JPH0752220B2 - 双曲線航法を用いた車両誘導装置 - Google Patents

双曲線航法を用いた車両誘導装置

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JPH0752220B2
JPH0752220B2 JP60280841A JP28084185A JPH0752220B2 JP H0752220 B2 JPH0752220 B2 JP H0752220B2 JP 60280841 A JP60280841 A JP 60280841A JP 28084185 A JP28084185 A JP 28084185A JP H0752220 B2 JPH0752220 B2 JP H0752220B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は建設・土工現場のような屋外作業において作業
を行なう車両の誘導走行に適用するようにした双曲線航
法を用いた車両誘導装置に関する。
〔従来の技術〕
建設・土工現場のような屋外作業では労働力の高齢化、
劣悪な作業環境条件、単純繰返し作業を含むなどの理由
から作業の省力化・自動化による生産性の向上や安全性
の確保が要望される。上記現場では運搬機械・掘削機械
・積込機械など複数台の車両が作業領域内で運行されて
いるので、作業の省力化・自動化のためには作業領域に
おける作業車両の航法・管制が必要である。
従来、この種の車両を誘導走行させる誘導方法として
は、誘導線による誘導方法あるいは方向検出および距離
検出に基づいて現在位置を推定する慣性航法による誘導
方法がある。
前者の誘導方法は精度の高い誘導が可能であるが、誘導
線を埋設する必要があるので、走行コースを容易に変更
することができないという問題がある。一方、後者の誘
導方法は走行コースを容易に変更することができるが、
走行距離や方向の累積誤差のために誘導精度に問題があ
る。
これらの誘導方法とは別に、従来、船舶等に適用されて
いた双曲線航法による誘導方法がある。この双曲線航法
は、所定の位置関係で配設された主局と2つの従局から
送信される電波の到達時間に関連して現在位置を測量す
るため、慣性航法による位置検出のように累積誤差は生
じない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、上記双曲線航法は長波によるロランや衛星によ
るGPSを利用しているため、位置測量精度が低く、車両
の誘導方法には適さない。また、建設・土工現場のよう
な作業領域には走行目標位置を決定するための市販の地
図がなく、地図があっても地図は一般に二次元平面を示
すにすぎず、地図上で与えた走行目標位置と電波測量に
よって求める車両の二次元位置とは、地形の起伏によっ
て大きくずれるという問題がある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、車両の誘導
方法に双曲線航法を適用した場合に、好適な双曲線航法
を用いた車両誘導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〕
本発明によれば、所定の位置関係で配設される主局と2
つの従局から送信される電波の車両への到達時間に基づ
いて車両の位置を測量する車両位置検出装置を車載し、
前記電波測量した車両の現在位置と予め設定した走行コ
ースとに基づいて車両を操舵制御する双曲線航法を用い
た車両誘導装置において、車両の運転モードを教示モー
ドと自動運転モードに切り換える運転モード選択手段
と、この運転モード選択手段によって教示モードが選択
された場合、前記車両位置検出装置の検出出力を走行コ
ース上の位置データとして取り込み、該位置データを地
図識別コードに対応させて順次記憶する地図情報記憶装
置と、前記運転モード選択手段によって自動運転モード
が選択された場合、前記地図情報記憶装置に記憶された
各位置データを読出し、該読み出した位置データと前記
車両位置検出装置の検出出力に基づいて車両を操舵制御
する操舵制御手段とを車両に搭載するようにしている。
〔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。
まず、双曲線航法を車両の誘導に適用した場合の一例に
ついて説明する。第1図は本発明が適用される作業現場
の一実施例を示す概略図である。この作業現場は、車両
1の集荷を降ろすホッパ部2を始点として、走行部3を
通過して車両1への積荷作業を行なう切羽部4まで行
き、ここで積込車両によって土石等の積荷が積み込まれ
た後、再びホッパ部2へ戻ってここで積荷を降ろすとい
った作業が行なわれるものである。
ここで、ホッパ部2は車両1の誘導精度を必要とする目
標経路固定領域であって、ここには誘導線5が敷設され
ている。また、走行部3および切羽部4は、車両1への
積込点の変更によってその走行経路が、例えば実線6、
一点鎖線7、二点鎖線8のように変更する目標経路可変
領域である。
上記目標経路固定領域および目標経路可変領域のうちの
車両1が走行する領域外で、車両1を見通せる適宜の位
置には電波測量用の固定局(主局10、従局11および従局
12)が設置されている。この目標経路可変領域における
車両1の位置は、上記主局10と2つの従局11,12からの
電波の車両1への到達時間に関連して電波測量される。
そして、目標経路固定領域では誘導線5を用いて車両1
を誘導走行させ、目標経路可変領域では電波測量した車
両1の位置と予め設定した走行コースとに基づいて車両
を操舵制御する双曲線航法を用いて車両1を誘導走行さ
せる。
このように、双曲線航法を他の誘導方法と併用すること
により、位置測量精度の低い双曲線航法を車両の誘導に
使用することができる。
次に、本発明に係る双曲線航法における走行コース教示
方法について説明する。
第2図は第1図と同様の作業現場の一実施例を示す概略
図で、車両の走行コース等に関して示している。
同図において、A1〜A9は走行コースA上の位置を示し、
B1〜B8は走行コースB上の位置を示し、C1〜C8は走行コ
ースC上の位置を示す。また、P1〜P8は斜線で示した進
入禁止領域の境界線上の位置を示す。
第3図は本発明の一実施例を示すブロック図である。本
発明装置は、誘導線航法装置20、双曲線航法装置30、選
択回路40および操舵装置50等から構成されている。
誘導線航法装置20における4つのピックアップコイル20
a,20b,20cおよび20dは、車両1に対して第4図に示す位
置関係に配設され、誘導磁界を発生する誘導線5からの
磁界を検出し(第5図参照)、その磁界強度に対応する
信号を操舵指令発生装置21に加える。
操舵指令発生装置21は、ピックアップコイル20aと20bの
検出出力の差、およびピックアップコイル20cと20dの検
出出力の差に基づいて車両1の誘導線5に対するコース
ずれ量および姿勢角を検出し、上記コースずれ量および
姿勢角を示す操舵指令εaおよびθaを発生する。
一方、双曲線航法装置30における車載局31は主局10、従
局11および12から送信される電波測量用の電波を受信
し、主局10と従局11より車載局31に到来する電波の時間
差Δt1、主局10と従局12より車載局31に到来する電波の
時間差Δt2を求め、これを車両位置検出装置32に加え
る。車両位置検出装置32は、これらの時間差Δt1,Δt2
に基づいて車両1の位置を算出する。
ここで、上記電波測量の原理を第6図に基づいて説明す
る。まず、主局10と従局11,12が予め既知の位置、例え
ば主局10を(0,0)、従局11を(a1,b1)および従局12
を(a2,b2)の位置に設置されているとし、車載局31を
(x,y)とすると、主局10・車載局31間の距離L1と車載
局31・従局11間の距離L2との差ΔL1および上記距離L1
車載局31・従局12間の距離L3との差ΔL2は、次式、 によって表わすことができる。なお、上記時間差Δt1
Δt2はそれぞれ第(1)式のΔL1とΔL2に対応すること
はもち論である。
そして、ΔL1が一定となる位置を各ΔL1毎に示すと第6
図の実線のようになる。同様にΔL2が一定となる位置を
各ΔL2毎に示すと第5図の破線のようになる。したがっ
て、ΔL1とΔL2が求まれば、そのΔL1に対応する実線の
曲線とΔL2に対応する破線の曲線との交点から車両1の
位置を検出することができる。
車両位置検出装置32は上記のようにして車両1の現在位
置(x,y)を求め、その位置を示す信号を出力する。
さて、本発明に係る双曲線航法における走行コースを教
示する場合は、選択スイッチ36によって車両1の運転モ
ードを教示モードにする。これにより、車両1はオペレ
ータによる手動操舵運転が可能になるとともに、教示設
定装置33は、車両位置検出装置32から加わる車両の位置
データに、ブロック番号およびブロック内での通し番号
を地図識別コードとして付加して地図情報記憶装置34に
記憶させる。なお、上記地図識別コードにおけるブロッ
ク番号とは、例えば第2図に示すように、目標経路固定
領域をブロックIとし、目標経路可変領域をブロックII
とし、斜線で示した進入禁止領域をブロックIIIとす
る。また、本実施例では、ブロックII内を更に細分化
し、走行コースA,B,Cの識別を行ない、その走行コース
と通し番号を位置番号としている。第1表は、ブロック
II内における走行コースAの地図識別コードとその位置
データ(X座標値,Y座標値)を示している。
このようにして、第2図におけるA1〜A9,B1〜B8,C1〜C
8,P1〜P8等の位置データを地図情報記憶装置34に記憶さ
せる。なお、上記位置データとしては主局10の位置を座
標原点とし、従局11および12をそれぞれX軸,Y軸上の位
置としたX−Y座標系における座標値とするのが処理上
望ましい。また、車両1の走行面と主局10および従局1
1,12を含むX−Y平面とは異なり、更に車両の走行面は
必ずしも平面でなく起伏があるため、電波測量によって
求めた車両の座標値は、車両を上記X−Y平面上に投影
した座標値とは異なるが、この相違は後述する双曲線航
法においては何ら問題とならない。
地図情報記憶装置34に記憶された走行コースを示す位置
データは、選択スイッチ36によって自動運転モードが選
択され、かつ走行コースが指定されると、車両の現在位
置に関連して順次読み出され、操舵指令発生装置35に加
えられる。
操舵指令発生装置35は車両位置検出装置32および地図情
報記憶装置34から加わる信号に基づいて、記憶した走行
コースに対する車両1のコースずれ量および姿勢角を検
出し、上記コースずれ量および姿勢角を示す操舵指令ε
bおよびθbを発生する。なお、予め記憶した走行コー
スに対する車両1の姿勢角は、例えば現在の車両の位置
とその直前の車両の位置に基づいて車両の進行方向を求
め、この進行方向と予め記憶した走行コースとのなす角
によって求める。
選択回路40は、操舵指令発生装置21からA入力に加わる
操舵指令εa,θaと操舵指令発生装置35からB入力に加
わる操舵指令εb,θbのうちいずれか一方の入力に加わ
る操舵指令を選択して操舵装置50に出力するもので、車
両1を誘導線5によって誘導する場合には入力A側の操
舵指令を選択出力し、双曲線航法によって誘導する場合
には入力B側の操舵指令を選択出力する。すなわち、こ
の選択切換えにより誘導線5と予め記憶した走行コース
間の乗り換えが行なわれる。
さて、誘導線5から双曲線航法による誘導のために予め
記憶した走行コースへの乗り換えは、双曲線航法による
誘導が全作業領域で誘導可能であるから、乗り換える地
点を適宜指定することにより容易にできる。したがっ
て、以下、予め記憶した走行コースから誘導線5への乗
り換えについて説明する。
第7図は第1図に示す予め記憶した走行経路から誘導線
5への乗り換え部分の拡大図である。いま、電波測量に
よるコースずれ量の検出誤差を±e、誘導線5への操舵
可能な進入角を±αとしているため、上記乗り換え部分
は角度2αでV字形に開口しており、その先端の間隔は
2eとなっている。なお、予め記憶した走行コースは破線
で示すように上記角度2αを2等分して進入するように
設定されている。
上記のように乗り換え部分の誘導線5および該誘導線5
への走行コースを設定することにより、電波測量による
誘導誤差があっても確実に誘導線5に乗り換えることが
できる。
したがって、選択回路40は、操舵指令発生装置21によっ
て検出されるコースずれ量が電波測量によるコースずれ
量の検出誤差以内となったとき、あるいは電波測量によ
って検出される車両1の位置がほぼ乗り換え位置に達し
たときに、電波測量による誘導から誘導線5による誘
導、すなわち入力Bから入力Aに切り換えてその操舵指
令を操舵装置50に加える。
操舵装置50は選択回路40から加わるコースずれ量および
姿勢角を示す操舵指令に基づいてコースずれ量および姿
勢角がともに0になるように操舵量を制御する。
なお、双曲線航法による誘導から誘導線5による誘導に
切り換わったのち、車両1は第1図に示すように誘導線
5に沿って地点Aまで前進し、この地点Aから車止め9
の直前の地点Bまで直線後進し、ここで積荷を降ろして
再び直進し、地点Aからは電波測量による誘導に切り換
わるが、これらの各地点における車両1への指令(前
進、停止、後進、ベッセル作動等)は公知の適宜手段、
例えば誘導線に設けた特異点、やサインポスト等によっ
て与えることができる。
また、本実施例では、双曲線航法を誘導線航法と併用し
た場合について説明したが、双曲線航法のみで車両を誘
導する場合においても本発明は適用できるものである。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、車両を双曲線航法
によって誘導走行させる際に、車両を所望の走行コース
に沿って手動操舵によって走行させ、電波測量によって
得たデータをその車両の走行コースのデータとするよう
にしたため、市販の地図がない作業現場でも迅速に走行
コースの教示ができ、またこれによって教示された走行
コースは、地形の起伏等の影響を受けないという利点が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明が適用される作業現場の一
実施例を示す概略図、第3図は本発明の一実施例を示す
ブロック図、第4図および第5図はそれぞれ誘導線によ
る誘導方法を説明するために用いた図、第6図は電波測
量方法を説明するために用いた図、第7図は第1図に示
す乗り換え部分の拡大図である。 1…車両、2…ホッパ部、3…走行部、4…切羽部、5
…誘導線、10…主局、11,12…従局、20…誘導線航法装
置、20a,20b,20c,20d…ピックアップコイル、21,35…操
舵指令発生装置、30…双曲線航法装置、31…車載局、32
…車両位置検出装置、33…教示設定装置、34…地図情報
記憶装置、36…選択スイッチ、40…選択回路、50…操舵
装置。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の位置関係で配設される主局と2つの
    従局から送信される電波の車両への到達時間に基づいて
    車両の位置を測量する車両位置検出装置を車載し、前記
    電波測量した車両の現在位置と予め設定した走行コース
    とに基づいて車両を操舵制御する双曲線航法を用いた車
    両誘導装置において、 車両の運転モードを教示モードと自動運転モードに切り
    換える運転モード選択手段と、 この運転モード選択手段によって教示モードが選択され
    た場合、前記車両位置検出装置の検出出力を走行コース
    上の位置データとして取り込み、該位置データを地図識
    別コードに対応させて順次記憶する地図情報記憶装置
    と、 前記運転モード選択手段によって自動運転モードが選択
    された場合、前記地図情報記憶装置に記憶された各位置
    データを読出し、該読み出した位置データと前記車両位
    置検出装置の検出出力に基づいて車両を操舵制御する操
    舵制御手段と、 を車両に搭載するようにしたことを特徴とする双曲線航
    法を用いた車両誘導装置。
  2. 【請求項2】前記走行コースの一部には誘導線が敷設さ
    れるとともに、 前記操舵制御手段は、車両が誘導線敷設位置に位置して
    いるときは、前記誘導線に対する車両のコースずれおよ
    び姿勢を検出し、該検出出力に基づいて車両の位置及び
    姿勢を補正するようにしたことを特徴とする特許請求の
    範囲第(1)項記載の双曲線航法を用いた車両誘導装
    置。
JP60280841A 1985-12-13 1985-12-13 双曲線航法を用いた車両誘導装置 Expired - Lifetime JPH0752220B2 (ja)

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