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JP2015184110A - ナビゲーション装置及び車両制御システム - Google Patents

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JP2015184110A JP2014060069A JP2014060069A JP2015184110A JP 2015184110 A JP2015184110 A JP 2015184110A JP 2014060069 A JP2014060069 A JP 2014060069A JP 2014060069 A JP2014060069 A JP 2014060069A JP 2015184110 A JP2015184110 A JP 2015184110A
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Abstract

【課題】先行車両追尾機能を有する車両において、渋滞でのドライバの運転負荷を軽減することができる経路を案内する。【解決手段】車両制御ECU3は、自動追尾走行の実行開始の指示がなされた場合に、先行車両を追尾先として選択し、その先行車両に対する自動追尾走行を制御して先行車両追尾機能を実行する。ナビECU11は、経路の探索の実行時に、通信装置により取得した道路交通情報に基づいて、高走行量区間では安定して自動追尾走行(自動運転)を実行することが可能となるという観点から、高走行量区間が存在する場合にその高走行量区間を優先するように経路を探索する【選択図】図1

Description

本発明は、先行車両追尾機能を有する車両における、指定された目的地までの推奨する経路を探索し、当該推奨経路の経路案内を行うことが可能なナビゲーション装置、及び、そのナビゲーション装置を含んで構成される車両制御システムに関する。
近年、自動車の分野では、自動運転の技術の開発が進んでおり、例えば特許文献1、2に記載されたような技術が考えられている。そのうち、特許文献1では、自動車専用道路に所定間隔で信号発信器を埋設した自動走行路線を設けると共に、自動車側に受信器を設けて、前記信号発信器から信号を受信することに基づいてステアリング、アクセル、ブレーキを制御するようにした自動走行システムが開示されている。また、この特許文献1では、カーナビゲーション装置において、目的地までの経路の探索時に、自動走行路線を優先して選択するようになっている。
ところが、この特許文献1の技術では、自動車専用道路においてインフラ整備を行って自動走行路線を設けることが前提となっており、自動車における自動運転は、自動走行路線のみにおいて可能となる技術である。そのため、実現したとしても、インフラ整備された自動走行路線の区間だけの使用に限定されるものとなり、また広く実現するには長い時間がかかるものと思われる。
また、特許文献2には、先行車両との車間距離を一定に保つように、速度、ブレーキを自動で制御する自動運転機能を備えた自動車が開示されている。そして、この特許文献2では、自車両に搭載されたカメラにより前方の車両や信号機を撮影し、その画像に基づいて、渋滞区間の長さを判定し、渋滞区間が所定値(1km)よりも短い場合には、自動運転を開始させない(ドライバの手動運転を行う)制御を行うようになっている。しかし、この特許文献2では、自動運転を推奨するものではなく、むしろ自動運転を行う機会を奪う技術となっている。
特開2004−125726号公報 特開2005−324661号公報
ところで、自動車が走行する道路にあっては、例えばスキーや旅行等のレジャーや、帰省(Uターン)等おいて、渋滞の発生がつきものである。ドライバが長距離の運転を行う場合に渋滞に巻込まれると、ドライバの運転負荷が大きくなってひどく疲れたりイライラしたりすることがよく起こる。そのため、現状では、渋滞をなるべく避けるように、例えば、夜中や早朝に出発するなど、ドライバが様々な努力を行っている。
つまり、従来では、渋滞は良くないものであるという価値観が一般的であり、なるべく渋滞を避けようとすることが普通の考え方であった。しかしながら、現状では、渋滞自体がなくなることは難しく、むしろ、渋滞があっても、ドライバの運転負荷を軽減し、イライラや疲労をできるだけ少なくするといった発想の転換が求められるのである。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、先行車両追尾機能を有する車両において、渋滞でのドライバの運転負荷を軽減することができる経路を案内することが可能なナビゲーション装置及び車両制御システムを提供するにある。
上記目的を達成するために、本発明のナビゲーション装置(2)は、先行車両追尾機能を有する車両(A)における、指定された目的地までの推奨する経路を探索し、当該推奨経路の経路案内を行うことが可能なナビゲーション装置であって、道路のうち、複数台の車両が連続的に走行している高走行量区間の情報を含む道路交通情報を取得する道路情報取得手段(15)を備えると共に、前記経路の探索の実行時に、前記道路交通情報に基づいて、前記高走行量区間を優先するように経路を探索する高走行量経路探索手段(11)を備えるところに特徴を有する(請求項1の発明)。
先行車両追尾機能を有する車両においては、自車両が走行しようとする道路上に先行して走行している先行車両を追尾する自動追尾制御を行うことによって、いわば自動運転が行われてドライバの運転負荷を軽減することが可能となる。このような先行車両追尾機能を実現するためには、自車両の行きたい道路に先行車両が安定して存在することが要件となる。
本発明のナビゲーション装置(2)によれば、道路情報取得手段(15)により、道路のうち、複数台の車両が連続的に走行している高走行量区間の情報を含む道路交通情報が取得される。このとき、高走行量区間は、複数台の車両が連続的に走行しており、先行車両が安定して存在する道路ということができ、例えば渋滞区間がこの高走行量区間に該当する。これにより、高走行量経路探索手段(11)により、高走行量区間を優先するように経路を探索することにより、先行車両追尾機能を実現することができる経路が優先されながら、経路が探索されるようになる。従って、先行車両追尾機能を有する車両(A)において、渋滞でのドライバの運転負荷を軽減することができる経路を案内することが可能になる。
また、本発明の車両制御システム(1)は、追尾先として選択した先行車両に対する自動追尾走行を制御して先行車両追尾機能を実行する追尾走行制御装置(3)と、請求項1から4のいずれか一項に記載のナビゲーション装置(2)とを含む車両制御システムであって、前記ナビゲーション装置(2)による経路案内時に前記高走行量区間を走行する際に、自動追尾走行が可能であるかどうかを判断する判断手段(3)と、前記判断手段の判断に従い、前記追尾走行制御装置(3)による自動追尾走行が可能である旨をユーザに報知する報知手段(10)とを備えるところに特徴を有する(請求項5の発明)。
本発明の車両制御システム(1)によれば、請求項1から4のいずれか一項に記載のナビゲーション装置(2)を含むので、高走行量区間を優先するように経路を探索することにより、先行車両追尾機能を実現することができる経路を優先した経路探索を行うことができる。そして、判断手段(3)により、高走行量区間を走行する際に、自動追尾走行が可能であるかどうかが判断され、その判断に従い、報知手段(10)により、追尾走行制御装置(3)による自動追尾走行が可能である旨がユーザに報知される。従って、ユーザ(ドライバ)は、その報知によって自動追尾走行が可能である旨を知ることができ、適切なタイミングで自動追尾走行を実行させることができる。
本発明の一実施例を示すもので、車両制御システムの電気的構成を概略的に示すブロック図 ナビゲーション装置の電気的構成を概略的に示すブロック図 ナビECUにおける経路探索の処理の手順を概略的に示すフローチャート 先行車両を変更する様子を模式的に示す図 高走行量区間を優先するように経路を探索する場合の2種類のパターン(a)、(b)を示す図
以下、本発明を具体化した一実施例について、図面を参照しながら説明する。図1は、車両A(図4参照:以下「自車両A」という)に搭載される本実施例に係る車両制御システム1の電気的構成を概略的に示しており、本実施例においては、車両制御システム1は、ナビゲーション装置2(図2参照)を含んだシステムとして構成される。図2は、本実施例に係るナビゲーション装置2の電気的構成を概略的に示すブロック図である。
図1に示すように、車両制御システム1は、周知の先行車両追尾機能を実現するための追尾走行制御装置としての車両制御ECU3を含んで構成される。この車両制御ECU3は、マイクロコンピュータを主体として構成されている。この車両制御ECU3は、例えばCAN(Car Area Network)等の車内LAN4を介して、エンジンECU5、トランスミッションECU6、ブレーキECU7、ステアリングECU8、各種センサ9、表示装置10、ナビECU11、無線通信装置12等と相互に接続されている。前記各種センサ9には、自車両Aに搭載された、Gセンサ、ヨーレートセンサ、車速センサ等を含んでいる。
また、車両制御ECU3には、レーザレーダ13及び操作スイッチ14が接続されている。前記レーザレーダ13は、自車両Aの前方にレーザ光を照射し、その反射光を受信することに基づいて、先行車両B、B´(図4参照)、先行車両B、B´との車間距離、先行車両B、B´との相対速度、先行車両B、B´との横ずれ量などを検出することができるようになっている。尚、複数個のレーザレーダ13を設けたり、レーザレーダ13に代えて車載カメラを用いたりする構成としても良い。
前記操作スイッチ14は、ユーザ(ドライバ)が、自動追尾走行の実行の開始、終了を指示するためのスイッチを備えている。前記表示装置10は、例えばインストルメントパネル(メータ部)等のドライバの視認可能な位置に設けられ、後述するように、自動追尾走行が可能であるかどうかを、ユーザに報知する報知手段として機能する。尚、この表示装置10は、後述するナビゲーション装置2の表示装置とは、別途に設けられているが、ナビゲーション装置2の表示装置と兼用させても良い。
そして、前記車両制御ECU3は、操作スイッチ14から自動追尾走行の実行開始の指示がなされた場合に、先行車両Bを追尾先として選択し、その先行車両Bに対する自動追尾走行を制御して先行車両追尾機能を実行する。この自動追尾走行の制御は、前記レーザレーダ13からの信号や、前記各種センサ9からの信号に基づいて、車内LAN4を介して前記エンジンECU5、トランスミッションECU6、ブレーキECU7、ステアリングECU8に対して制御信号を送信することにより行われる。これにて、自車両Aが、選択された先行車両Bの後方を一定の車間距離を空けて、所定の走行速度で自動で追尾する自動追尾走行が行われる。
このとき、車両制御ECU3は、例えばユーザの指示に基づいて、自動追尾走行が可能であるかどうかを判断し、可能である場合に、ユーザの操作スイッチ14の操作によって自動追尾走行を開始させる。そして、詳しくは後述するが、車両制御ECU3は、後述の高走行量区間を走行する際にも、自動追尾走行が可能であるかどうかを判断し、自動追尾走行が可能であると判断した場合に、前記表示装置10の表示によりその旨をユーザに報知するようになっている。従って、車両制御ECU3は、判断手段としても機能すると共に、表示装置10等と共に報知手段を構成するようになっている。更に、本実施例では、後述するように、車両制御ECU3は、追尾先変更手段としての機能も果たすようになっている。
一方、図2に示すように、前記ナビゲーション装置2は、前記ナビECU11を備えると共に、そのナビECU11に接続された、外部との無線通信を行う通信装置15、自車位置を検出するための位置検出部16、表示装置17、操作スイッチ群18、音声出力装置19、地図データベース20等を備えて構成されている。前記ナビECU11は、CPU、ROM及びRAMなどを有するコンピュータを主体として構成されており、ROM等に記憶されているプログラムに従ってナビゲーション装置2の全体を制御する。
前記位置検出部16は、電波航法による車両位置測定のための、GPS(Global Positioning System )用の人工衛星からの送信電波を受信するGPS受信機21を備える。これと共に、位置検出部16は、自立航法による車両位置推定のための、自車両Aの向いている方位を検出する方位センサ22、自車両Aの旋回角度を検出するジャイロセンサ23、自車両Aの走行距離を検出する距離センサ24を含んでいる。前記ナビECU11は、前記位置検出部16を構成する各センサ21〜24からの入力に基づいて、自車両Aの現在位置(絶対位置)、進行方向、速度や走行距離、現在時刻等を検出するようになっている。
前記地図データベース20は、例えば日本全土の道路地図データや、それに付随する、各種施設や店舗等の施設データ、マップマッチング用のデータ等を記憶するものである。前記道路地図データは、地図上の道路を、交差点等をノードとして複数の部分に分割し、各ノード間の部分をリンクとして規定したリンクデータとして与えられる。このリンクデータは、リンク固有のリンクID(識別子)、リンク長、リンクの始点,終点(ノード)の位置データ(経度,緯度)、角度(方向)データ、道路幅、道路種別などのデータを含んで構成される。また、道路地図を表示装置17の画面上に再生(描画)するためのデータも含まれている。
前記操作スイッチ部18は、前記表示装置17の画面上に設けられたタッチパネル及びその周辺に配置されたメカ式のスイッチを含んで構成されている。前記表示装置17は、例えばカラー表示可能な液晶表示器等により構成され、例えば車室内のインストルメントパネルの中央部に設けられている。この表示装置17の画面には、例えば、メニュー画面やナビゲーション機能使用時の地図画面などが表示される。前記音声出力装置19は、スピーカ等を含んで構成され、楽曲やガイド音声などの出力を行う。
また、前記通信装置15は、例えばVICS(登録商標)センタ等の情報センタから無線通信により送信される、道路交通情報(渋滞、事故、工事、車線規制、交通規制などの情報)等のナビゲーション機能に有用な最新のデータを受信するようになっている。このとき、本実施例では、通信装置15により、道路のうち、複数台の車両が連続的に走行している高走行量区間(渋滞区間を含む)の情報を取得できるようになっている。従って、通信装置15が、道路情報取得手段として機能する。
これにて、ナビゲーション装置2(ナビECU11)は、周知のように、検出された自車両Aの位置を道路地図と共に表示装置17の画面に表示するロケーション機能や、ユーザが指定した目的地までの推奨する経路を探索し、その経路を案内するルートガイダンス機能等のナビゲーション処理を実行する。このとき、ロケーション機能を実現するにあたっては、自車両Aの位置を表示される電子地図上の道路に乗せるために、自車両Aの移動軌跡と道路地図データ中の道路形状とを誤差を考慮して比較照合し、現在走行中の道路を推測するマップマッチング処理が行われる。前記経路探索は、例えば周知のダイクストラ法を用いて行われる。前記経路案内は、周知のように、表示装置17の画面表示と共に、音声出力装置19により必要な案内音声を出力することにより行われる。
ここで、経路探索において一般的に用いられるダイクストラ法について簡単に述べる。経路探索は、出発地(現在地)から目的地へ向けて、次に到達できる交差点(ノード)までの道路(リンク)の探索及びそのコスト(評価値)の計算を順次行なっていき、目的地までが最小コストとなる経路(リンク列)を求めることにより行われる。前記リンクのコスト及びノードのコストは、道路長や道路種別、車線数、道路幅、急カーブ、起伏(勾配)、信号、一時停止や踏切の有無、更には、車線規制、渋滞度、路面状況(凍結、積雪)等から、所定の計算式にて算出され、例えば他の条件が同一の道路(リンク)の場合には、道路長にほぼ比例して大きな値となるようになっている。また、交差点(ノード)において右左折を行う場合には、直進の場合よりもコストが大きくなる。
さて、本実施例では、高走行量区間では上記した自動追尾走行(自動運転)を安定して実行することが可能となるという観点から、ナビECU11は、経路の探索の実行時に、前記通信装置15により取得した道路交通情報に基づいて、高走行量区間が存在する場合にその高走行量区間を優先するように経路を探索するようになっている。従って、ナビECU11が高走行量経路探索手段として機能する。
具体的には、地図データベース20中の経路探索用の道路データ(リンクデータ、ノードデータ)には、所定の(基準となる)コストが予め付与されているのであるが、経路探索(コスト計算)を行うに際し、高走行量区間を極力長い距離に渡って走行する(極力長い距離で自動運転を実行する)べく、高走行量区間に関してはコストをより小さくするようにコストの変更(重み付け)がなされるようになっている。
また本実施例では、高走行量区間を優先するように経路を探索する場合、図5に示すように、2つのパターンで経路を探索することができるようになっている。第1のパターンとして、図5(a)に示すように、出発地Sから目的地Gまでの経路のなかで、前記高走行量区間(太線で表す)が連続する距離が最も長くなるように経路を探索することができる。また、第2のパターンとして、図5(b)に示すように、出発地Sから目的地Gまでの経路全体に占める、複数の高走行量区間(太線で表す)の合計した距離の割合が最も大きくなるように経路を探索することができる。尚、図5中、太い点線は、高走行量区間以外の道路(手動運転を行う道路)を表している。本実施例では、どちらのパターンで経路を探索するか(優先するか)を、予め、ユーザが設定しておくようになっている。
更に、本実施形態では、前記車両制御ECU3は、ナビゲーション装置2による推奨経路の経路案内の実行時であって、且つ、先行車両追尾機能の実行時にあって、図4に示すように、追尾先である先行車両Bが推奨経路を外れた(例えば高速道路の出口を出た)ときに、該推奨経路を走行(先行)する別の先行車両B´を追尾先として再選択しながら自動追尾走行を継続して実行するようになっている。従って、車両制御ECU3は、追尾先変更手段としての機能も備えている。
次に、上記構成の作用について、図3も参照して述べる。図3のフローチャートは、ナビECU11が推奨経路を探索するにあたって、高走行量区間を優先する経路を探索する処理手順を概略的に示している。ここでは、例えばナビゲーション装置2の初期設定において、ユーザは、予め、自分の好みに応じて、図5に示す2つのパターンのいずれが良いかを設定しておく(ステップS0)。
この場合、高走行量区間(自動運転区間)が連続する距離が最も長い経路を選択する第1のパターン(図5(a)参照)では、ユーザは、これを設定しておくことによりメリハリをもった運転を行うことができる。これに対し、高走行量区間(自動運転区間)の合計した距離の割合が最も大きくなる経路を選択する第2のパターン(図5(b)参照)では、自動運転と手動運転との切替えの回数が多くなる(頻繁になる)傾向となるので、連続性にこだわらないユーザであれば、これを設定しておけば、全体としての手動運転の時間を極力減らすことができる。
経路探索を行うにあたっては、まずステップS1にて、目的地Gの設定がなされる。次のステップS2では、現在地(出発地S)から目的地Gまでの候補となる経路が探索される。そして、ステップS3では、通信装置15により道路交通情報を取得し、候補経路周辺における高走行量区間(渋滞区間)の情報が取得される。次のステップS4では、予め設定されている経路選択の優先パターンを考慮しながら、高走行量区間を優先する(極力長く走行する)ように経路が決定される。ステップS5では、探索された経路が、運転負荷最小ルートとして、ユーザに提示される。
この後、ユーザの案内開始の操作によって経路案内が開始される。図示はしないが、推奨径路の情報は、ナビECU11から車両制御ECU3にも送られる。すると、車両制御ECU3は、経路案内が開始され、自車両Aがる高走行量区間に入ったとき(入る直前)に、自動追尾走行が可能であるかどうか(先行車両Bが存在するかどうか等)を判断する。そして、自動追尾走行が可能であると判断した場合に、表示装置10に自動追尾走行が可能である旨を表示する。
そこで、ユーザ(ドライバ)は、自動運転に切替えたい場合には、操作スイッチ14を操作して自動追尾走行を指示することにより、車両制御ECU3の制御による先行車両Bの自動追尾走行(自動運転)が開始される。これにより、ドライバがアクセル、ブレーキ、ステアリング等を操作することなく、推奨径路に沿った自動運転が行われ、ドライバの運転負荷が大幅に軽減されるようになる。この場合、道路上の渋滞している区間は高走行量区間となり、例えば長距離の移動においてそのような渋滞区間で自動運転が行われることにより、ドライバは運転を行わずに済むので、ドライバのイライラや疲労を少なくすることが可能となる。
このとき、上記したように、自車両Aが、推奨径路のうち高走行量区間を走行している限りは、図4に示したように、今まで選択されていた先行車両Bが経路を外れた場合には、その先行車両Bについていくことはなく、今までの先行車両Bに代えて別の先行車両B´を追尾先として再選択しながら、自動追尾走行が継続して実行される。そして、高走行量区間が終了するなど、自動追尾走行の継続が困難になった場合には、表示装置10に、自動追尾走行ができなくなった旨が表示され、ユーザの操作或いは自動で、手動運転に切替えられる。
このように本実施例のナビゲーション装置2によれば、先行車両追尾機能を有する車両Aにおいて、渋通信装置15により、道路のうち渋滞区間等の複数台の車両が連続的に走行している高走行量区間の情報を含む道路交通情報を取得し、高走行量区間を優先するような経路探索を行うことができる。この高走行量区間では、自動追尾走行を安定して実行することができるので、渋滞でのドライバの運転負荷を軽減することができる経路を案内することが可能になるという優れた効果を得ることができる。
また、本実施例の車両制御システム1によれば、追尾先として選択した先行車両Bに対する自動追尾走行を制御して先行車両追尾機能を実行する車両制御ECU3と、上記したナビゲーション装置2とを備えるので、先行車両追尾機能を有する車両Aにおいて、渋滞でのドライバの運転負荷を軽減することができる経路を案内することが可能になる。このとき、追尾走行制御装置3は、ナビゲーション装置2による経路案内時に高走行量区間を走行する際に、自動追尾走行が可能であるかどうかを判断し、ユーザに報知するので、ユーザ(ドライバ)は、その報知によって自動追尾走行が可能である旨を知ることができ、適切なタイミングで、容易に自動追尾走行を実行させることができる。
尚、上記実施例では、高走行量区間を優先して経路を探索する場合の2つのパターンのうち、ユーザがどちらのパターンを選択するかをあらかじめ設定しておくようにしたが、出発地から目的地までの複数の経路を探索する中に、それら両方のパターンを含無複数の経路を探索し、経路案内開始時に、ユーザにいずれかの経路を選択させるように構成しても良い。
その他、先行車両追尾機能を実現するための車両制御システム1(車両A)のハードウエア構成やソフトウエア構成などについても種々の変形が可能である。また、ナビゲーション装置としても、車載型のものに限らず、携帯型(スマートフォンを含む)であったり、いわゆるセンタ計算型のものであったりしても良い等、本発明は上記し且つ図面に示した実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
図面中、1は車両制御システム、2はナビゲーション装置、3は車両制御ECU(追尾走行制御装置、判断手段、追尾先変更手段)、4は車内LAN、10は表示装置(報知手段)、11はナビECU(高走行量経路探索手段)、14は操作スイッチ、15は通信装置(道路情報取得手段)、16は位置検出部、20は地図データベース、Aは自車両、B,B´は先行車両を示す。

Claims (6)

  1. 先行車両追尾機能を有する車両(A)における、指定された目的地までの推奨する経路を探索し、当該推奨経路の経路案内を行うことが可能なナビゲーション装置(2)であって、
    道路のうち、複数台の車両が連続的に走行している高走行量区間の情報を含む道路交通情報を取得する道路情報取得手段(15)を備えると共に、
    前記経路の探索の実行時に、前記道路交通情報に基づいて、前記高走行量区間を優先するように経路を探索する高走行量経路探索手段(11)を備えることを特徴とするナビゲーション装置。
  2. 前記高走行量経路探索手段(11)は、出発地から目的地までの経路のなかで、前記高走行量区間が連続する距離が最も長くなるように経路を探索することを特徴とする請求項1記載のナビゲーション装置。
  3. 前記高走行量経路探索手段(11)は、出発地から目的地までの経路全体に占める、複数の前記高走行量区間の合計した距離の割合が最も大きくなるように経路を探索することを特徴とする請求項1記載のナビゲーション装置。
  4. 前記道路情報取得手段(15)は、外部からの無線通信により得られる渋滞情報に基づき、渋滞した区間を前記高走行量区間とすることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のナビゲーション装置。
  5. 追尾先として選択した先行車両に対する自動追尾走行を制御して先行車両追尾機能を実行する追尾走行制御装置(3)と、請求項1から4のいずれか一項に記載のナビゲーション装置(2)とを含む車両制御システム(1)であって、
    前記ナビゲーション装置(2)による経路案内時に前記高走行量区間を走行する際に、自動追尾走行が可能であるかどうかを判断する判断手段(3)と、
    前記判断手段の判断に従い、前記追尾走行制御装置(3)による自動追尾走行が可能である旨をユーザに報知する報知手段(10)とを備えることを特徴とする車両制御システム。
  6. 前記ナビゲーション装置(2)による推奨経路の経路案内の実行時であって、且つ、先行車両追尾機能の実行時にあって、
    前記追尾走行制御装置(3)は、前記追尾先である先行車両が前記推奨経路を外れたときに、該推奨経路を走行する別の先行車両を追尾先として再選択する追尾先変更手段(3)を備えていることを特徴とする請求項5記載の車両制御システム。
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