JP2021068984A - 車両遠隔操作システム - Google Patents

Abstract

【課題】遠隔操作のための通信品質を向上可能な車両遠隔操作システムを提供することを目的とする。【解決手段】車両遠隔操作システムは、遠隔操作対象の車両を遠隔操作するための操作信号を出力するオペレータ操作部２０と、操作信号に従って車両の走行を制御する運転制御部３４と、無線通信の基地局を用いて車両に操作信号を送信する第１通信と、第１通信に対して通信中継器５４を備えたドローン５０を中継して操作信号を送信する第２通信と、に切り替える遠隔制御部２２と、を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、車輌遠隔操作システムに関する。

特許文献１には、遠隔操作装置と制御対象の車両の間の通信状態の悪化により、車両が遠隔操作装置からの制御信号を受信し遅れる場合であっても、遠隔自動運転を可能とする運転制御システムが提案されている。

詳細には、遠隔操作装置が、時間情報を含んだ信号を送信する送信手段を備え、運転制御装置が、計時部と、遠隔操作装置から時間情報を含む信号を受信する受信手段と、時間情報と計時部の時間とから無線通信の遅延時間を算出する算出手段と、遅延時間が閾値以上の場合に、車両の運転制御を通常制御から安全制御に変更する制御手段と、を備えて、遠隔操作装置と車両の運転制御装置とが無線通信を行って車両の運転制御を行う運転制御システムが提案されている。

特開２０１６−０７１５８５号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、走行中に遠隔操作の通信が不能となった場合に、遠隔対象の車両を速やかに動かせない可能性がある。また、通信が混雑する状況では通信遅延が大きくなるため、通信品質に関して改善の余地がある。

本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、遠隔操作のための通信品質を向上可能な車両遠隔操作システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の車両遠隔操作装置は、遠隔操作対象の車両を遠隔操作するための操作信号を出力するオペレータ操作部と、前記操作信号に従って前記車両の走行を制御する運転制御部と、無線通信の基地局を用いて前記車両に前記操作信号を送信する第１通信と、前記第１通信に対して無線通信の中継機能を備えた小型無人飛行機を中継して前記操作信号を送信する第２通信と、に切り替える切替部と、を含む。

請求項１に記載の発明によれば、オペレータ操作部では、遠隔操作対象の車両を遠隔操作するための操作信号が出力され、運転制御部では、操作信号に従って車両の走行が制御される。これにより、車両の遠隔操作が可能となる。

また、切替部では、無線通信の基地局を用いて車両に操作信号を送信する第１通信と、第１通信に対して無線通信の中継機能を備えた小型無人飛行機を中継して操作信号を送信する第２通信と、に切り替えられる。これにより、小型無人飛行機を中継局として利用することができるため、遠隔操作のための通信品質を向上することが可能となる。

以上説明したように本発明によれば、遠隔操作のための通信品質を向上可能な車両遠隔操作システムを提供できる、という効果がある。

本実施形態に係る車両遠隔操作システムの概略構成を示す図である。 本実施形態に係る車両遠隔操作システム１０の各部の機能構成を示すブロック図である。 遠隔操作センタと車載器との間の通信が、通信ネットワーク及びドローンを介して確立された様子を示す図である。 本実施形態に係る車両遠隔操作システムの遠隔操作センタで行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。 遠隔操作センタと車載器との間の通信が、通信ネットワーク、ドローン、及び他の車両を介して確立された様子を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る車両遠隔操作システムの概略構成を示す図である。

本実施形態に係る車両遠隔操作システム１０は、車両１４を遠隔操作する遠隔操作センタ１２、無線通信のための複数の基地局１７を含む通信ネットワーク１８、及び遠隔操作対象の車両１４に搭載された車載器１６を備えている。本実施形態に係る車両遠隔操作システム１０は、遠隔操作センタ１２と、遠隔操作対象となる車両１４に搭載された車載器１６と、が通信ネットワーク１８を介して接続され、遠隔操作センタ１２から車両１４を遠隔操作可能とされている。すなわち、遠隔操作センタ１２は、オペレータが車両１４を操作するための操作信号を、通信ネットワーク１８を介して各車載器１６に送信し、車載器１６は、操作信号を受信して操作信号が表す操作を行うよう車両１４を制御することで、遠隔操作センタ１２から車両１４が遠隔操作される。

また、本実施形態では、通信ネットワークと車載器１６との間の中継局の機能を備えた小型無人航空機としてのドローン５０が車両１４に搭載されている。本実施形態では、例えば、通信圏外となるエリアにおいて遠隔操作を可能にするために、ドローン５０を派遣してドローン５０を中継局として利用して遠隔操作を可能としている。

図２は、本実施形態に係る車両遠隔操作システム１０の各部の機能構成を示すブロック図である。

遠隔操作センタ１２は、オペレータ操作部２０、切替部としての遠隔制御部２２、及び通信Ｉ／Ｆ（Inter Face）部２４を備えている。

オペレータ操作部２０は、車両１４を遠隔操作するための操作部、及び遠隔対象の車両１４から送信される周辺監視結果等を表示する表示部を含み、操作部をオペレータが操作することで操作信号を生成する。オペレータ操作部２０は、例えば、アクセルや、ブレーキ、ステアリング、方向指示器等の操作部を含み、各操作部をオペレータが操作することにより操作信号が生成される。

通信Ｉ／Ｆ部２４は、通信ネットワーク１８（図２では省略）を介して車両１４に搭載された車載器１６などと通信を行う。

遠隔制御部２２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などの不揮発性の記憶部及び通信Ｉ／Ｆを含んでいる。遠隔制御部２２は、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムを実行することにより、オペレータ操作部２０により生成された操作信号を遠隔対象の車両１４に送信して遠隔操作を制御する。

一方、車載器１６は、遠隔操作センタ１２から通信ネットワーク１８を介して送信された操作信号を受信して、操作信号に基づいて車両１４の各部を制御する機能を備えている。車載器１６は、車両１４の周辺を監視し、通信ネットワーク１８を介して監視結果を遠隔操作センタ１２に送信する機能を備えている。これにより、監視結果を遠隔操作センタ１２に表示してオペレータが確認することで車両１４の遠隔操作が行われる。

具体的には、図２に示すように、車載器１６は、通信Ｉ／Ｆ（Inter Face）部２６、センサ群２８、乗車運転操作部３０、運転操作駆動部３２及び運転制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３４を含み、これらはバス３６を介して互いに接続されている。

通信Ｉ／Ｆ部２６は、通信ネットワーク１８（図２では省略）を介して遠隔操作センタ１２などと通信を行う。センサ群２８は、車両１４の周囲環境がどのような状況かを表す情報を取得する複数種のセンサを含んでおり、センサ群２８によって取得された車両１４の周囲環境は、車両１４の周辺監視結果として遠隔操作センタ１２にフィードバックされる。センサ群２８に含まれるセンサの一例は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）装置、車載通信機、ナビゲーションシステム、レーダ装置及びカメラなどが挙げられる。

ＧＮＳＳ装置は、複数のＧＮＳＳ衛星からＧＮＳＳ信号を受信して自車両１４の位置を測位する。ＧＮＳＳ装置は受信可能なＧＮＳＳ信号の数が多くなるに従って測位の精度が向上する。車載通信機は、通信Ｉ／Ｆ部２６を介して他の車両１４との間の車車間通信及び路側機との間の路車間通信の少なくとも一方を行う通信装置である。ナビゲーションシステムは、地図情報を記憶する地図情報記憶部を含み、ＧＮＳＳ装置から得られる位置情報と地図情報記憶部に記憶された地図情報とに基づいて、自車両１４の位置を地図上で表示したり、目的地迄の経路を案内する処理を行う。

レーダ装置は、検出範囲が互いに異なる複数のレーダを含み、自車両１４の周囲に存在する歩行者や他車両１４等の物体を検出し、検出した物体と自車両１４の相対位置及び相対速度を取得する。また、レーダ装置は周囲の物体の探知結果を処理する処理装置を内蔵している。当該処理装置は、直近の複数回の探知結果に含まれる個々の物体との相対位置や相対速度の変化等に基づき、ノイズやガードレール等の路側物等を監視対象から除外し、歩行者や他車両１４等を監視対象物体として追従監視する。そしてレーダ装置は、個々の監視対象物体との相対位置や相対速度等の情報を出力する。カメラは、自車両１４の周囲を複数のカメラで撮影し、撮影した画像を出力する。

乗車運転操作部３０は、車載器１６が搭載された車両１４に設けられたアクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイール及び表示部を含んでいる。乗車運転操作部３０は、車両１４が乗車運転モードである場合に、車両１４に乗車している運転者によって操作される。また、乗車運転操作部３０は、アクセルペダル、ブレーキペダル及びステアリングホイールの各々の操作量を検出するセンサを含んでおり、運転者による各ペダル及びステアリングホイールの操作量を乗車運転操作情報として出力する。

運転操作駆動部３２は、自車両１４のスロットル開度を変更するスロットルアクチュエータ、自車両１４の制動装置が発生する制動力を変更するブレーキアクチュエータ、及び、自車両１４の操舵装置による操舵量を変更する操舵アクチュエータ等を含んでいる。

運転制御ＥＣＵ３４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などの不揮発性の記憶部及び通信Ｉ／Ｆを含んでいる。運転制御ＥＣＵ３４は、記憶部に記憶された所定のプログラムがメモリに読み出されてＣＰＵによって実行されることで、遠隔操作センタ１２からの操作信号に応じた車両１４の走行制御を実行する。

また、ドローン５０は、飛行制御部５２及び通信中継器５４を含み、これらはバス５６を介して接続されている。

飛行制御部５２は、遠隔操作センタ１２からの指示、或いは、車載器１６からの指示に従って、通信圏内のエリアへ向けての飛行を制御する。

通信中継器５４は、例えば、車載器１６が通信圏外のエリアを走行する場合に、車載器１６と通信ネットワーク１８との間の中継局として機能し、通信圏外のエリアにおいて、図２の点線で示すように、遠隔操作センタ１２と車載器１６との通信を中継する。

本実施形態に係る車両遠隔操作システム１０では、遠隔制御部２２が、予め定めた通信エリアマップと遠隔対象の車両１４の現在地とから通信圏外の走行予測を行い、通信圏外の走行が予測された場合に、ドローン５０を派遣して中継局に設定する。そして、遠隔制御部２２が、遠隔操作センタ１２と車載器１６との通信を複数の基地局１７を用いて操作信号を送信する第１通信から第１通信に対して中継局を用いて操作信号を送信する第２通信に切り替える制御を行う。このように、ドローン５０を派遣することにより、遠隔操作センタ１２と車載器１６の間の通信が、図３に示すように、通信ネットワーク１８及びドローン５０の通信中継器５４を介して確立され、通信圏外のエリアを走行する際に、通信エリアを拡大することが可能となる。これにより、通信圏外エリアにおいて通信を確立して車両１４の遠隔操作を継続することが可能となり、通信品質を向上できる。

また、車両１４が遠隔操作の走行により、通信圏外のエリアから通信圏内のエリアに移動してきたところで、ドローン５０の中継局の設定を解除して元の通信に復帰し、ドローン５０を帰還させる制御を行う。

続いて、上述のように構成された本実施形態に係る車両遠隔操作システム１０の遠隔操作センタ１２で行われる具体的な処理について説明する。図４は、本実施形態に係る車両遠隔操作システム１０の遠隔操作センタ１２で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図４の処理は、例えば、車載器１６から遠隔操作の要求を受け付けた場合に開始する。

ステップ１００では、遠隔制御部２２が、遠隔操作を開始してステップ１０２へ移行する。すなわち、遠隔操作対象の車両１４に搭載された車載器１６から受信した周囲監視結果をオペレータが確認しながらオペレータ操作部２０を操作することでオペレータ操作部２０によって生成された操作信号を遠隔操作対象の車両１４に搭載された車載器１６に送信して遠隔操作を開始する。

ステップ１０２では、遠隔制御部２２が、車載器１６から収集した位置情報を元に通信圏外又は通信圏外エリアを走行する予測であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ１０４へ移行し、否定された場合にはステップ１１６へ移行する。

ステップ１０４では、遠隔制御部２２が、ドローン５０を未派遣であるか否かを判定する。該判定は、後述のステップ１０６によるドローン５０の派遣が未だ行われていないか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ１０６へ移行し、否定された場合にはステップ１１０へ移行する。

ステップ１０６では、遠隔制御部２２が、通信を継続するためにドローン５０の派遣制御を行ってステップ１０８へ移行する。これにより、遠隔制御部２２からの指示を受けて、ドローン５０の飛行制御部５２は、車載器１６と通信ネットワーク１８との中継局として通信を確立可能なエリアへの飛行を制御する。

ステップ１０８では、遠隔制御部２２が、ドローン５０の通信中継器５４を中継局に設定して通信接続を切替えてステップ１１０へ移行する。すなわち、無線通信の基地局１７を用いて車両１４に操作信号を送信する第１通信から、第１通信に対してドローン５０を中継して操作信号を送信する第２通信に切り替えるので、通信圏外エリアを走行しても、遠隔操作センタ１２と車載器１６との通信が継続される。

ステップ１１０では、遠隔制御部２２が、車載器１６から収集した位置情報を元に、通信圏内に復帰したか否かを判定する。該判定が否定された場合にはステップ１０２に戻って上述の処理を繰り返し、判定が肯定された場合にはステップ１１２へ移行する。

ステップ１１２では、遠隔制御部２２が、ドローン５０の中継局を解除してステップ１１４へ移行する。これにより、車載器１６と通信ネットワーク１８との間の通信接続が複数の基地局１７を用いた元の第１通信に復帰する。

ステップ１１４では、遠隔制御部２２が、ドローン５０の帰還制御を行ってステップ１１６へ移行する。これにより、遠隔制御部２２からの指示を受けて、ドローン５０の飛行制御部５２は、車載器１６の位置情報を取得しながら、車載器１６が搭載された車両１４に帰還するように飛行を制御する。

ステップ１１６では、遠隔制御部２２が、遠隔操作終了か否かを判定する。該判定は、遠隔操作の目的地に到着したか否か、或いは、手動運転への切替が行われたか否か、或いは、遠隔操作の終了要求が車載器１６から行われたか否か等を判定する。該判定が否定された場合にはステップ１０２に戻って上述の処理を繰り返し、判定が肯定された場合にはステップ１１８へ移行する。

ステップ１１８では、遠隔制御部２２が、予め定めた遠隔操作終了処理を実行して一連の処理を終了する。遠隔操作終了処理としては、例えば、遠隔操作対象の車両１４に対して終了を通知して手動運転に切替える等の処理を行う。或いは、遠隔操作対象の車両１４を停車して、遠隔操作の終了を乗員に通知する等の処理を行う。

なお、上記の実施形態では、ドローン５０を中継局として利用する例を説明したが、これに限るものではない。例えば、他の車両に通信中継器５４を搭載して、ドローン５０だけでは通信を継続できない場合に、図５に示すように、予め登録された他の車両１４を中継局として更に利用して通信を継続可能としてもよい。

また、上記の実施形態では、車両１４が通信圏外のエリアを走行する際に、ドローン５０を中継局として利用する例を説明したが、これに限るものではなく、車両１４が通信可能エリアを走向中においてもドローン５０を中継局として利用してもよい。例えば、通信が混雑して通信遅延が発生する場合や、通信遅延が発生しているエリアを走行する際に、ドローン５０を中継局として利用することで通信品質を向上することが可能となる。

また、上記の実施形態では、遠隔操作センタ１２側で図４の処理を実行する例を説明したが、これに限るものではなく、図４の一部の処理を車載器１６側で実行してもよい。例えば、図４のステップ１０２〜１１６を車載器１６側で実行してもよい。或いは、図４のステップ１０４〜１１４の処理を車載器１６側で実行してよい。

また、上記の各実施形態における遠隔操作センタ１２の各部で行われる処理は、プログラムを実行することにより行われるソフトウエア処理として説明したが、これに限るものではない。例えば、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、及びＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウエアで行う処理としてもよい。或いは、ソフトウエア及びハードウエアの双方を組み合わせた処理としてもよい。また、ソフトウエアの処理とした場合には、プログラムを各種記憶媒体に記憶して流通させるようにしてもよい。

さらに、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０ 車両遠隔操作システム
１２ 遠隔操作センタ
１４ 車両
１６ 車載器
１７ 基地局
１８ 通信ネットワーク
２０ オペレータ操作部
２２ 遠隔制御部
２４、２６ 通信Ｉ／Ｆ部
３４ 運転制御ＥＣＵ
５０ ドローン
５２ 飛行制御部
５４ 通信中継器

Claims (1)

1. 遠隔操作対象の車両を遠隔操作するための操作信号を出力するオペレータ操作部と、
   前記操作信号に従って前記車両の走行を制御する運転制御部と、
   無線通信の基地局を用いて前記車両に前記操作信号を送信する第１通信と、前記第１通信に対して無線通信の中継機能を備えた小型無人飛行機を中継して前記操作信号を送信する第２通信と、に切り替える切替部と、
   を含む車両遠隔操作システム。

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