JP2844243B2 - Automatic traveling device - Google Patents

Automatic traveling device

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JP2844243B2
JP2844243B2 JP2069006A JP6900690A JP2844243B2 JP 2844243 B2 JP2844243 B2 JP 2844243B2 JP 2069006 A JP2069006 A JP 2069006A JP 6900690 A JP6900690 A JP 6900690A JP 2844243 B2 JP2844243 B2 JP 2844243B2
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vehicle
speed
target route
maximum allowable
traveling
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真之助 石田
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Honda Motor Co Ltd
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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  • Controls For Constant Speed Travelling (AREA)
  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)
  • Navigation (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、走行路を探索しながら車両の自動走行を行
わせる自動走行装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an automatic traveling device that allows a vehicle to travel automatically while searching for a traveling road.

従来技術 最近、自ら走行路を探索しながら、その走行路上に最
適な目標経路を設定して、車両がその目標経路上を走行
するべく車両の走行制御を行わせるようにした自動走行
装置が開発されている。
2. Description of the Related Art Recently, there has been developed an automatic traveling device that sets an optimal target route on a traveling route while searching for the traveling route by oneself and controls the traveling of the vehicle so that the vehicle travels on the target route. Have been.

この種の自動走行装置にあっては、車両の取り付けら
れた撮像装置により車両の進行方向の領域を撮像し、そ
の撮像された画像をサンプリングして、そのサンプリン
グ画像をデータ処理することによって道路エッジなどの
連続した線分の抽出を行い、その抽出された線分にもと
づいて車両の進行方向における走行可能領域を認識し、
その認識された走行可能領域内に車両走行の目標経路を
設定したうえで、現在検出されている車両の走行状態に
もとづいて車両がその目標経路上を走行するのに必要な
制御目標量を所定の演算処理によって求め、その求めら
れた制御目標量にしたがって目標経路に追従させるよう
な車両の走行制御を行わせるようにしている(特願昭63
−199610号参照)。
In this type of automatic traveling device, an image pickup device mounted on a vehicle captures an image of a region in the traveling direction of the vehicle, samples the captured image, and processes the sampled image to perform data processing on the road edge. Extract continuous line segments such as, and based on the extracted line segments, recognize the travelable area in the traveling direction of the vehicle,
After setting a target route for vehicle travel in the recognized travelable area, a control target amount necessary for the vehicle to travel on the target route is determined based on the currently detected travel state of the vehicle. , And the vehicle is controlled so as to follow the target route according to the obtained control target amount (Japanese Patent Application No. Sho 63).
-199610).

このような自動走行装置では、目標経路に追従させる
ような車両の走行制御を行わせる際、車速との協調をと
って、車両走行の安定性を図る必要がある。
In such an automatic traveling device, when performing traveling control of the vehicle so as to follow the target route, it is necessary to achieve coordination with the vehicle speed and to stabilize the traveling of the vehicle.

目的 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、走行可
能領域内に設定された目標経路に追従させるような車両
の走行制御を行わせる際、その目標経路におけるカーブ
部分の走行時に、そのカーブ部分の曲率に応じて予め設
定された最大許容横荷重または最大許容ヨーレートの値
から求められる最大許容速度に車速を制限して、車両走
行の安定性を向上させるようにした自動走行装置を提供
するものである。
Objective The present invention has been made in consideration of the above points, and when performing traveling control of a vehicle to follow a target route set in a travelable area, when traveling on a curve portion in the target route, An automatic traveling apparatus that limits the vehicle speed to a maximum allowable speed determined from a value of a maximum allowable lateral load or a maximum allowable yaw rate that is set in advance according to the curvature of the curve portion and improves the stability of vehicle traveling. To provide.

構成 以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について
詳述する。
Configuration Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本発明による自動走行装置にあっては、第1図に示す
ように、車両の進行方向の領域を撮像することができる
ように車両に取り付けられたビデオカメラなどによる撮
像部1と、その撮像部1によって撮像された画像をデー
タ処理して道路エッジなどの連続した線分の抽出を行う
画像処理部2と、その抽出された連続した線分にしたが
って道路などの車両の走行可能領域を認識する走行可能
領域認識部3と、その認識された走行可能領域内に車両
走行の目標経路を設定する目標経路設定部4と、車両の
走行速度vを検出する車速センサ6,車両の走行にともな
うヨー方向の角速度変化分であるヨーレートΥを検出す
るヨーレートセンサ7および車両の操舵によるタイヤ角
度δを検出する舵角センサ8などの各センサ出力に応じ
てそのときの車両の走行状態を検出して、その検出され
た車両の走行状態にもとづいて車両が目標経路上を走行
するのに必要な操舵の制御目標量を所定の演算処理によ
って求める経路制御部5と、その求められた制御目標量
にしたがって車両の操舵を行わせるステアリング制御部
9およびステアリング駆動部10と、前記目標経路の曲率
にしたがって車両走行の最大許容速度を求め、車速がそ
の最大許容速度を越えることがないように制御する車速
制御部11と、その車速制御部11から出される車速制限の
制御指令に応じて、スロットルモータおよびブレーキソ
レノイドバルブなどからなるアクチュエータ13の駆動を
適宜行わせて、車両のスロットル開度およびブレーキ圧
の制御をなすアクチュエータ制御部12とによって構成さ
れている。
In an automatic traveling apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 1, an imaging unit 1 such as a video camera attached to a vehicle so as to be able to image an area in the traveling direction of the vehicle, and the imaging unit 1. An image processing unit 2 that performs data processing on an image captured by 1 to extract a continuous line segment such as a road edge, and recognizes a travelable area of a vehicle such as a road according to the extracted continuous line segment. A travelable area recognition unit 3, a target route setting unit 4 for setting a target route for vehicle travel in the recognized travelable area, a vehicle speed sensor 6 for detecting a travel speed v of the vehicle, a yaw accompanying the travel of the vehicle The running of the vehicle at that time is determined according to the output of each sensor such as a yaw rate sensor 7 for detecting a yaw rate で corresponding to a change in angular velocity in the direction and a steering angle sensor 8 for detecting a tire angle δ due to steering of the vehicle. A path control unit 5 for detecting a state and determining a steering control target amount required for the vehicle to travel on a target path based on the detected traveling state of the vehicle by a predetermined calculation process; A steering control unit 9 and a steering drive unit 10 for steering the vehicle according to the controlled target amount, and a maximum allowable speed of the vehicle traveling according to the curvature of the target route, and the vehicle speed does not exceed the maximum allowable speed. The vehicle speed control unit 11 controls the throttle 13 of the vehicle in accordance with a vehicle speed limit control command issued from the vehicle speed control unit 11 so as to drive the actuator 13 including a throttle motor and a brake solenoid valve. An actuator control unit 12 controls the degree and the brake pressure.

実際には、画像処理部2,走行可能領域認識部3,目標経
路設定部4,経路制御部5および車速制御部11はマイクロ
コンピュータによって置き換えられる。また、そのコン
ピュータにステアリング制御部9,アクチュエータ制御部
12をも含めることも可能である。
Actually, the image processing unit 2, the travelable area recognition unit 3, the target route setting unit 4, the route control unit 5, and the vehicle speed control unit 11 are replaced by a microcomputer. The computer also has a steering control unit 9, an actuator control unit
It is possible to include 12 as well.

撮像部1におけるビデオカメラとしては、標準レンズ
によるもの以外に、車速や走行中の道路状況などに応じ
た適切な画像が得られるように望遠レンズや広角レンズ
によるものが設けられ、また夜間用などに赤外線カメラ
や超高感度カメラなどの特殊なビデオカメラが複数設け
られており、コンピュータの制御下において、それら複
数のビデオカメラが車速の撮像画像の状態などに応じて
適宜切り換えられて使用されるようになっている。
As a video camera in the imaging unit 1, a camera using a telephoto lens or a wide-angle lens is provided in addition to a camera using a standard lens so that an appropriate image can be obtained according to a vehicle speed or a road condition during traveling. Are provided with a plurality of special video cameras such as an infrared camera and an ultra-high-sensitivity camera. Under the control of a computer, the plurality of video cameras are appropriately switched and used according to the state of a captured image at a vehicle speed and the like. It has become.

また、撮像特性が同一の2台のビデオカメラを並設し
て、2眼立体視による画像を得るようにすることも可能
である。
It is also possible to arrange two video cameras having the same imaging characteristics in parallel to obtain an image by binocular stereovision.

画像処理部2における道路エッジなどの連続した線分
の抽出は、以下のようにして行われる。
The extraction of continuous line segments such as road edges in the image processing unit 2 is performed as follows.

まず、撮像部1から送られてくる撮像画像をサンプリ
ングして、そのサンプリングされた入力画像を微分処理
することによって画像エッジの検出の処理を行わせたう
えで、画像処理部2内に設けられた自動しきい値設定回
路により、そのときの入力画像の濃淡の程度に応じた最
適しきい値を自動的に設定して、そのエッジ画像の2値
化を行わせる。
First, a sampled image sent from the image pickup unit 1 is sampled, and the sampled input image is differentiated to perform image edge detection processing. The automatic threshold value setting circuit automatically sets an optimum threshold value according to the density of the input image at that time, and binarizes the edge image.

なおその際、入力画像の2値化を先に行わせたうえ
で、エッジ検出のための微分処理を行わせるようにして
もよい。また、2値化を行わせる代わりに、画像の濃淡
を表現した多値化を行わせるようにしてもよい。
At that time, the binarization of the input image may be performed first, and then the differentiation processing for edge detection may be performed. Further, instead of performing binarization, multi-value conversion expressing the shading of an image may be performed.

次いで、そのエッジ検出され、2値化または多値化さ
れた処理画像にもとづいて、X−Y座標上の線分をρ−
θ座標上の点であらわす座標変換を行わせる公知手法で
あるHough変換処理を行わせることにより、連続性のあ
る点列を結合したり、連続性のない孤立した点を除去し
たりして、例えば第2図に示すような道路エッジの連続
した線分の情報を得る。
Next, based on the edge-detected and binarized or multi-valued processed image, a line segment on the XY coordinate is defined as ρ-
By performing a Hough transformation process, which is a known method of performing coordinate transformation represented by a point on the θ coordinate, a continuous point sequence is combined, or an isolated point having no continuity is removed, For example, information on a continuous line segment of a road edge as shown in FIG. 2 is obtained.

ここで、θはX−Y座標上の直線からその座標の原点
におろした垂線の角度であり、またρはその垂線の長さ
である。例えば、第10図に示すX−Y座標上の線分L
は、第11図に示すようにρ−θ座標上における点O1とし
てあらわされる。
Here, θ is the angle of the perpendicular drawn from the straight line on the XY coordinate to the origin of the coordinate, and ρ is the length of the perpendicular. For example, a line segment L on the XY coordinates shown in FIG.
Is represented as a point O1 on the ρ-θ coordinates as shown in FIG.

なおその際、2値化された処理画像にもとづいて、エ
ッジ追跡の処理を行わせて連続性をもった画像のエッジ
部分をわり出すようにしてもよい。また、画像エッジの
連続性を求めるためのHough変換処理およびエッジ追跡
処理などの複数の処理を並列的に行わせ、それら各処理
結果から総合的に判断するようにすれば、より精度の高
い道路エッジの情報を求めることができるようになる。
さらに、車両の走行にともなって入力画像の領域成長を
行いながら前述の連続性ある画像エッジの抽出のための
処理を行えば、より精度の高い道路エッジの情報の抽出
を行うことができるようになる。
In this case, based on the binarized processed image, an edge tracking process may be performed to extract an edge portion of the image having continuity. In addition, a plurality of processes such as a Hough transform process and an edge tracing process for obtaining continuity of an image edge are performed in parallel, and a comprehensive judgment is made based on a result of each of the processes. Edge information can be obtained.
Further, if the processing for extracting the above-described continuous image edge is performed while growing the area of the input image as the vehicle travels, more accurate road edge information can be extracted. Become.

走行可能領域認識部3は、撮像部1におけるビデオカ
メラによって撮像される画像が遠近投影によるものであ
るため、第2図に示すような遠近投影による道路エッジ
の画像を第3図に示すような遠近投影の影響をなくした
道路エッジの画像を変換する公知手法である射影変換処
理を行う。
Since the image captured by the video camera in the imaging unit 1 is based on the perspective projection, the travelable area recognition unit 3 uses the perspective projection road image shown in FIG. 2 as shown in FIG. A projection conversion process, which is a known method for converting an image of a road edge in which the influence of perspective projection is eliminated, is performed.

なおその射影変換特性は、ビデオカメラの遠近投影の
特性にしたがって、予め走行可能領域認識部3に設定さ
れている。
The projection conversion characteristics are set in advance in the travelable area recognition unit 3 in accordance with the characteristics of the perspective projection of the video camera.

そして、走行可能領域認識部3は、射影変換処理され
た道路エッジの画像にもとづいて、例えば第4図に示す
ように、連続した道路エッジE1,E2間を、撮像部1の撮
像方向すなわち車両14の進行方向をY軸方向としたとき
のX−Y座標上における車両の走行可能領域RAとして認
識する。
Then, based on the image of the road edge subjected to the projective transformation processing, the travelable area recognition unit 3 connects the continuous road edges E1 and E2 between the continuous road edges E1 and E2 as shown in FIG. It is recognized as the vehicle travelable area RA on the XY coordinates when the traveling direction of the fourteenth is the Y-axis direction.

なお、第4図において、P点は車両14の現在位置を示
すもので、撮像部1のビデオカメラによる撮像領域の下
端中央がP点としてX−Y座標上の原点の位置にくるよ
うに、予めビデオカメラの車両に対する搭載位置が設定
されている。
In FIG. 4, the point P indicates the current position of the vehicle 14, and the center of the lower end of the imaging area of the video camera of the imaging unit 1 is set as the point P at the origin position on the XY coordinates. The mounting position of the video camera with respect to the vehicle is set in advance.

次に、走行可能領域認識部3において認識された走行
可能領域である車両前方の道路が認識されると、目標経
路設定部4において、その認識された道路上における車
両の最適な走行経路となる目標経路が以下のようにして
設定される。
Next, when the road ahead of the vehicle, which is the driveable area recognized by the driveable area recognition unit 3, is recognized, the target route setting unit 4 becomes the optimal travel route of the vehicle on the recognized road. The target route is set as follows.

その目標経路は、後述するように、道路形状および車
速をも考慮したうえで、そのときの車両の走行状況に適
するように設定されるのが望ましいが、基本的には、認
識された道路が狭いかまたは広いかによって以下のよう
にして一律に設定される。
The target route is desirably set so as to be suitable for the running condition of the vehicle at that time, taking into account the road shape and the vehicle speed, as described later. It is set uniformly as follows depending on whether it is narrow or wide.

すなわち、目標経路設定部4において、道路幅が一定
以上の広軌道であると判断された場合には、例えば第4
図に示すように、左側通行路の場合、道路の左側の基準
となるエッジから例えば1.5m程度の所定の隔離幅wをも
ってその基準エッジに沿う目標経路OCを設定する。
That is, when the target route setting unit 4 determines that the road width is a wide orbit having a certain width or more, for example, the fourth
As shown in the figure, in the case of a left-hand traffic road, a target route OC is set along the reference edge with a predetermined separation width w of, for example, about 1.5 m from the reference edge on the left side of the road.

また、目標経路設定部4において、道路幅が一定未満
の狭軌道であると判断された場合には、特に図示しない
が、その道路の中央に目標経路を設定する。
When the target route setting unit 4 determines that the track is a narrow track with a road width smaller than a certain value, the target route is set at the center of the road, though not particularly shown.

そしてその設定された目標経路のX−Y座標上におけ
る位置のデータが、目標経路設定部4の内部メモリに記
憶される。
Then, data of the position of the set target route on the XY coordinates is stored in the internal memory of the target route setting unit 4.

なお、X−Y座標上における走行可能領域および目標
経路の尺度は、撮像部1におけるビデオカメラの倍率に
よって決定される。
Note that the scale of the travelable area and the target route on the XY coordinates is determined by the magnification of the video camera in the imaging unit 1.

第4図中、P点からO点に至るまでの軌跡は、後述す
るように、経路制御部5の制御下において車両の操舵制
御がなされることにより、P点にいる車両が目標経路OC
に合流するまでの走行経路を示している。O点は、その
ときの車両の目標経路OCへの合流位置となる。
In FIG. 4, the trajectory from the point P to the point O is controlled by the steering control of the vehicle under the control of the route control unit 5 so that the vehicle at the point P moves to the target route OC.
Shows a traveling route until the vehicle merges with the vehicle. The point O is the position where the vehicle joins the target route OC at that time.

また本発明では、車両の走行状態を検出して、その検
出された走行状態にしたがい、以下のように道路におけ
る最適な車両の目標経路を設定するようにすることも可
能である。
In the present invention, it is also possible to detect the running state of the vehicle and set an optimal target path of the vehicle on the road as described below according to the detected running state.

すなわち、目標経路設定部4において、例えば、車速
センサ6によって検出された車両の走行速度を読み込ん
で、そのときの車速が予め設定されたしきい値以下の低
速域内にあれば、第5図(a)に示すように、道路の形
状に沿うように目標経路OCを設定する。
That is, the target route setting unit 4 reads, for example, the traveling speed of the vehicle detected by the vehicle speed sensor 6, and if the vehicle speed at that time is within a low-speed range equal to or less than a preset threshold value, FIG. As shown in a), the target route OC is set so as to follow the shape of the road.

同様に、そのときの車速が予め設定されたしきい値を
越える高速域内にあれば、第5図(b)に示すように、
曲りくねった道路を走行する場合、車両の作用する横方
向の加速度ができるだけ軽減されるような緩い曲率をも
った目標経路OCを道路内に設定する。
Similarly, if the vehicle speed at that time is within a high-speed range exceeding a preset threshold value, as shown in FIG.
When traveling on a winding road, a target route OC having a gentle curvature is set in the road so that the lateral acceleration acting on the vehicle is reduced as much as possible.

次に、道路上における目標経路が設定されたら、経路
制御部5において、車両をその目標経路に合流させるた
めの制御目標量が、以下のように演算処理によって求め
られる。
Next, when a target route on the road is set, the route control unit 5 calculates a control target amount for causing the vehicle to join the target route by an arithmetic process as follows.

その際、ここでは、制御対象を車両の舵角に設定し、
現在検出されている車両の走行状態からこれから先の走
行経路を予測し、その車両の予測経路と目標経路との偏
差から車両がその目標経路上を走行するための舵角補正
量を求め、その舵角補正量を制御目標量として、その舵
角補正量にしたがって車両の走行制御を行わせるように
している。
At this time, here, the control target is set to the steering angle of the vehicle,
A future traveling route is predicted from the traveling state of the currently detected vehicle, and a steering angle correction amount for the vehicle traveling on the target route is obtained from a deviation between the predicted route of the vehicle and the target route. The traveling control of the vehicle is performed according to the steering angle correction amount, with the steering angle correction amount as a control target amount.

具体的には、例えば、車両の走行状態から、現在の進
行方向をY軸方向としたときのY軸方向の一定距離先に
おけるX軸上の車両到達位置を予測し、その予測位置と
Y軸方向の一定距離先における目標経路上の前記同一の
X軸上にある目標位置との偏差に応じた舵角補正量を求
めるようにしている。
Specifically, for example, a vehicle arrival position on the X axis at a certain distance in the Y axis direction when the current traveling direction is the Y axis direction is predicted from the traveling state of the vehicle, and the predicted position and the Y axis A steering angle correction amount corresponding to a deviation from a target position on the same X-axis on the target route at a certain distance in the direction is calculated.

いま、例えば第6図に示すように、P点にある車両14
を目標経路OCに合流させる場合を考えてみる。
Now, for example, as shown in FIG.
Let's consider a case in which is merged with the target route OC.

まず、車速センサ6によって検出された車両の現在車
速v(m/s)にもとづいて、P点にある車両のtm秒後に
おけるY軸上の距離L(m)(L=v×tm)が求めら
れ、そのY軸上におけるP点から距離Lだけ離れたC点
と目標経路OCとの間の偏差xl、すなわちtm秒後における
目標経路OC上の位置に比例した値がわり出される。
First, the vehicle speed current vehicle speed v of the vehicle detected by the sensor 6 on the basis of the (m / s), the distance L (m) (L = v × t on Y axis after t m seconds of the vehicle in the point P m ) is determined, the deviation x l, i.e. put out value instead of the usual proportional to the position on the target course OC at t m seconds after between its Y C point and the target route away from the point P by a distance L on the axis OC It is.

同様に、ヨーレートセンサ7によって検出される車両
のヨーレートΥ(rad/s)にもとづいて車両の予測経路A
Cがわり出され、Y軸上のC点からの予測経路ACの偏差x
m、すなわちtm秒後における予測経路AC上の位置に比例
した値が以下のようにして求められる。
Similarly, the predicted path A of the vehicle based on the yaw rate Υ (rad / s) of the vehicle detected by the yaw rate sensor 7
C is calculated and the deviation x of the predicted route AC from the point C on the Y axis
m , that is, a value proportional to the position on the predicted route AC after t m seconds is obtained as follows.

いま、予測径路ACが描く円弧の半径をRとしたとき、
xmは次式によって与えられる。
Now, assuming that the radius of the arc drawn by the predicted route AC is R,
x m is given by:

xm=R−{R2−(v×tm1/2 =R−R{1−(v×tm/R21/2 ここで、R≫v×tmとすると、 xm≒R−R{1−(v×tm/R)2/2} =v2×tm 2/2R =L2/2R …(1) また、 Υ=v/R …(2) であるので、(1),(2)式から、 xm=L2・Υ/2v …(3) なお、ヨーレートΥの符号としては、例えば予測経路
ACが左曲りのときを正とする。
x m = R− {R 2 − (v × t m ) 21/2 = R−R {1− (v × t m / R 2 ) 21/2 where R≫v × t m When, x m ≒ R-R { 1- (v × t m / R) 2/2} = v 2 × t m 2 / 2R = L 2 / 2R ... (1) the, Υ = v / R ... (2) Therefore, from Equations (1) and (2), x m = L 2 · Υ / 2v (3) Note that the sign of the yaw rate 例 え ば is, for example, a prediction path
When AC turns left, it is defined as positive.

そして、各求められた偏差xlとxmとの差e(e=xl
xm)に応じて車両の修正すべきヨーレートΔΥが下記式
にしたがって求められる。
Then, a difference e (e = x l −) between the obtained deviations x l and x m is obtained.
x m ), the yaw rate ΔΥ of the vehicle to be corrected is determined according to the following equation.

ΔΥ=e×2v/L2 …(4) 次いで、舵角センサ8によって検出されたP点におけ
る車両のタイヤ角度δがとり込まれ、車両を目標経路OC
に合流させるためのタイヤ角度の制御目標量δ′が以下
のようにして決定される。
ΔΥ = e × 2v / L 2 (4) Next, the tire angle δ of the vehicle at the point P detected by the steering angle sensor 8 is acquired, and the vehicle is moved to the target route OC.
Is determined as follows.

いま、第7図に示す関係にあって、 R≫lのとき、 δ≒l/R …(5) となり、(2),(5)式から δ=(l/v)Υ …(6) が得られる。ここで、lはホイールベースである。 Now, in the relationship shown in FIG. 7, when R≫1, δ ≒ l / R (5), and from equations (2) and (5), δ = (l / v) Υ (6) Is obtained. Here, 1 is a wheel base.

したがって、(6)式の関係からして、車両の修正す
べきヨーレートΔΥに応じたタイヤ角度の修正分Δδ
は、次式によって与えられる。
Therefore, based on the relationship of equation (6), the correction amount Δδ of the tire angle corresponding to the yaw rate ΔΥ to be corrected of the vehicle
Is given by:

Δδ=(l/v)ΔΥ …(7) ここで、車速vに対する舵角の一般式であるl=l
(1+Kv2)を考慮すると、(7)式から Δδ=ΔΥ{l(1+Kv2)/v} …(8) となる。
Δδ = (l / v) ΔΥ (7) where l = l which is a general formula of the steering angle with respect to the vehicle speed v
In consideration of (1 + Kv 2 ), from Expression (7), Δδ = ΔΥ {l (1 + Kv 2 ) / v} (8)

Kは、タイヤ特性やホイールベースなどの車両特性に
よって決まる一定の係数である。
K is a constant coefficient determined by vehicle characteristics such as tire characteristics and wheelbase.

そして、車両を目標経路OCに合流させるためのタイヤ
角度の制御目標量δ′は、 δ′=δ+Δδ …(9) として求められる。
Then, the control target amount δ ′ of the tire angle for joining the vehicle to the target route OC is obtained as follows: δ ′ = δ + Δδ (9)

ステアリング制御部9は、経路制御部5からの制御目
標量δ′に応じてステアリング駆動部10に駆動指令を出
力し、ステアリング駆動部10によりステアリングの駆動
を適宜なさしめて、車両を目標経路OCへ合流させるよう
な操舵を行わせる。
The steering control unit 9 outputs a drive command to the steering drive unit 10 in accordance with the control target amount δ ′ from the route control unit 5 and appropriately drives the steering by the steering drive unit 10 to move the vehicle to the target route OC. The steering that joins is performed.

以上の処理が、予めその処理に要する時間を見込んだ
所定の制御周期をもってくり返し行われ、それにより車
両の走行が進むにしたがって、各制御周期ごとに逐次認
識された走行可能領域内に設定されていくい目標経路OC
に追従する車両の走行制御が継続的に行われる。
The above processing is repeatedly performed in a predetermined control cycle in consideration of the time required for the processing in advance, and as the traveling of the vehicle progresses, it is set in the travelable area sequentially recognized in each control cycle. Target route OC
The running control of the vehicle that follows is continuously performed.

本発明では、このような自動走行装置において、特
に、走行可能領域内に設定される目標経路の曲率にした
がって、車両の最大許容横荷重または最大許容ヨーレー
トなどの車両特性から、車両がその目標経路を走行する
ときの最大許容速度を求める手段と、その求められた最
大許容速度以下になるように車両の走行速度を制限する
手段とをとるようにしている。
According to the present invention, in such an automatic traveling device, in particular, according to the vehicle characteristics such as the maximum allowable lateral load or the maximum allowable yaw rate of the vehicle, the vehicle is moved to the target route according to the curvature of the target route set in the travelable area. And means for determining the maximum permissible speed when the vehicle travels, and means for restricting the traveling speed of the vehicle so as to be equal to or less than the obtained maximum permissible speed.

それら各手段は、具体的に、以下のようにして実行さ
れる。
Each of these means is specifically executed as follows.

まず、車速制御部11において、目標経路設定部4から
与えられるX−Y座標上における目標経路のデータにも
とづいて、その目標経路の曲率半径Rxをわり出し、予め
内部メモリに登録されている車両特性としての最大許容
横荷重Gmaxの値を用いて、以下の演算式から曲率判決Rx
の目標経路を通過する際の最大許容速度Vmaxを求める。
First, the vehicle speed control unit 11 calculates the radius of curvature Rx of the target route on the basis of the data of the target route on the XY coordinates given from the target route setting unit 4, and calculates the vehicle radius registered in the internal memory in advance. Using the value of the maximum allowable lateral load Gmax as a characteristic, the curvature judgment Rx
The maximum allowable speed Vmax when passing through the target route is determined.

また、車速制御部11の内部メモリに、車両特性として
最大許容ヨーレートΥmaxを予め登録しておき、その最
大許容ヨーレートΥmaxから、以下の演算式により曲率
半径Rxの目標経路を通過する際の最大許容速度Vmaxを求
めるようにしてもよい。
In addition, the maximum allowable yaw rate 車 両 max is registered in advance in the internal memory of the vehicle speed control unit 11 as the vehicle characteristic, and the maximum allowable yaw rate Υmax is calculated from the maximum allowable yaw rate Υmax by using the following calculation formula when the vehicle passes through the target path having the radius of curvature Rx. The speed Vmax may be obtained.

Υmax=Vmax/Rx …(12) ∴Vmax=Rx・Υmax …(13) 車両の最大許容横荷重Gmaxまたは最大許容ヨーレート
Υmaxは、路面が濡れているかまたは乾いているかの程
度によって、第8図または第9図に示すような特性をも
って変化するものである。
Υmax = Vmax / Rx (12) ∴Vmax = Rx · Υmax (13) The maximum allowable lateral load Gmax or the maximum allowable yaw rate Υmax of the vehicle depends on whether the road surface is wet or dry, as shown in FIG. It changes with the characteristics shown in FIG.

そのため、第8図または第9図に示す特性にしたがっ
て、路面の濡れまたは乾きの程度に応じた最大許容横荷
重Gmaxまたは最大許容ヨーレートΥmaxの各値を予め求
めてメモリに登録しておき、路面の実際の濡れまたは乾
きの程度を検出して、その検出結果に応じてメモリから
所定の最大許容横荷重Gmaxまたは最大許容ヨーレートΥ
maxの値を読み出すようにする。
Therefore, in accordance with the characteristics shown in FIG. 8 or FIG. 9, each value of the maximum allowable lateral load Gmax or the maximum allowable yaw rate Υmax according to the degree of wetness or dryness of the road surface is previously obtained and registered in the memory, and The actual degree of wetness or dryness is detected, and a predetermined maximum allowable lateral load Gmax or maximum allowable yaw rate Υ is stored in the memory according to the detection result.
Read the value of max.

路面の濡れまたは乾きの程度を検出する具体的な手段
としては、例えば、ビデオカメラによって走行可能領域
を撮像したときの画像の輝度に応じて路面の濡れの程度
または乾きの程度を判定するようにすればよい。
As a specific means for detecting the degree of wetness or dryness of the road surface, for example, as to determine the degree of wetness or dryness of the road surface according to the brightness of the image when the travelable area is captured by a video camera do it.

そして、車速制御部11は、車両の走行速度がその最大
許容速度Vmaxを越えることがないような車速制限の制御
指令をアクチュエータ制御部12に与える。
Then, the vehicle speed control unit 11 gives the actuator control unit 12 a control command for limiting the vehicle speed such that the running speed of the vehicle does not exceed the maximum allowable speed Vmax.

アクチュエータ制御部12は、車速センサ6によって検
出された実際の車速vを読み込みながら、車速制限の制
御指令に応じて、車速vが最大許容速度Vmaxを越えるこ
とがないようにアクチュエータ13を適宜駆動して、車両
のスロットル開度およびブレーキ圧の制御を行う。
While reading the actual vehicle speed v detected by the vehicle speed sensor 6, the actuator control unit 12 appropriately drives the actuator 13 according to the vehicle speed limit control command so that the vehicle speed v does not exceed the maximum allowable speed Vmax. Thus, the throttle opening and the brake pressure of the vehicle are controlled.

第12図に、本発明における制御フローを示している。 FIG. 12 shows a control flow in the present invention.

効果 以上、本発明による自動走行装置にあっては、車両に
取り付けられた撮像装置により車両の進行方向における
走行可能領域を探索しながら、その探索された走行可能
領域内に目標経路を設定して、その目標経路に追従させ
るための車両の走行制御を行わせる際、目標経路の曲率
に応じて予め設定された最大許容横荷重または最大許容
ヨーレートの値から求められる最大許容速度に車速を制
限するようにしたもので、目標経路に沿うカーブ部分の
走行時に安定速度を確保して、車両走行の安定性を向上
させることができるという優れた利点を有している。
Effect As described above, in the automatic traveling device according to the present invention, the target route is set within the searched travelable region while searching for the travelable region in the traveling direction of the vehicle by the imaging device attached to the vehicle. When the vehicle is controlled to follow the target route, the vehicle speed is limited to a maximum allowable speed obtained from a value of a maximum allowable lateral load or a maximum allowable yaw rate set in advance according to the curvature of the target route. With such a configuration, there is an excellent advantage that a stable speed can be secured when traveling on a curved portion along the target route, and the stability of vehicle traveling can be improved.

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

第1図は本発明による自動走行装置の一実施例を示すブ
ロック構成図、第2図はビデオカメラによって撮像され
た画像のデータ処理を行うことによって得られた道路の
線分を示す図、第3図は第2図の画像を射影変換するこ
とによって得られた画像を示す図、第4図は認識された
道路エッジ間の走行可能領域に設定された目標経路の一
例を示す図、第5図(a),(b)は車両の低速時およ
び高速時に道路上に設定される目標経路をそれぞれ示す
図、第6図は目標経路と車両の予測経路との関係を示す
図、第7図は車両の舵角とその回転半径との関係を示す
図、第8図は路面の濡れまたは乾きの程度に応じた車両
の最大許容横荷重の特性図、第9図は路面の濡れまたは
乾きの程度に応じた車両の最大許容ヨーレートの特性
図、第10図はX−Y座標上の線分を示す図、第11図は第
10図の線分をHough変換したときのρ−θ座標上の点を
示す図、第12図は本発明における制御フローを示す図で
ある。 1……撮像部、2……画像処理部、3……走行可能領域
認識部、4……目標経路設定部、5……経路制御部、6
……車速センサ、7……ヨーレートセンサ、8……舵角
センサ、9……ステアリング制御部、10……ステアリン
グ駆動部、11……車速制御部、12……アクチュエータ制
御部、13……アクチュエータ、14……車両、RA……走行
可能領域、OC……目標経路
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an automatic traveling apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a view showing road segments obtained by performing data processing on an image taken by a video camera. FIG. 3 is a diagram showing an image obtained by projectively transforming the image of FIG. 2, FIG. 4 is a diagram showing an example of a target route set in a travelable area between recognized road edges, and FIG. FIGS. 7A and 7B show target routes set on the road at low and high speeds of the vehicle, respectively. FIG. 6 shows the relationship between the target route and the predicted route of the vehicle. Is a diagram showing the relationship between the steering angle of the vehicle and its turning radius, FIG. 8 is a characteristic diagram of the maximum allowable lateral load of the vehicle depending on the degree of wetness or dryness of the road surface, and FIG. Characteristic diagram of maximum allowable yaw rate of vehicle according to degree, FIG. 10 shows XY Shows a line segment on the target, Figure 11 is a
FIG. 10 is a diagram showing points on the ρ-θ coordinates when the line segment in FIG. 10 is subjected to the Hough transform, and FIG. 12 is a diagram showing a control flow in the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image pick-up part, 2 ... Image processing part, 3 ... Drivable area | region recognition part, 4 ... Target route setting part, 5 ... Route control part, 6
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. , 14 …… Vehicle, RA… Drivable area, OC …… Target route

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】車両に取り付けられた撮像装置により車両
の進行方向の領域を撮像する手段と、その撮像された画
像をデータ処理することにより連続した線分の抽出を行
う手段と、その抽出された連続した線分にもとづいて車
両の進行方向における走行可能領域を認識する手段と、
その認識された走行可能領域内に目標経路を設定する手
段と、車両の走行状態を検出する手段と、その検出され
た車両の走行状態にもとづいて車両が目標経路上を走行
するのに必要な制御目標量を求める手段と、その求めら
れた制御目標量にしたがって車両の走行制御を行う手段
とからなる自動走行装置において、前記目標経路の曲率
に応じた最大許容横荷重または最大許容ヨーレートの値
を予めその特性が記憶されたメモリから読み出す手段
と、そのメモリから読み出された値を用いて、車両がそ
の目標経路を走行するときの最大許容速度を求める手段
と、その求められた最大許容速度以下になるように車両
の走行速度を制限する手段とをとるようにしたことを特
徴とする自動走行装置。
1. A means for taking an image of an area in the traveling direction of a vehicle by an imaging device attached to the vehicle, a means for extracting a continuous line segment by processing data of the taken image, and Means for recognizing a travelable area in the traveling direction of the vehicle based on the continuous line segment,
Means for setting a target route within the recognized travelable area; means for detecting the running state of the vehicle; and means necessary for the vehicle to travel on the target route based on the detected running state of the vehicle. In an automatic traveling apparatus comprising: means for obtaining a control target amount; and means for controlling the traveling of the vehicle according to the obtained control target amount, a value of a maximum allowable lateral load or a maximum allowable yaw rate corresponding to the curvature of the target path. Means for reading the maximum allowable speed when the vehicle travels on the target route by using the values read from the memory, and means for obtaining the maximum allowable speed. Means for limiting the running speed of the vehicle so that the speed is equal to or lower than the speed.
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