JP2003507263A - 自動車の駐車を支援する方法および装置 - Google Patents
自動車の駐車を支援する方法および装置Info
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- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
Abstract
Description
整原動機と、自動車位置、走行状態および変化する周囲条件を検出するセンサと
を備えている。ここではドライバの命令に基づき、駐車過程の制御された支援を
、操舵調整器により、かつ所定の自動車データおよびセンサの信号に依拠して行
う。本発明はまたこの方法を実施するために設けられた装置にも関する。
部に取り付けられた電子式に制御される操舵調整器により横方向ダイナミックが
改善される。ここでこれは操舵輪センサによって検出したドライバの操舵要求を
出発点として、走行ダイナミックパラメタを考慮し、ドライバの操舵要求に相応
する操舵角を変更することによって行われる。すなわち自動車は、走行ダイナミ
ックの状況において安定化されるのである。このシステムは操舵調整原動機を有
しており、この操舵角調整原動機により、ドライバによって設定された操舵角に
補正角が加算されるのである。
ており、ここでこれは駐車過程の純粋に制御部によって動作する。ここでは、駐
車軌道(Einpark-Trajektorie)の経過を変化させるフィードバック信号は考慮
されず、その代わりに固定の軌道があらかじめ設定される。
公知である。しかしここではドライバは、操舵の介入を行う権限をなお有する。
このためにヨー角度と操舵角とを検出するセンサが使用される。ここで不十分で
あるのは、これによって実現されるシステムの効率が、操舵の介入の際のドライ
バによる比較的長いむだ時間によって損なわれてしまうことである。
が自動的に駐車余地に操舵を行い、これに対してドライバ自身はアクセルペダル
およびブレーキペダルによる介入により速度を制御できるようにすることである
。
解決される。
することを特徴とする。すなわちここでは、 A 支援された駐車を初期化する、ドライバの命令入力を検出し、初期化信号
を形成し、 B 目下の自動車位置および走行状態を、自動車データと、少なくとも1つの
ヨー角度信号と、道のり信号とから検出し、 C 自動車に取り付けられたセンサによって形成された信号から周囲条件を検
出し、 D 1つまたは複数の目標軌道を設定し、ここでこれは自動車位置、走行状態
、周囲条件および自動車データに依存する、駐車すべき自動車の目標進路曲線を
示すものであり、 E ステップBおよびCでそれぞれ検出した信号に依存してその都度の実際軌
道を検出し、 F ステップDで設定した目標軌道と、ステップEで検出した実際軌道とを比
較し、 G ステップFで得られた比較結果から、操舵調整原動機に対するその都度の
調整量を計算するのである。
利には各車輪に設けられた1つずつの車輪速度センサによって検出する。同様に
このステップで検出されるヨー角度信号は、適切なセンサによって検出されるか
、または適切な信号から、例えば、回転速度センサの回転速度からおよび/また
は車輪速度から再構成することができる。
かしながら、レーダセンサまたは光学式センサ、例えばカメラを使用することも
可能である。ステップCで検出される周囲条件は、駐車余地の形状または大きさ
を示すことができる。
ロソイド弧および/または1つまたは複数の円弧から構成される。クロソイドと
は、その曲率半径が、関係式R=a*a/s(R:曲率半径;s 弧長;a:パ
ラメタ)にしたがってつねに小さくなる平面曲線のことである。
大きくなり過ぎるのを回避するために、ステップEで計算された調整量をフィル
タリングし、ここでこのフィルタリングによって調整量のエッジにおける急峻な
経過が平滑化される。
ット、センサ信号と自動車データとから実際軌道を計算する手段、その都度計算
した実際軌道と所定の目標軌道とを比較する手段、およびこの比較結果から操舵
調整原動機に対する調整量を計算する手段を有しており、ここで上記の制御/調
整ユニットは、自動車位置、走行状態および変化する周囲条件に依存してせんさ
により形成された信号ならびに自動車データならびに自動車データを受け取る。
るか、またはフィルタ手段を介して操舵調整原動機に接続することでき、これに
よって、計算した調整量を上記のようにフィルタリングすることができる。
の走行ダイナミック操舵システムに使用される操舵調整原動機で十分である。そ
れはこの操舵調整原動機は、精確かつ極めて細かな自動の操舵介入を可能にする
からである、 − 使用したセンサにより、走行した進路曲線の精確な計算が可能になり、ひ
いては駐車過程の精確な制御が常時の補正と適合化とによって可能になる、 − その都度の目標軌道の選択およびクロソイド弧と円弧とからなるその組み
合わせにより、軌道の簡単な記述と、実際軌道と目標軌道との比較結果の高速な
計算とが駐車過程中に可能になる、 − 制御/調整ユニットによって行われる制御により、精確な操縦および目標
軌道からの一時的な逸脱が可能になり、これによって走行快適性が向上する、 − フィルタリングによって走行快適性が向上する。それはこのフィルタリン
グによって操舵輪の急峻な運動が平滑化され得るからである。
時に本発明の装置による実施を説明する。
るための幾何学的根拠を線図で示しており、 図3は、曲率c(s)が道のりsに伴って線形に変化する曲線であるクロソイド
を線図で示しており、 図4は、クロソイド弧を決定するために使用されるパラメタを自動車の平面図
で説明しており、 図5は、ハンドルを最大限の旋回した走行が必要な場合に対して軌道と操舵角
とを線図で説明しており、 図6は、ハンドルを最大限に旋回した走行が不要な場合に対して軌道と操舵角
とを線図で説明しており、 図7は、説明したアルゴリズムによって達成された駐車軌道を示している。
れた装置(以下駐車アシスタントと略記する)の、以下に示した実施例では、例
えばつぎのセンサが使用される: − 周囲条件を検出する超音波センサ、 − 車輪速度信号を自動車の停止状態までにわたって供給するアクティブな車
輪速度センサ、 − 操舵角センサ、 − ヨー速度についての信号を検出可能な回転速度センサ、 − (選択的には)横方向加速度センサ。
ることが可能である。それは、本発明の方法が、相応するセンサにから供給され
るセンサ信号がなくても完全に動作し得るからであり、またはこれらのセンサ信
号は別のセンサ信号から再構成できるからである。本発明の方法を実施するため
にどのセンサを実際に使用できるかは、専門家がその専門知識に基づいて個別の
ケースにおいて決定することができる。例えば、回転速度センサを省略して回転
速度信号を別のセンサ信号から構成することも考えられる。
車データが供給される。例えばブロック1は記憶装置であり、この記憶装置に自
動車データが記憶されている。択一的には自動車データを含む制御/調整装置が
考えられる。ブロック2はセンサブロックであり、これは上記のセンサを含んで
いる。機能ブロック3によって目標軌道が以下にさらに説明するように計算され
、このためにこの機能ブロックは自動車データをブロック1から、またセンサ信
号をブロック2から受け取る。
ロック1から、またセンサ信号2をブロック2から入力信号として受け取る。殊
にヨー角度を再構成する回転速度センサが重要である。択一的はこのヨー角度を
、相応するヨー角度センサによって測定することも可能である。
器8で比較される。この比較結果と、ブロック1および2の信号とから機能ブロ
ック5により調整量が計算される。目標軌道と実際軌道との比較により、操舵角
の精確な制御が、ブロック5で計算した調整量を用いて可能である。この制御が
可能であるのは、操舵の介入が制御/調整ユニットによって行われるからである
。機能ブロック5で計算した調整量は、機能ブロック6でフィルタリングされる
。このフィルタリングによって調整量のエッジの平滑化が行われ、ひいてはハン
ドルの急峻な運動と、操舵加速度とが大きくなり過ぎないようにされる。さらに
機能ブロック6には自動車データもブロック1から供給され、この自動車データ
はそこでフィルタリングされるか、または調整量のフィルリングに組み入れられ
る。
位が互いにまたは自動車データと比較される。機能ブロック7は、調整素子であ
り、これは操舵調整原動機として構成されている。これらのセンサおよび操舵調
整原動機は、自動車の走行ダイナミック操舵システムの一部とすることができる
。自動車のおける本発明の装置に対する付加的なコストは、最小限に抑えること
ができる。
、例えばいずれにせよ自動車に設けられている自動車計算機によって実施するこ
とが可能である。
の幾何学的根拠を説明する。
で示されている。図2に示されているのは、道のりsの変化に伴い、角度θが曲
率半径Rに依存してどのように振る舞うかである。曲率c(s)は、式1.1によ
って与えられる: c(s) = dθ/ds 式1.1 角度θは、道のりsからつぎの式に基づいて計算される:
は、その曲率c(s)が道のりsに伴って線形に変化する曲線のことである。この
曲線は、コルニュ螺旋(図3参照)とも称される c(s) = k・s+c0 式1.6 この曲率(式1.6参照)を公式1.5に代入することによってつぎが得られ
、
級数展開を適用する。
れ替えることができる。この条件は、この実施例(式1.10)において満たさ
れている。
はこの方法を適用して駐車の軌道を計算する。
ルゴリズムによって計算される。
である。長手方向における軌道は、駐車余地に適合していることを前提にする。
直感的には駐車の軌道はつぎのフェーズを含む: 1. まっすぐ後退する、 2. 引き続き(場合によってはよりゆっくり)走行し、ハンドルを右にハンド
ルの最大限度まで旋回する、 3. さらに後退する、 4. ハンドルを左にハンドルの最大限度まで旋回する、 5. さらに後退する、 6. ハンドルを元に戻してまっすぐにする、 7. 自動車を停止する。
ド軌道であることを前提にする。
る。
によって決定され、このパラメタは操舵角の限界および走行および操舵速度に基
づく。
に計算される。この長さが軌道に与える影響を、図6および7に基づいて説明す
る。殊に図6は、フェーズ4が存在しない場合に自動車の軌道を示している。
,E,F,G,Rによって示されている。
1/c(s)と、操舵角δ(s)とが概略的に示されている。クロソイドはつぎのよ
うになる c(s) = k・s+c0 式1.2.1 アッカーマン角(Ackermannwinkel)は、 δ(s) = arctan[L・c(s)] 式1.2.2 c = tan [δ/L] 式1.2.3 このことからつぎが得られる: k・smax ≦ tan [δv max/L] 式1.2
.4 これにより、 smax = 1/k・tan[δv max/L] 式1.2
.5 操舵角はつぎのようになる: δ = L・c/(1+[L・c]2) = L・k・v/(1+[L・c]2) ≦ k・L・vmax ≦ δM ma x 式1.2.6 ここからクロソイドを決定するパラメタが得られる: k = δM max/(L・Vmax) 式1.2
.7 ここでは操舵角速度の限界δ≦δM max,操舵角の限界δ≦δV maxおよ
び走行速度の限界v≦vmaxが設けられている。ここで説明したアルゴリズム
による駐車過程の結果は図7に示されており、ここでこれはx−y座標系におい
て例示的な駐車の軌道と、基礎になる目標操舵角とを示している。
自動車ではこの道のりは、アクティブな車輪速度センサによって、または簡単な
形態では道のりセンサによって測定される。車輪速度センサは、車輪速度を速度
ゼロまで精確に検出することができる。
きる。しかしながらこの操舵の介入は方向転換には影響しない。駐車の際に進路
に障害物がある場合には、ドライバはブレーキをかけ、駐車過程を中断すべきで
ある。ハンドル角度は、利用する操舵システムによりセンサで検出されるため、
ドライバによるハンドルでの介入は、操舵調整原動機により駐車の際に補正され
る。この手段によって可能になるのは、それにもかかわらずドライバが、駐車過
程を自身で操縦し、そのために気分がよいという感覚を持てることである。
てダイナミックな走行操縦では、この計算は状況によっては時間的に問題になる
ことがある。これに対して駐車の際には通例、困難は生じない。それは走行速度
および走行操縦のダイナミックは限界内にとどまるからである。
を行うことができ、ひいては自動車の方位付けは、予想される振る舞いに相応す
る。この制御により、走行した軌道と、計算した軌道との偏差に結び付き得る誤
差、例えば操舵装置の故障または種々異なる摩擦などを補正することができる。
(フェーズ1,3および5)フェーズと、操舵角が変化するフェーズとの間の跳
躍は、殊に急峻であるため、この調整量は図1に示した機能ブロック6でフィル
タリングされ、この機能ブロックでこの調整量の急峻な跳躍が平滑化される。こ
の際にこの調整量をフィルタリングして、操舵加速度が制限されるようにするこ
とができる。目標軌道は変わらないままであるため、この目標軌道からの偏差が
発生することがある。すなわち目標軌道からの一時的な偏差は許容され、これに
よって一様な走行操舵が可能になり、またこれによって走行快適性も向上する。
目標軌道と実際軌道との偏差は、駐車過程の経過と共に、制御/調整ユニットに
より本発明の方法が用いられて補正される。
幾何学的根拠を示す線図である。
図である。
である。
する線図である。
明する線図である。
Claims (15)
- 【請求項1】 自動車の駐車を支援する方法であって、 該自動車は、操舵調整原動機と、自動車位置、走行状態および変化する周囲条
件を検出するセンサとを備えており、 ドライバの命令に基づき、駐車過程の制御された支援を、操舵調整器により、
かつ所定の自動車データおよび前記センサの信号に依拠して行う形式の、自動車
の駐車を支援する方法において、 A 支援された駐車を初期化する、ドライバの命令入力を検出し、初期化信号
を形成し、 B 目下の自動車位置および走行状態を、自動車データと、少なくとも1つの
ヨー角度信号と、道のり信号とから検出し、 C 自動車に取り付けられたセンサによって形成された信号から周囲条件を検
出し、 D 1つまたは複数の目標軌道を設定し、ここで該目標軌道は、自動車位置、
走行状態、周囲条件および自動車データに依存する、駐車すべき自動車の目標進
路曲線を設定するものであり、 E ステップBおよびCでそれぞれ検出した信号に依存してその都度の実際軌
道を検出し、 F ステップDで設定した目標軌道と、ステップEで検出した実際軌道とを比
較し、 G ステップFで得られた比較結果から、操舵調整原動機に対するその都度の
調整量を計算することを特徴とする、 自動車の駐車を支援する方法。 - 【請求項2】 前記の操舵調整原動機およびセンサの少なくとも一部は、自
動車の走行ダイナミック操舵システムの一部である、 請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 前記のステップBで検出される道のり信号を、各車輪に設け
られた1つずつの車輪速度センサによって検出する、 請求項1または2に記載の方法。 - 【請求項4】 前記のステップBで検出されるヨー角度信号を適切なセンサ
によって測定する、 請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項5】 前記のステップBで検出するヨー角度信号を、ステップBお
よびCにて別に測定した1つまたは複数の信号から、例えば回転速度信号から、
または道のり信号から再構成する、 請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項6】 前記周囲条件をステップCにて超音波センサにより検出する
、 請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項7】 前記のステップCにて検出する周囲条件は、駐車余地の形状
および/または大きさを示す、 請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項8】 前記のステップDにて設定される1つまたはそれぞれの目標
軌道を、1つまたは複数のクロソイド弧および/または1つまたは複数の円弧か
ら構成する、 請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項9】 前記のステップEにて計算した調整量をフィルタリングして
、操舵加速度および操舵時の急峻な運動が大きくなり過ぎることを回避する、 請求項1から8までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項10】 ドライバによる操舵の介入を許容するが、駐車過程には影
響させない、 請求項1から9までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項11】 駐車速度は、ドライバによるアクセルペダルおよびブレー
キペダルの介入によって影響を受け、かつ操舵角は前記操舵調整原動機の調整運
動によってのみ変更される、 請求項1から10までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項12】 自動車の駐車を支援する方法を実施する装置において、 前記装置は、制御/調整ユニット、センサ信号と自動車データとから実際軌道
を計算する手段、その都度計算した実際軌道と所定の目標軌道とを比較する手段
、および当該比較結果から操舵調整原動機に対する調整量を計算する手段を有し
ており、ここで前記制御/調整ユニットは、自動車位置、走行状態および変化す
る周囲条件に依存してセンサにより形成された信号ならびに自動車データを受け
取ることを特徴とする、 請求項1から11までにいずれか1項に記載の方法を実施する、自動車の駐車
を支援する方法を実施する装置。 - 【請求項13】 前記制御/調整ユニットは、各センサによって形成された
信号ならびに自動車データを、当該自動車の別の制御/調整ユニットから受け取
る、 請求項12に記載の装置。 - 【請求項14】 前記の別の制御/調整ユニットは、当該自動車の走行ダイ
ナミック操舵システムとして構成されている、 請求項13に記載の装置。 - 【請求項15】 フィルタ手段が、前記制御/調整ユニットに機能的に接続
されて設けられており、これにより該制御/調整ユニットによって計算された調
整量がフィルタリングされて、操舵加速度および操舵時の急峻な運動が大きくな
り過ぎないようにされている、 請求項12から14までのいずれか1項に記載の装置。
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PCT/DE2000/002818 WO2001014941A1 (de) | 1999-08-24 | 2000-08-18 | Verfahren und vorrichtung zur unterstützung des einparkens eines kraftfahrzeugs |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2003507263A true JP2003507263A (ja) | 2003-02-25 |
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ID=7919367
Family Applications (1)
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Country Status (4)
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EP (1) | EP1218808A1 (ja) |
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