專利名稱：隊列行駛輔助裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對形成隊列行駛的多個車輛來輔助其行駛的隊列行駛輔助裝置。
背景技術(shù)：
以往，已知有如下的隊列行駛輔助裝置在車輛的行駛道路中央埋設(shè)磁性標(biāo) 記，車輛的磁性傳感器檢測磁性標(biāo)記的磁性以確定車輛的路面橫向位移，并沿磁性標(biāo)記 對車輛進(jìn)行自動操縱，從而控制多個車輛的隊列行駛。該隊列行駛輔助裝置通過在前方 車和后續(xù)車之間，利用無線通信和光通信對車輛識別編號和速度等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而 可對跟隨前方車的后續(xù)車進(jìn)行自動速度控制和制動控制(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1 日本專利特開平9-81899號公報然而，以往的隊列行駛輔助裝置由于是以利用磁性標(biāo)記來確定車輛的路面橫向 位移為前提的，因此存在如下問題只能在行駛道路上埋設(shè)有磁性標(biāo)記的有限的道路上 控制隊列行駛。另外，還存在如下問題無法高精度地確定車輛的位置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決所述問題而完成的，其目的在于得到一種即使是在未埋設(shè)磁 性標(biāo)記的行駛道路上、也能進(jìn)行多個車輛的隊列行駛的隊列行駛輔助裝置。本發(fā)明的隊列行駛輔助裝置的特征為，包括前方車輛裝載傳感器單元，該前 方車輛裝載傳感器單元獲取包含路面上的地物的三維位置及形狀數(shù)據(jù)在內(nèi)的道路線性數(shù) 據(jù)；前方車輛裝載處理器單元，該前方車輛裝載處理器單元根據(jù)對由所述前方車輛裝載 傳感器單元獲取到的表示地物的三維位置及形狀的道路線性數(shù)據(jù)、和預(yù)先所具有的包含 路面的三維位置及形狀數(shù)據(jù)在內(nèi)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行的比較，求出所述前方車輛的行駛控制 用數(shù)據(jù)；車車間通信裝置，該車車間通信裝置將所述前方車輛裝載處理器單元求出的所 述前方車輛的行駛控制用數(shù)據(jù)傳輸給后續(xù)車輛；及后續(xù)車輛裝載處理器單元，該后續(xù)車 輛裝載處理器單元根據(jù)所述車車間通信裝置接收到的所述前方車輛的行駛控制用數(shù)據(jù)， 求出所述后續(xù)車輛的行駛控制用數(shù)據(jù)。其特征為，前方車輛裝載處理器單元根據(jù)道路線性數(shù)據(jù)相對于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的差分 信息，校正利用導(dǎo)航定位測得的自身位置，根據(jù)校正后的自身位置，求出所述前方車輛 的行駛控制用數(shù)據(jù)。所述隊列行駛輔助裝置的特征為，包括后續(xù)車輛裝載傳感器單元，該后續(xù)車輛裝載傳感器單元裝載于后續(xù)車輛， 對本車相對于前方車輛的位置偏移量進(jìn)行測量，所述后續(xù)車輛裝載處理器單元根據(jù)所述前方車輛的行駛控制用數(shù)據(jù)和所述后續(xù) 車輛裝載傳感器單元測得的位置偏移量，求出本車的行駛控制用數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明，具有如下效果即使沒有磁性標(biāo)記，也能對隊列行駛的車輛準(zhǔn)確地把握位置。


圖1是表示本發(fā)明所涉及的實(shí)施方式1中的隊列行駛輔助裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示本發(fā)明所涉及的實(shí)施方式1中的使用UHF頻帶的頻道的例子的圖。圖3是表示本發(fā)明所涉及的實(shí)施方式1中的裝載于最前頭車輛的傳感器單元1的 結(jié)構(gòu)圖。圖4是表示裝載于最前頭車輛的處理器單元的結(jié)構(gòu)的方框圖。圖5是用于說明由車輛行駛校正數(shù)據(jù)運(yùn)算部進(jìn)行的、基于道路線性數(shù)據(jù)的對照 處理的圖。圖6是說明該實(shí)施方式1中的隊列行駛車輛的改變車道例的圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施方式1.圖1是表示本發(fā)明所涉及的實(shí)施方式1中的隊列行駛輔助裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖1 表示多個車輛10形成隊列在道路100上自動行駛的狀態(tài)，在隊列的最前頭行駛的最前頭 車輛IOa的后面，后續(xù)車輛10b、IOc依次按順序行駛。此外，組成隊列的車輛臺數(shù)也可 為2臺，也可為4臺以上。最前頭車輛IOa裝載有傳感器單元1、路車間通信裝置7、發(fā)送用的車車間通信 裝置3、和處理器單元11。后續(xù)車輛IOb裝載有發(fā)送用的車車間通信裝置3、接收用的車 車間通信裝置4、處理器單元12、和傳感器單元2。跟隨車輛IOc裝載有發(fā)送用的車車間 通信裝置3、接收用的車車間通信裝置4、處理器單元12、和傳感器單元2。道路100上 設(shè)置有路上通信裝置5。路上通信裝置5通過網(wǎng)絡(luò)線路8與中心服務(wù)器9連接。另外， 中心服務(wù)器9通過未圖示的網(wǎng)絡(luò)線路與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)發(fā)布裝置15連接?；鶞?zhǔn)數(shù)據(jù)發(fā)布裝置15 存放有包含定位信息校正參數(shù)、道路線性數(shù)據(jù)和道路管理信息在內(nèi)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)?；鶞?zhǔn)數(shù) 據(jù)中的道路線性數(shù)據(jù)提供高精度的三維地圖數(shù)據(jù)。傳感器服務(wù)器9接收從基準(zhǔn)數(shù)據(jù)發(fā)布 裝置15發(fā)布的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。傳感器服務(wù)器9將從基準(zhǔn)數(shù)據(jù)發(fā)布裝置15接收到的基準(zhǔn)數(shù)據(jù) 和自身的數(shù)據(jù)庫所具有的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)校正信息通過網(wǎng)絡(luò)線路8發(fā)送到路上通信裝置5。在路上通信裝置5和最前頭車輛IOa的車載通信裝置7之間，利用無線通信或 光通信進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，以進(jìn)行路車間通信20。在這種情況下，路上通信裝置5中，也可 使用由DSRC(Dedicated Short Range Communication 專用短程通信)進(jìn)行的加密后的專 用窄域通信的DSRC無線裝置來進(jìn)行無線通信，另外，也可利用以UHF頻帶在通信區(qū)域 的寬域內(nèi)進(jìn)行通信的UHF頻帶無線裝置來進(jìn)行無線通信。另外，通過對路上通信裝置5 使用光信標(biāo)，從而除了能利用光通信進(jìn)行通信以外，還能發(fā)送路上通信裝置5的準(zhǔn)確的 位置信息。路上通信裝置5對車載通信裝置7，發(fā)布來自基準(zhǔn)數(shù)據(jù)發(fā)布裝置15的基準(zhǔn)數(shù) 據(jù)。車載通信裝置7將接收到的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)發(fā)布給處理器單元11。處理器單元11根據(jù)該 發(fā)布信息，更新存放在內(nèi)部的存儲裝置(53)中的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)更新周期既可為以1 天為單位或以1周為單位，也可為每次通過路上通信裝置5的下方就進(jìn)行更新。此外，也可使用裝載于通信衛(wèi)星的衛(wèi)星通信裝置，在最前頭車輛IOa的車載通信裝置7和衛(wèi)星通信裝置之間，進(jìn)行基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的發(fā)布，以取代路上通信裝置5。在最前頭車輛IOa的車車間通信裝置3和后續(xù)車輛IOb的車車間通信裝置4之 間，利用無線通信或光通信進(jìn)行數(shù)據(jù)交換以進(jìn)行車車間通信21。同樣地，在后續(xù)車輛 IOb的車車間通信裝置3和后續(xù)車輛IOc的車車間通信裝置4之間，利用無線通信或光通 信進(jìn)行數(shù)據(jù)交換以進(jìn)行車車間通信21。另外，在最前頭車輛IOa的車車間通信裝置3和 后續(xù)車輛IOc的車車間通信裝置4之間，也利用無線通信進(jìn)行數(shù)據(jù)交換以進(jìn)行車車間通信 22。作為這種情況下的無線通信，是利用以UHF頻帶的在通信區(qū)域的寬域內(nèi)的通信。在 這些車車間通信裝置之間，利用車車間通信對車輛控制數(shù)據(jù)進(jìn)行無線傳輸。此外，在圖1的例子中，由于在后續(xù)車輛IOc的后面不存在組成隊列的車輛，因 此未利用設(shè)置在后續(xù)車輛IOc的后部的車車間通信裝置3。但是，在后續(xù)車輛IOc的后面 存在組成隊列的后續(xù)車輛時，則利用車車間通信裝置3向后續(xù)車輛無線傳輸車輛控制數(shù) 據(jù)。圖2是表示使用UHF頻帶的頻道的例子的圖。例如，將700MHz的UHF頻帶 中的利用頻率設(shè)為從715MHz到725MHz(IOMHz帶寬)，將頻帶帶寬分成6個信道，以
有效利用頻率。由此，由于能夠在路車間通信中確保上行和下行的2個信道的頻率，在 車車間通信中確保4個信道的頻率，因此能夠在5臺車輛中的4個信道的車車間同時進(jìn)行 車車間通信。車車間通信裝置3和車車間通信裝置4包括利用加密進(jìn)行安全通信的安全模塊， 在車車間通信裝置3和車車間通信裝置4之間的車車間通信中，利用安全模塊并使用密鑰 進(jìn)行對象認(rèn)證，利用加密后的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密通信。車車間通信裝置4將從車車間通信裝 置3傳輸來的加密后的數(shù)據(jù)使用密鑰并利用安全模塊解密成明文。即，在車車間通信裝 置3和車車間通信裝置4之間進(jìn)行無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)成為經(jīng)過加密的數(shù)據(jù)，能夠防止竄改數(shù) 據(jù)和接收錯誤數(shù)據(jù)。圖3是表示裝載于最前頭車輛IOa的傳感器單元1的結(jié)構(gòu)圖。圖中，傳感器單 元1包括激光掃描儀61、攝像機(jī)62、GPS天線63、GPS接收機(jī)64、里程計65、慣性裝 置(Inertial Measurement Unit) 66、和處理器單元67，構(gòu)成移動道路測量系統(tǒng)。激光掃描 儀61在最前頭車輛IOa行駛的過程中，向道路100的路面照射激光，一邊將激光的出射方 向相對于基準(zhǔn)軸沿傾斜搖攝方向進(jìn)行二維掃描，一邊接收來自路面的反射光以測量到達(dá) 該反射點(diǎn)的距離及方向，從而對于最前頭車輛IOa的前方的跟前幾米至十幾米的范圍內(nèi)的 路面和路面上的地物及路面周邊的地物等，獲得來自激光掃描儀61的距離圖像的點(diǎn)群數(shù) 據(jù)。這里，所謂距離圖像的點(diǎn)群數(shù)據(jù)，是指離散化后的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括激光掃描儀61 的相對于基準(zhǔn)軸的上下角(傾斜)及方位角(遙攝)信息、和從激光掃描儀61至激光反 射點(diǎn)(測量點(diǎn))的距離信息。攝像機(jī)62在最前頭車輛IOa行駛的過程中，拍攝道路100 的路面的二維圖像。此外，也可通過使用立體攝像機(jī)的立體圖像處理，來求出從立體攝 像機(jī)至路面和路面上的地物及路面周邊的地物的距離圖像，以取代激光掃描儀61。GPS天線63在最前頭車輛IOa行駛的過程中，接收從GPS衛(wèi)星發(fā)送來的 Ll (1575.42MHz)和L2 (1227.6MHz)這兩個頻率的電波。GPS接收機(jī)64對GPS天線63 接收到的兩個頻率的電波進(jìn)行解調(diào)，對衛(wèi)星導(dǎo)航定位信號進(jìn)行分析，根據(jù)該分析結(jié)果， 對從GPS衛(wèi)星至最前頭車輛IOa的模擬距離和自身位置、GPS衛(wèi)星的位置等進(jìn)行運(yùn)算。此時，可使用通過車載通信裝置7接收到發(fā)布的、基準(zhǔn)數(shù)據(jù)中的定位信息校正參數(shù)，高 精度地對模擬距離和自身位置進(jìn)行運(yùn)算。此外，定位信息校正參數(shù)是用于對來自GPS衛(wèi) 星的接收信號中的因電離層延遲和大氣延遲等所引起的模擬距離的延遲誤差進(jìn)行校正的 校正數(shù)據(jù)。里程計65根據(jù)最前頭車輛IOa的車輪的轉(zhuǎn)動，輸出車速脈沖，根據(jù)車速脈沖， 測量最前頭車輛IOa的行駛距離和行駛速度。慣性裝置66利用加速度傳感器和陀螺儀， 測量最前頭車輛IOa的加速度和角速度等。另外，車載通信裝置7利用與路上通信裝置5 的通信，接收基準(zhǔn)數(shù)據(jù)中包含的定位校正參數(shù)，將接收數(shù)據(jù)向處理器單元67進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 發(fā)。處理器單元67根據(jù)由GPS接收機(jī)64測得的模擬距離、GPS衛(wèi)星的位置、自身 位置等的利用衛(wèi)星導(dǎo)航定位得到的定位信息、由里程計65獲得的行駛距離和行駛速度等 里程計信息、和由慣性裝置66獲得的加速度和角速度等慣性信息，進(jìn)行復(fù)合定位運(yùn)算處 理，實(shí)時標(biāo)定自身位置。該復(fù)合定位運(yùn)算處理中，對里程計信息和慣性信息進(jìn)行利用航 位推測法的自主導(dǎo)航定位運(yùn)算，利用RTK (Real Time Kinematics:實(shí)時動態(tài))的衛(wèi)星導(dǎo)航 定位運(yùn)算對GPS 二重相位差進(jìn)行運(yùn)算，使用將該GPS 二重相位差作為觀測值的擴(kuò)展卡爾 曼濾波器，進(jìn)行導(dǎo)航定位運(yùn)算的誤差校正。處理器單元67根據(jù)利用激光掃描儀61的掃描而獲得的到達(dá)路面的距離圖像的點(diǎn) 群數(shù)據(jù)、由攝像機(jī)62獲得的路面圖像、利用定位運(yùn)算進(jìn)行標(biāo)定后的自身位置、和激光掃 描儀61及攝像機(jī)62的視線方向及設(shè)置位置、設(shè)置方向等設(shè)置信息，對于道路100的路面 位置及形狀和道路周邊的地物的位置及形狀等進(jìn)行三維位置形狀測量，求出三維位置形 狀測量數(shù)據(jù)。例如，通過利用標(biāo)定后的自身位置及設(shè)置信息，對利用激光掃描儀掃描而 測得的距離圖像的點(diǎn)群數(shù)據(jù)進(jìn)行位置校正，從而求出以25cm至50cm為間隔而離散地測 量的測量點(diǎn)群的三維位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)。該三維位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)利用北基準(zhǔn)的地球固定絕對位 置坐標(biāo)系來表現(xiàn)，作為坐標(biāo)系使用國際地球基準(zhǔn)坐標(biāo)系和世界大地測量系統(tǒng)等。另外，使攝像機(jī)62和激光掃描儀61的測量時刻一致，求出連接相同時刻的攝像 機(jī)位置和激光掃描儀61的測量點(diǎn)位置的視線矢量，從而能夠?qū)?yīng)于各測量點(diǎn)，獲得該視 線矢量方向的攝像機(jī)圖像的顏色信息。由所求出的各測量點(diǎn)的三維位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)、和與 各測量點(diǎn)對應(yīng)的攝像機(jī)62的圖像的顏色信息(RGB值)等，來構(gòu)成三維位置形狀測量點(diǎn) 群數(shù)據(jù)。此外，也可從三維位置形狀測量點(diǎn)群數(shù)據(jù)中省去顏色信息。另外，處理器單元67根據(jù)由攝像機(jī)62獲得的路面圖像，檢測道路100的路邊位 置、白線位置和路面顯示、道路標(biāo)識等陸標(biāo)的輪廓線(邊緣)，通過使用了所測得的三維 位置形狀測量點(diǎn)群數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的線性插值處理，求出與檢測出的陸標(biāo)的輪廓線對應(yīng)的三 維位置數(shù)據(jù)，從而獲得陸標(biāo)的位置形狀點(diǎn)群數(shù)據(jù)。此時，也可將近似地表現(xiàn)在路面上和道路周邊檢測出的陸標(biāo)的重心位置和陸標(biāo) 形狀(例如，道路的白線、道路標(biāo)識的圖案、道路標(biāo)示標(biāo)記的外形線等)的點(diǎn)群的三維位 置數(shù)據(jù)，作為陸標(biāo)的位置形狀點(diǎn)群數(shù)據(jù)。處理器單元67將包括這樣獲得的三維位置形狀測量點(diǎn)群數(shù)據(jù)和陸標(biāo)的位置形狀 點(diǎn)群數(shù)據(jù)在內(nèi)的點(diǎn)群數(shù)據(jù)，作為道路線性數(shù)據(jù)與其測量時刻一起發(fā)送到處理器單元11。 同時，將利用定位運(yùn)算進(jìn)行標(biāo)定后的自身位置與其測量時刻一起發(fā)送到處理器單元11。
此外，在激光掃描儀61中的掃描中心的方向從通過車輛的前后中央的對稱線偏 移的情況下，也可預(yù)先根據(jù)設(shè)置信息求出激光掃描儀61的掃描中心方向相對于車輛前后 的中央線的偏移量，作為附帶信息附加到道路線性數(shù)據(jù)中。以上所說明的道路線性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)形成處理是在最前頭車輛IOa行駛的過程中實(shí) 時進(jìn)行。圖4是表示裝載于最前頭車輛IOa的處理器單元11的結(jié)構(gòu)的方框圖。圖中，處理器單元11包括車輛行駛校正數(shù)據(jù)運(yùn)算部52、和存儲裝置53。存儲 裝置53包括基準(zhǔn)道路線性數(shù)據(jù)存儲部50、和測量道路線性數(shù)據(jù)存儲部51。基準(zhǔn)道路線 性數(shù)據(jù)存儲部50起到作為存放基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的地圖數(shù)據(jù)存放部的作用。該基準(zhǔn)數(shù)據(jù)從基準(zhǔn)數(shù) 據(jù)發(fā)布裝置40通過車載通信裝置7發(fā)送到路上通信裝置5，從路上通信裝置5向存儲裝置 53進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，預(yù)先存放到存儲裝置53。從處理器單元67發(fā)送傳感器單元1測得的道路線性數(shù)據(jù)，測量道路線性數(shù)據(jù)存 儲部51暫時存放接收到的道路線性數(shù)據(jù)。測量道路線性數(shù)據(jù)存儲部51還起到作為自動 駕駛用的數(shù)據(jù)存放部的作用。此外，在對路上通信裝置5使用進(jìn)行DSRC通信的DSRC信標(biāo)、對車載通信裝置 7使用進(jìn)行DSRC通信的DSRC車載器的情況下，利用DSRC車載器的應(yīng)用管理功能，將 這雙方利用DSRC通信接收到的數(shù)據(jù)向存儲裝置53進(jìn)行數(shù)據(jù)存放。存儲裝置53也可使用相對于處理器單元11而言是外置的存儲裝置。車輛行駛校正數(shù)據(jù)運(yùn)算部52如車載導(dǎo)航系統(tǒng)那樣預(yù)先設(shè)定自身的預(yù)定行駛路 線。關(guān)于預(yù)定行駛路線的設(shè)定，可根據(jù)測得的當(dāng)前自身位置和目的地位置，對于道路的 每一車道，進(jìn)行連接兩者之間的路線運(yùn)算，通過這樣來求出。此時，也可根據(jù)道路線性 數(shù)據(jù)，求出位置精度更高的預(yù)定行駛路線。該預(yù)定行駛路線是對于每一車道進(jìn)行路線設(shè) 定，使得通過車道內(nèi)的假想的中央線。例如，在三車道的道路中，對每一車道設(shè)定預(yù)定 行駛路線。該預(yù)定行駛路線對應(yīng)于當(dāng)前自身位置的變化，一直改變成最佳的路線，使得 成為最短距離或最短時間或最低費(fèi)用或以最短距離通過途中通過點(diǎn)。車輛行駛校正數(shù)據(jù)運(yùn)算部52對存放于基準(zhǔn)道路線性數(shù)據(jù)存儲部50的道路線性數(shù) 據(jù)、和存放于測量道路線性數(shù)據(jù)存儲部51的道路線性數(shù)據(jù)進(jìn)行對照，以進(jìn)行對照處理。該對照處理中，搜索基準(zhǔn)數(shù)據(jù)和由傳感器單元1測得的道路線性數(shù)據(jù)的對應(yīng) 點(diǎn)，對于搜索到的對應(yīng)點(diǎn)在同一三維位置坐標(biāo)系中取差分，以進(jìn)行差分處理。車輛行駛 校正數(shù)據(jù)運(yùn)算部52根據(jù)該差分處理，求出所測得的道路線性數(shù)據(jù)相對于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的位置 偏移量。接著，車輛行駛校正數(shù)據(jù)運(yùn)算部52根據(jù)利用對照處理求出的位置偏移量、和利 用傳感器單元1的定位運(yùn)算進(jìn)行標(biāo)定后的自身位置，求出車輛控制數(shù)據(jù)。車輛行駛校正數(shù)據(jù)運(yùn)算部52將所求出的車輛控制數(shù)據(jù)輸出到車車間通信裝置 3。圖5是用于說明由車輛行駛校正數(shù)據(jù)運(yùn)算部52進(jìn)行的、基于道路線性數(shù)據(jù)的對 照處理的圖。圖中，道路線性數(shù)據(jù)75表示構(gòu)成存放于基準(zhǔn)道路線性數(shù)據(jù)存儲部50的基準(zhǔn)數(shù)據(jù) 的數(shù)據(jù)點(diǎn)群。道路線性數(shù)據(jù)76表示存放于測量道路線性數(shù)據(jù)存儲部51的、構(gòu)成由傳感器單元1測得的道路線性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)點(diǎn)群。車輛行駛校正數(shù)據(jù)運(yùn)算部52如下述那樣進(jìn)行對照處理。該對照處理中，對于使 用構(gòu)成道路線性數(shù)據(jù)的白線(例如，中心線)的位置形狀點(diǎn)群數(shù)據(jù)的例子進(jìn)行說明。首先，從道路線性數(shù)據(jù)75中，搜索與道路線性數(shù)據(jù)76對應(yīng)的對應(yīng)點(diǎn)。該對應(yīng)點(diǎn)搜索中，根據(jù)道路線性數(shù)據(jù)76從構(gòu)成道路線性數(shù)據(jù)75的點(diǎn)群中選擇預(yù) 定范圍，將所選擇的范圍設(shè)定作為對照區(qū)域。這里，說明選擇白線70以作為對照區(qū)域的 例子，設(shè)白線70的形狀模型與實(shí)際的白線基本一致。這里，如下述那樣進(jìn)行對照區(qū)域的設(shè)定。求出構(gòu)成道路線性數(shù)據(jù)76的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的重心位置坐標(biāo)，從構(gòu)成道路線性數(shù)據(jù)75 的點(diǎn)群數(shù)據(jù)中，選擇最接近該重心位置坐標(biāo)所存在的點(diǎn)，從包含所選擇的點(diǎn)的預(yù)定區(qū)域 74內(nèi)的點(diǎn)群數(shù)據(jù)中，提取在所選取的點(diǎn)的周邊構(gòu)成白線70的白線點(diǎn)群數(shù)據(jù)72。此時， 在預(yù)定區(qū)域74內(nèi)存在多條白線的情況下，選擇最接近的白線的白線點(diǎn)群數(shù)據(jù)。另外，在 白線是連續(xù)的中心線的情況下，可對白線的一部分選擇白線點(diǎn)群數(shù)據(jù)。接著，從構(gòu)成道路線性數(shù)據(jù)76的點(diǎn)群數(shù)據(jù)中，從最接近白線點(diǎn)群數(shù)據(jù)72的重心 位置坐標(biāo)所存在的點(diǎn)群中，提取構(gòu)成白線形狀模型71的白線點(diǎn)群數(shù)據(jù)73。此時，白線 形狀模型71成為對于由傳感器單元1檢測出的實(shí)際的白線以點(diǎn)群來表現(xiàn)其白線形狀的模 型。由于傳感器單元1的測量誤差，白線形狀模型71相對于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的白線70，其位置 和形狀有些偏移。接著，說明道路線性數(shù)據(jù)75和道路線性數(shù)據(jù)76的對照處理。在該對照處理中，對于選擇作為對照區(qū)域的白線70的白線點(diǎn)群數(shù)據(jù)72，根據(jù)點(diǎn) 群的三維坐標(biāo)值求出重心位置G1。另外，對于白線形狀模型71的白線點(diǎn)群數(shù)據(jù)73，根 據(jù)點(diǎn)群的三維坐標(biāo)值求出重心位置G2。接著，對白線70的重心位置Gl和白線形狀模型71的重心位置G2取差分，求 出白線形狀模型71相對于白線70的位置偏移量d(圖中的箭頭)以作為差分值。該位置 偏移量d利用具有方向和距離的信息的矢量來表現(xiàn)。此外，該例子中，是對于使用路面上的白線的對照處理進(jìn)行了說明，但也可使 用顯示限速那樣的其它道路標(biāo)示，也可使用設(shè)置在道路周邊的標(biāo)識。而且，也可直接使用表現(xiàn)路面的三維位置形狀測量點(diǎn)群數(shù)據(jù)進(jìn)行對照處理。例 如，從基準(zhǔn)數(shù)據(jù)中的三維位置形狀測量點(diǎn)群數(shù)據(jù)中，選擇與由傳感器單元1測得的三維 位置形狀測量點(diǎn)群數(shù)據(jù)接近的點(diǎn)群數(shù)據(jù)，根據(jù)所選擇的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)中的三維位置形狀測量 點(diǎn)群數(shù)據(jù)求出第1近似曲面，同時根據(jù)由傳感器單元1測得的三維位置形狀測量點(diǎn)群數(shù)據(jù) 求出第2近似曲面。然后，求出第1近似曲面和第2近似曲面的偏差以作為差分值，從 而能求出道路線性數(shù)據(jù)75和道路線性數(shù)據(jù)76的位置偏移量d。接著，說明根據(jù)該對照結(jié)果、計算出車輛控制數(shù)據(jù)的處理。車輛行駛校正數(shù)據(jù)運(yùn)算部52根據(jù)所求出的位置偏移量d、和利用傳感器單元1的 定位運(yùn)算測得的自身位置，求出車輛控制數(shù)據(jù)。該車輛控制數(shù)據(jù)包括車輛行駛校正數(shù)據(jù) 和操縱控制校正數(shù)據(jù)。此時，位置偏移量d相當(dāng)于傳感器單元1測得的道路線性數(shù)據(jù)相對于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)中 的道路線性數(shù)據(jù)的測量誤差。該位置偏移量d對于在某一測量時刻傳感器單元1測得的自身位置，提供用于校正該定位誤差的在相同測量時刻的車輛行駛校正數(shù)據(jù)。此外，通過對路上通信裝置5安裝光信標(biāo)，從而能將路上通信裝置5的準(zhǔn)確的位 置信息在道路的特定的小區(qū)域內(nèi)進(jìn)行點(diǎn)發(fā)送。車載通信裝置7通過從設(shè)于路上通信裝置 5的光信標(biāo)接收該位置信息，從而獲得最前頭車輛IOa的準(zhǔn)確的自身位置。車輛行駛校正 數(shù)據(jù)運(yùn)算部52通過對從該光信標(biāo)接收到的位置信息、和傳感器單元1測得的自身位置進(jìn) 行比較，從而還能獲得用于校正自身位置的車輛行駛校正數(shù)據(jù)。由此，能準(zhǔn)確地求出當(dāng) 前的自身位置，能力圖提高車輛行駛校正數(shù)據(jù)的精度。此外，從光信標(biāo)接收到的位置信 息存放在存儲裝置53中。另外，車輛行駛校正數(shù)據(jù)運(yùn)算部52對經(jīng)傳感器單元1定位的在某一測量時刻的 自身位置，利用在相同測量時刻的車輛行駛校正數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，從而對自身位置進(jìn)行校 正。而且，車輛行駛校正數(shù)據(jù)運(yùn)算部52求出校正后的自身位置相對于預(yù)定行駛路線的位 置偏移，并計算出最前頭車輛IOa的操縱控制量，使得所求出的位置偏移成為0，將計算 出的操縱控制量作為車輛控制數(shù)據(jù)中的操縱控制校正數(shù)據(jù)。這里，在道路有多個車道的情況下，當(dāng)持續(xù)在同一車道上行駛時，對于該行駛 車道內(nèi)的預(yù)定行駛路線，計算出操縱控制量，使得自身位置的位置偏移成為0。另外，在向相鄰的車道改變車道的情況下，對于改變目標(biāo)的車道內(nèi)的預(yù)定行駛 路線，計算出操縱控制量，使得自身位置的位置偏移成為0。此外，車輛行駛校正數(shù)據(jù)運(yùn)算部52也可為，求出校正后的自身位置、和基準(zhǔn)數(shù) 據(jù)的道路線性數(shù)據(jù)所具有的道路中心線之間的距離，并計算出最前頭車輛IOa的操縱控制 量，使得相對于道路中心線的道路寬度方向的距離處于預(yù)定的距離范圍內(nèi)，將計算出的 操縱控制量作為車輛控制數(shù)據(jù)中的操縱控制校正數(shù)據(jù)。由此，最前頭車輛IOa能相對于中心線一直空開一定距離進(jìn)行自主行駛，而與預(yù) 定行駛路線無關(guān)。此時，在多個車道的道路中進(jìn)行車道改變的情況下，只要求出校正后的自身位 置和與改變目標(biāo)的車道相鄰的道路中心線之間的距離，并計算出最前頭車輛IOa的操縱控 制量，使得相對于該道路中心線的道路寬度方向的距離處于預(yù)定距離范圍內(nèi)即可。最前頭車輛IOa的處理器單元11根據(jù)車輛控制數(shù)據(jù)的操縱控制校正數(shù)據(jù)，對本 車輛的轉(zhuǎn)向進(jìn)行操縱控制。由此，最前頭車輛IOa能夠沿著預(yù)定行駛路線或中心線進(jìn)行 自主行駛。另外，處理器單元11根據(jù)操縱控制量調(diào)整最前頭車輛IOa的加速器開度，根據(jù) 預(yù)先設(shè)定的速度調(diào)整程序，進(jìn)行速度調(diào)整，使得行駛速度處于預(yù)定的范圍內(nèi)。此時，可 進(jìn)行速度調(diào)整，使得操縱控制量較大時行駛速度為最小，操縱控制量為0時行駛速度為 最大。當(dāng)然，在最前頭車輛IOa的前方出現(xiàn)未入自身隊列的其它車輛和障礙物的情況 下，處理器單元11調(diào)整本車的加速器開度，減小行駛速度，或計算出用于向相鄰的車道 改變車道的操縱控制量等，自動操作轉(zhuǎn)向，自動控制本車的行駛，使得進(jìn)行車道改變動 作以避開與前方車輛和障礙物碰撞。此時，對于前方車輛和障礙物，可使用傳感器單元1中的激光掃描儀61的距離 圖像和攝像機(jī)62的拍攝圖像，檢測出其是否存在及其存在位置。
此外，最前頭車輛IOa可通過開關(guān)選擇來切換自動駕駛模式和手動駕駛模式，在 手動駕駛模式時也可以用人手來進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作和進(jìn)行加速踏板操作。這里，說明構(gòu)成基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的道路線性數(shù)據(jù)的獲取方法。圖4中圖示出利用裝載于車輛40的移動道路測量系統(tǒng)45進(jìn)行的道路線性數(shù)據(jù)的 測量例。圖中，移動道路測量系統(tǒng)45與圖3所說明的傳感器單元1相同，包括激光掃描 儀、攝像機(jī)、GPS天線、GPS接收機(jī)、里程計、慣性裝置、和處理器單元。由此，與圖 3的傳感器單元相同，可一邊在道路100上行駛，一邊出射激光46，測量包括三維位置形 狀測量點(diǎn)群數(shù)據(jù)和陸標(biāo)的位置形狀點(diǎn)群數(shù)據(jù)在內(nèi)的點(diǎn)群數(shù)據(jù)，事先獲取測量結(jié)果以作為 道路線性數(shù)據(jù)。此時，作為GPS接收機(jī)，可使用具有IOcm 25cm以下的位置標(biāo)定精度 的高精度GPS接收機(jī)。此外，在利用激光掃描儀掃描來測量距離圖像的點(diǎn)群數(shù)據(jù)時，通過以IOcm至 15cm為間隔來離散地進(jìn)行測量，從而能獲取精度比傳感器單元1要高(例如，位置標(biāo)定 精度為IOcm至25cm以下)的道路線性數(shù)據(jù)。反過來講，傳感器單元1也可使用點(diǎn)群數(shù) 據(jù)的絕對位置坐標(biāo)的測量精度比移動道路測量系統(tǒng)45要低(例如，位置標(biāo)定精度為25cm 至50cm以下)的簡易型系統(tǒng)。每次車輛40進(jìn)行道路100的測量行駛時，就將移動道路測量系統(tǒng)45事先收集到 的道路線性數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存放在基準(zhǔn)數(shù)據(jù)發(fā)布裝置15中。接著，使用圖1說明后續(xù)車輛10b、IOc的自動行駛。發(fā)送用的車車間通信裝置3、接收用的車車間通信裝置4、傳感器單元2與處理 器單元12連接。后續(xù)車輛10b、IOc分別使用傳感器單元2，測量到達(dá)就在前面行駛的前方車輛 (分別為最前頭車輛IOa及后續(xù)車輛IOb)的距離和本車相對于前方車輛的位置偏移。例如，傳感器單元2由攝像機(jī)和圖像處理器構(gòu)成，利用攝像機(jī)對前方車輛后部 的牌照或后部形狀進(jìn)行拍攝，對牌照或后部形狀進(jìn)行自動追蹤。傳感器單元2的圖像處 理器對由攝像機(jī)拍攝到的牌照圖像或后部形狀圖像的橫向?qū)挾确较?水平方向)的視角大 小進(jìn)行測量。傳感器單元2中，預(yù)先設(shè)定存放有與攝像機(jī)空開預(yù)定距離L(例如，20m)所 拍攝到的、牌照或后部形狀的橫向?qū)挾确较虻幕鶞?zhǔn)視角的大小。傳感器單元2通過將預(yù) 先設(shè)定的牌照或后部形狀的基準(zhǔn)視角除以所測得的牌照圖像的視角，并乘上預(yù)定距離L， 從而能測量出到達(dá)前方車輛的距離。另外，對于由傳感器單元2的攝像機(jī)拍攝到的牌照或后部形狀圖像，通過測量 在圖像內(nèi)的重心位置，從而能求出前方車輛相對于傳感器單元2的視線中心的位置偏移量。這樣，傳感器單元2對到達(dá)前方車輛的距離和本車相對于前方車輛的位置偏移 量進(jìn)行測量。此外，作為傳感器單元2的攝像機(jī)，也可使用立體攝像機(jī)。在這種情況下，通 過拍攝前方車輛的后部圖像，從而能利用立體圖像處理求出到達(dá)前方車輛的距離、和本 車相對于前方車輛的位置偏移量。另外，作為傳感器單元2，也可使用車載毫米波雷達(dá)，來測量到達(dá)前方車輛的距尚。而且，也可通過對傳感器單元2設(shè)置自身位置標(biāo)定裝置，來高精度地測定自身 位置，從而根據(jù)前方車輛的標(biāo)定位置和本車的標(biāo)定位置之間的差分，高精度地求出到達(dá) 前方車輛的距離和本車相對于前方車輛的位置偏移。該自身位置標(biāo)定裝置可由GPS天 線、GPS接收機(jī)、里程計、慣性裝置、和處理器單元構(gòu)成，可使用通過復(fù)合定位來標(biāo)定 自身位置的裝置。裝載于后續(xù)車輛10b、IOc的處理器單元12根據(jù)利用車車間通信所獲得的車輛控 制數(shù)據(jù)的操縱控制校正數(shù)據(jù)、和由傳感器單元2測得的到達(dá)前方車輛的距離和本車相對 于前方車輛的位置偏移，求出速度目標(biāo)值和操縱控制校正數(shù)據(jù)。然后，進(jìn)行本車的加速器開度的控制和轉(zhuǎn)向的操縱控制，使得與前方車輛之間 的距離保持在一定范圍內(nèi)，且相對于前方車輛的位置偏移保持在一定范圍內(nèi)。此時，將本車相對于前方車輛的位置偏移和操縱控制校正數(shù)據(jù)相加，求出轉(zhuǎn)向 的操縱量。由于通過這樣能預(yù)先預(yù)測出前方車輛的移動量，因此即使前方車輛向左右改 變車道，通過操縱本車輛使得跟隨前方車輛的移動量，從而傳感器單元2的攝像機(jī)也能 持續(xù)捕捉追蹤前方車輛的后部或牌照。后續(xù)車輛IOb將處理器單元12計算出的操縱控制校正數(shù)據(jù)、本車相對于前方車 輛的位置偏移數(shù)據(jù)、和從最前頭車輛IOa接收到的車輛行駛校正數(shù)據(jù)作為車輛控制數(shù)據(jù)， 利用車車間通信發(fā)送給跟隨在后面的后續(xù)車輛10c。后續(xù)車輛IOc與最前頭車輛IOa及后續(xù)車輛IOb兩者進(jìn)行車車間通信。由此， 從最前頭車輛IOa及后續(xù)車輛IOb兩者傳輸來車輛控制數(shù)據(jù)。此時，在從最前頭車輛IOa發(fā)送來的車輛控制數(shù)據(jù)、和從后續(xù)車輛IOb發(fā)送來的 車輛控制數(shù)據(jù)不同的情況下，利用來自就在前面行駛的后續(xù)車輛IOb的車輛控制數(shù)據(jù)， 而放棄從最前頭車輛IOa發(fā)送來的車輛控制數(shù)據(jù)。這樣一來，由于后續(xù)車輛IOc能跟隨就在前面的后續(xù)車輛IOb的舉動而不是最前 頭車輛IOa的舉動，來進(jìn)行車道改變和速度改變等行駛控制，因此在改變車道時各車輛能 流暢地組成隊列，能在與相鄰車輛間維持預(yù)定間隔的狀態(tài)下相互聯(lián)系。圖6是說明該實(shí)施方式1中的隊列行駛車輛的改變車道例的圖。圖中，在道路100上行駛的最前頭車輛10a、后續(xù)車輛10b、后續(xù)車輛IOc進(jìn)行 隊列行駛。這里，在最前頭車輛IOa的前方出現(xiàn)停車中的車輛201的情況下，最前頭車輛 IOa利用傳感器單元1檢測出停車中的車輛201。由此，最前頭車輛IOa自動操作進(jìn)行轉(zhuǎn)向，向相鄰車道進(jìn)行車道改變，使得避開 檢測出的車輛201。同時，后續(xù)車輛IOb利用車車間通信，從最前頭車輛IOa接收車輛控制數(shù)據(jù)，跟 隨最前頭車輛IOa進(jìn)行車道改變。另外，后續(xù)車輛IOc利用車車間通信，從前方車輛IOb 接收車輛控制數(shù)據(jù)，緊接著后續(xù)車輛IOb進(jìn)行車道改變。由此，如圖6的箭頭200所示， 能在流暢地組成隊列的狀態(tài)下進(jìn)行車道改變。如上所述，該實(shí)施方式1中的隊列行駛輔助裝置包括前方車輛(10a、10b)裝 載用的傳感器單元1，該傳感器單元1獲取包含路面上的地物的三維位置及形狀數(shù)據(jù)在內(nèi)的道路線性數(shù)據(jù)；前方車輛裝載用的處理器單元11，該處理器單元11根據(jù)對由傳感器單 元1獲取到的表示地物的三維位置及形狀的道路線性數(shù)據(jù)、和預(yù)先所具有的包含路面的 三維位置及形狀數(shù)據(jù)在內(nèi)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行的比較，求出前方車輛的行駛控制用數(shù)據(jù)；車 車間通信裝置3、4，該車車間通信裝置3、4將處理器單元11求出的前方車輛的行駛控制 用數(shù)據(jù)傳輸給后續(xù)車輛；及后續(xù)車輛裝載用的處理器單元12，該處理器單元12根據(jù)由車 車間通信裝置3、4傳輸來的前方車輛的行駛控制用數(shù)據(jù)，求出后續(xù)車輛IOc的行駛控制 用數(shù)據(jù)，從而即使沒有磁性標(biāo)記，也能對隊列行駛的車輛準(zhǔn)確地把握位置。另外，處理器單元11根據(jù)道路線性數(shù)據(jù)相對于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的差分信息，校正利用 導(dǎo)航定位測得的自身位置，根據(jù)校正后的自身位置，求出本車的行駛控制用數(shù)據(jù)，從而 能使用高精度的自身位置數(shù)據(jù)進(jìn)行行駛控制。另外，后續(xù)車輛中，裝載對本車相對于前方車輛的位置偏移量進(jìn)行測量的傳感 器單元2，處理器單元12根據(jù)前方車輛的行駛控制用數(shù)據(jù)和傳感器單元2測得的位置偏移 量，求出本車的行駛控制用數(shù)據(jù)，從而后續(xù)車輛能可靠地跟隨前方車輛行駛。標(biāo)號說明1傳感器單元，2傳感器單元，3、4車車間通信裝置，5路上通信裝置，7車載通 信裝置，IOa最前頭車輛，10b、IOc后續(xù)車輛，11處理器單元，12處理器單元，52車輛 行駛校正數(shù)據(jù)運(yùn)算部，53存儲裝置，61激光掃描儀，62攝像機(jī)，63GPS天線，64GPS接 收機(jī)，65里程計，66慣性裝置，67處理器單元。
權(quán)利要求
1.一種隊列行駛輔助裝置，其特征在于，包括前方車輛裝載傳感器單元，該前方車輛裝載傳感器單元獲取包含路面上的地物的三 維位置及形狀數(shù)據(jù)在內(nèi)的道路線性數(shù)據(jù)；前方車輛裝載處理器單元，該前方車輛裝載處理器單元根據(jù)對由所述前方車輛裝載 傳感器單元獲取到的表示地物的三維位置及形狀的道路線性數(shù)據(jù)、和預(yù)先所具有的包含 路面的三維位置及形狀數(shù)據(jù)在內(nèi)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行的比較，求出所述前方車輛的行駛控制 用數(shù)據(jù)；車車間通信裝置，該車車間通信裝置將所述前方車輛裝載處理器單元求出的所述前 方車輛的行駛控制用數(shù)據(jù)傳輸給后續(xù)車輛；及后續(xù)車輛裝載處理器單元，該后續(xù)車輛裝載處理器單元根據(jù)由所述車車間通信裝置 傳輸來的所述前方車輛的行駛控制用數(shù)據(jù)，求出所述后續(xù)車輛的行駛控制用數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的隊列行駛輔助裝置，其特征在于，前方車輛裝載處理器單元根據(jù)道路線性數(shù)據(jù)相對于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的差分信息，校正利用 導(dǎo)航定位測得的自身位置，根據(jù)校正后的自身位置，求出所述前方車輛的行駛控制用數(shù) 據(jù)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的隊列行駛輔助裝置，其特征在于，包括后續(xù)車輛裝載傳感器單元，該后續(xù)車輛裝載傳感器單元裝載于后續(xù)車輛，對本 車相對于前方車輛的位置偏移量進(jìn)行測量，所述后續(xù)車輛裝載處理器單元根據(jù)所述前方車輛的行駛控制用數(shù)據(jù)和所述后續(xù)車輛 裝載傳感器單元測得的位置偏移量，求出本車的行駛控制用數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于得到一種即使是在未埋設(shè)磁性標(biāo)記的行駛道路上、也能進(jìn)行多個車輛的隊列行駛的隊列行駛輔助裝置。該隊列行駛輔助裝置包括傳感器單元(1)，該傳感器單元(1)獲取路面上的地物的道路線性數(shù)據(jù)；處理器單元(11)，該處理器單元(11)根據(jù)對由傳感器單元(1)獲取到的道路線性數(shù)據(jù)、和預(yù)先所具有的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行的比較，求出行駛控制用數(shù)據(jù)；及車車間通信裝置，該車車間通信裝置將處理器單元(11)求出的行駛控制用數(shù)據(jù)無線傳輸給后續(xù)車輛。
文檔編號B60W30/16GK102027519SQ20098011833
公開日2011年4月20日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月10日
發(fā)明者津田喜秋 申請人:三菱電機(jī)株式會社