JP2013256156A - 被牽引車両ホイールベース検出装置及び被牽引車両ホイールベース検出装置を備えた車両制御装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】牽引車両が牽引する被牽引車両のホイールベースを求めることができる被牽引車両ホイールベース検出装置及び車両制御装置を提供する。
【解決手段】本発明は、トラクタＴ１に備えられ、トレーラＴ２のホイールベースＷＢを検出する車両制御装置１０であって、トラクタＴ１に取付けられ、トレーラＴ２のタイヤＴｒの画像を検出するステレオカメラ１１と、ステレオカメラ１１とトラクタＴ１のカプラＣｏとを結ぶ第１の直線の長さを記憶するデータベースと、ステレオカメラ１１の左右両画像の視差から求めたタイヤの位置Ｐｔにより、タイヤＴｒとステレオカメラ１１とを結ぶ第２の直線の長さＬｂを検出すると共に、第１の直線及び第２の直線のなす角度θを演算する車両制御ＥＣＵ１２とを備え、車両制御ＥＣＵ１２は、第１の直線の長さＬａ、第２の直線の長さＬｂ、及び角度θに基づいてトレーラＴ２のホイールベースＷＢを検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、牽引車両に備えられた被牽引車両ホイールベース検出装置及び車両制御装置に関する。

牽引車両は、一般的に、複数の車種の被牽引車両を牽引できるように設計されている。しかしながら、牽引車両の車両制御装置では、どの被牽引車両を牽引しているかを把握せず、被牽引車両の情報を未知としたまま、横転防止などの車両制御を行うことがあった。この場合、例えば未知である被牽引車両の情報を最も不利なものと仮定して車両制御が行われ、車両制御の効果が不十分となるおそれがある。

このような被牽引車両の情報を検出する装置としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に記載されたトレーラ連結角検出装置では、トラクタ側に備えたカメラによってトレーラの前面を撮影し、トレーラ前面のコーナーエッジの画像位置を検出することでトラクタに対するトレーラの連結角の検出を行っている。

特開２００２−６８０３２号公報

しかしながら、例えば被牽引車両を牽引した牽引車両の車両制御を精度良く実行するためには、より多くの被牽引車両の情報を得る必要があり、特に被牽引車両のホイールベースの情報を取得することが望ましい。一方で、被牽引車両を変更しても対応可能とするため、牽引車両側に備えた機器のみで情報を取得する必要がある。

そこで、本発明は、牽引車両に備えられ、牽引車両が牽引する被牽引車両のホイールベースを求めることができる被牽引車両ホイールベース検出装置及び被牽引車両ホイールベース検出装置を備えた車両制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、牽引車両が連結部を介して牽引する被牽引車両のホイールベースを検出する被牽引車両ホイールベース検出装置であって、牽引車両に取付けられ、被牽引車両のタイヤを含む画像からタイヤの位置を検出するタイヤ位置検出手段と、タイヤ位置検出手段と連結部とを結ぶ第１の直線の長さを記憶する記憶手段と、タイヤ位置検出手段が位置を検出したタイヤとタイヤ位置検出手段とを結ぶ第２の直線の長さを検出する直線検出手段と、タイヤ位置検出手段が検出したタイヤの位置に基づいて、第１の直線及び第２の直線のなす角度を演算する演算手段と、を備え、演算手段は、第１の直線の長さ、第２の直線の長さ、及び上記角度に基づいて、被牽引車両のホイールベースを検出する。

上記被牽引車両ホイールベース検出装置によれば、牽引車両に対する被牽引車両の向きに応じて被牽引車のタイヤの画像形状が変化することに着目して、パターンマッチングなどの画像処理によりタイヤの位置を検出することができ、検出したタイヤの位置に基づいて第１の直線及び第２の直線のなす角度を求めることができる。また、上記被牽引車両ホイールベース検出装置では、牽引車両において既知である第１の直線の長さを記憶していると共に、直線検出手段によりタイヤ位置検出手段とタイヤとを結ぶ第２の直線の長さを検出する。これにより、タイヤ位置検出手段、検出されたタイヤ、及び連結部を頂点とする三角形のうち、二辺の長さ（第１の直線及び第２の直線の長さ）及び二辺のなす角度が求められるので、被牽引車両におけるタイヤと連結部とを結ぶ第３の直線の長さを得ることができる。従って、上記被牽引車両ホイールベース検出装置によれば、被牽引車両におけるタイヤと連結部とを結ぶ第３の直線の長さを得ることができるので、この長さを利用して被牽引車両のホイールベースを検出することができる。また、上記被牽引車両ホイールベース検出装置によれば、全ての機器が牽引車両側に備えられているので、被牽引車両を変更しても新たな被牽引車両への機器設置などを行う必要がなく、容易にホイールベースを検出することができる。

上記被牽引車両ホイールベース検出装置においては、タイヤ位置検出手段はステレオカメラを有し、直線検出手段は、ステレオカメラが検出したタイヤの位置に基づいて、第２の直線の長さを検出してもよい。
上記被牽引車両ホイールベース検出装置によれば、第２の直線の長さ検出専用の測定機などを別に備える必要がないので、装置構成の簡素化及び低コスト化を図ることができる。

上記被牽引車両ホイールベース検出装置においては、記憶手段は、被牽引車両の車幅を記憶しており、演算手段は、第１の直線の長さ、第２の直線の長さ、及び角度に基づいて連結部とタイヤとを結ぶ第３の直線の長さを演算すると共に、第３の直線の長さ及び被牽引車両の車幅に基づいて被牽引車両のホイールベースを検出してもよい。
上記被牽引車両ホイールベース検出装置によれば、被牽引車両の当該タイヤ、連結部、及び当該タイヤの車軸中心を頂点とする直角三角形のうち、二辺の長さ（第３の直線の長さ、被牽引車両の車幅の半分の長さ）を得られるので、連結部とタイヤの車軸中心とを結ぶ直線の長さ、すなわち被牽引車両のホイールベースを求めることができる。

本発明は、上記被牽引車両ホイールベース検出装置を備え、牽引車両の車両制御を行う車両制御装置であって、被牽引車両ホイールベース検出装置が検出した被牽引車両のホイールベースに基づいて牽引車両の車両制御を行う。
上記車両制御装置によれば、被牽引車両ホイールベース検出装置により牽引車両が牽引中の被牽引車両のホイールベースを求めることができる。これにより、上記車両制御装置では、被牽引車両のホイールベースを考慮した牽引車両の車両制御が実現できるので、横転防止などの車両制御をより効果的に実行することができる。

本発明によれば、牽引車両に備えられ、牽引車両が牽引する被牽引車両のホイールベースを求めることができる被牽引車両ホイールベース検出装置及び車両制御装置を提供できる。

本実施形態に係る車両制御装置を備えたトラクタを示す概略平面図である。 （ａ）角度θが大きい場合のトレーラのタイヤの画像の形状を示す図である。（ｂ）角度θが小さい場合のトレーラのタイヤの画像の形状を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１に示されるように、本実施形態に係る車両制御装置１０は、トラクタ（牽引車両）Ｔ１に備えられており、トレーラ（被牽引車両）Ｔ２を牽引するトラクタＴ１の車両安定性制御を行うものである。トラクタＴ１及びトレーラＴ２は、トラクタＴ１側のカプラ（連結部）ＣｏとトレーラＴ２側のキングピンとがロックされることで連結されている。なお、図１では、トラクタＴ１及びトレーラＴ２が左折する状況を示している。

車両制御装置１０は、トレーラＴ２のホイールベースＷＢを検出（演算）する被牽引車両ホイールベース検出装置として機能する。車両制御装置１０は、ステレオカメラ１１及び車両制御ＥＣＵ［Electronic Control Unit］１２を用いて、トレーラＴ２のホイールベースＷＢの検出を行う。車両制御装置１０は、新たなトレーラとの連結を検出する度にホイールベースＷＢの検出を行う。

ステレオカメラ１１は、複数の異なる方向から撮像対象を撮像する機器であり、例えば左右に連結された二台の単眼カメラを有している。ステレオカメラ１１は、例えばトラクタＴ１における左サイドミラー下側の位置に取り付けられており、その撮像範囲にトレーラＴ２のタイヤＴｒが含まれるように撮像方向が設定されている。

ステレオカメラ１１は、図１に示すようにトラクタＴ１が左折する状況の他、直進する状況であってもタイヤＴｒを撮像できるように設けられている。また、ステレオカメラ１１は、トラクタＴ１が牽引するトレーラが変更された場合にもトレーラのタイヤを撮像できるように、トラクタＴ１に連結可能な様々な車種のトレーラを考慮して設けられている。

このようなステレオカメラ１１は、トレーラＴ２のタイヤＴｒの位置を検出するタイヤ位置検出手段の一部として機能する。なお、ステレオカメラ１１の撮像の向きは、固定されていてもよく、変更可能であってもよい。

車両制御ＥＣＵ１２は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]等からなる電子制御ユニットである。車両制御ＥＣＵ１２では、ＲＯＭに記憶されているアプリケーションプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することで、横転防止制御やブレーキアシスト等の車両制御に係る演算処理を行う。

車両制御ＥＣＵ１２は、トラクタＴ１の車両制御に関する各種情報を記憶するデータベース（記憶手段）を備えている。

このデータベースには、トラクタＴ１の車幅やホイールベースの他、トラクタＴ１に取付けられたステレオカメラ１１とトラクタＴ１のカプラＣｏとを結ぶ第１の直線の長さＬａが記憶されている。第１の直線は、例えば、ステレオカメラ１１の何れかのカメラレンズの焦点とカプラＣｏの中心（キングピンの中心）とを結ぶ直線であり、トラクタＴ１の諸元から決定される。また、データベースには、同様にトラクタＴ１の諸元から求められるトレーラＴ２の車幅Ｗに関する情報が記憶されている。

また、車両制御ＥＣＵ１２は、ステレオカメラ１１の撮像画像に基づいて、ステレオカメラ１１とトレーラＴ２のタイヤＴｒとを結ぶ第２の直線の長さＬｂを検出する直線検出手段として機能する。第２の直線は、例えば、ステレオカメラ１１のカメラレンズの中心とタイヤＴｒの中心とを結ぶ直線である。車両制御ＥＣＵ１２は、ステレオカメラ１１が複数の異なる方向から撮像したタイヤＴｒの画像に対して所定の画像処理を行うことにより、第２の直線Ｌｂの長さを検出する。なお、ステレオカメラ１１の撮像画像は静止画像であっても動画像であってもよい。

また、車両制御ＥＣＵ１２は、ステレオカメラ１１の撮像画像に基づいて、第１の直線と第２の直線とのなす角度θを演算する演算手段として機能する。車両制御ＥＣＵ１２では、ステレオカメラ１１の撮像した左右画像を小領域に分け、それぞれの小領域に対して両眼視差から距離を求めた距離分布画像を作成する。そして、距離分布画像上でエッジ抽出を行い、抽出したエッジとタイヤ原画像（データベースに記憶された基準となるタイヤ画像）とのパターンマッチングにより、カメラ焦点を基点としたタイヤＴｒの実際の位置Ｐｔ（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）を求める。カプラ位置Ｃｏは既知であるので、角度θが求まる。車両制御ＥＣＵ１２は、ステレオカメラ１１と共に特許請求の範囲に記載のタイヤ位置検出手段を構成している。

なお、ステレオカメラ１１を用いたタイヤＴｒの位置検出は、上述したものに限られず、様々な手法を採用することができる。例えば、車両制御ＥＣＵ１２は、ステレオカメラ１１の左右両画像上で先にタイヤ原画像とのパターンマッチングを行い、左右両画像上のタイヤ領域（位置）を求め、この視差によりタイヤＴｒの実際の空間の位置Ｐｔを求めても良い。

ここで、図２（ａ）は、角度θが大きい場合のタイヤＴｒの画像の形状を示す図であり、図２（ｂ）は角度θが小さい場合のタイヤＴｒの画像の形状を示す図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されるように、タイヤＴｒの画像の形状の水平方向の変形度合い（つぶれ度合い）は、第１の直線及び第２の直線のなす角度θに関係する。タイヤ原画像とのパターンマッチングは、図２（ａ），図２（ｂ）の双方について行ってもよいし、車両安定性制御用などに車両に搭載されている操舵角センサによって検出したハンドル角度によって、例えばハンドル角が大きいときは図２（ａ），ハンドル角が小さいときは図２（ｂ）を選択し行ってもよい。

なお、パターンマッチングによるタイヤＴｒの画像の形状の判定は、角度θが大きいほど、すなわち左折などによりトラクタＴ１に対するトレーラＴ２の連結角が大きいほど演算精度が高くなる。このため、トラクタＴ１の左折などによって、トレーラＴ２に対する過去の演算結果より大きい角度θが得られた場合には、新たな角度θに基づいてホイールベースＷＢの検出を行うことが好ましい。これにより、トラクタＴ１の走行中に、ホイールベースＷＢの検出精度を改善することが可能となり、より信頼性の高い車両制御を実現することができる。

また、車両制御ＥＣＵ１２は、ステレオカメラ１１の撮像画像からタイヤＴｒの数を検出することで、トレーラＴ２の車軸数を検出することもできる。

図１に示されるように、車両制御ＥＣＵ１２は、第１の直線の長さＬａ、第２の直線の長さＬｂ、及び角度θに基づいて、タイヤＴｒとカプラＣｏとを結ぶ第３の直線の長さＬｃを演算する。具体的には、車両制御ＥＣＵ１２は、ステレオカメラ１１、カプラＣｏ、タイヤＴｒを頂点とした三角形のうちの二辺の長さ（第１の直線の長さＬａ、第２の直線の長さＬｂ）、及び二辺のなす角度θに基づいて、幾何学的に、残りの辺の長さ（第３の直線の長さＬｃ）を求めることができる。

車両制御ＥＣＵ１２は、下記の式（１）を用いて第３の直線Ｌｃの長さを求める。

次に、車両制御ＥＣＵ１２は、求めた第３の直線の長さＬｃとデータベースに記憶されたトレーラＴ２の車幅Ｗとに基づいて、トレーラＴ２のホイールベースＷＢを検出する。

ここで、図１に示されるように、トレーラＴ２においてカプラＣｏ（キングピン）、タイヤＴｒ、タイヤＴｒの車軸Ａの中心Ａｃを頂点とする直角三角形を想定する。この場合、当該直角三角形の三辺は、第３の直線、タイヤＴｒとタイヤＴｒの車軸中心Ａｃとを結ぶ第４の直線、及びカプラＣｏ（キングピン）とタイヤＴｒの車軸中心Ａｃとを結ぶ第５の直線となる。

タイヤＴｒとタイヤＴｒの車軸中心Ａｃとを結ぶ第４の直線の長さはトレーラＴ２の車幅Ｗの半分の値（Ｗ／２）に相当し、カプラＣｏとタイヤＴｒの車軸中心Ａｃとを結ぶ直線はトレーラＴ２のホイールベースＷＢに相当する。

車両制御ＥＣＵ１２は、トレーラＴ２においてカプラＣｏ、タイヤＴｒ、タイヤＴｒの車軸の中心Ａｃを頂点とする直角三角形のうち、二辺の長さ（第３の直線の長さＬｃ、車軸の半分の長さＷ／２）に基づいて、下記の式（２）により、残りの辺の長さ（ホイールベースＷＢ）を求める。

以上説明したように、本実施形態に係る車両制御装置１０では、トラクタＴ１に連結されたトレーラＴ２のホイールベースＷＢを検出することができる。しかも、車両制御装置１０では、トラクタＴ１に備えられたステレオカメラ１１及び車両制御ＥＣＵ１２によりホイールベースＷＢを検出できるので、トラクタＴ１が牽引するトレーラを変更しても、新たなトレーラへの機器設置などを行う必要がなく、容易にホイールベースＷＢを求めることができる。

また、この車両制御装置１０では、データベースにより第１の直線の長さＬａを記憶しているので、第１の直線の長さＬａを検出するための専用測定機などを別に備える必要がない。更に、ステレオカメラ１１により検出したタイヤＴｒの位置から、第２の直線の長さＬｂを検出するので、第２の直線の長さＬｂを検出するための専用測定機などを別に備える必要もなく、装置構成の簡素化及び低コスト化を図ることができる。

また、この車両制御装置１０では、ステレオカメラ１１の撮像画像からタイヤＴｒの数を検出することで、トレーラＴ２の車軸数も検出することができる。そして、この車両制御装置１０では、上述した方法により、各車軸に対応するホイールベースＷＢを求めることができる。

従って、この車両制御装置１０によれば、トラクタＴ１が牽引しているトレーラＴ２の車軸数や各車軸におけるホイールベースＷＢを求めることができるので、トレーラＴ２の車軸数や各車軸におけるホイールベースＷＢを考慮したトラクタＴ１の車両制御が可能となり、横転防止などの車両制御をより効果的に実行することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、必ずしも、上述した直角三角形の想定によりトレーラのホイールベースを検出する必要はなく、第３の直線の長さに対して所定の係数を掛けるなどにより、概算的なホイールベースを求める態様であってもよい。

また、ステレオカメラは、トラクタの左側ではなく右側に設けられてもよく、左右両側に設けることもできる。更に、トレーラのタイヤを撮像可能であればステレオカメラの取付け高さについても特に制限はない。

また、トレーラの車幅は、トラクタの諸元から予め仮定して記憶するのではなく、機器を用いて求めてもよい。例えば、カメラで検出した画像の処理によってトレーラの車幅を演算することもできる。このカメラは、上述したステレオカメラと兼用であってもよい。また、検出したトレーラのホールベースは、必ずしも車両制御に用いる必要はない。例えば、自車両の情報として、車々間通信による他車両への情報提供に利用してもよい。

１０…車両制御装置（被牽引車両ホイールベース検出装置） １１…ステレオカメラ（タイヤ位置検出手段） Ａｃ…車軸中心 Ｃｏ…カプラ（連結部） １２…車両制御ＥＣＵ（タイヤ位置検出手段、直線検出手段、演算手段、記憶手段）Ｌａ…第１の直線の長さ Ｌｂ…第２の直線の長さ Ｌｃ…第３の直線の長さ Ｔ１…トラクタ（牽引車両） Ｔ２…トレーラ（被牽引車両） Ｔｒ…タイヤ Ｗ…車幅 ＷＢ…ホイールベース θ…角度

Claims (4)

1. 牽引車両が連結部を介して牽引する被牽引車両のホイールベースを検出する被牽引車両ホイールベース検出装置であって、
   前記牽引車両に取付けられ、前記被牽引車両のタイヤを含む画像から前記タイヤの位置を検出するタイヤ位置検出手段と、
   前記タイヤ位置検出手段と前記連結部とを結ぶ第１の直線の長さを記憶する記憶手段と、
   前記タイヤ位置検出手段が位置を検出した前記タイヤと前記タイヤ位置検出手段とを結ぶ第２の直線の長さを検出する直線検出手段と、
   前記タイヤ位置検出手段が検出した前記タイヤの位置に基づいて、前記第１の直線及び前記第２の直線のなす角度を演算する演算手段と、
   を備え、
   前記演算手段は、前記第１の直線の長さ、前記第２の直線の長さ、及び前記角度に基づいて、前記被牽引車両のホイールベースを検出する、被牽引車両ホイールベース検出装置。
2. 前記タイヤ位置検出手段はステレオカメラを有し、
   前記直線検出手段は、前記ステレオカメラが検出した前記タイヤ位置に基づいて、前記第２の直線の長さを検出する、請求項１に記載の被牽引車両ホイールベース検出装置。
3. 前記記憶手段は、前記被牽引車両の車幅を記憶しており、
   前記演算手段は、前記第１の直線の長さ、前記第２の直線の長さ、及び前記角度に基づいて前記連結部と前記タイヤとを結ぶ第３の直線の長さを演算すると共に、
   前記第３の直線の長さ及び前記被牽引車両の車幅に基づいて前記被牽引車両のホイールベースを検出する、請求項１又は２に記載の被牽引車両ホイールベース検出装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の被牽引車両ホイールベース検出装置を備え、前記牽引車両の車両制御を行う車両制御装置であって、
   前記被牽引車両ホイールベース検出装置が検出した前記被牽引車両のホイールベースに基づいて前記牽引車両の車両制御を行う、車両制御装置。
   

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