JPH073339B2 - 無人車両の方向及び位置の検出装置 - Google Patents

無人車両の方向及び位置の検出装置

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JPH073339B2
JPH073339B2 JP60108792A JP10879285A JPH073339B2 JP H073339 B2 JPH073339 B2 JP H073339B2 JP 60108792 A JP60108792 A JP 60108792A JP 10879285 A JP10879285 A JP 10879285A JP H073339 B2 JPH073339 B2 JP H073339B2
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unmanned vehicle
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vehicle
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智夫 松田
光夫 細井
洋吉 西
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は無人車両の方向及び位置の検出装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、無人車両を所定の走行径路に沿って目的地へ導く
方法には、方向検出器と走行長測定器にて車両の現在位
置を推定し、予め教示しておいた予定径路上の通過予定
地点を通過すべく車両を自動的に操舵する方式がある。
この方式の欠点は路面の凹凸や車輌のスリップにより車
両の推定位置に誤差を生じ、正確に通過予定地点を通過
できないことである。したがって従来の欠点を補う目的
で、安価なコストで正確な位置を計測する標識を走行径
路上に間欠的に設け、車両の推定位置を間欠的に校正す
る方法が各種提案されている。
特願昭57−199007では無人車のみならず有人車の位置計
測の目印として樹木や建築物等の環境を利用することを
提案しているが、現段階ではこれらを標識として識別す
るための手段に著るしくコストがかかり、すぐさま産業
に応用することはできない。
特願昭57−182209では2段に重ねた光学式回帰反射板を
標識として利用することを提案している。又、特願昭55
−47508では形状と寸法に特徴を与えた光学反射板を標
識として利用することを提案している。しかしながら両
者とも反射板に汚れの生じにくい清浄な環境にて運用す
る場合を除き、清掃を主体とした保全作業に著るしくコ
ストと労力がかかる欠点がある。
特願昭57−93406では走行路い沿って互いに平行でない
2本の線分を床面に設け、線分の延長線が交わる点を位
置定点とする。車載した検出器で走行路と交わる方向に
線分間の距離を少なくとも2回計測する。この2回の計
測結果から現在位置を逆算する。この方式の欠点は横に
広い視野を持つ検出器が必要であるために、標識のコス
トが安価であるにもかかわらず、検出器のコストが高い
ことである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、標識ならび
に検出器のコストが安価で、予定走行路に対する無人車
両の傾き及び横ずれ量を検出することができる無人車両
の方向及び位置の検出装置を提供することを目的とす
る。
〔問題点を解決するための手段および作用〕
この発明によれば、無人車両の予定走行路上の予め定め
た地点に該予定走行路を横断するように配設され、互い
に平行でない第1および第2の線分を有する標識と、そ
れぞれ前記無人車両の幅方向における異なる位置に配設
され、無人車両の走行中に無人車両が前記標識を構成す
る線分と交差したことを検出する2個の線分交差検出器
と、前記線分交差検出器が前記第1の線分と交差したこ
とを検出してから第2の線分と交差したことを検出する
までの無人車両の走行距離を、前記2個の線分検出器に
ついて各別に測定する交点間距離測定手段と、一方の線
分交差検出器が前記標識を構成する線分と交差したこと
を検出してから他方の線分交差検出器が上記と同じ線分
と交差したことを検出するまでの無人車両の走行距離に
基づいて無人車両の進行方向を示す角度を検出する方向
検出手段と、前記交点間距離測定手段によって測定した
2つの交点間距離および前記方向検出手段によって検出
した角度に基づき、前記標識の基準位置に対する無人車
両の横方向の位置を検出する位置検出手段とを具えるよ
うにする。
〔実施例〕
以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。
第1図において、1は無人車両、2は標識、3は無人車
両1が走行を予定している走行路、4は無人車両が実際
に走行した軌跡、5および6は車載したセンサである。
無人車両1は方向検出器と走行長検出器(図示せず)を
有し、これらの検出器を用いて自車の現在位置を推定
し、予定走行路3上を走行すべく自動操縦される。
標識2は、第2図に示すように予定走行路3を横断して
設けた2本の線分2a,2bからなる線状の被検出物であ
る。線分2aと2bは互いに平行でなく、この実施例では線
分2aは予定走行路3と直交するように、線分2bは線分2a
に対して角度をもって線分2aの一端(交点O)で交わ
れるように設けられている。
線分を実現する被検出物(材料)としては、床がコンク
リートであって金属片が埋設されていないならば、金属
板や金属テープ、金属ワイヤ等を用いることができる。
また、線分を検出するための車体に設けるセンサ5およ
び6としては、上記の場合には金属検出器、例えば渦流
センサを用いることができる。ここで、第1表に標識の
材質とセンサの組み合わせの一例を示す。
さて、無人車両1が標識2上を通過し、そのとき車載し
たセンサ5および6がそれぞれ第2図に示す軌跡7およ
び8を描く場合について説明する。
軌跡7は、まず線分2aと第1の交点l1で交わり、次に線
分2bと第2の交点l2で交わる。同様に、軌跡8は、まず
線分2aと第1の交点r1で交わり、次に線分2bと第2の交
点r2で交わる。したがって、センサ5は上記交点l1,l2
で、センサ6は上記交点r1,r2でそれぞれ線分を検出し
たという信号を発生する。
まず、線分2aと無人車両1の進行方向(軌跡7,8の方
向)との成す角θを求める。
いま、センサ5と6が無人車両の幅方向の同一直線上に
配設されているとすると、センサ6が交点r1に達したと
き、センサ5は点Pを位置することになり、センサ5,6
と線分2aちの交点r1,l1および上記点Pからなる三角形
r1l1Pは直角三角形となる。
したがって、上記の三角形の一辺の▲▼を、セン
サ6が交点r1に達してからセンサ7が交点l1に達するま
での無人車両1の走行距離を測長輪等で計測し、この計
測して距離▲▼と予め計測してあるセンサ5,6間
の間隔Lとに基づいて、上記角θは、次式 によって求めることができる。
次に、センサ5および6が標識2を横切った位置を求め
る。
上記と同様にして、センサ5が線分2aを検出してから線
分2bを検出するまでの距離 およびセンサ6が線分2aを検出してから線分2bを検出す
るまでの距離 を計測する。これらの距離 と前記求めた角度θおよび線分2aと2bのなす角から、
線分2aと2bとの交点(基準点O)からそれぞれ線分2aの
交点l1までの距離▲▼および交点r1までの▲距離
は、次式、 によって求めることができる。
ここで、センサ5,6の中心が線分2aを横切った位置をQ
とすると、基準点OからQまでの距離▲▼は、上記
第(2)式から、 となる。更に、予定走行路3が線分2aを横切る位置をR
とすると、この点Rからのコースずれ量▲▼は、次
式、 となる。なお、▲▼は既知の距離である。
次に、本発明装置を推測航法による無人運転を行なう無
人車両に適用する場合について説明する。
第3図において、走行長検出器10は車輪の回転数などか
ら時々刻々移動する車両の走行長を検出し、これを演算
装置12および13に加える。方向検出器11は、例えば方向
の変化分(角速度)を検出し、これを積分して方向を検
出するレートジャイロである。
演算装置13は走行長検出器10および方向検出器11から時
々刻々入力する走行長および方向を示す信号から車両の
現在位置を推測し、その推測位置を示す信号を出力す
る。この推測位置によって、予定走行路とのコースずれ
等が検出され、車両が予定走行路上を走行するように車
両の航法誘導がなされる。
センサ5および6は、前述したようにそれぞれ標識2を
構成する線分と交差したことを検出し、その検出信号を
演算装置12に加える。
演算装置12は、センサ5,6および走行長検出器10からの
入力に基づき、前記第(1)式の演算を行なうことによ
り車両の走行方向を示す角θを求め、また第(3)式ま
たは第(4)式の演算を行なうことにより、基準点Oか
らの車両の横方向の位置または予定走行路からのコース
ずれ量を求める。なお、標識を予定走行路の既知の位置
に設けることにより、走行方向の位置の検出も同時に行
なうことができ、これにより車両の現在位置を求めるこ
とができる。
このようにして求めた標識通過時における車両の現在の
走行方向および現在位置を示す信号は、演算装置13に加
えられ、ここで推測した位置および方向検出器11の検出
した方向を較正するために利用される。
なお、標識2としては第2図に示したものに限らず、例
えば第4図(a)〜(c)に示すようなもの、更には標
識をより強く特徴づけ、標識の誤検出を防止するための
冗長な線分を組み合わせた第4図(d)に示すようなも
のを適用することができる。要は、互いに平行でない2
本の線分を含んで構成されていれば、いかなるものでも
適用できる。
次に、標識を構成する線分と交差したことを検出するセ
ンサが1個の場合について説明する。
この場合の標識としては、例えば第5図に示すように、
4本の線分20a〜20dから構成されたものを用いる。この
標識20は、互いに平行な2本の線分20a,20bと、この線
分20a,20b間に介在し、上記2本の線分20a,20bとは平行
でない2本の線分20c,20dとから構成されており、この
実施例では線分20a,20bは無人車両の予定走行路3と直
交するように、また線分20c,20dは少なくとも予定走行
路3と交差するように設けられている。
さて、無人車両が標識20上を通過し、そのとき車載した
1個のセンサが、標識21を描く場合について説明する。
標識21は、まず線分20aと第1の交点m1と交わり、次に
線分20cと第2の交点m2と交わり、次に線分20dと第3の
交点m3と交わり、最後に線分20bと第4の交点m4と交わ
る。
次に、 の4つの交点間距離を計測し、その交点間距離から交点
m2の座標(x2,y2)およびm3の座標(x3,y3)を求め
る。
ここで、上記座標の求め方について説明する。いま、第
6図に示すようなZ字状の標識21を考え、これに対して
図示のようなxy座標系を設定する。センサの軌跡と標識
21とが交差する3つの交点n1,n2,n3のうち、交点n2
xy座標は、 の交点間距離に基づいて、次式、 により求めることができる。なお、Wは標識21のx方向
の幅を示し、Lはy方向の間隔を示す。
したがって、標識20の第2の交点m2および第3の交点m3
のあるxy座標系における座標も、それぞれ の各交点間距離に基づいて求めることができる。
このようにして求めた交点m2(x2y2)、交点m3(x3y3
の座標から、標識21とx軸方向(線分20a)とのなす角
θは、次式、 によって求めることができる。なお、線分20cと20dとは
必ずしも平行でなくてもよい。
また、第5図に示した標識20は、互いに平行な線分20a,
20b間に2本の線分20c,20dを設けるようにしたが、これ
に限らず3本以上の線分を設け、これらの各線分上の交
点のうちの2つの交点を適宜組み合わせてそれぞれ角度
θを求め、その求めた角度θを平均することにより、計
測誤差の少ない角度を求めることができる。
更に、第7図は他の実施例を説明するための標識を示し
たもので、標識22を構成する線分22a〜22eと該線分を検
出するセンサの軌跡との交点A,B,C,D,Eの各交点間の線
分▲▼,▲▼,▲▼,▲▼の長さを
l1,l2,l3,l4とする。
このとき、車両が上記標識22上を通過したときの偏差、
傾きをそれぞれ▲▼,θとすると、 となる。ここで、Kはl2/(l1+l2)+l3/(l3+l4
であり、L1およびL2はそれぞれ線分22aの長さおよび線
分22a,22c間の間隔である。
また、第8図は更に他の実施例を説明するための標識を
示したもので、この標識23は4本の線分23a〜23dのう
ち、線分23aと23cのみが互いに平行になるように構成さ
れている。
上記標識23を構成する線分23a〜23dと該線分を検出する
センサの軌跡との交点をA,B,C,Dとすると、線分▲
▼と線分▲▼とを測定することにより、交点Bの位
置を求めることができることは前述した通りである。ま
た、線分▲▼間を測定することにより、進行方向に
対する偏角θも、次式、 によって求めることができる。しかし、上記のようにし
て求めた偏角θは進行方向に対して右側にずれたもの
か、左側にずれたものかを表わすことができない。
そこで、線分▲▼間または▲▼間を測定するこ
とにより、上記偏角θを特定することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したようにこの発明によれば、互いに平行でな
い第1および第2の線分から成るV字状という短い走行
距離で済む標識を用いて車両の位置及び走行方向を検出
するようにしているので、走行軌跡が直線でない場合で
もその検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を説明するために用いた概要図、第2図
は本発明を原理的に説明するために用いた第1図の標識
の平面図、第3図は本発明装置を無人車両の方向及び位
置の較正時に適用した場合の概略を示すブロック図、第
4図(a)〜(d)はそれぞれ他の標識の実施例を示す
図、第5図乃至第8図は他の本発明を説明するために用
いた標識の平面図である。 1…無人車両、2,20,21,22,23…標識、3…予定走行
路、4…軌跡、5,6…センサ、10…走行長検出器、11…
方向検出器、12,13…演算装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】無人車両の予定走行路上の予め定めた地点
    に該予定走行路を横断するように配設され、互いに平行
    でない第1および第2の線分を有する標識と、 それぞれ前記無人車両の幅方向における異なる位置に配
    設され、無人車両の走行中に無人車両が前記標識を構成
    する線分と交差したことを検出する2個の線分交差検出
    器と、 前記線分交差検出器が前記第1の線分と交差したことを
    検出してから第2の線分と交差したことを検出するまで
    の無人車両の走行距離を、前記2個の線分検出器につい
    て各別に測定する交点間距離測定手段と、 一方の線分交差検出器が前記標識を構成する線分と交差
    したことを検出してから他方の線分交差検出器が上記と
    同じ線分と交差したことを検出するまでの無人車両の走
    行距離に基づいて無人車両の進行方向を示す角度を検出
    する方向検出手段と、 前記交点間距離測定手段によって測定した2つの交点間
    距離および前記方向検出手段によって検出した角度に基
    づき、前記標識の基準位置に対する無人車両の横方向の
    位置を検出する位置検出手段と、 を具えた無人車両の方向及び位置の検出装置。
JP60108792A 1985-05-21 1985-05-21 無人車両の方向及び位置の検出装置 Expired - Lifetime JPH073339B2 (ja)

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JPS61266913A JPS61266913A (ja) 1986-11-26
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WO1996037756A1 (fr) * 1995-05-26 1996-11-28 Komatsu Ltd. Dispositif de detection d'un corps mobile deviant d'un parcours

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