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JP3191621B2 - 車両走行誘導システム - Google Patents

車両走行誘導システム

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JP3191621B2
JP3191621B2 JP15485795A JP15485795A JP3191621B2 JP 3191621 B2 JP3191621 B2 JP 3191621B2 JP 15485795 A JP15485795 A JP 15485795A JP 15485795 A JP15485795 A JP 15485795A JP 3191621 B2 JP3191621 B2 JP 3191621B2
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guidance system
traveling
inter
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啓二 青木
彰英 橘
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は車両走行誘導システム、
特に複数の車両を一団として走行させる制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、路面に敷設された磁気マーカ
を車両の磁気センサで検出し、磁気マーカに沿って車両
を誘導走行するシステムが知られている。
【０００３】例えば、特開平１−２５３００７号公報の
無人搬送車の走行制御方法及びその装置では、走行経路
上の定点に磁石を配設し、この磁石の磁界の強さを磁界
検出装置で検出してずれ量を低減させる方向に車両を制
御して無人搬送車を軌道に沿って走行させる技術が開示
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、自動走
行車両の汎用性が増し、自動走行レーンを多数の車両が
走行するようになる場合を想定すると、以下の問題が生
じ得る。すなわち、各自動走行車両が路面に敷設された
磁気マーカを検出し、その検出量に基づいてずれ量を演
算し、車速や修正操舵量を決定するにはある程度の時間
を必要とするため、その処理時間を確保すべく車両１台
当たりのスペースを確保する必要が生じる。従って、自
動走行車両が多くなっても、自動走行レーンのスペース
利用率に限界が生じ、自動走行でなければ走行できる十
分な車両間隔があるにもかかわらずそれを利用すること
ができなくなる問題が生じる。
【０００５】本発明は上記従来技術の有する課題に鑑み
なされたものであり、その目的は、自動走行レーンを多
数の車両が利用する場合において、自動走行車両１台当
たりのスペースの低減を図り、もって自動走行レーンの
利用率向上を図ることができる車両走行誘導システムを
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、路面側に敷設された基準ラインに沿
って複数の車両を一団として走行させる車両走行誘導シ
ステムであって、複数の車両の先頭車両は、前記基準ラ
インに対する車両の相対変位を検出する検出手段と、検
出された相対変位に基づき前記基準ラインに収束させる
ための操作量を演算する演算手段と、前記操作量を後続
車両に送信する送信手段を有し、後続車両は、前記送信
手段から送信された操作量を受信する受信手段と、受信
した操作量を記憶する記憶手段と、前記先頭車両が前記
操作量を送信した位置に達した時に前記操作量に基づき
自車両の操作量を演算する操作量演算手段と、前記自車
両の操作量に基づいて自車両の走行を制御する制御手段
を有することを特徴とする。
【０００７】また、上記目的を達成するために、第２の
発明は、第１の発明において、前記後続車両が、さらに
前記操作量を次の後続車両に送信する送信手段を有し、
全ての後続車両はその直前を走行する先行車両から送信
された操作量に基づいて自車両の走行を制御することを
特徴とする。
【０００８】また、上記目的を達成するために、第３の
発明は、第１の発明において、路面側に、さらに単独走
行している車両が存在する場合に基地局に報知する報知
手段を有し、前記基地局は、前記単独走行車両の直前に
車両を誘導して先頭車両を形成することを特徴とする。
【０００９】また、上記目的を達成するために、第４の
発明は、第１、第２、または第３の発明において、路面
側に、さらに道路の合流部において合流予定車両を検出
した場合に前記後続車両に対して先行車両との車間距離
を増大させるよう増大指示信号を出力する増大信号出力
手段を有し、後続車両の前記制御手段は、前記増大指示
信号に基づいて先行車両との車間距離を増大制御するこ
とを特徴とする。
【００１０】また、上記目的を達成するために、第５の
発明は、第１、第２、第３または第４の発明において、
路面側に、さらに走行車両の混雑状況を評価する評価手
段と、この評価手段で混雑していると評価された場合に
前記後続車両に対して先行車両との車間距離を減少させ
るよう減少指示信号を出力する減少信号出力手段を有
し、後続車両の前記制御手段は、前記減少指示信号に基
づいて先行車両との車間距離を減少制御することを特徴
とする。
【００１１】
【作用】第１の発明及び第２の発明によれば、後続車両
は自身で基準ラインからの変位量を検出し、その量に基
づいて操作量を演算する必要がないので、不必要に車間
距離を確保する必要がなく、自動走行レーンの利用効率
が向上する。
【００１２】第３の発明によれば、単独で走行していて
も、先頭車両となるべき車両が誘導されてくるので、迅
速に一団走行（以下、これをプラトーン走行という）を
形成でき、自動走行の容易化が図られる。
【００１３】第４の発明によれば、合流車両が存在する
場合にプラトーン走行時の車間距離を増大させるので、
合流車両が合流しやすくなり、合流部での円滑な交通の
流れを実現できるとともに、プラトーン走行の円滑な維
持が可能となる。
【００１４】第５の発明によれば、道路が混雑している
場合にはプラトーン走行時の車間距離を短くするので、
多数の車両のプラトーン走行が可能となり、自動走行レ
ーンの利用率を上げることができる。
【００１５】
【実施例】以下、図面に基づき本発明の実施例について
説明する。
【００１６】第１実施例 図１には本実施例における自動走行車両の構成が示され
ている。この車両には、先行車両との車間距離を計測す
る短距離用レーザレーダ１０、前方の障害物などを検知
する長距離用ミリ波レーダ１２、車両の前後に設けら
れ、磁気マーカとしての磁気ネイル１００の磁気を検出
する磁気センサ１６、スロットルやステアリング、ブレ
ーキを制御するアクチュエータ１８、前方障害物を検知
するとともに先行車両との車−車間通信用の前方監視Ｃ
ＣＤカメラ２０、先行車両及び後方車両との車−車間通
信を行うための赤外光ＬＥＤ２２、側方監視ＣＣＤ２
４、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ２６、各検
出センサからの信号を入力しアクチュエータ１８を駆動
して車両のステアリングや車速を制御するとともに、車
−車間通信を制御するコントローラ２８、後方障害物を
検知するとともに後方車両との車−車間通信を行うため
の後方監視ＣＣＤカメラ３０が搭載される。
【００１７】このような自動走行車両において、車両が
単独で走行している、すなわち一団として走行していな
い場合には、磁気ネイル１００の磁気を磁気検出センサ
１６で検出し、その磁界強度に基づいてコントローラ２
８が車両の路面に対する相対位置、すなわちレーン中央
からの変位を算出する。なお、車両前後の各磁気検出セ
ンサ１６は、それぞれ車両の中心線に対して左右一対に
配置された磁気センサからなり、左右一対の磁気センサ
で検出した磁界強度の相違に基づいて相対変位を検出す
る。そして、コントローラ２８は、この相対変位に基づ
いて車両をレーン中央に誘導するように最適なステアリ
ングを決定し、アクチュエータ１８に制御信号を出力す
る。
【００１８】なお、磁気ネイル１００の他に電波タグ１
０２、１０４を路面に敷設し、この電波タグ１０２、１
０４から道路形状データを送信する構成とし、そのデー
タを電波送受信装置１４で受信して、コントローラ２８
が相対変位及び道路形状データに基づいて車両を誘導し
てもよい。この場合には、磁気ネイルと次の磁気ネイル
の間の区間（磁気ネイルが存在していない）においても
確実に車両を誘導することが可能となる。
【００１９】一方、自動走行レーンに多数の車両が走行
する場合、各車両が上述の処理を行うためには処理に要
する時間を考慮して各車両の前後に所定のスペースを確
保する必要があり、多数の車両が自動走行する場合の車
間距離をある程度確保する必要があるため、道路の利用
できる車両台数に限られてしまうという問題がある。
【００２０】そこで、本実施例では、プラトーン走行を
行う場合は、先頭車両のみが磁気ネイル１００との相対
変位を検出して車両の軌道を修正し、後続車両は先行車
両からこの修正情報を車−車間通信で受信し、軌道を修
正する。このとき、後続車両は磁気ネイル１００との相
対変位を検出して操作量を算出する必要はなく、従って
この処理に要する時間を考慮して車両の前後にスペース
を確保する必要がなくなる。このように車−車間通信を
行い、複数の車両が一団となって隊列走行する状態をプ
ラトーン走行という。
【００２１】図２にはプラトーン走行を行っている複数
車両の様子が示されている。プラトーン走行中の先頭車
両５１は上述したように路面に敷設された磁気ネイル１
００の磁気を検出して相対変位を検出し、そのコントロ
ーラ２８は相対変位（あるいは相対変位と電波タグ１０
２、１０４からの道路形状データ）に基づいてレーン中
央に誘導するための操作量（修正操舵量）を決定する。
同時に、コントローラ２８は、その操作量を赤外光ＬＥ
Ｄ２２を用いて後続車両５２に送信する。後続車両５２
では、先頭車両５１から送信された操作量を受信し、受
信した操作量に基づいて後続車両５２のコントローラ２
８がレーン中央を走行するための修正操舵量を決定す
る。修正操舵量は、例えば次のように決定される。すな
わち、先頭車両５１から送信された操作量は、先頭車両
５１が存在している位置での操作量である。そこで、後
続車両５２のコントローラ２８は、先頭車両５１と自車
両との車間距離及び自車両の速度から先頭車両が存在す
る位置までに要する時間を算出し、先頭車両５１から操
作量データを受信してからその時間を経過したタイミン
グで、その操作量に基づいて自車両の操舵量を決定す
る。この場合、後続車両５２が常に先頭車両５１との車
間距離を一定に保つように常に車速制御していれば、単
に所定のタイミング（例えば受信してから３秒後）で受
信した操作量を用いるだけでレーン中央を走行でき、自
車両で磁気ネイル１００との相対変位を検出し修正操舵
量を演算する場合に比べて極めて簡易かつ短時間に処理
を行える。また、先頭車両５１から操作量データを送信
する際に、その位置データ（経路上の進行方向の位置デ
ータ）も併せて送信し、後続車両５２のコントローラ２
８は、自車両位置がその位置に達したことをＧＰＳによ
る位置演算や、路上ビーコンから位置に関する情報を受
信するなどして検出した時にその操作量データを用いて
修正操舵量を決定するようにしてもよい。
【００２２】また、後続車両５２は自車両の修正操作量
を決定すると、その修正操作量データを更に後続車両５
３に赤外光ＬＥＤ２２を用いて送信する。後続車両５３
のコントローラ２８は、この修正操作量を受信し、後続
車両５２（車両５３にとっての先行車両）と同様に自車
両の修正操作量を決定する。
【００２３】このように、後続車両５２, ５３は、ある
時刻ｔ１（位置ｐ１）でその先行車両から操作量データ
を受信し、その操作量データを次の時刻ｔ２（そのデー
タを送信した先行車両が存在していた位置ｐ２）で用い
るので、地点ｐ２に達してから操作量を演算する必要が
なく、迅速な誘導が可能となる。
【００２４】なお、図３には磁気ネイル１００とセット
になって路上ビーコン１５０が設けられている場合の例
が示されている。路上ビーコン１５０からは、各種交通
情報が送信され、各車両はこの交通情報に基づいて道路
の渋滞状況等を把握する。そして、上述したように、後
続車両５２, ５３はこの路上ビーコンから電波を受信す
ることにより進行方向の自車位置を確認し、先行車両が
その操作量データを送信した位置に達したと判断した場
合に、その操作量を用いて自車両の軌道修正を行う。こ
の場合でも、路上ビーコン１５０からの電波は単に自車
の進行方向位置を確認するために用いられるもので、こ
の電波に基づいてレーン中央からの変位を演算するので
はないので、迅速に軌道修正を行うことができる。
【００２５】また、このように路上ビーコンで自車両の
進行方向の位置を確認する場合においては、先頭車両か
ら後続車両に送信される操作量データにその時の路上ビ
ーコンの識別ＩＤなどを含ませておき、各後続車両はそ
の先頭車両が送信した操作量データをそのまま次の後続
車両に送信することができる。各後続車両は、その操作
量データに含まれている路上ビーコンの識別ＩＤを認識
し、自車両がその識別ＩＤを有する路上ビーコンの位置
に達したと判定した場合に、その操作量データに基づき
走行を制御することができる。
【００２６】図４及び図５には本実施例の処理フローチ
ャートが示されている。図４は先頭車両５１の処理フロ
ーチャートであり、図５は後続車両５２の処理フローチ
ャートである。先頭車両は、まず道路基準線、すなわち
磁気ネイル１００の磁界を検出し（Ｓ１０１）、この基
準線に対するずれ量を検出する（Ｓ１０２）。そして、
コントローラ２８は、このずれ量を基にした修正操舵量
を演算する（Ｓ１０３）。また、この修正操舵量にふさ
わしい車速を演算する（Ｓ１０４）。一般には、修正操
舵量が大きい程、車速を小さく設定することになる。そ
して、この修正操舵量及び車速を操作量データとして後
続車両５２に送信し（Ｓ１０５）、この操作量データを
基に自車両の自動制御を実行する（Ｓ１０６）。
【００２７】一方、後続車両は、先行車両からの操作量
データを受信したか否かを判定し（Ｓ２０１）、データ
を受信した場合には、受信した操舵量及び車速データを
自車両の適合値に変換する（Ｓ２０２）。この変換は、
車種の相違に基づくものであり、例えば先行車両が大型
車両などの場合で後続車両が小型車両の場合に必要とな
る。そして、変換後のデータを基に走行制御を実行して
先行車両との車間距離を所定距離（例えば５０ｍ）に維
持しつつレーン中央を走行する（Ｓ２０３）。なお、先
行車両との車間距離は、自車両の車速を調整することに
より行われる。また、先行車両から操作量データを受信
していない場合には、図４のフローチャートと同様に磁
気ネイル１００からの変位を検出し、修正操舵量を算出
して誘導制御を実行する（Ｓ２０４）。
【００２８】第２実施例 上述した第１実施例では、各自動走行車両に磁気ネイル
１００の磁界を検出するセンサを設け、単独で走行する
場合には磁気ネイル１００からの変位を検出してレーン
中央に誘導し、プラトーン走行する場合には、先頭車両
以外は自身で磁気ネイル１００からの変位を検出しない
例を示したが、本実施例では、より積極的にプラトーン
走行を利用すべく、各車両が単独で走行している場合に
も、その車両の前方に先行車両を誘導してプラトーン走
行を形成する例を示す。
【００２９】図６には本実施例のシステム概念図が示さ
れている。本実施例において、自動走行車両には磁気ネ
イル１００の磁界を検出する磁気検出センサ１６は設け
られておらず、操作量データを送受信する送受信装置の
み備えている。そして、プラトーン走行を行うための先
頭車両となる専用車両（リード車両という）は、路上に
設けられた専用ターミナル２００から発進する。このリ
ード車両２０１の走行は、路上の交通状況を統括する基
地局により誘導され、報知手段としての路上カメラや路
上ビーコンその他により車両が単独で走行していること
を検知すると、基地局では、その単独走行車両の直前に
リード車両を誘導する。なお、単独走行車両か否かは、
その車両の前から所定距離（例えば４００ｍ）に他の車
両が存在しているか否かを判断することにより検出でき
る。
【００３０】リード車両は図１に示された磁気検出セン
サ１６を備えており、磁気ネイル１００からの変位を検
出して操作量を後続車両に送信する。いままで単独走行
していた車両は、このリード車両２０１からの操作量デ
ータを受信することにより、第１実施例と同様なプラト
ーン走行を行うことができる。
【００３１】第３実施例 図７には本実施例のシステム概念図が示されている。路
上には図１に示された磁気ネイル１００が設けられると
ともに、道路形状データと各種の交通情報を送信する光
ビーコン３００が設けられている。そして、この光ビー
コンは各種データを車両に送信するとともに、道路の合
流部において合流予定車両を検知すると、そのデータを
本線を走行している車両に送信する。図７の例でいえ
ば、光ビーコン３００ａが合流予定車両３０１を検出す
ると、合流車存在信号を本線の光ビーコン３００ｂに出
力する。光ビーコン３００ｂは、合流車存在信号を受信
すると、プラトーン走行中の車両３０２にその旨送信す
る。合流車の存在を認識したプラトーン走行中の車両で
は、プラトーン走行を行う車間距離を増大させ、合流車
に対処する。具体的には、プラトーン走行中の車両３０
２のコントローラ２８（図１参照）は、光ビーコン３０
０ｂからの信号を受信すると、車速を制御して通常のプ
ラトーン走行中の車間距離よりも車両１台分だけ増大さ
せた車間距離に調整する。そして、合流部を過ぎた後
は、コントローラ２８は再び車速を制御して通常の車間
距離に復帰し、プラトーン走行を維持する。ここで合流
部としては、ほかにも車線数の減少する部分も含まれ
る。
【００３２】さらに、本実施例では、プラトーン走行中
にその走行レーンの混雑度が増大した場合には、プラト
ーン走行中の車間距離を減少側に調整する。すなわち、
光ビーコン（あるいは路上カメラ）で道路の混雑状況を
評価し、混雑度が所定値以上、例えばその走行レーンの
平均車間距離が５０ｍ以下の場合には、光ビーコン３０
０ｂは混雑信号をプラトーン走行中の車両３０２に送信
する。この信号を受信した車両３０２のコントローラ２
８は、通常の車間距離（例えば５０ｍ）より小さな距離
でプラトーン走行を行うべく車速を制御する。これによ
り、道路状況に応じたプラトーン走行が実現でき、自動
走行レーンの利用効率を上げることができる。
【００３３】図８には本実施例の処理フローチャートが
示されている。まず、先行車両からの操作量データを受
信したか否かをコントローラ２８が判断し（Ｓ３０
１）、受信した場合には、先行車両との車間距離を計算
して目標車間距離（例えば５０ｍ）とする（Ｓ３０
２）。次に、光ビーコンから交通量増大情報を入手した
か否かを判定する（Ｓ３０３）。交通量増大情報を入手
した場合には、目標車間距離を短縮（例えば３０ｍ）し
（Ｓ３０４）、入手しない場合には、さらに合流車が存
在するか否かを判定する（Ｓ３０５）。この判定は、交
通量増大情報と同様に光ビーコンからその信号を受信し
たか否かで判定され、合流車が存在する場合には、目標
車間距離を増大（例えば８０ｍ）する（Ｓ３０６）。そ
して、目標車間距離をこのように調整した後、この目標
車間距離となるようにコントローラ２８は車速操作量を
決定し（Ｓ３０７）、先行車両から受信した操舵信号
（修正操舵量）に基づいて操舵制御、車速制御を行う
（Ｓ３０８、Ｓ３０９）。
【００３４】一方、先行車両から修正操舵量データを受
信しない場合には、図５のフローチャートにおけるＳ２
０４の処理と同様に、道路基準線を検出し（Ｓ３１
０）、この基準線に対するずれ量（変位量）を検出する
（Ｓ３１１）。そして、このずれ量を解消するような目
標操舵量を計算し（Ｓ３１２）、操舵制御を行う（Ｓ３
１３）。
【００３５】このように、本実施例では、交通状況に応
じてプラトーン走行中の車間距離を増減調整するので、
より効率的にプラトーン走行を行うことができる。な
お、本実施例における車間距離の調整は、第２実施例に
おけるリード車両に対してプラトーン走行を行う場合に
も適用できることは言うまでもない。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、第１の発明及び第
２の発明によれば、プラトーン走行時において後続車両
が独自に基準ラインに対する変位量を検出する必要が無
いので、修正制御を迅速に行うことができ、プラトーン
走行時の車間距離を不必要に大きくすることなく、効率
的に自動走行レーンを利用できる。
【００３７】また、第３の発明によれば、単独走行して
いる車両でも、迅速にプラトーン走行に移行でき、運転
の容易化及び自動走行レーンの効率的な活用ができる。
【００３８】また、第４の発明によれば、合流車両が存
在する場合にはプラトーン走行の車間距離を増大させる
ので、合流車両は円滑に合流することができる。
【００３９】また、第５の発明によれば、道路が混雑し
ている場合には自動的にプラトーン走行の車間距離を短
くするので、徒に交通渋滞を招くことなく、自動走行レ
ーンの利用効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例の構成図である。
【図２】 本発明の実施例のプラトーン走行説明図であ
る。
【図３】 本発明の実施例のプラトーン走行説明図であ
る。
【図４】 本発明の実施例の先頭車両の処理フローチャ
ートである。
【図５】 本発明の実施例の後続車両の処理フローチャ
ートである。
【図６】 本発明の他の実施例のシステム概念図であ
る。
【図７】 本発明のさらに他の実施例のシステム概念図
である。
【図８】 本発明の実施例の処理フローチャートであ
る。
【符号の説明】
１６ 磁気検出センサ、２８ コントローラ、５１ 先
頭車両、５２, ５３後続車両、１００ 磁気ネイル、２
００ リード車両、３００ 光ビーコン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−253007（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−245703（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 1/00 - 1/12 G08G 1/00 - 9/02

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 路面側に敷設された基準ラインに沿って
    複数の車両を一団として走行させる車両走行誘導システ
    ムであって、 複数の車両の先頭車両は、 前記基準ラインに対する車両の相対変位を検出する検出
    手段と、 検出された相対変位に基づき前記基準ラインに収束させ
    るための操作量を演算する演算手段と、 前記操作量を後続車両に送信する送信手段を有し、後続
    車両は、 前記送信手段から送信された操作量を受信する受信手段
    と、 受信した操作量を記憶する記憶手段と、 前記先頭車両が前記操作量を送信した位置に達した時に
    前記操作量に基づき自車両の操作量を演算する操作量演
    算手段と、 前記自車両の操作量に基づいて自車両の走行を制御する
    制御手段を有することを特徴とする車両走行誘導システ
    ム。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の車両走行誘導システムに
    おいて、 前記後続車両は、さらに、 前記操作量を次の後続車両に送信する送信手段を有し、
    全ての後続車両はその直前を走行する先行車両から送信
    された操作量に基づいて自車両の走行を制御することを
    特徴とする車両走行誘導システム。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の車両走行誘導システムに
    おいて、 路面側に、さらに、 単独走行している車両が存在する場合に基地局に報知す
    る報知手段を有し、前記基地局は、前記単独走行車両の
    直前に車両を誘導して先頭車両を形成することを特徴と
    する車両走行誘導システム。
  4. 【請求項４】 請求項１または請求項２または請求項３
    記載の車両走行誘導システムにおいて、 路面側に、さらに、 道路の合流部において合流予定車両を検出した場合に前
    記後続車両に対して先行車両との車間距離を増大させる
    よう増大指示信号を出力する増大信号出力手段を有し、
    後続車両の前記制御手段は、前記増大指示信号に基づい
    て先行車両との車間距離を増大制御することを特徴とす
    る車両走行誘導システム。
  5. 【請求項５】 請求項１または請求項２または請求項３
    または請求項４記載の車両走行誘導システムにおいて、 路面側に、さらに、 走行車両の混雑状況を評価する評価手段と、 この評価手段で混雑していると評価された場合に前記後
    続車両に対して先行車両との車間距離を減少させるよう
    減少指示信号を出力する減少信号出力手段を有し、後続
    車両の前記制御手段は、前記減少指示信号に基づいて先
    行車両との車間距離を減少制御することを特徴とする車
    両走行誘導システム。
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