(57)【要約】【課題】内輪差に基づく車両の走行軌跡をシミュレーションすることにより、内輪差によるコーナや道路分岐点にある障害物や路肩との接触事故を未然に回避する。【解決手段】内輪差監視システムは、車両の右左折時、車両の回転中心側の前輪と後輪が描く円弧の半径の差によって生じる内輪差に関するデータを算出する内輪差算出部１５と、内輪差算出部により算出された内輪差に関するデータに基づき、後輪の通過地点と路肩との位置関係をシミュレーションする走行軌跡シミュレーション制御部１７で構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の右左折時、車両の回転中心側の前輪と後輪が描く円弧の半径の差によって生じる内輪差に関するデータを算出する内輪差算出部と、
前記内輪差算出部により算出された内輪差に関するデータに基づき、前記後輪の通過地点と路肩との位置関係をシミュレーションする走行軌跡シミュレーション制御部と、前記シミュレーション結果を表示する表示装置と、
を備えたことを特徴とする内輪差監視システム。
【請求項２】
前記走行軌跡シミュレーション制御部により、前記車両が路肩に接触する可能性ありと判定されたときに、表示装置に対して警告表示するための表示データを生成する表示データ生成部と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の内輪差監視システム。
【請求項３】
前記走行軌跡シミュレーション制御部による走行軌跡シミュレーションのＯＮ／ＯＦＦ設定、前記走行軌跡シミュレーションＯＮの場合のシミュレーションを開始する車速条件、前記走行軌跡シミュレーションＯＮの場合のシミュレーションを開始する操舵角条件、のうちの少なくとも一つを外部から設定可能な動作環境設定部と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の内輪差監視システム。
【請求項４】
前記内輪差算出部は、
前記車両の前方両側面に装着された第１のセンサにより計測され、取得される、車両側面から路肩までの距離データと、外部から入力され取得される前記車両のホイールベースの寸法データと、前記車両に装着された第２のセンサにより取得される操舵角データとをパラメータとして、前記内輪差に関するデータを算出することを特徴とする請求項１記載の内輪差監視システム。
【請求項５】
前記内輪差算出部は、
前記車両に装着された第３のセンサにより車両が右左折を開始するタイミングを検知したことを契機に、前記内輪差に関するデータの算出を行うことを特徴とする請求項４記載の内輪差監視システム。
【請求項６】
前記内輪差算出部は、
前記第１のセンサにより前記距離データが計測不能になった地点から、右左折により前記車両の回転中心側の前輪の進行地点までの距離を、前記第２のセンサから操舵角データを取得するまでの時間と、前記車両に装着された第４のセンサより取得される車速データとに基づいて算出し、前記内輪差を算出する際に使用されるパラメータとして付加することを特徴とする請求項４記載の内輪差監視システム。
【請求項７】
前記走行軌跡シミュレーション制御部は、
前記内輪差算出部により算出された内輪差に関するデータに基づき、記憶装置にあらかじめ記憶された前記路肩の通行パターンを選択して表示装置に表示することを特徴とする請求項１記載の内輪差監視システム。
【請求項８】
入力装置と、
表示装置と、
車両の前方両側面に設けられ、右左折時、自車両と前記車両の回転中心側の路肩との間の距離を計測する距離センサと、
前記右左折を開始するタイミングでステアリング操作による操舵輪の切れ角を計測する操舵角センサと、
前記車両の右左折時、前記車両の回転中心側の前輪と後輪が描く円弧の半径の差によって生じる内輪差に関するデータを、前記距離センサにより取得される路肩との距離、前記操舵角センサにより取得される操舵輪の切れ角、および前記入力装置を介して入力され取得されるホイールベースの寸法データに基づいて算出し、前記算出された内輪差に関するデータに基づき、前記後輪の通過地点と路肩との位置関係をシミュレーションして、前記シミュレーション結果を前記表示装置に表示するナビゲーションユニット本体と、
を備えたことを特徴とする内輪差監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の右左折時、車両の回転中心側の前輪と後輪が描く円弧の半径の差によって生じる内輪差を監視し、運転をアシストする用途に用いて好適な、内輪差監視システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
３輪以上の車輪を持つ車両は、通常、前輪に舵角を与えて交差点（道路分岐点）やカーブを曲がる。このとき、回転運動に伴い、前輪が描く円弧に比べて後輪が描く円弧はその半径が短くなる。
具体的に、回転中心側の車輪（内輪）に着目すると、後内輪は、前内輪よりカーブの内側を移動することになる。これが一般に内輪差として知られる現象である。内輪差は、回転半径を小さくすると相対的に大きくなり、また、車両のホイールベース（前後輪の車軸間の距離）が長くなるほど大きいことが知られている。
【０００３】
ところで、従来、自車両の周囲を走行している車両の挙動を利用しながらナビゲーションシステムにより特定される自車位置を、コーナ開始点や道路分岐点に到達する前に正確な位置に補正することができる、コーナ開始点・分岐点検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、車両走行ルートの一側に沿って案内反射機を設け、車両に距離検出用のセンサを搭載し、車両と案内反射板との距離を一定に保ちながら操舵制御を行う自動操舵装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１２１１８１号公報
【特許文献２】特開昭５７−１５５６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１に開示された技術によれば、自車の周囲を走行している車両の挙動により、コーナ開始点や道路分岐点を検出しているが、コーナや道路分岐点を通過するときの内輪差を監視する技術についての開示はない。また、特許文献２に開示された技術は自動操舵に関する技術であって、内輪差の監視を意図するものではない。
さらに、従来、車両の前後バンパー両側に設置された超音波センサにより、障害物を検知するシステムが知られているが、これも内輪差については検出できないため、前輪と後輪の走行軌跡の差に基づく障害物や路肩との接触事故の回避策にはならない。
【０００６】
この発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、内輪差に基づく車両の走行軌跡をシミュレーションすることにより、内輪差によるコーナや道路分岐点にある障害物や路肩との接触事故を未然に回避することのできる、内輪差監視システムを得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る内輪差監視システムは、車両の右左折時、車両の回転中心側の前輪と後輪が描く円弧の半径の差によって生じる内輪差に関するデータを算出する内輪差算出部と、内輪差算出部らより算出された内輪差に関するデータに基づき後輪の通過地点と路肩との位置関係をシミュレーションする走行軌跡シミュレーション制御部と、を備えたものである。
【０００８】
また、この発明に係る内輪差監視システムは、入力装置と、表示装置と、車両の前方両側面に設けられ、右左折時、自車両と前記車両の回転中心側の路肩との間の距離を計測する距離センサと、右左折を開始するタイミングでステアリング操作による前輪の切れ角を計測する操舵角センサと、車両の右左折時、車両の回転中心側の前輪と後輪が描く円弧の半径の差によって生じる内輪差に関するデータを、距離センサにより取得される路肩との距離、操舵角センサにより取得される操舵輪の切れ角、および入力装置を介して入力され取得されるホイールベースの寸法データに基づいて算出し、算出された内輪差に関するデータに基づき、後輪の通過地点と路肩との位置関係をシミュレーションして、表示装置に表示するナビゲーションユニット本体と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、内輪差に基づく車両の走行軌跡をシミュレーションすることにより、内輪差によるコーナや道路分岐点にある障害物や路肩との接触事故を未然に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１にかかわる内輪差監視システムのシステム構成を示す図である。
図１に示す内輪差監視システムは、ナビユニット本体１を制御中枢とし、入力装置２と、表示装置３と、距離センサ４と、ＥＣＵ５（電子制御ユニット）と、操舵角センサ６と、車速センサ７と、ＧＰＳ（Global Positioning System）センサ８とで構成される。
【００１１】
ナビユニット本体１は、ナビユニット本体１が本来持つ、現在位置表示、目的地検索、案内、誘導機能の他に、車両の右左折時、車両の回転中心側の前輪と後輪が描く円弧の半径の差によって生じる内輪差に関するデータを算出し、当該算出された内輪差に関するデータに基づき、後輪の通過地点と路肩との位置関係をシミュレーションする内輪差監視システムとしての機能も併せ持つ。詳細は後述する。
入力装置２は、上記したナビユニット本体１が本来持つ機能を実現するために必要なデータを入力する他に、内輪差監視システムとしての機能を実現するために、車両のホイールベースの寸法を入力するための手段としても使用される。また、表示装置３は、上記したシミュレーションの結果を表示するドライブアシストの手段としても使用される。
【００１２】
一方、第１のセンサとしての距離センサ４は、車両の前方両側に設置され、例えば、超音波センサで構成され、ここでは、路肩あるいは危険物（以下、総称して路肩という）との間の距離を計測するために用いられる。距離センサ４により計測される距離データは、ＥＣＵ５を介してナビユニット本体１に取り込まれる。
また、第２のセンサとしての操舵角センサ６、第４のセンサとしての車速センサ７、第３のセンサとしてのＧＰＳセンサ８は、それぞれ、ステアリングの操作に伴う車両前輪の切れ角、車速、現在位置を計測し、図示せぬＥＣＵを経由して、あるいは直接、ナビユニット本体１により取り込まれる。なお、距離センサ４、ＥＣＵ５、操舵角センサ６、車速センサ７、ＧＰＳセンサ８ともに、ナビゲーションシステムが搭載された車両であれば標準的に装備される部品である。
【００１３】
図２は、図１に示すナビユニット本体１の内部構成を機能展開して示したブロック図である。ここでは、本発明の内輪差監視システムと関係する構成のみ抽出して示してある。
図２に示されるように、ナビユニット本体１は、主制御部１０と、ホイールベースデータ取得部１１と、車速データ取得部１２と、操舵角データ取得部１３と、距離データ取得部１４と、内輪差算出部１５と、現在位置データ取得部１６と、走行軌跡シミュレーション制御部１７と、表示データ生成部１８と、ＣＧ（Computer Graphics）データ記憶部１９と、動作環境設定部２０とで構成される。
【００１４】
ホイールベースデータ取得部１１は、ユーザが入力装置２を操作することによって入力される車両のホイールベースの寸法データを取得して内輪差算出部１５へ供給する。
また、車速データ取得部１２は、車速センサ７により計測され、到来する車速データを取得し、操舵角データ取得部１３は、操舵角センサ６により計測され、到来する操舵角データを取得し、距離データ取得部１４は、距離センサ４により計測され、取得される路肩との間の距離データをそれぞれ取得し、それぞれ内輪差算出部１５へ供給する。また、現在位置データ取得部１６は、ＧＰＳセンサ８から現在位置データを取得し、内輪差算出部１５および走行軌跡シミュレーション制御部１７へ供給する。
【００１５】
内輪差算出部１５は、現在位置データ取得部１６が取得した現在位置データに基づき、車両が右左折を開始するタイミングを検知したことを契機に、少なくとも、距離データ取得部１４を介して取得される車両側面から路肩までの距離データと、ホイールベースデータ取得部１１を介して取得される車両のホイールベースの寸法データと、操舵角データ取得部１３を介して取得される操舵角データとをパラメータとして、内輪差に関するデータを走行軌跡シミュレーション制御部１７へ供給する。
走行軌跡シミュレーション制御部１７は、内輪差算出部１５により算出された内輪差に関するデータから後輪の通過地点と路肩との位置関係とをシミュレーションし、記憶装置としてのＣＧデータ記憶部１９にあらかじめ記憶された路肩の通行パターン（ＣＧ）を選択して表示データ生成部１８へ供給する。表示データ生成部１８は、ＣＧデータ記憶部１９から選択出力された車両の路肩通行パターンを表示タイミングに同期した画像信号に変換し、表示装置３へ供給する。
【００１６】
一方、動作環境設定部２０は、ユーザが入力装置２を操作することにより入力される、内輪差による走行軌跡のシミュレーション機能のＯＮ／ＯＦＦ条件、内輪差による走行軌跡のシミュレーション機能の実行を開始するときの車速条件、操舵角等条件から成る動作環境設定情報をＧＵＩ（Graphic User Interface）を介して取得し、走行軌跡シミュレーション制御部１７へ供給することで、これら条件を内輪差による走行軌跡のシミュレーションに反映させる。このことにより、使い勝手の良い内輪差監視システムを提供することができる。ここで、ＧＵＩとは、表示装置３に表示されたガイダンスに基づき、ユーザが入力装置２を操作して必要なデータを入力する操作環境をいう。
なお、動作環境が設定されない場合は、デフォルトで、内輪差による走行軌跡のシミュレーション機能ＯＮとし、また、車速、操舵角ともに、全車速域、全操舵角域で内輪差による走行軌跡のシミュレーションを実行するものとする。
また、主制御部１０は、上記した内輪差監視システムを構成する各制御ブロック１１〜２０の全体のシーケンス制御を司るものである。
【００１７】
図３は、この発明の実施の形態１にかかわる内輪差監視システムの動作を説明するために引用したフローチャートである。
以下、図３に示すフローチャートを参照しながら、図１、図２に示す内輪差監視システムの動作について詳細に説明する。
【００１８】
内輪差による走行軌跡のシミュレーションを実行するにあたり、ナビユニット本体１（主制御部１０）は、動作環境設定部２０を起動して、動作環境設定の有無を判定する（ステップＳＴ３０１）。この発明の内輪差による走行軌跡のシミュレーション機能を実行するにあたり、ユーザがＧＵＩを用いて動作環境を設定できることは上記したとおりである。
すなわち、内輪差による走行軌跡のシミュレーション機能を実行しない場合はＯＦＦ設定が可能であり、また、内輪差による走行軌跡のシミュレーション機能を実行する場合には、開始の車速条件の設定、あるいは開始の操舵角条件の設定を可能としている。動作環境設定部２０は、ユーザが入力装置２を操作することにより入力される、これら動作環境データを取得して走行軌跡シミュレーション制御部１７にその動作条件の設定を行う（ステップＳＴ３０２）。動作環境設定がされない場合は、デフォルト設定された条件（内輪差監視ＯＮ、監視を開始する車速、操舵角ともに全車速域、全操舵角域）で内輪差による走行軌跡のシミュレーション機能を実行する（ステップＳＴ３０３）。
【００１９】
次に、主制御部１０は、内輪差算出部１５に制御を移し、内輪差算出部１５は、まず、車両が右左折を開始するタイミングを判定する（ステップＳＴ３０４）。
ここに示す右左折開始タイミングとは、ＧＰＳセンサ８から現在位置データ取得部１６を介して取得される現在位置データに基づき、車両がコーナ開始点、あるいは分岐点に到達する直前のタイミングとし、あるいは、距離センサ４により路肩（危険物）を検出したタイミングとする。ここでは後者の路肩を検出したタイミングを用いることとし、内輪差算出部１５は、路肩の頂点検出後に車両が左右折を開始したか、路肩の頂点検出前に左右折を開始したかを判定する。
【００２０】
図４（ａ）に、路肩の頂点検出後に車両が左右折を開始する場合に内輪差に関するデータ算出のために用いられるパラメータ（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）が、図４（ｂ）に、路肩の頂点検出前に左右折を開始する場合に内輪差に関するデータ算出のために用いられるパラメータ（Ａ、Ｃ、Ｄ）がそれぞれ示されている。
【００２１】
ステップＳＴ３０４の判定処理において、路肩の頂点検出後に車両が左右折を開始したと判定された場合（ステップＳＴ３０４“頂点検出後”）、図４（ａ）に示されるように、車両の前方両側に設置された距離センサ４により、車両の回転中心側の側面と路肩との距離Ａが計測される。
続いて、内輪差算出部１５は、距離データ取得部１４により距離センサ４から反射波が返ってこなくなった地点（距離センサ４が測定不能になるポイント）を検知し、その地点を路肩の頂点とみなす。そして、内輪差による走行軌跡シミュレーションのために、距離Ｂを検出する。ここで、距離Ｂは、車速データ取得部１２により取得される車速データと、操舵角データ取得部１３により操舵角が取得されるまでの時間データとを乗算することにより算出されるものであり、このことにより、路肩の頂点から車両の前輪が進んだ位置までの距離Ｂを算出することができる。
【００２２】
続いて、内輪差算出部１５は、距離データ取得部１４により取得される右左折前の路肩との距離Ａと、上記により算出される右左折後の路肩との距離Ｂと、操舵角データ取得部１３により取得される操舵角Ｃと、ホイールベースデータ取得部１１により取得されるホイールベースの寸法データＤの各パラメータを取得し（ステップＳＴ３０５）、これら各パラメータを乗算することにより内輪差に関するデータとして生成し、そのデータを走行軌跡シミュレーション制御部１７に出力する（ステップＳＴ３０６）。
【００２３】
次に、主制御部１０は走行軌跡シミュレーション制御部１７に制御を移す。走行軌跡シミュレーション制御部１７は、内輪差算出部１５により出力される内輪差に関するデータから内蔵の記憶装置（不図示）を参照して後輪の通過地点のシミュレーションを行う（ステップＳＴ３０７）。ここで、後輪の通過地点のシミュレーションに関する元データは、路肩との距離、ホイールベースの寸法、車速、操舵角の各条件に応じてあらかじめ実験ベースでデータを収集し、内蔵の記憶装置に登録してあるものとする。
続いて、走行軌跡シミュレーション制御部１７は、内輪差に関するデータに基づき、ＣＧデータ記憶部１９を参照し、ＣＧデータ記憶部１９にあらかじめ記憶された路肩の通行パターンを選択して表示データ生成部１８に供給する。表示データ生成部１８は、ＣＧデータ記憶部１９から選択出力された車両の路肩通行パターンを表示タイミングに同期した画像信号に変換し、表示装置３へ供給して所望の表示を得る（ステップＳＴ３０８）。
【００２４】
走行軌跡シミュレーション制御部１７はまた、内輪差に関するデータに基づき、ホイールベース、車速、操舵角の条件毎、あらかじめ危険エリアに属する内輪差データがリストされた内蔵の記憶装置（不図示）を参照することにより検索し（ステップＳＴ３０９）、路肩との接触の危険性があると判断した場合は、表示装置３を使用してドライバに警告を行い、接触回避のための運転を促す（ステップＳＴ３１０）。このとき、表示データ生成部１８により生成され、表示装置３に表示される表示画面構成の一例を図５に示す。
なお、危険エリアに属する内輪差データは、路肩までの距離、ホイールベース、車速、操舵角の条件毎、実験ベースでデータを収集し、上記した内蔵の記憶装置に登録してあるものとする。
【００２５】
一方、ステップＳＴ３０４の判定処理において、路肩の頂点検出前に車両が左右折を開始したと判定された場合（ステップＳＴ３０４“頂点検出前”）、図４（ｂ）に示されるように、操舵角データが取得されたタイミングでの車両前方の位置を障害物頂点と見なし、内輪差による走行軌跡のシミュレーションを行う。
すなわち、内輪差算出部１５は、距離データ取得部１４により取得される右左折前の路肩との距離Ａと、操舵角データ取得部１３により取得される操舵角Ｃと、ホイールベースデータ取得部１１により取得されるホイールベースの寸法データＤの各パラメータを取得し（ステップＳＴ３１１）、これら各パラメータを乗算することにより内輪差に関するデータとし、そのデータを走行軌跡シミュレーション制御部１７に出力する（ステップＳＴ３１２）。
【００２６】
次に、主制御部１０は走行軌跡シミュレーション制御部１７に制御を移すが、以降、走行軌跡シミュレーション制御部１７の動作は、路肩の頂点検出後に車両が左右折を開始したと判定された場合と同様であり、内輪差算出部１５により出力される内輪差に関するデータに基づき車両走行軌跡のシミュレーションを行って表示装置３に走行軌跡を表示し（ステップＳＴＳＴ３０７、３０８）、そして、路肩に接触可能性がある場合はその旨、警告表示を行う（ステップＳＴ３０９、３１０）。
【００２７】
上記したように、この発明の実施の形態１によれば、右左折時の内輪差による走行軌跡のシミュレーションを行うことにより、内輪差による路肩や障害物との接触、あるいは衝突を回避でき、また、表示装置３に、内輪差に基づく走行軌跡のシミュレーション結果が表示されるため、ドライブのアシスト手段としての利用が可能である。
また、ナビゲーションシステムが搭載された車両であれば、付属のセンサ（距離センサ４、操舵角センサ６、車速センサ７、ＧＰＳセンサ８）を共用し、ナビユニット本体１に、一部ソフトウェアを追加することで実現が可能であり、内輪差による走行軌跡のシミュレーションを廉価構成で実現できる。更に、路肩を検知した状態であれば、路肩の頂点検出前に車両が左右折を開始しても、路肩の頂点検出後に車両が左右折を開始した場合と同様に車両の走行軌跡シミュレーションが可能であり、特に、初心者にありがちな運転ミスを警告表示により運転回避を促すことができる。
【００２８】
なお、ナビユニット本体１は、ハードウェア的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、およびその周辺ＬＳＩから成るＩＣチップにより構成され、マイクロプロセッサがＲＯＭに記録されたプログラムを逐次読み出し実行することにより、ＲＡＭを含む周辺ＬＳＩを制御して上記したナビユニット本体１が持つ内輪差による走行軌跡のシミュレーションを実行するものである。
このとき、図２に示すＣＧデータ記憶部１９はＲＡＭに割り付けられて記憶され、また、主制御部１０、ホイールベースデータ取得部１１、車速データ取得部１２、操舵角データ取得部１３、距離データ取得部１４、内輪差算出部１５、現在位置データ取得部１６、走行軌跡シミュレーション制御部１７、表示データ生成部１８、動作環境設定部２０のそれぞれが持つ機能は、マイクロプロセッサがＲＯＭに記録されたプログラムを逐次読み出し実行することにより実現されるものである。なお、ここでいう、周辺ＬＳＩとは、入力装置２、表示装置３、距離センサ４、操舵角センサ６、車速センサ７、ＧＰＳセンサ８が接続され、マイクロプロセッサと更新を行う入出力ポートをいう。
【００２９】
なお、上記したこの発明の実施の形態１によれば、ナビゲーションシステムを利用するものとして説明したが、ナビゲーションシステムを利用することなく、専用の内輪差監視システムとして構築し、車両に搭載することも可能である。
また、距離センサ４として、超音波センサを例示したが、超音波センサに限らず、レーダや、赤外線センサ等、距離を計測可能なセンサであれば代替は可能である。また、車速データは、車両に装着された車速センサ７から取得するものとして説明したが、車速センサ７を用いることなく、ナビユニット本体１で、移動距離と時間データから算出することで代替してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施の形態１にかかわる内輪差監視システムのシステム構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すナビユニット本体１の内部構成を機能展開して示したブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１にかかわる内輪差監視システムの動作を説明するために引用したフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１にかかわる内輪差監視システムにおいて用いられるパラメータを説明するために引用した図である。
【図５】この発明の実施の形態１にかかわる内輪差監視システムにおいて用いられる表示画面構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  ナビユニット本体、２  入力装置、３  表示装置、４  距離センサ（第１のセンサ）、５  ＥＣＵ（電子制御ユニット）、６  操舵角センサ（第２のセンサ）、７  車速センサ（第４のセンサ）、８  ＧＰＳセンサ（第３のセンサ）、１０  主制御部、１１  ホイールベースデータ取得部、１２  車速データ取得部、１３  操舵角データ取得部、１４  距離データ取得部、１５  内輪差算出部、１６  現在位置データ取得部、１７  走行軌跡シミュレーション制御部、１８  表示データ生成部、１９  ＣＧデータ記憶部、２０  動作環境設定部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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