JP5403330B2

JP5403330B2 - 駐車支援装置

Info

Publication number: JP5403330B2
Application number: JP2009043007A
Authority: JP
Inventors: 淳門脇; 一矢渡邊
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2029-02-25
Also published as: US20110273310A1; CN102405154B; EP2402219B1; JP2010195224A; US8816878B2; WO2010098170A1; KR20110097902A; EP2402219A1; CN102405154A; EP2402219A4

Description

本発明は、自動操舵により車両を駐車させる駐車支援装置に関する。

車内に搭載されたモニタ上に車両後方の映像を映し出すと共に、電動パワーステアリング（EPS）をアクチュエータとして利用して自動的に操舵を行う自動操舵式駐車支援システムが実用化されている。このシステムを紹介した自動車技術学会の会誌（非特許文献１）によれば、ドライバーは、シフトをリバースに切り換えた後、モニタのタッチパネル上のボタンを用いて、駐車形態や、駐車目標位置を設定し、確定ボタンを操作して操舵支援を開始させる。具体的には、車庫入れ駐車か縦列駐車かの駐車形態をタッチパネル上の選択ボタンで選択し、モニタに重畳表示された目標駐車位置をタッチパネル上の調整ボタンで調整し、最後にタッチパネル上の確定ボタンを押して操舵支援を開始させる。

ドライバーがモニタ上のタッチパネルを利用して目標駐車位置の調整や確認を行う場合に、その調整量が多いと、支援開始、即ち自動操舵開始までに時間を要し、駐車支援システムを利用するメリットが低下する。そこで、非特許文献１では、調整量を少なくするために、画像処理により駐車区間線を認識したり、超音波センサを用いて駐車可能空間を認識したりして、目標駐車位置の初期位置の精度を向上させている。

牧野靖、他３名、「インテリジェントパーキングアシストの開発」、会誌「自動車技術」、自動車技術学会、Vol.60, No.10, 2006、P.47-52

画像処理や超音波センサによる駐車区画線や駐車可能空間の認識により、目標駐車位置の初期位置の精度が向上し、自動操舵開始までの時間は大きく短縮される。しかし、ドライバーは、依然、目標駐車位置を確認した後、タッチパネルの確定スイッチを操作して自動操舵を開始させなくてはならない。自然な駐車運転とは異なる操作がドライバーに要求されるため、ドライバーによっては煩わしさを覚える場合がある。

本発明は、このような課題に鑑みて創案されたもので、駐車目標位置を確認した後に特別な操作を必要とすることなく、円滑に自動操舵制御を開始することが可能な駐車支援装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る駐車支援装置の特徴構成は、
車両を駐車させる位置に関する駐車位置情報を取得する駐車位置情報取得部と、
前記駐車位置情報に基づいて駐車目標位置を設定する駐車目標位置設定部と、
前記駐車目標位置へ自動操舵により前記車両を誘導する誘導経路を演算する誘導経路演算部と、
前記誘導経路が成立した際に前記誘導経路が成立したことを前記車両のドライバーに報知する報知情報を出力する報知情報出力部と、
舵取り装置を前記ドライバーが保持していない非保持状態であるか否かを判定する非保持状態判定部と、
前記舵取り装置を制御して自動操舵により前記車両を後退開始位置から前記駐車目標位置へ誘導する誘導部と、
前記報知情報出力部により前記報知情報が出力された後、確認ボタン、誘導開始ボタン及びシフト操作を含む操作部への前記ドライバーの操作を必要とすることなく、前記誘導経路が成立し且つ前記非保持状態であることを条件として、前記誘導部が前記車両を自動操舵により誘導可能な誘導可能状態であると判定すると共に、当該判定結果に基づいて前記誘導部に誘導を開始させる誘導開始判定部と、
を備える点にある。

この特徴構成によれば、誘導経路が成立した後、ドライバーが確認ボタンや、誘導開始ボタンを操作することなく、単純にステアリングホイールなどの舵取り装置の保持を止めれば自動操舵による誘導が開始される。従って、円滑に自動操舵制御が開始され、ボタン操作などによる時間のロスもないので、早く車両の駐車を完了させることができる。ドライバーも、ボタン操作などの煩わしさを覚えることなく、駐車支援装置を利用することができるので、利便性が向上する。

また、本発明に係る駐車支援装置は、前記車両が移動しているか否かを判定する移動状態判定部を有し、前記誘導開始判定部が、前記誘導可能状態において、前記車両が移動していると判定された場合に、前記誘導部に誘導を開始させると好適である。

この構成によれば、誘導経路が成立し、ドライバーが舵取り装置を保持していない状態で、さらにブレーキを緩めるなど、ドライバーが、車両の制御を誘導部などの制御システムに委ねたことを的確に判定することができる。その結果、円滑に自動操舵により、車両を駐車させることが可能となる。

また、本発明に係る駐車支援装置の前記駐車目標設定部は、前記ドライバーによる前記舵取り装置の操作に基づいて設定される所定の領域に応じて取得された前記駐車位置情報に基づいて前記駐車目標位置を設定すると好適である。

駐車目標位置が設定される際に、ドライバーが舵取り装置を操作しているので、誘導経路が成立する頃まで、ドライバーは舵取り装置を保持している。つまり、誘導経路が成立し、自動操舵が可能となったことが報知される際には、ドライバーが舵取り装置を保持している。支援開始を報知するメッセージに応じて、この状態からドライバーが舵取り装置の保持をやめることによって、非保持状態判定部は、舵取り装置がフリーな状態となったことをより明確に判定することができる。

本発明の駐車支援装置の構成例を模式的に示すブロック図駐車支援装置が搭載される車両の構成例を模式的に示すブロック図車庫入れ駐車の際の車両の動きの一例を示す説明図縦列駐車の際の車両の動きの一例を示す説明図自動操舵による誘導を開始させるまでの駐車支援装置の処理手順を模式的に示すフローチャート駐車形態を指定する画面の表示例を示す説明図画像処理対象として設定される領域の一例を示す説明図画像処理対象として設定される領域の他の例を示す説明図駐車目標位置が設定された際の画面の表示例を示す説明図自動操舵による誘導が開始される際の画面の表示例を示す説明図ワールド座標系とカメラ座標系との関係を示す説明図カメラ座標系と撮影画像の画像座標系との関係を示す説明図自車両の移動量を演算する原理を説明する図駐車目標位置をドライバーが調整する画面の一例を示す説明図

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の駐車支援装置は、自動操舵によって車両３０を駐車させるものであり、ＥＣＵ（electronic control unit）１０を中核として構成される。ＥＣＵ１０は、マイクロプロセッサやＤＳＰ（digital signal processor）、メモリ、各種電子部品を備えて構成される。図１に示すように、ＥＣＵ１０は複数の機能部を備えて構成される。各機能部は、ハードウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの協働によって実現されるものであり、必ずしも独立した部品として構成される必要はない。

図１及び図２に示すように、運転席の近傍、コンソールの上部位置には、表示部３４にタッチパネル３６が形成されたモニタ装置３３が備えられている。モニタ装置３３は、バックライトを備えた液晶式のものである。もちろん、プラズマ表示型のものやＣＲＴ型のものであっても良い。また、タッチパネル３６は、指などによる接触位置をロケーションデータとして出力することができる感圧式や静電式の指示入力装置である。モニタ装置３３にはスピーカ３５も備えられているが、スピーカ３５はドアの内側など、他の場所に備えられても良い。尚、モニタ装置３３はナビゲーションシステムの表示装置として用いるものを兼用すると好適である。

本実施形態では、車両３０を駐車させる位置に関する駐車位置情報として、車両周辺の撮影画像情報を用いる。このため、車両３０には、駐車位置情報取得部として、車両周辺の情景を撮影する撮影装置が備えられる。本実施形態では、車両３０の後方の情景を撮影するために、車両３０の後端にカメラ３２が備えられている。カメラ３２はＣＣＤ（charge coupled device）やＣＩＳ（CMOS image sensor）などの撮像素子を内蔵するデジタルカメラであり、撮影した情報を時系列の動画情報としてリアルタイムに出力する。カメラ３２は、広角レンズを備えて構成され、水平方向に１２０〜１４０度の視野角が確保されている。また、カメラ３２は、光軸に約３０度程度の俯角を有して車両３０に設置され、車両３０の後方８ｍ程度までの領域を撮影可能である。尚、本実施形態では、車両３０の後方を撮影するカメラ３２を例示したが、車両３０の前方を撮影するカメラのみを搭載したり、前方及び後方を撮影する２台のカメラを搭載したりしてもよい。また、さらに車両３０の側方を撮影するカメラを搭載して、車両３０の周囲の全てを撮影するようにしてもよい。

図１及び図２に示すように、車両３０には車両の運転操作や移動状態など、車両３０の挙動を検出するための車両挙動検出手段２０として各種センサやスイッチが備えられている。車両挙動検出手段２０による検出結果は、ＥＣＵ１０に入力され、ＥＣＵ１０の各種機能部はセンサ入力インターフェース１８を介して受け取った検出結果に基づいて種々の判定や演算、制御を実施する。

ステアリングホイール４１（舵取り装置）の操作系にはステアリングセンサ２１が備えられ、ドライバーによるステアリングホイール４１の操作方向や操作量、操作トルクが計測可能である。ステアリングセンサ２１は、よく知られているように、例えば、磁気抵抗素子やトーションバーを有して構成される。ステアリングセンサ２１の検出結果に基づいて、ＥＣＵ１０は、ドライバーがステアリングホイール４１を保持しているか否かについても判定可能である。車両３０は、パワーステアリングシステム３１として、ＥＰＳ（electric power steering）システムを搭載している。ＥＰＳシステムによって操舵された量もステアリングセンサ２１により検出され、ＥＰＳシステムがフィードバック制御される。

また、車両３０の移動速度や移動距離を計測するセンサとして、前輪３８ｆ及び後輪３８ｒの少なくとも一方の車輪３８の回転を計測する車輪速センサ２３が備えられている。車輪速センサ２３は、例えば、磁気抵抗素子などを用いて構成される。車輪速センサ２３の検出結果に基づいて、ＥＣＵ１０は、車両３０が停止しているか否かについても判定することができる。本実施形態では、車体前方に配置されたエンジン４０からの動力が、トルクコンバータやＣＶＴ（continuously variable transmission）などを有する変速機構３９を介して前輪３８ｆに伝達されるＦＦ形式の車両を例示している。図２に示すように、車輪速センサ２３が、駆動輪である前輪３８ｆの回転量を計測する例を示しているが、従動輪である後輪３８ｒの回転量を計測してもよい。また、勿論、全ての車輪に車輪速センサ２３が備えられていてもよい。また、変速機構３９において、駆動系の回転量から車両３０の移動量を計測するようにすることもできる。

シフトレバー４５の操作系にはシフトレバースイッチ２５が備えられ、シフト位置が判別可能である。例えば、シフトレバースイッチ２５は、シフトレバー４５がリバースにセットされたか否かを検出し、検出結果をＥＣＵ１０に伝達する。また、車輪３８のブレーキシステム３７に制動力を作用させるために操作されるブレーキペダル４７の操作系にはブレーキセンサ２７が備えられ、ブレーキ操作の有無や操作量などが検出可能である。ここで、ブレーキシステム３７が電動ブレーキシステムであると、ＥＣＵ１０の制御に応じて車両３０に制動力を与えることができる。また、走行速度を制御するアクセルペダル４９の操作系にはアクセルセンサ２９が備えられ、その操作量が計測可能である。

カメラ３２やモニタ装置３３、パワーステアリングシステム３１やブレーキシステム３７は、ＣＡＮ（controller area network）などのネットワークを介して、ＥＣＵ１０の通信インターフェース１９に接続されている。そして、これらは、ＥＣＵ１０の各機能部と協働して上記の如く機能する。

図１に示すように、本発明の駐車支援装置（ＥＣＵ１０）は、画像取得部（駐車位置情報取得部）１と、駐車目標位置設定部２と、誘導経路演算部３と、報知情報出力部４と、非保持状態判定部５と、誘導部６と、誘導開始判定部７と、移動状態判定部８と、画像出力部９との各機能部を有している。ＥＣＵ１０には、メモリ、ディスク装置（ハードディスク、光・磁気・光磁気ディスクなど）などの記憶手段が備えられている。例えば、マイクロプロセッサに実行させるプログラムや、取得された画像データの一時記憶などには、内外のメモリやディスク装置が使用される。

また、カメラ３２からの撮影画像情報の取得の際には、同期分離回路やバッファ、フレームメモリなどが利用される。また、モニタ装置３３への表示に際しては、画像出力部９の指示に従って、グラフィック画像や文字などが撮影画像に重畳される。グラフィック画像や文字などは、グラフィック描画回路やスーパーインポーズ回路などを含む画像処理モジュール１６によって生成される。このような構成については公知であり、ここでは説明を容易にするため、詳細な説明は省略する。

以下、各機能部について説明するが、それに先立って、本発明の駐車支援装置が支援する運転操作について説明する。本発明の駐車支援装置は、所定の駐車位置へ車両３０を駐車させる運転操作を支援する機能を有する。図３に示すように、車庫入れ駐車の場合、車両３０は後退開始位置まで前進し、この後退開始位置から駐車位置へと後進する。また、図４に示すように、縦列駐車の場合にも、車両３０は後退開始位置まで前進し、この後退開始位置から駐車位置へと後進する。本実施形態において、ドライバーは、後退開始位置までステアリングホイール４１を操作して、車両３０を前進させる。そして、後述するように、後退開始位置において自動操舵が可能であるとの報知を受けると、ドライバーは操舵を駐車支援装置に委ねて車両３０を後退させ、駐車位置へ車両３０を駐車させる。

以下、図５のフローチャートも利用して、自動操舵を伴う駐車支援について説明する。ここでは、図３に示すように、既に駐車された他の車両５０の間の空いた駐車区画Ｅを所定の駐車位置として、車庫入れ駐車を行う場合を例として説明する。本例では、所定の駐車位置を明示するために他の車両５０を図示しているが、当然ながら、他の車両５０は無くてもよい。

ドライバーは、駐車区画Ｅに車庫入れ駐車するために後退開始位置まで車両３０を前進させる。この時、ドライバーは、ステアリングホイール４１を操作して、車両３０を右方向に操舵している。従って、ドライバーが後退開始位置において車両３０を停車させたとき、前輪３８ｆは、図３に示すように、右方向に向いているか、ドライバーによる操作によって中立位置となっていることが多い。ここで、ドライバーがシフトレバー４５を操作してシフトをリバースに切り換えると、ＥＣＵ１０は、モニタ装置３３の表示部３４にカメラ３２により撮影された車両３０の後方の画像を表示させる。

具体的には、画像取得部１がカメラ３２の撮影画像を取得し、不図示の画像処理部において歪み補正等の補正処理を施し、画像出力部９が所定のグラフィック画像を撮影画像に重畳してモニタ装置３３に出力する。尚、図２に示すように、モニタ装置３３はドライバーよりも前方に配置されているので、モニタ装置３３の表示部３４に表示される画像は、撮影画像を左右鏡像反転させたものとなる。つまり、ドライバーがルームミラーを介して車両３０の後方の情景を見る場合と同様の視覚効果を得られるように表示される。

この時、例えば、図６に示すように、「車庫入れ駐車」、「縦列駐車」、「支援中止」などのタッチボタンがタッチパネル３６に表示される。ここで、ドライバーが「車庫入れ駐車」のタッチボタンを選択すると、車庫入れ駐車の駐車支援が開始される。図５のフローチャートにおける「スタート」は、この駐車支援の開始に相当する。つまり、「車庫入れ駐車」や「縦列駐車」のタッチボタンは、駐車支援の際の駐車形態の選択ボタンであると同時に、駐車支援の開始ボタンでもある。尚、始めに、駐車支援の開始ボタンとして、タッチパネル３６に「駐車支援開始」のタッチボタンが表示され、これを選択した後に駐車形態の選択ボタンとして「車庫入れ駐車」や「縦列駐車」のタッチボタンが表示される形態でもよい。また、タッチボタンではなく、車両３０のコンソールなどに別途、駐車支援の開始ボタンが設けられていてもよい。

駐車支援が開始されると、報知情報出力部４は、音声処理モジュール１７及びスピーカ３５を介して、ドライバーに駐車位置の指定を促す（図５＃１）。例えば、「ステアリングを回して駐車位置を指示してください。」などのメッセージを流す。ドライバーは、車両３０を停車させた状態で、手動操舵によって車両３０を駐車させるのと同じようにステアリングホイール４１を操作する。例えば、ドライバーは、図３において、車両３０を駐車区画Ｅに駐車させるようにステアリングホイール４１を矢印Ａの方向に操作する。これにより、図３において、前輪３８ｆは矢印Ｂ方向へ舵を切られることになる。

ステアリングホイール４１の動きは、ステアリングセンサ２１により検出され、この検出結果に基づいて、ＥＣＵ１０は、図７に示すように画像処理の対象領域である関心領域ＲＯＩ（region of interest）を設定する。後述するように、関心領域ＲＯＩは、駐車目標位置設定部２がドライバーによるステアリングホイール４１の操作に基づいて駐車位置情報を取得する際に設定される「所定の領域」に相当する。尚、図７に示す関心領域ＲＯＩは、画像処理上の概念であり、モニタ装置３３に表示する必要はないが、ドライバーに明示するためにモニタ装置３３に表示することを妨げるものではない。ここでは、モニタ装置３３に表示した形態で例示しているので、左右鏡像の画像としているが、画像処理上では、通常の撮影画像と同様の向きの画像を用いてもよい。尚、関心領域ＲＯＩは図７に示す形態に限らず、例えば、図８に示すような形態で設定されてもよい。

本実施形態においては、駐車目標位置は、画像処理によって区画線Ｗ（Ｗ１、Ｗ２）を認識することによって設定される。従って、カメラ３２を介して取得される撮影画像情報は、車両３０を駐車させる位置に関する駐車位置情報に相当する。また、撮影画像情報を取得する画像取得部１は、駐車位置情報を取得する駐車位置情報取得部に相当する。駐車目標位置設定部２は、関心領域ＲＯＩを画像処理の対象領域として、区画線Ｗの認識処理を行い、駐車目標位置を設定する。画像処理の対象領域が限定されることによって、他の線や物体を区画線Ｗとして認識する可能性を抑制し、認識率を向上させることが可能となる。区画線Ｗによって区画される駐車区画Ｅは、概ね規格化されている。また、駐車形態に応じて、車両３０と駐車位置との関係も概ね規定することができる。従って、良好に関心領域ＲＯＩを設定することが可能である。

駐車目標位置設定部２は、関心領域ＲＯＩ（所定の領域）に対して画像処理を行って、区画線Ｗを検出して駐車区画Ｅを認識する（図５＃２）。そして、図３に示すように、駐車区画Ｅの中に駐車目標位置Ｐ２を設定する（図５＃４）。ステアリングホイール４１の操作に伴って変化する関心領域ＲＯＩに追従して、ほぼリアルタイムに駐車区画Ｅの認識が行われる。区画線Ｗが検出できない場合を含み、駐車区画Ｅが認識できない場合には、ＥＣＵ１０は、継続して、ドライバーに駐車位置を指定するように促す（図５＃３、＃１）。駐車区画Ｅが認識できると、ＥＣＵ１０は、図９に示すように駐車目標エリアＧを表示部３６に表示させる。これにより、ドライバーは、駐車区画Ｅが認識され、駐車目標位置Ｐ２が設定されたことを知ることができ、ステアリングホイール４１の操作を中止することが可能である。この表示は、報知情報出力部４や画像出力部９の指示に従って、グラフィック描画回路やスーパーインポーズ回路などを含む画像処理モジュール１７を介して実施されると好適である。

一般的な駐車場では、路面はアスファルト塗装などによる濃い色であり、区画線Ｗは、白色や黄色などの淡い色である。そこで、駐車目標位置設定部２は、関心領域ＲＯＩにおいて、公知のエッジ検出処理を実施することによって、区画線Ｗを抽出する。そして、駐車目標位置設定部２は、抽出した区画線Ｗに対して、公知のハフ変換やＲＡＮＳＡＣ（RANdom SAmple Consensus）などの演算処理を施して直線認識を行い、駐車区画Ｅを認識する。曲線形状を含む駐車区画Ｅを認識するために、曲線認識処理が付加されてもよい。

駐車目標位置Ｐ２は、車両３０の所定の基準Ｑに対応して設定される。即ち、駐車目標位置Ｐ２は、駐車区画Ｅに車両３０が駐車された際に、基準Ｑが位置する座標に設定される。基準Ｑは、例えば、車両３０の後輪３８ｒの車軸の中点に設定される。誘導経路演算部３は、このようにして設定された駐車目標位置Ｐ２へ自動操舵により車両３０を誘導する誘導経路Ｋを演算する（図５＃５）。本実施形態において、駐車目標位置Ｐ２が設定された際には、車両３０は、図３に示す点Ｐ１において停車している状態である。この点Ｐ１を誘導開始位置（後退開始位置）として、誘導開始位置Ｐ１から駐車目標位置Ｐ２までの誘導経路Ｋが演算される。

車両３０は、パワーステアリングシステム３１としてＥＰＳシステムを搭載しており、ＥＣＵ１０からの指令に基づいてＥＰＳシステムを作動させることによって、車両３０を自動操舵することが可能である。しかし、ＥＰＳシステムに搭載されているアクチュエータは、操舵輪である前輪３８ｆと地面との摩擦係数が大きい停車状態での作動には適していない。従って、車両３０が移動しながら操舵される際の誘導経路Ｋを演算する。本実施形態においては、駐車位置を設定するために、実際の車庫入れ駐車に準じてドライバーにステアリングホイール４１を操作させ、車庫入れ駐車に適した方向へ前輪３８ｆが切られた状態である。従って、最短の経路で誘導経路Ｋを求めることができる。前輪３８ｆが図３に示すように、車庫入れのための蛇角とは逆方向に切られていたり、中立位置であったりした場合には、車庫入れのための蛇角に操舵するまで余分な後退が必要となる。このため、誘導経路Ｋが長くなるが、本実施形態においては、最短の誘導経路Ｋで足りる。

誘導経路演算部３は、誘導経路Ｋが成立すると、例えば、マイクロプロセッサのプログラム処理上においてフラグを立てることなどによって、他の機能部に対して誘導経路Ｋが成立したことを報知する（図５＃６）。あるいは、報知情報出力部４に直接伝達してもよい。報知情報出力部４は、誘導経路Ｋが成立し、自動操舵が可能となったことをドライバーに報知する報知情報を、グラフィック描画回路や音声合成回路を介して表示部３４やスピーカ３５に対して出力する（図５＃７）。スピーカ３５からは、例えば、「駐車支援可能になりました。ステアリングから手を離してブレーキを緩め、車両をゆっくりと後退させてください。」などのメッセージが出力される。

表示部３４には、図１０に示すように、ガイドラインＬ１〜Ｌ４や、タッチボタン等が表示される。本例では、ガイドラインＬ１は緑色で示された車幅延長線、ガイドラインＬ２は緑色で示された後方５ｍ目安線、ガイドラインＬ３は緑色で示された後方３ｍ目安線、ガイドラインＬ４は赤色で示された後方１ｍ注意線である。また、タッチボタンとして、駐車支援を中止させる「中止」ボタン、現在の駐車目標エリアＧ（駐車目標位置Ｐ２）をキャンセルさせる「目標変更」ボタンを例示している。

誘導開始判定部７は、上記メッセージを受けたドライバーがステアリングホイール４１から手を離した非保持状態である場合に、自動操舵が可能な誘導可能状態であると判定して、誘導部６に誘導を開始させる（図５＃９）。ドライバーがステアリングホイール４１を保持していない非保持状態であるか否かは、非保持状態判定部５によって判定される。上述したように、ステアリングホイール４１の操作系には、ＥＰＳシステムを制御するために、ステアリングセンサ２１が備えられている。ステアリングセンサ２１は、例えば、磁気抵抗素子やトーションバーを有して構成され、ステアリングホイール４１の操作方向や操作量、操作トルクが計測可能である。ステアリングセンサ２１の計測結果は、図１に示すように、ＥＣＵ１０に伝達される。ＥＰＳシステムのフィードバック制御結果や、ステアリングセンサ２１の検出結果を利用して、ステアリングホイール４１がフリーな状態であるか否かを判定する方法が知られている。非保持状態判定部５は、ステアリングセンサ２１の計測結果に基づいて、ドライバーがステアリングホイール４１を保持しているか否かを判定する。

パワーステアリングシステム３１は、通常は、ドライバーの操舵に対してアシストトルクを与えるという、従属的な役割を担っている。ここで、誘導部６による誘導が開始される際には、ドライバーはステアリングホイール４１をフリーな状態としていることからも明らかなように、パワーステアリングシステム３１は主体的な役割を担うこととなる。つまり、誘導部６による誘導の開始は、パワーステアリングシステム３１が、アシストトルクを与える従属的な動作モードから、主体的に操舵輪３８ｆを動かして車両３０を操舵する動作モードへと移行することを意味する。このように、パワーステアリングシステム３１、つまり、ＥＰＳシステムが主体的に操舵輪３８ｆを駆動する場合には、ＳＢＷ（steer-by-wire）と称されるような構成であると制御性が良く、より好適である。

誘導開始判定部７は、誘導経路Ｋが成立し、ステアリングホイール４１が非保持状態である場合に、誘導部６に誘導を開始させても良いが、ドライバーがブレーキペダル４７を解除しなければ、車両３０は停止したままである。つまり、実質的に誘導が開始されないことになり、待ち状態が発生する。従って、さらに、車両３０が移動しているか否かの判定結果を加味して誘導部６に誘導を開始させてもよい（図５＃１０）。車両３０が移動しているか否かは、ブレーキセンサ２７や車輪速センサ２３など他の車両挙動検出手段の検出結果に基づいて、移動状態判定部８によって判定される。

尚、誘導開始位置Ｐ１から駐車目標位置Ｐ２までの誘導経路Ｋの成立と、ステアリングホイール４１の非保持状態とにより、現在の車両３０の停車位置からの自動操舵が可能と確実に判定するために、車両３０が停止状態であることを誘導開始条件に含めてもよい（図５＃８）。つまり、図５に示すように、誘導経路Ｋが成立していて車両３０が停止状態であり（＃８）、且つ、ステアリングホイール４１が非保持状態である（＃９）場合に、誘導開始待機状態とする。そして、誘導開始待機状態で車両３０が動き始めた場合に（＃１０）、誘導部６に誘導を開始させる。このようにすることで、より確実な自動操舵を実現することができる。

上述したように、本実施形態においては、ドライバーがステアリングホイール４１を操作することによって、駐車区画Ｅが画像認識され、駐車目標位置Ｐ２が設定される。そして、設定された駐車目標位置Ｐ２への誘導経路Ｋが演算される。従って、誘導経路Ｋが成立し、自動操舵が可能となったと判定される際には、ドライバーがステアリングホイール４１を保持している。支援開始を報知するメッセージに応じて、この状態からドライバーがステアリングホイール４１を離すと、非保持状態判定部５は、ステアリングホイール４１がフリーな状態となったことをより明確に判定することができる。即ち、本システムでは、ドライバーがステアリングホイール４１を非保持状態とすることを「自動操舵を開始して欲しい」というドライバーの意思表示として捉えている。

尚、本実施形態におけるステアリングホイール４１は、ドライバーの能動的な操作により車両３０を操舵することが可能な舵取り装置の一例である。従って、非保持状態判定部５が非保持状態であるか否かを判定する対象となる舵取り装置は、ステアリングホイール４１には限定されない。例えば、障害者向け車両などにおいては、ステアリングホイール４１ではなく、スティック型の舵取り装置が装備される場合もある。そのような車両においては、スティック型の舵取り装置がフリーな状態であるか否かが判定される。また、舵取り装置に対する非保持状態の検出はステアリングセンサ２１に限らず、舵取り装置に設けられたタッチセンサ（不図示）でもよい。

以下、誘導部６による誘導について説明する。上述したように、本実施形態では、カメラ３２により撮影された撮影画像情報に基づく画像処理によって駐車基準となる区画線Ｗが検出され、駐車目標位置Ｐ２が設定される。また、車両挙動検出手段として機能する各種センサ２１〜２９によって、車両３０の移動状態が演算される。具体的な誘導の説明に先立ち、基本的な画像処理の原理、及び移動状態の演算の原理についてまず説明する。

図１１は、基準座標系であるワールド座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、カメラ３２の座標系であるカメラ座標系（ｘ，ｙ，ｚ）との関係を示す説明図である。また、図１２は、カメラ座標系（ｘ，ｙ，ｚ）と撮影画像の画像座標系（ｕ，ｖ）との関係を示す説明図である。ワールド座標系、カメラ座標系共に、ここでは右手座標系である。右手座標系とは、右手の親指、人差し指、中指を開いた順に、Ｘ（ｘ）、Ｙ（ｙ）、Ｚ（ｚ）を定める方式である。

図１１に示すように、車両３０及び３次元空間上の任意の点Ｍ（例えば、駐車目標位置Ｐ２など）は原点をＯとするワールド座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で定義される座標に配置されている。ここでは、ワールド座標系のＹ−Ｚ平面を水平な路面とする。カメラ３２は、ワールド座標系において並進成分及び回転成分を有して配置される。つまり、ワールド座標系に対して並進成分及び回転成分を有し、原点をoとするカメラ座標系（ｘ，ｙ，ｚ）が存在する。

画像座標系（ｕ，ｖ）は、図１２に示すようにカメラ座標系の光軸に一致するｚ軸に垂直な面Π（画像面）で、ｚ軸方向にカメラ座標の原点oからカメラの焦点距離ｆだけ離れた２次元座標系である。画像面と光軸とが交わる点が、画像中心Ｏ_Iである。また、理想的には、画像座標系のｕ軸はカメラ座標系のｘ軸と平行であり、ｖ軸はカメラ座標系のｙ軸と平行である。図中のφは、ｕ軸とｖ軸との為す角度であるが、ここでは、画像座標系（ｕ，ｖ）が直交座標系であり、φが９０度であるとする。

図１１に示すように、ワールド座標系における点Ｍの座標が（Ｘ_i，Ｙ_i，Ｚ_i）の時に、点Ｍは下記の行列式(1)で表され、その斉次座標（homogeneous coordinates）は下記の行列式(2)で表される。

点Ｍは、透視カメラ行列Ｐによって画像面Π上の点ｍとして次式(3)のように座標変換（透視変換・視点変換）される。

カメラ座標系とワールド座標系との間における位置に関する変換行列を並進ベクトルＴ（並進成分）、姿勢に関する変換行列を回転行列Ｒ（回転成分）、カメラ３２の焦点距離ｆやｕ−ｖ軸の角度φなどのカメラ３２の内部パラメータを含む行列をカメラ行列Ａとすると、透視カメラ行列Ｐは次式(4)で示される。

透視カメラ行列Ｐは、複数の行列により構成されているが、一般化すると３行４列の行列式である射影カメラ行列として表される。例えば、ワールド座標系の点Ｍは、上記式(3)により画像座標系の点ｍに変換され、画像出力部９によってカメラ３２による撮影画像に重畳させることができる。同様に、例えば、ワールド座標系における駐車目標位置Ｐ２の座標は、画像座標系の点から導くことができる。特に、駐車目標位置Ｐ２は路面が平坦であることを前提とすれば、図１１に示したワールド座標系のＹ−Ｚ平面にあるので、画像座標系の点から精度良く導くことが可能である。

次に、車両３０の移動状態の１つである移動量の演算原理について説明する。図１３は、車両３０の移動量を演算する原理を説明する図である。ここでは、車両３０が図１１に示したワールド座標系のＹ−Ｚ平面（路面）にあるものとして説明する。ステアリングセンサ２１や車輪速センサ２３など、車両挙動検出手段による検出結果は、ＥＣＵ１０に伝達される。誘導経路演算部３や誘導部６は、車両挙動検出手段の検出結果に基づいて車両３０の位置変化（移動量）などの移動状態を演算する。また、上述した誘導経路演算部３は、パワーステアリングシステム３１を介して動作可能な操舵角や、クリーピングにより進行可能な速度などに基づいて誘導経路Ｋを演算する。

図１３には、半径Ｃの円弧状の移動軌跡を伴って後進する車両３０を例示している。図中の破線は、半径がＣの円弧を示している。図１３（ｂ）は図１３（ａ）の部分拡大図である。半径Ｃはステアリングセンサ２１の検出結果から求めることができる。図中のｄｓは、微小時間における車両３０の微小移動距離を示す。微小移動距離ｄｓは車輪速センサ２３の検出結果から求めることができる。これらの検出結果より、下記に示す式(5)〜(7)を用いて車両３０の移動量が演算される。尚、式中のαは累積移動距離である。

車両３０の移動に伴って、逐次上記のような演算を実施して、誘導部６は、点Ｑが駐車目標位置Ｐ２に達するまで車両３０を誘導する。ブレーキシステム３７が電動ブレーキシステムである場合には、車両３０が駐車目標位置Ｐ２に達すると、ＥＣＵ１０からの指令に基づいて制動力を働かせて、車両３０を停止させる。ブレーキシステム３７が電動ブレーキシステムではない場合には、ＥＣＵ１０は、車両３０を停止させる旨のメッセージを報知情報出力部４を介してスピーカ３５から流して、ドライバーにブレーキペダル４７を操作させる。

以上、説明したように、本発明によれば、誘導経路Ｋが成立した後、ドライバーが確認ボタンや、誘導開始ボタンなどを操作することなく、単純にステアリングホイール４１などの舵取り装置の保持を止めれば自動操舵による誘導が開始される。従って、円滑に自動操舵制御が開始され、ボタン操作などによる時間のロスもないので、早く車両３０の駐車を完了させることができる。また、ドライバーは、ボタン操作などの煩わしさを覚えることなく、駐車支援装置を利用することができるので、利便性が向上する。

上記の実施形態においては、車庫入れ駐車の場合を例として説明したが、当業者であれば、図４に示した縦列駐車においても同様の制御が可能であることが容易に理解できる。従って、本発明は、車庫入れ駐車に限定されるものではない。また、図１３に基づいて、円弧モデルを説明したが、図３に示すように前輪３８ｆが駐車方向とは異なる角度の場合などには、２円モデルを適用することも、当業者にとっては容易な選択である。

尚、駐車目標位置を設定する方法について、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、区画線Ｗを画像認識することによって、駐車区画Ｅを自動認識して、駐車目標位置Ｐ２が設定される場合を例示した。しかし、これに限定されることなく、区画線Ｗを認識することなく、ドライバーがタッチパネル３を用いて調整するように構成されていてもよい。例えば、図１４に示すように、所定の位置に表示された駐車目標エリアＧを矢印ボタンＨを用いてドライバーが調整して、設定してもよい。この場合、ドライバーの指示により入力される情報が、本発明の駐車位置情報に相当するものとなる。

また、自動的に駐車目標位置Ｐ２を設定する場合であっても、画像認識によって駐車区画Ｅを検出する方法に限定されず、当然、他の方法を用いてもよい。例えば、特開２００８−２０１３６３号公報に記載されているように、車両を駐車させたい場所、即ち、駐車予定場所に対する所定の停止位置に車両を停車させて駐車目標位置を設定してもよい。所定の停止位置に停止して、ドライバーが駐車支援の開始指示を与えることによって、駐車目標位置が設定される。また、例えば、特開２００７−３０７００号公報に記載されているように、ソナーやレーザなどを用いて、駐車区画の障害物を検出して、空き領域に駐車目標エリアを設定するようにしてもよい。また、これらの方法と合わせて、駐車目標位置（駐車目標エリア）がずれた場合を考慮して、図１４に示すようにドライバーが調整可能に構成されると好適である。

上記のように一時停止位置に応じて駐車目標エリアや駐車目標位置が設定される場合には、一時停止後の車両の動き方に応じて、駐車目標位置と自車両との関係が演算されることになる。従って、一時停止時における所定の位置関係や、車両の移動方向、移動量などの情報が車両を駐車させる位置に関する駐車位置情報に相当する。駐車位置情報取得部１は、所定の位置関係が格納されたメモリやレジスタ、ステアリングセンサ２１や車輪速センサ２３からの情報を駐車位置情報として取得する。また、ソナーやレーザなどを用いて駐車区画の障害物を検出して駐車目標位置を設定する場合には、ソナーやレーザなどの検出結果が駐車位置情報に相当する。

本発明は、自動操舵により車両を駐車させる駐車支援装置など、ＩＴＳ（intelligent transport system）に適用することができる。

１：画像取得部（駐車位置情報取得部）
２：駐車目標位置設定部
３：誘導経路演算部
４：報知情報出力部
５：非保持状態判定部
６：誘導部
７：誘導開始判定部
８：移動状態判定部
１０：ＥＣＵ（駐車支援装置）
３０：車両
４１：ステアリングホイール（舵取り装置）
Ｋ：誘導経路
Ｐ２：駐車目標位置
ＲＯＩ：関心領域（舵取り装置の操作に基づいて設定される所定の領域）

Claims

車両を駐車させる位置に関する駐車位置情報を取得する駐車位置情報取得部と、
前記駐車位置情報に基づいて駐車目標位置を設定する駐車目標位置設定部と、
前記駐車目標位置へ自動操舵により前記車両を誘導する誘導経路を演算する誘導経路演算部と、
前記誘導経路が成立した際に前記誘導経路が成立したことを前記車両のドライバーに報知する報知情報を出力する報知情報出力部と、
舵取り装置を前記ドライバーが保持していない非保持状態であるか否かを判定する非保持状態判定部と、
前記舵取り装置を制御して自動操舵により前記車両を後退開始位置から前記駐車目標位置へ誘導する誘導部と、
前記報知情報出力部により前記報知情報が出力された後、確認ボタン、誘導開始ボタン及びシフト操作を含む操作部への前記ドライバーの操作を必要とすることなく、前記誘導経路が成立し且つ前記非保持状態であることを条件として、前記誘導部が前記車両を自動操舵により誘導可能な誘導可能状態であると判定すると共に、当該判定結果に基づいて前記誘導部に誘導を開始させる誘導開始判定部と、
を備える駐車支援装置。
前記車両が移動しているか否かを判定する移動状態判定部を有し、
前記誘導開始判定部は、前記誘導可能状態において、前記車両が移動していると判定された場合に、前記誘導部に誘導を開始させる請求項１に記載の駐車支援装置。
前記駐車目標位置設定部は、前記ドライバーによる前記舵取り装置の操作に基づいて設定される所定の領域に応じて取得された前記駐車位置情報に基づいて前記駐車目標位置を設定する請求項１又は２に記載の駐車支援装置。