JPS61502149A - 車輌制御誘導装置 - Google Patents

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】 車輌制御誘導装置 本発明は、夫々がそれ自身の原動力と操向能力とを有する一つ以上の車輌を所定 の範囲内で正確に移動することができる車輌制御誘導装置に関するものである。

特定の場所における車輌の位置は、搭載感知器および外部位置マーカーを用いて 正確に判定することができるが、これらの特定の場所間の車輌の移動を円滑な、 しかも安価な態様で正確に制御しようとすると問題が生ずる。

一般に、無人車は、車輪とかみ合う固定レール、または追従しようとする経路下 に埋められたケーブル（または同様の金Ｊｌ線）のいずれかを用いて所定の経路 に沿って移動せざるを得ない。そのような走路、すなわちケーブルの設置は、該 設置によりその時点で進路が定められてしまうため、費用がかかる上、融通性に 欠ける。

よって、本発明の目的は、追従ルートによって有人車輌のシミュレートをするよ うな自由領域無人車輌制御装置を提供することである。

本発明によれば、車輌制御誘導装置は、車輌を駆動する原動力手段と、車輌の経 路を制御する操向手段と、車輌の位置および方位を増分的に判定する推測航法手 段と、一つ以上の固定基準標的の、車輌に対する方位を逐次判定する電磁方向探 知手段と、前記基準標的の方位判定によって車輌の位置および方位の推測航法に よる判定を補正する手段と、前記車輌に対して所望のルートラ定める手段と、お よび前記補正された車輌位置判定と所望ルート間の誤差によって前記原動力手段 を制御する手段とにヨッて構成されている。

前記所望のルートを定める手段は、一連の直線セグメントによって前記ルー）１ −記憶する記憶手段と、および前記直線セグメントの接合部を滑らかな曲線遷移 セグメントに変換する手段とによって構成されていることが望ましい。

局部のルート状態に従い、各直線および曲線セグメントに対して、許容最大車輌 速度と、および許容経路幅とを記憶する手段を備えていることが望ましい。

前記推測航法手段は、各一連の時間または距離の増分後、該増分開始時の車輌の 位置ならびに方位と該増分中の前記車輌の前進ならびに回転移動とによって該車 輌の位置および方位を推定する手段によって構成されていてもよい。

本発明による装置は、前記車輌の推定位置と、および前記基準標的の最終判定位 置とに基づき、前記車輌からの基準標的の方位を予測する手段によって構成され ていることが望ましい。

また、前記電磁方向探知手段によって判定された前記標的予測万位と該標的の方 位との方位誤差を発生する手段と、位置座標および車輌方位夫々に関するカルマ ン（Ｋａ　１ｍａｎ　）利得係数と前記方位誤差との積でちる補正槽を生ずるカ ルマンフィルタ手段と、および該補正積金前記推測航法手段によって得られた位 置ならびに方位の各推定値と合成する手段であって、その合成結果の値は車輌の 位置ならびに方位の最良推定値となる前記合成手段とを備えることもできる。

更に、望ましくは、−回の増分後車輌の位置と方位と１推定する基準として前記 最良推定値を前記推測航法手段に提供する手段金膜けると共に、その間の距離が 増分ベクトル金定める前記セグメ／トに対する最大許容速度と基本時間増分との 積に相当する増分基準点の座標全前記セグメント上に逐次発生する手段金儲え付 けることもできる。また、車輌の位置および方位の前記最良推定値を最も近い前 記増分ベクトルの位置および方位と比較して、距離ならびに方位の誤差信号全発 生する誤差検出手段と、および前記距離および方位誤差信号によって操向角度要 求信号を発生する手段とを設けることもできる。

前記誤差検出手段は、車輌の位置および方位の最良推定値座標を、局部増分ベク トルと整合する一つの座標軸を有すると共に、それに対して該局部増分ベクトル が向けられる基準点と一致する原点金有する、基準座標へと変換する手段によっ て構成されていることが望ましい。

車輌に対する速度要求信号は、車輌の位置前方に生じる基準点の数にまりて生成 される。

以下、本発明による車輌制御誘導装置について、添付の図面全参魚しながら実施 例を挙げて説明する。

第１図は車輌のルートラ示す工場の床部分の配置図でるり、第２図は誘導制御し ようとする車輌金示す図であう、第３図および第４図は工場座標軸に関連して工 場の床部分上の車輌の位置および方位を示す図で６１．第５図および第６図は車 輌のルートと、該車輌の自由経路幅と、該ルートの湾曲部とを示す図でろシ、第 ７図は本発明による装置のブロック図であり、第８図は本発明による装置のカル マンフィルタ処理を示すブロック図であり、第９図は車輌の変位および方位誤差 を示す図であり、かつ第１０図は位１課差の判定に対する「工場」座標および「 車輌」座標間の変換を示す図である。

この明細書における推測航法手段とは、明らかに、車輌と地上間の相対的移動の 検出に基づいて走行（航行）する手段のことである。

第１図は、座標軸ＸおよびＹ＝＜有する工場の床部分１を示し、座標系を与えて いる。この床部分上の位置座標は、「工場座標」と称し、後程説明する「車輌座 標」と識別される。

平らな積載トラックのような車輌Ｔは、ステーションＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄの工場座標 によって定められたルートに沿って前記床部分１のそれらのステーション間全無 人で移動するよう要求されている。もちろん、図示のルートは単に説明のための ものであって、実際には多少拡大することができる。

第２図では、また、わらゆる必要な差動ギア装置を有する駆動車輪６が前記車輌 に備え付けられていると共に、その一端または両端には操向角度全制御できる、 操向角度変換器（図示せず）と帰還用「距離移動式」変換器（図示せず）と全組 み込んだ脚軸５も備え付けられている。

前記駆動車輪３は速度制御されると共に、周知の態様でバッテリ７から変速機お よびＤＣ変換器によって給電される。

前記車輌の基本的特徴は、制御可能な操向角度および速度制御された駆動装置を 有することでちる。実際の機械の配列は明らかに本発明の目的に添って最適化す ることができるが、このことはさして重要なことではない。

従って、操向は、脚軸の駆動制御の代わりに二つの駆動車輪の差動制御によって 、交互に達成することができる。

よって、車輌装置の機械的構成をこれ以上詳しく説明する必要はないものとする 。

駆動制御誘導電子回路９は、前記脚軸５から距離および操向角度の信号を受信し 、以下説明する操向角度制御信号と速度制御信号とを発生する。

以上述べた装置は、推測航法装置に必要とされるものでろるが、該航法装置にお いては、移動した距離とその方向とから車輌の場所が増分的に判定される。その ような装置は、ある場合、例えば距離が短かいような場合には十分でるるか、車 輪の滑夛、凹凸のある表面、摩耗等による累積した故障を受けることがある。従 って、本発明の特徴は、監視基準補正装置が固定基準点およびそれらに対する車 輌の位置の検出に基づいて備え付けられることである。前記車輌には、垂直軸回 シに連続的に回転するよう取シ付けられたレーザー発生源１１が備え付けられて いる。前記レーザー光線は、幅が狭くにおいて広がった光線でロシ、障害となる いずれの標的にも入射する薄い垂直放射線を形成するようになっている。多数の 標的１３が前記床部分内の種々の位置に固定されており、前記床部分内のいずれ の位置からも、出来れば一つ以上の標的を前記車輌が見れるようになっている。

もちろん、工場の場合、装置および記憶手段は方方へ移動され、るる場所では一 つ以上の標的をはつきシ見れないこともある。そのような場合、前記推測航法装 置が、少なくとも一時的に、独力で作動する。

標的１３は、入射光をその入射した方向に戻す反射装置によって形成されている 。これらの標的１３は、反射物質から成る垂直ストリップによって形成すること ができるが、該ストリップに、その幅、またはその有無によってコーディングさ れ、それらのアイデンティティを表示する。前記ストリップは、前記レーザー光 線が前記床上にある物体によって訪けらｎることのないよう上端または上端より 上の位置に具合い良く取シ付けることができる。前記定量レーザー光線は、しか るべく上方に向けることができると共に、当該領域の標的を包含するのに十分な 垂直角度の広がｐを有することも可能である。

前記レーザー走査装置は、英国特許出願第８５１５３５９号に開示されたもので あり、ここではこれ以上詳しく説明しない。

前記車輌には、標的１３からの反射光線を受信し、前記反射光線の方向と、よっ て前記車輌の方位に対する前記標的の方向全表示する受信機が組み込まれている 。

この後者のパラメータは、車輌の縦軸が工場座標糸のＸ軸と成す角度である。前 記車輌の「方位」は、操向車輪がその時点でまっすぐ前方にない場合もあるので 、必らずしも進行方向にあるとは限らない。

前記車輌装置には、マイクロプロセッサおよびデータ記憶装置１９も備え付けら れている。移動動作に先立ち記憶されるデータの中には、ステーションＡ、Ｂ、 Ｃ。

Ｄの座標形式によるルート「マツプ」がある。該ルートには、車輌の減速全必要 とする部分が含まれることもあり、各直線部分（セグメント、すなわちベクトル ）人からＢ等に対する制限速度が明示され、記憶される。

各ルートベクトルに沿って課される速度制限の外に、ルート線からの横方向車輌 変位公差は、ベクトル毎に興なることがある。従って、実際には、車輌がそこか ら脇へそれてはならない自由経路が各ベクトルに対してあシ、この経路幅はベク トルの接合部で変更することができる。

この各ベクトルに対する経路幅も各移動動作に先立ち記憶される。

ルート確認（接合点の座標）、各ベクトルの許容速度、および各ベクトルに対す る経路幅等の上記情報は、プロダラムを手動挿入することによって車輌データ記 憶装置に記憶させるか、または基地局１５から、車輌に搭載された通信ビーコン １７に伝送することができるが、該ビーコンによって、前記データが受信され、 前記車輌データ記憶装置およびマイクロプロセッサ１９に伝送される。

前記通信装置は、現在の車輌位置を基地局に規則的に知らせるか、または同じ目 的で問い合わせることができる。

本発明に関する動作および処理について、添付の図面を参照しながら更に説明し てゆく。第３図は、車輌の航行（走行）座標を示したものであり、車輌位置ｌｘ ならびにＹ「工場」座標、車輌方位全角度ψすなわち車輌の軸とＸ軸との角度、 前進速度ｔ−ｖ１そして回転速度すなわち車輌の角速度をＵｌで夫々表示してい る。

第４図は、前記車輌標的座標を更に示したものである。

工場座標Ｘｉおよびｙｉにおける標的反射器Ｒは、車輌の方位に対し角度θｉで 検出されるが、車輌それ自体は、ある特定時間ｒｔＪで位ｔｉ標Ｘならびにｙと 、および方位ψとを有している。

第５図は、記憶されたデータによって判定された自由経路幅の等しい、二つのベ クトルの接合部を示したものである。円滑に作動するには、ベクトル接合部にお けるルートが角張っておらず連続しており、湾曲した経路、すなわちセグメント は接合部分が嵌合するよう計算されていることが肝要である。湾曲部を横切る車 にがかる力を低減するためには曲率を出来るだけ少なくする（すなわち最大曲率 半径にする）と同時に、その経路幅のいずれもが、二つの経路幅のうちの狭い方 の経路幅以下にならないことが必要条件である。よって、第５図では、曲率半径 が共通経路幅の半分になっている。しかしながら、異なる経路幅のベクトル間の 接合部金示す第６図では、嵌合された湾曲部がステーションＥおよびステーショ ンＦにおいて夫々半径ｐｗａ／　２およびｐｗｂ／２　ｆ有している。

次に、第７図では、車輌上で行なわれる航法処理がブロック図形式で示されてい る。

前記ルート上の座標点および種々のルートベクトルの経路幅を示すデータが受信 され、記憶されるＱυ。前記プロセッサは、次いで、前記経路幅に基づいて前述 の如くベクトル接合部に必要な滑らかな曲線？計算する（ハ）。第５図および第 ７図で示された一定の曲率半径は、直線経路と円形曲線間の遷移によって、零か ら有限角速度への瞬時的変化、よって無限の加速度および力、がもたらされるた め、実際に達成することはできない。理想的な曲線を得るには、線形増分と、湾 曲部の曲率半径の減分とが必要である。

この曲線に対する近似は以下の式によって得られる。

すなわち、 五（α）＝（１−α）淘＋２α（１−α）乏２＋α２恣、　・・・（１）但し、 αは、湾曲部が細分された分数、すなわち１０分の１．１５分の１等を表わし、 ふけ接合点の座標を表わすベクトルであり、シおよび乏、は曲線の始まりと終わ シの点座標を表わすベクトルであシ、かつ 五は各分数αの後の曲線上の点座標を表示する一般のベクトルを表わしている。

従って、αに１０分の１．１０分の２．１０分の３ｔ−挿入することによって曲 線上の連続点の座標が得られる。

このプロセスは、以下に説明するように判定されたα値を用いて第７図の２５で 実行される。

前記曲線のこの増分構成の原理は、実際に、直線部分にも共通するものであシ、 直線部分上の点の連続座標が下式より得られる。すなわち、 五（α）＝（１−α）見。＋α石 但し、Ｘｏおよびｘｌは直線部分の始め、および終わりの点座標を表わす。

直線部分の長さは、一般に、２０ｍないしｓａｍでちゃ、各部分すなわち各増分 ベクトルの長さは、一般に、５ｃｔｎである。次いで、前記分数αは、約１７５ ００となる。

この増分ベクトルの発生は、ブロック２５で行なわれ、種々のルートベクトルに 適用可能な速度制限金定める初期データ（５）が使用される。

各増分ベクトルは、その先端の点（基準点〕座標によって定められる。そのよう な基準点は、夫々、本発明による装置のクロックパルス発生器から発生される基 本時間間隔毎に１度（２０Ｈ２がよい）発生される。各ベクト［１は一定してい るので、各増分ベクトルの最大の長さｔ定められる。よって、毎秒１ｍの速度で は、増分ベクトルの長さは５ｃＩｎとなる。このようにして最大の長さを決定し た後、この長さは僅かに減分され、ルートベクトルの増分ベクトル数全整数にす るが、その（上記）αは、逆数となる。

前記増分ベクトルの長さがその最大許容長より減分された場合、前記ルートのそ の部分に対する車輌速度はしかるべく減分されることが判る。このようにして、 前記速度の動的制御が行なわれる。

連続基準点を計算して上記の如く曲線を形成する際、増分された基準方位ψψは （工場のＸ＠に対する）連貌基準点間の線の角度として決定される。

そのように計算された基準点は、もちろん、追従した実際のルートとは逆の必要 なルート金定めるが、基本時間間隔毎に一度発生さ詐、車輌の通った「実際の」 位置と比較する念め記憶される。これらの「実際の」位置は、要するにレーザー ／標的基準装置にニジ照合および補正された、前記推測航法装置から発生された 推定値である。

発生された基準点が慣性等にＸυ車輌の前方にくる場合、最後の基準点と車輌と の位置の差は、該車輌が低減しようとするエラー距離と考えることができる。こ のエラー距離が大きくなるにつれ、（前記特定のルートベクトル、すなわち湾曲 部に対して設定された制限内の）車輌速度は、それを低減しようとして、増大さ れる。逆に、発生された基準点が車輌位置のすぐ前にｂる場合、前記速度は低減 される。この最後の状況は、車輌がルートベクトルの終電にある停止ステーショ ンに接近している場合に生ずる。従って、「待ちうけている」基あ点の数が速度 の必要条件を示すと共に、車輌の駆動モータがしかるべく制御される。

発生された基準点および関連する増分基準方位ψｋ　一度に一組ずつ通って、位 置および方位の誤差を判定するｃｇ。

推定された車輌の位置および方位は、第７図のカルマンフィルタ位置予測プロセ ス３７によって得られる。前記プロセスでは、レーザー／反射装置３３から発生 された標的検出人力θｉ　（第４図参照）が使用される。車輌の移動した距離お よび操向角度信号は前記変換器から得られるが、このことは第７図の３５に表示 しておる。カルマン位置予測プロセス（ロ）自体は第８図により詳しく示しであ る。

第８図では、実行しようとする第１のプロセスが、基本時間間隔（Δｔ）中の車 輌の前進および回転速度と、前記時間間隔開始時の実際または推定の位置とで得 られた・−回の前記時間間隔の終わりにおける位置および方位の推定となってい る。

前記位置予測プロセスに対する変換器の入力は、操向脚輪から検出した操向角度 φと、および距離カクント／＜ルスとして発生された前記脚軸の移動した距離で おる。

距離の増分および増分Δｔとによって脚輪方向に速度が得られ、それによって、 車輌の方位に沿った該車輌の前進速度■が操向（脚軸）角度φのコサインとの積 として得られる。前記車輌の角速度Ｕは、膨縮速度と車輪の形状による操向角度 φの苅から得られる。これらの速度ＶおよびＵは、該速度ならびに操向角度が（ 短かい）時間間隔Δｔの間一定しているという仮定のもとに各時間間隔中に計算 される。

第８図の位置予測プロセス３９で用いられる式は、以下の如く得られる。位置座 標Ｘならびにｙｌおよび方位角ψの変化率が、第３図全検討することにより、以 下の如く得られることが判る。すなわち、 前記期間Δｔに渡ってこれらの式を積分することによって、以下の式が得られる 。すなわち、 ψ（ｔ＋Δ１）＝φ（ｔ）＋Ｕ、Δｔ ｘ（ｔ＋Δす＝ｘ（す＋Ｖ（−（ψ（ｔ）十Ｕ、Δリ−ｔｈ（ψ（１））　）Δ ｔ／Ｕ、Δｔｙ（ｔ＋Δす＝　ｙ　（ｔ）−Ｖ　（ｃｘｍ　（ψ（ｔ）＋Ｕ、Δ ｔ　）　−ｃｃｓ　（φ（１）））、Δｔ／Ｕ、Δを上記の第１式は以下の如く 表わされる。すなわち、期間（ｔ＋Δｔ）におけるφの値は、時間ｔにおけるψ の値プラス車輌が前記期間Δを中に回転した角度に相当する。第２式および第６ 式におけるｔおよび（ｔ＋Δｔ）は、第１式におけるそれらと同じ意味を有する 。

これらの式は推定値として、以下の如く書き直すことができる。すなわち、 分（ｔ＋Δ１／１）＝分（ｔ／ｌ）＋Ｕ、Δｔ９（ｔ＋Δｔ／す＝９＜ｖｔ）− Ｖｍ＜金＜ｖｔ）＋Ｕ、Δｔ）−ａｌｌＩＩ金（ｔ／ｌ））／Ｕパラメータ上の 「△」印は推定された値を示し、記号「ｙｌ」は［時間ｔでめられたことを意味 する。

時間ｔにおける推定された位置および方位から期間（ｔ＋Δｔ）における車輌の 位置および方位を推定するにはこれらの式で十分であることが判る。従って、ブ ロック３９の出力は、別の期間Δを後の車輌の推定座ｓｘならびにｙと推定方位 ψとでちゃ、入力４１全除けば進んだ距離と移動した角度とに関して前記推測航 法装置のみに基づくものでるる。

第４図から、標的反射装置凡の推定角度が、車輌方位ψと、および車輌ならびに 標的の座標とによって下式の如く得られる。すなわち、 定標的角度である。前記標的の座標Ｘｉおよびｙｉは、工場の床上にある標的の 配置図によって予め定められている。

車輌の推定値Ｘならびにｙは、方位推定値ψと共にプロセス３９から得られる。

従って、上式は、出力θｉｔ生ずる標的方位予測器４３で処理される。

レーザー標的検出補正５５の出力によって、標的角度θｉが正確に捕捉さられる が、該標的角度は、プロセス４５で推定値θｉによシ微分され、標的推定誤差θ ｉ−θ、が得られる。

この誤差信号は、カルマンフィルタ４７によって処理されるが、該カルマンフィ ルタは、各カルマン利得係数にψ、ｋＸおよび〜との前記誤差のｍ’を効果的に 生ずる。

次いで、プロセス４９で、これらの補正積が下式の通りプロセス５９の推測航法 位置予測に加算され、補正された車輌の方位および位置の推定値が得られる。す なわち砕（を十Δ１／１＋Δす＝舎（ｔ＋Δｔ／１）−１−にψ（θｉ−θｉ） 仝（ｔ＋Δ１／１＋Δす＝ｘ（ｔ＋Δｔ／ｌ）＋ｋｘ（（Ｊ−、−分、）９（ｔ ＋Δ１／１＋Δす＝９（ｔ＋Δｔ／ｌ）　＋に、　（θｉ　９ｉ、）カルマン補 正積の導出およびカルマンフィルタの動作は、アカデミツクブレス社によって１ ９６７年に発行された「推測装置の最適化」に開示されている。

従って、期間（ｔ＋Δりてめられた該期間における方位および位置の補正推定値 は、時間ｔで得られると共に前記カルマンフィルタプロセスで補正された方位お よび位置の推定値から得られたものである。これらの最適推定値は、第７図の誤 差判定プロセス２９に対して出力されるが、次の基準点を予測する第８図の位置 予測器３９にも「現」入力（４υとして印加される。従って、例えば標的が不鮮 明なため一つ以上の標的基準補正が無い場合、次の基準点は、標的検出補正を受 けた最後の基準点から推測航法に°より予測される。

再び第７図を参照しながら距離および方位の誤差判定について説明する。プロセ ス２９への二つの入力は、（ａ）理想ルーＩｒ定める、発生された一連の基準点 と、（ｂ）第８図のカルマンプロセスから得られた車輌の方位ならびに位置の最 適推定値である。

第９図では、連続増分ベクトルＩＶ１ならびにＩＶ２と、および（第７図の）プ ロセス２５に従って発生された、前記ベクトルと関連する基準点ＲＰ１とＲＰ２ とが示されている。車輌Ｔの走行中の誤差は、車輌の中心部と局部増分ベクトル 間の垂直距離ｄｅと、および車輌の方位と局部増分ベクトルの方向間の角度エラ ー〇。として判定される。

これらの誤差ｄ８およびθ。の測定は、工場座標における実際の車輌の位置を、 原点が局部増分ベクトルの基準点にある車輌基準座標の位置へ変換することによ って連取され、新規のＸ軸が前記局部増分ベクトルと一致する。

この変換は第１０図に図示されているが、同図中、ＸおよびＹは工場座標軸、ｒ およびでは車輌座標軸、Ｘ、ならびにｙｒは局部増分ベクトル基準点の工場座標 、ｘ、ｙは工場座標における車輌座標、そしてｘ＊？は車輌座標、を表わしてい る。

前記角度ψｒＦｉ、工場座標に対する増分ベクトルの方位である。第９図から、 下記変換が単純な形式で得られる。

すなわち、 Ｘ”＝（Ｘ−Ｘｒ）ａｎψ、　−１−（ｙ−ｙｒ）　ｓｉｎφ。

戸＝（ｙ−ｙｒ）（２）ψ、　−（ｘ−ｘ、）　ｓｉｎψ。

この車輌基油座標において、距離エラーｄｅは車輌中心部のｙ０座標であム角度 エラー０８は方向における変換角度外であることが判る。

車輌が局部基準点Ｘ、　Ｙｒｋ通過すると、−の極性は負から正へと変化する。

この変化によって、現車輌基準座標が放棄され、次の基準点と、および次の増分 ベクトルと整合するＸ”Ｍとの上に原点を置いて前記座標が再形成されだす。よ って、前記車輌座標は、該車輌に沿ってそれと同期して歩進することが判る。

次いで、エラー値ｄｅおよびθｅｔ−利用して、これらのエラー値の直接関数と して操向角度要求信号θｄが発生される。まず、要求された角速度Ｕｄが以下の 如く発生される。すなわち、 Ｕｄ＝に１ｄｅ＋に２θ。

但し、Ｋ１およびに２は、車輌自体の動力によって定められた利得関数でろる。

次いで、要求操向角度が、車輌の形状と要求された車輌の前進速度とから計算さ れる。

上記の如く、車輌の速度は、車輌と、発生された最後のベクトルとの間の増分ベ クトルＷｉ、ヲ測定することによって制御される。この最後に発生されたベクト ルは、常に、車輌の前方にあり、まるで弾性帯が車輌と発生された最後の位置基 準とを接続しているかの如く該車輌を「引っ張っている」ように見える。

静止位置からは、前記基準点が前記「休止」ステーションと離れて直線レートで 発生され、事実上、上記弾性音引き伸ばすことになる。前記車輌は最後の基準点 に対するエラー距離に従い、かつその慣性および動力によって、加速し、前記エ ラーが次第に低減して、ついに、車輌速度が基準点の前進レートと等しくなる定 常状態へと達する。

基準点速度、よって車輌速度は、連続基準点間の増分距離全変更することによっ て（すなわち、上式（１）のアルゴリズムのαを変更することによって）定めら れた曲線に沿って進行中動的に変更することができる。

増分ベクトルおよび基準点の発生が完了すると、最後の増分ベクトルが最終停止 位置で終了するが、該最終停止位置は、ルートベクトルを定める座標位置で明示 された元のルートによって要求されたものである。車輌の速度は、距離エラーが 低減すると減速する。距離エラー／要求速度の関係を形成することによって、前 記速度が制御され、行き過ぎることなく最終点に到達する。前記？座標は車輌フ レームにおける「前進距離」であるので、再び該車輌フレームを直接ここにも適 用し、更に計算をしないでも監視することができる。

本実施例における前記電磁方向探知手段は、方位圏内での走査を行なう狭いレー ザー光線によって方向を感知するレーザー装置である。しかしながら、位相比較 技術によって正確な方向探知を行なうレーダー光線に使用することもできるよう 意図されている。更に、上記反射装置は、コード化送信部金有するトランスポン ダで置換することもできる。

国際調査報告

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. （１）車輌制御誘導装置は、車輌と、該車輌を躯動する該車輌のハウジングの原 動力手段と、前記車輌の経路を制御する操向手段と、前記車輌の位置および方位 を増分的に判定する推測航法手段と、一つ以上の固定基準標的の前記車輌に対す る方位を逐次判定する電磁方向探知手段と、前記基準標的の方位を判定すること によって車輌の位置および方位の推測航法判定を補正する手段と、前記車輌に対 する所望ルートを定める手段と、および補正された車輌位置の判定と前記所望ル ートとの誤差により前記原動力手段を制御する手段とによって構成されているこ とを特徴とする上記車輌制御誘導装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、所望のルートを定める前記手 段は一連の直線セグメントによって前記ルートを記憶する手段と、および前記直 線セグメントの接合部を滑らかな曲線遷移セグメントに変換する手段とによって 構成されていることを特徴とする上記車輌制御誘導装置。
3. （３）特許請求の範囲第２項記載の装置において、前記装置は局部のルート状態 によって各直線および曲線セグメントに対して許容最大車輌速度と許容経路幅と を記憶する手段を備えていることを特徴とする上記車輌制御誘導装置。
4. （４）特許請求の範囲第３項記載の装置において、前記接合部を曲線遷移セグメ ントに変換する前記手段は湾曲セグメントの曲率半径を経路幅の値の半分以下に はならないよう、また前記接合部の経路幅が異なる場合は二つの経路幅の大きい 方の値の半分以下にならないよう計算する手段によって構成されていることを特 徴とする上記車輌制御誘導装置。
5. （５）特許請求の範囲第２項、第３項および第４項記載の装置において、前記推 測航法手段は各一連の時間または距離の増分後、該増分開始時の車輌の位置なら びに方位から、および該増分中の前記車輌の前進ならびに回転移動により、該車 輌の位置および方位を推定する手段によって構成されていることを特徴とする上 記車輌制御誘導装置。
6. （６）特許請求の範囲第５項記載の装置において、前記装置は前記車輌の推定位 置と前記基準標的の最後に判定された位置とに基づき該車輌からの前記基準標的 の方位を予測する手段によって構成されていることを特徴とする上記車輌制御誘 導装置。
7. （７）特許請求の範囲第６項記載の装置において、前記装置は前記標的の予測さ れた方位と前記電磁方向探知手段によって判定された前記標的の方位との間の方 位誤差を発生する手段と、前記方位誤差と位置座標ならびに車輌方位の夫々に関 するカルマン利得係数との積である補正積を生ずるカルマンフイルタ手段と、か よび前記補正積を前記推測航法手段によって発生された位置ならびに方位の各予 測値と合成する手段であって、前記合成の結果の値は車輌の位置ならびに方位の 最適推定値となる前記合成手段とを備えていることを特徴とする上記車輌制御誘 導装置。
8. （８）特許請求の範囲第７項記載の装置において、前記装置は一回の増分後それ によって車輌の位置および方位を推定する基準として前記最適推定値を前記推測 航法手段に与える手段によって構成されていることを特徴とする上記車輌制御誘 導装置。
9. （９）特許請求の範囲第２項、第３項および第４項記載の装置において、前記装 置は、その間の距離が増分ベクトルを定める前記セグメントに対する最大許容速 度と基本時間増分との積に相当する、増分基準点の座標を前記セグメント上に逐 次発生する手段によって構成されていることを特徴とする上記車輌制御誘導装置 。
10. （１０）特許請求の範囲第７項記載の装置において、前記装置は前記直線ならび に曲線セグメントの夫々に対し局部のルート状態によって許容最大車輌速度およ び許容経路幅を記憶する手段と、その間の距離が増分ベクトルを定める前記セグ メントに対する最大許容速度と基本時間増分との積に相当する増分基準点の座標 を前記セグメント上に逐次発生する手段と、車輌の位置ならびに方位の前記最適 推定値を最も近い増分ベクトルの位置ならびに方位、と比較して距離ならびに方 位の誤差信号を発生する誤差検出手段と、および前記距誰ならびに方位の誤差信 号によって操向角度要求信号を発生する手段とによって更に構成されていること を特徴とする上記車輌制御誘導装置。
11. （１１）特許請求の範囲第１０項記載の装置において、前記検出手段は局部増分 ベクトルと整合する一つの座標軸を有すると共に、それに対して該局部増分ベク トルが向けられる基準点と一致する原点を有する基準座標へと前記車輌位置なら びに方位の最適推定値の座標を変換する手段によって構成されていることを特徴 とする上記車輌制御誘導装置。
12. （１２）特許請求の範囲第１０項または第１１項に記載の装置において、前記装 置は車輌位置の前方に発生された基準点の数によって該車輌に対する速度要求信 号を発生する手段によって構成されていることを特徴とする上記車輌制御誘導装 置。
13. （１３）特許請求の範囲の前記いずれか一項に記載の装置において、前記方向探 知手段は方位圏内で走査するレーザー光線発生源と、および反射された光線の方 向から車輌の方位に対する標的反射装置の方位を検出する手段とによって構成さ れていることを特徴とする上記車輌制御誘導装置。
14. （１４）添付の図面を参照して前述した如き実質の車輌制御誘導装置。