JPH02301808A - 移動車の走行制御装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、基準方向に対する自車の姿勢角を決定するた
めのジャイロコンパスを備えた移動車のための走行制御
装置に関し、特に、このジャイロコンパスの読取り値の
較正の手法の改良に関する。

（従来の技術） 自律走行制御若しくはナビゲーション走行を行なうため
には、自車の進行方向（即ち、姿勢角）を知ることが不
可欠となる。姿勢角を知る従来から一般に使われている
手段として、所定の位置に設けられた地上局からの特定
電波を受信（ロラン方式）する方法や、人工衛星からの
電波を受信（ＧＰＳ方式）する方法や、ジャイロコンパ
スを使う方法かある。

ジャイロコンパスを使う方法は装置の簡便さも手伝って
広く普及している。しかし、ジャイロコンパスには誤差
がつきものとなる。例えばコマの原理を利用したジャイ
ロコンパスでは、温度変化の影響は少ないものの、地球
の自転によるドリフトのために発生する誤差は大変大き
なものとなる。また、ガスレートジャイロ等は、温度上
の誤差が大きな問題となる。

このジャイロコンパスの誤差を補正することを目的とし
た従来技術として、例えば、特開昭６２−１４２１２号
がある。この特開昭は、ガスレートジャイロ等の如くオ
フセットやドリフトがつきもののレートジャイロの較正
に関するものである。このレートジャイロは、車体の回
転に伴なうガス流の乱れを２つの温度センサで測定する
ことにより、回転角度が検出されるものであって、上記
オフセット補正はそのセンサの固体特性等により停止時
であってもセンサからアナログ出力が出てしまうために
必要となる。また、１〜リフト補正は、ジャイロ本体の
温度変化と共にオフセット値自体が変動するために必要
となる。

この特開昭における較正は、一定時間毎に車両を完全停
止して、そのときにジャイロをリセットするものである
。即ち、車両が完全停止していれば、２つの温度センサ
からの出力は等しくなっていなければならず、もしバラ
ンスがくずれていれば、それは全てオフセット及びドリ
フトによる結果であるから、このアンバランス分をオフ
セット補正値若しくはドリフト補正値として用いれば、
このレートジャイロか較正されることになるというわけ
である。

しかしながら、この特開昭６２−１４２　］、　２号に
おける較正は、絶対的な基準に対する較正ではなく、相
対的な較正てしかない。何故なら、リセツ１へが行なわ
れるまでに走行した軌跡では誤差か累積されているので
、リセットが行なわれた地点の自車位置及び姿勢角は誤
差を含んでいることになる。従って、いくらリセットを
行なうことにより、将来の走行に伴なって発生ずる誤差
の量を少なくすることはできても、過去に発生してしま
っている誤差をキャンセルすることはできないからであ
る。

そこで、温度変化や地球の自転による影響て発生ずる誤
差を、相対的に補正するたけではなく、絶対的な基準に
対しても補正する方法として、方位や位置が既知の特定
のブースに車両を静止させて、リセットを行なう方法も
提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、この特定のブースに車両を静止させてリ
セットを行なうことによる姿勢角を絶対的な基準に対し
て較正する方法は、例えば工場等のように、その特定の
ブースを準備可能である場合にのみ適用でき、一般道路
等では実質的に不可能である。また、そのような特殊な
ブースを準備した区域でジャイロコンパスを備えた車両
を用いる場合でも、その特殊なブースに車両を移動させ
なければならず、任意な時にリセットを行なえるという
ものではない。

一方、絶対的な姿勢角を知るのは前述のローラン方式や
ＧＰＳ方式でも可能であるが、前述したように、コスト
や規模の面で問題がある。

そこで、本発明は上述従来例の欠点を除去するために提
案されたもので、その目的は、簡便であっても、自車の
姿勢角を絶対的な基準に対して較正することを可能なら
しめることにより、正確な走行制御が可能となる移動車
の走行制御装置を提案するところにある。

（課題を達成するための手段及び作用）上記課題を達成
するだめの本発明の構成は、第１図に示すように、基準
方向に対する自車の姿勢角を決定するためのジャイロコ
ンパスを備えた移動車において、外界を認識するための
画像を入力する画像人力手段と、人力された画像から所
定の画像の前記基準方向に対する方位を認識する方向認
識手段と、この所定の画像の認識された方位から自車の
基準方向に対する姿勢角を算出する姿勢角算出手段と、
この自車の基準方向に対する姿勢角に基づいて、前記ジ
ャイロコンパスからの読取り値を較正する較正手段と、
この較正された姿勢角の読取り値に基づいて走行制御を
行なう走行制御手段とを備えたことを特徴とする。

前記所定の画像は基準に対する方向が知れているために
、画像処理を行なって得たところの、この所定の画像の
基準方向に対する方位と、この所定の画像の認識された
方位から得られた自車の基準方向に対する姿勢角とは、
ジャイロコンパスの誤差を反映し、その誤差を計算する
ことができる。

（実施例） 以下添付図面を参照して、本発明を、コマの原理を利用
したジャイロコンパスを用いて姿勢角を検出して、この
姿勢角に基づいて走行制御を行なう走行制御システムに
適用した実施例を説明する。

第２図はこの実施例の走行制御システムのブロック図で
ある。図中、１０はカメラであり、外界の画像を取り込
み、その画像は画像メモリ１１に格納される。１２はこ
の画像メモリ１１に格納された画像に対し所定の画像処
理を施す画像処理部である。１３はコマを利用したジャ
イロコンパスであり、基準に対して何度回転したかを表
わす信号を出力する。この信号はインターフェース１４
によりデジタル値に変換されて、ホストコンピュータ１
５に取り込まれる。

１６は車輪等に取り付けられた距離センサてあり走行距
離を検出する。１７は地図情報等を記憶するマツプ記憶
装置である。］８は走行制御部であり、ホストコンピュ
ータ１５で計算された姿勢角及び走行距離を人力して、
ステアリングアクチュエータ１９及びアクセルアクチュ
エータ２０を制御して操舵制御及び車速制御を行なう。

第２図に示した走行制御システムでは、■　ジャイロコ
ンパス１３から得られた姿勢角と距離センサ１６から得
られた走行距離とに基ついて、ポストコンピュータ１５
か自車位置を認識する。

■、ホストコンピュータ１５が、認識した自車位置をマ
ツプ記憶装置１７に記憶された地図情報と照合し、軌道
を創成する。そして、軌道と自車の姿勢角とから計算し
てステアリング切れ角及びアクセル開度をＮ、これらを
走行制御部１８に送る。

■・所定タイミングにジャイロ１３の較正を行なう。

■の所定タイミングとは、本実施例では、距離センサ１
６で検出し累積した走行距離か一定値になったときであ
る。尚、この所定タイミングを、ホストコンピュータ１
５が認識した自車位置がマツプ記憶部１７に記憶された
地図情報と矛盾している（例えば、認識された自車位置
が道路上にない）と検出されたときとしてもよい。

■のジャイロの較正は次のようにする。カメラ１０が得
た画像から、例えば、道路の絡端等を検出する。また、
自車の現在位置を推測する。この位置の推測は、単時間
当りの走行距離と、その単時間当りの自車の姿勢角とか
ら、Ｘ方向及びＹ方向の単位時間当りの走行距離△Ｘ及
び△ＹをＮ、これらを積分することにより得られる。ま
た、マツプ記憶部１７を検索して、その推測位置に最も
近い道路を選択する。次に、その道路の方向（このマツ
プから得た道路の方向は、誤った道路を検索しない限り
絶対的に正しい）と、画像処理によって得たその道路の
絡端の方向とを比較することにより、ジャイロコンパス
１３の較正を行なう。

この較正が可能になるのは、上記の画像処理によって得
た絡端の方向はジャイロコンパスが依存する座標系を基
準にしたものであるからである。

第３Ａ図、第３Ｂ図はこの較正の原理を説明する図であ
る。第３Ａ図は、ジャイロコンパス１３に誤差がない場
合において得られた道路の画像を示している。このとき
車両は地磁気のＮ極に対し姿勢角θにあるとする。即ち
、自車がいる道路はＮ極に対し０度ずれているわけて、
この道路に対し平行に自車は位置している。このとき、
ジャイロコンパス１３からは読取値θが得られる。もし
、自車がこの道路の中央に位置し、また、カメラ１０が
自車の中央に設置され、その光軸が自車の前方に伸びて
いるならば、画像メモリ１１に格納されている画像には
絡端が第３Ａ図の如く示されている。即ち、絡端ＡＢと
ＣＤとは、画像メモリの中心線ｘｘについて線対称であ
る。この絡端の画像に対して逆透視変換を施すと、自車
は道路に平行に位置しているために、絡端のカメラの光
軸に対する角度ば０度であり、従って、自車のＮ極に対
する姿勢角ばθである。

第３Ｂ図はジャイロコンパス１３が誤差を有する場合で
、車両が第３Ａ図と同じ位置に来た場合を示している。

誤差を有するジャイロコンパスを使ってＮ極に対し姿勢
角が０度（誤差があるために、実際は、θ゛度である）
になるように自車を道路においても、自車は道路の絡端
に対しである角度α傾いてしまう。自車が道路に対して
α度傾いているために、絡端の画像は第３ｈ図に示すよ
うに、Ａ’　Ｂ’とＣ’　Ｄ’になる。この絡端の画像
Ａ’　Ｂ’とＣ’　Ｄ’に対して第３Ａ図の場合と同じ
く逆透視変換を施すと、自車の道路に対する姿勢角αを
検出することができる。換言すれば、ジャイロコンパス
に読取誤差△θ（−〇“−〇）があるために、即ち、実
際は地磁気に対する姿勢角はθ°であるにもかかわらず
、ジャイロコンパス１３の読取値はθとなってしまうた
めに、自車の道路に対する姿勢が０度ずれてしまうので
あるから、 八〇＝ａ である。そこで、このａをその後の補正値とし、もし、
ジャイロコンパスの読取値か０１度であったならば、Ｎ
極に対する正式な姿勢角はθ１＋△θ度 とするのである。

第４図は制御手順を示すフローチャートであり、ホスト
コンピュータ１５で実行されるものである。ステップＳ
２では、先ず、ジャイロコンパスの補正を行なうかを判
断する。これば前述したように、距離センサ１６で検出
し累積した走行距離が一定値になったときか、または、
ポストコンピュータ１５が認識した自車位置かマツプ記
憶部１７に記憶された地図情報と矛盾している（例えば
、認識された自車位置が道路上にない）と検出されたと
きである。

補正を行なうときではないと判断されたときは、ステッ
プ３２０以下に進み、ジャイロ読取り値に基ついた走行
制御を行なう。即ち、ステップＳ２０で、ジャイロコン
パス１３の指示値０１を読取り、ステップＳ２２で、こ
のθｌに対し前回計算した補正値△θを加える。即ち、
自車の方位方向の較正値として、 θ１＋△θ を得る。この較正値をもとにステップＳ２４で所定の走
行制御を行なう。即ち、このθ１＋△θと、距離センサ
１６から得られた走行距離とに基ついて、ホストコンピ
ュータ１５が自車位置を認識した上で、その認識した自
車位置をマツプ記憶装置１７に記憶された地図情報と照
合し、自車の姿勢角から、ステアリング切れ角及びアク
セル開度を走行制御部１８に送るのである。

ステップＳ２で、補正を行なうべきときであると判断さ
れたならば、ステップ８４以下に進む。

先ず、ステップＳ４では画像入力を行なう。ステップＳ
６では、二値化処理、ラベリング等の画像処理を行なっ
て、絡端等の方向を示す基準物の画像を抽出する。そし
て、ステップＳ８では、この基準物に対する自車の姿勢
角αを算出する。もし、ステップＳ２での画像を読み込
むときの自車の道路に対する姿勢を、それまでのジャイ
ロコンパスの計測結果に基づいてα°度に設定したとし
たならば、 α−α。

が、そのまま誤差成分△θとなる。ステップＳ］Ｏでは
、この式に基づいて補正値を計算する。

尚、第３Ｂ図では、α°＝Ｏ（即ち、誤差かあるにもか
かわらず、自車を道路に対して平行に置いたつもりとし
た）として説明した。この△θがステップＳ２２の補正
値として以降使われる。

このようにして上記実施例によれば、地磁気のＮ極に対
する自車の姿勢角、即ち、絶対基準に対する自車の姿勢
角を得ることができるように較正することができる。そ
して、この正確な姿勢角に基づいて正確な走行制御、例
えば、前方車追従制御、ナビゲーション走行制御等が可
能となる。

本発明はその主旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能で
ある。

例えば、第４図で示した制御手順では、ジャイロコンパ
ス１３の指示値を読取る毎にステップＳ２２で補正を行
なっていたが、このようにしないで、補正値をジャイロ
コンパス１３に送り、ジャイロコンパス１３は補正され
た読取値をホストコンピュータ１５に送るものとしても
よい。

また、第２図実施例では、マツプ記憶部１７に記憶され
ている地図情報から、道路の方向を知るようにしていた
。このようにはしないで、例えば、電柱を画像で認識し
、この電柱の影の方向から自車のＮ極に対する方位角を
知ることもできる。電柱の影は、自車の緯度及び時刻が
既知であるならば、季節、経度を問わず固定値であるか
らである。

尚、上記実施例では、地磁気Ｎ極に対する姿勢角を補正
すること、即ち、絶対的な基準方向に対して姿勢角を較
正することを目的とした実施例を説明したが、特開昭６
２−１．４２１２号と同じく、相対的な基準に対する較
正を目的とする場合にも本発明を適用できる。即ち、上
記実施例では、第３Ａ図、第３Ｂ図に関連して説明した
ように、画像を取り込むときの自車の置かれた道路は、
Ｎ極に対するその延長方向等が既知であるものとした。

このようにしたために、その道路に対して自車がどの程
度ずれているかを画像から検出することにより、ジャイ
ロコンパスの誤差を検出するできたわけである。従って
、道路のＮ極に対する方位角がわからなくても、例えば
、その道路に平行に自車を置き、そのときのジャイロコ
ンパスの読取値は、そのままジャイロコンパスの誤差を
指示することになる。これにより、相対的な誤差を検出
することが可能になる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明の移動車の走行制御装置は、
基準方向に対する自車の姿勢角を決定するだめのジャイ
ロコンパスを備えた移動車において、外界を認識するた
めの画像を入力する画像入力手段と、人力された画像か
ら所定の画像の前記基準方向に対する方位を認識する方
向認識手段と、この所定の画像の認識された方位から自
車の基準方向に対する姿勢角を算出する姿勢角算出手段
と、この自車の基準方向に対する姿勢角に基ついて、前
記ジャイロコンパスからの読取り値を較正する較正手段
と、この較正された姿勢角の読取り値に基ついて走行制
御を行なう走行制御手段とを備えたことを特徴とする。

前記所定の画像は基準に対する方向が知れているために
、画像処理を行なって得たところの、この所定の画像の
基準方向に対する方位と、この所定の画像の認識された
方位から得られた自車の基準方向に対する姿勢角とは、
ジャイロコンパスの誤差を反映し、その誤差を計算する
ことができる。従って、このように簡便に、基準方向に
対すルシャイロコンパスの誤差を知ることが可能となっ
て、正確な姿勢角を得ることが可能となり、正確な走行
制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す図、 第２図は本発明を適用した実施例システムの構成をブロ
ック的に示す図、 第３Ａ図及び第３Ｂ図は実施例におけるジャイロコンパ
ス読取値に対する補正値の導出方法の原理を説明する図
、 第４図は実施例の制御手順を示したフローヂャートであ
る。 図中、 １０・・・カメラ、１１・・・画像メモリ、１２・・・
画像処理部、１３・・・ジャイロコンパス、１４・・・
インターフェース、１５・・・ホストコンピュータ、１
６・・・距離センサ、１７・・・マツプ記憶部、１８・
・・走行制御部、１９・・・ステアリングアクチュエー
タ、２゜・・・アクセルアクチュエータである。 区 の

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基準方向に対する自車の姿勢角を決定するための
   ジヤイロコンパスを備えた移動車において、 外界を認識するための画像を入力する画像入力手段と、 入力された画像から所定の画像の前記基準方向に対する
   方位を認識する方向認識手段と、 この所定の画像の認識された方位から自車の基準方向に
   対する姿勢角を算出する姿勢角算出手段と、 この自車の基準方向に対する姿勢角に基づいて、前記ジ
   ヤイロコンパスからの読取り値を較正する較正手段と、 この較正された姿勢角の読取り値に基づいて走行制御を
   行なう走行制御手段とを備えたことを特徴とする移動車
   の走行制御装置。