JP2005014738A

JP2005014738A - Vehicular travel support device

Info

Publication number: JP2005014738A
Application number: JP2003181632A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Iwasaki; 克彦岩▲崎▼; Seiji Kawakami; 清治河上; Hiroaki Kataoka; 寛暁片岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2023-06-25
Also published as: JP3896995B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicular travel support device capable of setting a locus in response to a steering state. <P>SOLUTION: In the initial stage (between BC, and between MN in the figure) of transferring to the steering state from a steering neutral state, a variation of revolving curvature to a travel distance is restrained, and a passage is set for increasing to the travel distance, to thereby restrain influence of a time lag of steering caused by self-aligning torque, for preventing a vehicle from escaping from a target passage. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、目標位置への走行経路を求めて、この経路に沿って車両が走行するよう、その走行を支援する車両用走行支援装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２９７９３５号公報（段落００５４〜００６８、図６）
【０００４】
【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、セルフアライニングトルクによって舵角中立状態に戻ろうとする力が作用するため、舵角を増大させようとする場合と、舵角を中立状態へと戻そうと操舵する場合とで操舵負荷が異なってくる。このため、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り、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。
【０００５】
そこで本発明は、操舵状態に応じた軌跡設定を可能とした車両用走行支援装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【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、この経路は、走行距離に対する旋回曲率として設定され、少なくとも操舵中立状態から操舵状態へと移行する段階については、操舵遅れ時間を考慮した旋回曲率変化を用いて経路設定を行うことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、特にセルフアライニングトルクにより操舵遅れの発生しやすい操舵中立状態から操舵状態へと移行する段階の経路設定について、操舵遅れを考慮した旋回曲率変化を用いて経路設定を行うことで、操舵状態に応じて制御遅れの少ない経路を設定する。このため、操舵状態にかかわらず、操舵の制御遅れの発生を抑制することができ、軌跡設定および誘導の精度も向上する。
【０００８】
操舵の中立状態から操舵状態へと移行する段階では、操舵状態から中立状態へと移行する段階に比べて操舵遅れの影響を大きく考慮して経路設定を行うことが好ましい。中立状態から操舵状態へと移行する段階ではセルフアライニングトルクが操舵負荷として作用するのに対し、逆の段階では、セルフアライニングトルクが操舵をアシストする方向へ働くため、操舵遅れは比較的小さくなる。
【０００９】
操舵状態から中立状態へと移行する段階の経路はクロソイド曲線を用いて経路設定を行うことが好ましい。この段階では、操舵遅れの影響が少ないため、操舵速度を一定として制御を行うことができる。そのため、経路をクロソイド曲線として設定してもよい。
【００１０】
【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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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θ_０とする。）と称する。
【００２０】
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θ_１（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、旋回曲率を徐々に負側に増大させ（例えば、旋回曲率γの走行距離ｐに対する変化速度ｄγ／ｄｐをＭ点からの走行距離に比例して変化させる）、Ｎ点からは旋回曲率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、Ｏ点で最大値−γｍａｘ（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。）に到達させてから、Ｐ点までは、その旋回曲率−γｍａｘを維持して（舵角、旋回半径も維持される。）、Ｐ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γを０、つまり舵角δが０の中立状態へと移行する。
【００２１】
ここで、座標（ｘ，ｚ）において、距離ｐ_０からｐ_１までの偏向角変化量Δθは、以下の式１により表される。
【数１】

【００２２】
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Ｓ_０がθ_１に一致するよう各点間の距離を設定すればよい。
【００２３】
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。
【数２】

【００２４】
θ_１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へと至る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。
【００２５】
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Ｄ点まで舵角（旋回曲率）を増大させ、Ｄ点からＥ点までは舵角（旋回曲率）を最大舵角で保持し、Ｅ点からＦ点までは舵角（旋回曲率）を低下させて舵角中立状態へ戻し、Ｆ点からＭ点までは再び舵角中立状態のまま後退させる。Ｅ点からＦ点までの旋回曲率γの走行距離ｐに対する変化速度は一定値−ωｍａｘであるが、Ｂ点からＤ点までの旋回曲率γの変化速度は、Ｂ点からＣ点までは、この変化速度をＢ点からの走行距離に応じて増大させてＣ点でωｍａｘに到達させ、その後、Ｄ点までは一定値ωｍａｘとしている。ここで、図４（ｂ）にハッチングで示される面積Ｓ_１がθ_１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。
【００２６】
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Ｐ_０は、図２に示されるように、ＡＢ間、ＦＭ間が直線、ＤＥ間とＯＰ間が半径Ｒｍｉｎ（曲率γｍａｘ）の円弧であり、ＥＦ間、ＰＧ間、ＣＤ間、ＮＯ間は、クロソイド曲線であり、ＢＣ間、ＭＮ間はクロソイド曲線と直線とをつなぐ曲線区間となる。
【００２７】
本実施形態においては、このように舵角中立状態から操舵状態へと移行する初期段階において、旋回曲率の走行距離に対する変化量の絶対値を値０から走行距離に対して増大させていく制御を行っている。前述したように、操舵時にはセルフアライニングトルクによって舵角中立状態へと戻ろうとする力が作用するので、舵角中立状態から操舵状態へと操舵を行う場合には、その逆、つまり、操舵状態から舵角を中立へ戻そうと操舵を行う場合に比べて操舵負荷が大きくなる。本実施形態では、このように操舵負荷が大きいと予想される状態、つまり、舵角中立状態から操舵状態へと移行する初期段階には、設定した目標経路における旋回曲率の変化速度を低く抑えることで、操舵制御開始時のセルフアライニングトルクに起因する操舵遅れを考慮した経路を設定することが可能となる。こうして設定した経路に基づいて操舵を行うと、設定した経路と実際の走行経路とのずれの発生を抑制することができ、車両を目標位置へと確実に誘導することができる。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
前述したように、本実施形態では、少なくとも中立状態から操舵状態へ移行する初期の段階（図４に示されるＢ点からＣ点の状態だけでなく、操舵状態から中立状態を超えて逆方向の操舵状態へと至る場合の中立状態から操舵状態へ移行する初期段階、つまり、Ｍ点からＭ点の状態を含む。）において、操舵速度を抑制している。
【００３３】
図５（ａ）（ｂ）は、それぞれ従来の技術と本実施形態において、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。図５（ａ）に示されるように、従来の技術によれば、中立状態から操舵状態へ移行する時点でも走行距離に対する旋回曲率の変化量が所定値として目標経路を設定しているが、実際には、セルフアライニングトルクに対抗して操舵を行う必要上、旋回曲率の変化量が上述の所定値に達するまでに時間がかかり、その分だけ旋回曲率が上昇するのが遅れて、これが経路からのずれとして現れることになる。
【００３４】
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、目標としている旋回曲率に制御結果を合致させることができる。すなわち、セルフアライニングトルクに起因する操舵の遅れを考慮して、自動操舵により得られる操舵量、旋回曲率を目標とする操舵状態へ適切に追従させることが可能となる。このため、設定した経路に沿って確実に車両を誘導することができる。
【００３５】
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。
【００３６】
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Ｓ１８）。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。
【００３７】
一方、目標経路とのずれが小さい場合には、ステップＳ２０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Ｓ２２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。
【００３８】
ここでは、中立状態から操舵状態へと移行する際（上述したように中立状態を超えて操舵を続行する場合を含む。）に、操舵遅れ時間を考慮して旋回曲率の変化量を抑制する制御を行うこととしたが、操舵状態から中立状態あるいは操舵保持状態へと移行する場合（図４に示されるＤ点、Ｆ点、Ｎ点の直前）や操舵保持状態から操舵状態へと移行する場合（図４に示されるＥ点、Ｏ点の直後）についても操舵遅れ時間を考慮して旋回曲率の変化量を抑制する制御を行ってもよい。上述したように旋回曲率の絶対値が大きくなる方向に制御する際にセルフアライニングトルクによる操舵遅れが発生しやすく、旋回曲率の絶対値を小さくなる方向に制御する場合にはセルフアライニングトルクが操舵負荷を減らす方向に作用することとなるが、この場合にも操舵量を抑制することで、操舵負荷と制御量をバランスさせて適切な制御を行うことができる。操舵保持状態へ移行する場合にも保持状態への移行をスムースにして適切な制御を行うことが可能となる。
【００３９】
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。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、少なくとも操舵中立状態から操舵状態へと移行する際（操舵中立状態を超えて操舵する場合を含む。）に、操舵の時間遅れを考慮して旋回曲率の走行距離に対する変化量を低く抑えることにより、セルフアライニングトルクに起因して操舵遅れが発生した場合でも目標とする旋回曲率と実際に得られる旋回曲率とのずれの発生を抑制することができる。このため、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。
【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。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicular travel support device that obtains a travel route to a target position and supports the travel so that the vehicle travels along the route.
[0002]
[Prior art]
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.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-5-297935 (paragraphs 0054-0068, FIG. 6)
[0004]
[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, usually, in a vehicle such as an automobile, a force to return to the steering angle neutral state acts by the self-aligning torque, so that the steering angle is increased. The steering load differs depending on the case of steering to return the rudder angle to the neutral state. For this reason, the required travel distances differ until the vehicle reaches the target state, and it may not be possible to reach the target position accurately.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vehicular travel support apparatus that can set a trajectory according to a steering state.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, a vehicle travel support apparatus according to the present invention calculates a route to a target position and guides the vehicle by automatic steering along the route. Is set as a turning curvature with respect to the travel distance, and at least at the stage of transition from the steering neutral state to the steering state, the route is set by using a turning curvature change in consideration of the steering delay time.
[0007]
According to the present invention, the route setting is performed using the turning curvature change in consideration of the steering delay, especially for the route setting at the stage of shifting from the steering neutral state where the steering delay is likely to occur due to the self-aligning torque. Thus, a route with less control delay is set according to the steering state. For this reason, it is possible to suppress the occurrence of steering control delay regardless of the steering state, and the accuracy of trajectory setting and guidance is also improved.
[0008]
In the stage of transition from the neutral state of steering to the steering state, it is preferable to set the route in consideration of the influence of the steering delay as compared with the stage of transition from the steering state to the neutral state. At the stage of transition from the neutral state to the steering state, the self-aligning torque acts as a steering load, whereas at the opposite stage, the self-aligning torque works in the direction of assisting the steering, so the steering delay is relatively small. Become.
[0009]
It is preferable to set the route using the clothoid curve for the route in the transition from the steering state to the neutral state. At this stage, since the influence of the steering delay is small, the control can be performed with the steering speed kept constant. Therefore, the route may be set as a clothoid curve.
[0010]
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.
[0011]
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.
[0012]
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.
[0013]
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.
[0014]
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.
[0015]
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.
[0016]
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.
[0017]
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. Of course, other positions such as the center and the center of gravity of the rear end of the vehicle are described. 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.
[0018]
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.
[0019]
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. The angle formed by the current vehicle direction and the z axis during guidance is referred to as a deflection angle θ (the deflection angle at the initial position is defined as θ ₀ ).
[0020]
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 middle point 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 gradually increases the turning curvature from the M point to the N point to the negative side (for example, the change speed dγ / dp of the turning curvature γ with respect to the travel distance p is increased). From the point N, the change rate dγ / dp of the turning curvature γ with respect to the running distance p is kept constant (−ωmax), and the turning curvature γ is increased to the negative side. After reaching the maximum value −γmax at point O (at this time, the steering angle also becomes the maximum value −δmax on the negative side, and the turning radius becomes the minimum value Rmin), the turning is performed until point P. The curvature -γmax is maintained (the steering angle and the turning radius are also maintained), and the change speed dγ / dp with respect to the travel distance p of the turning curvature γ is kept constant (ωmax) from the point P to the point G. Increase the turning curvature γ (decrease the absolute value) and set the turning curvature γ to 0 at point G. That is, the steering angle δ shifts to a neutral state of zero.
[0021]
Here, at 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.
[Expression 1]

[0022]
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).
[0023]
On the other hand, the position coordinates of the midpoint M can be obtained from the following equation based on the set traveling locus.
[Expression 2]

[0024]
When θ ₁ is a fixed value and the maximum turning speed ωmax of the turning curvature is also fixed, the traveling locus from the point M to the target parking position is always the same. You may store in ROM etc. in assistance ECU1. In this case, in this step, a process of reading the locus from the ROM is performed.
[0025]
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 point M retreats from point A to the point B with the steering angle neutral, increases the steering angle (turning curvature) from the point B to the point D, and the steering angle (from the point D to the point E ( (Turning curvature) is maintained at the maximum steering angle, the steering angle (turning curvature) is lowered from point E to point F to return to the steering angle neutral state, and from point F to point M, the steering angle is again neutral while the steering angle is neutral. Let The changing speed of the turning curvature γ from the point E to the point F with respect to the travel distance p is a constant value −ωmax, but the changing speed of the turning curvature γ from the point B to the point D is from this point to the point C. The change speed is increased in accordance with the travel distance from point B to reach ωmax at point C, and thereafter, a constant value ωmax is set up to point D. 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.
[0026]
In step S10, the path from point A to point G is set by connecting the path from point M to point G to the path from point A to point M thus set. As shown in FIG. 2, the travel locus P ₀ set in this way is a straight line between AB and FM, an arc with radius Rmin (curvature γmax) between DE and OP, and between EF, PG, CD Between and NO is a clothoid curve, and between BC and MN is a curve section connecting the clothoid curve and a straight line.
[0027]
In this embodiment, in the initial stage of shifting from the steering angle neutral state to the steering state in this way, control is performed to increase the absolute value of the amount of change of the turning curvature with respect to the travel distance from the value 0 to the travel distance. Is going. As described above, since the force to return to the steering angle neutral state is applied by the self-aligning torque at the time of steering, when steering from the steering angle neutral state to the steering state, the opposite, that is, the steering state The steering load becomes larger than when steering is performed to return the steering angle to neutral. In this embodiment, in the state where the steering load is expected to be large in this way, that is, in the initial stage of transition from the steering angle neutral state to the steering state, the rate of change of the turning curvature in the set target route is kept low. Thus, it is possible to set a route in consideration of the steering delay due to the self-aligning torque at the start of the steering control. When steering is performed based on the route thus set, the occurrence of a deviation between the set route and the actual travel route can be suppressed, and the vehicle can be reliably guided to the target position.
[0028]
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.
[0029]
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.
[0030]
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.
[0031]
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.
[0032]
As described above, in this embodiment, at least the initial stage of transition from the neutral state to the steering state (not only the state from the point B to the point C shown in FIG. 4 but also the reverse direction beyond the neutral state from the steering state. In the initial stage of transition from the neutral state to the steering state when reaching the steering state, that is, including the state from the M point to the M point), the steering speed is suppressed.
[0033]
FIGS. 5 (a) and 5 (b) are diagrams showing a comparison between the target value of the turning curvature and the actual change in turning curvature in the conventional technique and the present embodiment, respectively. As shown in FIG. 5 (a), according to the conventional technique, the amount of change in the turning curvature with respect to the travel distance is set as a predetermined value even at the time of transition from the neutral state to the steering state. Since it is necessary to steer against the self-aligning torque, it takes time for the amount of change in the turning curvature to reach the above-mentioned predetermined value, and the turning curvature is delayed by that much, which is It will appear as a deviation from.
[0034]
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 set to the target turning curvature. Can be matched. That is, in consideration of the steering delay caused by the self-aligning torque, the steering amount obtained by automatic steering and the turning curvature can be appropriately followed to the target steering state. For this reason, it is possible to reliably guide the vehicle along the set route.
[0035]
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.
[0036]
After the steering angle control, it is determined whether or not the current position has deviated from the target route. If the deviation is large, it is determined that route correction is required (step S18). 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.
[0037]
On the other hand, when the deviation from the target route is small, the process proceeds to step S20, 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 S22, the monitor 34 and the speaker 33 notify the driver that the vehicle has reached the target parking position, and the process is terminated.
[0038]
Here, the control for suppressing the amount of change in the turning curvature in consideration of the steering delay time when transitioning from the neutral state to the steering state (including the case where the steering is continued beyond the neutral state as described above). However, when shifting from the steering state to the neutral state or the steering holding state (immediately before points D, F, and N shown in FIG. 4) or when shifting from the steering holding state to the steering state Also for (immediately after point E and point O shown in FIG. 4), control for suppressing the amount of change in the turning curvature may be performed in consideration of the steering delay time. As described above, a steering delay due to self-aligning torque is likely to occur when controlling in a direction in which the absolute value of the turning curvature increases, and when controlling in a direction to decrease the absolute value of the turning curvature, the self-aligning torque is In this case, by controlling the steering amount, the steering load and the control amount can be balanced and appropriate control can be performed. Even in the case of shifting to the steering holding state, it is possible to perform appropriate control with smooth transition to the holding state.
[0039]
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.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, at least when shifting from the steering neutral state to the steering state (including the case of steering beyond the steering neutral state), the turning curvature is taken into consideration. By keeping the amount of change with respect to the travel distance low, even when a steering delay occurs due to self-aligning torque, it is possible to suppress the occurrence of deviation between the target turning curvature and the actually obtained turning curvature. For this reason, the vehicle can be reliably guided along the route, and the guidance accuracy is improved.
[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,
The vehicle is characterized in that the route is set as a turning curvature with respect to a travel distance, and at least at the stage of transition from a steering neutral state to a steering state, the route is set using a turning curvature change in consideration of a steering delay time. Travel support device.

2. The route setting is performed in the stage of transition from the neutral state of steering to the steering state in consideration of the influence of steering delay as compared with the stage of transition from the steering state to the neutral state. A vehicle travel support device.

3. The vehicle travel support apparatus according to claim 2, wherein the route at the stage of transition from the steering state to the neutral state is set using a clothoid curve.