JP2803404B2 - Steering control device for autonomous vehicle - Google Patents

Steering control device for autonomous vehicle

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JP2803404B2
JP2803404B2 JP3222314A JP22231491A JP2803404B2 JP 2803404 B2 JP2803404 B2 JP 2803404B2 JP 3222314 A JP3222314 A JP 3222314A JP 22231491 A JP22231491 A JP 22231491A JP 2803404 B2 JP2803404 B2 JP 2803404B2
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traveling
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彰 服部
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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自走す
る自律走行車両に係り、詳しくは、自律走行車両の操舵
制御を行う装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an autonomous vehicle that travels unmanned and autonomously along a reference line such as a white line (center line) provided on a road surface. Related to the device to perform.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の自律走行車両としては、車両前方
の路面を撮像装置で撮影し、撮像装置の画像内から路面
上に設けられたセンターライン等の基準線を画像処理に
より抽出し、この基準線に沿った走行目標点を設定し、
この走行目標点に向って車両が走行するように操舵角を
決定するようなものがあった(特開平2−48708号
公報参照)。
2. Description of the Related Art As a conventional autonomous vehicle, a road surface in front of the vehicle is photographed by an image pickup device, and a reference line such as a center line provided on the road surface is extracted from an image of the image pickup device by image processing. Set a travel target point along the reference line,
In some cases, the steering angle is determined so that the vehicle travels toward the traveling target point (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-48708).

【0003】特開平2−48708号公報に示す例で
は、左端の基準線から所定距離だけ内方に走行目標点を
設定し、あるいは道路の幅が狭い場合には道路の中央に
走行目標点を設定し、この走行目標点に向って車両が走
行するように操舵角を決定していた。さらに、車速が予
め設定された閾値を越える高速領域にあるときに曲りく
ねった道を走行する場合には、図10に示すように、車
両に作用する横方向の加速度ができるだけ軽減されるよ
うな穏やかな曲率をもった走行目標点OCを設定してい
た。
In an example disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-48708, a travel target point is set a predetermined distance inward from a reference line at the left end, or when a road is narrow, the travel target point is set at the center of the road. And the steering angle is determined so that the vehicle travels toward the travel target point. Further, when the vehicle travels on a winding road when the vehicle speed is in a high-speed region exceeding a preset threshold, as shown in FIG. 10, the lateral acceleration acting on the vehicle is reduced as much as possible. The running target point OC having a gentle curvature was set.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の自律走行車両にあっては、曲りくねった道を高
速で走行する際に、車両に作用する横方向の加速度を軽
減することのみを考慮して穏やかな曲率をもった走行目
標点OCを設定しているので、実際に車両が走行する経
路がセンターラインや車道境界線等の基準線を越えてし
まう可能性があった。従って、従来の自律走行車両は、
種々の曲率を有する現実の道路への適用が困難であっ
た。
However, in the above-mentioned conventional autonomous traveling vehicle, only consideration is given to reducing the lateral acceleration acting on the vehicle when traveling on a winding road at high speed. Since the travel target point OC having a gentle curvature is set, the route on which the vehicle actually travels may exceed a reference line such as a center line or a roadway boundary. Therefore, conventional autonomous vehicles are
It has been difficult to apply to real roads having various curvatures.

【0005】本発明の目的は、車両の旋回時において内
側基準線を越えないような走行経路を設定することで現
実の道路への適用が可能となる自律走行車両の操舵制御
装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a steering control device for an autonomous vehicle that can be applied to an actual road by setting a traveling route that does not exceed an inner reference line when the vehicle turns. It is in.

【0006】[0006]

【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、少なくとも左右
2本の基準線b、cで規定される走行路dに沿って走行
する自律走行車両aの操舵制御装置に適用される。そし
て、上述した目的は、車両a前方の路面を撮影する撮像
手段eと、撮像手段eで得られた画像に基づいて、基準
線b、cの位置を算出する画像処理手段fと、画像処理
手段fで得られた基準線b、cの位置に基づいて、車両
aの前方所定距離の位置に複数の目標点を設定し、当該
目標点に対応する内側基準線b上の所定の点の接線角を
算出し、算出した接線角に基づいて車両aを内側基準線
bの接線方向に沿って走行させるときに車両aが内側基
準線bからはみ出さないようにするための限界目標点距
離を算出し、複数の目標点と内側基準線b上の所定の点
とを結ぶ線上において、内側基準線b上の所定の点との
距離が限界目標点距離となるように走行経路を求め、こ
の走行経路に沿って車両aを走行させる操舵角信号を出
力する操舵制御手段gと、操舵制御手段gで得られた操
舵角信号に応じてステアリング装置を駆動するステアリ
ング駆動手段hとを設けることにより達成される。
According to the present invention, an autonomous vehicle traveling along a traveling path d defined by at least two reference lines b and c is described. This is applied to the steering control device of the traveling vehicle a. The above-mentioned object is achieved by an image pickup means e for photographing a road surface ahead of the vehicle a, an image processing means f for calculating the positions of the reference lines b and c based on the image obtained by the image pickup means e, Based on the positions of the reference lines b and c obtained by the means f, the vehicle
a) setting a plurality of target points at a predetermined distance in front of
The tangent angle of a predetermined point on the inner reference line b corresponding to the target point
Based on the calculated tangent angle, the vehicle a is positioned on the inner reference line.
When traveling along the tangential direction of b, the vehicle a
Limit target point distance so as not to protrude from line b
Calculate the separation, and set a plurality of target points and predetermined points on the inner reference line b.
And a predetermined point on the inner reference line b
A traveling route is determined so that the distance becomes the limit target point distance, and a steering control unit g that outputs a steering angle signal for causing the vehicle a to travel along the traveling route; and a steering angle signal obtained by the steering control unit g. This is achieved by providing a steering driving means h for driving the steering device accordingly.

【0007】[0007]

【作用】撮像手段eは車両a前方の路面を撮影し、画像
処理手段fは、この路面画像に基づいてその左右に設け
られた基準線b、cの位置を算出する。操舵制御手段g
は、画像処理手段手段fで得られた基準線b、cの位置
に基づいて、車両aの前方所定距離の位置に複数の目標
点を設定し、当該目標点に対応する内側基準線b上の所
定の点の接線角を算出する。そして、この接線角に基づ
いて車両aを内側基準線bの接線方向に沿って走行させ
るときに車両aが内側基準線bからはみ出さないように
するための限界目標点距離を算出する。さらに、複数の
目標点と内側基準線b上の所定の点とを結ぶ線上におい
て、内側基準線b上の所定の点との距離が限界目標点距
となるように走行経路を求め、この走行経路に沿って
車両aを走行させる操舵角信号を出力し、ステアリング
駆動手段hは、操舵制御手段gで得られた操舵角信号に
応じてステアリング装置を駆動する。
The imaging means e photographs the road surface ahead of the vehicle a, and the image processing means f calculates the positions of the reference lines b and c provided on the left and right sides based on the road surface image. Steering control means g
Are located at a predetermined distance in front of the vehicle a based on the positions of the reference lines b and c obtained by the image processing means f.
A point on the inner reference line b corresponding to the target point
Calculate the tangent angle of a fixed point. And based on this tangent angle,
Vehicle a along the tangential direction of the inner reference line b.
Vehicle a does not protrude from the inner reference line b when
Calculate the limit target point distance to perform. In addition, multiple
On a line connecting the target point and a predetermined point on the inner reference line b
The distance to a predetermined point on the inner reference line b is the limit target point distance.
A steering route is determined so as to be separated, and a steering angle signal for causing the vehicle a to travel along the traveling route is output. Drive.

【0008】[0008]

【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、本発明による自律走行車
両の操舵制御装置の一実施例を示すブロック図、図3は
自律走行車両の外観を示す概略図である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a steering control device for an autonomous traveling vehicle according to the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram showing an appearance of the autonomous traveling vehicle.

【0009】図3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、その前部に
設けられた撮像装置2により車両前方の路面を撮影して
この路面の両端に引かれた白線(基準線)3を検出し、
この白線3に沿って走行目標点を設定して操舵制御する
ことにより、白線3に沿った経路を自走するものであ
る。
In FIG. 3, reference numeral 1 denotes an autonomous vehicle (hereinafter referred to as an autonomous vehicle).
The vehicle 1 detects a white line (reference line) 3 drawn at both ends of the road surface by photographing a road surface in front of the vehicle with an imaging device 2 provided at a front portion thereof.
By setting a traveling target point along the white line 3 and performing steering control, the vehicle travels along a path along the white line 3 by itself.

【0010】車両1は、図2に示すように、撮像装置1
0、画像処理装置11、地図情報装置12、走行制御装
置13、操舵制御装置14およびステアリング制御装置
15を備えている。
The vehicle 1 is, as shown in FIG.
0, an image processing device 11, a map information device 12, a traveling control device 13, a steering control device 14, and a steering control device 15.

【0011】撮像装置10は例えばTVカメラであり、
上述したように車両1の前部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11に送出される。
The imaging device 10 is, for example, a TV camera.
As described above, a road surface image fixed to the front portion of the vehicle 1 and in front of the vehicle 1 is captured. The photographed road surface image data is sent to the image processing device 11.

【0012】画像処理装置11は、撮像装置10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
により路面の両端に引かれた白線3を抽出し、この画像
中の白線3の位置に基づいて、車両1の前方に設けられ
た所定の前方注視点から白線3までの距離、およびこの
前方注視点における車両1に対する白線3の傾きを算出
する。なお、白線3の抽出方法、および前方注視点から
白線3までの距離および傾きの測定方法は周知であり、
その説明を省略する。算出された白線距離データおよび
白線傾きデータは操舵制御手段14に送出される。
The image processing device 11 extracts white lines 3 drawn at both ends of the road surface by a known image processing method from the road surface image data sent from the imaging device 10, and the position of the white lines 3 in this image. Is calculated based on the distance from a predetermined front gazing point provided in front of the vehicle 1 to the white line 3 and the inclination of the white line 3 with respect to the vehicle 1 at the front gazing point. Note that a method for extracting the white line 3 and a method for measuring the distance and the inclination from the forward fixation point to the white line 3 are well known.
The description is omitted. The calculated white line distance data and white line inclination data are sent to the steering control means 14.

【0013】地図情報装置12には、走行すべき経路に
ついての地図データ等のデータが格納されている。この
地図データには、例えば走行路のノードおよびパス等の
データが含まれる。なお、ノードとは道路の直線部と曲
線部との境界の点であり、パスとは隣り合うノード間の
距離である。
The map information device 12 stores data such as map data on a route to be traveled. This map data includes, for example, data on nodes and paths on the traveling road. Note that a node is a point at a boundary between a straight part and a curved part of a road, and a path is a distance between adjacent nodes.

【0014】走行制御装置13は、地図情報装置12内
に格納されたデータに基づいて、指定された経路に従っ
た経路データを決定する。この経路データとしては、例
えば、走行車速、走行距離、進行経路(分岐点でどちら
に曲るか)、曲線部の回転半径等のデータがある。決定
された経路データは、操舵制御装置14に送出される。
The travel control device 13 determines route data according to the designated route based on the data stored in the map information device 12. The route data includes, for example, data such as a traveling vehicle speed, a traveling distance, a traveling route (where to turn at a branch point), a turning radius of a curved portion, and the like. The determined route data is sent to the steering control device 14.

【0015】操舵制御装置14は、走行制御装置13か
ら出力される経路データと、画像処理装置11から出力
される白線データとに基づいて、指定された経路に従っ
て走行する場合の操舵角を重回帰分析により算出する。
算出された操舵角指令値はステアリング駆動装置15に
送出される。
The steering control device 14 performs a multiple regression of the steering angle when traveling according to a designated route based on the route data output from the traveling control device 13 and the white line data output from the image processing device 11. Calculated by analysis.
The calculated steering angle command value is sent to the steering drive device 15.

【0016】ステアリング駆動装置15は、操舵制御装
置14で得られた操舵角指令値に応じてアクチュエータ
を作動させ、ステアリング装置を駆動する。
The steering driving device 15 operates an actuator according to the steering angle command value obtained by the steering control device 14 to drive the steering device.

【0017】なお、実施例と請求の範囲との対応におい
て、白線3は基準線を、撮像装置10は撮像手段を、画
像処理装置11は画像処理手段を、操舵制御装置14は
操舵制御手段を、ステアリング駆動装置15はステアリ
ング駆動手段をそれぞれ構成している。
In the correspondence between the embodiment and the claims, the white line 3 represents a reference line, the imaging device 10 represents imaging means, the image processing device 11 represents image processing means, and the steering control device 14 represents steering control means. The steering driving device 15 constitutes a steering driving means.

【0018】次に、本実施例の作用を説明する。図4
は、本実施例におけるデータの流れを示す図である。図
4において、画像処理手段11で算出された白線データ
(x,θ)は操舵制御装置14に送出され、この白線デ
ータに基づいて、標準目標点距離Tおよび限界目標点距
離Wが操舵制御装置14によって算出される。これら標
準目標点距離データTおよび限界目標点距離データW、
そして白線傾きデータθに基づいて、L[m]先の前方注
視点における走行目標点距離tが操舵制御装置14によ
って算出される。そして、この走行目標点距離tおよび
白線距離データxに基づいて、操舵角S(x,t)が操
舵制御装置14によって算出され、この操舵角データS
はステアリング駆動装置15に送出される。以下、この
算出手順についてそれぞれ説明を行うが、白線データ算
出方法については上述のごとくその説明を省略する。
Next, the operation of this embodiment will be described. FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a data flow in the present embodiment. In FIG. 4, the white line data (x, θ) calculated by the image processing means 11 is sent to the steering control device 14, and the standard target point distance T and the limit target point distance W are calculated based on the white line data. 14 is calculated. These standard target point distance data T and limit target point distance data W,
Then, based on the white line inclination data θ, the steering control device 14 calculates the travel target point distance t at the forward fixation point L [m] ahead. Then, a steering angle S (x, t) is calculated by the steering controller 14 based on the travel target point distance t and the white line distance data x, and the steering angle data S
Is sent to the steering drive 15. The calculation procedure will be described below, but the description of the white line data calculation method will be omitted as described above.

【0019】(1) 標準目標点、限界目標点 本実施例の特徴は、車両1の旋回時においてその内輪差
により車両1の側部が内側にある白線3を越えないよう
に操舵制御がなされる点である。そこで、車両1が旋回
時に内側白線3を越えないための条件について、図5を
参照して検討する。
(1) Standard target point and limit target point A feature of the present embodiment is that, when the vehicle 1 turns, the steering control is performed so that the side of the vehicle 1 does not cross the white line 3 inside due to the inner wheel difference. It is a point. Therefore, a condition for the vehicle 1 not to cross the inner white line 3 when turning will be discussed with reference to FIG.

【0020】図5(a)は白線3の曲線半径r1が小さい
場合、(b)は曲線半径r2が大きい場合を示す図であ
る。いま、車両の中心を前輪タイヤの中心としたとき、
図5に示すように車両1の側部が内側白線3との接線に
なるようにして走行する場合を仮定すると、前輪中心O
1、O2から白線3までの距離w1、w2は w1=(k/sinα)−r12=(k/sinβ)−r2 (k:前輪−後輪間のトレッド、α、β:操舵角) で表される(この場合、車両の最も内側部と曲線路の中
心とを結ぶ曲線半径がr2>r1であるからw1>w2とな
る)。ここで、前輪中心O1、O2と白線3の曲線中心O
とを結ぶ線(つまり白線3の半径)と白線3との交点P
1、P2における白線3の接線c1、c2のなす角(接線
角)は、図5に示すように操舵角α、βと等しいことが
幾何学的に証明できるので、この関係を用いて距離wを
一般式で表すと、 w=(k/sinΘ)−r ……(1) (Θは接線角、すなわち白線3の傾き) となる。この距離wを限界目標点距離Wとする。
FIG. 5A shows a case where the curve radius r 1 of the white line 3 is small, and FIG. 5B shows a case where the curve radius r 2 is large. Now, when the center of the vehicle is the center of the front wheel tires,
Assuming a case where the vehicle 1 travels so that the side of the vehicle 1 is tangent to the inner white line 3 as shown in FIG.
1, the distance w 1 from O 2 to the white line 3, w 2 are w 1 = (k / sinα) -r 1 w 2 = (k / sinβ) -r 2 (k: front wheel - tread between the rear wheels, alpha , Β: steering angle) (in this case, w 1 > w 2 because the radius of the curve connecting the innermost part of the vehicle and the center of the curved road is r 2> r 1 ). Here, the center O 1 , O 2 of the front wheels and the center O of the curve of the white line 3
(The radius of the white line 3) and the intersection P of the white line 3
1, the tangent c 1, the angle between c 2 white lines 3 in P 2 (tangent angle), the steering angle as shown in FIG. 5 alpha, because equal and β is geometrically be demonstrated, using the relationship When the distance w is represented by a general formula, w = (k / sinΘ) −r (1) (Θ is a tangent angle, that is, the inclination of the white line 3). This distance w is defined as a limit target point distance W.

【0021】一方、車両1の直進時には走行路の中央を
走行するものとして設定し、車両1の左右にある白線の
距離データの平均値を車両1の目標点距離とする。この
距離を標準目標点距離Tとする。
On the other hand, when the vehicle 1 travels straight, the vehicle 1 is set to travel in the center of the travel path, and the average value of the distance data of the white lines on the left and right of the vehicle 1 is set as the target point distance of the vehicle 1. This distance is defined as a standard target point distance T.

【0022】(2) 走行目標点 図6は、車両1の旋回時における走行目標点の設定手順
を説明するための図である。図6において、上述の標準
目標点距離Tを走行目標点距離tとするならば、車両1
は図中の点線に示す経路上に走行目標点が設定されて走
行することになるが、本実施例では、車両1の旋回時に
おいて徐々に内側白線3に近付き、曲線部の中間点を境
にして今度は内側白線3から徐々に遠ざかるような経路
(図中の1点鎖線)上に走行目標点が設定されている。
(2) Travel Target Point FIG. 6 is a diagram for explaining a procedure for setting a travel target point when the vehicle 1 turns. In FIG. 6, if the standard target point distance T is set as the traveling target point distance t, the vehicle 1
The vehicle travels with the travel target point set on the route indicated by the dotted line in the figure. In this embodiment, the vehicle gradually approaches the inner white line 3 when the vehicle 1 turns, and This time, the traveling target point is set on a route (indicated by a one-dot chain line in the figure) that gradually moves away from the inner white line 3.

【0023】いま、車両1が図6に示すように走行路の
直線部から曲線部に向って走行している場合を考える。
車両1の進行方向前方に複数の前方注視点、例えばd
i-1、di、di+1を設定し、前方注視点diにおいてその
横方向に走行目標点Tgを設けたとすれば、この走行目
標点Tgから内側白線3までの距離(以下、走行目標点
距離と称する)t(n)を次式で与える。 t(n)=T-|[{θ(i)-θ(i-1)}+{θ(i+1)-θ(i)}]/2|×ε (t(n)>W+γ) …(2) t(n)=W+γ (t(n)≦W+γ) ……(3) (ただし|X|はXの絶対値を表す) ここに、θ(i-1)、θ(i)、θ(i+1)はそれぞれの前方注
視点における白線3の接線角、γはオフセット値、εは
比例定数である。
Now, consider a case where the vehicle 1 is traveling from a straight portion to a curved portion of the travel path as shown in FIG.
A plurality of forward fixation points, for example, d ahead of the vehicle 1 in the traveling direction
i-1, d i, sets the d i + 1, if provided the travel target point T g in the transverse direction in the forward gaze point d i, the distance from the travel target point T g to the inner white line 3 ( Hereinafter, referred to as a travel target point distance) t (n) is given by the following equation. t (n) = T− | [{θ (i) −θ (i−1)} + {θ (i + 1) −θ (i)}] / 2 | × ε (t (n)> W + γ) (2) t (n) = W + γ (t (n) ≦ W + γ) (3) (where | X | represents an absolute value of X) where θ (i−1 ), Θ (i), θ (i + 1) are the tangent angles of the white line 3 at the respective forward fixation points, γ is the offset value, and ε is the proportionality constant.

【0024】(2)式は差分(微分)式であり、走行路が
直線部である場合は白線3の接線角(つまり傾き)の微
分値は0であるためt(n)=Tであるが、曲線部の入口に
近付くにつれてt(n)<Tとなり、走行目標点Tgは内側
白線3に向って徐々に近付く。また、曲線の曲率によっ
て白線3の接線角の微分値が定まるので、曲線の曲率が
変化すればそれに従ってt(n)も変化する。そして、曲線
部の中間点を境として、走行路が曲線部の出口に近付く
につれてt(n)は増加し、走行目標点Tgは内側曲線3か
ら徐々に離れて直線部において再度t(n)=Tとなる。
Equation (2) is a difference (differential) equation. When the traveling road is a straight line, the differential value of the tangent angle (that is, the slope) of the white line 3 is 0, so that t (n) = T. but, t (n) <T becomes closer to the entrance of the curved portions, the travel target point the T g gradually approaches toward the inner white line 3. Further, since the differential value of the tangent angle of the white line 3 is determined by the curvature of the curve, if the curvature of the curve changes, t (n) changes accordingly. Then, t (n) increases as the traveling path approaches the exit of the curved portion, with the middle point of the curved portion as a boundary, and the traveling target point T g gradually separates from the inner curve 3 and again becomes t (n) in the linear portion. ) = T.

【0025】t(n)=W+γにおいて車両1の上方から平
面的に見ると、その側部は内側白線3に接する。そこ
で、(2)式においてt(n)がW+γより小さくなると、
(3)式によって走行目標点Tgがそれ以上内側白線3に
近付かないように制限がかけられる。
When viewed from above the vehicle 1 at t (n) = W + γ, its side portion contacts the inside white line 3. Then, when t (n) becomes smaller than W + γ in the equation (2),
(3) limit is applied to the travel target point T g is not approach more inward white line 3 by formula.

【0026】なお、(1)式における白線3の曲線半径r
は、前方注視点di-1、di+1における白線3の距離デー
タx(i-1)、x(i+1)および傾きデータθ(i-1)、θ(i+1)
から求められるが、その算出手順は省略する。
The curve radius r of the white line 3 in the equation (1)
Is the forward gaze point d i-1, d i of the white line 3 in + 1 distance data x (i-1), x (i + 1) and inclination data θ (i-1), θ (i + 1)
, But the calculation procedure is omitted.

【0027】(3) 操舵角 本実施例では、重回帰分析により操舵角Sの演算を行っ
ている。本発明者は、その詳細について既に出願を行っ
ているので(特願平3−68571号明細書)、本実施
例ではその概略についてのみ説明する。
(3) Steering Angle In this embodiment, the steering angle S is calculated by multiple regression analysis. Since the present inventor has already filed an application for the details (Japanese Patent Application No. 3-68571), only the outline will be described in this embodiment.

【0028】走行路の曲線部においては、車両前方の白
線3の距離データの変化に遅れて操舵角の変化が同じよ
うな変化として現れる。そこで、所定時間後における操
舵角Sを、そのときの白線3の距離データの変化によっ
て重回帰分析により推定すれば適切な値が得られる。重
回帰式の中ではこのデータを無数に定義できるが、実験
の結果、現在、過去(1)、およびさらに手前の過去(2)
で十分であることが確認されている。従って、入力すべ
き値としては、現在の白線距離データx(n)、1制御周
期前のデータx(n-1)および2制御周期前のデータx(n-
2)である。この場合、所定時間後における操舵角Sを示
す関係式(回帰関数式f)は、 S=k1×(x(n)-t)+k2×(x(n-1)-t)+k3×(x(n-2)-t) =k1×x(n)+k2×x(n-1)+k3×x(n-2)+d ……(4) (但し、k1、k2、k3、dは定数、nは離散的な時刻) で表される。これら定数は、実際の白線距離データおよ
び実操舵角に基づいて重回帰分析法により導出される。
In the curved portion of the traveling road, a change in the steering angle appears as a similar change later than a change in the distance data of the white line 3 in front of the vehicle. Therefore, an appropriate value can be obtained by estimating the steering angle S after a predetermined time by a multiple regression analysis based on a change in the distance data of the white line 3 at that time. In the multiple regression equation, this data can be defined innumerably, but as a result of the experiment, the present, the past (1), and the previous past (2)
Has been found to be sufficient. Therefore, the values to be input include the current white line distance data x (n), the data x (n-1) one control cycle before, and the data x (n-n) two control cycles before.
2). In this case, a relational expression (regression function expression f) indicating the steering angle S after a predetermined time is: S = k 1 × (x (n) −t) + k 2 × (x (n−1) −t) + k 3 × (x (n−2) −t) = k 1 × x (n) + k 2 × x (n−1) + k 3 × x (n−2) + d (4) (where k 1 and k 2 , k 3 and d are constants, and n is a discrete time). These constants are derived by a multiple regression analysis method based on the actual white line distance data and the actual steering angle.

【0029】図7〜図9は、本発明者による操舵制御の
シミュレーション結果を示す図である。条件としては、
道路幅が4[m]、曲線部の曲率半径r=15[m]、車速10
[km/h]であり、t=2、0、4[m]の3種類について
シミュレーションを行った。これら図に示すように、t
の値を変化させるだけで忠実に指定されたtの位置で車
両が走行していることが理解できる。
FIGS. 7 to 9 are diagrams showing simulation results of steering control by the inventor. The condition is
The road width is 4 m, the radius of curvature r of the curved part is 15 m, and the vehicle speed is 10
[km / h], and simulations were performed for three types of t = 2, 0 , and 4 [m]. As shown in these figures, t
It can be understood that the vehicle is traveling at the position of t which is faithfully designated only by changing the value of.

【0030】従って、本実施例によれば、車両1の旋回
時にその側部が内側白線3に接するような操舵制御を行
ったので、従来のように曲りくねった道を走行する場合
にも実際に車両が走行する経路がセンターラインや車道
境界線等の基準線を越えることがなく、従って、曲率が
様々に変化する現実の道路等にも適用が可能となる。
Therefore, according to the present embodiment, the steering control is performed such that the side of the vehicle 1 comes into contact with the inside white line 3 when the vehicle 1 turns, so that even when the vehicle 1 travels on a meandering road as in the prior art, Therefore, the route on which the vehicle travels does not cross a reference line such as a center line or a roadway boundary line, so that the present invention can be applied to an actual road or the like whose curvature changes variously.

【0031】しかも、単純に道の真ん中を走行させる場
合に比較して、曲線部内における経路がより直線に近く
なり、この曲線部内において操舵角を大きくとる必要が
ないため、車両旋回時の操舵保持力を低くすることがで
きる。このため、旋回時における車両1の横方向に作用
する加速度を減少することができ、旋回時の走行速度を
車両安定域の限界まで上昇させることが可能となる。さ
らに、道の真ん中を走行させる場合に比較して走行距離
の短縮化を図ることができ、省エネ走行にも効果的であ
る。
Further, as compared with a case where the vehicle is simply driven in the middle of the road, the route in the curved portion becomes closer to a straight line, and it is not necessary to increase the steering angle in the curved portion. Power can be reduced. Therefore, the acceleration acting in the lateral direction of the vehicle 1 during turning can be reduced, and the running speed during turning can be increased to the limit of the vehicle stable region. Furthermore, the traveling distance can be reduced as compared with the case of traveling in the middle of the road, which is also effective for energy saving traveling.

【0032】なお、本発明の自律走行車両の操舵制御装
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。一例として、上述の一実施例では
ステアリング装置の操舵角の制御のみを行っていたが、
白線の傾きデータを用いて車速を制御することも可能で
ある。たとえば、車速をv、標準車速をVとすれば、 v=V-|[{θ(i)-θ(i-1)}+{θ(i+1)-θ(i)}/2]|×ε´ (v>0)……(5) (但しε´は比例定数) なる式で車速vを制御することができる。(5)式からも
明らかなように、車速vは車両1が直線部を走行してい
る場合にv=Vであり、曲線部の入口に近くなるにつれ
て徐々に減速し、曲線部の出口に近くなると再度加速し
てv=Vとなる。
The details of the steering control apparatus for an autonomous vehicle according to the present invention are not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. As an example, in the above-described embodiment, only the steering angle of the steering device is controlled.
It is also possible to control the vehicle speed using the inclination data of the white line. For example, if the vehicle speed is v and the standard vehicle speed is V, v = V− | [{θ (i) −θ (i−1)} + {θ (i + 1) −θ (i)} / 2] | × ε ′ (v> 0) (5) (where ε ′ is a proportional constant) The vehicle speed v can be controlled by the following equation. As is apparent from the equation (5), the vehicle speed v is v = V when the vehicle 1 is traveling in a straight line portion, gradually decreases as the vehicle 1 approaches the entrance of the curved portion, and reaches the exit of the curved portion. When it approaches, it accelerates again and becomes v = V.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、車両が内側基準線からはみ出さないように内側基
準線の接線方向に沿って走行する走行経路を求め、この
走行経路に沿って車両を走行させるように操舵制御を行
ったので、曲率が様々に変化する現実の道路等にも適用
が可能となる。しかも、単純に道の真ん中を走行させる
場合に比較して旋回時における経路がより直線に近くな
り、操舵角を大きくとる必要がないため、車両旋回時の
操舵保持力を低くすることができる。このため、旋回時
における車両の横方向に作用する加速度を減少すること
ができ、旋回時の走行速度を車両安定域の限界まで上昇
させることが可能となる。さらに、道の真ん中を走行さ
せる場合に比較して走行距離の短縮化を図ることがで
き、省エネ走行にも効果的である。
As described in detail above, according to the present invention, the inner base is provided so that the vehicle does not protrude from the inner reference line.
A driving route that travels along the tangential direction of the quasi-line is determined, and steering control is performed so that the vehicle travels along this traveling route, so it can be applied to actual roads with various curvatures. Become. Moreover, as compared with the case where the vehicle simply travels in the middle of the road, the route at the time of turning becomes closer to a straight line, and it is not necessary to increase the steering angle, so that the steering holding force at the time of turning the vehicle can be reduced. For this reason, the acceleration acting in the lateral direction of the vehicle at the time of turning can be reduced, and the running speed at the time of turning can be increased to the limit of the vehicle stable region. Furthermore, the traveling distance can be reduced as compared with the case of traveling in the middle of the road, which is also effective for energy saving traveling.

【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自律走行車両の操舵制
御装置の回路構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration of a steering control device for an autonomous traveling vehicle according to an embodiment of the present invention.

【図3】自律走行車両の外観を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an appearance of an autonomous traveling vehicle.

【図4】一実施例のデータの流れを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a data flow of one embodiment.

【図5】限界目標点距離の算出方法を説明するための図
である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a method of calculating a limit target point distance.

【図6】走行目標点距離の算出方法を説明するための図
である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of calculating a travel target point distance.

【図7】一実施例による車両の操舵制御のシミュレーシ
ョン結果を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a simulation result of the steering control of the vehicle according to one embodiment.

【図8】図7と同様の図である。FIG. 8 is a view similar to FIG. 7;

【図9】図7と同様の図である。FIG. 9 is a view similar to FIG. 7;

【図10】従来の自律走行車両における目標走行点の設
定位置の一例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing an example of a set position of a target traveling point in a conventional autonomous traveling vehicle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

a 車両 b、c 基準線 d 走行路 e 撮像手段 f 画像処理手段 g 操舵制御手段 h ステアリング駆動手段 1 自律走行車両 2、10 撮像装置 3 白線 11 画像処理装置 12 地図情報装置 13 走行制御装置 14 操舵制御装置 15 ステアリング駆動装置 Reference Signs List a Vehicle b, c Reference line d Running path e Imaging means f Image processing means g Steering control means h Steering drive means 1 Autonomous traveling vehicle 2, 10 Imaging device 3 White line 11 Image processing device 12 Map information device 13 Travel control device 14 Steering Control device 15 Steering drive

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 少なくとも左右2本の基準線で規定され
る走行路に沿って走行する自律走行車両の操舵制御装置
において、 前記車両の前方の路面を撮影する撮像手段と、 前記撮像手段で得られた画像に基づいて、前記基準線の
位置を算出する画像処理手段と、 前記画像処理手段で得られた基準線に基づいて、前記車
両の前方所定距離の位置に複数の目標点を設定し、当該
目標点に対応する内側基準線上の所定の点の接線角を算
出し、算出した接線角に基づいて前記車両を前記内側基
準線の接線方向に沿って走行させるときに車両が前記内
側基準線からはみ出さないようにするための限界目標点
距離を算出し、前記複数の目標点と前記内側基準線上の
前記所定の点とを結ぶ線上において、前記内側基準線上
の所定の点との距離が前記限界目標点距離となるように
走行経路を求め、この走行経路に沿って車両を走行させ
る操舵角信号を出力する操舵制御手段と、 前記操舵制御手段で得られた操舵角信号に応じてステア
リング装置を駆動するステアリング駆動手段とを備えた
ことを特徴とする自律走行車両の操舵制御装置。
1. A steering control device for an autonomous vehicle that travels along a traveling path defined by at least two right and left reference lines, wherein: an imaging unit that captures an image of a road surface in front of the vehicle; Image processing means for calculating the position of the reference line based on the obtained image; and the vehicle based on the reference line obtained by the image processing means.
A plurality of target points are set at predetermined distances in front of both,
Calculates the tangent angle of a given point on the inner reference line corresponding to the target point
Out, and based on the calculated tangent angle,
When traveling along the tangential direction of the reference line, the vehicle
Limit target point so that it does not protrude from the side reference line
Calculate the distance, on the plurality of target points and the inner reference line
On the line connecting the predetermined point, on the inner reference line
A steering control means for obtaining a travel route so that the distance to the predetermined point is the limit target point distance, and outputting a steering angle signal for causing the vehicle to travel along the travel route; and And a steering drive means for driving a steering device in accordance with the steering angle signal.
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