JP2017007417A - 自動運転システム - Google Patents

Abstract

【課題】自動車等の車輌の自動運転において、周囲に自動運転であることを報知することができる自動運転システムを提供する。
【解決手段】予め設定された目的地までの走行予定ルートに沿って、予定した走行行動に従って自車輌を自動運転により走行させる自動運転システム１であって、自動車１４が自動運転モードとなると報知動作する対外報知装置３を備える。対外報知装置３は、音声やメロディを発生したり、表示装置２０により周囲に視覚に訴えて報知する。また、通信装置１６を対外報知装置に利用して、自動運転であることを示すデータを他車両へ送信することもできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両が安全支援運転、半自動運転又は自動運転状態を可能にする自動運転システムに関する。

近年、道路交通の安全をより一層向上させるための自動運転システムの研究開発が進められている。我が国では、自動車等の車輌の自動走行システムについて、その自動化レベルがレベル１からレベル４まで４段階に分けて定義されている。レベル１は、加速・操舵・制動のいずれかを自動車が行い、安全運転支援システムと呼ばれる。レベル２は、加速・操舵・制動の内複数の操作を同時に自動車が行い、準自動走行システム（半自動運転）と呼ばれる。レベル３は、加速・操舵・制動を全て自動車が行い、緊急時のみドライバーが対応する状態で、これも準自動走行システムと呼ばれる。レベル４は、加速・操舵・制動を全てドライバー以外が行い、ドライバーが全く関与しない状態で完全自動走行システムと呼ばれる。また、レベル２からレベル４までを自動走行システムとも呼んでいる（「ＳＩＰ（戦略的イノベーション創造プログラム）自動走行システム研究開発計画」、２０１４年１１月１３日、内閣府、政策統括官（科学技術・イノベーション担当））。これに従って、本明細書において「自動運転」は、特に明言しない限り、基本的に上記レベル１からレベル４まで全自動化レベルの自動走行を含むものとする。

このような自動運転システムは、道路状況や自車両の運転状態等の運転情報を認識するカメラや各種センサ類を備えて、得られた運転情報からＤＣＵ（ドライブコントロールユニット）により操舵量や車速等の目標値を算出・決定して、決定された目標値に基づいてステアリングやアクセル、ブレーキ等を駆動して自動走行を行う（例えば、特許文献１を参照）。

また、自動運転システムとしては、ビーコンや人工衛星等からの位置情報と内蔵した地図情報とから予め設定された走行経路を走行する機能及び通信等からの事故情報等により徐行運転や停止を行う機能を有して、これらの機能に基づいて、自動走行中の自車輌がとる次の行動を自車の乗員に報知する自動走行車も知られている（例えば、特許文献２を参照）。

特開２０１５−０６３２４４号公報 特開平１０−１０５８８５号公報

しかしながら、このような自動運転モードにある自動車が、例えば、発進から停止までを前走車と一定の車間距離を保ちながら追従走行する「ＡＣＣ」（アダプティブ・クルーズ・コントロール）を行うとき、前走車を運転しているドライバーが不審に感じることがある。また、前走車を追尾している状態で、後続車によって前走車との間に割り込みが行われるとき、マニュアル運転であれば人が危険を予期することで、事前にスピードを落とすなどして対応することができるが、自動運転システムでは、割り込みされたことで車間距離が急に縮まってからの反応となるため、対応が遅れると事故を誘発する。

よって、本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、その目的は、自動車等の車輌の自動運転において、周囲に自動運転であることを報知することができる自動運転システムを提供することにある。

本発明による自動運転システムは、予め設定された目的地までの走行予定ルートに沿って、予定した走行行動に従って自車輌を自動運転により走行させる自動運転システムであって、自動運転モードに入ると自車両が自動運転であることを報知する対外報知装置を備えたことを特徴としている。

この場合、前記対外報知装置は、自動運転中であることを目視可能に表示する表示装置であって、窓部を有して自動車のルーフの両側端に係止される取付ケースと、前記窓部を通して周囲から視認可能なよう前記筐体内に組込まれて自動運転中であることを表示する表示器と、を備えている。この対外報知装置は、必要に応じて車体から着脱することができる。

また、前記表示装置は、自動車のルーフの前後端及び左右に形成される孔部に嵌合して構成することもできる。

さらに、前記表示装置は、自動車のフロントウインドシールド及び／又はリアウインドシールドのガラス面に貼付される透明フィルムと、前記透明フィルムに形成されて、特定の波長の光に対して発光若しくは散乱する透明の潛像体と、前記透明フィルムの端部から前記潜像体に向けて前記特定の波長の光を照射する発光体と、を備えて、前記潜像体は、自動運転と認識できる文字又は絵柄のパターンで構成されており、自動車が自動運転モードとなって前記発光体が発光すると、前記潜像体が目視可能に発光することもできる。これにより、車体全体の外表面の中で大きな面積を有するウインドウガラスを表示に有効利用できる。

また、前記対外報知装置として、自動運転であることを示すデータを他車両に送信する通信装置を利用することもできる。

さらに、前記対外報知装置は、自動運転中であることを音声又はメロディで報知するスピーカでも構成できる。

本発明の自動運転システムによれば、自動運転状態にあることを周囲に確実に報知することができるため、定まった運転走行を行うことにより却って引き起こされる事故を防止することができる。

本発明の好適な実施形態による自動運転システムの構成全体をブロック図で示す。 カメラ及びセンサーを配置した自動車の一例の平面図を示す。 自動運転システムにおける第１実施形態による対外報知装置を取り付けた自動車の正面からの外観図を示す。 図３の要部を側断面図で示す 第１実施形態による対外報知装置の構成をブロック図で示す。 自動運転システムにおける第２実施形態による対外報知装置を取り付けた自動車の外観斜視図を示す。 図６の対外報知装置の一部を側断面図で示す。 図６の平面図を示す。 自動運転システムにおける第３実施形態による対外報知装置の説明図を示す。 通信装置を利用して対外報知動作を行なう第４実施形態の動作を説明するフローチャートを示す。 車両間通信の動作を説明するシステム構成図を示す。 車両間通信で伝達するメッセージのデータフレームの構成を模式的な説明図を示す。

以下に、添付図面を参照しつつ、本発明による自動運転システムの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本実施形態の自動運転システム１の構成全体を概念的に示している。対外報知装置３は、車両が自動運転システム１の作動で自動運転状態にあることを周囲に報知するために設けられる。

先ず、自動運転システム１について説明する。自動運転システム１は、自動運転制御部２、対外報知装置３、情報入力部４、及び自動走行情報記憶部５を備える。自動運転制御部２は、自車両の加速系１０、操舵系１１、制動系１２及び指示系１３を制御して自動運転を行う。すなわち、自動運転制御部２の制御により、加速系１０は、原動機の回転数を上げたりギアチェンジをして自動車を発進させ、その速度を増加又は維持する働きを行い、操舵系１１は、自動車のステアリングホイールを操作する働きを行い、制動系１２は、原動機の回転数を下げたりギアチェンジをして自動車の速度を減少又は走行を停止させたりする働きを行い、指示系１３は、自動車の方向指示器、駐車灯、非常点滅表示灯、前照灯、尾灯、後退灯等を点灯又は消灯させる働きを行う。更に、自動運転制御部２は、図示しない燃料系やバッテリー等の電気系にも接続されている。

情報入力部４は、操舵系１１に設置されたシフトポジションセンサー、加速系１０に設置された原動機の回転センサー、制動系１２に設置されたブレーキセンサー、車輪等に設置された速度センサー等から、自車輌の走行状態に関する情報を入手して、自動運転制御部２に出力する。

また、情報入力部４は、自車輌に設置されたカメラや各種センサーなどを通して周囲の状況を把握して、自動運転制御部２に出力する。この場合のカメラは、図２に例示するように、自動車１４の真直及び左右前方の対象物を認識するために、フロントウインドシールド１５に左右一対のフロントカメラ６及び左右後方の対象物を認識するために、左右のドアミラー１７ａ，１７ｂの下部に左右一対のリアカメラ７である。別の実施形態では、これらのカメラに別のカメラを追加して、３６０°カメラを備えることもできる。

そして、各種センサーは、図２では、自動車１４の真直後方を検知するために、リアウインドシールド１９の上部中央に、例えばミリ波レーダー、マイクロ波レーダー、レーザーレーダー、赤外線センサー、超音波センサー等からなるレーダーセンサー８である。濃霧や大雨等の天候不良や夜間に対応するために、同様のレーダーセンサーを自動車１４の前部中央（例えば、ラジエーターグリル又はボンネット内）に装着することもできる。別の実施形態では、レーダーセンサー２０に代えて又はそれに加えて、自動車４の後部中央に中央リアカメラを装着することもできる。

更に、情報入力部４は、位置情報検出装置９を通して自車輌の位置情報を入力することもできる。位置情報検出装置９は、地球を周回している衛星から送信されてくる信号や画像データをグローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）装置により受信し、又は道路上に設置されたビーコンやアンテナなどから情報を受信することにより、自車両の位置を精度良く把握する。

また、情報入力部４は、通信装置１６によって、自車輌の周囲を走行又は駐停車している他車両との間での通信（車両間通信）により、当該他車両の位置や進路、走行状態を入手する。このような、他車両との間の車両間通信の接続は直接的な接続に限られず、道路上のアンテナや通信チップ及び／又は衛星又は中継センターなどを介した間接的な接続も含む。尚、車両間通信については、この後、詳細に説明する。

また、本例での通信装置１６は、車両間通信以外にも、信号機や道路際に設置された通信機器（路側機）から信号機情報、規制情報、歩行者情報、事故車情報などのインフラのデータも受信可能に構成している。

さらに、情報入力部４は、インターネットや公共放送を通じた交通情報センターとの間の交信によっても、自車両の周辺地域の交通情報を入手してもよい。

自動走行情報記憶部５には、道路地図、車線情報、制限速度や道路標識等の交通規制のような、目的地までの走行ルートを選定し且つ必要に応じて変更するため、及び決定された走行ルートに従って自動運転で走行するために必要な地図道路情報が予め記憶されている。更に自動走行情報記憶部５には、情報入力部４が取得した情報から、自車輌の周囲に存在する自動車等の車輌や歩行者を対象物として検出し、且つ認識するために使用するための様々な対象物の画像又は形状特徴のデータを蓄積した基準データファイルを記憶させることができる。

自動運転制御部２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むマイクロコンピュータで構成されており、前記ＣＰＵは、前記ＲＯＭに格納されているプログラムを実行して、自動車の自動運転を行う。自動運転の開始に先立って、運転者又は他の乗員が目的地を入力すると、自動運転制御部２は、該目的地までの走行ルートを演算して１つ又はそれ以上の候補を提示する。提示された走行ルートの１つを乗員が確認又は選択すると、その走行ルートに従って自動運転制御部２は加速系１０、操舵系１１、制動系１２及び指示系１３を駆動制御し、情報入力部４から入力される各種情報を判断しながら自動運転を行う。

自動運転制御部２は、乗員による切換操作に従って、自動運転モードと手動運転モードとの切換を行うが、自動運転時には、対外報知装置３に動作信号を出力して、自車両が「自動運転中」であることの報知を指示する。

対外報知装置３は、スピーカからの音声又はメロディの放音や表示装置による表示により「自動運転中」であることを自車両の周囲に報知する。しかし、音声やメロディによる放音は周囲への騒音となるため、表示装置によって「自動運転中」を表示するのが好ましい。以下、表示装置による対外報知装置３の各実施形態を説明する。

図３及び図４は、自動車１４のルーフに着脱自在に取り付けられる第１実施形態による表示装置２０を示している。表示装置２０は、長手方向の寸法が自動車１４のルーフ２３の両側の幅より短い取付ケース２１と、２枚の表示パネル２２とから成る。取付ケース２１は、底板にルーフ２３の表面に吸着する一対の吸盤２５を備えると共に、両側板の底部にはそれぞれ支持板２４を備えている。支持板２４は、先端に係止爪が形成されていて、係止爪をルーフ２３の側縁２３ａに引掛けてビスなどで固定する。表示パネル２２は、発光ダイオード等の発光体の配列により「自動運転中」の文字が形成されており、それぞれの文字表示面が自車両の進行方向で前方と後方に臨むように取付ケース２１内に配置されている。そして、取付ケース２１には、この文字表示面が周囲から目視できるように透明な窓部２６が設けられている。また、取付ケース２１は、自車両の進行方向での断面形状が空気抵抗を少なくするために、前方側を傾斜面で構成されている。

そして、表示装置２０は、図５で示すように、表示駆動回路２７を備えて、コネクタ（図示せず）により自動車１４の電装回路と連結されると、オルタネータ２９から充電されて自動車１４の各種電装部品に電力を供給するバッテリー２８と接続される。そして、表示駆動回路２７は、自動運転制御部２からの前記動作信号が入力されたとき、表示パネル２２へバッテリー２８の電源を供給する。これにより、表示パネル２２が通電されて、それぞれ「自動運転中」を自車両の前後に表示することで、前方及び後方の他車両に自車両が自動運転モードにあることを認識してもらうことができる。

また、「自動運転中」と直接文字を表示する以外にも、警告灯を配置して、点灯又は点滅によって自動運転中であることを報知してもよい。但し、このような警告灯は、その取り付け位置や点灯方法に関しては、道路運送車両の保安基準に適合させるための配慮が必要である。

図６は、自動車１４の車体に嵌め込み取り付けられる第２実施形態による表示装置の例を示しており、この場合の表示装置３０は、図７に示すようにルーフ２３の前端、後端及び左右両端の４カ所にそれぞれ形成された細長形状の孔部３１に表示器３２を嵌め込み自動車１４に取り付けられる。表示器３２は、本体ケース３３の中に収容している基板３４の上に複数の発光ダイオード３５を所定のパターンで配設している。本例では、図８に示すように、横長方向に複数配列した発光ダイオード列を複数段配置しているが、「自動運転中」の文字を表示するパターンでもよい。そして、本体ケース３３の上面は透明カバーで覆って、発光ダイオード３５の発光を外から視認可能にしている。

そして、自動運転制御部２からの前記動作信号により、表示装置３０でも図５で説明したのと同様の表示駆動回路が表示器３２にバッテリー２８の電源を供給することで、ルーフ２３の前後左右の四方向から発光表示されて、周囲に自動運転中であることが報知される。

対外報知装置３実施形態としては、自動車１４のフロントウインドシールド及びリアウインドシールドのガラス面を利用した表示装置がある。図９に示す第３実施形態の表示装置４０は、自動車１４のガラス３７の表面に、特定の波長の光、例えば、赤色光に対して発光若しくは散乱する透明の「自動運転中」の文字を表示するパターンの潛像体３９が塗布されている透明フィルム３８を貼付して、ガラス３７の端面には、複数の赤色発光ダイオード３６を配列して発光体を構成している。

そして、自動運転制御部２からの前記動作信号により、この例でも、図５で説明したのと同様の表示駆動回路が赤色発光ダイオード３６にバッテリー２８の電源を供給されると、赤色光がガラス３７の両端を通過して、透明フィルム３８に塗布されている潜像体３９が赤色に発光する。よって、ガラス３７の面に「自動運転中」の文字が浮き上がり、外部に自動運転であることを報知することができる。この場合、車内の乗員の外方への視界を確保するために、透明フィルム３８は、外方ガラス３７の上半分又は下半分に貼り付ける。

この第３実施形態の表示装置４０では、車体全体の外表面の中で大きな面積を有するウインドウガラスを表示に利用するために、自動運転中であることを周囲に際立たせて知らせることができる。しかし、ウインドウガラスを表示に利用すると、車内の乗員のウインドウからの視界は制限されることになるため、上述した自動運転の自動化レベルが少なくともレベル３の準自動走行システム、好ましくはレベル４の完全自動走行システムで用いるのがよい。

対外報知装置３は、上記したようなスピーカからの音声又はメロディの放音や表示装置による表示に限ることなく、通信が可能な他車両には「自動運転中」をメッセージデータで報知することができる。したがって、第４実施形態では、自車両から所定の範囲内に存在している他車両との車両間通信によりデータの送受信を行う通信装置１６が対外報知装置３となる。

ここで車両間通信は、図１１に示すように、車両４１、４２の間で自車両の位置や車両状態を示すメッセージデータを単向同報通信により車両間通信で授受する。この場合、車両４１、４２は直接通信が行われてもよいし、又は道路際に設置されたアンテナ４３や通信チップ（図示せず）からインターネットなどによる通信回線４６を通して、中継センター４４を経由して間接的に通信されてもよい。図１１で示すケースでは、同じ交差点に向かって進行する車両４１、４２は建物４５が互いの視界を遮るために確認できない状況にあるが、両方の車両４１、４２が通信によって、自らの位置と車速等を伝達し合うことで衝突事故を未然に防ぐ安全運転支援となる。

図１２は、車両間通信で授受するメッセージのデータフレームＤＦの構成例を模式的に示しており、時・分・秒のデータエレメントが書き込まれる時刻情報データフレームＤＦ１と、ＧＰＳ等により取得した緯度・経度の各データエレメントが書き込まれる位置情報データフレームＤＦ２と、車速情報・車両方位角情報・自動運転情報・シフトポジション情報・ステアリング角度情報の各データエレメントが書き込まれる車両状態情報データフレームＤＦ３及び車両サイズ別（大型，普通，自動二輪車等）情報・車幅情報・車長情報の各データエレメントが書き込まれる車両属性情報データフレームＤＦ４で構成されている。このようなデータフレームＤＦは図示しないが、周知の通信システム管理及びセキュリティ管理を行うためのデータが付加されて送信される。ここで、特徴的なのは、車両状態情報データフレームＤＦ３に自動運転情報を示すデータエレメントＤＥを設けている点にある。

以下、自動運転制御部２が通信装置１６を利用して「自動運転中」のメッセージを報知する動作を図１０のフローチャートを用いて説明する。

まず、自動運転制御部２は、情報入力部４が取得した自車両の位置及び車速を入力し（Ｓ０１）、通信装置１６を通じて他車両の位置及び車速を取得する（Ｓ０２）。この場合、通信装置１６と同一又は互換性のある通信装置を搭載する他車両からは、前述したように、当該他車両の位置情報、速度や方位角等の車両状態情報等をデータフレームに含むメッセージが出力されている。

そして、これら自車両及び周辺の他車両の位置と車速とを自動走行情報記憶部５に格納している地図情報と照合し（Ｓ０３）、照合結果から自車両の周囲に他車両が存在しているかを判別する（Ｓ０４）。

そして、自動運転制御部２は、通信が可能な他車両が周囲に存在している場合（Ｓ０４の「ＹＥＳ」）、自車両が自動運転モードにあるときは（Ｓ０５の「ＹＥＳ」）、データフレームの車両状態情報に１ビットの自動運転情報を付加したメッセージを作成して送信する（Ｓ０６）。これにより、他車両に自車両が自動運転モードであることを認識させることができ、そして、メッセージに含まれている位置情報や車両属性情報等から「自動運転中」の当車両を特定することができる。これにより、他車両は、例えば、カーナビゲーション装置等から当車両が「自動運転中」であることを報知して、乗員に伝達する。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その技術的範囲内において、様々な変形又は変更を加えて実施することができる。

１ 自動運転システム
２ 対外報知装置
１６ 通信装置（対外報知装置）
２０ 表示装置（対外報知装置）
２１ 取付ケース
２２ 表示パネル
２３ ルーフ
３０ 表示装置（対外報知装置）
３１ 孔部
３２ 表示器
３６ 赤色発光ダイオード（発光体）
３７ ガラス
３８ 透明フィルム
３９ 潜像体
４０ 表示装置（対外報知装置）

Claims (7)

1. 予め設定された目的地までの走行予定ルートに沿って、予定した走行行動に従って自車輌を自動運転により走行させる自動運転システムであって、
   自動運転モードに入ると自車両が自動運転であることを報知する対外報知装置を備えたことを特徴とする自動運転システム。
2. 前記対外報知装置は、自動運転であることを目視可能に表示する表示装置であることを特徴とする請求項１に記載の自動運転システム。
3. 前記表示装置は、
   窓部を有して自動車のルーフの両側端に係止される取付ケースと、
   前記窓部を通して周囲から視認可能なよう前記筐体内に組込まれて自動運転中であることを表示する表示パネルと、
   を備えたことを特徴とする請求項２に記載の自動運転システム。
4. 前記表示装置は、
   自動車の車体に嵌め込まれて、内部に複数の発光ダイオードが平面的に並べて配置される本体ケースと、
   前記本体ケースの上面を覆っている透明カバーと、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の自動運転システム。
5. 前記表示装置は、
   自動車のフロントウインドシールド及び／又はリアウインドシールドのガラス面に貼付される透明フィルムと、
   前記透明フィルムに形成されて、特定の波長の光に対して発光若しくは散乱する透明の潛像体と、
   自動車が自動運転モードに入ると前記特定の波長の光を前記潜像体に照射する発光体と、
   を備え、
   前記潜像体は、自動運転と認識できる文字又は絵柄のパターンで構成されており、前記発光体からの光の照射により前記パターンが目視可能に表示されることを特徴とする請求項２に記載の自動運転システム。
6. 前記対外報知装置は、自動運転であることを示すデータを他車両に送信する通信装置であることを特徴とする請求項１に記載の自動運転システム。
7. 前記対外報知装置は、自動運転中であることを音声又はメロディで報知するスピーカであることを特徴とする請求項１に記載の自動運転システム。

Images