JP3951828B2 - 道路形状推定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数のノードの集合で構成される地図データに基づいてカーブ路の曲率等といった道路形状を推定する、道路形状推定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、道路地図データを構成する複数のノードの位置情報等に基づいて、道路形状を推定する方法として、例えば、特開2000−28373号公報に記載されたもの等が知られている。
この特開2000−28373号公報に記載の推定方法においては、道路地図データを構成する複数のノードの位置及び道路上の自車位置のうちの3つの位置を選択し、選択した3つの位置のうちの第1及び第2の位置を結ぶリンクと第2及び第3の位置を結ぶリンクとがなす交差角θと、少なくとも第2及び第3の位置間のリンク長Lとから、複数の車両旋回量θ/Lを算出し、これら複数の車両旋回量θ/Lの平均値或いは総和に基づいて、道路形状の予測を行うようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、予め記憶されている道路形状を表すノードは、データ量が膨大になることを避けるために、直線部分ではノード密度が小さく、カーブ部分ではノード密度が高くなるように、各ノードが設定されている場合が多い。
このように、リンク長が一定ではない地図情報に基づいて、上述のように、選択した3つの位置に基づいて車両旋回量θ/Lを算出すると、それぞれのリンク長Lが長い場合には、算出された車両旋回量θ/Lは、実際の値よりも小さくなってしまい、正しい道路形状を認識することができないという問題がある。
【0004】
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、リンク長が一定でない地図情報に基づいて、道路形状を推定する場合であっても、高精度に道路形状を推定することの可能な道路形状推定装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る道路形状推定装置は、道路地図データを構成する連続する3つのノードを通過する円の半径をカーブ曲率半径として算出する際に、隣接する第1及び第2のノード間、又は隣接する第2及び第3のノード間のリンク長が予め設定したしきい値よりも長いときには、第2のノードとの間のリンク長がしきい値よりも長いノードを、ノード間に新たに設定した仮想ノードに替え、この仮想ノードと第2のノードとの間のリンク長に基づいてカーブ曲率半径を推定する。
【0006】
【発明の効果】
本発明に係る車両用制動制御装置によれば、道路地図データを構成する連続する3つのノードに基づいてカーブ曲率半径を推定するし、このとき隣接するノード間の距離がしきい値よりも大きいときには、ノード間の距離がしきい値よりも大きいノードを、これらノード間に設定した仮想ノードに替え、この仮想ノードを用いてカーブ曲率半径を推定するようにしたから、隣接するノード間の距離が長いことに起因して道路形状の推定精度が低下することを回避することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、第1の実施の形態について説明する。
図1は、本発明における道路形状推定装置を適用した、カーブ曲率半径推定装置の一例を示す構成図である。
【0008】
図中、1は、車両に搭載された公知のナビゲーション装置であって、カーブ曲率半径推定装置2は、このナビゲーション装置1から通知される地図情報及び自車両の位置情報に基づいて自車両前方道路のカーブ曲率半径を推定するようになっている。
前記ナビゲーション装置1は、ICカード、CD−ROM、記憶の書き換えが可能な光磁気ディスク等に記憶された地図情報を有し、GPSアンテナから受信した自車位置情報に基づき、前記地図情報のうち、例えば図2に示すような、自車両前方所定範囲内に相当する地図情報を抽出し、この抽出した地図情報と前記自車位置情報とを、カーブ曲率半径推定装置2に送信する地図情報として、カーブ曲率半径推定装置2に出力する。また、乗員によって、目的地が設定された場合には、設定された目的地への案内経路を乗員に提供する機能を備えている。
【0009】
前記ナビゲーション装置1から通知される地図情報としては、自車両の位置座標、自車両前方道路上の、各ノードの位置座標、各ノードが属する、道路種別、リンク種別、道路幅、制限速度等を出力する。前記道路種別としては、高速道路であるか、或いは、有料道路、国道、県道、主要地方道、一般道であるか等を出力する。また、前記リンク種別としては、本線リンクであるか、或いは、本線間の渡り線リンク、ランプリンク、測道リンク、SA等測道リンクであるか等を出力する。
【0010】
前記カーブ曲率半径推定装置2は、ナビゲーション装置1からの地図情報をもとに、隣接するノード間のリンクどうしによって形成されるリンク角を算出するリンク角算出部21、前記地図情報及び前記リンク角算出部21で算出されたリンク角をもとに、自車両が進行する経路を推定する推定経路設定部22と、ナビゲーション装置1からの地図情報をもとにリンク長最大値Lmaxを設定するリンク長最大値設定部23と、前記地図情報と前記推定経路設定部22で設定された推定経路と記リンク長最大値設定部23で設定されたリンク長最大値とをもとに、仮想ノードを設定する仮想ノード設定部24と、前記地図情報及び仮想ノード設定部24で設定された仮想ノードをもとに、カーブ曲率半径を算出するカーブ曲率半径演算部25と、を備えている。
【0011】
そして、カーブ曲率半径推定装置2では、図3に示すカーブ半径推定処理のフローチャートにしたがって、カーブ曲率半径を推定する。
すなわち、まず、ステップS1で、ナビゲーション装置1から自車両の位置情報及び自車両前方の所定範囲内の地図情報といった所定の地図情報を読み込む。
次いで、ステップS2に移行し、自車両前方所定範囲内に含まれる各ノードの位置座標に基づいて、リンク角を算出する。このリンク角は、自車両前方道路上のノードの座標を走行方向手前から順に、図2に示すように、それぞれP(Xk-1、Yk-1)、Q(Xk、Yk)、R(Xk+1、Yk+1)とすると、ノードP及びQを結ぶリンクPQと、リンクQRとがなす交差角として定義される。したがって、次式(1)〜(4)が成り立つことから、リンク角θkは、(3)及び(4)式から、〔−π、π〕の範囲で一意的に求めることができる。
【0012】
【数1】
【0013】
次いで、ステップS3に移行し、推定経路設定処理を行って、自車両前方道路のうちの自車両が進むであろう経路を設定する。この経路の設定は、図4に示すフローチャートにしたがって行う。
すなわち、まず、ステップS11で、ナビゲーション装置1に対して予め乗員によって目的地が入力されているか否かを判断する。目的地が入力されている場合は、そのまま後述のステップS25に移行する。
【0014】
一方、乗員によって目的地が設定されていない場合は、ステップS12に移行し、通知された地図情報に基づき、自車前方道路の自車両に近いノードから順に番号を付与したとき、自車両に最も近い位置に位置する1番目のノードP1を推定経路の1番目のノードS1として設定しこれを所定の記憶領域に格納し、k=1に初期化した後ステップS13に移行する。
【0015】
このステップS13では、推定経路のk番目のノードSkがルートの終端であるか否か、つまり、自車両前方道路の情報として通知された地図情報の端部に位置するノードであるか否かを判断する。そして、ノードSkが自車両前方の地図情報の端部に相当するノードでない場合には、ステップS14に移行し、ノードSkに分岐路があるか否かを判断する。この分岐路があるか否かの判断は、例えば、ナビゲーション装置1から通知されたノードSkの前方に隣接するノード数が複数であるか否かによって判断する。
【0016】
そして、ノードSkに分岐路がない場合は、ステップS15に移行し、Sk(=Pi)の次のノードPi+1,1を推定経路のk+1番目のノードSk+1として設定した後ステップS16に移行し、kをk=k+1、iをi=i+1に更新し、その後ステップS13に戻る。なお、ノードPi+1,1において、添字i+1は、ノードPiの前方に隣接するノードであることを意味し、添字1は、ノードPiの前方に隣接するノードの1番目のノードであることを意味している。
【0017】
一方、前記ステップS14で、ノードSkに分岐路がある場合には、ステップS21に移行し、リンク種別に応じて、例えば図5に示す優先順位に基づいて優先路を決定する。この優先順位は、例えば、リンク種別が、本線リンクである場合の優先順位が最も高く、以後、本線間の渡り線リンク、ランプリンク、側道リンク及びサービスエリア(SA)等の側道リンク、その他、の順に優先順位が低くなるように設定され、側道リンクとサービスエリア等の側道リンクとの優先順位は同一に設定されている。
【0018】
リンク種別に応じてこのような順に優先順位を設定することによって、例えば、自車両が本線を走行中に側道へ進む可能性は低いので、乗員によって目的地が入力されていない場合でも、自車両が進むであろう道路を的確に予測することができる。
そして、ステップS21の処理で同じ優先順位のリンクが前方に複数存在し、図5に示す優先順位に基づいて優先路を設定することができない場合には、ステップS22に移行し、次に、道路種別に応じて、例えば図6に示す優先順位に基づいて優先路を決定する。この優先順位は、例えば、道路種別が高速道路又は有料道路である場合の優先順位が最も高く、以後、国道又は県道及び主要地方道、一般道、その他、の順に優先順位が低くなるように設定され、国道と、県道及び主要地方道とは同じ優先順位に設定されている。
【0019】
道路種別に応じてこのような優先順位に設定することによって、例えば三叉路で前方道路が国道と一般道である場合、自車両は国道に進む可能性が高いので、乗員によって目的地が入力されていない場合でも、自車両が進むであろう道路を的確に予測することができる。
そして、ステップS22の処理で、同じ優先順位の道路が前方に複数存在し、図6に示す優先順位に基づいて優先路を設定することができない場合には、ステップS23に移行し、前記ステップS2で算出した各ノード位置におけるリンク角θi,Jに基づいて優先路を決定する。つまり、リンク角θi,Jの絶対値が最小となるノードPi+1,jを優先路として決定し、ステップS24に移行する。なお、ノードPi+1,jにおいて添字i+1は、ノードPiの前方に隣接するノードであることを意味し、添字jは、ノードPiの前方に隣接するノードのj番目のノードであることを意味している。
【0020】
一方、前記ステップS21で、リンク種別に基づいて優先路を決定することができたとき、また、ステップS22で、道路種別に基づいて優先路を決定することができたときには、そのままステップS24に移行する。
このステップS24では、推定経路Sk+1の設定を行い、前記ステップS21でのリンク種別又はステップS22での道路種別に基づいて優先路が決定されているときには、推定経路のk+1番目のノードSk+1として、優先路として決定された、ノードPiの次に位置するノードのうち、一番優先順位の高いノードPi+1,jを設定する。
【0021】
一方、ステップS23でリンク角に基づき優先路が決定されたときには、優先路として決定された、リンク角の絶対値が最小となるノードPi+1,jを推定経路のk+1番目のノードSk+1として設定する。そして、設定したノードSk+1を所定の記憶領域に格納した後、前記ステップS16に移行し、k及びiを更新する。
【0022】
そして、ノードSkが自車両前方の地図情報の端部に相当するノードとなるまで、ステップS13からステップS24の処理を繰り返し行い、端部に相当するノードとなったとき、ステップS13からステップS25に移行し、推定経路の設定を行う。
具体的には、前記ステップS11の処理で乗員によって目的地の設定が行われていると判断された場合、つまり、ステップS11からそのままステップS25に移行した場合には、ナビゲーション装置1により通知された目的地までの案内経路を推定経路として設定する。一方、前記ステップS11の処理で乗員によって目的地の設定が行われず、ステップS13を経由してステップS25に移行した場合には、所定の記憶領域に記憶されているノードSk(k=1、2、3、……)を推定経路として設定する。そして、推定経路の設定処理を終了する。
【0023】
このようにして、推定経路の設定が終了すると、図3に戻って、ステップS3からステップS4に移行し、ナビゲーション装置1から地図道路として得られる道路種別、道路幅、車線数、制限速度に応じてリンク長最大値Lmaxを設定する。具体的には、図7に示すように、例えば道路種別が高速道路であり、且つ制限速度が60〔km/h〕以上であるときにはリンク長最大値Lmaxを200〔m〕に設定し、制限速度が60〔km/h〕未満のときには100〔m〕に設定する。また、道路種別が高速道路ではなく、道路幅が16〔m〕以上又は4車線以上である場合には、制限速度が50〔km/h〕以上であるときにはリンク長最大値Lmaxを200〔m〕に設定し、50〔km/h〕未満のときには100〔m〕に設定する。また、道路種別が高速道路ではなく、道路幅が16〔m〕未満且つ3車線以下である場合には、制限速度が50〔km/h〕以上であるときにはリンク長最大値Lmaxを100〔m〕に設定し、50〔km/h〕未満のときには40〔m〕に設定する。
【0024】
このようにしてリンク長最大値Lmaxを設定すると、ステップS4からステップS5に移行し、仮想ノード設定処理を実行し、ステップS4で設定されたリンク長最大値Lmaxよりもリンク長が長い場合に、このリンク上に仮想ノードを設定する。なお、リンク長最大値Lmaxよりもリンク長が短い場合には、仮想ノードの設定は行わず、そのままステップS6に移行する。
【0025】
前記仮想ノードの設定は、具体的には、次のように行う。
ここで、前記ステップS3の処理で推定された推定経路において、図8に示すように、前方道路上のノードの座標を走行方向の順にそれぞれP(Xk-1、Yk-1)、Q(Xk、Yk)、R(Xk+1、Yk+1)とすると、これらのノードから成るリンク長Lk-1,Lkは、次式(5)及び(6)から算出することができる。
【0026】
【数2】
【0027】
上記式(5)及び(6)により算出されたリンク長と前記ステップS4で設定されたリンク長最大値Lmaxとを比較し、算出されたリンク長の方が長い場合には、そのリンク上でノードQから距離Lmaxの位置に仮想ノードを設定する。
つまり、Lk-1>Lmaxの場合には、ノードPとノードQとの間に新たに仮想ノードP′を設定する。この仮想ノードP′の座標をP′(X′k-1、Y′k-1)とすると、この座標は、次式(7)及び(8)で表すことができる。
【0028】
【数3】
【0029】
一方、Lk>Lmaxの場合には、ノードQとノードRとの間に新たに仮想ノードR′を設定する。この仮想ノードR′の座標をR′(X′k+1、Y′k+1)とすると、この座標は、次式(9)及び(10)で表すことができる。
【0030】
【数4】
【0031】
このようにして、仮想ノードを設定したならば、図3のステップS5からステップS6に移行し、カーブ曲率半径演算処理を行って、ナビゲーション装置1から得た各ノードの位置座標情報と、ステップS5で設定した仮想ノードの位置座標とから、前記ステップS3で設定した推定経路に沿ってカーブ曲率半径を演算する。
【0032】
具体的には、図9に示すように、ステップS3で設定した推定経路上のあるノードkとこれと隣り合う2つのノードk−1、k+1とから、これら3つのノードk−1、k、k+1を通る円の半径を算出する。そして、これをノードkのカーブ半径とする。なお、このとき、ノードkと、隣り合うノードk−1、k+1との間に、前記ステップS5の処理で仮想ノードを設定した場合には、この仮想ノードをノードkと隣り合うノードとして、ノードkと、仮想ノードとをもとに、ノードkのカーブ半径を算出する。
【0033】
前記3つのノードを通る円の半径Rkは、各ノードの座標を順にそれぞれP(Xk-1、Yk-1)、Q(Xk、Yk)、R(Xk+1、Yk+1)とすると、次式(11)〜(20)にしたがって算出することができる。なお、ノードkに対して、ステップS5の処理で仮想ノードが設定されている場合には、仮想ノードの座標P′(X′k-1、Y′k-1)、R′(X′k+1、Y′k+1)を、改めてP(Xk-1、Yk-1)、R(Xk+1、Yk+1)とおく。
【0034】
【数5】
【0035】
そして、このようにして算出したカーブ半径を、ノードk位置におけるカーブ路の曲率半径とする。そして、ステップS3で設定した推定経路に対し、ノードを順次更新し、各ノード位置におけるカーブ曲率半径を算出し、推定経路上の全てのノードについてカーブ曲率半径の算出が終了したとき、カーブ曲率半径推定処理を終了する。
【0036】
次に、上記第1の実施の形態の動作を説明する。
カーブ半径推定装置2では、図3に示すカーブ半径推定処理を予め設定した周期で行い、まずナビゲーション装置1から、自車両の現在位置に応じた自車両前方所定範囲の地図情報を読み込み(ステップS1)、この地図情報に含まれる各ノードの位置座標に基づいて隣接するノードを接続するリンクどうしで形成されるリンク角θkを算出する(ステップS2)。
【0037】
そして、このとき、ナビゲーション装置1に対し乗員が目的地を設定しているものとすると、ナビゲーション装置1において把握している目的地までの経路を推定経路として設定する(ステップS3)。そして、地図情報に基づいて自車両前方の道路種別、道路幅、車線数、制限速度等を認識し、図7に示す対応図から、リンク長最大値Lmaxを特定する(ステップS4)。
【0038】
例えば、自車両が一般道路を走行し、各ノードが属する道路の、道路幅が16〔m〕未満且つ3車線以下であり、その制限速度が50〔km/h〕未満であるとすると、図7からリンク長最大値Lmaxは、40〔m〕として設定される。
このとき、自車両前方の経路が、例えば図8に示すように、比較的長い直線路の後に比較的短いカーブ路が続き、その後、比較的長い直線路が続くような場合には、ナビゲーション装置1から通知されたノードP,Q,R間のリンク長が前記リンク長最大値Lmaxを超えていると、曲率半径算出対象のノードQを基準として、このノードQよりもリンク長最大値LmaxだけノードP側、及びノードR側に、仮想ノードP′及びQ′を設定し、この新たに設定した仮想ノードP′及びQ′と、曲率半径算出対象のノードQとをもとに、これら3点を通る円の半径が算出され、これが、ノードQのカーブ半径RQとなる。
【0039】
ここで、ナビゲーション装置1から通知されたノードP、Q、Rをもとに半径を算出した場合、ノード間の距離が長いため、ノードQ部分の半径は、実際には、図8に示す円弧fのように比較的半径が小さいにも関わらず、図10に示す円弧f′のように、比較的半径RQ′が大きくなってしまい、誤差を多く含むことになる。
【0040】
しかしながら、リンク長がリンク長最大値Lmaxよりも長い場合は該リンク上に仮想ノードを設定し、その仮想ノードを用いてカーブ曲率半径を推定するようにしたから、例えばカーブの両端の道路が長い直線路である場合でも必要以上にカーブ曲率半径が大きくなることはなく、より正確に道路形状を認識することができる。
【0041】
一方、ナビゲーション装置1において、目的地が設定されていない場合には、図4のステップS11からステップS12に移行し、まず、自車両に最も近い位置に位置するノード、図2の場合、P1を推定経路の1番目のノードS1として設定し、このノードP1は、ルートの終端のノードではなく、また、ノードS1には分岐路があるから、ステップS13からステップS14を経てステップS21に移行し、リンク種別に基づき図5から優先路を決定する。
【0042】
図2において、分岐路の一方のノードP2のリンク種別がランプリンク、分岐路の他方のノードP4のリンク種別が本線リンクである場合には、図5において、本線リンクの優先順位の方がランプリンクよりも高いから、ステップS21からステップS24に移行し、優先順位のより高いノードP4を優先路とし、これを推定経路の2番目のノードS2として設定する。
【0043】
そして、ステップS16でk及びiを更新した後、ステップS13に戻り、KKこのノードP4は終端のノードではないから、ステップS13からステップS14に移行し、ステップS16を経てステップS13に戻る。そして、推定経路の2番目のノードS2として設定されたノードP4は、終端のノードではなく、また分岐路であるから、ステップS13からステップS14を経てステップS21に移行し、リンク種別に基づき優先路を決定する。
【0044】
このとき、分岐路の一方のノードP5が側道リンク、他方のノードP6がSA等の側道リンクである場合には、図5において優先度が同じであるため、ステップS21からステップS22に移行し、道路種別に基づき図6の優先順位にしたがって優先路を設定する。例えば、ノードP5が国道、ノードP6が一般道である場合には、ノードP5の方が優先順位が高いから、ノードP5を3番目の推定経路S3として設定する。
【0045】
そして、ノードP5は、終端のノードであるから、ステップS13からステップS25に移行し、ノードS1〜S3に該当するノードP1、P4、P5を推定経路とする。
そして、以後、上記と同様に、リンク長の最大値Lmaxを設定しこれに基づいて、必要に応じて仮想ノードを設定し、これらノードに基づいて、カーブ路の曲率半径の設定を行う。
【0046】
一方、例えば、ノードP2及びP4のリンク種別に基づく優先順位が同一でありまた、道路種別に基づく優先順位が同一であるときには、ステップS21からステップS22を経てステップS23に移行し、リンク角に基づき優先路の決定を行う。つまり、自車両の現在地に相当するノードP0、ノードP1及びノードP2がなすリンク角と、ノードP0、ノードP1及びノードP4がなすリンク角とのうち、リンク角が最も小さいノードを選択する。例えば、ノードP0、ノードP1及びノードP4がなすリンク角の方が小さいものとすると、このノードP4が優先路として選択される。そして、ノードP5とP6とについて、リンク種別、或いは道路種別或いはリンク角に基づいて優先路の設定が行われ、何れかが優先路として設定される。
【0047】
このように、予め設定した優先順位にしたがって、推定経路の設定を行うようにしているから、自車両前方の地図情報から車両が進むであろう道路を予測することができ、それ以外の道路に対してカーブ曲率半径の演算を行わないことで、演算負荷を減らすことができるという効果を得ることができる。
また、上記第1の実施の形態においては、リンク長最大値Lmaxは、道路種別、車線幅、車線数、制限速度に応じて変更するようにし、高速道路や、車線幅が広い道路、車線数が多い道路、制限速度が高い道路ほど、リンク長最大値Lmaxが大きくなるようにしている。ここで、高速道路や、車線幅が広い道路、或いは、車線数が多い道路、制限速度が高い道路ほど、カーブ曲率半径が極端に小さいカーブは少なくなる。
【0048】
したがって、このようにカーブ曲率半径が極端に小さいカーブは少ないと予測される道路では、リンク長最大値を長く設定し、仮想ノードを設定しにくくし、また、仮想ノードの設定間隔が長くなるようにすることによって、仮想ノードとのノード間隔が短いことに起因して、必要以上にカーブ曲率半径が小さくなってしまうことを回避し、実際の道路形状に見合ったカーブ曲率半径を算出することができる。
【0049】
なお、上記第1の実施の形態においては、仮想ノードを、ノードkからリンク長最大値Lmaxだけ離れた位置に設定するようにしているが、これに限るものではなく、例えば、予め定められた所定距離だけ離れた位置に設定するようにしてもよい。しかしながら、仮想ノードを、ノードが属する道路環境に応じて設定したリンク長最大値Lmaxだけ離れた位置に設定することによって、一般道路上のカーブ曲率半径が極端に小さいカーブにおいてカーブ曲率半径が大きくなってしまったり、また、高速道路上のカーブ曲率半径が大きいカーブにおいてカーブ曲率半径が小さくなってしまうことを回避することができ、道路環境に関わらず道路形状の推定精度が低下することを回避することができる。
【0050】
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。
この第2の実施の形態は、図3のステップS6で実行されるカーブ曲率半径演算処理の処理手順が異なること以外は、上記第1の実施の形態と同様であるので、同一部には同一符号を付与しその詳細な説明は省略する。
この第2の実施の形態におけるカーブ曲率半径演算処理では、図11に示すように、まず、ステップS31において、カーブの曲率半径を算出する際の探査区間Dの長さを設定する。
【0051】
この探査区間Dは、ナビゲーション装置1から得られる道路種別、道路幅、車線数、制限速度をもとに、図12に基づいて設定される。つまり、図12に示すように、道路種別が高速道路でありその制限速度が60〔km/h〕以上である場合には、探査区間Dを450〔m〕、60〔km/h〕未満であるときには、探査区間Dを300〔m〕として設定する。また、道路種別が高速道路でない場合には、道路幅が16〔m〕以上又は4車線以上であり、且つ制限速度が50〔km/h〕以上である場合には探査区間Dを300〔m〕、制限速度が50〔km/h〕未満である場合には探査区間Dを150〔m〕として設定する。また、道路幅が16〔m〕未満であり且つ車線数が3車線以下である場合には、制限速度が50〔km/h〕以上であるときには探査区間Dを150〔m〕、制限速度が50〔km/h〕未満であるときには探査区間Dを100〔m〕として設定する。
【0052】
ここで、図12に示すように、高速道路、車線幅が広い道路、車線数が多い道路、制限速度が高い道路では、探査区間Dが長くなるように設定している。これは、一般の道路では、高速道路や、道路幅が広い道路、車線数が多い道路、制限速度が高い道路ほど、カーブ曲率半径が極端に小さなカーブは少なくなるから、探査区間Dを長くしてもカーブ曲率半径が必要以上に平均化されることはなく、また、カーブ曲率半径の大きなカーブでは長距離の探査区間Dを設定することで、探査区間D内のカーブ曲率半径を平均化するため、地図データのノードに含まれる誤差の影響も小さく抑えることができるためである。
【0053】
次いで、ステップS32に移行し、探査区間D内に存在するノード数Nを算出する。例えば図13に示すように、曲率半径の算出対象のノードkの一つ前のノードk−1から探査区間D内に存在するノード数をNとする。
ただし、図13に示すように、ノードk−1と、ノードkとのリンク長Lk-1が、図3のステップS4で算出したリンク長最大値Lmaxよりも長い場合には、前記ステップS5で設定した仮想ノードk−1′から探査区間D内に存在するノード数をNとする。また、ノード数NがN<3の場合には、N=3とする。また、探査区間D内に仮想ノードが設定されている場合には、ノード数Nの算出に、仮想ノードは含めない。
【0054】
次いで、ステップS33に移行し、探査区間D内に存在するノード位置におけるリンク角を加算し、リンク角の総和θsumを次式(21)にしたがって加算する。なお、ここでいうノードには、仮想ノードを含まない。
【0055】
【数6】
【0056】
次いで、ステップS34に移行し、探査区間D内に存在するノードのリンク長を加算し、リンク長の総和Lsumを算出する。なお、ここでいうノードには、仮想ノードを含まない。また、図14に示すように、探査区間D内に存在するノードの最初のリンク長(Lk-1)、又は最後のリンク長(図14の場合Lk+2)のいずれかがリンク長最大値Lmaxよりも長い場合には、ステップS5で設定した仮想ノードk−1′、k+3′との距離(Lmax)を改めてLk-1、又はLk+2とする。探査区間D内に存在するノードのリンク長の総和Lsumは次式(22)にしたがって算出する。
【0057】
【数7】
【0058】
次いで、ステップS35に移行し、ステップS33及びステップS34で算出した、リンク角の総和θsumとリンク長の総和Lsumとから、次式(23)によってカーブ曲率半径Rkを算出する。そして、算出したカーブ曲率半径Rkを該当するノードの曲率半径とする。
【0059】
【数8】
【0060】
したがって、この第2の実施の形態においては、例えば、図3のステップS2の処理で推定された推定経路上の各ノードが属する道路が、高速道路であり、その制限速度が60〔km/h〕未満である場合には、図12の対応図から、探査区間Dとして300〔m〕が設定される。
そして、推定された推定経路が例えば図13に示すような経路である場合、探査区間Dに含まれるノードは、図13に示すように、ノードk−1からノードk+N−2であるから、探査区間D内に含まれるノード数はNとなる。そして、このN個のノードについて、リンク角の総和θsumとリンク長の総和Lsumが算出され、これに基づいてカーブ曲率半径Rkが算出される。
【0061】
一方、ノードkの前後の何れか一方のノードとの間のリンク長が、リンク長最大値Lmaxよりも大きく、例えば図14に示すように、図3のステップS5の処理で仮想ノードk−1′及びk+3′が設定されている場合には、ノードk−1′及びノードk+3′を探査区間Dの端部のノードとし、ノードk−1′からノードk+3′までの間の5個のノードについて、リンク角の総和θsumとリンク長の総和Lsumとを算出し、これに基づいてカーブ曲率半径Rkを算出する。
【0062】
このように、第2の実施の形態においては、探査区間D内に存在するリンク角の総和θsumとリンク長の総和Lsumとからカーブ曲率半径Rkを算出するようにしているから、カーブ曲率半径を容易且つ的確に算出することができると共に、この場合においても、リンク長がリンク長最大値Lmaxよりも長い場合にはこのリンク上に仮想ノードを設定し、その仮想ノードを用いてリンク長の総和Lsumを算出するようにしているから、例えばカーブの両端の道路が長い直線路である場合でも必要以上にカーブ曲率半径が大きくなることなく、より正確に道路形状を認識することができ、上記第1の実施の形態と同等の作用効果を得ることができる。
【0063】
また、前記探査区間Dを、推定経路の道路種別、道路幅、車線数、制限速度等に応じて設定するようにしているから、実際の道路形状に適したカーブ曲率半径を算出することができる。つまり、実際の高速道路にはカーブ曲率半径が極端に小さなカーブは存在せず、また、道路幅が広いほど、車線数が多いほど、さらに制限速度が高いほど、カーブ曲率半径が極端に小さなカーブは少なくなり、探査区間Dを長く設定したとしてもカーブ曲率半径が必要以上に平均化されることはなく、探査区間Dをこれらの何れかに応じて変更することによって、道路形状に則した曲率半径を算出することができ、また、地図データのノードに含まれる誤差の影響も小さく抑えることができる。
【0064】
また、前記リンク長の総和Lsumを算出する際に、各リンク長を加算するが、探査区間D内の両端に位置するリンク長については、それぞれリンク長の半分の値を加算するようにしているから、カーブ曲率半径が極端に小さいカーブや両端に位置するリンク長が長い場合でも、カーブ曲率半径が大きく推定されることを回避することができ、より正確に道路形状を認識することができる。
【0065】
なお、上記第2の実施の形態においては、探査区間D内の両端に位置するリンクについて、各リンクのリンク長がそれぞれリンク長最大値Lmaxを超えるときには、それぞれに仮想ノードを設定し、この仮想ノードとの間のリンク長を探査区間D内の両端に位置するリンク長として用いるようにした場合について説明したが、何れか一方の端部のリンク長のみを仮想ノードとの間のリンク長に代えるようにしてもよい。しかしながら、両方の端部のリンク長がリンク長最大値Lmaxを超えた場合には、一方のリンク長を替えただけでは、他方のリンク長が長いことに起因するカーブ曲率半径の誤差を十分低減することはできないので、リンク長がリンク長最大値Lmaxを超えるリンクについては、仮想ノードを設定し、この仮想ノードとの間のリンク長を、リンク長の総和Lsumの算出に用いた方が、効果的である。
【0066】
また、上記第2の実施の形態においては、予め仮想ノードを設定した後に、必要に応じて、仮想ノードを用いてカーブ曲率半径の算出を行うようにしているが、カーブ曲率半径の算出を行うときに、必要に応じて、仮想ノードを設定するようにしてもよい。
また、上記第2の実施の形態において、ステップS6で設定した推定経路に対し、探査区間Dを設定するようにしているが、この探査区間Dは、推定経路に対し一つの推定経路を設定するようにしてもよく、また、基準となるノードkをずらして複数設定し、各探査区間Dについてカーブ曲率半径Rkを算出するようにしてもよい。
【0067】
また、上記各実施の形態においては、図4のフローチャートに示すように、予め設定した優先順位にしたがって、推定経路を設定するようにした場合について説明したが、これに限らず、推定経路を設定することができればよく、例えば分岐路において、乗員による方向指示器によって自車両が進むであろう方向を判断したり、カメラ等によって自車両の走行車線を検知し、自車両が進むであろう方向を判断し、これに基づいて推定経路を設定するようにしてもよい。
【0068】
ここで、図3のステップS5における仮想ノード設定処理が仮想ノード設定手段に対応し、図3のステップS6におけるカーブ曲率半径演算処理が道路形状推定手段に対応し、図3のステップS3における推定経路設定処理が走行経路推定手段に対応している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるカーブ曲率半径推定装置の一例を示す概略構成図である。
【図2】自車両前方の地図情報の一例である。
【図3】カーブ曲率半径演算処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図4】推定経路設定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図5】リンク種別と優先順位との対応を示す対応図である。
【図6】道路種別と優先順位との対応を示す対応図である。
【図7】道路種別、道路幅、車線数、制限速度と、リンク長最大値との対応を示す対応図である。
【図8】仮想ノードの設定方法を説明するための説明図である。
【図9】第1の実施の形態における、カーブ曲率半径の演算方法を説明するための、説明図である。
【図10】従来のカーブ曲率半径の演算方法を説明するための説明図である。
【図11】第2の実施の形態における、カーブ曲率半径演算処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図12】道路種別、道路幅、車線数、制限速度と、探査区間Dとの対応を示す対応図である。
【図13】第2の実施の形態の動作説明に供する説明図である。
【図14】第2の実施の形態の動作説明に供する説明図である。
【符号の説明】
1 ナビゲーション装置
2 カーブ曲率半径推定装置
21 リンク角算出部
22 推定経路設定部
23 リンク長最大値設定部
24 仮想ノード設定部
25 カーブ曲率半径演算部
Claims (8)
- 道路地図データを構成し、少なくとも位置情報を有する複数のノードに基づきカーブ曲率半径を推定する道路形状推定手段と、
隣接するノード間に、新たに仮想ノードを設定する仮想ノード設定手段と、
を備え、
前記道路形状推定手段は、連続する3つのノードを通過する円の半径をカーブ曲率半径として算出し、
隣接する第1及び第2のノード間のリンク長又は隣接する第2及び第3のノード間のリンク長が予め設定したしきい値よりも長いときには、前記第2のノードとの間のリンク長が前記しきい値よりも長いノードを前記仮想ノードに替え、当該仮想ノードと前記第2のノードとの間のリンク長に基づいて、前記カーブ曲率半径を推定することを特徴とする道路形状推定装置。 - 前記仮想ノード設定手段は、前記第2のノードから、前記第1のノード又は前記第3のノード側に前記しきい値だけ離れた位置に前記仮想ノードを設定することを特徴とする請求項1記載の道路形状推定装置。
- 道路地図データを構成し、少なくとも位置情報を有する複数のノードに基づきカーブ曲率半径を推定する道路形状推定手段と、
隣接するノード間に、新たに仮想ノードを設定する仮想ノード設定手段と、
を備え、
前記道路形状推定手段は、連続する複数のノード毎に、隣接するノード間のリンク長の総和を、隣接するリンクどうしがなす交差角の総和で除して、前記カーブ曲率半径を算出し、且つ前記連続する複数のノードの両端のノードのそれぞれと接続されるリンクのリンク長が予め設定したしきい値よりも長いときには、リンク長が前記しきい値よりも長い端部のノードを前記仮想ノードに替え、当該仮想ノードとの間のリンク長に基づいて、前記リンク長の総和を算出することを特徴とする道路形状推定装置。 - 前記仮想ノード設定手段は、前記端部のノードよりも一つ内側のノードから前記端部のノード側に前記しきい値だけ離れた位置に、前記仮想ノードを設定することを特徴とする請求項3記載の道路形状推定装置。
- 前記道路形状推定手段は、前記リンク長の総和が予め設定したリンク長の総和のしきい値よりも短くなるように、前記カーブ曲率半径の算出に用いる連続する複数ノードのノード数を設定することを特徴とする請求項3又は請求項4記載の道路形状推定装置。
- 前記リンク長の総和のしきい値は、前記ノードの属する、道路種別、道路幅、車線数及び制限速度の少なくとも何れかに応じて設定されることを特徴とする請求項5記載の道路形状推定装置。
- 前記リンク長のしきい値は、前記ノードの属する、道路種別、道路幅、車線数及び制限速度の少なくとも何れかに応じて設定されることを特徴とする請求項1から請求項6の何れか1項に記載の道路形状推定装置。
- 車両の走行経路を推定する走行経路推定手段を備え、
前記道路形状推定手段は、前記走行経路推定手段で推定された走行経路上のノードに基づいて前記道路形状を推定することを特徴とする請求項1から請求項7の何れか1項に記載の道路形状推定装置。
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