JP2762784B2 - Data calculation device for autonomous vehicles - Google Patents

Data calculation device for autonomous vehicles

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JP2762784B2
JP2762784B2 JP3206507A JP20650791A JP2762784B2 JP 2762784 B2 JP2762784 B2 JP 2762784B2 JP 3206507 A JP3206507 A JP 3206507A JP 20650791 A JP20650791 A JP 20650791A JP 2762784 B2 JP2762784 B2 JP 2762784B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、路面上に設けられた白
線(センターライン)等の基準線に沿って無人で走行す
る自律走行車両に係り、詳しくは、自律走行車両の操舵
等のための走行用データを演算するための装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an autonomous vehicle that travels unmanned along a reference line such as a white line (center line) provided on a road surface, and more particularly to steering of an autonomous vehicle. For calculating travel data of the vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】無人で走行する自律走行車両を所定の経
路に沿って走行させる方式としては、走行経路にケーブ
ル、マークテープ等を付設してこれらを車両に設けたセ
ンサで検知しながら車両を走行させる固定経路方式など
のほかに、車両前方を撮像装置で撮影し、撮像装置の画
像内から目標経路(基準線)を抽出してこれに沿って車
両を走行させる無軌道方式が知られている(たとえば特
開昭64−7110号公報参照)。
2. Description of the Related Art As a method for driving an unmanned autonomously traveling vehicle along a predetermined route, a cable, a mark tape or the like is attached to the traveling route, and the vehicle is detected while detecting these with a sensor provided on the vehicle. In addition to the fixed route method in which the vehicle travels, a trackless method in which the front of the vehicle is photographed with an imaging device, a target route (reference line) is extracted from an image of the imaging device, and the vehicle travels along the target route is known. (See, for example, JP-A-64-7110).

【0003】従来の無軌道方式の自律走行車両は、上述
のように路面上に設けられた基準線を画像処理により抽
出し、車両からd[m]前方にある前方注視点と基準線と
の間の距離(以下、偏差と称する)y[m]を算出し、こ
の偏差に基づいて舵角を決定して走行していた。
In a conventional trackless autonomous vehicle, a reference line provided on a road surface is extracted by image processing as described above, and the distance between a reference point of interest and a reference point d [m] ahead of the vehicle is determined. (Hereinafter, referred to as deviation) y [m], and the steering angle is determined based on the deviation to travel.

【0004】また、従来の自律走行車両では、算出され
た偏差が正確に測定されているかどうかを推定するため
に、前回の測定で算出された偏差データに対して線形補
間あるいは最小二乗近似を行って一次関数または二次関
数の偏差(直)曲線を求め、この偏差曲線により今回測
定されるべき偏差を推定する作業が行われていた。
In a conventional autonomous vehicle, linear interpolation or least-squares approximation is performed on the deviation data calculated in the previous measurement in order to estimate whether the calculated deviation is accurately measured. In this case, a deviation (linear) curve of a linear function or a quadratic function is obtained, and the deviation to be measured this time is estimated from the deviation curve.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
自律走行車両においては、前回の測定により得られた一
つの画像のデータのみに基づいて偏差曲線の算出および
偏差の推定を行っていたので、偏差の推定精度を十分に
確保することが容易でなく、特に、測定時においてデー
タの欠損を生じた場合はさらに偏差の推定精度が低くな
る、という問題があった。
However, in the conventional autonomous vehicle, the deviation curve is calculated and the deviation is estimated based only on the data of one image obtained by the previous measurement. However, there is a problem that it is not easy to sufficiently secure the estimation accuracy of the deviation, and in particular, when data is lost during measurement, the estimation accuracy of the deviation is further reduced.

【0006】本発明の目的は、基準線との偏差を精度良
く推定することの可能な自律走行車両の走行用データ演
算装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a traveling data computing device for an autonomous traveling vehicle capable of accurately estimating a deviation from a reference line.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】クレーム対応図である図
1に対応付けて説明すると、本発明は、車両前方の路面
を撮影して、隣接する画像に重複部分が形成されるよう
な所定周期毎に画像データを出力する撮像手段aと、前
記撮像手段aの画像から前記路面に沿って延在する基準
線を抽出する画像処理手段bと、前記画像処理手段bに
より抽出された基準線からその座標値を算出する座標算
出手段cと、過去に算出された基準線の座標値が記憶さ
れた記憶手段dと、前記記憶手段d内の座標値に基づい
てこの座標値を近似する基準線関数を算出する関数算出
手段eと、前記座標算出手段cにより得られた座標値と
前記関数算出手段eにより得られた基準線関数との誤差
を求め、この誤差が所定範囲内にあれば前記座標値を走
行用データとして出力するとともにこの座標値を前記記
憶手段dに記憶させ、前記誤差が所定範囲外にあれば前
記基準線関数から推定される基準線の座標値を走行用デ
ータとして出力する判定手段fとを設けることにより、
上述の目的を達成している。
The present invention is described with reference to FIG. 1 which is a diagram corresponding to the claims. In the present invention, a road surface in front of a vehicle is photographed and a predetermined period is set such that an overlapping portion is formed in an adjacent image. Imaging means a for outputting image data every time; an image processing means b for extracting a reference line extending along the road surface from an image of the imaging means a; and a reference line extracted by the image processing means b. Coordinate calculating means c for calculating the coordinate value, storage means d for storing the coordinate value of the reference line calculated in the past, and a reference line for approximating the coordinate value based on the coordinate value in the storage means d A function calculating means e for calculating a function, and an error between a coordinate value obtained by the coordinate calculating means c and a reference line function obtained by the function calculating means e is obtained. Coordinate values as driving data And a determination means f for outputting the coordinate value of the reference line estimated from the reference line function as travel data if the error is outside the predetermined range. By doing
The above-mentioned object is achieved.

【0008】[0008]

【作用】撮像手段aは、車両前方の路面を撮影して、隣
接する画像に重複部分が形成されるような所定周期毎に
画像データを出力する。画像処理手段bは、撮像手段a
の画像から路面に沿って延在する基準線を抽出し、座標
算出手段cは、画像処理手段bにより抽出された基準線
からその座標値を算出する。記憶手段dには過去に算出
された基準線の座標値が記憶されており、関数算出手段
eは、記憶手段d内の座標値に基づいてこの座標値を近
似する基準線関数を算出する。そして、判定手段fは、
座標算出手段cにより得られた座標値と関数算出手段e
により得られた基準線関数との誤差を求め、この誤差が
所定範囲内にあれば座標算出手段cで得られた座標値を
走行用データとして出力するとともに、この座標値を記
憶手段dに記憶させる。一方、誤差が所定範囲外にあれ
ば基準線関数から推定される基準線の座標値を走行用デ
ータとして出力する。
The image pickup means (a) takes an image of the road surface in front of the vehicle and outputs image data at predetermined intervals such that an overlapping portion is formed in an adjacent image. The image processing means b includes an imaging means a
The reference line extending along the road surface is extracted from the image of (1), and the coordinate calculation unit c calculates the coordinate value from the reference line extracted by the image processing unit b. The storage unit d stores the coordinate values of the reference line calculated in the past, and the function calculating unit e calculates a reference line function that approximates the coordinate values based on the coordinate values in the storage unit d. Then, the determining means f
The coordinate value obtained by the coordinate calculating means c and the function calculating means e
Is calculated, and if the error is within a predetermined range, the coordinate value obtained by the coordinate calculation means c is output as traveling data, and the coordinate value is stored in the storage means d. Let it. On the other hand, if the error is outside the predetermined range, the coordinate value of the reference line estimated from the reference line function is output as traveling data.

【0009】[0009]

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて詳細に説明する。図2は、本発明による走行用デー
タ演算装置が適用された自律走行車両を示すブロック図
である。図2において、1は自律走行車両(以下、単に
「車両」と称する)であり、この車両1は、道路上に引
かれた白線を画像処理により抽出し、抽出された白線に
基づいて車両よりd[m]前方にある前方注視点における
偏差y[m]を算出して、この偏差に基づいて舵角を決定
し、この舵角に従って自走するものである。従って、図
2には図示されていないが、この車両1には、偏差から
舵角を決定する舵角決定装置や、車両の操舵を行うアク
チュエータ、車速を決定する速度決定装置等を備えてい
る。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram showing an autonomous traveling vehicle to which the traveling data calculation device according to the present invention is applied. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes an autonomous vehicle (hereinafter, simply referred to as “vehicle”). The vehicle 1 extracts a white line drawn on a road by image processing, and extracts a white line from the vehicle based on the extracted white line. A deviation y [m] at the forward gaze point ahead of d [m] is calculated, a steering angle is determined based on the deviation, and the vehicle runs in accordance with the steering angle. Therefore, although not shown in FIG. 2, the vehicle 1 is provided with a steering angle determining device for determining a steering angle from a deviation, an actuator for steering the vehicle, a speed determining device for determining a vehicle speed, and the like. .

【0010】車両1は、図2に示すように、撮像装置
2、画像処理装置3、記憶装置4、ロータリーエンコー
ダ5、車両位置算出装置6および白線推定装置7を備え
ている。
As shown in FIG. 2, the vehicle 1 includes an imaging device 2, an image processing device 3, a storage device 4, a rotary encoder 5, a vehicle position calculating device 6, and a white line estimating device 7.

【0011】撮像装置2は例えばTVカメラであり、車
両1の前方に固定されてこの車両1の前方にある路面画
像を撮影する。撮影された路面画像データは、画像処理
装置3に送出される。
The image pickup device 2 is, for example, a TV camera, and is fixed in front of the vehicle 1 to photograph a road surface image in front of the vehicle 1. The photographed road surface image data is sent to the image processing device 3.

【0012】画像処理装置3は、撮像装置2から送出さ
れた路面画像データの中から、周知の画像処理方法によ
り路面に沿って延在する白線を抽出し、この画像中の白
線の位置に基づいて、車両1の前方di(本実施例では
i=1〜11)に設けられた所定の前方注視点から白線ま
での距離、すなわち偏差yiを算出する。この前方注視
点までの距離(以下、単に前方注視点距離と称する)d
iは、記憶装置4内に予め格納されている。なお、本実
施例では、図3に示すように、前方注視点距離diおよ
び偏差yiは、車両1内に予め定められた基準点(前輪
タイヤの中央)を原点とする車両1に固定された座標系
(以下、車両座標系と称する)上の値として算出され
る。算出された偏差データは白線推定装置7に送出され
る。
The image processing device 3 extracts a white line extending along the road surface from the road surface image data sent from the imaging device 2 by a known image processing method, and based on the position of the white line in this image. Te, calculated distance from a predetermined forward gaze point provided (i = 1 to 11 in the present embodiment) forward d i of the vehicle 1 to the white line, i.e. the deviation y i. Distance to this forward fixation point (hereinafter, simply referred to as forward fixation point distance) d
i is stored in the storage device 4 in advance. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the forward fixation point distance d i and deviation y i are fixed predetermined reference point in the vehicle 1 (the center of the front wheel tires) to the vehicle 1 to the origin Calculated on a coordinate system (hereinafter, referred to as a vehicle coordinate system). The calculated deviation data is sent to the white line estimation device 7.

【0013】記憶装置4には、上述の前方注視点距離d
i、および後述する過去の偏差データ、関数推定時の重
み、前回測定時の車両1の位置、車両1の諸元、車両1
内に設けられた基準点の位置関係、偏差データ評価用変
数などが格納されている。
The storage device 4 stores the above-mentioned forward fixation point distance d.
i , and past deviation data described later, weights at the time of function estimation, the position of the vehicle 1 at the previous measurement, specifications of the vehicle 1,
It stores the positional relationship of the reference points provided therein, variables for evaluating deviation data, and the like.

【0014】ロータリーエンコーダ5は後輪タイヤ8に
取り付けられており、後輪タイヤ8の回転数を制御周期
毎に車両位置算出装置6に送出する。
The rotary encoder 5 is attached to the rear wheel tire 8 and sends out the rotation speed of the rear wheel tire 8 to the vehicle position calculating device 6 at every control cycle.

【0015】車両位置算出装置6は、エンコーダ5から
得られる後輪タイヤ8の回転数、および記憶装置4内に
格納された車両1の諸元、車両1内に設けられた基準点
の位置関係から現時点における車両1の位置を算出す
る。車両1の位置を示す代表点は、車両座標系の原点、
すなわち前輪タイヤの中央であり、車両の位置は、車両
1が移動を開始した地点において定めた定点を原点とす
る座標系(以下、地図座標系と称する)上の値として算
出される。算出された車両1の現在位置データは白線推
定装置7に入力される。
The vehicle position calculating device 6 calculates the rotational speed of the rear wheel tire 8 obtained from the encoder 5, the specifications of the vehicle 1 stored in the storage device 4, and the positional relationship between the reference points provided in the vehicle 1. From this, the current position of the vehicle 1 is calculated. The representative point indicating the position of the vehicle 1 is the origin of the vehicle coordinate system,
That is, the position of the vehicle, which is the center of the front wheel tires, is calculated as a value on a coordinate system (hereinafter referred to as a map coordinate system) having a fixed point determined at the point where the vehicle 1 starts moving as an origin. The calculated current position data of the vehicle 1 is input to the white line estimation device 7.

【0016】白線推定装置7は、記憶装置4内に格納さ
れている過去の偏差データ、および車両位置算出装置6
で得られた車両1の現在位置に基づき、同様に記憶装置
4内に格納された関数推定時の重みを用いて路上の白線
を関数として推定し、この白線関数に基づいて偏差値の
推定を行う。次いで、画像処理装置3で得られた実測の
偏差データと推定による偏差値との比較を行い、偏差デ
ータの推定の妥当性を判定する。そして、推定が妥当で
あると判定されれば、実測の偏差データを記憶装置3に
格納するとともに、この実測の偏差データを出力し、妥
当でないと判定されれば推定された偏差値を出力する。
The white line estimating device 7 includes a past deviation data stored in the storage device 4 and a vehicle position calculating device 6.
Based on the current position of the vehicle 1 obtained in the above, the white line on the road is estimated as a function using the weight at the time of function estimation similarly stored in the storage device 4, and the deviation value is estimated based on this white line function. Do. Next, the actually measured deviation data obtained by the image processing device 3 is compared with the estimated deviation value, and the validity of the estimation of the deviation data is determined. Then, if the estimation is determined to be valid, the actually measured deviation data is stored in the storage device 3 and the actually measured deviation data is output, and if it is determined to be invalid, the estimated deviation value is output. .

【0017】次に、図4〜図6のフローチャートおよび
図7、図8を参照して、本実施例の動作について説明す
る。 (1) 撮影、白線データ抽出、現在位置算出 ステップS1では、撮像装置2により車両1の前方にあ
る路面が撮影される。ステップS2では、撮像装置2に
より得られた路面撮影データに基づき、画像処理装置3
により周知の画像処理方法を用いて車両1の進行方向に
延在する白線のデータのみが抽出される。また、この白
線画像データは路面の上方から俯瞰した状態で撮影され
ているので、画像処理装置3により平面的な状態に変換
される。変換方法は周知であり、その説明を省略する。
ステップS3では抽出された白線画像データおよび記憶
装置4内に格納された前方注視点距離diに基づき、画
像処理装置3によりこれら前方注視点距離diにおける
偏差yiが車両座標系上の値として算出される。以降、
今回測定された偏差データを添字i(i=1〜11:1は
最も車両近傍に位置するデータ)で表現する。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 4 to 6 and FIGS. (1) Photographing, White Line Data Extraction, Current Position Calculation In step S1, a road surface in front of the vehicle 1 is photographed by the imaging device 2. In step S2, based on the road surface photographing data obtained by the imaging device 2, the image processing device 3
By using a well-known image processing method, only the data of the white line extending in the traveling direction of the vehicle 1 is extracted. Further, since the white line image data is photographed in a state where the bird's eye is viewed from above the road surface, the image processing device 3 converts the white line image data into a planar state. The conversion method is well known, and its description is omitted.
Based on the forward observation point distance d i stored white image extracted in step S3 the data and in the storage device 4, the image processing apparatus 3 is deviation y i in these forward observation point distance d i in the vehicle coordinate system values Is calculated as Or later,
The deviation data measured this time is represented by a subscript i (i = 1 to 11: 1 is the data located closest to the vehicle).

【0018】ステップS4では、車両位置算出装置6に
より車両1の現在位置が地図座標系上の値として求めら
れる。そして、これら偏差yiおよび車両1の現在位置
を示すデータは白線推定装置7に入力される。
In step S4, the current position of the vehicle 1 is obtained by the vehicle position calculating device 6 as a value on the map coordinate system. Then, the data indicating the deviation y i and the current position of the vehicle 1 are input to the white line estimating device 7.

【0019】(2) 座標変換 ステップS5では、白線推定装置7により車両座標系上
の偏差データが地図座標系上の値に変換される。具体的
には、図7に示すように、車両1の現在位置を(X0
0,Θ)とし、車両座標系上における偏差の座標値を
(di,yi)とすれば、地図座標系上における偏差の座
標値(Xi,Yi)は次式で与えられる。なお、以下の説
明において、大文字で表される変数は地図座標系上の変
数とし、小文字で表される変数は車両座標系上の変数と
する。 Xi=X0+di×cosΘ−yi×sinΘ Yi=Y0+di×sinΘ+yi×cosΘ このように座標変換を行えば、今回測定した偏差データ
と記憶装置4内に格納されている過去の偏差データとを
同一座標系上で取扱うことができる。
(2) Coordinate Conversion In step S5, the white line estimating device 7 converts the deviation data on the vehicle coordinate system into values on the map coordinate system. Specifically, as shown in FIG. 7, the current position of the vehicle 1 is set to (X 0 ,
Y 0 , Θ) and the coordinate value of the deviation on the vehicle coordinate system is (d i , y i ), the coordinate value (X i , Y i ) of the deviation on the map coordinate system is given by the following equation. . In the following description, variables expressed in uppercase letters are variables on the map coordinate system, and variables expressed in lowercase letters are variables on the vehicle coordinate system. X i = X 0 + d i × cosΘ−y i × sinΘ Y i = Y 0 + d i × sinΘ + y i × cosΘ If the coordinate transformation is performed in this way, the deviation data measured this time and stored in the storage device 4 Past deviation data can be handled on the same coordinate system.

【0020】(3) データ削除、データ並べかえ ステップS6では、白線推定装置7により座標変換され
た偏差データに、その偏差が測定された前方注視点距離
diが付加される。この前方注視点距離diは、以降の
手順においてデータの利用限界を示す変数として用いら
れる。以降、偏差データは地図座標系上における偏差の
座標値に前方注視点距離を加えたデータ(Xi,Yi,d
i)から構成されるものとする。
(3) Data Deletion and Data Rearrangement In step S6, the forward fixation point distance di at which the deviation is measured is added to the deviation data subjected to coordinate conversion by the white line estimating device 7. The forward observation point distance d i is used as a variable indicating the use limit of the data in subsequent steps. Thereafter, the deviation data is data (X i , Y i , d) obtained by adding the forward fixation distance to the coordinate value of the deviation on the map coordinate system.
i ).

【0021】ステップS7では、白線推定装置7により
記憶装置4内に格納されている過去の偏差データが読み
出され、前回の測定から今回の測定までに車両1が移動
した距離が偏差データ内の前方注視点距離di(すなわ
ち利用限界値)から減算される。ステップS8では、白
線推定装置7によりこの利用限界値が予め定められた設
定限界値(本実施例では5[m])より小さいかどうかが
判定され、判定が肯定されればステップS9で白線推定
装置7によりこの偏差データは削除され、判定が否定さ
れればプログラムはステップS10に移行する。
In step S7, the past deviation data stored in the storage device 4 is read by the white line estimating device 7, and the distance traveled by the vehicle 1 from the previous measurement to the present measurement is included in the deviation data. It is subtracted from the forward observation point distance d i (i.e. utilization limits). In step S8, it is determined by the white line estimating device 7 whether or not this use limit value is smaller than a predetermined set limit value (5 [m] in this embodiment). The deviation data is deleted by the device 7, and if the determination is negative, the program proceeds to step S10.

【0022】ステップS10では、白線推定装置7によ
り制御に必要な前方注視点距離di付近のデータである
かどうかが判定される。本実施例では、前方注視点距離
i±0.5[m]についての偏差データを前方注視点距離d
iの付近のデータと判定する。
[0022] In step S10, whether the data of the forward fixation point distance around d i necessary for control by the white line estimation device 7 is determined. In the present embodiment, the deviation data for the forward fixation point distance d i ± 0.5 [m] is calculated based on the forward fixation point distance d.
Judge as data near i .

【0023】ステップS11では、白線推定装置7によ
り過去の偏差データの並べかえが行われる。並べかえの
基準は、車両1内の基準位置から白線までの距離であ
り、車両1の近傍のデータから順次遠方のデータへと並
べかえを行う。これにより、後述の推定用偏差関数算出
のための利用の便が図られる。以降、並べかえの終った
過去の偏差データを添字j(j=1,……,N:1は最
も車両近傍に位置するデータ)で表現する。
In step S11, the past deviation data is rearranged by the white line estimating device 7. The sorting reference is the distance from the reference position in the vehicle 1 to the white line, and the sorting is performed sequentially from data near the vehicle 1 to data farther away. As a result, the convenience of use for calculating the estimation deviation function described later is achieved. Hereinafter, the past deviation data after the rearrangement is expressed by a subscript j (j = 1,..., N: 1 is data located closest to the vehicle).

【0024】(4) 関数推定 図4において、プログラムがステップS12に移行する
と、図5のフローチャートに示す関数推定サブルーチン
が起動する。
(4) Function Estimation In FIG. 4, when the program proceeds to step S12, a function estimation subroutine shown in the flowchart of FIG. 5 is started.

【0025】まず、ステップS31では、白線推定装置
7により車両1に最も近い過去の偏差データが4個選択
される。次いで、ステップS32ではこの偏差データが
前方注視点距離付近のデータであるかどうかが判定さ
れ、判定が肯定されればステップS33で後述の関数推
定時の重みwj=1.2とされ、判定が否定されればステッ
プS34でwj=0.8とされる。
First, in step S31, the white line estimating device 7 selects four pieces of past deviation data closest to the vehicle 1. Next, in step S32, it is determined whether or not the deviation data is data in the vicinity of the forward fixation point distance. If the determination is affirmative, in step S33, the weight w j at the time of function estimation described later is set to 1.2, and the determination is negative. If so, w j = 0.8 is set in step S34.

【0026】次いで、ステップS35では、白線推定装
置7により偏差データおよび重みwjを用いて推定用偏
差関数が算出される。本実施例では、偏差関数をf(X)
=Y=aX2+bX+cなる一般式で表される2次関数
として近似する。最小二乗法により、誤差εjの総和 Σεj=Σwj(Yj−aXj 2−bXj−c)2 (Σはj=1〜Nまでの総和) が最小となるときのa、b、cが求める定数である。∂
Σεj 2/∂a、∂Σεj 2/∂b、∂Σεj 2/∂cの連立
式より aΣwj 2j 4+bΣwj 2j 3+cΣwj 2j 2−Σwj 2j 2j=0 aΣwj 2j 3+bΣwj 2j 2+cΣwj 2j−Σwj 2jj=0 aΣwj 2j 2+bΣwj 2j+cNΣwj=0 なる式が求まる。この連立方程式を解けば、前方注視点
距離付近に重み付けされた推定用偏差関数f(X)=Y=
aX2+bX+cが求められる。
Next, in step S35, the white line estimating device 7 calculates an estimation deviation function using the deviation data and the weight wj. In this embodiment, the deviation function is represented by f (X)
= Y = aX 2 + bX + c is approximated as a quadratic function represented by a general formula. A, b when the sum of errors ε j Σε j = Σw j (Y j −aX j 2 −bX j −c) 2 (Σ is the sum from j = 1 to N) is minimized by the least squares method , C are constants to be obtained. ∂
From the simultaneous equations of Σε j 2 / ∂a, ∂Σε j 2 / ∂b, and ∂Σε j 2 / ∂c, aΣw j 2 X j 4 + bΣw j 2 X j 3 + cΣw j 2 X j 2 −Σw j 2 X j 2 Y j = 0 aΣw j 2 X j 3 + bΣw j 2 X j 2 + cΣw j 2 X j −Σw j 2 X j Y j = 0 aΣw j 2 X j 2 + bΣw j 2 X j + cNΣw j = 0 I get it. By solving this simultaneous equation, the estimation deviation function f (X) = Y =
aX 2 + bX + c is determined.

【0027】ステップS36では、推定用偏差関数f
(X)=Y=aX2+bX+cとこの偏差関数f(X)の算
出に用いた偏差データとの誤差の平均値が白線推定装置
7により算出される。ステップS37では、この誤差の
平均値が予め定められた設定誤差(本実施例では5[c
m])範囲内であるかどうかが判定され、判定が肯定され
ればプログラムはステップS38に移行し、判定が否定
されればステップS39に移行する。
In step S36, the estimation deviation function f
The average value of the error between (X) = Y = aX 2 + bX + c and the deviation data used to calculate the deviation function f (X) is calculated by the white line estimation device 7. In step S37, the average value of the errors is set to a predetermined setting error (in this embodiment, 5 [c
m]) It is determined whether it is within the range. If the determination is affirmative, the program proceeds to step S38, and if the determination is negative, the program proceeds to step S39.

【0028】ステップS38では、偏差関数fの算出に
用いられた偏差データに続いて偏差データが1個加えら
れる。このようにして、誤差の平均値が設定誤差内にあ
る限りにおいて、順次偏差データが加えられて偏差関数
fが算出される。
In step S38, one piece of deviation data is added following the deviation data used for calculating the deviation function f. In this manner, as long as the average value of the errors is within the set error, the deviation data is sequentially added to calculate the deviation function f.

【0029】一方、ステップS39では、偏差関数fが
その算出に用いられた偏差データの範囲とともに記憶装
置4内に格納される。次いで、ステップS40では、偏
差関数fの算出に用いられた偏差データのうち最も車両
1から遠くに位置するデータから数えて4個の偏差デー
タを新たに選択し、これを偏差関数fの算出用データと
する。このようにして、誤差の平均値が設定誤差の範囲
外になった時点で、新たに偏差データを選択して偏差関
数fの算出を行う。
On the other hand, in step S39, the deviation function f is stored in the storage device 4 together with the range of the deviation data used for the calculation. Next, in step S40, among the deviation data used for calculating the deviation function f, four pieces of deviation data are newly selected from the data located farthest from the vehicle 1, and are newly selected for calculation of the deviation function f. Data. In this way, when the average value of the error is out of the range of the set error, the deviation data is newly selected and the deviation function f is calculated.

【0030】ステップS41では、記憶装置4内に格納
された過去の偏差データの全てを用いて偏差関数fの算
出をしたかどうかが判定され、判定が肯定されればプロ
グラムは図4のメインルーチンに戻り、判定が否定され
ればステップS32に戻って偏差関数fの算出を継続す
る。以上のようにして、偏差データに対して所定の設定
誤差範囲内にある偏差関数fを、データが重複すること
なく複数算出することができる。
In step S41, it is determined whether or not the deviation function f has been calculated using all the past deviation data stored in the storage device 4. If the determination is affirmative, the program proceeds to the main routine of FIG. If the determination is negative, the process returns to step S32 to continue calculating the deviation function f. As described above, a plurality of deviation functions f within a predetermined set error range with respect to the deviation data can be calculated without overlapping the data.

【0031】(5) 偏差推定 図4において、プログラムがステップS13に移行する
と、図6のフローチャートに示す偏差推定サブルーチン
が起動する。まず、ステップS51では、今回測定した
偏差データのうち前方注視点距離diにおける偏差デー
タが白線推定装置7により選択される。次いで、ステッ
プS52では、図8に示すように、この偏差データの測
定方向に沿った直線g(x)、およびこの直線g(x)と前
方注視点距離diの延在方向を示す直線(すなわち、こ
れは車両1の基準点を通る車両の進行方向に沿った直線
である)との交点βが、車両1の現在位置および前方注
視点距離diに基づいて算出される。この交点βは、図
8にも示すように、地図座標系上における前方注視点の
位置を示している。
(5) Deviation Estimation In FIG. 4, when the program proceeds to step S13, a deviation estimation subroutine shown in the flowchart of FIG. 6 is started. First, in step S51, the deviation data at the forward fixation point distance di is selected by the white line estimation device 7 from the deviation data measured this time. Then, in step S52, as shown in FIG. 8, line g along the measuring direction of this deviation data (x), and the straight line g (x) denote the extending direction of forward gaze point distance d i line ( in other words, this intersection between a straight line along the traveling direction of the vehicle which passes through the reference point of the vehicle 1) beta is calculated based on the current position and forward observation point distance d i of the vehicle 1. This intersection β indicates the position of the forward fixation point on the map coordinate system, as shown in FIG.

【0032】ステップS53では、前方注視点付近の過
去の偏差データが含まれる偏差関数(図8では関数f2
である)が白線推定装置7により選択される。以降、後
述のように、前方注視点付近の過去の偏差データが含ま
れる偏差関数を候補関数と称する。
In step S53, a deviation function (in FIG. 8, function f 2
Is selected by the white line estimating device 7. Hereinafter, as described later, a deviation function including past deviation data near the forward fixation point is referred to as a candidate function.

【0033】ステップS54では、ステップS52で算
出された直線g(x)と候補関数f2との交点αが白線推
定装置7により算出され、ステップS55では、この交
点αが関数算出時における偏差データの範囲内(ステッ
プS39参照)に存在するかどうかが判定され、判定が
肯定されればプログラムはステップS56に移行し、判
定が否定されればステップS57に移行する。図示例で
は、直線g(x)は候補関数f2と交点αを持ち、この交
点αは候補関数f2の算出時における偏差データの範囲
1〜P2内に存在するため、プログラムはステップS5
6に移行する。もし、交点αが範囲P1〜P2内に存在し
ない場合は、プログラムはステップS57に移行する。
[0033] At step S54, the intersection point of the straight line g (x) and the candidate function f 2 calculated in step S52 alpha is calculated by the white line estimation device 7, in step S55, the deviation data the intersection alpha is at function calculation (See step S39). If the determination is affirmative, the program proceeds to step S56, and if the determination is negative, the program proceeds to step S57. In the illustrated example, since the straight line g (x) has a candidate functions f 2 and the intersection alpha, this intersection alpha present in the candidate function f 2 in the range P 1 to P 2 of the deviation data at the time of calculation, the program steps S5
Move to 6. If the intersection α does not exist in the range P 1 to P 2 , the program proceeds to step S57.

【0034】ステップS56では、点αと点βとの間の
距離、すなわち前方注視点距離diにおける偏差の推定
値が推定用偏差関数(候補関数)f2に基いて白線推定
装置7により算出される。この後、プログラムはステッ
プS58に移行する。
[0034] At step S56, the calculated distance between the point α and the point beta, that is, by the white line estimation unit 7 estimates of deviations in forward observation point distance d i is based on the estimation deviation function (candidate functions) f 2 Is done. Thereafter, the program proceeds to step S58.

【0035】ステップS57では、交点αの位置により
候補関数の変更が行われる。例えば、図8に示す例にお
いて、交点αがP1の手前にある場合には候補関数がf1
に変更され、逆にP2より遠い位置にある場合には候補
関数がf3に変更される。この後、プログラムはステッ
プS54に戻る。
In step S57, the candidate function is changed according to the position of the intersection point α. For example, in the example shown in FIG. 8, candidate functions if the intersection α is in front of P 1 is f 1
Is changed to, if located far from the P 2 Conversely candidate function is changed to f 3. Thereafter, the program returns to step S54.

【0036】ステップS58では、ステップS56にお
いて算出された前方注視点距離dにおける偏差の推定値
と、ステップS51で選択された前方注視点距離dにお
ける偏差データとが比較され、この偏差データと偏差の
推定値との差が予め定めた誤差(制御限界と称する。本
実施例では10[cm])範囲内にあるかどうかが判定され
る。そして、判定が肯定されればステップS59におい
て偏差データが白線推定装置7から出力され、判定が否
定されればステップS60において偏差の推定値が出力
される。
In step S58, the estimated value of the deviation at the forward fixation point distance d calculated in step S56 is compared with the deviation data at the forward fixation point distance d selected in step S51. It is determined whether or not the difference from the estimated value is within a predetermined error (referred to as a control limit; in this embodiment, 10 cm). If the determination is affirmative, the deviation data is output from the white line estimating device 7 in step S59, and if the determination is negative, the estimated value of the deviation is output in step S60.

【0037】(6) データ削除 ステップS14では、上述のステップS58において制
御限界内にないと判定された偏差データが削除され、残
りの偏差データは記憶装置4内に格納されて次回の偏差
関数推定に用いられる。この後、プログラムはステップ
S1に戻り、再度偏差の測定が行われる。そして、以上
の手順が所定の制御周期毎に行われることにより、車両
の操舵等に利用される走行データが定期的に出力され
る。
(6) Data deletion In step S14, the deviation data determined not to be within the control limit in step S58 is deleted, and the remaining deviation data is stored in the storage device 4 to estimate the next deviation function. Used for Thereafter, the program returns to step S1, and the deviation is measured again. Then, by performing the above procedure at every predetermined control cycle, traveling data used for steering of the vehicle or the like is periodically output.

【0038】従って、本実施例によれば、測定された偏
差データのうち推定用偏差関数fの算出に有用なデータ
が全て記憶装置4内に記憶され、これら偏差データを用
いて推定用偏差関数fの算出が行われるので、測定時に
おいて偏差データに欠損が生じても記憶装置4内に格納
されている有用かつ多数の偏差データによりデータ推定
を精度良く行うことができる。しかも、推定用偏差関数
の算出時において前方注視点距離diの付近のデータに
重み付けをしているので、自律走行車両1の制御に最も
重要な前方注視点距離dの付近のデータ推定をより精度
良く行うことができる。
Therefore, according to the present embodiment, of the measured deviation data, all data useful for calculating the estimation deviation function f are stored in the storage device 4, and the estimation deviation function is calculated using these deviation data. Since the calculation of f is performed, even if a defect occurs in the deviation data at the time of measurement, the data can be accurately estimated by using useful and large number of deviation data stored in the storage device 4. In addition, since data near the forward fixation point distance d i is weighted when the estimation deviation function is calculated, data estimation near the forward fixation point distance d, which is the most important for controlling the autonomous vehicle 1, is improved. It can be performed with high accuracy.

【0039】なお、本発明の自律走行車両の走行用デー
タ演算装置は、その細部が上述の一実施例に限定され
ず、種々の変形例が可能である。
The details of the traveling data computing device for an autonomous traveling vehicle according to the present invention are not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、算出された基準線の座標値が基準線関数に対して
所定の誤差範囲内にある時にのみこの座標値を記憶手段
に格納しているので、基準線関数の算出に有用な座標値
のみが全て記憶手段内に記憶される。従って、記憶手段
内の座標値を用いて基準線関数の算出を行う際におい
て、測定時に基準線の座標値に欠損が生じても記憶装置
内に格納されている有用かつ多数の座標値により座標値
の推定を精度良く行うことができる。
As described above in detail, according to the present invention, only when the calculated coordinate value of the reference line is within a predetermined error range with respect to the reference line function, this coordinate value is stored in the storage means. Since they are stored, only the coordinate values useful for calculating the reference line function are all stored in the storage means. Therefore, when calculating the reference line function using the coordinate values in the storage means, even if the coordinate value of the reference line is lost at the time of measurement, the coordinates are calculated based on the useful and numerous coordinate values stored in the storage device. The value can be accurately estimated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のクレーム対応図である。FIG. 1 is a diagram corresponding to claims of the present invention.

【図2】本発明の一実施例である走行用データ演算装置
が適用された自律走行車両を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an autonomous traveling vehicle to which the traveling data calculation device according to one embodiment of the present invention is applied.

【図3】車両座標系と偏差との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a vehicle coordinate system and a deviation.

【図4】一実施例の動作を説明するためのフローチャー
トである。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of one embodiment.

【図5】関数推定サブルーチンを説明するためのフロー
チャートである。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a function estimation subroutine.

【図6】偏差推定サブルーチンを説明するためのフロー
チャートである。
FIG. 6 is a flowchart illustrating a deviation estimation subroutine.

【図7】車両座標系から地図座標系への座標変換を説明
するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining coordinate conversion from a vehicle coordinate system to a map coordinate system.

【図8】偏差データの推定値を演算する手順を説明する
ための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining a procedure for calculating an estimated value of deviation data.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

a 撮像手段 b 画像処理手段 c 座標算出手段 d 記憶手段 e 関数算出手段 f 判定手段 1 車両 2 撮像装置 3 画像処理装置 4 記憶装置 5 ロータリーエンコーダ 6 車両位置算出装置 7 白線推定装置 a imaging means b image processing means c coordinate calculation means d storage means e function calculation means f determination means 1 vehicle 2 imaging device 3 image processing device 4 storage device 5 rotary encoder 6 vehicle position calculation device 7 white line estimation device

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 車両前方の路面を撮影して、隣接する画
像に重複部分が形成されるような所定周期毎に画像デー
タを出力する撮像手段と、 前記撮像手段の画像から前記路面に沿って延在する基準
線を抽出する画像処理手段と、 前記画像処理手段により抽出された基準線からその座標
値を算出する座標算出手段と、 過去に算出された基準線の座標値が記憶された記憶手段
と、 前記記憶手段内の座標値に基づいてこの座標値を近似す
る基準線関数を算出する関数算出手段と、 前記座標算出手段により得られた座標値と前記関数算出
手段により得られた基準線関数との誤差を求め、この誤
差が所定範囲内にあれば前記座標値を走行用データとし
て出力するとともにこの座標値を前記記憶手段に記憶さ
せ、前記誤差が所定範囲外にあれば前記基準線関数から
推定される基準線の座標値を走行用データとして出力す
る判定手段とを備えたことを特徴とする自律走行車両の
走行用データ演算装置。
1. An image pickup means for photographing a road surface in front of a vehicle and outputting image data at predetermined intervals such that an overlapped portion is formed in an adjacent image; Image processing means for extracting an extended reference line; coordinate calculation means for calculating the coordinate value from the reference line extracted by the image processing means; storage in which coordinate values of the reference line calculated in the past are stored Means, a function calculating means for calculating a reference line function that approximates the coordinate values based on the coordinate values in the storage means, a coordinate value obtained by the coordinate calculating means, and a reference obtained by the function calculating means. An error from the line function is determined, and if the error is within a predetermined range, the coordinate value is output as traveling data and the coordinate value is stored in the storage means. line Traveling data arithmetic unit autonomous vehicle, characterized in that a determination means for outputting the coordinate values of the reference line is estimated from the number as the travel data.
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