JP4646045B2

JP4646045B2 - 駐車支援装置

Info

Publication number: JP4646045B2
Application number: JP2008164151A
Authority: JP
Inventors: 寿石倉; 英樹杉田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-06-24
Filing date: 2008-06-24
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2028-06-24
Also published as: JP2010008055A

Description

この発明は、距離センサを用いて駐車車両の存在しない駐車区画を検知する駐車支援装置に係り、特に車輪速センサのパルスから算出した車輪の移動距離の誤差を補正して自車両の位置を精度良く検出する装置に関するものである。

従来、車両に搭載した距離センサにより隣接車両の存在しない駐車区画を検知し、駐車可否をドライバに報知したり、自動操舵で車両を検知した駐車区画へ誘導する機能を有する駐車支援装置についてさまざまな方法が提案されている。

例えば特許文献１では、駐車支援装置として、自車両の距離センサから検出される障害物までの距離と、車輪速センサから検出される車輪速に基づいて自車両の移動距離を演算し、駐車車両の位置及びその輪郭を検出する方法が示されている。

特開２００７-０７１５３６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では下記のような課題がある。
（１）タイヤ空気圧の変化等によりタイヤ径が変化すると、車輪速センサから得られる車輪速に誤差が発生する。車輪速に誤差が発生すれば、車輪速に基づいて演算した自車両の移動距離に誤差が発生し、ひいては駐車区画の検知結果に誤差が発生することとなる。
（２）車輪速の誤差に左右のアンバランスが発生すると、車輪速に基づいて演算した自車両の移動方向に誤差が発生し、やはり駐車区画の検知結果に誤差が発生することになる。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであり、車輪速センサのパルスから算出した車輪の移動距離を補正し、自車両の位置を精度良く検出することができる駐車支援装置を提供する。

この発明に係る駐車支援装置は、所定の距離をおいて車両に搭載され、障害物までの距離を測定する少なくとも２個の距離センサと、車両の車輪に搭載され、当該車輪の回転に応じてパルスを出力する車輪速センサと、車輪速センサから出力されるパルスを計測し、計測されたパルス数に変換係数を乗ずることで車輪の移動距離を算出する車輪移動距離算出手段と、車輪移動距離算出手段によって得られた車輪の移動距離から自車両の位置を演算する自車位置演算手段と、自車位置演算手段によって得られた自車両の位置に基づき、距離センサによって得られた距離データの分布を各距離センサに対し生成する距離データ分布生成手段と、距離データ分布生成手段によって生成された各距離センサの距離データ分布を照合し、車輪移動距離算出手段によって得られた車輪の移動距離の誤差を算出する車輪移動距離誤差算出手段と、車輪移動距離誤差算出手段によって得られた車輪の移動距離の誤差に基づき、車輪移動距離算出手段にて用いられる変換係数を補正する変換係数補正手段を備えたものである。

この発明の駐車支援装置によれば、所定の距離をおいて車両に搭載され、障害物までの距離を測定する少なくとも２個の距離センサと、車両の車輪に搭載され、当該車輪の回転に応じてパルスを出力する車輪速センサと、車輪速センサから出力されるパルスを計測し、計測されたパルス数に変換係数を乗ずることで車輪の移動距離を算出する車輪移動距離算出手段と、車輪移動距離算出手段によって得られた車輪の移動距離から自車両の位置を演算する自車位置演算手段と、自車位置演算手段によって得られた自車両の位置に基づき、距離センサによって得られた距離データの分布を各距離センサに対し生成する距離データ分布生成手段と、距離データ分布生成手段によって生成された各距離センサの距離データ分布を照合し、車輪移動距離算出手段によって得られた車輪の移動距離の誤差を算出する車輪移動距離誤差算出手段と、車輪移動距離誤差算出手段によって得られた車輪の移動距離の誤差に基づき、車輪移動距離算出手段にて用いられる変換係数を補正する変換係数補正手段を備えたので、タイヤ空気圧の変化等によりタイヤ径が変化した場合でも、車輪速センサのパルスから算出した車輪の移動距離を補正することができ、自車両の位置を精度良く検出することができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図面に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１による駐車支援装置の構成を示すブロック図である。
図１において、距離センサ１は、車両と障害物の距離を計測するためのものであり、車両に所定の距離をおいて少なくとも２個搭載されている。車輪速センサ２は、左右の車輪に搭載され、車輪の回転に応じてパルスを生成する。車輪移動距離算出手段３は、車輪速センサ２から出力されたパルスを計測し、計測されたパルス数に変換係数を乗ずることで車輪の移動距離を算出する。自車位置演算手段４は、車輪移動距離算出手段３によって得られた左右の車輪の移動距離に基づいて自車位置を演算する。距離データ分布生成手段５は、自車位置演算手段４によって得られた自車位置に基づき、距離センサ１によって得られた距離データの分布を、各距離センサ１に対して生成する。車輪移動距離誤差算出手段６は、各距離センサ１に対し生成された複数の距離データ分布を照合し、車輪の移動距離の誤差を算出する。変換係数補正手段７は、車輪移動距離誤差算出手段６によって得られた車輪の移動距離の誤差に基づき、車輪移動距離算出手段３で用いられる前記変換係数を補正する。本実施の形態では、距離センサ１として超音波センサを用いることとするが、レーザレーダなど他の距離センサでもよい。また、本実施の形態では、車輪速センサ２は転舵しない従動輪（後輪）に搭載し、自車位置とは従動輪の中心の位置を指すものとするが、この限りではない。

図２は距離センサと距離センサの検知範囲の例を示している。距離センサ１は車両の側面に所定の距離をおいてＳ１、Ｓ２のように少なくとも２個搭載されている。例えば、距離センサ１として、駐車区画検知のために車両前方の側面に搭載された超音波センサＳ１と、車両後方の障害物の存在をドライバに報知するために車両後方のコーナーに搭載された超音波センサＳ２を使用する。
また、図２において、１１は自車両を示し、１２は車両前方の側面に搭載された距離センサＳ１の検知範囲、１３は車両後方のコーナーに搭載された距離センサＳ２の検知範囲を示す。

図３は自車両１１が駐車車両２１の横を通り過ぎる状況を示しており、図４は図３の状況において距離データ分布生成手段５が距離センサＳ１に対して生成する距離データ分布の例を示している。図４において、３１は距離センサＳ１が移動した軌跡を、３２は距離センサＳ１に対して生成された距離データ分布をそれぞれ示している。

次に、この発明の実施の形態１の車輪速センサ補正装置の動作を、図５のフローチャートに基づいて説明する。図５の処理は、所定の時間間隔をもって時刻ｔ_１，・・・ｔ_ｎ−１，ｔ_ｎ，・・・毎に行われる。

Ｓ１０１において、左右の車輪速センサ２から出力されるパルスを計測すると同時に、車輪速を演算する。

Ｓ１０２では、車速が所定値以下であり、かつ、左右の車輪速の差が所定値以内であるかどうか判定する。Ｓ１０２で用いる車速はＳ１０１で演算した左右の車輪速を基に演算してもよいし、別に搭載された車速センサの情報を用いてもよい。
左右の車輪速差が所定値以内であるかどうかを判定するのは、車両がほぼ直進しているかどうかを判定するためである。車速が所定値以下であり、かつ、左右の車輪速の差が所定値以内である場合は、Ｓ１０３の処理に移る。

Ｓ１０３では、Ｓ１０１で求められた左右の車輪速センサから出力されたパルス数に変換係数を乗じることにより、各車輪の移動距離を算出する。具体的な算出式は下記の式（１）、（２）となる。ここでＮ_Ｌ(ｎ)、Ｎ_Ｒ(ｎ)は時刻ｔ_ｎにおける単位時間当たりの各車輪速センサのパルス数、Ｄ_Ｌ(ｎ)、Ｄ_Ｒ(ｎ)は時刻ｔ_ｎにおける単位時間当たりの各車輪の移動距離、αは車輪速センサから出力されたパルス数を移動距離に変換する変換係数である。

Ｓ１０４では、Ｓ１０３で得られた左右の車輪の移動距離に基づき、自車位置の演算を行う。具体的な演算式は式（３）〜式（７）となる。ここで、Ｘ(ｎ)、Ｙ(ｎ)は計測開始位置を原点とし、自車両進行方向をＹ軸とする時刻ｔ_ｎにおける自車位置、ΔＬ(ｎ)は時刻ｔ_ｎにおける単位時間当たりの移動量、Δθ(ｎ)は時刻ｔ_ｎにおける単位時間当たりの自車両の回転角、θ(ｎ)は計測開始位置での角度を０［rad］とするＹ軸に対する自車両の角度、Ｗは左右の車輪間の距離をそれぞれ示している。

Ｓ１０５において距離センサＳ１の距離データを取得し、Ｓ１０６において有効な距離データが取得されたかどうかを判定する。有効な距離データが取得された場合はＳ１０７においてカウンタＣ１をクリアした後、Ｓ１０８において距離データ分布Ｄｄ１を生成する。Ｓ１０６で有効な距離データが取得されなかったと判定された場合は、Ｓ１０９においてカウンタＣ１をインクリメントする。このカウンタＣ１は、距離センサＳ１に基づいて検知される障害物の端点に到達したかどうかを判定するためのカウンタで、カウンタＣ１が所定値以上となった場合、障害物の端点に到達したと判定する。

Ｓ１０８で実施される距離データ分布Ｄｄ１の具体的な処理内容について説明する。まず演算された自車位置に基づき、距離センサＳ１の位置を算出する。具体的な算出式は、下記の式（８）、（９）となる。ここで、Ｘ'(ｎ)、Ｙ'(ｎ)は時刻ｔ_ｎにおける距離センサＳ１の位置、Ｘ(ｎ)、Ｙ(ｎ)は時刻ｔ_ｎにおける自車位置、Ｘ_{Ｏｆｆｓｅｔ}、Ｙ_{Ｏｆｆｓｅｔ}は自車位置に対する距離センサＳ１の相対位置、θ(ｎ)は時刻ｔ_ｎにおけるＹ軸に対する自車両の回転角をそれぞれ示す。

次に得られた距離センサＳ１の位置に基づき、距離センサＳ１によって得られた距離データをプロットする位置を算出する。具体的な算出式は下記の式（１０）（１１）となる。ここでｘ(ｎ)、ｙ(ｎ)は時刻ｔ_ｎにおける距離データのプロット位置、Ｘ'(ｎ)、Ｙ'(ｎ)は時刻ｔ_ｎにおける距離センサＳ１の位置、Ｄ（ｎ）（＞０）は時刻ｔ_ｎにおいて距離センサＳ１によって得られた距離を示す。

図５のフローチャートに戻り説明を続ける。Ｓ１２１において距離センサＳ２の距離データを取得し、Ｓ１２２において有効な距離データが取得されたかどうかを判定する。有効な距離データが取得された場合はＳ１２３においてカウンタＣ２をクリアした後、Ｓ１２４において距離データ分布Ｄｄ２を生成する。Ｓ１２２で有効な距離データが取得されなかったと判定された場合は、Ｓ１２５においてカウンタＣ２をインクリメントする。このカウンタＣ２は、距離センサＳ２に基づいて検知される障害物の端点に到達したかどうかを判定するためのカウンタで、カウンタＣ２が所定値以上となった場合、障害物の端点に到達したと判定する。Ｓ１２４で実施される距離データ分布Ｄｄ２の具体的な処理内容は、Ｓ１０８で実施される距離データ分布Ｄｄ１の処理内容と同様であるので説明は省略する。

次に、Ｓ１２６において、カウンタＣ１が所定値以上で、かつカウンタＣ２が所定値以上であるかどうかを判定する。カウンタＣ１が所定値以上で、かつカウンタＣ２が所定値以上であると判定された場合は、Ｓ１２７において有効な距離データ分布Ｄｄ１が存在し、かつ、有効な距離データ分布Ｄｄ２が存在するかどうかを判定する。有効な距離データ分布Ｄｄ１が存在し、かつ有効な距離データ分布Ｄｄ２が存在すると判定された場合は、Ｓ１２８において距離データ分布Ｄｄ１と距離データ分布Ｄｄ２を照合し、この照合結果に基づき車輪移動距離誤差の算出を行う。

次に、Ｓ１２８の車輪移動距離誤差算出の方法を図６及び図７を用いて具体的に説明する。図６は図３と同様、自車両１１が駐車車両２１の横を通り過ぎる状況を示している。また、図６では、距離センサＳ１の検知範囲１２、距離センサＳ２の検知範囲１３も同時に示している。図７は、距離センサＳ１及び距離センサＳ２に対して求められた距離データ分布Ｄｄ１及び距離データ分布Ｄｄ２を示している。図７において、６１は距離センサＳ２の軌跡、６２は各時刻における距離センサＳ１を基準として距離センサＳ２によって得られた距離データをプロットした距離データ分布Ｄｄ２、６３は距離データ分布Ｄｄ１（図７の３２）と距離データ分布Ｄｄ２（図７の６２）の自車両進行方向（Ｙ軸方向）のずれ量を示している。

ここで注意が必要なのは、距離データ分布Ｄｄ２を各時刻の距離センサＳ１の位置を基準として生成する点である。距離センサＳ２の位置を基準として距離データ分布Ｄｄ２を作成すると、距離データ分布Ｄｄ１（図７の３２）とほぼ重なってしまい、この後で求めようとする車輪の移動距離の誤差が算出できない。

次に、この距離データ分布Ｄｄ１と距離データ分布Ｄｄ２のずれ量６３の算出方法を説明する。一番単純な算出方法は、距離データ分布Ｄｄ１と距離データ分布Ｄｄ２をそれぞれ多項式等の近似式で近似する。そして求めた近似式の変局点（直線から曲線に変化する点）を求め、距離データ分布Ｄｄ１と距離データ分布Ｄｄ２の対応する変局点のＹ座標の絶対値の差分を算出する。この絶対値の差分がずれ量６３となる。なお、このずれ量６３の算出方法は他にもいろいろ考えられ、この限りではない。

最後に、Ｓ１２９にて変換係数を補正する。具体的な補正式は下記の式（１２）となる。α’は補正後の変換係数、αは補正前の変換係数、Ｌ_{ｓｈｉｆｔ}はＳ１２８で得られた距離データ分布Ｄｄ１と距離データ分布Ｄｄ２のＹ軸方向のずれ量、Ｌ_{ｓｅｎｓｏｒ}は距離センサＳ１の搭載位置と距離センサＳ２の搭載位置との距離を示す。

以上のように本実施の形態１によれば、タイヤ空気圧の変化等によりタイヤ径が変化した場合でも、車輪速センサのパルスから算出した車輪の移動距離の誤差を補正することができる。その結果、自車両の位置を正確に検知することができ、最終的な目的である駐車区画の検知も精度よく実施することが可能となる。

また、駐車区画検知のために車両前方の側面に搭載された超音波センサと、車両後方の障害物の存在をドライバに報知するために車両後方のコーナーに搭載された超音波センサを用いて前記変換係数の補正を実施することにより、他のセンサ追加を必要とせず、安価に駐車区画の検知精度を向上させることが可能となる。

また、変換係数補正手段７による変換係数αの補正は、車両の車速が所定値以下である場合に実施することにより、タイヤのスリップ等が発生しない状態で、正確に変換係数αの補正を実施することが可能となる。

また、変換係数補正手段７による変換係数αの補正は、車輪速センサ２から出力されるパルスに基づき算出された左右の車輪速の差が所定値以下である場合に実施することにより、他のセンサを追加することなく、車両がほぼ直進している場合に限定して、変換係数αの補正を正確に実施することが可能となる。

なお、本実施の形態では、左右両方の車輪速センサ２の情報を用いているが、片方の車輪速センサのみの情報を用いて変換係数αの補正を実施してもよい。

実施の形態２．
上記発明の実施の形態１では、左右の車輪速センサから得られたパルス数に左右の車輪で共通の変換係数αを乗じて各車輪の移動距離を算出した。しかし、本実施の形態２のように、左右独立して別々の変換係数を保持し、左車輪の変換係数α_Ｌは車両左側に搭載された少なくとも２個の距離センサに対する距離データ分布に基づき補正し、右車輪の変換係数α_Ｒは車両右側に搭載された少なくとも２個の距離センサに対する距離データ分布に基づき補正してもよい。

このようにする場合、車輪速センサから得られたパルス数に基づき各車輪の移動距離を算出する算出式（１）、（２）は下記の式（１'）、（２'）のようになる。

なお、本実施の形態において、左車輪の変換係数α_Ｌを車両左側に搭載された少なくとも２個の距離センサに対する距離データ分布に基づき補正する方法、右車輪の変換係数α_Ｒを車両右側に搭載された少なくとも２個の距離センサに対する距離データ分布に基づき補正する方法は、実施の形態１で説明した変換係数αを車両に搭載された少なくとも２個の距離センサに対する距離データ分布に基づき補正する方法と同様であるので、その説明は省略する。

本実施の形態によれば、自車両が転舵あるいは蛇行した際も、自車両の位置を精度良く検知することができる。その結果、最終的な目的である駐車区画の検知も精度よく実施することが可能となる。

実施の形態３．
上記実施の形態１または実施の形態２では、距離センサＳ１として車両前方の側面に搭載した超音波センサを、距離センサＳ２として車両後方のコーナーに搭載した超音波センサを用いた。本実施の形態では、距離センサＳ１として車両前方のコーナーに搭載した超音波センサを、距離センサＳ２として車両後方のコーナーに搭載した超音波センサを用いた。本実施の形態の距離センサＳ１と距離センサＳ２の検知範囲を図８に示す。図８において、１１は自車両を示し、７１は車両前方のコーナーに搭載した距離センサ（超音波センサ）Ｓ１の検知範囲、１３は車両後方のコーナーに搭載された距離センサ（超音波センサ）Ｓ２の検知範囲を示す。

以上のように本実施の形態では、距離センサＳ１として車両前方のコーナーに搭載した超音波センサを、距離センサＳ２として車両後方のコーナーに搭載した超音波センサを用いたので、実施の形態１の補正式（１２）における距離センサＳ１、Ｓ２間の距離Ｌ_{ＳＥＮＳＯＲ}をより長くすることが可能となり、変換係数αの補正をより正確に実施することが可能となる。

実施の形態４．
上記実施の形態では、車両がほぼ直進しているかどうかを判定するために、車輪速センサから出力されるパルスに基づき算出された左右の車輪速の差が所定値以下であるかどうかで判定していたが、カーナビゲーションシステム等を搭載している車両であれば、車両に内蔵されている加速度センサの情報を利用し、当該加速度センサの横加速度が所定値以下の場合にのみ、変換係数補正手段による変換係数の補正を実施してもよい。

また、左右の車輪速の差と横加速度の両方の情報に基づいて、車両がほぼ直進しているかどうかを判定してもよい。

以上のように本実施の形態によれば、車両がほぼ直進しているかどうかをより正確に判定でき、変換係数補正手段による変換係数の補正もより正確に実施することが可能となる。

実施の形態５．
自動操舵により車両を検知した駐車区画へ誘導する機能を有する車両では、ハンドル角センサが搭載されている。本実施の形態では、車両がほぼ直進しているかどうかの判定に、このハンドル角センサの情報を利用し、ハンドル角の絶対値が所定値以下である場合に変換係数補正手段による変換係数の補正を実施してもよい。

また、左右の車輪速の差や横加速度と、ハンドル角の絶対値を組み合わせて、自車両がほぼ直進状態であるかを判定してもよい。

以上のように本実施の形態によれば、車両がほぼ直進しているかどうかをさらに正確に判定でき、変換係数補正手段による変換係数の補正もより正確に実施することが可能となる。

この発明の実施の形態１による車輪速センサ補正装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１による距離センサ及び距離センサの検知範囲を示す図である。この発明の実施の形態１による自車両が駐車車両の横を通り過ぎる状況を示す図である。この発明の実施の形態１による距離データ分布生成手段が生成する距離データ分布の例を示す図である。この発明の実施の形態１による車輪速センサ補正装置の動作を示すフローチャートである。この発明の実施の形態１による車輪移動距離誤差算出の方法を説明するための図である。この発明の実施の形態１による車輪移動距離誤差算出の方法を説明するための図である。この発明の実施の形態３による距離センサ及び距離センサの検知範囲を示す図である。

符号の説明

１距離センサ、２車輪速センサ、３車輪移動距離算出手段、
４自車位置演算手段、５距離データ分布生成手段、６車輪移動誤差算出手段、
７変換係数補正手段。

Claims

所定の距離をおいて車両に搭載され、障害物までの距離を測定する少なくとも２個の距離センサと、
上記車両の車輪に搭載され、当該車輪の回転に応じてパルスを出力する車輪速センサと、
上記車輪速センサから出力される上記パルスを計測し、計測されたパルス数に変換係数を乗ずることで上記車輪の移動距離を算出する車輪移動距離算出手段と、
上記車輪移動距離算出手段によって得られた上記車輪の移動距離から自車両の位置を演算する自車位置演算手段と、
上記自車位置演算手段によって得られた上記自車両の位置に基づき、上記距離センサによって得られた距離データの分布を上記各距離センサに対し生成する距離データ分布生成手段と、
上記距離データ分布生成手段によって生成された上記各距離センサの距離データ分布を照合し、上記車輪移動距離算出手段によって得られた上記車輪の移動距離の誤差を算出する車輪移動距離誤差算出手段と、
上記車輪移動距離誤差算出手段によって得られた上記車輪の移動距離の誤差に基づき、上記車輪移動距離算出手段にて用いられる上記変換係数を補正する変換係数補正手段を備えたことを特徴とする駐車支援装置。
上記距離センサは上記車両の左右両側にそれぞれ少なくとも２個ずつ搭載されると共に、上記変換係数は左右独立して１つずつ保持し、上記左側の変換係数は上記車両左側に搭載された上記距離センサの情報を用いて補正し、上記右側の変換係数は上記車両右側に搭載された上記距離センサの情報を用いて補正することを特徴とする請求項１に記載の駐車支援装置。
上記距離センサは、上記車両前方の側面に搭載された距離センサと、上記車両後方のコーナーに搭載された距離センサであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の駐車支援装置。
上記距離センサは、上記車両前方のコーナーに搭載された距離センサと、上記車両後方のコーナーに搭載された距離センサであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の駐車支援装置。
上記変換係数補正手段による上記変換係数の補正は、上記車両の車速が所定値以下である場合に実施することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の駐車支援装置。
上記変換係数補正手段による上記変換係数の補正は、上記車輪速センサから出力されるパルスに基づき算出された左右の車輪速の差が所定値以下である場合に実施することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の駐車支援装置。
上記変換係数補正手段による上記変換係数の補正は、上記車両に搭載された加速度センサによって得られる横加速度が所定値以下である場合に実施することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の駐車支援装置。
上記変換係数補正手段による上記変換係数の補正は、上記車両に搭載されたハンドル角センサによって得られるハンドル角の絶対値が所定値以下である場合に実施することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の駐車支援装置。