JP2567619B2 - 走行体の位置検出システム - Google Patents
走行体の位置検出システムInfo
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
この発明は、走行体の位置データを検出するシステム
の改良に係り、特にジャイロコンパスを用いて方位角を
検出する場合に、誤差を補正しながら位置データを求め
る位置検出システムに関する。
の改良に係り、特にジャイロコンパスを用いて方位角を
検出する場合に、誤差を補正しながら位置データを求め
る位置検出システムに関する。
例えば、オフハイウエイトラック（ダンプトラック）
等の車輌を切羽現場等にてプログラム制御により無人走
行させる場合、該車輌を走行予定コースに沿って確実か
つ安全に自走させることが重要なファクタであり、これ
を満足させるためには、車輌自ら走行位置を測定させて
該車輌が走行予定コースから位置ずれした際にそれを修
正する必要がある。 このような、走行体の位置データを検出するシステム
として、本出願人は特開昭61−70615号の自動走行体の
自己誘導制御方法、及び特開昭61−80411号の無人自走
体の絶対位置検出装置の発明に見られる如く、走行体に
搭載したエンコーダおよびジャイロコンパスを用いてス
タート点（起算位置）からの走行距離及び方位角を算出
して相対的に位置座標を求め、且つ地上に設置されたス
テーションを検出して走行体の位置を求め、該絶対的に
算出された位置データで前記相対的に算出された位置デ
ータの補正を行うという構成を既に開示している。 上記位置検出システムの方位センサとしてジャイロコ
ンパスを用いた場合には、原理上、走行体の加速度の影
響で方位に数度の誤差を生じる。 これを解消するには、走行予定コース上に多くのステ
ーションを設け絶対位置を演算して度々相対位置の起算
点を更新する必要があるが、特に走行予定コースの変更
が頻繁に行われる作業現場では移設費用を含めコストの
増大が避けられない。 また、現状のステーションでは反射体を設けたポール
を走行予定コースの両側に設置してあり、走行体は定速
でポール間を直進して通過しなければならなかった。 この自走体の直進は有人（マニュアル）運転による場
合に位置が正確に求められない欠点がある。
等の車輌を切羽現場等にてプログラム制御により無人走
行させる場合、該車輌を走行予定コースに沿って確実か
つ安全に自走させることが重要なファクタであり、これ
を満足させるためには、車輌自ら走行位置を測定させて
該車輌が走行予定コースから位置ずれした際にそれを修
正する必要がある。 このような、走行体の位置データを検出するシステム
として、本出願人は特開昭61−70615号の自動走行体の
自己誘導制御方法、及び特開昭61−80411号の無人自走
体の絶対位置検出装置の発明に見られる如く、走行体に
搭載したエンコーダおよびジャイロコンパスを用いてス
タート点（起算位置）からの走行距離及び方位角を算出
して相対的に位置座標を求め、且つ地上に設置されたス
テーションを検出して走行体の位置を求め、該絶対的に
算出された位置データで前記相対的に算出された位置デ
ータの補正を行うという構成を既に開示している。 上記位置検出システムの方位センサとしてジャイロコ
ンパスを用いた場合には、原理上、走行体の加速度の影
響で方位に数度の誤差を生じる。 これを解消するには、走行予定コース上に多くのステ
ーションを設け絶対位置を演算して度々相対位置の起算
点を更新する必要があるが、特に走行予定コースの変更
が頻繁に行われる作業現場では移設費用を含めコストの
増大が避けられない。 また、現状のステーションでは反射体を設けたポール
を走行予定コースの両側に設置してあり、走行体は定速
でポール間を直進して通過しなければならなかった。 この自走体の直進は有人（マニュアル）運転による場
合に位置が正確に求められない欠点がある。
この発明は上記事情に鑑みて鋭意研究の結果、ジャイ
ロコンパスの特性として生じる加速度誤差・速度誤差
は、その要因が発生してからすぐに発生するものではな
く数十分〜数時間後に徐々に表れるが、車輌が走行する
場合の実走行時間が10数分程度の通常走行ではその誤差
の変化はあまりないこと、及び走行体が停止している場
合には走行体の方位は変化しないので方位センサに方位
の変化があればそれが誤差となることを見いだし、ジャ
イロコンパスの誤差を補正しながら位置を検出するシス
テムを開発して本発明を完成したものである。 この第１の課題は、走行体の走行に際して、ジャイロ
コンパスで検出された方位角から加速度誤差・速度誤差
を補正して一層正確な位置検出を行うことができると共
に、ステーション通過時に走行体を直進させる必要のな
い簡便な絶対位置検出構成を備えた位置検出システムを
提供するにある。 第２の課題は、上記第１の課題と共に、走行体の走行
の一時停止に際して、ジャイロコンパスで検出された方
位角から加速度誤差・速度誤差を補正して一層正確な位
置検出を行う位置検出システムを提供するにある。
ロコンパスの特性として生じる加速度誤差・速度誤差
は、その要因が発生してからすぐに発生するものではな
く数十分〜数時間後に徐々に表れるが、車輌が走行する
場合の実走行時間が10数分程度の通常走行ではその誤差
の変化はあまりないこと、及び走行体が停止している場
合には走行体の方位は変化しないので方位センサに方位
の変化があればそれが誤差となることを見いだし、ジャ
イロコンパスの誤差を補正しながら位置を検出するシス
テムを開発して本発明を完成したものである。 この第１の課題は、走行体の走行に際して、ジャイロ
コンパスで検出された方位角から加速度誤差・速度誤差
を補正して一層正確な位置検出を行うことができると共
に、ステーション通過時に走行体を直進させる必要のな
い簡便な絶対位置検出構成を備えた位置検出システムを
提供するにある。 第２の課題は、上記第１の課題と共に、走行体の走行
の一時停止に際して、ジャイロコンパスで検出された方
位角から加速度誤差・速度誤差を補正して一層正確な位
置検出を行う位置検出システムを提供するにある。
この出願の第１の発明は上記課題を達成するため第１
図の機能ブロック図に示すごとく、 走行体の起算点からの距離と方位角とを基に相対位置
演算手段２で得られた相対位置データを、走行予定コー
スの一定個所に設けられたステーション３の反射体を検
出して絶対位置演算手段で得られた絶対位置データで更
新する位置検出システムにおいて、 （ａ）．走行体10の方位角を検出するセンサがジャイロ
コンパスS1からなっており、 （ｂ）．ステーション３が走行予定コースの一側寄りで
進行方向に対して前後離間した２つの定位置（固定基準
点）にそれぞれ設けられた第１反射体3A及び第２反射体
3Bを有し、 （ｃ）．走行体10には上記第１反射体3A及び第２反射体
3Bの設置側に向って角度を異にして指向性を有する信号
を発受信する第１発受信装置4A及び第２発受信装置4Bを
設け、 （ｄ）．第１反射体3Aを第１発受信装置4Aで検出した後
に第２発受信装置4Bによって検出した際の相対位置デー
タと方位角とを基に算出された第１反射体3Aの位置デー
タと、実際の第１反射体3Aの位置データとの差を補正し
て第１絶対位置データを求める第１絶対位置演算手段５
を設ける、 （ｅ）．第２反射体3Bを第１発受信装置4Aで検出した後
に第２発受信装置4Bによって検出した際の相対位置デー
タと方位角とを基に算出された第２反射体3Bの位置デー
タと、実際の第２反射体3Bの位置データとの差を補正し
て第２絶対位置データを求める第２絶対位置演算手段6B
を設ける、 （ｆ）．第２発受信装置4Bによって第２反射体3Bが検出
された位置において前記第１絶対位置データを起算点と
して相対位置データを演算する第２相対位置演算手段6A
を設ける、 （ｇ）．第２絶対位置データと第１絶対位置データとの
差と前記第２相対位置演算手段6Aで得られた相対位置デ
ータとから方位角の誤差を算出する走行誤差算出手段７
を設ける、 （ｈ）．前記算出された方位角の誤差を基にジャイロコ
ンパスで検出された方位角データを補正する走行時方位
角補正手段８を設ける、 （ｉ）．前記第２絶対位置データを相対位置演算手段２
の起算位置データに更新する起算位置更新手段９を設け
る、 という技術的手段を講じている。 また第２の発明は、第２図の機能ブロック図に示すご
とく、 上記第１図の構成に加えて、更に （ｊ）．走行体10の停止時のジャイロコンパスS1の方位
角を記憶する停止時方位角記憶手段11を設ける、 （ｋ）．該停止時のジャイロコンパスS1の方位角と走行
再開時の方位角とを比較し誤差を算出する再走時方位角
比較手段12を設ける、 （ｌ）．算出された方位角の誤差を基にジャイロコンパ
スS1の検出された方位角を補正する停止時方位角補正手
段13を設ける、 という技術的手段を講じている。
図の機能ブロック図に示すごとく、 走行体の起算点からの距離と方位角とを基に相対位置
演算手段２で得られた相対位置データを、走行予定コー
スの一定個所に設けられたステーション３の反射体を検
出して絶対位置演算手段で得られた絶対位置データで更
新する位置検出システムにおいて、 （ａ）．走行体10の方位角を検出するセンサがジャイロ
コンパスS1からなっており、 （ｂ）．ステーション３が走行予定コースの一側寄りで
進行方向に対して前後離間した２つの定位置（固定基準
点）にそれぞれ設けられた第１反射体3A及び第２反射体
3Bを有し、 （ｃ）．走行体10には上記第１反射体3A及び第２反射体
3Bの設置側に向って角度を異にして指向性を有する信号
を発受信する第１発受信装置4A及び第２発受信装置4Bを
設け、 （ｄ）．第１反射体3Aを第１発受信装置4Aで検出した後
に第２発受信装置4Bによって検出した際の相対位置デー
タと方位角とを基に算出された第１反射体3Aの位置デー
タと、実際の第１反射体3Aの位置データとの差を補正し
て第１絶対位置データを求める第１絶対位置演算手段５
を設ける、 （ｅ）．第２反射体3Bを第１発受信装置4Aで検出した後
に第２発受信装置4Bによって検出した際の相対位置デー
タと方位角とを基に算出された第２反射体3Bの位置デー
タと、実際の第２反射体3Bの位置データとの差を補正し
て第２絶対位置データを求める第２絶対位置演算手段6B
を設ける、 （ｆ）．第２発受信装置4Bによって第２反射体3Bが検出
された位置において前記第１絶対位置データを起算点と
して相対位置データを演算する第２相対位置演算手段6A
を設ける、 （ｇ）．第２絶対位置データと第１絶対位置データとの
差と前記第２相対位置演算手段6Aで得られた相対位置デ
ータとから方位角の誤差を算出する走行誤差算出手段７
を設ける、 （ｈ）．前記算出された方位角の誤差を基にジャイロコ
ンパスで検出された方位角データを補正する走行時方位
角補正手段８を設ける、 （ｉ）．前記第２絶対位置データを相対位置演算手段２
の起算位置データに更新する起算位置更新手段９を設け
る、 という技術的手段を講じている。 また第２の発明は、第２図の機能ブロック図に示すご
とく、 上記第１図の構成に加えて、更に （ｊ）．走行体10の停止時のジャイロコンパスS1の方位
角を記憶する停止時方位角記憶手段11を設ける、 （ｋ）．該停止時のジャイロコンパスS1の方位角と走行
再開時の方位角とを比較し誤差を算出する再走時方位角
比較手段12を設ける、 （ｌ）．算出された方位角の誤差を基にジャイロコンパ
スS1の検出された方位角を補正する停止時方位角補正手
段13を設ける、 という技術的手段を講じている。
以下、この発明に係る走行体の位置検出システムの好
適実施例を第３図以降の図面に基づいて説明する。 第３図は、位置検出システムを含むプログラム走行制
御の一例を示すブロック図であって、本実施例では、走
行体として例示したオフハイウェイトラック（以下、
「車輛」とする）10に、マイクロコンピュータ構成の、
ロケーションコントローラ１と、コースコントローラ20
と、スーパーバイザー30と、コミュニケーション40と、
ステアリングコントローラ50と、スピードコントローラ
60とが装着してある。 コースコントローラ20には、走行領域に座標を想定し
適宜手段により生成された走行予定コースＣのデータが
入力されており、これにターミナルＴを介して車輛10の
初期位置（起算位置）とステーション３の位置座標が入
力される。 ここで、車輛10がプログラミング走行を開始すると、
該車輛10を走行予定コースＣに誘導すべくステアリング
角と走行速度が制御される。 すなわち、車輛10が走り出すと、その時点における該
車輛10の速度が車速センサS2により検出され、また前後
進検出センサS3と方位センサS1によって、車輛10の絶対
的な方位角が検出される。 本実施例の場合、車速センサS2はトランスミッション
系の回転数を検出するピックアップセンサからなってお
り、また前後進検出センサS3はトランスミッションのシ
フトレバーの位置を検出するセンサからなっている。 また方位センサS1は、電源装置とマスターコンパスか
らなるジャイロコンパスからなっている。 これらセンサによって検出された信号はロケーション
コントローラ１に出力される。 ロケーションコントローラ１の演算処理部では、初期
（起算）位置座標からの移動量（距離と方向）を算出
し、これを基に車輛10の最新の位置座標（相対位置座
標）を演算する。 また、走行予定コース途中の所定位置（座標）を固定
基準点とし、そこに設けられた反射体を検出して固定基
準点の位置座標を基にした車輛10の位置を演算して位置
座標（絶対位置座標）を演算し、該絶対位置座標を前記
相対位置座標演算のための新たな起算位置座標として更
新する。 このようにして得られた車輛10の位置座標はコースコ
ントローラ20に出力され、そこで走行予定コースＣとの
ズレ量が演算され、該ズレに基づき走行予定コースＣに
追従するのに必要な車速や操舵角が求められる。 この演算結果はステアリングコントローラ50とスピー
ドコントローラ60に出力され、それぞれで制御信号に置
き換えられて、操舵角制御機構や車速制御機構の各アク
チュエータ71〜74に出力され走行制御が行われる。 即ち、ステアリングコントローラ50は、コースコント
ローラ20からコミュニケーション40を介して入力された
操舵角設定コマンドと操舵角センサS4からフィードバッ
クされた操舵角データとを基に、現在の車輛10がコース
走行に最適な目標操向になっているか否かを判断し、目
標操向になるまで操舵機構のアクチュエータ71を制御し
て目標操舵角にする。 スピードコントローラ60は、コースコントローラ20か
らコミュニケーション40を介して入力された車速設定コ
マンドとエンジンスピードセンサS5からフィードバック
された車速データとを基に、現在の車輛10がコース走行
に最適な目標速度になっているか否かを判断し、目標速
度になるまでエンジン、ブレーキ、トランスミッション
の各アクチュエータ72,73,74を制御して目標速度にす
る。 上記ステアリング制御と車速制御とにより、車輛10は
最適速度で目標の走行予定コースＣに誘導されてプログ
ラム走行する。 上記一例を示すプログラム走行制御構成での走行体の
位置検出システムは、第５図に示す如く、車輛10の走行
予定コースＣの要所に設けられて該車輛10が通過するス
テーション３と、車輛10に搭載されたステーションセン
サ４と、該ステーションセンサ４を制御すると共にステ
ーションセンサ４からの検知信号を基に車輛10の位置座
標を検出するロケーションコントローラ１とからなって
いる。 ステーション３は、本実施例の場合、走行予定コース
Ｃの近傍の一側寄り（図中進行方向左側）の定位置（座
標）を固定基準点とし、前後離間して進行方向手前側に
第１反射鏡3Aを設けた第１ポール30Aが立設され、その
前方には第２反射鏡3Bを設けた第２ポール30Bが立設さ
れている。 一方、ステーションセンサ４は、第４図（ａ）に示す
如く、本実施例ではその検出信号として赤外線を用いて
おり、車載された第１赤外線発受光装置4A及び第２赤外
線発受光装置4Bからなって、マイクロコンピュータ構成
のロケーションコントローラ10に接続されている。 この第１及び第２赤外線受光装置4A,4Bはそれぞれが
一対の発光器と受光器とからなっていて、車輛10の一側
で前記第１及び第２反射鏡3A,3B設置側に設けられてお
り、且つ第１赤外線発受光装置4Aは進行方向に対して第
２赤外線発受光装置4Bより小さい角度であるψ度（本実
施例では45゜角）に斜めに傾斜して配置され、第２赤外
線発受光装置4Bは同様に90゜角に傾斜して配置されてい
る。 この第１及び第２赤外線発受光装置4A,4Bは、車速を
検出する速度センサS2及びジャイロコンパスS1と共に前
記ロケーションコントローラ１に接続されている。 このロケーションコントローラ１はＩ・Ｏポート、CP
U及びメモリを有する公知のマイクロコンピュータ構成
からなっており、その演算処理部には、第１図で示した
相対位置演算手段２、第１絶対位置演算手段５、第２絶
対位置演算手段6B、第２相対位置演算手段6A、走行誤差
算出手段７及び走行時方位角補正手段８と異常判定手段
７′とを有しており、また第２図で示した停止時方位角
記憶手段11、再走時方位角比較手段12及び停止時方位角
補正手段13を有している。 上記ロケーションコントローラの作用を第６図に示す
フローチャートに沿って説明する。 即ち、車輛１が走行を開始すると、速度センサS2及び
ジャイロコンパスS1が稼動し、速度と方位角を検出する
（ステップ１）。 検出された速度データを基に起算点（スタート地点）
からの距離が算出され、該距離と方位角とにより起算点
から相対的に移動した位置座標、すなわち相対位置座標
が算出される（ステップ２）。 次いで、上記相対位置座標が予めステーション検出可
能な領域として測定誤差を含めて設定してある絶対位置
検出エリアＡ内に入ったか否か判定する（ステップ
３）。 車輛10の相対位置が絶対位置検出エリアＡ内と判定さ
れると、前記第１及び第２赤外線発受光装置4A,4Bが稼
動する（ステップ４）。 そして、車輛10の信号に伴い、まず第１赤外線発受光
装置4Aにより第１ポール30Aに設けられた第１反射鏡3A
が検出され、続いて第２赤外線発受光位置4Bにより同様
に第１反射鏡3Aが検出される。 そして、上記第１反射鏡3Aが検出された時の相対位置
座標及び車輛10の方位角から第１反射鏡3Aの位置即ち第
１の固定基準点の座標（Xp,Yp）を算出する（ステップ
５の１）。 この第１の固定基準点の算出された位置座標（Xp,Y
p）は式（１）（２）で示す第１赤外線発受光位置4A及
び第２赤外線発受光装置4Bのそれぞれの直線方程式をも
とに、第７図で示す如く、その交点を式（３）で求めて
得られる。 ここで、第１赤外線発受光装置4Aが第１反射鏡3Aを検
出した中心座標をp1（x1,y1）とし、第２赤外線発受光
装置4Bが第２反射鏡3Bを検出した中心座標をp2（x2,
y2）とする。 またp1点での方位角をθ１、p2点での方位角をθ２と
する。 そして、第１発受信装置の直線方程式（１）は、 ｙ＝x/tan（θ１−ψ）＋y1−x1/tan（θ１−ψ） 第２発受信装置の直線方程式（２）は、 ｙ＝x/tan（θ２−π/2）＋y2−x2/tan（θ２−π/2） 以上の２つの直線の交点が第１の固定基準点の座標
（Xp,Yp）であるから、 Yp＝Xp/m1＋y1−x1/m1 ……（ａ） Yp＝Xp/m2＋y2−x2/m2 ……（ｂ） m1＝tan（θ１−ψ） m2＝tan（θ２−π/2） 式（ａ）−（ｂ）より 式（ａ）×m1−式（ｂ）×m2より これより次ぎの式（３）が得られる m1＝tan（θ１−ψ） m2＝tan（θ２−π/2） 上式で求められた式は赤外線発受信装置の中心が車輛
の相対座標演算代表点と一致している場合であり、実際
には上記センサの位置は第４図（ｂ）に示す如く異なっ
ているので補正が必要となる。 この相対座標演算代表点Ｇの座標を（X,Y）とすれ
ば、センサの位置Ｇ′は（x,y）により求めることがで
きる。 以上により算出された第１の固定基準点の位置座標
（Xp,Yp）と該第１の固定基準点の本来の（正しい）座
標（Xo,Yo）との差を補正量として加えることにより式
（４）で走行体10の第１絶対位置座標P1（X1,Y1）を求
めることができる（ステップ５の２）。 即ち、P1（X1,Y1）は、 X1＝x1＋（Xp−Xo） Y1＝y1＋（Yp−Yo） で表わされる。 走行予定コースの前方に設けらた第２反射鏡3B即ち第
２の固定基準点についても前記と同様にステップ５の１
及び５の２の手順にに準じて第２絶対位置座標P3（X3,Y
3）を求める。（ステップ６）。 また、これと同時に前記第１反射鏡3A通過時における
第１絶対位置座標P1（X1,Y1）を起算点として第２反射
鏡3B通過時の第２相対位置座標P2（X2,Y2）を算出する
（ステップ７）。 そして、第８図に示す如く第１反射鏡3A通過時の算出
された走行体の第１絶対位置座標P1（X1,Y1）と、第２
反射鏡3B通過時の前記第１絶対位置座標P1（X1,Y1）を
起算点とする第２相対位置座標P2（X2,Y2）及び同位置
での第２絶対位置座標P3（X3,Y3）を基に、下記の式で
ジャイロスコープS1の誤差（走行時方位角誤差）である
補正角度θを算出する（ステップ８）。 ｚ＝（X1−X2）（Y1−Y3）−（Y1−Y2）（X1−X3） θ＝−sign（ｚ）×|tan-1（1/m）｜ 尚、上記計算式は理論式に基づくものであるので、近
似値が得られる簡易式を適宜用いて補正量を算出するも
のであってもよい。 このようにて算出された補正角θが異常値の場合は緊
急停止信号を図示しないアクチュエータに出力してブレ
ーキ及びトランスミッションを制御して車輛10を緊急停
止させ、正常値ないし許容値の場合は走行を続ける（ス
テップ9,10） また、ステップ８で得られた走行誤差をもとに方位角
の補正を行う（ステップ11）。 そして前記相対位置座標算出のための起算位置座標を
前記第２絶対位置座標で置き換え更新し（ステップ1
2）、ステップ２に戻って作業終了まで上記手順が繰り
返される。 次に、車輛10が一時停止した場合における誤差補正を
前記第６図のフローチャートに基づき相違点のみを説明
する。 ステップ２の１で車輛10が一時停止したか否か判定
し、一時停止しない場合は前述のごとくステップ３に進
むが、一時停止の場合はステップ２の２に進み停止時に
ジャイロコンパスS1が示す方位角をメモリに記憶する。 次に、車輛10が走行再開する場合に、その走行再開時
に、例えば停止後のエンジン油圧の立ち上がり時をセン
サで検出し、その検知時における上記ジャイロコンパス
S1が示す方位角を検出し、前記記憶さた停止時の方位角
データと比較する（ステップ２の３）。 これにより、要因発生時から遅延して起きるジャイロ
コンパスS1の加速度誤差・速度誤差の有無を停止時にお
いても検出することができる。 そして両方位角データの間に誤差（停止時方位角誤差
とする）が生じていれば、ステップ２の４で該誤差をジ
ャイロコンパルS1が検出した方位角データから補正し正
しい方位角データを得ることができる。 このようにして、ロケーションコントローラ１では、
より誤差の少ない位置座標を得て、それを基に再度、相
対位置座標を演算していき、また上記補正された位置座
標は前述の如くコースコントローラ20に出力され、走行
予定コースＣと車輛10の現在位置とのズレ量が算出さ
れ、ステアリングコントローラ50やスピードコントロー
ラ60により各種走行駆動系アクチュエータ71〜74が制御
され、走行予定コースＣに追従した自己誘導による無人
走行が遂行される。 ここで本実施例ではプログラム走行制御中での位置検
出システムを例示したが、本発明で適用される走行制御
システムの構成は特に限定されないこと勿論である。 なお、本実施例では、絶対位置検出エリアＡは、予め
該エリアの領域をロケーションコントローラ10内に記憶
させておき、該領域内に演算された相対位置座標が含ま
れるか否かで領域内か否かを判定したが、ステーション
の進行方向手前で車輛に向かって赤外線（または超音波
その他の信号）を発射し、車輛側で該光線乃至信号を受
信すると発受信装置が稼働する構成等を用いてもよい。 また本実施例において、媒体となる信号に指向性のよ
い赤外線を用いたが、この発明では指向性を有し反射体
により反射される信号であればよく、マイクロ波その他
の信号を用いてもよい。 この走行予定コースに設ける第１反射鏡及び第２反射
鏡を１組とするステーションの設置数は特に限定される
ものでない。 また、反射鏡の設置対象物はポールに限定されるもの
ではなく、要するに反射鏡を予め設定された座標位置
（固定基準点）に設置することができるものであれば如
何なる構造物であってもよい。 更に、走行体は車輛に限らず、船舶その他自走手段を
有するものであればその種類を問わないこと勿論であ
る。
適実施例を第３図以降の図面に基づいて説明する。 第３図は、位置検出システムを含むプログラム走行制
御の一例を示すブロック図であって、本実施例では、走
行体として例示したオフハイウェイトラック（以下、
「車輛」とする）10に、マイクロコンピュータ構成の、
ロケーションコントローラ１と、コースコントローラ20
と、スーパーバイザー30と、コミュニケーション40と、
ステアリングコントローラ50と、スピードコントローラ
60とが装着してある。 コースコントローラ20には、走行領域に座標を想定し
適宜手段により生成された走行予定コースＣのデータが
入力されており、これにターミナルＴを介して車輛10の
初期位置（起算位置）とステーション３の位置座標が入
力される。 ここで、車輛10がプログラミング走行を開始すると、
該車輛10を走行予定コースＣに誘導すべくステアリング
角と走行速度が制御される。 すなわち、車輛10が走り出すと、その時点における該
車輛10の速度が車速センサS2により検出され、また前後
進検出センサS3と方位センサS1によって、車輛10の絶対
的な方位角が検出される。 本実施例の場合、車速センサS2はトランスミッション
系の回転数を検出するピックアップセンサからなってお
り、また前後進検出センサS3はトランスミッションのシ
フトレバーの位置を検出するセンサからなっている。 また方位センサS1は、電源装置とマスターコンパスか
らなるジャイロコンパスからなっている。 これらセンサによって検出された信号はロケーション
コントローラ１に出力される。 ロケーションコントローラ１の演算処理部では、初期
（起算）位置座標からの移動量（距離と方向）を算出
し、これを基に車輛10の最新の位置座標（相対位置座
標）を演算する。 また、走行予定コース途中の所定位置（座標）を固定
基準点とし、そこに設けられた反射体を検出して固定基
準点の位置座標を基にした車輛10の位置を演算して位置
座標（絶対位置座標）を演算し、該絶対位置座標を前記
相対位置座標演算のための新たな起算位置座標として更
新する。 このようにして得られた車輛10の位置座標はコースコ
ントローラ20に出力され、そこで走行予定コースＣとの
ズレ量が演算され、該ズレに基づき走行予定コースＣに
追従するのに必要な車速や操舵角が求められる。 この演算結果はステアリングコントローラ50とスピー
ドコントローラ60に出力され、それぞれで制御信号に置
き換えられて、操舵角制御機構や車速制御機構の各アク
チュエータ71〜74に出力され走行制御が行われる。 即ち、ステアリングコントローラ50は、コースコント
ローラ20からコミュニケーション40を介して入力された
操舵角設定コマンドと操舵角センサS4からフィードバッ
クされた操舵角データとを基に、現在の車輛10がコース
走行に最適な目標操向になっているか否かを判断し、目
標操向になるまで操舵機構のアクチュエータ71を制御し
て目標操舵角にする。 スピードコントローラ60は、コースコントローラ20か
らコミュニケーション40を介して入力された車速設定コ
マンドとエンジンスピードセンサS5からフィードバック
された車速データとを基に、現在の車輛10がコース走行
に最適な目標速度になっているか否かを判断し、目標速
度になるまでエンジン、ブレーキ、トランスミッション
の各アクチュエータ72,73,74を制御して目標速度にす
る。 上記ステアリング制御と車速制御とにより、車輛10は
最適速度で目標の走行予定コースＣに誘導されてプログ
ラム走行する。 上記一例を示すプログラム走行制御構成での走行体の
位置検出システムは、第５図に示す如く、車輛10の走行
予定コースＣの要所に設けられて該車輛10が通過するス
テーション３と、車輛10に搭載されたステーションセン
サ４と、該ステーションセンサ４を制御すると共にステ
ーションセンサ４からの検知信号を基に車輛10の位置座
標を検出するロケーションコントローラ１とからなって
いる。 ステーション３は、本実施例の場合、走行予定コース
Ｃの近傍の一側寄り（図中進行方向左側）の定位置（座
標）を固定基準点とし、前後離間して進行方向手前側に
第１反射鏡3Aを設けた第１ポール30Aが立設され、その
前方には第２反射鏡3Bを設けた第２ポール30Bが立設さ
れている。 一方、ステーションセンサ４は、第４図（ａ）に示す
如く、本実施例ではその検出信号として赤外線を用いて
おり、車載された第１赤外線発受光装置4A及び第２赤外
線発受光装置4Bからなって、マイクロコンピュータ構成
のロケーションコントローラ10に接続されている。 この第１及び第２赤外線受光装置4A,4Bはそれぞれが
一対の発光器と受光器とからなっていて、車輛10の一側
で前記第１及び第２反射鏡3A,3B設置側に設けられてお
り、且つ第１赤外線発受光装置4Aは進行方向に対して第
２赤外線発受光装置4Bより小さい角度であるψ度（本実
施例では45゜角）に斜めに傾斜して配置され、第２赤外
線発受光装置4Bは同様に90゜角に傾斜して配置されてい
る。 この第１及び第２赤外線発受光装置4A,4Bは、車速を
検出する速度センサS2及びジャイロコンパスS1と共に前
記ロケーションコントローラ１に接続されている。 このロケーションコントローラ１はＩ・Ｏポート、CP
U及びメモリを有する公知のマイクロコンピュータ構成
からなっており、その演算処理部には、第１図で示した
相対位置演算手段２、第１絶対位置演算手段５、第２絶
対位置演算手段6B、第２相対位置演算手段6A、走行誤差
算出手段７及び走行時方位角補正手段８と異常判定手段
７′とを有しており、また第２図で示した停止時方位角
記憶手段11、再走時方位角比較手段12及び停止時方位角
補正手段13を有している。 上記ロケーションコントローラの作用を第６図に示す
フローチャートに沿って説明する。 即ち、車輛１が走行を開始すると、速度センサS2及び
ジャイロコンパスS1が稼動し、速度と方位角を検出する
（ステップ１）。 検出された速度データを基に起算点（スタート地点）
からの距離が算出され、該距離と方位角とにより起算点
から相対的に移動した位置座標、すなわち相対位置座標
が算出される（ステップ２）。 次いで、上記相対位置座標が予めステーション検出可
能な領域として測定誤差を含めて設定してある絶対位置
検出エリアＡ内に入ったか否か判定する（ステップ
３）。 車輛10の相対位置が絶対位置検出エリアＡ内と判定さ
れると、前記第１及び第２赤外線発受光装置4A,4Bが稼
動する（ステップ４）。 そして、車輛10の信号に伴い、まず第１赤外線発受光
装置4Aにより第１ポール30Aに設けられた第１反射鏡3A
が検出され、続いて第２赤外線発受光位置4Bにより同様
に第１反射鏡3Aが検出される。 そして、上記第１反射鏡3Aが検出された時の相対位置
座標及び車輛10の方位角から第１反射鏡3Aの位置即ち第
１の固定基準点の座標（Xp,Yp）を算出する（ステップ
５の１）。 この第１の固定基準点の算出された位置座標（Xp,Y
p）は式（１）（２）で示す第１赤外線発受光位置4A及
び第２赤外線発受光装置4Bのそれぞれの直線方程式をも
とに、第７図で示す如く、その交点を式（３）で求めて
得られる。 ここで、第１赤外線発受光装置4Aが第１反射鏡3Aを検
出した中心座標をp1（x1,y1）とし、第２赤外線発受光
装置4Bが第２反射鏡3Bを検出した中心座標をp2（x2,
y2）とする。 またp1点での方位角をθ１、p2点での方位角をθ２と
する。 そして、第１発受信装置の直線方程式（１）は、 ｙ＝x/tan（θ１−ψ）＋y1−x1/tan（θ１−ψ） 第２発受信装置の直線方程式（２）は、 ｙ＝x/tan（θ２−π/2）＋y2−x2/tan（θ２−π/2） 以上の２つの直線の交点が第１の固定基準点の座標
（Xp,Yp）であるから、 Yp＝Xp/m1＋y1−x1/m1 ……（ａ） Yp＝Xp/m2＋y2−x2/m2 ……（ｂ） m1＝tan（θ１−ψ） m2＝tan（θ２−π/2） 式（ａ）−（ｂ）より 式（ａ）×m1−式（ｂ）×m2より これより次ぎの式（３）が得られる m1＝tan（θ１−ψ） m2＝tan（θ２−π/2） 上式で求められた式は赤外線発受信装置の中心が車輛
の相対座標演算代表点と一致している場合であり、実際
には上記センサの位置は第４図（ｂ）に示す如く異なっ
ているので補正が必要となる。 この相対座標演算代表点Ｇの座標を（X,Y）とすれ
ば、センサの位置Ｇ′は（x,y）により求めることがで
きる。 以上により算出された第１の固定基準点の位置座標
（Xp,Yp）と該第１の固定基準点の本来の（正しい）座
標（Xo,Yo）との差を補正量として加えることにより式
（４）で走行体10の第１絶対位置座標P1（X1,Y1）を求
めることができる（ステップ５の２）。 即ち、P1（X1,Y1）は、 X1＝x1＋（Xp−Xo） Y1＝y1＋（Yp−Yo） で表わされる。 走行予定コースの前方に設けらた第２反射鏡3B即ち第
２の固定基準点についても前記と同様にステップ５の１
及び５の２の手順にに準じて第２絶対位置座標P3（X3,Y
3）を求める。（ステップ６）。 また、これと同時に前記第１反射鏡3A通過時における
第１絶対位置座標P1（X1,Y1）を起算点として第２反射
鏡3B通過時の第２相対位置座標P2（X2,Y2）を算出する
（ステップ７）。 そして、第８図に示す如く第１反射鏡3A通過時の算出
された走行体の第１絶対位置座標P1（X1,Y1）と、第２
反射鏡3B通過時の前記第１絶対位置座標P1（X1,Y1）を
起算点とする第２相対位置座標P2（X2,Y2）及び同位置
での第２絶対位置座標P3（X3,Y3）を基に、下記の式で
ジャイロスコープS1の誤差（走行時方位角誤差）である
補正角度θを算出する（ステップ８）。 ｚ＝（X1−X2）（Y1−Y3）−（Y1−Y2）（X1−X3） θ＝−sign（ｚ）×|tan-1（1/m）｜ 尚、上記計算式は理論式に基づくものであるので、近
似値が得られる簡易式を適宜用いて補正量を算出するも
のであってもよい。 このようにて算出された補正角θが異常値の場合は緊
急停止信号を図示しないアクチュエータに出力してブレ
ーキ及びトランスミッションを制御して車輛10を緊急停
止させ、正常値ないし許容値の場合は走行を続ける（ス
テップ9,10） また、ステップ８で得られた走行誤差をもとに方位角
の補正を行う（ステップ11）。 そして前記相対位置座標算出のための起算位置座標を
前記第２絶対位置座標で置き換え更新し（ステップ1
2）、ステップ２に戻って作業終了まで上記手順が繰り
返される。 次に、車輛10が一時停止した場合における誤差補正を
前記第６図のフローチャートに基づき相違点のみを説明
する。 ステップ２の１で車輛10が一時停止したか否か判定
し、一時停止しない場合は前述のごとくステップ３に進
むが、一時停止の場合はステップ２の２に進み停止時に
ジャイロコンパスS1が示す方位角をメモリに記憶する。 次に、車輛10が走行再開する場合に、その走行再開時
に、例えば停止後のエンジン油圧の立ち上がり時をセン
サで検出し、その検知時における上記ジャイロコンパス
S1が示す方位角を検出し、前記記憶さた停止時の方位角
データと比較する（ステップ２の３）。 これにより、要因発生時から遅延して起きるジャイロ
コンパスS1の加速度誤差・速度誤差の有無を停止時にお
いても検出することができる。 そして両方位角データの間に誤差（停止時方位角誤差
とする）が生じていれば、ステップ２の４で該誤差をジ
ャイロコンパルS1が検出した方位角データから補正し正
しい方位角データを得ることができる。 このようにして、ロケーションコントローラ１では、
より誤差の少ない位置座標を得て、それを基に再度、相
対位置座標を演算していき、また上記補正された位置座
標は前述の如くコースコントローラ20に出力され、走行
予定コースＣと車輛10の現在位置とのズレ量が算出さ
れ、ステアリングコントローラ50やスピードコントロー
ラ60により各種走行駆動系アクチュエータ71〜74が制御
され、走行予定コースＣに追従した自己誘導による無人
走行が遂行される。 ここで本実施例ではプログラム走行制御中での位置検
出システムを例示したが、本発明で適用される走行制御
システムの構成は特に限定されないこと勿論である。 なお、本実施例では、絶対位置検出エリアＡは、予め
該エリアの領域をロケーションコントローラ10内に記憶
させておき、該領域内に演算された相対位置座標が含ま
れるか否かで領域内か否かを判定したが、ステーション
の進行方向手前で車輛に向かって赤外線（または超音波
その他の信号）を発射し、車輛側で該光線乃至信号を受
信すると発受信装置が稼働する構成等を用いてもよい。 また本実施例において、媒体となる信号に指向性のよ
い赤外線を用いたが、この発明では指向性を有し反射体
により反射される信号であればよく、マイクロ波その他
の信号を用いてもよい。 この走行予定コースに設ける第１反射鏡及び第２反射
鏡を１組とするステーションの設置数は特に限定される
ものでない。 また、反射鏡の設置対象物はポールに限定されるもの
ではなく、要するに反射鏡を予め設定された座標位置
（固定基準点）に設置することができるものであれば如
何なる構造物であってもよい。 更に、走行体は車輛に限らず、船舶その他自走手段を
有するものであればその種類を問わないこと勿論であ
る。
以上、この発明によれば、絶対位置座標を算出する際
に、ジャイロコンパスの検出した方位角の加速度誤差・
速度誤差を併せて補正して正確な方位角データを得るこ
とができる。 同様に走行体の走行停止時においてもジャイロコンパ
スの誤差を補正することができるのでより正確な方位角
データを得ることができ、これらにより走行体の位置検
出の精度の一層の向上を図ることができる。 更に、絶対位置算出に際しては、僅か１つの固定基準
点を使用すればよく、反射体の設置や移設が容易となり
有益である。 また反射体を設けた固定基準点は走行予定コースの片
側にのみ設置すればよく、両側に設ける必要がない。 この反射体を検出する発受信装置も走行体の片端に設
置できるのでセンシング距離を節約することができる。 また絶対位置データの演算にジャイロコンパスと発受
信装置の検出信号を使用するので車輛を直進される必要
がないので走行制御が容易となり、且つ有人運転の場合
にも対応することができる。
に、ジャイロコンパスの検出した方位角の加速度誤差・
速度誤差を併せて補正して正確な方位角データを得るこ
とができる。 同様に走行体の走行停止時においてもジャイロコンパ
スの誤差を補正することができるのでより正確な方位角
データを得ることができ、これらにより走行体の位置検
出の精度の一層の向上を図ることができる。 更に、絶対位置算出に際しては、僅か１つの固定基準
点を使用すればよく、反射体の設置や移設が容易となり
有益である。 また反射体を設けた固定基準点は走行予定コースの片
側にのみ設置すればよく、両側に設ける必要がない。 この反射体を検出する発受信装置も走行体の片端に設
置できるのでセンシング距離を節約することができる。 また絶対位置データの演算にジャイロコンパスと発受
信装置の検出信号を使用するので車輛を直進される必要
がないので走行制御が容易となり、且つ有人運転の場合
にも対応することができる。
第１図は第１発明の走行体の位置検出システムを示す機
能ブロック図、第２図は第２発明を示す機能ブロック
図、第３図はプログラム走行制御を示すブロック図、第
４図（ａ）は位置検出システムに使用す車輛側システム
の一例を示すブロック図、同図（ｂ）は代表点の補正を
説明する図、第５図は走行コースの一例を示す概略図、
第６図は位置検出システムの作用を示すフローチャー
ト、第７図は絶対位置の算出を示す原理図、第８図は走
行時に算出される方位角誤差の算出を示す原理図であ
る。 １……ロケーションコントローラ ２……相対位置演算手段 3A……第１反射体 3B……第２反射体 4A……第１発受信装置 4B……第２発受信装置 ５……第１絶対位置演算手段 6A……第２相対位置演算手段 6B……第２絶対位置演算手段 ７……走行誤差算出手段 ８……走行時方位角補正手段 ９……起算位置更新手段 10……車輛 11……停止時方位角記憶手段 12……再走時方位角比較手段 13……停止時方位角補正手段 S1……ジャイロコンパス S2……車速センサ
能ブロック図、第２図は第２発明を示す機能ブロック
図、第３図はプログラム走行制御を示すブロック図、第
４図（ａ）は位置検出システムに使用す車輛側システム
の一例を示すブロック図、同図（ｂ）は代表点の補正を
説明する図、第５図は走行コースの一例を示す概略図、
第６図は位置検出システムの作用を示すフローチャー
ト、第７図は絶対位置の算出を示す原理図、第８図は走
行時に算出される方位角誤差の算出を示す原理図であ
る。 １……ロケーションコントローラ ２……相対位置演算手段 3A……第１反射体 3B……第２反射体 4A……第１発受信装置 4B……第２発受信装置 ５……第１絶対位置演算手段 6A……第２相対位置演算手段 6B……第２絶対位置演算手段 ７……走行誤差算出手段 ８……走行時方位角補正手段 ９……起算位置更新手段 10……車輛 11……停止時方位角記憶手段 12……再走時方位角比較手段 13……停止時方位角補正手段 S1……ジャイロコンパス S2……車速センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−182616（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−98414（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−500623（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】走行体の起算点からの距離と方位角とを基
に相対位置演算手段で得られた相対位置データを、走行
予定コースの一定個所に設けられたステーションの反射
体を検出して絶対位置演算手段で得られた絶対位置デー
タで更新する位置検出システムにおいて、 走行体の方位角を検出するセンサがジャイロコンパスか
らなっており、 ステーションが走行予定コースの一側で進行方向に対し
て前後離間した２つの定位置（固定基準点）に設けられ
た第１反射体及び第２反射体を有し、 走行体には上記第１反射体及び第２反射体の設置側に向
って角度を異にして指向性を有する信号を発受信する第
１発受信装置及び第２発受信装置を設け、 第１反射体を第１発受信装置で検出した後に第２発受信
装置によって検出した際の相対位置データと方位角とを
基に算出された第１反射体の位置データと、実際の第１
反射体の位置データとの差を補正して第１絶対位置デー
タを求める第１絶対位置演算手段と、 第２反射体を第１発受信装置で検出した後に第２発受信
装置によって検出した際の相対位置データと方位角とを
基に算出された第２反射体の位置データと、実際の第２
反射体の位置データとの差を補正して第２絶対位置デー
タを求める第２絶対位置演算手段と、 第２発受信装置によって第２反射体が検出された位置に
おいて前記第１絶対位置データを起算点として相対位置
データを演算する第２相対位置演算手段と、 第２絶対位置データと第１絶対位置データとの差と前記
第２相対位置演算手段で得られた相対位置データとから
方位角の誤差を算出する走行誤差算出手段と、 前記算出された方位角の誤差を基にジャイロコンパスで
検出された方位角データを補正する走行時方位角補正手
段と、 前記第２絶対位置データを相対位置演算手段の起算位置
データに更新する起算位置更新手段 とを有してなることを特徴とする位置検出システム。 - 【請求項２】走行誤差算出手段が、その算出された誤差
が異常値か否か判定し異常時には走行体を停止させる異
常判定手段を有していることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の走行体の位置検出システム。 - 【請求項３】走行体の起算点からの距離と方位角とを基
に相対位置演算手段で得られた相対位置データを、走行
予定コースの一定個所に設けられたステーションの反射
体を検出して絶対位置演算手段で得られた絶対位置デー
タで更新する位置検出システムにおいて、 走行体の方位角を検出するセンサがジャイロコンパスか
らなっており、 走行体の停止時のジャイロコンパスの方位角を記憶する
停止時方位角記憶手段と、 該停止時のジャイロコンパスの方位角と走行再開時の方
位角とを比較し誤差を算出する再開時方位角比較手段
と、 算出された方位角の誤差を基にジャイロコンパスの検出
された方位角を補正する停止時方位角補正手段と、 ステーションが走行予定コースの一側寄りで進行方向に
対して前後離間した固定基準点に設けられた第１反射体
及び第２反射体を有し、 走行体には上記第１反射体及び第２反射体の設置側に向
って角度を異にして指向性を有する信号を発受信する第
１発受信装置及び第２発受信装置を設け、 第１反射体を第１発受信装置で検出した後に第２発受信
装置によって検出した際の相対位置データと方位角とを
基に算出された第１反射体の位置データと、実際の第１
反射体の位置データとの差を補正して第１絶対位置デー
タを求める第１絶対位置演算手段と、 第２反射体を第１発受信装置で検出した後に第２発受信
装置によって検出した際の相対位置データと方位角とを
基に算出された第２反射体の位置データと、実際の第２
反射体の位置データとの差を補正して第２絶対位置デー
タを求める第２絶対位置演算手段と、 第２発受信装置によって第２反射体が検出された位置に
おいて前記第１絶対位置データを起算点として相対位置
データを演算する第２相対位置演算手段と、 第２絶対位置データと第１絶対位置データとの差と前記
第２相対位置演算手段で得られた相対位置データとから
方位角の誤差を算出する走行誤差算出手段と、 前記算出された方位角の誤差を基にジャイロコンパスで
検出された方位角データを補正する走行時方位角補正手
段と、 前記第２絶対位置データをもとに相対位置演算手段の起
算位置データに更新する起算位置更新手段 とを有してなることを特徴とする位置検出システム。 - 【請求項４】走行誤差算出手段が、その算出された誤差
が異常値か否か判定し異常時には走行体を停止させる異
常判定手段を有していることを特徴とする特許請求の範
囲第３項に記載の走行体の位置検出システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62203320A JP2567619B2 (ja) | 1987-08-15 | 1987-08-15 | 走行体の位置検出システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62203320A JP2567619B2 (ja) | 1987-08-15 | 1987-08-15 | 走行体の位置検出システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01145705A JPH01145705A (ja) | 1989-06-07 |
| JP2567619B2 true JP2567619B2 (ja) | 1996-12-25 |
Family
ID=16472066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62203320A Expired - Fee Related JP2567619B2 (ja) | 1987-08-15 | 1987-08-15 | 走行体の位置検出システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2567619B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2739262B2 (ja) * | 1991-06-20 | 1998-04-15 | 株式会社小松製作所 | 移動体の位置計測装置 |
| JPH05341836A (ja) * | 1992-06-10 | 1993-12-24 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | 無人搬送車 |
| JPH05341838A (ja) * | 1992-06-10 | 1993-12-24 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | 無人搬送車 |
| JPH05341837A (ja) * | 1992-06-10 | 1993-12-24 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | 無人搬送車 |
| JP6141759B2 (ja) | 2013-12-18 | 2017-06-07 | 本田技研工業株式会社 | 車両制御装置 |
| CN111547038B (zh) * | 2019-02-11 | 2022-02-01 | 上海欧菲智能车联科技有限公司 | 一种车辆控制系统，设备及方法 |
-
1987
- 1987-08-15 JP JP62203320A patent/JP2567619B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01145705A (ja) | 1989-06-07 |
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