JP2017088112A - 車両用操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動駐車支援システムの搭載された車両で、自動駐車の精度を確保しながら、ロバスト性の高い車両用操舵制御装置を提供する。
【解決手段】障害物位置から目標駐車位置１１２を演算する目標駐車位置演算手段１５、目標駐車位置を含む目標駐車直線１１１を演算する目標直線演算手段１６、自車位置と自車姿勢角および目標駐車直線から、この目標駐車直線に収束するための自車位置の目標姿勢角を演算する自車位置目標姿勢角演算手段１８、自車目標姿勢角と自車姿勢角から自車位置目標曲率を演算する自車位置目標曲率演算手段１９、自車位置目標曲率から目標ステアリング角度を演算し、実ステアリング角度が目標ステアリング角度に一致するよう制御するステアリング制御手段２０を備え、自車が目標駐車直線上を自車位置目標姿勢角で走行するようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、目標駐車スペースへの目標駐車経路を定めて、この目標駐車経路に従って走行するようステアリングの操舵を実施する車両用操舵制御装置に関するもので、特に車両の駐車経路の生成を行って走行支援を行う車両用操舵制御装置に関するものである。

運転者の操舵力を補助する通常のアシスト機能（アシストモード）に加えて、駐車支援や車線維持走行に代表されるように、運転者の操舵を必要としない自動操舵機能（自動操舵モード）をもつ車両が増加している。特に駐車支援は、障害物の位置を回避する自車の走行経路を計画し、走行経路に自車が追従するように自動操舵がなされている。

ロボット工学の分野では、走行経路の生成手法について多くの知見が得られている。２輪独立駆動型の移動ロボットの姿勢角を決定する生成方法の一つとして、移動ロボットの位置および姿勢角の情報を基に特定の関数群を用いて目標経路を追従するようフィードバック制御を実行する方法が知られている。（例えば非特許文献１参照）

また４輪車両の駐車支援装置も、多くの特許出願があり、その一例として、周囲の物体との接触を防止して切り返し走行が可能な駐車支援装置（特許文献１参照）や、障害物検知センサからの入力に基づいて駐車経路を生成し、この駐車経路にて車両が移動して障害物と接近した場合にその距離を演算して表示部に表示する駐車支援装置（特許文献２参照）が知られている。

日本機械学会論文集（Ｃ編） ７０巻６８９号（２００４−１）論文Ｎｏ．０３−０３０３「経路生成形レギュレータによる非ホロノミック車両のフィードバック制御」

特開２０１４−６９７２２号公報 特開２０１５−７４２５６号公報

非特許文献１に関しては、ロボットの目標姿勢角の生成方法について述べられている。図９にこの目標姿勢角の生成方法を自動駐車に適用した一例を示す。図９に示す通り、自車１を２台の駐車車両２間に駐車させる場合、まず、目標点１１２を設定する。この目標点１１２とは駐車の最終目標到達位置を１点で示したものである。図中の矢印は自車１の目標姿勢を示してあり、矢印の柄は自車のフロント側、無い方はリア側を示す。この目標姿勢は非特許文献１に記載の特定の関数群を基に決定される。自車１はこの目標姿勢に自車１の姿勢を制御し、駐車経路１１５を通りながら、矢印目標点１１２に向かう。最終的に自車１が目標点１１２に到達すると駐車は完了する。

しかしながら、非特許文献１に記載の目標姿勢に基づいた駐車経路１１５は、目標点１１２近傍に自車１が接近すると急激に自車１の姿勢を修正する経路である。このため、ドライバーは自動駐車中の急激な姿勢の修正に違和感をもちドライバビリティが低下する課題がある。特に駐車スペースが狭い場合では、この目標姿勢角の生成方法を用いて自動駐車を開始すると、車両が斜めのまま駐車車両に接近するため自車１が駐車車両２と接触する恐れがある。また、非特許文献１では目標ステアリング角への具体的な追従方法についても言及していない。

また、特許文献１に記載の駐車支援装置は、走行面に設けられた駐車区画線を検出する線検出部を必要とするし、特許文献２に記載の駐車支援装置は、自車が駐車区画の一部に入って停止した後に、すでに駐車している車両の中央位置に持ってくるように操舵制御して駐車車両に接触しないようにしたもので、目標駐車スペースへの目標駐車経路を定めるものではない。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、駐車している途中の車両姿勢の修正の違和感を低減する目標姿勢角を生成できるロバスト性の高い自動駐車システムを備えた車両用操舵制御装置を提供することを目的とするものである。

この発明に係る車両用操舵制御装置は、自車の走行方向を検出する走行方向検出手段と、自車の実ステアリング角度を検出するステアリング角度検出手段と、自車からの車両信号を基に、ある基準点からの自車位置および自車姿勢角を演算する自車位置姿勢角演算手段と、駐車車両を含めた自車周辺の障害物を検出し障害物検出結果を出力する障害物検出手段と、障害物検出結果より目標駐車位置を演算する目標駐車位置演算手段と、目標駐車位置と駐車車両の姿勢から演算される自車の目標駐車姿勢から目標駐車位置を通る目標駐車直線を演算する目標直線演算手段と、障害物検出結果と目標駐車位置または自車位置より目標姿勢角演算ゲインと目標曲率演算ゲインを演算するゲイン演算手段と、走行方向と自車位置と目標駐車直線と目標姿勢角演算ゲインから自車位置目標姿勢角を演算する自車位置目標姿勢角演算手段と、自車位置と自車姿勢角と目標駐車直線と目標曲率演算ゲインと自車位置目標姿勢角から自車位置目標曲率を演算する自車位置目標曲率演算手段と、自車位置目標曲率から目標ステアリング角度を演算し、実ステアリング角度が目標ステアリング角度に一致するように制御するステアリング制御手段を備え、自車が目標駐車直線上に来るよう自車位置目標姿勢角をもって走行するようにしたものである。

この発明の自動駐車システムを備えた車両の操舵制御装置によれば、任意の停車位置から目標の駐車位置に滑らかに駐車できるといったロバスト性の高い自動駐車システムを提供できる。

この発明の実施の形態１に係る車両用操舵制御装置の概略構成図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用操舵制御装置において、Ｒレンジ時の各位置での目標姿勢角の説明図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用操舵制御装置において、Ｄレンジ時の各位置での目標姿勢角の説明図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用操舵制御装置と非特許文献１との駐車経路を比較する説明図である。 この発明の実施の形態２に係る車両用操舵制御装置の概略構成図である。 この発明の実施の形態２に係る車両用操舵制御装置の駐車経路の説明図である。 この発明の実施の形態３に係る車両用操舵制御装置の駐車経路の説明図である。 この発明の実施の形態４に係る車両用操舵制御装置の駐車経路の説明図である。 非特許文献１を用いた自動駐車適用例の説明図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る車両用操舵制御装置を図１〜図４に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１における車両用操舵制御装置の概略構成図を示し、目標ステアリング角度の決定方法を説明するための図である。
図１において、車両用操舵制御装置は、自車の走行方向を検出する走行方向検出手段１１と、自車の実ステアリング角度を検出するステアリング角度検出手段１２と、車両の移動距離、ヨーレートといった自車の物理量を検知した車両信号を基に、ある基準点からの自車位置および自車姿勢角を演算する自車位置姿勢角演算手段１３と、自車と駐車車両を含める自車周辺の障害物との位置および姿勢を検出して障害物検出結果を出力する障害物検出手段１４を備えている。

さらに、障害物検出手段１４から得られる障害物の位置情報などの障害物検出結果より目標駐車位置を演算する目標駐車位置演算手段１５と、目標駐車位置演算手段１５からの目標駐車位置（目標点）と、障害物検出手段１４から得られる駐車車両の姿勢角（目標駐車直線の傾き）から演算される自車の目標駐車姿勢角を定め、前記目標駐車位置を通る目標駐車直線を演算する目標直線演算手段１６と、障害物検出手段１４からの障害物検出結果と目標駐車位置演算手段１５からの目標駐車位置より目標姿勢角演算ゲインと目標曲率演算ゲインを演算するゲイン演算手段１７を備えている。

自車位置目標姿勢角演算手段１８は、走行方向検出手段１１からの自車の走行方向と、自車位置姿勢角演算手段１３からの自車位置と、目標直線演算手段１６からの目標駐車直線と、ゲイン演算手段１７からの目標姿勢角演算ゲインから、自車位置における目標姿勢角を演算する。自車位置目標曲率演算手段１９は、自車位置姿勢角演算手段１３からの自車位置および自車姿勢角と、目標直線演算手段１６から目標駐車直線と、ゲイン演算手段１７からの目標曲率演算ゲインと、自車位置目標姿勢角演算手段１８からの自車位置目標姿勢角から、自車の姿勢角が目標姿勢角に追従するように制御するための自車位置目標曲率を演算する。

ステアリング制御手段２０は、自車位置目標曲率演算手段１９で演算された自車位置目標曲率から目標ステアリング角度を演算し、ステアリング角度検出手段１２で検出された実ステアリング角度が目標ステアリング角度に一致するように制御する。こうして、ステアリング制御手段２０は、自車が目標駐車直線上に来るよう自車位置目標姿勢角をもって走行するように制御し、自車を目標駐車位置に駐車させることができる。

障害物検出手段１４では、超音波ソナーを用いて障害物の位置を取得する。超音波ソナーは自車両側面、フロントおよびリアに取り付けられており、走行中に超音波を発振する。各超音波ソナーの主な目的は異なっており、両側面は駐車スペース検出、フロントおよびリアは障害物位置の検出である。
以下に超音波ソナーの原理を簡潔に述べる。まず、ソナーＥＣＵからの指令により超音波ソナーから超音波を発振する。超音波は空間に伝搬し、障害物があると超音波は反射する。超音波ソナーがこの反射波を受信することで、障害物までの距離を取得できる。障害物までの距離は、発振から受信までの時間である伝搬時間と、超音波の伝搬速度から計算できる。

さらに障害物までの距離のみではなく、複数の受信機を用いて高精度に障害物の位置を取得できる開口合成の技術もよく知られている。障害物検出手段１４では、このような技術を活用することで、障害物の位置および距離を取得する。
このように、自車の両側面および前後に超音波ソナーを取り付けることにより、自車走行中に超音波ソナーから超音波を発することによって、自車周辺の障害物の位置を特定し、障害物位置から駐車スペースを見つけることができる。駐車動作の前に障害物ブレーキや障害物を回避する経路を生成できる。

さらに、自車位置姿勢角演算手段１３と障害物検出手段１４を併用することで、障害物と自車との位置関係が求まる。自車位置姿勢角演算手段１３では、車両に取り付けたセンサ情報を基に、任意の基準座標からの自車位置を推定するデッドレコニングと呼ばれる手法を用いる。デッドレコニングの一例として、自車位置と自車姿勢角は移動距離と姿勢角から求める。移動距離は車輪速センサを用いてタイヤの回転速度から自車の車速が求まるので、この車速を積分することで求まる。姿勢角は、自車のヨーレートセンサを用いてヨーレートを検出し、その積分によってヨー角が求まる。これらの移動距離と姿勢角をサンプリング時間毎に演算することで、自車の座標を求めることができる。

同様に障害物までの位置情報は、デッドレコニングによって推定した自車位置と自車位置から超音波ソナーまでの距離と、超音波ソナーが障害物車両を検知した時の伝搬距離を加算することで、駐車車両の位置および姿勢をそれぞれ求める。
目標駐車位置演算手段１５は、障害物検出手段１４で検出した障害物の位置および距離などの障害物検知結果を基に駐車スペースを判定し、自車が駐車できるスペースがある場合は目標駐車位置を確定する。まず、自車が駐車車両周辺を走行すると超音波ソナーによって自車周辺の駐車車両や障害物の検知を開始する。自車が駐車車両周辺を通過すると、駐車車両の位置と姿勢を検出し、超音波ソナーが障害物有無を判定する。

ここでは、図２に示す駐車車両２のコーナー位置座標ＣＮ１（[Ｘ１，Ｙ１]）およびＣＮ２（[Ｘ２，Ｙ２]）を検出することで、駐車スペースがあるか否かを求める。なお、ここでの座標系の定義は、デッドレコニング開始時を座標系の原点とし、自車１の進行方向をＸ方向、進行方向に対し直角方向をＹ方向とした。これにより、駐車スペースは、Ｘ２とＸ１との差分で示される。
ここで、狭い駐車スペースの場合には、駐車車両２間の中央に自車を停車することが多い。この場合、Ｘ２とＸ１との平均を目標駐車位置である目標点１１２のＸ成分と決定すれば良い。また、広い駐車スペースの場合には、駐車車両２の片方にオフセットした位置に目標点１１２を設定する。Ｙ方向は、自車が駐車スペースからはみ出さない任意の値に設定する。これにより、目標駐車位置である目標点１１２を決定できる。

目標直線演算手段１６は、目標点１１２[Ｘｔ，Ｙｔ]に加え、目標点１１２を通る目標駐車直線１１１の傾きγｔを設定する。駐車可能なスペースがあると判定された場合、駐車の最終位置である目標点１１２を含む目標駐車直線１１１を決定する。非特許文献１では目標点１１２は１点のみであるが、この発明の実施の形態では目標点１１２を含む直線を決定するようにする。

一般的な並列駐車の場合には、姿勢角は駐車スペース検出時の自車の傾きから９０度傾いた値を目標駐車直線１１１の傾きとすれば良い。一方、斜め駐車のように駐車車両が大きく傾いている場合には、超音波ソナーによって２台の駐車車両の傾きを検知することで、２台の駐車車両の姿勢角平均値を目標駐車直線１１１の傾きとして設定すれば良い。このように目標駐車位置と駐車車両の姿勢から演算される自車の目標駐車姿勢を決定する。これにより、一般的な並列駐車のみならず、駐車車両が傾いている場合でも、目標駐車直線１１１を駐車車両に対し並行に沿わせることができる。

ゲイン演算手段１７では、目標姿勢角を演算するための目標姿勢角演算ゲインｋ１と目標曲率を演算するための目標曲率演算ゲインｋ２、ｋ３、ｋ４をもつ。これらのゲインは障害物検出手段１４によって演算される。ここでは、自動操舵開始時の自車位置と目標駐車直線１１１までの距離を基に演算される。自動操舵開始時の自車位置と目標駐車直線１１１までの距離が閾値より大きい場合には各ゲインを小とする。一方、自車位置と目標駐車直線１１１までの距離が閾値より小さい場合には各ゲインをより大きく設定する。

この目標姿勢角演算ゲインｋ１を変えることで目標姿勢角の傾きを調整できる。姿勢角演算ゲインｋ１が小さいと、目標姿勢角の傾きを小さくできる。一方、目標姿勢角演算ゲインｋ１が大きいと、目標姿勢角の傾きも大きくなる。次に目標曲率演算ゲインｋ２、ｋ３、ｋ４は、目標曲率を制御するためのゲインである。このゲインを大きくすると、自車の目標曲率が急峻に変動するよう修正できる。駐車スペースが十分に狭い場合はこれらのゲインを大きくし自車の姿勢を目標駐車直線１１１上に急峻に修正する必要がある。このように、自動駐車開始時の自車位置と目標駐車直線１１１との距離をもとにゲインを可変に設定することにより、距離が閾値以上ある場合は、駐車スペースへの経路を優先し、駐車までの距離を短縮できる。

走行方向検出手段１１は車両の運動方向を検出する手段である。これは、シフトポジションの信号を取得すれば良い。シフトポジションは、Ｄ（前進）レンジあるいはＲ（後退）レンジかの判定信号を、後述する目標姿勢角および目標曲率の演算で用いる。

次に、自車位置目標姿勢角演算手段１８の具体的な演算法について説明する。自車位置目標姿勢角演算手段１８には、走行方向検出手段１１によって得られる走行方向の信号と、目標直線演算手段１６から求まる目標点１１２を含む目標駐車直線１１１と、ゲイン演算手段１７に基づく目標姿勢角演算ゲインと、自車位置姿勢角演算手段１３から求まる自車位置の信号が入力される。

まず、目標点１１２を含む目標駐車直線１１１と自車位置との位置偏差を演算する。自車位置[ｘ、ｙ]と目標駐車位置[Ｘｔ、Ｙｔ]、目標駐車直線１１１の傾きγｔとした場合の位置偏差は、式（１）、（２）の通り示される。
ｅ１＝−（ｘ−Ｘｔ）ｓｉｎ（γｔ）＋（ｙ−Ｙｔ）ｃｏｓ（γｔ） ・・（１）
ｅ１＝ （ｘ−Ｘｔ）ｓｉｎ（γｔ）―（ｙ−Ｙｔ）ｃｏｓ（γｔ） ・・（２）
式（１）、（２）は、自車位置と最終駐車位置である目標点１１２との位置偏差を示している。自車位置が目標点１１２に近づくと、位置偏差ｅ１の値は小さくなる。位置偏差ｅ１が０になるということは、自車が目標駐車位置に到達したことを意味する。式（１）はシフトがＲの場合、式（２）はシフトがＤの場合のそれぞれの位置偏差の算出方法である。

この位置偏差ｅ１に基づいて、自車位置での目標姿勢角γ＊は式（３）にて求まる。
γ＊＝γｔ＋ａｒｃｓｉｎ（ｔａｎｈ（ｋ１・ｅ１）） ・・（３）
ここで、ｋ１は目標姿勢角演算ゲインである。このゲインが大の場合の目標姿勢角は、ゲイン小の場合と比べて大きくなる。式（３）の関数を設定することで、目標姿勢角は目標駐車直線１１１に沿うような目標姿勢角を計算できる。

図２にこの実施の形態１に係る車両用操舵制御装置において、Ｒレンジ時の各位置での目標姿勢角の説明図を示す。目標姿勢角は、上述した通り目標駐車直線１１１と自車位置との位置偏差から目標点１１２に到達するよう目標姿勢角を定める。図中の各矢印１１３は、この矢印の位置に自車があると仮定した場合の目標姿勢角である。矢印１１３の柄は自車のフロント側、柄の無い方は自車のリア側である。

まず、目標駐車直線１１１近傍の矢印に着目する。図２に示す通り、目標駐車直線１１１近傍の矢印は目標駐車直線１１１に沿うことは明らかである。この位置に自車がある場合は、目標姿勢角１１３を大きく変更せずとも駐車できる。自車はそのまま後退すれば、最終的な駐車姿勢となる。
次に、目標駐車直線１１１から離れた位置に自車がある場合を説明する。この場合は目標駐車直線１１１からの位置偏差が大きい。前述した通り、位置偏差が大きいと姿勢を修正するため、目標姿勢角の傾きは大きくなる。すなわち、目標駐車直線１１１より自車位置が離れると、目標姿勢角１１３の傾きも大きくなる。

図３にこの実施の形態１に係る車両用操舵制御装置において、Ｄレンジ時の各位置での目標姿勢角の説明図を示す。目標姿勢角は、上述した通り目標駐車直線１１１と自車位置との位置偏差から目標点１１２に到達するよう目標姿勢角を定める。図中の各矢印１１４は、この矢印の位置に自車があると仮定した場合の目標姿勢角である。矢印１１３と同様に、矢印１１４の柄のある方は自車のフロント側、柄の無い方は自車のリア側である。

図３に示す通り、まず、目標駐車直線１１１近傍の位置に自車がある場合は、目標駐車直線１１１近傍の矢印のように目標駐車直線１１１に沿うようになっている。次に目標駐車直線１１１から離れた位置に自車がある場合は、目標駐車直線１１１から離れた矢印のように位置偏差が大きいため、位置偏差が大きいと目標姿勢角が大きくなる。

以上により、シフトがＤレンジの場合の目標姿勢角γ＊と、Ｒレンジの場合の目標姿勢角γ＊の生成方法について述べた。シフトがＲレンジの場合は、自車のリア側が目標駐車直線１１１に収束する。一方、シフトがＤレンジの場合は、自車のフロント側が目標駐車直線１１１に収束する。すなわち、前進・後退いずれにおいても自車を目標駐車直線１１１に収束するための目標姿勢角が生成できる。

要するに、自車位置目標姿勢角演算手段１８は、自車位置姿勢角演算手段１３から得られる「自車の位置情報」を基に、その位置における車両姿勢角を式（３）によって自車位置目標姿勢角を算出する。自車位置目標姿勢角は、例えば、図２、図３に記載の矢印の方向が相当する。図２、図３には多くの矢印があるが、これは各位置に自車があると、その位置での目標姿勢角はこうなると仮想的に示したものである。一方、障害物検出手段１４から得られる障害物位置情報を基に、最終状態での車両の位置と姿勢を定め、これを「最終状態」の目標値として、目標駐車位置と目標駐車姿勢角とする。
まとめると、目標駐車姿勢角は「最終状態」（＝駐車完了時）での目標姿勢角、自車位置目標姿勢角は目標駐車位置に達するまでの「過程」の目標姿勢角で、最終的には自車は目標駐車位置に達するはずなので、目標駐車姿勢角＝自車位置目標姿勢角となる。

ここで、この発明の実施の形態１と非特許文献１に記載の目標姿勢角を比較すると、非特許文献１では目標点１１２に対する目標姿勢角が生成されるのに対し、この実施の形態では、目標駐車直線１１１に自車が収束するような目標姿勢角が生成される。このため、この実施の形態による目標姿勢角の演算方法は、目標点１１２近傍で自車の姿勢を大きく修正する必要がなく、自動駐車に適した目標姿勢角を生成できるといった顕著な効果を奏する。

自車位置目標曲率演算手段１９には、目標直線演算手段１６から求まる目標点１１２を含む目標駐車直線１１１と、ゲイン演算手段１７に基づく目標曲率演算ゲインと、自車位置姿勢角演算手段１３から求まる自車位置および自車姿勢角の信号と、自車位置目標姿勢角演算手段１８からの自車位置目標姿勢角が入力される。
自車位置目標曲率演算手段１９は、自車位置目標姿勢角演算手段１８によって算出された自車位置目標姿勢角を基に自車の目標曲率を演算し、目標姿勢角に追従するような自車の曲率を制御する。姿勢角の偏差にゲインを乗ずることにより、目標駐車姿勢角に自車の姿勢角が収束するステアリング角度が求まる。

以下にステアリング角の具体的な目標姿勢角と自車姿勢角と目標駐車位置と自車位置とがそれぞれ追従できるよう目標ステアリング角度を補正する手段について述べる。
式（４）には、自車位置での目標姿勢角γ＊と自車の実姿勢角γとの姿勢角偏差ｅ２を示す。
ｅ２＝γ＊−γ ・・・（４）
式（１）（２）、（４）の各偏差をもとに演算される目標曲率ρ＊は、次式（５）のように示される。

ここでｋ２、ｋ３、ｋ４はゲイン演算手段１７によって定めた目標曲率演算ゲインである。式（５）に示す通り、目標曲率ρ＊は位置偏差ｅ１だけではなく、姿勢角偏差ｅ２も同時に偏差を低減するように目標曲率が決定する。すなわち、目標駐車直線１１１に対し自車の位置が離れているほど、あるいは目標姿勢角に対し自車の姿勢角との差が大きいほど、目標曲率ρ＊は増大する。
ここで、目標曲率ρ＊とは車両の旋回半径の逆数を示す。車両の旋回半径とステアリング角には、これらの関係を定義する理論式（６）がある。（出典：安部 正人著 自動車の運動と制御 第２版）

但し δ＝ｎθ
ここで、Ｖは自車の走行速度、Ａはスタビリファクタ、ｌは車両のホイールベース、δは前輪実舵角、ｎはステアリングギア比（前輪実舵角/ステアリング角）、θはステアリング角である。
以上の理論式を用いることで、目標曲率から目標ステアリング角を算出できる。ステアリング制御手段２０にて、この目標ステアリング角と実ステアリング角度が一致するように制御することによって、自車は目標姿勢をなすことができる。

ここで、式（１）から式（５）までの関係をまとめる。式（１）と式（２）は自車位置と目標直線との位置偏差を、式（３）はその位置偏差を修正するための自車位置目標姿勢角を定めている。式（４）は自車位置目標姿勢角と自車の実姿勢角との姿勢角偏差を示している。式（５）は、この位置偏差と姿勢角偏差を同時に修正するための目標曲率を示す。
換言すると、この実施の形態では、自車が目標駐車直線１１１に収束するように自車位置での目標姿勢角と目標曲率がサンプリング毎に決定するということである。これにより、自動操舵のための目標ステアリング角も求まり、その目標ステアリング角に追従するようにハンドルが自動操舵されることにより、滑らかな駐車動作がなされる。

図４に示す通り、実施の形態１に係る駐車経路１１６は、非特許文献１の駐車経路１１５と比べ、車両の姿勢角は目標駐車直線１１１に沿うように早くから姿勢角が補正されるが、駐車までの移動距離は長くなる。
しかしながら実施の形態１の発明によれば、自車が任意の位置においても姿勢角偏差を低減し目標駐車位置に追従できるロバスト性の高いシステムを提供できる。

また、この実施の形態１では超音波ソナーを用いて障害物の位置を定めたが、同様にカメラ等の撮像装置を用いて周辺の障害物位置や障害物距離、あるいは白線を検知しても良い。さらに、カメラを用いて撮影範囲中の障害物有無を特定し、特定した部分と超音波ソナーによる距離情報から、障害物の位置を精度よく認識するといったセンサフュージョンの技術を用いてもよい。

また、この実施の形態１の目標姿勢角と目標曲率の生成方法は、目標点１１２と目標駐車直線１１１の傾きを変更するだけで、並列駐車に加えて斜め駐車にも対応できる。並列駐車と斜め駐車との違いは目標駐車直線１１１の傾きであり、駐車の種類によって目標点１１２を変更する必要はない。この発明においては並列駐車と斜め駐車を区別なく統一的に扱うことができるため、それぞれの駐車のために記憶装置を増加させる必要がない。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る車両用操舵制御装置を図５、図６に基づいて説明する。
実施の形態１では各位置における目標姿勢角の演算方法とその目標姿勢角を基に自車の姿勢角を補正する方法について述べた。ここで、ゲイン演算手段１７では自車と目標駐車直線１１１との距離によって目標姿勢角演算ゲインと目標曲率演算ゲインを可変するようにしている。このため、自車位置に依存して駐車経路が安定せずドライバーに違和感を与えることもあった。そこで、実施の形態２の発明はこのような問題を解決するためになされたものである。

図５はこの発明の実施の形態２における車両用操舵制御装置の概略構成図を示し、目標ステアリング角度の演算方法を説明するための図である。
この実施の形態２では、図５に示すように、ゲイン演算手段１７を削除して固定ゲインとすると共に、自車位置目標姿勢角演算手段１８を、第一の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ａと、第二の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ｂとで構成したものである。その他の構成は実施の形態１の図１と同じに付き、同じまたは相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。

なお、図５においては、障害物検出手段１４は、障害物の位置と自車位置から求まる目標姿勢角演算ゲインおよび目標曲率演算ゲインを固定ゲインとして決定し、自車位置目標姿勢角演算手段１８に出力するようにして、ゲイン演算手段１７を省略している。しかしながら、図１のようにゲイン演算手段１７を設けて、ここで固定ゲイン値としてもよい。要するにゲイン演算手段は図１のように別に設けてもよいし、障害物検出手段１４の中に含めてもよい。

実施の形態１では自動駐車開始時の目標駐車直線１１１と自車との距離に応じて、目標姿勢角演算ゲインと目標曲率演算ゲインとを演算し、これらのゲインを用いて目標駐車直線１１１に基づいた目標ステアリング角度を演算していた。
実施の形態２では、目標姿勢角演算ゲインおよび目標曲率演算ゲインは障害物検出手段１４によって演算された固定値とし、目標駐車直線１１１と自車位置との距離によって第一の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ａと、第二の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ｂを切り替えるようにしたものである。

ここで第一の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ａとは、この実施の形態１に係る自車位置目標姿勢角演算手段１８で、自車が目標駐車直線１１１上に目標姿勢角をもって収束するよう自車位置目標姿勢角を算出する自車位置目標姿勢角演算手段である。第二の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ｂとは、非特許文献１に記載のような目標姿勢角決定手段で、自車が目標駐車位置１１２に目標姿勢角をもって収束するよう自車位置目標姿勢角を算出する自車位置目標姿勢角演算手段である。
実施の形態１に係る駐車経路１１６は、図４で示した通り、非特許文献１の駐車経路１１５と比べ、車両の姿勢角は目標駐車直線１１１に沿うように早くから姿勢角が補正されるが、駐車までの移動距離は長くなる。

実施の形態２の発明は、駐車までの移動距離を短くするように、図６に示すように、目標駐車直線１１１と自車１との距離が閾値以下の場合は、駐車スペースは狭く車両の姿勢角を目標駐車直線１１１に沿わせた方が駐車車両２との接触を回避できるため、第二の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ｂのみで駐車経路を決定する。
一方、目標駐車直線１１１と自車１との距離が閾値以上ある場合は、第一の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ａにて目標駐車位置近傍まで姿勢角を大きく変えることなく駐車経路１２０に沿って自車１は移動する。自車１は駐車車両に近づくと一旦シフトを切り返し、その後は第二の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ｂを用いて姿勢角を目標駐車直線１１１上に沿わせるような駐車経路１２１を定める。
第二の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ｂは駐車スペースが狭い場合に姿勢角を目標駐車直線１１１上に沿わすことで障害物との接触を回避する点で有用である。一方、駐車スペースが十分に広い場合は、十分なスペースを利用し駐車スペースに侵入した後、姿勢角を目標駐車直線１１１上に追従させる。

このように、実施の形態２の発明は、目標姿勢角演算ゲインおよび目標曲率演算ゲインを固定とすることで目標姿勢角は固定できるため、ドライバーは駐車に対する違和感を低減できる。さらに自車１と目標駐車直線１１１との距離に応じて、第一の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ａと第二の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ｂを切り替えることによって、駐車までの時間を短縮するといった顕著な効果を奏することができる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係る車両用操舵制御装置を図７に基づいて説明する。
実施の形態２の発明において、第一の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ａと第二の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ｂとを切り替えるために、自車位置と目標駐車直線との距離を用いていたが、自車位置と目標駐車位置との距離に応じて切り替えてもよい。

図７は実施の形態３に係る車両用操舵制御装置による目標ステアリング角演算方法に基づいた駐車経路の説明図である。目標駐車位置である目標点１１２と自車１との距離が閾値以下の場合は、移動距離を短縮するより自車１の姿勢角を修正するよう第二の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ｂを優先する。一方、目標点１１２と自車１との距離が閾値以上ある場合は、第一の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ａにて目標駐車位置近傍まで姿勢角を大きく変えることなく自車１は駐車経路１２０に沿って移動する。自車は駐車車両２に近づくと一旦シフトを切り返し、その後は第二の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ｂを用いて姿勢角を目標駐車直線１１１上に沿わせるような駐車経路１２１を定める。

このように、実施の形態３の発明は、自車位置と目標駐車位置である目標点１１２との距離に応じて、第一の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ａと第二の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ｂを切り替えることによって、駐車までの時間を短縮するといった顕著な効果を奏することができる。

実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４に係る車両用操舵制御装置を図８に基づいて説明する。
実施の形態３の発明において、第一の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ａと第二の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ｂとを切り替えるために、自車位置と目標駐車位置との距離を用いていたが、障害物（駐車車両）の位置に応じて切り替えてもよい。ここで、障害物の位置とは駐車スペースのことを示す。

図８は実施の形態３に係る車両用操舵制御装置による目標ステアリング角演算方法に基づいた駐車経路の説明図である。障害物（駐車車両２）の位置から駐車スペース（ＣＮ１−ＣＮ２）を算出し、目標駐車位置である目標点１１２と自車１との距離が閾値以下の場合は、移動距離の短縮より、自車１の姿勢角を修正するよう第二の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ｂを優先する。一方、目標点１１２と自車１との距離が閾値以上ある場合は、第一の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ａにて目標駐車位置近傍まで姿勢角を大きく変えることなく駐車経路１２０に沿って自車１は移動する。自車１は駐車車両２に近づくと一旦シフトを切り返し、その後は第二の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ｂを用いて姿勢角を目標駐車直線１１１上に沿わせるような駐車経路１２１を定める。

このように、実施の形態４の発明は、駐車スペースに応じて、第一の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ａと第二の自車位置目標姿勢角演算手段１８Ｂを切り替えることによって、駐車スペースに応じて自車姿勢角を修正でき、かつ駐車までの時間を短縮するといった顕著な効果を奏することができる。

以上、この発明の実施の形態を記述したが、この発明は実施の形態に限定されるものではなく、種々の設計変更を行うことが可能であり、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１：自車、 ２：駐車車両、 １１：走行方向検出手段、 １２：ステアリング角度検出手段、 １３：自車位置姿勢角演算手段、 １４：障害物検出手段、 １５：目標駐車位置演算手段、 １６：目標直線演算手段、 １７：ゲイン演算手段、 １８：自車位置目標姿勢角演算手段、 １８Ａ：第一の自車位置目標姿勢角演算手段、 １８Ｂ：第二の自車位置目標姿勢角演算手段、 １９：自車位置目標曲率演算手段、 ２０：ステアリング制御手段、 １１１：目標駐車直線、 １１２：目標点（目標駐車位置）

この発明に係る車両用操舵制御装置は、自車の走行方向を検出する走行方向検出手段と、自車の実ステアリング角度を検出するステアリング角度検出手段と、自車からの車両信号を基に、ある基準点からの自車位置および自車姿勢角を演算する自車位置姿勢角演算手段と、駐車車両を含めた自車周辺の障害物を検出し障害物検出結果を出力する障害物検出手段と、障害物検出結果と自車位置および自車姿勢角より目標駐車位置および目標駐車姿勢角を演算する目標駐車位置演算手段と、目標駐車位置と目標駐車姿勢角より、目標駐車位置を目標駐車姿勢角でもって通る目標駐車直線を演算する目標直線演算手段と、障害物検出結果と目標駐車位置または自車位置より目標姿勢角演算ゲインと目標曲率演算ゲインを演算するゲイン演算手段と、走行方向と自車位置と目標駐車直線と目標姿勢角演算ゲインから自車位置目標姿勢角を演算する自車位置目標姿勢角演算手段と、自車位置と自車姿勢角と目標駐車直線と目標曲率演算ゲインと自車位置目標姿勢角から自車位置目標曲率を演算する自車位置目標曲率演算手段と、自車位置目標曲率から目標ステアリング角度を演算し、実ステアリング角度が目標ステアリング角度に一致するように制御するステアリング制御手段を備え、自車が目標駐車直線上に来るよう自車位置目標姿勢角をもって走行するようにしたものである。

Claims (8)

1. 自車の走行方向を検出する走行方向検出手段と、
   前記自車の実ステアリング角度を検出するステアリング角度検出手段と、
   前記自車からの車両信号を基に、ある基準点からの自車位置および自車姿勢角を演算する自車位置姿勢角演算手段と、
   駐車車両を含めた自車周辺の障害物を検出し障害物検出結果を出力する障害物検出手段と、
   前記障害物検出結果より目標駐車位置を演算する目標駐車位置演算手段と、
   前記目標駐車位置と前記駐車車両の姿勢から演算される自車の目標駐車姿勢から前記目標駐車位置を通る目標駐車直線を演算する目標直線演算手段と、
   前記障害物検出結果と前記目標駐車位置または前記自車位置より目標姿勢角演算ゲインと目標曲率演算ゲインを演算するゲイン演算手段と、
   前記走行方向と前記自車位置と前記目標駐車直線と前記目標姿勢角演算ゲインから自車位置目標姿勢角を演算する自車位置目標姿勢角演算手段と、
   前記自車位置と前記自車姿勢角と前記目標駐車直線と前記目標曲率演算ゲインと前記自車位置目標姿勢角から自車位置目標曲率を演算する自車位置目標曲率演算手段と、
   前記自車位置目標曲率から目標ステアリング角度を演算し、前記実ステアリング角度が前記目標ステアリング角度に一致するように制御するステアリング制御手段を備え、
   前記自車が前記目標駐車直線上に来るよう前記自車位置目標姿勢角をもって走行するようにしたことを特徴とする車両用操舵制御装置。
2. 前記自車位置目標姿勢角演算手段は、前記目標駐車直線に含まれる前記目標駐車位置と前記自車位置の差分をもとに前記自車位置目標姿勢角を演算することを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵制御装置。
3. 前記自車位置目標曲率演算手段は、前記自車位置目標姿勢角と前記自車姿勢角の差分をもとに前記自車位置目標曲率を演算することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用操舵制御装置。
4. 前記ゲイン演算手段は、駐車開始時の前記自車位置と前記目標駐車直線との距離をもとに目標姿勢角演算ゲインと目標曲率演算ゲインを可変に設定するようにした請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用操舵制御装置。
5. 前記ゲイン演算手段は、前記障害物検出結果からの障害物位置と前記自車位置をもとに目標姿勢角演算ゲインと目標曲率演算ゲインを固定に設定するようにした請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用操舵制御装置。
6. 前記自車位置目標姿勢角演算手段は、自車が前記目標駐車直線上に前記自車位置目標姿勢角をもって収束するよう自車位置目標姿勢角を算出する第一の自車位置目標姿勢角演算手段と、自車が前記目標駐車位置に前記自車位置目標姿勢角をもって収束するよう自車位置目標姿勢角を算出する第二の自車位置目標姿勢角演算手段を備え、前記自車位置と前記目標駐車直線との距離に応じて前記第一の自車位置目標姿勢角演算手段と前記第二の自車位置目標姿勢角演算手段とを切り替えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用操舵制御装置。
7. 前記自車位置目標姿勢角演算手段は、自車が前記目標駐車直線上に前記自車位置目標姿勢角をもって収束するよう自車位置目標姿勢角を算出する第一の自車位置目標姿勢角演算手段と、自車が前記目標駐車位置に前記自車位置目標姿勢角をもって収束するよう自車位置目標姿勢角を算出する第二の自車位置目標姿勢角演算手段を備え、前記自車位置と前記目標駐車位置との距離に応じて前記第一の自車位置目標姿勢角演算手段と前記第二の自車位置目標姿勢角演算手段とを切り替えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用操舵制御装置。
8. 前記自車位置目標姿勢角演算手段は、自車が前記目標駐車直線上に前記目標姿勢角をもって収束するよう自車位置目標姿勢角を算出する第一の自車位置目標姿勢角演算手段と、自車が前記目標駐車位置に前記目標姿勢角をもって収束するよう自車位置目標姿勢角を算出する第二の自車位置目標姿勢角演算手段を備え、少なくとも前記障害物検出結果に応じて前記第一の自車位置目標姿勢角演算手段と前記第二の自車位置目標姿勢角演算手段とを切り替えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用操舵制御装置。