JP2805823B2 - 車両進路制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《発明の分野》 この発明は、ファジィ制御を用いて車両の進路を制御
する車両進路制御装置に関する。

《発明の概要》 この発明は、車両前方に位置する障害物または目標物
に対応して進路を変更する場合の操舵量の算出をファジ
ィ推論によりおこなうものである。

《従来技術とその問題点》 従来、前方を走行する車両までの距離を測定し、適度
な間隔を保持して追随する装置がある。この装置を搭載
した車両は、直線移動や軌道走行の場合は前方の車両と
適度の間隔を保ちながら追随して走行することが可能で
あるが、無軌道でしかも前方車両が旋回して走行する場
合は追随することが不可能である。

《発明の目的》 この発明は上記の問題点を解消するためになされたも
ので、その目的とするところは、前方の目標車両が旋回
した場合にも確実に進路を変更して追随することができ
る車両進路制御装置を提供することにある。

《発明の構成と効果》 この発明は、上記目的を達成するために、 前方車両もしくは車両前方の障害物までの距離をそれ
ぞれ測定する１対の距離センサと、 これらのセンサにより測定された距離を比較し、これ
らのセンサにより測定された距離の差を出力する比較器
と、 上記比較器から出力された距離の差の変化を検出し出
力する微分器と、 上記比較器および微分器の出力を、予め出力ごとに設
定されているメンバシップ関数の適合度に変換する変換
手段と、 入力された適合度に基づきファジィ推論ルールを用い
て操舵量を算出するファジィ処理部と、 を備えたことを特徴とする。

この発明はこのように、車両前方に位置する障害物ま
たは目標物の水平方向の傾きを一対のセンサで測定し、
その距離の差およびその距離差の変化量から車両の最適
な操舵量を算出して車両の進路変更をおこなう。

その結果、車両の走行中に追随する目標物を見失った
り、障害物に衝突することが防止される。

また、車両の操舵量算出にファジィ制御を用いため、
種々に変化する検出結果を処理するソフトも比較的簡単
に構成され、しかも処理速度が高速でおこなわれるた
め、車両が高速で走行している場合でも充分な応答性が
得られる。

《実施例の説明》 次にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明に係る車両進路制御装置の実施例
を示すブロック図である。

この実施例は、一対の距離センサから得られる測定デ
ータにもとづいて、車両の進路と速度の両方を制御をす
るものである。

図において、超音波距離センサ１は、コントロール回
路11、送信回路12、受信回路13、発信器14、受信器15か
ら構成され、発信器14から送られる超音波が測定対象物
体に反射されて受信器15に到達する時間から対象物体ま
での距離L1が求められ比較器16、26へ送られる。

同様に構成された超音波距離センサ２からも対象物体
までの距離L2が測定されて比較器16、26へ送られる。

比較器16は入力さた距離L1、L2を比較しその差（L1−
L2）を距離差s1として、微分器17およびファジィ制御部
18へ送る。

微分器17は、入力された距離差s1の変化量を検出し変
化量s2としてファジィ制御部18へ送る。

ファジィ制御部18は、入力された距離差s1および変化
量s2の大小に基づきファジィ推論をおこなって、操舵量
ｅを算出しハンドルコントローラ19へ送る。

ハンドルコントローラ19は、入力された操舵量ｅに基
づきハンドル10を回転駆動する。

一方、比較器26は入力された距離L1、L2のうち小さい
値と、予め設定されている適性距離とを比較し、その差
を微分器27およびファジィ制御部28ヘ送る。

微分器27は、入力された距離差の変化量を検出してフ
ァジィ制御部28へ送る。

ファジィ制御部28は、入力された距離差および変化量
の大小に基づきファジィ推論をおこなって、車両速度を
算出しモータコントローラ29へ送る。

モータコントローラ29は、入力された車両速度に基づ
きモータ20の回転速度を調整する。

また、この実施例では、ファジィ制御部18、28からの
出力を、図中の破線で示すように、いったん別の制御部
３に記憶し、前方車両の進路変更位置まで、自車両が移
動してからコントローラ19を動作させることもできる。
つまりこの場合は前方車両とほぼ同一の走行軌跡で追随
することができる。

制御部３は、CPU4、メモリ５、バス６等により構成さ
れ、比較器26に入力される適正距離の設定もおこなうこ
とができる。

なお上記比較器16で検出される距離L1、L2の差とは、
前方の追随目標の車両が進路を変更した場合の車両旋回
の度合いを表すものである。具体的には、第４図に示す
ように、センサ１、２を備えた車両８が前方を走行する
目標車両９に追随して走行している状態で、前方の車両
９が進路を右に変更した場合、その旋回角θを距離L1、
L2の差から得ることができる。つまり前方の車両が直進
状態である場合は、センサ１、２の測定距離L1、L2が常
に等しい値であるが、前方の車両９が旋回すると測定距
離L1、L2の値が互いに増減して異なってくる。そこで互
いの測定距離の差とセンサ１、２間の設置距離から車両
９の旋回角度θを知ることができる。

また第５図に示すように、センサ１、２を備えた車両
８の走行中、前方に障害物が検知された場合、例えばそ
の障害物が走行範囲の限界となる壁状のものであれば、
その障害物の配置状況をセンサ１、２の測定した距離L
1、L2およびその差から知ることができる。図では、壁
Ｗが車両の進行方向に対して緩やかに一方に傾斜してい
るので、その傾斜の程度をセンサ１、２の測定した距離
L1、L2の差から検出し、車両を右方向に旋回させれば、
車両８を停止や後退させることなく、障害を回避するこ
とができる。

第２図は、第１図に示したファジィ制御部18の構成を
示すブロック図である。

図において、入力装置としての比較器16、微分器17
は、それぞれ検出した距離差s1、変化量s2をサンプル・
ホールド回路31、32へ送る。

サンプル・ホールド回路31、32は入力された距離差s
1、変化量ｓを所定間隔で保持し、入力信号x1、x2とし
てファジィ推論装置33へ送る。

ファジィ推論装置33は、入力信号x1、x2のメンバシッ
プ関数の適合度（メンバシップ値）に応じて、ブロック
34のファジィ・ルールに基づいた最適の出力値をファジ
ィ推論により演算し、その結果を非ファジィ化した後、
出力信号ｙとして増幅回路35へ送る。ブロック34に格納
されているファジィ・ルールは、入力された距離差およ
びその変化量の大きさの程度を前件部とし、操舵量の大
きさを後件部としたものであり、２つの入力量の組合せ
から49通りのルールが設定されている。

なお図に示すファジィ・ルール内容は、車両が前方の
目標に追随する場合についての操舵量を求めるものであ
り、前方の障害を回避する場合のルールは、図示した後
件部内容と異なる。

増幅回路35は、出力信号ｙを増幅して操舵量ｅに変換
した後、出力装置であるハンドルコントローラ19へ送
る。

なお、第１図のファジィ制御部28を中心としたモータ
20の制御についてもほぼ同様な構成で制御がおこなわれ
る。

第３図は、ファジィ推論装置33に入力される入力x1、
x2をファジィ化し、さらに演算結果を具体的な出力ｙに
非ファジィ化する際に用いられるメンバシップ関数を示
すグラフである。図ａは距離差s1を示す入力x1と各ファ
ジィラベルの適合度を表すメンバシップ関数である。図
ｂは変化量s2を示す入力x2と各ファジィラベルの適合度
を表すメンバシップ関数である。これら各図の横軸はそ
れぞれの検出レベルを表す。

さらに図ｃは操舵量ｅを示す出力ｙに関するメンバシ
ップ関数である。

以上のように構成されたこの車両進路制御装置は、車
両の前方に位置する目標車両または障害物までの距離を
一対のセンサ１、２で測定し、得られた距離の差および
その距離差の変化量を求め、さらにファジィ推論を用い
て車両の最適な操舵量を算出して進路変更をおこなう。

その結果、前方の車両に追随して走行する場合は、前
方の車両が進路を変更しても自動的に追随することがで
き、従来の単なる速度制御をするだけの装置のように、
追随目標物を見失うことがなくなる。

また、単独で走行中、前方に障害物を発見した場合
は、その障害の配置状況を平面的に把握し、障害を効果
的に回避する進路を求めて車両を旋回させることが可能
になり、車両を停止や後退させることなく障害物との衝
突を防止することができる。

これらの車両制御に関する処理は、主に処理速度が高
速であるファジィ制御部18、28によりおこなわれるた
め、車両が高速で走行している場合についても充分な応
答性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る車両進路制御装置の実施例の構
成を示すブロック図、第２図はファジィ制御部の構成を
示すブロック図、第３図はファジィ推論装置に設定され
ているメンバシップ関数を示すグラフ、第４図は目標に
追随する際の動作説明図、第５図は障害物を回避する際
の動作説明図である。 １……超音波距離センサ ２……超音波距離センサ ３……制御部 ４……CPU ５……メモリ ６……バス ８……車両 ９……車両 10……ハンドル 11……コントロール回路 12……送信回路 13……受信回路 14……発信器 15……受信器 16……比較器 17……微分器 18……ファジィ制御部 19……ハンドルコントローラ 20……モータ 21……コントロール回路 22……送信回路 23……受信回路 24……発信器 25……受信器 26……比較器 27……微分器 28……ファジィ制御部 29……モータコントローラ 31……サンプル・ホールド回路 32……サンプル・ホールド回路 33……ファジィ推論装置 35……増幅回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前方車両もしくは車両前方の障害物までの
   距離をそれぞれ測定する１対の距離センサと、 これらのセンサにより測定された距離を比較し、これら
   のセンサにより測定された距離の差を出力する比較器
   と、 上記比較器から出力された距離の差の変化を検出し出力
   する微分器と、 上記比較器および微分器の出力を、予め出力ごとに設定
   されているメンバシップ関数の適合度に変換する変換手
   段と、 入力された適合度に基づきファジィ推論ルールを用いて
   操舵量を算出するファジィ処理部と、 を備えたことを特徴とする車両進路制御装置。