JP3598597B2 - 無人車の走行制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、所定の走行経路に従って走行する無人車の走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、移動体を誘導する装置には、主に艦船用として、ジャイロセンサ等の角度センサを用いて移動体の移動方向を検出し、検出した移動方向と移動速度に基づいて現在位置を算出し、移動体を予め定められた経路へ誘導する慣性航法を用いたものがある。
【０００３】
また、主に飛行体用として、ビーコン等から出力される電波によって移動体の現在位置を求めて移動体を誘導する、電波を利用した航法を用いたものや、さらに、主に地上移動体用として、地上に設置された電磁誘導線等の地上誘導線を利用した航法を用いたもの等がある。
【０００４】
ところで、上述した従来の航法を、無人車が定められた経路を正確に移動するよう制御する無人車の走行制御装置に利用した場合、慣性航法においては、検出した移動方向や移動速度に誤差が含まれているため、長時間走行するとその誤差が蓄積されて正確な現在位置が得られなくなり、移動体を予め定められた経路への誘導するのが困難になることがあった。
【０００５】
また、電波を利用した航法を利用した場合は、ビーコン等から出力される電波の受信可能区域外に出てしまうと移動体の制御が不可能となり、有効な使用区域が限られていた。さらに、地上誘導線を利用した航法を利用した場合は、電磁誘導線等を地上に設置する必要があるため設備が大規模となり、多大な費用がかかってしまうという問題があった。
【０００６】
上述した航法の欠点を補う航法として、地球の衛星軌道を周回するＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ） 衛星から送出される電波を受信し、これに基づいて移動体の現在位置を計測し、移動体が正規の経路を走行するよう誘導する装置がある。この種の誘導装置においては、大規模な地上設備を必要とせず、地球上のどの位置にいても現在位置を高精度で計測することができる。また、その現在位置が緯度および経度で、すなわち、絶対位置で得られるため、目的地までの距離および方向を容易に得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したＧＰＳを利用する誘導装置においては、例えば、あるＧＰＳ衛星からの電波を受信中、そのＧＰＳ衛星が地球の裏側等に移動してしまった場合、電波が受信できなくなってしまうことがある。そのような場合ＧＰＳは、受信可能な他のＧＰＳ衛星からの電波を受信するよう切り替えるが、その際、現在位置の計測値が大きくずれることがあった。このため、移動体を誘導するに当たり、ＧＰＳによる現在位置の計測値をそのまま使用した場合、誘導の誤差が大きくなってしまうことがあった。
【０００８】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ＧＰＳ受信機を無人車の走行制御に用い、大規模な地上設備を必要とせずに高精度の現在位置を計測することで正確な走行制御を実現すると共に、ＧＰＳ受信機による計測値が実際の値と異なった場合でも、設定された経路に沿って無人車を正確に走行制御することができる無人車の走行制御装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、指定された走行経路に従って自律走行する無人車に搭載され、該無人車の走行開始または停止、および、移動方向を制御する走行制御装置において、前記走行経路を記憶する地図情報記憶手段と、ＧＰＳ衛星からの電波に基づいて前記無人車の現在位置を順次計測する現在位置計測手段と、前記無人車の移動方向を順次検出する方向検出手段と、前記無人車の移動距離を順次検出する距離検出手段と、前記現在位置計測手段、方向検出手段、距離検出手段の計測値および検出値に基づいて、前記無人車の現在位置を推定する現在位置推定手段と、前記現在位置計測手段から出力された計測現在位置データと前記現在位置推定手段から出力された推定現在位置データの差と、前記現在位置計測手段に固有の計測誤差値との比較結果に基づいて、前記無人車の走行制御に用いる現在位置データを決定する現在位置決定手段と、前記現在位置決定手段によって決定された現在位置と前記走行経路とのずれ量を算出し、該ずれ量に応じて前記無人車の移動方向を修正する軌道修正手段とを具備することを特徴とする無人車の走行制御装置である。
【００１０】
本発明は、無人車の走行制御装置において、前記現在位置推定手段が、前記方向検出手段により１検出時間前に検出された移動方向と、前記距離検出手段により１検出時間前から現時点までに移動した距離とに基づいて算出した位置を、前記現在位置計測手段から１計測時間前に計測された位置に加えることによって無人車の現在位置を推定することを特徴とする。
【００１１】
本発明は、無人車の走行制御装置において、前記現在位置決定手段が、前記現在位置計測手段に固有の最小計測誤差の値と最大計測誤差の値を予め記憶し、前記計測現在位置データと推定現在位置データの差が、前記最大計測誤差の値以上である場合は前記推定現在位置データを前記無人車の走行制御に用いる現在位置データとし、前記計測現在位置データと推定現在位置データの差が、０以上であり、かつ、前記最大計測誤差の値未満である場合は、前記計測現在位置データと推定現在位置データの差の値に応じた所定の比率を前記計測現在位置データと前記推定現在位置データにそれぞれ乗算し、該乗算結果により得られた各位置データを加え合わせたデータを前記無人車の走行制御に用いる現在位置データとすることを特徴とする。
【００１２】
本発明は、無人車の走行制御装置において、前記所定の比率が、前記計測現在位置データと推定現在位置データの差が０から前記最大計測誤差の値まで変化する間に、比率が１から０にガウス状に変化するグラフに基づいて決定されることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、無人車の走行制御装置において、前記現在位置決定手段が、前記現在位置計測手段に固有の最小計測誤差の値と最大計測誤差の値を予め記憶し、前記計測現在位置データと推定現在位置データの差が、前記最小計測誤差の値以下である場合は前記計測現在位置データを前記無人車の走行制御に用いる現在位置データとし、前記計測現在位置データと推定現在位置データの差が、前記最大計測誤差の値以上である場合は前記推定現在位置データを前記無人車の走行制御に用いる現在位置データとし、前記計測現在位置データと推定現在位置データの差が、前記最小計測誤差の値よりも大きく、かつ、前記最大計測誤差の値未満である場合は、前記計測現在位置データと推定現在位置データの差の値に応じた所定の比率を前記計測現在位置データと前記推定現在位置データに乗算し、該乗算結果により得られた各位置データを加え合わせたデータを前記無人車の走行制御に用いる現在位置データとすることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、無人車の走行制御装置において、前記所定の比率は、前記計測現在位置データと推定現在位置データとの差が、０から前記最大計測誤差の値まで変化する間に、比率がガウス状に変化するグラフであって、前記計測現在位置データと推定現在位置データとの差が前記最小計測誤差の値に一致する時、該比率が１となるグラフに基づいて決定されることを特徴とする。
【００１５】
本発明は、無人車の走行制御装置において、前記所定の比率が、前記計測現在位置データと推定現在位置データとの差が、前記最小計測誤差の値から前記最大計測誤差の値まで変化する間に、比率が１から０に直線的に変化するグラフに基づいて決定されることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の一実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
図１は第１実施形態による無人車の走行制御装置の構成を示すブロック図である。この図において、１は本実施形態における無人車（図示略）の走行制御装置である。２は地図情報記憶部であり、図２に示すＰ１〜Ｐ６の各位置情報および各位値の通過順序を記憶している。
【００１７】
図２において、Ｐ１は上述した無人車の移動開始位置を示し、また、Ｐ６は移動終了位置、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５は中継位置を各々示している。地図情報記憶部２はこれら各位置を、移動開始位置Ｐ１ を原点とし、原点（Ｐ１ ）に対する東西方向（以下、Ｘ軸方向という）および南北方向（以下、Ｙ軸方向という）の各距離によって記憶しているものとする。また、本実施形態において、走行制御装置１は無人車を移動開始位置Ｐ１ から中継位置Ｐ２ →Ｐ３ →Ｐ４ →Ｐ５ を経て、移動終了位置Ｐ６ に到達するよう制御するものとする。
【００１８】
３はＧＰＳ受信機であり、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、無人車の現在位置を所定時間毎に計測する。ここでＧＰＳ受信機３は、前回（１検出時間前）計測した位置から現時点までに移動したＸ軸方向およびＹ軸方向の各距離を出力するものとする。４は無人車の移動方向を所定時間毎に検出する角度検出器であり、例えばジャイロセンサ等が用いられる。
【００１９】
５は無人車の移動距離を所定時間毎に計測する距離検出器であり、前回測定値を出力した地点から現時点まで移動した距離を出力する。ここで、ＧＰＳ受信機３，角度検出器４，距離検出器５から出力される計測値は、それぞれ同時刻における無人車の現在位置、移動方向および移動距離を出力するものとする。６は位置推定器であり、角度検出器３，距離検出器４，ＧＰＳ５から各検出値に基づいて、無人車の現在位置を推定する。
【００２０】
７は演算部であり、地図情報記憶部２から出力される無人車の移動開始／終了位置および各中継位置の位置データに基づいて各位置間を直線で結ぶ基線（図２中、１０，１０，…）データを算出する。また、ＧＰＳ受信機３による現在位置データと位置推定器６による推定現在位置データの差と、ＧＰＳ受信機３の出力誤差値に基づいて、無人車の走行制御に用いる現在位置データを決定または算出する（詳しくは後述する）。
【００２１】
ここで、演算部７は上述したＧＰＳ受信機３の出力誤差値として、例えば、予め真値がわかっている位置をＧＰＳ受信機３によって計測し、その計測値の誤差のヒストグラムを作成して、それにより得られた誤差の最小値σと、最大値３σの２つの値を有するものとする。
８は走行制御部であり、演算部７から出力される基線データおよび演算部７により決定された現在位置データに基づいて無人車の走行を制御するための制御信号を出力する。
【００２２】
次に上述した走行制御装置１の動作について、無人車を図２に示す経路に従って走行するように制御する場合を例に挙げ、図３のフローチャートを参照しつつ説明する。
まず、走行制御装置１に対して図示せぬ操作部から走行開始を指示されると、演算部７は地図情報記憶部２から、移動開始位置，中継位置，移動終了位置の各位置データを読み込み、基線データを算出して各位値データと共に走行制御部８へ出力する。また、走行制御部８は受け取った位置データに基づいて、先ず最初に中継位置Ｐ２ を目標位置と定めて移動開始位置Ｐ１ から中継位置Ｐ２ に向けて無人車を走行させる。
【００２３】
次にステップＳ１へ進み、ＧＰＳ受信機３は無人車の現在位置を計測し、その計測値（以下、計測現在位置という）Ｐａを位置推定器６，演算部７，走行制御部８へそれぞれ出力する。ここで、演算部７，走行制御部８において、ＧＰＳ受信機３から一番初めに出力される現在位置データは無視され、２回目以降に出力される現在位置データが各々で行われる処理に使用される。
【００２４】
次にステップＳ２へ進み、位置推定器６はＧＰＳ受信機３，角度検出器４，距離検出器５の出力に基づいて無人車の推定現在位置Ｐｂを求める。すなわち、角度検出器４から出力された上記１検出時間前の移動方向、および、距離検出器５から出力される１検出時間前から現時点までに移動した距離に基づいて、１検出時間内に移動したＸ軸方向とＹ軸方向の各距離を求め、それを１検出時間前にＧＰＳ受信機３から出力された無人車の位置データに加えることによって得られる位置データを無人車の推定現在位置Ｐｂとする。
【００２５】
次にステップＳ３において演算部７は、計測現在位置Ｐａと推定現在位置Ｐｂの差と、ＧＰＳ受信機３の最大誤差値３σとの比較を行う。以下、演算部７で行われる比較について図４を参照して説明する。図４において、横軸はＰａとＰｂの差、縦軸は計測現在位置Ｐａおよび推定現在位置Ｐｂにそれぞれ乗ずる係数を決定する比率を示す。また、図４のグラフに示される曲線φｘ は以下の式により求まる。
φｘ ＝ＥＸＰ（−ｘ２／２σ２） （１）
ただし、ｘ＝｜Ｐａ−Ｐｂ｜
【００２６】
そして、ステップＳ３において演算部７は、ＰａとＰｂの差が３σよりも大であるか否かを判断する。ＰａとＰｂの差が３σよりも大であった場合（図４中、領域（ロ））、判断結果はＹｅｓとなり、ステップＳ４へ進み、位置推定器６による推定現在位置Ｐｂに基づいて無人車の走行制御をするよう走行制御部８に指示する。これにより、走行制御部８は、基線データに対する位置推定器６から出力された推定現在位置データのずれ量を算出し、そのずれ量を基に無人車の操舵輪の操舵角を比例＋微分制御し、上述したずれ量が０になるよう無人車の移動方向を制御する。
【００２７】
また、ステップＳ３においてＰａとＰｂの差が３σ以下であった場合（図４中、領域（イ））は、判断結果はＮｏとなり、ステップＳ５へ進む。
ステップＳ５において、演算部７は次に述べる方法により走行制御部８へ出力する現在位置データを算出する。
【００２８】
まず、演算部７はＰａとＰｂの差の値を求め、図４中領域（イ）内において、前述した（１）式にて表すことができる曲線φｘに基づいて、上記求めたＰａとＰｂの差の値に対応する比率を求める。そして、この比率に基づいて計測現在位置Ｐａと推定現在位置Ｐｂに乗ずる係数をそれぞれ決定し、その決定した各係数をそれぞれの現在位置データに乗じた結果を加え合わせることによって、現在位置データを算出する。
【００２９】
例えば、ＰａとＰｂの差の値がσと同値だったとすると、これに対応する比率は図４のグラフより約０．６１となる。これにより、ＧＰＳ受信機３によって計測される、１検出時間前から現時点までに無人車が移動したＸ軸方向の距離およびＹ軸方向の距離に、それぞれ０．６１を乗ずる。また、位置推定器６によって推定される、１検出時間前から現時点までに無人車が移動したＸ軸方向の距離およびＹ軸方向の距離に、それぞれ１−０．６１＝０．３９を乗ずる。
このようにして求められた双方のＸ軸方向の距離およびＹ軸方向の距離を加え合わせ、その結果得られたＸ軸方向の距離およびＹ軸方向の距離を現在位置データとして走行制御部８へ出力する。
【００３０】
そして走行制御部８は、基線データに対する演算器７から出力される現在位置データのずれ量を算出し、そのずれ量を基に無人車の操舵輪の操舵角を比例＋微分制御し、上述したずれ量が０になるよう無人車の移動方向を制御する。
【００３１】
このように、ＰａとＰｂの差に応じた走行制御を行った後、ステップＳ６において、走行制御部８は無人車が目標位置である中継位置Ｐ２ に到達したか否かを判断する。ここで、未だ中継位置Ｐ２ に到達していないと判断された場合、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜ステップＳ６の処理を中継位置Ｐ２ に到達するまで繰り返す。
また、中継位置Ｐ２ に到達したと判断された場合、次の目標位置を中継位置Ｐ３ として、無人車が中継位置Ｐ３ に到達するまで再度、図３のフローチャートに示す処理を繰り返す。以後、移動終了位置Ｐ６ に到達するまでそれを繰り返し、移動終了位置Ｐ６ に到達した判断された場合、無人車を停止させる。
【００３２】
このように、本実施形態における走行制御装置１は、２つの位置の間を移動する毎に図３のフローチャートの処理を行い、それを繰り返すことによって移動開始位置から移動終了位置まで無人車の走行を制御する。また、走行制御を行う際に推定現在位置と計測現在位置との差が著しい（例えばその差が３σより大）場合は、推定現在位置データを現在位置データとして採用し、また、推定現在位置と計測現在位置との差が著しくない（例えばその差が３σ以下）場合は、推定現在位置データと計測現在位置データを所定の比率で加え合わせることによって、現在位置データを得るので、ＧＰＳ受信機による計測値が実際の現在位置から大きくずれる場合でも、設定された経路に沿って無人車を正確に走行制御することができる
【００３３】
〔第２実施形態〕
本実施形態における走行制御装置は、前述した第１実施形態の走行制御装置１と同一の構成を有するが、計測現在位置Ｐａと推定現在位置Ｐｂの差に応じて走行制御に使用する現在位置データを決定する方法が第１実施形態と異なる。
以下、図５を参照して本実施形態における走行制御装置の動作について説明する。なお、以下の説明においても第１実施形態と同様、無人車を図２に示す経路に従って走行するように制御する場合を例に挙げる。
【００３４】
また、図５は本実施形態における走行制御装置が行う処理を示すフローチャートであるが、この図において、ステップＳａ１およびステップＳａ２における動作は、前述した図３に示すフローチャートのステップＳ１とステップＳ２における動作と同一のため、詳しい説明を省略する。
【００３５】
まず、ステップＳａ２において、位置推定器６が、ＧＰＳ受信機３，角度検出器４，距離検出器５の出力に基づいて無人車の推定現在位置Ｐｂを求めた後、演算部７は、ステップＳａ３，ステップＳａ４において計測現在位置Ｐａと推定現在位置Ｐｂの差と、ＧＰＳ受信機３の最小誤差値σおよび最大誤差値３σとの比較を行う。以下、演算部７で行われる比較について図６を参照して説明する。図６において、横軸はＰａとＰｂの差、縦軸は計測現在位置Ｐａおよび推定現在位置Ｐｂにそれぞれ乗ずる係数を決定する比率を示す。また、この図における領域（ロ）内の曲線は、計測現在位置Ｐａと推定現在位置Ｐｂとの差が０から３σまでの間、比率の値がガウス状に変化する曲線であって、なおかつ、上記ＰａとＰｂとの差がσの値と一致する時、比率が１となる曲線である。
【００３６】
ステップＳａ３において演算部７は、ＰａとＰｂの差がσ以下であるか否かを判断する。ＰａとＰｂの差がσ以下であった場合（図６中、領域（イ））、ステップＳａ５へ進み、ＧＰＳ受信機３が計測した計測現在位置Ｐａに基づいて無人車の走行制御を行うよう走行制御部８に指示する。これにより、走行制御部８は、基線データに対するＧＰＳ受信機３から出力された現在位置データのずれ量を算出し、そのずれ量を基に無人車の操舵輪の操舵角を比例＋微分制御して、ずれ量が０になるよう無人車の移動方向を制御する。
【００３７】
次に、ステップＳａ３でＰａとＰｂの差がσよりも大きかった場合は、ステップＳａ４へ進み、ＰａとＰｂの差がσよりも大きく、かつ、３σ以下であるか否かを判断する。ＰａとＰｂの差がσよりも大きく、かつ、３σ以下であった場合（図６中、領域（ロ））、ステップＳａ６へ進む。
【００３８】
ステップＳａ６において、演算部７は、ＰａとＰｂの差の値を求め、求めたＰａとＰｂの差の値に対応する比率を図６中領域（ロ）内における曲線に基づいて求める。そして、この比率に基づいて計測現在位置Ｐａと推定現在位置Ｐｂに乗ずる係数をそれぞれ決定し、その決定した各係数をそれぞれの現在位置データに乗じた結果を加え合わせることによって、現在位置データを算出し、走行制御部８へ出力する。
そして走行制御部８は、基線データに対する演算器７から出力される現在位置データのずれ量を算出し、そのずれ量を基に無人車の操舵輪の操舵角を比例＋微分制御し、上述したずれ量が０になるよう無人車の移動方向を制御する。
【００３９】
次にステップＳａ４において、ＰａとＰｂの差がσよりも大きく、かつ、３σ以下でないと判断された場合、演算部７はＰａとＰｂの差が３σよりも大きい（図６、領域（ハ））と見なし、ステップＳａ７へ進み、位置推定器６による推定現在位置Ｐｂに基づいて無人車の走行制御をするよう走行制御部８に指示する。これにより、走行制御部８は、基線データに対する位置推定器６から出力された推定現在位置データのずれ量を算出し、そのずれ量を基に無人車の操舵輪の操舵角を比例＋微分制御し、上述したずれ量が０になるよう無人車の移動方向を制御する。
【００４０】
このように、ＰａとＰｂの差に応じた走行制御を行った後、ステップＳａ８において、走行制御部８は無人車が目標位置である中継位置Ｐ２ に到達したか否かを判断する。ここで、未だ中継位置Ｐ２ に到達していないと判断された場合、ステップＳａ１に戻り、ステップＳａ１〜ステップＳａ８の処理を中継位置Ｐ２ に到達するまで繰り返す。
【００４１】
また、中継位置Ｐ２ に到達したと判断された場合、次の目標位置を中継位置Ｐ３ として、無人車が中継位置Ｐ３ に到達するまで再度図５のフローチャートに示す処理を繰り返す。以後、移動終了位置Ｐ６ に到達するまでそれを繰り返し、移動終了位置Ｐ６ に到達した判断された場合、無人車を停止させる。
【００４２】
以上のように、本実施形態においては、ＰａとＰｂの差の値がσの値以下（図６中、領域（イ））の時は、ＧＰＳ受信機１から出力される計測現在位置データが、また、ＰａとＰｂの差の値が３σの値よりも大（図６中、領域（ハ））の時は、位置推定器６から出力される推定現在位置データが、そのまま走行制御に用いる現在位置データとして採用されるので、図４に示されるグラフを用いる場合よりも演算部７における負荷が軽減される。
【００４３】
なお、図５のフローチャートのステップＳａ６において、ＰａとＰｂの差の値に対応する比率を求める際、図６の領域（ロ）内に示される曲線の代わりに、図７の領域（ロ）’内に示すようなＰａとＰｂの差がσから３σへ変化するに伴い比率が１から０へ直線的に変化する右下がりの斜線に基づいて、上記ＰａとＰｂの差の値に対応する比率を求めてもよい。この場合、図７中、領域（ロ）’内における比率を求める際の計算が簡略化されるので、演算部７における負荷がさらに軽減される。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現在位置計測手段により計測した無人車の現在位置データと、該現在位置計測手段から１計測時間前に計測された位置に、方向検出手段により１検出時間前に検出された移動方向と、距離検出手段により１検出時間前から現時点までに移動した距離とに基づいて算出した位置を加えることによって推定した現在位置データとの差と、現在位置計測手段の計測誤差とを比較し、比較結果に基づいて無人車の走行制御に用いる現在位置データを選択または算出するので、大規模な地上設備を必要とせずに高精度の現在位置が計測でき、かつ、現在位置計測手段の計測値が実際の位置と大きくずれてしまったとしても、正確に無人車の走行制御を行うことができる。
【００４５】
また、本発明によれば、計測現在位置データと推定現在位置データとの差と、現在位置計測手段に固有の最大計測誤差値との比較によって、走行制御に用いる現在位置データとして前記計測現在位置データ、または、前記双方の現在位置データの差の値に応じた比率を、計測現在位置データと推定現在位置データの差が０から前記最大計測誤差の値まで変化する間に、比率が１から０にガウス状に変化するグラフに基づいて算出し、この比率に基づいて前記計測現在位置データと推定現在位置データとから現在位置データを算出するので、現在位置計測手段の計測値が実際の無人車の位置からずれている場合でも、より実際に近い現在位置データを算出することができる。
【００４６】
また、本発明によれば、計測現在位置データと推定現在位置データとの差が現在位置計測手段に固有の最小計測誤差値以下である場合は前記計測現在位置データが、また、計測現在位置データと推定現在位置データとの差が、現在位置計測手段に固有の最大計測誤差値よりも大きい場合は前記推定現在位置データが走行制御に用いる現在位置データとして用いられるので、上述した範囲においては前記現在位置決定手段は現在位置データを算出する必要がなく、よって、該現在位置決定手段における負荷を軽減することができる。
【００４７】
また、本発明によれば、上述した比率が最小計測誤差値から前記最大計測誤差値の間に、比率が１から０に直線状に変化するグラフに基づいて求められるので、前記比率を求める際の計算が簡略化され、現在位置決定手段における負荷をさらに軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態における無人車の走行制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同走行制御装置の地図情報記憶部が記憶している地図情報を説明するための説明図である。
【図３】同走行制御装置が行う処理を示すフローチャートである。
【図４】同走行制御装置が走行制御に用いる現在位置データを算出する際、参照するグラフである。
【図５】この発明の第２実施形態における無人車の走行制御装置が行う処理を示すフローチャートである。
【図６】同走行制御装置が走行制御に用いる現在位置データを算出する際、参照するグラフである。
【図７】同走行制御装置が走行制御に用いる現在位置データを算出する際、参照するグラフの他例である。
【符号の説明】
１……走行制御装置、２……地図情報記憶部、３……ＧＰＳ受信機、４……角度検出器、５……距離検出器、６……位置推定器、７……演算部、８……走行制御部
【発明の属する技術分野】
この発明は、所定の走行経路に従って走行する無人車の走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、移動体を誘導する装置には、主に艦船用として、ジャイロセンサ等の角度センサを用いて移動体の移動方向を検出し、検出した移動方向と移動速度に基づいて現在位置を算出し、移動体を予め定められた経路へ誘導する慣性航法を用いたものがある。
【０００３】
また、主に飛行体用として、ビーコン等から出力される電波によって移動体の現在位置を求めて移動体を誘導する、電波を利用した航法を用いたものや、さらに、主に地上移動体用として、地上に設置された電磁誘導線等の地上誘導線を利用した航法を用いたもの等がある。
【０００４】
ところで、上述した従来の航法を、無人車が定められた経路を正確に移動するよう制御する無人車の走行制御装置に利用した場合、慣性航法においては、検出した移動方向や移動速度に誤差が含まれているため、長時間走行するとその誤差が蓄積されて正確な現在位置が得られなくなり、移動体を予め定められた経路への誘導するのが困難になることがあった。
【０００５】
また、電波を利用した航法を利用した場合は、ビーコン等から出力される電波の受信可能区域外に出てしまうと移動体の制御が不可能となり、有効な使用区域が限られていた。さらに、地上誘導線を利用した航法を利用した場合は、電磁誘導線等を地上に設置する必要があるため設備が大規模となり、多大な費用がかかってしまうという問題があった。
【０００６】
上述した航法の欠点を補う航法として、地球の衛星軌道を周回するＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ） 衛星から送出される電波を受信し、これに基づいて移動体の現在位置を計測し、移動体が正規の経路を走行するよう誘導する装置がある。この種の誘導装置においては、大規模な地上設備を必要とせず、地球上のどの位置にいても現在位置を高精度で計測することができる。また、その現在位置が緯度および経度で、すなわち、絶対位置で得られるため、目的地までの距離および方向を容易に得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したＧＰＳを利用する誘導装置においては、例えば、あるＧＰＳ衛星からの電波を受信中、そのＧＰＳ衛星が地球の裏側等に移動してしまった場合、電波が受信できなくなってしまうことがある。そのような場合ＧＰＳは、受信可能な他のＧＰＳ衛星からの電波を受信するよう切り替えるが、その際、現在位置の計測値が大きくずれることがあった。このため、移動体を誘導するに当たり、ＧＰＳによる現在位置の計測値をそのまま使用した場合、誘導の誤差が大きくなってしまうことがあった。
【０００８】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ＧＰＳ受信機を無人車の走行制御に用い、大規模な地上設備を必要とせずに高精度の現在位置を計測することで正確な走行制御を実現すると共に、ＧＰＳ受信機による計測値が実際の値と異なった場合でも、設定された経路に沿って無人車を正確に走行制御することができる無人車の走行制御装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、指定された走行経路に従って自律走行する無人車に搭載され、該無人車の走行開始または停止、および、移動方向を制御する走行制御装置において、前記走行経路を記憶する地図情報記憶手段と、ＧＰＳ衛星からの電波に基づいて前記無人車の現在位置を順次計測する現在位置計測手段と、前記無人車の移動方向を順次検出する方向検出手段と、前記無人車の移動距離を順次検出する距離検出手段と、前記現在位置計測手段、方向検出手段、距離検出手段の計測値および検出値に基づいて、前記無人車の現在位置を推定する現在位置推定手段と、前記現在位置計測手段から出力された計測現在位置データと前記現在位置推定手段から出力された推定現在位置データの差と、前記現在位置計測手段に固有の計測誤差値との比較結果に基づいて、前記無人車の走行制御に用いる現在位置データを決定する現在位置決定手段と、前記現在位置決定手段によって決定された現在位置と前記走行経路とのずれ量を算出し、該ずれ量に応じて前記無人車の移動方向を修正する軌道修正手段とを具備することを特徴とする無人車の走行制御装置である。
【００１０】
本発明は、無人車の走行制御装置において、前記現在位置推定手段が、前記方向検出手段により１検出時間前に検出された移動方向と、前記距離検出手段により１検出時間前から現時点までに移動した距離とに基づいて算出した位置を、前記現在位置計測手段から１計測時間前に計測された位置に加えることによって無人車の現在位置を推定することを特徴とする。
【００１１】
本発明は、無人車の走行制御装置において、前記現在位置決定手段が、前記現在位置計測手段に固有の最小計測誤差の値と最大計測誤差の値を予め記憶し、前記計測現在位置データと推定現在位置データの差が、前記最大計測誤差の値以上である場合は前記推定現在位置データを前記無人車の走行制御に用いる現在位置データとし、前記計測現在位置データと推定現在位置データの差が、０以上であり、かつ、前記最大計測誤差の値未満である場合は、前記計測現在位置データと推定現在位置データの差の値に応じた所定の比率を前記計測現在位置データと前記推定現在位置データにそれぞれ乗算し、該乗算結果により得られた各位置データを加え合わせたデータを前記無人車の走行制御に用いる現在位置データとすることを特徴とする。
【００１２】
本発明は、無人車の走行制御装置において、前記所定の比率が、前記計測現在位置データと推定現在位置データの差が０から前記最大計測誤差の値まで変化する間に、比率が１から０にガウス状に変化するグラフに基づいて決定されることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、無人車の走行制御装置において、前記現在位置決定手段が、前記現在位置計測手段に固有の最小計測誤差の値と最大計測誤差の値を予め記憶し、前記計測現在位置データと推定現在位置データの差が、前記最小計測誤差の値以下である場合は前記計測現在位置データを前記無人車の走行制御に用いる現在位置データとし、前記計測現在位置データと推定現在位置データの差が、前記最大計測誤差の値以上である場合は前記推定現在位置データを前記無人車の走行制御に用いる現在位置データとし、前記計測現在位置データと推定現在位置データの差が、前記最小計測誤差の値よりも大きく、かつ、前記最大計測誤差の値未満である場合は、前記計測現在位置データと推定現在位置データの差の値に応じた所定の比率を前記計測現在位置データと前記推定現在位置データに乗算し、該乗算結果により得られた各位置データを加え合わせたデータを前記無人車の走行制御に用いる現在位置データとすることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、無人車の走行制御装置において、前記所定の比率は、前記計測現在位置データと推定現在位置データとの差が、０から前記最大計測誤差の値まで変化する間に、比率がガウス状に変化するグラフであって、前記計測現在位置データと推定現在位置データとの差が前記最小計測誤差の値に一致する時、該比率が１となるグラフに基づいて決定されることを特徴とする。
【００１５】
本発明は、無人車の走行制御装置において、前記所定の比率が、前記計測現在位置データと推定現在位置データとの差が、前記最小計測誤差の値から前記最大計測誤差の値まで変化する間に、比率が１から０に直線的に変化するグラフに基づいて決定されることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の一実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
図１は第１実施形態による無人車の走行制御装置の構成を示すブロック図である。この図において、１は本実施形態における無人車（図示略）の走行制御装置である。２は地図情報記憶部であり、図２に示すＰ１〜Ｐ６の各位置情報および各位値の通過順序を記憶している。
【００１７】
図２において、Ｐ１は上述した無人車の移動開始位置を示し、また、Ｐ６は移動終了位置、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５は中継位置を各々示している。地図情報記憶部２はこれら各位置を、移動開始位置Ｐ１ を原点とし、原点（Ｐ１ ）に対する東西方向（以下、Ｘ軸方向という）および南北方向（以下、Ｙ軸方向という）の各距離によって記憶しているものとする。また、本実施形態において、走行制御装置１は無人車を移動開始位置Ｐ１ から中継位置Ｐ２ →Ｐ３ →Ｐ４ →Ｐ５ を経て、移動終了位置Ｐ６ に到達するよう制御するものとする。
【００１８】
３はＧＰＳ受信機であり、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、無人車の現在位置を所定時間毎に計測する。ここでＧＰＳ受信機３は、前回（１検出時間前）計測した位置から現時点までに移動したＸ軸方向およびＹ軸方向の各距離を出力するものとする。４は無人車の移動方向を所定時間毎に検出する角度検出器であり、例えばジャイロセンサ等が用いられる。
【００１９】
５は無人車の移動距離を所定時間毎に計測する距離検出器であり、前回測定値を出力した地点から現時点まで移動した距離を出力する。ここで、ＧＰＳ受信機３，角度検出器４，距離検出器５から出力される計測値は、それぞれ同時刻における無人車の現在位置、移動方向および移動距離を出力するものとする。６は位置推定器であり、角度検出器３，距離検出器４，ＧＰＳ５から各検出値に基づいて、無人車の現在位置を推定する。
【００２０】
７は演算部であり、地図情報記憶部２から出力される無人車の移動開始／終了位置および各中継位置の位置データに基づいて各位置間を直線で結ぶ基線（図２中、１０，１０，…）データを算出する。また、ＧＰＳ受信機３による現在位置データと位置推定器６による推定現在位置データの差と、ＧＰＳ受信機３の出力誤差値に基づいて、無人車の走行制御に用いる現在位置データを決定または算出する（詳しくは後述する）。
【００２１】
ここで、演算部７は上述したＧＰＳ受信機３の出力誤差値として、例えば、予め真値がわかっている位置をＧＰＳ受信機３によって計測し、その計測値の誤差のヒストグラムを作成して、それにより得られた誤差の最小値σと、最大値３σの２つの値を有するものとする。
８は走行制御部であり、演算部７から出力される基線データおよび演算部７により決定された現在位置データに基づいて無人車の走行を制御するための制御信号を出力する。
【００２２】
次に上述した走行制御装置１の動作について、無人車を図２に示す経路に従って走行するように制御する場合を例に挙げ、図３のフローチャートを参照しつつ説明する。
まず、走行制御装置１に対して図示せぬ操作部から走行開始を指示されると、演算部７は地図情報記憶部２から、移動開始位置，中継位置，移動終了位置の各位置データを読み込み、基線データを算出して各位値データと共に走行制御部８へ出力する。また、走行制御部８は受け取った位置データに基づいて、先ず最初に中継位置Ｐ２ を目標位置と定めて移動開始位置Ｐ１ から中継位置Ｐ２ に向けて無人車を走行させる。
【００２３】
次にステップＳ１へ進み、ＧＰＳ受信機３は無人車の現在位置を計測し、その計測値（以下、計測現在位置という）Ｐａを位置推定器６，演算部７，走行制御部８へそれぞれ出力する。ここで、演算部７，走行制御部８において、ＧＰＳ受信機３から一番初めに出力される現在位置データは無視され、２回目以降に出力される現在位置データが各々で行われる処理に使用される。
【００２４】
次にステップＳ２へ進み、位置推定器６はＧＰＳ受信機３，角度検出器４，距離検出器５の出力に基づいて無人車の推定現在位置Ｐｂを求める。すなわち、角度検出器４から出力された上記１検出時間前の移動方向、および、距離検出器５から出力される１検出時間前から現時点までに移動した距離に基づいて、１検出時間内に移動したＸ軸方向とＹ軸方向の各距離を求め、それを１検出時間前にＧＰＳ受信機３から出力された無人車の位置データに加えることによって得られる位置データを無人車の推定現在位置Ｐｂとする。
【００２５】
次にステップＳ３において演算部７は、計測現在位置Ｐａと推定現在位置Ｐｂの差と、ＧＰＳ受信機３の最大誤差値３σとの比較を行う。以下、演算部７で行われる比較について図４を参照して説明する。図４において、横軸はＰａとＰｂの差、縦軸は計測現在位置Ｐａおよび推定現在位置Ｐｂにそれぞれ乗ずる係数を決定する比率を示す。また、図４のグラフに示される曲線φｘ は以下の式により求まる。
φｘ ＝ＥＸＰ（−ｘ２／２σ２） （１）
ただし、ｘ＝｜Ｐａ−Ｐｂ｜
【００２６】
そして、ステップＳ３において演算部７は、ＰａとＰｂの差が３σよりも大であるか否かを判断する。ＰａとＰｂの差が３σよりも大であった場合（図４中、領域（ロ））、判断結果はＹｅｓとなり、ステップＳ４へ進み、位置推定器６による推定現在位置Ｐｂに基づいて無人車の走行制御をするよう走行制御部８に指示する。これにより、走行制御部８は、基線データに対する位置推定器６から出力された推定現在位置データのずれ量を算出し、そのずれ量を基に無人車の操舵輪の操舵角を比例＋微分制御し、上述したずれ量が０になるよう無人車の移動方向を制御する。
【００２７】
また、ステップＳ３においてＰａとＰｂの差が３σ以下であった場合（図４中、領域（イ））は、判断結果はＮｏとなり、ステップＳ５へ進む。
ステップＳ５において、演算部７は次に述べる方法により走行制御部８へ出力する現在位置データを算出する。
【００２８】
まず、演算部７はＰａとＰｂの差の値を求め、図４中領域（イ）内において、前述した（１）式にて表すことができる曲線φｘに基づいて、上記求めたＰａとＰｂの差の値に対応する比率を求める。そして、この比率に基づいて計測現在位置Ｐａと推定現在位置Ｐｂに乗ずる係数をそれぞれ決定し、その決定した各係数をそれぞれの現在位置データに乗じた結果を加え合わせることによって、現在位置データを算出する。
【００２９】
例えば、ＰａとＰｂの差の値がσと同値だったとすると、これに対応する比率は図４のグラフより約０．６１となる。これにより、ＧＰＳ受信機３によって計測される、１検出時間前から現時点までに無人車が移動したＸ軸方向の距離およびＹ軸方向の距離に、それぞれ０．６１を乗ずる。また、位置推定器６によって推定される、１検出時間前から現時点までに無人車が移動したＸ軸方向の距離およびＹ軸方向の距離に、それぞれ１−０．６１＝０．３９を乗ずる。
このようにして求められた双方のＸ軸方向の距離およびＹ軸方向の距離を加え合わせ、その結果得られたＸ軸方向の距離およびＹ軸方向の距離を現在位置データとして走行制御部８へ出力する。
【００３０】
そして走行制御部８は、基線データに対する演算器７から出力される現在位置データのずれ量を算出し、そのずれ量を基に無人車の操舵輪の操舵角を比例＋微分制御し、上述したずれ量が０になるよう無人車の移動方向を制御する。
【００３１】
このように、ＰａとＰｂの差に応じた走行制御を行った後、ステップＳ６において、走行制御部８は無人車が目標位置である中継位置Ｐ２ に到達したか否かを判断する。ここで、未だ中継位置Ｐ２ に到達していないと判断された場合、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜ステップＳ６の処理を中継位置Ｐ２ に到達するまで繰り返す。
また、中継位置Ｐ２ に到達したと判断された場合、次の目標位置を中継位置Ｐ３ として、無人車が中継位置Ｐ３ に到達するまで再度、図３のフローチャートに示す処理を繰り返す。以後、移動終了位置Ｐ６ に到達するまでそれを繰り返し、移動終了位置Ｐ６ に到達した判断された場合、無人車を停止させる。
【００３２】
このように、本実施形態における走行制御装置１は、２つの位置の間を移動する毎に図３のフローチャートの処理を行い、それを繰り返すことによって移動開始位置から移動終了位置まで無人車の走行を制御する。また、走行制御を行う際に推定現在位置と計測現在位置との差が著しい（例えばその差が３σより大）場合は、推定現在位置データを現在位置データとして採用し、また、推定現在位置と計測現在位置との差が著しくない（例えばその差が３σ以下）場合は、推定現在位置データと計測現在位置データを所定の比率で加え合わせることによって、現在位置データを得るので、ＧＰＳ受信機による計測値が実際の現在位置から大きくずれる場合でも、設定された経路に沿って無人車を正確に走行制御することができる
【００３３】
〔第２実施形態〕
本実施形態における走行制御装置は、前述した第１実施形態の走行制御装置１と同一の構成を有するが、計測現在位置Ｐａと推定現在位置Ｐｂの差に応じて走行制御に使用する現在位置データを決定する方法が第１実施形態と異なる。
以下、図５を参照して本実施形態における走行制御装置の動作について説明する。なお、以下の説明においても第１実施形態と同様、無人車を図２に示す経路に従って走行するように制御する場合を例に挙げる。
【００３４】
また、図５は本実施形態における走行制御装置が行う処理を示すフローチャートであるが、この図において、ステップＳａ１およびステップＳａ２における動作は、前述した図３に示すフローチャートのステップＳ１とステップＳ２における動作と同一のため、詳しい説明を省略する。
【００３５】
まず、ステップＳａ２において、位置推定器６が、ＧＰＳ受信機３，角度検出器４，距離検出器５の出力に基づいて無人車の推定現在位置Ｐｂを求めた後、演算部７は、ステップＳａ３，ステップＳａ４において計測現在位置Ｐａと推定現在位置Ｐｂの差と、ＧＰＳ受信機３の最小誤差値σおよび最大誤差値３σとの比較を行う。以下、演算部７で行われる比較について図６を参照して説明する。図６において、横軸はＰａとＰｂの差、縦軸は計測現在位置Ｐａおよび推定現在位置Ｐｂにそれぞれ乗ずる係数を決定する比率を示す。また、この図における領域（ロ）内の曲線は、計測現在位置Ｐａと推定現在位置Ｐｂとの差が０から３σまでの間、比率の値がガウス状に変化する曲線であって、なおかつ、上記ＰａとＰｂとの差がσの値と一致する時、比率が１となる曲線である。
【００３６】
ステップＳａ３において演算部７は、ＰａとＰｂの差がσ以下であるか否かを判断する。ＰａとＰｂの差がσ以下であった場合（図６中、領域（イ））、ステップＳａ５へ進み、ＧＰＳ受信機３が計測した計測現在位置Ｐａに基づいて無人車の走行制御を行うよう走行制御部８に指示する。これにより、走行制御部８は、基線データに対するＧＰＳ受信機３から出力された現在位置データのずれ量を算出し、そのずれ量を基に無人車の操舵輪の操舵角を比例＋微分制御して、ずれ量が０になるよう無人車の移動方向を制御する。
【００３７】
次に、ステップＳａ３でＰａとＰｂの差がσよりも大きかった場合は、ステップＳａ４へ進み、ＰａとＰｂの差がσよりも大きく、かつ、３σ以下であるか否かを判断する。ＰａとＰｂの差がσよりも大きく、かつ、３σ以下であった場合（図６中、領域（ロ））、ステップＳａ６へ進む。
【００３８】
ステップＳａ６において、演算部７は、ＰａとＰｂの差の値を求め、求めたＰａとＰｂの差の値に対応する比率を図６中領域（ロ）内における曲線に基づいて求める。そして、この比率に基づいて計測現在位置Ｐａと推定現在位置Ｐｂに乗ずる係数をそれぞれ決定し、その決定した各係数をそれぞれの現在位置データに乗じた結果を加え合わせることによって、現在位置データを算出し、走行制御部８へ出力する。
そして走行制御部８は、基線データに対する演算器７から出力される現在位置データのずれ量を算出し、そのずれ量を基に無人車の操舵輪の操舵角を比例＋微分制御し、上述したずれ量が０になるよう無人車の移動方向を制御する。
【００３９】
次にステップＳａ４において、ＰａとＰｂの差がσよりも大きく、かつ、３σ以下でないと判断された場合、演算部７はＰａとＰｂの差が３σよりも大きい（図６、領域（ハ））と見なし、ステップＳａ７へ進み、位置推定器６による推定現在位置Ｐｂに基づいて無人車の走行制御をするよう走行制御部８に指示する。これにより、走行制御部８は、基線データに対する位置推定器６から出力された推定現在位置データのずれ量を算出し、そのずれ量を基に無人車の操舵輪の操舵角を比例＋微分制御し、上述したずれ量が０になるよう無人車の移動方向を制御する。
【００４０】
このように、ＰａとＰｂの差に応じた走行制御を行った後、ステップＳａ８において、走行制御部８は無人車が目標位置である中継位置Ｐ２ に到達したか否かを判断する。ここで、未だ中継位置Ｐ２ に到達していないと判断された場合、ステップＳａ１に戻り、ステップＳａ１〜ステップＳａ８の処理を中継位置Ｐ２ に到達するまで繰り返す。
【００４１】
また、中継位置Ｐ２ に到達したと判断された場合、次の目標位置を中継位置Ｐ３ として、無人車が中継位置Ｐ３ に到達するまで再度図５のフローチャートに示す処理を繰り返す。以後、移動終了位置Ｐ６ に到達するまでそれを繰り返し、移動終了位置Ｐ６ に到達した判断された場合、無人車を停止させる。
【００４２】
以上のように、本実施形態においては、ＰａとＰｂの差の値がσの値以下（図６中、領域（イ））の時は、ＧＰＳ受信機１から出力される計測現在位置データが、また、ＰａとＰｂの差の値が３σの値よりも大（図６中、領域（ハ））の時は、位置推定器６から出力される推定現在位置データが、そのまま走行制御に用いる現在位置データとして採用されるので、図４に示されるグラフを用いる場合よりも演算部７における負荷が軽減される。
【００４３】
なお、図５のフローチャートのステップＳａ６において、ＰａとＰｂの差の値に対応する比率を求める際、図６の領域（ロ）内に示される曲線の代わりに、図７の領域（ロ）’内に示すようなＰａとＰｂの差がσから３σへ変化するに伴い比率が１から０へ直線的に変化する右下がりの斜線に基づいて、上記ＰａとＰｂの差の値に対応する比率を求めてもよい。この場合、図７中、領域（ロ）’内における比率を求める際の計算が簡略化されるので、演算部７における負荷がさらに軽減される。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現在位置計測手段により計測した無人車の現在位置データと、該現在位置計測手段から１計測時間前に計測された位置に、方向検出手段により１検出時間前に検出された移動方向と、距離検出手段により１検出時間前から現時点までに移動した距離とに基づいて算出した位置を加えることによって推定した現在位置データとの差と、現在位置計測手段の計測誤差とを比較し、比較結果に基づいて無人車の走行制御に用いる現在位置データを選択または算出するので、大規模な地上設備を必要とせずに高精度の現在位置が計測でき、かつ、現在位置計測手段の計測値が実際の位置と大きくずれてしまったとしても、正確に無人車の走行制御を行うことができる。
【００４５】
また、本発明によれば、計測現在位置データと推定現在位置データとの差と、現在位置計測手段に固有の最大計測誤差値との比較によって、走行制御に用いる現在位置データとして前記計測現在位置データ、または、前記双方の現在位置データの差の値に応じた比率を、計測現在位置データと推定現在位置データの差が０から前記最大計測誤差の値まで変化する間に、比率が１から０にガウス状に変化するグラフに基づいて算出し、この比率に基づいて前記計測現在位置データと推定現在位置データとから現在位置データを算出するので、現在位置計測手段の計測値が実際の無人車の位置からずれている場合でも、より実際に近い現在位置データを算出することができる。
【００４６】
また、本発明によれば、計測現在位置データと推定現在位置データとの差が現在位置計測手段に固有の最小計測誤差値以下である場合は前記計測現在位置データが、また、計測現在位置データと推定現在位置データとの差が、現在位置計測手段に固有の最大計測誤差値よりも大きい場合は前記推定現在位置データが走行制御に用いる現在位置データとして用いられるので、上述した範囲においては前記現在位置決定手段は現在位置データを算出する必要がなく、よって、該現在位置決定手段における負荷を軽減することができる。
【００４７】
また、本発明によれば、上述した比率が最小計測誤差値から前記最大計測誤差値の間に、比率が１から０に直線状に変化するグラフに基づいて求められるので、前記比率を求める際の計算が簡略化され、現在位置決定手段における負荷をさらに軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態における無人車の走行制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同走行制御装置の地図情報記憶部が記憶している地図情報を説明するための説明図である。
【図３】同走行制御装置が行う処理を示すフローチャートである。
【図４】同走行制御装置が走行制御に用いる現在位置データを算出する際、参照するグラフである。
【図５】この発明の第２実施形態における無人車の走行制御装置が行う処理を示すフローチャートである。
【図６】同走行制御装置が走行制御に用いる現在位置データを算出する際、参照するグラフである。
【図７】同走行制御装置が走行制御に用いる現在位置データを算出する際、参照するグラフの他例である。
【符号の説明】
１……走行制御装置、２……地図情報記憶部、３……ＧＰＳ受信機、４……角度検出器、５……距離検出器、６……位置推定器、７……演算部、８……走行制御部
Claims (6)
- 指定された走行経路に従って自律走行する無人車に搭載され、該無人車の走行開始または停止、および、移動方向を制御する走行制御装置において、
前記走行経路を記憶する地図情報記憶手段と、
ＧＰＳ衛星からの電波に基づいて前記無人車の現在位置を順次計測する現在位置計測手段と、
前記無人車の移動方向を順次検出する方向検出手段と、
前記無人車の移動距離を順次検出する距離検出手段と、
前記現在位置計測手段、方向検出手段、距離検出手段の計測値および検出値に基づいて、前記無人車の現在位置を推定する現在位置推定手段と、
前記現在位置計測手段から出力された計測現在位置データと前記現在位置推定手段から出力された推定現在位置データの差と、
前記現在位置計測手段に固有の計測誤差値との比較結果に基づいて、前記無人車の走行制御に用いる現在位置データを決定する現在位置決定手段と、
前記現在位置決定手段によって決定された現在位置と前記走行経路とのずれ量を算出し、該ずれ量に応じて前記無人車の移動方向を修正する軌道修正手段と
を具備し、
前記現在位置決定手段は、
前記現在位置計測手段に固有の最小計測誤差の値と最大計測誤差の値を予め記憶し、
前記計測現在位置データと推定現在位置データの差が、前記最大計測誤差の値以上である場合は前記推定現在位置データを前記無人車の走行制御に用いる現在位置データとし、
前記計測現在位置データと推定現在位置データの差が、０以上であり、かつ、前記最大計測誤差の値未満である場合は、前記計測現在位置データと推定現在位置データの差の値に応じた所定の比率を前記計測現在位置データと前記推定現在位置データにそれぞれ乗算し、該乗算結果により得られた各位置データを加え合わせたデータを前記無人車の走行制御に用いる現在位置データとすることを特徴とする無人車の走行制御装置。 - 指定された走行経路に従って自律走行する無人車に搭載され、該無人車の走行開始または停止、および、移動方向を制御する走行制御装置において、
前記走行経路を記憶する地図情報記憶手段と、
ＧＰＳ衛星からの電波に基づいて前記無人車の現在位置を順次計測する現在位置計測手段と、
前記無人車の移動方向を順次検出する方向検出手段と、
前記無人車の移動距離を順次検出する距離検出手段と、
前記現在位置計測手段、方向検出手段、距離検出手段の計測値および検出値に基づいて、前記無人車の現在位置を推定する現在位置推定手段と、
前記現在位置計測手段から出力された計測現在位置データと前記現在位置推定手段から出力された推定現在位置データの差と、
前記現在位置計測手段に固有の計測誤差値との比較結果に基づいて、前記無人車の走行制御に用いる現在位置データを決定する現在位置決定手段と、
前記現在位置決定手段によって決定された現在位置と前記走行経路とのずれ量を算出し、該ずれ量に応じて前記無人車の移動方向を修正する軌道修正手段と
を具備し、
前記現在位置決定手段は、
前記現在位置計測手段に固有の最小計測誤差の値と最大計測誤差の値を予め記憶し、
前記計測現在位置データと推定現在位置データの差が、前記最小計測誤差の値以下である場合は前記計測現在位置データを前記無人車の走行制御に用いる現在位置データとし、
前記計測現在位置データと推定現在位置データの差が、前記最大計測誤差の値以上である場合は前記推定現在位置データを前記無人車の走行制御に用いる現在位置データとし、
前記計測現在位置データと推定現在位置データの差が、前記最小計測誤差の値よりも大きく、かつ、前記最大計測誤差の値未満である場合は、前記計測現在位置データと推定現在位置データの差の値に応じた所定の比率を前記計測現在位置データと前記推定現在位置データに乗算し、該乗算結果により得られた各位置データを加え合わせたデータを前記無人車の走行制御に用いる現在位置データとすることを特徴とする無人車の走行制御装置。 - 前記所定の比率は、前記計測現在位置データと推定現在位置データの差が０から前記最大計測誤差の値まで変化する間に、比率が１から０にガウス状に変化するグラフに基づいて決定されることを特徴とする請求項１記載の無人車の走行制御装置。
- 前記所定の比率は、前記計測現在位置データと推定現在位置データとの差が、０から前記最大計測誤差の値まで変化する間に、比率がガウス状に変化するグラフであって、前記計測現在位置データと推定現在位置データとの差が前記最小計測誤差の値に一致する時、該比率が１となるグラフに基づいて決定されることを特徴とする請求項２記載の無人車の走行制御装置。
- 前記所定の比率は、前記計測現在位置データと推定現在位置データとの差が、前記最小計測誤差の値から前記最大計測誤差の値まで変化する間に、比率が１から０に直線的に変化するグラフに基づいて決定されることを特徴とする請求項２記載の無人車の走行制御装置。
- 前記現在位置推定手段は、前記方向検出手段により１検出時間前に検出された移動方向と、前記距離検出手段により１検出時間前から現時点までに移動した距離とに基づいて算出した位置を、前記現在位置計測手段から１計測時間前に計測された位置に加えることによって無人車の現在位置を推定することを特徴とする請求項１または２記載の無人車の走行制御装置。
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