自動運転支援システム

この発明は、車載器、自動運転車両、自動運転支援システム、自動運転監視装置、道路管理装置及び自動運転情報収集装置に関する。 に関する。

自動運転が可能な自動運転可能車両は、自車両に、カメラ、レーザ、レーダ等の多数のセンサを搭載して自車両の周囲を検知、観察し、自車両を中心に車両や人及び構造物などの障害物の有無を判断する。また、自動運転可能車両は、自車両の車速パルスや走行速度及び受信したGPS信号とナビゲーション地図データとのマップマッチングによって、現在位置や車両速度から求められる未来位置を判断する。自動運転可能車両はセンサ情報と自車両位置情報とを駆使して、自動運転を行う(例えば特許文献1〜9)。

特開2014−108771号公報

特開2005−324661号公報

特開2014−32489号公報

特開2002−251690号公報

特開2005−250564号公報

特開平9−161196号公報

特開2002−236993号公報

特開2011−162132号公報

特開2008−290680号公報

特開2013−84147号公報

特開2000−259982号公報

特開平9−86223号公報

特開2011−118603号公報

特開2007−241439号公報

特開平11−53685号公報

しかし、自動運転可能車両が走行する道路において事故や渋滞等の事象が発生した場合においては、自動運転可能車両が自動運転走行するのは前記事象に遭遇する可能性があるため危険である。また、自動運転走行中の車両の運転者が事故や渋滞に気づいた場合、突然、自動運転を解除し、急ブレーキ操作や急ハンドル操作を行うと、周囲の車両も危険となる。また、事故防止の観点からは、自動運転可能車両が自動運転で走行中であることを周囲の車両に示すことが望ましい。

この本発明は、自動運転可能車両に伴う事故を防止することを目的とする。

この発明の自動運転支援システムは 管理道路にて計測された点群データに基づき、3次元道路線形データを生成する配信装置と、 上記管理道路において渋滞と事故との少なくともいずれかの事象が発生している場合に、上記配信装置が生成した3次元道路線形データのうち自動運転を禁止する区間を示す3次元道路線形データを送信する自動運転情報収集装置と を備える。

本発明によって、自動運転可能車両に伴う事故を防止することができる。

実施の形態1の図で、自動運転支援システム1000の構成図。

実施の形態1の図で、自動運転支援システム1000の概要を示す図。

実施の形態1の図で、自動運転支援システム1000の概要を示す別の図。

実施の形態1の図で、自動運転支援・監視装置100のブロック図。

実施の形態1の図で、自動運転道路管理装置200〜監視カメラ230のブロック図。

実施の形態1の図で、自動運転判定・制御装置300のブロック図。

実施の形態1の図で、支援情報提供装置400〜QZS補強データ中継装置430のブロック図。

実施の形態1の図で、自動運転可能車両3000の搭載する装置を示す図。

実施の形態1の図で、車載器3500のブロック図。

実施の形態1の図で、自動運転支援システム1000の動作を示すシーケンス図。

実施の形態1の図で、3次元道路線形データの収集および道路線形配信データの生成方法を示す図。

実施の形態1の図で、測量車両が収集する3次元道路線形データを説明する図。

実施の形態1の図で、車両位置検知レーダ420の機能を示す図。

実施の形態2の図で、自動運転表示装置3900を示す図。

実施の形態3の図で、自動運転支援・監視装置100等のハードウェア構成を示す図。

以下の実施の形態に登場する用語を予め説明する。 <1>「非自動運転車両2000」とは、運転者による手動操作で走行する、自動運転走行できない車両を意味する。非自動運転車両2000は、以下、車両2000と記す。 <2>「自動運転可能車両3000」とは、自動運転が可能な車両を意味する。自動運転可能車両3000は、以下、車両3000と記す。 <3>「自動運転休止車両3010」とは、車両3000のうち、自動運転で走行しておらず、運転者による手動操作で走行中の車両を意味する。自動運転休止車両3010は、以下、休止車両3010と記す。 <4>「マニュアル運転」とは、自動運転ではない、運転者による手動運転を意味する。<5>「自動運転」とは、人の運転操作によらず、各種の装置によって車両を走行させる運転である。 <6>「自動運転稼働車両3011」とは、車両3000のうち、自動運転で走行中の車両を意味する。自動運転稼働車両3011は、以下、稼働車両3011と記す。 <7>「同報送信」とは、車両3000に向けて送信することを意味する。なお、車両2000をも対象にしても構わない。

また、以下の実施の形態に登場する信号を予め説明する。 <1>指標信号91A,ビーコン信号91B: 指標信号91Aは車載器3500が送信し、自動運転判定・制御装置300が受信する。指標信号91Aは、車両3000の位置を含む信号である。以下の実施の形態では、指標信号91Aはビーコン信号91Bである。 <2>マニュアル運転指示信号92A: マニュアル運転指示信号92Aは自動運転支援・監視装置100が生成し、自動運転判定・制御装置300を介して送信し、車載器3500が受信する。マニュアル運転指示信号92Aは、マニュアル運転を指示する信号である。 <3>自動運転可能信号92B: 自動運転可能信号92Bは自動運転支援・監視装置100が生成し、自動運転判定・制御装置300を介して送信し、車載器3500が受信する。自動運転可能信号92Bは、自動運転を許可する信号である。 <4>自動運転指示信号93: 自動運転指示信号93は複数種類の装置から送信され、車載器3500が受信する。自動運転指示信号93は、自動運転を指示する信号である。 <5>切替指示信号94: 自動運転支援・監視装置100が生成し、自動運転判定・制御装置300を介して送信し、車載器3500が受信する。切替指示信号94は、自動運転または非自動運転のいずれかの運転への切り替えを強制的に指示する信号である。非自動運転から自動運転への切替を指示する切替指示信号94は、自動運転指示信号93である。 <6>切替制御信号95: 自動運転支援・監視装置100が生成し、自動運転判定・制御装置300を介して送信し、車載器3500が受信する。自動運転または非自動運転のいずれかの運転への切り替えを指示する信号である点で切替指示信号94と同じである。切替制御信号には、(a)自動運転を認める自動運転可能信号92Bと、(b)車両を直接自動運転に制御する信号との2種類を含む。非自動運転から自動運転への切替を指示する切替指示信号94は(b)に該当する。 <7>切替信号96: 車両300に配置された切替操作部が出力し、車載器3500が受信する。切替信号96は、非自動運転から自動運転への切替時に操作される切替操作部が操作された場合に、切替操作部から出力される信号である。切替信号96は自動運転指示信号93である。 <8>運転状態信号99: 自動運転制御装置3300が出力し、車載器3500が受信する。運転状態信号99は、自動運転状態、自動運転状態ではない非自動運転状態、非自動運転から自動運転へ切替中、自動運転から非自動運転へ切替中の運転状態を示す信号である。 <9>判定信号90: 判定信号90は複数種類の装置から送信され、車載器3500が受信する。判定信号90は、自動運転状態と非自動運転状態とのどちらの運転状態を表示装置に表示させたらよいかを判定可能な信号である。以下の実施の形態では、判定信号90は運転状態信号99、切替指示信号94等である。

実施の形態1. ***構成の説明*** 図1は、自動運転を支援する自動運転支援システム1000の構成図である。自動運転支援システム1000は、以下、支援システム1000と記す。支援システム1000は、管理対象となる道路上を移動中の全ての車両を監視する。支援システム1000は、自動運転車両の監視装置である自動運転支援・監視装置100、道路管理装置である自動運転道路管理装置200、自動運転情報収集装置である自動運転判定・制御装置300、支援情報を提供する支援情報提供装置400を備えている。自動運転支援・監視装置100等はネットワーク800に接続しており、ネットワーク800を介して互いに通信できる。

以下では、自動運転支援・監視装置100、自動運転道路管理装置200、自動運転判定・制御装置300、支援情報提供装置400は、それぞれ、監視装置100、道路管理装置200、情報収集装置300、提供装置400と記す。

監視装置100は、道路管理装置200からマッチングデータを受信し、マッチングデータに基づいて管理道路において渋滞と事故との少なくともいずれかの事象が発生しているかどうかを判定する判定処理を実行する。監視装置100は、判定処理の結果、事象が発生していると判定した場合には、自動運転によらない運転者による手動運転であるマニュアル運転を指示するマニュアル運転指示信号92Aを送信する。以下、マニュアル運転指示信号92Aは、マニュアル信号92Aと記す。 監視装置100は、自動運転監視装置である。また管理道路とは、管理対象となる道路である。

道路管理装置200は、3D地図情報管理装置210、3D道路線形生成配信装置220、監視カメラ230を備えている。道路管理装置200は、3D地図情報管理装置210、3D道路線形生成配信装置220、監視カメラ230を監視、制御する。

3D地図情報を管理する3D地図情報管理装置210は、以下、地図管理装置210と記す。3D道路線形生成配信装置220は、以下、配信装置220と記す。

情報収集装置300は、車両3000に搭載された車載器3500から送信される車両3000の位置を含む指標信号91Aであるビーコン信号91Bを受信し、受信したビーコン信号91Bに含まれる位置を監視装置100に送信する。監視装置100は、受信した位置とマッチングデータとに基づいて、事故や渋滞などの事象が発生しているかどうかを判定し、それらの事象が発生していると判定した場合には、マニュアル信号92Aを情報収集装置300に送信し、情報収集装置300にマニュアル信号92Aを同報送信させる。

情報収集装置300が受信するビーコン信号91Bは、車両識別情報を含む。情報収集装置300は、車両識別情報も監視装置100に送信する。監視装置100は、車両識別情報を用いて、管理道路に存在する自動運転可能車両を識別する。

情報収集装置300が受信するビーコン信号91Bは、さらに、車両3000が自動運転中かどうかを示す運転モード情報を含む。情報収集装置300は、運転モード情報も監視装置100に送信する。監視装置100は、運転モード情報を用いて、管理道路に存在する車両3000のうち自動運転を行っている稼働車両3011を特定する。

監視装置100は、マッチングデータに基づいて管理道路において事故と渋滞との少なくともいずれかを含む事象が解消したかどうかを判定し、この事象が解消したと判定した場合には、自動運転を許可する自動運転可能信号92Bを送信する。

監視装置100は、マニュアル信号92Aを送信する際には、管理道路のうち自動運転を禁止する区間を示す自動運転不可区間情報を送信する。

提供装置400は、車両合流計算装置410、車両位置検知レーダ420、QZS補強データ中継装置430を備えている。提供装置400は、管理道路に合流する合流道路から管理道路に合流する合流車両の予測位置を含む予測計算結果を取得し、取得した前記予測計算結果を支援情報として配信する。

以下、車両合流計算装置410、車両位置検知レーダ420、QZS補強データ中継装置430は、それぞれ、計算装置410、レーダ420、中継装置430と記す。

図2は、支援システム1000の概要を示す図である。図2は管理道路である本線11、本線12と、本線11への合流道路21、本線12からの出口道路22を示している。図2では、監視カメラ230、レーダ420が配置されている。また、提供装置400、情報収集装置300が配置されている様子を示している。図2では、監視カメラ230、レーダ420、情報収集装置300、提供装置400が、管理道路沿いに配置されているが、この理由は、走行車両の検知のため、あるいは車両3000の車載器3500との通信のためである。図2において、地点51は、本線12からインターチェンジに分流する出口道路21への分岐を示す。地点52は、高速道路の本線12での走行を示す。地点53は、インターチェンジにおける分岐を示す。地点54は、高速道路の本線11での走行を示す。地点55は、合流道路21によってインターチェンジから高速道路の本線11への合流を示す。

図3は、支援システム1000の概要を示す別の図である。図3に示すように、支援システム1000では準天頂衛星QZSやGPS衛星から送信される情報を用いてもよい。準天頂衛星QZSからの情報は測位に用いる補正情報である。GPS衛星からの情報は測位用の情報である。

図4は、監視装置100のブロック図である。監視装置100は、制御部101、通信部102、記憶部103を備えている。

図5は、道路管理装置200〜監視カメラ230のブロック図である。道路管理装置200は、制御部201、通信部202、記憶部203を備えている。地図管理装置210は、制御部211、通信部212、記憶部213を備えている。記憶部213は3D地図情報214を格納する。配信装置220は、制御部221、通信部222、記憶部223を備えている。監視カメラ230は、カメラ部231、通信部232、記憶部233を備えている。

図6は、情報収集装置300のブロック図である。情報収集装置300は、制御部301、通信部302、記憶部303を備えている。

図7は、提供装置400〜中継装置430のブロック図である。提供装置400は、制御部401、通信部402、記憶部403を備えている。計算装置410は、制御部411、通信部412、記憶部413を備えている。レーダ420は、レーダ部421、通信部422、記憶部423を備えている。中継装置430は、制御部431、通信部432、記憶部433を備えている。

図8は、車両3000の搭載する装置を示す図である。車両3000は、自動運転制御装置3300、車載器3500、自動運転表示装置3900を備えている。自動運転制御装置3300は自動運転稼働モードの場合に、自動運転を実行する装置である。車載器3500は、他の装置とデータを送受信する。自動運転表示装置3900は後述する。

図9は、車載器3500のブロック図である。車載器3500は、制御部3501、通信部3502、記憶部3503、出力指示部3504を備えている。通信部3502は、自動運転制御装置3300等の車両3000に搭載された装置からの信号、または車両3000外の装置からの信号を受信する受信機3502R(受信部)を備えるとともに、車両3000の内部または外部の装置に信号を送信する送信機3502T(送信部)を備える。出力指示部3504(または上記の送信部)は、制御部3501の制御によって、音を発生するスピーカ、あるいは色や画像を表示する表示装置、あるいは光を発する発光装置などの出力器(図示せず)に対して出力指示を送信する。これらの外部表示機能は車両に搭載されているナビゲーション装置の画面、音声スピーカ等を用いてもよい。 表示装置への表示動作としては以下の様である。車載器3500は、車両3000に搭載され、車両3000の外部から表示状態が判別可能な表示装置(自動運転表示装置3900等)に対して、自動運転状態または自動運転状態ではない非自動運転状態のいずれかの運転状態を表示させる。 この場合、車両3000の自動運転制御装置3300から運転状態を示す運転状態信号99を受信し、制御部3501は、受信機3502Rが受信した運転状態信号99に対応した表示指示を、送信機3502Tを介して表示装置に送信する。なお、受信機3502Rは、自動運転または自動運転ではない非自動運転のいずれかの運転への切り替えを指示する切替指示信号94を受信しもよい。制御部3501は、受信機3502Rが受信した切替指示信号94に対応した表示指示を、送信機3502Tを介して表示装置に送信する。

切替指示信号94は、監視装置100の制御部101で生成され、情報収集装置300を介して送信される。

受信機3502Rは、自動運転状態と非自動運転状態とのどちらの運転状態を表示装置に表示させたらよいかを判定可能な判定信号90を受信する。実施の形態1〜3では、判定信号90は、運転状態信号99、切替指示信号94等である。制御部3501は、受信機3502Rが受信した判定信号90に従う表示指示を、送信機3502Tを介して表示装置に送信する。表示装置は、表示指示に従って自動運転状態と非自動運転状態とのどちらの運転状態を表示する。表示装置は、表示指示が自動運転の表示を指示する場合は自動運転を表示し、非自動運転の表示を指示する場合は非自動運転を表示する。なお表示指示とは、自動運転あるいは非自動運転の表示を表示装置に命令する信号である。

監視装置100、道路管理装置200〜配信装置220、情報収集装置300、提供装置400、計算装置410、中継装置430における制御部は、いずれも各装置の主要動作を実行する処理装置である。監視カメラ230のカメラ部は、処理装置の機能も有するカメラである。レーダ420のレーダ部は処理装置の機能も有するレーダである。

また監視装置100等の通信部は、いずれも他の装置と通信する通信機能を有する。また監視装置100等の記憶部は、いずれも情報を記憶する記憶機能を有する。

***動作の説明*** 支援システム1000では、道路管理装置200が、車両2000、車両3000の区別なしに、管理道路上を走行する車両の情報を収集する。情報収集装置300は、車両3000を対象に、管理道路を走行する車両3000の情報を収集する。そして、監視装置100は、道路管理装置200、情報収集装置300の収集したそれぞれの情報を、道路管理装置200、情報収集装置300から取得して、車両3000の支援、監視を行う。また提供装置400は、高速道路本線である管理道路への合流箇所における情報を車両3000に提供する装置であり、支援システム1000のオプション的な装置である。

以下では、まず、図10のシーケンス図を参照して、道路管理装置200による車両の情報収集の動作を説明する。 図10は、支援システム1000の動作を示すシーケンス図である。

<1>図10に示すように、S201において、制御部201は、監視カメラ230が取得した車両ナンバデータを、地図管理装置210の3D地図データ214と時刻、位置情報、車種情報とをマッチングしてマッチングデータを生成し、道路を走行中の車両を管理する。マッチングデータは、管理対象となる管理道路を走行する車両の前記管理道路における配置状況を示す配置状況情報である。マッチングデータは記憶部203に格納される。ここでマッチングデータとは、管理道路を車両が走行する状態を示す走行状態の情報であり、どのような車両が管理道路のどの部分をどのように走行しているかを特定できる情報である。上記の時刻は、監視カメラ230が車両ナンバを撮影した時点の時刻であり、車両ナンバデータに付加されている。位置情報は、監視カメラ230から車両ナンバデータと共に送られてくる。車種情報は、取得した車両ナンバデータから制御部201が、図示していないデータベースを検索して取得することができる。 <2>S202において、制御部201は、監視装置100からの要求に応じてマッチングデータを、通信部202を介して監視装置100に送信する。

次に、地図管理装置210の動作を説明する。 <1>地図管理装置210は、道路事業社の管理している高速道路の3D地図データを管理・格納し、自動運転車両が安全に走行できる状態を維持・管理する。 <2>高速道路の3D地図データは、MMS(Mobile Mapping System、モービル・マッピング・システム)測量車両にて1回/年又は道路に付帯物や工事が生じた場合測量し、最新の3D地図データを管理する。 <3>S203において、地図管理装置210の制御部211は、配信装置220が3D道路線形データを生成できるように、3D地図データを配信装置220に送信する。この3D道路線形データは、S204において、配信装置220の制御部221が通信部222を介して提供装置400に送信する。この3D道路線形データは、提供装置400を介して車両3000に配信される。 <4>なお、監視装置100から装置を指定して3D地図データの送信要求があった場合、制御部211は、通信部212を介して、指定の装置に3D地図データを送信する。

次に、配信装置220の動作を説明する。 <1>S203で述べたように、配信装置220の制御部221は、地図管理装置210から送信された高速道路の3D地図データを基に、3D道路線形データを生成する。 <2>S204で述べたように、制御部221は、生成した3D道路線形データを提供装置400に伝送する。 <3>3D道路線形データは、3つのインターチェンジ間の距離を1つのデータ量とし、インターチェンジの各ETCレーン(ETCは登録商標)の入口第一アンテナと出口第一アンテナ間、車線毎、分合流とする。

図11は、3次元地図情報の収集および道路線形配信データの生成方法を示す図である。図11に示すように、MMS測量車両の測量によって3次元地図情報を収集する。測量車両は、GPS受信機、カメラ、レーザスキャナ等を備えており、これらの装置を用いて、3次元地図情報を収集する。配信装置220では、制御部221が測量データである3次元地図情報のレーザ点群データを読み込み、道路線形配信データを生成する。生成した道路線形配信データは、制御部221がデータベースとして管理する。

図12は、測量車両が収集する3次元地図情報を説明する図である。図12では航空写真80にノード、リンクを重ねている。図12には樹木60、車両2000または車両3000や道路が映っている。3次元地図情報は、ノードと、ノード間を結ぶリンクとからなるデータである。ノードは3次元の座標値を有する。本図では、車線中央にノードとリンクを示しているが、道路上の白線や路肩のガードレールを用いてノードとリンクからなるデータを生成してもよい。

次に監視カメラ230の動作を説明する。 <1>監視カメラ230は、管理道路を走行中の車両2000,3000の挙動を監視する。 <2>監視カメラ230は、走行中の車両2000,3000の車両ナンバを読み取るカメラ部231、読み取った車両ナンバを読み取った時刻と共に車両ナンバデータとして道路管理装置200に伝送するカメラ部231、及び記憶部233を備える。S201で述べたように、カメラ部231は、伝送データには、車両ナンバを読み取った位置情報も含める。 <3>道路管理装置200への車両ナンバ及び位置情報の伝送ができない場合は、カメラ部231は、記憶部233に車両ナンバデータを200枚程度保持(最新データに上書き保存、保存枚数は物理的な記憶容量で規定されるため200枚と固定するものではない)し、データ伝送ができるようになった場合は、保存データを伝送する。

次に、図10を参照して情報収集装置300の動作を説明する。 <1>S301において、情報収集装置300は、管理道路上を走行している車両3000から、自動運転の休止状態の休止車両3010であるか、自動運転の稼働状態の稼働車両3011であるかを示す情報を含む車載器3500の送信機から送信されるビーコン信号91Bを受信する。このビーコン信号91Bは、図10に示すように、 自動運転稼働モード、自動運転休止モードのいずれの運転モードであるかを示す運転モード情報、 自車両の現在位置の情報(緯度、経度、高度等)、

自車両の車両速度情報、

自車両に事故が発生したかどうかを知らせる事故発報有無信号、

車両を識別する車両識別情報、 を含む。情報収集装置300の制御部301は、通信部302を介してビーコン信号91Bを受信する。車両3000からのビーコン信号91Bは、「802.11p、ITS FORUM RC−005、ARIB STD−T75、ARIB STD−T109」で規定されるデータフォーマットとする。 このビーコン信号91Bはセキュリティ付与によって暗号化されているので、情報収集装置300の制御部301は、平文化する機能を有する。また制御部301は送信するデータを暗号化する機能も有する。 <2>S302において、制御部301は、受信したビーコン信号91Bの情報を、監視装置100に暗号化して伝送する。 <3>S303において、監視装置100から通信部302を介して「マニュアル信号92A」を受信した場合、制御部301は、「マニュアル信号92A」を通信部302によって同報送信する。 <4>S304において、「マニュアル信号92A」と併せて送信される「自動運転不可区間情報」を受信した場合、制御部301は、配信装置220が生成した道路線形データを関連付けた「自動運転不可区間情報/道路線形データ」を同報通信する。「自動運転不可区間情報/道路線形データ」とは、その名のとおり、自動運転を不可とする区間を示す道路線形データのことである。道路線形データは、制御部301が通信部302を介して配信装置220から受信する。 <5>なお、同報通信は、「802.11p、ITS FORUM RC−005、ARIB STD−T75、ARIB STD−T109」で規定されるデータフォーマットとする。制御部301による通信部302を介した送信は、セキュリティを付与して暗号化送信するものとする。 <6>監視装置100は、「マニュアル信号92A」を送信した後に、自動運転が可能な状態になったと判断した場合、自動運転を許可する「自動運転可能信号92B」を情報収集装置300に送信する。このとき、制御部301は通信部302が「自動運転可能信号92B」を受信した場合、S305において、「自動運転可能信号92B」を同報送信により中継する。

次に、図10を参照して提供装置400の動作を説明する。提供装置400は、計算装置410の出力結果を本線である管理道路を走行している車両に対して事故予防として支援情報を送信する。なお、提供装置400は、管理道路の道路線形データ(ノードとリンクデータ)を車両3000に提供する。車両3000は、どのような状況の道路を走行しているかを知ることができる。

80 航空写真、91A 指標信号、91B ビーコン信号、92A マニュアル信号、92B 自動運転可能信号、93 自動運転指示信号、94 切替指示信号、95 切替制御信号、96 切替信号、99 運転状態信号、1000 自動運転支援システム、800 ネットワーク、100 監視装置、101 制御部、102 通信部、103 記憶部、200 道路管理装置、201 制御部、202 通信部、203 記憶部、210 地図管理装置、211 制御部、212 通信部、213 記憶部、220 配信装置、221 制御部、222 通信部、223 記憶部、230 監視カメラ、231 カメラ部、232 通信部、233 記憶部、300 情報収集装置、301 制御部、302 通信部、303 記憶部、400 提供装置、401 制御部、402 通信部、403 記憶部、410 計算装置、411 制御部、412 通信部、413 記憶部、420 レーダ、421 レーダ部、422 通信部、423 記憶部、430 中継装置、431 制御部、432 通信部、433 記憶部、2000 車両、3000 車両、3010 休止車両、3011 稼働車両、3300 自動運転制御装置、3500 車載器、3501 制御部、3502 通信部、3502R 受信機、3502T 送信機、3503 記憶部、3504 出力指示部、3900 自動運転表示装置。