JP4382776B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両制御装置に関するものである。

従来、ナビゲーション装置においては、道路の位置及び形状を表すための位置座標列、すなわち、ノードデータが、市販の地図から得られる情報に基づいて作成され、データ記憶部に格納されている。そして、該データ記憶部から前記ノードデータを読み出し、該ノードデータに従って道路の位置及び形状を再現して、道路の画像を表示部に表示したり、現在位置検出部によって検出された車両の現在の位置、すなわち、現在位置を補正（マップマッチング）したりするようになっている。

そして、前記ノードデータは、道路上に設定された複数のノードの座標、各ノード間を連結するリンクの長さ、及び各ノードにおいて隣接する２本のリンクが成すリンク角から成る。したがって、表示部に表示される道路の画像は、折線によって近似される。

また、前記ナビゲーション装置を利用して走行制御等を行うことができるようにした車両においては、ナビゲーション装置によって現在位置が検出され、前記ノードデータに従って道路のノード半径（曲率半径）等の制御パラメータが算出され、該制御パラメータに基づいてコーナ制御等の走行制御を行うかどうかが判断される。

しかしながら、前記従来のナビゲーション装置においては、前記ノードデータが市販の地図から得られる情報に基づいて作成されるようになっているので、地図の作成段階において生じる誤差、地図上の道路において各ノードを設定する際に生じる誤差等によって、精度が低くなってしまう。

その結果、道路の位置及び形状の再現性が低下し、表示部に表示された道路の画像と実際の道路とが一致しなかったり、現在位置検出部によって検出された現在位置を正確に補正することができなかったりすることがある。

また、前記ノードデータに基づいてノード半径等の制御パラメータを算出すると、該制御パラメータに誤差が生じるので、該制御パラメータに基づいて走行制御を行う場合には、制御タイミングが実際の道路に対応せず、ずれることがあり、走行フィーリングが悪くなったり、走行制御の確実性が低下したりしてしまう。

本発明は、前記従来のナビゲーション装置の問題点を解決して、制御パラメータに誤差が生じるのを防止し、走行フィーリングを良くするとともに、走行制御の確実性を向上させることができる車両制御装置を提供することを目的とする。

そのために、本発明の車両制御装置においては、道路の位置及び形状を表すためのノードデータが格納されるデータ記憶部と、該データ記憶部から道路上で隣接する複数のノードのノードデータを読み出すデータ読出手段と、前記ノードデータに基づいて、所定のノードにおいて２本のリンクが成すリンク角が設定値より大きいかどうかを判断し、リンク角が設定値より大きい場合に、前記所定のノードのノードデータが有効であるとし、前記リンク角が前記設定値以下である場合に、前記所定のノードのノードデータが無効であるとするノードデータ判断手段と、前記ノードデータが無効である場合に、無効なノードデータを間引くノードデータ加工手段と、有効なノードデータに基づいて走行制御用の制御パラメータを算出するパラメータ算出手段と、前記制御パラメータに基づいて走行制御を行う走行制御手段とを有する。

本発明によれば、車両制御装置装置においては、道路の位置及び形状を表すためのノードデータが格納されるデータ記憶部と、該データ記憶部から道路上で隣接する複数のノードのノードデータを読み出すデータ読出手段と、前記ノードデータに基づいて、所定のノードにおいて２本のリンクが成すリンク角が設定値より大きいかどうかを判断し、リンク角が設定値より大きい場合に、前記所定のノードのノードデータが有効であるとし、前記リンク角が前記設定値以下である場合に、前記所定のノードのノードデータが無効であるとするノードデータ判断手段と、前記ノードデータが無効である場合に、無効なノードデータを間引くノードデータ加工手段と、有効なノードデータに基づいて走行制御用の制御パラメータを算出するパラメータ算出手段と、前記制御パラメータに基づいて走行制御を行う走行制御手段とを有する。

この場合、データ記憶部からノードデータが読み出され、該ノードデータに基づいて、所定のノードのノードデータが有効であるか無効であるかが判断され、ノードデータが無効である場合に、無効なノードデータが間引かれ、有効なノードデータに基づいて走行制御用の制御パラメータが算出され、該制御パラメータに基づいて走行制御が行われる。

したがって、制御パラメータに誤差が生じるのを防止し、走行フィーリングを良くするとともに、走行制御の確実性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態におけるナビゲーション装置の機能ブロック図である。

図において、１６は道路の位置及び形状を表すためのノードデータが格納されるデータ記憶部、６１は該データ記憶部１６からノードデータを読み出すデータ読出手段、９１は前記ノードデータに基づいて、所定のノードにおいて２本のリンクが成すリンク角が設定値より大きいかどうかを判断し、リンク角が設定値より大きい場合に、前記所定のノードのノードデータが有効であるとし、前記リンク角が前記設定値以下である場合に、前記所定のノードのノードデータが無効であるとするノードデータ判断手段、９２はノードデータが無効である場合に、無効なノードデータを間引くノードデータ加工手段、９３は有効なノードデータに基づいて走行制御用の制御パラメータを算出するパラメータ算出手段、９４は前記制御パラメータに基づいて走行制御を行う走行制御手段である。

図２は本発明の第１の実施の形態における車両制御装置の概略図、図３は本発明の第１の実施の形態における推奨車速マップを示す図、図４は本発明の第１の実施の形態における減速線マップを示す図、図５は本発明の第１の実施の形態における自動変速機の動作を示すフローチャートである。なお、図３において、横軸にノード半径を、縦軸に推奨車速Ｖ_R を、図４において、横軸に車両の位置を、縦軸に車速Ｖを採ってある。

図２において、１０は自動変速機（Ａ／Ｔ）、１１はエンジン（Ｅ／Ｇ）、１２は前記自動変速機１０の全体の制御を行う自動変速機制御装置（ＥＣＵ）、１３は前記エンジン１１の全体の制御を行うエンジン制御装置、１４はナビゲーション装置である。前記自動変速機１０は、トルクコンバータ、フルードカップリング等の図示しない流体伝動装置、及び図示しない変速装置を備え、前記流体伝動装置は、エンジン１１によって発生させられた回転を作動流体、すなわち、油を介して変速装置に伝達するようになっている。また、該変速装置は前記流体伝動装置から回転を受けると、複数の変速段で変速を行い、図示しない駆動輪に伝達する。

そして、４１はウインカセンサ、４２は運転者の動作を検出するアクセルセンサ、４３は運転者の動作を検出するブレーキセンサ、４４は車速センサ、４５はスロットル開度センサ、４６はＲＯＭ、４７は通常モードとナビモードとを選択するためのモード選択部である。

前記ナビゲーション装置１４は、車両の現在位置を検出する現在位置検出部１５、ノードデータ等が格納されたデータ記憶部１６、入力された情報に基づいてナビゲーション処理等の各種の演算処理を行うナビゲーション処理部１７、入力部３４、表示部３５、音声入力部３６、音声出力部３７及び通信部３８を有する。

そして、前記現在位置検出部１５は、ＧＰＳ（グローバルポジショニングセンサ）２１、地磁気センサ２２、距離センサ２３、ステアリングセンサ２４、ビーコンセンサ２５、ジャイロセンサ２６、図示しない高度計等から成る。

前記ＧＰＳ２１は、人工衛星によって発生させられた電波を受信して車両の現在位置を検出し、前記地磁気センサ２２は、地磁気を測定することによって車両が向いている方位を検出し、前記距離センサ２３は、道路上の所定の地点間の距離等を検出する。前記距離センサ２３としては、例えば、車輪の回転数を測定し、該回転数に基づいて距離を検出するもの、加速度を測定し、該加速度を２回積分して距離を検出するもの等を使用することができる。

また、前記ステアリングセンサ２４は舵（だ）角を検出するためのものであり、ステアリングセンサ２４としては、例えば、図示しないハンドルの回転部に取り付けられた光学的な回転センサ、回転抵抗、車輪に取り付けられた角度センサ等が使用される。

そして、前記ビーコンセンサ２５は、道路に沿って配設されたビーコンからの位置情報を受信して現在位置を検出する。前記ジャイロセンサ２６は、車両の回転角速度を検出するためのものであり、ジャイロセンサ２６としては、ガスレートジャイロ、振動ジャイロ等が使用される。そして、前記ジャイロセンサ２６によって検出された回転角速度を積分することにより、車両が向いている方位を検出することができる。

なお、前記ＧＰＳ２１及びビーコンセンサ２５においては、それぞれ単独で現在位置が検出されるが、前記距離センサ２３においては、距離センサ２３によって検出された距離と、地磁気センサ２２及びジャイロセンサ２６によって検出された方位とを組み合わせることにより現在位置が算出される。また、距離センサ２３によって検出された距離と、ステアリングセンサ２４によって検出された舵角とを組み合わせることにより現在位置を算出することもできる。

そして、前記データ記憶部１６は、地図データファイル、交差点データファイル、ノードデータファイル、道路データファイル、写真データファイル、及び各地域のホテル、ガソリンスタンド、観光地案内等の地域ごとの情報が格納されたデータファイルを備える。該各データファイルには、経路を検索するためのデータのほか、前記表示部３５の画面に、検索した経路に沿って案内図を表示したり、交差点又は経路における特徴的な写真、コマ図等を表示したり、次の交差点までの距離、次の交差点における進行方向等を表示したり、他の案内情報を表示したりするための各種のデータが格納される。なお、前記データ記憶部１６には、所定の情報を音声出力部３７によって出力するための各種のデータも格納される。

ところで、前記交差点データファイルには各交差点に関する交差点データが、ノードデータファイルにはノードデータが、道路データファイルには道路に関する道路データがそれぞれ格納され、前記交差点データ、ノードデータ及び道路データによって道路状況が表される。なお、前記ノードデータは、道路上に設定された複数のノードの座標、各ノード間を連結するリンクの長さ、及び各ノードにおいて隣接する２本のリンクが成すリンク角から成る。そして、前記道路データによって、道路自体については、幅員、勾配（こうばい）、カント、バンク、路面の状態、道路の車線数、車線数の減少する地点、幅員の狭くなる地点等が、コーナについては、曲率半径、交差点、Ｔ字路、コーナの入口等が、道路属性については、踏切、高速道路出口ランプウェイ、有料道路の料金所、降坂路、登坂路、道路種別（国道、一般道、高速道等）等がそれぞれ表される。

また、前記ナビゲーション処理部１７は、ナビゲーション装置１４の全体の制御を行うＣＰＵ３１、該ＣＰＵ３１が各種の演算処理を行う際にワーキングメモリとして使用されるＲＡＭ３２、及び、制御プログラムのほか、目的地までの経路の検索、経路における走行案内、特定区間の決定等を行うための各種のプログラムが格納された記録媒体としてのＲＯＭ３３から成るとともに、前記ナビゲーション処理部１７に、前記入力部３４、表示部３５、音声入力部３６、音声出力部３７及び通信部３８が接続される。

なお、前記データ記憶部１６及びＲＯＭ３３は、図示しない磁気コア、半導体メモリ等によって構成される。また、前記データ記憶部１６及びＲＯＭ３３に代えて、磁気テープ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、磁気ドラム、ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤ、光ディスク、ＩＣカード、光カード等の各種の記録媒体を使用することもできる。

本実施の形態においては、前記ＲＯＭ３３に各種のプログラムが格納され、データ記憶部１６に各種のデータが格納されるようになっているが、前記プログラム及びデータを同一の外部の記録媒体に格納することもできる。この場合、例えば、前記ナビゲーション処理部１７に図示しないフラッシュメモリを配設し、前記外部の記録媒体から前記プログラム及びデータを読み出してフラッシュメモリに書き込むことができる。したがって、前記外部の記録媒体を交換することによって前記プログラム及びデータを更新することができる。また、プログラム及びデータを外部の記録媒体に格納することもできる。このように、各種の記録媒体に格納された各種のプログラムを起動し、各種のデータに基づいて各種の処理を行うことができる。

さらに、前記通信部３８は、ＦＭ送信装置、電話回線等との間で各種のデータの送受信を行うためのものであり、例えば、渋滞等の道路情報、交通事故情報、ＧＰＳ２１の検出誤差を検出するためのＤ−ＧＰＳ情報等の各種のデータを図示しない情報センサ等によって受信する。なお、本発明の機能を実現するためのプログラム及びデータの少なくとも一部を前記通信部３８によって受信し、フラッシュメモリ等に格納することもできる。

そして、前記入力部３４は、走行開始時の位置を修正したり、目的地を入力したりするためのものであり、入力部３４としては、キーボード、マウス、バーコードリーダ、ライトペン、遠隔操作用のリモートコントロール装置等を使用することができる。また、前記入力部３４は、表示部３５の画面上に表示されたキー又はメニューにタッチすることによって入力を行うタッチパネルにより構成することもできる。

そして、前記表示部３５には、操作案内、操作メニュー、操作キーの案内、目的地までの経路、経路に沿った案内等が表示される。前記表示部３５としては、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、フロントガラスにホログラムを投影するホログラム装置等を使用することができる。

そして、音声入力部３６は、図示しないマイクロホン等によって構成され、音声によって必要な情報を入力することができるようになっている。また、音声出力部３７は、図示しない音声合成装置及びスピーカを備え、前記音声合成装置によって合成された音声による案内情報をスピーカから出力する。なお、音声合成装置によって合成された音声による案内情報のほかに、テープに録音された各種の案内情報をスピーカから出力することもできる。

ところで、前記構成の車両制御装置において、自動変速機制御装置１２は、ＲＯＭ４６に格納された制御プログラムに従ってシフトアップ又はシフトダウンの変速を行う。

また、必要に応じて入力部３４を操作すると、ＣＰＵ３１のデータ読出手段６１（図１）によって前記データ記憶部１６から前記ノードデータが読み出され、ＣＰＵ３１の図示されない補正処理手段によって前記ノードデータの補正処理が行われ、ＣＰＵ３１の図示されない再現手段によって、前記補正処理が行われたノードデータに従って道路の位置及び形状が再現される。そして、再現された道路の位置及び形状に従って、道路の画像が表示部３５に表示されたり、現在位置検出部１５によって検出された現在位置が、ＣＰＵ３１の図示しない現在位置補正手段によって補正されたりする。

また、運転者がモード選択部４７を操作することによって通常モードを選択すると、前記自動変速機制御装置１２は、前記車速センサ４４によって検出された車速Ｖ、及びスロットル開度センサ４５によって検出されたスロットル開度に基づいて、ＲＯＭ４６内の図示しない変速マップを参照し、前記車速Ｖ及びスロットル開度に対応する変速段を選択する。

一方、運転者がモード選択部４７を操作することによってナビモードを選択すると、前記ナビゲーション処理部１７は、データ記憶部１６から道路状況に関する所定のデータを読み出すとともに、図示しないアクセルペダルが緩められたこと等の所定の条件が満たされたときに、変速段を制限する。そして、自動変速機制御装置１２は、制限された上限の変速段で変速処理を行う。なお、前記ナビゲーション処理部１７によって、ナビモードが選択されたときと同様の処理を常時行うことができる。

次に、ナビモードが選択された場合の前記ナビゲーション処理部１７の動作について説明する。

この場合、車両がコーナに差し掛かると、補正処理手段の走行制御手段９４は、コーナ制御を開始する。該コーナ制御においては、コーナを通過するのに最適な推奨変速段が決定され、前記推奨変速段及び運転者の動作に基づいて上限の変速段が設定され、該上限の変速段が自動変速機制御装置１２に対して出力される。

そのために、ＣＰＵ３１は、道路状況判断処理を行い、道路状況を判断する。すなわち、ＣＰＵ３１は、現在位置を含む道路上の所定の範囲（例えば、現在位置から１〜２〔ｋｍ〕）内の各ノードごとにノード半径を算出する。なお、必要に応じて現在位置から目的地までの経路を検索し、検索した経路上のノードについてノード半径を算出することもできる。

次に、ＣＰＵ３１は、前記所定の範囲内において前記ノード半径が閾（しきい）値より小さいノードが検出されると、コーナ制御を開始し、図３の推奨車速マップを参照して、前記ノード半径に対応する推奨車速Ｖ_R を読み込む。なお、前記推奨車速マップにおいては、ノード半径が小さくなると推奨車速Ｖ_R が低くされ、ノード半径が大きくなると推奨車速Ｖ_R が高くされる。そして、ナビゲーション処理部１７は現在位置から各ノードまでの道路の勾配を算出する。

ところで、本実施の形態においては、車両がコーナに差し掛かると、現在位置からコーナに到達するまでに車速Ｖが前記推奨車速Ｖ_R になるような減速が必要であると判断される。そこで、前記所定の範囲内の各ノードのうちノード半径が閾値より小さい特定のノードが選択され、該各特定のノードについて推奨車速Ｖ_R が算出され、推奨変速段が決定されるようになっている。

そのために、ＣＰＵ３１は、各特定のノードについて、現在の変速段を維持することが望ましいと考えられる閾値を表す減速加速度基準値α、これ以上減速加速度（減速の度合い）が大きくなる場合は、変速段を３速以下にすることが望ましいと考えられる閾値を表す減速加速度基準値β１、及びこれ以上減速加速度が大きくなる場合は、変速段を２速以下にすることが望ましいと考えられる閾値を表す減速加速度基準値β２を設定する。

この場合、前記各減速加速度基準値α、β１、β２は、道路の勾配も考慮して設定される。これは、平坦（たん）な道路において減速を行う場合と、登坂路又は降坂路において減速を行う場合とでは、同じ距離を走行させても減速加速度が異なるからである。例えば、登坂路において、運転者が車両を減速させようとした場合、積極的にシフトダウンの変速を行わなくても十分な減速を行うことができる。

また、前記各減速加速度基準値α、β１、β２を、道路の勾配に対応させて複数設定することもできる。そして、平坦な道路用として１組の減速加速度基準値α、β１、β２をあらかじめ設定しておき、算出された勾配に対応させて前記減速加速度基準値α、β１、β２を補正することもできる。さらに、車両の総重量を算出し、乗員が１名である場合と４名である場合とで減速加速度基準値α、β１、β２を異ならせることもできる。この場合、車両の総重量は、例えば、特定の出力軸トルクを発生させたときの加速度に基づいて算出することができる。

続いて、ＣＰＵ３１は、現在位置から各ノードまでの区間距離Ｌを算出し、該区間距離Ｌ、前記推奨車速Ｖ_R 及び前記減速加速度基準値αに基づいて、現在の変速段を維持するためのホールド制御用減速線Ｍｈを、区間距離Ｌ、前記推奨車速Ｖ_R 及び減速加速度基準値β１、β２に基づいて、シフトダウンの変速を許可するための変速許可制御用減速線Ｍ１、Ｍ２をそれぞれ算出する。なお、前記ホールド制御用減速線Ｍｈは、前記変速許可制御用減速線Ｍ１に対応させて、例えば、変速許可制御用減速線Ｍ１より１０〔ｋｍ／ｈ〕だけ低い値にされる。また、ホールド制御用減速線Ｍｈを変速許可制御用減速線Ｍ１より所定距離分だけずらすこともできる。

この場合、変速許可制御用減速線Ｍ１、Ｍ２は、区間距離Ｌにおいてそれぞれ減速加速度基準値β１、β２で減速が行われた場合に、推奨車速Ｖ_R で各ノードを走行することができる車速Ｖの値を示す。

続いて、前記ＣＰＵ３１は、現在位置に対応するホールド制御用減速線Ｍｈの値Ｖｈ、現在位置に対応する変速許可制御用減速線Ｍ１の値Ｖ１、及び現在位置に対応する変速許可制御用減速線Ｍ２の値Ｖ２を算出するとともに、現在の車速Ｖ_now を読み込み、該車速Ｖ_now と前記値Ｖｈ、Ｖ１、Ｖ２とを比較する。

そして、車速Ｖ_now が値Ｖｈ以上Ｖ１未満である場合、ホールド制御が開始される。該ホールド制御においては、現在の実際の変速段（以下「実変速段」という。）が保持される。

また、前記車速Ｖ_now が値Ｖ１以上Ｖ２未満である場合、変速許可制御が開始され、推奨変速段が３速に決定される。さらに、前記車速Ｖ_now が値Ｖ２以上である場合、変速許可制御において推奨変速段が２速に決定される。なお、前記推奨変速段は、各特定のノードについて決定され、そのうち、最小のものが選択される。

また、前記ホールド制御用減速線Ｍｈ及び変速許可制御用減速線Ｍ１、Ｍ２は、いずれも演算によって算出することができるだけでなく、演算結果をマップとして格納しておき、該マップを参照することによって算出することもできる。

このようにして、推奨変速段が決定されると、ＣＰＵ３１は決定された推奨変速段を自動変速機制御装置１２に送る。

続いて、該自動変速機制御装置１２は、決定された推奨変速段が２速、３速及び４速のいずれであるかを判断し、推奨変速段が４速である場合、上限の変速段を決定するための第１の値Ｓ_S に４をセットする。そして、推奨変速段が３速である場合、アクセルオンオフが行われるか、ブレーキオフオンが行われると、自動変速機制御装置１２は第１の値Ｓ_S に３をセットする。また、推奨変速段が２速である場合、ブレーキオフオンが行われると、自動変速機制御装置１２は第１の値Ｓ_S に２をセットする。この場合、例えば、アクセルオンオフは、アクセルセンサ４２によって検出されたアクセルペダルの踏込量が単位時間当たり１０〔％〕以上少なくなり、しかも、アクセルセンサ４２がオフになっている状態をいう。

なお、推奨変速段が３速であり、アクセルオンオフが行われず、ブレーキオフオンも行われない場合、前記自動変速機制御装置１２は第１の値Ｓ_S に４をセットする。また、推奨変速段が２速であり、ブレーキオフオンが行われない場合、自動変速機制御装置１２は第１の値Ｓ_S に３をセットする。

続いて、前記自動変速機制御装置１２は、ホールド制御中であるかどうかを判断し、ホールド制御中である場合、実変速段を検出する。そして、前記自動変速機制御装置１２は、実変速段が３速以下である場合、上限の変速段を決定するための第２の値Ｓ_H に３を、実変速段が３速より高い場合、第２の値Ｓ_H に４をセットする。このようにして、実変速段より上限の変速段が高くなるのを防止する。また、ホールド制御中でない場合、前記自動変速機制御装置１２は第２の値Ｓ_H に４をセットする。

このようにして、第１、第２の値Ｓ_S 、Ｓ_H がセットされると、前記自動変速機制御装置１２は、第１、第２の値Ｓ_S 、Ｓ_H のうちの低い方に対応する変速段を上限の変速段として設定し、該上限の変速段で変速処理を行う。そして、道路のノード半径が閾値より大きくなると、コーナ制御を解除し、通常の制御を行う。

次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１ 道路状況判断処理を行う。
ステップＳ２ 推奨変速段決定処理を行う。
ステップＳ３ 上限変速段出力処理を行う。

ところで、前記ナビゲーション装置１４においては、通常、前記ノードデータが市販の地図から得られる情報に基づいて作成されるようになっているので、地図の作成段階において生じる誤差、地図上の道路において各ノードを設定する際に生じる誤差等によって、精度が低くなることがあるが、精度の低いノードデータを使用して道路の位置及び形状を再現すると、再現性が低下し、表示部３５に表示される道路の画像と実際の道路とが一致しなかったり、現在位置検出部１５によって検出される現在位置を正確に補正することができなかったりする。

また、精度の低いノードデータに基づいてノード半径等の制御パラメータを算出すると、該制御パラメータに誤差が生じるので、該制御パラメータに基づいてコーナ制御等の走行制御を行う場合、制御タイミングがずれることがあり、走行フィーリングが悪くなったり、走行制御の確実性が低下したりしてしまう。

そこで、精度の低いノードデータを補正して精度の高いノードデータを形成するようにしている。

図６は本発明の第１の実施の形態における道路状況判断処理のサブルーチンを示すフローチャートである。

この場合、ＣＰＵ３１（図２）はデータ記憶部１６から現在位置より前方の複数のノード（現在位置より前方の所定距離内にあるノード、又は現在位置より前方の所定個数のノード）についてノードデータを読み出し、最も前方のノードに対応するリンク、すなわち、終端リンクを設定する。

そして、ＣＰＵ３１は、終端リンクまでの各ノードのノードデータに基づいて補正処理を行う。

次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１−１ ノードデータを読み出す。
ステップＳ１−２ 終端リンクを設定する。
ステップＳ１−３ ノードデータの補正処理を行う。
ステップＳ１−４ 終端リンクになったかどうかを判断する。終端リンクになった場合はリターンし、終端リンクになっていない場合はステップＳ１−３に戻る。

次に、図６のステップＳ１−３における補正処理のサブルーチンについて説明する。

図７は本発明の第１の実施の形態における補正処理のサブルーチンを示すフローチャート、図８は本発明の第１の実施の形態におけるノードデータの概念図である。

この場合、補正処理手段のノードデータ判断手段９１（図１）は、各ノードデータについて、ノードデータが有効であるかどうかを判断し、ノードデータが有効である場合、補正処理手段のパラメータ算出手段９３は、ノード半径算出処理によってノード半径を算出し、ノードデータが有効でない場合、補正処理手段のノードデータ加工手段９２は、ノードデータ加工処理によってノードデータを加工する。

前記ノードデータは、道路上に設定された複数のノードの座標、各ノード間を連結するリンクの長さ、及び各ノードにおいて隣接する２本のリンクが成すリンク角から成る。ここで、図８に示すように、道路上に設定されたあるノードをｎ_n とし、一つ後方のノードをｎ_n-1 とし、一つ前方のノードをｎ_n+1 とし、前記ノードｎ_n を介して隣接する２本のリンクの長さをそれぞれＬ_n 、Ｌ_n+1 とし、前記各リンクの成すリンク角をθ_n としたとき、該リンク角θ_n が設定値ρ１より大きい場合、前記ノードｎ_n のノードデータを有効とし、リンク角θ_n が設定値ρ１以下である場合、前記ノードｎ_n において道路がほぼ直線状であると判断し、前記ノードｎ_n のノードデータを無効にする。そして、無効のノードデータは、ノードデータ加工処理において間引かれる。その結果、ノードｎ_n においてノード半径は算出されない。

一方、ノードｎ_n のノードデータが有効である場合は、ノードｎ_n についてノード半径が算出される。なお、本実施の形態において、ノード半径は、前記ノードｎ_n-1 、ｎ_n 、ｎ_n+1 を円周上に備える仮想円の半径である。

そして、前記ノードｎ_n におけるノード半径をＲ_n とすると、ノード半径Ｒ_n は、近似計算によって算出され、
Ｒ_n ＝（Ｌ_n ＋Ｌ_n+1 ）／２θ_n ……（１）
になる。

このように、ノードデータに対してノードデータ加工処理が行われ、道路がほぼ直線状に延びると判断されるノードｎ_n については、ノードデータが無効にされ、間引かれるので、ノードデータに誤差が生じるのを防止することができる。したがって、道路の位置及び形状の再現性を向上させることができる。その結果、表示部３５（図２）に表示される道路の画像と実際の道路とを一致させたり、現在位置検出部１５によって検出される現在位置を正確に補正したりすることができる。

また、ノードデータが有効なノードｎ_n についてだけノード半径Ｒ_n が算出されるようになっているので、ノード半径Ｒ_n に誤差が生じにくい。したがって、該ノード半径Ｒ_n に基づいてコーナ制御等の走行制御を行う場合、制御タイミングがずれることがなくなり、走行フィーリングを良くすることができ、走行制御の確実性を向上させることができる。

次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１−３−１ ノードデータが有効であるかどうかを判断する。ノードデータが有効である場合はステップＳ１−３−３に進み、有効でない場合はステップＳ１−３−２に進む。
ステップＳ１−３−２ ノードデータ加工処理を行う。
ステップＳ１−３−３ ノード半径算出処理を行う。

ところで、道路がほぼ直線状に延びる場合においては、リンクの長さＬ_n 、Ｌ_n+1 を長くして各ノードが設定されるので、隣接するノードｎ_n-1 、ｎ_n の各リンク角θ_n-1 、θ_n が互いに逆位相になることが多いが、コーナにおいては、リンクの長さＬ_n 、Ｌ_n+1 を短くして各ノードが設定されるので、通常は、隣接するノードｎ_n-1 、ｎ_n の各リンク角θ_n-1 、θ_n が互いに逆位相になることはない。この場合、ノードデータの精度は低いと判断される。

そこで、隣接するノードｎ_n-1 、ｎ_n の各リンク角θ_n-1 、θ_n が互いに逆位相になった場合に補正処理を行うようにした、本発明の第２の実施の形態について説明する。

図９は本発明の第２の実施の形態における補正処理のサブルーチンを示すフローチャート、図１０は本発明の第２の実施の形態におけるノードデータの概念図である。

この場合、ＣＰＵ３１（図２）は、各ノードデータについて、ノードデータが有効であるかどうかを判断し、ノードデータが有効である場合、ノード半径算出処理によってノード半径を算出し、ノードデータが有効でない場合、ノードデータ加工処理によってノードデータを加工した後、ノード半径算出処理によってノード半径を算出する。

ここで、図１０に示すように、道路上に設定されたあるノードをｎ_n とし、一つ後方のノードをｎ_n-1 とし、一つ前方のノードをｎ_n+1 とし、二つ前方のノードをｎ_n+2 とし、ノードｎ_n におけるリンク角をθ_n とし、ノードｎ_n-1 におけるリンク角をθ_n-1 としたとき、リンク角θ_n-1 、θ_n がいずれも正の値を採る場合は、前記ノードｎ_n のノードデータを有効とする。一方、リンク角θ_n-1 が正の値を採り、リンク角θ_n が負の値を採って互いに逆位相になった場合は、ノードデータの精度は低いと判断され、前記ノードｎ_n のノードデータは無効にされる。そして、ＣＰＵ３１は、ノードデータ加工処理において、ノードｎ_n とノードｎ_n+1 との中点に新しいノードｎ_I を設定し、ノードｎ_n 、ｎ_n+1 を間引く。

続いて、前記ノードｎ_I についてノード半径Ｒ_I が算出される。この場合、ノード半径Ｒ_I は、前記ノードｎ_n-1 、ｎ_I 、ｎ_n+2 を円周上に備える仮想円の半径である。なお、前記ノードｎ_I の座標は、ノードｎ_n 、ｎ_n+1 の各座標に基づいて算出され、ノードｎ_I のリンク角は、ノードｎ_n-1 、ｎ_I 、ｎ_n+2 の各座標に基づいて算出することができる。

一方、ノードｎ_n のノードデータが有効である場合は、ノードｎ_n についてノード半径Ｒ_n が算出される。この場合、該ノード半径Ｒ_n は、前記ノードｎ_n-1 、ｎ_n 、ｎ_n+1 を円周上に備える仮想円の半径である。

このように、ノードデータに対してノードデータ加工処理が行われ、隣接するノードｎ_n-1 、ｎ_n の各リンク角θ_n-1 、θ_n が互いに逆位相になった場合に、ノードｎ_n とノードｎ_n+1 との中点に新しいノードｎ_I が設定され、ノードｎ_n 、ｎ_n+1 が間引かれるので、道路の位置及び形状の再現性を向上させることができる。したがって、表示部３５に表示される道路の画像と実際の道路とを一致させたり、現在位置検出部１５によって検出される現在位置を正確に補正したりすることができる。

また、新しいノードｎ_I についてノード半径Ｒ_I が、ノードデータが有効なノードｎ_n についてノード半径Ｒ_n がそれぞれ算出されるようになっているので、ノード半径Ｒ_I 、Ｒ_n に誤差が生じにくい。したがって、ノード半径Ｒ_I 、Ｒ_n に基づいてコーナ制御等の走行制御を行う場合、制御タイミングがずれることがなくなり、走行フィーリングを良くすることができ、走行制御の確実性を向上させることができる。

次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１−３−１１ ノードデータが有効であるかどうかを判断する。ノードデータが有効である場合はステップＳ１−３−１３に進み、有効でない場合はステップＳ１−３−１２に進む。
ステップＳ１−３−１２ ノードデータ加工処理を行う。
ステップＳ１−３−１３ ノード半径算出処理を行う。

ところで、前記各実施の形態においては、リンクの長さＬ_n 、Ｌ_n+1 に基づいて、式（１）によってノード半径Ｒ_I 、Ｒ_n を算出するようになっている。したがって、隣接する二つのリンクのうち、一方のリンクの長さＬ_n と他方のリンクの長さＬ_n+1 とが大きく異なる場合、実際の道路は小さな曲率半径で湾曲しているにもかかわらず、計算上のノード半径Ｒ_I 、Ｒ_n が大きくなってしまう。

そこで、ステップＳ１−３−３、Ｓ１−３−１３のノード半径算出処理において、リンクの長さＬ_n 、Ｌ_n+1 を使用することなく、ノード半径を算出することができるようにした、本発明の第３の実施の形態について説明する。

図１１は本発明の第３の実施の形態におけるノードデータの概念図である。

この場合、道路上に設定されたあるノードをｎ_n とし、一つ後方のノードをｎ_n-1 とし、一つ前方のノードをｎ_n+1 とし、ノードｎ_n におけるリンク角をθ_n とし、道路の幅をｈとする。そして、道路の外側縁に内接する円を想定し、該円の半径をノード半径Ｒ_G とする。すなわち、
Ｒ_G ｃｏｓ（θ_n ／２）＝Ｒ_G −ｈ
∴Ｒ_G ＝ｈ／｛１−ｃｏｓ（θ_n ／２）｝ ……（２）
になる。

ここで、ノードデータを作成するときに、１／２５０００の縮尺の地図が使用され、該地図において、幅が１〔ｍｍ〕の線で道路が表されるので、道路の幅は一律に２５〔ｍ〕であるとする。また、２５〔ｍ〕間隔でノードを設定したとき、前記円とリンクとのずれ幅をｄとすると、
ｄ＝Ｒ_G （１−ｃｏｓ（θ_n ／２））
となり、リンクの長さが２５〔ｍ〕であるので、
Ｒ_G ｓｉｎ（θ_n ／２）＝２５／２
∴ｄ＝２５／２ｓｉｎ（θ_n ／２）・（１−ｃｏｓ（θ_n ／２））
になる。

したがって、
ｈ＝２ｄ
＝２５／２ｓｉｎ（θ_n ／２）・（１−ｃｏｓ（θ_n ／２））
になる。そこで、幅ｈを式（２）に代入すると、
Ｒ_G ＝２５／ｓｉｎ（θ_n ／２）
になる。

このように、リンクの長さＬ_n 、Ｌ_n+1 を使用することなく、リンク角θ_n を使用するだけで、ノード半径Ｒ_G を算出することができる。

ところで、一般に、ほとんどの道路はクロソイド曲線で近似することができる。そこで、連続する複数のノードを採り、各ノードのノードデータに基づいて、式（１）によって算出されたノード半径Ｒ_n と、クロソイド曲線に基づいて算出されたノード半径とを比較し、最も小さい値をノード半径とする、本発明の第４の実施の形態について説明する。

図１２は本発明の第４の実施の形態におけるノード半径算出処理のサブルーチンを示すフローチャート、図１３は本発明の第４の実施の形態におけるノードデータの概念図、図１４は本発明の第４の実施の形態におけるクロソイド曲線の説明図である。

図１３において、ｎ_i （ｉ＝１、２、…、５）はノード、Ｌ_i （ｉ＝１、２、…、４）はノードｎ_i とノードｎ_i+1 との間のリンクの長さ、Ｒ_j （ｊ＝０、１、…、４）は式（１）によって算出された各ノードｎ_i におけるノード半径である。

この場合、連続する３個のノードｎ₁ 〜ｎ₃ から成るコーナにおいて、一方側、すなわち、ノードｎ₁ 側からコーナに進入したときの道路をクロソイド曲線で近似したときのノード半径をＲ′とし、クロソイド曲線の式の変数をＡとする。そして、ノードｎ_i のうち正方向に連続する３個のノードｎ₁ 〜ｎ₃ のノードデータをクロソイド曲線の式に代入すると、
Ａ₁ ²＝Ｒ₂ （Ｌ₂ ＋Ｌ₁ ）
Ａ₁ ²＝Ｒ₁ ′Ｌ₁
になる。したがって、ノードｎ₂ におけるノード半径Ｒ₁ ′は、
Ｒ₁ ′＝Ｒ₂ ・（Ｌ₂ ＋Ｌ₁ ）／Ｌ₁
になる。

次に、他方側、すなわち、ノードｎ₃ 側からコーナに進入したときの道路をクロソイド曲線で近似したときのノード半径をＲ″とし、クロソイド曲線の式の変数をＢとする。そして、ノードｎ_i のうち、正方向に連続する３個のノードｎ₁ 、ｎ₂ 、ｎ₃ のノードデータをクロソイド曲線の式に代入すると、
Ｂ₁ ²＝Ｒ₀ （Ｌ₂ ＋Ｌ₁ ）
Ｂ₁ ²＝Ｒ₁ ″Ｌ₂
になる。したがって、ノードｎ₂ におけるノード半径Ｒ₁ ″は、
Ｒ₁ ″＝Ｒ₀ ・（Ｌ₂ ＋Ｌ₁ ）／Ｌ₂
になる。

ここで、式（１）によって算出された各ノードｎ₂ におけるノード半径はＲ₁ であるので、ノード半径Ｒ₁ 、Ｒ₁ ′、Ｒ₁ ″のうちの最小値Ｒ_min
Ｒ_min ＝ｍｉｎ（Ｒ₁ ，Ｒ₁ ′，Ｒ₁ ″）
を算出し、該最小値Ｒ_min をノード半径として決定する。

次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１−３−３−１ 近似計算によってノード半径Ｒ₁ を算出する。
ステップＳ１−３−３−２ 一方側からコーナに進入したときの道路をクロソイド曲線で近似してノード半径Ｒ₁ ′を算出する。
ステップＳ１−３−３−３ 他方側からコーナに進入したときの道路をクロソイド曲線で近似してノード半径Ｒ₁ ″を算出する。
ステップＳ１−３−３−４ ノード半径Ｒ₁ 、Ｒ₁ ′、Ｒ₁ ″のうちの最小値Ｒ_min を算出する。

なお、本実施の形態においては、連続する３個のノードｎ₁ 〜ｎ₃ のノードデータに基づいてノード半径を算出するようにしているが、曲率半径の小さな道路においては、ノードの設定数が多くされる。その場合、同様のノード半径算出処理によって、連続する４個のノードのノードデータに基づいてノード半径を算出することもできる。

また、前記各実施の形態においては、ステップＳ１−３−１、Ｓ１−３−１１において、ノードデータが有効であるかどうかを判断し、その後、ステップＳ１−３−３、Ｓ１−３−１３において、ノード半径算出処理を行うようにしているが、ノードデータが有効であるかどうかを判断することなく、ノード半径算出処理を行うこともできる。

さらに、前記各実施の形態においては、ノードデータに基づいてノード半径を算出するようになっているが、あらかじめ各ノードに対応させてノード半径を算出し、算出されたノード半径をノードデータとしてデータ記憶部１６に格納しておき、走行に伴って前記ノード半径を読み出すこともできる。

ところが、この場合も、あらかじめノード半径を算出する段階で誤差が生じることがあり、本来滑らかなコーナであっても、ノード半径の誤差によって、ある３個のノードに対応する曲率半径と、それに隣接する３個のノードに対応する曲率半径とが逆方向に形成されたり、ある３個のノードに対応する各曲率半径のうち、中間の１個のノードに対応する曲率半径と、残りの２個のノードに対応する曲率半径とが大きく異なることがある。

そこで、リンク角θ_n （図１１）及びノードｎ_n に隣接するリンクの長さの加算値に対応させて、あらかじめ前記ノード半径算出処理を行うことによってノード半径を算出し、算出されたノード半径をＲＡＭ３２（図２）のノード半径マップに格納することもできる。

図１５は本発明の第５の実施の形態におけるノード半径マップを示す図である。

図において、θ_n はリンク角、Ｌ_T はノードｎ_n に隣接するリンクの長さの加算値であり、
Ｌ_T ＝Ｌ_n ＋Ｌ_n+1
である。そして、前記リンク角θ_n の各値ｘ₁ 、ｘ₂ 、…及び前記加算値Ｌ_T の各値ｙ₁ 、ｙ₂ 、…に対応させて、ノード半径γ₁₁、γ₁₂、…、γ₂₁、γ₂₂、…がデータ記憶部１６（図２）に格納される。

したがって、走行に伴って前記ノード半径γ₁₁、γ₁₂、…、γ₂₁、γ₂₂、…を読み出すことができる。

なお、前記各実施の形態においては、走行制御としてコーナ制御を行う場合について説明しているが、道路の曲率半径に対応させてスロットル開度を調整してエンジン制御を行ったり、車高、減衰力等を調整してサスペンション制御を行ったり、ブレーキアシスト等のブレーキ制御を行ったりすることもできる。また、コーナの連続性に対応させて変速段を決定して自動変速機制御を行うこともできる。さらに、トラクション制御、デフ制御、トランスファー制御、４ＷＳ制御等を行うこともできる。

また、道路の曲率半径に対応させて警報案内を行うこともできる。この場合、該警報案内は、音声案内、表示案内等によって行われる。

そして、道路の位置及び形状を再現したり、現在位置を補正したりするに当たり、補正処理の結果をＲＡＭ３２に格納することができる。また、経路があらかじめ設定される場合には、経路を設定するときに、前記道路の位置及び形状の再現、並びに現在位置の補正を行い、補正処理の結果をＲＡＭ３２に格納することもできる。

さらに、補正処理の結果に基づいて学習を行うようにすることもできる。この場合、ノードデータを書き換えることもできるが、角度差の小さい分岐点を明確にするために、案内用のノードデータと補正用のノードデータとを共用していると、ノードデータが故意にずらされて格納されていることもあるので、あらかじめ設定されているノードデータをそのまま保存し、補正されたノードデータを学習するようにしてもよい。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の第１の実施の形態におけるナビゲーション装置の機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における車両制御装置の概略図である。 本発明の第１の実施の形態における推奨車速マップを示す図である。 本発明の第１の実施の形態における減速線マップを示す図である。 本発明の第１の実施の形態における自動変速機の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態における道路状況判断処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態における補正処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態におけるノードデータの概念図である。 本発明の第２の実施の形態における補正処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態におけるノードデータの概念図である。 本発明の第３の実施の形態におけるノードデータの概念図である。 本発明の第４の実施の形態におけるノード半径算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第４の実施の形態におけるノードデータの概念図である。 本発明の第４の実施の形態におけるクロソイド曲線の説明図である。 本発明の第５の実施の形態におけるノード半径マップを示す図である。

符号の説明

１６ データ記憶部
６１ データ読出手段
９１ ノードデータ判断手段
９２ ノードデータ加工手段
９３ パラメータ算出手段
９４ 走行制御手段

Claims (6)

1. 道路の位置及び形状を表すためのノードデータが格納されるデータ記憶部と、該データ記憶部から道路上で隣接する複数のノードのノードデータを読み出すデータ読出手段と、前記ノードデータに基づいて、所定のノードにおいて２本のリンクが成すリンク角が設定値より大きいかどうかを判断し、リンク角が設定値より大きい場合に、前記所定のノードのノードデータが有効であるとし、前記リンク角が前記設定値以下である場合に、前記所定のノードのノードデータが無効であるとするノードデータ判断手段と、前記ノードデータが無効である場合に、無効なノードデータを間引くノードデータ加工手段と、有効なノードデータに基づいて走行制御用の制御パラメータを算出するパラメータ算出手段と、前記制御パラメータに基づいて走行制御を行う走行制御手段とを有することを特徴とする車両制御装置。
2. 道路の位置及び形状を表すためのノードデータが格納されるデータ記憶部と、該データ記憶部から道路上で隣接する複数のノードのノードデータを読み出すデータ読出手段と、前記ノードデータに基づいて、所定のノードにおいて２本のリンクが成すリンク角と、前記所定のノードと隣接するノードにおいて２本のリンクが成すリンク角とが、互いに逆位相になるかどうかを判断し、二つのリンク角が逆位相にならない場合に、前記所定のノードのノードデータが有効であるとし、前記二つのリンク角が互いに逆位相になる場合に、前記所定のノードのノードデータが無効であるとするノードデータ判断手段と、前記ノードデータが無効である場合に、無効なノードデータを間引くノードデータ加工手段と、有効なノードデータに基づいて走行制御用の制御パラメータを算出するパラメータ算出手段と、制御パラメータに基づいて走行制御を行う走行制御手段とを有することを特徴とする車両制御装置。
3. 前記ノードデータ加工手段は、無効なノードデータを間引いた後、前記所定のノードと隣接するノードとの中点に新しいノードを設定する請求項２に記載の車両制御装置。
4. 前記制御パラメータは、道路上の複数のノードを円周上に備える仮想円の半径を表すノード半径Ｒ_n であり、該ノード半径Ｒ_n は、所定のノードにおいて隣接する２本のリンクの長さをＬ_n 、Ｌ_n+1 とし、２本のリンクが成すリンク角をθ_n としたとき、
   Ｒ_n ＝（Ｌ_n ＋Ｌ_n+1 ）／２θ_n
   である請求項１又は２に記載の車両制御装置。
5. 前記制御パラメータは、道路の外側縁に内接する円を想定したときの、該円の半径を表すノード半径Ｒ_G であり、該ノード半径Ｒ_G は、所定のノードにおいて２本のリンクが成すリンク角をθ_n としたとき、
   Ｒ_G ＝２５／ｓｉｎ（θ_n ／２）
   である請求項１又は２に記載の車両制御装置。
6. 前記走行制御手段は、前記ノード半径に基づいて、コーナを通過するのに最適な推奨変速段を決定し、該推奨変速段に基づいて上限の変速段を設定してコーナ制御を行う請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両制御装置。

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