JP3599125B2

JP3599125B2 - 車両制御装置

Info

Publication number: JP3599125B2
Application number: JP6458695A
Authority: JP
Inventors: 浩関根; 信吉浅沼
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1995-03-23
Filing date: 1995-03-23
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2019-12-08
Also published as: JPH08263792A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数の座標点の集合よりなる地図情報に基づいて道路形状を判定し、判定した道路形状に基づいて車両を制御する車両制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ナビゲーションシステムにより得られた地図データに基づいて自車の走行方向前方のカーブの曲率半径を推定することにより、自車が現在の車速で前記カーブを通過可能であるか否かを判定し、通過不能と判定された場合にドライバーに警報を発する技術が、特開昭６０−８９２９８号公報により公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両の多くは日常的に走行する道路が限られており、その車両の使用を開始してから所定期間が経過した後は、通常走行する道路の大部分が過去に走行したことのある道路となり、初めて走行する道路は全体から見て極一部になる。しかしながら上記従来のものは、同じ道路を走行する度にカーブの通過可否を判定しているので無駄な演算が繰り返し行われることになり、演算装置の負荷増大や演算速度の低下の原因となる問題があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、カーブの通過可否を判定する際の演算負荷を軽減して速やか且つ確実な判定を可能にすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１記載に記載された車両制御装置は、道路を構成する複数の座標点の集合としての地図情報を出力する地図情報出力手段と、地図上における自車位置を検出する自車位置検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、検出した車速と前記座標点とに基づいて走行道路の自車位置前方に存在するカーブの通過状態を判定する通過状態判定手段と、通過状態の判定時に前記カーブ内における最小曲率半径を有する座標点を検出する曲率半径最小部検出手段と、検出した座標点に対応して前記最小曲率半径を記憶する記憶手段とを備えてなり、前記最小曲率半径が既に記憶されているカーブを通過する際に、前記通過状態判定手段は検出した車速と記憶されている最小曲率半径とに基づいてカーブの通過状態を判定することを特徴とする。
【０００６】
また請求項２に記載された車両制御装置は、道路を構成する複数の座標点の集合としての地図情報を出力する地図情報出力手段と、地図上における自車位置を検出する自車位置検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、検出した車速と前記座標点とに基づいて走行道路の自車位置前方に存在するカーブの通過状態を判定する通過状態判定手段と、通過状態の判定時に前記カーブ内における最小曲率半径を有する座標点を検出する曲率半径最小部検出手段と、カーブの入口部の座標点に対応して前記最小曲率半径を記憶する記憶手段とを備えてなり、前記最小曲率半径が既に記憶されているカーブを通過する際に、前記通過状態判定手段は検出した車速と記憶されている最小曲率半径とに基づいてカーブの通過状態を判定することを特徴とする。
【０００７】
また請求項３に記載された車両制御装置は、請求項１又は２の構成に加えて、前記最小曲率半径に代えて、該最小曲率半径に対応する通過可能車速を用いたことを特徴とする。
【０００８】
【作用】
請求項１の構成によれば、検出した車速と道路の座標点とに基づいて、通過状態判定手段が走行道路の自車位置前方に存在するカーブの通過状態を判定する。一度道路を走行すると、その道路のカーブ内における最小曲率半径を有する座標点に対応して該最小曲率半径が記憶手段に記憶され、次に同じ道路を走行する場合には、車速と記憶された最小曲率半径とに基づいて通過状態を判定する。
【０００９】
請求項２の構成によれば、検出した車速と道路の座標点とに基づいて、通過状態判定手段が走行道路の自車位置前方に存在するカーブの通過状態を判定する。一度道路を走行すると、その道路のカーブの入口部の座標点に対応して該カーブの内における最小曲率半径が記憶手段に記憶され、次に同じ道路を走行する場合には、車速と記憶された最小曲率半径とに基づいて通過状態を判定する。
【００１０】
請求項３の構成によれば、最小曲率半径に代わりに、通過可能車速を用いて通過状態を判定する。
【００１１】
【実施例】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
【００１２】
図１〜図１０は本発明の一実施例を示すもので、図１は本発明装置の全体構成を示すブロック図、図２はメインルーチンのフローチャートの第１分図、図３はメインルーチンのフローチャートの第２分図、図４はステップＳ５のサブルーチンのフローチャート、図５は低車速時における作用説明図、図６は高車速時における作用説明図、図７は道路が通過可能エリア内にある場合の作用説明図、図８は道路が通過可能エリア外にある場合の作用説明図、図９は通過可能車速を求めるための説明図、図１０は道路の曲率半径を求める手法の説明図である。
【００１３】
図１において、ＮＶは自動車用ナビゲーションシステムであって、ヨーレートセンサ１及び車速センサ２からの信号が入力される慣性航法装置３と、ＩＣカードやＣＤ−ＲＯＭを用いた地図情報出力手段４と、慣性航法装置３が出力する自車の走行軌跡及び地図情報出力手段４が出力する地図情報を重ね合わせるマップマッチング処理手段５と、ＧＰＳアンテナ６からの信号が入力されるＧＰＳユニット７と、マップマッチング処理手段５が出力する位置座標及びＧＰＳユニット７が出力する位置座標に基づいて自車位置を検出する自車位置検出手段８と、目的地入力手段９からの目的地座標信号及び自車位置検出手段８からの自車位置座標に基づいて目的地までの経路を探索する経路探索手段１０とを備える。
【００１４】
ＰＤは通過状態判定部であって、経路探索手段１０で探索した道路の形状及び車速センサ２からの信号に基づいて、或いは後述する記憶手段１３に記憶したデータ及び車速センサ２からの信号に基づいて車両が道路のカーブを通過可能であるか否かを判定する通過状態判定手段１１と、経路探索手段１０で探索した道路の形状に基づいて車両が通過したカーブ内の曲率半径最小部を検出する曲率半径最小部検出手段１２と、検出した曲率半径最小部のノードに対応させてカーブの最小曲率半径のデータを記憶する記憶手段１３とを備える。そして、車速制御手段１４は、通過状態判定手段１１の判定結果に応じて車両がカーブを的確に通過できるように車速制御を行う。
【００１５】
次に、本発明の第１実施例の作用を、図２〜図４のフローチャートを参照しながら説明する。
【００１６】
先ず、ステップＳ１で自車位置検出手段８から自車位置Ｐ_０（Ｘ_０，Ｙ_０）を読み込むとともに、ステップＳ２で車速センサ２から車速Ｖを読み込む。次に、ステップＳ３で経路探索手段１０で探索した自車位置前方の道路の道路データを読み込む。道路データは多数のノードＮの集合から構成される。ステップＳ４において、現在走行している道路が既に走行したことのある道路であって記憶手段１３にカーブのデータが記憶されていれば、ステップＳ５に移行して記憶したデータに基づく制御が行われる。ステップＳ５の内容は、後から図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００１７】
ステップＳ４において、現在走行している道路が初めて走行する道路であって記憶手段１３にカーブのデータが記憶されていなければ、ステップＳ６で先読距離Ｓを算出し、ステップＳ７で自車位置Ｐ_０（Ｘ_０，Ｙ_０）と先読距離Ｓとから仮自車位置Ｐ_１（Ｘ_１，Ｙ_１）を算出する。図５及び図６に示すように、仮自車位置Ｐ_１（Ｘ_１，Ｙ_１）は、カーブ通過の可否の判断及びカーブを通過し得る通過可能車速Ｖ_ＭＡＸの設定を行う基準位置となるもので、現在の車速Ｖが過大で仮自車位置Ｐ_１（Ｘ_１，Ｙ_１）よりも前方のカーブを通過できない場合に充分な減速距離が確保できるように、前記先読距離Ｓは車速Ｖが大きいほど長く設定される。
【００１８】
続いて、通過状態判定手段１１において、以下のようにしてカーブ通過の可否を判断する。先ず、ステップＳ８で車速Ｖに基づいて車両の最小旋回可能半径Ｒをマップ検索する。この最小旋回可能半径Ｒは、車速Ｖが大きいときには大きく、車速Ｖが小さいときには小さくなる。
【００１９】
続いて、ステップＳ９で通過可能エリアＡを算出する。即ち、最小旋回可能半径Ｒを半径とする同一半径の２つの円弧Ｃ_１，Ｃ_２を仮自車位置Ｐ_１（Ｘ_１，Ｙ_１）において接するように描き、この２つの円弧Ｃ_１，Ｃ_２の外側に通過可能エリアＡを設定する。図５に示すように、車速Ｖが小さいときには車両の最小旋回可能半径Ｒが小さいため、通過可能エリアＡは広くなり、逆に図６に示すように、車速Ｖが大きいときには車両の最小旋回可能半径Ｒが大きいため、通過可能エリアＡは狭くなる。
【００２０】
続いて、ステップＳ１０で道路上に設定された複数のノードＮ＝Ｎ_１，Ｎ_２，Ｎ_３…が前記通過可能エリアＡ内にあるか否かを判別する。図５に示すようにノードＮが通過可能エリアＡ内にあるときには、車両は現在の車速Ｖのままでカーブを通過可能であると判断され、逆に図６に示すようにノードが通過可能エリアＡ外にあるときには、車両は現在の車速Ｖのままでカーブを通過不能であると判断される。
【００２１】
ノードＮが通過可能エリアＡの内側及び外側の何れにあるかは、次のようにして判断される。図７に示すように、半径Ｒの２つの円弧Ｃ_１，Ｃ_２の中心とノードＮとの距離Ｌ_１，Ｌ_２が共に前記半径Ｒよりも大きければノードＮは通過可能エリアＡの内側にあり、そのノードＮを現在の車速Ｖで通過可能であると判断される。一方、図１３に示すように、半径Ｒの２つの円弧Ｃ_１，Ｃ_２の中心とノードＮとの距離Ｌ_１，Ｌ_２の一方（例えばＬ_２）が前記半径Ｒよりも小さければノードＮは通過可能エリアＡの外側にあり、そのノードＮを現在の車速Ｖでは通過不能であると判断される。
【００２２】
尚、図９に示すように、例えばノードＮ_１，Ｎ_３が通過可能エリアＡの内側にあっても、ノードＮ_２が通過可能エリアＡの外側にあれば、そのままの車速Ｖでは通過不能である。従って、現在の車速Ｖでカーブを通過するには全てのノードＮが通過可能エリアＡの内側にあることが必要である。
【００２３】
さて、前記ステップＳ１０で通過不能であると判断されると、ステップＳ１１でカーブを通過するために必要な最大旋回半径Ｒ′を算出する。最大旋回半径Ｒ′は、全てのノードＮがその円弧Ｃ_１′，Ｃ_２′の内側に存在しなくなるような円弧Ｃ_１′，Ｃ_２′の半径Ｒ′として設定される（図９参照）。従って、車両が前記最大旋回半径Ｒ′で旋回できる速度まで減速すれば、カーブを通過できることになる。
【００２４】
次に、ステップＳ１２で前記最大旋回半径Ｒ′で旋回できる車速Ｖ_ＭＡＸを算出し、ステップＳ１３で車速制御手段１４により仮自車位置Ｐ_１に達するまでに車速Ｖを通過可能車速Ｖ_ＭＡＸ以下となるように減速する。
【００２５】
このようにして、車両がカーブを通過できるか否かを判断し、現在の車速でカーブを通過できない場合には、車速制御手段１４によって減速を行い、カーブを適正な車速で通過することが可能となる。尚、車速Ｖを通過可能車速Ｖ_ＭＡＸ以下に減速する際にブザーやチャイム等の警報手段を使用し、ドライバーに減速を促すことも可能である。
【００２６】
ステップＳ１４で車両がカーブを通過すると、ステップＳ１５で通過したカーブのデータが記憶手段１３に記憶される。即ち、車両がカーブの入口から出口まで走行する間に、各ノードＮにおけるカーブの曲率半径を算出し、そのうち最小の曲率半径を有するノードＮを曲率半径最小部検出手段１２により検出するとともに、検出したノードに対応させて前記最小曲率半径を記憶手段１３に記憶する。このとき、各ノードＮにおけるカーブの曲率半径は以下のようにして算出される。
【００２７】
図１０から明らかなように、経路探索手段１０で探索した前方の道路のノードＮの集合から第１〜第４基準ノードＮ_１，Ｎ_２，Ｎ_３，Ｎ_４を抽出する。このとき、第２基準ノードＮ_２は自車位置検出手段８で検出した自車位置に設定され、第１基準ノードＮ_１は第２基準ノードＮ_２の距離ａだけ手前位置に、第３基準ノードＮ_３は第２基準ノードＮ_２の距離ａだけ前方位置に、第４基準ノードＮ_３は第３基準ノードＮ_３の距離ａだけ前方位置にそれぞれ設定される。ここで、ａは車速Ｖと所定時間δｔとの積（ａ＝Ｖ・δｔ）として設定される。
【００２８】
尚、自車位置及び自車位置を基準にして距離ａの倍数により設定される位置にノードＮが存在しない場合には、その位置に最も近接したノードＮが基準ノードＮ_１〜Ｎ_４として抽出される。また、ノードＮのデータが疎であって距離ａの範囲にノードＮが存在しない場合には、連続する４個のノードＮが基準ノードＮ_１〜Ｎ_４として抽出される。
【００２９】
道路形状がカーブであって４個の基準ノードＮ_１〜Ｎ_４が実質的に円弧上に存在していると仮定すると、自車位置である第２基準ノードＮ_１から次の第３基準ノードＮ_３への方位角変化量θが以下のようにして求められる。
【００３０】
先ず、第１基準ノードＮ_１（Ｘ_１，Ｙ_１）と第２基準ノードＮ_２（Ｘ_２，Ｙ_２）とを結ぶベクトルＶ_１２（Ｘ_１２，Ｙ_１２）と、第２基準ノードＮ_２（Ｘ_２，Ｙ_２）と第３基準ノードＮ_３（Ｘ_３，Ｙ_３）とを結ぶベクトルＶ_２３（Ｘ_２３，Ｙ_２３）と、第３基準ノードＮ_３（Ｘ_３，Ｙ_３）と第４基準ノードＮ_４（Ｘ_４，Ｙ_４）とを結ぶベクトルＶ_３４（Ｘ_３４，Ｙ_３４）とを演算する。
【００３１】
このとき、ベクトルＶ_１２とベクトルＶ_２３との成す角度をθ_１とすると、ベクトルＶ_１２及びベクトルＶ_２３の内積から、

が成立し、これから角度θ_１が求められる。
【００３２】
また、ベクトルＶ_２３とベクトルＶ_３４との成す角度をθ_２とすると、ベクトルＶ_２３及びベクトルＶ_３４の内積から、

が成立し、これから角度θ_２が求められる。
【００３３】
これにより、第２基準ノードＮ_２から第３基準ノードＮ_３への方位角変化量θが、
θ＝（θ_１＋θ_２）／２ …（３）
により与えられる。
【００３４】
このとき、第２基準ノードＮ_２と第３基準ノードＮ_３との距離はａであるため、第２基準ノードＮ_２における道路の曲率半径Ｒは、
Ｒ＝ａ／θ …（４）
により与えられる。
【００３５】
そして、表１に示すように、カーブの入口から出口までの全てのノードＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，…，Ｃ_ｎにおける道路の曲率半径Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，…，Ｒ_ｎを算出して記憶手段１３に記憶する。このとき、例えばノードＣ_３がそのカーブにおける最小曲率半径Ｒ_３＝Ｒ_ＭＩＮを有していれば、そのノードＣ_３にフラグをセットしてラベル付けしておく。
【００３６】
【表１】

【００３７】
而して、図２のフローチャートのステップＳ４において、現在走行している道路が過去に走行したことのある道路であれば、ステップＳ５のサブルーチンである図４のフローチャートに移行する。
【００３８】
図４において、ステップＳ２１で前方にカーブが存在すれば、ステップＳ２２で記憶手段１３に記憶されているカーブのデータ（表１参照）を読み込み、フラグがセットされているノードＣ_３の最小曲率半径Ｒ_３＝Ｒ_ＭＩＮから、その最小曲率半径Ｒ_ＭＩＮを通過するための通過可能車速Ｖ_ＭＡＸを算出し、その通過可能車速Ｖ_ＭＡＸと現在の車速Ｖとを比較する。ステップＳ２３で現在の車速Ｖが通過可能車速Ｖ_ＭＡＸを上回っていれば車速制御手段１４による自動減速を行い、或いは警報手段によりドライバーに減速が促される。一方、ステップＳ２３で現在の車速Ｖが通過可能車速Ｖ_ＭＡＸ以下であれば、そのままの車速でカーブを最後まで通過可能であるため、車速制御は行われない。
【００３９】
上述したように、一度走行した道路のカーブのデータを記憶しておき、次に同じ道路を走行する際に記憶してあるデータを読み出して通過状態を判定しているので、同じ道路を走行する度に同じ演算を繰り返し行う必要がなくなり、演算装置の負荷を軽減するとともに、通過状態の素早い判定が可能になる。
【００４０】
尚、カーブにおける最小曲率半径Ｒ_ＭＩＮを前記（１）式〜（４）式に基づいて算出する代わりに、図９における必要な最大旋回半径Ｒ′の最小値をカーブの最小曲率半径Ｒ_ＭＩＮとして採用することができる。即ち、仮自車位置Ｐ_１がカーブの入口のノードＣ_１から出口のノードＣ_ｎに順次移動する毎に前記必要な最大旋回半径Ｒ′を演算し、それら複数の最大旋回半径Ｒ′のうちから最小のものを最小曲率半径Ｒ_ＭＩＮとして採用しても良い。
【００４１】
また、第１実施例ではカーブのそれぞれのノードＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，…，Ｃ_ｎに対応して道路の曲率半径Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，…，Ｒ_ｎを記憶しているが、表１に示すように、それぞれのノードＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，…，Ｃ_ｎに対応して通過可能車速Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３，…，Ｖ_ｎを記憶しても良い。この場合、フラグがセットされたノードの通過可能車速Ｖ_３が通過可能車速Ｖ_ＭＡＸとして選択されて車速制御に用いられる。このようにすれば、その都度最小曲率半径Ｒ_ＭＩＮから通過可能車速Ｖ_ＭＡＸを演算する必要がない。
【００４２】
更に、全てのノードＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，…，Ｃ_ｎに対応して道路の曲率半径Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，…，Ｒ_ｎ又は通過可能車速Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３，…，Ｖ_ｎを記憶する代わりに、曲率半径が最小であるノードのデータだけを記憶しても良い。このようにすれば、表１におけるフラグが不要になる。
【００４３】
更にまた、表２に示すように、カーブの最初のノードＣ_１に、そのカーブにおける最小曲率半径Ｒ_ＭＩＮ又は通過可能車速Ｖ_ＭＡＸを記憶しても良い。このようにすれば、カーブのデータを素早く読み込んで一層迅速な通過状態の判定が可能になる。
【００４４】
【表２】

【００４５】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４６】
例えば、ヨーレート検出手段により車両のヨーレートγを検出すれば、ヨーレートγと車速Ｖとから、道路の曲率半径ＲをＲ＝Ｖ／γにより求めることが可能である。また、通過状態判定部ＰＤは、地図情報に基づいて検出した道路形状に応じて車両の通過状態を判定するものであれば、適宜のものを採用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載された発明によれば、初めての道路を走行するとカーブ内における最小曲率半径を有する座標点に対応して該最小曲率半径が記憶手段に記憶されるので、次に同じ道路を走行する場合に地図情報に基づく通過状態の判定を繰り返し行うことなく、記憶されたデータに基づいて通過状態の判定を行うことができる。これにより、演算装置の負荷を軽減するとともに、速やかな通過状態の判定が可能となる。
【００４８】
また請求項２に記載された発明によれば、初めての道路を走行するとカーブの入口部の座標点に対応して該カーブの内における最小曲率半径が記憶手段に記憶されるので、次に同じ道路を走行する場合に地図情報に基づく通過状態の判定を繰り返し行うことなく、記憶されたデータに基づいて通過状態の判定を行うことができる。これにより、演算装置の負荷を軽減するとともに、速やかな通過状態の判定が可能となる。
【００４９】
また請求項３に記載された発明によれば、最小曲率半径に代わりに通過可能車速を用いたので、判定の度に最小曲率半径から通過可能車速を算出する必要がなくなって一層速やかな判定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の全体構成を示すブロック図
【図２】メインルーチンのフローチャートの第１分図
【図３】メインルーチンのフローチャートの第２分図
【図４】サブルーチンのフローチャート
【図５】低車速時における作用説明図
【図６】高車速時における作用説明図
【図７】道路が通過可能エリア内にある場合の作用説明図
【図８】道路が通過可能エリア外にある場合の作用説明図
【図９】通過可能車速を求めるための説明図
【図１０】道路の曲率半径を求める手法の説明図
【符号の説明】
２車速センサ（車速検出手段）
４地図情報出力手段
８自車位置検出手段
１１通過状態判定手段
１２曲率半径最小部検出手段
１３記憶手段
Ｒ_ＭＩＮ最小曲率半径
Ｖ_ＭＡＸ通過可能車速

Claims

道路を構成する複数の座標点の集合としての地図情報を出力する地図情報出力手段（４）と、
地図上における自車位置を検出する自車位置検出手段（８）と、
車速を検出する車速検出手段（２）と、
検出した車速と前記座標点とに基づいて走行道路の自車位置前方に存在するカーブの通過状態を判定する通過状態判定手段（１１）と、
通過状態の判定時に前記カーブ内における最小曲率半径（Ｒ_ＭＩＮ）を有する座標点を検出する曲率半径最小部検出手段（１２）と、
検出した座標点に対応して前記最小曲率半径（Ｒ_ＭＩＮ）を記憶する記憶手段（１３）と、
を備えてなり、前記最小曲率半径（Ｒ_ＭＩＮ）が既に記憶されているカーブを通過する際に、前記通過状態判定手段（１１）は検出した車速と記憶されている最小曲率半径（Ｒ_ＭＩＮ）とに基づいてカーブの通過状態を判定することを特徴とする車両制御装置。
道路を構成する複数の座標点の集合としての地図情報を出力する地図情報出力手段（４）と、
地図上における自車位置を検出する自車位置検出手段（８）と、
車速を検出する車速検出手段（２）と、
検出した車速と前記座標点とに基づいて走行道路の自車位置前方に存在するカーブの通過状態を判定する通過状態判定手段（１１）と、
通過状態の判定時に前記カーブ内における最小曲率半径（Ｒ_ＭＩＮ）を有する座標点を検出する曲率半径最小部検出手段（１２）と、
カーブの入口部の座標点に対応して前記最小曲率半径（Ｒ_ＭＩＮ）を記憶する記憶手段（１３）と、
を備えてなり、前記最小曲率半径（Ｒ_ＭＩＮ）が既に記憶されているカーブを通過する際に、前記通過状態判定手段（１１）は検出した車速と記憶されている最小曲率半径（Ｒ_ＭＩＮ）とに基づいてカーブの通過状態を判定することを特徴とする車両制御装置。
前記最小曲率半径（Ｒ_ＭＩＮ）に代えて、該最小曲率半径（Ｒ_ＭＩＮ）に対応する通過可能車速（Ｖ_ＭＡＸ）を用いたことを特徴とする、請求項１又は２記載の車両制御装置。