JP2005014780A - 車両用走行支援装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】初期状態が操舵状態であっても、目標領域へと正確な誘導が可能となる車両用走行支援装置を提供する。
【解決手段】偏向角θを０にする基本経路Ｐ０を求め、これを相似変換した経路Ｐ１を求めた後、初期舵角からの移行を考慮した経路Ｐ２を設定する。この経路Ｐ２の走行距離−曲率線図上での面積が基本経路Ｐ０と合致するよう修正することにより、補正経路Ｐ３を設定し、さらに、この補正経路Ｐ３を相似変換して、初期舵角からの移行に応じて再修正することで、最終的な目標経路Ｐ４を得る。
【選択図】 図４
【解決手段】偏向角θを０にする基本経路Ｐ０を求め、これを相似変換した経路Ｐ１を求めた後、初期舵角からの移行を考慮した経路Ｐ２を設定する。この経路Ｐ２の走行距離−曲率線図上での面積が基本経路Ｐ０と合致するよう修正することにより、補正経路Ｐ３を設定し、さらに、この補正経路Ｐ３を相似変換して、初期舵角からの移行に応じて再修正することで、最終的な目標経路Ｐ４を得る。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、目標位置への走行軌跡を求めて、この走行軌跡に車両が追従するよう車両走行の支援を行う車両用走行支援装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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）。この技術では、位置、方位角および曲率の各誤差を計測して、これらの誤差を補償する手法として走行距離と曲率を対応づけた所定の走行軌跡（軌道パターン）を相似変換することにより実際の制御軌跡を求める手法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２９７９３５号公報（段落００５０〜００７８、図６）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記技術は、相似変換を利用して軌道パターンを縮小することで、経路からずれた車両を速やかに経路へと復帰させるものである。この技術を応用すると、軌道パターンを相似変換により拡大することで、操舵に余裕のある誘導経路を設定することもできる。しかしながら、この相似変換においては、初期状態が操舵状態（中立以外の状態）に設定されていると、実際の曲率と設定した経路の曲率が一致しないことになる。このため、設定した誘導経路と実際の曲率との初期の差に起因して、目標の車両方向で目標位置へと到達できなくなる。ステアリングホイールを中立位置にした場合でも、曲率が中立位置とならない場合があり、初期状態が中立位置に限られるとなると、支援操作の操作性が著しく低下してしまう。
【０００５】
そこで本発明は、初期状態が操舵状態であっても、目標領域へと正確な誘導が可能となる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、目標位置へと至る目標経路を設定して、該目標経路に沿って車両を誘導する車両用走行支援装置において、初期位置における車両方向と目標位置における車両方向とがなす角度である偏向角と、初期位置における操舵角に基づいて、車両方向を目標位置における車両方向に一致させる基本経路を走行距離に応じた曲率変化として規定する基本経路設定手段と、初期位置と目標位置との関係に基づいて、該基本経路を相似変換した経路を求める経路変換手段と、相似変換した経路の初期操舵角と、実際の初期操舵角との差に基づいて該相似変換した経路を補正して目標経路を設定する補正手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、現在の車両位置から車両方向を目標位置に一致させる、つまり、偏向角を０にするための経路である基本経路を求め、これを相似変換することで経路を求めるので、曲率に余裕のある経路を設定することができる。そして、相似変換のみでは初期状態が操舵状態のときに発生しうる経路最終位置での位置や車両方向のずれを設定経路の初期操舵角と実際の初期操舵角との差に基づいて補正することにより、この経路最終位置における位置、方向の誤差を補償し、目標位置近傍の領域へ車両を正確に誘導することができる。
【０００８】
基本経路は、舵角を一方向に増大させる段階と、増大後に所定舵角で保持する段階と、舵角を中立方向に戻す段階から構成される操舵を組み合わせて構成されており、補正手段は、所定舵角で保持する段階の走行距離を変更することにより、経路の最終位置における車両方向を補正することが好ましい。
【０００９】
走行距離に対して曲率をプロットした場合、その面積、つまり、曲率の走行距離に対する積分値は、偏向角の変化量に合致する。したがって、基本経路とこの積分値、つまり、面積を一致させれば、偏向角の変化量を一致させて、最終位置における車両の向きを目標方向に一致させることができる。このとき、操舵角を保持して走行する部分の長さを変えることにより調整を行えば、面積計算が精度を維持したまま簡略化できる。
【００１０】
補正手段は、車両方向補正後の経路の最終位置と初期位置間の所定方向の距離と、目標位置と初期位置間の所定方向の距離との比に基づいて、経路の最終位置をさらに補正することが好ましい。
【００１１】
上記の車両方向補正によっても経路の最終位置と目標位置との間にずれが生ずる可能性がある。これをさらに距離に応じて補正することにより車両方向を維持したまま車両の到達位置を補償することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００１３】
以下、本発明に係る走行支援装置として駐車支援装置を例に説明する。図１は、本発明の実施形態である駐車支援装置１００のブロック構成図である。この駐車支援装置１００は、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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。以下では、図２に示されるように、道路２１０に面して設けられた車庫２２０内に、後退によって車両２００を収容する、いわゆる車庫入れを行う場合の支援動作を説明する。図３は、この支援動作の制御フローチャートであり、図４、図５は、この制御における設定走行軌跡の設定を説明する図であり、図６〜図８は、各設定走行軌跡による車両２００の移動を説明する図である。
【００１８】
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。
【００１９】
具体的には、運転者は、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。）が図２のＡ点に一致するよう車両２００を移動させた後（この位置での車両を２００ａで表す。）、入力手段３１により駐車支援動作の開始を指示する。そして、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（ステップＳ２）。
【００２０】
駐車支援ＥＣＵ１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。以下、現在の車両の向きとｚ軸のなす角度を偏向角θと称する。
【００２１】
次に、現在位置（初期位置Ａ点）、現在の偏向角θ０、現在の操舵角δ０から、偏向角θを０にする最短経路（以下、基本経路と称する。）Ｐ０を算出する（ステップＳ６）。この走行軌跡Ｐ０は、走行距離に対する旋回曲率（＝旋回半径の逆数）変化として設定される。図４（ａ）は、この最短経路Ｐ０の走行距離−旋回曲率線図を示しており、この最短経路Ｐ０で車両が描く軌跡を図６に太線で示している。
【００２２】
この最短経路Ｐ０は、舵角を増大させる過程（過程１）と、増大した状態で舵角を維持する過程（過程２）と、舵角を中立に戻す過程（過程３）の３つの過程からなり、過程１と過程３においては、走行距離に対する旋回曲率の変化量（旋回曲率の変化速度）を一定としている。この旋回曲率の変化速度は、車速が走行支援時の上限値の場合であっても、操舵アクチュエータ２４の最大操舵速度での曲率変化量を下回るように設定されている。これにより、確実に操舵が行える経路を算出しうる。このとき設定される軌跡の代表例は、まず、Ａ点からＢ点まで操舵角の走行距離に対する変化速度を一定として操舵角を増大させていき、Ｂ点で操舵角、旋回曲率が設定最大値で、旋回半径が設定最小旋回半径（Ｒｍｉｎ、曲率γｍａｘ＝１／Ｒｍｉｎ）となる状態に移行する（過程１）。Ｂ点からＣ点まではこの操舵角（旋回曲率、旋回半径）を維持する（過程２）。Ｃ点からは逆に操舵角の走行距離に対する変化速度を一定として操舵角を減少させて、Ｄ点で舵角０の中立状態へと移行する（過程３）。この結果、走行軌跡Ｐは、ＢＣ間が半径Ｒｍｉｎの円弧であり、ＡＢ間は、一端が曲率γ０、他端が曲率１／Ｒｍｉの曲線、ＣＤ間は、一端が曲率１／Ｒｍｉｎ、他端が曲率０のクロソイド曲線となる。
【００２３】
偏向角θが小さい場合には、いずれかの過程を有しない場合もありうる。ここで偏向角θの変化量Δθは、Δθ＝∫δｄｐで表せる。すなわち、偏向角の変化量Δθは、図４（ａ）に示される走行軌跡の面積Ｓ０に合致する。
【００２４】
次に、基本経路を相似変換した相似変換経路Ｐ１を求める（ステップＳ８）。この相似変換経路Ｐ１の求め方を図４、図６を参照して説明する。図６に示される基本経路Ｐ０のｘ軸方向の幅Ｘｆは、Ｘｆ＝∫ｓｉｎθｄｐとして求めることができる。これに対し、初期位置Ａ点から目標位置Ｇ点のｘ軸方向の距離をｓＸｆとし、ε＝ｓＸｆ／Ｘｆとすると、相似変換経路Ｐ１のＡ点から距離ｐ位置における操舵角δ’は、基本経路Ｐ１のＡ点から距離ｐ位置における操舵角δがδ＝ｆ（ｐ）で表されるとき、δ’＝１／ε×ｆ（ｐ／ε）として表される。図４（ｂ）に示されるように、この相似変換経路Ｐ１は、基本経路Ｐ０を距離方向にε倍に引き延ばすとともに、曲率方向に１／ε倍へと圧縮したものである。したがって、相似変換経路Ｐ１の面積Ｓ１と基本経路Ｐ０の面積Ｓ０は合致する。
【００２５】
この相似変換によって、曲率の最大値は基本経路のγｍａｘから１／ε倍のγｍａｘ／εへと低下するため、操舵速度を低下させることができるので、操舵制御の制御性が向上する。同様に、この相似変換により、初期曲率が本来の曲率γ０（操舵角δ０に相当）からγ０／εへと低下することとなる。しかし、初期操舵角は、この曲率γ０／εに相当するδ１ではないので、相似変換前のδ０に一致させる（初期曲率をγ０に一致させる）必要がある。これはこのまま放置すると、最終位置において、車両の向き（偏向角）のずれとなる。そこで、次に、この偏向角の補正を行う。まず、初期操舵角δ０に相当する曲率γ０と、設定した相似変換後の最大曲率γｍａｘ１（γｍａｘ／ε）を比較する（ステップＳ１０）。
【００２６】
γｍａｘ１がγ０以上の場合には、相似変換経路Ｐ１の過程１において曲率がγ０以下の最初の領域を曲率γ０で操舵角を保持する領域に置き換える（ステップＳ１２）。具体的には、図４（ｃ）に示されるように過程１の最初の部分（γｍａｘ１がγ０に等しい場合は、過程１の全体）を初期操舵角のまま操舵角を保持する領域へと置き換える。
【００２７】
一方、γｍａｘ１がγ０未満の場合（図５（ａ）参照。）には、相似変換経路Ｐ１の過程１を、曲率をγ０からγｍａｘ１へと過程３の曲率変化速度と同じ速度で減少させる過程と、曲率をγｍａｘ１で維持する過程に置き換える（ステップＳ１４、図５（ｂ）参照）。ステップＳ１２、Ｓ１４の処理により、初期曲率γ０から相似変換経路Ｐ１へとスムースに移行した後、相似変換経路Ｐ１に沿う経路Ｐ２を設定することができる。なお、初期曲率γ０から相似変換経路Ｐ１への移行経路設定は、上述の例に限られるものではなく、曲率を一定の速度で減少させて速やかに相似変換経路Ｐ１へと移行するようにしてもよい。
【００２８】
こうして設定された経路Ｐ２では、初期操舵角と設定経路の曲率との不一致は解消されるが、図４（ｃ）、図５（ｂ）にハッチングで示される領域Ｓａの分だけ、経路の走行距離−旋回曲率線図における面積が増大するため、経路全体での偏向角変化量が基本経路より大きくなる。この結果、図６に示されるように、実際に到達した時点の車両２００ｂの向きは、目標である車両２００ｇに比べてｚ軸方向から初期の車両２００ａの向きと反対方向にずれてしまう（偏向角θ１）。つまり、舵を切りすぎてしまうことになる。
【００２９】
そこで、ステップＳ１６では、この増大した分の面積Ｓａを求め、過程２の走行距離をＳａ／γｍａｘ１だけ短くした補正経路Ｐ３を求める（図４（ｄ）参照）。この補正経路Ｐ３は、経路Ｐ２において、初期曲率γ０からの移行により増大した面積Ｓａを、過程２から取り除くことで、経路全体における走行距離−旋回曲率線図における面積Ｓ３を基本経路Ｐ０のＳ０と一致させるので、最終位置における偏向角は０となり、目標位置における偏向角と一致させることができる。このように過程２の走行距離を変更することで、過程１や過程３から面積を取り除く場合に比べて舵角制御の内容を変更する必要がなく、計算が簡略化できるとともに、制御性も良好であり、精度も維持できる。
【００３０】
しかしながら、この状態では、最終位置と目標位置の偏向角はほぼ一致するが、最終位置が目標位置からｘ軸方向にずれてしまう（図７参照）。つまり、補正後の経路Ｐ３をたどった車両２００ｃは、経路Ｐ２をたどった車両２００ｂと異なり、目標位置の車両２００ｇと並行になるが、その位置は、初期位置２００ａ側にずれることになる。これは、Ａ点とＧ点の距離が長い場合に問題となる。そこで、偏向角補正を行った経路Ｐ３に対して、再度、ステップＳ８〜Ｓ１４と同様の相似変換処理と初期舵角の移行処理を行い、経路Ｐ４を求める（ステップＳ１８）。
【００３１】
具体的には、初期位置Ａ点から経路Ｐ３の最終位置とのＸ方向の距離をＳｕｂ＿Ｘｆとし、ε１＝ｓＸｆ／Ｓｕｂ＿Ｘｆとすると、相似変換経路Ｐ４のＡ点から距離ｐ位置における操舵角δ’は、経路Ｐ３のＡ点から距離ｐ位置における操舵角δがδ＝ｇ（ｐ）で表されるとき、初期段階を除いてδ’＝１／ε１×ｇ（ｐ／ε１）として表される。図４（ｅ）に示されるように、この相似変換経路Ｐ４は、初期の段階を除いて、経路Ｐ３をを距離方向にε１倍に引き延ばすとともに、曲率方向に１／ε１倍へと圧縮したものである。そして、図４（ｃ）に示された場合と同様に移行処理の関係で、その面積はＳｂだけ、経路Ｐ３や基本経路Ｐ０の面積より大きくなる。しかし、ε１は前述したεに比べて１に十分に近い数値となるので、この面積Ｓｂは、全体の面積であるＳ０や前述のＳａに比べて小さくて済む。このため、この位置修正によって発生する偏向角のずれは許容範囲内に納めることができる（図８参照）。つまり、この経路をたどった車両２００ｄは、ほぼ目標位置の車両２００ｇに一致する。この結果、初期操舵角δが略０でない、つまり、操舵中から経路設定を行う場合でも、精度良く経路設定を行うことができる。駐車支援においては、初期位置Ａ点へ移動した時点で操舵中であることが多く、この状態で支援前にステアリングを中立状態へと確実に戻すことは容易でない。また、中立状態へ戻すことを支援開始の要件とすると、支援の操作性を低下させる。本実施形態では、操舵中の状態からでも経路設定が行えるので、支援前にステアリングを中立状態へ戻す必要がなく、支援の操作性が向上する。
【００３２】
こうして設定された経路Ｐ４においては、走行距離−曲率の対応として目標走行軌跡を設定しており、目標走行軌跡が車両の速度、加速度に依存しないため、制御が簡略化できる。
【００３３】
ステップＳ２０では、経路が設定できたか否かを判定する。最大旋回曲率を維持しても現在位置Ａ点から目標位置Ｇ点に到達できず、経路設定不能と判定した場合には、ステップＳ５０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を移動させて再度駐車支援動作を作動させればよい。
【００３４】
目標経路が設定できた場合には、ステップＳ２２に移行して、実際の支援制御へと移行する。ここで、駐車支援ＥＣＵ１は、シフトレバーが後退位置に設定されたら、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。
【００３５】
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Ｓ２２）。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を基にして判定を行えばよい。
【００３６】
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Ｓ２４）。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の舵角が設定した舵角変位に合致するよう制御する。
【００３７】
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。
【００３８】
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Ｓ２６）。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へと移行することで、経路を設定し直す。
【００３９】
経路の再設定時には、操舵中であるため、舵角δは、０でないことが多い。本発明によれば、上述したように、操舵中から経路設定を行う場合であっても、精度良く経路設定を行うことができるため、再設定時の経路設定も同一のロジックで容易かつ精度良く行うことができる。
【００４０】
一方、目標経路とのずれが小さい場合には、ステップＳ２８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Ｓ２２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Ｓ３０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。
【００４１】
このように、基本経路を利用してそれを相似変換して誘導経路を設定することで、操舵に余裕をもたせた経路を設定することが可能である。また、初期舵角と相似変換後の舵角のずれに応じて経路を補正することで、初期舵角が中立状態でない場合でも、車両の偏向角が目標からずれるのを防止することができる。さらに、偏向角補正後、さらに相似変換を利用した位置補正を実行することで、車両を目標位置に近い領域へ確実に誘導しつつ、その偏向角のずれを許容範囲内に抑えることができる。
【００４２】
ここでは、最小の領域において初期曲率γ０で操舵角を保持する構成とした例で説明を行った。他の方法として、図９に示されるように初期曲率γ０から曲率の距離に対する変化速度を一定として（例えば、図４（ｂ）の初期領域における曲率の距離に対する変化速度と同一とする。）曲率γｍａｘまで操舵させてもよい。この方法は、操舵角の状態変化の数が少ないため、図４（ｃ）の方法に比べて、制御が容易で経路をより正確に設定できるという特徴がある。
【００４３】
この場合、曲率γｍａｘに達する時点が図４（ｃ）の場合の距離εＢより手前に移行する。その結果、経路の走行距離−旋回曲率線図における面積の増大分Ｓａは、図４（ｃ）の場合に比べて増大する。そこで、上述したステップＳ１６と同様に、増大した分の面積Ｓａを求め、過程２の走行距離をＳａ／γｍａｘ１だけ短くして補正経路Ｐ３を求める。この場合も補正経路Ｐ３は、経路Ｐ２において、初期曲率γ０からγｍａｘへと直接移行することにより増大した面積Ｓａを、過程２から取り除くことで、経路全体における走行距離−旋回曲率線図における面積を基本経路Ｐ０の面積と一致させるので、最終位置における偏向角は０となり、目標位置における偏向角と一致させることができる。
【００４４】
以上の説明では、偏向角補正後、位置補正を行う例を説明したが、偏向角補正による位置ずれは、経路全体の長さに比べて小さく、特に、初期操舵角が中立に近い場合には小さくなり、許容範囲内に納まる場合も多い。そのため、位置補正を行わず、偏向角補正のみを行うようにしてもよい。
【００４５】
さらに、偏向角補正と位置補正を繰り返すことにより位置、方向の誤差を小さくすることも可能であるが、演算量を増大させるため、通常は、１回で十分と考えられる。
【００４６】
以上の説明では、自動操舵機能を有する駐車支援装置における実施例を説明してきたが、自動的に操舵を行う技術だけでなく、運転者に対して適切な操舵量を指示する操舵ガイダンスを行う駐車支援装置でも同様に用いることができる。また、後退駐車だけでなく、前進での駐車支援にも適応可能であるし、駐車支援装置に限らず、経路に応じた移動を誘導する走行支援装置、レーンキープシステム等にも適用可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、操舵中からの状態でも精度良く経路を設定することができるので、支援前に操舵状態を中立状態に設定する必要がなく、操作性が向上する。また、操舵状態からの経路設定が容易となるため、特に、支援中の経路再設定に有効である。さらに、基本経路よりも操舵を緩やかにできるので、制御性が向上する。
【００４８】
支援経路の補正において、車両方向（偏向角）の補正を行う際には、舵角保持段階の走行距離を変更することで、計算が簡略化できるとともに、、制御性も良好であり、精度も維持できる。
【００４９】
偏向角補正後、さらに到達位置の修正を相似変換を利用して行うことで、目標位置近傍の領域へ車両を確実に誘導することが可能となる。
【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のブロック構成図である。
【図２】図１の装置による車庫入れの支援動作時の車両の位置関係を説明する図である。
【図３】図２の支援動作のフローチャートである。
【図４】図３の制御における設定走行軌跡（経路）を説明する図である。
【図５】初期舵角からの移行考慮の別の例である。
【図６】相似変換経路による目標位置とのずれを説明する図である。
【図７】偏向角補正後の状態を説明する図である。
【図８】位置補正後の状態を説明する図である。
【図９】図３の制御における設定走行軌跡設定の別の設定方法を説明する図である。
【符号の説明】
１…駐車支援ＥＣＵ、１０…画像処理部、１１…操舵制御部、１２…演算手段、２０…自動操舵装置、２１…ステアリングシャフト、２２…ステアリングホイール、２３…操舵角センサ、２４…操舵アクチュエータ、２５…転舵輪、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、４３…加速度センサ、５１…車高センサ、１００…駐車支援装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、目標位置への走行軌跡を求めて、この走行軌跡に車両が追従するよう車両走行の支援を行う車両用走行支援装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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）。この技術では、位置、方位角および曲率の各誤差を計測して、これらの誤差を補償する手法として走行距離と曲率を対応づけた所定の走行軌跡（軌道パターン）を相似変換することにより実際の制御軌跡を求める手法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２９７９３５号公報（段落００５０〜００７８、図６）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記技術は、相似変換を利用して軌道パターンを縮小することで、経路からずれた車両を速やかに経路へと復帰させるものである。この技術を応用すると、軌道パターンを相似変換により拡大することで、操舵に余裕のある誘導経路を設定することもできる。しかしながら、この相似変換においては、初期状態が操舵状態（中立以外の状態）に設定されていると、実際の曲率と設定した経路の曲率が一致しないことになる。このため、設定した誘導経路と実際の曲率との初期の差に起因して、目標の車両方向で目標位置へと到達できなくなる。ステアリングホイールを中立位置にした場合でも、曲率が中立位置とならない場合があり、初期状態が中立位置に限られるとなると、支援操作の操作性が著しく低下してしまう。
【０００５】
そこで本発明は、初期状態が操舵状態であっても、目標領域へと正確な誘導が可能となる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、目標位置へと至る目標経路を設定して、該目標経路に沿って車両を誘導する車両用走行支援装置において、初期位置における車両方向と目標位置における車両方向とがなす角度である偏向角と、初期位置における操舵角に基づいて、車両方向を目標位置における車両方向に一致させる基本経路を走行距離に応じた曲率変化として規定する基本経路設定手段と、初期位置と目標位置との関係に基づいて、該基本経路を相似変換した経路を求める経路変換手段と、相似変換した経路の初期操舵角と、実際の初期操舵角との差に基づいて該相似変換した経路を補正して目標経路を設定する補正手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、現在の車両位置から車両方向を目標位置に一致させる、つまり、偏向角を０にするための経路である基本経路を求め、これを相似変換することで経路を求めるので、曲率に余裕のある経路を設定することができる。そして、相似変換のみでは初期状態が操舵状態のときに発生しうる経路最終位置での位置や車両方向のずれを設定経路の初期操舵角と実際の初期操舵角との差に基づいて補正することにより、この経路最終位置における位置、方向の誤差を補償し、目標位置近傍の領域へ車両を正確に誘導することができる。
【０００８】
基本経路は、舵角を一方向に増大させる段階と、増大後に所定舵角で保持する段階と、舵角を中立方向に戻す段階から構成される操舵を組み合わせて構成されており、補正手段は、所定舵角で保持する段階の走行距離を変更することにより、経路の最終位置における車両方向を補正することが好ましい。
【０００９】
走行距離に対して曲率をプロットした場合、その面積、つまり、曲率の走行距離に対する積分値は、偏向角の変化量に合致する。したがって、基本経路とこの積分値、つまり、面積を一致させれば、偏向角の変化量を一致させて、最終位置における車両の向きを目標方向に一致させることができる。このとき、操舵角を保持して走行する部分の長さを変えることにより調整を行えば、面積計算が精度を維持したまま簡略化できる。
【００１０】
補正手段は、車両方向補正後の経路の最終位置と初期位置間の所定方向の距離と、目標位置と初期位置間の所定方向の距離との比に基づいて、経路の最終位置をさらに補正することが好ましい。
【００１１】
上記の車両方向補正によっても経路の最終位置と目標位置との間にずれが生ずる可能性がある。これをさらに距離に応じて補正することにより車両方向を維持したまま車両の到達位置を補償することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００１３】
以下、本発明に係る走行支援装置として駐車支援装置を例に説明する。図１は、本発明の実施形態である駐車支援装置１００のブロック構成図である。この駐車支援装置１００は、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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。以下では、図２に示されるように、道路２１０に面して設けられた車庫２２０内に、後退によって車両２００を収容する、いわゆる車庫入れを行う場合の支援動作を説明する。図３は、この支援動作の制御フローチャートであり、図４、図５は、この制御における設定走行軌跡の設定を説明する図であり、図６〜図８は、各設定走行軌跡による車両２００の移動を説明する図である。
【００１８】
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。
【００１９】
具体的には、運転者は、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。）が図２のＡ点に一致するよう車両２００を移動させた後（この位置での車両を２００ａで表す。）、入力手段３１により駐車支援動作の開始を指示する。そして、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（ステップＳ２）。
【００２０】
駐車支援ＥＣＵ１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。以下、現在の車両の向きとｚ軸のなす角度を偏向角θと称する。
【００２１】
次に、現在位置（初期位置Ａ点）、現在の偏向角θ０、現在の操舵角δ０から、偏向角θを０にする最短経路（以下、基本経路と称する。）Ｐ０を算出する（ステップＳ６）。この走行軌跡Ｐ０は、走行距離に対する旋回曲率（＝旋回半径の逆数）変化として設定される。図４（ａ）は、この最短経路Ｐ０の走行距離−旋回曲率線図を示しており、この最短経路Ｐ０で車両が描く軌跡を図６に太線で示している。
【００２２】
この最短経路Ｐ０は、舵角を増大させる過程（過程１）と、増大した状態で舵角を維持する過程（過程２）と、舵角を中立に戻す過程（過程３）の３つの過程からなり、過程１と過程３においては、走行距離に対する旋回曲率の変化量（旋回曲率の変化速度）を一定としている。この旋回曲率の変化速度は、車速が走行支援時の上限値の場合であっても、操舵アクチュエータ２４の最大操舵速度での曲率変化量を下回るように設定されている。これにより、確実に操舵が行える経路を算出しうる。このとき設定される軌跡の代表例は、まず、Ａ点からＢ点まで操舵角の走行距離に対する変化速度を一定として操舵角を増大させていき、Ｂ点で操舵角、旋回曲率が設定最大値で、旋回半径が設定最小旋回半径（Ｒｍｉｎ、曲率γｍａｘ＝１／Ｒｍｉｎ）となる状態に移行する（過程１）。Ｂ点からＣ点まではこの操舵角（旋回曲率、旋回半径）を維持する（過程２）。Ｃ点からは逆に操舵角の走行距離に対する変化速度を一定として操舵角を減少させて、Ｄ点で舵角０の中立状態へと移行する（過程３）。この結果、走行軌跡Ｐは、ＢＣ間が半径Ｒｍｉｎの円弧であり、ＡＢ間は、一端が曲率γ０、他端が曲率１／Ｒｍｉの曲線、ＣＤ間は、一端が曲率１／Ｒｍｉｎ、他端が曲率０のクロソイド曲線となる。
【００２３】
偏向角θが小さい場合には、いずれかの過程を有しない場合もありうる。ここで偏向角θの変化量Δθは、Δθ＝∫δｄｐで表せる。すなわち、偏向角の変化量Δθは、図４（ａ）に示される走行軌跡の面積Ｓ０に合致する。
【００２４】
次に、基本経路を相似変換した相似変換経路Ｐ１を求める（ステップＳ８）。この相似変換経路Ｐ１の求め方を図４、図６を参照して説明する。図６に示される基本経路Ｐ０のｘ軸方向の幅Ｘｆは、Ｘｆ＝∫ｓｉｎθｄｐとして求めることができる。これに対し、初期位置Ａ点から目標位置Ｇ点のｘ軸方向の距離をｓＸｆとし、ε＝ｓＸｆ／Ｘｆとすると、相似変換経路Ｐ１のＡ点から距離ｐ位置における操舵角δ’は、基本経路Ｐ１のＡ点から距離ｐ位置における操舵角δがδ＝ｆ（ｐ）で表されるとき、δ’＝１／ε×ｆ（ｐ／ε）として表される。図４（ｂ）に示されるように、この相似変換経路Ｐ１は、基本経路Ｐ０を距離方向にε倍に引き延ばすとともに、曲率方向に１／ε倍へと圧縮したものである。したがって、相似変換経路Ｐ１の面積Ｓ１と基本経路Ｐ０の面積Ｓ０は合致する。
【００２５】
この相似変換によって、曲率の最大値は基本経路のγｍａｘから１／ε倍のγｍａｘ／εへと低下するため、操舵速度を低下させることができるので、操舵制御の制御性が向上する。同様に、この相似変換により、初期曲率が本来の曲率γ０（操舵角δ０に相当）からγ０／εへと低下することとなる。しかし、初期操舵角は、この曲率γ０／εに相当するδ１ではないので、相似変換前のδ０に一致させる（初期曲率をγ０に一致させる）必要がある。これはこのまま放置すると、最終位置において、車両の向き（偏向角）のずれとなる。そこで、次に、この偏向角の補正を行う。まず、初期操舵角δ０に相当する曲率γ０と、設定した相似変換後の最大曲率γｍａｘ１（γｍａｘ／ε）を比較する（ステップＳ１０）。
【００２６】
γｍａｘ１がγ０以上の場合には、相似変換経路Ｐ１の過程１において曲率がγ０以下の最初の領域を曲率γ０で操舵角を保持する領域に置き換える（ステップＳ１２）。具体的には、図４（ｃ）に示されるように過程１の最初の部分（γｍａｘ１がγ０に等しい場合は、過程１の全体）を初期操舵角のまま操舵角を保持する領域へと置き換える。
【００２７】
一方、γｍａｘ１がγ０未満の場合（図５（ａ）参照。）には、相似変換経路Ｐ１の過程１を、曲率をγ０からγｍａｘ１へと過程３の曲率変化速度と同じ速度で減少させる過程と、曲率をγｍａｘ１で維持する過程に置き換える（ステップＳ１４、図５（ｂ）参照）。ステップＳ１２、Ｓ１４の処理により、初期曲率γ０から相似変換経路Ｐ１へとスムースに移行した後、相似変換経路Ｐ１に沿う経路Ｐ２を設定することができる。なお、初期曲率γ０から相似変換経路Ｐ１への移行経路設定は、上述の例に限られるものではなく、曲率を一定の速度で減少させて速やかに相似変換経路Ｐ１へと移行するようにしてもよい。
【００２８】
こうして設定された経路Ｐ２では、初期操舵角と設定経路の曲率との不一致は解消されるが、図４（ｃ）、図５（ｂ）にハッチングで示される領域Ｓａの分だけ、経路の走行距離−旋回曲率線図における面積が増大するため、経路全体での偏向角変化量が基本経路より大きくなる。この結果、図６に示されるように、実際に到達した時点の車両２００ｂの向きは、目標である車両２００ｇに比べてｚ軸方向から初期の車両２００ａの向きと反対方向にずれてしまう（偏向角θ１）。つまり、舵を切りすぎてしまうことになる。
【００２９】
そこで、ステップＳ１６では、この増大した分の面積Ｓａを求め、過程２の走行距離をＳａ／γｍａｘ１だけ短くした補正経路Ｐ３を求める（図４（ｄ）参照）。この補正経路Ｐ３は、経路Ｐ２において、初期曲率γ０からの移行により増大した面積Ｓａを、過程２から取り除くことで、経路全体における走行距離−旋回曲率線図における面積Ｓ３を基本経路Ｐ０のＳ０と一致させるので、最終位置における偏向角は０となり、目標位置における偏向角と一致させることができる。このように過程２の走行距離を変更することで、過程１や過程３から面積を取り除く場合に比べて舵角制御の内容を変更する必要がなく、計算が簡略化できるとともに、制御性も良好であり、精度も維持できる。
【００３０】
しかしながら、この状態では、最終位置と目標位置の偏向角はほぼ一致するが、最終位置が目標位置からｘ軸方向にずれてしまう（図７参照）。つまり、補正後の経路Ｐ３をたどった車両２００ｃは、経路Ｐ２をたどった車両２００ｂと異なり、目標位置の車両２００ｇと並行になるが、その位置は、初期位置２００ａ側にずれることになる。これは、Ａ点とＧ点の距離が長い場合に問題となる。そこで、偏向角補正を行った経路Ｐ３に対して、再度、ステップＳ８〜Ｓ１４と同様の相似変換処理と初期舵角の移行処理を行い、経路Ｐ４を求める（ステップＳ１８）。
【００３１】
具体的には、初期位置Ａ点から経路Ｐ３の最終位置とのＸ方向の距離をＳｕｂ＿Ｘｆとし、ε１＝ｓＸｆ／Ｓｕｂ＿Ｘｆとすると、相似変換経路Ｐ４のＡ点から距離ｐ位置における操舵角δ’は、経路Ｐ３のＡ点から距離ｐ位置における操舵角δがδ＝ｇ（ｐ）で表されるとき、初期段階を除いてδ’＝１／ε１×ｇ（ｐ／ε１）として表される。図４（ｅ）に示されるように、この相似変換経路Ｐ４は、初期の段階を除いて、経路Ｐ３をを距離方向にε１倍に引き延ばすとともに、曲率方向に１／ε１倍へと圧縮したものである。そして、図４（ｃ）に示された場合と同様に移行処理の関係で、その面積はＳｂだけ、経路Ｐ３や基本経路Ｐ０の面積より大きくなる。しかし、ε１は前述したεに比べて１に十分に近い数値となるので、この面積Ｓｂは、全体の面積であるＳ０や前述のＳａに比べて小さくて済む。このため、この位置修正によって発生する偏向角のずれは許容範囲内に納めることができる（図８参照）。つまり、この経路をたどった車両２００ｄは、ほぼ目標位置の車両２００ｇに一致する。この結果、初期操舵角δが略０でない、つまり、操舵中から経路設定を行う場合でも、精度良く経路設定を行うことができる。駐車支援においては、初期位置Ａ点へ移動した時点で操舵中であることが多く、この状態で支援前にステアリングを中立状態へと確実に戻すことは容易でない。また、中立状態へ戻すことを支援開始の要件とすると、支援の操作性を低下させる。本実施形態では、操舵中の状態からでも経路設定が行えるので、支援前にステアリングを中立状態へ戻す必要がなく、支援の操作性が向上する。
【００３２】
こうして設定された経路Ｐ４においては、走行距離−曲率の対応として目標走行軌跡を設定しており、目標走行軌跡が車両の速度、加速度に依存しないため、制御が簡略化できる。
【００３３】
ステップＳ２０では、経路が設定できたか否かを判定する。最大旋回曲率を維持しても現在位置Ａ点から目標位置Ｇ点に到達できず、経路設定不能と判定した場合には、ステップＳ５０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を移動させて再度駐車支援動作を作動させればよい。
【００３４】
目標経路が設定できた場合には、ステップＳ２２に移行して、実際の支援制御へと移行する。ここで、駐車支援ＥＣＵ１は、シフトレバーが後退位置に設定されたら、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。
【００３５】
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Ｓ２２）。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を基にして判定を行えばよい。
【００３６】
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Ｓ２４）。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の舵角が設定した舵角変位に合致するよう制御する。
【００３７】
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。
【００３８】
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Ｓ２６）。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へと移行することで、経路を設定し直す。
【００３９】
経路の再設定時には、操舵中であるため、舵角δは、０でないことが多い。本発明によれば、上述したように、操舵中から経路設定を行う場合であっても、精度良く経路設定を行うことができるため、再設定時の経路設定も同一のロジックで容易かつ精度良く行うことができる。
【００４０】
一方、目標経路とのずれが小さい場合には、ステップＳ２８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Ｓ２２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Ｓ３０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。
【００４１】
このように、基本経路を利用してそれを相似変換して誘導経路を設定することで、操舵に余裕をもたせた経路を設定することが可能である。また、初期舵角と相似変換後の舵角のずれに応じて経路を補正することで、初期舵角が中立状態でない場合でも、車両の偏向角が目標からずれるのを防止することができる。さらに、偏向角補正後、さらに相似変換を利用した位置補正を実行することで、車両を目標位置に近い領域へ確実に誘導しつつ、その偏向角のずれを許容範囲内に抑えることができる。
【００４２】
ここでは、最小の領域において初期曲率γ０で操舵角を保持する構成とした例で説明を行った。他の方法として、図９に示されるように初期曲率γ０から曲率の距離に対する変化速度を一定として（例えば、図４（ｂ）の初期領域における曲率の距離に対する変化速度と同一とする。）曲率γｍａｘまで操舵させてもよい。この方法は、操舵角の状態変化の数が少ないため、図４（ｃ）の方法に比べて、制御が容易で経路をより正確に設定できるという特徴がある。
【００４３】
この場合、曲率γｍａｘに達する時点が図４（ｃ）の場合の距離εＢより手前に移行する。その結果、経路の走行距離−旋回曲率線図における面積の増大分Ｓａは、図４（ｃ）の場合に比べて増大する。そこで、上述したステップＳ１６と同様に、増大した分の面積Ｓａを求め、過程２の走行距離をＳａ／γｍａｘ１だけ短くして補正経路Ｐ３を求める。この場合も補正経路Ｐ３は、経路Ｐ２において、初期曲率γ０からγｍａｘへと直接移行することにより増大した面積Ｓａを、過程２から取り除くことで、経路全体における走行距離−旋回曲率線図における面積を基本経路Ｐ０の面積と一致させるので、最終位置における偏向角は０となり、目標位置における偏向角と一致させることができる。
【００４４】
以上の説明では、偏向角補正後、位置補正を行う例を説明したが、偏向角補正による位置ずれは、経路全体の長さに比べて小さく、特に、初期操舵角が中立に近い場合には小さくなり、許容範囲内に納まる場合も多い。そのため、位置補正を行わず、偏向角補正のみを行うようにしてもよい。
【００４５】
さらに、偏向角補正と位置補正を繰り返すことにより位置、方向の誤差を小さくすることも可能であるが、演算量を増大させるため、通常は、１回で十分と考えられる。
【００４６】
以上の説明では、自動操舵機能を有する駐車支援装置における実施例を説明してきたが、自動的に操舵を行う技術だけでなく、運転者に対して適切な操舵量を指示する操舵ガイダンスを行う駐車支援装置でも同様に用いることができる。また、後退駐車だけでなく、前進での駐車支援にも適応可能であるし、駐車支援装置に限らず、経路に応じた移動を誘導する走行支援装置、レーンキープシステム等にも適用可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、操舵中からの状態でも精度良く経路を設定することができるので、支援前に操舵状態を中立状態に設定する必要がなく、操作性が向上する。また、操舵状態からの経路設定が容易となるため、特に、支援中の経路再設定に有効である。さらに、基本経路よりも操舵を緩やかにできるので、制御性が向上する。
【００４８】
支援経路の補正において、車両方向（偏向角）の補正を行う際には、舵角保持段階の走行距離を変更することで、計算が簡略化できるとともに、、制御性も良好であり、精度も維持できる。
【００４９】
偏向角補正後、さらに到達位置の修正を相似変換を利用して行うことで、目標位置近傍の領域へ車両を確実に誘導することが可能となる。
【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のブロック構成図である。
【図２】図１の装置による車庫入れの支援動作時の車両の位置関係を説明する図である。
【図３】図２の支援動作のフローチャートである。
【図４】図３の制御における設定走行軌跡（経路）を説明する図である。
【図５】初期舵角からの移行考慮の別の例である。
【図６】相似変換経路による目標位置とのずれを説明する図である。
【図７】偏向角補正後の状態を説明する図である。
【図８】位置補正後の状態を説明する図である。
【図９】図３の制御における設定走行軌跡設定の別の設定方法を説明する図である。
【符号の説明】
１…駐車支援ＥＣＵ、１０…画像処理部、１１…操舵制御部、１２…演算手段、２０…自動操舵装置、２１…ステアリングシャフト、２２…ステアリングホイール、２３…操舵角センサ、２４…操舵アクチュエータ、２５…転舵輪、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、４３…加速度センサ、５１…車高センサ、１００…駐車支援装置。
Claims (3)
- 目標位置へと至る目標経路を設定して、該目標経路に沿って車両を誘導する車両用走行支援装置において、
初期位置における車両方向と目標位置における車両方向とがなす角度である偏向角と、初期位置における操舵角に基づいて、車両方向を目標位置における車両方向に一致させる基本経路を走行距離に応じた曲率変化として規定する基本経路設定手段と、
初期位置と目標位置との関係に基づいて、該基本経路を相似変換した経路を求める経路変換手段と、
相似変換した経路の初期操舵角と、実際の初期操舵角との差に基づいて該相似変換した経路を補正して前記目標経路を設定する補正手段と、
を備えていることを特徴とする車両用走行支援装置。 - 前記基本経路は、舵角を一方向に増大させる段階と、増大後に所定舵角で保持する段階と、舵角を中立方向に戻す段階から構成される操舵を組み合わせて構成されており、前記補正手段は、前記所定舵角で保持する段階の走行距離を変更することにより、経路の最終位置における車両方向を補正することを特徴とする請求項１記載の車両用走行支援装置。
- 前記補正手段は、車両方向補正後の経路の最終位置と初期位置間の所定方向の距離と、目標位置と初期位置間の所定方向の距離との比に基づいて、経路の最終位置をさらに補正することを特徴とする請求項２記載の車両用走行支援装置。
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