WO2019187750A1 - 車両制御装置 - Google Patents

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WO2019187750A1
WO2019187750A1 PCT/JP2019/005497 JP2019005497W WO2019187750A1 WO 2019187750 A1 WO2019187750 A1 WO 2019187750A1 JP 2019005497 W JP2019005497 W JP 2019005497W WO 2019187750 A1 WO2019187750 A1 WO 2019187750A1
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WO
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yaw angle
vehicle
estimated
calculated
control device
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/005497
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French (fr)
Inventor
知靖 坂口
隆 筒井
義幸 吉田
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
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Publication date
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Priority to US17/040,135 priority patent/US11472419B2/en
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    • B60W2530/201—Dimensions of vehicle

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle control device, and more particularly to a vehicle control device that estimates the position of the host vehicle in order to control the position of the vehicle.
  • the wheel speed sensor generates a pulse waveform by passing through the unevenness of the camcorder attached to the wheel, and detects the rise and fall of the pulse waveform on the controller side connected to the wheel speed sensor.
  • Count The total number of rises and falls of the pulse waveform during one rotation of the wheel is determined by the number of teeth of the camcorder, and is counted, for example, 90 times per rotation of the wheel.
  • the rotation angle of the wheel can be measured from the count (number), and the traveling distance of the wheel (that is, the vehicle) can be known together with the circumference information of the wheel.
  • Patent Document 1 discloses a dead reckoning method in which a wheel speed sensor and a gyro sensor are used, a travel distance is obtained using the wheel speed sensor, and a yaw angle of the vehicle is obtained using the gyro sensor.
  • the method of estimating the vehicle position using only the wheel speed sensor has a problem with the yaw angle estimation error, particularly the yaw angle error at the start.
  • the vehicle yaw angle is calculated as a discrete value, so the vehicle trajectory is a rough polygonal approximation and has low accuracy.
  • the quantum size (resolution) of the discrete value of the vehicle yaw angle finer it is possible to use the vehicle yaw angle processing by the time average filter and the angular velocity calculated from the wheel speed. In the case of processing by a filter, there is a problem in accuracy in the acceleration / deceleration region.
  • the wheel speed becomes unstable immediately after starting and just before stopping, so that there is a problem that errors accumulate at every starting and stopping.
  • the scene where the start yaw angle error can be corrected is limited to straight start and does not support turning start.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and its object is to suppress the yaw angle error at the start due to the initial phase shift of the pulse waveforms of the left and right wheels at the start, and An object of the present invention is to provide a vehicle control device that can be precisely estimated.
  • the vehicle control device of the present invention that solves the above problem calculates a yaw angle displacement amount, a travel distance, and a forward / rearward travel direction based on sensor information mounted on the vehicle, and calculates the yaw angle displacement amount, the travel distance, and the forward / backward travel direction.
  • the vehicle position is estimated by calculating the relative position and the relative direction from the estimation start state of the traveling direction of the vehicle.
  • the present invention it is possible to suppress a yaw angle error at the time of start and accurately estimate the vehicle position. Therefore, the estimation accuracy of the traveling direction of the vehicle can be improved, and further the control accuracy of the vehicle can be improved by correcting the traveling direction estimation error at the time of starting. Further features related to the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings. Further, problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
  • the figure which shows the pulse waveform which shaped the waveform which the wheel speed sensor of the left and right rear wheels RL and RR which are non-steering wheels at extremely low speeds generates.
  • trajectory of the own vehicle position when the estimated position of the vehicle immediately after starting is limited to a straight ahead direction.
  • 1 is an overall configuration diagram showing an example of a host vehicle position estimation system including an embodiment of a vehicle control device according to the present invention.
  • FIG. 17 is a flowchart of processing executed when shifting from S302 to S303 in FIG. 16;
  • FIG. 18 is a flowchart of processing executed when shifting from S303 to S304 in FIG. 16 or from S402 to S403 in FIG.
  • FIG. 22 is a flowchart of a re-starting yaw angle correction process executed when the process proceeds from S703 to S704 in FIG. 21 or from S802 to S803 in FIG. 22; A determination table for determining the wheel rotation direction.
  • the vehicle control apparatus calculates the yaw angle displacement amount, the travel distance, and the forward / rearward travel direction based on sensor information mounted on the vehicle, and calculates the relative vehicle position from the yaw angle displacement amount, the travel distance, and the forward / backward travel direction. It has a configuration in which the position of the vehicle is estimated by calculating the position and the relative direction.
  • the vehicle control device includes a wheel speed pulse count unit, a gear position detection unit, and a host vehicle position estimation unit.
  • the host vehicle position estimation unit calculates a vehicle speed from a wheel speed pulse and a gear position of a pair of non-steered wheels. The relative position and relative direction are calculated.
  • the own vehicle position estimation unit calculates the yaw angle, which is the relative direction of the vehicle, by a vehicle speed weighted average of the travel distance difference between the pair of non-steered wheels. Then, by measuring the relative direction at a plurality of moving points immediately after the vehicle starts, an error in the relative direction at the time of starting is estimated, and the relative position and the relative direction are corrected.
  • the estimation accuracy of the relative position and the relative direction of the vehicle is improved, and the control using the estimated yaw angle can be performed with high accuracy.
  • the control accuracy of the vehicle is improved by correcting the traveling direction estimation error at the start.
  • the vehicle control apparatus of this embodiment is applied to an automatic parking system, the system which guides a vehicle from a parking start position to a target parking position improves, and the arrival accuracy to a target parking position improves.
  • the vehicle control device of the present embodiment when a straight line connecting two wheels of the vehicle wheels always passes near the turning center (the two wheels are non-steering wheels, that is, the left and right rear wheels in many vehicles), two wheels are used with a certain degree of accuracy. It is also possible to obtain the travel distance and yaw angle of the vehicle using only the wheel speed sensor.
  • the outline of the dead reckoning method using only the wheel speed pulses counted from the pulse waveform generated by the wheel speed sensor is as follows.
  • the yaw angle displacement amount ⁇ can be calculated from the difference in travel distance between the left and right non-steered wheels and the distance between the center between the left and right non-steered wheels and the left and right non-steered wheels.
  • the following equation (1) is used to calculate the yaw angle displacement amount ⁇ from the wheel speed pulse counts of the wheel speed sensors provided on the left and right wheels of the non-steered wheel (yaw angle displacement amount calculating means).
  • ⁇ (Left and right wheel speed pulse count difference) x (travel distance per pulse) / (rear wheel tread length) ... Equation (1)
  • the yaw angle displacement is the direction in which the vehicle turns clockwise (as viewed from above).
  • the yaw angle displacement amount is the direction in which the vehicle turns counterclockwise (as viewed from above). If reversing, the directions are reversed.
  • the travel distance can be calculated from the average of the travel distances of the left and right non-steering wheels.
  • the travel distance of the left and right non-steering wheels can be calculated by counting pulses generated by the rotation of the wheels by a wheel speed sensor. It can be calculated.
  • the vehicle position is estimated based on the quantized value called the count number. Therefore, both the travel distance and the yaw angle are quantized. Will be affected. They tend to be considered to give a quantization error to the calculation result, but the initial phase shift between the left and right pulse waveforms at the start of the vehicle has a great influence on the vehicle position estimation accuracy.
  • This initial phase shift mainly causes an estimated direction error at the time of starting (hereinafter referred to as a yaw angle error at the time of starting).
  • the yaw angle error at the time of starting affects all of the vehicle position estimation results after starting, and the estimated position error increases in proportion to the distance from the starting place.
  • FIG. 1 is a pulse waveform obtained by shaping the waveforms generated by the wheel speed sensors of the left and right rear wheels RL and RR that are non-steering wheels at extremely low speeds. Since there are few cases where the phases of the pulses of the rear wheels RL and RR are completely synchronized, at extremely low speeds, if the path lengths of the rear wheels RL and RR are almost the same, the wheel speed sensors provided on the rear wheels RL and RR The wheel speed pulse count is repeatedly turned ON and OFF alternately, that is, left, right, left, right, right, left, left.
  • Fig. 2 shows the trajectory of the vehicle position estimation at very low speed immediately after starting.
  • the trajectories L1 to L5 zigzag obliquely in the direction in which the yaw angle is changed by the first pulse.
  • the skew direction F is a direction that is 1/2 the yaw angle displacement amount for one pulse (originally with respect to the reference direction in which the vehicle should travel).
  • FIG. 3 is a pulse waveform of the rear wheels RL and RR when the speed increases from an extremely low speed state.
  • the pulses of the rear wheels RL and RR are output separately from each other.
  • the pulses in the pulse waveforms of the rear wheels RL and RR are counted at the same control interval (hereinafter, the left and right simultaneous counts). (Alternatively, it may be called left and right simultaneous pulse detection).
  • the pulse timing difference between the rear wheels RL and RR is small, the probability of the left and right simultaneous count is further increased.
  • FIG. 4 shows trajectories L1 to L8 for estimating the vehicle position when the speed increases after the start.
  • the traveling direction F at the start depends on the phase difference between the pulse waveforms of the rear wheels RL and RR.
  • the trajectories L5 and L6 are obtained when the pulses of the rear wheels RL and RR are counted simultaneously on the left and right, and extend straight from the trajectory L4 with the yaw angle displacement amount remaining zero.
  • FIG. 5 shows the difference in the trajectory of the vehicle position estimation due to the pulse timing difference between the left and right wheels.
  • the example shown in the upper part of FIG. 5 is a case where the pulse timing difference between the left and right wheels is small and the time difference of the initial count is also small, and the timing difference is 1 ⁇ 2 or less of the count cycle.
  • the example shown in the middle of FIG. 5 is a case where the pulse timing difference between the left and right wheels is large, and the timing difference is about 1 ⁇ 2 of the count cycle.
  • the example shown in the lower part of FIG. 5 is a case where the difference in pulse timing between the left and right wheels is small, but the time difference of the initial count is large, and the timing difference is 1 ⁇ 2 or more of the count cycle.
  • the pulse timing difference between the left and right rear wheels RL and RR is small, but when the time difference of the initial count is large, the zigzag skew stops at an early stage as the speed increases, The trajectory of the vehicle position estimation starts to advance in the skew direction (originally inclined with respect to the reference direction to be traveled). That is, the zigzag skew is settled with the yaw angle error, and the error is large.
  • the traveling direction at the start depends on the phase difference between the pulse waveforms of the left and right wheels.
  • FIG. 6 shows the error range of the trajectory of the vehicle position estimation due to the pulse timing difference between the rear wheels RL and RR.
  • pulse timing difference pulse phase difference
  • the solid arrows on the left and right indicate the direction of rotation to the left and right respectively by the amount of yaw angle displacement ⁇ (travel distance per pulse / tread wheel tread length) based on the difference between the left and right wheel speed pulse counts of one pulse with respect to the traveling direction. is there.
  • the estimated trajectory of the traveling direction of the vehicle advances to the area A in FIG. 6, and the pulse timing difference of the right wheel RR is half of the pulse count cycle. Is smaller than the estimated trajectory of the traveling direction of the vehicle, it proceeds to the region B in FIG. Further, when the pulse timing difference of the left wheel RL is smaller than half of the pulse count cycle, the estimated trajectory in the traveling direction of the vehicle proceeds to the region C, and the pulse timing difference of the left wheel RL is larger than half of the pulse count cycle. In this case, the estimated trajectory of the traveling direction of the vehicle proceeds to the area D. As described above, the yaw angle error at the start of the vehicle position estimation spreads within the above ranges due to the difference in pulse timing between the left and right wheels.
  • An error similar to the yaw angle error at the time of departure may also occur when the vehicle stops temporarily after the departure. If there is no change in the state of the vehicle wheels during the temporary stop, the yaw angle is not interrupted and the same error as at the start does not occur. Even if there is a change in the state of the vehicle by changing the steering angle of the steering wheel or the vehicle while the vehicle is temporarily stopped, the count will not be generated even if the count does not occur or even if a count occurs. Even when the yaw angle value is correctly reflected, the same error as that at the start does not occur.
  • the traveling direction of the vehicle may not be specified, and even if the wheel speed sensor counts up, the rotation direction of the wheel may be opposite to the assumption. Therefore, when the count occurs during the temporary stop, the count may be reflected in the yaw angle value in the reverse direction. In such a case, a large yaw angle error occurs even when the vehicle is temporarily stopped.
  • the vehicle control apparatus estimates a yaw angle error caused by a difference in pulse timing between the left and right wheels when the vehicle starts, and performs a process of correcting the error after the estimation. Since the yaw angle error is smaller than the yaw angle displacement amount ⁇ per count, the yaw angle error is calculated by calculating an average value of yaw angle values during a certain distance or a certain time.
  • the precise yaw angle value of the equation (6) can also be obtained from the vehicle speed weighted average of the difference in travel distance between the left and right wheels ( Formula (6) ').
  • Precision yaw angle value ⁇ (difference in mileage between left and right wheels / rear wheel tread length x vehicle speed) / ⁇ vehicle speed: Equation (6) '
  • This vehicle speed weighted average value is an average yaw angle value for a fixed distance or a fixed time, and is a precise yaw angle value at an intermediate point in the travel section. Therefore, it differs from the precise yaw angle value at the time of start.
  • the vehicle speed may not be obtained with high accuracy at the time of starting, and it is often the case that the starting time is not included in the travel section targeted for the vehicle speed weighted average value calculation.
  • the yaw angle value at the starting point can be approximated as the yaw angle value at the starting point There is.
  • the yaw angle error at the start may be calculated from the precise yaw angle value at the measurement point as close as possible to the start point. That is, it is possible to estimate the direction at the midpoint of the travel section up to the correction time and correct the relative position based on the estimated direction.
  • the yaw angle change from the starting point to the measuring point is large due to starting a turn from the starting point, it is necessary to estimate the precise yaw angle value at the time of starting.
  • the curvature change in the vicinity of the starting point is constant (steady circle or clothoid curve)
  • the yaw angle change is proportional to the distance in a circular turn, so it is calculated at two measurement points as shown in FIG.
  • the precise yaw angle Yawstart (starting yaw angle deviation) at the starting point can be estimated from the two extended lines indicating the accurate yaw angle (vehicle speed weighted average of yaw angle) YawA and YawB.
  • the curvature change near the starting point is assumed to be constant (steady circle or clothoid curve) and obtained at two points after starting.
  • the precise yaw angle (Yawstart) at the start point (estimated start position) is calculated using the vehicle speed weighted average of the obtained yaw angle displacement amount.
  • Measurement points are not limited to one or two points, and multiple points can be used, and the extension line is not limited to a straight line, but can be a curve such as a quadratic curve, so that it is possible to cope with changes in curvature.
  • Estimation is possible.
  • the yaw angle error at the start can be calculated from the difference between the desired yaw angle at the start point and the precise yaw angle. Therefore, the relative direction from the starting position can be corrected based on the yaw angle error at the time of starting. Then, after correcting the yaw angle error at the time of starting, the relative position can be corrected based on the relationship between the estimated travel distance and the yaw angle.
  • the vehicle control device of the present embodiment it is possible to cope with a case where a turn (a steady circle or a turn of a clothoid curve) is started from the starting point, and the accuracy of estimating the traveling direction of the vehicle at the time of starting is improved. be able to.
  • a fail safe function is added to prevent an erroneous precision yaw angle from being calculated.
  • the precise yaw angle Yawstart starting yaw angle deviation
  • the precise yaw angle (vehicle speed weighted average of yaw angle) YawA at the first point A that is a distance L1 from the starting point is ⁇ 1
  • a precise yaw angle (vehicle speed weighted average of yaw angles) YawB at a second point B that is two times the distance L1 from the starting point is defined as ⁇ 2.
  • the gradient between the distance and the yaw angle has a limit depending on the vehicle performance (minimum turning radius, etc.), and the magnitude of the difference between ⁇ 1 and ⁇ 2 should also have an upper limit. Therefore, processing is performed to remove or correct the value of the precise yaw angle YawA that does not satisfy the requirements of the following formula, by limiting the relationship between the distance and the yaw angle.
  • the precise yaw angle ⁇ 1 at the first point A is obtained. Are extracted as outliers and removed or corrected.
  • the rotation direction of the wheel speed pulse count generated by the minute movement of the wheel during the stop may not be known.
  • the reflection to the estimated yaw angle and the estimated position is suspended. While the reflection is suspended, the wheel speed pulse counts of the left and right wheels whose reflection is suspended are stored. Next, as shown in FIG. 9, the precise yaw angle before stopping and at the time of restart is calculated.
  • the calculation method of the precise yaw angle at the time of restart is the same as that at the time of start.
  • the precise yaw angle at the time of stopping can also be calculated by a method similar to that at the time of starting and restarting.
  • the precise yaw angle at the time of stopping can be estimated from the precise yaw angle at one or more points before stopping.
  • the yaw angle gap based on the difference information (referred to as the yaw angle gap) between the precise yaw angle when the vehicle is stopped and when the vehicle is restarted, the estimated yaw angle for the left and right wheel speed pulse counts counted while the vehicle is stopped is correctly estimated. And the reflection to the estimated position.
  • the left and right wheel speed pulse counts counted while the vehicle is stopped need only store whether the left and right are even or odd. It can be even or odd, or 0 or 1.
  • the left and right wheel speed pulse count patterns counted while stopping are 4 patterns: even and even, even and odd, odd and even, and odd and odd.
  • the yaw angle gap is (the amount of behavior while the vehicle is stopped) + (the amount of measurement error), and no correction is required.
  • the yaw angle gap is (the stopping behavior) + (the wheel speed pulse count reflection hold) + (measurement error), but the (behind stopping behavior) ) And (measurement error) is smaller than (wheel speed pulse count reflection pending), the sign of the yaw angle gap matches the sign of (wheel speed pulse count reflection pending). From here, it is possible to obtain the sign of the reflection suspension of the wheel speed pulse count, and the odd number counted by the left wheel or the right wheel, effectively 1 count is generated by rotating the wheel in either the front or back direction. It can be determined whether it is a thing.
  • the wheel speed pulse count reflection hold is zero when the left and right wheels are rotating forward and both the left and right wheels are rotating backward, and when the left wheel is rotating forward and the right wheel is rotating backward. Indicates a clockwise direction, and a counterclockwise direction when the left wheel rotates backward and the right wheel rotates forward. If the yaw angle change for 2 counts is large compared to the sum of (being stopped) and (measurement error), these three types of (wheel speed pulse count reflection hold) are set to two threshold values. Can be identified. Thereby, when the left and right wheels rotate in opposite directions, the rotation directions of the left and right wheels can be estimated.
  • the determination can be made based on other information, for example, acceleration fluctuation information and gradient information obtained by an acceleration sensor, and driving force direction change information. If there is no other information for determination, the pulse count reflection pending portion is discarded without being reflected. If discarded, an error in yaw angle does not occur, but an error in positional displacement information in the front-rear direction occurs.
  • This embodiment described below is an example in which a self-vehicle position estimation system including a vehicle control device according to the present invention is applied to an automatic parking system. Since the automatic parking system controls the vehicle at a relatively low speed, there is almost no slippage of the wheel that causes an error in estimating the position of the vehicle using the wheel speed sensor. Therefore, it is suitable for applying the own vehicle position estimation system provided with the vehicle control device according to the present invention to the automatic parking system.
  • the automatic parking system in the present embodiment detects the relative positional relationship between the vehicle and various objects in the outside world by external recognition means such as a camera and a radar, and determines the automatic parking start point, the automatic parking target point, the automatic parking route, etc. Can be planned.
  • the automatic parking system performs feedback control while comparing the own vehicle position Pv and the automatic parking route K by the own vehicle position estimation by the own vehicle position estimation system including the vehicle control device according to the present invention.
  • the host vehicle Vo is caused to reach the automatic parking target point (target position) Pe from the automatic parking start point Ps (start position) via the turn-back point Pm.
  • target position target position
  • start position start position
  • turn-back point Pm the turn-back point
  • FIG. 11 is an overall configuration diagram showing an example of a host vehicle position estimation system including an embodiment of a vehicle control device according to the present invention.
  • the host vehicle position estimation system 1 mainly includes wheel speed sensors provided on left and right steering wheels 51 and 52 consisting of left and right front wheels and left and right non-steering wheels 53 and 54 consisting of left and right rear wheels.
  • 61-64 ABS / ESC_ECU (Electronic Control Unit) 11 as a braking force control device connected to the wheel speed sensors 61-64, and a gear position detection sensor 65 (see FIG. 12) provided in the transmission 55 ,
  • a transmission ECU 12 connected to the gear position detection sensor 65, and an automatic parking controller 10 as a vehicle control device.
  • the ABS / ESC_ECU 11, the transmission ECU 12, and the automatic parking controller 10 include an in-vehicle network (CAN) 15. Are connected so that they can communicate with each other.
  • CAN in-vehicle network
  • the wheel speed sensors 61 to 64 generate a pulse waveform according to the rotation of the wheel, detect the rising and falling of the pulse waveform on the ABS / ESC_ECU 11 side, count the number (number of pulses), and the automatic parking controller 10 Always notify.
  • the gear position detection sensor 65 is a sensor for discriminating the forward gear and the reverse gear of the transmission 55, detects the current gear position on the transmission ECU 12 side, and constantly notifies the automatic parking controller 10.
  • FIG. 12 is a control block diagram showing a control configuration of the automatic parking system shown in FIG.
  • the ABS / ESC_ECU 11 has a wheel speed pulse count unit 21
  • the transmission ECU 12 has a gear position detection unit 22
  • the automatic parking controller 10 has a host vehicle position estimation unit 20. .
  • the wheel speed pulse count unit 21 is a control block mounted in the ABS / ESC_ECU 11 and shapes the waveform generated from the wheel speed sensors 61 to 64 into a pulse waveform, and both the rising edge and the falling edge of the pulse waveform. Count.
  • the count value (wheel speed pulse count) is expressed by an integer value of 0 to 255, for example, and is a circulating value that returns to 0 when 255 is exceeded.
  • the wheel speed pulse count unit 21 transmits information including the count value to the in-vehicle network (CAN) 15, and other controllers including the automatic parking controller 10 receive this information from the in-vehicle network (CAN) 15.
  • CAN in-vehicle network
  • the counter values of the wheel speed sensors 61 to 64 can be acquired.
  • the gear position detection unit 22 is a control block mounted in the transmission ECU 12 and transmits information including gear position information detected by the gear position detection sensor 65 to the in-vehicle network (CAN) 15.
  • Other controllers including 10 can obtain gear position information by receiving this information from the in-vehicle network (CAN) 15.
  • the own vehicle position estimating unit 20 is a control block implemented in the automatic parking controller 10, and the counter values of the wheel speed sensors 61 to 64 of each wheel generated by the wheel speed pulse counting unit 21 and the gear position detecting unit. 22 to output the relative position and relative direction of the vehicle from the estimation start state to estimate the vehicle position of the vehicle, and this estimated vehicle position information is stored in the automatic parking controller 10. Provide for other functions.
  • FIG. 13 is a flowchart schematically showing a vehicle position estimation method by dead reckoning in the vehicle position estimation unit shown in FIG. The sequence shown in this flowchart operates every control cycle after the start of estimation of the vehicle position.
  • step S101 When the processing by the vehicle position estimation unit 20 is started, it is first determined whether or not there is a count-up on the left and right rear wheels (non-steered wheels) (step S101). If there is no count-up, the process in the control cycle ends. On the other hand, if there is a count-up, the travel distance U is calculated by the above equation (2) (step S102). Next, the traveling direction is detected from the gear position information generated by the gear position detector 22 (step S103). In the detection of the traveling direction, if the gear position is the forward gear, the traveling direction is +1, and if the gear position is the reverse gear, the traveling direction is -1. Next, the yaw angle displacement amount ⁇ is calculated by the above equation (1) (step S104).
  • step S105 a vehicle speed weighted average yaw angle, which will be described later, is calculated (step S106).
  • step S106 a vehicle speed weighted average yaw angle, which will be described later, is calculated (step S106).
  • step S107 the Y coordinate update is calculated by the equation (5) (step S107).
  • the front / rear direction is determined based on information obtained from the wheel speed sensor instead of detecting the forward / rearward traveling direction from the gear position information.
  • the direction of travel can be detected.
  • FIG. 14 shows a temporary storage memory used in the calculation of the vehicle speed weighted average yaw angle of FIG. 15, and shows a calculation table of the vehicle speed weighted average yaw angle.
  • FIG. 15 is a flowchart showing a method of calculating the vehicle speed weighted average yaw angle.
  • the own vehicle position estimation unit 20 shifts the stored contents one step downward in the temporary storage memory shown in FIG. 14 for each control cycle, and stores the latest vehicle speed and yaw angle in the uppermost stage.
  • the calculation processing of the vehicle speed weighted average yaw angle requires an argument K.
  • the argument K indicates the calculation start index of the temporary storage memory, and past information from the specified index is the target of calculation.
  • step S201 an argument K is substituted for k (step S201).
  • Tu represents the control cycle time.
  • step S204 it is checked whether L is equal to or longer than the calculation section length Lmax (step S205). If not equal to or greater than Lmax, the process returns to step S203 to repeat the addition operation.
  • k return value 1 used for the index and the vehicle speed weighted average yaw angle (Yawave: return value 2) are returned.
  • FIG. 16 executes correction of the vehicle position estimation information at necessary and sufficient timing immediately after the start of the vehicle position estimation information by dead reckoning in the vehicle position estimation unit shown in FIG. It is a state transition diagram showing a method.
  • the state at the time of starting the vehicle position estimation is “before starting” (S301).
  • a start is detected in the “before start” state, a transition is made to “immediately after start” (S302).
  • the start is detected when, for example, the count-up of the wheel speed pulse count is detected for all the wheels within a certain time.
  • the flow (A) is executed, and the state transitions to the state of “B immediately after starting” (S303).
  • the flow (B) is executed, and the state transits to the “running” state (S304). The “running” state continues until the vehicle position estimation is completed.
  • FIG. 17 is a state transition diagram showing a process obtained by simplifying the process in the state transition diagram shown in FIG.
  • the state at the time of starting the vehicle position estimation is “before starting” (S401).
  • a start is detected in the “before start” state, a transition is made to “immediately after start B” (S402).
  • the start is detected when, for example, the count-up of the wheel speed pulse count is detected for all the wheels within a certain time.
  • the flow (B) is executed, and the state transits to the “traveling” state (S403).
  • the “running” state continues until the vehicle position estimation is completed.
  • FIG. 18 is a flowchart of the processing executed when the transition from “immediately after starting A” to “immediately after starting B” in FIG.
  • the vehicle speed weighted average yaw angle Yawave at that time is acquired as YawA (step S501).
  • FIG. 19 is a flowchart of processing executed when a transition is made from “immediately after starting B” to “running” in FIGS. 16 and 17.
  • the vehicle speed weighted average yaw angle Yawave at that time is acquired as YawB (step S601).
  • the starting yaw angle is calculated by equation (9) (step S602).
  • the calculation is performed using Expression (9) ′.
  • Start yaw angle Yawstart (Lb-Lmax / 2) / (Lb-La) ⁇ YawA- (La-Lmax / 2) / (Lb-La) ⁇ YawB ... Equation (9)
  • Yaw angle when starting Yawstart YawB ... Formula (9) '
  • FIG. 20 is a diagram for explaining coordinate correction at the time of start.
  • the position at the time when the vehicle has traveled by the distance Lb from the starting point is approximated by the point that has moved by the distance Lb in the yaw angle direction when the vehicle has traveled by the distance Lb / 2.
  • a yaw angle at a point traveled by a distance Lb / 2 from the starting point (a yaw angle at an intermediate point, referred to as an intermediate yaw angle Yawmid) is obtained by Expression (12).
  • Intermediate yaw angle Yawmid (Lb-Lmax) / (Lb-La) ⁇ YawA / 2 + (Lb-2La + Lmax) / (Lb-La) ⁇ YawB / 2-Yawerror (12)
  • a coordinate displacement that is moved by a distance Lb / 2 from the starting point in the intermediate yaw angle direction is defined as a coordinate correction amount in Equations (13) and (14).
  • Coordinate correction X Lb / 2 ⁇ sin (Yawmid) ... Equation (13)
  • Coordinate correction Y Lb / 2 ⁇ cos (Yawmid) ... Formula (14)
  • Coordinate X after correction Start point coordinate X + Coordinate correction X ... Formula (15)
  • Coordinate Y after correction Start point coordinate Y + Coordinate correction Y ... Equation (16)
  • the start point coordinates are, for example, (0, 0) when the estimated start point is the start point coordinate and the estimated start point is the coordinate origin.
  • FIG. 21 shows a method of correcting the vehicle position estimation information at necessary and sufficient timing immediately after the start after the temporary stop of the vehicle position estimation information by dead reckoning in the vehicle position estimation unit shown in FIG. It is a state transition diagram.
  • This state transition circulates, but the “running” state (S704) will be described.
  • the flow (C) is executed, and a transition is made to “stopping” (S701).
  • the stop detection is performed, for example, when no wheel speed pulse count-up is detected on all the wheels within a certain time.
  • the "stopped” state (S701) the number of counts of the wheel speed pulses during stoppage of the left and right wheels of the non-steered wheels is counted as the stoppage count.
  • the state transitions to “immediately after starting” (S702).
  • the start is detected when, for example, the count-up of the wheel speed pulse count is detected for all the wheels within a certain time.
  • the traveling direction is known, the count-up of the wheel speed pulse subjected to the detection of the start is reflected in the estimated yaw angle and the estimated position according to the traveling direction, and is excluded from the stopping count.
  • the flow (A) is executed, and the state is shifted to the “B Immediately Starting” state (S703).
  • the flow (D) is executed, and the state transits to the “traveling” state (S704).
  • FIG. 22 is a state transition diagram showing a process obtained by simplifying the process in the state transition diagram shown in FIG.
  • the start is detected when, for example, the count-up of the wheel speed pulse count is detected for all the wheels within a certain time.
  • the count-up of the wheel speed pulse subjected to the detection of the start is reflected in the estimated yaw angle and the estimated position according to the traveling direction, and is excluded from the stopping count.
  • the flow (D) is executed, and the state is changed to the “traveling” state (S803).
  • FIG. 23 is a flowchart of processing executed when a transition is made from “running” to “stopping” in FIGS. 21 and 22.
  • the wheel speed pulse count-up index is finally acquired in the vehicle speed weighted average yaw angle calculation table, and is set to X0 (step S901).
  • the return value k at this time is X1.
  • FIG. 24 is a flow (D) of processing executed when transitioning from “B immediately after starting” to “running” in FIGS. 21 and 22.
  • FIG. 25 is a determination table used in this processing.
  • the vehicle speed weighted average yaw angle Yawave at that time is acquired as YawB (step S1001).
  • step S1002 the starting yaw angle Yawstart is calculated by the above equation (8) (step S1002).
  • the calculation is performed by the equation (8) ′.
  • the starting yaw angle difference Yawdiff is obtained from the starting yaw angle Yawstart and the stopping yaw angle Yawstop by the equation (18) (step S1003).
  • Yaw angle difference when starting at stop Yawdiff Yawstart-Yawstop ⁇ ⁇ ⁇ Equation (18)
  • step S1004 From the stop count and the starting yaw angle difference Yawdiff, the rotation directions of the left and right wheels, the yaw angle error amount Yawerror, and the travel distance correction amount Lerror are obtained according to the determination table of FIG. 25 (step S1004). ). If the stop count is odd for both the left and right wheels and Yawdiff is near 0, the vehicle may have moved back and forth without fluctuations in yaw angle, but here, for example, the direction of the driving force of the vehicle was changed while the vehicle was stopped. If this is the case, there is a high possibility that the vehicle has moved in the changed direction. Therefore, there is a method of determining the rotation directions of the left and right wheels based on the driving force direction change information.
  • step S1005 yaw angle correction is executed (step S1005).
  • the yaw angle correction is performed according to equation (19).
  • Estimated yaw angle after correction Estimated yaw angle before correction-Yawerror ... Equation (19)
  • coordinate correction is executed (step S1006).
  • the coordinate correction method is the same as the method described in FIG. However, regarding the distance, the travel distance correction amount Z by the stop pulse is reflected. If the direction of travel after the start is forward, Z adds Lerror, and if it is backward, Z adds by inverting the sign of Lerror.
  • Coordinate correction X (Lb / 2 + Z) ⁇ sin (Yawmid) ... Equation (20)
  • Coordinate correction amount Y (Lb / 2 + Z) ⁇ cos (Yawmid) ... Formula (21)
  • Coordinate X after correction Stop point coordinate X + Coordinate correction X ... Equation (22)
  • Coordinate Y after correction Stop point coordinate Y + Coordinate correction Y ... Equation (23) After the coordinate correction, this flow is finished.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. It can be changed.
  • the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described.
  • a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment.
  • SYMBOLS 1 ... Own vehicle position estimation system, 10 ... Automatic parking controller (vehicle control apparatus), 11 ... ABS / ESC-ECU, 12 ... Transmission ECU, 15 ... In-vehicle network (CAN), 20 ... Own vehicle position estimation part, 21 ... wheel speed pulse count section, 22 ... gear position detection section, 51 ... right front wheel (right steering wheel), 52 ... left front wheel (left steering wheel), 53 ... right rear wheel (right non-steering wheel), 54 ... left rear Wheel (left non-steering wheel), 55 ... transmission, 61-64 ... wheel speed sensor, 65 ... gear position detection sensor

Landscapes

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Abstract

発進時の左右輪のパルス波形の初期位相ズレによる、発進時のヨー角誤差を抑制し、自車位置を精緻に推定することのできる車両制御装置を提供する。また、停車中に車輪の回転方向も推定する。 車両の左右非操舵輪に設けられた車輪速センサの発進直後の離散ヨー角値を加重平均することで、発進時ヨー角ズレを推定し補正する。停車時ヨー角と発進時ヨー角も推定し、両者のズレ量から停車中の車輪の回転方向も推定する。推定結果に基づいて、ヨー角、座標を補正する。

Description

車両制御装置
　本発明は、車両制御装置に関し、特に車両の位置制御を行うために自車位置を推定する車両制御装置に関する。
　自動運転や運転アシスト、自動駐車では、システムが外界の状況に合わせて車両を制御するために、システム自体が自車の位置を知ることが重要である。自車の位置を知る方法はシステムの構成によって様々であるが、GPSやレーダー、カメラ等の外界認識センサに依らずに、車両の自車位置を推定する方法として、車輪速センサや舵角センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ等の自車センサ情報を用いて自車位置を推定するデッドレコニングという方法が知られている。
　車輪速センサは、車輪に取り付けられたカムコーダが回転することでその凹凸の通過によってパルス波形を発生させ、車輪速センサと結線されたコントローラ側でパルス波形の立ち上がりと立ち下がりを検出し、その回数をカウントする。車輪が１回転する間のパルス波形の立ち上がりと立ち下がりの合計回数はカムコーダの歯数によって決まり、例えば、車輪１回転当り９０回カウントされる。そのカウント（数）から車輪の回転角度を計測することができ、車輪の周長情報と合わせて車輪（つまり、車両）の走行距離を知ることができる。
　特に、自動駐車システムでは、車両が低速でしか走行しないため、車輪の滑りがほぼ無視できる。そのため、車輪速センサのみを使用したデッドレコニング、もしくは車輪速センサとそれ以外のセンサを組み合わせたデッドレコニングで、ある程度の精度が得られることが知られている。
　下記特許文献１では、車輪速センサとジャイロセンサを使用し、車輪速センサを使用して走行距離を求め、ジャイロセンサを使用して車両のヨー角を求めるデッドレコニングの方法が示されている。
特開２０１２－８１９０５号公報
　しかしながら、車輪速センサのみで自車位置を推定する方法では、ヨー角推定誤差、特に、発進時のヨー角誤差に課題がある。例えば、車輪速パルスのみを用いたデッドレコニングでは、車両ヨー角は離散値として算出されるため、車両軌跡は大まかな多角形近似となり、精度が低い。また、車両ヨー角の離散値の量子サイズ（分解能）をより細かくするために、車両ヨー角の時間平均フィルタによる処理や、車輪速から算出した角速度を利用することも可能であるが、時間平均フィルタによる処理の場合、加減速領域での精度に課題がある。また、角速度を利用した場合、発進直後と停車間際に車輪速が不安定となるため、発進停車ごとに誤差が累積するという課題がある。そして、従来のヨー角推定方法、及び発進時ヨー角誤差補正方法では、発進時ヨー角誤差を補正できる場面が、直進発進に限定され、旋回発進に対応していなかった。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発進時の左右輪のパルス波形の初期位相ズレによる、発進時のヨー角誤差を抑制し、自車位置を精緻に推定することのできる車両制御装置を提供することにある。
　また、一時停車中に回転方向の分からない車輪速パルスカウントが発生した場合の、ヨー角誤差を抑制し、自車位置を精緻に推定することのできる車両制御装置を提供することにある。
　上記課題を解決する本発明の車両制御装置は、車両に搭載したセンサ情報に基づいてヨー角変位量と走行距離と前後進行方向を算出し、該ヨー角変位量と走行距離と前後進行方向から、車両の進行方向の推定開始状態からの相対位置と相対方向を算出して自車位置を推定することを特徴とする。
　本発明によれば、発進時のヨー角誤差を抑制することができ、自車位置を精緻に推定することが可能になる。したがって、車両の進行方向の推定精度を向上させることができ、さらに、発進時の進行方向推定誤差を補正することで、車両の制御精度を向上させることができる。
　本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
極低速において非操舵輪である左右の後輪ＲＬ、ＲＲの車輪速センサが生成する波形を整形したパルス波形を示す図。 発進直後の極低速における自車位置推定の軌跡を示す図。 極低速状態から加速して速度が高まってきたときの左右の後輪ＲＬ、ＲＲのパルス波形を示す図。 発進後に速度が高まってきたときの自車位置推定の軌跡を示す図。 左右輪のパルスタイミング差による自車位置推定の軌跡の違いを示す図。 左右の後輪ＲＬ、ＲＲのパルスタイミング差による自車位置推定の軌跡の誤差範囲を示す図。 発進直後の車両の推定位置を直進方向に限定したときの自車位置推定の軌跡を示す図。 発進地点でのヨー角を推定する方法を説明する図。 停車前と再発進時のヨー角を推定する方法を説明する図。 自動駐車システムによる自動駐車の駐車経路を座標で示す図。 本発明に係る車両制御装置の一実施形態を備えた自車位置推定システムの一例を示す全体構成図。 図１１に示す自動駐車システムの制御構成を示す制御ブロック図。 図１２に示す自車位置推定部におけるデッドレコニングによる自車位置推定方法を概略的に示すフローチャート。 車速加重平均ヨー角の演算用テーブルを示す図。 車速加重平均ヨー角の演算方法を示すフローチャート。 自車位置推定情報の補正を実行する方法の一例を示す状態遷移図。 自車位置推定情報の補正を実行する方法の他の一例を示す状態遷移図。 図１６のＳ３０２からＳ３０３に移行する際に実行する処理のフローチャート。 図１６のＳ３０３からＳ３０４、あるいは、図１７のＳ４０２からＳ４０３に移行する際に実行する処理のフローチャート。 発進時の座標補正を説明する図。 自車位置推定情報の補正を実行する方法の一例を示す状態遷移図。 自車位置推定情報の補正を実行する方法の他の一例を示す状態遷移図。 図２１のＳ７０４からＳ７０１、或いは、図２２のＳ８０３からＳ８０１に移行する際に実行する停車時ヨー角推定処理のフローチャート。 図２１のＳ７０３からＳ７０４、或いは、図２２のＳ８０２からＳ８０３に移行する際に実行する再発進時ヨー角補正処理のフローチャートである。 車輪回転方向を判定するための判定表。
　本実施形態の車両制御装置は、車両に搭載したセンサ情報に基づいてヨー角変位量と走行距離と前後進行方向を算出し、そのヨー角変位量と走行距離と前後進行方向から、車両の相対位置と相対方向を算出して自車位置を推定する構成を有している。車両制御装置は、車輪速パルスカウント部と、ギアポジション検出部と、自車位置推定部を備えており、自車位置推定部は、一対の非操舵輪の車輪速パルスとギアポジションから、車両の相対位置と相対方向を算出する。自車位置推定部は、車両の相対方向であるヨー角を、一対の非操舵輪の走行距離差分の車速加重平均によって算出する。そして、この相対方向を、車両発進直後の複数の移動地点で測定することによって、発進時の相対方向の誤差を推定し、相対位置と相対方向を補正する。
　したがって、車両の相対位置と相対方向の推定精度が向上し、ヨー角推定値を使用する制御は高精度な制御が可能になる。特に、発進時の進行方向推定誤差を補正することで、車両の制御精度が向上する。そして、本実施形態の車両制御装置を自動駐車システムに適用した場合には、駐車開始位置から目標駐車位置まで車両を誘導する制度が向上し、目標駐車位置への到達精度が向上する。
　次に、本実施形態の車両制御装置の詳細な構成について説明する。
　例えば、車両の車輪のうち２輪を結ぶ直線が常に旋回中心近くを通る場合（その２輪は多くの車両では非操舵輪すなわち左右の後輪である）、ある程度の精度であれば、２輪の車輪速センサだけで車両の走行距離とヨー角を求めることも可能である。この車輪速センサが生成するパルス波形からカウントされた車輪速パルスのみを使用するデッドレコニング手法の概要は、次の通りである。
 (１）ヨー角変位量θは、左右の非操舵輪の走行距離の差分と、左右の非操舵輪の間の中心から左右の非操舵輪までの左右間隔とから算出できる。例えば、以下の式(1)を用いて、非操舵輪左右2輪に設けられた車輪速センサの車輪速パルスカウントからヨー角変位量θを算出する（ヨー角変位量算出手段）。
θ=(左右車輪速パルスカウント差分)×(1パルス当りの走行距離)／(後輪トレッド長)・・・式(1)
　前進においては、左の車輪のカウントの方が多ければ、車両が(上から見て)時計回りに旋回する方向のヨー角変位量となる。一方、右の車輪のカウントの方が多ければ、車両が(上から見て)反時計周りに旋回する方向のヨー角変位量となる。後退であれば、それぞれ逆方向となる。
 (２）走行距離は、左右の非操舵輪の走行距離の平均から算出することができ、左右の非操舵輪の走行距離は、車輪速センサで車輪の回転によって発生するパルスをカウントすることで算出できる。例えば、以下の式(2)を用いて、車輪速パルスカウントから左右の非操舵輪車軸中心の走行距離Uを算出する。
走行距離U=(左右車輪速パルスカウントの平均)×(1パルス当たりの走行距離)・・・式(2)
 (３）車両のギアポジションから前後進行方向を検出する。ギアポジションが前進ギアであれば、進行方向は＋１とし、ギアポジションが後退ギアであれば、進行方向は－１とする。車輪速センサに車輪の回転方向を検出する機構が付いている場合は、このギアポジションからの検出処理は不要となる。
 (４）前記の車両のヨー角変位量θと走行距離Lと前後進行方向から、以下の式(3)～(5)を用いて、車両の左右の非操舵輪車軸中心と進行方向の推定開始状態からの相対位置（Ｘ、Ｙ）と相対方向（ヨー角）を出力する。
ヨー角=(前回ヨー角)+(進行方向)×(ヨー角変位量θ)・・・式(3)X座標=(前回X座標)+(進行方向)×sin(ヨー角)×(走行距離U)・・・式(4)Y座標=(前回Y座標)+(進行方向)×cos(ヨー角)×(走行距離U)・・・式(5)
　上記(1)～(4)のシーケンスを制御周期毎に実行することによって、ある程度の精度において、推定開始地点(例えば、発進場所)からの相対位置(自車位置)を推定することができる。
　しかしながら、上述したように車輪速センサによって、XY座標、ヨー角を算出する場合、カウント数という量子化された値に基づいて自車位置推定するため、走行距離とヨー角の両方が量子化の影響を受けることになる。それらは、算出結果に量子化誤差を与える程度のものと考えられがちであるが、発進時の左右のパルス波形の初期位相ズレは、自車位置推定精度に大きな影響を与える。この初期位相ズレによって、主に発進時の推定方向誤差(以後、発進時のヨー角誤差と呼ぶものとする)が引き起こされる。発進時のヨー角誤差は、発進後の自車位置推定結果の全てに影響を及ぼし、発進場所からの距離に比例して推定位置誤差が大きくなる。
　前記の発進時のヨー角誤差が発生するメカニズムについてより具体的に説明する。図１は、極低速において非操舵輪である左右の後輪ＲＬ、ＲＲの車輪速センサが生成する波形を整形したパルス波形である。後輪ＲＬ、ＲＲのパルスの位相が完全に同期するケースは少ないため、極低速では、後輪ＲＬ、ＲＲの行路長が殆ど同じ場合は、後輪ＲＬ、ＲＲに設けられた車輪速センサの車輪速パルスカウントは延々と交互にＯＮとＯＦＦ、つまり、左右左右、もしくは右左右左を繰り返す。
　図２は、発進直後の極低速における自車位置推定の軌跡である。前記のデッドレコニングのアルゴリズムでは、軌跡Ｌ１～５は、最初のパルスでヨー角変化した方向にジグザグ斜行する。全体として、その斜行方向Ｆは、(本来、車両が進行すべき基準方向に対して)1パルス分のヨー角変位量の1/2の方向となる。
　図３は、極低速状態から加速して速度が高まってきたときの後輪ＲＬ、ＲＲのパルス波形である。後輪ＲＬ、ＲＲのパルスは、互いに別個独立して出力されるものであり、車両の速度が高まると、後輪ＲＬ、ＲＲのパルス波形におけるパルスが同じ制御間隔にカウント（以下、左右同時カウントもしくは左右同時パルス検出と呼ぶことがある)される確率が高まる。後輪ＲＬ、ＲＲのパルスタイミング差が小さい場合は、左右同時カウントの確率が更に高くなる。
　図４は、発進後に速度が高まってきたときの自車位置推定の軌跡Ｌ１～Ｌ８である。全体として、出発時の進行方向Ｆは、後輪ＲＬ、ＲＲのパルス波形の位相差に依存する。軌跡Ｌ５、Ｌ６は、後輪ＲＬ、ＲＲのパルスが左右同時カウントされたときのものであり、軌跡Ｌ４からヨー角変位量が０のままで真っ直ぐに伸びる。
　図５は、左右輪のパルスタイミング差による自車位置推定の軌跡の違いを示している。図５の上段に示す例は、左右輪のパルスタイミング差が小さく、初回カウントの時間差も小さいケースであり、カウント周期の１／２以下のタイミング差となっている。図５の中段に示す例は、左右輪のパルスタイミング差が大きいケースであり、カウント周期の約１／２程のタイミング差となっている。図５の下段に示す例は、左右輪のパルスタイミング差は小さいが、初回カウントの時間差が大きいケースであり、カウント周期の１／２以上のタイミング差となっている。
　図５の上段に示すように、後輪ＲＬ、ＲＲのパルスタイミング差がパルスカウント周期と比較して小さいときは、速度が高まってくると、ヨー角誤差が少ない状態でジグザグ斜行が早い段階で収まり、自車位置推定の軌跡が前方方向(本来、進行すべき基準方向)に進み始める。
　図５の中段に示すように、後輪ＲＬ、ＲＲのパルスタイミング差がパルスカウント周期の半分程度のときはなかなか同時カウントにならず、ジグザグ斜行が長く続くことになる。
　図５の下段に示すように、左右の後輪ＲＬ、ＲＲのパルスタイミング差は小さいが、初回カウントの時間差が大きいときは、速度が高まって来ると、ジグザグ斜行が早い段階で止み、自車位置推定の軌跡が斜行方向(本来、進行すべき基準方向に対して傾いた方向)に進み始める。つまり、ヨー角誤差が付いた状態でジグザグ斜行が収まり、誤差が大きいケースとなる。このように、発進時の進行方向は、左右輪のパルス波形の位相差に依存する。
　図６は、後輪ＲＬ、ＲＲのパルスタイミング差による自車位置推定の軌跡の誤差範囲を示している。後輪ＲＬ、ＲＲのパルスタイミング差(パルス位相差)が全くない場合には、推定軌跡の進行方向は図の真上方向になるとする。また、左右の実線矢印は、進行方向に対して1パルスの左右車輪速パルスカウント差分によるヨー角変位量δ(1パルス当たりの走行距離/後輪トレッド長)分、左右それぞれに回転した方向である。
　右輪ＲＲのパルスタイミング差がパルスカウント周期の半分よりも大きい場合には、車両の進行方向の推定軌跡は図６のAの領域に進み、右輪ＲＲのパルスタイミング差がパルスカウント周期の半分よりも小さい場合には、車両の進行方向の推定軌跡は図６のBの領域に進むことになる。また、左輪ＲＬのパルスタイミング差がパルスカウント周期の半分よりも小さい場合には、車両の進行方向の推定軌跡はCの領域に進み、左輪ＲＬのパルスタイミング差がパルスカウント周期の半分よりも大きい場合には、車両の進行方向の推定軌跡はDの領域に進むことになる。このように、左右輪のパルスタイミング差によって、自車位置推定の発進時のヨー角誤差は、前記の各範囲内に拡がっている。
　このような状況に対応するため、簡易的な対策として、図７に示すように、発進時の左右輪ＲＬ、ＲＲのパルスタイミング差を無視して、発進直後の車両の推定位置を直進方向Ｆ０に限定する方法が考えられる。
　しかし、上記した方法では、発進直後に車両が旋回を始めた場合に、その旋回を検出できないことになる。また、前記の、旋回できるように発進直後のごくわずかな距離だけ直進方向Ｆ０に限定した場合には、単純に誤差発生地点を直進方向Ｆ０に限定する距離の分だけ先送りするだけに過ぎない。
　発進時のヨー角誤差と同様の誤差は、発進後に一時停車したときにも発生する可能性がある。一時停車中に車両の車輪の状態に変化がなかった場合には、ヨー角の断絶はなく発進時と同様の誤差は発生しない。一時停車中に車両の揺れや操舵輪の舵角を変化させることなどによって車両の状態に変化があったとしても、その際にカウントが発生しなかった場合や、カウントが発生したとしてもカウントを正しくヨー角値に反映した場合にも、発進時と同様の誤差は発生しない。
　しかし、一時停車中では車両の進行方向が特定できない場合があり、車輪速センサがカウントアップしても、車輪の回転方向が想定と反対の可能性がある。従って、一時停車中にカウントが発生した時にカウントを逆方向にヨー角値に反映してしまう場合がある。このような場合には、一時停車時にも大きなヨー角誤差が発生する。
　このような状況に対応するため、簡易的な対策として、一時停車中に発生する回転方向の分からない車輪速パルスカウントを無視する方法が考えられる。これにより、車輪速パルスカウントを逆方向にヨー角値に反映してしまうことはなくなるが、本来正しく反映すべきカウントを無視することによるヨー角誤差が発生する。
　本実施形態の車両制御装置では、車両発進時の左右輪のパルスタイミング差によって生じたヨー角誤差を推定し、推定後その誤差分を補正する処理を行う。ヨー角誤差は、1カウント当りのヨー角変位量θよりも小さいため、一定距離もしくは一定時間の間のヨー角値の平均値演算で算出する。
　発進地点の近傍では、車速が大きく変化するため、従来のようなヨー角値の単純時間平均では、正確なヨー角値は得られない。そのため、本実施形態の車両制御装置では、平均値演算において、ヨー角値の継続時間を継続距離に変換するために、ヨー角値に車速を加重し、距離平均を算出している(式(6))。
　精密ヨー角値=Σ(ヨー角値×車速)／Σ車速・・・式(6)
　上記式(6)のヨー角値は、左右輪の走行距離差分によって求められるので、上記式(6)の精密ヨー角値は、左右輪の走行距離差分の車速加重平均により求めることもできる(式(6)’)。
精密ヨー角値=Σ(左右輪の走行距離差分／後輪トレッド長×車速)／Σ車速・・・式(6)’
　上記式(6)の車速加重平均値演算によれば、1カウント当りのヨー角変位量θよりも小さい分解能の精密ヨー角値を求めることができる。この車速加重平均値は、一定距離もしくは一定時間の間の平均ヨー角値であり、その走行区間の中間地点での精密ヨー角値である。したがって、発進時の精密ヨー角値とは異なる。また、車速も発進時には精度よく取得できない場合があり、車速加重平均値演算の対象とする走行区間にも発進時を含むことができないことも多い。
　しかし、発進地点と測定地点の距離が近い時など、発進地点から測定地点までのヨー角変化が小さい場合には、測定地点のヨー角値を近似的に発進地点でのヨー角値と見なせる場合がある。その場合は、発進地点になるべく近い測定地点の精密ヨー角値から発進時のヨー角誤差を算出してよい。つまり、補正時点までの走行区間の中間地点での方向を推定し、その推定方向に基づき、相対位置を補正することもできる。
　そして、発進地点から旋回を開始するなどにより、発進地点から測定地点までのヨー角変化が大きい場合には、発進時の精密ヨー角値を推定する必要がある。その場合、発進地点近傍での曲率変化を一定（定常円或いはクロソイド曲線）と仮定すると、円旋回ではヨー角変化が距離に比例するので、図８に示すように、２箇所の測定地点で算出した精密ヨー角（ヨー角の車速加重平均）ＹａｗＡ、ＹａｗＢを示す２点の延長線から発進地点での精密ヨー角Ｙａｗｓｔａｒｔ（発進時ヨー角ずれ）を推定することができる。
　本実施形態の車両制御装置では、発進地点から円旋回を開始した場合に、発進地点近傍での曲率変化を一定（定常円或いはクロソイド曲線）と仮定し、発進した後の２箇所の時点で得られるヨー角変位量の車速加重平均を用いて、発進地点（推定開始位置）における精密ヨー角（Ｙａｗｓｔａｒｔ）を算出する。
　測定地点は1点または2点に限らず、複数地点とすること、また、延長線を直線に限らず、二次曲線などの曲線にすることで、曲率変化がある場合にも対応が可能な推定が可能になる。発進地点でのあるべきヨー角と精密ヨー角との差分により発進時のヨー角誤差を算出することができる。したがって、発進時のヨー角誤差に基づいて、発進位置からの相対方向を補正することができる。そして、発進時のヨー角誤差を補正した後に、推定した走行距離とヨー角の関係に基づいて、相対位置を補正することができる。本実施形態の車両制御装置によれば、発進地点から旋回(定常円或いはクロソイド曲線の旋回)を開始していた場合でも対応が可能であり、発進時における車両の進行方向の推定精度を向上させることができる。
　また、本実施形態の車両制御装置では、誤った精密ヨー角が算出されるのを防ぐためのフェールセーフ機能を付加している。例えば、発進地点における精密ヨー角Ｙａｗｓｔａｒｔ（発進時ヨー角ずれ）をθ０とし、発進地点から距離Ｌ１だけ離れた第１の地点Ａにおける精密ヨー角（ヨー角の車速加重平均）ＹａｗＡをθ１とし、発進地点から距離Ｌ１の２倍だけ離れた第２の地点Ｂにおける精密ヨー角（ヨー角の車速加重平均）ＹａｗＢをθ２とする。この場合、第１の地点Ａにおける精密ヨー角ＹａｗＡの誤差は、発進地点における精密ヨー角Ｙａｗｓｔａｒｔにおいて２倍になる（θ０＝２×(θ１－θ２)）。したがって、精密ヨー角ＹａｗＡの異常値は除去または補正することが望ましい。
　ここで、図８に示すように、距離とヨー角との傾きは、車両性能（最小旋回半径等）によって限界があり、θ１とθ２の差分の大きさも上限が存在するはずである。したがって、距離とヨー角との関係による制限を設けて、下記の式の要件を満たさない精密ヨー角ＹａｗＡの値は、異常値として除去または補正する処理を行う。
　｜θ１－θ２｜＜Ｋ１・・・式(7）
（Ｋ１：車両性能から算出される）
　つまり、発進した後の複数の時点で得られるヨー角値の車速加重平均どうしの差分が、車両の車両性能から算出される上限値Ｋ１以上の場合に、第１の地点Ａにおける精密ヨー角θ１は異常値として抽出され、除去または補正される。
　一時停車においては、停車中に車輪の微小な動きによって発生する車輪速パルスカウントの回転方向が分からないことがあり、その場合にはそれによる推定ヨー角、推定位置への反映を保留にする。反映を保留する一方で、反映を保留した左右輪の車輪速パルスカウント数を記憶する。次に、図９に示すように、停車前と再発進時の精密ヨー角を算出する。
　再発進時の精密ヨー角の算出方法は、発進時と同様の方法である。停車時の精密ヨー角も、発進時、再発進時と類似の方法で算出することができる。停車前の1点もしくは複数の地点の精密ヨー角から停車時の精密ヨー角を推定することができる。
　停車時の精密ヨー角と再発進時の精密ヨー角の差分には、停車中の挙動と車輪速パルスカウントの反映の保留分が現れる。差分は、式(8)で表すことができる。
　(再発進時の精密ヨー角)- (停車時の精密ヨー角)=(停車中の挙動分)+(車輪速パルスカウントの反映保留分)+(測定誤差)・・・式(8)
　ここで、停車中の挙動分は補正する必要がなく、測定誤差分は補正できない。ここでは、停車時と再発進時の精密ヨー角の差分情報(ヨー角ギャップと呼ぶものとする)を元に、停車中にカウントされた左右の車輪速パルスカウントの保留分を正しく推定ヨー角及び推定位置に反映することを考える。
　停車中に車輪が十分に制動されている場合、停車中に車輪が車輪速パルスカウント数パルス分も同一方向に転がることは考えにくいため、せいぜい1カウント分の距離を転がったものであると限定する仮定を置くことができる。停車中に車両を外部から揺さぶったりした場合に、車両は元の場所に停車したままであっても複数カウント検出されることがあるが、これは車輪の1カウント分の距離の中で往復運動的に転がったものと考えることができ、1回の往復運動で2カウント発生するとした場合、偶数カウントの発生は無視することができる。従って、停車中にカウントされた左右の車輪速パルスカウントは、左右それぞれ偶数か奇数かを記憶しておけばよい。偶数か奇数か、もしくは0か1かでもよい。
　停車中にカウントされる左右の車輪速パルスカウントのパターンは、偶数と偶数、偶数と奇数、奇数と偶数、奇数と奇数の４パターンとなる。偶数と偶数のパターンでは、ヨー角ギャップは、(停車中の挙動分)+(測定誤差分)となり、補正の必要はない。
　偶数と奇数、奇数と偶数のパターンでは、ヨー角ギャップは、(停車中の挙動分)+(車輪速パルスカウントの反映保留分)+(測定誤差分) となるが、(停車中の挙動分)と(測定誤差分)の和が(車輪速パルスカウントの反映保留分)よりも小さい場合には、ヨー角ギャップの符号は、(車輪速パルスカウントの反映保留分)の符号と一致する。ここから、車輪速パルスカウントの反映保留分の符号を求めることができ、左輪もしくは右輪でカウントされた奇数カウント、実効的には１カウントはその車輪が前後どちらの方向に回転して発生したものか判別することができる。
　奇数と奇数のパターンでは、(車輪速パルスカウントの反映保留分)は、左右輪とも前方回転、左右輪とも後方回転の場合にはゼロとなり、左輪が前方回転で右輪が後方回転の場合には時計回り方向、左輪が後方回転で右輪が前方回転の場合には反時計回り方向となる。2カウント分のヨー角変化は(停車中の挙動分)と(測定誤差分)の和と比較して大きい場合には、この三種類の(車輪速パルスカウントの反映保留分)を2つの閾値で識別することが可能である。これによって、左右輪が相互に逆方向に回転した場合は左右輪それぞれの回転方向を推定することができる。一方で左右輪が同一方向に回転した場合は左右輪が前後どちらに回転したかはこの方法で判別することはできない。その場合、例えば、その他の情報、例えば加速度センサによる加速度変動情報や勾配情報、駆動力方向の変更情報、などによって判別することができる。他に判別するための情報がない場合は、これらのパルスカウントの反映保留分は反映しないまま破棄する。破棄した場合には、ヨー角の誤差は発生しないが、前後方向の位置変位情報の誤差が生じる。
　このようにして、一時停車時に進行方向が分からない車輪速パルスカウントがあった場合でも、その進行方向を推定することで、自車位置を精緻に推定することが可能になる。
　以下、本実施形態の具体例について図面に基づき説明する。なお、各図中、同一の作用又は機能を有する部材又は要素には同一の符号を付し、重複した説明を適宜省略する。
　以下で説明する本実施形態は、自動駐車システムに本発明による車両制御装置を備えた自車位置推定システムを適用した例である。自動駐車システムは、車両を比較的低速で制御するので、車輪速センサを使用した自車位置推定の誤差原因となる車輪の滑りが殆ど発生しない。したがって、自動駐車システムに対して本発明による車両制御装置を備えた自車位置推定システムを適用するのに好適である。本実施形態における自動駐車システムは、カメラ、レーダー等の外界認識手段によって、車両と外界のさまざまな物体との相対位置関係を検出し、自動駐車開始地点、自動駐車目標地点、自動駐車経路などを計画することができる。
　自動駐車システムは、図１０に示すように、本発明による車両制御装置を備えた自車位置推定システムによる自車位置推定によって、自車位置Ｐｖと自動駐車経路Ｋを比較しながらフィードバック制御することで、自車両Ｖｏを自動駐車開始地点Ｐｓ(開始位置)から切返し地点Ｐｍを経由して自動駐車目標地点（目標位置）Ｐｅまで到達させる。しかし、以下の本実施形態の説明では、説明の簡素化のために、自動駐車システムにおける自車位置推定システムの説明に絞るものとする。
　図１１は、本発明に係る車両制御装置の一実施形態を備えた自車位置推定システムの一例を示す全体構成図である。図１１に示すように、自車位置推定システム１は、主に、左右の前輪からなる左右操舵輪５１、５２及び左右の後輪からなる左右非操舵輪５３、５４に設けられた車輪速センサ６１～６４と、車輪速センサ６１～６４と接続された制動力制御装置としてのABS/ESC_ECU(Electronic Control Unit)１１と、変速機５５に設けられたギアポジション検出センサ６５（図１２参照）と、ギアポジション検出センサ６５と接続された変速機ECU１２と、車両制御装置としての自動駐車コントローラ１０とを備え、ABS/ESC_ECU１１と変速機ECU１２と自動駐車コントローラ１０とは、車内ネットワーク(CAN)１５を介して相互に通信可能に接続されている。
　車輪速センサ６１～６４は、車輪の回転に応じてパルス波形を生成し、ABS/ESC_ECU１１側でパルス波形の立ち上がりと立ち下がりを検出し、その回数(パルス数)をカウントし、自動駐車コントローラ１０に常時通知する。ギアポジション検出センサ６５は、変速機５５の前進ギアと後退ギアを判別するためのセンサで、変速機ECU１２側で現在のギアポジションを検出し、自動駐車コントローラ１０に常時通知する。
　図１２は、図１１に示す自動駐車システムの制御構成を示す制御ブロック図である。図３に示すように、ABS/ESC_ECU１１は、車輪速パルスカウント部２１を有し、変速機ECU１２は、ギアポジション検出部２２を有し、自動駐車コントローラ１０は、自車位置推定部２０を有する。
　車輪速パルスカウント部２１は、ABS/ESC_ECU１１内に実装される制御ブロックであり、車輪速センサ６１～６４から発生する波形をパルス波形に整形して、パルス波形の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの両方をカウントする。そのカウント値(車輪速パルスカウント)は、例えば０～２５５の整数値で表され、２５５を超えると０に戻るという循環値となっている。車輪速パルスカウント部２１は、カウント値を含む情報を車内ネットワーク(CAN)１５に送信しており、自動駐車コントローラ１０を含む他のコントローラは、この情報を車内ネットワーク(CAN)１５から受信することによって、車輪速センサ６１～６４のカウンタ値を取得することができる。
　ギアポジション検出部２２は、変速機ECU１２内に実装される制御ブロックであり、ギアポジション検出センサ６５によって検出したギアポジション情報を含む情報を車内ネットワーク(CAN)１５に送信しており、自動駐車コントローラ１０を含む他のコントローラは、この情報を車内ネットワーク(CAN)１５から受信することによって、ギアポジション情報を取得することができる。
　自車位置推定部２０は、自動駐車コントローラ１０内に実装される制御ブロックであり、車輪速パルスカウント部２１で生成される各車輪の車輪速センサ６１～６４のカウンタ値と、ギアポジション検出部２２で生成されるギアポジション情報とから、推定開始状態からの車両の相対位置と相対方向とを出力して当該車両の自車位置を推定し、この推定自車位置情報を自動駐車コントローラ１０内の他の機能に提供する。
　図１３は、図１２に示す自車位置推定部におけるデッドレコニングによる自車位置推定方法を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートで示すシーケンスは、自車位置推定の推定開始後に制御周期毎に動作する。
　自車位置推定部２０による処理を開始すると、最初に、左右後輪(非操舵輪)でカウントアップがあるか否かを判定する(ステップＳ１０１)。カウントアップが無ければ、その制御周期での処理は終了となる。一方、カウントアップが有る場合は、前記の式(2)にて走行距離Uを計算する(ステップＳ１０２)。次に、ギアポジション検出部２２で生成されるギアポジション情報から進行方向を検出する(ステップＳ１０３)。進行方向の検出は、ギアポジションが前進ギアであれば、進行方向は+1とし、ギアポジションが後退ギアであれば、進行方向は-1とする。次に、前記の式(1)にてヨー角変位量θを計算する(ステップＳ１０４)。次に、前記の式(3)にてヨー角更新を計算する(ステップＳ１０５)。次に、後述する車速加重平均ヨー角の演算をおこなう(ステップＳ１０６)。次に、前記の式(4)にてX座標更新を計算し、前記の式(5)にてY座標更新を計算する(ステップＳ１０７)。
　なお、前記したように、車輪速センサに車輪の回転方向を検出する機構が付いている場合は、ギアポジション情報から前後進行方向を検出する代わりに、車輪速センサから得られる情報を基に前後進行方向を検出することができる。
　図１４と図１５で、図１３における車速加重平均ヨー角の演算方法を説明する。図１４は、図１５の車速加重平均ヨー角の演算において使用する一時記憶用メモリを示しており、車速加重平均ヨー角の演算用テーブルが示されている。図１５は車速加重平均ヨー角の演算方法を示すフローチャートである。
　自車位置推定部２０では、図１４に示す一時記憶用メモリに、制御周期毎に、格納済みの内容を一段下方にシフトし、最上段に最新の車速とヨー角を格納する。ここでメモリ使用量削減のために、変化時のみ車速とヨー角を格納する方法もある。例えば、車速とヨー角に加えて当該車速とヨー角が変化せずに継続した時間を追加で格納するものとし、車速かヨー角が変化した時だけ最新の車速とヨー角を格納し、変化しない場合は継続時間を1周期分インクリメントするような格納方法がある。
　図１５において、車速加重平均ヨー角の演算処理は、引数Kを必要とする。引数Kは一時記憶用メモリの演算開始インデックスを示し、指定したインデックスを基点としてそれより過去の情報が演算の対象となる。一時記憶用メモリの最新の情報まで使用する場合は、引数Kは0を指定する。
　演算処理は、まず、引数Kをkに代入する(ステップＳ２０１)。次に、初期化として距離に関する変数LをL=0、ヨー角に関する変数YをY=0とする(ステップＳ２０２)。次に、車速ヨー角テーブルを参照して、L=L+VSPk×Tu, Y=Y+Yawk×VSPk×Tuを算出する(ステップＳ２０３)。ここでTuは制御周期時間を示す。次に、kをカウントアップする(ステップＳ２０４)。次に、Lが演算区間長さLmax以上になったか否かを調べる(ステップＳ２０５)。Lmax以上になっていなければ、ステップＳ２０３に戻り加算演算を繰り返す。Lmax以上になっていれば、ステップＳ２０３に戻り加算演算を終了し、Yawave=Y÷Lで車速加重平均ヨー角を算出する(ステップＳ２０６)。演算の戻り値として、インデックスに使用したk（戻り値１）と車速加重平均ヨー角（Yawave：戻り値２）を返す。
　図１６は、図１２に示す自車位置推定部におけるデッドレコニングによる自車位置推定情報を推定開始時点としての発進の発進直後に、必要かつ十分なタイミングで自車位置推定情報の補正を実行する方法を示す状態遷移図である。
　自車位置推定開始時の状態は"発進前"である(Ｓ３０１)。"発進前"の状態において発進を検出すると"発進直後A"に遷移する(Ｓ３０２)。発進の検出は、例えば、ある一定時間内に全車輪で車輪速パルスカウントのカウントアップが検出されたことをもって行う。"発進直後A"の状態において累積走行距離がLaを越えたら、フロー(A)を実行し、"発進直後B"の状態に遷移する(Ｓ３０３)。"発進直後B"の状態において累積走行距離がLbを越えたら、フロー(B)を実行し、"走行中"の状態に遷移する(Ｓ３０４)。"走行中"の状態は自車位置推定終了まで継続する。
　図１７は、図１６に示した状態遷移図において、処理の簡素化を行った処理を示す状態遷移図である。
　自車位置推定開始時の状態は"発進前"である(Ｓ４０１)。"発進前"の状態において発進を検出すると"発進直後B"に遷移する(Ｓ４０２)。発進の検出は、例えば、ある一定時間内に全車輪で車輪速パルスカウントのカウントアップが検出されたことをもって行う。"発進直後B"の状態において累積走行距離がLbを越えたら、フロー(B)を実行し、"走行中"の状態に遷移する(Ｓ４０３)。"走行中"の状態は自車位置推定終了まで継続する。
　図１８は、図１６において、”発進直後A"から"発進直後B"に遷移する際に実行する処理のフローチャートである。処理を開始すると、その時点での車速加重平均ヨー角YawaveをYawAとして取得する(ステップＳ５０１)。
　図１９は、図１６、図１７において、”発進直後B"から"走行中"に遷移する際に実行する処理のフローチャートである。処理を開始すると、その時点での車速加重平均ヨー角YawaveをYawBとして取得する(ステップＳ６０１)。
　次に、発進時ヨー角算出を式(9)で算出する(ステップＳ６０２)。簡素化処理では、式(9)'で算出する。
　発進時ヨー角Yawstart=(Lb-Lmax/2)/(Lb-La)×YawA-(La-Lmax/2)/(Lb-La)×YawB・・・式(9)
　発進時ヨー角Yawstart=YawB・・・式(9)'
　次に、ヨー角補正は式(10)、(11)で実施する。
　推定開始時ヨー角誤差Yawerror=（Yawstart）-(推定開始時基準ヨー角)・・・式(10)
　補正後推定ヨー角=（補正前推定ヨー角）-（Yawerror）・・・式(11)
　次に、座標補正を実行する。座標補正の方法は次の図２０で説明する。座標補正後、本フローを終了する。
　図２０は、発進時の座標補正を説明する図である。座標補正では、発進地点から距離Lbだけ走行した時点での位置は、距離Lb/2だけ走行した時点でのヨー角方向に距離Lbだけ移動した地点で近似するものとする。
　座標補正では、まず発進地点から距離Lb/2だけ走行した地点でのヨー角(中間地点のヨー角、中間ヨー角Yawmidと呼ぶものとする)を式(12)で求める。
　中間ヨー角Yawmid=(Lb-Lmax)/(Lb-La)×YawA/2+(Lb-2La+Lmax)/(Lb-La)×YawB/2-Yawerror・・・式(12)
　次に式(13)、式(14)で発進地点から中間ヨー角方向に距離Lb/2だけ移動した座標変位を座標補正分とする。
　座標補正分X=Lb/2×sin(Yawmid)・・・式(13)
　座標補正分Y=Lb/2×cos(Yawmid)・・・式(14)
　発進地点の座標に座標補正分を式(15)、式(16)で足し込むことで、補正後の座標とする。
　補正後の座標X=発進地点座標X+座標補正分X・・・式(15)
　補正後の座標Y=発進地点座標Y+座標補正分Y・・・式(16)
　発進地点座標は、例えば推定開始地点を発進地点座標とし、推定開始地点を座標原点とする場合は(0, 0)である。
　図２１は、図１２に示す自車位置推定部におけるデッドレコニングによる自車位置推定情報を一時停車後の発進直後に、必要かつ十分なタイミングで自車位置推定情報の補正を実行する方法を示す状態遷移図である。
　本状態遷移は循環するが、"走行中"状態（Ｓ７０４）から説明する。"走行中"の状態（Ｓ７０４）において停車を検出するとフロー(C)を実行し、"停車中"に遷移する（Ｓ７０１）。停車の検出は、例えば、ある一定時間内に全車輪で車輪速パルスのカウントアップが検出されないことをもって行う。"停車中"状態（Ｓ７０１）においては、停車中カウントとして、非操舵輪左右輪の停車中の車輪速パルスのカウントアップ回数を数えている。"停車中"の状態において発進を検出すると"発進直後A"に遷移する（Ｓ７０２）。発進の検出は、例えば、ある一定時間内に全車輪で車輪速パルスカウントのカウントアップが検出されたことをもって行う。ここで、発進の検出の対象となった車輪速パルスのカウントアップは、進行方向が判明していればその進行方向に従って推定ヨー角、推定位置に反映させ、停車中カウントからは除外する。"発進直後A"の状態（Ｓ７０２）において累積走行距離がLaを越えたら、フロー(A)を実行し、"発進直後B"の状態（Ｓ７０３）に遷移する。"発進直後B"の状態（Ｓ７０３）において累積走行距離がLbを越えたら、フロー(D)を実行し、"走行中"の状態（Ｓ７０４）に遷移する。
　図２２は、図２１に示した状態遷移図において、処理の簡素化を行った処理を示す状態遷移図である。
　本状態遷移は循環するが、"走行中"状態（Ｓ８０３）から説明する。"走行中"の状態（Ｓ８０３）において停車を検出するとフロー(C)を実行し、"停車中"に遷移する（Ｓ８０１）。停車の検出は、例えば、ある一定時間内に全車輪で車輪速パルスのカウントアップが検出されないことをもって行う。"停車中"状態（Ｓ８０１）においては、停車中カウントとして、非操舵輪左右輪の停車中の車輪速パルスのカウントアップ回数を数えている。"発進前"の状態において発進を検出すると"発進直後Ｂ"（Ｓ８０２）に遷移する。発進の検出は、例えば、ある一定時間内に全車輪で車輪速パルスカウントのカウントアップが検出されたことをもって行う。ここで、発進の検出の対象となった車輪速パルスのカウントアップは、進行方向が判明していればその進行方向に従って推定ヨー角、推定位置に反映させ、停車中カウントからは除外する。"発進直後Ｂ"の状態（Ｓ８０２）において累積走行距離がLbを越えたら、フロー(Ｄ)を実行し、"走行中"の状態（Ｓ８０３）に遷移する。
　図２３は、図２１、図２２において、"走行中"から"停車中"に遷移する際に実行する処理のフローチャートである。
　処理を開始すると、車速加重平均ヨー角演算用テーブルにおいて最後に車輪速パルスのカウントアップインデックスを取得し、X0とする（ステップＳ９０１）。次に、引数K=X0として、車速加重平均ヨー角Yawaveを演算し、YawCとして取得する（ステップＳ９０２）。このときの戻り値kをX1とする。
　次に、引数K=X1として、車速加重平均ヨー角Yawaveを演算し、YawDとして取得する（ステップＳ９０３）。次に、停車時ヨー角Yawstopを式(17)で求める（ステップＳ９０４）。
　停車時ヨー角Yawstop=(3/2)×YawC-(1/2)×YawD・・・式(17)
　フロー(C)は以上である。
　図２４は、図２１、図２２において、”発進直後B"から"走行中"に遷移する際に実行する処理のフロー(Ｄ)である。そして、図２５は、本処理で使用する判定表である。フロー(Ｄ)では、処理を開始すると、その時点での車速加重平均ヨー角YawaveをYawBとして取得する(ステップＳ１００１)。
　次に、発進時ヨー角Yawstartを前記式(8)で算出する(ステップＳ１００２)。簡素化処理では、前記式(8)'で算出する。
　次に、発進時ヨー角Yawstartと停車時ヨー角Yawstopから式(18)で停車時発進時ヨー角差分Yawdiffを求める(ステップＳ１００３)。
　停車時発進時ヨー角差分Yawdiff=Yawstart-Yawstop・・・式(18)
　次に、停車中カウントと停車時発進時ヨー角差分Yawdiffから、図２５の判定表に従って、左右輪の停車中パルスの回転方向とヨー角誤差量Yawerror、走行距離補正量Lerrorを求める（ステップＳ１００４）。停車中カウントが左右輪とも奇数でYawdiffが0近傍の場合は、車両がヨー角の変動なく前後に動いた可能性が考えられるが、ここでは例えば、停車中に車両の駆動力方向を変更したのであれば、変更後の方向に車両が動いた可能性が高いため、駆動力方向変更情報に基づいて、左右両輪の回転方向を判定する方法がある。
　次に、ヨー角補正を実行する（ステップＳ１００５）。ヨー角補正は、式(19)で実施する。
　補正後推定ヨー角=補正前推定ヨー角-Yawerror・・・式(19)
　次に、座標補正を実行する（ステップＳ１００６）。座標補正の方法は図２０で説明した方法と同様である。ただし、距離に関して、停車中パルスによる走行距離補正量分Zを反映する。発進後の進行方向が前進であれば、ZはLerrorを加算し、後退であれば、ZはLerrorの符号を反転して加算する。
　座標補正分X=(Lb/2+Z)×sin(Yawmid)・・・式(20)
　座標補正分Y=(Lb/2+Z)×cos(Yawmid)・・・式(21)
　次に、座標補正分を停車地点の座標に加算する。
　補正後の座標X=停車地点座標X+座標補正分X・・・式(22)
　補正後の座標Y=停車地点座標Y+座標補正分Y・・・式(23)
　座標補正後、本フローを終了する。
　以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　１…自車位置推定システム、１０…自動駐車コントローラ(車両制御装置)、１１…ABS/ESC-ECU、１２…変速機ECU、１５…車内ネットワーク(CAN)、２０…自車位置推定部、２１…車輪速パルスカウント部、２２…ギアポジション検出部、５１…右前輪(右操舵輪)、５２…左前輪(左操舵輪)、５３…右後輪(右非操舵輪)、５４…左後輪(左非操舵輪)、５５…変速機、６１～６４…車輪速センサ、６５…ギアポジション検出センサ 
 

Claims (11)

  1. 　車両に搭載したセンサ情報に基づいてヨー角変位量と走行距離と前後進行方向を算出し、該ヨー角変位量と走行距離と前後進行方向から、車両の進行方向の推定開始状態からの相対位置と相対方向を算出して自車位置を推定することを特徴とする車両制御装置。
  2. 　前記ヨー角変位量は、左右の非操舵輪の走行距離の差分と、前記左右の非操舵輪の間の中心から前記左右の非操舵輪までの左右間隔と、から算出することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
  3. 　前記走行距離は、左右の非操舵輪の走行距離の平均から算出することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
  4. 　前記左右の非操舵輪の走行距離は、車輪速センサで車輪の回転によって発生するパルスをカウントすることで、算出することを特徴とする請求項３に記載の車両制御装置。
  5. 　前記相対方向は、一定距離もしくは一定時間の間のヨー角値の車速加重平均を演算することによって得られることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
  6. 　前記車両が推定開始地点から発進した直後に得られる前記ヨー角値の車速加重平均から、前記推定開始地点におけるヨー角誤差を算出することを特徴とする請求項５に記載の車両制御装置。
  7. 　前記車両が推定開始地点から発進した後の複数の地点で得られる前記ヨー角値の車速加重平均から、前記推定開始地点におけるヨー角誤差を算出することを特徴とする請求項５に記載の車両制御装置。
  8. 　前記推定開始地点における前記ヨー角誤差に基づき、前記相対方向を補正することを特徴とする請求項７に記載の車両制御装置。
  9. 　前記推定開始地点における前記ヨー角誤差に基づき、前記推定開始地点を中心として前記相対位置を回転移動することで、前記相対位置を補正することを特徴とする請求項７に記載の車両制御装置。
  10. 　補正時点までの走行区間の中間地点での方向を推定し、該中間地点での推定方向に基づき、前記相対位置を補正することを特徴とする請求項７に記載の車両制御装置。
  11. 　前記発進した後の複数の時点で得られる前記ヨー角値の車速加重平均の中から異常値を抽出し、該異常値を補正または除去することを特徴とする請求項７に記載の車両制御装置。
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