JPWO2016147623A1 - 運転制御装置、運転制御方法および車車間通信システム - Google Patents

Abstract

車が自動運転により車線変更あるいは合流する場合に、事前に車同士が車車間通信により安全確認の意思疎通を行ってから実際の走行動作を行うことで、スムーズで安全に車線変更あるいは合流を実現する。運転制御装置は、車の運転を制御する運転制御装置であって、自車の周囲に存在する車を検出するセンサ部と、自車の周囲の車に搭載された車載通信機と、位置情報を含む情報を相互に送受信し、周辺通信機テーブルとして保持する車載通信機と、センサ部の検出結果および車載通信機の周辺通信機テーブルを基に自車の走行制御を判断する走行判断部と、走行判断部で判断した結果に基づいて自車の走行を制御する走行制御部とを備え、自車が車線変更を行う場合、センサ部は、車線変更先の車線に後続直進車が存在するかどうかを確認し、車線変更先の車線に後続直進車が存在する場合、車載通信機は、後続直進車に車線変更を要求する情報を送信する。

Description

本発明は、自動車の自動運転システムの制御装置に係り、特に車車間通信による情報交換を行うことで安全で円滑な車の自動走行を実現する装置に関する。

近年、車の自動運転技術について活発に研究が進められている。自動運転技術は、車載センサを用いて障害物を認識し衝突の可能性がある場合に自動でブレーキを行う技術や、周囲の車の位置・速度を検知し、前方車との車間距離を一定に維持するよう自律的に車速を調節する技術などがあり、一部の車で実現されている。

今後、より高度な自動走行を実現するには、同一車線内に閉じた車速維持や車間距離維持の調節だけでなく、車線変更や合分流、右左折時の走行制御が必要になる。車線変更や合分流を行う場合には、特に安全性や交通流の円滑性を確保されることが求められる。

これまで、車線変更や合分流、右左折時の走行制御は、運転者同士が目視及び方向指示器を使用して相互認知を行い、車線変更や合分流のタイミングを計っていた。自動運転技術では、これらの運転者の動作と同様の制御を、自動でスムーズに行う技術が求められる。

しかし、現実の交通環境は複雑であり、カメラやレーダ等の車載センサだけで、車線変更や合分流のタイミングを決定することは非常に難しい。なぜなら、予測困難な周囲の車の走行挙動により自車の走行制御が大きく変化してしまうからである。

そこで、車載センサでの周辺認知に加えて、車車間通信や路車間通信技術を利用して車周囲の情報を収集することが提案されている。たとえば、合流道路を走行中の合流車と本線車との間で、車車間通信を行い、合流車が合流地点に到達するのに要する時間に基づいて、車線変更を行うか否かを判断する運転支援方法について特許文献１に開示がある。（特開平１１−３２８５９７号公報）。

特開平１１−３２８５９７号公報 特開２００７−１７６３５５号公報 特開平１０−１０５８８０号公報 特開２００８−１６８８２７号公報 特開２０１４−０７５０４９号公報

特許文献１に記載された運転支援方法は、車車間通信および路車間通信を併用することで、路上センサおよび車載センサで検知する自動車や障害物の検知機能の信頼性を高める運転制御について記載がある。

特許文献２に記載された運転支援方法は、位置や速度情報を車車間でブロードキャスト通信で情報交換することにより、自車の周囲の車の位置や速度を把握し、その情報を運転制御に利用している。

しかし、特許文献１および特許文献２に記載された車車間・路車間通信は、周囲の車を認知するセンサの検知機能を向上する役割であるに過ぎない。車線変更や合分流、右左折時の、本線走行中の車と車線変更をしようとする車との相互認知としての安全確認技術について、具体的な検討は不十分である。特許文献３、４、５においても、車線変更や合分流、右左折時の、本線走行中の車と車線変更をしようとする車との相互認知としての安全確認技術について、具体的な検討は不十分である。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、車が自動運転により車線変更あるいは合流する場合に、事前に車同士が車車間通信により安全確認の意思疎通を行ってから実際の走行動作を行うことで、スムーズで安全に車線変更あるいは合流を実現することのできる運転制御方法及び装置を提供することにある。

本発明の１つの側面による運転制御装置は、車の運転を制御する運転制御装置であって、前記運転制御装置は、自車の周囲に存在する車を検出するセンサ部と、自車の周囲の車に搭載された車載通信機と、位置情報を含む情報を相互に送受信し、周辺通信機テーブルとして保持する車載通信機と、前記センサ部の検出結果および前記車載通信機の周辺通信機テーブルを基に自車の走行制御を判断する走行判断手段と、前記走行判断部で判断した結果に基づいて前記自車の走行を制御する走行制御手段とを備え、自車が車線変更を行う場合、前記センサ部は、車線変更先の車線に後続直進車が存在するかどうかを確認し、車線変更先の車線に後続直進車が存在する場合、前記車載通信機は、前記後続直進車に車線変更を要求する情報を送信することを特徴とする。

また、本発明の他の側面による運転制御方法は、車線変更を行う場合の車の運転を制御する運転制御方法であって、自車に搭載されたセンサ部により検出した周囲の車の位置情報を周辺車両テーブルとして保持するステップと、自車に搭載された車載通信機と、自車の周囲の車に搭載された車載通信機との間で、識別番号と位置情報とを含む情報を相互に送受信し、周辺通信機テーブルとして保持するステップと、前記周辺車両テーブルと周辺通信機テーブルとから後続直進車が存在するかどうかを確認し、車線変更先の車線に後続直進車が存在する場合、前記後続直進車に車線変更を要求する情報を送信するステップと、前記車載通信機が前記後続直進車から車線変更を了解する内容の返信を受信した後に、車線変更を行うステップと、を有する。

また、本発明のさらに他の側面による車車間通信システムは、移動する車同士で通信を行う車車間通信システムであって、車線変更を行う場合、自車に搭載されたセンサ部により検出した周囲の車の位置情報を周辺車両テーブルとして保持し、自車に搭載された車載通信機と、自車の周囲の車に搭載された車載通信機との間で、識別番号と位置情報とを含む情報を相互に送受信し、周辺通信機テーブルとして保持し、前記周辺車両テーブルと周辺通信機テーブルとから後続直進車が存在するかどうかを確認し、車線変更先の車線に後続直進車が存在する場合、前記後続直進車に車線変更を要求する情報を送信し、前記車載通信機が前記後続直進車から車線変更を了解する内容の返信をユニキャストで受信した後に、車線変更を行うことを特徴とする。

このような構成により、自動走行により車線変更あるいは合流する場合に、事前に車同士が通信により安全確認の意思疎通を確実に行ってから走行動作を行うことで、スムーズで安全に車線変更あるいは合流を実現することのできる運転制御方法及び装置を提供することが可能になる。

本発明の運転制御装置のブロック図である。 本発明の運転制御装置のセンサ搭載例である。 本発明の運転制御装置の自車の周囲の車両の検出イメージ図である。 本発明の周辺車両テーブルである。 本発明の周辺通信機テーブルである。 本発明の車線変更動作前のイメージ図である。 本発明の車線変更動作後のイメージ図である。 本発明の車線変更時における車線変更車Aの動作フロー図である。 本発明の車線変更における車線変更車Aの車載通信機と後続直進車B,Cの車載通信機との車車間通信のシーケンス図である。

以下、本発明の運転制御装置の構成を図面に基づいて説明する。図１は本発明の運転制御装置のブロック図である。本発明の実施の形態における運転制御装置1は、車載通信機2、センサ部3、測位部4、走行判断部5、走行制御部6を有している。センサ部3はレーダ3aとカメラ3bを備える。

車載通信機2は、路側通信機や自車の周囲に存在する他の車載通信機と双方向の無線通信を行う。車載通信機2が車車間通信や路車間通信により受信したデータは、走行判断部5に供給される。走行判断部5は車載通信機2が受信したデータを基に自車周囲の走行環境を認知する。

センサ部3は、車本体の所定位置に搭載されたレーダー3aおよびカメラ3bである。図２は、本発明の運転制御装置の車本体におけるセンサ搭載例である。

レーダ3aは、車のフロントグリル前に設置されたミリ波レーダや、天井に設置されたレーザレーダであり、レーダのアンテナから発した信号の反射波を受信するまでに要する時間や、受信した角度に基づいて自車と検出物との相対距離、相対速度、方向の計測を行う。なお、検出物が走行車もしくは静止物であるかの判断は、カメラ画像や自車速度と検出物との相対速度を算出することにより行う。

カメラ3bはCCD、CMOSなどの光学カメラや、赤外線カメラであり、車体の前後などに設置され、車の周囲を撮影し、周囲の物体の認識を行う。センサ部3から出力された信号は、走行判断部5に供給される。センサ部3の検出信号により、走行判断部5は、自車周囲の走行車や障害物を検出する。

測位部4は、GPS衛星から発信された信号に基づいて、車の現在位置を取得する。測位部4から出力された信号は、走行判断部5に供給される。

走行判断部5は、マイクロコンピュータなどで構成している。走行判断部5は、車載通信機2、センサ部3、測位部4などによって得られた自車周囲の走行環境を基に、周囲の車との衝突可能性や車間距離を算出し、自車が安全に走行できるように走行速度、操舵方向の制御信号を生成する。

走行制御部6は、自動車本体の走行を制御する。また、常に自車の現在位置や車速を検出するとともに、走行判断部5によって生成された制御信号を基に、ハンドル制御部7、アクセル制御部8、ブレーキ制御部9など夫々に制御信号を出し、自車の自律走行を行う。

以下、運転制御装置の動作について説明する。

本発明における運転制御装置は、図３に示すように、センサ部および車載通信機によって周囲の車を検出しながら自動走行を行う。図３は、本発明の運転制御装置のセンサ部および車載通信機による周囲の車両の検出イメージである。

図３の車Aのセンサ部は、図３に示すように自車Aの周囲に存在する並走車両（検出車１〜４）の検出を行う。車Aのセンサ部は、周囲の並走車両と車Aとの相対距離、相対速度、方向の計測を行い、周辺車両テーブルとして保持する。図４に周辺車両テーブルを示す。

車Aの車載通信機は、図３の点線で表す電波が届く範囲内において、周囲の車B,C,D,Eの車載通信機との間で無線による双方向通信である車々間通信を行う。各車載通信機は互いに識別情報（以下「ID」と称する）および自端末の位置情報を周囲の端末に定期的にブロードキャスト送信する。IDは通信相手を特定するために用いられるIPアドレス(Internet Protocol address)などである。

車Aの車載通信機は、周囲の他の車載通信機から受信したIDおよび位置情報を時間と関連付けて、周辺通信機テーブルとして保持する。図５に周辺通信機テーブルを示す。

周辺通信機テーブルは、新たに信号を受信するたびに情報を更新する。また、各データは、所定の時間、更新が無ければ削除しても良い。周辺通信機テーブルは走行判断部に供給され、走行判断部が周囲の車の情報を把握するために利用する。

なお、車載通信機による周囲の車の位置、走行速度などの情報は、直接通信による受信以外に、路側通信機によって中継した情報を受信するようにしてもよい。また、送信元の車載通信機から電波の届かない位置にある車載通信機は、電波範囲内の別の車載通信機が中継した信号を受信してもよい。そうすることで直接電波の到達範囲から外を走行する車の存在も認識することができる。

走行判定部は、周辺車両テーブルと周辺通信機テーブルの情報を基に、車Aが安全に効率よく走行できる最適な走行スケジュール（走行速度、操舵）を演算する。走行制御部はその結果に基づいて、車Aのハンドル制御部7、アクセル制御部8、ブレーキ制御部9などに制御信号を出し、車Aの走行を制御する。

以下、車線変更を行う場合の動作について図６〜図８を用いて説明する。図６は本発明の車線変更動作前のイメージ図である。図７は本発明の車線変更動作後のイメージ図である。

まず、車線変更を行う車線変更車Aが実施する処理を説明する。図８は車線変更時における車線変更車Aの動作フロー図である。

スムーズに車線を変更するためには、移りたい車線の車の走行状況はもちろん、自車が走行している車線の状況把握が必要である。そのため、車線変更車Aの走行判断部は、目的地までの走行ルートから車線変更が必要になった場合、あらかじめ安全に車線変更できるかどうか確認を行う。

車線変更車Aの走行判断部は、走行中は常時、測位部から得られる自車位置、走行制御部から得られる車速、車載通信機から得られる周辺通信機テーブル、およびセンサ部から得られる周辺車両テーブルを基に、自車と周囲の車の位置、車速を認識している。

まず、車線変更を始めるまえに、変更先車線に後続直進車が存在するかどうかを確認する。後続直進車の存在は、センサ部で確認を行う。

次に、車線変更車Aの走行判定部は、変更先車線に後続直進車が存在すると認識した場合、その後続直進車を識別する。車両の識別は、センサ部から得られる周辺車両テーブルの位置情報（検出車１〜４）と車載通信機から得られる周辺通信機テーブル（車載通信機B〜D）の位置情報とを比較し、対応関係からそれぞれの車を識別する。後続直進車の認識については、車線変更車Aの走行判定部は、変更車線上を並走し、車線変更車Aの後方でかつ相対距離がある所定の閾値以下の車B,Cを、後続直進車として特定する。

安全に車線変更できるかどうかの確認は、例えば、車線変更を実行した場合において、自車Aと変更先車線の車B,Cとの車間距離が予め定めた所定の閾値以上を維持し続けるか否かで判断する。車線変更を実行した場合において、自車Aと変更先車線の車B,Cとの車間距離が予め定めた所定の閾値以下になる場合には車線変更は不可とし、予め定めた所定の閾値を超える場合にのみ、車線変更を可能とする（ステップS1）。

なお、後続直進車の認識については、位置情報に加え、進行方向、走行速度、加速度等の情報を加味して判定してもよい。そうすることで認識精度を向上することができる。

走行判定部で車線変更が可能と判断され、後続直進車B,Cを特定した場合、走行判断部は後続直進車B,Cを通信相手として選択し、車線変更を要求するための車線変更要求信号を車載通信機に供給する。車載通信機は周辺通信機テーブルから特定した後続直進車B,Cの位置情報を使って、車線変更要求信号をジオキャスト送信する。この場合は、後続直進車の数が多い場合、一度で複数台の後続直進車へ問合せが可能になる。なお、後続直進車の数が少ない場合は、車載通信機は周辺通信機テーブルから特定した後続直進車BのIDを使って、後続直進車B,Cに車線変更要求信号をそれぞれユニキャスト送信してもよい。（ステップS2）

次に、車線変更車Aの走行判定部は、車載通信機が送信した車線変更要求信号に対し後続直進車B,Cからの車線変更要求の許可応答を受信したか否かを確認する。後続直進車B,C両方からの車線変更要求の許可応答を受信していないと判定した場合、ステップS1〜S3を繰り返す。（ステップS3）

車線変更車Aの走行判定部は、車載通信機が後続直進車BまたはCから車線変更要求の許可応答を受信したと判断した場合、走行制御部に車線変更を行う指示を出し、車線変更車Aは実際に車線変更を行う。図９は本発明の車線変更における車線変更車Aの車載通信機と後続直進車B,Cの車載通信機との車車間通信のシーケンス図である。

車線変更車Aは、後続直進車Bからは車線変更要求の拒否応答を受信しているので、走行制御部は減速等の速度制御を行い、後続直進車Bが通りすぎるのを待つ。それに対して、後続直進車Cからは車線変更要求の許可応答を受信しているので、車Aの走行制御部は、後続直進車Bが通りすぎた後すぐに車線変更動作を開始する。

車線変更の動作開始時において車線変更車Aの走行判定部は、車載通信機に車線変更を開始する方向指示器情報信号を車載通信機に供給する。車載通信機は方向指示器情報信号を周囲の車B,C,D,Eにブロードキャスト送信する。（ステップS4）

車線変更車Aの走行判定部は、車線変更を完了した後に、走行判断部は車線変更完了信号を車載通信機に供給し、車線変更車Aの車載通信機は後続直進車Cに車線変の完了信号をユニキャスト送信する。（ステップS5）

次に、車線変更により合流される側となる後続直進車B,Cが実施する処理を、図９に基づいて説明する。

後続直進車B,Cも車線変更車Aと同様、走行中は常時、測位部から得られる自車位置、走行制御部から得られる車速、車載通信機から得られる周辺通信機テーブル、およびセンサ部から供給される情報を基に、自車と周囲の車の位置、車速を認識している。

変更先車線を並走している後続直進車B,Cの走行判定部は、車載通信機が周囲の車からの車線変更要求を受信することにより、自車の走行車線に合流する予定の車の存在を認識する。

次に、後続直進車B,Cの走行判定部は、車線変更要求の受信データに含まれるIDを用いて合流予定車を識別する。

後続直進車B,Cの走行判断部は、車線変更車Aが合流した場合に後続直進車B,Cが安全走行を維持できるかどうか予測し、予測結果から、受車線変更の要求への応答を送信する。

安全走行を維持できるかどうか予測は、例えば、車Bの場合、車線変更車Aが合流した場合において、自車Bと車線変更車A、自車Bと自車の後続直進車Cとの車間距離が予め定めた所定の閾値以上を維持できるか否かを判断する。前後の車との車間距離が予め定めた所定の閾値以下の場合には、車線変更は不可とし、予め定めた所定の閾値を超える場合にのみ、車線変更を可能とする。

車線変更車B,Cの走行判定部は、車Aの合流を許可する場合はYes、合流を拒否する場合はNoという信号を車載通信機に供給する。車載通信機は車線変更要求への応答結果（Yes/No）信号を車Aにユニキャスト送信する。

例えば、後続直進車Bは、送信元である車Aに車線変更拒否の返信をするとともに、必要に応じセンサ部により特定した車Aが早く合流できるように加速等の速度制御を行う。

後続直進車Cは、送信元である車Aに車線変更了解の返信をするとともに、必要に応じセンサ部により特定した車Aが安全に合流できるように必要な車間距離を確保するよう減速等の速度制御を行い衝突を回避する。

後続直進車Cは、車線変更車Aの車線変更を完了後の通知信号を車載通信機でユニキャストで受信し、通常の自律走行制御に戻る。

以上、本発明による複数の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

この出願は、２０１５年３月１８日に出願された日本出願特願２０１５−０５４５２５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

1 運転制御装置
2 車載通信機
3 センサ部
3a レーダ
3b カメラ
4 測位部
5 走行判断部
6 走行制御部
7 ハンドル制御部
8 アクセル制御部
9 ブレーキ制御部

Claims (9)

1. 車の運転を制御する運転制御装置であって、
   前記運転制御装置は、
   自車の周囲に存在する車を検出するセンサ部と、
   自車の周囲の車に搭載された車載通信機と、位置情報を含む情報を相互に送受信し、周辺通信機テーブルとして保持する車載通信機と、
   前記センサ部の検出結果および前記車載通信機の周辺通信機テーブルを基に自車の走行制御を判断する走行判断手段と、
   前記走行判断手段で判断した結果に基づいて前記自車の走行を制御する走行制御手段とを備え、
   自車が車線変更を行う場合、
   前記センサ部は、車線変更先の車線に後続直進車が存在するかどうかを確認し、
   車線変更先の車線に後続直進車が存在する場合、
   前記車載通信機は、前記後続直進車に車線変更を要求する情報を送信することを特徴とする運転制御装置。
2. 前記センサ部は検出した周囲の車の位置情報を周辺車両テーブルとして保持し、
   前記走行判断手段は、前記車載通信機の保持する周辺通信機テーブルの位置情報と、前記周辺車両テーブルの位置情報とを比較して、その誤差が予め定めた閾値以下である車線変更を走行する車を前記後続直進車と特定することを特徴とする請求項１記載の運転制御装置。
3. 前記車載通信機は、後続直進車が存在する車線変更先の領域に車線変更を要求する情報をジオキャストで送信することを特徴とする請求項１または２に記載の運転制御装置。
4. 前記車載通信機は、自車の周囲の車に搭載された車載通信機と、位置情報と識別情報とを含むデータを相互に送受信し、周辺通信機テーブルに位置情報と識別情報とをセットにして保持し、
   前記走行判断手段は、前記車載通信機が保持するテーブルから特定した前記後続直進車の識別情報を選択し、
   前記車載通信機は、前記識別情報を用いて前記後続直進車にユニキャストで車線変更を要求する情報を送信することを特徴とする請求項１記載の運転制御装置。
5. 前記走行制御手段は、前記車載通信機が前記後続直進車から車線変更を了解する内容の返信をユニキャスト通信で受信した後に、車線変更を行うことを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の運転制御装置。
6. 車線変更を行う時に、前記車載通信機は車線変更を行う内容の情報をブロードキャスト方式で周囲の車に送信することを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の運転制御装置。
7. 車線変更が完了した時に、前記車載通信機は前記後続直進車に車線変更の完了を通知する内容をユニキャストで送信することを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載の運転制御装置。
8. 車線変更を行う場合の車の運転を制御する運転制御方法であって、
   自車に搭載されたセンサ部により検出した周囲の車の位置情報を周辺車両テーブルとして保持し、
   自車に搭載された車載通信機と、自車の周囲の車に搭載された車載通信機との間で、識別番号と位置情報とを含む情報を相互に送受信し、周辺通信機テーブルとして保持し、
   前記周辺車両テーブルと周辺通信機テーブルとから後続直進車が存在するかどうかを確認し、車線変更先の車線に後続直進車が存在する場合、前記後続直進車に車線変更を要求する情報を送信し、
   前記車載通信機が前記後続直進車から車線変更を了解する内容の返信を受信した後に、車線変更を行う、
   ことを特徴とする運転制御方法。
9. 移動する車同士で通信を行う車車間通信システムであって、
   車線変更を行う場合、
   自車に搭載されたセンサ部により検出した周囲の車の位置情報を周辺車両テーブルとして保持し、
   自車に搭載された車載通信機と、自車の周囲の車に搭載された車載通信機との間で、識別番号と位置情報とを含む情報を相互に送受信し、周辺通信機テーブルとして保持し、
   前記周辺車両テーブルと周辺通信機テーブルとから後続直進車が存在するかどうかを確認し、車線変更先の車線に後続直進車が存在する場合、前記後続直進車に車線変更を要求する情報を送信し、
   前記車載通信機が前記後続直進車から車線変更を了解する内容の返信をユニキャスト方式で受信した後に、車線変更を行うことを特徴とする車車間通信システム。

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