JPH04315300A - 高速車両制御方法及び装置 - Google Patents
高速車両制御方法及び装置Info
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- JPH04315300A JPH04315300A JP3283049A JP28304991A JPH04315300A JP H04315300 A JPH04315300 A JP H04315300A JP 3283049 A JP3283049 A JP 3283049A JP 28304991 A JP28304991 A JP 28304991A JP H04315300 A JPH04315300 A JP H04315300A
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- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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- B25J9/16—Programme controls
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- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
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- B63G8/14—Control of attitude or depth
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- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
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- B63H25/04—Initiating means for steering, for slowing down, otherwise than by use of propulsive elements, or for dynamic anchoring automatic, e.g. reacting to compass
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、対象物の動きのプラン
ニング及び制御、特にハイウェイ環境における経路プラ
ンニングに関するものである。
ニング及び制御、特にハイウェイ環境における経路プラ
ンニングに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】経路プランニングの分野は、多くの応用
の効く分野である。従来の技術における最も一般的な応
用は、ロボツト制御に関するものである。他の応用例と
しては、電子マップ、交通制御、救急車両制御、非常口
システム、車両操縦などがある。
の効く分野である。従来の技術における最も一般的な応
用は、ロボツト制御に関するものである。他の応用例と
しては、電子マップ、交通制御、救急車両制御、非常口
システム、車両操縦などがある。
【０００３】ロボツトに適用される経路プランニング問
題は、障害物を回避しつつ、ロボツトがスタート位置か
らゴール位置に到着できるように経路を選択する工程を
、一般的に具えている。ロボツトの自動多次元経路プラ
ンニングは、ロボツトの歴史の中でも大きな問題の一つ
である。
題は、障害物を回避しつつ、ロボツトがスタート位置か
らゴール位置に到着できるように経路を選択する工程を
、一般的に具えている。ロボツトの自動多次元経路プラ
ンニングは、ロボツトの歴史の中でも大きな問題の一つ
である。
【０００４】米国特許第４，９４９，２７７ 号明細書
の内容を、参考のためここに記載する。
の内容を、参考のためここに記載する。
【０００５】本発明は、米国特許出願第０７／１２３，
５０２号、米国特許出願第０７／４２２，９３０号、及
び米国特許出願第０７／２９０，１３０号に開示されて
いる発明を改良したものである。 これらの発明を、背景の説明のためここに記載する。こ
れらの出願は数ある出願の中でも、空間変形メトリック
を用いてバディングを行うことによって、構成空間を介
してコストウェーブを伝播する工程を開示している。
５０２号、米国特許出願第０７／４２２，９３０号、及
び米国特許出願第０７／２９０，１３０号に開示されて
いる発明を改良したものである。 これらの発明を、背景の説明のためここに記載する。こ
れらの出願は数ある出願の中でも、空間変形メトリック
を用いてバディングを行うことによって、構成空間を介
してコストウェーブを伝播する工程を開示している。
【０００６】バディングすることによって、構成空間に
おいて、すべてのスタート状態から最短のゴール状態へ
の最適経路を見いだすことができる。構成状態は、組（
ｔｕｐｌｅ ）によって記述される。組は、値を有する
パラメータのリストである。通常パラメータは特定の順
番で与えられ、値のリストとこれに関連するパラメータ
との間には、暗黙の対応関係がある。一般的に、ｘ，ｙ
の組は、［２，４］又は（２，４）と記述される。この
場合、組の”ｘ”の値は２であり、”ｙ”の値は４であ
る。一般的に、構成空間は組の範囲である。組は”セッ
トポイント”も規定する。例えば、組（２，４ ）は、
原点から測定されるオフセット、すなわち、”ｘ”の方
向に２メートル離れ、”ｙ”の方向に４メートル離れて
いることを示している。従って、構成空間は、装置の各
パラメータの離散的な範囲である。コストメトリックは
、構成空間に重畳される。このコストメトリックは、あ
る状態から他の状態へ移動する場合の経過コストを決定
する。幾つかの場合において、装置が特定の構成状態に
あることが”イリーガル”、すなわち極めて望まれない
こととなる。これらの状態は障害物と称され、他の状態
からの極めて高い又は無限の経過コストを有する。”近
傍”は、装置の能力を記述する。近傍によって、所定の
状態からの許されうる状態変化が与えられる。バディン
グはゴールからスタートし、全コストが最小となること
を第一に、隣接するノードに展開する。この展開の順序
を図式的に見ることによって、”ウェーブ伝播”が発生
する。コストを第一に、ウェーブを伝播することによっ
て、構成空間には、各構成状態毎に最小コスト経路を指
し示している”方向矢印”を、展開する順番にマークす
る。スタート状態からゴール状態に到達するまで、ある
状態からその近傍の状態に至る”方向矢印”に追従する
ことによって、ゴールに到達する。ゴール状態は、方向
矢印を有していない。状態を示している組を読み出すこ
とによって、装置は制御される。一般的に、このことは
”セットポイント”を装置の制御装置に送ることによっ
て達成される。
おいて、すべてのスタート状態から最短のゴール状態へ
の最適経路を見いだすことができる。構成状態は、組（
ｔｕｐｌｅ ）によって記述される。組は、値を有する
パラメータのリストである。通常パラメータは特定の順
番で与えられ、値のリストとこれに関連するパラメータ
との間には、暗黙の対応関係がある。一般的に、ｘ，ｙ
の組は、［２，４］又は（２，４）と記述される。この
場合、組の”ｘ”の値は２であり、”ｙ”の値は４であ
る。一般的に、構成空間は組の範囲である。組は”セッ
トポイント”も規定する。例えば、組（２，４ ）は、
原点から測定されるオフセット、すなわち、”ｘ”の方
向に２メートル離れ、”ｙ”の方向に４メートル離れて
いることを示している。従って、構成空間は、装置の各
パラメータの離散的な範囲である。コストメトリックは
、構成空間に重畳される。このコストメトリックは、あ
る状態から他の状態へ移動する場合の経過コストを決定
する。幾つかの場合において、装置が特定の構成状態に
あることが”イリーガル”、すなわち極めて望まれない
こととなる。これらの状態は障害物と称され、他の状態
からの極めて高い又は無限の経過コストを有する。”近
傍”は、装置の能力を記述する。近傍によって、所定の
状態からの許されうる状態変化が与えられる。バディン
グはゴールからスタートし、全コストが最小となること
を第一に、隣接するノードに展開する。この展開の順序
を図式的に見ることによって、”ウェーブ伝播”が発生
する。コストを第一に、ウェーブを伝播することによっ
て、構成空間には、各構成状態毎に最小コスト経路を指
し示している”方向矢印”を、展開する順番にマークす
る。スタート状態からゴール状態に到達するまで、ある
状態からその近傍の状態に至る”方向矢印”に追従する
ことによって、ゴールに到達する。ゴール状態は、方向
矢印を有していない。状態を示している組を読み出すこ
とによって、装置は制御される。一般的に、このことは
”セットポイント”を装置の制御装置に送ることによっ
て達成される。
【０００７】バディングの後、例えば障害物又はゴール
が加えられた場合あるいは取り除かれた場合に、構成空
間の幾つかの態様が変化する。このような場合、全構成
空間を再びバディングするのは、効果的ではない。その
理由は、構成空間のほんのわずかな部分だけが影響を受
けるにすぎないからである。
が加えられた場合あるいは取り除かれた場合に、構成空
間の幾つかの態様が変化する。このような場合、全構成
空間を再びバディングするのは、効果的ではない。その
理由は、構成空間のほんのわずかな部分だけが影響を受
けるにすぎないからである。
【０００８】”微分的バディング”は、加えられた又は
取り除かれたゴール及び障害物のみならず、状態間の個
々の経過も処理しつつ広がる。
取り除かれたゴール及び障害物のみならず、状態間の個
々の経過も処理しつつ広がる。
【０００９】”バディング”及び”微分的バディング”
は、ロボット工学的車両の操縦を制御するために用いら
れてきた。この場合、車両の構成空間は、固定されたワ
ールドポジションと関連する車両の位置及び方向によっ
て記述される。このようにして経路プランナーは、この
とき車両が走行することのできるポジション及び方向の
”セットポイント”を発生する。
は、ロボット工学的車両の操縦を制御するために用いら
れてきた。この場合、車両の構成空間は、固定されたワ
ールドポジションと関連する車両の位置及び方向によっ
て記述される。このようにして経路プランナーは、この
とき車両が走行することのできるポジション及び方向の
”セットポイント”を発生する。
【００１０】
【発明の概要】高速度での走行に適する自動車などの、
制御される車両の操縦は、物理的な環境に対して移動す
る基準フレームに対する制御される車両の動きを計算す
ることによって計画される。例えば、ハイウェイの交通
の中を移動している高速自動車があげられる。基準フレ
ームは、制御される車両のモニタ特性と同一のモニタ特
性値に従って移動する。例えば、基準フレームの速度は
、制御される車両の速度と同じである。基準フレームは
、一つの障害物のモニタ特性と同一のモニタ特性値に従
って移動する。周囲の障害物及び車両の制御能力を想定
し、操縦を最適なものとする。計算することのできる最
適操縦の一例として、最小燃料消費や最小走行距離があ
る。一般的にセンサによって、制御される車両及び基準
フレームの選択された特性がモニタされる。これらの特
性は通常、相対的な位置や、相対速度などの物理的な特
性である。制御されるパラメータ、すなわちシステムの
変化に影響を及ぼすメカニズムは、モニタされる特性の
時間微分である。例えば、加速度又は減速度が、モニタ
される車両の速度を変更するのに必要である。このこと
は、ブレーキを踏むのと同時に、アクセルペダルの押圧
を低減するような加速器を１以上設けることによって達
成することができる。一連のセットポイントを発生させ
る”バディング”又は”微分的バディング”を用いて、
操縦を記述する経路を発生させる。車両は、制御能力を
用いて各新しいセットポイントに移動することによって
制御される。
制御される車両の操縦は、物理的な環境に対して移動す
る基準フレームに対する制御される車両の動きを計算す
ることによって計画される。例えば、ハイウェイの交通
の中を移動している高速自動車があげられる。基準フレ
ームは、制御される車両のモニタ特性と同一のモニタ特
性値に従って移動する。例えば、基準フレームの速度は
、制御される車両の速度と同じである。基準フレームは
、一つの障害物のモニタ特性と同一のモニタ特性値に従
って移動する。周囲の障害物及び車両の制御能力を想定
し、操縦を最適なものとする。計算することのできる最
適操縦の一例として、最小燃料消費や最小走行距離があ
る。一般的にセンサによって、制御される車両及び基準
フレームの選択された特性がモニタされる。これらの特
性は通常、相対的な位置や、相対速度などの物理的な特
性である。制御されるパラメータ、すなわちシステムの
変化に影響を及ぼすメカニズムは、モニタされる特性の
時間微分である。例えば、加速度又は減速度が、モニタ
される車両の速度を変更するのに必要である。このこと
は、ブレーキを踏むのと同時に、アクセルペダルの押圧
を低減するような加速器を１以上設けることによって達
成することができる。一連のセットポイントを発生させ
る”バディング”又は”微分的バディング”を用いて、
操縦を記述する経路を発生させる。車両は、制御能力を
用いて各新しいセットポイントに移動することによって
制御される。
【００１１】本発明の第１の目的は、構成空間内に記述
される、相対的な位置の車両経路を計画することにある
。
される、相対的な位置の車両経路を計画することにある
。
【００１２】本発明の第２の目的は、起こりうる動きの
近傍によって、速度の変化を記述することにある。
近傍によって、速度の変化を記述することにある。
【００１３】本発明の第３の目的は、速度の制御”セッ
トポイント”を発生させることにある。
トポイント”を発生させることにある。
【００１４】本発明の第４の目的は、適合する物理的な
形態で、障害物を制御される車両の停止距離に変換する
ことにある。
形態で、障害物を制御される車両の停止距離に変換する
ことにある。
【００１５】本発明の第５の目的は、ａ）検出及びプラ
ンニングするための手段とｂ）車両が高速で移動できる
ように制御するための手段とを並列的に用いることにあ
る。
ンニングするための手段とｂ）車両が高速で移動できる
ように制御するための手段とを並列的に用いることにあ
る。
【００１６】
【実施例】以下図面を参照して実施例を説明する。
【００１７】バディング及び微分的バディングの、高速
時における車両操縦への応用 バディング及び微分的バディングは、高速時におけるロ
ボット工学的車両の操縦に用いられる。ここで用いられ
ている”高速”とは、ハンドルの小さな動きにより、他
の動的対称物に対してほぼ垂直な動きが生じる程のスピ
ードを意味している。車両が高速で移動している場合、
車両の方向を用いる必要なくして、経路プラニングプロ
セスをより速いものにすることができる。
時における車両操縦への応用 バディング及び微分的バディングは、高速時におけるロ
ボット工学的車両の操縦に用いられる。ここで用いられ
ている”高速”とは、ハンドルの小さな動きにより、他
の動的対称物に対してほぼ垂直な動きが生じる程のスピ
ードを意味している。車両が高速で移動している場合、
車両の方向を用いる必要なくして、経路プラニングプロ
セスをより速いものにすることができる。
【００１８】図１は、フローチャート形式で実施例の詳
細を説明するものである。このフローチャートは、車両
が高速で移動している際の車両制御を行うための工程を
示している。センサデータに基づき構成空間を確立し、
経路を計画し、この経路に従って車両を制御する。この
プロセスは、新たな情報が組み込まれる度に繰り返され
る。
細を説明するものである。このフローチャートは、車両
が高速で移動している際の車両制御を行うための工程を
示している。センサデータに基づき構成空間を確立し、
経路を計画し、この経路に従って車両を制御する。この
プロセスは、新たな情報が組み込まれる度に繰り返され
る。
【００１９】ボックス１００ において、”モニタする
特性（モニタ特性）”を選択する。例えば”モニタ特性
”とは、速度である。択一的に、”モニタ特性”を加速
度とすることもできるが、その代わりに他の動的な特性
を用いることもできる。このモニタ特性は、プランが更
新される度毎に検出できる。総合的特性及び第１微分が
、各モニタ特性から発生する。例えば、モニタ特性を車
両の速度とする場合、所定の時間における相対的距離及
び加速度を、速度測定から計算することもできる。１以
上のモニタ特性が、車両を制御するのに必要とされる。 例えば、制御される車両及び基準のフレームの速度に加
えて、制御される車両及び基準フレームの絶対的な横方
向の距離をモニタすることもできる。
特性（モニタ特性）”を選択する。例えば”モニタ特性
”とは、速度である。択一的に、”モニタ特性”を加速
度とすることもできるが、その代わりに他の動的な特性
を用いることもできる。このモニタ特性は、プランが更
新される度毎に検出できる。総合的特性及び第１微分が
、各モニタ特性から発生する。例えば、モニタ特性を車
両の速度とする場合、所定の時間における相対的距離及
び加速度を、速度測定から計算することもできる。１以
上のモニタ特性が、車両を制御するのに必要とされる。 例えば、制御される車両及び基準のフレームの速度に加
えて、制御される車両及び基準フレームの絶対的な横方
向の距離をモニタすることもできる。
【００２０】ボックス１００ では、相対的な距離によ
って構成空間を設定することもできる。まず第１に、基
準フレーム（ここではＦ．Ｏ．Ｒ．と略す）を決定する
。通常、基準フレームを、相対的な測定において原点と
みなすが、他の原点を同様に用いることもできる。これ
は、通常制御される車両のセンサ能力の限界で移動して
いる車両の場合である。制御される車両からの固定距離
を、道路の焦点（ａ ｆｏｃａｌ ｐｏｉｎｔ）とする
こともできる。新たなセンサデータに基づき、第１プラ
ンを計算した後、所定の時刻に新たな基準フレームを決
定することができる。例えば、制御される車両が最も遠
くに検出される車両を追い越す際に、新しい第２の最も
遠くに検出される車両が、新たな基準フレームとして決
定される。基準フレームが丘の頂上の向こう側の光景を
見失うなどの、他の原因によっても、基準フレームを変
更しうる。この場合、より接近している基準フレームを
用いる。夜間のヘッドライトの視界の場合、あるいは視
界がハイウェイから逸脱する場合に、基準フレームが視
界から失われる。
って構成空間を設定することもできる。まず第１に、基
準フレーム（ここではＦ．Ｏ．Ｒ．と略す）を決定する
。通常、基準フレームを、相対的な測定において原点と
みなすが、他の原点を同様に用いることもできる。これ
は、通常制御される車両のセンサ能力の限界で移動して
いる車両の場合である。制御される車両からの固定距離
を、道路の焦点（ａ ｆｏｃａｌ ｐｏｉｎｔ）とする
こともできる。新たなセンサデータに基づき、第１プラ
ンを計算した後、所定の時刻に新たな基準フレームを決
定することができる。例えば、制御される車両が最も遠
くに検出される車両を追い越す際に、新しい第２の最も
遠くに検出される車両が、新たな基準フレームとして決
定される。基準フレームが丘の頂上の向こう側の光景を
見失うなどの、他の原因によっても、基準フレームを変
更しうる。この場合、より接近している基準フレームを
用いる。夜間のヘッドライトの視界の場合、あるいは視
界がハイウェイから逸脱する場合に、基準フレームが視
界から失われる。
【００２１】基準フレーム及び制御される車両の”モニ
タ特性”を検出する。検出によって、任意の形態のデー
タを取得し、基準フレーム及び制御される車両の状態を
決定する。例えば、制御される自動車が、速度３０ｍ．
ｐ．ｈ．で、この自動車と同一の方向に速度２５ｍ．ｐ
．ｈ．で進んでいる基準フレームの後方５００ フィー
トを進んでいるものとすることができる。
タ特性”を検出する。検出によって、任意の形態のデー
タを取得し、基準フレーム及び制御される車両の状態を
決定する。例えば、制御される自動車が、速度３０ｍ．
ｐ．ｈ．で、この自動車と同一の方向に速度２５ｍ．ｐ
．ｈ．で進んでいる基準フレームの後方５００ フィー
トを進んでいるものとすることができる。
【００２２】従って、制御される車両の相対的な位置は
、基準フレームと制御される自動車との間の距離として
得られる。上記例では、５００ フィートである。
、基準フレームと制御される自動車との間の距離として
得られる。上記例では、５００ フィートである。
【００２３】ボックス１００ で計算される離散的構成
空間は、基準フレームと制御される車両の両方を含むこ
とができる程、広くなければならない。構成空間の範囲
が、制御される車両から基準フレームまでの距離を有し
ていれば十分であるが、自動車を制御するのに用いられ
るフィードバックシステムのタイムラグを許容できる程
、広い領域であることが好ましい。
空間は、基準フレームと制御される車両の両方を含むこ
とができる程、広くなければならない。構成空間の範囲
が、制御される車両から基準フレームまでの距離を有し
ていれば十分であるが、自動車を制御するのに用いられ
るフィードバックシステムのタイムラグを許容できる程
、広い領域であることが好ましい。
【００２４】状態ＢＵＤ 及び状態ＤＩＦＦＢＵＤ を
有する２状態インディケータｂｕｄｆｌａｇ を、ＢＵ
Ｄ にセットする。
有する２状態インディケータｂｕｄｆｌａｇ を、ＢＵ
Ｄ にセットする。
【００２５】ボックス１０１ では、背景メトリックを
確立する。このことは、状態付近の到達可能な近傍を確
立するとともに、コストをこれらの動きに割り当てるこ
とによって行われる。制御される車両の能力が車両の過
程を規定する。例えば、レーシングカーのエンジンによ
って、１時間単位当たりの加速度が決定される。移動基
準フレームによって規定される構成空間では、基準フレ
ームよりも大きな加速度は、基準フレームに対して前方
向の動きとなる。車両の能力は”道路規則”も考慮する
ことができる。例えば、自動車は、１００ｍｐｈまで加
速できるが、”道路規則”は最高速度を５５ｍｐｈ に
制限している。 他の例示として、能力はドライバーの快適さを考慮し、
加速度又は減速度を２秒間に５ｍｐｈ に制限すること
ができる。このように、”次の状態”が２秒後の車両の
状態を規定する場合、５ｍｐｈ だけ速度を増加又は減
少させる過程が生じる。過程の結果としてのｘ，ｙ ポ
ジションによって近傍が記述される。好適例において、
過程は、モニタ特性の第１微分としての動きを示す。前
記の例を用い、モニタ特性が速度である場合、短い時間
間隔にわたる基準フレーム及び制御される車両の速度を
モニタすることによって、所望の加速度を計算すること
ができる。
確立する。このことは、状態付近の到達可能な近傍を確
立するとともに、コストをこれらの動きに割り当てるこ
とによって行われる。制御される車両の能力が車両の過
程を規定する。例えば、レーシングカーのエンジンによ
って、１時間単位当たりの加速度が決定される。移動基
準フレームによって規定される構成空間では、基準フレ
ームよりも大きな加速度は、基準フレームに対して前方
向の動きとなる。車両の能力は”道路規則”も考慮する
ことができる。例えば、自動車は、１００ｍｐｈまで加
速できるが、”道路規則”は最高速度を５５ｍｐｈ に
制限している。 他の例示として、能力はドライバーの快適さを考慮し、
加速度又は減速度を２秒間に５ｍｐｈ に制限すること
ができる。このように、”次の状態”が２秒後の車両の
状態を規定する場合、５ｍｐｈ だけ速度を増加又は減
少させる過程が生じる。過程の結果としてのｘ，ｙ ポ
ジションによって近傍が記述される。好適例において、
過程は、モニタ特性の第１微分としての動きを示す。前
記の例を用い、モニタ特性が速度である場合、短い時間
間隔にわたる基準フレーム及び制御される車両の速度を
モニタすることによって、所望の加速度を計算すること
ができる。
【００２６】この短い時間間隔は、測定可能でなければ
ならず、可変又は固定とすることができ、ここではこれ
を”プランニング・サイクル・タイム”と称する。好適
例では、このプランニング・サイクル・タイムは、所望
の経路を計算するのに必要な時間である。
ならず、可変又は固定とすることができ、ここではこれ
を”プランニング・サイクル・タイム”と称する。好適
例では、このプランニング・サイクル・タイムは、所望
の経路を計算するのに必要な時間である。
【００２７】コストを各可能な過程に割り当てる必要が
ある。このコストは、構成空間における一つの状態から
近傍の状態に移動することに費やされる。コストの一例
としては、過程を行うのに用いられる燃料があげられる
。コストの他の例としては、経過時間があげられる。
ある。このコストは、構成空間における一つの状態から
近傍の状態に移動することに費やされる。コストの一例
としては、過程を行うのに用いられる燃料があげられる
。コストの他の例としては、経過時間があげられる。
【００２８】ボックス１０２ では、障害物が構成空間
に変換される。構成空間の障害物は、車両のイリーガル
状態を示している。イリーガル状態は、幾何学的な障害
によって生じ得る。一例としての幾何学的な障害物とは
、車両が他の車両本体と物理的に衝突又は交差する位置
に対応する状態である。
に変換される。構成空間の障害物は、車両のイリーガル
状態を示している。イリーガル状態は、幾何学的な障害
によって生じ得る。一例としての幾何学的な障害物とは
、車両が他の車両本体と物理的に衝突又は交差する位置
に対応する状態である。
【００２９】第２の種類のイリーガル状態は、”道路規
則”によって生じ得る。ハイウェイでの操縦の場合、二
重の黄色線を、交差してはならない境界線としている。 この境界線は、”仮想壁”となる。この構成状態は、”
仮想壁”の交線を示しており、これによって制御される
車両の本体がイリーガル状態となる。
則”によって生じ得る。ハイウェイでの操縦の場合、二
重の黄色線を、交差してはならない境界線としている。 この境界線は、”仮想壁”となる。この構成状態は、”
仮想壁”の交線を示しており、これによって制御される
車両の本体がイリーガル状態となる。
【００３０】第３の種類のイリーガル状態は、アダプテ
ィブな制約によって生じ得る。アダプティブな制約を、
物理学、現在の状態及び”モニタ特性”に基づき決定さ
れる制約とする。一例としては、安全性の為に用いられ
る”停止距離があげられる。好適例では、制御される車
両の障害物からの距離が”停止距離”よりも小さいこと
を示している構成状態を、イリーガル状態とする。通常
、”停止距離”は、ブレーキング距離に応答距離を加え
たものである。応答距離とは、操縦者が危険に応答して
ブレーキを踏むまでに要する時間内に車両が移動する距
離である。検出時間にサイクルタイムを加えたものを用
いて、応答時間及び応答距離を計算する。ブレーキング
距離とは、ブレーキを踏んだ瞬間から車両が停止するま
でに、車両が移動する距離である。標準的なブレーキで
はなく、他の形態の車両停止又は減速手段を用いること
もできる。ブレーキの代わりとなる一例としては、電気
自動車の直接駆動モータを減速させることである。
ィブな制約によって生じ得る。アダプティブな制約を、
物理学、現在の状態及び”モニタ特性”に基づき決定さ
れる制約とする。一例としては、安全性の為に用いられ
る”停止距離があげられる。好適例では、制御される車
両の障害物からの距離が”停止距離”よりも小さいこと
を示している構成状態を、イリーガル状態とする。通常
、”停止距離”は、ブレーキング距離に応答距離を加え
たものである。応答距離とは、操縦者が危険に応答して
ブレーキを踏むまでに要する時間内に車両が移動する距
離である。検出時間にサイクルタイムを加えたものを用
いて、応答時間及び応答距離を計算する。ブレーキング
距離とは、ブレーキを踏んだ瞬間から車両が停止するま
でに、車両が移動する距離である。標準的なブレーキで
はなく、他の形態の車両停止又は減速手段を用いること
もできる。ブレーキの代わりとなる一例としては、電気
自動車の直接駆動モータを減速させることである。
【００３１】ボックス１０３ では、ゴール、すなわち
ゴール状態が構成空間に変換される。これらは、種々選
択可能である。一つの方法としては、”一般的なゴール
”を記述し、これをより小さなサブゴール分解する方法
がある。ロボット・スキーマ・ファシリティ（Ｌｙｎｏ
ｎｓ，Ｄ．Ｍ．ａｎｄ Ａｒｂｉｂ，Ｍ．Ａ．”Ａ Ｆ
ｏｒｍａｌ Ｍｏｄｅｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏ
ｎ ｆｏｒＳｅｎｓｏｒｙ−Ｂａｓｅｄ Ｒｏｂｏｔｉ
ｃｓ”，ＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｒｏ
ｂｏｔｉｃｓ ＆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．５
，Ｎｏ．３ Ｊｕｎｅ １９８９ ｐｐ．２８０−２９
３ ）は、ゴールをサブゴールに分解するための優れた
方法を示している。一例では、ゴールを、”前方の自動
車を通過すること”としている。このようにして、幾つ
かのゴール状態にマップすることができる。この例では
、タスク空間ゴールを、”制御される車両前方の自動車
の前方”、及び”制御される車両前方の自動車の前方及
び左方”とする。これらの位置に対応する構成状態を、
ゴール状態の例示とする。
ゴール状態が構成空間に変換される。これらは、種々選
択可能である。一つの方法としては、”一般的なゴール
”を記述し、これをより小さなサブゴール分解する方法
がある。ロボット・スキーマ・ファシリティ（Ｌｙｎｏ
ｎｓ，Ｄ．Ｍ．ａｎｄ Ａｒｂｉｂ，Ｍ．Ａ．”Ａ Ｆ
ｏｒｍａｌ Ｍｏｄｅｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏ
ｎ ｆｏｒＳｅｎｓｏｒｙ−Ｂａｓｅｄ Ｒｏｂｏｔｉ
ｃｓ”，ＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｒｏ
ｂｏｔｉｃｓ ＆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．５
，Ｎｏ．３ Ｊｕｎｅ １９８９ ｐｐ．２８０−２９
３ ）は、ゴールをサブゴールに分解するための優れた
方法を示している。一例では、ゴールを、”前方の自動
車を通過すること”としている。このようにして、幾つ
かのゴール状態にマップすることができる。この例では
、タスク空間ゴールを、”制御される車両前方の自動車
の前方”、及び”制御される車両前方の自動車の前方及
び左方”とする。これらの位置に対応する構成状態を、
ゴール状態の例示とする。
【００３２】ボックス１０４ では、バディング又は微
分的バディングを行う。ｂｕｄｆｌａｇ をＢＵＤにセ
ットすると、バディングが行われる。ｂｕｄｆｌａｇ
をＤＩＦＦＢＵＤ にセットすると、微分的バディング
が行われる。通常、スクラッチから新たな解を見いだす
のにバディングが用いられるが、障害物、ゴール又は過
程が変化する場合には、微分的バディングを用いるのが
好適なアプローチである。その理由は、微分的バディン
グによって、より速い回答が得られ、制御命令を供給す
るとともに、影響を受ける領域が現在の制御状態を具え
ていない場合には再度計算が行われるからである。
分的バディングを行う。ｂｕｄｆｌａｇ をＢＵＤにセ
ットすると、バディングが行われる。ｂｕｄｆｌａｇ
をＤＩＦＦＢＵＤ にセットすると、微分的バディング
が行われる。通常、スクラッチから新たな解を見いだす
のにバディングが用いられるが、障害物、ゴール又は過
程が変化する場合には、微分的バディングを用いるのが
好適なアプローチである。その理由は、微分的バディン
グによって、より速い回答が得られ、制御命令を供給す
るとともに、影響を受ける領域が現在の制御状態を具え
ていない場合には再度計算が行われるからである。
【００３３】ボックス１０５ では、相対的な現在のス
ターティング・ポジションが、構成空間のスターティン
グ状態に変換されなければならない。このポジションは
、基準フレームと制御される車両との間で測定される。 ポジションの値によって、スターティング構成状態が与
えられる。
ターティング・ポジションが、構成空間のスターティン
グ状態に変換されなければならない。このポジションは
、基準フレームと制御される車両との間で測定される。 ポジションの値によって、スターティング構成状態が与
えられる。
【００３４】ボックス１０６ では、グラジェント・フ
ォローイング（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ
）が発生する。従来の技術でも述べられているように、
状態から状態への変位がゴールまで続くことができる。 例えば、矢印を、基準フレームの方向”前方”に移動す
ることに対応させることができる。この例では、このよ
うな所望の動きを５ｍｐｈだけ加速させることに対応さ
せることができる。
ォローイング（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ
）が発生する。従来の技術でも述べられているように、
状態から状態への変位がゴールまで続くことができる。 例えば、矢印を、基準フレームの方向”前方”に移動す
ることに対応させることができる。この例では、このよ
うな所望の動きを５ｍｐｈだけ加速させることに対応さ
せることができる。
【００３５】ボックス１０７ では、方向矢印に記述さ
れている制御パラメータによって規定されるセットポイ
ントが車両に送られる。１以上のセットポイントを車両
に送ることができる。一つの可能な制御として、電圧が
、燃料注入装置に送られる燃料を制御する。好適例では
、速度を増加させるのに用いられる電圧変化は、速度を
減少させるのに用いられる電圧変化と同じではない。例
えば、車両が５ｍｐｈ 加速する場合、電圧は０．２
ボルト増加する。逆に、車両が減速する場合、電圧は０
．５ ボルト減少するとともに、電気的なブレーキング
機構が起動される。
れている制御パラメータによって規定されるセットポイ
ントが車両に送られる。１以上のセットポイントを車両
に送ることができる。一つの可能な制御として、電圧が
、燃料注入装置に送られる燃料を制御する。好適例では
、速度を増加させるのに用いられる電圧変化は、速度を
減少させるのに用いられる電圧変化と同じではない。例
えば、車両が５ｍｐｈ 加速する場合、電圧は０．２
ボルト増加する。逆に、車両が減速する場合、電圧は０
．５ ボルト減少するとともに、電気的なブレーキング
機構が起動される。
【００３６】ボックス１０７ からの矢印は、判断ボッ
クス１０８ に続いている。この判断ボックス１０８
は、基準フレーム、障害物、ゴール、コストメトリック
又は過程が変化したかどうかを試験する。例えば、車両
の最大加速度を示しているメトリックは、突然の悪天候
による摩擦力の減少、又は道路こう配の増加による重力
の影響によって変化しうる。メトリックが変化する他の
例としては、工事現場での速度制限の引き下げのような
、”道路規則”の変わる領域がある。基準フレーム、障
害物、ゴール、コストメトリック又は過程に変化がない
場合、ＮＯ矢印はボックス１０７に続き、制御が継続す
る。基準フレーム、障害物、メトリック又は過程が変化
した場合、再度のプランニングが必要となり、ＹＥＳ
矢印は判断ボックス１０９ に続く。基準フレーム又は
メトリックが変化した場合、ＹＥＳ 矢印は判断ボック
ス１００に続く。これ以外の場合で、１以上のゴール、
障害物、過程が変化した場合には、ＮＯ矢印がボックス
１１０ に続く。ボックス１１０ は、ｂｕｄｆｌａｇ
をＤＩＦＦＢＵＤ にセットする。ボックス１１０
の次に、ボックス１０２ のプロセスが実行される。 他の実施例 より優れた性能を得るために、自動車を制御するのに並
列に動作する２個のプロセスを具えていることが望まし
い。２個のプロセスを用いる場合、第１プロセスと構成
空間とをプランに用い、第２プロセスと構成空間とを、
制御命令として車両に送られるセットポイントを読み出
すのに用いる。プランナーが、”構成空間のプランニン
グコピー”と称する構成空間の第１コピーに関する作業
を終了した後、”構成空間の制御コピー”と称する複製
が行われる。この構成空間の制御コピーは、構成空間の
次の完全なコピーがプランナーによって送られるまで変
更されない。この方法によって、この方法でなければプ
ランナーがプランニングしている間に生じるであろうデ
ィレイなく、車両の制御を継続することができる。
クス１０８ に続いている。この判断ボックス１０８
は、基準フレーム、障害物、ゴール、コストメトリック
又は過程が変化したかどうかを試験する。例えば、車両
の最大加速度を示しているメトリックは、突然の悪天候
による摩擦力の減少、又は道路こう配の増加による重力
の影響によって変化しうる。メトリックが変化する他の
例としては、工事現場での速度制限の引き下げのような
、”道路規則”の変わる領域がある。基準フレーム、障
害物、ゴール、コストメトリック又は過程に変化がない
場合、ＮＯ矢印はボックス１０７に続き、制御が継続す
る。基準フレーム、障害物、メトリック又は過程が変化
した場合、再度のプランニングが必要となり、ＹＥＳ
矢印は判断ボックス１０９ に続く。基準フレーム又は
メトリックが変化した場合、ＹＥＳ 矢印は判断ボック
ス１００に続く。これ以外の場合で、１以上のゴール、
障害物、過程が変化した場合には、ＮＯ矢印がボックス
１１０ に続く。ボックス１１０ は、ｂｕｄｆｌａｇ
をＤＩＦＦＢＵＤ にセットする。ボックス１１０
の次に、ボックス１０２ のプロセスが実行される。 他の実施例 より優れた性能を得るために、自動車を制御するのに並
列に動作する２個のプロセスを具えていることが望まし
い。２個のプロセスを用いる場合、第１プロセスと構成
空間とをプランに用い、第２プロセスと構成空間とを、
制御命令として車両に送られるセットポイントを読み出
すのに用いる。プランナーが、”構成空間のプランニン
グコピー”と称する構成空間の第１コピーに関する作業
を終了した後、”構成空間の制御コピー”と称する複製
が行われる。この構成空間の制御コピーは、構成空間の
次の完全なコピーがプランナーによって送られるまで変
更されない。この方法によって、この方法でなければプ
ランナーがプランニングしている間に生じるであろうデ
ィレイなく、車両の制御を継続することができる。
【００３７】図２及び図３は、フローチャート形式で詳
細を示す図である。これらのフローチャートは、並列処
理システムを用いて、高速で移動する車両を制御する工
程を示すものである。このフローチャートは、いかにし
て２個のプロセスが並列に動作し自動車を制御するかを
示すものであるが、いわゆる当業者が、３個以上のプロ
セスを用いる他の並列処理方法を考え出すことができる
こと明らかである。図２は、プランニング方法を示すフ
ローチャートで有り、図３は、制御方法を示すフローチ
ャートである。
細を示す図である。これらのフローチャートは、並列処
理システムを用いて、高速で移動する車両を制御する工
程を示すものである。このフローチャートは、いかにし
て２個のプロセスが並列に動作し自動車を制御するかを
示すものであるが、いわゆる当業者が、３個以上のプロ
セスを用いる他の並列処理方法を考え出すことができる
こと明らかである。図２は、プランニング方法を示すフ
ローチャートで有り、図３は、制御方法を示すフローチ
ャートである。
【００３８】図２は、プランニングプロセスを示す階段
的フローチャートである。図２のプロセスが図３の制御
プロセスと並列にランし、図３の制御プロセスの必要と
する”構成空間の制御コピー”を変更することができる
場合、車両を制御することができる。
的フローチャートである。図２のプロセスが図３の制御
プロセスと並列にランし、図３の制御プロセスの必要と
する”構成空間の制御コピー”を変更することができる
場合、車両を制御することができる。
【００３９】図２のボックス２００ ，２０１ ，２０
２ ，２０３ 及び２０４ は、それぞれ図１のボック
ス１００ ，１０１ ，１０２ ，１０３ 及び１０４
と同様のものである。図２の相違点はボックス２０５
，２０８ ，２０９ 及び２１０ にある。
２ ，２０３ 及び２０４ は、それぞれ図１のボック
ス１００ ，１０１ ，１０２ ，１０３ 及び１０４
と同様のものである。図２の相違点はボックス２０５
，２０８ ，２０９ 及び２１０ にある。
【００４０】ボックス２０５ がボックス２０４ に続
いている。ボックス２０５ では、終了した”構成空間
のプランニングコピー”が複製される。ここで、第２コ
ピーを”構成空間の制御コピー”とリネイムする。判断
ボックス２０８ がボックス２０５ に続いている。
いている。ボックス２０５ では、終了した”構成空間
のプランニングコピー”が複製される。ここで、第２コ
ピーを”構成空間の制御コピー”とリネイムする。判断
ボックス２０８ がボックス２０５ に続いている。
【００４１】ボックス２０８ は、基準フレーム、障害
物、ゴール、又は過程が変化したかどうかを試験する。 これらに変化がない場合、ＮＯ矢印はボックス２０８
に戻る。基準フレーム、障害物、ゴール、メトリック、
又は過程が変化する場合、再度プランニングが必要とな
り、ＹＥＳ 矢印はボックス２０９ へと続く。基準フ
レーム又はコスト過程のいずれか一方が変化するならば
、ＹＥＳ 矢印はボックス２００ に戻る。これ以外の
場合で、１以上のゴール、障害物、又は過程が変化する
場合、ＮＯ矢印はボックス２１０ に続く。
物、ゴール、又は過程が変化したかどうかを試験する。 これらに変化がない場合、ＮＯ矢印はボックス２０８
に戻る。基準フレーム、障害物、ゴール、メトリック、
又は過程が変化する場合、再度プランニングが必要とな
り、ＹＥＳ 矢印はボックス２０９ へと続く。基準フ
レーム又はコスト過程のいずれか一方が変化するならば
、ＹＥＳ 矢印はボックス２００ に戻る。これ以外の
場合で、１以上のゴール、障害物、又は過程が変化する
場合、ＮＯ矢印はボックス２１０ に続く。
【００４２】ボックス２１０ は、ｂｕｄｆｌａｇ を
ＤＩＦＦＢＵＤ にセットする。ボックス２１０ の次
に、ボックス２０２ の処理が行われる。
ＤＩＦＦＢＵＤ にセットする。ボックス２１０ の次
に、ボックス２０２ の処理が行われる。
【００４３】図３は、制御プロセスを示す階段的フロー
チャートである。ボックス３０６ では、相対的な現在
の位置が、”構成空間の制御コピー”のスタート状態に
変換される必要がある。この位置は、基準フレームと制
御される車両との間で測定される。ポジションの値によ
って、スタート構成状態が与えられる。
チャートである。ボックス３０６ では、相対的な現在
の位置が、”構成空間の制御コピー”のスタート状態に
変換される必要がある。この位置は、基準フレームと制
御される車両との間で測定される。ポジションの値によ
って、スタート構成状態が与えられる。
【００４４】ボックス３０７ では、方向矢印の追従が
行われる。従来技術と同様にして、方向矢印は、状態か
ら状態へとゴールにまで続いている。方向矢印は、制御
パラメータに分解される。
行われる。従来技術と同様にして、方向矢印は、状態か
ら状態へとゴールにまで続いている。方向矢印は、制御
パラメータに分解される。
【００４５】ボックス３０８ では、本来の能力によっ
て記述される制御パラメータが車両に送られる。この方
法は、ボックス３０６ に続く。
て記述される制御パラメータが車両に送られる。この方
法は、ボックス３０６ に続く。
【００４６】高速度における車両操縦の一例より高速度
でのロボット工学的車両の操縦に、バディング及び微分
的バディングを応用する一例を示す。この例示は、前輪
操蛇の一般的な車両に関するものである。
でのロボット工学的車両の操縦に、バディング及び微分
的バディングを応用する一例を示す。この例示は、前輪
操蛇の一般的な車両に関するものである。
【００４７】高速における車両を、自由度が２のロボッ
トとみなすことができる。ここでは２個のパラメータ（
ｘ，ｙ ）を、自動車の構成空間の軸として用いる。こ
こで、ｘ及びｙは、デカルト座標における自動車の位置
を規定する。
トとみなすことができる。ここでは２個のパラメータ（
ｘ，ｙ ）を、自動車の構成空間の軸として用いる。こ
こで、ｘ及びｙは、デカルト座標における自動車の位置
を規定する。
【００４８】図４において、ポイント４０１ で示され
る自動車（ｘ，ｙ）のデカルトポイントロケーションを
、車両の中心点とする。しかし、自動車の位置に終始一
貫して関連する任意の点を選択することができる。ポイ
ントロケーションを具えることに加えて、車両が、図４
の４０２ 及び４０３ でそれぞれ示される幅及び長さ
を有する長方形内に含まれるものと仮定する。
る自動車（ｘ，ｙ）のデカルトポイントロケーションを
、車両の中心点とする。しかし、自動車の位置に終始一
貫して関連する任意の点を選択することができる。ポイ
ントロケーションを具えることに加えて、車両が、図４
の４０２ 及び４０３ でそれぞれ示される幅及び長さ
を有する長方形内に含まれるものと仮定する。
【００４９】図５は、一例としてのハイウェイの概要を
示す図である。ハイウェイは、５０４で示す４個のレー
ンを有している。レーンの数は、種々の例で変化する。 図５には、ハイウェイ上に２種類の対象物が示されてい
る。３個の障害物としての車両を、５０５ で示す。ハ
イウェイ上の障害物車両の数も、種々の例において変え
ることができる。制御される車両を、そのスタート位置
において５０１ で示す。車両の目標到達位置である所
望のゴール状態を、５０２ で示す。
示す図である。ハイウェイは、５０４で示す４個のレー
ンを有している。レーンの数は、種々の例で変化する。 図５には、ハイウェイ上に２種類の対象物が示されてい
る。３個の障害物としての車両を、５０５ で示す。ハ
イウェイ上の障害物車両の数も、種々の例において変え
ることができる。制御される車両を、そのスタート位置
において５０１ で示す。車両の目標到達位置である所
望のゴール状態を、５０２ で示す。
【００５０】図５において、基準フレーム（Ｆ．Ｏ．Ｒ
）を５０３ で示す。この例では、交通の先頭の車両
を基準フレームとしている。また、この車両は、制御さ
れる自動車 ５０１が容易に検出することのできる最も
遠い車両である。センサデータを集め、検出される基準
車両のフレーム位置に対する、交通中のすべての車両の
位置を報告する。この簡単な例において、すべての障害
物の車両は、３５ ｍｐｈの定速度で走行しており、次
のプランニング計算が行われている間、定速度で走行し
続ける。図５に示されているように、制御される車両５
０１ は、最も右側のレーンを初速度 ２５ｍｐｈ で
走行している。制御される車両５０１ は、同じレーン
の第１障害物の後方５００ フィートの距離のところに
位置している。ゴールとは、制御される車両５０１が、
すべての障害物の車両前方の位置５０２ に到達するこ
とである。ゴールには、”道路規則”の範囲内で、しか
も障害物の車両の妨害とならずに到達しなければならな
い。
）を５０３ で示す。この例では、交通の先頭の車両
を基準フレームとしている。また、この車両は、制御さ
れる自動車 ５０１が容易に検出することのできる最も
遠い車両である。センサデータを集め、検出される基準
車両のフレーム位置に対する、交通中のすべての車両の
位置を報告する。この簡単な例において、すべての障害
物の車両は、３５ ｍｐｈの定速度で走行しており、次
のプランニング計算が行われている間、定速度で走行し
続ける。図５に示されているように、制御される車両５
０１ は、最も右側のレーンを初速度 ２５ｍｐｈ で
走行している。制御される車両５０１ は、同じレーン
の第１障害物の後方５００ フィートの距離のところに
位置している。ゴールとは、制御される車両５０１が、
すべての障害物の車両前方の位置５０２ に到達するこ
とである。ゴールには、”道路規則”の範囲内で、しか
も障害物の車両の妨害とならずに到達しなければならな
い。
【００５１】プランニング方法のフローチャートを示す
図２において、まずモニタ特性を選択する（ボックス２
００ ）。この例では、モニタ特性を制御される車両５
０１ の速度とする。ボックス２０１ では、構成空間
を設定する必要がある。図５において、選択された基準
フレーム（Ｆ．Ｏ．Ｒ．）を５０３ で示す。基準フレ
ームも”デカルトポイントロケーション”（ｘ，ｙ ）
である。制御される車両（５０１ ）と基準フレーム（
５０３ ）とのロケーションを設定し、基準フレームに
対する制御される車両の位置を計算する。組み込みセン
サが、制御される装置の特性値を供給する。この情報に
従って、構成空間が作成される。
図２において、まずモニタ特性を選択する（ボックス２
００ ）。この例では、モニタ特性を制御される車両５
０１ の速度とする。ボックス２０１ では、構成空間
を設定する必要がある。図５において、選択された基準
フレーム（Ｆ．Ｏ．Ｒ．）を５０３ で示す。基準フレ
ームも”デカルトポイントロケーション”（ｘ，ｙ ）
である。制御される車両（５０１ ）と基準フレーム（
５０３ ）とのロケーションを設定し、基準フレームに
対する制御される車両の位置を計算する。組み込みセン
サが、制御される装置の特性値を供給する。この情報に
従って、構成空間が作成される。
【００５２】プランニングフローチャートのボックス２
０２ では、画成されるべき近傍が必要である。図７は
、近傍を示している。一般的に、従来技術の近傍は、到
達可能な位置との関連で記述され、しばしば絶対的な位
置であった。この場合の到達可能な位置は、車両の能力
に応じて記述される。この例では、基準フレームが前方
に移動するので、制御される車両付近の到達可能な位置
は、基準フレームの方へ進むこと、すなわち自動車の加
速度、基準フレームに対する距離が減少すること、すな
わち自動車の減速度、及び基準フレームに対する水平方
向の左右の動き、すなわちハンドルの左右の動きによっ
て制限される。この例では、Ｎ方向が示されている。近
傍の前方方向及び後方方向も示されている。モニタ特性
を速度にしているので、時間に対するモニタ特性の第１
微分としての近傍は、加速度である。このようにして、
近傍におけるコストは、車両の位置（ｘ，ｙ ）及びそ
の加速度との関連で規定される。
０２ では、画成されるべき近傍が必要である。図７は
、近傍を示している。一般的に、従来技術の近傍は、到
達可能な位置との関連で記述され、しばしば絶対的な位
置であった。この場合の到達可能な位置は、車両の能力
に応じて記述される。この例では、基準フレームが前方
に移動するので、制御される車両付近の到達可能な位置
は、基準フレームの方へ進むこと、すなわち自動車の加
速度、基準フレームに対する距離が減少すること、すな
わち自動車の減速度、及び基準フレームに対する水平方
向の左右の動き、すなわちハンドルの左右の動きによっ
て制限される。この例では、Ｎ方向が示されている。近
傍の前方方向及び後方方向も示されている。モニタ特性
を速度にしているので、時間に対するモニタ特性の第１
微分としての近傍は、加速度である。このようにして、
近傍におけるコストは、車両の位置（ｘ，ｙ ）及びそ
の加速度との関連で規定される。
【００５３】図２のボックス２０３ は、障害物を変換
する工程を具えている。ハイウェイが動的な環境である
ため、変換された障害物は、”停止距離”と称する安全
性のマージンと本体部分とを有している。この例におい
ては、安全性のマージンを、障害物と同じサイズである
ことと仮定する。図６は、変換された障害物と、制御さ
れる車両がゴールに到達するまでの過程とを示す図であ
る。この図６において、障害物は６０１ として示され
ているボックスであり、各障害物の安全性のマージンは
６０２ として示されているグレイのボックスである。 ボックス２０４ は、構成空間のゴール状態を決定する
工程を具えている。図６において、スタート状態及びゴ
ール状態は、それぞれ６０４及び６０５ として示され
ている。すべての障害物が変換され、構成空間の一定の
領域を占有する。これらの領域では、制御される車両の
侵入が禁止される。 次の工程、ボックス２０５ はウェーブを伝播する。ｂ
ｕｄｆｌａｇがＢＵＤ である場合には、微分的バディ
ングが用いられる。ボックス２０５ において、構成空
間のプランニングコピーを、制御コピーにコピーする。 ゴール、メトリック又は変換のいづれかに変更がある場
合には、ボックス２０３ 以後の工程が繰り返される。 基準フレーム又はメトリックが変化する場合には、ボッ
クス２０１ からのすべての工程が繰り返される。
する工程を具えている。ハイウェイが動的な環境である
ため、変換された障害物は、”停止距離”と称する安全
性のマージンと本体部分とを有している。この例におい
ては、安全性のマージンを、障害物と同じサイズである
ことと仮定する。図６は、変換された障害物と、制御さ
れる車両がゴールに到達するまでの過程とを示す図であ
る。この図６において、障害物は６０１ として示され
ているボックスであり、各障害物の安全性のマージンは
６０２ として示されているグレイのボックスである。 ボックス２０４ は、構成空間のゴール状態を決定する
工程を具えている。図６において、スタート状態及びゴ
ール状態は、それぞれ６０４及び６０５ として示され
ている。すべての障害物が変換され、構成空間の一定の
領域を占有する。これらの領域では、制御される車両の
侵入が禁止される。 次の工程、ボックス２０５ はウェーブを伝播する。ｂ
ｕｄｆｌａｇがＢＵＤ である場合には、微分的バディ
ングが用いられる。ボックス２０５ において、構成空
間のプランニングコピーを、制御コピーにコピーする。 ゴール、メトリック又は変換のいづれかに変更がある場
合には、ボックス２０３ 以後の工程が繰り返される。 基準フレーム又はメトリックが変化する場合には、ボッ
クス２０１ からのすべての工程が繰り返される。
【００５４】制御される車両の制御されるパラメータ、
すなわち速度の実際の変更は、図３にて示す制御方法に
よって行われる。まず第１に、図３のボックス３０６
に示されているように、車両の特性が構成空間に変換さ
れる。制御される車両は、スタート状態である。ボック
ス３０７ として示されている次の工程では、近傍によ
って供給される制御パラメータと、状態によって供給さ
れるセットポイントとを用いて、グラジェント（ｇｒａ
ｄｉｅｎｔ）に追従する工程が必要になる。構成空間が
バディングされる度に、プランナーは、ゴール状態への
最小コスト経路に沿う近傍の矢印に追従することができ
る。この変更を行うために、制御パラメータが、セット
ポイント間の車両の制御機構に送られる。この追従過程
は、ゴール状態に到達するまで継続される必要がある。 図５において、状態の変化が矢印によって示されている
。
すなわち速度の実際の変更は、図３にて示す制御方法に
よって行われる。まず第１に、図３のボックス３０６
に示されているように、車両の特性が構成空間に変換さ
れる。制御される車両は、スタート状態である。ボック
ス３０７ として示されている次の工程では、近傍によ
って供給される制御パラメータと、状態によって供給さ
れるセットポイントとを用いて、グラジェント（ｇｒａ
ｄｉｅｎｔ）に追従する工程が必要になる。構成空間が
バディングされる度に、プランナーは、ゴール状態への
最小コスト経路に沿う近傍の矢印に追従することができ
る。この変更を行うために、制御パラメータが、セット
ポイント間の車両の制御機構に送られる。この追従過程
は、ゴール状態に到達するまで継続される必要がある。 図５において、状態の変化が矢印によって示されている
。
【００５５】基本物理学より、図５において、制御され
る車両５０１ は、現在の速度が２５ｍｐｈの場合、障
害物の車両からの距離が継続的に分からなくなってしま
うことが知られている。モニタ特性、すなわち速度が増
加し、制御される車両５０１ がゴール５０２ に到達
できるようにする必要がある。制御される装置が、障害
物までのある一定の距離を保たなければならないならば
、速度パラメータは時間とともに増加しなければならな
い。すなわち、制御される車両は加速しなければならな
い。前記ある一定の距離に車両５０１ が到達するのに
必要な時間は、ドライビングパラメータ及び”道路規則
”（例えば、５５ｍｐｈ の制限速度を守ること）の関
数である。このことによって、物理法則を用いて計算さ
れるゴール状態５０２ に到達するのに必要な最小時間
量を微分することができる。更に、障害物５０５ の速
度などの任意の監視されるパラメータが増加する場合、
制御される装置は、この特性をモニタするとともに、構
成空間の障害物の状態を変更する必要がある。このため
に、図２のボックス２０３ からボックス２０５ まで
の工程を繰り返す。図５に示されている例において、５
０６ として示されている矢印は、制御される車両５０
１ がゴール状態５０２ に到達するまでに必要な経過
を示している。スタートからゴールに至る各経過は、隣
接している（ｘ，ｙ ）ポジションの組み合わせによっ
て達成される。
る車両５０１ は、現在の速度が２５ｍｐｈの場合、障
害物の車両からの距離が継続的に分からなくなってしま
うことが知られている。モニタ特性、すなわち速度が増
加し、制御される車両５０１ がゴール５０２ に到達
できるようにする必要がある。制御される装置が、障害
物までのある一定の距離を保たなければならないならば
、速度パラメータは時間とともに増加しなければならな
い。すなわち、制御される車両は加速しなければならな
い。前記ある一定の距離に車両５０１ が到達するのに
必要な時間は、ドライビングパラメータ及び”道路規則
”（例えば、５５ｍｐｈ の制限速度を守ること）の関
数である。このことによって、物理法則を用いて計算さ
れるゴール状態５０２ に到達するのに必要な最小時間
量を微分することができる。更に、障害物５０５ の速
度などの任意の監視されるパラメータが増加する場合、
制御される装置は、この特性をモニタするとともに、構
成空間の障害物の状態を変更する必要がある。このため
に、図２のボックス２０３ からボックス２０５ まで
の工程を繰り返す。図５に示されている例において、５
０６ として示されている矢印は、制御される車両５０
１ がゴール状態５０２ に到達するまでに必要な経過
を示している。スタートからゴールに至る各経過は、隣
接している（ｘ，ｙ ）ポジションの組み合わせによっ
て達成される。
【００５６】他の応用例
これまでのところ、ハイウェイなどで走行する車両に焦
点を当ててきたが、同じ方法を用いて、異なるシナリオ
の他の種類の車両も制御することができる。例えばこの
方法を、潜水艦のナビゲーションなどの海洋の場合にも
応用することができる。潜水艦のナビゲーションは、レ
ーダ、ソナー、及び海のウォーターベットや潮流の海図
によってアシストされている。一例として、基準フレー
ムを、船の頭上、又は他の潜水艦とすることができる。 この場合、ゴールを、基準フレームからのある固定され
たオフセット距離の移動とすることができる。海のウォ
ーターベットなどの静的な障害物とともに、潮流などの
他のファクタを、コストメトリックに因数分解すること
ができる。
点を当ててきたが、同じ方法を用いて、異なるシナリオ
の他の種類の車両も制御することができる。例えばこの
方法を、潜水艦のナビゲーションなどの海洋の場合にも
応用することができる。潜水艦のナビゲーションは、レ
ーダ、ソナー、及び海のウォーターベットや潮流の海図
によってアシストされている。一例として、基準フレー
ムを、船の頭上、又は他の潜水艦とすることができる。 この場合、ゴールを、基準フレームからのある固定され
たオフセット距離の移動とすることができる。海のウォ
ーターベットなどの静的な障害物とともに、潮流などの
他のファクタを、コストメトリックに因数分解すること
ができる。
【００５７】他の海洋での応用例としては、いろいろな
海港、例えばあらゆる船にとって深さが不十分であり、
しかも砂州、潮流などのためにウォーターベット・トポ
ロジーが連続的に変化する海港に、大形海洋船を操縦し
て入港させる場合がある。船のパイロットは、船をその
割り当てドックに案内する間、ウォーターベット及び港
の交通状態を連続的に監視しなければならない。この場
合、基準フレームを、移動可能で、且つ制御される船に
よって追跡され、制御される船との距離が一定である特
定の船とすることができる。よりゆっくりとしたタイム
スケールでは、船が短時間のセンサ情報に基づき回避し
なければならない砂州などの、海底の幾何学的特徴を基
準フレームとすることができる。
海港、例えばあらゆる船にとって深さが不十分であり、
しかも砂州、潮流などのためにウォーターベット・トポ
ロジーが連続的に変化する海港に、大形海洋船を操縦し
て入港させる場合がある。船のパイロットは、船をその
割り当てドックに案内する間、ウォーターベット及び港
の交通状態を連続的に監視しなければならない。この場
合、基準フレームを、移動可能で、且つ制御される船に
よって追跡され、制御される船との距離が一定である特
定の船とすることができる。よりゆっくりとしたタイム
スケールでは、船が短時間のセンサ情報に基づき回避し
なければならない砂州などの、海底の幾何学的特徴を基
準フレームとすることができる。
【００５８】制御される船が避けなければならない複数
の砂州が存在する場合にも、この砂州のシナリオを応用
することができる。換言すれば、２個の砂州間の解放水
路が、制御される船が目標とする移動ターゲットとなる
。もち論のことながら、船がゴール、すなわちドックに
到達するまで、ターゲット（すなわち、解放水路）継続
的に移動することも有り得る。
の砂州が存在する場合にも、この砂州のシナリオを応用
することができる。換言すれば、２個の砂州間の解放水
路が、制御される船が目標とする移動ターゲットとなる
。もち論のことながら、船がゴール、すなわちドックに
到達するまで、ターゲット（すなわち、解放水路）継続
的に移動することも有り得る。
【００５９】漁業では、魚の群れがよく集まっている水
域に向かうトラッキング技術が必要である。魚は、変化
する天候や荒れる状況によって連続的に移動するので、
制御される船、すなわちトロール船は、魚の群れを基準
フレームとすることによって、より良くフィッシングル
ートを計画できるようにし、魚の水揚げ量を増加させる
ことができる。
域に向かうトラッキング技術が必要である。魚は、変化
する天候や荒れる状況によって連続的に移動するので、
制御される船、すなわちトロール船は、魚の群れを基準
フレームとすることによって、より良くフィッシングル
ートを計画できるようにし、魚の水揚げ量を増加させる
ことができる。
【００６０】ハイウェイと類似の推論を、航空機制御な
どの他の領域に適用することもできる。この場合、例え
ば空港において、３次元空間の飛行機の案内を処理する
。この目的は、飛行機が他の飛行機を避けるとともに、
割り当てられたホールディングパターン（ｈｏｌｄｉｎ
ｇ ｐａｔｔｅｒｎ ）を保持することである。航空機
には、安全性に関し極めて大きなマージンが与えられる
。交通量、滑走路、及び気象条件に応じて、着陸する飛
行機は経路プランニング技術を用いて、案内装置を機能
させることができる。ホールディングパターンにおいて
、飛行機は、基準フレームとして近傍パターン内の飛行
機を用い、正しい位置を保持するとともに、状況が変化
する際には、基準フレームの位置を変更する。ある領域
内の他の飛行機が正確に動作していない場合には、地上
に設けられた交通標識を用いるのは適切なことではない
。エアートラフィックコントローラが同様の技術を用い
て、コストメトリックに因数分解される同一のパラメー
タを用いて、離陸及び着陸する飛行機の経路を規定する
ことができる。
どの他の領域に適用することもできる。この場合、例え
ば空港において、３次元空間の飛行機の案内を処理する
。この目的は、飛行機が他の飛行機を避けるとともに、
割り当てられたホールディングパターン（ｈｏｌｄｉｎ
ｇ ｐａｔｔｅｒｎ ）を保持することである。航空機
には、安全性に関し極めて大きなマージンが与えられる
。交通量、滑走路、及び気象条件に応じて、着陸する飛
行機は経路プランニング技術を用いて、案内装置を機能
させることができる。ホールディングパターンにおいて
、飛行機は、基準フレームとして近傍パターン内の飛行
機を用い、正しい位置を保持するとともに、状況が変化
する際には、基準フレームの位置を変更する。ある領域
内の他の飛行機が正確に動作していない場合には、地上
に設けられた交通標識を用いるのは適切なことではない
。エアートラフィックコントローラが同様の技術を用い
て、コストメトリックに因数分解される同一のパラメー
タを用いて、離陸及び着陸する飛行機の経路を規定する
ことができる。
【００６１】他の分野の応用としては、”フォーメーシ
ョン”中に２以上のマシーンが存在する場合がある。一
例として、２個の除雪機が縦列をなして作業を行い、道
路から雪を取り除く場合がある。前方の除雪機を基準フ
レームとし、後方の除雪機を制御される車両とする。ま
た、共同して作業を行う農業機械を同様の方法で制御す
ることができる。大きな農場では、共同して作業を行う
機械を多く集めなければならない。例えば、穀物を切断
する第１の制御される農業機械の後方に、穀物を収集し
束ねる第２の制御される農業機械が続き、この後方に、
穀物の不要部分を取り除く第３の制御される農業機械が
続く。この場合、第１の制御される農業機械は、最終列
の位置を基準フレームとし、第２の制御される農業機械
は、第１の農業機械又は第３の農業機械を基準フレーム
として用いることができる。１種類以上の機械を有して
いるマシーンフォーメーションを、より大きなマシーン
フォーメーションの一構成要素とすることもできる。例
えば、農業機械のより大きなマシーンフォーメーション
としては、２個以上の、フィールド内を並列的に動作す
る３個の農業機械フォーメーションがある。
ョン”中に２以上のマシーンが存在する場合がある。一
例として、２個の除雪機が縦列をなして作業を行い、道
路から雪を取り除く場合がある。前方の除雪機を基準フ
レームとし、後方の除雪機を制御される車両とする。ま
た、共同して作業を行う農業機械を同様の方法で制御す
ることができる。大きな農場では、共同して作業を行う
機械を多く集めなければならない。例えば、穀物を切断
する第１の制御される農業機械の後方に、穀物を収集し
束ねる第２の制御される農業機械が続き、この後方に、
穀物の不要部分を取り除く第３の制御される農業機械が
続く。この場合、第１の制御される農業機械は、最終列
の位置を基準フレームとし、第２の制御される農業機械
は、第１の農業機械又は第３の農業機械を基準フレーム
として用いることができる。１種類以上の機械を有して
いるマシーンフォーメーションを、より大きなマシーン
フォーメーションの一構成要素とすることもできる。例
えば、農業機械のより大きなマシーンフォーメーション
としては、２個以上の、フィールド内を並列的に動作す
る３個の農業機械フォーメーションがある。
【図１】高速度での車両操縦制御を行うための方法を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図２】図３の制御プロセスと並列的に用いられるプラ
ンニングプロセスを示すフローチャートである。
ンニングプロセスを示すフローチャートである。
【図３】図２のプランニングプロセスと並列的に用いら
れる制御プロセスを示すフローチャートである。
れる制御プロセスを示すフローチャートである。
【図４】基準フレームに対する高速度の車両の構成例を
示す図である。
示す図である。
【図５】タスク空間における高速度の車両を示す図であ
る。
る。
【図６】図５のタスク空間と等価な構成空間を示す図で
ある。
ある。
【図７】基準フレームに対して高速度で移動する車両の
近傍の一例を示す図である。
近傍の一例を示す図である。
５０１ 制御される車両のスタート位置５０２
制御される車両のゴール位置５０３ 基準フレー
ム ５０４ ハイウェイのレーン ５０５ 障害物の車両 ５０６ ５０１〜５０２ に至る経過を示す矢印６０
１ 障害物 ６０２ 安全性のマージン
制御される車両のゴール位置５０３ 基準フレー
ム ５０４ ハイウェイのレーン ５０５ 障害物の車両 ５０６ ５０１〜５０２ に至る経過を示す矢印６０
１ 障害物 ６０２ 安全性のマージン
Claims (18)
- 【請求項１】 物理空間に対して移動する基準フレー
ムを有する構成空間を示すデータセットを発生させる工
程と；前記構成空間データセットにコストウェーブを伝
播し、方向矢印を作成する工程と；前記方向矢印を用い
て、物理タスク空間におけるスタート位置からゴール位
置に至る最小コスト経路を見いだす工程と；車両の動き
に影響を及ぼす１以上のパラメータを制御し、車両が前
記最小コスト経路に追従するようにする工程；とを具え
ていることを特徴とする物理タスク空間における車両の
動きを制御するための方法。 - 【請求項２】 前記データセットを発生させる工程が
、１以上の車両の特性をモニタする工程を具えているこ
とを特徴とする請求項１に記載の車両の動き制御方法。 - 【請求項３】 前記制御されるパラメータを、前記モ
ニタされる特性の時間微分とすることを特徴とする請求
項２に記載の車両の動き制御方法。 - 【請求項４】 前記モニタされる特性を車両の速度成
分とし、且つ前記制御されるパラメータを前記車両の加
速度成分とすることを特徴とする請求項３に記載の車両
の動き制御方法。 - 【請求項５】 前記データセットを更新し、タスク空
間及び／又は車両の特性の変化を示す工程と；前記構成
空間データセットにコストウェーブを伝播し、前記方向
矢印を更新する工程と；前記更新された方向矢印に基づ
き、前記最小コスト経路を修正する工程；とを更に具え
ていることを特徴とする請求項１に記載の車両の動き制
御方法。 - 【請求項６】 前記コストウェーブを伝播する工程が
、構成空間のウェーブをバディングする工程を具え、且
つ前記コストウェーブを再び伝播する工程が、伝播空間
のウェーブを微分的にバディングする工程を具えている
ことを特徴とする請求項５に記載の車両の動き制御方法
。 - 【請求項７】 前記コストウェーブ再伝播工程が：構
成空間のメトリックが変化したかどうかを決定する工程
と；メトリックが変化する場合には、構成空間のウェー
ブをバディングする工程と；メトリックが変化しない場
合には、構成空間のウェーブを微分的にバディングする
工程；とを具えていることを特徴とする請求項６に記載
の車両の動き制御方法。 - 【請求項８】 １）物理空間に対して移動する基準フ
レームを有する第１構成空間を示す第１データセットを
発生させる工程と； ２）前記第１構成空間データセットにコストウェーブを
伝播し、第１方向矢印を作成する工程と；３）該第１方
向矢印を用いて、物理タスク空間におけるスタート位置
からゴール位置に至る第１最小コスト経路を見いだす工
程と； ４）車両の動きに影響を及ぼす１以上のパラメータを制
御し、車両が前記第１最小コスト経路に追従するように
する工程と； ５）前記工程４）に従って前記パラメータを制御してい
る間：物理空間に対して移動する基準フレームを有する
第２構成空間を示す第２データセットを発生させ；前記
第２構成空間データセットのコストウェーブを伝播し、
第２方向矢印を作成し；該第２方向矢印を用いて、物理
タスク空間におけるスタート位置からゴール位置に至る
第２最小コスト経路を見いだす工程と；６）車両の動き
に影響を及ぼす１以上のパラメータを制御し、車両が前
記第２最小コスト経路に追従するようにする工程と； ７）最終的な最も新しく決定された最小コスト経路に基
づき、前記パラメータを制御している間、択一的に、前
記第１及び第２データセットのコストウェーブを伝播す
るとともに、最小コスト経路を見いだす工程；とを具え
ていることを特徴とする物理タスク空間の車両の動き制
御方法。 - 【請求項９】 前記第２データセットを発生させる工
程が、前記第１データセットを前記第２データセットに
コピーする工程を具えていることを特徴とする請求項８
に記載の車両の動き制御方法。 - 【請求項１０】 前記最小コスト経路を、消費燃料が
最小となる経路とすることを特徴とする請求項２，５又
は８に記載の車両の動き制御方法。 - 【請求項１１】 前記最小コスト経路を、走行距離が
最小となる経路とすることを特徴とする請求項２，５又
は８に記載の車両の動き制御方法。 - 【請求項１２】 前記基準フレームが、前記制御され
る車両と同じ速度で移動することを特徴とする請求項１
に記載の車両の動き制御方法。 - 【請求項１３】 前記タスク空間に対して移動する障
害物との衝突を避けるとともに、前記基準フレームが前
記障害物の一つと同一の速度で移動するように前記最小
コスト経路を決定ことを特徴とする請求項１に記載の車
両の動き制御方法。 - 【請求項１４】 前記車両を自動車又はこれと同様の
高速移動体とし、且つ前記タスク空間がハイウェイを有
していることを特徴とする請求項１に記載の車両の動き
制御方法。 - 【請求項１５】 前記車両を、他の船を追尾する潜水
艦とすることを特徴とする請求項１に記載の車両の動き
制御方法。 - 【請求項１６】 センサ情報の変化に応じて、基準フ
レームの選択を変更することを特徴とする請求項１に記
載の車両の動き制御方法。 - 【請求項１７】 前記制御される車両を、編隊をなし
て移動する複数の車両のいづれか一つとすることを特徴
とする請求項１２に記載の車両の動き制御方法。 - 【請求項１８】 物理空間に対して移動する基準フレ
ームを有する構成空間を示すデータセットを発生させる
手段と；前記構成空間データセットにコストウェーブを
伝播し、方向矢印を作成する手段と；前記方向矢印を用
いて、物理タスク空間におけるスタート位置からゴール
位置に至る最小コスト経路を見いだす手段と；車両の動
きに影響を及ぼす１以上のパラメータを制御し、車両が
前記最小コスト経路に追従するようにする手段；とを具
えていることを特徴とする物理タスク空間における車両
の動きを制御するための装置。
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|---|---|---|---|
| US07/605,057 US5220497A (en) | 1987-11-20 | 1990-10-29 | Method and apparatus for controlling high speed vehicles |
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|---|---|---|---|---|
| US5544282A (en) * | 1991-04-05 | 1996-08-06 | Chen; Pang C. | Method and apparatus for planning motions of robot manipulators |
| US5548773A (en) * | 1993-03-30 | 1996-08-20 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Digital parallel processor array for optimum path planning |
| DE19546506A1 (de) * | 1995-12-13 | 1997-06-19 | Daimler Benz Ag | Fahrzeug-Navigationssystem und Signalverarbeitungsverfahren für ein solches Navigationssystem |
| US5865266A (en) * | 1996-05-02 | 1999-02-02 | Chrysler Corporation | Steering wheel linkage for robotic system for automated durability road (ADR) facility |
| US5913945A (en) * | 1996-05-02 | 1999-06-22 | Daimlerchrysler Corporation | Pedal linkage for robotic control of vehicle |
| US5991674A (en) * | 1996-05-02 | 1999-11-23 | Chrysler Corporation | Floor shifter linkage for robotic control of vehicle |
| US5821718A (en) * | 1996-05-07 | 1998-10-13 | Chrysler Corporation | Robotic system for automated durability road (ADR) facility |
| US6004016A (en) * | 1996-08-06 | 1999-12-21 | Trw Inc. | Motion planning and control for systems with multiple mobile objects |
| US6061613A (en) * | 1996-09-03 | 2000-05-09 | Chrysler Corporation | Base station for automated durability road (ADR) facility |
| US6141620A (en) * | 1996-09-03 | 2000-10-31 | Chrysler Corporation | Vehicle control system for automated durability road (ADR) facility |
| US5906647A (en) * | 1996-09-03 | 1999-05-25 | Chrysler Corporation | Vehicle mounted guidance antenna for automated durability road (ADR) facility |
| US5908454A (en) * | 1996-09-03 | 1999-06-01 | Chrysler Corporation | Operator interface for automated durability road (ADR) facility |
| US5867089A (en) * | 1996-09-03 | 1999-02-02 | Chrysler Corporation | Base-to-remotely controlled vehicle communications for automated durability road (ADR) facility |
| US5938705A (en) * | 1996-09-03 | 1999-08-17 | Chrysler Corporation | Vehicle controller (VCON) for automated durability road (ADR) facility |
| US6161071A (en) | 1999-03-12 | 2000-12-12 | Navigation Technologies Corporation | Method and system for an in-vehicle computing architecture |
| KR100520450B1 (ko) * | 1999-06-08 | 2005-10-12 | 주식회사 코캣 | 반도체 식각공정용 할로겐족 폐가스 처리제 및 이를 이용한 할로겐족 폐가스의 처리방법 |
| US6405128B1 (en) | 1999-12-20 | 2002-06-11 | Navigation Technologies Corp. | Method and system for providing an electronic horizon in an advanced driver assistance system architecture |
| US6415226B1 (en) * | 1999-12-20 | 2002-07-02 | Navigation Technologies Corp. | Method and system for providing safe routes using a navigation system |
| DE112006003007B4 (de) | 2005-10-21 | 2021-09-02 | Deere & Company | Systeme und Verfahren zum Vermeiden von Hindernissen |
| EP1961639A1 (en) * | 2007-02-22 | 2008-08-27 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | Vehicle driving assistance |
| EP2364891B1 (en) * | 2010-03-12 | 2013-06-19 | Volvo Car Corporation | Method for threat assessment in a vehicle |
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| US9056395B1 (en) | 2012-09-05 | 2015-06-16 | Google Inc. | Construction zone sign detection using light detection and ranging |
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| US9221461B2 (en) * | 2012-09-05 | 2015-12-29 | Google Inc. | Construction zone detection using a plurality of information sources |
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| CN107452201B (zh) * | 2017-07-24 | 2020-05-08 | 重庆大学 | 一种考虑前车换道驶离时后车的跟驰加速度确定方法及跟驰行为建模方法 |
| CN110837255B (zh) * | 2019-11-08 | 2022-07-15 | 哈尔滨工程大学 | 一种适用于高速水面无人艇的自主危险规避方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS57113111A (en) * | 1980-12-30 | 1982-07-14 | Fanuc Ltd | Robot control system |
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| US4764873A (en) * | 1987-02-13 | 1988-08-16 | Dalmo Victor, Inc., Div. Of The Singer Company | Path blockage determination system and method |
| US4949277A (en) * | 1988-03-09 | 1990-08-14 | North American Philips Corporation | Differential budding: method and apparatus for path planning with moving obstacles and goals |
| DE68921857T2 (de) * | 1988-12-23 | 1995-11-09 | Philips Electronics Nv | Methode und Vorrichtung zur Steuerung der Fortbewegungsrichtung eines Fahrzeuges und mit so einer Vorrichtung ausgestattetes Fahrzeug. |
-
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