KR20230059714A - 차량 제어 장치, 시스템, 방법, 및 비일시적인 기억 매체 - Google Patents

차량 제어 장치, 시스템, 방법, 및 비일시적인 기억 매체 Download PDF

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KR20230059714A
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마사타카 오쿠다
가나데 구리야마
마사토시 가쿠타니
히로키 마키
고스케 와타나베
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

차량 제어 장치(100)는, 복수의 차량과 통신을 행하고, 복수의 차량과 데이터의 송수신을 행하고, 송수신된 데이터에 기초하여, 복수의 차량 중 원격 제어의 대상이 되는 피제어 차량과 차량 제어 장치(100) 사이의 통신 지연 시간을 취득하고, 통신 지연 시간에 기초하여, 원격 제어를 위해서 피제어 차량으로 송신하는 제어 신호를 생성하도록 구성된 1개 또는 복수의 프로세서를 구비한다.

Description

차량 제어 장치, 시스템, 방법, 및 비일시적인 기억 매체{VEHICLE CONTROL DEVICE, SYSTEM, METHOD, AND NON-TRANSITORY STORAGE MEDIUM}
본 개시는 차량 제어 장치, 시스템, 방법, 및 비일시적인 기억 매체에 관한 것이다.
일본 특허 공개 2019-505059에, 도로망을 자동 운전하는 복수의 자율 차량과 통신 가능하게 네트워크를 통해 접속된 자율 차량 서비스 플랫폼이 개시되어 있다. 이 자율 차량 서비스 플랫폼은, 복수의 자율 차량을 원격 제어하여, 자율 차량을 사용한 다양한 서비스를 유저에게 제공한다.
또한, 일본 특허 공개 2020-013557에, 복수의 차량으로부터 네트워크를 통해 수집하는 데이터에 기초하여 클라우드 상에 형성되는 디지털 트윈을 사용해서 차량의 주행에 수반되는 리스크를 평가하는 시스템이 개시되어 있다.
네트워크를 통해 차량과 클라우드 상에 마련되는 제어 장치가 접속되는 시스템에 있어서는, 차량과 클라우드 사이에 통신 지연이 발생한다. 이 때문에, 제어 장치에 의한 차량의 제어 시에 있어서는, 차량과 클라우드 사이에 발생하는 통신 지연의 영향을 저감시킬 것이 요망된다.
본 개시는, 클라우드 상에 마련되는 제어 장치를 사용해서 차량을 원격 제어할 때에 있어서, 차량과 클라우드 사이에서 발생하는 통신 지연의 영향을 저감시킬 수 있는 차량 제어 장치 등을, 제공한다.
본 개시 기술의 제1 양태는, 차량 제어 장치에 관한 것이다. 차량 제어 장치는, 복수의 차량과 통신을 행하고, 복수의 차량과 데이터의 송수신을 행하고, 송수신된 데이터에 기초하여, 복수의 차량 중 원격 제어의 대상이 되는 피제어 차량과 차량 제어 장치 사이의 통신 지연 시간을 취득하고, 취득된 통신 지연 시간에 기초하여, 상기 원격 제어를 위해서 피제어 차량으로 송신하는 제어 신호를 생성하도록 구성된 1개 또는 복수의 프로세서를 구비한다.
본 개시 기술의 제2 양태는, 시스템에 관한 것이다. 시스템은, 복수의 차량과, 차량 제어 장치를 포함한다. 단, 차량 제어 장치는, 복수의 차량과 통신을 행하고, 복수의 차량과 데이터의 송수신을 행하고, 송수신된 데이터에 기초하여, 복수의 차량 중 원격 제어의 대상이 되는 피제어 차량과 차량 제어 장치 사이의 통신 지연 시간을 취득하고, 취득된 통신 지연 시간에 기초하여, 상기 원격 제어를 위해서 피제어 차량으로 송신하는 제어 신호를 생성하도록 구성된 1개 또는 복수의 프로세서를 구비한다.
본 개시 기술의 제3 양태는, 1개 또는 복수의 프로세서와 1개 또는 복수의 메모리를 구비하고, 복수의 차량과 통신을 행하도록 구성된 차량 제어 장치의 컴퓨터가 실행하는 방법에 관한 것이다. 방법은, 복수의 차량과 데이터의 송수신을 행하는 것과, 송수신된 데이터에 기초하여, 복수의 차량 중 원격 제어의 대상이 되는 피제어 차량과 차량 제어 장치 사이의 통신 지연 시간을 취득하는 것과, 통신 지연 시간에 기초하여, 상기 원격 제어를 위해서 피제어 차량으로 송신하는 제어 신호를 생성하는 것을 포함한다.
본 개시 기술의 제4 양태는, 1개 또는 복수의 프로세서와 1개 또는 복수의 메모리를 구비하고, 복수의 차량과 통신을 행하는 차량 제어 장치의 컴퓨터에 실행시키는 명령이며, 컴퓨터에 이하의 기능을 실행시키는 명령을 기억하는 비일시적인 기억 매체에 관한 것이다. 기능은, 복수의 차량과 데이터의 송수신을 행하는 것과, 송수신된 데이터에 기초하여, 복수의 차량 중 원격 제어의 대상이 되는 피제어 차량과 차량 제어 장치 사이의 통신 지연 시간을 취득하는 것과, 통신 지연 시간에 기초하여, 상기 원격 제어를 위해서 피제어 차량으로 송신하는 제어 신호를 생성하는 것을 포함한다.
상기의 양태에 의하면, 클라우드 상에 마련되는 제어 장치를 사용해서 차량을 원격 제어할 때에 있어서, 차량과 클라우드 사이에서 발생하는 통신 지연의 영향을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점 및 기술적 및 산업적 의의는 유사 요소들을 유사 도면 부호들로 나타낸 첨부 도면을 참조하여 후술될 것이다.
도 1은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 차량 제어 장치를 포함하는 네트워크 시스템의 개략 구성도.
도 2는 본 차량 제어 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도.
도 3은 본 차량 제어 장치의 기능 블록도.
도 4는 본 차량 제어 장치가 실행하는 데이터 보정 제어의 처리 흐름도.
도 5는 본 차량 제어 장치가 실행하는 통신 지연 시간 예측의 처리 흐름도.
도 6은 본 차량 제어 장치가 실행하는 제어 신호 생성의 처리 흐름도.
도 7a는 종래의 장치가 실행하는 제어 신호의 송신을 설명하는 도면.
도 7b는 본 차량 제어 장치가 실행하는 시각 동기시킨 제어 신호의 송신예를 설명하는 도면.
도 7c는 본 차량 제어 장치가 실행하는 시각 동기시킨 다른 제어 신호의 송신예를 설명하는 도면.
도 8은 외부 장치를 이용한 본 차량 제어 장치의 기능 블록도.
본 개시의 차량 제어 장치는, 제어 대상인 차량을 원격 제어할 때, 도로 맵에 대응시킨 과거의 통계적인 통신 품질 데이터를 기억한 데이터베이스를 사용하여, 원격 제어를 실시하는 미래의 차량 위치에 있어서의 통신 지연 시간을 예측하고, 이 예측한 통신 지연 시간과 디지털 트윈에 기초하여, 클라우드 상에서 형성하는 가상 공간과 현실 공간의 시각 동기성을 확보한 차량에 적합한 제어 신호를 생성해서 송신한다. 이에 의해, 차량과 클라우드 사이에서 발생하는 통신 지연의 영향을 저감시킨다.
이하, 본 개시의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
실시 형태
구성
도 1은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 차량 제어 장치(100)를 포함하는 디지털 트윈 시스템(10)의 전체 구성예를 도시하는 블록도이다. 도 1에 예시하는 디지털 트윈 시스템(10)은, 차량 제어 장치(100)와, 복수의 차량을 포함하는 통신 기기군(200)을 포함하여 구성되고, 차량 제어 장치(100)에 의해 통신 기기군(200)에 포함되는 적어도 1개의 차량을 원격 제어할 수 있는 차량용 시스템이다. 차량 제어 장치(100)와 통신 기기군(200)은, 예를 들어 인터넷 등의 통신 회선(500)을 통해, 서로 통신 가능하게 접속되어 있다.
(1) 통신 기기군
디지털 트윈 시스템(10)을 구성하는 통신 기기군(200)에는, 제어 대상 차량(210), 정보 제공 차량(220), 및 정보 단말기(230)가 포함된다. 제어 대상 차량(210)은, 차량 제어 장치(100)가 수집한 수많은 데이터를 활용한 원격 제어가, 차량 제어 장치(100)에 의해 실행되는 피제어 차량이다. 이 제어 대상 차량(210)은 후술하는 차량 상태에 관한 데이터를 적어도 차량 제어 장치(100)에 제공한다. 정보 제공 차량(220)은 원격 제어의 대상으로는 되지 않는, 후술하는 통신 품질에 관한 데이터를 차량 제어 장치(100)에 제공할 뿐인 차량이다. 정보 단말기(230)는, 예를 들어 스마트폰이나 태블릿 단말기 등이며, 정보 제공 차량(220)과 마찬가지로 통신 품질에 관한 데이터를 차량 제어 장치(100)에 제공하는 통신 기기이다.
정보 제공 차량(220)이나 정보 단말기(230)가 차량 제어 장치(100)에 제공하는 통신 품질(또는 전파 품질)에 관한 데이터에 포함되는 정보로서는, 그 정보를 측정 또는 검출 혹은 취득했을 때의 시각(타임 스탬프) 및 차량의 위치를 특정하는 GPS(global positioning system)의 위도/경도 등을 포함하는 「시각/위치 정보」나, 통신 회선(500)을 제공하는 서비스 사업자의 명칭 및 무선 기지국을 특정할 수 있는 정보인 셀 ID(Identification) 등을 포함하는 「통신 정보」나, 실행 속도(상하 평균/피크의 스루풋), 통신 지연 시간, 패킷 손실, 및 전파 강도 RSSI 등을 포함하는 「통신 품질 정보」를, 예시할 수 있다. 시각/위치 정보는 정보 제공 차량(220)이나 정보 단말기(230)가 실장하는 시계 기능이나 GPS 수신 기능 등을 사용함으로써, 취득이 가능하다. 통신 정보는 정보 제공 차량(220)이나 정보 단말기(230)가 실장하는 통신 기능 등을 사용함으로써, 취득이 가능하다. 통신 품질 정보는, 일례로서, 정보 제공 차량(220)이나 정보 단말기(230)가 미리 실장하고 있는 정보 계측 툴이나 인스톨하고 있는 정보 계측 애플리케이션 소프트웨어 등을 실행시켜서, 차량 제어 장치(100)(의 계측 서버 등)에 대하여 소정의 테스트 신호를 소정의 주기로 송신한 결과로부터, 연산하는 것이 가능하다. 또한, 제어 대상 차량(210)에 대해서는, 상기 방법뿐만 아니라, 처리 부하 저감을 위해, 통신 도달성이나 네트워크의 왕복 시간을 측정하는 기본적인 소프트웨어에 의한 ping값이나 실제의 제어 신호를 사용한 통신 회선(500)을 경유한 데이터 송수신에 의해 얻어지는 응답 속도 등에 기초하여, 고정밀도의 통신 품질 정보를 제공할 수 있다.
제어 대상 차량(210)이 차량 제어 장치(100)에 제공하는 차량 상태에 관한 데이터에 포함되는 정보로서는, 상술한 시각/위치 정보에 더하여, 차량의 주행 궤도에 관한 정보인 차량의 속도(시계열 이력) 및 차량의 방향(현재 상태)을 적어도 포함하는 「트라젝토리 정보」를, 예시할 수 있다. 트라젝토리 정보에는 또한, 내비게이션(설정 루트)의 정보, 방향 지시기의 작동 정보(현재 상태), 액셀러레이터 개방도량/브레이크 제동량의 정보(시계열 이력), 가속도/감속도의 정보(시계열 이력), 시프트 레인지(D/B/R)의 정보(현재 상태), 스티어링 타각의 정보(시계열 이력), 주행 차선의 정보(현재 상태), 대향 차선의 신호기의 정보(현재 상태), 교통 정체의 정보(현재 상태) 등을 포함하는 도로 정보가 포함되어 있어도 된다. 이 트라젝토리 정보는, 제어 대상 차량(210)이 탑재하는 센서 기기 등을 제어하는 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit)를 통해 취득하는 것이 가능하다.
또한, 정보 제공 차량(220)이나 정보 단말기(230)로부터 제공되는 통신 품질에 관한 데이터에 의해서만 차량 제어 장치(100)에 있어서의 통신 지연 시간 예측(후술한다)이 가능하면, 제어 대상 차량(210)은 차량 제어 장치(100)에 대하여 통신 품질에 관한 데이터의 제공을 행하지 않아도 된다. 또한, 정보 제공 차량(220)이나 정보 단말기(230)는 통신 지연 시간 예측을 고정밀도 또한 고효율로 실현할 목적으로 시스템에 참가하는 통신 기기이기 때문에, 디지털 트윈 시스템(10)에 필수적인 구성이 아니어도 된다. 단, 통신 지연 시간을 고정밀도 또한 고효율로 예측하기 위해서는, 수많은 제어 대상 차량(210), 정보 제공 차량(220) 및 정보 단말기(230)로부터 통신 품질에 관한 데이터가 제공되는 것이 생각된다.
(2) 차량 제어 장치
차량 제어 장치(100)는 통신 회선(500)을 통해 제어 대상 차량(210)이나 정보 제공 차량(220) 및 정보 단말기(230)가 탑재하는 통신 기기(도시하지 않음)와 통신 가능하도록 구성된다. 그리고, 이 차량 제어 장치(100)는, 제어 대상 차량(210)이나 정보 제공 차량(220) 및 정보 단말기(230)로부터 통신 품질에 관한 데이터나 차량 상태에 관한 데이터를 수신(수집)하거나, 제어 대상 차량(210)에 대하여 소정의 제어 신호를 송신하거나 함으로써, 제어 대상 차량(210)의 원격 제어를 적합하게 실행할 수 있다. 이 차량 제어 장치(100)는, 예를 들어 클라우드 상(예를 들어, 클라우드 서버)에 구성된다.
도 2는 도 1에 있어서의 차량 제어 장치(100)의 개략 구성을 도시하는 블록도이다. 도 2에서 도시한 바와 같이, 차량 제어 장치(100)는, CPU(Central Processing Unit)(101)와, RAM(Random Access Memory)(102)과, 기억 장치(103)와, 통신 장치(104)를 구비한다. CPU(101), RAM(102), 기억 장치(103), 통신 장치(104)의 수는 각각 1개로 한정되지 않고 복수여도 된다. 기억 장치(103)는 하드디스크 드라이브(HDD)나 솔리드 스테이트 드라이브(SSD) 등의 읽기 쓰기 가능한 기억 매체를 구비한 장치이며, 통신 품질을 측정하기 위한 프로그램, 수집한 통신 품질에 관한 데이터, 디지털 트윈(160)(후술한다)을 생성하기 위한 데이터, 통신 지연을 예측하기 위한 프로그램 등을 기억한다. 차량 제어 장치(100)에 있어서, CPU(101)는 기억 장치(103)로부터 읽어낸 프로그램을, RAM(102)을 작업 영역으로서 사용해서 실행함으로써, 통신 지연 시간 예측에 관한 소정의 처리를 실행한다. 통신 장치(104)는, 통신 회선(500)을 통해 제어 대상 차량(210)이나 정보 제공 차량(220) 및 정보 단말기(230)와 통신을 행하기 위한 기기이다.
도 3은 도 2에 도시한 차량 제어 장치(100)의 기능 블록도이다. 도 3에서 도시하는 차량 제어 장치(100)는, 통신부(110)와, 수집부(120)와, 추정/예측부(130)와, 생성부(140)와, 통신 품질 맵 데이터베이스(DB)(150)와, 디지털 트윈(160)을 구비한다. 통신 품질 맵 데이터베이스(150) 및 디지털 트윈(160)은, 도 2에 도시한 기억 장치(103)에 의해 실현된다. 통신부(110), 수집부(120), 추정/예측부(130) 및 생성부(140)는, 도 2에 도시한 CPU(101)가 RAM(102)을 사용해서 기억 장치(103)에 기억되는 프로그램을 실행함으로써 실현된다.
통신부(110)는 제어 대상 차량(210)이나 정보 제공 차량(220) 및 정보 단말기(230) 사이에서 통신을 행하여, 소정의 데이터(차량 상태에 관한 데이터, 통신 품질에 관한 데이터 등)의 수신이나, 소정의 테스트 신호(통신 품질 확인용의 신호 등)의 송수신이나, 소정의 제어 신호(원격 제어를 위한 신호 등)의 송신 등을 실시한다.
수집부(120)는 통신부(110)를 통해 제어 대상 차량(210)이나 정보 제공 차량(220) 및 정보 단말기(230)로부터 수시로 제공되는 차량 상태에 관한 데이터 및 통신 품질에 관한 데이터를 수집한다. 그리고, 수집부(120)는 차량 상태에 관한 데이터를 디지털 트윈(160)의 생성을 위해서 활용하고, 통신 품질에 관한 데이터를 통신 품질 맵 데이터베이스(150)의 형성을 위해서 활용한다.
추정/예측부(130)는, 제어 대상 차량(210)이나 정보 제공 차량(220) 및 정보 단말기(230)로부터 제공되는 차량 상태에 관한 데이터와, 디지털 트윈(160)이 기억하는 데이터를 사용하여, 제어 대상 차량(210)이 소정의 시간 후에 다음에 진행할 미래의 위치(장래의 위치)를 추정한다. 보다 구체적으로는, 추정/예측부(130)는, 통신부(110)를 통해 제어 대상 차량(210)으로부터 수신하는 주행 정보(차속, 진행 방향, 내비게이션의 설정 루트 등)에 기초하여, 제어 대상 차량(210)의 미래의 위치를 추정한다. 이 추정한 제어 대상 차량(210)의 미래의 위치는, 디지털 트윈(160)의 생성에 이용된다.
또한, 추정/예측부(130)는 통신 품질 맵 데이터베이스(150)가 기억하는 통신 품질에 관한 데이터를 사용하여, 제어 대상 차량(210)이 다음에 진행할 것으로 추정되는 미래의 위치에 있어서의 통신 지연 시간(또는 통신 지연량)을 예측한다. 보다 구체적으로는, 추정/예측부(130)는, 통신부(110)를 통해 제어 대상 차량(210)으로부터 제공되는 진로 정보(측정 시각, GPS 위도/경도, 통신 회선 서비스 사업자명 등)에 기초하여, 통신 품질 맵 데이터베이스(150)로부터 얻어지는 통신 품질(실행 속도, 통신 지연 시간, 패킷 손실/전파 강도 RSSI 등)로부터, 제어 대상 차량(210)의 미래의 위치에 있어서의 통신 지연 시간을 예측한다. 실행 속도에는, 정보의 수취가 완료될 때까지의 시간의 산출에 필요한 단위 시간당 수취할 수 있는 정보량인 상하 평균/피크의 스루풋이 포함된다. 정보가 도달하지 않을 가능성을 나타내는 패킷 손실/전파 강도 RSSI는, 정보의 재송 시간을 고려하는 경우에 이용된다.
이와 같이, 수집부(120) 및 추정/예측부(130)는, 제어 대상 차량(210)이 진행할 미래의 위치를 추정하고, 이 추정한 미래의 위치에 있어서의 제어 대상 차량(210)과 차량 제어 장치(100) 사이에 발생하는 통신 지연 시간을 취득할 수 있는 취득부로서 기능할 수 있다.
생성부(140)는, 추정/예측부(130)에서 예측된 제어 대상 차량(210)의 미래의 위치에 있어서의 통신 지연 시간에 기초하여, 제어 대상 차량(210)으로 송신하는 차량의 원격 제어에 관한 제어 신호를 생성한다. 이 통신 지연 시간에 기초한 제어 신호의 생성 방법에 대해서는, 후술한다.
통신 품질 맵 데이터베이스(150)는, 통신부(110)를 통해 제어 대상 차량(210)이나 정보 제공 차량(220) 및 정보 단말기(230)로부터 제공되는 통신 품질에 관한 데이터를, 복수 기억하는 기억부이다. 이 통신 품질 맵 데이터베이스(150)는, 추정/예측부(130)에 있어서 차량이 진행할 것으로 추정되는 미래의 위치에 있어서의 통신 지연 시간의 예측에 필요한 과거의 통신 품질 데이터를, 도로의 지도 정보에 대응시킨 맵 형식으로 통계적으로 기억한다. 통신 품질 맵 데이터베이스(150)가 기억하는 통신 품질에 관한 데이터에 포함되는 정보로서는, 데이터 측정 시각, GPS 위도/경도, 통신 회선 서비스 사업자명, 무선 기지국의 셀 ID, 실행 속도(상하 평균/피크의 스루풋), 통신 지연 시간, 패킷 손실 및 전파 강도 RSSI등을, 예시할 수 있다.
디지털 트윈(160)은 제어 대상 차량(210)에 대해서 수집된 현재 및 과거의 차량 상태에 관한 데이터(차량 위치, 주행 시각 등)가 실시간으로 갱신되어 저장 됨으로써, 현실 세계와 시각 동기한 가상 세계를 클라우드 컴퓨터 상에 재현하기 위한 기억 기능부이다. 또한, 디지털 트윈(160)은, 요구에 기초하여 제어 대상 차량(210)에 관한 미래의 예측 데이터를 현재 및 과거의 데이터 및 정보로부터 생성할 수 있다. 디지털 트윈(160)이 기억하는 데이터에 포함되는 정보로서는, 차량 정보(VIN 등), 타차 교통(자전거, 보행자 등을 포함한다)에 관한 정보, 지도 정보, 시각 정보, 위치 정보(GPS 위도/경도), 및 주행 궤도인 트라젝토리 정보(차속 등) 등을, 예시할 수 있다.
또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 차량 제어 장치(100) 이외의 장치, 예를 들어 외부 장치(300)가, 통신 품질 맵 데이터베이스(150)와 동등한 통신 품질 정보를 갖는 통신 품질 맵 데이터베이스(DB)(350)를 보유하고 있는 시스템 구성으로 해도 된다. 이 시스템 구성의 경우, 차량 제어 장치(100)는, 정보 제공 차량(220)이나 정보 단말기(230)로부터 통신 품질에 관한 데이터의 제공을 직접 받지 않고, 외부 장치(300)가 보유하는 통신 품질 맵 데이터베이스(350)를 참조함으로써, 통신 품질 맵 데이터베이스(150)를 취득(기능 실현)해도 된다. 이 외부 장치(300)로서는, 통신 사업자나 정보 제공 서비스 회사 등을 예시할 수 있다.
제어
이어서, 도 4 내지 도 6을 또한 참조하여, 본 실시 형태에 따른 차량 제어 장치(100)가 실행하는 처리를 설명한다. 차량 제어 장치(100)가 실행하는 처리로서, 데이터 보정 제어, 통신 지연 시간 예측 및 제어 신호 생성의 각 처리가 있다.
(1) 데이터 보정 제어
도 4는 차량 제어 장치(100)가 실행하는 데이터 보정 제어의 처리 수순을 설명하는 흐름도이다. 이 도 4에 예시하는 데이터 보정 제어는, 디지털 트윈(160)의 데이터를 보정하기 위한 처리이며, 제어 대상 차량(210)으로부터 차량 상태에 관한 데이터가 수신될 때마다 실행된다.
스텝 S401
차량 제어 장치(100)는 제어 대상 차량(210)으로부터 차량 상태에 관한 데이터를 수신했는지의 여부를 판단한다. 이 제어 대상 차량(210)으로부터 수신하는 차량 상태에 관한 데이터에는, 데이터의 송신 시(또는 데이터의 작성 시)에 있어서의, 차량의 위치에 관한 정보, 시각의 정보(타임 스탬프) 및 차량의 주행 궤도에 관한 정보(트라젝토리 정보)가 포함된다. 트라젝토리 정보에는, 차량의 속도 및 차량의 방향이 적어도 포함된다. 이 트라젝토리 정보에는 또한, 내비게이션의 정보, 방향 지시기의 정보, 액셀러레이터 개방도량/브레이크 제동량의 정보, 가감속도의 정보, 시프트 레인지(D/B/R)의 정보, 스티어링 타각의 정보, 도로 정보, 주행 차선, 대향 차선의 신호기의 정보, 정체 정보 등을 포함해도 된다.
이 스텝 S401에 있어서, 제어 대상 차량(210)으로부터 차량 상태에 관한 데이터를 수신한 경우에(S401, 예), 스텝 S402로 처리가 진행된다.
스텝 S402
차량 제어 장치(100)는 제어 대상 차량(210)과 차량 제어 장치(100) 사이의 통신에 있어서 실제로 발생하고 있는 지연 시간(실제 통신 지연 시간)을 산출한다. 이 실제 통신 지연 시간은, 제어 대상 차량(210)으로부터 수신한 차량 상태에 관한 데이터에 포함되는 시각의 정보(타임 스탬프)와, 이 데이터를 차량 제어 장치(100)가 수신했을 때의 시각의 차분에 의해 산출할 수 있다.
이 스텝 S402에 있어서, 실제 통신 지연 시간이 산출되면, 스텝 S403으로 처리가 진행된다.
스텝 S403
차량 제어 장치(100)는 제어 대상 차량(210)이 차량 상태에 관한 데이터를 송신한 시각(또는 데이터를 작성한 시각)의 제어 대상 차량(210)의 차량 위치에 있어서의 차속의 발생 확률을 도출한다. 이 차량 위치에 있어서의 차속의 발생 확률은 제어 대상 차량(210)으로부터 수신하는 차량 상태에 관한 데이터에 포함되거나 또는 디지털 트윈(160)이 보유하는 도로 정보, 정체 정보, 및 과거의 차속의 정보 등에 기초하여, 도출하는 것이 가능하다. 이 차량 위치에 있어서의 차속의 발생 확률은, 예를 들어 맵 형식으로 데이터베이스화된다.
이 스텝 S403에 있어서, 데이터 송신 시각의 제어 대상 차량(210)의 차량 위치에 있어서의 차속의 발생 확률이 도출되면, 스텝 S404로 처리가 진행된다.
스텝 S404
차량 제어 장치(100)는 차량 상태에 관한 데이터를 차량 제어 장치(100)가 수신한 시각에 추정되는 제어 대상 차량(210)의 위치의 발생 확률을 도출한다. 보다 구체적으로는, 차량 제어 장치(100)는 차량 제어 장치(100)와 제어 대상 차량(210) 사이에 발생하는 실제 통신 지연 시간과, 데이터 송신 시각의 제어 대상 차량(210)의 차량 위치에 있어서의 차속의 발생 확률과, 제어 대상 차량(210)으로부터 수신한 차량 상태에 관한 데이터에 포함되는 트라젝토리 정보에 기초하여, 제어 대상 차량(210)으로부터 송신된 이 데이터를 차량 제어 장치(100)가 실제 통신 지연 시간의 경과 후에 수신했을 때의 시각에 제어 대상 차량(210)이 이동하고 있는 위치로서 추정되는 차량 위치의 발생 확률을 도출한다. 이 차량 위치의 발생 확률은, 예를 들어 다음과 같이 해서 도출할 수 있다.
a: 차량의 주행 속도가 빠른(또한 감속하는 경향이 없는) 경우
이 경우에는, 차량이 우좌회전이나 후퇴할 가능성이 낮고 직진할 것으로 예상할 수 있으므로, 차량의 전방 위치의 발생 확률이 높게 도출된다.
b: 차량의 방향 지시기가 좌회전 상태에서 작동하고 있는 경우
이 경우에는, 차량이 좌회전할 것으로 예상할 수 있으므로, 차량의 좌측 방향 위치의 발생 확률이 높게 도출된다.
c: 차량이 복수 차선의 도로의 우회전 레인을 (감속하면서)주행하고 있는 경우
이 경우에는, 차량이 우회전할 것으로 예상할 수 있으므로, 차량의 우측 방향 위치의 발생 확률이 높게 도출된다.
d: 차량의 시프트 레인지가 리버스(R)로 되어 있는 경우
이 경우에는, 차량이 후퇴할 것으로 예상할 수 있으므로, 차량의 후방 위치의 발생 확률이 높게 도출된다.
또한, 차량 제어 장치(100)는, 다음에 제어 대상 차량(210)으로부터 새로운 데이터를 수신할 때까지의 동안에는, 지금의 데이터를 차량 제어 장치(100)가 수신했을 때의 시각으로부터 임의의 시간(예를 들어 1초)마다 제어 대상 차량(210)의 차량 위치의 발생 확률을 도출해도 된다. 이 임의의 시간은, 예정하고 있는 제어 신호의 용도, 차량 위치에 대한 정밀도의 요구 등에 의해 최적의 값으로 정해진다.
이 스텝 S404에 있어서, 데이터 수신 시각에 추정되는 제어 대상 차량(210)의 차량 위치의 발생 확률이 도출되면, 스텝 S405로 처리가 진행된다.
스텝 S405
차량 제어 장치(100)는 도출한 제어 대상 차량(210)의 차량 위치의 발생 확률에 기초하여, 디지털 트윈(160)을 생성(갱신)한다. 이에 의해, 데이터의 통신 지연이나 송신 주기에 대한 보정이 행해진 디지털 트윈(160)을 얻을 수 있다.
또한, 상술한 예와 같이, 차량 제어 장치(100)가 차량 상태에 관한 데이터를 수신한 시각으로부터 임의의 시간(예를 들어 1초)마다 제어 대상 차량(210)의 차량 위치의 발생 확률을 도출하는 경우에는, 현 시각으로 동기해서 디지털 트윈(160)이 발생 확률의 도출에 대응한 시간마다 생성된다.
이 스텝 S405에 있어서, 디지털 트윈(160)이 생성되면, 스텝 S401로 처리가 진행되고, 본 데이터 보정 제어가 반복된다.
(2) 통신 지연 시간 예측
도 5는 차량 제어 장치(100)가 실행하는 통신 지연 시간 예측의 처리 수순을 설명하는 흐름도이다. 이 도 5에 예시하는 통신 지연 시간 예측은, 제어 대상 차량(210)의 미래의 위치에 있어서의 통신 지연 시간을 예측하기 위한 처리이며, 통신 지연 시간의 예측이 필요한 소정의 타이밍에 실행된다.
스텝 S501
차량 제어 장치(100)는 통신 지연 시간의 예측이 필요해졌는지 여부를 판단한다. 이 판단은, 일례로서, 제어 대상 차량(210)으로부터 원격 제어에 관한 명시적인 요구가 있었던 경우나, 제어 대상 차량(210)으로부터 통신 품질 확인용 테스트 신호의 응답을 수신한 경우 등에, 행해진다.
이 스텝 S501에 있어서, 통신 지연 시간의 예측이 필요해진 경우에(S501, 예), 스텝 S502로 처리가 진행된다.
스텝 S502
차량 제어 장치(100)는, 제어 대상 차량(210)의 미래의 위치에 있어서의 통신 품질을 취득한다. 보다 구체적으로는, 차량 제어 장치(100)는, 제어 대상 차량(210)으로부터 제공되는 진로 정보(측정 시각, GPS 위도/경도, 통신 회선 서비스 사업자명 등)에 기초하여, 제어 대상 차량(210)의 미래의 위치에 관해서 가장 기대할 수 있는 통신 품질의 정보를, 통신 품질 맵 데이터베이스(150)로부터 취득(추출)한다. 가장 기대할 수 있는 통신 품질 정보인지의 여부는, 예를 들어 엄격한 정보인지, 고확률의 정보인지, 최근의 실적의 정보인지, 등의 조건에 기초하여, 판단할 수 있다.
이 스텝 S502에 있어서, 제어 대상 차량(210)의 미래의 위치에 있어서의 통신 품질이 취득되면, 스텝 S503으로 처리가 진행된다.
스텝 S503
차량 제어 장치(100)는, 상기 스텝 S502에서 취득한 통신 품질의 정보에 기초하여, 제어 대상 차량(210)의 미래의 위치에 있어서의 통신에서 발생할 것으로 예측되는 지연 시간(예측 통신 지연 시간)을 산출한다. 일례로서, 통신 품질이 좋은 경우에는, 비교적 짧은 시간이 예측 통신 지연 시간으로서 산출되고, 통신 품질이 나쁜 경우에는, 비교적 긴 시간이 예측 통신 지연 시간으로서 산출된다.
이 스텝 S503에 있어서, 제어 대상 차량(210)의 미래의 위치에 있어서의 예측 통신 지연 시간이 산출되면, 스텝 S501로 처리가 진행되고, 본 통신 지연 시간 예측이 반복된다.
(3) 제어 신호 생성
도 6은 차량 제어 장치(100)가 실행하는 제어 신호 생성의 처리 수순을 설명하는 흐름도이다. 이 도 6에 예시하는 제어 신호 생성은, 제어 대상 차량(210)의 미래의 위치에 있어서의 원격 제어에 관한 제어 신호를 생성하기 위한 처리이며, 제어 신호의 생성이 필요한 소정의 타이밍에 실행된다.
스텝 S601
차량 제어 장치(100)는 제어 대상 차량(210)의 제어 신호의 생성이 필요해졌는지의 여부를 판단한다. 이 판단은, 일례로서, 제어 대상 차량(210)으로부터 원격 제어에 관한 명시적인 요구가 있었던 경우나, 차량 제어 장치(100)에 있어서 제어 대상 차량(210)의 원격 제어가 필요한 상황을 검출한 경우 등에, 행해진다.
이 스텝 S601에 있어서, 제어 신호의 생성이 필요해진 경우에(S601, 예), 스텝 S602로 처리가 진행된다.
스텝 S602
차량 제어 장치(100)는 제어 대상 차량(210)의 미래의 위치에 있어서의 통신에서 발생하는 예측 통신 지연 시간을 취득한다. 이 예측 통신 지연 시간은, 상술한 통신 지연 시간 예측에 있어서의 스텝 S503의 처리에서 산출된 값이다.
이 스텝 S602에 있어서, 제어 대상 차량(210)의 미래의 위치에 있어서의 통신에서 발생하는 예측 통신 지연 시간이 취득되면, 스텝 S603으로 처리가 진행된다.
스텝 S603
차량 제어 장치(100)는, 미래의 위치에 있어서의 제어 대상 차량(210)에 대한 제어 신호, 바꾸어 말하면 미래의 위치에 있어서 제어 대상 차량(210)이 수신할 것으로 예상되는 시각에 동기시킨 제어 내용에 의한 제어 신호를 생성해서 송신한다. 보다 구체적으로는, 미래의 위치로 진행해 온 제어 대상 차량(210)을 현실 공간의 실시각으로 원격 제어하기 위해서 필요한 제어 신호를 가상 공간 상의 동기한 시각으로 생성한다. 그리고, 이 생성한 제어 신호를, 상기 스텝 S602에서 취득한 예측 통신 지연 시간에 기초하여, 가상 공간의 시각의 제어와 현실 공간의 시각의 제어가 동기하는 타이밍에 제어 대상 차량(210)으로 송신한다.
예를 들어, 남쪽 방향으로 직진하는 차량 X가, 동쪽 방향으로 직진하는 차량Y와 40초 후(시각 T)에 교차로에서 충돌할 위험이 있는 장면을 생각한다. 이러한 장면에서는, 차량 X의 원격 제어로서, 차량 X의 속도를 감속시켜서 차량 Y를 먼저 교차로를 통과시키는 방법이 있다. 여기서, 차량 X의 교차로 부근 에어리어의 예측 통신 지연 시간이 10초였다고 하자. 이 경우, 시각 T의 20초 전의 제어 신호로서 「10초 후에 교차로를 통과」한다고 하는 동작을 차량 X를 향해서 송신했다 하더라도, 현실 공간의 실시각으로부터 10초 지연되어 제어 신호를 차량 X가 수신하기 때문에, 실제로는 「20초 후(=지시 10초+지연 10초)에 교차로를 통과」한다고 하는 동작이 되어, 차량 X와 차량 Y의 충돌을 회피할 수 없다.
그래서, 본 실시 형태의 방법에서는, 가상 공간 상에서 제어 내용을 생각했을 때의 시각이 현실 공간에서 차량이 제어 신호를 수신한 시각과 동기하도록, 예측 통신 지연 시간의 분만큼 시각을 거슬러 올라가(앞당겨서) 제어 신호를 차량 X로 송신한다. 구체적으로 상술한 장면에 있어서는, 예측 통신 지연 시간이 10초인 것을 고려하여, 시각 T의 20초 전에 「20초 후에 교차로를 통과」의 지시를 차량 X로 송신한다고 하는 제어 신호가 아니고, 10초만큼 거슬러 올라간(앞당긴) 시각 T의 30초 전에 「20초 후에 교차로를 통과」의 지시를 차량 X로 송신한다고 하는 제어 신호를 생성한다.
이 스텝 S603에 있어서, 미래의 위치에 있어서의 제어 대상 차량(210)에 대한 제어 신호가 생성되어 송신되면, 스텝 S601로 처리가 진행되고, 본 제어 신호 생성이 반복된다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c를 또한 사용하여, 차량 제어 장치(100)가 실행하는 시각 동기시킨 제어 신호의 송신을 설명한다. 도 7a는 종래의 장치에 의한 제어 신호의 송신 상태를 도시하는 도면이다. 도 7b 및 도 7c는 본 실시 형태의 차량 제어 장치(100)에 의한 제어 신호의 송신 상태의 일례를 각각 도시하는 도면이다.
도 7a에서 도시한 바와 같이, 통신 지연 시간을 고려하지 않는 종래의 장치에 의한 처리에서는, 가상 공간의 시각 T의 시점에 있어서 결정된 제어 내용이, 현실 공간에서는 시각 T로부터 통신 지연 시간만큼 지연된 시각에 차량에 도달한다. 이 때문에, 예를 들어 제어 신호 A와 제어 신호 B를 동시에 실행시키는 것을 가상 공간에서 상정(제어 계획 결정)했다고 하더라도, 현실 공간에서는 양쪽의 제어가 어긋나게 된다.
이에 반해, 도 7b에서 예시한 본 실시 형태에 따른 차량 제어 장치(100)에 의한 처리에서는, 각각의 예측 통신 지연 시간의 분만큼 제어 신호 A 및 제어 신호 B의 송신 타이밍(송신 시각)을 빠르게 하고 있다. 이 처리에 의해, 가상 공간에서 상정한 대로 현실 공간에서도 제어 신호 A와 제어 신호 B를 동시에 실행시킬 수 있다.
또한, 도 7c에서 예시한 본 실시 형태에 따른 차량 제어 장치(100)에 의한 처리와 같이, 제어 신호 A와 제어 신호 B를 동일한 송신 타이밍(송신 시각)에 일단 송신하고, 예측 통신 지연 시간이 짧은 제어 신호 A에 대해서는, 제어 신호 A의 예측 통신 지연 시간과 제어 신호 B의 예측 통신 지연 시간의 시간차의 분만큼 제어의 실행 개시를 기다리게 해도 된다(큐 처리).
작용·효과 등
이상과 같이, 본 개시의 일 실시 형태에 따른 차량 제어 장치(100)에 의하면, 통신 기기군(200)(제어 대상 차량(210), 정보 제공 차량(220), 정보 단말기(230))과의 사이에서 송수신한 통신 품질에 관한 데이터에 기초하여, 도로 맵에 대응시킨 과거의 통계적인 통신 품질 데이터를 기억부(통신 품질 맵 데이터베이스(150))에 기억한다. 이 통신 품질 데이터에 의해, 차량 제어 장치(100)는, 제어 대상 차량(210)에 대하여 원격 제어를 지시할 때에 원격 제어를 실시하는 미래의 차량 위치에 있어서의 통신 지연 시간을 예측할 수 있고, 이 예측한 통신 지연 시간에 기초하여 디지털 트윈(160)을 사용해서 원격 제어의 실시에 적합한 제어 신호를 생성해서 송신할 수 있다.
이 처리에 의해, 예측 통신 지연 시간에 기초하여 보정하고, 또한 디지털 트윈(160)을 사용해서 클라우드 상에서 형성하는 가상 공간 상의 시각을 현실 공간의 실시각으로 동기시킨(시각 동기성을 확보한) 제어 신호에 의해, 제어 대상 차량(210)에 대하여 원격 제어를 지시할 수 있다. 따라서, 차량과 클라우드 사이에서 발생하는 통신 지연의 영향을 저감시킬 수 있다.
이상, 본 개시의 일 실시 형태를 설명했지만, 본 개시는, 차량 제어 장치, 1개 또는 복수의 프로세서와 1개 또는 복수의 메모리를 구비한 차량 제어 장치가 실행하는 방법, 이 방법을 실행하기 위한 제어 프로그램, 제어 프로그램을 기억한 컴퓨터 판독 가능한 비일시적 기억 매체, 및 차량 제어 장치와 차량을 구비한 시스템으로서 파악하는 것이 가능하다.
본 개시는 클라우드 상에 마련되는 차량 제어 장치를 사용해서 차량을 원격 제어할 때에 있어서, 차량과 클라우드 사이에서 발생하는 통신 지연의 영향을 저감시키고자 하는 경우 등에 유용하다.

Claims (10)

  1. 차량 제어 장치(100)에 있어서,
    복수의 차량과 통신을 행하고,
    상기 복수의 차량과 데이터의 송수신을 행하고,
    상기 송수신된 상기 데이터에 기초하여, 상기 복수의 차량 중 원격 제어의 대상이 되는 피제어 차량과 상기 차량 제어 장치(100) 사이의 통신 지연 시간을 취득하고,
    상기 취득된 상기 통신 지연 시간에 기초하여, 상기 원격 제어를 위해서 상기 피제어 차량으로 송신하는 제어 신호를 생성
    하도록 구성된 1개 또는 복수의 프로세서를 포함하는, 차량 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1개 또는 복수의 프로세서는, 상기 피제어 차량이 상기 제어 신호를 수신할 것으로 예상되는 시각에 동기시킨 제어 내용에 따라, 상기 제어 신호를 생성하도록 구성되어 있는, 차량 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 1개 또는 복수의 프로세서는, 상기 피제어 차량이 상기 제어 신호를 수신할 것으로 예상되는 시각보다 상기 통신 지연 시간만큼 거슬러 올라간 시각에, 상기 제어 신호를 상기 피제어 차량으로 송신하도록 구성되어 있는, 차량 제어 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1개 또는 복수의 프로세서는,
    상기 복수의 차량으로부터 수신한 상기 데이터로부터, 상기 복수의 차량의 위치에 관한 정보와, 상기 복수의 차량의 위치 각각에 있어서의 통신 품질에 관한 정보를 수집하고,
    상기 정보에 기초하여, 상기 피제어 차량이 진행할 것으로 추정되는 미래의 위치에 있어서의 상기 피제어 차량과 상기 차량 제어 장치(100) 사이의 통신 지연 시간을 예측하도록 구성되어 있는, 차량 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 1개 또는 복수의 프로세서는,
    상기 복수의 차량 이외의 1개 이상의 정보 단말기(230)와 데이터의 송수신을 행하고,
    상기 1개 이상의 정보 단말기(230)로부터 수신한 상기 데이터로부터, 상기 1개 이상의 정보 단말기(230)의 위치에 관한 정보와, 상기 1개 이상의 정보 단말기(230)의 위치 각각에 있어서의 통신 품질에 관한 정보를 수집
    하도록 구성되어 있는, 차량 제어 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 1개 또는 복수의 프로세서는,
    상기 복수의 차량으로부터 수신하는 상기 데이터로부터, 상기 복수의 차량의 위치에 관한 정보와, 상기 복수의 차량 각각의 속도 및 방향에 관한 트라젝토리 정보를 수집하고,
    상기 트라젝토리 정보에 기초하여, 상기 피제어 차량이 진행할 상기 미래의 위치를 추정
    하도록 구성되어 있는, 차량 제어 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통신 지연 시간을 사용하여, 가상 공간 상에 현실 공간과 시각 동기한 디지털 트윈(160)이 형성되는, 차량 제어 장치.
  8. 복수의 차량과,
    차량 제어 장치(100)를 포함하는 시스템에 있어서,
    단, 상기 차량 제어 장치(100)는,
    상기 복수의 차량과 통신을 행하고,
    상기 복수의 차량과 데이터의 송수신을 행하고,
    상기 송수신된 상기 데이터에 기초하여, 상기 복수의 차량 중 원격 제어의 대상이 되는 피제어 차량과 상기 차량 제어 장치(100) 사이의 통신 지연 시간을 취득하고,
    상기 취득된 상기 통신 지연 시간에 기초하여, 상기 원격 제어를 위해서 상기 피제어 차량으로 송신하는 제어 신호를 생성
    하도록 구성된 1개 또는 복수의 프로세서를 구비하는, 시스템.
  9. 1개 또는 복수의 프로세서와 1개 또는 복수의 메모리를 구비하고, 복수의 차량과 통신을 행하도록 구성된 차량 제어 장치(100)의 컴퓨터가 실행하는 방법에 있어서,
    상기 복수의 차량과 데이터의 송수신을 행하는 것과,
    상기 송수신된 데이터에 기초하여, 상기 복수의 차량 중 원격 제어의 대상이 되는 피제어 차량과 상기 차량 제어 장치(100) 사이의 통신 지연 시간을 취득하는 것과,
    상기 통신 지연 시간에 기초하여, 상기 원격 제어를 위해서 상기 피제어 차량으로 송신하는 제어 신호를 생성하는 것
    을 포함하는, 방법.
  10. 1개 또는 복수의 프로세서와 1개 또는 복수의 메모리를 구비하고, 복수의 차량과 통신을 행하는 차량 제어 장치(100)의 컴퓨터에 실행시키는 명령이며, 상기 컴퓨터에 이하의 기능을 실행시키는 명령을 기억하는 비일시적인 기억 매체에 있어서,
    상기 기능은,
    상기 복수의 차량과 데이터의 송수신을 행하는 것과,
    상기 송수신된 데이터에 기초하여, 상기 복수의 차량 중 원격 제어의 대상이 되는 피제어 차량과 상기 차량 제어 장치(100) 사이의 통신 지연 시간을 취득하는 것과,
    상기 통신 지연 시간에 기초하여, 상기 원격 제어를 위해서 상기 피제어 차량으로 송신하는 제어 신호를 생성하는 것
    을 포함하는, 비일시적인 기억 매체.
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