JP4677794B2 - コーナ情報提供装置 - Google Patents

Description

本発明は、メモリに記憶されたデータに基づいて各種コーナ情報を提供するコーナ情報提供装置に関する。

従来から、車両挙動や外部環境の変化により特定できる２つの基点間(例えば、交差点、ＧＰＳ受信地点)における走行軌跡データを取得し、該走行軌跡データを車両制御用データとして基点間に関連付けて保存し、車両制御用データが保存されている区間を走行する場合には、ナビゲーション装置に記憶された経路案内用データ(地図データ)ではなく、当該車両制御用データを用いて車両制御を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−３２８５９２号公報

ところで、車両制御に用いられる各種道路情報は、より詳細(高精度)でより高い情報力であるほど制御の信頼性が高まるが、その反面として、情報量の増加に伴い、メモリ容量の観点からの問題点が生じ、また、情報利用側（例えば車両制御用ＥＣＵ）での情報の利用性が悪くなり、情報利用時に高い情報処理能力が必要となるという問題点が生ずる。この点、上述の従来技術では、ナビゲーション装置の地図データには存在しない又はそれよりも信頼性の高い有用な各種情報を取得できるものの、その利用性が必ずしも良好でないという不十分な側面がある。

そこで、本発明は、情報利用側での利用性が良好なコーナ情報を提供できるコーナ情報提供装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、車両の車速制御を行う車両制御手段が接続され、該車両制御手段に、メモリに記憶されたデータに基づいて各種コーナ情報を提供するコーナ情報提供装置において、
各種コーナ情報をコーナの所定基準点に対して関連付けた形で前記車両制御手段に提供することを特徴とし、
前記各種コーナ情報は、コーナの所定の基準点の位置を表す位置情報、及び、該所定の基準点間における平均道路勾配を表す勾配情報を含み、
前記所定基準点は、クロソイド区間及び一定曲率区間からなるコーナにおけるクロソイド区間の開始点、一定曲率区間の開始点及び終了点、又は、前記所定基準点は、クロソイド区間及び一定曲率区間からなるコーナにおけるクロソイド区間の開始点、及び、一定曲率区間の中間点である、コーナ情報提供装置が提供される。

本発明によれば、情報利用側での利用性が良好なコーナ情報を提供できるコーナ情報提供装置を得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明が適用可能な車両制御装置の一実施例を示すシステム構成図である。本実施例の車両制御装置は、統合マネージャ１０を備える。統合マネージャ１０は、通常的なECU(電子制御ユニット)と同様、図示しないバスを介して互いに接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータとして構成されている。

統合マネージャ１０は、以下で詳説する如く、地図データベース２２内に格納されているコーナ情報（後述する）に基づいて、車両進行方向前方に迫るコーナを把握し、当該コーナを安全に通過できるように、必要に応じて各種制御対象デバイスに各種制御指示を出して統合的に制御を行う制御装置である。

上記の制御対象デバイスは、ブレーキ、エンジンやトランスミッションのような車両の運動を制御する装置のみならず、ディスプレイやオーディオのような警報装置として機能できる装置を含む。従って、統合マネージャ１０からこれらの制御対象デバイスに送信される制御指示には、運動制御装置に対する加減速指示や、警報装置に対する加減速を促す警報出力指示が含まれる。

統合マネージャ１０には、CAN（controller area network）などの適切なバスを介して、上記の制御デバイスの他、車両内の各種の電子部品（車速センサのような各種センサや各種ECU）が接続される。特に、本実施例の統合マネージャ１０には、ナビゲーション装置の主要機能を実現すると共に、後述するようにコーナ情報提供装置の主要機能を実現するナビゲーションＥＣＵ２０が接続される。ナビゲーションＥＣＵ２０は、マイクロコンピュータで構成され、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等を備えている。

ナビゲーションＥＣＵ２０には、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体上に地図データを保有する地図データベース２２や、地図表示や経路案内表示を映像により出力する液晶ディスプレイ等の表示装置２４、ユーザインターフェースとなるタッチパネル等の操作入力部２６等が接続されている。

ナビゲーションＥＣＵ２０には、自車位置検出手段２８を備えている。自車位置検出手段２８は、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機、ビーコン受信機及びＦＭ多重受信機や、車速センサやジャイロセンサ等の各種センサを含む。自車位置検出手段２８は、ＧＰＳ受信機によりＧＰＳアンテナを介してＧＰＳ衛星が出力するＧＰＳ信号を受信する。自車位置検出手段２８は、ＧＰＳ信号を所定形式の信号に変換してナビゲーションＥＣＵ２０に供給する。ナビゲーションＥＣＵ２０は、ＧＰＳ信号や各種センサから供給された信号に基づいて、現在の車両位置及び車両方位を演算する。

地図データベース２２には、地図データが格納されている。地図データには、通常的なものと同様、交差点・高速道路の合流点／分岐点に各々対応する各ノードの座標情報、隣接するノードを接続するリンク情報、各リンクに対応する道路の幅員情報、各リンクに対応する国道・県道・高速道路等の道路種別、各リンクの通行規制情報及び各リンク間の通行規制情報等が含まれている。

本実施例の地図データベース２２には、更に、コーナの形状に関する情報としてコーナ情報が含まれている。

図２は、典型的なコーナを示す説明図である。コーナは、図２に示すように、クロソイド曲線（緩和曲線）の形状を有する入口側のクロソイド区間X_C、一定曲率区間X_F、及び、出口側のクロソイド区間X_Cからなる。尚、図２に示す入口側のクロソイド区間X_C及び出口側のクロソイド区間X_Cには直線区間X_Sが接続されている。尚、以下、説明の都合上、用語“コーナ”は、「一定曲率区間X_F及びその前後のクロソイド区間X_Cからなる区間」と定義し、クロソイド区間X_C全体を含むものと定義する。

コーナ情報は、図２に示すように、各クロソイド区間X_Cの開始点及び終了点（座標値）、各一定曲率区間X_Fの開始点及び終了点（座標値）、一定曲率区間X_Fの曲率半径R［ｍ］、カントα［％］、旋回角度θ［rad］、クロソイド区間X_Cの区間長Ｌ_C［ｍ］及び一定曲率区間X_Fの区間長Ｌ_F［ｍ］若しくはその類を表す情報を含む。

尚、一般的なナビゲーション装置の地図データでは、これらのコーナ情報は、そもそも含まれていないか、含まれている場合であっても、そのままの形で使用できる状態で管理されていることは無く、典型的には、各コーナを構成する無数の点情報の集合として管理されている。

これに対して、本実施例では、かかる地図データに対しては、これらの無数の点情報から上記のコーナ情報（曲率半径Rや区間長Ｌ_F、Ｌ_Cなど）が予め算出・生成され、これらがコーナ情報として地図データベース２２に格納される。

或いは、コーナ情報は、一般的なナビゲーション装置の地図データに代えて若しくはそれに加えて、詳細な実測データを用いて導出されたものであってもよく、若しくは、当該コーナを実走行した際に得られる横加速度データ（センサ出力）に基づいて逆算的に導出されたものであってもよい。前者の場合として、具体的には各種入手可能な工事図面から曲率情報を導出してもよく、又は、航空写真から道路のセンターラインに対して形状点列を打点し、当該打点データを解析して曲率情報を導出してもよい。

尚、地図データベース２２内にこれらのコーナ情報を事後的に追記・更新する構成の場合には、地図データベース２２はハードディスクのような書き込み可能な記録媒体により構成されてよい。

このようなコーナ情報は、複数のコーナに対してコーナ毎に生成され、地図データベース２２に格納されている。

本実施例では、コーナ情報は、更に、コーナを構成する道路勾配［％］を表す勾配情報を含む。尚、本明細書及び添付の特許請求の範囲において用語“道路勾配”は、道路の長さ方向での勾配（上り勾配や下り勾配のような水平面に対する道路の長手方向の道路勾配）であり、道路の幅方向での勾配を表すカントαとは区別して用いられる。

ところで、道路勾配は、いわゆるコーナ形状(湾曲形状)とは相関が無いため、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、道路勾配の変化点は、コーナの各主要ポイント(例えば各クロソイド区間X_Cの開始点及び終了点等)とは異なるポイントに存在することが多い。この場合、例えばコーナ形状に関する情報(例えば曲率半径)と、勾配情報とが、それぞれ異なるコーナ上のポイントに関連付けられた形で付与されることになるので、メモリ容量の観点からの問題があるばかりでなく、情報利用側（本例では統合マネージャ１０）での情報の利用性(利用し易さ)が良好でないという問題がある。

これに対して、本実施例では、図３（Ｃ）に示すように、勾配情報は、コーナの各主要ポイントに関連付けられた形で付与される。図３（Ｃ）に示す例では、クロソイド区間X_Cの開始点、一定曲率区間X_Fの開始点及び終了点が、コーナの各主要ポイントとして採用されており、クロソイド区間X_C及び一定曲率区間X_Fといったコーナの主要区間毎に、勾配情報が付与される。この場合、主要区間内に勾配変化点がある場合には、当該主要区間両端における道路勾配の平均値が、当該主要区間の道路勾配を表す勾配情報とされる。図３（Ｃ）に示す例では、コーナ入口側から最初の出口側クロソイド区間X_Cにおいて勾配変化点があるため、当該出口側クロソイド区間X_Cの開始点と終了点での各道路勾配の平均値(図中太線により指示、以下同じ)が、当該出口側クロソイド区間X_Cにおける道路勾配を表す勾配情報とされている。同様に、コーナ入口側から３番目の一定曲率区間X_Fにおいて勾配変化点があるため、一定曲率区間X_Fの開始点と終了点での各道路勾配の平均値が、当該一定曲率区間X_Fにおける道路勾配を表す勾配情報とされている。尚、図３（Ｃ）に示す例では、コーナ入口側の直線区間X_Sにおいても勾配変化点があるため、同様に、当該直線区間X_Sの開始点と終了点での各道路勾配の平均値が、当該直線区間X_Sにおける道路勾配を表す勾配情報とされている。

このように本実施例によれば、勾配情報が、コーナの主要区間、即ちコーナの各主要ポイントに関連付けられた形で付与されるので、例えばコーナ形状に関する情報(例えば曲率半径)と共に利用される場合にも、両情報の基準点（関連付けられた主要ポイント）が共通であり、既に両情報の相関性が取られた状態となっているので、情報利用側（本例では統合マネージャ１０）で加工・補正等を行う必要が無く、勾配情報の情報利用性(利用し易さ)が良好となる。

また、本実施例によれば、同様に、勾配情報が、コーナの主要区間、即ちコーナの各主要ポイントに関連付けられた形で付与されるので、少ない情報量で、高い情報力を持つ上述のような各種のコーナ情報を提供することが可能である。即ち、本実施例では、コーナの各主要区間（クロソイド区間X_C、及び、一定曲率区間X_F）の区間長Ｌ_C、Ｌ_F［ｍ］、曲率半径R［ｍ］、カントα［％］、及び、上記各主要区間における平均道路勾配［ｍ］を、一コーナに対するコーナ情報として付与することで、情報利用側（本例では統合マネージャ１０）において有用な制御を実現できる。

図４は、他の代替実施例を示す図であり、図４（Ａ）〜（Ｃ）は、図３（Ａ）〜（Ｃ）に対応する。図４（Ｃ）に示す例では、クロソイド区間X_Cの開始点、及び、コーナの中間点が、コーナの各主要ポイントとして採用されており、これら各主要ポイントにより区分されるコーナの主要区間毎に、勾配情報が付与される。ここで、コーナの中間点とは、本例では、一定曲率区間X_Fの中間点としているが、クロソイド区間X_Cを含めたコーナ全体の中間点であってもよい。

本代替実施例においても同様に、主要区間内に勾配変化点がある場合には、当該主要区間両端における道路勾配の平均値が、当該主要区間の道路勾配を表す勾配情報とされる。図４（Ｃ）に示す例では、コーナ入口側から最初の一定曲率区間X_Fの中間点と、それに後続する出口側クロソイド区間X_Cの終了点との間の主要区間において勾配変化点があるため、当該主要区間の開始点と終了点での各道路勾配の平均値が、当該主要区間における道路勾配を表す勾配情報とされている。同様に、コーナ入口側から２番目の入口側クロソイド区間X_Cの開始点と、それに後続するコーナ入口側から２番目の一定曲率区間X_Fの中間点との間の主要区間において勾配変化点があるため、当該主要区間の開始点と終了点での各道路勾配の平均値が、当該主要区間における道路勾配を表す勾配情報とされている。

このように代替実施例においても同様に、勾配情報が、コーナの主要区間、即ちコーナの各主要ポイントに関連付けられた形で付与されるので、例えばコーナ形状に関する情報(例えば曲率半径)と共に利用される場合にも、両情報の基準点（関連付けられた主要ポイント）が共通であるため、両情報の相関性が取るために情報利用側（本例では統合マネージャ１０）で加工・補正等を行う必要が無く、勾配情報の情報利用性が向上する。

また、本実施例によれば、同様に、勾配情報が、コーナの主要区間、即ちコーナの各主要ポイントに関連付けられた形で付与されるので、少ない情報量で、高い情報力を持つ上述のような各種のコーナ情報を提供することが可能である。即ち、本実施例では、コーナの各主要区間（入口側クロソイド区間X_C＋一定曲率区間X_Fの前半部、及び、一定曲率区間X_Fの後半部＋出口側クロソイド区間X_C）の区間長Ｌ_C、Ｌ_F［ｍ］、曲率半径R［ｍ］、カントα［％］、及び、上記各主要区間における平均道路勾配［ｍ］を、一コーナに対するコーナ情報として付与することで、情報利用側（本例では統合マネージャ１０）において有用な制御を実現できる。

次に、上述のような各種のコーナ情報を利用する有用な車両制御の一例を説明する。

図５は、ナビゲーションＥＣＵ２０及び統合マネージャ１０が、進行方向前方にコーナが存在する際に実行する主要処理のフローチャートである。

先ず、ステップ１００として、ナビゲーションＥＣＵ２０は、車両の現在位置と地図データに基づいて進行方向前方のコーナを検出する。

続くステップ１１０として、ナビゲーションＥＣＵ２０は、当該検出したコーナに係るコーナ情報を地図データベース２２内から検索して取り出し、当該取り出したコーナ情報を統合マネージャ１０に送信する。このとき、地図データベース２２内からは、当該検出コーナ以外のコーナ、例えば検出コーナに後続するコーナに係るコーナ情報が取り出されてもよい。

このようにしてナビゲーションＥＣＵ２０からコーナ情報が供給されると、統合マネージャ１０によりステップ２００以降の処理が実行される。

以下、前提として、統合マネージャ１０には、ナビゲーションＥＣＵ２０の自車位置検出手段２８により検出される自車位置情報及び車速センサからの自車速情報が、所定周期毎に供給されており、統合マネージャ１０は、常時、最新の車両位置及び車速を算出・把握しているものとする。

先ず、ステップ２００として、統合マネージャ１０は、コーナ情報に基づいて、コーナ手前の減速可能区間長［ｍ］を把握する。ここで、減速可能区間長とは、現在の車両位置からコーナの入口側クロソイド区間X_Cの開始点までの距離とする。

続くステップ２１０として、統合マネージャ１０は、コーナにおける一定曲率区間X_Fの曲率半径R及びカントαを用いて、当該コーナ走行時の目標速度Vtg［ｍ／ｓ］を算出する。この際、目標速度Vtgは、所定の横加速度（旋回横加速度）の許容限度値をGy［ｍ／ｓ^２］としたとき、Gy＝Vtg^２／R＋α・ｇ／１００なる関係に基づいて、Vtg＝｛R（Gy−α・ｇ／１００）｝^１／２により導出されてよい（ｇは重力加速度）。尚、許容限度値Gyは、車種毎に異なる走行性能等の相違に応じて適宜設定される設計値であるが、可変値であってよく、例えば安全性を重視するユーザに対しては下方修正されてもよい。目標速度Vtgは、コーナ毎に予め生成されていてもよく、この場合、各コーナの目標速度Vtgは、統合マネージャ１０のアクセス可能なメモリに記憶されていてもよく、若しくは、統合マネージャ１０に上記ステップ１１０でコーナ情報の一部として供給されても良い。

続くステップ２２０として、統合マネージャ１０は、現時点までの車両の走行態様に基づいて、該コーナに目標速度Vtgで進入するために必要な減速度を算出する。具体的には、統合マネージャ１０は、現在の車速をV0［ｍ／ｓ］として、コーナの入口側クロソイド区間X_Cの開始点で目標速度Vtgとなるように減速可能区間内で減速する場合の必要減速度Gr［ｍ／ｓ^２］を算出する。この算出では、簡易的に現在の車速V0が維持されるものと仮定してもよく、或いは、現在までの車速の履歴に基づいて推定可能な以後の加減速態様が加味されてもよい。また、この際、車両の加減速に影響を及ぼす勾配情報、即ち減速可能区間内の直線区間X_Sに対する勾配情報が考慮されてもよい。

続くステップ２３０では、統合マネージャ１０は、ステップ２２０で求めた必要減速度に基づいて、必要に応じて車両制御を実行する。車両制御は、例えば減速を促す各種警報や介入制動のような車両制御であってよく、この場合、例えば必要減速度が所定値以上となったときに（即ち所定基準以上の減速が必要となったときに）、各種警報及び／又は介入制動が実行されてよい。尚、本発明は、特に警報や介入制動のような車両制御の詳細によって限定されることはなく、如何なる適切な車両制御に対しても適用可能である。

車両がコーナ進入地点を通過すると（ステップ２４０でのＹＥＳ判定）、統合マネージャ１０は、ステップ２５０において、目標速度Vtgに基づいて制御対象デバイスに対する制御を実行する。即ち、統合マネージャ１０は、上述の如くナビゲーションＥＣＵ２０から提供されたコーナ情報に含まれる勾配情報に基づいて、コーナ走行中の車速の変化態様を予測すると共に、当該予測値と目標速度Vtgとの関係を監視し、必要に応じて車両制御を実行する。車両制御は、上述の如く、例えば減速を促す各種警報や介入制動のような車両制御であってよい。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述した実施例において、勾配情報としての平均道路勾配は、地図データベース２２内において、対応する主要区間に係るリンクに対応付けて管理・記憶されてよく、或いは、対応する主要区間の端点のノードに管理・記憶されてよい。

また、上述した実施例において、道路勾配以外のコーナ情報、特にコーナ形状と直接的に関連性の無いコーナ情報についても、道路勾配と同様、特定の主要ポイントに関連付けられた形で付与されてよい。但し、カントについては、コーナ開始点から徐々に発生し始め、コーナの中点（＝一定曲率区間X_Fの中間点）でピークを迎え、コーナ終了点に向かって徐々に消えていくのが一般的な道路設計である。従って、カントは、コーナの中点での値が代表値として、一定曲率区間X_Fの中間点に関連付けられた形で管理・記憶されてよい。同様に、曲率半径Rについても、一定曲率区間X_Fの開始点又は中間点に関連付けられた形で管理・記憶されていてよい。

また、上述では、勾配情報を関連付けるコーナの主要ポイントを、2つの実施例により計2通り例示しているが、本発明は、これらの限定されることは無く、勾配情報を関連付けるコーナの主要ポイントは、利用側での用途等(即ち車両制御の態様)に依存して適宜決定されてよい。例えば、上述では、コーナを「一定曲率区間X_F及びその前後のクロソイド区間X_Cからなる区間」と定義し、減速可能区間を、コーナ手前の直線区間X_Sと定義しているが、コーナを「一定曲率区間X_F及びその前後のクロソイド区間X_Cの一部からなる区間」と定義し、減速可能区間を、「コーナ手前の直線区間X_S＋それに後続するクロソイド区間X_Cの一部からなる区間」と定義し、コーナの主要ポイントに、減速可能区間の開始点や終了点を含めることも可能である。

また、上述の実施例では、ナビゲーションＥＣＵ２０及び統合マネージャ１０が別個独立のハードウェア構成となっているが、ナビゲーションＥＣＵ２０の機能が統合マネージャ１０に組み込まれてもよい。また、上述の実施例において、地図データベース２２内のコーナ情報は、必ずしもナビゲーションＥＣＵ２０を介して統合マネージャ１０に送信される必要は無く、統合マネージャ１０が地図データベース２２に直接アクセスできる構成であってもよい。

また、上述の実施例は、コーナ情報は主にコーナ手前及び／又はコーナ走行中の車両の減速度を調整する車両減速制御に利用されるものであったが、本発明は、特にこのコーナ情報の利用態様に限定されることは無く、コーナ情報は他の車両制御においても利用可能である。

本発明による車両制御装置の一実施例を示すシステム構成図である。 コーナの説明図である。 一実施例による勾配情報の関連付け態様（補正態様）の説明図であり、図３（Ａ）は、コーナの平面図であり、図３（Ｂ）は、同コーナの道路勾配を示す断面図であり、図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）に対して補正した道路勾配を示す断面図である。 その他の一実施例による勾配情報の関連付け態様（補正態様）の説明図であり、図４（Ａ）は、コーナの平面図であり、図４（Ｂ）は、同コーナの道路勾配を示す断面図であり、図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）に対して補正した道路勾配を示す断面図である。 ナビゲーションＥＣＵ２０及び統合マネージャ１０の処理に関する第１実施例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 統合マネージャ
２０ ナビゲーションＥＣＵ
２２ 地図データベース
２４ 表示装置
２６ 操作入力部
２８ 自車位置検出手段

Claims (1)

1. 車両の車速制御を行う車両制御手段が接続され、該車両制御手段に、メモリに記憶されたデータに基づいて各種コーナ情報を提供するコーナ情報提供装置において、
   各種コーナ情報をコーナの所定基準点に対して関連付けた形で前記車両制御手段に提供することを特徴とし、
   前記各種コーナ情報は、コーナの所定の基準点の位置を表す位置情報、及び、該所定の基準点間における平均道路勾配を表す勾配情報を含み、
   前記所定基準点は、クロソイド区間及び一定曲率区間からなるコーナにおけるクロソイド区間の開始点、一定曲率区間の開始点及び終了点、又は、前記所定基準点は、クロソイド区間及び一定曲率区間からなるコーナにおけるクロソイド区間の開始点、及び、一定曲率区間の中間点である、コーナ情報提供装置。

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