JPS63314618A - 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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JPS63314618A
JPS63314618A JP62150455A JP15045587A JPS63314618A JP S63314618 A JPS63314618 A JP S63314618A JP 62150455 A JP62150455 A JP 62150455A JP 15045587 A JP15045587 A JP 15045587A JP S63314618 A JPS63314618 A JP S63314618A
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JP
Japan
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vehicle
information
distance
image
road
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Application number
JP62150455A
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Inventor
Kunihiko Kurami
倉見 邦彦
Norimasa Kishi
則政 岸
Kazunori Noso
千典 農宗
Akira Hattori
彰 服部
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Priority to US07/208,313 priority patent/US5081585A/en
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
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    • G05D1/021Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (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】 〔発明の目的1 (産業上の利用分野) 本発明(,1、自律走行車両制御装置、特に進行方向の
画像情報から例えば道路の白線を検出し、該白線の曲率
を算出することにより道路等に沿って例えば無人操縦に
より車両の走行動作を自律的に制御する自律走行車両制
御装置に関する。
(従来の技術) 例えば無人操縦によりr]的内地で車両を白tl’的に
走行制御する自t11走行中両制゛御装貿においては、
走行途中の道路におけるセンターライン、路側帯等を検
出し、これらと車両との位置的関係やこれらが存在して
連続的に伸びている方向または軌跡の方向の変化等から
例えば道路の湾曲状態等を判断し、これにより車両がカ
ーブする方向、稈麿すなわら曲率等を偉出し、この算出
結果に基づいて車両のハンドル、ブレーキ、アクセル等
の制御を自動的に行なっている。
ところで、このように車両の走行動作を自律的に制御す
る自t1!走行車両制御装置は、種々のものが考えられ
ているが、まだ決定的なものがなく、制御の完全性およ
び走行の安全性を?!J慮して更にベストのものを求め
て開発中の状態にある。
(発明が解決しよ・うとする問題点) 従来の白?;l’走行車両制御装置では、上述したよう
に5Lだ決定的なものが<Z <、信頼性が低い等の欠
点があり、更にベストのものが要望されている。。
本発明は、上記に把みてなされたもので、その[1的と
16ところは、高い信頼性をもって、n律走41動作を
適確に行4tい青るように車両の現在位置を適確に検出
し4%jる自11’走行中両制御装置を提供りることに
ある。
(8発明の構成1 (問題点を解決するための手段) L記問題点を解決するため、本発明の自律走行車両制御
装置は、第1図に示゛すように、車両の進行方向を搬像
した画像に基づいて車両の第1の()’t♂′ずをf>
出り゛る第1の位階検出手段1と、左右−λ・lの車輪
による走行距離を検出する距離検出手段3と、該距離検
出手段で検出した左右一対の車輪による走行距離に基づ
いて車両の第2の位置を算111Jる第2の(Q買算出
手段5と、前記第1およびfi2の位階検出手段からの
第1および第2の位置情報に基づいて小雨の位置を決定
する位置決定手段7とを右することを要旨とする。
(作用) 本発明の自律走行車両制御装置では、進行方向に搬像し
た画像に桔づく第1の位置および左右一対の車輪による
走行距離に1.夷づく第2の位置を&>出し、これらの
第1および第2の位置情報に基づいて車両の位置を決定
している。
(実施例) 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第2図は本発明の一実施例に係る自(11走行車両制御
装置の全体構成を示すブ[コック図である。同図に示す
自神走行車両制t211装置は、カメラやレンサ等で検
知した進行方向の道路状況を適宜判断しながら例えば設
定された目的地に向かった車両を無人で自律的に走行さ
せるための制御を行なう装置であって、車両の進行方向
の画像を撮像して画像処理する画像情報処理部100と
、超音波センタ、レープレーグ等により車両の進行方向
や側方等の物体、例えば先行車、ガードレール、障害物
等を検知するとともに、車輪速等も検知し処理する検知
処理部200と、車両を無人で走行させるために車両の
ステアリング、アクセル、ブレーキ、ウィンカ等を作動
さ゛ぜるアクチュエータを有し、これらを制御するアク
チュエータ制御部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
より車両を目的地に向け″′C障害物等に衝突しないよ
うに走行させるべく前記アクチュエータ制御部300等
を制御−する走行制御部500と、該走行制御部500
に対して目的地に関する情報を入力するとともに、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、最高速痘を制限する等の機能を有する付
帯制御部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ブレーキ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とから構成されてい
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左右に設けられ、これにより車両
の進行方向のステレオ画像、すなわちステレオ斜視画像
を撮像する。このカメラ101.103で11t3gA
された斜視画像は画低処理用コンピュータ105に供給
されて画像処理を施され、これにより視差を求めて障害
物の有無を判断したり、障害物までの距離および方向を
計測するために使用されたり、また斜視画像はこの画像
処理用コンピュータ105により平面画像に変換され、
すなわら逆斜視弯換される。画像処理用コンピュータ1
05はこの平面画像から例えば道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、イの位置を計測する。
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、すなわち車両から左側
の白線までの距MXL 、右側の白線までの距MXR、
車両の進行方向と道路のなす角1aθ等を惇出し、これ
らの値により道路のカーブの右向や曲率等を求める。ま
た、交差点の手前においては白線の切れ方等を計測する
ことにより交シイ点までρ距離Yを求める。
このように画像処理用:1ンビユータ105で求められ
た距離XL、XR1角麿θ、距離Y等iユ、[1−カル
自重位置推定部107に供給され、これにより道路と車
両との位置関係、寸なわちローカル口中1シ置を推定で
きるのである。なお、ローカル自車イ装置とは、このよ
うに画像処理用コンビ1−り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°りるものと覆
る。また、ローカル自車位置に対して後述するようにお
おまかに求めた自車位置をグ■」−パル自車イ装置と称
する。
なJ3、カメラは、画角を広く取るために、3紺程旧設
置し、切り替えて使用することにより右前方、左前方、
前方の画像からト記パラメータを得ることができる。
検知処理部200は、超音波センサ、レーザレーダ等を
使用し、小山の進行方向や側方等の物体、例えば先行中
、ガードレール、障害物等を検知するとともに、車輪速
等も検知するものであるが、これは例えば前記画像情報
処理部100による画像情報がない場合にもある程石の
走行を可能にし、これによりフェイルセーフ的役割も果
そうとするものである。
検知処理部200は車両の側方、前後左右の4つ所にそ
れぞれ設けている4つの超音波センサ201.203,
205.207を右し、これらの超音波センサ201の
出力はフエイルセーノローカル自車位置検出部215に
供給され、これらのセンサ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、すなわ)5
距1i1f[XL 、 XR、角度θ等を計測すること
ができる。
また、ガードレールの切れ目の判断を行なうことにより
例えば交差点の手前7メートルの位置にガードレールの
切れ目を作っておくと、交差点までの距離も知ることが
できる。すなわち、これらの情報により前記画像情報処
理部100で求めたと同じローカル自重位置情報を得る
ことができるのである。
また、検知処理部200は車両前部に設けられ、車両の
前方等に存在する障害物等を検出するレーザレーダ20
9および前方超音波センサ210を有し、これらの出力
はフェイルセーフ障害物判断部217に供給されχ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は障害物までの距離も算出し、前記画像情報処理
部100のカメラ101,103で認識できない場合に
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 t、t @輪の左右に設けら
れている一対の車輪速センサ211.213を有し、こ
れらのセンサの出力は車輪速データ処理部218に供給
され、更にこの車輪速データ処理部218からグローバ
ル車両位置推定部219に供給されている。この車輪速
センサ211.213は車輪の回転を検出し、この回転
に同期して車輪の1回転毎に数千側(具体的には、10
00〜4000)のパルスを左右の車輪等に発生する。
従って、この左右の小輪fjj1.:発(1Jる両パル
スの故の差を取れば、走行距離の差とく【す、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、左右の車輪の走行距離はそのまま11
両の走行距離となる。従って、これらの情報を時々刻々
計算することにより車両の変位(ΔX、ΔY、Δθ)、
を求めることができる。具体的には、ある時点の車両の
姿勢、りなわら位置を基準とした相対的な車両の位置情
報、寸なりも相対的なX、Y座標における位置およびθ
等の情報を求めることができ、これにより走行前の車両
の位置が既知であるならば、車輪速処理を逐次行なうこ
とにより走行中の車両の現在仲買を常に検出することが
できる。但し、誤差は累積されるので、走行距離が長く
なると、計測誤差が大ぎくなる。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位置(X、Y)
である。
アクチュエータ制御部300は、車両を無人で定行ざぜ
るために必要な種々のアクデー11−一タ、141ね6
ステ)フリンゾを操舵する操舵アクチュエータ30 ’
I 、アクセルに対応するスロットルアクチ]−[−夕
303、ブレーキアクチュエータ305、ウィンカ駆動
部307を有し、これらの各アクチュL−タをアクチュ
エータ制御部309が走行制御部500からの制御情報
に基づいて制御するようになっている。なお、車両がA
[車で前進上1うのみである場合には、[述したアクチ
ュエータのみでよいが、MT車の後進の制御を行なう場
合に警ユ、クラッチやシフトレバ−等の操作用アクヂュ
■−夕等も必要となる。アクチュエータ制御部309は
走行操舵制御部505からの加減速指令または目標重速
指令を受け、アクセルやプレー1−等を制御する。操舵
tl+御は同様に右または)「への回転指令または目標
操舵角指令を受けて作動づろ。
地図情報記憶部400は、1]的地に関する地図情報、
目的地までの地図情報、例えば[1的地までの道路に存
在する交差点位置、交差点間距離等の地図情報を記憶し
ている地図データ記憶部401および該地図データ記憶
部401に対して走行制御部500からのアクヒスを制
御する地゛図情報アクセス制御部403から構成されて
いる。
走行制御部500は、前記画像情報処理部100および
検知処理部200で検出した進行方向の道路情報を適宜
判断するとともに地図情報記憶部/100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部600
から入力される目的地に向けて車両を走行さけるべく前
記アクチュエータ制御部300を駆動制御するものであ
り、前記画像情報処理部100の画俄処理用コンビコー
タ105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する障害物回避方
向決定部501と、地図情報記憶部400からの地図情
報、検知処理部200のグローバル自重位置推定部21
9からのグ[’l−パル自車位置情報(X、Y)、画像
情報処理部100のローカル自車位置推定部107から
の補正データ、マンマシンインタフェース部600から
の目的地情報等の情報を供給され、これらの情報により
目的地までの経路等を含む大局的な走行戦略情報をひ宿
し、この情報に従って直進、右左折、減速、力[口中、
ff?tt等の走行動作に関する情報、交差点までの距
離情報等の制御情報を出力するプランナである走t”i
指令部503と、該走行指令部503 hS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1
07からの道FB端からの距離、角度等を含むローカル
内申位置情報、障害物回避方向決定部501からの障害
物回避方向情報、検知処理部200の車輪速データ処理
部218からの1!両の変位(ΔX、ΔY、Δθ)を含
む車両姿pA<位置)情報、検知処理部200のフエー
ルセーノローカル自重位置検出部215からの道路端か
らの距離、角度等を含む[」−カル自車位置情報、フエ
イルレーフ障害物判断部217からの障害物までの距離
情報、付帯制御部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チュエータ制御部300の制御
に必要な各種制御信号、例えば目標車速、目標操舵角情
報等の情報をアクチュエータ制御部300に供給し、こ
れにより操舵制御等を行なう走行操舵制御部505とを
有する。
更に具体的には、走行指令部503はマンマシンインタ
フェース部600から目的地情報が入力されると、地図
情報記憶部400をアクセスしながら、目的地までの経
路を探索し、最短経路を決定する。そして、この決定し
た最短経路の情報と車輪速センサ211.213で検出
された情報に基づいて篩用されたグローバル自i1i位
置情報とを比較しながら走行制御情報を作成する。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する」というにうな情
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におけるアクチュエータに
対する制御はF uzzy制ti+等の知能制御により
行なわれる。すなわI5、「if・・・・・・・・・t
hen・・・・・・・・・」の形式で記述されたプロダ
クションルールに従って制御される。また、障害物の回
避は画像情報処理部100により障害物までの距離と方
向とにλ↓づいて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
入力覆るキーボード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
を表示覆るC F< Tディスプレイ603とを右する
。なお、1−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600t
よマンマシンインタフェースとして音?認識や合成装置
等を右してもよい。
イ」帯制部品700は、非常ブレーキアクチュエータ7
01を有し、この非常ブレーキアクチュエータ701は
通常走行用のブレーキアクチュエータ305とパラレル
に作動し、安全性を向トしでいる。この非常ブレーキア
クチュエータ701はアンテナ705で受信した外部非
常ブレーキ信号を受信機707および制御部703を介
して供給されたり、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からの作動信号を制御部70
3を介して供給されると走行制御部500のυ制御に関
係なく作動し、車両を停止トさせる。また、拐帯制御部
700は最高車速リミッタ711、この最高車速リミッ
タ711に対して最高車速を設定するための速度設定部
713および最高11!速リミツタ711に車両の実際
の中速情報を供給り〜る車速セン4J714を右し、速
度設定部713で設定された最高中速で走行し得るよう
になっている。
この最高車速リミッタ711は車両の乗口がゆっくりと
走りたい場合に、その最高中速を設定するためのもので
あり、この設定された最高車速情報は走行操舵制御部5
05に供給され、走1゛J操舵制即部505でこの速度
を越えないように制tallされる。なお、最高中速は
走行指令部503によって道路毎に設定することも可能
である。また、万一、設定された最高車速を越える車速
が出た場合には、車速センサ714が感知し、これによ
り走行制御部500の異常を判断し、非常ブレーキアク
チュエータ701を制御して非常ブレーキを作動させる
ようになっている。
データ収録部800は、フライトレコーダ等のように衝
突時、非常ブレーキ作動時等に車両の各部の状況を記録
するためのメモリ等からなるデータ収録部801および
Gセンサ803を有する。
このデータ収録部801に記録されたデータに基づいて
後で原因雪を解明するために使用するものである。
次に、作用を説明する。
両会情報処理部100においては、前述したように、カ
メラ101.103で撮像した車両の進行方向の画像か
ら道路上の白線等を検出し、これを画像処理用コンピュ
ータ105で画像処理して道路と車両との相対関係、丈
なわら車両から左側の白線までの距IXL、右側の白線
までの距#XR1車両の進行方向と道路のなづ角度θ等
を算出し、これらの情報により道路のカーブの方向や曲
率等を求めたり、また交差点の手前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MYを求め
、これらの情報を基にローカル自車位置Jtf宇部10
7で車両のローカル自車位置が識別される。
一方、検知処理部200においては、前述したように、
左右の後輪にそれぞれ設けられている一対の車輪速セン
サー211.213で検出した走行距離およびん右後輪
の走行距離の差等の情報を肋々刻々計算することにより
車両の変位を樟出し、これらの情報を基にグローバル車
両(jr買置推定219で車両の位置、すなわらグロー
バル自車(Q買が識別される。
以上のように測定される車両位置、′lなわちローカル
自車位置とグローバル自車位置とは同じ車両位置を示さ
なければならないものであるが、種々の要因により両位
置は巽なり、間違っていることが多い。例えば、ローカ
ル自車位置の場合には、撮像した画像においてノイズ的
誤差が発生することがある。またグ[]−パル自巾イ1
7買は走行距離が長くなると、誤差が累積されるという
欠点がある。
従って、いずれの位置情報が正しいかということを一概
に言うことができない。
そこで、本実施例では、ローカル山中4et置情報とグ
ローバル自車装置情報とを比較し、両位置情報が所定の
鵠容幅以内で等しい場合には両イウ置情報はけぼrF 
シいものと判定し、この正しい両位胃情報で次の操舵角
指令仁弓を発生するものである。
第3図(a)、(b)は、画像↑4報処理部100のロ
ーカル自車位置推定部107で測定したローカル自車位
置情報XLL、XLR、Yt−および検知処理部200
のグローバル車両位置推定部219で測定したグローバ
ル自車位置XGL、XG+<、YGをそれぞれ示してい
るものぐあるが、車両900から左右の白線または路側
帯笠を示す道路案内線1−L、l−Rまでの距離が示さ
れている。
寸なわら、第3図<a )においては、車両900のロ
ーカル自車位置情報として、車両900から左右の道路
案内線Lt、LRまでの距#l X l +−1X l
 +<およびY軸方向の距離Yが示され、第3図<b>
においては、車両900のグローバル自車位置情報とし
て、車両900から左右のIll路内内線11.− 、
l−t<までの距!!1XGL、XQRおよびY軸方向
の距MYが示されている。
第3図(a)、(b)にそれぞれ示されるローカル自車
位置情報およびグローバル自車位置情報は両者が1F゛
確に車両の位置を示しているときには、両位首情報はほ
ぼ等しいことになるが、両位置情報が等しくないときに
は一般にノイズの影響を受けたり、誤動作したり、誤差
が累積されて間)tっているものと判定できる。
従って、本実施例では、上述したように求めたローカル
自重位置情報およびグローバル自車1シ置情報を比較し
、両者の差が所定の許容幅ε以内であるか否かを識別し
ている。このため、ローカル自重位置情報とグローバル
自車40買情報とに対して次式の演樟を行なっている。
I XLR−XGRl <εR(α) I X LL−XGL l <εL (α)(IXL−
YGI<εy (α)) すなわち、ローカル自重位置情報およびグローバル自重
位置情報の両位置情報のうち、車両900から右側案内
線LRまでの距11X lj?およびXGRの差IXL
R−XGRIが所定の工1容幅εR(α)未満であるか
否か、左側案内線L Lまでの距M X L r−およ
びXGLの差I Xl、L −XGL lりく所定の許
容幅εL(α)未満であるか否か、ま七は距ff1YL
およびYGの差IYI−−YGIが所との許容幅ε■ 
(α)未満であるか否かが上式で;1鈴される。
なJ3、ここで、各εはローカル自重位置情報おにびグ
[1−パル自車位置情報を得る手段の信頼度χによって
異なるものであり、そのために上式の汀容差εには括弧
内でこの信頼度αを記載している。例えば、ローカル自
車位置情報の信頼1復、す1わらこの場合には画像を搬
像するカメラの信頼1目とし、グローバル自車、位冒情
報の信頼度α1とすると、全体の信頼度αは次式に示す
ようにi工頼!9α斐、α9の最小愉、平均伯、最大値
のいfれの方法を選択し、これにより決定される。
上述した比較式によってローカル自車位置情報とグロー
バル自車位置情報との差が許容幅ε未満ひあることがわ
かったとぎには、両位置情報は信用し得るものであるた
め、この両位置情報を基に次式に従って例えば現在の操
舵角■:+1が補正停出される。
■l、1=■+ 十k 1・((XGR−Xl、、I?
 )+ (XGL  XLI−) ) / 2または ■1.1=■+ +k 2 (α)・((XGn −X
Ln)  −F (XGL     X’1.−L  
)   )  /  2ここで、klは定数であり、k
2(α)は信頼!Uαの関数である。
なお、第4図は以上の処理動作を示すフローチャートで
あるが、まずグローバル自車位置情報Jヅよび4M m
 tMおよびローカル自重位置情報および信頼度を算出
しくステップ110.120>、それから全体の信頼度
aを決定している(ステップ130)、この決定した信
頼度αに基づき各許容幅εR(α)、εL(α)および
必要によりεy(α)を決定する(ステップ140)。
それから、グローバル自車位置情報とローカル自車位置
情報とをF記比較式に従って比較する(ステップ15O
)。この比較の結果、両位置情報の差が許容幅未満であ
るときには、両位置情報は信用し冑るものであるため、
]−記補正値である次の操舵角指令o1+1をπ1nし
、出力り−る(ステップ160.180)。、また、比
較の結果、両位置情報の差が許容幅未満であるとぎには
、両位置情報は信用できないものであるため、現在の操
舵各01を次の操舵各指令o1+1として出力づる(ス
テップ170)なお、ローカル自重位置情報に対するイ
5頼度α吏は例えばカメラを用いた画像処理情報の信頼
度を示すことになるが、この場合には画像濃淡情報の]
ントラスト比等を信頼度に対応させるとよい。
また、グ[1−パル自車位置情報に対する信頼度α0は
車輪速センサの信頼度を示すことになる。この場合には
車輪側センサは通常の車輪の回転速麿より律出するもの
であるが、路面の状態、すなわち、雨、雪、凍結、乾燥
、アスファルト、砂利等によってスリップの度合いが変
化するため、この変化に応じてその信頼度も変化づる。
更に、その信頼度αりは路面センナを別に付加しておき
、それから判断してもよいし、予め入力された地図情報
に含めておいてもよい。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、進行方向に搬像
した画像に基づく第1の位置および左右一対の車輪によ
る走行距離に基づく第2の位置をn出し、これらの第1
および第2の位置情報に基づいて車両の位置を決定して
いるので、車両の位置を適確に検出し、車両を高い信頼
性をもって確実に自立走行制御することができる。
【図面の簡単な説明】
第′1図は本発明のクレーム対応図、第2図は本発明の
一実施例に係る自立走行車両制御装置の全体的構成を示
すブト1ツ9図、第3図は第2図の自立走行車両制御装
置の作用の説明図、第4図は第2図の自立走行車両制御
装置の作用を示すフローチャートである。 1・・・第1の位置Q出手段  3・・・距離検出手段
5・・・第2の位置算出手段  7・・・位置決定手段
第1区 L G 第3r(b)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 車両の進行方向に撮像した画像に基づいて車両の第1の
    位置を算出する第1の位置算出手段と、左右一対の車輪
    による走行距離を検出する距離検出手段と、該距離検出
    手段で検出した左右一対の車輪による走行距離に基づい
    て車両の第2の位置を算出する第2の位置算出手段と、
    前記第1および第2の位置検出手段からの第1および第
    2の位置情報に基づいて車両の位置を決定する位置決定
    手段とを有することを特徴とする自律走行車両制御装置
JP62150455A 1987-06-17 1987-06-17 自律走行車両制御装置 Pending JPS63314618A (ja)

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