JPS595922B2 - 追従操舵信号発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は追従操舵信号発生装置に関し、特に、たとえ
ば自動車や航空機などの移動物体の所望の進路に沿つて
進むべき経路情報を予め磁気記録装置等に記憶しておき
、この磁気記録装置から経路情報を読出して移動体の操
縦（操舵）信号を発生させる追従操舵信号発生装置に関
する。

たとえば、自動車などが進行すべき方向をたとえば磁気
記録装置等に記録した経路に基づいて演算して、当該自
動車の進路指示または方向案内ができれば大変便利であ
る。

それゆえに、この発明の主たる目的は、そのような要求
を満たしうる新規な追従操舵信号発生装置を提供するこ
とである。

この発明は、要約すれば、自動車や航空機などの移動物
体が進行すべき経路を複数点の座標位置で表わし、この
複数の座標位置をデイジタル情報として発生する。

この座標位置に関連して領域を想定し、この領域と移動
物体の進行方向前方の仮想位置とに基づいて、移動物体
が次に進むべき領域を特定するとともに、その特定され
た領域内に含まれる少なくとも２つの点を結ぶ線上の点
と移動物体の進行方向前方の仮想位置とに基づいて操舵
信号を発生するようにしたものである。この発明の上述
の目的およびその他の目的と特徴は図面を参照して行う
以下の詳細な説明から一層明らかとなろう。

第１図はこの発明の先行技術となる想定された移動物体
が記録された経路を検出する一例を説明するための幾何
学的図解図である。

図において、たとえば地図１上には、移動物体の進むべ
き経路ＬＮが予め記録されている。そして、この地図１
上において、想定された移動物体３と、この想定された
移動物体３′と予め定める距離１を隔てて走査検出点Ｐ
ｓが設定される。この想定された移動物体３″の中心を
Ｐｍとし、この中心Ｐｍから検出点Ｐｓまでの距離を１
とする。なお、検出点Ｐｓは移動物体３″の進行方向前
方の点であつて、この地図１上での移動物体３′の移動
に関連して移動するものとする。さらに、地図１におけ
る特定の方位（この実施例では北）に対して前記想定さ
れた移動物体３′と検出点Ｐｓとを結ぶ線がなす角度を
θｍとする。そして、移動物体３７の座標位置（Ｘｍ．
Ｙｍ）は、実際の移動物体３（後述の第つ３図で詳細に
説明する）の移動に応じてこの地図１上で求められるも
のであり、検出点Ｐｓの座標位置（Ｘｓ．Ｙｓ）は、後
述の演算装置から与えられるものである。

なお、この例では、地図１上に描かれた経路ＬＮを走査
検出点Ｐｓによつて検知する。

すなわち、走査検出点Ｐｓが経路ＬＮの右側部分を検知
したときには、移動物体３″を左に操舵させるべき信号
を発生し、検出点Ｐｓが経路ＬＮを検出すれば移動物体
３１を右に操舵させるべき信号を発生する。そして、人
間の操縦によりあるいは自動操縦により、移動物体３′
が前記信号に応じて移動されたとすると、検出点Ｐｓも
その方向に移動する。したがつて、検出点Ｐｓにおける
地図１の状態を判別し、その信号を移動物体に与えるこ
とによつて、この経路ＬＮに追従させる。なお、想定さ
れた移動物体３／の現在位置および方位がこの第１図に
示すように、それぞれ座標Ｘｍ．Ｙｍおよびθｍとして
測定され、演算されていれば、検出点Ｐｓの位置Ｘｓ，
．Ｙｓは、次式で与えられる。

ここで、１がゼロであれば、移動物体３′の現在位置す
なわちＸｍ．Ｙｍがそのまま検出点Ｐｓとなる。

第２図は第１図に示す幾何学的な経路をデイジタル情報
に変換する装置を示す概略プロツク図である。

図において、第１図に示す経路ＬＮをたとえばデジタイ
ザと称される２値化回路２１で２値化されて、デイジタ
ル情報に変換される。すなわち、経路ＬＮは複数点の座
標位置（Ｘｎ．Ｙｎ）として表わされ、それぞれの点に
おける座標位置がデイジタル値に変換され、たとえば磁
気テープや磁気デイスクなどの磁気記憶装置２２に記憶
される。このデイジタル値に変換された座標は、経路Ｌ
Ｎが直線であれば、直線の最初の座標位置（Ｘｉ．Ｙｉ
）と、次の座標位置（Ｘｉ＋１、Ｙｉ＋１ ）とが比較
的離れて記憶されている。なお、２点の座標位置は近接
して記憶するようにしてもよい。経路ＬＮが曲線であれ
ば、曲線上の複数点がそれぞれ近接して記憶することに
よつて、磁気記憶装置２２の容量を少なくすることがで
きる。なお、このような複数点は要求に応じて任意に設
定することができる。したがつて、各座標位置を結べば
、経路ＬＮを近似的な直線で表わした ｊ折れ線となる
。なお、各座標位置を曲線で結んでもよい。第３図ぱこ
の発明の一実施例の概略プロツク図である。

構成において、前述の第２図に示した磁気記憶装置２２
は入出力インターフエイス５に接 １続され、この入出
力インターフエイス５はＣＰＵ４に接続される。

したがつて、磁気記憶装置２２から続出された複数点の
座標位置情報は入出力インターフエイス５を介してＣＰ
Ｕ４に与えられる。移動物体３には、操舵装置３１．補
償装置３２ならびに位置および方位演算装置３３が設け
られる。補償装置３２は、ＣＰＵ４から入出力インター
フエイス５を介して与えられる操舵信号に、無駄時間（
遅延時間）を持たせたり、微分補償や積分補償などいわ
ゆる特性を良くしたり安定度を増すためのものである。
したがつて、この補償装置３２から操舵装置３１にチヤ
タリング防止、ＰＩＤ動作などによつて補償された信号
が与えられる。この操舵装置３１によつて操縦ないし操
舵される移動物体３の位置および方位は、位置および方
位演算装置３３によつて、速度に相関し単位時間毎に得
られるパルスの速度情報Ｖｍに基づいて演算される。こ
の位置および方位演算装置３３からは、この移動物体３
の現在位置および方位の情報をななわち座標位置Ｘ市、
Ｙｍおよびθｍが導出され、入出力インターフエイス５
を介してＣＰＵ４に与えられる。ＣＰＵ４では、与えら
れる距離情報１と前記情報Ｘｍ．Ｙｍ、θｍに基づいて
、前述の式によつて仮想位置としての検出点Ｐｓの位置
情報ＸＳ．Ｙ８を演算する。この演算された位置情報Ｘ
Ｓ．Ｙ８は、ＣＰＵ４に関連して設けられるＲＡＭ７に
記憶される。なお、このＲＡＭ７には、磁気記憶装置２
２から読出された経路ＬＮに沿う複数点の座標位置情報
が記憶される。ＣＰＵ４に関連して、この発明の一実施
例の動作を実行するためのプログラムが記憶されたＲＯ
Ｍ６が設けられる。第４図および第５Ａ図ないし第５Ｄ
図はこの発明の一実施例の経路を判別する動作の原理を
説明ノするための図である。

まず、第４図を参照して、直線ＬＮｌは２つの点Ｐ１（
Ｘｉ．Ｙｉ）とＰ２（Ｘｉ＋１、Ｙｉ＋１ ）とを結ぶ
ことによつて表わされる。一方、移動物体の現在位置の
座標Ｐｍ（Ｘｍ．Ｙｍ）から所定距離１離れた座標位置
（Ｘｓ．Ｙｓ）に検出点Ｐｓがあるものとする。この検
出点Ｐｓと同じＸ軸上でありかつ直線ＬＮｌ上の座標位
置（Ｘｃ．Ｙｃ）をＰｃとする。そして、移動物体が直
線ＬＮｌに沿つて正確に移動するために、Ｐｓの座標位
置（Ｘｓ，．Ｙｓ）とＰｃの座標位置（Ｘｃ．Ｙｃ）と
に基づいて左操舵信号またぱ右操舵信号を発生させる必
要がある。そこで、この発明の一実施例では、２つの点
Ｐ１とＰ２とを結ぶ直線ＬＮｌとを検出点Ｐｓの位置（
Ｘｓ．Ｙｓ）とに基づいて左操舵信号または右操舵信号
を発生させる。直線ＬＮｌは、始めの座標位置Ｐ１（Ｘ
ｉ．Ｙｉ）と次の座標位置Ｐ２（Ｘｉ＋１、Ｙｉ＋１）
との位置関係により、第５Ａ図ないし第５Ｄ図で表わす
ような種々の態様が考えられる。すなわち、第５Ａ図で
は、Ｘｉ＋１〉Ｘｉで直線が右方向に延びている場合で
あり、第５Ｂ図はＸｉ＋１〈Ｘｉとなる直線が左方向に
延びる場合である。第５Ｃ図はＸｉ＋１＝Ｘｉ（′Ｙｉ
＋１〉ＹｉとなるＹ座標の正の方向に延びている場合で
あり、第５Ｄ図はＸｉ＋１一Ｘｉ（′Ｙｉ＋１−Ｙｉと
なるＹ座標の負の方向に延びている場合である。第５Ａ
図の直線に沿つて移動物体を移動させるには、Ｐｓｆ）
Ｙ座標ＹｓがＰｃｆ）Ｙ座標Ｙｃよりも小さいとき、左
操舵信号を発生し、逆に大きくなつたとき右操舵信号を
発生すればよいことがわかる。

また、第５Ｂ図の直線に沿つて移動物体を移動させるに
はＹｓがＹｃより小さいとき右操舵信号を発生し、Ｙｓ
がＹｃより大きくなると左操舵信号を発生すればよい。
第５Ｃ図と第５Ｄ図のように、Ｘｉ＋１＝Ｘｉのときは
、第４図で示したように、Ｐｓｆ）Ｘ座標と同じＸ座標
をもつ直線上の点Ｐｃを取ることができないので、これ
らのときに限り、Ｐｓｆ）Ｙ座標と同じＹ座標をもつ直
線上の点をＰｃとする。

このとき、第５Ｃ図ではＰｓｆ）Ｘ座標ＸｓがＰｓのＸ
座標Ｘｅよりも小さいとき右操舵信号を発生し、逆に大
きいときは左操舵信号を発生させる。また、第５Ｄ図で
はＸｓがＸｃよりも小さいとき左操舵信号を、逆に大き
いときは右操舵信号を発生させればよいことがわかる。
第６図はこの発明の一実施例の経路を判別して操舵信号
を発生する動作を説明するためのフロー図である。

次に、第３図ないし第６図を参照して操舵信号を発生す
るための動作について説明する。

第６図に示すフロー図において、Ｂ−１のときは左操舵
信号を発生し、Ｂ＝−１のときは右操舵信号を発生する
ものとする。ＣＰＵ４はまず、磁気記憶装置２２に記憶
されている経路ＬＮを表わす複数点の座標位置情報を読
出し、この座標位置情報を入出力インターフエイス５を
介してＲＡＭ７に記憶させる。そして、ＣＰＵ４は、移
動物体の出発点に最も近い２つの点Ｐ１とＰ２とにおけ
る座標位置（Ｘｉ，．Ｙｉ）と（Ｘｉ＋１、Ｙｉ＋１）
とを読出す。この２つの点Ｐ１とＰ２とを線で結ぶと直
線ＬＮｌとなる。Ｘｉ＋１〉Ｘｉのとき、すなわち第５
Ａ図で表わされるような直線であれば、Ｂ−１として左
操舵信号を一時記憶し、その直線上における点ＰｃのＹ
座標Ｙｃを次の第（１）式より求める。

なお、検出点Ｐｓは直線ＬＮｌ上の点Ｐｃと同じｘ軸土
にあるので、ＰｃのＸ方向の座標位置ＸｃはＰｓｆ）座
標位置Ｘｓと等しくなる。このＹｃｆ）′−Ｙｓより大
きいとき、すなわち第５Ａ図に示すように、直線上の点
Ｐｃ（：ｆ）Ｙ座標がＰｓｆ）Ｙ座標よりも大きい場合
には、一時記憶した左操舵信号をそのまま出力する。こ
の左操舵信号は入出力インターフエイス５を介して移動
物体３に与えられる。移動物体３では、与えられた左
５操舵信号に基づいて操舵装置３１が移動物体３を左に
操舵する。もし、Ｐｃｆ）Ｙ座標ＹｃがＰｓのＹ座標Ｙ
ｓよりも小さい場合には、Ｂ＝−ＢすなわちＢ＝−１と
して右操舵信号を発生する。なお、Ｐ１とＰ２とのＸ座
標がＸｉ＋１くＸｉのときすなわち第５Ｂ図の場合には
、Ｂを−１として右操舵信号を予約するが、このときＰ
ｓとＰｃｆ）Ｙ座標の関係について調べる。すなわち、
前述の説明と同様にして、Ｙｃを求め、Ｐｓｆ）Ｙ座標
がＰｃ（７）Ｙ座標よりも大きいときには再びＢを−Ｂ
すなわちＢ−１として左操舵信号を発生し、Ｙｃ＞Ｙｓ
であれば、Ｂ−一１すなわち右操舵信号を発生する。次
に、第５Ｃ図および第５Ｄ図に示すような直線の場合に
は、ＰｓとＰｃのＸ座標の大小を判別して操舵する。

第５Ｃ図に示すような直線すなわちＸｉ＋１＝Ｘｉ，．
Ｙｉ＋１〉Ｙｉの場合には、ＰｃのＸ座標ＸｃがＰｓの
Ｘ座標Ｘｓよりも大きいときに右操舵信号を発生し、逆
にＸｃがＸｓよりも小さいときに左操舵信号を発生する
。また、第５Ｄ図に示すように、Ｙｌ＋１〈Ｙｉのとき
はＸｓがＸｃよりも小さいときに左操舵信号を発生し、
その逆のときは右操舵信号を発生する。このように、２
つの点Ｐ１とＰ２とを結ぶ直線に沿つて移動物体３が移
動するように左操舵信号あるいは右操舵信号を発生させ
ることによつて、直線ＬＮｌに沿つて移動物体を極めて
正確に移動させることができる。第７Ａ図および第７Ｂ
図は移動物体が進むべき領域を特定する原理を説明する
ための図である。

前述のごとく、経路ＬＮは複数の点で表わされていて、
それぞれの点を線で結ぶと経路ＬＮに近似した折線とな
る。そして、移動物体３はそれぞれの線に沿つて移動す
るように進行方向が定められる。この場合は、ある線か
ら次の線に移るとき、その線を表わす点をＲＡＭ７から
読出して、次に進むべき領域を特定する必要がある。こ
のために、線ＬＮｌからＬＮ２に移る場合には、検出点
Ｐｓの座標（Ｘｓ．Ｙｓ）と、線ＬＮｌからＬＮ２に移
る点Ｐ２の座標（Ｘｉ＋１、Ｙｉ＋１）とに基づいて線
ＬＮ２を表わすための点Ｐ３をＲＡＭ７から読出す。

すなわち、第７Ａ図に示すようなＸｉ＋１〈Ｘｉ，．Ｙ
ｉ＋１くＹｉの線ＬＮｌでは、ＸｓがＸｉ＋１よりも小
さくかつＹｓがＹｉ＋１よりも小さくなつたときに、Ｐ
３の座標（Ｘｉ＋２、Ｙｉ＋２）を読出し、Ｐ３とＰ２
とを結ぶ線ＬＮ２に沿つて移動物体３を移動させる。ま
た、第７Ｂ図に示すような、Ｘｉ＋１〉Ｘｉ、Ｙｉ＋１
〉Ｙｉの線ＬＮ２では、ＸｓがＸｉ＋１よりも大きくし
かもＹｓがＹｉ＋１よりも大きくなつたときにＰ３の座
標を読出す。

第８図は第７Ａ図および第７Ｂ図の動作を実行するため
のフロー図である。

次に、第３図、第７Ａ図、第７Ｂ図および第８図を参照
して移動物体が次に進むべき領域を特定する動作につい
て説明する。

まず、ＣＰＵ４は線ＬＮｌを特定するＰ１とＰ２とのＸ
の大小を判別 ！する。Ｘｉ＋１〉Ｘｉであれば、Ｐｓ
（７）Ｘ座標ＸｓがＰ２のＸ座標Ｘｉ＋１よりも大きい
か否かを判別する。ＸｓがＸｉ＋１よりも小さいときは
、検出点Ｐｓが線ＬＮｌに近いため、この線ＬＮｌに沿
うように、前述の第６図に示すフローに従つ ｌて移動
物体３を移動させる。もし、ＸｓがＸｉ＋１よりも大き
ければ、Ｐ１とＰ２とのＹ座標の差が正であるか否かを
判別する。Ｙｉ＋１〉Ｙｉであれば、ＹｓがＹｉ＋１よ
り大であるか否かを判別する。ＹｓがＹｉ＋１よりも大
きければ、検出点Ｐｓが線ＬＮｌよりも線ＬＮ２に近似
したことになるので、Ｐ３の座標（Ｘｉ＋２、Ｙｉ＋２
）をＲＡＭｒから読出す。また、第７Ａ図に示すような
、Ｘｉ＋１くＸｉｌＹｉ＋１くＹｉの線ＬＮｌからＬＮ
２に移る場合 一には、Ｘｉ＋１くＸｉを判別しかつＸ
ｓがＸｉ＋１よりも小さく、Ｙｉ＋１くＹｉを判別しか
つＹｓがＹｉ＋１よりも小さいことを判別したとき、領
域Ａ２を特定する。

そして、点Ｐ３の座標（Ｘｉ＋２、Ｙｉ＋２）をＲＡＭ
７から読出す。第９図および第１０Ａ図ないし第１０Ｄ
図は移動物体の進むべき領域を判別する他の実施例の原
理を説明するための図である。前述の第７Ａ図では、移
動物体の位置Ｐｓの座標（Ｘｓ．Ｙｓ）が共にＰ２の座
標（Ｘｉ＋１、Ｙｌ＋１ ）よりも小さくなつたときに
次の領域Ａ２を特定し、第７Ｂ図では（Ｘｓ．Ｙｓ）が
共に（Ｘｉ＋１、Ｙｉ＋１ ）よりも大きくなつたとき
に次の領域Ａ２を判別するようにした。

しかしながら、第７Ａ図および第７Ｂ図において、線Ｌ
ＮｌとＬＮ２とが直角に折れ曲がつているような経路で
は、ＬＮｌからＬＮ２Ｋ移るのに遅れを生じるという欠
点がある。そこで、この第９図および第１０Ａ図ないし
第１０Ｄ図では、移動物体３が線ＬＮｌに対して直交す
る線ＬＮ３を超えたとき、次の領域Ａ２の線ＬＮ２に沿
つて移動するようにする。

この場合、線ＬＮｌに直交する線ＬＮ３はＬＮｌのＰ１
とｎ＾１−八ｖ訃１西朴トプ質ｖ面ｊ町省十，１１Ｉト
（冒ｚ官１０Ａ図ないし第１０Ｄ図に示すような態様が
考えられる。ここで、ＬＮｌに直交するＬＮ３の線上に
、Ｐｓと同じＸ座標またはＹ座標をもつ点Ｐｌをとる。
第１０Ａ図と第１０Ｂ図の場合には、Ｐｓと同じＸ座標
をもつ点Ｐｌを考える。このとき、ＰｌのＹ座標は次の
第（２）式で計算できる。そして、第１０Ａ図の場合の
線ＬＮｌから線ＬＮ２に移る条件はＹ１くＹｓである。
また、第１０Ｂ図の場合はＹ１〉Ｙｓである。したがつ
て、第１０Ａ図と第１０Ｂ図の場合の線ＬＮｌから線Ｌ
Ｎ２に移る条件をまとめると、Ｙｉ＋１−Ｙｊ＞Ｏであ
ればＹｌ−Ｙｓ〈０であり、Ｙｉ＋１−Ｙｉ〈０であれ
ばＹ１−Ｙｓ〉Ｏであるので、両者を乗算すれば、とな
る。

すなわち、第９図において検出点Ｐｓ′にあれば次の領
域Ａ２に移る。すなわち、次の座標情報Ｐ３（Ｘｉ＋２
、Ｙｉ＋２）をＲＡＭ７から読出す。なお、Ｙｌ−Ｙｓ
＞Ｏのとき、すなわち第１０Ａ図において検出点がＰｓ
であれば、線ＬＮｌに沿つて移動物体３を移動させる。
第１０Ｂ図では、Ｙｉ＋１とＹｉが等しくないノ こと
を判別し、前述の第（２）式からＹＩを求める。

そして、ＹＩとＹｓの差に基づいて次の領域に進むべき
か否かを判別する。第１０Ｃ図では、Ｙｉ＋１とＹｉが
等しいことを判別する。

そして、この場合はＰｌｆ）Ｘ座標７Ｘ１はＸｉ＋１と
等しい。したがつて、ＸｌにＸｉ＋１を代入してＸｌと
Ｘｓとの差を求め、Ｘｌ−Ｘｓ＜Ｏであれば、次の領域
Ａ２に進む（Ｘｉ＋１−Ｘｉ〉０であるから）。第１０
Ｄ図では、Ｙｉ＋１とＹｉとが等しいこＯとを判別し、
ＸｌにＸｉ＋１を代入してＸｌとＸｓとの差に基づいて
次の領域に進むべきか否かを判別する。

また、第１０Ｃ図と第１０Ｄ図の場合には、線ＬＮ３の
線上の点Ｐｌとしては、Ｐｓと同じＹ座標をもつ点を考
える。このとき、第１０Ｃ図において線ＬＮｌから線Ｌ
Ｎ２に移る条件はＸｌ＜Ｘｓであり、第１０Ｄ図におい
てはＸ１〉Ｘｓである。したがつて、第１０Ｃ図と第１
０Ｄ図の場合に線ＬＮｌから線ＬＮ２に移る条件をまと
めると、Ｘｉ＋１−Ｘｉ〉０であればＸ１−Ｘｓく０で
あり、Ｘｉ＋１−Ｘｉ＜ＯであればＸｌ−Ｘｓ〉０であ
るので、両者を乗算すれば、となる。

第１１図は第９図および第１０Ａ図ないし第１０Ｄ図で
説明した領域を判別する動作を実行するためのフロー図
である。

まず、ＣＰＵ４は線ＬＮｌを表わす座標Ｐ１とＰ２との
Ｙ座標が等しいか否かを判別する。これらが等しくない
とき前述の第（２）式に基づいて線ＬＮ３上の点Ｐｌｆ
）Ｙ座標Ｙｌを求める。そして、Ｐｌｆ）Ｙ座標Ｙ１と
検出点Ｐｓｆ）Ｙ座標Ｙｓとの差を求め、Ｙ１−Ｙｓく
Ｏのとき（Ｙｉ＋１−Ｙｉ＞Ｏであるから）、次の領域
Ａ２に移る。すなわち、領域Ａ２に含まれるＰ３の座標
情報をＲＡＭ７から読出す。なお、Ｙ１−Ｙｓ＞Ｏのと
き、すなわち第１０Ａ図において検出点がＰｓの位置に
あれば、線ＬＮｌに沿つて移動物体３を移動させる。第
１０Ｂ図では、第１０Ａ図と同様にしてＹｌを求め、（
ＹｌＹｓ）と（Ｙｉ＋１−Ｙｉ）との積が負のとき次の
領域に移る。第１０Ｃ図および第１０Ｄ図では、Ｙｉ＋
１＝Ｙｉであるので、Ｘ１とＸｉ＋１とが等しくなる。
そして、（Ｘｉ＋１−Ｙｉ）と（Ｘｌ−Ｘｓ）との積が
負であれば次の領域Ａ２に移る。第１２図はこの発明の
より好ましい実施例の概念を説明するための図である。

移動物体３の進行方向に特定の方位（北）とのなす角度
は第１図の説明で述べたように、θｍで表わされる。と
ころが、移動物体３にはハンドルなどの操舵装置が含ま
れていて、この操舵装置の操舵情報、今までどちらの方
向に操舵していたかの情報および速度情報などに基づい
て、移動物体の進むべき方向、すなわちここではコース
探索のための仮想位置（Ｐｓ）を補正するのが望ましい
。この補正角度も／ＡＡＬ−？１ｈ）ｆ ソロレ款φ一
肛七ｕ再？Ｈｊ補正する実施例について説明する。第１
３図はこの発明の一実施例にしたがつて移動した移動物
体の軌跡を示す図解図である。

上述の第４図ないし第６図の説明において、仮想位置Ｐ
ｓと直線ＬＮｌ上の座標位置Ｐｃとの座標位置の比較は
一定時間（たとえば０．１ｓｅｃ）ごとに、ＣＰＵ４に
よつて行われる。したがつて、移動物体が一定速度で移
動するものとすれば、その移動距離も一定になる。そし
て、初期状態において、検出点Ｐｓが直線ＬＮｌに比較
的近接した位置Ｐｓａにあるものとし、このとき左操舵
信号を発生して移動物体３が左操舵すると、一定時間経
過後の検出点Ｐｓは直線ＬＮｌから比較的遠く離れた位
置Ｐｓｂに移る。検出点Ｐｓｂで右操舵すると、次の一
定時間経過後の検出点Ｐｓは直線ＬＮｌに近接したＰｓ
ｃに位置することになる。以後、同様にして検出点Ｐｓ
はＰｓｄ，．Ｐｓｅ・・・・・・のように移る。移動物
体３は、検出点Ｐｓから距離１だけ離れた位置を移動す
るため、移動物体３が実際に移動した軌跡は、直線ＬＮ
ｌから距離ｄだけ離れた直線ＬＮ「上を移動することに
なる、すなわち、移動物体３は、直線ＬＮｌに沿つて移
動するとき距離ｄのオフセツトを生じることになる。こ
のため、移動物体３は、直線ＬＮｌに沿つて正確に移動
することができない。そこで、このオフセツトをなくす
るために、移動物体３の適正な操舵信号を発生する必要
がある。第１４図および第１５図は、オフセツトによる
移動軌跡のずれをなくするような操舵信号を発生する実
施例を説明するための図解図である。

この実施例は、移動物体３の進行方向でありかつ直線Ｌ
Ｎｌに交差するようにして複数の検出点ＰｓｌないしＰ
ｓｎを想定し、直線ＬＮｌをはさんでいずれの側に検出
点が多いかを判断することによつて、移動物体３の操舵
信号を発生する。ここで、前輪が操舵されて、移動物体
３が或る位置Ｐｍｌから一定時間後に次の位置Ｐｍ２に
移動し、位置Ｐｍ２で角度ψＤ２だけ操舵されて一定時
間後に位置Ｐｍ３に移動するものとする。このとき、位
置Ｐｍｌにおける移動物体３の進行方向と特定方位との
なす角度をθｍｌとし、位置Ｐｍ２における進行方向と
特定方位とのなす角度をθＭ２とする。そして、θｍ１
とθＭ２との角度差Δθｍを求める。一方、ＣＰＵ４は
前述の第４図ないし第６図の説明に従つて、たとえば右
操舵すべきであることを判別したとき、直ちに右操舵信
号を発生しない。

そして、移動物体３から一定距離１だけ離れかつ進行方
行に対して右側の所定の角度δの範囲内でしかも直線Ｌ
Ｎｌを横切る曲線上に複数の検出点ＰｓｌないしＰｓｎ
を想定する。この所定の角度δは、前述の角度差Δθｍ
に相関する。すなわち、ＰｍｌからＰｍ２に移動すると
きの操舵角が大きければ角度δも大きくされ、操舵角が
小さければ角度δも小さくされる。複数の検出点Ｐｓｌ
ないしＰｓｎのそれぞれには重みｋ１ないしｈがつけら
れている。

そして、直線ＬＮｌを境にしてずれの側に検出点が多い
かを判別し、操舵角ψｄを求める。すなわち、第１４図
において、検出点ＰｓｌのＸ座標が直線ＬＮｌ上の点Ｐ
ｅのＸ座標よりも大きいので右操舵すべきことを判別す
る。このとき、たとえば９個の検出点ＰｓｌないしＰｓ
９を想定する。そして、直線ＬＮｌより移動物体３側に
６個の検出点Ｐｓ４ないしＰｓ９があり、他方側に３個
の検出点ＰｓｌないしＰｓ３があることを判別する。そ
して、移動物体３側に検出点の多いことを判別すると、
その検出点Ｐｓ４ないしＰｓ９の数に対応した重みＫ４
−Ｋ９＝Ｋ５分だけ右側に操舵すべき角度ψｄ′を減少
させる。逆に、他方側の検出点の数が多ければ右に操舵
すべき操舵角ψｄ′を大きくする。このようにして、操
舵信号を発生することによつて、オフセツトによる軌跡
のずれを少なくすることができる。

すなわち、前述の第４図ないし第６図の実施例では、一
定時間毎に右あるいは左操舵信号を発生させるようにし
て。このため、初期状態において、移動物体３が直線Ｌ
Ｎｌに近接していても、直線ＬＮｌと進行方向とのなす
角度は大きければ、移動した次の位置は直線ＬＮｌから
遠く離れてしまう。しかしながら、この第１４図および
第１５図に示す実施例では、移動物体３が直線ＬＮｌに
近接し、しかも直線ＬＮｌと進行方向とのなす角度が大
きくしても操舵角度ψｄを小さくするようにしているの
で、一定時間後に移動した点は直線ＬＮｌから遠く離れ
ることがない。したがつて、この実施例によれば、第１
５図に示すように、移動物体３が直線ＬＮｌに近接し、
しかも進行方向と直線ＬＮｌとのなす角度が大きくても
、移動するに従つて直線ＬＮｌに沿つて移動物体３を移
動させることができる。第１６図は移動物体の制御およ
び移動運動情報から移動物体の進むべき方位を補正する
ための操舵角情報を導出する装置のプロツク図である。
図において、第１の演算回路８１には、ハンドルを操舵
したことなどによつて得られる角度ψｄが与えられる。
また、第２の演算回路８２には、第１図に示す想定した
移動物体３″の現在位置の座標情報Ｘｍ．Ｙｍおよび方
位情報θｍと、移動物体３の路面に対する傾斜角（これ
は図示しないが、たとえば移動物体３に設けられた傾斜
角検知センサによつて検知しても良い）や路面自体の傾
斜角λ（ＣＡＮＴ）などの傾斜角情報λと移動物体３が
道路上のカーブを曲がるとき、移動物体３に作用する遠
心力情報とが与えられる。第２の演算回路８２は補間回
路８２１を含む。

補間回路８２１は、移動物体３″の進むべきコース上に
障害物があるとき、外挿補間によつて、前方の進むべき
位置を予測した補正情報を導出する。また、補間回路８
２１は移動物体３が実際に進行している方位と、予測し
ている移動物体３の進むべき方位との差がある場合に、
その差を内挿補間によつて補正する補正情報を導出する
。さらに、補間回路８２１は移動物体３の実際に進行し
ている方位と、予測している移動物体３の進むべき方位
との差があまりにも大きい場合には移動操舵を停止すべ
き補正情報を導出するようにしても良い。また、上述の
第２の演算回路８２は、さらに移動物体３が傾斜してい
たり、路面が傾斜している場合に、移動物体３が傾斜し
ている方向に回ろうとするのを見込んで、傾斜角情報λ
に基づいて、Ｐｓをきめるための角度ψｄを補正する補
正情報を導出する。さらに、第２の演算回路８２は移動
物体３が道路上のカーブを回る際に、遠心力によつて外
側に回ろうとするのを見込んで、遠心力情報に基づいて
移動物体３の操舵角度情報ψｄを補正する補正情報を導
出する。このようにして、第２の演算回路８２から導出
された補正情報は、前記第１の演算回路８１に与えられ
る。

第１の演算回路８１は補正情報に基づいてψｄを補正し
て、より正確な操舵角情報を導出する。この情報は補償
回路８３に与えられる。ここに示す補償回路８３は、比
例要素、微分要素、積分要素などのＰＩＤ要素やさらに
は無駄時間要素、フイルタなどを含み、操舵信号発生装
置の動作がより良い特性になるように構成される。また
、上述の実施例では、想定する移動物体３／と検出点Ｐ
ｓとの間の距離１を予め一定距離となるように設定した
が、これはたとえば経路ＬＮの曲率半径および速度など
の情報に応じて変化させ、その追従特性の改善を行うよ
うにしても良い。また、前記経路ＬＮの前記状況や移動
物体３の速度に応じて距離１を変化させても良い。さら
に、前記の第３図では、経路を表わす複数点の座標位置
情報を磁気記録装置２１に記録するょうにしたが、この
ような座標情報をキーボードから入力するようにしても
良い。

また、第７Ａ図ないし第１０Ｄ図で説明した移動物体３
の進むべき領域を判断するとき、移動物体の位置が線Ｌ
Ｎｌの進行方向のある角度範囲内に入つたとき次の領域
に進むようにしても良い。

さらに、領域を極座標で表わすようにしても良い。以上
のように、この発明によれば、比較的簡単な構成で安価
に、しかも正確に移動物体の所望の進路への追従を成し
得る追従信号発生装置を得ることができる。さらに、移
動物体の進むべき経路をデイジタル情報として与えてい
るので、経路を地図などに記録しておき、その経路をセ
ンサによつて検出するような煩雑な装置を設ける必要が
なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の原理を幾何学的に説明す
るための図解図である。 第２図は第１図に示す幾何学的な経路をデイジタル情報
に変換する装置を示す概略プロツク図である。第３図は
この発明の一実施例の概略プロツク図である。第４図お
よび第５Ａ図ないし第５Ｄ図はこの発明の一実施例の経
路を判別する動作の原理を説明するための図である。第
６図はこの発明の一実施例の経路を判別して操舵信号を
発生する動作を説明するためのフロー図である。第７Ａ
図および第７Ｂ図はこの発明の一実施例の移動物体の進
むべき領域を判別する動作原理を説明するための図であ
る。第８図はこの発明の一実施例の移動物体の進むべき
領域を判別する動作を説明するためのフロー図である。
第９図および第１０Ａ図ないし第１０Ｄ図は移動物体の
進むべき領域を判別する他の実施例の原理を説明するた
めの図である。第１１図は第９図および第１０Ａ図ない
し第１０Ｄ図で説明した領域を判断する動作を実行する
ためのフロー図である。第１２図はこの発明のより好ま
しい実施例の概念を説明するための図である。第１３図
はこの発明の一実施例に従つて移動した移動物体の軌跡
を示す図解図である。第１４図および第１５図はオフセ
ツトによる移動軌跡のずれを補正する実施例を説明する
ための図解図である。第１６図は移動物体の制御および
移動運動情報から移動物体の進むべき方位を補正するた
めの操舵角情報を導出する装置のプロツク図である。図
において、２１は磁気記録装置、３は移動物体、３′は
想定された移動物体、４はＣＰＵ、５は入出力インター
フエイス、６はＲＯＭ、７はＲＡＭを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 移動物体をある経路に追従するように操舵するため
   の操舵信号を発生する位置であつて、前記経路上の複数
   の点のそれぞれの座標位置をディジタル情報として発生
   する座標位置情報発生手段、前記移動物体が存在する現
   在位置を表わす現在位置情報を発生する現在位置情報発
   生手段、前記移動物体が基準方位に対していずれの方向
   を向いているかを表わす方位情報を発生する方位情報発
   生手段、前記座標位置情報発生手段から発生された少な
   くとも２点の座標位置に対応するディジタル情報に基づ
   いて、前記少なくとも２点を結ぶ線を演算し、演算した
   線によつて領域を分割したことを表わす境界線情報を発
   生する境界線情報発生手段、前記現在位置情報発生手段
   からの現在位置情報と前記方位情報発生手段からの方位
   情報と前記移動物体の速度情報または予め定める距離情
   報とに基づいて、前記移動物体がある時間経過後に到達
   し得る仮想位置の座標位置情報を発生する仮想位置情報
   発生手段、前記境界線情報発生手段出力と前記仮想位置
   情報発生手段出力とに基づいて、前記仮想位置に最も近
   接した境界線の位置を判別し、前記仮想位置が当該境界
   線に接近するように操舵するための操舵角を演算する操
   舵角演算手段、および前記演算された操舵角に基づいて
   操舵信号を発生する操舵信号発生手段を備えた、追従操
   舵信号発生装置。 ２ 前記座標位置情報発生手段は、 前記座標位置情報を記憶する磁気記憶手段と、前記磁気
   記憶手段に記憶されている前記座標位置情報を読出す読
   出手段とを含む、特許請求の範囲第１項記載の追従操舵
   信号発生装置。 ３ 前記座標位置情報発生手段は、前記座標位置情報を
   入力するためのキー入力手段を含む、特許請求の範囲第
   １項記載の追従操舵信号発生装置。 ４ 前記境界線情報発生手段は、前記分割された領域内
   に含まれる点を通る直交座標軸を表わす情報を発生する
   ようにした、特許請求の範囲第１項記載の追従操舵信号
   発生装置。 ５ 前記境界線情報発生手段は、前記分割された領域に
   含まれる点を通る線に対して直交しかつ当該点を通る線
   を表わす情報を発生するようにした、特許請求の範囲第
   １項記載の追従操舵信号発生装置。 ６ 前記仮想位置情報発生手段は、前記移動物体の移動
   すべき位置に、前記境界線に交差する方向に分布する仮
   想位置を表わす複数の座標位置情報を発生し、前記操舵
   信号発生手段は、前記仮想位置の複数の座標位置情報と
   、前記境界線情報とに基づいて操舵信号を発生するよう
   にした、特許請求の範囲第１項記載の追従操舵信号発生
   装置。