JPH03276211A - 自律走行車両の制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、外部環境を認識する外界認識手段を備え、そ
の認識結果に基づいて自律走行する車両において、その
走行を制御する装置に関するものであり、特に詳細には
、外界認識手段の外界認識の誤りを補正できるようにし
た自律走行車両の制御装置に関するものである。

（従来の技術） 従来より、例えば特開昭６４−２８９１３号公報に示さ
れるように、テレビカメラ等の画像入力手段とそれから
の入力情報を処理する手段とから構成された外界認識手
段を自動車等の車両に搭載し、その認識結果に基づいて
車両を自律走行させる技術が公知となっている。

この種の自律走行車両においては、外界認識手段の認識
結果に基づいて車両の走行を制御する走行制御手段に加
えて、通常の自動車等と同様に、車両の走行を制御する
ために運転者によって操作される操作手段も設置される
ことが多い。そしてその場合は、上記操作手段による手
動走行状態と、走行制御手段による自律走行状態とを切
り換える手段が設けられることになる。

（発明が解決しようとする課題） ところで上記のような自律走行車両に搭載される外界認
識手段においては、例えばテレビカメラの位置ずれや、
その撮影像の歪み、さらにはノイズ等により、定常的な
認識誤差が生じることがある。そうなっていると、自律
走行車両は実際の外部環境に対して不適切な操舵状態や
速度で自律走行することになる。

特に、前述したようにして自律走行状態と運転者による
手動走行状態とを切り換えられるようにした車両におい
ては、手動走行状態から自律走行状態に切り換わった直
後、急に車両が不適切な走行をすることになるので、安
全走行の上で好ましくない。

そこで本発明は、上記外界認識手段の定常的な認識誤差
を補正することができる自律走行車両の制御装置を提供
することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明による自律走行車両の制御装置は、前述したよう
な外界認識手段と、走行制御手段と、手動走行のための
操作手段と、自律走行状態と手動走行状態とを切り換え
る手段とを備えた自律走行車両の制御装置において、 上記操作手段の操作量を検出する操作量センサと、 手動走行時の外界認識手段による認識結果と、上記操作
量センサが検出した操作量から推定される認識結果との
ずれを求める手段と、 このずれを解消するように自律走行時の外界認識手段の
認識結果を補正する手段とが設けられたことを特徴とす
るものである。

（作　　用） 運転者による手動走行時、車両は通常、外部環境に対し
て適正な経路を走行する。したがって、この手動走行の
際に適当な定常走行時を選んで外界認識手段の認識結果
を調べた場合、手動走行のための操作手段の操作量から
推定される外界認識手段の認識結果との間にずれが有れ
ば、そのずれは外界認識手段の不正認識に起因するもの
であると考えられる。

例えば、外界認識手段の認識結果の１つとして道路消失
点の位置を、自律走行のために採用する場合を考える。

ここで−例として、車両の直進時この消失点が外部環境
認識用画像の左右方向中央に位置するようにテレビカメ
ラ等が設定されるものとする。その場合、手動走行時の
操舵量から車両が直進中と判断されるとき、それに基づ
いて推定される消失点位置は、当然上記画像の左右方向
中央である。しかしそのとき実際に認識された消失点位
置が、上記画像の左右方向中央からずれていれば、その
ずれは外界認識手段の不正認識に起因すると考えられる
。

そこで自律走行時に、このずれを解消するように外界認
識手段の認識結果を補正すれば、外部環境を正しく認識
できることになる。

（実　施　例） 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

第１図は、本発明の一実施例による自律走行車両の制御
装置の基本構成を示すものである。この実施例の装置は
一例として、自動車の自律走行のために適用されるもの
である。なお第１図中、自律走行時の信号の流れについ
ては実線で示してあり、手動走行時の信号の流れおよび
操作については、破線で示しである。

まず自律走行について説明する。図示されるように、自
動車の外部環境を撮影するテレビカメラｌＯが出力する
テレビ信号Ｖは、画像入力装置ｌ工に入力される。なお
上記テレビカメラ１０は、自動車の走行方向前方側の環
境を撮影可能に、例えば第２図図示のように自動車５の
フロントガラス近傍位置においてルーフ６に取り付けた
り、あるいはその他、フロントグリル７の一部にガラス
を嵌め込んでその後側に取り付ければよい。またテレビ
カメラ１０としては、例えばＣＣＤ等の撮像素子を備え
たものが好適に用いられる。

画像人力装置ｆｌｌは、テレビカメラ１（ｌがら送られ
たテレビ信号Ｖを例えば平滑化、２値化等の前処理を施
した上でＡ／Ｄ変換し、外部環境認識のためのデジタル
画像信号Ｓを出力する。なおテレビカメラ１０による撮
影は、−例として１／３０秒おきになされ、したがって
画像信号Ｓも１／３０秒間隔で順次１画像を示すものと
して出力される。

上記画像信号Ｓは、外界認識部１２に送られる。

この外界認識部１２は例えば公知のコンピュータシステ
ムから構成され、画像信号Ｓを所定のアルゴリズムに従
って処理することにより、走行路を示すエツジ、領域等
を抽出し、そしてそのエツジ、領域等の情報に基づいて
ローカルマツプ、すなわち自動車５の近傍の外界の状態
がどうなっているかを示すマツプを作成する。

このローカルマツプを示す情報には走行制御手段１３を
構成する最適経路判定手段１４に入力され、そこで該情
報におよび予め入力されている目的地等の情報を基に、
目的地に向かう最適経路が決定され、さらにその最適経
路を走行するための走行方向および走行速度が決定され
る。これらの走行方向および走行速度に関する情報りは
コントローラ１５に入力され、このコントローラ１５に
より自動車５のアクチュエータ１６（ハンドル、ペダル
類）が操作され、操舵および速度が上記情報りに基づい
て制御される。以上のようにして自動車５は自律走行す
る。

次に手動走行について説明する。上記コントローラ１５
にはマニュアル操作される切換回路１７が接続されてい
る。コントローラ１５はこの切換回路１７が出力する走
行状態指示信号Ｊを受けて、上述のように作動する状態
と、作動停止する状態の一方に選択的に設定される。走
行状態指示信号Ｊにより手動走行が指示されたとき、コ
ントローラ１５は作動停止し、かつアクチュエータ１６
と切り離される。それにより、アクチュエータ１６は運
転者の手動操作Ｍを受けて作動し、−船釣な手動走行が
なされる。

こうして自動車５が手動走行するとき、上記アクチュエ
ータ１６による操作量Ｎが操作量センサ１８によって検
出される。なお本実施例においてこの操作量Ｎは、−例
として転舵輪の操舵角である。

この操作量を示す信号Ｓ１は、認識誤差検出手段２０の
変動検出部２１に入力される。またこの手動走行時にも
テレビカメ５１０１画像入力装置１１および外界認識部
１２からなる外界認識手段は作動を続け、外界認識情報
Ｓ２が上記変動検出部２１に入力される。本実施例にお
いてこの外界認識情報Ｓ２は、第３図図示のような入力
画像において、道路消失点Ｔの画像左右方向中央線Ｃか
らの距離Ｘ（具体的には両者間の画素数等）を示すもの
とされる。

変動検出部２１はまず上記信号Ｓ１を処理して、一定時
間ｔ０毎の操舵角μの変動を所定時間（例えば１秒間程
度）に亘って求め、そして該変動における平均１と分散
σ２．とを求める。一般にこの操舵角μの分布は、第４
図図示のようなものとなる。それとともに変動検出部２
１は信号Ｓ２を処理して、一定時間ｔｏ毎の認識結果変
動、すなわち前記距離Ｘの変動を所定時間に亘って求め
、そして該変動における平均７と分散σ２ｘとを求める
。一般にこの距離Ｘの分布は、第５図図示のようなもの
となる。

次に変動検出部２１は、上記分散σ２Ｍが所定のしきい
値以下であり、かつ分散σ２ｘも所定のしきい値以下で
あるか否かを調べる。もしそうであれば、変動検出部２
１は自動車５が定常走行しているとみなして、操舵角平
均Ｖと距離Ｘの平均マをそれぞれ示す情報を誤差推定部
２２に送る。

誤差推定部２２は、操舵角平均πから推定される外界認
識部１２の認識結果、つまり本例では前記消失点Ｔと画
像中央線Ｃとの距離Ｘを求める。そして誤差推定部２２
は、こうして推定した距離Ｘと上記平均マとのずれΔｘ
−Ｘ−’Ｒを求める。このずれΔＸは先に説明した通り
、外界認識手段を構成するテレビカメラＩＯの位置ずれ
や像歪み、さらには画像入力装置１１あるいは外界認識
部１２におけるノイズ等により、定常的に生じている認
識誤差であるとみなせる。

なお、より具体的に説明すると、もし直進走行時に消失
点Ｔが画像中央線Ｃ上に位置するのが、テレビカメラ１
０等の正規のセツティング状態であるとすると、操舵角
平均７Ｘ＝０のとき（つまり直進走行付時）に推定され
る距離Ｘ−Ｏである。よってこの場合、平均Ｙ＋ｍｘ５
であったとすると、認識誤差Δｘ−−ＸＳと推定される
。

誤差推定部２２は、以上のようにして推定した認識誤差
ΔＸを示す情報を補正手段２３に送り、その内部メモリ
に記憶せる。補正手段２３は、次に切換回路１７が操作
されて自律走行状態が設定されると、最適経路判定手段
１４に入力されて来るローカルマツプ情報Ｋを、記憶し
ていた認識誤差ΔＸを解消するように補正する。つまり
例えば、テレビカメラ１（１等の正規のセツティング状
態が上述のようなものであるとき、消失点Ｔが認識誤差
により画像中立方向にΔＸだけずれているとすると、ロ
ーカルマツプ情報Ｋを右方向にΔＸだけ平行移動する形
で補正がなされる。

以上のような補正を行なうことにより、最適経路判定手
段１４による最適経路判定は、上記認識誤差を補償し、
実際の外部環境に即して正しく行なわれ得る。

なお、手動走行時に定常旋回している際、つまり操舵角
平均ｉ≠０のときにも、認識誤差ΔＸを求めることが可
能である。以下、この点について説明する。操舵角平均
がπのとき、自動車５はそのホイールベースをＬとする
と、 Ｒ−Ｌ　／　ｔａｎ　ｕ　　　　　　＝ｉｌ）なる曲率
Ｒの道路を走行しているとみなせる。曲率Ｒの道路は、
外界認識部１２に入力される画像において、第６図図示
のように示される。ここで第７図に示すように、自動車
５から距離ｍ前方のポイントをＰとし、それと車体中心
軸との偏差をΔαとすると、 ΔαｚＲ（ｃｏｓ　　（ｍ／　Ｒ）　−１）である。一
方面像における上記ポイントＰの画像中央線Ｃからの偏
差りは、テレビカメラ１０のレンズ焦点距離をｆとする
と、 Ｄ纏Δα◆ｆ／ｍ ：；Ｒ（ｃｏｓ　　（ｍ／Ｒ）　−１）　　ｆ／ｍ−（
２）である。このように（１）、（２）式に基づいて、
偏差りを操舵角平均πから推定することができる。

−刃距離ｍ前方のポイントＰが画像上で下端からどれだ
けの距離ｙ（第６図参照）にあるかということは、予め
知ることができるから、入力画像におけるポイントＰと
画像中央線Ｃとの実際の偏差の平均子を求めることがで
きる。そこで、こうして求めた偏差の平均Ｊと、上記の
推定された偏差りとのずれΔｄ−Ｄ−ｄが、結局認識誤
差となる。

以上の理論に基づいて、操舵角平均ｕ　（ｆｆ≠０）か
らずれΔｄを求めるアルゴリズムを前記誤差推定部２２
に搭載しておけば、手動走行において定常旋回がなされ
た際にも、外界認識手段の認識誤差を求めることができ
る。

なお、以上説明のようにして定常旋回時の操舵角平均ｉ
から外界認識手段の認識誤差を求めるに当たっては、所
定の演算式に従って求めてもよいし、あるいはｉの値と
、実際に検出した偏差の平均ｄと、認識誤差Δｄとの関
係をマツプにして記憶しておき、このマツプを参照して
求めるようにしてもよい。

また上記の実施例は、外界認識手段による認識誤差のう
ち左右方向の誤差を求めるようにしているが、この実施
例におけるのと同じ思想に基づいて、上下方向の認識誤
差を求めることもできるし、左右方向と上下方向の両認
識誤差を求めることも可能である。

また上記実施例では、外界認識手段の認識結果を示すパ
ラメータとして道路消失点が用いられているが、このパ
ラメータとしてはその他、第３図に示す道路端Ｑの傾き
ａや、あるいは画像ｙ軸に対する道路端Ｑの切片す等を
利用することもできる。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明による自律走行車両の制
御装置は、手動走行時の手動操作手段の操作量を検出し
、この操作量から推定される外界認識手段の認識結果と
、手動走行時の外界認識手段による実際の認識結果との
ずれを求め、自律走行時にはこのずれを解消するように
外界認識手段の認識結果を補正するように構成したから
、外界認識手段が定常的な認識誤差を有していてもそれ
を補償して、車両の外部環境を正しく認識可能となる。

よって本装置によれば自律走行車両を、実際の外部環境
に対応させて安全に自律走行させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例装置の基本構成を示すブロ
ック図、 第２図は、テレビカメラの自律走行車両への取付状態例
を示す斜視図、 第３図は、車両直進時の外界認識手段による認識画像の
例を示す概略図、 第４図は、操舵角変動量の分布を示すグラフ、第５図は
、外界認識画像における道路消失点位置の変動量の分布
を示すグラフ、 第６図は、車両旋回時の外界認識手段による認識画像の
例を示す概略図、 第７図は、車両定常旋回時の道路上ポイントと車両との
関係を説明する概略図である。 ５・・・自動車　　　　　　１０・・・テレビカメラ１
１・・・画像入力装置 １３・・・走行制御手段 １５・・・コントローラ １７・・・切換回路 ２０・・・認識誤差検出手段 ２２・・・誤差推定部 １２・・・外界認識部 １４・・・最適経路判定手段 １６・・・アクチュエータ １８・・・操作量センサ ２１・・・変動検出部 ２３・・・補正手段 第 ３ 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　車両の外部環境を認識する外界認識手段と、この外界
   認識手段の認識結果に基づいて車両の走行を制御する走
   行制御手段と、車両の走行を制御するために運転者によ
   って操作される操作手段と、この操作手段による手動走
   行状態と、前記走行制御手段による自律走行状態とを切
   り換える手段と、前記操作手段による手動操作量を検出
   する操作量センサと、前記手動走行時の外界認識手段に
   よる認識結果と、前記操作量センサが検出した操作量か
   ら推定される認識結果とのずれを求める手段と、このず
   れを解消するように自律走行時の外界認識手段の認識結
   果を補正する手段とを備えたことを特徴とする自律走行
   車両の制御装置。