JPH0399304A - 車両の自動操縦走行制御装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、所定の誘導路に沿って、自動車が自動的に
走行、方向変化、停止などの動作を自動操縦走行制御さ
せる場合に、特に、誘導コースの曲線部の曲率が大きく
、車両の回転半径を同じくういか、もしくは小さい小回
りコースのある車庫入れのような走行動作を自動的に行
なうような車両の自動操縦走行装置に関するものである
。

（従来の技術〕 従来、この種の装置として、特公昭５２−１８４４６号
公報（以下、第１公報という）、特公昭５２−２０６３
７号公報（以下、第２公報という）などがある。

第１公報は給電用電力架線を一種の誘導路として、それ
に追従して走行する電気自動車の操縦自動制御方式につ
いて開示されているものである。

この第１公報では、車両本体の前、後方に突出した受電
用ボールの水平回転角度を検出して、その回転角度から
、電力架線で与えられるコースからのずれＹと、姿勢角
ψ（コースと車両本体の前後方向のなす角）を求め、コ
ースずれＹと姿勢角ψに比例する操舵角α＝Ｋ・（ＫＩ
Ｙ＋に、ψ）で操舵制御ｎを行なうことが記載されてい
る。

また、後者の第２公報には、車両一般について、指令し
たコースからのコースずれが小さい直線走行のコースで
は、操舵角指令値に対するコースずれの比、すなわち、
操舵角制御ゲインを小さく設定し、コースずれが大きく
なる曲線走行の場合は、制御ゲインを大きくするように
することが記載されている。

すなわち、検出したコースずれの大きさが許容範囲を越
えると、大きな制御ゲインをもつような非線形制御ゲイ
ンを設定することが記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このような指定したコースに沿った自動操縦
走行により、自動車庫入れのような走行動作をさせる場
合には、コースずれだけでなく、コースに対する車両の
姿勢、つまり、車両前後方向とコースとの並行度につい
ても、制御偏差の小さい、安定な動作が要求される。

さらに、指定したコースの曲率半径が車庫入れスペース
が狭小であるがために、車両の最小回転半径よりも小さ
くなるような場合には、一方向に進行して操舵するだけ
では、コースずれを通り越して、コース外れに落ち入る
ことは避けられないという問題点がある。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、自動車の車庫入れ動作などのように、比較
的狭小な走行範囲内を指定したコースを外れることなく
、自動車を自動的に操縦走行することができる車両の自
動操縦走行制御ｍ　”Ｊ置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係わる車両の自動操縦走行制御装置は、車両
の前後方向の代表軸上の少なくとも２点以上の場所で、
誘導ラインからの偏倚量に応じた偏倚検出器の出力信号
から、車両の所定位置と誘導ラインとの横方向の偏倚量
に相当するコース偏差に対応する第１のパラメータＥと
代表軸と誘導ラインとのコース並行度に相当する第２の
パラメータＦとを算出し、第１のパラメータＥと第２の
パラメータＦの１成語合された演算！（ａＥ＋ｂＦ）を
操舵輪の目標操舵角ｙｒとして、時間軸上で逐次演算出
力する操舵角演算部と、操舵輪の舵角に応じた舵角検出
器の出力信号を受けて、操舵角が目標操舵角に一致する
ように追従制御する操舵駆動制御部と、コース偏差が所
定値を越えようとしたとき、車両を停止した後、コース
偏差が小さくなるように逆向きに走行した後、再び、以
前と同じコースに沿って走行するようにするとともに、
操舵角演算に対して補正制御を行なう補正制御手段とを
設けたものである。

〔作　用〕

この発明における操舵角演算部は、コース偏差に対応す
る第１のパラメータＥとコース並行度に対応する第２の
パラメータＦという二つのパラメータの１成語合した演
算量（ａＥ＋ｂＦ）を目標操舵角として時間軸上で演算
出力し、この出力により操舵駆動制御部で操舵角をこの
目標値になるように駆動制御するようにし、コース偏差
が所定値を越えようとしたとき、補正制御手段により車
両を停止し、そのときの操舵方向と逆方向に所定角だけ
操舵した後、逆方向に走行し、コース偏差を減少させた
後、再び以前の方向に走行するように走行制御するとと
もに、以前の方向に走行する所定の期間または所定の距
離走行する間、第２のパラメータＦについての乗算係数
すを小さく設定変更するように制御する。

〔実施例〕

以下、この発明の車両の自動操縦走行制御装置の実施例
を図面とともに説明する。第１図はその一実施例の構成
を示すブロック図、第２図および第３図は自動操縦走行
制御される車両の側面および底面からみた模式図である
。

まず、第２図、第３図より車両と誘導ラインとの関係に
ついて説明する。この第２図、第３図の両図において、
ｌは車両本体、２は道路上に敷設された誘導ラインで、
この実施例では、実効値が３〜５Ａ、周波数５０Ｈｚ〜
６０１（ｚの交流電流を流した絶縁被覆銅線である。

３および４は車両の前部と後部の下面に取り付けられた
偏倚検出器としての磁気センサで、２個の磁気センサ３
ａ、３ｂおよび４ａ、４ｂがそれぞれペアになって、誘
導ライン２から発生する磁界を検出することにより、車
両の前部および後部における車両の方位を示す代表軸５
と誘導ライン２との間の距離を検出する偏倚検出器を構
成している。

また、６は車両の前輪で、操舵輪であり、第３図では６
ａ、６ｂとして二つ示されている。

７は後輪で、駆動輪となっており、第３図では７ａ、７
ｂとして二つ示されている。

第１図は車両１内に搭載される車両の自動操縦走行制御
装置本体の構成を示すブロック図である。

この第１図の８は磁気センサ３および４からの偏倚信号
ｅ、、ｅｌを受けて、コース偏差に対応する第１のパラ
メータＥおよびコース並行度に対応する第２のパラメー
タＦを演算し、これら二つの演算結果について、各乗算
係数ａ、ｂの乗算と加算を行なうことによって、目標操
舵角を演算出力する操舵角演算部である。

舵角制御部９は操舵角演算部８より目標操舵角信号デ、
と、実際の舵角に応じた信号デを後述する舵角検出器１
１から受けて、操舵輪の舵角を目標とする操舵角に一致
するように追従制御させるための制御信号を操舵駆動部
ＩＯに出力するようになりでいる。

この操舵駆動部１０は上記制御信号を受けて操舵輪を実
際に動作させるようになっている。

舵角検出器１１は操舵駆動部１０の出力を受けて操舵輪
の舵角に応する信号デを上記舵角制御部８に出力するよ
うになっている。

一方、１２は車速検出器１５からの車速信号■とスイッ
チ８０からの自動走行起動信号を受けて、車両の速度を
所定の範囲内で走行させるように、アクセルブレーキへ
の操作信号を出力する車速制御部である。

駆動部１３．１４は車速制御部１２からそれぞれアクセ
ル操作信号、ブレーキ操作信号を受けて、図示しないア
クセルおよびブレーキを動作させるようになっている。

補正制御部１６は走行補正制御部１７と係数補正制御部
１８とにより構成されており、走行補正制御部１７では
、操舵角演算部８から送出されるデータ信号、すなわち
コース偏差に対応する第１のパラメータＥ１あるいはコ
ース並行度に対応する第２のパラメータＦを受けて、車
両の停止（Ｂｌ？）と前進、後退（Ｄ／Ｒ）の指令を行
なう信号をそれぞれブレーキの駆動部１４、シフトレバ
−の駆動部１９に出力する。

また、係数補正制御部１８では、操舵角演算に使用する
乗算係数ａ、ｂについて変更設定したデータを操舵角演
算部８に送出する。

次に動作について説明する。第４図はこの発明を車庫入
れという走行動作に対して適用する場合についての道路
と車庫スペースと誘導ラインなどを示した図である。

この第４図の図中の２は誘導ラインで、実線で示した部
分が自動操縦の状態で誘導走行するための指定されたコ
ースである。

また、破線部は誘導ラインに電流を流ｒための回路を構
成するために付随する部分である。

実線部分は道路面上、または道路面から比較的浅い所に
敷設され、破線部分は道路面から比較的深い所に敷設す
ることにより、前記磁気センサ３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ
には、実線部分の誘導ライン２から発生する磁界だけが
検出され、誘導うインとしての役目を果している。

２０は前記誘導ライン２に交流電流を通ずる交流電源で
ある。２１は車庫入れスペースである。

第４図に示すような位置に、車両本体ｌが置かれた状態
から自動操縦の走行を始めさせるとすれば、この状態で
、第１図で示したスイッチ８０をオンにすることにより
、自動走行起動信号が出力され、自動操縦の走行状態と
なり、第４図の矢印の方向にバック走行して車庫入れス
ペース２１に誘導走行制御されるものである。

第５図はそのときの要部動作を示すタイムチャートであ
る。この第５図にしたがって動作説明する。

第５図（ａ）に示す時刻１＝１．で、第４図に示される
ような位置で車両本体１が停まっているところから自動
操縦走行が始まる。

時刻１＝１．以後、車両本体１が誘導ライン２に沿って
後進し、時刻１＝１．で第４図の車庫入れスペース２１
の中の破線で示す位置で停止して終了する。

この間の偏倚検出器としての磁気センサ３および４の検
出出力ｅ■およびｅｌの時間波形が第５図（ａ）に示さ
れている。

第５図（ｂ）、第５図（Ｃ）、第５図（ｄ）は上記検出
出力ｅｌ、　　ｅ、の信号を基に操舵角演算部８および
補正制御部１６で演算される信号の時間変化波形を示し
ている。

第５図（ｂ）は車両ｌの代表軸５と誘導ライン２とのな
す角に対応するコース平行度に対応する第２のパラメー
タＦを示しており、次式にしたがって演算されたもので
ある。

ただし、Ｌは第３図に示すように、車両の前部および後
部での偏倚検出位置間の距離である。コース偏差に対応
する第１のパラメータＥは、ここでは、偏倚信号ｅｌ（
車両後部の偏倚信号）がそのままＥ＝ｅ、　　として扱
える。

第５図（Ｃ）、第５図（ロ）は、上記の第１のパラメー
タＥと第２のパラメータＦの乗算係数ａ、ｂが変更設定
されると、その演算結果として得られる目標操舵角ｆｒ
の時間波形である。

第５図（ｅ）、第５図（ｆ）は走行補正制御部１７がら
ブレーキの駆動部１４に送出される停止指令信号ＢＲ，
シフトレバ−の駆動部１９に送出されるシフト指令信号
Ｄ／Ｒ（前進／後進）の時間波形である。

時刻ｔ２とも、の問および時刻ｔ、と１．の間はブレー
キがかかって車両が停止しているときで、これらの時間
を除いて、目標操舵角？、は下の式にしたがって計算さ
れている。

％ｒ＝ａＥ＋ｂＦ　　　　　　　　・・・・・・・・・
（１）この（１）式の第１項は後輪側の偏倚量に比例し
て舵角操作する量で、主に車両の後端部の中心が誘導ラ
イン２の上に沿って走行させるための操作成分である。

したがって、前進走行する場合は、偏倚信号ｅｌＯ代わ
りにｅ、　が与えられる。

なお、ｅｌ、　　ｅ、の符号は第５図（ａ）の縦軸に記
しであるように、車両本体ｌの方位を示す代表軸５が誘
導ライン２と一致しているときが零で、右側に「ずれ」
ているときが（ト）、左側に「ずれ」でいるときが（ハ
）とする。

また、舵角？ｒについても直進走行できる中立の状態を
零とし、右側にハンドルを回したときの舵角を（ホ）、
逆方向をＨとしている。

したがって、偏倚信号ｅ、が（へ）のときは、ａＥもＨ
で、（＋）式の第１項は左側にハンドルを回す方向で、
大きさｌａ　Ｅｌの舵角操作を行なうことを示している
。

（１）式の第２項は車両本体１の姿勢を誘導ライン２に
並行させるための操作舵角量で、この場合も、コース偏
差に対応する第１のパラメータＥ、コース並行度に対応
する第２のパラメータＦの符号を含めて演算する。

時刻１．では、車両後端部の偏倚量ｅ璽、すなわちコー
ス偏差に対応する第１のパラメータＥが所定値を越して
、コース外れに至る前に車両１を停止させるべく停止指
令信号ＢＲが出方される。

停止指令信号ＢＲ出力と同時に、目標操舵角は第５図（
ｄ）に示すごと（、時刻ｔ８以前とは逆方向に、操舵可
能最大角より少し小さい操舵角になるまで駆動制御され
る（ｔｚ〜ｔ、）。

この間に、シフト指令信号Ｄ／Ｒは後進から前進に変化
し、この指令によりギヤシフトレバ−が前進側に移動す
る。

時刻も、で停止指令信号がオフし、再び車両ｌは前と逆
方向（前進）に走行を始め、車両本体１の代表軸５とコ
ースとの並行度は、以前よりも悪くなるが、コース偏差
に対応する第１のパラメータＥは小さくなる方向に進み
、コース偏差の減少分が予め決めた値になったとき、も
しくは、再走行開始後所定時間経過したときに、再度停
止する。

時刻も、からむ、の間、停止指令信号ＢＲが出され、こ
の間にシフトレバ−は前進から後進側に移動し、同時に
目標操舵角デ、は（１）式の演算結果に基づいて決定さ
れる。

ただし、コース偏差に対応する第１のパラメータＥとコ
ース並行度に対応する第２のパラメータＦの二つのパラ
メータについての乗算係数ａ、　　ｂの値が第５図（Ｃ
）に示すように、時刻ｔ４からＬｈまでの間は、ａを大
きく、ｂを小さく設定変更する。

このように、車両本体１の誘導ライン２に対する姿勢角
についての操舵角ゲインを小さくなるように補正するこ
とにより、（１）式による操舵角制御ではコース外れを
発生するような大きな曲率をもったコースに対して、適
切な操舵角制御■が行なわれる。

第５図（ロ）の破線は上記の乗算係数ａ、ｂについての
補正変更制御がない場合の例を示しており、この場合は
、誘導ラインの曲率が大きいために、コース偏差の減少
度合が小さく、コースへの追従性が悪くなる。

上記のような乗算係数の変更を行なう期間、時刻ｔ、か
ら時刻Ｌ６の期間は、前進動作を行なった期間ｔ、から
ｔ、までの期間に応じて設定するのが好ましい。

たとえば、ｔ、−Ｌ５＝ｋＣｔａ　　ｊｚ）、ｋは概略
１〜１．５と設定される。

時刻ｔ＆以後は時刻ｔ１〜Ｌオの期間での動作と同様の
動作が実行され、時刻も、で指定したコースがなくなっ
たことを偏倚信号ｅ、の出力がなくなることによって検
知し、停止して、自動操縦走行が完了する。

なお、この自動操縦走行の間は、車両速度は約５ｋｍ／
ｈになるように車速の制御がなされている。

上記の動作は、後・進中に前進の動作が１回だけ入った
場合を説明したが、曲線部の曲率半径が小さくて、この
ような動作（切り返し）を２回行なうような場合も同様
にして実行されることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、車体の前後方向を示
す代表軸と指定コースとなる誘導ラインとの偏倚量から
コース偏差に対応する第１のパラメータＥとコース並行
度に対応する第２のパラメータＦを演算算出し、これら
演算量を１成績合した演算量（ａＥ＋ｂＦ）を目標操舵
角となるように操舵駆動し、コース偏差が所定値を越え
ようとしたとき、車両を一旦停止して、そのときの操舵
方向と逆方向に所定角度操舵した後コース偏差が小さく
なるように逆進走行した後、再び上記の目標操舵角にし
たがって以前と同方向に走行するとき、所定期間または
所定距離走行の間、前記１成績合の演算式の乗算係数す
を小さく設定変更するように補正制御したので、曲折度
の強いコースでも、コースずれたけでなく、コースに対
する車両の姿勢も含めて、安定かつコースへの追従性の
良い自動操縦走行制御装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による車両の自動操縦走行
制御ヰ装置のブロック図、第２図は同上実施例により自
動操縦走行制御される車両の側面から見た模式図、第３
図は同上実施例により自動操縦走行制御される車両の底
面から見た模式図、第４図は同上実施例により自動操縦
走行制御される車両の車庫スペースと誘導ラインなどの
関係を示す説明図、第５図は同上実施例の動作説明のた
めのタイムチャートである。 ｌ・・・車両本体、２・・・誘導ライン、３．４・・・
磁気センサ、５・・・代表軸、８・・・操舵角演算部、
９・・・操舵制御部、１０・・・操舵駆動部、１１・・
・舵角検出器、１２・・・車速制御部、１３，１４．１
９・・・駆動部、１６・・・補正制御部、８０・・・自
動操縦走行起動スイッチ。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　車両を所定の誘導ラインに沿って走行させるために、
   上記車両の前後方向の代表軸上の少なくとも２点以上の
   場所で上記誘導ラインからの偏倚量に応じた出力を発す
   る偏倚検出器と、上記車両の操舵輪の舵角に応じた出力
   を発する舵角検出器と、上記偏倚検出器の出力信号から
   上記車両の所定位置と誘導ラインとの横方向の偏倚量に
   相当するコース偏差に対応する第１のパラメータＥと上
   記代表軸と誘導ラインとのコース並行度に対応する第２
   のパラメータＦとを演算算出して上記第１のパラメータ
   Ｅと第２のパラメータＦの１次結合された演算量（ａＥ
   ＋ｂＦ）を前記操舵輪の目標操舵角ψ＿ｒとして、時間
   軸上で逐次演算出力する操舵角演算部と、上記舵角検出
   器の出力信号を受けて、操舵角が上記目標操舵角に一致
   するように追従制御する操舵駆動制御部と、上記操舵角
   が上記目標操舵角と一致するように追従制御の動作する
   期間、上記車両の走行速度を所定の速度範囲に限定制御
   する車速制御手段と、上記誘導ラインからの上記コース
   偏差が所定値を越えようとしたとき上記車両を停止して
   そのときの操舵方向と逆方向に所定角だけ操舵した後、
   逆方向に走行して上記コース偏差を減少させた後再び以
   前の方向に走行するように走行制御するとともに、この
   以前の方向に走行する所定の期間または所定の距離走行
   する間上記第２のパラメータＦの乗算係数ｂを小さく設
   定変更するように制御する補正制御手段とを備えた車両
   の自動操縦走行制御装置。