JPH03266005A - 自動走行装置 - Google Patents
自動走行装置Info
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- JPH03266005A JPH03266005A JP2066036A JP6603690A JPH03266005A JP H03266005 A JPH03266005 A JP H03266005A JP 2066036 A JP2066036 A JP 2066036A JP 6603690 A JP6603690 A JP 6603690A JP H03266005 A JPH03266005 A JP H03266005A
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 15
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
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- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
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Landscapes
- Navigation (AREA)
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
11光更
本発明は、走行路を探索しながら車両の自動走行を行わ
せる自動走行装置に関する。
せる自動走行装置に関する。
従来技術
最近、自ら走行路を探索しながら、その走行路上に最適
な目標経路を設定して、車両がその目標経路上を走行す
る八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。
な目標経路を設定して、車両がその目標経路上を走行す
る八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。
従来、この種の自動走行装置にあっては、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し
、サンプリングすることによって得られた画像のデータ
にもとづい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、舵角。
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
、サンプリングすることによって得られた画像のデータ
にもとづい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、舵角。
ヨーレート(車両の走行によるヨ一方向の角速度変化分
)などの現在の車両の走行状態を検出しながら、車両を
その目標経路に追従して走行させるための舵角の制御を
、所定の制御周期をもって逐次性わせるようにしている
(特願昭63−199610号参照)。
)などの現在の車両の走行状態を検出しながら、車両を
その目標経路に追従して走行させるための舵角の制御を
、所定の制御周期をもって逐次性わせるようにしている
(特願昭63−199610号参照)。
しかして、このような自動走行装置では、画像をサンプ
リングしてから、その画像データにもとづいて車両の走
行可能領域を認識するまでの処理に要する時間(以下こ
れを画像処理時間という)が、撮像装置によって撮像さ
れる車両の進行方向の領域が複雑か否か、すなわちサン
プリング画像のデータ量が多いか否かによって、または
画像のなかから走行可能領域を認識するために用いられ
る道路エツジの抽出やカラー情報による道路の白線抽出
などの具体的な画像処理方法に応じて、それぞれ異なる
ものとなっている。
リングしてから、その画像データにもとづいて車両の走
行可能領域を認識するまでの処理に要する時間(以下こ
れを画像処理時間という)が、撮像装置によって撮像さ
れる車両の進行方向の領域が複雑か否か、すなわちサン
プリング画像のデータ量が多いか否かによって、または
画像のなかから走行可能領域を認識するために用いられ
る道路エツジの抽出やカラー情報による道路の白線抽出
などの具体的な画像処理方法に応じて、それぞれ異なる
ものとなっている。
また、その画像処理をマイクロコンピュータを用いて実
行するに際して、多量のデータを取り扱う必要があり、
そのため−制御周期において画像処理時間に多くを費や
している。
行するに際して、多量のデータを取り扱う必要があり、
そのため−制御周期において画像処理時間に多くを費や
している。
しかして、画像処理時間が長くて、−制御周期のあいだ
に車両の走行が、その制御周期において認識された走行
可能領域以上に進んでしまうようなことがあると、次の
制御周期において認識される走行可能領域とのつながり
がなくなって、車両の舵角の制御下における車両の走行
が不安定になってしまう。
に車両の走行が、その制御周期において認識された走行
可能領域以上に進んでしまうようなことがあると、次の
制御周期において認識される走行可能領域とのつながり
がなくなって、車両の舵角の制御下における車両の走行
が不安定になってしまう。
また、一般に、車両の舵角の制御を行わせるに際して、
車速が高くなると制御の応答ゲインが高くなって制御が
不安定になるという関係がある。
車速が高くなると制御の応答ゲインが高くなって制御が
不安定になるという関係がある。
しかして、制御周期をもって車両の舵角の制御を継続的
に行わせる場合に、画像処理時間によって各制御周期が
変動すると、制御の応答ゲインが変動したことと同じに
なって、画像処理時間が長くなると制御が不安定になっ
てしまう。
に行わせる場合に、画像処理時間によって各制御周期が
変動すると、制御の応答ゲインが変動したことと同じに
なって、画像処理時間が長くなると制御が不安定になっ
てしまう。
その制御の応答ゲインの変動は、画像処理時間に合せて
車速を変化させることによって対応できるものである。
車速を変化させることによって対応できるものである。
1」隻
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、画像処理
によって認識された走行可能領域内に設定された目標経
路に追従して車両を走行させるための舵角の制御を行わ
せる際、各制御周期ごとに不定となり、またその制御周
期に大きな割合を占める画像処理時間に応じて車速を制
限して、舵角の制御を安定して、またその舵角の制御下
における車両の走行を安定して行わせることができるよ
うにした自動走行装置を提供するものである。
によって認識された走行可能領域内に設定された目標経
路に追従して車両を走行させるための舵角の制御を行わ
せる際、各制御周期ごとに不定となり、またその制御周
期に大きな割合を占める画像処理時間に応じて車速を制
限して、舵角の制御を安定して、またその舵角の制御下
における車両の走行を安定して行わせることができるよ
うにした自動走行装置を提供するものである。
(戊
以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について詳
述する。
述する。
本発明による自動走行装置にあっては、第1図に示すよ
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サンプ
リングし、そのサンプリング画像のデータを処理して道
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t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一方向
の角速度変化分であるヨーレートTを検出するヨーレー
トセンサ7および車両の舵角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舵角の制御目
標量を所定の演算処理によって求めるとともに、この自
動走行装置全体の集中制御を行わせ、また画像をサンプ
リングしてから走行可能領域が認識されるまでの所要時
間(画像処理時間)を計測する経路制御部5と、その求
められた制御目標量にしたがって車両の操舵を行わせる
ステアリング制御部9およびステアリング駆動部lOと
。
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サンプ
リングし、そのサンプリング画像のデータを処理して道
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t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一方向
の角速度変化分であるヨーレートTを検出するヨーレー
トセンサ7および車両の舵角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舵角の制御目
標量を所定の演算処理によって求めるとともに、この自
動走行装置全体の集中制御を行わせ、また画像をサンプ
リングしてから走行可能領域が認識されるまでの所要時
間(画像処理時間)を計測する経路制御部5と、その求
められた制御目標量にしたがって車両の操舵を行わせる
ステアリング制御部9およびステアリング駆動部lOと
。
前記目標経路の曲率にしたがって車両走行の最大許容速
度を求め、車速かその最大許容速度を越えることがない
ように制御する車速制御部11と。
度を求め、車速かその最大許容速度を越えることがない
ように制御する車速制御部11と。
その車速制御部11から出される車速制限の制御指令に
応じて、スロットルモータおよびブレーキソレノイドバ
ルブなどからなるアクチュエータ13の駆動を適宜行わ
せて、車両のスロットル開度およびブレーキ圧の制御を
なすアクチュエータ制御部12とによって構成されてい
る。
応じて、スロットルモータおよびブレーキソレノイドバ
ルブなどからなるアクチュエータ13の駆動を適宜行わ
せて、車両のスロットル開度およびブレーキ圧の制御を
なすアクチュエータ制御部12とによって構成されてい
る。
実際には、画像処理部2.走行可能領域認識部3、目標
経路設定部4.経路制御部5および車速制御部11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.アクチュエー
タ制御部12をも含めることも可能である。
経路設定部4.経路制御部5および車速制御部11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.アクチュエー
タ制御部12をも含めることも可能である。
撮像部1におけるビデオカメラとしては、標準レンズに
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。
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。
また、撮像特性が同一の2台のビデオカメラを並設して
、2県立体視による画像を得るようにすることも可能で
ある。。
、2県立体視による画像を得るようにすることも可能で
ある。。
画像処理部2における道路エツジなどの連続した線分の
抽出は、以下のようにして行われる。
抽出は、以下のようにして行われる。
まず、撮像部1から送られてくる撮像画像をサンプリン
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。
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。
なお、その際、入力画像の2値化を先に行わせたうえで
、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。
、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。
次いで、そのエツジ検出され、2値化または多値化され
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Hough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。
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Hough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。
ここで、θはX−Y座標上の直線からその座標の原点に
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。例えば、第1O図に示すX−■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01と
してあられされる。
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。例えば、第1O図に示すX−■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01と
してあられされる。
なおその際、2値化された処理画像にもとづいて、エツ
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。
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。
また、画像エツジの連続性を求めるためのllough
変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。
変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。
走行可能領域認識部3は、撮像部1におけるビデオカメ
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。
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。
なお、その射影変換特性は、ビデオカメラの遠近投影の
特性にしたがって、予め走行可能領域認識部3に設定さ
れている。
特性にしたがって、予め走行可能領域認識部3に設定さ
れている。
そして、走行可能領域認識部3は、射影変換処理された
道路エツジの画像にもとづいて、例えば第4図に示すよ
うに、連続した道路エツジEl。
道路エツジの画像にもとづいて、例えば第4図に示すよ
うに、連続した道路エツジEl。
E2間を、撮像部1の撮像方向すなわち車両14の進行
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。
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。
なお、第4図において、P点は車両14の現在位置を示
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。
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。
次に、走行可能領域認識部3において認識された走行可
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。
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。
その目標経路は、後述するように、道路形状および車速
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
して一律に設定される。
すなわち、目標経路設定部4において、道路幅が一定以
上の広軌道であると判断された場合には、例えば第4図
に示すように、左側通行路の場合、道路の左側の基準と
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。
上の広軌道であると判断された場合には、例えば第4図
に示すように、左側通行路の場合、道路の左側の基準と
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。
また、目標経路設定部4において、道路幅が一定未満の
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。
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。
そしてその設定された目標経路のX−Y座標上における
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。
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。
なお、X−Y座標上における走行可能領域および目標経
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。
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。
第4図中、P点から0点に至るまでの軌跡は、後述する
ように、経路制御部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14が目標経路
OC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への合流の目標点となる
。
ように、経路制御部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14が目標経路
OC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への合流の目標点となる
。
また本発明では、車両の走行状態を検出して、その検出
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。
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。
すなわち、目標経路設定部4において、例えば、車速セ
ンサ6によって検出される車両の走行速度を読み込んで
、そのときの車速か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。
ンサ6によって検出される車両の走行速度を読み込んで
、そのときの車速か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。
同様に、そのときの車速か予め設定されたしきい値を越
える高速域内にあれば、第5図(b)に示すように、曲
りくねった道路を走行する場合。
える高速域内にあれば、第5図(b)に示すように、曲
りくねった道路を走行する場合。
車間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Ocを道路内に設定す
る。
ような緩い曲率をもった目標経路Ocを道路内に設定す
る。
次に、道路上における目標経路が設定されたら、経路制
御部5において、車両をその目標経路に合流させるため
の舵角の制御目標量が、以下のように求められる。
御部5において、車両をその目標経路に合流させるため
の舵角の制御目標量が、以下のように求められる。
ここでは、現在検出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
めの舵角の補正量を求め、その舵角補正量から制御目標
量をわり畠すようにしている。
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
めの舵角の補正量を求め、その舵角補正量から制御目標
量をわり畠すようにしている。
具体的には、現在の車両の走行速度から、一定時間後に
おける予測経路上の車両の到達点を予測するとともに、
その車両の走行速度と一定時間とによって求められる目
標経路上の位置に車両を合流させる目標点を設定し、予
測された到達点と目標点との偏差に応じて舵角補正量を
求めるようにしている。
おける予測経路上の車両の到達点を予測するとともに、
その車両の走行速度と一定時間とによって求められる目
標経路上の位置に車両を合流させる目標点を設定し、予
測された到達点と目標点との偏差に応じて舵角補正量を
求めるようにしている。
いま、例えば第6図に示すように、P点にある車両14
を目標経路OCに合流させる場合を考えてみる。
を目標経路OCに合流させる場合を考えてみる。
まず、車速センサ6によって検出された車両の現在車速
v(m/s)にもとづいて、P点にある車両の一定時間
tm秒後におけるY軸上の距離L(m)(L=tff、
Xv)が求められ、そのY軸上におけるP点から距11
1iLだけ離れた6点と目標経路oCとの間におけるX
軸上の偏差XΩ、すなわちtrn秒後における目標経路
oC上に設定された目標点○の位置に比例した値がわり
出される。
v(m/s)にもとづいて、P点にある車両の一定時間
tm秒後におけるY軸上の距離L(m)(L=tff、
Xv)が求められ、そのY軸上におけるP点から距11
1iLだけ離れた6点と目標経路oCとの間におけるX
軸上の偏差XΩ、すなわちtrn秒後における目標経路
oC上に設定された目標点○の位置に比例した値がわり
出される。
同様に、ヨーレートセンサ7によって検出される車両の
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6点からの予測経
路ACの偏差X 1y1 +すなわちtmm後後おける
予測経路AC上の車両の到達点Mの位置に比例した値が
以下のようにして求められる。
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6点からの予測経
路ACの偏差X 1y1 +すなわちtmm後後おける
予測経路AC上の車両の到達点Mの位置に比例した値が
以下のようにして求められる。
いま、予測径路ACが描く円弧の半径をRとしたとき、
xrnは次式によって与えられる。
xrnは次式によって与えられる。
Xm=R−(R′−L” )’
=R−R(1−(L/R)’ )”
ここで、R>Lとすると、
Xm=R−R(1−(L/R)’ /2)=L′/2R
・・・(1) また、 T = v / R・・・ (2) であるので、(1)、(2)式から。
・・・(1) また、 T = v / R・・・ (2) であるので、(1)、(2)式から。
x、=L’ ・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ACが
左曲りのときを正とする。
、ヨーレートTの符号としては、例えば予測経路ACが
左曲りのときを正とする。
そして、各求められた偏差XλとxlTlとの差e(e
=xA−x□)に応じて車両の修正すべきヨーレート八
Tが下記式にしたがって求められる。
=xA−x□)に応じて車両の修正すべきヨーレート八
Tが下記式にしたがって求められる。
ΔT=gX2v/L2 ・・・(4)次いで、
舵角センサ8によって検出されたP点における車両の舵
角δがとり込まれ、車両を目標経路OCに合流させるた
めの舵角の制御目標量δ′が以下のようにして決定され
る。
舵角センサ8によって検出されたP点における車両の舵
角δがとり込まれ、車両を目標経路OCに合流させるた
めの舵角の制御目標量δ′が以下のようにして決定され
る。
いま、第7図に示す関係にあって。
FL>Qのとき、
δ*Q/R・・・(5)
となり、<2)、(5)式から
δ=(Q/v)T ・・・(6)が得ら
れる。ここで、Qは車両のホイールベースである。
れる。ここで、Qは車両のホイールベースである。
したがって、(6)式の関係からして、車両の修正すべ
きヨーレートΔTに応じた舵角の修正分Δδは1次式に
よって与えられる。
きヨーレートΔTに応じた舵角の修正分Δδは1次式に
よって与えられる。
Δδ=(Q/v)ΔT ・・・(7)ここで
、車速Vに対する舵角の一般式であるQ=Q(1+Kv
” )を考慮すると、(7)式からΔδ=ΔT (Q(
1+Kv’ )/v) −(8)となる。
、車速Vに対する舵角の一般式であるQ=Q(1+Kv
” )を考慮すると、(7)式からΔδ=ΔT (Q(
1+Kv’ )/v) −(8)となる。
Kは、タイヤ特性やホイールベースなどの車両特性によ
って決まる一定の係数(スタビリテイファクタ)である
。
って決まる一定の係数(スタビリテイファクタ)である
。
そして、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′は、 δ′=δ+Δδ ・・・(9)として求
められる。
角度の制御目標量δ′は、 δ′=δ+Δδ ・・・(9)として求
められる。
ステアリング制御部9は、経路制御部5からの制御目標
量δ′に応じてステアリング駆動部10に駆動指令を出
し、ステアリング駆動部10によりステアリングの駆動
を適宜なさしめて、車両を目標量1IQCへ合流させる
ような操舵を行わせる。
量δ′に応じてステアリング駆動部10に駆動指令を出
し、ステアリング駆動部10によりステアリングの駆動
を適宜なさしめて、車両を目標量1IQCへ合流させる
ような操舵を行わせる。
なお、第6図の関係にあって、目標経路OC上に目標点
0を設定する基準となる距離りを定める場合、経路制御
部5の制御下において、車速センサ6によって検出され
る車速Vに応じてtfn時間を適宜刺整することにより
、その距離りを可変に設定することができる。
0を設定する基準となる距離りを定める場合、経路制御
部5の制御下において、車速センサ6によって検出され
る車速Vに応じてtfn時間を適宜刺整することにより
、その距離りを可変に設定することができる。
すなわち、走行速度Vが低速であるほどその距離りを短
く設定し、P点にいる車両が目標経路OCに合流するま
での走行経路が短くなるようにして、車両の目標経路○
Cへの合流を速やかに行なわせる。また、走行速度Vが
高速であるほどその距離りを長く設定し、P点にいる車
両が目標経路OCに合流するまでの走行経路が長くなる
ようにして、車両の目標経路OCへの合流を緩やかに行
なわせる。
く設定し、P点にいる車両が目標経路OCに合流するま
での走行経路が短くなるようにして、車両の目標経路○
Cへの合流を速やかに行なわせる。また、走行速度Vが
高速であるほどその距離りを長く設定し、P点にいる車
両が目標経路OCに合流するまでの走行経路が長くなる
ようにして、車両の目標経路OCへの合流を緩やかに行
なわせる。
さらに、曲りくねった道路を走行する場合、その曲率が
小さいほど距離りを短く設定して、車両の目標経路OC
への合流を速やかに行なわせるようにすることも可能で
ある。
小さいほど距離りを短く設定して、車両の目標経路OC
への合流を速やかに行なわせるようにすることも可能で
ある。
以上の処理が、所定の制御周期をもってくり返し行われ
、それにより車両の走行が進むにしたがって、各制御周
期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
われていく。
、それにより車両の走行が進むにしたがって、各制御周
期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
われていく。
本発明では、このような自動走行装置において、特に、
撮像部1において撮像された画像をサンプリングしてか
ら走行可能領域を認識するまでの画像処理時間に応じて
車速を制限する手段をとるようにしたことを特徴として
いる。
撮像部1において撮像された画像をサンプリングしてか
ら走行可能領域を認識するまでの画像処理時間に応じて
車速を制限する手段をとるようにしたことを特徴として
いる。
その車速を制限する手段としては、具体的に、車速制御
部11において、以下のようにして実行される。
部11において、以下のようにして実行される。
車速制御部11は、まず、画像をサンプリングしてから
走行可能領域が認識されるまでの所要時間すなわち画像
処理時間を内部クロックによってカウントする。
走行可能領域が認識されるまでの所要時間すなわち画像
処理時間を内部クロックによってカウントする。
そして、そのカウントされた画像処理時間に応じて、後
述するように制限速度を決定し、車速がその制限速度を
越えることがないような車速制限の制御指令をアクチュ
エータ制御部12に与える。
述するように制限速度を決定し、車速がその制限速度を
越えることがないような車速制限の制御指令をアクチュ
エータ制御部12に与える。
アクチュエータ制御部12は、車速センサ6によって検
出された実際の車速Vを読み込みながら、その車速が制
限速度を越えることがないようにアクチュエータ13を
適宜駆動して、車両のスロットル開度およびブレーキ圧
の制御を行う。
出された実際の車速Vを読み込みながら、その車速が制
限速度を越えることがないようにアクチュエータ13を
適宜駆動して、車両のスロットル開度およびブレーキ圧
の制御を行う。
車速制御部11は、各制御周期ごとに認識される走行可
能領域以上に車両の走行が進んでしまうことがないよう
に、例えば第8図に示すように、ある制御周期において
認識された走行可能領域RAに対して設定された目標経
路OCの長さSを、その目標経路OCのデータにしたが
って求める。
能領域以上に車両の走行が進んでしまうことがないよう
に、例えば第8図に示すように、ある制御周期において
認識された走行可能領域RAに対して設定された目標経
路OCの長さSを、その目標経路OCのデータにしたが
って求める。
そして、その制御周期においてカウントされた画像処理
時間を日にしたがって制限速度Vo+axを以下のよう
に決定する。
時間を日にしたがって制限速度Vo+axを以下のよう
に決定する。
Vmax= S / t B ・(10
)しかして、その制御周期にあって、車速Vが制限速度
Vmaxを越えることがないようにすることにより、画
像処理時間1Bに長きを要しても、その制御周期におい
て認識された走行可能領域以上に車両の走行が進んでし
まうことがなくなる。
)しかして、その制御周期にあって、車速Vが制限速度
Vmaxを越えることがないようにすることにより、画
像処理時間1Bに長きを要しても、その制御周期におい
て認識された走行可能領域以上に車両の走行が進んでし
まうことがなくなる。
したがって、次の制御周期において認識される走行可能
領域とのつながりをもって、目標経路に追従して車両を
走行させる舵角の制御を継続的に行わせることができ、
目標経路に追従した車両の走行を安定に行わせることが
できる。
領域とのつながりをもって、目標経路に追従して車両を
走行させる舵角の制御を継続的に行わせることができ、
目標経路に追従した車両の走行を安定に行わせることが
できる。
また、車速制御部11は、画像処理時間t8が長くなっ
て、その分制御周期が長くなり、それにより車両の舵角
の制御の応答ゲインが高くなって制御が不安定になるの
を防止するため、その舵角制御の応答ゲインの変動に直
接関与する車速Vを、画像処理時間tBに応じて決定さ
れる走行安定限界速度Vsを越えることがないように制
限する。
て、その分制御周期が長くなり、それにより車両の舵角
の制御の応答ゲインが高くなって制御が不安定になるの
を防止するため、その舵角制御の応答ゲインの変動に直
接関与する車速Vを、画像処理時間tBに応じて決定さ
れる走行安定限界速度Vsを越えることがないように制
限する。
第9図に1画像処理時間IBに応じた車両の走行安定限
界速度Vsの特性を示している。
界速度Vsの特性を示している。
その特性は、実際の車両の舵角の制御下にあって、画像
処理時間teを変えたとき、その制御の応答ゲインを適
正な範囲に保たせることができる車両の走行速度を実験
的に求めて得たものである。
処理時間teを変えたとき、その制御の応答ゲインを適
正な範囲に保たせることができる車両の走行速度を実験
的に求めて得たものである。
そして、その特性にしたがって、種々の画像処理時間t
8に応じた走行安定限界速度Vsの各値のデータが予め
車速制御部11の内部メモリに記憶されており、各制御
周期ごとにカウントされた画像処理時間t8に応した走
行安定限界速度Vsの値が読み出される。
8に応じた走行安定限界速度Vsの各値のデータが予め
車速制御部11の内部メモリに記憶されており、各制御
周期ごとにカウントされた画像処理時間t8に応した走
行安定限界速度Vsの値が読み出される。
しかして、このような走行安定限界速度に応じた車速制
限を行うことにより1画像処理時間に長きを要しても、
舵角制御の応答ゲインを適正に保持させることができる
ようになり、舵角の制御下における車両の走行を安定し
て行わせることができる。
限を行うことにより1画像処理時間に長きを要しても、
舵角制御の応答ゲインを適正に保持させることができる
ようになり、舵角の制御下における車両の走行を安定し
て行わせることができる。
(乙監
以上、本発明による自動走行装置にあっては、車両に取
り付けられた撮像装置により車両の進行方向を撮像した
画像をサンプリングして得られる画像のデータにもとづ
いて走行可能領域を認識し、その認識された走行可能領
域内に目標経路を設定して、その目標経路に追従するよ
うに車両の舵角を制御するようにしたものにおいて、特
に1画像をサンプリングしてから走行可能領域を認識す
るまでの画像処理時間に応じて車速を制限する手段をと
るようにしたもので、各制御周期ごとに不定となり、か
つ制御周期において大きな割合を占める画像処理時間を
加味した最適な車両の舵角の制御を行わせることができ
、目標経路に対する車両走行の追従性が良くなって、車
両走行を安定して行わせることができるという優れた利
点を有している。
り付けられた撮像装置により車両の進行方向を撮像した
画像をサンプリングして得られる画像のデータにもとづ
いて走行可能領域を認識し、その認識された走行可能領
域内に目標経路を設定して、その目標経路に追従するよ
うに車両の舵角を制御するようにしたものにおいて、特
に1画像をサンプリングしてから走行可能領域を認識す
るまでの画像処理時間に応じて車速を制限する手段をと
るようにしたもので、各制御周期ごとに不定となり、か
つ制御周期において大きな割合を占める画像処理時間を
加味した最適な車両の舵角の制御を行わせることができ
、目標経路に対する車両走行の追従性が良くなって、車
両走行を安定して行わせることができるという優れた利
点を有している。
第1図は本発明による自動走行装置の一実施例を示すブ
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設定された目標経路の長
さを示す図、第9図は画像処理時間に応じた車両の走行
安定限界速度の特性図、第10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Hough変換
したときのρ−θ座標上の点を示す図である。 1・・・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・・・経路
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・・・車速制御部
12・・・アクチュエータ制御部 13・・・アクチ
ュエータ 14車両 RA・・・走行可能領域 OC・
・・目標経路P・・・車両の位置
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設定された目標経路の長
さを示す図、第9図は画像処理時間に応じた車両の走行
安定限界速度の特性図、第10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Hough変換
したときのρ−θ座標上の点を示す図である。 1・・・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・・・経路
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・・・車速制御部
12・・・アクチュエータ制御部 13・・・アクチ
ュエータ 14車両 RA・・・走行可能領域 OC・
・・目標経路P・・・車両の位置
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、車両に取り付けられた撮像装置により車両の進行方
向の領域を撮像した画像をサンプリングして得られた画
像のデータにもとづいて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目標経路を設定して、その目
標経路に追従するように車両の舵角の制御を制御周期ご
とに行わせるようにした自動走行装置において、各制御
周期ごとに、画像をサンプリングしてから走行可能領域
を認識するまでの処理に要する時間に応じて車速を制限
する手段をとるようにしたことを特徴とする自動走行装
置。 2、各制御周期ごとに認識される走行可能領域に対して
設定される目標経路の長さをS、画像をサンプリングし
てから走行可能領域を認識するまでの処理に要する時間
をt_Bとしたとき、S/t_Bによって与えられる速
度を越えることがないように、車速を制限するようにし
たことを特徴とする前記第1項の記載による自動走行装
置。 3、画像をサンプリングしてから走行可能領域を認識す
るまでの処理に要する時間に応じた車両の走行安定限界
速度を越えることがないように、車速を制限するように
したことを特徴とする前記第1項の記載による自動走行
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2066036A JP2835766B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 自動走行装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2066036A JP2835766B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 自動走行装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03266005A true JPH03266005A (ja) | 1991-11-27 |
JP2835766B2 JP2835766B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=13304258
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2066036A Expired - Fee Related JP2835766B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 自動走行装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2835766B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008009927A (ja) * | 2006-06-30 | 2008-01-17 | Secom Co Ltd | 移動ロボット |
WO2014083631A1 (ja) * | 2012-11-28 | 2014-06-05 | トヨタ自動車株式会社 | 車両の走行制御装置 |
-
1990
- 1990-03-16 JP JP2066036A patent/JP2835766B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008009927A (ja) * | 2006-06-30 | 2008-01-17 | Secom Co Ltd | 移動ロボット |
JP4745149B2 (ja) * | 2006-06-30 | 2011-08-10 | セコム株式会社 | 移動ロボット |
WO2014083631A1 (ja) * | 2012-11-28 | 2014-06-05 | トヨタ自動車株式会社 | 車両の走行制御装置 |
JPWO2014083631A1 (ja) * | 2012-11-28 | 2017-01-05 | トヨタ自動車株式会社 | 車両の走行制御装置 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP2835766B2 (ja) | 1998-12-14 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |