WO2022158459A1 - 運転支援装置 - Google Patents

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WO2022158459A1
WO2022158459A1 PCT/JP2022/001672 JP2022001672W WO2022158459A1 WO 2022158459 A1 WO2022158459 A1 WO 2022158459A1 JP 2022001672 W JP2022001672 W JP 2022001672W WO 2022158459 A1 WO2022158459 A1 WO 2022158459A1
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vehicle
steering angle
vehicle speed
trajectory
steering
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English (en)
French (fr)
Inventor
正昭 木下
尚霖 游
Original Assignee
ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/001—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits the torque NOT being among the input parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/027—Parking aids, e.g. instruction means
    • B62D15/0285—Parking performed automatically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/06—Automatic manoeuvring for parking

Definitions

  • the present invention relates to a driving support device that automatically steers the vehicle so that it traces back the forward trajectory when the vehicle is reversing.
  • driving assistance devices have been developed that provide information about the surrounding situation to the occupant when the vehicle is reversing (during reversing) and intervene as necessary to assist driving. For example, using images captured by an in-vehicle camera and positioning information from the GPS (Global Positioning System), the trajectory of the vehicle moving forward is recorded, and control is performed to move the vehicle backward following the trajectory. is proposed. Such control facilitates reversing on, for example, narrow mountain roads, narrow roads, and complicated parking lots, thereby reducing the burden on the driver (see Patent Document 1).
  • GPS Global Positioning System
  • the position of the vehicle can be specified based on the positions of objects and buildings included in the images captured by the on-board camera.
  • it is difficult to grasp the overall surroundings with an on-vehicle camera, and it is difficult to determine the position of the vehicle with high accuracy.
  • a large and expensive GPS sensor or module is required, which increases the cost and complicates the device configuration.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a driving support device capable of improving the accuracy of automatic steering with a simple configuration.
  • the driving assistance device of this application example is a driving assistance device that automatically steers the vehicle so as to trace back the trajectory during forward movement when the vehicle moves backward.
  • This driving support device includes a trajectory estimating unit that estimates the trajectory based on the vehicle speed and the steering angle when the vehicle moves forward; a target steering angle calculator for calculating a target steering angle based on a positional relationship between a reference point corresponding to the current position of the vehicle and a target point on the trajectory at a predetermined distance from the reference point; and an automatic steering unit that automatically steers the steering so that the steering angle during reverse movement of the vehicle becomes the target steering angle.
  • the vehicle speed calculator further includes a vehicle speed calculator that calculates the vehicle speed based on the rotational speed of the steered wheels.
  • the direction of the steering wheel is changed by the steering operation, and vehicle speed information calculated from the rotation speed of the wheel that changes the traveling direction of the vehicle is used. That is, one of the features is that the vehicle speed is calculated based on the rotational speed of the wheels steered by steering. Since the trajectory estimation unit estimates the trajectory based on the information on the vehicle speed and the steering angle, the trajectory of the vehicle can be specified with high accuracy. Also, based on the information on the vehicle speed and the steering angle, the reference point position corresponding to the position of the vehicle is estimated, and the target steering angle calculation unit calculates the target steering angle, so that the trajectory is followed when the vehicle moves backward. Therefore, the steering angle is optimized. As a result, it is possible to follow the trajectory with high accuracy, and the accuracy of automatic steering is improved with a simple configuration.
  • the vehicle speed is calculated based on the steered wheels (usually the front wheels) that are operated by steering, and the trajectory is obtained based on the vehicle speed and the steering angle for more accurate results.
  • vehicle trajectory is identified.
  • the vehicle position that is, the reference point position can be accurately estimated based on the vehicle speed and the steering angle. Therefore, the calculation of the target steering angle for tracing the trajectory becomes more accurate, so that the trajectory can be correctly traced.
  • the target steering angle calculation unit may change the predetermined value according to the vehicle speed calculated by the vehicle speed calculation unit when the vehicle moves backward.
  • the vehicle speed calculation unit By changing the predetermined value according to the vehicle speed, the vehicle can be moved backward along the locus with higher accuracy, and the accuracy of the automatic steering is improved with a simple configuration.
  • the target steering angle calculation unit increases the predetermined value as the vehicle speed calculated by the vehicle speed calculation unit when the vehicle is moving backward increases, and increases the predetermined value as the vehicle speed decreases. can be changed smaller.
  • the target point is set farther away, and when the vehicle is backed up slowly, the target point is set closer. improves.
  • the vehicle speed may be calculated based on an average value of rotational speeds of all steered wheels.
  • the reference point is assumed to be the center position of all steered wheels in a top view of the vehicle, and the trajectory is the path traveled by the reference point.
  • the central position of all the steering wheels in the top view may be By using the central position of all the steering wheels in the top view as a reference point, the accuracy of estimating the actual movement and trajectory of the vehicle is improved, and the accuracy of automatic steering is improved with a simple configuration.
  • the driving assistance device it is possible to improve the accuracy of automatic steering with a simple configuration using only existing sensors.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a vehicle to which a driving support device according to this application example is applied;
  • FIG. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the driving assistance device shown in FIG. 1;
  • (A) is a schematic diagram showing a trajectory estimated during forward movement, and
  • (B) is a schematic diagram showing target points set during backward movement.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a control procedure performed by the driving assistance device shown in FIG. 1;
  • FIG. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a vehicle to which a driving assistance device according to a modification is applied;
  • [1. Device configuration] 1 to 5 are diagrams for explaining a driving assistance device 10 according to this application example and modifications.
  • the driving support device 10 is an electronic control unit (ECU, Electronic Control Unit) applied to the vehicle 1 shown in FIG.
  • the driving assistance device 10 performs driving assistance control to automatically steer the vehicle 1 so as to trace back the trajectory during forward movement when the vehicle 1 moves backward.
  • Vehicle 1 is, for example, a commercial vehicle such as a truck or a bus.
  • the vehicle 1 shown in FIG. 1 is a two-axle vehicle, it is also possible to apply the driving assistance device 10 to a three-axle vehicle or a four-axle vehicle.
  • the front wheels 2 are steered wheels, that is, the wheels whose direction is changed by the steering operation, and the wheels that change the traveling direction of the vehicle are the drive wheels, that is, the power is transmitted to drive the vehicle.
  • the wheels are the rear wheels 3.
  • a steering device 6 (a steering device with an automatic steering function) is attached to the front wheels 2 .
  • the steering device 6 includes a steering gear mechanism that changes the actual steering angle in accordance with the steering angle of the steering wheel 5, and a drive device (such as an electric motor, etc.) that automatically drives the steering gear mechanism independently of the steering operation of the driver. hydraulic drive, etc.).
  • a drive source 4 is connected to the rear wheel 3 via a propeller shaft.
  • the type of drive source 4 does not matter, and it may be an electric motor, an engine, or a hybrid power train in which these are used together.
  • the front wheels 2 are provided with wheel speed sensors 21 that detect the rotation speed of each steered wheel.
  • a wheel speed sensor 21 outputs an angular velocity signal corresponding to the wheel speed of the steered wheels.
  • a propeller shaft that transmits driving force to the drive wheels 3 is provided with a drive shaft speed sensor 22 that detects the rotational speed of the drive wheels.
  • a drive shaft speed sensor 22 outputs an angular speed signal corresponding to the rotational speed of the drive wheels. Information about the angular velocity signals detected by these sensors 21 and 22 is transmitted to the driving support device 10 .
  • the steering wheel 5 is provided with a steering angle sensor 23 that detects the steering angle. Information on the steering angle detected here is transmitted to the driving support device 10 .
  • the steering device 6 is controlled so that the actual steering angle of the front wheels 2 becomes an angle corresponding to the steering angle when the driving support control of the automatic steering is not being performed. Further, when driving support control of automatic steering is being performed, the steering device 6 is automatically controlled without the driver operating the steering wheel 5 .
  • a driving support switch 24 operated by the driver is provided in the cab where the driver of the vehicle 1 rides.
  • the driving support switch 24 is a switch for instructing the execution or stop of the driving support control of the automatic steering.
  • the driving assistance switch 24 is operated to the ON position, the information of the operation position is transmitted to the driving assistance device 10, and the driving assistance control of the automatic steering is performed. Further, when the driving support switch 24 is operated to the OFF position, the driving support control of the automatic steering stops.
  • the accelerator pedal is provided with an accelerator opening sensor 25 that outputs a signal corresponding to the accelerator opening (the amount of depression of the accelerator pedal), and the brake pedal is provided with a brake pedal that outputs a signal corresponding to the amount of depression of the brake pedal.
  • a sensor 26 is provided. Information detected by these sensors 25 and 26 is transmitted to the driving support device 10 .
  • the driving support device 10 On the input side of the driving support device 10 are a wheel speed sensor 21, a drive shaft speed sensor 22, a steering angle sensor 23, a driving support switch 24, an accelerator opening sensor 25, a brake pedal sensor 26, and the like. Connected. Information detected by each of these is communicated to the driving assistance device 10 via a communication path (eg, hardwire or CAN path).
  • a steering device 6 is connected to the output side of the driving support device 10 .
  • the driving support device 10 controls the operating state of the steering device 6 according to the input information.
  • the driving support device 10 is equipped with at least a processor and a memory.
  • the processor includes microprocessors such as CPU (Central Processing Unit) and MPU (Micro Processing Unit), and the memory includes ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory).
  • the contents of the control performed by the driving support device 10 are recorded and saved in the memory as firmware and application programs.
  • the driving support device 10 may be equipped with a storage device and an interface device.
  • the storage device stores data and programs to be stored for a long period of time, and includes, for example, flash memory, non-volatile memory, and the like.
  • the interface device is a device that controls input/output (I/O) between the driving assistance device 10 and an external device.
  • the driving support device 10 is provided with a vehicle speed calculator 11 , a trajectory estimator 12 , a target steering angle calculator 13 , and an automatic steering unit 14 .
  • These elements classify and show the functions of the driving assistance device 10 for convenience, and are recorded and stored in the memory within the driving assistance device 10 in the form of programs or subroutines, for example. Each element may be described as an independent program or subroutine, or may be described as a composite program having multiple functions.
  • the vehicle speed calculation unit 11 calculates two types of running speed. One is the traveling speed of the vehicle 1 calculated based on the rotational speed of the steered wheels detected by the wheel speed sensor 21, and is the speed used in driving support control of automatic steering. Hereinafter, this speed is called vehicle speed.
  • the vehicle speed is obtained based on the average value of the rotational speeds of all the steered wheels (the left and right front wheels 2) (for example, by multiplying the average value by the circumference of the steered wheels). Depending on the situation, the vehicle speed may be obtained based on the rotation speed of the left or right front wheel, which is one of the steered wheels.
  • the other speed is the running speed of the vehicle 1 calculated based on the signal detected by the drive shaft speed sensor 22, and is the speed used in the output control of the drive source 4.
  • This speed is hereinafter referred to as drive wheel speed.
  • the driving wheel speed can be obtained by, for example, multiplying the rotation speed of the rear wheels 3 by the circumference of the rear wheels 3 .
  • the vehicle speed in this application example is the moving speed of the steered wheels relative to the road surface, and is distinguished from the general vehicle speed corresponding to the moving speed of the driving wheels. In this sense, the vehicle speed in this application example may be referred to as the steered wheel vehicle speed.
  • the trajectory estimation unit 12 estimates and records the trajectory H of the vehicle 1 based on the vehicle speed and the steering angle when the vehicle 1 moves forward. That is, the vehicle speed calculated based on the rotational speed of the steered wheels operated by steering is used.
  • the trajectory H of the forward movement of the vehicle 1 is estimated and the data is stored.
  • the data to be saved is, for example, data corresponding to the trajectory H for several tens to several hundreds of meters, and old data is overwritten with new data as the vehicle 1 moves forward.
  • the position of the center of the front wheels 2 in the top view of the vehicle 1 is set as a reference point R, and the path along which the reference point R moves is estimated as the trajectory H.
  • the reference point R is positioned at the center of the left and right wheels of the front wheel 2 (the center on the rotation axis when the actual steering angles of the left and right wheels are in a straight-ahead state).
  • the trajectory estimation unit 12 estimates the trajectory H using a bicycle model based on the vehicle speed derived from the information obtained by the wheel speed sensor 21 and the steering angle detected by the steering angle sensor 23 .
  • the position of the vehicle that is, the position of the reference point, can also be used as the position of one of the steered wheels used to determine the vehicle speed. good.
  • a bicycle model is a mathematical model for estimating the movement of a bicycle with a variable steering angle of the front wheels and a fixed steering angle of the rear wheels.
  • a bicycle model relationships among, for example, the sizes and thicknesses of the front and rear wheels, wheel base, tire friction coefficient, steering angle, speed, running trajectory, etc., are defined mathematically.
  • the accuracy of estimation may be improved by taking into consideration not only the vehicle speed and steering angle but also tire skidding, road surface gradient, and the like.
  • the target steering angle calculation unit 13 calculates a target steering angle for driving support control that is performed in response to an automatic steering instruction.
  • the target steering angle is calculated based on the positional relationship between the reference point R corresponding to the current position of the vehicle 1 and the target point T, as shown in FIG. 3(B).
  • the current position of the vehicle 1 is estimated based on the vehicle speed and the actual steering angle when the vehicle 1 is in reverse.
  • the target point T is a point at which the distance from the reference point R is a predetermined value D on the trajectory H (broken line in FIG. 3B).
  • the value of the predetermined value D may be a fixed value or a variable value.
  • the predetermined value D is changed according to the vehicle speed. For example, the higher the vehicle speed, the larger the predetermined value D is set. As a result, for example, when the vehicle 1 is quickly reversed, the target point T is set at a farther rear point. Conversely, the lower the vehicle speed, the smaller the predetermined value D is set, so that when the vehicle 1 is slowly reversed, the target point T is set at a closer point. As a result, the accuracy of following the trajectory H by automatic steering is improved.
  • the automatic steering unit 14 controls the steering device 6 so that the actual steering angle becomes the target steering angle calculated by the target steering angle calculation unit 13, and the steering angle of the steering wheel 5 and the front wheels 2 is adjusted. It steers automatically.
  • the current position of the vehicle 1 is appropriately controlled, and the vehicle 1 moves backward along the trajectory H.
  • the moving speed of the vehicle 1 (the output of the drive source 4) is controlled according to the accelerator opening, brake pressure, drive wheel speed, and the like. Feedback control of the steering angle based on the current position of the vehicle 1 may be added so that the actual steering angle approaches the target steering angle.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining the control procedure performed by the driving support device 10. As shown in FIG. At step A1, it is determined whether or not the vehicle 1 is moving forward. If the vehicle 1 is moving forward, the process proceeds to step A2, and the vehicle speed is calculated in the vehicle speed calculation unit 11 based on the rotational speed of the steered wheels detected by the wheel speed sensor 21 . The vehicle speed is considered to correspond to the moving speed of the reference point R shown in FIG. In the following step A3, the trajectory H is estimated by the trajectory estimator 12 based on the vehicle speed and the actual steering angle, and the data is recorded. Regardless of the position of the driving support switch 24, as long as the vehicle 1 is moving forward, such estimation and recording of the trajectory H are continued.
  • step A4 it is determined whether or not the driving support switch 24 is turned on.
  • step A5 steps A5 to A9 are skipped, and the control in this calculation cycle ends.
  • the vehicle speed is calculated in the vehicle speed calculation unit 11 based on the rotational speed of the steered wheels detected by the wheel speed sensor 21.
  • the position of the reference point R is calculated based on the vehicle speed and the actual steering angle.
  • the position of the target point T on the locus H whose distance from the reference point R is a predetermined value D is calculated.
  • the predetermined value D is set, for example, to a magnitude corresponding to the vehicle speed.
  • the target steering angle calculation unit 13 calculates the target steering angle based on the positional relationship between the reference point R and the target point T. Then, in step A9, the automatic steering unit 14 controls the steering device 6 so that the actual steering angle becomes the target steering angle. As a result, the steering angle of the steering wheel 5 is automatically steered. If the vehicle 1 is moving backward while the driving support switch 24 is turned on, such driving support control of the automatic steering is continued.
  • the vehicle speed calculator 11 calculates the vehicle speed based on the rotation speed of the steered wheels detected by the wheel speed sensor 21 . Since the vehicle speed information is reflected in the trajectory H estimated by the trajectory estimator 12, the correct trajectory H can be specified with high accuracy. In addition, since the vehicle speed information is also reflected in the target steering angle calculated by the target steering angle calculator 13, the steering angle is optimized when the vehicle 1 moves backward.
  • the vehicle speed is calculated based on the steered wheels that are operated by the steering wheel that determines the steering angle.
  • a vehicle trajectory is identified.
  • the vehicle position that is, the reference point position can be accurately estimated based on the vehicle speed and the steering angle. Therefore, the calculation of the target steering angle for tracing the trajectory becomes more accurate, so that the trajectory can be correctly traced.
  • the vehicle 1 can be reversed along the trajectory H with a simple configuration, and the accuracy of automatic steering can be improved.
  • the target steering angle calculator 13 changes the predetermined value D in accordance with the vehicle speed calculated by the vehicle speed calculator 11 when the vehicle 1 moves backward.
  • the accuracy of following the trajectory H by automatic steering is improved. Therefore, the accuracy of automatic steering can be improved with a simple configuration, and the vehicle can reach the target point with higher accuracy.
  • the target steering angle calculation unit 13 increases the predetermined value D as the vehicle speed calculated by the vehicle speed calculation unit 11 increases when the vehicle 1 moves backward, and increases the predetermined value D as the vehicle speed decreases. change small.
  • the target point T is set at a farther point, and conversely, when the vehicle 1 is slowly reversed, the target point T is set at a closer point. , the accuracy of following the trajectory H by automatic steering is improved.
  • the vehicle speed is calculated based on the average value of the rotational speeds of all the steered wheels. For example, the average value of the rotational speeds of the left and right front wheels 2 is calculated, and the vehicle speed is calculated by multiplying the average value by the circumference of the front wheels 2 .
  • the moving speed of the reference point R can be obtained with high accuracy, and the accuracy of estimating the movement of the vehicle 1 and the trajectory H can be improved. Therefore, the accuracy of automatic steering can be improved with a simple configuration.
  • the central position of all the steered wheels is regarded as the reference point R in the top view of the vehicle 1 .
  • the accuracy of estimating the actual movement of the vehicle 1 and the trajectory H can be improved. Therefore, the accuracy of automatic steering can be improved with a simple configuration.
  • the driving support control of the automatic steering is exemplified in which the steering angle when the vehicle 1 moves backward is controlled.
  • other parameters corresponding to the steering angle can also be controlled.
  • the actual steering angle of the steered wheels may be the control target, or the actuation amount of the driving device built in the steering device 6 may be the control target.
  • the trajectory and current position of the vehicle 1 during forward movement are determined based on the steering angle, they may be determined using the actual steering angle corresponding to the steering angle. Even when these steering angle equivalent values are controlled, it is possible to obtain the same effects as in the above application example.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a vehicle 1 having two front axles.
  • the steered wheels of the vehicle 1 are four wheels including left and right front wheels 27 and left and right front and rear wheels 28 .
  • the reference point R of the vehicle 1 is the central position of the four driving wheels when viewed from above.
  • the vehicle speed is calculated based on the average value of the rotational speeds of the four steered wheels.

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Abstract

車両（１）の後退時に前進時の軌跡を遡って辿るように自動操舵する運転支援装置（１０）に関する。この運転支援装置（１０）は、車両（１）の前進時における車速と操舵角とに基づき、軌跡を推定する軌跡推定部（１２）と、自動操舵の指示を受けて、車速と操舵角とから推定される車両（１）の現在位置に相当する基準点と軌跡上で基準点からの距離が所定値になる目標点との位置関係に基づき、目標操舵角を算出する目標操舵角算出部（１３）と、車両（１）の後退時における操舵角が目標操舵角になるようにステアリング（５）を自動操舵する自動操舵部（１４）と、を備える。また、操舵輪（２）の回転速度に基づいて車速を算出する車速算出部（１１）をさらに備える。

Description

運転支援装置
　本発明は、車両の後退時に前進時の軌跡を遡って辿るように自動操舵する運転支援装置に関する。
　従来、車両の後退時（バック走行時）に周囲の状況に関する情報を乗員に提供し、必要に応じて操作に介入することで運転を支援する運転支援装置が開発されている。例えば、車載カメラの撮影画像やＧＰＳ（Global Positioning System）の測位情報を用いて車両の前進時の走行軌跡を記録しておき、その走行軌跡と同じように車両を後退移動させる制御を実施するものが提案されている。このような制御により、例えば細い山道や狭隘道路，入り組んだ駐車場などでの後退が容易となり、ドライバーの負担が軽減される（特許文献１参照）。
特開２００７―２３７９３０号公報
　走行軌跡の記録に際し、自車両の位置は車載カメラの撮影画像に含まれる物体や建物などの位置を基準として特定することが可能である。一方、車長が長いトラックやバスなどの商用車においては、車載カメラで周囲の全体的な状況を把握しにくく、自車両の位置を精度よく求めることが難しい。また、ＧＰＳを用いて自車両の位置を高精度に測定するためには、大型で高価なＧＰＳセンサやモジュールが必要となり、コストが嵩んでしまうほか、装置構成が複雑になってしまう。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で自動操舵の精度を向上させることができるようにした運転支援装置を提供することを目的とする。
　本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
　（１）本適用例の運転支援装置は、車両の後退時に前進時の軌跡を遡って辿るように自動操舵する運転支援装置である。この運転支援装置は、前記車両の前進時における車速と操舵角とに基づき、前記軌跡を推定する軌跡推定部と、前記自動操舵の指示を受けて、前記車速と前記操舵角とから推定される前記車両の現在位置に相当する基準点と前記軌跡上で前記基準点からの距離が所定値になる目標点との位置関係に基づき、目標操舵角を算出する目標操舵角算出部と、前記車両の後退時における操舵角が前記目標操舵角になるようにステアリングを自動操舵する自動操舵部と、を備える。また、操舵輪の回転速度に基づいて前記車速を算出する車速算出部をさらに備える。
　上記の運転支援装置によれば、操舵輪、すなわちステアリング操作によってその車輪方向が変更され、車両の進行方向を変更する車輪の回転速度から算出される車速の情報が用いられる。すなわち、ステアリングによって操舵される車輪の回転速度に基づいて車速を算出することが特徴の一つである。この車速と操舵角との情報に基づいて、軌跡推定部が軌跡を推定するため、車両の軌跡が精度よく特定される。また、この車速と操舵角との情報に基づいて車両の位置に相当する基準点位置を推定し、目標操舵角算出部は目標操舵角を算出することから、車両の後退時において軌跡を追従するための操舵角が適正化される。これにより、軌跡を精度よく辿ることが可能となり、簡素な構成で自動操舵の精度が向上する。
　特に、トラックなどの商用車ではホイールベースが長いため、ステアリングによって操作される操舵輪（通常は前輪）に基づいて車速を算出し、この車速と操舵角とに基づいて軌跡を求めることでより正確な車両の軌跡が特定される。また、後退時において、この車速と操舵角とに基づいて車両位置、すなわち基準点位置が精度よく推定される。したがって、軌跡を辿るための目標操舵角の算出がより正確になるため、軌跡を正しく辿ることが可能となる。
　（２）上記の（１）において、前記目標操舵角算出部が、前記車両の後退時に前記車速算出部で算出される前記車速に応じて前記所定値を変更してもよい。
　車速に応じて所定値を変更することで、より精度高く軌跡に沿った車両の後退移動が可能となり、簡素な構成で自動操舵の精度が向上する。
　（３）上記の（２）において、前記目標操舵角算出部が、前記車両の後退時に前記車速算出部で算出される前記車速が高いほど前記所定値を大きく、前記車速が低いほど前記所定値を小さく変更してもよい。
　車両を素早く後退させたときに、より遠方に目標点が設定され、逆に車両をゆっくり後退させたときに、より近くに目標点が設定されることとなり、自動操舵による軌跡への追従精度が向上する。
　（４）上記の（１）～（３）のいずれかにおいて、前記車速は、すべての操舵輪の回転速度の平均値に基づいて算出されてもよい。
　すべての操舵輪の回転速度の平均値に基づいて車速を算出することで、車両の動きや軌跡の推定精度が向上し、簡素な構成で自動操舵の精度が向上する。
　（５）上記の（１）～（４）のいずれかにおいて、前記基準点は、前記車両の上面視ですべての操舵輪の中央の位置とみなし、前記軌跡は、前記基準点が移動した経路としてもよい。
　上面視におけるすべての操舵輪の中央の位置を基準点にすることで、現実の車両の動きや軌跡の推定精度が向上し、簡素な構成で自動操舵の精度が向上する。
　本適用例に係る運転支援装置によれば、既存のセンサ類のみを用いる簡素な構成で、自動操舵の精度を向上させることができる。
本適用例に係る運転支援装置が適用される車両の構成を示すブロック図。 図１に示す運転支援装置の構成を示すブロック図。 （Ａ）は前進時に推定される軌跡を示す模式図、（Ｂ）は後退時に設定される目標点を示す模式図。 図１に示す運転支援装置で実施される制御の手順を示すフローチャート。 変形例に係る運転支援装置が適用される車両の構成を示すブロック図。
［１．装置構成］
　図１～図５は、本適用例及び変形例に係る運転支援装置１０を説明するための図である。運転支援装置１０は、図１に示す車両１に適用される電子制御装置（ＥＣＵ，Electronic Control Unit）である。この運転支援装置１０は、車両１の後退時に、前進時の軌跡を遡って辿るように自動操舵する運転支援制御を実施する。車両１は、例えばトラックやバス等の商用車である。図１に示す車両１は二軸車であるが、三軸車や四軸車に運転支援装置１０を適用することも可能である。図１の車両１においては、操舵輪、すなわちステアリング操作によってその車輪の方向が変更され、車両の進行方向を変更する車輪が前輪２であり、駆動輪、すなわち動力が伝えられて車両を駆動する車輪が後輪３である。
　前輪２には、操舵装置６（自動操舵機能付きの操舵装置）が付設される。操舵装置６には、ステアリング５の操舵角に応じて実舵角を変更するステアリングギヤ機構と、ドライバーの操舵操作に依存することなく自動的にステアリングギヤ機構を駆動する駆動装置（例えば電動モータ，油圧駆動装置など）とが内蔵される。また、後輪３には、プロペラシャフトを介して駆動源４が接続される。駆動源４の種類は不問であり、電動モータであってもよいしエンジンでもよく、これらが併用されたハイブリッド型パワートレインでもよい。
　前輪２には、各々の操舵輪の回転速度を検出する車輪速センサ２１が設けられる。車輪速センサ２１は、操舵輪の車輪速に対応する角速度信号を出力する。また、駆動輪３に駆動力を伝達するプロペラシャフトには、駆動輪の回転速度を検出する駆動軸速度センサ２２が設けられる。駆動軸速度センサ２２は、駆動輪の回転速度に対応する角速度信号を出力する。これらのセンサ２１，２２で検出された角速度信号の情報は、運転支援装置１０に伝達される。
　ステアリング５には、操舵角を検出する操舵角センサ２３が設けられる。ここで検出された操舵角の情報は、運転支援装置１０に伝達される。自動操舵の運転支援制御が実施されていないときには、前輪２の実舵角が操舵角に応じた角度になるように、操舵装置６が制御される。また、自動操舵の運転支援制御が実施されているときには、ドライバーがステアリング５を操作しなくても自動的に操舵装置６が制御される。
　車両１のドライバー（運転手）が搭乗するキャブ内には、ドライバーによって操作される運転支援スイッチ２４が設けられる。運転支援スイッチ２４は、自動操舵の運転支援制御の実施や停止を指示するためのスイッチである。運転支援スイッチ２４がオン位置に操作されると、その操作位置の情報が運転支援装置１０に伝達され、自動操舵の運転支援制御が実施される。また、運転支援スイッチ２４がオフ位置に操作されると、自動操舵の運転支援制御が停止する。
　アクセルペダルには、アクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）に対応する信号を出力するアクセル開度センサ２５が設けられ、ブレーキペダルには、ブレーキペダルの踏み込み量に対応する信号を出力するブレーキペダルセンサ２６が設けられる。これらのセンサ２５，２６で検出された情報は、運転支援装置１０に伝達される。
　図２に示すように、運転支援装置１０の入力側には、車輪速センサ２１，駆動軸速度センサ２２，操舵角センサ２３，運転支援スイッチ２４，アクセル開度センサ２５，ブレーキペダルセンサ２６等が接続される。これらの各々で検出された情報は、通信経路（例えばハードワイヤやＣＡＮ経路）を介して運転支援装置１０に伝達される。また、運転支援装置１０の出力側には、操舵装置６が接続される。運転支援装置１０は、入力された情報に応じて操舵装置６の作動状態を制御する。
　運転支援装置１０には、少なくともプロセッサとメモリとが搭載される。プロセッサには、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit），ＭＰＵ（Micro Processing Unit）などのマイクロプロセッサが含まれ、メモリには、例えばＲＯＭ（Read Only Memory），ＲＡＭ（Random Access Memory）等が含まれる。運転支援装置１０で実施される制御の内容は、ファームウェアやアプリケーションプログラムとしてメモリに記録，保存されている。　
　プログラムの実行時には、プログラムの内容がメモリ空間内に展開され、プロセッサに読み込まれて実行される。また、図２に示すように、運転支援装置１０には、記憶装置やインタフェース装置が搭載されうる。記憶装置は、長期的に保存されるデータやプログラムを記憶するものであり、例えばフラッシュメモリ，不揮発メモリ等がこれに含まれる。インタフェース装置は、運転支援装置１０と外部装置との間の入出力（Input/Output；Ｉ／Ｏ）を司る装置である。
［２．制御構成］
　図１に示すように、運転支援装置１０には、車速算出部１１，軌跡推定部１２，目標操舵角算出部１３，自動操舵部１４が設けられる。これらの要素は、運転支援装置１０の機能を便宜的に分類して示したものであり、例えばプログラムやサブルーチンの形で運転支援装置１０内のメモリに記録，保存されている。なお、個々の要素を独立したプログラム，サブルーチンとして記述してもよいし、複数の機能を兼ね備えた複合プログラムとして記述してもよい。
　車速算出部１１は、二種類の走行速度を算出するものである。一つは、車輪速センサ２１で検出された操舵輪の回転速度に基づいて算出される車両１の走行速度であり、自動操舵の運転支援制御で用いられる速度である。以下、この速度を車速と呼ぶ。車速は、すべての操舵輪（左右の前輪２）についての回転速度の平均値に基づいて（例えば、その平均値に操舵輪の周長を乗算することで）求められる。なお、状況に応じて、操舵輪の一方である左あるいは右の前輪の回転速度に基づいて車速を求めてもよい。
　もう一つの速度は、駆動軸速度センサ２２で検出された信号に基づいて算出される車両１の走行速度であり、駆動源４の出力制御で用いられる速度である。以下、この速度を駆動輪速と呼ぶ。駆動輪速は、例えば後輪３の回転速度に後輪３の周長を乗算することで求められる。なお、本適用例の車速は、路面に対する操舵輪の移動速度であり、駆動輪の移動速度に相当する一般的な車速とは区別される。このような意味で、本適用例の車速のことを操舵輪車速と呼称しても差し支えない。
　軌跡推定部１２は、車両１の前進時における車速と操舵角とに基づき、車両１の軌跡Ｈを推定して記録するものである。つまり、ステアリングによって操作される操舵輪の回転速度に基づいて算出した車速を使用する。ここでは、図３（Ａ）に示すように、車両１の前進時の軌跡Ｈが推定されるとともに、そのデータが保存される。保存されるデータは、例えば直近の数十～数百メートル分の軌跡Ｈに相当するデータであり、車両１が前進するにつれて古いデータが新しいデータに上書きされる。
　車両１の上面視で前輪２の中央の位置を基準点Ｒとして、その基準点Ｒが移動した経路が軌跡Ｈとして推定される。図１に示す例では、前輪２の左右輪の中央（左右輪の実舵角が直進状態であるときの回転軸上の中央）が、基準点Ｒの位置になっている。軌跡推定部１２は、車輪速センサ２１で得られた情報に由来する車速と操舵角センサ２３で検出された操舵角とに基づき、自転車モデル（bicycle model）を用いて軌跡Ｈを推定する。なお、操舵輪の一方である左あるいは右の前輪の回転速度に基づいて車速を求める場合は、車両の位置、すなわち基準点の位置を車速を求めるのに使用した一方の操舵輪の位置としてもよい。
　自転車モデルとは、前輪の舵角が可変であって、後輪の舵角が固定された自転車の動きを推定するための数理モデルである。自転車モデルにおいては、例えば前輪及び後輪のサイズや太さ，ホイールベース，タイヤの摩擦係数，舵角，速度，走行軌跡等の関係が数学的に規定される。なお、軌跡Ｈの推定に際し、車速及び操舵角だけでなくタイヤの横滑りや路面勾配等を考慮して推定精度を向上させてもよい。
　目標操舵角算出部１３は、自動操舵の指示を受けて実施される運転支援制御の目標操舵角を算出するものである。目標操舵角は、図３（Ｂ）に示すように、車両１の現在位置に相当する基準点Ｒと目標点Ｔとの位置関係に基づいて算出される。車両１の現在位置は、車両１の後退時における車速と実際の操舵角とに基づいて推定される。また、目標点Ｔは、軌跡Ｈ〔図３（Ｂ）中の破線〕上で基準点Ｒからの距離が所定値Ｄになる点である。
　所定値Ｄの値は、固定値であってもよいし、可変値であってもよい。本適用例では、車速に応じて所定値Ｄが変更される。例えば、車速が高いほど所定値Ｄが大きく設定される。これにより、例えば車両１を素早く後退させたときに、より遠方の後方地点に目標点Ｔが設定されることになる。逆に車速が低いほど所定値Ｄは小さく設定され、車両１をゆっくり後退させたときに、より近い地点に目標点Ｔが設定されることになる。これにより、自動操舵による軌跡Ｈへの追従精度が向上する。
　自動操舵部１４は、運転支援制御において、実際の操舵角が目標操舵角算出部１３で算出された目標操舵角になるように操舵装置６を制御して、ステアリング５及び前輪２の舵角を自動操舵するものである。この制御により、車両１の現在位置が適切に制御され、車両１が軌跡Ｈに沿って後退移動することになる。このとき、車両１の移動速度（駆動源４の出力）は、アクセル開度，ブレーキ圧，駆動輪速等に応じて制御される。なお、実際の操舵角が目標操舵角により近づくように、車両１の現在位置に基づく操舵角のフィードバック制御を付加してもよい。
［３．フローチャート］
　図４は、運転支援装置１０で実施される制御の手順を説明するためのフローチャートである。ステップＡ１では、車両１が前進中であるか否かが判定される。車両１が前進中であればステップＡ２に進み、車速算出部１１において、車輪速センサ２１で検出された操舵輪の回転速度に基づいて車速が算出される。車速は、図１中に示す基準点Ｒの移動速度に相当するものとみなされる。続くステップＡ３では、軌跡推定部１２において、車速と実際の操舵角とに基づいて軌跡Ｈが推定されるとともに、そのデータが記録される。運転支援スイッチ２４の位置に関わらず、車両１が前進している限り、このような軌跡Ｈの推定，記録が継続される。
　ステップＡ１において車両１が前進中でない場合（例えば、車両１が後退中である場合）にはステップＡ４に進み、運転支援スイッチ２４がオン位置に操作されているか否かが判定される。この条件が成立するとき（運転支援スイッチ２４がオン位置に操作されているとき）には、ステップＡ５に進む。一方、この条件が成立しないときにはステップＡ５～Ａ９がスキップされ、この演算周期での制御が終了する。
　ステップＡ５では、車速算出部１１において、車輪速センサ２１で検出された操舵輪の回転速度に基づいて車速が算出される。続くステップＡ６では、車速と実際の操舵角とに基づいて基準点Ｒの位置が算出される。また、ステップＡ７では、基準点Ｒからの距離が所定値Ｄになる軌跡Ｈ上の目標点Ｔの位置が算出される。所定値Ｄは、例えば車速に応じた大きさに設定される。
　ステップＡ８では、目標操舵角算出部１３において、基準点Ｒと目標点Ｔとの位置関係に基づいて目標操舵角が算出される。そしてステップＡ９では、自動操舵部１４において、実際の操舵角が目標操舵角になるように操舵装置６が制御される。これにより、ステアリング５の舵角が自動操舵される。運転支援スイッチ２４がオン位置に操作されている状態で車両１が後退していれば、このような自動操舵の運転支援制御が継続される。
［４．作用・効果］
　（１）上記の運転支援装置１０では、車速算出部１１が車輪速センサ２１で検出された操舵輪の回転速度に基づいて車速を算出する。この車速の情報は、軌跡推定部１２で推定される軌跡Ｈに反映されるため、正しい軌跡Ｈが精度よく特定される。また、車速の情報は、目標操舵角算出部１３で算出される目標操舵角にも反映されることから、車両１の後退時における操舵角が適正化される。
　特に、トラックなどの商用車ではホイールベースが長いため、操舵角を決めるステアリングによって操作される操舵輪に基づいて車速を算出し、この車速と操舵角とに基づいて軌跡を求めることでより正確な車両の軌跡が特定される。また、後退時において、この車速と操舵角とに基づいて車両位置、すなわち基準点位置が精度よく推定される。したがって、軌跡を辿るための目標操舵角の算出がより正確になるため、軌跡を正しく辿ることが可能となる。これにより、簡素な構成で車両１を軌跡Ｈに沿って後退させることができ、自動操舵の精度を向上させることができる。
　また、例えば車載カメラやＧＰＳを搭載していない車両１においても、適切に自動操舵の運転支援制御を実現することができる。つまり、大型で高価なＧＰＳセンサやモジュールが不要であることから、コストを削減することができ、装置構成を簡素化することができる。したがって、既存のセンサ類のみを用いる簡素な構成で、自動操舵の精度を向上させることができる。
　（２）上記の運転支援装置１０では、目標操舵角算出部１３が、車両１の後退時に車速算出部１１で算出される車速に応じて所定値Ｄを変更している。これにより、自動操舵による軌跡Ｈへの追従精度が向上する。したがって、簡素な構成で自動操舵の精度を向上させることができ、より精度高く車両を目標点に到達させることができる。
　（３）上記の運転支援装置１０では、目標操舵角算出部１３が、車両１の後退時に車速算出部１１で算出される車速が高いほど所定値Ｄを大きく、車速が低いほど所定値Ｄを小さく変更する。これにより、車両１を素早く後退させたときに、より遠方の地点に目標点Ｔが設定され、逆に車両１をゆっくり後退させたときに、より近い地点に目標点Ｔが設定されることとなり、自動操舵による軌跡Ｈへの追従精度が向上する。
　（４）上記の運転支援装置１０では、車速がすべての操舵輪の回転速度の平均値に基づいて算出される。例えば、左右の前輪２の各々についての回転速度の平均値が算出され、その平均値に前輪２の周長を乗算することで車速が算出される。このような制御構成により、基準点Ｒの移動速度を高精度に求めることができ、車両１の動きや軌跡Ｈの推定精度を向上させることができる。したがって、簡素な構成で自動操舵の精度を向上させることができる。
　（５）上記の運転支援装置１０では、車両１の上面視において、すべての操舵輪の中央の位置が基準点Ｒとしてみなされる。この基準点Ｒが移動した経路を軌跡Ｈとすることで、現実の車両１の動きや軌跡Ｈの推定精度を向上させることができる。したがって、簡素な構成で自動操舵の精度を向上させることができる。
［５．その他］
　上記の適用例（実施形態）はあくまでも例示に過ぎず、上記の適用例で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。上記の適用例の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて複数の要素の一部分を取捨選択することができ、あるいは他の公知技術と組み合わせることができる。
　上記の適用例では、車両１の後退時における操舵角が制御対象となっている自動操舵の運転支援制御を例示したが、操舵角に相当する他のパラメータを制御対象とすることも可能である。例えば、操舵輪の実舵角を制御対象としてもよいし、あるいは操舵装置６に内蔵される駆動装置の作動量を制御対象としてもよい。同様に、車両１の前進時の軌跡や現在位置を操舵角に基づいて求めているが、操舵角に相当する実舵角を用いて求めてもかまわない。これらの操舵角相当値を制御対象とした場合であっても、上記の適用例と同様の作用効果を得ることができる。
　また、上記の適用例では、二軸車の車両１を例示したが、三軸車や四軸車の車両１に運転支援装置１０を適用してもよい。図５は前二軸車の車両１を例示する模式図である。この車両１の操舵輪は、左右の前前輪２７及び左右の前後輪２８の四輪である。この場合、車両１の基準点Ｒは、上面視で四つの駆動輪の中央の位置となる。また、車速は、四つの操舵輪の回転速度の平均値に基づいて算出される。このような前二軸車において、基準点Ｒが移動した経路を軌跡Ｈとして推定することで、車両１を軌跡Ｈに沿って精度よく後退させることができ、自動操舵の精度を向上させることができる。したがって、上記の適用例と同様の作用効果を得ることができる。
１　車両
２　前輪（操舵輪，非駆動輪）
３　後輪（駆動輪）
４　駆動源
５　ステアリング
６　操舵装置
１０　運転支援装置
１１　車速算出部
１２　軌跡推定部
１３　目標操舵角算出部
１４　自動操舵部
２１　車輪速センサ
２２　駆動軸速度センサ
２３　操舵角センサ
２４　運転支援スイッチ
２５　アクセル開度センサ
２６　ブレーキペダルセンサ
２７　前前輪
２８　前後輪
Ｈ　軌跡
Ｒ　基準点
Ｔ　目標点
Ｄ　所定値

Claims (5)

  1. 　車両の後退時に前進時の軌跡を遡って辿るように自動操舵する運転支援装置であって、
    　前記車両の前進時における車速と操舵角とに基づき前記軌跡を推定する軌跡推定部と、
    　前記自動操舵の指示を受けて、前記車速と前記操舵角とから推定される前記車両の現在位置に相当する基準点と前記軌跡上で前記基準点からの距離が所定値になる目標点との位置関係に基づき目標操舵角を算出する目標操舵角算出部と、
    　前記車両の後退時における操舵角が前記目標操舵角になるようにステアリングを自動操舵する自動操舵部と、を備えるとともに、
    　操舵輪の回転速度に基づいて前記車速を算出する車速算出部をさらに備える
    ことを特徴とする、運転支援装置。
  2. 　前記目標操舵角算出部が、前記車両の後退時に前記車速算出部で算出される前記車速に応じて前記所定値を変更する
    ことを特徴とする、請求項１記載の運転支援装置。
  3. 　前記目標操舵角算出部が、前記車両の後退時に前記車速算出部で算出される前記車速が高いほど前記所定値を大きく、前記車速が低いほど前記所定値を小さく変更する
    ことを特徴とする、請求項２記載の運転支援装置。
  4. 　前記車速は、すべての操舵輪の回転速度の平均値に基づいて算出される
    ことを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の運転支援装置。
  5. 　前記基準点は、前記車両の上面視ですべての操舵輪の中央の位置とみなし、
    　前記軌跡は、前記基準点が移動した経路とする
    ことを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の運転支援装置。 
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