JP2732161B2 - 車輛の位置検出装置 - Google Patents

車輛の位置検出装置

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JP2732161B2 JP3337694A JP33769491A JP2732161B2 JP 2732161 B2 JP2732161 B2 JP 2732161B2 JP 3337694 A JP3337694 A JP 3337694A JP 33769491 A JP33769491 A JP 33769491A JP 2732161 B2 JP2732161 B2 JP 2732161B2
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晋也 広瀬
達也 古川
達也 村瀬
要治 熊谷
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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、車輛の位置の算定の
精度を向上し、同時にセンサの誤動作を検出することの
できる車輛の位置検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、車輛の位置を検出するシステムと
して、ジャイロコンパス等の方位角センサと、トランス
ミションに内蔵されたレンジピックアップ等の1つの距
離センサと、これらを制御するコントローラとからなる
構成が用いられており、車輛の位置は、走行距離と方位
から計算される速度ベクトルを微小時間ごとに積算して
求めていた。しかし、上記方法では、各センサの故障や
誤動作等を検出することも困難であった。また、車輪の
スリップや空転までも検出することは不可能であった。
一方、車輪の回転数を検出するセンサや方位角を検出す
るセンサの異常を個別に判定する構成は、例えば特開平
2−114053号や特開平3−42361号に開示さ
れている。しかし、これらの発明では、両方のセンサの
異常の判定を同じデータを用いて同時に判定することは
できなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】この発明は上記事情
に鑑みて創案されたもので、その主たる課題は、車輪セ
ンサの異常判定と角度センサの異常判定を共に行うこと
ができる車輛の位置検出装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1の発明では、図1に示すように、車輛に搭
載されて、車輛の走行する方位角と走行距離を検出して
車輛の位置を算出する車輛の位置検出装置1において、
車輪の左右独立する従動輪側のそれぞれの回転数を検出
する一対の従動輪センサ2A、2Bを設ける、駆動輪側
の回転数を検出する駆動輪センサ3を設ける、車輛の方
位角を検出する方位角センサ4を設ける、車輛のステア
リング角を検出するステアリング角度センサ5を設け
る、上記従動輪センサ2A,2Bで検出された回転数
と、方位角センサ4で検出された方位角をもとに、車輛
の位置を算出する位置検出コントローラ10を設ける、
該位置検出コントローラ10に、車輪の回転数が増加す
る順に「停止」「移動」「走行」の各ステータスに分類
し、前記従動輪センサ2A,2Bおよび駆動輪センサ3
の検出した回転数を上記ステータスのいずれかに判定す
る回転数判定手段11と、一対の従動輪センサ2A,2
Bまたは駆動輪センサ3の検出した回転数のいずれか1
つのステータスが「停止」で他の2つが「走行」の場合
に上記車輪センサ2A、2B、または3のいずれかが
「異常」と判定する車輪センサ異常判定手段12を設け
る、上記異常がない場合に、従動輪センサ2A,2Bの
検出した回転数の少なくとも一方のステータスが、「移
動」または「走行」の場合に「従動輪移動」と判定し、
駆動輪センサ3の検出した回転数のステータスが「移
動」で、前記「従動輪移動」の場合には、「通常走行」
と判定する走行状態判定手段13と、上記「通常走行」
と判定された場合に、前記一対の従動輪センサ2A,2
Bの検出した回転数の平均値とステアリング角度センサ
5から検出されるステアリング角とから回頭角速度を求
め、これと方位角センサ4から求められる回頭角速度を
比較して、方位角センサ4またはステアリング角度セン
サ5の「異常」を判定する角度センサ異常判定手段14
を設ける、という技術的手段を講じている。また、請求
項2の発明では、上記構成において、車輪センサ異常判
定手段で異常と判定され、または角度センサ異常判定手
段で異常と判定されると、アクチュエータを介して車輛
が制動されて停止する、という技術的手段を講じてい
る。請求項3の発明では、走行状態判定手段13が、従
動輪センサ2A,2Bの少なくとも一方が検出した回転
数が、移動または走行の場合に「従動輪移動」と判定
し、駆動輪センサ3の検出した回転数のステータスが
「停止」で、上記「従動輪移動」の場合には、「駆動輪
ロック状態」と判定し、従動輪センサ2A,2Bの検出
した回転数のステータスが「停止」で、駆動輪センサ3
の検出した回転数のステータスが「移動」の場合には、
「駆動輪空転」と判定し、従動輪センサ2A,2Bの検
出した回転数と駆動輪センサ3の検出した回転数の差の
絶対値が予め設定したスリップ定数よりも大きい場合に
は「駆動輪スリップ」と判定し、駆動輪センサ3の検出
した回転数のステータスが「移動」で、前記「従動輪移
動」の場合には、「通常走行」と判定してなる、という
技術的手段を講じている。
【作用】
【0005】車輛の車輪の回転数を検出するに際して、
左右の独立した従動輪の回転数を従動輪センサ2A、2
Bで検出すると共に、駆動輪センサ3でも検出する。そ
して、得られた回転数は回転数判定手段11で「停止」
「移動」「走行」の各ステータスに判別される。位置検
出コントローラ10の車輪センサ異常判定手段12で
は、一対の従動輪センサ2A,2Bまたは駆動輪センサ
3のいずれか1つのステータスが「停止」で他の2つが
「走行」の場合に上記車輪センサ2A、2B、または3
のいずれかが「異常」と判定する。上記異常がない場合
に、走行状態判定手段13で従動輪センサ2A,2Bの
検出した回転数の少なくとも一方のステータスが、「移
動」または「走行」の場合に「従動輪移動」と判定し、
駆動輪センサ3のステータスが「移動」で、前記「従動
輪移動」の場合には、「通常走行」と判定し、「通常走
行」と判定された場合に、角度センサ異常判定手段14
で前記一対の従動輪センサ2A,2Bの検出した回転数
の平均値とステアリング角度センサ5から検出されるス
テアリング角とから回頭角速度を求め、これと方位角セ
ンサ4から求められる回頭角速度を比較して、方位角セ
ンサ4またはステアリング角度センサ5の「異常」の有
無を判定する。
【0006】
【実施例】以下に、この発明の車輛の位置検出装置の好
適実施例を図面を参照しながら説明する。本実施例で車
輛はダンプトラック(オフハイウエイトラック)からな
っており、この車輛の位置検出装置1は、図2に示すよ
うに、ジャイロコンパス4と、左右独立に回転する前輪
の回転数をそれぞれ検出する一対の前輪センサ2A、2
Bと、左右のいずれか一方の後輪の回転数を検出する後
輪センサ3と、ステアリングの角度を検出するセンサ5
と、上記各センサと接続された位置検出コントローラ1
0とから構成されている。
【0007】即ち、ジャイロコンパス4は、電源装置と
マスターコンパスとからなって車輛の方位角を検出す
る。次に、従動輪である前輪の回転を検出する2つの前
輪センサ2A,2Bは、本実施例の場合、図3及び図4
に示すようにスケール22と、磁気検出ヘッド23と、
回転検出部24とからなっている。ここで、スケール2
2は、鉄材のベース片に多数のマグネットをN極とS極
が交互に長手方向に連続して取り付けて目盛りを形成し
た公知の磁気テープからなっており、前輪のブレーキデ
ィスクの円周部に沿って、環状に貼りつけられている。
【0008】磁気検出ヘッド23は、上記目盛りを静止
読取できる一対の磁気センサーからなって、スケールの
目盛り方向にマグネットの半分の長さ分だけ位置がずれ
て配置されているので、検出する目盛りの変化を90度
位相のずれたSIN曲線とCOS曲線として出力するこ
とができる。そこで、回転検出部24では、上記磁気検
出ヘッド23から検出されたデータをもとに、正転と逆
転とを判定し、回転方向を検出すると共に、回転数、走
行距離を算出する。または、前輪センサは、公知の車輪
回転ピックアップセンサを用いてもよい。
【0009】次に、駆動輪である後輪センサ3は、トラ
ンスミションに内蔵されたレンジピックアップセンサか
らなり、後輪の回転数を検出する。ここで、後輪にはデ
ィファレンシャル機構が介設されているため、トランス
ミッションの回転数は、後輪左右の平均速度が検出でき
るので1つの後輪センサ3で足りるのである。
【0010】そして、2つの前輪センサ2A,2Bと後
輪センサ3とから検出された回転数は、位置検出コント
ローラ10の回転数判定手段11で、それぞれのタイヤ
の回転数を検出し、その回転数が予め設定した「停
止」、「移動」、「走行」の3つのステータスのいずれ
に属するかを判定する。即ち、検出された回転数が0よ
り大きく移動判定回転数より小さい範囲内にある場合に
はステータスが「停止」と判定する。
【0011】次に、検出された回転数が移動判定回転数
以上で走行判定回転数より小さい範囲内にある場合には
ステータスが「移動」と判定する。検出された回転数が
走行判定回転数以上の場合にはステータスが「走行」と
判定する。そして、前輪センサ2A,2Bと後輪センサ
3の検出した回転数のステータスが車輪センサ異常判定
手段12に入力される。
【0012】該車輪センサ異常判定手段12では、前輪
センサ2A,2Bと後輪センサ3のいずれか1つのステ
ータスが「停止」で、他の2つが「走行」の場合に、上
記前輪センサ2A,2Bと後輪センサ3のいずれかが異
常であると判定する。そして、車輪センサ異常判定手段
12で「異常」と判定されると、スピードコントローラ
30に信号が入力されてアクチュエータを介して車輛が
制動され停止する。
【0013】車輪センサ異常判定手段12で「異常」が
なく、「正常」と判定されると、次に、走行状態判定手
段13で判定が行なわれる。走行状態判定手段13で
は、まず左右の前輪センサ2A,2Bの少なくとも一方
が、「移動」または「走行」のステータスにあると、
「前輪移動」と判定する。そして、後輪のステータスが
「停止」で、且つ「前輪移動」の場合に、「後輪ロッ
ク」と判定する。前輪のステータスが「停止」で、且つ
後輪のステータスが「移動」の場合に、「後輪空転」と
判定する。
【0014】また、前輪の回転数(左右の前輪の回転数
の平均値)と後輪の回転数の差の絶対値が所定のスリッ
プ定数より大きい場合には、「後輪スリップ」と判定す
る。また後輪のステータスが「移動」で「前輪移動」の
場合には「通常走行」と判定される。そして、ステータ
スが「通常走行」の場合に、左右の前輪センサ2A,2
Bの検出した回転数の平均数が算出されて、位置検出コ
ントローラ10と、角度センサ異常判定手段14に入力
される。
【0015】該角度センサ異常判定手段14では、ステ
アリング角度センサ5から検出されるステアリング角
と、前記左右の前輪センサ2A,2Bで検出された回転
数から回頭角速度を求め、これとジャイロコンパス4か
ら求められる回頭角速度を比較して、ジャイロコンパス
またはステアリング角度センサの異常を判定する。そし
て、角度センサ異常判定手段14で「異常」と判定され
ると、スピードコントローラ30に信号が入力されてア
クチュエータを介して車輛が制動停止する。
【0016】これらの異常がない場合には、位置検出コ
ントローラ10では位置演算処理手段15で上記ジャイ
ロコンパスの検出した方位角データと前記前輪センサ2
A,2Bで検出された回転数(車速、距離を算出)とを
もとに、起算位置からの変位量を算出し、位置データが
求められる。
【0017】そして、この位置データをもとに、コース
コントローラ30に入力され、メモリに予め記憶された
走行予定コースのデータと比較し、ズレ量が算出される
と共に、該ズレ量に基づき走行予定コースに追従するの
に必要な車速や操舵角が算出される。このコースコント
ローラ30からの演算結果はスピードコントローラ40
およびステアリングコントローラ50に入力され、それ
ぞれのアクチュエータを介して車輛の操舵角や車速が制
御される。
【0018】また、前記操舵角検出センサの検出データ
はステアリングコントローラ50にも入力されて、実際
の車輛の操舵角をフィードバックするので、現在の車輛
が目標操向になっているか否かを判定し、目標操向にな
るまで操舵機構のアクチュエータが制御されて、目標操
舵角にする。なお、前記前輪センサ1A,1Bまたはエ
ンジン回転検出センサの検出データはスピードコントロ
ーラ40にも入力されて、実際の車輛の車速をフィード
バックするので、現在の車輛が目標車速になっているか
否かを判定し、目標車速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が制御され
て目標速度にする。このステアリング制御と車速制御と
により、車輛は最適速度で、走行予定コースに誘導され
て無人走行する。
【0019】
【発明の効果】以上のように、この発明の車輛の位置検
出装置によれば、簡単な構造でありながら、検出結果が
理論上は重複するセンサを用いて、車速と方位角を検出
するセンサの異常の有無を判定することができる。ま
た、車輪の状態を判定して、正常の場合に、車輪の回転
数をもとにした走行距離の算出を行なうので、より正確
な位置データを算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の車輛の位置検出装置にかかる機能ブ
ロック図である。
【図2】車輛の位置検出装置の実施例を示すブロック図
である。
【図3】前輪センサの概略を示すブロック図である。
【図4】前輪センサの構成を説明する図である。
【符号の説明】
2A、2B 前輪センサ 3 後輪センサ 4 ジャイロコンパス 5 ステアリング検出センサ 10 位置検出コントローラ 11 回転数判定手段 12 車輪センサ異常判定手段 13 走行状態判定手段 14 角度センサ異常判定手段 15 位置演算処理手段 30 コースコントローラ 40 スピードコントローラ 50 ステアリングコントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古川 達也 東京都港区北青山一丁目2番3号 新キ ャタピラー三菱株式会社内 (72)発明者 村瀬 達也 東京都港区北青山一丁目2番3号 新キ ャタピラー三菱株式会社内 (72)発明者 熊谷 要治 東京都千代田区丸の内二丁目3番2号 日鉄鉱業株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−110713(JP,A) 特開 昭63−313209(JP,A) 特開 平2−114053(JP,A) 特開 平3−42361(JP,A) 特開 昭48−2682(JP,A) 特開 昭64−56263(JP,A) 特開 昭62−182668(JP,A) 特開 平3−248210(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車輛に搭載されて、車輛の走行する方位
    角と走行距離を検出して車輛の位置を算出する車輛の位
    置検出装置において、 車輪の左右独立する従動輪側のそれぞれの回転数を検出
    する一対の従動輪センサと、 駆動輪側の回転数を検出する駆動輪センサと、 車輛の方位角を検出する方位角センサと、 車輛のステアリング角を検出するステアリング角度セン
    サと、 上記従動輪センサで検出された回転数と、方位角センサ
    で検出された方位角をもとに、車輛の位置を算出する位
    置検出コントローラとを備えてなる車輛の位置検出装置
    において、 上記位置検出コントローラに設けられて、 車輪の回転数が増加する順に「停止」「移動」「走行」
    の各ステータスに分類し、前記従動輪センサおよび駆動
    輪センサの検出した回転数を上記ステータスのいずれか
    に判定する回転数判定手段と、 一対の従動輪センサまたは駆動輪センサの検出した回転
    数のいずれか1つのステータスが「停止」で他の2つが
    「走行」の場合に上記車輪センサのいずれかが「異常」
    と判定する車輪センサ異常判定手段と、 上記異常がない場合に、従動輪センサの検出した回転数
    の少なくとも一方のステータスが、「移動」または「走
    行」の場合に「従動輪移動」と判定し、駆動輪センサの
    検出した回転数のステータスが「移動」で、前記「従動
    輪移動」の場合には、「通常走行」と判定する走行状態
    判定手段と、 上記「通常走行」と判定された場合に、前記一対の従動
    輪センサの検出した回転数の平均値とステアリング角度
    センサから検出されるステアリング角とから回頭角速度
    を求め、これと方位角センサから求められる回頭角速度
    を比較して、方位角センサまたはステアリング角度セン
    サの「異常」を判定する角度センサ異常判定手段と、 これらの異常がない場合に、前記従動輪センサの検出し
    た回転数の平均値と方位角センサーで検出された方位角
    をもとに車輛の位置を算出する位置演算処理手段とを設
    けてなる車輛の位置検出装置。
  2. 【請求項2】 車輪センサ異常判定手段で異常と判定さ
    れ、または角度センサ異常判定手段で異常と判定される
    と、アクチユエータを介して車輛が制動されて停止する
    ことを特徴とする請求項1に記載の車輛の位置検出装
    置。
  3. 【請求項3】 走行状態判定手段が、従動輪センサの少
    なくとも一方が検出した回転数が、移動または走行の場
    合に「従動輪移動」と判定し、 駆動輪センサの検出した回転数のステータスが「停止」
    で、上記「従動輪移動」の場合には、「駆動輪ロック状
    態」と判定し、 従動輪センサの検出した回転数のステータスが「停止」
    で、駆動輪センサのステータスが「移動」の場合には、
    「駆動輪空転」と判定し、 従動輪センサの検出した回転数と駆動輪センサの検出し
    た回転数の差の絶対値が予め設定したスリップ定数より
    も大きい場合には「駆動輪スリップ」と判定し、 駆動輪センサの検出した回転数のステータスが「移動」
    で、前記「従動輪移動」の場合には、「通常走行」と判
    定してなることを特徴とする請求項1に記載の車輛の位
    置検出装置。
  4. 【請求項4】 車輛がダンプトラック(オフハイウエイ
    トラック)からなっており、従動輪センサが前輪の回転
    数を検出し、駆動輪センサがいずれか1つの後輪の回転
    数を検出することを特徴とする請求項1、2または3に
    記載の車輛の位置検出装置。
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