JPH0816982A - 車両誘導装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基準点を１箇所設けるだけで誘導目標位置へ
の車両の誘導が可能な車両誘導装置を提供する。 【構成】 誘導の基準となる基準点と車両との距離に相
関する距離信号を出力する距離測定器２１と、距離信号
に基づいて基準点と車両との距離を算出する距離算出部
２９Ａと、地磁気軸に対する車両の進行方向を算出する
方位センサ２３と、算出された距離と車両進行方向に基
づいて、任意の出発位置から誘導目標位置までの軌道を
算出する軌道算出部２９Ｂと、軌道算出部２９Ｂにより
算出された軌道にしたがって車両を誘導目標位置に誘導
する誘導制御装置２４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば駐車位置など
の誘導目標位置に車両を誘導するための車両誘導装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の車両誘導装置としては、たとえ
ば特開昭６１−２６３８５１号公報などに開示されたも
のが知られている。従来の車両誘導装置には、予め車両
を誘導すべき誘導経路を記憶しておき、記憶された誘導
経路通りに車両を誘導する固定経路誘導方式と、駐車開
始（誘導開始）時の車両の座標および方位と、駐車完了
（誘導完了）時の車両の座標および方位から必要な操舵
角を算出し、これに基づいて車両の誘導を行う地点間誘
導方式の２方式がある。また、これら両方式を併用する
方式も実開昭６０−１６２０６号公報、特開平４−２７
７９００号公報に開示されている。これら固定経路誘導
方式および地点間誘導方式のうち、とくに地点間誘導方
式においては、誘導目標位置に対する車両の相対位置座
標および方位を正確に検知することが必要である。

【０００３】特開昭６３−２９１２００号公報に開示さ
れた車両誘導装置では、図２１に示すように駐車位置
（誘導目標位置）Ｐｅの入口に２箇所のマーカー１，２
を設置し、図２２に示すように車両３の後部に２箇所設
けられた検出器４，５によりマーカー１，２を検出して
マーカー１，２と車両３との間の相対的位置、ひいては
駐車位置に対する車両３の相対位置座標および方位を検
出している。

【０００４】しかしながら、この検出器４，５の検出範
囲が限定されていると、駐車開始位置によっては２箇所
のマーカー１，２を正確に検出することができず、逆
に、２箇所のマーカー１，２が正確に検出できる位置を
駐車開始位置にしなければならず、駐車開始位置に制限
が生じていた。一例として、図２３(ａ)に示す例では、
２箇所のマーカー１，２のいずれもが検出器４，５の検
出範囲Ａ4，Ａ5内に位置しているのでこれら検出器４，
５のいずれもが２箇所のマーカー１，２を正確に検出す
ることができるが、図２３(ｂ)に示す例では、マーカー
２が検出器４の検出範囲Ａ4から外れており、検出器４
はマーカー２を正確に検出することができない。さら
に、図２３(ｃ)に示す例では、マーカー２が検出器４，
５の検出範囲Ａ4，Ａ5のいずれからも外れているので、
いずれの検出器４，５もマーカー２を正確に検出するこ
とができない。

【０００５】そこで、特開平４−２７７９００号公報に
開示された装置では、図２４に示すように駐車位置の入
口に円筒状のバーコード６，７を２箇所、駐車位置の奥
に平板状のバーコード８，９を２箇所設け、これら４箇
所のバーコード６〜９を、図２５に示すように車両３の
後部に２箇所設けられたＣＣＤ１０，１１により撮像し
てバーコード６〜９と車両３との間の相対的位置、ひい
ては駐車位置に対する車両３の相対位置座標および方位
を検出している。マーカーに代えてバーコード６〜９を
採用したのは、駐車開始位置の制限を受けないためによ
り多くのマーカーを設定した場合、マーカーの数が増え
るとその位置に応じてマーカーを識別する必要性が生じ
たためである。特開平４−２７７９００号公報に開示さ
れた例では、ＣＣＤ１０，１１で撮像された画像中にお
いて円筒状のバーコード６，７の幅の間隔は一定せず、
一方、平板状のバーコード８，９の幅の間隔は略一定で
あるので、バーコード６〜９の幅を検出することにより
バーコード６〜９の識別を行っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の車両誘
導装置においては、車両誘導の基準点となるマーカー
１，２、あるいはバーコード６〜９を複数設けてこれら
基準点と車両３との間の相対的位置座標を求めていたの
で、基準点の数が少なければ上述のように相対的位置座
標が正確に求められない場合が生じ、また、基準点の数
を多くすればこれら基準点の位置を識別する必要が生じ
ていた。しかし、駐車場等野外の風雨に晒される環境下
において基準点、特にバーコード６〜９を常に鮮明に確
認して各々のバーコード６〜９を識別できる保証はな
い。さらに、車両３側にもマーカー等を個別に識別する
検出器が必要であり、車両誘導装置の構成を複雑にする
要因になっていた。本発明の目的は、基準点を１箇所設
けるだけで誘導目標位置への車両の誘導が可能な車両誘
導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】一実施例を示す図１に対
応付けて説明すると、本発明は、車両を所定の誘導目標
位置に誘導する車両誘導装置に適用されるもので、上述
した目的は、誘導の基準となる基準点と車両との距離を
検出する距離検出手段２１，２９Ａと、地表上の基準軸
に対する車両の進行方向を検出する進行方向検出手段２
３と、距離検出手段２１，２９Ａで検出された距離およ
び進行方向検出手段２３で検出された車両進行方向に基
づいて、任意の出発位置から誘導目標位置までの軌道を
算出する軌道算出手段２９Ｂと、軌道算出手段２９Ｂに
より算出された軌道にしたがって車両を誘導目標位置に
誘導する誘導制御手段２４とを備えることにより達成さ
れる。請求項２の車両誘導装置の距離検出手段は、誘導
の基準となる基準点と車両との距離に相関する距離信号
を出力する距離信号出力手段２１と、車両の移動にとも
なって距離信号出力手段２１から得られる距離信号に基
づいて車両と基準点との間の高さを算出し、演算された
高さと距離信号とに基づいて基準点と車両との水平距離
を算出する水平距離算出手段２９Ａとを備える。請求項
３の車両誘導装置は、車両周囲の障害物を検知する検知
手段２２をさらに備え、軌道算出手段２９Ｂは、検知手
段２２により障害物が検知されたら、この障害物に車両
が衝突しないように軌道を再度算出し、誘導制御手段２
４は、軌道算出手段２９Ｂにより再度算出された軌道に
したがって車両を誘導するものである。請求項４の車両
誘導装置の軌道算出手段２９Ｂは、出発位置および誘導
目標位置をそれぞれ通り、車両の最小回転半径を半径と
するそれぞれ２つの円を算出する円算出手段と、これら
出発位置および誘導目標位置を通る２つの円を結ぶ接線
を算出する接線算出手段と、算出された円および接線の
組み合わせから軌道を選択する選択手段とを有するもの
である。請求項５の車両誘導装置の選択手段は、円およ
び接線の組み合わせの中で最小距離となる軌道を選択す
るものである。請求項６の車両誘導装置の軌道算出手段
２９Ｂは、車両が後進方向に進行する軌道の走行距離に
対して重み付けをする重み付け手段を有し、選択手段
は、その重み付け後、円および接線の組み合わせの中で
最小距離となる軌道を選択するものである。基準点を電
波反射体で構成する場合には、基準点と車両との間の距
離は、車両に搭載されて電波反射体に向けて電波を発信
する電波送信器および電波反射体からの反射電波を受信
する電波受信器を用い、電波送信器から発射された電波
が受信器で受信されるまでの時間に基づいて基準点と車
両との間の距離を算出することができる。また、地磁気
センサを車両に搭載し、このセンサで計測された地磁気
軸に対する車両の進行方向を検出することもできる。

【０００８】

【作用】距離検出手段２１，２９Ａは、誘導の基準とな
る基準点と車両との距離を検出する。進行方向検出手段
２３は、地表上の基準軸に対する車両の進行方向を検出
する。検出された誘導の基準となる基準点と車両との間
の距離と、検出された上述した進行方向とに基づいて、
軌道算出手段２９Ｂは、任意の出発位置から誘導目標位
置までの軌道を算出する。誘導制御手段２４は、軌道算
出手段２９Ｂにより算出された軌道にしたがって車両を
誘導目標位置に誘導する。車両周囲の障害物を検知する
検知手段２２をさらに備える場合には、軌道算出手段２
９Ｂは、検知手段２２により障害物が検知されたら、こ
の障害物に車両が衝突しないように軌道を再度算出し、
誘導制御手段２４は、軌道算出手段２９Ｂにより再度算
出された軌道にしたがって車両を誘導する。軌道算出手
段２９Ｂを、円算出手段と、接線算出手段と、選択手段
とで構成する場合には、円算出手段は、出発位置および
誘導目標位置をそれぞれ通り、車両の最小回転半径を半
径とするそれぞれ２つの円を算出し、接線算出手段は、
算出された出発位置および誘導目標位置を通る２つの円
を結ぶ接線を算出し、選択手段は、算出された円および
接線の組み合わせから軌道を選択する。

【０００９】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【００１０】

【実施例】

−第１実施例− 図１は、本発明による車両誘導装置の第１実施例の構成
を機能毎にブロック化した機能ブロック図、図２は第１
実施例の車両誘導装置が搭載された車両を示す斜視図、
図３は車両の平面図である。これらの図において、２０
は車両であり、車両２０の屋根上面には一対の距離測定
器２１が設けられている。距離測定器２１は、たとえば
３６０゜の範囲に電波を照射して反射電波から物体まで
の距離を検出するレーダー装置、あるいは、同様に３６
０゜の範囲に電波を放射する電波発信器および反射電波
を受信するラジオ等の受信器の組を備え、電波反射体が
車両２０の周囲に存在する場合、車両２０から電波反射
体までの距離を検出する。これら一対の距離測定器２１
は、それぞれの送受信動作に同期がとられているので、
電波が互いに干渉することはない。本実施例では、図２
に示すように、駐車位置の近傍にある街灯３０の頂部に
設けられた金属ボール３０ａを電波反射体とし、この金
属ボール３０ａを車両２０に対する駐車位置の相対座標
および方向検出用のマーカーとして用いる。以下の説明
では、電波反射体、金属ボール３０ａおよびマーカーを
区別せずに用いる。

【００１１】２２は障害物検知センサであり、車両２０
の前部および後部にそれぞれ１つずつ設けられている。
障害物検知センサ２２は、たとえば超音波センサ、光セ
ンサ等からなり、車両２０の前後方向にある超音波反射
体、光反射体などの存在を検知してその大きさおよび車
両２０までの距離を検出する。

【００１２】２３は方位センサであり、地磁気軸を検出
してこの地磁気軸に対する車両２０の方位、つまり図８
に示すように、車両２０の進行方向３１と地磁気軸３２
とのなす角度を検出する。方位センサ２３としては、た
とえば地磁気センサと角速度センサとの組み合わせから
なり、地磁気センサにより地磁気軸を検出し、この地磁
気軸に対する進行方向の角度ずれ量を角速度センサによ
り検出することで車両２０の進行方向と地磁気軸とのな
す角度を検出する。

【００１３】２４は誘導装置であり、図４に示す入力装
置２５と図５に示す表示装置２６とを備えている。入力
装置２５は、駐車位置などの誘導目標位置に到達した際
に誘導目標位置であることを設定するために操作される
目標位置ボタン２５ａと、任意の誘導開始位置において
誘導動作の開始指令のために操作される誘導ボタン２５
ｂと、車両２０の２次元的位置を表示するディスプレイ
２５ｃとを備えている。図示例では、ディスプレイ２５
ｃに車両２０の初期位置（誘導開始位置）ＭSと、車両
の目標位置（駐車位置）ＭEと、障害物の位置Ｏbと、マ
ーカーの位置ＲFとが表示されている。

【００１４】表示装置２６は、後述する誘導軌道に沿っ
た操舵指示角を示す指示操舵角表示部２６ａと、車両の
実際の操舵角を示す実操舵角表示部２６ｂと、現在の車
速を表示する車速表示部２６ｃと、誘導軌道のどの部分
まで走行したかを表示する走行量表示部２６ｄとを備え
る。

【００１５】本実施例では、後述するように誘導軌道を
最小回転半径を有する円およびその接線で構成している
ので、操舵指示角は右方向最大、直進および左方向最大
の３種類しか存在しない。したがって、上述した従来の
車両誘導装置では誘導動作中に操舵角を自動制御してい
るが、本実施例ではそのような自動制御を行うことなく
車両を誘導目標位置に誘導することができるので、乗員
に誘導軌道に沿った操舵指示角を表示し、この操舵指示
角にしたがって乗員が操舵角を制御することにより誘導
目標位置に誘導する構成をとっている。そのため、指示
操舵角表示部２６ａは、これら３種類の操舵角を示す３
つの点光源状の部材から構成されている。一方、実操舵
角表示部２６ｂは連続的に変化する実操舵角を表示する
ために、点状の部材が円弧状をほぼ連続的に移動するよ
うに構成されている。また、走行量表示部２６ｄは、誘
導開始位置から駐車位置までの誘導軌道を一直線上に表
し、現在の車両２０がどの位置にいるかを、直線上を移
動可能な棒状の部材により表示している。

【００１６】図１に戻って、２７は記憶部であり、入力
装置２５によって入力された誘導目標位置（駐車位置）
のマーカーに対する相対座標値および方向が予め格納さ
れている。２８は車速センサであり、タイヤの回転数等
から車両２０の速度を検出する。２９は、距離算出部２
９Ａと軌道算出部２９Ｂとを備える計算部であり、距離
測定器２１、障害物検知センサ２２、方位センサ２３、
誘導装置２４および車速センサ２８からの信号を入力
し、これら入力信号に基づいて、後述するように、基準
点と車両との間の距離、地磁気軸に対する車両の進行方
向を算出するとともに、誘導軌道の算出、障害物回避等
の動作を行い、その結果を誘導装置２４に出力するとと
もに、誘導目標位置が設定された場合の計算結果を記憶
部２７に格納する。

【００１７】次に、図６のフローチャートを参照して、
本実施例の車両誘導装置の動作について説明する。 (１)自車両方位検出 ステップＳ１００では、入力装置２５の誘導ボタン２５
ｂが操作されるのを待ち、誘導ボタン２５ｂが操作され
るとステップＳ１０１に進む。ステップＳ１０１では、
距離測定器２１により検出された車両２０とマーカー３
０ａとの間の距離、および方位センサ２３により検出さ
れた車両２０と地磁気軸とのなす角度に基づいて、マー
カー３０ａに対する車両２０の相対位置座標および方向
が検出される。

【００１８】距離測定器２１により車両２０とマーカー
３０ａとの間の距離、正確には各距離測定器２１とマー
カー３０ａとの間の距離は次のようにして測定される。
距離測定器２１はパルス状の電波を放射し、電波パルス
を放射してから反射されて受信されるまでの経過時間を
計測することにより、各距離測定器２１とマーカー３０
ａとの間の直線的距離を測定する。ただし、ここで測定
される距離は、図７に示すように距離測定器２１とマー
カー３０ａとの間の３次元的距離Ｌ1'，Ｌ2'であり、後
述する車両２０の相対位置座標および方向算出動作で
は、取り扱いを単純にするために距離測定器２１の高さ
に設定された２次元平面上における座標，方向を求める
ため、３次元距離Ｌ1'，Ｌ2'を図７に示す２次元的距離
（水平距離）Ｌ1，Ｌ2に変換する必要がある。距離測定
器２１からマーカー３０ａまでの高さｈが既知であれ
ば、この２次元的距離Ｌ1，Ｌ2は次式で与えられる。

【数１】

【００１９】これらＬ1，Ｌ2は後述する車両２０の相対
位置および方向を検出する基礎となるものであるから、
車両２０の位置によらず距離Ｌ1，Ｌ2を確実に検出する
ためには、図７に示すようにマーカー３０ａを車両２０
の距離測定器２１より高い位置に設置することが望まし
い。

【００２０】次に、距離測定器２１により検出された距
離測定器２１とマーカー３０ａとの間の２次元的距離Ｌ
1，Ｌ2、および方位センサ２３により検出された地磁気
軸と車両２０とのなす角度に基づいて、マーカー３０ａ
に対する車両２０の相対的位置座標および方向を求める
手順について説明する。上述した手順により、距離測定
器２１は、図８(ａ)に示すようにマーカー３０ａを中心
とする半径Ｌ1，Ｌ2という２つの同心円上に存在し、車
両２０もこの同心円上に存在することまでは判明した
が、車両２０がマーカー３０ａに対してどのような方位
にある、つまり、どの方向に向いているかはこれだけで
は判明しない。換言すると、車両２０が図８(ａ)の地点
Ａにある場合でも、地点Ｂにある場合でも、距離測定器
２１は同一の計測結果を出力する。そこで、方位センサ
２３により計測された、車両２０の進行方向３１と地磁
気軸３２とのなす角度θを用いて、マーカー３０ａに対
する車両２０の方向を求め、マーカー３０ａに対する車
両２０の相対的位置座標および進行方向を次のようにし
て決定する。

【００２１】マーカー３０ａとマーカー３０ａ側にある
距離測定器２１とを結ぶ線３３を仮定し、この線３３と
地磁気線３２とのなす角度をφとおくと、角度θと角度
φとの間には次の関係が成立する。

【数２】ψ＝φ−θ ．．．(２) ここに、ψは、線３３に平行な線と車両２０の進行方向
３１とのなす角であり、図８(ｂ)に示すようにマーカー
３０ａおよび一対の距離測定器２１を各々頂点とする三
角形を考えたとき、この三角形において成立する余弦定
理から次式により与えられる。

【数３】

【００２２】なお、車両２０の周囲に磁性体の構造物等
があり、方位センサ２３の計測値に系統的誤差が含まれ
ていることもあり得るが、本実施例では基準点（マーカ
ー３０ａ）に対する相対的位置関係および方向のみを利
用し、後述するように誘導目標位置もこの基準点に対す
る相対的位置座標および方向で与えられるので、系統的
誤差はキャンセルされる。あるいは、車両２０に舵角セ
ンサと速度センサとを設け、これら操舵角センサおよび
速度センサで与えられる車両２０の方位の変化率と、方
位センサ２３により与えられる方位の変化率とを比較
し、両者が相違することにより方位センサ２３の異常を
検出することも可能である。

【００２３】一方、距離Ｌ1，Ｌ2を求める際に距離測定
器２１からマーカー３０ａまでの高さｈが既知でない場
合、例えば次のように高さｈを求めることができる。図
９(ａ)，(ｂ)に示すように、車両２０を図中の地点Ａか
ら地点Ｃを経由して地点Ｂまで移動させ、そのときの上
述の式(３)の値の微分値が０になる地点で車両２０を一
旦停止する。式(３)の値の微分値が０になるということ
は、図９（ｃ）からもわかるように、式(３)の左辺を微
分した値−cosψ＝０であるから、ψ＝π／２であり車
両２０の進行方向３１と線３３とのなす角が直角にな
る。図示例では、式(３)の値の微分値が０になる地点
は、図９(ｂ)に示す地点Ｃに相当する。

【００２４】そして、上述の地点Ｃにおける距離測定器
２１とマーカー３０ａ、そして高さｈの測定の起点とな
る街灯３０上の点で構成される２つの直角三角形に注目
すると、高さｈについて次式が導かれる。

【数４】 Ｌ1'、Ｌ2'：地点Ｃにおける距離測定器２１で得られた
３次元的距離 ｄ：距離測定器２１の間隔 このように、高さｈが既知でないマーカー３０ａであっ
ても車両誘導に利用することができるので、電波反射体
であれば任意の物体をマーカー３０ａとして利用するこ
とができる。

【００２５】(２)目標点までの軌道算出 図６に戻って、ステップＳ１０２では、マーカー３０ａ
に対する車両２０の現在位置（誘導開始位置）の相対位
置座標および方向、そして記憶部２７内に記憶されてい
る誘導目標位置（駐車位置）のマーカー３０ａに対する
相対座標値および方向に基づいて、誘導開始位置から誘
導目標位置までの軌道を算出する。本実施例では、F.G.
Pin等により提案されている手法（H.A.Vasseur, F.G.Pi
n et al., The 1991 IEEE International Conference o
n Robitics and Automation, CONF-910451-9参照、以下
「参考論文」と称する）を参考にして軌道を算出する。

【００２６】上述の参考論文によれば、図１０(ａ)にお
いて地点Ａから地点Ｂに移動するための最短の軌道は、
地点Ａにおいて最小回転半径で回転してからＢ地点に向
けて直進し、このＢ地点において最小回転半径で回転し
て所望の車両進行方向を得る軌道である。したがって、
このときの軌道は、地点Ａを通る２つの最小回転半径円
ＣＡ1，ＣＡ2と、地点Ｂを通る２つの最小回転半径円Ｃ
Ｂ1，ＣＢ2と、これら最小回転半径円ＣＡ1，ＣＡ2、Ｃ
Ｂ1，ＣＢ2とを結ぶ接線Ｔ1〜Ｔ4との組み合わせで表さ
れる。なお、図示例では最小回転半径円ＣＡ1，ＣＢ1を
結ぶ４本の接線Ｔ1〜Ｔ4のみ図示してあるが、円ＣＡ
1，ＣＡ2と円ＣＢ1，ＣＢ2とを結ぶ接線の組み合わせは
実際には１６本存在する。

【００２７】なお、以下の説明において、地点Ａ（すな
わち誘導開始位置）における旋回を初期旋回、地点Ｂ
（すなわち誘導目標位置）における旋回を最終旋回、こ
れら初期旋回および最終旋回を結ぶ直線軌道を中間直線
軌道と称する。

【００２８】本実施例では上述の参考論文にしたがって
軌道を算出しており、初期旋回および最終旋回において
は最大舵角旋回および停止動作を、中間直線軌道におい
ては直進および停止動作しか行わないため、誘導動作中
における操舵角は３種類しかない。このため、本実施例
では乗員に３種類の操舵指示角を指示し、この操舵指示
角にしたがって乗員が操舵角を制御することにより車両
２０を誘導軌道上に誘導している。当然、ステアリング
アクチュエータ、スロットルアクチュエータ、ブレーキ
アクチュエータ等により操舵角および走行速度を自動制
御してもよい。

【００２９】２組の円ＣＡ1，ＣＡ2、ＣＢ1，ＣＢ2およ
びこれらを結ぶ接線Ｔ1〜Ｔ4からなる軌道は、図１１に
示すように、円ＣＡ1，ＣＡ2、ＣＢ1，ＣＢ2に沿った車
両２０の回転方向および接線Ｔ1〜Ｔ4と円ＣＡ1，ＣＡ
2、ＣＢ1，ＣＢ2との接点の座標（ｘ1，ｙ1）、（ｘ2，
ｙ2）で表される。接点の座標（ｘ1，ｙ1）、（ｘ2，ｙ
2）は、図１１中の数式により表される。

【００３０】上述の参考論文では、２組の円ＣＡ1，Ｃ
Ａ2、ＣＢ1，ＣＢ2を結ぶ１６本の接線の中で、誘導目
標位置において車両２０の進行方向が所望の進行方向に
対して１８０度逆転することのない８本の接線を選び、
この接線を含む軌道から適切な軌道を選択しており、誘
導途中における車両の進行方向については特に問題にし
ていない。しかし、本実施例が適用される乗用車のよう
な有人の車両においては車両が前進方向に進行すること
を基本としており、乗員にとって前進方向は後進方向に
比較して視野が広いために周囲の状況を容易に把握で
き、また、乗車姿勢からしても前進方向に車両を誘導す
ることが自然である。したがって、本実施例のように有
人の車両を誘導する場合においては、上述の参考論文の
ような無人搬送車における軌道計画問題とは異なり、可
能な限り前進方向で進行する軌道を選択すべきである。
ただし、必要以上に車両２０の進行方向として前進方向
にこだわることは、狭い領域において適切に車両２０を
誘導する場合に必ずしも適切ではなく、後進方向を含む
軌道の中に適切な軌道があれば選択すべきである。

【００３１】そこで、本実施例では、図１２に示すよう
に、初期旋回および最終旋回ともに回転角＞π、すなわ
ち反時計回り方向（これは初期旋回および最終旋回にお
いて車両２０の進行方向が後進方向であることに対応す
る）の軌道も考慮し、総計６４組の軌道をまず考慮す
る。つまり、上述のように２組の円を結ぶ接線の総計は
１６本であり、図１０(ｂ)に示すように、１本の接線Ｔ
に対して地点Ａから地点Ｃに向かうための軌道は矢印α
方向およびβ方向の２通り、地点Ｄから地点Ｂに向かう
ための軌道は矢印γ方向およびδ方向の２通り、合計し
て４通りあるため、１６×４＝６４組の軌道が生成され
る。次に、これら６４組の軌道の中で、誘導目標位置に
おいて車両２０の進行方向が所望の進行方向に対して逆
転しない３２組の軌道を生成し、これら３２組の軌道の
走行距離を算出してこの走行距離が最短となる軌道を選
択し、誘導軌道とする。この際、車両２０の進行方向が
後進方向になる部分については、たとえば距離に１．５
といった重み付け計数を乗じ、前進方向による移動距離
の長い軌道が選択されやすいようにして、乗員にとって
違和感のない軌道で誘導する。

【００３２】図６に戻って、ステップＳ１０３では、ス
テップＳ１０２で選択された誘導軌道にしたがって、誘
導開始位置から誘導目標位置まで車両２０を誘導する。
誘導方法は上述の通りであり、表示装置２６の指示操舵
角表示部２６ａにより操舵指示角を表示するとともに実
際の車両２０の操舵角を実操舵角表示部２６ｂにより表
示し、実操舵角が指示操舵角に一致するように乗員の操
作手順を指示する。また、入力装置２５のディスプレイ
２５ｃに車両２０の初期位置ＭS、駐車位置ＭE、マーカ
ーの位置ＲFを表示し、それぞれの相対的位置関係を表
示する。さらに、車速センサ２８から得られる車速信号
に基づいて誘導開始からの車両２０の移動距離を算出
し、表示装置２６の走行量表示部２６ｄにより誘導軌道
上の車両２０の位置を表示する。

【００３３】(３)障害物回避動作 ステップＳ１０４では、障害物検知センサ２２からの検
出信号により、車両２０の周囲に障害物が存在するか否
かを判定し、障害物があると判定されたらステップＳ１
０５に移行して障害物回避動作を行い、障害物がないと
判定されたらステップＳ１０６へ直接進む。

【００３４】障害物回避動作では、まず、図１３に示す
ように、車両２０の周囲にある障害物４０を結んでこの
車両２０の周囲に自由空間凸多角形ＰＦを作成し、自由
空間凸多角形ＰＦ内の領域が車両２０が自由に移動可能
な領域であると仮定する。自由空間凸多角形ＰＦは、各
障害物４０の辺を結んで構成されるが、この凸多角形Ｐ
Ｆの内角のそれぞれが全て１８０゜以内になるように作
成される。したがって、単純に障害物４０同士を結ぶと
自由空間凸多角形ＰＦは図１３の点線で示すような辺を
有するが、上述の制限から実線のような辺を有する凸多
角形ＰＦが設定される。

【００３５】次に、図１３に示すように、車両２０のご
く近傍を取り囲む車両凸多角形ＰＶを作成し、上述した
図４のステップＳ１０２で生成された６４本の軌道上を
車両凸多角形ＰＶが移動する際に自由空間凸多角形ＰＦ
に衝突するか否かが判定される。判定は、次に示す手順
により行われる。

【００３６】図１４に示すように、凸多角形の頂点をＰ
1〜Ｐ5としたとき、凸多角形内にある点Ａから各頂点Ｐ
1〜Ｐ5に向かうベクトルを仮定し、隣接するベクトル
（たとえば、ベクトルＡＰ1、ＡＰ2）のなす角度（図示
例ではω）を全て加算すると結果は２πになる。しか
し、凸多角形外の点Ｂに対して同様の演算を行うと、結
果は０になる。つまり、凸多角形内の点Ａにおける角度
ωは正負いずれか一方の符号を有するが、凸多角形外の
点Ｂにおける角度ωは正負両方の符号を有する。そこ
で、上述の角度ωの符号を凸多角形の各頂点毎に求め、
この符号が途中で反転したら検出の対象となる点が凸多
角形外にあると判定し、符号が一定であれば検出の対象
となる点が凸多角形内にあると判定すればよい。

【００３７】図１５は衝突判定の具体的手順を説明する
ためのフローチャートである。なお、図１５において
は、検出の対象となる点を図１４の点Ｂとして記載して
あるが、点Ｂは図１４に示すように必ず凸多角形の外に
ある点とは限らない。

【００３８】ステップＳ２００では、符号判定の基準と
なる値を算出する。図示例では、点Ｂから頂点Ｐ1に向
かうベクトルＢＰ1と、点Ｂから頂点Ｐ2に向かうベクト
ルＢＰ2との外積を符号判定の基準値ＳＧＮとして用い
ている。ステップＳ２０１では頂点の数をカウントする
変数Ｉを初期化し、ステップＳ２０２では変数Ｉをイン
クリメントする。ステップＳ２０３では変数Ｉの値が凸
多角形の頂点の数より大きいか否かが判定され、判定が
肯定されるとステップＳ２０５に進み、検出の対象とな
る点が凸多角形内にあると判断する。一方、判定が否定
されるとステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４で
は、変数Ｉの頂点およびそれに隣接する変数Ｉ＋１の頂
点にそれぞれ向かうベクトルの外積に上述の基準値ＳＧ
Ｎを乗じた値が０より小さいか否かが判定され、判定が
肯定されるとステップＳ２０６に進み、検出の対象とな
る点が凸多角形内にないと判断する。一方、判定が否定
されるとステップＳ２０２に戻って上述の作業を繰り返
す。

【００３９】ステップＳ２０４は、ベクトルＢＰIおよ
びベクトルＢＰI+1の外積と、基準値ＳＧＮとで符号が
異なる場合に肯定される。これにより、ステップＳ２０
４が肯定されれば上述の原理により検出の対象となる点
は凸多角形外にあり、凸多角形の全ての頂点についてス
テップＳ２０４が否定されれば同様に検出の対象となる
点は凸多角形内にあることが判断できる。

【００４０】なお、ステップＳ１０５で判定するのは車
両凸多角形ＰＶと自由空間凸多角形ＰＦとの衝突である
が、凸多角形同士の衝突は、一方の凸多角形（この場合
は車両凸多角形ＰＶ）の任意の点が他方の凸多角形（こ
の場合は自由空間凸多角形ＰＦ）内にあるか否かで判定
される。そして、判定の結果、車両凸多角形ＰＶが自由
空間凸多角形ＰＦに衝突すると判定された軌道が棄却さ
れ、残った軌道の中で最短距離を与える軌道が誘導軌道
として選択される。この軌道は、ステップＳ１０２で選
択された軌道と異なることもあり、また、障害物が存在
しても選択された軌道を変更する必要がない場合もあ
る。

【００４１】ステップＳ１０２で生成された６４組の軌
道全てにおいて、車両凸多角形ＰＶと自由空間凸多角形
ＰＦとが衝突すると判定されることもあるが、この場合
は、上述の参考文献に示されているように、初期旋回に
おいて初期旋回円を遮る障害物に衝突する寸前まで車両
２０を移動させ、その地点で再度ステップＳ１０２と同
様にして６４組の軌道を生成し、障害物に衝突しない、
すなわち車両凸多角形ＰＶと自由空間凸多角形ＰＦとが
衝突しない最短距離の軌道を選択することによって、誘
導目標位置に至る軌道を生成することができる。

【００４２】車両２０の現在位置、誘導目標位置および
障害物の位置関係によっては、上述の自由空間凸多角形
ＰＦ内に誘導目標位置が入らない場合もある。例えば、
図１６に示すように、誘導目標位置Ｂがクランク状の袋
小路の奥にあり、車両２０の現在位置Ａがクランクの入
口にある場合、上述の凸多角形の内角の条件からステッ
プＳ１０５で設定される自由空間凸多角形ＰＦ1は図示
のようになり、誘導目標位置Ｂが含まれない。自由空間
凸多角形ＰＦ1内に誘導目標位置Ｂが含まれないと、車
両２０が自由空間凸多角形ＰＦ1外にある誘導目標位置
Ｂへ到達するように軌道が生成されるのであるから、ど
のような軌道を生成しても車両凸多角形は自由空間凸多
角形ＰＦ1に衝突してしまう。したがって、上述の手順
では車両２０が誘導目標位置に到達できない。

【００４３】そこで、上述の参考文献に示すように、互
いに重複領域を有する複数の自由空間凸多角形を生成し
てこれら自由空間凸多角形を接続し、自由空間凸多角形
の重複領域に仮想的な誘導目標位置を設定して現在位置
から仮想誘導目標位置、また仮想誘導目標位置から誘導
目標位置までの軌道をそれぞれ選択することにより全体
として誘導目標位置に到達できる軌道を生成できる。

【００４４】具体的には、図１６に図示するように別の
自由空間凸多角形ＰＦ2を生成し、図１７に示すよう
に、これら２つの自由空間凸多角形ＰＦ1、ＰＦ2が重複
する領域に仮想的な誘導目標位置（以下、サブゴールと
称する）Ｃを設定してＡ→Ｃ→Ｂの順に巡る軌道を作成
すればよい。サブゴールの設定方法としては、例えば上
述の重複領域内において２つの領域ＰＦ１，ＰＦ２が重
ならないように分割する接合線、つまり、図１７におけ
る直線ＥＦ上において誘導目標位置Ｂに対し最短距離と
なる位置とすること等がある。また、開始位置Ａから誘
導目標位置Ｂまでの距離または距離と切り換えし回数と
からなる評価関数が最小となるサブゴール位置Ｃを線形
もしくは非線形計画法により設定するという方法もあ
る。ここでは、評価関数が線形ならば線形計画法を用
い、評価関数が非線形ならば非線形計画法を用いる。ま
た、複数の自由空間凸多角形を生成する方法としては、
図１８に示すように障害物４０の外形直線（平面的には
辺）４１を延長して車両２０周囲の自由空間を分割した
領域を複数連結して自由空間凸多角形を生成するような
手法がある。

【００４５】ただし、図１９に示すように、自由空間凸
多角形ＰＦ1、ＰＦ2の重複領域が狭くてサブゴールが設
定できない場合、すなわち重複領域内に車両２０が入り
きらない場合は、この重複領域の周囲に仮想的な重複領
域４２を設定する。仮想的な重複領域４２は重複領域の
接合線、つまり図１９における直線ＥＦに対し垂直な辺
を持つ四角形、すなわち図１９における四角形ＧＨＩＪ
とする。この四角形ＧＨＩＪは辺ＧＪ，ＨＩが直線ＥＦ
と垂直であれば良く辺ＧＪ，ＨＩの長さは車両２０の最
も長い対角線に対し２倍以上の長さを持てばどのように
選んでも良い。仮想的な重複領域４２、すなわち四角形
ＧＨＩＪ内におけるサブゴールはＰＦ１内にあり、開始
位置Ａから最短であり、直線ＥＦに車両２０が接するＣ
とＰＦ２内にあり、誘導目標位置Ｂから最短であり、直
線ＥＦに車両２０が接するＤの２ケ所を設定する。ま
た、上記のように評価関数が最小となるＣ，Ｄの位置を
線形もしくは非線形計画法により設定しても良い。

【００４６】さらに、本実施例では、上述の手順によっ
ても有効なサブゴールが設定できない、つまり、開始位
置から誘導目標位置への移動が物理的に不可能な場合
は、上述の誘導装置２４あるいは図示しない報知装置に
よりその旨を乗員に通知する。また、ステアリングアク
チュエータ等により車両２０の移動を自動制御している
構成の場合は、誘導動作を中止して車両２０を直ちに停
止する。ただし、特定の誘導目標位置に対して特定の制
約条件を与えると得られる軌道をサブゴールの形で記憶
部２７に予め記憶しておき、ステップＳ１０５による障
害物回避動作中にこのサブゴールを利用するようにして
もよい。記憶部２７には軌道ではなくサブゴールを記憶
するようにすれば、記憶容量を削減することができる。

【００４７】図６に戻って、ステップＳ１０６では車両
２０が誘導目標位置に到達したか否かが判定され、判定
が肯定されると動作を終了し、判定が否定されるとステ
ップＳ１０４に戻って上述の動作を繰り返す。

【００４８】したがって、本実施例によれば、従来複数
設けられていた駐車位置としての誘導目標位置に対する
基準点を１つのマーカー３０ａだけとし、基準点との間
の距離を求めるとともに基準軸である地磁気軸３２に対
する車両２０の方位を検出することにより基準点に対す
る車両２０の相対的位置座標および進行方向を検出して
いるので、従来の車両誘導装置のように基準点を識別す
る必要がなく、基準点および車両２０側の検出手段の双
方の構成が簡易なもので済む。

【００４９】また、本実施例では誘導目標位置を任意の
位置に設定し、この任意の誘導目標位置に対して車両２
０を誘導しているので、従来の車両誘導装置のように誘
導目標位置との位置関係が予め知られている基準点に対
して誘導軌道を設定する方式と異なり、基準点と誘導目
標位置との間の相対位置の自由度が高まり、従来の車両
誘導装置のように駐車位置近傍に設置するといった制約
がなくなる。

【００５０】−第２実施例− 図２０(ａ)は、本発明による車両誘導装置の第２実施例
を示す図であり、車両誘導装置が適用される車両を示す
斜視図である。本実施例では、距離測定器としてレーザ
ーレーダー装置５０を用い、マーカーとして光リフレク
タ５１を用いている。また、方位センサを構成するセン
サとして光ファイバジャイロ５２を用いている。したが
って、本実施例によっても上述の第１実施例と同様の作
用効果を得ることができる。

【００５１】−第３実施例− 図２０(ｂ)は、本発明による車両誘導装置の第３実施例
を示す図であり、車両誘導装置が適用される車両を示す
斜視図である。本実施例では、距離測定器として回転台
座６０上に設けられたＣＣＤカメラ６１を用い、方位セ
ンサを構成するセンサとして光ファイバジャイロ５２を
用いている。ＣＣＤカメラ６１から得られた画像データ
から基準点となる画像を抽出してこの基準点までの距離
を得ることができ、また、そのときの回転台座６０の回
転角から基準点に対する車両の方位を検出することがで
きる。

【００５２】したがって、本実施例によっても上述の第
１実施例と同様の作用効果を得ることができる。特に、
本実施例では画像処理により基準点を定めており、上述
の各実施例のように基準点として予め設置したものを使
用することなく任意の物体を基準点として利用すること
ができる、という優れた効果を奏する。

【００５３】なお、本実施例ではＣＣＤカメラ６１およ
び回転台座６０により基準点までの距離および基準点に
対する方位が求められるので、基準点の高さｈが既知で
ないときは、上述の手順と同様に図９の地点Ａから地点
Ｂまで車両２０を移動させ、各地点Ａ、Ｂにおける基準
点までの距離Ｌ1A'、Ｌ1B'、および地点Ａから地点Ｂま
での移動距離ｄr（これは車速センサ２８により求めら
れる）を求めれば、喜寿点の高さｈは次式で与えられ
る。

【数５】

【００５４】以上の実施例において、距離測定器２１と
距離算出部２９Ａが距離検出手段に、距離算出手段２９
Ａが水平方向距離演算手段に、方位センサ２３が進行方
向検出手段に、軌道算出部２９Ｂが、円算出手段、接線
算出手段、選択手段、重み付け手段に相当し、検知セン
サ２２が検知手段に相当する。

【００５５】なお、本発明の車両誘導装置は、装置の細
部が上述の各実施例に限定されず、種々の変形が可能で
ある。一例として、上述の各実施例では記憶部に誘導目
標位置を１箇所記憶しておき、この誘導目標位置に車両
を誘導していたが、目標位置ボタン２５ａ、誘導ボタン
２５ｂを複数設定する等、複数の誘導目標位置を選択す
る手段を設ければ、複数の誘導目標位置へ車両を誘導す
ることができる。

【００５６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、誘導の基準となる基準点と車両との距離と基準軸
に対する車両の進行方向を算出し、これらの算出結果に
基づいて、任意の出発位置から誘導目標位置までの軌道
を算出するようにしたので、ひとつの基準点と車両との
相対位置関係を求めるだけで、車両を誘導目標位置に適
切に誘導することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例である車両誘導装置を示す
機能ブロック図である。

【図２】第１実施例の車両誘導装置が搭載された車両を
示す斜視図である。

【図３】第１実施例の車両の平面図である。

【図４】第１実施例の入力装置を示す正面図である。

【図５】第１実施例の表示装置を示す正面図である。

【図６】第１実施例の車両誘導装置の動作を説明するた
めのフローチャートである。

【図７】車両と基準点との３次元的距離および２次元的
距離の関係を示す図である。

【図８】(ａ)、(ｂ)ともに基準点に対する車両の相対座
標および方位を決定する方法を説明するための図であ
る。

【図９】(ａ)〜(ｃ)は基準点の高さを求める方法を説明
するための図である。

【図１０】(ａ)は誘導開始位置から誘導終了位置までの
軌道の一例を示す図、(ｂ)は軌道の数を説明するための
図である。

【図１１】軌道の算出方法を説明するための図である。

【図１２】回転角＜πの軌道を示す図である。

【図１３】自由空間凸多角形と車両凸多角形とを示す平
面図である。

【図１４】凸多角形の衝突判定の原理を説明するための
図である。

【図１５】凸多角形の衝突判定の動作を説明するための
フローチャートである。

【図１６】自由空間凸多角形の連結を示す平面図であ
る。

【図１７】サブゴールの設定位置を示す図である。

【図１８】自由空間凸多角形の分割方法を説明するため
の図である。

【図１９】仮想的な重複領域の設定位置を示す平面図で
ある。

【図２０】(ａ)は本発明の第２実施例である車両誘導装
置が搭載された車両を示す斜視図、(ｂ)は本発明の第３
実施例である車両誘導装置が搭載された車両を示す斜視
図である。

【図２１】従来の車両誘導装置の一例を説明するための
図であって、駐車位置およびマーカーの位置関係を示す
平面図である。

【図２２】従来の車両誘導装置の一例におけるセンサの
配置位置を示す斜視図である。

【図２３】(ａ)〜(ｃ)は、それぞれ異なる車両位置にお
いてセンサにより検出されるマーカーを示す概略平面図
である。

【図２４】従来の車両誘導装置の他の例を説明するため
の図であって、駐車位置およびバーコードの位置関係を
示す斜視図である。

【図２５】従来の車両誘導装置の他の例におけるＣＣＤ
の配置位置を示す概略平面図である。

【符号の説明】

２０ 車両 ２１ 距離測定器 ２２ 障害物検知センサ ２３ 方位センサ ２４ 誘導制御装置 ２５ 入力装置 ２６ 出力装置 ２７ 記憶部 ２８ 車速センサ ２９ 計算部 ２９Ａ 距離算出部 ２９Ｂ 軌道算出部 ３０ａ マーカー

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両を所定の誘導目標位置に誘導する車
   両誘導装置において、 誘導の基準となる基準点と前記車両との距離を検出する
   距離検出手段と、 地表上の基準軸に対する車両の進行方向を検出する進行
   方向検出手段と、 前記距離検出手段で検出された前記距離および前記進行
   方向検出手段で検出された前記車両進行方向に基づい
   て、任意の出発位置から前記誘導目標位置までの軌道を
   算出する軌道算出手段と、 前記軌道算出手段により算出された軌道にしたがって前
   記車両を前記誘導目標位置に誘導する誘導制御手段とを
   備えたことを特徴とする車両誘導装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の車両誘導装置におい
   て、 前記距離検出手段は、 前記基準点と前記車両との前記距離に相関する前記距離
   信号を出力する距離信号出力手段と、 前記車両の移動にともなって前記距離信号出力手段から
   得られる距離信号に基づいて前記車両と前記基準点との
   間の高さを算出し、演算された高さと前記距離信号とに
   基づいて前記基準点と前記車両との水平距離を演算する
   水平距離演算手段とを具備することを特徴とする車両誘
   導装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の車両誘導装置
   において、 前記車両周囲の障害物を検知する検知手段を備え、 前記軌道算出手段は、前記検知手段により前記障害物が
   検知されたら、この障害物に前記車両が衝突しないよう
   に前記軌道を再度算出し、 前記誘導制御手段は、前記軌道算出手段により再度算出
   された前記軌道にしたがって前記車両を誘導することを
   特徴とする車両誘導装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車
   両誘導装置において、前記軌道算出手段は、 前記出発位置および前記誘導目標位置をそれぞれ通り、
   前記車両の最小回転半径を半径とするそれぞれ２つの円
   を算出する円算出手段と、 これら出発位置および誘導目標位置を通る２つの円を結
   ぶ接線を算出する接線算出手段と、 算出された円および接線の組み合わせから前記軌道を選
   択する選択手段とを有することを特徴とする車両誘導装
   置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の車両誘導装置におい
   て、 前記選択手段は、前記円および接線の組み合わせの中で
   最小距離となる軌道を選択することを特徴とする車両誘
   導装置。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の車両誘導装置におい
   て、 前記軌道算出手段は、前記車両が後進方向に進行する軌
   道の走行距離に対して重み付けをする重み付け手段を有
   し、前記選択手段は、その重み付け後、前記円および接
   線の組み合わせの中で最小距離となる軌道を選択するこ
   とを特徴とする車両誘導装置。
7. 【請求項７】 請求項１または３に記載の車両誘導装置
   において、 前記基準点は電波反射体であり、 前記距離検出手段は、前記車両に搭載された、前記電波
   反射体に向けて電波を発信する電波送信器および前記電
   波反射体からの反射電波を受信する電波受信器を備え、
   前記電波送信器から発射された電波が前記受信器で受信
   されるまでの時間に基づいて前記基準点と前記車両との
   間の距離を算出し、 前記進行方向検出手段は、前記基準軸である地磁気軸の
   方向に相関する信号を出力する地磁気センサと、この地
   磁気センサにより計測された前記地磁気軸に対する前記
   車両の進行方向を算出する演算手段とを備えることを特
   徴とする車両誘導装置。
8. 【請求項８】 請求項２に記載の車両誘導装置におい
   て、 前記基準点は電波反射体であり、 前記距離信号出力手段は、前記車両に搭載された、前記
   電波反射体に向けて電波を発信する電波送信器および前
   記電波反射体からの反射電波を受信する電波受信器から
   なり、前記水平距離演算手段は、前記電波送信器から発
   射された電波が前記受信器で受信されるまでの時間に基
   づいて前記基準点と前記車両との間の距離を算出し、 前記進行方向検出手段は、前記基準軸である地磁気軸の
   方向に相関する信号を出力する地磁気センサと、この地
   磁気センサにより計測された前記地磁気軸に対する前記
   車両の進行方向を算出する演算手段とを備えることを特
   徴とする車両誘導装置。