JP2000028372A - 道路形状予測方法および車両制御方法 - Google Patents

道路形状予測方法および車両制御方法

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JP2000028372A
JP2000028372A JP10196258A JP19625898A JP2000028372A JP 2000028372 A JP2000028372 A JP 2000028372A JP 10196258 A JP10196258 A JP 10196258A JP 19625898 A JP19625898 A JP 19625898A JP 2000028372 A JP2000028372 A JP 2000028372A
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庄平 松田
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誠 小田部
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 道路地図データの誤差によって道路形状が誤
って予測されるのを防止する。 【解決手段】 3個のノードNN-1 ,N,NN+1 の座標
に基づいてリンク長LNおよび交差角θN を算出し、交
差角θN を少なくともリンク長LN で除算した通過状態
判定量θN /LN により道路形状を予測するものにおい
て、dをザグの上限値としてリンク長LN の最大値L
maxNを2d/tan(θ/4)により算出し、このリン
ク長LN の最大値LmaxNに0<A<1を満たす係数Aを
乗算して基準リンク長Lref =A{2d/tan(θ/
4)}を算出する。リンク長LN が基準リンク長Lref
以下であればノードNN+1 の座標を不採用とし、代わり
にその前方のノードNN+2 の座標を採用して新たなリン
ク長LN および交差角θN を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のノードの集
合よりなる地図データに基づいて道路形状を予測する道
路形状予測方法と、その方法を用いた車両制御方法とに
関する。
【0002】
【従来の技術】かかる道路形状予測方法および車両制御
方法は、本出願人が特願平9−89661号により既に
提案している。このものは、図4に示すように、道路地
図データとして道路上に所定間隔で設定された多数のノ
ードNN (NN =N0 ,N1 ,N2 ,N3 …)の座標を
用いるもので、隣接するノードNN ,NN+1 間の距離と
して定義されるリンク長LN と、或るリンクNN-1 N
とその前方に位置するリンクNN N+1 との成す角度と
して定義される交差角θN とに基づいて、各ノードNN
における通過状態判定量(車両旋回量)θN /LN を算
出する。そして通過状態判定量θN /LN に基づいて算
出したノードNN の通過可能速度と、自車が前記ノード
N を通過する通過予測速度とを比較し、通過が困難で
あると判定された場合にドライバーに対する警報や自動
減速を行うようになっている。前記通過状態判定量θN
/LN は車両の移動距離に対する車両の方位角変化量に
対応するもので、その値が大きいということは、道路が
カーブしていることを示しており、その値が小さいとい
うことは、道路が直線路であることを示している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図9に示すように、直
線路上に3個のノードN0 ,N1 ,N2 が連続して存在
する場合に、道路地図データの誤差によってノードの位
置が本来のN0 ,N1 ,N2 からN0 ′,N1 ′,
2 ′にずれていると、ノードN1 において本来は発生
しない通過状態判定量θ1 /L1 が発生してしまう。こ
のときノードN1 ,N 2 間のリンク長L1 が充分に大き
ければ通過状態判定量θ1 /L1 の値は小さなものとな
るため、道路形状は直線路に近い緩いカーブと判定され
て実用上の支障は無い。しかしながら、ノードN1 ,N
2 間のリンク長L1 が小さい場合には通過状態判定量θ
1 /L1 の値が無視できない程度に大きくなるため、実
際には直線路である道路形状が誤ってカーブと判定され
てしまう問題がある。
【0004】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、道路地図データの誤差によって道路形状が誤って予
測されるのを防止することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載された発明は、道路地図データを構
成する複数のノードの位置および道路上の自車位置のう
ちの3つの位置を選択し、選択した3つの位置のうちの
第1、第2の位置を結ぶリンクおよび第2、第3の位置
を結ぶリンクの成す交差角と、少なくとも第2、第3の
位置間のリンク長とに基づいて道路形状を予測する道路
形状予測方法において、前記リンク長が前記交差角に応
じて設定される基準リンク長以下になる場合に、前記第
3の位置を排除して更に前方のノードの位置を採用して
道路形状を予測することを特徴とする。
【0006】上記構成によれば、第2、第3の位置間の
リンク長が2つのリンクの交差角に応じて設定される基
準リンク長以下になる場合に、第3の位置の代わりに更
に前方のノードの位置を採用して道路形状を予測を行う
ので、前記リンク長が必ず基準リンク長を越えるように
して道路形状の予測誤差を最小限に抑えることができ
る。
【0007】また請求項2に記載された発明は、請求項
1の構成に加えて、前記基準リンク長が、 Lref =A{2d/tan(θ/4)} A;0<A<1を満たす係数 d;ザグの上限値 θ;2つのリンクの成す交差角 で与えられることを特徴とする。
【0008】上記構成によれば、基準リンク長を決定す
る基準として第2、第3の位置間のリンク長の最大値で
ある2d/tan(θ/4)を用い、その最大値に0よ
り大きく1未満の係数Aを乗算して基準リンク長を決定
するので、道路形状の予測誤差の増加を懸念するあま
り、基準リンク長が過度に大きく設定されることが回避
され、これにより第3の位置が無闇に排除される不具合
が防止される。
【0009】尚、前記係数Aは実施例では0.2〜0.
5に設定されているが、道路地図データの精度に応じて
0<A<1を満たす範囲で適宜設定可能である。またザ
グdの上限値は隣接する2つのノードを結ぶリンクと実
際の道路との距離の上限値として定義されるもので、実
施例では2.5m〜6mである。
【0010】また請求項3に記載された発明は、請求項
1または2の構成に加えて、前記更に前方のノードの位
置と前記第2の位置との間のリンク長が所定長さを越え
る場合に、前記更に前方のノードの位置を採用しないこ
とを特徴とする。
【0011】上記構成によれば、前記更に前方のノード
の位置が第2の位置から所定長さを越えて前方に存在す
る場合には、前記更に前方のノードの位置を採用しない
ので、同一カーブ上に存在しないノードが不適切に採用
されるのを回避して道路形状の予測精度の低下を防止す
ることができる。
【0012】尚、前記所定長さは実施例では最大リンク
長Lmax に設定されているが、予め設定された定数であ
っても良い。
【0013】また請求項4に記載された発明は、請求項
1〜3の何れかに記載された道路形状予測方法を用いた
車両制御方法であって、車両が前方の道路を通過し得る
ように、前記予測した道路形状に基づいて車両の運転状
態を制御することを特徴とする。
【0014】上記構成によれば、道路地図データの誤差
を排除して道路形状を正確に予測した上で、その予測し
た形状の道路を通過し得るように車両の運転状態を制御
するので、道路形状に応じた的確な車両制御を行って前
方の道路を確実に通過することが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0016】図1〜図8は本発明の一実施例を示すもの
で、図1は車両の通過可否判定装置の全体構成を示すブ
ロック図、図2は先読み区間および探査区間の説明図、
図3は作用を説明するフローチャート、図4は基準ノー
ドN、リンク長Lおよび交差角θの説明図、図5はリン
ク長Lを交差角θおよびザグdで表す関係式の説明図、
図6はザグdおよびリンク長Lの関係の説明図、図7は
ザグdおよびリンク長Lの関係の説明図、図8は不適切
なリンク長および適切なリンク長の説明図である。
【0017】図1に示すように、車両に搭載された通過
可否判定装置は、地図情報出力手段M1と、自車位置検
出手段M2と、カーブ区間判定手段M3と、通過状態判
定量算出手段M4と、通過可能速度算出手段M5と、車
速検出手段M6と、通過予測速度算出手段M7と、通過
可否判定手段M8と、車両制御手段としての警報手段M
9と、車両制御手段としての車速調整手段M10とを備
える。カーブ区間判定手段M3および通過状態判定量算
出手段M4は、併せて道路形状判定手段M11を構成す
る。
【0018】地図情報出力手段M1および自車位置検出
手段M2は周知の自動車用ナビゲーションシステムに搭
載されているもので、地図情報出力手段M1はICカー
ド、CD−ROM、記憶の書き換えが可能なMO(光磁
気ディスク)等に予め記憶された所定範囲の道路地図デ
ータを読み出して出力し、自車位置検出手段M2は前記
道路地図データにGPSアンテナから受信した自車位置
データを重ね合わせて地図上の自車位置Pを検出する。
前記道路地図データは道路上に所定間隔で設定された多
数のノードNN の座標から構成される。
【0019】カーブ区間判定手段M3は、道路地図デー
タと自車位置Pとに基づいて、自車位置Pの前方のノー
ドNN がカーブ上に存在するか直線路上に存在するかを
判定する。通過状態判定量算出手段M4は、車両がカー
ブを通過できるか否かを判定する指標となる通過状態判
定量θN /LN を算出する。
【0020】通過可能速度判定手段M5は、通過状態判
定量θN /LN と、ドライバーがカーブを安全に通過で
きる程度に予め設定した設定限界横加速度G(あるい
は、設定限界ヨーレートYR)とに基づいて、車両がノ
ードNN を安全に通過できる最大車速である通過可能速
度VmaxNを算出する。
【0021】車速検出手段M6は、各車輪に設けられた
車輪速センサの出力に基づいて現在の自車の車速Vを検
出する。通過予測速度算出手段M7は、車速Vと、自車
位置Pと、予め設定した車両の基準減速度βとに基づい
て、車両がノードNN を通過する通過予測速度VN を算
出する。通過可否判定手段M8は、通過予測速度VN
通過可能速度VmaxNと比較し、VN ≦VmaxNであれば車
両がノードNN を通過可能であると判定する。また、V
N >VmaxNであれば車両がノードNN を通過困難である
と判定し、ドライバーに車両の減速を促すべくブザーや
ランプよりなる警報手段M9を作動させるとともに、車
両を自動減速すべく自動ブレーキ手段、自動変速機のシ
フトダウン手段、あるいはエンジン出力低減手段よりな
る車速調整手段M10を作動させる。
【0022】図2に示すように、自車位置Pの前方の道
路上に先読み区間および探査区間が設定される。先読み
区間は、自車位置Pと通過可否の判断を行うノードNN
との間に設定されるもので、車両がその先読み区間を通
過してノードNN に達するまでに所定時間tを確保し、
その所定時間t内に通過可否の判断を行うとともに警報
手段M9や車速調整手段M10を作動させるためのもの
である。探査区間は、その探査区間内に存在するノード
N について通過可否の判断を行うためのもので、これ
により遙に遠方のノードNN について不必要な通過可否
の判断を行うことが回避される。
【0023】先読み区間は、ドライバーが前方のカーブ
を通過すべく自車位置Pにおいて自発的に制動を開始し
たと仮定した場合に、その制動により発生すると推定さ
れる基準減速度βを予め設定しておき、前記所定時間t
内に車両が進行する距離Vt−(βt2 /2)により決
定される。探査区間の始端は先読み区間の終端に設定さ
れ、探査区間の終端は前記基準減速度βで減速する車両
が停止する位置、即ち自車位置Pから距離V2 /2βの
位置に設定される。
【0024】次に、本発明の実施例の作用を、図3のフ
ローチャートを参照しながら説明する。
【0025】先ず、ステップS1で探査区間内にある複
数のノードN…(N=N1 ,N2 ,N3 …)の座標を読
み込み、ステップS2で探査区間内にある複数のノード
N…の何れかを基準ノードNN として選定する。基準ノ
ードNN は、探査区間内にある全てのノードN…につい
て、その最初のノードN1 から次のノードN2 へと順次
選定されるもので、その選定された基準ノードNN の各
々について車両の通過可否の判定が実行される。
【0026】図4に示すように、前記ステップS2で基
準ノードNN が選択されると、ステップS3で基準ノー
ドNN の後方に隣接するノードNN-1 および前方に隣接
するノードNN+1 を選定し、続くステップS4で前記隣
接する3個のノードNN-1 ,N,NN+1 の座標に基づい
て基準ノードNN におけるリンク長LN および交差角θ
N を算出する。
【0027】尚、探査区間内にある最初のノードN1
基準ノードN1 として選定された場合、その後方に隣接
するノードとして探査区間の後方の最初のノードN0
選定される。このとき、自車位置Pと基準ノードN1
の間に前記ノードN0 が存在しない場合には、自車位置
Pが前記ノードN0 の代わりに選定される。
【0028】続くステップS5で、基準ノードNN の前
方に隣接するノードNN+1 の位置が適切であるか否かを
判定すべく、その判定基準となる基準リンク長LrefN
算出する。以下、基準リンク長LrefNの算出について説
明する。
【0029】図5に示すように、円弧状の道路上に複数
のノードN…が存在するとき、隣接する2つのノード
N,Nを結ぶリンクのリンク長をLとし、前記リンクと
道路との距離をザグdとし、道路の曲率半径をRとし、
2つのノードN,N間の円弧の中心角をθとする。ここ
で予めザグdについて説明しておく。図6に示すように
円弧状の道路を複数のノードN…の集合として表すと
き、隣接するノードN,N間のリンク長Lが一定である
場合には、図6(A)に示すように道路の曲率半径が大
きいと、隣接するノードN,Nを結ぶリンクと実際の道
路との偏差の最大値dは比較的に小さく抑えられるが、
図6(B)に示すように道路の曲率半径が小さいと、隣
接するノードN,Nを結ぶリンクと実際の道路との偏差
の最大値dは比較的に大きくなって道路地図データの精
度が低下してしまう。これを回避するには、隣接するノ
ードN…を相互に接近させてリンク長Lを短くすれば良
いが、このようにするとノードN…の数が無闇に増加し
て道路地図データを作成するためのコストが増加してし
まう。
【0030】そこで、道路地図データを作成する際に、
隣接するノードN,Nを結ぶリンクと実際の道路との距
離であるザグdが予め設定した上限値を越えないように
ノードN…の位置を決定する。その結果、図7(A)に
示すように道路の曲率半径が大きい場合には、リンクと
道路との距離が予め設定したザグdの上限値を越えない
ためには、リンク長Lは比較的に長くなり、逆に図7
(B)に示すように道路の曲率半径が小さい場合には、
リンクと道路との距離が予め設定したザグdの上限値を
越えないためには、リンク長Lは比較的に短くなる。こ
のように、常にザグdを上限値(一般的には2.5m〜
6m)以下に保持しながらノードN…の位置を決定する
ことにより、要求される道路地図データの精度を保証し
ながら、ノードN…の数が無闇に増加するのを回避する
ことができる。
【0031】さて、最大リンク長Lmax (ザグdが上限
値である2.5m〜6mのときにリンク長L)を、ザグ
dの上限値および交差角θを用いて表すと、下記の
(1)式のようになる。
【0032】
【数1】 これを説明すると、図5から、
【0033】
【数2】 が成立し、(2)式から、
【0034】
【数3】 が導かれる。また図5から、
【0035】
【数4】 が成立し、(4)式から、
【0036】
【数5】 が導かれる。(3)式および(5)式からRを消去して
max について解くと、
【0037】
【数6】 が導かれる。ここで、sinθ/2は、
【0038】
【数7】 で与えられ、cosθ/2は、
【0039】
【数8】 で与えられるため、(7)式および(8)式を用いて
(6)式を変形すると、
【0040】
【数9】 のようになり、前記(1)式が導かれる。
【0041】前記(1)式における最大リンク長Lmax
=2d/tanθ/4はノードNN- 1 ,N,NN+1 が同
一のカーブ上に存在する場合のリンク長Lの最大値であ
る。なぜならば、(1)式の右辺のザグdはリンクと道
路との距離の上限値であり、前記距離がザグdの上限値
よりも小さい場合にはリンク長Lは(1)式の最大リン
ク長Lmax よりも小さくなるからである。従って、リン
ク長Lが(1)式の値を越える場合、つまりL>2d/
tanθ/4が成立する場合は、ノードNN-1,N,N
N+1 が同一のカーブ上に存在しないときである。
【0042】以上のことから、基準ノードNN の前方に
隣接するノードNN+1 の位置が適切であるか否かを判定
する基準となる基準リンク長LrefNは、
【0043】
【数10】 により規定される。即ち、基準リンク長refNは、(1)
式で規定される最大リンク長Lmax の0.2倍〜0.5
倍の値として設定され、ノードN,NN+1 間の実際のリ
ンク長LN が前記基準リンク長LrefN以下の場合に、基
準ノードNN の前方に隣接するノードNN+1 の位置が不
適切であると判定される。尚、係数Aの値である0.2
<A<0.5は実験に基づいて決定される。
【0044】而して、ステップS6で基準ノードNN
おけるリンク長LN が基準リンク長LrefN以下であれ
ば、図8に示すように、ステップS7で基準ノードNN
の前方のノードNN+1 を不採用とし、その更に前方のノ
ードNN+2 を新たに選定した後に、3個のノード
N-1 ,NN ,NN+2 に基づいて前記ステップS4〜S
6の処理を繰り返した結果、ステップS6でリンク長L
N が基準リンク長LrefNを越え、且つ最大リンク長L
maxNより短ければ、ステップS8において、交差角θN
をリンク長LN で除算して通過状態判定量θN /LN
算出する。前記最大リンク長LmaxNによる制限を設ける
ことにより、リンク長LN が最大リンク長LmaxNを越え
るノードNN+2 、つまり同一カーブ上に存在しないノー
ドNN+2 が採用されるのを回避することができる。
【0045】尚、通過状態判定量をθN /LN として算
出する代わりに、ノードNN の前後のリンク長LN-1
N を用いて、通過状態判定量をθN /(LN-1 /2+
N/2)として算出しても良い。
【0046】図9において既に説明したように、リンク
長LN が短いために基準ノードNNのデータ誤差が道路
形状の予測に悪影響を与える不具合を、リンク長LN
基準リンク長LrefNとを比較して短いリンク長LN を排
除することにより未然に回避することができる。しか
も、基準リンク長LrefNを決定する基準としてノード
N,NN+1 間の最大のリンク長LmaxNを用いているの
で、道路形状の誤差の増加を懸念するあまり、基準リン
ク長LrefNを過度に大きく設定することが回避され、基
準ノードNN の前方のノードNN+1 が選択できなくなる
不具合を防止し、前記前方のノードNN+1 を的確に選択
することができる。
【0047】ところで、ノードNN における車両のヨー
レートYRは、車両の進行方向の変化量である交差角θ
N を、それが発生するのに要した時間tで除算したθN
/tで与えられる。そして前記時間tはリンク長LN
そこを通過する車速Vで除算したLN /Vで与えられる
ため、最終的にヨーレートYRは通過状態判定量θN
N と車速Vの積により算出される。
【0048】
【数11】 一方、車両の横加速度GはヨーレートYRと車速Vとの
積で与えられる。
【0049】
【数12】 而して、ステップS9において、前記(11)式および
(12)式から、
【0050】
【数13】 を算出する。前記(13)式は、車両がカーブを通過す
る際に許容される設定限界横加速度Gを定めれば、その
設定限界横加速度Gと通過状態判定量θN /LNとに基
づいて、車両がカーブを通過する際の通過可能速度V
maxNが得られることを示している。前記通過可能速度V
maxNは、車両の横加速度が前記設定限界横加速度Gを越
えずにカーブを通過することができる最大車速である。
【0051】一方、ステップS10において、車両が自
車位置Pから基準減速度βで減速したと仮定したときに
ノードNN を通過する通過予測速度VN が、自車位置P
からノードNN までの距離をSN として、
【0052】
【数14】 により算出される。
【0053】続くステップS11で通過予測速度VN
通過可能速度VmaxNと比較し、VN≦VmaxNであれば車
両がノードNN を通過可能であると判定し、VN >V
maxNであれば車両がノードNN を通過困難であると判定
する。車両がノードNN を通過困難である場合には、ス
テップS12でドライバーに車両の減速を促すべく警報
手段M9を作動させるとともに、車両を自動減速すべく
車速調整手段M10を作動させる。これにより、ドライ
バーの自発的な制動や自動減速が行われて車速が低下
し、車両はカーブを確実に通過できるようになる。
【0054】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
【0055】例えば、実施例では設定限界横加速度Gに
基づいて通過可能速度VmaxNを算出しているが、設定限
界横加速度Gに代えて設定限界ヨーレートYRに基づい
て通過可能速度VmaxNを算出することも可能である。即
ち、前記(11)式から、通過可能速度VmaxNを、
【0056】
【数15】 により算出しても良い。
【0057】
【発明の効果】以上のように請求項1に記載された発明
によれば、第2、第3の位置間のリンク長が2つのリン
クの交差角に応じて設定される基準リンク長以下になる
場合に、第3の位置の代わりに更に前方のノードの位置
を採用して道路形状を予測を行うので、前記リンク長が
必ず基準リンク長を越えるようにして道路形状の予測誤
差を最小限に抑えることができる。
【0058】また請求項2に記載された発明によれば、
基準リンク長を決定する基準として第2、第3の位置間
のリンク長の最大値である2d/tan(θ/4)を用
い、その最大値に0より大きく1未満の係数Aを乗算し
て基準リンク長を決定するので、道路形状の予測誤差の
増加を懸念するあまり、基準リンク長が過度に大きく設
定されることが回避され、これにより第3の位置が無闇
に排除される不具合が防止される。
【0059】また請求項3に記載された発明によれば、
前記更に前方のノードの位置が第2の位置から所定長さ
を越えて前方に存在する場合には、前記更に前方のノー
ドの位置を採用しないので、同一カーブ上に存在しない
ノードが不適切に採用されるのを回避して道路形状の予
測精度の低下を防止することができる。
【0060】また請求項4に記載された発明によれば、
道路地図データの誤差を排除して道路形状を正確に予測
した上で、その予測した形状の道路を通過し得るように
車両の運転状態を制御するので、道路形状に応じた的確
な車両制御を行って前方の道路を確実に通過することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】車両の通過可否判定装置の全体構成を示すブロ
ック図
【図2】先読み区間および探査区間の説明図
【図3】作用を説明するフローチャート
【図4】基準ノードN、リンク長Lおよび交差角θの説
明図
【図5】リンク長Lを交差角θおよびザグdで表す関係
式の説明図
【図6】ザグdおよびリンク長Lの関係の説明図
【図7】ザグdおよびリンク長Lの関係の説明図
【図8】不適切なリンク長および適切なリンク長の説明
【図9】ノードNの誤差が道路形状の予測に及ぼす影響
の説明図
【符号の説明】
L リンク長 Lmax 最大リンク長(所定長さ) Lref 基準リンク長 N ノード P 自車位置 θ 交差角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榊 裕二 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 Fターム(参考) 2F029 AA02 AB07 AB13 AC09 AC14 5H180 AA01 BB04 BB12 BB13 EE02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 道路地図データを構成する複数のノード
    の位置および道路上の自車位置のうちの3つの位置を選
    択し、選択した3つの位置のうちの第1、第2の位置を
    結ぶリンクおよび第2、第3の位置を結ぶリンクの成す
    交差角(θ)と、少なくとも第2、第3の位置間のリン
    ク長(L)とに基づいて道路形状を予測する道路形状予
    測方法において、 前記リンク長(L)が前記交差角(θ)に応じて設定さ
    れる基準リンク長(L ref )以下になる場合に、前記第
    3の位置を排除して更に前方のノードの位置を採用して
    道路形状を予測することを特徴とする道路形状予測方
    法。
  2. 【請求項2】 前記基準リンク長(Lref )が、 Lref =A{2d/tan(θ/4)} A;0<A<1を満たす係数 d;ザグの上限値 θ;2つのリンクの成す交差角 で与えられることを特徴とする、請求項1に記載の道路
    形状予測方法。
  3. 【請求項3】 前記更に前方のノードの位置と前記第2
    の位置との間のリンク長(L)が所定長さ(Lmax )を
    越える場合に、前記更に前方のノードの位置を採用しな
    いことを特徴とする、請求項1または2に記載の道路形
    状予測方法。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3の何れかに記載された道路
    形状予測方法を用いた車両制御方法であって、 車両が前方の道路を通過し得るように、前記予測した道
    路形状に基づいて車両の運転状態を制御することを特徴
    とする車両制御方法。
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