JP5983248B2 - 駐車支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、現在の車両位置から駐車する位置までの駐車経路を算出する駐車支援装置に関するものである。

特許文献１に開示される駐車支援装置では、現在位置における車両方向と目標位置（すなわち、目標駐車位置）における車両方向の偏差である偏向角を、車両が目標駐車位置に到達したときに０°にする駐車経路を算出する。そして、この駐車経路に沿って車両が走行するように操舵アクチュエータを介して旋回曲率（以降、単に曲率と表記する）を制御する。

一般に、このような駐車支援装置では、駐車支援時に許容される走行速度の上限は支援装置に予め設定されている。

また、操舵アクチュエータの単位時間あたりの操舵量の上限はアクチュエータの性能によって定まっている。一方、走行速度が速くなるほど、単位メートルあたりの走行に要する時間が短くなる。そのため、走行速度が速くなるほど、単位メートル進む間に実現できる操舵量は小さくなる。すなわち、走行速度が速くなるほど、走行距離あたりの曲率の変化量（以降、曲率変化率）は小さくなる。

特許文献１では、曲率変化率を、支援走行時の上限速度においても操舵アクチュエータが実現可能な値に設定して駐車経路を算出している。

特開２００5−１４７７８号公報

しかしながら、実際には、駐車経路の全ての過程を上限速度で走行するということは無く、上限速度より低速で走行する場合には、最大の曲率変化率が必要以上に抑制された駐車経路となってしまう。その結果、現在位置から目標駐車位置までの距離が短いような場合には、現在の車両位置から目標駐車位置に到達するまでに偏向角を０°にするような経路を算出することができず、駐車に、より多くの切り返しが必要となるといった問題があった。

本発明は、この事情を鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、切り返し操作が必要となる頻度を低減する駐車経路を算出する駐車支援装置を提供することにある。

その目的を達成するための本発明は、車両に搭載され、前記車両が停車して駐車のための走行を開始する駐車開始位置における車両方向と、前記車両の目標駐車位置における目標車両方向との偏差である初期偏向角を算出する初期偏向角算出手段（１、Ｓ３０）と、
操舵アクチュエータを制御することで旋回曲率を変化させながら走行する区間である曲率変化区間を有し、前記車両が前記目標駐車位置に到達したときの車両方向と前記目標車両方向との偏差である偏向角を０にする駐車経路を算出する駐車経路算出手段（１、Ｓ４０）と、
前記駐車経路算出手段が算出した前記駐車経路に沿って前記車両が走行するように支援する支援手段（1、Ｓ１３０）と、を備えた駐車支援装置であって、
前記駐車経路算出手段は、
予め設定された初期条件で前記駐車経路を算出する初期駐車経路算出手段（１、Ｓ４０）と、
前記駐車経路の前記曲率変化区間における走行速度の最大値である最大速度を、前記駐車開始位置から前記曲率変化区間の端点までの走行距離に基づいて算出する最大速度算出手段（１、Ｓ６４）と、
前記最大速度算出手段が算出した最大速度に基づいて、走行距離当りに曲率が変化する量である曲率変化率を設定する曲率変化率設定手段（１、Ｓ４６）と、を備え、
前記駐車経路算出手段は、前記曲率変化率設定手段が設定した曲率変化率を前記曲率変化区間における曲率変化率に設定して駐車経路を再計算し、前記支援手段はこの再計算された駐車経路に沿って前記車両が走行するように支援することを特徴とする。

車両が一旦停車して駐車のための走行を開始する際には車速が０から徐々に高くなるが、駐車開始位置から目標駐車位置までの距離が短い場合には、曲率変化区間では支援可能な上限速度に到達しない場合もある。

そこで、本発明では、最大速度算出手段において、曲率変化区間における最大速度を算出し、この最大速度に基づいて曲率変化率を設定する。最大速度算出手段が算出した最大速度が支援時の上限速度よりも低い場合には、曲率変化率設定手段が設定する曲率変化率は、支援時の上限速度を想定した従来の曲率変化率よりも大きくなる。

曲率変化率設定手段が設定した曲率変化率が従来技術の曲率変化率よりも大きい場合には、駐車経路算出手段が再計算する駐車経路がより曲率の大きい経路となる。このため、駐車開始位置からの一回の走行で偏向角を０度にすることができる場合が多くなり、その結果、切り返し操作が必要となる頻度を低減することができる。

駐車支援装置の概略的な構成の一例を示すブロック図である。 曲率変化率を説明するための走行距離−曲率線図である。 駐車支援装置での駐車支援の概略を説明するための模式図である。 駐車支援ＥＣＵでの駐車支援処理のフローの一例を示すフローチャートである。 駐車支援ＥＣＵでの駐車経路算出処理のフローの一例を示すフローチャートである。 駐車経路の相似拡大処理を説明するための概念図である。 駐車経路算出処理によって算出された駐車経路を説明するための概念図である。 駐車経路算出処理の想定最大速度を説明するための概念図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示す駐車支援装置１００は、駐車支援ＥＣＵ１、舵角センサ２、車輪速センサ３、測距センサ４、後方カメラ５、操舵アクチュエータ６、駆動制御ＥＣＵ７、制動制御ＥＣＵ８、表示装置９、及び音声出力装置１０を含んでいる。また、駐車支援ＥＣＵ１と舵角センサ２、車輪速センサ３、測距センサ４、後方カメラ５、操舵アクチュエータ６、駆動制御ＥＣＵ７、制動制御ＥＣＵ８、表示装置９、及び音声出力装置１０とは、例えばＣＡＮ（Ｃoｎtroller Ａrea Ｎetwork）などの通信プロトコルに準拠した車内ＬＡＮで各々接続されている。なお、駐車支援装置１００を搭載している車両を以降では自車と呼ぶ。

舵角センサ２は、自車のステアリングの操舵角を検出するセンサであり、自車が直進状態で走行するときの操舵角を中立位置（０度）とし、その中立位置からの回転角度を操舵角として逐次駐車支援ＥＣＵ１に出力する。なお、この操舵角は、中立位置から右回転する場合には正（＋）の符号を付して出力され、中立位置から左回転する場合には負（−）の符号を付して出力される。

操舵アクチュエータ６は、図示しない操舵軸あるいはラック軸に設けられて、その軸を軸回りに回転させるモータである。駐車支援ＥＣＵ１は、この操舵アクチュエータ６を制御して走行時の旋回曲率（以下、単に曲率）を制御することができる。また、車輪速センサ３は、各車輪の回転速度から自車の速度を検出するセンサである。

測距センサ４は、探査波を送信し、障害物で反射されるその探査波の反射波を受信する。本実施形態では、探査波として超音波を送信する測距センサ、すなわち、超音波センサを用いる。なお、他の測距センサの例としては、レーザレーダ、ミリ波レーダなどがある。測距センサ４は、例えば指向性の中心線が自車の車軸方向と平行になるように、自車のフロントバンパの左右側面に１つずつ配置される。

後方カメラ５は、自車の例えば後部バンパよりも上方に設置され、自車後方に所定角範囲で広がる領域を撮像するものである。後方カメラ５は、光軸が車体後方の路面を向くように設置される。例えば後方カメラ５としては、ＣＣＤカメラを用いる構成とすればよい。後方カメラ５が撮像した自車後方周辺の画像情報は、駐車支援ＥＣＵ１に供給される。

駆動制御ＥＣＵ７では、図示しないインジェクタやイグナイタの動作を制御し、図示しないエンジンへの燃料噴射量やエンジンの点火間隔を操作して、エンジンの回転数を制御する。また、制動制御ＥＣＵ８は、車両に制動力を発生させるための図示しないブレーキアクチュエータを駆動する。

表示装置９は、駐車支援ＥＣＵ１の指示に従ってテキストや画像を表示する。例えば表示装置９は、フルカラー表示が可能なものであり、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等を用いて構成することができる。また、表示装置９としては、例えば、車載ナビゲーション装置に設けられたディスプレイを利用する構成としてもよいし、車載ナビゲーション装置のディスプレイとは別に、インストゥルメントパネル等に設けたディスプレイを用いる構成としてもよい。

駐車支援ＥＣＵ１は、自車を後退させて駐車空間へ並列駐車させるための駐車支援に関する処理（以下、駐車支援処理）等の各種の処理を実行する。駐車支援ＥＣＵ１が請求項の駐車支援装置に相当する。駐車支援ＥＣＵ１は、主にマイクロコンピュータとして構成され、いずれも周知のＣＰＵ、ＲＯＭ・ＲＡＭ・ＥＥＰＲＯＭ等の記憶媒体、Ｉ／Ｏ、及びこれらを接続するバスによって構成される。駐車支援ＥＣＵ１は、舵角センサ２、車輪速センサ３、測距センサ４、後方カメラ５、駆動制御ＥＣＵ７、制動制御ＥＣＵ８から入力された各種情報に基づき、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行する。そして、制御プログラムを実行した結果、車速を減速または車両を停止させる必要があると判定した場合には、減速を要求するブレーキ制御指令を制動制御ＥＣＵ８に出力し、車両を減速または停止させる。また、駐車支援ＥＣＵ１は舵角センサ２から入力される現在の操舵角から駐車経路に沿って自車が走行できるように操舵量を算出して操舵アクチュエータ６を制御する。

さらに、駐車支援ＥＣＵ１は上記駐車経路の算出も行う。ここで、駐車経路を算出するために用いる、走行距離に対する曲率の変化量（すなわち、曲率変化率Ｑ）について説明する。曲率変化率Ｑは、操舵アクチュエータ６を制御することで実現可能な単位時間当たりの曲率の変化量の最大値をＲmax（単位：１／（ｍ・ｓｅｃ））、走行速度をＶ（単位：ｍ／ｓｅｃ）とすると、以下の（式１）で定義される。
Ｑ＝Ｒmax／Ｖ（単位：１／ｍ^２） …（式１）
なお、Ｒmaxは、操舵アクチュエータ６の単位時間あたり操舵量の上限に比例するものとして求めることができる。

すなわち、この曲率変化率Ｑは、図２に示すような横軸に走行距離、縦軸に曲率をとった、走行距離−曲率線図において、傾きの大きさに相当するものとなる。特許文献１に記載の技術では支援時の上限速度Ｖmaxで走行している場合においても実現できる曲率変化率で駐車経路を算出している。駐車支援時に許容される上限速度をＶmaxとすると、このときの曲率変化率Ｑ０はＱ０＝Ｒmax／Ｖmaxとなる。

また、速度Ｖが小さくなるほど曲率変化率Ｑは増加し、据え切り操作に近い操作となる。据え切り操作に近い操作となるほど、図示しない電動パワーステアリングへの負担（たとえばトルク・電流値・発熱量など）が増大するため、この負担が、許容される範囲に収まる曲率変化率の上限値Ｑmax＝Ｒmax／Ｖminを設定する。ここで、Ｖminは最大曲率変化率Ｑmaxを決定したときに一意に求まる速度であり、駐車支援時の下限速度と称する。もちろん、実際の走行時（たとえば停止状態から走行し始める際）には、Ｖmin以下の速度で走行しうるものであり、下限速度Ｖminは曲率変化率Ｑの範囲を設定する上で用いられる。これらＱ０とＱmaxの関係を図２に示す。この図に示すように、先行技術においてはＱ０の傾きよりも小さい傾きの範囲内で経路を計算していたことに対し、本実施の形態においては、走行速度に応じて利用可能な曲率変化率の範囲をＱmaxまで拡げることが可能となる。

以下では図４・図５を用いて、後退によって並列駐車をする支援を実施する例を説明する。なお、ここでは後退による並列駐車を例に挙げて説明するが、もちろん並列駐車に限らず、縦列駐車や斜め駐車などその他の駐車形式にも適用できるものである。また、後退による駐車に限らず、前進による駐車でも良い。

図４に示される制御は、駐車支援ＥＣＵ１が所定の開始トリガを検出したときに開始される。開始トリガとしては、例えば図示しない駐車支援開始スイッチをオンにする操作入力などが挙げられる。

まず、ステップＳ１０では、目標駐車位置設定処理を行ってステップＳ１５に進む。目標駐車位置Ｇは、たとえば、測距センサ４によって、前進時走行中に自車側方に存在する駐車車両の輪郭形状を検出することで、障害物が存在しない駐車空間を検出し、その駐車空間の中央に自車Ｋが駐車するように目標駐車位置Ｇを設定すればよい。また、後方カメラ５で撮像した画像から画像処理によって駐車空間を検出するなど、その他の公知の方法によって目標駐車位置Ｇを設定してもよい。

ステップＳ１５では、駐車開始位置設定処理を行ってＳ２０に進む。ここで駐車開始位置Ａは、自車Ｋが停車して図示しないシフトレバーが後退ポジションとなったときの、目標駐車位置Ｇに対する相対的な自車位置とする。なお、駐車開始位置Ａ、目標駐車位置Ｇ、移動中の自車位置、路面上の障害物の位置などは、路面上の座標系である地表面座標系の座標として表す構成とすればよい。この地表面座標系の原点は、目標駐車位置Ｇに駐車したときの自車の後輪車軸中心の位置とする。また、目標駐車位置Ｇにおける車両前後方向にＹ軸を設定し、このＹ軸に直交する方向にＸ軸を設定する。なお、移動中の自車位置については、舵角センサ２及び車輪速センサ３から逐次得られる操舵角と車速とをもとに移動量を逐次算出することで決定する構成とすればよい。

ステップＳ２０では、総移動量算出処理を行ってステップＳ３０に進む。総移動量算出処理では、駐車開始位置Ａと目標駐車位置Ｇの座標から、Ｘ軸方向に必要な移動量ΔＸ（ＡＧ）とＹ方向に必要な移動量ΔＹ（ＡＧ）を求める。なお、このΔＸ（ＡＧ）が請求項４に記載の初期Ｘ方向距離、ΔＹ（ＡＧ）が初期Ｙ方向距離に相当する。

ステップＳ３０では、初期偏向角算出処理を行ってステップＳ４０に進む。初期偏向角算出処理では、駐車開始位置Ａにおける自車の車両方向と、目標駐車位置Ｇでの車両方向とがなす角度である初期偏向角θtotalを求める。ここで、初期偏向角θtotalを求めるため、駐車開始位置Ａを通り、かつ、駐車開始位置Ａにおける自車の車両方向に平行な直線Ｈ１（駐車開始方向直線Ｈ１）を設定する。そして、この駐車開始方向直線Ｈ１とＹ軸との交点をＶ地点とする。ここで、Ｙ軸においてＶ地点より目標駐車位置Ｇが存在しない側へと向かう半直線上の任意の箇所に置いた点をＷ地点とすると、∠ＡＶＷが初期偏向角θtotalとなる。

ステップＳ４０では、駐車経路算出処理を行って、ステップＳ９０に進む。この駐車経路算出処理は別途、図５に示すフローチャートを用いて説明する。ただし、駐車経路算出処理の詳細を説明する前に駐車経路Ｒの概要を、図６を用いて説明する。

駐車開始位置Ａと目標駐車位置Ｇを結ぶ駐車経路Ｒは、操舵アクチュエータ６を制御することで、曲率を増加させながら走行する曲率増加区間ＢＣと、曲率を減少させながら走行する曲率減少区間ＤＥと、を少なくとも有する。ここで、説明のため、曲率増加区間ＢＣが開始する位置をＢ地点、曲率増加区間ＢＣが終了する位置をＣ地点とする。また、曲率減少区間ＤＥが始まる位置をＤ点、曲率減少区間ＤＥが終了し、すなわち、曲率が０となる位置をＥ点とする。なお、この曲率増加区間ＢＣと曲率減少区間ＤＥとを合わせたものが請求項１に記載の曲率変化区間に相当する。

曲率を所定の値に維持したまま走行する円弧区間ＣＤは、曲率増加区間ＢＣおよび曲率変化減少ＤＥで変化する偏向角の和Δθが初期偏向角θtotalに対して不足する場合に付加される。円弧区間ＤＥが存在する場合は、曲率増加区間の終了するＣ地点から曲率減少区間の開始するＤ地点までが円弧区間ＤＥである。一方、円弧区間ＤＥが存在しない場合は、Ｃ点とＤ点が一致する。

直線区間は、曲率増加区間ＢＣと、円弧区間ＣＤと、曲率減少区間ＤＥとによる、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の移動量が、総移動量に対して不足する場合に付加される。直線区間を付加する場合は、簡単のため、駐車開始位置Ａ点からＢ点の間と、Ｅ点からＧ点の間に直線区間を設けるものとする。なお、ＡＢ間に直線区間ＡＢが存在しない場合はＡ点とＢ点が一致する。同様に、ＥＧ間に直線区間ＥＧが存在しない場合はＥ点とＧ点が一致する。なお、駐車経路Ｒにおいて直線区間を除いた、Ｂ地点からＥ地点までの区間を曲線区間ＢＥと称する。

次に、駐車経路算出処理の詳細を、図５を用いて説明する。図５に示すフローチャートは、図４のステップＳ４０に移ったときに開始される。駐車経路算出処理では、駐車経路Ｒの計算回数を記録する０以上の整数ｎと、経路計算の回数を制限する上限回数Ｍ（Ｍは任意の自然数）を導入し、上限回数内において後述する収束条件を満たすまで、フローを繰り返し行う。上限回数Ｍは、たとえば駐車経路の計算結果の収束が見込まれる程度に適宜設定すればよく、本実施形態ではＭ＝３とする。また、ｎ回目の計算によって求めた想定最大速度をＶ[ｎ]、曲率変化率をＱ[ｎ]、駐車経路をＲ[ｎ]とする。これらＶ[ｎ]、Ｑ[ｎ]、Ｒ[ｎ]は、駐車支援ＥＣＵ１が備えるメモリの所定の記憶領域にそれぞれ記憶されるものとする。

ステップＳ４２では各記憶領域を初期化し、ｎ＝０としてステップＳ４４に進む。ステップＳ４４では、想定最大速度Ｖexp[０]に駐車支援時の上限速度であるＶmaxを代入する（Ｖexp[０]＝Ｖmax）。なお、この想定最大速度Ｖexp[０]＝Ｖmaxが請求項１に記載の初期条件に相当し、また、以降のＲ[０]を算出するまでが初期駐車経路算出手段に相当する。

ステップＳ４６ではＶexp[n]を用いて曲率変化率Ｑ[ｎ]を設定してステップＳ４８に進む。このときのＱ[ｎ]は、（式２）で算出される。
Ｑ[ｎ]＝Ｒmax／Ｖexp[ｎ] …（式２）
ただし、Ｖexp[n]＜Ｖminである場合は、Ｖexp[n]＝Ｖminとし、Ｑ[n]が曲率変化率の上限値Ｑmaxを超えないようにする。

ステップＳ４８では曲率変化率Ｑ[ｎ]を用いて曲率増加区間ＢＣおよび曲率減少区間ＤＥを求め、ステップＳ５０に進む。曲率増加区間ＢＣでは、曲率は曲率変化率Ｑ[ｎ]を比例定数として、Ｂ点からの走行距離Ｌに比例して増加していく。曲率が０から最大曲率Ｃmaxとなるまでに要する走行距離をＬmaxとし、Ｂ点からＬ（０≦Ｌ≦Ｌmax）進んだ任意の点をＣ点とすると、Ｂ点からＣ点まで走行する間に変化する偏向角Δθ（ＢＣ）は（式３）で算出される。

ここで、γ（ｐ）は走行距離ｐにおける曲率を表す。本実施形態では、γ（ｐ）＝Ｑ[ｎ]×ｐであるから、Δθ（ＢＣ）＝（Ｌ²×Ｑ[ｎ]）／２で簡単に求めることができる。

また、曲率減少区間ＤＥでは、曲率増加区間ＢＣの終了する地点で到達した曲率から、曲率変化率−Ｑｎで曲率を０まで減少させていく。すなわち、曲率減少区間ＤＥで変化する偏向角Δθ（ＤＥ）は、曲率増加区間ＢＣで変化する偏向角Δθ（ＢＣ）と等しく、また、曲率減少区間ＤＥでの走行距離Ｌ（ＤＥ）は、曲率増加区間ＢＣでの走行距離Ｌ（ＢＣ）と等しくなる。

このため、曲率増加区間ＢＣと曲率減少区間ＤＥとからなる曲率変化区間で変化する偏向角の和ΔθはΔθ＝Δθ（ＢＣ）＋Δθ（ＤＥ）＝２×Δθ（ＢＣ）＝Ｌ²×Ｑ[ｎ]で求めることができる。

ステップＳ４８では、さらに、Ｌを０からＬmaxまで変化させたときのΔθと、θtotalとを比較する。Ｌ＝ＬmaxとしたときにΔθ＜θtotalであれば、Ｌ（ＢＣ）＝Ｌ（ＤＥ）＝Ｌmaxとして、曲率増加区間ＢＣおよび曲率減少区間ＤＥを設定し、円弧フラグをＯＮにする。また、Ｌ≦Ｌmaxを満たすＬにおいて、Δθ＝θtotalとなるＬがあれば、Ｌ（ＣＤ）＝Ｌ（ＤＥ）＝Ｌと設定し、円弧フラグをＯＦＦにする。

なお、曲率増加区間ＢＣはＢ点で直線Ｈ１に、曲率減少区間ＣＤはＤ点でＹ軸に、それぞれ滑らかに（たとえばクロソイド状に）接する。

ステップＳ５０では、円弧フラグがＯＮになっていればステップＳ５２の円弧区間計算処理に移る。一方、円弧フラグがＯＦＦであればステップＳ５４の移動量計算処理に移る。

ステップＳ５２では、円弧区間計算処理を行ってステップＳ５４に移る。円弧区間計算処理では、最大曲率Ｃmaxで走行する走行距離Ｌ（ＣＤ）を計算する。この円弧区間ＣＤで変化する偏向角ΔθcirはΔθcir＝Ｃmax×Ｌ（ＣＤ）で求められる。初期偏向角θtotalに対して曲率増加区間および曲率減少区間で不足する分（θtotal−Δθ）と、このΔθcirとが一致するようにＬ（ＣＤ）を決定する。

ここで、以上の曲線区間ＢＥのＢ点からＥ点の中間に中間点Ｍを置くと、曲線区間ＢＥを配置するＢ点からＭ点までの経路とＭ点からＥ点までの経路は対称となる。また、この中間点Ｍは、∠ＡＶＧの二等分線Ｈ２上の点となる。なお、中間点Ｍは、円弧区間ＣＤがある場合は円弧区間ＣＤの中点が、円弧区間ＣＤが存在しない場合はＣ（＝Ｄ）が、中間点Ｍに相当する。

ステップＳ５４では、曲線区間ＢＥでのＸ軸方向の移動距離ΔＸ（ＢＥ）とＹ軸方向の移動距離ΔＹ（ＢＥ）を求めて、ステップＳ５６に進む。ここで、Ｘ軸方向の移動距離ΔＸ（ＢＥ）とＹ軸方向の移動距離ΔＹ（ＢＥ）は（式４）、（式５）から求めることができる。

ここで、θ（ｐ）は走行距離ｐにおける偏向角である。また、ΔＸ（ＡＧ）とΔＸ（ＢＥ）、ΔＹ（ＡＧ）とΔＹ（ＢＥ）をそれぞれ比較し、Ｘ軸方向・Ｙ軸方向の移動量の過不足を計算する。ここで、ΔＸ（ＢＥ）≦ΔＸ（ＡＧ）、かつ、ΔＹ（ＢＥ）≦ΔＹ（ＡＧ）の場合は移動量フラグをＯＮにする。ΔＸ（ＢＥ）＞ΔＸ（ＡＧ）、ΔＹ（ＢＥ）＞ΔＹ（ＡＧ）のいずれか一方でも成立している場合は、移動量フラグをＯＦＦにする。

ステップＳ５６では、移動量フラグを判定し、移動量フラグがＯＮであればステップＳ５８に進む。また、移動量フラグがＯＦＦであればステップＳ６０に進む。

ステップＳ５８では、直線区間計算処理を行ってステップＳ６０に進む。直線区間計算処理では、ΔＸ（ＡＧ）に対するΔＸ（ＢＥ）、ΔＹ（ＡＧ）に対するΔＹ（ＢＥ）の不足分を補うように直線区間ＡＢと直線区間ＥＧの長さを設定する。すなわち、ＡＢ間に付加する直線区間ＡＢの長さをＬ（ＡＢ）、ＥＧ間に付加する直線区間ＥＧの長さをＬ（ＥＧ）とすると、Ｌ（ＡＢ）およびＬ（ＥＧ）は以下の（式６）、（式７）の関係を満たすように設定すればよい。
Ｌ（ＡＢ）×ｓｉｎ（θtotal）＋ΔＸ（ＢＥ）＝ΔＸ（ＡＧ） …（式６）
Ｌ（ＡＢ）×ｃｏｓ（θtotal）＋ΔＹ（ＢＥ）＋Ｌ（ＥＧ）＝ΔＹ（ＡＧ） …（式７）
ステップＳ６０では、以上の処理で求めた駐車経路Ｒ[ｎ]の長さである駐車経路長Ｌ（ＡＧ）を求めて、ステップＳ６２に進む。駐車経路長Ｌ（ＡＧ）は、Ｌ（ＡＧ）＝Ｌ（ＡＢ）＋Ｌ（ＢＣ）＋Ｌ（ＣＤ）＋Ｌ（ＤＥ）＋Ｌ（ＥＧ）で求まる。また、Ａ点からＣ点までの走行距離Ｌ（ＡＣ）はＬ（ＡＣ）＝Ｌ（ＡＢ）＋Ｌ（ＢＣ）によって、Ｄ点からＧ点までの走行距離Ｌ（ＤＧ）はＬ（ＤＧ）＝Ｌ（ＤＥ）＋Ｌ（ＥＧ）によって、それぞれ求まる。

ステップＳ６２では、計算回数を管理するｎに１を加算してステップＳ６４に進む。すなわち、以上の説明で用いたｎの値は以降ではｎ−１となる。

ステップＳ６４では、想定最大速度算出処理を行ってステップＳ６６に進む。想定最大速度算出処理では、Ｃ点およびＤ点での想定速度を計算することで想定最大速度Ｖexp[ｎ]を決定する。具体的には、次のように各地点の速度を想定して想定最大速度Ｖexp[n]を求める。

自車Ａは、駐車開始位置Ａから、支援時の上限速度Ｖmaxまで一定の加速度αで加速する。速度が上限速度Ｖmaxに達すると、上限速度Ｖmaxを維持して走行する。その後は、一定の加速度−αで減速して目標駐車地点Ｇにおいて速度がちょうど０となる位置から減速して、目標駐車位置Ｇで停止する。Ａ点とＧ点の中間に位置する地点をμ点とすると、縦軸を走行速度とし、横軸を走行距離とした速度−走行距離線図は、中間点μを境に対称なグラフとなる。また、加速度αは適宜設計されればよく、本実施形態ではクリープ現象で走行する際に生じる程度の加速度とする。

ここで、速度Ｖ＝０から支援時の上限速度Ｖmaxに到達するまでに必要な走行距離Ｌ（Ｖmax）は、Ｌ（Ｖmax）＝Ｖmax²／（２×α）で求まるため、Ｃ点での速度は以下の場合分けによって求めることができる。
（ｉ）Ｌ（ＡＣ）＜Ｌ（Ｖmax）
Ｖ（Ｃ）＝（２×α×Ｌ（ＡＣ））^1/2
（ｉｉ）Ｌ（ＡＣ）≧Ｌ（Ｖmax）
Ｖ（Ｃ）＝Ｖmax
また、同様に、Ｄ点での速度は以下の場合分けによって求めることができる。
（ｉ）Ｌ（ＤＧ）＜Ｌ（Ｖmax）
Ｖ（Ｄ）＝（２×α×Ｌ（ＤＧ））^1/2
（ｉｉ）Ｌ（ＤＧ）≧Ｌ（Ｖmax）
Ｖ（Ｄ）＝Ｖmax
そして、Ｖ（Ｃ）とＶ（Ｄ）を比較して、Ｖ（Ｃ）≧Ｖ（Ｄ）であればＶexp[n]＝Ｖ（Ｃ）、Ｖ（Ｃ）＜Ｖ（Ｄ）であればＶexp[n]＝Ｖ（Ｄ）とする。

ステップＳ６６では想定最大速度の差分ΔＶexp＝Ｖexp[ｎ−１]−Ｖexp[ｎ]が所定値よりも大きいかを判定する。この判定に用いる所定値は、ΔＶexpが駐車経路Ｒ[ｎ]を算出する上での影響の度合いを考えて適宜設計されればよい。すなわち、ΔＶexpが小さい場合は曲率変化率Ｑ[ｎ]とＱ[ｎ−１]の差も小さくなり、曲率変化率Ｑ[ｎ]を用いて再計算された駐車経路の変化も小さくなる。ΔＶexpが所定値よりも大きければ、ステップＳ６４がＹＥＳとなってステップＳ６６に進む。一方、ΔＶexpが所定値以下であればステップＳ６４がＮＯとなってステップＳ７０に進む。

ステップＳ６８では現在のｎが計算回数の上限Ｍより小さいかを判定する。ｎ＜Ｍを満たす場合はステップＳ６６がＹＥＳとなってステップＳ５４に戻り、Ｖexp[ｎ]に基づいて経路を再計算する。ｎ＞Ｍの場合は、ステップＳ６６がＮＯとなってステップＳ７０に進む。

ステップＳ７０では、駐車経路選択処理を実施して駐車経路算出処理を終了する。駐車経路選択処理では、駐車経路Ｒ[０]からＲ[ｎ−１]までの駐車経路の中で、曲線区間ＢＥが最も短いものを駐車経路Ｒに決定して、駐車経路算出処理を終了する。

図４のステップＳ９０では、ステップＳ４０で算出された駐車経路Ｒによって目標駐車位置Ｇに到達可能かどうかを判定する。到達可能であるかは、まず、移動量フラグに基づいて判定する。駐車経路算出処理中の移動量フラグがＯＦＦであった場合は、駐車位置に到達不能（ステップＳ９０ ＮＯ）としてステップＳ２００に進む。移動量フラグがＯＮであった場合は、次に、その駐車経路[ｎ]に沿って走行する際に、障害物に接触する可能性の有無を判定する。障害物に接触する可能性が無ければステップＳ１００に進み、障害物に接触する可能性があればステップＳ２００に進む。障害物に接触する可能性があるかどうかは、地表平面座標上において、駐車経路Ｒと障害物との離隔が所定距離確保されているかを判断すればよい。なお、ここでは、一例として駐車可能かどうかを判定する処理を設けているが、これらの処理を設けるかどうかは設計者が適宜判断すればよい。

ステップＳ１００では、曲線区間ＢＥの相似拡大処理を行ってステップＳ１１０に進む。相似拡大処理では、まず相似比を決定するため、ΔＸ（ＢＥ）とΔＸ（ＡＧ）の比Ａ（Ｘ）＝ΔＸ（ＡＧ）／ΔＸ（ＢＥ）と、ΔＹ（ＢＥ）とΔＹ（ＡＧ）の比Ａ（Ｙ）＝ΔＹ（ＡＧ）／ΔＹ（ＢＥ）とを比較する。Ａ（Ｘ）≦Ａ（Ｙ）である場合は、Ａ（Ｘ）を相似比と設定して、曲線区間ＢＥを相似拡大する。この相似拡大処理は、図６のように各地点を地表面座標系で表した場合には、Ｖ点を相似の中心として駐車経路ＲをＡ（Ｘ）に相似拡大することである。すなわち、相似拡大後の駐車経路を駐車経路ｒ、駐車経路ＲのＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｍ点に相当する駐車経路ｒ上の点をｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｍ点とすると、例えば、ＶからＭまでの距離をＡ（Ｘ）倍した点がｍ点となる。

また、この相似拡大処理は、経路を走行距離−曲率線図で表した場合には、走行距離方向（横軸方向）においては、左右にＡ（Ｘ）倍に拡大し、曲率方向（縦軸）においてはＡ（Ｘ）^−１倍に縮小することである。また、Ａ（Ｘ）＞Ａ（Ｙ）である場合は、相似比をＡ（Ｙ）として同様に相似拡大処理をする。

ステップＳ１１０では、直線区間調整処理を行ってステップＳ１２０に進む。直線区間調整処理では、相似拡大した曲線区間ｂｅに合わせて直線区間の長さを調整するために、まず、ステップＳ５４と同様に、曲線区間ＢＥにおけるＸ軸方向の移動距離ΔＸ（ｂｅ）とＹ軸方向の移動距離ΔＹ（ｂｅ）を求める。そして、ステップＳ５８の処理と同様に、総移動量に対してΔＸ（ｂｅ）とΔＹ（ｂｅ）の不足分を補うように直線区間を付加すればよい。

ステップＳ１２０では、相似拡大によって求まった駐車経路ｒによって目標駐車位置Ｇに到達できるかを判定する。ここでの判定は、ステップＳ９０と同様に、その駐車経路ｒに沿って走行する際に、障害物に接触する可能性の有無に基づいて行えばよい。障害物に接触する可能性が無ければステップＳ１２０がＹＥＳとなってステップＳ１３０に進む。一方、障害物に接触する可能性があれば、ステップＳ１００に戻り、相似拡大前の駐車経路Ｒに対して、相似比を前回用いたものより小さく設定して、再び相似拡大を行う。ステップＳ１００からステップＳ１２０を繰り返すことによって、障害物に接触しない程度に拡大された駐車経路Ｒが得られる。

ステップＳ１３０では、後退を開始してステップＳ１４０に進む。後退の開始はシフト位置が後退ポジションであって、ドライバがブレーキペダルの踏み込みを緩めたことを検出したときとすればよい。後退時には、駐車経路Ｒに沿って自車が走行するように駐車支援ＥＣＵ１によって操舵アクチュエータ６が制御される。また、走行速度は、駐車開始位置から所定の加速度αで加速し、上限速度Ｖmax以下で走行し、減速度αで減速して目標駐車位置Ｇで停止するように自動制御される構成とする。そのためドライバは周囲の確認に専念し、必要に応じて適宜ブレーキ操作を行えばよい。

ステップＳ２００では、駐車支援を中断する旨を表示装置９や音声出力装置１０を通じて運転者に報知して、駐車支援を終了する。

ここで図７〜図８を用いて駐車経路算出処理を繰り返し実施することの作動についての説明を行う。図７に示すように、駐車開始位置Ａから目標駐車位置ＧまでのＸ軸方向、Ｙ軸方向の総移動量はΔＸ（ＡＧ）、ΔＹ（ＡＧ）であり、偏向角はθtotalである。このとき、ステップＳ４０より駐車経路Ｒを算出する処理を開始する。まず、ステップＳ４２において記憶領域を初期化し、ｎ＝０とする。そして、想定最大速度Ｖexp[０]＝Ｖmaxとして（Ｓ４４）、曲率変化率Ｑ[０]を算出する（Ｓ４６）。Ｑ[０]は、支援時の上限速度Ｖmaxに基づいて算出されているため、従来技術の曲率変化率Ｑ０と一致する。そして、このＱ[０]を用いて曲率変化区間（すなわち、曲率増加区間ＢＣと曲率減少区間ＣＤ）を求め、円弧区間ＣＤ、直線区間（直線区間ＡＢと直線区間ＥＧ）を求める。この駐車経路Ｒ[０]を走行距離−曲率線図で表したものを図７（Ａ−０）に示す。駐車経路Ｒ[０]の台形の面積Ｓは初期偏向角θtotalと一致する。なお、各地点（Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｍ）を駐車経路Ｒ[ｎ]ごとに区別するために、各地点の符号の末尾に計算回数ｎを付して表記する。たとえば、図８（Ａ−０）はＲ[０]の経路を表しているため、Ｂ０、Ｃ０、Ｄ０、Ｅ０、Ｍ０とする。なお、駐車開始位置Ａおよび目標駐車位置Ｇは駐車経路によらずに固定であるため、ｎは付さない。

また、この駐車経路Ｒ[０]での想定速度と走行距離との関係を図８（Ｂ−０）に示す。そして、Ｓ６４で上述したように、Ｃ０点、Ｄ０点での想定速度Ｖ（Ｃ０）、Ｖ（Ｄ０）を算出する。この場合、Ｖ（Ｃ０）＜Ｖ（Ｄ０）であるから、Ｖ（Ｄ０）を想定最大速度Ｖexp[１]として採用する（Ｓ６４）。このとき、Ｓ６２でｎに１を加算しているため、駐車経路Ｒ[０]を求めるために用いた想定最大速度Ｖexp[０]と、駐車経路Ｒ[１]を求める際に用いる想定最大速度Ｖexp[１]を区別することができる。

そして、この想定最大速度Ｖexp[１]に基づいて新たに曲率変化率Ｑ[１]を求める（２回目のＳ４６）。このとき、支援時の上限速度Ｖmax（＝Ｖexp[０]）に対して、想定最大速度Ｖexp[１]が小さいほど（すなわち、低速で走行する場合ほど）、曲率変化率Ｑ[１]を算出する（式１）の分母が小さくなり、Ｑ[１]はＱ[０]に対してより大きくなる（図８（Ａ−１））。このため、曲率増加区間Ｂ１Ｃ１での曲率変化はより急峻になり、駐車経路Ｒ[１]における曲線区間Ｂ１Ｅ１は、駐車経路Ｒ[０]の曲線区間Ｂ０Ｅ０よりも短くなる。より具体的には、Ｒ０における曲率増加区間Ｂ０Ｃ０よりも、ΔＬ＝Ｃmax×（１／Ｑ[１]−１／Ｑ[０]）だけ短い走行距離で最大曲率Ｃmaxに到達する。曲率減少区間も同様にΔＬだけ短くなることから、曲率変化区間Ｂ１Ｅ１での走行距離は２×ΔＬだけ短くなる。一方、台形の面積Ｓ（すなわち偏向角θ）は一定に保たなければならないため、円弧区間Ｃ１Ｄ１はΔＬだけ長くなる。その結果、駐車経路Ｒ[１]における曲線区間Ｂ１Ｅ１は、駐車経路Ｒ[０]の曲線区間Ｂ０Ｅ０よりもΔＬだけ短くなる。さらにＢ０は直線Ｈ１上に、Ｅ１はＹ軸上、中間点Ｍ１は二等分線Ｈ２上にそれぞれ存在することから、駐車経路Ｒ[０]のＢ０Ｅ０に対して、駐車経路Ｒ[１]における曲線区間Ｂ１Ｅ１は点Ｖの方向に収縮するように配置される（図７のＲ[１]）。

また、想定最大速度Ｖexpによって駐車経路Ｒは変化するが、繰り返し計算をすることで、想定最大速度Ｖexpおよび駐車経路Ｒが収束する場合が想定される。また、完全に収束しきらない場合でも、想定最大速度の差分ΔＶexpが微小となれば駐車経路はあまり変わらなくなる。そのため、想定最大速度の差分ΔＶexpが所定値以下となるとＳ６６で繰り返し処理を抜けるようにしてある。また、収束しない場合（ΔＶexpが振動するなど）に駐車経路算出処理が終了しないことを避けるため、上限回数Ｍを設定しておく。もちろん、これらの繰り返し処理の終了条件（Ｓ６６やＳ６８）は、設計者が適宜設計すればよく、上述した形態に限定しない。

以上の構成によれば、一度求めた駐車経路に対して、曲率変化区間における想定最大速度を算出し、この想定最大速度に基づいて曲率変化率を設定し、駐車経路を再計算することで、より急峻な駐車経路を算出することができる。すなわち、駐車開始位置から目標駐車位置までの距離が短く、曲率変化区間での想定最大速度が、支援時に許容される上限速度に到達しない場合には、上限速度を想定した曲率変化率よりも大きな曲率変化率で駐車経路を再計算することになる。曲率変化率が大きいほど駐車経路は急峻となるため、駐車開始位置からの一回の走行によって偏向角をより０度に近づけることができ、切り返し操作を必要とする頻度を低減することができる。

なお、本実施形態では、駐車経路Ｒにおける走行速度を想定するときの条件を、一定の加速度の大きさで加減速するとしたがこれに限らない。加速度よりも減速度の大きさを小さくする構成としても良い。さらには、駐車経路における各地点の走行速度が駐車開始位置からの走行距離に応じて一意に求まればよく、加速度の大きさは走行距離に応じて増減するような関数で定義されてもよい。

また、本実施形態においては、曲線区間の中間点Ｍを中心として駐車経路の曲線区間ＢＥを対称な軌跡とするために、曲率変化率Ｑの大きさを曲率増加区間と曲率減少区間とで等しくしたが、それぞれの区間の想定最大速度に応じた曲率変化率を設定してもよい。たとえば、駐車経路全体の中間点μと曲線区間の中間点Ｍとのずれが大きい場合には、曲率増加区間における想定速度の最大値と曲率減少区間における想定速度の最大値に大きく差が生じる場合が考えられる。このようなとき、どちらか想定速度の大きいほうに想定最大速度を合わせるのではなく、それぞれの区間ごとに想定最大速度を設定し、その想定最大速度に応じた曲率変化率によって駐車経路を再計算する構成としても良い。このような構成とすれば、より急峻な駐車経路を算出でき、切り返し操作の発生を抑制することができる。

さらに、曲率増加区間ＢＣおよび曲率減少区間ＣＤをそれぞれ、所定の走行距離ごとに、より小さな小区間に分割し、それぞれの小区間での想定最大速度を算出し、その想定最大速度に応じた曲率変化率によって、駐車経路Ｒを再計算する構成としてもよい。これにより、曲率増加区間ＢＣまたは曲率減少区間ＣＤ内において想定速度が大きく変化する場合には、曲率増加区間ＢＣまたは曲率減少区間の曲率変化率を一律に設定するよりも、より急峻に設定することが出来る。

また、本実施形態では曲率増加区間および曲率減少区間を１区間ずつ設けた経路としたが、曲率増加区間、曲率減少区間をそれぞれ複数設ける構成としても良い。すなわち、本実施形態での駐車経路を曲率−走行距離線図で表したときに、台形（あるいは三角形）が１つ存在する駐車経路を提示したが、複数の台形（あるいは三角形）がある構成としてもよい。

あるいは、駐車経路Ｒを複数の大きな区間に分割し、その区間の始点・終点を駐車開始位置・目標駐車位置とみなして、その区間ごとの駐車経路を算出してもよい。駐車経路Ｒを分割する点を通過点とすると、通過点としては、たとえば目標駐車位置に到達可能な通過位置を算出して設定すればよい。すなわち、目標駐車位置を検出した際に、目標駐車位置に到達可能な駐車開始位置が存在する領域を算出する。その後実際に停止して駐車を開始する駐車開始位置が、その領域の外にある場合には、前記領域内の任意の位置に通過点およびその位置における車両方向を設定する。そして、駐車開始位置から通過点までの区間と、通過点から目標駐車位置までの区間のそれぞれにおいて経路を算出し、それらの経路を接続することで駐車経路Ｒとすればよい。

Ｋ…自車、Ｂ１、Ｂ２…駐車車両、Ｓ…駐車枠線、
Ａ…駐車開始位置、Ｇ…目標駐車位置、θtotal…初期偏向角
Ｒ…本実施形態による駐車経路、Ｒ０…従来技術による駐車経路
１…駐車支援ＥＣＵ、２…舵角センサ、３…車輪速センサ、６…操舵アクチュエータ

Claims (4)

1. 車両に搭載され、
   前記車両が停車して駐車のための走行を開始する駐車開始位置における車両方向と、前記車両の目標駐車位置における目標車両方向との偏差である初期偏向角を算出する初期偏向角算出手段（１、Ｓ３０）と、
   操舵アクチュエータを制御することで旋回曲率を変化させながら走行する区間である曲率変化区間を有し、前記車両が前記目標駐車位置に到達したときの車両方向と前記目標車両方向との偏差である偏向角を０にする駐車経路を算出する駐車経路算出手段（１、Ｓ４０）と、
   前記駐車経路算出手段が算出した前記駐車経路に沿って前記車両が走行するように支援する支援手段（1、Ｓ１３０）と、を備えた駐車支援装置であって、
   前記駐車経路算出手段は、
   予め設定された初期条件で前記駐車経路を算出する初期駐車経路算出手段（１、Ｓ４０）と、
   前記駐車経路の前記曲率変化区間における走行速度の最大値である最大速度を、前記駐車開始位置から前記曲率変化区間の端点までの走行距離に基づいて算出する最大速度算出手段（１、Ｓ６４）と、
   前記最大速度算出手段が算出した最大速度に基づいて、走行距離当りに曲率が変化する量である曲率変化率を設定する曲率変化率設定手段（１、Ｓ４６）と、を備え、
   前記駐車経路算出手段は、前記曲率変化率設定手段が設定した曲率変化率を前記曲率変化区間における曲率変化率に設定して駐車経路を再計算し、前記支援手段はこの再計算された駐車経路に沿って前記車両が走行するように支援することを特徴とする駐車支援装置。
2. 請求項１において、
   前記最大速度算出手段は、前記車両は駐車開始位置から所定の加速度で加速し、かつ、所定の減速度で減速した場合に目標駐車位置で停止できる位置から減速を開始し、また、前記所定の加速度での加速を継続すると減速を開始する位置に到達するまでに走行速度が駐車支援時に許容される所定の上限速度に到達すると判断した場合は、前記上限速度に到達する位置から減速を開始する位置まで前記上限速度を維持して走行するとして前記駐車経路上の各地点の走行速度を算出し、算出した走行速度から前記曲率変化区間での最大速度を決定することを特徴とする駐車支援装置。
3. 請求項１または２において、
   前記駐車経路算出手段は、
   前記曲率変化区間を走行することによって偏向角が変化する量である偏向角変化量を算出する偏向角変化量算出手段（１、Ｓ４８）と、
   前記偏向角変化量算出手段が算出した前記偏向角変化量と前記初期偏向角とを比較する偏向角比較手段（１、Ｓ４８）と、
   前記偏向角比較手段で初期偏向角に対して前記偏向角変化量が小さいと判定された場合には、曲率変化区間の曲率の最大値を維持して円弧状に走行する円弧区間を駐車経路に付加する円弧区間付加手段（１、Ｓ５２）と、
   前記偏向角変化量と前記初期偏向角の差分である偏向角差を算出する偏向角差算出手段（１、Ｓ５２）と、を備え、
   前記円弧区間付加手段は、前記円弧区間によって偏向角が変化する量が前記偏向角差と一致するように前記円弧区間の走行距離を設定することを特徴とする駐車支援装置。
4. 請求項３において、
   目標駐車位置における目標車両方向をＹ方向とし、路面に平行で、かつ、前記Ｙ方向に直交する方向をＸ方向としたときに、前記駐車開始位置から目標駐車位置までのＸ方向の距離である初期Ｘ方向距離と、前記駐車開始位置から目標駐車位置までのＹ方向の距離である初期Ｙ方向距離とを算出する初期距離算出手段（１、Ｓ２０）と、
   駐車経路上に前記円弧区間が存在しない場合には前記曲率変化区間によって、または、円弧区間が存在する場合には曲率変化区間および円弧区間によって、移動するＸ方向の移動距離とＹ方向の移動距離を算出する移動距離算出手段（１、Ｓ５４）と、
   前記移動距離算出手段が算出したＸ方向の移動距離と前記初期Ｘ方向距離との差、および、前記移動距離算出手段が算出したＹ方向の移動距離と初期Ｙ方向距離との差を算出する移動距離差算出手段（１、Ｓ５４）と、
   曲率を０として直線状に走行する直線区間を駐車経路に付加する直線区間付加手段（１、Ｓ５８）と、を備え、
   前記直線区間付加手段は、直線区間によるＸ方向およびＹ方向の移動距離が、前記移動距離差算出手段が算出した差と一致するように直線区間を付加することを特徴とする駐車支援装置。

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