JPH10100738A - 自動追従車および自動追従システム - Google Patents
自動追従車および自動追従システムInfo
- Publication number
- JPH10100738A JPH10100738A JP8259124A JP25912496A JPH10100738A JP H10100738 A JPH10100738 A JP H10100738A JP 8259124 A JP8259124 A JP 8259124A JP 25912496 A JP25912496 A JP 25912496A JP H10100738 A JPH10100738 A JP H10100738A
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- Japan
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- following
- preceding vehicle
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- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
- Controls For Constant Speed Travelling (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】簡単な構成で、追従車が前走車に追従できる自
動追従システムを提供する。 【解決手段】前走車１１０は、ＧＰＳモジュール１１２
により位置を算出し、送信機１１８、送信アンテナ１１
９を介して後方の追従車１３０に送信する。追従車１３
０は、時刻をアドレスとする前走車１１０の走行軌跡を
作成し、その走行軌跡に基づいて自車の速度および操舵
角度を決定し、目標車間距離を保持しながら走行軌跡を
なぞるように走行制御する。
動追従システムを提供する。 【解決手段】前走車１１０は、ＧＰＳモジュール１１２
により位置を算出し、送信機１１８、送信アンテナ１１
９を介して後方の追従車１３０に送信する。追従車１３
０は、時刻をアドレスとする前走車１１０の走行軌跡を
作成し、その走行軌跡に基づいて自車の速度および操舵
角度を決定し、目標車間距離を保持しながら走行軌跡を
なぞるように走行制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、搭乗者
が運転する前走車に対して、一定車間距離を保持して追
走する自動追従車および自動追従システムに関する。
が運転する前走車に対して、一定車間距離を保持して追
走する自動追従車および自動追従システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、自動運転車（自動操縦により
運転される自動車であり、自動操縦車または自走車とも
いう。）では、道路の区分線をビデオカメラで認識した
り、道路に埋め込まれた磁気マーカをセンシングして、
自車のステアリング制御を行い道路に沿って走行するこ
とが考えられている。
運転される自動車であり、自動操縦車または自走車とも
いう。）では、道路の区分線をビデオカメラで認識した
り、道路に埋め込まれた磁気マーカをセンシングして、
自車のステアリング制御を行い道路に沿って走行するこ
とが考えられている。
【０００３】この場合において、前走車が存在するとき
に、追従車（後続車）は、レーダ等を用いて前走車との
車間距離（車々間距離ともいう。）を測定し、前記ステ
アリング制御とは独立の車間距離制御を行う構成となっ
ている。
に、追従車（後続車）は、レーダ等を用いて前走車との
車間距離（車々間距離ともいう。）を測定し、前記ステ
アリング制御とは独立の車間距離制御を行う構成となっ
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ビデオカメ
ラを使用して走行路を認識し、ステアリング制御を行う
自動運転車は、ビデオカメラの出力信号の処理構成が複
雑になり、これを高速で実行する必要があるので、現在
のところ、コストが高いという問題がある。
ラを使用して走行路を認識し、ステアリング制御を行う
自動運転車は、ビデオカメラの出力信号の処理構成が複
雑になり、これを高速で実行する必要があるので、現在
のところ、コストが高いという問題がある。
【０００５】また、磁気マーカをセンシングしてステア
リング制御を行う自動運転では、磁気マーカが敷設され
た道路等の、いわゆるインフラストラクチャーが整備さ
れていることが必須の条件となり、現在のところ、その
インフラストラクチャーの整備のために時間およびコス
トがかかるという問題がある。
リング制御を行う自動運転では、磁気マーカが敷設され
た道路等の、いわゆるインフラストラクチャーが整備さ
れていることが必須の条件となり、現在のところ、その
インフラストラクチャーの整備のために時間およびコス
トがかかるという問題がある。
【０００６】この発明は、このような課題を考慮してな
されたものであって、簡易な構成で、かつ低コストに前
走車を追従することを可能とする自動追従車および自動
追従システムを提供することを目的とする。
されたものであって、簡易な構成で、かつ低コストに前
走車を追従することを可能とする自動追従車および自動
追従システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係る自動追従
車は、前走車の走行軌跡データを前記前走車から受信す
る受信機と、受信された走行軌跡データに基づいて自車
の車速およびステアリング角の計画を作成する制御計画
作成手段と、作成された計画により自車の車速およびス
テアリング角を制御するアクチュエータとを有すること
を特徴とする。
車は、前走車の走行軌跡データを前記前走車から受信す
る受信機と、受信された走行軌跡データに基づいて自車
の車速およびステアリング角の計画を作成する制御計画
作成手段と、作成された計画により自車の車速およびス
テアリング角を制御するアクチュエータとを有すること
を特徴とする。
【０００８】この発明によれば、受信機と制御計画作成
手段とアクチュエータとを有する簡易な構成で前走車を
追従して走行することができる。
手段とアクチュエータとを有する簡易な構成で前走車を
追従して走行することができる。
【０００９】また、この発明に係る自動追従システム
は、２次元位置算出手段により自車の２次元位置データ
を算出し、算出した２次元位置データを送信機により後
方追従車に送信する前走車と、送信された２次元位置デ
ータを受信機により受信し、受信した２次元位置データ
に基づき、この２次元位置データが示す２次元位置に、
自車の位置を進めるように自動運転制御する追従車とを
備えることを特徴とする。
は、２次元位置算出手段により自車の２次元位置データ
を算出し、算出した２次元位置データを送信機により後
方追従車に送信する前走車と、送信された２次元位置デ
ータを受信機により受信し、受信した２次元位置データ
に基づき、この２次元位置データが示す２次元位置に、
自車の位置を進めるように自動運転制御する追従車とを
備えることを特徴とする。
【００１０】この発明によれば、結果として、追従車
が、前走車から受信した２次元位置の軌跡をなぞるよう
に自動運転制御することで、追従車の追従制御が可能と
なる。
が、前走車から受信した２次元位置の軌跡をなぞるよう
に自動運転制御することで、追従車の追従制御が可能と
なる。
【００１１】２次元位置算出手段としては、ＧＰＳ受信
機を利用することができる。また、追従車にもＧＰＳ受
信機を搭載し、同時刻における両者の位置が一定距離と
なるように追従車の車速を制御することで、前走車と追
従車間の車間距離を一定に保持しながら追従運転をする
ことができる。なお、車間距離は、追従車に、例えば、
レーザレーダを搭載することにより求めることができ
る。
機を利用することができる。また、追従車にもＧＰＳ受
信機を搭載し、同時刻における両者の位置が一定距離と
なるように追従車の車速を制御することで、前走車と追
従車間の車間距離を一定に保持しながら追従運転をする
ことができる。なお、車間距離は、追従車に、例えば、
レーザレーダを搭載することにより求めることができ
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
ついて図面を参照して説明する。
ついて図面を参照して説明する。
【００１３】図１は、この発明の一実施の形態が適用さ
れた自動追従システム１００の概略的な構成を示してい
る。この自動追従システム１００は、図示しない高速道
路等の走行路上を矢印Ａ方向（走行方向Ａともいう。）
に走行する前走車（先導車）１１０と、これに追従して
走行する（これを追走する）追従車（追走車）１３０と
を備える。
れた自動追従システム１００の概略的な構成を示してい
る。この自動追従システム１００は、図示しない高速道
路等の走行路上を矢印Ａ方向（走行方向Ａともいう。）
に走行する前走車（先導車）１１０と、これに追従して
走行する（これを追走する）追従車（追走車）１３０と
を備える。
【００１４】前走車１１０は、基本的には、ＧＰＳ用の
受信アンテナ１１１と、これに接続されるＧＰＳモジュ
ール１１２と、車輪パルスセンサ１１４と、ＧＰＳモジ
ュール１１２と車輪パルスセンサ１１４の出力信号が供
給される制御モジュール１１６と、この制御モジュール
１１６の出力側に接続される送信機１１８と、この送信
機１１８に接続される車々間送信用の送信アンテナ１１
９とを有する。
受信アンテナ１１１と、これに接続されるＧＰＳモジュ
ール１１２と、車輪パルスセンサ１１４と、ＧＰＳモジ
ュール１１２と車輪パルスセンサ１１４の出力信号が供
給される制御モジュール１１６と、この制御モジュール
１１６の出力側に接続される送信機１１８と、この送信
機１１８に接続される車々間送信用の送信アンテナ１１
９とを有する。
【００１５】実際上、前走車１１０は、これらの構成要
素が、通常一般の、例えば、乗用自動車、すなわち、搭
乗者がステアリング、アクセルおよびブレーキを操作し
て運転する自動車に搭載された構成とされる。
素が、通常一般の、例えば、乗用自動車、すなわち、搭
乗者がステアリング、アクセルおよびブレーキを操作し
て運転する自動車に搭載された構成とされる。
【００１６】なお、この実施の形態において、モジュー
ルとは、標準化されたユニットまたは部品であり、通
常、その中に種々の定義された機能を有する構成要素を
いい、この実施の形態において、モジュール中には、制
御・判断手段等として機能するＣＰＵと記憶手段として
のＲＯＭ、ＲＡＭが含まれる。なお、「モジュール」
は、物であり、装置ともいう。
ルとは、標準化されたユニットまたは部品であり、通
常、その中に種々の定義された機能を有する構成要素を
いい、この実施の形態において、モジュール中には、制
御・判断手段等として機能するＣＰＵと記憶手段として
のＲＯＭ、ＲＡＭが含まれる。なお、「モジュール」
は、物であり、装置ともいう。
【００１７】一方、追従車１３０は、基本的には、通信
モジュール１と制御計画モジュール２と横方向制御モジ
ュール３と車速制御モジュール４とを有しており、制御
計画モジュール２を中心として、他のモジュール１、
３、４とデータの送受を行うように構成されている。こ
の場合、制御計画モジュール２と車速制御モジュール４
とは、前走車追従制御手段を構成する。
モジュール１と制御計画モジュール２と横方向制御モジ
ュール３と車速制御モジュール４とを有しており、制御
計画モジュール２を中心として、他のモジュール１、
３、４とデータの送受を行うように構成されている。こ
の場合、制御計画モジュール２と車速制御モジュール４
とは、前走車追従制御手段を構成する。
【００１８】通信モジュール１には、車々間受信用の受
信アンテナ１４０の出力が供給される。
信アンテナ１４０の出力が供給される。
【００１９】制御計画モジュール２には、ヨーレートセ
ンサ５の出力と、ＧＰＳ用のアンテナ１４１の出力がＧ
ＰＳモジュール６を経由した出力と、車輪パルスセンサ
８の出力と、自動運転（自動走行）用のスタートスイッ
チ１２の出力とが供給される。制御計画モジュール２
は、音声出力装置１７および表示装置１８に出力を供給
する。
ンサ５の出力と、ＧＰＳ用のアンテナ１４１の出力がＧ
ＰＳモジュール６を経由した出力と、車輪パルスセンサ
８の出力と、自動運転（自動走行）用のスタートスイッ
チ１２の出力とが供給される。制御計画モジュール２
は、音声出力装置１７および表示装置１８に出力を供給
する。
【００２０】横方向制御モジュール３には、ヨーレート
センサ５の出力が供給される。横方向制御モジュール３
は、ステアリング操作伝達系に設けられたＥＰＳ（Ｅｌ
ｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ；電子式
パワーステアリング）装置であるアクチュエータ（ＥＰ
Ｓともいう。）１４に出力を供給する。
センサ５の出力が供給される。横方向制御モジュール３
は、ステアリング操作伝達系に設けられたＥＰＳ（Ｅｌ
ｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ；電子式
パワーステアリング）装置であるアクチュエータ（ＥＰ
Ｓともいう。）１４に出力を供給する。
【００２１】車速制御モジュール４には、車輪パルスセ
ンサ８、前後加速度センサ９、レーザレーダ１０、ブレ
ーキペダルスイッチ１３の各出力が供給される。車速制
御モジュール４は、スロットル系に設けられたスロット
ルＣＢＷ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｙ Ｗｉｒｅ）で
あるアクチュエータ（スロットルＣＢＷともいう。）１
５とブレーキ系に設けられたブースト圧制御ブレーキで
あるアクチュエータ（ブレーキ圧制御ブレーキともい
う。）１６に出力を供給する。なお、スロットルＣＢＷ
１５およびブレーキ圧制御ブレーキ１６も、ＥＰＳ１４
と同様に電子式制御である。
ンサ８、前後加速度センサ９、レーザレーダ１０、ブレ
ーキペダルスイッチ１３の各出力が供給される。車速制
御モジュール４は、スロットル系に設けられたスロット
ルＣＢＷ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｙ Ｗｉｒｅ）で
あるアクチュエータ（スロットルＣＢＷともいう。）１
５とブレーキ系に設けられたブースト圧制御ブレーキで
あるアクチュエータ（ブレーキ圧制御ブレーキともい
う。）１６に出力を供給する。なお、スロットルＣＢＷ
１５およびブレーキ圧制御ブレーキ１６も、ＥＰＳ１４
と同様に電子式制御である。
【００２２】この実施の形態の自動追従システム１００
は、基本的には以上のように構成されるものであり、次
に、追従車１３０による前走車１１０の自動追従動作に
ついて説明する。
は、基本的には以上のように構成されるものであり、次
に、追従車１３０による前走車１１０の自動追従動作に
ついて説明する。
【００２３】なお、自動追従動作には、主に、前走車に
対する追従車の車速制御動作とステアリング（操舵）制
御動作の２つの動作が含まれるので、この自動追従動作
の説明は、以下の順序で行う。 Ａ．追従車１３０の車速制御処理 Ｂ．追従車１３０のステアリング（操舵）制御処理 まず、Ａ．追従車１３０の車速制御処理について図２に
示すフローチャートを参照しながら説明する。制御の主
体は、いずれかのモジュール１〜４である。なお、この
車速制御処理は、特願平７−２８３９７３号明細書に記
載された技術と同等の処理である。
対する追従車の車速制御動作とステアリング（操舵）制
御動作の２つの動作が含まれるので、この自動追従動作
の説明は、以下の順序で行う。 Ａ．追従車１３０の車速制御処理 Ｂ．追従車１３０のステアリング（操舵）制御処理 まず、Ａ．追従車１３０の車速制御処理について図２に
示すフローチャートを参照しながら説明する。制御の主
体は、いずれかのモジュール１〜４である。なお、この
車速制御処理は、特願平７−２８３９７３号明細書に記
載された技術と同等の処理である。
【００２４】制御計画モジュール２は、自動走行用のス
タートスイッチ１２がオン状態になっていることを確認
して、自動追従走行のための情報の作成を開始する（ス
テップＳ１）。
タートスイッチ１２がオン状態になっていることを確認
して、自動追従走行のための情報の作成を開始する（ス
テップＳ１）。
【００２５】次に、ブレーキペダルスイッチ１３がオフ
状態になっているかどうかを確認し（ステップＳ２）、
オン状態になっているとき、すなわち、ブレーキが人為
的にかけられているときには、次のステップＳ３以降の
車速制御処理は行わない。
状態になっているかどうかを確認し（ステップＳ２）、
オン状態になっているとき、すなわち、ブレーキが人為
的にかけられているときには、次のステップＳ３以降の
車速制御処理は行わない。
【００２６】ステップＳ１およびステップＳ２の条件が
共に成立したとき、詳しく説明すれば、スタートスイッ
チ１２がオン状態であって、ブレーキペダルスイッチ１
３がオフ状態となっているときに、ステップＳ３の処理
を行う。このステップＳ３の処理は、現時点での自車１
３０（この場合、追従車１３０である。）の位置（現在
位置座標ともいう。）Ｘａ、自車の速度（車速）Ｖａ、
および自車の加速度Ａａの各々の算出処理である。
共に成立したとき、詳しく説明すれば、スタートスイッ
チ１２がオン状態であって、ブレーキペダルスイッチ１
３がオフ状態となっているときに、ステップＳ３の処理
を行う。このステップＳ３の処理は、現時点での自車１
３０（この場合、追従車１３０である。）の位置（現在
位置座標ともいう。）Ｘａ、自車の速度（車速）Ｖａ、
および自車の加速度Ａａの各々の算出処理である。
【００２７】自車位置Ｘａは、２次元位置（２次元座標
位置）算出手段としても機能するＧＰＳモジュール６を
利用して得られる。ＧＰＳモジュール６は、公知のよう
に、複数のＧＰＳ衛星から送出される電波を受信アンテ
ナ１４１により受信し、自車の３次元位置データ（緯度
データ、経度データ、および高度データ）を算出する機
能を有し、このうち、高度データを除いた緯度経度の２
次元位置データ（２次元位置座標データ）がＧＰＳモジ
ュール６から制御計画モジュール２に供給される。
位置）算出手段としても機能するＧＰＳモジュール６を
利用して得られる。ＧＰＳモジュール６は、公知のよう
に、複数のＧＰＳ衛星から送出される電波を受信アンテ
ナ１４１により受信し、自車の３次元位置データ（緯度
データ、経度データ、および高度データ）を算出する機
能を有し、このうち、高度データを除いた緯度経度の２
次元位置データ（２次元位置座標データ）がＧＰＳモジ
ュール６から制御計画モジュール２に供給される。
【００２８】この２次元位置データが自車位置Ｘａその
ものである。自車速度Ｖａは、この自車位置Ｘａの単位
時間当たりの変化量であるので、前回得た２次元位置デ
ータと今回得た２次元位置データの位置差をそのデータ
を得たときの時間差で割った値、すなわち、自車位置Ｘ
ａを時間微分することにより得られ、さらに、自車の加
速度Ａａは、自車速度Ｖａを時間微分することにより得
られる。なお、自車速度Ｖａは、車輪の１回転で１個の
パルスを出力する車輪パルスセンサ８の出力からも得ら
れる。
ものである。自車速度Ｖａは、この自車位置Ｘａの単位
時間当たりの変化量であるので、前回得た２次元位置デ
ータと今回得た２次元位置データの位置差をそのデータ
を得たときの時間差で割った値、すなわち、自車位置Ｘ
ａを時間微分することにより得られ、さらに、自車の加
速度Ａａは、自車速度Ｖａを時間微分することにより得
られる。なお、自車速度Ｖａは、車輪の１回転で１個の
パルスを出力する車輪パルスセンサ８の出力からも得ら
れる。
【００２９】次に、一定時間（Ｔ秒とする。）経過後の
自車位置Ｘａｔと自車速度Ｖａｔを予測する（ステップ
Ｓ４）。この一定時間Ｔを、１〜２秒程度に選択するこ
とにより、追従車１３０は前走車１１０を滑らかに追走
できることが実験により確認されており、ここでは、Ｔ
＝１．５秒に選択している。
自車位置Ｘａｔと自車速度Ｖａｔを予測する（ステップ
Ｓ４）。この一定時間Ｔを、１〜２秒程度に選択するこ
とにより、追従車１３０は前走車１１０を滑らかに追走
できることが実験により確認されており、ここでは、Ｔ
＝１．５秒に選択している。
【００３０】Ｔ秒後の自車位置Ｘａｔおよび自車速度Ｖ
ａｔは、現在の自車位置Ｘａと自車速度Ｖａおよび自車
の加速度Ａａから、次の（１）式および（２）式で算出
できることが容易に理解される。
ａｔは、現在の自車位置Ｘａと自車速度Ｖａおよび自車
の加速度Ａａから、次の（１）式および（２）式で算出
できることが容易に理解される。
【００３１】 Ｘａｔ＝Ｘａ＋Ｖａ・Ｔ＋（１／２）Ａａ・Ｔ2 …（１） Ｖａｔ＝Ｖａ＋Ａａ・Ｔ …（２） なお、ＧＰＳモジュール６による位置の受信時刻をアド
レスとして、これら自車位置Ｘａ、Ｘａｔ、自車速度Ｖ
ａ、Ｖａｔ、自車加速度Ａａは、制御計画モジュール２
中のＲＡＭにセットで記憶される。
レスとして、これら自車位置Ｘａ、Ｘａｔ、自車速度Ｖ
ａ、Ｖａｔ、自車加速度Ａａは、制御計画モジュール２
中のＲＡＭにセットで記憶される。
【００３２】次に、前走車１１０から前走車１１０の位
置情報を受信する（ステップＳ５）。前走車１１０は、
追従車１３０と同様にＧＰＳモジュール１１２を備えて
いるので、前走車１１０の現在位置を把握しており、そ
の前走車１１０の現在位置情報（２次元位置データ、２
次元位置座標）が現在位置の受信時刻とともに制御モジ
ュール１１６と送信機１１８を介し送信アンテナ１１９
を通じて電波として送信され、この電波が追従車１３０
の受信アンテナ１４０により受信され、受信機を有する
通信モジュール１により前走車１１０の現在位置（前走
車位置）Ｘｂを知ることができる。なお、この実施の形
態では、前走車１１０から車輪パルスセンサ１１４の出
力信号も合わせて送信し、それを受信するようにもして
いる。
置情報を受信する（ステップＳ５）。前走車１１０は、
追従車１３０と同様にＧＰＳモジュール１１２を備えて
いるので、前走車１１０の現在位置を把握しており、そ
の前走車１１０の現在位置情報（２次元位置データ、２
次元位置座標）が現在位置の受信時刻とともに制御モジ
ュール１１６と送信機１１８を介し送信アンテナ１１９
を通じて電波として送信され、この電波が追従車１３０
の受信アンテナ１４０により受信され、受信機を有する
通信モジュール１により前走車１１０の現在位置（前走
車位置）Ｘｂを知ることができる。なお、この実施の形
態では、前走車１１０から車輪パルスセンサ１１４の出
力信号も合わせて送信し、それを受信するようにもして
いる。
【００３３】制御計画モジュール２は、受信した前走車
位置Ｘｂを微分して前走車速度Ｖｂを求め、さらに微分
して前走車加速度Ａｂを求める（ステップＳ６）。
位置Ｘｂを微分して前走車速度Ｖｂを求め、さらに微分
して前走車加速度Ａｂを求める（ステップＳ６）。
【００３４】次いで、Ｔ秒後の前走車１１０に係る前走
車位置Ｘｂｔおよび前走車速度Ｖｂｔを上述の（１）式
および（２）式に対応する次の（３）式および（４）式
により求める。
車位置Ｘｂｔおよび前走車速度Ｖｂｔを上述の（１）式
および（２）式に対応する次の（３）式および（４）式
により求める。
【００３５】 Ｘｂｔ＝Ｘｂ＋Ｖｂ・Ｔ＋（１／２）Ａｂ・Ｔ2 …（３） Ｖｂｔ＝Ｖｂ＋Ａｂ・Ｔ …（４） この場合においても、ＧＰＳモジュール１１２による位
置の受信時刻をアドレスとして、これら前走車位置Ｘ
ｂ、Ｘｂｔ、前走車速度Ｖｂ、Ｖｂｔ、前走車加速度Ａ
ｂが、制御計画モジュール２中のＲＡＭにセットで記憶
される。なお、ＲＡＭに記憶された前走車位置Ｘｂのデ
ータ列は、前走車１１０の走行軌跡データＸｃ（後に図
示して説明する。）を意味する。
置の受信時刻をアドレスとして、これら前走車位置Ｘ
ｂ、Ｘｂｔ、前走車速度Ｖｂ、Ｖｂｔ、前走車加速度Ａ
ｂが、制御計画モジュール２中のＲＡＭにセットで記憶
される。なお、ＲＡＭに記憶された前走車位置Ｘｂのデ
ータ列は、前走車１１０の走行軌跡データＸｃ（後に図
示して説明する。）を意味する。
【００３６】車速制御モジュール４は、（１）式〜
（４）式で算出されたＴ秒後の自車位置Ｘａｔ、Ｔ秒後
の自車速度Ｖａｔ、Ｔ秒後の前走車位置ＸｂおよびＴ秒
後の前走車速度Ｖｂｔに基づいて、スロットルＣＢＷ１
５を制御して、自車（追従車）１３０の速度を上げるべ
きか、それともブースト圧制御ブレーキ１６を制御し
て、自車１３０の速度を下げるべきかを決定するための
指示加速度Ａｐを算出する（ステップＳ８）。
（４）式で算出されたＴ秒後の自車位置Ｘａｔ、Ｔ秒後
の自車速度Ｖａｔ、Ｔ秒後の前走車位置ＸｂおよびＴ秒
後の前走車速度Ｖｂｔに基づいて、スロットルＣＢＷ１
５を制御して、自車（追従車）１３０の速度を上げるべ
きか、それともブースト圧制御ブレーキ１６を制御し
て、自車１３０の速度を下げるべきかを決定するための
指示加速度Ａｐを算出する（ステップＳ８）。
【００３７】図３は、指示加速度Ａｐを算出するための
サブルーチンの詳細なフローチャートを示している。そ
こで先ず、Ｔ秒後の前走車１１０と自車１３０との間の
予測位置差Ｄｐ（Ｄｐ＝Ｘｂｔ−Ｘａｔ）、すなわち、
計算上の車間距離を求める（ステップＳ８ａ）。
サブルーチンの詳細なフローチャートを示している。そ
こで先ず、Ｔ秒後の前走車１１０と自車１３０との間の
予測位置差Ｄｐ（Ｄｐ＝Ｘｂｔ−Ｘａｔ）、すなわち、
計算上の車間距離を求める（ステップＳ８ａ）。
【００３８】次に、この予測位置差（予測車間距離とも
いう）Ｄｐと目標車間距離Ｌとの差Ｌｐ（Ｌｐ＝Ｄｐ−
Ｌ）を求める（ステップＳ８ｂ）。
いう）Ｄｐと目標車間距離Ｌとの差Ｌｐ（Ｌｐ＝Ｄｐ−
Ｌ）を求める（ステップＳ８ｂ）。
【００３９】この差Ｌｐに位置ゲイン定数Ｋｐをかけ
て、Ｌｐ・Ｋｐを求める（ステップＳ８ｃ）。
て、Ｌｐ・Ｋｐを求める（ステップＳ８ｃ）。
【００４０】同様に、Ｔ秒後の予測前走車１１０と自車
１３０との間の予測速度差Ｄｖ（Ｄｖ＝Ｖｂｔ−Ｖａ
ｔ）を求める（ステップＳＳ８ｄ）。
１３０との間の予測速度差Ｄｖ（Ｄｖ＝Ｖｂｔ−Ｖａ
ｔ）を求める（ステップＳＳ８ｄ）。
【００４１】求めたＴ秒後の速度差Ｄｖに速度ゲイン定
数Ｋｖをかけて、Ｄｖ・Ｋｖを求める（ステップＳ８
ｅ）。
数Ｋｖをかけて、Ｄｖ・Ｋｖを求める（ステップＳ８
ｅ）。
【００４２】ステップＳ８ｃとステップＳ８ｅの結果を
合成して、指示加速度Ａｐを求める（ステップＳ８
ｆ）。指示加速度Ａｐは、次の（５）式で求めることが
できる。
合成して、指示加速度Ａｐを求める（ステップＳ８
ｆ）。指示加速度Ａｐは、次の（５）式で求めることが
できる。
【００４３】 Ａｐ＝Ｌｐ・Ｋｐ＋Ｄｖ・Ｋｖ … （５） 次に、図２に示したメインルーチンにもどり、求めた指
示加速度Ａｐがゼロ値（Ａｐ＝０）であるかどうかを判
定する（ステップＳ９）。
示加速度Ａｐがゼロ値（Ａｐ＝０）であるかどうかを判
定する（ステップＳ９）。
【００４４】Ａｐ＝０である場合には、現在のスロット
ル開度とブレーキ圧で走行を続けてよいので、何も処理
をしないでステップＳ１に戻る。
ル開度とブレーキ圧で走行を続けてよいので、何も処理
をしないでステップＳ１に戻る。
【００４５】Ａｐ≠０である場合には、その指示加速度
Ａｐをスロットル開度量に変換して前回のスロットル開
度量に加算する積分処理を行い（ステップＳ１０）、そ
の積分結果の値によりスロットルＣＢＷ１５を制御して
車速を上げたり下げたりする処理を行う。
Ａｐをスロットル開度量に変換して前回のスロットル開
度量に加算する積分処理を行い（ステップＳ１０）、そ
の積分結果の値によりスロットルＣＢＷ１５を制御して
車速を上げたり下げたりする処理を行う。
【００４６】一方、指示加速度Ａｐは、ブレーキ制御処
理にも並列的に入力される。その指示加速度Ａｐをブレ
ーキ圧に変換して前回のブレーキ圧に加算する積分処理
を行い（ステップＳ１２）、その積分結果の値によりブ
ースト圧制御ブレーキ１６を制御してブレーキをかけた
り、ブレーキをリリースしたりする（ステップＳ１
３）。
理にも並列的に入力される。その指示加速度Ａｐをブレ
ーキ圧に変換して前回のブレーキ圧に加算する積分処理
を行い（ステップＳ１２）、その積分結果の値によりブ
ースト圧制御ブレーキ１６を制御してブレーキをかけた
り、ブレーキをリリースしたりする（ステップＳ１
３）。
【００４７】なお、スロットルＣＢＷ１５の制御および
ブースト圧制御のため、通常は、制御パルスのデューテ
ィが計算される。
ブースト圧制御のため、通常は、制御パルスのデューテ
ィが計算される。
【００４８】また、いずれの制御においても、積分処理
（積分手段）を利用して制御しているのは、データの欠
落等による指示加速度Ａｐの急変を予め回避するためで
ある。換言すれば、速度変化を緩やかにして滑らかに前
走車１１０の追従制御を行うためである。
（積分手段）を利用して制御しているのは、データの欠
落等による指示加速度Ａｐの急変を予め回避するためで
ある。換言すれば、速度変化を緩やかにして滑らかに前
走車１１０の追従制御を行うためである。
【００４９】なお、ステップＳ１０、Ｓ１１の処理とス
テップＳ１２、Ｓ１３の処理は、処理速度向上のために
並列処理で行うと好適である。
テップＳ１２、Ｓ１３の処理は、処理速度向上のために
並列処理で行うと好適である。
【００５０】上述の車速制御処理を行うことにより、追
従車１３０は、前走車１１０に対して、ほぼ目標車間距
離（通常、一定の車間距離）Ｌを保持して円滑に走行す
ることができる。
従車１３０は、前走車１１０に対して、ほぼ目標車間距
離（通常、一定の車間距離）Ｌを保持して円滑に走行す
ることができる。
【００５１】この場合、追従車１３０の速度は、車輪パ
ルスセンサ８により得られる位置情報を基に計算しても
よく、また、追従車１３０の加速度は、前後加速度セン
サ９を使用して得ることも可能であり、随時確認するこ
とも可能である。さらに、目標車間距離Ｌは、レーザレ
ーダ１０を利用して随時確認することもできる。
ルスセンサ８により得られる位置情報を基に計算しても
よく、また、追従車１３０の加速度は、前後加速度セン
サ９を使用して得ることも可能であり、随時確認するこ
とも可能である。さらに、目標車間距離Ｌは、レーザレ
ーダ１０を利用して随時確認することもできる。
【００５２】なお、制御計画モジュール２の制御によ
り、デフォルト条件に応じて、または搭乗者の指示に応
じて、自車１３０の速度、前走車１１０の速度、自車１
３０と前走車１１０の速度差、実際の車間距離、目標車
間距離、実際の車間距離と目標車間距離との差等の中、
必要なものを音声出力装置１７を介してスピーカから出
力することが可能であり、さらに、表示装置１８の地図
上に自車１３０と前走車１１０の位置を表示することも
できる。
り、デフォルト条件に応じて、または搭乗者の指示に応
じて、自車１３０の速度、前走車１１０の速度、自車１
３０と前走車１１０の速度差、実際の車間距離、目標車
間距離、実際の車間距離と目標車間距離との差等の中、
必要なものを音声出力装置１７を介してスピーカから出
力することが可能であり、さらに、表示装置１８の地図
上に自車１３０と前走車１１０の位置を表示することも
できる。
【００５３】以上の説明が、Ａ．追従車１３０の車速制
御処理の説明であり、次に、Ｂ．追従車１３０のステア
リング（操舵）制御処理について、図４に示すフローチ
ャートおよび図５に示す動作説明図に基づいて説明す
る。
御処理の説明であり、次に、Ｂ．追従車１３０のステア
リング（操舵）制御処理について、図４に示すフローチ
ャートおよび図５に示す動作説明図に基づいて説明す
る。
【００５４】図５において、符号Ｘａは追従車１３０の
上述した現在位置座標（以下、座標は、発明の理解を容
易にするため、地点ともいう。）、符号Ｘｂは上述した
前走車１１０の現在位置座標、符号Ｘｂ-1はその単位時
間前（前回ＧＰＳ測定時）の前走車１１０の位置座標、
符号Ｘｂ-nは、ｎ回前（ＧＰＳ測定回数）に測定した前
走車１１０の位置座標、符号Ｘｃは前走車１１０の位置
座標列Ｘｂ-nを補間処理して得られる前走車１１０の前
記走行軌跡データ（走行軌跡列または前走車走行ルート
ともいう。）、符号Ｘｄは現在位置座標Ｘａから走行軌
跡Ｘｃに向けた垂線をおろした地点、符号Ｘｄｔは垂線
地点Ｘｄから現在の自車速度ＶａでＴ秒走行したときの
予測位置、符号ＲｎはＴ秒後の走行位置Ｘｄｔにおける
走行軌跡Ｘｃの曲率半径である。以下に説明するよう
に、各種装置から得られた、または計算されたこれらの
値が制御計画モジュール２から横方向制御モジュール３
に供給される。
上述した現在位置座標（以下、座標は、発明の理解を容
易にするため、地点ともいう。）、符号Ｘｂは上述した
前走車１１０の現在位置座標、符号Ｘｂ-1はその単位時
間前（前回ＧＰＳ測定時）の前走車１１０の位置座標、
符号Ｘｂ-nは、ｎ回前（ＧＰＳ測定回数）に測定した前
走車１１０の位置座標、符号Ｘｃは前走車１１０の位置
座標列Ｘｂ-nを補間処理して得られる前走車１１０の前
記走行軌跡データ（走行軌跡列または前走車走行ルート
ともいう。）、符号Ｘｄは現在位置座標Ｘａから走行軌
跡Ｘｃに向けた垂線をおろした地点、符号Ｘｄｔは垂線
地点Ｘｄから現在の自車速度ＶａでＴ秒走行したときの
予測位置、符号ＲｎはＴ秒後の走行位置Ｘｄｔにおける
走行軌跡Ｘｃの曲率半径である。以下に説明するよう
に、各種装置から得られた、または計算されたこれらの
値が制御計画モジュール２から横方向制御モジュール３
に供給される。
【００５５】そこで、まず、横方向（操舵）制御モジュ
ール３は、前走車１１０の走行軌跡Ｘｃを制御計画モジ
ュール２から受け取り記憶する（ステップＳ２１）。
ール３は、前走車１１０の走行軌跡Ｘｃを制御計画モジ
ュール２から受け取り記憶する（ステップＳ２１）。
【００５６】次に、制御計画モジュール２から現在位置
座標Ｘａを受け取り、記憶している走行軌跡Ｘｃに対し
て垂線をおろし、前走車１１０の走行ルートＸｃからの
横変位誤差εｙを計算する（ステップＳ２２）。
座標Ｘａを受け取り、記憶している走行軌跡Ｘｃに対し
て垂線をおろし、前走車１１０の走行ルートＸｃからの
横変位誤差εｙを計算する（ステップＳ２２）。
【００５７】次に、自車１３０の進行方向Ｑと垂線をお
ろした地点（位置）Ｘｄでの前走車走行ルートＸｃの接
線方向との角度差を求めて角度誤差εθを計算する（ス
テップＳ２３）。なお、自車１３０の進行方向は、例え
ば、ヨーレートセンサ５の出力信号であるヨーレート
（ヨー角の時間変化値）の時間積分処理により計算する
ことができる。
ろした地点（位置）Ｘｄでの前走車走行ルートＸｃの接
線方向との角度差を求めて角度誤差εθを計算する（ス
テップＳ２３）。なお、自車１３０の進行方向は、例え
ば、ヨーレートセンサ５の出力信号であるヨーレート
（ヨー角の時間変化値）の時間積分処理により計算する
ことができる。
【００５８】また、自走位置の現在位置座標と前回自走
位置座標とを結んだ方向としても求めることができる。
位置座標とを結んだ方向としても求めることができる。
【００５９】次に、現在の走行位置ＸａよりＴ秒後に通
過すべき地点Ｘｄｔにおける走行ルートＸｃの曲率１／
Ｒｎ（Ｒｎは曲率半径）を求める（ステップＳ２４）。
この場合、曲率１／Ｒｎは、現在位置Ｘａから垂線をお
ろした地点Ｘｄから追従車１３０が現在の車速ＶａでＴ
秒走行したときの位置Ｘｄｔ（Ｘｄｔ＝Ｘｄ＋Ｖａ×
Ｔ）を求め、求めた位置Ｘｄｔの前後の走行軌跡データ
Ｘｃから曲率１／Ｒｎを求めることができる。
過すべき地点Ｘｄｔにおける走行ルートＸｃの曲率１／
Ｒｎ（Ｒｎは曲率半径）を求める（ステップＳ２４）。
この場合、曲率１／Ｒｎは、現在位置Ｘａから垂線をお
ろした地点Ｘｄから追従車１３０が現在の車速ＶａでＴ
秒走行したときの位置Ｘｄｔ（Ｘｄｔ＝Ｘｄ＋Ｖａ×
Ｔ）を求め、求めた位置Ｘｄｔの前後の走行軌跡データ
Ｘｃから曲率１／Ｒｎを求めることができる。
【００６０】次に、（５）式により（指示）ステアリン
グ角（操舵角）δを求める（ステップＳ２５）。
グ角（操舵角）δを求める（ステップＳ２５）。
【００６１】 δ＝Ｆ1 （Ｖａ，１／Ｒｎ）×εｙ＋Ｆ2 （Ｖａ，１／Ｒｎ）×εθ …（５） （５）式において、フィードバック関数（フィードバッ
ク係数）Ｆ1 、Ｆ2 は、現在の車速Ｖａと曲率１／Ｒｎ
によって変化する関数であり、種々の例を実験により求
め、ルックアップテーブルまたは関数式として横方向制
御モジュール３に格納しておく。
ク係数）Ｆ1 、Ｆ2 は、現在の車速Ｖａと曲率１／Ｒｎ
によって変化する関数であり、種々の例を実験により求
め、ルックアップテーブルまたは関数式として横方向制
御モジュール３に格納しておく。
【００６２】たとえば、ステアリング角δの関数式の例
として、次の（６）式が実験的に得られている。
として、次の（６）式が実験的に得られている。
【００６３】 δ＝ ｛（Ｋ1 ／Ｖａ）×（１＋Ｋ2 ／Ｒｎ）｝εｙ ＋｛（Ｋ3 ／Ｖａ）×（１＋Ｋ4 ／Ｒｎ）｝εθ …（６） ただし、定数Ｋ1 〜Ｋ4 は、個々の車両の仕様・特性に
よって定められており、例えば、実験的に求めることが
できる。また、実験に基づくシミュレーションにより求
めることも可能である。
よって定められており、例えば、実験的に求めることが
できる。また、実験に基づくシミュレーションにより求
めることも可能である。
【００６４】この指示ステアリング角δに基づきＥＰＳ
１４の駆動信号を作成し、制御を行う（ステップＳ２
６）。
１４の駆動信号を作成し、制御を行う（ステップＳ２
６）。
【００６５】このように上述の実施の形態によれば、前
走車１１０は、自車（前走車）１１０の位置データをＧ
ＰＳモジュール１１２により得、これを時々刻々送信機
１１８により送信アンテナ１１９で追従車１３０に電波
により送信する。追従車１３０は、この位置データを基
に、前走車１１０のＧＰＳモジュール１１２での衛星電
波受信時刻をアドレスとする走行軌跡データＸｃを作成
し、この走行軌跡データＸｃと、追従車１３０の自車情
報（現時点での自車の進行方向Ｑ、自車位置Ｘａ、自車
速度Ｖａ）とに基づいて、設定すべき自車の速度と操舵
角を制御する。このようにきわめて簡易な構成により、
追従車１３０は、前走車１１０の走行軌跡に沿って、例
えば、一定車間距離で追従して走行することができる。
走車１１０は、自車（前走車）１１０の位置データをＧ
ＰＳモジュール１１２により得、これを時々刻々送信機
１１８により送信アンテナ１１９で追従車１３０に電波
により送信する。追従車１３０は、この位置データを基
に、前走車１１０のＧＰＳモジュール１１２での衛星電
波受信時刻をアドレスとする走行軌跡データＸｃを作成
し、この走行軌跡データＸｃと、追従車１３０の自車情
報（現時点での自車の進行方向Ｑ、自車位置Ｘａ、自車
速度Ｖａ）とに基づいて、設定すべき自車の速度と操舵
角を制御する。このようにきわめて簡易な構成により、
追従車１３０は、前走車１１０の走行軌跡に沿って、例
えば、一定車間距離で追従して走行することができる。
【００６６】この実施の形態では、前走車１１０を捕捉
するためのビデオカメラが不要となり、したがって、き
わめて高速処理が必要とされるビデオデータの処理系が
不要となる。また、前走車１１０および追従車１３０の
現在位置を検出するためのインフラストラクチャーとし
ての磁気マーカが敷設された道路も不要となる。
するためのビデオカメラが不要となり、したがって、き
わめて高速処理が必要とされるビデオデータの処理系が
不要となる。また、前走車１１０および追従車１３０の
現在位置を検出するためのインフラストラクチャーとし
ての磁気マーカが敷設された道路も不要となる。
【００６７】なお、この発明は上述の実施の形態に限ら
ず、この発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採
り得ることはもちろんである。
ず、この発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採
り得ることはもちろんである。
【００６８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、受信機により受信した前走車の走行軌跡データに基
づいて自車、すなわち追従車の自動追従走行が可能とな
るので、きわめて簡単な構成でかつローコストに自動追
従車を製作することができるという効果が達成される。
ば、受信機により受信した前走車の走行軌跡データに基
づいて自車、すなわち追従車の自動追従走行が可能とな
るので、きわめて簡単な構成でかつローコストに自動追
従車を製作することができるという効果が達成される。
【００６９】この場合、前走車が自動運転車ではなく、
人間が運転する従来の自動車であっても、この発明を適
用することができる。
人間が運転する従来の自動車であっても、この発明を適
用することができる。
【００７０】さらに、この発明では、ビデオカメラやイ
ンフラストラクチャーとしての磁気マーカが敷設された
道路は不要であり、自動追従システムの構成がきわめて
簡易となる。
ンフラストラクチャーとしての磁気マーカが敷設された
道路は不要であり、自動追従システムの構成がきわめて
簡易となる。
【図１】この発明の一実施の形態の構成を示すブロック
図である。
図である。
【図２】図１例の車速制御処理の説明に供されるメイン
ルーチンのフローチャートである。
ルーチンのフローチャートである。
【図３】図２のフローチャート中、指示加速度算出処理
に係るサブルーチンのフローチャートである。
に係るサブルーチンのフローチャートである。
【図４】図１例の操舵制御処理の説明に供されるフロー
チャートである。
チャートである。
【図５】図１例の操舵制御処理の説明に供される線図で
ある。
ある。
１…通信モジュール ２…制御計画モジ
ュール ３…横方向制御モジュール ４…車速制御モジ
ュール ６、１１２…ＧＰＳモジュール １００…自動追従
システム １１０…前走車 １１８…送信機 １３０…追従車 Ａ…走行方向 Ｘａ…追従車現在位置 Ｘｂ…前走車現在
位置 Ｘｃ…前走車走行軌跡 Ｘｄ…垂線をおろ
した位置 Ｘｄｔ…Ｔ秒後位置
ュール ３…横方向制御モジュール ４…車速制御モジ
ュール ６、１１２…ＧＰＳモジュール １００…自動追従
システム １１０…前走車 １１８…送信機 １３０…追従車 Ａ…走行方向 Ｘａ…追従車現在位置 Ｘｂ…前走車現在
位置 Ｘｃ…前走車走行軌跡 Ｘｄ…垂線をおろ
した位置 Ｘｄｔ…Ｔ秒後位置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ６２Ｄ 101:00 103:00 137:00
Claims (4)
- 【請求項１】前走車の走行軌跡データを前記前走車から
受信する受信機と、 受信された走行軌跡データに基づいて自車の車速および
ステアリング角の計画を作成する制御計画作成手段と、 作成された計画により自車の車速およびステアリング角
を制御するアクチュエータとを有することを特徴とする
自動追従車。 - 【請求項２】２次元位置算出手段により自車の２次元位
置データを算出し、算出した２次元位置データを送信機
により後方追従車に送信する前走車と、 送信された２次元位置データを受信機により受信し、受
信した２次元位置データに基づき、この２次元位置デー
タが示す２次元位置に、自車の位置を進めるように自動
運転制御する追従車とを備えることを特徴とする自動追
従システム。 - 【請求項３】前走車とこれに追従して走行する追従車と
を備え、 前記前走車には、自車の２次元位置を算出する２次元位
置算出手段と送信機が搭載され、 前記追従車には、自車の２次元位置を算出する２次元位
置算出手段と受信機と追従走行制御手段とが搭載され、 前記前走車は、自車の前記２次元位置算出手段により算
出した自車の２次元位置データを前記送信機により前記
追従車に送信し、 前記追従車は、前記追従走行制御手段が、前記２次元位
置算出手段により算出された自車の２次元位置データ
と、前記前走車から送信され前記受信機により受信した
前走車２次元位置データとに基づき、一定の車間距離を
保持しながら、前記前走車から受信した２次元位置デー
タが示す２次元位置に、自車の位置を進めるように自動
運転制御することを特徴とする自動追従システム。 - 【請求項４】請求項２または３記載の自動追従システム
において、 前記２次元位置算出手段は、ＧＰＳ受信機を含む手段で
あることを特徴とする自動追従システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25912496A JP3913295B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 自動追従システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25912496A JP3913295B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 自動追従システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10100738A true JPH10100738A (ja) | 1998-04-21 |
| JP3913295B2 JP3913295B2 (ja) | 2007-05-09 |
Family
ID=17329659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25912496A Expired - Fee Related JP3913295B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 自動追従システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3913295B2 (ja) |
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-
1996
- 1996-09-30 JP JP25912496A patent/JP3913295B2/ja not_active Expired - Fee Related
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