(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両制御装置によって車両の走行を自動制御する車両自動制御システムにおいて、
車両の走行路に所定の間隔で設けられ、絶対位置の情報を含む走行路の状況を示す走行路情報が予め記憶設定されたマーカと、
車両に取り付けられた車載アンテナと、
車両に取り付けられて前記車載アンテナによる電波の送受信を制御する情報処理装置とが設けられ、
前記車載アンテナは、電力伝送用電波とデータ通信用電波の２種類の電波のうち少なくとも電力伝送用電波を送信し、
前記マーカは、前記車載アンテナの電波領域に入ることで、前記車載アンテナから送信された前記電力伝送用電波から電力を電力受信アンテナによって受電して動作可能状態となって、データ通信アンテナにより前記走行路情報をデータ通信用電波で送信し、
前記情報処理装置は、前記車載アンテナによって受信された前記マーカからのデータ通信用電波から前記走行路情報を取得して前記車両制御装置に通知することを特徴とする車両自動制御システム。
【請求項２】
前記マーカは、
前記車載アンテナから送信される電力伝送用電波を受信する電力受信用アンテナと、前記データ通信用電波を送受信するデータ受信アンテナ及びデータ送信アンテナと各種部品とが実装されたプリント基板とを、前記電力受信用アンテナが前記車載アンテナ側となるように所定の間隔をもって、適当な強度を持ち電波が透過可能な材料によって生成されたケース内に収納されて構成されていることを特徴とする請求項１記載の車両自動制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両を自動運転制御する車両自動制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、道路交通制御システムとして、自動車や新物流用トラックなどの自動運転システムが研究開発されている。車両を自動運転制御するためには、車両が進行すべき道路の状態、走行位置等を知るために位置検出装置が必要である。位置検出には、（１）誘導ケーブルを道路に沿って配設して連続的に行なう方式と、（２）ある間隔で道路にマーカを設置する方式がある。
【０００３】
前記（２）の方式のような、ある間隔で設置されたマーカを検出して車両を運転制御する場合、図５に示すようにして行なわれている。すなわち、道路１の車線に沿ってマーカ、例えば柱状の磁気ネイル２を所定の間隔で埋設すると共に、車両３の先頭位置、つまり、バンパ４の部分に横方向に３つの磁気センサ５ａ〜５ｃを一定間隔で設置する。
【０００４】
車両３の走行中、磁気センサ５ａ〜５ｃは、センシングエリアに入った磁気ネイル２の車線方向に対する横方向の相対位置を検出し、その相対位置情報を車両制御装置（上位機器）６へ入力する。車両制御装置６は、磁気センサ５ａ〜５ｃにより検出した磁気ネイル２の相対位置情報に基づいて、車両３の車線に対する変位量を算出し、変位を小さくするように車両３の操舵を行ない、車両３を磁気ネイル２に沿って走行させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の磁気ネイル２を用いた車両の運転制御では、磁気センサ５ａ〜５ｃのセンシングエリア内にある磁気ネイル２の相対位置情報しか得られないため、走行ルートの先にあるカーブや勾配といった道路状況の変化を前もって検出することができない。
【０００６】
このため現時点までに得られた走行情報から前方の道路状態を予測して運転制御を行なうことになるが、その誤差が大きく、円滑な運転操作を行なうことができない。
【０００７】
すなわち、ある時刻に行なわれる運転制御の内容が、その一定時間後に行なわれることになる運転制御の内容を考慮できないため、人間が行なうような道路状況の変化を先読みし、柔軟に対応した乗り心地の良い運転操作を実現するのが困難となる。例えば、道路状況が急激に変化する場合は、その地点において、急ブレーキ、急ハンドルといった無理な運転が必要となってしまう。
【０００８】
また、個々の磁気ネイル２は、個別情報を持たないため、車両の絶対的な走行位置、走行経路を検出できない。道路の分岐・合流部において安全運転を行なうためには、各車両の絶対走行位置に関する情報を得ることが不可欠であるが、この絶対位置情報を取得できないため、分岐・合流部での運転制御を行なうことが困難となっていた。
【０００９】
本発明は前記のような事情を考慮してなされたもので、車両がマーカ個別の絶対位置の情報を含む走行路情報と車両の運行制御に関する車両制御情報を取得して円滑な運転制御を行なうことができる車両自動制御システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両制御装置によって車両の走行を自動制御する車両自動制御システムにおいて、車両の走行路に所定の間隔で設けられ、絶対位置の情報を含む走行路の状況を示す走行路情報が予め記憶設定されたマーカと、車両に取り付けられた車載アンテナと、車両に取り付けられて前記車載アンテナによる電波の送受信を制御する情報処理装置とが設けられ、前記車載アンテナは、電力伝送用電波とデータ通信用電波の２種類の電波のうち少なくとも電力伝送用電波を送信し、前記マーカは、前記車載アンテナの電波領域に入ることで、前記車載アンテナから送信された前記電力伝送用電波から電力を電力受信アンテナによって受電して動作可能状態となって、データ通信アンテナにより前記走行路情報をデータ通信用電波で送信し、前記情報処理装置は、前記車載アンテナによって受信された前記マーカからのデータ通信用電波から前記走行路情報を取得して前記車両制御装置に通知することを特徴とする。
また、前記マーカは、前記車載アンテナから送信される電力伝送用電波を受信する電力受信用アンテナと、前記データ通信用電波を送受信するデータ受信アンテナ及びデータ送信アンテナと各種部品とが実装されたプリント基板とを、前記電力受信用アンテナが前記車載アンテナ側となるように所定の間隔をもって、適当な強度を持ち電波が透過可能な材料によって生成されたケース内に収納されて構成されていることを特徴とする。
【００１１】
（作用）
このような構成によれば、運転制御を行なう上位機器（車両制御装置）が、マーカ個別の一定区間先の道路状況を示す情報（走行路情報）と車両の運行制御（どのように車両を制御するかを示す）に関する車両制御情報とを得ることができるため、車両の進行方向における来るべき道路状況の変化等を前もって察知し、現在時刻からある一定時間内までに行われる運転制御を一連のものとすることができ、より人間の運転に近い柔軟で滑らかな運転制御が可能となる。道路状況の急激な変化に対しても、前もってその情報を得ることができるため、余裕を持った対処が可能となる。
【００１２】
また、個々のマーカから絶対位置の情報を得ることができるため、道路の分岐・合流部での運転制御に必要不可欠な各車両の絶対的位置・走行経路を検出することができ、分岐・合流部での安全な運転制御が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本実施形態に係わる車両自動制御システムの概略を示す外観構成図、図２は同側面図である。
【００１４】
図１及び図２に示すように、本実施形態における車両自動制御システムでは、車両（本実施形態においては自動車）が走行すべき道路１（走行路）の路面上に、車線に沿ってマーカ１１を所定の間隔で設置する。
【００１５】
一方、車両３の先頭部位の下側に路面と対向するように車載アンテナ１２を設ける。車載アンテナ１２は、車両３内に搭載された情報処理装置１３と有線により接続され、さらに情報処理装置１３は、車両３の操舵、速度等を制御する車両制御装置６と有線により接続される。
【００１６】
図３は、本実施形態における車両自動制御システムの構成を示すブロック図である。図３に示すように、車両自動制御システムには、マーカ１１、車載アンテナ１２、及び情報処理装置１３が含まれている。
【００１７】
マーカ１１は、制御部２０、メモリ２２、電力受信部２４、電力受信アンテナ２６、復調部２８、データ受信アンテナ３０、変調部３２、データ送信アンテナ３４によって構成されている。
【００１８】
制御部２０は、マーカ１１におけるデータ処理を制御するもので、復調部２８を介したデータ受信、変調部３２を介したデータ送信、メモリ２２に対するデータの読み出し／書き込み等を行なう。制御部２０は、電力受信部２４からの電力供給に応じて駆動される。
【００１９】
メモリ２２は、制御部２０の制御のもとで各種データを格納するためのもので、各マーカ１１固有の情報と、車両３側の運行制御に必要となる情報が含まれている。
【００２０】
各マーカ１１固有の情報には、例えば次に示すように走行路情報として、
（１）マーカＩＤ（連続性の分かる識別番号）
（２）絶対位置
（３）車線番号
（４）経路情報（道路形状、曲率）
（５）経路情報（勾配）
（６）分岐／合流情報
等がある。また、車両３側の運行制御（どのように車両３を制御すべきかを示す）に必要となる車両制御情報としては、例えば次に示すように、
（７）車両運行情報（速度）
（８）車両運行情報（車間距離）
（９）次マーカ位置
等がある。
【００２１】
電力受信部２４は、電力受信アンテナ２６を介して、車両３より電力供給を受けて、制御部２０を含むマーカ１１内の各部に電力供給を行なう。電力受信アンテナ２６は、例えばループアンテナによって構成され、車載アンテナ１２の電力送信アンテナ５０からの電力伝送用電波を受信する。
【００２２】
復調部２８は、データ受信アンテナ３０を介して、車載アンテナ１２のデータ送信アンテナ５２から送信されたデータ通信用電波をもとに、データを復調して制御部２０に出力する。データ受信アンテナ３０は、例えばパッチアンテナによって構成されてプリント基板上に実装され、車載アンテナ１２のデータ送信アンテナ５２から送信されたデータ通信用電波を受信する。
【００２３】
変調部３２は、制御部２０からのデータを変調して、データ送信アンテナ３４からデータ通信用電波を送信する。データ送信アンテナ３４は、例えばパッチアンテナによって構成されてプリント基板上に実装され、変調部３２によって変調されたデータをデータ通信用電波によって送信する。
【００２４】
また、マーカ１１は、図４（ａ）（ｂ）の側面断面図ような構造をもって道路１に配設される。図４（ａ）は路面設置タイプを示し、図４（ｂ）は路面埋設タイプを示している。
【００２５】
図４（ａ）に示す路面設置タイプは、車両３等が上を通過しても破壊されない強度、構造を持ち、電波が透過可能な材料（例えば樹脂）によって生成されたケース６０内に、図３に示す各部が収納されている。すなわち、データ通信アンテナ６１（データ受信アンテナ３０、データ送信アンテナ３４）及び構成部品等が実装されたプリント基板６２の上に、所定間隔をもって電力受信アンテナ２６が配置されている。電力受信アンテナ２６を上部（車載アンテナ１２に近い側）に配置することで電力供給を容易にし、またプリント基板６２と所定間隔を設けることで電力受給による実装部品に対する悪影響を発生さらせないようにしている。また、路面設置タイプであれば、道路１へのマーカ１１の設置を容易に行なうことができる。
【００２６】
図４（ｂ）に示す路面埋設タイプは、ケース６０内における電力受信アンテナ２６、データ通信アンテナ６１、及びプリント基板６２の配置は同じであるが、ケース６０の上面部が路面と一致するように埋設されている。路面埋設タイプであれば、道路１の路面を平坦にすることができる。
【００２７】
なお、図４（ａ）（ｂ）に示す路面設置タイプ、路面埋設タイプの何れも、上から見ると円形となる。
次に、車載アンテナ１２は、図３に示すように、電力送信アンテナ５０、データ送信アンテナ５２、データ受信アンテナ５４を含んで構成されている。
【００２８】
電力送信アンテナ５０は、情報処理装置１３の電力供給部４４において生成された電力を電力伝送用電波として送信する。
データ送信アンテナ５２は、情報処理装置１３の変調部４６において変調されたデータを、データ通信用電波として送信する。
【００２９】
データ受信アンテナ５４は、マーカ１１のデータ送信アンテナ３４から送信されるデータ通信用電波を受信して復調部４８に出力する。
車載アンテナ１２とマーカ１１と間におけるデータ送信（データ送信用電波）には高周波信号（例えばマイクロ波）を用いるものとする。
【００３０】
情報処理装置１３は、図３に示すように、制御部４０、電力供給部４４、変調部４６、復調部４８によって構成されている。
制御部４０は、情報処理装置１３におけるデータ処理及びマーカ１１に対する電力供給を制御するもので、電力供給部４４を介した電力供給、変調部４６を介したデータ送信、復調部４８を介したデータ受信等を行なう。
【００３１】
電力供給部４４は、マーカ１１に供給するための電力を生成し、電力送信アンテナ５０を介して電力供給用電波によって供給する。
変調部４６は、制御部４０からのデータを変調して、データ送信アンテナ５２からデータ通信用電波を送信する。
【００３２】
復調部４８は、データ受信アンテナ５４を介して、マーカ１１のデータ送信アンテナ３４から送信されたデータ通信用電波をもとに、データを復調して制御部４０と共に車両制御装置６に出力する。
【００３３】
次に、本実施形態における車両自動制御システムの動作について説明する。
車両３は、情報処理装置１３の電力供給部４４で生成した電力を、車載アンテナ１２内の電力送信アンテナ５０を介して電力伝送用電波として送信しながら道路１上を走行する。
【００３４】
マーカ１１は、車両３が近接することによって車載アンテナ１２の電波領域に入ることにより、電力受信アンテナ２６によって電力伝送用電波を受信し、電力受信部２４においてマーカ１１の電源電力に変換する。これにより、マーカ１１の電源が投入されて作動開始する。
【００３５】
マーカ１１が作動開始すると、制御部２０は、メモリ２２から絶対位置データ等のデータを読み出して変調部３２に転送する。変調部３２は、制御部２０からのデータを変調し、この変調データをデータ送信アンテナ３４を介してデータ通信用電波の形で車載アンテナ１２へ送信する。
【００３６】
車載アンテナ１２は、データ受信アンテナ５４によって、データ送信アンテナ３４から送信されたデータ通信用電波を受信して、情報処理装置１３の復調部４８へ変調データを出力する。
【００３７】
復調部４８は、変調データを復調して、マーカ１１からのデータを制御部４０と共に車両制御装置６に出力する。
マーカ１１から得られるデータには、前述したようにマーカ１１固有の情報として、（１）マーカＩＤ（連続性の分かる識別番号）、（２）絶対位置、（３）車線番号、（４）経路情報（道路形状、曲率）、（５）経路情報（勾配）、（６）分岐／合流情報、（７）車両運行情報（速度）、（８）車両運行情報（車間距離）、（９）次マーカ位置等が含まれている。
【００３８】
すなわち車両３は、マーカ１１固有の情報（走行路情報）を取得することで、車両３がこれから走行しようとする走行路の状況や車両３の絶対的位置、さらにどのように車両を制御すべきかを示す車両制御情報を得ることができる。
【００３９】
車両制御装置６は、道路状況の急激な変化に対しても、マーカ１１から得た各情報をもとにして、より人間の運転に近い柔軟で滑らかな運転制御（操舵、速度等の制御）を行なう。
【００４０】
また、車両制御装置６は、個々のマーカ１１から道路１の分岐・合流部での運転制御に必要不可欠な各車両の絶対的位置・走行経路を検出することができるため、分岐・合流部での安全な運転制御が実現できる。
【００４１】
なお、場合によっては、情報処理装置１３は、制御部４０において発生したデータ、または車両制御装置６から受信したデータをマーカ１１に送信して、マーカ１１のメモリ２２に格納されたデータの内容を書き替えることもできる。
【００４２】
すなわち、制御部４０は、マーカ１１に送信するデータを変調部４６へ転送し、変調部４６においてデータを変調する。変調部４６は、変調データをデータ送信アンテナ５２を介して、データ通信用電波の形でマーカ１１に送信する。
【００４３】
マーカ１１は、データ受信アンテナ３０によって車載アンテナ１２から送信されたデータ通信用電波を受信する。復調部２８は、データ受信アンテナ３０によって受信された変調データを復調して制御部２０に出力する。
【００４４】
制御部２０は、復調部２８によって復調されたデータに対して所定の処理、例えば受信したデータをメモリ２２に書き込む処理を実行する。従って、例えばマーカ１１を道路１に配設した後に、予めメモリ２２に格納されているマーカ固有の情報を変更する、あるいは別のデータを追加するといったこともできる。
【００４７】
また、前述した実施形態においては、自動車の自動運転制御を例にして説明しているが、他にも物流システムにおいて使用される台車、列車、ＡＧＶ等、他の種類の車両の自動運転制御に適用することも可能である。
【００４８】
このようにして、運転制御を行なう車両制御装置６が、マーカ１１個別の一定区間先の道路状況を示す情報を含む走行路情報、及び車両制御情報を得ることができるため、車両３の進行方向における来るべき道路状況の変化等を前もって察知し、現在時刻からある一定時間内までに行われる運転制御を一連のものとすることができ、より人間の運転に近い柔軟で滑らかな運転制御が可能となる。
【００４９】
また、個々のマーカ１１から絶対位置の情報を得ることができるため、道路の分岐・合流部での運転制御に必要不可欠な各車両３の絶対的位置・走行経路を検出することができ、分岐・合流部での安全な運転制御が可能となる。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、走行中の車両が走行路上に配設されたマーカから、マーカ個別の絶対位置の情報を含む走行路情報と車両の運行制御に関する車両制御情報を取得することができるので、これら情報をもとにして円滑な運転制御を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係わる車両自動制御システムの概略を示す外観構成図。
【図２】図１に示す車両自動制御システムの側面図。
【図３】本実施形態における車両自動制御システムの構成を示すブロック図。
【図４】本実施形態におけるマーカの構成及び配設状況を説明するための図。
【図５】従来の自動運転システムを説明するための図。
【符号の説明】
３  車両
６  車両制御装置
１１  マーカ
１２  車載アンテナ
１３  情報処理装置
２０，４０  制御部
２２  メモリ
２４  電力受信アンテナ
２６  電力受信アンテナ
２８，４８  復調部
３０，５４  データ受信アンテナ
３２，４６  変調部
３４，５２  データ送信アンテナ
５０  電力送信アンテナ
６０  ケース
６２  プリント基板
【図１】
0003825109.tif 000002
【図２】
0003825109.tif 000003
【図３】
0003825109.tif 000004
【図４】
0003825109.tif 000005
【図５】
0003825109.tif 000006