JPH09183319A - 自動走行車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】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
行うことを目的とし、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。 【解決手段】前走車との車間距離を制御しつつ自動追従
走行する自動走行車において、前走車と自車速度との速
度差が所定値以下であるときには、前走車速度に応じて
車間距離を制御するよう自車の加減速度を制御し、速度
差が所定値以上であるときには、自車速度に応じて車間
距離を制御するよう自車の加減速度を制御する。

Description

【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（２
２．２ｍ／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）２
３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) ２
９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３
６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１
５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)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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。
2. 【請求項２】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。
3. 【請求項３】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。
4. 【請求項４】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。
5. 【請求項５】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。
6. 【請求項６】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。
7. 【請求項７】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。
8. 【請求項８】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。
9. 【請求項９】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。