JP2004338636A - 走行支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誘導中に目標軌跡からずれた場合でも、目標位置へ至る目標軌跡を再設定する自由度を向上させた走行支援装置を提供する。
【解決手段】目標位置へ到達する走行軌跡を設定し、その走行軌跡に沿って車両を誘導する走行支援装置において、現在位置Ａから目標位置Ｇへ到達する経路を設定する際に、目標位置Ｇを現在の車両位置Ａへ近づける方向へずらした位置Ｆを暫定目標位置に設定し、この暫定目標位置Ｆを経由して目標位置Ｇへと至る経路Ｐ１を目標軌跡として設定するので、限界的な経路Ｐ０ではなく余裕のある経路Ｐ１が設定されるので、誘導中に車両が目標軌跡からずれて、経路（目標軌跡）の再設定（再設定経路Ｐ２）が必要となった場合でも、再設定できる確率が向上し、操作性も向上する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、目標位置への走行軌跡を求めて、この走行軌跡に車両が追従するよう車両走行の支援を行う車両用走行支援装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
所定の走行軌跡に車両が追従して走行するよう操舵支援や自動操舵を行う技術が知られており、この技術を採用した装置として自動走行装置や駐車支援装置（例えば、特許文献１参照。）が知られている。
【０００３】
この特許文献１の技術では、縦列駐車の支援に際して、現在の車両位置から目標駐車位置へと到達する経路（走行軌跡）を算出して、この走行軌跡に沿って車両を誘導する。そして、この走行軌跡算出に際しては、略最小旋回半径の円弧と操作舵角による旋回半径の円弧との組み合わせによって軌跡算出を行っている。これにより、現在位置から縦列駐車が可能か否かを判定するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−５２９９９号公報（段落００２２〜００３１、図６）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この技術は、最初の位置から目標位置への縦列駐車が可能か否かを判定するものであるが、移動中に軌跡からの逸脱が発生したり、目標位置を修正する必要が生じた場合、旋回方向反転後の軌跡が最小旋回半径に近い円弧を利用していることもあって、限界軌跡に近く、軌跡を修正して再設定するための余裕がない可能性があり、再度、進入をやり直す必要が出てくる。
【０００６】
そこで本発明は、誘導中に目標軌跡からずれた場合でも、目標位置へ至る目標軌跡を再設定する自由度を向上させた走行支援装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る走行支援装置は、目標位置までの目標走行軌跡を算出し、操舵支援により、該目標走行軌跡に沿って車両を誘導する走行支援装置において、目標位置から所定方向に所定距離だけ現在の車両位置に近い位置を暫定目標位置に設定し、この暫定目標位置を経由する目標走行軌跡を設定することを特徴とする。
【０００８】
目標位置へ確実に到達できるポイントを暫定目標位置に設定し、この暫定目標位置を経由する目標走行軌跡を設定することで、軌道修正に余裕のある目標走行軌跡を設定することができる。
【０００９】
この所定方向とは、目標位置における車体の前後方向であることが好ましい。このようにすると、暫定目標位置からは舵角が０（操舵中立状態）で直進することで目標位置に到達することができる。このため、暫定目標位置を経由できなくなった場合でも、目標位置へ到達することができ、軌道修正と目標軌跡の再設定が容易になる。
【００１０】
車両誘導中に目標走行軌跡から実際の走行軌跡が所定以上ずれた場合には、暫定目標位置を経由する走行軌跡を暫定目標位置を経由しない走行軌跡より優先して目標走行軌跡の再設定を行うことが好ましい。再設定の際にも暫定目標位置を経由する軌跡を優先して設定することで、さらに再設定が必要となった場合に、再設定が容易な経路を設定することができる。
【００１１】
車両誘導中に目標走行軌跡から実際の走行軌跡が所定以上ずれた場合で、目標位置までの距離が所定距離以内の場合には、暫定目標位置の経由を考慮せずに目標走行軌跡の再設定を行ってもよい。このように、目標位置までの距離が所定距離以内となった場合には、暫定目標位置の経由を考慮せずに経路設定を行うことで、経路設定の自由度が増す。また、目標位置に近づいた時点からは、活用する軌跡の範囲を拡大することで、経路設定不能となるのを抑制する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００１３】
以下、本発明に係る走行支援装置として駐車支援装置を例に説明する。図１は、本発明の実施形態である駐車支援装置１００のブロック構成図である。この駐車支援装置１００は、走行制御装置１１０と、自動操舵装置１２０を備えており、制御装置である駐車支援ＥＣＵ１により制御される。駐車支援ＥＣＵ１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成され、走行制御装置１１０の制御を行う走行制御部１０と自動操舵装置の制御を行う操舵制御部１１とを有している。この走行制御部１０と操舵制御部１１とは駐車支援ＥＣＵ１内でハード的に区分されていてもよいが、共通のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を用い、ソフト的に区分されていてもよい。
【００１４】
走行制御装置１１０は、前述した走行制御部１０と制動系、駆動系により構成される。制動系は各輪へ付与する制動力をブレーキＥＣＵ３１によって電子制御する電子制御ブレーキ（ＥＣＢ）システムであって、アクチュエータ３４により各輪に配置された油圧ブレーキのホイルシリンダ３８へ付加されるブレーキ油圧を調整することで制動力を調整する。ブレーキＥＣＵ３１には、各輪に配置されてその車輪速を検出する車輪速センサ３２と、車両の加速度を検出する加速度センサ３３、アクチュエータ３４内に配置されており、内部およびホイルシリンダ３８に付加される油圧を検出する図示していない油圧センサ群、ブレーキペダル３７とアクチュエータ３４との間に接続されているマスタシリンダ３５の油圧を検出するマスタシリンダ（Ｍ／Ｃ）油圧センサ３６の各出力信号が入力されている。
【００１５】
駆動系を構成するエンジン２２はエンジンＥＣＵ２１によって制御され、エンジンＥＣＵ２１とブレーキＥＣＵ３１は走行制御部１０と相互に情報を通信して協調制御を行う。ここで、エンジンＥＣＵ２１には、トランスミッションのシフト状態を検出するシフトセンサ１２の出力が入力されている。
【００１６】
自動操舵装置１２０は、ステアリングホイール４０とステアリングギヤ４１との間に配置されたパワーステアリング装置を兼ねる駆動モータ４２と、ステアリングの変位量を検出する変位センサ４３とを備え、操舵制御部１１は駆動モータ４２の駆動を制御するとともに、変位センサ４３の出力信号が入力されている。
【００１７】
走行制御部１０と操舵制御部２０とを備える駐車支援ＥＣＵ１には、車両後方の画像を取得するための後方カメラ１５で取得した画像信号と、駐車支援にあたって運転者の操作入力を受け付ける入力手段１６の出力信号が入力されるとともに、運転者に対して画像により情報を表示するモニタ１３と、音声により情報を提示するスピーカー１４が接続されている。
【００１８】
次に、この駐車支援装置１００の動作を具体的に説明する。以下では、図２に示されるように、道路２１０に面して設けられた車庫２２０内に、後退によって車両２００を収容する、いわゆる車庫入れを行う場合の支援動作を説明する。図３は、この支援動作の制御フローチャートであり、図４は、この制御において設定される設定走行軌跡（経路）を説明するグラフである。
【００１９】
ここで、図３に示される制御は、運転者が入力手段１６を操作して、駐車支援制御の開始を駐車支援ＥＣＵ１に指示してから、指示した目標駐車位置近傍へ到達するまで、あるいは、目標駐車位置へ１回の後退で到達することができないと判定されるまで、運転者が入力手段１６から支援動作をキャンセルしない限り駐車支援ＥＣＵ１により実行される。
【００２０】
具体的には、運転者は、駐車支援の開始位置、つまり、モニタ１３に表示されている後方カメラ１５による撮像画像中に目標位置が映り込む位置へと車両を移動させた後、入力手段１６を操作して、この駐車支援制御を開始する（図３に示される制御処理の開始）。このときの車両２００の重心を図２に示されるようＡ点で表す。そして、運転者はモニタ１３に表示されている後方カメラ１５で撮像した画像を見ながら、入力手段１６を操作することにより、画面上に表示されている駐車枠を動かして目標駐車位置へと移動させることにより目標駐車位置Ｇの設定を行う（ステップＳ２）。
【００２１】
駐車支援ＥＣＵ１は、画像認識処理によりＧ点の位置を求める（ステップＳ４）。このＧ点の位置は、例えば現在の車両位置Ａを原点とする相対座標として求めればよい。逆に、Ｇ点の位置を原点とし、Ｇ点における車両の前後方向をＺ軸、左右方向をＸ軸として、現在の車両位置Ａの座標を判定してもよい。
【００２２】
次に、駐車支援ＥＣＵ１は、目標駐車位置Ｇを前方に（図２のＺ軸の正方向）所定距離Ｌｍ移動させた点Ｆ点を求める（ステップＳ６）。このＦ点が本発明における暫定目標位置に当たる。
【００２３】
そして、Ａ点からＦ点を経由して目標駐車位置Ｇへと至る経路（走行軌跡）Ｐ１を算出する（ステップＳ８）。この走行軌跡は、図４に示されるように、走行距離に対する操舵角（旋回曲率＝旋回半径の逆数）として設定される。このとき設定される軌跡の代表例は、まず、Ａ点からＢ点まで舵角０（旋回距離句曲率０）で後退し、そこからＣ点まで操舵角の走行距離に対する変化速度を一定として操舵角を増大させて（舵を切る）、操舵角、旋回曲率が最大で旋回半径が最小旋回半径（Ｒｍｉｎ）となる状態に移行し、Ｄ点まではこの操舵角を維持し、Ｄ点からは逆に操舵角の走行距離に対する変化速度を一定として操舵角を減少させて（舵を戻す）、Ｅ点で舵角０の中立状態に移行し、Ｅ点からＦ点を経由して目標駐車位置Ｇ点までは舵角０でまっすぐ後退する軌跡を算出する。この結果、走行軌跡ＡＢ間とＥＧ間は直線となり、ＣＤ間は半径Ｒｍｉｎの円弧であり、ＢＣ間、ＤＥ間は、それぞれ一端が曲率１／Ｒｍｉｎ、他端が曲率０のクロソイド曲線となる。
【００２４】
なお、開始位置Ａ点と目標駐車位置Ｇ点が接近し、その偏向角（現在位置における車両の前後方向軸と目標駐車位置における車両の前後方向のなす角度）θが大きい場合には、直線区間や円弧区間、一方のクロソイド曲線区間が存在しない場合もありうる。
【００２５】
このように、走行距離−操舵角の対応として目標走行軌跡を設定することで、車輪速センサ３２の出力から求まる走行距離と、変位センサ４３の出力から求まる操舵角により、軌跡を移動しているか否かの検出が容易である。また、目標走行軌跡が車両の速度、加速度に依存しないため、制御が簡略化できる利点もある。
【００２６】
また、目標位置Ｇ点へと直進後退によって到達できる点であって、駐車支援制御開始時点の車両位置に接近する側に位置する暫定目標位置Ｆ点を経由する経路を目標軌跡Ｐ１として設定することで、自動操舵の遅れ等により実際の操舵量が目標値とずれて目標経路からずれたような場合であっても、以下に述べるように再設定に余裕があり、修正が容易な経路を再設定後の目標軌跡Ｐ２として設定することが可能となるため、再設定の自由度が増すとともに、目標経路からずれた場合に、経路設定が不能となり、切り返し等を行わなければならなくなる事態の発生を抑制し、操作性が向上する。
【００２７】
次に、経路が設定できたか否かを判定する（ステップＳ１０）。車両位置、車両の旋回特性等の条件から現在位置Ａ点から目標位置Ｇ点に到達する経路の設定が不能と判定した場合には、ステップＳ４０に移行し、現在位置Ａからは目標位置Ｇ点に到達できない旨をモニタ１３やスピーカー１４を用いて運転者に報知し、処理を終了する。運転者は、必要であれば、車両２００を移動させて再度駐車支援動作を作動させればよい。
【００２８】
目標経路が設定できた場合には、ステップＳ１２に移行して、実際の誘導制御へと移行する。ここで、駐車支援ＥＣＵ１の走行制御部１０は、シフトレバーが後退位置に設定されたら、エンジンＥＣＵ２１にエンジン２２をトルクアップするよう指示することが好ましい。これにより、エンジン２２は通常のアイドル時より高い回転数で回転し、駆動力の高いトルクアップ状態に移行する。このため、アクセル操作を行うことなく、ブレーキペダル３７のみで調整できる車速範囲が拡大し、車両のコントロール性が向上する。運転者がブレーキペダル３７を操作すると、そのペダル開度に応じてアクチュエータ３４を作動させることでホイルシリンダ３８に付与されるホイルシリンダ油圧（ブレーキ油圧）が調整され、各輪に付与される制動力を調整する。これにより車速を調整する。このとき、車輪速センサ３２で検出している車速が上限車速を超えないようアクチュエータ３４で各ホイルシリンダ３８に付与するブレーキ油圧を調整することで制動力を付与して上限車速のガードを行う。
【００２９】
誘導制御においては、まず、車両の現在位置の判定を行う（ステップＳ１２）。この現在位置判定は、後方カメラ１５で撮像している画像における特徴点の移動を基に判定することも可能であるし、車輪速センサ３２や加速度センサ３３の出力を基にした走行距離変化と変位センサ４３の出力を基にした舵角変化を基にして判定を行えばよい。
【００３０】
そして、この現在位置（走行距離）を基に先に設定した走行距離−操舵角の設定軌跡に基づいて実際の舵角制御を行う（ステップＳ１４）。具体的には、操舵制御部１１は、変位センサ４３の出力を監視しながら、駆動モータ４２を制御してステアリングギヤ４１を操作し、舵角が設定した舵角変位に合致するよう制御する。
【００３１】
こうして設定した経路に沿った移動が行われるので、運転者は進路上の安全確認と車速調整に専念することができる。進路上に障害物や歩行者等が存在した場合は、運転者がブレーキペダル３７を踏み込むと、それに応じた制動力がブレーキＥＣＵ３１の制御によりアクチュエータ３４を経てホイルシリンダ３８へと付与されるので安全に減速、停止することができる。
【００３２】
舵角制御後は、現在位置が目標経路上からずれていないかを判定し、ずれが大きい場合には経路修正を要すると判定する（ステップＳ１６）。この目標経路からのずれは、目標操舵量と実際の操舵量のずれを走行距離に対して積算することで求めることができる。経路修正を要する場合には、ステップＳ１８へと移行して、残りの走行軌跡の長さＬｒが所定距離Ｌｔｈ以内か否かを判定する（このＬｔｈは前述したＬｍより長く、例えば、ＤＧ間の距離に設定される。）。残りの走行軌跡の長さが所定距離Ｌｔｈを超えている場合、つまり、目標駐車位置Ｇ点までまだ距離がある場合には、まず、Ｆ点を経由してＧ点に至る経路を再度算定する（ステップＳ２０）。そして、経路が算定できたか否かを判定し（ステップＳ２２）、経路が算定できなかった場合にのみ、Ｆ点経由を考慮することなく、Ｇ点に至る経路の算出処理を行う（ステップＳ２４）。この場合は、Ｆ点を経由することなく、Ｇ点へと至る経路を算出する。Ｆ点を経由する経路が設定できた場合には、そのままステップＳ１２へと移行して、誘導処理を行う。一方、ステップＳ２４でＦ点経由を考慮せず、Ｇ点に至る経路の算出処理を行った場合には、ステップＳ１０へと戻り、経路設定の判定処理を行い、経路設定に成功した場合には、誘導処理へと戻る。
【００３３】
一方、ステップＳ１８で残りの走行軌跡の長さがＬｔｈ以内と判定された場合には、ステップＳ２４へと移行して、Ｆ点経由を考慮することなくＧ点に至る経路の算出処理を行う。この場合に再設定される経路Ｐ２は、条件によってはＦ点を経由する場合もあるし、経由しない場合もありうる。そして、同様に、ステップＳ１０へと戻り、経路設定の判定処理を行い、経路設定に成功した場合には、誘導処理へと戻る。
【００３４】
このように、本実施形態では、目標駐車位置Ｇまで距離がある段階では、経路再設定の際に、暫定目標位置であるＦ点経由を考慮した経路を優先して採用し、目標駐車位置に近づいた段階では、暫定目標位置であるＦ点経由を考慮せずに経路を再設定することで、初期の段階では、後の段階での経路の再設定・修正が容易となる暫定目標位置であるＦ点を経由する経路Ｐ１を設定している。これにより、再設定の段階で暫定目標位置であるＦ点を経由する経路の選択ができない場合であっても、本来の目標駐車位置であるＧ点への到達は可能であるため、初期段階から暫定目標位置であるＦ点への経由を考慮することなく、Ｇ点へ至る経路Ｐ０を設定していた場合に比較して、目標軌跡からずれた場合であっても経路再設定とそれによる誘導が可能となる確率が高く、確実に車両を目標位置へと誘導することができ、車両が目標駐車位置へ近づいた段階で経路設定が不可能になって切り返しを行わなければならなくなるような事態の発生が抑制されるので、駐車支援装置の操作性も向上する。
【００３５】
一方、目標経路とのずれが小さい場合には、ステップＳ２６へと移行し、目標駐車位置Ｇ点近傍に到達したか否かを判定する。目標駐車位置へ到達していない場合には、ステップＳ１２へと戻ることで、支援制御を継続する。目標駐車位置へと到達したと判定された場合には、ステップＳ２８へと移行し、モニタ１３、スピーカー１４により運転者に目標駐車位置へと到達した旨を報知して処理を終了する。
【００３６】
ここでは、車両の現在位置と目標駐車位置との差が所定距離以内となった場合に暫定目標位置への経由を考慮しない経路を設定する例を説明したが、暫定目標位置に未到達の場合には、常に暫定目標位置を経由する経路を優先して設定してもよい。また、再設定の回数が所定回数に達したら、その後は暫定目標位置への経由を考慮しない経路を選択するようにしてもよい。もちろん、初回の再設定から暫定目標位置への経由を考慮せずに経路の再設定を行ってもよい。
【００３７】
また、ここでは、暫定目標位置から目標駐車位置への移動経路は直進後退である場合を例に説明したが、この経路は直進後退に限られるものではない。例えば、所定の舵角で後退する円弧状の経路であってもよく、またクロソイド曲線その他の所定の操舵状態を考慮した経路であってもよい。ただし、この経路は、最小旋回半径を維持して移動する経路のような限界的な経路ではない必要がある。
【００３８】
ここでは、後退による駐車支援を説明したため、暫定目標位置は、目標位置より前に設定したが、前進移動を支援する場合には、暫定目標位置は目標位置より後方に位置することになる。つまり、設定されるべき経路において目標位置より現在の車両位置に近い位置になる。
【００３９】
以上の説明では、自動操舵機能を有する駐車支援装置における実施例を説明してきたが、自動的に操舵を行う技術だけでなく、運転者に対して適切な操舵量を指示する操舵ガイダンスを行う駐車支援装置でも同様に用いることができる。また、駐車支援装置に限らず、経路に応じた移動を誘導する走行支援装置、レーンキープシステム等にも適用可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、目標位置へ到達する経路を設定する際に、目標位置を現在の車両位置へ近づける方向へずらした位置を暫定目標位置に設定し、この暫定目標位置を経由して目標位置へと至る経路を目標軌跡として設定するので、限界的な経路ではなく余裕のある経路が設定されるので、誘導中に車両が目標軌跡からずれて、経路（目標軌跡）の再設定が必要となった場合でも、再設定できる確率が向上し、操作性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る走行支援装置の実施形態である駐車支援装置のブロック構成図である。
【図２】図１の装置により車庫入れの支援動作を行う際の走行軌跡を説明する図である。
【図３】図２の支援動作のフローチャートである。
【図４】図３の制御における設定走行軌跡（経路）を説明するグラフである。
【符号の説明】
１…駐車支援ＥＣＵ、１０…走行制御部、１１…操舵制御部、１２…シフトセンサ、１３…モニタ、１４…スピーカー、１５…後方カメラ、１６…入力手段、２１…エンジンＥＣＵ、２２…エンジン、３１…ブレーキＥＣＵ、３２…車輪速センサ、３３…加速度センサ、３４…アクチュエータ、３５…マスタシリンダ、３６…油圧センサ、３７…ブレーキペダル、３８…ホイルシリンダ、４０…ステアリングホイール、４１…ステアリングギヤ、４２…駆動モータ、４３…変位センサ、５…車両、６１、６２…他車、１００…駐車支援装置、１１０…走行制御装置、１２０…自動操舵装置。

Claims (4)

1. 目標位置までの目標走行軌跡を算出し、操舵支援により、該目標走行軌跡に沿って車両を誘導する走行支援装置において、
   目標位置から所定方向に所定距離だけ現在の車両位置に近い位置を暫定目標位置に設定し、この暫定目標位置を経由する目標走行軌跡を設定することを特徴とする走行支援装置。
2. 前記所定方向とは、前記目標位置における車体の前後方向である請求項１記載の走行支援装置。
3. 車両誘導中に前記目標走行軌跡から実際の走行軌跡が所定以上ずれた場合には、前記暫定目標位置を経由する走行軌跡を前記暫定目標位置を経由しない走行軌跡より優先して目標走行軌跡の再設定を行う請求項１または２に記載の走行支援装置。
4. 車両誘導中に前記目標走行軌跡から実際の走行軌跡が所定以上ずれた場合で、目標位置までの距離が所定距離以内の場合には、前記暫定目標位置の経由を考慮せずに目標走行軌跡の再設定を行う請求項１〜３のいずれかに記載の走行支援装置。

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