JP2018199458A - 連結車の後退駐車支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物との接触の可能性を抑えて目標位置まで連結車を後退駐車させる経路を演算することができると共に、演算量の増大を抑制して目標位置までの経路を算出することが可能な連結車の後退駐車支援装置を提供する。【解決手段】対象物と連結車とが接触する可能性を示すポテンシャルフィールドを作成するポテンシャルフィールド作成部３２と、ポテンシャルフィールドを用いて自車位置から駐車目標位置までの駐車目標経路候補を作成する駐車目標経路候補作成部３３と、駐車目標経路候補の屈曲部分について、曲率を緩く変更する経路補正部３５と、連結車が駐車目標経路候補に沿って移動するように、ポテンシャルフィールドを用いて、連結車の操舵角を設定する追従制御部３６と、を備える構成とする。経路補正部３５は、屈曲点、第１点及び第２点を頂点とする仮想の三角形を設定し、三角形の斜辺側に近づけるように屈曲部分の経路を変更する。【選択図】図４

Description

本発明は、連結車の後退駐車支援装置に関する。

連結車を後退させて目標位置に駐車するための支援装置として、自車位置から目標位置までの経路を計算する装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特表２０１０−５２０１０８号公報

しかしながら、従来の装置では、連結車のトラクタ（牽引車）及びトレーラ（付随車）の挙動をそれぞれ演算する必要があり、目標位置までの経路を算出するための計算量が多くなり、経路の算出に時間がかかっていた。

本発明は、対象物との接触の可能性を抑えて目標位置まで連結車を後退駐車させる経路を演算することができると共に、演算量の増大を抑制して目標位置までの経路を算出することが可能な連結車の後退駐車支援装置を提供することを目的とする。

本発明は、トラクタ及びトレーラを備えた連結車の後退駐車を支援する連結車の後退駐車支援装置であって、連結車の周囲の対象物と連結車とが接触する可能性を示すポテンシャルフィールドを作成するポテンシャルフィールド作成部と、ポテンシャルフィールドを用いて自車位置から駐車目標位置までの駐車目標経路候補を作成する駐車目標経路候補作成部と、駐車目標経路候補の屈曲部分について、曲率を緩く変更する経路補正部と、連結車が駐車目標経路候補に沿って移動するように、ポテンシャルフィールドを用いて、連結車の操舵角を設定する追従制御部と、を備え、屈曲部分は、屈曲点より前方の第１点から屈曲点より後方の第２点を含み、経路補正部は、屈曲点、第１点及び第２点を頂点とする仮想の三角形を設定し、三角形の第１点及び第２点を結ぶ斜辺側に近づけるように屈曲部分の経路を変更する。

この連結車の後退支援駐車装置では、対象物との接触の可能性を示すポテンシャルフィールドを用いて駐車目標経路候補を作成するので、対象物との接触の可能性が低い駐車目標経路候補を作成することができる。ここで、対象物と連結車とが接触する可能性を示すポテンシャルフィールドを用いることで、演算量の増大を抑えつつ駐車目標経路候補を作成する。また、経路補正部により、駐車目標経路候補の屈曲部分について、曲率を緩く変更するので、連結車の操舵角が急変するような設定を回避することができる。また、追従制御部により、ポテンシャルフィールドを用いて、連結車の操舵角を設定するので、対象物との接触の可能性が低くなる操舵角を設定することができる。

また、追従制御部は、トレーラの駐車目標位置側の後輪位置を中心とする第１仮想円を設定する第１仮想円設定部と、第１仮想円と駐車目標経路候補との交点のうち、駐車目標位置側の交点である目標交点を設定する目標交点設定部と、後輪位置を通りトレーラの前後方向に延在する仮想線を設定し、後輪位置で仮想線に接し目標交点を通る第２仮想円を設定する第２仮想円設定部と、後輪位置から目標交点に至る第２仮想円に沿った目標走行軌跡を設定する目標走行軌跡設定部と、目標走行軌跡に沿って連結車が後退移動した際に連結車が対象物に接触する可能性を示すポテンシャル値を、ポテンシャルフィールドを用いて算出する目標走行軌跡評価部と、を含み、半径が異なる複数の第１仮想円を対応して、複数の目標走行軌跡を設定し、複数の目標走行軌跡のうち、ポテンシャル値が高い目標走行軌跡の操舵角よりポテンシャル値が低い目標走行軌跡の操舵角を、連結車の操舵角として設定する構成でもよい。

この構成の連結車の後退支線駐車装置では、評価部によって、対象物との接触の可能性が低いポテンシャル値を算出するので、目標走行軌跡に沿って走行した場合に接触する可能性が低い目標走行軌跡を選択することができる。

また、経路補正部は、屈曲点と第１点とを結ぶ第１直線上に複数の節点を設定すると共に、屈曲点と第２点とを結ぶ第２直線上に複数の節点を設定する節点設定部と、複数の節点の位置を斜辺側に変更する節点変更部と、を含み、変更後の節点を通る経路を、屈曲部分の経路として変更してもよい。このように、屈曲部分において複数の節点を設定し、この節点の位置を変更し、これらの節点を通るように経路を変更することで、演算量を抑えつつ経路を設定することができる。

また、経路補正部は、下記式（１）を用いてＱ値を算出して、Ｑ値が最小となる変更後の節点を設定する構成でもよい。

ここで、ｉは第１点からの順番、Ｐ（＝（ｘ、ｙ））は変更前の節点の座標、Ｐ’（＝（ｘ’、ｙ’））は変更後の節点の座標、（Ｍ−２）は複数の節点の数、α、βは重み定数である。

本発明によれば、対象物との接触の可能性を抑えて目標位置まで連結車を後退駐車させる経路を演算することができると共に、演算量の増大を抑制して目標位置までの経路を算出することができる。

本発明の後退駐車支援装置が適用される連結車を示す側面図である。 後退駐車する際のトラクタ及びトレーラの姿勢を示す平面図である。 連結車に搭載された車両制御システムのブロック構成図である。 図３中の後退駐車支援ＥＣＵを示すブロック構成図である。 図５（ａ）は、連結車、その周囲の対象物及び駐車目標位置を示す平面図である。図５（ｂ）は、ポテンシャルフィールドを示す概略図である。 駐車目標経路候補を示す平面図である。 トラクタの角部及びトレーラの角部に設定された評価点を示す平面図である。 屈曲部分における節点の補正の前後の位置を示す概略図である。 追従制御部を示すブロック構成図である。 第１仮想円及び第２仮想円を示す概略図である。 後退駐車支援ＥＣＵで実行される処理手順を示すフローチャートである。 後退駐車支援ＥＣＵで実行される処理手順を示すフローチャートである。 後退駐車支援ＥＣＵで実行される処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１及び図２に示される連結車１は、後退駐車支援装置を含む車両制御システム２が適用される連結車である。連結車１は、トラクタ３及びトレーラ４を備える。トラクタ３及びトレーラ４は、連結点（関節点）５において連結されている。連結車１は、例えばトラックでもよく、バスなどその他の車両でもよい。連結車１は、大型車、中型車、普通乗用車、小型車両又は軽車両等の何れでもよい。

連結車１は車載ネットワークを有する。この車載ネットワークには、図３に示されるように、連結車１の各種機能を制御する複数のＥＣＵ２０が通信線７を介して接続されている。車載ネットワークでは、複数のＥＣＵ２０間でデータ通信が可能である。

車両制御システム２は、各種センサ１０を含む。各種センサ１０としては、例えば、車速センサ１１、レーダセンサ１２、ステアリング角センサ１３、画像センサ１４、連結角センサ１５等がある。また、各種センサ１０は、ＧＰＳセンサ、ヨーレイトセンサ、Ｇ／勾配センサ（加減速度センサ）等その他のセンサを含んでもよい。これらの各種センサ１０は、通信線７を介して複数のＥＣＵ２０に接続されている。各種センサ１０で取得されたデータは、複数のＥＣＵ２０に送信される。

車速センサ１１は、自車速を検出する。車速センサ１１は、トラクタ３の左右の車輪（操舵輪、前輪）６に取り付けられ、車輪６ごとの回転角速度を検出する。

レーダセンサ１２は、例えばミリ波レーダーやレーザーレーダーである。レーダセンサ１２は、例えばミリ波等のレーダ波を送信し、送信したレーダ波が物体に反射された反射波を受信するまでの時間に基づいて、物体までの距離を計算する。また、レーダセンサ１２は、反射波の受信方向により自車両に対する物体の方位を検出する。レーダセンサ１２は、空間認識情報として、連結車１から他の物体（対象物）までの距離及び方位に関する情報を取得する。

ステアリング角センサ１３は、ステアリングに取り付けられ、運転者によるステアリング操作を検出し、ステアリング角（ハンドルの回転角）を検出する。

連結角センサ１５は、トラクタ３とトレーラ４との連結角δ（図２参照）を検出するセンサである。連結角δは、トラクタ３の前後方向に延在する仮想線Ｌ３と、トレーラ４の前後方向に延在する仮想線Ｌ４とが交差する角度である。連結角センサ１５は、連結点５の回転機構の回転角を検出するものでもよく、その他の部品の回転角、姿勢等を検出して、連結角δを検出してもよい。トラクタ３及びトレーラ４が同一直線上に配置された場合には、連結角δは０度となる。

また、連結車１の車載ネットワークには、通信線７を介して、操舵アクチュエータ１６が接続されている。操舵アクチュエータ１６は、ステアリングを駆動するアクチュエータであり、ＥＣＵ２０から出力された指令信号に従って作動する。

車両制御システム２は複数のＥＣＵ２０を含む。複数のＥＣＵ２０としては、例えば、エンジンＥＣＵ２１、ＡＭＴ−ＥＣＵ２２、ブレーキＥＣＵ２３、車両制御ＥＣＵ２４、後退駐車支援ＥＣＵ２５等がある。ＥＣＵは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含むコンピュータにより構成されている。

エンジンＥＣＵ２１は、連結車１のエンジンの制御を司る制御部であり、例えば、エンジンの点火時期、燃料噴射量、弁開閉等を制御する。ＡＭＴ−ＥＣＵ２２は、連結車１の自動変速機（ＡＭＴ：Automated Manual Transmission）の制御を司る制御部であり、例えば、ＡＭＴのギヤの切替え、クラッチの断接等を制御する。

ブレーキＥＣＵ２３は、ブレーキの制御を司る制御部であり、ブレーキの作動時期、制動力（減速度）の大きさ等を制御する。また、ブレーキは、動力伝達系においてクラッチより下流側で、連結車１に制動力をかけられるものを含み、ドラムブレーキ、ディスクブレーキ、ドライブラインリターダ、補助ブレーキ等を含む。

車両制御ＥＣＵ２４は、車両全体の制御を司る制御部であり、例えば、他のＥＣＵを制御して、運転支援に関する制御等を行う。車両制御ＥＣＵ２４は、他のＥＣＵから車両の状態に関するデータを受信すると共に、他のＥＣＵに指令信号に関するデータを送信する。

後退駐車支援ＥＣＵ２５は、連結車１が後退駐車する際の駐車目標位置までの駐車目標経路（候補）を作成する演算処理部である。後退駐車支援ＥＣＵ２５は、図４に示されるように、駐車目標設定部３１、ポテンシャルフィールド作成部３２、駐車経路計画作成部（駐車目標経路候補作成部）３３、駐車経路評価部３４、経路補正部３５、追従制御部３６、連結角補償部３７、指令信号送信部３８、及び記憶部３９を備える。

記憶部３９には、例えば駐車目標経路候補を作成するために必要な各種パラメータが記憶されている。また、記憶部３９は、作成された駐車目標経路候補に関する情報を記憶する。なお、「駐車目標経路」は、実際の連結車１の後退駐車の支援に適用される経路であり、「駐車目標経路候補」は、駐車目標経路の候補であり、実際に適用される駐車目標経路を含む。

駐車目標設定部３１は、連結車１を後退駐車させる場合の駐車目標位置５２（図２参照）を設定する。駐車目標設定部３１は、例えば運転者による入力操作に基づいて、連結車１の周囲の地図データ上に駐車目標位置５２を設定する。運転者は、例えば画像表示部を用いて、タッチ操作により駐車目標位置５２を入力してもよい。また、駐車目標設定部３１は、レーダセンサ１２によって検出された対象物の位置情報に基づいて駐車目標位置５２を設定してもよい。図５（ａ）に示されるように、連結車１が駐車目標位置５２の近傍（前方）を通過する際に、レーダセンサ１２によって他車両（対象物）５４，５５及び壁（対象物）５３等を検出して、駐車目標位置５２を設定する。また、駐車目標設定部３１は、その他の各種センサによって取得された情報に基づいて、駐車目標位置５２を設定してもよい。

ポテンシャルフィールド作成部３２は、連結車１とその周囲の対象物とが接触する可能性を示すポテンシャルフィールドを設定する。ポテンシャルフィールドでは、例えば地図データ上において複数の領域が設定されており、複数の領域は連結車１と接触する可能性が等しい領域ごとに区分けされている。例えば、対象物が存在する位置は、連結車１と接触する可能性が高い（ポテンシャル値が高い）領域に設定され、対象物から遠い位置ほど、連結車１と接触する可能性が低い（ポテンシャル値が低い）領域に設定される。

図５（ｂ）はポテンシャルフィールドの概略図である。図５（ｂ）では、ポテンシャル値の程度を濃淡で示す共に、立体的に示している。図５（ｂ）では、ポテンシャル値が高い領域を薄く示すと共に、立体的に高い位置に表示している。また、図５（ｂ）では、ポテンシャル値が低い領域を濃く示すと共に、立体的に低い位置に表示している。

駐車経路計画作成部３３は、図６に示されるように、自車位置５１から駐車目標位置５２までの駐車目標経路候補６０を作成する。駐車経路計画作成部３３は、ポテンシャルフィールドを用いて、自車位置５１から駐車目標位置５２までの駐車目標経路候補６０を作成する。駐車経路計画作成部３３は、ポテンシャル値が最も低くなる経路を駐車目標経路候補として設定する。例えば複数の対象物から最も離れた経路が、駐車目標経路候補６０として設定される。

なお、ここでの「自車位置」とは、連結車１が後退駐車する前に一度停止する位置であり、連結車１が後退駐車を開始するスタート位置である。「駐車目標位置」とは、連結車１が後退駐車によって駐車される位置である。駐車目標位置５２に駐車された連結車１の前後方向に対して、自車位置５１に停止する連結車１の前後方向は、例えば交差している。換言すると、自車位置５１は、例えば駐車目標位置５２に対して直交するように設定される。図６では、連結車１の前後方向は、例えばＸ軸に沿う方向であり、駐車目標位置５２に駐車された連結車１の前後方向は、例えばＹ軸に沿う方向である。以下、駐車目標位置５２に連結車１を駐車した場合における連結車１の前後方向を、「駐車目標位置５２の前後方向」と記載する。

また、図６に示される駐車目標経路候補６０では、連結車１の後部のうち、車幅方向の中央部（例えば図７に示されるＰ４５）が通る軌跡を示している。駐車目標経路候補６０は、駐車目標位置５２の前後方向に対して直交する第１経路部分Ｌ１と、第１経路部分Ｌ１の後方に連続し、駐車目標位置５２の前後方向に沿う第２経路部分Ｌ２とを含んでいる。

駐車経路評価部３４は、複数の駐車目標経路候補６０について連結車１が対象物と接触する可能性を評価する。駐車経路評価部３４は、ポテンシャルフィールドに基づいて、例えば複数の駐車目標経路候補について、連結車１が対象物と接触する可能性を示すポテンシャル値を算出してもよい。

駐車経路評価部３４は、図７に示されるように、連結車１のモデルに複数の評価点Ｐ３１〜Ｐ３５、Ｐ４１〜Ｐ４５を設定し、駐車目標経路候補について評価を行う。具体的には、連結車１が駐車目標経路候補に沿って移動した際の各評価点のポテンシャル値を算出して、このポテンシャル値の合計値に基づいて評価する。

評価点Ｐ３１〜Ｐ３５はトラクタ３に設定され、評価点Ｐ４１〜Ｐ４５はトレーラ４に設定されている。トラクタ３の前部右角部、前部左角部、後部右角部、後部左角部に評価点Ｐ３１〜Ｐ３４がそれぞれ設定されている。トレーラ４の前部右角部、前部左角部、後部右角部、後部左角部に評価点Ｐ４１〜Ｐ４４がそれぞれ設定されている。また、トラクタ３の前部中央には、評価点Ｐ３５が設定され、トレーラ４の後部中央には、評価点Ｐ４５が設定されていてもよい。なお、駐車目標経路候補の評価において、角部のみの評価点Ｐ３１〜Ｐ３４，Ｐ４１〜Ｐ４４を採用してもよく、例えば車幅方向中央の評価点Ｐ３５，Ｐ４５を含めて評価を行ってもよい。

駐車経路評価部３４は、駐車目標経路候補について、各評価点の移動軌跡を算出して、対象物と接触する可能性を算出して、評価点におけるポテンシャル値を算出する。駐車経路評価部３４は、ポテンシャル値が高い駐車目標経路候補よりもポテンシャル値が低い駐車目標経路候補を駐車目標経路として選定する。駐車経路評価部３４は、複数の駐車目標経路候補のうち、最もポテンシャル値の合計が低いものを駐車目標経路として選定することができる。

駐車経路評価部３４は、例えば下記式（２）を用いて、駐車目標経路候補を評価する。駐車経路評価部３４は、例えば下記式（２）で算出された斥力ポテンシャルＵ_ｉが低い駐車目標経路候補を、斥力ポテンシャルＵ_ｉが高い駐車目標経路候補よりも高く評価する。駐車経路評価部３４は、斥力ポテンシャルＵ_ｉが最も低い駐車目標経路候補を高く評価する。

ここで、Ｕ_ｉは斥力ポテンシャル、σは斥力ポテンシャルの分散、Ｎ_０は対象物の数、Ｘ_０は対象物のＸ座標、Ｙ_０は対象物のＹ座標、Ｘ_Ｅは連結車の評価点のＸ座標、Ｙ_Ｅは連結車１の評価点のＹ座標である。

駐車経路評価部３４は、例えば下記式（３）によって算出された、評価関数Ｊ（ｔ）を用いて、駐車目標経路候補を評価してもよい。駐車経路評価部３４は、評価関数Ｊ（ｔ）が低い駐車目標経路候補を、評価関数Ｊ（ｔ）が高い駐車目標経路候補よりも高く評価する。

ここで、Ｔ_Ｐは評価時間（６５ｓ）、Δｔはサンプリング時間、Ｃ_０は斥力ポテンシャルの重み、Ｃｓは前輪操舵角速度の重み、θ_ｊ（ｔ）は時刻ｔにおける前輪操舵角速度である。

経路補正部３５は、図８に示されるように駐車目標経路候補６０の屈曲部分６１について、経路の曲率を緩く変更する。屈曲部分６１には、屈曲点６２より前方の第１点６３から屈曲点６２より後方の第２点６４が含まれる。屈曲点６２は、例えば第１経路部分（第１直線）Ｌ１と第２経路部分（第２直線）Ｌ２とが交差する点である。第１点６３は、第１経路部分Ｌ１において、屈曲点６２から前方に例えば４ｍ離れた位置である。第２点６４は、第２経路部分Ｌ２において、屈曲点６２から後方に例えば４ｍ離れた位置である。経路補正部３５は、屈曲点６２、第１点６３及び第２点６４を頂点とする仮想の三角形を設定し、この三角形の第１点６３及び第２点６４を結ぶ斜辺Ｌ５側に近づけるように屈曲部分６１の経路を変更する。

また、経路補正部３５は、節点設定部及び節点変更部を含んでいる。節点設定部は、屈曲点６２と第１点６３とを結ぶ第１直線上に複数の節点Ｐ１１〜Ｐ１３を設定する。また、節点設定部は、屈曲点６２と第２点６４とを結ぶ第２直線上に複数の節点Ｐ２１〜Ｐ２３を設定する。例えば、節点は等間隔に配置され、節点同士の距離は１ｍである。

節点変更部は、複数の節点Ｐ１１〜Ｐ１３及び節点Ｐ２１〜Ｐ２３を斜辺Ｌ５に近づく方向に移動させる。節点変更部は、これらの複数の節点Ｐ１１〜Ｐ１３及び節点Ｐ２１〜Ｐ２３を通る線（又はこれに近似する線）を、変更後の経路として設定する。

節点変更部は、例えば下記式（１）を用いてＱ値を算出し、Ｑが高いものよりもＱ値が低いものを、変更後の経路として設定する。節点変更部は、例えばＱ値が最小となる変更後の節点を設定する。

ここで、ｉは第１点６３からの順番、Ｐ_ｉ（＝（ｘ、ｙ））は変更前の節点Ｐ１１〜Ｐ１３、Ｐ２１〜Ｐ２３（及び屈曲点６２）の座標の座標、Ｐ’ _ｉ（＝（ｘ’、ｙ’））は変更後の節点Ｐ１１〜Ｐ１３、Ｐ２１〜Ｐ２３（及び屈曲点６２）の座標、（Ｍ−２）は複数の節点Ｐ１１〜Ｐ１３、Ｐ２１〜Ｐ２３（及び屈曲点６２）の数、α、βは重み定数である。

式（１）において、α（Ｐ’_ｉ−Ｐ_ｉ）^２の項は、補正前の第１経路部分Ｌ１及び第２経路部分Ｌ２に沿う直線的な経路に関するものであり、β｛（Ｐ’_ｉ−Ｐ_ｉ−１）^２＋（Ｐ’_ｉ−Ｐ_ｉ＋１）｝の項は、斜辺Ｌ５側に近づく短縮経路に関するものである。

追従制御部３６は、ポテンシャルフィールドを用いて、連結車１の操舵角を設定するものである。追従制御部３６は、連結車１が駐車目標経路候補に沿って移動するように、操舵角を設定する。追従制御部３６は、図９に示すように、第１仮想円設定部４１、目標交点設定部４２、第２仮想円設定部４３、目標走行軌跡設定部４４、及び目標走行軌跡評価部４５を含んでいる。追従制御部３６では、駐車目標経路候補について、Ｐｕｒｅ ｐｕｒｓｕｉｔ法を用いて追従制御した場合の連結車１の走行軌跡を作成する。

第１仮想円設定部４１は、図１０に示されるように、トレーラ４の駐車目標位置５２側の後輪８の位置を中心Ｏ８とする第１仮想円Ｃ１を設定する。中心Ｏ８は、平面視における後輪８の位置に設定される。トレーラ４の後輪８は、後側かつ駐車目標位置５２側（右側）の車輪であり、例えば最も後側で、車幅方向において最も外側の車輪である。第１仮想円設定部４１は、異なる半径の第１仮想円Ｃ１を複数設定する。第１仮想円設定部４１は、第１仮想円Ｃ１の半径を、例えば２．５ｍ以上５．０ｍ以下の範囲で、０．１ｍずつ変化させて、複数の第１仮想円Ｃ１を作成する。

目標交点設定部４２は、第１仮想円Ｃ１と駐車目標経路候補６０との交点のうち、駐車目標位置側（後側）の交点である目標交点Ｐ６１を設定する。目標交点設定部４２は、複数の第１仮想円Ｃ１に対してそれぞれ目標交点Ｐ６１を設定し、これらの複数の目標交点Ｐ６１の位置を示す座標をそれぞれ算出する。

第２仮想円設定部４３は、後輪８の位置（中心Ｏ８）を通りトレーラ４の前後方向に延在する直線である仮想線Ｌ８を設定し、後輪８の位置で仮想線Ｌ８に接し目標交点Ｐ６１を通る第２仮想円Ｃ２を設定する。第２仮想円設定部４３は、複数の目標交点Ｐ６１について、それぞれ第２仮想円Ｃ２を設定する。

目標走行軌跡設定部４４は、後輪８の位置から目標交点Ｐ６１に至る第２仮想円Ｃ２の円弧に沿った目標走行軌跡６５を設定する。目標走行軌跡設定部４４は、設定された目標走行軌跡６５に沿って連結車１が移動するための操舵プロファイルを作成する。目標走行軌跡設定部４４は、連結車１の位置を示す座標と、その位置における操舵角（目標操舵角）に関するデータとを、操舵プロファイルとして作成する。目標走行軌跡設定部４４は、操舵プロファイルに関するデータを記憶部３９に記憶する。

また、目標走行軌跡設定部４４は、駐車目標経路に沿って連結車１が移動する際の連結角δに関するデータを算出する。目標走行軌跡設定部４４は、連結車１の位置を示す座標と、その位置における連結角δ（目標値）に関するデータとを関連付けて、記憶部３９に記憶する。

目標走行軌跡評価部４５は、目標走行軌跡６５に沿って連結車１が後退移動した際のポテンシャル値を算出する。目標走行軌跡評価部４５は、ポテンシャルフィールド作成部３２で作成されたポテンシャルフィールドを用いて、連結車１が対象物に接触する可能性を示すポテンシャル値を算出する。目標走行軌跡評価部４５は、ポテンシャル値が低い目標走行軌跡６５を、ポテンシャル値が高い目標走行軌跡６５よりも高く評価する。目標走行軌跡評価部４５は、複数の目標走行軌跡６５のうち最もポテンシャル値が低い目標走行軌跡６５を、実際に利用される駐車目標経路として設定する。

連結角補償部３７は、連結車１が後退駐車している際の連結角δに基づいて、操舵角の制御量を変更し、連結車１が駐車目標経路に沿って移動するように制御を行う。連結角補償部３７は、連結角センサ１５によって検出された連結角δの実測値と、駐車目標経路に関連付けられた連結角の目標値とを比較して、操舵角の制御量を算出する。これにより、後退駐車の際に外乱により、実際の後退経路と駐車目標経路との間に生じたずれを補正することができる。

指令信号送信部３８は、各ＥＣＵ、アクチュエータ等に指令信号を送信して、連結車１が駐車目標経路に沿って移動するように制御を行う。指令信号送信部３８は、例えば、操舵アクチュエータに指令信号を送信して、操舵量を制御する。また、指令信号送信部３８は、エンジンＥＣＵ２１、ＡＭＴ―ＥＣＵ２２、ブレーキＥＣＵ２３に指令信号を送信して、エンジン、ＡＭＴ、ブレーキ等を制御して、後退移動を制御する。

次に、図１１〜図１３を参照して、車両制御システム２における後退駐車支援の制御について説明する。図１１〜図１３は、後退駐車支援ＥＣＵ２５で実行される処理手順を示すフローチャートである。

まず、後退駐車支援ＥＣＵ２５の駐車目標設定部３１は駐車目標位置５２を設定する（ステップＳ１）。駐車目標設定部３１は、レーダセンサ１２によって検出された対象物の位置に応じて地図データを作成して、駐車目標位置５２を設定してもよく、運転者によって入力された位置を駐車目標位置５２として設定してもよい。

また、後退駐車支援ＥＣＵ２５は、連結車１の停止位置を検出して、後退駐車動作のスタート位置として設定する。また、後退駐車支援ＥＣＵ２５は、連結車１の停止位置が、駐車目標位置５２に対して、後退駐車動作のスタート位置として適切であるか否かを判定してもよい。例えば、駐車目標位置５２の前後方向に延在する仮想の直線と、連結車１の自車位置５１の前後方向に延在する仮想の直線との角度に基づいて、自車位置５１がスタート位置として適切であるか否かを判定してもよい。

次に、後退駐車支援ＥＣＵ２５は、駐車目標経路（候補）を作成する（ステップＳ２）。具体的には、図１２に示すフローチャートに沿って処理を実行し、駐車目標経路候補を作成して、作成された駐車目標経路候補を評価して、実際に適用される駐車目標経路を選定する。まず、この処理では、後退駐車支援ＥＣＵ２５は、レーダセンサ１２によって検出された空間認識情報を取得する（ステップＳ２１）。これにより、後退駐車支援ＥＣＵ２５は、連結車１の周辺の他車両５４，５５及び壁５３などの対象物の位置情報を取得する。

次に、ポテンシャルフィールド作成部３２は、空間認識情報に基づいてポテンシャルフィールドを作成する（ステップＳ２２）。対象物が存在し、連結車１と接触する可能性が高い位置について、ポテンシャル値を高く設定する。

次に、駐車経路計画作成部３３は、自車位置５１から駐車目標位置５２までの駐車目標経路候補６０を作成する（ステップＳ２３）。駐車経路計画作成部３３は、ポテンシャルフィールド作成部３２によって作成されたポテンシャルフィールドを用いて、駐車目標経路候補６０を作成する。駐車経路計画作成部３３は、例えば、最も対象物と接触する確率が低い経路を駐車目標経路候補６０として作成する。

また、ステップＳ２３では、駐車経路評価部３４は、駐車目標経路候補について、評価点のポテンシャル値を算出して、複数の駐車目標経路候補のうち最もポテンシャル値が低い駐車目標経路候補６０を設定する。また、駐車経路計画作成部３３は、駐車目標経路候補６０について操舵プロファイルを作成する。

次に、経路補正部３５は、駐車目標経路候補６０の屈曲部分６１について経路の補正を行う（ステップＳ２４）。経路補正部３５は、例えば駐車目標経路候補６０の操舵プロファイルのデータに基づいて、連結車１の操舵角の変化率に基づいて、経路の補正を行う屈曲部分６１を設定することができる。

経路補正部３５は、図８に示されるように、操舵角の変化率が最も大きくなる位置を屈曲点６２として設定し、駐車目標経路候補６０において屈曲点６２よりも前方の位置に第１点６３を設定し、駐車目標経路候補６０において屈曲点６２よりも後方の位置に第２点６４を設定する。また、経路補正部３５は、屈曲点６２と第１点６３との間に複数の節点Ｐ１１〜Ｐ１３を設定すると共に、屈曲点６２と第２点６４との間に複数の節点Ｐ２１〜Ｐ２３を設定する。

経路補正部３５は、複数の節点Ｐ１１〜Ｐ１３及び節点Ｐ２１〜Ｐ２３を斜辺Ｌ５に近づく方向に移動させる。節点変更部は、これらの複数のＰ１１〜Ｐ１３及び節点Ｐ２１〜Ｐ２３を通る線を、変更後の経路として設定する。

経路補正部３５の節点変更部は、例えば下記式（１）を用いてＱ値を算出し、Ｑが高いものよりもＱ値が低いものを、変更後の経路として設定する。

ここで、ｉは第１点からの順番、Ｐ（＝（ｘ、ｙ））は変更前の節点の座標、Ｐ’（＝（ｘ’、ｙ’））は変更後の節点の座標、（Ｍ−２）は複数の節点の数、α、βは重み定数である。

具体的には、節点変更部は、Ｑ値が最小となる変更後の節点Ｐ１１ｂ〜Ｐ１３ｂ、Ｐ２１ｂ〜Ｐ２３ｂを設定する。同様に、屈曲点６２についても、変更後の屈曲点６２ｂを設定する。経路補正部３５は、変更後の節点Ｐ１１ｂ〜Ｐ１３ｂ、Ｐ２１ｂ〜Ｐ２３ｂ、及び変更後の屈曲点６２ｂを通る経路を変更後の駐車目標経路候補とする。変更後の駐車目標経路候補は、変更前と比較して斜辺Ｌ５側に近づく位置となる。

次に、経路補正部３５は、変更後の駐車目標経路候補について、操舵プロファイルを作成し、操舵角の変化率が閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。例えば、閾値は、過去のデータに基づいて予め設定されている。操舵角の変化率が閾値以下である場合には、経路が平滑化されていると判定して、ステップＳ２６に進む。操舵角の変化率が閾値を超える場合には、ステップＳ２４に進み、屈曲部分の補正を再度行う。ステップＳ２６では、駐車経路計画作成部３３は、変更後の駐車目標経路候補を駐車目標経路として選択する。これにより、図１２に示す処理を終了し、図１１のステップＳ３に進む。

図１１のステップＳ３では、後退駐車支援ＥＣＵ２５は、駐車目標経路の操舵プロファイルに基づいて、操舵角を変更させる制御を行い、連結車１を後退駐車させる。後退駐車支援ＥＣＵ２５の指令信号送信部３８は、操舵アクチュエータ１６に指令信号を送信して、ステアリングを駆動する。

ステップＳ４では、追従制御部３６により追従制御を行う。ここでは、例えばＰｕｒｅ ｐｕｒｓｕｉｔ法を用いて、駐車目標経路に沿って連結車１を移動させるように追従制御を行う。具体的には、図１３に示す処理（ステップＳ３１〜Ｓ３７）を実行する。

まず、図１０に示されるように、第１仮想円設定部４１は、連結車１の後輪８の位置を中心Ｏ８とする第１仮想円Ｃ１を設定する（ステップＳ３１）。第１仮想円設定部４１は、異なる半径の第１仮想円Ｃ１を複数設定する。

次に、目標交点設定部４２は、第１仮想円Ｃ１と駐車目標経路候補６０との交点である目標交点Ｐ６１を設定する（ステップＳ３２）。目標交点設定部４２は、複数の第１仮想円Ｃ１に対してそれぞれ目標交点Ｐ６１を設定し、これらの複数の目標交点Ｐ６１の位置を示す座標をそれぞれ算出する。

次に、第２仮想円設定部４３は、後輪８の位置で仮想線Ｌ８に接し目標交点Ｐ６１を通る第２仮想円Ｃ２を設定する（ステップＳ３３）。第２仮想円設定部４３は、複数の目標交点Ｐ６１について、それぞれ第２仮想円Ｃ２を設定する。

次に、目標走行軌跡設定部４４は、後輪８の位置から目標交点Ｐ６１に至る第２仮想円Ｃ２の円弧に沿った目標走行軌跡６５を設定し、この円弧に対応する連結車１の目標操舵角を算出する（ステップＳ３５）。目標走行軌跡設定部４４は、複数の第２仮想円Ｃ２に対応して、各目標操舵角を算出する。

次に、目標走行軌跡評価部４５は、目標走行軌跡６５に沿って連結車１が後退移動した際のポテンシャル値を算出し、ポテンシャル値が低い走行軌跡となる目標操舵角を選定する（ステップＳ３６）。これにより、連結車１を駐車目標経路に近づけるための目標操舵角を選定することができる。後退駐車支援ＥＣＵ２５は、この目標操舵角となるように、操舵角を制御して、追従制御を実行する。

次に、図１１のステップＳ５に進み、後退駐車支援ＥＣＵ２５は、位置情報に基づいて、連結車１が目標駐車位置に到達したか否かを判定する。連結車１が目標駐車位置に到達していない場合（ステップＳ５；ＮＯ）には、ステップＳ３〜Ｓ５の処理を繰り返し、連結車１が目標駐車位置に到達した場合（ステップＳ５；ＹＥＳ）には連結車１を停車して後退駐車支援を終了する。

以上、本実施形態の車両制御システム２では、対象物との接触の可能性を示すポテンシャルフィールドを用いて駐車目標経路候補を作成するので、対象物との接触の可能性が低い駐車目標経路候補を作成することができる。また、対象物と連結車とが接触する可能性を示すポテンシャルフィールドを用いていることで、演算量の増大を抑えて駐車目標経路候補を作成することができる。また、経路補正部３５により、駐車目標経路候補の屈曲部分６１について、曲率を緩く変更するので、連結車１の操舵角が急変するような設定を回避することができる。また、追従制御部により、ポテンシャルフィールドを用いて、連結車１の操舵角を設定するので、対象物との接触の可能性が低くなる操舵角を設定することができる。

また、追従制御部３６は、トレーラ４の後輪８の位置を中心とする第１仮想円Ｃ１を設定し、この第１仮想円Ｃ１と駐車目標経路候補との交点である目標交点Ｐ６１を設定し、後輪８の位置を通る仮想線を設定し、後輪８の位置で仮想線に接し、目標交点Ｐ６１を通る第２仮想円Ｃ２を設定し、後輪８の位置から目標交点Ｐ６１に至る第２仮想円Ｃ２の円弧に沿った目標走行軌跡を設定するので、この目標走行軌跡を通る経路を採用して、トレーラ４を駐車目標経路候補に追従させることができる。

また、経路補正部３５は、屈曲点６２の前後に複数の節点を設定して、この節点の位置を変更し、この節点を通る経路を補正後の経路として設定するので、経路の曲率を緩く変更して、操舵角の急変化を防止すると共に、演算量の増大を抑えることができる。

また、車両制御システム２では、ポテンシャルフィールドを用いて、ポテンシャル値が最も低い駐車目標経路を選定することができるので、対象物に対して連結車１が接近し過ぎることが防止され、程度な間隔を設けて連結車１を駐車させることが可能となる。

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。

また、上記の実施形態では、連結車１に搭載されたレーダセンサ１２に基づいて、連結車１の空間情報及び対象物を検出しているが、連結車１の外部に設置されたセンサから、通信手段を用いて情報を取得して、連結車１の周囲の空間情報及び対象物を検出してもよい。

上記の実施形態では、屈曲部分について、第１直線と第２直線とが直交している場合について例示しているが、第１直線と第２直線とが直交している場合に限定されず、その他の角度で交差する場合について適用可能である。

また、上記の実施形態では、車両制御システム２で生成された駐車目標経路に沿うように、連結車１の後退駐車を制御しているが、運転者の操作によって後退駐車を行ってもよい。例えば、運転者が駐車目標経路から外れるような操作を行った場合のみ、警報を発したり、操舵アクチュエータを用いて操舵操作を補助したりしてもよい。

１…連結車、２…車両制御システム（後退駐車支援装置）、３…トラクタ、４…トレーラ、８…後輪、２５…後退駐車支援ＥＣＵ、３１…駐車目標設定部、３２…ポテンシャルフィールド作成部、３３…駐車経路計画作成部（駐車目標経路候補作成部）、３４…駐車経路評価部、３５…経路補正部、３６…追従制御部、４１…第１仮想円設定部、４２…目標交点設定部、４３…第２仮想円設定部、４４…目標走行軌跡設定部、４５…目標走行軌跡評価部、５１…自車位置、５２…駐車目標位置、５３…壁（対象物）、５４，５５…他車両（対象物）、６０…駐車目標経路候補、６１…屈曲部分、６２…屈曲点、６３…第１点、６４…第２点、６５…目標走行軌跡、Ｃ１…第１仮想円、Ｃ２…第２仮想円、Ｌ１…第１経路部分（第１直線）、Ｌ２…第２経路部分（第２直線）、Ｌ５…斜辺、Ｌ８…後輪の位置で前後方向に沿う直線、Ｐ１１〜Ｐ１３，Ｐ２１〜Ｐ２３…節点。

Claims (4)

1. トラクタ及びトレーラを備えた連結車の後退駐車を支援する連結車の後退駐車支援装置であって、
   前記連結車の周囲の対象物と前記連結車とが接触する可能性を示すポテンシャルフィールドを作成するポテンシャルフィールド作成部と、
   前記ポテンシャルフィールドを用いて自車位置から駐車目標位置までの駐車目標経路候補を作成する駐車目標経路候補作成部と、
   前記駐車目標経路候補の屈曲部分について、曲率を緩く変更する経路補正部と、
   前記連結車が前記駐車目標経路候補に沿って移動するように、前記ポテンシャルフィールドを用いて、前記連結車の操舵角を設定する追従制御部と、を備え、
   前記屈曲部分は、屈曲点より前方の第１点から前記屈曲点より後方の第２点を含み、
   前記経路補正部は、前記屈曲点、前記第１点及び前記第２点を頂点とする仮想の三角形を設定し、前記三角形の前記第１点及び前記第２点を結ぶ斜辺側に近づけるように前記屈曲部分の経路を変更する連結車の後退駐車支援装置。
2. 前記追従制御部は、前記トレーラの前記駐車目標位置側の後輪位置を中心とする第１仮想円を設定する第１仮想円設定部と、
   前記第１仮想円と前記駐車目標経路候補との交点のうち、前記駐車目標位置側の交点である目標交点を設定する目標交点設定部と、
   前記後輪位置を通り前記トレーラの前後方向に延在する仮想線を設定し、前記後輪位置で前記仮想線に接し前記目標交点を通る第２仮想円を設定する第２仮想円設定部と、
   前記後輪位置から前記目標交点に至る前記第２仮想円に沿った目標走行軌跡を設定する目標走行軌跡設定部と、
   前記目標走行軌跡に沿って前記連結車が後退移動した際に前記連結車が前記対象物に接触する可能性を示すポテンシャル値を、前記ポテンシャルフィールドを用いて算出する目標走行軌跡評価部と、を含み、
   半径が異なる複数の前記第１仮想円を対応して、複数の前記目標走行軌跡を設定し、複数の前記目標走行軌跡のうち、前記ポテンシャル値が高い前記目標走行軌跡の前記操舵角より前記ポテンシャル値が低い前記目標走行軌跡の前記操舵角を、前記連結車の操舵角として設定する請求項１に記載の連結車の後退駐車支援装置。
3. 前記経路補正部は、前記屈曲点と前記第１点とを結ぶ第１直線上に複数の節点を設定すると共に、前記屈曲点と前記第２点とを結ぶ第２直線上に複数の節点を設定する節点設定部と、
   複数の前記節点の位置を前記斜辺側に変更する節点変更部と、を含み、
   変更後の前記節点を通る経路を、前記屈曲部分の経路として変更する請求項１又は２に記載の連結車の後退駐車支援装置。
4. 前記経路補正部は、下記式（１）を用いてＱ値を算出して、前記Ｑ値が最小となる前記変更後の節点を設定する請求項３に記載の連結車の後退駐車支援装置。
   
   ここで、ｉは前記第１点からの順番、Ｐ_ｉ（＝（ｘ、ｙ））は変更前の前記節点（及び前記屈曲点）の座標、Ｐ’ _ｉ（＝（ｘ’、ｙ’））は変更後の前記節点（及び前記屈曲点）の座標、（Ｍ−２）は前記複数の節点（及び前記屈曲点）の数、α、βは重み定数である。