CN118020036A - 控制方法以及控制系统 - Google Patents

Abstract

用于利用配设于形成车辆(2)的行驶路(100)的路面的磁标识器(10)而使车辆行驶的控制系统(1)包括：磁传感器阵列，其确定相对于磁标识器(10)在横方向上的偏差；以及控制单元，其将相对于磁标识器(10)在横方向上的偏差转换为控制点相对于目标的轨迹在横方向上的偏差，并且以使控制点在横方向上的偏差接近零的方式对车辆(2)的转向角进行控制，通过在车辆的前后方向上以车辆(2)的速度乘以规定的时间而得的距离加上偏置距离得到的距离的量比磁传感器阵列靠前方的位置设定控制点，从而实现相对于目标路径的较高的追随性。

Description

控制方法以及控制系统

技术领域

本发明涉及用于使车辆行驶的控制方法以及控制系统。

背景技术

以往，在工厂、物流仓库等中广泛活用自动搬运车。作为用于使自动搬运车自动行驶的系统，已知有利用铺设于地面的磁带的系统(例如参照专利文献1。)。在该系统中，检测车辆相对于磁带在横方向上的偏差，并以抑制该偏差的方式使车辆转向。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-008598号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在所述现有的系统中，存在以下那样的问题。即，存在若在追随于磁带时发生转向的延迟，则车辆从目标的轨迹偏离的风险，为了防患该风险于未然，需要充分抑制车速。

本发明是鉴于所述现有的问题点而完成的，其欲提供提高了相对于目标路径的追随性的车辆用的控制方法以及控制系统。

用于解决课题的方案

本发明的一方案是一种车辆用的控制方法，用于利用配设于形成车辆的行驶路的路面的标记而以使相对于车辆设定的规定的控制点沿着目标的轨迹的方式使车辆行驶，

其中，

车辆具备确定相对于所述标记在横方向上的偏差的装置，

所述车辆用的控制方法包括：

将相对于所述标记在横方向上的偏差转换为所述控制点相对于所述目标的轨迹在横方向上的偏差的处理；以及

以使所述控制点在横方向上的偏差接近零的方式对车辆所具备的转向轮的转向角进行控制的处理，

所述控制点在车辆的前后方向上被设定于以车辆的速度乘以规定的时间而得的距离加上规定的偏置距离得到的距离的量比所述装置靠前方的位置。

本发明的一方案是一种车辆用的控制系统，用于利用配设于形成车辆的行驶路的路面的标记而以使相对于车辆设定的规定的控制点沿着目标的轨迹的方式使车辆行驶，

其中，

所述车辆用的控制系统包括：

装置，其确定相对于所述标记在横方向上的偏差；

将相对于所述标记在横方向上的偏差转换为所述控制点相对于所述目标的轨迹在横方向上的偏差的电路；以及

以使所述控制点在横方向上的偏差接近零的方式对车辆的转向轮的转向角进行控制的电路，

所述控制点在车辆的前后方向上被设定于以车辆的速度乘以规定的时间而得的距离加上偏置距离得到的距离的量比所述装置靠前方的位置。

发明效果

本发明的车辆用的控制方法以及控制系统用于利用配设于路面的标记而使车辆沿着目标的轨迹行驶。本发明的控制方法以及控制系统基于相对于标记在横方向上的偏差来确定控制点相对于目标的轨迹在横方向上的偏差，并以使该控制点在横方向上的偏差接近于零的方式对转向轮的转向角进行控制。

本发明的控制方法以及控制系统在控制点的设定位置这点上具有技术特征之一。在该控制方法以及控制系统中，在以车辆的速度乘以规定的时间而得的距离加上偏置距离得到的距离的量比装置靠前方的位置设定控制点。根据本发明，车辆的速度越高，则越能够使控制点位于前方。若在车辆的速度变高时使控制点位于前方，则能够抑制控制延迟，从而能够抑制车辆有可能从目标的轨迹偏离的情况。

在此，若车辆的速度为零，则车辆的速度乘以规定的时间而得的距离当然为零。另一方面，该距离加上偏置距离得到的距离无论车辆的速度如何都成为偏置距离以上的距离。根据本发明，无论车辆的速度如何，都能够在比装置以偏置距离以上靠前方的位置设定控制点。因此，根据本发明，即使在车辆的速度变为极低速的情况下，转向角的控制发生延迟的风险也较少。

如上所述，在本发明的控制方法以及控制系统中，在以车辆的速度乘以规定的时间而得的距离加上偏置距离得到的距离的量比用于确定相对于标记在横方向上的偏差的装置靠前方的位置设定控制点。本发明的控制方法以及控制系统是通过像这样使控制点位于装置的前方而提高了相对于目标的轨迹的追随性的优异特性的控制方法或控制系统。

附图说明

图1是例示出行驶路的说明图。

图2是磁标识器的说明图。

图3是车辆的说明图。

图4是车辆(先头车辆)的系统结构图。

图5是磁传感器阵列的系统结构图。

图6是例示出由通过磁标识器的正上方的磁传感器得到的行进方向上的磁计测值的时间变化的图表。

图7是例示出基于磁传感器C1～C15得到的车宽方向上的磁计测值的分布曲线的图表。

图8是先头车辆与台车的示意图。

图9是例示出车辆的各点的轨迹的说明图。

图10是例示出目标的轨迹的说明图。

图11是示出前方注视距离Lf与车速V的关系的图表。

图12是在直线路中设定于车辆(先头车辆)的控制点的说明图。

图13是在曲线路中设定于车辆(先头车辆)的控制点的说明图。

图14是对磁标识器进行了检测时的控制点CT的横偏差ey的说明图。

图15是在相邻的磁标识器的中间行驶中的控制点CT的横偏差ey的说明图。

图16是示出将偏置距离Lo设为零的情况下的证实实验的结果的图表。

图17是示出设定了偏置距离Lo的情况下的证实实验的结果的图表。

具体实施方式

使用以下的实施例对本发明的实施方式进行具体说明。

(实施例1)

本例是涉及用于使车辆2沿着行驶路100行驶的控制方法以及控制系统1的例子。使用图1～图17对该内容进行说明。

车辆2的行驶环境例如是工厂、物流仓库等的室内环境、工厂等的用地内的室外环境等。在工厂、物流仓库等车辆2的行驶环境中设置有例如图1所示的行驶路100。作为车辆2所行驶的目标的轨迹，设定用于以不会超出行驶路100(例如图1)的方式行驶的轨迹。

行驶路100(图1)例如是宽度约2m的单向通行的长圆形形状的环绕行驶路。行驶路100通过组合直线路100S和曲线路100C而构成。在本例的结构中，以沿着行驶路100的大致中央的方式排列有磁标识器10。作为磁产生源的磁标识器10成为用于车辆2沿着目标的轨迹行驶的标记的一例。相邻的磁标识器10的间隔例如为2m等恒定的间隔。需要说明的是，磁标识器10的间隔恒定并非是必需的要件。

如图2所示，磁标识器10是呈直径100mm、厚度2mm的片状的永磁铁。磁标识器10能够贴附于构成行驶路100的表面的路面。单片状的磁标识器10与磁带相比容易进行向地面等的贴附。例如，直线状的磁带难以进行曲线状的贴附并容易产生褶皱等。另一方面，若为单片状的磁标识器10，则容易进行向曲线路的配设。并且，磁标识器10容易进行改贴，因此容易应对路线变更等行驶路100的形状变更。

构成磁标识器10的磁铁是将作为磁性材料的氧化铁的磁粉分散于作为基材的高分子材料中而成的铁氧体橡胶磁体。需要说明的是，也可以代替本例的片状的磁标识器10而采用柱状的磁标识器。在柱状的磁标识器的情况下，收容于穿设在路面的孔中为佳。

接下来，对构成本例的控制系统1的车辆2进行说明。如图3所示，车辆2由具备驱动轮的先头车辆21、以及由该先头车辆21牵引的四轮的台车22构成。先头车辆21为长度2m、宽度1m，台车22为长度2m、宽度1m。

先头车辆21具有作为转向轮的左右一对前轮211、以及作为驱动轮的后轮212。后轮212是旋转轴的轴向固定了的固定轮。在先头车辆21的后部设置有用于牵引台车22的牵引钩219。另外，在先头车辆21的最后尾安装有棒状的磁传感器阵列3。需要说明的是，在本例中，将前轮轴211A与后轮轴212A的轴间距离设为Lw，将磁传感器阵列3与后轮轴212A的距离设为Lm。

台车22具备用于与先头车辆21或先行的台车22连结的连结杆220、以及用于连结后续的台车22的连结钩229。台车22在前部具备左右一对从动轮221，在后部具备左右一对固定轮222。在先头车辆21能够连结多台台车22。

参照图4对先头车辆21的系统结构进行说明。先头车辆21构成为包括进行磁检测的磁传感器阵列3(装置的一例。)、控制车辆2的行驶的控制单元40、用于实现惯性导航的IMU(Inertial Measurement Unit)42、驱动后轮212旋转的马达单元44、使作为转向轮的前轮211转向的转向单元46等。

磁传感器阵列3(图5)是多个磁传感器Cn在一直线上排列而成的棒状的单元。磁传感器阵列3以沿着先头车辆21的车宽方向的方式安装(参照图3。)。特别是，在本例的结构中，在相当于比后轮轴212A(图3)靠后侧的位置的先头车辆21的最后尾安装有磁传感器阵列3。以行驶路100(图1)的地面为基准的磁传感器阵列3的安装高度为100mm。

磁传感器阵列3(图5)具备在一直线上排列的15个磁传感器Cn(n为1～15的整数)、以及内置有未图示的CPU等的检测处理电路32。在棒状的磁传感器阵列3中，15个磁传感器Cn沿着该磁传感器阵列3的长度方向以5cm间隔排列。在磁传感器阵列3以沿着车宽方向的方式安装于先头车辆21时，15个磁传感器Cn沿着车辆2(先头车辆21)的车宽方向(横方向)在一直线上排列。在本例的结构中，磁传感器C1位于车辆2(先头车辆21)的左侧，磁传感器C15位于车辆2的右侧。

磁传感器Cn是利用非晶线材等感磁体的阻抗根据外部磁场而敏感变化这样的公知的MI效果(Magnet Impedance Effect)来检测磁的传感器。磁传感器Cn在直线状的非晶线材的长度方向(轴向)上具有磁灵敏度。

在各磁传感器Cn中，非晶线材以沿着相互正交的2轴的各轴向的方式各配设有1根。在磁传感器阵列3中，以2根非晶线材的轴向一致的方式组装15个磁传感器Cn。磁传感器阵列3安装于先头车辆21，以使得各磁传感器Cn能够对行进方向以及车宽方向上的磁分量进行检测。需要说明的是，行进方向是与车辆2(先头车辆21)的前后方向一致的方向。

磁传感器阵列3所具备的检测处理电路32(图5)是执行用于检测磁标识器10的标识器检测处理的运算电路。虽省略了图示，但检测处理电路32由执行各种运算的CPU(central processing unit)、ROM(read only memory)、RAM(random access memory)等存储器元件等构成。

检测处理电路32以3kHz的频率取得各磁传感器Cn所输出的传感器信号并执行标识器检测处理。检测处理电路32将标识器检测处理的检测结果向控制单元40输入。详细内容将后述，在该标识器检测处理中，除了磁标识器10的检测以外，还计测并确定相对于磁标识器10在横方向(车宽方向)上的偏差。磁标识器10是标记的一例。相对于磁标识器10在横方向上的偏差是相对于磁标识器10的相对位置的一例。

IMU42(图4)是通过惯性导航来推定先头车辆21的相对位置、车辆方位等的单元。虽省略了图示，IMU42具备作为计测方位的电子罗盘的双轴磁传感器、计测加速度的双轴加速度传感器、计测绕偏航轴的角速度的双轴陀罗仪传感器等。在此，偏航轴是铅垂方向上的轴。

IMU42利用计测加速度的重积分对位移量进行运算，并且利用计测角速度的积分对先头车辆21的相对方位进行运算。IMU42通过将该相对方位加上基准方位(绝对方位)来推定每时每刻的车辆方位。需要说明的是，作为基准方位，例如能够利用车辆2驻车于规定的驻车位置时的绝对方位。IMU42通过沿着每时每刻的车辆方位对位移量进行累计来推定相对位置(位移位置)。需要说明的是，每当根据新的磁标识器10的检测确定车辆位置(绝对位置)时，根据该车辆位置更新基准位置，且相对位置复位为零。

控制单元40是对先头车辆21的行驶进行控制的单元。控制单元40借助转向单元46、马达单元44来控制前轮211的转向角、后轮212的旋转角速度。控制单元40具备包括执行各种运算的CPU、ROM、RAM等存储器元件等的电子电路(省略图示)。在ROM的存储区域中保存有磁传感器阵列3与后轮轴212A之间的前后方向上的距离Lm、前轮轴211A与后轮轴212A之间的轴间距离Lw等车辆规格信息。

对于控制单元40而言，除了磁传感器阵列3、转向单元46、马达单元44以外，还连接有地图数据库48、根据后轮212的旋转输出脉冲的车轮速单元442。控制单元40利用车轮速单元442所输出的脉冲来确定车速。

地图数据库48是存储表示行驶路100的形状的映射数据的数据库。对于映射数据而言，除了与配设于行驶路100的磁标识器10建立了关联以外，还能够对目标的轨迹进行分配。目标的轨迹根据使车辆2通过的路径而被适当地设定并向映射数据分配。若参照映射数据，则能够在行驶路100的行进方向上的各位置确定目标的轨迹。

在本例中，对于直线路100S以及曲线路100C这两方而言，作为使车辆2通过的路径，设定位于磁传感器阵列3的中央的磁传感器C8通过磁标识器10的正上方的路径。在本例中，平滑地连结磁标识器10的线被设定为目标的轨迹。需要说明的是，在代替于此而例如想要使车辆2相对于磁标识器10向右侧偏移并行驶的情况下，设定相对于平滑地连结磁标识器10的线向右侧偏移的目标的轨迹即可。或者，在想要在直线路100S中使车辆2通过磁标识器10的正上方，另一方面，在曲线路100C中使车辆2绕比平滑地连结磁标识器10的线大的圈行驶的情况下，在直线路100S和曲线路100C中使目标的轨迹相对于平滑地连结磁标识器10的线的位置上的关系不同为佳。即，在直线路100S中，设定与平滑地连结磁标识器10的线一致的目标的轨迹，另一方面，在曲线路100C中，以比平滑地连结磁标识器10的线向曲线的外侧鼓出的方式设定目标的轨迹为佳。像这样，磁标识器10与目标的轨迹的关系并非唯一，根据想要使车辆2行驶的路径(通过的路径)、车辆2的规格、车速等车辆2的行驶状况等来适当变更为佳。

控制单元40对转向单元46、马达单元44输入控制目标值。相对于转向单元46的控制目标值是作为前轮211的转向角的控制目标的指示转向角。相对于马达单元44的控制目标值是作为后轮212的旋转角速度的控制目标的指示旋转角速度。

控制单元40具备作为以下各电路的功能。

(1)设定控制点的电路：在以前方注视距离的量比磁传感器阵列3靠前方的位置设定控制点。

(2)设定目标的轨迹的电路：通过运算而求出并设定控制点应通过的目标的轨迹。需要说明的是，如上所述，在本例中，平滑地连结磁标识器10的线被设定为目标的轨迹，并被向映射数据分配。

(3)推定车辆位置的电路：利用标识器检测结果或IMU42所推定的相对位置等来推定车辆位置。

(4)确定控制点在横方向上的偏差的电路：将相对于磁标识器10在横方向上的偏差转换为控制点相对于目标的轨迹在横方向上的偏差。

(5)对控制目标值进行运算的电路：基于控制点在横方向上的偏差对指示转向角等控制目标值进行运算。

以下，依次对本例的车辆用的控制系统1中的(a)标识器检测处理、(b)目标的轨迹的设定、(c)控制方法、(d)控制点的设定、(e)控制点在横方向上的偏差的确定、(f)控制结果进行说明。

(a)标识器检测处理

标识器检测处理是形成装置的一例的磁传感器阵列3所执行的处理。如上所述，磁传感器阵列3以3kHz的频率执行标识器检测处理。磁传感器Cn能够计测车辆2(先头车辆21)的行进方向(前后方向)以及车宽方向上的磁分量。例如在该磁传感器Cn沿行进方向移动而通过磁标识器10的正上方时，行进方向上的磁计测值如图6所示那样以在磁标识器10的前后正负反转并且在磁标识器10的正上方的位置与零交叉的方式随时间变化。在车辆2的行驶中，在关于任一磁传感器Cn检测出的行进方向上的磁计测值而产生了其正负反转的零交叉Zc1时，能够判断为磁传感器阵列3位于磁标识器10的正上方。检测处理电路32在像这样磁传感器阵列3位于磁标识器10的正上方且产生了行进方向上的磁计测值的零交叉Zc1时，判断为检测出磁标识器10。

另外，例如，对于与磁传感器Cn相同规格的磁传感器而言，设想沿着通过磁标识器10的正上方的车宽方向的移动。在该情况下，车宽方向上的磁计测值以在隔着磁标识器10的两侧正负反转并且在磁标识器10的正上方的位置与零交叉的方式变化。在将15个磁传感器Cn沿车宽方向排列而成的磁传感器阵列3中，根据隔着磁标识器10而位于哪一侧，磁传感器Cn检测出的车宽方向上的磁计测值的正负不同(图7)。

图7是各磁传感器Cn的车宽方向上的磁计测值的分布的近似曲线。在该图的分布曲线中，车宽方向上的磁计测值的正负反转的零交叉Zc2出现在磁标识器10的正上方。该图中的零交叉Zc2的位置表示磁标识器10在车宽方向(横方向)上的位置。磁标识器10在车宽方向上的位置例如能够确定为隔着零交叉Zc2相邻的两个磁传感器Cn的中间的位置。

检测处理电路32对车辆2(先头车辆21)相对于磁标识器10在横方向(车宽方向)上的偏差进行计测。在本例中，磁传感器阵列3的中央的磁传感器C8位于车辆2(先头车辆21)的中心轴上。例如在图7的情况下，与磁标识器10相对应的零交叉Zc2的位置成为相当于C9与C10的中间附近的C9.5的位置。如上所述，由于磁传感器C9与C10的间隔为5cm，因此车辆2(先头车辆21)相对于磁标识器10在横方向上的偏差(相对位置)以磁传感器C8为基准而成为(9.5-8)×5cm＝7.5cm。该图的例子为在行驶路100中车辆2(先头车辆21)靠左的情况下的例子。需要说明的是，对于横方向上的偏差的正负而言，将车辆的对象点相对于磁标识器10靠左的情况设为正，将车辆的对象点相对于磁标识器10靠右的情况设为负。

(b)目标的轨迹的设定

目标的轨迹是以满足如下两个条件的方式设定于车辆2的控制点的控制目标的轨迹。第一条件为，不仅先头车辆21，与先头车辆21连结的所有台车22也在行驶路100内行驶。第二条件为，磁传感器阵列3在磁标识器10上通过，能够对磁标识器10进行检测。

在此，参照图8以及图9对车辆2的各点所通过的轨迹的差别进行说明。图8是对包括先头车辆21和台车22在内的车辆2的各点的配置进行说明的图。图9是对于在先头车辆21连结有台车22的车辆2例示出图8的各点所通过的轨迹的图。

图8的各点是先头车辆21的前轮轴211A的中央的点ST1、后轮轴212A的中央的点B1、相当于先头车辆21与台车22的连结部位的点C1、以及作为台车22的固定轮222的轴的车轮轴222A的中央的点B2。需要说明的是，在图8中，为了容易理解，在车轮轴211A、212A、222A的中央分别示出假想轮211R、212R、222R。

例如，在图9中示出车辆2通过呈直角左转的拐角时的各点的轨迹。点B1以及点C1通过大致相同的轨迹，另一方面，点ST1示出绕大圈的轨迹，点B2示出绕小圈的轨迹。像这样，车辆2通过直角的拐角时的轨迹在各点不同。

另一方面，对于目标的轨迹而言，无论控制点的位置如何，都可以恒定，在本例中，以与平滑地连结磁标识器10的线一致的方式设定目标的轨迹。例如，车辆2在图1所示的长圆形形状的环绕行驶路即行驶路100行驶时的目标的轨迹TL以图10中的实线示出。例如在前轮轴211A的中央的点ST1为控制点的情况下，在直线路100S中，该图中以虚线示出的点ST1的实际的轨迹与目标的轨迹TL大致一致。另一方面，曲线路100C中的点ST1的轨迹(虚线)成为通过比目标的轨迹TL靠外侧的位置的绕大圈的轨迹。根据点ST1的轨迹(虚线)相对于目标的轨迹TL(实线)的偏差对车辆2的转向角进行控制。

本例的控制系统1是以抑制控制点相对于目标的轨迹TL在横方向上的偏差(横偏差)并使其接近零的方式对转向轮(前轮211)的转向角进行控制的系统。在本例中，目标的轨迹TL被向保存于地图数据库48的映射数据分配。控制单元40参照从地图数据库48读出的映射数据来读出目标的轨迹TL。若知晓此时的车辆位置、车辆方位，则能够确定相对于目标的轨迹TL在横方向上的偏差、目标的轨迹TL的方位(绝对方位)。

需要说明的是，也可以通过由控制单元40进行的运算而来随时决定并设定目标的轨迹TL。例如，存在根据车辆2的速度、行驶路100的曲率而变更了使磁传感器阵列3的中央(磁传感器C8)通过的路径为佳的情况。即，存在根据车辆2的速度、行驶路100的曲率而变更了磁传感器C8相对于磁标识器10的位置上的偏差为佳的情况。在这样的情况下，控制单元40根据车辆2的速度、行驶路100的曲率来随时通过运算来决定目标的轨迹TL为佳。此时，将通过运算而决定的目标的轨迹TL随时向映射数据进行分配为佳。并且，也可以根据内轮差等车辆的规格、车速而预先准备多种目标的轨迹TL，并将该多种目标的轨迹TL预先向映射数据进行分配。控制单元40能够根据车辆的规格、车速选择性地读出任一目标的轨迹TL。

(c)控制方法

本例的控制系统1所进行的控制方法是基于组合了前馈控制和反馈控制而成的2自由度控制的控制方法。前馈控制是根据目标的轨迹TL的曲率算出指示转向角δ的控制。反馈控制是基于控制点CT相对于目标的轨迹TL在横方向上的偏差(横偏差)算出指示转向角δ的控制。指示转向角δ通过如下的控制式而求得。

(数学式1)

指示转向角δ＝反馈项δfb+前馈项δff

＝反馈增益Ky×横偏差ey+前馈项δff

在数学式1中，反馈增益Ky以能够兼顾在直线路100S(参照图1。)行驶中的直行稳定性和横方向上的偏差的收敛性的方式决定。前馈项δff是用于赋予与曲率相应的转向角以补偿曲线路100C(参照图1。)中的控制延迟的项。对于前馈项δff而言，在产生了横向坡度时利用IMU42检测车辆2的倾斜并使与重力的横方向成分平衡的横力产生，从而能够加上补偿横向坡度的转向角。

(d)控制点的设定

在本例的控制系统1中，在车辆2(先头车辆21)中，通过将控制点CT设定于比磁传感器阵列3靠前方的位置而非磁传感器阵列3的位置，来补偿车辆2的响应延迟。并且，在本例的结构中，通过在控制点CT的设定位置上下工夫来兼顾直线路100S中的稳定性和曲线路100C中的追随性。

在本例中，以车辆2(先头车辆21)的前后方向上的磁传感器阵列(装置的一例)3的位置为基准，如下式那样定义作为到控制点CT为止的距离的前方注视距离Lf。图11是前方注视距离Lf相对于车速V的图表。在该图中，在横轴规定车速V，在纵轴规定前方注视距离Lf。

(数学式2)

前方注视距离Lf＝车辆速度V×前方注视时间tf+偏置距离Lo

前方注视距离Lf的运算式中的车辆速度V×前方注视时间tf的项是用于通过速度越高而越将控制点CT设定于更前方来提高相对于目标的轨迹TL的追随性的项。前方注视时间tf具有注视几秒前的前方以控制转向角这样的控制上的意义。前方注视时间tf表现为图11的图表中例示的直线的斜率。

偏置距离Lo是用于在车辆2的速度较低时也适当地确保前方注视距离Lf的项。通过规定偏置距离Lo，从而在车辆2低速时也能够将控制点CT在一定程度上设定于前方的位置，能够确保追随性、响应性。特别是，在本例中，如以下所说明的那样，通过在直线行驶时和曲线行驶时变更偏置距离Lo的设定，从而兼顾直线行驶时的车辆2的直行稳定性和曲线行驶时的相对于目标的轨迹TL的追随性。偏置距离Lo表现为图11的图表中例示的直线的截距。

参照图12对直线行驶时的偏置距离Lo的设定方法进行说明。在目标的轨迹TL笔直的情况下的直线行驶时，为了提高直行稳定性，以控制点CT位于比前轮轴211A靠前方的位置的方式设定前轮轴211A与磁传感器阵列3之间的距离(Lw+Lm)以上的偏置距离Lo。需要说明的是，在该图中，图示出代表左右一对后轮212的假想轮212R，并图示出代表左右一对前轮211的假想轮211R。以尺寸ey表示控制点CT相对于目标的轨迹TL在横方向上的偏差。

在车辆2以低速行驶时的前轮211的横滑移角足够小的状况下，前轮转向的车辆2向前轮211所朝向的方向行进。假设在控制点CT位于比前轮轴211A靠后方的位置的情况下，在前轮轴211A的中心位置越过目标的轨迹TL后开始转向。在该情况下，前轮211始终超过目标的轨迹TL，从而产生蛇行。以使控制点CT位于前轮轴211A的位置或比前轮轴211A靠前方的位置的方式设定前方注视距离Lf即可。在该情况下，能够在前轮211超过目标的轨迹TL前开始转向，从而能够进行使车辆2不超过目标的轨迹TL的控制。

接下来，参照图13对曲线行驶时的偏置距离Lo的设定方法进行说明。该设定方法是基于车辆2以低速行驶而各轮不产生横滑移角为前提的方法。若各轮不产生横滑移角，则与前轮211的转向角相应地，车辆2的朝向(车辆方位)唯一确定。

图13中的轨迹3C是作为磁传感器阵列3的中央(磁传感器C8的位置)所通过的轨迹的半径Rm的圆弧。轨迹212C是作为假想轮212R所通过的轨迹的半径Ro的圆弧。需要说明的是，在该图中，利用半径Rf的圆弧表示假想轮211R所通过的轨迹。

在曲线行驶时，重视对目标的轨迹TL的追随性而确定偏置距离Lo。首先，在本例的结构中，将通过磁标识器10的路径确定为目标的轨迹TL。由此，能够决定作为应使磁传感器阵列3的中央通过的目标的轨迹TL的轨迹3C的半径Rm。此时，偏置距离Lo根据形成轨迹3C的圆弧的半径Rm而发生变化。

对应于前轮211的假想轮211R所通过的轨迹的半径Rf能够通过如下的数学式3、数学式4而求得。

[数学式3]

[数学式4]

在车辆2以足够低的低速行驶时，上述的数学式1的控制式成为如下的数学式5。

[数学式5]

若将数学式5展开，则能够导出与控制点CT的偏差ey相关的下式。

[数学式6]

ey＝(Lw/Rf-δff)/Ky

若利用控制点CT的横偏差ey，则能够如下式那样表示前方注视距离Lf。

[数学式7]

偏置距离Lo能够在直线行驶时以及曲线行驶时如以上那样决定。控制点CT能够在车辆2的前后方向上被设定于以包括偏置距离Lo在内的前方注视距离Lf的量从磁传感器阵列3向前方偏移了的位置。需要说明的是，在本例的控制系统1中，对曲线行驶时的偏置距离Lo设有范围。范围的下限是Lm的2倍的距离，上限是直线行驶时设定的偏置距离。作为偏置距离Lo的下限的Lm的2倍的距离在上述的数学式7中是ey＝零时的偏置距离Lo。

(e)控制点在横方向上的偏差的确定

控制单元40确定控制点CT相对于目标的轨迹TL在横方向上的偏差的方法在检测出磁标识器10的情况下和在车辆2位于相邻的磁标识器10的中间的情况下不同。针对各个情况，对确定控制点CT在横方向上的偏差ey的处理的内容进行说明。

在检测出磁标识器10的情况下，如图14所示，控制单元40取得通过标识器检测处理而计测出的横方向上的偏差em。该横方向上的偏差em是相对于磁标识器10的相对位置的一例。另外，控制单元40取得IMU42所推定的车辆方位(绝对方位)以及相对位置。控制单元40将以基准位置为基准而以相对位置的量在车宽方向上偏移了的位置确定为通过惯性导航而推定的车辆位置。需要说明的是，基准位置是在前1次的磁标识器10的检测时确定的车辆位置，是成为IMU42所推定的相对位置的起点的位置。

控制单元40在从地图数据库48读出的映射数据上确定位于最接近通过惯性导航而推定出的车辆位置的位置的磁标识器10(最近的磁标识器10)。然后，控制单元40以最近的磁标识器10的配设位置为基准，将以相对于磁标识器10在横方向上的偏差em的量偏移了的位置确定为车辆位置。需要说明的是，车辆位置是磁传感器阵列3的中央的磁传感器C8的位置。新确定的车辆位置成为IMU42推定相对位置时的新的基准位置，IMU42所累计的相对位置复位为零。

控制单元40基于从地图数据库48读出的映射数据来确定目标的轨迹TL的位置(绝对位置)、方位(绝对方位)。然后，控制单元40针对IMU42所推定的车辆方位(绝对方位)确定从目标的轨迹TL的方位(绝对方位)偏移的偏移角θ(图14)。控制单元40利用该偏移角θ，针对位于比磁传感器阵列3以前方注视距离Lf的量靠前方的控制点CT求出相对于目标的轨迹TL的横偏差ey。控制点CT的横偏差ey成为图14中的e1和e2的合计，并通过包括偏移角θ在内的下式求得。

(数学式8)

ey＝e1+e2

＝Lf×sinθ+em×cosθ

另一方面，在车辆2位于相邻的磁标识器10的中间的情况下，控制单元40将以IMU42所推定的相对位置的量从基准位置偏移了的位置确定(推定)为车辆位置。需要说明的是，该车辆位置是磁传感器阵列3的中央的位置。基准位置是在刚刚之前的磁标识器10的检测时确定的车辆位置。控制单元40参照从地图数据库48读出的映射数据，针对所确定的车辆位置确定相对于目标的轨迹TL在横方向上的偏差。此时，图15中的e3被确定为横方向上的偏差。

在确定横方向上的偏差e3时，控制单元40首先确定与车辆位置相对应的目标的轨迹TL的位置(绝对位置)以及方位(绝对方位)。然后，与检测出磁标识器10的情况同样地，控制单元40针对IMU42所推定的车辆方位(绝对方位)确定从目标的轨迹TL的方位偏移的偏移角θ(图15)。相对于磁传感器阵列3而以前方注视距离Lf的量位于前方的控制点CT的横偏差ey成为图15中的e1和e3的合计。控制点CT的横方向上的偏差ey能够通过包括偏移角θ在内的下式算出。

(数学式9)

ey＝e1+e3

＝Lf×sinθ+e3

(f)控制结果

参照图16以及图17对由以上那样构成的本例的控制系统1而得到的车辆2的控制结果进行说明。图16以及图17示出对作为从磁传感器阵列3到控制点CT的距离的前方注视距离Lf对车辆2的直行稳定性造成的影响进行调查而得到的证实实验的结果。图16是在基于上述的数学式2的前方注视距离Lf的算出式中将偏置距离Lo设定为零时的结果。图17是如上述的(d)控制点的设定的项目中说明的那样设定了偏置距离Lo时的结果。这些图的坐标轴是共通的。横轴表示时间或距离，纵轴表示车辆2的横偏差ey。车辆2的横偏差ey是磁传感器阵列3的中央相对于目标的轨迹TL在横方向上的偏差。

证实实验的对象的行驶路是直线路100S(参照图1。)。在时点M通过了磁标识器10时，基于相对于通过标识器检测处理而确定的磁标识器10在横方向上的偏差em(参照图14。)，确定控制点CT相对于目标的轨迹TL的横偏差ey。在时点M，控制点CT的横偏差ey＝ey1明显化，开始用于抑制横偏差ey的控制。需要说明的是，车辆2的速度为时速7.0km的恒定速度。

在偏置距离Lo为零的图16的情况下，成为控制点CT的横偏差ey振动的振荡(hunting)状态。在该图的情况下，可见到横偏差ey不收敛而振荡并逐渐放大的倾向。另一方面，在适当设定了偏置距离Lo的图17的情况下，时点M的控制点CT的横偏差ey＝ey1在早期收敛。在该图的情况下，在产生了负侧的横偏差ey1后，横偏差ey不向正侧过冲，而是按照原样收敛为零值。

在图17的情况下，设定前轮轴211A与磁传感器阵列3之间的距离(Lm+Lw)以上的偏置距离Lo，从磁传感器阵列3到控制点CT的前方注视距离Lf被设定得较长。在图17的情况下，通过像这样设定前方注视距离Lf，车辆2的直行稳定性提高。像这样，将到控制点CT为止的前方注视距离Lf设定得较长在提高直行时的直行稳定性这方面是有效的。

如上所述，在本例的控制方法以及控制系统1中，以在比对磁标识器10进行检测的磁传感器阵列3靠前方的位置设定控制点并抑制控制点相对于目标的轨迹的横偏差的方式控制车辆2。根据这样的控制，能够无损曲线路中的追随性地提高直线路中的直行稳定性。

在本例的结构中，以比磁传感器阵列3靠前方的控制点的横偏差而非磁传感器阵列3所计测的横方向上的偏差作为控制对象。若像这样以比磁传感器阵列3靠前方的控制点的横偏差作为控制对象，则能够补偿车辆2的响应延迟(控制延迟)。特别是，在本例中，通过作为磁传感器阵列3与控制点之间的距离的前方注视距离Lf的设定，以高水平兼顾直线路中的行驶稳定性和曲线路中的追随性。

如前述的数学式2所示，前方注视距离Lf是合计与车速成比例的距离和作为常数的偏置距离Lo而得到的距离。在本例中，在直线路和曲线路中切换偏置距离的设定。在直线路中，设定前轮轴211A与磁传感器阵列3之间的距离(Lm+Lw)以上的偏置距离。另一方面，在曲线路中，设定是后轮轴212A与磁传感器阵列3之间的距离的2倍以上且是直线路中的偏置距离以下的偏置距离Lo。

需要说明的是，本例是代替磁带而将贴附于行驶路100的地面的磁标识器10用于车辆2的行驶控制的例子。经常利用于工厂、设施等的磁带在铺设方面需要专业技术。特别是，沿着曲线进行铺设尤其困难，难以不产生褶皱地进行贴附。另一方面，若为单片状的磁标识器，则容易应对曲线。特别是，在内轮差较大的本例的车辆2中，存在难以在曲线状的行驶路中确定磁带的铺设位置而需要屡次改贴的试错这样的实际情况。若为磁标识器10，则容易进行改贴，从而能够容易地应对行驶路形状的变更等。

以上，如实施例那样对本发明的具体例详细地进行了说明，但这些具体例只不过公开了包含于专利技术方案的技术的一例。当然不应通过具体例的结构、数值等限定性地解释专利技术方案。专利技术方案包含利用公知技术、本领域技术人员的知识等对所述具体例进行各种变形、变更或者适当组合而得到的技术。

附图标记说明

1：控制系统、10：磁标识器(标记)、100：行驶路、100S：直线路、100C：曲线路、2：车辆、21：先头车辆、211：前轮(转向轮)、211A：前轮轴、212：后轮、212A：后轮轴、22：台车、3：磁传感器阵列(装置)、40：控制单元(电路)、42：IMU、44：马达单元、46：转向单元、48：地图数据库、Cn：磁传感器、CT：控制点、TL：目标的轨迹。

Claims (8)

1.一种车辆用的控制方法，其用于利用配设于形成车辆的行驶路的路面的标记而以使相对于车辆设定的规定的控制点沿着目标的轨迹的方式使车辆行驶，

其中，

车辆具备确定相对于所述标记在横方向上的偏差的装置，

所述车辆用的控制方法包括：

将相对于所述标记在横方向上的偏差转换为所述控制点相对于所述目标的轨迹在横方向上的偏差的处理；以及

以使所述控制点在横方向上的偏差接近零的方式对车辆所具备的转向轮的转向角进行控制的处理，

所述控制点在车辆的前后方向上被设定于以车辆的速度乘以规定的时间而得的距离加上规定的偏置距离得到的距离的量比所述装置靠前方的位置。

2.根据权利要求1所述的车辆用的控制方法，其中，

车辆具有作为所述转向轮的前轮和作为固定轮的后轮，并且所述装置配置于比后轮靠后侧的位置，

所述目标的轨迹为直线的情况下的直线行驶时的偏置距离为所述装置与所述前轮之间的所述前后方向上的距离以上的距离，

另一方面，所述目标的轨迹为曲线的情况下的曲线行驶时的偏置距离为所述装置与所述后轮之间的所述前后方向上的距离的2倍以上的距离。

3.根据权利要求2所述的车辆用的控制方法，其中，

对于所述曲线行驶时的偏置距离而言，所述直线行驶时的偏置距离为上限值。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆用的控制方法，其中，

所述车辆用的控制方法包括推定作为车辆的朝向的车辆方位的处理，在转换为所述控制点在横方向上的偏差的处理中，利用车辆方位，将相对于所述标记在横方向上的偏差转换为所述控制点在横方向上的偏差。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的车辆用的控制方法，其中，

作为所述转向角的控制目标的指示转向角通过控制式进行运算，所述控制式包括反映所述目标的轨迹的曲率的前馈项和反映所述控制点在横方向上的偏差的反馈项。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的车辆用的控制方法，其中，

所述标记是作为磁产生源的磁标识器，所述装置是多个磁传感器沿车宽方向排列而成的装置。

7.一种车辆用的控制系统，其用于利用配设于形成车辆的行驶路的路面的标记而以使相对于车辆设定的规定的控制点沿着目标的轨迹的方式使车辆行驶，

其中，

所述车辆用的控制系统包括：

装置，其确定相对于所述标记在横方向上的偏差；

将相对于所述标记在横方向上的偏差转换为所述控制点相对于所述目标的轨迹在横方向上的偏差的电路；以及

以使所述控制点在横方向上的偏差接近零的方式对车辆的转向轮的转向角进行控制的电路，

所述控制点在车辆的前后方向上被设定于以车辆的速度乘以规定的时间而得的距离加上偏置距离得到的距离的量比所述装置靠前方的位置。

8.根据权利要求7所述的车辆用的控制系统，其中，

所述标记是作为磁产生源的磁标识器，所述装置是多个磁传感器沿车宽方向排列而成的装置。