JP2669031B2 - 自律走行車両 - Google Patents
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- 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
- G05D1/0221—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory involving a learning process
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D15/00—Steering not otherwise provided for
- B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
- B62D15/025—Active steering aids, e.g. helping the driver by actively influencing the steering system after environment evaluation
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は自律走行車両に関する。
（従来の技術） 近年、本発明者等は、車両に走行路を撮像するカメラ
を備え、走行路上の白線など案内線に沿って車両を自律
的に走行させると共に、車両を円滑に動作させるため、
その動作制御にファジィー集合の概念を取り入れた自律
走行車両を提案した（例えば特願昭63−50344）。
を備え、走行路上の白線など案内線に沿って車両を自律
的に走行させると共に、車両を円滑に動作させるため、
その動作制御にファジィー集合の概念を取り入れた自律
走行車両を提案した（例えば特願昭63−50344）。
この自律走行車両におけるファジィー制御の概念を示
すと、「大きい」「中くらい」「小さい」などと予め分
類された操舵に関するずれの大きさ区分に応じて所定の
操舵制御量を定める複数の制御ルールと、実際ずれの各
区分に該当する確からしさをファジィー集合で示すメン
バシップ関数とを用い、該関数で求めた実際ずれの各大
きさ区分に該当する確からしさを前記制御ルールに対応
させることにより各制御ルールの総和で操舵制御量を決
定するようにしたものである。
すと、「大きい」「中くらい」「小さい」などと予め分
類された操舵に関するずれの大きさ区分に応じて所定の
操舵制御量を定める複数の制御ルールと、実際ずれの各
区分に該当する確からしさをファジィー集合で示すメン
バシップ関数とを用い、該関数で求めた実際ずれの各大
きさ区分に該当する確からしさを前記制御ルールに対応
させることにより各制御ルールの総和で操舵制御量を決
定するようにしたものである。
したがって、このファジィー制御による自律走行車両
によれば、地図データをもとに予め設定した目標点に対
して自律走行させると共に前記カメラにより撮像した路
面状況に応じ自動設定された目標点に対し、例えば一定
距離Lm先での予測値と自動設定された目標値とのずれ量
（偏差）Δを演算し、これを前記の制御ルールに適用す
ることにより適切な操舵制御が為される。
によれば、地図データをもとに予め設定した目標点に対
して自律走行させると共に前記カメラにより撮像した路
面状況に応じ自動設定された目標点に対し、例えば一定
距離Lm先での予測値と自動設定された目標値とのずれ量
（偏差）Δを演算し、これを前記の制御ルールに適用す
ることにより適切な操舵制御が為される。
より詳しくは、前記制御ルールに大きなずれΔに対し
ては大き目の制御量を与え、小さなずれに対しては小さ
目の制御量を与えるよう複数区分毎に規約しておき、実
際ずれ量Δに応じて該当する制御ルールの重要度を高
め、全制御ルールの加重平均を取ることにより円滑な操
舵制御を行っている。
ては大き目の制御量を与え、小さなずれに対しては小さ
目の制御量を与えるよう複数区分毎に規約しておき、実
際ずれ量Δに応じて該当する制御ルールの重要度を高
め、全制御ルールの加重平均を取ることにより円滑な操
舵制御を行っている。
前記制御ルール及びメンバシップ関数は、直線路走
行、曲線路走行、障害物回避走行を始めとして、交差点
での旋回走行など、各種走行場面毎に走行シミュレーシ
ョンを繰り返して設定されるものである。
行、曲線路走行、障害物回避走行を始めとして、交差点
での旋回走行など、各種走行場面毎に走行シミュレーシ
ョンを繰り返して設定されるものである。
（発明が解決いしようとする課題） しかしながら、上記の制御ルール及びメンバシップ関
数の設定作業はトライ・アンド・エラーにより繰り返し
のシミュレーションを行って適正化するものであるた
め、設定作業に多大の時間が必要であるという問題点が
ある。
数の設定作業はトライ・アンド・エラーにより繰り返し
のシミュレーションを行って適正化するものであるた
め、設定作業に多大の時間が必要であるという問題点が
ある。
因みに、前記のずれ量を左右位置のずれ量ΔＸと走行
角度のずれ量Δθとで表わし、両ずれ量ΔX,Δθに対
し、大きさ区分を「大きい」「中くらい」「小さい」と
それぞれ３段階に分けた場合、「大きい」「中くらい」
に対しては不足（−）及び過剰（＋）の両方があるので
それぞれ５区分となり、両者の組み合せで25種の制御ル
ールとなる。又、両者ΔX,Δθのメンバシップ関数もそ
れぞれに定義されるので、これら設定作業は仲々大変で
ある。
角度のずれ量Δθとで表わし、両ずれ量ΔX,Δθに対
し、大きさ区分を「大きい」「中くらい」「小さい」と
それぞれ３段階に分けた場合、「大きい」「中くらい」
に対しては不足（−）及び過剰（＋）の両方があるので
それぞれ５区分となり、両者の組み合せで25種の制御ル
ールとなる。又、両者ΔX,Δθのメンバシップ関数もそ
れぞれに定義されるので、これら設定作業は仲々大変で
ある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので
あり、車両の走行場面が、直線走行、曲線走行、又は障
害物回避走行など時々刻々と変化する場合において、舵
角の偏差に対応する基準となる操舵制御量の重み付け規
定してなるメンバシップ関数を予め設定しておくととも
に、このメンバシップ関数を走行場面に応じて適宜修正
することにより、各走行場面毎にメンバシップ関数を定
義しておく作業を省略しつつ走行場面に応じた適正な操
舵制御量を簡易な手順で求めることができ、しかも、求
められた操舵制御量に従って車両の操舵制御を行うこと
により、走行安定性を格段に向上することができる自律
走行車両を提供することを目的とする。
あり、車両の走行場面が、直線走行、曲線走行、又は障
害物回避走行など時々刻々と変化する場合において、舵
角の偏差に対応する基準となる操舵制御量の重み付け規
定してなるメンバシップ関数を予め設定しておくととも
に、このメンバシップ関数を走行場面に応じて適宜修正
することにより、各走行場面毎にメンバシップ関数を定
義しておく作業を省略しつつ走行場面に応じた適正な操
舵制御量を簡易な手順で求めることができ、しかも、求
められた操舵制御量に従って車両の操舵制御を行うこと
により、走行安定性を格段に向上することができる自律
走行車両を提供することを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の自律走行車両
は、第１図に示すように、予め設定された走行経路に沿
って走行するとともに、予め各個別に設定された複数の
走行位置での目標舵角と車両の操舵角との偏差がそれぞ
れなくなるように操舵角を制御しつつ走行する自律走行
車両であって、当該車両の進行方向における走行路上の
案内線、又は障害物を含む画像を撮像する撮像手段１
と、該撮像手段１で撮像した画像情報に基づいて、前記
走行路上における案内線、又は障害物を含む特徴点デー
タを抽出する画像処理手段２と、該画像処理手段２で抽
出した特徴点データに基づいて、現在の走行場面が、直
線走行、曲線走行、又は障害物回避走行かを判別する走
行場面判別手段３と、該走行場面が直線走行である場合
を想定して予め設定され、前記目標舵角と当該車両の操
舵角との偏差に対応する基準となる操舵制御量の重み付
けを規定してなるメンバシップ関数を記憶する基準メン
バシップ関数記憶手段４と、前記走行場面判別手段３で
判別された走行場面に応じて、前記基準メンバシップ関
数記憶手段４に記憶されたメンバシップ関数を、走行場
面が曲線走行である場合には、直線走行のときよりも前
記偏差に対応する操舵制御量が大きくなるように重み付
けを修正する一方、走行場面が障害物回避走行である場
合には、曲線走行のときよりも前記偏差に対応する操舵
制御量がさらに大きくなるように重み付けを修正するメ
ンバシップ関数修正手段５と、該メンバシップ関数修正
手段５で修正されたメンバシップ関数に基づいて当該車
両の操舵制御量を演算する制御量演算手段６と、該制御
量演算手段６で演算された操舵制御量に基づいて操舵制
御を行う走行制御手段７と、を備えてなることを要旨と
する。
は、第１図に示すように、予め設定された走行経路に沿
って走行するとともに、予め各個別に設定された複数の
走行位置での目標舵角と車両の操舵角との偏差がそれぞ
れなくなるように操舵角を制御しつつ走行する自律走行
車両であって、当該車両の進行方向における走行路上の
案内線、又は障害物を含む画像を撮像する撮像手段１
と、該撮像手段１で撮像した画像情報に基づいて、前記
走行路上における案内線、又は障害物を含む特徴点デー
タを抽出する画像処理手段２と、該画像処理手段２で抽
出した特徴点データに基づいて、現在の走行場面が、直
線走行、曲線走行、又は障害物回避走行かを判別する走
行場面判別手段３と、該走行場面が直線走行である場合
を想定して予め設定され、前記目標舵角と当該車両の操
舵角との偏差に対応する基準となる操舵制御量の重み付
けを規定してなるメンバシップ関数を記憶する基準メン
バシップ関数記憶手段４と、前記走行場面判別手段３で
判別された走行場面に応じて、前記基準メンバシップ関
数記憶手段４に記憶されたメンバシップ関数を、走行場
面が曲線走行である場合には、直線走行のときよりも前
記偏差に対応する操舵制御量が大きくなるように重み付
けを修正する一方、走行場面が障害物回避走行である場
合には、曲線走行のときよりも前記偏差に対応する操舵
制御量がさらに大きくなるように重み付けを修正するメ
ンバシップ関数修正手段５と、該メンバシップ関数修正
手段５で修正されたメンバシップ関数に基づいて当該車
両の操舵制御量を演算する制御量演算手段６と、該制御
量演算手段６で演算された操舵制御量に基づいて操舵制
御を行う走行制御手段７と、を備えてなることを要旨と
する。
（作用） 本発明に係る自律走行車両によれば、まず、画像処理
手段２は、撮像手段１で撮像した画像情報に基づいて、
走行路上における案内線、又は障害物を含む特徴点デー
タを抽出する。この抽出した特徴点データに基づいて、
走行場面判別手段３は現在の走行場面が、直線走行、曲
線走行、又は障害物回避走行かを判別する。この判別さ
れた走行場面に応じて、メンバシップ関数修正手段５
は、基準メンバシップ関数記憶手段４に記憶されたメン
バシップ関数を、走行場面が曲線走行である場合には、
直線走行のときよりも偏差に対応する操舵制御量が大き
くなるように重み付けを修正する一方、走行場面が障害
物回避走行である場合には、曲線走行のときよりも偏差
に対応する操舵制御量がさらに大きくなるように重み付
けを修正する。この修正されたメンバシップ関数に基づ
いて、制御量演算手段は６、車両の操舵制御量を演算
し、ここで演算された操舵制御量に基づいて、走行制御
手段７は車両の操舵制御を行う。このように、基準メン
バシップ関数記憶手段４に記憶されたメンバシップ関数
を、走行場面が曲線走行、又は障害物回避走行の場合に
は修正して使用することにより、すなわち、走行場面が
直線走行、曲線走行、又は障害物回避走行など時々刻々
と変化する場合でも、それぞれ共通のメンバシップ関数
を適宜修正して用いることにより、各走行場面毎にメン
バシップ関数を定義しておく作業を省略しつつ走行場面
に応じた適正な操舵制御量を簡易な手順で求めることが
でき、しかも、求められた操舵制御量に従って車両の操
舵制御を行うことにより、走行安定性を格段に向上する
ことができる。
手段２は、撮像手段１で撮像した画像情報に基づいて、
走行路上における案内線、又は障害物を含む特徴点デー
タを抽出する。この抽出した特徴点データに基づいて、
走行場面判別手段３は現在の走行場面が、直線走行、曲
線走行、又は障害物回避走行かを判別する。この判別さ
れた走行場面に応じて、メンバシップ関数修正手段５
は、基準メンバシップ関数記憶手段４に記憶されたメン
バシップ関数を、走行場面が曲線走行である場合には、
直線走行のときよりも偏差に対応する操舵制御量が大き
くなるように重み付けを修正する一方、走行場面が障害
物回避走行である場合には、曲線走行のときよりも偏差
に対応する操舵制御量がさらに大きくなるように重み付
けを修正する。この修正されたメンバシップ関数に基づ
いて、制御量演算手段は６、車両の操舵制御量を演算
し、ここで演算された操舵制御量に基づいて、走行制御
手段７は車両の操舵制御を行う。このように、基準メン
バシップ関数記憶手段４に記憶されたメンバシップ関数
を、走行場面が曲線走行、又は障害物回避走行の場合に
は修正して使用することにより、すなわち、走行場面が
直線走行、曲線走行、又は障害物回避走行など時々刻々
と変化する場合でも、それぞれ共通のメンバシップ関数
を適宜修正して用いることにより、各走行場面毎にメン
バシップ関数を定義しておく作業を省略しつつ走行場面
に応じた適正な操舵制御量を簡易な手順で求めることが
でき、しかも、求められた操舵制御量に従って車両の操
舵制御を行うことにより、走行安定性を格段に向上する
ことができる。
（実施例） 以下、添付図面を用いて本発明の実施例を説明する。
第２図に示すように、本例の自律走行車両は、車両本
体10にカメラ11を備え、第３図に示すように走行路12の
路面の案内線（白線）13（添字のＲは右、Ｌは左を示
す）や障害物14を所定の制御周期で撮像しつつ自律走行
する。
体10にカメラ11を備え、第３図に示すように走行路12の
路面の案内線（白線）13（添字のＲは右、Ｌは左を示
す）や障害物14を所定の制御周期で撮像しつつ自律走行
する。
第４図に示すように、本例の自律走行車両は、前記カ
メラ11の撮像信号を入力し画像データを形成する画像処
理装置15と、形成された画像データより白線13や障害物
14の情報など所定の情報のみを抽出する所要情報設定部
16を備えている。
メラ11の撮像信号を入力し画像データを形成する画像処
理装置15と、形成された画像データより白線13や障害物
14の情報など所定の情報のみを抽出する所要情報設定部
16を備えている。
この所要情報設定部16には、後述する操舵制御量演算
部17及びクラッチ，ブレーキなどの制御のための制御量
設定部18が接続される他、本例で特に設けられた走行場
面判別部19が接続されている。
部17及びクラッチ，ブレーキなどの制御のための制御量
設定部18が接続される他、本例で特に設けられた走行場
面判別部19が接続されている。
走行場面判別部19は、所要情報設定部16に設定された
第５図及び第６図に示す白線13R,13L及び障害物14の情
報を入力し、第７図の手順に従って走行路12の走行場面
を判別するものである。
第５図及び第６図に示す白線13R,13L及び障害物14の情
報を入力し、第７図の手順に従って走行路12の走行場面
を判別するものである。
すなわち、第７図のステップ701で第５図及び第６図
に示す画像情報を入力し、ステップ702で障害物14が有
ると判別され、ステップ703で障害物14までの距離ｌが
車速Ｖに応じて設定される所定の値αより小さいと判別
されたときは、ステップ704で障害物14に対し回避行動
すべき場面（障害物走行場面）であると判別する。
に示す画像情報を入力し、ステップ702で障害物14が有
ると判別され、ステップ703で障害物14までの距離ｌが
車速Ｖに応じて設定される所定の値αより小さいと判別
されたときは、ステップ704で障害物14に対し回避行動
すべき場面（障害物走行場面）であると判別する。
この判別方式を数式で示すと、第６図において車両の
進行方向をxy座標のｙ軸に合わせ、車両位置を（xv,
O）、障害物14の位置を（x,y）とすると、 （ｘ−xv）２＋y2＝l2 であるので、ｌ＜αで判別できる。
進行方向をxy座標のｙ軸に合わせ、車両位置を（xv,
O）、障害物14の位置を（x,y）とすると、 （ｘ−xv）２＋y2＝l2 であるので、ｌ＜αで判別できる。
一方、ステップ703で障害物14までの距離が相当大
（ｌ≧α）であり、まだ障害物回避行動を取る必要がな
いと判別された場合、又はステップ702で始めから障害
物14が見当らないと判別されている場合には、ステップ
705で白線13が直線的であるか否かを判別し、ステップ7
06及び707で直線路走行場面又は曲線路走行場面を設定
する。
（ｌ≧α）であり、まだ障害物回避行動を取る必要がな
いと判別された場合、又はステップ702で始めから障害
物14が見当らないと判別されている場合には、ステップ
705で白線13が直線的であるか否かを判別し、ステップ7
06及び707で直線路走行場面又は曲線路走行場面を設定
する。
この判別方式を数式で示すと、第５図に示すようにｘ
及びｙ軸上にそれぞれの区画線を引き、各交点の座標を
（x0,y0）、（x1,y1）、（x2,y2）、（x3,y3）とし、ｉ
＝1,2,3とするとき、 ｆ（ｉ）＝（yi−y0）／（xi−x0） なる傾きを示す関数を定義し、 ｆ（１）−ｆ（３）≒0,かつｆ（２）−ｆ（３）≒０の
とき、言い換えれば全交点が略直線上にあるとき直線路
と判別する。右側の白線13Rについても同様である。な
お、４交点のうち両端点を結ぶ直線に対し、この直線と
中間２点との間の距離がそれぞれ略ゼロ（０）となるこ
とで直線路を判別するようにしてもよい。
及びｙ軸上にそれぞれの区画線を引き、各交点の座標を
（x0,y0）、（x1,y1）、（x2,y2）、（x3,y3）とし、ｉ
＝1,2,3とするとき、 ｆ（ｉ）＝（yi−y0）／（xi−x0） なる傾きを示す関数を定義し、 ｆ（１）−ｆ（３）≒0,かつｆ（２）−ｆ（３）≒０の
とき、言い換えれば全交点が略直線上にあるとき直線路
と判別する。右側の白線13Rについても同様である。な
お、４交点のうち両端点を結ぶ直線に対し、この直線と
中間２点との間の距離がそれぞれ略ゼロ（０）となるこ
とで直線路を判別するようにしてもよい。
以上により、走行場面判別部19により、障害物走行場
面，直線路走行場面，曲線路走行場面が判別された。
面，直線路走行場面，曲線路走行場面が判別された。
再度第４図において、前記走行場面判別部19には、基
準メンバシップ関数記憶部20と接続されるメンバシップ
関数設定部21が接続され、このメンバシップ関数設定部
21には前記操舵制御量演算部17が接続されている。
準メンバシップ関数記憶部20と接続されるメンバシップ
関数設定部21が接続され、このメンバシップ関数設定部
21には前記操舵制御量演算部17が接続されている。
前記基準メンバシップ関数記憶部20には、第８図及び
第９図に示す位置及び角度に関するずれ量ΔX,Δθに対
する基準のメンバシップ関数が記憶されている。
第９図に示す位置及び角度に関するずれ量ΔX,Δθに対
する基準のメンバシップ関数が記憶されている。
すなわち、第８図に示す位置のずれ量ΔＸに関するメ
ンバシップ関数は、Ｂを大きい、Ｍを中くらい、Ｓを小
さいとしてずれ量ΔＸの５種の大きさ区分「−Ｂ」「−
Ｍ」「Ｓ」「＋Ｍ」「＋Ｂ」を定義し、各区分に適合す
る確からしさをメンバシップ値μｘ（０〜１）で示すも
のである。両方向の最大評価値±MaxΔＸには、基準値
として例えば直線路走行場面に対しての最大評価値が設
定されている。
ンバシップ関数は、Ｂを大きい、Ｍを中くらい、Ｓを小
さいとしてずれ量ΔＸの５種の大きさ区分「−Ｂ」「−
Ｍ」「Ｓ」「＋Ｍ」「＋Ｂ」を定義し、各区分に適合す
る確からしさをメンバシップ値μｘ（０〜１）で示すも
のである。両方向の最大評価値±MaxΔＸには、基準値
として例えば直線路走行場面に対しての最大評価値が設
定されている。
第９図に示す角度に対するずれ量Δθについてのメン
バシップ関数についても同様に５種の大きさ区分「−
Ｂ」「−Ｍ」「Ｓ」「＋Ｍ」「＋Ｂ」が定義され、両方
向の最大値±MaxΔθが設定されている。
バシップ関数についても同様に５種の大きさ区分「−
Ｂ」「−Ｍ」「Ｓ」「＋Ｍ」「＋Ｂ」が定義され、両方
向の最大値±MaxΔθが設定されている。
これらメンバシップ関数は、入力されたずれ量ΔX,Δ
θに対応する各３角波の交点で各区分の適合性の確から
しさを表わしている。
θに対応する各３角波の交点で各区分の適合性の確から
しさを表わしている。
前記、メンバシップ関数設定部21は、前記基準メンバ
シップ関数記憶部20の第８図及び第９図に示す波形はそ
のままで最大評価値MaxΔＸ、MaxΔθを変更することに
より、走行場面に応じたメンバシップ関数を設定するも
のである。
シップ関数記憶部20の第８図及び第９図に示す波形はそ
のままで最大評価値MaxΔＸ、MaxΔθを変更することに
より、走行場面に応じたメンバシップ関数を設定するも
のである。
すなわち、メンバシップ関数設定部21は、第８図及び
第９図に示す最大評価値MaxΔＸ、MaxΔθを例えば直線
路走行場面の場合、 MaxΔX1,MaxΔθ１ とし、曲線路上走行場面では、 MaxΔX2,MaxΔθ２ とし、障害物走行場面では、 MaxΔX3,MaxΔθ３ とすることにより、基準のメンバシップ関数を走行場面
に応じて変形する。
第９図に示す最大評価値MaxΔＸ、MaxΔθを例えば直線
路走行場面の場合、 MaxΔX1,MaxΔθ１ とし、曲線路上走行場面では、 MaxΔX2,MaxΔθ２ とし、障害物走行場面では、 MaxΔX3,MaxΔθ３ とすることにより、基準のメンバシップ関数を走行場面
に応じて変形する。
前記操舵制御量演算部17はファジィー制御の実行のた
め、制御ルール記憶部22と接続されている。
め、制御ルール記憶部22と接続されている。
制御ルール記憶部22は、第10図に示すように、位置及
び角度に関するずれ量ΔX,Δθの25種の組合せに応じ、
制御量、本例では舵角を変化させるべき量Ａ（X,θ）
を、 ifΔX is X and Δθisθthen ΔＳ＝Ａ（X,θ） なる形のルールとして、具体的な舵角の変位指令ΔＳを
10゜,6゜…−６、−10などとシミュレーション作業を行
いつつ適正に定めたものである。
び角度に関するずれ量ΔX,Δθの25種の組合せに応じ、
制御量、本例では舵角を変化させるべき量Ａ（X,θ）
を、 ifΔX is X and Δθisθthen ΔＳ＝Ａ（X,θ） なる形のルールとして、具体的な舵角の変位指令ΔＳを
10゜,6゜…−６、−10などとシミュレーション作業を行
いつつ適正に定めたものである。
前記操舵制御量演算部17は、この他車速、車両進行方
向など各種の車両状態を検出する車両状態検出装置23
と、地図情報を有し目標点へ到達するための途中経路な
ど経路情報を記憶した経路情報記憶部24と、所定条件下
で車両を一時停止させたり、ウィンカを出すよう指示す
るなどの条件情報を記憶させた車両制御データ記憶部25
と、ステアリング制御装置26と接続されている。
向など各種の車両状態を検出する車両状態検出装置23
と、地図情報を有し目標点へ到達するための途中経路な
ど経路情報を記憶した経路情報記憶部24と、所定条件下
で車両を一時停止させたり、ウィンカを出すよう指示す
るなどの条件情報を記憶させた車両制御データ記憶部25
と、ステアリング制御装置26と接続されている。
さらに、前記所要情報設定部16及び前記車両状態検出
装置23並びに経路情報記憶部24、車両制御データ記憶部
25には、クラッチ，ブレーキ，ウィンカ，警報器などか
ら成るその他制御装置27にオンオフ動作を含め所定の制
御量を設定する前記のその他制御量設定部18が接続され
ている。
装置23並びに経路情報記憶部24、車両制御データ記憶部
25には、クラッチ，ブレーキ，ウィンカ，警報器などか
ら成るその他制御装置27にオンオフ動作を含め所定の制
御量を設定する前記のその他制御量設定部18が接続され
ている。
以上の構成の自律走行車両において、その他制御量設
定部18は、経路情報記憶部24及び車両制御データ記憶部
25から出力される条件データに基いて、例えば右折れ交
差点の手前で右側ウィンカを出すとか、目標点手前でブ
レーキをかけるとか、車両状態検出装置23より出力され
た車速、車両進行方向θなどの状態を考慮しつつ、その
他制御装置27に所定の制御量を設定するものである。
定部18は、経路情報記憶部24及び車両制御データ記憶部
25から出力される条件データに基いて、例えば右折れ交
差点の手前で右側ウィンカを出すとか、目標点手前でブ
レーキをかけるとか、車両状態検出装置23より出力され
た車速、車両進行方向θなどの状態を考慮しつつ、その
他制御装置27に所定の制御量を設定するものである。
一方、前記操舵制御量演算部17は、以下に示すファジ
ィー制御法により舵角の制御量を演算し、これに経路情
報記憶部24及び車両制御データ記憶部25で強制的に指令
される条件を加味し、ステアリング制御装置26に所定の
制御量を設定する。
ィー制御法により舵角の制御量を演算し、これに経路情
報記憶部24及び車両制御データ記憶部25で強制的に指令
される条件を加味し、ステアリング制御装置26に所定の
制御量を設定する。
第11図は操舵制御方式を示すフローチャートである。
図示のように、本例ではステップ1101で第２図に示す
カメラ11により路面12を撮像し、ステップ1102で第４図
に示す走行場面判別部19により走行場面を判別し、ステ
ップ1103で第８図及び第９図に示したように両メンバシ
ップ関数の最大評価値MaxΔX,MaxΔθを走行場面に応じ
て設定し、次いで、ステップ1104で以下に示すファジィ
ー推論計算を含めて操舵制御量を演算してステップ1105
でステアリングを駆動制御する。
カメラ11により路面12を撮像し、ステップ1102で第４図
に示す走行場面判別部19により走行場面を判別し、ステ
ップ1103で第８図及び第９図に示したように両メンバシ
ップ関数の最大評価値MaxΔX,MaxΔθを走行場面に応じ
て設定し、次いで、ステップ1104で以下に示すファジィ
ー推論計算を含めて操舵制御量を演算してステップ1105
でステアリングを駆動制御する。
第12図は操舵制御量の算出手順を示すフローチャート
である。
である。
ステップ1201では、経路情報記憶部24に記憶された経
路データにより第13図に示すように予め設定された現在
通過区間の始点及び終点に相当する目標点A,Bの舵角デ
ータθA,θＢをレジスタより入力する。この舵角データ
θA,θＢは、各目標点A,Bにおいて在るべき車両舵角を
示すものである。つまり、その前の目標点（図示せず）
より始めの目標点Ａに侵入してきた車両は舵角をθＡと
すべきであり、次いで到達する目標点Ｂで舵角はθＢで
在るべきことが示されている。
路データにより第13図に示すように予め設定された現在
通過区間の始点及び終点に相当する目標点A,Bの舵角デ
ータθA,θＢをレジスタより入力する。この舵角データ
θA,θＢは、各目標点A,Bにおいて在るべき車両舵角を
示すものである。つまり、その前の目標点（図示せず）
より始めの目標点Ａに侵入してきた車両は舵角をθＡと
すべきであり、次いで到達する目標点Ｂで舵角はθＢで
在るべきことが示されている。
そこでステップ1202では、次の目標点Ｂまでの残距離
ｒを車両状態検出装置23より入力し、ステップ1203で経
路データに関する舵角の変位指令ΔSTを次式により演算
する。
ｒを車両状態検出装置23より入力し、ステップ1203で経
路データに関する舵角の変位指令ΔSTを次式により演算
する。
ΔST＝drf・θＡ＋（１−drf）・θＢ−θ ここに、θは現在舵角、drfは残距離ｒが目標点Ｂに
一定距離ro（例えば5m）まで近ずくまでは「１」で一定
距離roより対さくなってからは残距離ｒが小さくなるほ
ど１からゼロ（０）に近づくよう定義した関数値であ
る。
一定距離ro（例えば5m）まで近ずくまでは「１」で一定
距離roより対さくなってからは残距離ｒが小さくなるほ
ど１からゼロ（０）に近づくよう定義した関数値であ
る。
drf＝min｛1,r/ro｝ つまり、この変位指令ΔSTは、目標点Ａでは目標舵角
θＡ、目標点Ｂでは目標舵角θＢとなるよう目標点手前
側から次第に変更するよう指定した第13図に破線で示す
目標舵角θｏに対するずれ量を示すものである。このよ
うにして求められた舵角の変位指令ΔSTは操舵の基本的
な量であると言える。
θＡ、目標点Ｂでは目標舵角θＢとなるよう目標点手前
側から次第に変更するよう指定した第13図に破線で示す
目標舵角θｏに対するずれ量を示すものである。このよ
うにして求められた舵角の変位指令ΔSTは操舵の基本的
な量であると言える。
次に、ステップ1204では、第14図に破線で示すよう
に、実線で示す車両10の現在状態に対し車両Ｖに応じて
設定される距離Lm先に中間目標点Ｃを自動設定し、この
目標点Ｃにおける目標位置Xc、目標舵角θｃに対し横方
向のずれ量ΔＸ及び舵角のずれ量Δθを算出する。
に、実線で示す車両10の現在状態に対し車両Ｖに応じて
設定される距離Lm先に中間目標点Ｃを自動設定し、この
目標点Ｃにおける目標位置Xc、目標舵角θｃに対し横方
向のずれ量ΔＸ及び舵角のずれ量Δθを算出する。
Ｌ＝L0＋0.25V ΔＸ＝Xc−Ｘ Δθ＝θｃ−θ ただし、L0は一定距離、Ｘは舵角をそのままとした場
合の目標点Ｃでの予測位置である。
合の目標点Ｃでの予測位置である。
次いで、ステップ1205では、各ずれ量ΔX,Δθに対し
第11図のステップ1103で走行場面に応じて最大評価値を
設定した第８図及び第９図に示すメンバシップ関数を適
用し、各ずれ量ΔX,Δθに対し、各区分「−Ｂ」「−
Ｍ」「Ｓ」「＋Ｍ」「＋Ｂ」に相当する確からしさのメ
ンバシップ値μx,μθを求める。
第11図のステップ1103で走行場面に応じて最大評価値を
設定した第８図及び第９図に示すメンバシップ関数を適
用し、各ずれ量ΔX,Δθに対し、各区分「−Ｂ」「−
Ｍ」「Ｓ」「＋Ｍ」「＋Ｂ」に相当する確からしさのメ
ンバシップ値μx,μθを求める。
例えば、走行場面が直線路である場合、第15図に示す
ようにメンバシップ関数の最大評価値MaxΔＸが例えば6
mと設定されるので、位置のずれ量ΔＸが1mの場合、区
分「Ｓ」に相当するメンバシップ値は0.7で、区分「＋
Ｍ」に相当するメンバシップ値は0.3で、他の区分のも
のは全てゼロ（０）であるが如くである。角度のずれ量
Δθについても同様にメンバシップ値μθが設定され
る。
ようにメンバシップ関数の最大評価値MaxΔＸが例えば6
mと設定されるので、位置のずれ量ΔＸが1mの場合、区
分「Ｓ」に相当するメンバシップ値は0.7で、区分「＋
Ｍ」に相当するメンバシップ値は0.3で、他の区分のも
のは全てゼロ（０）であるが如くである。角度のずれ量
Δθについても同様にメンバシップ値μθが設定され
る。
次に、ステップ1206では、第10図に示す25の制御ルー
ルを用い、これに算出されたメンバシップ値を与え、加
重平均を取ることにより、ファジィー制御の舵角の変位
指令ΔSgを算出する。
ルを用い、これに算出されたメンバシップ値を与え、加
重平均を取ることにより、ファジィー制御の舵角の変位
指令ΔSgを算出する。
すなわち、第10図に示す制御ルールは、前述のよう
に、 ifΔX is X and Δisθthen ΔＳ＝Ａ（X,θ） なる式で与えられているので、次式により全ルールに対
する加重平均をとることによりファジィー制御の舵角の
変位指令ΔSgを求めることができる。
に、 ifΔX is X and Δisθthen ΔＳ＝Ａ（X,θ） なる式で与えられているので、次式により全ルールに対
する加重平均をとることによりファジィー制御の舵角の
変位指令ΔSgを求めることができる。
すなわち、本例の加重平均は、各制御ルールで設定さ
れる変位指令Ａ（X,θ）にずれ量の小さい方のメンバシ
ップ値を乗じこれら総和の加重平均をとる。ここで、小
さい方のずれ量に重点を置いたのは、極大値による急激
なステアリング操作を避け、より安定な走行を可能とす
るためである。
れる変位指令Ａ（X,θ）にずれ量の小さい方のメンバシ
ップ値を乗じこれら総和の加重平均をとる。ここで、小
さい方のずれ量に重点を置いたのは、極大値による急激
なステアリング操作を避け、より安定な走行を可能とす
るためである。
ステップ1207では、ステップ1203及びステップ1206で
求めた舵角の変位指令ΔST,ΔSgの和を求める。
求めた舵角の変位指令ΔST,ΔSgの和を求める。
ΔＳ＝ΔST＋ΔSg 以上により演算された舵角の変位指令ΔＳは、第４図
に示すステアリング制御装置26に出力され、現在舵角θ
に変位ΔＳを与えるようステアリングが駆動される。
に示すステアリング制御装置26に出力され、現在舵角θ
に変位ΔＳを与えるようステアリングが駆動される。
したがって、車両10は、第13図に示すように、予め設
定された経路データに従って例えば左側白線13Lに沿っ
て自律走行すると共に、途中で指定の経路を外れ又は指
定の姿勢と異なる姿勢をとるときには、第12図のステッ
プ1203で演算される変位指令ΔSTによってステアリング
を適正制御することが可能である。と同時に、本例では
カメラ11によって路面12が撮像され第14図に示すよう
に、Lm先に中間目標点Ｃが自動設定されこの目標点Ｃに
定める目標点Xc,θｃに対し、ファジィー制御でステア
リングの変位指令ΔSgが与えられることになる。
定された経路データに従って例えば左側白線13Lに沿っ
て自律走行すると共に、途中で指定の経路を外れ又は指
定の姿勢と異なる姿勢をとるときには、第12図のステッ
プ1203で演算される変位指令ΔSTによってステアリング
を適正制御することが可能である。と同時に、本例では
カメラ11によって路面12が撮像され第14図に示すよう
に、Lm先に中間目標点Ｃが自動設定されこの目標点Ｃに
定める目標点Xc,θｃに対し、ファジィー制御でステア
リングの変位指令ΔSgが与えられることになる。
ここに、第11図のステップ1103により、基準のメンバ
シップ関数の最大評価値MaxΔX,MaxΔθを変化させるの
で、例えば第15図の直線路走行のものを基準として曲線
路では第16図のように縮小され、小さなずれ量ΔX,Δθ
に対して鋭敏に反応させることが可能である。つまり、
ずれ量が同じ1mであっても、例えば曲線路ではこれを
「中くらい」と判定させることができるので、ファジィ
ー制御をより適正に行うことが可能である。
シップ関数の最大評価値MaxΔX,MaxΔθを変化させるの
で、例えば第15図の直線路走行のものを基準として曲線
路では第16図のように縮小され、小さなずれ量ΔX,Δθ
に対して鋭敏に反応させることが可能である。つまり、
ずれ量が同じ1mであっても、例えば曲線路ではこれを
「中くらい」と判定させることができるので、ファジィ
ー制御をより適正に行うことが可能である。
又、第６図に示す障害物走行では、障害物14を確実に
避けるよう、最大評価値MaxΔX,MaxΔθに、より小さい
値を設定することができる。
避けるよう、最大評価値MaxΔX,MaxΔθに、より小さい
値を設定することができる。
さらに、同じ直線路、曲線路、障害物走行であって
も、程度に応じて別の最大評価値を設定し、より鋭利
に、或いはより鈍感に反応させるようにすることもでき
る。
も、程度に応じて別の最大評価値を設定し、より鋭利
に、或いはより鈍感に反応させるようにすることもでき
る。
以上により、本実施例では走行場面を自動判別し、場
面に応じてメンバシップ関数の最大評価値を変更するの
で、同一の制御ルールを用いて各種走行場面に対応する
ことが可能であり、メンバシップ関数も基準のものにつ
いてのみ正確、綿密に定めておけばよく、その設定作業
が格別に容易となる。
面に応じてメンバシップ関数の最大評価値を変更するの
で、同一の制御ルールを用いて各種走行場面に対応する
ことが可能であり、メンバシップ関数も基準のものにつ
いてのみ正確、綿密に定めておけばよく、その設定作業
が格別に容易となる。
第17図及び第18図は、メンバシップ関数の応用例を示
すものである。
すものである。
すなわち、本例では第17図に示すようにメンバシップ
関数を離散データで表現し、第18図に示すように、走行
場面に応じてその最大評価値α（MaxΔX,MaxΔθ）を大
きく（又は小さく）変更するようにした例である。
関数を離散データで表現し、第18図に示すように、走行
場面に応じてその最大評価値α（MaxΔX,MaxΔθ）を大
きく（又は小さく）変更するようにした例である。
本例では、ずれ量α（ΔX,Δθ）に応じてメンバシッ
プ値μの離散データを検索する態様とすることができる
ので、そのデータ構成が容易となる。
プ値μの離散データを検索する態様とすることができる
ので、そのデータ構成が容易となる。
又、走行場面に応じた縮尺変更でも、ずれ量αに縮尺
率Ｋを生じα・Ｋとするだけでよいので演算速度を高め
ることができる。
率Ｋを生じα・Ｋとするだけでよいので演算速度を高め
ることができる。
上記実施例ではメンバシップ関数の変形を最大評価値
の変更で行ったが、他の変形例としては、各区分毎の三
角波の角度変更や三角波をサイン（sin）波とする例な
どがある。
の変更で行ったが、他の変形例としては、各区分毎の三
角波の角度変更や三角波をサイン（sin）波とする例な
どがある。
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、適宜
の設計的変更を行うことにより、適宜の態様で実施し得
るものである。
の設計的変更を行うことにより、適宜の態様で実施し得
るものである。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る自律走行車両によ
れば、基準メンバシップ関数記憶手段に記憶されたメン
バシップ関数を、走行場面が曲線走行、又は障害物回避
走行の場合には修正して使用することにより、すなわ
ち、走行場面が直線走行、曲線走行、又は障害物回避走
行など時々刻々と変化する場合でも、それぞれ共通のメ
ンバシップ関数を適宜修正して用いることにより、各走
行場面毎にメンバシップ関数を定義しておく作業を省略
しつつ走行場面に応じた適正な操舵制御量を簡易な手順
で求めることができ、しかも、求められた操舵制御量に
従って車両の操舵制御を行うことにより、走行安定性を
格段に向上することができるというきわめて優れた効果
を奏する。
れば、基準メンバシップ関数記憶手段に記憶されたメン
バシップ関数を、走行場面が曲線走行、又は障害物回避
走行の場合には修正して使用することにより、すなわ
ち、走行場面が直線走行、曲線走行、又は障害物回避走
行など時々刻々と変化する場合でも、それぞれ共通のメ
ンバシップ関数を適宜修正して用いることにより、各走
行場面毎にメンバシップ関数を定義しておく作業を省略
しつつ走行場面に応じた適正な操舵制御量を簡易な手順
で求めることができ、しかも、求められた操舵制御量に
従って車両の操舵制御を行うことにより、走行安定性を
格段に向上することができるというきわめて優れた効果
を奏する。
第１図は本発明の概要を示すブロック図である。 第２図以下は実施例を示し、第２図は自律走行車両のモ
デルを示す側面説明図、第３図は走行路面の説明図。第
４図は本発明の一実施例に係る自律走行車両のブロック
図、第５図は直線路走行及び曲線路走行の判別方式を示
す走行路面の説明図、第６図は障害物走行の判別方式を
示す走行路面の説明図、第７図は走行場面の判別手順を
示すフローチャート、第８図は横方向のずれ量ΔＸに対
するメンバシップ関数の説明図、第９図は角度のずれ量
Δθに対するメンバシップ関数の説明図、第10図はこれ
らずれ量ΔX,Δθに対する制御ルールの説明図、第11図
は操舵制御方式を示すフローチャート、第12図は操舵制
御量の演算手順を示すフローチャート、第13図は経路デ
ータに基く舵角変位指令の算出方式の説明図、第14図は
ファジィー演算による舵角変位指令の算出方式の説明
図、第15図及び第16図はメンバシップ関数の縮尺変更の
説明図、第17図及び第18図は離散データで表現したメン
バシップ関数の縮尺変更の説明図である。 １……撮像手段 ２……画像処理手段 ３……走行場面判別手段 ４……基準メンバシップ関数記憶手段 ５……メンバシップ関数修正手段 ６……制御量演算手段 ７……走行制御手段
デルを示す側面説明図、第３図は走行路面の説明図。第
４図は本発明の一実施例に係る自律走行車両のブロック
図、第５図は直線路走行及び曲線路走行の判別方式を示
す走行路面の説明図、第６図は障害物走行の判別方式を
示す走行路面の説明図、第７図は走行場面の判別手順を
示すフローチャート、第８図は横方向のずれ量ΔＸに対
するメンバシップ関数の説明図、第９図は角度のずれ量
Δθに対するメンバシップ関数の説明図、第10図はこれ
らずれ量ΔX,Δθに対する制御ルールの説明図、第11図
は操舵制御方式を示すフローチャート、第12図は操舵制
御量の演算手順を示すフローチャート、第13図は経路デ
ータに基く舵角変位指令の算出方式の説明図、第14図は
ファジィー演算による舵角変位指令の算出方式の説明
図、第15図及び第16図はメンバシップ関数の縮尺変更の
説明図、第17図及び第18図は離散データで表現したメン
バシップ関数の縮尺変更の説明図である。 １……撮像手段 ２……画像処理手段 ３……走行場面判別手段 ４……基準メンバシップ関数記憶手段 ５……メンバシップ関数修正手段 ６……制御量演算手段 ７……走行制御手段
Claims (1)
- 【請求項１】予め設定された走行経路に沿って走行する
とともに、予め各個別に設定された複数の走行位置での
目標舵角と車両の操舵角との偏差がそれぞれなくなるよ
うに操舵角を制御しつつ走行する自律走行車両であっ
て、 当該車両の進行方向における走行路上の案内線、又は障
害物を含む画像を撮像する撮像手段と、 該撮像手段で撮像した画像情報に基づいて、前記走行路
上における案内線、又は障害物を含む特徴点データを抽
出する画像処理手段と、 該画像処理手段で抽出した特徴点データに基づいて、現
在の走行場面が、直線走行、曲線走行、又は障害物回避
走行かを判別する走行場面判別手段と、 該走行場面が直線走行である場合を想定して予め設定さ
れ、前記目標舵角と当該車両の操舵角との偏差に対応す
る基準となる操舵制御量の重み付けを規定してなるメン
バシップ関数を記憶する基準メンバシップ関数記憶手段
と、 前記走行場面判別手段で判別された走行場面に応じて、
前記基準メンバシップ関数記憶手段に記憶されたメンバ
シップ関数を、走行場面が曲線走行である場合には、直
線走行のときよりも前記偏差に対応する操舵制御量が大
きくなるように重み付けを修正する一方、走行場面が障
害物回避走行である場合には、曲線走行のときよりも前
記偏差に対応する操舵制御量がさらに大きくなるように
重み付けを修正するメンバシップ関数修正手段と、 該メンバシップ関数修正手段で修正されたメンバシップ
関数に基づいて当該車両の操舵制御量を演算する制御量
演算手段と、 該制御量演算手段で演算された操舵制御量に基づいて操
舵制御を行う走行制御手段と、 を備えてなることを特徴とする自律走行車両。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1045270A JP2669031B2 (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 自律走行車両 |
| US07/485,910 US5122957A (en) | 1989-02-28 | 1990-02-27 | Autonomous vehicle for automatically/autonomously running on route of travel and its method using fuzzy control |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1045270A JP2669031B2 (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 自律走行車両 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02226310A JPH02226310A (ja) | 1990-09-07 |
| JP2669031B2 true JP2669031B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=12714621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1045270A Expired - Fee Related JP2669031B2 (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 自律走行車両 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5122957A (ja) |
| JP (1) | JP2669031B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2844240B2 (ja) * | 1990-03-15 | 1999-01-06 | 本田技研工業株式会社 | 自動走行装置 |
| IT1240974B (it) * | 1990-07-05 | 1993-12-27 | Fiat Ricerche | Metodo e apparecchiatura per evitare la collisione di un autoveicolo contro ostacoli. |
| JP2623157B2 (ja) * | 1990-07-13 | 1997-06-25 | 株式会社イセキ開発工機 | 移動物体の操縦装置 |
| JPH04209014A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-30 | Fujita Corp | 無人走行車の走行状熊監視制御装置 |
| EP0488828B1 (en) * | 1990-11-30 | 1996-08-14 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Control device of an autonomously moving body and evaluation method for data thereof |
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| JP2769052B2 (ja) * | 1991-04-09 | 1998-06-25 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | 自律移動機械、移動機械の制御装置及び方法 |
| US5285380A (en) * | 1991-08-07 | 1994-02-08 | Hughes Aircraft Company | System and method for processing commands from a plurality of control sources |
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