JP2021018180A - 走行車両の自動走行システム - Google Patents

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【課題】無人運転車両の走行テストを行う走行車両の自動走行システムの提供。【解決手段】バンク付き曲線路を備えた周回コース11に沿って、運転制御部により無人運転車両20を走行させて無人運転車両20の周回走行を行う走行車両の自動走行システム10であって、周回コース11に沿って走行位置の目安となる標識が設けられ、無人運転車両20が、走行路を走行するための走行部及び操舵部と、走行路における走行状態を検出する検出部と、を備え、周回コース11の視認しにくい見通しの悪い箇所に、障害物センサを備え、運転制御部が、無人運転車両20の検出部からの検出信号に基づいて、無人運転車両20の位置,車速及び姿勢と、標識を検出して、また障害物センサの検出信号に基づいて、見通しの悪い箇所内の物体を認識して、走行中に物体と接触しないよう走行部及び操舵部を駆動制御する。【選択図】図1

Description

本発明は、閉鎖された走行路から成る周回コースに沿って走行車両を走行させながら、例えば当該走行車両の走行テストを行なう走行車両の自動走行システムに関するものである。
一般的に、例えば乗用自動車や貨物自動車等の走行車両の耐久テストを行なう場合、閉鎖された走行路から成るテスト専用の周回コースに沿って、当該走行車両を走行させながら、各種の走行テストを行なっている。その際、運転者は、前もって設定された走行プログラムに従って、周回コースの指定された走行レーンに沿って指定された速度等で当該走行車両を走行させる必要がある。このような走行テストは、その内容や目的によっては、長時間にわたる場合もあるため、運転者は、常に注意を払いながら、上記の走行プログラムに従って走行車両を走行させる必要があるので、大きな負担となっている。
また、運転者によって、運転にクセがあるため、同じ走行プログラムに従って走行車両を走行させたとしても、運転者によって走行テストの結果にバラツキが生ずることも有り、走行テストの精度の点でも課題があった。
また、周回コースに所謂バンク付き曲線路が設けられている場合、平坦な走行路と比較して、走行路上の他の車両や障害物と一定以上の距離を保持する必要があるが、バンク付き曲線路の走行路は、前方の障害物を検出するカメラの撮像範囲では走行車両から見て前方に占める路面の割合が大きくなってしまい、障害物があったとしても左右にずれ込む可能性が高いため、このような監視カメラでは、バンク付き曲線路において障害物を検出することは困難である。さらに、バンク付き曲線路でなくても、例えば曲線路の内側に視界を遮るような建築物等があったり、あるいは曲率半径の小さい曲線路(所謂急カーブ)等で、走行路に見通しの悪い場所が存在する場合も、同様に走行車両の走行方向前方の路面が視認しにくく、走行路上の他の車両や障害物を検出することが困難になることもある。
これに対して、特許文献1には、自動車のフットペダルを作動するアクチュエータが開示されている。このアクチュエータによれば、自動車の装置の機能テスト及び耐久テスト等を実施する場合に、ブレーキペダル又はアクセルペダルを選択的に作動でき、所要スペースが最小であり、且つコスト的に妥当なアクチュエータが得られる。
特許文献2には、車両自動運転装置及びその搭載方法が開示されている。この車両自動運転装置及びその搭載方法によれば、車両自動運転装置を用いて行なう車両試験の所要時間の短縮を図ることができ、また車両試験開始前の車両の搬入及び車両試験終了後の車両の搬出を一人で行なうことができる。
特許文献3には、自車両が走行する車線のカーブ半径を推定する、カーブ半径推定装置及びカーブ半径推定装置付き自動操舵制御システムが開示されている。このような装置及びシステムによれば、カーブ半径推定装置が、操舵角に基づいて第一カーブ半径を算出する第一カーブ半径算出手段と、ヨーレートに基づいて第二カーブ半径を算出する第二カーブ半径算出手段と、第一カーブ半径と第二カーブ半径とを所定の合成比で合成してカーブ半径を推定するカーブ半径推定手段と、を備え、カーブ半径推定手段が、車速に応じて前記所定の合成比を変化させる。
特許文献4には、車両用接触回避支援装置が開示されており、自車と自車前方の障害物との位置関係に基づく接触余裕値を得、接触余裕値が閾値より小さく、かつ操向ハンドルの操作が検出されなかったとき、障害物に対する自車の接触回避支援を行なう車両用接触回避支援装置において、バンク路の走行中に、接触回避支援処理が過剰に作動することを防止する。
特開2002−215250号公報 特開2003−098046号公報 特開平10−103935号公報 特開2011−051572号公報
しかしながら、特許文献1及び特許文献2においては、いずれも自動車の走行時における車速を加速又は減速により制御するものであって、障害物の検出や曲線路等の走行時における操舵を制御するものではない。
特許文献3の技術は、自動車のカーブ走行時に、操舵角によるカーブ半径とヨーレートによるカーブ半径とをそれぞれ算出して、これら二つのカーブ半径を所定の剛性比で合成することにより、カーブ半径を推定して操舵角を制御するものである。従って、カーブ走行時に、カーブ半径を常に推定しながら操舵角を制御する必要があり、演算量が多くなると共に、演算に時間がかかってしまう。
特許文献4は、バンク路の走行中に障害物としてのガードレールを発見したとき、障害物と接触しないよう、接触回避支援を行なう際に、その接触回避支援処理が過剰に作動しないようにする技術であり、バンク路による障害物の正確な認識を行なうものではない。また、障害物の検出のために、車両前部に設けられたミリ波レーダー,レーザーレーダー又はステレオカメラ等が使用されており、前述したバンク付き曲線路において、障害物の検出が困難になるということは考慮されていない。
本発明は、以上の点に鑑み、簡単な構成により、閉鎖された走行路から成る周回コースに沿って、走行路に見通しの悪い箇所が在っても無人運転車両を確実に走行させて、例えば当該無人運転車両の周回走行を行なう走行車両の自動走行システムを提供することを目的としている。
上記目的は、本発明の構成によれば、閉鎖された走行路から成る周回コースに沿って、運転制御部により無人運転車両を走行させて、当該無人運転車両の周回走行を行なう、走行車両の自動走行システムであって、周回コースに沿って走行位置の目安となる標識が設けられており、無人運転車両が、走行路を走行するための走行部及び操舵部と、走行路における走行状態を検出する位置センサ,車速センサ,三軸加速度センサ及び標識を検出する標識センサから成る検出部を備えており、周回コースが、走行路を走行する無人運転車両から路面上の障害物や他の走行車両等の物体を視認しにくい見通しの悪い箇所を備えていて、見通しの悪い箇所に、障害物や他の走行車両等の物体を検出するための障害物センサが備えられており、運転制御部が、無人運転車両の検出部からの検出信号に基づいて、当該無人運転車両の位置,車速及び姿勢と、標識を検出して、また障害物センサの検出信号に基づいて、見通しの悪い箇所内の物体を認識して、走行中に当該物体と接触しないように、走行部及び操舵部を駆動制御することにより、無人運転車両を周回コースの走行路に沿って周回走行させると共に、必要に応じて当該無人運転車両を運転停止させることを特徴とする。
上記構成によれば、運転制御部が、検出部からの検出信号に基づいて標識に沿って無人運転車両が走行するように走行制御部を制御し、走行制御部が走行部及び操舵部を駆動制御することにより、無人運転車両は標識を基準として周回コースに沿って周回し、自動テスト走行することができる。走行路の見通しの悪い箇所では、障害物センサが、無人運転車両からは視認しにくい前方の走行路上における障害物や他の車両を確実に検出することができる。従って、運転制御部は、障害物センサからの検出信号に基づいて、見通しの悪い箇所の障害物や他の車両を認識して、走行中に当該障害物や他の車両と接触しないように、当該無人運転車両の走行部及び操舵部を駆動制御し、かつ必要に応じて、当該無人運転車両を運転停止させることができる。
本発明による走行車両の自動走行システムは、好ましくは、見通しの悪い箇所が、バンク付き曲線路である。この構成によれば、運転制御部が、障害物センサからの検出信号に基づいて、バンク付き曲線路の障害物や他の車両を認識して、走行中に当該障害物や他の車両と接触しないように、当該無人運転車両の走行部及び操舵部を駆動制御し、かつ必要に応じて、当該無人運転車両を運転停止させることができる。
本発明による走行車両の自動走行システムは、好ましくは、障害物センサが、バンク付き曲線路に関して所定の角度範囲の検出エリアを備えた複数個の個別障害物センサから構成されており、各個別障害物センサが、互いに検出エリアが重なり合ってバンク付き曲線路全体を見込む広い角度範囲の検出エリアを構成するように配置されていて、運転制御部が、各個別障害物センサの検出信号をそれぞれ差分抽出し、相互に統合することにより、バンク付き曲線路における車両及び障害物の位置を検出して、当該バンク付き曲線路への当該無人運転車両の進入可否を判断する。従って、各個別障害物センサの検知エリアの角度範囲が小さくても、複数個の個別障害物センサを組み合わせて、相互に検知エリアが重なり合うように配置することによって、バンク付き曲線路全体に亘って走行路上の他の車両及び障害物の位置を確実に検出して、当該無人運転車両のバンク付き曲線路内への進入可否を判断することにより、他の車両や障害物が在るバンク付き曲線路内への他当該無人運転車両の進入を阻止して、当該無人運転車両と他の車両や障害物との衝突を回避することができる。
本発明によれば、簡単な構成により、閉鎖された走行路から成る周回コースに沿って、走行路に見通しの悪い箇所が在っても走行路上の障害物や他の車両を確実に回避しながら無人運転車両を走行させて、例えば当該無人運転車両の周回走行を行なう走行車両の自動走行システムを提供することができる。
本発明による走行車両の自動走行システムの全体構成を示す概略図である。 図1の自動走行システムにおける周回コースを示す概略図である。 図2のバンク付き曲線路のA−A線断面図である。 図2のバンク付き曲線路付近に設けられた障害物検出部の構成を示すブロック図である。 図4の障害物検出部の具体的な構成例を示す概略図である。 図4の障害物検出部の三個の個別障害物センサの(A)配置例を示す概略平面図、(B)は各障害物センサの構成を示すブロック図である。 図1の自動走行システムにおける無人運転車両の構成を示すブロック図である。 図7の無人運転車両における各種センサ等の配置を示し、(A)は概略平面図、(B)は概略側面図、(C)は概略正面図である。 図1の自動走行システムにおける運転制御部の構成を示すブロック図である。 図1の自動走行システムにおける走行プログラムを構成する各種走行パターンをそれぞれ示す概略図である。 無人運転車両による基本的な障害物や他の車両等の物体の認識作業を示すフローチャートである。 無人運転車両によるバンク付き曲線路における障害物や他の車両等の物体の認識作業を示すフローチャートである。 無人運転車両によるバンク付き曲線路における走行又は停止判断作業を示すフローチャートである。 無人運転車両によるバンク付き曲線路の走行可否判断を示すフローチャートである。
以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図1は、本発明による走行車両の自動走行システム(以下、自動走行システムという)の一実施形態の全体構成を示している。図1において、自動走行システム10は、周回コース11と、周回コース11を周回して走行する無人運転車両20と、無人運転車両20を外部から駆動制御する外部運転制御部30と、ネットワーク40と、から構成されており、例えば無人運転車両20を周回コース11に沿って走行させることにより、無人運転車両20のテスト走行を実施することができる。
周回コース11は、図2に示すように、互いに平行に延びる二本の直線路11a,11bと、これらの直線路11a,11bの両端に配置され且つ双方の直線路11a,11bの端部を結ぶように連結された半円状の曲線路11c,11dと、から成り、閉鎖された走行路12を構成している。この走行路12は、図示の場合、走行路12に沿って長手方向に延びる標識としての白線11eによって、二本の走行レーン12a,12bに仕切られていると共に、曲線路11c,11dの外側には、ガードレール11f,11gが設置されている。図示の場合、走行路12は、矢印Fで示すように、左回りに走行車両が走行し周回するようになっている。白線11eは、図示の場合には、連続した白線であるが、所謂破線や鎖線等であってもよい。
周回コース11に隣接して、周回コースを走行すべき走行車両が待機するための駐車スペース11hが配置され、周回コース11を走行する走行車両は、この駐車スペース11hから出発して周回コース11を周回した後、再びこの駐車スペース11hに帰還する。周回コース11の一箇所には、切替位置11iが設けられており、周回コース11を周回する走行車両が切替位置11iを通過する際に、後述するように、走行プログラム50を構成する走行パターンの切替えが行なわれ得る。
図3に示すように、周回コース11の一方の曲線路11cは、所謂バンク付き曲線路として構成されており、内周に対して外周が高く、幅方向に関して内側に向かって低くなるような横傾斜を備えている。この横傾斜は、図示の場合、曲線路11cの外周側ほど傾斜角度が大きくなるように形成されている。
なお、このバンク付き曲線路11cには、障害物検出部60が備えられている。障害物検出部60は、図4及び図5に示すように、障害物センサ61と、障害物センサ61で撮像した撮像信号を画像処理して、障害物を検出する処理部62と、処理部62の出力信号を送信する送信部63と、表示部64と、から構成されており、これらは台座60a上に設けられている。
障害物センサ61は、広い撮像画角をカバーするために、例えば図6に示すように、三個の個別障害物センサ61a,61b及び61cを含んでいる。個別障害物センサ61a,61b及び61cは、同じ構成であるので、以下、個別障害物センサ61aについて説明する。個別障害物センサ61aは、例えばライダー,カメラ,ミリ波レーダー等のセンサデバイスも使用され得る。ライダーは、レーザーレーダーとも呼ばれるセンサであり、光検出と測距(LIDAR(Light Detection and Ranging))又はレーザー画像検出と測距(Laser Imaging Detection and Ranging))を行なうセンサで、LIDARとも表記される。ライダーとしては、二次元ライダーや三次元ライダーを用いてもよい。三次元ライダーは、曲線路11cのレーザー画像検出と、検出した物体との測距を行なうことができる。カメラとしては、単眼カメラ,双眼カメラ,ステレオカメラ等を使用できる。以下の説明では、個別障害物センサ61a,61b及び61cは三次元ライダーとして説明する。
障害物検出部60は、バンク付き曲線路11cや、バンク付き曲線路11c以外の走行レーン12a,12bをカバーするような撮像範囲を備える必要がある。このため、各個別障害物センサ61a〜61cは、例えば水平画角120度、垂直画角15度のものが使用され、図6(A)に示すように、バンク付き曲線路11cの走行路12の全領域、又はバンク付き曲線路11cとその近傍の停止位置11jまでをカバーするような撮像範囲を備えるように、各個別障害物センサ61a〜61cの撮像範囲を互いに重なり合うようにずらして配置される。なお、一つの個別障害物センサが上述した撮像範囲を備えているものであれば、ただ一つの個別障害物センサを備えるようにしてもよい。
処理部62は、障害物センサ61の各個別障害物センサ61a〜61cからの画像信号及び測距信号を含む出力信号に基づいて、画像信号から障害物とその距離を含む測距信号から当該障害物までの距離を検出することにより、障害物の位置を含む障害物検出信号62aを送信部63及び表示部64に出力する。
なお、処理部62は、図6(B)に示すように、処理部62b〜62dとして、各個別障害物センサ61a〜61cに対してそれぞれ一つづつ設けられていてもよい。この場合、各処理部62b〜62dは、例えば有線LAN,無線LANあるいは直接にケーブルを介して相互に接続されていると共に、何れかの処理部、図示の場合62dが送信部63を介してネットワーク40に接続される。
送信部63は、処理部62又は62dからの障害物検出信号62aが入力され、この障害物検出信号62aを、ネットワーク40を介して外部運転制御部30に送信する。表示部64は、処理部62から障害物検出信号62aが入力されたとき、障害物発見の旨の表示、例えば表示灯の点滅表示等の適宜の警告表示を行なう。
ネットワーク40は、任意の構成のネットワークであって、専用回線ネットワークであっても、また公衆回線ネットワークであってもよい。ネットワーク40により、無人運転車両20と外部運転制御部30、また障害物検出部60と外部運転制御部30がそれぞれ相互に接続され、また後述するように、必要に応じて各種信号が相互に送受信される。
無人運転車両20は、公知の構成の自動運転車両であって、図7及び図8に示すように、車両本体21の下部に設けられた走行部22と、操舵部23と、走行部22及び操舵部23を駆動制御する車両制御部24と、自動運転制御部25と、送受信部26と、記憶部27と、検出部28と、から構成されている。
車両本体21は、走行部22,操舵部23及び車両制御部24、そして走行に必要な他の機器21aを含めて公知の自動車として構成される。車両本体21は、ドライバーが乗車して、通常の自動車と同様に運転することもできるようになっている。
走行部22は、例えば四つの車輪22aと、四つの車輪22aのうち、例えば前輪及び/又は後輪を駆動輪として駆動する駆動源22bと、から構成されている。駆動源22bは公知の構成であって、ガソリンエンジン,ディーゼルエンジン等のエンジン、あるいは駆動モータから構成される。
操舵部23は公知の構成であって、四つの車輪22aのうち、例えば前輪を操舵輪として、左右に揺動させることにより、無人運転車両20を直進,あるいは左転回又は右転回させ得る。駆動輪と操舵輪は、同じ車輪であってもよい。駆動源22b及び操舵部23がそれぞれ車両制御部24により制御されることにより、各車輪22aのうち、駆動輪が回転駆動され、また操舵輪が左右に揺動されることにより、無人運転車両20が前進,後退又は左右に転回して所定の方向に走行することができる。
車両制御部24は、後述する走行プログラム50に基づいて、走行部22の駆動源22b及び操舵部23を駆動制御し、対応する車輪22a(駆動輪)を駆動して、走行プログラム50で設定された車速,前進,後退,左右転回等の走行を行なわせる。車両制御部24は、車両本体21の各種機器21aを作動させ、あるいは制御することにより、車両本体21を確実に走行させ得る。車両制御部24は、当該無人運転車両20に乗車したドライバーが、車両本体21を操作することにより、手動で運転を開始した場合には、走行プログラム50に基づく自動テスト走行を中断する。
走行プログラム50は、自動運転制御部25により直接に入力され、又は前もって設定されて記憶部27に記憶され、あるいは送受信部26からネットワーク40を介して外部の外部運転制御部30から受信することにより取得され、車両制御部24に入力される。
自動運転制御部25は、検出部28から入力される各種検出信号S1〜S5、そして障害物検出部60から外部運転制御部30を介して送られてくる障害物検出信号62aを参照しながら、走行プログラム50に基づいて、走行部22,操舵部23を駆動制御し、また検出信号S1〜S5を記憶部27に登録し、あるいは送受信部26からネットワーク40を介して外部の外部運転制御部30に送信する。
送受信部26は、外部に設けられる外部運転制御部30との間でネットワーク40を介して無線通信により検出信号S1〜S5及び障害物検出信号62aを送信すると共に、外部運転制御部30から前もって設定された走行プログラム50を受信して記憶部27に登録し、あるいは走行プログラム50を車両制御部24に伝送する。送受信部26は、外部運転制御部30から前もって設定された走行プログラム50を受信して記憶部27に登録し、かつ走行プログラム50を車両制御部24に伝送してもよい。
記憶部27は、自動運転制御部25で入力され、又は外部の外部運転制御部30からネットワーク40を介して受信した走行プログラム50と、検出部28からの検出信号S1〜S5を逐次記憶する。記憶部27は、前もって作成された周回コース11の白線,ガードレール11f,11gを含む走行路12に関するマップデータが記憶されている。
検出部28は、図示の場合、標識センサ28aと、位置検出部28bと、車速センサ28cと、三軸加速度センサ28dと、周囲センサ28eと、から構成されている。
標識センサ28aは、単眼カメラ,双眼カメラやステレオカメラ等が使用され得るが、図示の場合には、フロントガラス上部に設けられた単眼カメラであって、無人運転車両20の進行方向前方を撮像し、撮像した画像信号を検出信号S1として自動運転制御部25に送出する。自動運転制御部25は、検出信号S1に基づいて、無人運転車両20の前方の状況、特に周回コース11の走行路12の白線11e及びガードレール11f,11gを画像認識して、走行レーン12a,12b内の現在位置を把握して、前もって設定された走行路12のマップデータと比較することにより、自己位置推定を行なって、当該走行レーン12a,12b内の進路を保持するように、走行プログラム50を修正し、車両制御部24に送出する。よって、車両制御部24は、操舵部23を制御して、無人運転車両20を走行レーン12a,12bから外れることなく確実に走行レーン12a,12b内で走行させることができる。
位置検出部28bは、例えばGPSセンサによる経度及び緯度を検出する。これにより、位置検出部28bは、例えば所定時間ごとに無人運転車両20のそのときの測地データを検出し、検出信号S2として自動運転制御部25に送出する。自動運転制御部25は、検出信号S2と記憶部27から読み出した走行路12のマッピングデータとを比較し、当該無人運転車両20の走行路12での走行位置、そして曲線路11c,11dでの曲率半径を得て、当該走行レーン12a,12b内での進路を保持するように走行プログラム50を修正して、車両制御部24に送出する。
車速センサ28cは、例えば車輪22aの回転数を検出して、その回転数を検出信号S3として自動運転制御部25に送出する。三軸加速度センサ28dは、所謂ジャイロであって、車両本体21の三軸方向の加速度により無人運転車両20の三次元の姿勢を検出し、その検出信号S4を自動運転制御部25に送出する。
周囲センサ28eは、図8に示すように、車両本体21の前後のバンパー付近に設けられた三個のライダー28fから構成されるが、このライダー28fの代わりに、あるいはライダー28fに加えて、例えば車両本体21の前後左右に取り付けられたステレオカメラ28gや車両本体21の屋根に取り付けられたライダー28hを備えていてもよい。周囲センサ28eは、無人運転車両20の周囲、即ち前後左右の障害物や他の車両等の走行路12上の物体を検出することができる。周囲センサ28eは、走行路12上の物体を検出した場合、その物体の方向及び距離を含む検出信号S5aを自動運転制御部25に送出する。
よって、自動運転制御部25は、標識センサ28a,位置検出部28b,車速センサ28c,三軸加速度センサ28d及び周囲センサ28eからの検出信号S1〜S5に基づいて、無人運転車両20の走行位置,走行速度,姿勢そして前方領域の物体、例えば障害物や他の走行車両等の物体の位置及び距離等の走行状態を把握し、周回コース11上の自己位置を推定すると共に、そのときの走行プログラム50の進行状況を判断する。
自動運転制御部25は、検出信号S1,S5に基づいて、バンク付き曲線や11cを含む周回コース11の走行路12上に障害物や他の走行車両を発見した場合には、障害物検出信号25aを生成し、当該障害物や他の走行車両と接触しないように、走行プログラム50を修正して、車両制御部24に送出する。車両制御部24は、当該障害物や他の走行車両と接触しないように、走行部22を制御して、無人運転車両20を減速又は停止させ、あるいは操舵部23を制御して走行レーン12a,12bを変更し、あるいは走行レーン12a,12bの変更を中止する。
これに対して、自動運転制御部25は、障害物検出部60から障害物検出信号62aを受信した場合には、バンク付き曲線路11c上に障害物や他の車両が存在することから、走行プログラム50にかかわらず、車両制御部24を制御して、無人運転車両20をバンク付き曲線路11cの手前の停止位置11jで緊急停止させる。
自動運転制御部25は、障害物検出信号25aを生成したとき、検出信号S1及び/又は障害物検出信号25aを送受信部26からネットワーク40を介して外部運転制御部30に送信する。さらに、自動運転制御部25は、走行プログラム50に含まれる後述の走行停止指令に基づいて車両制御部24を制御して、無人運転車両2の走行を停止させることができる。
外部運転制御部30は、周回コース11に隣接して配置されており、図9に示すように、ネットワーク40に接続される送受信部31と、記憶部32と、制御部33と、表示部34と、入力部35と、を含んでいる。よって、外部運転制御部30の制御部33は、送受信部31で受信した無人運転車両20からの検出信号S1〜S5と、障害物検出信号25aと、エラー信号25bと、障害物検出部60からの障害物検出信号62aと、を記憶部32に記憶させると共に、これらの検出信号S1〜S5に基づいて、当該無人運転車両20の周回コース11上の位置を表示部34の表示画面上に表示する。これにより、表示部34の表示画面に表示される無人運転車両20の位置を操作者が目視することにより、当該無人運転車両20の周回コース11上の位置が容易に視認され得る。また、外部運転制御部30の制御部33は、障害物検出部60からの障害物検出信号62aを、ネットワーク40を介して無人運転車両20に伝送する。
さらに、外部運転制御部30は、入力部35により、無人運転車両20のための走行プログラム50を作成し、記憶部32に記憶させる。外部運転制御部30の制御部33は、これらの走行プログラム50を前もって設定することができると共に、走行プログラム50を記憶部32から読み出して、送受信部31からネットワーク40を介して無人運転車両20に伝送する。これにより、無人運転車両20は、送受信部26から走行プログラム50を受信して、記憶部27に記憶させる。これを受けて、無人運転車両20の車両制御部24は、この走行プログラム50を記憶部27から読み出して、走行部22及び操舵部23を駆動制御する。これにより、無人運転車両20は、前もって設定された走行プログラム50による走行パターンに従って走行する。
外部運転制御部30は、既に作成してある走行プログラム50、あるいは無人運転車両20で実行中の走行プログラム50に関して、その修正を行なうことが可能である。外部運転制御部30の制御部33は、走行プログラム50を構成する走行パターンP1からP4のうち、P2及びP3の組合せの変更、あるいは個々の走行パターンP1〜P4の内容、即ち走行レーン12a,12bの指定、走行速度等の修正を行なうことができる。外部運転制御部30の制御部33は、修正された走行プログラム50を即時にネットワーク40を介して無人運転車両20に伝送する。これにより、無人運転車両20では、自動運転制御部25が、修正された走行プログラム50に基づいて、無人運転車両20の走行制御部24を制御して、無人運転車両20の現在進行中の走行パターンも変更し、変更した内容で自動走行を継続することが可能である。
ここで、走行プログラム50は、図10に示すように、複数種類の走行パターンの組合せにより構成される。
まず図10(A)は、走行開始パターンP1を示しており、周回コース11の駐車スペース11hから発車して周回コース11の外側の走行レーン12bに進入し、曲線路11cを通過して直進路11bに沿って切替位置11iまで進む走行パターンである。この走行開始パターンP1により、無人運転車両20は、駐車スペース11hから出発して、周回コース11内に進入することができる。
図10(B)はコース周回パターンP2を示しており、切替位置11iから、外側の走行レーン12bに沿って曲線路11dを通って直線路11aに進入し、途中で内側の走行レーン12aに車線変更した後、再び走行レーン12bに車線変更し、直線路11aから曲線路11c,直線路11bを通って切替位置11iまで進む走行パターンである。このコース周回パターンP2により、無人運転車両20は、周回コース11上にて、切替位置11iから切替位置11iまで、設定された周回数だけ周回コース11をテスト走行することができる。
図10(C)は、測定パターンP3を示しており、切替位置11iから外側の走行レーン12bに沿って曲線路11dを通って直線路11aに進入し、途中の測定ゾーン11kの領域において、例えば駆動源22bを停止させて走行し、測定ゾーン11kを通過後は、再び駆動源22bを動作させて、直線路11aから曲線路11c,直線路11bを通って、切替位置11iまで進む走行パターンである。測定パターンP3においては、無人運転車両20の走行に関する測定が、周回コース11に設置されている測定器により行われる。この測定パターンP3により、無人運転車両20は、周回コース11上の測定ゾーン11kを通過する際に、駆動源22bを停止させることにより、例えば車輪22aが周回コース11上の路面を転動するときに発生する音、そして車両本体21が走行時に発生させる所謂風切り音等を駆動源22b自体が発生する音に妨げられることなく、正確に測定することができる。
図10(D)は、走行終了パターンP4を示しており、切替位置11iから外側の走行レーン12bに沿って曲線路11dを通って直線路11aに進入し、途中で内側の走行レーン12aに車線変更した後、再び走行レーン12bに車線変更し、直線路11aから駐車スペース11hに帰還する走行パターンである。この走行終了パターンP4により、無人運転車両20は、周回コース11から駐車スペース11hに帰還することができる。
走行プログラム50は、これら四つの走行パターンP1〜P4の組合せにより構成されており、これらの走行パターンP1〜P4の切替は、周回コース11の切替位置11iにて行なわれる。走行プログラム50は、開始時は必ず走行開始パターンP1から始まり、走行終了パターンP4で終わらなければならない。コース周回パターンP2及び測定パターンP3は、走行プログラム50の途中に何回でも連続して、あるいは交互に切り替えて組み合わせることが可能である。
このようにして、走行プログラム50の構成例としては、走行開始パターンP1,コース周回パターンP2(周回数4)及び走行終了パターンP4から成る走行プログラム、又は走行開始パターンP1,測定パターンP3(周回数1)及び走行終了パターンP4から成る走行プログラム、あるいは走行開始パターンP1,コース周回パターンP2(周回数2),測定パターンP3(周回数1)及び走行終了パターンP4から成る走行プログラム等がある。
各走行パターンP1〜P4は、それぞれ走行すべき横位置や車線としての走行レーン12a,12b、走行速度や一旦停止等がパラメータとして設定されると共に、走行パターンP2及びP3に関しては、周回数も設定され得る。この場合、走行速度の設定に関しては、周回コース11上の位置毎に速度を変更して、例えば曲線路11c,11dの手前で減速して、より低い速度で曲線路11c,11dを通過した後、再び加速して、より高い速度で走行するような設定も可能である。
走行プログラム50は、上述した各走行パターンP1〜P4の組合せから構成され、無人運転車両20の自動運転制御部25で作成され、あるいは外部運転制御部30の制御部33で作成されて、ネットワーク40を介して無人運転車両20に伝送され、無人運転車両20の記憶部27に記憶される。無人運転車両20によるテスト走行開始の際に、無人運転車両20の自動運転制御部25が記憶部27から、前もって作成された走行プログラム50を読み出して車両制御部24に送出することにより、車両制御部24は、走行プログラム50に基づいて走行部22及び操舵部23を駆動制御する。これにより、無人運転車両20は、当該走行プログラム50に従って、周回コース11をテスト走行する。自動運転制御部25あるいは外部運転制御部30の制御部33が、無人運転車両20の走行プログラム50による自動運転中に、各走行パターンP1〜P4及び各走行パターンP1〜P4の各種パラメータを編集してもよい。
自動運転制御部25は、標識センサ28aからの検出信号S1に基づいて、周回コース11の白線11e及びガードレール11f,11gを認識し、走行プログラム50のうち、そのとき進行している走行パターンP1〜P4を、無人運転車両20が指定された走行レーン12a又は12bから外れないように修正し、車両制御部24に送出する。これにより、車両制御部24は、修正された走行パターンP1〜P4に基づいて走行部22及び操舵部23を駆動制御する。従って、無人走行車両20は、指定された走行レーン12a又は12bから外れることなく、確実に当該走行レーン12a又は12b内でテスト走行を続けることができる。
ここで、無人運転車両20の標識センサ28aの検出信号S1及び周囲センサ28eの検出信号S5に基づいて、自動運転制御部25が周回コース11上に障害物や他の車両を発見すると、自動運転制御部25は、障害物検出信号25aを生成して、この障害物検出信号25aを外部運転制御部30に伝送すると共に、走行プログラム50のうち、そのとき進行している走行パターンP1〜P4を、当該無人運転車両20が障害物や他の車両と接触しないように、減速や停止又は走行レーン12a又は12bの車線変更を行なうように修正し、車両制御部24に送出する。
障害物検出部60から障害物検出信号62aを受け取った場合も同様に、自動運転制御部25は、走行プログラム50のうち、そのとき進行している走行パターンP1〜P4を、当該無人運転車両20が障害物や他の車両と接触しないように、減速や停止又は走行レーン12a又は12bの車線変更を行なうように修正し、車両制御部24に送出する。これにより、車両制御部24は、修正された走行パターンP1〜P4に基づいて走行部22及び操舵部23を駆動制御する。従って、無人走行車両20は、障害物や他の車両との接触を回避するように、減速、停止又は走行レーン12a又は12bの車線変更を行ない、その後、テスト走行を続けることができる。
自動運転制御部25は、走行プログラム50のうち、そのとき進行している走行パターンP1〜P4を、当該無人運転車両20の走行状態を考慮して、適宜にパラメータを修正することも可能である。例えば、自動運転制御部25は、走行パターンP1〜P4における走行速度や走行レーン12,12bの変更、あるいは周回数の増減等の修正を行なうことができる。この場合、自動運転制御部25は、修正された走行パターンP1〜P4を含む走行プログラム50を車両制御部24に送出する。これにより、車両制御部24は、修正された走行パターンP1〜P4に基づいて走行部22及び操舵部23を駆動制御する。従って、無人走行車両20は、パラメータが修正された走行パターンP1〜P4に従って、テスト走行を続けることができる。
自動運転制御部25における基本的な障害物や他の車両の認識について、図11のフローチャートに従って説明する。
自動運転制御部25は、図11に示すように、ステップA1にて、車速センサ28cからの検出信号S3及び三軸加速度センサ28dからの検出信号S4から所謂自律走法(デッドレコニング(Dead Reckoning)とも呼ばれる)を行なって、第一の自己位置X1を推定し、ステップA2にて、モデルアップデート処理により、他の車両の予想追跡を行なう。
他方、自動運転制御部25は、ステップA3にて、周囲センサ28eの各ライダー28f又は28hからの検出信号S5を座標変換/統合すると共に、ステップA1で算出された第一の自己位置X1を考慮して、一つの統合データとし、ステップA4にて、この統合データから特徴量を抽出し、さらにステップA5にて、この特徴量と第一の自己位置X1とから、トラッキング処理を行ない、さらにステップA6にて、ステップA2で作成された他の車両の予想追跡を考慮してグループ化することにより、障害物や他の車両等の物体を認識し、ステップA2のモデルアップデート処理に入力する。
ここで、トラッキング処理とは、動きを追跡する処理である。例えば100msに1回スキャンできるセンサで、前のフレームと現在のフレームでわずかに異なる結果、例えば、特徴の位置や形が得られる。前のフレームと現在のフレームでどの特徴同士が同一の物体を表しているのかの対応を見つける処理である。対応付けが正しく実施できると、100msの間に同一の物体が動いたという情報が得られる共にその速度も得られる。
よって、ステップA2におけるモデルアップデート処理で、走行路12上の障害物や他の車両等の物体(オブジェクト)が認識される。
これに対して、障害物検出部60によるバンク付き曲線路11cでの障害物や他の車両等の認識について、図12のフローチャートに従って説明する。
障害物検出部60の処理部62は、各個別障害物センサ61a,61b及び61cの検出信号に基づいて、それぞれステップB1a,B1b及びB1cにて、一つ前の撮像データと比較して差分抽出を行なって、ステップB2a,B2b及びB2cにて、グループ化すると共に、ステップB3a,B3b及びB3cにて、トラッキング処理を行なった後、ステップB4にて、互いにマージ処理を行なって、バンク付き曲線路11cにおける障害物や他の車両等の物体を認識し、ステップB5にて、バンク付き曲線路11c内における物体の有無を判断し、物体を検出した場合には、障害物検出信号62aを、ネットワーク40を介して外部運転制御部30に伝送する。
これに対して、無人運転車両20では、図13のフローチャートに従って、バンク付き曲線路11cの走行又は停止判断を行なう。即ち、無人運転車両20の自動運転制御部25は、標識センサ28aと、周囲センサ28eのうち前方を監視するステレオカメラ28gの画像信号に基づいて、ステップC1にて、障害物や他の車両等の物体の認識を行なうと共に、ステップC2にて、撮像画面の歪み補正及び平行化を行なった後、ステップC3にて距離画像変換処理により、物体までの距離を算出する。よって、自動運転制御部25は、ステップC4にて、ステップC1による物体の方向とステップC3による物体の距離から、物体の位置を推定し、ステップC5にて、推定した物体の位置と、障害物検出部60からの障害物検出信号62aと、マージ処理する。
従って、自動運転制御部25は、ステップC4でバンク付き曲線路11c内の物体を検出した場合、又は障害物検出部60から障害物検出信号62aを受信した場合に、走行プログラム50にかかわらず、車両制御部24を制御して、無人運転車両20をバンク付き曲線路11cの手前の停止位置11jで停止させる。
無人運転車両20のバンク付き曲線路11cの走行の場合には、自動運転制御部25は、図14のフローチャートに従って、走行を行なう。図14に示すように、自動運転制御部25は、バンク付き曲線路11cの手前に到達したとき、ステップD1にて、図12に示すようにして、障害物や他の車両等の物体の検出を行なう。ステップD2にて、操作者から停止指示を受信している場合には、自動運転制御部25は、ステップD3にて、無人運転車両20を停止させて、ステップD1に戻る。
これに対して、ステップD2にて、操作者から停止指示を受信していない場合には、自動運転制御部25は、ステップD4にて、障害物検出部60から障害物検出信号62aを受信している場合には、自動運転制御部25は、同様にステップD3にて、無人運転車両20を停止させて、ステップD1に戻る。また、障害物検出信号62aを受信していない場合には、自動運転制御部25は、ステップD5にて、図12に示すように、障害物や他の車両等の物体の検出を行なった結果、障害物検出信号25aを送出している場合には、バンク付き曲線路11cに障害物又は他の車両等の物体が存在するものとして、ステップD3にて無人運転車両20を停止させて、ステップD1に戻る。
他方、障害物検出信号25aを送出していない場合には、自動運転制御部25は、ステップD6にて、そのまま無人運転車両20の走行を続行して、バンク付き曲線路11cを通過させる。
本発明実施形態の自動走行システム10は、以上のように構成されており、以下のように動作する。
まず、自動テスト走行の前に、無人運転車両20の自動運転制御部25又は外部運転制御部30にて、走行プログラム50が作成され、無人運転車両20の記憶部27に記憶される。
自動テスト走行開始時には、無人運転車両20の自動運転制御部25は、記憶部27から走行プログラム50を読み出して、この走行プログラム50に基づいて車両制御部24を制御する。これにより、車両制御部24は、走行プログラム50に従って走行部22及び操舵部23を駆動制御するので、無人運転車両20は、走行プログラム50に従って自動テスト走行を行なう。この場合、無人運転車両20の運転状態表示部29は、青色点灯表示を示している。
自動運転制御部25は、標識センサ28aの検出信号S1に基づいて、周回コース11の白線11eを認識すると共に、周囲センサ28eの検出信号S5に基づいて、周回コース11のガードレール11f,11gを認識し、位置検出部28bの検出信号S2に基づいて、周回コース11のマップデータと比較し、さらに車速センサ28c及び三軸加速度センサ28dの検出信号S3及びS4に基づいて、位置検出部28bの検出結果(測地データ)を補整することにより、当該無人運転車両20の周回コース11上での自己位置を、常に正確に認識している。従って、無人運転車両20が指定された走行レーン12a又は12bから外れようとすると、自動運転制御部25は、即時に無人運転車両20を指定された走行レーン12a又は12b内に戻すように、操舵部23を駆動制御するので、無人運転車両20は、自動テスト走行中に、指定された走行レーン12a又は12bから外れるようなことはない。
自動運転制御部25は、標識センサ28aの検出信号S1及び周囲センサ28eの検出信号S5に基づいて、周回コース11の前方領域に障害物や他の車両を発見した場合は、障害物検出信号25aを生成し、車両制御部24及び外部運転制御部30に伝送する。よって、車両制御部24は、走行部22及び操舵部23を駆動制御して、当該無人運転車両20が障害物又は他の車両と接触しないように、減速又は停止、あるいは走行レーン12a,12bの変更を行なう。
これに対して、自動運転制御部25は、検出部28から検出信号S1〜S5の何れかが受信できなくなったとき、エラー信号25bを生成して、車両制御部24及び外部運転制御部30に伝送する。その際、車両制御部24は、エラー信号25bを受け取って、このエラー信号25bに基づいて、走行部22及び操舵部23を駆動制御して、無人運転車両20を緊急停止させる。
無人運転車両20の運転席にドライバーが乗車している場合に、ドライバーが無人運転車両20を手動操作すると、自動運転制御部25は、ドライバーによる手動操作を検知して、走行プログラム50による自動テスト走行を中断する。これにより、ドライバーは、当該無人運転車両20を、通常の自動車と同様に運転することが可能である。
このようにして、走行車両の自動走行システム10によれば、走行プログラム50に基づいて、周回コース11を周回する自動走行をドライバーなしで実行することができるので、例えば数時間にわたって周回数を重ねるようなテスト走行においても、ドライバーが不要であるので、ドライバーの身体的又は精神的負担が生ずることはない。
同一の走行プログラム50を実行することにより、毎回まったく同じ条件でテスト走行を行なうことが可能であり、従来のようにドライバー毎のテスト結果のバラツキが生ずるようなことがない。
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができる。
例えば、上述した実施形態においては、無人運転車両20は、車輪22aにより地上を走行するように構成されているが、例えば無限軌道等の車輪以外の走行手段を備えるようにしてもよい。
上述した実施形態においては、周回コース11は、所謂オーバルサーキットとして構成されているが、これに限らず、左曲がりや右曲がりを組み合わせた任意の形状の周回コースであってもよいことは明らかである。
また、上述した実施形態においては、見通しの悪い箇所として、バンク付き曲線路の場合について説明したが、これに限らず、無人運転車両20から路面上の障害物や他の走行車両等の物体を視認しにくい見通しの悪い場所として、例えば曲線路11c,11dの内側に視界を遮るような建築物等があったり、あるいは曲率半径の小さい曲線路(所謂急カーブ)等の場合にも、同様に地上側に障害物センサ61を設けることにより、無人運転車両20からは視認しにくい前方の走行路12上における障害物や他の車両を確実に検出することができる。
10 自動走行システム
11 周回コース
11a,11b 直線路
11c,11d 曲線路
11e 白線
11f,11g ガードレール
11h 駐車スペース
11i 切替位置
12 走行路
12a,12b 走行レーン
20 無人運転車両
21 車両本体
22 走行部
22a 車輪
22b 駆動源
23 操舵部
24 車両制御部
25 自動運転制御部
25a 障害物検出信号
25b エラー信号
26 送受信部
27 記憶部
28 検出部
28a 標識センサ
28b 位置検出部
28c 車速センサ
28d 三軸加速度センサ
28e 周囲センサ
29 運転状態表示部
30 外部運転制御部
31 送受信部
32 記憶部
33 制御部
34 表示部
35 入力部
40 ネットワーク
50 走行プログラム
60 障害物検出部
61 障害物センサ
61a,61b,61c 個別障害物センサ
62 処理部
62a 障害物検出信号
62b,62c,62d 処理部
63 送信部
64 表示部
S1〜S5 検出信号
P1〜P4 走行パターン

Claims (3)

  1. 閉鎖された走行路から成る周回コースに沿って、運転制御部により無人運転車両を走行させて、当該無人運転車両の周回走行を行なう、走行車両の自動走行システムであって、
    前記周回コースに沿って走行位置の目安となる標識が設けられており、
    前記無人運転車両が、走行路を走行するための走行部及び操舵部と、前記走行路における走行状態を検出する位置センサ,車速センサ,三軸加速度センサ及び前記標識を検出する標識センサから成る検出部を備えており、
    前記周回コースが、前記走行路を走行する無人運転車両から路面上の障害物や他の走行車両等の物体を視認しにくい見通しの悪い箇所を備えていて、
    前記見通しの悪い箇所に、障害物や他の走行車両等の物体を検出するための障害物センサが備えられており、
    前記運転制御部が、前記無人運転車両の検出部からの検出信号に基づいて、当該無人運転車両の位置,車速及び姿勢と、前記標識を検出して、また前記障害物センサの検出信号に基づいて、前記見通しの悪い箇所内の物体を認識して、走行中に当該物体と接触しないように前記走行部及び操舵部を駆動制御することにより、当該無人運転車両を前記周回コースの走行路に沿って周回走行させると共に、必要に応じて当該無人運転車両を運転停止させることを特徴とする、走行車両の自動走行システム。
  2. 前記見通しの悪い箇所が、バンク付き曲線路であることを特徴とする、請求項1に記載の走行車両の自動走行システム。
  3. 前記障害物センサが、前記バンク付き曲線路に関して所定の角度範囲の検出エリアを備えた複数個の個別障害物センサから構成されており、
    各個別障害物センサが、互いに検出エリアが重なり合って、前記バンク付き曲線路全体を見込む広い角度範囲の検出エリアを構成するように配置されていて、
    前記運転制御部が、各個別障害物センサの検出信号をそれぞれ差分抽出し、相互に統合することにより前記バンク付き曲線路における車両及び障害物の位置を検出して、当該バンク付き曲線路への当該無人運転車両の進入可否を判断することを特徴とする、請求項1又は2に記載の走行車両の自動走行システム。
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