JP4193769B2 - 駐車支援装置及び駐車支援方法 - Google Patents

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本発明は、車両を駐車目標位置まで案内・支援する駐車支援装置及び駐車支援方法に関する。
従来から、車両の周辺を撮像する撮像手段から得られる撮像画像に基づいて、鳥瞰図画像を生成・表示し、当該鳥瞰図画像上に、駐車目標位置までの誘導ラインを模式的に重畳表示する駐車支援装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−115100号公報
しかしながら、上述の従来技術のように鳥瞰図画像上に誘導ラインを重畳表示することは、車両の誘導経路をイメージとしてユーザが容易に把握できる点で有用であるが、これらの画像情報からは、当該誘導ラインに従って車両が誘導された場合の車両と周辺物との干渉の可能性に関する情報を得ることができない。
そこで、本発明は、駐車支援の際の車両と周辺物との干渉の可能性に関する情報をユーザに提供することが可能な駐車支援装置及び駐車支援方法の提供を目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、目標駐車位置までの目標移動軌跡を算出する目標軌跡算出手段と、
前記算出された目標移動軌跡に従って車両が移動した場合の該車両の車体外側部分が描く外側軌跡を算出する外側軌跡算出手段と、
車両周辺を撮像する撮像手段から得られる実画像上に、前記算出された外側軌跡を重畳表示する重畳表示手段とを備え
前記外側軌跡算出手段は、車体の四隅の所定点が描く軌跡を算出し、その4つの軌跡から最も外側の軌跡を部分的に抽出して前記外側軌跡を導出することを特徴とする、駐車支援装置が提供される。
本局面において、駐車支援装置は、運転者に操舵指示や制動指示等を出力するマニュアル型のものであってもよく、若しくは、前記算出した目標移動軌跡に基づいて車両の移動を制御する半自動若しくは完全自動型のものであってもよい。前記重畳表示手段は、目標駐車位置の設定作業中、及び/又は、車両が目標駐車位置まで移動する移動過程中、前記重畳表示処理を実行してよい。車両が目標駐車位置まで移動する移動過程中に前記目標軌跡算出手段により前記目標移動軌跡の再算出が行われた場合(実質的に目標移動軌跡の再算出が行われる場合、即ち、内部的に目標移動軌跡として再演算されないが代わりに目標舵角が再演算(補正)される場合も含む)、前記外側軌跡算出手段は、該再算出された目標移動軌跡に基づいて前記外側軌跡を再算出し、前記重畳表示手段は、実画像上に該再算出された外側軌跡を重畳表示してよい。目標駐車位置は、ユーザの操作により変更可能であってよく、この場合、前記各手段は、ユーザの操作により目標駐車位置が変更された際に前記各動作を実行してよい。尚、目標駐車位置の初期提示位置は、画像処理結果や走行履歴等に基づく推定位置であってもよく、例えば、車両の停止状態が検出された際の車両位置に対して所定の相対関係にある位置が目標駐車位置として推定されてよい。
また、本局面において、駐車支援装置は、車両周辺の立体物を検出する立体物検出手段と、
前記立体物の検出結果と前記算出された目標移動軌跡に基づいて、前記目標移動軌跡における車両と前記立体物との干渉の可能性を判断する干渉判断手段とを更に備えてよい。この場合、干渉判断手段により干渉の可能性が高いと判断された箇所が、実画像上の前記目標移動軌跡上で強調表示されてよい。この場合、干渉の可能性が所定規準を越えた場合、警報の出力や制御の強制終了(停止)を実行してよい。尚、干渉の可能性は、前記立体物が画成するサーフェスと、目標移動軌跡に沿って移動した際に車体が画成するサーフェスとの距離(近接度)に基づいて判断されてよい。
また、本発明のその他の一局面によると、目標駐車位置までの目標移動軌跡を算出するステップと、
前記算出された目標移動軌跡に従って車両が移動した場合の該車両の車体外側部分が描く外側軌跡を算出する外側軌跡算出ステップと、
車両周辺を撮像する撮像手段から得られる実画像上に、前記算出された外側軌跡を重畳表示するステップとを備え
前記外側軌跡算出ステップは、車体の四隅の所定点が描く軌跡を算出し、その4つの軌跡から最も外側の軌跡を部分的に抽出して前記外側軌跡を導出することを特徴とする、駐車支援方法が提供される。
本発明によれば、駐車支援の際の車両と周辺物との干渉の可能性に関する情報をユーザに提供することが可能な駐車支援装置を得ることができる。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
図1は、本発明による駐車支援装置10の一実施例を示すシステム構成図である。図1に示す如く、駐車支援装置10は、電子制御ユニット12(以下、「駐車支援ECU12」と称す)を中心に構成されている。駐車支援ECU12は、図示しないバスを介して互いに接続されたCPU、ROM、及びRAM等からなるマイクロコンピュータとして構成されている。ROMには、CPUが実行するプログラムや、車両の所定の諸元値(後述する車体所定点の座標値等)が格納されている。
駐車支援ECU12には、CAN(Controller Area Network)や高速通信バス等の適切なバスを介して、ステアリングホイール(図示せず)の舵角を検出する舵角センサ16、及び、車両の速度を検出する車速センサ18が接続されている。車速センサ18は、各輪に配設され、車輪速に応じた周期でパルス信号を発生する車輪速センサであってよい。
駐車支援ECU12には、リバースシフトスイッチ50及び駐車スイッチ52が接続されている。リバースシフトスイッチ50は、変速機レバーが後退位置に操作された場合にオン信号を出力し、それ以外の場合にオフ状態を維持する。また、駐車スイッチ52は、車室内に設けられ、ユーザによる操作が可能となっている。駐車スイッチ52は、常態でオフ状態に維持されており、ユーザの操作によりオン状態となる。駐車支援ECU12は、リバースシフトスイッチ50の出力信号に基づいて車両が後退する状況にあるか否かを判別すると共に、駐車スイッチ52の出力信号に基づいてユーザが駐車支援を必要としているか否かを判別する。
駐車支援ECU12には、車両後部のバンパ中央部に配設されたバックモニタカメラ20、及び、車室内に設けられたディスプレイ22が接続されている。バックモニタカメラ20は、車両後方の所定角度領域における風景を撮影するCCDカメラ等の撮像手段であり、その撮影した画像信号を駐車支援ECU12に供給する。駐車支援ECU12は、リバースシフトスイッチ50及び駐車スイッチ52が共にオン状態となった際に、ディスプレイ22上にバックモニタカメラ20の撮像画像(実画像)を表示させる。このとき、ディスプレイ22上には、図2(車庫入れ駐車用の画面)に示すように、撮像画像上に目標駐車枠が重畳表示されると共に、目標駐車位置設定用のタッチスイッチが表示される。目標駐車枠は、実際の駐車枠や車両の外形を模した図形であってよい。また、目標駐車枠は、その位置及び向きがユーザにより視認可能である形態を有し、車庫入れ駐車用の表示と縦列駐車用の表示の2種類が用意されてよい。
目標駐車位置設定用のタッチスイッチには、図2に示すように、目標駐車枠を上下左右方向の並進移動及び回転移動させるためのタッチスイッチ、目標駐車枠を車軸中心(画面の中心軸に相当)に左右反転させる左右切替スイッチ、及び、目標駐車枠の位置(向きを含む)の確定を行うための確定スイッチが含まれてよい。これらの各タッチスイッチは、その目的に応じて適切な段階でディスプレイ22上に表示される。
ユーザは、目標駐車位置設定用のタッチスイッチ(調整用スイッチ)を操作して、撮像画像上の目標駐車枠(図中破線により指示)を、撮像画像上の実際の駐車枠(図中実線により指示)に合わせる。即ち、ユーザは、調整用スイッチを操作して、ディスプレイ22上で目標駐車枠を上下左右方向の並進移動及び回転移動させることで、目標駐車枠の位置を実際の駐車枠の位置に適合させる。このようにして調整可能な目標駐車枠の位置は、ユーザが例えば確定スイッチ(図2参照)を押すことにより最終的に確定される(即ち、ユーザによる目標駐車位置設定が完了する)。尚、目標駐車枠の初期表示位置は、デフォルト位置として予め決定された固定位置であってもよく、若しくは、ユーザによる調整作業の負担を軽減するために、現在の車両位置(駐車開始位置)に到達するまでの車両の走行状態(例えば、駐車開始位置に至る前の車両の一時停止位置)や、過去の設定履歴等に基づいて推定される推定位置であってもよい。
図3は、本実施例の駐車支援ECU12の主要機能を示すブロック図である。駐車支援ECU12は、目標移動軌跡演算部42と、外側軌跡演算部44と、車両位置推定演算部46とを含む。
目標移動軌跡演算部42は、撮像画像上の目標駐車枠の位置に基づいて、当該目標駐車枠の位置に対応する実空間内の位置に車両を導くための目標移動軌跡(例えば後軸中心軌跡)を演算すると共に、目標移動軌跡上の各位置で転舵されるべき車輪の目標転舵角(目標舵角)を演算する。目標移動軌跡演算部42は、好ましくは、上述の如く撮像画像上に目標駐車枠を初期表示する際、及び、上述の如く目標駐車枠の位置がユーザにより変更される際、目標移動軌跡及び目標転舵角を演算する。この際、目標駐車枠が駐車案内不能な位置(即ち、適切な目標移動軌跡及び目標転舵角を演算できない位置)にある場合には、上述の確定スイッチが無効化されてよい。
外側軌跡演算部44は、目標移動軌跡演算部42により演算される目標移動軌跡及び目標転舵角に基づいて、目標移動軌跡に従って車両が移動した場合の該車両の車体外側部分が描く外側軌跡を算出する。この際、外側軌跡演算部44は、車体の四隅の所定点が描く軌跡を算出し、その4つの軌跡から最も外側の軌跡を部分的に抽出して外側軌跡としてよい。
例えば、図4には、目標移動軌跡(点線)に従って車両が移動した場合の、車体の四隅の所定点A,B,C,Dの軌跡が、プロット点にて示されている。具体的には、車体の右前端部Aの軌跡が黒の四角で示され、左前端部Bの軌跡が黒の三角で示され、車体の右後端部Cの軌跡が菱形(白抜き)で示され、車体の左後端部Dの軌跡が丸(白抜き)で示されている。この場合、外側軌跡演算部44は、これらの軌跡のうちの最も外側の軌跡の集合(実線にて指示)を、外側軌跡として導出する。
このようにして外側軌跡演算部44により演算される外側軌跡は、図5に示すように、ディスプレイ22上の撮像画像(実画像)上に重畳表示される。これにより、ユーザは、目標駐車位置まで車両が辿るであろう軌跡を予め把握することができる。尚、図5には、車体のリアバンパに相当するバンパ線から目標駐車枠まで外側軌跡が重畳表示されている。但し、外側軌跡の表示形態については如何なるものであってもよい。
また、本実施例では、上述の如く、実画像上に外側軌跡が重畳表示されるので、ユーザは、車両と周辺物体との干渉の可能性を実画像上で視覚的に判断することができる。これにより、車両と周辺物体との干渉の可能性の判断が容易となり、以後行われる駐車支援制御に対するユーザの安心感が増す。
本実施例において、外側軌跡演算部44は、好ましくは、撮像画像上に目標駐車枠を初期表示する際、及び、目標駐車枠の位置がユーザにより変更される際、目標移動軌跡演算部42の演算処理と共に、上述の外側軌跡の演算処理を行う。これにより、撮像画像上の目標駐車枠の位置が適切な目標移動軌跡及び目標転舵角の演算不能な位置でない限り、実画像上には、撮像画像上の目標駐車枠の位置に応じた外側軌跡が常に表示されることになる。他言すると、目標移動軌跡及び目標転舵角の演算可能な目標駐車枠に対しては外側軌跡が共に重畳表示される。従って、ユーザは、外側軌跡を見ながら目標駐車枠の位置を調整し直すことで、周辺物体との間で十分に距離が取られた目標移動軌跡を選ぶこともできる。
ユーザによる目標駐車位置設定が完了すると(確定スイッチの操作により目標駐車枠の位置が確定されると)、最終的な目標駐車枠の位置(即ち、目標駐車位置)に基づいて演算された目標移動軌跡及び目標転舵角に基づいて駐車支援制御が開始される。
駐車支援ECU12には、操舵制御ECU30が適切なバスを介して接続されている。駐車支援ECU12の車両位置推定演算部46は、駐車支援制御中、車速センサ18の出力信号から演算した車両移動量と舵角センサ16から得られる舵角位置(実舵角)を用いて自車の車両位置を推定し、目標移動軌跡上の推定した車両位置に応じた目標舵角を操舵制御ECU30に送信する。操舵制御ECU30は、当該目標舵角を実現するようにモータ32を制御する。尚、モータ32は、ステアリングコラムに設けられ、その回転角によりステアリングシャフトを回転させるものであってよい。
外側軌跡演算部44による外側軌跡は、この駐車支援制御中、好ましくは、実画像上に重畳表示され続ける。これにより、ユーザは、駐車支援制御中においても、目標駐車位置まで車両が辿るであろう軌跡を常に把握することができ、また、駐車支援制御中に於ける車両と周辺物体との干渉の可能性を常に判断することができる。この駐車支援制御中に重畳表示される外側軌跡は、車両位置推定演算部46により推定された現在の車両位置よりも先の部分(即ち、既に移動した軌跡部分を除く部分)のみであってよい。
目標移動軌跡演算部42は、駐車支援制御中、好ましくは、車両位置推定演算部46により推定された車両位置の目標移動軌跡からの偏差に応じて、目標移動軌跡及び目標転舵角を再演算(補正)する。即ち、目標移動軌跡演算部42は、前回演算した目標移動軌跡と、車両位置推定演算部46により推定された推定車両位置との差に応じて、今回の目標移動軌跡を演算し、当該今回演算した目標移動軌跡に基づいて上記推定車両位置における目標舵角を決定してよい。この目標移動軌跡演算部42による目標移動軌跡の演算は、車両が所定移動距離(例えば、0.5m)だけ移動する毎に実施されてよい。尚、このような目標移動軌跡の修正を行う余裕を残しておく為、初回の目標移動軌跡の生成には、車両の最大旋回曲率よりもある程度小さい旋回曲率(例えば、最大旋回曲率の90%までの旋回曲率)が用いられてよい。これにより、ユーザに不快感を与えることのない滑らかな操舵制御が実現される。
外側軌跡演算部44は、駐車支援制御中、好ましくは、目標移動軌跡演算部42の演算周期に対応して、新たに演算された目標移動軌跡に対応した新たな外側軌跡を演算する。このようにして外側軌跡演算部44により演算される外側軌跡は、同様に、ディスプレイ22上の撮像画像(実画像)上に重畳表示される。これにより、ユーザは、駐車支援制御中において、常に最新の目標移動軌跡に対応した外側軌跡を把握することができると共に、当該外側軌跡に基づいて周辺物体との干渉の可能性を判断することができる。
駐車支援制御は、車両位置推定演算部46により推定された車両位置が目標駐車位置に対応した段階で完了する。この際、運転者に車両の停止操作(即ち、ブレーキペダルの操作)が要求されてよい(若しくは、自動制動手段により車両を自動的に停止させてよい)。
尚、本実施例において、車両位置推定演算部46は、駐車支援制御中、以下の式(1)乃至式(3)を用いて、上述の車両位置推定演算を実行してよい。
Figure 0004193769
各式において、θ、及び、X,Yは、後軸中心を基準とした、車両角度、及び、車両位置の2次元座標値をそれぞれ表わす(X,Yは、初期位置、即ち自動誘導制御開始時の車両位置の同座標値)。また、dpは、車両の微小移動距離を表わし、車速センサ18の出力信号(車輪速パルス)を微少時間で積分することによって算出される。尚、車両角度θは、旋回走行の際に生ずる車両の向きの変化角である。式(1)におけるg(Str(p))は、旋回曲率であり、舵角センサ16から得られる舵角位置Str(p)を引数とし、所定の旋回特性マップから求められる。旋回特性マップは、一定間隔毎の定常舵角で車両を周回させた際の、RTK−GPS(Real Time Kinematic GPS)による測定される実際の旋回曲率に基づいて作成されてよい。この際、車両位置推定演算部46は、タイヤの捩じれ変形に起因した旋回曲率の動的遅れを補償するため、舵角センサ16の出力値から導出される推定旋回曲率に“なまし”を入れてもよい。
次に、本発明による駐車支援装置10のその他の一実施例について説明する。本実施例の駐車支援装置10は、上述の実施例の構成に加えて、車両周辺の3次元物体を検出する3次元物体検出手段14を備えている。3次元物体検出手段14は、ステレオカメラ、超音波センサ、電波センサ若しくはこれらの適切な組み合せにより構成されてよい。
本実施例の駐車支援ECU12は、上述の実施例の構成に加えて、干渉判定部48を備えている。干渉判定部48は、3次元物体検出手段14から得られる車両周辺の3次元物体に関する情報と、上述の如く外側軌跡演算部44により演算される外側軌跡とに基づいて、駐車支援制御中に於ける車両と周辺3次元物体との干渉の可能性を判断する。例えば、干渉の可能性(近接度)は、2次元の外側軌跡(典型的には、路面に投影された外側軌跡)を含む鉛直方向に延びる曲面と、車両周辺の3次元物体との間の最小距離に基づいて判断されてよい。
本実施例において、車両周辺の3次元物体との間で最小距離となる外側軌跡の点は、ユーザが撮像画像上で視認できるように、強調表示されてよい(例えば、当該点を点滅させたり、若しくは、当該点の色を最小距離の大きさに応じて変える)。また、車両周辺の3次元物体との間で干渉が生じると判断される場合には、当該干渉位置は、同様に、ユーザが撮像画像上で視認できるように強調表示されてよい。この際、警報がユーザに対して音響的及び/又は視覚的に出力され、ユーザに目標駐車枠の位置の変更が促されてよい。或いは、目標移動軌跡演算部42は、予め用意された別の演算アルゴリズムを用いて、干渉点を避けるような新たな目標移動軌跡を、自動的に若しくはユーザの要求により演算してもよい。
干渉判定部48は、目標駐車位置設定中のみならず、駐車支援制御中においても、上述の干渉判定処理を実行する。この際、干渉判定部48は、駐車支援制御中に所定周期で入力された3次元物体検出手段14からの全データに基づいて、周辺の3次元物体のより正確な情報を取得してもよい。また、干渉判定部48は、上述の如く外側軌跡が再演算(補正)された場合には、当該最新の外側軌跡を用いて干渉判定処理を実行する。
駐車支援制御中において、車両周辺の3次元物体との間で干渉が生じると判断される場合には、警報によりユーザに対して制御を停止させるように促してよく、若しくは、強制的に駐車支援制御が停止されてもよい。或いは、目標移動軌跡演算部42によって干渉点を避けるような新たな目標移動軌跡が演算できる場合には、当該目標移動軌跡に従って駐車支援制御が継続されてもよい。
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、上述した実施例では、外側軌跡を画成する所定点として車体の四隅の点が選択されているが、これらの所定点は、車体の形状に依存して決定されるべきものであり、本発明は、所定点の数や箇所を限定するものではない。例えば、車幅方向の最も外側の部位としてドアミラーの部位が選択されてもよい。
また、上述した実施例では、外側軌跡として、車体の四隅の点の4軌跡のうちの最外側の軌跡が選択されているが、全ての4軌跡が外側軌跡として重畳表示されてもよく、また、目標移動軌跡(後軸中心の軌跡)が外側軌跡と共に重畳表示されてもよい。また、表示画面の視認性を効率的に高めるため、外側軌跡のうち旋回中心を基準に外側の軌跡のみを重畳表示させるものであってもよい。
また、本発明は、駐車支援制御の制御態様を特定するものでなく、如何なる態様の駐車支援制御に対しても適用可能である。例えば、操舵のみならず制動や車速等を自動制御する完全自動型の駐車支援制御に対しても適用可能であり、逆に、操舵角や車速等をユーザに指示するマニュアル型の駐車支援制御に対しても適用可能である。
また、上述の実施例において、目標移動軌跡演算部42は、複数の目標移動軌跡の演算アルゴリズムを用いて同一の目標駐車枠の位置に対して複数の目標移動軌跡を演算できるものであってもよい。例えば、目標移動軌跡演算部42は、駐車の種類(縦列駐車若しくは車庫入れ駐車)と目標駐車枠の位置に基づく標準的な演算アルゴリズムや、ユーザにより指摘される若しくは自身が認識する周辺物体を考慮して目標移動軌跡を演算する演算アルゴリズムを用いてもよい。この場合、同一の目標駐車枠の位置に対して複数の目標移動軌跡(それに伴い複数の外側軌跡)が、同時に若しくはユーザからの要求に応じて候補順に、実画像上に重畳表示されてよい。後者の場合、確定スイッチの操作により、目標駐車枠の位置が確定されると共に、現に重畳表示されている外側軌跡に係る目標移動軌跡が、ユーザにより選択された目標移動軌跡として確定される。
本発明による駐車支援装置10の一実施例を示すシステム構成図である。 ディスプレイ22上の目標駐車位置設定用タッチパネルの一例を示す図である。 本実施例の駐車支援ECU12の主要機能を示すブロック図である。 目標移動軌跡(点線)に従って車両が移動した場合の、車体四隅の所定点A,B,C,Dの軌跡のプロット図である 外側軌跡が重畳表示された撮像画像(実画像)を示す図である。
符号の説明
10 駐車支援装置
12 駐車支援ECU
14 3次元物体検出手段
16 舵角センサ
18 車速センサ
20 バックモニタカメラ
22 ディスプレイ
30 操舵制御ECU
32 モータ
42 目標移動軌跡演算部
44 外側軌跡演算部
46 車両位置推定演算部
48 干渉判定部
50 リバースシフトスイッチ
52 駐車スイッチ

Claims (9)

  1. 目標駐車位置までの目標移動軌跡を算出する目標軌跡算出手段と、
    前記算出された目標移動軌跡に従って車両が移動した場合の該車両の車体外側部分が描く外側軌跡を算出する外側軌跡算出手段と、
    車両周辺を撮像する撮像手段から得られる実画像上に、前記算出された外側軌跡を重畳表示する重畳表示手段とを備え
    前記外側軌跡算出手段は、車体の四隅の所定点が描く軌跡を算出し、その4つの軌跡から最も外側の軌跡を部分的に抽出して前記外側軌跡を導出することを特徴とする、駐車支援装置。
  2. 前記算出した目標移動軌跡に基づいて車両の移動を制御する車両制御手段を更に含む、請求項1記載の駐車支援装置。
  3. 前記重畳表示手段は、車両が目標駐車位置まで移動する移動過程中、前記重畳表示を行う、請求項1記載の駐車支援装置。
  4. 車両が目標駐車位置まで移動する移動過程中に前記目標軌跡算出手段により前記目標移動軌跡の再算出が行われた場合、前記外側軌跡算出手段は、該再算出された目標移動軌跡に基づいて前記外側軌跡を再算出し、前記重畳表示手段は、実画像上に該再算出された外側軌跡を重畳表示する、請求項1記載の駐車支援装置。
  5. 目標駐車位置は、ユーザの操作により変更可能であり、
    前記各手段は、ユーザの操作により目標駐車位置が変更された際に前記各動作を行う、請求項1記載の駐車支援装置。
  6. 車両周辺の立体物を検出する立体物検出手段と、
    前記立体物の検出結果と前記算出された目標移動軌跡に基づいて、前記目標移動軌跡における車両と前記立体物との干渉の可能性を判断する干渉判断手段とを更に備える、請求項1記載の駐車支援装置。
  7. 干渉判断手段により干渉の可能性が高いと判断された箇所が、実画像上の前記目標移動軌跡上で強調表示される、請求項6記載の駐車支援装置。
  8. 目標駐車位置までの目標移動軌跡を算出するステップと、
    前記算出された目標移動軌跡に従って車両が移動した場合の該車両の車体外側部分が描く外側軌跡を算出する外側軌跡算出ステップと、
    車両周辺を撮像する撮像手段から得られる実画像上に、前記算出された外側軌跡を重畳表示するステップとを備え
    前記外側軌跡算出ステップは、車体の四隅の所定点が描く軌跡を算出し、その4つの軌跡から最も外側の軌跡を部分的に抽出して前記外側軌跡を導出することを特徴とする、駐車支援方法。
  9. 請求項8記載の駐車支援方法を実現するコンピューター読取り可能なプログラムを含む記録媒体。
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