JPH03230203A - 車両の自動操舵方法及びその自動操舵装置 - Google Patents

車両の自動操舵方法及びその自動操舵装置

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JPH03230203A
JPH03230203A JP2026330A JP2633090A JPH03230203A JP H03230203 A JPH03230203 A JP H03230203A JP 2026330 A JP2026330 A JP 2026330A JP 2633090 A JP2633090 A JP 2633090A JP H03230203 A JPH03230203 A JP H03230203A
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JP
Japan
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vehicle
azimuth
measuring means
set course
error
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JP2026330A
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Inventor
Masaaki Ito
公明 伊藤
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Tokyo Keiki Inc
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Tokimec Inc
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、予め決められた設定コースに沿って車両を速
やかに誘導するための自−動操舵方法及びその方法によ
る自動操舵装置に関する。
[従来の技術] 従来、この種の自動操舵機能を備えた自立型態。
人搬送車等の車両にあっては、車両の進行方向を検出す
る方位測定手段、走行距離を測定する距離測定手段、出
発地点から目標地点までの設定コスのデータを記憶する
記憶手段、及びこれらの測定手段からの測定信号を処理
して設定コースに追従するように車両の操舵を制御する
ための制御手段等を備えている。即ち、制御手段は、方
位測定手段から出力された方位信号と距離測定手段から
出力された距離信号に基づいて車両の現在位置と進行方
向を演算し、更に、これらの演算結果と記憶手段中の設
定コースのデータとの偏差を求めて、偏差か零となるよ
うに車両の操舵を制御することによって、車両を設定コ
ースに沿って走行させる。
ところが、このような自動操舵機能を備えた車両にあっ
ては、方位測定手段や距離測定手段自身の測定誤差や、
制御手段の演算によって生じる丸め誤差、更に車両の操
舵系統の不感帯や、制御手段からの摺合に対する実操舵
の遅れ等に起因した誤差か累積し、次第に、制御手段で
演算した結果と実際の設定コースとの偏差の誤差か増加
して、車両か設定コースから外れてしまうという問題が
あった。
そこで、従来は更に、上記のような各種の誤差を補正す
るために、ある既知の地点を走行したときに、その地点
と設定コースとの間の誤差を検出して、その誤差が零に
なるように車両の操舵を制御する補正手段が採られてい
る。
例えば、第5図に示すように、車両か地点P1から出発
して、設定コースS (Pi→P2−P3のコース)に
沿って走行すべきものが、別のコース5−(Pt→P−
2のコース)へ走行したとすると、ある規定の走行地点
P2をチェックポイントとし、その地点P2の近傍を車
両が通過するときに、光学的又は磁気的測定手段によっ
て車両の位置を測定して、チェックポイントP2からの
車両の距離偏差りと方位偏差Δθを演算する。そして、
距離偏差りが零となるように、地点P”2から設定コー
スSの規定地点P3に向けて車両を走行させるように操
舵することにより、車両を設定コースに復帰させるよう
に制御する。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような補正機能を備えた従来の車両
の操舵方法にあっては、方位測定手段自身が測定誤差を
有する場合に、第5図の地点P′2から地点P3へ車両
を走行させるように操舵を制御しても、他の誤った地点
P−3等へ走行する問題を招来し、精度の良い補正を行
うことが困難となっていた。
本発明はこのような課題に鑑みて成されたものであり、
方位測定手段自身の有する測定誤差に対して精度の良い
補正を行って、車両を設定コースへ滑らかに復帰させる
車両の自動操舵方法及びその方法による自動操舵装置を
提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] このような目的を達成するために本発明は、車両の進行
方向を検出する方位測定手段と、車両の走行距離を測定
する距離測定手段と、出発地点から目標地点までの設定
コースを記憶する記憶手段と、予め決められたチェック
ポイントを車両か通過した時に設定コースからの位置偏
差を計測する検出手段と、該位置偏差と車両の走行距離
から方位測定手段の方位誤差を演算する演算手段とを備
え、該方位測定手段からの出力にその方位誤差を減算し
て得られる方向に向けて車両が進行するように舵角を制
御することとした。
また、設定コースからの位置偏差と方位誤差を補正した
方位偏差の線形結合を舵角として車両の進行方向を制御
することによって、車両を設定コースへ復帰させるよう
にしても良い。
U作用コ このような構成を有する本発明によれば、予め決められ
たチェックポイントを車両が通過する時に、設定コース
からの位置偏差を検出して方位誤差を求め、方位測定手
段からの出力信号にその方位誤差を減算するようにして
いるので、方位測定手段自身の持つ測定誤差や取付は誤
差の影響を相殺することができ、車両を確実に設定コー
スへ復帰させることができる。
また、設定コースからの位置偏差及び方位誤差を補正し
た方位偏差の線形結合を舵角として車両の進行方向を制
御することにより、方位誤差の影響を受けて車両が設定
コースから外れた場合ても、滑らかに設定コースへ復帰
することができる。
[実施例コ 以下、本発明の一実施例を図面と共に説明する。
まず、本発明の操舵方法に基つく自動操舵装置の構成を
第1図に示す。第1図において、車両の走行方位を逐次
測定してその方位信号Sθを出力する例えばンヤイロか
ら成る方位測定手段1と、例えば車輪の回転数を計測す
ることによって走行距離を逐次測定しその距離信号Sl
出力するエンコータ等から成る距離測定手段2六、車両
が走行すべき設定コースのデータを予め記憶するランダ
ムアクセスメモリ(RAM)等から成る記憶手段3、車
両か良め決められたチェックポイントを通過したことを
検出する検出手段4、これらの手段から出力される出力
信号を受信して車両の進行すべき方向を演算するための
例えばマイクロプロセッサ等から成る演算手段5を備え
る。
但し、方位測定手段1と演算手段5との間には方位測定
手段1からの出力信号Sθから補正信号SCを減算して
、その減算信号Sθ−8Cを補正後の方位信号SθCと
して演算手段5へ供給する減算手段6を備えている。
尚、検出手段4は、車両側に光源を設け、予め決められ
たチェックポイントに2個ずつの反射板を設けておき、
該光源から発した光かこれらの反射板を介して戻ってく
るまでの時間を計測することにより車両の位置を測定す
る所謂三角側lを適用した装置や、車両側に複数個の磁
気センサを設け、チェックポイントに磁気板を設けてお
き、車両か該磁気板の上を通過したときに、磁気的に車
両の位置を検出する装置等を適用する。
次に、かかる構成を有する本実施例の自動操舵装置の作
動を説明する。
まず、この実施例の作動を概説すれば、第2図に示すよ
うに、大きく分けて2つの制御モードを有している。即
ち、この実施例では、予め設定される設定コースには、
出発地点P1から目的地点Pnまでの設定コースに一定
間隔り毎にチェックポイントP2.P3.P4.P5・
・・・・・Pnを設けである。そして、ステップ100
において車両か出発地点にいるときに、方位測定手段1
と距離測定手段2の出力か零になるように初期化した後
、それそれのチェックポイントの間を走行している間は
ステップ1.10,120.130に沿って方位測定手
段2から出力される出力信号に基づいて車両の操舵を制
御し、一方、それぞれのチェックポイントの近傍を車両
か通過する場合には、ステップ110からステップ14
0,150を介して130へ処理を行い、方位測定手段
2からの方位信号を補正する処理を行った後に、その補
正後の方位信号に基づいて車両の操舵を制御する。
まず、第2図のステップ140,150ないしステップ
130における処理、即ち方位測定手段2自身が持つ測
定誤差を補正してから操舵制御を行う場合を説明する。
8発地点PIから距離したけ走行したことを距離測定手
段2か測定した時点て、最初のチェックポイントP2か
らの車両の実際の位置を検出手段4て計測し、チェック
ポイントとの間の位置偏差りを実測する。即ち、チェッ
クポイントP2からの位置偏差(設定コースからの位置
ずれをいう)をDとすれば、方位測定手段1自身か持つ
測定誤差(以下、方位誤差という)Eθを、 Eθ=jan−1(D/L)−(1) の演算式によって、演算手段5が算出する。
そして、演算手段5が方位誤差Eθを補正信号SCとし
て減算手段6へ供給すると共に、減算手段6が方位測定
手段1からの方位信号Sθより補正信号SCを減算し、
この減算結果Sθ−5Cを補正後の方位信号SθCとし
て演算手段5に供給する。この処理を行うことによって
、補正後の方位信号SθCは、方位測定手段2自身の持
つ方位誤差か除去された真の方位を示すこととなる。
更に、残りのチェックポイントP3.P4・・・・・・
Pnに対しても車両が距離したけ走行する毎に上記式(
1)の演算を行うと共に、上記減算処理を行うことによ
って、順次にそれぞれのチェックポイントに対する補正
後の方位信号SθCを算出する。
そして、この方位信号SθCと計測した距離偏差りに基
づいて、後述するステップ130の処理〔次式(5)を
参照〕により、舵角αを演算する。
次に、ステップ120ないし130における操舵制御(
方位信号の補正を行わない場合)の動作を説明する。
この処理においては、第3図に示すように、車両7はX
Y座標系を移動するものとし、車両7の運動は次式(2
)〜(4)で表わされる。
dx/”dt=vacos (θ)    ・−−−−
−(2)dy/’dt=v* s in (θ)   
・・・・・・(3)dθ/d t = (v/Lo) 
拳t a nα・=−−−−(4)ここで、dx/dt
はX方向の単位時間の変化、ayy”atはY方向の単
位時間の変化、■は車両の速度、LOは前後輪の距離、
θは方位測定手段1で測定される車両の方位、αは前輪
の進行角即ち、舵角を表す。そして、上記式(2)、 
 (3)から車両の位置をX’−Y座標系の点として算
出した後、その点と設定コースとの距離を距離偏差りと
する。
そして、この実施例では、車輪の舵角は演算手段5で演
算した舵角αに従って設定し、車両か設定コースから外
れた場合に、舵角αを設定することによって車両の設定
コースへの復帰を図ろうとするものである。
例えば、第4図に示すように、車両が設定コース(同図
では、X軸上にあるものとする)から、Dの位置偏差及
び、Δθの方位偏差か検出された場合、制御すべき舵角
αは、次式(5)による位置偏差りと方位偏差Δθの線
形結合で決定する。
α=に1・D+に2・Δθ   ・・・・・・(5)こ
こで、係数に1とに2は、予め適宜の値に設定され、方
位偏差Δθは、車両が前記所定のチェックポイントの間
を走行しているときは、設定コース本来の方位θと実際
に走行しているときに方位測定手段1から出力される方
位信号Sθとの差てあり、一方、車両が所定のチェック
ポイントを通過するときは、上記式(1)によって得ら
れた方位誤差Eθを更に減算した値(即ち、θ−8θE
θ)となる。
次に、上記式(5)の演算処理で求めた舵角αの方向へ
車両7の前輪を操舵して走行させることによって、車両
7が設定コースへ復帰する原理を説明する。
設定コースは今X軸に一致させて設定するものとする。
したがって、位置偏差りはY軸の値、方位偏差Δθはθ
と等価することかでき、上記式(3) %式%(6) となり、θか小さいものとすると更に上記式(6)は、 dD/dt=v・θ        ・・・・・・(7
)となる。
また、舵角αが小さいものとすると、上記式(4) %式%(8) となる。更に、上記式(8)に上記式(5)を代入する
と、 dθ/d t= (v/Lo)”  (Kl ・D+に
2 aθ)・・・・・・(9) となり、更に上記式(9)を、車両速度Vが一定(v=
const)という条件下で時間微分して、上記式(8
)を代入すると、 d2θ/dt2 =(v/’Lo) @ (K l * v−θ十に2−
dθ/”dt)・・・(10) となる。そして、上記式(1o)は2次の微分方程式で
あるから、係数に1とに2について、K1く0、K2く
0の条件を満足する値に設定すれば、θは減衰振動又は
指数関数的に減衰して、零に収束する。
したがって、制御する車両の大きさに応して、最適な係
数KFとに2を予め設定し、第り図の演算手段5におい
てこれらの係数に1とに2を適用した上記式(5)の演
算処理を行うこによって、最適な舵角αを決定すること
上ができ、そして、この舵角αに基づいて車両を制御す
ることで、車両の設定コースへの復帰を完全に自動化す
ることが可能となる。
尚、この実施例では、車両かチェックポイントに達して
いない場合における車両の距離偏差りの計算(ステップ
120における計算)は、上記式(2)、  (3)の
代わりに、次式(11) 、  (12)に示す離散化
した差分計算を適用することによって、X−Y座標系の
位置として算出する。そして、その算出した位置と設定
コースとの距離を距離偏差りとしている。
即ち、現在位置を(Xn、Yn)とし、前回求めた位置
を(X n−1,Y n−1)とすると、上記式(2)
(3)に対応して、 Xn  =Xn−1+XΔ t Xn−1+VXCO3(θ−Δθ)×Δt・・・・・・
・・・ (11) Yn  =Ynl  +Y△ t =Yn−1+vXs in  (θ−Δθ)×Δt・・
・・・・・・・ (12) から求める。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、予め決められた
チェックポイントを車両が通過するときに、設定コース
からの位置偏差を横比して方位誤差を求め、方位測定手
段からの出力信号にその方位誤差を減算するようにして
いるので、方位測定手段自身の持つ測定誤差や取付は誤
差の影響を相殺することができ、車両を確実に設定コー
スへ復帰させることができる。
また、設定コースからの位置偏差及び方位誤差を補正し
た方位偏差の線形結合を舵角として車両の進行方向を制
御することにより、方位誤差の影響を受けて車両か設定
コースから外れた場合でも、滑らかに設定コースへ復帰
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による舵角制御装置の一実施例の構成を
示す実施例構成説明図、 第2図は実施例の作動を説明するためのフローチャート
、 第3図及び第4図の発明の詳細な説明するための説明図
、 第5図は従来の問題点を説明するための説明図である。 図中の符号 1;方位測定手段 2、距離測定手段 3、記憶手段 4;検出手段 ;演算手段 ;減算手段 ;車両

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)車両の進行方向を検出する方位測定手段と、車両
    の走行距離を測定する距離測定手段と、出発地点から目
    標地点までの設定コースを記憶する記憶手段と、 予め決められたチェックポイントを車両が通過した時に
    設定コースからの位置偏差を計測する検出手段と、 該位置偏差と車両の走行距離から方位測定手段の方位誤
    差を演算する演算手段とを備え、該方位測定手段からの
    出力にその方位誤差を減算して得られる方向に向けて車
    両が進行するように舵角を制御することを特徴とする車
    両の自動操舵方法。
  2. (2)前記設定コースからの位置偏差と方位誤差を補正
    した方位偏差との線形結合を舵角として車両の操舵角を
    制御することにより、車両を設定コースへ復帰させるこ
    とを特徴とする請求項(1)の車両の自動操舵方法。
  3. (3)車両の進行方向を検出する方位測定手段と、車両
    の走行距離を測定する距離測定手段と、出発地点から目
    標地点までの設定コースを記憶する記憶手段と、 予め決められたチェックポイントを車両が通過した時に
    設定コースからの位置偏差を計測する検出手段と、 該位置偏差と車両の走行距離から方位測定手段の方位誤
    差を演算すると共に、該方位測定手段の出力から該方位
    誤差を減算することによって得られる方向に向けて車両
    が進行するように舵角を制御する演算手段とを備えるこ
    とを特徴とする車両の自動操舵装置。
  4. (4)車両の進行方向を検出する方位測定手段と、車両
    の走行距離を測定する距離測定手段と、出発地点から目
    標地点までの設定コースを記憶する記憶手段と、 予め決められたチェックポイントを車両が通過した時に
    設定コースからの位置偏差を計測する検出手段と、 該位置偏差と車両の走行距離から方位測定手段の方位誤
    差を演算すると共に、該方位測定手段の出力から該方位
    誤差を減算することによって得られる方位偏差と上記位
    置偏差の線形結合を舵角として車両を制御する演算手段
    とを備えることを特徴とする車両の自動操舵装置。
JP2026330A 1990-02-06 1990-02-06 車両の自動操舵方法及びその自動操舵装置 Pending JPH03230203A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019054057A1 (ja) * 2017-09-14 2019-03-21 ヤンマー株式会社 作業車両用の自律走行システム
JP2019053471A (ja) * 2017-09-14 2019-04-04 ヤンマー株式会社 作業車両用の自律走行システム
US20190270451A1 (en) * 2018-03-01 2019-09-05 Neusoft Corporation Method and device for automatically reversing vehicle

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