JP2010149848A

JP2010149848A - 車両の後退支援装置および後退支援方法

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Publication number: JP2010149848A
Application number: JP2010004990A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kakinami; 俊明柿並; Shoji Kawada; 庄二河田
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2010-01-13
Publication date: 2010-07-08
Anticipated expiration: 2021-02-27
Also published as: US20010026317A1; US6476730B2; JP5012914B2; DE10109680B4; DE10109680A1

Abstract

【課題】
初心者でも難しい操作は必要なく安心して駐車の操作が行え、駐車操作時の補助が適切になされる車両の後退支援装置を提供する。
【解決手段】
車両の後退時に車両後方の映像を撮像するカメラ１７と、車両の後退状態を検出するシフトレバーリバーススイッチ３と、後退状態と車両特性に基づいて、車両の予想軌跡２０’を算出するＣＰＵ１１と、車両後方の映像に、予想軌跡２０’を座標変換した上で重畳して表示するディスプレィ１３とを備え、後退状態が直進時であるときにおける予想軌跡２０’を目標軌跡２０ａとしてディスプレィ１３に固定して表示すると共に、目標軌跡２０ａをディスプレィ１３に表示した後も目標軌跡２０ａとは異なる予想軌跡２０’をディスプレィ１３に表示しつづける駐車補助装置１とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の後退を支援する後退支援装置および後退支援方法に関するものであり、例えば、駐車や一時的な退避のために車両を後退させる場合、車両の後方画像をカメラにより撮影し、車内の表示器（モニタ）に後方画像と車両の予想軌跡（予想後退軌跡）を表示させて、ドライバーの後退操作を支援する装置および方法に係わる。

従来から後退支援装置として、縦列駐車や車庫入れ等の駐車に不慣れな初心者を駐車操作時に補助する方法が知られている。例えば、特許文献１では車体の周囲にＣＣＤカメラや距離測定を行う距離センサを設け、車両の周辺の様子を探知し、車両の室内に設けられたディスプレィ上に車両周辺の周辺画像を鳥瞰図的に表示してドライバに周囲の状況を提供している。

また、特許文献２においては、ステアリング舵角をステアリングセンサにより検出し、駐車操作時のステアリング操舵角を計算して指示角と操舵角を簡易なディスプレィにより出力している。また、特許文献３に示されるものでは車両の後方に設けられた物体検知用の測距センサにより、障害物（特に、駐車しようとする駐車スペースの隣りに駐車している車等）との距離を測り、その距離に応じて最大舵角による転舵開始位置を検出し、転舵開始位置をドライバに報知する方法が知られている。

特開平７−１７３２８号公報特開昭５９−２０１０８２号公報特開平８−２３５７号公報

しかしながら、上記した従来の方法では様々なセンシング技術を用いて、車両の周辺の障害物を検知することが前提となっており、その処理のためのシステムが複雑になってしまう。また、測距センサ等により近くにある障害物との距離を測り報知する方法では、駐車スペースの隣りに駐車している車がない場合や人や物等の急な飛び出しに対しての対応が困難で、適切に駐車を補助するものではないため、初心者にとって安心して駐車操作を行うことは難しい。

そこで、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、初心者でも安心して駐車の操作が行えること、駐車操作時の補助が適切になされる車両の後退支援装置およびその方法を提供することを技術的課題とする。

上記の課題を解決するために講じた技術的手段は、駐車操作時に車両の後方を撮像するカメラ（１７）と、該カメラからの映像を後方画像として表示する表示手段（１３）と、車両状態を検出する検出手段（２，３，５，６）と、該検出手段からの情報と車両特性に基づいて自走行に係る予想軌跡（２０）を算出する算出手段（１１）を備え、前記予想軌跡を前記表示手段に後方画像に重ねて表示する車両の後退支援装置（１）において、駐車開始時にステアリング舵角に応じた第１予想軌跡（２０ａ）を表示させ特定条件になった場合に第１予想軌跡を固定する固定手段（４ｃ）と、該固定手段により前記第１予想軌跡が固定された場合に前記第１予想軌跡を目標軌跡（２０ａ）とする設定手段（１１）と、駐車操作時にステアリング舵角に応じて変化する第２予想軌跡（２０’）を前記表示手段に表示させ、前記目標軌跡に対して前記第２予想軌跡を誘導させる誘導手段（８，２０）とを備えたことである。

これによれば、駐車開始時にステアリング舵角に応じた第１予想軌跡を表示手段に表示させ、ドライバーは特定条件になった場合に第１予想軌跡を固定することにより、その軌跡を目標軌跡とした上で、表示手段には駐車操作時にステアリング舵角に応じて変化する第２予想軌跡に表示させ、固定された目標軌跡に対し第２予想軌跡の誘導が可能となる。この場合、基準となる目標軌跡に第２予想軌跡を一致させるよう操作すれば良いので、難しい操作を必要としない。例えば、縦列駐車時におけるよう、ステアリングを恐る恐る所定区間の間ずっと保持するという操作は必要なくなるため、駐車に不慣れな初心者でも一切難しい操作を必要とせず、安心して駐車操作が行えるものとなる。

この場合、誘導手段は、目標軌跡と検出手段からの情報に基づいて報知が行われるようにすれば、固定された目標軌跡と検出手段からの情報（例えば、シフトレバーの状態、ステアリング状態、走行状態等）に基づいて目標軌跡からのずれ量を算出し、算出されたずれ量または位置関係に応じた適切な報知が可能となるので、駐車操作時における駐車補助が適切になされる装置となる。

また、特定条件は、ドライバーが駐車を意図する方向に第１予想軌跡が表示された時、第１予想軌跡内に障害物がない状態とすれば、ドライバーの駐車意志を尊重し、駐車操作時の安全確認がなされた上で第１予想軌跡を固定しての駐車が可能となる。

上記の課題を解決するために講じた技術的手段は、車両の後退時に車両後方の映像を撮像するカメラ（１７）と、車両の後退状態を検出する検出手段（２，３，５，６）と、該後退状態と車両特性に基づいて、車両の予想軌跡を算出する算出手段と、前記車両後方映像と該予想軌跡を重畳表示する表示手段（１３）とを備え、ある時点における前記予想軌跡（２０）を目標軌跡（２０ａ）として前記表示手段に固定表示すると共に、該目標軌跡を表示した後も前記予想軌跡（２０’）を前記表示手段に表示しつづけるようにしたことである。

これによれば、予想軌跡を表示させ、ある時点における予想軌跡を目標軌跡として表示手段に固定表示し、その目標軌跡を表示した後も予想軌跡を表示しつづけるようにしたので、表示手段に表示される予想軌跡を見ながら予想軌跡を目標軌跡に追従させるようにすれば良いので、不慣れな初心者でも難し操作を必要とせず、安心して操作が行える。

また、上記の課題を解決するために講じた技術的手段は、車両の後退時に車両後方の映像を撮像するカメラ（１７）と、車両の後退状態を検出する検出手段（２，３，５，６）と、該後退状態と車両特性に基づいて、車両の予想軌跡を算出する算出手段（１１）と、現在における前記予想軌跡を現在軌跡（２０）として表示し、ある特定された前記予想軌跡を目標軌跡（２０ａ）として固定表示すると共に、前記車両後方画像を該現在・目標軌跡と重畳表示する表示手段とを備えたことである。

これによれば、現在における予想軌跡を現在軌跡として表示し、ある特定された予想軌跡を目標軌跡として固定表示すると共に、車両後方画像を現在・目標軌跡と重畳表示する表示手段とを備えたので、ドライバーは車両後方画像に重畳表示される目標軌跡に対して現在軌跡を合わせるよう操作を行えば良く、不慣れな初心者でも難しい操作を必要とせず、安心して操作が行える。

この場合、後退状態は少なくとも車両のステアリング舵角に基づいて算出されるようにしたので、ステアリング舵角に基づき後退状態を正確に知ることが可能となる。

また、目標軌跡は予想軌跡の終端が所望の車両後退方向または位置と一致した時点で特定されるようにしたので、車両の後退時に運転者の意志を尊重した目標軌跡の設定が可能となる。

更に、現在軌跡が目標軌跡に近付くように、車両の運転者を音声で誘導する誘導手段を備えたことにより、現在軌跡が目標軌跡に近付くように、音声で誘導されるので、適切な誘導が可能となる。

また、現在軌跡が目標軌跡に近付くように、車両の運転者を表示手段上の表示によって誘導する誘導手段を備えたことにより、現在軌跡が目標軌跡に近付くように、表示手段上での誘導が可能となるので、適切な誘導が可能となる。

更に、上記の課題を解決するために講じた技術的手段は、車両の後退時に車両後方の映像を撮像するステップと、車両の後退状態を検出するステップと、該後退状態と車両特性に基づいて、車両の予想軌跡を算出するステップと、現在における前記予想軌跡を前記後方画像と重畳させてモニタ上に現在軌跡として表示するステップと、ある特定された前記予想軌跡を前記後方画像と重畳させてモニタ上に目標軌跡として固定表示するステップと、該目標軌跡の固定表示後も、前記現在軌跡を続けて表示するステップとから成るようにしたことである。

これによれば、車両の後退時に車両後方の映像を撮像し、車両の後退状態を検出する。後退状態と車両特性に基づいて、車両の予想軌跡を算出し、現在における予想軌跡を後方画像に重畳させてモニタ上に現在軌跡として表示した後、ある特定された予想軌跡を後方画像と重畳させてモニタ上に目標軌跡として固定し、固定表示後も現在軌跡を続けて表示するようにしたことにより、運転者は固定された目標軌跡に現在軌跡をあわせるように操作すれば、難しい操作は必要なく、不慣れな初心者でも安心して後退時の操作が行える。

この場合、後退状態は、少なくとも車両のステアリング舵角に基づいて算出されるようにしたので、ステアリング舵角に基づき後退状態を正確に知ることが可能となる。

更に、目標軌跡は予想軌跡の終端が所望の車両後退方向または位置と一致した時点で特定されるようにしたので、車両の後退時に運転者の意志を尊重した目標軌跡の設定が可能となる。

更にその上、現在軌跡が目標軌跡に近付くように、車両の運転者を音声で誘導する誘導手段を備えたことにより、現在軌跡が目標軌跡に近付くように、音声で誘導されるので、適切な誘導が可能となる。

本発明によれば、駐車開始時にステアリング舵角に応じた第１予想軌跡を表示手段に表示させ、ドライバーは特定条件になった場合に第１予想軌跡を固定することにより、その軌跡を目標軌跡とした上で、表示手段には駐車操作時にステアリング舵角に応じて変化する第２予想軌跡に表示させ、固定された目標軌跡に対し第２予想軌跡の誘導が可能となり、基準となる目標軌跡に第２予想軌跡を一致させるよう操作すれば良いので、どの様な駐車形態であっても難しい操作を必要としない。

この場合、誘導手段は、目標軌跡と車両状態検出手段からの情報に基づいて報知が行われるようにすれば、固定された目標軌跡と車両状態検出手段からの情報に基づいて目標軌跡からのずれ量を算出し、算出されたずれ量または位置関係に応じた適切な報知ができるので、駐車操作時における駐車補助が適切になされる装置とすることができる。

これによれば、予想軌跡を表示させ、ある時点における予想軌跡を目標軌跡として表示手段に固定表示し、その目標軌跡を表示した後も予想軌跡を表示しつづけるようにしたので、表示手段に表示される予想軌跡を見ながら予想軌跡を目標軌跡に追従させるようにすれば良いので、不慣れな初心者でも難しい操作を必要とせず、安心して操作が行える。

本発明によれば、現在における予想軌跡を現在軌跡として表示し、ある特定された予想軌跡を目標軌跡として固定表示すると共に、車両後方画像を現在・目標軌跡と重畳表示する表示手段とを備えたので、ドライバーは車両後方画像に重畳表示される目標軌跡に対して現在軌跡を合わせるよう操作を行えば良く、不慣れな初心者でも難しい操作を必要とせず、安心して操作が行える。

この場合、後退状態は少なくとも車両のステアリング舵角に基づいて算出されるようにしたので、ステアリング舵角に基づき後退状態を正確に知ることができる。

また、目標軌跡は予想軌跡の終端が所望の車両後退方向または位置と一致した時点で特定されるようにしたので、車両の後退時に運転者の意志を尊重した目標軌跡の設定ができる。

更に、現在軌跡が目標軌跡に近付くように、車両の運転者を音声で誘導する誘導手段を備えたことにより、現在軌跡が目標軌跡に近付くように、音声で誘導されるので、適切な誘導ができる。

また、現在軌跡が目標軌跡に近付くように、車両の運転者を表示手段上の表示によって誘導する誘導手段を備えたことにより、現在軌跡が目標軌跡に近付くように、表示手段上での誘導が可能となるので、適切な誘導ができる。

更に、本発明によれば、車両の後退時に車両後方の映像を撮像し、車両の後退状態を検出する。後退状態と車両特性に基づいて、車両の予想軌跡を算出し、現在における予想軌跡を後方画像に重畳させてモニタ上に現在軌跡として表示した後、ある特定された予想軌跡を後方画像と重畳させてモニタ上に目標軌跡として固定し、固定表示後も現在軌跡を続けて表示するようにしたことにより、運転者は固定された目標軌跡に現在軌跡をあわせるように操作すれば、難しい操作は必要なく、不慣れな初心者でも安心して後退時の操作が行える。

この場合、後退状態は、少なくとも車両のステアリング舵角に基づいて算出されるようにしたので、ステアリング舵角に基づき後退状態を正確に知ることができる。

更に、目標軌跡は予想軌跡の終端が所望の車両後退方向または位置と一致した時点で特定されるようにしたので、車両の後退時に運転者の意志を尊重した目標軌跡の設定ができる。

更にその上、現在軌跡が目標軌跡に近付くように、車両の運転者を音声で誘導する誘導手段を備えたことにより、現在軌跡が目標軌跡に近付くように、音声で誘導されるので、適切な誘導ができる。

本発明の一実施形態における車両の後退支援装置を駐車補助装置に適用した場合のシステム構成図である。本発明の一実施形態における駐車補助装置を車両へ取付けた場合の取付図である。本発明の一実施形態におけるステアリングセンサを示し、（ａ）はステアリングコラムシャフトへ取り付けた場合のステアリングセンサの平面図、（ｂ）はステアリングセンサのスリット板とフォトインタラプタの概要を示した斜視図である。図３に示すステアリングセンサのＡ相とＢ相の出力を示すタイミングチャートである。本発明の一実施形態におけるコントローラの駐車時の処理を示すフローチャートである。本発明の一実施形態におけるコントローラのステアリングセンサ信号処理を示すフローチャートである。本発明の一実施形態におけるコントローラのステアリングセンサの中立点処理を示すフローチャートである。本発明の一実施形態における走行予想軌跡の算出に用いる説明図である。本発明の一実施形態におけるカメラおよびディスプレィのグラフィックス表示座標である。本発明の一実施形態における車両の後退支援装置のカメラを車両へ取り付けた場合の取り付け状態を示した図である。本発明の一実施形態における車両の後退支援装置の座標変換方法を説明する説明図である。本発明の一実施形態における並列駐車の動作説明図である。本発明の一実施形態における並列駐車の図１２に続く動作説明図である。縦列駐車の動作説明図である。本発明の一実施形態における走行予想軌跡の算出に用いる説明図である。本発明の一実施形態における縦列駐車の動作説明図である。本発明の一実施形態における縦列駐車の図１６に続く動作説明図である。本発明の一実施形態における縦列駐車の図１７に続く動作説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図１は車両の後退支援装置を駐車補助装置１に適用した場合のシステム構成図である。この図において、駐車補助装置１を制御するコントローラ１６には車両の後方を撮影するＣＣＤカメラ（以下、カメラと称す）１７、ステアリングホイール（ステアリング）２１の操舵角（転舵角ともいう）を検出するステアリングセンサ２、トランスミッションのシフトレバーのリバース（Ｒ）状態を検出するシフトレバーリバーススイッチ３、通常の駐車場への駐車あるいは車庫入れ等に行う駐車（以下、このような駐車形態を並列駐車と称す）或いは縦列駐車を指示したり、車両に関する情報から求めた軌跡２０を表示させて特定条件の基でその軌跡２０を固定指示し、駐車操作時に駐車アシスト機能を動作させる駐車スイッチ４（並列スイッチ４ａ、縦列スイッチ４ｂ、確定スイッチ４ｃ）、および、従動輪の左右の車輪速度を検出する車輪速センサ５，６からの信号が入力されている。

コントローラ１６はこれらの信号を基にディスプレィ１３上に車両の後方画像と後述する走行予想軌跡２０（２０ａ，２０ｃ，２０’）等を表示できるようになっている。また、この装置１には音声合成機能が付加されており、音声合成回路７によりメモリに予め記憶された音声合成出力がなされ、スピーカ８からドライバに対して音声合成による出力が発せられるようになっている。

コントローラ１６の内部には制御を司るＣＰＵ１１、ディスプレィ１３にグラフィックスを描画するグラフィックス描画回路１２、グラフィックス信号とカメラ１７からの後方画像を重ね合わせるスーパーインポーズ回路９、カメラ画像から同期信号を抽出してグラフィックス描画回路１２へ供給する同期分離回路１０、カメラ１７からの信号を受けて駐車区画（駐車スペース）３０の画像認識を行う駐車区画検出用の画像認識装置１５が設けられている。尚、この画像認識装置１５はコントローラ１６に別体で設けることも可能である。

ディスプレィ１３には、本実施形態においては並列、縦列、確定の駐車スイッチ４がタッチパネル式により設けられているが、これに限定されるものではなく別体で設けられても良い。更に、ディスプレィ上にはステアリング舵角の状態により点灯状態が変化する舵角表示マーカーが設けられるようにしても良い。この場合、ステアリング舵角の状態により表示マーカーは左，右，中央のいずれかが点灯し、ステアリング２１がどちら方向に転舵されているかが、後方画像と一緒にわかるようにすることも可能である。尚、ここでいうステアリング舵角とは、ステアリング２１を回したときの中立位置からの操舵角（転舵角）であっても、左右の車輪が進行方向から向く実舵角であっても良い。また、音声合成は、車両状態と駐車スペース３０との位置関係を求め、その関係に応じてＣＰＵ内のメモリに予め決められた言語をスピーカ８から出力し、ドライバー（運転者）に対して適切な指示を出し、例えば、駐車操作等に代表される後退操作時に、補助しながら誘導するものである。

図２は、駐車補助装置１を車両に取り付けた場合の取付図を示す。後方を撮像するカメラ１７は車両後方のナンバープレートの上中央付近に取り付けられ、光軸を水平方向から下方に向けて設置される。具体的には、車両後方の中央に水平状態からの下方角度θ が約３０度の状態で取り付けられ、カメラ自体は広角レンズにより左右１４０度の視野を確保し、後方８ｍ程度までの領域を撮影できる。

また、車両の室内のセンターコンソールにはパネル面にディスプレィ１３が備え付けられ、グローブボックス上方にはコントローラ１６が内部に設けられている。更に、駐車操作時に駐車補助を要求する駐車スイッチ４は、ドライバーが操作し易いセンターコンソール近傍に設けられている。

次に、ステアリングセンサ２について、図３を参照して説明する。このステアリングセンサ２は市販のものを用いており、ステアリング２１の操舵角を検出する。これは、ステアリングコラムシャフト２３と一体回転するようにスリット板２ａが取付けられており、９０°の位相差がついた２組のフォトインタラプタ２ｃ，２ｂが取付けられている。この構成において、ディスク板２ａに円周状に設けられた複数のスリットの回転により、光を通過または遮断してフォトトランジスタをオン／オフさせることにより、Ａ相、Ｂ相の２つの信号パルスを出力している（図４参照）。これは、ステアリング２１の回転方向によりＡ相に対し、Ｂ相は９０°位相が遅れるか、または、進んで出力されるようになっており、この２つの信号により、ステアリング２１を右に転舵しているのか、左に転舵しているのかがわかる。尚、本実施形態では、ステアリング舵角が１°／パルスのものを使用している。

次に、図５を参照してコントローラ１６の処理について説明する。コントローラ１６は電源オン（車両に設けられる図示しないアクセサリースイッチがオン）により、図５に示されるプログラムが実行される。まず最初のステップＳ１０１ではこの処理に必要なメモリに各種初期値を設定し、その後のステップＳ１０２においてシフトリバーススイッチ３の状態をチェックする。ここで、シフトリバーススイッチ３がリバースでないならばステップＳ１０２以降の処理を行わず、駐車補助の処理を行わない。

一方、シフトリバーススイッチ３がオン（リバースの状態）であると、ステップＳ１０３を行う。最初にドライバーが通常の駐車操作（並列駐車）を要求しているのか縦列駐車を要求しているのかをディスプレィ上に設けられた駐車スイッチ４の状態から判断する。ステップＳ１０３では図１２に示す縦列駐車スイッチ４ｂが押下された場合にはステップＳ１０４以降の処理を行い、並列駐車スイッチ４ａが押下された場合にはステップＳ１１８以降の処理を行うよう、駐車要求の状態により振り分けられる。

（並列駐車）
ここで、まず並列駐車について説明する。並列駐車を行う場合にはドライバーは並列駐車スイッチ４ａを押すと、並列駐車の処理が始まる。ステップＳ１１８においてステアリングセンサ２からステアリングセンサ値Ｎを読み込み、それを基に駐車操作時の旋回半径Ｒの算出を行う。具体的には、ステアリングセンサ２の読み込みをＡ相信号の立ち上がりエッジ検出時にメインプログラムに割り込みを発生させ、図６に示す割り込み処理を実行する。つまり、図６のステップＳ２０１においてＢ相信号の状態をチェックし、Ｂ相信号がハイ（Ｈ：高電位）なら、ステップＳ２０２においてステアリングカウント値Ｎをインクリメントし、ロー（Ｌ：低電位）ならデクリメントしてその値をメモリに記憶する。この場合、ステアリングカウント値Ｎは、１パルスが１°のため、θ＝Ｎとなる。

しかし、上記に示すステアリング値Ｎのカウントのみではステアリング２１の絶対舵角が不定となってしまうため、図７に示す中立点処理によりステアリング舵角の中立点を検出し、Ｎ＝０として中立点を決める。そこで、図７を参照して中立点決定について説明する。この処理では１秒周期のタイマ割り込みで実行される。ここでは、通常、車輪に備えつけられている公知の左右の車輪速センサ５，６からの信号により車体速度も算出する。

ステップＳ３０１，ステップＳ３０２では左右の車輪速センサ５，６からの信号（パルス）はコントローラ内部のＣＰＵ１１に内蔵されたハードウェアカウンタによりカウントされ、このタイマ割り込みルーチンで左右の車輪速が読み出され、車輪速センサ値が記憶されるメモリのＮR，ＮL に記憶される。読み出しの後、カウンタ自体はクリアされ、ＮR，ＮL は１秒毎のパルス数を示すものとなる。

次のステップＳ３０３においてＮR，ＮL からその平均値（ＮR＋ＮL）／２を演算し、この値にタイヤの周長を乗算し、公知の方法により容易に車速Ｖが求められる。次に、ステアリングセンサ２の基準設定であるが、ステップＳ３０４からステップＳ３０６では車速Ｖ、所定速度（１０Ｋｍ／ｈ）以上の時に左右の車輪速センサ５，６のパルス差がほとんどない状態をもって車両が直進状態であるとみなし、ステップＳ３０６でステアリングカウンタＮを零にしてリセットすることで、ステアリング舵角の中立点が求められる。

ステアリング舵角θ が求まったら、図５のメインルーチンに戻り、次のステップＳ１１９において以下に示す走行予想軌跡２０（２０ａ，２０’）の演算および表示を行う。そこで、走行予想軌跡２０（２０ａ，２０’）の求め方について説明する。

図８に示されるように低速時（ここでは、１０Ｋｍ／ｈ以下とする）の旋回中心Ｏは車両後方の車軸の延長線上に存在し、幾何学的関係により車両特性（ステアリング操舵角（ステアリング舵角）θ と車両のホイールベースＬ）から、旋回半径Ｒは、Ｒ＝Ｌ／ｔａｎθ という関係式により求まる。この場合、ステアリング舵角θ＝０の場合には、車両は直進している状態であり、Ｒ＝∞となる。

そこで、図９ではカメラ上でのグラフィックス表示座標（ｘ，ｙ）を示し、図示の座標系を使用し、座標変換の方法を図１１に示す。ここで用いるカメラ１７は図１０に示されるように路面から上方Ｈｃの高さで光軸を水平状態から下方にθ＝３０°だけ傾けて取り付けられている。カメラ１７のレンズは広角で焦点深度が深くとられて、路面の画像をＣＣＤデバイスに描画するように構成されている。このため、路面座標系（Ｘ，Ｚ）とディスプレィ上での座標系（ｘ，ｙ）には以下に示すような写像関係が成立する。

具体的には、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）：路面座標、（ｘ，ｙ）：ＣＣＤ素子面のカメラ座標、ｆ：カメラのレンズ焦点距離、（ｘ’，ｙ’，ｚ’）：レンズ座標、θ：カメラ取付け角度、Ｈｃ：路面からの取付け高さとすると、
ｘ＝ｆ・ｘ’／ｚ’，ｙ＝ｆ・ｙ’／ｚ’・・・（１）
ｘ’＝Ｘとして、
ｙ’＝Ｚｓｉｎθ＋（Ｙ−Ｈｃ）ｃｏｓθ｝・・・（２）
ｚ’＝Ｚｃｏｓθ−（Ｙ−Ｈｃ）ｓｉｎθ ・・・（３）
という関係式が成立する。ここで、路面上の座標のみに限定すれば、Ｙ＝０となり、ｘ，ｙを上記の関係式により求めれば、
ｘ＝ｆ・Ｘ／（Ｚｃｏｓθ＋Ｈｃ・ｓｉｎθ）・・・（４）
ｙ＝ｆ・（Ｚｓｉｎθ＋Ｈｃ・ｃｏｓθ）／（Ｚｃｏｓθ＋Ｈｃ・ｓｉｎθ）・・・（５）
となる。つまり、路面上の点（Ｘ，Ｚ）をカメラ１７で撮影した場合のディスプレィ上でのグラフィックス画面上での座標（ｘ，ｙ）を（４），（５）の関係式より求めることができる。

上記の方法により求めた（ｘ，ｙ）の走行予想軌跡２０をディスプレィ上に表示する場合（走行予想軌跡２０の表示色：例えば、黄色）、車庫入れや駐車場での駐車の如く車両前部を直角方向にふる形態の駐車（並列駐車）の場合では、その表示方法は図１２に示される形態を取っている。この場合、走行予想軌跡２０の長さｌは固定長（例えば、並列駐車では３ｍ）にしたり、一定の角度分とし、旋回状態と直進状態で色を変化させたり、予想軌跡２０の最後端２０ｃを区別し易い表示にしたりすることもできる。

次のステップＳ１２０では、ドライバーの意図する駐車スペース３０に予想軌跡２０の最後端（先端部を含む領域）２０ｃが白線内にきちんと入り、駐車が可能であるかがドライバーにより判断される。ここで、駐車スペース３０の白線内に確実な駐車が可能であると判断された場合には、ドライバーはディスプレィ上の確定スイッチ４ｃを押下する。確定スイッチ４ｃが押下された後、確定スイッチ４ｃの表示は消える。しかし、確定スイッチ４ｃが押下されない場合には駐車操作に支障があり、正確に駐車の誘導が行えないと判断し、ステップＳ１０２に戻り、Ｓ１０２以降の処理を繰り返すが、確定スイッチ４ｃが押下された場合にはステップＳ１２１以降の処理を行う。この確定スイッチ４ｃは、並列駐車の場合にはステアリング舵角に応動した予想軌跡２０の向きがドライバーが駐車を意図した駐車スペース内に入り、更に、左右の車幅で表示される予想軌跡２０の範囲内に障害物がない状態（物体や他の車両がない状態、或いは、人がその範囲内にいない状態）のときに押下されるようにすることで、ドライバーは予想軌跡２０の範囲内に障害物がないことが確認でき、ドライバーの駐車操作時における意志を尊重した上で予想軌跡２０の固定が行える。

確定スイッチ４ｃが押下された場合、確定スイッチ４ｃの画面表示は消えると共に、そのとき表示される予想軌跡２０を駐車操作時に補助する際に基準となる目標軌跡２０ａとする。つまり、特定条件の下で予想軌跡２０が目標軌跡２０ａとなる。この場合、目標軌跡２０ａとして軌跡を固定した際の目標軌跡２０ａの表示色は、例えば、未確定時の黄色から確定時の青色に変更される。また、参考線２０ｄは、また、自車両のバンパーから後方に所定距離（例えば、５０ｃｍ）だけ離れた位置を示す参考線２０ｄ（表示色：例えば、赤色）を車幅方向に対して表示するようにしている。この参考線２０ｄはディスプレィ上に表示される後方画像内で障害物までの大体の距離感をドライバーに対して与えることができ、自車のバンパー等がぶつかり易い、危険度の高い領域に注意が行くよう視覚化した表示がなされる。また、目標軌跡２０ａには参考線２０ｄの後方（ディスプレィ上では上方向）に転舵位置を示した転舵位置基準線２０ｅが車幅方向に目標軌跡２０ａと同色で表示される。

ステップＳ１２２では車両の移動量が左右の車輪速センサ５，６から出力されるパルス波形からの情報より移動距離がＣＰＵ１１で算出され、同時にステアリング舵角がステップＳ１１８と同じ算出方法により求められる。ステップＳ１２３では現在位置から目標軌跡の最後端２０ｃまでの目標軌跡２０ａを表示させるべく指令が、ＣＰＵ１１からグラフィックス描画回路１２にＣＰＵ１１から出力され、スーパーインポーズ回路９によりディスプレィ上に表示される。ステップＳ１２４では目標軌跡２０ａの最後端２０ｃまでの予想軌跡２０’をステップＳ１１９で算出した同様の方法により求め、ディスプレィ上に表示を行う。尚、この場合、予想軌跡２０’はステアリング舵角に応じて変化する予想軌跡２０と実質的に同じものが表示されるが、ここで、予想軌跡２０’は目標軌跡設定後の軌跡を示すものとする。ステップＳ１２５ではステアリング舵角により可変表示される予想軌跡２０’と固定された目標軌跡２０ａとの車幅方向でのずれ量をＣＰＵ１１内部で演算により求め、ステップＳ１２６において求めたずれ量に基づいて表示と音声によりドライバーに報知する。

その後、ステップＳ１２７では目標軌跡２０ａの最終端２０ｃに到達したかが左右の車輪速センサ５，６からの情報を基にした移動距離によりわかり、目標軌跡２０ａの最後端２０ｃにまだ到達していない場合には、ステップＳ１１８に戻り、ステップＳ１１８からステップＳ１２７の処理を繰り返す。一方、ステップＳ１２７において目標軌跡２０ａの最後端２０ｃに最終端が２０ｃが到達した場合には並列駐車の操作が完了したものとする。この場合、ドライバーはシフトレバーをリバース以外の状態にすることにより、駐車操作を終えようとしているのかをシフトレバーの状態から判断する。ここで、シフトレバーがまだリバースである場合にはステップＳ１２２に戻り、ステップＳ１２２以降の処理を繰り返すが、シフトレバーがリバースでなくなったときにはディスプレィ上の表示を未表示状態として駐車処理を終了する。

（縦列駐車）
次に、縦列駐車の処理について説明する。通常、縦列駐車はドライバーが道路端の縦列駐車が行えるスペースを見つけ車両を停止させる。その後、ステアリング２１を駐車させたい方向に転舵し、ある距離まで下がった位置でステアリング２１を反対方向に転舵して車両を幅寄せし、車両を路肩または歩道がある場所等においては縁石４０に沿って平行な状態で駐車を行うものである。これは、図１４に示されるように、車両の旋回中心が異なる２つの円弧を組み合わせたＳ字形状の軌跡上を車両が走行し、距離L だけバックした地点で、路幅方向にD だけ移動し、道路に沿って平行になる操作を行うものである。

この場合、幾何学的に考えてみると、旋回半径Ｒとした場合、予め車両特性（ホイールベース、最小旋回半径等）により幾何学的に決定される距離L（＝Ｒｓｉｎθ、例えば、６ｍ程）に相当する長さ（Ｌは、曲線長さではない）で走行予想軌跡２０をディスプレィ上に表示すれば、走行予想軌跡２０の最後端２０ｃより遠方に駐車中の車両あるいは物体が存在する場合、自車は初期位置（図１４のａ位置）から駐車可能であることが駐車動作開始前に予見することができる。この場合、駐車操作を行う際に、自車の近くで縦列駐車をしている車両と平行になった状態（縦列駐車初期位置）でステアリング２１を最大転舵またはそれに近い角度まで転舵した場合、切り返し点（変極点）ＰＴを有する旋回中心が異なるＳ字形状の予想軌跡２０を表示させる。これは、車両特性（ステアリング特性）から、ステアリング２１が転舵された量に対応して旋回半径Ｒが定まり、所定の距離Ｄだけ幅寄せを行うのに必要な前後方向の移動距離Ｌが決められ、幾何学的に演算により求めることができる。よって、カメラ１７から見た投影像に変換することは前述した方法により容易である。また、別の方法としては、ステアリングシャフトに装着されたステアリングセンサ２からの舵角情報と、車両のステアリングギア比・ホイールベースからその車両の旋回半径Ｒを求めることができる。具体的には、図１５において縦列駐車初期状態からステアリング２１の切り返し点ＰＴまでの回転角度をθ、車幅をＷｒ、既に縦列駐車中の車両と縦列駐車を行おうとしている車両との車幅中心をＤとした場合、Ｄ＝２Ｒ（１―ｃｏｓθ），Ｄ＝Ｗｒ＋ｄという関係式が求まる。例えば、Ｒ＝４ｍとした場合には、θ＝４９．５°となり、縦列駐車の可能な最少距離はＤ＝６．０８ｍとなる。

図５に戻り、ステップＳ１０４以降に示す縦列駐車操作時における処理を説明する。ステップＳ１０４からステップＳ１０６の処理は並列駐車時における上記した処理と同じである。縦列駐車時の処理では、車両を最初に図１４に示すａ位置に停車させた状態からスタートする。ａ位置というのは自車の近くで縦列駐車している車両から所定距離ｄ（約、１ｍ）だけ離れ平行になっている状態にする。この状態のもとでステアリング２１を転舵して縦列駐車時にはＳ字型の予想軌跡２０をディスプレィ上に表示させ、Ｓ字型の予想軌跡２０の最後端２０ｃが駐車スペース後方に駐車中の車両にかからない状態且つドライバーが縦列駐車を意図する方向において最初の予想軌跡２０を表示させ、この予想軌跡２０の表示される範囲内に障害物がない状態（物体や他の車両がない状態、或いは、人がその範囲内にいない状態）のときに、確定スイッチ４ｃを押下する。このように、確定スイッチ４ａを縦列駐車の操作時にも並列駐車時と同様な形態でディスプレィ上に設けることにより、ドライバーの駐車操作時の意志を尊重し、ドライバーが意図したように予想軌跡２０を目標軌跡２０ａとして確定し、その軌跡状態を固定するという方法がとられる。

ステップＳ１０８では車両の移動量が左右の車輪速センサ５，６から出力されるパルス波形からの情報より移動距離がＣＰＵ１１で算出され、同時にステアリング舵角がステップＳ１０４と同じ算出方法により求められる。ステップＳ１０９では現在位置から目標軌跡の最後端２０ｃまでの目標軌跡２０ａを表示させるべく指令が、ＣＰＵ１１からグラフィックス描画回路１２にＣＰＵ１１から出力され、スーパーインポーズ回路９によりディスプレィ上に表示される。ステップＳ１１０ではステアリング２１をきりかえ転舵を行う図１４に示す転舵点（変極点に一致）ＰＴまでの予想軌跡２０’（目標軌跡２０ａを設定後のステアリング舵角に応じて変化する軌跡とする）の確定を、ステップＳ１０５およびＳ１１９で算出した同様の方法により求め、ディスプレィ上に表示を行う。ステップＳ１１１ではステアリング舵角により可変表示される目標軌跡２０ａ設定後の予想軌跡２０’と、確定スイッチ４ｃの押下により表示固定された目標軌跡２０ａとの車幅方向でのずれ量をＣＰＵ１１内部で演算により求め、ステップＳ１１２において求めたずれ量に基づいて、表示と音声によりドライバーに報知する。このように、ディスプレィ表示と音声合成により誘導が行われるので、駐車操作時に適切且つ確実な誘導が行える。

その後、ステップＳ１１３ではシフトレバーの状態がリバース状態であるか否かが判断される。ここで、シフトレバーがリバース状態でない場合になったときには駐車操作が必要なくなったものとしてディスプレィ表示を非表示とし、図５に示す駐車時の処理を終了する。一方、シフトレバーが操作されず、未だリバース状態を維持している場合にはステップＳ１１４において演算された走行距離を基にして転舵点ＰＴに到達したかが判断される。ここで、転舵点ＰＴにまだ到達していない状態の場合にはステップＳ１０８に戻り、ステップＳ１０８からの処理を繰り返すが、転舵点ＰＴに到達した場合には駐車初期段階で設定した目標軌跡２０ａの最後端２０ｃに到達したかが同じく演算された走行距離を基にして判断される。目標軌跡２０ａの最後端２０ｃにまだ到達していない場合にはステップＳ１１７において転舵点を更新した後、ステップＳ１０８に戻って同じ処理を繰り返すが、目標軌跡２０ａの最後端２０ｃに到達した場合には縦列駐車が完了したものとしてステップＳ１１６において軌跡表示を非表示にし、ディスプレィ画面を消してこの処理を終える。

以上のような処理に基づき、本発明における駐車操作時の駐車シーケンスについて、順を追って説明する。

（並列駐車の場合）
この縦列駐車操作時の特徴としては、予想軌跡２０を用いた駐車可能性をドライバーが判断し、駐車できそうだと判断されたときの予想軌跡２０を目標軌跡２０a に設定して、目標軌跡２０a 上を予想軌跡２０’がトレースするように表示させると同時に音声で駐車操作を状況に応じて適切にガイドする方法を取っている。尚、この場合、目標軌跡２０a の再設定できる方法および予想軌跡２０のみを表示する方法を選択可能とすることができる。

具体的には、図１２と図１３に示され、理想としては駐車区画３０の駐車白線３１の端から約２ｍに車両を図１２に示すＲ１状態で停止させる（初期状態）。そのとき、シフトレバーをリバースに入れると図５のフローチャートに示す処理がなされる。尚、ステアリング舵角が直進方向に向く状態ではディスプレィ上に後方画面に車両特性から演算された軌跡２０が図１２の（ａ）のように表示される。この状態では軌跡２０は最後端２０ｃを含め黄色で表示され、更に後方の距離感がドライバーにわかるように車幅方向に後方５０ｃｍを示す参考線２０ｄが赤色で表示されると同時に、音声合成機能により、「並列駐車で案内します」というメッセージがスピーカ８から出力されると共に、チャイム１（例えば、ピーンとかポーンというチャイム）が鳴り、「ハンドルを回し予想コースを駐車区画３０に向けて確定スイッチを押します」というメッセージがスピーカ８より出力される。車両状態がＲ１の状態でステアリング２１を操作し、舵角転舵を行い予想軌跡２０を図１２の（ｂ）の如くドライバーが目的とする駐車区画３０に向ける。その後、目的の駐車区画３０に合ったのでディスプレィ下の確定スイッチ４ｃをドライバーは押下する。確定スイッチ４ｃが操作されるとその軌跡２０は目標軌跡２０ａとなり固定され、表示色が青色に切り換わる。

バックを開始すると、予想軌跡２０’と共に目標軌跡２０ａが共にディスプレィ上に表示され、「バックを開始します」というメッセージが流れた後、チャイム２（例えば、チャイム１とは異なる形態のチャイム）が鳴り、「バックします」というメッセージがスピーカ８より出力される。この場合、図１２の如く右旋回してバック中の場合には「右後方も注意して下さい」というメッセージがスピ
ーカ８より出力される。図１２では車両位置がＲ２に位置するディスプレィ表示画面を（ｃ）に示し、車両状態がＲ３に位置するディスプレィ表示画面を（ｄ）に示す。その後、図１３に移り、目標軌跡２０ａの最後端２０ｃに自車両が接近し、図１３の（ａ）の如く最後端２０ｃに到達した場合には、「ハンドルを合わせます」というメッセージがスピーカ８より出力される。すると、図１３の（ｂ）の如くドライバーは固定された目標軌跡２０ａに予想軌跡２０が一致するよう動かし、目標の駐車位置に合ったら確定スイッチ４ｃをドライバーは押下する。すると、再度、予想軌跡２０’と共に目標軌跡２０a が表示され、「バックを開始します」、チャイム２が鳴り、「ハンドルをそのままでバックします」というメッセージがスピーカ８より出力される。ドライバーは後方の安全を確認しながらバックを行い、５０ｃｍの参考線２０ｄを目安にして後方の安全を確認しながらバックを行い、図１３の（ｃ）の如く目標軌跡２０a の最後端２０ｃに到達した場合に駐車操作を終了する。更に駐車スペース３０の奥に行きたい場合には、ステップＳ１１８からの処理を繰り返すことができる。

（縦列駐車の場合）
次に、縦列駐車の場合について、図１６から図１８を参照して説明する。この縦列駐車操作時の特徴としては、Ｓ字型予想軌跡２０，２０により縦列駐車できる可能性を判断し、予想軌跡２０を目標軌跡２０a に設定して、目標軌跡２０a上を予想軌跡２０と実質的には同じ予想軌跡２０’がトレースするように表示させると同時に音声で縦列駐車における操作をガイドする方法を取っている。尚、この場合、ステアリング操作の切り遅れ、あるいは切りすぎにより目標軌跡２０aから外れた場合には予想軌跡２０を参照して目標軌跡２０a に戻れるように操作することも可能であることは言うまでもない。

図１６に示すように、車両状態がＬ１の状態（隣りの車に平行となり約１ｍ離れた状態を初期状態とする）で停止し、シフトレバーをリバースに入れ、予想軌跡２０内もしくはその近くに車両および障害物がないことを確認する。この状態で、「縦列駐車で案内します」というメッセージがスピーカ８より流れてくる。その後、チャイム１が鳴り、今度は「ハンドルを回して駐車スペースを確認できたら、確定スイッチを押して下さい」というメッセージがスピーカ８より出力される。すると、ドライバーはステアリングを操作し、縦列駐車が可能なコースを調べ、図１６の（ｂ）の如く駐車可能なコースが見つかったら、確定スイッチ４ｃを押す。確定スイッチ４ｃが押されると予想軌跡２０の表示は黄色から青色に変り、軌跡が目標軌跡２０a として固定される。その後、「バックを開始します」というメッセージが流れ、チャイム２が鳴り、「バックして下さい」というメッセージがスピーカ８より出力される。この状態では目標軌跡２０a とステアリング舵角に応動する予想軌跡２０が共に表示される。ドライバーは図１６の（ｂ）の如く左に転舵しバックすると、「右前方も注意して下さい」というメッセージが流れ、図１６の（ｄ）の如く最初の転舵点ＰＴの位置に接近し、図１７の（ａ）の如く転舵点ＰＴに到達すると、今度は、チャイム２が鳴ると共に、「ハンドルを合わせて下さい」というメッセージがスピーカ８より出力される。すると、ドライバーは図１７の（ｂ）の如く目標軌跡２０ａに予想軌跡２０が一致するよう操作し、直進状態でバックする。その後、車両状態がＳ３の位置に到達すると、次の転舵位置に接近していることから、図１７の（ｃ）に示す状態でチャイム２が鳴り、「ハンドルをそのままでバックして下さい」というメッセージがスピーカ８より出力される。更に、図１８の（ａ）の如く転舵位置に到達すると今度は、チャイム１が鳴り、「ハンドルを合わせて下さい」というメッセージが流れ、ドライバーは舵角を調整し、目標軌跡２０a に一致させるよう操作を行う。この場合、右に転舵しバックしていることから、図１８の（ｂ）に示す状態では「左方向も注意して下さい」というメッセージが流れ、ゴールに接近していることから今度は、チャイム１が鳴ると共に、「後方を確認して下さい」というメッセージが流れ、図１８の（ｃ）の如くゴールに到達したのでシフトレバーをパーキングに入れ駐車を終了する。

以上のように、駐車操作の補助が行われている場合、音声合成回路７により予め決められた音声信号をスピーカ８より出力し、その時の操作状況に応じて予め決められた音声メッセージをドライバーに対して出力し、音声により駐車操作時の案内を適切に行うことにより駐車に不慣れな初心のドライバーでも適切に補助することができる。

尚、本実施形態においては、駐車補助装置およびその方法について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、山岳道路や狭い道等で対向車が来た場合の一時的な車両の退避として、車両を後退させる場合等の後方支援装置やその方法にも適用が可能である。

１駐車補助装置（後退支援装置）
２ステアリングセンサ（検出手段）
３シフトレバーリバーススイッチ（検出手段）
４駐車スイッチ
４ｃ確定スイッチ（固定手段）
５，６車輪速センサ（検出手段）
７音声合成回路（誘導手段）
８スピーカ（誘導手段）
９スーパーインポーズ回路
１２グラフィックス描画回路
１１ＣＰＵ（算出手段）
１３ディスプレィ（表示手段）
１７ＣＣＤカメラ（カメラ）
２０，２０’ 走行予想軌跡（現在軌跡となる第２予想軌跡、誘導手段）
２０ａ走行予想軌跡（第１予想軌跡、目標軌跡）
２１ステアリングホイール（ステアリング）

Claims

車両の後退時に車両後方の映像を撮像するカメラと、
車両の後退状態を検出する検出手段と、
該後退状態と車両特性に基づいて、車両の予想軌跡を算出する算出手段と、
前記車両後方の映像に、該予想軌跡を座標変換した上で重畳して表示する表示手段とを備え、
前記後退状態が直進時であるときにおける前記予想軌跡を目標軌跡として前記表示手段に固定して表示すると共に、該目標軌跡を前記表示手段に表示した後も該目標軌跡とは異なる前記予想軌跡を前記表示手段に表示しつづけることを特徴とする車両の後退支援装置。
車両の後退時に車両後方の映像を撮像するカメラと、
車両の後退状態を検出する検出手段と、
該後退状態と車両特性に基づいて、車両の予想軌跡を算出する算出手段と、
現在における前記予想軌跡を現在軌跡として表示し、前記後退状態が直進時であるときにおける前記予想軌跡を目標軌跡として固定して表示すると共に、前記車両後方画像に前記現在軌跡と前記目標軌跡とを座標変換した上で重畳して表示する表示手段とを備えたことを特徴とする車両の後退支援装置。
前記現在軌跡が前記目標軌跡に近付くように、車両の運転者を音声で誘導する誘導手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の車両の後退支援装置。
前記現在軌跡が前記目標軌跡に近付くように、車両の運転者を表示手段上の表示によって誘導する誘導手段を備えたことを特徴とする請求項２または３に記載の車両の後退支援装置。
前記後退状態は、少なくとも車両のステアリング舵角に基づいて算出されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかひとつに記載の車両の後退支援装置。
車両の後退時に車両後方の映像を撮像するステップと、
車両の後退状態を検出するステップと、
該後退状態と車両特性に基づいて、車両の予想軌跡を算出するステップと、
現在における前記予想軌跡を座標変換した上で前記車両後方の映像に重畳させてモニタ上に現在軌跡として表示するステップと、
前記後退状態が直進時であるときにおける前記予想軌跡を座標変換した上で前記車両後方の映像に重畳させてモニタ上に目標軌跡として固定表示するステップと、
該目標軌跡の固定表示後も、前記現在軌跡を続けて表示するステップとから成る車両の後退支援方法。
前記後退状態は、少なくとも車両のステアリング舵角に基づいて算出されることを特徴とする請求項６に記載の車両の後退支援方法。
前記現在軌跡が前記目標軌跡に近付くように、車両の運転者を音声で誘導するステップを更に備えたことを特徴とする請求項６または７に記載の車両の後退支援方法。
前記現在軌跡が前記目標軌跡に近付くように、車両の運転者を表示手段上の表示によって誘導するステップを更に備えたことを特徴とする請求項６乃至９のいずれかひとつに記載の車両の後退支援方法。