JPS61266913A - 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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JPS61266913A
JPS61266913A JP60108792A JP10879285A JPS61266913A JP S61266913 A JPS61266913 A JP S61266913A JP 60108792 A JP60108792 A JP 60108792A JP 10879285 A JP10879285 A JP 10879285A JP S61266913 A JPS61266913 A JP S61266913A
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vehicle
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智夫 松田
Mitsuo Hosoi
細井 光夫
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  • Navigation (AREA)
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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。

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では走行路に沿って互いに平行
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
は横忙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〕本発明によ
れば、無人車両の予定走行路上の予め定めた地点に、少
なくとも互いに平行でない第1、第2の線分を有する標
識を該予定走行路を横断するように配設し、前記無人車
両には前記標識を構成する線分と交差したことを検出す
る2個以上の線分交差検出器をそれぞれ該無人車両の幅
方向における異なる位置に配設し、前記無人車両が前記
標識を横断する際に、前記線分交差検出器の1つが前記
標識を構成する線分と交差したことを検出してから、他
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
出するまでの間の無人車両の走行距離に奉づいて無人車
両の進行方向を示す角度を検出し、またこの検出した角
度と少なくとも1つの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に基づいて前記
標識の基準位置からの無人車両の横方向の位置を検出す
るよう処している。
また、他の態様によれば、無人車両の予定走行路上の予
め定めた地点に、互いに平行な第1、第2の線分と、該
第1、第2の線分とは平行でない第3、第4の線分であ
って、該第3、第4の線分のうち少なくとも一方が前記
第1、第2の線分間に介在してなる標識を、前記予定走
行路を横断するように配設し、前記無人車両には前記標
識を構成する線分と交差したことを検出する線分交差検
出器を配設し、前記無人車両が前記標識を横断する際に
、前記線分交差検出器が少なくとも前記第1から第4の
4本の線分との交わる各交点の各交点間距離を測定し、
これらの各交点間距離に基づいて無人車両の進行方向を
示す角度及び前記標識の基準位置からの無人車両の横方
向の位置を検出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。
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軍の現在位置を推定し
、予定走行路3上を走行すべく直動操縦される。
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2a12b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2
bは線分2aに対して角度ψ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。
第1表 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0軌跡7は、まず線分
2aと第1の交点18で交わり、次に線分2bと第2の
交点!、で交わる0同様に1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r
2で交わる。したがって、センサ5は上記交点11. 
ltで、センサ6は上記交点r、 、 r、でそれぞれ
線分を検出したという信号を発生する0 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0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に
位置することになり、センサ5,6と線分2aちの交点
r、。
11および上記点Pからなる三角形r、 l、 Pは直
角三角形となる。
したがって、上記三角形の一辺のPI、を、センサ6が
交点r1に達してからセンサ7が交点l。
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PI、  と予め計測しであるセ
ンサ5,6間の間隔りとに基づいて、上記角0は、次式 %式%(1) 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!、うおよびセンサ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
r、 r!を計測する。これらの距離17It r 飄
と前記求めた角度θおよび線分2aと2bのなす角ψか
ら、線分2aと2bとの交点(基準点0)からそれぞれ
線分2aの交点11までの距離Ol、および交点18才
での距離Or、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0からQまでの距離OQは、上記
第(2)式から、 ・・・・・・・・・・・・・・・(3)となる。更K、
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RQは、次式、 Sinθ)       町・・・・・叫・・・・・(
4)となる。なお、OR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≠イロである二 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0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。なあ、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1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208%20dから構成されたものを用いる
。この標識加は、互いに平行な2本の線分20a、20
bと、この線分20a、2Ob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20
a、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、無人車両が標識加工を通過し、そのとき車載した
1個のセンサが、軌跡21を描く場合について説明する
軌跡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m、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、m1m、 、 m、 m、 、 m、 m8. 
m5m、の4つり父点間距離を計測し、その交点間距離
から交点m2の座標(Xt、3’t)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2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゜
n、 、 n、のうち、交点n、のxy座標は、nj 
”2 pn、 n、の交点間距離に基づいて、次式、K
より求めることができる。なあ、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、標識器の第2の交点m、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m1
m、 、 m、 m4およびm、 m3. m5m4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m、 (x、 y、 )、交
点m3(x、y、)の座標から、軌跡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20
d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R2Dは、互いに平行な線分2
0a、2Ob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R22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AB、BC,CD。
DEの長さを11.1..1..1.とする。
このとき、車両が上記標識n上を通過したときの偏差、
傾きをそれぞれCO2θとすると、となる。ここで、K
は’t/ (1* 十it ) +ls/(d、−)A
!、)であり、L、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nは4本の線分Z3 a −Z
3 d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。
上記標識器を構成する線分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nと線分面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Ω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、 L鵞 θ= Cog−”□      ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・(8)、i 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CD間またはAD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、本発明によれば、無人車両の予定
走行路上に設けた標識を無人車両が通過する際に、車両
の方向及び位置を検出することができる。特に、本装置
を推測航法によって走行する無人車両の方向及び位置を
間欠的に較正するときに使用すると、大きな効果が期待
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へ車両の方向及び位
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、II・・・方向検
出器、12.13・・・演算装置。 第2図 第3図 (a)           (b) (c)           (d) 第4図 第5図 第6図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (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した少なくとも互いに
    平行でない第1および第2の線分を有する標識と、 それぞえ前記無人車両の幅方向における異なる位置に配
    設され、該無人車両の走行中に前記標識を構成する線分
    と交差したことを検出する2個以上の線分交差検出器と
    、 少なくとも1つの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測定する交点間距
    離測定手段と、 いずれか1つ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からの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。
  2. (2)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した互いに平行な第1
    、第2の線分と、該第1、第2の線分とは平行でない第
    3、第4の線分であって、該第3、第4の線分のうち少
    なくとも一方が前記第1、第2の線分間に介在してなる
    標識と、 前記無人車両に配設され、該無人車両の走行中に前記標
    識を構成する線分と交差したことを検出する線分交差検
    出器と、 前記線分交差検出器が少なくとも前記第1から第4の4
    本の線分との交わる各交点の各交点間距離を測定する交
    点間距離測定手段と、 前記交点間距離測定手段によって測定した交点間距離に
    基づき無人車両の進行方向を示す角度及び前記標識の基
    準位置からの無人車両の横方向の位置を検出する手段と
    を具えた無人車両の方向及び位置の検出装置。
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