JP6328636B2 - 自動区画駐車戦略 - Google Patents

Description

本発明は、自動車両の駐車支援の分野に関し、より具体的には、区画型の駐車操作を行うための全自動駐車支援システムに関する。

この種の駐車操作は、操作の困難性からストレスの種になりやすく、駐車操作に際しては、様々な状況を把握する必要があり、たとえば、車両の長さに対して駐車スペースが足りているか、駐車操作の手順をどのようにするか、手順次第で、駐車操作に係る車両が損傷する、あるいは駐車スペースに隣接する車両が損傷する可能性があるなどである。

また、道路の交通を一時的に妨害することも、他車の運転手に迷惑がかかることからストレスの原因となる。

したがって、車両の区画型駐車操作を支援する半自動装置が、この動作を促進する目的で開発されてきた。これらの装置は、辿るべき経路を計画するための方法に基づいていて、いくつかのグループに分類される。
・参照機能の使用に基づく方法
例えば、これらの装置は、リヤプノフ関数を使用して、車両を駐車スペースに対応する線上に安定化させた後、駐車スペース内の正確な点上に安定させる。これらの装置はまた、様々な利得を有する正弦関数を使用して、経路を、駐車スペースに進入する辿るべき経路に収束させる。これらの方法の場合、車両の動きは、選択したパラメータ次第で基本的に決まり、これらの方法の欠点は、利用可能なスペース内で車両によって実行可能な条件下で、辿るべき経路に収束しないリスクである。
・人間の行動を学習することに基づくファジー理論による方法
これらの方法は、辿るべき経路の計画を必要としないが、人間の専門家の経験に限定され、一般化することが難しい。
・２つのステップで計画するための方法
最初に、車両の制約を考慮せずに、衝突の起こらない経路が作成され、次に、この経路は、全ての点が車両に実行可能な経路によって結合されるまで、継続的に点に細分化される。
・衝突なく車両に実行可能な円の弧に基づき、車両をその駐車スペースに移動させる幾何学的な方法
この方法から得られる、辿るべき経路は、幾何学的な式で簡単に表得できる。

文献ＵＳ２００９／０２６０９０７では、例えば、駐車する車両の寸法に対して利用可能なスペースの長さに応じた１つ又は２つの操作で駐車区画に入るための操作に関するステアリングの自動化が知られている。結果として判明したことは、駐車スペースの最小の長さが重要であることであり、最小の長さが空き駐車スペースに厳しい制限をもたらし、運転手自身は十分な余裕があると考えるのに、システム側がスペースが小さすぎると判断するような場合には、システム側は、何度も駐車操作を試みた挙句そのような駐車スペースを拒絶することになるから、運転手にフラストレーションが生じる可能性がある。ここで、運転手は、自らはしなくてもよいと思っていたはずの、厄介な駐車操作を自分自身で実行せざるを得なくなる。

さらに、１つ又は２つの操作に係るこれらの駐車戦略では、車両が操作開始のために正確に位置決めされること、すなわち、車両は駐車スペースに平行であって、操作を行うための幾何学的計算に関して明確に定義される距離にあることが必要とされる。

よって、本発明の目的の１つは、空き駐車区画に車を収納可能であるかぎり、車両を空きスペースに移動するために必要とされる操作を考慮して、車両を当該空きスペースに案内可能にする駐車戦略を提供することである。

本発明の別の目的は、空きスペースがあるときに、運転手に駐車が可能であることを知らせることである。

本発明の別の目的は、運転手が駐車操作に介入せず、車両が操作中に無人である可能性すらある、全自動操作を提供することである。

本発明は、区画駐車型の１つ以上の操作による、車道から空き駐車スペースへの車両の駐車支援のための方法であって、以下のステップ：
−空き駐車スペースの長さの決定、及び
−円の連続した弧による車両の移動により辿るべき最適経路の決定、
のステップを含み、
方法は、車両を駐車スペースに移動させるために必要とされる操作数を決定するためのステップを含み、これらの操作は、この操作数が閾値未満である場合に実施されることを特徴とする方法によって実現される。

他の捕捉的特徴によれば、
−方法は、運転手による、実行すべき操作数の検証のためのステップを伴う、実行すべき操作数を運転手に知らせるためのステップを含み、操作は、運転手による検証後に実施され、
−方法は、車両の乗員が操作中に車両内部にいない場合に、閾値の増加を含み、
−第１の操作は、車両を空き駐車スペース内部に移動させる円の第１の弧、及び車両を最大ステアリング角と平行に移動させる円の第２の弧からなり、
−後の操作は、空き駐車スペースの片側から他方への前後への移動からなり、車両は、経路の第１の部分上で空き駐車スペースの内側に向けられ、次に経路の第２の部分上で空き駐車スペースに平行に後方に移動される。

本発明の他の特性及び利点は、添付図面を参照しながら、以下の説明を読めば、より明らかになるだろう。

車両の説明であり、様々な関連表記を示す。 空きスペースに単一操作で駐車された車両を示す。 本発明による操作を行うためのステップを示す。 本発明による操作を行うためのステップを示す。 本発明による駐車戦略を表すフロー図である。

本発明は、車両が車道に平行して駐車されることを可能にする区画駐車操作に関する。図１に示されるような、本発明の例示的適用と見なされる車両は、自動車型の車両であり、モーター又はエンジン（図示されず）によって動力供給及び駆動され、４つの車輪２〜５（左前輪２、右前輪３、左後輪４及び右後輪５）を備え、前輪は被駆動車輪である。

車両の特徴的寸法が、以下の経路の様々な計算に必要とされる。したがって、以下が定義される：
ａ： 車両の軸距
２ｂ：車両の軌道
ｄ_ｆ：車両の前方オーバーハング
ｄ_ｒ：車両の後方オーバーハング
ｄ_ｇ：左車輪と車両の左側との距離
ｄ_ｄ：右車輪と車両の右側との距離
δ：前輪が車両の縦軸と形成する角度であって、δ_ｇ及びδ_ｄそれぞれは車両が左又は右に曲がるときのδを示す
ｖ：車両の長手方向の速度
Ψ：絶対座標系（ｘ、ｙ）における車両の向首角

したがって、車両は、図２を参照すると、概略的に長方形として表され、点Ｊ、点Ａ及び点Ｂはそれぞれ、車両の左後方角、右後方角及び右前方角を定義する。それぞれ前軸及び後軸の中間点である点Ｄ及び点Ｅもまた、定義される。車両の回転の瞬間中心は、車両の車輪が左に曲がるか右に曲がるかによって、Ｃ_ｇ又はＣ_ｄで示される。点Ｈはまた、車の左側とＣ_ｇをＥにつなぐ直線との交点として定義され、点Ｋは、車の右側とＣ_ｇをＥにつなぐ直線との交点として定義される。

駐車するために車両が従う必要がある経路は、車両の制約（特に寸法、最大ステアリング角）、及び環境の制約（駐車スペースの寸法、操作中の他の駐車された車両との衝突回避）を考慮する。

本発明によれば、提供される戦略は、駐車スペースから出るための操作（単数・複数）を反転することにある。したがって、車両は、図２に示されるように、長手方向に長さＬであって、どちらか一方の側面が車両又は道路備品（ｕｒｂａｎ ｆｕｒｎｉｔｕｒｅ）により使用されている領域、若しくは制限された駐車領域である、空いた長方形のスペースにより概略的に表された駐車スペース１０であって、車道又は交通路１２に開かれている側面を有する駐車スペース１０に駐車されていると見なされる。

様々な操作は、本質的に最大のステアリングロックの半径を有する円の弧に基づいているのだが、車両が当該スペースから出て、車両の実際の初期位置に移動させることができるように定義され、その様々な操作は、続いて、車両が駐車できるように逆の順序で採用される。

「操作」という用語は、車両の速度のサインを変更しない、一連の様々なハンドル回転を意味すると解される。

最も単純なケースでは、即ち、車両が１つの操作で出られるほどスペースが十分に大きい（本質的には長さ的にだが、幅的にも）場合に、車両は、その前方がスペースから離れ（操作Ｍ_２）、次に車を車道に位置付けるためにハンドルを他の方向に切る（操作Ｍ_１）まで、前方への移動によって駐車スペースから出るために、側面に向かって完全にステアリングロックすることだけが必要である。ステアリング操作は、必ずしも前輪の完全なステアリングロックを必要としないが、それはステアリング操作が、道路の幅、出る条件、車両のすぐ前に駐車される車両の位置決め、車両の実際の初期位置などのパラメータ次第であるからである。

したがって、駐車操作中には、操作Ｍ_１がまず実行され、次に、車両を駐車スペースに移動させるために、続く操作Ｍ_２が実行されるだろう。

図２によれば、駐車スペースの長さは、Ｌで示され、この値と車両の長さ（ａ＋ｄ_ｆ＋ｄ_ｒに等しい）との差は、Ｉで示される。

車両は、したがって、車輪を左にフルロックすることによって、左経由で出なければならない。車輪が左にフルロックされる場合の点Ｅと点Ｃ_ｇとの間の長さは、Ｒ_{Ｅｇｍｉｎ}で示されるだろう。この操作中に、点Ｅは、したがって、中心Ｃ_ｇを有し、かつ半径Ｒ_{Ｅｇｍｉｎ}を有する円の弧を描く。同様に、点Ｂは、中心Ｃ_ｇ及び半径Ｒ_{Ｂｇｍｉｎ}を有する円の弧を描く。図２は、この円の弧が、空きスペースのすぐ前に駐車された車両の後方左角を表すことができるＦで示される駐車スペースの右上隅を干渉しないので、操作が実際に可能であることを示す。

操作が低速で行われると想定すると、まったくスリップすることなく、車の移動が行われる。回転の瞬間中心Ｃ_ｇ周囲の、点Ｅからの円の弧（Ｒ_Ｅｇで示される）は、式：Ｒ_Ｅｇ＝ａ／ｔａｎδ_ｇによって与えられる。類似の方法で、回転の瞬間中心Ｃ_ｇ周囲の、点Ｄからの円の弧（Ｒ_Ｄｇで示される）は、式：Ｒ_Ｄｇ＝ａ／ｓｉｎδ_ｇによって与えられる。

単一の操作で駐車スペースから出ることは、半径Ｒ_{Ｂｇｍｉｎ}が、点Ｃ_ｇから点Ｆまでの距離（ｄ_ＣｇＦで示される）を下回る場合に、可能である。

一般的に、点Ｃ_ｇと点Ｂとの間の距離（Ｒ_Ｂｇで示される）は、ピタゴラスの定理による以下の式によって与えられる。

ここで、ｄ_ＫＢは、点Ｋと点Ｂとの間の距離であり、Ｒ_Ｋｇは、Ｃ_ｇとＫとの間の距離である。幾何学的構成により、さらに以下の式が得られる：
ｄ_ＫＢ＝ａ＋ｄ_ｆ
Ｒ_Ｋｇ＝Ｒ_Ｅｇ＋ｂ＋ｄ_ｄ

さらに、車両は、車道に「侵入」しなければ、駐車されていると見なされる。図２を参照すると、車両は、絶対座標系のｙ軸に沿った点Ｈの測定（ｙ_Ｈで示される）が、この同一の軸に沿った点Ｆの測定（ｙ_Ｆで示される）を下回る場合に、駐車されていると見なされる。

単一の操作で駐車が可能となるように駐車スペースの最小の長さＬ_ｍｉｎを決定するために、したがって、限定条件ｙ_Ｈ＝ｙ_Ｆが考慮される。三角形Ｃ_ｇ−Ｈ−ＦがＨで直角をなす方法で、車が駐車スペースに平行に駐車されることがさらに考慮される。中心Ｃ_ｇの横座標（ｘ_Ｇで示される）は、車両が駐車されていると見なされる場合に、絶対座標系において、式ｘ_Ｇ＝ｘ_Ｈ−ｄ_ｒ（ここで、ｘ_Ｈは、点Ｈの横座標とする）によって定義され得る。

その結果、スペースの最小の長さは、以下の式によって定義される：

Ｌ_ｍｉｎ≦Ｌである場合に、車両は、単一の操作で駐車スペースから出る又は駐車スペースに入ることができるが、これは点Ｂが中心Ｃ_ｇ及び半径Ｒ_{Ｂｇｍｉｎ}を有する円の弧に従うからである。図２は、以下の関係を有する、中心Ｃ_ｇ及び半径Ｒ_{Ｅｇｍｉｎ}を有する円の弧を描く、点Ｅの経路を太字で示す：

ここで、δ_ｇｍａｘは、左に最大ステアリング角である。

駐車スペースから最終的に出ることは、右回転の瞬間中心Ｃ_ｄ周囲での車両の回転を定義する、車輪を右に回転することによって実現され、点Ｅは、この点周囲で半径Ｒ_Ｅｄの円の弧を描く。

操作を実行可能にするためには、この円の弧が、先ほど定義された中心Ｃ_ｇ及び半径Ｒ_{Ｂｇｍｉｎ}を有する円の弧との交点のただ一つの点だけを有することが必要である。

Ｃ_ｇの位置は、ｘ_Ｃｇ＝ｘ_Ｅ及びｙ_Ｃｇ＝ｙ_Ｅ＋Ｒ_{Ｅｇｍｉｎ}によって定義される。これにより、点Ｅの初期位置と点Ｃ_ｇとの間の距離（ｄ_ＥＣｇで示される）を計算することができる。

また、Ｃ_ｄの位置及び長さＲ_Ｅｄのどちらもが分からないとしても、ｄ_ＣｄＣｇ＝Ｒ_{Ｅｇｍｉｎ}＋Ｒ_Ｅｄであり、直線（Ｅ−Ｃ_ｄ）と（Ｅ−Ｄ）とが垂直であることが分かる。車両の初期方位Ψが分かれば、α_２で示される角度

を推測することができる。

アル＝カーシーの定理を適用することによって、次に、以下のことが分かる：

これによって、δ_ｄを推測することができる。

点Ａと駐車スペースの右手境界線、この場合、点Ｆとの衝突を回避するために（したがって、車両の右手境界線との衝突を回避するために）、Ｃ_ｄとＡとの間の距離（Ｒ_Ａｄで示される）は、Ｃ_ｄとＦとの間の距離（ｄ_ＣｄＦで示される）よりも大きくなければならず、この状態は、ステアリング角δ_ｇが、車を衝突せずに出すことができるという事実によって検証される。

車両が中心Ｃ_ｄ及び半径Ｒ_Ｅｄを有する円の弧に従うことができるように、限定的な場合、以下を適用しなければならない：
Ｒ_Ｅｄ＝Ｒ_{Ｅｄｍｉｎ}＝ａ／ｔａｎ（δ_ｍａｘ）。
しかしながら、Ｒ_{Ｅｄｍｉｎ}は、以下の式によって定義される：

したがって、次のようになる：

ゆえに、ｄ_ＥＣｇ＜ｄ_{ＥＣｇｍｉｎ}の場合、車両は、ｄ_ＥＣｇ≧ｄ_{ＥＣｇｍｉｎ}が満たされるまで移動しなければならず、次に駐車操作を開始することができる。

駐車スペースの長さによって車両が単一操作で駐車できない場合に、様々な操作は、以下の原理に基づく：車両は、駐車スペースに平行であり、単一の移動で出ることができる最も近い位置に移動される。このステップ中に従われる円の弧は、単一操作で駐車するために先ほど述べられたものと同一の方法で計算される。続いて、車両は、前後の移動各々の始点及び終点での駐車と常に平行であるように、スペースの前後の境界線の間での前後操作によって移動される一方で、同時に、点Ｅの縦座標ｙ_Ｅが点Ｆの縦座標ｙ_Ｆ以下になるまで、車両を動かす：この場合、車両は、車道へ突出せずに正しく駐車されていると見なされ得る。車両ができる限り歩道の近くに駐車されることが所望される場合、点Ａの縦座標が駐車スペースの下端の縦座標にできる限り接近することが求められるだろう。

したがって、図３は、駐車スペースの長さＬが単一操作によって駐車できない場合を示す。車両１は、次に、初期位置から中間位置まで先ほど述べられた方法で移動され、ここでは、Ｃ_ｇとＦとの間の距離が、Ｃ_ｇとＢとの間の距離と等しくなる。

この中間位置で、車両は、駐車スペースから距離ｄに位置する。この距離は、所望の最終位置次第で異なるように想定され得る。車両が車道に侵入せずに駐車されることが所望される場合、ｙ_Ｈを車両が中間位置にある場合と見なし、ｄ＝ｙ_Ｈ−ｙ_Ｆである。車両ができる限り歩道に接近して駐車されることが所望される場合、ｙ_Ｂを車両が中間位置にある場合と見なし、ｄ＝ｙ_Ｂ−ｙ_Ｇである。図４は、この後者の構成ｄを示す。他の最終的な位置が想定され得る。一般的に、車両を駐車スペースと平行にして、（ｘ_{Ｅｆｉｎａｌ}、ｙ_{Ｅｆｉｎａｌ}）を点Ｅの所望の最終位置とし、次に、ｘ_Ｅを車両が中間位置にある場合と見なし、ｄ＝ｘ_Ｅ−ｘ_{Ｅｆｉｎａｌ}とする。

原理上、車両のこの中間位置は分からない。この中間位置は、車両の最終的な位置及び距離ｄに応じて推定される。ゆえに、ｄを計算することが必要である。このために、車両は所望の最終位置に駐車され、完全にロックした車輪を左に回転させることによって、駐車スペースから出ることが推測される。この場合、点Ｂは、中心Ｃ_Ｂｇ及び半径Ｒ_{Ｂｇｍｉｎ}を有する円を描く。車両が単一操作で出ることができなければ、点Ｆ_１で駐車スペースの右境界線と交差する（図３を参照）。これらの条件下で、ｙ_Ｆ１は容易に計算され、ここからｅ＝ｙ_Ｆ−ｙ_Ｆ１であることが推測される。しかしながら、車両が、所望の最終位置から距離ｅだけ縦座標に沿って移動される場合に、次に車輪を左に向かって最大に回転させることで、点Ｂで描かれる円は、点Ｆでの駐車の右手境界線と交差する。これは、駐車による無衝突及び単一操作により出ることに対する限定的な条件である。ここから、ｄ＝ｅであることが推測される。

図４は、中間位置からの様々な操作を示す。説明の理解を促進するために、スペースの長さは意図的に拡大されており、単一操作が示される。

したがって、車両は前方移動で示される。車両が長さｌ／２を走行している間に、ステアリングが右に適用され、次に残りの長さｌ／２中に、ステアリングが左に適用される。操作の終わりで駐車スペースに常に平行であり、横への移動が最大となるように、かつ計算を簡単にするために、ステアリング角は、右及び左に一致すると見なされ、右へのステアリング角の最大値と左へのステアリング角の最大値との間の最小値に等しい。この角は、δで示されるだろう。右及び左へ回転する、点Ｅの半径（Ｒ_Ｅで示される）が、次の関係によって定義される：Ｒ_Ｅ＝ａ／ｔａｎδ。

次に、以下の式によって、１つの前後操作に対する車両の横への移動Δを計算することが可能である：

中間位置から最終的な駐車位置まで移動するために、前後操作ｎｂ_ａ−ｒの数が、次の式によって与えられる。

車両を中間位置に移動させる第１の操作を数えると、操作ｎｂ_ｍの合計数は、ｎｂ_ｍ＝ｎｂ_ａ−ｒ＋１である。

本発明の特定の有利な実施形態によれば、この駐車戦略は、実行すべき様々な操作が運転手によって受け入れられた後に自動的に実施される。

このような自動的な実施には、車両に、ハンドル、アクセル、ブレーキ、速度変化を制御するための、特に車両の移動方向を変更するための様々な自動システムが装備される必要がある。車両にはまた、駐車スペースのそばを通過する際に、少なくとも駐車スペースの長さが測定できる１つ以上のセンサー、例えば、超音波センサー、レーダー装置又はカメラなどが装備されなければならない。存在するセンサーによって駐車スペースの奥行きが測定できない場合、車両には、そのスペースが実際に駐車スペースであることを推測できるシステム（例えば、隣接する車両を検出するカメラ、駐車の可能性を尋ねるユーザインターフェースなど）が装備されなければならない。車両はまた、車両の前後方から最も近い障害物（例えば、壁、背後の車両）までの距離を測定できる１つ以上のセンサー、例えば、カメラ、超音波センサー又はレーザーテレメータを備えなければならない。

コンピュータによって、様々な先述の処理ステップを実行するために、これらの様々な情報の管理及び記憶が可能になる。

駐車の可能性を運転手に示すために、車両には、好ましくは、グラフィックインターフェース又は音声インターフェースが装備されるだろう。

図５は、本発明による１つの可能な駐車戦略のフロー図を示す。

まず、ステップ１００では、空き駐車スペースがあれば、運転手は、適するインターフェースを介して、適するボタン又はインジケータのアクティブ化のどちらかにより、右又は左への駐車のリクエストを選択する。次に、コンピュータに関連付けられた車両のセンサーによって、空きスペースの特徴が決定されるように、車が空きスペースの前に動かされる。

ステップ１０２では、提示されたばかりの説明に従って、操作数Ｎ_ｍが計算され、次に、ステップ１０４でそれが表示される。操作数が多すぎる場合、要するに、予め固定された閾値Ｓ_１よりも多い場合、次に、グラフィカルインターフェースは、ステップ１０８で、運転手に別のスペースを探すよう勧める。閾値Ｓ_１は、例えば１０で固定され得る。

この閾値を越えていない場合、操作数が第２の閾値Ｓ_２より大きいかどうか、その後、第１の閾値よりも小さいかどうかが検証される。この第２の閾値に到達していない場合、車両は、ステップ１１２で、駐車の操作を開始する。閾値Ｓ_２は、５で固定され得る。

この閾値に到達すると、インターフェースは、運転手に、操作の間、人が車中にいるかどうかを尋ねる。実際、操作数はかなり長々としているので、操作は、車両が使用されていない場合に受け入れ可能と見なされ、これにより、操作中の乗員又は運転手の身動きの取れない状態が回避されるだろう。この選択は、閾値Ｓ_１を超えると提案されないが、これは、駐車操作中の車両による道路の独占又は混雑が社会的に受け入れられないと見なされるからである。

したがって、回答が操作中に誰も車中にいない見込みである場合、次に、車両は、ステップ１１８で駐車用の操作を開始する。そうでなければ、グラフィックインターフェースが、ステップ１１６で、運転手に別の駐車スペースを探すように勧める。

閾値Ｓ_２を超える場合に、操作中に人がいる状態でも、駐車操作の実施を強制する可能性を運転手に残すこともできる。

本発明はまた、より単純な変形において、アクセル、ブレーキ、方向転換の制御が運転手により実行され、ユーザインターフェースが実行すべき操作数を簡単に示し、駐車が不可能であれば、運転手に別の方法でこれらの操作を実行するよう勧める場合にも適用可能である。

Claims (4)

1. 区画型駐車の１つ以上の操作によって、車両（１）を車道（１２）に並列した空きの駐車スペース（１０）に駐車するのを支援する方法であって、
   空きの駐車スペース（１０）の長さ（Ｌ）を決定するステップ、及び
   円の連続した弧による車両（１）の移動によって辿るべき最適経路を決定するステップを含み、
   さらに、車両（１）を駐車スペース（１０）に移動させるために必要とされる所要操作数Ｎｍを決定するステップを含み、この所要操作数Ｎｍが閾値Ｓ_２未満である場合にこれらの操作が実施され、閾値Ｓ _２ は、操作中に車両の乗員が車内にいない場合に、増加することを特徴とする方法。
2. 実行すべき操作数を運転手に知らせて、実行すべき当該操作数の検証を運転者側に行わせるステップを含み、運転手側の検証後に、操作が実施される、請求項１に記載の方法。
3. 前記区画型駐車の１つ以上の操作は、車両（１）を空きの駐車スペース（１０）内部に移動させる円の第１の弧、及び車両（１）を最大ステアリング角と平行に移動させる円の第２の弧からなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記区画型駐車の１つ以上の操作の後の操作は、空きの駐車スペース（１０）の片側から他方への前後への移動からなり、車両（１）は、経路の第１の部分上で空きの駐車スペース（１０）の内側に向けられ、次に経路の第２の部分上で空きの駐車スペースに平行に後方に移動されることを特徴とする、請求項１から３の何れか一項に記載の方法。

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