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CN102027519B - 队列行驶辅助装置 - Google Patents

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CN102027519B
CN102027519B CN2009801183350A CN200980118335A CN102027519B CN 102027519 B CN102027519 B CN 102027519B CN 2009801183350 A CN2009801183350 A CN 2009801183350A CN 200980118335 A CN200980118335 A CN 200980118335A CN 102027519 B CN102027519 B CN 102027519B
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Abstract

本发明的目的在于得到一种即使是在未埋设磁性标记的行驶道路上、也能进行多个车辆的队列行驶的队列行驶辅助装置。该队列行驶辅助装置包括：传感器单元(1)，该传感器单元(1)获取路面上的地物的道路线性数据；处理器单元(11)，该处理器单元(11)根据对由传感器单元(1)获取到的道路线性数据、和预先所具有的基准数据进行的比较，求出行驶控制用数据；及车车间通信装置，该车车间通信装置将处理器单元(11)求出的行驶控制用数据无线传输给后续车辆。

Description

队列行驶辅助装置
技术领域
本发明涉及一种对形成队列行驶的多个车辆来辅助其行驶的队列行驶辅助装置。
背景技术
以往，已知有如下的队列行驶辅助装置：在车辆的行驶道路中央埋设磁性标记，车辆的磁性传感器检测磁性标记的磁性以确定车辆的路面横向位移，并沿磁性标记对车辆进行自动操纵，从而控制多个车辆的队列行驶。该队列行驶辅助装置通过在前方车和后续车之间，利用无线通信和光通信对车辆识别编号和速度等进行数据交换，从而可对跟随前方车的后续车进行自动速度控制和制动控制(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本专利特开平9-81899号公报
然而，以往的队列行驶辅助装置由于是以利用磁性标记来确定车辆的路面横向位移为前提的，因此存在如下问题：只能在行驶道路上埋设有磁性标记的有限的道路上控制队列行驶。另外，还存在如下问题：无法高精度地确定车辆的位置。
发明内容
本发明是为了解决所述问题而完成的，其目的在于得到一种即使是在未埋设磁性标记的行驶道路上、也能进行多个车辆的队列行驶的队列行驶辅助装置。
本发明的队列行驶辅助装置的特征为，包括：前方车辆装载传感器单元，该前方车辆装载传感器单元获取包含路面上的地物的三维位置及形状数据在内的道路线性数据；前方车辆装载处理器单元，该前方车辆装载处理器单元根据对由所述前方车辆装载传感器单元获取到的表示地物的三维位置及形状的道路线性数据、和预先所具有的包含路面的三维位置及形状数据在内的基准数据进行的比较，求出所述前方车辆的行驶控制用数据；车车间通信装置，该车车间通信装置将所述前方车辆装载处理器单元求出的所述前方车辆的行驶控制用数据传输给后续车辆；及后续车辆装载处理器单元，该后续车辆装载处理器单元根据所述车车间通信装置接收到的所述前方车辆的行驶控制用数据，求出所述后续车辆的行驶控制用数据。
其特征为，前方车辆装载处理器单元根据道路线性数据相对于基准数据的差分信息，校正利用导航定位测得的自身位置，根据校正后的自身位置，求出所述前方车辆的行驶控制用数据。
所述队列行驶辅助装置的特征为，
包括后续车辆装载传感器单元，该后续车辆装载传感器单元装载于后续车辆，对本车相对于前方车辆的位置偏移量进行测量，
所述后续车辆装载处理器单元根据所述前方车辆的行驶控制用数据和所述后续车辆装载传感器单元测得的位置偏移量，求出本车的行驶控制用数据。
根据本发明，具有如下效果：即使没有磁性标记，也能对队列行驶的车辆准确地把握位置。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的实施方式1中的队列行驶辅助装置的结构图。
图2是表示本发明所涉及的实施方式1中的使用UHF频带的频道的例子的图。
图3是表示本发明所涉及的实施方式1中的装载于最前头车辆的传感器单元1的结构图。
图4是表示装载于最前头车辆的处理器单元的结构的方框图。
图5是用于说明由车辆行驶校正数据运算部进行的、基于道路线性数据的对照处理的图。
图6是说明该实施方式1中的队列行驶车辆的改变车道例的图。
具体实施方式
实施方式1.
图1是表示本发明所涉及的实施方式1中的队列行驶辅助装置的结构图。图1表示多个车辆10形成队列在道路100上自动行驶的状态，在队列的最前头行驶的最前头车辆10a的后面，后续车辆10b、10c依次按顺序行驶。此外，组成队列的车辆台数也可为2台，也可为4台以上。
最前头车辆10a装载有传感器单元1、路车间通信装置7、发送用的车车间通信装置3、和处理器单元11。后续车辆10b装载有发送用的车车间通信装置3、接收用的车车间通信装置4、处理器单元12、和传感器单元2。跟随车辆10c装载有发送用的车车间通信装置3、接收用的车车间通信装置4、处理器单元12、和传感器单元2。道路100上设置有路上通信装置5。路上通信装置5通过网络线路8与中心服务器9连接。另外，中心服务器9通过未图示的网络线路与基准数据发布装置15连接。基准数据发布装置15存放有包含定位信息校正参数、道路线性数据和道路管理信息在内的基准数据。基准数据中的道路线性数据提供高精度的三维地图数据。传感器服务器9接收从基准数据发布装置15发布的基准数据。传感器服务器9将从基准数据发布装置15接收到的基准数据和自身的数据库所具有的基准数据校正信息通过网络线路8发送到路上通信装置5。
在路上通信装置5和最前头车辆10a的车载通信装置7之间，利用无线通信或光通信进行数据交换，以进行路车间通信20。在这种情况下，路上通信装置5中，也可使用由DSRC(Dedicated Short Range Communication：专用短程通信)进行的加密后的专用窄域通信的DSRC无线装置来进行无线通信，另外，也可利用以UHF频带在通信区域的宽域内进行通信的UHF频带无线装置来进行无线通信。另外，通过对路上通信装置5使用光信标，从而除了能利用光通信进行通信以外，还能发送路上通信装置5的准确的位置信息。路上通信装置5对车载通信装置7，发布来自基准数据发布装置15的基准数据。车载通信装置7将接收到的基准数据发布给处理器单元11。处理器单元11根据该发布信息，更新存放在内部的存储装置(53)中的基准数据。该数据更新周期既可为以1天为单位或以1周为单位，也可为每次通过路上通信装置5的下方就进行更新。
此外，也可使用装载于通信卫星的卫星通信装置，在最前头车辆10a的车载通信装置7和卫星通信装置之间，进行基准数据的发布，以取代路上通信装置5。
在最前头车辆10a的车车间通信装置3和后续车辆10b的车车间通信装置4之间，利用无线通信或光通信进行数据交换以进行车车间通信21。同样地，在后续车辆10b的车车间通信装置3和后续车辆10c的车车间通信装置4之间，利用无线通信或光通信进行数据交换以进行车车间通信21。另外，在最前头车辆10a的车车间通信装置3和后续车辆10c的车车间通信装置4之间，也利用无线通信进行数据交换以进行车车间通信22。作为这种情况下的无线通信，是利用以UHF频带的在通信区域的宽域内的通信。在这些车车间通信装置之间，利用车车间通信对车辆控制数据进行无线传输。
此外，在图1的例子中，由于在后续车辆10c的后面不存在组成队列的车辆，因此未利用设置在后续车辆10c的后部的车车间通信装置3。但是，在后续车辆10c的后面存在组成队列的后续车辆时，则利用车车间通信装置3向后续车辆无线传输车辆控制数据。
图2是表示使用UHF频带的频道的例子的图。例如，将700MHz的UHF频带中的利用频率设为从715MHz到725MHz(10MHz带宽)，将频带带宽分成6个信道，以有效利用频率。由此，由于能够在路车间通信中确保上行和下行的2个信道的频率，在车车间通信中确保4个信道的频率，因此能够在5台车辆中的4个信道的车车间同时进行车车间通信。
车车间通信装置3和车车间通信装置4包括利用加密进行安全通信的安全模块，在车车间通信装置3和车车间通信装置4之间的车车间通信中，利用安全模块并使用密钥进行对象认证，利用加密后的数据进行加密通信。车车间通信装置4将从车车间通信装置3传输来的加密后的数据使用密钥并利用安全模块解密成明文。即，在车车间通信装置3和车车间通信装置4之间进行无线传输的数据成为经过加密的数据，能够防止窜改数据和接收错误数据。
图3是表示装载于最前头车辆10a的传感器单元1的结构图。图中，传感器单元1包括激光扫描仪61、摄像机62、GPS天线63、GPS接收机64、里程计65、惯性装置(Inertial Measurement Unit)66、和处理器单元67，构成移动道路测量系统。激光扫描仪61在最前头车辆10a行驶的过程中，向道路100的路面照射激光，一边将激光的出射方向相对于基准轴沿倾斜摇摄方向进行二维扫描，一边接收来自路面的反射光以测量到达该反射点的距离及方向，从而对于最前头车辆10a的前方的跟前几米至十几米的范围内的路面和路面上的地物及路面周边的地物等，获得来自激光扫描仪61的距离图像的点群数据。这里，所谓距离图像的点群数据，是指离散化后的数据，该数据包括激光扫描仪61的相对于基准轴的上下角(倾斜)及方位角(遥摄)信息、和从激光扫描仪61至激光反射点(测量点)的距离信息。摄像机62在最前头车辆10a行驶的过程中，拍摄道路100的路面的二维图像。此外，也可通过使用立体摄像机的立体图像处理，来求出从立体摄像机至路面和路面上的地物及路面周边的地物的距离图像，以取代激光扫描仪61。
GPS天线63在最前头车辆10a行驶的过程中，接收从GPS卫星发送来的L1(1575.42MHz)和L2(1227.6MHz)这两个频率的电波。GPS接收机64对GPS天线63接收到的两个频率的电波进行解调，对卫星导航定位信号进行分析，根据该分析结果，对从GPS卫星至最前头车辆10a的模拟距离和自身位置、GPS卫星的位置等进行运算。此时，可使用通过车载通信装置7接收到发布的、基准数据中的定位信息校正参数，高精度地对模拟距离和自身位置进行运算。此外，定位信息校正参数是用于对来自GPS卫星的接收信号中的因电离层延迟和大气延迟等所引起的模拟距离的延迟误差进行校正的校正数据。
里程计65根据最前头车辆10a的车轮的转动，输出车速脉冲，根据车速脉冲，测量最前头车辆10a的行驶距离和行驶速度。惯性装置66利用加速度传感器和陀螺仪，测量最前头车辆10a的加速度和角速度等。另外，车载通信装置7利用与路上通信装置5的通信，接收基准数据中包含的定位校正参数，将接收数据向处理器单元67进行数据转发。
处理器单元67根据由GPS接收机64测得的模拟距离、GPS卫星的位置、自身位置等的利用卫星导航定位得到的定位信息、由里程计65获得的行驶距离和行驶速度等里程计信息、和由惯性装置66获得的加速度和角速度等惯性信息，进行复合定位运算处理，实时标定自身位置。该复合定位运算处理中，对里程计信息和惯性信息进行利用航位推测法的自主导航定位运算，利用RTK(Real Time Kinematics：实时动态)的卫星导航定位运算对GPS二重相位差进行运算，使用将该GPS二重相位差作为观测值的扩展卡尔曼滤波器，进行导航定位运算的误差校正。
处理器单元67根据利用激光扫描仪61的扫描而获得的到达路面的距离图像的点群数据、由摄像机62获得的路面图像、利用定位运算进行标定后的自身位置、和激光扫描仪61及摄像机62的视线方向及设置位置、设置方向等设置信息，对于道路100的路面位置及形状和道路周边的地物的位置及形状等进行三维位置形状测量，求出三维位置形状测量数据。例如，通过利用标定后的自身位置及设置信息，对利用激光扫描仪扫描而测得的距离图像的点群数据进行位置校正，从而求出以25cm至50cm为间隔而离散地测量的测量点群的三维位置坐标数据。该三维位置坐标数据利用北基准的地球固定绝对位置坐标系来表现，作为坐标系使用国际地球基准坐标系和世界大地测量系统等。
另外，使摄像机62和激光扫描仪61的测量时刻一致，求出连接相同时刻的摄像机位置和激光扫描仪61的测量点位置的视线矢量，从而能够对应于各测量点，获得该视线矢量方向的摄像机图像的颜色信息。由所求出的各测量点的三维位置坐标数据、和与各测量点对应的摄像机62的图像的颜色信息(RGB值)等，来构成三维位置形状测量点群数据。此外，也可从三维位置形状测量点群数据中省去颜色信息。
另外，处理器单元67根据由摄像机62获得的路面图像，检测道路100的路边位置、白线位置和路面显示、道路标识等陆标的轮廓线(边缘)，通过使用了所测得的三维位置形状测量点群数据的数据的线性插值处理，求出与检测出的陆标的轮廓线对应的三维位置数据，从而获得陆标的位置形状点群数据。
此时，也可将近似地表现在路面上和道路周边检测出的陆标的重心位置和陆标形状(例如，道路的白线、道路标识的图案、道路标示标记的外形线等)的点群的三维位置数据，作为陆标的位置形状点群数据。
处理器单元67将包括这样获得的三维位置形状测量点群数据和陆标的位置形状点群数据在内的点群数据，作为道路线性数据与其测量时刻一起发送到处理器单元11。同时，将利用定位运算进行标定后的自身位置与其测量时刻一起发送到处理器单元11。
此外，在激光扫描仪61中的扫描中心的方向从通过车辆的前后中央的对称线偏移的情况下，也可预先根据设置信息求出激光扫描仪61的扫描中心方向相对于车辆前后的中央线的偏移量，作为附带信息附加到道路线性数据中。
以上所说明的道路线性数据的数据形成处理是在最前头车辆10a行驶的过程中实时进行。
图4是表示装载于最前头车辆10a的处理器单元11的结构的方框图。
图中，处理器单元11包括车辆行驶校正数据运算部52、和存储装置53。存储装置53包括基准道路线性数据存储部50、和测量道路线性数据存储部51。基准道路线性数据存储部50起到作为存放基准数据的地图数据存放部的作用。该基准数据从基准数据发布装置40通过车载通信装置7发送到路上通信装置5，从路上通信装置5向存储装置53进行数据转发，预先存放到存储装置53。
从处理器单元67发送传感器单元1测得的道路线性数据，测量道路线性数据存储部51暂时存放接收到的道路线性数据。测量道路线性数据存储部51还起到作为自动驾驶用的数据存放部的作用。
此外，在对路上通信装置5使用进行DSRC通信的DSRC信标、对车载通信装置7使用进行DSRC通信的DSRC车载器的情况下，利用DSRC车载器的应用管理功能，将这双方利用DSRC通信接收到的数据向存储装置53进行数据存放。
存储装置53也可使用相对于处理器单元11而言是外置的存储装置。
车辆行驶校正数据运算部52如车载导航系统那样预先设定自身的预定行驶路线。关于预定行驶路线的设定，可根据测得的当前自身位置和目的地位置，对于道路的每一车道，进行连接两者之间的路线运算，通过这样来求出。此时，也可根据道路线性数据，求出位置精度更高的预定行驶路线。该预定行驶路线是对于每一车道进行路线设定，使得通过车道内的假想的中央线。例如，在三车道的道路中，对每一车道设定预定行驶路线。该预定行驶路线对应于当前自身位置的变化，一直改变成最佳的路线，使得成为最短距离或最短时间或最低费用或以最短距离通过途中通过点。
车辆行驶校正数据运算部52对存放于基准道路线性数据存储部50的道路线性数据、和存放于测量道路线性数据存储部51的道路线性数据进行对照，以进行对照处理。
该对照处理中，搜索基准数据和由传感器单元1测得的道路线性数据的对应点，对于搜索到的对应点在同一三维位置坐标系中取差分，以进行差分处理。车辆行驶校正数据运算部52根据该差分处理，求出所测得的道路线性数据相对于基准数据的位置偏移量。
接着，车辆行驶校正数据运算部52根据利用对照处理求出的位置偏移量、和利用传感器单元1的定位运算进行标定后的自身位置，求出车辆控制数据。
车辆行驶校正数据运算部52将所求出的车辆控制数据输出到车车间通信装置3。
图5是用于说明由车辆行驶校正数据运算部52进行的、基于道路线性数据的对照处理的图。
图中，道路线性数据75表示构成存放于基准道路线性数据存储部50的基准数据的数据点群。道路线性数据76表示存放于测量道路线性数据存储部51的、构成由传感器单元1测得的道路线性数据的数据点群。
车辆行驶校正数据运算部52如下述那样进行对照处理。该对照处理中，对于使用构成道路线性数据的白线(例如，中心线)的位置形状点群数据的例子进行说明。
首先，从道路线性数据75中，搜索与道路线性数据76对应的对应点。
该对应点搜索中，根据道路线性数据76从构成道路线性数据75的点群中选择预定范围，将所选择的范围设定作为对照区域。这里，说明选择白线70以作为对照区域的例子，设白线70的形状模型与实际的白线基本一致。
这里，如下述那样进行对照区域的设定。
求出构成道路线性数据76的点群数据的重心位置坐标，从构成道路线性数据75的点群数据中，选择最接近该重心位置坐标所存在的点，从包含所选择的点的预定区域74内的点群数据中，提取在所选取的点的周边构成白线70的白线点群数据72。此时，在预定区域74内存在多条白线的情况下，选择最接近的白线的白线点群数据。另外，在白线是连续的中心线的情况下，可对白线的一部分选择白线点群数据。
接着，从构成道路线性数据76的点群数据中，从最接近白线点群数据72的重心位置坐标所存在的点群中，提取构成白线形状模型71的白线点群数据73。此时，白线形状模型71成为对于由传感器单元1检测出的实际的白线以点群来表现其白线形状的模型。由于传感器单元1的测量误差，白线形状模型71相对于基准数据的白线70，其位置和形状有些偏移。
接着，说明道路线性数据75和道路线性数据76的对照处理。
在该对照处理中，对于选择作为对照区域的白线70的白线点群数据72，根据点群的三维坐标值求出重心位置G1。另外，对于白线形状模型71的白线点群数据73，根据点群的三维坐标值求出重心位置G2。
接着，对白线70的重心位置G1和白线形状模型71的重心位置G2取差分，求出白线形状模型71相对于白线70的位置偏移量d(图中的箭头)以作为差分值。该位置偏移量d利用具有方向和距离的信息的矢量来表现。
此外，该例子中，是对于使用路面上的白线的对照处理进行了说明，但也可使用显示限速那样的其它道路标示，也可使用设置在道路周边的标识。
而且，也可直接使用表现路面的三维位置形状测量点群数据进行对照处理。例如，从基准数据中的三维位置形状测量点群数据中，选择与由传感器单元1测得的三维位置形状测量点群数据接近的点群数据，根据所选择的基准数据中的三维位置形状测量点群数据求出第1近似曲面，同时根据由传感器单元1测得的三维位置形状测量点群数据求出第2近似曲面。然后，求出第1近似曲面和第2近似曲面的偏差以作为差分值，从而能求出道路线性数据75和道路线性数据76的位置偏移量d。
接着，说明根据该对照结果、计算出车辆控制数据的处理。
车辆行驶校正数据运算部52根据所求出的位置偏移量d、和利用传感器单元1的定位运算测得的自身位置，求出车辆控制数据。该车辆控制数据包括车辆行驶校正数据和操纵控制校正数据。
此时，位置偏移量d相当于传感器单元1测得的道路线性数据相对于基准数据中的道路线性数据的测量误差。该位置偏移量d对于在某一测量时刻传感器单元1测得的自身位置，提供用于校正该定位误差的在相同测量时刻的车辆行驶校正数据。
此外，通过对路上通信装置5安装光信标，从而能将路上通信装置5的准确的位置信息在道路的特定的小区域内进行点发送。车载通信装置7通过从设于路上通信装置5的光信标接收该位置信息，从而获得最前头车辆10a的准确的自身位置。车辆行驶校正数据运算部52通过对从该光信标接收到的位置信息、和传感器单元1测得的自身位置进行比较，从而还能获得用于校正自身位置的车辆行驶校正数据。由此，能准确地求出当前的自身位置，能力图提高车辆行驶校正数据的精度。此外，从光信标接收到的位置信息存放在存储装置53中。
另外，车辆行驶校正数据运算部52对经传感器单元1定位的在某一测量时刻的自身位置，利用在相同测量时刻的车辆行驶校正数据进行校正，从而对自身位置进行校正。而且，车辆行驶校正数据运算部52求出校正后的自身位置相对于预定行驶路线的位置偏移，并计算出最前头车辆10a的操纵控制量，使得所求出的位置偏移成为0，将计算出的操纵控制量作为车辆控制数据中的操纵控制校正数据。
这里，在道路有多个车道的情况下，当持续在同一车道上行驶时，对于该行驶车道内的预定行驶路线，计算出操纵控制量，使得自身位置的位置偏移成为0。
另外，在向相邻的车道改变车道的情况下，对于改变目标的车道内的预定行驶路线，计算出操纵控制量，使得自身位置的位置偏移成为0。
此外，车辆行驶校正数据运算部52也可为，求出校正后的自身位置、和基准数据的道路线性数据所具有的道路中心线之间的距离，并计算出最前头车辆10a的操纵控制量，使得相对于道路中心线的道路宽度方向的距离处于预定的距离范围内，将计算出的操纵控制量作为车辆控制数据中的操纵控制校正数据。
由此，最前头车辆10a能相对于中心线一直空开一定距离进行自主行驶，而与预定行驶路线无关。
此时，在多个车道的道路中进行车道改变的情况下，只要求出校正后的自身位置和与改变目标的车道相邻的道路中心线之间的距离，并计算出最前头车辆10a的操纵控制量，使得相对于该道路中心线的道路宽度方向的距离处于预定距离范围内即可。
最前头车辆10a的处理器单元11根据车辆控制数据的操纵控制校正数据，对本车辆的转向进行操纵控制。由此，最前头车辆10a能够沿着预定行驶路线或中心线进行自主行驶。
另外，处理器单元11根据操纵控制量调整最前头车辆10a的加速器开度，根据预先设定的速度调整程序，进行速度调整，使得行驶速度处于预定的范围内。此时，可进行速度调整，使得操纵控制量较大时行驶速度为最小，操纵控制量为0时行驶速度为最大。
当然，在最前头车辆10a的前方出现未入自身队列的其它车辆和障碍物的情况下，处理器单元11调整本车的加速器开度，减小行驶速度，或计算出用于向相邻的车道改变车道的操纵控制量等，自动操作转向，自动控制本车的行驶，使得进行车道改变动作以避开与前方车辆和障碍物碰撞。
此时，对于前方车辆和障碍物，可使用传感器单元1中的激光扫描仪61的距离图像和摄像机62的拍摄图像，检测出其是否存在及其存在位置。
此外，最前头车辆10a可通过开关选择来切换自动驾驶模式和手动驾驶模式，在手动驾驶模式时也可以用人手来进行转向操作和进行加速踏板操作。
这里，说明构成基准数据的道路线性数据的获取方法。
图4中图示出利用装载于车辆40的移动道路测量系统45进行的道路线性数据的测量例。
图中，移动道路测量系统45与图3所说明的传感器单元1相同，包括激光扫描仪、摄像机、GPS天线、GPS接收机、里程计、惯性装置、和处理器单元。由此，与图3的传感器单元相同，可一边在道路100上行驶，一边出射激光46，测量包括三维位置形状测量点群数据和陆标的位置形状点群数据在内的点群数据，事先获取测量结果以作为道路线性数据。此时，作为GPS接收机，可使用具有10cm～25cm以下的位置标定精度的高精度GPS接收机。
此外，在利用激光扫描仪扫描来测量距离图像的点群数据时，通过以10cm至15cm为间隔来离散地进行测量，从而能获取精度比传感器单元1要高(例如，位置标定精度为10cm至25cm以下)的道路线性数据。反过来讲，传感器单元1也可使用点群数据的绝对位置坐标的测量精度比移动道路测量系统45要低(例如，位置标定精度为25cm至50cm以下)的简易型系统。
每次车辆40进行道路100的测量行驶时，就将移动道路测量系统45事先收集到的道路线性数据作为基准数据存放在基准数据发布装置15中。
接着，使用图1说明后续车辆10b、10c的自动行驶。
发送用的车车间通信装置3、接收用的车车间通信装置4、传感器单元2与处理器单元12连接。
后续车辆10b、10c分别使用传感器单元2，测量到达就在前面行驶的前方车辆(分别为最前头车辆10a及后续车辆10b)的距离和本车相对于前方车辆的位置偏移。
例如，传感器单元2由摄像机和图像处理器构成，利用摄像机对前方车辆后部的牌照或后部形状进行拍摄，对牌照或后部形状进行自动追踪。传感器单元2的图像处理器对由摄像机拍摄到的牌照图像或后部形状图像的横向宽度方向(水平方向)的视角大小进行测量。传感器单元2中，预先设定存放有与摄像机空开预定距离L(例如，20m)所拍摄到的、牌照或后部形状的横向宽度方向的基准视角的大小。传感器单元2通过将预先设定的牌照或后部形状的基准视角除以所测得的牌照图像的视角，并乘上预定距离L，从而能测量出到达前方车辆的距离。
另外，对于由传感器单元2的摄像机拍摄到的牌照或后部形状图像，通过测量在图像内的重心位置，从而能求出前方车辆相对于传感器单元2的视线中心的位置偏移量。
这样，传感器单元2对到达前方车辆的距离和本车相对于前方车辆的位置偏移量进行测量。
此外，作为传感器单元2的摄像机，也可使用立体摄像机。在这种情况下，通过拍摄前方车辆的后部图像，从而能利用立体图像处理求出到达前方车辆的距离、和本车相对于前方车辆的位置偏移量。
另外，作为传感器单元2，也可使用车载毫米波雷达，来测量到达前方车辆的距离。
而且，也可通过对传感器单元2设置自身位置标定装置，来高精度地测定自身位置，从而根据前方车辆的标定位置和本车的标定位置之间的差分，高精度地求出到达前方车辆的距离和本车相对于前方车辆的位置偏移。该自身位置标定装置可由GPS天线、GPS接收机、里程计、惯性装置、和处理器单元构成，可使用通过复合定位来标定自身位置的装置。
装载于后续车辆10b、10c的处理器单元12根据利用车车间通信所获得的车辆控制数据的操纵控制校正数据、和由传感器单元2测得的到达前方车辆的距离和本车相对于前方车辆的位置偏移，求出速度目标值和操纵控制校正数据。
然后，进行本车的加速器开度的控制和转向的操纵控制，使得与前方车辆之间的距离保持在一定范围内，且相对于前方车辆的位置偏移保持在一定范围内。
此时，将本车相对于前方车辆的位置偏移和操纵控制校正数据相加，求出转向的操纵量。由于通过这样能预先预测出前方车辆的移动量，因此即使前方车辆向左右改变车道，通过操纵本车辆使得跟随前方车辆的移动量，从而传感器单元2的摄像机也能持续捕捉追踪前方车辆的后部或牌照。
后续车辆10b将处理器单元12计算出的操纵控制校正数据、本车相对于前方车辆的位置偏移数据、和从最前头车辆10a接收到的车辆行驶校正数据作为车辆控制数据，利用车车间通信发送给跟随在后面的后续车辆10c。
后续车辆10c与最前头车辆10a及后续车辆10b两者进行车车间通信。由此，从最前头车辆10a及后续车辆10b两者传输来车辆控制数据。
此时，在从最前头车辆10a发送来的车辆控制数据、和从后续车辆10b发送来的车辆控制数据不同的情况下，利用来自就在前面行驶的后续车辆10b的车辆控制数据，而放弃从最前头车辆10a发送来的车辆控制数据。
这样一来，由于后续车辆10c能跟随就在前面的后续车辆10b的举动而不是最前头车辆10a的举动，来进行车道改变和速度改变等行驶控制，因此在改变车道时各车辆能流畅地组成队列，能在与相邻车辆间维持预定间隔的状态下相互联系。
图6是说明该实施方式1中的队列行驶车辆的改变车道例的图。
图中，在道路100上行驶的最前头车辆10a、后续车辆10b、后续车辆10c进行队列行驶。
这里，在最前头车辆10a的前方出现停车中的车辆201的情况下，最前头车辆10a利用传感器单元1检测出停车中的车辆201。
由此，最前头车辆10a自动操作进行转向，向相邻车道进行车道改变，使得避开检测出的车辆201。
同时，后续车辆10b利用车车间通信，从最前头车辆10a接收车辆控制数据，跟随最前头车辆10a进行车道改变。另外，后续车辆10c利用车车间通信，从前方车辆10b接收车辆控制数据，紧接着后续车辆10b进行车道改变。由此，如图6的箭头200所示，能在流畅地组成队列的状态下进行车道改变。
如上所述，该实施方式1中的队列行驶辅助装置包括：前方车辆(10a、10b)装载用的传感器单元1，该传感器单元1获取包含路面上的地物的三维位置及形状数据在内的道路线性数据；前方车辆装载用的处理器单元11，该处理器单元11根据对由传感器单元1获取到的表示地物的三维位置及形状的道路线性数据、和预先所具有的包含路面的三维位置及形状数据在内的基准数据进行的比较，求出前方车辆的行驶控制用数据；车车间通信装置3、4，该车车间通信装置3、4将处理器单元11求出的前方车辆的行驶控制用数据传输给后续车辆；及后续车辆装载用的处理器单元12，该处理器单元12根据由车车间通信装置3、4传输来的前方车辆的行驶控制用数据，求出后续车辆10c的行驶控制用数据，从而即使没有磁性标记，也能对队列行驶的车辆准确地把握位置。
另外，处理器单元11根据道路线性数据相对于基准数据的差分信息，校正利用导航定位测得的自身位置，根据校正后的自身位置，求出本车的行驶控制用数据，从而能使用高精度的自身位置数据进行行驶控制。
另外，后续车辆中，装载对本车相对于前方车辆的位置偏移量进行测量的传感器单元2，处理器单元12根据前方车辆的行驶控制用数据和传感器单元2测得的位置偏移量，求出本车的行驶控制用数据，从而后续车辆能可靠地跟随前方车辆行驶。
标号说明
1传感器单元，2传感器单元，3、4车车间通信装置，5路上通信装置，7车载通信装置，10a最前头车辆，10b、10c后续车辆，11处理器单元，12处理器单元，52车辆行驶校正数据运算部，53存储装置，61激光扫描仪，62摄像机，63GPS天线，64GPS接收机，65里程计，66惯性装置，67处理器单元

Claims (3)

1.一种队列行驶辅助装置，其特征在于，包括：
前方车辆装载传感器单元，该前方车辆装载传感器单元获取包含路面上的地物的三维位置及形状数据在内的道路线性数据；
前方车辆装载处理器单元，该前方车辆装载处理器单元对由所述前方车辆装载传感器单元获取到的表示地物的三维位置及形状的道路线性数据、和预先所具有的包含路面的三维位置及形状数据在内的基准数据的对应点进行搜索，计算出所述道路线性数据侧的对应点和所述基准数据侧的对应点的三维位置坐标之差，根据计算出的所述三维位置坐标之差，求出所述前方车辆的行驶控制用数据；
车车间通信装置，该车车间通信装置将所述前方车辆装载处理器单元求出的所述前方车辆的行驶控制用数据传输给后续车辆；及
后续车辆装载处理器单元，该后续车辆装载处理器单元根据由所述车车间通信装置传输来的所述前方车辆的行驶控制用数据，求出所述后续车辆的行驶控制用数据。
2.如权利要求1所述的队列行驶辅助装置，其特征在于，
前方车辆装载处理器单元根据计算出的所述三维位置坐标之差，对利用导航定位测得的自身位置进行校正，根据校正后的自身位置，求出所述前方车辆的行驶控制用数据。
3.如权利要求1或2所述的队列行驶辅助装置，其特征在于，
包括后续车辆装载传感器单元，该后续车辆装载传感器单元装载于后续车辆，对本车相对于前方车辆的位置偏移量进行测量，
所述后续车辆装载处理器单元根据所述前方车辆的行驶控制用数据和所述后续车辆装载传感器单元测得的位置偏移量，求出本车的行驶控制用数据。
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