JPH03265008A - 自動走行装置 - Google Patents
自動走行装置Info
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- JPH03265008A JPH03265008A JP2064587A JP6458790A JPH03265008A JP H03265008 A JPH03265008 A JP H03265008A JP 2064587 A JP2064587 A JP 2064587A JP 6458790 A JP6458790 A JP 6458790A JP H03265008 A JPH03265008 A JP H03265008A
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
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- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
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- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
- G05D1/0246—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D15/00—Steering not otherwise provided for
- B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
- B62D15/025—Active steering aids, e.g. helping the driver by actively influencing the steering system after environment evaluation
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
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- Image Processing (AREA)
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Navigation (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
１４九」
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。
せる自動走行装置に関する。
笠米１権
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。
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。
この種の自動走行装置にあっては、車両に固定して取り
付けられた撮像装置により車両の−向きにしたがう前方
の領域を撮像することによって得られる画像を画像処理
することにより、車両の向きを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を認識し、その
認識結果にもとづいて走行可能領域内における車両走行
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Ｘ−Ｙ座標上の原点の位置にあ
る車両が前記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に車両の
走行制御を行わせるようにしている（特願昭６３−１９
９６１０号参照）。
付けられた撮像装置により車両の−向きにしたがう前方
の領域を撮像することによって得られる画像を画像処理
することにより、車両の向きを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を認識し、その
認識結果にもとづいて走行可能領域内における車両走行
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Ｘ−Ｙ座標上の原点の位置にあ
る車両が前記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に車両の
走行制御を行わせるようにしている（特願昭６３−１９
９６１０号参照）。
しかしこのようなものでは、撮像装置によって車両の向
きにしたがう前方の領域の撮像を行わせる場合、車両の
カーブ走行に際して、車速に応じた横すべり角を生ずる
が、そのとき車両の実際の進行方向と車体の向きとが異
なってしまい、そのため撮像装置による撮像方向が車両
の進行方向から外れてしまう。
きにしたがう前方の領域の撮像を行わせる場合、車両の
カーブ走行に際して、車速に応じた横すべり角を生ずる
が、そのとき車両の実際の進行方向と車体の向きとが異
なってしまい、そのため撮像装置による撮像方向が車両
の進行方向から外れてしまう。
したがって、車両が横すべり角を生じているときに、撮
像装置による撮像方向すなわちＹ軸方向が車両の進行方
向であるとして、Ｘ−Ｙ座標上の車両の走行可能領域内
に設定さ汎た目標経路に対する制御目標量を求めるので
は、そのときの横すべり角分に応じた誤差を生じてしま
い、目標経路への追従性が悪くなってしまうという問題
がある。
像装置による撮像方向すなわちＹ軸方向が車両の進行方
向であるとして、Ｘ−Ｙ座標上の車両の走行可能領域内
に設定さ汎た目標経路に対する制御目標量を求めるので
は、そのときの横すべり角分に応じた誤差を生じてしま
い、目標経路への追従性が悪くなってしまうという問題
がある。
Ｉ〕町
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、車両の横
すべり角を考慮したうえで、目標経路に車両を追従させ
るための車両の走行制御を精度良く行わせることができ
るようにした自動走行装置を提供するものである。
すべり角を考慮したうえで、目標経路に車両を追従させ
るための車両の走行制御を精度良く行わせることができ
るようにした自動走行装置を提供するものである。
１腹
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。
述する。
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、車両の向きにしたがう前方の領域を撮像すること
ができるように車両に固定して取り付けられたビデオカ
メラによる撮像部１と、そのビデオカメラによって撮像
された画像を処理して連続した線分の抽出などを行う画
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
うヨーレートＴ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
によって構成されている。
うに、車両の向きにしたがう前方の領域を撮像すること
ができるように車両に固定して取り付けられたビデオカ
メラによる撮像部１と、そのビデオカメラによって撮像
された画像を処理して連続した線分の抽出などを行う画
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
うヨーレートＴ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
によって構成されている。
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および制御部５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をも含めることも可能である。
経路設定部４および制御部５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をも含めることも可能である。
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や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。
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や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。
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。
、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。
画像処理部２における道路エツ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。
抽出は、以下のようにして行われる。
まず、車両前方の路面を撮像する撮像部１から送られて
くる入力画像を微分処理することによって画像のエツジ
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、そのエツジ画像の２値化を行わせる。
くる入力画像を微分処理することによって画像のエツジ
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、そのエツジ画像の２値化を行わせる。
なおその際、入力画像の２値化を先に行わせたうえで、
エツ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。
エツ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。
次いで、そのエツジ検出され、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
座標上の点であられ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。
た処理画像にもとづいて、Ｘ−Ｙ座標上の線分をρ−θ
座標上の点であられ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ツジの連続した線分の情報を得る
。
図に示すような道路エツジの連続した線分の情報を得る
。
ここで、θはｘ−ｙｓｓ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０例えば、第８図に示すＸ−Ｙ座標上の線分りは、
第９図に示すようにρ−θ座標上における点○ｌとして
あられされる。
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０例えば、第８図に示すＸ−Ｙ座標上の線分りは、
第９図に示すようにρ−θ座標上における点○ｌとして
あられされる。
なおその際、２値化された処理画像にもとづいて、エツ
ジ追跡の処理を行わせて連続性をもった画像のエツジ部
分をわり出すようにしてもよい。
ジ追跡の処理を行わせて連続性をもった画像のエツジ部
分をわり出すようにしてもよい。
また、画像エツジの連続性を求めるためのＨｏｕｇｈ変
換処理およびエツ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ツ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
像エツジの抽出のための処理を行えば、より精度の高い
道路エツジの情報の抽出を行うことができるようになる
。
換処理およびエツ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ツ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
像エツジの抽出のための処理を行えば、より精度の高い
道路エツジの情報の抽出を行うことができるようになる
。
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ツジの
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
路エツジの画像に変換する公知手法である射影変換処理
を行う。
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ツジの
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
路エツジの画像に変換する公知手法である射影変換処理
を行う。
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。
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。
そして、走行可能領域認識部３は、射影変換処理された
道路エツジの画像にもとづいて、例えば第４図に示すよ
うに、連続した道路エツジＥｌ。
道路エツジの画像にもとづいて、例えば第４図に示すよ
うに、連続した道路エツジＥｌ。
Ｅ２間を、撮像部ｌの撮像方向すなわち車両１１の向き
をＹ軸方向としたときのＸ−Ｙ座標上における車両の走
行可能領域として認識する。
をＹ軸方向としたときのＸ−Ｙ座標上における車両の走
行可能領域として認識する。
なお、第４図において、Ｐ点は車両１１の現在位置を示
すもので、撮像部１による撮像面の中央下端がＰ点とし
てＸ−Ｙ座標上の原点の位置にくるように、予めその撮
像部１における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。
すもので、撮像部１による撮像面の中央下端がＰ点とし
てＸ−Ｙ座標上の原点の位置にくるように、予めその撮
像部１における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。
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。
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。
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
して一律に認定される。
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
して一律に認定される。
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、道路の左側の基準エ
ツジから例えば１．５ｍ程度の所定の隔離幅Ｗをもって
その基準エツジに沿う目標経路ＯＣを設定する。
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、道路の左側の基準エ
ツジから例えば１．５ｍ程度の所定の隔離幅Ｗをもって
その基準エツジに沿う目標経路ＯＣを設定する。
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。
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。
そしてその設定された目標経路のＸ−Ｙ座標上の位置が
、目標経路設定部４の内部メモリに、車両の走行が進む
にしたがって逐次更新されながら記憶される。その際、
Ｘ−Ｙ座標上の尺度は、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。
、目標経路設定部４の内部メモリに、車両の走行が進む
にしたがって逐次更新されながら記憶される。その際、
Ｘ−Ｙ座標上の尺度は、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。
第４図中、Ｐ点から０点に至るまでの軌跡は、後述する
ように、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○Ｃに合
流するまでの走行経路を示している。０点は、そのとき
の車両の目標経路ＯＣへの合流位置となる。
ように、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○Ｃに合
流するまでの走行経路を示している。０点は、そのとき
の車両の目標経路ＯＣへの合流位置となる。
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。
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。
すなわち、目標経路設定部４において１例えば、車速セ
ンサ６によって検出される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。
ンサ６によって検出される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。
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緩い曲率をもっ
た目標経路○Ｃを道路内に設定する。
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緩い曲率をもっ
た目標経路○Ｃを道路内に設定する。
次に、道路上における目標経路が設定されたら。
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。
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。
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。
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。
具体的には１例えば、車両の走行状態から現在の車両の
向きを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。
向きを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。
いま、例えば第６図に示すように、Ｐ点、にある車両１
１を目標経路○Ｃに合流させる場合を考えてみる。
１を目標経路○Ｃに合流させる場合を考えてみる。
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ｔｌ、１
後後におけるＹ軸上の距離Ｌ （ｍ）（Ｌ＝ｖｘｔ、
ｎ）が求められ、そのＹ軸上におけるＰ点から距離した
け離れた０点と目標経路ＯＣとの間の偏差ＸＱ、すなわ
ちｔ、ｎ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。
ｖ（ｍ／ｓ）にもとづいて、Ｐ点にある車両のｔｌ、１
後後におけるＹ軸上の距離Ｌ （ｍ）（Ｌ＝ｖｘｔ、
ｎ）が求められ、そのＹ軸上におけるＰ点から距離した
け離れた０点と目標経路ＯＣとの間の偏差ＸＱ、すなわ
ちｔ、ｎ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。
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Ｔ （ｒａｄ／ ｓ ）にもとづいて車両の
予測経路ＡＣがわり出され、Ｙ軸上の０点からの予測経
路ＡＣの偏差ｘｍ、すなわちｔｍｍ後後おける予測経路
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。
ヨーレートＴ （ｒａｄ／ ｓ ）にもとづいて車両の
予測経路ＡＣがわり出され、Ｙ軸上の０点からの予測経
路ＡＣの偏差ｘｍ、すなわちｔｍｍ後後おける予測経路
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。
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。
ｘｍは次式によって与えられる。
ｘ、 ＝Ｒ−（Ｒ” −（ｖ Ｘ ｔ ｍ ）” ）
”＝ＲＲ（１（ｖ Ｘ ｔ ｍ ／ Ｒ）’ ）にここ
で、Ｒ＞ ｖ Ｘ ｔ□とすると、ｘｒｎキＲ−Ｒ（１
−（ｖ ｘ ｔｍ ／Ｒ）” ／ ２）＝ｖ” Ｘｔｍ
” ／２Ｒ ＝Ｌ” ／２Ｒ・・・（１） また、 Ｔ ＝ ｖ ／ Ｒ・・・ （２） であるので、（１）、（２）式から。
”＝ＲＲ（１（ｖ Ｘ ｔ ｍ ／ Ｒ）’ ）にここ
で、Ｒ＞ ｖ Ｘ ｔ□とすると、ｘｒｎキＲ−Ｒ（１
−（ｖ ｘ ｔｍ ／Ｒ）” ／ ２）＝ｖ” Ｘｔｍ
” ／２Ｒ ＝Ｌ” ／２Ｒ・・・（１） また、 Ｔ ＝ ｖ ／ Ｒ・・・ （２） であるので、（１）、（２）式から。
ｘｌｎ＝Ｌ” ・Ｔ／２ ｖ −（３
）なお、ヨーレートＴの符号としては２例えば予測経路
ＡＣが左曲りのときを正とする。
）なお、ヨーレートＴの符号としては２例えば予測経路
ＡＣが左曲りのときを正とする。
そして、各求められた偏差Ｘρとｘｌｎとの差ｅ（ｅ＝
ｚλ−Ｘ□）に応じて車両の修正すべきヨーレートΔＴ
が下記式にしたがって求められる。
ｚλ−Ｘ□）に応じて車両の修正すべきヨーレートΔＴ
が下記式にしたがって求められる。
ΔＴ＝ｅＸ２ｖ／Ｌ” −（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。
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。
いま、第７図に示す関係にあって、
Ｒ＞ρのとき。
δ出Ｑ／Ｒ・・・、（５）
となり、（２）、（５）式から
δ＝（Ｑ／ｖ）Ｔ ・・・（６）が得ら
れる。ここで、Ｑはホイールベースである。
れる。ここで、Ｑはホイールベースである。
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ΔＴ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。
きヨーレートΔＴ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。
Δδ＝ （ｆｌ／Ｖ） ΔＴ ・・
・ （７）ここで５車速Ｖに対する舵角の一般式である
Ｑ＝Ｑ（１＋Ｋｖ”）を考慮すると、（７）式からΔδ
＝ΔＴ （Ｑ（１＋Ｋｖ２）／ｖ）”・（８）となる。
・ （７）ここで５車速Ｖに対する舵角の一般式である
Ｑ＝Ｑ（１＋Ｋｖ”）を考慮すると、（７）式からΔδ
＝ΔＴ （Ｑ（１＋Ｋｖ２）／ｖ）”・（８）となる。
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。
って決まる一定の係数である。
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。
角度の制御目標量δ′は、 δ′＝δ＋Δδ ・・・（９）として求
められる。
ステアリング制御部９は、制御部５から与えられる制御
目標量δ′に応じてステアリング駆動部ＩＯに駆動指令
を出し、それによりステアリング駆動部１０がステアリ
ングの駆動を適宜なして車両を目標経路ＯＣへ合流させ
るような操舵を行う。
目標量δ′に応じてステアリング駆動部ＩＯに駆動指令
を出し、それによりステアリング駆動部１０がステアリ
ングの駆動を適宜なして車両を目標経路ＯＣへ合流させ
るような操舵を行う。
以上の処理が予め設定された数秒オーダの所定の時間ご
とにくり返し行われ、それにより車両を目標経路ＯＣ上
に沿って自動的に走行させることができるようになる。
とにくり返し行われ、それにより車両を目標経路ＯＣ上
に沿って自動的に走行させることができるようになる。
以上のような自動走行装置にあっては、前述したように
、車両のカーブ走行に際して、車両に横すべり角を生じ
て車両の実際の進行方向と車両の向きとが異なってしま
い、そのため車両の向きにしたがう前方の領域を撮像す
るように車両に固定して取り付けられた撮像部１による
撮像方向が車両の進行方向から外れてしまうという問題
がある。
、車両のカーブ走行に際して、車両に横すべり角を生じ
て車両の実際の進行方向と車両の向きとが異なってしま
い、そのため車両の向きにしたがう前方の領域を撮像す
るように車両に固定して取り付けられた撮像部１による
撮像方向が車両の進行方向から外れてしまうという問題
がある。
いま、第１０図（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示すように、
定常円旋回している車両１１の姿勢は。
定常円旋回している車両１１の姿勢は。
車速Ｖに応じて、進行方向（図中ベクトルＶで示す方向
）と車両１１の向きとが横すべり角βだけ異なる。同図
（ａ）は車速Ｖが小さいときを、同図（ｂ）は車速Ｖが
大きいときをそれぞれ示しており、横すべり角βの大き
さは車速Ｖが大−きいほど大きくなる。
）と車両１１の向きとが横すべり角βだけ異なる。同図
（ａ）は車速Ｖが小さいときを、同図（ｂ）は車速Ｖが
大きいときをそれぞれ示しており、横すべり角βの大き
さは車速Ｖが大−きいほど大きくなる。
その際、車両１１の中心線ｃ −ｃにしたがう向きの前
方の領域を撮像するように車両１１に取り付けられた撮
像部１のビデオカメラによる撮像画像は、同一円上を旋
回していても、車両の横すべり角βの程度によって、第
１１図（ａ）、（ｂ）に示すようにそれぞれ異なってし
まう。同図中、ＢＡは撮像画像の領域を示している。
方の領域を撮像するように車両１１に取り付けられた撮
像部１のビデオカメラによる撮像画像は、同一円上を旋
回していても、車両の横すべり角βの程度によって、第
１１図（ａ）、（ｂ）に示すようにそれぞれ異なってし
まう。同図中、ＢＡは撮像画像の領域を示している。
したがって、車両が横すべり角βを生じているときの撮
像画像をもって認識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するための制御目標量を
求めて車両の走行制御を行わせるのでは、その制御目標
量にそのときの横すべり角β分の誤差が含まれてしまう
ことになる。
像画像をもって認識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するための制御目標量を
求めて車両の走行制御を行わせるのでは、その制御目標
量にそのときの横すべり角β分の誤差が含まれてしまう
ことになる。
そのため本発明では、特に、車両の横すべり角βを求め
る手段と、その求められた横すべり角βにしたがって撮
像画像を車両の進行方向からみた画像に変換する手段を
とるようにしている。
る手段と、その求められた横すべり角βにしたがって撮
像画像を車両の進行方向からみた画像に変換する手段を
とるようにしている。
これらの手段は、画像処理部２において実行されること
になる。
になる。
車両の横すべり角βにしたがって撮像画像を車両の進行
方向からみた画像に変換する手段としては、具体的には
、第１２＠に示すように、点Ｐを中心として、車両１１
の実際の進行方向（ベクトルＶ方向）がＸ−Ｙ座標上に
おけるＹ軸方向となるように、撮像画像を角度β分だけ
回転させる。
方向からみた画像に変換する手段としては、具体的には
、第１２＠に示すように、点Ｐを中心として、車両１１
の実際の進行方向（ベクトルＶ方向）がＸ−Ｙ座標上に
おけるＹ軸方向となるように、撮像画像を角度β分だけ
回転させる。
その回転は、画像データにもとづいた所定の演算処理に
よって行われる。
よって行われる。
しかして、車両の横すべり角βに応じて回転処理された
画像にしたがって、前述のようにＸ−Ｙ座標上における
走行可能領域が認識され、その認識された走行可能領域
内に目標経路が設定され、その目標経路に追従するため
の制御目標量が求められて、横すべり角βの影響を何ら
受けることのない車両の走行制御が行われることになる
。
画像にしたがって、前述のようにＸ−Ｙ座標上における
走行可能領域が認識され、その認識された走行可能領域
内に目標経路が設定され、その目標経路に追従するため
の制御目標量が求められて、横すべり角βの影響を何ら
受けることのない車両の走行制御が行われることになる
。
また、車両の横すべり角βによる誤差分を除去するため
、前述のように画像処理部２において撮像画像の回転処
理を行わせる以外に、走行可能領域認識部３において、
撮像画像から認識されたＸ−ｙ座標上の道路エツジ間な
どによる走行可能領域を角度β分だけ回転処理するよう
にしてもよい。
、前述のように画像処理部２において撮像画像の回転処
理を行わせる以外に、走行可能領域認識部３において、
撮像画像から認識されたＸ−ｙ座標上の道路エツジ間な
どによる走行可能領域を角度β分だけ回転処理するよう
にしてもよい。
その場合には、その回転処理された走行可能領域に対し
て目標経路を設定して、その目標経路に対する制御目標
量を求めるようにすれば、横すべり角βの影響を何ら受
けることのない車両の走行制御が行われることになる。
て目標経路を設定して、その目標経路に対する制御目標
量を求めるようにすれば、横すべり角βの影響を何ら受
けることのない車両の走行制御が行われることになる。
また、撮像画像や走行可能領域の回転処理を行わせる以
外に、目標経路設定部４において、走行可能領域に対し
て設定された目標経路を角度β分だけ回転処理するよう
にしてもよい。
外に、目標経路設定部４において、走行可能領域に対し
て設定された目標経路を角度β分だけ回転処理するよう
にしてもよい。
その場合には、その回転処理された目標経路に対して制
御目標量を求めるようにすれば、横すべり角βの影響を
何ら受けることのない車両の走行制御が行われることに
なる。
御目標量を求めるようにすれば、横すべり角βの影響を
何ら受けることのない車両の走行制御が行われることに
なる。
車両の横すべり角βは１次式によって与えられる。
β” （Ｉ・Ｃｆ−５／ｖ＋ｃｆ・ｃｒ−Ｑ −ｂ／ｖ
” −Ｍ・Ｃｆ−ａ）Ｘδ／Δｏ（Ｓ）
・・・ （１０）Δｏ（Ｓ）＝Ｉ−？ｌＳ” ＋
（（Ｃｆ−ａ” ＋Ｃｒ−ｂ２）Ｍ＋（Ｃｆ＋Ｃｒ）
Ｉ） （Ｓ／ｖ）＋Ｃｆ−Ｃｒ−Ｑ ” （１＋Ｋ
ｖ” ）／ｖ”・・・ （１１） Ｋ＝ （Ｃｒ−ｂ−Ｃｆ−ａ）Ｍ／Ｃｆ−Ｃｒ−Ｑ ”
−（１２）ここで、■は車両の慣性モーメント、
■は車速、Ｍは車両重量、Ｃｆ、Ｃｒは前、後タイヤの
各コーナリングパワー＋ ａ、ｂは車両の重心点から
前。
” −Ｍ・Ｃｆ−ａ）Ｘδ／Δｏ（Ｓ）
・・・ （１０）Δｏ（Ｓ）＝Ｉ−？ｌＳ” ＋
（（Ｃｆ−ａ” ＋Ｃｒ−ｂ２）Ｍ＋（Ｃｆ＋Ｃｒ）
Ｉ） （Ｓ／ｖ）＋Ｃｆ−Ｃｒ−Ｑ ” （１＋Ｋ
ｖ” ）／ｖ”・・・ （１１） Ｋ＝ （Ｃｒ−ｂ−Ｃｆ−ａ）Ｍ／Ｃｆ−Ｃｒ−Ｑ ”
−（１２）ここで、■は車両の慣性モーメント、
■は車速、Ｍは車両重量、Ｃｆ、Ｃｒは前、後タイヤの
各コーナリングパワー＋ ａ、ｂは車両の重心点から
前。
後タイヤまでの各距離、Ｑはホイールベース、δは舵角
、Ｓはラプラス演算子である。
、Ｓはラプラス演算子である。
しかして、車両の横すべり角βを求めるには。
例えば、種々の車速Ｖおよび舵角δに応じた横すべり角
βの値を予め算出してメモリテーブルに格納しておき、
車速センサによって検出された車速Ｖおよび舵角センサ
によって検出された舵角δに応じて、メモリテーブルか
ら所定の横すべり角βの値を読み出すようにすればよい
。
βの値を予め算出してメモリテーブルに格納しておき、
車速センサによって検出された車速Ｖおよび舵角センサ
によって検出された舵角δに応じて、メモリテーブルか
ら所定の横すべり角βの値を読み出すようにすればよい
。
蟇米
以上、本発明による自動走行装置にあっては、車両に固
定して取り付けられた撮像装置により車両の向きにした
がう前方の領域を撮像することによって得られる画像を
画像処理して、車両の向きを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をと識し、その認
識結果にもとづいて走行可能領域内における車両走行の
目標経路を設定し、車両の検出された走行状態にもとづ
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、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に車両の走行制御を行わせる際、車
両の横すべり角を求めて、その求められた横すべり角分
だけ、車両の実際の進行方向をＹ軸方向に一致させるべ
く、前記撮像画像、前記走行可能領域または目標経路の
何れかを回転させるようにしたもので、車両の横すべり
角の影響を何ら受けることなく、目標経路に車両を追従
させるための車両の走行制御を精度良く行わせることが
できるという優れた利点を有している。
定して取り付けられた撮像装置により車両の向きにした
がう前方の領域を撮像することによって得られる画像を
画像処理して、車両の向きを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をと識し、その認
識結果にもとづいて走行可能領域内における車両走行の
目標経路を設定し、車両の検出された走行状態にもとづ
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、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に車両の走行制御を行わせる際、車
両の横すべり角を求めて、その求められた横すべり角分
だけ、車両の実際の進行方向をＹ軸方向に一致させるべ
く、前記撮像画像、前記走行可能領域または目標経路の
何れかを回転させるようにしたもので、車両の横すべり
角の影響を何ら受けることなく、目標経路に車両を追従
させるための車両の走行制御を精度良く行わせることが
できるという優れた利点を有している。
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
道路エツ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Ｘ−Ｙ座標上の線分を示す図、第９図は第
８図の線分をＨｏｕｇｈ変換したときのρ−〇座標上の
点を示す図、第１０図（ａ）、（ｂ）は車速の大、小に
応じて定常旋回している車両の姿勢をそれぞれ示す図、
第１１図（ａ）、（ｂ）は定常旋回しているときの車速
の大、小に応じた撮像画像の状態をそれぞれ示す図、第
１２図は車両の横すべり角分だけ撮像画像を回転した状
態を示す図である。 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・・・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・・・車両
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
道路エツ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Ｘ−Ｙ座標上の線分を示す図、第９図は第
８図の線分をＨｏｕｇｈ変換したときのρ−〇座標上の
点を示す図、第１０図（ａ）、（ｂ）は車速の大、小に
応じて定常旋回している車両の姿勢をそれぞれ示す図、
第１１図（ａ）、（ｂ）は定常旋回しているときの車速
の大、小に応じた撮像画像の状態をそれぞれ示す図、第
１２図は車両の横すべり角分だけ撮像画像を回転した状
態を示す図である。 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・・・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・・・車両
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、車両に固定して取り付けられた撮像装置により車両
の向きにしたがう前方の領域を撮像することによって得
られる画像を画像処理することにより、車両の向きを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
能領域を認識する手段と、その認識結果にもとづいて走
行可能領域内における車両走行の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目標経路に追従させるよう
に車両の走行制御を行わせる手段とからなる自動走行装
置において、車両の横すべり角を求める手段と、その求
められた横すべり角にしたがって車両の実際の進行方向
がＹ軸方向となるように前記撮像画像を回転させる手段
とを設け、その回転処理された撮像画像にしたがって前
記走行可能領域を認識するようにしたことを特徴とする
自動走行装置。 ２、車両に固定して取り付けられた撮像装置により車両
の向きにしたがう前方の領域を撮像することによって得
られる画像を画像処理することにより、車両の向きを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
能領域を認識する手段と、その認識結果にもとづいて走
行可能領域内における車両走行の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目標経路に追従させるよう
に車両の走行制御を行わせる手段とからなる自動走行装
置において、車両の横すべり角を求める手段と、その求
められた横すべり角にしたがって車両の実際の進行方向
がＹ軸方向となるような前記走行可能領域の回転を行わ
せる手段とを設け、その回転処理された走行可能領域に
対して前記目標経路を設定するようにしたことを特徴と
する自動走行装置。 ３、車両に固定して取り付けられた撮像装置により車両
の向きにしたがう前方の領域を撮像することによって得
られる画像を画像処理することにより、車両の向きを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
能領域を認識する手段と、その認識結果にもとづいて走
行可能領域内における車両走行の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目標経路に追従させるよう
に車両の走行制御を行わせる手段とからなる自動走行装
置において、車両の横すべり角を求める手段と、その求
められた横すべり角にしたがって車両の実際の進行方向
がＹ軸方向となるような前記目標経路の回転を行わせる
手段とを設け、その回転処理された目標経路に対して前
記制御目標量を求めるようにしたことを特徴とする自動
走行装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2064587A JP2844240B2 (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 自動走行装置 |
| EP91103853A EP0446903B1 (en) | 1990-03-15 | 1991-03-13 | Automatic travelling apparatus |
| DE69120443T DE69120443T2 (de) | 1990-03-15 | 1991-03-13 | Gerät zum automatischen Fahren |
| US07/670,742 US5243524A (en) | 1990-03-15 | 1991-03-15 | Method and apparatus for controlling a vehicle and accounting for side-slip angle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2064587A JP2844240B2 (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 自動走行装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03265008A true JPH03265008A (ja) | 1991-11-26 |
| JP2844240B2 JP2844240B2 (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=13262531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2064587A Expired - Lifetime JP2844240B2 (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 自動走行装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5243524A (ja) |
| EP (1) | EP0446903B1 (ja) |
| JP (1) | JP2844240B2 (ja) |
| DE (1) | DE69120443T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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