JPS63314615A - 自律走行車両制御装置 - Google Patents

自律走行車両制御装置

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Publication number
JPS63314615A
JPS63314615A JP62150452A JP15045287A JPS63314615A JP S63314615 A JPS63314615 A JP S63314615A JP 62150452 A JP62150452 A JP 62150452A JP 15045287 A JP15045287 A JP 15045287A JP S63314615 A JPS63314615 A JP S63314615A
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JP
Japan
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vehicle
steering
information
control
road
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Pending
Application number
JP62150452A
Other languages
English (en)
Inventor
Kunihiko Kurami
倉見 邦彦
Norimasa Kishi
則政 岸
Kazunori Noso
千典 農宗
Akira Hattori
彰 服部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 し発明の目的1 (産業上の利用分野) 本発明は、車両の操舵量を制御することによって所定の
走行路を1−111走ts=Jる山口!走行車両制御装
置に関する。
(従来の技術) 従来、)1両を自(4!シて走行させる装置としては走
行経路に関する情報(以下経路情報という)を予め記憶
させておき、この経路情報に7,4づいて車両の走行速
度および走行方向を制御するようにした装置や、走行経
路の所定位置に誘尋帯を設置ノ、この講尋帯に沿って走
行するようにした装置が知られていた。
(発明が解決しようと16問題貞) しかしながら、上記した従来の装置にあっては、車両が
走行する際に′必要とされる情報を経路情報として予め
車両の制御装置等に記憶させておいたり、走行経路に沿
って誘導手段を設けておく必要があるため、例えば走行
頗路や走行路の状態等の走す環境が変化したとぎにはま
た新しい経路情報を設定する必要があった。
さらに、上記経路情報としては通常走行順路が主に記憶
されているだけであって走行路の状態、例えば湾曲した
走l:回路の場合には、湾曲の程度等の情?1iは装置
に記憶しく5する記憶f1吊との兼ね合いで十分な状態
ではなく、そのため右折あるいは左iJi 11.jに
走11路の湾曲の状態に五つCは円滑な走行が望めない
場合も生じた。
本発明は、」−記に鑑みでなされたものて゛、その1−
1的としては走行路の状態に拘らず、当該車両の走1i
速度に最適な操舵1制御を円滑に1」ない)!する白1
1!走行車両制御装置を提供することを1:1的とする
[ブを明の構成」 (間2!1烈を解決するための手段) 1記[1的を達成するため、本発明は車両に搭載され当
該車両の走行路をml像ケるドl)像手段と、このl#
3像手段による画像情報をもとに各種パラメータを演算
する演算手段と、このパラメータに応じ−C走行路の所
定の位置に当該車両を操舵する操舵手、段とを右する装
置に、前記操舵手段の操舵量を決定するために予め設定
された前記パラメータに係る複数のテーブルから前記パ
ラメータに応じて特定のテーブルを選択する選択手段を
イjして構成した。
(作用) 本発明における白711走行車両制御装;iにおいでは
、車両に搭1威されたv1鴎手段によっり)n)象され
た当該車両の走行路の画像情報をもとに、例えば走行路
の曲率や路幅あるいは当該車両の位置や向さといったパ
ラメータを演t)手段にJ、って求めてから、選択手段
によって予め設定しておいた複数のデーゾルから、この
パラメータ碩に応じた特定のテーブルを選択し、ざらに
このテーブルを用いて操舵i11を決定して、次にこの
決定された操舵量に従って操舵手段は車両を走行経路の
所定の位置に操舵するようにしたので、自作処理ヤ)制
御等の演算時間の短縮がδ1れ、応答性に優れた操舵制
御を行なうことができる。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面を用い(説明する。
第2図は本発明の一実施例に係る自律走行車両υ111
1装置の全体構成を示すブロック図である。同図に示す
自律走行車両制御2illi置は、カメラやセンサAp
で検知した進行方向の道路状況を適宜判面しながら例え
ば設定された目的地に向かって車両を無人て゛自律的に
走行させるための制御を行なう装置であっC1中両の進
(i方向の画像をM+’t Bして画像処理16画像情
報処理部100と、超音波センサ、レーザレーダ等によ
り車両の進行方向や側方等の物体、例えば先行車、ガー
・トレール、障害物冴を検知するどと6に、車輪速等も
検知しα即する検知処理部200と、車両を無人で走(
jさせるための車両のステアリング、アクセル、ブレー
キ、ウィンカ等を作動させるアクデーIエータをイjし
、これらを制御するアクブーユエータ制御部300と、
目的地まで・の地図情報を記憶している地図情報記憶部
400と、各部からの情報により車両を[1的地に向け
て障害物等に豹突しないように走行させるべく前記アク
f−、z玉−タ制御部300等を制御する走行制御部5
00と、該走行制御部500に対して[]的地に関する
情報を入力するととものに、前記画像情報処理部100
からの画像やその他の情報を表示するマンマシンインタ
フェース部600と、非常ブレーキをかけたり、最^速
度をfi11限づる等の機能を右する付帯a11制御部
700と、例えば飛行機のフライトレコーダ等のように
衝突時や非常プレー4−等の場合の車両の各部の状況を
記録するデータ収録部800とから構成されでいる。
前記画像情報処理部100は、2台からなる1組のカメ
ラ101.103を有する。このカメラ101.103
は車両の前部の例えばh右両喘あるいは中央部上下方向
に設けられ、これにより車両の進行方向の情報を含む実
画像を画像する。このカメラ101.103で画像され
た実画像は画像処理用コンピュータ105に供給されて
画像処理を庵され、これにより視差を求めて障害物の有
無を判斯したり、障害物までの距#l′rJ3よび方向
を泪測するために使用されたり、また実画像はこの画像
処理用コンピュータ105により平面画像に変換される
。画像処理用コンピュータ105はこの平面画像から例
えば走行路上に描かれている一対の車両案内線である白
線または路側帯、センタライン等を検出して、その位置
を計測する。、また、更に詳しくは、道路上の白線等を
検出す゛ることにより、道路と車両との相対関係、すな
わt5車両から左側の白線までの距離XL、車両の進行
方向と走行路のなす角度等をn出し、これらの値により
走行路のカーブの方向や曲率α等を求める。また、交差
点の手11ηにおいては白線の切れ方等を計測すること
により交差点までの距離を求める。
このように画像α即用コンピュータ105で求められた
距m X L 、角度等は、ローカル自!1位置(If
定部107に供給され、これにより道路と車両との(1
7置関係、すなわちローカル自車位置を推定できるのぐ
ある。なお、[1−カル自車位置とは、このよ−うに画
幅処理用コンピュータ105における画像処理によって
局部的に細く求めた自車位置を称するものとする。また
、この目−カル自車位置に対しC後述りるようにおおま
かに求めた自車位置をグ11−パル自巾位置と称する。
検η1処理部200は、超り波センサ、レーザレーダ等
を使用し、車両の進1j方向や側方等の物体、例えば先
行車、ガードレール、障害物等を検知づるとともに、車
輪速等し検知りるものであるが、これは例えば前記画像
情報処1llj部100による画像情報がない場合に6
ある稈1αの走t−jを可能にし、これによりフエイル
レーフ的役7111も宋イうと(するしのである。
検知処理部200は、例えば車両の側方、前後左右の4
ケ所にて−れぞれ設けている4つの紅1n波ピンサ20
1.203.20り、207をイ1し、これらの超高〜
波セン1〕の出力はフェイルビーフローカル自巾位胃検
出部215に供給2きれ、これらのセンガによって車両
と道路のガードレールとの間隔距離を測定し、これによ
り前記画像情報処理部100で求めたと同様なパラメー
タ、すむわt)距M)l 、角1良等を計測することが
できる。
また、検知処理部200は車両前部に設GJられ、車両
の前方’3に存在する障害物等を検出するレーザレーダ
209および前niB’fA波センザ210を有し、こ
れらの出力はフェイルセーフ障害物別面部217に供給
され【いる。これらのレーザレーダ209および前方超
音波センサ210は障害物まぐの距離も口出し、前記自
浄情報処理FJS 100のカメラ101.103で認
識ぐぎない場合にも、このレーザレーダ209が障害物
を検出した場合には車両の走行を一時的に停止または減
速するようになっている。
更に、検知処理部200は後輪の左右に設けられ−(い
る一対の車輪速ピンク211.213を有し、これらの
ヒン1Jの出力は車輪速データ処理部218に供給され
、史にこの車輪速f−タ処理部21E3からグ【]−パ
ル車両位位置旺定部219に供給されている。この車輪
速センサ211.213は中輪の回転を検出し、この回
転に1411期し゛C車輪の1回転毎に数丁個(具体的
には、1000〜4000 )のパルスを左右の車輪f
Qに発生するっ従って、この左右の車輪毎に発生する両
パルスの数の差を取れば、走行距離の差となり、この差
から車両がカーブして走行しているか否かを判断するこ
とができる。また、へ右の車輪の走行距離はそのまま車
両の走行距離となる。従って、これらの情報を時々刻々
計口することにより車両の変位を求めることができる。
具体的には、あるIl、′i貞の車両の姿勢、・すなり
ら位置を基準とした相対的な車両の(17″?I情報、
すなわら相対的なX5Y)’Th標における位置J3よ
び角度等の情報を求めることがぐき、これにより走行前
の車両の位置が■知であるならば、車輪速処理を逐次性
なうことにより走t−1中の車両の現在位dを常に検出
づるとができる。イ11シ、誤差)よ累積されるので、
走行距離が長くなると、;1測誤差が大きくなる。この
ように求められるおおよその車両の位置がグローバル車
両荀16である。。
アクチュエータ制御部300は、1p両を無人で走行さ
せるために必要な種々の?クチlエータ、1なわちステ
アリングを操舵する操舵アクチュエータ301、アクセ
ルに対応するス[」ットルアクチーLエータ303、ブ
レーキアクブ、lエータ305、ウィンカ駆初部307
を有し、これらの各アクチュエータをアクヂュ1−タ制
陣部309が、走行制御部500からの制御情報に基づ
い’c al制御するようにhっ゛【いる。なJ3、車
両がΔ−1車で前進走iIのみぐイ5る1易合には、1
述したアク1ユエータのみ−Cよいが、M T中や後進
のIi’l l2ilを行なう場合にt、L、クレツJ
ヤ)シフ1−レバー秀の操作用ノノクヂーユ丁−タ″:
Sb必;々と/、rる。アクチュエータ制御名53(1
0は走(1操舵11す御部505からの加減速指令また
は[1標中速指令を受け、ン′り廿ルやプレー1等を制
御1Jる。操舵制御はl111様に右または左への回転
指令j、たは「J標操舵角IN令を受けC作動づ−ろ。
地図情()1記jQ部4001.t、il目的地関・J
る地図情(・[t、(−1的地上での地IXI情報、例
えば目的地よ−(゛の道路に存イ「する交X貞位置、交
′;?lユ間距比1c?の地図情報を記憶しくいる地図
データ記憶部401お、1.び該地図ン゛−タ記憶部4
01に対して走行制徨u部5)00からのアクセスを制
御する地図情報j′りtfス制御部403から構成され
ている。
走()ルミ制御部500は、前記画像情報処理部100
おJ、び検知処理部200で検出した進行方向の)d路
情報を適宜判断するとともに地図情報記憶部400から
の地図情報を参照しながら、マンマシンインタフェース
RiS 600から入力される目的地に向けてΦ両を走
行させるべく前記アク1−11工−タ制御部300を駆
動制御するものである。そしで、前記画像情報!i!l
 i’l!部100の画1′Q迅即川コンピュータ10
5から障害物データを供給され、この障害物データに基
づいて障害物の回避方向を決定りる障害物回避方向決定
部ξ)01と、地図情報記憶部400からの地図情報、
検知ffi 1llj部200のグローバル自車位置1
1を宇部21s)からのグローバル自車位置情報、画像
情報処I!11部100のローカル自中荀胃宇部部10
7からの補i1データ、マンマシンインタフェース部6
00からの[]的地情報等の情報を供給され、これらの
情報により目的地まCの経路等を含む大局的な走行戦略
情報を立案し、この情報に従って直退、右ノ1折、減速
、加速、停止等の走行動作に関する情報、交差点害Cの
距離情報等の制御情報を出力するプランナである走行指
令部503と、この走行指令部50 a hlらの制御
情報、画像情報処理部100のローカル自車位置推定部
107からの道路端からの距離、角度等を含むローカル
自車位置情報、障害物回避方向決定部5)01からの障
害物回避方向情報、検知処理部200の中輸速データ処
理部218からの中肉の変に/を含む中肉姿勢(位置)
情報、検知処理部200のフエールヒー、フ[1−カル
自車位置検出部215からの道路端からの距離、角度等
を含むし1−カル1巾位置情報、フェイルセーフ障害物
別2eli217からの障害物までの距離情報、付・;
ニジ制用1部700からの情報等を供給され、これらの
情報に基づいてアクヂュ」−タ制御部300の制御に必
要な各秤制御信号、例えばl」標車速、[1標操舵角情
報等の情報をアクブ1エータ制御1部300に供給し、
これにより操舵制御等を行なう走行縁fle aJI 
Ill ?JS 50 り トラi−i 6ル。
史に具体的には、走行指令部503はマンマシンインタ
フェース部600から目的地情報が人力されると、地図
情報記憶部400をアクセスしながら、]]的地までの
経路を探索し、最う、0経路を決定する。そして、この
決定した最短経路の情報と中輸速センリ211.213
で検出された情報に車、1づいてQ出されたグ[1−パ
ル山車位置情報とを比較しながら化11υ制御情報を作
成づる。例えば、交差点に近付いたときには、およその
減速指令を出力したり、[あと何メートルで左折・)゛
る」というような情報を走行操舵制御部505に出力す
る。
また、走行操舵制御部505にJ−jけるアクチュエー
タに対するυ制御はF uzzy制御等の知能11制御
により行なわれる。すなわら、[if・・・then・
・・」の形式で記述されたプ[]ダクションルールに従
っ(i[+制御される。また、障害物の回避(よ++1
11N情報処即部100による障害物までの距離と方向
とにも(づい(どの方向に進めばよいかを決定する。
マンマシンインタフェース部600は、[目的地情報等
を入力するキーボード601と、目的地までの地図を表
示したり、その他種々の情報、例えば交差点までの情報
等を表示するC R−r5″イスプレイ603とをイi
する。なお、キーボード601は代りとしてディジタイ
ザ等でもよい。また、マンマシンインタフェース部60
0はマンマシンインタフェースとして音声認識や合成装
置等を有しU tJよい。
イ・1帯制御部700は、ノIJδブレー二1アクチュ
エータ701を有し、この非常ブレーキアクヂユエ−り
701は通當走?i用のプレー トアクチュエ−タJ3
05とパラレルに作動し、安全性を向上している。この
非常プレー1ニアクヂ1エータ701はIンデナ70b
て・受信した外部非常ブレーキ信号を受信機707 に
 J、σ制御部703を介しく供給されたり、または車
両内部に設けられている非常ブレーキスイッチ709か
らの作動信3シを制御部703を介しく供給されると走
行制御部500の制御に関係なり4/I動じ、車両を停
止させる。また、付帯制御部700 i、L最高中速リ
ミッタ7 ’+ 1 、この最高車速リミッタ711に
スII L/ −(i+’t A3車速を設定するため
の速度設定部713および最高車速リミッタ711に車
両の実際の車速情報を供給する車速センサ714を有し
、速度設定部713で設定された最高中速で走tj シ
得るようになっている。
この最高車速リミッタ711は車両の1乗員がゆっくり
と走りたい場合に、その)I4八車速を設定するだめの
ものであり、この設定された最高車速情t)Jは走行操
舵制御品Is 505に供給され、走行操舵制御部50
5でこの速度を越え/(いように制御される。なお、最
高車速は走行指令部503にJ、つ(道路1υに設定す
ることもIjJ能−(・ある。また、万一、設定された
最高車速を越える車速で出た場合には、中速センサ71
4が感知し、これにより走行制御部500の巽常を判断
し、非常プレーー1.ノックf−、rエータ701を制
御して非常プレー−1を作動させるようになっている。
データ収録部800は、フライトレニ」−ダ等のように
衝突時、非常ブレーキ作動時等に車両の各部の状況を記
憶するためのメしり秀から<(るデータ収録部801お
よびGセンサ803を右する。
このデータ収録部801に記録されたデータに基づいて
後で原因等を解明するために使用するしのである。
以下、操舵制御の手順について説明する。
まず、図面について説明すると第4図において、車両C
は直線走行路(α−1)の中心線り上にあって、この車
両Cの進退方向の中心線と上記走行路の中心線[どのな
す角度を車体の向きθ、上記車両Cの中心線に対する操
舵角度を操舵角θ、−ト記車両の位置を該当車両Cの重
心Gと走行路の左側(第4図においで7[側、以下第5
図、第6図にJjいても同様)側線との距en(以下車
両位置×[という)、さらにこのん側側線と1.f;L
!走行路の中心線りとの距離をX、すなわち当該走行路
の路幅を2×と゛りる。また、車体の向さ0、操舵角θ
共に中心線しに対し−C右回りを正方向(+)、左回り
を負り向(−)とする。
第5図(A)乃至LJ)は、それぞれ車両Cの状態を車
体の向きθと、操舵角0と、車両位置XLどの関係から
示す図である。
以−ド、個々の図について説明する。
第5図(Δ)乃↑(E)は中心線[の左側に車両Cが位
rし、かつ(A)は車体の向きθが負方向に大である場
合を示し、以下同様に、(B)は車体の向きθが負方向
に小、(C)は車体の向き0がOl(]))は車体の向
きθが1[方向に小、(に)は車体の向きθが正方向に
人ぐある場合を示し、1ffil f&に(1:〉乃至
(J)は中心線[−のイr Ill鴫に位置し、かつ(
[)は車体の向きθが正方向に人、(G)は車体の向き
θが正り向に小、(11)は車体の向ぎθがO,(1)
Lt巾車体向きθが0方向に小、(、J)は車体の向き
が(〕の方向に人である場合をそれぞれ承り。
第6図は、走行路の曲率α、車両Cの速度V、路幅2X
、車両位置XLによって定まる評1i11i艙Qと、車
体の向さ0とをパラメータとするチーゾルを示ず図であ
って、このデープルは走行路の曲率αおよび車両Cの速
度■について所定舶toに多数設定される。例えば車両
速度V1が2倍になったときに、G;t (V2 =2
Vt ) 、評価vlQ(7)植が’F分であるデープ
ルが選択される(第6図に示すテーブルにあっては2点
g1線によって一例を承り)。
また評価1fjQの値は、評価式 %式%) によって演nされ、例えばΦ両位置XLが小、すなわち
左側に寄ると評価植Qの値は大きくなる。
次に、第9図のフII−’7t・−トを悔照して作用を
説明する。
Φ両Cに搭載されたカメラ101.103は当訊車両C
の進(j方向の走t”r路を陽像して走11路のヨ次元
情報を含む実画霞を冑る。この実画像は、画像=1ンピ
ュータシスデム105により′C1/面画像に変換され
、さらにこのf面画像から走t−j路の路幅2XおJ、
び曲率αと、当1浅巾両(j7置XLおよび車体の向さ
0がa’j t″i isれる(ステップ9′1)。
一方当識車両C(1)速度V1、H3d輸速庶センリ2
11.213 ′、、’;の中速セン)すにJ、って検
出され(スラ1ツブ93)、この検出された速度Vtと
前記各パラメータから萌jホの計画式を用いて計1+l
li lif’IQが演障されろくスラップ95)。
次に車両速度Vtに対応するテーブルを選択し、このテ
ーブルから車体の向さ0とF記?F ldl+ 暗Qか
ら操舵角θを求めくステップ97)、この操舵角0に従
って走行操舵制御50511当践車両Cの走行操舵を行
なう(ステップ99)。
また、前記車両速度Vt等に対応するテーブルがイ1い
ときに【よ、より近接した値の複数のテーブルを補間り
ることによつC最適イf操舵角θを1iij ”p>す
るようにする。
第7図は曲線路を走行づる場合の車体の向さθの設定に
ついて説明する図であって、例えばΦ両Cの・「f心G
における曲線の接線を)5卑にして中休の面さ′0を設
定する。
918図(Δ) Jiよび(13)は、曲線路の曲率α
を説明する図であって、木実原!例においては右方向ヘ
カーブする走lj路の曲率αを1より小(α〈1)に、
左方向ヘカーブする走行路の曲率αを1上り大(α〉1
)になるJ:うに設定し、かつ曲率αが1に近付く程、
曲線路は111線に近付くようにi1Q定される。
このようにして本実施例においては、中、4 t=ンサ
によって求めた当該小山Cの車速によ−)(テーブルを
意IJ<するようにしたので、車速によって胃なる操舵
角θを考慮した操舵を行なうことが1+l能となり、し
かも評価式を用いて、予め設定したi−プルから操舵角
θを決定するようにしたので演0口y間の大幅な短縮が
シ1れ、そのためあらゆる曲率の走行路をも円滑に走r
jLl?るものである。
ホ実hiQ例にJiいては、9両を走行路の中心線L1
−を走行するようにしたが、実際にはこの中心線1は走
行路の左側車線の中央に設けられるものであり、また本
実施例におtJる小山の走1うは、走ij路の左側中線
を走行するいわゆる「V−−プレット」ぐあるため、走
行路の左端を基i1+にして車両位Viを求めるように
したが右Gあるいは走行路のいわゆるセンタラインを基
準にするようにしてム木恥σ月1的を)ヱし得られ、本
願の目的を逸脱しない範囲’Q (f mに決定Cさる
ものである。
を発明のり>Wl 以−1−説明したように、本発明によれば、Yめ1没定
した複数のテーブルから特定のi−プルを選択して、こ
の−j−1ルを用いC中肉の操舵111を決定するよ)
にしたのぐ、走t−j !’ic路に応じて変化−6多
数の操舵111決定会囚に早づいC+4iめU 7.O
I+、’1間にかつ簡易な手段r:操舵量を決定して、
所定の走行IY路を円滑に走く1し冑る一1?効果を秦
するものである。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示すしので、第1図はクレー
ム対応図、第2図は本発明に係る自(II走行車両制御
装置の全体の構成を示すブロック図、第3図はカメラの
取付状態を示す説明図、第4図および第5図は直線走行
路における走行路と車体の向きとの関係を説明する図、
第6図は操舵角に係るテーブルの一例を示す図、第7図
および第8図は曲線走行路におtJる車体の向きおよび
曲率を説明する図、第9図は操舵角決定の手順を示すフ
ローヂセートである。 1・・・顕像手段  2・・・演算手段3・・・操舵手
段  4・・・選択手段代理人t1“理J:三 好 f
呆男 第1図 第4図 第8図(A) 窮8面 (B) 第5図 第6図 第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 車両に搭載され当該車両の走行路を撮像する撮像手段と
    、この撮像手段による画像情報をもとに各種パラメータ
    を演算する演算手段と、このパラメータに応じて走行路
    の所定の位置に当該車両を操舵する操舵手段とを有する
    装置にして、前記操舵手段の操舵量を決定するために予
    め設定された前記パラメータに係る複数のテーブルから
    前記パラメータに応じて特定のテーブルを選択する選択
    手段を有することを特徴とする自律走行車両制御装置。
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