JPH03265007A - 自動走行装置 - Google Patents
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- JPH03265007A JPH03265007A JP2064586A JP6458690A JPH03265007A JP H03265007 A JPH03265007 A JP H03265007A JP 2064586 A JP2064586 A JP 2064586A JP 6458690 A JP6458690 A JP 6458690A JP H03265007 A JPH03265007 A JP H03265007A
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
-
- G—PHYSICS
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- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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- G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
せる自動走行装置に関する。
な目標経路を設定して、車両がその目標経路上を走行す
るべく車両の走行制御を行わせるようにした自動走行装
置が開発されている。
た撮像装置により車両の進行方向の領域を撮像し、その
撮像された画像をサンプリングして、そのサンプリング
画像をデータ処理することによって道路エツジなどの連
続した線分の抽出を行い、その抽出された線分にもとづ
いて車両の進行方向における走行可能領域を認識し、そ
の認識された走行可能領域内に車両走行の目標経路を設
定したうえで、現在検出されている車両の走行状態にも
とづいて車両がその目標経路上を走行するのに必要な制
御目標量を所定の演算処理によって求め、その求められ
た制御目標量にしたがって目標経路に追従させるような
車両の走行制御を行わせるようにしている(特願昭63
−199610号参照)。
プリング周期をもって、その周期ごとに車両の走行制御
が行われるが、その制御内容には、走行可能領域内に設
定された目標経路上を車両が走行するのに必要な制御目
標量を現在の車両の走行状態から求めるという予測要因
が含まれているため、画像のサンプリング周期すなわち
本装置の制御周期が短いほど車両の走行制御の精度が良
いものとなる。
してから車両の走行可能領域を認識するまでのデータ処
理をマイクロコンピュータなどによって行わせる場合、
取り扱う情報量が多くてデータ処理に時間がかかるもの
となっており、制御周期を短くするには限界があるもの
となっている。
領域に対する車両の位置を実際の車両の走行状態に応じ
て更新しながら、その更新位置で走行可能領域に対する
目標経路を再設定させていくようにして、制御周期をみ
かけ上短くシ、車両の走行制御の精度を上げるようにし
た自動走行装置を提供するものである。
述する。
うに、車両の進行方向の領域を撮像することができるよ
うに車両に取り付けられたビデオカメラなどによる撮像
部1と、その撮像部1によって撮像された画像をデータ
処理して道路エツジなどの連続した線分の抽出を行う画
像処理部2と、その抽出された連続した線分にしたがっ
て道路などの車両の走行可能領域を認識する走行可能領
域認識部3と、そ、の認識された走行可能領域内に車両
走行の目標経路を設定する目標経路設定部4と、車両の
走行速度Vを検出する車速センサ6、車両の走行にとも
なうヨーレートTを検出するヨーレートセンサ7および
車両の操舵によるタイヤ角度δを検出する舵角センサ8
などの各センサ出力に応じてそのときの車両の走行状態
を検出して、その検出された車両の走行状態にもとづい
て車両が目標経路上を走行するのに必要な操舵の制御目
標量を所定の演算処理によって求める制御部5と。
わせるステアリング制御部9およびステアリング駆動部
10とによって構成さ九ている。
経路設定部4および制御部5はマイクロコンピュータに
よって置き換えられる。また、そのコンピュータにステ
アリング制御部9をも含めることも可能である。
よるもの以外に、車速や走行中の道路状況などに応じた
適切な画像が得られるように望遠レンズや広角レンズに
よるものが設けられ、また夜間用などに赤外線カメラや
超高感度カメラなどの特殊なビデオカメラが複数設けら
れており、コンピュータの制御下において、それら複数
のビデオカメラが車速や撮像画像の状態などに応じて適
宜切り換えられて使用されるようになっている。
、2眼立体視による画像を得るようにすることも可能で
ある。
抽出は、以下のようにして行われる。
グして、そのサンプリングされた入力画像を微分処理す
ることによって画像エツジの検出の処理を行わせたうえ
で、画像処理部2内に設けられた自動しきい値設定回路
により、そのときの入力画像の濃淡の程度に応じた最適
しきい値を自動的に設定して、そのエツジ画像の2値化
を行わせる。
エツジ検出のための微分処理を行わせるようにしてもよ
い。また、2値化を行わせる代わりに、画像の濃淡を表
現した多値化を行わせるようにしてもよい。
た処理画像にもとづいて、X−Y座標上の線分をρ−θ
座標上の点であられす座標変換を行わせる公知手法であ
るRough変換処理を行わせることにより、連続性の
ある点列を結合したり、連続性のない孤立した点を除去
したりして、例えば第2図に示すような道路エツジの連
続した線分の情報を得る。
点におろした垂線の角度であり、またρはその垂線の長
さである0例えば、第10図に示すX−Y座標上の線分
りは、第11図に示すようにρ−θ座標上における点o
1としてあられされる。
ジ追跡の処理を行わせて連続性をもった画像のエツジ部
分をわり出すようにしてもよい。
換処理およびエツジ追跡処理などの複数の処理を並列的
に行わせ、それら各処理結果から総合的に判断するよう
にすれば、より精度の高い道路エツジの情報を求めるこ
とができるようになる。さらに、車両の走行にともなっ
て入力画像の領域成長を行いながら前述の連続性ある画
像エツジの抽出のための処理を行えば、より精度の高い
道路エツジの情報の抽出を行うことができるよう、にな
る。
ラによって撮像される画像が遠近投影によるものである
ため、第2図に示すような遠近投影による道路エツジの
画像を第3図に示すような遠近投影の影響をなくした道
路エツジの画像に変換する公知手法である射影変換処理
を行う。
性にしたがって、予め走行可能領域認識部3に設定され
ている。
道路エツジの画像にもとづいて1例えば第4図に示すよ
うに、連続した道路エツジEl。
方向をY軸方向としたときのX−Y座標上における車両
の走行可能領域RAとして認識する。
すもので、撮像部1のビデオカメラによる撮像領域の下
端中央がP点としてX−Y座標上の原点の位置にくるよ
うに、予めビデオカメラの車両に対する搭載位置が設定
されている。
能領域である車両前方の道路が認識されると、目標経路
設定部4において、その認識された道路上における車両
の最適な走行経路となる目標経路が以下のようにして設
定される。
をも考慮したうえで、そのときの車両の走行状況に適す
るように設定されるのが望ましいが、基本的には、認識
された道路が狭いかまたは広いかによって以下のように
して一律に認定される。
上の広軌道であると判断された場合には。
左側の基準となるエツジから例えば1.5m程度の所定
の隔離幅Wをもってその基準エツジに沿う目標経路○C
を設定する。
狭軌道であると判断された場合には、特に図示しないが
、その道路の中央に目標経路を設定する。
位置のデータが、目標経路設定部4の内部メモリに記憶
される。
路の尺度は、撮像部1におけるビデオカメラの倍率によ
って決定される。
ように、制御部5の制御下において車両の操舵制御がな
されることにより、P点にいる車両が目標経路○Cに合
流するまでの走行経路を示している。0点は、そのとき
の車両の目標経路OCへの合流位置となる。
された走行状態にしたがい、以下のように道路における
最適な車両の目標経路を設定するようにすることも可能
である。
込んで、そのときの車速が予め設定されたしきい値以下
の低速域内にあれば、第5図(a)に示すように、道路
の形状に沿うように目標経路OCを設定する。
える高速域内にあれば、第5図(b)に示すように1曲
りくねった道路を走行する場合、車両に作用する横方向
の加速度ができるだけ軽減されるような緩い曲率をもっ
た目標経路○Cを道路内に設定する。
5において、車両をその目標経路に合流させるための制
御目標量が、以下のように演算処理によって求められる
。
在検品されている車両の走行状態からこれから先の走行
経路を予測し、その車両の予測経路と目標経路との偏差
から車両がその目標経路上を走行するための舵角補正量
を求め、その舵角補正量を制御目標量として、その舵角
補正量にしたがって車両の走行制御を行わせるようにし
ている。
方向をY軸方向としたときのY軸方向の一定距離先にお
けるX軸上の車両到達位置を予測し、その予測位置とY
軸方向の一定距離先における目標経路上の前記同一のX
軸上にある目標位置との偏差に応じた舵角補正量を求め
るようにしている。
を目標経路○Cに合流させる場合を考えてみる。
v(m/s)にもとづいて、P点にある車両のtm 後
後におけるY軸上の距離L(m)(L=vxtff、)
が求められ、そのY軸上におけるP点から距離したけ離
れたC点と目標経路○Cとの間の偏差Xλ、すなわちt
lT1秒後に8ける目標経路oC上の位置に比例した値
がわり出される。
ヨーレートT (rad/ s )にもとづいて車両の
予測経路ACがわり出され、Y軸上のC点からの予測経
路ACの偏差x、n、すなわちtmm後後おける予測経
路AC上の位置に比例した値が以下のようにして求めら
れる。
X□は次式によって与えられる。
R−R(1−(v X tm /R)” )”ここで、
R>vXtmとすると、 x、n≠R−R(1−(v x tm /R)2/ 2
)=v2 Xtrn” /2R =L2/2R・・・(1) また、 T = v / R・・・ (2) であるので、(1)、(2)式から、 Xwl=L” I T/2 v −(3)
なお、ヨーレートTの符号としては、例えば予測経路A
Cが左曲りのときを正とする。
e=XA−xm)に応じて車両の修正すべきヨーレート
ΔTが下記式にしたがって求められる。
舵角センサ8によって検出されたP点における車両のタ
イヤ角度δがとり込まれ、車両を目標経路OCに合流さ
せるためのタイヤ角度の制御目標量δ′が以下のように
して決定される。
れる。ここで、Qはホイールベースである。
きヨーレートΔTに応じたタイヤ角度の修正分Δδは1
次式によって与えられる。
、車速Vに対する舵角の一般式であるQ=III(1+
Kv”)を考慮すると、(7)式からΔδ=ΔT (Q
(1+Kv” )/v)−(8)となる。
って決まる一定の係数である。
角度の制御目標量δ′は。
められる。
目標量δ′に応じてステアリング駆動部10に駆動指令
を出し、それによりステアリング駆動部10がステアリ
ングの駆動を適宜なして車両を目標経路oCへ合流させ
るような操舵を行う。
定の制御周期をもってくり返し行われ。
ごとに逐次認識された走行可能領域内に設定されていく
目標経路OCに追従する車両の走行制御が継続的に行わ
れる。
、1つの制御周期のあいだに、そのとき認識されている
走行可能領域に対する車両の位置を車両の走行状態に応
じて更新する手段部、その更新位置でそのとき認識され
ている走行可能領域に対する目標経路を再設定する手段
とをとり、以後、その再設定された目標経路に対する制
御目標量を新たに求めて車両の走行制御を行わせるよう
にしている。
御部5において、それぞれ以下のようにして実行される
。
−Y座標上に走行可能領域RAが認識されて、その制御
周期の初期時にX−Y座標上の原点Po (Xo、Yo
)に車両11が位置している場合、制御周期よりも短い
予め設定された単位時間Δtごとに、車速センサ6によ
℃て検出された車速Vおよびヨーレートセンサ7によっ
て検出されたヨーレートTすなわち車両のヨ一方向変化
の角速度の各値から、車両の走行にしたがって刻々変化
するX−Y座標上における車両の位[P n(Xn、Y
n)(n=1.2,3+−)を以下に示す所定の演算処
理によって逐次求めて、走行可能領域RAに対する車両
位置を更新させる。図中、OCは制御周期の初期時に設
定された目標経路である。
θ(=θn−θn−+ )はヨーレートTから求められ
る単位時間当りの車両の方向変化量である。
、車両11の更新位置P n (X n * Y n
)で走行可能領域RAに対して目標経路の再設定を行わ
せ、その再設定された目標経路に対する制御目標量を新
たに求めて、その再設定された目標経路に追従させるた
めの車両の走行制御が行われる。
1iPnにおける車両11の進行方向をX′軸方向とし
て新たなX’−Y’座標を形成ル、X−Ymm上の更新
位置Pn (Xn、Yn)がそのX’−Y’座標上の原
点Po’ (Xo’ 、Yo’ )にくるように走行
可能領域RA’および目標経路OC′の各位置の座標変
換を行わせる。
述と同様に、車両11が目標経路○C′上を走行するよ
うな制御目標量が求められて、その制御目標量にしたが
って車両の走行制御が行われることになる。
たがう制御目標量は、前述した演算処理によって予測的
に求められている。
的に求められた制御目標量にしたがって初期位[Poに
ある車両11の走行制御を行わせるのでは、予測による
誤差要因が問題となって。
された目標経路○Cから外れてしまう。
的短い周期で逐次更新されていく車両の現在位置Pnか
らみた走行可能領域RA’内に再設定された目標経路○
C′が優先的に取り扱われ、その目標経路oC′に応じ
て新たに求められた制御目標量にしたがって、以後の車
両11の走行制御が高精度に行われていく。その際、制
御目標量を更新させる周期が比較的短いので、予測によ
る誤差要因が何ら問題とならない。
に、走行可能領域内に車速に応じた目標経路を設定する
ような場合、制御周期のあいだに、車速の変化に応じて
目標経路の設定変更を最適に行わせることができるよう
になる。
り付けられた撮像装置により車両の進行方向の領域を撮
像した画像をサンプリングして、そのサンプリング画像
をデータ処理することによって連続した線分の抽出を行
い、その抽出された連続した線分にもとづいて車両の進
行方向における走行可能領域を認識したうえで、その走
行可能領域内に目標経路を設定し、さらに車両の現在の
走行状態を検出して、車両が目標経路上を走行するのに
必要な制御目標量を求め、その求められた制御目標量に
したがって車両の走行制御を行わせる際、画像のサンプ
リング周期のあいだに、そのとき認識されている走行可
能領域に対する車両の位置を車両の走行状態に応じて更
新し、その更新位置で走行可能領域に対する目標経路を
再設定していくようにしたもので、画像のサンプリング
周期すなわち本装置の制御周期をみかけ上短くして。
サンプリング周期が変動しても車両の走行制御は常に一
定周期で制御できるという優れた利点を有している。
ロック構成図、第2図はビデオカメラによって撮像され
た画像のデータ処理を行うことによって得られた道路の
線分を示す図、第3図は第2図の画像を射影変換するこ
とによって得られた画像を示す図、第4図は認識された
道路エツジ間の走行可能領域に設定された目標経路の一
例を示す図、第5図(a)、(b)は車両の低速時およ
び高速時に道路上に設定される目標経路をそれぞれ示す
図、第6図は目標経路と車両の予測経路との関係を示す
図、第7図は車両の舵角とその回転半径との関係を示す
図、第8図は走行可能領域内における車両の移動状態を
示す図、第9図(a)はある時点における走行可能領域
内における車両の位置および進行方向を示す図、第9図
(b)は走行可能領域内における車両の位置および進行
方向を基準として走行可能領域を座標変換した状態を示
す図、第1O図はX−Y座標上の線分を示す図、第11
図は第10図の線分を)laugh変換したときのρ−
θ座標上の点を示す図である。 ■・・・撮像部 2・・・画像処理部 3・・・走行可
能領域認識部 4・・・目標経路設定部 5・・・制御
部 6車速センサ 7・・・ヨーレートセンサ 8・・
・舵角センサ 9・・・ステアリング制御部 10・・
・ステアリング駆動部 11・・・車両 RA、RA’
・・走行可能領域 oc、oc’・・・目標経路
Claims (1)
- 車両に取り付けられた撮像装置により車両の進行方向
の領域を撮像する手段と、その撮像された画像をサンプ
リングして、そのサンプリング画像をデータ処理するこ
とにより連続した線分の抽出を行う手段と、その抽出さ
れた連続した線分にもとづいて車両の進行方向における
走行可能領域を認識する手段と、その認識された走行可
能領域内に目標経路を設定する手段と、車両の走行状態
を検出する手段と、その検出された車両の走行状態にも
とづいて車両が目標経路上を走行するのに必要な制御目
標量を求める手段と、その求められた制御目標量にした
がって車両の走行制御を行わせる手段とからなる自動走
行装置において、画像のサンプリング周期のあいだに、
そのとき認識されている走行可能領域に対する車両の位
置を車両の走行状態に応じて更新する手段と、その更新
位置で走行可能領域に対する目標経路を再設定する手段
とをとるようにしたことを特徴とする自動走行装置。
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