JP2006285925A - Method and apparatus for reservation to avoid particle collision - Google Patents

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JP2006285925A JP2005130335A JP2005130335A JP2006285925A JP 2006285925 A JP2006285925 A JP 2006285925A JP 2005130335 A JP2005130335 A JP 2005130335A JP 2005130335 A JP2005130335 A JP 2005130335A JP 2006285925 A JP2006285925 A JP 2006285925A
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Hiroyoshi Kougami
拡美 向上
Katsuhiro Nishinari
活裕 西成
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus which replace all objects, such as arbitrary vehicles, air planes, ships, submarines, humans, robots, machines and structures, with particles or groups of particles to allow the particles to perform virtual collision calculations; and which avoid collisions. <P>SOLUTION: In the method, objects, such as vehicles, are expressed as a group of particles, and the particles are provided with a three-dimensional space so that they can safely brake and rotate proportional to movement states. Virtual collision calculations between the space and target particles are performed in the three-dimensional virtual space to control particle movements, so that the particles add a virtual collision reactive force to only themselves to brake and rotate themselves. The system dynamically avoids collisions at any time with controlling both a machine system and an operator through control of middle inner force senses, in which control signals are provided to a control system and an operation system. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、粒子に仮想衝突計算を行わせて衝突回避を予約する方法に関する。  The present invention relates to a method for reserving collision avoidance by causing a particle to perform virtual collision calculation.

従来の車両などにおける衝突回避の手段は、先行車両などの対象物を少数に限定し、これらをレーダや音波による探査、何らかの通信手段を用いて検出、認識し、距離と速度の関係を用いて接近や衝突の可能性を判断して、機械系の制御や情報系の通信、表示を行い、減速や警告などを行う方法が大半を占めている(例えば、特許文献1などを参照)。  Conventional collision avoidance means in vehicles and the like limit the number of objects such as preceding vehicles to a small number, detect and recognize these using radar or sound wave, some communication means, and use the relationship between distance and speed Most of the methods perform the control of the mechanical system, the communication and display of the information system, the deceleration and warning, etc. by judging the possibility of approach and collision (see, for example, Patent Document 1).

対象物の数については、これを限定せず、対象物との相対速度を正確に計算することで多くの対象物との衝突を回避しようとするものもある(例えば、特許文献2参照)。  The number of objects is not limited to this, and there are some that try to avoid collisions with many objects by accurately calculating the relative speed with the objects (see, for example, Patent Document 2).

対象物の検出手段には、前記の手段以外にも赤外線、GPS、画像など様々なものがある。通信手段についても車車間通信、車道路間通信、車センター間通信など様々なものがあり(例えば、特許文献3参照)、なかには、車両が自分の位置を放送し、相互通信リンクを開いて情報を伝達する提案もある(例えば、特許文献4参照)。これらに鑑みると、衝突回避の対象物の検出と通信手段については、インフラストラクチャの整備などを経て急速に充実していくものと考えられる。  In addition to the above-described means, there are various object detection means such as infrared rays, GPS, and images. There are various communication means such as inter-vehicle communication, inter-vehicle communication, inter-car center communication (see, for example, Patent Document 3), and in some cases, the vehicle broadcasts its own position, opens a mutual communication link, and information. There is also a proposal for transmitting (see, for example, Patent Document 4). In view of these, it is considered that the detection of collision avoidance objects and communication means will be rapidly improved through infrastructure maintenance and the like.

衝突の可能性の判断方法には、交錯性などを評価するもの(例えば、特許文献5参照)、3次元幾何モデルの干渉チェック(例えば、特許文献6参照)を行うものもある。しかし、多くは曖昧に記述されており(例えば、特許文献1参照)、一般に、速度から制動距離を割り出して前方距離と比較するなどの単純なものが多いと考えられ、衝突回避の手段として最も多く提案されているものも、機械系の制御や情報系の通信、表示など、操縦者の運転支援や情報提供に留まるものがほとんどである。  As a method for determining the possibility of collision, there is a method for evaluating crossability or the like (for example, refer to Patent Document 5) and a method for performing interference check of a three-dimensional geometric model (for example, refer to Patent Document 6). However, many are ambiguously described (see, for example, Patent Document 1), and in general, it is considered that there are many simple things such as calculating the braking distance from the speed and comparing it with the forward distance. Many of the proposals are mostly limited to the driver's driving support and information provision such as mechanical control, information communication and display.

先進的な車両運行方式の一つに隊列走行や追従走行がある。この発展形として、障害物を検出して交錯性がある値を越えると隊列を解いて個別に走行し、障害物がないことを確認して再び隊列走行に戻るといった方式で、交通容量を最大にしようとする試みも行われている(例えば、特許文献5参照)。  One of the advanced vehicle operation methods is platooning and follow-up. As an extension of this, the system detects the obstacles and crosses a certain value, and then disengages the platoon and runs individually, confirms that there are no obstacles, and then returns to the platoon driving to maximize the traffic capacity. Attempts have also been made (see, for example, Patent Document 5).

また、航空機に関しても衝突回避を行う方法が提案されている(特許文献7)。  Also, a method for avoiding a collision has been proposed for an aircraft (Patent Document 7).

多数の移動体が互いに、かつ他の障害物と衝突しないようにするため、相互接近度で反発力を発生する人為的力フィールドモデルから衝突回避信号を導き出すものもある(特許文献8)。この提案では物体を分離するのに必要な反発力を求め、これに対応する制御信号を出している。  In order to prevent a large number of moving bodies from colliding with each other and other obstacles, there is also a technique for deriving a collision avoidance signal from an artificial force field model that generates a repulsive force with a mutual proximity (Patent Document 8). In this proposal, a repulsive force necessary to separate an object is obtained, and a control signal corresponding to this is issued.

オブジェクトの衝突回避を提案したものもある。ただしセルの占有で重複を避ける考えであり、動的な衝突回避には使えない(特許文献9)。
特許公開2004−155303(解決手段) 特許公開平10−143245(解決手段) 特許公開2005−44167(解決手段) 特許公開平10−188199(解決手段) 特許公開2004−276732(解決手段) 特許公開2004−1217(解決手段) 特許公開2004−93538(解決手段) 特許公開平10−97316(解決手段) 特許公開平8−241437(解決手段)
Some suggest object collision avoidance. However, it is an idea to avoid duplication by occupying cells, and cannot be used for dynamic collision avoidance (Patent Document 9).
Patent Publication 2004-155303 (Solution means) Patent Publication 10-143245 (Solution) Patent Publication 2005-44167 (Solution) Patent Publication 10-188199 (Solution) Patent Publication 2004-276732 (Solution means) Patent Publication 2004-1217 (Solution) Patent Publication 2004-93538 (Solution) Patent Publication 10-97316 (Solution) Patent Publication 8-241437 (Solution)

技術が解決しようとしている課題Issues that the technology is trying to solve

背景技術で述べた従来手法の問題点は、衝突可能性の判断方法や評価方法が曖昧であること、衝突回避の対象を少数に限定していること、衝突回避というタスク処理が個別的であること、衝突危険性が明らかになった段階での機械系の制御または操縦者への情報系を介した警告が主体であって、事前の衝突回避を保証したものではないこと、対象物の探査や検出機能は常時・動的に作動しているものの、事前の衝突回避を常時・動的に計算している訳ではないこと、自分および対象物の持つ運動エネルギーまたは慣性力の大きさを比較して相応の減速または旋回距離を取るようになっていないこと、探査もしくは検出可能な視界が狭く、視界と衝突回避すべき対象物の範囲との関係が定かでない、すなわち衝突回避を限定してとらえていること、側方や後方、見えない障害物の陰、上方および下方からの対象物の存在や接近、衝突の可能性などを十分に考慮していないこと、どのような場面であっても衝突回避が可能となるように考慮されていないこと、車両だけでなく車両・航空機・船舶・潜水艦・人間・ロボット・機械・構造物その他のすべてのオブジェクトあるいは魚類や鳥類などの衝突回避を含めて統一表現できる衝突回避計算や制御になっていないこと、超高速・超多重性がないこと、などである。  The problems with the conventional methods described in the background art are that the method of judging and evaluating the possibility of collision is ambiguous, the target of collision avoidance is limited to a small number, and the task processing of collision avoidance is individual. In addition, the main purpose is the control of the mechanical system at the stage when the collision risk becomes clear or the warning to the operator via the information system, and it does not guarantee the collision avoidance in advance. Although the detection function is always and dynamically activated, it does not always calculate the collision avoidance in advance and dynamically, and compares the magnitude of the kinetic energy or inertial force of the subject and the object Therefore, there is no appropriate deceleration or turning distance, the field of view that can be searched or detected is narrow, and the relationship between the field of view and the range of the object to be avoided is uncertain. Catching , Side and rear, behind invisible obstacles, presence and approach of objects from above and below, possibility of collision, etc. are not fully considered, collision avoidance in any scene It can be expressed in a unified way, including not being considered as possible, and collision avoidance of not only vehicles but also vehicles, aircraft, ships, submarines, humans, robots, machines, structures and other objects or fish and birds. There are no collision avoidance calculations and controls, no super-high speed, no super-multiplicity, and so on.

例えば、先進的な車両運行方式の一つとして隊列走行や障害物を検出して隊列を解いて個別に走行し、障害物がないことを確認して再び隊列走行に戻るといった方式で、交通容量を理論上、最大にしようとする試みが既に行われているが、隊列に対して側方から割り込もうとする車両が現れたとき、あるいは上方から飛来物が接近したような場面で、安全に隊列走行を継続または離脱して個別走行に戻す手段はない。  For example, as one of the advanced vehicle operation methods, platooning and obstacle detection are detected, the platooning is performed individually, traveling is confirmed, there is no obstacle, and the lane driving is resumed. Theoretically, attempts have been made to maximize this, but it is safe when a vehicle appears to interrupt the platoon from the side or when a flying object approaches from above. There is no means to continue or leave the platooning and return to individual driving.

その原因は、衝突する可能性のある対象物を狭い範囲でとらえていること、および、衝突に対して制動および操舵の可能性を十分残している時点で衝突可能性を知り、操縦者の判断に頼ることなく衝突回避の予備行動または本行動を躊躇なく実行する手段を欠いているからである。  The cause of this is that the object that may collide is captured in a narrow range, and the possibility of collision is known at the time when the possibility of braking and steering is sufficiently left against the collision. This is because there is a lack of means for performing the collision avoidance preliminary action or this action without relying on the above.

もし、衝突する可能性のある対象物を広い範囲でとらえているにもかかわらず、衝突可能性の判断と行動によって衝突が避けられないなら、それはインフラストラクチャの不備、操縦者の法令違反または技能の不足、衝突回避の手段の不足、もしくは不可抗力によるものとなる。  If a collision is unavoidable due to the possibility of collisions and actions, despite the wide range of objects that may collide, it may be due to infrastructure deficiencies, pilot violations or skills. May be due to lack of collision, lack of collision avoidance, or force majeure.

例えば、地震や津波などはこれを防ぐことは不可能であり、これらの発生は不可抗力によるものとみなされる。しかし、地震や津波によって生じる被災については、これを不可抗力とすることは妥当ではなく、インフラストラクチャの不備、設計者または行政などの技能と規制の不足、被災防止手段の不足というべきである。車両・航空機・船舶・潜水艦・人間・ロボット・機械・構造物その他のすべてのオブジェクトの衝突も同様である。  For example, earthquakes and tsunamis cannot be prevented, and their occurrence is considered to be due to force majeure. However, for damage caused by earthquakes and tsunamis, it is not appropriate to make this a force majeure. It should be a lack of infrastructure, a lack of skills and regulations such as designers or administration, and a lack of measures to prevent damage. The same applies to the collision of all objects such as vehicles, aircraft, ships, submarines, humans, robots, machines, structures, and so on.

以上の議論から、車両・航空機・船舶・潜水艦・人間・ロボット・機械・構造物その他のすべてのオブジェクトの衝突を回避するために、これらを粒子に置き換えたときの粒子の確実な事前衝突回避の方法があれば、これを有効に用いることによって車両・航空機・船舶・潜水艦・人間・ロボット・機械・構造物その他のすべてのオブジェクトの衝突回避が可能となるものと考えられる。  From the above discussion, in order to avoid collisions of all objects such as vehicles, aircraft, ships, submarines, humans, robots, machines, structures, etc. If there is a method, it will be possible to avoid collision of all objects such as vehicles, airplanes, ships, submarines, humans, robots, machines, structures, etc. by using them effectively.

こうした車両などの衝突回避に必要な要件は、衝突回避をどのような環境で考えるかという視野によって大きく異なる。詰まるところは衝突回避の保証でなければならない。すなわち、衝突回避の要件を次のようにまとめることができる。
・対象物の数、速度、制御可能か否かによらず衝突回避する。
・見えない対象物、隠れた対象物にも対処する。
・衝突回避の最終手段は機械制御である。警告や情報の表示は中間力覚制御によって伝達するに留め、制御の最終判断を操縦者の人的技能に拠らないで、ABS(Anti lock Braking System)と同様に秘匿機能とする。
・車両に留まらず、航空機・船舶・潜水艦・人間・ロボット・機械・構造物その他のすべてのオブジェクトに適応を持つ統一的な手段を持つ。
The requirements necessary for collision avoidance of such vehicles and the like vary greatly depending on the environment in which collision avoidance is considered. Where it gets stuck, it must be a guarantee of collision avoidance. That is, the requirements for collision avoidance can be summarized as follows.
-Avoid collisions regardless of the number, speed, and controllability of objects.
-Address invisible and hidden objects.
• The final means of collision avoidance is machine control. Warning and information display are only transmitted by intermediate force control, and the final judgment of the control is not based on the operator's human skill, but is made a secret function as in ABS (Anti Lock Braking System).
・ It has a unified means of adapting not only to vehicles but also to aircraft, ships, submarines, humans, robots, machines, structures and other objects.

この意味で、「多数の移動体」が「互いに、かつ他の障害物」と衝突しないようにするため、「相互接近度で反発力を発生する人為的力フィールドモデル」から「衝突回避信号」を導き出し、「物体を分離するのに必要な反発力」を求め、これに対応する「制御信号」を出すという趣旨の特許文献8は注目に値する。ただし、遠方や高速で運動する対象物は考えられていないから、衝突回避すべき対象物にごく接近しないと反発力が発生しないのが最大の弱点である。また、衝突しようとする対象物を分離するだけの反発力が計算され得たとしても、ごく接近した状態で計算されるため、その制御信号で制動もしくは停止可能な対象物は限られ、しかも衝突を回避して迂回する時間的余裕も考えも含まれていない。  In this sense, the “collision avoidance signal” from the “artificial force field model that generates repulsive force with the degree of mutual proximity” prevents the “multiple moving objects” from colliding with each other and other obstacles. It is worth noting that Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-151867 that derives “repulsive force necessary to separate an object” and issues a “control signal” corresponding to this. However, since an object moving at a distance or at a high speed is not considered, the greatest weakness is that no repulsive force is generated unless the object to be collided is very close. In addition, even if the repulsive force that can separate the object to be collided can be calculated, it is calculated in a very close state, so the objects that can be braked or stopped by that control signal are limited, and the collision It does not include time allowances or thoughts to circumvent the situation.

一方、魚類や鳥類が群れを形成して飛行するとき、魚類や鳥類は互いに衝突することがない。また、外敵を避けるために群れとして一斉に方向を転換し、捕食者から逃げようとするが、それでも互いに衝突することはない。これは、各々が広い視界を持っており、周辺の仲間の行動を知って互いに接触、衝突しないように方向を変え、速度を増減しているからである。また、外敵が視界に入った場合、外敵から逃れるために、やはり同様に方向を変え、速度を増減するため、群れの外縁部にいる魚類および鳥類が衝突回避行動を取ろうとするだけで、群れの内部にいる魚類および鳥類は視界にある同類の行動に反応するのみで、群れも個体も捕食者との衝突を回避することができる。すなわち、外敵の認知、それを遠方で可能にする広い視界、どう逃げるかの決定、行動、その行動を同類に視界を妨げられている個体が知ることが常に行われ、以上により群れと個体の安全が保たれている。車両・航空機・船舶・潜水艦・人間・ロボット・機械・構造物その他のすべてのオブジェクトが互いに衝突を回避するためには、魚類や鳥類と同様の十分な視界と識別能力、および逃げるのに十分な時間的余裕と退避行動、さらに、制動、操舵、加減速などの退避行動を行っている間も、近接する対象物との間で常に衝突回避をし続けていなければならない。  On the other hand, when fish and birds form a flock and fly, fish and birds do not collide with each other. Also, in order to avoid foreign enemies, they change their direction as a group and try to escape from predators, but they still do not collide with each other. This is because each has a wide field of view, knows the actions of neighboring friends, changes direction so as not to contact and collide with each other, and increases or decreases the speed. In addition, when a foreign enemy enters the field of view, the fish and birds at the outer edge of the flock just take a collision avoidance action to change the direction and increase or decrease the speed in order to escape from the foe. The fish and birds inside are only responsive to similar behavior in sight, and both flocks and individuals can avoid collisions with predators. In other words, recognition of external enemies, a wide field of view that makes it possible in the distance, determination of how to escape, action, always knowing that individual is obstructed from view similar to that action, Safety is maintained. Vehicles, aircraft, ships, submarines, humans, robots, machines, structures, and all other objects have sufficient visibility and discrimination capabilities, similar to fish and birds, and enough to escape to avoid collision with each other. It is necessary to keep avoiding collision with an object in close proximity while performing a time margin, a retreating action, and a retreating action such as braking, steering, acceleration / deceleration and the like.

本発明は、任意の車両・航空機・船舶・潜水艦・人間・ロボット・機械・構造物その他のすべてのオブジェクトを粒子または粒子群に置き換えることを想定し、粒子の衝突回避の手段として粒子に仮想衝突計算を行わせ、衝突回避を予約する方法と装置に関する。  The present invention assumes that an arbitrary vehicle, aircraft, ship, submarine, human, robot, machine, structure, or any other object is replaced with a particle or a group of particles, and virtually collides with particles as a means of particle collision avoidance. The present invention relates to a method and apparatus for making calculations and reserving collision avoidance.

課題を解決するための手段Means for solving the problem

仮想空間において、着目している粒子(以下、着目粒子という)の周囲および運動方向に広がる拡大縮小が可能な3次元空間であって、着目粒子の位置、速度、加速度、質量、運動エネルギー、運動経路からもたらされる摩擦などの抵抗(以下、運動パラメータという)によって決まる空間で、制動および操舵によって着目粒子が必要な減速または停止に至るのに要する仮想空間、および着目粒子周辺の任意の占有空間との双方を包絡した空間(以下、空間予約領域という)を持つ粒子を扱うこと(請求項1)。  In a virtual space, it is a three-dimensional space that can be expanded and reduced around the particle of interest (hereinafter referred to as the particle of interest) and in the direction of motion, and the position, velocity, acceleration, mass, kinetic energy, motion of the particle of interest A space determined by a resistance such as friction (hereinafter referred to as a motion parameter) caused by a path, a virtual space required for the target particle to reach a required deceleration or stop by braking and steering, and an arbitrary occupied space around the target particle To handle particles having a space that envelops both of them (hereinafter referred to as a space reservation area) (Claim 1).

前記の空間予約領域に侵入する可能性のある他の粒子を、何らかの方法で単位時間ごとに任意の範囲にわたって調べることにより、現在地点から単位時間が経過するまでの間に空間予約領域の境界と衝突する可能性のあるすべての粒子を探索し、それらの属性を調べ、探索範囲から離脱するまで監視可能な状態に置くこと(請求項2)。  By examining other particles that may invade the space reservation area over an arbitrary range every unit time by some method, the boundary of the space reservation area between the current position and the unit time elapses. Search for all particles that may collide, examine their attributes, and place them in a monitorable state until they leave the search range (claim 2).

前記の空間予約領域の境界に仮想の障壁を与え、空間予約領域の境界と空間予約領域に侵入しようとする粒子との間で仮想の衝突を計算可能とすること(請求項3)。  A virtual barrier is provided at the boundary of the space reservation area so that a virtual collision can be calculated between the boundary of the space reservation area and a particle that attempts to enter the space reservation area.

前記手段により探索された一つまたは複数の衝突の可能性のある粒子と空間予約領域の境界との間で仮想の衝突点を求め、相手粒子の運動パラメータなどの属性を知って衝突点における一般的な衝突計算を行い、仮想の反発方向と衝突反力を求める計算(以下、仮想衝突計算という)を行うこと(請求項4)。  A virtual collision point is obtained between one or a plurality of collision-prone particles searched by the above means and the boundary of the space reservation area, and the general characteristics at the collision point are known by knowing attributes such as the motion parameters of the partner particle. To calculate a virtual rebound direction and a collision reaction force (hereinafter referred to as a virtual collision calculation).

前記の仮想衝突計算によって得られた衝突反力のうち、着目粒子の空間予約領域に侵入した相手粒子には衝突反力を与えず、着目粒子にのみ衝突反力を与えること(請求項5)。  Among the collision reaction forces obtained by the virtual collision calculation, the collision reaction force is applied only to the target particle without applying the collision reaction force to the partner particle that has entered the space reservation area of the target particle. .

前記の着目粒子にのみ与えられた衝突反力により着目粒子に制動力と操舵力を与え、着目粒子の運動方程式を解いて運動パラメータを修正し、修正された運動パラメータにより着目粒子の空間予約領域を縮小および回転すること(請求項6)。  The braking force and steering force are applied to the target particle by the collision reaction force applied only to the target particle, the motion parameter is corrected by solving the motion equation of the target particle, and the space reservation area of the target particle is corrected by the corrected motion parameter. Is reduced and rotated (claim 6).

前記衝突の可能性のある粒子と空間予約領域の境界との仮想衝突計算によって修正された運動パラメータおよび空間予約領域を、着目粒子の有する運動エネルギーおよび粒子の属性に記録されている運動の目的や条件に基いて増減速、拡大縮小すること(請求項7)。  The motion parameters and the space reservation region corrected by the virtual collision calculation between the particle having the possibility of collision and the boundary of the space reservation region are used for the purpose of the motion recorded in the kinetic energy and the particle attribute of the particle of interest, Acceleration / deceleration and enlargement / reduction based on conditions (Claim 7).

前記の粒子が結合して群を成して運動しているとき(以下、粒子群という)、粒子群を構成するおのおのの着目粒子が前記仮想衝突計算により制動力と操舵力を受け、粒子群以外の粒子または粒子群に何ら影響を与えることなく自らにのみ制動と操舵を加えることにより粒子群の運動の方向と姿勢を変更して、他の粒子または粒子群との衝突を可能な範囲で回避しようとすること(請求項8)。  When the particles are combined and moving in groups (hereinafter referred to as particle groups), each target particle constituting the particle groups receives a braking force and a steering force by the virtual collision calculation, and the particle groups Change the direction and posture of the particle swarm by adding braking and steering only to itself without affecting other particles or particle swarms, and to the extent possible to collide with other particles or swarms. Trying to avoid (claim 8).

前記の衝突回避において粒子の属性を参照することにより、同じ粒子群を構成している粒子間では仮想衝突計算を行わないこと(請求項9)。  By referring to particle attributes in the collision avoidance, virtual collision calculation is not performed between particles constituting the same particle group (claim 9).

前記の仮想衝突計算および一方的な衝突回避において、相手粒子群を構成する粒子もまた空間予約領域を持って仮想衝突計算および衝突回避を行う属性を有している場合は、双方の粒子群で前記の仮想衝突計算が行われ、可能な範囲で双方が衝突を回避しようとすること(請求項10)。  In the virtual collision calculation and unilateral collision avoidance described above, if the particles constituting the partner particle group also have an attribute for performing virtual collision calculation and collision avoidance with a space reservation area, The virtual collision calculation is performed, and both try to avoid the collision as much as possible (claim 10).

以上の計算方法およびそれを記録した任意の媒体および装置(請求項11)。  The above calculation method and any medium and apparatus on which it is recorded (claim 11).

発明の効果The invention's effect

本発明により、粒子が衝突する十分以前に空間予約領域の境界における仮想衝突計算を行うことにより仮想の衝突反力が計算され、その衝突反力を自らにのみ与え、かつ対象粒子に与えないことにより、対象粒子の衝突回避を伴うことなく、自らの能動的な制動と操舵のみによって能動的な事前衝突回避ができる。  According to the present invention, the virtual collision reaction force is calculated by performing the virtual collision calculation at the boundary of the space reservation area sufficiently before the particle collides, and the collision reaction force is given only to itself and not given to the target particle. Thus, active pre-collision avoidance can be achieved only by own active braking and steering without accompanying collision avoidance of target particles.

対象粒子が空間予約領域を持ち、仮想衝突計算を行って衝突回避する属性を持っている場合は、互いに仮想衝突計算を行い、衝突回避することができる。  If the target particle has a space reservation area and has an attribute for avoiding collision by performing virtual collision calculation, it is possible to avoid collision by performing virtual collision calculation with each other.

対象粒子がその属性とともに何らかの手段で仮想空間に登録されている限り、粒子の通常の視界では探索不可能な位置に対象粒子が存在していても、必ず探索可能となり、さらに対象粒子の属性から仮想衝突計算のために必要な運動エネルギーや運動パラメータを知ることができ、対象粒子の質量が大きく、かつ高速で運動していても、十分な視界さえあれば衝突回避が可能となる。  As long as the target particle is registered in the virtual space together with its attributes by some means, even if the target particle exists in a position where it cannot be searched in the normal field of view of the particle, it can always be searched. It is possible to know the kinetic energy and kinetic parameters required for the virtual collision calculation, and even if the mass of the target particle is large and moving at high speed, collision avoidance is possible if there is sufficient visibility.

着目粒子の視界が通常の範囲に限られる場合でも、魚類や鳥類の衝突回避と同様に、最小限の衝突回避ができる。ただし、視界が十分でないために十分な時間的余裕を持って衝突回避に着手できない場合、または衝突回避に着手していても制動と操舵が不足するときは衝突が回避できない。このような場合は他のどの手段をもってしても衝突は避けられない。  Even when the field of view of the particle of interest is limited to the normal range, the minimum collision avoidance can be achieved in the same manner as the collision avoidance of fish and birds. However, since the field of view is not sufficient, collision avoidance cannot be avoided when braking avoidance and steering are insufficient even if collision avoidance cannot be started with sufficient time margin. In such a case, the collision is inevitable by any other means.

単位時間ごとに対象粒子の探索と仮想衝突計算ほかを繰り返すため、動的に衝突回避できる。  Since the search for the target particle and the virtual collision calculation are repeated every unit time, collision can be avoided dynamically.

仮想衝突計算の対象となる粒子が多数に及んでも、仮想衝突計算ほかが高速で行われる限り衝突回避でき、課題は通信速度と計算速度のみとなる。  Even if a large number of particles are subject to virtual collision calculation, collision can be avoided as long as virtual collision calculation and others are performed at high speed, and the only issues are communication speed and calculation speed.

対象粒子が高速で運動していても、仮想衝突計算ほかが十分に高速で行われる限り衝突回避でき、課題は通信速度と計算速度のみとなる。  Even if the target particle is moving at high speed, collision avoidance can be avoided as long as virtual collision calculation and the like are performed at sufficiently high speed, and the only issues are communication speed and calculation speed.

着目粒子が複数の対象粒子によって囲まれているとき、空間予約領域のうち着目粒子の周囲に広がる3次元空間を任意に拡大縮小することにより、対象粒子との衝突回避の結果、着目粒子を周囲の対象粒子の成す空間の中央に移動することができる。これにより、例えば、周囲の対象粒子が複数の部品を構成していて、それらの部品が成す空間に着目粒子が構成する部品が位置しているとき、この部品を周囲の部品の成す空間と接触、衝突することなく、その空間の中央に移動させることができる。  When the target particle is surrounded by a plurality of target particles, the target particle is surrounded as a result of avoiding collision with the target particle by arbitrarily scaling the three-dimensional space that extends around the target particle in the space reservation area. It is possible to move to the center of the space formed by the target particles. Thus, for example, when the surrounding target particles constitute a plurality of parts and the part of the target particle is located in the space formed by these parts, this part is brought into contact with the space formed by the surrounding parts. It can be moved to the center of the space without collision.

粒子が構成する部品が複数集まって空間を成して特定の形状の隙間を成しており、着目粒子の所属する部品もまた特定の形状を持つ場合、後者は前者の中央に周囲の部品と接触、衝突しないように位置しようとし、姿勢を回転させることになる。すなわち、部品間に非接触の原則を与え、かつ、部品が成す空間の隙間に合うように姿勢を制御しながら運動させることが可能となる。  When the parts made up of particles are gathered together to form a space to form a gap of a specific shape, and the part to which the target particle belongs also has a specific shape, the latter is connected to the surrounding parts in the center of the former It tries to be positioned so that it doesn't touch and collide, and it will rotate its posture. That is, the principle of non-contact is given between the parts, and the movement can be performed while controlling the posture so as to fit the gap of the space formed by the parts.

もし、部品が成す空間の隙間が着目粒子の所属する部品の通過が可能な形状および面積を有していれば、着目粒子の所属する部品の仮想衝突計算による制動と操舵が間に合う限り、必要な制動および粒子の持つ運動エネルギーに基づく加速、そして姿勢制御によって、この隙間を通過することができる。  If the space between the parts has a shape and area that allows the part to which the particle of interest belongs to pass, it is necessary as long as braking and steering by the virtual collision calculation of the part to which the particle of interest belongs is in time. This gap can be passed through braking, acceleration based on the kinetic energy of the particles, and attitude control.

すなわち、本発明により、粒子または粒子が構成する任意の車両・航空機・船舶・潜水艦・人間・ロボット・機械・構造物その他のすべてのオブジェクトの運動を扱うと、物理的に可能な範囲かつ非接触の原則のもとで、これらを任意に運動させることが可能となる。  That is, according to the present invention, it is physically possible and non-contact when dealing with the movement of particles or any vehicle, aircraft, ship, submarine, human, robot, machine, structure or any other object that the particles constitute. Under these principles, it is possible to exercise them arbitrarily.

本発明を利用して、仮想衝突計算の結果を現実の制御システムとの間でリアルタイムまたは先行して通信・連動し、中間力覚制御などを介して機械制御系を制御し、同時に操縦者に力覚を伝えると、現実空間における衝突回避の制御と操縦者への警告が同時にでき、操縦者の判断ミスなどによる衝突の危険性が根本的に減少する。  Utilizing the present invention, the result of the virtual collision calculation is communicated and interlocked with a real control system in real time or in advance, and the machine control system is controlled through intermediate force control etc. If the sense of force is transmitted, the collision avoidance control in the real space and the warning to the pilot can be performed at the same time, and the risk of the collision due to the misjudgment of the pilot is fundamentally reduced.

航空機や船舶など、慣性力が大きく容易に制動または操舵することができない対象物においても、例えば、隊列走行の状態と隊列走行から離脱した状態とで取り扱い上の原理的な違いがまったくないため、扱いが容易かつ単純となり、航路の交差が生じかけたとしても各々の制動と操舵により衝突が回避され、対象物への衝突危険性を大きく損なうことがなくなって、航路を単独占有もしくは安全に共同占有することができる。  Even in an object such as an aircraft or a ship that has a large inertial force and cannot be easily braked or steered, for example, there is no fundamental difference in handling between the state of platooning and the state of detachment from platooning. Handling is easy and simple, and even if a crossing of the route is about to occur, the collision is avoided by each braking and steering, and the risk of collision with the target object is not greatly impaired, and the route is monopolized or shared safely. Can be occupied.

同様のことが車両・航空機・船舶・潜水艦・人間・ロボット・機械・構造物その他のすべてのオブジェクトについて言える。例えば、仮想衝突計算の結果を何らかの個別通信手段を介して個人に伝達することにより、弱者救済・保護・警告・安全誘導システムとなる。  The same is true for all objects such as vehicles, aircraft, ships, submarines, humans, robots, machines, structures and others. For example, by transmitting the result of the virtual collision calculation to an individual through some individual communication means, it becomes a weak person relief / protection / warning / safety guidance system.

建物や道路などが衝突回避の対象となる場合は、構築物の形状が既知であり、かつ固定されているなら、予め粒子化して仮想空間に登録しておくことにより、同様に扱うことで構築物との衝突回避も可能となる。また、構築物の新設、変更などを知るために定期的に調査して粒子化し、仮想空間に登録、更新を繰り返すだけで、構築物との衝突回避が可能となる。  When buildings or roads are subject to collision avoidance, if the shape of the structure is known and fixed, it can be treated in the same way by treating it in a virtual space by particleizing it in advance. Collision avoidance is also possible. In addition, it is possible to avoid collisions with a structure simply by periodically investigating and particleizing in order to know new constructions, changes, etc., and registering and updating the virtual space.

同様に、車両・航空機・船舶・潜水艦・人間・ロボット・機械・構造物その他のすべてのオブジェクトの状態を検出し、仮想空間に登録、更新を繰り返すことにより、これらの間での衝突回避が可能となる。  Similarly, by detecting the state of all objects such as vehicles, aircraft, ships, submarines, humans, robots, machines, structures, etc., it is possible to avoid collision between them by repeatedly registering and updating in the virtual space. It becomes.

本発明を利用させることにより、衝突事故防止シミュレータ、渋滞とその解消方法を探索するシミュレータ、ロボットハンドが把持した部品の高速・多重分解・組立シミュレータ、およびこれらに基づく現実世界における問題解決のためのシミュレーションと制御が可能となる。  By utilizing the present invention, a collision accident prevention simulator, a simulator for searching for a traffic jam and its solution, a high-speed, multiple disassembly / assembly simulator for parts gripped by a robot hand, and a problem solving in the real world based on these Simulation and control are possible.

以下、本発明の最良の実施の形態を添付図面に基いて説明する。  The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明にかかる空間予約領域を平面に投影して模式化したものである。  FIG. 1 is a schematic diagram of a space reservation area according to the present invention projected onto a plane.

図2は、空間予約領域の境界における仮想の衝突を平面に投影して示した模式図である。  FIG. 2 is a schematic diagram showing a virtual collision projected on a plane at the boundary of the space reservation area.

図1に示すように、空間予約領域は、粒子の周囲に広がる空間と、粒子の運動パラメータに関連した大きさと広がりを持つ空間とから成る。これらの空間を単独また組み合わせた空間予約領域を考えることにより、静的な状態にあるときは粒子の周囲に広がる空間のみ、動的な状態にある場合はこれに運動パラメータに関連した大きさと広がりを持つ空間を加えて、静的な場合と動的な場合の空間予約領域を連続して扱うことが可能となる。  As shown in FIG. 1, the space reservation area includes a space that extends around the particle and a space that has a size and a width related to the motion parameter of the particle. By considering a space reservation area that combines these spaces individually or in combination, only the space that extends around the particle when in a static state, and the size and spread related to the motion parameters when in a dynamic state. It is possible to continuously handle the space reservation areas in the static case and the dynamic case by adding the space having

仮想空間に、粒子とその属性を登録する。粒子とその属性を知る手段は問わない。  Register particles and their attributes in the virtual space. Any means of knowing the particles and their attributes is irrelevant.

着目粒子を選び、その運動パラメータに関連して空間予約領域を設定する。  A target particle is selected, and a space reservation area is set in relation to the motion parameter.

空間予約領域を含む相当に広い範囲を任意に設定し、仮想空間に登録されている粒子およびその属性を探索する。探索の手段は問わない。  A considerably wide range including a space reservation area is arbitrarily set, and particles registered in the virtual space and their attributes are searched. The search means is not limited.

探索された粒子の運動パラメータから、次の単位時間内に空間予約領域の境界を横切る可能性のある対象粒子を選び出す。選び出す手段は問わない。  From the motion parameters of the searched particles, target particles that may cross the boundary of the space reservation region within the next unit time are selected. There is no limitation on the means of selection.

図2に示すように、着目粒子の空間予約領域の境界を横切る可能性のある対象粒子について、各々の空間予約領域の境界との衝突点を計算し、その衝突点において、空間予約領域の境界が有する障壁との間で仮想衝突計算を行う。衝突計算は一般的な方法を用い、衝突後の運動方向および衝突反力を精度よく計算すればよい。  As shown in FIG. 2, for target particles that may cross the boundary of the space reservation area of the target particle, the collision point with the boundary of each space reservation area is calculated, and at the collision point, the boundary of the space reservation area The virtual collision calculation is performed with the barrier of the. The collision calculation may be performed using a general method, and the motion direction and the collision reaction force after the collision may be calculated with high accuracy.

衝突後の衝突反力を相手粒子には与えず、着目粒子自らにのみ衝突反力を与える。  The collision reaction force after the collision is not given to the partner particle, but the collision reaction force is given only to the target particle itself.

着目粒子は衝突反力を用いて自らに制動および操舵を施す。衝突反力による制動と操舵は、衝突反力の作用する方向と衝突反力を着目粒子の運動方程式の荷重項に加えて解けば得られる。  The particle of interest brakes and steers itself using the collision reaction force. The braking and steering by the collision reaction force can be obtained by adding the direction in which the collision reaction force acts and the collision reaction force to the load term of the equation of motion of the particle of interest.

制動と操舵により着目粒子の運動パラメータが変化するので、空間予約領域もこれに合わせて修正を加える。  Since the motion parameter of the particle of interest changes due to braking and steering, the space reservation area is also corrected accordingly.

対象粒子はそのまま運動を継続しようとするので、対象粒子と着目粒子の空間予約領域はその後も仮想衝突を続ける可能性がある。仮想衝突計算と衝突反力による制動と操舵は、次の単位時間を経るまでの間、繰り返され、衝突可能性がなくなるまで衝突可能性のある対象粒子が進めないようにするので、この間、衝突可能性のある対象粒子が通り過ぎることはない。この他の対象粒子との間でも同様の仮想衝突計算を行い、いずれの衝突反力も前記のように着目粒子の運動方程式に組み入れて新たに運動パラメータを決めてゆく。これに伴い、着目粒子は制動と操舵を繰り返し、徐々に運動の方向、空間予約領域を変化させることになる。  Since the target particles continue to move as they are, there is a possibility that the space reservation area between the target particles and the target particle will continue the virtual collision. The virtual collision calculation and the braking and steering by the collision reaction force are repeated until the next unit time passes, so that the target particle with the possibility of collision does not advance until the collision possibility disappears. Possible target particles never pass by. Similar virtual collision calculations are performed with other target particles, and any collision reaction force is incorporated into the equation of motion of the target particle as described above to newly determine a motion parameter. Along with this, the particle of interest repeats braking and steering, and gradually changes the direction of motion and the space reservation area.

以上により、空間予約領域が維持されている限り着目粒子本体が衝突するはなく、対象粒子との衝突を回避しながら運動することが可能となる。着目粒子の属性に任意の運動を行うよう命令が書き込まれており、かつそれに相当する十分な運動エネルギーが付与されている場合、対象粒子との衝突を回避しながら、目的を達成するべく着目粒子は運動しようとする。  As described above, as long as the space reservation area is maintained, the target particle body does not collide, and can move while avoiding collision with the target particle. When a command is written to perform arbitrary motion in the attribute of the target particle and sufficient kinetic energy corresponding to it is given, the target particle to achieve the objective while avoiding collision with the target particle Tries to exercise.

以上により、そのまま運動を継続していると衝突が避けられない場合に、制動と操舵によって障害物を迂回できる可能性が出てくる。制動距離が不足する場合は、操舵に重点を置くことにより、迂回による障害物の回り込みで衝突を回避することになる。制動と操舵にどのように重点を置くかは、粒子の属性による。  As described above, there is a possibility that an obstacle can be bypassed by braking and steering when a collision is inevitable if the movement is continued as it is. When the braking distance is insufficient, the emphasis is placed on the steering, and the collision is avoided by the wraparound of the obstacle due to the detour. The emphasis on braking and steering depends on the attributes of the particles.

着目粒子が他の粒子と結合して粒子群となり、何らかの形状を成している場合、この粒子群は、他の同様の粒子群または孤立粒子との間で、それらと実際に衝突する以前から次々に小さな仮想衝突回避を行って、徐々に運動の方向と速度を変化させ、衝突回避行動を取ろうとする。  If the particle of interest combines with other particles to form a particle group and has some shape, this particle group has not yet collided with other similar or isolated particles. One after another, small virtual collision avoidance is performed, and the direction and speed of the motion are gradually changed to try to avoid collision avoidance.

粒子群が空間予約領域と仮想衝突計算によって運動の方向と速度を変化させることにより、粒子群の姿勢も変化することになる。姿勢変化の方向は、対象粒子または粒子群との衝突を回避する方向であり、それらから平均して離間距離を取る方向となるから、粒子群は姿勢を制御して周囲の粒子群の成す空間形状に沿うようになる。  When the particle group changes the direction and speed of movement by the space reservation area and the virtual collision calculation, the posture of the particle group also changes. The direction of the posture change is a direction that avoids collision with the target particle or particle group, and takes an average distance from them, so the particle group is a space formed by surrounding particle groups by controlling the posture. Along the shape.

以上により、仮想空間で他の部品が成している隙間が物理的に通過可能であれば、この隙間に沿って粒子が構成する部品が姿勢を制御し、通過する。  As described above, if a gap formed by other parts in the virtual space can physically pass, the parts formed by the particles control the posture and pass along the gap.

図2の2aは着目粒子である。矢印は着目粒子の運動ベクトルを意味している。2bは着目粒子が有している運動方向の空間予約領域である。着目粒子の周囲に広がる空間は、図1の符号の説明で述べたように、粒子の属性に応じて任意に範囲を変更可能な粒子周辺に対する空間予約領域の一部である。  2a in FIG. 2 is a particle of interest. The arrow means the motion vector of the particle of interest. Reference numeral 2b denotes a space reservation area in the movement direction of the target particle. The space extending around the target particle is a part of the space reservation area for the periphery of the particle whose range can be arbitrarily changed according to the attribute of the particle, as described in the explanation of the reference numerals in FIG.

図2の2cは、着目粒子が仮想空間の内部で探索した着目粒子の空間予約領域の境界と衝突する可能性のある粒子およびその運動ベクトルである。  2c of FIG. 2 is a particle which may collide with the boundary of the space reservation area | region of the focused particle searched for inside the virtual space, and its motion vector.

衝突可能性のある粒子は着目粒子の空間予約領域と交差するので、この空間予約領域の境界で仮想の衝突をする。この衝突点が2eである。  Since the particles with the possibility of collision intersect the space reservation area of the target particle, a virtual collision occurs at the boundary of the space reservation area. This collision point is 2e.

衝突点において仮想衝突計算を行うと、衝突後の運動方向と衝突反力が求められる。  When the virtual collision calculation is performed at the collision point, the movement direction and the collision reaction force after the collision are obtained.

衝突反力のうち、相手粒子に本来作用するものを相手粒子には与えず、着目粒子にのみ与えると、図2が示すように、着目粒子に対して空間予約領域を押し留め、かつ回転させるように作用する。これに伴い、着目粒子の速度は減少し、方向を変え、同時に空間予約領域を縮小しようとする。  When the collision reaction force is not applied to the partner particle but only to the target particle, what actually acts on the partner particle is held and rotated as shown in FIG. 2 with respect to the target particle. Acts as follows. Along with this, the speed of the particle of interest decreases, changes its direction, and simultaneously tries to reduce the space reservation area.

着目粒子の空間予約領域は、着目粒子の属性に基づいてその運動エネルギーによって再び増速しようとするが、衝突可能性のある粒子が継続して着目粒子の空間予約領域に対して衝突反力を加え続けるとそのまま進むことができず、この仮想衝突計算を繰り返し行うことによって、仮想衝突なしに進むことができるようになるまで、時間きざみは次に進められないまま維持される。  The space-reserved region of the particle of interest tries to increase again by its kinetic energy based on the attribute of the particle of interest, but the particles with the possibility of collision continue to have a collision reaction force against the space-reserved region of the particle of interest. If it continues to be added, it cannot proceed as it is, and by repeating this virtual collision calculation, the time increment is maintained without being advanced until it becomes possible to proceed without virtual collision.

空間予約領域が十分に縮小して回転すると、着目粒子は減速し、運動方向を変えるから、仮想衝突計算の対象となっていた衝突可能性のある粒子が進むことができるようになると、この衝突可能性のある粒子と着目粒子は衝突することがなくなって、互いに自由に運動することができるようになる。  When the space reservation area is sufficiently reduced and rotated, the particle of interest decelerates and changes the direction of motion. The potential particle and the particle of interest do not collide and can move freely.

着目粒子の属性に基づいて着目粒子が特定の方向や目標に対して運動しようとしているときは、着目粒子は元の運動状態に戻り、次に衝突可能性のある粒子を探査するまで、本来の方向や目標に対して運動を継続することが可能となる。  When the particle of interest is about to move in a specific direction or target based on the attributes of the particle of interest, the particle of interest will return to its original motion state until the next exploration of a particle that may collide. It becomes possible to continue the exercise with respect to the direction and the target.

粒子で構成された車両・航空機・船舶・潜水艦・人間・ロボット・機械・構造物その他のすべてのオブジェクトなどに適用すると、これらは他の同様の粒子との間で仮想衝突計算を行い、実際に衝突する以前に衝突回避を開始することができる。  When applied to particles, vehicles, aircraft, ships, submarines, humans, robots, machines, structures, and all other objects, these perform virtual collision calculations with other similar particles and actually Collision avoidance can be started before the collision.

空間予約領域を平面に投影して示した模式図である。  It is the schematic diagram which projected and showed the space reservation area | region on the plane. 空間予約領域の境界における仮想の衝突を示した模式図である。  It is the schematic diagram which showed the virtual collision in the boundary of a space reservation area | region.

符号の説明Explanation of symbols

図1
1a:着目粒子
1b:運動ベクトル
1c:周囲の空間予約領域
1d:運動方向の空間予約領域
1e:制動距離
1f:操舵距離の例
1g:操舵距離の例
1h:操舵可能範囲
FIG.
1a: focused particle 1b: motion vector 1c: surrounding space reservation area 1d: space reservation area 1e in the direction of motion 1e: braking distance 1f: example of steering distance 1g: example of steering distance 1h: steerable range

図2
2a:着目粒子
2b:運動方向の空間予約領域
2c:衝突可能性のある粒子
2d:次の予測位置
2e:仮想の衝突点
2f:衝突反力
FIG.
2a: focused particle 2b: space reservation area 2c in the moving direction: particle 2d with possibility of collision: next predicted position 2e: virtual collision point 2f: collision reaction force

Claims (11)

仮想空間において、着目している粒子(以下、着目粒子という)の周囲および運動方向に広がる拡大縮小が可能な3次元空間であって、着目粒子の位置、速度、加速度、質量、運動エネルギー、運動経路からもたらされる摩擦などの抵抗(以下、運動パラメータという)によって決まる空間で、制動および操舵によって着目粒子が必要な減速または停止に至るのに要する仮想空間、および着目粒子周辺の任意の占有空間との双方を包絡した空間(以下、空間予約領域という)を持つ粒子を扱うこと。  In a virtual space, it is a three-dimensional space that can be expanded and reduced around the particle of interest (hereinafter referred to as the particle of interest) and in the direction of motion, and the position, velocity, acceleration, mass, kinetic energy, motion of the particle of interest A space determined by a resistance such as friction (hereinafter referred to as a motion parameter) caused by a path, a virtual space required for the target particle to reach a required deceleration or stop by braking and steering, and an arbitrary occupied space around the target particle Dealing with particles that have a space that envelops both (hereinafter referred to as a space reservation area). 前記の空間予約領域に侵入する可能性のある他の粒子を、何らかの方法で単位時間ごとに任意の範囲にわたって調べることにより、現在地点から単位時間が経過するまでの間に空間予約領域の境界と衝突する可能性のあるすべての粒子を探索し、それらの属性を調べ、探索範囲から離脱するまで監視可能な状態に置くこと。  By examining other particles that may invade the space reservation area over an arbitrary range every unit time by some method, the boundary of the space reservation area between the current position and the unit time elapses. Search for all particles that may collide, examine their attributes, and leave them in a monitorable state until they leave the search range. 前記の空間予約領域の境界に仮想の障壁を与え、空間予約領域の境界と空間予約領域に侵入しようとする粒子との間で仮想の衝突を計算可能とすること。  A virtual barrier is given to the boundary of the space reservation area so that a virtual collision can be calculated between the boundary of the space reservation area and a particle trying to enter the space reservation area. 前記手段により探索された一つまたは複数の衝突の可能性のある粒子と空間予約領域の境界との間で仮想の衝突点を求め、相手粒子の運動パラメータなどの属性を知って衝突点における一般的な衝突計算を行い、仮想の反発方向と衝突反力を求める計算(以下、仮想衝突計算という)を行うこと。  A virtual collision point is obtained between one or a plurality of collision-prone particles searched by the above means and the boundary of the space reservation area, and the general characteristics at the collision point are known by knowing attributes such as the motion parameters of the partner particle. To calculate a virtual repulsion direction and collision reaction force (hereinafter referred to as virtual collision calculation). 前記の仮想衝突計算によって得られた衝突反力のうち、着目粒子の空間予約領域に侵入した相手粒子には衝突反力を与えず、着目粒子にのみ衝突反力を与えること。  Among the collision reaction forces obtained by the virtual collision calculation, the collision reaction force is applied only to the target particle without applying the collision reaction force to the partner particle that has entered the space reservation area of the target particle. 前記の着目粒子にのみ与えられた衝突反力により着目粒子に制動力と操舵力を与え、着目粒子の運動方程式を解いて運動パラメータを修正し、修正された運動パラメータにより着目粒子の空間予約領域を縮小および回転すること。  The braking force and steering force are applied to the target particle by the collision reaction force applied only to the target particle, the motion parameter is corrected by solving the motion equation of the target particle, and the space reservation area of the target particle is corrected by the corrected motion parameter. Shrink and rotate. 前記衝突の可能性のある粒子と空間予約領域の境界との仮想衝突計算によって修正された運動パラメータおよび空間予約領域を、着目粒子の有する運動エネルギーおよび粒子の属性に記録されている運動の目的や条件に基いて増減速、拡大縮小すること。  The motion parameters and the space reservation region corrected by the virtual collision calculation between the particle having the possibility of collision and the boundary of the space reservation region are used for the purpose of the motion recorded in the kinetic energy and the particle attribute of the particle of interest, Accelerate, decelerate, and scale up / down based on conditions. 前記の粒子が結合して群を成して運動しているとき(以下、粒子群という)、粒子群を構成するおのおのの着目粒子が前記仮想衝突計算により制動力と操舵力を受け、粒子群以外の粒子または粒子群に何ら影響を与えることなく自らにのみ制動と操舵を加えることにより粒子群の運動の方向と姿勢を変更して、他の粒子または粒子群との衝突を可能な範囲で回避しようとすること。  When the particles are combined and moving in groups (hereinafter referred to as particle groups), each target particle constituting the particle groups receives a braking force and a steering force by the virtual collision calculation, and the particle groups Change the direction and posture of the particle swarm by adding braking and steering only to itself without affecting other particles or particle swarms, and to the extent possible to collide with other particles or swarms. Try to avoid. 前記の衝突回避において粒子の属性を参照することにより、同じ粒子群を構成している粒子間では仮想衝突計算を行わないこと。  The virtual collision calculation is not performed between particles constituting the same particle group by referring to the attribute of the particle in the collision avoidance. 前記の仮想衝突計算および一方的な衝突回避において、相手粒子群を構成する粒子もまた空間予約領域を持って仮想衝突計算および衝突回避を行う属性を有している場合は、双方の粒子群で前記の仮想衝突計算が行われ、可能な範囲で双方が衝突を回避しようとすること。  In the virtual collision calculation and unilateral collision avoidance described above, if the particles constituting the partner particle group also have an attribute for performing virtual collision calculation and collision avoidance with a space reservation area, The virtual collision calculation described above is performed, and both parties try to avoid the collision to the extent possible. 以上の計算方法およびそれを記録した任意の媒体および装置。  The above calculation method and an arbitrary medium and apparatus on which it is recorded.
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