JP2002323851A - 地理的形態の曲率に関するボーイング係数表示 - Google Patents

地理的形態の曲率に関するボーイング係数表示

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、地理的データに関し、更に特定す
れば、線状に伸びる地理的形態（道路など）がどの程度
湾曲しているかをボーイング係数を用いて表す方法に関
する。 【解決手段】 道路などの線状に伸びる形態が湾曲する
程度がボーイング係数を用いて指示される。線状に伸び
る形態に沿うある与えられた場所のボーイング係数は、
その与えられた場所の両方の側の２つの地点間の形態に
沿う距離（又は、その距離の近似値）をこれらの同じ２
つの地点間の直線距離と比較することによって判断され
る。ボーイング係数データは、車輌が走行している道路
などの線状に伸びる形態の曲率に関する情報を必要とす
る様々な車輌システムによって使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、地理的データに関
し、更に特定すれば、線状に伸びる地理的形態（道路な
ど）がどの程度湾曲しているかをボーイング係数を用い
て表す方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】車輌運転者に警報を発したり、車輌を取
り巻く条件又は他の因子に基づいて車輌（又は、車輌の
構成要素）の作動を変更したりする、様々な新しい車輌
安全システムが開発されている。これらの新しい車輌安
全システムのいくつかの例としては、自動前照灯照準装
置、自動（又は、適応）クルーズコントロール、障害物
警報装置、道路湾曲警報装置、交差点警報装置、走行車
線逸脱警報装置、衝突警報装置、及び、適応変速シフト
制御装置が含まれる。これらの車輌安全システムのいく
つかは、車道の現在の状態と車輌周囲の環境とを検知す
るためにセンサ装置（例えば、レーダー及びカメラ）を
使用する。また、これらの車輌安全システムのいくつか
は、その構成要素としてデジタル地図データを使用す
る。デジタル地図データは、車輌前方及び周囲の道路位
置及び形状を識別するために使用される。デジタル地図
データは、道路沿いの比較的恒久的な物体又は形態を識
別するためにも同じく使用することができる。
【０００３】これらの車輌安全システムのいくつかによ
り使用されるデジタル地図データの種類の中には、道路
の曲率を示すデータが含まれる。いくつかのデジタル地
図データベースにおいては、ある与えられた場所におけ
る道路の曲率は、曲率半径値（又は、その逆数）によっ
て表される。車輌安全システムのいくつかは、車輌の作
動を変更するためにこれらの曲率半径データを使用す
る。例えば、車輌の自動クルーズコントロールシステム
は、車輌の許容速度範囲を判断するために、車輌が走行
している道路沿いの位置での道路の曲率を表すデータを
使用する。許容速度範囲を判断した後、自動クルーズコ
ントロールのアプリケーションは、必要に応じて車輌速
度を調節する。この種類の車輌安全システムに使用され
る地図データベースには、道路沿いの様々な地点での曲
率半径を表すデータを含む、道路沿い地点の位置を表す
データが含まれる。この種類の地図データベースを形成
する時には、道路が通過する一連の地点（「形状点」と
称される）の座標を識別するデータを使用して曲率値が
計算される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】曲率半径の計算値を使
用して道路形状を表現することは、いくつかの車輌用ア
プリケーションに対しては十分であるが、しかし改良の
余地はある。曲率半径の計算値は、ある与えられた形状
点セットを近似するのに使用される関数の種類（例え
ば、区分的線形関数、ｂスプライン関数など）によって
影響される可能性がある。更に、近似関数における僅か
な変化が曲率値に大きな変化を生み出す場合がある。ま
た、データ点の位置そのものの僅かな変化が計算曲率半
径に大きな変化を生み出す場合もある。従って、地理デ
ータベースにおける道路の幾何学的形状を表現する別の
方法が必要である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】これら及び他の目的に対
処するために、本発明は、道路などの線状に伸びる形態
の曲率を表現する方法を含む。道路などの線状に伸びる
形態の曲率は、ボーイング係数を使用して表現される。
線状に伸びる形態に沿うある与えられた場所のボーイン
グ係数は、その与えられた場所の両方の側の２点間の形
態に沿う距離（又は、その距離の近似値）をこれらの同
じ２点間の直線距離と比較することによって判断され
る。ボーイング係数データは、車輌が走行している道路
などの線状に伸びる形態の曲率に関する情報を必要とす
る様々な車輌システムによって使用することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】Ｉ．定義 下記の用語が図１に図解されている。「弦」は、道路セ
グメント上の任意の２つの地点を結ぶ直線セグメントを
意味する。「弦長」は、道路セグメント上の任意の２つ
の地点を結ぶ直線セグメントの長さを意味する。「弧」
は、道路セグメント上の任意の２つの地点間の道路セグ
メントの部分を意味する。「弧長」は、道路セグメント
上の任意の２つの地点間の道路セグメントの部分の長さ
（又は、その近似値）を意味する。本明細書で用いられ
る場合、「曲率」という言葉は、湾曲している線状に伸
びる形態の一般的性質を意味し、特に断らない限り、数
学的定義に限定されない。「曲率半径」という用語の
「曲率」という言葉は、その数学的意味を有すると理解
される。
【０００７】ＩＩ．概観 図２は、道路セグメント１０を示す。道路セグメント１
０上の対を成す点１４の間に何本かの弦１２が引かれて
いる（破線で）。図２から、ほぼ直線に近い道路セグメ
ントの部分は、対応する弦長とほぼ等しい弧長を有する
ことが理解できる。逆に、湾曲した道路セグメントの部
分は、対応する弦長よりずっと大きな弧長を有する。こ
のことは、道路セグメントの比較的直線的な部分に対し
ては、弦長に対する弧長の比は１に近く、道路セグメン
トの比較的湾曲した部分に対しては、弦長に対する弧長
の比は１よりもかなり大であることを意味している。言
い換えると、弦長に対する弧長の比は、道路セグメント
の局所的な曲率を指示する。
【０００８】道路セグメントの曲率、弦長、及び、弧長
の間のこの関係は、以下によって説明される。 Ａ／Ｃ〜κ ここで、Ｃは弦長、Ａは弧長、また、κは曲率（つま
り、「曲率」の数学的定義による）である。本明細書に
おいては、Ｃに対するＡの比は、「ボーイング係数」と
呼ばれる。「ボーイング係数」は、道路セグメントの２
点間の部分がこれら同じ２点を結ぶ直線からどの程度湾
曲するか又は曲がっているかを示す尺度である。図３
は、曲率によるボーイング係数の変化を示す。図３に
は、道路セグメント３８に沿う３つの代替経路３０、３
２、及び、３４が示されている。これらの異なる経路の
各々は、点４０及び４２間の異なる代替道路形態を表し
ている。図３に示すように、曲率が大きいほどボーイン
グ係数も大きくなる。
【０００９】ＩＩＩ．実施形態 ボーイング係数は、道路の幾何学的形状を表すデータを
使用する様々な車輌システム及びアプリケーションによ
り使用することができる。例えば、ボーイング係数は、
自動クルーズコントロール・アプリケーションにより使
用することができる。自動クルーズコントロール・アプ
リケーションによるボーイング係数の使用に関しては、
図４及び図５に関連して説明される。図４において、自
動クルーズコントロールシステムを搭載した車輌５０
は、道路セグメント５２に沿って走行する。自動クルー
ズコントロールシステムは、地図データベースに包含さ
れたデータによって表された道路に対する車輌位置を表
示するデータを取得する。この機能は、ＧＰＳ（全地球
位置発見システム）や非天測位置推測法などの周知の車
輌位置発見技術を用いて実行することができる。車輌５
０が道路セグメント５２に沿って走行すると、車輌５０
の自動クルーズコントロール・アプリケーションは、道
路のボーイング係数に基づいて車輌速度を調節する。図
４において、矢印５４は、車輌の瞬間的な位置を表して
いる。これらの位置に対応する弦５８も同じく示されて
いる。
【００１０】１つの実施形態によれば、各位置５４にお
いて、車輌の自動クルーズコントロール・アプリケーシ
ョンは、車輌が位置する地点の両側に２点を選択する。
自動クルーズコントロール・アプリケーションは、次
に、これら２点を用いて弦長Ｃ，弧長Ａ，及び、ボーイ
ング係数を計算する。図５に示すように、予期されるこ
とであるが、車輌が湾曲部の中に移動するとボーイング
係数は増大し、車輌が湾曲部から出てくるとボーイング
係数は減少する。車輌の自動クルーズコントロール・ア
プリケーションは、これらのボーイング係数の計算値を
用い、それに応じて車輌速度を調節する。車輌位置の両
側の２点の選択は、それら２点から得られるボーイング
係数がこれを使用するアプリケーションに適するように
構成することができる。例えば、車輌位置からこの２点
の各々への距離（又は、距離範囲）を構成することがで
きる。図５に示すように、いくつかの弧長及び弦長は、
ボーイング係数が判断される連続する位置に関して部分
的に重複する。上記で示す通り、ボーイング係数を判断
するために使用される点の選択は、適切な曲率の尺度が
得られるように構成することができる。弧長と弦長とが
部分的に重複しないという制約はない。
【００１１】ＩＶ．代替実施形態 Ａ．予め計算されたボーイング係数データの使用 １つの代替的実施形態によれば、自動クルーズコントロ
ールなどの車輌安全システムは、道路沿いの地点に対す
るボーイング係数を含む地図データベースを使用する。
この代替的実施形態によれば、道路沿い地点でのボーイ
ング係数の値は、データベース開発者により予め計算さ
れて地理データベースに記憶されている。道路沿い地点
に対するボーイング係数の計算値を含む地理データベー
スは、車輌に装備されて、自動クルーズコントロールな
どの車輌安全システムにより使用される。車輌安全シス
テムが使用する地図データベースにボーイング係数の計
算値を記憶する利点は、これらの値を車輌で計算する必
要性が排除されることである。
【００１２】Ｂ．ボーイング係数の計算 ボーイング係数が計算できる異なるいくつかの方法があ
る。ボーイング係数を計算する１つの方法は、図６に関
連して説明される。図６は、道路６０の一部分を示す。
この道路に沿って形状点６２、６４、６６、６８、及
び、７０がある。これらの形状点は、その道路の場所の
地理的座標が知られている地点である。これらの場所の
地理的座標は、様々なデータ収集方法を用いて測定して
もよい。例えば、これらの位置の地理的座標は、ＧＰＳ
装置を用いて測定される場合がある。代替的に、これら
の位置の地理的座標は、航空写真から測定してもよい。
【００１３】１つの代替実施形態によれば、ボーイング
係数の値は、各形状点に関して決められる。この代替実
施形態によれば、ある与えられた形状点でのボーイング
係数値は、その与えられた形状点からその与えられた形
状点にすぐ隣接する２つの形状点までの距離の和をその
２つの隣接形状点の間の直線距離と比較することによっ
て近似することができる。この代替実施形態によれば、
弧長は、２つの「弦長」を用いて近似される。
【００１４】例えば、６６と標記した形状点に対するボ
ーイング係数を判断するために、形状点６４から形状点
６６までの距離は、形状点６６から形状点６８までの距
離に加算される。次に、形状点６６でのボーイング係数
を決めるために、この和は、形状点６４から６８と標記
された形状点までの距離で割り算される。残りの形状点
でのボーイング係数も同様な方法で判断することができ
る。ボーイング係数値は、次に、その形状点座標と共に
地理データベースに記憶することができる。代替的に、
この方法を用いて、車輌のアプリケーションによりその
実行時に、ボーイング係数を必要に応じて進行中に計算
することができる。
【００１５】別の代替実施形態によれば、ある与えられ
た形状点でのボーイング係数の近似値は、その与えられ
た形状点にすぐ隣接する形状点よりも遠い追加の形状点
までの距離を考慮に入れることにより決めることができ
る。図７は、この実施形態を示している。図７には、図
６に示すのと同じ道路部分が示されている。図７におい
て、地点６６でのボーイング係数は、地点６２から地点
６４までの直線距離、地点６４から地点６６までの直線
距離、地点６６から地点６８までの直線距離、及び、地
点６８から地点７０までの直線距離を最初に加算し、次
に、これらの距離の和を地点６２と地点７０との間の直
線距離で割ることにより地点６６でのボーイング係数を
もたらすことによって近似される。この代替実施形態に
よれば、弧長は、４つの「弦長」を用いて近似される。
【００１６】図７においては、ボーイング係数が判断さ
れる地点の両側に２つの地点が選ばれた。代替的に、ボ
ーイング係数が判断される地点のいずれの側にも任意数
の地点を選ぶことができる。更に別の代替実施形態によ
れば、ボーイング係数が判断される道路沿いの地点か
ら、これに隣接するボーイング係数を判断するのに使用
される地点までの距離は、車輌が走行した通りの実際距
離であることができる。車輌が走行した通りの実際距離
は、走行距離計又は速度パルスデータを用いて収集する
ことができ、又は、航空写真又は衛星写真を調べること
により測定することができる。
【００１７】Ｃ．他の代替実施形態 別の代替実施形態においては、ボーイング係数の値は、
形状点データなどの道路の幾何学的形状を表すデータを
用いて、進行中に車両において計算することができる。
本明細書に記述された新しい方法は、様々な車輌用アプ
リケーションの強さと効率とを改善するために現存の曲
率半径手法と組み合わせて使用することができる。上記
の実施形態において、ボーイング係数データは、道路の
曲率を表すために使用された。代替実施形態において
は、ボーイング係数データは、河川、鉄道線路、境界
線、飛翔経路、及び、フェリーなど、他の種類の線状に
伸びる形態の曲率を表すのに使用することができる。
【００１８】Ｖ．利点 曲率を表すのにボーイング係数を用いることによりいく
つかの利点がもたらされる。第１に、道路などの線状に
伸びる地理的形態の曲率を表すのにボーイング係数を用
いることは、大きな誤差を生じがちな曲率半径値の計算
を要しない。更に、線状に伸びる形態の曲率を表すのに
ボーイング係数を用いることは、曲率半径値を使用する
よりも計算集約度が低い。それに加えて、ボーイング係
数は、形状点（区分的線形近似）や多項スプライン制御
点などのセットとして記憶されるデータから得ることが
できる。以上の詳細な説明は、限定的よりもむしろ例証
的であると見なされるように意図されており、また、全
ての同等事項を含む添付請求項が本発明の範囲を形成す
るように意図されていることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本明細書の用語のいくつかを説明するのに使用
される図である。
【図２】道路沿いの異なる位置でのボーイング係数を説
明するのに使用される図である。
【図３】ボーイング係数が曲率に応じて変化する様子を
示す図である。
【図４】自動クルーズコントロールシステムを搭載した
車輌が道路セグメントに沿って走行する場合について説
明するための図である。
【図５】図４の点線円で囲まれた区域の拡大部分を示す
図である。
【図６】代替実施形態の操作を示す図である。
【図７】別の代替実施形態の操作を示す図である。
【符号の説明】
６０ 道路 ６２、６４、６６、６８、７０ 形状点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C032 HB05 HB24 HC08 HC13 HD03 2F029 AA02 AB07 AB12 AC02 AC09 AC14 AD01 5H180 AA01 EE02 FF05 FF22 FF27 LL15

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 道路に沿う２つの地点を選ぶ段階と、 前記２つの地点間の前記道路に沿う距離の近似値を前記
    ２つの地点間の直線距離と比較する段階と、を含み、 前記比較段階の結果は、前記２つの地点間で前記道路が
    どの程度湾曲しているかの指示である、ことを特徴とす
    る、道路がどの程度湾曲しているかを表す方法。
  2. 【請求項２】 前記道路がどの程度湾曲しているかの前
    記表示を車輌の速度を調節するために使用する段階を更
    に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記道路がどの程度湾曲しているかの前
    記表示を地理データベースに記憶する段階を更に含むこ
    とを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記比較段階は、前記道路沿いの場所の
    地理的座標を表す形状点データを使用して実行されるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記比較段階は、車輌のアプリケーショ
    ンによって実行されることを特徴とする請求項１に記載
    の方法。
  6. 【請求項６】 道路沿いの選ばれた場所でボーイング係
    数を判断する段階を含み、その場合、前記選ばれた場所
    の各々における前記ボーイング係数は、前記道路上の前
    記選ばれた場所の両側の２つの地点間の前記道路に沿う
    距離の近似値と前記２つの地点間の直線距離との間の比
    較に相当し、 前記ボーイング係数を前記２つの地点間の前記道路の曲
    率の指示として使用する段階を含む、ことを特徴とす
    る、道路の幾何学的形状を表す方法。
  7. 【請求項７】 前記ボーイング係数を指示するデータを
    前記道路を表す地理データベースに記憶する段階を更に
    含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 車輌のソフトウエアアプリケーションを
    用いて、道路を表すデータを包含するデータベースにア
    クセスする段階と、 前記データベースにより表された前記道路に対して前記
    車輌の位置を決める段階と、 前記車輌の作動を調節するために、前記道路に沿う複数
    の場所の各々におけるボーイング係数を表すデータを使
    用する段階と、を含むことを特徴とする、道路に沿って
    車輌を作動する方法。
  9. 【請求項９】 前記車輌が移動する速度は、前記車輌が
    前記道路の前記ボーイング係数が相対的により高い部分
    に接近すると減少することを特徴とする請求項８に記載
    の方法。
  10. 【請求項１０】 前記車輌が移動する速度は、前記車輌
    が前記道路の前記ボーイング係数が相対的により低い部
    分に接近すると増加することを特徴とする請求項８に記
    載の方法。
  11. 【請求項１１】 ２つの地点間の道路セグメントに沿う
    距離の近似値を前記２つの地点間の直線距離と比較する
    段階と、 前記比較段階の結果を前記２つの地点間の前記道路セグ
    メントの曲率の指示として地理データベースに記憶する
    段階と、を含むことを特徴とする、地理データベースを
    形成する方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の方法により形成さ
    れることを特徴とする地理データベース。
  13. 【請求項１３】 道路に沿う地点間の弧の長さと前記地
    点間の弦の長さとの間の比較を含む前記道路に沿う場所
    の曲率の指示を有し、地理データベースに包含された前
    記道路のデータ表示に前記道路上の車輌の位置を関連付
    ける段階と、前記車両の前記位置に対応する前記曲率の
    指示に基づいて前記車両の作動を調節する段階と、を含
    むことを特徴とする、道路に沿って車輌を作動する方
    法。
  14. 【請求項１４】 車輌のソフトウエアアプリケーション
    を用いて、道路に沿う２つの地点間の距離と前記２つの
    地点間の直線距離との関係を計算する段階と、 前記道路に対する前記車輌の位置を判断する段階と、 前記計算された関係を用いて前記車輌の作動を調節する
    段階と、を含むことを特徴とする、道路に沿って車輌を
    作動する方法。
  15. 【請求項１５】 前記計算段階は、前記車輌に配置され
    た地理データベースに包含されたデータを用いて実行さ
    れることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 車輌が走行している道路を表すデータ
    を包含する地理データベースにアクセスする段階と、前
    記車輌が走行している道路を表す前記データに対して前
    記車輌の位置を判断する段階と、 前記車輌の作動を調節するために、前記道路に沿う場所
    のボーイング係数を表すデータを使用する段階と、を含
    むことを特徴とする、車輌のアプリケーションを作動す
    る方法。
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