(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行経路上に該走行経路を示す経路マーカが設けられた走行路を、前記経路マーカをマーカ検出センサにより検出しつつ自動走行する自動走行車において、前記走行経路における車両の現在の走行位置を認識する走行位置認識手段と、前記走行経路上における車両の走行位置と速度との関係を規定する速度計画を作成する速度計画作成手段と、該速度計画に基づき車両の現在の走行位置から所定時間後の到達予定位置及びその到達予定位置における予定速度を求める予定値決定手段と、車両の現在の走行位置、速度及び加速度に基づき前記所定時間後の到達予想位置及びその到達予想位置における予想速度を求める予想値算出手段と、前記到達予定位置と到達予想位置との距離偏差、及び前記予定速度及び予想速度の速度偏差を求める偏差算出手段と、該距離偏差及び速度偏差に基づき車両の加減速度修正データを作成する加減速度データ算出手段と、該加減速度修正データに基づき車両の加減速度を制御する加減速制御手段とを備えたことを特徴とする自動走行車。
【請求項２】
前記経路マーカは前記走行経路上に所定間隔で配列された磁気情報源から成ることを特徴とする請求項１記載の自動走行車。
【請求項３】
前記走行位置認識手段は、前記走行経路における車両の走行距離を検出する手段を具備し、その検出した走行距離により車両の現在の走行位置を認識することを特徴とする請求項１又は２記載の自動走行車。
【請求項４】
前記経路マーカは前記走行経路上に所定間隔で配列された磁気情報源から成り、前記走行距離は、前記マーカ検出センサによる前記磁気情報源の検出回数により検出することを特徴とする請求項３記載の自動走行車。
【請求項５】
車両の外部に設置された走行情報提供設備との間で車両の走行情報を送受信する通信手段を具備し、前記走行情報提供設備は車両の速度指令情報を前記通信手段を介して前記速度計画作成手段に与え、該速度計画作成手段は与えられた速度指令情報に基づき前記速度計画を作成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の自動走行車。
【請求項６】
前記走行情報提供設備は、前記走行路に沿って設置された漏洩同軸ケーブルであることを特徴とする請求項５記載の自動走行車。
【請求項７】
前記予想値算出手段は、前記走行位置認識手段により認識される車両の走行位置とその走行位置の一階微分値により表される車両の速度とその走行位置の二階微分値により表される車両の加速度とにより前記到達予想位置を算出し、該走行位置の一階微分値により表される車両の速度と該走行位置の二階微分値により表される車両の加速度とにより前記予想速度を算出することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の自動走行車。
【請求項８】
車両の速度及び加速度をそれぞれ検出する速度センサ及び加速度センサを具備し、前記予想値算出手段は、前記走行位置認識手段により認識される車両の走行位置と前記速度センサにより検出された車両の速度と前記加速度センサにより検出された車両の加速度とにより前記到達予想位置を算出し、該速度センサにより検出された車両の速度と該加速度センサにより検出された車両の加速度とにより前記予想速度を算出することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の自動走行車。
【請求項９】
少なくとも前走車と後続車との間で車両の走行位置に関する情報を相互に送受信する車々間通信手段を具備したことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の自動走行車。
【請求項１０】
前記前走車から前記車々間通信手段を介して得られる情報に基づき前記所定時間後の該前走車の到達予想位置及びその到達予想位置における予想速度を求める前走車予想値算出手段と、該前走車の到達予想位置と前記予想値算出手段により求められた自車両の到達予想位置とから前記所定時間後の前走車及び自車両間の車間距離を求める予想車間距離算出手段と、前記前走車の予想速度と前記予想値算出手段により求められた自車両の予想速度とから前記所定時間後の前走車及び自車両間の車間速度差を求める車間速度差算出手段とを具備したことを特徴とする請求項９記載の自動走行車。
【請求項１１】
前記車間距離及び車間速度差に基づき車両の加減速度修正データを作成する第２の加減速度データ算出手段を具備し、前記加減速制御手段は前記加減速データ算出手段及び第２の加減速データ算出手段によりそれぞれ作成された加減速度修正データを択一的に選択して車両の加減速度を制御することを特徴とする請求項１０記載の自動走行車。
【請求項１２】
前記加減速制御手段は前記加減速データ算出手段及び第２の加減速データ算出手段によりそれぞれ作成された加減速度修正データのうち、車両の前進側の加速度が小さくなる加減速度修正データを選択して車両の加減速度を制御することを特徴とする請求項１１記載の自動走行車。
【請求項１３】
前記前走車予想値算出手段は、前記車々間通信手段を介して得られる前記前走車の走行位置とその走行位置の一階微分値により表される前走車の速度とその走行位置の二階微分値により表される前走車の加速度とにより前記前走車の到達予想位置を算出し、該走行位置の一階微分値により表される前走車の速度と該走行位置の二階微分値により表される前走車の加速度とにより前記前走車の予想速度を算出することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の自動走行車。
【請求項１４】
前記車々間通信手段により送受信する情報は車両の走行位置に関する情報の他に車両の速度及び加速度に関する情報を含み、前記前走車予想値算出手段は、前記車々間通信手段を介して得られる前記前走車の走行位置、速度及び加速度により前記前走車の到達予想位置を算出し、該車々間通信手段を介して得られる前記前走車の速度及び加速度により前記前走車の予想速度を算出することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれに記載の自動走行車。
【請求項１５】
走行経路上に該走行経路を示す経路マーカが設けられた走行路を、前記経路マーカをマーカ検出センサにより検出しつつ自動走行する自動走行車において、前記走行経路における自車両の現在の走行位置を認識する走行位置認識手段と、少なくとも前走車と後続車との間で車両の走行位置に関する情報を相互に送受信する車々間通信手段と、自車両の現在の走行位置、速度及び加速度に基づき所定時間後の到達予想位置及びその到達予想位置における予想速度を求める自車両予想値算出手段と、前記前走車から前記車々間通信手段を介して得られる情報に基づき前記所定時間後の該前走車の到達予想位置及びその到達予想位置における予想速度を求める前走車予想値算出手段と、該前走車の到達予想位置と前記自車両の到達予想位置とから前記所定時間後の前走車及び自車両間の車間距離を求める予想車間距離算出手段と、前記前走車の予想速度と前記自車両の予想速度とから前記所定時間後の前走車及び自車両間の車間速度差を求める車間速度差算出手段と、前記車間距離及び車間速度差に基づき車両の加減速度修正データを作成する加減速度データ算出手段と、該加減速度修正データに基づき自車両の加減速度を制御する加減速制御手段とを備えたことを特徴とする自動走行車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動走行車、特に道路上からの位置情報を利用して車線内を自動走行する自動走行車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーダ、CCD カメラ及び、それらの組合せにより、障害物を検出しながら前方障害物や前方の道路状況等を認識し、自動運転する技術の開発が進められている。しかしながら未だ全ての道路において適正に前方障害物や前方の道路状況等を判断する技術は見いだされていない。
【０００３】
これに対し、一定の条件下での自動走行は、既に例えば工場内の自動搬送車等で行われている。
【０００４】
この自動搬送車では、該搬送車を走行させるべき走行経路上に一定間隔で配列された磁気マーカを検出しながら該走行経路上を一定の低速度で走行するものである。
【０００５】
しかしながら、目的の走行経路上を正確に走行させることは困難であり、前記搬送車の実際の走行位置は走行に従い目的の走行経路に対して変位誤差を生じる。
【０００６】
このため、従来の自動搬送車では、該搬送車の現在の走行位置と目的の走行経路との変位誤差を検出し、フィードバック制御によりその誤差を補正しながら走行するようにしていた。
【０００７】
しかしながら、このような走行手法では、特に高速走行において誤差を修正するための変動が続き、安定性が悪かった。
【０００８】
従って、このような自動搬送車を、一般道路上でしかも速度制御を行いながら走行させることは、困難であった。
【０００９】
【発明が解決しようととする課題】
本発明は、かかる背景に鑑み、一定の条件下の道路、特に車線毎に車両の走行経路上に磁気情報源やマーカが配列された自動走行専用道路上で、自動走行を安定に行うことができ、特に速度制御をスムーズに安定に行うことができる自動走行車を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動走行車は、かかる目的を達成するために、走行経路上に該走行経路を示す経路マーカが設けられた走行路を、前記経路マーカをマーカ検出センサにより検出しつつ自動走行する自動走行車において、前記走行経路における車両の現在の走行位置を認識する走行位置認識手段と、前記走行経路上における車両の走行位置と速度との関係を規定する速度計画を作成する速度計画作成手段と、該速度計画に基づき車両の現在の走行位置から所定時間後の到達予定位置及びその到達予定位置における予定速度を求める予定値決定手段と、車両の現在の走行位置、速度及び加速度に基づき前記所定時間後の到達予想位置及びその到達予想位置における予想速度を求める予想値算出手段と、前記到達予定位置と到達予想位置との距離偏差、及び前記予定速度及び予想速度の速度偏差を求める偏差算出手段と、該距離偏差及び速度偏差に基づき車両の加減速度修正データを作成する加減速度データ算出手段と、該加減速度修正データに基づき車両の加減速度を制御する加減速制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
かかる本発明によれば、前記速度計画作成手段により、前記走行経路上における車両の走行位置と速度との関係を規定する速度計画が作成され、その速度計画に基づき前記走行位置認識手段により認識される車両の現在の走行位置から前記所定時間後の車両の到達予定位置（所定時間後に車両が到達しているべき走行経路上の位置）と、その到達予定位置における車両の予定速度（所定時間後にあるべき車両の速度）とが前記予定値決定手段により求められる。また、車両の現在の走行位置、速度及び加速度に基づき前記所定時間後の車両の到達予想位置と予想速度とが前記予想値算出手段により求められる。さらに、それらの求められた到達予定位置と到達予想位置との距離偏差、及び予定速度と予想速度との速度偏差が求められる。そして、これらの距離偏差及び速度偏差に基づき、前記加減速度データ算出手段によって、車両の加減速度修正データが作成され、その作成された加減速度修正データに従って前記加減速制御手段によって車両の加減速度が制御される。
【００１２】
従って、本発明によれば前記所定時間後の（将来の）あるべき車両の走行位置（到達予定位置）と該所定時間後に予想される走行位置（到達予想位置）との距離偏差、並びに前記所定時間後のあるべき車両の速度（予定速度）と該所定時間後に予想される速度（予想速度）との速度偏差に基づき車両の加減速度が修正される。すなわち、所定時間後の将来的な車両の走行位置と速度とが前記速度計画に従うように車両の加減速度が制御される。
【００１３】
これにより、本発明によれば、極めて安定に車速を制御することができ、所要の走行経路上を安定して走行することができる。
【００１４】
かかる本発明では、前記経路マーカは前記走行経路上に所定間隔で配列された磁気情報源から成る。このように前記経路マーカを磁気情報源により構成することで、該経路マーカを磁気センサ（マーカ検出センサ）によって、天候等によらずに検出することができ、ひいては車両の走行位置の認識を確実に行うことができる。
【００１５】
また、本発明では、前記走行位置認識手段は、前記走行経路における車両の走行距離を検出する手段を具備し、その検出した走行距離により車両の現在の走行位置を認識する。
【００１６】
そして、この場合、前記経路マーカが前記走行経路上に所定間隔で配列された磁気情報源から成るときには、前記走行距離は、前記マーカ検出センサによる前記磁気情報源の検出回数により検出する。
【００１７】
すなわち、前記磁気情報源は所定間隔で配列されているので、該磁気情報源の検出回数に磁気情報源の間隔を乗算したものが前記走行経路における車両の走行距離を示すものとなり、該検出回数によって、車両の走行経路上の走行距離を検出することができる。そして、このように車両の走行距離を検出することで、車両の走行経路上の走行位置を容易に認識することができる。
【００１８】
また、本発明では車両の外部に設置された走行情報提供設備との間で車両の走行情報を送受信する通信手段を具備し、前記走行情報提供設備は車両の速度指令情報を前記通信手段を介して前記速度計画作成手段に与え、該速度計画作成手段は与えられた速度指令情報に基づき前記速度計画を作成する。
【００１９】
これによれば、前記走行情報提供設備から道路状況等（渋滞状況や道路の曲がり具合等）に適した車両の速度指令情報を与えることができるので、その速度指令情報に基づき前記速度計画を作成することで、道路状況に則した車両の速度計画を作成することができる。
【００２０】
尚、前記走行情報提供設備は、例えば前記走行路に沿って設置された漏洩同軸ケーブルである。
【００２１】
また、本発明では、前記予想値算出手段は、前記走行位置認識手段により認識される車両の走行位置とその走行位置の一階微分値により表される車両の速度とその走行位置の二階微分値により表される車両の加速度とにより前記到達予想位置を算出し、該走行位置の一階微分値により表される車両の速度と該走行位置の二階微分値により表される車両の加速度とにより前記予想速度を算出する。
【００２２】
これによれば、前記到達予想位置、すなわち前記所定時間後の車両の予想走行位置は、前記走行位置認識手段により認識される車両の現在の走行位置と、その走行位置の一階微分値である車両の現在の速度と、その走行位置の二階微分値である車両の現在の加速度とから算出され、前記所定時間後の車両の予想速度は、車両の走行位置の一階微分値である速度と該走行位置の二階微分値である加速度とから算出されるので、それらの到達予想位置及び予想速度を容易に求めることができる。
【００２３】
尚、車両の速度及び加速度をそれぞれ検出する速度センサ及び加速度センサを具備し、前記走行位置認識手段により認識される車両の走行位置と前記速度センサにより検出された車両の速度と前記加速度センサにより検出された車両の加速度とにより前記到達予想位置を算出し、該速度センサにより検出された車両の速度と該加速度センサにより検出された車両の加速度とにより前記予想速度を算出するようにしてもよい。
【００２４】
また、本発明では、少なくとも前走車と後続車との間で車両の走行位置に関する情報を相互に送受信する車々間通信手段を具備する。
【００２５】
さらに、前記前走車から前記車々間通信手段を介して得られる該前走車の現在の走行位置から前記所定時間後の該前走車の到達予想位置及びその到達予想位置における予想速度を求める前走車予想値算出手段と、該前走車の到達予想位置と前記予想値算出手段により求められた自車両の到達予想位置とから前記所定時間後の前走車及び自車両間の車間距離を求める予想車間距離算出手段と、前記前走車の予想速度と前記予想値算出手段により求められた自車両の予想速度とから前記所定時間後の前走車及び自車両間の車間速度差を求める車間速度差算出手段とを具備する。
【００２６】
そして、前記車間距離及び車間速度差に基づき車両の加減速度修正データを作成する第２の加減速度データ算出手段を具備し、前記加減速制御手段は前記加減速データ算出手段及び第２の加減速データ算出手段によりそれぞれ作成された加減速度修正データを択一的に選択して車両の加減速度を制御する。
【００２７】
これによれば、前記前走車から前記車々間通信手段を介して得られる該前走車の現在の走行位置から前記所定時間後の該前走車の到達予想位置及び予想速度を前記前走車予想値算出手段により求め、さらにその求めた前走車の到達予想位置及び予想速度と前述の如く求められた自車両の到達予想位置及び予想速度とから前記所定時間後の前走車との車間距離及び車間速度差をそれぞれ前記予想車間距離算出手段及び車間速度差算出手段により求める。そして、該車間距離及び車間速度差に基づき、前記第２の加減速データ算出手段により加減速度修正データを作成し、その作成した加減速度修正データと、前記速度計画に対する距離偏差及び速度偏差に応じて作成された加減速度修正データとが前記加減速制御手段によって択一的に選択されて自車両の加減速度が制御される。
【００２８】
これにより、走行経路上の速度計画のみならず、所定時間後の将来的な前走車との間の車間距離や車間速度差を考慮して、車両の速度制御を行うことができる。
【００２９】
この場合、前記加減速制御手段は前記加減速データ算出手段及び第２の加減速データ算出手段によりそれぞれ作成された加減速度修正データのうち、車両の前進側の加速度が小さくなる加減速度修正データを選択して車両の加減速度を制御することが好ましい。
【００３０】
このようにすることで、走行経路上の速度計画に従った車両の加減速度の制御と、前走車との車間距離や車間速度差を考慮した加減速度の制御とのうち、最も適切な車両の加減速度の制御を行うことができる。
【００３１】
尚、前記前走車予想値算出手段は、前記車々間通信手段を介して得られる前記前走車の走行位置とその走行位置の一階微分値により表される前走車の速度とその走行位置の二階微分値により表される前走車の加速度とにより前記前走車の到達予想位置を算出し、該走行位置の一階微分値により表される前走車の速度と該走行位置の二階微分値により表される前走車の加速度とにより前記前走車の予想速度を算出することで、前記予想値算出手段と同様に、該前走車の到達予想位置や予想速度を容易に求めることができる。
【００３２】
そして、この場合、前記車々間通信手段により送受信する情報が車両の走行位置に関する情報の他に車両の速度及び加速度に関する情報を含むときには、前記車々間通信手段を介して得られる前記前走車の走行位置、速度及び加速度により前記前走車の到達予想位置を算出し、該車々間通信手段を介して得られる前記前走車の速度及び加速度により前記前走車の予想速度を算出するようにしてもよい。
【００３３】
また、本発明では、走行経路上に該走行経路を示す経路マーカが設けられた走行路を、前記経路マーカをマーカ検出センサにより検出しつつ自動走行する自動走行車において、前記走行経路における自車両の現在の走行位置を認識する走行位置認識手段と、少なくとも前走車と後続車との間で車両の走行位置に関する情報を相互に送受信する車々間通信手段と、自車両の現在の走行位置、速度及び加速度に基づき所定時間後の到達予想位置及びその到達予想位置における予想速度を求める自車両予想値算出手段と、前記前走車から前記車々間通信手段を介して得られる情報に基づき前記所定時間後の該前走車の到達予想位置及びその到達予想位置における予想速度を求める前走車予想値算出手段と、該前走車の到達予想位置と前記自車両の到達予想位置とから前記所定時間後の前走車及び自車両間の車間距離を求める予想車間距離算出手段と、前記前走車の予想速度と前記自車両の予想速度とから前記所定時間後の前走車及び自車両間の車間速度差を求める車間速度差算出手段と、前記車間距離及び車間速度差に基づき車両の加減速度修正データを作成する加減速度データ算出手段と、該加減速度修正データに基づき自車両の加減速度を制御する加減速制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００３４】
これによれば、前記前走車及び自車両間の車間距離及び車間速度差に基づいて自車両の加減速度が制御されるので、前走車との間に適正な車間距離を保持しつつ前記走行経路に沿った自動走行を行うことができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明の自動走行車の一実施形態を図を用いて説明する。
【００３６】
まず、本実施形態のシステムの概要を説明する。図２を参照して、本実施形態の自動走行車Ａは、道路（走行路）の中央の走行経路Ｂ上に、例えば１m 間隔で経路マーカとしての磁気情報源（磁気ネイル）Ｃが埋め込まれた自動走行用道路上を、該磁気情報源Ｃを検出しながら自動走行を行うものである。そして、自車Ａの前方に前走車（図２では図示せず）が在る場合（自車Ａが追従車である場合）には、その前走車との間に所要の車間距離を維持しつつ追従自動走行を行うものである。この場合、路側には情報提供設備としての漏洩同軸ケーブル（ＬＣＸケーブル）Ｄが設置され、この漏洩同軸ケーブルＤと自動走行車Ａとの間で自動走行に必要な情報が送受信されるようになっている。また、前走車と追従車（後続車）との間で自車の走行状態を示す情報が相互に送受信（車々間通信）されるようになっている。
【００３７】
このような自動走行を行う本実施形態の自動走行車のシステム構成を図１に示す。
【００３８】
同図１を参照して、本実施形態では、通信信号処理装置１と、制御計画処理装置２と、車両の横方向（操舵方向）制御装置３と、車速制御装置４とがそれぞれに信号処理装置（ＣＰＵ）を具備したモジュールとして各車両に搭載されている。また、各車両には、車両の横方向（操舵方向）の角速度を検出するヨーレートセンサー５と、前記磁気情報源Ｃを検出する磁気センサ６（マーカ検出センサ）と、車輪の一回転毎に（車輪の一回転に相当する走行距離毎に）パルスを出力する車輪パルスセンサ８と、車両の前後方向の加速度を検出する前後加速度センサ９と、前走車や前方障害物の検出すると共にそれらの物体までの距離を検出するレーザレーダ１０とが備えられ、それらの検出データが適宜、前記装置１〜４に与えられる。
【００３９】
この場合、前記磁気センサ６は、図２に示すように車両の前側バンパ下部と後側バンパ下部とにそれぞれ設けられている。そして、それらの各磁気センサ６は、単にその下方の磁気情報源Ｃを検出するだけでなく、この磁気情報源Ｃの中心から左右約４５ｃｍの範囲で該磁気情報源Ｃに対する磁気センサ６の横方向（車幅方向）の位置を、該磁気情報源Ｃに対する車両の前後部の横方向の位置として検出する。
【００４０】
これらのセンサ５，６，８，９及びレーザレーダ１０の検出データが与えられる前記各装置１〜４は次のような機能を有する。
【００４１】
通信信号処理装置１は、前記漏洩同軸ケーブル（ＬＣＸケーブル）Ｄとの間での通信及び車々間通信を行う通信手段としての機能を有するものであり、それぞれの通信を車両に備えたアンテナや送受信器から成る通信機器７，１１を介して行う。
【００４２】
この場合、漏洩同軸ケーブルＤとの通信では、漏洩同軸ケーブルＤからは、車両の走行エリアにおける速度指令情報や、道路の曲率情報、渋滞情報、緊急メッセージ情報等が受信され、車両側からは自車のＩＤナンバーが送信される。このＩＤナンバーにより、漏洩同軸ケーブルＤ側では各車両の走行位置が把握される。そして、通信信号処理装置１は、受信した速度指令情報等を制御計画処理装置２に与える。
【００４３】
一方、車々間通信では、前走車と追従車との間で、各車両において後述のように把握される走行経路Ｂ上の車両の時々刻々の走行位置（走行距離）、速度（車速）、前後加速度及び後述の速度計画等を示すデータが相互に送受信される。そして、それらのデータは、各車両において、通信信号処理装置１から制御計画処理装置２に与えられる。
【００４４】
また、通信信号処理装置１は、走行経路Ｂ上における自車の走行位置を認識する走行位置認識手段としての機能も有している。
【００４５】
本実施形態では、次のように走行位置を認識する。すなわち、本実施形態の自動走行車は基本的には磁気情報源Ｃが配列された走行経路Ｂ上を走行するので、該走行経路Ｂ上における車両の走行距離が該走行経路Ｂ上における車両の走行位置を示すものとなる。そこで、通信信号処理装置１は、走行経路Ｂ上での走行を開始してから前記磁気センサ６により検出される磁気情報源Ｃの検出回数をカウントし、その検出回数に磁気情報源Ｃの間隔（一定）を乗算してなる距離を走行経路Ｂ上における車両の走行距離として把握する。但し、車両が走行経路Ｂから逸脱して、磁気情報源Ｃの検出を逃す場合もあり、このような場合には、前記車輪パルスセンサ８の出力に基づいて走行距離を把握する。そして、このように把握した走行距離により、車両が所持する走行経路Ｂの地図データ上で車両の走行位置を認識してそれを制御計画処理装置２に与える。この場合、走行経路Ｂの地図データは、磁気情報源Ｃの点列データとして表され、これは、あらかじめ車両の記憶装置に記憶保持してもよいし、あるいは、前記漏洩同軸ケーブルＤ等との通信によって外部から所定の走行区域毎に受信するようにしてもよい。
【００４６】
尚、本実施形態では、走行経路Ｂ上の磁気情報源Ｃは、例えば５００ｍ間隔で磁気極性を反転してなるビット情報が設けられており、磁気センサ６によりこのビット情報の検出が行われる毎に、上記５００ｍの間隔を基準として走行距離の修正が行われる（例えば、走行距離が５００ｍの整数倍となるように修正する）。
【００４７】
制御計画処理装置２は、自動走行スタートスイッチ１２が接続され、この自動走行スタートスイッチ１２のＯＮ操作に応じて自動走行のための情報の作成を開始する。
【００４８】
この制御計画処理装置２は、速度計画作成手段としての機能を有し、漏洩同軸ケーブルＤから通信信号処理装置１を介して与えられる車両の走行エリアに対応した速度指令情報に基づき、走行経路Ｂ上における車両の走行位置と速度との関係を規定する速度計画を作成する。この場合、漏洩同軸ケーブルＤから指示された速度に従うように速度計画を作成する。例えば、ある走行エリアで８０ｋｍ／ｈの速度指令が与えられたとき、今現在の車両の速度が７８ｋｍ／ｈであれば、車両の速度を８０ｋｍ／ｈまで所定の加速度（例えば２ｋｍ／ｈ／ｍｉｎ）で増速し、その後、８０ｋｍ／ｈの速度を維持するように速度計画を作成する。
【００４９】
また、制御計画処理装置２は予定値決定手段としての機能を有し、上記のように作成した速度計画に基づいて、現在の車両の走行位置からあらかじめ定められた所定時間Ｔ（本実施形態では例えば１．５秒）後に到達すべき到達予定位置と、その到達予定位置における車両の予定速度とを決定する。例えば、車両の現在位置からの速度計画が８０ｋｍ／ｈ（２２．２ｍ／秒）の速度を一定に維持するように作成されておれば、前記所定時間Ｔ（１．５秒）後の到達予定位置は走行経路Ｂ上を今現在の位置から３３．３ｍ進行した地点であり、また、その到達予定位置における予定速度は８０ｋｍ／ｈである。
【００５０】
さらに、制御計画処理装置２は予想値算出手段、偏差算出手段及び加減速度データ算出手段としての機能を有し、さらに追従車側にあっては、前走者予想値算出手段、予想車間距離算出手段、車間速度差算出手段及び第２の加減速度データ算出手段としての機能も有する。
【００５１】
予想値算出手段としての機能は、前記所定時間Ｔ後の自車の到達予想位置と予想速度とを求めるものである。到達予想位置は、前記通信信号処理装置１から与えられる自車の現在の走行位置（走行距離）、現在の速度及び現在の加速度から後述の演算により求め、予想速度は自車の現在の速度と加速度とから後述の演算により求める。
【００５２】
この場合、本実施形態では、前記到達予想位置や予想速度を求めるための車両の速度は、基本的には通信信号処理装置１から与えられる車両の時々刻々の走行位置の最新の一階微分値、すなわち単位時間当たりの走行位置の変化量により求める。同様に、車両の加速度は、基本的には車両の時々刻々の走行位置の最新の二階微分値、すなわち単位時間当たりの走行位置の変化速度により求める。そして、このように求めた車両の速度と加速度とを用いて到達予想位置や予想速度を求める。但し、車両が走行経路Ｂから逸脱して走行位置を正しく把握できなかったような場合には、前記車輪パルスセンサ８の出力により把握される走行距離の単位時間当たりの変化量により検出される速度や前記前後加速度センサにより検出される加速度を用いて到達予想位置や予想速度を求める。尚、この場合、車両の速度の検出は、速度センサを用いて行うようにしてもよい。
【００５３】
偏差算出手段としての機能は、前述の速度計画に基づく所定時間Ｔ後の到達予定位置と前記到達予想位置との距離偏差（位置誤差）を求めると共に、速度計画に基づく所定時間Ｔ後の予定速度と前記予想速度との速度偏差（速度誤差）を求めるものであり、それらの算出は減算演算により行われる。
【００５４】
加減速度データ算出手段としての機能は、上記距離偏差及び速度偏差に基づき、車両の加減速度修正データ（車両の加減速度を修正するための制御量）を作成するものであり、本実施形態では、上記距離偏差及び速度偏差にそれぞれ所定のゲイン係数を乗算してなる値を互いに加算することにより加減速度修正データを作成する。
【００５５】
また、追従車側における前走車予想値算出手段としての機能は、前記所定時間Ｔ後の前走車の到達予想位置と予想速度とを求めるものである。前走車の到達予想位置は、前記車々間通信によって自車の通信信号処理装置１を介して得られる前走車の現在の走行位置（走行距離）、現在の速度及び現在の加速度から自車の場合と同様の後述の演算によって求め、前走車の予想速度は、前走車の現在の速度及び加速度から自車の場合と同様の後述の演算によって求める。尚、この場合、前走車の現在の速度や加速度は、車々間通信によって与えられる前走車の走行位置のデータから、前述と同様に、該走行位置の一階微分値や二階微分値により求めるようにしてもよい。
【００５６】
追従車側における予想車間距離算出手段としての機能は、前記所定時間Ｔ後に予想される前走車との車間距離を求めるものであり、上記のように求められる前走車の到達予想位置と自車において前述の如く求められる自車の到達予想位置との距離差を演算することにより、所定時間Ｔ後の予想車間距離を求める。
【００５７】
同様に、追従車側における車間速度差算出手段としての機能は、前記所定時間Ｔ後に予想される前走車との速度差を求めるものであり、前走車の予想速度と自車の予想速度との差を演算することにより、所定時間Ｔ後の車間速度差を求める。
【００５８】
また、追従車側における第２の加減速度データ算出手段は、上記予想車間距離及び車間速度差に基づき、車両の加減速度修正データ（車両の加減速度を修正するための制御量）を作成するものであり、本実施形態では、上記予想車間距離を自車の速度に応じた目標車間距離で調整したものに所定のゲイン係数を乗算してなる値と、上記車間速度差に所定のゲイン係数を乗算してなる値とを互いに加算することにより加減速度修正データを作成する。
【００５９】
これらの機能を有する制御計画処理装置２は、さらに、車両の前後の二つの前記磁気センサ６の出力（走行経路Ｂに対する各磁気センサ６の横方向の位置データ）に基づき、走行経路Ｂ（磁気情報源列）に対する車両の現在の横方向の位置偏差や方向偏差（車両と走行経路Ｂとのなす角度θ、図２参照）を求めるようにしている。また、制御計画処理装置２は、車両の現在速度や操舵量、漏洩同軸ケーブルＤから与えられる道路の曲率情報等に基づき、前記所定時間Ｔ後の車両の走行経路Ｂに対する横方向の位置偏差や方向偏差を予測するようにしている。これらのデータは、車両を走行経路Ｂに沿って走行させるための操舵制御に使用されるものである。
【００６０】
また、この制御計画処理装置２は、追従車の場合は自車の速度、前走車の速度、前走車までの車間距離、前方道路形状や車線形状等のデータを表示装置１８や音声出力装置１７に出力する。
【００６１】
そして、前走車の場合は自車の速度、追従車の速度、追従車までの車間距離、前方道路形状や車線形状等のデータを表示装置１８、及び音声出力装置１７に出力する。
【００６２】
ここで、前走車及び追従車間の上記の車間距離は、前述の車々間通信もしくはレーザレーダ１０によって得られるものであり、前方道路形状や車線形状等のデータは漏洩同軸ケーブルＤとの通信によって得られるものである。
【００６３】
尚、本実施形態では、前記所定時間Ｔを１．５秒に設定しているが、１秒〜２秒の範囲で設定することが好ましい。
【００６４】
横方向制御装置３は、制御計画処理装置２の出力結果（前述の横方向の位置偏差や方向偏差等のデータ）に基づいて、車両を走行経路Ｂに沿わせるための操舵角の指示信号を生成し、その操舵角指示信号により車両のステアリング操作伝達系に設けられたアクチュエータ１４を制御する。
【００６５】
このアクチュエータ１４の制御により、ステアリングが自動制御され走行経路Ｂ（磁気情報源列）に沿った走行が行われる。
【００６６】
車速制御装置４は、制御計画処理装置２により生成される加減速度修正データに基づき加速度指示信号を生成し、その加速度指示信号によりスロットル系に設けられたアクチュエータ１５やブレーキ系に設けられたアクチュエータ１６を制御する。
【００６７】
この各アクチュエータ１５，１６の制御により、車両のスロットル系やブレーキ系が作動され、車両の加減速が行われる。
【００６８】
尚、この車速制御装置４には、図示しないブレーキペダルの操作を検知するブレーキペダルスイッチ１３が接続されており、このスイッチ１３の信号によりブレーキペダルが踏まれたことが検出された場合には、車速制御を解除する。
【００６９】
また、車速制御装置４は、前記レーザレーダ１０により前走車以外の障害物が検出された場合々等、状況に応じてレーザレーダ１０の出力に基づき、ブレーキ量の制御を行う。
【００７０】
次に本実施形態の自動走行車における車速制御を図３のブロック線図を参照しつつ説明する。
【００７１】
前述の如く通信信号処理装置１により磁気センサ６の検出信号に基づいて求められた自車位置Xi(0) ２１と、この自車位置Xi(0) から制御計画処理装置２により求められた自車速度Vi(0) （位置の一階微分値）２２と、自車加速度Ai(0) （位置の二階微分値）２３とが制御計画処理装置２において、自車のＴ秒後の状態を予想する処理部２４へ出力される。
【００７２】
この処理部２４は予想値算出手段として機能するものであり、Ｔ秒後の到達予想位置Xi(T) 、及びＴ秒後の予想速度Vi(T) をそれぞれ次式（１），（２）により求める。
【００７３】
Vi(T)＝Vi(0) ＋Ai(0) ×Ｔ                      ……（１）
Xi(T)＝Xi(0) ＋Vi(O) ×Ｔ＋１／２×Ai(0) ×Ｔ2 ……（２）
一方、制御計画処理装置２の制御計画処理部２５は、速度計画作成手段及び予定値決定手段としての機能を有し、前述の如く漏洩同軸ケーブルＤからの速度指令に基づき、走行経路Ｂに沿った速度計画を作成して、Ｔ秒後の到達予定位置Xi'(T)及び予定速度Vi'(T)を求める。
【００７４】
上記のように処理部２４で求められた到達予想位置Xi(T) 及び予想速度Vi(T) と、処理部２５で求められた到達予定位置Xi'(T)及び予定速度Vi'(T)は偏差算出手段としての機能を有する偏差演算部５０に出力される。この偏差演算部５０では、到達予定位置Xi'(T)及び予定速度Vi'(T)からそれぞれ到達予想位置Xi(T) 及び予想速度Vi(T) を減算することにより、Ｔ秒後の距離偏差及び速度偏差を算出し、それらが加減速度データ作成手段としての機能を有する変換部２６に出力される。
【００７５】
この変換部２６では、前記距離偏差及び速度偏差にそれぞれ所定のゲインＫx ，Ｋu を乗算してなる値を互いに加算してなる加減速度修正データが生成され、それが車速制御装置４に備えた比較部２７へ出力される。
【００７６】
以上の処理は、前走車及び追従車のいずれにおいても同様に行われる。
【００７７】
また、追従車にあっては、前走車との車々間通信によって得られた前走車の現在の走行位置Xi-1(0) ２８、速度Vi-1(0) ２９及び加速度Ai-1(0) ３０が、追従車の制御計画処理装置２において、前走車のＴ秒後の状態を予想する処理部３１へ出力される。
【００７８】
この処理部３１は、前走車予想値算出手段として機能するものであり、前走車のＴ秒後の到達予想位置Xi-1(T) 、及びＴ秒後の予想速度Vi-1(T) をそれぞれ前記式（１），（２）と同じ形の演算式（図３参照）により求める。
【００７９】
この処理部３１で求められた前走車の到達予想位置Xi-1(T) 及び予想速度Vi-1(T) は、前記処理部２４で求められた自車（追従車）の到達予想位置Xi(T) 及び予想速度Vi(T) と共に、予想車間距離算出手段及び車間速度差算出手段としての機能を有する車間演算部４０に出力される。この車間演算部４０では、前走車のＴ秒後の到達予想位置Xi-1(T) 及び予想速度Vi-1(T) から、それぞれ自車（追従車）のＴ秒後の到達予想位置Xi(T) 及び予想速度Vi(T) を減算することにより、Ｔ秒後の車間距離及び車間速度差を算出する。
【００８０】
尚、本実施形態では、追従車の自車速度Vi(0) ２２に応じて車間距離の調整を行うための目標車間距離調整手段３２も設けられており、車間演算部４０では、目標車間距離調整手段３２により自車速度Vi(0) ２２に応じて所定の関数により生成される目標車間距離ｄを、前走車の到達予想位置Xi-1(T) から自車（追従車）の到達予想位置Xi(T) を減算してなるＴ秒後の予想車間距離からさらに減算して、その予想車間距離と目標車間距離ｄとの偏差を求めるようにしている。
【００８１】
このようにするのは、走行開始初期や、走行終了近くの時点で追従車が前走車に接近し過ぎるのを防止するためである。尚、車間距離の設定方法によっては、この目標車間距離調整手段３２を省略することも可能である。
上記のように車間演算部４０によって算出された車間距離データ（予想車間距離と目標車間距離との偏差）と、車間速度差のデータは第２の加減速データ算出手段としての機能を有する変換部３３に出力される。この変換部３３では、上記車間距離データと、車間速度差データとにそれぞれ所定のゲインＫx1，Ｋu1を乗算してなる値を互いに加算してなる加減速度修正データが生成され、それが車速制御装置４の前記比較部２７へ出力される。
【００８２】
車速制御装置４において、上記比較部２７は、前述の速度計画に対する自車のＴ秒後の予想偏差に基づく加減速度修正データ（変換部２６の出力）と、前述のＴ秒後の前走車との予想車間距離及び車間速度差に基づく加減速度修正データ（変換部３３の出力）とを比較し、追従車が前走車に接近し過ぎないように車両の前進側の加速度が小さなものとなる加減速度修正データを択一的に選択し、スロットル側積分器４１、ブレーキ側積分器４２に出力する。
【００８３】
尚、この場合、前走車にあっては、その前方に他車がいないか、あるいはその前方他車が自車から十分に離れている場合には、比較部２７は、前述の速度計画に対する自車のＴ秒後の予想偏差に基づく加減速度修正データ（変換部２６の出力）を出力する。
【００８４】
また、比較部２７では、例えば、前走車側では変換部２６側の修正データを出力し、追従車側では、変換部３３側の修正データを出力するようにしてもよい。
【００８５】
このように加減速度修正データが入力された積分器４１，４２は該加減速度修正データを積分し、その積分値（これは目標車速に相当するものとなる）をそれぞれスロットル制御量換算部３４及びブレーキ制御量換算部３５に出力する。
【００８６】
スロットル制御量換算部３４では、積分器４１の出力に加えて、車両の現在の車速や、図示しないエンジンの回転数、変速機のギヤ段数等のデータが与えられ、これらのデータからあらかじめ定められマップ等を用いてスロットルの指示開度が決定される。そして、このスロットル指示開度に基づき、スロットル制御部３６によって、前記スロットル用のアクチュエータ１５の操作量を規定する指示デューティが該アクチュエータ１５に与えられ、それにより該アクチュエータ１５が制御される。
【００８７】
また、ブレーキ制御量換算部３５では、積分器４２の出力に加えて、車両の現在の車速データが与えられ、それらのデータからマップ等を用いてブレーキの指示圧が決定される。そして、このブレーキ指示圧に基づき、ブレーキ制御部３７によって、前記ブレーキ用のアクチュエータ１６の操作量を規定する指示デューティが該アクチュエータ１６に与えられ、それにより該アクチュエータ１６が制御される。
【００８８】
以上のような制御によって、前走車にあっては、速度計画に対する自車のＴ秒後の予想偏差に基づく加減速度修正データに従って、車速制御が行われる。そして、追従車にあっては、前走車との適正な車間距離が維持できる状態では、速度計画に対する自車のＴ秒後の予想偏差に基づく加減速度修正データに従って、車速制御が行われ、適正な車間距離を維持できなくなる虞れが生じると、Ｔ秒後の前走車との予想車間距離及び車間速度差に基づく加減速度修正データに従って、車速制御が行われる。
【００８９】
尚、本実施形態では、前記磁気情報源Ｃが検出できずに、前走車の走行位置が正しく検出できない場合には、前記レーザレーダ１０の出力を用いて次のように車間距離を制御する。
【００９０】
すなわち、自車及び前走車の車体長をｄｃ（例えば５ｍ）、前走車の走行位置をXi-1、自車の走行位置をXi、レーダ１０の出力により検出された車間距離をｄｒとすると、次式（３）により前走車の走行位置を逐次算出する。
【００９１】
Xi-1＝Xi＋ｄｒ＋ｄｃ    ……（３）
そして、この式（３）により求めた前走車の走行位置Xi-1を前記到達予想位置Xi-1(T) に代えて車間演算部４０に与える。
【００９２】
また、車々間通信が故障等により正常にできない場合には、追従車側で前走車の走行位置や速度のデータが該車々間通信では得られないので、この場合もレーダ１０の出力を利用する。すなわち、前走車の走行位置Xi-1を前述と同様に、前記（３）式により求め、また、前走車の速度Vi-1は、自車位置Xiと前走車の位置Xi-1との距離差（＝ｄｒ＋ｄｃ）を微分することで求められる自車に対する前走車の相対速度を自車の速度Viに加算して求める。そして、このようにして求められた前走車の走行位置Xi-1と速度Vi-1とをそれぞれ前記到達予想位置Xi-1(T) 及び予想速度Vi-1(T) に代えて車間演算部４０に入力する。
【００９３】
尚、本実施形態における横方向（操舵方向）の位置制御においては、車両の前後の磁気センサ６の出力に基づき得られる車両の現在位置における走行経路Ｂに対する横方向の位置偏差及び方向偏差（角度偏差）や、漏洩同軸ケーブルＤから得られる車両前方の道路の曲率情報等に基づき、所定時間後の車両の予想到達位置と、走行経路Ｂ上の目標到達位置との位置偏差や方向偏差が求められ、それらの位置偏差や方向偏差に基づき、車両が走行経路Ｂに沿うように操舵量が求められる。
【００９４】
以上説明した本実施形態の自動走行車によれば、速度計画に対する自車のＴ秒後に予想される将来的な走行位置及び速度の速度計画に対する予想偏差に基いて車両の加減速度修正データを求めて、車速制御を行うので、走行経路Ｂに沿った自動走行を滑らかに行うことができる。また、追従車側においては、さらに、自車と前走車とのＴ秒後に予想される将来的な予想車間距離及び車間速度差に基づいて車両の加減速度修正データを求めて、車速制御を行うので、前走車との適正な車間距離を確実に維持しつつ走行経路Ｂに沿って滑らかに自動走行することができる。
【００９５】
また、前走車と追従車とでシステム構成を同一としているため、僅かなソフト（プログラム）上の処理の違いで、前走車及び追従車の両者について、それぞれに適合した自動走行を行うことができる。
【００９６】
また、システム（装置１〜４）をモジュール化して、それぞれにＣＰＵを搭載したため、極めて高精度且つ高速に信号処理を行うことができる。
【００９７】
尚、以上説明した実施形態では、磁気情報源Ｃを検出できない場合等を考慮して、車輪パルスセンサ８や加速度センサ９、レーザレーダ１０を備えたが、これらを削除して、磁気情報源Ｃの検出回数のみによって、車両の走行位置（走行距離）を把握し、また、その走行位置を一階微分及び二階微分して車両の速度や加速度を把握するようにしてもよい。
【００９８】
また、走行経路Ｂに設ける情報源は、磁気情報源Ｃに限定されるものではなく、例えば色彩的あるいは図形的なマークを走行経路Ｂに配列し、それを光学的に検出すうようにしてもよい。そして、そのマークの間隔は１ｍに限定されるものではない。
【００９９】
また、本実施形態では、走行情報提供設備として漏洩同軸ケーブルＤを使用するものを示したが、セルラー方式の無線設備やビーコン等を使用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の自動走行車のシステム構成図。
【図２】図１の自動走行車の磁気センシングを示す説明図。
【図３】図１の自動走行車の車速制御を説明するためのブロック図。
【符号の説明】
Ｂ…走行経路、Ｃ…経路マーカ（磁気情報源）、Ｄ…漏洩同軸ケーブル（情報提供設備）、１…通信信号処理装置（通信手段、走行位置認識手段）、２…制御計画処理装置（速度計画作成手段、予定値決定手段、予想値算出手段、偏差算出手段、加減速度データ算出手段、前走車予想値算出手段、予想車間距離算出手段、車間速度差算出手段）、４…車速制御処理装置（加減速制御手段）、６…磁気センサ（マーカ検出センサ）。
【図１】
0003808558.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003808558.tif 000004