JP3852246B2

JP3852246B2 - Curve detection device

Info

Publication number: JP3852246B2
Application number: JP17364299A
Authority: JP
Inventors: 好宏佐藤; 浩斎藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 1999-06-21
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2019-06-21
Also published as: JP2001006098A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自車両前方の道路の曲路度合いを判定する曲路検出装置に関し、例えば車両の自動走行装置や速度制御装置等に利用される技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
曲路の度合いを検出する従来装置としては、特開平８−１９４８９３号公報に記載されているものがある。この装置においては、道路形状を表す、一定間隔でサンプリングされた点列を、円弧で近似してカーブの緩急を判断している。すなわち、自車両前方の走路が点列ｐ₀、ｐ₁、…、ｐ_nで表現されるとすると、連続する任意の３点ｐ_n-1、ｐ_n、ｐ_n+1を円周上に持つ円がただ一つ決まる。この円の半径は３点の座標値から算出することができ、この半径が走路のこの部分のカーブ半径であるとみなすことができる。また、計算に用いる点数を４点以上にした場合も、誤差の二乗和を最小にするなどの方法により円弧で近似してカーブ半径（カーブの曲率半径）を求めることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記の従来例においては、カーナビゲーション装置などに格納されている地図データベースから得られる、道路線形を表現する点列を等間隔にサンプリングされた点列として取り扱っている。しかし、実際に地図データベースに記憶されている点列は、一般に直線部分は間隔が広く、曲線部分は間隔が狭くなっており、点列が等間隔にはなっていない。そして後記図４で詳細に説明するように、点列の間隔（リンク長）が長くなると、円弧とリンク間の誤差δが大きくなるので、リンク長があまり長くなると、そのリンクが円弧で近似した道路を十分に表現しているとはいえなくなる。そのため点列全体について同じ処理を行なって曲路の緩急を判断しようとすると、点列の間隔が広い部分ではサンプリングの仕方によって曲路判断の結果が変わってしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は上記のごとき従来技術の問題を解決するためになされたものであり、曲路の緩急判断の精度を向上させた曲路検出装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明においては特許請求の範囲に記載するように構成している。すなわち、請求項１に記載の発明においては、道路形状を表す点列における連続する２点間の距離が所定値以上である部分（所定値以上の長いリンク）を予め削除した後に曲路の度合を判断する演算を行うように構成している。
上記のように連続する２点間の距離が所定値以上である部分を予め削除しておくことにより、誤差δの大きな部分を近似計算に用いないので、より正確に曲路の緩急を判断することができる。
【０００７】
また、請求項２においては、道路形状を表す点列における連続する２点間の距離が所定値以上である部分を予め削除し、かつ、道路形状を表す点列における一つ前の点ｐ_ｎ−１と当該点ｐ_ｎとを結ぶ直線と、当該点ｐ_ｎと次の点ｐ_ｎ＋１とを結ぶ直線との屈折角が所定値以下である部分を予め削除した後に曲路の度合を判断する演算を行うように構成している。
【０００８】
【発明の効果】
本発明においては、連続する２点間の距離が所定値以上である部分や屈折角が所定値以下である部分などのような誤差が大きくなる部分を削除した上で曲路の度合を判断するように構成しているので、曲路の緩急判断の精度を向上させることができる、という効果が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、ナビゲーション装置の地図情報から自車両が走行すると予測される進路について、急な曲路の有無を判定して警報または車両制御を行なうシステムを例として、この発明の処理の流れについて図を用いて説明する。このようなシステムは、従来のナビゲーション装置の機能を流用できること、地図データベースとのデータのやりとりがしやすいことなどから、構成の多くをナビゲーション装置に内蔵することが多いが、システムの一部、または全部をナビゲーション装置とは別に構成しても構わない。
【００１０】
図１は本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。
図１において、１は自車位置検出装置で、ＧＰＳ（Global Positioning System：汎地球測位システム）からの情報や車速センサ、ジャイロ等の信号を元に自車両の位置を特定して出力する。自車両の位置は、緯度／経度の値や、メッシュと呼ばれる細分化された地図の領域中の座標値などによって表される。２は地図データベースで、ナビゲーション装置に格納され、道路線形、道路属性（道路幅など）、道路間の接続関係、交通規制などに関する情報を格納しており、道路データは道路形状を表す点列（点データ）とこれらの点を連続的に結んだ線データから成る。３は道路点列生成装置で、自車両が進行すると予測される走路上のサンプリング点についての情報を地図データベース２から取り出し、自車両が到達する順に並べた点列を出力する。４は長リンク除去装置で、道路点列生成装置３により生成された点列中の連続する２点を結ぶ線分（リンク）が、所定値よりも長い部分を点列から除去するなどして、以降の処理の対象としないようにする。上記の所定値は、所定の基準のカーブ半径（しきい値）から求められた値である。５は曲路判断装置で、長リンク除去装置４によって除去されなかった残りの部分について、例えば、３点以上の点の組に対して円弧で近似し、その円弧の半径をカーブの半径として、与えられた緩急判定用のしきい値と比較するなどして、その部位が急な曲路を構成しているか否かを判定する。なお、上記の道路点列生成装置３、長リンク除去装置４および曲路判断装置５はナビゲーション装置内に含めてもよいし、或いは独立の演算装置（例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等から成るコンピュータ）にしてもよい。
【００１１】
次に、図２は曲路検出処理を示すフローチャートである。
図２において、まず、ステップＳ１１では、自車位置検出装置１で自車位置を検出する。次に、ステップＳ１２では、ステップＳ１で検出した自車位置情報と目的地から自車の進路を推定する。そしてステップＳ１３では、ステップＳ１で検出した自車位置情報と地図データベースに格納されている地図情報とに基づいて、道路形状を現す点列の各点における屈折角および各点と次の点との間のリンク長の組を作成し、その連続したデータ列を、道路点列データとして出力する。例えば、図３に示すように、第ｎ番目の点ｐ_nの屈折角、リンク長をそれぞれ、θ_n、Ｌ_nとすると、
ｐ₀（θ₀，Ｌ₀），ｐ₁（θ₁，Ｌ₁），…，ｐ_n（θ_n，Ｌ_n）
というデータ列を出力する。
【００１２】
データ列を生成する経路の選択方法は、ナビゲーション装置の経路探索機能を用いる方法や道路種別などを元に推定を行なう方法など、分岐点においてただ一つだけ進路が定まればどのような方法を用いても良い。
【００１３】
次に、ステップＳ１４では、所定の基準のカーブ半径（しきい値）に基づいて除去すべきリンクのしきい値Ｌ_thを算出する。次に、ステップＳ１５では、ステップＳ１３で求めた点列の内、リンク長Ｌ_nが、リンク長のしきい値Ｌ_thよりも長いリンクを除去する。または、処理対象としないリンクのリストを設定し、これに登録するなどの方法を用いても良い。
【００１４】
ここで、上記のリンク長のしきい値Ｌ_thの設定方法について説明する。
判定するリンクの端点が半径Ｒの円周上に有る時、図４に示すように、円弧とリンクの間には誤差δが生じる。リンクが長くなるほどこの誤差δは大きくなり、リンク長が或る所定値より長くなると、このリンクが半径Ｒの道路を十分に表現しているとはいえなくなる。このリンク長の所定値がしきい値Ｌ_thである。
【００１５】
図５に示すように、円弧を直線で近似すると、
（Ｌ_th／２）＋（Ｒ−δ）²＝Ｒ²
の関係が得られ、Ｌ_thは下記（数１）式で示される。
Ｌ_th＝√（８Ｒδ−４δ²） …（数１）
で求めることができることがわかる。
【００１６】
例として、誤差をδ＝２ｍ、カーブ半径のしきい値をＲ＝２５０ｍとすると、
Ｌ_th＝√（８×２５０×２−４×２²）≒６３.１ｍ
となる。したがって、６３.１ｍを越える長さのリンクは、半径２５０ｍのカーブに含まれる可能性が低いということができる。すなわち、許容出来る誤差δとカーブ半径のしきい値とを定めれば、上記（数１）式からリンク長のしきい値Ｌ_thを求めることが出来る。
【００１７】
なお、上記の誤差δの値やカーブ半径のしきい値Ｒの値は、一定値でもよいが、そのリンクが含まれる道路の幅員や道路種別によって変化させるように構成してもよい。
【００１８】
次に、図６は、除去するリンクの長さのしきい値Ｌ_thが得られた場合に、点列ｐ₀、ｐ₁、…、ｐ_nからリンクの除去を行なう処理のフローチャートを示す図である。
図６において、ステップＳ２１では、次段の曲路判断装置５へ送るデータを記憶するための入力データバッファを準備し、ステップＳ２２では、ｎを０に初期化する。次に、ステップＳ２３では、ｎ番目のリンクＬ_nがしきい値Ｌ_thより大か否かを判断する。ステップＳ２３で“ＮＯ”の場合は、ステップＳ２４で当該点ｐ_nを前記の入力データバッファに記録した後、ステップＳ２５へ行く。ステップＳ２３で“ＹＥＳ”の場合は、そのままステップＳ２５へ行く。したがってリンク長がしきい値Ｌ_thより大きい部分は入力データバッファに記録されず削除される。
【００１９】
次に、ステップＳ２５では、ｎをｎ＋１にインクリメントする。そして、ステップＳ２６では、ｎの値が点列の最終値Ｎか否かを判断し、未だＮに達していない場合（“ＮＯ”）はステップＳ２３に戻って以下の処理を繰り返す。ステップＳ２６で“ＹＥＳ”の場合は、全ての点についての処理が終了したものとしてステップＳ２７へ行き、入力データバッファに記憶されている点列、すなわちリンク長がしきい値Ｌ_th以下の点についてのデータを次段の曲路判断装置５へ送出する。
【００２０】
上記のようにして、しきい値Ｌ_thよりも長いリンクの除去を行なった点列に対し、曲路判断装置５は３点またはそれ以上の個数の点の組に対して、円弧による近似を行ない、その円の半径がシステムから与えられたしきい値より小さければその部位を急な曲路と判定する。なお、所定値よりも長いリンクの部分は、曲がりが緩やかな部分（直線か殆ど直線に近い）であり、急な曲路の部分には該当しないので、その部分を除去しても上記の曲路判定には影響しない。また、上記の除去した部分を、例えば直線または直線に近い曲路と判定するように構成してもよい。
【００２１】
上記の曲路判断装置５における曲路判定の詳細内容は例えば前記の従来例（特開平８−１９４８９３号公報）に記載されているものと同様であり、例えば、自車両前方の走路が点列ｐ₀、ｐ₁、…、ｐ_nで表現されるとすると、連続する任意の３点ｐ_n-1、ｐ_n、ｐ_n+1を円周上に持つ円が決まり、この円の半径は３点の座標値から算出することができ、この半径が走路のこの部分のカーブ半径であるとみなすことができる。このカーブ半径が所定のしきい値よりも小さければその部位を急な曲路と判定する。また、計算に用いる点数を４点以上にした場合も、誤差の二乗和を最小にするなどの方法により円弧で近似してカーブ半径を求めることができる。ただし、本実施の形態においては、上記の点列ｐ₀、ｐ₁、…、ｐ_nは、リンク長がしきい値Ｌ_th以下の部分のみから構成されている。
【００２２】
また、カーブ半径を計算せず、その部位のリンク長の和と屈折角の和とから、単位リンク長あたりの屈折角を算出し、判定しようとするカーブ半径を持つ正円における単位周長あたりの屈折角と比較して屈折角が大きければ急な曲路であると判定するように構成しても良い。
【００２３】
以上の説明では、連続する３点以上の点の組としているが、図７に示す点列ｐ₀〜ｐ₆におけるｐ₂とｐ₄（白丸で示す）のように、取り除いても道路線形を再現する上で十分な情報を保持できる場合は、間引きを行なうなどして、これらの一点が必ずしも隣接していない場合でも同様に扱うことができる。
【００２４】
また、曲路判断装置５による判定は、３点を一組にして判定する場合はすべての点の組み合わせについて行なう（判定範囲を１点ずつずらして行なう）必要があるが、４点以上を一組にして判定する場合は必ずしもすべての点の組み合わせについて行なう必要はない。例えば、３点を一組にした場合は、図８に示すように、判定範囲を２点ずつずらした場合、点ｐ₂，ｐ₄の部分の屈折角が考慮されなくなってしまうので、正確な判定結果を得ることができない。そのため判定範囲は必ず１点ずつずらして行なう必要がある。これに対し、４点を一組にして判定する場合は、図９に示すように、２点ずつずらした場合でも残りの２点が前回の判定範囲と重複し、すべての点の屈折角が利用できるため十分正確な判定結果が得られる。同様に考えて、４点以上のｎ点を一組にした場合、判定範囲を最大で（ｎ−２）点ずつずらして判定を行なってゆくことが可能であり、これによって判定処理の回数を減少させることができる。
【００２５】
また、判定に用いる点数及び判定を行なう組の選択、間引き処理の有無などは、道路の幅員、種別などの特性や、判定しようとするカーブ半径のしきい値などによって適宜選択することが出来る。
【００２６】
上記のように、長いリンクの除去を行なった点列に対して曲路の緩急の判断を行なうことにより、複数点を円弧で近似する場合にサンプリングの仕方によってカーブ半径の判定結果が大きく変化するのを抑制し、緩急判断の精度を向上させことができる。
【００２７】
次に、図１０は本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。
第２の実施の形態は、第１の実施の形態における長リンク除去装置の代わりに、小屈折角除去装置６を持つところが異なる。以下、第１の実施の形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００２８】
小屈折角除去装置６は、道路点列生成装置３が出力する点列の内、ｎ番目の点ｐ_nにおける屈折角θ_nが、屈折角のしきい値θ_thよりも小さい場合に、その点を曲路判断装置５で行なう処理の対象としないように、点列から除去するものである。或いは処理対象としない点のリストを設定し、これに登録するなどの方法を用いても良い。これによってその点の前後のリンクが除去される。上記の屈折角のしきい値θ_thは、判定しようするカーブ半径Ｒと、その屈折角をなす２本のリンクの長さとから算出する。なお、点ｐ_nにおける屈折角θ_nは、図１１に示すように、点ｐ_n-1と点ｐ_nとを結んだ直線の延長線と、点ｐ_nと点ｐ_n+1とを結んだ直線との成す角度である。
【００２９】
ここで、屈折角のしきい値θ_thの設定方法について説明する。
図１１に示すように、判定する点ｐ_nの前後のリンクＬ_n-1，Ｌ_nの３つの端点（点ｐ_n-1と点ｐ_nと点ｐ_n+1）が、すべてしきい値とする半径Ｒの円周上に有ると仮定する。この時、点ｐ_nにおける屈折角をθとすると、
θ＝１８０−∠Ｏｐ_nｐ_n-1−∠Ｏｐ_nｐ_n-1
の関係が得られる。ここで、リンクＬ_n-1が弧ｐ_n-1ｐ_nとほぼ等しいものと近似すると、∠Ｏｐ_nｐ_n-1は下記（数２）式で示される。
【００３０】

【００３１】
また、∠Ｏｐ_nｐ_n+1も同様に示される。これにより、θは下記（数３）式のように表される。

【００３２】
したがって、点ｐ_nにおける実際の屈折角θ_nがθ＞θ_nとなる時、この３点を通る円の半径はＲより大きく、この部分はしきい値よりも緩やかなカーブ半径を持つと判断することができる。
【００３３】
実際には、全ての点が正確に道路の中央の座標を示しているわけではないので、屈折角の判定を行なうしきい値には、数％から３０％程度の余裕代を持たせる必要が有ることが分かっているため、余裕代を与える係数をαとすれば、しきい値θ_thは下記（数４）式で示される。

【００３４】
したがって下記（数５）式が成立するときに、しきい値よりも緩やかなカーブであるという判断を行なうことができる。

【００３５】
屈折角のしきい値の余裕代αは、その点が表す道路の幅員や道路種別によって変化させることができる。すなわち、幅員が大きい場合には走路中央からの点の位置のずれが大きい可能性が有るため余裕代αを大きくする。高速道路の場合は交差点や複雑なカーブが無く、点列がより正確な道路線形を表現していると考えられるため余裕代αを小さくするなどである。
【００３６】
また、連続する３点がしきい値としているカーブ半径Ｒの円周上に存在することを仮定しているため、この判断を行なう前に、ｐ_n-1，ｐ_n間およびｐ_n，ｐ_n+1間のリンクはいずれもカーブ半径Ｒの円周上に存在することを予め保証しなくてはならない。これを行なうためには小屈折角点除去装置６の中で、判定に利用するリンクの長さが円周の直径２Ｒより長い場合には屈折角の判定を行なう以前に該当する点を除去しておいても良いし、他の手段を用いても良い。他の手段とは、例えば、第１の実施の形態で説明した長リンク除去装置４による長リンクの除去処理などである。例えば、図１と図１０とを組み合わせ、図１の長リンク除去装置４と曲路判断装置５との間に小屈折角除去装置６を接続するように構成してもよい。
【００３７】
図１２は、屈折角のしきい値が得られた場合に、点列ｐ₀，ｐ₁，…，ｐ_nから屈折角の小さい点の除去を行なう処理のフローチャート示す図である。なお、フローチャートではリンク長がしきい値Ｌ_thよりも大きい部分を除去する処理も含んでいる。
【００３８】
図１２において、ステップＳ３１では、次段の曲路判断装置５へ送るデータを記憶するための入力データバッファを準備し、ステップＳ３２では、ｎを０に初期化する。次に、ステップＳ３３では、ｎ番目のリンクＬ_nがしきい値Ｌ_thより大か否かを判断する。ステップＳ３３で“ＹＥＳ”の場合は、そのままステップＳ３６へ行く。したがってリンク長がしきい値Ｌ_thより大きい部分は入力データバッファに記録されず削除される。ステップＳ３３で“ＮＯ”の場合は、ステップＳ３４へ行く。
【００３９】
ステップＳ３４では、その点ｐ_nにおける屈折角θ_nがしきい値θ_thよりも大きいか否かを判断し、“ＹＥＳ”の場合にはステップＳ３５で当該点ｐ_nを前記の入力データバッファに記録した後、ステップＳ３６へ行く。ステップＳ３４で“ＮＯ”の場合は、そのままステップＳ３６へ行く。したがって屈折角θ_nがしきい値θ_th以下の点は入力データバッファに記録されず削除される。
【００４０】
次に、ステップＳ３６では、ｎをｎ＋１にインクリメントする。そして、ステップＳ３７では、ｎの値が点列の最終値Ｎか否かを判断し、未だＮに達していない場合（“ＮＯ”）はステップＳ３３に戻って以下の処理を繰り返す。ステップＳ３７で“ＹＥＳ”の場合は、全ての点についての処理が終了したものとしてステップＳ３８へ行き、入力データバッファに記憶されている点列、すなわちリンク長がしきい値Ｌ_th以下であり、かつ、屈折角θ_nがしきい値θ_thよりも大きい点列についてのデータを次段の曲路判断装置５へ送出する。
【００４１】
上記のようにして、しきい値Ｌ_thよりも長いリンクおよび屈折角θ_nがしきい値θ_thよりも小さい点の除去を行なった点列に対し、曲路判断装置５は３点またはそれ以上の個数の点の組に対して、円弧による近似を行ない、その円の半径がシステムから与えられたしきい値よりも小さければその部位を急な曲路と判定する。なお、屈折角が所定値よりも小さい部分は、曲がりが緩やかな部分（直線か殆ど直線に近い）であり、急な曲路の部分には該当しないので、その部分を除去しても上記の曲路判定には影響しない。また、上記の除去した部分を、例えば直線または直線に近い曲路と判定するように構成してもよい。
【００４２】
また、図１２のフローチャートでは、リンク長がしきい値Ｌ_thよりも大きい部分を除去する処理も含んでいるが、ステップＳ３３を除けば屈折角θ_nがしきい値θ_thよりも大きいか否かだけを判断する処理になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図。
【図２】曲路検出処理を示すフローチャート。
【図３】道路点列生成装置３が出力するデータ例を図形で示した図。
【図４】円弧を直線で近似した場合の誤差を示す図。
【図５】リンク長のしきい値を算出する方法を説明するための図。
【図６】長リンク除去の処理を示すフローチャート。
【図７】点列の間引きを説明するための図。
【図８】３点を一組とした場合における曲路判断を行なう点の組合せを説明する図。
【図９】４点を一組とした場合における曲路判断を行なう点の組合せを説明する図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図。
【図１１】屈折角のしきい値を算出する方法を説明するための図。
【図１２】小屈折角点除去の処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…自車位置検出装置２…地図データベース
３…道路点列生成装置４…長リンク除去装置
５…曲路判断装置６…小屈折角点除去装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a curve detection device that determines the degree of a curve on a road ahead of the host vehicle, and relates to a technique used for, for example, an automatic traveling device or a speed control device of a vehicle.
[0002]
[Prior art]
As a conventional apparatus for detecting the degree of a curved path, there is one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-194893. In this device, the curve of points is sampled by approximating with a circular arc a point sequence sampled at regular intervals, representing the road shape, and a curve is judged. That is, _assuming that the road ahead of the host vehicle is represented by a sequence of points p ₀ , p ₁ ,..., _Pn , any three consecutive points _pn−1 , _pn , _{pn + 1} are placed on the circumference. Only one circle is determined. The radius of this circle can be calculated from the coordinate values of three points, and this radius can be regarded as the curve radius of this part of the track. Even when the number of points used for the calculation is four or more, the curve radius (curvature radius of curve) can be obtained by approximating with a circular arc by a method such as minimizing the sum of squares of errors.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the above conventional example, a point sequence obtained from a map database stored in a car navigation device or the like is used as a point sequence sampled at equal intervals. However, in the point sequence actually stored in the map database, the interval between the straight lines is generally wide and the interval between the curved portions is narrow, and the point sequences are not equally spaced. As will be described in detail later with reference to FIG. 4, the error δ between the arc and the link increases as the distance between the point sequences (link length) increases. Therefore, when the link length becomes too long, the link approximates with an arc. It cannot be said that the road is fully expressed. For this reason, if the same process is performed for the entire point sequence to determine whether the curve is slow or steep, there is a problem that the result of the curve determination changes depending on the sampling method in a portion where the interval between the point sequences is wide.
[0004]
The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to provide a curved path detection device that improves the accuracy of a curved path's determination.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is configured as described in the claims. That is, in the first aspect of the present invention, the degree of the curve is obtained after previously deleting a portion (long link exceeding a predetermined value) where the distance between two consecutive points in the point sequence representing the road shape is a predetermined value or more. It is comprised so that the calculation which judges may be performed .
As described above, the portion where the distance between two consecutive points is equal to or greater than a predetermined value is deleted in advance, so that the portion having a large error δ is not used in the approximate calculation, so the curve is more accurately determined. be able to.
[0007]
In the second aspect, the distance between two consecutive points in a sequence of points representing the road shape in advance remove portions is not less than a predetermined value, and a point immediately preceding the sequence of points representing the road shape p _{n -1} and a line connecting the corresponding points p _n, determines the degree of curved path after the refraction angle between the line connecting the corresponding points p _n in the following point p _{n + 1} has previously removed the portion is less than the predetermined value It is configured to perform an operation.
[0008]
【The invention's effect】
In the present invention, the degree of the curve is determined after deleting a portion with a large error such as a portion where the distance between two consecutive points is a predetermined value or more, or a portion where the refraction angle is a predetermined value or less. Since it is comprised in this way, the effect that the precision of the curve determination of a curve can be improved is acquired.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, with respect to a route that is predicted to travel by the vehicle information from the map information of the navigation device, an example of a system that performs warning or vehicle control by determining the presence or absence of a sharp curve is used for the processing flow of the present invention. I will explain. Such a system often incorporates many of the configurations in the navigation device because it can divert the functions of the conventional navigation device and facilitates data exchange with the map database. All may be configured separately from the navigation device.
[0010]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an own vehicle position detection device that specifies and outputs the position of the own vehicle based on information from a GPS (Global Positioning System), signals from a vehicle speed sensor, a gyro, and the like. The position of the host vehicle is represented by latitude / longitude values, coordinate values in a segmented map area called a mesh, and the like. Reference numeral 2 denotes a map database, which is stored in the navigation device, and stores information on road alignment, road attributes (road width, etc.), connection relations between roads, traffic regulations, etc. The road data is a sequence of points representing road shapes ( Point data) and line data connecting these points continuously. Reference numeral 3 denotes a road point sequence generation device, which extracts information about sampling points on the runway where the host vehicle is predicted to travel from the map database 2 and outputs a point sequence arranged in the order in which the host vehicle arrives. Reference numeral 4 denotes a long link removal device, which removes, from the point sequence, a portion where a line segment (link) connecting two consecutive points in the point sequence generated by the road point sequence generation device 3 is longer than a predetermined value. , So that it is not subject to subsequent processing. The predetermined value is a value obtained from a predetermined reference curve radius (threshold value). 5 is a curved path determination device, and the remaining portion that has not been removed by the long link removal device 4 is approximated by a circular arc with respect to a set of three or more points, for example, and the radius of the circular arc is set as the radius of the curve. It is determined whether or not the part constitutes a sharp curve, for example, by comparing with a given threshold value for determination of suddenness. The road point sequence generation device 3, the long link removal device 4, and the curved road determination device 5 may be included in the navigation device or may be an independent arithmetic device (for example, a computer including a CPU, RAM, ROM, etc.). It may be.
[0011]
Next, FIG. 2 is a flowchart showing the curve detection process.
In FIG. 2, first, in step S <b> 11, the vehicle position detection device 1 detects the vehicle position. Next, in step S12, the course of the host vehicle is estimated from the host vehicle position information detected in step S1 and the destination. In step S13, based on the vehicle position information detected in step S1 and the map information stored in the map database, the refraction angle at each point of the point sequence representing the road shape and each point and the next point are determined. A set of link lengths is created, and the continuous data string is output as road point string data. For example, as shown in FIG. 3, _if the refraction angle and link length of the _nth point pn are θ _n and L _n , respectively,
p ₀ (θ ₀ , L ₀ ), p ₁ (θ ₁ , L ₁ ),..., p _n (θ _n , L _n )
The data string is output.
[0012]
The method of selecting the route for generating the data string can be any method as long as only one course is determined at the branch point, such as a method using the route search function of the navigation device or a method based on the road type. It may be used.
[0013]
Next, in step S14, to calculate the threshold L _th link to be removed on the basis of a predetermined reference curve radius (threshold). In step S15, among the sequence of points obtained in step S13, the link length L _n is, to remove the longer links than the threshold L _th link length. Alternatively, a method of setting a list of links not to be processed and registering them may be used.
[0014]
Here, a method for setting the link length threshold value L _th will be described.
When the end point of the link to be determined is on the circumference of the radius R, an error δ occurs between the arc and the link as shown in FIG. As the link becomes longer, the error δ becomes larger. When the link length becomes longer than a predetermined value, it cannot be said that the link sufficiently represents the road having the radius R. Predetermined value of the link length is a threshold L _th.
[0015]
As shown in FIG. 5, when an arc is approximated by a straight line,
(L _th / 2) + (R−δ) ² = R ²
The following relationship is obtained, and L _th is expressed by the following equation (1).
L _th = √ (8Rδ-4δ ² ) (Equation 1)
It can be seen that
[0016]
As an example, if the error is δ = 2 m and the curve radius threshold is R = 250 m,
L _th = √ (8 × 250 × 2−4 × 2 ² ) ≈63.1 m
It becomes. Therefore, it can be said that a link having a length exceeding 63.1 m is unlikely to be included in a curve having a radius of 250 m. That is, if the allowable error δ and the threshold value of the curve radius are determined, the link length threshold value L _th can be obtained from the above equation (1).
[0017]
The value of the error δ and the threshold value R of the curve radius may be constant values, but may be changed depending on the width of the road and the road type including the link.
[0018]
Next, FIG. 6 is a flowchart showing a process for removing a link from the point sequence p ₀ , p ₁ ,..., P _n when the threshold value L _th for the length of the link to be removed is obtained. It is.
In FIG. 6, in step S21, an input data buffer for storing data to be sent to the next-stage curve determination device 5 is prepared, and in step S22, n is initialized to zero. Next, in step S23, it is determined whether or not the _nth link _Ln is larger than the threshold value Lth. If "NO" in the step S23, after the point p _n recorded in the input data buffer of the at Step S24, the process proceeds to step S25. If “YES” in the step S23, the process proceeds to a step S25 as it is. Thus the link length threshold L _th larger portion is deleted without being recorded in the input data buffer.
[0019]
Next, in step S25, n is incremented to n + 1. In step S26, it is determined whether or not the value of n is the final value N of the point sequence. If N has not yet been reached ("NO"), the process returns to step S23 and the following processing is repeated. If "YES" in the step S26, go to step S27 assuming that the processing for all the points has been completed, sequence of points stored in the input data buffer, i.e. link length for the points below the threshold L _th Is sent to the next-stage curve determination device 5.
[0020]
As described above, for the point sequence from which the link longer than the threshold value L _th has been removed, the curve determination device 5 approximates the set of three or more points by an arc. If the radius of the circle is smaller than the threshold given by the system, the part is determined to be a sharp curve. The link part longer than the predetermined value is a part where the curve is gentle (straight or almost straight), and does not correspond to the part of the sharp curve. It does not affect the road judgment. Moreover, you may comprise so that the said removed part may be determined, for example as a straight line or the curve close | similar to a straight line.
[0021]
The detailed contents of the curve determination in the above-described curve determination device 5 are the same as those described in, for example, the conventional example (Japanese Patent Laid-open No. Hei 8-194893). If represented by p ₀ , p ₁ ,..., p _n , a circle having arbitrary three consecutive points p _n−1 , p _n , p _{n + 1} on the circumference is determined, and the radius of this circle is It can be calculated from the coordinate values of three points, and this radius can be regarded as the curve radius of this part of the runway. If this curve radius is smaller than a predetermined threshold value, the part is determined to be a sharp curve. Even when the number of points used for the calculation is four or more, the curve radius can be obtained by approximating with a circular arc by a method such as minimizing the sum of squares of errors. However, in the present embodiment, the above point sequences p ₀ , p ₁ ,..., _Pn are configured only from portions where the link length is equal to or less than the threshold value L _th .
[0022]
Also, without calculating the curve radius, calculate the refraction angle per unit link length from the sum of the link length and refraction angle of the part, and per unit circumference in the perfect circle with the curve radius to be judged If the refraction angle is larger than the refraction angle, a sharp curve may be determined.
[0023]
In the above description, a set of three or more consecutive points is used. However, even if the road alignment is removed as shown by p ₂ and p ₄ (indicated by white circles) in the point sequence p ₀ to p ₆ shown in FIG. When sufficient information can be retained for reproduction, even if one of these points is not necessarily adjacent by performing thinning or the like, it can be handled in the same manner.
[0024]
Further, the determination by the curve determination device 5 needs to be performed for all combinations of points when determining three points as a set (the determination range is shifted one point at a time). When determining in a set, it is not always necessary to perform a combination of all points. For example, when three points are combined, as shown in FIG. 8, when the determination range is shifted by two points, the refraction angles at the points p ₂ and p ₄ are not taken into account. The judgment result cannot be obtained. Therefore, it is necessary to shift the determination range by one point. On the other hand, when determining four points as a set, as shown in FIG. 9, even if each of the two points is shifted, the remaining two points overlap with the previous determination range, and the refraction angles of all the points are Since it can be used, a sufficiently accurate determination result can be obtained. In the same way, when n points of 4 points or more are made into one set, it is possible to shift the determination range by (n−2) points at the maximum, and thereby the number of determination processes can be reduced. Can be reduced.
[0025]
Further, the number of points used for the determination, the selection of the group to be determined, the presence / absence of the thinning process, and the like can be appropriately selected depending on characteristics such as the width and type of the road, the threshold value of the curve radius to be determined, and the like.
[0026]
As described above, by determining whether the curve is slow or steep with respect to the point sequence from which the long link has been removed, the curve radius determination result varies greatly depending on the sampling method when approximating a plurality of points with an arc. Can be suppressed, and the accuracy of the judgment can be improved.
[0027]
Next, FIG. 10 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
The second embodiment is different in that it has a small refraction angle removing device 6 instead of the long link removing device in the first embodiment. Only the parts different from the first embodiment will be described below.
[0028]
When the refraction angle θ _{n at the} _nth point pn is smaller than the refraction angle threshold θ _th in the point sequence output from the road point sequence generation device 3, the small refraction angle removal device 6 The points are removed from the point sequence so that the points are not subjected to the processing performed by the curve determination device 5. Alternatively, a method of setting a list of points not to be processed and registering them may be used. This removes the links before and after that point. The refraction angle threshold value θ _th is calculated from the curve radius R to be determined and the lengths of the two links forming the refraction angle. The refractive angle theta _n at point p _n, as shown in FIG. 11, connects the extension line of the straight line connecting the point p _n-1 and the point p _n, and the point p _{n + 1} points p _n It is the angle formed with the straight line.
[0029]
Here, a method of setting the refraction angle threshold θ _th will be described.
As shown in FIG. 11, the three end points of the front and rear links L _{_n-1,} L _n of determining point p _n (point p _n-1 and the point p _n and the point p _{n + 1)} are all threshold Is assumed to be on the circumference of radius R. At this time, _if the refraction angle at the point pn is θ,
_{_{θ = 180-∠Op n p n}} -1 -∠Op n p n-1
The relationship is obtained. Here, when it is approximated that the link L _n-1 is almost equal to the arc p _n-1 p _n , ∠ Op _n p _n-1 is expressed by the following equation (2).
[0030]

[0031]
Also, ∠ Op _n _{pn + 1} is similarly indicated. Accordingly, θ is expressed as the following (Equation 3).

[0032]
Therefore, when the actual refraction angle theta _n at point p _n is the theta> theta _n, the radius is greater than R of a circle passing through the 3 points, and this portion has a gentle curve radius than the threshold value determination can do.
[0033]
Actually, not all points accurately indicate the coordinates of the center of the road, so it is necessary to provide a margin of several to 30% for the threshold for determining the refraction angle. Since it is known that the threshold value _θth is α, the threshold _θth is expressed by the following formula (4).

[0034]
Therefore, when the following equation (5) is satisfied, it can be determined that the curve is gentler than the threshold value.

[0035]
The margin α of the threshold value of the refraction angle can be changed depending on the width of the road represented by the point and the road type. That is, when the width is large, there is a possibility that the deviation of the position of the point from the center of the runway is large, so the margin α is increased. In the case of an expressway, there are no intersections or complicated curves, and it is considered that the point sequence represents a more accurate road alignment.
[0036]
In addition, since it is assumed that three consecutive points exist on the circumference of the curve radius R which is the threshold value, before making this determination, between p _n−1 and p _n and p _n , p _It must be guaranteed in advance that any link between _{n + 1} exists on the circumference of the curve radius R. In order to do this, in the small refraction angle point removal device 6, when the length of the link used for the determination is longer than the diameter 2R of the circumference, the corresponding point is removed before the refraction angle is determined. Alternatively, other means may be used. The other means is, for example, long link removal processing by the long link removal device 4 described in the first embodiment. For example, FIG. 1 and FIG. 10 may be combined so that the small refraction angle removing device 6 is connected between the long link removing device 4 and the curved path judging device 5 of FIG.
[0037]
FIG. 12 is a flowchart showing processing for removing a point having a small refraction angle from the point sequence p ₀ , p ₁ ,..., _Pn when the refraction angle threshold value is obtained. In the flowchart also includes processing the link length to remove larger portions than the threshold L _th.
[0038]
In FIG. 12, in step S31, an input data buffer is prepared for storing data to be sent to the next stage curve judging device 5, and in step S32, n is initialized to zero. Next, in step S33, it is determined whether or not the _nth link _Ln is larger than the threshold value Lth. If “YES” in the step S33, the process proceeds to a step S36 as it is. Thus the link length threshold L _th larger portion is deleted without being recorded in the input data buffer. If “NO” in the step S33, the process proceeds to a step S34.
[0039]
In step S34, it is determined whether the refraction angle theta _n at that point p _n is greater than the threshold value theta _th, the point p _n in step S35 in the case of "YES" in the input data buffer of the After recording, go to step S36. If “NO” in the step S34, the process directly proceeds to a step S36. Therefore, points where the refraction angle θ _n is equal to or _smaller than the threshold θ _th are deleted without being recorded in the input data buffer.
[0040]
Next, in step S36, n is incremented to n + 1. In step S37, it is determined whether or not the value of n is the final value N of the point sequence. If N has not yet been reached ("NO"), the process returns to step S33 and the following processing is repeated. If "YES" in step S37, go to step S38 assuming that the processing for all the points has been completed, sequence of points stored in the input data buffer, i.e. link length is equal to or less than the threshold value L _th, In addition, data regarding a point sequence in which the refraction angle θ _n is larger than the threshold value θ _th is sent to the next-stage curve determination device 5.
[0041]
For the link longer than the threshold value L _th and the point sequence in which the refraction angle θ _n is smaller than the threshold value θ _th as described above, the curve judging device 5 has three points or more. The above-mentioned number of points are approximated by an arc, and if the radius of the circle is smaller than a threshold value given by the system, the part is determined to be a sharp curve. The portion where the refraction angle is smaller than the predetermined value is a portion where the curve is gentle (straight or almost straight), and does not correspond to a sharp curve portion. It does not affect the track judgment. Moreover, you may comprise so that the said removed part may be determined, for example as a straight line or the curve close | similar to a straight line.
[0042]
In addition, the flowchart of FIG. 12 includes a process of removing a portion where the link length is larger than the threshold value L _th , but whether or not the refraction angle θ _n is larger than the threshold value θ _th except for step S33. It is a process that only determines whether or not.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a curve detection process.
FIG. 3 is a diagram showing an example of data output by a road point sequence generation device 3 in a graphic form.
FIG. 4 is a diagram illustrating an error when a circular arc is approximated by a straight line.
FIG. 5 is a diagram for explaining a method for calculating a link length threshold;
FIG. 6 is a flowchart showing long link removal processing;
FIG. 7 is a diagram for explaining thinning out of a point sequence.
FIG. 8 is a diagram for explaining a combination of points for determining a curved path when three points are set as one set;
FIG. 9 is a diagram for explaining a combination of points for determining a curved path when four points are set as one set;
FIG. 10 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram for explaining a method for calculating a threshold value of a refraction angle.
FIG. 12 is a flowchart showing processing for removing a small refraction angle point;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Own-vehicle position detection apparatus 2 ... Map database 3 ... Road point sequence production | generation apparatus 4 ... Long link removal apparatus 5 ... Curve judgment apparatus 6 ... Small refraction angle point removal apparatus

Claims

A point sequence representing a road shape ahead of the host vehicle obtained from the map database, the host vehicle position detecting device for detecting a position where the host vehicle is currently traveling, and a map database storing road information On the basis of the above, in a path detection device that approximates a set of three or more points with a circular arc, and determines the degree of the curved road on the road ahead of the host vehicle with the radius of the circular arc as the curvature radius of the curved road,
An apparatus for detecting a road, wherein a calculation is performed to determine the degree of a curved road after previously deleting a portion in which a distance between two consecutive points in a point sequence representing a road shape is a predetermined value or more.

A point sequence representing a road shape ahead of the host vehicle obtained from the map database, the host vehicle position detecting device for detecting a position where the host vehicle is currently traveling, and a map database storing road information On the basis of the above, in a path detection device that approximates a set of three or more points with a circular arc, and determines the degree of the curved road on the road ahead of the host vehicle with the radius of the circular arc as the curvature radius of the curved road,
The distance between two consecutive points in a sequence of points representing the road shape in advance remove portions is not less than a predetermined value, and the point p _n in the sequence of points representing the road shape, and p _n-1 points before one performing a linear, a calculation refraction angle between the straight line connecting the p _{n + 1} the point p _n in the following ways to determine the degree of curved road after previously remove portions is less than the predetermined value connecting the corresponding points p _n A curved path detection device characterized by that.