JPH0248706A - automatic driving device - Google Patents
automatic driving deviceInfo
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- JPH0248706A JPH0248706A JP63199613A JP19961388A JPH0248706A JP H0248706 A JPH0248706 A JP H0248706A JP 63199613 A JP63199613 A JP 63199613A JP 19961388 A JP19961388 A JP 19961388A JP H0248706 A JPH0248706 A JP H0248706A
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Landscapes
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、走行路を探索しながら車両の自動走行を行な
わせる自動走行装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION TECHNICAL FIELD The present invention relates to an automatic driving device that allows a vehicle to automatically travel while searching for a driving route.
焚米艮亙
従来、この種の自動走行装置にあっては、路面上に車両
の走行を案内するための専用のガイドラインを予め設け
ておき、車両前方の路面を撮像できるように車両に搭載
したビデオカメラによりガイドラインを追跡しながら、
そのガイドラインに沿って車両を走行させるような車両
の操舵制御を行なわせるようにしている(特公昭58−
42482号公報および特開昭62−140109号公
報参照)。Conventionally, in this type of automatic driving device, dedicated guidelines are set in advance to guide the vehicle's movement on the road surface, and the device is mounted on the vehicle so that it can image the road surface in front of the vehicle. While following the guidelines with a video camera,
The steering control of the vehicle is made to drive the vehicle in accordance with the guidelines (Special Publications Publication No. 58-
42482 and JP-A-62-140109).
しかしこのような従来の自動走行装置では、ガイドライ
ンが設けられていない路面上で車両の走行を誘導するこ
とができないものとなっている。However, such conventional automatic driving devices cannot guide the running of a vehicle on a road surface where guidelines are not provided.
また従来では、例えば芝刈作業車にあって、車両に搭載
したビデオカメラにより車両辺進行方向の領域を撮像し
ながら、作業地と未作業地とのあいだにおける明度差を
強調して連続したエツジ情報を得るべく撮像された画像
の画情報処理を適宜なすことにより作業地と未作業地と
の境界を検出し、その検出された境界に沿って走行する
ように車間の操舵制御を行なわせるようにしている(特
開昭62−70916号公報参照)。Conventionally, for example, in a lawn mowing vehicle, a video camera mounted on the vehicle captures an image of the area in the vehicle's direction of travel, emphasizing the difference in brightness between the working area and the unworked area, and providing continuous edge information. The boundary between the work area and the unworked area is detected by appropriately processing the image information of the image taken to obtain the information, and the steering control between the vehicles is performed so that the vehicle travels along the detected boundary. (Refer to Japanese Unexamined Patent Publication No. 70916/1983).
しかしこのような自動走行装置では、前述のものとは異
なり、自ら走行のガイドラインを探索しながらそのライ
ンに沿って走行する機能をもってはいるが、本質的には
前述のものと同じく、車両の走行誘導を単純に1本のガ
イドラインに沿って行なわせるだけのものでしかないも
のとなっている。However, unlike the above-mentioned automatic driving devices, although they have the function of searching for driving guidelines on their own and driving along those lines, they are essentially the same as the above-mentioned ones. The guidance is simply made to follow a single guideline.
1」y 本発明は以上の点を考慮してなされたもので。1”y The present invention has been made in consideration of the above points.
撮像装置により車両前方を撮像することにより道路を探
索しながら、その探索された道路上を走行するように車
両の走行制御を行なわせるようにするとともに、車両が
交差点、直線道路、つづらおり道路などにさしかかった
ときに、撮像装置を広角、望遠に適宜切り換えて、車両
前方の道路の撮像を道路状況に応じて適切に行なわせる
ことができるようにした自動走行装置を提供するもので
ある。While searching for a road by capturing an image in front of the vehicle using an imaging device, the vehicle is controlled to travel on the searched road, and the vehicle can be driven at intersections, straight roads, winding roads, etc. To provide an automatic driving device which can appropriately switch an imaging device between wide-angle and telephoto when the vehicle approaches a road, and appropriately image the road in front of the vehicle according to the road conditions.
盪底
本発明による自動走行装置は、その目的達成のため、車
両に取り付けられた撮像装置により前方を撮像すること
によって得られる画像の画情報処理によって車両前方の
道路を認識する手段と、その認識された道路上を走行す
るように車両の走行制御を行なわせる手段と、走行経路
上における交差点、直線道路、つづらおり道路などの道
路特性を指示する情報を設定する手段と、車両が走行経
路上における所定の道路特性を有する道路にさしかかっ
たことを検知して前記情報を出力する手段と、その出力
された情報に応じて前記撮像装置の撮像特性を広角、望
遠または櫟準に適宜切り換える手段をとるようにしてい
る。(2) Bottom In order to achieve the objective, the automatic driving device according to the present invention includes a means for recognizing the road in front of the vehicle by image information processing of an image obtained by capturing an image in front of the vehicle with an imaging device attached to the vehicle, and a means for recognizing the road in front of the vehicle. means for controlling the running of a vehicle so that the vehicle travels on a road that has been A means for detecting that the vehicle is approaching a road having predetermined road characteristics and outputting the information, and a means for appropriately switching the imaging characteristics of the imaging device to wide-angle, telephoto, or vertical in accordance with the output information. That's what I do.
以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について詳
述する。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
第1図は本発明による自動走行装置の基本的な構成を示
すもので、車間の進行方向の領域を撮像することができ
るように車両に取り付けられたビデオカメラ1と、その
ビデオカメラ1によって撮像された画像を画像処理する
ことによって、車両の進行方向における例えば道路など
の走行可能領域を認識する走行可能領域認識部2と、そ
の走行可能領域認識部2によって認識された走行可能領
域内に車両走行の目標経路を設定する目標経路設定部3
と、車両の走行速度Vを検出する車速センサ5.車両の
走行にともなうヨーレート(ヨ一方向変化の角速度)T
を検出するヨーレートセンサ6および車両の操舵による
タイヤ角度δを検出するタイヤ角センサ7の各センサ出
力に応じてそのときの車両の走行状態を認識して、その
認識された車両の走行状態にもとづいて車両が目標経路
上を走行するのに必要な制御目標量を所定の演算処理に
よって求める制御部4と、その求められた制御目標量に
したがって車両の操舵を行なわせるステアリング制御部
8およびステアリング駆動部9とによって構成されてい
る。 実際には、走行可能領域認識部2.目標経路設定
部3および制御部4はコンピュータ制御装置によって置
き換えられる。また、そのコンピュータ制御装置内にス
テアリング制御部8を含めることも可能である。FIG. 1 shows the basic configuration of an automatic driving system according to the present invention, and shows a video camera 1 attached to a vehicle so as to be able to image an area in the direction of travel between vehicles, and an image taken by the video camera 1. The driveable area recognition unit 2 recognizes the driveable area, such as a road, in the traveling direction of the vehicle, and the vehicle is located within the driveable area recognized by the driveable area recognition unit 2. Target route setting section 3 that sets a target route for travel
and a vehicle speed sensor 5 for detecting the traveling speed V of the vehicle. Yaw rate (angular velocity of change in one direction) T as the vehicle travels
The current running state of the vehicle is recognized based on the sensor outputs of the yaw rate sensor 6, which detects the tire angle δ, and the tire angle sensor 7, which detects the tire angle δ caused by steering the vehicle. a control unit 4 that calculates a control target amount necessary for the vehicle to travel on a target route by a predetermined calculation process; a steering control unit 8 and a steering drive that steer the vehicle in accordance with the determined control target amount; 9. Actually, the driveable area recognition unit 2. The target route setting section 3 and the control section 4 are replaced by a computer control device. It is also possible to include the steering control section 8 within the computer control device.
第2図に、走行可能領域認識部2の具体的な構成例を示
している。FIG. 2 shows a specific example of the configuration of the travelable area recognition section 2.
ここでは、CPU211またはCPU212の制御下に
おいて、ビデオカメラ1から順次送られてくる各1画像
分の入力画像が、画像入力部22を通していったんバッ
ファメモリ231または232に交互に蓄積される。し
かるのち、そのバッファメモリ231または232に蓄
積された各1画像分の入力画像が逐次読み出されて、画
像処理部24において、後述するような例えば道路エツ
ジを抽出して車両の走行可能領域を認識するための画像
処理が行なわれる。次いで、その画像処理によって認識
された走行可能領域の画像情報が、複数のメモリ251
〜253が設けられた画像メモリ群25または複数のメ
モリ261〜263が設けられた画像メモリ群26にお
ける各メモリ部分に順次更新させながら格納されていき
、画像メモリ群25または画像メモリ群26に車両の一
定距離走行にともなう連続した走行可能領域の画像情報
が蓄積されるようになっている。なお、その画像メモリ
群25または画像メモリ群26に蓄積された走行可能領
域の画像情報が読み出されて目標経路設定部3に与えら
れることになる。Here, under the control of the CPU 211 or the CPU 212, one input image each sequentially sent from the video camera 1 is once alternately stored in the buffer memory 231 or 232 through the image input section 22. Thereafter, each input image stored in the buffer memory 231 or 232 is sequentially read out, and the image processing unit 24 extracts, for example, road edges as described later to determine the vehicle driveable area. Image processing for recognition is performed. Next, the image information of the driveable area recognized through the image processing is stored in a plurality of memories 251.
- 253 or the image memory group 26 including a plurality of memories 261 to 263 are sequentially updated and stored in the image memory group 25 or the image memory group 26. Image information of continuous driveable areas is accumulated as the vehicle travels a certain distance. Note that the image information of the drivable area stored in the image memory group 25 or the image memory group 26 is read out and given to the target route setting section 3.
ここで、2つのCPU211,212および2つのバッ
ファメモリ231,232をそれぞれ並列的に設けるこ
とにより、例えば一方のCPU211の制御下でバッフ
ァメモリ231から先に蓄積された入力画像の読み出し
を行なっている間に、他方のCPU212の制御下でパ
ップ
アメモリ232に次の入力画像の蓄積を行なわせて、入
力画像の入力処理をリアルタイムで行なわせることがで
きるようにしている。Here, by providing two CPUs 211 and 212 and two buffer memories 231 and 232 in parallel, for example, the input image stored earlier is read out from the buffer memory 231 under the control of one CPU 211. In the meantime, the next input image is stored in the papier memory 232 under the control of the other CPU 212, so that input processing of the input image can be performed in real time.
また同様に、2つの画像メモリ群25.26を並列的に
設けることにより、各画像メモリ群25゜26において
交互になされる画像情報の書込みまたは読出しの処理を
リアルタイムで行なわせることができるようにしている
。Similarly, by providing two image memory groups 25, 26 in parallel, it is possible to perform the process of writing or reading image information alternately in each image memory group 25, 26 in real time. ing.
第2図中、27は各メモリセレクト部、28は各デコー
ド部をそれぞれ示している。また、5−BUSはシステ
ムバスを、D−BtJSは高速データバスを1M−BU
Sは高速メモリアクセスバスをそれぞれ示している。In FIG. 2, 27 indicates each memory select section, and 28 indicates each decoding section. In addition, 5-BUS is the system bus, and D-BtJS is the high-speed data bus.
S indicates a high-speed memory access bus, respectively.
このように構成されたものにあって、走行可能領域認識
部2における車両の走行可能領域の認識は、以下のよう
にして行なわれる。In the vehicle configured as described above, recognition of the drivable area of the vehicle by the drivable area recognition section 2 is performed as follows.
まず、車両前方の路面を撮像するビデオカメラ1から送
られてくる入力画像を微分処理することによって画像の
エツジ検出の処理を行なわせたうえで、走行可能領域認
識部2内に設られた一般的な自動しきい値設定回路によ
り、そのときの入力画像の濃淡の程度に応じた最適しき
い値を自動的に設定して、そのエツジ画像の2値化を行
なわせる。First, an input image sent from a video camera 1 that captures an image of the road surface in front of the vehicle is subjected to differential processing to detect edges in the image. An automatic threshold setting circuit automatically sets an optimum threshold according to the degree of shading of the input image at that time, and binarizes the edge image.
なおその際、入力画像の2値化を先に行なわせたうえで
、エツジ検出のための微分処理を行なわせるようにして
もよい、また、2値化を行なわせる代わりに1画像の濃
淡を表現した多値化を行なわせるようにしてもよい。In this case, the input image may be binarized first, and then differential processing for edge detection may be performed. Alternatively, instead of binarizing, the shading of one image may be It may also be possible to perform multivalue representation.
次いで、そのエツジ検出され、2値化または多値化され
た処理画像にもとづいて、X−Y座標上の線分をρ−θ
座標上の点であられす座標変換を行なわせる公知手法で
あるHough変換処理を行なわせることにより、連続
性のある点列を結合したり、連続性のない孤立した点を
除去したりして。Next, based on the edge-detected, binarized or multivalued processed image, the line segment on the X-Y coordinates is expressed as ρ-θ.
By performing Hough transformation processing, which is a known method of performing coordinate transformation on points on the coordinates, continuous point sequences can be combined and isolated points with no continuity can be removed.
例えば第3図に示すような連続した道路エツジの情報を
得る。For example, information on continuous road edges as shown in FIG. 3 is obtained.
ここで、θはX−Y座標上の直線からその座標の原点に
おろした垂線の角度であり、またρはその垂線の長さで
ある。例えば、第12図に示すX−Y座標上の線分りは
、第13図に示すようにρ−θ座標上における点01と
してあられされる。Here, θ is the angle of a perpendicular drawn from a straight line on the XY coordinate to the origin of the coordinate, and ρ is the length of the perpendicular. For example, a line segment on the X-Y coordinates shown in FIG. 12 appears as point 01 on the ρ-θ coordinates as shown in FIG. 13.
なおその際、2値化された処理画像にもとづいて、エツ
ジ追跡の処理を行なわせて連続性をもつた画像のエツジ
部分をわり出すようにしてもよい。At this time, edge tracking processing may be performed based on the binarized processed image to determine continuous edge portions of the image.
また、画像エツジの連続性を求めるためのHough変
換処理およびエツジ追跡処理などの複数の処理を並列的
に行なわせ、それら各処理結果から総合的に判断するよ
うにすれば、より精度の高い道路エツジの情報を求める
ことができるようになる。In addition, if multiple processes such as Hough conversion processing and edge tracking processing to determine the continuity of image edges are performed in parallel, and a comprehensive judgment is made from the results of each process, more accurate road You will be able to request information about Etsuji.
さらに、車両の走行にともなって入力画像の領域成長を
行ないながら前述の連続性ある画像エツジの抽出のため
の処理を行えば、より精度の高い道路エツジの情報の抽
出を行なうことができるようになる。Furthermore, by performing the above-mentioned processing for extracting continuous image edges while growing the region of the input image as the vehicle travels, it is possible to extract road edge information with higher accuracy. Become.
最終的に、ビデオカメラ1によって撮像される画像が遠
近投影によるものであるため、第3図に示すような遠近
投影による道路エツジの画像を第4図に示すような遠近
投影の影響をなくした道路エツジの画像に変換する公知
手法である射影変換処理を行なわせ、その連続した道路
エツジ間を車両の走行可能領域として認識する。Finally, since the image captured by the video camera 1 is based on perspective projection, the image of the road edge using perspective projection as shown in Figure 3 is changed to the image of the road edge as shown in Figure 4, which eliminates the effects of perspective projection. Projective transformation processing, which is a known method for converting images of road edges, is performed, and the area between consecutive road edges is recognized as a driveable area for a vehicle.
なおその射影変換特性は、ビデオカメラlの遠近投影の
特性にしたがって、予め走行可能領域認識部2に設定さ
れている。Note that the projective transformation characteristics are set in advance in the driveable area recognition unit 2 according to the perspective projection characteristics of the video camera l.
次に、走行可能領域認識部2において車両の進行方向の
走行可能領域となる道路が認識されると、目標経路設定
部3において、その認識された道路内における車両の最
適な走行経路となる目標経路が設定される。Next, when the drivable area recognition unit 2 recognizes a road that is a drivable area in the direction of travel of the vehicle, the target route setting unit 3 determines a target road that is the optimum driving route for the vehicle within the recognized road. The route is set.
その目標経路は、後述するように、道路形状および車速
をも考慮したうえで、そのときの車間の走行状況に適す
るように設定されるのが望ましいが、基本的には、認識
された道路が狭いかまたは広いかによって以下のように
して一律に設定される。As will be explained later, it is desirable that the target route be set in a way that is suitable for the current inter-vehicle driving conditions, taking into consideration the road shape and vehicle speed. It is uniformly set as follows depending on whether it is narrow or wide.
すなわち、目標経路設定部3において、道路幅が一定以
上の広軌であると判断された場合には、例えば第5図に
示すように、左通行道路の場合、道路の左端で道路の基
準エツジから例えば1.5m程度の所定の隔離幅Wをも
ってその基準エツジに沿う目標経路○Cを設定する。That is, when the target route setting unit 3 determines that the road is a wide gauge road with a width of a certain level or more, for example, as shown in FIG. For example, a target route ○C along the reference edge is set with a predetermined separation width W of about 1.5 m.
また、目標経路設定部3において、道路幅が一定未満の
狭軌であると判断された場合には、特に図示しないが、
その道路の中央に目標経路を設定する。In addition, if the target route setting unit 3 determines that the road width is narrow gauge with less than a certain level, although not particularly shown in the figure,
Set a target route in the center of that road.
そして、その設定された目標経路のx−Y座標上の位置
が、目標経路設定部3の内部メモリに、車両の走行が進
むにしたがって逐次更新されながら記憶される。その際
+ x−y座標上の尺度は、ビデオカメラ1の倍率によ
って決定される。Then, the position on the x-y coordinates of the set target route is stored in the internal memory of the target route setting section 3 while being updated successively as the vehicle travels. The scale on the +xy coordinates is then determined by the magnification of the video camera 1.
なお、第5図において、P点は車両の現在位置を示すも
ので、例えばビデオカメラlによる撮像面の中央下端が
P点となるように、予めそのビデオカメラ1の車両にお
ける搭載位置が設定されている。図中、P点から0点に
至るまでの軌跡は、後述するように、制御部4の制御下
において車両の操舵制御がなされることにより、P点に
いる車両が目標量1ocに合流するまでの走行経路を示
している。0点は、そのときの車両の目標経路○Cへの
合流位置となる。In FIG. 5, point P indicates the current position of the vehicle. For example, the mounting position of the video camera 1 in the vehicle is set in advance so that the lower center of the imaging surface of the video camera 1 is the point P. ing. In the figure, as will be described later, the trajectory from point P to point 0 is determined by steering control of the vehicle under the control of the control unit 4 until the vehicle at point P merges into the target amount 1oc. The driving route is shown. The 0 point is the merging position of the vehicle to the target route ○C at that time.
また本発明では、車両の走行状態を検出して、その検出
された走行状態にしたがい、以下のように道路における
最適な車両の目標経路を設定するようにすることも可能
である。Further, in the present invention, it is also possible to detect the driving state of the vehicle and set an optimal target route for the vehicle on the road in accordance with the detected driving state as described below.
すなわち、目標経路設定部3において、例えば、車速セ
ンサ5によって検出される車両の走行速度を読み込んで
、そのときの車速が予め設定されたしきい値以下の低速
域内にあれば、第6図(a)に示すように、道路の形状
に沿うように目標経路○Cを設定する。That is, the target route setting unit 3 reads the traveling speed of the vehicle detected by the vehicle speed sensor 5, and if the vehicle speed at that time is within a low speed range below a preset threshold value, the target route setting unit 3 reads the traveling speed of the vehicle detected by the vehicle speed sensor 5, and if the vehicle speed at that time is within a low speed range below a preset threshold value, the vehicle speed is determined as shown in FIG. As shown in a), the target route ○C is set so as to follow the shape of the road.
同様に、そのときの車速が予め設定されたしきい値を越
える高速域内にあれば、第6図(b)に示すように、曲
りくねった道路を走行する場合、車両に作用する横方向
の加速度ができるだけ軽減されるような緩い曲率をもっ
た目標経路OCを道路内に設定する。Similarly, if the vehicle speed at that time is within a high speed range exceeding a preset threshold, as shown in Figure 6(b), when driving on a winding road, the lateral force acting on the vehicle will be A target route OC with a gentle curvature that reduces acceleration as much as possible is set within the road.
次に、道路上における目標経路が設定されたら、制御部
4において、車両をその目標経路に合流させるための制
御目標量が、以下のように演算処理によって求められる
。Next, once the target route on the road is set, the control unit 4 calculates a control target amount for causing the vehicle to join the target route by the following calculation process.
いま、例えば第7図に示すように、P点にある車両13
を目標量!!80Cに合流させる場合を考えてみる。Now, for example, as shown in FIG. 7, the vehicle 13 at point P
Target amount! ! Let's consider the case of merging into 80C.
まず、車速センサ5によって検出された車両の現在車速
v(m/s)にもとづいて、P点にある車両のT秒後に
おけるX軸上の距離L(m)(L=vXT)が求められ
、そのX軸上におけるP点から距111tLだけ離れた
6点と目標経路Ocとの間の偏差yQ、すなわちT秒後
における目標経路。First, based on the current vehicle speed v (m/s) of the vehicle detected by the vehicle speed sensor 5, the distance L (m) (L=vXT) of the vehicle at point P on the X axis after T seconds is determined. , the deviation yQ between the target route Oc and six points on the X-axis that are separated by a distance of 111tL from the P point, that is, the target route after T seconds.
C上の位置に比例した値がわり出される。A value proportional to the position on C is calculated.
同様に、ヨーレートセンサ6によって検出される車両の
ヨーレートT (rad/ s )にもとづいて車両の
予測経路ACがわり出され、X軸上の6点からの予測経
路ACの偏差ym、すなわちT秒後における予測経路A
C上の位置に比例した値が下記式にしたがって求められ
る。Similarly, the predicted route AC of the vehicle is calculated based on the yaw rate T (rad/s) of the vehicle detected by the yaw rate sensor 6, and the deviation ym of the predicted route AC from the 6 points on the X axis, that is, after T seconds. Predicted path A in
A value proportional to the position on C is obtained according to the following formula.
ym= (−vXT” /2)XT −(1)なお
、ヨーレートTの符号としては1例えば予測経路ACが
左曲りのときを正とする。ym=(-vXT''/2)XT-(1) Note that the sign of the yaw rate T is 1, for example, when the predicted route AC curves to the left, it is positive.
そして、各求められた偏差yΩとyIllとの差に応じ
て車両の修正すべきヨーレートT′が下記式にしたがっ
て求められる。Then, the yaw rate T' of the vehicle to be corrected is determined according to the difference between the determined deviations yΩ and yIll according to the following formula.
T’ = (ym−y(りX2/ (vXT2)−(2
)最終的に、タイヤ角センサ7によって検出されたP点
における車両のタイヤ角度δがとり込まれ、下記式にし
たがって車両を目標経路oCに合流させるためのタイヤ
角度の制御目標量δ′が決定される。T' = (ym-y(riX2/ (vXT2)-(2
)Finally, the tire angle δ of the vehicle at point P detected by the tire angle sensor 7 is taken in, and the target tire angle control amount δ' for merging the vehicle onto the target route oC is determined according to the following formula. be done.
δ′=δ+(T’ /v)XW・(1+Kv2)−(3
)ここで、Wはホイールベースであり、Kはタイヤ特性
やホイールベースなどの車両特性によって決まる一定の
係数である。δ'=δ+(T'/v)XW・(1+Kv2)-(3
) Here, W is the wheelbase, and K is a constant coefficient determined by vehicle characteristics such as tire characteristics and wheelbase.
そして、ステアリング制御部8は、制御部4から与えら
れる制御目標量δ′に応じてステアリング駆動部9に駆
動指令を出し、それによりステアリング駆動部9がステ
アリングの駆動を適宜なして車両を目標経路OCへ合流
させるような操舵を行なう。Then, the steering control section 8 issues a drive command to the steering drive section 9 according to the control target amount δ' given from the control section 4, so that the steering drive section 9 appropriately drives the steering wheel to move the vehicle along the target path. Perform steering to merge into OC.
なお、第7図の関係にあって、X軸上の距離L(目標合
流距離)を設定する場合、制御部4の制御下において、
車速センサ5によって検出される車両の走行速度Vに応
じてその設定距離りを可変にすることができる。すなわ
ち、走行速度Vが低速であるほどその距離りを短く設定
し、P点にいる車両が目標経路OCに合流するまでの走
行経路が短くなるようにして、車両の目標経路○Cへの
合流を速やかに行なわせる。また、走行速度Vが高速で
あるほどその距離りを長く設定し、P点にいる車両が目
標経路OCに合流するまでの走行経路が長くなるように
して、車両の目標経路○Cへの合流を緩やかに行なわせ
る。In addition, in the relationship shown in FIG. 7, when setting the distance L on the X axis (target merging distance), under the control of the control unit 4,
The set distance can be made variable depending on the traveling speed V of the vehicle detected by the vehicle speed sensor 5. In other words, the lower the traveling speed V is, the shorter the distance is set, so that the traveling route for the vehicle at point P to merge with the target route OC becomes shorter, and the vehicle merges onto the target route ○C. be carried out promptly. In addition, the higher the traveling speed V, the longer the distance is set, so that the traveling route for the vehicle at point P to merge with the target route OC becomes longer, so that the vehicle merges onto the target route ○C. Do it slowly.
さらに、曲りくねった道路を走行する場合、その曲率が
小さいほど距離りを短く設定して、車両の目標経路oC
への合流を速やかに行なわせるようにすることも可能で
ある。Furthermore, when driving on a winding road, the smaller the curvature, the shorter the distance, and the target route oC of the vehicle is set.
It is also possible to have the vehicle join quickly.
また、目標経路oCに車両を合流させる際のP点から0
点に至るまでの走行経路の曲線モデルを用いて、目標合
流距離りおよび車速Vに応じて制御部4において求めら
れる経路曲率にしたがって所定の曲線のパターンによる
走行経路を近似的な解析によってわり出し、そのわり出
された走行経路のパターンをもって目標経路OCへの合
流をスムーズに行なわせるようにすることも可能である
なお、走行経路の曲線モデルとしては、例えば関数y=
x−sinxまたは関数y=x3などが用いられる。Also, from point P when merging the vehicle to the target route oC,
Using the curve model of the travel route up to the point, a travel route with a predetermined curve pattern is determined by approximate analysis according to the route curvature determined by the control unit 4 according to the target merging distance and vehicle speed V. It is also possible to use the determined travel route pattern to smoothly merge into the target route OC.As a curve model of the travel route, for example, the function y=
x-sinx or the function y=x3, etc. are used.
第8図に、関数y=x−sinxによる走行経路の曲線
モデルを用いたときの走行経路のパターンを示している
。FIG. 8 shows a travel route pattern using a travel route curve model based on the function y=x-sinx.
以上の処理が予め設定された数秒オーダの所定時間ごと
にくり返し行なわれ、それにより車両を目標経路oC上
に沿って自動的に走行させることができるようになる。The above processing is repeated at predetermined time intervals on the order of several seconds, thereby making it possible for the vehicle to automatically travel along the target route oC.
このように本発明による自動走行装置では、撮像装置に
より車両前方の路面を撮像した画像にもとづいて道路エ
ツジを認識することにより自ら走行可能領域を探索しな
がら、その走行可能領域内に適切な目標経路を設定し、
そのときの車両の走行状態にしたがって車両をその目標
経路に合流させるための最適な制御目標量を求めて、そ
の制御目標量に応じて車両の走行制御を精度良く行なわ
せることができるものとなっている。In this way, the automatic driving device according to the present invention searches for a drivable area by itself by recognizing road edges based on an image of the road surface in front of the vehicle taken by an imaging device, and then locates an appropriate target within the drivable area. Set the route,
The optimum control target quantity for merging the vehicle onto the target route can be determined according to the vehicle running condition at that time, and the vehicle running control can be performed with high precision according to the control target quantity. ing.
その際、車両の走行可能領域内に目標経路を設定したう
えで、車両をその目標経路に合流させるための走行経路
をねり出すという2段階の経路生成過程をとるようにし
ているため、車両の自動走行を精度良く行なわせること
ができる。At this time, a two-step route generation process is used, in which a target route is set within the drivable area of the vehicle, and then a travel route is devised for the vehicle to join the target route. Automatic driving can be performed with high precision.
以上のように構成された自動走行装置にあって、特に本
発明では、ビテオカメラ1として、望遠カメラ11およ
び広角カメラ12を併設して、別途設けられたナビゲー
ションシステム(第9図参照)から与えられる交差点、
直線道路、つづらおり道路などの道路特性を指示する情
報RDに応じて、走行可能領域認識部2の制御下で望遠
カメラ11および広角カメラ12の切り換えを選択的に
行なわせることができるようにしたことを特徴としてい
る。In the automatic traveling device configured as described above, in particular, in the present invention, a telephoto camera 11 and a wide-angle camera 12 are provided as the video camera 1, and the video camera 1 is provided with a telephoto camera 11 and a wide-angle camera 12. intersection,
The telephoto camera 11 and the wide-angle camera 12 can be selectively switched under the control of the drivable area recognition unit 2 in accordance with information RD indicating road characteristics such as a straight road or a winding road. It is characterized by
そのナビゲーションシステムは、後述するように、車両
の走行距離と進行方向の変化を検出しながらX−Y座標
上の位置を演算処理によって逐次求めながら、予め道路
地図が写し出された画面上に車両の現在位置を表示させ
るようにしたものである。そして、そのナビゲーション
システムは、予め画面に写し出された道路地図上に走行
予定経路を設定して、その走行予定経路上における交差
点、直線道路、つづらおり道路などを指示する情報RD
を予め入力させることができるようになっており1画面
の道路地図上に表示される車両の現在位置から車両がそ
の指示された交差点などにさしかかったことが検知され
ると、所定の情報RDが出力されるようになっている。As will be described later, the navigation system detects changes in the vehicle's travel distance and direction of travel while sequentially determining the position on the X-Y coordinates through arithmetic processing. It is designed to display the current location. The navigation system then sets a planned driving route on the road map displayed on the screen in advance, and uses information RD to indicate intersections, straight roads, winding roads, etc. on the planned driving route.
When it is detected that the vehicle is approaching the designated intersection etc. from the vehicle's current position displayed on the road map on one screen, the predetermined information RD is inputted in advance. It is now output.
なおその際、地図上における出発点と目的地点とを入力
指定すれば、あとはナビゲーションシステムにおけるコ
ンピュータ処理によって出発点から目標地点までに至る
例えば最短の走行経路を自動的に設定させるようにする
こともできる。At that time, once the starting point and destination point on the map are input and specified, the computer processing in the navigation system automatically sets, for example, the shortest travel route from the starting point to the destination point. You can also do it.
しかして走行可能領域認識部2は、例えば、ナビゲーシ
ョンシステムから交差点を指示する情報RDを受けると
、それに応じて広角カメラ12に切り換えて、その指示
された交差点の探索を広範囲に行なう。また、走行可能
領域認識部2が直線道路を指示する情報RDを受けたと
きには、望遠カメラ11に切り換えて、先方を見通した
直線道路の撮像を最適に行なわせる。さらに、走行可能
領域認識部2がつづらおり道路を指示する情報RDを受
けたときには、広角カメラ12に切り換えて1曲りくね
った道路の撮像を最適に行なわせる。For example, when the drivable area recognition unit 2 receives information RD indicating an intersection from the navigation system, it switches to the wide-angle camera 12 in response to the information RD, and performs a wide search for the specified intersection. Further, when the drivable area recognition unit 2 receives the information RD indicating a straight road, it switches to the telephoto camera 11 to optimally capture an image of the straight road looking ahead. Furthermore, when the drivable area recognition unit 2 receives the information RD indicating a winding road, it switches to the wide-angle camera 12 to optimally image the winding road.
なお、望遠カメラ11にズーム機能をもたせ、例えば直
線道路における直線の長さの程度にしたがって適宜ズー
ム機能を働かせるようにすることが可能である。Note that it is possible to provide the telephoto camera 11 with a zoom function, so that the zoom function can be activated as appropriate depending on the length of a straight line on a straight road, for example.
第9図はナビゲーションシステムの構成例を示すもので
、例えば車両のタイヤの回転に応じて単位走行距離ごと
のパルス信号を出力する光電式。FIG. 9 shows a configuration example of a navigation system, for example, a photoelectric type that outputs a pulse signal for each unit travel distance according to the rotation of the vehicle's tires.
電磁式または機械接点式などによる距離センサ91と、
例えば車両の走行にともなうヨ一方向の角速度の変化量
に比例した信号を出力するジャイロスコープなどからな
るヨーレートセンサ92と、距離センサ91からのパル
ス信号数をカウントして車両の走行距離を計測するとと
もに、ヨーレートセンサ92の出力信号にしたがって車
両の進行方向の変化を求めて、車両の単位走行距離ごと
におけるX−Y座標上の位置を逐次演算によって求め、
かつシステム全体の集中制御を行なわせるCPU、プロ
グラム用ROMおよび制御用RAMなどからなる信号処
理装置(コンピュータ制御装置)93と、その信号処理
装置93によって求められた刻々変化するX−Y座標上
の位置のデータを順次格納し、車両の現在位置に対応す
る有限の連続位置情報としてそれを保持する走行軌跡記
憶装置94と、予めデジタル化された地図情報がファイ
ル単位で複数格納されている地図情報記憶媒体95と、
その記憶媒体95から必要な地図情報を選択的に読み出
す記憶媒体再生装置96と、その読み出された地図情報
に応じて地図面像を画面に表示させるとともに、走行軌
跡記憶装置94に格納された位置データにもとづいて車
両の現在位Il!。A distance sensor 91 using an electromagnetic type or a mechanical contact type,
For example, the distance traveled by the vehicle is measured by counting the number of pulse signals from a yaw rate sensor 92, such as a gyroscope, which outputs a signal proportional to the amount of change in angular velocity in one direction as the vehicle travels, and a distance sensor 91. At the same time, the change in the traveling direction of the vehicle is determined according to the output signal of the yaw rate sensor 92, and the position on the X-Y coordinates for each unit travel distance of the vehicle is determined by sequential calculation.
In addition, there is a signal processing device (computer control device) 93 consisting of a CPU, program ROM, control RAM, etc. that performs centralized control of the entire system, and information on the ever-changing X-Y coordinates determined by the signal processing device 93. A travel trajectory storage device 94 that sequentially stores position data and holds it as finite continuous position information corresponding to the current position of the vehicle, and map information that stores a plurality of pre-digitized map information in file units. a storage medium 95;
A storage medium playback device 96 selectively reads out necessary map information from the storage medium 95, displays a map surface image on the screen according to the read map information, and displays a map image stored in the travel trajectory storage device 94. The current position of the vehicle based on the position data! .
それまでの走行軌跡および現在の進行方向などを同一画
面に刻々更新表示させる表示装置97と。and a display device 97 that updates and displays the travel trajectory up to that point, the current direction of travel, etc. on the same screen every moment.
信号処理装置93へ動作指令を与えるとともに、表示装
置97に表示させる地図の選択指定およびその表示され
た地図上における車両の出発点の設定を行なわせ、また
表示される地図上に走行予定経路を設定するとともに、
その走行予定経路上における交差点、直線道路、つづら
おり道路などの道路特性を指示する情報RDを予め入力
させることのできる操作装置98とによって構成されて
いる。In addition to giving operation commands to the signal processing device 93, the display device 97 selects and specifies the map to be displayed, sets the starting point of the vehicle on the displayed map, and also specifies the planned travel route on the displayed map. Along with setting,
It is comprised of an operating device 98 into which information RD indicating road characteristics such as intersections, straight roads, winding roads, etc. on the planned travel route can be input in advance.
このように構成されたものでは、第10図に示すように
1選択的に読み出された地図が表示装置97の画面に映
し出さ五るとともに、その地図上において設定された出
発点からの車両の走行にしたがって信号処理装置!93
により予め設定された地図の縮尺率に応じてX−Y座標
上に車両の現在位置を示す表示マークMl、その現在位
置における車両の進行方向を示す表示マークM2および
出発点Sから現在位置に至るまでの走行軌跡表示マーク
M3が車両の走行状態に追従して模擬的に表示される。With this configuration, as shown in FIG. 10, the map selectively read out is displayed on the screen of the display device 97, and the vehicle can be seen from the starting point set on the map. Signal processing device as you drive! 93
A display mark Ml indicating the current position of the vehicle on the X-Y coordinates according to a map scale rate preset by , a display mark M2 indicating the direction of travel of the vehicle at the current position, and a display mark M2 indicating the direction of travel of the vehicle at the current position, and a starting point S to the current position. The driving trajectory display mark M3 is displayed in a simulative manner following the driving state of the vehicle.
また操作装置98の入力操作によって5画面に写し出さ
九た地図上に走行予定経路を設定する際。Also, when setting the planned travel route on the map displayed on the 5 screen by inputting the operation device 98.
例えば第11図に示すように、地図上の走行予定経路に
おける主要な交差点や分岐点に目標点a。For example, as shown in FIG. 11, a target point a is located at a major intersection or branch point on the planned travel route on the map.
bl cl・・・を設定するとともに、その各目標点で
右、左折などの指示を与えることができるようにしてい
る。bl cl... are set, and instructions such as turning right or left can be given at each target point.
そして、信号処理装置93は1例えば車両の現在位置の
表示マークMlが目標点aの一定の距離手前の位[Dに
さしかかったときに、「前方にY字路を右方に進め」な
どのナビゲーション情報を、例えば音声発生装置(図示
せず)を通して運転者に発するとともに、Y字路を指示
する情報RDを走行可能領域認識部2に与える。Then, the signal processing device 93 1, for example, when the display mark Ml of the vehicle's current position is a certain distance before the target point a [D], the signal processing device 93 performs a message such as "Go ahead at the Y-junction to the right". Navigation information is emitted to the driver through, for example, a voice generator (not shown), and information RD indicating a Y-junction is provided to the drivable area recognition unit 2.
また、前述したように、操作装置98の入力操作により
、走行予定経路上における交差点などを指定して、その
指定された交差点などの道路特性の指定情報RDを入力
するようなことなく、地図情報記憶媒体95に予め地図
情報とともにその地図上における交差点などの位置およ
びその道路特性の指定情報RDを登録しておき、信号処
理装置93の制御下において、画面に表示された地図上
における所定の交差点などに車両の現在位置の表示マー
クがきたときに、その位置に応じて予め登録されている
道路特性の指示情報RDを走行可能領域認識部2に与え
るようにしてもよい。Furthermore, as described above, map information can be obtained without specifying an intersection on the planned travel route by inputting the operating device 98 and inputting the designation information RD of the road characteristics of the specified intersection or the like. Designation information RD of the location of an intersection, etc. on the map and its road characteristics is registered in the storage medium 95 in advance together with map information, and under the control of the signal processing device 93, a predetermined intersection on the map displayed on the screen is registered. For example, when a mark indicating the current position of the vehicle arrives, instruction information RD of road characteristics registered in advance according to the position may be provided to the drivable area recognition unit 2.
なお、ナビゲーションシステムにおいて、距離センサ9
1を特に設けることなく、第1図に示す自動走行装置に
おける車速センサ5の出力にもとづいて車両の走行距離
を求めるようにすることができる。またヨーレートセン
サ92を別途設けることなく、第1図に示す自動走行装
置におけるヨーレートセンサ6を併用することが可能で
ある。In addition, in the navigation system, the distance sensor 9
1, the travel distance of the vehicle can be determined based on the output of the vehicle speed sensor 5 in the automatic traveling system shown in FIG. Furthermore, the yaw rate sensor 6 in the automatic traveling system shown in FIG. 1 can be used in combination without providing a separate yaw rate sensor 92.
肱夏
以上、本発明による自動走行装置にあっては、撮像装置
により車両の進行方向の領域を撮像した画像にもとづい
て自ら走行するべき道路そのものを探索することができ
、その際特に、車両が走行経路上の交差点、直線道路、
つづらおり道路などにさしかかったときに、撮像装置の
広角、望遠。As described above, the automatic driving device according to the present invention can search for the road itself to drive on based on an image taken by the imaging device of the area in the direction of travel of the vehicle, and in this case, in particular, intersections, straight roads,
When approaching a winding road, use a wide-angle or telephoto camera.
標準を適宜切り換えて交差点、直線道路、つづらおり道
路などの撮像を行なわせることにより、道路状況に応じ
た道路の撮像を最適になして、その撮像された画像から
交差点、直線道路、つづらおす道路などの認識を適切に
行なわせることができるという優れた利点を有している
。By switching the standard as appropriate to capture images of intersections, straight roads, winding roads, etc., it is possible to optimize road imaging according to the road conditions, and use the captured images to image intersections, straight roads, winding roads, etc. It has the excellent advantage of being able to appropriately recognize the following.
第1図は本発明による自動走行装置の一実施例を示すブ
ロック構成図、第2図は同実施例における走行可能領域
認識部の具体的な構成例を示すブロック図、第3図はビ
デオカメラにより撮像された画像のなかから認識された
道路の一例を示す図、第4図は第3図の画像を射影変換
処理したときの画像を示す図、第5図は道路上に設定さ
れた目標経路の一例を示す図、第6図(a)、(b)は
車両の低速時および高速時に道路上に設定される各目標
経路をそれぞれ示す図、第7図は目標経路と車両の予測
経路との関係を示す図、第8図は目標経路に合流すると
きの車両の走行経路の一例を示す図、第9図はナビゲー
ションシステムの一構成例を示すブロック図、第1O図
はナビゲーションシステムにおける表示画面の一例を示
す図、第11図はナビゲーションシステムにおける走行
予定経路上へのナビゲーション情報の入力状態を示す図
、第12図はX−Y座標上の線分を示す図、第13図は
第12図の線分を)laugh変換したときのρ−θ座
標上の点を示す図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an automatic traveling device according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration example of a travelable area recognition section in the same embodiment, and FIG. 3 is a video camera. Figure 4 is a diagram showing an example of a road recognized from an image taken by A diagram showing an example of a route. Figures 6 (a) and (b) are diagrams showing each target route set on the road when the vehicle is running at low speed and at high speed, respectively. Figure 7 is a diagram showing the target route and the predicted route of the vehicle. FIG. 8 is a diagram showing an example of the vehicle travel route when merging with the target route, FIG. 9 is a block diagram showing an example of the configuration of the navigation system, and FIG. FIG. 11 is a diagram showing an example of a display screen, FIG. 11 is a diagram showing the input state of navigation information on the planned travel route in the navigation system, FIG. 12 is a diagram showing line segments on the X-Y coordinates, and FIG. 13 is a diagram showing points on the ρ-θ coordinates when the line segment in FIG. 12 is roughly transformed. FIG.
Claims (1)
ることによって得られる画像の画情報処理によって車両
前方の道路を認識する手段と、その認識された道路上を
走行するように車両の走行制御を行なわせる手段と、走
行経路上における道路特性の指示情報を設定する手段と
、車両が走行経路上における所定の道路特性を有する道
路にさしかかったことを検知して前記情報を出力する手
段と、その出力された情報に応じて前記撮像装置の撮像
特性を切り換える手段をとるようにしたことを特徴とす
る自動走行装置。 2、道路特性は、走行経路上における交差点、直線道路
、つづらおり道路などであることを特徴とする前記第1
項の記載による自動走行装置。 3、撮像特性は、広角、望遠、標準であることを特徴と
する前記第1項記載による自動走行装置。[Scope of Claims] 1. A means for recognizing a road in front of a vehicle by image information processing of an image obtained by capturing an image in front of the vehicle with an imaging device attached to the vehicle, and a means for driving on the recognized road. means for controlling the running of the vehicle; means for setting instruction information of road characteristics on the driving route; and means for detecting that the vehicle approaches a road having predetermined road characteristics on the driving route and transmitting the information. An automatic traveling device comprising: means for outputting the information; and means for switching the imaging characteristics of the imaging device according to the outputted information. 2. The first road characteristic is characterized in that the road characteristic is an intersection, a straight road, a winding road, etc. on the driving route.
Automated traveling device as described in Section. 3. The automatic driving device according to item 1 above, wherein the imaging characteristics are wide-angle, telephoto, and standard.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63199613A JP2514405B2 (en) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | Automatic traveling device |
CA000607499A CA1325049C (en) | 1988-08-10 | 1989-08-03 | Automatic travelling apparatus |
DE68928116T DE68928116T2 (en) | 1988-08-10 | 1989-08-09 | Automatic driving device |
AT89114748T ATE154452T1 (en) | 1988-08-10 | 1989-08-09 | DEVICE FOR AUTOMATIC DRIVING |
EP89114748A EP0354562B1 (en) | 1988-08-10 | 1989-08-09 | Automatic travelling apparatus |
US07/873,638 US5172317A (en) | 1988-08-10 | 1992-04-23 | Automatic travelling apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63199613A JP2514405B2 (en) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | Automatic traveling device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0248706A true JPH0248706A (en) | 1990-02-19 |
JP2514405B2 JP2514405B2 (en) | 1996-07-10 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2514405B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5245422A (en) * | 1991-06-28 | 1993-09-14 | Zexel Corporation | System and method for automatically steering a vehicle within a lane in a road |
KR20010063148A (en) * | 1999-12-21 | 2001-07-09 | 류정열 | Roadline Seceded Warning System for different road condition |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH01155515U (en) * | 1988-04-14 | 1989-10-25 |
-
1988
- 1988-08-10 JP JP63199613A patent/JP2514405B2/en not_active Expired - Fee Related
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JP2514405B2 (en) | 1996-07-10 |
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