装置である。車載無線通信装置101としては、例えば車両に搭載されるDCM(Data Communication Module)等の車載通信モジュールを用いればよい。他にも、車載無線通信装置101として、DSRC(Dedicated Short Range Communications)通信用モジュールを用いたり、携帯端末を用いたりしてもよい。
以上説明した車載制御装置100は、外界センサ110の出力に基づいて認識した車両Vの周囲環境に応じて、アクセル制御装置180、ブレーキ制御装置190を制御する。アクセルとブレーキを制御することで車両の速度を適切に制御するとともに、操舵制御装置170を制御し、自動車線維持制御、自動車線変更制御、自動合流制御、自動分岐制御、運転レベルの切り替えなどを実現することができる。
<認知判断装置>
次に、図8の機能ブロック図を参照して、本発明に用いる認知判断装置150の詳細な構成について説明する。本図に示すように、認知判断装置150は、認識部151、運転行動計画部152、軌道計画部153を含んでいる。
認識部151は、外界センサ110の出力に基づき、標識、白線、道路端、オブジェクト、天気を認識し、これらの認識結果を運転行動計画部152と軌道計画部153に出力する。ここで、オブジェクトの認識結果には、オブジェクトの位置、速度、種類、大きさ等の情報を含む。オブジェクトを認識するためには、まず、外界センサ110から得られた情報に基づいて、車両周辺のオブジェクトを検出する。オブジェクトを検出するには、例えばミリ波レーダを照射し、オブジェクトに反射されて帰ってくる電波を検出することにより、オブジェクトまでの距離と方向が検出される。
別の手法では、距離センサにより検出された物標点の形状があらかじめ記憶されているテンプレートの形状と一致するか否かに基づいて、オブジェクトを検出する。何れかの手法により、オブジェクトを検出することで、オブジェクトの大きさ、形状、車両Vからの位置、絶対及び相対速度の情報を得る。なお、上記のオブジェクト検出手法は一例を示したものに過ぎず、それに限定されるものではない。オブジェクト検出の方法は他にも存在するので、本発明を実施するにあたっては任意の手法を適宜選択すればよい。
次に、オブジェクトを検出した後、外界センサ110の情報に基づいて、オブジェクトの種類を特定する。オブジェクトを特定するのに、例えばステレオカメラから取得した画像を、あらかじめ機械学習させた識別器に与えることによってオブジェクトがデータベース上のどの種類に属しているかを特定する。
なお、識別器としてニューラルネットワークやサポートベクターマシン等があり、任意の識別器を用いてもよい。また、複数の識別器を組み合わせて使用するようにしてもよい。さらに、詳細は割愛するが、画像を識別器に入力する前に、カメラから取得した画像に対し、フィルタリング等の前処理や特徴抽出の処理を施してもよい。なお、標識、白線、道路端の認識手法は、パターンマッチングやハフ変換によるエッジ抽出などの一般的な手法を用いる。
運転行動計画部152は、内界センサ120の情報、ナビゲーションシステム130からの地図情報、認識部151の標識、白線、道路端、オブジェクトの情報に基づき、車両Vの今後の運転行動(実行される機能)を計画し、軌道計画部153に出力する。ここで、運転行動は、例えば自車線内走行制御、自動合流制御、自動車線変更制御、自動分岐制御、交差点右折、交差点左折、交差点直進などの自動運転の機能である。ただし、上記機能に限定されるものではなく、運転行動は走行車線などを画像情報として表現してもよい。
軌道計画部153は、入力された運転行動と、地図情報と、白線、道路端、オブジェクトの情報と、内界センサ120で計測した車両の走行情報に基づき、あらかじめ設定した走行ルートに従うように目標軌道及び目標速度を計画する。ここで、車載無線通信装置101で回避情報70を受信した場合(図1参照)、軌道計画部153は、その回避情報70に基づき、周囲のオブジェクトと衝突しないように目標軌道、または目標速度、またはその両方を修正する。
続いて、軌道計画部153のデータ処理フローについて図6を参照しつつ説明する。まず、ステップS104では、認識部151の認識結果と、内界センサ120の出力情報と、運転行動計画部152の出力情報と、地図情報を受信し、ステップS105では、これらの情報に基づき目標軌道・目標速度を計画する。
次に、ステップS106では、車載無線通信装置101から回避情報70の受信があるか否かを判断し、受信がある場合(ステップS106のYes)は、ステップS107に遷移する。一方、受信がない場合(ステップS106のNo)は、ステップS105で計画した目標軌道・目標速度を車両運動制御装置160に送信する(軌道計画部の処理を終了)。
ステップS107では、回避情報70に基づき車両が所定の減速度で制動するように、目標速度を再計画する。ここで、目標速度の再計画により、既存の目標軌道が実行できない場合は、目標軌道の再計画も行う。再計画された目標軌道と目標速度は車両運動制御装置160に送信される。そして、目標軌道・目標速度を追従するための、操舵制御機構の指令値、エンジン制御機構の指令値、及び、ブレーキ制御機構の指令値を演算し、各指令値を操舵制御装置170、アクセル制御装置180、ブレーキ制御装置190へ送信する。
以上より、本実施例に示した走行制御方法を適用することで、車両Vの外界センサ110の検知限界範囲の外に衝突危険性のある他の移動物体、すなわち他の車両Ob-xが存在する場合に衝突を回避できる。あるいは見通しの悪い走行環境で走行している場合における他の車両Ob-xが存在する場合において、他の車両との衝突を防止することができ、走行中の安全性の向上につながる。
本発明を適用しない場合に生じる問題について説明する。自車両が高速で前方車両に接近する場面を想定する。接近の途中で外界センサが前方車の存在を検知できたとしても、既に高速走行していること、及び検知時の車間距離が短いため、自車両におけるブレーキ動作が間に合わないのである。最新の車両では、緊急ブレーキが搭載されていることもあるが、それでも間に合わない可能性も考えられ、走行快適性も大きく損なわれる。
本発明のもう一つの効果として、早期にブレーキ動作を開始できるので、衝突回避するための強力なブレーキを必要とせず、柔らかい(適切な)ブレーキ力を使って衝突を回避することができる。このことから、走行の安全性向上とともに快適性の向上にもつながる。
また、上記の説明では、安全領域の算定について、同じような大きさの車両同士(例えば、セダン型の自動車)を想定し説明した。これ以外に他の車両として、例えば、大型バス、トラック、トレーラー、特殊車両、軽車両、オートバイ、スクータ、自転車等に勿論適用することができる。さらに、本発明は車両以外の移動体にも適用可能である。例えば、監視センサによって移動物体を捕捉し移動情報を取得できれば、路上を歩く歩行者やランナーの走行情報を入手することができる。場合によっては、路上を移動する動物に適用できる場合もある。また、路上で道路工事等に従事する作業者を捕捉できる場合もある。歩行者のように、その挙動が不規則である場合には、大量の歩行者情報を予め収集し分析し、それに基づいて歩行者に適合した回避情報を決定すればよい。
本発明において、衝突を回避するための回避情報70は、路側監視システム200の無線通信装置230に代えて、クラウド上に設置されたサーバ400の無線通信装置から送信してもよい。また、通信速度とデータ処理に余裕があれば、データ処理演算装置220の一部または全部のデータ処理をクラウド上のサーバ400で実行してもよい。
さらに、上記の説明においては、車両Vに送信する衝突回避のための回避情報70としてブレーキ操作を例示した。この方法以外に運転者に対する注意を促す警告信号や、衝突リスクのある車両情報等を車両Vに送信し、HMI装置140を介して運転者に画像や警告ランプを用いて提示することもでよい。
次に図9を参照しながら別の構成例について説明する。図9は直線路を走行する一の車両Vの前方を他の車両Ob-xが走行している。本例では、路上に霧やスモッグCLが発生し、車両Vの検知限界範囲が所定の有効距離よりも50%以上短くなっているものとする。そのため、他の車両Ob-xは車両Vの安全領域SAを侵害した状態となっている。
この場合、車両Vから外界センサ110を使って他の車両Ob-xの速度と位置を正確に検知することができない。しかし、路側監視システム200の監視センサユニット212Uによって他の車両Ob-xを検知することができる。そして、他の車両Ob-xの速度や位置を車両Vに無線通信装置231から送信し、必要となる回避情報を車両Vが入手することができる。その後、車両Vは回避行動をとることができる。なお、直線路を車両が走行する場合、速度は一方向におけるスカラー量となる。なお、やや曲がった走行路を車両が走行する場合であっても、直線路に近い状態として近似することもできる。
また、各車両の位置は、路側の監視センサユニットまたは付属装置から所定のタイミングで信号を与え、それに応答するように、車両から監視センサユニットにデータ通信を行うことで車両の位置を特定することができる場合もある。
次に、本発明の実施例2に係る路側監視システムと車両の走行制御方法ムについて、図10及び図11を参照しつつ説明する。なお、実施例1と同様の内容については、重複する説明を省略する。
図10のデータ処理フローチャートにおいて、実施例1の図5のフローチャートと異なるところは以下の通りである。路側監視システム200の処理フローのステップS102とステップS103の間に新たなステップが挿入されている。つまり、デフォルトの処理として設定した所定のブレーキ力で、衝突を回避することができるかどうかを判断する処理(ステップS108)と、衝突回避のための適正なブレーキ力の算出(ステップS109)のためのステップを追加した点にある。
実施例1では、車両Vに衝突する可能性がある他の車両が存在し、相対的に接近する場合に、路側監視システム200から衝突を回避するための回避情報70としてデフォルトのブレーキ力による指令を車両Vの車載制御装置100に送信する。車両Vにおいて、早期にブレーキング動作を開始し衝突回避を図ろうとした。しかし、車両Vの速度と他の車両Ob-xとの相対的な位置関係によっては、デフォルトのブレーキ力だけでは完全に衝突を回避することができない場合がある。
例えば、車両Vの安全領域SAが路側監視システム200の検知範囲の外の地点で既に侵害されていた場合のリスクについて説明する。早い段階で車両Vの安全領域が侵害されていた場合、その後、問題となる他の車両Ob-xを路側監視システム200が検出したとしても、時間的な余裕がないために衝突を回避できないことがありえる。つまり、車両Vにおいてデフォルトのブレーキ力で制動を掛けても、停止までの制動距離が足りず、一の車両Vと他の車両Ob-xとの衝突を完全に回避することができないからである。
車両Vに、大きなブレーキ力を発生させる緊急ブレーキが搭載されている場合は、衝突をどうにか回避する可能性がある。しかし、この場合は、強力なブレーキを作動させるために、運転者及び乗員に大きな不快感を与えてしまう恐れがある。これに対し、本実施例では、衝突回避に必要となる最小のブレーキ力を算出する仕組みを導入し、可能な限り柔らかいブレーキ力で衝突回避を実現する。
図10に示す実施例2に係る路側監視システム200の処理フローでは、まず安全領域SAが他の車両Ob-xによって侵害されているか判定がされる。侵害ありと判断した後(ステップS102のYes)に、ステップS108で、デフォルトのブレーキ力で衝突回避が実現可能か否かを判断する。デフォルトのブレーキ力で衝突回避不可能と判断した場合(ステップS108のNo)はステップS109に遷移する。デフォルトのブレーキ力で衝突回避可能と判断した場合(ステップS108のYes)は、回避情報70としてデフォルトのブレーキ力を車両に送信する。
ステップS109では、衝突回避に必要な最小限のブレーキ力、つまりデフォルトのブレーキ力よりは大きなブレーキ力を算出し、それを衝突回避のための回避情報70として車両Vへ送信する(ステップS103)。ただし、本例で用い得る最大のブレーキ力は、車両で通常用いられている緊急ブレーキに相当する大きさのものとする。
本実施例を適用することにより、デフォルトのブレーキ力で衝突回避が不可能な場面でも、それを超える最小限のブレーキ力で衝突回避を行うことができ、走行安全性の向上とともに、快適性の低下を抑えることができる。本実施例では、衝突回避のためのブレーキ力を可変にすることにより、衝突回避可能な場面を広く対応可能になる。なお、車両に一般的に搭載されているアンチロックブレーキシステムと連携して制動をかけることが好ましい。次の表2に車両の減速のためのブレーキ力の目安を示す。本例では回避動作に必要となる0.2~0.5Gのブレーキ力を適切に算定し回避情報として車両Vに送信することができる。より好ましくは、0.2~0.4Gのブレーキ力を用いる。雨天の場合や路面が濡れている場合には、スリップの発生を抑止するため、0.2~0.3Gのブレーキ力を用いることが好ましい。
Figure 0007424951000002
次に図11を参照する。本図では車両Vの安全領域が路側監視システムの監視センサユニット212Uの検知限界範囲の外側の時点で(走行路の手前の方で)、他の車両Ob-xによって侵害された状態を示している。また、路面が水WSで濡れており、晴天の場合よりも車両にとって長い制動距離が必要となる状況を想定している。
本例の場合、監視センサユニット212Uが他の車両Ob-xを検知し、車両Vを監視する他の監視センサユニット(図示を省略)と連携し、所定のデータ演算処理を実行する。そしてデータ処理演算装置は、車両間の安全距離が不十分であることを認識し衝突危険性を演算する。かつ、データ演算処理装置は、晴天の場合よりも50%以上、判定の閾値を下げて車両同士の衝突危険性を判定する。その結果に、濡れた路面に適合したブレーク力が算定され車両Vに回避情報として送信される。例えば、0.2~0.3Gのブレーキ力である。その結果、車両Vは早い段階で安全に制動をかけることができる。
また、図11では同一の走行路を自車両と他の車両が走行する場合を示している。この場合、路側監視システムは車間距離が十分あれば安全と判断する。しかし、隣接する二つの走行路を自車両と他の車両が走行し、安全距離より短い遠方を先行する他の車両が走行路の変更を急に行って自車両と同一の走行路にはいることがある。このような場合であっても、横方向と縦方向の安全領域を演算する本発明を適用すれば、自車両は安全な回避動作をとることができ安定した快適な走行を継続できる。
図12の車載制御装置100の説明図において、実施例1の図1のシステム構成と異なるところは、認知判断装置150から外界センサ110の検知限界範囲の情報が出力され、車載無線通信装置101に入力される点にある。この場合、一の車両Vから監視センサユニット200Uに対して、あらかじめ検知限界範囲に関する限界情報80が送信される(図1参照)。本例において、検知限界を定めるセンサの種類は光学カメラとする。最近の光学カメラの性能向上は著しく、遠方を精密に計測できるだけでなく、その後の移動物体の画像認識に直結できるので使用しやすい。
一般的に自動運転に用いる光学カメラの有効測定距離は100~150m程度である。最も重要となる、物体認識と速度の計測の確度を保証するためには、遠方の移動物体を十分な画素数で捕捉する必要がある。そのため、有効測定距離(検知限界範囲)が50~60%程度に低下すると考えられる。なお、光学カメラは移動物体の物体認識と横方向の認識にすぐれているが、夜間や悪天候時に測定能力が落ちる点がデメリットである。
本例において、一の車両が路側監視システム200に接近した場合、いち早く、自己の固有の検知能力に関する情報を路側監視システム200に送信する。つまり、光学カメラの物理的な性能限界や、周囲環境(天候、道路の周辺環境、交通の渋滞状況等)との関係で低下した検知限界範囲を近傍の路側監視システム200の無線通信装置230に予め送信する。
図13の認知判断装置150の機能ブロック図において、実施例1の図8の機能ブロック図と異なる点は、認識部151から外界センサ110の検知限界情報が出力され、車載無線通信装置101に入力される点にある。さらに、図14の路側監視システム200のデータ処理フローにおいて、実施例1の図5(左側の分図)と異なるところは以下の通りである。実施例3(図13)では、車載無線通信装置101から転送された外界センサ110の検知限界情報を受信する処理(ステップS300)を有することと、ステップS100の処理内容である。
実施例1及び実施例2では、路側監視システム200が検出したすべての車両に対し、車両同士の安全領域を算出している。しかし、図15に示すように車両Vの外界センサ110からのセンシング領域30L、30Rで捕捉され得る他の車両Obも路側監視システム200の計測の対象の他の車両として含まれることになる。そのため、路側監視システム200においては、冗長で高負荷な計算量が発生し、システム応答性の低下につながる恐れがある。
そこで、路側監視システム200は、一の車両Vから送信された検知限界情報を用いて、監視センサユニット200Uによるセンシングを行う。図15の例では、監視センサ211のセンシング領域311Bの範囲に入る他の車両Ob-xのみを対象物として計測する。この他の車両Ob-xは車両Vの外界センサのセンシング領域30R、30Lでは捕捉することができない。また、本例では同一の監視センサ211からのセンシング領域311Aを使って車両Vの計測を行う。高性能センサを用いて、さらに走行路の監視センサとの位置関係がよければ一つの監視センサユニットで計測することができる。
そして、自車両と他車両の二つの走行情報等のデータ処理は、データ処理演算装置2201-1で行う。監視センサユニット211Uは演算結果である回避情報を、無線通信装置231から車両Vの車載通信装置に対し送信する。
このようにセンシングする領域を絞ったことにより、車両同士の衝突を回避するための判定と回避情報の生成を、大きな遅延を生ずることなく高速で処理することができる。このように計測対象とすべき他の車両群に関し、自車両から検知限界範囲の外側の他の車両のみを分別し、自車両から検知限界範囲外となる他の車両との安全領域のみを算出する。このような方法をとることで、路側監視システムにおける不要な計算量を抑制できることと、システム応答性の向上を図ることができる。
図14に示す実施例3に係る路側監視システム200のデータ処理フローでは、フローの初めのステップS300は、車載制御装置100から送信された車両に搭載されている外界センサ110の検知限界情報を受信する。
次に、ステップS100は受信した検知限界情報に基づき、検知限界範囲の外に位置する他の車両のみを抽出し、それらの車両の走行情報、例えば、車種、大きさ、移動情報(速度、位置)を安全領域算出部222に出力する。そうすることによって、ステップS101では、検知限界範囲の外に存在する他の車両のみを対象として、車両Vとの安全領域を算出する。
このように、実施例3においては、自車両からセンシングすることが不可能な他の車両のみを処理することで、ステップS101以降の処理量を大幅に低減することができる。路側監視システム200におけるデータ処理の計算負荷を抑制することができる。同時に、自車両に搭載される車載制御装置においても、受信することになる回避情報70の量も削減されることになる。そのため、車載制御装置の演算負荷を抑制できるとともに、車両の走行制御方法を実現するシステム全体の応答性を向上することができる。さらに、演算負荷を低減することにより、高性能な計算機や高速通信環境への依存を低減することもできる。
図16を参照しつつ、交差点の近傍において、本発明を適用した構成例を説明する。本例では幹線道路が直交する交差点の近傍に、少なくとも四つの監視センサユニットを含む路側監視システム200を設置する。交差点に接近する車両群を監視センサで捕捉するために交差点に向かってくる走行路の近傍に計測装置の一部となる監視センサ211、212、213及び214をそれぞれ設置する。走行する一の車両Vと他の車両Ob-xとの関係から、上記の4つの計測装置の内の二つを少なくとも使用する。本例では一の車両Vを計測するものを第2の計測装置、他の車両Ob-xを計測するものを第3の計測装置として説明する。
また、同様に、監視センサユニット内にデータ処理演算装置220-1、220-2、220-3及び220-4を設置している。さらに、同様に無線通信装置231、232、233及び234をそれぞれ接続し4組の計測のための監視センサユニットを構成している。
また、本例では交差点の角部に大きな建物500があるために、車両Vから運転者は目視で他の車両Ob-xを視認することができない。また、建物500が障害となり車両Vの外界センサのセンシング領域30に他の車両Ob-xがはいることがなく、検知することができない。このように、運転者の目視、光学カメラや無線電波の計測技術では、車両Vの位置から他の車両Ob-xを捕捉し検知することができないからである。
本例においては、路側に置かれた第3の計測装置(監視センサ213を含む監視センサユニット)によって、他の車両Ob-xを事前に検知し、その走行情報を取得する。その情報を第2の計測装置(監視センサ212を含む監視センサユニット)に高速回線(図示を省略)またはG5による高速通信可能な無線電波(図示を省略)で送信し、データ処理演算装置220-2で処理する。さらに、その監視センサユニットの無線通信装置232から、車両Vに対して衝突を回避するための回避情報70を送信する。このように、車両Vのための回避情報を速やかに伝送することが重要となる。そのため、処理速度を短縮化するため監視センサユニット同士で直接、移動情報等を伝送することが特に好ましい。最後に車両Vの車載制御装置によって、その回避情報70を分析し、緊急停止するための動作を緊急制御装置で実行する。
本例において、一の車両Vの速度が時速40km以上であり、他の車両Ob-xとの速度差が10km以上であると想定する。その場合において、回避情報70が路側監視ユニットの無線通信装置232から送信されてから、車両Vの車載無線通信装置101で受信され、車両Vが衝突回避の動作を実行する迄の所要時間が50ms以下であることが好ましい。より、好ましくは、所要時間は20ms以下とする。
なお、本例において、路車間通信にはG5の通信周波数を用いて実行することが好ましい。例えば、3.7GHz、4.5GHzまたは28HHz帯の通信周波数である。G5の通信技術は通信すべき対象数が多くても対処することができ、通信速度が速くかつ通信の遅延がないからである。
100…車載制御装置、 101…車載無線通信装置、 110…外界センサ、 120…内界センサ、 130…ナビゲーションシステム、 140…HMI装置、 150…認知判断装置、151 …認識部、 152…運転行動計画部、 153…軌道計画部、 160…車両運動制御装置、 170…操舵制御装置、 180…アクセル制御装置、 190…ブレーキ制御装置、 200…路側監視システム、 210…監視センサ、 220…データ処理演算装置、 221…車両認識部、 222…安全領域算出部、 223…衝突リスク判定部、 230…無線通信装置、 V…車両、 Ob…検知限界範囲内の他の車両(移動物体)、 Ob-x…検知限界範囲の外の他の車両(移動物体)

Claims (15)

  1. 車載無線通信装置を有し走行路を走行する車両の走行情報を計測する第1の計測装置と、
    前記走行路または他の走行路を移動する移動物体の移動情報を計測する第2の計測装置と、
    前記走行情報及び前記移動情報に基づいて、前記車両と前記移動物体との衝突可能性を判定する判定装置と、
    前記衝突可能性が所定の閾値よりも高い場合に、前記移動物体との衝突を回避するための前記車両についての回避情報を生成する回避情報生成装置と、
    前記車両の前記車載無線通信装置に対して前記回避情報を所定の通信周波数の無線電波で送信する路側送信装置と、
    を具備し
    前記車両に搭載された光学カメラによって直接検知することができない検知限界範囲に関する検知限界情報が前記車載無線通信装置から光または無線電波によって送信され、
    前記検知限界情報を受信することができる路側受信装置と、
    前記検知限界範囲の外側を移動する前記移動物体のみを選定する選定装置と、がさらに備えられ、
    前記車両との関係において選定した前記移動物体との衝突を回避するための前記回避情報を生成することを特徴とする路側監視システム。
  2. 車載無線通信装置を有し走行路を走行する車両の走行情報を計測する第1の計測装置と、
    前記走行路または他の走行路を移動する移動物体の移動情報を計測する第2の計測装置と、
    前記走行情報及び前記移動情報に基づいて、前記車両と前記移動物体との衝突可能性を判定する判定装置と、
    前記衝突可能性が所定の閾値よりも高い場合に、前記移動物体との衝突を回避するための前記車両についての回避情報を生成する回避情報生成装置と、
    前記車両の前記車載無線通信装置に対して前記回避情報を所定の通信周波数の無線電波で送信する路側送信装置と、
    を具備し
    前記走行路を前記移動物体が移動し、前記走行路の前記車両に近い位置に前記第1の計測装置が置かれ、前記走行路の前記移動物体に近い位置に前記第2の計測装置が置かれていることを特徴とする路側監視システム。
  3. 請求項1または請求項2に記載の路側監視システムにおいて、
    前記通信周波数が3.7GHz以上であることを特徴とする路側監視システム。
  4. 請求項に記載の路側監視システムにおいて、
    前記無線電波の周波数が3.7GHz以上であるか、前記光がレーザであることを特徴とする路側監視システム。
  5. 請求項1に記載の路側監視システムにおいて、
    前記走行路を前記移動物体が移動し、前記走行路の前記車両に近い位置に前記第1の計測装置が置かれ、前記走行路の前記移動物体に近い位置に前記第2の計測装置が置かれていることを特徴とする路側監視システム。
  6. 請求項1に記載の路側監視システムにおいて、
    前記走行路と前記他の走行路とが交差点で交差し、前記第1の計測装置が前記車両を計測できるように、前記第2の計測装置が前記移動物体を計測できるように前記交差点の近傍に設置されていることを特徴とする路側監視システム。
  7. 請求項に記載の路側監視システムにおいて、
    雨または霧によって前記検知限界範囲が晴天時よりも50%以上狭くなる場合、または路面が濡れている場合に、前記閾値を50%以上低めに変更することを特徴とする路側監視システム。
  8. 請求項1または請求項2に記載の路側監視システムにおいて、
    前記走行情報が前記車両の速度と位置であり、前記移動情報が前記移動物体の速度と位置であることを特徴とする路側監視システム。
  9. 請求項1または請求項2に記載の路側監視システムにおいて、
    前記移動物体が他の車両であることを特徴とする路側監視システム。
  10. 車載無線通信装置を有し走行路を走行する車両の走行情報を計測する第1の計測装置と、
    前記走行路または他の走行路を移動する移動物体の移動情報を計測する第2の計測装置と、
    前記走行情報及び前記移動情報に基づいて、前記車両と前記移動物体との衝突可能性を判定する判定装置と、
    前記車両と前記移動物体との衝突を回避するための前記車両についての回避情報を生成する回避情報生成装置と、
    前記車両に対して前記回避情報を所定の通信周波数の無線電波で送信する路側送信装置と、
    が路側監視システムに備えられ、
    前記車両に搭載された光学カメラによって直接検知することができない検知限界範囲に関する検知限界情報が前記車載無線通信装置から光または所定の通信周波数の無線電波によって前記路側監視システムに送信され、
    前記車両に搭載された光学カメラによって直接検知することができない検知限界範囲の外側を移動する前記移動物体が存在し、前記車両と前記移動物体との車間距離が狭まる場合であって、
    前記判定装置によって前記衝突可能性が所定の閾値よりも高いと判定した場合に前記回避情報を前記路側送信装置から前記車両に所定の通信周波数で送信し、
    前記車両が衝突回避のための動作を自動的に行うことを特徴とする車両の走行制御方法。
  11. 請求項10に記載の車両の走行制御方法において、
    前記車両の速度が時速40km以上であり、前記車両と前記移動物体の速度差が10km以上であり、
    前記回避情報が前記路側送信装置から送信されてから、前記車載無線通信装置で受信され前記車両が衝突回避の動作を実行する迄の所要時間が50ms以下であることを特徴とする車両の走行制御方法。
  12. 請求項10に記載の車両の走行制御方法において、
    前記回避情報が緊急停止の指令であり、前記車両に緊急制御装置が備えられ、前記指令に対して前記緊急制御装置が速度を減速するために、0.2~0.5Gの減速度を発生させることを特徴とする車両の走行制御方法。
  13. 請求項10に記載の車両の走行制御方法において、
    前記移動物体が、前記車両が走行する同一の走行路の進行方向前方を移動し、前記移動物体が前記車両の外界センサの到達距離の外側にいることを特徴とする車両の走行制御方法。
  14. 請求項10に記載の車両の走行制御方法において、
    前記移動物体が他の車両であって、前記他の車両が前記走行路と隣接する走行路を走行し、前記車両または前記他の車両の走路変更に伴って、前記車両に衝突回避のための回避情報が前記路側送信装置から前記車両の前記車載無線通信装置に送信され、前記車両が回避のための動作を実行することを特徴とする車両の走行制御方法。
  15. 請求項10に記載の車両の走行制御方法において、交差点で交差する一の走行路を前記の車両が走行し、他の走行路を前記移動物体が移動し、前記移動物体は前記車両の前記検知限界範囲の外にいることを特徴とする車両の走行制御方法。
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