JP2020006917A - 操舵制御装置、操舵制御方法、及び操舵制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両を駐車幅方向の所定位置に容易に駐車させる。【解決手段】本発明の操舵制御装置は、外界認識部によって取得された駐車位置に関する情報を取得し、取得した前記駐車位置に関する情報に基づき、駐車幅方向の設定された位置に車両の後部を移動させるための指令を前記車両の後輪の操舵角を制御する後輪操舵装置へ出力する。これにより、運転者が操舵輪を操作するタイミングや角度が適切でない場合や、前輪の操舵角に制限がある場合であっても、駐車幅方向の所定位置に車両を駐車させることが容易になる。【選択図】図５

Description

本発明は、車両を駐車させるときに後輪の操舵角を制御する、操舵制御装置、操舵制御方法、及び操舵制御システムに関する。

特許文献１の操舵制御装置は、４輪車両が駐車枠に平行ではないときは前輪及び後輪の操舵方向が異なる方向である逆相となるように制御し、４輪車両が駐車枠に平行であるときは前輪及び後輪の操舵方向が同じ方向である同相となるように制御する。
そして、上記の操舵制御装置では、４輪車両が駐車枠に平行ではないときは、逆相とすることで４輪車両の方向を変更し易くなり、また、４輪車両が駐車枠に平行であるときは、同相とすることで４輪車両の方向を維持しつつ平行に移動させて、４輪車両と駐車枠との左右の隙間を調整することが容易となる。

特開２０１１−２２５０１９号公報

ところで、４輪車両が駐車枠に平行であるか否かによって４輪操舵を逆相と同相とに切り換える操舵制御では、駐車時の操作性が向上するものの、車両を駐車幅方向の所定位置に駐車させるように支援するものではないため、車両を駐車幅方向の所定位置に容易に駐車させることができない場合があった。

本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両を駐車幅方向の所定位置に容易に駐車させることができる、操舵制御装置、操舵制御方法、及び操舵制御システムを提供することにある。

本発明によれば、その１つの態様において、駐車位置に関する情報に基づき、駐車幅方向の設定された位置に車両の後部を移動させるための指令を後輪の操舵角を制御する後輪操舵装置へ出力する。

本発明によれば、車両を駐車幅方向の所定位置に容易に駐車させることができる。

車両の操舵制御システムの構成を示す図である。 車両の操舵制御システムの機能ブロック図である。 前進駐車時における動作を示す平面図である。 後退駐車時における動作を示す平面図である。 後輪操舵制御の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る操舵制御装置、操舵制御方法、及び操舵制御システムの実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る操舵制御システムの概略構成図である。
図１の車両１は、左右一対の前輪２，２、左右一対の後輪３，３を備えた４輪車両である。

操舵輪（ステアリングホイール）４は、運転者や図示を省略した自動操舵装置によって操作され、前輪操舵装置５は、操舵輪４の入力によって前輪２，２の操舵角を操作する。
また、後輪操舵装置６は、後述する操舵制御装置７からの指令に応じて後輪３，３の操舵角を操作する。

更に、第１外界認識センサ８及び第２外界認識センサ９は、ステレオカメラなどの外界検出デバイスを用いて車両１の駐車位置や障害物などを認識するための外界認識部である。
ここで、第１外界認識センサ８は、車両１の前方の駐車位置及び障害物に関する情報を取得するために車両１の前方に設置した前方認識センサであり、第２外界認識センサ９は、車両１の後方の駐車位置及び障害物に関する情報を取得するために車両１の後方に設置した後方認識センサである。

操舵制御装置７（操舵制御部）は、後輪３，３の操舵角を制御することによって車両１の駐車を支援する機能を備えている。
車両１の駐車時に、運転者が操舵輪４を操作するタイミングや角度が適切でない場合や、機械的要因や環境的要因によって前輪２，２の操舵角に制限がある場合、手動または自動駐車制御による前輪操舵だけでは、複数回の前後方向の移動（切り返し）を実施しないと、車両１を駐車幅方向の所定位置（例えば、駐車幅方向の中央）に駐車できない場合がある。

そこで、操舵制御装置７は、操舵輪４の角度や外界認識センサ８，９によって認識した駐車位置に関する情報などに基づいて、車両１が駐車幅方向の所定位置に駐車されない可能性を検知し、後輪操舵によって車両１の進行方向を修正することによって駐車幅方向の所定位置への車両１の駐車を容易にする。
なお、駐車幅方向とは、駐車スペースの車幅方向（左右方向）である。

図２は、後輪操舵装置６に後輪３，３の操舵に関する指令を出力する操舵制御装置７の機能ブロック図である。
なお、操舵制御装置７は、ＭＰＵ（Microprocessor Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを有するマイクロコンピュータを備えた電子制御装置である。

操舵制御装置７は、情報処理部７Ａ、目標軌道生成部７Ｂ、及びアクチュエータ制御部７Ｃとしての機能をソフトウェアとして備える。
情報処理部７Ａは、外界認識センサ８，９からの外界認識情報の他、車両１の運転状態に関する情報、運転者１０の操作に関する情報を入力する。

ここで、車両１の運転状態に関する情報とは、車両１の走行速度（車速）の情報、車両１の前後方向の加速度及び左右方向の加速度の情報などであり、運転者１０の操作に関する情報とは、運転者１０によるアクセルベダル１１の操作情報、運転者１０によるブレーキペダル１２の操作情報、運転者１０による操舵輪４の操作情報などである。
また、情報処理部７Ａは、車両１の諸元情報を記憶するメモリを有している。

情報処理部７Ａは、車両１の運転状態に関する情報、運転者１０の操作に関する情報、外界認識情報（駐車位置に関する情報）、更に、車両１の諸元情報に基づき、車両１の現在位置からの移動経路を予想する。
そして、情報処理部７Ａは、予想した移動経路（以下、予想移動経路と称する。）に基づき、駐車スペース内の駐車幅方向の所定位置に車両１を駐車させるための後輪操舵制御（後輪操舵による駐車支援）の要否を判断する。

目標軌道生成部７Ｂは、情報処理部７Ａが生成した予想移動経路に基づき、予想移動経路を修正して駐車幅方向の所定位置に車両１を駐車させるための修正移動経路（目標軌道）を生成する。
そして、アクチュエータ制御部７Ｃは、目標軌道生成部７Ｂが生成した修正移動経路を実現するための時系列の後輪操舵角指令値（後輪操舵軌道）を求め、求めた後輪操舵角指令値（後輪操舵軌道）を後輪操舵装置６に逐次出力する。
後輪操舵装置６は、アクチュエータ制御部７Ｃからの後輪操舵角指令値（舵角指令）に基づき操舵アクチュエータ（例えば、電動モータ）を制御して、後輪３，３の操舵角を後輪操舵角指令値に調整する。

なお、外界認識センサ８，９は、単眼カメラの画像処理によって駐車位置や障害物の認識情報を取得することができ、また、ステレオカメラやレーザレーダ等の形状認識装置である外界認識デバイスで駐車位置や障害物の認識情報を取得することもできる。
また、運転者１０は、外界認識センサ８，９で取得した駐車位置や障害物の認識情報を処理して自動で駐車操作（アクセル操作、ブレーキ操作、前輪操舵）を行う自動駐車装置（電子制御装置）であってもよい。

図３（Ａ）−図３（Ｃ）は、車両１が前進駐車を行う際に、操舵制御装置７による後輪３，３の操舵角の制御によって、車両１を駐車スペースの駐車幅方向の所定位置（例えば、中央）に駐車させる方法を説明するための模式図である。
図３（Ａ）は、車両１の前方の駐車位置（駐車スペース）を認識する方法を示す。
ここで、操舵制御装置７（情報処理部７Ａ）は、車両１の前方に設置した第１外界認識センサ８によって駐車スペースを区画する白線ラインなどの駐車枠２１，２２を認識し、駐車枠２１，２２で挟まれる駐車位置と車両１との相対的な位置関係を求める。

駐車枠２１，２２で挟まれる区画が車両１台分の駐車スペースであり、駐車枠２１，２２の並び方向が駐車幅方向（車幅方向）になる。
なお、駐車位置は、駐車枠（白線ライン）で挟まれる区画に限定されず、他の車両、壁、縁石などで区画されるスペースであってもよい。

図３（Ｂ）は、車両１の予想移動経路の生成方法を示す。
なお、予想移動経路とは、車両１の現在位置から駐車位置までの車両１の移動経路の予想データである。
操舵制御装置７（情報処理部７Ａ）は、駐車枠２１，２２、つまり、駐車位置の認識情報、アクセルベダル１１の操作情報、ブレーキペダル１２の操作情報、操舵輪４の操作情報、車速の情報、前後／左右加速度の情報、車両諸元の情報などに基づき、車両１の現在位置から駐車位置までの車両１の予想移動経路ＦＲを生成する。

次いで、操舵制御装置７は、予想移動経路ＦＲに基づいて車両１の予想駐車姿勢ＰＡを求め、更に、予想駐車姿勢ＰＡにおける駐車幅方向の一端（駐車枠２２）から車両１の後端部中央までの距離ＦＤを求める。
つまり、距離ＦＤは、車両１が駐車位置まで移動したときの駐車幅方向における車両１の後部の予想位置を表す。

図３（Ｃ）は、後輪操舵によって、車両１の後部が駐車幅方向の所定位置（中央）になるように駐車位置に駐車させる方法を示す。
操舵制御装置７（目標軌道生成部７Ｂ）は、予想駐車姿勢ＰＡに基づく距離ＦＤが、駐車幅方向の一端から駐車スペースの中央まで距離ＦＤth（駐車スペースの幅の半分）よりも所定以上に長いか又は所定以上に短い場合に、後輪操舵による移動経路の修正が必要であると判断する。つまり、操舵制御装置７は、距離ＦＤが目標距離である距離ＦＤthに略一致する場合は、車両１の後部が駐車幅方向の中央に位置すると予想し、後輪操舵による移動経路の修正は不要と判断する。

一方、操舵制御装置７は、距離ＦＤと距離ＦＤthとの偏差が大きいほど車両１の後部が駐車幅方向の中央から左右に大きくずれると予想し、後輪操舵による移動経路の修正が必要であると判断する。
そして、操舵制御装置７は、距離ＦＤと距離ＦＤthとの偏差の絶対値が設定値未満になる、換言すれば、車両１の後部が駐車位置の略中央（設定位置）に位置するようになる、修正移動経路ＣＲを生成する。

操舵制御装置７は、修正移動経路ＣＲの生成において、車両１の後部が駐車位置の略中央（設定位置）に位置するようになる移動経路を決めるための制御点を車両１の現在位置から駐車位置までの間に複数定め、これらの制御点を例えばＢ−スプライン曲線補間で補間して補間点を求め、補間点を適宜サンプリングして修正移動経路ＣＲ（目標移動経路）とする。
そして、操舵制御装置７（アクチュエータ制御部７Ｃ）は、車両１が修正移動経路ＣＲをトレースして駐車位置に向けて前進するように、予想移動経路ＦＲと修正移動経路ＣＲとの横偏差などに基づいて後輪３，３の操舵角（後輪舵角）の目標値を時系列に設定し、この目標値を後輪操舵指令として後輪操舵装置６に逐次出力する。

図４（Ａ）−図４（Ｃ）は、車両１が後退駐車を行う際に、操舵制御装置７による後輪３，３の操舵角の制御によって、車両１を駐車スペースの駐車幅方向の所定位置（例えば、中央）に駐車させる方法を説明するための模式図である。
操舵制御装置７は、後退駐車においても、前進駐車と同様に、車両１を駐車スペースの駐車幅方向の所定位置（中央）に駐車させるための後輪操舵制御を実施する。

まず、操舵制御装置７（情報処理部７Ａ）は、車両１の後方に設置した第２外界認識センサ９によって駐車スペースを区画する白線ラインなどの駐車枠２１，２２を認識し、駐車枠２１，２２で挟まれる駐車位置と車両１との相対的な位置関係を求める（図４（Ａ）参照）。
次いで、操舵制御装置７（情報処理部７Ａ）は、駐車位置の認識情報、運転者１０の操作情報、車両１の運転状態の情報、車両１の諸元情報などに基づき、予想移動経路ＦＲを生成し、更に、予想移動経路ＦＲに基づく予想駐車姿勢ＰＡから、駐車幅方向の一端（駐車枠２２）から車両１の後端部中央までの距離ＦＤを求める（図４（Ｂ）参照）。

また、操舵制御装置７（目標軌道生成部７Ｂ）は、距離ＦＤと距離ＦＤthとの偏差の絶対値が設定値未満になる修正移動経路ＣＲを生成する（図４（Ｃ）参照）。
そして、操舵制御装置７（アクチュエータ制御部７Ｃ）は、車両１が修正移動経路ＣＲをトレースして駐車位置に向けて前進するように、後輪３，３の操舵角（後輪舵角）の目標値を時系列に設定し、この目標値を後輪操舵指令として後輪操舵装置６に逐次出力する。

以上のように、操舵制御装置７は、車両１の後部が駐車位置の駐車幅方向中央からずれた状態で車両１が駐車されると予想すると、後輪操舵制御によって車両１の移動経路を修正して、車両１の後部が駐車位置の駐車幅方向中央に位置する状態で駐車するように支援する。
したがって、前輪操舵のタイミングや角度が適切でない場合や、前輪２，２の操舵角に制限がある場合であっても、駐車位置の駐車幅方向中央に車両１を駐車させることが容易になる。
また、車両１は、外界認識センサ８，９を前方及び後方にそれぞれ備えるので、操舵制御装置７は、前進駐車及び後退駐車の双方で、駐車支援のための後輪操舵制御を実施することができる。

なお、外界認識センサ８，９（外界認識部）は、駐車位置の認識処理を駐車動作の開始時に１回だけ行うことができ、また、駐車位置の認識処理を駐車動作中、つまり、駐車位置に向けた車両１の移動中に逐次行うことで、駐車位置の認識情報を修正することができる。
また、外界認識センサ８，９が、車両１の移動経路の他に、他の車両、人、物などの障害物を認識したときに、操舵制御装置７（目標軌道生成部７Ｂ）は、係る障害物を避けるように修正移動経路ＣＲを生成することができる。

また、操舵制御装置７（情報処理部７Ａ，目標軌道生成部７Ｂ）は、予想移動経路ＦＲ，修正移動経路ＣＲの生成を、駐車動作の開始時に１回だけ行うことができ、また、予想移動経路ＦＲ，修正移動経路ＣＲの生成を、駐車動作中に逐次行うことで、後輪操舵制御における目標軌道を逐次修正することができる。
また、操舵制御装置７（情報処理部７Ａ）は、駐車位置の駐車幅方向一端から車両１の後部中央までの距離ＦＤを、駐車姿勢のずれを示すデータとして求めるが、駐車幅方向中央から車両１の後部中央までの距離、駐車幅方向一端から車両１の側端までの距離などを、駐車姿勢のずれを示すデータとして求めることができる。

また、駐車位置が他の車両や壁で区画される場合、他の車両の側端や壁を、駐車姿勢のずれを示す距離の測定基準とすることができる。
また、車両１の駐車幅方向での位置目標は中央に限定されず、中央から駐車幅方向（左右方向）にずれた位置であってもよいし、駐車幅方向の位置目標を運転者が設定範囲内で任意に変更できるように構成することもできる。

図５のフローチャートは、操舵制御装置７による駐車支援のための後輪操舵制御の手順を示す。
操舵制御装置７は、まず、ステップＳ１０１で、車両１（自車両）の駐車が開始される状態であるか否かを判断する。

操舵制御装置７は、外界認識センサ８，９による駐車場所の認識、運転者による駐車指令（駐車支援開始指令、駐車位置の選択指示）、ＧＰＳ（Global Positioning System）による車両１の位置測定と地図データとの組み合わせによる駐車場の認識などに基づき、駐車開始（駐車支援のための後輪操舵制御の起動）を判断することができる。
操舵制御装置７は、駐車開始を判断すると、ステップＳ１０２に進み、車両１の周囲にある駐車枠の位置や障害物の位置などの情報を、外界認識センサ８，９から取得する。

次いで、操舵制御装置７は、ステップＳ１０３で、運転者の操作情報や車両１の運転状態（挙動）に関する情報などを取得する。
運転者の操作情報とは、アクセルベダル１１の操作情報、ブレーキペダル１２の操作情報、操舵輪４の操作情報などである。また、車両１の運転状態に関する情報とは、速度や前後／左右の加速度などの情報である。

次に、操舵制御装置７は、ステップＳ１０４で、取得した各種情報に基づき駐車位置までの車両１の移動経路を予想し、現在位置から駐車位置までの軌跡である予想移動経路ＦＲを生成する。
更に、操舵制御装置７は、ステップＳ１０５で、予想移動経路ＦＲに基づき、車両１の予想駐車姿勢ＰＡを求め、更に、予想駐車姿勢ＰＡにおける車両１の後部中央から駐車幅方向の一端（駐車枠２２）までの距離ＦＤを求める。

次いで、操舵制御装置７は、ステップＳ１０６で、車両１の後部の位置目標を、距離ＦＤの目標値として取得する。距離ＦＤの目標値は、例えば、駐車幅方向の中央に相当する距離であり、また、運転者が任意に設定した距離とすることができる。
そして、操舵制御装置７は、ステップＳ１０７で、距離ＦＤとステップＳ１０６で求めた目標値に基づく判定値（閾値）である距離ＦＤthとを比較することで、車両１の後部が駐車幅方向の略中央に駐車されるか否かを予想する。

ここで、距離ＦＤが距離ＦＤthに近似していて、後輪操舵制御による支援無しに、車両１の後部が駐車幅方向の略中央に駐車されると予想できる場合、操舵制御装置７は、現状では後輪３，３を転舵させる駐車支援は不要と判断し、駐車支援のための後輪操舵制御を行うステップＳ１０８−ステップＳ１１０を迂回してステップＳ１１０に進む。
つまり、後輪操舵制御による支援無しに、車両１の後部が駐車幅方向の略中央に駐車されると予想できるとき、操舵制御装置７は、駐車支援のための後輪操舵制御を停止し、後輪３，３を転舵しない。

一方、距離ＦＤが距離ＦＤthから所定以上に乖離していて、後輪操舵制御による支援が無いと、車両１の後部が駐車幅方向の中央からずれた位置に駐車されると予想できる場合、操舵制御装置７は、ステップＳ１０８−ステップＳ１１０に進んで、駐車幅方向の中央に車両１の後部が位置する状態で駐車するように後輪操舵によって移動軌跡を修正する駐車支援を実施する。
後輪操舵による駐車支援において、操舵制御装置７は、ステップＳ１０８で、駐車位置での車両１の後部が駐車幅方向の略中央（設定位置）に位置するようになる修正移動経路ＣＲを生成する。

次いで、操舵制御装置７は、ステップＳ１０９で、車両１を修正移動経路ＣＲに沿って移動させるための後輪３，３の目標操舵角の時系列データ（後輪操舵軌跡）を算出する。
そして、操舵制御装置７は、次のステップＳ１１０で、ステップＳ１０８で求めた後輪３，３の目標操舵角を、舵角指令として後輪操舵装置６に出力する。
後輪操舵装置６は、操舵制御装置７から取得した目標舵角に基づき、後輪３，３の操舵アクチュエータを制御して、後輪３，３の操舵角を目標舵角に調整する後輪操舵を実施する。

次いで、操舵制御装置７は、ステップＳ１１１に進み、車両１の駐車が終了したか否かを判断する。
ここで、操舵制御装置７は、車両１の駐車終了を、シフト位置、パーキングブレーキのオン／オフなどの運転者の操舵情報、車両の速度、加速度などの車両１の運転状態の情報、外界認識センサ８，９による認識情報、運転者による支援終了指示などに基づいて判断することができる。

車両１の駐車が終了していない場合、換言すれば、車両１が駐車途中である場合、操舵制御装置７は、ステップＳ１０２に戻り、予想移動経路ＦＲ及び修正移動経路ＣＲの生成、更に、修正移動経路ＣＲに基づく後輪操舵を繰り返す。
なお、操舵制御装置７は、ステップＳ１１１からステップＳ１０９に戻り、駐車開始時に生成した修正移動経路ＣＲに基づく後輪操舵を、駐車終了まで継続することができる。

そして、操舵制御装置７は、車両１の駐車が終了すると、駐車支援のための後輪操舵制御を中止する。
以上のように、駐車時に、車両１の移動経路が、後輪操舵によって、駐車位置での車両１の後部が駐車幅方向の所定位置に位置するような経路に修正されるから、車両１を駐車幅方向の所定位置に駐車させることが容易になる。

上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

例えば、外界認識センサ８，９がカメラである場合、車両１の運転席に設けたモニタ画面に外界認識センサ８，９が撮影した画像を表示し、更に、当該画像に予想移動経路ＦＲ，修正移動経路ＣＲを示す画像を重ねて表示することができる。
また、操舵制御装置７は、後輪操舵を実施しても、車両１を駐車幅方向の所定位置に移動させることができないと予想したときに、運転者に対し、所期の駐車支援が実施できないことを画面表示や音声などで警告することができる。
また、操舵制御装置７は、駐車途中で運転者が車両１を停止させた場合などにおいて、後輪操舵を中止することができる。

１…車両、２…前輪、３…後輪、４…操舵輪、５…前輪操舵装置、６…後輪操舵装置、７…操舵制御装置（操舵制御部）、８，９…外界認識センサ（外界認識部）

Claims (12)

1. 外界認識部によって取得された駐車位置に関する情報を取得し、
   取得した前記駐車位置に関する情報に基づき、駐車幅方向の設定された位置に車両の後部を移動させるための指令を前記車両の後輪の操舵角を制御する後輪操舵装置へ出力する、
   操舵制御装置。
2. 請求項１に記載の操舵制御装置において、
   前記車両と駐車幅の一端との距離に基づいて前記指令を求める、
   操舵制御装置。
3. 請求項２に記載の操舵制御装置において、
   前記車両の予想移動経路に基づいて前記距離を予想し、予想した前記距離に基づき生成した修正移動経路に応じて前記指令を求める、
   操舵制御装置。
4. 請求項３に記載の操舵制御装置において、
   前記予想移動経路は前記車両の位置、前記車両の運動状態、および、前記車両の諸元に基づいて求める、
   操舵制御装置。
5. 請求項４に記載の操舵制御装置において、
   前記予想移動経路は運転者の操作情報を更に含めて求める、
   操舵制御装置。
6. 請求項３に記載の操舵制御装置において、
   前記修正移動経路は前記外界認識部によって取得された障害物を避けるように求める、
   操舵制御装置。
7. 請求項３に記載の操舵制御装置において、
   前記予想移動経路及び前記修正移動経路の生成を駐車動作中に複数回行う、
   操舵制御装置。
8. 請求項１に記載の操舵制御装置において、
   前記車両の前輪の操舵によって前記車両の後部が前記駐車幅方向の設定された位置に移動する場合、前記後輪の操舵を停止する、
   操舵制御装置。
9. 操舵制御方法であって、
   外界認識部によって取得された駐車位置に関する情報を取得し、
   取得した前記駐車位置に関する情報に基づき、駐車幅方向の設定された位置に車両の後部を移動させるための指令を前記車両の後輪の操舵角を制御する後輪操舵装置へ出力する、
   操舵制御方法。
10. 請求項９に記載の操舵制御方法において、
    前記車両と駐車幅の一端との距離に基づいて前記指令を求める、
    操舵制御方法。
11. 駐車位置に関する情報を取得する外界認識部と、
    前記外界認識部によって取得された前記駐車位置に関する情報を取得し、取得した前記駐車位置に関する情報に基づき、駐車幅方向の設定された位置に車両の後部を移動させるための指令を求める操舵制御部と、
    前記操舵制御部によって求められた前記指令が入力され、前記車両の後輪の操舵角を制御する後輪操舵装置と、
    を備える操舵制御システム。
12. 請求項１１に記載の操舵制御システムにおいて、
    前記操舵制御部は、前記車両と駐車幅の一端との距離に基づいて前記指令を求める、
    操舵制御システム。