JP3770975B2 - 自動走行車 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動走行車、特に前走車との車間距離を制御しつつ該前走車を自動追従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】
また、前走車を検出し、その速度に比例した関数にて車間距離を制御し前走車を自動追従走行する自動走行車が考えられている。
【００１０】
この従来の自動追従システムに依れば、図４（ａ）に示すように、前走車の発進によりその速度Ｖを検出すると、この前走車の速度Ｖに比例した車間距離Ｌが次式により算出され、これが車間距離の指令値として出力される。
【００１１】
Ｌ＝ｓ・Ｖ
尚、ここでの係数ｓは時間の単位を有するものである。
【００１２】
この車間距離Ｌを保つための自車（追従車）の加減速度が求められ、自車の速度制御が行われる。
【００１３】
加速期間が終了し、前走車が一定速度になると、自車もその速度に対応した車間距離を一定に保ちつつ、前走車と同一の一定速度となる。
【００１４】
この後、何らかの要因で前走車が急激な減速を行った場合や、渋滞や故障等で停車している車両を前走車として認識した場合、前記車間距離の指令値も急激に減少するため、それに合わせて、自車（追従車）側では、前走車との車間距離を急激に減少させるように車速制御が行われる。
【００１５】
このため、自車側では前走車の減速率よりも小さな減速率で減速して、前走車に急激に接近していくこととなってしまう。
【００１６】
これを解決するためには、例えば図４（ｂ）に示すように、発進の際（加速時）と停車の際（減速時）とでそれぞれ次式により車間距離の指令値を設定し、前走車の車速Ｖ＝０の時にＬｓ、Ｌｅ（＞０）の車間距離指令値が出されるようにすることが考えられる。
【００１７】
Ｌ＝Ｌｓ＋ｓ・Ｖ ……（発進側）
Ｌ＝Ｌｅ＋ｓ・Ｖ ……（停車側）
このようにすると、車間距離Ｌの指令値は常に、ＬｓあるいはＬｅ以上となるため、例えば前述のように前走車が急激に減速しても自車が前走車に接近し過ぎることはなくなる。
【００１８】
しかるに、この場合、車速がある程度大きくなった状態でも、ＬｓあるいはＬｅの距離分、余分に車間距離をとってしまい、必要以上に大きな車間距離が確保されてしまう。
【００１９】
また、上記のように、車速Ｖ＝０のときの車間距離Ｌｓ，Ｌｅを発進側と停車側とで異なるものとして、各別の関数により車間距離の指令値を設定すると、走行中のある適当な車速（例えば図４（ｂ）の車速Ｖｃ）で、車間距離の指令値を設定するための関数を切り換えなければならず、このとき、車間距離の指令値が不連続に変化して、自車の車速が急変してしまう虞がある。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる背景に鑑み、一定の条件下の道路、例えば、車線毎に磁気情報源が設けられた自動走行専用道路上等において、前走車との車間距離を適切にとりつつ自動追従走行を安定に行うことを目的とするものであり、特に発進・加速の際や減速・停車の際の車間距離制御をよりスムーズに、より安定に行うことを目的とするものである。
【００２１】
【課題を解決するたの手段】
本発明の第１の態様の自動走行車はかかる目的を達成するために、前走車との車間距離を制御しつつ該前走車を自動追従走行する自動走行車において、自車速度を把握する手段と、前走車速度を把握する手段と、前記自車速度及び前走車速度の速度差をあらかじめ定めた所定値と比較し、その比較結果に基づき前記自車速度又は前走車速度に応じて自車と前走車との車間距離を調整するための自車の加減速度修正データを生成する手段と、該加減速度修正データに応じて自車の加減速度を制御する制御手段とを具備し、前記加減速度修正データを生成する手段は、前記速度差が前記所定値以下であるとき、前記前走車速度に応じて前記加減速度修正データを生成し、前記速度差が前記所定値以上であるとき、前記自車速度に応じて前記加減速度修正データを生成することを特徴とするものである。
【００２２】
かかる本発明の第１の態様によれば、前記自車速度と前走車速度との速度差が前記所定値以下であるとき、すなわち、該速度差が小さいときには前走車速度に応じて自車と前走車との車間距離を調整するための加減速度修正データが生成され、その加減速度修正データに応じて前記制御手段により自車（追従車）の加減速度が制御される。このため、例えば前走車と自車とがほぼ一定の速度で走行する定常的な走行時には、それらの速度に適合した車間距離が保持されるように自車速度が制御される。
【００２３】
一方、前記速度差が前記所定値以下であるとき、すなわち、該速度差が大きいときには自車速度に応じて自車と前走車との車間距離を調整するための加減速度修正データが生成され、その加減速度修正データに応じて前記制御手段により自車の加減速度が制御される。換言すれば、自車の加減速度は、自車速度に応じて前走車との車間距離が調整されるよう制御される。従って、例えば前走車と自車との停車状態において、前走車が発進・加速して自車との速度差が大きくなると、この状態では自車の速度が低いため、前走車との車間距離がその低い自車速度に応じた短めの車間距離に調整されるよう自車の発進・加速が行われることとなる。このため、自車はスムーズに前走車に追従して走行していく。また、例えば前走車と自車との定常的な走行中に、前走車が減速・停車しようとして自車との速度差が大きくなると、この状態では自車の速度が高いため、前走車との車間距離がその高い自車速度に応じた長めの車間距離に調整されるよう自車の減速が行われることとなる。このため、自車は前走車の減速に合わせた減速率で減速していくこととなり、自車が急激に前走車に接近してしまうような事態が回避される。
【００２４】
よって、本発明の第１の態様によれば、前走車との車間距離を適切にとりつつ自動追従走行を安定に行うことができ、発進・加速の際や減速・停車の際の車間距離制御をよりスムーズに、より安定に行うことができる。
【００２５】
かかる本発明の第１の態様では、より詳しくは、前記加減速度修正データを生成する手段は、前記自車と前走車との車間距離を把握する手段と、前記速度差と前記所定値との比較結果に基づき、前記自車速度又は前走車速度に応じて自車と前走車との車間距離の指示データを生成する手段と、前記把握された車間距離と該車間距離の前記指示データとの偏差に応じて前記加減速度修正データを生成する手段とから成り、前記車間距離の指示データを生成する手段は、前記速度差が前記所定値以下であるとき、前記前走車速度に応じて前記車間距離の指示データを生成し、前記速度差が前記所定値以上であるとき、前記自車速度に応じて前記車間距離の指示データを生成する。
【００２６】
これによれば、自車と前走車との車間距離を調整するための前記加減速度修正データは、把握された車間距離と、その車間距離の指示データ（目標車間距離）との偏差に応じて生成されるので、自車の加減速度は実際の車間距離がその指示データに従うように制御される。そして、このとき、車間距離の指示データは、自車と前走車との速度差が前記所定値以下であるときには、前記前走車速度に応じて生成され、該速度差が前記所定値以上であるときには、前記自車速度に応じて生成されるので、前述の通り、自車の追従走行が行われる。
【００２７】
このように、車間距離を把握しつつ、自車速度又は前走車速度に応じて生成される車間距離の指示データとの偏差に応じて自車の加減速度を制御することで、確実に適正な車間距離を確保することができる。
【００２８】
また、本発明の第２の態様は、前走車との車間距離を制御しつつ該前走車を自動追従走行する自動走行車において、少なくとも自車速度及び自車加速度を含む自車の現在の走行状態を把握する手段と、少なくとも自車に対する前走車の位置、前走車速度及び前走車加速度を含む前走車の現在の走行状態を把握する手段と、前記自車の現在の走行状態及び前記前走車の現在の走行状態に基づき、所定時間後の自車と前走車との予想車間距離を求める手段と、前記自車速度及び前走車速度の速度差をあらかじめ定めた所定値と比較し、その比較結果に基づき前記自車速度又は前走車速度に応じて自車と前走車との車間距離の指示データを生成する手段と、前記予想車間距離と前記車間距離の指示データとの偏差に応じて自車の加減速度修正データを生成する手段と、該加減速度修正データに応じて自車の加減速度を制御する制御手段とを具備し、前記車間距離の指示データを生成する手段は、前記速度差が前記所定値以下であるとき、前記前走車速度に応じて前記車間距離の指示データを生成し、前記速度差が前記所定値以上であるとき、前記自車速度に応じて前記車間距離の指示データを生成することを特徴とするものである。
【００２９】
かかる本発明の第２の態様によれば、前記自車の現在の走行状態（自車速度や自車加速度）と前記前走車の現在の走行状態（自車に対する前走車の位置や前走車速度、前走車加速度）とに基づき所定時間後の自車と前走車との予想車間距離（車間距離の予想値）が求められる。この場合、自車の現在の走行状態は、自車速度と自車加速度とを含むので、それらのデータによって、自車の現在位置から所定時間後の走行位置を予測することができる。また、前走車の現在の走行状態は、自車に対する前走車の位置と前走車速度と前走車加速度とを含むので、それらのデータによって、自車に対する前走車の現在位置から所定時間後の走行位置を予測することができる。従って、所定時間後の自車と前走車との予想車間距離を求めることができる。
【００３０】
そして、本発明の第２の態様では、前記第１の態様と同様に、前走車と自車ととの速度差の前記所定値に対する大小関係の比較に基づく自車速度又は前走車速度に応じて車間距離の指示データが生成され、その指示データと前記予想車間距離との偏差に応じて、車間距離を調整するための加減速度修正データが生成される。さらに、その加減速度修正データに応じて自車の加減速度が制御される。
【００３１】
従って、本発明の第２の態様では、所定時間後の将来的な車間距離が自車速度又は前走車速度に応じた車間距離の指示データに従うように自車の加減速度が制御されることとなる。
【００３２】
これにより本発明の第２の態様によれば、自車の加減速度の制御の遅れ等によらずに、前記第１の態様で説明したような適切な車間距離を確保しつつ追従走行を行う作動をより確実且つ円滑に行うことができる。
【００３３】
これらの本発明の第１及び第２の態様においては、前記車間距離の指示データは、例えば前記自車速度又は前走車速度の大きさに比例した大きさのデータとする。このようにすることで、前走車速度に応じて車間距離を調整する場合と、自車速度に応じて車間距離を調整する場合とのいずれの場合においても、その速度の大きさに比例した車間距離の指示データが生成されるので、最適な車間距離を確保することができる。
【００３４】
さらに、本発明の第１の態様では、前記自車速度と前走車速度との速度差に応じて自車の第２の加減速度修正データを生成する手段を具備し、前記制御手段は、前記加減速度修正データと前記第２の加減速度修正データとの両者に応じて自車の加減速度を制御する。これと同様に本発明の第２の態様では、前記自車の現在の走行状態及び前記前走車の現在の走行状態に基づき、所定時間後の自車と前走車との予想車間速度差を求める手段と、該予想車間速度差に応じて自車の第２の加減速度修正データを生成する手段とを具備し、前記制御手段は、前記加減速度修正データと前記第２の加減速度修正データとの両者に応じて自車の加減速度を制御する。
【００３５】
このように、前記加減速度修正データに応じた加減速度の制御に加えて、自車と前走車との速度差（第２の態様では所定時間後の予想車間速度差）に応じて第２の加減速度修正データを生成し、この第２の加減速度修正データによっても、自車の加減速度を制御することによって、自車と前走車との速度差が大きい程、前走車への追従が速やかに行われるように自車の加減速度が増減されることとなる。従って、自車の前走車への追従を迅速に行うことができる。
【００３６】
そして、このとき、本発明の第２の態様にあっては、所定時間後の将来的に予想される速度差（予想車間速度差）に応じて第２の加減速度修正データを生成するので、前走車への追従をより迅速に行うことができる。
【００３７】
また、本発明の第１の態様では、少なくとも前走車と自車との間で各車両の速度を示す情報を相互に送受信する車々間通信手段を具備し、前記前走車速度を把握する手段は、該車々間通信手段により前走車から受信された情報により該前走車速度を把握する。同様に、本発明の第２の態様では、少なくとも前走車と自車との間で前記走行状態を示す情報を相互に送受信する車々間通信手段を具備し、前記前走車の走行状態を把握する手段は、該車々間通信手段により前走車から受信された情報により該前走車の走行状態を把握する。
【００３８】
このように、前記車々間通信によって、車両の速度等の走行状態の情報を相互に送受信することによって、自車側（追従車側）では、前走車の速度等の走行状態を容易に把握することができる。
【００３９】
尚、前走車の速度等の走行状態は、レーダ等を用いて把握することも可能である。
【００４０】
【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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。従って、追従車側では、この通信信号処理装置１によって、前走車の速度や加速度等の走行状態を把握する手段が構成されている。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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）。
【００５２】
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。
【００５３】
この制御計画処理装置２は、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、前記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。
【００５４】
また、制御計画処理装置２は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予定値決定手段としての機能を有する。この機能では、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。
【００５５】
さらに、制御計画処理装置２は以下に説明する予想値算出手段、偏差算出手段及び速度計画用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、以下に説明する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車間制御用加減速度データ算出手段としての機能も有する。
【００５６】
前記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。
【００５７】
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。これにより、自車速度や自車加速度を把握する手段が構成されている。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、車両の速度の把握は、速度センサを用いて行うようにしてもよい。
【００５８】
前記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。
【００５９】
前記速度計画用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、車両の速度計画用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速度計画用の加減速度修正データを作成する。
【００６０】
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を介して把握さ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て把握するようにしてもよい。
【００６１】
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後に予想される自車と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。
【００６２】
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。
【００６３】
また、追従車側における車間制御用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、車両の車間制御用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る。本実施形態では、上記予想車間距離と自車又は前走車の速度に応じた目標車間距離（これについては後述する）との偏差に所定のゲイン係数を乗算してなる値（これが本発明でいうところの加減速度修正データに相当する）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（これが本発明でいうところの第２の加減速度修正データに相当する）とを互いに加算することにより車間制御用の総合的な加減速度修正データを作成する。
【００６４】
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。
【００６５】
また、この制御計画処理装置２は、追従車の場合は自車速度、前走車速度、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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
この処理部２４は前記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。
【００７８】
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、前記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。
【００７９】
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)は前記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、それらが前記速度計画用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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
この処理部３１は、前記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。
【００８４】
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、前記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秒後の予想車間距離及び車間速度差を算出する。
【００８５】
さらに、制御計画処理装置２には、追従車の自車速度Vi(0) ２２と前走車の前走車速度Vi-1(0) ２９との速度差（｜Vi(0) −Vi-1(0) ｜）の大小に基づき、前走車と追従車との車間距離の指示データ（目標車間距離を示すデータ）を作成する目標車間距離調整手段３２も設けられている。
【００８６】
この目標車間距離調整手段３２は、自車速度Vi(0) ２２と前走車の前走車速度Vi-1(0) ２９との速度差（｜Vi(0) −Vi-1(0) ｜）をあらかじめ定めた所定値（所定速度差）と比較し、その速度差（｜Vi(0) −Vi-1(0) ｜）が所定値以上で比較的大きな値である場合には、自車速度Vi(0) ２２の大きさに比例した車間距離の指示データを作成する。逆に、速度差（｜Vi(0) −Vi-1(0) ｜）が所定値以下の比較的小さな値である場合には、前走車速度Vi-1(0) ２９の大きさに比例した車間距離の指示データを作成する。自車速度Vi(0) ２２に比例した車間距離の指示データを作成する場合と、前走車速度Vi-1(0) ２９に比例した車間距離の指示データを作成する場合とでは、いずれの場合であっても、例えば前記図４（ａ）に示した比例関数に基づき、それらの速度Vi(0) 又はVi-1(0) の大きさに対応した車間距離の指示データが作成される。尚、上記所定値は本実施形態では、例えば１０ｋｍ／ｈに設定されている。
【００８７】
このようにして作成された車間距離の指示データ（目標間距離データ）は、前記車間演算部４０に与えられ、この車間演算部４０において、該車間距離の指示データと前記予想車間距離との偏差が求められる。
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前記車間制御用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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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速度計画用の加減速度修正データによって、該速度計画に従うように車速制御が行われる。そして、追従車にあっては、Ｔ秒後の前走車との予想車間距離及び車間速度差等に基づく加減速度修正データによって、自車速度Vi(0) 又は前走車速度Vi-1(0) に応じた車間距離の指示データに従った車間距離が保たれるように車速制御が行われる。
【００９５】
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。
【００９６】
以上説明した本実施形態の自動走行車によれば、追従車側では、自車と前走車との速度差（｜Vi(0) −Vi-1(0) ｜）の大小によって、車間距離の指示データ（目標車間距離データ）を自車速度Vi(0) に応じて作成したり、前走車速度Vi-1(0) に応じて作成したりするため、従来のように前走車の減速・停車に際して自車が前走車に接近し過ぎたりするような事態を生じることなく、適正な車間距離を確保しつつスムーズに前走車を追従して走行することができる。
【００９７】
すなわち、例えば前走車と自車との停車状態から前走車が発進・加速して自車との速度差（｜Vi(0) −Vi-1(0) ｜）が大きくなると、前記車間距離の指示データは自車速度Vi(0) に応じて作成される。そして、前走車が発進・加速の開始直後では、まだ、自車速度Vi(0) が低いため、前記車間距離の指示データも小さく、従って、前走車との車間距離がその低い自車速度Vi(0) に応じた短めの車間距離に調整されるよう自車の発進・加速が行われることとなる。このため、自車はスムーズに前走車に追従して走行していく。
【００９８】
また、その自車の加速により、速度差（｜Vi(0) −Vi-1(0) ｜）が小さくなり、さらに前走車と自車（追従車）とがほぼ同じ速度で定常的な走行を行うようになると、車間距離の指示データは前走車速度Vi-1(0) に応じて作成される。従って、前走車が一定の速度で走行している場合はもちろん、前走車が緩やかに速度を変化させた場合でも、その前走車速度Vi-1(0) に応じた適正な車間距離を保持しつつ、自車がスムーズに前走車に追従して走行していく。
【００９９】
さらに、自車の走行中に、例えば漏洩同軸ケーブルからの渋滞情報や事故情報が前走車に受信され、前走車が急激な減速を行った場合や、渋滞や故障等で停止している車両を前走車として認識した場合には、前走車と自車との速度差（｜Vi(0) −Vi-1(0) ｜）が大きくなるため、前記車間距離の指示データは自車速度Vi(0) に応じて作成される。このとき、まだ、自車速度Vi(0) が高いため、前記車間距離の指示データも大きく、従って、前走車との車間距離がその高い自車速度Vi(0) に応じた長めの車間距離に調整されるよう自車の減速が行われることとなる。このため、自車は大きな減速率で減速し、自車が急激に前走車に接近してしまうような事態が回避される。
【０１００】
また、本実施形態の自動走行車では、Ｔ秒後の予想車間距離と、車間距離の指示データとの偏差に応じて車間制御用の加減速度修正データを作成しているため、将来的な車間距離が指示データに従うように制御されるため、自車の加減速度の制御の遅れ等によらずに、前述のように適切な車間距離を確保しつつ追従走行を行う作動を確実且つ円滑に行うことができる。
【０１０１】
さらに、予想車間距離と、車間距離の指示データとの偏差だけでなく、Ｔ秒後の予想される車間速度差に応じても加減速度修正データを作成して自車（追従車）の車速制御を行うので、前走車の加速あるいは減速によって、車間速度差が大きくなるような状態では、それに合わせて自車の加速あるいは減速も比較的大きな度合いで行われる。従って、前走車の加速あるいは減速に合わせた自車の加速あるいは減速を迅速に行うことができる。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
また、前走車の速度や車間距離は、レーダや、ＣＣＤカメラによる画像処理にて求めてもよい。
【０１０６】
また、本実施形態では、磁気情報源Ｃを検出しつつ所定の走行経路Ｂ上を自動走行するものを示したが、ＣＣＤカメラ等による車両前方の画像を処理することで、自車の走行位置を認識しつつ自動走行を行うようなものについても本発明を適用できる。
【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追従システムを示す全体構成図。
【図２】図１の自動走行車の磁気センシングを示す構成図。
【図３】図１の自動走行車の車速制御を示すブロック図。
【図４】従来考えられる車間距離指示のための車間距離と車速の比例関数図。
【符号の説明】
１…通信信号処理装置、２…制御計画処理装置、４…車速制御手段、３２…目標車間距離調整手段。
【発明の属する技術分野】
本発明は自動走行車、特に前走車との車間距離を制御しつつ該前走車を自動追従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】
また、前走車を検出し、その速度に比例した関数にて車間距離を制御し前走車を自動追従走行する自動走行車が考えられている。
【００１０】
この従来の自動追従システムに依れば、図４（ａ）に示すように、前走車の発進によりその速度Ｖを検出すると、この前走車の速度Ｖに比例した車間距離Ｌが次式により算出され、これが車間距離の指令値として出力される。
【００１１】
Ｌ＝ｓ・Ｖ
尚、ここでの係数ｓは時間の単位を有するものである。
【００１２】
この車間距離Ｌを保つための自車（追従車）の加減速度が求められ、自車の速度制御が行われる。
【００１３】
加速期間が終了し、前走車が一定速度になると、自車もその速度に対応した車間距離を一定に保ちつつ、前走車と同一の一定速度となる。
【００１４】
この後、何らかの要因で前走車が急激な減速を行った場合や、渋滞や故障等で停車している車両を前走車として認識した場合、前記車間距離の指令値も急激に減少するため、それに合わせて、自車（追従車）側では、前走車との車間距離を急激に減少させるように車速制御が行われる。
【００１５】
このため、自車側では前走車の減速率よりも小さな減速率で減速して、前走車に急激に接近していくこととなってしまう。
【００１６】
これを解決するためには、例えば図４（ｂ）に示すように、発進の際（加速時）と停車の際（減速時）とでそれぞれ次式により車間距離の指令値を設定し、前走車の車速Ｖ＝０の時にＬｓ、Ｌｅ（＞０）の車間距離指令値が出されるようにすることが考えられる。
【００１７】
Ｌ＝Ｌｓ＋ｓ・Ｖ ……（発進側）
Ｌ＝Ｌｅ＋ｓ・Ｖ ……（停車側）
このようにすると、車間距離Ｌの指令値は常に、ＬｓあるいはＬｅ以上となるため、例えば前述のように前走車が急激に減速しても自車が前走車に接近し過ぎることはなくなる。
【００１８】
しかるに、この場合、車速がある程度大きくなった状態でも、ＬｓあるいはＬｅの距離分、余分に車間距離をとってしまい、必要以上に大きな車間距離が確保されてしまう。
【００１９】
また、上記のように、車速Ｖ＝０のときの車間距離Ｌｓ，Ｌｅを発進側と停車側とで異なるものとして、各別の関数により車間距離の指令値を設定すると、走行中のある適当な車速（例えば図４（ｂ）の車速Ｖｃ）で、車間距離の指令値を設定するための関数を切り換えなければならず、このとき、車間距離の指令値が不連続に変化して、自車の車速が急変してしまう虞がある。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる背景に鑑み、一定の条件下の道路、例えば、車線毎に磁気情報源が設けられた自動走行専用道路上等において、前走車との車間距離を適切にとりつつ自動追従走行を安定に行うことを目的とするものであり、特に発進・加速の際や減速・停車の際の車間距離制御をよりスムーズに、より安定に行うことを目的とするものである。
【００２１】
【課題を解決するたの手段】
本発明の第１の態様の自動走行車はかかる目的を達成するために、前走車との車間距離を制御しつつ該前走車を自動追従走行する自動走行車において、自車速度を把握する手段と、前走車速度を把握する手段と、前記自車速度及び前走車速度の速度差をあらかじめ定めた所定値と比較し、その比較結果に基づき前記自車速度又は前走車速度に応じて自車と前走車との車間距離を調整するための自車の加減速度修正データを生成する手段と、該加減速度修正データに応じて自車の加減速度を制御する制御手段とを具備し、前記加減速度修正データを生成する手段は、前記速度差が前記所定値以下であるとき、前記前走車速度に応じて前記加減速度修正データを生成し、前記速度差が前記所定値以上であるとき、前記自車速度に応じて前記加減速度修正データを生成することを特徴とするものである。
【００２２】
かかる本発明の第１の態様によれば、前記自車速度と前走車速度との速度差が前記所定値以下であるとき、すなわち、該速度差が小さいときには前走車速度に応じて自車と前走車との車間距離を調整するための加減速度修正データが生成され、その加減速度修正データに応じて前記制御手段により自車（追従車）の加減速度が制御される。このため、例えば前走車と自車とがほぼ一定の速度で走行する定常的な走行時には、それらの速度に適合した車間距離が保持されるように自車速度が制御される。
【００２３】
一方、前記速度差が前記所定値以下であるとき、すなわち、該速度差が大きいときには自車速度に応じて自車と前走車との車間距離を調整するための加減速度修正データが生成され、その加減速度修正データに応じて前記制御手段により自車の加減速度が制御される。換言すれば、自車の加減速度は、自車速度に応じて前走車との車間距離が調整されるよう制御される。従って、例えば前走車と自車との停車状態において、前走車が発進・加速して自車との速度差が大きくなると、この状態では自車の速度が低いため、前走車との車間距離がその低い自車速度に応じた短めの車間距離に調整されるよう自車の発進・加速が行われることとなる。このため、自車はスムーズに前走車に追従して走行していく。また、例えば前走車と自車との定常的な走行中に、前走車が減速・停車しようとして自車との速度差が大きくなると、この状態では自車の速度が高いため、前走車との車間距離がその高い自車速度に応じた長めの車間距離に調整されるよう自車の減速が行われることとなる。このため、自車は前走車の減速に合わせた減速率で減速していくこととなり、自車が急激に前走車に接近してしまうような事態が回避される。
【００２４】
よって、本発明の第１の態様によれば、前走車との車間距離を適切にとりつつ自動追従走行を安定に行うことができ、発進・加速の際や減速・停車の際の車間距離制御をよりスムーズに、より安定に行うことができる。
【００２５】
かかる本発明の第１の態様では、より詳しくは、前記加減速度修正データを生成する手段は、前記自車と前走車との車間距離を把握する手段と、前記速度差と前記所定値との比較結果に基づき、前記自車速度又は前走車速度に応じて自車と前走車との車間距離の指示データを生成する手段と、前記把握された車間距離と該車間距離の前記指示データとの偏差に応じて前記加減速度修正データを生成する手段とから成り、前記車間距離の指示データを生成する手段は、前記速度差が前記所定値以下であるとき、前記前走車速度に応じて前記車間距離の指示データを生成し、前記速度差が前記所定値以上であるとき、前記自車速度に応じて前記車間距離の指示データを生成する。
【００２６】
これによれば、自車と前走車との車間距離を調整するための前記加減速度修正データは、把握された車間距離と、その車間距離の指示データ（目標車間距離）との偏差に応じて生成されるので、自車の加減速度は実際の車間距離がその指示データに従うように制御される。そして、このとき、車間距離の指示データは、自車と前走車との速度差が前記所定値以下であるときには、前記前走車速度に応じて生成され、該速度差が前記所定値以上であるときには、前記自車速度に応じて生成されるので、前述の通り、自車の追従走行が行われる。
【００２７】
このように、車間距離を把握しつつ、自車速度又は前走車速度に応じて生成される車間距離の指示データとの偏差に応じて自車の加減速度を制御することで、確実に適正な車間距離を確保することができる。
【００２８】
また、本発明の第２の態様は、前走車との車間距離を制御しつつ該前走車を自動追従走行する自動走行車において、少なくとも自車速度及び自車加速度を含む自車の現在の走行状態を把握する手段と、少なくとも自車に対する前走車の位置、前走車速度及び前走車加速度を含む前走車の現在の走行状態を把握する手段と、前記自車の現在の走行状態及び前記前走車の現在の走行状態に基づき、所定時間後の自車と前走車との予想車間距離を求める手段と、前記自車速度及び前走車速度の速度差をあらかじめ定めた所定値と比較し、その比較結果に基づき前記自車速度又は前走車速度に応じて自車と前走車との車間距離の指示データを生成する手段と、前記予想車間距離と前記車間距離の指示データとの偏差に応じて自車の加減速度修正データを生成する手段と、該加減速度修正データに応じて自車の加減速度を制御する制御手段とを具備し、前記車間距離の指示データを生成する手段は、前記速度差が前記所定値以下であるとき、前記前走車速度に応じて前記車間距離の指示データを生成し、前記速度差が前記所定値以上であるとき、前記自車速度に応じて前記車間距離の指示データを生成することを特徴とするものである。
【００２９】
かかる本発明の第２の態様によれば、前記自車の現在の走行状態（自車速度や自車加速度）と前記前走車の現在の走行状態（自車に対する前走車の位置や前走車速度、前走車加速度）とに基づき所定時間後の自車と前走車との予想車間距離（車間距離の予想値）が求められる。この場合、自車の現在の走行状態は、自車速度と自車加速度とを含むので、それらのデータによって、自車の現在位置から所定時間後の走行位置を予測することができる。また、前走車の現在の走行状態は、自車に対する前走車の位置と前走車速度と前走車加速度とを含むので、それらのデータによって、自車に対する前走車の現在位置から所定時間後の走行位置を予測することができる。従って、所定時間後の自車と前走車との予想車間距離を求めることができる。
【００３０】
そして、本発明の第２の態様では、前記第１の態様と同様に、前走車と自車ととの速度差の前記所定値に対する大小関係の比較に基づく自車速度又は前走車速度に応じて車間距離の指示データが生成され、その指示データと前記予想車間距離との偏差に応じて、車間距離を調整するための加減速度修正データが生成される。さらに、その加減速度修正データに応じて自車の加減速度が制御される。
【００３１】
従って、本発明の第２の態様では、所定時間後の将来的な車間距離が自車速度又は前走車速度に応じた車間距離の指示データに従うように自車の加減速度が制御されることとなる。
【００３２】
これにより本発明の第２の態様によれば、自車の加減速度の制御の遅れ等によらずに、前記第１の態様で説明したような適切な車間距離を確保しつつ追従走行を行う作動をより確実且つ円滑に行うことができる。
【００３３】
これらの本発明の第１及び第２の態様においては、前記車間距離の指示データは、例えば前記自車速度又は前走車速度の大きさに比例した大きさのデータとする。このようにすることで、前走車速度に応じて車間距離を調整する場合と、自車速度に応じて車間距離を調整する場合とのいずれの場合においても、その速度の大きさに比例した車間距離の指示データが生成されるので、最適な車間距離を確保することができる。
【００３４】
さらに、本発明の第１の態様では、前記自車速度と前走車速度との速度差に応じて自車の第２の加減速度修正データを生成する手段を具備し、前記制御手段は、前記加減速度修正データと前記第２の加減速度修正データとの両者に応じて自車の加減速度を制御する。これと同様に本発明の第２の態様では、前記自車の現在の走行状態及び前記前走車の現在の走行状態に基づき、所定時間後の自車と前走車との予想車間速度差を求める手段と、該予想車間速度差に応じて自車の第２の加減速度修正データを生成する手段とを具備し、前記制御手段は、前記加減速度修正データと前記第２の加減速度修正データとの両者に応じて自車の加減速度を制御する。
【００３５】
このように、前記加減速度修正データに応じた加減速度の制御に加えて、自車と前走車との速度差（第２の態様では所定時間後の予想車間速度差）に応じて第２の加減速度修正データを生成し、この第２の加減速度修正データによっても、自車の加減速度を制御することによって、自車と前走車との速度差が大きい程、前走車への追従が速やかに行われるように自車の加減速度が増減されることとなる。従って、自車の前走車への追従を迅速に行うことができる。
【００３６】
そして、このとき、本発明の第２の態様にあっては、所定時間後の将来的に予想される速度差（予想車間速度差）に応じて第２の加減速度修正データを生成するので、前走車への追従をより迅速に行うことができる。
【００３７】
また、本発明の第１の態様では、少なくとも前走車と自車との間で各車両の速度を示す情報を相互に送受信する車々間通信手段を具備し、前記前走車速度を把握する手段は、該車々間通信手段により前走車から受信された情報により該前走車速度を把握する。同様に、本発明の第２の態様では、少なくとも前走車と自車との間で前記走行状態を示す情報を相互に送受信する車々間通信手段を具備し、前記前走車の走行状態を把握する手段は、該車々間通信手段により前走車から受信された情報により該前走車の走行状態を把握する。
【００３８】
このように、前記車々間通信によって、車両の速度等の走行状態の情報を相互に送受信することによって、自車側（追従車側）では、前走車の速度等の走行状態を容易に把握することができる。
【００３９】
尚、前走車の速度等の走行状態は、レーダ等を用いて把握することも可能である。
【００４０】
【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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。従って、追従車側では、この通信信号処理装置１によって、前走車の速度や加速度等の走行状態を把握する手段が構成されている。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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）。
【００５２】
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。
【００５３】
この制御計画処理装置２は、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、前記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。
【００５４】
また、制御計画処理装置２は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予定値決定手段としての機能を有する。この機能では、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。
【００５５】
さらに、制御計画処理装置２は以下に説明する予想値算出手段、偏差算出手段及び速度計画用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、以下に説明する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車間制御用加減速度データ算出手段としての機能も有する。
【００５６】
前記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。
【００５７】
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。これにより、自車速度や自車加速度を把握する手段が構成されている。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、車両の速度の把握は、速度センサを用いて行うようにしてもよい。
【００５８】
前記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。
【００５９】
前記速度計画用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、車両の速度計画用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速度計画用の加減速度修正データを作成する。
【００６０】
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を介して把握さ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て把握するようにしてもよい。
【００６１】
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後に予想される自車と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。
【００６２】
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。
【００６３】
また、追従車側における車間制御用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、車両の車間制御用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る。本実施形態では、上記予想車間距離と自車又は前走車の速度に応じた目標車間距離（これについては後述する）との偏差に所定のゲイン係数を乗算してなる値（これが本発明でいうところの加減速度修正データに相当する）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（これが本発明でいうところの第２の加減速度修正データに相当する）とを互いに加算することにより車間制御用の総合的な加減速度修正データを作成する。
【００６４】
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。
【００６５】
また、この制御計画処理装置２は、追従車の場合は自車速度、前走車速度、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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
この処理部２４は前記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。
【００７８】
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、前記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。
【００７９】
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)は前記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、それらが前記速度計画用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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
この処理部３１は、前記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。
【００８４】
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、前記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秒後の予想車間距離及び車間速度差を算出する。
【００８５】
さらに、制御計画処理装置２には、追従車の自車速度Vi(0) ２２と前走車の前走車速度Vi-1(0) ２９との速度差（｜Vi(0) −Vi-1(0) ｜）の大小に基づき、前走車と追従車との車間距離の指示データ（目標車間距離を示すデータ）を作成する目標車間距離調整手段３２も設けられている。
【００８６】
この目標車間距離調整手段３２は、自車速度Vi(0) ２２と前走車の前走車速度Vi-1(0) ２９との速度差（｜Vi(0) −Vi-1(0) ｜）をあらかじめ定めた所定値（所定速度差）と比較し、その速度差（｜Vi(0) −Vi-1(0) ｜）が所定値以上で比較的大きな値である場合には、自車速度Vi(0) ２２の大きさに比例した車間距離の指示データを作成する。逆に、速度差（｜Vi(0) −Vi-1(0) ｜）が所定値以下の比較的小さな値である場合には、前走車速度Vi-1(0) ２９の大きさに比例した車間距離の指示データを作成する。自車速度Vi(0) ２２に比例した車間距離の指示データを作成する場合と、前走車速度Vi-1(0) ２９に比例した車間距離の指示データを作成する場合とでは、いずれの場合であっても、例えば前記図４（ａ）に示した比例関数に基づき、それらの速度Vi(0) 又はVi-1(0) の大きさに対応した車間距離の指示データが作成される。尚、上記所定値は本実施形態では、例えば１０ｋｍ／ｈに設定されている。
【００８７】
このようにして作成された車間距離の指示データ（目標間距離データ）は、前記車間演算部４０に与えられ、この車間演算部４０において、該車間距離の指示データと前記予想車間距離との偏差が求められる。
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前記車間制御用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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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速度計画用の加減速度修正データによって、該速度計画に従うように車速制御が行われる。そして、追従車にあっては、Ｔ秒後の前走車との予想車間距離及び車間速度差等に基づく加減速度修正データによって、自車速度Vi(0) 又は前走車速度Vi-1(0) に応じた車間距離の指示データに従った車間距離が保たれるように車速制御が行われる。
【００９５】
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。
【００９６】
以上説明した本実施形態の自動走行車によれば、追従車側では、自車と前走車との速度差（｜Vi(0) −Vi-1(0) ｜）の大小によって、車間距離の指示データ（目標車間距離データ）を自車速度Vi(0) に応じて作成したり、前走車速度Vi-1(0) に応じて作成したりするため、従来のように前走車の減速・停車に際して自車が前走車に接近し過ぎたりするような事態を生じることなく、適正な車間距離を確保しつつスムーズに前走車を追従して走行することができる。
【００９７】
すなわち、例えば前走車と自車との停車状態から前走車が発進・加速して自車との速度差（｜Vi(0) −Vi-1(0) ｜）が大きくなると、前記車間距離の指示データは自車速度Vi(0) に応じて作成される。そして、前走車が発進・加速の開始直後では、まだ、自車速度Vi(0) が低いため、前記車間距離の指示データも小さく、従って、前走車との車間距離がその低い自車速度Vi(0) に応じた短めの車間距離に調整されるよう自車の発進・加速が行われることとなる。このため、自車はスムーズに前走車に追従して走行していく。
【００９８】
また、その自車の加速により、速度差（｜Vi(0) −Vi-1(0) ｜）が小さくなり、さらに前走車と自車（追従車）とがほぼ同じ速度で定常的な走行を行うようになると、車間距離の指示データは前走車速度Vi-1(0) に応じて作成される。従って、前走車が一定の速度で走行している場合はもちろん、前走車が緩やかに速度を変化させた場合でも、その前走車速度Vi-1(0) に応じた適正な車間距離を保持しつつ、自車がスムーズに前走車に追従して走行していく。
【００９９】
さらに、自車の走行中に、例えば漏洩同軸ケーブルからの渋滞情報や事故情報が前走車に受信され、前走車が急激な減速を行った場合や、渋滞や故障等で停止している車両を前走車として認識した場合には、前走車と自車との速度差（｜Vi(0) −Vi-1(0) ｜）が大きくなるため、前記車間距離の指示データは自車速度Vi(0) に応じて作成される。このとき、まだ、自車速度Vi(0) が高いため、前記車間距離の指示データも大きく、従って、前走車との車間距離がその高い自車速度Vi(0) に応じた長めの車間距離に調整されるよう自車の減速が行われることとなる。このため、自車は大きな減速率で減速し、自車が急激に前走車に接近してしまうような事態が回避される。
【０１００】
また、本実施形態の自動走行車では、Ｔ秒後の予想車間距離と、車間距離の指示データとの偏差に応じて車間制御用の加減速度修正データを作成しているため、将来的な車間距離が指示データに従うように制御されるため、自車の加減速度の制御の遅れ等によらずに、前述のように適切な車間距離を確保しつつ追従走行を行う作動を確実且つ円滑に行うことができる。
【０１０１】
さらに、予想車間距離と、車間距離の指示データとの偏差だけでなく、Ｔ秒後の予想される車間速度差に応じても加減速度修正データを作成して自車（追従車）の車速制御を行うので、前走車の加速あるいは減速によって、車間速度差が大きくなるような状態では、それに合わせて自車の加速あるいは減速も比較的大きな度合いで行われる。従って、前走車の加速あるいは減速に合わせた自車の加速あるいは減速を迅速に行うことができる。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
また、前走車の速度や車間距離は、レーダや、ＣＣＤカメラによる画像処理にて求めてもよい。
【０１０６】
また、本実施形態では、磁気情報源Ｃを検出しつつ所定の走行経路Ｂ上を自動走行するものを示したが、ＣＣＤカメラ等による車両前方の画像を処理することで、自車の走行位置を認識しつつ自動走行を行うようなものについても本発明を適用できる。
【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追従システムを示す全体構成図。
【図２】図１の自動走行車の磁気センシングを示す構成図。
【図３】図１の自動走行車の車速制御を示すブロック図。
【図４】従来考えられる車間距離指示のための車間距離と車速の比例関数図。
【符号の説明】
１…通信信号処理装置、２…制御計画処理装置、４…車速制御手段、３２…目標車間距離調整手段。
Claims (9)
- 前走車との車間距離を制御しつつ該前走車を自動追従走行する自動走行車において、自車速度を把握する手段と、前走車速度を把握する手段と、前記自車速度及び前走車速度の速度差をあらかじめ定めた所定値と比較し、その比較結果に基づき前記自車速度又は前走車速度に応じて自車と前走車との車間距離を調整するための自車の加減速度修正データを生成する手段と、該加減速度修正データに応じて自車の加減速度を制御する制御手段とを具備し、前記加減速度修正データを生成する手段は、前記速度差が前記所定値以下であるとき、前記前走車速度に応じて前記加減速度修正データを生成し、前記速度差が前記所定値以上であるとき、前記自車速度に応じて前記加減速度修正データを生成することを特徴とする自動走行車。
- 前記加減速度修正データを生成する手段は、前記自車と前走車との車間距離を把握する手段と、前記速度差と前記所定値との比較結果に基づき、前記自車速度又は前走車速度に応じて自車と前走車との車間距離の指示データを生成する手段と、前記把握された車間距離と該車間距離の前記指示データとの偏差に応じて前記加減速度修正データを生成する手段とから成り、前記車間距離の指示データを生成する手段は、前記速度差が前記所定値以下であるとき、前記前走車速度に応じて前記車間距離の指示データを生成し、前記速度差が前記所定値以上であるとき、前記自車速度に応じて前記車間距離の指示データを生成することを特徴とする請求項１記載の自動走行車。
- 前記車間距離の指示データは、前記自車速度又は前走車速度の大きさに比例した大きさのデータであることを特徴とする請求項２記載の自動走行車。
- 前記自車速度と前走車速度との速度差に応じて自車の第２の加減速度修正データを生成する手段を具備し、前記制御手段は、前記加減速度修正データと前記第２の加減速度修正データとの両者に応じて自車の加減速度を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の自動走行車。
- 少なくとも前走車と自車との間で各車両の速度を示す情報を相互に送受信する車々間通信手段を具備し、前記前走車速度を把握する手段は、該車々間通信手段により前走車から受信された情報により該前走車速度を把握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。
- 前走車との車間距離を制御しつつ該前走車を自動追従走行する自動走行車において、少なくとも自車速度及び自車加速度を含む自車の現在の走行状態を把握する手段と、少なくとも自車に対する前走車の位置、前走車速度及び前走車加速度を含む前走車の現在の走行状態を把握する手段と、前記自車の現在の走行状態及び前記前走車の現在の走行状態に基づき、所定時間後の自車と前走車との予想車間距離を求める手段と、前記自車速度及び前走車速度の速度差をあらかじめ定めた所定値と比較し、その比較結果に基づき前記自車速度又は前走車速度に応じて自車と前走車との車間距離の指示データを生成する手段と、前記予想車間距離と前記車間距離の指示データとの偏差に応じて自車の加減速度修正データを生成する手段と、該加減速度修正データに応じて自車の加減速度を制御する制御手段とを具備し、前記車間距離の指示データを生成する手段は、前記速度差が前記所定値以下であるとき、前記前走車速度に応じて前記車間距離の指示データを生成し、前記速度差が前記所定値以上であるとき、前記自車速度に応じて前記車間距離の指示データを生成することを特徴とする自動走行車。
- 前記車間距離の指示データは、前記自車速度又は前走車速度の大きさに比例した大きさのデータであることを特徴とする請求項６記載の自動走行車。
- 前記自車の現在の走行状態及び前記前走車の現在の走行状態に基づき、所定時間後の自車と前走車との予想車間速度差を求める手段と、該予想車間速度差に応じて自車の第２の加減速度修正データを生成する手段とを具備し、前記制御手段は、前記加減速度修正データと前記第２の加減速度修正データとの両者に応じて自車の加減速度を制御することを特徴とする請求項６又は７記載の自動走行車。
- 少なくとも前走車と自車との間で前記走行状態を示す情報を相互に送受信する車々間通信手段を具備し、前記前走車の走行状態を把握する手段は、該車々間通信手段により前走車から受信された情報により該前走車の走行状態を把握することを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の自動走行車。
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