JP4167562B2 - 車両用走行支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、目標位置への移動軌跡を求めて、この軌跡に沿って車両が走行するよう、その走行を支援する車両用走行支援装置に関する。

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）。例えば、縦列駐車の駐車支援を行う場合、車両は側方に停車中の車両との接触を回避しつつ、限られたスペースである目標駐車位置へと車両を誘導する必要がある。特許文献１の技術では、側方に停車中の他車両との接触を回避するため、バックモニタを用いた車両後方の視界画像に操作状態に合わせた基準線を表示し、この基準線と他車両の所定の位置が合致するよう操作を行うことで他車両との接触を回避しつつ、目標駐車位置へ車両を到達させることが可能になると記載されている。
特開２００２−３２１５８１号公報（段落００３０〜００４７、図２〜図６）

このような支援走行中に他車両や障害物との接触を確実に回避するためには、障害物等から十分に離れた経路を通過するよう誘導を行えばよい。しかしながら、十分に離れた経路を通過させようとすると、例えば縦列駐車において駐車スペース（前と後の車両の間隔）が十分に長くないと、誘導が不能になるなど目標位置への到達可能性が低くなる。短い駐車スペースにも誘導を可能とする、つまり、目標位置への到達可能性を向上させるためには、障害物等への接近を許容する必要があるが、その場合でも障害物等への接触は許されない。支援装置の使い勝手を向上させるためにはこれらの相反する条件を両立させる必要がある。

そこで、本発明は、障害物への接触を確実に回避しつつ、目標位置への到達可能性を向上させた車両用走行支援装置を提供することを課題とする。

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、初期位置から目標位置までの目標移動軌跡を算出する手段と、この移動軌跡に基づいて車両を誘導する誘導手段とを備える車両用走行支援装置において、誘導中に車両が回避すべき位置を判定する手段と、判定した回避すべき位置に対して該移動軌跡が保持すべき余裕距離を設定する手段であって、初期位置と回避すべき位置との距離または初期位置から回避すべき位置に最接近する地点までの走行距離が長くなるほど前記余裕距離を大きく設定する手段と、設定した移動軌跡による誘導時に、判定した回避すべき位置に対して上記余裕距離以上の距離を保って誘導が可能である場合に、誘導可能と判定する手段と、をさらに備えていることを特徴とする。

すなわち、誘導中に車両が回避すべき位置（例えば、誘導経路上の障害物や他車両）を判定し、判定した回避すべき位置と車両の誘導経路の初期位置との距離または初期位置から回避すべき位置に最接近する地点までの走行距離が長くなるほど誘導中に車両が確保すべき余裕距離を大きく設定する。そして、設定した移動軌跡により車両を誘導させた場合に、回避すべき位置に対して車両がこの余裕距離以上離れて誘導が可能か否かを判定する。

あるいは、本発明に係る車両用走行支援装置は、初期位置から目標位置までの目標移動軌跡を算出する手段と、この移動軌跡に基づいて車両を誘導する誘導手段とを備える車両用走行支援装置において、誘導中に車両が回避すべき位置を判定する手段と、判定した回避すべき位置に対して該移動軌跡が保持すべき余裕距離を設定する手段であって、初期位置から回避すべき位置に最接近する地点までの走行距離が長くなるほど前記余裕距離を大きく設定する手段と、をさらに備え、目標移動軌跡を算出する手段は、判定した回避すべき位置に対して上記余裕距離以上の距離を保って誘導が可能となるよう目標移動軌跡を設定することを特徴とするものでもよい。

この場合は、誘導中に車両が回避すべき位置（例えば、誘導経路上の障害物や他車両）を判定し、初期位置から回避すべき位置に最接近する地点までの走行距離が長くなるほど誘導中に車両が確保すべき余裕距離を大きく設定する。そして、回避すべき位置に対して設定した余裕距離以上の距離を保ちつつ誘導が可能な経路を算出する。

このとき、走行距離は、車両の後輪軸の軸中心の移動距離として算出されることが好ましい。

この余裕距離を車両の複数の箇所それぞれに対して設定してもよい。判定した回避すべき位置が複数存在する場合には、それぞれの回避すべき位置に対して余裕距離を設定することが好ましい。

この回避すべき位置を判定する手段は、目標位置付近の画像を取得する撮像手段と、取得した画像中における回避すべき位置に基づいて回避すべき位置を認識する認識手段を備えており、余裕距離を設定する手段は、前記画像中において前記回避すべき位置が画像内で歪みが大きくなる位置に位置している場合は、歪みが小さい位置に位置している場合に比べて余裕距離を大きく調整することが好ましい。

本発明によれば、誘導中に障害物等との接触を回避すべく、これら障害物等に対して余裕距離を設定する。余裕距離を設定する際には、操舵の遅れ、タイヤ動荷重半径のばらつき、旋回半径特性のばらつき、回避地点の位置判定のばらつきを考慮する必要がある。このうち、操舵の遅れについては、支援装置において、自動操舵または操舵指示を行う際に修正を加えることが可能であるが、その他のばらつきについては、支援装置では対応することができない。一方で、これらの支援装置で対応することのできないばらつきは、誘導時における経路の誤差に累積的に作用する性質を有している。

そこで、本発明では、余裕距離を初期位置と回避すべき障害物等の位置に基づいて設定することにより、これらのばらつきによって障害物等の位置で経路誤差が大きくなることが予想されるような場合（例えば、初期位置と障害物等の位置との距離またはそれに至る走行距離が大きい場合）には、余裕距離を大きく設定し、誤差が小さいと予想されるような場合には余裕距離を小さく設定することで、障害物等との接触を確実に回避しつつ、余裕距離の設定に柔軟性をもたせることで、障害物等への接近を可能とし、経路設定の自由度が増し、目標位置への到達可能性が向上する。

ここで、目標経路を設定した後に回避可能性の判定を行えば、目標経路の設定を単純なロジックにより行うことができる。この場合には、障害物との余裕距離を維持できないと判定された場合には、別のロジックを用いて目標経路を設定し直すことで、目標経路への到達可能性をさらに高めることができる。また、余裕距離を考慮して目標経路の設定を行うと、経路設定のロジックは多少複雑になるが、到達可能性が向上する。

余裕距離を車両の複数の箇所（例えば、後輪車軸の障害物側端と障害物側の車両前端）に対して設定すると、それぞれの箇所が障害物に最接近する位置は異なる。このときの余裕距離をそれぞれ異ならせることで、余裕距離を同一に設定した場合に比べて車両の障害物への接触を回避しつつ、経路設定の自由度を向上させることができる。障害物が複数存在する場合も同じことが成り立つ。

撮像手段で取得した画像を基にして回避すべき位置を設定する場合（回避すべき位置を画像認識処理で自動的に認識する場合に限らず、取得した画像から運転者が回避すべき位置を選択する場合の両方を含む。）には、回避すべき位置の実空間上における初期位置に対する相対位置は、この画像中の位置に基づいて設定することができる。しかし、撮像手段は、撮影レンズ等の収差や撮像素子の特性に起因する画像の歪みを完全に０にすることは困難である。この画像の歪みは、上述した回避すべき位置の位置判定に誤差を生ぜしめる。本発明では、画像中の位置、つまりその歪みに応じて余裕距離の調整を行うことで障害物との接触を確実に回避することができる。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、この駐車支援装置１００における支援動作のいくつかを具体的に説明する。以下、図２に示されるように、道路２１１の脇に駐車している車両２０１（以下、前車両と呼ぶ。）と車両２０２（以下、後車両と呼ぶ。）の間の駐車スペース２１５に自車両２００を後退により到達させる縦列駐車の場合を例に説明する。図３は、この経路設定処理の第１の処理形態のフローチャートである。この制御は、運転者が入力手段３１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３１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。

具体的には、運転者は、任意の駐車支援の開始位置（前車両２０１の右側前方）へと車両２００を移動させ、モニタ３４に表示されている後方カメラ３２で撮像した後方画像中で目標位置である駐車スペース２３０を確認した後、入力手段３１を操作して、この駐車支援制御を開始する。駐車スペース２３０がモニタ３４の表示画像中で確認できない場合には、確認可能な位置へと車両を移動させて支援をスタートさせる。以下、この駐車支援の開始位置における車両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。）をＡ点とし、この位置での車両を２００ａで表すものとする。

駐車支援をスタートさせたら、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、目標位置と回避箇所の設定を行う（ステップＳ１）。図４はこのときのモニタ３４の表示画像例である。モニタ３４には、あたかもルームミラーで後方を見ているかのように左右を反転させた状態で車両２００の後方の画像が表示される。そして、画面上に表示されている駐車枠２３０（車両２００より前後左右に余裕距離分だけ大きな矩形枠として設定されている。）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。合わせて、画面上に表示されているポールを移動させることによって回避ポール２２０位置も設定する。回避ポール２２０は、例えば、前車両２０１の後端に設定される。ここでは、入力手段３１として、タッチパネルを用い、カーソル３１０と確定ボタン３２０を画面内に表示している。

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および回避ポール２２０の位置を求める（ステップＳ２）。このＧ点および回避ポール２２０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。

次に、現在位置Ａから目標位置Ｇまでの経路を設定する（ステップＳ３）。具体的な経路設定について図５、図６を参照して説明する。図５は、経路設定に用いられる２円モデルの概念図であり、図６は２円モデルによる経路から実際の誘導に用いられる経路への変換を説明する図である。

実際の誘導経路は、円弧、直線とクロソイド曲線とを組み合わせて設定されるが、その演算は複雑な計算を伴う。そこで、切り返し位置を簡単に求めるため、それぞれの経路が円弧によって形成されているものとモデル化して取り扱い、その計算結果を基にして誘導経路の生成を行う。

この２円モデルでは、図５に示されるように、初期経路からＯ₁（Ｘ_A，Ｚ₀）を中心とする半径Ｒ_Aの円弧を辿って切換位置Ｃ（Ｘ_C，Ｚ_C）に到達し、そこからは、Ｏ₂（Ｘ_B，０）を中心とする半径Ｒ_minの円弧を辿って目標位置Ｇ（０，０）へと到達する。ここで、切換位置からは、経路設定において使用可能な最小旋回半径Ｒ_minで移動するものとする。なお、このＲ_minは、車両特有の最小旋回半径と一致させてもよいが、２円モデルと仮定することによる実際の経路との誤差が存在することから、この車両特有の最小旋回半径より若干大きな値に設定して余裕をもたせることが好ましい。

図５から明らかなように、

が成立する。これを解くと、

であり、切換位置Ｃの座標と、この位置における偏向角θmaxを求めることができる。

この経路（２円軌道と称する。）は、図６（ａ）に示されるように、曲率γ_A（＝１／Ｒ_A）でＣ点まで移動し、そこから曲率−γ_B（＝１／Ｒ_min）で目標位置Ｇまで移動する経路である。なお、曲率がプラスの場合は、左旋回であることを示し、マイナスの場合には右旋回であることを示す。そして、走行距離−曲率線図におけるそれぞれの面積（曲率の走行距離による積分値に相当する。）θ_1A、θ_1Bは偏向角の変化量に等しい。したがって、初期偏向角が０であれば、θ_1A＝θ_1B＝θmaxである。

この経路は、切換位置で最大舵角から逆の最大舵角まで据え切りを行う必要があり、現実的でない。そこで、この経路を基にして、図６（ｂ）に示されるようなクロソイド軌道を算出する。このクロソイド軌道は、初期位置から走行距離に対する曲率の変化速度（以下、曲率速度と呼ぶ。）を一定にして所定の曲率まで到達し、一定期間、この所定の曲率で維持した後に、曲率速度を一定にして曲率を減少させ、切換位置で曲率を０にし、そこから曲率速度を一定にして曲率を減少させて負の所定の曲率まで達し、その状態で目標駐車位置Ｇへと至る。

クロソイド軌道の算出に際しては、２円軌道とクロソイド軌道において、切換位置までおよび全体の経路長は同一とし、最大曲率も同一とし、クロソイド軌道において直線区間は存在しないものと仮定する。

第２旋回円の円弧区間長の差Ｌｃは、切換地点における偏向角がほぼ等しいと仮定すると、最大操舵速度をωmaxとすると、

で表せる。

また、この区間における偏向角変化量θ_2Dは、

と仮定できる。

各クロソイド区間を相似変換により生成するものとし、θ_2A＝θ_2C＝θ_2Dが成立するものとすると、θmaxの修正値Δθmaxは、

こうして設定したθmax２と、中間位置Ｃの位置を用いて、経路を設定する。そして、経路生成に成功したか否かを判定する（ステップＳ４）。設定できなかったと判定した場合には、ステップＳ５０へと移行して、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。

経路が設定できたら、ステップＳ５へと移行する。ここでは、まず、現在位置（初期位置）と回避ポール２２０の位置から余裕距離を設定する。図７〜図９は、この余裕距離についての説明である。駐車支援処理における自車位置の推定は、車輪速センサ４１から得られるパルス信号（車輪パルス）の数と、操舵角センサ２３の出力であるハンドル舵角δに基づいて行われる。図７はこの自車位置推定について説明する図である。

すなわち、車輪パルス数から車輪の回転数を求め、これにタイヤの円周長さを乗じることで走行距離ｐを求める。一方、操舵角センサ２３の出力から得られたハンドル舵角δと曲率γの関係から、現在の曲率γが得られる。偏向角θは曲率γの走行距離に対する積分値として、自車位置Ｘ、Ｚは、それぞれｓｉｎθ、ｃｏｓθの走行距離に対する積分値として得られる。このようにいずれも走行距離に対する積分値であることから、タイヤ荷重半径、旋回半径特性、モニタ上での回避地点の設定などのばらつきに起因する駐車軌道のずれは、走行距離が長くなるほど大きくなる。図８はこのような軌道のずれと走行距離の関係を示している。

そこで、本発明では、走行距離（具体的には、図９に示されるように回避ポール２２０に最接近する地点Ｃ１、Ｃ２までの初期位置Ａ１、Ａ２からの走行距離）が長くなるほど、前車両２０１との間の余裕距離Ｍや回避ポール２２０と維持すべき余裕半径ｒ１を大きく設定する。この走行距離は前述した基準点、好ましくは後輪車軸の中心点とすることが好ましい。これは、車両の旋回中心は、後輪車軸上に設定され、また、後輪車軸の中心点から、この車両の旋回中心までの距離は、左旋回時も右旋回時も舵角が同一のときは同一となるため、経路計算が単純化されるからである。

ステップＳ６では、設定した経路を通過する際の干渉判定を行う。これは、設定した経路を車両がたどった場合の車両２００の左前端部ＦＬ₁の通過軌跡Ｐ_FL1を求め、この通過軌跡が余裕距離Ｍと余裕半径ｒ１以上の位置を保って通過可能か否かを判定すればよい。

さらに、図１０に示されるように、車両の複数の箇所（例えば、左前端部ＦＬに加えて、後輪車軸の左端部ＢＬ）について別々の余裕半径ｒ_FL、ｒ_BLを設定し、それぞれについて干渉判定を行ってもよい。車両の箇所によって回避ポール２２０に最接近する位置が異なってくる。例えば、車両２００の初期位置が、図１０の位置より左側（前車両２０１より）にあり、かつ目標位置Ｇが下に位置する（前車両２０１よりさらに離れている）ような場合、位置ＢＬが回避ポール２２０は図１０より近接する場合でも、車両の先端部ＦＬは、回避ポール２２０から十分に離れた位置を通過する。どの箇所でも同じ余裕半径を用いると、このような場合に、位置ＢＬが干渉すると判定するおそれがあるが、本発明では、箇所別に余裕半径を設定することで、このような場合にも干渉が起こらないことを確実に判定でき、目標位置へと車両を確実に誘導することができる。

ステップＳ７では、ステップＳ６の干渉判定の結果を判定する。干渉ありと判定した場合には、ステップＳ５０へと移行して、現在位置Ａからでは回避ポール２２０へ接触する可能性がある旨をモニタ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。

干渉しないと判定した場合には、実際の誘導制御へと移行する。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４１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。

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Ｓ８）。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うこともできる。

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−曲率の設定経路に基づいて実際の舵角制御を行う（ステップＳ９）。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、設定した曲率を実現しうる転舵輪２５の舵角が得られるよう制御する。

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。

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Ｓ１０）。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Ｓ３へと移行することで、経路を設定し直す。

一方、目標経路とのずれが小さい場合には、ステップＳ１１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Ｓ８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Ｓ１２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。

このように、干渉判定における余裕距離を初期位置に合わせて変更することで、過度の干渉警告の発生を抑制するので、経路設定の自由度が増し、支援装置の使い勝手が向上する。

以上の説明では、干渉の可能性がある場合に誘導を中止する例を説明したが、本発明はこれに限られるものではない。図１１は、経路設定処理の第２の処理形態のフローチャートである。この第２の処理形態は、第１の処理形態と異なり、回避箇所に基づいて駐車可能な位置を算出し、干渉しない駐車位置を運転者に設定させるものである。

駐車支援をスタートさせると、まず、運転者に入力手段３１によりモニタ３４に表示されている後方カメラ３２で撮像されている画像中において回避ポール２２０位置を設定させる（図４参照、ステップＳ２１）。次に、駐車支援ＥＣＵ１は、画像中の回避ポール２２０位置から、車両に対する回避ポール２２０の位置を求める（ステップＳ２２）。ここで求める回避ポール２２０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。

次に、初期位置と回避ポール２２０の位置関係に基づいて駐車スペースと回避ポール２２０位置（前車両２０１でもよい。）との間に設定すべき余裕距離を算出する（ステップＳ２３）。そして、モニタ３４上にこの余裕距離以上離れた位置を設定可能目標位置として表示する（ステップＳ２４）。運転者はこの設定可能目標位置内において、画面上に表示されている駐車枠２３０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Ｓ２５）。

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Ｓ２６）。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。目標位置算出後の処理は、基本的に第１の処理形態と同一であるので、説明を省略する。

この処理形態によれば、予め干渉しない範囲で目標駐車位置を設定することができるため、障害物等と接触することなく、確実に目標位置へと車両を誘導することができるので、経路設定の自由度が増し、支援装置の使い勝手が向上する。特に、経路設定後に干渉警告により誘導不能となることがなくなるので、支援装置の使い勝手がさらに向上する。

また、第１の処理形態において、干渉が判定された場合には、別の目標軌道を生成するようにしてもよい。図１２は、この別の目標軌道の設定処理例を示すフローチャートである。まず、上述した２円モデルに基づいて切換位置における偏向角θmaxを設定する（ステップＳ３１）。

次に、θmax修正を行って（つまり、上述したθmax２を用いて）、目標軌道を生成する（ステップＳ３２）。その後、干渉判定を行い（ステップＳ３３、Ｓ３４）、干渉なしと判定された場合には、ステップＳ３２で判定された経路を用いて誘導を行う。一方、干渉ありと判定された場合には、θmax修正を行わずに（つまり、ステップＳ３１で求めたθmaxの値をそのまま用いて）、経路設定を行い、誘導を行う。

θmax修正を行った場合、切換点Ｍまでの経路は、図１３に示されるように曲率変化が緩やかな経路として設定される。一方、θmax修正を行わない場合には、切換点Ｍまでの経路は、図１４に示されるように、曲率変化が急で、その前後に直線経路を付与した経路として設定される。回避ポール２２０との距離に余裕がある場合には、曲率変化が緩やかな図１３の経路のほうが、舵角変化が緩やかなため、操舵負荷が小さくなり、好ましい。一方、曲率変化が急な図１４の経路では、回避ポール２２０から大きく離れることができるため、図１３の経路では、回避ポール２２０との距離が余裕距離を下回るような初期位置からも十分な余裕距離を保って誘導を行うことができる。このように、回避位置との干渉判定結果に応じて経路を切り替えることで、障害物との接触を確実に防止しうる最適な経路を選択することが可能となる。

以上の実施形態では、回避ポール２２０を後方カメラ３２で撮像した画像中に配置することで、その位置設定を行っている。ところで、カメラには、その光学系に起因する画像の歪みが存在する。例えば、図１５（ａ）に示される方眼を撮影した場合でも、図１５（ｂ）に示されるように樽形に歪んだり、図１５（ｃ）に示されるように糸巻形に歪んだりする。あるいは、これらを組み合わせた陣笠形の歪みが生ずる場合もある。このように画像が歪んでいると、設定される回避ポール２２０や駐車スペース２３０の位置にもずれが生ずる。そこで、この歪みを補正する必要がある。

この歪み量は、撮像画像の真ん中より端によるほど大きくなる（図１６参照）。そこで、モニタ座標に対応するカメラ歪み量を把握しておき、カメラ歪み量の大きな位置に目標位置または、回避ポール位置が存在する場合ほど干渉判定に用いる余裕距離を大きく設定する。これにより、カメラ歪み量に起因する軌道のずれを考慮した余裕距離の設定が可能となる。

上述した駐車軌道のずれの要因となるタイヤ動荷重半径のばらつき、旋回半径特性のばらつき、回避地点の位置判定のばらつきは、経路の誤差に累積的に作用する。しかしながら、目標位置を再設定した場合には、回避すべき障害物等の位置も再判定でき、そこまでに累積した駐車軌道のずれはリセットされる。そのため、このように目標位置を再設定した場合には、余裕距離も再設定するとよい。これにより、再設定時の経路設定の自由度を高めることができる。

なお、回避ポール２２０等の車両が回避すべき位置の判定は、運転者が設定を行うほか、画像処理等により、自動判別してもよい。また、以上の説明では、２円モデルを用いて切換位置を求める手法を説明したが、駐車支援ＥＣＵ１の計算能力に余裕がある場合には、目標位置から逆算することによって切換位置を求めてもよい。切換位置から目標位置までの経路においては、経路長を短くして、前車両２０１と後車両２０２の間隔が短く場合でも駐車支援を可能とするため、曲率の走行距離に対する変化速度の絶対値は最大速度にすることが好ましい。また、縦列駐車に限らず、車庫入れ等にも適用可能である。さらに、障害物が複数存在し、回避すべき箇所が複数存在する場合にも適用できる。この場合には、回避すべき箇所に応じて余裕距離を変更すればよい。

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、操舵を自動的に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技術においても同様に用いることができる。また、駐車支援装置に限らず、障害物等の存在する状況で車両の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。

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。 図１の装置の支援処理の一例である縦列駐車を説明する図である。 図１の装置における経路設定処理の第１の処理形態のフローチャートである。 図３の処理時のモニタへの表示画像例である。 経路設定に用いられる２円モデルの概念図である。 ２円モデルによる経路から実際の誘導に用いられる経路への変換を説明する図である。 自車位置推定についての説明図である。 軌道のずれと走行距離の関係を示す図である。 初期位置からの走行経路と回避ポールとの関係を示す図である。 車両の複数の箇所に対する干渉判定を説明する図である。 図１の装置における経路設定処理の第２の処理形態のフローチャートである。 別の目標軌道の設定処理例を示すフローチャートである。 図１２の処理で設定される経路を示す図である。 図１２の処理で設定される別の経路を示す図である。 カメラ画像の歪みを説明する図である。 モニタ画像中の歪みの関係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、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、４２…加速度センサ、１００…駐車支援装置、２００…自車両、２０１…前車両、２０２…後車両、２１１…道路、２２０…回避ポール、２３０…駐車スペース。

Claims (6)

1. 初期位置から目標位置までの目標移動軌跡を算出する手段と、該移動軌跡に基づいて車両を誘導する誘導手段とを備える車両用走行支援装置において、
   誘導中に車両が回避すべき位置を判定する手段と、
   判定した回避すべき位置に対して該移動軌跡が保持すべき余裕距離を設定する手段であって、初期位置と回避すべき位置との距離または初期位置から回避すべき位置に最接近する地点までの走行距離が長くなるほど前記余裕距離を大きく設定する手段と、
   設定した移動軌跡による誘導時に、判定した回避すべき位置に対して前記余裕距離以上の距離を保って誘導が可能である場合に、誘導可能と判定する手段と、
   をさらに備えていることを特徴とする車両用走行支援装置。
2. 初期位置から目標位置までの目標移動軌跡を算出する手段と、該移動軌跡に基づいて車両を誘導する誘導手段とを備える車両用走行支援装置において、
   誘導中に車両が回避すべき位置を判定する手段と、
   判定した回避すべき位置に対して該移動軌跡が保持すべき余裕距離を設定する手段であって、初期位置と回避すべき位置との距離または初期位置から回避すべき位置に最接近する地点までの走行距離が長くなるほど前記余裕距離を大きく設定する手段と、をさらに備え、
   前記目標移動軌跡を算出する手段は、判定した回避すべき位置に対して前記余裕距離以上の距離を保って誘導が可能となるよう目標移動軌跡を設定することを特徴とする車両用走行支援装置。
   
3. 前記走行距離は、車両の後輪軸の軸中心の移動距離として算出されることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用走行支援装置。
4. 前記余裕距離を車両の複数の箇所それぞれに対して設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用走行支援装置。
5. 判定した回避すべき位置が複数存在する場合には、それぞれの開始すべき位置に対して余裕距離を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用走行支援装置。
6. 前記回避すべき位置を判定する手段は、目標位置付近の画像を取得する撮像手段と、取得した画像中における回避すべき位置に基づいて回避すべき位置を認識する認識手段を備えており、前記余裕距離を設定する手段は、前記画像中において前記回避すべき位置が画像内で歪みが大きくなる位置に位置している場合は、歪みが小さい位置に位置している場合に比べて余裕距離を大きく調整することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用走行支援装置。

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