JP4069769B2 - 道路形状認識装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は、ナビゲーション装置などに備えられている地図データベースに基づいて道路の形状を認識する道路形状認識装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
ナビゲーション装置などの地図データベースに記録されている道路の形状に関するデータに基づいて自車両前方の道路曲率値を演算し、これを利用してシフト制御やカーブ減速制御等を行うことが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、従来の道路形状認識手法では、３つのノードを通る円弧の半径を求めて道路カーブの曲率半径を推定しているが、地図データベースに記録されているノードが一定間隔に記録されていないため、このノードに基づいて曲率半径を算出すると曲率半径の誤差が大きくなり、カーブの未検出や直線道路での誤検出が発生するといった問題があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２３２５９９号公報
【０００５】
【発明の開示】
本発明は、道路の形状の検出精度が高い道路形状認識装置を提供することを目的とする。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明によれば、自車両の位置を検出する自車位置検出手段と、少なくとも点データの集合体として道路の形状と当該道路の制限速度情報を格納する道路情報格納手段と、前記自車位置検出手段により検出された自車位置に基づいて自車両の進行方向の道路形状に関する点データを一定距離だけ取得する道路形状取得手段と、前記道路形状取得手段により取得された範囲の道路形状の点データに基づいて当該範囲の道路の曲率半径を算出する道路曲率算出手段と、前記範囲に定められた制限速度情報に基づいて有効曲率半径範囲を決定する曲率半径範囲決定手段と、前記道路曲率半径算出手段により算出された曲率半径が、前記曲率半径範囲決定手段により決定された有効曲率半径範囲外にある場合には、当該範囲前後の形状情報を用いて算出された曲率半径を修正する曲率半径修正手段と、を備えた道路形状認識装置が提供される。
【０００７】
本発明では、走行先の道路の制限速度情報に基づき道路上で取りうる曲率半径の範囲、すなわち有効曲率半径範囲を算出する。こうして算出された有効曲率半径範囲と地図データのノードからたとえば３点法によって算出された曲率半径を比較し、この曲率半径が有効曲率半径範囲外のものは異常曲率半径と判定する。異常曲率半径と判定された曲率半径は破棄し、前後の道路形状情報を用いて曲率半径を再算出することで、より正確な曲率半径を算出することが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
第１実施形態
まず、本実施形態に係る道路形状認識装置の基本構成について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る道路形状認識装置を示すブロック図であり、同図に示すように、本実施形態に係る道路形状認識装置１は、自車両の位置を検出する自車位置検出手段１０１と、少なくとも点データの集合体として道路の形状と当該道路の制限速度情報を格納する道路情報格納手段１０２と、自車位置検出手段１０１により検出された自車位置に基づいて自車両の進行方向の道路形状に関する点データを一定距離だけ取得する道路形状取得手段１０３と、道路形状取得手段１０３により取得された範囲の道路形状の点データに基づいて当該範囲の道路の曲率半径を算出する道路曲率算出手段１０４と、道路形状取得手段１０３により取得された範囲に定められた制限速度情報に基づいて有効曲率半径範囲を決定する曲率半径範囲決定手段１０５と、道路曲率半径算出手段１０４により算出された曲率半径が、曲率半径範囲決定手段１０５により決定された有効曲率半径範囲内にあるかどうかを判断し、範囲外にある場合には、当該範囲前後の形状情報を用いて算出された曲率半径を修正する曲率半径修正手段１０６とから構成されている。
【００１０】
自車位置検出手段１０１は、自車両の進行方向を検出する方位センサ、衛星からＧＰＳ信号を検出するＧＰＳセンサおよび自車両位置を補正するための走行距離センサなどで構成され、検出された自車両位置データは、一定時間間隔で道路形状取得手段１０３に逐次送出される。
【００１１】
道路情報格納手段１０２は、いわゆる地図データベースであって、点データ（ノードおよびノードの間に配置された補間点を総称する。）の集合体として道路形状を特定するとともに、当該道路の制限速度情報がたとえば道路形状情報の属性情報として格納されている。以下の例では、便宜的に点データが全てノードであるとして本発明の実施形態を説明する。本例の道路情報格納手段１０２は点データおよび制限速度情報を記憶したＣＤ媒体とＣＤ読み出し装置とから構成されている。この道路情報格納手段１０２からの点データおよび制限速度情報は、道路形状取得手段１０３からの要求に応じて送出される。
【００１２】
道路形状取得手段１０３は、自車位置検出手段１０１から送出された自車両位置の位置データに基づいて、この自車両位置から一定距離先のノードデータおよび制限速度情報を道路情報格納手段１０２から読み出す。この一定距離は予め決められた定数である。ここで取得されたノードデータは道路曲率半径算出手段１０４に送出され、制限速度情報は曲率半径範囲決定手段１０５に送出される。
【００１３】
道路曲率半径算出手段１０４は、道路形状取得手段１０３により取得された範囲の道路形状の点データに基づいて当該範囲の道路の曲率半径を算出する。たとえば、図７に示すように３つのノードデータＡ，Ｂ，Ｃを結ぶ曲線の曲率半径を算出し、曲率半径修正手段１０６に送出する。
【００１４】
曲率半径範囲決定手段１０５は、道路情報格納手段１０２から道路形状取得手段１０３を介して取得された範囲の制限速度情報に基づいて有効曲率半径の範囲を決定する。一般的に道路の曲率半径が小さくなれば（カーブがきつくなれば）車両の制限速度も小さくなり、道路の曲率半径が大きく（カーブが緩くなれば）車両の制限速度も大きくなる点に着目し、この曲率半径範囲決定手段１０５では、制限速度情報に基づいて曲率半径の下限値と上限値を算出して曲率半径修正手段１０６へ送出する。詳細は後述する。
【００１５】
曲率半径修正手段１０６は、道路曲率半径算出手段１０４により算出されたノードデータに基づく曲率半径が、曲率半径範囲決定手段１０５により決定された制限速度情報に基づく有効曲率半径範囲内にあるかどうかを判断し、範囲外にある場合には、当該範囲前後の形状情報を用いて算出された曲率半径を修正する。詳細は後述する。
【００１６】
なお、曲率半径修正手段１０６で補正された道路形状データは、車両の制御装置などの曲率演算手段１０７に送出される。
次に、図２〜図１０を参照しながら本実施形態に係る道路形状認識装置の動作フローについて説明する。図２は本発明の第１実施形態に係る道路形状認識装置の曲率半径算出動作を示すフローチャート、図３は図２のステップ２０４のサブルーチンを示すフローチャート、図４は図３のステップ３０５のサブルーチンの第１例を示すフローチャート、図５は図３のステップ３０５のサブルーチンの第２例を示すフローチャート、図６は図３のステップ３０５のサブルーチンの第３例を示すフローチャート、図７は本発明の第１実施形態に係るノード点に基づいて曲率半径を算出する際の基本概念図、図８は本発明の第１実施形態に係るノード点に基づいて曲率半径を算出する際の他の概念図、図９は本発明の第１実施形態に係るノード点に基づいて曲率半径を算出する際のさらに他の概念図、図１０は本発明の第１実施形態に係る制限速度情報と曲率半径の下限値との関係を示すグラフである。
図２に示すように、ステップ２０１において、道路形状取得手段１０３は自車位置検出手段１０１から自車位置情報を取得する。また、ステップ２０２において、道路形状取得手段１０３は、道路情報格納手段１０２から、ステップ２０１にて取得した自車位置情報に基づき自車位置周辺のノード、リンク情報および制限速度情報を取得する。
【００１７】
次のステップ２０３において、道路曲率半径算出手段１０４は、ステップ２０２にて道路形状取得手段１０３が取得したノード点データを利用して、図７に示すようにノード点Ａ，Ｂ，Ｃの３点を含む円弧の半径を求め、曲率半径Ｒｎとする。
この曲率半径Ｒｎの補正サブルーチン２０４の詳細を図３に示す。
【００１８】
本実施形態の道路形状認識システムでは、地図情報に記載されている道路の制限速度情報を基に、各道路に存在すると考えられる曲率半径の範囲を決定し、地図データから計算された曲率半径が範囲内に存在するかどうかチェックすることで曲率半径の算出間違いを除外するものである。
【００１９】
すなわち、ステップ３０１において、曲率半径範囲決定手段１０４はステップ２０２にて道路形状取得手段１０３によって取得された自車位置周辺の道路制限速度情報Ｖｌｉｍを取得する。
【００２０】
ここで、図１０は道路制限速度情報（横軸）と道路の曲率半径の下限値（縦軸）との関係を示すグラフであるが、一般に制限速度が大きくなれば道路の曲率半径の下限値Ｒｍｉｎも大きくなり（直線道路の制限速度が最も大きい）、逆に制限速度が小さくなれば道路の曲率半径の下限値Ｒｍｉｎも小さくなる。そこで、次のステップ３０２において、曲率半径範囲決定手段１０５はステップ３０１で取得した道路制限速度情報Ｖｌｉｍに基づいて、自車が走行中道路の下限曲率値を同図に示すグラフから算出する。そして、こうした曲率半径の下限値Ｒｍｉｎを算出することによって、ステップ２０３で算出した曲率半径Ｒｎが制限速度に対して妥当な値であるかチェックする。
【００２１】
次のステップ３０３において、曲率半径範囲決定手段１０５はステップ３０１で取得した道路制限速度情報Ｖｌｉｍに基づいて自車が走行中の道路の曲率半径の上限値Ｒｍａｘを算出する。基本的に上限値Ｒｍａｘは直線と考えて良い値が用いられる。
【００２２】
次のステップ３０４において、曲率半径修正手段１０６は、図２のステップ２０３にて算出された曲率半径Ｒｎと、図テップ３０２および３０３にて算出された曲率半径の下限値Ｒｍｉｎおよび上限値Ｒｍａｘを比較し、曲率半径Ｒｎの値が、曲率半径の下限値Ｒｍｉｎより大きく上限値Ｒｍａｘより小さい場合にはステップ３０６へ進む。この条件に当てはまらない場合、すなわち曲率半径Ｒｎが下限値Ｒｍｉｎと上限値Ｒｍａｘとの範囲にない場合はステップ３０５に進む。この処理によって、曲率半径Ｒｎが正確な範囲内の値を算出しているかどうかが確認される。
ステップ３０５では、曲率半径Ｒｎが下限値Ｒｍｉｎと上限値Ｒｍａｘとで規定される範囲内にないことから、曲率半径Ｒｎの値を再計算して曲率半径Ｒｎを変更するが、このプロセスの詳細は後述する。
【００２３】
ステップ３０６においては、曲率半径Ｒｎはステップ３０４にて下限値Ｒｍｉｎと上限値Ｒｍａｘとで規定される曲率半径範囲内に存在することが確認されたため、適切な曲率半径Ｒｃｏｍｐ１に曲率半径Ｒｎの値を代入する。
図３のステップ３０５に示す曲率半径Ｒｎ値の変更プロセスにはいくつかのパターンが考えられる。これらの例を以下に説明する。
図４に示す第１のパターンでは、曲率半径Ｒｎを算出する直前に計算を行ったノード点の曲率を利用する。すなわち、ステップ４０１において、道路形状取得手段１０３は、道路情報格納手段１０２からステップ２０３にて曲率半径を算出する際に用いたノード点Ａ，Ｂ，Ｃの次のノード点Ｄを取得する。
次のステップ４０２において、ステップ４０１にて算出したノード点を含むノード点Ｂ，Ｃ，Ｄの３点を用いて曲率半径Ｒｎ＋１の算出を行う。
ステップ４０３では、ステップ４０２にて算出された曲率半径Ｒｎ＋１が曲率半径の下限値Ｒｍｉｎと上限値Ｒｍａｘの曲率半径範囲に存在するかどうかを判定する。曲率半径Ｒｎ＋１の値がこの曲率半径範囲外の場合にはステップ４０４へ進み、曲率半径範囲内の場合にはステップ４０５へ進む。
ステップ４０４において、ステップ４０３の条件判断により、算出された曲率半径ＲｎおよびＲｎ＋１が連続して異常点と判定されたが、異常点ではなくカーブがあると判断し、ステップ２０３で算出された曲率半径Ｒｎを正しい曲率半径と判定し適切な曲率半径Ｒｃｏｍｐ１に曲率半径Ｒｎを代入する。
ステップ４０５において、ステップ４０３の条件判断により、曲率半径Ｒｎ＋１は曲率半径範囲内であることが確認されたため、曲率半径Ｒｎのみが異常値であると判断することができる。このため、曲率半径Ｒｎを算出する前に確定されていた曲率半径Ｒｃｏｍｐ０を適切な曲率半径Ｒｃｏｍｐ１へ代入する。これにより、異常と判定された曲率半径は使用せずに正しい曲率半径のみを利用するため、直線路におけるカーブの誤検出を防止できるだけでなく、カーブの場合においてはカーブとして正しく検出することが可能となる。
【００２４】
図５に示す第２のパターンでは、次のノード点を利用する。その概念図を図８に示す。
図５のステップ５０１において、道路曲率半径算出手段１０４は、曲率半径Ｒｎの算出ステップ２０３において算出対象となっていたノード点Ａ，Ｂ，Ｃの次の点ノードＤを道路形状取得手段１０３より取得する。
次のステップ５０２において、ステップ５０１にて算出したノード点を含むノード点Ｂ，Ｃ，Ｄの３点を用い曲率半径Ｒｎ＋１の算出を行う。
ステップ５０３において、ステップ５０２にて算出された曲率半径Ｒｎ＋１が曲率半径の下限値Ｒｍｉｎと上限値Ｒｍａｘの範囲内に存在するかどうかを判定する。そして、曲率半径Ｒｎ＋１の値が範囲外の場合には、算出された曲率半径ＲｎおよびＲｎ＋１が連続して異常点と判定されたが、異常点ではなくカーブがあると判断し、曲率半径Ｒｎの再計算は行わずステップ５０５へ進む。これに対して、曲率半径Ｒｎ＋１の値が範囲内の場合には曲率半径Ｒｎのみが異常値であることが確認されたため次のステップ５０４の処理を行う。
【００２５】
ステップ５０４において、ステップ５０３の条件判断により、曲率半径Ｒｎ＋１は曲率半径範囲内であることが確認され、曲率半径Ｒｎのみが異常値であることが確認された。ここで、ステップ２０３にて曲率半径を算出する際に新規に利用されたノード点はＣ点であり、このＣ点を用いることで算出された曲率半径が異常値となったため、曲率半径の計算にＣ点を利用せず、Ｃ点の次のノード点Ｄを用いて曲率半径の再計算を行う。すなわち、曲率半径算出手段１０４は、図８に示すようにノードＣをノイズ点として除き、ノードＡ，Ｂ，Ｄの３点を通る円弧の半径を求め、曲率半径Ｒｎとする。
ステップ５０５において、ステップ５０４までに算出された曲率半径Ｒｎを算出された値として扱うため適切な曲率半径Ｒｃｏｍｐ１に代入する。
以上の処理によって、ノード異常点を除いて算出した曲率半径を利用するため、直線路におけるカーブの誤検出を防止できるだけでなく、カーブの場合においてはカーブとして正しく検出することが可能となる。
【００２６】
図６に示す第３のパターンでは、ノイズ点の位置を修正して曲率半径の最算出を行う。この概念図を図９に示す。
図６のステップ６０１において、道路曲率半径算出手段１０４は曲率半径Ｒｎの算出ステップ２０３において算出対象となっていたノード点Ａ，Ｂ，Ｃの次の点ノードＤを道路形状取得手段１０３より取得する。
ステップ６０２において、ステップ６０１にて算出したノード点を含むノード点Ｂ，Ｃ，Ｄの３点を用い曲率R半径Ｒｎ＋１の算出を行う。
ステップ６０３において、ステップ６０２にて算出された曲率半径Ｒｎ＋１が曲率半径の下限値Ｒｍｉｎと上限値Ｒｍａｘの曲率半径範囲内に存在するかどうかを判定する。ここで、曲率半径Ｒｎ＋１の値が範囲外の場合には、算出された曲率半径Ｒｎ，Ｒｎ＋１が連続して異常点と判定されたが、異常点ではなくカーブがあると判断し、曲率半径Ｒｎの再計算は行わずステップ６０７へ進む。曲率半径Ｒｎ＋１の値が、範囲内の場合には曲率半径Ｒｎのみが異常値であることが確認されたため次のステップ６０４の処理を行う。
ステップ６０４において、ステップ２０３にて曲率半径の算出に新規に利用されたノード点はＣ点であったが、Ｃ点を用いることで算出された曲率半径が異常値となったため、曲率半径の計算にＣ点は利用せずＣ点の次のノード点Ｄを用いて曲線関数の算出を行う。すなわち、道路曲率半径算出手段１０４はノード点Ａ，Ｂ，Ｄの３点からスプライン関数等を用いて曲線関数の算出を行う。
ステップ６０５において、ステップ６０４で算出された曲線関数に異常点として除かれていたノード点Ｃを代入して求められた解から、ステップ６０４で算出された曲線上に存在するノード点Ｃ’を作成する。この様子を図９に示す。道路曲率半径算出手段１０４はステップ６０４で算出した曲線関数にノード点Ｃを代入し、ノード点Ｃ’を算出する。
そして、ステップ６０６において、ステップ６０５にて算出されたノード点Ｃ’を用いて曲率半径の算出を行う。道路曲率半径算出手段１０４はノード点Ａ,Ｂ,Ｃ’の３点を通る円弧の半径を求め、曲率半径Ｒｎとする。
次のステップ６０７において、曲率半径修正手段１０６は算出された曲率半径Ｒｎを適切な曲率半径Ｒｃｏｍｐ１へ代入する。
以上の処理を行うことによって、異常と判定されたノード点座標を補正し、補正されたノード点を用いて曲率半径の算出を行うため、より正確な曲率半径が算出可能となる。この様子を図９に示すが、同図にノード点Ａ，Ｂ，Ｄを用いて算出されたスプライン曲線を破線で示し、補正後のノード点Ｃ’を含むノード点Ａ，Ｂ，Ｃ’を用いて算出されたスプライン曲線を実線で示す。ノード点Ａ，Ｂ間において、補正後のノード点Ｃ’を含むノード点Ａ，Ｂ，Ｃ’を用いて算出されたスプライン曲線の方が曲率半径が正確なものとなっていることが理解される。
【００２７】
第２実施形態
まず、本実施形態に係る道路形状認識装置の基本構成について説明する。図１１は本発明の第２実施形態に係る道路形状認識装置を示すブロック図であり、同図に示すように、本実施形態に係る道路形状認識装置１は、走行中の自車の走行位置を検出する自車位置検出手段１１０１と、少なくとも点データの集合体として道路の形状と当該道路の制限速度情報を格納する道路情報格納手段１１０２と、直前までに走行した一定距離の走行軌跡を記憶する自車両走行軌跡記憶手段１１０３と、自車位置周辺の道路情報を取得する道路形状取得手段１１０４と、取得された内容に基づき道路の曲率半径を算出する道路曲率半径算出手段１１０７と、取得された道路形状データに付加されている制限速度情報に基づき、存在し得ると考えられる曲率半径の範囲および有効曲率半径範囲を決定する曲率半径範囲決定手段１１０５と、自車両走行軌跡記憶手段１１０３に記憶された軌跡データに基づき、軌跡中に存在するカーブ数をカウントするカーブカウント手段１１０６と、カーブカウント手段１１０６にて算出されたカーブ数に基づき、曲率半径範囲決定手段１１０５にて算出された有効曲率半径範囲を補正する曲率半径範囲補正手段１１０８と、道路曲率半径算出手段１１０７によって算出された曲率半径と、曲率半径範囲決定手段１１０５から曲率半径範囲補正手段１１０８を介して算出された有効曲率範囲範囲とに基づき、算出された曲率半径が有効曲率半径範囲内に該当しない場合には曲率半径の修正を行う曲率半径修正手段１１０９とから構成されている。
【００２８】
上述した第１実施形態に対して、自車両走行軌跡記憶手段１１０３、カーブカウント手段１１０６および曲率半径範囲補正手段１１０８が付加され、これにより曲率半径範囲決定手段１１０５で決定された有効曲率半径範囲がより正確になり、曲率半径修正手段１１０９における曲率半径の修正がより適切に行えることになる。
【００２９】
なお、曲率半径修正手段１１０９から出力される曲率半径は車両制御ＥＣＵ１１１０等で利用可能である。
【００３０】
次に、図１２〜図１７を参照しながら本実施形態に係る道路形状認識装置の動作フローについて説明する。図１２は本発明の第２実施形態に係る道路形状認識装置の曲率半径算出動作を示すフローチャート、図１３は図１２のステップ１２０４のサブルーチンを示すフローチャート、図１４は本発明の第２実施形態に係る軌跡点とリンク角を示す概念図、図１５は本発明の第２実施形態に係るリンク角とフラグリンクとの関係を示す図、図１６は本発明の第２実施形態に係る軌跡点と開始点を示す概念図、図１７は本発明の第２実施形態に係る自車走行軌跡と曲率半径の下限値との関係を示すグラフである。
【００３１】
図１２に示すように、ステップ１２０１において、道路形状取得手段１１０４は自車位置検出手段１１０１から自車位置情報を取得する。また、ステップ１２０２において、道路形状取得手段１１０４は、道路情報格納手段１１０２から、ステップ１２０１にて取得した自車位置情報に基づき自車位置周辺のノード、リンク情報および制限速度情報を取得する。
【００３２】
次のステップ１２０３において、道路曲率半径算出手段１１０７は、ステップ１２０２にて道路形状取得手段１１０４が取得したノード点データを利用して、図７に示すようにノード点Ａ，Ｂ，Ｃの３点を含む円弧の半径を求め、曲率半径Ｒｎとする。
【００３３】
この曲率半径Ｒｎの補正サブルーチン１２０４の詳細を図１３に示す。
【００３４】
本実施形態の道路形状認識システムでは、自車走行軌跡情報に基づいて直前までのカーブ数をカウントし、カーブ数が多い場合には有効曲率半径範囲を広げ、カーブ数が少ない場合には有効曲率半径範囲を狭めるように有効曲率半径範囲を補正することにより、道路曲率半径算出手段１１０７が算出する曲率半径の精度を高めている。
【００３５】
すなわち、ステップ１３０１において、曲率半径範囲決定手段１１０５はステップ１２０２において道路形状取得手段１１０４によって取得された自車位置周辺の道路制限速度情報Ｖｌｉｍを取得する。
【００３６】
ここで、図１０は道路制限速度情報（横軸）と道路の曲率半径の下限値（縦軸）との関係を示すグラフであるが、一般に制限速度が大きくなれば道路の曲率半径の下限値Ｒｍｉｎも大きくなり（直線道路の制限速度が最も大きい）、逆に制限速度が小さくなれば道路の曲率半径の下限値Ｒｍｉｎも小さくなる。そこで、次のステップ１３０２において、曲率半径範囲決定手段１１０５はステップ１３０１で取得した道路制限速度情報Ｖｌｉｍに基づいて、自車が走行中道路の下限曲率値を同図に示すグラフから算出する。そして、こうした曲率半径の下限値Ｒｍｉｎを算出することによって、ステップ１２０３で算出した曲率半径Ｒｎが制限速度に対して妥当な値であるかチェックする。
【００３７】
次のステップ１３０３において、曲率半径範囲決定手段１１０５はステップ１３０１で取得した道路制限速度情報Ｖｌｉｍに基づいて自車が走行中の道路の曲率半径の上限値Ｒｍａｘを算出する。基本的に上限値Ｒｍａｘは直線と考えて良い値が用いられる。
【００３８】
ステップ１３０４において、カーブカウント手段１１０６は自車両走行軌跡記憶手段１１０３から、直前までの走行軌跡情報を取得する。
【００３９】
ステップ１３０５において、カーブカウント手段１１０６はステップ１３０４にて算出された走行軌跡情報に含まれている軌跡点データより、図１４に示すように軌跡点ａ，ｂ，ｃ間のリンク角度θａを算出する。
【００４０】
ステップ１３０６において、カーブカウント手段１１０６はステップ１３０５にて算出されたリンク角θａを、図１５に示すように直線範囲（１７５°≦θａ≦１８５°）、左カーブ範囲（０°≦θａ＜１８５°）、右カーブ範囲（１８５°＜θａ≦３６０°）の何れかに分類する。分類されたリンク角θａを図１６に示すように、分類の切り替わりポイントに開始ポイント、終了ポイントを設定する。
【００４１】
ステップ１３０７において、カーブカウント手段１１０６はステップ１３０６にて算出された開始ポイントの数をカウントし、これをカーブカウント数とする。
【００４２】
ステップ１３０８において、曲率半径範囲補正手段１１０８はステップ１３０２において算出された下限値Ｒｍｉｎをステップ１３０７において算出されたカーブカウント数に応じて補正する。カーブカウント数が多い場合には下限値Ｒｍｉｎを小さくし、カーブカウント数が少ない場合には下限値Ｒｍｉｎを大きくする。
【００４３】
たとえば、過去１ｋｍ以内の走行軌跡にカーブ数が５個以上カウントされている場合には、下限値Ｒｍｉｎを５％低い値に補正する。また同様にカーブ数が０個の場合には下限値Ｒｍｉｎを５％高い値に補正する。補正の概念を図１７に示す。ここで設定された下限値Ｒｍｉｎを用いステップ１２０３で算出された曲率半径Ｒｎが範囲内であるかどうかを判定する。
【００４４】
ステップ１３０９において、曲率半径範囲補正手段１１０８はステップ１３０３において算出された上限値Ｒｍａｘをステップ１３０７において算出されたカーブカウント数に応じて補正する。カーブカウント数が多い場合には上限値Ｒｍａｘを小さくし、カーブカウント数が少ない場合には上限値Ｒｍａｘを大きくする。
【００４５】
たとえば、過去１ｋｍ以内の走行軌跡にカーブ数が５個以上カウントされている場合には上限値Ｒｍａｘを５％高い値に補正する。また同様にカーブ数が０個の場合には上限値Ｒｍａｘを５％低い値に補正する。ここで設定された上限値Ｒｍａｘを用いステップ１２０３で算出された曲率半径Ｒｎが範囲内であるかどうかを判定する。
【００４６】
ステップ１３１０において、曲率半径修正手段１１０９はステップ１２０３にて算出された曲率半径Ｒｎがステップ１３０８，１３０９で算出された曲率半径の範囲であるか判定を行う。この判定式はＲｍｉｎ＜Ｒｎ＜Ｒｍａｘとなる。曲率半径Ｒｎがこの範囲外の場合にはステップ１３１１へ進み、範囲内の場合にはステップ１３１２へ進む。この判定によって、曲率半径Ｒｎnの値が正確な値であるかどうかチェックする。
【００４７】
ステップ１３１１の曲率半径Ｒｎ値の変更の処理は上述した第１実施形態（図３のステップ３０５および図４〜図６）と同様である。
【００４８】
ステップ１３１２においては、曲率半径Ｒｎはステップ１３１０の判定で有効曲率半径範囲内であると判定されたため、この曲率半径Ｒｎをこのノード点の曲率半径とし、適切な曲率半径Ｒｃｏｍｐ１へ曲率半径Ｒｎを代入する。
【００４９】
以上のように、本実施形態では上述した第１実施形態に加えて、自車の走行軌跡情報より、有効曲率半径範囲を補正するため、より精度の高い曲率半径の算出が可能となる。
【００５０】
第３実施形態
まず、本実施形態に係る道路形状認識装置の基本構成について説明する。図１８は本発明の第３実施形態に係る道路形状認識装置を示すブロック図であり、同図に示すように本実施形態に係る道路形状認識装置は、走行中の自車両の走行位置を検出する自車位置検出手段１８０１と、制限速度情報を含む道路情報を格納した道路情報格納手段１８０２と、自車両の速度（車速）情報を検出する自車速度検出手段１８０３と、自車位置周辺の道路情報を取得する道路形状取得手段１８０４と、取得された内容に基づき道路の曲率半径を算出する道路曲率半径算出手段１８０７と、取得された道路形状データに付加されている制限速度情報に基づき存在し得ると考えられる曲率半径の範囲を有効曲率半径範囲とし、有効曲率半径範囲を決定する曲率半径範囲決定手段１８０５と、自車速度検出手段１８０３にて算出された自車両の車速に基づき、曲率半径範囲決定手段１８０５にて算出された有効曲率半径範囲を補正する曲率半径範囲補正手段１８０８と、道路曲率半径算出手段１８０７によって算出された曲率半径と、曲率半径範囲決定手段１８０５によって算出された有効曲率半径範囲に基づき、算出された曲率半径が有効曲率半径範囲内に該当しない場合には曲率半径の修正を行う曲率半径修正手段１８０９とから構成されている。
【００５１】
上述した第１実施形態に対して、自車速度情報検出手段１８０３および曲率半径範囲補正手段１８０８が付加され、これにより曲率半径範囲決定手段１８０５で決定された有効曲率半径範囲がより正確になり、曲率半径修正手段１８０９における曲率半径の修正がより適切に行えることになる。
【００５２】
なお、曲率半径修正手段１８０９から出力される曲率半径は車両制御ＥＣＵ１８１０等で利用可能である。
【００５３】
次に、図１９〜図２１を参照しながら本実施形態に係る道路形状認識装置の動作フローについて説明する。図１９は本発明の第３実施形態に係る道路形状認識装置の曲率半径算出動作を示すフローチャート（曲率半径Ｒｎの修正のサブルーチン）、図２０は本発明の第３実施形態に係る自車速度情報と進行可能範囲を示す概念図、図２１は本発明の第３実施形態に係る自車速度情報と曲率半径の下限値の関係を示すグラフである。なお、本実施形態に係る道路形状認識装置の曲率半径算出動作のメインフローは図１２に示すものと同じであるため、同図を参照しながら説明する。
【００５４】
図１２に示すように、ステップ１２０１において、道路形状取得手段１８０４は自車位置検出手段１８０１から自車位置情報を取得する。また、ステップ１２０２において、道路形状取得手段１８０４は、道路情報格納手段１８０２から、ステップ１２０１にて取得した自車位置情報に基づき自車位置周辺のノード、リンク情報および制限速度情報を取得する。
【００５５】
次のステップ１２０３において、道路曲率半径算出手段１８０７は、ステップ１２０２にて道路形状取得手段１８０４が取得したノード点データを利用して、図７に示すようにノード点Ａ，Ｂ，Ｃの３点を含む円弧の半径を求め、曲率半径Ｒｎとする。
【００５６】
この曲率半径Ｒｎの補正サブルーチン１２０４の詳細を図１９に示す。
【００５７】
本実施形態の道路形状認識システムでは、自車両の車速情報に基づき、自車両の車速が遅い場合は有効曲率半径範囲を大きくし（広げ）、自車両の車速が速い場合には有効曲率半径範囲を小さくする（狭める）ように有効曲率半径範囲を補正することにより、道路曲率半径算出手段１８０７が算出する曲率半径の精度を高めている。
【００５８】
すなわち、ステップ１９０１において、曲率半径範囲決定手段１８０５はステップ１２０２において道路形状取得手段１８０４によって取得された自車位置周辺の道路制限速度情報Ｖｌｉｍを取得する。
【００５９】
ここで、図１０は道路制限速度情報（横軸）と道路の曲率半径の下限値（縦軸）との関係を示すグラフであるが、一般に制限速度が大きくなれば道路の曲率半径の下限値Ｒｍｉｎも大きくなり（直線道路の制限速度が最も大きい）、逆に制限速度が小さくなれば道路の曲率半径の下限値Ｒｍｉｎも小さくなる。そこで、次のステップ１９０２において、曲率半径範囲決定手段１８０５はステップ１９０１で取得した道路制限速度情報Ｖｌｉｍに基づいて、自車が走行中道路の下限曲率値を同図に示すグラフから算出する。そして、こうした曲率半径の下限値Ｒｍｉｎを算出することによって、ステップ１２０３で算出した曲率半径Ｒｎが制限速度に対して妥当な値であるかチェックする。
【００６０】
次のステップ１９０３において、曲率半径範囲決定手段１８０５はステップ１９０１で取得した道路制限速度情報Ｖｌｉｍに基づいて自車両が走行中の道路の曲率半径の上限値Ｒｍａｘを算出する。基本的に上限値Ｒｍａｘは直線と考えて良い値が用いられる。
【００６１】
ステップ１９０４において、曲率半径範囲補正手段１８０８は自車速度情報検出手段１８０３より、自車車速情報Ｖｓを取得する。ここで取得した自車車速情報Ｖｓは、図２０に示すように、車速情報より進行可能な範囲の設定と、有効曲率半径範囲を比較し有効曲率半径範囲の補正に利用される。
【００６２】
ステップ１９０５において、曲率半径範囲補正手段１８０８はステップ１９０２において算出された曲率半径の下限値Ｒｍｉｎをステップ１９０４において算出された自車両の車速情報Ｖｓに応じて補正する。ここで補正する概念としては、図２１に示すように、自車両の車速が遅い場合には下限値Ｒｍｉｎを小さくし、自車両の車速が速い場合には下限値Ｒｍｉｎを大きくする。ここで設定された下限値Ｒｍｉｎを用いステップ１２０３で算出された曲率半径Ｒｎが曲率半径範囲内であるかどうかを判定する。
【００６３】
次のステップ１９０６において、曲率半径範囲補正手段１８０８はステップ１９０３において算出された曲率半径の上限値Ｒｍａｘをステップ１９０４において算出された車速情報Ｖｓに応じて補正する。この場合、自車両の車速が遅い場合には上限値Ｒｍａｘを小さくし、自車両の車速が速い場合には上限値Ｒｍａｘを大きくする。ここで設定された曲率半径の上限値Ｒｍａｘを用いステップ１２０３で算出された曲率半径Ｒｎが範囲内にあるかどうかを判定する。
【００６４】
ステップ１９０７において、曲率半径修正手段１８０９はステップ１２０３にて算出された曲率半径Ｒｎが、ステップ１９０５および１９０６で算出された有効曲率半径範囲にあるかどうかの判定を行う。判定式はＲｍｉｎ＜Ｒｎ＜Ｒｍａｘとなる。曲率半径Ｒｎがこの範囲外の場合にはステップ１９０８へ進み、範囲内の場合にはステップ１９０９へ進む。この判定によって、曲率半径Ｒｎが正確な値であるかどうかのチェックが実行される。
【００６５】
ステップ１９０８の曲率半径Ｒｎ値の変更の処理は上述した第１実施形態（図３のステップ３０５および図４〜図６）と同様である。
【００６６】
ステップ１９０９においては、曲率半径Ｒｎはステップ１９０７の判定で有効曲率半径範囲内であると判定されたため、この曲率半径Ｒｎをこのノード点の曲率半径とし、適切な曲率半径Ｒｃｏｍｐ１へ曲率半径Ｒｎを代入する。
【００６７】
以上のように、本実施形態では上述した第１実施形態に加えて、自車の速度情報から有効曲率半径範囲を補正するため、より精度の高い曲率半径の算出が可能となる。
【００６８】
第４実施形態
まず、本実施形態に係る道路形状認識装置の基本構成について説明する。図２２は本発明の第４実施形態に係る道路形状認識装置を示すブロック図であり、同図に示すように、本実施形態の道路形状認識装置は、走行中の自車の走行位置を検出する自車位置検出手段２２０１と、制限速度情報および推薦速度情報（アドバイザリースピード）を含む道路情報を格納した道路情報格納手段２２０２と、自車位置周辺の道路情報を取得する道路形状取得手段２２０３と、取得された内容に基づき道路の曲率半径を算出する道路曲率半径算出手段２２０４と、取得された道路形状データに付加されている制限速度情報に基づき、存在し得ると考えられる曲率半径の範囲、すなわち有効曲率半径範囲を決定する曲率半径範囲決定手段２２０５と、取得された道路情報の中の推薦速度情報に基づいて、算出された有効曲率半径範囲を補正する曲率半径範囲補正手段２２０６と、道路曲率半径算出手段２２０４によって算出された曲率半径と、算出された有効曲率半径範囲のデータに基づき、算出された曲率半径が有効曲率半径範囲内に該当しない場合には曲率半径の修正を行う曲率半径修正手段２２０７とから構成されている。
【００６９】
上述した第１実施形態に対して、道路情報格納手段２２０２に推薦速度情報が含まれているとともに曲率半径範囲補正手段２２０６が付加され、これにより曲率半径範囲決定手段２２０５で決定された有効曲率半径範囲がより正確になり、曲率半径修正手段２２０７における曲率半径の修正がより適切に行えることになる。
【００７０】
なお、曲率半径修正手段２２０７から出力される曲率半径は車両制御ＥＣＵ２２０８等で利用可能である。
【００７１】
次に、図２３を参照しながら本実施形態に係る道路形状認識装置の動作フローについて説明する。図２３は本発明の第３実施形態に係る道路形状認識装置の曲率半径算出動作を示すフローチャート（曲率半径Ｒｎの修正のサブルーチンである。なお、本実施形態に係る道路形状認識装置の曲率半径算出動作のメインフローは図１２に示すものと同じであるため、同図を参照しながら説明する。
【００７２】
図１２に示すように、ステップ１２０１において、道路形状取得手段２２０３は自車位置検出手段２２０１から自車位置情報を取得する。また、ステップ１２０２において、道路形状取得手段２２０３は、道路情報格納手段２２０２から、ステップ１２０１にて取得した自車位置情報に基づき自車位置周辺のノード、リンク情報および制限速度情報を取得する。
【００７３】
次のステップ１２０３において、道路曲率半径算出手段２２０４は、ステップ１２０２にて道路形状取得手段２２０３が取得したノード点データを利用して、図７に示すようにノード点Ａ，Ｂ，Ｃの３点を含む円弧の半径を求め、曲率半径Ｒｎとする。
【００７４】
この曲率半径Ｒｎの補正サブルーチン１２０４の詳細を図２３に示す。
【００７５】
本実施形態の道路形状認識システムでは、道路形状情報に推薦速度情報（アドバイザリースピード）が含まれているので、この推薦速度情報に基づき有効曲率半径範囲を補正することにより、道路曲率半径算出手段２２０４が算出する曲率半径の精度を高めている。
【００７６】
すなわち、ステップ２３０１において、曲率半径範囲決定手段２２０５はステップ１２０２において道路形状取得手段２２０３によって取得された自車位置周辺の道路制限速度情報Ｖｌｉｍを取得する。
【００７７】
ここで、図１０は道路制限速度情報（横軸）と道路の曲率半径の下限値（縦軸）との関係を示すグラフであるが、一般に制限速度が大きくなれば道路の曲率半径の下限値Ｒｍｉｎも大きくなり（直線道路の制限速度が最も大きい）、逆に制限速度が小さくなれば道路の曲率半径の下限値Ｒｍｉｎも小さくなる。そこで、次のステップ２３０２において、曲率半径範囲決定手段２２０５はステップ２３０１で取得した道路制限速度情報Ｖｌｉｍに基づいて、自車が走行中道路の下限曲率値を同図に示すグラフから算出する。そして、こうした曲率半径の下限値Ｒｍｉｎを算出することによって、ステップ１２０３で算出した曲率半径Ｒｎが制限速度に対して妥当な値であるかチェックする。
【００７８】
次のステップ２３０３において、曲率半径範囲決定手段２２０５はステップ２３０１で取得した道路制限速度情報Ｖｌｉｍに基づいて自車両が走行中の道路の曲率半径の上限値Ｒｍａｘを算出する。基本的に上限値Ｒｍａｘは直線と考えて良い値が用いられる。
【００７９】
ステップ２３０４において、曲率半径範囲補正手段２２０６は、ステップ１２０２において道路形状取得手段２２０３によって取得された自車位置周辺の推薦速度情報Ｒｓの有無を確認し、推薦速度情報Ｒｓが存在する場合にはステップ２３０５に進んで有効曲率半径範囲を補正し、推薦速度情報Ｒｓが存在しない場合には有効曲率半径範囲の補正は行わずにステップ２３０８の曲率半径Ｒｎの判定へ進む。
【００８０】
ステップ２３０５において、曲率半径範囲補正手段２２０６はステップ１２０２において道路形状取得手段２２０３によって取得された自車位置周辺の推薦速度情報Ｒｓを取得する。
【００８１】
ステップ２３０６において、曲率半径範囲補正手段２２０６はステップ２３０２において算出された曲率半径の下限値Ｒｍｉｎをステップ２３０５において算出された推薦速度情報Ｒｓに応じて狭めるように補正する。ここで設定された下限値Ｒｍｉｎを用いてステップ１２０３で算出された曲率半径Ｒｎが有効曲率半径範囲内にあるかどうかを判定する。
【００８２】
ステップ２３０７において、曲率半径範囲補正手段２２０６はステップ２３０３において算出された曲率半径の上限値Ｒｍａｘをステップ２３０５において算出された推薦速度情報Ｒｓに応じて狭めるように補正する。ここで設定された上限値Ｒｍａｘを用いてステップ１２０３で算出された曲率半径Ｒｎが有効曲率半径範囲内にあるかどうかを判定する。
【００８３】
ステップ２３０８において、曲率半径修正手段２２０７はステップ１２０３にて算出された曲率半径Ｒｎがステップ２３０６および２３０７または補正前のステップ２３０２および２３０３で算出された有効曲率半径範囲にあるかどうかを判定する。この判定式はＲｍｉｎ＜Ｒｎ＜Ｒｍａｘとなる。曲率半径Ｒｎがこの範囲外の場合にはステップ２３０９へ進み、範囲内にある場合にはステップ２３１０へ進む。この判定によって、曲率半径Ｒｎが正確な値であるかどうかがチェックされる。
【００８４】
ステップ２３０９の曲率半径Ｒｎ値の変更の処理は上述した第１実施形態（図３のステップ３０５および図４〜図６）と同様である。
【００８５】
ステップ２３１０においては、曲率半径Ｒｎはステップ２３０８の判定で有効曲率半径範囲内であると判定されたため、曲率半径Ｒｎをこのノード点の曲率半径とし、適切な曲率半径Ｒｃｏｍｐ１へ曲率半径Ｒｎを代入する。
【００８６】
以上のように、本実施形態では上述した第１実施形態に加えて、推薦速度情報を用いて有効曲率半径範囲を補正するため、より精度の高い曲率半径の算出が可能となる。
【００８７】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る道路形状認識装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る道路形状認識装置の曲率半径算出動作を示すフローチャートである。
【図３】図２のステップ２０４のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図４】図３のステップ３０５のサブルーチンの第１例を示すフローチャートである。
【図５】図３のステップ３０５のサブルーチンの第２例を示すフローチャートである。
【図６】図３のステップ３０５のサブルーチンの第３例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態に係るノード点に基づいて曲率半径を算出する際の基本概念図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係るノード点に基づいて曲率半径を算出する際の他の概念図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係るノード点に基づいて曲率半径を算出する際のさらに他の概念図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る制限速度情報と曲率半径の下限値との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る道路形状認識装置を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る道路形状認識装置の曲率半径算出動作を示すフローチャートである。
【図１３】図１２のステップ１２０４のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る軌跡点とリンク角を示す概念図である。
【図１５】本発明の第２実施形態に係るリンク角とフラグリンクとの関係を示す図である。
【図１６】本発明の第２実施形態に係る軌跡点と開始点を示す概念図である。
【図１７】本発明の第２実施形態に係る自車走行軌跡と曲率半径の下限値との関係を示すグラフである。
【図１８】本発明の第３実施形態に係る道路形状認識装置を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第３実施形態に係る道路形状認識装置の曲率半径算出動作を示すフローチャート（曲率半径Ｒｎの修正のサブルーチン）である。
【図２０】本発明の第３実施形態に係る自車速度情報と進行可能範囲を示す概念図である。
【図２１】本発明の第３実施形態に係る自車速度情報と曲率半径の下限値の関係を示すグラフである。
【図２２】本発明の第４実施形態に係る道路形状認識装置を示すブロック図である。
【図２３】本発明の第４実施形態に係る道路形状認識装置の曲率半径算出動作を示すフローチャート（曲率半径Ｒｎの修正のサブルーチン）である。
【符号の説明】
１０１…自車位置検出手段
１０２…道路情報格納手段
１０３…道路形状取得手段
１０４…道路曲率半径算出手段
１０５…曲率半径決定手段
１０６…曲率半径修正手段
Ｒｎ…曲率半径
Ｒｍｉｎ…有効曲率半径範囲の下限値
Ｒｍａｘ…有効曲率半径範囲の上限値
【技術分野】
本発明は、ナビゲーション装置などに備えられている地図データベースに基づいて道路の形状を認識する道路形状認識装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
ナビゲーション装置などの地図データベースに記録されている道路の形状に関するデータに基づいて自車両前方の道路曲率値を演算し、これを利用してシフト制御やカーブ減速制御等を行うことが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、従来の道路形状認識手法では、３つのノードを通る円弧の半径を求めて道路カーブの曲率半径を推定しているが、地図データベースに記録されているノードが一定間隔に記録されていないため、このノードに基づいて曲率半径を算出すると曲率半径の誤差が大きくなり、カーブの未検出や直線道路での誤検出が発生するといった問題があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２３２５９９号公報
【０００５】
【発明の開示】
本発明は、道路の形状の検出精度が高い道路形状認識装置を提供することを目的とする。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明によれば、自車両の位置を検出する自車位置検出手段と、少なくとも点データの集合体として道路の形状と当該道路の制限速度情報を格納する道路情報格納手段と、前記自車位置検出手段により検出された自車位置に基づいて自車両の進行方向の道路形状に関する点データを一定距離だけ取得する道路形状取得手段と、前記道路形状取得手段により取得された範囲の道路形状の点データに基づいて当該範囲の道路の曲率半径を算出する道路曲率算出手段と、前記範囲に定められた制限速度情報に基づいて有効曲率半径範囲を決定する曲率半径範囲決定手段と、前記道路曲率半径算出手段により算出された曲率半径が、前記曲率半径範囲決定手段により決定された有効曲率半径範囲外にある場合には、当該範囲前後の形状情報を用いて算出された曲率半径を修正する曲率半径修正手段と、を備えた道路形状認識装置が提供される。
【０００７】
本発明では、走行先の道路の制限速度情報に基づき道路上で取りうる曲率半径の範囲、すなわち有効曲率半径範囲を算出する。こうして算出された有効曲率半径範囲と地図データのノードからたとえば３点法によって算出された曲率半径を比較し、この曲率半径が有効曲率半径範囲外のものは異常曲率半径と判定する。異常曲率半径と判定された曲率半径は破棄し、前後の道路形状情報を用いて曲率半径を再算出することで、より正確な曲率半径を算出することが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
第１実施形態
まず、本実施形態に係る道路形状認識装置の基本構成について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る道路形状認識装置を示すブロック図であり、同図に示すように、本実施形態に係る道路形状認識装置１は、自車両の位置を検出する自車位置検出手段１０１と、少なくとも点データの集合体として道路の形状と当該道路の制限速度情報を格納する道路情報格納手段１０２と、自車位置検出手段１０１により検出された自車位置に基づいて自車両の進行方向の道路形状に関する点データを一定距離だけ取得する道路形状取得手段１０３と、道路形状取得手段１０３により取得された範囲の道路形状の点データに基づいて当該範囲の道路の曲率半径を算出する道路曲率算出手段１０４と、道路形状取得手段１０３により取得された範囲に定められた制限速度情報に基づいて有効曲率半径範囲を決定する曲率半径範囲決定手段１０５と、道路曲率半径算出手段１０４により算出された曲率半径が、曲率半径範囲決定手段１０５により決定された有効曲率半径範囲内にあるかどうかを判断し、範囲外にある場合には、当該範囲前後の形状情報を用いて算出された曲率半径を修正する曲率半径修正手段１０６とから構成されている。
【００１０】
自車位置検出手段１０１は、自車両の進行方向を検出する方位センサ、衛星からＧＰＳ信号を検出するＧＰＳセンサおよび自車両位置を補正するための走行距離センサなどで構成され、検出された自車両位置データは、一定時間間隔で道路形状取得手段１０３に逐次送出される。
【００１１】
道路情報格納手段１０２は、いわゆる地図データベースであって、点データ（ノードおよびノードの間に配置された補間点を総称する。）の集合体として道路形状を特定するとともに、当該道路の制限速度情報がたとえば道路形状情報の属性情報として格納されている。以下の例では、便宜的に点データが全てノードであるとして本発明の実施形態を説明する。本例の道路情報格納手段１０２は点データおよび制限速度情報を記憶したＣＤ媒体とＣＤ読み出し装置とから構成されている。この道路情報格納手段１０２からの点データおよび制限速度情報は、道路形状取得手段１０３からの要求に応じて送出される。
【００１２】
道路形状取得手段１０３は、自車位置検出手段１０１から送出された自車両位置の位置データに基づいて、この自車両位置から一定距離先のノードデータおよび制限速度情報を道路情報格納手段１０２から読み出す。この一定距離は予め決められた定数である。ここで取得されたノードデータは道路曲率半径算出手段１０４に送出され、制限速度情報は曲率半径範囲決定手段１０５に送出される。
【００１３】
道路曲率半径算出手段１０４は、道路形状取得手段１０３により取得された範囲の道路形状の点データに基づいて当該範囲の道路の曲率半径を算出する。たとえば、図７に示すように３つのノードデータＡ，Ｂ，Ｃを結ぶ曲線の曲率半径を算出し、曲率半径修正手段１０６に送出する。
【００１４】
曲率半径範囲決定手段１０５は、道路情報格納手段１０２から道路形状取得手段１０３を介して取得された範囲の制限速度情報に基づいて有効曲率半径の範囲を決定する。一般的に道路の曲率半径が小さくなれば（カーブがきつくなれば）車両の制限速度も小さくなり、道路の曲率半径が大きく（カーブが緩くなれば）車両の制限速度も大きくなる点に着目し、この曲率半径範囲決定手段１０５では、制限速度情報に基づいて曲率半径の下限値と上限値を算出して曲率半径修正手段１０６へ送出する。詳細は後述する。
【００１５】
曲率半径修正手段１０６は、道路曲率半径算出手段１０４により算出されたノードデータに基づく曲率半径が、曲率半径範囲決定手段１０５により決定された制限速度情報に基づく有効曲率半径範囲内にあるかどうかを判断し、範囲外にある場合には、当該範囲前後の形状情報を用いて算出された曲率半径を修正する。詳細は後述する。
【００１６】
なお、曲率半径修正手段１０６で補正された道路形状データは、車両の制御装置などの曲率演算手段１０７に送出される。
次に、図２〜図１０を参照しながら本実施形態に係る道路形状認識装置の動作フローについて説明する。図２は本発明の第１実施形態に係る道路形状認識装置の曲率半径算出動作を示すフローチャート、図３は図２のステップ２０４のサブルーチンを示すフローチャート、図４は図３のステップ３０５のサブルーチンの第１例を示すフローチャート、図５は図３のステップ３０５のサブルーチンの第２例を示すフローチャート、図６は図３のステップ３０５のサブルーチンの第３例を示すフローチャート、図７は本発明の第１実施形態に係るノード点に基づいて曲率半径を算出する際の基本概念図、図８は本発明の第１実施形態に係るノード点に基づいて曲率半径を算出する際の他の概念図、図９は本発明の第１実施形態に係るノード点に基づいて曲率半径を算出する際のさらに他の概念図、図１０は本発明の第１実施形態に係る制限速度情報と曲率半径の下限値との関係を示すグラフである。
図２に示すように、ステップ２０１において、道路形状取得手段１０３は自車位置検出手段１０１から自車位置情報を取得する。また、ステップ２０２において、道路形状取得手段１０３は、道路情報格納手段１０２から、ステップ２０１にて取得した自車位置情報に基づき自車位置周辺のノード、リンク情報および制限速度情報を取得する。
【００１７】
次のステップ２０３において、道路曲率半径算出手段１０４は、ステップ２０２にて道路形状取得手段１０３が取得したノード点データを利用して、図７に示すようにノード点Ａ，Ｂ，Ｃの３点を含む円弧の半径を求め、曲率半径Ｒｎとする。
この曲率半径Ｒｎの補正サブルーチン２０４の詳細を図３に示す。
【００１８】
本実施形態の道路形状認識システムでは、地図情報に記載されている道路の制限速度情報を基に、各道路に存在すると考えられる曲率半径の範囲を決定し、地図データから計算された曲率半径が範囲内に存在するかどうかチェックすることで曲率半径の算出間違いを除外するものである。
【００１９】
すなわち、ステップ３０１において、曲率半径範囲決定手段１０４はステップ２０２にて道路形状取得手段１０３によって取得された自車位置周辺の道路制限速度情報Ｖｌｉｍを取得する。
【００２０】
ここで、図１０は道路制限速度情報（横軸）と道路の曲率半径の下限値（縦軸）との関係を示すグラフであるが、一般に制限速度が大きくなれば道路の曲率半径の下限値Ｒｍｉｎも大きくなり（直線道路の制限速度が最も大きい）、逆に制限速度が小さくなれば道路の曲率半径の下限値Ｒｍｉｎも小さくなる。そこで、次のステップ３０２において、曲率半径範囲決定手段１０５はステップ３０１で取得した道路制限速度情報Ｖｌｉｍに基づいて、自車が走行中道路の下限曲率値を同図に示すグラフから算出する。そして、こうした曲率半径の下限値Ｒｍｉｎを算出することによって、ステップ２０３で算出した曲率半径Ｒｎが制限速度に対して妥当な値であるかチェックする。
【００２１】
次のステップ３０３において、曲率半径範囲決定手段１０５はステップ３０１で取得した道路制限速度情報Ｖｌｉｍに基づいて自車が走行中の道路の曲率半径の上限値Ｒｍａｘを算出する。基本的に上限値Ｒｍａｘは直線と考えて良い値が用いられる。
【００２２】
次のステップ３０４において、曲率半径修正手段１０６は、図２のステップ２０３にて算出された曲率半径Ｒｎと、図テップ３０２および３０３にて算出された曲率半径の下限値Ｒｍｉｎおよび上限値Ｒｍａｘを比較し、曲率半径Ｒｎの値が、曲率半径の下限値Ｒｍｉｎより大きく上限値Ｒｍａｘより小さい場合にはステップ３０６へ進む。この条件に当てはまらない場合、すなわち曲率半径Ｒｎが下限値Ｒｍｉｎと上限値Ｒｍａｘとの範囲にない場合はステップ３０５に進む。この処理によって、曲率半径Ｒｎが正確な範囲内の値を算出しているかどうかが確認される。
ステップ３０５では、曲率半径Ｒｎが下限値Ｒｍｉｎと上限値Ｒｍａｘとで規定される範囲内にないことから、曲率半径Ｒｎの値を再計算して曲率半径Ｒｎを変更するが、このプロセスの詳細は後述する。
【００２３】
ステップ３０６においては、曲率半径Ｒｎはステップ３０４にて下限値Ｒｍｉｎと上限値Ｒｍａｘとで規定される曲率半径範囲内に存在することが確認されたため、適切な曲率半径Ｒｃｏｍｐ１に曲率半径Ｒｎの値を代入する。
図３のステップ３０５に示す曲率半径Ｒｎ値の変更プロセスにはいくつかのパターンが考えられる。これらの例を以下に説明する。
図４に示す第１のパターンでは、曲率半径Ｒｎを算出する直前に計算を行ったノード点の曲率を利用する。すなわち、ステップ４０１において、道路形状取得手段１０３は、道路情報格納手段１０２からステップ２０３にて曲率半径を算出する際に用いたノード点Ａ，Ｂ，Ｃの次のノード点Ｄを取得する。
次のステップ４０２において、ステップ４０１にて算出したノード点を含むノード点Ｂ，Ｃ，Ｄの３点を用いて曲率半径Ｒｎ＋１の算出を行う。
ステップ４０３では、ステップ４０２にて算出された曲率半径Ｒｎ＋１が曲率半径の下限値Ｒｍｉｎと上限値Ｒｍａｘの曲率半径範囲に存在するかどうかを判定する。曲率半径Ｒｎ＋１の値がこの曲率半径範囲外の場合にはステップ４０４へ進み、曲率半径範囲内の場合にはステップ４０５へ進む。
ステップ４０４において、ステップ４０３の条件判断により、算出された曲率半径ＲｎおよびＲｎ＋１が連続して異常点と判定されたが、異常点ではなくカーブがあると判断し、ステップ２０３で算出された曲率半径Ｒｎを正しい曲率半径と判定し適切な曲率半径Ｒｃｏｍｐ１に曲率半径Ｒｎを代入する。
ステップ４０５において、ステップ４０３の条件判断により、曲率半径Ｒｎ＋１は曲率半径範囲内であることが確認されたため、曲率半径Ｒｎのみが異常値であると判断することができる。このため、曲率半径Ｒｎを算出する前に確定されていた曲率半径Ｒｃｏｍｐ０を適切な曲率半径Ｒｃｏｍｐ１へ代入する。これにより、異常と判定された曲率半径は使用せずに正しい曲率半径のみを利用するため、直線路におけるカーブの誤検出を防止できるだけでなく、カーブの場合においてはカーブとして正しく検出することが可能となる。
【００２４】
図５に示す第２のパターンでは、次のノード点を利用する。その概念図を図８に示す。
図５のステップ５０１において、道路曲率半径算出手段１０４は、曲率半径Ｒｎの算出ステップ２０３において算出対象となっていたノード点Ａ，Ｂ，Ｃの次の点ノードＤを道路形状取得手段１０３より取得する。
次のステップ５０２において、ステップ５０１にて算出したノード点を含むノード点Ｂ，Ｃ，Ｄの３点を用い曲率半径Ｒｎ＋１の算出を行う。
ステップ５０３において、ステップ５０２にて算出された曲率半径Ｒｎ＋１が曲率半径の下限値Ｒｍｉｎと上限値Ｒｍａｘの範囲内に存在するかどうかを判定する。そして、曲率半径Ｒｎ＋１の値が範囲外の場合には、算出された曲率半径ＲｎおよびＲｎ＋１が連続して異常点と判定されたが、異常点ではなくカーブがあると判断し、曲率半径Ｒｎの再計算は行わずステップ５０５へ進む。これに対して、曲率半径Ｒｎ＋１の値が範囲内の場合には曲率半径Ｒｎのみが異常値であることが確認されたため次のステップ５０４の処理を行う。
【００２５】
ステップ５０４において、ステップ５０３の条件判断により、曲率半径Ｒｎ＋１は曲率半径範囲内であることが確認され、曲率半径Ｒｎのみが異常値であることが確認された。ここで、ステップ２０３にて曲率半径を算出する際に新規に利用されたノード点はＣ点であり、このＣ点を用いることで算出された曲率半径が異常値となったため、曲率半径の計算にＣ点を利用せず、Ｃ点の次のノード点Ｄを用いて曲率半径の再計算を行う。すなわち、曲率半径算出手段１０４は、図８に示すようにノードＣをノイズ点として除き、ノードＡ，Ｂ，Ｄの３点を通る円弧の半径を求め、曲率半径Ｒｎとする。
ステップ５０５において、ステップ５０４までに算出された曲率半径Ｒｎを算出された値として扱うため適切な曲率半径Ｒｃｏｍｐ１に代入する。
以上の処理によって、ノード異常点を除いて算出した曲率半径を利用するため、直線路におけるカーブの誤検出を防止できるだけでなく、カーブの場合においてはカーブとして正しく検出することが可能となる。
【００２６】
図６に示す第３のパターンでは、ノイズ点の位置を修正して曲率半径の最算出を行う。この概念図を図９に示す。
図６のステップ６０１において、道路曲率半径算出手段１０４は曲率半径Ｒｎの算出ステップ２０３において算出対象となっていたノード点Ａ，Ｂ，Ｃの次の点ノードＤを道路形状取得手段１０３より取得する。
ステップ６０２において、ステップ６０１にて算出したノード点を含むノード点Ｂ，Ｃ，Ｄの３点を用い曲率R半径Ｒｎ＋１の算出を行う。
ステップ６０３において、ステップ６０２にて算出された曲率半径Ｒｎ＋１が曲率半径の下限値Ｒｍｉｎと上限値Ｒｍａｘの曲率半径範囲内に存在するかどうかを判定する。ここで、曲率半径Ｒｎ＋１の値が範囲外の場合には、算出された曲率半径Ｒｎ，Ｒｎ＋１が連続して異常点と判定されたが、異常点ではなくカーブがあると判断し、曲率半径Ｒｎの再計算は行わずステップ６０７へ進む。曲率半径Ｒｎ＋１の値が、範囲内の場合には曲率半径Ｒｎのみが異常値であることが確認されたため次のステップ６０４の処理を行う。
ステップ６０４において、ステップ２０３にて曲率半径の算出に新規に利用されたノード点はＣ点であったが、Ｃ点を用いることで算出された曲率半径が異常値となったため、曲率半径の計算にＣ点は利用せずＣ点の次のノード点Ｄを用いて曲線関数の算出を行う。すなわち、道路曲率半径算出手段１０４はノード点Ａ，Ｂ，Ｄの３点からスプライン関数等を用いて曲線関数の算出を行う。
ステップ６０５において、ステップ６０４で算出された曲線関数に異常点として除かれていたノード点Ｃを代入して求められた解から、ステップ６０４で算出された曲線上に存在するノード点Ｃ’を作成する。この様子を図９に示す。道路曲率半径算出手段１０４はステップ６０４で算出した曲線関数にノード点Ｃを代入し、ノード点Ｃ’を算出する。
そして、ステップ６０６において、ステップ６０５にて算出されたノード点Ｃ’を用いて曲率半径の算出を行う。道路曲率半径算出手段１０４はノード点Ａ,Ｂ,Ｃ’の３点を通る円弧の半径を求め、曲率半径Ｒｎとする。
次のステップ６０７において、曲率半径修正手段１０６は算出された曲率半径Ｒｎを適切な曲率半径Ｒｃｏｍｐ１へ代入する。
以上の処理を行うことによって、異常と判定されたノード点座標を補正し、補正されたノード点を用いて曲率半径の算出を行うため、より正確な曲率半径が算出可能となる。この様子を図９に示すが、同図にノード点Ａ，Ｂ，Ｄを用いて算出されたスプライン曲線を破線で示し、補正後のノード点Ｃ’を含むノード点Ａ，Ｂ，Ｃ’を用いて算出されたスプライン曲線を実線で示す。ノード点Ａ，Ｂ間において、補正後のノード点Ｃ’を含むノード点Ａ，Ｂ，Ｃ’を用いて算出されたスプライン曲線の方が曲率半径が正確なものとなっていることが理解される。
【００２７】
第２実施形態
まず、本実施形態に係る道路形状認識装置の基本構成について説明する。図１１は本発明の第２実施形態に係る道路形状認識装置を示すブロック図であり、同図に示すように、本実施形態に係る道路形状認識装置１は、走行中の自車の走行位置を検出する自車位置検出手段１１０１と、少なくとも点データの集合体として道路の形状と当該道路の制限速度情報を格納する道路情報格納手段１１０２と、直前までに走行した一定距離の走行軌跡を記憶する自車両走行軌跡記憶手段１１０３と、自車位置周辺の道路情報を取得する道路形状取得手段１１０４と、取得された内容に基づき道路の曲率半径を算出する道路曲率半径算出手段１１０７と、取得された道路形状データに付加されている制限速度情報に基づき、存在し得ると考えられる曲率半径の範囲および有効曲率半径範囲を決定する曲率半径範囲決定手段１１０５と、自車両走行軌跡記憶手段１１０３に記憶された軌跡データに基づき、軌跡中に存在するカーブ数をカウントするカーブカウント手段１１０６と、カーブカウント手段１１０６にて算出されたカーブ数に基づき、曲率半径範囲決定手段１１０５にて算出された有効曲率半径範囲を補正する曲率半径範囲補正手段１１０８と、道路曲率半径算出手段１１０７によって算出された曲率半径と、曲率半径範囲決定手段１１０５から曲率半径範囲補正手段１１０８を介して算出された有効曲率範囲範囲とに基づき、算出された曲率半径が有効曲率半径範囲内に該当しない場合には曲率半径の修正を行う曲率半径修正手段１１０９とから構成されている。
【００２８】
上述した第１実施形態に対して、自車両走行軌跡記憶手段１１０３、カーブカウント手段１１０６および曲率半径範囲補正手段１１０８が付加され、これにより曲率半径範囲決定手段１１０５で決定された有効曲率半径範囲がより正確になり、曲率半径修正手段１１０９における曲率半径の修正がより適切に行えることになる。
【００２９】
なお、曲率半径修正手段１１０９から出力される曲率半径は車両制御ＥＣＵ１１１０等で利用可能である。
【００３０】
次に、図１２〜図１７を参照しながら本実施形態に係る道路形状認識装置の動作フローについて説明する。図１２は本発明の第２実施形態に係る道路形状認識装置の曲率半径算出動作を示すフローチャート、図１３は図１２のステップ１２０４のサブルーチンを示すフローチャート、図１４は本発明の第２実施形態に係る軌跡点とリンク角を示す概念図、図１５は本発明の第２実施形態に係るリンク角とフラグリンクとの関係を示す図、図１６は本発明の第２実施形態に係る軌跡点と開始点を示す概念図、図１７は本発明の第２実施形態に係る自車走行軌跡と曲率半径の下限値との関係を示すグラフである。
【００３１】
図１２に示すように、ステップ１２０１において、道路形状取得手段１１０４は自車位置検出手段１１０１から自車位置情報を取得する。また、ステップ１２０２において、道路形状取得手段１１０４は、道路情報格納手段１１０２から、ステップ１２０１にて取得した自車位置情報に基づき自車位置周辺のノード、リンク情報および制限速度情報を取得する。
【００３２】
次のステップ１２０３において、道路曲率半径算出手段１１０７は、ステップ１２０２にて道路形状取得手段１１０４が取得したノード点データを利用して、図７に示すようにノード点Ａ，Ｂ，Ｃの３点を含む円弧の半径を求め、曲率半径Ｒｎとする。
【００３３】
この曲率半径Ｒｎの補正サブルーチン１２０４の詳細を図１３に示す。
【００３４】
本実施形態の道路形状認識システムでは、自車走行軌跡情報に基づいて直前までのカーブ数をカウントし、カーブ数が多い場合には有効曲率半径範囲を広げ、カーブ数が少ない場合には有効曲率半径範囲を狭めるように有効曲率半径範囲を補正することにより、道路曲率半径算出手段１１０７が算出する曲率半径の精度を高めている。
【００３５】
すなわち、ステップ１３０１において、曲率半径範囲決定手段１１０５はステップ１２０２において道路形状取得手段１１０４によって取得された自車位置周辺の道路制限速度情報Ｖｌｉｍを取得する。
【００３６】
ここで、図１０は道路制限速度情報（横軸）と道路の曲率半径の下限値（縦軸）との関係を示すグラフであるが、一般に制限速度が大きくなれば道路の曲率半径の下限値Ｒｍｉｎも大きくなり（直線道路の制限速度が最も大きい）、逆に制限速度が小さくなれば道路の曲率半径の下限値Ｒｍｉｎも小さくなる。そこで、次のステップ１３０２において、曲率半径範囲決定手段１１０５はステップ１３０１で取得した道路制限速度情報Ｖｌｉｍに基づいて、自車が走行中道路の下限曲率値を同図に示すグラフから算出する。そして、こうした曲率半径の下限値Ｒｍｉｎを算出することによって、ステップ１２０３で算出した曲率半径Ｒｎが制限速度に対して妥当な値であるかチェックする。
【００３７】
次のステップ１３０３において、曲率半径範囲決定手段１１０５はステップ１３０１で取得した道路制限速度情報Ｖｌｉｍに基づいて自車が走行中の道路の曲率半径の上限値Ｒｍａｘを算出する。基本的に上限値Ｒｍａｘは直線と考えて良い値が用いられる。
【００３８】
ステップ１３０４において、カーブカウント手段１１０６は自車両走行軌跡記憶手段１１０３から、直前までの走行軌跡情報を取得する。
【００３９】
ステップ１３０５において、カーブカウント手段１１０６はステップ１３０４にて算出された走行軌跡情報に含まれている軌跡点データより、図１４に示すように軌跡点ａ，ｂ，ｃ間のリンク角度θａを算出する。
【００４０】
ステップ１３０６において、カーブカウント手段１１０６はステップ１３０５にて算出されたリンク角θａを、図１５に示すように直線範囲（１７５°≦θａ≦１８５°）、左カーブ範囲（０°≦θａ＜１８５°）、右カーブ範囲（１８５°＜θａ≦３６０°）の何れかに分類する。分類されたリンク角θａを図１６に示すように、分類の切り替わりポイントに開始ポイント、終了ポイントを設定する。
【００４１】
ステップ１３０７において、カーブカウント手段１１０６はステップ１３０６にて算出された開始ポイントの数をカウントし、これをカーブカウント数とする。
【００４２】
ステップ１３０８において、曲率半径範囲補正手段１１０８はステップ１３０２において算出された下限値Ｒｍｉｎをステップ１３０７において算出されたカーブカウント数に応じて補正する。カーブカウント数が多い場合には下限値Ｒｍｉｎを小さくし、カーブカウント数が少ない場合には下限値Ｒｍｉｎを大きくする。
【００４３】
たとえば、過去１ｋｍ以内の走行軌跡にカーブ数が５個以上カウントされている場合には、下限値Ｒｍｉｎを５％低い値に補正する。また同様にカーブ数が０個の場合には下限値Ｒｍｉｎを５％高い値に補正する。補正の概念を図１７に示す。ここで設定された下限値Ｒｍｉｎを用いステップ１２０３で算出された曲率半径Ｒｎが範囲内であるかどうかを判定する。
【００４４】
ステップ１３０９において、曲率半径範囲補正手段１１０８はステップ１３０３において算出された上限値Ｒｍａｘをステップ１３０７において算出されたカーブカウント数に応じて補正する。カーブカウント数が多い場合には上限値Ｒｍａｘを小さくし、カーブカウント数が少ない場合には上限値Ｒｍａｘを大きくする。
【００４５】
たとえば、過去１ｋｍ以内の走行軌跡にカーブ数が５個以上カウントされている場合には上限値Ｒｍａｘを５％高い値に補正する。また同様にカーブ数が０個の場合には上限値Ｒｍａｘを５％低い値に補正する。ここで設定された上限値Ｒｍａｘを用いステップ１２０３で算出された曲率半径Ｒｎが範囲内であるかどうかを判定する。
【００４６】
ステップ１３１０において、曲率半径修正手段１１０９はステップ１２０３にて算出された曲率半径Ｒｎがステップ１３０８，１３０９で算出された曲率半径の範囲であるか判定を行う。この判定式はＲｍｉｎ＜Ｒｎ＜Ｒｍａｘとなる。曲率半径Ｒｎがこの範囲外の場合にはステップ１３１１へ進み、範囲内の場合にはステップ１３１２へ進む。この判定によって、曲率半径Ｒｎnの値が正確な値であるかどうかチェックする。
【００４７】
ステップ１３１１の曲率半径Ｒｎ値の変更の処理は上述した第１実施形態（図３のステップ３０５および図４〜図６）と同様である。
【００４８】
ステップ１３１２においては、曲率半径Ｒｎはステップ１３１０の判定で有効曲率半径範囲内であると判定されたため、この曲率半径Ｒｎをこのノード点の曲率半径とし、適切な曲率半径Ｒｃｏｍｐ１へ曲率半径Ｒｎを代入する。
【００４９】
以上のように、本実施形態では上述した第１実施形態に加えて、自車の走行軌跡情報より、有効曲率半径範囲を補正するため、より精度の高い曲率半径の算出が可能となる。
【００５０】
第３実施形態
まず、本実施形態に係る道路形状認識装置の基本構成について説明する。図１８は本発明の第３実施形態に係る道路形状認識装置を示すブロック図であり、同図に示すように本実施形態に係る道路形状認識装置は、走行中の自車両の走行位置を検出する自車位置検出手段１８０１と、制限速度情報を含む道路情報を格納した道路情報格納手段１８０２と、自車両の速度（車速）情報を検出する自車速度検出手段１８０３と、自車位置周辺の道路情報を取得する道路形状取得手段１８０４と、取得された内容に基づき道路の曲率半径を算出する道路曲率半径算出手段１８０７と、取得された道路形状データに付加されている制限速度情報に基づき存在し得ると考えられる曲率半径の範囲を有効曲率半径範囲とし、有効曲率半径範囲を決定する曲率半径範囲決定手段１８０５と、自車速度検出手段１８０３にて算出された自車両の車速に基づき、曲率半径範囲決定手段１８０５にて算出された有効曲率半径範囲を補正する曲率半径範囲補正手段１８０８と、道路曲率半径算出手段１８０７によって算出された曲率半径と、曲率半径範囲決定手段１８０５によって算出された有効曲率半径範囲に基づき、算出された曲率半径が有効曲率半径範囲内に該当しない場合には曲率半径の修正を行う曲率半径修正手段１８０９とから構成されている。
【００５１】
上述した第１実施形態に対して、自車速度情報検出手段１８０３および曲率半径範囲補正手段１８０８が付加され、これにより曲率半径範囲決定手段１８０５で決定された有効曲率半径範囲がより正確になり、曲率半径修正手段１８０９における曲率半径の修正がより適切に行えることになる。
【００５２】
なお、曲率半径修正手段１８０９から出力される曲率半径は車両制御ＥＣＵ１８１０等で利用可能である。
【００５３】
次に、図１９〜図２１を参照しながら本実施形態に係る道路形状認識装置の動作フローについて説明する。図１９は本発明の第３実施形態に係る道路形状認識装置の曲率半径算出動作を示すフローチャート（曲率半径Ｒｎの修正のサブルーチン）、図２０は本発明の第３実施形態に係る自車速度情報と進行可能範囲を示す概念図、図２１は本発明の第３実施形態に係る自車速度情報と曲率半径の下限値の関係を示すグラフである。なお、本実施形態に係る道路形状認識装置の曲率半径算出動作のメインフローは図１２に示すものと同じであるため、同図を参照しながら説明する。
【００５４】
図１２に示すように、ステップ１２０１において、道路形状取得手段１８０４は自車位置検出手段１８０１から自車位置情報を取得する。また、ステップ１２０２において、道路形状取得手段１８０４は、道路情報格納手段１８０２から、ステップ１２０１にて取得した自車位置情報に基づき自車位置周辺のノード、リンク情報および制限速度情報を取得する。
【００５５】
次のステップ１２０３において、道路曲率半径算出手段１８０７は、ステップ１２０２にて道路形状取得手段１８０４が取得したノード点データを利用して、図７に示すようにノード点Ａ，Ｂ，Ｃの３点を含む円弧の半径を求め、曲率半径Ｒｎとする。
【００５６】
この曲率半径Ｒｎの補正サブルーチン１２０４の詳細を図１９に示す。
【００５７】
本実施形態の道路形状認識システムでは、自車両の車速情報に基づき、自車両の車速が遅い場合は有効曲率半径範囲を大きくし（広げ）、自車両の車速が速い場合には有効曲率半径範囲を小さくする（狭める）ように有効曲率半径範囲を補正することにより、道路曲率半径算出手段１８０７が算出する曲率半径の精度を高めている。
【００５８】
すなわち、ステップ１９０１において、曲率半径範囲決定手段１８０５はステップ１２０２において道路形状取得手段１８０４によって取得された自車位置周辺の道路制限速度情報Ｖｌｉｍを取得する。
【００５９】
ここで、図１０は道路制限速度情報（横軸）と道路の曲率半径の下限値（縦軸）との関係を示すグラフであるが、一般に制限速度が大きくなれば道路の曲率半径の下限値Ｒｍｉｎも大きくなり（直線道路の制限速度が最も大きい）、逆に制限速度が小さくなれば道路の曲率半径の下限値Ｒｍｉｎも小さくなる。そこで、次のステップ１９０２において、曲率半径範囲決定手段１８０５はステップ１９０１で取得した道路制限速度情報Ｖｌｉｍに基づいて、自車が走行中道路の下限曲率値を同図に示すグラフから算出する。そして、こうした曲率半径の下限値Ｒｍｉｎを算出することによって、ステップ１２０３で算出した曲率半径Ｒｎが制限速度に対して妥当な値であるかチェックする。
【００６０】
次のステップ１９０３において、曲率半径範囲決定手段１８０５はステップ１９０１で取得した道路制限速度情報Ｖｌｉｍに基づいて自車両が走行中の道路の曲率半径の上限値Ｒｍａｘを算出する。基本的に上限値Ｒｍａｘは直線と考えて良い値が用いられる。
【００６１】
ステップ１９０４において、曲率半径範囲補正手段１８０８は自車速度情報検出手段１８０３より、自車車速情報Ｖｓを取得する。ここで取得した自車車速情報Ｖｓは、図２０に示すように、車速情報より進行可能な範囲の設定と、有効曲率半径範囲を比較し有効曲率半径範囲の補正に利用される。
【００６２】
ステップ１９０５において、曲率半径範囲補正手段１８０８はステップ１９０２において算出された曲率半径の下限値Ｒｍｉｎをステップ１９０４において算出された自車両の車速情報Ｖｓに応じて補正する。ここで補正する概念としては、図２１に示すように、自車両の車速が遅い場合には下限値Ｒｍｉｎを小さくし、自車両の車速が速い場合には下限値Ｒｍｉｎを大きくする。ここで設定された下限値Ｒｍｉｎを用いステップ１２０３で算出された曲率半径Ｒｎが曲率半径範囲内であるかどうかを判定する。
【００６３】
次のステップ１９０６において、曲率半径範囲補正手段１８０８はステップ１９０３において算出された曲率半径の上限値Ｒｍａｘをステップ１９０４において算出された車速情報Ｖｓに応じて補正する。この場合、自車両の車速が遅い場合には上限値Ｒｍａｘを小さくし、自車両の車速が速い場合には上限値Ｒｍａｘを大きくする。ここで設定された曲率半径の上限値Ｒｍａｘを用いステップ１２０３で算出された曲率半径Ｒｎが範囲内にあるかどうかを判定する。
【００６４】
ステップ１９０７において、曲率半径修正手段１８０９はステップ１２０３にて算出された曲率半径Ｒｎが、ステップ１９０５および１９０６で算出された有効曲率半径範囲にあるかどうかの判定を行う。判定式はＲｍｉｎ＜Ｒｎ＜Ｒｍａｘとなる。曲率半径Ｒｎがこの範囲外の場合にはステップ１９０８へ進み、範囲内の場合にはステップ１９０９へ進む。この判定によって、曲率半径Ｒｎが正確な値であるかどうかのチェックが実行される。
【００６５】
ステップ１９０８の曲率半径Ｒｎ値の変更の処理は上述した第１実施形態（図３のステップ３０５および図４〜図６）と同様である。
【００６６】
ステップ１９０９においては、曲率半径Ｒｎはステップ１９０７の判定で有効曲率半径範囲内であると判定されたため、この曲率半径Ｒｎをこのノード点の曲率半径とし、適切な曲率半径Ｒｃｏｍｐ１へ曲率半径Ｒｎを代入する。
【００６７】
以上のように、本実施形態では上述した第１実施形態に加えて、自車の速度情報から有効曲率半径範囲を補正するため、より精度の高い曲率半径の算出が可能となる。
【００６８】
第４実施形態
まず、本実施形態に係る道路形状認識装置の基本構成について説明する。図２２は本発明の第４実施形態に係る道路形状認識装置を示すブロック図であり、同図に示すように、本実施形態の道路形状認識装置は、走行中の自車の走行位置を検出する自車位置検出手段２２０１と、制限速度情報および推薦速度情報（アドバイザリースピード）を含む道路情報を格納した道路情報格納手段２２０２と、自車位置周辺の道路情報を取得する道路形状取得手段２２０３と、取得された内容に基づき道路の曲率半径を算出する道路曲率半径算出手段２２０４と、取得された道路形状データに付加されている制限速度情報に基づき、存在し得ると考えられる曲率半径の範囲、すなわち有効曲率半径範囲を決定する曲率半径範囲決定手段２２０５と、取得された道路情報の中の推薦速度情報に基づいて、算出された有効曲率半径範囲を補正する曲率半径範囲補正手段２２０６と、道路曲率半径算出手段２２０４によって算出された曲率半径と、算出された有効曲率半径範囲のデータに基づき、算出された曲率半径が有効曲率半径範囲内に該当しない場合には曲率半径の修正を行う曲率半径修正手段２２０７とから構成されている。
【００６９】
上述した第１実施形態に対して、道路情報格納手段２２０２に推薦速度情報が含まれているとともに曲率半径範囲補正手段２２０６が付加され、これにより曲率半径範囲決定手段２２０５で決定された有効曲率半径範囲がより正確になり、曲率半径修正手段２２０７における曲率半径の修正がより適切に行えることになる。
【００７０】
なお、曲率半径修正手段２２０７から出力される曲率半径は車両制御ＥＣＵ２２０８等で利用可能である。
【００７１】
次に、図２３を参照しながら本実施形態に係る道路形状認識装置の動作フローについて説明する。図２３は本発明の第３実施形態に係る道路形状認識装置の曲率半径算出動作を示すフローチャート（曲率半径Ｒｎの修正のサブルーチンである。なお、本実施形態に係る道路形状認識装置の曲率半径算出動作のメインフローは図１２に示すものと同じであるため、同図を参照しながら説明する。
【００７２】
図１２に示すように、ステップ１２０１において、道路形状取得手段２２０３は自車位置検出手段２２０１から自車位置情報を取得する。また、ステップ１２０２において、道路形状取得手段２２０３は、道路情報格納手段２２０２から、ステップ１２０１にて取得した自車位置情報に基づき自車位置周辺のノード、リンク情報および制限速度情報を取得する。
【００７３】
次のステップ１２０３において、道路曲率半径算出手段２２０４は、ステップ１２０２にて道路形状取得手段２２０３が取得したノード点データを利用して、図７に示すようにノード点Ａ，Ｂ，Ｃの３点を含む円弧の半径を求め、曲率半径Ｒｎとする。
【００７４】
この曲率半径Ｒｎの補正サブルーチン１２０４の詳細を図２３に示す。
【００７５】
本実施形態の道路形状認識システムでは、道路形状情報に推薦速度情報（アドバイザリースピード）が含まれているので、この推薦速度情報に基づき有効曲率半径範囲を補正することにより、道路曲率半径算出手段２２０４が算出する曲率半径の精度を高めている。
【００７６】
すなわち、ステップ２３０１において、曲率半径範囲決定手段２２０５はステップ１２０２において道路形状取得手段２２０３によって取得された自車位置周辺の道路制限速度情報Ｖｌｉｍを取得する。
【００７７】
ここで、図１０は道路制限速度情報（横軸）と道路の曲率半径の下限値（縦軸）との関係を示すグラフであるが、一般に制限速度が大きくなれば道路の曲率半径の下限値Ｒｍｉｎも大きくなり（直線道路の制限速度が最も大きい）、逆に制限速度が小さくなれば道路の曲率半径の下限値Ｒｍｉｎも小さくなる。そこで、次のステップ２３０２において、曲率半径範囲決定手段２２０５はステップ２３０１で取得した道路制限速度情報Ｖｌｉｍに基づいて、自車が走行中道路の下限曲率値を同図に示すグラフから算出する。そして、こうした曲率半径の下限値Ｒｍｉｎを算出することによって、ステップ１２０３で算出した曲率半径Ｒｎが制限速度に対して妥当な値であるかチェックする。
【００７８】
次のステップ２３０３において、曲率半径範囲決定手段２２０５はステップ２３０１で取得した道路制限速度情報Ｖｌｉｍに基づいて自車両が走行中の道路の曲率半径の上限値Ｒｍａｘを算出する。基本的に上限値Ｒｍａｘは直線と考えて良い値が用いられる。
【００７９】
ステップ２３０４において、曲率半径範囲補正手段２２０６は、ステップ１２０２において道路形状取得手段２２０３によって取得された自車位置周辺の推薦速度情報Ｒｓの有無を確認し、推薦速度情報Ｒｓが存在する場合にはステップ２３０５に進んで有効曲率半径範囲を補正し、推薦速度情報Ｒｓが存在しない場合には有効曲率半径範囲の補正は行わずにステップ２３０８の曲率半径Ｒｎの判定へ進む。
【００８０】
ステップ２３０５において、曲率半径範囲補正手段２２０６はステップ１２０２において道路形状取得手段２２０３によって取得された自車位置周辺の推薦速度情報Ｒｓを取得する。
【００８１】
ステップ２３０６において、曲率半径範囲補正手段２２０６はステップ２３０２において算出された曲率半径の下限値Ｒｍｉｎをステップ２３０５において算出された推薦速度情報Ｒｓに応じて狭めるように補正する。ここで設定された下限値Ｒｍｉｎを用いてステップ１２０３で算出された曲率半径Ｒｎが有効曲率半径範囲内にあるかどうかを判定する。
【００８２】
ステップ２３０７において、曲率半径範囲補正手段２２０６はステップ２３０３において算出された曲率半径の上限値Ｒｍａｘをステップ２３０５において算出された推薦速度情報Ｒｓに応じて狭めるように補正する。ここで設定された上限値Ｒｍａｘを用いてステップ１２０３で算出された曲率半径Ｒｎが有効曲率半径範囲内にあるかどうかを判定する。
【００８３】
ステップ２３０８において、曲率半径修正手段２２０７はステップ１２０３にて算出された曲率半径Ｒｎがステップ２３０６および２３０７または補正前のステップ２３０２および２３０３で算出された有効曲率半径範囲にあるかどうかを判定する。この判定式はＲｍｉｎ＜Ｒｎ＜Ｒｍａｘとなる。曲率半径Ｒｎがこの範囲外の場合にはステップ２３０９へ進み、範囲内にある場合にはステップ２３１０へ進む。この判定によって、曲率半径Ｒｎが正確な値であるかどうかがチェックされる。
【００８４】
ステップ２３０９の曲率半径Ｒｎ値の変更の処理は上述した第１実施形態（図３のステップ３０５および図４〜図６）と同様である。
【００８５】
ステップ２３１０においては、曲率半径Ｒｎはステップ２３０８の判定で有効曲率半径範囲内であると判定されたため、曲率半径Ｒｎをこのノード点の曲率半径とし、適切な曲率半径Ｒｃｏｍｐ１へ曲率半径Ｒｎを代入する。
【００８６】
以上のように、本実施形態では上述した第１実施形態に加えて、推薦速度情報を用いて有効曲率半径範囲を補正するため、より精度の高い曲率半径の算出が可能となる。
【００８７】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る道路形状認識装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る道路形状認識装置の曲率半径算出動作を示すフローチャートである。
【図３】図２のステップ２０４のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図４】図３のステップ３０５のサブルーチンの第１例を示すフローチャートである。
【図５】図３のステップ３０５のサブルーチンの第２例を示すフローチャートである。
【図６】図３のステップ３０５のサブルーチンの第３例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態に係るノード点に基づいて曲率半径を算出する際の基本概念図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係るノード点に基づいて曲率半径を算出する際の他の概念図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係るノード点に基づいて曲率半径を算出する際のさらに他の概念図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る制限速度情報と曲率半径の下限値との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る道路形状認識装置を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る道路形状認識装置の曲率半径算出動作を示すフローチャートである。
【図１３】図１２のステップ１２０４のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る軌跡点とリンク角を示す概念図である。
【図１５】本発明の第２実施形態に係るリンク角とフラグリンクとの関係を示す図である。
【図１６】本発明の第２実施形態に係る軌跡点と開始点を示す概念図である。
【図１７】本発明の第２実施形態に係る自車走行軌跡と曲率半径の下限値との関係を示すグラフである。
【図１８】本発明の第３実施形態に係る道路形状認識装置を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第３実施形態に係る道路形状認識装置の曲率半径算出動作を示すフローチャート（曲率半径Ｒｎの修正のサブルーチン）である。
【図２０】本発明の第３実施形態に係る自車速度情報と進行可能範囲を示す概念図である。
【図２１】本発明の第３実施形態に係る自車速度情報と曲率半径の下限値の関係を示すグラフである。
【図２２】本発明の第４実施形態に係る道路形状認識装置を示すブロック図である。
【図２３】本発明の第４実施形態に係る道路形状認識装置の曲率半径算出動作を示すフローチャート（曲率半径Ｒｎの修正のサブルーチン）である。
【符号の説明】
１０１…自車位置検出手段
１０２…道路情報格納手段
１０３…道路形状取得手段
１０４…道路曲率半径算出手段
１０５…曲率半径決定手段
１０６…曲率半径修正手段
Ｒｎ…曲率半径
Ｒｍｉｎ…有効曲率半径範囲の下限値
Ｒｍａｘ…有効曲率半径範囲の上限値
Claims (4)
- 自車両の位置を検出する自車位置検出手段と、
少なくとも点データの集合体として道路の形状と当該道路の制限速度情報を格納する道路情報格納手段と、
前記自車位置検出手段により検出された自車位置に基づいて自車両の進行方向の道路形状に関する点データを一定距離だけ取得する道路形状取得手段と、
前記道路形状取得手段により取得された範囲の道路形状の点データに基づいて当該範囲の道路の曲率半径を算出する道路曲率算出手段と、
前記範囲に定められた制限速度情報に基づいて有効曲率半径範囲を決定する曲率半径範囲決定手段と、
前記道路曲率半径算出手段により算出された曲率半径が、前記曲率半径範囲決定手段により決定された有効曲率半径範囲外にある場合には、当該範囲前後の形状情報を用いて算出された曲率半径を修正する曲率半径修正手段と、を備え、
前記曲率半径修正手段は、前記道路曲率半径算出手段により算出された曲率半径が、前記曲率半径範囲決定手段により決定された有効曲率半径範囲外にある場合には、前記道路形状取得手段で取得された次の点データを用いて道路の曲率半径を算出し、
この曲率半径が前記曲率半径範囲決定手段により決定された有効曲率半径範囲内にある場合には、異常点として判断された点データを前記次の点データに置換して曲線関数を算出し、
前記算出された曲線関数に前記異常点と判断された点データを代入することで当該曲線関数上の補正された点データを算出し、
前記道路曲率半径算出手段は、前記補正された点データを用いて道路の曲率半径を再計算することを特徴とする道路形状認識装置。 - 自車両が走行した軌跡情報を記憶する自車両走行軌跡記憶手段と、
当該範囲に定められた自車走行軌跡情報に基づき走行軌跡からカーブを検出しカーブ数をカウントするカーブカウント手段と、
前記算出されたカーブ数に基づきカーブ数が少ない際には当該有効曲率半径範囲を狭め、カーブ数が多い際には有効曲率半径範囲を広げるように有効曲率半径範囲を補正する曲率半径範囲補正手段と、をさらに備えた請求項１記載の道路形状認識装置。 - 自車両の速度情報を検出する自車両速度検出手段と、前記自車両速度検出手段により検出された車速情報に基づいて、自車両の車速が速い場合には前記有効曲率半径範囲を小さくし、自車両の車速が遅い場合には有効曲率半径範囲を大きくするように有効曲率半径範囲を補正する曲率半径範囲補正手段と、をさらに備えた請求項１記載の道路形状認識装置。
- 前記道路情報格納手段は道路の推薦速度情報を含み、前記道路情報格納手段に格納された推薦速度情報に基づいて有効曲率半径範囲を補正する曲率半径範囲補正手段をさらに備えた請求項１記載の道路形状認識装置。
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