JPH03113513A - 自律走行車両の車速感応操舵制御装置 - Google Patents
自律走行車両の車速感応操舵制御装置Info
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- JPH03113513A JPH03113513A JP1249313A JP24931389A JPH03113513A JP H03113513 A JPH03113513 A JP H03113513A JP 1249313 A JP1249313 A JP 1249313A JP 24931389 A JP24931389 A JP 24931389A JP H03113513 A JPH03113513 A JP H03113513A
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- G—PHYSICS
- 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
- G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
- G05D1/0246—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means
-
- G—PHYSICS
- 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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- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Electromagnetism (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (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。
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〕
(産業上の利用分野)
本発明は、自律走行車両の車速感応操舵制御装置に関す
る。
る。
(従来の技術)
車速感応操舵制御装置には、従来、ドライバの制御動作
モデルとして車両の横方向の位置のコースからのずれと
コースに対する車両の姿勢角の誤差を検知し、この検知
誤差に応じて操舵を調整する[線形フィードバック補正
操舵モデル」、Lメートル前方における将来の車両の位
置を現在の位置からそのまま姿勢角でLメートルだけ直
進したときの位置として予測し、この予測位置と11標
とするコースとの誤差に比例した操舵修正を行う「予測
制御モデル」、様々の場合を想定した操舵を予めパター
ン化して準備し、時に応じてこの中から適当な操舵を選
んで車両を制御する「プログラム操舵モデル」、ある評
価関数を設定した時、これを最大または最小にする、す
なわち車両の特性に応じて制御動作もかわる「最適制御
モデル」等が提案され、それぞれの妥当性が検証されて
いる。
モデルとして車両の横方向の位置のコースからのずれと
コースに対する車両の姿勢角の誤差を検知し、この検知
誤差に応じて操舵を調整する[線形フィードバック補正
操舵モデル」、Lメートル前方における将来の車両の位
置を現在の位置からそのまま姿勢角でLメートルだけ直
進したときの位置として予測し、この予測位置と11標
とするコースとの誤差に比例した操舵修正を行う「予測
制御モデル」、様々の場合を想定した操舵を予めパター
ン化して準備し、時に応じてこの中から適当な操舵を選
んで車両を制御する「プログラム操舵モデル」、ある評
価関数を設定した時、これを最大または最小にする、す
なわち車両の特性に応じて制御動作もかわる「最適制御
モデル」等が提案され、それぞれの妥当性が検証されて
いる。
(発明が解決しようとする課題)
上述した従来の自律走行車両の車速感応操舵制御装置に
おいては、コースのずれと操舵角との比例定数を安定性
と追従性の両面から任意に選んでいたため、車速か連続
的に変化する車両運動に関しては、十分な検証がされず
、これらのモデルを車速可変性の自律走行車両に適用し
た場合、安定性と追従性の両面から最適な比例定数を決
定する手段が定められていないため、定速走行でしかこ
れらのモデルは有効でないという問題がある。
おいては、コースのずれと操舵角との比例定数を安定性
と追従性の両面から任意に選んでいたため、車速か連続
的に変化する車両運動に関しては、十分な検証がされず
、これらのモデルを車速可変性の自律走行車両に適用し
た場合、安定性と追従性の両面から最適な比例定数を決
定する手段が定められていないため、定速走行でしかこ
れらのモデルは有効でないという問題がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その1」的と
するところは、車速が変化しても操安性の高い制御を行
うことができる自律走行車両の車速感応操舵制御装置を
提供することにある。
するところは、車速が変化しても操安性の高い制御を行
うことができる自律走行車両の車速感応操舵制御装置を
提供することにある。
(課題を解決するための手段)
上記目的を達成するため、本発明の自律走行車両の車速
感応操舵制御装置は、第1図に示すように、走行路の路
面を、撮像する撮像手段1と、該撮像手段で撮像した画
像情報から得られる距離情報および車両姿勢情報に対す
る基準値からの偏差をファジィ集合として設定する設定
手段3と、該設定手段で設定されたファジィ集合を構成
するメンバーシップ関数を車速によって変化させてファ
ジィ集合を変化させ、車両の操舵角を決定する操舵角設
定手段とを有することを要旨とする。
感応操舵制御装置は、第1図に示すように、走行路の路
面を、撮像する撮像手段1と、該撮像手段で撮像した画
像情報から得られる距離情報および車両姿勢情報に対す
る基準値からの偏差をファジィ集合として設定する設定
手段3と、該設定手段で設定されたファジィ集合を構成
するメンバーシップ関数を車速によって変化させてファ
ジィ集合を変化させ、車両の操舵角を決定する操舵角設
定手段とを有することを要旨とする。
(作用)
本発明の自律走行車両の車速感応操舵制御装置では、走
行路の路面を撮像した画像情報から得られる距離情報お
よび重両姿勢情報に対する基べ11値からの偏差をファ
ジィ集合として設定し、このファジィ集合を構成するメ
ンバーシップ関数を中速に応じて変化させて車両の操舵
角を決定している。
行路の路面を撮像した画像情報から得られる距離情報お
よび重両姿勢情報に対する基べ11値からの偏差をファ
ジィ集合として設定し、このファジィ集合を構成するメ
ンバーシップ関数を中速に応じて変化させて車両の操舵
角を決定している。
(実施例)
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第2図に示すように、本発明の一実施例に係わる車速感
応操舵制御装置を適用した自律走行車両は、車両本体1
0にカメラ11を備え、走行路12の路面の両側に描か
れている案内線である白線13および障害物14を所定
の制御周期で撮像しつつ白線13に沿った経路を自律走
行する。
応操舵制御装置を適用した自律走行車両は、車両本体1
0にカメラ11を備え、走行路12の路面の両側に描か
れている案内線である白線13および障害物14を所定
の制御周期で撮像しつつ白線13に沿った経路を自律走
行する。
第3図に示すように、本発明の一実施例に係わる自律走
行車両の走行制御装置は、前記カメラ11で撮像した白
線等の撮像信号を入力して画像データを形成し、白線の
位置座標およびその点の接点角を検出する画像処理装置
21と、走行路12のノードパス情報を記憶している地
図情報部23と、走行すべき経路情報を決定する大局的
走行制御部25と、前記画像処理装置21、地図情報部
23および大局的走行制御部25からの情報から操舵角
を決定する操舵制御部27と、該操舵制御部27で決定
した操舵角に基づいてアクチュエータを作動するステア
リング駆動部29とから構成されている。
行車両の走行制御装置は、前記カメラ11で撮像した白
線等の撮像信号を入力して画像データを形成し、白線の
位置座標およびその点の接点角を検出する画像処理装置
21と、走行路12のノードパス情報を記憶している地
図情報部23と、走行すべき経路情報を決定する大局的
走行制御部25と、前記画像処理装置21、地図情報部
23および大局的走行制御部25からの情報から操舵角
を決定する操舵制御部27と、該操舵制御部27で決定
した操舵角に基づいてアクチュエータを作動するステア
リング駆動部29とから構成されている。
以上のように構成される本実施例の自律走行車両の車速
感応操舵制御装置は、基本的に第4図に示すように、前
記カメラ11で撮像され、画像処理装置21で画像処理
されて走行路の白線13から得られた車両移動中心位置
偏差△Xおよび車両の進行方向の白線13に対する接線
角である車両姿勢△θからなる画像情報(ΔX、Δθ)
から操舵出力偏差△Sを求めるものである。
感応操舵制御装置は、基本的に第4図に示すように、前
記カメラ11で撮像され、画像処理装置21で画像処理
されて走行路の白線13から得られた車両移動中心位置
偏差△Xおよび車両の進行方向の白線13に対する接線
角である車両姿勢△θからなる画像情報(ΔX、Δθ)
から操舵出力偏差△Sを求めるものである。
前記画像情報△XおよびΔθは、第8図に示すように、
車両10が走行しながらカメラ11によって前方の白線
13を撮像した場合において車両10の移動中心Oから
Lメートル先の地点での車両情報であり、ΔXは大局デ
ータで設定された走行基準線からの車両移動中心位置偏
差、△θは白線13に対する車両進行方向の接線角で示
される車両姿勢である。
車両10が走行しながらカメラ11によって前方の白線
13を撮像した場合において車両10の移動中心Oから
Lメートル先の地点での車両情報であり、ΔXは大局デ
ータで設定された走行基準線からの車両移動中心位置偏
差、△θは白線13に対する車両進行方向の接線角で示
される車両姿勢である。
第4図に戻って、以上のように求めた車両情報ΔX、八
〇を入力値として、予め設定されたファジィ集合からな
るメンバーシップ関数によって各集合への信頼度、すな
わちメンバーシップ値を求める。
〇を入力値として、予め設定されたファジィ集合からな
るメンバーシップ関数によって各集合への信頼度、すな
わちメンバーシップ値を求める。
メンバーシップ値が求められると、次に制御ルール、す
なわち 1f△xisXandΔθ is T then△S−3(X、T) (X、Tはファジィ集合、Sは実数である)のif側前
件部の入力値によるメンバーシップ値を比較し、小さい
値をもって、then側前件部に乗算する(第4図のス
テップ301)。
なわち 1f△xisXandΔθ is T then△S−3(X、T) (X、Tはファジィ集合、Sは実数である)のif側前
件部の入力値によるメンバーシップ値を比較し、小さい
値をもって、then側前件部に乗算する(第4図のス
テップ301)。
この乗算された値はこれをその制御ルールの出力値とし
、これを全ルールに対して行う(第4図のステップ30
2)。
、これを全ルールに対して行う(第4図のステップ30
2)。
それから、次式に示すように加重平均計算を行う(第4
図のステップ303)。
図のステップ303)。
ここで、メンバーシップ関数と制御ルールはそれぞれ基
準型を予め設定している(第4図のステップ304)。
準型を予め設定している(第4図のステップ304)。
具体的には、メンバーシップ関数は、第5図のようなフ
ァジィ集合を離散値集合の配列型にしてコンピュータ内
に記憶しである。
ァジィ集合を離散値集合の配列型にしてコンピュータ内
に記憶しである。
また、制御ルールは、第6図のように△Xおよび△θの
集合毎にテーブルにして出力操舵角を実数値として設定
している。これは、例えば[△Xが正方向にやや太きく
(M)、八〇が正方向に大きい(B)場合には、操舵角
を一6度に切れ」などというように 11△x is
X and Δθ is Tthen ΔS−3
(X、T)なる制御ルールである。
集合毎にテーブルにして出力操舵角を実数値として設定
している。これは、例えば[△Xが正方向にやや太きく
(M)、八〇が正方向に大きい(B)場合には、操舵角
を一6度に切れ」などというように 11△x is
X and Δθ is Tthen ΔS−3
(X、T)なる制御ルールである。
なお、第4図において、大局データとは、現在走行して
いる走行形態が何であるか、すなわち直線路(1)であ
るのか、曲線路(C)であるのか、障害物回避走行(0
)であるのかのデータである。
いる走行形態が何であるか、すなわち直線路(1)であ
るのか、曲線路(C)であるのか、障害物回避走行(0
)であるのかのデータである。
これは、メンバーシップ基準型に対してmbΔXl、m
bΔxc、mbΔxo、mbΔθl、mb△θc、mb
△θ0および制御ルール基準型に対してrl、re、r
oなるパラメータからなるが、これを用いることによっ
て1つの基準型を無数に変形させて使用することができ
る。
bΔxc、mbΔxo、mbΔθl、mb△θc、mb
△θ0および制御ルール基準型に対してrl、re、r
oなるパラメータからなるが、これを用いることによっ
て1つの基準型を無数に変形させて使用することができ
る。
すなわち、第5図は第7図のように人力変数を0〜16
正規化して考えることができるため、直線路において入
力変数を例えば△xo、ΔθOとした時、 △xo−8・(Δxo+mbΔK )/mb八Xへ〇へ
−81(△θo+mbΔ#)/mb△θのようにΔxo
、Δθ0を0〜16の値として扱うことができる。また
、制御ルールに対しては、ルールの後件部S (X、T
)を走行場面によって係数倍し、S (X、T)=S
(X、T)・「lなる値として扱う。同様に曲線路、障
害物回避等についても場面によってパラメータを切り換
えることによって同一のメンバーシップ関数や制御ルー
ルを対応するメンバーシップ関数や制御ルールとして使
用することができる。
正規化して考えることができるため、直線路において入
力変数を例えば△xo、ΔθOとした時、 △xo−8・(Δxo+mbΔK )/mb八Xへ〇へ
−81(△θo+mbΔ#)/mb△θのようにΔxo
、Δθ0を0〜16の値として扱うことができる。また
、制御ルールに対しては、ルールの後件部S (X、T
)を走行場面によって係数倍し、S (X、T)=S
(X、T)・「lなる値として扱う。同様に曲線路、障
害物回避等についても場面によってパラメータを切り換
えることによって同一のメンバーシップ関数や制御ルー
ルを対応するメンバーシップ関数や制御ルールとして使
用することができる。
また、車速が例えば5k m / h以下のように低速
の場合にも、上述したものと同一のメンバーシップ関数
を用いて操舵制御を行うことができるは勿論であるが、
高速になる程、操安性が低ドし、走行基準線への追従が
悪くなり、蛇行する傾向になる。従って、上記メンバー
シップ基準型に対するパラメータmb△xi、mb△θ
1(i−。
の場合にも、上述したものと同一のメンバーシップ関数
を用いて操舵制御を行うことができるは勿論であるが、
高速になる程、操安性が低ドし、走行基準線への追従が
悪くなり、蛇行する傾向になる。従って、上記メンバー
シップ基準型に対するパラメータmb△xi、mb△θ
1(i−。
。、c)をそれぞれ車速の平方根に比例した関数mb△
XI =mb△x? ”J〒+r1およびmb△θ+
=mb八〇へ ’ V−覆−十r1 ’ (なお、
i−1+0+Cであり、■は車速、mb△x’、、mb
Δθ?、rl、l’ は定数)によって変化させ、これ
にともなってメンバーシップ関数を変化させて、高速に
なる程入力値に対する不感帯幅を太きくするようにした
。すなわち、第9図に示すように、例えばmb△Xにつ
いて考えると、現車速に対するmb△X値がmb△x6
であるとき、車速か上昇した結果、mbΔzl’ (
>mbΔxe)となり、各メンバーシップ関数全体が拡
大された型となる。
XI =mb△x? ”J〒+r1およびmb△θ+
=mb八〇へ ’ V−覆−十r1 ’ (なお、
i−1+0+Cであり、■は車速、mb△x’、、mb
Δθ?、rl、l’ は定数)によって変化させ、これ
にともなってメンバーシップ関数を変化させて、高速に
なる程入力値に対する不感帯幅を太きくするようにした
。すなわち、第9図に示すように、例えばmb△Xにつ
いて考えると、現車速に対するmb△X値がmb△x6
であるとき、車速か上昇した結果、mbΔzl’ (
>mbΔxe)となり、各メンバーシップ関数全体が拡
大された型となる。
以上の処理を第10図のフローに従って説明する。カメ
ラ11で撮像され、画像処理装置21で画像処理して得
られた車両状態である△XおよびΔθを人力する(ステ
ップQ 01 )とともに、中速Vおよび直線路走行、
曲線路走行または障害物回避走行等の走行形態i=/、
cまたは0を入力し、これに基づいてメンバーシップ関
数に対するパラメータを車速の平方根に比例した関数と
して変形する(ステップ904)。それから、メンバー
シップ関数を変形しくステップ905)、このメンバー
シップ関数および制御ルールに基づいてファジィ制御演
算を行い(ステップ906〜908)、操舵出力偏差△
Sを算出する(ステップ909)。
ラ11で撮像され、画像処理装置21で画像処理して得
られた車両状態である△XおよびΔθを人力する(ステ
ップQ 01 )とともに、中速Vおよび直線路走行、
曲線路走行または障害物回避走行等の走行形態i=/、
cまたは0を入力し、これに基づいてメンバーシップ関
数に対するパラメータを車速の平方根に比例した関数と
して変形する(ステップ904)。それから、メンバー
シップ関数を変形しくステップ905)、このメンバー
シップ関数および制御ルールに基づいてファジィ制御演
算を行い(ステップ906〜908)、操舵出力偏差△
Sを算出する(ステップ909)。
1 「)
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、走行路の路面を
撮像した画像情報から得られる距離情報および車両姿勢
情報に対する基準値からの偏差をファジィ集合として設
定し、このファジィ集合を構成するメンバーシップ関数
を車速に応じて変化させて車両の操舵角を決定している
ので、メンバーシップ関数を調整することにより車速が
変化しても操安性の高い制御を行うことができ、車速が
変化する自律走行車両の操舵制御を適確に行うことがで
きる。
撮像した画像情報から得られる距離情報および車両姿勢
情報に対する基準値からの偏差をファジィ集合として設
定し、このファジィ集合を構成するメンバーシップ関数
を車速に応じて変化させて車両の操舵角を決定している
ので、メンバーシップ関数を調整することにより車速が
変化しても操安性の高い制御を行うことができ、車速が
変化する自律走行車両の操舵制御を適確に行うことがで
きる。
第1図は本発明のクレーム対応図、第2図は本発明の一
実施例に係わる車速感応操舵制御装置を適用した自律走
行車両のモデルを示す側面説明図、第3図は本発明の一
実施例に係わる自律走行車両の車速感応操舵制御装置の
構成を示すブロック図、第4図は第3図の自律走行車両
の車速感応操舵制御装置の作用を示すフローチャート、
第5図はメンバーシップ関数の説明図、第6図は制御ル
ール1 テーブルの説明図、第7図はメンバーシップ関数の人力
変数の1「規化を示す説明図、第8図!J中両移動中心
位置偏差ΔXおよび車両姿勢へ〇の説明図、第9図は高
速動作において人力値に対する不感帯幅を大きくするよ
うに変化させてメンバーシップ関数を拡大した場合の説
明図、第10図は第9図の場合に対する作用を示すフロ
ーチャートである。 11・・ 21・・ 31 25目 71 29ト カメラ、 ・画像処理装置、 ・地図情報部、 ・大局的走行制御部、 ・操舵制御部、 ・ステアリング駆動部。
実施例に係わる車速感応操舵制御装置を適用した自律走
行車両のモデルを示す側面説明図、第3図は本発明の一
実施例に係わる自律走行車両の車速感応操舵制御装置の
構成を示すブロック図、第4図は第3図の自律走行車両
の車速感応操舵制御装置の作用を示すフローチャート、
第5図はメンバーシップ関数の説明図、第6図は制御ル
ール1 テーブルの説明図、第7図はメンバーシップ関数の人力
変数の1「規化を示す説明図、第8図!J中両移動中心
位置偏差ΔXおよび車両姿勢へ〇の説明図、第9図は高
速動作において人力値に対する不感帯幅を大きくするよ
うに変化させてメンバーシップ関数を拡大した場合の説
明図、第10図は第9図の場合に対する作用を示すフロ
ーチャートである。 11・・ 21・・ 31 25目 71 29ト カメラ、 ・画像処理装置、 ・地図情報部、 ・大局的走行制御部、 ・操舵制御部、 ・ステアリング駆動部。
Claims (1)
- 走行路の路面を撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像
した画像情報から得られる距離情報および車両姿勢情報
に対する基準値からの偏差をファジィ集合として設定す
る設定手段と、該設定手段で設定されたファジィ集合を
構成するメンバーシップ関数を車速によって変化させて
ファジィ集合を変化させ、車両の操舵角を決定する操舵
角設定手段とを有することを特徴とする自律走行車両の
車速感応操舵制御装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1249313A JP2669074B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 自律走行車両の車速感応操舵制御装置 |
US07/587,944 US5249126A (en) | 1989-09-27 | 1990-09-25 | System and method for controlling steering response according to vehicle speed applicable to autonomous vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1249313A JP2669074B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 自律走行車両の車速感応操舵制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03113513A true JPH03113513A (ja) | 1991-05-14 |
JP2669074B2 JP2669074B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=17191137
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1249313A Expired - Fee Related JP2669074B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 自律走行車両の車速感応操舵制御装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5249126A (ja) |
JP (1) | JP2669074B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0781602A (ja) * | 1993-09-16 | 1995-03-28 | Mitsubishi Motors Corp | 車両用自動操舵装置 |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT1240974B (it) * | 1990-07-05 | 1993-12-27 | Fiat Ricerche | Metodo e apparecchiatura per evitare la collisione di un autoveicolo contro ostacoli. |
US5436839A (en) * | 1992-10-26 | 1995-07-25 | Martin Marietta Corporation | Navigation module for a semi-autonomous vehicle |
US6822563B2 (en) | 1997-09-22 | 2004-11-23 | Donnelly Corporation | Vehicle imaging system with accessory control |
US5877897A (en) | 1993-02-26 | 1999-03-02 | Donnelly Corporation | Automatic rearview mirror, vehicle lighting control and vehicle interior monitoring system using a photosensor array |
US6891563B2 (en) | 1996-05-22 | 2005-05-10 | Donnelly Corporation | Vehicular vision system |
US5758025A (en) * | 1995-06-05 | 1998-05-26 | Wu; Kung Chris | Dynamically adaptive fuzzy interval controller |
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