JP6677180B2 - 遠隔操縦システム - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車等の移動体を遠隔操縦する遠隔操縦システムの技術分野に関する。

この種のシステムとして、例えば、移動体の移動領域の画像を表示する表示部、及び該表示部に表示された画像に基づいて移動体を遠隔操縦するための操作部を備える遠隔操作装置と、操縦対象の移動体との間における通信遅延時間を推定して、遠隔操縦される時刻における該移動体の位置を推定すると共に、推定された位置に対応する旋回操作基準点及び移動経路指示曲線を表示部に表示されている画像に重畳表示する装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１０−０６１３４６号公報

特許文献１に記載の技術では、旋回操作基準点及び移動経路指示曲線を重畳表示することによって、表示部に表示された画像により示される移動体の位置と、実際の移動体の位置との通信遅延に起因するずれを、遠隔操作装置の操縦者に把握させている。ここで、移動体の速度が大きくなれば、通信遅延に起因するずれは大きくなる。通信遅延に起因するずれが大きくなると、遠隔操作装置の操縦者がずれを把握していたとしても、移動体を適切に遠隔操縦することが難しくなる可能性がある。特に、移動体を停止させる場合、通信遅延に起因するずれによって、目標停止位置へ移動体を停止させることが難しくなる可能性がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、移動体を適切に停止させることができる遠隔操縦システムを提供することを課題とする。

本発明の遠隔操縦システムは、上記課題を解決するために、相互に無線通信可能な移動体及び遠隔操縦装置を備える遠隔操縦システムであって、前記移動体は、その周囲が撮像された画像を前記遠隔操縦装置に送信し、前記遠隔操縦装置は、前記移動体から送信された画像を表示する表示部と、前記表示部に表示された画像に基づいて前記移動体を遠隔操縦するための操作部と、操縦者による前記操作部の操作に応じた操作信号を前記移動体に送信する通信部と、前記移動体を停止させる際の前記移動体の推定停止位置と目標停止位置との間の距離が所定距離以上である場合、前記無線通信に起因する、（ｉ）前記移動体から送信された画像が前記表示部に表示される際の第１遅延時間、及び（ｉｉ）前記通信部により送信された操作信号が前記移動体により受信されるまでの第２遅延時間の少なくとも一方に基づいて、前記操縦部の操作量に比べて前記移動体の減速度が大きくなるように減速に係る情報を補正する補正手段と、を備える。

移動体を停止させる場合、遠隔操縦装置の操縦者は、表示部に表示された画像から目標停止位置を認知し、例えばアクセルペダルを離すタイミングやブレーキペダルを踏むタイミング、ブレーキペダルの踏み込み量等を判断し、その後、操作部を操作する。無線通信に起因する遅延時間は変動する（即ち、一定ではない）ので、操縦者が無線通信に起因する遅延を意識していたとしても、遠隔操縦では、移動体の停止位置のばらつきが比較的大きくなってしまう。

当該遠隔操縦システムでは、移動体の推定停止位置と目標停止位置との間の距離が所定距離以上である場合、第１遅延時間及び第２遅延時間の少なくとも一方に基づいて、操縦部の操作量に比べて移動体の減速度が大きくなるように減速に係る情報が補正される。このように構成すれば、移動体の停止位置のばらつきが抑制されるので、移動体を適切に停止させることができる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

実施形態に係る遠隔操縦システムの構成を示すブロック図である。 遠隔操縦により車両を停止させる場合の停止位置の一例を示す図である。 実施形態に係る遠隔操縦システムの効果を示す図である。

本発明の遠隔操縦システムに係る実施形態について、図１乃至図３を参照して説明する。以下の実施形態では、本発明に係る「移動体」の一例として「車両２０」を挙げる。

（構成）
実施形態に係る遠隔操縦システムの構成について、図１を参照して説明する。図１は、実施形態に係る遠隔操縦システムの構成を示すブロック図である。

図１において、遠隔操縦システム１は、遠隔操縦装置１０及び車両２０を備えて構成されている。遠隔操縦装置１０は、無線機器１１、表示機構１２、操作機能ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１３、アクセルペダル１４、ブレーキペダル１５及びステアリング１６を備えている。車両２０は、無線機器２１、カメラ２２、車両制御ＥＣＵ２３、エンジン制御ＥＣＵ２４、ブレーキ制御ＥＣＵ２５及びステアリング制御ＥＣＵ２６を備えている。遠隔操縦装置１０及び車両２０は、無線機器１１及び２１を介して、互いに無線通信可能に構成されている。

車両２０のカメラ２２は、該車両２０の周囲を撮像し生成した画像を、無線機器２１を介して、遠隔操縦装置１０に送信する。遠隔操縦装置１０の表示機構１２は、無線機器１１を介して受信された車両２０の周囲を撮像した画像を表示する。尚、車両２０からは、他にも、例えば前後加速度センサ等の各種センサによる検出結果を示す信号が、無線機器２１を開始得遠隔操縦装置１０に送信される。

遠隔操縦装置１０の操縦者が、アクセルペダル１４、ブレーキペダル１５及びステアリング１６の少なくとも一つを操作すると、操作機能ＥＣＵ１３は、操縦者の操作に応じた操作信号を、無線機器１１を介して、車両２０に送信する。車両２０の車両制御ＥＣＵ２３は、無線機器２１を介して受信された操作信号に基づいて、エンジン制御ＥＣＵ２４、ブレーキ制御ＥＣＵ２５及びステアリング制御ＥＣＵ２６の少なくとも一つを制御する。この結果、車両２０が遠隔操縦装置１０により遠隔操縦される。

遠隔操縦システム１の基本的な動作については、既存の技術を適用可能であるので、その詳細についての説明は省略する。

（停止動作）
上述の如く構成された遠隔操縦システム１における車両２０の停止動作について説明する。本実施形態では、信号機の設置された場所で車両２０が停止する場合の停止動作を一例として挙げる。

遠隔操作装置１０の操作機能ＥＣＵ１３は、車両２０に係る加減速度の指令値を決定する際に、（ｉ）アクセルペダル１４又はブレーキペダル１５の操作量に応じた要求加減速度、（ｉｉ）車両２０の状態、（ｉｉｉ）路面状態及び（ｉｖ）車両２０のスロットルアクチュエータ又はブレーキアクチュエータ（図示せず）等のアクチュエータの状態、等を考慮する。具体的には、操作機能ＥＣＵ１３は、車両２０の状態、路面状態及びアクチュエータの状態に基づいて加減速に係る制御ゲインを計算して、加減速度の指令値を決定する。

車両２０が遠隔操縦される場合、遠隔操縦装置１０及び車両２０間の無線通信に起因する動作の遅延が生じる。具体的には、主に、カメラ２２により車両２０の周囲が撮像された時点に対する、カメラ２２により撮像された画像の表示機構１２による表示の遅延、及び、操縦者によりアクセルペダル１４等が操作された時点に対する、アクセルペダル１４等の操作に応じた操作信号の車両２０による受信の遅延、が生じる。

遠隔操縦装置１０の操縦者は、表示機構１２により表示された画像を見ながら、アクセルペダル１４等を操作するので、操縦者が無線通信に起因する遅延を意識していたとしても、適切な操作タイミングから大なり小なりずれたタイミングで車両２０が操作されることがある。このことは、車両２０の速度が大きくなるほど多くなり、また、適切な操作タイミングからのずれも大きくなると考えられる。特に、車両２０を停止させる場合には、操作タイミングのずれは、車両２０の停止位置のばらつきとして現れる。

例えば車両２０に搭乗している運転者が、車両２０を停止させる場合には、車両２０から目標停止位置までの距離を直接目視することができたり、車両２０の加減速度等を体感したりすることができるので、比較的容易に車両２０を目標停止位置に停止させることができる。

他方で、車両２０が遠隔操縦により停止される場合には、無線通信に起因する遅延があるので、何らの対策も採らなければ、例えば図２（ａ）に示すように、車両２０の停止位置は、目標停止位置（例えば、停止線）からずれることがある。遠隔操縦される場合の車両の停止位置は、減速前の車両の速度にもよるが、目標停止位置に対して数メートルの誤差があることが、本願発明者の研究により判明している。例えば図３に実線で示すように、無線通信に起因する遅延時間が３２０ミリ秒より長くなると、目標停止位置としての停止線を１メートル以上超えて車両が停止することがある。

そこで、当該遠隔操縦システム１では、車両２０を停止させるべき状況（例えば、車両２０の進行方向前方の信号機が赤である場合）において、車両２０の停止位置が推定されると共に、無線通信に起因する遅延時間に応じて加減速に係る制御ゲインを補正するゲインである嵩上げゲインが演算される。そして、推定された停止位置と目標停止位置との間の距離が所定距離（例えば１メートル）以上である場合に、嵩上げゲインが加減速に係る制御ゲインに加算される。

具体的には、遠隔操縦装置１０の操作機能ＥＣＵ１３は、以下の処理により、車両２０の停止位置の推定と、嵩上げゲインの演算とを行う。

停止位置の推定
操作機能ＥＣＵ１３は、車両２０の進行方向前方に存在し、該車両２０に最も近い信号機（以降、適宜“前方信号機”と称する）に係る情報を取得し、該情報に基づいて、前方信号機が赤であるか否かを判定する。ここで、前方信号機に係る情報は、カメラ２２により撮像された画像のうち前方信号機が写っている画像であってもよいし、例えば路車間通信により取得される前方信号機の情報であってもよい。尚、前方信号機が赤であるか否かの判定には、既存の技術を適用可能であるので、その詳細についての説明は省略する。

操作機能ＥＣＵ１３は、前方信号機が赤であると判定された場合、車両２０の現在の速度を示す情報と、目標加減速度（例えば、車両２０の搭乗者に不快感を与えない減速度の上限値）とに基づいて、車両２０の停止距離を算出する。操作機能ＥＣＵ１３は、更に、車両２０の現在地を示す情報と地図情報とに基づいて、車両２０の現在地から目標停止位置（例えば停止線）までの距離（以降、適宜“第１距離”と称する）を取得する。尚、車両２０の現在の速度を示す情報及び車両２０の現在地を示す情報は、無線機器１１を介して車両２０から取得される。

操作機能ＥＣＵ１３は、停止距離及び第１距離に基づいて、車両２０の停止位置を推定する。本実施形態では、該停止位置は、例えば目標停止位置に対するずれ量として表される。

嵩上げゲインの演算
操作機能ＥＣＵ１３は、（ｉ）カメラ２２により撮像された画像が車両２０から送信された時刻、（ｉｉ）該画像を遠隔操縦装置１０が受信した時刻、（ｉｉｉ）操作信号が遠隔操縦装置１０から送信された時刻、及び（ｉｖ）該操作信号を車両２０が受信した時刻、を逐次取得している。これらの時刻は、例えば画像や操作信号に付与されたタイムスタンプや、車両２０から送信される受領応答に付与されたタイムスタンプ等から取得可能である。

操作機能ＥＣＵ１３は、（ｉ）カメラ２２により撮像された画像が車両２０から送信された時刻、及び（ｉｉ）該画像を遠隔操縦装置１０が受信した時刻に基づいて、画像が撮像されてから、該画像が表示機構１２により表示されるまでの第１遅延時間を求める。

尚、例えばカメラ２２と無線機器２１との間の通信時間、及び無線機器１１と表示機構１２との間の通信時間は、車両２０と遠隔操縦装置１０との間の通信時間に比べて極めて短いので、本実施形態では無視する。

操作機能ＥＣＵ１３は、第１遅延時間を考慮して、車両２０の実際の位置と、目標停止位置（即ち、前方信号機に係る停止線）までの距離（以降、適宜“第２距離”と称する）を求める。操作機能ＥＣＵ１３は、第１距離及び第２距離の比率から、第１ゲインを求める（即ち、第１ゲイン＝第１距離／第２距離）。

操作機能ＥＣＵ１３は、更に、（ｉｉｉ）操作信号が遠隔操縦装置１０から送信された時刻、及び（ｉｖ）該操作信号を車両２０が受信した時刻に基づいて、遠隔操縦装置１０から操作信号が送信されてから、該操作信号が車両２０に受信されるまでの第２遅延時間を求める。操作機能ＥＣＵ１３は、第１遅延時間及び第２遅延時間の合計を、無線通信の往復の遅延時間とする。

操作機能ＥＣＵ１３は、車両２０の現在の速度を示す情報及び目標加減速度に基づいて、車両２０の制動距離及び空走距離を合計した第３距離（即ち、停止距離）を求める。操作機能ＥＣＵ１３は、更に、上記往復の遅延時間に車両２０が走行する距離と上記第３距離とを合計した第４距離を求める。操作機能ＥＣＵ１３は、第３距離及び第４距離の比率から、第２ゲインを求める（第２ゲイン＝第４距離／第３距離）。

操作機能ＥＣＵ１３は、第１ゲイン及び第２ゲインのうち小さいゲインを、嵩上げゲインとする。そして、操作機能ＥＣＵ１３は、推定された停止位置と目標停止位置との間の距離が所定距離以上である場合に、嵩上げゲインを加減速に係る制御ゲインに加算する。

（技術的効果）
車両２０を停止させる場合に、嵩上げゲインが加減速に係る制御ゲインに加算されると、操縦者によるブレーキペダル１５の操作量が同じであっても、嵩上げゲインが加減速に係る制御ゲインに加算されない場合に比べて大きな減速度が車両２０に発生する。この結果、例えば図２（ｂ）に示すように、車両２０の停止位置のばらつきを抑制することができる。また、図３に破線で示すように、無線通信に起因する遅延時間が比較的長い場合であっても、目標停止位置を大きく超えることなく車両２０を停止させることができる（図３に示す例では、目標停止位置としての停止線から１メートル以内で車両２０が停止される）。

上述の如く、推定された停止位置と目標停止位置との間の距離が所定距離以上である場合に、嵩上げゲインが加減速に係る制御ゲインに加算される。言い換えれば、推定された停止位置と目標停止位置との間の距離が所定距離未満である場合には、嵩上げゲインは加減速に係る制御ゲインに加算されない。このように構成すれば、比較的大きな減速度が車両２０に発生することを抑制できるので、例えば車両２０の搭乗者が違和感を覚えることを抑制することができる。

「所定距離」は、嵩上げゲインを加減速に係る制御ゲインに加算するか否かを決定する値であり、予め固定値として、又は何らかの物理量若しくはパラメータに応じた可変値として設定される。「所定距離」は、例えば目標停止位置に対する車両２０の停止位置のずれ量の許容範囲の最大値として設定すればよい。

実施形態に係る「無線機器１１」、「表示機構１２」及び「操作機能ＥＣＵ１３」は、夫々、本発明に係る「通信部」、「表示部」及び「補正手段」の一例である。実施形態に係る「アクセルペダル１４」、「ブレーキペダル１５」及び「ステアリング１６」は、本発明に係る「操作部」の一例である。実施形態に係る「加減速に係る制御ゲイン」は、本発明に係る「減速に係る情報」の一例である。実施形態に係る「嵩上げゲインが加減速に係る制御ゲインに加算される」ことは、本発明に係る「減速に係る情報の補正」の一例である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う遠隔操縦システムもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１…遠隔操縦システム、１０…遠隔操縦装置、１１、２１…無線機器、１２…表示機構、１３…操作機能ＥＣＵ、１４…アクセルペダル、１５…ブレーキペダル、１６…ステアリング、２０…車両、２２…カメラ、２３…車両制御ＥＣＵ、２４…エンジン制御ＥＣＵ、２５…ブレーキ制御ＥＣＵ、２６…ステアリング制御ＥＣＵ

Claims (1)

1. 相互に無線通信可能な移動体及び遠隔操縦装置を備える遠隔操縦システムであって、
   前記移動体は、その周囲が撮像された画像を前記遠隔操縦装置に送信し、
   前記遠隔操縦装置は、
   前記移動体から送信された画像を表示する表示部と、
   前記表示部に表示された画像に基づいて前記移動体を遠隔操縦するための操作部と、
   操縦者による前記操作部の操作に応じた操作信号を前記移動体に送信する通信部と、
   前記移動体を停止させる際の前記移動体の推定停止位置と目標停止位置との間の距離が所定距離以上である場合、前記無線通信に起因する、（ｉ）前記移動体から送信された画像が前記表示部に表示される際の第１遅延時間、及び（ｉｉ）前記通信部により送信された操作信号が前記移動体により受信されるまでの第２遅延時間の少なくとも一方に基づいて、前記操縦部の操作量に比べて前記移動体の減速度が大きくなるように減速に係る情報を補正する補正手段と、
   を備える
   ことを特徴とする遠隔操縦システム。