JP2004157935A

JP2004157935A - 車両の走行制御装置

Info

Publication number: JP2004157935A
Application number: JP2002325391A
Authority: JP
Inventors: Tsugio Sudo; 次男須藤
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2022-11-08
Also published as: JP4006319B2

Abstract

【課題】障害物検出用のレーダ装置を備え、予設定されたコースデータに基づいて自律誘導走行する車両を、レーダ装置により検出された進行方向前方の障害物を回避させつつ走行させる車両の走行制御装置に関するものであり、判定エリアのズレに起因する車両の不適切な走行を未然に防止し、これによって現場における作業効率の低下を未然に防止し得る車両の走行制御装置を提供する。
【解決手段】走路上のコースデータおよび車両の位置情報に基づいて車両の前方域に障害物判定用の判定エリアを生成する判定エリア生成手段と、この判定エリア生成手段において生成された判定エリアのデータを走路の路肩情報に基づいて補正する判定エリアデータ補正手段とを備える。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、障害物検出用のレーダ装置を備え、予設定されたコースデータに基づいて自律誘導走行する車両を、レーダ装置により検出された進行方向前方の障害物を回避させつつ走行させる、車両の走行制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、鉱山のように広大な作業現場においては、長距離に亘って鉱石を搬送するような場合、無人ダンプトラック等の特殊な車両を使用して、この車両を予設定されたコースデータと現在の走行データとに基づいて自律誘導走行させることにより、過酷な労働環境からの解放を図った車両の運用システムが採用されている。
【０００３】
さらに、上記運用システムにおいては、車両に障害物検出用のレーダ装置を搭載し、このレーダ装置によって走路上における障害物の検出を行ない、その検出結果（障害物の有無や位置等）に基づいて障害物との衝突を回避するよう車両の走行制御を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図６に示す如く、鉱山における掘削現場Ａと処理施設Ｂとを繋ぐ走路Ｒには、走行する車両Ｔの指針となる目標コース（コースデータ）Ｃが予設定されており、上記目標コース（コースデータ）Ｃと、ＧＰＳ等の位置計測システムを利用して得られる走行データ（位置情報や速度等）とに基づき、走路Ｒ上において車両Ｔを自律誘導走行させている。
【０００５】
また、図７に示す如く、車両Ｔに搭載されたレーダ装置Ｓによる障害物の検出は、車両Ｔの前方域に生成した障害物判定用の判定エリアＱ、すなわち「車両の進行方向においてサーチしなければならない領域」において行われる。
【０００６】
ここで、上記判定エリアＱは、上記レーダ装置Ｓから前方に照射されるレーダビームのスキャニングエリアＨと、車両Ｔの車幅を進行方向に向けて延長した走行予定エリアＩとが重なった領域であり、この判定エリアＱにおいてのみ障害物の有無が判定され、判定エリアＱの外部において障害物の検出は行われない。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−６５６６０号公報
【発明が解決しようとする課題】
ところで、走路Ｒ上を目標コースＣに沿って走行する車両Ｔは、位置計測システムから得られる自車のポジション（位置情報）、すなわち図８に示す如き位置（Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標）と進行方向（ヨー角θ：目標コースに対する姿勢角）とに基づき、ターゲットである目標コースＣ上に乗るよう走行制御されるが、走行中における車両Ｔの振れや制御誤差に起因して、目標コースＣと車両Ｔの姿勢との間に僅かなズレの生じることが間々ある。
【０００８】
図９に示す如く、目標コースＣに対する車両Ｔの進行方向（ヨー角θ）にズレが生じた場合、車両Ｔの前方域に生成される判定エリアＱは、真の判定エリア（車両Ｔが誤差なく目標コースＣ上に乗っている状態において生成される判定エリア）Ｑｔに対し、一点鎖線あるいは二点鎖線の如く左右方向（走路Ｒの幅員方向）にズレることとなる。
【０００９】
因みに、上述した真の判定エリアＱｔに対する判定エリアＱのズレは、累積誤差により車両Ｔから前方へ向かうに従って増大し、例えば車両Ｔから１００ｍ前方において１ｍ前後のズレとなる。
【００１０】
ここで、図１０に示す如く真の判定エリアＱｔに対して判定エリアＱがズレている場合、走路Ｒ上における物体Ｏａは真の判定エリアＱｔから外れているものの、ズレを生じている判定エリアＱに掛かるために障害物と判定され、車両Ｔは衝突を回避するための減速および繰向、あるいは停止するよう走行制御されることとなる。
【００１１】
また、走路Ｒ上における物体Ｏｂは、真の判定エリアＱｔに掛かるものの、ズレを生じている判定エリアＱから外れているために障害物と判定されず、衝突を回避するための走行制御が為されないために車両Ｔが物体Ｏｂと衝突する虞れがある。
【００１２】
このように、判定エリアＱにズレが生じることに起因して、車両Ｔの進行方向前方域における障害物を誤検出することにより、スムーズな車両Ｔの走行が阻害されることとなるため、鉱山等の現場における作業効率の低下、延いては生産性の低下を招いてしまう不都合があった。
【００１３】
本発明の目的は上記実状に鑑みて、判定エリアのズレに起因する車両の不適切な走行を未然に防止し、もって現場における作業効率の低下を未然に防止し得る車両の走行制御装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段および効果】
上記目的を達成すべく、請求項１の発明に関わる車両の走行制御装置は、走路上のコースデータと車両の位置情報とに基づいて、前記車両の前方域に障害物判定用の判定エリアを生成する判定エリア生成手段を備えるとともに、前記判定エリア生成手段において生成された判定エリアのデータを、前記走路の路肩情報に基づいて補正する判定エリアデータ補正手段を備えて成ることを特徴としている。
【００１５】
上記構成によれば、判定エリア生成手段により生成された判定エリアのデータを、判定エリアデータ補正手段により走路の路肩情報に基づいて補正することで、より正確な判定エリアにおいて障害物の判定が行なわれることとなる。
【００１６】
これにより、判定エリアのズレに起因する車両の不適切な走行が未然に防止されることとなり、もって請求項１の発明に関わる車両の走行制御装置によれば、現場における作業効率の低下を未然に防止することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、実施例を示す図面に基づいて、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明に関わる車両の走行制御装置を、鉱山での車両の運用システムに採用した一実施例を示しており、鉱山の掘削現場１と処理施設２とを繋ぐ走路３上を、後述する如き態様で車両（無人ダンプトラック）１０を自律誘導走行させている。
【００１８】
走路３上を走行する車両１０は、障害物検出用のレーダ装置であるミリ波レーダ装置１１（以下、レーダ装置１１と称する）を搭載している。
因みに、上記レーダ装置１１は、ストレートに延びる走路３上をスキャンするための固定レーダ装置と、カーブした走路３上をスキャンするために車両１０の繰向方向にモータ連動して向きを変える可動レーダ装置とを含んでいる。
【００１９】
なお、上記レーダ装置１１としては、照射される指向性媒体としてミリ波を用いた実施例のミリ波レーダ装置以外にも、例えば光レーザ式装置や視覚センサ式装置等、様々な種類のレーダ装置を採用し得ることは言うまでもない。
【００２０】
上記車両１０は、上述したレーダ装置１１を搭載するとともに、図２に示す如き走行制御装置２０を備えており、この走行制御装置２０は、処理部２１、走行状態計測部２２、通信部２３、コースデータ記憶部２４、走行制御部２５、判定エリア生成部（判定エリア生成手段）２６および判定エリアデータ補正部（判定エリアデータ補正手段）２７等を有している。
【００２１】
上記走行制御装置２０の走行状態計測部２２は、車両１０の位置情報を知るためのＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）、走行距離情報を知るためのタイヤ回転センサ、走行方向情報を知るための光ファイバジャイロ、走行速度情報を知るための速度センサ等を用いて、車両１０における現在のポジションおよび走行状況を計測するものである。
【００２２】
また、上記走行制御装置２０の通信部２３は、鉱山において稼動している全ての車両１０を統括する中央管制局３０と個々の車両１０との間において、各車両１０における走行データ等を相互に通信するためのものである。
【００２３】
一方、図１および図３に示す如く、掘削現場１と処理施設２とを繋ぐ走路３には、走行する車両１０の指針となる目標コース（コースデータ）４が予設定されており、この目標コース４は、車両１０の左右両側方に設けられる各種のマージン（誘導マージンやセーフティーマージン等）を考慮して、走路３の路肩から所定の距離だけ離隔させた位置に設定されている。
【００２４】
上述した目標コース４は、該コース４上をオペレータによって車両１０を実際に走行させることでティーチングされ、この際、上記走行制御装置２０の処理部２１は、走行状態計測部２２により計測される時々刻々の走行位置（走行軌跡）を、例えば点列の位置情報の形でコースデータ記憶部２４にコースデータとして記憶させる。
【００２５】
ここで、走路３上における車両１０は、基本的に目標コース（コースデータ）４に基づいて自動誘導走行する。
すなわち、走行制御装置２０の処理部２１は、上記コースデータと走行状態計測部２２から出力される走行データとの比較に基づいて、目標コース４に対する車両１０の位置ズレが補正されるよう、走行制御部２５に対してステアリング制御指令を出力し、これによって車両１０は予設定された目標コース４上を走行することとなる。
【００２６】
一方、上記車両１０は、搭載したレーダ装置１１によって走路３の進行方向前方域における障害物の検出を行ない、その検出結果（障害物の有無や位置等）に基づいて、走行制御装置２０の処理部２１が走行制御部２５にステアリング制御指令および速度制御指令を出力し、これによって車両１０は障害物との衝突を回避するよう走行制御される。
【００２７】
走路３上における障害物の検出は、車両１０の前方域に生成した障害物判定用の判定エリアＱにおいて行われる。
上記判定エリアＱは、レーダ装置１１から車両１０の前方に照射されるレーダビームのスキャニングエリアＨと、車両Ｔの車幅を進行方向に延長した走行予定エリアＩとが重なった領域であり、図４のフローチャートに示す如く、目標コース（コースデータ）４と車両１０のポジション（位置情報）とに基づき、走行制御装置２０の判定エリア生成部２６において生成される（Ｓｔｅｐ１０１）。
【００２８】
次いで、上記走行制御装置２０の処理部２１において、上記判定エリア生成部２６で生成された判定エリア（判定エリアデータ）Ｑと、走路３における路肩情報とを重ね合わせることによって、上記判定エリアＱにおける誤差（真の判定エリアに対するズレ）の有無を判定する（Ｓｔｅｐ１０２）。
【００２９】
ここで、図５に示す如く実施例における鉱山の走路３は、車両１０の転落防止等を目的として左右に土手３Ａが構築されている。
上記走路３における路肩とは、走路３と土手３Ａとの境界、すなわち走路３の側縁部３ａを指しており、路肩情報とは走路３の側縁部３ａにおける位置情報を指すものであって、ＧＰＳ等の位置計測システムを利用して予め計測されている既知のサーベイ情報である。
【００３０】
走行制御装置２０の処理部２１における判定の結果、上記判定エリアＱに誤差（ズレ）が無いと判定された場合、図４のフローチャートに示す如く、現在の判定エリアＱにおいて走路３上における障害物の検出が行われ、その検出結果に基づいて車両１０は障害物との衝突を回避するよう走行制御される（Ｓｔｅｐ１０３）。
【００３１】
一方、走行制御装置２０の処理部２１における判定の結果、上記判定エリアＱに誤差（ズレ）が有ると判定された場合には、走行制御装置２０の判定エリアデータ補正部２７（図２参照）において、判定エリアＱの誤差（ズレ）を排除する態様で、判定エリアデータ（判定エリアを表現する位置データ）に補正が加えられる（Ｓｔｅｐ１０４）。
【００３２】
次いで、補正された判定エリアＱにおいて走路３上における障害物の検出が行われ、その検出結果に基づいて車両１０は障害物との衝突を回避するよう走行制御される（Ｓｔｅｐ１０５）。
【００３３】
上述した如く、走行制御装置２０の判定エリア生成手段２６で生成した判定エリアのデータを、走行制御装置２０の判定エリアデータ補正手段２７において、走路３の路肩情報に基づいて誤差（ズレ）を排除する態様で補正することにより、走路３上における判定エリアの精度が大幅に向上し、もって正確な判定エリアにおいて障害物の判定が行なわれることとなる。
【００３４】
かくして、走路３上における障害物を誤検出する頻度が低減することとなり、判定エリアＱのズレに起因する車両１０の不適切な走行が未然に防止され、もって現場における作業効率の低下を未然に防止することが可能となる。
【００３５】
なお、上述した実施例においては、走路３の路肩情報を収得する方法として、位置計測システムを利用した既知のサーベイ情報を使用しているが、これ以外にも、例えば車両１０に進行方向前方域を撮像するカメラを搭載し、このカメラによって得られる画像情報を処理して、走路の路肩情報を抽出する方法を採用することも可能である。
【００３６】
因みに、車載カメラの画像情報から路肩情報を抽出する方法においては、走路を走行している車両１０が登坂路に差し掛かった場合、レーダ装置によるスキャンでは登坂坂を障害物として誤検出し易いのに対し、画情報に基づいて登坂路を識別することができるために、登坂坂を障害物として誤検出することを可及的に防止し得る。
【００３７】
また、走路３における路肩情報を収得する方法としては、上述した如く車載カメラの画情報を用いる以外にも、例えば車両１０にレーザ光等を使用した各種のセンサを搭載する一方、走路の路肩に沿ってマーカーとしてのリフレクタを配列し、上記センサが検出した各リフレクタの位置情報から、走路の路肩情報を収得する方法をも採用することが可能である。
【００３８】
また、上述した実施例においては、走路３の路肩情報として走路３における側縁部（土手３Ａとの境界線）３ａの位置を採用しているが、上記側縁部３ａから中央方向へ所定寸法だけシフトしたラインを走路３の路肩と定義し、このライン上の位置を路肩情報として採用することも可能である。
【００３９】
また、上述した実施例においては、判定エリアの生成、判定エリアの誤差の判定、判定エリアデータの補正等を、車両１０側において処理しているが、これらの処理を中央管制局３０において実行させ、処理の結果に基づいて中央管制局３０から送信される指令信号により、車輌１０を走行制御するように構成しても良い。
【００４０】
また、上述した実施例においては、中央管制局によって全ての車両を統括制御する運用システムに、本発明に関わる車両の走行制御装置を適用した例を示したが、個々の車両１０同士が相互に走行データを通信し合うことにより、全ての車両が統括制御される運用システムにおいても、本発明に関わる車両の走行制御装置を有効に適用し得ることは勿論である。
【００４１】
さらに、上述した実施例においては、無人の車両（無人ダンプトラック）を使用する鉱山での運用システムに、本発明に関わる車両の走行制御装置を適用した例を示したが、有人の車両を使用する運用システムにおいても、本発明を有効に適用し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】鉱山における走路の一例を示す概念図。
【図２】本発明に関わる車両の走行制御装置の一実施形態を示すブロック図。
【図３】障害物判定用の判定エリアを概念的に示す平面図。
【図４】実施例における動作態様を示すフローチャート。
【図５】走路の構造を概念的に示す断面図。
【図６】鉱山における走路の一例を示す概念図。
【図７】走路上における判定エリアを概念的に示す平面図。
【図８】走路上における車両のポジションを概念的に示す平面図。
【図９】走路上における判定エリアを概念的に示す平面図。
【図１０】走路上における判定エリアを概念的に示す平面図。
【符号の説明】
１：掘削現場、
２：処理施設、
３：走路、
３ａ：側縁部（路肩）、
３Ａ：土手、
４：目標コース（コースデータ）、
１０：車両、
１１：レーダ装置、
２０：走行制御装置、
２１：処理部、
２２：走行状態計測部、
２４：コースデータ記憶部、
２３：通信部、
２５：走行制御部、
２６：判定エリア生成部、
（判定エリア生成手段）、
２７：判定エリアデータ補正部、
（判定エリアデータ補正手段）、
３０：中央管制局、
Ｈ：スキャニングエリア、
Ｑ：判定エリア。

Claims

障害物検出用のレーダ装置を備え、予設定されたコースデータに基づいて自律誘導走行する車両を、前記レーダ装置により検出された進行方向前方の障害物を回避させつつ走行させる車両の走行制御装置であって、
走路上のコースデータと車両の位置情報とに基づいて、前記車両の前方域に障害物判定用の判定エリアを生成する判定エリア生成手段と、
前記判定エリア生成手段において生成された判定エリアのデータを、前記走路の路肩情報に基づいて補正する判定エリアデータ補正手段と、
を備えて成ることを特徴とする車両の走行制御装置。