(57)【要約】      （修正有）【課題】車間距離維持を必要とする隊列走行追従制御に於いて、ｐａｔｈ  ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ制御則を用いると旋回時に横偏差が発生する。この横偏差値を抑制する隊列走行追従制御方法及び装置を提供する。【解決手段】これは制御則に於ける方位角偏差の値として先行車との方位角偏差を用いていることに起因する。車間距離を維持しながらｐａｔｈ  ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ制御則が有効に働くように、方位角偏差に旋回曲率半径に応じた補正項を設けることにより高速道路本線の最小曲率半径での走行に於いても横偏差を抑えることが出来る。又より汎用的には、先行車が車間距離相当の距離前に通過した時点の先行車の速度ヨー角速度及び位置方位角を追従車に送信し追従車をｐａｔｈ  ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ制御則により先行車の軌跡をなぞらせ先行車に追従させる。【選択図】図１
2019128929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車間距離を維持し追従する車両の隊列走行追従制御に於いて、「ｐａｔｈ  ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ  制御則」（図１及び式（１）（２））の式（２）に式（２ａ）に示す補正項を加えることにより、定常旋回中の横偏差（図２）を生じさせること無しに隊列走行追従を可能とする制御方法。
【請求項２】
車間距離を維持し追従する車両の隊列走行追従制御に於いて、「ｐａｔｈ  ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ  制御則」（図１及び式（１）（２））の式（２）に式（２ａ）に示す補正項を加えることにより、定常旋回中の横偏差（図２）を生じさせること無しに隊列走行追従を可能とする制御装置。
【請求項３】
「ｐａｔｈ  ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ  制御則」を応用した車両の隊列走行追従制御に於いて、先行車が車間距離相当の距離前に通過した時点の速度ヨー角速度及び位置方位角データを追従車に送信し、追従車をその渡された速度ヨー角速度及び位置方位角に追従させることにより、車間距離を維持し先行車の軌跡をなぞり追従させることの出来る制御方法。
【請求項４】
「ｐａｔｈ  ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ  制御則」を応用した隊列走行追従制御に於いて、先行車が一定微小距離を進む毎にその時点の速度ヨー角速度及び位置方位角の値を保持格納し、追従車が維持すべき車間距離相当の距離前に先行車が通過した時点の速度ヨー角速度及び位置方位角データを或る時間刻みで追従車に送信し、追従車が上記制御則により先行車の軌跡をなぞり、追従することが出来るようにした制御装置。
【数１】
2019128929.tif 000004
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は車両の隊列走行追従制御に於ける「ｐａｔｈ  ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ  制御則」（非特許文献１）の応用に関する（図１参照）
【背景技術】
【０００２】車両の隊列走行に於ける追従制御に「ｐａｔｈ  ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ  制御則」として知られている制御則が応用されている（非特許文献２、３参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】″Ａ  Ｓｔａｂｌｅ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ａｎ  Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｒｏｂｏｔ″ｂｙ  Ｋａｎａｙａｍａ，Ｙｕｔａｋａ  ｅｔ  ａｌ．，ｉｎ  Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ｐｐ．３８４−３８９，Ｍａｙ  １９９０．
【非特許文献２】トラックのＰａｔｈ  Ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ  制御に基く自動運転  深尾隆則  他  日本機械学会論文集（Ｃ編）７７巻  ７８３号（２０１１−１１）
【非特許文献３】トラックの隊列走行における制御技術  深尾隆則  他  システム／制御／情報  ＶｏＬ．５８，Ｎｏ．５  ｐｐ．１７５−１８０，２０１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】車間維持を必要をとする隊列走行追従制御に「ｐａｔｈ  ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ  制御則」（式（１）（２））を応用する場合、制御則式（２）の方位角偏差の値として式（５）の定義に従って先行車と追従車との方位角偏差を用いると、旋回時に横偏差（式（４））が生じる。この横偏差を抑えることが本発明の課題である。
【数１】
2019128929.tif 000003
【課題を解決するための手段】
【０００５】式（１）及び（２）の制御則は式（６）及び（７）に示す非ホロノミックな拘束条件を持って走行する先行車の軌跡、即ち先行車の回転中心（重心）の軌跡を同じ非ホロノミックな拘束条件を持って走行する追従車即ち、追従車の回転中心（重心）が正確になぞることが出来る特性を有する。【０００６】従って、車間距離を維持しつつ先行車に追従させる隊列走行追従制御に於いては式（１）（２）に於ける縦偏差、横偏差及び方位角偏差の値として、先行車との偏差を用いるのではなく、先行車が車間距離Ｌだけ前に通過した点における先行車の位置方位角との偏差を用いることによりこの制御則の正確な追従特性が得られる。【０００７】旋回している先行車を、車間距離を維持して追従する場合に式（２）に於いて先行車との方位角偏差を制御量としてそのまま用いると必然的に横偏差を生じる。以下にその点を説明する。【０００８】定常旋回中には追従車のヨー角速度は先行車のヨー角速度と等しくなっているので、式（２）の第２項は０となっている。従って式（２）第２項の括弧中の２つの項の和は０であるが、車間距離を維持して旋回しているので先行車との方位角差が生じている。このため、方位角差が正（左旋回の場合）なら、負の横偏差、方位角差が負（右旋回の場合）なら、正の横偏差が生じることになる。【０００９】道路の曲率半径をＲ、車間距離（ここでは先行車と追従車の重心間距離）をＬとし、Ｌ／Ｒ〈〈１の範囲を考えれば方位角偏差はＬ／Ｒであるから、式（２）の第２項の括弧中の２つの項の和が０であるとの条件から横偏差の値は式（８）で算出される。【００１０】式（８）の分母の定数を大きくすると横偏差の値は小さくなるが、この定数を大きくすることに関して制御系の安定性の面からの制限がある。その点を次に説明する。【００１１】図１に示す隊列走行追従制御系に於いて、車両の動的な特性（図（１）に於いて「車両直進運動」、「車両回転運動」、「速度制御装置」及び「舵角制御装置」の部分）を無視し速度一定として方位角偏差が微小な範囲で線形化すると図（１）の制御系のヨー回転運動系は２次系となり、その固有角周波数と減衰定数は式（９）に示される（非特許文献１）。【００１２】一方速度一定として線形化した車両回転運動（ヨー回転運動）系も２次系とり、その固有角周波数は速度及び車両諸元より算出される。制御系の安定性の面から式（９）の固有角周波数を、この車両回転運動系の固有角周波数より十分小さくする必要があり、制御定数の値は制限される。【００１３】又式（９）の減衰定数を１前後に選ぶとすればこの面からも制御定数の値が制限される。【００１４】高速道路本線のようにその曲率半径が維持すべき車間距離より十分大である場合は、方位角偏差に対しＬ／Ｒ分の補正を行うことにより旋回中の横偏差をなくすことが出来、課題が解決される。曲率半径Ｒは速度とヨー角速度の比より得られるので補正項は式（２ａ）に示す形となる（解決策１）。【００１５】汎用的な解決策として、先行車が距離Ｌ前に通過した時点の速度ヨー角速度及び位置方位角データを追従車に渡す方法により制御則（１）（２）式の正確な追従特性を得ることが出来、本発明の課題が解決される（解決策２）。
【発明の効果】
【００１６】高速道路本線の最小曲率半径での隊列走行旋回に於いても横偏差が抑えられる（解決策１，解決策２）。【００１７】車両の最小回転半径レベルの旋回に於いても、同程度の大きさの車両の軌跡をなぞり追従することが出来る（解決策２）。【００１８】道路白線検出（非特許文献３参照）に依存しないので車線変更に対応出来る（解決策２）。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】  隊列走行追従制御系のブロック図を示す。追従車が先行車から速度ヨー角速度データを受け取り、先行車との偏差を検出して、ｐａｔｈ  ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ  制御則により演算した操作量を速度制御装置及び舵角制御装置に与えて追従制御する制御系を示す。ここでの追従車は隊列走行に於ける次の後続車の先行車となる。
【図２】  ｐａｔｈ  ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ  制御則の制御量である縦偏差、横偏差及び方位角偏差の定義を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】解決策１は割算演算と加算演算を追加することで既存の装置に組み込むことが出来る。微小な正の値を速度信号にバイアスする等、０割算を防ぐ手段を講じる。
【００２１】  解決策２は先行車側で
（１）車間距離Ｌ［ｍ］に対して余裕を持たせた距離、例えば３０［ｍ］の間を、一定距離間隔ｓ［ｍ］例えば０．０５［ｍ］毎に速度ヨー角速度及び位置方位角データを格納するバッファ、各速度ヨー角速度及び位置方位角データに対して各々  ６００の数値を格納するバッファを用意する。
（２）速度を積分して通過累積距離を得て、積分出力がｓ［ｍ］となる毎に積分器をリセットし、その時点の速度ヨー角速度及び位置方位角データを各バッファの最前段の位置に格納しバッファを１段分シフトする、最後段のデータは捨てられる、又はサーキュラーシフトとしても良い。
（３）或る時間間隔で、例えば５［ｍｓ］毎に、追従車に（Ｌ／ｓ）番目のバッファ上のデータ、即ち距離Ｌ前に通過した時点の速度ヨー角速度及び位置方位角データを追従車に送信する。
【００２２】  追従車は
（４）先行車から送信された位置方位角データを用いて、偏差定義式（３）（４）（５）により偏差を算出し、同じく送信された速度ヨー角速度データと共に式（１）及び（２）の変数の数値を算出し更新する。
【００２３】  先行車側及び追従車で
（５）ヨー回転速度の検出はヨーレートセンサーで行うことが出来る。
（６）方位角検出はヨーレートセンサー出力の積分、磁気方位センサー出力、ＧＰＳドップラより得られる方位角を統合して算出することが出来る。
（７）位置検出は式（６）（７）の積分によって得られる値とＧＰＳ−ＲＴＫ受信機より得られる位置データを統合して算出することが出来る。
（８）速度は車輪の回転より得られる速度信号、ＧＰＳ  ドップラより得られる速度データを統合して得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】  トラック、バス等の隊列走行追従制御システム
【図１】
2019128929.tif 000005
【図２】
2019128929.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月7日(2018.5.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】車間維持を必要をとする隊列走行追従制御に「ｐａｔｈ  ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ制御則」（式（１）（２））を応用する場合、制御則式（２）の方位角偏差の値として式（５）の定義に従って先行車と追従車との方位角偏差を用いると、旋回時に横偏差（式（４））が生じる。この横偏差を抑えることが本発明の課題である。
【数１】
2019128929.tif 000007
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
「ｐａｔｈ  ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ制御則」を応用した隊列走行追従制御に於いて、先行車が一定微小距離を進む毎にその時点の速度ヨー角速度及び位置方位角の値を保持格納し、追従車が維持すべき車間距離相当の距離前に先行車が通過した時点の速度ヨー角速度及び位置方位角データを或る時間刻みで追従車に送信し、追従車が上記制御則により先行車の軌跡をなぞり、追従することが出来るようにした制御装置。
【数１】
2019128929.tif 000008