JP4006935B2

JP4006935B2 - 操舵支援装置における舵角中立点決定方法

Info

Publication number: JP4006935B2
Application number: JP2000280084A
Authority: JP
Inventors: 孝治比嘉
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2000-09-14
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2020-09-14
Also published as: JP2002087303A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵支援装置における舵角中立点の決定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、舵角のデータに基づきながら運転者に対して所期の運転操作に必要な操舵支援情報を提供するための装置があり、例えばその一つに後退支援装置がある。後退支援装置は、運転席に設けられたモニタに車両後方映像と操舵ガイドとを重畳表示し、運転者がモニタ表示を参照することで縦列駐車や並列駐車などを容易に行えるようにするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の後退支援装置では、舵角中立点の学習機能はなく、後退支援装置使用中に舵角中立点がずれた場合でも運転者が気付かない限り補正はできなかった。そして、かかる舵角中立点のずれは提供する操舵支援情報の正確性の低減につながる恐れがあるため、使用中、常に舵角中立点を学習することによって補正ができれば、より正確な操舵支援情報を適用する上で好適である。かかる問題は、後退用の支援に限られず、舵角のデータに基づいて決定される何らかの操舵支援情報を提供するための装置においても同様である。
また、左右車輪の回転差から車両直進状態を検出し、そのときの状態を舵角中立点とする態様も考えられるが、個々の車輪の回転状態を検出するために別途車輪速センサなどの装備が必要であり、また、各車輪と路面との状態によっては正確に検出できない場合もある。
【０００４】
従って、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、舵角中立点を補正しながら決定することができる、操舵支援装置における舵角中立点の決定方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明の舵角中立点の決定方法は、車両の旋回状態を示す値及び舵角をサンプリングし、そのサンプリング結果より車両が直進であるか否かを判定し、直進と判定されたときのそのサンプリング結果及び過去のＮ個の舵角中立点データより最新の舵角中立点を算出し、過去Ｎ個目の舵角中立点データを削除すると共に前記最新の舵角中立点を過去１個目の舵角中立点データとして、前記サンプリング、直進判定及び最新の舵角中立点の算出を繰り返し続け、その時点での最新の舵角中立点に基づいて舵角を求め、該舵角に基づく操舵支援情報を提供し、前記最新の舵角中立点の算出は、直進と判定されたことに加え、前記サンプリング結果から求められた最新の平均舵角とステアリングカウンタベース値との差が所定値ＬＩＭの範囲内である場合に行われ、該ステアリングカウンタベース値は、１つ前の平均舵角又は舵角中立点であり、前記所定値ＬＩＭとして、所定値ＬＩＭ１と、該ＬＩＭ１の１つ後の判定において該ＬＩＭ１よりも小さな値の所定値ＬＩＭ２とが設定されており、前記差が前記所定値ＬＩＭ１の範囲内である場合には、前記最新の平均舵角を前記ステアリングカウンタベース値に代入した後に前記差が前記所定値ＬＩＭ２の範囲内か否かの判定を行い、前記差が前記所定値ＬＩＭ１の範囲外である態様が複数回連続する状態を確認した場合には、前記複数回の判定で用いられた複数の平均舵角の平均値を前記ステアリングカウンタベース値に代入した後に前記差が前記所定値ＬＩＭ２の範囲内か否かの判定を行うことを特徴とする。
【０００６】
前記車両の旋回状態を示す値はヨーレートセンサにより検出されたヨーレート値であると好適である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の操舵支援装置における舵角中立点の決定方法を後退支援装置における舵角中立点の学習に適用した場合の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【０００８】
図１に、後退支援装置を搭載した車両の側面を、図２に、後退支援装置の構成をそれぞれ示す。図１に示されるように、車両１の後部に車両１の後方の視界を撮影するカメラ２が取り付けられている。車両１の運転席にはカラータイプの液晶ディスプレイからなるモニタ３が配置されている。なお、モニタ３は、ナビゲーション装置の表示装置として使用されているものを使用してもよい。前輪４は操舵輪として機能し、ステアリング５によって操舵される。
【０００９】
図２に示されるように、カメラ２は画像処理装置１１に接続され、さらに、この画像処理装置１１にはモニタ用コントローラ１２を介してモニタ４が接続されている。また、ステアリング５の操舵軸にはステアリング５の舵角を検出する舵角センサ１３が取り付けられており、この舵角センサ１３はコントローラ１４に接続されている。さらに、コントローラ１４には、車両のヨー角方向の角速度すなわちヨーレートを検出するヨーレートセンサ１５と、車速センサ１６とが接続されている。コントローラ１４で算出された情報は、画像処理装置１１に送られる。画像処理装置１１は、ＣＰＵ２１と、制御プログラムを記憶したＲＯＭ２２と、カメラ２からの映像データを処理する画像処理用プロセッサ２３と、画像処理用プロセッサ２３で処理された映像データが格納される画像メモリ２４と、作業用のＲＡＭ２５とを備えている。
【００１０】
次に、上述した構成を有する後退支援装置における舵角中立点の決定方法について図３及び図４をもとに説明する。まず、舵角中立点学習を行う前提条件として、渋滞など低速走行時は避け車両がある程度の速度で前進している場合を対象とする。よって、コントローラ１４において、ステップＳ１として、車速センサ１６等の情報から時速３０ｋｍ以上の速度で前進しているか否かを判定する。かかる前提条件を満たしている場合、ステップＳ２として、ヨーレートセンサ１５によってヨーレートを連続１００回サンプリングして、それらの値の平均値をヨーレートの基準値Ｙｗ０とし、また、舵角センサ１３により舵角を１回サンプリングして、その値を舵角の基準値Ｓｔ０とする。次に、ステップＳ３として、ヨーレート及び舵角の変動量を求めるべく、ヨーレートセンサ１５及び舵角センサ１３によりそれぞれヨーレート及び舵角をサンプリングし、その値をそれぞれサンプリング値ＹｗＲ及びＳｔとする。ステップＳ４として、ステップＳ３で求めたサンプリング値ＹｗＲから基準値Ｙｗ０を引いたヨーレートの変動量Ｙｗ＿Ｄｉｆｆと、サンプリング値Ｓｔから基準値及びＳｔ０を引いた舵角の変動量Ｓｔ＿Ｄｉｆｆとを算出する。ステップＳ５として、ヨーレートの変動量Ｙｗ＿Ｄｉｆｆの絶対値が所定の閾値ＹＷ＿ＴＨよりも大きい場合には、ステップＳ６として、ヨーレートの変動量Ｙｗ＿Ｄｉｆｆをヨー角の変動量Ｙｗ＿Ａｎｇｌｅに変換して累積加算する。なお、ヨー角の変動量の計算式は、ヨー角の変動量Ｙｗ＿Ａｎｇｌｅ＝ヨーレートの変動量Ｙｗ＿Ｄｉｆｆ×ヨーレートサンプリング間隔ＩＮＴＥＲＶＡＬ×ヨーレート値１当たりの角度ＤｅｇＲａｔｅによる。一方、ステップＳ５において、ヨーレートの変動量Ｙｗ＿Ｄｉｆｆの絶対値が所定の閾値ＹＷ＿ＴＨ以下と判定された場合、後述するステップＳ７へと処理が進む。すなわち、上述したステップＳ５により、ヨーレートの変動量Ｙｗ＿Ｄｉｆｆが閾値ＹＷ＿ＴＨ以下であれば、誤差範囲としてＹｗ＿Ｄｉｆｆ＝０であるとして処理されることを意味する。ステップＳ７として、ステップＳ４で算出した舵角の変動量Ｓｔ＿Ｄｉｆｆを累積加算する。ステップＳ８として、これらステップＳ３〜ステップＳ７までの処理が１００回繰り返されたか否かが判定され、１００回未満であればステップＳ３の処理が始まり、１００回終了している場合には、ステップＳ９へと進む。ステップＳ３〜ステップＳ７により、１００回分のヨー角の変動量Ｙｗ＿Ａｎｇｌｅと舵角の変動量Ｓｔ＿Ｄｉｆｆとの累積加算が終了すると、ステップＳ９として、ヨー角の変動量の平均値Ｙｗ＿Ａｖｒと、舵角変動の平均値Ｓｔ＿Ｓｈｆｔ＿Ａｖｒと、平均舵角Ｓｔ＿Ａｖｒとが算出される。
【００１１】
続いて、以上の結果に基づきステップＳ１０として直進判断を行う。直進の条件としては、ヨー角の変動量の平均値Ｙｗ＿Ａｖｒの絶対値が閾値ＹＷ＿ＡＶＲ＿ＴＨ未満であり、なお且つ、舵角変動の平均値Ｓｔ＿Ｓｈｆｔ＿Ａｖｒの絶対値が閾値ＳＴ＿ＳＨＦＴ＿ＡＶＲ＿ＴＨ未満であることを要する。ステップＳ１０において直進の条件が満たされていると判定されると車両は直進状態にあるものと判断され、舵角中立点の抽出を行うべく更に次のステップＳ１１の処理へ進む。一方、ステップＳ１０において条件が満たされていないと判定された場合、直進状態ではないと判断され、舵角中立点の抽出はできないためステップＳ１の処理へと戻る。
【００１２】
直進状態にあると判断された場合、ステップＳ１１として、Ｌｉｍ＿Ｌｅｖｅｌ値が０であるか否かが判定される。ここで、Ｌｉｍ＿Ｌｅｖｅｌ値は後述するステップＳ１４又はステップＳ１８において１が設定されていない限り、初期値として０が設定されているものとする。ステップＳ１１においてＬｉｍ＿Ｌｅｖｅｌ値が０であると判定されると、ステップＳ１２として、ステップＳ９で求めた平均舵角Ｓｔ＿Ａｖｒから、基準となるステアリングカウンタベース値Ｓｔ＿Ｃｎｔｒ＿Ｂａｓｅを引いた値の絶対値が、所定値ＬＩＭ１の範囲内に入るか否かを判定する。なお、ステアリングカウンタベース値Ｓｔ＿Ｃｎｔｒ＿Ｂａｓｅの初期値は、原則として舵角センサのカウンタ値そのものを使用する。当該絶対値が所定値ＬＩＭ１の範囲内である場合、ステップＳ１３として、平均舵角Ｓｔ＿Ａｖｒがステアリングカウンタベース値Ｓｔ＿Ｃｎｔｒ＿Ｂａｓｅに代入され、図４に示されるように以降その値がステアリングカウンタベース値として使用される。新たなステアリングカウンタベース値が設定された後、ステップＳ１４として、Ｌｉｍ＿Ｌｅｖｅｌ値に１が代入される。
【００１３】
一方、ステップＳ１２において当該絶対値が所定値ＬＩＭ１の範囲外である場合、ステップＳ１５としてそのように当該絶対値が所定値ＬＩＭ１の範囲外である態様が連続３回目であるか否かが判定される。当該絶対値が所定値ＬＩＭ１の範囲外になる場合とは、ステップＳ１０により車両が直進状態にありながらサンプリングされた舵角中立点がステアリングカウンタベース値による中立点よりも大きくずれていることを示している。このような場合、サンプリング値またはステアリングカウンタベース値に大きな誤差が含まれている可能性が存在する。よって、本実施の形態では、１回のサンプリングデータをすぐに舵角中立点学習のためのデータとして使用せず、３回連続する状態を確認することで初めて舵角中立点学習のためのデータとして使用することにより中立点の抽出の精度を高めている。連続３回目ではない場合には、ステップＳ１６として、平均舵角Ｓｔ＿Ａｖｒを記憶し、ステップＳ１の処理へと戻る。これに対し、連続３回目である場合には、ステップＳ１７として、そのときの舵角Ｓｔ＿Ａｖｒと、前２回のステップＳ１６で記憶されている２つの舵角Ｓｔ＿Ａｖｒとから３回分の舵角の平均値を求め、それをステアリングカウンタベース値Ｓｔ＿Ｃｎｔｒ＿Ｂａｓｅに代入する。このように連続３回の平均値をステアリングカウンタベース値とするため、ステップＳ１２において上記絶対値が所定値ＬＩＭ１の範囲外である場合にも誤差の影響は非常に少なくなる。新たなステアリングカウンタベース値の設定が終了すると、ステップＳ１８としてＬｉｍ＿Ｌｅｖｅｌ値に１が代入される。
【００１４】
上述したようにステップＳ１４又はステップＳ１８においてＬｉｍ＿Ｌｅｖｅｌ値に１が代入された後は、ステップＳ１から再度、上記に説明した処理が開始される。しかしながら、ステップＳ１１においては、Ｌｉｍ＿Ｌｅｖｅｌ値が１であるため、ステップＳ１２には進まず、ステップＳ１９の処理へと進む。ステップＳ１９として、ステップＳ９で求めた最新の平均舵角Ｓｔ＿Ａｖｒから、基準となるステアリングカウンタベース値Ｓｔ＿Ｃｎｔｒ＿Ｂａｓｅを引いた値の絶対値が、所定値ＬＩＭ２の範囲内に入るか否かを判定する。なお、ステップＳ１９において用いられるステアリングカウンタベース値Ｓｔ＿Ｃｎｔｒ＿Ｂａｓｅは、対応する一つ前の処理に相当するステップＳ１３又はステップＳ１７において代入された平均舵角が用いられる。当該絶対値が所定値ＬＩＭ２の範囲外である場合、ステップＳ２０として、Ｌｉｍ＿Ｌｅｖｅｌ値に０が代入され、ステップＳ１の処理へと戻る。すなわち、ステップＳ２０へと進行する処理は、ステップＳ１３又はステップＳ１７において平均舵角Ｓｔ＿Ａｖｒを一応の舵角中立点の候補として認定しつつ、引き続くステップＳ１９において当該候補の妥当性を再度判定し、妥当でない場合に学習を行うことなくそれまでのデータをキャンセルし最初からやり直すことを意味している。また、図４に示されるように、最新の判定であるステップＳ１９におけるＬＩＭ２は、対応する一つ前の判定であるステップＳ１２におけるＬＩＭ１よりも小さい値が設定されている。したがって、ステップＳ１３又はステップＳ１７において認定されたステアリングカウンタベース値Ｓｔ＿Ｃｎｔｒ＿Ｂａｓｅに大きな誤差が含まれていた場合、それ以降に求められた平均舵角Ｓｔ＿Ａｖｒから基準となるステアリングカウンタベース値Ｓｔ＿Ｃｎｔｒ＿Ｂａｓｅを引いた値の絶対値は、ＬＩＭ２の範囲内に入らなくなる。これにより、ステップＳ１３又はステップＳ１７において求めたステアリングカウンタベース値Ｓｔ＿Ｃｎｔｒ＿Ｂａｓｅの中立点としての正確性を確認することができ、舵角中立点学習のためのデータの精度を向上させることができる。
【００１５】
ステップＳ１９において平均舵角Ｓｔ＿Ａｖｒからステアリングカウンタベース値Ｓｔ＿Ｃｎｔｒ＿Ｂａｓｅを引いた値の絶対値がＬＩＭ２の範囲内に入る場合、ステップＳ２１として、図４にも示されるように、今回求められた平均舵角Ｓｔ＿Ａｖｒと、過去Ｎ個分の舵角中立点とのＮ＋１個分の平均値を新たな舵角中立点Ｓｔ＿Ｃｅｎｔｅｒとして決定する。このように移動平均を取ることでより誤差の少ない舵角中立点の決定を行うことができ、例えば、一定半径のカーブを走行している場合のように、ヨーレート値と舵角との変動が小さく本来の中立点からずれた値がサンプリングされるような場合にあっても、かかるずれを吸収することが可能となる。続いて、ステップＳ２２として、最古の舵角中立点のデータ、すなわち、ステップＳ２１における過去Ｎ個目のデータを削除し、最新データを過去１番目のデータとして新たに記憶する。最後に、ステップＳ２３として、ステップＳ２１で求めた舵角中立点Ｓｔ＿Ｃｅｎｔｅｒをステアリングカウンタベース値Ｓｔ＿Ｃｎｔｒ＿Ｂａｓｅに代入し、引き続く処理に供する。
【００１６】
後退支援装置は、このようにしてステップＳ１〜ステップＳ２３までを継続して繰り返すことにより学習された最新の舵角中立点をもとに後退支援用のガイド描画を行う。なお、舵角中立点の決定・学習においては、舵角センサ１３により求められたカウンタ値そのものの値を使用していたが、ガイド描画においては、舵角センサ１３により求められたカウンタ値から、ステップＳ２１で学習した最新の舵角中立点Ｓｔ＿Ｃｅｎｔｅｒを差し引いた描画用舵角中立点Ｓｔｅｅｒｉｎｇ＿ｃｏｕｎｔｅｒ＿ｄｒａｗを使用して描画を行う。すなわち、運転者が後退に際してある量ステアリングを回した場合、コントローラ１４は、舵角センサ１３により求められた舵角から描画用舵角中立点Ｓｔｅｅｒｉｎｇ＿ｃｏｕｎｔｅｒ＿ｄｒａｗを基準として運転者の行った操舵量を決定し、その情報を画像処理装置１１に出力する。画像処理装置１１は、かかる操舵量に応じて車両後退軌跡や車両後退予想位置などの後退支援用の操舵ガイドと、車両後方映像とをモニタ４に重畳表示する。
【００１７】
また、舵角データの記録態様については、舵角センサ１３のタイプにより以下の態様が考えられる。まず、電源ＯＦＦの度にカウンタ値が消去されるタイプの舵角センサにおいては、描画用舵角をＲＯＭに記憶しておき、電源ＯＮ時にそれを読み出し、舵角はそのまま、その時点でのカウンタ値として使用される。一方、電源ＯＦＦになってもカウンタ値を記憶できる又は計測し続けるタイプの舵角センサにおいては、学習により得られた中立点のカウンタ値をＲＯＭに記憶しておき、電源ＯＮ時にそれを読み出し、舵角センサのカウンタ値からその値を差し引いたものを描画に使用する。
【００１８】
以上のように、本実施の形態では、舵角中立点がずれている場合、運転者がそれに気付かなくても、常に舵角中立点が学習され、学習により補正された描画用舵角中立点に基づいて操舵量が決定され、さらにその操舵量によるガイド描画が行われるので、より正確な操舵支援情報を提供することができる。また、個々の車輪に対する車輪速センサが無くても舵角中立点の学習を行うことができる。
【００１９】
また、上記実施の形態は、車両のヨー角を示す値を検出するものとしてヨーレートセンサを挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、地磁気センサなどを用いて検出する態様であってもよい。さらに、ステップＳ１５〜ステップＳ１８までの処理は、舵角中立点の抽出精度を高めるためのものであったが、場合によっては、かかる処理を省略することも可能である。また、ステップＳ８の１００回やステップＳ１５の３回といった上記説明中の回数も適宜改変することが可能である。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の操舵支援装置の舵角中立点決定方法によれば、舵角中立点がずれている場合でも、舵角中立点の算出が繰り返される度に正確な舵角中立点が学習され決定される。よって、より正確な操舵支援情報を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態が適用される後退支援装置を搭載した車両の側面図である。
【図２】本発明の実施の形態が適用される後退支援装置の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る舵角中立点の決定方法を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係る舵角中立点の決定方法に関し、Ｌｉｍ＿Ｌｅｖｅｌ値とＬＩＭ値の関係、及び舵角中立点Ｓｔ＿Ｃｅｎｔｅｒの決定態様について説明する図である。
【符号の説明】
１３舵角センサ
１４コントローラ
１５ヨーレートセンサ
１６車速センサ

Claims

運転者に操舵支援情報を提供する操舵支援装置における舵角中立点決定方法において、
車両の旋回状態を示す値及び舵角をサンプリングし、
そのサンプリング結果より車両が直進であるか否かを判定し、
直進と判定されたときのそのサンプリング結果及び過去のＮ個の舵角中立点データより最新の舵角中立点を算出し、
過去Ｎ個目の舵角中立点データを削除すると共に前記最新の舵角中立点を過去１個目の舵角中立点データとして、前記サンプリング、直進判定及び最新の舵角中立点の算出を繰り返し続け、
その時点での最新の舵角中立点に基づいて舵角を求め、該舵角に基づく操舵支援情報を提供し、
前記最新の舵角中立点の算出は、直進と判定されたことに加え、前記サンプリング結果から求められた最新の平均舵角とステアリングカウンタベース値との差が所定値ＬＩＭの範囲内である場合に行われ、該ステアリングカウンタベース値は、１つ前の平均舵角又は舵角中立点であり、
前記所定値ＬＩＭとして、所定値ＬＩＭ１と、該ＬＩＭ１の１つ後の判定において該ＬＩＭ１よりも小さな値の所定値ＬＩＭ２とが設定されており、前記差が前記所定値ＬＩＭ１の範囲内である場合には、前記最新の平均舵角を前記ステアリングカウンタベース値に代入した後に前記差が前記所定値ＬＩＭ２の範囲内か否かの判定を行い、前記差が前記所定値ＬＩＭ１の範囲外である態様が複数回連続する状態を確認した場合には、前記複数回の判定で用いられた複数の平均舵角の平均値を前記ステアリングカウンタベース値に代入した後に前記差が前記所定値ＬＩＭ２の範囲内か否かの判定を行うことを特徴とする操舵支援装置における舵角中立点決定方法。
前記車両の旋回状態を示す値はヨーレートセンサにより検出されたヨーレート値であることを特徴とする請求項１に記載の操舵支援装置における舵角中立点決定方法。