JP6465296B2 - 衝突回避制御システムと方法 - Google Patents
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Description
特許文献2の「衝突可能性判定装置」は、自車両の走行車線内における車幅方向の位置、及び先行車両の自車両に対する相対的な関係の少なくとも一方から、自車両の走行状態が適切であると判定される場合に自車両前方に存在し、自車両の反対車線を走行する対向車両との衝突可能性の判定を行うものである。
特許文献3の「衝突判定方法および衝突判定プログラム」は、車両に設けられたカメラが車両の周囲を撮像し、撮像された画像に含まれる対象物の動きベクトルを検出し、自車の並進成分および回転成分を求め、並進成分による移動量と回転成分による移動量を合成した合成移動量を求め、合成移動量に基づいて所定の時間内に車両と対象物とが衝突するか否かを判定するものである。
特許文献4の「衝突予測装置」は、衝突予測部により、レーダ装置から出力される自車両と先行車両との間の車間距離および先行車両に対する自車両の相対速度に基づいて、衝突予測を行うものである。
各車両は、衝突回避可能な制限速度を受信する車両通信装置を有し、前記制限速度を受信したときに制限速度以下に減速するようになっており、
前記管制装置は、前記車両情報を受信し前記制限速度を発信する管制通信装置と、演算装置とを有し、
(A)前記管制通信装置は、前記車両通信装置と通信して前記車両情報を受信し、
(B)前記演算装置は、前記車両から隣接する2台の特定車両を抽出し、各特定車両の速度及び車間距離の変化から、減速すべき場合は、前記特定車両の一方を減速すべき減速車両に、他方を減速不要な非減速車両に決定し、
(C)前記演算装置は、前記車両情報から前記減速車両が減速を開始するまでの時間を考慮して減速して停止するまでの減速範囲と、非減速車両がその間に通過する通過範囲とを算出し、減速範囲と通過範囲が重複する衝突領域が発生するかを判定し、
(D)前記衝突領域が発生する場合に、前記演算装置は、前記制限速度を算出し、前記管制通信装置は、前記減速車両のみに前記制限速度を送信し、
前記管制装置は、
前記特定車両の走行方向から同一方向又は対向方向かを判断する方向判断部と、
前記特定車両の位置及び速度と前記走行方向とから前記減速車両を決定する減速車両決定部と、
前記車両情報から前記衝突領域が発生するかを判定する衝突領域判定部と、
前記制限速度を算出し出力する制限速度出力部と、を有する、ことを特徴とする衝突回避制御システムが提供される。
各車両は、衝突回避可能な制限速度を受信する車両通信装置を有し、前記制限速度を受信したときに制限速度以下に減速するようになっており、
前記管制装置は、前記車両情報を受信し前記制限速度を発信する管制通信装置と、演算装置とを有し、
前記管制装置において、
(A)前記管制通信装置により、前記車両通信装置と通信して前記車両情報を受信し、
(B)前記演算装置により、前記車両から隣接する2台の特定車両を抽出し、各特定車両の速度及び車間距離の変化から、減速すべき場合は、前記特定車両の一方を減速すべき減速車両に、他方を減速不要な非減速車両に決定し、
(C)前記演算装置により、前記車両情報から前記減速車両が減速を開始するまでの時間を考慮して減速して停止するまでの減速範囲と、非減速車両がその間に通過する通過範囲とを算出し、減速範囲と通過範囲が重複する衝突領域が発生するかを判定し、
(D)前記衝突領域が発生する場合に、前記演算装置により、前記制限速度を算出し、前記管制通信装置により、前記減速車両のみに前記制限速度を送信し、
前記(B)において、
(B1)前記特定車両の走行方向から同一方向又は対向方向かを判断し、
(B2)前記特定車両の位置及び速度と前記走行方向とから前記減速車両を決定する、ことを特徴とする衝突回避制御方法が提供される。
前記通過範囲は、全幅が位置の計測誤差を加味した車体幅であり、全長は、走行方向が同一方向の場合は、位置の計測誤差を加味した車体長に、非減速車両の侵入距離を加算した値であり、走行方向が対向方向の場合は、さらに非減速車両の停止距離を加算した値である。
従って、隣接する2台の車両(特定車両)の走行方向にかかわらず、同一方向又は対向方向であっても、減速車両となる1台のみを減速させて衝突を回避し、不要な減速を無くし交通渋滞の原因を低減することができる。
この図において、本発明の衝突回避制御システムは、複数の車両10と管制装置20とを備える。
車両情報検出装置12は、車両10の走行方向、位置、速度を含む車両情報1を検出する。車両情報1に操舵角を含めてもよい。
車両通信装置14は、車両情報1を送信し、管制装置20から衝突回避可能な制限速度VLを受信する。
さらに、各車両10は、管制装置20から制限速度VLを受信したときにこの制限速度以下に減速するようになっている。
なお、車両情報検出装置12を各車両10に設置せず、交差点等の車両以外に設置しても良い。
車両10の走行方向と位置は例えばGPS装置により検出される。また、速度、操舵角は、車両10に設けられた例えば速度検出器と操舵角検出器により検出される。また減速は、車両10に設けられた例えばブレーキ機構又はエンジン制御装置により実施される。
管制装置20は、管制通信装置22と演算装置24により、以下の機能を有する。
(A)管制通信装置22は、車両通信装置14(この例では各車両10)と通信して各車両10の車両情報1を受信する。
(B)演算装置24は、複数の車両10から隣接する2台の特定車両A,Bを抽出する。この抽出は、後述する車間距離Dが所定の閾値以下の場合に実施するのがよい。所定の閾値は、衝突回避制御が必要となる距離であり、例えば100〜200mである。
次いで、演算装置24は、各特定車両A,Bの速度VA,VB及び車間距離Dの変化から特定車両A,Bの一方を減速すべき減速車両16に、他方を減速不要な非減速車両17に決定する。
(C)演算装置24は、車両情報1から減速車両16が減速を開始するまでの時間を考慮して減速して停止するまでの減速範囲4と、非減速車両17がその間に通過する通過範囲3とを算出し、減速範囲4と通過範囲3が重複する衝突領域5が発生するかを判定する。
(D)衝突領域5が発生する場合に、演算装置24は、制限速度VLを算出し、管制通信装置22は、減速車両16のみに制限速度VLを送信する。
上記(A)〜(D)は、管制装置20の制御サイクルで順に繰り返し実施し、対象となるすべての車両10に対して、実質的にリアルタイムで実施するのがよい。
なお、同一方向とは、同一走行路を同一方向に走行する順方向の場合に限定されず、2台の走行方向のなす角(挟角)が0度以上90度未満の場合を含む。
また、対向方向とは、同一走行路を対向して走行する場合に限定されず、2台の走行方向のなす角(挟角)が90度以上180度未満の場合を含む。
衝突領域判定部27は、車両情報1から衝突領域5が発生するかを判定する。
制限速度出力部28は、制限速度VLを算出し制限速度VLを出力する。
この図において、本発明の衝突回避制御方法は、上述した衝突回避制御システムを用い、S1〜S9の各ステップからなる。上述した複数の車両10と管制装置20とを予め準備する。
次いで、ステップS3では、演算装置24により、特定車両A,Bの走行方向から同一方向又は対向方向かを判断する。
ステップS4では、演算装置24により、各特定車両A,Bの速度VA,VB及び車間距離Dの変化から特定車両A,Bの一方を減速すべき減速車両16に、他方を減速不要な非減速車両17に決定する。
次いで、ステップS6では、演算装置24により、減速範囲4と通過範囲3が重複する衝突領域5が発生するかを判定する。衝突領域5が発生しない(NO)場合、ステップS1に戻る。
ステップS9では、減速車両16が、制限速度VLを受信したときにこの制限速度以下に減速する。
ステップS1〜S9は、管制装置20の制御サイクルで順に繰り返し実施し、対象となるすべての車両10に対して、実質的にリアルタイムで実施するのがよい。
(1)管制装置20に各車両10がそれぞれ位置、走行方向、速度、操舵角を含む車両情報1を送信する。
(2)管制装置20が各車両10の位置から車間距離Dを計算し、車間距離Dが近い車両同士をそれぞれ特定車両A,Bと決定する。
なお車間距離Dは、レーザ装置で直接計測しても良い。
(3)管制装置20が各車両10の走行方向から2台の特定車両A,Bの走行方向(同一方向又は対向方向)を判断する。
(4)管制装置20が2台の特定車両A,Bの速度VA,VBの大小及び車間距離Dの増減から減速車両16と非減速車両17を決定する。
(5)管制装置20が2台の特定車両A,Bの位置、走行方向、速度から通過範囲3及び減速範囲4を算出する。この際、操舵角を考慮してもよい。
(6)管制装置20が2台の特定車両A,Bの通過範囲3と減速範囲4が重なり、衝突領域5が発生するかを判定する。
(7)衝突領域5が発生する場合に、管制装置20が減速車両16のみに制限速度VLを出力する。
(8)減速車両16はブレーキ機構を操作して制限速度VL以下に減速する。
図3(A)(B)は、特定車両A,Bの走行方向が同一方向(順方向)の場合の減速車両16の決定方法の説明図である。
減速車両16の決定には特定車両A,Bの速度VA,VBの大小及び車間距離Dの増減ΔD/Δtを使用する。ここで、車間距離Dは、GPS装置等で検出された車両10の中心間隔である。ΔDは、時間間隔Δt(例えば、一定の制御サイクル)における車間距離Dの変化量であり、正又は負の値となる。
この場合、ΔD/Δt>0であるが、衝突する可能性がある。
以下、車間距離が大きくなる場合でも衝突する可能性があることを説明する。
ΔD/Δt>0の場合に特定車両Bの速度を制限しないならば、そのまま両車両共にそのまま走行を継続する。
その後車間距離Dが10[m]となった瞬間に、特定車両Aが急減速し、いきなり速度が0[km/h]になったとすると、ΔD/Δt<0となり、特定車両Bも急減速する。
しかし、現在の車間距離が10[m]であるのに対して、停止するために必要な車間距離が15[m]なので、衝突する可能性がある。
この場合、特定車両Bは停止状態からいきなり20[km/h]になることはできず、車間距離5[m]で停止できる速度に制限される。その後車間距離が15[m]を越えると、特定車両Bは20[km/h]で走行することが可能になる。
以上のようなことを考慮して、同方向時は車間距離が大きくなる場合にも、速度の制限を実施する。
この場合、ΔD/Δt<0であるから同一走行路を同一方向に走行する場合でも衝突のおそれがある。
なお、対向方向には、2台の走行方向のなす角(挟角)が90度以上180度未満の場合を含む。
判定条件6:VA<VB、かつΔD/Δt<0の場合、特定車両Aを減速車両16に決定する。
判定条件7:VA>VB、かつΔD/Δt<0の場合、特定車両Bを減速車両16に決定する。
判定条件8:VA<VB、かつΔD/Δt>0の場合、減速車両16はなし。
なお、特定車両A,Bのうち、減速車両16でない車両を非減速車両17とする。
図4(A)(B)は、操舵角を考慮しない場合の通過範囲3及び減速範囲4の説明図である。この図は、特定車両Bが減速車両16であり、特定車両Aが非減速車両17である場合を示している。
図4(A)は、非減速車両17である特定車両Aの通過範囲3を示し、図4(B)は、減速車両16である特定車両Bの減速範囲4を示している。
なお、「減速範囲4」とは、減速車両16が減速して停止するまでの減速車両16が占有する走行範囲である。また、「通過範囲3」とは、非減速車両がその間に通過する走行範囲である。
「車体幅」と「車体長」は、車両情報1に含めるのが好ましいが、車種により決まる一定値であってもよい。「位置の計測誤差」は、例えばGPS装置等の計測誤差である。
SB=VB×τ1+VB2/2μg・・・(1)
ここでτ1は減速車両16の制御遅れ時間であり、VB×τ1は、制御遅れ時間τ1による走行距離を意味する。また、μは路面の摩擦係数、gは重力加速度であり、VB2/2μgは減速度α(=μg)で停止するまでの走行距離を意味する。
従って減速車両16(特定車両B)の減速範囲4の全長は、位置の計測誤差を加味した車体長εBに減速車両16の停止距離SBを加算した値であり、εB+SBで求められる。
LA=Vmax×τ2・・・(2)
非減速車両17の侵入距離LAは、減速車両16が停止するまでの時間τ2の間に特定車両Aが走行する距離である。非減速車両17の速度は、安全側に特定車両Aの最高速度Vmaxとしている。
なお、制御サイクルが短い場合に、最高速度の代わりに、実際の特定車両Aの速度VAを用いてもよい。
SA=Vmax×τ3+Vmax 2/2μg・・・(3)
ここでτ3は非減速車両17の制御遅れ時間である。減速車両16が停止した時点で、非減速車両17は、停止している減速車両16を見つけて制動をかけると考える。
Vmax×τ3は、制御遅れ時間τ3による走行距離を意味する。また、Vmax 2/2μgは減速度α(=μg)で停止するまでの走行距離を意味する。
なお、制御サイクルが短い場合に、最高速度の代わりに、実際の特定車両Aの速度VAを用いてもよい。
従って非減速車両17の通過範囲3の全長は、走行方向が同一方向の場合は、非減速車両17の減速を考慮せず、位置の計測誤差を加味した車体長εAに、非減速車両17の侵入距離LAを加算した値であり、εA+LAで求められる。
また、走行方向が対向方向の場合は、非減速車両17の通過範囲3の全長は、非減速車両17の減速を考慮して、上記通過範囲3に非減速車両17の停止距離SAを加算したεA+LA+SAで求められる。
図4(C)からわかるように、操舵角から車両の曲率を算出し、この曲率を考慮して減速範囲を算出する。
すなわちこの図に示すように、特定車両A,Bの操舵角を考慮して図4(A)(B)に示した通過範囲3及び減速範囲4を修正するのがよい。
この図に示すように、減速しない車両10(この例では、特定車両A,C)の通過範囲3及び減速車両16(この例では特定車両B)の減速範囲4が重なり、衝突領域5が発生するかを判定する。
減速車両16(特定車両B)に制限速度VLを出力した場合、減速車両16の停止距離SBは、式(1)のVBをVLで置き換えた式(4)で与えられる。
SB=VL×τ1+VL2/2μg・・・(4)
なお、特定車両A,Bの速度VA,VBが制限速度VLより大きい場合、衝突領域5が発生した後、減速車両16が制限速度VLまで減速するまでに一定の減速時間が必要になる。
従って、この減速時間を、上述した制御遅れ時間τ1に加算することが好ましい。
この場合、前方を走行する特定車両Aが停止したままであり、特定車両A,Bの全長をεA,εBとすると、減速車両16(特定車両B)は、B’の位置で停止することで衝突を回避することができる。すなわち、衝突を回避するには、式(5)を満たす必要がある。
D≧SB+(εA+εB)/2・・・(5)
従って、式(4)(5)から、制限速度VLを逆算することができる。
この図において、減速車両16(特定車両B)に制限速度VLを出力した場合、減速車両16の停止距離SBは、式(1)のVBをVLで置き換えた上述した式(4)で与えられる。
また、非減速車両17(特定車両A)の侵入距離LAは、上述した式(2)で求められ、非減速車両17の停止距離SAは、上述した式(3)で求められる。
ここで、特定車両A,Bの全長をεA,εBとすると、特定車両A,BはA’,B’の位置で停止することで衝突を回避することができる。すなわち、衝突を回避するには、式(6)を満たす必要がある。
D≧LA+SA+SB+(εA+εB)/2・・・(6)
従って、式(3)(4)(6)から、制限速度VLを逆算することができる。
従って、隣接する2台の車両10(特定車両A,B)の走行方向にかかわらず、同一方向又は対向方向であっても、減速車両16となる1台のみを減速させて衝突を回避し、不要な減速を無くし交通渋滞の原因を低減することができる。
VB 特定車両Bの速度、VL 制限速度、Δt 時間間隔、
ΔD Δtにおける車間距離Dの変化量、SA 特定車両Aの停止距離、
LA 特定車両Aの侵入距離、SB 減速車両の最小停止距離、
WA 特定車両Aの全幅、WB 特定車両Bの全幅、
εA 特定車両Aの全長、εB 特定車両Bの全長、
α 減速度、τ1 減速車両の制御遅れ時間、
τ2 減速車両が停止するまでの時間、τ3 特定車両Aの制御遅れ時間、
μ 路面の摩擦係数、g 重力加速度、1 車両情報、3 通過範囲、
4 減速範囲、5 衝突領域、10 車両、12 車両情報検出装置、
14 車両通信装置、16 減速車両、17 非減速車両、20 管制装置、
22 管制通信装置、24 演算装置、25 方向判断部、
26 減速車両決定部、27 衝突領域判定部、28 制限速度出力部
Claims (3)
- 複数の車両と、各車両の走行方向、位置、速度を含む車両情報を検出する車両情報検出装置と、管制装置とを備え、
各車両は、衝突回避可能な制限速度を受信する車両通信装置を有し、前記制限速度を受信したときに制限速度以下に減速するようになっており、
前記管制装置は、前記車両情報を受信し前記制限速度を発信する管制通信装置と、演算装置とを有し、
(A)前記管制通信装置は、前記車両通信装置と通信して前記車両情報を受信し、
(B)前記演算装置は、前記車両から隣接する2台の特定車両を抽出し、各特定車両の速度及び車間距離の変化から、減速すべき場合は、前記特定車両の一方を減速すべき減速車両に、他方を減速不要な非減速車両に決定し、
(C)前記演算装置は、前記車両情報から前記減速車両が減速を開始するまでの時間を考慮して減速して停止するまでの減速範囲と、非減速車両がその間に通過する通過範囲とを算出し、減速範囲と通過範囲が重複する衝突領域が発生するかを判定し、
(D)前記衝突領域が発生する場合に、前記演算装置は、前記制限速度を算出し、前記管制通信装置は、前記減速車両のみに前記制限速度を送信し、
前記管制装置は、
前記特定車両の走行方向から同一方向又は対向方向かを判断する方向判断部と、
前記特定車両の位置及び速度と前記走行方向とから前記減速車両を決定する減速車両決定部と、
前記車両情報から前記衝突領域が発生するかを判定する衝突領域判定部と、
前記制限速度を算出し出力する制限速度出力部と、を有する、ことを特徴とする衝突回避制御システム。 - 複数の車両と、各車両の走行方向、位置、速度を含む車両情報を検出する車両情報検出装置と、管制装置とを準備し、
各車両は、衝突回避可能な制限速度を受信する車両通信装置を有し、前記制限速度を受信したときに制限速度以下に減速するようになっており、
前記管制装置は、前記車両情報を受信し前記制限速度を発信する管制通信装置と、演算装置とを有し、
前記管制装置において、
(A)前記管制通信装置により、前記車両通信装置と通信して前記車両情報を受信し、
(B)前記演算装置により、前記車両から隣接する2台の特定車両を抽出し、各特定車両の速度及び車間距離の変化から、減速すべき場合は、前記特定車両の一方を減速すべき減速車両に、他方を減速不要な非減速車両に決定し、
(C)前記演算装置により、前記車両情報から前記減速車両が減速を開始するまでの時間を考慮して減速して停止するまでの減速範囲と、非減速車両がその間に通過する通過範囲とを算出し、減速範囲と通過範囲が重複する衝突領域が発生するかを判定し、
(D)前記衝突領域が発生する場合に、前記演算装置により、前記制限速度を算出し、前記管制通信装置により、前記減速車両のみに前記制限速度を送信し、
前記(B)において、
(B1)前記特定車両の走行方向から同一方向又は対向方向かを判断し、
(B2)前記特定車両の位置及び速度と前記走行方向とから前記減速車両を決定する、ことを特徴とする衝突回避制御方法。 - 前記(C)において、前記減速範囲は、全幅が位置の計測誤差を加味した車体幅であり、全長が位置の計測誤差を加味した車体長に前記減速車両の停止距離を加算した値であり、操舵角を考慮して求められ、
前記通過範囲は、全幅が位置の計測誤差を加味した車体幅であり、全長は、前記走行方向が同一方向の場合は、位置の計測誤差を加味した車体長に、非減速車両の侵入距離を加算した値であり、前記走行方向が対向方向の場合は、さらに前記非減速車両の停止距離を加算した値である、ことを特徴とする請求項2に記載の衝突回避制御方法。
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