JP3896994B2

JP3896994B2 - Vehicle travel support device

Info

Publication number: JP3896994B2
Application number: JP2003179873A
Authority: JP
Inventors: 克彦岩▲崎▼; 清治河上; 寛暁片岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2023-06-24
Also published as: JP2005014678A

Description

自動操舵や操舵指示を用いて、車両を目標位置へと誘導する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。目標位置へ車両を的確に誘導するとともに、その目標位置における車両の方位角を目標方位角に合致させるため、３つの基本となる軌道パターンを用意し、位置、方位角、曲率の誤差を補償するために３次方程式を解き、求めた解を用いて、これらの軌道パターンを相似変換することで目標軌道を設定するものである。
【０００１】
【特許文献１】
特開平５−２９７９３５号公報（段落００５４〜００６８、図６）
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
この技術においては、現在の操舵状態にかかわらずに、同じ手法によって経路の設定を行っている。しかしながら、本発明者らの知見によれば、通常、自動車等の車両においては、走行状態によって操舵負荷が異なってくる。このため、経路を設定したときの走行条件と、実際の走行条件（例えば、車速）が異なっていた場合、操舵負荷が異なることにより、操舵遅れ等によって実際の操舵状態とに偏差が生じ、これにより、車両が目的の状態になるまでに必要な走行距離が異なることとなる。この結果、目標位置へ正確に至ることができなくなる可能性がある。
【０００３】
そこで本発明は、操舵負荷に応じて適切に車両を誘導することが可能な車両用走行支援装置を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る車両用走行支援装置は、目標位置へと至る経路を算出して、該経路に沿って自動操舵によって車両を誘導する車両用走行支援装置において、走行中に、走行中の操舵負荷状態を判定する操舵負荷判定手段と、この操舵負荷判定手段により走行中に操舵負荷が大きいと判定された場合には、操舵遅れを考慮し、再設定前の経路と比較して旋回曲率の走行距離に対する変化率が抑制された経路を再設定する経路再設定手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００５】
このように、操舵負荷が大きく、操舵遅れが発生しやすい状況下では、操舵遅れを考慮して目標経路を再設定するので、目標の操舵状態に対する実際の操舵状態の偏差の発生を抑制することができ、目標経路からのずれを抑制することができる。これにより適切に車両を誘導することができる。
【０００６】
この操舵負荷判定手段は、車速が所定値以下の場合に操舵負荷が大きいと判定すればよい。車両停止時を含む低車速状態では、高車速状態の場合に比べて転舵に必要なトルクが大きくなり、操舵負荷が増大する。この結果、操舵遅れも大きくなるので、車速が低い場合には、これを考慮して操舵状態を設定する。
【０００７】
あるいは、操舵負荷判定手段は、自動操舵装置の駆動力を基にして操舵負荷判定を行ってもよい。実際に自動操舵装置が操舵に要した駆動力を基にして操舵負荷状態を判定することにより、操舵負荷状態の判定を精度よく行うことができる。
【０００８】
【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。
【０００９】
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、自動操舵装置２０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、後述する後方カメラ３２で取得された画像を処理する画像処理部１０と、自動操舵装置の制御を行う操舵制御部１１を有している。この画像処理部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。
【００１０】
ステアリングホイール２２の動きを転舵輪２５に伝えるステアリングシャフト２１には、ステアリングシャフト２１の操舵量を検出する操舵角センサ２３と、操舵力を付与する操舵アクチュエータ２４が接続されている。ここで、操舵アクチュエータ２４は、自動操舵時に操舵力を付与するほか、運転者の操舵時にアシスト操舵力を付与するパワーステアリング装置を兼ねてもよい。操舵制御部１１は、操舵アクチュエータ２４の駆動を制御するとともに、操舵角センサ２３の出力信号が入力される。
【００１１】
また、操舵制御部１１には、操舵角センサ２３の出力のほか、各輪に配置されてその車輪速を検出する車輪速センサ４１と、車両の加速度を検出する加速度センサ４２の出力が入力されている。
【００１２】
駐車支援ＥＣＵ１の前述した画像処理部１０には、車両後部に配置されて、後方画像を取得する後方カメラ３２の出力信号である画像信号が入力されるほか、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３１と、運転者に対して画像により情報を表示するモニタ３４と、音声により情報を提示するスピーカー３３が接続されている。
【００１３】
次に、この駐車支援装置における支援動作を具体的に説明する。この支援動作においては、図２に示されるように、道路２１０の脇に沿って駐車している前車両２０１と後車両２０２の間の駐車スペース２２０に自車両２００を後退によって収容する、いわゆる縦列駐車操作の支援を行うものである。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、この制御における支援経路の設定を説明する図である。
【００１４】
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により実行され続ける。
【００１５】
具体的には、運転者は、駐車支援の開始位置へと車両を移動させ、モニタ３４に表示されている後方カメラ３２で撮像した後方画像中で目標位置を確認した後、入力手段３１を操作して、この駐車支援制御を開始する。目標位置がモニタ３４の表示画像中で確認できない場合には、確認可能な位置へと車両を移動させて支援をスタートさせる。以下、この駐車支援の開始位置における車両２００の基準点（以下の説明では、車両の後輪の車軸中心を基準点として説明する。もちろん、他の位置、例えば、車両の後端の中心や重心、片側の前端あるいは後端等を基準点にとってもよい。）をＡ点とし、この位置での車両を２００ａで表すものとする。
【００１６】
駐車支援制御２００がスタートしたら、運転者は入力手段３１により目標駐車位置を設定する（ステップＳ２）。ここで、運転者は、モニタ３４に表示されている後方カメラ３２で撮像した画像を見ながら、入力手段３１を操作することにより、画面上に表示されている駐車枠２４０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の設定を行う。この駐車枠２４０は、目標駐車位置において車両が占める領域より前後方向、左右方向とも大きめに設定されている。
【００１７】
駐車支援ＥＣＵ１の画像処理部１０は、画像認識処理により目標駐車位置における車両位置２００ｇ、具体的には、基準点Ｇの位置と、その位置における車両の方向を求める（ステップＳ４）。このＧ点の位置は、例えば現在の車両位置における基準点Ａに対する相対座標として求めればよい。以下、図２に示されるように、目標位置Ｇ点を原点とし、目標位置における車両の向きをｚ軸方向にとり、これに直交する方向をｘ軸にとった座標系により説明する。また、誘導中における現在の車両の向きとｚ軸のなす角度を偏向角θ（初期位置における偏向角をθ₀とする。）と称する。
【００１８】
次に誘導経路の算出を行う。まず、目標位置Ｇ点から図２に示される中点Ｍ（Ａ点とＧ点の距離的な中間点を意味するものではない。）までの移動経路を逆算する（ステップＳ６）。この移動経路は、走行距離ｐに対する旋回曲率γ（旋回半径Ｒの逆数）の変化として規定される。ここで、中点Ｍにおいては、舵角０の中立状態であり、その偏向角θは、固定値θ₁（例えば、３５°）に設定される。そして、目標位置Ｇ点においては、舵角中立状態でかつ偏向角θは０となる。そして、目標位置Ｇ点からＭ点へと至る経路（実際の誘導においては、中点Ｍから、目標位置Ｇ点へと至る。）の走行距離に対する旋回曲率変化は図４（ａ）に示されるグラフにより表される。この軌跡は、図４（ａ）に示されるように、Ｍ点からＮ点までは旋回曲率γの走行距離ｐに対する変化速度ｄγ／ｄｐを一定（−ωmax）に維持して、旋回曲率γを負側に増大させていき、Ｎ点で旋回曲率の負側の最大値−γmaxに到達させる。このとき、舵角も負側の最大値−δmaxとなり、旋回半径は最小値Ｒminとなる。そして、Ｎ点からＯ点まではその旋回曲率−γmaxを維持（舵角、旋回半径も維持）する。そして、Ｏ点からＧ点までは旋回曲率γの走行距離ｐに対する変化速度ｄγ／ｄｐを一定（ωmax）に維持して、旋回曲率γを増大させ（絶対値は減少させ）てＧ点で旋回曲率を０、つまり舵角中立状態へと移行する。
【００１９】
ここで、座標（ｘ，ｚ）において、距離ｐ₀からｐ₁までの偏向角変化量Δθは、以下の式１により表される。
【００２０】
【数１】

つまり、走行距離ｐに対して旋回曲率γを積分した結果が偏向角の変化量Δθとなる。すなわち、図４（ａ）に示されるハッチング部分の面積Ｓ₀がθ₁に一致するよう各点間の距離を設定すればよい。
【００２１】
一方、中点Ｍの位置座標は、設定した走行軌跡を基にして以下の式から求めることができる。
【００２２】
【数２】

θ₁を固定値とし、旋回曲率の最大変化速度ωmaxも固定した場合には、Ｍ点から目標駐車位置までの走行軌跡は常に同一となるので、予めこの走行軌跡を求めておいて、駐車支援ＥＣＵ１内のＲＯＭ等に格納しておいてもよい。この場合、本ステップではＲＯＭ内から軌跡を読み出す処理を行う。
【００２３】
次に、初期位置Ａ点から、この中点Ｍまでの走行軌跡を走行距離ｐに対する旋回曲率γの変化として求める（ステップＳ８）。図４（ｂ）は、求めたＭ点までの走行軌跡を示している。このＭ点までの走行軌跡は、Ａ点から舵角中立状態のままＢ点まで後退し、Ｂ点からＣ点まで旋回曲率γを増大させる。このとき、旋回曲率γの走行距離ｐに対する変化量を一定値ωmaxとしており、Ｃ点で旋回曲率が最大値γmaxに達するとともに、舵角δが最大舵角δmaxに、旋回半径Ｒは最小値Ｒminに達する。そして、Ｃ点からＤ点までは保舵することで、旋回曲率γ、舵角δ、旋回曲率γmaxを維持し、Ｄ点からＥ点までは、旋回曲率γの走行距離ｐに対する変化量を一定値である−ωmaxとして減少させることで、Ｅ点で舵角δおよび旋回曲率γが０の舵角中立状態へ戻る。Ｅ点からＭ点までは再び舵角中立状態のまま後退させる。ここで、図４（ｂ）にハッチングで示される面積Ｓ₁がθ₁に一致するように経路長を設定することで、Ｍ点へ至る経路を設定することができる。
【００２４】
ステップＳ１０ではこうして設定したＡ点からＭ点までの経路にＭ点からＧ点までの経路を接続することでＡ点からＧ点へ至る経路を設定する。こうして設定された走行軌跡Ｐ₀は、図２に示されるように、ＡＢ間、ＥＭ間が直線、ＣＤ間とＮＯ間が半径Ｒmin（曲率γmax）の円弧であり、ＢＣ間、ＤＥ間、ＭＮ間、ＯＧ間は、一端が曲率０、他端が曲率γmaxのクロソイド曲線となる。
【００２５】
次に、経路が設定できたか否かを判定する（ステップＳ１２）。前車両２０１と後車両２０２との間隔が短いなどの理由で、現在位置Ａ点から目標位置Ｇ点に到達する経路を設定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３４やスピーカー３３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を移動させて別の駐車位置へと移動して、再度駐車支援動作を作動させればよい。
【００２６】
ここで、駐車支援ＥＣＵ１は、シフト状態センサ４４により、シフトレバーが後退位置に設定されたことを検知したら、図示していない駆動系に対して、エンジンのトルクアップ制御を行うよう指示することが好ましい。トルクアップ制御とは、エンジンを通常のアイドル時より高い回転数で回転させることで、駆動力の高い状態（トルクアップ状態）に移行させるものである。これにより、運転者がアクセル操作を行うことなく、ブレーキペダル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を操作すると、そのペダル開度に応じて各輪に付与される制動力を調整することで車速の調整を行う。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各車輪に付与する制動力を制御することで上限車速のガードを行うことが好ましい。
【００２７】
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Ｓ１４）。この現在位置判定は、後方カメラ３２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４１や加速度センサ４２の出力を基にした走行距離変化と操舵角センサ２３の出力を基にした舵角変化から曲率変化を求めて、これにより自車位置の判定を行えばよい。
【００２８】
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Ｓ１６）。具体的には、操舵制御部１１は、操舵角センサ２３の出力を監視しながら、操舵アクチュエータ２４を制御してステアリングシャフト２１を駆動し、転舵輪２５を転動させて、設定した旋回曲率が実現されるよう制御する。舵角制御に合わせて現在の舵角制御状態をモニタ３４、スピーカー３３により運転者に報知することが好ましい。
【００２９】
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を踏み込むと、それに応じた制動力が各車輪へと付与されるので安全に減速、停止することができる。
【００３０】
舵角制御後、まず、現在の操舵負荷状態が操舵負荷の大きい状態であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。ここで、操舵負荷が大きいか否かの判定は、車輪速センサ４１で測定した車速が所定のしきい値以下で停止状態に近い状態のとき、操舵アクチュエータ２４に付与される電力が実際に得られている操舵量に比べて大きい場合に操舵負荷が大きいと判定すればよい。前者では、車輪速センサ４１と駐車支援ＥＣＵ１とが本発明における操舵負荷判定手段を構成する。後者では操舵アクチュエータ２４への供給電力（あるいは電流）を検出する手段（図示せず。）と、駐車支援ＥＣＵ１とが本発明における操舵負荷判定手段を構成する。また、本発明における経路再設定手段は、駐車支援ＥＣＵ１内にソフト的に構成されている。操舵負荷が大きいと判定した場合には、ステップＳ３０へと移行して、操舵負荷が大きい場合を考慮して経路の再計算を行う。ここで、経路の再計算は、現在が操舵中で、かつ、旋回曲率の絶対値を増大させる過程にある場合（図４におけるＢＣ間またはＭＮ間）、および、旋回曲率の絶対値を増大させる過程より所定距離手前の時点（図４におけるＡＢ間やＦＭ間の後期）において行うことが好ましい。このように操舵負荷が大きい状態では、操舵アクチュエータ２４の作動負荷が大きいため、目標とする操舵量が確保できない可能性がある。そこで、再計算時には、旋回曲率γの走行距離ｐに対する変化量ｄγ／ｄｐを低く抑える経路を設定する。例えば、現在の位置からの距離に比例して変化量ｄγ／ｄｐを増大させ、最大変化量ωmaxに到達したらその後はωmaxで維持する。
【００３１】
これにより、再計算経路の初期時点、つまり、操舵負荷が大きい状態における操舵量を抑制することができるので、操舵アクチュエータ２４が追従しやすく、制御遅れにより実際の旋回曲率が目標経路の旋回曲率からずれるのを抑制できる。この結果、車両を経路に沿って確実に誘導することができ、誘導精度が向上する。特に、安全のため、運転者が車両を停止させた後、再発進して駐車処理を継続するような場合に、有効である。経路の再設定後は、ステップＳ１４へ戻り、誘導制御を継続する。
【００３２】
操舵負荷が大きくないと判定した場合には、ステップＳ２０へと移行して、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。この目標経路からのずれは、目標位置と現在の位置のずれ、あるいは、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等により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Ｓ６へと戻ることで、経路を設定し直す。操舵負荷が小さい場合には、操舵遅れの発生は少ないから、操舵遅れを考慮せずに設定した経路により誘導を行う。
【００３３】
一方、目標経路とのずれが小さい場合には、ステップＳ２２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Ｓ１４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Ｓ２４へと移行し、モニタ３４、スピーカー３３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。
【００３４】
図５（ａ）（ｂ）は、それぞれ従来の技術と本実施形態において、操舵状態の途中で、運転者が車両を停止させた場合のその前後の旋回曲率の目標値と実際の旋回曲率変化を比較して示す図である。なお、参考に図５（ｃ）に本実施形態において、走行中に経路を再設定した場合のその前後の旋回曲率の目標値と実際の旋回曲率変化を合わせて示す。
【００３５】
図５（ａ）に示されるように、従来の技術によれば、操舵中に車両を停止させ、再度発進した場合には、発進時の操舵負荷が大きいため、操舵遅れが発生し、これにより、旋回曲率が目標値に達せず、経路のずれが生ずる。その結果、再計算を繰り返す必要が生じ、場合によっては目標位置に到達することが困難になる。これに対して、本実施形態では、図５（ｂ）に示されるように、操舵遅れを考慮して目標とする旋回曲率の変化量を抑制しているので、目標値に制御結果を合致させることができる。そのため、目標位置へと正確に誘導を行うことができる。また、走行中の場合には、図５（ｃ）に示されるように旋回曲率の変化量を大きく設定していても目標値に制御結果を合致させることが可能である。
【００３６】
ここでは、初期設定経路や操舵負荷の小さい状態では、操舵遅れを考慮せずに経路を設定することとしたが、初期設定時や経路ずれに起因する再計算においても操舵負荷を推定し、それに応じて経路を設定するようにしてもよい。この場合、非操舵状態（操舵中立状態、保舵状態）から操舵状態への移行時、特に操舵中立状態から操舵状態への移行時に操舵負荷が大きいと推定すればよい。
【００３７】
以上の説明では、後退による縦列駐車を例に説明したが、本発明は車庫入れ駐車の場合や前進での駐車支援にも適応可能である。また、駐車支援装置に限らず、経路に応じた移動を自動操舵を用いて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。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、走行状態による操舵の負荷状態に基づいて自動操舵時の操舵遅れを考慮して操舵遅れを抑制するよう経路設定を行うので、経路へ確実に追従することができ、車両の誘導精度が向上する。操舵負荷の判定は車両速度や操舵装置の駆動力を基にして判定を行えばよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】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。
【図２】図１の装置で行う縦列駐車の支援動作を説明する図である。
【図３】図２の支援動作の第１の制御形態の制御処理を示す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を説明する図である。
【図５】目標経路と実際の経路への追従状態を本実施形態と従来の技術とで比較して示す図である。
【符号の説明】
１…駐車支援ＥＣＵ、１０…画像処理部、１１…操舵制御部、２０…自動操舵装置、３１…入力手段、３２…後方カメラ、３３…スピーカー、３４…モニタ、４１…車輪速センサ、４２…加速度センサ、２４…操舵アクチュエータ、２２…ステアリングホイール、２１…ステアリングシャフト、２３…操舵角センサ、１００…駐車支援装置、２００…車両、２０１…前車両、２０２…後車両、２１０道路、２２０…駐車スペース。A technique for guiding a vehicle to a target position using automatic steering or a steering instruction is known (see, for example, Patent Document 1). In order to accurately guide the vehicle to the target position and match the azimuth angle of the vehicle at the target position with the target azimuth angle, three basic trajectory patterns are prepared to compensate for errors in position, azimuth angle, and curvature. Therefore, a target equation is set by solving a cubic equation and performing a similar transformation on these orbital patterns using the obtained solution.
[0001]
[Patent Document 1]
JP-A-5-297935 (paragraphs 0054-0068, FIG. 6)
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
In this technique, the route is set by the same method regardless of the current steering state. However, according to the knowledge of the present inventors, in a vehicle such as an automobile, the steering load usually varies depending on the traveling state. For this reason, when the driving condition when the route is set and the actual driving condition (for example, the vehicle speed) are different, the steering load is different, which causes a deviation in the actual steering state due to a steering delay or the like. As a result, the travel distance required for the vehicle to reach the target state is different. As a result, there is a possibility that the target position cannot be accurately reached.
[0003]
Then, this invention makes it a subject to provide the driving assistance device for vehicles which can guide a vehicle appropriately according to steering load.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a vehicle travel support device according to the present invention calculates a route to a target position and guides the vehicle by automatic steering along the route. In addition, when the steering load determining means for determining the steering load state during traveling and the steering load determining means determines that the steering load is large during traveling, the steering delay is taken into consideration and And a route resetting means for resetting a route in which the rate of change of the turning curvature with respect to the travel distance is suppressed.
[0005]
As described above, in a situation where the steering load is large and the steering delay is likely to occur, the target route is reset in consideration of the steering delay, so that the occurrence of deviation of the actual steering state with respect to the target steering state is suppressed. And deviation from the target route can be suppressed. Thereby, a vehicle can be guided appropriately.
[0006]
The steering load determining means may determine that the steering load is large when the vehicle speed is equal to or lower than a predetermined value. In the low vehicle speed state including when the vehicle is stopped, the torque required for the steering becomes larger than in the high vehicle speed state, and the steering load increases. As a result, the steering delay also increases, so when the vehicle speed is low, the steering state is set in consideration of this.
[0007]
Alternatively, the steering load determination means may perform the steering load determination based on the driving force of the automatic steering device. By determining the steering load state based on the driving force actually required for steering by the automatic steering device, the determination of the steering load state can be performed with high accuracy.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the description, the same reference numerals are given to the same components in the drawings as much as possible, and duplicate descriptions are omitted.
[0009]
Hereinafter, a parking assistance device will be described as an example of the driving assistance device according to the present invention. FIG. 1 is a block configuration diagram of a parking assistance apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. The parking assistance device 100 includes an automatic steering device 20 and is controlled by a parking assistance ECU 1 that is a control device. The parking assist ECU 1 includes a CPU, a ROM, a RAM, an input signal circuit, an output signal circuit, a power supply circuit, and the like, and controls an image processing unit 10 that processes an image acquired by a rear camera 32 described later, and an automatic steering device. It has the steering control part 11 which performs. The image processing unit 10 and the steering control unit 11 may be separated in hardware in the parking assist ECU 1, but may be divided in software using a common CPU, ROM, RAM, and the like.
[0010]
A steering angle sensor 23 that detects a steering amount of the steering shaft 21 and a steering actuator 24 that applies a steering force are connected to the steering shaft 21 that transmits the movement of the steering wheel 22 to the steered wheels 25. Here, the steering actuator 24 may also serve as a power steering device that applies an assist steering force during steering by the driver, in addition to applying a steering force during automatic steering. The steering control unit 11 controls driving of the steering actuator 24 and receives an output signal of the steering angle sensor 23.
[0011]
In addition to the output of the steering angle sensor 23, the steering control unit 11 is also supplied with outputs of a wheel speed sensor 41 that is disposed on each wheel and detects the wheel speed, and an acceleration sensor 42 that detects the acceleration of the vehicle. ing.
[0012]
The image processing unit 10 described above of the parking assistance ECU 1 receives an image signal that is an output signal of a rear camera 32 that is arranged at the rear of the vehicle and obtains a rear image, and also receives a driver's operation input for parking assistance. An input means 31 for accepting, a monitor 34 for displaying information to the driver by an image, and a speaker 33 for presenting information by voice are connected.
[0013]
Next, the assistance operation in this parking assistance device will be specifically described. In this support operation, as shown in FIG. 2, the host vehicle 200 is accommodated by retreating in a parking space 220 between the front vehicle 201 and the rear vehicle 202 parked along the side of the road 210. It supports parking operation. FIG. 3 is a control flowchart of this support operation, and FIG. 4 is a diagram for explaining setting of a support route in this control.
[0014]
The control shown in FIG. 3 is performed until the driver reaches the vicinity of the instructed target parking position after the driver operates the input means 16 to instruct the parking assist ECU 1 to start the parking assist control. Until it is determined that the vehicle cannot be reached by one backward movement, the parking assistance ECU 1 continues to execute unless the driver cancels the assistance operation from the input means 16.
[0015]
Specifically, the driver moves the vehicle to the parking assistance start position, confirms the target position in the rear image captured by the rear camera 32 displayed on the monitor 34, and then operates the input means 31. Then, this parking assistance control is started. If the target position cannot be confirmed in the display image of the monitor 34, the vehicle is moved to a position where the target can be confirmed, and support is started. Hereinafter, the reference point of the vehicle 200 at the parking assistance start position (in the following description, the center of the axle of the rear wheel of the vehicle will be described as a reference point. The front end or the rear end on one side may be used as a reference point.) Is point A, and the vehicle at this position is represented by 200a.
[0016]
When the parking assist control 200 is started, the driver sets a target parking position by the input means 31 (step S2). Here, the driver moves the parking frame 240 displayed on the screen by operating the input unit 31 while viewing the image captured by the rear camera 32 displayed on the monitor 34, so that the target parking position is reached. The target parking position is set by moving to. The parking frame 240 is set larger in the front-rear direction and the left-right direction than the area occupied by the vehicle at the target parking position.
[0017]
The image processing unit 10 of the parking assist ECU 1 obtains the vehicle position 200g at the target parking position, specifically, the position of the reference point G and the direction of the vehicle at the position by the image recognition process (step S4). What is necessary is just to obtain | require the position of this G point as a relative coordinate with respect to the reference point A in the present vehicle position, for example. Hereinafter, as shown in FIG. 2, a description will be given using a coordinate system in which the target position G point is the origin, the direction of the vehicle at the target position is the z-axis direction, and the direction orthogonal thereto is the x-axis. Further, an angle formed by the current vehicle direction and the z axis during guidance is referred to as a deflection angle θ (a deflection angle at an initial position is defined as θ ₀ ).
[0018]
Next, the guidance route is calculated. First, the travel path from the target position G point to the midpoint M shown in FIG. 2 (which does not mean the intermediate point between the points A and G) is calculated backward (step S6). This movement route is defined as a change in the turning curvature γ (the reciprocal of the turning radius R) with respect to the travel distance p. Here, at the midpoint M, the steering angle is in a neutral state, and the deflection angle θ is set to a fixed value θ ₁ (for example, 35 °). At the target position G, the steering angle is neutral and the deflection angle θ is zero. Then, the turning curvature change with respect to the travel distance of the route from the target position G point to the M point (in the actual guidance, from the middle point M to the target position G point) is shown in FIG. Represented by a graph. As shown in FIG. 4 (a), the trajectory maintains the change rate dγ / dp with respect to the traveling distance p of the turning curvature γ from the point M to the point N at a constant (−ωmax), and the turning curvature γ becomes constant. The value is increased to the negative side, and the maximum value −γmax on the negative side of the turning curvature is reached at point N. At this time, the steering angle is also the negative maximum value -δmax, and the turning radius is the minimum value Rmin. And from N point to O point, the turning curvature -γmax is maintained (the rudder angle and turning radius are also maintained). From point O to point G, the rate of change dγ / dp with respect to the travel distance p of the turning curvature γ is maintained constant (ωmax), the turning curvature γ is increased (the absolute value is decreased), and turning is performed at the point G. The curvature is shifted to 0, that is, the steering angle is neutral.
[0019]
Here, in the coordinates (x, z), the deflection angle change amount Δθ from the distance p ₀ to p ₁ is expressed by the following Equation 1.
[0020]
[Expression 1]

That is, the result of integrating the turning curvature γ with respect to the travel distance p is the deflection angle change amount Δθ. That may be set the distance between the points to the area S ₀ of the hatched portion is equal to theta ₁ shown in Figure 4 (a).
[0021]
On the other hand, the position coordinates of the midpoint M can be obtained from the following equation based on the set traveling locus.
[0022]
[Expression 2]

When θ ₁ is a fixed value and the maximum turning speed ωmax of the turning curvature is also fixed, the travel locus from point M to the target parking position is always the same. You may store in ROM etc. in ECU1. In this case, in this step, a process of reading the locus from the ROM is performed.
[0023]
Next, a travel locus from the initial position A to the middle point M is obtained as a change in the turning curvature γ with respect to the travel distance p (step S8). FIG. 4B shows the travel locus up to the obtained M point. The travel trajectory up to the point M moves backward from the point A to the point B with the steering angle neutral state, and increases the turning curvature γ from the point B to the point C. At this time, the amount of change of the turning curvature γ with respect to the travel distance p is a constant value ωmax, the turning curvature reaches the maximum value γmax at the point C, the steering angle δ becomes the maximum steering angle δmax, and the turning radius R has the minimum value Rmin. To reach. Then, by maintaining the steering from the point C to the point D, the turning curvature γ, the steering angle δ, and the turning curvature γmax are maintained, and from the point D to the point E, the amount of change of the turning curvature γ with respect to the travel distance p is constant. By reducing the value as -ωmax, the steering angle returns to the steering angle neutral state where the steering angle δ and the turning curvature γ are zero at point E. From point E to point M, the vehicle is moved backward again with the steering angle neutral. Here, by setting the path length so that the area S ₁ indicated by hatching in FIG. 4B matches θ ₁ , the path to the point M can be set.
[0024]
In step S10, the route from point A to point G is set by connecting the route from point M to point G to the route from point A to point M set in this way. As shown in FIG. 2, the travel locus P ₀ set in this manner is a straight line between AB and EM, and an arc with radius Rmin (curvature γmax) between CD and NO, and between BC, DE, MN Between the OG and OG, a clothoid curve with one end having a curvature of 0 and the other end having a curvature γmax.
[0025]
Next, it is determined whether or not a route has been set (step S12). If it is determined that the route from the current position A to the target position G cannot be set because the distance between the front vehicle 201 and the rear vehicle 202 is short, the process proceeds to step S40, and the current position A is Informs the driver that the target position G point cannot be reached using the monitor 34 and the speaker 33, and ends the process. If necessary, the driver may move the vehicle 200 to another parking position and activate the parking assist operation again.
[0026]
Here, if the parking assist ECU 1 detects that the shift lever is set to the reverse position by the shift state sensor 44, the parking assist ECU 1 may instruct a drive system (not shown) to perform engine torque-up control. preferable. The torque-up control is to shift the engine to a high driving force state (torque-up state) by rotating the engine at a higher rotational speed than during normal idling. As a result, the vehicle speed range that can be adjusted only with the brake pedal without the driver performing the accelerator operation is expanded, and the controllability of the vehicle is improved. When the driver operates the brake pedal, the vehicle speed is adjusted by adjusting the braking force applied to each wheel according to the pedal opening. At this time, it is preferable to guard the upper limit vehicle speed by controlling the braking force applied to each wheel so that the vehicle speed detected by the wheel speed sensor 32 does not exceed the upper limit vehicle speed.
[0027]
In the guidance control, first, the current position of the vehicle is determined (step S14). The current position can be determined based on the movement of the feature points in the image captured by the rear camera 32, or the travel distance change based on the output of the wheel speed sensor 41 or the acceleration sensor 42. What is necessary is just to obtain | require a curvature change from the steering angle change based on the output of the steering angle sensor 23, and determine the own vehicle position by this.
[0028]
Then, the actual steering angle control is performed based on the travel distance-steer angle setting locus previously set based on the current position (travel distance) (step S16). Specifically, the steering control unit 11 monitors the output of the steering angle sensor 23, controls the steering actuator 24 to drive the steering shaft 21, rolls the steered wheels 25, and sets the turning curvature. Control to be realized. It is preferable that the current steering angle control state is notified to the driver by the monitor 34 and the speaker 33 in accordance with the steering angle control.
[0029]
Since the movement along the route set in this way is performed, the driver can concentrate on safety confirmation on the route and vehicle speed adjustment. When an obstacle, a pedestrian, or the like is present on the course, when the driver steps on the brake pedal, a braking force corresponding to the step is applied to each wheel, so that the vehicle can be decelerated and stopped safely.
[0030]
After the steering angle control, first, it is determined whether or not the current steering load state is a state in which the steering load is large (step S18). Here, whether or not the steering load is large is determined by actually obtaining the electric power applied to the steering actuator 24 when the vehicle speed measured by the wheel speed sensor 41 is equal to or less than a predetermined threshold value and close to a stop state. It may be determined that the steering load is large when the steering amount is larger than the steering amount. In the former, the wheel speed sensor 41 and the parking assist ECU 1 constitute the steering load determination means in the present invention. In the latter case, the means (not shown) for detecting the power (or current) supplied to the steering actuator 24 and the parking assist ECU 1 constitute the steering load determination means in the present invention. Further, the route resetting means in the present invention is configured in software in the parking assist ECU 1. If it is determined that the steering load is large, the process proceeds to step S30, and the route is recalculated in consideration of the case where the steering load is large. Here, the recalculation of the route increases the absolute value of the turning curvature when the steering is in progress and the absolute value of the turning curvature is increasing (between BC or MN in FIG. 4). It is preferably performed at a point in time before the predetermined distance from the process (late stage between AB and FM in FIG. 4). In such a state where the steering load is large, the operation load of the steering actuator 24 is large, and thus there is a possibility that the target steering amount cannot be secured. Therefore, at the time of recalculation, a route that suppresses the amount of change dγ / dp of the turning curvature γ with respect to the travel distance p is set low. For example, the change amount dγ / dp is increased in proportion to the distance from the current position, and after reaching the maximum change amount ωmax, it is maintained at ωmax.
[0031]
As a result, the steering amount at the initial point of the recalculation route, that is, the steering load is large, can be suppressed, so that the steering actuator 24 can easily follow, and the actual turning curvature is determined from the turning curvature of the target route due to the control delay. Shifting can be suppressed. As a result, the vehicle can be reliably guided along the route, and the guidance accuracy is improved. In particular, it is effective for safety when the driver stops the vehicle and then restarts to continue the parking process. After resetting the route, the process returns to step S14 to continue the guidance control.
[0032]
If it is determined that the steering load is not large, the process proceeds to step S20, where it is determined whether the current position is not deviated from the target route, and if the deviation is large, it is determined that route correction is necessary. The deviation from the target route can be obtained by integrating the deviation between the target position and the current position or the deviation between the target steering amount and the actual steering amount with respect to the travel distance. When route correction is required, the route is reset by returning to step S6. When the steering load is small, the occurrence of the steering delay is small, and thus the guidance is performed through the set route without considering the steering delay.
[0033]
On the other hand, when the deviation from the target route is small, the process proceeds to step S22, and it is determined whether or not the vicinity of the target parking position G point has been reached. If the target parking position has not been reached, the support control is continued by returning to step S14. If it is determined that the vehicle has reached the target parking position, the process proceeds to step S24, where the driver 34 is informed of the arrival of the target parking position by the monitor 34 and the speaker 33, and the process is terminated.
[0034]
FIGS. 5A and 5B show the target value of the turning curvature before and after the driver stops the vehicle and the actual turning curvature change when the driver stops the vehicle in the middle of the steering state in the conventional technique and the present embodiment, respectively. It is a figure which compares and shows. For reference, FIG. 5C shows the target value of the turning curvature before and after the change of the actual turning curvature when the route is reset during traveling in this embodiment.
[0035]
As shown in FIG. 5 (a), according to the prior art, when the vehicle is stopped during steering and the vehicle is started again, a steering delay occurs due to a large steering load at the time of starting. In this case, the turning curvature does not reach the target value, and a path shift occurs. As a result, it is necessary to repeat the recalculation, and in some cases, it is difficult to reach the target position. On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 5B, since the amount of change in the target turning curvature is suppressed in consideration of the steering delay, the control result is matched with the target value. be able to. Therefore, it is possible to accurately guide to the target position. Further, when the vehicle is traveling, the control result can be matched with the target value even if the amount of change in the turning curvature is set large as shown in FIG.
[0036]
Here, in the initial setting route and the state where the steering load is small, the route is set without considering the steering delay, but the steering load is estimated also in the recalculation at the initial setting or due to the route deviation, A route may be set accordingly. In this case, it may be estimated that the steering load is large at the time of transition from the non-steering state (steering neutral state, steered state) to the steering state, particularly at the time of transition from the steering neutral state to the steering state.
[0037]
In the above description, parallel parking by reversal has been described as an example, but the present invention can also be applied to parking support in garage parking or forward parking. Further, the present invention is not limited to a parking assistance device, and can be applied to a traveling assistance device that guides movement according to a route using automatic steering, a lane keeping system, and the like.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the route is set so as to suppress the steering delay in consideration of the steering delay at the time of automatic steering based on the steering load state according to the traveling state. And the guidance accuracy of the vehicle is improved. The steering load may be determined based on the vehicle speed or the driving force of the steering device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block configuration diagram of a parking assistance apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating parallel parking support operation performed by the apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is a flowchart showing a control process of a first control form of the support operation of FIG. 2;
4 is a diagram for explaining a set travel locus in the control of FIG. 3; FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a state of following a target route and an actual route in comparison between the present embodiment and a conventional technique.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Parking assistance ECU, 10 ... Image processing part, 11 ... Steering control part, 20 ... Automatic steering device, 31 ... Input means, 32 ... Rear camera, 33 ... Speaker, 34 ... Monitor, 41 ... Wheel speed sensor, 42 ... Acceleration sensor, 24 ... steering actuator, 22 ... steering wheel, 21 ... steering shaft, 23 ... steering angle sensor, 100 ... parking assist device, 200 ... vehicle, 201 ... front vehicle, 202 ... rear vehicle, 210 road, 220 ... parking space.

Claims

In a vehicle travel support device that calculates a route to a target position and guides the vehicle by automatic steering along the route,
Steering load determining means for determining a steering load state during traveling during traveling;
When the steering load determining means determines that the steering load is large during traveling, a route in which the rate of change of the turning curvature with respect to the traveling distance is suppressed in comparison with the route before resetting in consideration of the steering delay. A route resetting means for resetting;
A vehicle travel support apparatus comprising:

2. The vehicle travel support apparatus according to claim 1, wherein the steering load determining means determines that the steering load is large when the vehicle speed is equal to or lower than a predetermined value.

The vehicle travel support apparatus according to claim 1, wherein the steering load determination unit performs a steering load determination based on a driving force of an automatic steering apparatus.