JP2020144782A - 牽引車両運転支援システム - Google Patents
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Abstract
【課題】障害物との衝突回避性能を向上させる牽引車走行支援システムを提供する。【解決手段】被牽引車両2を牽引する牽引車両の運転支援システムであって、自車両3及び被牽引車両2の周囲を上空から撮影するドローン40のカメラ41と、カメラ41によって撮影した映像情報に基づいて周囲の障害物の位置を認識する障害物位置認識部22と、自車両3の走行状態に基づいて自車両3の移動経路を予測する自車両経路予測部23と、被牽引車両2の走行状態に基づいて被牽引車両2の移動経路を予測する被牽引車両経路予測部24と、自車両3の移動経路、被牽引車両2の移動経路及び障害物の位置に基づいて、自車両3及び被牽引車両2と障害物との衝突を回避する自車両3の走行ルートを算出する自車両走行ルート算出部27と、算出した走行ルートに自車両3を走行させる加減速演算部28及びステアリング制御演算部29と、を備える。【選択図】図1
Description
本発明は、牽引車両の運転支援をする牽引車両運転支援システムに関する。
台車やトレーラー等の被牽引車両を牽引走行する牽引車両が知られている。牽引走行時に牽引車両を操舵すると、被牽引車両は概ね牽引車両を追従するように移動する。
しかしながら、内輪差等により牽引車両の運転者にとって被牽引車両が思わぬ位置を移動する可能性があり、被牽引車両が周囲の障害物に衝突するといった事故が発生する可能性があった。
ところで、特許文献1には被牽引車両(牽引台車)が取り付けられた車両が開示されている。特許文献1においては、被牽引車両が所望の位置を移動するよう監視することが可能なように、被牽引車両には路面を撮像する撮像装置と、車両には当該撮像装置によって撮像した画像を運転者が視認可能な投影装置を備えている。
しかしながら、特許文献1のように被牽引車両に設けられた撮像装置において撮像した映像では、撮像装置の取り付け位置によっては障害物を全て視認することが困難である。また、運転者が障害物を視認できたとして被牽引車両も障害物に衝突しないように操舵等の車両操作を正確に行うことが困難な場合もある。
そこで、本発明の目的は、障害物との衝突回避性能を向上させる牽引車走行支援システムを提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明の牽引車両運転支援システムは、被牽引車両を牽引する牽引車両の運転支援システムであって、前記牽引車両及び前記被牽引車両の周囲を当該被牽引車両の外部から感知する感知部と、前記感知部によって感知した情報に基づいて前記牽引車両及び前記被牽引車両の周囲の障害物の位置を認識する障害物位置認識部と、前記牽引車両の走行状態を検出する牽引車両走行状態検出部と、前記牽引車両の走行状態に基づいて前記牽引車両の移動経路を予測する牽引車両経路予測部と、前記被牽引車両の移動経路を予測する被牽引車両経路予測部と、前記牽引車両の移動経路、前記被牽引車両の移動経路及び前記障害物の位置に基づいて、前記牽引車両及び前記被牽引車両と前記障害物との衝突を回避する前記牽引車両の走行経路である牽引経路を算出する牽引経路算出部と、前記牽引車両の車速及び操舵を制御して、前記牽引経路に前記牽引車両を走行させる走行制御部と、を備えたことを特徴とする。
これにより、感知部によって被牽引車両の外部から感知した情報に基づいて障害物の位置を認識し、牽引車両及び被牽引車両の移動経路を各車両の走行状態から夫々予測して、障害物の位置、牽引車両の移動経路、被牽引車両の移動経路に基づいて、牽引車両及び被牽引車両と障害物との衝突を回避する牽引車両の走行経路である牽引経路を算出するので、牽引車両及び被牽引車両と障害物との衝突を高精度にかつ容易に回避することができる。特に、被牽引車両の外部から感知した情報に基づいて障害物の検知を行うので、障害物の検知精度を向上させることができる。
好ましくは、前記被牽引車両の走行状態を検出する被牽引車両走行状態検出部を備え、前記被牽引車両経路予測部は、前記被牽引車両の走行状態に基づいて前記被牽引車両の移動経路を予測するとよい。
これにより、被牽引車両走行状態検出部によって検出した被牽引車両の走行状態に基づいて、被牽引車両の移動経路を正確に予測することができる。
好ましくは、前記感知部は、無人飛行体に搭載されているカメラまたはセンサであるとよい。
これにより、無人飛行体によって牽引車両及び被牽引車両の上空から感知して、障害物の位置を広範囲にかつ精度よく認識することができる。
好ましくは、前記牽引経路算出部は、前記牽引車両の右左折時に前記被牽引車両が側方の障害物を回避する前記牽引車両の走行経路を算出するとよい。
これにより、牽引車両及び被牽引車両の右左折時に、被牽引車両が内輪差によって側方の障害物に衝突することを回避させることができる。
好ましくは、前記牽引車両は前記被牽引車両を押して走行可能に連結され、前記牽引経路算出部は、前記牽引車両が前記被牽引車両を押しながら操舵しつつ後退走行して、前記被牽引車両を所定の区画内に位置させる際に、前記被牽引車両が前記区画の周囲の障害物を回避する前記牽引車両の走行経路を算出するとよい。
これにより、例えば牽引車両及び被牽引車両を方向転換させる場合や、後退して牽引車両及び被牽引車両を駐車場等の所定の区画内に位置させる場合に、当該所定の区画の周辺の障害物に牽引車両及び被牽引車両が衝突することを回避することができる。
本発明の牽引車両運転支援システムは、被牽引車両の外部から感知した情報に基づいて障害物の位置を認識し、牽引車両及び被牽引車両と障害物との衝突を回避する牽引車両の走行経路である牽引経路を算出するので、牽引車両及び被牽引車両と障害物との衝突を高精度で回避することができ、特に、被牽引車両の外部から感知した情報に基づいて障害物の検知を行うので、障害物の検知精度を向上させることができ、牽引走行時における衝突回避性能を大幅に向上させることができる。
以下、本発明を具体化した牽引車両運転支援システムの一実施形態を説明する。
図1は本発明の一実施形態の牽引車両運転支援システムの構成図である。図2は、コントロールユニット20において実行する牽引支援制御要領を示すフローチャートである。図3は、コントロールユニット20において実行する走行支援制御要領を示すフローチャートである。
本実施形態の牽引車両運転支援システム1は、自動車(他車両)等の被牽引車両2を牽引する牽引車両(以下、自車両3という)に適用される。自車両3は、エンジンやモータ等の走行駆動装置5を備え、運転者が搭乗する自動車である。牽引車両運転支援システム1は、自車両3における運転の支援制御である牽引支援制御を実行するものである。
図1に示すように、牽引車両運転支援システム1は、自車両3に備えられた走行駆動装置5、ブレーキ装置7、ステアリング装置8、ユーザインターフェース9、ナビゲーションシステム15、車両走行状態センサ16(牽引車両走行状態検出部)、被牽引車通信装置17、コントロールユニット20、送受信アンテナ21と、被牽引車両2に備えられた被牽引車両走行状態センサ18(被牽引車両走行状態検出部)と、ドローン40(無人飛行体)と、により構成される。
ユーザインターフェース9は、例えば自車両3の運転席から視認可能な位置に配置されたモニタ、あるいは運転者が聴取可能なスピーカー等である。
ナビゲーションシステム15は、自車両3の位置情報を検出する機能を有する。
車両走行状態センサ16は、自車両3の走行状態を検出するセンサであり、例えば自車両3におけるヨーレートを検出するヨーレートセンサ、車速を検出する車速センサ、ステアリング角を検出するステアリング角センサである。
被牽引車両走行状態センサ18は、被牽引車両2の走行状態を検出するセンサであり、例えば被牽引車両2におけるヨーレートを検出するヨーレートセンサ、車速を検出する車速センサ、ステアリング角を検出するステアリング角センサである。
被牽引車通信装置17は、被牽引車両走行状態センサ18から被牽引車両2の走行状態を受信する通信装置である。被牽引車通信装置17は、無線及び有線のいずれの通信装置でもよい。
ドローン40は、飛行可能であるとともにカメラ41(感知部)を備えており、自車両3付近の上方に位置することで、自車両3及び被牽引車両2とその周囲を撮影可能である。ドローン40は、ドローン40に備えられた送受信アンテナ42と自車両3に備えられた送受信アンテナ21とを介して自車両3のコントロールユニット20と送受信可能であり、コントロールユニット20からドローン40の移動指示を受信して移動する一方、カメラ41の撮影映像(車両周囲映像)をコントロールユニット20に送信する。なお、カメラ41の撮影映像である車両周囲映像は、本発明の感知部によって感知した情報に該当する。
コントロールユニット20は、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置(ROM,RAM等)、中央処理装置(CPU)、タイマカウンタ等から構成されている。コントロールユニット20は、ドローン40の撮影映像、ナビゲーションシステム15から自車両3の車両走行ルート情報、車両走行状態センサ16から自車両3の各種走行状態、被牽引車通信装置17から被牽引車両2の各種走行状態を入力し、自車両3の走行駆動装置5、ブレーキ装置7、ステアリング装置8を作動制御するとともに、ユーザインターフェース9に各種情報、及びドローン40に移動指示を出力する。
コントロールユニット20は、障害物位置認識部22、自車両経路予測部23(牽引車両経路予測部)、被牽引車両経路予測部24、危険判定部25、最適牽引経路算出部26、自車両走行ルート算出部27(牽引経路算出部)、加減速演算部28(走行制御部)、ステアリング制御演算部29(走行制御部)、インターフェース演算部30、カメラ撮影位置演算部31を備えている。
障害物位置認識部22は、ドローン40から自車両3及び被牽引車両2とその周囲の映像(車両周囲映像)を入力するとともに、ナビゲーションシステム15から車両走行ルート情報を入力し、障害物の位置を検出する。
自車両経路予測部23は、車両走行状態センサ16から自車両3の走行状態に関する各種情報を入力し、自車両3の走行経路(移動経路)を予測する。
被牽引車両経路予測部24は、被牽引車通信装置17から被牽引車両2の走行状態に関する各種情報を入力し、被牽引車両2の走行経路(移動経路)を予測する。
危険判定部25は、障害物位置認識部22から障害物の位置情報、自車両経路予測部23から自車両3の走行経路、被牽引車両経路予測部24から被牽引車両2の走行経路を入力し、被牽引車両2あるいは自車両3が障害物に衝突するか危険性があるか否かを判定する。
最適牽引経路算出部26は、障害物位置認識部22から障害物の位置情報、自車両経路予測部23から自車両3の走行経路、被牽引車両経路予測部24から被牽引車両2の走行経路を入力し、最適牽引経路を算出する。最適牽引経路は、障害物が周囲にない場合での自車両3及び被牽引車両2が安全に(ヨーレートが許容範囲等)かつ最短経路で走行する経路である。
自車両走行ルート算出部27は、危険判定部25において判定した障害物との衝突の判定結果と、最適牽引経路算出部26において算出した最適牽引経路とに基づいて、自車両の走行ルートを算出する。
加減速演算部28は、自車両走行ルート算出部27において演算した自車両3の走行ルートを走行するように、自車両3の加減速度を演算して、自車両3の走行駆動装置5及びブレーキ装置7を作動制御する。
ステアリング制御演算部29は、自車両走行ルート算出部27において演算した自車両3の走行ルートを走行するように、自車両3のステアリング角を演算して、自車両3のステアリング装置8を演算する。
インターフェース演算部30は、加減速演算部28やステアリング制御演算部29による自車両3の各種制御情報等を、ユーザインターフェース9(モニタやスピーカー等)にて出力するための演算を行う。
カメラ撮影位置演算部31は、ドローン40のカメラ41による撮影位置、即ち自車両3及び被牽引車両2の移動予定位置上空を演算し、当該位置にドローン40が移動するように送受信アンテナ21を介して移動指示を出力する。
次に、図2、3を用いて、コントロールユニット20において実行する牽引支援制御の制御内容について説明する。
牽引支援制御は、例えば自車両3の運転者が操作可能な牽引支援制御ON/OFFスイッチ等の操作により実行開始する。
図2に示すように、始めにステップS10では、送受信アンテナ21を介してドローン40のカメラ41が撮影した車両周囲映像を取得する。そして、ステップS20に進む。
ステップS20では、ナビゲーションシステム15から車両走行ルート情報を入力する。そしてステップS30に進む。
ステップS30では、障害物位置認識部22において、ステップS10で入力した車両周囲映像、及びステップS20において入力した車両走行ルート情報に基づいて、自車両3の位置、被牽引車両2の位置、障害物の位置を認識する。そして、ステップS40に進む。
ステップS40では、車両走行状態センサ16より自車両3の走行状態、例えば自車両3のヨーレート、車速、ステアリング角を入力する。そしてステップS50に進む。
ステップS50では、自車両経路予測部23において、ステップS40で入力した自車両3の走行状態に基づいて、自車両3の走行経路を予測する。そして、ステップS60に進む。
ステップS60では、被牽引車通信装置17から被牽引車両2の走行状態に関する各種情報を入力する。そして、ステップS70に進む。
ステップS70では、被牽引車両経路予測部24において、ステップS60で入力した被牽引車両2の走行状態に基づいて、被牽引車両2の走行経路を予測する。そして、ステップS80に進む。
ステップS80では、危険判定部25において、ステップS30で認識した障害物の位置、ステップS50で予測した自車両3の走行経路、ステップS70で予測した被牽引車両2の走行経路に基づいて、自車両3及び被牽引車両2が障害物に衝突する危険性があるか否かを判定する。そして、ステップS90に進む。
ステップS90では、ステップS80において自車両3及び被牽引車両2が障害物に衝突する危険性があると判定した場合には、ステップS110に進む。自車両3及び被牽引車両2が障害物に衝突する危険性がないと判定した場合には、ステップS100に進む。
ステップS100では、自車両3の走行ルートを、最適牽引経路算出部26で算出した最適牽引経路に設定する。そして、ステップS120に進む。
ステップS110では、自車両3の走行ルートを危険回避経路に設定する。危険回避経路は、最適牽引経路算出部26で算出した最適牽引経路を基に、自車両3及び被牽引車両2が障害物に衝突しないように補正した自車両3の走行経路である。そして、ステップS120に進む。
ステップS120では、図3に示す走行支援制御のサブルーチンを実行する。そして、本ルーチンを終了する。
図3に示すように、走行支援制御は、始めにステップS200では、加減速演算部28において、ステップS100またはステップS110において設定した自車両3の走行ルートを走行するように、自車両3の加減速度を演算する。なお、自車両3の走行速度については、適宜設定された一定の速度でもよいし、アクセル等の操作量に基づく速度でよい。そして、ステップS210に進む。
ステップS210では、ステップS200で演算した自車両3の加減速度に基づいて、走行駆動装置5あるいはブレーキ装置7を作動制御して、自車両3の加減速を行う。そして、ステップS220に進む。
ステップS220では、ステアリング制御演算部29において、ステップS100またはステップS110において設定した自車両3の走行ルートを走行するように、自車両3の操舵方向(ステアリング角)を演算する。そして、ステップS230に進む。
ステップS230では、ステップS220で演算した自車両3の操舵方向に基づいて、ステアリング装置8を制御して、自車両3の操舵を行う。そして、ステップS240に進む。
ステップS240では、インターフェース演算部30において、ステップS200やステップS220で演算した自車両の加減速度やステアリング角等の各種制御情報等を、ユーザインターフェース9(モニタやスピーカー等)にて出力するための演算を行う。そして、ステップS250に進む。
ステップS250では、ステップS240において演算した各種制御情報等をユーザインターフェース9に表示する。そして、ステップS260に進む。
ステップS260では、カメラ撮影位置演算部31において、ステップS100またはステップS110において設定した自車両3の走行ルートに基づいて、自車両3及び被牽引車両2の移動予定位置であるカメラ撮影位置を演算する。そして、ステップS270に進む。
ステップS270では、ステップS260において演算したカメラ撮影位置にドローン40が移動するように、ドローン40に移動指示を送信する。そして、本サブルーチンを終了し、図2の牽引支援制御のルーチンに戻り、牽引支援制御をリターンする。
以上により、本実施形態の牽引車両運転支援システムは、被牽引車両2を牽引する牽引車両(自車両3)の運転支援システムであって、ドローン40のカメラ41によって自車両3及び被牽引車両2の周囲をこれらの車両の外部から撮影し、コントロールユニット20の障害物位置認識部22において、カメラ41が撮影した映像情報に基づいて、自車両3及び被牽引車両2の周囲の障害物の位置が認識される。
更に、コントロールユニット20の自車両経路予測部23において、車両走行状態センサ16によって検出した自車両3の走行状態に基づいて、自車両3の走行経路が予測される。また、被牽引車両経路予測部24において、被牽引車両走行状態センサ18によって検出した被牽引車両2の走行状態に基づいて、被牽引車両2の走行経路が予測される。
そして、自車両走行ルート算出部27は、障害物の位置、自車両3の走行経路及び被牽引車両2の走行経路に基づいて、自車両3及び被牽引車両2と障害物との衝突を回避する自車両3の走行ルートを算出して、当該走行ルートを自車両3が走行するように、自車両3の走行駆動装置5、ブレーキ装置7及びステアリング装置8が制御される。
これにより、自車両3及び被牽引車両2と障害物との衝突を高精度で回避することができる。特に、被牽引車両2の外部から撮影した映像情報に基づいて障害物の検知を行うので、障害物の検知精度を向上させることができ、自車両3及び被牽引車両2と障害物との衝突回避性を向上させることができる。また、自車両3の走行駆動及び操舵が制御されるので、牽引走行時における衝突回避を容易に図ることができる。
更に、ドローン40のカメラ41によって自車両3及び被牽引車両2の上空から周囲を撮影して障害物を認識するので、障害物の位置を広範囲にかつ精度よく認識することができる。ドローン40は、コントロールユニット20から移動指示を受けて、自車両3等の走行先を撮影位置とするように移動するので、カメラ41によって衝突回避を必要とする障害物を適切に撮影することができる。
また、最適牽引経路算出部26は、障害物と衝突しない場合での自車両3の走行経路を最適牽引経路として算出し、危険判定部25において障害物との衝突がないと判定した場合には、この最適牽引経路を自車両3の走行ルートとして設定するので、自車両3及び被牽引車両2を必要以上に回避制御させずに適切に自車両3及び被牽引車両2を走行させることができる。
図4は、本実施形態の自車両3及び被牽引車両2の左折時における移動状態の説明図である。図5は、本実施形態の自車両3及び被牽引車両2の方向転換時における移動状態の説明図である。図4においては(a)、(b)の順番に、図5においては(a)、(b)、(c)、(d)の順番に、夫々時間が経過していることを示す。なお、自車両3と被牽引車両2とは、自車両3によって被牽引車両2を押して後進させることが可能なように強度部材によって連結されている。
図4(a)に示すように、被牽引車両2を牽引する自車両3が直進状態から左折を行う場合、直進走行車線の側方に近接して障害物50が存在する場合、自車両3が障害物50を通り過ぎてすぐに左折すると、内輪差によって被牽引車両2が障害物50に衝突する可能性がある。本実施形態では、適切に設定された自車両3の走行ルートに沿って移動することで、例えば図4(b)に示すように、被牽引車両2が障害物を通過した状態で左折するように制御され、被牽引車両2と障害物50との衝突を回避することができる。
一方、図5に示すように、被牽引車両2を牽引する自車両3が方向転換をする際に、直進走行車線の右側方の転回用スペース51(所定の区画)に後進して、被牽引車両2及び自車両3を一旦位置させる場合に、本実施形態では、適切に設定された自車両3の走行ルートに沿って移動することで、図5(b)〜(d)に示すように、まず自車両3のステアリングを左に操舵して後進し被牽引車両2を左方に回頭させてから、右側方の転回用スペース51に被牽引車両2を移動させるので、転回用スペース51の幅が比較的狭くても、転回用スペース51の周囲の障害物に被牽引車両2が衝突しないように移動させることができる。そして、自車両3及び被牽引車両2は、転回用スペース51から前進及び左折することで直進走行車線を逆方向に向かうように方向転換することができる。したがって、自車両3及び被牽引車両2を右側方の転回用スペース51を使用して容易にかつ安全に方向転換させることができる。また、被牽引車両2を牽引する自車両3を走行車線の側方のスペースに後進して駐車させる場合にも、自車両3及び被牽引車両2を容易にかつ安全に移動させることができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定するものではない。
例えば、上記実施形態では、被牽引車両2に設けられた被牽引車両走行状態センサ18によって被牽引車両2の走行状態を検出し、この被牽引車両2の走行状態に基づいて被牽引車両2の車両経路を予測しているが、被牽引車両に設けられた被牽引車両走行状態センサ以外、例えばカメラの撮影映像や自車両の走行状態に基づいて被牽引車両の走行状態を推定してもよい。
また、上記実施形態では、ドローン40のカメラ41によって撮影した車両周囲映像から障害物の位置を認識しているが、カメラ41の代わりにソナー、レーダー、ライダー(レーザー式レーダー)等の各種センサを使用して障害物を認識してもよい。
また、上記実施形態では、被牽引車両が自動車であるが、トレーラーや台車等であってもよい。
1 牽引車両運転支援システム
2 被牽引車両
3 自車両(牽引車両)
16 車両走行状態センサ(牽引車両走行状態検出部)
18 被牽引車両走行状態センサ(被牽引車両走行状態検出部)
22 障害物位置認識部
23 自車両経路予測部(牽引車両経路予測部)
24 被牽引車両経路予測部
27 自車両走行ルート算出部(牽引経路算出部)
28 加減速演算部(走行制御部)
29 ステアリング制御演算部(走行制御部)
40 ドローン(無人飛行体)
41 カメラ(感知部)
2 被牽引車両
3 自車両(牽引車両)
16 車両走行状態センサ(牽引車両走行状態検出部)
18 被牽引車両走行状態センサ(被牽引車両走行状態検出部)
22 障害物位置認識部
23 自車両経路予測部(牽引車両経路予測部)
24 被牽引車両経路予測部
27 自車両走行ルート算出部(牽引経路算出部)
28 加減速演算部(走行制御部)
29 ステアリング制御演算部(走行制御部)
40 ドローン(無人飛行体)
41 カメラ(感知部)
Claims (5)
- 被牽引車両を牽引する牽引車両の運転支援システムであって、
前記牽引車両及び前記被牽引車両の周囲を当該被牽引車両の外部から感知する感知部と、
前記感知部によって感知した情報に基づいて前記牽引車両及び前記被牽引車両の周囲の障害物の位置を認識する障害物位置認識部と、
前記牽引車両の走行状態を検出する牽引車両走行状態検出部と、
前記牽引車両の走行状態に基づいて前記牽引車両の移動経路を予測する牽引車両経路予測部と、
前記被牽引車両の移動経路を予測する被牽引車両経路予測部と、
前記牽引車両の移動経路、前記被牽引車両の移動経路及び前記障害物の位置に基づいて、前記牽引車両及び被牽引車両と前記障害物との衝突を回避する前記牽引車両の走行経路である牽引経路を算出する牽引経路算出部と、
前記牽引車両の車速及び操舵を制御して、前記牽引経路に前記牽引車両を走行させる走行制御部と、
を備えたことを特徴とする牽引車両運転支援システム。 - 前記被牽引車両の走行状態を検出する被牽引車両走行状態検出部を備え、
前記被牽引車両経路予測部は、前記被牽引車両の走行状態に基づいて前記被牽引車両の移動経路を予測することを特徴とする請求項1に記載の牽引車両運転支援システム。 - 前記感知部は、無人飛行体に搭載されているカメラまたはセンサであることを特徴とする請求項1または2に記載の牽引車両運転支援システム。
- 前記牽引経路算出部は、前記牽引車両の右左折時に前記被牽引車両が側方の障害物を回避する前記牽引車両の走行経路を算出することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の牽引車両運転支援システム。
- 前記牽引車両は前記被牽引車両を押して走行可能に連結され、
前記牽引経路算出部は、前記牽引車両が前記被牽引車両を押しながら操舵しつつ後退走行して、前記被牽引車両を所定の区画内に位置させる際に、前記被牽引車両が前記区画の周囲の障害物を回避する前記牽引車両の走行経路を算出することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の牽引車両運転支援システム。
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2019
- 2019-03-08 JP JP2019042764A patent/JP2020144782A/ja active Pending
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