JP4576772B2 - 駐車支援装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駐車場へ駐車しようとする際にドライバが的確な運転操作を簡単に行うことができるように、自車両の周囲状況をＣＣＤカメラ等により把握しステアリング操作等に関する情報とともにドライバへ表示する駐車支援装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載したＣＣＤカメラで捉えた車両周辺の画像を利用し、駐車時や挟路走行時にドライバの運転操作を支援するものとして、たとえば特開平１１−１６０９７号公報に記載のものが知られている。
この公開公報に記載のものにあっては、車速Ｖ、ハンドル角θを検出するとともに、ＣＣＤカメラによる走行方向の環境の撮像を利用して、障害物等と自車両との相対位置情報を得る。２次元マップ作成部で形成した走行方向を含む自車両周辺の環境の２次元マップに基づき、自車両が狭路に進入する場合の理想の経路を演算する。
【０００３】
一方、予想位置推定部では、２次元マップ上で自車両が現在の速度Ｖ、ハンドル角θを維持した場合の、自車両の設定時間後の予想位置を算出し、理想経路と予想位置とを合成して２次元マップ上に表示させドライバに報知する。また、理想経路と予想経路の外れ量を最小にする速度修正量、及び舵角修正量を演算してこれらを表示するようにもしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術では、速度修正量及び舵角修正量の報知を車両の速度や加速度に応じて変更することで操作支援能力を向上させるようにしているものの、理想経路と予想経路の外れ量に応じて報知する構成となっているので、ドライバに操作を促す報知が与えられた時には既に理想経路を外れた状態に有って理想経路に沿う様に車両を運転操作するのが難しいという問題点がある。いわば、必ず操作が遅れてしまうような支援装置になっている。
【０００５】
上記操舵遅れを避けようとして、ドライバが理想経路と予想経路を見ながら操舵操作を調整することが考えられる。
しかしながら、上記従来技術においては、表示する理想経路が下記の双曲線関数
【数１】
で与えるようになっている。ここで、ｋ１、ｋ２は定数、ｙは進行方向を表す。
この関数で与えられる理想経路は、直線部分を持たず連続的に変化する曲線であり、ドライバがいつ操舵を開始すれば良いのか判断が難しくなるばかりか、これを実現するための操舵角も、同様の複雑な関数で表され、本質的に操舵操作の難しい軌道になっている。
【０００６】
その上、理想経路は双曲線関数で表されるのに対して、予想経路は円弧で表されるため、所定時間移動後に理想経路の位置と予想経路の位置が一致したとしても、その時の理想経路での車体の向きと予想経路での車体の向きとが異なってしまうため、必ずその後に理想経路からずれてしまうという問題点がある。
【０００７】
このことを図１８に基づき説明する。同図中、Ａは車両の現在位置を示している。この現在位置から上記双曲線関数で描かれた理想経路ａは実線で描かれている。これに対して、ある操舵角を保ちながら所定速度で前進した場合の予想経路ｂは点線で示されており、所定時間後の位置はＢで表されている。このときＢは理想経路ａのほぼ中心に位置しているため現状維持でよいはずであるが、実際には理想経路ａから求まる車両位置はＣとなっており、車体の向きがＢとは異なっている。従って、Ｂの位置に達したときに、それ以降も理想経路ａ上に保とうとするためには余分な修正操作を必ず行なわなければならなくなる。
【０００８】
したがって、本発明は、駐車時にドライバがより簡単な操作で確実に目標軌道どおりに車両を移動できるようにした駐車支援装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の本発明は、車速を検出する車速センサと、操舵角を検出する操舵角センサと、車両周囲を撮影する撮影手段と、車両周囲の障害物を検出する周囲障害物検出手段と、車速と操舵角から車両の２次元平面上での運動を算出する車両運動算出部と、車両運動算出部で算出された車両運動と、周囲障害物検出手段により得られた障害物までの相対位置関係とから、車両周囲の２次元地図を生成する周囲地図生成部と、周囲地図生成部で生成された周囲地図から駐車可能な空間を見つけ出し目標駐車位置とする目標駐車位置決定部と、現在の車両位置から目標駐車位置までの目標軌道の座標と、目標車体向きと、目標軌道及び目標車体向きを実現するための目標操舵角とを算出する目標軌道算出部と、車両の特定部位に関係づけられた位置に設定表示される基準線の座標を算出する基準線設定部と、車両が目標軌道に沿って移動する際にドライバがステアリング操作を行なわなければならない車両の位置と、その時の車体向きを目標軌道から算出する目標操作位置算出部と、車両が目標操作位置に到達した際の基準線の位置である目標基準線の位置座標を、目標駐車位置と目標車体向きを用いて求める目標基準線位置算出部と、目標軌道算出部、基準線設定部、目標基準線位置算出部によりそれぞれ算出した目標軌道、基準線、目標基準線位置の座標を用いて、目標軌道と基準線と目標基準線を、周囲地図と合わせて撮影手段から得られた画像に重畳する画像合成部と、画像合成部で重畳した画像を表示する表示手段とを有するものとした。
【００１０】
請求項２の発明は、基準線が車両の後端位置上、または車両の後端から所定距離離れた位置上における車幅相当の線分であるようにした。
【００１１】
請求項３の発明は、目標軌道算出部が互いに接続する直線と第１の円弧、または第１の円弧と第２の円弧からなる軌道を算出し、目標操作位置算出部は、軌道が直線と第１の円弧からなるときは操舵角を中立と第１の円弧に対応する所定値との間で切り替える時の目標操作位置を算出し、軌道が第１の円弧と第２の円弧からなるときは操舵角を第１の円弧に対応する所定値と第２の円弧に対応する所定値との間で切り替える時の目標操作位置を算出するものとした。直線および各円弧の数は任意であり、各接続点に対応して目標操作位置を算出する。
【００１２】
請求項４の発明は、目標軌道算出部により算出される目標軌道を、基準線が描く軌道とした。
【００１３】
請求項５の発明は、目標軌道算出部により算出される目標軌道が、目標操舵状態の違いに応じて、表示形態が変化されるようにした
【００１４】
請求項６の発明は、目標操作位置算出部を、目標軌道算出部で目標軌道算出時に求められた現在位置から目標駐車位置に至る間における各位置での目標操舵角が、中立状態、操舵過渡状態、操舵角一定状態のうちのいずれかの状態から別の状態へと変化するのを識別し、変化時における車両位置、車体の向きを算出するようにした。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１の発明においては、車両の特定部位に関係づけた位置に基準線を設定し、車両周囲の撮像画像上の対応する位置に基準線を重畳表示すると同時に、ステアリング操作を行なわなければならない位置における基準線の位置を算出してその位置に目標基準線を、周囲地図と合わせて車両周囲の撮影画像上に重畳表示する構成とした。
そのため、ドライバは目標軌道に沿って車両を移動させるために操舵状態を変化させなければならない位置を目標基準線として認識することができると同時に、現在の基準線の目標基準線への近づき方を確認しながら運転操作することで、現在の状態を保ったまま運転を続けると、どのくらいで操舵状態を変化させなければならない位置に到達するのか、予想しながら運転操作できるので、操作遅れを防止することが可能となる。したがって、簡単な操舵でより確実に目標軌道通りに車両を移動させることが可能となるだけでなく、より大きな安心感を与えることが可能となる。
【００１６】
請求項２の発明においては、基準線を車両後端位置上、または車両後端から一定距離離れた位置上における車幅相当の線分で示す構成としたので、いわゆるバックモニタシステムなどで用いられているカメラにより撮影された後方画像の中で、認識が容易な位置に基準線を表示することが可能となり、ドライバの運転操作判断が、より容易になる。また、後方画像に車両後端やその角が映っていない場合でも、基準線の位置を車体から離れた位置に設定することで後方画像上に基準線を設定・表示することが可能となる。
【００１７】
請求項３の発明においては、目標軌道を円弧と直線、または円弧と円弧で生成する構成としたので、基準線と目標操作位置における基準線が一致した時点で一旦停止し、必要な操舵操作（たとえば目標軌道が直線と円弧の場合は、中立から所定の一定操舵角へまたは一定操舵角から中立へ、また目標軌道が円弧と円弧の場合は、一方の円弧に対応する所定の一定操舵角から他方の円弧に対応する所定の一定操舵角へなど）を行なった後、再度、移動を開始することで、簡単な操作でより確実に目標軌道通りに車両を移動させることが可能となる。
【００１８】
請求項４の発明においては、基準線が描く軌道を目標軌道としたので、基準線が目標基準線に接近する様子がより分かり易くなり、より正確に目標軌道に一致するように操舵操作することが可能となる。
【００１９】
請求項５の発明においては、目標操舵角の状態に応じて目標軌道の表示形態を変化させる構成としたので、現在の操舵状態、将来の操舵状態をどのようにすれば良いか、事前に、より簡単、より明確、より正確に認識することが可能となる。
【００２０】
請求項６の発明においては、目標操作位置算出部が、目標軌道算出部により求められた目標操舵角から、操舵状態が中立、操舵過渡、操舵角一定のいずれの状態であるかを判別し、これらの状態の変化に応じて目標基準線を与える構成としたので、操舵過渡で運転する領域がより明確にわかるという利点がある。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施例を図に基づき説明する。
図１は、本駐車支援装置の全体を示すブロック図である。
同図において、コントロールユニット１は、マイクロコンピュー夕、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェイス回路などからなり、各スイッチ、各センサからの入力情報を処理して、ディスプレイ（表示手段）８へ出力するデータを算出する役割を担っている。
駐車動作開始スイッチ２は、ドライバが駐車場所に対して予め決められた位置まで車両を持っていった時点で、駐車支援装置を作動させるために操作するものである。駐車動作開始スイッチ２が操作されると、この出力信号がコントロールユニット１へ入力され、駐車支援装置全体が初期化され、駐車操作支援を開始するようになる。
【００２２】
駐車方法選択スイッチ３は、後退並列駐車を行いたいのか、縦列後退駐車を行いたいのか、自車両の左側空間に駐車したいのか、あるいは自車両の右側空間に駐車したいのかをドライバが手動で選択するためのスイッチである。ドライバが手動でこのスイッチ３を切替えることで、この選択信号がコントロールユニット１へ入力されるようになっている。
【００２３】
車速センサ４は、例えば車輪と一体に回転する磁性体のロータの歯に対し、コイルと永久磁石からなるピックアップを適当な空隙を設けて配置して、車輪の回転に応じてパルス電圧を発生させ、このパルスの時間間隔を計測し、得られた時間間隔と１パルス当たりの角度、タイヤ半径等の数値から車速を得るようになっている。
【００２４】
操舵角センサ５は、例えばステアリングホイールに連動するスリットディスクを挟んで２組のフォトインタラプタをステアリングコラムチューブに互いに位相差を有して固定して構成する。ステアリングホイールの回転に応じてスリットディスクによる光の透過・遮断に応じてパルスを発生する。このパルスをカウントし、ドライバが操作するステアリングの中立点、操舵角を、また上記位相差により操舵方向を判別する。得られた操舵角にステアリングギヤ比を乗じれば、容易に操舵輪の向いている角度（切り角）に換算できる。
【００２５】
超音波センサ（周囲障害物検出手段）６は、例えばピエゾ圧電素子を利用したトランスミッタから超音波を発射し、この超音波が障害物に当たって反射してくるのを同じくピエゾ圧電素子を利用したレシーバで検知するもので、車体座標系における障害物までの距離及びその方位を検出するものである。障害物までの距離は、超音波の発射から反射して返ってくるまでの時間を計測し超音波の速度を乗じて得るようになっている。
ここでは、車両前端に真横方向に向けて設置されている。
【００２６】
カメラ（撮影手投）７は、例えばＣＣＤカメラを用い、これを車両後方に設置することで車両の後方を撮影する。このカメラ７による画像信号は、コントロールユニット１へ入力される。
ディスプレイ８は、例えば、いわゆるバックモニタやナビゲーション装置等で使われている液晶製のモニタ・ディスプレイを用い、コントロールユニット１から出力される画像信号が入力され、カメラ７が捉えた画像等を表示することで、ドライバが後退しながら駐車する際の参考情報を視覚的に提供するものである。
【００２７】
図２は、コントロールユニット１の機能ブロック図である。
予想軌道算出部１１は、操舵角センサ４から得られた操舵角から、その時点での車両の回転半径を算出し、車体の特定部位（例えば、車両後端や後輪横の車体）が描く軌道を求める。
【００２８】
車両運動算出部１２は、操舵角センサ４から得られる前輪の切り角と、車速センサ５から得られる車速と、前進か後退かを識別するために変速機に設けた図外のシフトポジションセンサから得られるシフトポジションに基づいて、例えば、下式の状態方程式から、車両の位置、車体の向き等の車両運動情報を求める。この場合、初期位置は駐車動作開始スイッチ２をドライバが操作した時点とする。
【数２】
ここで、（ｘ，ｙ）は初期位置を原点Ｏとしたときの後輪車軸中心点の座標、θは車体の向き、Ｌｗｂは車両のホイールベース、Φは操舵角センサ４から得られる前輪の切り角である。
【００２９】
周囲地図生成部１３は、超音波センサ６で得られた障害物までの距離及び方位に、車両運動算出部１２で求められた車両運動情報を加味しながら、車両周囲の障害物位置をマッピングしていく。この結果、車両が移動するに従い、ここで得られる２次元の周囲地図から広域の地図が得られることとなる。
目標駐車位置決定部１４は、駐車方法選択スイッチ３により選択された駐車方法（例えば、並列後退駐車左右、縦列後退駐車左右の４通りから選択）を参考に、周囲地図生成部１３で作成された周囲地図の中から駐車スペースとして最も適切なものを探し出し、目標駐車位置としての目標後輪車軸中心点の座標及び目標車体方向を決定する。
【００３０】
目標軌道算出部１５は、目標駐車位置決定部１４で決定された目標駐車位置と車両運動算出部１２で求めた車両の現在位置とから、予め定められた軌道生成ロジックに従って目標とする軌道を算出する。この軌道生成ロジックの詳細については後述する。
基準線設定部１６は、車両の特定部位に関係づけた位置（本実施例においては、車両後端位置）に基準線を設定する。この基準線に関する信号は、画像合成部１９へ入力される。
【００３１】
目標操作位置算出部１７は、目標軌道算出部１５で目標軌道を算出する際に求められる、現在位置から目標駐車位置に至る間の各位置での目標操舵角に基づいて、操舵状態が中立である目標軌道の部分、操舵過渡である目標軌道の部分、操舵角一定の目標軌道の部分等を区分けし、そのそれぞれの時における車両位置、車体の向きを算出する。
【００３２】
目標基準線位置算出部１８は、目標操作位置算出部１７により区分けされた目標軌道から、操舵状態が変化する境目の目標軌道の座標と、その時の目標車体向きとを、また基準線設定部１６により設定された車体に対する基準線の相対座標から、操舵状態が変化する位置での基準線の座標を求める。この操舵状態が変化する位置での基準線に関する情報信号は、画像合成部１９へ入力される。
【００３３】
画像合成部１９は、カメラ７により撮影された車両周囲の画像（本実施例では後方画像）上に、予想軌道算出部１１で算出された予想軌道と、目標軌道算出部１５で算出された目標軌道と、基準線設定部１６で設定された基準線と、目標基準線位置算出部１８で求められた操舵状態が変化する位置での基準線とを重畳し、得られた合成画像をディスプレイ８へと出力する。
【００３４】
ここで、ディスプレイ８に表示される画像の一例を図３に示す。
自車両ｋにおいて、駐車動作開始スイッチ２がオンとされることで駐車支援が開始される。ここでは、自車両ｋが前輪操舵車であるとして、後輪車軸中心点を車両運動を計算する際の基準とし、後輪車軸の中心点位置が車両座標系での原点として設定される。車両ｋの前方をｘ軸、後輪車軸左側をｙ軸とする。
【００３５】
今、車両ｋが現在の後輪車軸中心点ｃの位置から、破線で示した目標駐車位置での駐車枠ｅに収まった時の後輪車軸中心点ｄまで移動するものとする。
このとき、車両ｋは、現在の後輪車軸中心点ｃから目標駐車位置での後輪車軸中心点ｄに至るまで、図中一点鎖線で表示した後輪車軸中心点の目標軌道ｆに沿って移動するようにガイド支援されることになる。
【００３６】
後輪車軸中心点の目標軌道ｆは、本実施例では軌道が「直線＋円弧＋直線」で設定され、例えば、車両の後端が描く目標軌道ｇを求める際に必要となる。なお、ディスプレイ８には車両後端の目標軌道ｇを表示するようにするので、後輪車軸中心点の目標軌道ｆのディスプレイ８への表示は必ずしも必要ではない。
【００３７】
基準線設定部１６で設定された現在位置での基準線ｈは、本実施例では、車両後端の位置に設定する。
目標基準線位置算出部１８により、目標軌道ｇが直線から円弧に変化する位置に車両後端の基準線が到達する目標基準線ｉがさらに設定され、ディスプレイ８に表示される。これにより、操舵操作は、最初目標軌道ｇに沿って真っ直ぐ後退することで現在の基準線ｈが移動していき、目標基準線ｉに重なった時点で一旦停車し、ステアリングを切り増していって予想軌道算出部１１で得られる車両の予想軌道ｊ（本実施例では、一定に保った操舵角での後退に応じて車両後端が描く円弧で表される）が、目標軌道算出部１５で得られる目標軌道ｇに重なったところで、操舵角を一定に保ち、後退を再開すれば良いことになる。
なお、駐車中の他車両などの障害物を示す境界線ｂが超音波センサ６により検出され、ディスプレイ８に表示される。
【００３８】
ディスプレイ８に表示される画像の範囲（表示画面枠）ａは、図中四角の太線枠で囲まれた部分であり、この表示画面は、車体後部上方に装着されたカメラ７により撮影された画像を座標変換して、あたかも真上から見下ろしたような画像とされる。更に、車体後端付近に２台のカメラを装着して後部上方に設置したカメラ７の画像と画像合成することで、車両の後端も含んだ形の画像を得るようにすることもできる。
【００３９】
更に、表示画面枠ａには入っていないが、基準線ｉ’は目標軌道ｇが円弧から直線に変化するときに車両後端が到達する位置での基準線を示しており、車両ｋの移動とともに表示画面枠ａが移動してきてその範囲内に入るようになるとディスプレイ８に表示される。
操舵操作としては、現在の基準線ｈが目標軌道変化場所での基準線ｉ’に重なった時点で一旦停車して、ステアリングを中立に切り戻し、次いで後退を再開すれば、目標駐車枠ｅに車両を収めることができる。
【００４０】
次に、目標軌道算出部１５による目標軌道算出方法の一例について説明する。
目標軌道算出部１５は、先の運動方程式に現れた状態量ｘ、ｙ、θが運動方程式や拘束条件（例えば、最大操舵角、車速の範囲等）を満たしながら、初期状態（現在位置での状態）
【数３】
から終端状態（駐車終了時の状態）
【数４】
へと、所定の条件に基づいて軌道を算出する。
【００４１】
この算出方法としては、例えば、公知の技術でよく用いられているものとして、後退並列駐車であれば、以下のように行う。
すなわち、図４に示すように、現在の後輪車軸中心点Ｄの座標を（ｘｄ，ｙｄ）、目標駐車位置での後輪車軸中心点Ｂの座標を（ｘｂ，ｙｂ）とし、この目標駐車位置における車体の向きでの座標軸をｘ軸（車両前方を指す）、ｙ軸（車両左側を指す）とすると、最初ｘ軸に対し車体の向きが角度θｄとなった状態で直線ｃ”に沿って真っ直ぐに後退し、一旦停止して操舵して円弧を描きながら車体を右回りにθｄだけ回転移動する。車体がｘ軸と並行になったら、直線ｃ’に沿ってそのまま真っ直ぐに後退する。なお、後輪車軸中心点の軌跡Ｌ３は、図中太線で示してある。
従って、ここでは、
直線（Ｌｉｎｅ１）＋最小回転半径の円弧（Ａｒｃ１）＋直繰（Ｌｉｎｅ２）
という軌道を用いる。
【００４２】
一方、縦列後退駐車であれば、図５に示すように、現在の後輪車軸中心点Ｄの座標を（ｘｄ，ｙｄ）、目標駐車位置での後輪車軸中心点Ｂの座標を（ｘｂ，ｙｂ）とし、この目標駐車位置における車体の向きでの座標軸をｘ軸（車両前方を指す）、ｙ軸（車両左側を指す）とすると、最初ｘ軸に対し車体の向きが並行となった状態で直線ｃに沿って真っ直ぐに後退し、一旦停止して操舵したあと円弧を描きながら車体を右回りに回転移動する。
【００４３】
車体が所定の位置に来たら、再度一旦停止しそれまでとは逆方向へ一定角度操舵し左回りに回転しながら後退する。この結果、直線ｃと平行な直線ｃ’に沿った方向に車両が向くとともに目標駐車位置へ来ることとなる。なお、後輪車軸中心点の軌跡Ｌ３は、図中太線で示してある。
従って、ここでは、
直線（Ｌｉｎｅ１）＋最小回転半径の円弧（Ａｒｃ１）＋最小半径の円弧（Ａｒｃ２）という軌道を用いる。円弧（Ａｒｃ１）が第１の円弧、円弧（Ａｒｃ２）が第２の円弧に相当する。
なお、これらの軌道は、幾何学的な関係から容易に算出することができる。
【００４４】
以上の処理の流れを図６のゼネラルフローチャート、及び図７〜図１２のサブルーチンのフローチャートを用いて、詳細に説明する。これらのプログラム処理は、コントロールユニット１のマイクロコンピュータにより所定の制御周期毎に繰り返し実行される。なお、図６のゼネラルフローを実行する際には、これと並行して周囲地図生成部１３により周囲地図が生成されているものとする。
駐車動作開始スイッチ２が操作されると、コントロールユニット１で以下の処理が開始される。
ステップ１１０では、駐車動作開始フラグがセットされているか否かを調べる。セットされていればステップ２００へ、セットされていなければステップ１２０へ進む。
【００４５】
ステップ１２０では、駐車動作開始フラグをセットする。
ステップ２００では、車速センサ５、操舵角センサ４等からの信号を読み込む。ここでの動作の詳細は、図７を使って後で説明する。
ステップ２９０では、目標駐車位置決定部１４において、目標駐車位置決定フラグがセットされているかを調べる。セットされていればステップ５００へ、セットされていなければステップ３００へ進む。
【００４６】
ステップ３００では、目標駐車位置決定部１４は、周囲地図生成部１３で生成した周囲地図から、駐車スペースとして適切な場所を抽出し、目標駐車位置と、その時の目標車体向きを算出・設定する。ここでの作動の詳細は、後で図８、図９を使って説明する。
ステップ４００では、目標駐車位置決定フラグをセットする。
ステップ５００では、車両運動算出部１２が、駐車動作開始フラグがセットされた時点での後輪車軸中心点を原点として、車両の運動に従い、車両の位置座標（ｘ，ｙ）、車体の方向θを算出する。ここでの動作の詳細は、図１０を使って、後で説明する。
【００４７】
ステップ６００では、図示しないシフトポジションセンサからの信号に基づきシフトポジションを調べる。リバースに入っていればステップ７００へ、リバースに入っていなければ、本プログラムを終了する。
ステップ７００では、目標軌道算出部１５が、リバースに入れられた時点の車両位置から、ステップ３００で設定した目標駐車位置へ到る目標軌道を算出する。ここでの動作の詳細は、図１１を使って、後で説明する。
ステップ７９０では、目標軌道算出フラグをセットする。
【００４８】
ステップ８００では、目標操作位置を算出する。ここでの動作の詳細は、図１２を使って、後で説明する。
ステップ９００では、画像合成部１９が、ステップ７００で求められた目標軌道の座標、ステップ８００で求められた目標操作位置の座標、駐車動作開始スイッチ２の操作時点に応じて基準線設定部１６で定められた基準線位置の座標を用い、後部の撮影画像に目標軌道、目標基準線、基準線を重畳して、ディスプレイ８に表示させる。
ステップ１０００では、駐車動作開始フラグ、目標駐車位置決定フラグ、目標軌道算出フラグ等の本処理にかかわるフラグをリセットする。
【００４９】
図７は、図６のゼネラルフローチャートでのステップ２００におけるセンサ信号読み込み処理の詳細な流れを示すフローチャートである。
ステップ２１０では、車両運動算出部１２が車速センサ５から車速を読み込む。
ステップ２２０では、操舵角センサ４からステアリングの操作量である操舵角が予想軌道算出部１１と車両運動算出部１２へ読み込まれる。
ステップ２３０では、ステップ２２０で読み込まれた操舵角に、ステアリングのギヤ比Ｇ１を乗じることで、前輪舵角（前輪切り角）を算出する。
【００５０】
図８、図９は、図６のゼネラルフローチャートでのステップ３００における目標駐車位置設定処理の詳細な流れを示したフローチャートである。
ステップ３１０では、目標駐車位置決定部１４が駐車方法選択スイッチ３からの信号に基づき、並列後退駐車と縦列後退駐車のどちらが選択されているかを判断する。
並列後退駐車が選択されていればステップ３１５へ、縦列後退駐車が選択されていればステップ３２０へ進む。
【００５１】
ステップ３１５では、フラグｆｌｇ＿ｐ１をセットする。ステップ３２０では、フラグｆｌｇ＿ｐ１をリセットする。
ステップ３２５では、駐車方法選択スイッチ３が左右のどちら側を選択しているかを調べる。左側が選択されていればステップ３３０へ、右側が選択されていればステップ３３５へと進む。
ステップ３３０では、フラグｆｌｇ＿ｐ２をセットする。ステップ３３５では、フラグｆｌｇ＿ｐ２をリセットする。
【００５２】
ステップ３４０、ステップ３４５、ステップ３７０ではフラグｆｌｇ＿ｐ１とｆｌｇ＿ｐ２の状態を調べて、これらのフラグの状態に応じてステップ３５０、ステップ３６０、ステップ３８０、ステップ３９０へと進む。
すなわち、右側の並列後退駐車を選択していればステップ３５０へ、左側の並列後退駐車を選択していればステップ３６０へ、左側の縦列駐車を選択していればステップ３８０へ、右側の縦列駐車を選択していればステップ３９０と進む。
【００５３】
ステップ３５０では目標駐車位置決定部１４が、右側の並列後退駐車するための駐車スペースを探索する。
ステップ３５５では、同じく目標駐車位置決定部１４が、探索された駐車スペースから、目標とする後輪車軸中心点の座標（ｘｂ，ｙｂ）と、目標とする車体の向きθｂを算出する。これらステップ３５０、ステップ３５５における目標駐車位置の決定方法の詳細については、後で説明する。
【００５４】
ステップ３６０では、目標駐車位置決定部１４が左側の並列後退駐車するための駐車スペースを探索する。
ステップ３６５では、探索された駐車スペースから、目標とする後輪車軸中心点の座標（ｘｂ，ｙｂ）と、目標とする車体の向きθｂを算出する。
【００５５】
ステップ３８０では、目標駐車位置決定部１４が左側の縦列駐車するための駐車スペースを探索する。
ステップ３８５では、探索された駐車スペースから、目標とする後輪車軸中心点の座標（ｘｂ，ｙｂ）と、目標とする車体の向きθｂを算出する。
【００５６】
ステップ３９０では、目標駐車位置決定部１４が右側の縦列駐車するための駐車スペースを探索する。
ステップ３９５では、探索された駐車スペースから、目標とする後輪車軸中心点の座標（ｘｂ，ｙｂ）と、目標とする車体の向きθｂを算出する。
【００５７】
図１０は、図６のゼネラルフローチャートでのステップ５００における、車両の運動に従った車両の位置座標、車体の方向を算出する相対位置算出処理の詳細な流れを示したフローチャートである。
ステップ５０５では車両運動算出部１２が、相対位置座標、車体方向を算出する際、それらの初期化が行われているか否かにつき車両位置初期化フラグを調べて判断する。初期化フラグがセットされていればステップ５４０へ、リセットされていればステップ５１０へ進む。
【００５８】
ステップ５１０では、車両位置初期化フラグをセットする。
続くステップ５１５では、車体向きを初期化してθ１＝π／２とする。
次いでステップ５２０では、後輪車軸中心点のｘ座標を初期化してｘ１＝０とし、ステップ５３０で、後輪車軸中心点のｙ座標を初期化しｙ１＝０とする。
ステップ５４０では、Ｔｓをサンプリング時間として、１サンプル前の車体向きθ１と、その周期で計測した車速Ｖ、前輪切り角Φから、次式により車体向きθ２を求める。
θ２＝（Ｔｓ・Ｖ／Ｌｗｂ）・ｔａｎΦ＋θ１
【００５９】
ステップ５５０では、Ｔｓをサンプリング時間として、１サンプル前の後輪車軸中心点のｘ座標ｘ１と、車体向きθ１と、その周期で計測した車速Ｖとから、次式により後輪車軸中心点のｘ座標ｘ２を求める。
ｘ２＝Ｔｓ・Ｖ・ｃｏｓθ１＋ｘ１
【００６０】
ステップ５６０では、Ｔｓをサンプリング時間として、１サンプル前の後輪車軸中心点のｙ座標ｙ１と、車体向きθ１と、その周期で計測した車速Ｖとから、後輪車軸中心点のｙ座標ｙ２を求める。
次式は前述の微分方程式を、サンプリング時間Ｔｓを使って差分方程式に離散化することで求められる。
ｙ２＝Ｔｓ・Ｖ・ｓｉｎθ１＋ｙ１
【００６１】
ステップ５７０では、θ１＝θ２として、ステップ５４０で求めた新たな車体の向きを、このサンプルでの車体の向きとする。
ステップ５８０では、ｘ１＝ｘ２として、ステップ５５０で求めた新たな後輪車軸中心点のｘ座標を、このサンプルでの車体の向きとする。
ステップ５９０では、ｙ１＝ｙ２として、ステップ５６０で求めた新たな後輪車紬中心点のｙ座標を、このサンプルでの車体の向きとする。
【００６２】
図１１は、図６のゼネラルフローチャートでのステップ７００における目標軌道算出処理の詳細な流れを示したフローチャートである。
ここでは、目標軌道は、図４、図５に基づき前述したように、目標軌道算出部１５が並列後退駐車、縦列後退駐車ともに、直線と最小回転半径の組み合わせで与えるものとする。
ステップ７１０では、フラグｆｌｇ＿ｐ１がセットされているか否かを調べる。セットされているならば、並列後退駐車が選択されておりステップ７１５へ、リセットされているならば、縦列後退駐車が選択されておりステップ７４５へと進む。
【００６３】
並列後退駐車が選択された場合、ステップ７１５では、図４における目標軌道の一部である直線Ｌｉｎｅ１の方程式を算出する。この直線は、リバースにシフトした時点での車体軸と一致している。
ステップ７２０では、図４における目標軌道の一部である直線Ｌｉｎｅ２の方程式を算出する。この直線は、駐車が完了した時点での車体軸と一致している。
【００６４】
ステップ７２５では、図４における目標軌道の一部である円弧Ａｒｃ１の方程式を算出する。この円弧は、最大前輪舵角で決まる後輪車軸中心点の最小半径に等しい半径を有し、Ｌｉｎｅ１、Ｌｉｎｅ２の両直線に接するものである。
ステップ７３０では、直線Ｌｉｎｅ１と円弧Ａｒｃ１の接点の座標を算出する。ステップ７３５では、直線Ｌｉｎｅ２と円弧Ａｒｃ１の接点の座標を算出する。ステップ７４０では、得られた直線と円弧から、表示用目標軌道座標のデータを作成する。
ここでは、円弧を予め定められたＮ個の直線で近似し、Ｎ＋２個の線分を表す座標群で与えることとする。
【００６５】
一方、縦列後退駐車が選択された場合、ステップ７４５では、図５における目標軌道の一部である直線Ｌｉｎｅ１の方程式を算出する。この直線は、リバースにシフトした時点での車体軸線ｃと一致している。
ステップ７５０では、図５における目標軌道の一部である円弧Ａｒｃ１の方程式を算出する。この円弧Ａｒｃ１は、最大前輪舵角で決まる後輪車軸中心点の最小半径を有する円弧が車体軸線ｃに接する点から、この円弧が車体軸線ｃと目標駐車位置における車体軸線ｃ’との中間位置を通ってこれらに平行な線と交わる点までを結ぶ部分で構成する。
【００６６】
ステップ７５５では、図５における目標軌道の一部である円弧Ａｒｃ２の方程式を算出する。この円弧Ａｒｃ２は、上記交点から目標駐車位置の車体軸線ｃ’に接する点を結ぶ上記とは逆回りの円弧部分で構成する。
ステップ７６０では、直線Ｌｉｎｅ１と円弧Ａｒｃ１の接点の座標を算出する。ステップ７６５では、円弧Ａｒｃ１と円弧Ａｒｃ２の接点の座標を算出する。
ステップ７７０では、得られた直線と円弧から、表示用の目標軌道座標のデータを作成する。
ここでは、円弧を予め定められたＮ個の直線で近似し、２Ｎ＋１個の線分を表す座標群で与えることとする。
【００６７】
なお、ステップ７４０やステップ７７０で求める表示用のデータは後輪車軸中心点の描く軌道を表すものであるが、後輪車軸中心点の座標と、その時々の車体の方向と、後輪車軸と車体周囲の位置関係とから、車両後部の角の描く軌跡を表す座標データを求めてもよいし、後輪横の車体が描く軌跡を求めてもよいし、さらにはそれらを組み合わせたものでもよい。
【００６８】
また、ステップ７３０、ステップ７３５、ステップ７６０、ステップ７６５で求められた接点の座標に対応する表示用データの座標を区切りとして、表示用データの表示色、表示形態（線分の太さ、点線等）等を変化させてディスプレイ８に表示することができる。これにより、操舵操作を実行する位置や、その目標操舵位置への接近の様子を、より明確にドライバに示すことが可能となる。
【００６９】
図１２は、図６のゼネラルフローチャートでのステップ８００における目標操作位置算出処理の詳細な流れを示したフローチャートである。ここでも、目標軌道は図４、図５で示したように、並列後退駐車、縦列後退駐車ともに、直線と最小回転半径の組み合わせで与えるものとする。
ステップ８１０では、基準線設定部１６が、後輪車軸中心点の座標と基準線との相対的な位置関係を読み込む。
例えば、基準線を車両後端で与える場合における基準線の両端の座標は、車体の軸線方向に後輪車軸中心点からリアオーバハング分、離れた点を通り、車体の軸線に対して垂直な線を考え、その垂線上でこの垂線と車体の軸線との交点から基準線の半分の長さだけ互いに離れる方向へ離れた２点で求めることができる。
【００７０】
ステップ８２０では、フラグｆｌｇ＿ｐ１がセットされているかを調べる。セットされている（すなわち並列後退駐車が選択されている）ならばステップ８３０へ、リセットされている（すなわち縦列駐車が選択されている）ならばステップ８５０へと進む。
【００７１】
ステップ８３０では、目標操作位置算出部１７が、ステップ７３０で目標軌道算出部１５から直線Ｌｉｎｅ１と円弧Ａｒｃ１の接点の座標を読み込む。
ステップ８３５では、目標基準線位置算出部１８が、ステップ８３０で得られた座標に、その時の車体の向きを考慮して、ステップ８１０で得られた関係を適用して、この位置における基準線の両端の座標を算出する。
【００７２】
ステップ８４０では、目標操作位置算出部１７が、直線Ｌｉｎｅ２と円弧Ａｒｃ１の接点の座標を読み込む。
ステップ８４５では、目標基準線位置算出部１８が、ステップ８４０で得られた座標に、その時の車体の向きを考慮して、ステップ８１０で得られた関係を適用して、この位置における基準線の両端の座標を算出する。
【００７３】
ステップ８５０では、目標操作位置算出部１７が、目標軌道算出部１５から直線Ｌｉｎｅ１と円弧Ａｒｃ１の接点の座標を読み込む。
ステップ８５５では、目標基準線位置算出部１８が、ステップ８５０で得られた座標に、その時の車体の向きを考慮して、ステップ８１０で得られた関係を適用して、この位置における基準線の両端の座標を算出する。
【００７４】
ステップ８６０では、目標操作位置算出部１７が、円弧Ａｒｃ１と円弧Ａｒｃ２の接点の座標を読み込む。
ステップ８６５では、目標基準線位置算出部１８が、ステップ８６０で得られた座標に、その時の車体の向きを考慮して、ステップ８１０で得られた関係を適用して、この位置における基準線の両端の座標を算出する。
【００７５】
図１３〜図１５は、周囲地図生成部における地図生成の一例を示す。ここでは、自車両ｋが車両進行方向に対して左側に後退並列駐車で駐車する場合であり、予めドライバが選択しているものとする。
周囲地図生成部は、左前端に真横に向けて装着されている超音波センサ６からの測距出力を受けて、車両が駐車列と平行に前進するに従ってサンプリングし、車両の移動量を考慮して２次元平面上に障害物をサンプリング点によりマッピングする。
【００７６】
図１３は、壁８０にそって図中左側に駐車中の他車両６０についてサンプリング点３１〜３５、壁８０についてサンプリング点３６〜４４、及び右側の他車両７０についてサンプリング点４５〜５０が得られた状態を示している。
【００７７】
周囲地図生成部では、図１４に示すように、サンプリング点をグルーピングして、サンプリング点３１〜３５、サンプリング点３６〜４４、及びサンプリング点４５〜５０をそれぞれ一塊として、直線９１、９２、９３に直線近似する。
グルーピングは、例えば、隣接している点間の距離が所定値より短いか否かで判断すれば良い。
これにより、ここでは、駐車中の他車両６０、７０の前面が２本の線９１、９３で、その後方の壁８０が１本の線９２で表わされる。
【００７８】
目標駐車位置決定部１４は、この直線近似して抽出された左側車両、後方の壁、および右側車両の障害物の線分データを参照して、前述のとおり制御フローのステップ３００において駐車スペースを探索し、目標とする後輪車軸中心点の座標と、車体の向きを算出する。
この直線近似の線分データで表わされる周囲地図は目標駐車位置決定部１４を通して画像合成部へ送られ、ディスプレイ８に表示される。
図１５は、車両後方画像に、上記直線近似して抽出された障害物がそれぞれ線分１０１、１０２、１０３として重畳表示された、ディスプレイ８の表示範囲１０４を示す。
【００７９】
本実施例は以上のように構成され、車両周囲の撮像画像と周囲地図とをディスプレイ８に表示するとともに、車両の後端に設定した基準線を対応する位置に重畳表示し、さらに目標駐車位置までの目標軌道と、軌道上のステアリング操作を行なわなければならない位置に目標基準線を重畳表示する構成としたので、ドライバは目標軌道に沿って移動するとき、基準線と目標基準線の近づき方を参照して操舵操作することにより、簡単に目標駐車位置へガイドされる。したがって、操作遅れの心配もなく、余裕をもって確実に車両を目標駐車位置へ移動、駐車させることができる。
【００８０】
また、目標軌道を直線と円弧で構成するものとしたので、基準線と目標基準線が合致した点で所要の操舵を行うことにより、容易に目標軌道に沿わせることができる。
さらに、目標軌道は上記ステアリング操作を行なわなければならない位置を区切りとして表示色や線種を変化させているので、操舵操作地点をより明確に事前に認識できる。
【００８１】
なお、実施例では、基準線設定部１６は基準線を車両後端と一致する線に設定するものとしたが、このほか図１６に示すように、自車両ｋの後端から一定距離離れた位置に設定した基準線１１０をディスプレイ８に表示するようにしてもよい。同図において基準線１１１は、車両が一旦停止しステアリングを操舵して操舵角を切り回し始めるべき位置に到達したと仮定したときの基準線１１０に対応する目標基準線であり、現在の表示画面１１２内に現在の基準線１１０と併せて表示されている。
このように車両から一定距離離して設定した基準線１１０は、例えば後方を撮影するカメラが１台しかなく車体の角が撮影範囲になく表示されないような場合に、とくに有効である。
【００８２】
また他の基準線の態様として、図１７に示すように、自車両ｋの後端における左右の角を示すため、１対のＬ字状のマークで構成した基準線１２０としてもよい。この場合、現在の表示画面１２２内に現在の基準線１２０と併せて表示する目標基準線１２１も、同様に１対のＬ字状のマークで構成する。
これにより、他車両などの障害物に当てやすい自車両後部の角の位置を容易にドライバが把握できる。
【００８３】
さらにまた、上記実施例では障害物を測距するのに超音波センサを用いたが、例えば光または電波を用いたレーダ等を用いるようにしてもよい。
【００８４】
また、実施例では、目標駐車位置決定部１４が周囲地図から駐車スペースとして適切な場所を抽出し、目標駐車位置と車体向きを算出・設定するものとしたが、そのほか、例えばディスプレイ８にタッチパネル機能を持たせておき、図１５のようにディスプレイ８に表示された周囲地図の画像を見ながらドライバが目標駐車位置１０５を指で押して指定することにより、目標駐車位置決定部１４ではただちに当該指定位置の座標を決定する構成とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る駐車支援装置の全体を示すブロック図である。
【図２】 コントロールユニットの機能ブロック図である。
【図３】ディスプレイへの表示例を示す説明図である。
【図４】並列後退駐車時における目標軌道算出要領を示す説明図である。
【図５】縦列後退駐車時における目標軌道算出要領を示す説明図である。
【図６】実施例における制御の流れを示すゼネラルフローチャートである。
【図７】センサ信号を検出するサブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図８】目標駐車位置を算出するサブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図９】目標駐車位置を算出するサブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図１０】相対位置を算出するサブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図１１】目標軌道を算出するサブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図１２】目標操作位置を算出するサブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図１３】周囲地図生成の要領を示す説明図である。
【図１４】周囲地図生成の要領を示す説明図である。
【図１５】周囲地図生成の要領を示す説明図である。
【図１６】基準線設定の他の例を示す図である。
【図１７】基準線設定のさらに他の例を示す図である。
【図１８】従来技術による駐車支援装置の問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
１ コントロールユニット
２ 駐車動作開始スイッチ
３ 駐車方法選択スイッチ
４ 操舵角センサ
５ 車速センサ
６ 超音波センサ（周囲障害物検出手段）
７ カメラ（撮影手段）
８ ディスプレイ（表示手段）
１２ 車両運動算出部
１３ 周囲地図生成部
１４ 目標駐車位置決定部
１５ 目標軌道算出部
１６ 基準線設定部
１７ 目標操作位置算出部
１８ 目標基準線位置算出部
１９ 画像合成部
【発明の属する技術分野】
本発明は、駐車場へ駐車しようとする際にドライバが的確な運転操作を簡単に行うことができるように、自車両の周囲状況をＣＣＤカメラ等により把握しステアリング操作等に関する情報とともにドライバへ表示する駐車支援装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載したＣＣＤカメラで捉えた車両周辺の画像を利用し、駐車時や挟路走行時にドライバの運転操作を支援するものとして、たとえば特開平１１−１６０９７号公報に記載のものが知られている。
この公開公報に記載のものにあっては、車速Ｖ、ハンドル角θを検出するとともに、ＣＣＤカメラによる走行方向の環境の撮像を利用して、障害物等と自車両との相対位置情報を得る。２次元マップ作成部で形成した走行方向を含む自車両周辺の環境の２次元マップに基づき、自車両が狭路に進入する場合の理想の経路を演算する。
【０００３】
一方、予想位置推定部では、２次元マップ上で自車両が現在の速度Ｖ、ハンドル角θを維持した場合の、自車両の設定時間後の予想位置を算出し、理想経路と予想位置とを合成して２次元マップ上に表示させドライバに報知する。また、理想経路と予想経路の外れ量を最小にする速度修正量、及び舵角修正量を演算してこれらを表示するようにもしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術では、速度修正量及び舵角修正量の報知を車両の速度や加速度に応じて変更することで操作支援能力を向上させるようにしているものの、理想経路と予想経路の外れ量に応じて報知する構成となっているので、ドライバに操作を促す報知が与えられた時には既に理想経路を外れた状態に有って理想経路に沿う様に車両を運転操作するのが難しいという問題点がある。いわば、必ず操作が遅れてしまうような支援装置になっている。
【０００５】
上記操舵遅れを避けようとして、ドライバが理想経路と予想経路を見ながら操舵操作を調整することが考えられる。
しかしながら、上記従来技術においては、表示する理想経路が下記の双曲線関数
【数１】
この関数で与えられる理想経路は、直線部分を持たず連続的に変化する曲線であり、ドライバがいつ操舵を開始すれば良いのか判断が難しくなるばかりか、これを実現するための操舵角も、同様の複雑な関数で表され、本質的に操舵操作の難しい軌道になっている。
【０００６】
その上、理想経路は双曲線関数で表されるのに対して、予想経路は円弧で表されるため、所定時間移動後に理想経路の位置と予想経路の位置が一致したとしても、その時の理想経路での車体の向きと予想経路での車体の向きとが異なってしまうため、必ずその後に理想経路からずれてしまうという問題点がある。
【０００７】
このことを図１８に基づき説明する。同図中、Ａは車両の現在位置を示している。この現在位置から上記双曲線関数で描かれた理想経路ａは実線で描かれている。これに対して、ある操舵角を保ちながら所定速度で前進した場合の予想経路ｂは点線で示されており、所定時間後の位置はＢで表されている。このときＢは理想経路ａのほぼ中心に位置しているため現状維持でよいはずであるが、実際には理想経路ａから求まる車両位置はＣとなっており、車体の向きがＢとは異なっている。従って、Ｂの位置に達したときに、それ以降も理想経路ａ上に保とうとするためには余分な修正操作を必ず行なわなければならなくなる。
【０００８】
したがって、本発明は、駐車時にドライバがより簡単な操作で確実に目標軌道どおりに車両を移動できるようにした駐車支援装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の本発明は、車速を検出する車速センサと、操舵角を検出する操舵角センサと、車両周囲を撮影する撮影手段と、車両周囲の障害物を検出する周囲障害物検出手段と、車速と操舵角から車両の２次元平面上での運動を算出する車両運動算出部と、車両運動算出部で算出された車両運動と、周囲障害物検出手段により得られた障害物までの相対位置関係とから、車両周囲の２次元地図を生成する周囲地図生成部と、周囲地図生成部で生成された周囲地図から駐車可能な空間を見つけ出し目標駐車位置とする目標駐車位置決定部と、現在の車両位置から目標駐車位置までの目標軌道の座標と、目標車体向きと、目標軌道及び目標車体向きを実現するための目標操舵角とを算出する目標軌道算出部と、車両の特定部位に関係づけられた位置に設定表示される基準線の座標を算出する基準線設定部と、車両が目標軌道に沿って移動する際にドライバがステアリング操作を行なわなければならない車両の位置と、その時の車体向きを目標軌道から算出する目標操作位置算出部と、車両が目標操作位置に到達した際の基準線の位置である目標基準線の位置座標を、目標駐車位置と目標車体向きを用いて求める目標基準線位置算出部と、目標軌道算出部、基準線設定部、目標基準線位置算出部によりそれぞれ算出した目標軌道、基準線、目標基準線位置の座標を用いて、目標軌道と基準線と目標基準線を、周囲地図と合わせて撮影手段から得られた画像に重畳する画像合成部と、画像合成部で重畳した画像を表示する表示手段とを有するものとした。
【００１０】
請求項２の発明は、基準線が車両の後端位置上、または車両の後端から所定距離離れた位置上における車幅相当の線分であるようにした。
【００１１】
請求項３の発明は、目標軌道算出部が互いに接続する直線と第１の円弧、または第１の円弧と第２の円弧からなる軌道を算出し、目標操作位置算出部は、軌道が直線と第１の円弧からなるときは操舵角を中立と第１の円弧に対応する所定値との間で切り替える時の目標操作位置を算出し、軌道が第１の円弧と第２の円弧からなるときは操舵角を第１の円弧に対応する所定値と第２の円弧に対応する所定値との間で切り替える時の目標操作位置を算出するものとした。直線および各円弧の数は任意であり、各接続点に対応して目標操作位置を算出する。
【００１２】
請求項４の発明は、目標軌道算出部により算出される目標軌道を、基準線が描く軌道とした。
【００１３】
請求項５の発明は、目標軌道算出部により算出される目標軌道が、目標操舵状態の違いに応じて、表示形態が変化されるようにした
【００１４】
請求項６の発明は、目標操作位置算出部を、目標軌道算出部で目標軌道算出時に求められた現在位置から目標駐車位置に至る間における各位置での目標操舵角が、中立状態、操舵過渡状態、操舵角一定状態のうちのいずれかの状態から別の状態へと変化するのを識別し、変化時における車両位置、車体の向きを算出するようにした。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１の発明においては、車両の特定部位に関係づけた位置に基準線を設定し、車両周囲の撮像画像上の対応する位置に基準線を重畳表示すると同時に、ステアリング操作を行なわなければならない位置における基準線の位置を算出してその位置に目標基準線を、周囲地図と合わせて車両周囲の撮影画像上に重畳表示する構成とした。
そのため、ドライバは目標軌道に沿って車両を移動させるために操舵状態を変化させなければならない位置を目標基準線として認識することができると同時に、現在の基準線の目標基準線への近づき方を確認しながら運転操作することで、現在の状態を保ったまま運転を続けると、どのくらいで操舵状態を変化させなければならない位置に到達するのか、予想しながら運転操作できるので、操作遅れを防止することが可能となる。したがって、簡単な操舵でより確実に目標軌道通りに車両を移動させることが可能となるだけでなく、より大きな安心感を与えることが可能となる。
【００１６】
請求項２の発明においては、基準線を車両後端位置上、または車両後端から一定距離離れた位置上における車幅相当の線分で示す構成としたので、いわゆるバックモニタシステムなどで用いられているカメラにより撮影された後方画像の中で、認識が容易な位置に基準線を表示することが可能となり、ドライバの運転操作判断が、より容易になる。また、後方画像に車両後端やその角が映っていない場合でも、基準線の位置を車体から離れた位置に設定することで後方画像上に基準線を設定・表示することが可能となる。
【００１７】
請求項３の発明においては、目標軌道を円弧と直線、または円弧と円弧で生成する構成としたので、基準線と目標操作位置における基準線が一致した時点で一旦停止し、必要な操舵操作（たとえば目標軌道が直線と円弧の場合は、中立から所定の一定操舵角へまたは一定操舵角から中立へ、また目標軌道が円弧と円弧の場合は、一方の円弧に対応する所定の一定操舵角から他方の円弧に対応する所定の一定操舵角へなど）を行なった後、再度、移動を開始することで、簡単な操作でより確実に目標軌道通りに車両を移動させることが可能となる。
【００１８】
請求項４の発明においては、基準線が描く軌道を目標軌道としたので、基準線が目標基準線に接近する様子がより分かり易くなり、より正確に目標軌道に一致するように操舵操作することが可能となる。
【００１９】
請求項５の発明においては、目標操舵角の状態に応じて目標軌道の表示形態を変化させる構成としたので、現在の操舵状態、将来の操舵状態をどのようにすれば良いか、事前に、より簡単、より明確、より正確に認識することが可能となる。
【００２０】
請求項６の発明においては、目標操作位置算出部が、目標軌道算出部により求められた目標操舵角から、操舵状態が中立、操舵過渡、操舵角一定のいずれの状態であるかを判別し、これらの状態の変化に応じて目標基準線を与える構成としたので、操舵過渡で運転する領域がより明確にわかるという利点がある。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施例を図に基づき説明する。
図１は、本駐車支援装置の全体を示すブロック図である。
同図において、コントロールユニット１は、マイクロコンピュー夕、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェイス回路などからなり、各スイッチ、各センサからの入力情報を処理して、ディスプレイ（表示手段）８へ出力するデータを算出する役割を担っている。
駐車動作開始スイッチ２は、ドライバが駐車場所に対して予め決められた位置まで車両を持っていった時点で、駐車支援装置を作動させるために操作するものである。駐車動作開始スイッチ２が操作されると、この出力信号がコントロールユニット１へ入力され、駐車支援装置全体が初期化され、駐車操作支援を開始するようになる。
【００２２】
駐車方法選択スイッチ３は、後退並列駐車を行いたいのか、縦列後退駐車を行いたいのか、自車両の左側空間に駐車したいのか、あるいは自車両の右側空間に駐車したいのかをドライバが手動で選択するためのスイッチである。ドライバが手動でこのスイッチ３を切替えることで、この選択信号がコントロールユニット１へ入力されるようになっている。
【００２３】
車速センサ４は、例えば車輪と一体に回転する磁性体のロータの歯に対し、コイルと永久磁石からなるピックアップを適当な空隙を設けて配置して、車輪の回転に応じてパルス電圧を発生させ、このパルスの時間間隔を計測し、得られた時間間隔と１パルス当たりの角度、タイヤ半径等の数値から車速を得るようになっている。
【００２４】
操舵角センサ５は、例えばステアリングホイールに連動するスリットディスクを挟んで２組のフォトインタラプタをステアリングコラムチューブに互いに位相差を有して固定して構成する。ステアリングホイールの回転に応じてスリットディスクによる光の透過・遮断に応じてパルスを発生する。このパルスをカウントし、ドライバが操作するステアリングの中立点、操舵角を、また上記位相差により操舵方向を判別する。得られた操舵角にステアリングギヤ比を乗じれば、容易に操舵輪の向いている角度（切り角）に換算できる。
【００２５】
超音波センサ（周囲障害物検出手段）６は、例えばピエゾ圧電素子を利用したトランスミッタから超音波を発射し、この超音波が障害物に当たって反射してくるのを同じくピエゾ圧電素子を利用したレシーバで検知するもので、車体座標系における障害物までの距離及びその方位を検出するものである。障害物までの距離は、超音波の発射から反射して返ってくるまでの時間を計測し超音波の速度を乗じて得るようになっている。
ここでは、車両前端に真横方向に向けて設置されている。
【００２６】
カメラ（撮影手投）７は、例えばＣＣＤカメラを用い、これを車両後方に設置することで車両の後方を撮影する。このカメラ７による画像信号は、コントロールユニット１へ入力される。
ディスプレイ８は、例えば、いわゆるバックモニタやナビゲーション装置等で使われている液晶製のモニタ・ディスプレイを用い、コントロールユニット１から出力される画像信号が入力され、カメラ７が捉えた画像等を表示することで、ドライバが後退しながら駐車する際の参考情報を視覚的に提供するものである。
【００２７】
図２は、コントロールユニット１の機能ブロック図である。
予想軌道算出部１１は、操舵角センサ４から得られた操舵角から、その時点での車両の回転半径を算出し、車体の特定部位（例えば、車両後端や後輪横の車体）が描く軌道を求める。
【００２８】
車両運動算出部１２は、操舵角センサ４から得られる前輪の切り角と、車速センサ５から得られる車速と、前進か後退かを識別するために変速機に設けた図外のシフトポジションセンサから得られるシフトポジションに基づいて、例えば、下式の状態方程式から、車両の位置、車体の向き等の車両運動情報を求める。この場合、初期位置は駐車動作開始スイッチ２をドライバが操作した時点とする。
【数２】
【００２９】
周囲地図生成部１３は、超音波センサ６で得られた障害物までの距離及び方位に、車両運動算出部１２で求められた車両運動情報を加味しながら、車両周囲の障害物位置をマッピングしていく。この結果、車両が移動するに従い、ここで得られる２次元の周囲地図から広域の地図が得られることとなる。
目標駐車位置決定部１４は、駐車方法選択スイッチ３により選択された駐車方法（例えば、並列後退駐車左右、縦列後退駐車左右の４通りから選択）を参考に、周囲地図生成部１３で作成された周囲地図の中から駐車スペースとして最も適切なものを探し出し、目標駐車位置としての目標後輪車軸中心点の座標及び目標車体方向を決定する。
【００３０】
目標軌道算出部１５は、目標駐車位置決定部１４で決定された目標駐車位置と車両運動算出部１２で求めた車両の現在位置とから、予め定められた軌道生成ロジックに従って目標とする軌道を算出する。この軌道生成ロジックの詳細については後述する。
基準線設定部１６は、車両の特定部位に関係づけた位置（本実施例においては、車両後端位置）に基準線を設定する。この基準線に関する信号は、画像合成部１９へ入力される。
【００３１】
目標操作位置算出部１７は、目標軌道算出部１５で目標軌道を算出する際に求められる、現在位置から目標駐車位置に至る間の各位置での目標操舵角に基づいて、操舵状態が中立である目標軌道の部分、操舵過渡である目標軌道の部分、操舵角一定の目標軌道の部分等を区分けし、そのそれぞれの時における車両位置、車体の向きを算出する。
【００３２】
目標基準線位置算出部１８は、目標操作位置算出部１７により区分けされた目標軌道から、操舵状態が変化する境目の目標軌道の座標と、その時の目標車体向きとを、また基準線設定部１６により設定された車体に対する基準線の相対座標から、操舵状態が変化する位置での基準線の座標を求める。この操舵状態が変化する位置での基準線に関する情報信号は、画像合成部１９へ入力される。
【００３３】
画像合成部１９は、カメラ７により撮影された車両周囲の画像（本実施例では後方画像）上に、予想軌道算出部１１で算出された予想軌道と、目標軌道算出部１５で算出された目標軌道と、基準線設定部１６で設定された基準線と、目標基準線位置算出部１８で求められた操舵状態が変化する位置での基準線とを重畳し、得られた合成画像をディスプレイ８へと出力する。
【００３４】
ここで、ディスプレイ８に表示される画像の一例を図３に示す。
自車両ｋにおいて、駐車動作開始スイッチ２がオンとされることで駐車支援が開始される。ここでは、自車両ｋが前輪操舵車であるとして、後輪車軸中心点を車両運動を計算する際の基準とし、後輪車軸の中心点位置が車両座標系での原点として設定される。車両ｋの前方をｘ軸、後輪車軸左側をｙ軸とする。
【００３５】
今、車両ｋが現在の後輪車軸中心点ｃの位置から、破線で示した目標駐車位置での駐車枠ｅに収まった時の後輪車軸中心点ｄまで移動するものとする。
このとき、車両ｋは、現在の後輪車軸中心点ｃから目標駐車位置での後輪車軸中心点ｄに至るまで、図中一点鎖線で表示した後輪車軸中心点の目標軌道ｆに沿って移動するようにガイド支援されることになる。
【００３６】
後輪車軸中心点の目標軌道ｆは、本実施例では軌道が「直線＋円弧＋直線」で設定され、例えば、車両の後端が描く目標軌道ｇを求める際に必要となる。なお、ディスプレイ８には車両後端の目標軌道ｇを表示するようにするので、後輪車軸中心点の目標軌道ｆのディスプレイ８への表示は必ずしも必要ではない。
【００３７】
基準線設定部１６で設定された現在位置での基準線ｈは、本実施例では、車両後端の位置に設定する。
目標基準線位置算出部１８により、目標軌道ｇが直線から円弧に変化する位置に車両後端の基準線が到達する目標基準線ｉがさらに設定され、ディスプレイ８に表示される。これにより、操舵操作は、最初目標軌道ｇに沿って真っ直ぐ後退することで現在の基準線ｈが移動していき、目標基準線ｉに重なった時点で一旦停車し、ステアリングを切り増していって予想軌道算出部１１で得られる車両の予想軌道ｊ（本実施例では、一定に保った操舵角での後退に応じて車両後端が描く円弧で表される）が、目標軌道算出部１５で得られる目標軌道ｇに重なったところで、操舵角を一定に保ち、後退を再開すれば良いことになる。
なお、駐車中の他車両などの障害物を示す境界線ｂが超音波センサ６により検出され、ディスプレイ８に表示される。
【００３８】
ディスプレイ８に表示される画像の範囲（表示画面枠）ａは、図中四角の太線枠で囲まれた部分であり、この表示画面は、車体後部上方に装着されたカメラ７により撮影された画像を座標変換して、あたかも真上から見下ろしたような画像とされる。更に、車体後端付近に２台のカメラを装着して後部上方に設置したカメラ７の画像と画像合成することで、車両の後端も含んだ形の画像を得るようにすることもできる。
【００３９】
更に、表示画面枠ａには入っていないが、基準線ｉ’は目標軌道ｇが円弧から直線に変化するときに車両後端が到達する位置での基準線を示しており、車両ｋの移動とともに表示画面枠ａが移動してきてその範囲内に入るようになるとディスプレイ８に表示される。
操舵操作としては、現在の基準線ｈが目標軌道変化場所での基準線ｉ’に重なった時点で一旦停車して、ステアリングを中立に切り戻し、次いで後退を再開すれば、目標駐車枠ｅに車両を収めることができる。
【００４０】
次に、目標軌道算出部１５による目標軌道算出方法の一例について説明する。
目標軌道算出部１５は、先の運動方程式に現れた状態量ｘ、ｙ、θが運動方程式や拘束条件（例えば、最大操舵角、車速の範囲等）を満たしながら、初期状態（現在位置での状態）
【数３】
【数４】
【００４１】
この算出方法としては、例えば、公知の技術でよく用いられているものとして、後退並列駐車であれば、以下のように行う。
すなわち、図４に示すように、現在の後輪車軸中心点Ｄの座標を（ｘｄ，ｙｄ）、目標駐車位置での後輪車軸中心点Ｂの座標を（ｘｂ，ｙｂ）とし、この目標駐車位置における車体の向きでの座標軸をｘ軸（車両前方を指す）、ｙ軸（車両左側を指す）とすると、最初ｘ軸に対し車体の向きが角度θｄとなった状態で直線ｃ”に沿って真っ直ぐに後退し、一旦停止して操舵して円弧を描きながら車体を右回りにθｄだけ回転移動する。車体がｘ軸と並行になったら、直線ｃ’に沿ってそのまま真っ直ぐに後退する。なお、後輪車軸中心点の軌跡Ｌ３は、図中太線で示してある。
従って、ここでは、
直線（Ｌｉｎｅ１）＋最小回転半径の円弧（Ａｒｃ１）＋直繰（Ｌｉｎｅ２）
という軌道を用いる。
【００４２】
一方、縦列後退駐車であれば、図５に示すように、現在の後輪車軸中心点Ｄの座標を（ｘｄ，ｙｄ）、目標駐車位置での後輪車軸中心点Ｂの座標を（ｘｂ，ｙｂ）とし、この目標駐車位置における車体の向きでの座標軸をｘ軸（車両前方を指す）、ｙ軸（車両左側を指す）とすると、最初ｘ軸に対し車体の向きが並行となった状態で直線ｃに沿って真っ直ぐに後退し、一旦停止して操舵したあと円弧を描きながら車体を右回りに回転移動する。
【００４３】
車体が所定の位置に来たら、再度一旦停止しそれまでとは逆方向へ一定角度操舵し左回りに回転しながら後退する。この結果、直線ｃと平行な直線ｃ’に沿った方向に車両が向くとともに目標駐車位置へ来ることとなる。なお、後輪車軸中心点の軌跡Ｌ３は、図中太線で示してある。
従って、ここでは、
直線（Ｌｉｎｅ１）＋最小回転半径の円弧（Ａｒｃ１）＋最小半径の円弧（Ａｒｃ２）という軌道を用いる。円弧（Ａｒｃ１）が第１の円弧、円弧（Ａｒｃ２）が第２の円弧に相当する。
なお、これらの軌道は、幾何学的な関係から容易に算出することができる。
【００４４】
以上の処理の流れを図６のゼネラルフローチャート、及び図７〜図１２のサブルーチンのフローチャートを用いて、詳細に説明する。これらのプログラム処理は、コントロールユニット１のマイクロコンピュータにより所定の制御周期毎に繰り返し実行される。なお、図６のゼネラルフローを実行する際には、これと並行して周囲地図生成部１３により周囲地図が生成されているものとする。
駐車動作開始スイッチ２が操作されると、コントロールユニット１で以下の処理が開始される。
ステップ１１０では、駐車動作開始フラグがセットされているか否かを調べる。セットされていればステップ２００へ、セットされていなければステップ１２０へ進む。
【００４５】
ステップ１２０では、駐車動作開始フラグをセットする。
ステップ２００では、車速センサ５、操舵角センサ４等からの信号を読み込む。ここでの動作の詳細は、図７を使って後で説明する。
ステップ２９０では、目標駐車位置決定部１４において、目標駐車位置決定フラグがセットされているかを調べる。セットされていればステップ５００へ、セットされていなければステップ３００へ進む。
【００４６】
ステップ３００では、目標駐車位置決定部１４は、周囲地図生成部１３で生成した周囲地図から、駐車スペースとして適切な場所を抽出し、目標駐車位置と、その時の目標車体向きを算出・設定する。ここでの作動の詳細は、後で図８、図９を使って説明する。
ステップ４００では、目標駐車位置決定フラグをセットする。
ステップ５００では、車両運動算出部１２が、駐車動作開始フラグがセットされた時点での後輪車軸中心点を原点として、車両の運動に従い、車両の位置座標（ｘ，ｙ）、車体の方向θを算出する。ここでの動作の詳細は、図１０を使って、後で説明する。
【００４７】
ステップ６００では、図示しないシフトポジションセンサからの信号に基づきシフトポジションを調べる。リバースに入っていればステップ７００へ、リバースに入っていなければ、本プログラムを終了する。
ステップ７００では、目標軌道算出部１５が、リバースに入れられた時点の車両位置から、ステップ３００で設定した目標駐車位置へ到る目標軌道を算出する。ここでの動作の詳細は、図１１を使って、後で説明する。
ステップ７９０では、目標軌道算出フラグをセットする。
【００４８】
ステップ８００では、目標操作位置を算出する。ここでの動作の詳細は、図１２を使って、後で説明する。
ステップ９００では、画像合成部１９が、ステップ７００で求められた目標軌道の座標、ステップ８００で求められた目標操作位置の座標、駐車動作開始スイッチ２の操作時点に応じて基準線設定部１６で定められた基準線位置の座標を用い、後部の撮影画像に目標軌道、目標基準線、基準線を重畳して、ディスプレイ８に表示させる。
ステップ１０００では、駐車動作開始フラグ、目標駐車位置決定フラグ、目標軌道算出フラグ等の本処理にかかわるフラグをリセットする。
【００４９】
図７は、図６のゼネラルフローチャートでのステップ２００におけるセンサ信号読み込み処理の詳細な流れを示すフローチャートである。
ステップ２１０では、車両運動算出部１２が車速センサ５から車速を読み込む。
ステップ２２０では、操舵角センサ４からステアリングの操作量である操舵角が予想軌道算出部１１と車両運動算出部１２へ読み込まれる。
ステップ２３０では、ステップ２２０で読み込まれた操舵角に、ステアリングのギヤ比Ｇ１を乗じることで、前輪舵角（前輪切り角）を算出する。
【００５０】
図８、図９は、図６のゼネラルフローチャートでのステップ３００における目標駐車位置設定処理の詳細な流れを示したフローチャートである。
ステップ３１０では、目標駐車位置決定部１４が駐車方法選択スイッチ３からの信号に基づき、並列後退駐車と縦列後退駐車のどちらが選択されているかを判断する。
並列後退駐車が選択されていればステップ３１５へ、縦列後退駐車が選択されていればステップ３２０へ進む。
【００５１】
ステップ３１５では、フラグｆｌｇ＿ｐ１をセットする。ステップ３２０では、フラグｆｌｇ＿ｐ１をリセットする。
ステップ３２５では、駐車方法選択スイッチ３が左右のどちら側を選択しているかを調べる。左側が選択されていればステップ３３０へ、右側が選択されていればステップ３３５へと進む。
ステップ３３０では、フラグｆｌｇ＿ｐ２をセットする。ステップ３３５では、フラグｆｌｇ＿ｐ２をリセットする。
【００５２】
ステップ３４０、ステップ３４５、ステップ３７０ではフラグｆｌｇ＿ｐ１とｆｌｇ＿ｐ２の状態を調べて、これらのフラグの状態に応じてステップ３５０、ステップ３６０、ステップ３８０、ステップ３９０へと進む。
すなわち、右側の並列後退駐車を選択していればステップ３５０へ、左側の並列後退駐車を選択していればステップ３６０へ、左側の縦列駐車を選択していればステップ３８０へ、右側の縦列駐車を選択していればステップ３９０と進む。
【００５３】
ステップ３５０では目標駐車位置決定部１４が、右側の並列後退駐車するための駐車スペースを探索する。
ステップ３５５では、同じく目標駐車位置決定部１４が、探索された駐車スペースから、目標とする後輪車軸中心点の座標（ｘｂ，ｙｂ）と、目標とする車体の向きθｂを算出する。これらステップ３５０、ステップ３５５における目標駐車位置の決定方法の詳細については、後で説明する。
【００５４】
ステップ３６０では、目標駐車位置決定部１４が左側の並列後退駐車するための駐車スペースを探索する。
ステップ３６５では、探索された駐車スペースから、目標とする後輪車軸中心点の座標（ｘｂ，ｙｂ）と、目標とする車体の向きθｂを算出する。
【００５５】
ステップ３８０では、目標駐車位置決定部１４が左側の縦列駐車するための駐車スペースを探索する。
ステップ３８５では、探索された駐車スペースから、目標とする後輪車軸中心点の座標（ｘｂ，ｙｂ）と、目標とする車体の向きθｂを算出する。
【００５６】
ステップ３９０では、目標駐車位置決定部１４が右側の縦列駐車するための駐車スペースを探索する。
ステップ３９５では、探索された駐車スペースから、目標とする後輪車軸中心点の座標（ｘｂ，ｙｂ）と、目標とする車体の向きθｂを算出する。
【００５７】
図１０は、図６のゼネラルフローチャートでのステップ５００における、車両の運動に従った車両の位置座標、車体の方向を算出する相対位置算出処理の詳細な流れを示したフローチャートである。
ステップ５０５では車両運動算出部１２が、相対位置座標、車体方向を算出する際、それらの初期化が行われているか否かにつき車両位置初期化フラグを調べて判断する。初期化フラグがセットされていればステップ５４０へ、リセットされていればステップ５１０へ進む。
【００５８】
ステップ５１０では、車両位置初期化フラグをセットする。
続くステップ５１５では、車体向きを初期化してθ１＝π／２とする。
次いでステップ５２０では、後輪車軸中心点のｘ座標を初期化してｘ１＝０とし、ステップ５３０で、後輪車軸中心点のｙ座標を初期化しｙ１＝０とする。
ステップ５４０では、Ｔｓをサンプリング時間として、１サンプル前の車体向きθ１と、その周期で計測した車速Ｖ、前輪切り角Φから、次式により車体向きθ２を求める。
θ２＝（Ｔｓ・Ｖ／Ｌｗｂ）・ｔａｎΦ＋θ１
【００５９】
ステップ５５０では、Ｔｓをサンプリング時間として、１サンプル前の後輪車軸中心点のｘ座標ｘ１と、車体向きθ１と、その周期で計測した車速Ｖとから、次式により後輪車軸中心点のｘ座標ｘ２を求める。
ｘ２＝Ｔｓ・Ｖ・ｃｏｓθ１＋ｘ１
【００６０】
ステップ５６０では、Ｔｓをサンプリング時間として、１サンプル前の後輪車軸中心点のｙ座標ｙ１と、車体向きθ１と、その周期で計測した車速Ｖとから、後輪車軸中心点のｙ座標ｙ２を求める。
次式は前述の微分方程式を、サンプリング時間Ｔｓを使って差分方程式に離散化することで求められる。
ｙ２＝Ｔｓ・Ｖ・ｓｉｎθ１＋ｙ１
【００６１】
ステップ５７０では、θ１＝θ２として、ステップ５４０で求めた新たな車体の向きを、このサンプルでの車体の向きとする。
ステップ５８０では、ｘ１＝ｘ２として、ステップ５５０で求めた新たな後輪車軸中心点のｘ座標を、このサンプルでの車体の向きとする。
ステップ５９０では、ｙ１＝ｙ２として、ステップ５６０で求めた新たな後輪車紬中心点のｙ座標を、このサンプルでの車体の向きとする。
【００６２】
図１１は、図６のゼネラルフローチャートでのステップ７００における目標軌道算出処理の詳細な流れを示したフローチャートである。
ここでは、目標軌道は、図４、図５に基づき前述したように、目標軌道算出部１５が並列後退駐車、縦列後退駐車ともに、直線と最小回転半径の組み合わせで与えるものとする。
ステップ７１０では、フラグｆｌｇ＿ｐ１がセットされているか否かを調べる。セットされているならば、並列後退駐車が選択されておりステップ７１５へ、リセットされているならば、縦列後退駐車が選択されておりステップ７４５へと進む。
【００６３】
並列後退駐車が選択された場合、ステップ７１５では、図４における目標軌道の一部である直線Ｌｉｎｅ１の方程式を算出する。この直線は、リバースにシフトした時点での車体軸と一致している。
ステップ７２０では、図４における目標軌道の一部である直線Ｌｉｎｅ２の方程式を算出する。この直線は、駐車が完了した時点での車体軸と一致している。
【００６４】
ステップ７２５では、図４における目標軌道の一部である円弧Ａｒｃ１の方程式を算出する。この円弧は、最大前輪舵角で決まる後輪車軸中心点の最小半径に等しい半径を有し、Ｌｉｎｅ１、Ｌｉｎｅ２の両直線に接するものである。
ステップ７３０では、直線Ｌｉｎｅ１と円弧Ａｒｃ１の接点の座標を算出する。ステップ７３５では、直線Ｌｉｎｅ２と円弧Ａｒｃ１の接点の座標を算出する。ステップ７４０では、得られた直線と円弧から、表示用目標軌道座標のデータを作成する。
ここでは、円弧を予め定められたＮ個の直線で近似し、Ｎ＋２個の線分を表す座標群で与えることとする。
【００６５】
一方、縦列後退駐車が選択された場合、ステップ７４５では、図５における目標軌道の一部である直線Ｌｉｎｅ１の方程式を算出する。この直線は、リバースにシフトした時点での車体軸線ｃと一致している。
ステップ７５０では、図５における目標軌道の一部である円弧Ａｒｃ１の方程式を算出する。この円弧Ａｒｃ１は、最大前輪舵角で決まる後輪車軸中心点の最小半径を有する円弧が車体軸線ｃに接する点から、この円弧が車体軸線ｃと目標駐車位置における車体軸線ｃ’との中間位置を通ってこれらに平行な線と交わる点までを結ぶ部分で構成する。
【００６６】
ステップ７５５では、図５における目標軌道の一部である円弧Ａｒｃ２の方程式を算出する。この円弧Ａｒｃ２は、上記交点から目標駐車位置の車体軸線ｃ’に接する点を結ぶ上記とは逆回りの円弧部分で構成する。
ステップ７６０では、直線Ｌｉｎｅ１と円弧Ａｒｃ１の接点の座標を算出する。ステップ７６５では、円弧Ａｒｃ１と円弧Ａｒｃ２の接点の座標を算出する。
ステップ７７０では、得られた直線と円弧から、表示用の目標軌道座標のデータを作成する。
ここでは、円弧を予め定められたＮ個の直線で近似し、２Ｎ＋１個の線分を表す座標群で与えることとする。
【００６７】
なお、ステップ７４０やステップ７７０で求める表示用のデータは後輪車軸中心点の描く軌道を表すものであるが、後輪車軸中心点の座標と、その時々の車体の方向と、後輪車軸と車体周囲の位置関係とから、車両後部の角の描く軌跡を表す座標データを求めてもよいし、後輪横の車体が描く軌跡を求めてもよいし、さらにはそれらを組み合わせたものでもよい。
【００６８】
また、ステップ７３０、ステップ７３５、ステップ７６０、ステップ７６５で求められた接点の座標に対応する表示用データの座標を区切りとして、表示用データの表示色、表示形態（線分の太さ、点線等）等を変化させてディスプレイ８に表示することができる。これにより、操舵操作を実行する位置や、その目標操舵位置への接近の様子を、より明確にドライバに示すことが可能となる。
【００６９】
図１２は、図６のゼネラルフローチャートでのステップ８００における目標操作位置算出処理の詳細な流れを示したフローチャートである。ここでも、目標軌道は図４、図５で示したように、並列後退駐車、縦列後退駐車ともに、直線と最小回転半径の組み合わせで与えるものとする。
ステップ８１０では、基準線設定部１６が、後輪車軸中心点の座標と基準線との相対的な位置関係を読み込む。
例えば、基準線を車両後端で与える場合における基準線の両端の座標は、車体の軸線方向に後輪車軸中心点からリアオーバハング分、離れた点を通り、車体の軸線に対して垂直な線を考え、その垂線上でこの垂線と車体の軸線との交点から基準線の半分の長さだけ互いに離れる方向へ離れた２点で求めることができる。
【００７０】
ステップ８２０では、フラグｆｌｇ＿ｐ１がセットされているかを調べる。セットされている（すなわち並列後退駐車が選択されている）ならばステップ８３０へ、リセットされている（すなわち縦列駐車が選択されている）ならばステップ８５０へと進む。
【００７１】
ステップ８３０では、目標操作位置算出部１７が、ステップ７３０で目標軌道算出部１５から直線Ｌｉｎｅ１と円弧Ａｒｃ１の接点の座標を読み込む。
ステップ８３５では、目標基準線位置算出部１８が、ステップ８３０で得られた座標に、その時の車体の向きを考慮して、ステップ８１０で得られた関係を適用して、この位置における基準線の両端の座標を算出する。
【００７２】
ステップ８４０では、目標操作位置算出部１７が、直線Ｌｉｎｅ２と円弧Ａｒｃ１の接点の座標を読み込む。
ステップ８４５では、目標基準線位置算出部１８が、ステップ８４０で得られた座標に、その時の車体の向きを考慮して、ステップ８１０で得られた関係を適用して、この位置における基準線の両端の座標を算出する。
【００７３】
ステップ８５０では、目標操作位置算出部１７が、目標軌道算出部１５から直線Ｌｉｎｅ１と円弧Ａｒｃ１の接点の座標を読み込む。
ステップ８５５では、目標基準線位置算出部１８が、ステップ８５０で得られた座標に、その時の車体の向きを考慮して、ステップ８１０で得られた関係を適用して、この位置における基準線の両端の座標を算出する。
【００７４】
ステップ８６０では、目標操作位置算出部１７が、円弧Ａｒｃ１と円弧Ａｒｃ２の接点の座標を読み込む。
ステップ８６５では、目標基準線位置算出部１８が、ステップ８６０で得られた座標に、その時の車体の向きを考慮して、ステップ８１０で得られた関係を適用して、この位置における基準線の両端の座標を算出する。
【００７５】
図１３〜図１５は、周囲地図生成部における地図生成の一例を示す。ここでは、自車両ｋが車両進行方向に対して左側に後退並列駐車で駐車する場合であり、予めドライバが選択しているものとする。
周囲地図生成部は、左前端に真横に向けて装着されている超音波センサ６からの測距出力を受けて、車両が駐車列と平行に前進するに従ってサンプリングし、車両の移動量を考慮して２次元平面上に障害物をサンプリング点によりマッピングする。
【００７６】
図１３は、壁８０にそって図中左側に駐車中の他車両６０についてサンプリング点３１〜３５、壁８０についてサンプリング点３６〜４４、及び右側の他車両７０についてサンプリング点４５〜５０が得られた状態を示している。
【００７７】
周囲地図生成部では、図１４に示すように、サンプリング点をグルーピングして、サンプリング点３１〜３５、サンプリング点３６〜４４、及びサンプリング点４５〜５０をそれぞれ一塊として、直線９１、９２、９３に直線近似する。
グルーピングは、例えば、隣接している点間の距離が所定値より短いか否かで判断すれば良い。
これにより、ここでは、駐車中の他車両６０、７０の前面が２本の線９１、９３で、その後方の壁８０が１本の線９２で表わされる。
【００７８】
目標駐車位置決定部１４は、この直線近似して抽出された左側車両、後方の壁、および右側車両の障害物の線分データを参照して、前述のとおり制御フローのステップ３００において駐車スペースを探索し、目標とする後輪車軸中心点の座標と、車体の向きを算出する。
この直線近似の線分データで表わされる周囲地図は目標駐車位置決定部１４を通して画像合成部へ送られ、ディスプレイ８に表示される。
図１５は、車両後方画像に、上記直線近似して抽出された障害物がそれぞれ線分１０１、１０２、１０３として重畳表示された、ディスプレイ８の表示範囲１０４を示す。
【００７９】
本実施例は以上のように構成され、車両周囲の撮像画像と周囲地図とをディスプレイ８に表示するとともに、車両の後端に設定した基準線を対応する位置に重畳表示し、さらに目標駐車位置までの目標軌道と、軌道上のステアリング操作を行なわなければならない位置に目標基準線を重畳表示する構成としたので、ドライバは目標軌道に沿って移動するとき、基準線と目標基準線の近づき方を参照して操舵操作することにより、簡単に目標駐車位置へガイドされる。したがって、操作遅れの心配もなく、余裕をもって確実に車両を目標駐車位置へ移動、駐車させることができる。
【００８０】
また、目標軌道を直線と円弧で構成するものとしたので、基準線と目標基準線が合致した点で所要の操舵を行うことにより、容易に目標軌道に沿わせることができる。
さらに、目標軌道は上記ステアリング操作を行なわなければならない位置を区切りとして表示色や線種を変化させているので、操舵操作地点をより明確に事前に認識できる。
【００８１】
なお、実施例では、基準線設定部１６は基準線を車両後端と一致する線に設定するものとしたが、このほか図１６に示すように、自車両ｋの後端から一定距離離れた位置に設定した基準線１１０をディスプレイ８に表示するようにしてもよい。同図において基準線１１１は、車両が一旦停止しステアリングを操舵して操舵角を切り回し始めるべき位置に到達したと仮定したときの基準線１１０に対応する目標基準線であり、現在の表示画面１１２内に現在の基準線１１０と併せて表示されている。
このように車両から一定距離離して設定した基準線１１０は、例えば後方を撮影するカメラが１台しかなく車体の角が撮影範囲になく表示されないような場合に、とくに有効である。
【００８２】
また他の基準線の態様として、図１７に示すように、自車両ｋの後端における左右の角を示すため、１対のＬ字状のマークで構成した基準線１２０としてもよい。この場合、現在の表示画面１２２内に現在の基準線１２０と併せて表示する目標基準線１２１も、同様に１対のＬ字状のマークで構成する。
これにより、他車両などの障害物に当てやすい自車両後部の角の位置を容易にドライバが把握できる。
【００８３】
さらにまた、上記実施例では障害物を測距するのに超音波センサを用いたが、例えば光または電波を用いたレーダ等を用いるようにしてもよい。
【００８４】
また、実施例では、目標駐車位置決定部１４が周囲地図から駐車スペースとして適切な場所を抽出し、目標駐車位置と車体向きを算出・設定するものとしたが、そのほか、例えばディスプレイ８にタッチパネル機能を持たせておき、図１５のようにディスプレイ８に表示された周囲地図の画像を見ながらドライバが目標駐車位置１０５を指で押して指定することにより、目標駐車位置決定部１４ではただちに当該指定位置の座標を決定する構成とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る駐車支援装置の全体を示すブロック図である。
【図２】 コントロールユニットの機能ブロック図である。
【図３】ディスプレイへの表示例を示す説明図である。
【図４】並列後退駐車時における目標軌道算出要領を示す説明図である。
【図５】縦列後退駐車時における目標軌道算出要領を示す説明図である。
【図６】実施例における制御の流れを示すゼネラルフローチャートである。
【図７】センサ信号を検出するサブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図８】目標駐車位置を算出するサブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図９】目標駐車位置を算出するサブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図１０】相対位置を算出するサブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図１１】目標軌道を算出するサブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図１２】目標操作位置を算出するサブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図１３】周囲地図生成の要領を示す説明図である。
【図１４】周囲地図生成の要領を示す説明図である。
【図１５】周囲地図生成の要領を示す説明図である。
【図１６】基準線設定の他の例を示す図である。
【図１７】基準線設定のさらに他の例を示す図である。
【図１８】従来技術による駐車支援装置の問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
１ コントロールユニット
２ 駐車動作開始スイッチ
３ 駐車方法選択スイッチ
４ 操舵角センサ
５ 車速センサ
６ 超音波センサ（周囲障害物検出手段）
７ カメラ（撮影手段）
８ ディスプレイ（表示手段）
１２ 車両運動算出部
１３ 周囲地図生成部
１４ 目標駐車位置決定部
１５ 目標軌道算出部
１６ 基準線設定部
１７ 目標操作位置算出部
１８ 目標基準線位置算出部
１９ 画像合成部
Claims (6)
- 車速を検出する車速センサと、
操舵角を検出する操舵角センサと、
車両周囲を撮影する撮影手段と、
車両周囲の障害物を検出する周囲障害物検出手段と、
前記車速と前記操舵角から車両の２次元平面上での運動を算出する車両運動算出部と、
前記車両運動算出部で算出された車両運動と、前記周囲障害物検出手段により得られた障害物までの相対位置関係とから、車両周囲の２次元周囲地図を生成する周囲地図生成部と、
前記周囲地図生成部で生成された周囲地図から駐車可能な空間を目標駐車位置に設定する目標駐車位置決定部と、
現在の車両位置から目標駐車位置までの目標軌道の座標及び目標車体向きと、目標軌道及び目標車体向きを実現するための目標操舵角とを算出する目標軌道算出部と、
車両の特定部位に関係づけられた位置に設定される基準線の座標を算出する基準線設定部と、
車両が目標軌道に沿って移動する際にドライバがステアリング操作を行なわなければならない車両の位置及びその時の車体向きを前記目標軌道から算出する目標操作位置算出部と、
車両が前記目標操作位置に到達した際の基準線の位置である目標基準線の位置座標を、目標駐車位置と目標車体向きを用いて求める目標基準線位置算出部と、
前記目標軌道算出部、前記基準線設定部、前記目標基準線位置算出部によりそれぞれ算出した目標軌道、基準線、目標基準線位置の座標を用いて、前記目標軌道と前記基準線と前記目標基準線を、前記周囲地図と合わせて前記撮影手段から得られた画像に重畳する画像合成部と、
該画像合成部で重畳した画像を表示する表示手段と
を有することを特徴とする駐車支援装置。 - 前記基準線は、車両の後端位置上、または車両の後端から所定距離離れた位置上における車幅相当の線分であることを特徴とする請求項１に記載の駐車支援装置。
- 前記目標軌道算出部は互いに接続する直線と第１の円弧、または第１の円弧と第２の円弧からなる軌道を算出し、
前記目標操作位置算出部は、軌道が直線と第１の円弧からなるときは操舵角を中立と第１の円弧に対応する所定値との間で切り替える時の目標操作位置を算出し、軌道が第１の円弧と第２の円弧からなるときは操舵角を第１の円弧に対応する所定値と第２の円弧に対応する所定値との間で切り替える時の目標操作位置を算出することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の駐車支援装置。 - 前記目標軌道算出部により算出される目標軌道は、前記基準線が描く軌道であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の駐車支援装置。
- 前記目標軌道算出部により算出される目標軌道は、目標操舵状態の違いに応じて、表示形態が変化されるようにしたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の駐車支援装置。
- 前記目標操作位置算出部は、目標軌道算出部で目標軌道算出時に現在位置から前記目標駐車位置に至る間における各位置での求められた目標操舵角が、中立状態、操舵過渡状態、操舵角一定状態のうちのいずれかの状態から別の状態へと変化するのを識別し、該変化時における車両位置、車体の向きを算出することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の駐車支援装置。
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