JP2946484B2 - 道路条件による制御機能を具備した無人自動車システムの制御方法及び無人自動車システム - Google Patents

道路条件による制御機能を具備した無人自動車システムの制御方法及び無人自動車システム

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JP2946484B2
JP2946484B2 JP8359910A JP35991096A JP2946484B2 JP 2946484 B2 JP2946484 B2 JP 2946484B2 JP 8359910 A JP8359910 A JP 8359910A JP 35991096 A JP35991096 A JP 35991096A JP 2946484 B2 JP2946484 B2 JP 2946484B2
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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Fittings On The Vehicle Exterior For Carrying Loads, And Devices For Holding Or Mounting Articles (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する分野】本発明は、走行中の道路を監視す
るために固定及び可動カメラを用いた、道路条件による
制御機能を具備した無人自動車システムの制御方法及び
無人自動車システムに関する。
【0002】
【従来の技術】様々な形式の無人自動車システムが公知
である。一般的に、従来の無人自動車システムは、その
自動車が走行中の道路の像を撮る固定カメラを用いてい
る。像認識技術を用いることによって、これらの従来の
無人自動車システムは、道路の境界、障害物、所望の走
行経路及び現在の自動車走行方向を識別する。自動車が
走行している所望の走行経路及び方向に基づいて、従来
の無人自動車システムは、所望走行経路と自動車の現在
の走行経路との間の角度であるトレーシング角を計算す
る。そのトレーシング角に基づいて、トレーシング角が
なくなるように自動車のステアリング角が制御される。
【0003】サイトウ他の「無人自動車の移動方向及び
位置の計算システム及び計算方法」と題する米国特許第
4,819,169号は、そのような従来の無人自動車
システムを開示しており、この特許の開示内容は参考と
して本説明に含まれる。図3は、サイトウ特許の無人自
動車システムを裏付ける理論を示している。図3に示さ
れているように、サイトウ特許は、自動車103に取り
付けられた固定カメラ101を開示している。カメラ1
01は、視界境界線109及び111によって定められ
た視界を備えている。カメラ101は、それの視界の中
心線105が自動車の現在の走行経路に一致するように
配置されている。サイトウ特許に開示されているよう
に、像認識技術を用いることによって、道路境界200
及び300を決定することができる。道路境界200及
び300の決定に基づいて、所望走行経路107が決定
される。所望走行経路107は、所望走行経路が道路境
界200、300から離れる距離W1及びW2を選択的
に決めることによって定められる。所望走行経路107
及び現在の走行経路を定めた後、トレーシング角θを計
算する。トレーシング角に基づいて、公知のようにして
トレーシング角をなくすようにステアリング制御が実行
される。
【0004】前述したように、サイトウ特許に開示され
ているような従来の無人自動車システムは1つの固定カ
メラだけを用いている。そのような無人自動車システム
は、比較的直線的であるか、極なだらかにカーブした道
路での走行に限定される。急カーブのある道路で従来の
無人自動車システムを使用した場合、道路境界200、
300の一方がカメラ101の視界に入らない状況が発
生する。言い換えると、道路の急カーブのため、視界境
界線109及び111のうちの一方が対応の道路境界2
00、300と交差しない。その結果、カメラ101で
撮った像には適切な像認識に必要な十分な情報が含まれ
ないであろう。
【0005】
【発明の手段】 本発明の目的は、前記従来技術の問題
点を解決する、道路条件による制御機能を具備した無人
自動車システムの制御方法及び無人自動車システムを提
供することにある。より具体的には、急カーブのある道
路で走行することができる、道路条件による制御機能を
具備した無人自動車システムの制御方法及び無人自動車
システムを提供することにある。上記目的を達成するた
め、本発明の道路条件による制御機能を具備した無人自
動車システムの制御方法は、無人自動車システムの制御
方法であって、(a)自動車に固定された固定カメラで
像を入力する段階と、(b)前記自動車の現在の走行経
路と前記自動車の所望走行経路との間の角度であるトレ
ーシング角を前記固定カメラからの像に基づいて決定す
る段階と、(c)該トレーシング角が第1基準角度より
大きいかどうかを判断する段階と、(d)段階(c)に
おいて前記トレーシング角が第1基準角度より大きいと
判断された時、前記自動車に移動可能に取り付けられた
可動カメラを前記トレーシング角に基づいた所望角度位
置へ回転させる段階と、(e)段階(c)において前記
トレーシング角が第1基準角度より大きいと判断された
時、可動カメラで像を入力する段階と、(f)段階
(c)において前記トレーシング角が第1基準角度より
大きいと判断された時、該レーシング角を前記可動カメ
ラからの前記像に基づいて決定する段階と、(g)段階
(c)において前記トレーシング角が第1基準角度より
大きいと判断された時、段階(f)で決定された前記ト
レーシング角に基づいて前記自動車のステアリング角を
制御する段階とを有することを特徴とする。
【0006】また、上記目的を達成するため、本発明の
道路条件による制御機能を具備した無人自動車システム
は、自動車に固定された固定カメラと、前記自動車に移
動可能に取り付けられた可動カメラと、前記固定カメラ
及び前記可動カメラのうちの一方から選択的に像を入力
し、該入力した像に基づいてトレーシング角を決定し、
該トレーシング角に基づいて前記自動車のステアリング
角を制御する制御手段とを有することを特徴とする
らに、上記目的を達成するため、本発明の道路条件によ
る制御機能を具備した無人自動車システムの制御方法
は、無人自動車システムの制御方法であって、(a)自
動車に固定された固定カメラを用いて道路の像を撮る段
階と、(b)自動車に移動可能に取り付けられた可動カ
メラを用いて道路の像を撮る段階と、(c)前記固定カ
メラ及び前記可動カメラのうちの一方から選択的に像を
入力する段階と、(d)該入力した像に基づいてトレー
シング角を決定する段階と、(e)該トレーシング角に
基づいて前記自動車のステアリング角を制御する段階と
を有していることを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の道路条件による
制御機能を具備した無人自動車システムを示している。
図1に示されているように、本発明による無人自動車シ
ステムは、固定カメラ1と可動カメラ2とを備えてい
る。固定カメラ1は、従来の無人自動車システムの固定
カメラ101と同様にして固定軸11に取り付けられて
いる。可動カメラ2は、回転軸12に取り付けられてい
る。回転軸12には第1歯車32が取り付けられてい
る。第1歯車32は、第2歯車33と噛み合い関係にあ
り、第2歯車33は第3歯車31と噛み合い関係にあ
る。第3歯車31は、モータ3の軸に取り付けられてい
る。回転軸12に取り付けられた歯車55と、磁気セン
サ51、52及び53とによって従来の位置センサが形
成されている。磁気センサ51〜53は歯車55の歯の
通過を検出して、磁気センサ51〜53の出力パルスに
基づいて、回転軸12の位置を定めることができる。
【0008】本発明による無人自動車システムはさら
に、モータ駆動回路4と、カメラ制御回路6と、像処理
装置7と、中央制御装置8と、ハンドルステアリングコ
ントローラ9とを備えている。像処理装置7は、固定カ
メラ1及び可動カメラ2のうちの一方で撮った像を選択
的に入力する。像処理装置7は、これらの像をデジタル
化してから中央制御装置8へ送る。中央制御装置8は、
これらの像を演算して、後続の像を撮るカメラを固定カ
メラ1にするか、可動カメラ2にするかについて像処理
装置7に命令する。中央制御装置8はさらに、可動カメ
ラ2の所望位置に関する制御信号をカメラ制御装置6へ
送る。これらの命令に基づいて、カメラ制御装置6は、
可動カメラが中央制御装置8によって指示された所望位
置に到達するようにモータ3を駆動することをモータ駆
動回路4に命令する。可動カメラ2の移動の際に、カメ
ラ制御装置6は、磁気センサ51〜53の出力に基づい
て、可動カメラ2が所望位置に到達しているかどうかを
判断する。像処理装置7が受け取った像に基づいて、中
央制御装置8はトレーシング角θを決定して、そのトレ
ーシング角θをハンドルステアリングコントローラ9へ
送ると、このコントローラ9は公知のようにして無人自
動車のステアリングを制御する。
【0009】当業者には容易に理解されるように、モー
タ駆動回路4、カメラ制御装置6、像処理装置7、中央
制御装置及びハンドルステアリングコントローラ9は単
一のマイクロプロセッサで形成することができるが、ハ
ードウェア組み込み論理と1つまたは複数のマイクロプ
ロセッサとの組み合わせにすることもできる。次に、図
2を参照しながら無人自動車システムの作用を説明す
る。図2は、本発明による無人自動車システムの制御方
法を示している。制御方法を開始する時、無線自動車は
現在の走行経路が所望走行経路にほぼ一致した位置にあ
るものとする。そこで、ステップS10において、中央
制御装置8は、像処理装置7に固定カメラ1から像を入
力するように命令する。次に、ステップS20におい
て、像処理装置7は像をデジタル化して、そのデジタル
化した像を中央制御装置8へ送る。次に中央制御装置8
は、米国特許第4,819,169号に記載されている
ような公知の方法で、入力した像について像認識処理S
20を実行する。
【0010】前述したように、道路が急カ一ブして、固
定カメラ1の視界にステップS20の像認識処理を実行
するために必要な十分な情報が含まれてない場合があ
る。従って、ステップS30において、中央制御装置8
は、トレーシング角θが基準角度より大きいかどうかを
判断する。基準角度は、トレーシング角がその基準角度
に等しい場合には固定カメラ1の視界はまだ十分な情報
を与えることができるが、トレーシング角が基準角度よ
り相当に大きくなった場合、固定カメラ1の視界に像認
識処理を実行するために必要な十分な情報が含まれなく
なるようになる。当業者であれば容易に認識できるよう
に、基準角度は所望の作動特性に基づいて定めることが
できる。ステップS30において、トレーシング角θが
基準角度を越えない場合、ステップS40において中央
制御装置8はトレーシング角θをハンドルステアリング
コントローラ9へ送り、ハンドルステアリングコントロ
ーラ9は車両のステアリングを制御する。それから、処
理はステップSlOに戻る。
【0011】しかし、トレーシング角θが基準角度より
大きい場合、処理はステップS50へ進む。ステップS
50において、中央制御装置8は固定カメラ1に対する
可動カメラ2の所望角度位置(すなわち自動車の走行方
向)を出力する。所望作動特性に基づいて、可動カメラ
2の所望角度位置は、固定カメラ1及び可動カメラ2の
視界のそれぞれの中心線間の角度がトレーシング角θ
か、基準角度か、その間の角度か、トレーシング角θに
所定角度を加えた角度に等しくなるように設定すことが
できる。中央制御装置8によって出力された可動カメラ
2の所望角度位置に基づいて、カメラ制御装置6はモー
タ駆動回路4にカメラを所望角度位置に到達するように
時計回りまたは反時計回り方向に回転させることを命令
する。次に、カメラ制御装置6は、磁気センサ51〜5
3の出力に基づいてカメラ2の移動を監視して、可動カ
メラ2が所望角度位置に到達した時点で可動カメラ2の
回転を停止するようにモータ駆動回路4に命令する。
【0012】可動カメラ2が所望角度位置に到達した時
点で、カメラ制御装置6は所望角度位置に到達したこと
を表す信号を中央制御装置8へ出力する。次に、ステッ
プS60において、中央制御装置8は像処理装置7に可
動カメラ2で撮った像を入力することを命令する。次
に、ステップS70において、像処理装置7は可動カメ
ラ2から入力した像をデジタル化して、そのデジタル化
した像を中央制御装置8へ送る。次に、中央制御装置8
はステップS20と同様にして像認識処理を実行する。
言い換えると、可動カメラ2から撮ってデジタル化した
像に基づいて、中央制御装置8は再び道路境界200、
300及び所望走行経路107を定めることができる。
さらに、中央制御装置8は、固定カメラ1に対する可動
カメラ2の既知の角度位置に基づいて固定カメラ1及び
可動カメラ2の視界のそれぞれの中心線の角度差がわか
るので、中央制御装置8は自動車の現在の走行経路を定
めることもでき、これによってトレーシング角θを計算
することができる。ステップS80において、中央制御
装置8はトレーシング角θをハンドルステアリングコン
トローラ9へ出力し、ハンドルステアリングコントロー
ラ9はトレーシング角θに基づいていずれかの公知の方
法でステアリング制御を実行する。
【0013】次に、ステップS90において、中央制御
装置8は、像処理装置7に可動カメラ2で撮った像を入
力するように命令する。次に、ステップS100におい
て、像処理装置7は可動カメラ2から入力した像をデジ
タル化して、そのデジタル化した像を中央制御装置8へ
送る。次に、中央制御装置8はステップS20と同様に
して像認識処理を実行する。次に、ステップS110に
おいて、中央制御装置8は、トレーシング角θが第2基
準角度より小さいかどうかを判断する。第2基準角度
は、ステップS30で使用した基準角度と同じでもよい
が、異なった基準角度でもよい。ステップS30の基準
角度及び第2基準角度の両方は、所望作動特性に基づい
て設定することができる。トレーシング角θが第2基準
角度より小さくない場合、処理はステップS80に戻
る。トレーシング角θが第2基準角度より小さい場合、
処理はステップS10に戻り、そこで固定カメラ1で撮
った像に基づいたステアリング制御が再び実施される。
固定カメラ1と可動カメラ2とを切り換えることによっ
て、本発明の無人自動車システムは急カーブのある道路
を走行することができる。以上に本発明を説明してきた
が、様々な変更を加えることができることは明らかであ
ろう。そのような変更は、発明の精神及び鈍囲から逸脱
しないもとの見なされ、当業者には明らかであるような
変更は、請求の範囲に含まれると解釈される。本発明
は、上記の詳細な説明及び添付の図面から十分に理解さ
れるであろう。これらの図面は説明のためのものであっ
て、本発明を限定するものではない。
【発明の効果】 以上に説明したように、本発明によれ
ば、固定カメラと可動カメラを用いることによって、急
カーブのある道路で無人走行することができる。
【0014】以上に本発明を説明してきたが、様々な変
更を加えることができることは明らかであろう。そのよ
うな変更は、発明の精神及び範囲から逸脱しないもとの
見なされ、当業者には明らかであるような変更は、請求
の範囲に含まれると解釈される。本発明は、上記の詳細
な説明及び添付の図面から十分に理解されるであろう。
これらの図面は説明のためのものであって、本発明を限
定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による無人自動車システムを説明する図
である。
【図2】本発明による無人自動車システムの制御を示す
フローチャートである。
【図3】従来の無人自動車システムを裏付ける理論を説
明する槻略図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−167017(JP,A) 特開 昭63−314615(JP,A) 特開 平4−260106(JP,A) 特開 平3−118614(JP,A) 特開 平4−205403(JP,A) 特開 平2−48706(JP,A) 特開 平6−289139(JP,A) 特開 平8−221123(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G05D 1/02

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無人自動車システムの制御方法であっ
    て、 (a)自動車に固定された固定カメラで像を入力する段
    階と、 (b)前記自動車の現在の走行経路と前記自動車の所望
    走行経路との間の角度であるトレーシング角を前記固定
    カメラからの像に基づいて決定する段階と、 (c)該トレーシング角が第1基準角度より大きいかど
    うかを判断する段階と、 (d)段階(c)において前記トレーシング角が第1基
    準角度より大きいと判断された時、前記自動車に移動可
    能に取り付けられた可動カメラを前記トレーシング角に
    基づいた所望角度位置へ回転させる段階と、 (e)段階(c)において前記トレーシング角が第1基
    準角度より大きいと判断された時、可動カメラで像を入
    力する段階と、 (f)段階(c)において前記トレーシング角が第1基
    準角度より大きいと判断された時、該トレーシング角を
    前記可動カメラからの前記像に基づいて決定する段階
    と、 (g)段階(c)において前記トレーシング角が第1基
    準角度より大きいと判断された時、段階(f)で決定さ
    れた前記トレーシング角に基づいて前記自動車のステア
    リング角を制御する段階とを有することを特徴とする
    路条件による制御機能を具備した無人自動車システムの
    制御方法
  2. 【請求項2】 前記段階(g)は、段階(c)において
    前記トレーシング角が第1基準角度より大きいと判断さ
    れない時、段階(b)で決定された前記トレーシング角
    に基づいて前記自動車の前記ステアリング角を制御する
    ことを特徴とする請求項1記載の道路条件による制御機
    能を具備した無人自動車システムの制御方法
  3. 【請求項3】 前記段階(g)の後に続いて、 (h)段階(c)において前記トレーシング角が第1基
    準角度より大きいと判断された時、前記可動カメラで像
    を入力する段階と、 (i)段階(h)で入力された該像に基づいてトレーシ
    ング角を決定する段階と、 (j)段階(i)で決定された該トレーシング角が第2
    基準角度より小さいかどうかを判断する段階と、 (k)段階(j)において段階(i)で決定された前記
    トレーシング角が第2基準角度より小さいと判断された
    時、段階(a)に戻る段階とをさらに有することを特徴
    とする請求項1記載の道路条件による制御機能を具備し
    た無人自動車システムの制御方法
  4. 【請求項4】 前記段階(k)の後に続いて、 (l)段階(j)において段階(i)で決定された前記
    トレーシング角が第2基準角度より小さくはないと判断
    された時、段階(g)に戻る段階をさらに有することを
    特徴とする請求項3記載の道路条件による制御機能を具
    備した無人自動車システムの制御方法
  5. 【請求項5】 自動車に固定された固定カメラと、 前記自動車に移動可能に取り付けられた可動カメラと、 前記固定カメラ及び前記可動カメラのうちの一方から選
    択的に像を入力し、該入力した像に基づいてトレーシン
    グ角を決定し、該トレーシング角に基づいて前記自動車
    のステアリング角を制御する制御手段とを有することを
    特徴とする道路条件による制御機能を具備した無人自動
    車システム
  6. 【請求項6】 前記制御手段は、前記制御手段が前記固
    定カメラから像を入力した時に前記トレーシング角を第
    1基準角度と比較して、前記トレーシング角が第1基準
    角度より大きい場合、前記可動カメラの所望角度位置を
    発生するようになっており、 前記可動カメラを前記所望角度位置へ移動させる移動手
    段をさらに有しており、前記トレーシング角が第1基準
    角度より大きい時、前記制御手段は前記可動カメラを選
    択して、前記移動手段が前記可動カメラを前記所望角度
    位置へ移動させた後に前記可動カメラから像を入力する
    ようにしたことを特徹とする請求項5記載の道路条件に
    よる制御機能を具備した無人自動車システム
  7. 【請求項7】 前記移動手段は、 前記可動カメラを取り付けた回転軸と、 モータと、 該モータで発生した動力を前記回転軸に伝達して前記回
    転軸を回転させる歯車装置と、 前記可動カメラの角度位置に合致した前記回転軸の角度
    位置を感知する位置感知手段と、 前記可動カメラが前記所望角度位置に到達するように、
    前記回転軸の前記感知した角度位置に基づいて前記モー
    タの作動を制御するモータ制御手段とを有していること
    を特徴とする請求項6記載の道路条件による制御機能を
    具備した無人自動車システム
  8. 【請求項8】 前記制御手段は、前記可動カメラから像
    を入力した時に前記トレーシング角を第2基準角度と比
    較して、前記トレーシング角が第2基準角度より小さい
    場合、像を入力するカメラとして前記固定カメラを選択
    するようにしたことを特徴とする請求項6記載の道路条
    件による制御機能を具備した無人自動車システム
  9. 【請求項9】 前記可動カメラを所望角度位置へ移動さ
    せる移動手段をさらに有していることを特徴とする請求
    項5記載の道路条件による制御機能を具備した無人自動
    車システム
  10. 【請求項10】 前記移動手段は、 前記可動カメラを取り付けた回転軸と、 モータと、 該モータで発生した動力を前記回転軸に伝達して前記回
    転軸を回転させる歯車装置と、 前記可動カメラの角度位置に合致した前記回転軸の角度
    位置を感知する位置感知手段と、 前記可動カメラが前記所望角度位置に到達するように、
    前記回転軸の前記感知した角度位置に基づいて前記モー
    タの作動を制御するモータ制御手段とを有していること
    を特徴とする請求項9記載の道路条件による制御機能を
    具備した無人自動車システム
  11. 【請求項11】 前記制御手段は、前記可動カメラから
    像を入力した時に前記トレーシング角を基準角度と比較
    して、前記トレーシング角が前記基準角度より小さい場
    合、像を入力するカメラとして前記固定カメラを選択す
    るようにしたことを特徴とする請求項5記載の道路条件
    による制御機能を具備した無人自動車システム
  12. 【請求項12】 無人自動車システムの制御方法であっ
    て、 (a)自動車に固定された固定カメラを用いて道路の像
    を撮る段階と、 (b)自動車に移動可能に取り付けられた可動カメラを
    用いて道路の像を撮る段階と、 (c)前記固定カメラ及び前記可動カメラのうちの一方
    から選択的に像を入力する段階と、 (d)該入力した像に基づいてトレーシング角を決定す
    る段階と、 (e)該トレーシング角に基づいて前記自動車のステア
    リング角を制御する段階とを有していることを特徴とす
    道路条件による制御機能を具備した無人自動車システ
    ムの制御方法
  13. 【請求項13】(f)前記段階(c)が前記固定カメラ
    からの像を入力した時、前記トレーシング角を第1基準
    角度と比較する段階と、 (g)前記トレーシング角が第1基準角度より大きい場
    合、前記可動カメラの所望角度位置を発生する段階と、 (h)前記可動カメラを前記所望角度位置へ移動させる
    段階とをさらに有しており、 前記トレーシング角が前記第1基準角度より大きい時、
    前記段階(c)は前記可動カメラを選択して、前記移動
    手段が前記可動カメラを前記所望角度位置へ移動させた
    後に前記可動カメラから像を入力するようにしたことを
    特徴とする請求項12記載の道路条件による制御機能を
    具備した無人自動車システムの制御方法
  14. 【請求項14】(i)前記段階(c)が前記可動カメラ
    からの像を入力した時、前記トレーシング角を第2基準
    角度と比較する段階をさらに有しており、前記トレーシ
    ング角が第2基準角度より小さい場合、前記段階(c)
    は像を入力するカメラとして前記固定カメラを選択する
    ようにしたことを特徴とする請求項13記載の道路条件
    による制御機能を具備した無人自動車システムの制御方
  15. 【請求項15】(f)前記段階(c)が前記可動カメラ
    からの像を入力した時、前記トレーシング角を基準角度
    と比較する段階をさらに有しており、 前記トレーシング角が前記基準角度より小さい場合、前
    記段階(c)は像を入力するカメラとして前記固定カメ
    ラを選択するようにしたことを特徴とする請求項12記
    載の道路条件による制御機能を具備した無人自動車シス
    テムの制御方法
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