JPS5844241B2

JPS5844241B2 - 追従操舵信号発生装置

Info

Publication number: JPS5844241B2
Application number: JP53021147A
Authority: JP
Inventors: 俊弘津村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-02-25
Filing date: 1978-02-25
Publication date: 1983-10-01
Also published as: JPS54113783A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は追従操舵信号発生装置に関し、特にたとえば
自動車、航空機等の移動体の所望の進路に沿って進むべ
き方向を予め記録媒体上に記録された経路に関連して表
わすような方位信号あるいは移動体の操縦（操舵）方向
信号を発生させる追従操舵信号発生装置に関する。

たとえば自動車等が進行すべき方向をたとえば地図等の
記録媒体上に予め記録した経路に基づいて演算して、当
該自動車の進路指示または方向案内ができれば大変便利
である。

それゆえに、この発明の主たる目的は、そのような要求
を満たし得る新規な追従信号発生装置を提供することで
ある。

この発明の他の目的は、比較的簡単な構成でありかつ安
価であって、しかも正確な追従操舵信号発生装置を提供
することである。

この発明は、要約すれば、自動車、航空機等の移動体が
所望の経路に沿って進行する場合に、該移動体に設けら
れた移動距離および方位を検出する手段によって、この
移動体の座標上における現在位置情報が導出される。

さらに、移動体の移動すべき経路を予め記録しておき、
この経路記録手段を走査して走査情報を得て、前記移動
体の座標位置情報および方位情報と前記走査情報とに応
答して前記移動体の座標位置から前記走査検知された位
置へ進行すべくこの移動体に方位を知らせるようにした
。

この発明の上述の目的およびその他の目的と特徴は図面
を参照して行なう以下の詳細な説明から一層明らかとな
ろう。

第１図はこの発明の詳細な説明するための幾伺学的図解
図である。

経路記録手段としてのたとえば地図１上には、移動体の
進むべき経路ＬＮが予め記録されている。

そして、この地図１上において、想定された移動体ぎと
、この想定された移動体３′め予め定める距離ｌ隔てて
走査検出点Ｓが設定される。

この想定された移動体３′の中心をＰとし、この中心Ｐ
ｚｊｘら検出点Ｓまでの距離を前記ｌとする。

なお、検出点Ｓは移動体３′の進行方向前方の点であっ
て、この地図１上での移動体３′の移動に関連して移動
するものとする。

さらに、地図１における特定の方位（この実施例では北
）に対して前記想定された移動体ぎと検出点Ｓとを結ぶ
線がなす角度をθｍとする。

そして、移動体３′の座標位置（Ｘｍ、Ｙｍ）は、実際
の移動体３（第２図）の移動に応じてこの地図１上に表
示されるものであり、検出点Ｓの座標位置（Ｘｓ、Ｙｓ
）は、後述の演算装置４（第２図）から与えられるもの
である。

なお、この実施例では、移動経路記録手段として地図１
を用い、経路ＬＮは明度の異なる二種類の色たとえば白
および黒の境界線として表わされる。

そして、前記走査検出点Ｓは、たとえばフォトトランジ
スタのような光電検出器が用いられる。

この実施例において、光電検出点Ｓが白部分を検知した
ときには、移動体３′を左に操舵させるべき信号を発生
し、検出点Ｓが黒部分にあれば移動体３′を右に操舵さ
せるべき信号を発生する。

そして、人間の操縦によりあるいは自動操縦により、移
動体３′が前記信号に応じて移動されたとすると、光電
検出点Ｓもその方向に移動する。

したがって、検出点Ｓにおける地図１の状態を判別し、
その信号を移動体に与えることによって、この経路ＬＮ
に追従させる。

すなわち、この検出点Ｓの信号すなわち走査情報によっ
て、移動体３′の走行ないし移動すべき方位と現在の方
位との差およびその正負を検出しこの移動体３′すなわ
ち３が進むべき方向を判断する。

そして、この第１図において、光電検出器が検出し得る
程度たとえば５ないし１０ｍｍの幅程度太く描いた経路
ＬＮの右端上に前記検出点Ｓが存在すれば、そのときの
移動体３′の現在の方位がすなわち進むべき方位となる
。

なお、想定された移動体３′の現在位置および方位が、
この第１図に示すように、それぞれ座標Ｘｍ、Ｙｍおよ
びθｍとして測定さ札演算されていれば、前記検出点Ｓ
の位置Ｘｓ、Ｙｓは、次式で与えられる。

Ｘｓ＝Ｘｍ＋ｌ）ｓｉｎθｍＹｓ−Ｙｍ＋Ａｃｏｓθｍここで、ｌがＯであれば、移動体３′の現在位置すなわ
ちＸｍ、Ｙｍがそのまま走査検出点Ｓとなる。

第２図はこの発明の好ましい実施例を示す概略ブロック
図であり、第３図は第２図に含まれる補償装置の概略ブ
ロック図である。

構成において、地図１上には経路ＬＮが予め記録されて
いる。

この地図１上には、この地図１を走査しかつ前記走査検
出点Ｓとなるべき光検出器２がたとえばＸ−Ｙ記録計の
ように位置制御可能に対向的に設けられる。

この光検出器２からの検出信号は、移動体３に与えられ
る。

移動体３には、操舵装置３１．補償装置３２ならびに位
置および方位演算装置３３が設けられる。

補償装置３２は光検出器２の出力に無駄時間（遅延時間
）を持たせたり、微分補償、積分補償などいわゆる特性
を良くしたり安定度を増すためのものである。

すなわち、補償装置３２は第３図に示すように、時間遅
れ要素３２１と積分器３２２と微分器３２３とセレクタ
３２４と加算器３２５とを含んで構成される。

時間遅れ要素３２１はたとえば遅延回路によって構成さ
れる。

積分器３２２は周知のものが用いられ、微分器３２３は
積分器にフィードバックをかけることによって微分特性
を示すものである。

セレクタ３２４は時間遅れ要素３２１．積分器３２２．
微分器３２３のいずれか１つあるいは２つないし３つを
選択信号に応じて出力するものである。

加算器３２５は光検出器２の出力とセレクタ３２４から
の出力とを加算するものである。

このように補償装置３２を設けることによって、操舵装
置３１にチャタリング防止、ＰＩＤ動作などによって補
償された信号を得ることができる。

この操舵装置３１によって操縦ないし操舵される移動体
３の位置および方位は、位置および方位演算装置３３に
よって、与えられる速度情報Ｖｍに基づいて演算される
。

この位置および方位演算装置３３からは、この移動体３
の現在の位置および方位の情報すなわち座標位置Ｘｍ、
Ｙｍおよびθｍが導出され、たとえばマイクロプロセサ
等のような演算装置４に与えられる。

演算装置４では、与えられる距離情報ｌと前記情報Ｘｍ
、Ｙｍｙθｍに基づいて、前述の式によって、検出点
Ｓすなわち光検出器２の位置情報Ｘｓ、Ｙｓを演算する
。

そして、この演算された位置情報Ｘｓ、Ｙｓは、地図１
上の光検出器２に与えられる。

したがって、この演算装置４からの位置情報に応じて、
この光検出器２が移動し、前記検出点Ｓが経路ＬＮ上に
あるかどうかを常に検知する。

たとえば、この検出点Ｓが経路ＬＮより左にあるときす
なわち黒の領域にあるとき、この光検出器２からは右旋
回信号を発生する。

また、そうでないとき、すなわち検出点Ｓが経路ＬＮの
右の白の領域にあるときには、光検出器２からは左旋回
信号を出す。

そして、この信号が移動体３の補償装置３２を介して、
前記操舵装置３１に与えられる。

この移動体３が手動操縦であれば、この補償装置３２か
らの方向指令信号に基づいて操縦すれば良く、自動操縦
の場合であれば、そのような操縦力咄動的に行なわれる
。

なお、第１図において、経路ＬＮを成る程度太く描いた
経路ＬＮを成る程度太く描いたのは、ハンチング動作や
誤動作を防ぐためである。

すなわち、経路ＬＮが細ければ光電検出器が経路ＬＮを
検出するときに、光電検出器がわずかに移動しただけで
経路ＬＮを横切ってしまい、再び経路ＬＮを検出するた
めに光電検出器を戻さなければならない。

そして、光電検出器を経路ＬＮに戻すとき、再び横切っ
てしまうことがあり、いわゆるハンチングを起こしてし
まう。

しかし、経路ＬＮが前述のごとく約１０７ｇ７７１程度
の幅があれば、光電検出器が経路ＬＮを横切る前に操舵
信号を出力して光電検出器が経路ＬＮに沿って移動でき
るので、経路ＬＮを横切ってしまうおそれが極めて少な
くなり、ハンチングの生じる割合が減少する。

そして、第２図の実施例において、反時計方向に走行す
る場合には、経路ＬＮの進行方向右端を指令経路とする
場合であるが、進行方向が逆になれば第２図において光
検出器２の論理判断を逆にすれば良い。

さらに、経路記録手段として、実施例では地図について
説明したが、これは、磁気記録、放電記録あるいは電荷
記録等の手段であっても良い。

また、検出点Ｓは、第２図の実施例では、たとえばＸ−
Ｙ記録計のように機械的に移動制御するようにしたが、
これは、たとえば放電管、ブラウン管あるいはその他の
電子ディスプレイ方式を採用しても良い。

そして、想定する移動体３′と検出点Ｓとの間の距離ｌ
も、たとえば経路ＬＮの曲率半径などの状況に応じて変
化させてもよい。

すなわち、経路ＬＮが連続的に急カーブを描いている場
合に、距離ｌが長ければ、その急カーブに追従できない
が、その急カーブの曲率半径に応じて距離ｌを短くすれ
ば、そのカーブに追従でき、追従特性の改善を図ること
ができる。

以上のように、この発明によれば、比較的簡単な槽底で
安価に、しかも正確に移動体の所望進路への追従を威し
得る追従信号発生装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の詳細な説明する幾何学的図解図であ
る。第２図はこの発明の好ましい実施例を示す概略ブロック
図である。第３図は第２図に示す補償装置の概略ブロック図である
。図において、１は地図、２は光検出器、３は移動体、３
′は想定された移動体、４は演算装置、ＬＮは経路、Ｓ
は検出点を示す。

Claims

【特許請求の範囲】の追従操舵信号発生装置。３前記予め定める距離は、前記経路の状態に応じて可
変とした、特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
追従操舵信号発生装置。