JP3120724B2 - 車両用自動走行装置 - Google Patents

車両用自動走行装置

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JP3120724B2 JP08056184A JP5618496A JP3120724B2 JP 3120724 B2 JP3120724 B2 JP 3120724B2 JP 08056184 A JP08056184 A JP 08056184A JP 5618496 A JP5618496 A JP 5618496A JP 3120724 B2 JP3120724 B2 JP 3120724B2
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  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は車両用自動走行装
置、特に磁気マーカからの変位と白線からの変位を併用
して操舵制御する自動走行装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、運転者の運転操作低減や安全
性の一層の向上を図るべく、路面に対する車両の位置を
認識し、この位置を自動操舵により適宜修正する自動走
行装置が開発されている。車両の位置を認識する手段と
しては、一般に、路上に設けられた磁気マーカを車両の
搭載された磁気センサで検出し、その磁界強度から磁気
マーカとの相対変位を検出する方法や、車両に搭載され
たＣＣＤセンサで車両前方の白線を撮影し、画像内の白
線の位置から白線との相対変位を検出する方法などがあ
る。
【０００３】例えば、「The Experiments on Lateral a
nd Longitudinal Contol System 」（PROCEEDINGS of t
he SECOND WORLD CONGRESS on INTELLIGENT TRANSPORT
SYSTEM '95 YOKOHAMA VOLUME III Page 1060-1074 “Th
e Experiments on Lateral and Londitudinal Control
System in ARTS”（１９９５年１１月９日頒布））に
は、磁気マーカを利用した変位検出とＣＣＤカメラによ
る白線認識とを組み合わせて車両の操舵を制御する構成
が示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁気マ
ーカの発生する磁界の届く範囲は限られているため、車
両の横変位量がある程度以上になると、磁気マーカから
の変位に基づく操舵制御が不可能になる。例えば、横方
向に９０ｃｍ離れて設けられた２個１組の磁気センサで
磁気マーカを検出する場合、磁気マーカの位置を基準と
すると左右に４５ｃｍの範囲しか検出できず、それを超
えると相対変位値が正確でなくなり操舵制御できない問
題がある。ＣＣＤカメラによる白線認識では、このよう
な範囲による制限はないが、基本的に白線部分と他部分
との輝度差を利用しているため天候による影響を受けや
すい。
【０００５】このように、磁気センサとＣＣＤカメラに
よる車両の相対変位検出では、それぞれ走行状況に応じ
て精度が異なるが、上記従来技術ではこのような精度の
相違については全く考慮されておらず、従って両センサ
の特性を十分活用していない問題があった。
【０００６】本発明は上記従来技術の有する課題に鑑み
なされたものであり、その目的は、磁気センサとＣＣＤ
カメラを併用して自動操舵する装置において、両センサ
を巧みに使い分けて確実な自動操舵を行う自動走行装置
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、路上に設けられた磁気マーカの磁気を検
出することにより車両の相対変位を算出する磁気変位算
出手段と、路上の白線を検出することにより車両の相対
変位を検出する白線変位算出手段を併用する車両用自動
走行装置であって、前記磁気変位算出手段により算出さ
れた相対変位が異常値であることを検出する異常検出手
段と、前記異常検出手段により異常値が検出されない場
合には前記磁気変位算出手段により算出された相対変位
に基づく操舵制御を前記白線変位算出手段により算出さ
れた相対変位に基づく操舵制御よりも支配的とし、前記
異常検出手段により異常値が検出された場合には前記白
線変位算出手段により算出された相対変位に基づく操舵
制御を前記磁気変位算出手段により算出された相対変位
に基づく操舵制御よりも支配的にする制御手段とを有す
ることを特徴とする。
【０００８】このように、本発明では、磁気変位算出手
段による相対変位を主とし、異常が検出されない場合に
は磁気変位算出手段で算出された相対変位に基づく操舵
制御を支配的にし、異常が検出された場合に白線変位算
出手段で算出された相対変位に基づく操舵制御を支配的
とする。これにより、比較的走行状況の影響を受けにく
い磁気変位算出手段による相対変位に基づいて高精度の
操舵制御が可能となるとともに、仮に磁気変位算出手段
に異常が生じても白線変位算出手段による相対変位を用
いて操舵制御を維持し、走行を継続することが可能とな
る。なお、ここでの「支配的」とは、制御の重みを大き
くすることと等価である。
【０００９】ここで、前記制御手段は、前記異常検出手
段により異常値が検出されない場合には前記白線変位算
出手段により算出された相対変位によらず前記磁気変位
算出手段により算出された相対変位に基づいて操舵制御
を実行し、前記異常検出手段により異常値が検出された
場合には前記白線変位算出手段により算出された相対変
位に基づいて操舵制御を実行することもできる。
【００１０】
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態について説明する。
【００１２】図１には、本実施形態のシステム構成図が
示されている。路上には磁気マーカ１００が車両の進行
方向に沿って所定間隔毎に敷設されており、車両にはこ
の磁気マーカ１００の磁気を検出するための磁気センサ
１０が設けられている。磁気センサは車両のフロントバ
ンパ下部に等間隔に合計３個設けられており、これら３
個の磁気センサで検出される磁界強度の相違に基づいて
磁気マーカ１００に対する車両の相対変位（横変位）が
算出される。本実施形態では、磁気センサ１０の間隔は
４０ｃｍである。一方、車両にはＣＣＤカメラ１２も設
けられており、車両の所定距離前方の路面画像を撮影す
る。磁気センサ１０からの磁気検出信号及びＣＣＤカメ
ラ１２からの画像信号はそれぞれの処理回路に出力さ
れ、独立に相対変位が算出される。そして、これらの相
対変位に基づいて操舵アクチュエータ１４を駆動し、車
両を磁気マーカ１００あるいは白線に沿って走行させる
構成である。
【００１３】なお、図１において、車両には赤外発光器
１６も搭載されているが、これは自車の操舵量等を後続
車に送信するためのものであり、このデータを受信した
後続車では、先行車と同様の操舵量で制御することによ
り、独自に操舵量を演算する必要がなくなる利点があ
る。
【００１４】図２には、本実施形態における車両側の構
成ブロック図が示されている。一対の磁気センサ１０か
らの磁気検出信号は磁気ＥＣＵ（電子制御装置）１８に
出力される。磁気ＥＣＵ１８は、加減算回路を有し、入
力した一対の磁気検出信号の相違に基づいて、磁気マー
カ１００からの相対変位（横変位）を算出する。相対変
位は、例えば磁気マーカ１００に対して車両が右側に変
位している場合を正とする。そして、この相対変位は車
両制御コンピュータ２２に出力される。一方、ＣＣＤカ
メラ１２からの画像信号は画像ＥＣＵ２０に出力され、
画像内の白線位置が検出される。白線位置検出は、例え
ば、入力画像を二値化し、予め用意された白線の二値パ
ターン（テンプレート）とマッチングをとることにより
行うことができる。具体的な手順としては、得られた画
像に矩形のサーチエリアを設定し、このサーチエリア内
で順次テンプレートを移動させて輝度差の総和を演算
し、その総和が最も小さい位置をマッチング位置とす
る。そして、次のサーチエリアに移行して同様の処理を
行い、最終的に全てのサーチエリアにおけるマッチング
位置から白線位置を検出する。白線位置を検出した後、
カメラの搭載位置や焦点距離等に基づいて、白線に対す
る車両の相対変位を算出する。算出された相対変位は、
同様に車両制御コンピュータ２２に出力される。また、
車両制御コンピュータ２２には、舵角センサ２４から現
在の実操舵角が入力される。従って、車両制御コンピュ
ータ２２には、１つの実操舵角と２つの相対変位が入力
されることになる。
【００１５】そして、車両制御コンピュータ２２では、
磁気ＥＣＵ１８により算出された相対変位が異常値であ
るか否かを判定し、異常値でない場合には、磁気ＥＣＵ
１８からの相対変位に基づいてステアリングＥＣＵ２６
に修正操舵量を指令する。ステアリングＥＣＵ２６は、
この指令値に基づいて操舵アクチュエータ（ステアリン
グアクチュエータ）１４を駆動し、操舵を実行する。一
方、車両制御コンピュータ２２は、磁気ＥＣＵ１８から
の変位量が異常値を示していると判定した場合には、画
像ＥＣＵ２０から出力された相対変位に基づいて修正操
舵量を演算し、ステアリングＥＣＵ２６に指令する。磁
気ＥＣＵ１８からの相対変位が異常値を示す場合とし
て、本実施形態では車両の横変位量が±４０ｃｍを超え
た場合としている。これは、車両の横変位量が±４５ｃ
ｍ以上（つまり磁気センサの間隔の半分以上）となった
場合には原理的に磁気センサからの信号に基づいて横変
位量は算出できないことから、±５ｃｍのマージンを設
けてこの範囲に達した場合に磁気ＥＣＵ１８からの相対
変位には信頼性がないと判定するためである。なお、異
常には、磁気センサ１００自体のフェイルという事態も
考えられるため、車両制御コンピュータ２２は、前回検
出した値と今回検出した値とが大きく異なる場合にも、
磁気ＥＣＵ１８からの相対変位は異常であると判定す
る。
【００１６】このように、磁気ＥＣＵ１８からの相対変
位が異常である場合には、画像ＥＣＵ２０からの相対変
位に基づいて操舵制御されるが、画像ＥＣＵ２０に基づ
く操舵制御中においても、車両制御コンピュータ２２は
常に磁気ＥＣＵ１８からの相対変位を監視し、その値が
正常値に復帰した場合には、再び磁気ＥＣＵ１８からの
相対変位に基づいて操舵制御を実行する。なお、正常値
に復帰する場合としては、画像ＥＣＵ２０からの相対変
位に基づいて車両が白線に沿って走行し、結果的に磁気
マーカ１００からの相対変位が±４０ｃｍ以内になった
場合が考えられる。これにより、基本的には磁気センサ
からの相対変位に基づいて操舵制御を行いつつ、磁気セ
ンサの精度が低下した場合には一時的にＣＣＤカメラか
らの相対変位に基づいて操舵制御を実行する制御を行う
ことができる。
【００１７】以下、図３の処理フローチャートを用い
て、車両制御コンピュータ２２の処理をより詳細に説明
する。まず、前時刻、すなわち前回の制御タイミングに
おいて磁気操舵であったか否かを判定する（Ｓ１０
１）。ここで、「磁気操舵」とは、磁気ＥＣＵ１８から
の相対変位に基づいて操舵制御することをいう。磁気操
舵であった場合には、次に今回の磁気ＥＣＵ１８の相対
変位Ｌが、ー４０≦Ｌ≦４０を満たすか否かを判定する
（Ｓ１０２）。この判定は、上述したように、相対変位
Ｌが異常値か否かを判定するためのものである。相対変
位Ｌがこの範囲内に収まっている場合には、さらに前回
の相対変位Ｌ0 と今回の相対変位Ｌの差分を演算し、そ
の大きさが許容範囲内（本実施形態では２０ｃｍ）にあ
るか否かを判定する（Ｓ１０３）。前回と今回の差分値
に大きな変化がない場合には、磁気センサ自体のフェイ
ルもないと判定できるので、最終的に正常であると判定
して前回と同様に磁気ＥＣＵ１８からの相対変位Ｌに基
づいた磁気操舵を行う（Ｓ１０４）。この磁気操舵は、
具体的にはＦＦMAP を予め決められた操舵量のマップデ
ータ、ＦＢ及びＦＢ２を所定のフィードバックゲインと
して、
【数１】 により修正操舵量ΔＳを演算することで行う。なお、右
辺第１項は現在の横変位を所定距離先でゼロにするため
に必要な項であり、右辺第２項は現在の車両の横変位を
減少させるために必要な項であり、右辺第３項は現在の
車両の進行方向を考慮するために必要な項である。この
制御を行うことにより、横変位は徐々に減少し、やがて
車両の位置を磁気マーカ１００位置に収束させることが
できる。
【００１８】一方、車両が何らかの原因で磁気マーカ１
００から大きく外れてしまい、Ｓ１０２にて相対変位Ｌ
が±４０（ｃｍ）の範囲を超えていると判定された場合
には、磁気ＥＣＵ１８は異常であると判定し、白線操舵
に移行する（Ｓ１０７）。ここで、「白線操舵」とは、
画像ＥＣＵ２０からの相対変位に基づいて操舵制御する
ことをいい、具体的には、Ｌw を車両の相対変位、ＦＦ
及びＦＦ２を所定のフィードフォワードゲインとして、
【数２】 により修正操舵量を演算することで行う。また、仮にＳ
１０２にて相対変位が±４０（ｃｍ）以内であっても、
Ｓ１０３にて前回の相対変位Ｌ0 と今回の相対変位Ｌの
差分の大きさが許容範囲である２０ｃｍを超えていると
判定された場合には、同様に異常であるとして白線操舵
に移行する（Ｓ１０７）。但し、この場合には、磁気セ
ンサ１００自体のフェイルである可能性が高いので、白
線操舵に移行する前にその旨の警報を運転者に報知する
のが好適である（Ｓ１０６）。
【００１９】このようにして磁気操舵が不能となった場
合には白線操舵に移行するが、この白線操舵中であって
も、車両制御コンピュータ２２は磁気ＥＣＵ１８からの
相対変位を監視し、−３０≦Ｌ≦３０を満たすか否かを
判定する（Ｓ１０５）。この判定は、磁気ＥＣＵ１８か
らの相対変位が正常値に復帰したか否かを判定するため
のものであり、しきい値を±４０ではなく±３０とした
のは、制御の安定性を考慮したためである。白線操舵に
より修正操舵が行われ、磁気ＥＣＵ１８からの相対変位
が正常値に戻った場合には、再びＳ１０３の処理に移行
し、フェイルもないことを確認した上で磁気操舵に復帰
する（Ｓ１０４）。
【００２０】以上、本実施形態では磁気操舵を主とし、
この磁気操舵が不能となった場合に補助的に白線操舵を
用いる制御としたが、これは、ＣＣＤカメラは天候など
の影響を受けやすいことを考慮したためであり、磁気セ
ンサによる方が比較的走行状況の影響を受けにくいと考
えられるからである。従って、雨や霧等がなく天候が良
好で、白線部とその他の部分で十分な輝度差が得られる
ため白線操舵も十分満足できる精度で行える場合には、
白線操舵を主とすることも可能であり、さらに、両者の
相対変位を併用して操舵制御を行うことも考えられる。
この場合には、例えば図３の処理においてＳ１０３とＳ
１０４の間に画像ＥＣＵ２０からの相対変位ＬW と磁気
ＥＣＵ１８からの相対変位Ｌを比較する処理を追加し、
両者の間の差が所定の範囲内でＣＣＤカメラ１２からの
相対変位精度も満足できると判定した場合には、ＦＦを
フィードフォワードゲイン、ＦＢ及びＦＢ２をフィード
バックゲインとして
【数３】 により修正操舵量を演算すればよい。右辺第１項が白線
操舵の項であり、右辺第２項及び第３項が磁気操舵の項
である。このように、フィードフォワード項とフィード
バック項を組み合わせることにより、車両の蛇行や逸脱
をより効果的に防止して円滑に操舵制御することができ
ると考えられる。
【００２１】さらに、上記（３）式を基本の制御式とし
て用い、Ｓ１０４の処理では磁気操舵制御を支配的にす
べくＦＢ及びＦＢ２の値をＦＦに比べて相対的に大きく
設定し、一方Ｓ１０７の処理では白線操舵を支配的にす
べくＦＦの値をＦＢ等に比べて相対的に大きく設定する
ことも有効である。
【００２２】また、磁気による相対変位Ｌの大きさに応
じて連続的にＦＦ及びＦＢ，ＦＢ２の値を増減変更させ
ていくことも可能である。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
磁気センサ等の磁気変位算出手段とＣＣＤカメラ等の白
線変位算出手段を併用する自動走行装置において、走行
状況に応じてそれぞれ精度が独自に変化する磁気変化算
出手段と白線変位算出手段との間に相補的な関係を構築
して操舵制御するので、走行状況によらず安定した自動
走行を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態のシステム構成図である。
【図２】 同実施形態の構成ブロック図である。
【図３】 同実施形態の処理フローチャートである。
【符号の説明】
１０ 磁気センサ、１２ ＣＣＤカメラ、１４ ステア
リングアクチュエータ（操舵アクチュエータ）、１６
赤外発光器、１８ 磁気ＥＣＵ、２０ 画像ＥＣＵ、２
２ 車両制御コンピュータ、２４ 舵角センサ、２６
ステアリングＥＣＵ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G08G 1/16 G05D 1/02 G08G 1/00 B60K 31/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 路上に設けられた磁気マーカの磁気を検
    出することにより車両の相対変位を算出する磁気変位算
    出手段と、路上の白線を検出することにより車両の相対
    変位を検出する白線変位算出手段を併用する車両用自動
    走行装置であって、 前記磁気変位算出手段により算出された相対変位が異常
    値であることを検出する異常検出手段と、前記異常検出手段により異常値が検出されない場合には
    前記磁気変位算出手段により算出された相対変位に基づ
    く操舵制御を前記白線変位算出手段により算出された相
    対変位に基づく操舵制御よりも支配的とし、前記異常検
    出手段により異常値が検出された場合には 前記白線変位
    算出手段により算出された相対変位に基づく操舵制御を
    前記磁気変位算出手段により算出された相対変位に基づ
    く操舵制御よりも支配的にする制御手段と、 を有することを特徴とする車両用自動走行装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の車両用自動走行装置にお
    いて、前記制御手段は、前記異常検出手段により異常値が検出
    されない場合には前記白線変位算出手段により算出され
    た相対変位によらず前記磁気変位算出手段により算出さ
    れた相対変位に基づいて操舵制御を実行し、前記異常検
    出手段により異常値が検出された場合には前記白線変位
    算出手段により算出された相対変位に基づいて操舵制御
    を実行する ことを特徴とする車両用自動走行装置。
JP08056184A 1996-03-13 1996-03-13 車両用自動走行装置 Expired - Fee Related JP3120724B2 (ja)

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