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JP2018198033A - Mobile body control method, mobile body controller, and program - Google Patents

Mobile body control method, mobile body controller, and program Download PDF

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JP2018198033A
JP2018198033A JP2017103412A JP2017103412A JP2018198033A JP 2018198033 A JP2018198033 A JP 2018198033A JP 2017103412 A JP2017103412 A JP 2017103412A JP 2017103412 A JP2017103412 A JP 2017103412A JP 2018198033 A JP2018198033 A JP 2018198033A
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JP
Japan
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moving body
state vector
destination
acceleration
deceleration
Prior art date
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Pending
Application number
JP2017103412A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
后宏 水谷
Kimihiro Mizutani
后宏 水谷
吉田 学
Manabu Yoshida
学 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
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Abstract

To provide a mobile body control method and a mobile body controller capable of not only adding that there is an obstacle but also adding cases where the obstacle behaves in a different manner depending on time and automatically performing acceleration and deceleration and direction change processing of a mobile body until reaching a destination in the shortest time.SOLUTION: A mobile body control method of the present invention includes: defining a state vector indicating transition destination at the time when performing an acceleration and deceleration control in a three-dimensional direction from a three-dimensional position relative to an initial position of the mobile body and a three-dimensional speed; obtaining as to the case where all acceleration and deceleration controls for sequential state vectors for which acceleration and deceleration controls are performed at fixed intervals from a departure place to a final destination place have been controlled; selecting the sequential state vectors having the shortest arrival time among the set of obtained state vectors; and performing the sequential acceleration and deceleration controls from the departure place to the destination place according to the selected state vectors.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、移動体の動作を制御する技術に関する。   The present disclosure relates to a technique for controlling the operation of a moving object.

従来は、目的地までの最短経路を示すものとしては、強化学習等の学習制御を用いて、目的地までの経路探索を最適化する方法が提案されている(例えば、非特許文献1を参照。)。   Conventionally, as a method for indicating the shortest route to a destination, a method for optimizing a route search to the destination using learning control such as reinforcement learning has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1). .)

内田英明, 藤井秀樹, 吉村忍, 荒井幸代 他, “道路ネットワークの変化に対する経路選択の学習”, 情報処理学会論文誌, vol. 53, no. 11, pp. 2409−2418, 2012.Hideaki Uchida, Hideki Fujii, Shinobu Yoshimura, Yukiyo Arai et al., “Learning Route Selection for Changes in Road Networks”, IPSJ Journal, vol. 53, no. 11, pp. 2409-2418, 2012.

しかし、非特許文献1は、経路を選択するための技術であり、最短で到達するための加減速方法を提案したわけではない。   However, Non-Patent Document 1 is a technique for selecting a route, and does not propose an acceleration / deceleration method for reaching the shortest distance.

一方、近年、センサーの発達や移動体自体の処理性能が向上してきており、障害物等の位置や時間的に変的に変化する移動事情を、リアルタイムにて取得することができるようになり、目的地までの最適な移動体制御を、出発の段階から決定することが可能になると考えられる。   On the other hand, in recent years, the development of sensors and the processing performance of the moving body itself have been improved, and it has become possible to acquire the location of obstacles and moving circumstances that change with time in real time, It is thought that the optimal mobile control to the destination can be determined from the starting stage.

こうした背景から、本発明は、出発地点から目的地までに、障害物があることを加味するだけでなく、障害物が時間によって異なる振る舞いをする場合も加味でき、最短時間で目的地までの移動体の加減速及び方向転換処理を自動で行うことができる移動体制御方法及び移動体制御装置を提供することを目的とする。   From this background, the present invention not only takes into account that there is an obstacle from the starting point to the destination, but can also take into account when the obstacle behaves differently depending on the time, moving to the destination in the shortest time It is an object of the present invention to provide a moving body control method and a moving body control apparatus capable of automatically performing acceleration / deceleration and direction change processing of a body.

上記目的を達成するために、本発明に係る移動体制御方法は、移動体の初期位置からの3次元上の相対的な位置および3次元方向の速度に対して3次元方向への加減速制御を実行した場合の遷移先を示す状態ベクトルを定義し、出発地から定期的に加減速制御を行い最終的に目的地に到達する一連の状態ベクトルを全ての加減速制御を行った場合について求め、得られた状態ベクトルの集合から、到着時間が最短である一連の状態ベクトルを選択し、該状態ベクトルに従って出発地から目的地までの一連の加減速制御を実行することとした。   In order to achieve the above object, a mobile object control method according to the present invention is a three-dimensional acceleration / deceleration control with respect to a three-dimensional relative position and a three-dimensional speed from an initial position of a mobile object. Define a state vector that indicates the transition destination when executing, and obtain a series of state vectors that finally perform acceleration / deceleration control from the departure point and finally reach the destination when all acceleration / deceleration control is performed. Then, a series of state vectors having the shortest arrival time is selected from the obtained set of state vectors, and a series of acceleration / deceleration control from the starting point to the destination is executed according to the state vector.

具体的には、本発明に係る移動体制御方法は、
移動体の位置及び前記移動体に対する障害物の位置を取得する状態把握手順と、
地図及び前記障害物の位置に基づき、前記移動体が現在の位置から速度を加減速することで移動する遷移先及び前記遷移先での速度を3次元で示す状態ベクトルを取得するベクトル取得手順と、
前記状態ベクトルをキーとして、前記移動体が前記遷移先へ到達する到達時間、前記移動体が現在の位置への遷移を3次元で示した直前状態ベクトル、及び前記直前状態ベクトルから前記状態ベクトルへの速度の加減速をレコードとしてデータベースに記憶する記憶手順と、
前記移動体が前記地図に設定された目的地へ移動するまで前記ベクトル取得手順と前記記憶手順とを繰り返した後、動的計画法を用いて前記目的地までの到達時間が最短となる一連の前記状態ベクトルを前記データベースから取り出し、前記移動体に対して出発地点から前記目的地まで加減速及び方向転換制御を実行する制御手順と、
を行う。
Specifically, the moving body control method according to the present invention includes:
A state grasping procedure for obtaining the position of the moving body and the position of the obstacle with respect to the moving body;
A vector acquisition procedure for acquiring a transition destination in which the moving body moves by accelerating and decelerating the speed from a current position based on a map and the position of the obstacle, and a state vector indicating the speed at the transition destination in three dimensions; ,
Using the state vector as a key, the arrival time for the moving body to reach the transition destination, the immediately preceding state vector indicating the transition of the moving body to the current position in three dimensions, and the immediately preceding state vector to the state vector A storage procedure for storing the acceleration / deceleration of the speed in the database as a record;
After repeating the vector acquisition procedure and the storage procedure until the moving body moves to the destination set in the map, a series of times that reach the destination using dynamic programming is minimized. A control procedure for taking out the state vector from the database and executing acceleration / deceleration and direction change control from the starting point to the destination for the moving body;
I do.

また、本発明に係る移動体制御装置は、
移動体の位置及び前記移動体に対する障害物の位置を取得する状態把握部と、
地図及び前記障害物の位置に基づき、前記移動体が現在の位置から速度を加減速することで移動する遷移先及び前記遷移先での速度を3次元で示す状態ベクトルを取得し、
前記状態ベクトルをキーとして、前記移動体が前記遷移先へ到達する到達時間、前記移動体が現在の位置への遷移を3次元で示した直前状態ベクトル、及び前記直前状態ベクトルから前記状態ベクトルへの速度の加減速をレコードとしてデータベースに記憶させ、
前記移動体が前記地図に設定された目的地へ移動するまで前記状態ベクトルの取得と前記レコードの前記データベースへの記憶を繰り返した後、動的計画法を用いて前記目的地までの到達時間が最短となる一連の前記状態ベクトルを前記データベースから取り出し、前記移動体に対して出発地点から前記目的地まで加減速及び方向転換制御を実行する経路制御部と、
を備える。
Moreover, the moving body control device according to the present invention includes:
A state grasping unit for obtaining the position of the moving body and the position of the obstacle with respect to the moving body;
Based on the map and the position of the obstacle, obtain a transition vector in which the moving body moves by accelerating / decelerating the speed from the current position and a state vector indicating the speed at the transition destination in three dimensions,
Using the state vector as a key, the arrival time for the moving body to reach the transition destination, the immediately preceding state vector indicating the transition of the moving body to the current position in three dimensions, and the immediately preceding state vector to the state vector Acceleration / deceleration of speed is stored in the database as a record,
After repeatedly obtaining the state vector and storing the record in the database until the mobile body moves to the destination set on the map, the arrival time to the destination is determined using dynamic programming. A path control unit that takes out a series of the state vectors that are the shortest from the database, and executes acceleration / deceleration and direction change control from the starting point to the destination for the moving body;
Is provided.

本移動体制御方法及び装置は、目的地を示す状態ベクトルの集合から到着時間が最も短くなる一連の状態ベクトルを見出し、この一連の状態ベクトルを用いて移動体の移動制御を行うため、移動体を最短時間で目的地へ到達させることができる。また、障害物を認知した場合、当該障害物に接触する状態ベクトルが取得されないので障害物を回避することもできる。さらに、移動体が目的地へ到着するまで定期的に本制御を繰り返すことで障害物が移動する場合にも対応することができる。   The mobile object control method and apparatus finds a series of state vectors having the shortest arrival time from a set of state vectors indicating a destination, and uses the series of state vectors to control the movement of the mobile object. Can reach the destination in the shortest possible time. Further, when an obstacle is recognized, the obstacle can be avoided because a state vector that contacts the obstacle is not acquired. Furthermore, it is possible to cope with a case where an obstacle moves by repeating this control periodically until the moving body arrives at the destination.

従って、本発明は、障害物があることを加味するだけでなく、障害物が時間によって異なる振る舞いをする場合も加味でき、最短時間で目的地までの移動体の加減速及び方向転換処理を自動で行うことができる移動体制御方法及び移動体制御装置を提供することができる。   Therefore, the present invention not only takes into account that there is an obstacle, but can also take into account when the obstacle behaves differently depending on time, and automatically performs acceleration / deceleration and direction change processing of the moving body to the destination in the shortest time. It is possible to provide a moving body control method and a moving body control apparatus that can be performed in the above manner.

本発明に係る移動体制御方法及び装置は、前記遷移先が一致する状態ベクトルが複数存在する場合、前記移動体が前記遷移先へ到達する到達時間が短い方を取得する状態ベクトルとすることを特徴とする。記憶するレコードを削減することができ、処理速度を向上させることができる。   The moving body control method and apparatus according to the present invention, when there are a plurality of state vectors having the same transition destination, are used as a state vector for acquiring a shorter arrival time for the mobile body to reach the transition destination. Features. Records to be stored can be reduced, and the processing speed can be improved.

本発明に係る移動体制御方法及び装置は、前記移動体の位置が前記加減速及び方向転換制御の経路と異なる場合、前記状態ベクトルを取得し直し、前記レコードを前記データベースに再度記憶させ、改めて前記加減速及び方向転換制御を実行することを特徴とする。外乱等により移動体が経路からずれた場合にも対応することができる。   The moving body control method and apparatus according to the present invention obtains the state vector again when the position of the moving body is different from the acceleration / deceleration and direction change control path, stores the record in the database again, and again. The acceleration / deceleration and direction change control are executed. It is also possible to deal with a case where the moving body is displaced from the route due to disturbance or the like.

本発明に係るプログラムは、前記移動体制御方法を実行させるためのプログラムである。本発明に係る移動体制御方法及び装置は、コンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。   The program according to the present invention is a program for executing the mobile body control method. The mobile control method and apparatus according to the present invention can be realized by a computer and a program, and can be recorded on a recording medium or provided through a network.

本発明は、障害物があることを加味するだけでなく、障害物が時間によって異なる振る舞いをする場合も加味でき、最短時間で目的地までの移動体の加減速及び方向転換処理を自動で行うことができる移動体制御方法及び移動体制御装置を提供することができる。   The present invention not only takes into account the presence of obstacles, but also takes into account when the obstacles behave differently depending on time, and automatically performs acceleration / deceleration and direction change processing of the moving body to the destination in the shortest time. It is possible to provide a movable body control method and a movable body control apparatus.

本発明に係る移動体制御装置を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the mobile body control apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る移動体制御装置が行う、到着時刻が最短になるように経路制御を決定する手順を説明する図である。s(#)は任意の状態ベクトルを示している。また、c(s(q))+f(s(q),a’)>c(s(r))+f(s(r),a*)と仮定している。It is a figure explaining the procedure which the path | route control determines so that the arrival time may become the shortest which the mobile body control apparatus which concerns on this invention performs. s (#) represents an arbitrary state vector. Further, it is assumed that c (s (q)) + f (s (q), a ′)> c (s (r)) + f (s (r), a *). 本発明に係る移動体制御方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the moving body control method which concerns on this invention.

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.

図1は、本実施形態の移動体制御装置を説明するブロック図である。本移動体制御装置は、
移動体の位置及び前記移動体に対する障害物の位置を取得する状態把握部11と、
地図及び前記障害物の位置に基づき、前記移動体が現在の位置から速度を加減速することで移動する遷移先及び前記遷移先での速度を3次元で示す状態ベクトルを取得し、
前記状態ベクトルをキーとして、前記移動体が前記遷移先へ到達する到達時間、前記移動体が現在の位置への遷移を3次元で示した直前状態ベクトル、及び前記直前状態ベクトルから前記状態ベクトルへの速度の加減速をレコードとしてデータベース13に記憶させ、
前記移動体が前記地図に設定された目的地へ移動するまで前記状態ベクトルの取得と前記レコードのデータベース13への記憶を繰り返した後、動的計画法を用いて前記目的地までの到達時間が最短となる一連の前記状態ベクトルをデータベース13から取り出し、前記移動体に対して出発地点から前記目的地まで加減速及び方向転換制御を実行する経路制御部12と、
を備える。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a mobile control apparatus according to this embodiment. This mobile control device
A state grasping unit 11 for acquiring the position of the moving body and the position of the obstacle with respect to the moving body;
Based on the map and the position of the obstacle, obtain a transition vector in which the moving body moves by accelerating / decelerating the speed from the current position and a state vector indicating the speed at the transition destination in three dimensions,
Using the state vector as a key, the arrival time for the moving body to reach the transition destination, the immediately preceding state vector indicating the transition of the moving body to the current position in three dimensions, and the immediately preceding state vector to the state vector The speed acceleration / deceleration is stored in the database 13 as a record,
After repeatedly obtaining the state vector and storing the record in the database 13 until the moving body moves to the destination set on the map, the arrival time to the destination is determined using dynamic programming. A route control unit 12 that takes out a series of the state vectors that are the shortest from the database 13 and executes acceleration / deceleration and direction change control from the starting point to the destination with respect to the moving body;
Is provided.

図3は、本実施形態の移動体制御方法を説明するフローチャートである。本移動体制御方法は、
状態把握部11が、移動体の位置及び前記移動体に対する障害物の位置を取得する状態把握手順S11を行い、
経路制御部12が、
地図及び前記障害物の位置に基づき、前記移動体が現在の位置から速度を加減速することで移動する遷移先及び前記遷移先での速度を3次元で示す状態ベクトルを取得するベクトル取得手順S12と、
前記状態ベクトルをキーとして、前記移動体が前記遷移先へ到達する到達時間、前記移動体が現在の位置への遷移を3次元で示した直前状態ベクトル、及び前記直前状態ベクトルから前記状態ベクトルへの速度の加減速をレコードとしてデータベースに記憶する記憶手順S13と、
前記移動体が前記地図に設定された目的地へ移動するまでベクトル取得手順S12と記憶手順S13とを繰り返した後、動的計画法を用いて前記目的地までの到達時間が最短となる一連の前記状態ベクトルを前記データベースから取り出し、前記移動体に対して出発地点から前記目的地まで加減速及び方向転換制御を実行する制御手順S14と、
を行う。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the moving body control method of the present embodiment. This mobile control method
The state grasping unit 11 performs a state grasping procedure S11 for acquiring the position of the moving body and the position of the obstacle with respect to the moving body,
The route control unit 12
Based on the map and the position of the obstacle, a vector acquisition procedure S12 for acquiring a transition vector in which the moving body moves by accelerating / decelerating the speed from the current position and a state vector indicating the speed at the transition destination in three dimensions. When,
Using the state vector as a key, the arrival time for the moving body to reach the transition destination, the immediately preceding state vector indicating the transition of the moving body to the current position in three dimensions, and the immediately preceding state vector to the state vector Storage procedure S13 for storing the acceleration / deceleration of the speed in the database as a record;
After repeating the vector acquisition procedure S12 and the storage procedure S13 until the moving body moves to the destination set on the map, a series of times that the arrival time to the destination is minimized by using dynamic programming. A control procedure S14 for extracting the state vector from the database and executing acceleration / deceleration and direction change control from the starting point to the destination for the moving body;
I do.

本移動体制御装置が行う移動体の自律制御は、状態把握部11と経路制御部12の2つのモジュールを用いて達成される。さらに装置内又は外部に接続されるデータベース13が必要となる。状態把握部11は、現在の移動体の位置、障害物等の位置情報を取得し、経路制御部12は、目的地までの障害物の回避を含む最適な移動体の経路制御(加減速制御)を動的計画法を用いて行う。なお、非特許文献1に記載されるマルチエージェント型交通流シミュレータMATEでは、目的地までの経路選択に動的計画法を用いているが、加減速制御に適用しているわけではない。   The mobile body autonomous control performed by the mobile body control device is achieved by using two modules of the state grasping unit 11 and the path control unit 12. Furthermore, a database 13 connected to the inside or outside of the apparatus is required. The state grasping unit 11 acquires the current position of the moving body, position information such as an obstacle, and the path control unit 12 performs the optimum moving body path control (acceleration / deceleration control) including avoidance of the obstacle to the destination. ) Using dynamic programming. In the multi-agent traffic flow simulator MATE described in Non-Patent Document 1, dynamic programming is used for route selection to the destination, but it is not applied to acceleration / deceleration control.

〔状態把握部〕
状態把握部11は、位置情報の取得等を既存の技術によって得る。例えば、状態把握部11は、移動体自身の位置や速度、及び移動体の前方の障害物を移動体に取り付けられたセンサー、GPS情報及び予め入力された情報(2次元や3次元の地図やルール等)から得ることができる。
[Status grasping section]
The state grasping unit 11 obtains position information and the like using an existing technique. For example, the state grasping unit 11 includes a position and speed of the moving body, a sensor attached to the moving body with an obstacle ahead of the moving body, GPS information, and pre-input information (two-dimensional or three-dimensional maps, Rules).

〔経路制御部〕
経路制御部12は、状態把握部11の情報に基づいて、出発地にて目的地までの移動体の経路制御を決定し、定期的(例えば、1秒毎)に加減速の制御を行う。
[Route control unit]
The route control unit 12 determines the route control of the moving body from the departure point to the destination based on the information of the state grasping unit 11, and performs acceleration / deceleration control periodically (for example, every second).

ここで、L,L,Lは、移動体の初期位置からの3次元上の相対的な位置、v,v,vは3次元方向の速度とし、これらの情報を状態把握部から取得した後、3次元方向への加減速制御a,a,aを実行する場合の遷移先の状態ベクトルを以下のように定義する。

Figure 2018198033
+aは、x軸方向の速度vをa加速することによって得られる速度である。y軸方向の速度v及びz軸方向の速度vに関しても同様である。
+v+aは、Lの位置についてx軸方向の速度vをa加速することによって変化する、x軸上の位置を示している。y軸上の位置L及びz軸上の位置Lも同様である。
つまり、数1の状態ベクトルは、各軸方向における、出発地からの3次元上の相対位置と当該相対位置に遷移する際の速度変化の組み合わせを示している。 Here, L x , L y , and L z are the three-dimensional relative positions from the initial position of the moving body, and v x , v y , and v z are the velocities in the three-dimensional direction. After acquiring from the grasping unit, the state vector of the transition destination when executing the acceleration / deceleration control a x , a y , a z in the three-dimensional direction is defined as follows.
Figure 2018198033
v x + a x is a speed obtained by accelerating the speed v x in the x-axis direction by a x . The same applies to the y-axis velocity v y and z-axis velocity v z.
L x + v x + a x indicates a position on the x-axis that is changed by a x acceleration of the velocity v x in the x-axis direction with respect to the position of L x . position L z on position L y and z axis on the y-axis is the same.
That is, the state vector of Formula 1 indicates a combination of a three-dimensional relative position from the starting point and a speed change when transitioning to the relative position in each axial direction.

経路制御部12は、当該状態ベクトルに至るまでの時間、加速制御、及び加速制御前の状態ベクトル(直前状態ベクトル)を上記の状態ベクトルをキーとしてデータベース13に保存しておく。経路制御部12は、目的地までの到達時間を最小化できる加減速指針を各状態ベクトルにて決定する事が目的のため、出発地の状態ベクトルから動的計画法を用いて、当該目的を達成する。   The path control unit 12 stores the time to reach the state vector, acceleration control, and the state vector before acceleration control (previous state vector) in the database 13 using the state vector as a key. Since the route control unit 12 determines the acceleration / deceleration guideline that can minimize the arrival time to the destination with each state vector, the route control unit 12 uses the dynamic programming method from the state vector of the departure point to determine the purpose. Achieve.

数1の状態ベクトルを簡略化した表記sで表現し、状態ベクトルsに遷移するまでにかかった到達時間をc(s)と定義する。また、状態ベクトルsから加減速a=(a,a,a)によってs’に遷移した場合、c(s’)はc(s)+f(s,a)となる。ここで、f(s,a)はsからaの加減速にかかる時間である。a=0は(0,0,0)を示す。 The state vector of Equation 1 is expressed by a simplified notation s, and the arrival time taken to transition to the state vector s is defined as c (s). The state vector s from the acceleration a = (a x, a y , a z) ' when a transition is made to, c (s' s by) becomes c (s) + f (s , a). Here, f (s, a) is a time taken for acceleration / deceleration from s to a. a = 0 indicates (0, 0, 0).

経路制御部12は、これらの情報を数2のような形式でデータベース13に保存する。

Figure 2018198033
The route control unit 12 stores these pieces of information in the database 13 in a format such as Equation 2.
Figure 2018198033

経路制御部12は、遷移先が一致する状態ベクトルが複数存在する場合、移動体が遷移先へ到達する到達時間が短い方を取得する状態ベクトルとする。
状態遷移を繰り返すと、状態ベクトルs’には、状態ベクトルs以外の状態ベクトルからも遷移する可能性がある。例えば、状態ベクトルs*からa*の加減速によってs’に遷移することを考える。この時、状態ベクトルs’のレコードはc(s’)>c(s*)+f(s*,a*)を満たす場合、c(s’)をc(s*)+f(s*,a*)としs,aをs*,a*と置き換える。
When there are a plurality of state vectors having the same transition destination, the route control unit 12 sets the state vector that acquires the shorter arrival time for the moving body to reach the transition destination.
When the state transition is repeated, there is a possibility that the state vector s ′ may also transition from a state vector other than the state vector s. For example, consider a transition from state vector s * to s ′ by acceleration / deceleration of a *. At this time, when the record of the state vector s ′ satisfies c (s ′)> c (s *) + f (s *, a *), c (s ′) is changed to c (s *) + f (s *, a *) And s and a are replaced with s * and a *.

図2は、経路制御部12が上記手順を出発地点から全ての加減速を行い、再帰的に実行した場合のデータベース13に保存されるレコード及び状態ベクトルを説明する図である。最終的に、経路制御部12は、目的地を示す状態ベクトル集合をデータベース13のレコードから取り出し、最も到着時間が短い(c(s)が最も小さい値を取る)状態ベクトルのkeyとvalueを見つけ、出発地点から目的地までの一連の状態ベクトルに基づいて加減速制御を実行する。これにより、経路制御部12は、出発地から目的地までの到着時間が最短になるよう移動体を制御することが可能となる。   FIG. 2 is a diagram for explaining records and state vectors stored in the database 13 when the route control unit 12 performs all of the above procedures from the starting point and recursively executes them. Finally, the route control unit 12 extracts a state vector set indicating the destination from the record of the database 13, and finds the key and value of the state vector having the shortest arrival time (c (s) takes the smallest value). Acceleration / deceleration control is executed based on a series of state vectors from the departure point to the destination. Thereby, the route control unit 12 can control the moving body so that the arrival time from the departure place to the destination is the shortest.

障害物等の回避については、経路制御部12が状態ベクトルsが障害物に接触するかどうかを判定し、障害物に接触する可能性のある状態ベクトルsに遷移しないようにする。なお、c(s)は、出発地からsに遷移するまでの時間を意味するため、本値を考慮することによって、特定の状態ベクトルsに時間によって出現パターンが異なる障害物が存在する場合、当該障害物を回避することができる。   For avoiding an obstacle or the like, the path control unit 12 determines whether or not the state vector s touches the obstacle, and prevents the transition to the state vector s that may touch the obstacle. Note that c (s) means the time from the departure point to the transition to s. Therefore, by taking this value into consideration, there is an obstacle whose appearance pattern differs depending on time in a specific state vector s. The obstacle can be avoided.

なお、経路制御部12は、移動体の位置が加減速及び方向転換制御の経路と異なる場合、状態ベクトルを取得し直し、レコードをデータベースに再度記憶させ、改めて加減速及び方向転換制御を実行する。経路制御中に他の移動体との衝突や予期せぬ出来事によって移動体が意図していた経路からずれた場合、経路制御部12は再度、経路を計算する。   When the position of the moving body is different from the acceleration / deceleration and direction change control route, the route control unit 12 acquires the state vector again, stores the record in the database again, and executes acceleration / deceleration and direction change control again. . If the moving object deviates from the intended route due to a collision with another moving object or an unexpected event during the route control, the route control unit 12 calculates the route again.

本発明に係る移動体制御方法及び装置は、コンピュータによって制御可能な移動体を出発地から目的地まで最短で辿り着くよう制御を行うことができ、外部から操作可能な小型飛行機や車等の自律制御に応用することが可能である。
また、本発明に係る移動体制御方法及び装置に他の衝突回避方法やアクシデント対応方法を組み合すことが可能である。
The moving body control method and apparatus according to the present invention can control a moving body that can be controlled by a computer from the starting point to the destination in the shortest time, and can autonomously operate a small airplane or car that can be operated from the outside. It can be applied to control.
In addition, it is possible to combine other collision avoidance methods and accident response methods with the moving body control method and apparatus according to the present invention.

11:状態把握部
12:経路制御部
13:データベース
11: State grasping unit 12: Path control unit 13: Database

Claims (7)

移動体の位置及び前記移動体に対する障害物の位置を取得する状態把握手順と、
地図及び前記障害物の位置に基づき、前記移動体が現在の位置から速度を加減速することで移動する遷移先及び前記遷移先での速度を3次元で示す状態ベクトルを取得するベクトル取得手順と、
前記状態ベクトルをキーとして、前記移動体が前記遷移先へ到達する到達時間、前記移動体が現在の位置への遷移を3次元で示した直前状態ベクトル、及び前記直前状態ベクトルから前記状態ベクトルへの速度の加減速をレコードとしてデータベースに記憶する記憶手順と、
前記移動体が前記地図に設定された目的地へ移動するまで前記ベクトル取得手順と前記記憶手順とを繰り返した後、動的計画法を用いて前記目的地までの到達時間が最短となる一連の前記状態ベクトルを前記データベースから取り出し、前記移動体に対して出発地点から前記目的地まで加減速及び方向転換制御を実行する制御手順と、
を行う移動体制御方法。
A state grasping procedure for obtaining the position of the moving body and the position of the obstacle with respect to the moving body;
A vector acquisition procedure for acquiring a transition destination in which the moving body moves by accelerating and decelerating the speed from a current position based on a map and the position of the obstacle, and a state vector indicating the speed at the transition destination in three dimensions; ,
Using the state vector as a key, the arrival time for the moving body to reach the transition destination, the immediately preceding state vector indicating the transition of the moving body to the current position in three dimensions, and the immediately preceding state vector to the state vector A storage procedure for storing the acceleration / deceleration of the speed in the database as a record;
After repeating the vector acquisition procedure and the storage procedure until the moving body moves to the destination set in the map, a series of times that reach the destination using dynamic programming is minimized. A control procedure for taking out the state vector from the database and executing acceleration / deceleration and direction change control from the starting point to the destination for the moving body;
A moving body control method.
前記ベクトル取得手順では、前記遷移先が一致する状態ベクトルが複数存在する場合、前記移動体が前記遷移先へ到達する到達時間が短い方を取得する状態ベクトルとすることを特徴とする請求項1に記載する移動体制御方法。   2. The vector acquisition procedure according to claim 1, wherein when there are a plurality of state vectors with the same transition destination, a state vector for acquiring a shorter arrival time for the moving body to reach the transition destination is used. The moving body control method described in 1. 前記制御手順中に前記移動体の位置が前記加減速及び方向転換制御の経路と異なる場合、請求項1又は2に記載する移動体制御方法を再度実行することを特徴とする移動体制御方法。   3. The moving body control method according to claim 1, wherein when the position of the moving body is different from the acceleration / deceleration and direction change control path during the control procedure, the moving body control method according to claim 1 is executed again. 移動体の位置及び前記移動体に対する障害物の位置を取得する状態把握部と、
地図及び前記障害物の位置に基づき、前記移動体が現在の位置から速度を加減速することで移動する遷移先及び前記遷移先での速度を3次元で示す状態ベクトルを取得し、
前記状態ベクトルをキーとして、前記移動体が前記遷移先へ到達する到達時間、前記移動体が現在の位置への遷移を3次元で示した直前状態ベクトル、及び前記直前状態ベクトルから前記状態ベクトルへの速度の加減速をレコードとしてデータベースに記憶させ、
前記移動体が前記地図に設定された目的地へ移動するまで前記状態ベクトルの取得と前記レコードの前記データベースへの記憶を繰り返した後、動的計画法を用いて前記目的地までの到達時間が最短となる一連の前記状態ベクトルを前記データベースから取り出し、前記移動体に対して出発地点から前記目的地まで加減速及び方向転換制御を実行する経路制御部と、
を備える移動体制御装置。
A state grasping unit for obtaining the position of the moving body and the position of the obstacle with respect to the moving body;
Based on the map and the position of the obstacle, obtain a transition vector in which the moving body moves by accelerating / decelerating the speed from the current position and a state vector indicating the speed at the transition destination in three dimensions,
Using the state vector as a key, the arrival time for the moving body to reach the transition destination, the immediately preceding state vector indicating the transition of the moving body to the current position in three dimensions, and the immediately preceding state vector to the state vector Acceleration / deceleration of speed is stored in the database as a record,
After repeatedly obtaining the state vector and storing the record in the database until the mobile body moves to the destination set on the map, the arrival time to the destination is determined using dynamic programming. A path control unit that takes out a series of the state vectors that are the shortest from the database, and executes acceleration / deceleration and direction change control from the starting point to the destination for the moving body;
A moving body control apparatus comprising:
前記経路制御部は、前記遷移先が一致する状態ベクトルが複数存在する場合、前記移動体が前記遷移先へ到達する到達時間が短い方を取得する状態ベクトルとすることを特徴とする請求項4に記載する移動体制御装置。   5. The path control unit according to claim 4, wherein when there are a plurality of state vectors having the same transition destination, the path control unit obtains a state vector that acquires a shorter arrival time for the moving body to reach the transition destination. The moving body control device described in 1. 前記経路制御部は、前記移動体の位置が前記加減速及び方向転換制御の経路と異なる場合、前記状態ベクトルを取得し直し、前記レコードを前記データベースに再度記憶させ、改めて前記加減速及び方向転換制御を実行することを特徴とする請求項4又は5に記載する移動体制御装置。   When the position of the moving body is different from the acceleration / deceleration and direction change control route, the path control unit obtains the state vector again, stores the record in the database again, and renews the acceleration / deceleration and direction change. Control is performed, The mobile body control apparatus of Claim 4 or 5 characterized by the above-mentioned. 請求項1から3のいずれかに記載の移動体制御方法を実行させるためのプログラム。   The program for performing the moving body control method in any one of Claim 1 to 3.
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