JP4263534B2

JP4263534B2 - 車両用走行支援装置

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Publication number: JP4263534B2
Application number: JP2003139472A
Authority: JP
Inventors: 寛暁片岡; 久志里中; 有一久保田; 知彦遠藤; 章松井; 英之岩切; 享杉山; 清治河上; 克彦岩▲崎▼; 優田中; 良文岩田
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2023-05-16
Also published as: JP2004338637A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、目標位置への走行軌跡を求めて、この走行軌跡に車両が追従するよう車両走行の支援を行う車両用走行支援装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、車両の積載重量が変化すると、サスペンションのジオメトリーが変化するため、ステアリングホイールの転舵角に対する車輪の切れ角が変化してしまう。このようなサスペンションのジオメトリー変化が起こっても常に車両の移動軌跡を一致させるため、特許文献１の技術では、左右前輪それぞれの移動距離の関係が所定の関係にあるか否かを調べ、所定の関係を満たさない場合には、そのずれに応じて移動軌跡を修正することで、車両を目標位置へ正しく導くことができると記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−６３５９９号公報（段落００２１〜００３２、図４、図９）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この技術は、左右輪の移動距離の関係から判定を行っているため、サスペンションジオメトリーの変化には対応することができるが、その他の車両特性の変化によってステアリングホイールの転舵角に対する車輪の切れ角が変化した場合に対応することができない。これらの車両特性の変化を直接精度良く検出するのは困難であり、また、コストアップになる。
【０００５】
本発明は、車両特性の変化にかかわらずに車両を目標位置へ正確に誘導することを可能とした車両用走行支援装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
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、目標位置までの誘導経路を算出して、該誘導経路に沿って車両を誘導する車両用走行支援装置において、予め設定または推定した車両に装着されているタイヤの動荷重半径、操舵量に対する車両の旋回特性のいずれの車両特性パラメータにもよらずに車両の移動位置、移動距離、車両速度、偏向角あるいは旋回曲率により表される車両状態量を算出する第１の車両状態量算出手段と、この第１の車両状態量算出手段で算出される車両状態量と同一の車両状態量であって誘導経路に沿った車両誘導に用いる車両状態量をこれら車両特性パラメータの少なくともいずれか一つに基づいて算出する第２の車両状態量算出手段と、第１の車両状態量算出手段と、第２の車両状態量算出手段がそれぞれ算出した対応する車両状態量の偏差に基づいて第２の車両状態量算出手段において車両状態量算出に用いる車両特性パラメータを補正する補正手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
あるいは、本発明に係る車両用走行支援装置は、目標位置までの誘導経路を算出して、該誘導経路に沿って車両を誘導する車両用走行支援装置において、目標位置までの誘導経路を算出して、該誘導経路に沿って車両を誘導する車両用走行支援装置において、予め設定または推定した車両に装着されているタイヤの動荷重半径、操舵量に対する車両の旋回特性のいずれの車両特性パラメータにもよらずに車両の移動位置、移動距離、車両速度、偏向角あるいは旋回曲率により表される車両状態量を算出する第１の車両状態量算出手段と、第１の車両状態量算出手段で算出される車両状態量と同一の車両状態量を車両特性パラメータの少なくともいずれか一つに基づいて算出する第２の車両状態量算出手段と、第１の車両状態量算出手段と、第２の車両状態量算出手段がそれぞれ算出した対応する車両状態量を比較して、その偏差が所定以上の場合には、車両の誘導中止を指示する指示手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
走行距離、旋回曲率等の車両状態量は、車両に装着されているタイヤの動荷重半径、操舵量に対する車両の旋回特性等の車両特性パラメータの変化に起因して変動する可能性がある。このため、これらの車両特性パラメータに基づいて第２の車両状態量算出手段が算出した車両状態量は、対応する車両特性パラメータの変化に起因して変動し得る。これに対して、第１の車両状態量算出手段で、車両特性パラメータによらずに算出した車両状態量は、車両特性パラメータの変化により変動することがない。そのため、第１と第２の車両状態量算出手段で算定した対応する車両状態量を比較することで、それらの偏差が大きい場合には、車両特性パラメータに変化があると判定し得る。このように車両特性パラメータに変化が生じた場合には、制御に用いる車両特性パラメータを補正するか、制御を中止することにより、目標経路からの逸脱を防止し、目標位置への誘導精度を向上させることができる。
【０００９】
第１の車両状態量算出手段は、車両に配置され、所定方向の画像を撮像する撮像手段と、撮像手段で取得した画像に基づいて車両状態量を算出する画像処理手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
車両に配置した撮像手段で取得した画像を基に車両状態量を算出することで、車両特性パラメータに影響を受けることなく、精度良く車両状態量を算出することができる。
【００１１】
第２の車両状態量算出手段は、操舵情報を検出する手段と、車速情報を検出する手段と、検出した操舵情報、車速情報の変化に基づいて車両状態量を算出する手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
操舵情報と車速情報から車両状態量を算出することで、第２の車両状態量算出手段で算出した車両状態量は、操舵に関する車両特性パラメータと車速に関する車両特性パラメータの影響を受ける。このため、これらの車両特性パラメータの補正が可能となる。
【００１５】
路面勾配を検出する手段をさらに備えており、路面勾配変動が所定量以上の場合には、補正手段による車両特性パラメータの補正量をそれ以外の場合に比べて小さくするか補正自体を禁止するか、車両状態量の偏差が所定以上の場合であっても指示手段による車両誘導中止の指示を行わないことが好ましい。
【００１６】
路面勾配が大きく変動している場合には、撮像手段等を利用した自車両の位置検出精度が低下する可能性が高い。このような場合には、補正または中止の指示を禁止または変更することで、精度が低下する方向への車両特性パラメータの変更を回避し、誘導制御の継続を図ることで制御性を維持する。
【００１７】
第１の車両状態量算出手段が、撮像手段で撮像した画像により車両状態量を算出するものであるときは、撮像手段の向きが通常より所定量以上ずれている場合には、補正手段による車両特性パラメータの補正量をそれ以外の場合に比べて小さくするか補正自体を禁止するか、車両状態量の偏差が所定以上の場合であっても指示手段による車両誘導中止の指示を行わないことが好ましい。
【００１８】
撮像手段の向きがずれている場合には、車両状態量の算出精度が低下してしまう。したがって、このような場合には、補正または中止の指示を禁止または変更することで、精度が低下する方向への車両特性パラメータの変更を回避し、誘導制御の継続を図ることで制御性を維持する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
また、操舵制御部１１には、演算手段１２が設けられ、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。これら車輪速センサ４１、加速度センサ４２、操舵角センサ２３、演算手段１２が本発明にかかる第２の車両状態量算出手段４０を構成する。
【００２３】
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。この後方カメラ３２と画像処理部１０とは、本発明に係る第１の車両状態量算出手段３０を構成する。また、駐車支援ＥＣＵ１には、このほか、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、車両前部と後部のそれぞれの車高を検出する車高センサ５１の各出力信号が入力されるとともに、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。
【００２４】
次に、この駐車支援装置における支援動作を具体的に説明する。以下では、図２に示されるように、道路２１０に面して設けられた車庫２２０内に、後退によって車両２００を収容する、いわゆる車庫入れを行う場合の支援動作を説明する。図３は、この支援動作の制御フローチャートであり、図４は、この制御における設定走行軌跡（経路）を説明するグラフである。
【００２５】
図３に示される制御は、運転者が入力手段１６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１６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。後述するカウンタ値Ｉ_R、Ｉ_Sは、イグニッションオン時に０にリセットされる。
【００２６】
具体的には、運転者は、車両２００の重心が図２のＡ点に一致するよう車両２００を移動させた後、入力手段３１により駐車支援動作の開始を指示する。そして、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、画面上に表示されている駐車枠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Ｇの設定を行う（ステップＳ２）。
【００２７】
駐車支援ＥＣＵ１は、画像認識処理によりＧ点の位置を求める（ステップＳ４）。このＧ点の位置は、例えば現在の車両位置Ａを原点とする相対座標として求めればよい。次に、目標駐車位置Ｇへと至る経路（走行軌跡）Ｐを算出する（ステップＳ６）。この走行軌跡Ｐは、図４に示されるように、走行距離に対する操舵角（旋回曲率＝旋回半径の逆数）として設定される。このとき設定される軌跡の代表例は、まず、Ａ点からＢ点まで舵角０（旋回曲率０）で直進後退し、そこからＣ点まで操舵角の走行距離に対する変化速度を一定として操舵角を増大させていき（舵を切る）、Ｃ点で操舵角、旋回曲率が設定最大値で、旋回半径が設定最小旋回半径（Ｒmin）となる状態に移行し、Ｄ点まではこの操舵角（旋回曲率、旋回半径）を維持し、Ｄ点からは逆に操舵角の走行距離に対する変化速度を一定として操舵角を減少させて（舵を戻す）、Ｅ点で舵角０の中立状態へと移行し、Ｅ点から目標駐車位置Ｇ点までは舵角０で直進後退する軌跡を算出する。この結果、走行軌跡Ｐは、ＡＢ間とＥＧ間が直線となり、ＣＤ間は半径Ｒminの円弧であり、ＢＣ間、ＤＥ間は、それぞれ一端が曲率１／Ｒmin、他端が曲率０のクロソイド曲線となる。
【００２８】
なお、開始位置Ａ点と目標駐車位置Ｇ点が接近し、その偏向角（現在位置における車両の前後方向軸と目標駐車位置における車両の前後方向のなす角度）θが大きい場合には、直線区間や円弧区間、一方のクロソイド曲線区間が存在しない場合もありうる。
【００２９】
このように、走行距離−操舵角の対応として目標走行軌跡を設定することで、目標走行軌跡が車両の速度、加速度に依存しないため、制御が簡略化できる。
【００３０】
ステップＳ８では、経路が設定できたか否かを判定する。最大旋回曲率を維持しても現在位置Ａ点から目標位置Ｇ点に到達できず、経路設定不能と判定した場合には、ステップＳ５０に移行し、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。
【００３１】
目標経路が設定できた場合には、ステップＳ１０に移行して、実際の支援制御へと移行する。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３２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。
【００３２】
誘導制御においては、まず、車両の実移動量の判定を行う（ステップＳ１０、Ｓ１２）。具体的には、ステップＳ１０では、まず、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して車両の移動量を判定する。図５は、この原理を説明する図である。
【００３３】
後方カメラ３２の撮像面をＳ、その投影中心をＯとし、光学系に歪みや収差がない理想的な光学系を考えると、路上に存在するブロック等Ｒ₁、Ｒ₂の投影面Ｓ上のイメージＩ₁、Ｉ₂は、Ｒ₁、Ｒ₂とＯを結ぶ直線（Ｌ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₂₁、Ｌ₂₂等）と投影面Ｓの交点に投影される（射影変換）。これは３次元から２次元の変換であり、投影されたイメージＩ₁、Ｉ₂の実際の位置はＬ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₂₁、Ｌ₂₂等のいずれの位置にあるかは明らかではない。しかしながら、地表面に位置する物体であれば、後方カメラ３２の設置位置（高さ、方向）情報から地表面Ｐ_G位置が既知であり、この地表面Ｐ_Gと前述した直線（Ｌ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₂₁、Ｌ₂₂等）の交点位置からイメージＩ₁、Ｉ₂の実際の位置を推定することができる。図５では、推定位置をＥ₁、Ｅ₂で表している。車両２００がＲ₁、Ｒ₂に接近するときには、投影面Ｓ上のイメージＩ₁、Ｉ₂は、図５に示される投影面Ｓ上で下側に移動し、車両２００がＲ₁、Ｒ₂から遠ざかるときには、上に移動する。また、車両２００が右または左に旋回する場合には、投影面Ｓ上のイメージＩ₁、Ｉ₂は、投影面Ｓ上で逆方向の左または右方向に移動することになる。
【００３４】
実際の車両の移動量の判定は、画像処理部１０が、後方カメラ３２で取得した画像データからエッジ抽出等の手法により特徴点を抽出し、逆射影変換によって設定した特徴点の地表面Ｐ_Ｇ上における位置を算出し、その位置の移動量を基にして車両の移動量を算出すればよい。計算を簡略化するため、投影面Ｓの画素位置それぞれと地表面Ｐ_Ｇにおける位置との対応をマップとして保存しておき、特徴点の画素位置から地表面Ｐ_Ｇにおける位置への逆射影変換を行ってもよい。これにより、車両特性パラメータによらずに車両状態量として車両の移動量を算出することができる。移動量以外の車両状態量としては、車両位置のほか、所定時点からの移動距離、現在の車両速度、車両の向き（偏向角）、旋回曲率などがある。例えば、移動距離は、タイムステップを十分に短くとると、現在の車両位置と前回の車両位置との距離を積算した値である。また、車両速度は、単位時間あたりの移動距離として求めることができる。また、今回のタイムステップと前回のタイムステップの間で曲率γが一定と仮定し、図２に示されるようにｘ軸、ｚ軸をとり、単位時間あたりの走行距離をΔｐとすると、単位時間あたりの偏向角変化量Δθ、自車両のｘ軸方向、ｚ軸方向の単位時間あたりの移動量Δｘ、Δｚは、それぞれΔθ＝∫γｄｐ、Δｘ＝∫ｓｉｎ（Δθ）ｄｐ、Δｚ＝∫ｃｏｓ（Δθ）ｄｐにより与えられる。これらから曲率γを求めることができる。以下、ここで求めた車両の移動量を実移動量、車両状態量を実車両状態量と称する。
【００３５】
一方、ステップＳ１２では、主として車輪速センサ４１、操舵角センサ２３の出力に基づいて移動量算出を行う。ここで、車輪速センサ４１のパルス出力（車輪が所定角度回転する毎に１パルスが出力される）から求めたタイヤ回転数をｎとし、操舵角センサ２３の出力であるステアリングホイール２２の操舵角をδとする。走行距離ｐは、タイヤの動荷重半径をＲとすると、ｐ＝２πＲｎで計算できる。また、旋回曲率γは、操舵角δに対する車両の旋回特性を表す関数ｆにより、γ＝ｆ（δ）により求めることができる。図６は、この旋回特性の一例を示す図である。ここでは、左旋回の場合がプラス、右旋回の場合がマイナスになる。旋回曲率γを走行距離に対して積分することで、車両の向き（偏向角）θの変動量が求まる。上述の実移動量の場合と同様に、図２に示されるようにｘ軸、ｚ軸をとると、ｘ方向、ｚ方向の移動量は、それぞれ、ｘ＝∫ｓｉｎθｄｐ、ｚ＝∫ｃｏｓθｄｐで表せる。ここで求めた車両の移動量は、車両特性パラメータ（タイヤ動荷重半径、旋回特性）に影響されるものであることから、以下、ここで求めた車両の移動量を推定移動量、車両状態量を推定車両状態量と称して、前述した実移動量、実車両状態量と区別する。
【００３６】
まず、操舵中であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。これは、操舵角センサ２３で検出したステアリングホイール２２の操舵角δの絶対値がδ_th以下であるか否かによって判定できる。操舵角センサ２３による操舵検出に代えて、図示していないヨーレート検出手段や、横加速度検出手段を用いて直進状態か否かを検出することにより、判定を行ってもよい。
【００３７】
操舵角δの絶対値がδ_th以下であり、直進中と判定された場合には、実車両状態量と推定車両状態量のうち、移動距離情報を比較する（ステップＳ１６）。実車両状態量（実移動距離）と推定車両状態量（推定移動距離）の偏差Ｄｐがしきい値Ｄｐthより大きい場合には、推定移動距離算出の基礎となっているタイヤの動荷重半径Ｒに変動があるものと判定し、偏差量に基づいてタイヤの動荷重半径Ｒを補正する（ステップＳ１８）。このタイヤの動荷重半径Ｒは、タイヤの製品ごとのばらつきや、磨耗によって変化するほか、応急タイヤを取り付けている場合にも変化する。
【００３８】
そして、動荷重半径Ｒの有効カウンタ値Ｉ_Ｒを０にリセット（ステップＳ２０）した後、修正したタイヤの動荷重半径Ｒが予想変動範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ２２）。予想変動範囲を超えている場合には、実移動距離算出に問題があるか、車輪速検出に問題が生じている可能性があるため、駐車支援動作をキャンセルする。具体的には、ステップＳ５０へと移行して、実車両状態量の推定を行う第１の車両状態量算出手段３０か、推定車両状態量の算出を行う第２の車両状態量算出手段４０に問題がある旨をモニタ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。
【００３９】
修正したタイヤの動荷重半径Ｒが予想範囲内である場合には、修正したタイヤの動荷重半径Ｒに基づいて推定車両状態量を算出し直し（ステップＳ２４）、ステップＳ１６へと戻るループ処理を実行する。
【００４０】
実移動距離と推定移動距離の偏差Ｄｐがしきい値Ｄｐth以内である場合には、ステップＳ２６へと移行し、動荷重半径Ｒの有効カウンタ値Ｉ_Rを１増加させ、操舵中カウンタＩｓをリセットする。ステップＳ２６終了後は、後述するステップＳ４０へと移行する。
【００４１】
ステップＳ１４で操舵角δの絶対値がδ_thを超えており、操舵中と判定された場合には、ステップＳ２８へと移行して、操舵中カウンタＩｓを１増加させた後、動荷重半径Ｒの有効カウンタ値Ｉ_Ｒがしきい値Ｉ_Ｒth以上で、かつ、操舵中カウンタＩｓがしきい値Ｉｓth以下であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。これは、実車両状態量と推定車両状態量が所定範囲内で一致する状態が所定時間以上継続し、かつ、その状態からの経過時間が所定時間以内であることを意味する。この場合には、旋回特性の補正条件を満たしていると判定し、ステップＳ３２へと移行する。一方、条件が満たされていない場合には、旋回曲率の補正処理をスキップしてステップＳ５０へと移行することで、支援制御をキャンセルする。
【００４２】
ステップＳ３２では、実車両状態量と推定車両状態量のうち、旋回曲率情報を比較する。実車両状態量（実曲率）と推定車両状態量（推定曲率）の偏差Ｄｒがしきい値Ｄｒthより大きい場合には、推定曲率算出の基礎となっている旋回特性に誤差があるものと判定し、偏差量に基づいて旋回特性の関数ｆを補正する（ステップＳ３４）。この補正は、例えば、図６に示されるδ−γの特性線図をマップ形式で複数保持しておき、これを切り替えてもよいし、あるいは、基本の特性線図に補正係数を乗じて修正を行ってもよい。この旋回特性、つまり、操舵角に対する実旋回曲率、実旋回半径の変動は、車重変化に伴うサスペンションジオメトリーの変化や車高変化により変動しうる。
【００４３】
そして、修正した旋回特性が予想変動範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ３６）。予想変動範囲を超えている場合には、実車両状態量推定に問題があるか、操舵角センサ２３の出力に問題が生じている可能性があるため、駐車支援動作をキャンセルする。具体的には、ステップＳ５０へと移行して、実車両状態量の推定を行う第１の車両状態量算出手段３０か、推定車両状態量の算出を行う第２の車両状態量算出手段４０に問題がある旨をモニタ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。
【００４４】
修正した旋回特性が予想範囲内である場合には、修正したタイヤの動荷重半径Ｒに基づいて推定車両状態量を算出し直し（ステップＳ３８）、ステップＳ３２へと戻るループ処理を実行する。
【００４５】
こうして、パラメータを修正し、実車両状態量と推定車両状態量との偏差Ｄｐ、Ｄｒが十分に小さくなったら、ステップＳ３２からステップＳ４０へと移行し、算出した現在位置（走行距離）を基に先に設定した走行距離−操舵角の設定軌跡に基づいて実際の舵角制御を行う。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、転舵輪２５の舵角が設定した舵角変位に合致するよう制御する。
【００４６】
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。
【００４７】
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Ｓ４２）。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Ｓ６へと移行することで、経路を設定し直す。
【００４８】
一方、目標経路とのずれが小さい場合には、ステップＳ４４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Ｓ１０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Ｓ４６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。
【００４９】
このように、駐車精度に影響を与える車両特性パラメータであるタイヤの動荷重半径や車両旋回特性を、それらの影響を含む形式で推定した車両状態量（走行距離、旋回曲率）と、車両特性に影響を受けない形式で測定した車両状態量とを比較することにより、車両特性パラメータの検定を行い、その補正を行うことにより、駐車精度が向上する。
【００５０】
ここでは、タイヤ動荷重半径が正しい状態にある場合にのみ旋回特性パラメータを修正する例を説明したが、これは、タイヤ動荷重半径の変化が、旋回曲率の推定精度を低下させる可能性があるためである。これにより、旋回曲率のパラメータ補正を精度良く行うことができる。なお、ここでは、旋回特性の補正条件が満たされない場合には、支援制御をキャンセルしたが、この場合に、実移動量と推定移動量の旋回曲率の偏差が小さい場合には、旋回曲率のパラメータが正確であると判定して、制御を行い、偏差が大きい場合のみ、支援制御をキャンセルしてもよい。
【００５１】
以上の説明では、実車両状態量と推定車両状態量の偏差が大きい場合には、車両特性パラメータを修正する例を説明したが、実車両状態量と推定車両状態量の偏差が大きい場合には、支援制御をキャンセルすることで、支援を禁止してもよい。図７は、この処理フローを示す図である。
【００５２】
この制御は、図３に示される制御フローのうち、ステップＳ１４〜Ｓ３８を変更したものである。具体的には、まず、操舵中であるか否かを判定し（ステップＳ１４ａ）、操舵中でない場合には、実移動距離と推定移動距離の偏差Ｄｐをしきい値Ｄｐthと比較する（ステップＳ１６ａ）。一方、ステップＳ１４ａで、操舵中と判定された場合には、ステップＳ３２ａへと移行し、実曲率と推定曲率の偏差Ｄｒをしきい値Ｄｒthと比較する。ステップＳ１６ａで偏差Ｄｐがしきい値Ｄｐth以下の場合と、ステップＳ３２ａで偏差Ｄｒがしきい値Ｄｒth以下の場合には、ステップＳ４０へと移行して舵角制御を行う。逆に、ステップＳ１６ａで偏差Ｄｐがしきい値Ｄｐthを超えているの場合と、ステップＳ３２ａで偏差Ｄｒがしきい値Ｄｒthを超えている場合には、ステップＳ５０へ移行して、駐車支援制御をキャンセルする。
【００５３】
このように、実車両状態量と推定車両状態量のずれが大きい場合には、駐車支援制御を禁止することで、実車両状態量と推定車両状態量のずれが大きい、つまり、車両の特性パラメータが大きく変動している可能性がある場合には、駐車支援制御を禁止することで、車両の特性パラメータの変動による駐車位置のずれが増大する状況下では駐車支援を行わないので、支援装置の信頼性を確保することができる。
【００５４】
ここで、実移動量算出においては、地表面Ｐ_Gが車両２００のタイヤの接地面を延長した水平方向に延在するものとみて算出を行っている。したがって、後方カメラ３２で撮像している領域内の路面勾配が一律でなく、地表面Ｐ_Gがタイヤの接地面を延長した方向に存在していない場合（図８に示されるような状態）には、実移動量の算出自体に誤差を生ずる。このような場合には、実移動量を利用したパラメータ補正や駐車支援制御の禁止処理を抑制または禁止することが好ましい。
【００５５】
具体的には、移動中に加速度センサ４２の出力を基にして路面勾配の変化を算出し、路面勾配が一定でなく変化量が大きいような場合には、路面勾配が一様でないとして算出を禁止し、これによる推定車両状態量の検定、パラメータ補正、駐車支援制御の禁止等を行わない。なお、変化量が所定範囲内の場合には、路面勾配が一様な場合に比べて、補正ないし制御禁止を行う実車両状態量と推定車両状態量の偏差のしきい値を大きく設定して、補正を抑制してもよい。また、補正を行う場合の補正量への実車両状態量の反映度合いを小さくしてもよい。ここで、この加速度センサ４２の出力を基にした路面勾配の測定は、駐車支援中だけでなく、それに先立って車両２００を図２に示される車庫２２０の前からＡ点に移動させる際にも行っておくことが好ましい。これにより、経路の大部分について路面勾配を予め検出することが可能となる。
【００５６】
この路面勾配の算出手法はこの加速度センサ４２による手法に限られない。例えば、後方カメラ３２で撮像している画像中の無限遠（水平線、地平線等）位置を基に判定してもよいし、画像中において位置の異なる複数の特徴点を選択し、それぞれに基づく車両状態量が所定範囲内で合致しているか否かによって判定を行うこともできる。
【００５７】
また、後方カメラ３２の光軸の向きが所定の方向に合致していない場合には、同様に実車両状態量の算出自体に誤差を生ずる。このような場合には、実車両状態量を利用したパラメータ補正や駐車支援制御の禁止処理を抑制または禁止することが好ましい。具体的には、車高センサ５１の出力を基にして後方カメラ３２の光軸向きを推定し、そのずれが所定範囲を超えている場合には、実車両状態量の算出を禁止し、これによる推定車両状態量の検定、パラメータ補正、駐車支援制御の禁止等を行わない。なお、ずれ量が所定範囲内の場合には、ずれのない場合に比べて、補正ないし制御禁止を行う実車両状態量と推定車両状態量の偏差のしきい値を大きく設定して、補正を抑制してもよい。また、補正を行う場合の補正量への実車両状態量の反映度合いを小さくしてもよい。
【００５８】
この後方カメラ３２の光軸のずれの検出は、この車高センサ５１による手法に限られない。例えば、前述した路面勾配の検出時と同様に、後方カメラ３２で撮像している画像中の無限遠（水平線、地平線等）位置を基に判定してもよいし、画像中において位置の異なる複数の特徴点を選択し、それぞれに基づく車両状態量が所定範囲内で合致しているか否かによって判定を行うこともできる。また、車両２００側から所定の方向に光（赤外線等）を投影し、地面の照射位置を後方カメラ３２で撮像することにより光軸のずれを検出することもできる。
【００５９】
車両状態量の一つである実移動量算出は、後方カメラ３２による画像処理に限られるものではなく、車両の前方や側方等を撮像する撮像手段と画像処理手段を組み合わせた構成においても移動量を算出することができる。つまり、撮像手段は、移動方向に必ずしも向けられている必要はなく、車両下部に地表面に向けて設置されていてもよい。その他、周囲の障害物を検出し、その障害物との距離から移動量を算出したり、磁気、電波等を発するマーカーや基地局により、移動距離を算出するようにしてもよい。
【００６０】
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、操舵を自動的に切り替えるのではなく、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駐車支援装置でも同様に用いることができる。また、後退駐車だけでなく、前進での駐車支援にも適応可能であるし、駐車支援装置に限らず、経路に応じた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。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、駐車精度に影響を与える車両特性パラメータの変動の有無を、これらの車両特性パラメータに基づいて算出した車両状態量と、車両特性パラメータによらずに算出した車両状態量とを比較することにより、検証できる。検証結果に応じて、車両特性パラメータの補正、ないし、誤差の大きな車両特性パラメータを利用した車両走行支援を禁止することにより、駐車支援精度の向上を図ることができ、あるいは、精度の低い状態での駐車支援を禁止することでその信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である駐車支援装置のブロック構成図である。
【図２】図１の駐車支援装置における支援動作の支援経路を説明する図である。
【図３】図２の支援動作の制御フローチャートである。
【図４】図２の支援動作における設定走行軌跡（経路）を説明するグラフである。
【図５】後方カメラによる実移動量算出原理を説明する図である。
【図６】車両の旋回特性の一例を示す図である。
【図７】図３の制御フローの変形例を示すフローチャートである。
【図８】路面勾配が一様でない状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１…駐車支援ＥＣＵ、１０…画像処理部、１１…操舵制御部、１２…演算手段、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、３０…第１の車両状態量算出手段、３１…入力手段、３２…後方カメラ、３３…スピーカー、３４…モニタ、４０…第２の車両状態量算出手段、４１…車輪速センサ、４３…加速度センサ、５１…車高センサ、１００…駐車支援装置。

Claims

目標位置までの誘導経路を算出して、該誘導経路に沿って車両を誘導する車両用走行支援装置において、
予め設定または推定した車両に装着されているタイヤの動荷重半径、操舵量に対する車両の旋回特性のいずれの車両特性パラメータにもよらずに車両の移動位置、移動距離、車両速度、偏向角あるいは旋回曲率により表される車両状態量を算出する第１の車両状態量算出手段と、
前記第１の車両状態量算出手段で算出される車両状態量と同一の車両状態量であって前記誘導経路に沿った車両誘導に用いる車両状態量を前記車両特性パラメータの少なくともいずれか一つに基づいて算出する第２の車両状態量算出手段と、
前記第１の車両状態量算出手段と、前記第２の車両状態量算出手段がそれぞれ算出した対応する車両状態量の偏差に基づいて前記第２の車両状態量算出手段において車両状態量算出に用いる車両特性パラメータを補正する補正手段と、
を備えていることを特徴とする車両用走行支援装置。
目標位置までの誘導経路を算出して、該誘導経路に沿って車両を誘導する車両用走行支援装置において、
予め設定または推定した車両に装着されているタイヤの動荷重半径、操舵量に対する車両の旋回特性のいずれの車両特性パラメータにもよらずに車両の移動位置、移動距離、車両速度、偏向角あるいは旋回曲率により表される車両状態量を算出する第１の車両状態量算出手段と、
前記第１の車両状態量算出手段で算出される車両状態量と同一の車両状態量を前記車両特性パラメータの少なくともいずれか一つに基づいて算出する第２の車両状態量算出手段と、
前記第１の車両状態量算出手段と、前記第２の車両状態量算出手段がそれぞれ算出した対応する車両状態量を比較して、その偏差が所定以上の場合には、車両の誘導中止を指示する指示手段と、
を備えていることを特徴とする車両用走行支援装置。
前記第１の車両状態量算出手段は、
車両に配置され、所定方向の画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で取得した画像に基づいて前記車両状態量を算出する画像処理手段と、
を備えてい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。
前記第２の車両状態量算出手段は、
操舵情報を検出する手段と、
車速情報を検出する手段と、
検出した操舵情報、車速情報に基づいて前記車両状態量を算出する演算手段と、
を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用走行支援装置。
路面勾配を検出する手段をさらに備えており、路面勾配の変動が所定量以上の場合には、前記補正手段による車両特性パラメータの補正量をそれ以外の場合に比べて小さくするか補正自体を禁止する請求項１記載の車両用走行支援装置。
路面勾配を検出する手段をさらに備えており、路面勾配の変動が所定量以上の場合には、前記車両状態量の偏差が所定以上の場合であっても前記指示手段による車両誘導中止の指示を行わない請求項２記載の車両用走行支援装置。
前記第１の車両状態量算出手段は、
車両に配置され、所定方向の画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で取得した画像に基づいて前記車両状態量を算出する画像処理手段と、
を備えており、
前記撮像手段の向きが通常より所定量以上ずれている場合には、前記補正手段による車両特性パラメータの補正量をそれ以外の場合に比べて小さくするか補正自体を禁止する請求項１記載の車両用走行支援装置。
前記第１の車両状態量算出手段は、
車両に配置され、所定方向の画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で取得した画像に基づいて前記車両状態量を算出する画像処理手段と、
を備えており、
前記撮像手段の向きが通常より所定量以上ずれている場合には、前記車両状態量の偏差が所定以上の場合であっても前記指示手段による車両誘導中止の指示を行わない請求項２記載の車両用走行支援装置。