车辆控制装置，距离计算装置以及距离计算方法与流程

本发明涉及车辆控制装置、距离计算装置以及距离计算方法。

背景技术：

作为这种技术，公开了下述专利文献1记载的技术。在专利文献1中，根据拍摄部从行驶中的本车辆拍摄的图像来计算本车辆与距离计算对象物的距离。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2009-210424号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术课题

关于上述以往技术，有本车辆在停止时不能计算距离的问题。

本发明着眼于上述问题，其目的在于，提供一种在车辆停止时也能够计算车辆与物体的距离的车辆控制装置，距离计算装置以及距离计算方法。

用于解决技术课题的技术方案

为了达成上述目的，在本发明第一实施方式中，使车辆的停止中的车辆的姿势发生变化，基于照相机拍摄的信息和利用车辆姿势控制部进行姿势变化来计算到物体的距离。

在本发明第二实施方式中，在车辆停止中，基于利用照相机位置变化的前后的单反相机所拍摄的信息，来计算到物体的距离。

在本发明第三实施方式中，利用照相机拍摄车辆规定方向的物体，并基于对控制搭载于车辆的车辆的姿势的致动器进行驱动前的拍摄和进行驱动后的拍摄的信息，来计算到物体的距离。

在本发明的实施方式中，车辆停止时也能够计算车辆与物体的距离。

附图说明

图1是应用实施例1的驻车辅助装置的车辆的结构图。

图2是实施例1的驻车辅助装置的结构图。

图3是实施例1的电子控制单元的驻车辅助的控制的结构图。

图4是表示实施例1的车辆行驶中的距离测定控制流程的流程图。

图5是表示实施例1的车辆停止中的距离测定控制的流程的流程图。

图6是实施例1的左右前轮的示意图。

图7是应用实施例1的驻车辅助装置的车辆的结构图。

图8是表示实施例2的车辆行驶中的距离测定控制流程的流程图。

图9是实施例2的车辆的示意图。

图10是说明实施例2的车辆与障碍物的计算方法的图。

图11是表示实施例3的车辆停止中的距离测定控制流程的流程图。

图12是说明实施例3的车辆与障碍物的计算方法的图。

具体实施方式

〔实施例1〕

首先，说明结构。

[车辆的结构]

图1是应用实施例1的驻车辅助装置的车辆的结构图。

驾驶员了利用变速杆8指示车辆的前进、后退、停止，利用加速踏板6指示驱动马达1的驱动力。驱动马达1也可以是发动机。驱动马达1能够与驾驶员的加速踏板操作、换挡操作无关地产生驱动力、制动力。

制动踏板7的踏力利用电动助力器15助力，在主缸16产生与该力对应的液压。所产生的液压经由电动液压制动2供给到轮缸21～24。这样，驾驶员利用制动踏板7控制制动力。与驾驶员的制动踏板操作无关地，电动助力器15能够控制主缸16的液压，电动液压制动2能够利用被内置的马达驱动的泵、电磁阀等独立地控制四轮的制动力(轮缸21～24的液压)。此外，驾驶员的制动踏板操作的四轮的制动力没有左右差。

电动动力转向装置3产生与驾驶员经由方向盘9输入的转向扭矩对应的辅助扭矩，利用驾驶员的转向扭矩和电动动力转向装置3的辅助扭矩使左右前轮41、42转向，而在车辆行驶中使车辆转向。另外，电动动力转向装置3与驾驶员的转向操作无关系地产生转向扭矩，而能够使左右前轮41、42转向。

另外，对车辆周边进行拍摄，来识别车辆周边的对象物的四个照相机11～14安装在车辆的前后左右。照相机11～14为单反相机。四个照相机11～14的映像被合成，而作为从上方向下看车辆和车辆周边的俯瞰图显示在触摸屏18上。驾驶员能够不根据驻车辅助，而一边看该俯瞰图一边进行驻车。

在实施例1的驻车辅助装置中，基于照相机11～14的映像上的驻车框、其他驻车车辆的位置识别驻车终止位置，使车辆到达识别的驻车终止位置地自动控制驱动马达1、电动液压制动2、电动动力转向装置3。利用俯瞰图显示的触摸屏18，驾驶员能够指示驻车终止位置。

另外，为了控制驻车轨迹，安装有转向角传感器4、车轮速传感器31～34。电动液压制动2利用检测前后加速度、横加速度以及偏航率的车辆运动检测传感器17、转向角传感器4以及车轮速传感器31～34的各传感器信号，进行车辆的侧滑防止、防抱死制动控制，但转向角传感器4与车轮速传感器31～34的信号共用为驻车辅助的控制。

以上电动装置都由电子控制单元5控制，各传感器信号也都输入电子控制单元5。在各传感器信号中包括作为驾驶员的操作量的加速踏板操作量、制动踏板操作量、换挡操作量、转向扭矩。另外，能够构成为将电子控制单元5的功能分割，在各电动装置安装电子控制单元，在各电子控制单元间进行必要信息的通信。

[驻车辅助装置的结构]

图2是实施例1的驻车辅助装置的结构图。

在驻车动作中，车辆动作利用驱动马达1、电动液压制动2、电动动力转向装置3自动控制，驾驶员操作量被监视，能够进行驾驶员的改写(オーバーライド)。在驾驶员操作制动踏板7的情况下，使车辆暂时停止，在驾驶员解除制动后再次开始自动控制的驻车动作。由此，在驻车轨迹上有障碍物的情况下，驾驶员的制动器操作优先，能够避免与障碍物的接触。然后，在制动踏板7的操作解除的情况下，再次开始自动控制的驻车动作。由此，在障碍物从驻车轨迹脱离的情况下，能够自动地再次开始驻车辅助。另外，在驾驶员变更换挡位置，或者驾驶员的转向扭矩成为规定扭矩以上的情况下，终止自动控制的驻车动作。由此，驾驶员的换挡操作或转向操作优先而能够使车辆行驶。此外，在触摸屏18显示自动控制中止按钮，通过按压该自动控制中止按钮而能够中止自动控制。

[驻车辅助控制]

图3是实施例1的电子控制单元5的驻车辅助的控制的结构图。

电子控制单元5作为实现驻车辅助的控制的结构，具有驻车位置识别部50、驻车轨迹设定部51、移动距离计算部52、车速计算部53、轨迹控制部54、车速控制部55、转向角控制部56以及车辆姿势控制部57。

首先，在驻车位置识别部50，在驻车开始位置从照相机11～14的映像中识别出驻车终止位置。驻车位置识别部50具有基于从照相机11～14的映像识别出的障碍物的结果来设定限制区域的限制区域设定部50a。驻车位置识别部50识别作为在限制区域内用于使本车辆并列驻车的驻车终止位置的驻车空间。此外，驻车终止位置如前所述，也可以由驾驶员根据俯瞰图显示的触摸屏18指定。

接着，在驻车轨迹设定部51中，基于驻车终止位置设定驻车轨迹。驻车轨迹的设定在驻车动作开始时进行一次，在驻车动作中不进行驻车轨迹的修正。驻车轨迹作为相对于车辆的移动距离的转向角表示。

车轮速传感器31～34在车轮转一圈时产生多次的车轮速脉冲。

在移动距离计算部52中，对车轮速脉冲的产生次数进行累计，来计算车辆的移动距离。另外，在车速计算部53中，利用车轮速脉冲的产生周期来计算车速v。在实施例1，由于移动距离和车速v是后轮车轴中心的移动距离和车速，因此左右后轮43、44的移动距离与车轮速的平均值是要求的移动距离和车速v。

轨迹控制部54根据驻车轨迹和车辆的移动距离求得车速指令v*和转向角指令δh*。前进，后退中的车速指令v*分别一定。

车速控制部55基于车速指令v*、车速v进行车速控制，作为操作量求得向驱动马达1的驱动扭矩指令tac*和向电动液压制动2的液压指令pwc*。驱动马达1和电动液压制动2利用这些指令产生驱动力、制动力。驱动力和制动力一起仅在驱动马达1产生，也可以使驱动力在驱动马达1产生，制动力在电动液压制动2产生地进行分担。在将驱动马达1置换为发动机的情况下，也可以采用后者的方法。在实施例1中，不使用发动机而使用驱动马达1，但驱动力在驱动马达1产生，制动力在电动液压制动2产生。

转向角控制部56基于由转向角指令δh*、转向角传感器4计测的转向角δh进行转向角控制，作为操作量求得转向扭矩指令tst*。电动动力转向装置3利用该指令产生转向扭矩。

车辆姿势控制部57在车辆停止中控制车辆姿势。车辆姿势的控制有三种方法。第一种使利用电动动力转向装置3使左右前轮41、42转向，而使车辆姿势向左右方向的方法。第二种是控制驱动马达1、电动液压制动2，使车辆姿势向仰俯方向变化的方法。第三种是控制空气悬挂10，使车辆姿势向上下方向变化的方法。

[距离测定控制]

在限制区域设定部50a，利用各照相机11～14拍摄的图像，计算车辆与障碍物的距离。实施例1的驻车辅助装置的照相机11～14为单反相机。因此，为了计算车辆与障碍物的距离，至少需要从两个不同的位置拍摄该障碍物的图像。以下，对车辆行驶中的距离测定控制与车辆停止中的距离测定控制进行说明。

(车辆行驶中的距离测定控制)

图4是表示车辆行驶中的距离测定控制的流程的流程图。

在步骤s1中，从照相机11～14拍摄的图像中以多个图像特征点取出障碍物的外形，进入步骤s2。

在步骤s2，判定车辆是否移动了规定距离。在移动了规定距离时，进入步骤s3，在未移动规定距离时，重复步骤s2的处理。

在步骤s3中，在车辆移动后，从照相机11～14拍摄的图像中以多个图像特征点取出障碍物的外形，进入步骤s4。

在步骤s4中，计算车辆与障碍物的距离，进入步骤s5。车辆与障碍物的距离能够使用在步骤s1中照相机11～14拍摄的图像和在步骤s3中照相机11～14拍摄的图像作为视差而求得。

在步骤s5中，判定车辆是否能够移动。在能够移动时，进入步骤s6，在不能够移动时，进入步骤s7。在车辆与障碍物的距离为规定距离以上时，判定为车辆能够移动。

在步骤s6，继续驻车辅助，停止处理。

在步骤s7，使车辆停止，停止处理。

(车辆停止中的距离测定控制)

图5是表示车辆停止中的距离测定控制的流程的流程图。

在步骤s11中，从照相机11～14拍摄的图像作为多个图像特征点取出障碍物的外形，进入步骤s12。

在步骤s12中，利用电动动力转向装置3使左右前轮41、42向左右一方以最大转向量转向，进入步骤s13。

在步骤s13中，在转向后，从照相机11～14拍摄的图像作为多个图像特征点取出障碍物的外形，进入步骤s14。

在步骤s14中，计算车辆与障碍物的距离，进入步骤s15。能够使用在步骤s11中照相机11～14拍摄的图像和在步骤s13中照相机11～14拍摄的图像作为视差而求得。

在步骤s15中，判定车辆能够启动。在能够启动时，进入步骤s16，在不能启动时进入步骤s17。在车辆与障碍物的距离为规定距离以上时，判定车辆能够启动。

在步骤s16中，使车辆启动并将进行驻车辅助，停止处理。

在步骤s17中，向驾驶员通知不能启动，停止处理。

(距离测定方法)

图6是左右前轮41、42的示意图。主销轴具有主销后倾角地被安装，因此路面的主销轴的延长线上的点与轮胎的接地点之间远离(后倾拖(キャスタトレール))。由于左右前轮41、42的转向轴线与轮胎的接地点不一致，因此在使左右前轮41、42转向时，轮胎的接地点移动。因此车辆向车宽度方向移动。

在此，在后倾拖为25[mm]，左右前轮41、42的切角(转向角)为40[°]时，根据下式，轮胎的接地点的移动量为16[mm]。

25[mm]×sin40[°]＝16[mm]

即，在左右前轮41、42位于直行位置时，在转向角为40[°]时，设于车辆前方的照相机11的位置变化d为，如果前轴与照相机位置的车辆前后方向距离为1m，轴距为2.5m，根据下式，产生22.4mm。

16[mm]×(1[m]+2.5[m])/2.5[m]＝22.4[mm]

图7是说明车辆与障碍物的计算方法的图。在此，在左右前轮41、42位于直行位置时的相对于照相机11的障碍物的方向与转向角为40[°]时的相对于照相机11的障碍物的方向的角度差θ为1[°]。从车辆到障碍物的距离l能够利用下式计算为1283[mm]。

22.4[mm]/tan1[°]＝1283[mm]

[作用]

为了根据使用单个单反相机拍摄的图像来计测车辆与障碍物的距离，至少需要从两个位置拍摄的图像。在车辆行驶中车辆移动，因此能够从两个位置拍摄障碍物，但在车辆停止中，不能从两个位置拍摄障碍物，不能计测距离。将车辆启动即可计测距离，但在不知道车辆与障碍物的距离的状态下使车辆启动，可能与障碍物接触。

在此，在实施例1中，使车辆停止中的车辆姿势变化，基于照相机11～14拍摄的障碍物的图像与车辆姿势的变化计算到物体的距离。由此，在车辆停止中，由于照相机11～14相对于障碍物的位置发生变化，因此能够计测车辆与障碍物的距离。

另外，在实施例1中，使照相机11～14在车辆的前后左右各安装一个。由于车辆姿势变化，因此即便利用单个单反相机，也能够计测车辆与障碍物的距离。

另外，在实施例1中，在利用车辆姿势控制部57控制前，基于由照相机11～14拍摄的图像和控制开始后拍摄的图像的变化计算距离。由此，基于车辆姿势控制的前后的图像能够容易地计测车辆与障碍物的距离。

另外，在实施例1中，车辆姿势的变化导致的照相机11～14拍摄的图像的变化作为视差，来计算车辆与障碍物的距离。由此，通过将照相机11～14拍摄的图像的变化作为视差使用，能够容易地测定车辆与障碍物的距离。

另外在实施例1中，使电动动力转向装置3自动转向而使车辆的姿势变化。由此，不需要仅为了车辆姿势控制而使用新的装置，能够使用现有装置使车辆姿势变化。因此，能够廉价地进行车辆停止中的车辆与障碍物的距离的计测。

[效果]

(1)车辆控制装置具有：搭载于车辆，能够拍摄规定方向的物体的照相机11～14；搭载于车辆，使车辆停止中的车辆姿势变化的车辆姿势控制部57；基于照相机11～14拍摄的信息和利用车辆姿势控制部57进行的姿势变化来计算到物体的距离的限制区域设定部50a(距离计算部)。

因此，即便在车辆停止中，也能够使照相机11～14的位置变化，能够计测车辆与物体的距离。

(2)照相机11～14相对于规定方向设置一个。

因此，利用一个照相机拍摄的图像也能够计测车辆与物体的距离。

(3)限制区域设定部50a基于在由车辆姿势控制部57进行控制前被照相机11～14拍摄的信息和在控制开始后拍摄的信息的变化来计算距离。

因此，基于车辆姿势控制的前后的信息能够容易地计算车辆与物体的距离。

(4)限制区域设定部50a将照相机11～14拍摄的信息的变化作为视差来计算距离。

因此，能够容易地测定车辆与障碍物的距离。

(5)车辆具有电动动力转向装置3(电动转向装置)，车辆姿势控制部57使电动动力转向装置3自动转向而使车辆的姿势变化。

因此，能够廉价地进行车辆停止中的车辆与障碍物的距离的计测。

(6)车辆具有电动动力转向装置3(车辆姿势变化装置)，车辆姿势控制部57使电动动力转向装置3动作，而使车辆的姿势变化。

因此，通过使车辆姿势变化而能够容易地计测车辆与物体的距离。

(7)电动动力转向装置3是使车辆向左右方向变化的装置，限制区域设定部50a基于车辆的左右的变化计算距离。

因此，通过使车辆姿势变化而能够容易地计测车辆与物体的距离。

(8)车辆控制装置具有：搭载于车辆，能够拍摄规定方向的物体的照相机11～14(单反相机)；使照相机11～14的位置变化的车辆姿势控制部57(照相机位置变更部)；在车辆停止中，基于由车辆姿势控制部57使照相机位置变化前后的照相机11～14拍摄的信息，来计算到物体的距离的限制区域设定部50a(距离计算部)。

因此，即便在车辆停止中，也能够使照相机11～14的位置变化，能够计测车辆与物体的距离。

〔实施例2〕

在实施例1中，利用电动动力转向装置3使左右前轮41、42转向，而使车辆姿势朝向左右方向。在实施例2中，控制驱动马达1与电动液压制动2，使车辆姿势向仰俯方向变化。关于与实施例1相同的结构，标注同一附图标记并省略说明。

[距离测定控制]

(车辆停止中的距离测定控制)

图8是表示车辆停止中的距离测定控制的流动的流程图。

在步骤s21中，从照相机11～14拍摄的图像作为多个图像特征点取出障碍物的外形，进入步骤s22。

在步骤s22中，利用驱动马达1产生驱动力，并且利用电动液压制动2产生制动力，进入步骤s23。

在步骤s23，在产生制动驱动力的状态下，从照相机11～14拍摄的图像作为多个图像特征点取出障碍物的外形，进入步骤s24。

在步骤s24，计算车辆与障碍物的距离，进入步骤s25。利用在步骤s21照相机11～14拍摄的图像和在步骤s23照相机11～14拍摄的图像作为视差而求得。

在步骤s25中，判定车辆能否启动。在能够启动时，进入步骤s26，在不能启动时，进入步骤s27。在车辆与障碍物的距离为规定距离以上时，判定为车辆能够启动。

在步骤s26，使车辆启动，进行驻车辅助，停止处理。

在步骤s27，向驾驶员通知不能启动，停止处理。

(距离测定方法)

图9是车辆的示意图。通过同时产生驱动马达1的驱动力、电动液压制动2的制动力，能够在车辆上产生仰俯方向的力矩。驱动力作用于轮心，制动力作用于轮胎接地点。在轮胎半径为0.3[m]，驱动力为300[kgf]时，利用下式，作用于车轴的力矩为90[kgfm]。

0.3[m]×300[kgf]＝90[kgfm]

在轴距为2.5[m]时，根据下式，作用于前后轮的悬挂的力为36[kgf]。

90[kgfm]/2.5[m]＝36[kgf]

在悬挂的弹簧系数为2[kgf/mm](左右两轮为4[kgf/mm])时，根据下式，仅以9[mm]的量使前面的车高上升，后面的车高下降。

36[kgf]/4[kgf/mm]＝9[mm]

从前轮的轮胎的位置到安装于前方的照相机11的距离为1[m]时，从前后轮的中心到前轮的距离为轴距的一半(1.25[m])，因此照相机11的位置变化根据下式，为16.2[mm]。

9[mm]×(1.25[m]+1[m])/1.25[m]＝16.2[mm]

图10是说明车辆与障碍物的计算方法的图。在此，在产生制动驱动力前的障碍物相对于照相机11的方向和产生制动驱动力后的障碍物相对于照相机11的方向的角度差θ为1[°]。从车辆到障碍物的距离l根据下式，能够计算为928[mm]。

16.2[mm]/tan1[°]＝928[mm]

[作用]

在实施例2中，使驱动马达1与电动液压制动2自动动作而使车辆的姿势变化。由此，不需要仅为了车辆姿势控制而使用新的装置，能够使用现有的装置使车辆姿势变化。因此，能够廉价地进行车辆停止中的车辆与障碍物的距离的计测。

[效果]

(9)车辆具有驱动马达1(制动装置)、电动液压制动2(驱动装置)，车辆姿势控制部57使驱动马达1、电动液压制动2自动动作而使车辆的姿势变化。

因此，能够廉价地进行车辆停止中的车辆与障碍物的距离的计测。

(10)驱动马达1、电动液压制动2(车辆姿势变化装置)是使车辆向仰俯方向变化的装置，限制区域设定部50a基于车辆的仰俯方向的变化计算距离。

因此，通过使车辆姿势变化而能够容易地计测车辆与物体的距离。

〔实施例3〕

在实施例1中，利用电动动力转向装置3使左右前轮41、42转向，使车辆姿势朝向左右方向。在实施例3中，控制空气悬挂10，使车辆姿势向上下方向变化。关于与实施例1相同的结构，标注同一附图标记并省略说明。

[距离测定控制]

(车辆停止中的距离测定控制)

图11是表示车辆停止中的距离测定控制的流程的流程图。

在步骤s31，从照相机11～14拍摄的图像作为多个图像特征点取出障碍物的外形，进入步骤s32。

在步骤s32，利用空气悬挂改变车高，进入步骤s33。

在步骤s33，在产生制动驱动力的状态下，从照相机11～14拍摄的图像作为多个图像特征点取出障碍物的外形，进入步骤s34。

在步骤s34，计算车辆与障碍物的距离，进入步骤s35。利用在步骤s31照相机11～14拍摄的图像和在步骤s33照相机11～14拍摄的图像作为视差而能够求得。

在步骤s35，判定车辆能否启动。在能够启动时进入步骤s36，在不能启动时进入步骤s37。在车辆与障碍物的距离为规定距离以上时，判定车辆能够启动。

在步骤s36，使车辆启动，进行驻车辅助，停止处理。

在步骤s37，向驾驶员通知不能启动，停止处理。

(距离测定方法)

图12是说明车辆与障碍物的计算方法的图。在此，改变车高前的障碍物相对于照相机11的方向和改变车高后的障碍物相对于照相机11的方向的角度差θ为1[°]。在使车高改变20[mm]时，从车辆到障碍物的距离l根据下式，能够计算为1146[mm]。

20[mm]/tan1[°]＝1146[mm]

[作用]

在实施例3，使空气悬挂10自动动作而使车辆的姿势变化。由此，不需要为了车辆姿势控制而使用新的装置，能够使用现有的装置改变车辆姿势。因此，能够廉价地进行车辆停止中的车辆与障碍物的距离的计测。

[效果]

(11)车辆具有空气悬挂10(车高调整装置)，车辆姿势控制部57使空气悬挂10自动动作而使车辆的姿势变化。

因此，能够廉价地进行车辆停止中的车辆与障碍物的距离的计测。

(12)空气悬挂10(车辆姿势变化装置)是使车辆向上下方向变化的装置，限制区域设定部50a基于车辆的上下方向的变化来计算距离。

因此，通过使车辆姿势变化而能够容易地计测车辆与物体的距离。

[其他实施例]

以上，基于实施例1～实施例3说明了本发明，各发明的具体结构不限于实施例1～实施例3，不脱离发明主旨的范围的设计变更等否包含在本发明中。

在实施例1～实施例3中，利用设于车辆的现有的装置(电动动力转向装置3，驱动马达1，电动液压制动2，空气悬挂10)来控制车辆姿势。但是，也可以不使用这些装置，例如利用乘员的乘降而产生的车高的变化。在该情况下，例如在乘员承入前(解除门锁定时等)使照相机11～14起动，利用乘员乘入后的车高变化，计测车辆与障碍物的距离。另外，改变为使车辆的姿势变化，而利用致动器对照相机本身的位置进行驱动而改变位置，也能获得同样的效果。

以上，说明了本发明的几种实施方式，上述发明的实施方式是为了容易理解本发明，并不限定本发明。本发明能够不脱离其要旨地变更、改良，本发明还包含其等同物。另外，在能够解决上述课题的至少一部分的范围，或能够获得效果的至少一部分的范围内，能够对权利要求的范围以及说明书记载的各结构要素进行任意组合或省略。

本申请主张基于2015年2月2日申请的日本专利申请号2015-018284号的优先权。2015年2月2日申请的日本专利申请号2015-018284号的包含说明书、权利要求书、附图以及摘要的全部公开内容，作为参照整体编入本申请中。

附图标记说明

1驱动马达(制动装置，车辆姿势变化装置)，2电动液压制动(驱动装置，车辆姿势变化装置)，3电动动力转向(电动转向装置)，10空气悬挂(车高调整装置，车辆姿势变化装置)，11～14照相机(单反相机)，50a限制区域设定部(距离计算部)，57车辆姿势控制部(照相机位置变更部)。