JP2720630B2 - 自律走行車の操舵制御装置 - Google Patents

自律走行車の操舵制御装置

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JP2720630B2
JP2720630B2 JP3129097A JP12909791A JP2720630B2 JP 2720630 B2 JP2720630 B2 JP 2720630B2 JP 3129097 A JP3129097 A JP 3129097A JP 12909791 A JP12909791 A JP 12909791A JP 2720630 B2 JP2720630 B2 JP 2720630B2
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彰 服部
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、走行路を自動的に走
行する自律走行車の操舵制御装置に関し、特に走行路の
曲線部における操舵制御技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の自律走行車における操舵制御装置
としては、例えば、特開平2−270005号公報に記
載されたものがある。上記の操舵制御装置においては、
車両前部に設置したビデオカメラで前方の光景を撮像
し、撮像画像中における走行路を示す標識すなわち道路
端やセンタラインを示す白線を検出し、その白線に沿っ
て走行するように操舵角を制御する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の操
舵制御装置においては、車両が走行する走行路のレイア
ウト(マップ)を予め車両内の記憶装置に記憶してお
き、その記憶にしたがって、予め設定された走行路を走
行するものであり、次の曲線路の曲率半径は予め判かっ
ており、その曲率に対応して操舵するようになってい
る。そのため、次の曲線路の曲率が判っていない任意の
走行路を走行する場合には、限定された操舵角でしか操
舵制御をすることが出来ないので、滑らかな操舵制御を
行なうことが困難である、という問題があった。
【0004】この発明は、上記のような従来技術の問題
を解決するためになされたものであり、任意の曲率の曲
線路を含む走行路を滑らかに走行することの出来る自律
走行車の操舵制御装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、本発明においては、撮像装
置(例えばビデオカメラ)によって撮像した車両前方の
画像に基づいて、当該車両から所定距離前の点から車両
進行方向に直角方向の走行路を示す標識(例えば道路端
やセンターラインを示す白線)までの距離および接線角
からなる標識情報(白線情報)を検出する。また、予め
複数の基準曲率半径Rを設定しておき、測定した曲率半
径rに対する各基準曲率半径Rの信頼度をファジィ演算
によって算出する。また、予め複数の基準曲率半径Rに
おける操舵角演算の回帰関数式を備え、上記回帰関数式
を用い、測定値から得られる値によって各基準曲率半径
における操舵角θ(R)を求め、それらの操舵角θ(R)
の値に上記の信頼度による重み付け計算を行なうことに
より、そのときの走行路曲線の曲率半径rに適合した操
舵角の値Tを求めるように構成したものである。
【0006】
【作用】上記のように本発明においては、実測した車両
前方の走行路の曲率半径rが予め設定しておいた複数の
基準曲率半径Rのどれにどの程度近似しているかをファ
ジィ演算による信頼度として求め、また、回帰関数式を
用いて求めた車両前方の当該点における各基準曲率半径
の操舵角θ(R)に対して、上記の信頼度による重み付
け計算を行なうことによって操舵角を求めている。その
ため、予め車両前方の曲線路の曲率が与えられていなく
とも、曲線路をなめらかな操舵制御を行いながら走行す
ることが出来る。また、一定の曲率の曲線路に限らず、
曲率が複雑に変化する曲線路でも操舵制御することが出
来る。
【0007】
【発明の実施例】図1は、本発明の一実施例のブロック
図であり、図2は、ビデオカメラの取付け位置を示す自
律走行車の側面図である。図2に示すごとく、自律走行
車1の前端部にはビデオカメラ2が取り付けられてい
る。また、走行路の両端には走行路を示す標識となる白
線3が引かれており、ビデオカメラ2でこの白線3を検
出し、詳細を後述するごとき操舵制御を行なうことによ
り、白線3に沿った経路を自動的に走行するものであ
る。
【0008】また、図1に示す装置は、撮像手段(ビデ
オカメラ)101、画像処理手段102、記憶手段10
3、操舵制御手段104およびステアリング駆動手段1
05から構成されている。ビデオカメラ101は、図2
に示すように、走行車の前端部に取り付けられ、車両前
方の光景を撮像し、電気信号に変換して出力する。画像
処理手段102は、ビデオカメラ101で撮像した画像
に基づいて、当該車両から所定距離L前の点から車両進
行方向に直角方向の走行路を示す白線までの距離および
接線角(白線の接線と車両の進行方向との成す角)から
なる白線情報を検出する。記憶手段103は、複数の基
準曲率半径Rの値をファジィ集合として記憶し、かつ、
上記複数の基準曲率半径Rにおける操舵角演算の回帰関
数式を記憶しているものである。なお、ファジィ集合お
よび回帰関数式については後述する。
【0009】操舵制御手段104は、画像処理手段10
2で得た白線情報と記憶手段103に記憶していた値と
を入力し、上記白線情報から走行路の当該点における曲
率半径rを算出し、その曲率半径rに対する各基準曲率
半径Rの信頼度をファジィ演算によって算出し、また、
上記回帰関数式を用い、上記白線情報から得られる値に
よって当該点における各基準曲率半径Rごとの操舵角θ
(R)を求め、それらの操舵角θ(R)の値に上記の信頼
度による重み付け計算を行なうことにより、そのときの
走行路曲線の曲率半径rに適合した操舵角の値Tを求め
る。なお、この演算の内容は後述する。
【0010】ステアリング駆動手段105は、操舵制御
手段104で求めた操舵角に応じてアクチュエータを作
動させ、ステアリング装置を駆動する。なお、上記の画
像処理手段102、記憶手段103および操舵制御手段
104の部分は、例えばマイクロコンピュータを用いて
構成することが出来る。
【0011】次に作用を説明する。図3は、本発明の作
用を説明するための平面図である。図3において、車両
1の正面前方のA点までの距離y1と、A点から車両進
行方向に直角方向に引いた線と白線3との交点(A'
点)までの距離x1と、上記のA'点における接線角α1
(A'点における白線3の接線と車両進行方向との成す
角)とを車両前方のA点における白線情報A(x1
1、α1)とし、同じく距離y2のB点における白線情
報をB(x2、y2、α2)とする。上記のように、ビデオ
カメラ2の中心を0とするx−y座標系における座標点
と白線3の接線角との情報を用いると、白線3の曲率半
径rは下記(数1)式で求めることが出来る。
【0012】
【数1】
【0013】一方、複数の基準曲率半径Rの値、例えば
R=5m、10m、15m、20m、…の値がファジィ
集合Set(R)(R=5、10、15、20、…)とし
て記憶されている。そして、前記(数1)式で計算され
た曲率半径rが基準曲率半径Rの各集合にどの程度の信
頼度μ(μ=0〜1)で対応しているかを算出する。例
えば、図4に一例を示すように、r=R0とした場合、 μset( 5、R0)=0 μset(10、R0)=0.4 μset(15、R0)=0.7 μset(20、R0)=0 μset(25、R0)=0 と信頼度が算出される。したがって、このときの曲線部
の曲率半径r=R0は、曲率半径10mの信頼度が0.
4、曲率半径15mの信頼度が0.7であることが判
る。
【0014】一方、図3に示すように、車両前方Ln
(ただしy1≦Ln≦y2)の注視点Cにおける白線3ま
での距離knを画像処理の白線情報によって検出し、こ
れを用いて操舵角θ(R)(R=5、10、15、2
0、…)を算出する。このθ(R)は、車両前方の曲線
の曲率半径がR(例えばR=5、10、15、20m、
……)のときの白線距離情報k(過去のk値も含む)を
用いた線形式で表わされた制御式で求められ、その係数
は、重回帰分析によって推定される。すなわち、上記の
操舵角θ(R)は、基準曲率半径Rのときに有効に操舵
制御できる値であり、下記(数2)式で示される。 θ(R)=f(k0,k-1、k-2)=α・k0+β・k-1+γ・k-2+δ…(数2) 上式において、入力値としては、現在の白線距離情報
0、1制御周期前の値k-1、および2制御周期前の値
-2を用いた。なお、重回帰式の中では入力情報を無数
に定義できるが、実験の結果、現在および過去(1)と
過去(2)で十分であることが確認されている。また、
重回帰分析に関しては「“工業における多変量データの
解析”奥野忠一著 日本科学技術連盟 発行」などに記
載されている。
【0015】上記の(数2)式は、t0秒後の操舵角θ
(R)を示す関係式(回帰関数式f)であり、複数の基
準曲率半径Rのそれぞれに応じて予め重回帰分析によっ
て係数α、β、γ、δを推定させておく。すなわち、
α、β、γ、δの値は各基準曲率半径(R=5、10、
15、20m、…)毎に予め推定させておいた値を用い
る。したがってθ(R)の値は、各基準曲率半径毎の値
(この値をθ5、θ10、θ15、θ20、…と示す)が得ら
れる。上記の操舵角θ(R)の数値は、実際の曲率半径
rに近い基準曲率半径Rの場合ほど信頼度が1.0に近
く、rとR値とが離れていればいるほど信頼度は0に近
くなる。したがって、上記の操舵角θ(R)の値と前に
図4で説明した曲率半径の信頼度μとを用いて重み付け
計算を行なうことにより、実際の曲率半径に適した操舵
角Tを算出することが出来る。例えば、前記図4の例で
は、曲率半径10mの信頼度が0.4、曲率半径15m
の信頼度が0.7であり、その他の信頼度は0であるか
ら、重み付け演算の式として後記図5に示す式を用いれ
ば、 T=(0.4×θ10+0.7×θ15)/(0.4+0.7) となる。なお、上記の操舵角Tの値は、各演算周期ごと
に次々に演算されるので、後記図5に示す式ではTn
示している。
【0016】上記のように、本実施例においては、予め
複数の基準曲率半径Rを設定しておき、測定した曲率半
径rに対する各基準曲率半径Rの信頼度をファジィ演算
によって算出し、また、予め複数の基準曲率半径Rにお
ける操舵角演算の回帰関数式を備え、上記回帰関数式を
用い、測定値から得られる値によって各基準曲率半径に
おける操舵角θ(R)を求め、それらの操舵角θ(R)の
値に上記の信頼度による重み付け計算を行なうことによ
り、そのときの走行路曲線の曲率半径rに適合した操舵
角の値Tを求めるように構成したものである。
【0017】なお、走行路の直線部分を走行する場合
は、図3のx1の値を所定の基準距離に一致させるよう
に操舵角を制御すればよい。
【0018】次に、図5は、各演算周期ごとの演算処理
を示すフローチャートである。図5において、knは今
回の演算における白線までの距離情報、kn-1は1制御
周期前の値、kn-2は2制御周期前の値を示す。
【0019】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、測定した曲率半径rに対する各基準曲率半径Rの
信頼度をファジィ演算によって算出し、また、回帰関数
式を用いて各基準曲率半径における操舵角θ(R)を求
め、それらの操舵角θ(R)の値に上記の信頼度による
重み付け計算を行なうことによって、そのときの走行路
曲線の曲率半径rに適合した操舵角の値Tを求めるよう
に構成したことにより、予め車両前方の曲線路の曲率が
与えられていなくとも、曲線路をなめらかな操舵制御を
行いながら走行することが出来る。また、一定の曲率の
曲線路に限らず、曲率が複雑に変化する曲線路でも操舵
制御することが出来る、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のブロック図。
【図2】ビデオカメラの取付け位置を示す車両の側面
図。
【図3】本発明の実施例の作用を説明するための平面
図。
【図4】ファジィ関数の一実施例を示す特性図。
【図5】本発明の演算処理の一実施例を示すフローチャ
ート。
【符号の説明】
1…車両 2…ビデオカメラ 3…白線 101…撮像手段(ビデオカメラ) 102…画像処理手段 103…記憶手段 104…操舵制御手段 105…ステアリング駆動手段

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】撮像手段と、画像処理手段と、記憶手段
    と、操舵制御手段と、ステアリング駆動手段とを有し、
    上記撮像装置は、走行車の前端部に取り付けられ、車両
    前方の光景を撮像し、電気信号に変換して出力するもの
    であり、上記画像処理手段は、上記撮像装置で撮像した
    画像に基づいて、当該車両から所定距離前の点から車両
    進行方向に直角方向の走行路を示す標識までの距離およ
    び接線角からなる標識情報を検出するものであり、上記
    記憶手段は、複数の基準曲率半径Rの値をファジィ集合
    として記憶し、かつ、上記複数の基準曲率半径Rにおけ
    る操舵角演算の回帰関数式を記憶しているものであり、
    上記操舵制御手段は、上記画像処理手段で得た標識情報
    と上記記憶手段に記憶していた値とを入力し、上記標識
    情報から走行路の当該点における曲率半径rを算出し、
    その曲率半径rに対する各基準曲率半径Rの信頼度をフ
    ァジィ演算によって算出し、また、上記回帰関数式を用
    い、上記標識情報から得られる値によって当該点におけ
    る各基準曲率半径Rごとの操舵角θ(R)を求め、それ
    らの操舵角θ(R)の値に上記の信頼度による重み付け
    計算を行なうことにより、そのときの走行路曲線の曲率
    半径rに適合した操舵角の値Tを求めるものであり、上
    記ステアリング駆動手段は、上記操舵制御手段で求めた
    操舵角Tに応じてステアリング装置を駆動するものであ
    る、自律走行車の操舵制御装置。
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JP5412890B2 (ja) * 2009-03-10 2014-02-12 株式会社安川電機 移動体及び移動体の制御方法並びに移動体システム
JP5783204B2 (ja) * 2013-05-01 2015-09-24 トヨタ自動車株式会社 運転支援装置および運転支援方法

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