JP2017533506A - 信号機に接近している自動車の最適速度の決定 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車（１）が信号機（２）に接近しているときに前記自動車（１）によって採用される最適速度（ＶＯＰＴ）を決定するための方法に関する。前記方法によれば、第１のＧＬＯＳＡ型車載システム（１０）は、前記信号機（２）によって発せられたメッセージを受け取ると、自動車（１）を信号機（２）から離間する行程の総距離（ＤＴＬ）を決定し、次いで、自動車（１）が前記総距離（ＤＴＬ）を走行するのに必要とされる時間を推定し、最終的に、推定時間の最後での信号機（２）の状態に基づいて推奨速度（ＶＱ）を規定する。本方法は、それが、前記推奨速度（ＶＱ）および／または前記最適速度（ＶＱＰＴ）を決定するためなどに、前記自動車に搭載の第２のシステム（１２、１３）を介して生成される少なくとも１つの制限速度も使用することを特徴とする。

Description

本発明は、概して、自動車の分野、より具体的には、自動車が信号機に接近するときに採用される最適速度を決定するための方法および車載システムに関する。

以下、より具体的には、システムの要素（車両および道路インフラユニット）間の局所的かつ直接的な通信に基づいた、協調型高度道路交通システム（またはＣ−ＩＴＳ：Cooperative Intelligent Transport Systems）とも称される道路協調型システムに関する。

様々な自動車製造業者によって開発される一部の車載システムは、ますます包括的になり、かつ道路上の他の車両さらには信号機などの公共インフラとも通信することができることが分かっている。「Ｖｅｈｉｃｌｅ−ｔｏ−Ｘ」または「Ｃａｒ−ｔｏ−Ｘ」（文字Ｘは、他の車両または公共インフラのいずれかを表している）として知られるこれらのシステムは、無線通信ネットワーク（例えば、セル方式、Ｗ−ＬＡＮ、またはＶＡＮＥＴ）を使用して道路インフラ（信号、踏切、工事など）と情報を交換し、例えば、運転者が危険を目にする前にそれを警告されることを可能にするため、または運転者の介入をもはや必要としない減速、加速、停止、および再始動のための方策を用いて真の自動制御を可能にするために、この無線ネットワークを介して継続的かつリアルタイムに通信する。

図１に概略的に例示されるように、自動車１と信号機２との間の情報交換に関連する用途のための協調型システムは、
− 無線通信ネットワークリンクを介してメッセージを定期的に生成および伝送するのに特に好適な、信号機２に固定された電子ユニット（図示されず）と、
− 自動車に搭載の車載モジュール、特に、メッセージを受信するのに好適な受信機１０と、使用目的に応じて受信したメッセージのデータを抽出および処理するための処理モジュール（図示されず）と、を主に含む。

ＳＰＡＴ（Signal Phase And Timing）メッセージとも称される、信号機によって伝送されるメッセージは、信号の位置に関連する場所情報と、信号の様相（赤色、黄色、または青色）に関連する状態情報と、様相変化が提供される瞬間に関連する時間情報とを主に含む。

第１の可能性のある用途は、信号機で停止される車両の消費量を低減する目的で「スタート・アンド・ゴー」機能を備えた自律型自動車に関する。車両に対して信号状態情報およびその様相について残っている継続時間をブロードキャストすることにより、停止および再始動のためのこれらの方策を最適化することが可能である。例えば、車両が赤色信号に接近する場合、信号機が、依然として赤色のままである最小継続時間に関する情報を車両に転送する。この情報から、車載コンピュータは、エンジンを停止することが車両の総消費量を低減するか、またはしないかを後に続く再始動段階を考慮して決定することが可能である。同様に、伝送された情報は、青色に変わる数秒前にトリガされる再始動のための瞬間を最適化するために使用される。

本発明が特に適合する別の可能性のある用途は、自動車が、停止することなく青色で信号を通過するために、信号に接近するときにそれが採用するべき最適速度を決定することを可能にする、ＧＬＯＳＡ（Green Light Optimized Speed Advisory）または「グリーン・ウェーブ（green wave）」と称されるシステムに関する。この用途では、幹線道路の信号機は、それらが同期されることができるように、好ましくはネットワーク接続される。使用者は、後に続く信号のすべてを青色で通過するために採用されるべき速度について通知される。

図２は、ＧＬＯＳＡアルゴリズム１１０の一部として車両１に搭載の処理モジュールによって一般的には実装され、かつ文献「Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ａ Ｇｒｅｅｎ Ｌｉｇｈｔ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ｓｐｅｅｄ Ａｄｖｉｓｏｒｙ（ＧＬＯＳＡ）Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ ａｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｖｅ Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ＩＴＳ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｐｌａｔｆｏｒｍ」（Ｋａｔｓａｒｏｓら、２０１１ ＩＥＥＥ−９７８−１−４５７７−９５３８−２／１１）に特に記載されるような、様々なステップを概略的に示す。

この処理は、メッセージ内に含まれる情報を抽出するための、車載受信機１０によるＳＰＡＴメッセージの受け取り（ステップ１００）から始まる。信号によって伝送される場所情報を使用して、および車両の位置の認識により、処理モジュールは、自動車１と信号機２とを離間する経路の総距離Ｄ_ＴＬを算出することができる（ステップ１１１）。さらに車両１の通常速度Ｕ_０およびその通常加速ａ_０の認識により、処理モジュールは次いで、自動車１がこの総距離Ｄ_ＴＬを走るのに必要とされる時間Ｔ_ＴＬの推定を行う（ステップ１１２）。この推定は、一般的に、以下の等式のシステムを使用することによって実行される。

処理の最後に、処理モジュールは、推定時間Ｔ_ＴＬの最後に信号機２よって保持される状態に応じて、好ましくは走行道路のそれぞれ最小および最大制限速度に相当する情報Ｕ_ｍｉｎ、Ｕ_ｍａｘをそれらが既知であるときには考慮して、推奨速度Ｖ_Ｇを提供することができる（ステップ１１９）。

例えば、信号機２が時間Ｔ_ＴＬの最後に青色の状態であることが予想される場合、車両は、可能であれば最大制限速度Ｕ_ｍａｘに達したまま走行を続けることができる（ステップ１１３および１１４）。信号機２が時間Ｔ_ＴＬの最後に赤色の状態であることが予想される場合、システムは以下の関係に従って速度Ｕｔを推定する。

Ｔ_Ｒは、信号が青色に変わるのに必要とされる追加の継続時間に相当する（ステップ１１５および１１６）。

最後に、信号機２が時間Ｔ_ＴＬの最後に黄色の状態であることが予想される場合、システムは、以下の関係に従って速度Ｕｔを推定し、

Ｔ_Ｒ＋Ｔ_Ｏは、信号が青色に変わるのに必要とされる追加の継続時間に相当する（ステップ１１７および１１８）。

ＧＬＯＳＡアルゴリズムの欠点は、それが車両１の環境を十分に考慮しないことである。特に、システムが値Ｕ_ｍｉｎおよびＵ_ｍａｘを有する場合でさえ、このシステムは、いくつかの制限速度が自動車と信号機とを離間する経路に発生し得るということを考慮しない。さらに、それは、経路上の他の車両の存在など、他の重要な環境データを考慮しない。その結果、ＧＬＯＳＡシステムによって推奨される速度Ｖ_Ｇは、実際には、遭遇される状況に常に好適であるわけではない。

本発明の目的は、ＧＬＯＳＡシステムから自動車へ最終的に伝達される最適速度の正確性を向上させる解決策を提案することである。

この目的のため、本発明は、車両に搭載された他のシステムからの利用可能な情報を使用することを提案する。

より具体的には、本発明の第１の目的は、自動車が信号機に接近するときに前記自動車によって採用される最適速度を決定するための方法であって、前記最適速度は、第１の車載システムによって推定される推奨速度の関数であり、前記信号機によって送信されるメッセージを受け取ると、自動車と信号機とを離間する経路の総距離の決定と、自動車が前記総距離を走るのに必要とされる時間の推定と、推定時間の最後に信号機によって保持される状態の関数としての推奨速度の決定とに使用する、方法において、前記推奨速度および／または前記最適速度が、前記自動車に搭載の第２のシステムを介して取得される少なくとも１つの制限速度の関数でもあることを特徴とする、方法である。

本方法の１つの可能性のある実施形態において、経路の前記総距離を、連続した道路区間に分割でき、かつ前記推奨速度は、第２の車載システムを介して取得される複数の制限速度の関数であり、各制限速度は、前記連続した道路区間の各区間に許可された規制最高速度値に相当する。

自動車が前記総距離を走行するのに必要とされる時間は、例えば、以下の関係式に従って第１の車載システムによって推定される。

Ｌ_ｉは、規制最高速度値ＳＬ_ｉと関連付けられた各区間ｉの長さに相当し、Ｕ０は自動車の通常速度である。

各区間の長さおよび各区間と関連付けられた規制最高速度値は、好ましくは、前記第２のシステムを形成して自動車に搭載の受信機を含むナビゲーションシステムによって伝達される。

別の可能性のある実施形態において、第２の車載システムは、前記自動車の前の他の車両の存在を検出して他の車両の速度を推定する速度制御システムであり、前記少なくとも１つの制限速度は、他の車両の推定速度に相当する。

前記最適速度は、他の車両の前記推定速度と推奨速度のどちらかの最小値を選ぶことによって決定され得る。

本発明の別の目的は、自動車が信号機に接近するときに前記自動車によって採用される最適速度を決定するためのシステムであって、前記最適速度は、第１の車載システムによって推定される推奨速度の関数であり、信号機によって送信されるメッセージを受け取ると、自動車と信号機とを離間する経路の総距離の決定と、自動車が前記総距離を走るのに必要とされる時間の推定と、推定時間の最後に信号機によって保持される状態の関数としての推奨速度の決定とに使用する、システムにおいて、本システムが、前記推奨速度および／または前記最適速度を、前記自動車に搭載の第２のシステムを介して取得される少なくとも１つの制限速度の関数としても決定することを特徴とする、システムである。

第１の可能性のある実施形態において、第２の車載システムは、経路の前記総距離を分割する連続した道路区間の各区間の長さと、各区間と関連付けられた規制最高速度値とを伝達することができるナビゲーションシステムである。次いで、第１のシステムは、自動車が前記総距離を走行するのに必要とされる時間を、各区間と関連付けられた長さおよび規制速度の関数として推定することができる。

第２の可能性のある実施形態において、第２の車載システムは、前記自動車の前の他の車両の存在を検出して、他の車両の速度を推定することができる速度制御システムであり、第２の車載システムは、前記最適速度を、第１のシステムによって推奨される前記速度の関数および他の車両の推定速度の関数として決定する。

２つの実施形態が、排他的ではないこと、および経路時間のより良好な推定を使用して、ＧＬＯＳＡシステムによって推奨される速度の値を最適化するためにナビゲーションシステムによって提供されるデータと、他の車両の存在に結び付けられた制約を考慮するために速度制御システムによって提供されるデータとの両方を使用するシステムに良好にまとめられ得ることに留意されたい。

本発明は、添付の図を参照して、以下の説明からより良好に理解されるであろう。

信号機に接近している、本発明に係るシステムを備えた自動車を概略的に例示する。 既知のＧＬＯＳＡアルゴリズムの簡略的なブロック図を示す。 ナビゲーションシステムによって提供されるデータを使用して本方法を実装する例を説明する。 ナビゲーションシステムによって提供されるデータを使用して本方法を実装する例を説明する。 速度制御システムによって提供されるデータを使用して本方法を実装する例を説明する。 速度制御システムによって提供されるデータを使用して本方法を実装する例を説明する。

以下、様々な図に共通する要素には同じ符号を付与する。

本発明は、したがって、大半の車両が、今日、ＧＰＳナビゲーションシステムなどの他の運転者支援システム、および／または速度制御システムを備えるという確認から始める。

したがって、図１を参照すると、自動車１はまた、一般的に、
− ナビゲーションアシスタンス用に、受信機１１、例えば、ＧＰＳ衛星信号受信機、および／または
− 速度制御用に、車両１の前に位置する空間を監視し、かつその前の他の車両の距離、方向、速度を算出するためのカメラまたはレーダなどのセンサ１２を有する。

自動車に搭載の２つの追加的なシステムのうちの１つおよび／または２つの存在は、様々な以下の非限定的な状況を使用して説明されるように、ＧＬＯＳＡシステム１０によって提示される推奨速度Ｖ_Ｇの精度を上げるために利用されることが可能である。

図３ａは、この場合は２つの交通標識３（一方は７０ｋｍ／時間、もう一方は５０ｋｍ／時間）で表されるいくつかの制限速度が、自動車１と信号機２との間の距離Ｄ_ＴＬの経路上に存在する場合を特に例示する。

換言すると、総距離Ｄ_ＴＬの経路は、連続した道路区間、本実施形態ではそれぞれ長さＬ_１およびＬ_２の２つの区間に分割でき、各区間は許可された規制最高速度値、すなわち、長さＬ_１の区間では７０ｋｍ／時間、および長さＬ_２の区間では５０ｋｍ／時間と関連付けられている。さらに、このデータは、ナビゲーションシステムが自動車の経路を予期することができること、および一般的には、その地図データベース内に区間の長さおよび関連する規制制限速度に関する情報を有することから、ナビゲーションシステムから抽出され得る。

経路時間Ｔ_ＴＬを推定する（図１のステップ１１２）ために自動車１の通常速度Ｕ_０のみを考慮するのではなく、本発明は、図３ｂに例示されるように、ナビゲーションシステム１１によって提供される区間の長さ／関連する規制制限速度の組み合わせのすべてを考慮するようにこのステップ１１２を変更することを提案する。

自動車１が総距離Ｄ_ＴＬを走行するのに必要とされる時間Ｔ_ＴＬは、好ましくは以下の関係に従って適用することにより第１の車載システム１０によって推定される。

Ｌｉは、規制最高速度値ＳＬ_ｉと関連付けられた各区間ｉの長さに相当し、Ｕ_０は自動車の通常速度である。

代替の実施形態において、この組み合わせ（ＳＬ_ｉ、Ｌ_ｉ）は、ナビゲーションシステム以外のシステム、例えば、道路上に配置された交通標識３を認識することができる、車載カメラによって取り込まれた画像を使用して画像化するためのシステムによって提供され得る。

すべての場合において、推奨速度Ｖ_Ｇは、より信頼性のあるＧＬＯＳＡ処理アルゴリズムの最後に取得される。

図４ａは、他の車両４が自動車１と信号機２とを離間する経路上に存在する別の状況を示す。この場合、この他の車両４は、この他の車両４の速度Ｖ_Ｆを伝達することができる速度制御システム１２によって検出される。

本発明に係る、および図４ｂに概略的に例示される第１の可能性は、ステップ１５０で、他の車両４の推定速度Ｖ_ＦとＧＬＯＳＡシステムによって推奨される速度Ｖ_Ｇのどちらかの最小値を選ぶことによって、車両によって採用されるべき最適速度Ｖ_ＯＰＴを決定する。

別の可能性は、他の車両の推定速度Ｖ_Ｆも考慮することによって経路時間Ｔ_ＴＬのための推定ステップ１１２の精度を上げることにある。

上に提示される様々なシステムは、本発明の範囲から逸脱することなく組み合わされ得る。

Claims (9)

1. 自動車（１）が信号機（２）に接近するときに前記自動車（１）によって採用される最適速度（Ｖ_ＯＰＴ）を決定するための方法であって、前記最適速度（Ｖ_ＯＰＴ）は、第１の車載システム（１０）によって推定される推奨速度（Ｖ_Ｇ）の関数であり、前記信号機（２）によって送信されるメッセージを受け取ると、前記自動車（１）と前記信号機（２）とを離間する経路の総距離（Ｄ_ＴＬ）の決定と、前記自動車（１）が前記総距離（Ｄ_ＴＬ）を走るのに必要とされる時間（Ｔ_ＴＬ）の推定と、前記推定時間（Ｔ_ＴＬ）の最後に前記信号機（２）によって保持される状態の関数としての推奨速度（Ｖ_Ｇ）の決定と、に使用する、方法において、
   前記推奨速度（ＶＧ）および／または前記最適速度（Ｖ_ＯＰＴ）が、前記自動車に搭載の第２のシステム（１１；１２）を介して取得される少なくとも１つの制限速度（Ｌ_ｉ、ＳＬ_ｉ；Ｖ_Ｆ）の関数でもあることを特徴とする、方法。
2. 前記経路の前記総距離（Ｄ_ＴＬ）を、連続した道路区間に分割し、かつ前記推奨速度（Ｖ_Ｇ）が、前記第２の車載システム（１１）を介して取得される複数の制限速度の関数であり、各制限速度が前記連続した道路区間の各区間に許可された規制最高速度値（ＳＬ_ｉ）に相当することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記自動車（１）が前記総距離（Ｄ_ＴＬ）を走行するのに必要とされる前記時間（Ｔ_ＴＬ）が、以下の関係式に従って前記第１の車載システム（１０）によって推定されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
   

   

   Ｌ_ｉは、規制最高速度値ＳＬ_ｉと関連付けられた各区間ｉの長さに相当し、Ｕ_０は自動車の通常速度である。
4. 各区間の前記長さおよび各区間と関連付けられた前記規制最高速度値（ＳＬ_ｉ）が、前記第２のシステムを形成して前記自動車（１）に搭載の受信機（１１）を含むナビゲーションシステムによって伝達されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 前記第２の車載システムが、前記自動車（１）の前の他の車両（４）の存在を検出して前記他の車両（４）の速度（Ｖ_Ｆ）を推定する速度制御システム（１２）であり、前記少なくとも１つの制限速度が前記他の車両（４）の前記推定速度（Ｖ_Ｆ）に相当することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
6. 前記最適速度（Ｖ_ＯＰＴ）が、前記他の車両（４）の前記推定速度（Ｖ_Ｆ）と前記推奨速度（Ｖ_Ｇ）のどちらかの最小値を選ぶことによって決定されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 自動車（１）が信号機（２）に接近するときに前記自動車（１）によって採用される最適速度（Ｖ_ＯＰＴ）を決定するためのシステムであって、前記最適速度（Ｖ_ＯＰＴ）は、第１の車載システム（１０）によって推定される推奨速度（Ｖ_Ｇ）の関数であり、前記信号機（２）によって送信されるメッセージを受け取ると、前記自動車（１）と前記信号機（２）とを離間する経路の総距離（Ｄ_ＴＬ）の決定と、前記自動車（１）が前記総距離（Ｄ_ＴＬ）を走るのに必要とされる時間（Ｔ_ＴＬ）の推定と、前記推定時間（Ｔ_ＴＬ）の最後に前記信号機（２）によって保持される状態の関数としての推奨速度（Ｖ_Ｇ）の決定と、に使用する、システムにおいて、
   前記システムが、前記推奨速度（Ｖ_Ｇ）および／または前記最適速度（Ｖ_ＯＰＴ）を、前記自動車（１）に搭載の第２のシステム（１１；１２）を介して取得される少なくとも１つの制限速度（Ｌ_ｉ、ＳＬ_ｉ；Ｖ_Ｆ）の関数としても決定することを特徴とする、システム。
8. 前記第２の車載システムが、前記経路の前記総距離（Ｄ_ＴＬ）を分割する連続した道路区間の各区間の長さと、各区間と関連付けられた規制最高速度値（ＳＬ_ｉ）とを伝達することができるナビゲーションシステム（１１）であり、前記第１のシステム（１０）が、前記自動車が前記総距離（Ｄ_ＴＬ）を走行するのに必要とされる前記時間（Ｔ_ＴＬ）を、各区間と関連付けられた前記長さおよび前記規制速度の関数として推定することができることを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
9. 前記第２の車載システムが、前記自動車の前の他の車両（４）の存在を検出して、前記他の車両（４）の速度（Ｖ_Ｆ）を推定することができる速度制御システム（１２）であり、前記第２の車載システムが、前記最適速度（Ｖ_ＯＰＴ）を、前記第１のシステム（１０）によって推奨される前記速度（Ｖ_Ｇ）の関数および前記他の車両（４）の前記推定速度（Ｖ_Ｆ）の関数として決定することを特徴とする、請求項７に記載のシステム。

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