JP2001255937A - 車両用自動走行制御装置 - Google Patents

車両用自動走行制御装置

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JP2001255937A
JP2001255937A JP2000066052A JP2000066052A JP2001255937A JP 2001255937 A JP2001255937 A JP 2001255937A JP 2000066052 A JP2000066052 A JP 2000066052A JP 2000066052 A JP2000066052 A JP 2000066052A JP 2001255937 A JP2001255937 A JP 2001255937A
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route
control device
path
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Asami Mizutani
麻美 水谷
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Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】経路情報が与えられると自動的に操舵および速
度制御を行ない、極めて追従性および安定性の高い車両
の自動走行を実現すること。 【解決手段】車両の仕様・諸元に関するデータを保持す
る記憶手段１０と、位置・姿勢・速度データからなり点
の情報で与えられる車両が進行すべき経路情報を取得す
る経路情報取得手段２０と、保持データと経路情報とに
基づいて、自動走行に関する連続した直線の式と円弧の
式とからなる経路式・速度パターンを算出する経路演算
手段３０と、車両の絶対位置・絶対姿勢角を把握する絶
対位置・姿勢角把握手段４０と、経路式と車両の絶対位
置・姿勢角とに基づいて、経路式に追従するように操舵
装置を制御し、また速度パターンと車両の速度とに基づ
いて、速度パターンに追従するように駆動装置を制御す
る駆動制御装置５０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両を与えられた
経路に従って自動的に走行させる車両用自動走行制御装
置に係り、特に極めて追従性および安定性の高い車両用
自動走行制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、車両の走行を制御する分野に
おいては、車線変更、障害物回避行動に関する技術とし
て、例えば“特開平７−１６０９９５号公報”に示され
るように、目標の角度や障害物までの距離等からフィー
ドフォワードに操舵角を演算し設定する方式が挙げられ
る。
【０００３】また、フィードバックに操舵角を演算する
方法としては、車両偏差角と横ずれ量を入力として求め
ている。
【０００４】図２２は、操舵角をフィードバック演算で
求める方法の一例を示すブロック図である。
【０００５】すなわち、図２２に示すように、車両偏角
および横ずれ量にそれぞれゲインを掛けたものを加算す
ることで、操舵角指令を得るようにしている。
【０００６】一方、経路追従型自動走行制御に関する技
術として、例えば“特開平１０−１０５８９２号公報”
あるいは“特開平１０−１０５２３２号公報”に示され
るように、車両が走行する路面に磁気マーカーを埋め込
んで、その磁気マーカーに追従される方法がある。この
方法は、経路から離れた距離等に基づいて演算を行なう
ものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
“特開平７−１６０９９５号公報”に示される方法は、
フィードフォワードの演算部分が速度一定という条件に
のみ成立する方式であり、かつ時間管理によって操舵角
指令を出力している。
【０００８】この場合、指令通りの速度が出力されてい
ない時、車体がどのような状態になるのか予測不可能で
あり、制御としては適当でない。
【０００９】また、横ずれ量と車両偏角を用いたフィー
ドバック演算による操舵角指令は、ゲインが一定である
場合、入力を２つ使用することで、入力の大きさによっ
て出力制御値が発散する可能性があり、安定した制御を
行なうことが困難である。
【００１０】一方、後者の特開平１０−１０５８９２号
公報”あるいは“特開平１０−１０５２３２号公報”に
示される磁気マーカーを使用した方式では、磁気マーカ
ーを路面に埋め込まなければならない。また、磁気マー
カーから離れてしまった場合には、制御の続行が不可能
になる。さらに、磁気マーカーでは、正確な車両姿勢角
を検出することができない。
【００１１】本発明の目的は、自動的に操舵および速度
制御を行ない、極めて追従性および安定性の高い車両の
自動走行を実現することが可能な車両用自動走行制御装
置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に対応する発明では、制御可能な操舵装
置および駆動装置を搭載した車両を、与えられた経路に
従って自動走行させる自動走行制御装置において、車両
の仕様・諸元に関するデータを保持する記憶手段と、位
置・姿勢・速度データからなり点の情報で与えられる車
両が進行すべき経路情報を取得する経路情報取得手段
と、記憶手段により保持されたデータと、経路情報取得
手段により取得された経路情報とに基づいて、自動走行
に関する連続した直線の式と円弧の式とからなる経路
式、および速度パターンを算出する経路演算手段と、車
両の絶対位置および絶対姿勢角を把握する絶対位置・姿
勢角把握手段と、経路演算手段により算出された経路式
と、絶対位置・姿勢角把握手段により把握された車両の
絶対位置および絶対姿勢角とに基づいて、経路式に追従
するように操舵装置を制御する操舵制御手段と、経路演
算手段により算出された速度パターンと、車両の速度と
に基づいて、速度パターンに追従するように駆動装置を
制御する駆動制御装置とを備えている。
【００１３】従って、請求項１に対応する発明の車両用
自動走行制御装置においては、あらかじめ車両が進行す
べき経路情報が与えられることによって、進行すべき経
路の座標とその地点での車両の姿勢角が指示されること
により、把握された車両の絶対位置および絶対姿勢角を
フィードバック値として、車両の操舵（方向）と駆動
（速度）のフィードバック制御を行なうことで、追従性
の高い車両の自動走行を実現させることができる。これ
により、自動的に操舵および速度制御を行ない、極めて
追従性および安定性の高い車両の自動走行を実現するこ
とが可能となる。
【００１４】一方、請求項２に対応する発明では、上記
請求項１に対応する発明の車両用自動走行制御装置にお
いて、経路情報取得手段としては、車両の走行を管理
し、当該車両が進行すべき経路情報を与える管理センタ
ーと、管理センターと車両との間で双方向通信を行なう
手段と、管理センターから与えられる車両が進行すべき
経路情報を受信する手段とを備えて成り、車両から現在
の車両の位置や目的地等の情報が管理センターへ送信さ
れた場合に、目的地までの経路情報を車両へ送信するよ
うにしている。
【００１５】従って、請求項２に対応する発明の車両用
自動走行制御装置においては、車両から目的地を指定・
送信することにより、目的地までの経路で左右の旋回や
車線変更等、経路が変更になる箇所の座標やその座標で
の速度、旋回時の回転半径等の経路情報が管理センター
から送られてくる。そして、これらの経路情報から連続
した経路式を演算していく。車両は、現在の車両の位置
や目的地等の情報を管理センターへ送信することができ
る。
【００１６】また、請求項３に対応する発明では、上記
請求項１に対応する発明の車両用自動走行制御装置にお
いて、経路情報取得手段としては、車両の走行の目的地
を指定する手段と、目的地までの地図情報を保持する手
段と、保持された地図情報に基づいて、指定された目的
地までの経路を演算・選定する手段とを備えて成り、車
両の目的地が指定された場合に、当該目的地までの経路
情報を演算するようにしている。
【００１７】従って、請求項３に対応する発明の車両用
自動走行制御装置においては、目的地を指定することに
より、目的地までの経路および左右の旋回や車線変更
等、経路が変更になる箇所の座標やその座標での速度、
旋回時の回転半径等の経路情報を演算し、これらの情報
から経路式を演算していく。
【００１８】さらに、請求項４に対応する発明では、上
記請求項１に対応する発明の車両用自動走行制御装置に
おいて、操舵制御手段としては、経路演算手段により算
出された経路式に対して、現在の車両の絶対位置との偏
差である位置偏差を算出する手段と、経路演算手段によ
り算出された経路式における車両の目標姿勢角と、現在
の車両の絶対姿勢角との偏差である姿勢角偏差を算出す
る手段と、位置偏差と前記姿勢角偏差が０に近くなるよ
うに、車両のステアリング角指令を演算する手段と、車
両のステアリング角指令に対して、車両のステアリング
角を制御する手段とを備えている。
【００１９】従って、請求項４に対応する発明の車両用
自動走行制御装置においては、算出された経路式に対し
て、現在の車両の位置偏差を正確に算出すると共に車両
の姿勢角偏差を正確に算出し、それが０に近くなるよう
に車両のステアリング角指令を演算して、車両のステア
リング角を制御することができる。
【００２０】一方、請求項５に対応する発明では、上記
請求項２に対応する発明の車両用自動走行制御装置にお
いて、先行の車両に関する事故情報，道路工事情報等の
障害情報を含んだ走行軌跡情報を、履歴情報として管理
センターに送信する手段と、送信された履歴情報に基づ
いて、後続の車両に対して与える車両が進行すべき経路
情報を更新する手段とを付加している。
【００２１】従って、請求項５に対応する発明の車両用
自動走行制御装置においては、先行の車両に関する障害
情報を含んだ走行軌跡情報が、履歴情報として管理セン
ターに送信されると、管理センターではその履歴情報を
基に、後続の車両に対して与える車両が進行すべき経路
情報が更新されることにより、先行の車両に関する走行
上の障害を、後続の車両に対する走行制御に反映させ
て、突発的な事故や工事等を考慮したより信頼性の高い
車両の自動走行を実現することができる。
【００２２】また、請求項６に対応する発明では、上記
請求項２乃至請求項４のいずれか１項に対応する発明の
車両用自動走行制御装置において、経路式に追従するよ
うに操舵装置を制御し、また速度パターンに追従するよ
うに駆動装置を制御する場合のフィードバック演算に、
ファジイ推論を用いている。
【００２３】従って、請求項６に対応する発明の車両用
自動走行制御装置においては、操舵制御、駆動制御をす
る場合のフィードバック演算に、ファジイ推論を用いる
ことにより、ゲインが可変であるため、車両の位置も姿
勢角も干渉なく制御を行なうことができ、より安定した
走行制御を実現することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明では、前述した従来のフィ
ードフォワード演算を使用せず、かつフィードバック演
算を採用し、必要に応じてこのフィードバック演算にフ
ァジイ推論を用いることで、前述した前者の問題を解決
するものである。
【００２５】また、本発明では、ＧＰＳやジャイロとい
ったセンサーを使用することで、地球座標を基準とした
絶対座標系での車両の絶対位置および姿勢角を同定し、
かつ連続した経路式を得て、それに追従するような制御
系を構築することで、前述した後者の問題を解決するも
のである。
【００２６】すなわち、本発明の車両用自動走行制御装
置は、例えば位置姿勢同定システムによって自車両の絶
対位置と姿勢角を同定するようなシステムにおいて、車
両が進行すべき経路情報を取得し、この経路情報に基づ
いて自動走行に関する連続した経路式および速度パター
ンを演算し、その経路式および速度パターンに従って、
自車両に備えられた制御可能な操舵装置および駆動装置
を自動的に制御するものである。
【００２７】以下、上記のような考え方に基づく本発明
の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明す
る。
【００２８】（第１の実施の形態）図１は、本実施の形
態による車両用自動走行制御装置の構成例を示すブロッ
ク図である。
【００２９】図１において、車両１００は、制御可能な
操舵装置１０１および駆動装置１０２を備えている。
【００３０】ここで、操舵装置１０１としては、例えば
ハンドルそのものに回転モータを取り付けて、ハンドル
軸を回転させる装置や、ステアリングのピニオンギア、
またはそれに類するものを直接回転させる装置等が挙げ
られる。例えば、ハンドル軸を回転させるモータの位置
制御を行なうことで、車両１００の操舵制御を行なう。
【００３１】また、駆動装置１０２としては、例えばモ
ータ駆動の電気自動車が挙げられる。駆動が電気自動車
であるような場合、駆動装置１０２に対する指令は、モ
ータへのトルク指令となる。そして、このトルク指令を
基に、インバータ等の駆動制御を行なう。
【００３２】一方、本実施の形態の車両用自動走行制御
装置は、図１に示すように、記憶装置１０と、経路情報
取得装置２０と、経路演算装置３０と、絶対位置・姿勢
角演算装置４０と、操舵・駆動制御装置５０とから構成
しており、車両１００を与えられた経路に従って自動走
行させるものである。
【００３３】記憶装置１０は、車両１００の仕様・諸元
に関するデータを保持する。
【００３４】経路情報取得装置２０は、位置・姿勢・速
度データからなり点の情報で与えられる車両が進行すべ
き経路情報を取得する。
【００３５】経路演算装置３０は、記憶装置１０により
保持されたデータと、経路情報取得装置２０により取得
された経路情報とに基づいて、自動走行に関する連続し
た直線の式と円弧の式とからなる経路式、および速度パ
ターンを算出する。
【００３６】絶対位置・姿勢角演算装置４０は、車両１
００の絶対位置および絶対姿勢角を同定し算出する。
【００３７】操舵・駆動制御装置５０は、経路演算装置
３０により算出された経路式と、絶対位置・姿勢角演算
装置４０により把握された車両１００の絶対位置および
絶対姿勢角とに基づいて、経路式に追従するように操舵
装置１０１を制御する操舵制御機能と、経路演算装置３
０により算出された速度パターンと、車両１００の速度
とに基づいて、速度パターンに追従するように駆動装置
１０２を制御する。
【００３８】なお、上記において、記憶装置１０と、経
路情報取得装置２０と、経路演算装置３０と、絶対位置
・姿勢角演算装置４０と、操舵・駆動制御装置５０は、
少なくとも一部は、例えば一台または複数台のＰＣ（パ
ーソナルコンピュータ）、あるいはＣＰＵ，ＤＳＰ等の
演算チップと搭載した演算ボードに搭載され、あるいは
既存のナビゲーションシステム内に一体に組み込まれて
いる。
【００３９】特に、複数台のＰＣを用いる場合、例えば
車両用ネットワークを介して相互にデータ通信を可能に
構成することも可能である。
【００４０】次に、以上のように構成した本実施の形態
による車両用自動走行制御装置の作用について、図２乃
至図９を用いて説明する。
【００４１】図１において、記憶装置１０では、車両１
００の全長・全幅等のサイズや、最初回転半径等の仕様
・諸元に関するデータを保持し、このデータを経路演算
装置３０に与える。
【００４２】図２は、この記憶装置１０に保持されるデ
ータの設定例を示す概念図である。
【００４３】車両１００の仕様・諸元に関するデータと
して、車幅・軸間距離、前後のトレッドからバンパーま
での長さ、回転半径とステアリング角との相関等の情報
が設定されている。
【００４４】経路情報取得装置２０では、車両１００が
進行すべき経路情報を取得し、詳細な経路式を演算する
経路演算装置３０へ経路情報を与える。
【００４５】これらの経路情報は、例えば車両１００が
走行する路面から受け取ることや、その他の施設から受
け取ること、内部の地図情報から演算すること等が可能
である。
【００４６】経路演算装置３０では、記憶装置１０から
与えられるデータと、経路情報取得装置２０から与えら
れる車両１００が進むべき経路情報とから、自動走行に
関する連続した直線の式と円弧の式とからなる経路式、
および速度パターンを算出する。
【００４７】ここで、経路式としては、点情報としての
ｘ，ｙ座標で構成される形の経路式を生成する。そし
て、この生成された経路式、および速度パターンを、指
示経路情報として操舵・駆動制御装置５０に与える。
【００４８】絶対位置・姿勢角演算装置４０は、本発明
の位置同定手段を構成するものであり、車両１００の絶
対位置および絶対姿勢角に関するデータを同定し、この
データを操舵・駆動制御装置５０に与える。
【００４９】ここでいう絶対位置とは、レーンに対する
相対的な位置等ではなく、ある固定座標原点に対する位
置を意味している。
【００５０】例えば、街のある場所を原点とする座標系
やＧＰＳ等で用いられる地球座標系を意味する。
【００５１】また、絶対姿勢角は、例えば上述で定義さ
れた絶対位置座標系の座標軸（ＸＹ軸）に対する角度
（車体姿勢角）である。
【００５２】例えば、Ｘ軸を基準として左右（プラスマ
イナス）１８０°（あるいはπラジアン）の角度で表わ
すことができる。
【００５３】なお、この絶対位置座標系において、車両
１００の基準位置は、本実施の形態では、便宜上後輪車
軸の車幅方向の中心位置に設定されるが、本発明ではこ
れに限定されるものではなく、いずれの位置にあっても
かまわない。
【００５４】また、基準姿勢角は、本実施の形態では、
便宜上車軸に設定されるが、本発明ではこれに限定され
るものではない。
【００５５】次に、以上の作用について、より具体的に
説明する。
【００５６】図３は、上記絶対位置・姿勢演算装置４０
を構成するセンサー類を示す概要図である。
【００５７】図３に示すように、センサー類としては、
ＧＰＳ受信機４１、ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ信号受信
機４２、加速度センサ・ジャイロ４３、ＲＥＩＤ受信機
４４Ａ、ＲＦＩＤ４４Ｂ、車速センサ４５、ステアリン
グセンサ４６を備えている。
【００５８】なお、その詳細については、例えば本出願
人により既に出願されている“特願平１１−２８３５７
０号に記載されている。
【００５９】操舵・駆動制御装置５０では、絶対位置・
姿勢角演算装置４０から与えられる車両１００の絶対位
置および絶対姿勢角に関するデータと、経路演算装置３
０から与えられる指示経路情報とを用いて、指示経路通
りに自動走行するように、車両１００に搭載された操舵
装置１０１および駆動装置１０２に対して位置、速度お
よび操舵角を制御し、これにより車両１００の自動操舵
・駆動制御を行なう。
【００６０】図４は、上記経路情報取得装置２０が取得
する経路情報の一例を示す概念図である。なお、図４に
示した例は、左旋回時の例である。
【００６１】初期位置座標（ＸIni ，ＹIni ）とその座
標での姿勢角θIni ，速度ＶIni 、目標位置座標（Ｘ
Tar ，ＹTar ）とその座標での姿勢角θTar ，速度Ｖ
Tar、および回転半径Ｒが得られるとする。
【００６２】図５に示した車線変更時の経路情報も同様
である。座標・姿勢角情報は、絶対位置座標で表記され
る。
【００６３】このような情報が得られた時、経路を式で
表わし、操舵・駆動制御装置５０への指示経路情報の保
持・供給を簡便にする。
【００６４】演算例を以下に示す。
【００６５】すなわち、座標と姿勢角が与えられると、
その時の進行経路を直線の式で表わすことができる。
【００６６】
【数１】
【００６７】初期座標と、目標座標による直線の式の交
点（Ｘcp，Ｙcp）を求め、そこから回転半径に相当する
円弧経路の旋回開始点、終了点を演算する。
【００６８】交点から開始点までの距離Ｌcpは、（３）
式で表わすことができる。
【００６９】
【数２】
【００７０】直線（１）上にあり、交点から距離Ｌcpの
点が開始座標（ＸO ，ＹO ）直線（２）上にあり、交点
から距離Ｌcpの点が終了座標（ＸT ，ＹT ）図４に示し
た経路が、図６に示されるような直線の式と円弧の式と
で表わされる。
【００７１】また、図５に示されるような車線変更時の
経路では、以下のように経路を求める。
【００７２】図７に示すように、経路は図６の場合と同
様に、直線の式と円弧の式とで表わされる。
【００７３】初期位置および目標位置から、２つの直線
の間の距離ｄを求める。
【００７４】初期座標（ＸIni ，ＹIni ）、および目標
座標（ＸTar ，ＹTar ）を通る直線を求め、その時のｘ
軸に対する角度θtempと２点の距離Ｌとから、直線間の
距離ｄを求めることができる。
【００７５】初期座標、目標座標の２点を通る直線は、
上記（１）式で求められる。
【００７６】
【数３】
【００７７】初期位置および目標位置の中点座標
（Ｘm ，Ｙm ）を求める。この中点座標を経路変更点２
とする。
【００７８】旋回開始点、終了点を求める。
【００７９】（６）式が成立することから、（７）式の
ように開始座標（ＸO ，ＹO ）を求めることができる。
【００８０】
【数４】
【００８１】また、旋回角度は同じであることから、旋
回終了座標（ＸT ，ＹT ）は（８）式から求められる。
【００８２】
【数５】
【００８３】このように、経路を直線と円弧とで表わす
ことにより、経路のパターンをテーブル化することな
く、位置に対する車両１００の姿勢角を得ることができ
る。
【００８４】この経路に追従するように、車両１００を
制御する。
【００８５】速度に関しては、例えば初期座標Ｖｏ＝５
ｋｍ／ｈで走行し、目標座標では０ｋｍ／ｈとなるよう
に指示された時、図８に示すような速度パターンを作成
する。
【００８６】例えば、減速度βはあらかじめ規定する
か、あるいは外部から受信する信号に含めるものとす
る。その時、減速を開始する位置は、目標座標から
（９）式で表わされる距離Ｘだけ離れているところとな
る。
【００８７】
【数６】
【００８８】目標座標まであと距離Ｘのところにきた
ら、減速パターンに追従するようにする。
【００８９】上述のようにして、経路と速度の指令が演
算されるため、これを指示目標値として追従させるよう
に、車両１００のステアリング角と速度を制御する。
【００９０】図９は、操舵・速度制御装置５０における
制御構成例を示すブロック図である。
【００９１】図９において、経路式・速度パターン保持
部５１では、経路演算装置３０から与えられる経路式、
および速度パターンを保持する。
【００９２】経路式に対して、現在の車両１００の位置
を入力することで、車両１００の位置に対する経路式が
選択され、また速度の指令が出力される。
【００９３】経路式Ｙ＝Ｆｎ（Ｘ）と現在の車両１００
の位置、姿勢角を比較することで、車両のステアリング
角指令演算部５２においてステアリング角指令δ* を演
算する。
【００９４】このステアリング角指令δ* と実際のステ
アリング角δとを用いてステアリング角制御５３を行な
い、操舵装置１０１に対する指令を演算する。
【００９５】なお、車両１００において、ステアリング
角とハンドル角はほぼ一対一になっているため、ハンド
ル角指令として変換することも可能である。
【００９６】速度制御部５４では、速度指令Ｖ* と実際
の車両１００の速度Ｖとを比較し、速度Ｖが速度指令Ｖ
*に追従するような速度を出力するように、駆動装置１
０２への指令を演算する。
【００９７】以上のようにして、経路情報が与えられた
場合、車両１００の絶対位置・姿勢角を同定し、連続し
た経路式および速度パターンを演算し、経路式および速
度パターンに従った操舵・速度制御を行なうことがで
き、追従性および安定性の高い車両１００の自動走行を
実現することができる。
【００９８】上述したように、本実施の形態による車両
用自動走行制御装置では、車両１００の絶対位置および
絶対姿勢角を得、車両１００が進行すべき経路情報を取
得し、この経路情報に基づいて自動走行に関する連続し
た経路式および速度パターンを演算し、この経路式およ
び速度パターンに追従するようにフィードバック演算に
より、操舵装置１０１による方向制御および駆動装置１
０２による速度制御を行なうようにしているので、自動
的に操舵および速度制御を行ない、極めて追従性および
安定性の高い車両の自動走行を実現することが可能とな
る。
【００９９】（第２の実施の形態）図１０は、本実施の
形態による車両用自動走行制御装置の要部構成例を示す
概要図であり、図１と実質的に同一要素には同一符号を
付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について
のみ述べる。
【０１００】すなわち、本実施の形態では、前述した第
１の実施の形態の車両用自動走行制御装置における経路
情報取得装置２０として、車両１００の走行を管理し、
車両１００が進行すべき経路情報を与える管理センター
２００と、管理センター２００と車両１００との間で双
方向通信を行なう伝送回線等の通信手段と、管理センタ
ー２００から与えられる車両１００が進行すべき経路情
報を受信する手段とを備えて構成し、車両１００から現
在の車両の位置や目的地等の情報が管理センター２００
へ送信された場合に、上記目的地までの経路情報を車両
１００へ送信するようにしている。
【０１０１】なお、図１０は、町中での車両１００の自
動走行をモデル化して示したものである。
【０１０２】次に、以上のように構成した本実施の形態
による車両用自動走行制御装置においては、車両１００
から目的地を指定・送信することにより、目的地までの
経路で左右の旋回や車線変更等、経路が変更になる箇所
の座標やその座標での速度、旋回時の回転半径等の経路
情報が、管理センター２００から送られてくる。
【０１０３】そして、これらの経路情報から連続した経
路式を演算していく。車両１００は、現在の車両の位置
や目的地等の情報を管理センター２００へ送信すること
ができる。
【０１０４】すなわち、目的地への経路が多数考えられ
る場合、車両１００の乗員が目的地を指定した場合に、
図１１に経路情報伝達例を示すように、車両１００の走
行を管理する管理センター２００が適切な経路を指定
し、その経路情報を車両１００に送信する。
【０１０５】これにより、車両１００は、前述したよう
な要領で、目的地までの経路式および速度パターンを演
算して自動走行を行なうことができる。
【０１０６】なお、目的地を指定する方法としては、住
所を指示すること、目標の建物名・場所名を指示するこ
と、地図上の点を指定すること等が挙げられる。
【０１０７】（第３の実施の形態）本実施の形態では、
前述した第１の実施の形態の車両用自動走行制御装置に
おける経路情報取得装置２０として、車両１００の走行
の目的地を指定する手段と、上記目的地までの地図情報
を保持する手段と、保持された地図情報に基づいて、指
定された目的地までの経路を演算・選定する手段とを備
えて構成し、車両１００の目的地が指定された場合に、
当該目的地までの経路情報を演算するようにしている。
【０１０８】次に、以上のように構成した本実施の形態
による車両用自動走行制御装置においては、目的地を指
定することにより、目的地までの経路および左右の旋回
や車線変更等、経路が変更になる箇所の座標やその座標
での速度、旋回時の回転半径等の経路情報を演算し、こ
れらの情報から経路式を演算していく。
【０１０９】すなわち、図１２は、車載用ナビゲーショ
ンシステム画面の一例を示す図であり、このような地図
情報に対して、目的地を指定する。
【０１１０】なお、目的地を指定する方法としては、住
所を指示すること、目標の建物名・場所名を指示するこ
と、地図上の点を指定すること等が挙げられる。
【０１１１】すると、図１３に示すように、指定された
目的地に対して、目的地までの経路を選択し、それに対
して連続した経路式で車両１００の進行すべき経路を演
算する。
【０１１２】経路式が与えられることで、車両１００
は、前述したような要領で、自動走行を行なうことがで
きる。
【０１１３】（第４の実施の形態）図１４は本実施の形
態による車両用自動走行制御装置における操舵・駆動制
御装置５０の操舵制御機能の構成例を示すブロック図、
図１５は同図１４におけるステアリング角指令演算部５
２の詳細な構成例を示すブロック図であり、図１および
図９と実質的に同一要素には同一符号を付してその説明
を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０１１４】すなわち、本実施の形態では、図１５に示
すように、ステアリング角指令演算部５２を、距離偏差
・姿勢角偏差演算部５２Ａと、ステアリング角指令演算
部５２Ｂとから構成している。
【０１１５】距離偏差・姿勢角偏差演算部５２Ａは、前
記経路演算装置３０により算出された経路式に対して、
現在の車両１００の絶対位置との偏差である位置偏差を
算出すると共に、前記経路演算装置３０により算出され
た経路式における車両１００の目標姿勢角と、現在の車
両１００の絶対姿勢角との偏差である姿勢角偏差を算出
する。
【０１１６】ステアリング角指令演算部５２Ｂは、これ
らの位置偏差と姿勢角偏差が０に近くなるように、車両
のステアリング角指令を演算し、前記ステアリング角制
御部５３に対して出力する。
【０１１７】次に、以上のように構成した本実施の形態
による車両用自動走行制御装置においては、距離偏差・
姿勢角偏差演算部５２Ａの距離偏差では、経路式と現在
の車両１００の位置からステアリング角指令を演算する
ために、現在の車両１００の位置および姿勢角と連続し
た経路式との距離の偏差および姿勢角を求める。
【０１１８】例えば、図１６に示すように、円弧で表わ
される目標経路であれば、目標経路に対する距離偏差Δ
ｄは、目標経路式Ｙ＝Ｆｎ（Ｘ）の中心座標（Ｘc ，Ｙ
c ）と現在の車両座標（Ｘr ，Ｙr ）を通る直線［１］
を求め、直線［１］と目標経路の交点（Ｘnear，
Ｙnear）と車両座標（Ｘr ，Ｙr ）との距離から求めら
れる。
【０１１９】また、姿勢角偏差Δθは、上述の直線
［１］に直交する直線［２］からの傾きから演算される
目標経路上の交点（Ｘnear，Ｙnear）における姿勢角指
令と、現在の車両１００の姿勢角θとの差から求めるこ
とができる。
【０１２０】例えば、図１７に示すように、直線で表わ
される目標経路であれば、目標経路に対する距離偏差Δ
ｄは、目標経路式Ｙ＝Ｆｎ（Ｘ）に直交し現在車両座標
（Ｘ r ，Ｙr ）を通る直線［３］と、目標経路との交点
（Ｘnear，Ｙnear）との距離から求めることができる。
【０１２１】そして、上記の２つの変数、すなわち距離
偏差と姿勢角偏差を用いて、両変数が０になるように車
両１００のステアリング角指令を演算する。
【０１２２】この場合、車両１００のステアリング角指
令を演算する方法としては、例えば図１８に示すような
２入力ファジイ推論手法が挙げられる。
【０１２３】このファジイ推論手法を用いたフィードバ
ック演算では、ゲインが可変であるため、車両１００の
位置も姿勢角も干渉なく制御を行なうことができ、より
安定した走行制御を実現することが可能となる。
【０１２４】なお、本発明では、ファジイに関する手法
を限定しないが、例えば図１９に示すような形で前件部
メンバーシップ関数を設定し、図２０に示すようなルー
ルテーブルを使用することも可能である。
【０１２５】ここで、Ｎ＿ｌｅｎｇｔｈは距離偏差負
値、Ｚ＿ｌｅｎｇｔｈは距離偏差零値、Ｐ＿ｌｅｎｇｔ
ｈは距離偏差正値、同様に、Ｎ＿ａｎｇｌｅは姿勢角偏
差負値、Ｚ＿ａｎｇｌｅは姿勢角偏差零値、Ｐ＿ａｎｇ
ｌｅは姿勢角偏差正値を、それぞれ表わしている。
【０１２６】また、図２０に示すように表わされる変数
の意味は、Ｎｅｇａｔｉｖｅ＿Ｂｉｇ（負値大）、Ｎｅ
ｇａｔｉｖｅ＿Ｓｍａｌｌ（負値小）、Ｚｅｒｏ
（零）、Ｐｏｓｉｔｉｖｅ＿Ｓｍａｌｌ（正値小）、Ｐ
ｏｓｉｔｉｖｅ＿Ｂｉｇ（正値大）を意味し、ここでは
例として、比較する２つの状態の最小値を選択し、後件
部メンバーシップの最大値を決定することから、Ｍｉｎ
−Ｍａｘ法を用いている。
【０１２７】これにより、図２１に示すような後件部メ
ンバーシップ関数ｆ（ｘ）を求める。ファジイ推論の出
力は、関数の和集合すなわち面積に等しくなる。
【０１２８】ただし、これでは数値としての意味を持た
ないため、代表値を演算し、出力としてステアリング角
指令δ* を得る。
【０１２９】そして、このようにして得られたステアリ
ング角指令δ* と実際のステアリング角δとを用いてス
テアリング角制御５３を行ない、操舵装置１０１に対す
る指令を演算する。
【０１３０】車両１００において、ステアリング角とハ
ンドル角はほぼ一対一になっているため、ハンドル角指
令として変換することも可能である。
【０１３１】（その他の実施の形態）前述した第２の実
施の形態の車両用自動走行制御装置において、先行の車
両に関する事故情報，道路工事情報等の障害情報を含ん
だ走行軌跡情報を、履歴情報として管理センター２００
に送信する手段と、この送信された履歴情報に基づい
て、後続の車両に対して与える車両が進行すべき経路情
報を更新する手段とを付加する構成としてもよい。
【０１３２】本実施の形態による車両用自動走行制御装
置においては、先行の車両１００に関する障害情報を含
んだ走行軌跡情報が、履歴情報として管理センター２０
０に送信されると、管理センター２００ではその履歴情
報を基に、後続の車両１００に対して与える車両が進行
すべき経路情報が更新されることにより、先行の車両１
００に関する走行上の障害を、後続の車両１００に対す
る走行制御に反映させて、突発的な事故や工事等を考慮
したより信頼性の高い車両の自動走行を実現することが
可能となる。
【０１３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の車両用自
動走行制御装置によれば、車両の絶対位置および絶対姿
勢角を得、車両が進行すべき経路情報を取得し、この経
路情報に基づいて自動走行に関する連続した経路式およ
び速度パターンを演算し、この経路式および速度パター
ンに追従するように、操舵装置による方向制御および駆
動装置による速度制御を行なうようにしているので、自
動的に操舵および速度制御を行ない、極めて追従性およ
び安定性の高い車両の自動走行を実現することが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車両用自動走行制御装置の第１の
実施の形態を示すブロック図。
【図２】同第１の実施の形態の車両用自動走行制御装置
における車両の仕様と諸元の一例を示す概念図。
【図３】同第１の実施の形態の車両用自動走行制御装置
における位置姿勢同定のセンサー類の構成例を示す概要
図。
【図４】同第１の実施の形態の車両用自動走行制御装置
における経路情報の一例（左旋回時）を示す図。
【図５】同第１の実施の形態の車両用自動走行制御装置
における経路情報の一例（車線変更時）を示す図。
【図６】同第１の実施の形態の車両用自動走行制御装置
における連続した経路式の一例（左旋回時）を示す図。
【図７】同第１の実施の形態の車両用自動走行制御装置
における連続した経路式の一例（車線変更時）を示す
図。
【図８】同第１の実施の形態の車両用自動走行制御装置
における速度パターンの一例を示す図。
【図９】同第１の実施の形態の車両用自動走行制御装置
における自動走行制御の一例を示すブロック図。
【図１０】本発明による第２の実施の形態の車両用自動
走行制御装置の要部構成例を示す概要図。
【図１１】同第２の実施の形態の車両用自動走行制御装
置における経路情報伝達の一例を示す概要図。
【図１２】本発明による第３の実施の形態の車両用自動
走行制御装置における経路情報伝達の一例を示す概要
図。
【図１３】本発明による第３の実施の形態の車両用自動
走行制御装置における経路情報伝達の一例を示す概要
図。
【図１４】本発明による第４の実施の形態の車両用自動
走行制御装置における操舵・駆動制御装置５０の操舵制
御機能の構成例を示すブロック図。
【図１５】同第４の実施の形態の車両用自動走行制御装
置におけるステアリング角指令演算部５２の詳細な構成
例を示すブロック図。
【図１６】同第４の実施の形態の車両用自動走行制御装
置における経路式との距離偏差および姿勢角偏差の関係
（円弧経路）を示す概念図。
【図１７】同第４の実施の形態の車両用自動走行制御装
置における経路式との距離偏差および姿勢角偏差の関係
（直線経路）を示す概念図。
【図１８】同第４の実施の形態の車両用自動走行制御装
置におけるステアリング角指令δ * の演算例を示すブロ
ック図。
【図１９】同第４の実施の形態の車両用自動走行制御装
置におけるファジイ手法前件部メンバーシップ関数の設
定例を示す図。
【図２０】同第４の実施の形態の車両用自動走行制御装
置におけるファジイ手法ルールテーブルの一例を示す
図。
【図２１】同第４の実施の形態の車両用自動走行制御装
置におけるファジイ手法後件部メンバーシップ関数の設
定例を示す図。
【図２２】操舵角をフィードバックで求める従来方式の
一例を示すブロック図。
【符号の説明】
１００…車両、 １０…記憶装置、 ２０…経路情報取得装置、 ３０…経路演算装置、 ４０…絶対位置・姿勢角演算装置、 ４１…ＧＰＳ受信機、 ４２…ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ信号受信機、 ４３…加速度センサ・ジャイロ、 ４４Ａ…ＲＥＩＤ受信機、 ４４Ｂ…ＲＦＩＤ、 ４５…車速センサ、 ４６…ステアリングセンサ、 ５０…操舵・駆動制御装置、 １０１…操舵装置、 １０２…駆動装置 ５１…経路式・速度パターン保持部、 ５２…ステアリング角指令演算部、 ５３…ステアリング角制御部、 ５４…速度制御部、 ５２Ａ…距離偏差・姿勢角偏差演算部、 ５２Ｂ…ステアリング角指令演算部。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｃ 21/10 Ｇ０１Ｃ 21/10 Ｇ０８Ｇ 1/09 Ｇ０８Ｇ 1/09 Ｆ Ｐ 1/0969 1/0969 1/137 1/137 // Ｂ６２Ｄ 101:00 Ｂ６２Ｄ 101:00 103:00 103:00 111:00 111:00 113:00 113:00 137:00 137:00 Ｆターム(参考） 2F029 AA02 AB01 AB07 AB12 AC02 AC14 3D032 CC20 DA04 DA22 DA23 DA25 DA29 DA32 DA87 DA88 DD02 DD06 DD11 DD17 EA01 EB04 EC34 GG01 5H180 AA01 BB04 BB19 EE15 FF05 FF12 FF13 FF23 FF27 FF32 5H301 AA03 AA10 BB20 CC03 CC06 CC08 DD01 DD07 DD17 FF08 FF11 GG14 GG17 HH01 HH02 HH03 HH15 JJ02 KK08 KK18 KK19 9A001 BB06 CC02 FF07 JJ78 KK32

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 制御可能な操舵装置および駆動装置を搭
    載した車両を、与えられた経路に従って自動走行させる
    自動走行制御装置において、前記車両の仕様・諸元に関
    するデータを保持する記憶手段と、位置・姿勢・速度デ
    ータからなり点の情報で与えられる前記車両が進行すべ
    き経路情報を取得する経路情報取得手段と、前記記憶手
    段により保持されたデータと、前記経路情報取得手段に
    より取得された経路情報とに基づいて、自動走行に関す
    る連続した直線の式と円弧の式とからなる経路式、およ
    び速度パターンを算出する経路演算手段と、 前記車両の絶対位置および絶対姿勢角を把握する絶対位
    置・姿勢角把握手段と、 前記経路演算手段により算出された経路式と、前記絶対
    位置・姿勢角把握手段により把握された車両の絶対位置
    および絶対姿勢角とに基づいて、前記経路式に追従する
    ように前記操舵装置を制御する操舵制御手段と、 前記経路演算手段により算出された速度パターンと、前
    記車両の速度とに基づいて、前記速度パターンに追従す
    るように前記駆動装置を制御する駆動制御装置と、 を備えて成ることを特徴とする車両用自動走行制御装
    置。
  2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の車両用自動走行制
    御装置において、前記経路情報取得手段としては、 前記車両の走行を管理し、当該車両が進行すべき経路情
    報を与える管理センターと、 前記管理センターと前記車両との間で双方向通信を行な
    う手段と、 前記管理センターから与えられる車両が進行すべき経路
    情報を受信する手段とを備えて成り、 前記車両から現在の車両の位置や目的地等の情報が管理
    センターへ送信された場合に、前記目的地までの経路情
    報を車両へ送信するようにしたことを特徴とする車両用
    自動走行制御装置。
  3. 【請求項３】 前記請求項１に記載の車両用自動走行制
    御装置において、前記経路情報取得手段としては、 前記車両の走行の目的地を指定する手段と、 前記目的地までの地図情報を保持する手段と、 前記保持された地図情報に基づいて、前記指定された目
    的地までの経路を演算・選定する手段とを備えて成り、 前記車両の目的地が指定された場合に、当該目的地まで
    の経路情報を演算するようにしたことを特徴とする車両
    用自動走行制御装置。
  4. 【請求項４】 前記請求項１に記載の車両用自動走行制
    御装置において、前記操舵制御手段としては、前記経路
    演算手段により算出された経路式に対して、現在の車両
    の絶対位置との偏差である位置偏差を算出する手段と、
    前記経路演算手段により算出された経路式における車両
    の目標姿勢角と、現在の車両の絶対姿勢角との偏差であ
    る姿勢角偏差を算出する手段と、 前記位置偏差と前記姿勢角偏差が０に近くなるように、
    前記車両のステアリング角指令を演算する手段と、 前記車両のステアリング角指令に対して、前記車両のス
    テアリング角を制御する手段と、 を備えて成ることを特徴とする車両用自動走行制御装
    置。
  5. 【請求項５】 前記請求項２に記載の車両用自動走行制
    御装置において、 先行の車両に関する事故情報，道路工事情報等の障害情
    報を含んだ走行軌跡情報を、履歴情報として前記管理セ
    ンターに送信する手段と、前記送信された履歴情報に基
    づいて、後続の車両に対して与える車両が進行すべき経
    路情報を更新する手段と、 を付加して成ることを特徴とする車両用自動走行制御装
    置。
  6. 【請求項６】 前記請求項１乃至請求項４のいずれか１
    項に記載の車両用自動走行制御装置において、 前記経路式に追従するように操舵装置を制御し、また前
    記速度パターンに追従するように駆動装置を制御する場
    合のフィードバック演算に、ファジイ推論を用いるよう
    にしたことを特徴とする車両用自動走行制御装置。
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