JP4125569B2

JP4125569B2 - 運転支援システム、運転支援方法及び運転支援プログラム

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Publication number: JP4125569B2
Application number: JP2002271152A
Authority: JP
Inventors: 忠山本; 覚田村
Original assignee: 株式会社三英技研
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2002-09-18
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2022-09-18
Also published as: JP2003337993A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車などの車両の運転を支援する運転支援システム、運転支援方法及び運転支援プログラムに関する。特には、車両の自動運転を行うことができ、安全運転を支援することができる運転支援システム、運転支援方法及び運転支援プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、自動車などの車両を安全に運転するための支援装置や、車両を自動運転するための自動運転装置が考えられ、例えば、特開平１１−２１２６４０号公報や特開平１０−２６１１９３号公報などにその一例が示されている。以下、このような自動車を自動運転するための従来の車両システムについて説明する。
【０００３】
図２９は、自動車を自動運転するための従来の車両システムを示す図である。図２９において、この車両システム２０２０ａ、２０２０ｂは、各車両（自動車２０１０ａ、２０１０ｂ）毎に設置され、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）から走行経路上の交通状況を入手し、最適走行経路を予測すると共に、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）カメラ（図示せず）などで取得した道路上の白線２０３０の位置情報、前後の自動車２０１０ａ、２０１０ｂ間の車々間通信による情報及びＧＰＳからのナビゲーション情報などに基づいて、自動車２０１０ａ、２０１０ｂを自動運転するシステムである。
【０００４】
図３０は、自動車を自動運転するための従来の他の車両システムを示す図である。図３０において、この車両システム２０２０ｃは、自動車２０１０ｃに設置され、ＧＰＳやＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）２０５０から走行経路上の交通状況を入手し、最適走行経路を予測すると共に、道路上に所定間隔で設置されたレーンマーカ２０６０をレーンマーカ検出器２０４０で検出し、このレーンマーカ２０６０の検出情報やＬＣＸ２０５０との間で行う路車間通信から取得した情報などに基づいて、自動車２０１０ｃを自動運転するシステムである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２９に示したＧＰＳとＣＣＤによる車両システムによれば、ＧＰＳからの走行経路上の交通状況、道路上の白線２０３０の位置情報、車々間通信による情報及びＧＰＳからのナビゲーション情報など情報の全てを車両システムで処理しなければならず、車両システムに非常に負荷がかかる。このため、自動車毎に設置するシステムとしては、コストがかかり処理能力にも限界があるため実用化が困難であるという問題があった。
【０００６】
また、図３０に示したＧＰＳやＬＣＸ、レーンマーカを利用した車両システムによれば、レーンマーカ２０６０の設置及びそのメンテナンスなどの道路側のインフラストラクチャ整備に巨額の費用がかかかかり、実用化が困難であるという問題があった。
【０００７】
また、レーンマーカ検出器２０４０では、レーンマーカ２０６０から自動車の走行レーンが逸脱した情報以外の情報を得ることができず、走行レーンが逸脱したときに、適切な自動運転を行うのが困難であるという問題があった。
【０００８】
さらに、実際の車両の走行においては、種々の状況や条件、例えば、片荷、ブレーキの片効き、加減速による車速の変化、機構的なアンバランスなどの車両側に起因するものと、道路の縦断勾配・横断勾配・カントなどの道路構造に起因するものなど、によって、システムが想定した走行軌道から車両が外れる場合が想定される。したがって、この種々の状況や条件によって生じた走行軌道の誤差を修正する必要がある。
【０００９】
この修正には、車両の正確な位置情報が必要となる。この正確な情報を得るには、ＧＰＳのサンプリング間隔を短くする必要がある。ところが、ＧＰＳのサンプリング間隔を短くすると、ＧＰＳからの情報を短時間で処理しなければならず、システムに対する負荷が大きくなり処理能力の問題が生じる。
【００１０】
さらに、建造物などや窪地などの地形状態によるＧＰＳ情報の受信障害、標高値の誤差によって、正確な位置情報が入手できず、車両の軌道誤差の修正が困難であった。
【００１１】
従って、本発明の目的は、インフラストラクチャ整備に巨額の費用をかけることなく、車両の自動運転を行うことができ、また、サンプリング期間の長い位置情報でも正確に軌道誤差の修正ができ、これにより車両の自動運転を行い、安全運転を支援することができる運転支援システム、運転支援方法及び運転支援プログラム、並びに、運転支援装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の運転支援システムは、道路ジオメトリサーバと、車両の運転を支援する運転支援装置と、道路ジオメトリサーバと運転支援装置との間の通信を行うコンピュータネットワークと、を備えた運転支援システムであって、道路ジオメトリサーバは、コンピュータネットワークとの通信を制御する通信制御手段と、平面線形データ、縦断線形データ、及び、横断勾配すりつけデータを含む道路パラメータを記憶する道路ジオメトリ記憶手段と、通信制御手段を介して受信した運転支援装置からの要求に基づいて、道路ジオメトリ記憶手段に記憶されている道路パラメータを読み出し、通信制御手段を介して運転支援装置に送る道路パラメータ処理手段と、を備え、運転支援装置は、コンピュータネットワークとの通信を制御する通信制御手段と、車両の位置を表す位置情報を算出するために利用可能な情報である基本位置情報に基づいて、位置情報を算出する位置情報制御手段と、道路ジオメトリサーバからの道路パラメータと、位置情報制御手段からの位置情報に基づいて、車両の走行軌道を示す仮想的デジタル走行軌道を生成する運転支援情報生成手段と、を備え、運転支援情報生成手段は、線分、円弧、クロソイド曲線等を用いて前記仮想的デジタル走行軌道を生成し、前記クロソイド曲線を用いて前記仮想的デジタル走行軌道の曲率緩和曲線を描く場合、クロソイド原点からの弧長のみをパラメータとした関係式
【数７】

からクロソイド曲線の座標を求め、クロソイド原点付近での例外処理を行うことなく、クロソイド原点からクロソイド曲線を描画する、ことを特徴とする。
【００１３】
ここで、運転支援情報生成手段は、前記関係式のｘ，ｙの級数展開の第ｎ項（Ｔｘ（ｎ），Ｔｙ（ｎ））の間の漸化式
【数８】

を用いてクロソイド曲線を描画する、ことができる。
【００１４】
また、運転支援装置は、さらに、車両の状態を検出して計測値を算出する計測手段と、計測手段からの計測値に基づいて、計測情報を生成する計測情報制御手段と、を備え、運転支援装置の運転支援情報生成手段は、道路ジオメトリサーバからの道路パラメータと、位置情報制御手段からの位置情報と、計測情報制御手段からの計測情報とに基づいて、仮想的デジタル走行軌道を生成する、ことができる。
【００１５】
ここで、前記計測手段は、車両の走行距離を累積して計測値を算出する距離累積手段と、車両の速度を計測して計測値を算出する速度センサ手段と、車両の傾きを計測して計測値を算出するジャイロセンサ手段と、車両の進行方向角度を計測して計測値を算出する角度計測手段と、を備え、計測情報制御手段は、距離累積手段からの計測値に基づいて累積距離情報を生成し、速度センサ手段からの計測値に基づいて速度情報を生成し、ジャイロセンサ手段からの計測値に基づいて回転角度情報を生成し、角度計測手段からの計測値に基づいて、方向角度情報を生成する、ことができる。
【００１６】
また、運転支援装置は、要求を入力する入力手段と、仮想的デジタル走行軌道を表示する出力手段と、を備える、ことができる。
【００１７】
また、運転支援装置は、道路パラメータの一部若しくは全部、及び／又は地図情報を記憶する地図記憶手段を備え、運転支援情報生成手段は、道路パラメータ、位置情報及び地図情報に基づいて仮想的デジタル走行軌道を生成する、ことができる。
【００１８】
上述において、運転支援装置とコンピュータネットワーク間の通信は、携帯電話などの通信装置を介して行う、ことができ、道路に設けられたＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）を介して行う、こともできる。
【００１９】
また、コンピュータネットワークは、インターネット又はイントラネットである、ようにするとよい。
【００２０】
また、運転支援情報生成手段は、レーダ装置又は／及びレーザスキャン装置からの画像情報を用いて、運転支援情報を生成する、ことができる。
【００２１】
また、運転支援装置は、運転支援情報生成手段で生成された運転支援情報に基づいて、車両の運転を制御する運転制御手段を備える、ことができる。
【００２４】
また、基本位置情報は、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）からの情報、磁気ネイルからの情報、及び／又はビーコンからの情報である、とするとよい。
【００２５】
また、上記課題を解決するため、本発明の運転支援方法は、道路ジオメトリサーバと、車両の運転を支援する運転支援装置と、道路ジオメトリサーバと運転支援装置との間の通信を行うコンピュータネットワークと、を備えた運転支援システムにおける運転支援方法であって、（Ａ）運転支援装置において、入力された運転支援要求情報をコンピュータネットワークを介して道路ジオメトリサーバに送信し、（Ｂ）道路ジオメトリサーバにおいて、受信した運転支援装置からの運転支援要求情報に基づいて、平面線形データ、縦断線形データ、及び、横断勾配すりつけデータを含み、予め記憶されている道路パラメータを読み出して、コンピュータネットワークを介して運転支援装置に送信し、（Ｃ）運転支援装置において、車両の位置を表す位置情報を算出するために利用可能な情報である基本位置情報に基づいて位置情報を算出し、（Ｄ）運転支援装置において、道路ジオメトリサーバから受け取った道路パラメータと、位置情報とに基づいて、車両の走行軌道を示す仮想的デジタル走行軌道を生成し、ステップ（Ｄ）は、線分、円弧、クロソイド曲線等を用いて仮想的デジタル走行軌道を生成し、クロソイド曲線を用いて仮想的デジタル走行軌道の曲率緩和曲線を描く場合、クロソイド原点からの弧長のみをパラメータとした関係式
【数９】

からクロソイド曲線の座標を求め、クロソイド原点付近での例外処理を行うことなく、クロソイド原点からクロソイド曲線を描画する、ことを特徴とする。
【００２６】
ここで、ステップ（Ｄ）は、関係式のｘ，ｙの級数展開の第ｎ項（Ｔｘ（ｎ），Ｔｙ（ｎ））の間の漸化式
【数１０】

を用いてクロソイド曲線を描画する、ことができる。
また、ステップ（Ｄ）は、運転支援装置において、車両の状態を計測して計測情報を生成し、道路ジオメトリサーバから受け取った道路パラメータと、位置情報と、計測情報とに基づいて、仮想的デジタル走行軌道を生成する、ことができる。
【００２７】
また、計測情報は、累積距離情報、速度情報、車両角度情報、及び／又は車両のハンドル角度情報を含む、ことができる。
【００２８】
ここで、ステップ（Ａ）及びステップ（Ｂ）における運転支援装置とコンピュータネットワーク間の通信は、携帯電話などの通信装置、及び／又は道路に設けられたＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）を介して行う、ことができる。
【００２９】
また、コンピュータネットワークは、インターネット又はイントラネットである、ようにするとよい。
【００３０】
また、ステップ（Ｄ）は、予め準備されている地図情報と、道路ジオメトリサーバから受け取った道路パラメータと、位置情報とに基づいて仮想的デジタル走行軌道を生成する、ことができる。
【００３１】
また、ステップ（Ｄ）は、レーダ装置又は／及びレーザスキャン装置からの画像情報を用いて、仮想的デジタル走行軌道を生成する、ことができる。
【００３４】
また、ステップ（Ｃ）における前記基本位置情報は、ＧＰＳ情報、磁気ネイル情報、及び／又はビーコン情報である、ことができる。
【００３５】
また、上記課題を解決するため、本発明の第１の態様のプログラムは、コンピュータに車両の運転支援情報を生成して処理させるためのプログラムであって、上述した運転支援システムの機能を、コンピュータに実現させるためのプログラムとすることができる。
【００３６】
また、上記課題を解決するため、本発明の第２の態様のプログラムは、コンピュータに車両の運転支援情報を生成して処理させるためのプログラムであって、上述した運転支援方法の処理を、コンピュータに実現させるためのプログラムとすることができる。
また、上記課題を解決するため、本発明の運転支援装置は、車両に搭載され、平面線形データ、縦断線形データ、及び、横断勾配すりつけデータを含む道路パラメータを記録している外部の道路ジオメトリサーバと通信することにより、車両の運転を支援するための装置であって、道路ジオメトリサーバとの通信を制御し、道路ジオメトリサーバから道路パラメータを受信する通信制御手段と、車両の位置を表す位置情報を算出するために利用可能な情報である基本位置情報に基づいて、位置情報を算出する位置情報制御手段と、道路ジオメトリサーバからの道路パラメータと、位置情報制御手段からの位置情報に基づいて、車両の走行軌道を示す仮想的デジタル走行軌道を生成する運転支援情報生成手段と、を備え、運転支援情報生成手段は、線分、円弧、クロソイド曲線等を用いて仮想的デジタル走行軌道を生成し、クロソイド曲線を用いて仮想的デジタル走行軌道の曲率緩和曲線を描く場合、クロソイド原点からの弧長のみをパラメータとした関係式
【数１１】

からクロソイド曲線の座標を求め、クロソイド原点付近での例外処理を行うことなく、クロソイド原点からクロソイド曲線を描画する、ことを特徴とする。
ここで、運転支援情報生成手段は、前記関係式のｘ，ｙの級数展開の第ｎ項（Ｔｘ（ｎ），Ｔｙ（ｎ））の間の漸化式
【数１２】

を用いてクロソイド曲線を描画する、ようにするとよい。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の運転支援システム、運転支援方法及び運転支援プログラムについて図面を参照して説明する。
【００３８】
図１は、本発明の運転支援システムの実施の形態の概略を示す図である。図１において、この運転支援システムは、データ通信を行うためのコンピュータネットワーク４０と、コンピュータネットワーク４０に接続され道路パラメータや道路情報などを提供する道路ジオメトリサーバ１０と、自動車７０に設置され、道路ジオメトリサーバ１０から与えられた又は道路パラメータによって算出した仮想的デジタル走行軌道（座標格子）６０を含む道路情報やＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）衛星５０からの自動車７０の位置などを算出するためのＧＰＳ情報に基づいて、自動車７０の運転を支援し又は自動運転を行う運転支援装置２０と、を備えている。
【００３９】
ここで、道路ジオメトリサーバ１０と運転支援装置２０との間の通信は、コンピュータネットワーク４０を介して行われ、運転支援装置２０には、携帯電話などの通信装置３０が接続されている。
【００４０】
また、コンピュータネットワーク４０は、インターネットやイントラネットを利用して構築することができる。この場合、インターネットの通信プロトコルに準拠した既存のアプリケーションやシステムを使用することができるので、低コストで本発明の運転支援システムを実現することができる。
【００４１】
図１において、運転支援装置２０は、道路ジオメトリサーバ１０からの道路情報やＧＰＳ情報に基づいて、仮想的デジタル走行軌道６０を含む道路情報を生成し、この道路情報とＧＰＳ情報から算出した位置情報や運転支援情報によって、自動車７０の運転を支援して安全な運転を図り、または、自動車７０の自動運転を行うことができる。
【００４２】
図２は、道路ジオメトリサーバ１０の具体的な構成を示す図である。図２において、道路ジオメトリサーバ１０は、コンピュータネットワーク４０を介して自動車７０の運転支援装置２０との間で通信を行う通信制御部１１と、道路設計時に使用したクロソイド曲線（平面線形データ）、縦断パラボラ（縦断線形データ）、カント（横断勾配すりつけデータ）等の道路パラメータを記憶する道路ジオメトリＤＢ（ＤａｔａＢａｓｅ）１３と、通信制御部１１で受取った自動車７０の運転支援装置２０からの車両側情報に基づいて、道路ジオメトリＤＢ１３に記憶されている道路パラメータを処理して道路情報を生成する又は運転支援装置２０に道路パラメータをそのまま送信する道路パラメータ処理部１２と、を備えている。
【００４３】
ここで、コンピュータネットワーク４０が、インターネットやイントラネットの場合、通信制御部１１は、Ｗｅｂページや電子メールによって情報の送受信を行うことができる。
【００４４】
図３は、自動車７０に設けられた運転支援装置２０の具体的な構成を示す図である。図３において、運転支援装置２０は、コンピュータネットワーク４０に接続された携帯電話などの通信装置３０を介して、道路ジオメトリサーバ１０との間で通信を行う通信制御部２１と、ＧＰＳ衛星５０からの自動車７０の位置などを算出するためのＧＰＳ情報を処理するＧＰＳ制御部２２と、開始地点情報や目的地情報などの運転支援要求情報を入力する入力部２４ａ及び液晶画面などの表示装置や印刷装置などの出力部２４ｂを有する入出力部２４と、ＧＰＳ制御部２２で利用する地図情報や道路情報などを記憶する地図ＤＢ２６と、地図ＤＢ２６に記憶されているまたは通信制御部２１で受取った道路パラメータ又は道路情報、ＧＰＳ制御部２２から受取ったＧＰＳ情報や位置情報、及び入力部２４ａからの運転支援要求などに基づいて、運転支援情報（ナビゲーション情報）を生成する運転支援情報生成部２３と、運転支援情報生成部２３で生成された運転支援情報に基づいて自動車７０のアクチュエータ７１などを制御して自動車の運転（走行）を支援し又は自動車７０の自動運転を行う運転制御部２５と、を備えている。
【００４５】
図４は、本発明の運転支援システムの他の実施の形態の概略を示す図である。図４において、この運転支援システムは、データ通信を行うためのコンピュータネットワーク４０と、コンピュータネットワーク４０に接続され道路パラメータや道路情報などを提供する道路ジオメトリサーバ１０と、自動車７０に設置され、自動車７０の速度情報、方向角度情報、回転角度情報、累積距離情報、道路ジオメトリサーバ１０から与えられた又は道路パラメータによって算出した仮想的デジタル走行軌道（座標格子）６０を含む道路情報、基準位置情報発信装置５０Ａからの自動車７０の位置などを算出するための基準位置情報などに基づいて、自動車７０の運転を支援し又は自動運転を行う運転支援装置２０Ａと、を備えている。
【００４６】
ここで、道路ジオメトリサーバ１０と運転支援装置２０Ａとの間の通信は、コンピュータネットワーク４０を介して行われ、運転支援装置２０Ａには、携帯電話などの通信装置３０が接続されている。
【００４７】
また、コンピュータネットワーク４０は、インターネットやイントラネットを利用して構築することができる。この場合、インターネットの通信プロトコルに準拠した既存のアプリケーションやシステムを使用することができるので、低コストで本発明の運転支援システムを実現することができる。
【００４８】
また、基準位置情報発信装置５０Ａとしては、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）衛星、ビーコン、磁気ネイルなどがある。
【００４９】
図４において、運転支援装置２０Ａは、道路ジオメトリサーバ１０からの道路情報や基準位置情報発信装置５０Ａからの基準位置情報に基づいて、仮想的デジタル走行軌道６０を含む道路情報を生成し、この道路情報と基準位置情報から算出した自動車７０の位置情報や運転支援情報によって、自動車７０の運転を支援して安全な運転を図り、または、自動車７０の自動運転を行うことができる。また、道路ジオメトリサーバ１０の具体的な構成は、前記、図２と同様である。
【００５０】
図５は、自動車７０に設けられた他の実施の形態の運転支援装置２０Ａの具体的な構成を示す図である。図５において、運転支援装置２０Ａは、所定期間での走行距離を累積する距離累積器８１、自動車７０の速度を検出する速度センサ８２、自動車７０の回転角（傾き）を測定するジャイロセンサ８３及び自動車７０の走行角度を計測する角度計測器８４を備える計測装置８０と、コンピュータネットワーク４０に接続された携帯電話などの通信装置３０を介して、道路ジオメトリサーバ１０との間で通信を行う通信制御部２１と、基準位置情報発信装置５０Ａからの自動車７０の位置などを算出するための基準位置情報を受信して処理する位置情報制御部２２Ａと、開始地点情報や目的地情報などの運転支援要求情報を入力する入力部２４ａ及び液晶画面などの表示装置や印刷装置などの出力部２４ｂを有する入出力部２４と、計測装置８０の距離累積器８１を制御して累積距離情報などの計測情報を生成する計測装置制御部である距離累積器制御部２７と、計測装置８０の速度センサ８２、ジャイロセンサ８３、角度計測器８４を制御して自動車の速度情報、傾き情報（回転角度情報）、向き情報（方向角度情報）などの計測情報を生成する計測装置制御部であるセンサ制御部２８と、位置情報制御部２２Ａ及び距離累積器制御部２７で利用する地図情報や道路情報などを記憶する地図ＤＢ２６と、地図ＤＢ２６に記憶されているまたは通信制御部２１で受け取った道路パラメータ又は道路情報、位置情報制御部２２Ａから受け取った基準位置情報、距離累積器制御部２７から受け取った走行累積距離情報、センサ制御部２８から受け取った速度情報、向き情報（方向角度情報）、傾き情報（回転角度情報）、及び入力部２４ａからの運転支援要求などに基づいて、運転支援情報（ナビゲーション情報）を生成する運転支援情報生成部２３と、運転支援情報生成部２３で生成された運転支援情報に基づいて自動車７０のアクチュエータ７１などを制御して自動車の運転（走行）を支援し又は自動車７０の自動運転を行う運転制御部２５と、を備えている。
【００５１】
以下、図１〜図５に示した運転支援システムを利用した自動車の運転支援方法について説明する。
【００５２】
図６は、運転支援システムを利用した自動車の運転支援方法を示すフローチャートである。図１〜図４において、先ず、運転者は、入力部２４ａから運転支援開始位置や目的地情報、自動運転要求やスピード制御要求などの運転支援要求情報などを入力する（ステップ４０１）。ここで、情報の入力は、道路ジオメトリサーバ１０の通信制御部１１から提供されるＷｅｂページに必要な情報を入力するようにしてもよく、または、運転支援装置２０又は２０Ａに予め情報入力画面を準備してもよい。また、通信装置３０から直接運転支援要求情報などを入力するようにしてもよい。
【００５３】
通信制御部２１は、入力された運転支援要求情報に基づいて、通信装置３０とコンピュータネットワーク４０を介して又は通信装置３０から直接に車両側情報を送信し、道路ジオメトリサーバ１０に対して道路情報を要求する（ステップ４０２）。
【００５４】
道路ジオメトリサーバ１０の通信制御部１１は、自動車７０側からの道路情報の要求を受信して道路パラメータ処理部１２に渡す（ステップ４０３）。道路パラメータ処理部１２は、自動車７０側からの道路情報の要求に応じて、要求された経路に関わる道路パラメータを道路ジオメトリＤＢ１３から読み出す（ステップ４０４）。そして、道路ジオメトリＤＢ１３から読出した道路パラメータを通信制御部１１を介して道路情報として自動車７０側の運転支援装置２０又は２０Ａに送信する（ステップ４０５）。
【００５５】
図７〜図１０は、道路ジオメトリＤＢ１３から読出した道路パラメータの具体例を示す。ここで、図７は、道路の平面線形データを示す。図８は、道路の幅員データを示す。図９は、道路の縦断線形データを示す。図１０は、横断勾配すりつけデータ（カント）を示す。
【００５６】
自動車７０の運転支援装置２０又は２０Ａの通信制御部２１は、コンピュータネットワーク４０及び通信装置３０を介して道路情報（道路パラメータ）を受信する（ステップ４０６）。
【００５７】
運転支援情報生成部２３は、受信した道路パラメータ、及び運転支援要求情報に含まれる入力部２４ａから入力された又は予め設定されたピッチ情報に基づいて、仮想的デジタル走行軌道（座標格子）６０を作成して運転支援情報を生成する（ステップ４０７）。これにより、所定の距離の範囲及び指定のピッチ、例えば、数十［ｋｍ］単位の道路を５［ｍ］ピッチで、道路路面の形状定義ができ、道路表面を精密に算出することができる。以下、仮想的デジタル走行軌道６０を含む運転支援情報の生成処理について詳述する。
【００５８】
図１１は、仮想的デジタル走行軌道６０を含む道路情報の生成処理を示す図である。また、図１２は、仮想的デジタル走行軌道６０を含む道路情報の生成処理（ステップ４０７）の詳細を示すフローチャートである。図７〜図１２を参照して、運転支援情報生成部２３は、図７に示された平面線形データに基づいて、図１１（Ａ）の平面線形図を作成する（ステップ４０７−１）。
【００５９】
図１１（Ａ）において、クロソイドパラメータＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４に基づいてクロソイド曲線、円弧半径Ｒ１、Ｒ２及び円弧長Ｃ１、Ｃ２に基づいて円弧、直線長Ｓ１に基づいて直線を生成する。
【００６０】
ここで、クロソイド曲線は、クロソイド原点からの弧長Ａｉ（ｉ＝１、２、３、４）のみをパラメータとした関係式
【数１３】

からクロソイド曲線の座標を求め、クロソイド原点付近での例外処理を行うことなく、クロソイド原点からクロソイド曲線を描画する。
【００６１】
すなわち、上述の関係式「数１３」のｘｉ，ｙｉの級数展開の第ｎ項（Ｔｘｉ（ｎ），Ｔｙｉ（ｎ））の間の漸化式
【数１４】

を用いてクロソイド曲線を描画することができる。
【００６２】
以上のようにして、図７に示した道路パラメータの平面線形データによって平面線形図を作成することができる。ここで、クロソイド曲線の代わりに、一般的なスパイラルカーブ（パラメタライズドカーブ）を使用してもよい。
【００６３】
次に、平面線形図と図８に示す道路の幅員データによって、図１１（Ｂ）に示すような道路幅員図を作成する（ステップ４０７−２）。ここで、車線数が複数の場合には、それぞれの車線に内側（道路中心）又は外側から番号を付して管理するとよい。
【００６４】
図１３は、仮想的デジタル走行軌道（座標格子）６０を示す図である。ステップ４０７−２で作成された道路幅員図に基づいて、道路中心線１１１０、内側走行線１１１２、外側走行線１１１３及び走行中心線１１１１を求める。そして、入力部２４ａから入力された又は予め指定されたピッチ（図１３においては、ピッチ＝５［ｍ］）で、道路中心線１１１０に対して垂直に交わる線を外側走行線１１１３から道路中心線１１１０の間に作成する。これによって、仮想的デジタル走行軌道（座標格子）６０を生成することができる（ステップ４０７−３）。ここで、車線が複数の場合には、隣り合う車線の外側車線（又は内側車線）と内側車線（又は外側車線）が同一の線となる。
【００６５】
図１４は、仮想的デジタル走行軌道（座標格子）６０の使用形態を示す図である。図１４に示すように仮想的デジタル走行軌道（座標格子）６０の形態としては、（Ａ）３次元単点、（Ｂ）３次元３角パッチ、及び（Ｃ）３次元ベジェ曲面又はＮＵＲＢＳ（Ｎｏｎ−ＵｎｉｆｏｒｍＲａｔｉｏｎａｌＢ−Ｓｐｌｉｎｅ）曲面の何れかを、例えば、運転支援装置２０又は２０Ａの性能に基づいて、任意に選択して使用することができる。
【００６６】
次に、道路の実際の形状を特定するために、図９に示した縦断線形データによって図１１（Ｃ）に示すような縦断線形図を作成する（ステップ４０７−４）。ここで、ＶＣＬ（ＶｅｒｔｉｃａｌＣｕｒｖｅＬｅｎｇｔｈ）２、３は、パラボラ曲線で作成することができる。このとき、パラボラ曲線の代わりに任意の曲線を使用してもよい。
【００６７】
次に、図１０に示したような横断勾配すりつけデータ（カント）に基づいて、図１１（Ｄ）に示すような横断勾配すりつけ図（左右の車道横断勾配［％］）を作成する（ステップ４０７−５）。
【００６８】
図１５は、横断勾配すりつけ図における道路の標高値の算出方法を示す図である。ここで、道路の標高値（Ｚ値）は、図１５に示すように、
【数１５】

によって求めることができる。
【００６９】
運転支援装置２０（図３）の場合、このようにして求めた、道路情報と、地図ＤＢ２６に記憶されている地図情報と、ＧＰＳ制御部２２で算出された位置情報に基づいて、運転支援情報を生成する（ステップ４０７−６）。
【００７０】
また、他の実施の形態の運転支援装置２０Ａ（図５）の場合、このようにして求めた、道路情報と、地図ＤＢ２６に記憶されている地図情報と、位置情報制御部２２Ａで算出された基準位置情報に基づいて、基本運転支援情報を生成する。このとき、センサ制御部２８からの向き情報（方向角度情報）及び傾き情報（回転角度情報）に基づいて、軌道から外れた車の位置ずれを補正するための補正値を算出し、基本運転支援情報に適用する。
【００７１】
次に、計測装置８０の距離累積器８１による計測値によって、距離累積器制御部２７は、道路の追加距離である距離程（累積距離情報）を求める。そして、運転支援情報生成部２３は、この距離程（累積距離情報）から地図ＤＢ２６のクロソイド曲線や円弧部のパラメータを検索し、このパラメータとセンサ制御部２８からの速度情報に基づいて、自動車７０のハンドルの回転角速度（ｗ）を求める。
【００７２】
このハンドルの回転角速度（ｗ）は、以下のようにして求めることができる。
＜直線区間＞
ｗ＝０
ハンドル固定
＜円弧区間＞
ｗ＝ｖ／Ｒ＝一定
ハンドル固定
但し、ｖは自動車７０の速度、Ｒは円弧半径
＜クロソイド区間＞
ｗ＝Ｌｖ／Ａ2＝ｖ／Ｒ
ハンドルを一定角速度（ｗ）で回転する
但し、Ｌは曲線長、Ａはクロソイドパラメータ、ｖは自動車７０の速度、Ｒは円弧半径
【００７３】
運転支援装置２０Ａの運転支援情報生成部２３は、このこのハンドルの回転角速度（ｗ）と基本運転支援情報とも基づいて、運転支援情報を生成する（ステップ４０７−６）。
【００７４】
以上のように、運転支援装置２０又は２０Ａの運転支援情報生成部２３によって生成された運転支援情報によって、運転の支援や自動運転を行うことができる。ここで、道路情報を予め道路ジオメトリサーバ１０の道路ジオメトリＤＢ１３に記憶しておき、自動車７０の道路支援装置２０又は２０Ａで道路情報を生成せずに道路ジオメトリサーバ１０から受信して運転支援情報を生成するようにしてもよい。また、道路支援装置２０の地図ＤＢ２６に予め道路パラメータを記憶しておき、これを使用して、道路情報を生成するようにしてもよい。
【００７５】
このようにして生成された運転支援情報に基づいて、運転支援情報生成部２３は、出力部２４ｂに運転支援用の画像や音声などを出力して運転支援を行う。また、運転支援情報を運転制御部２５に渡し、運転制御部２５は、運転支援情報に基づいて、アクチュエータ７１やハンドル（図示せず）等を操作して、次の測位点（基準位置情報獲得地点）まで自立走行し、自動車７０の自動運転を行うことができる（ステップ４０８）。以下、運転支援情報による具体的な運転支援、自動運転の例について説明する。
【００７６】
図１６〜図２３は、ステップ４０８の運転支援情報を活用した具体的な例を示す。
【００７７】
図１６は、出力部２４ｂの表示装置に示される画像である。図１６に示すように、運転支援情報に基づいて、進行先の見えない経路の道路状態を表示装置に表示したり、また、音声などで通知したりすることができる。
【００７８】
図１７は、出力部２４ｂの表示装置に示される画像である。図１７に示すように、運転支援情報に基づいて、障害物（橋脚１５１０）などを透明化して透かし、進行先の走行道路１５１１への合流道路１５１３の存在や、走行道路１５１１上の歩道橋１５１２の全体図などを表示することができる。
【００７９】
図１８は、実際の走行道路の景観を示す画像である。地図ＤＢ２６に記憶されている地図情報等によって、実際の景観に近づけた画像を表示することができる。
【００８０】
図１９は、自動車にレーダカメラを設置した場合に表示される画像を示す。図１９に示すように、例えば、実際の道路上に落下物（障害物）が落ちていた場合、自動車に設置されたレーダカメラ（図示せず）からの画像を、運転支援情報生成部２３で処理して、出力部２４ｂの画面上に表示したり、音声で通知したりすることができる。
【００８１】
図２０は、自動車７０の姿勢計算を示す図である。図２０に示すように、自動車７０に所定の間隔で２つのＧＰＳアンテナ１８１０、１８２０を搭載し、ＧＰＳ制御部２２で２つのＧＰＳアンテナ１８１０、１８２０の位置を算出し、自動車７０の走行中心線１１１１からの垂直距離（横ずれ量）Ｄや、走行中心線１１１１との変位角αを道路情報として求めることができる。これにより、図２０に示すような自動車７０の姿勢を検出することができ、出力部２４ｂに画像として表示し、音声として通知することができる。ここで、ＧＰＳアンテナが１つの場合には、自動車の走行スピードに基づいて、所定時間間隔で検出した位置情報によって同様の効果を得ることができる。
【００８２】
図２１は、道路と自動車の姿勢の関係を示す図である。図２１に示すように、道路情報の変位角αに基づいてヨーイングΨ、縦断勾配（登坂勾配）に基づいてピッチングθs、路面横断勾配（カント）に基づいてローリングφsなどの自動車運動計算用のデータを求めることができ、これを運転制御部２５で利用することができる。
【００８３】
図２２は、実際の自動車の運転席から立体視できる仮想的デジタル走行軌道６０を示す。図２２に示すように、この仮想的デジタル走行軌道６０は、図７〜図１０で求めた数値に基づいて、表示することができる。
【００８４】
図７〜図１０の数値データは、設計中の道路や開発中の自動車からも仮想的に求めることができ、また、逆に図７〜図１０の数値データに基づいて、道路の設計や自動車の開発などを行うことができる。即ち、図７〜図１０の数値データは、実物の道路と実物の自動車の組合せの値として利用するほか、実物の道路と開発中の自動車の組合せの値、設計中の道路と実物の自動車の組合せの値、設計中の道路と開発中の自動車の組合せの値として利用することができる。このようにして、図７〜図１０の数値データは、道路や自動車の設計や開発に際して、自動運転や安全運転の基本データとして活用することができる。
【００８５】
また、使用された道路は、経年変化で沈下や変形が発生する。この場合、図７〜図１０に示した道路パラメータの各データに、経年変化による変形量を与えて補正値とし、この補正値を使用して運転支援情報を生成するようにするとよい。この変形量の入手方法としては、路面のレーザスキャンによる測量（レーザスキャン装置によって行う）、路面形状スキャナを積載した車両による測量、ＧＰＳ装置を掲載した車両による測量などがある。
【００８６】
図２３は、座標値を有する路上施設の表示画面を示す図である。図２３に示すような道路施設の道路標識２１１０やレーンマーク２１４０などに座標値の単点（ｘ２，ｙ２，ｚ２）２１３０や座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）２１２０、寸法値（Ａ１，Ｂ１，Ｈ１）などを持たせて、道路ジオメトリＤＢ１３や地図ＤＢ２６に記憶しておく。そして、運転支援情報の生成の際にこれらの座標値や寸法値を用いることによって、図２３に示すような画像を提供することができる。なお、図２３の画像と図２２の画像は、同一地点での画像である。即ち、図２２は、運転支援情報の生成の際にこれらの座標値や寸法値を用いなかった場合の画像であり、図２３は、運転支援情報の生成の際にこれらの座標値や寸法値を用いた場合の画像である。
【００８７】
図２３に示したような画像表示が可能な運転支援情報を生成しておけば、自動車７０にレーダ装置や、レーザスキャン装置などを搭載しておき、これらから得られる実際の道路状況の情報を運転支援情報生成部２３で処理することにより、登録されている道路情報から得られる画像の情報と、実際の道路状況の情報とを容易に比較することができ、例えば、障害物や路面の変形などを的確に検出することができる。これにより、より高度な運転の支援や自動運転が可能となる。また、近年着手されている電子国土（ＳｙｂｅｒＳｐａｃｅ）の建設にも役立てることができる。
【００８８】
図２４は、本発明の運転支援システムの他の実施の形態の概略を示す図である。図２４において、この運転支援システムは、データ通信を行うためのコンピュータネットワーク４０と、コンピュータネットワーク４０に接続され道路パラメータや道路情報などを提供する道路ジオメトリサーバ１０と、自動車７０に設置され、道路ジオメトリサーバ１０から与えられた又は道路パラメータによって算出した仮想的デジタル走行軌道（座標格子）６０を含む道路情報やＧＰＳ衛星５０からの自動車７０の位置などを算出するためのＧＰＳ情報に基づいて、自動車７０の運転を支援し又は自動運転を行う運転支援装置２０’と、道路脇に設けられ、自動車７０の運転支援装置２０’との間で路車間通信を行うＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）２２２０と、ＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）２２２０及びコンピュータネットワーク４０に接続され、ＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）２２２０やコンピュータネットワーク４０からの情報を収集してそれらの情報をＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）２２２０やコンピュータネットワーク４０を介して配信する路側情報収集装置２２１０と、を備えている。
【００８９】
道路ジオメトリサーバ１０と運転支援装置２０’との間の通信は、コンピュータネットワーク４０、路側情報収集装置２２１０、及びＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）２２２０を介して行われる。すなわち、路側情報収集装置２２１０及びＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）２２２０は、図１で示したシステムの携帯電話などの通信装置３０とほぼ同様の機能を果たすことになる。この路側情報収集装置２２１０及びＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）２２２０の利点は、通信品質が高品質である点である。
【００９０】
図２４において、運転支援装置２０’は、道路ジオメトリサーバ１０からの道路情報やＧＰＳ情報に基づいて、仮想的デジタル走行軌道６０を含む道路情報を生成し、この道路情報とＧＰＳ情報から算出した位置情報や運転支援情報によって、自動車７０の運転を支援して安全な運転を図り、または、自動車７０の自動運転を行うことができる。
【００９１】
また、自動車７０にレーダ装置やレーザスキャン装置などが搭載されている場合、これらから得られる実際の道路状況の情報をＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）２２２０に送信し、走行中の自動車からの情報を路側情報収集装置２２１０に収集して、これらの情報、例えば、障害物や事故などの情報を他の自動車にタイムリーに通知することができる。
【００９２】
図２５は、道路ジオメトリサーバ１０の具体的な構成を示す図である。図２５の構成は、図２に示した道路ジオメトリサーバ１０の構成と同様の構成にすることができる。すなわち、情報の通信はコンピュータネットワーク４０を介して行うため、自動車７０に搭載されている運転支援装置２０、２０’との間での通信媒体に依存しない。したがって、自動車側、道路側の通信インフラストラクチャに依らずに道路ジオメトリサーバ１０を構築することができるため、コストの増加を抑えることができる。
【００９３】
図２６は、自動車７０に設けられた運転支援装置２０’の具体的な構成を示す図である。図２６において、図３に示した運転支援装置２０との相違点は、通信制御部２１’が、情報の通信をＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）２２２０との間で行う点である。
【００９４】
図２７は、本発明の運転支援システムの他の実施の形態の概略を示す図である。図２７において、この運転支援システムは、データ通信を行うためのコンピュータネットワーク４０と、コンピュータネットワーク４０に接続され道路パラメータや道路情報などを提供する道路ジオメトリサーバ１０と、自動車７０に設置され、道路ジオメトリサーバ１０から与えられた又は道路パラメータによって算出した仮想的デジタル走行軌道（座標格子）６０を含む道路情報や基準位置情報発信装置５０Ａからの自動車７０の位置などを算出するための基準位置情報に基づいて、自動車７０の運転を支援し又は自動運転を行う運転支援装置２０Ａ’と、道路脇に設けられ、自動車７０の運転支援装置２０Ａ’との間で路車間通信を行うＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）２２２０と、ＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）２２２０及びコンピュータネットワーク４０に接続され、ＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）２２２０やコンピュータネットワーク４０からの情報を収集してそれらの情報をＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）２２２０やコンピュータネットワーク４０を介して配信する路側情報収集装置２２１０と、を備えている。
【００９５】
また、道路ジオメトリサーバ１０と運転支援装置２０Ａ’との間の通信は、前述の道路ジオメトリサーバ１０と運転支援装置２０’間の通信と同様である。
【００９６】
図２７において、運転支援装置２０Ａ’は、道路ジオメトリサーバ１０からの道路情報や基準位置情報に基づいて、仮想的デジタル走行軌道６０を含む道路情報を生成し、この道路情報と基準位置情報から算出した位置情報や運転支援情報によって、自動車７０の運転を支援して安全な運転を図り、または、自動車７０の自動運転を行うことができる。また、自動車７０にレーダ装置やレーザスキャン装置などが搭載されている場合も前述と同様である。また、道路ジオメトリサーバ１０の具体的な構成は、前記、図２５と同様である。
【００９７】
図２８は、自動車７０に設けられた運転支援装置２０Ａ’の具体的な構成を示す図である。図２８において、図５に示した運転支援装置２０Ａとの相違点は、通信制御部２１’が、情報の通信をＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）２２２０との間で行う点である。
【００９８】
以上のように、図２４〜図２８で示した運転支援システムによっても、図１〜図５で示したシステムと同様の機能と効果を得ることができる。
【００９９】
また、自動車側の運転支援装置に図３又は図５に示した通信制御部２１と図２６又は図２８に示した通信制御部２１’の両方機能を備え、情報の通信を通信装置３０及びＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）２２２０の両方と行うことができるようにすることができる。
【０１００】
以上、本発明の運転支援システム及び運転支援方法及び運転支援装置について説明したが、道路ジオメトリサーバ１０に、仮想的デジタル走行軌道６０を予め記憶しているＤＢを設けることができる。このＤＢは、道路ジオメトリＤＢ１３であってもよく、仮想的デジタル走行軌道６０を記憶する別のＤＢであってもよい。
【０１０１】
このように、道路ジオメトリサーバ１０に、仮想的デジタル走行軌道６０を予め記憶することにより、自動車側の運転支援装置の処理能力が低い場合でも、仮想的デジタル走行軌道６０を自動車側の運転支援装置で算出せずに、道路ジオメトリサーバ１０から直接獲得することができるので、低い処理能力の運転支援装置でも充分な運転支援情報を生成することができる。
【０１０２】
さらに、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢ−ＲＯＭなどの記録媒体に道路路面の幾何パラメータ（道路情報）と仮想的デジタル走行軌道６０を記録しておき、この記録媒体を処理する運転支援装置とＧＰＳ装置のみでスタンドアロンに運転の支援や自動運転ができるようになる。
【０１０３】
また、上述した本発明の運転支援システムの機能、及び運転支援方法、並びに、運転支援装置の処理をコンピュータに実行させるためのプログラムとすることができる。
【０１０４】
上述した本発明の運転支援システムの機能、運転支援方法及びプログラムによれば、自動変速などが可能で、自動運転を容易に行うことができる。
【０１０５】
また、自動車のスピンや車線逸脱を検出し、交差点の道路状況を表示することができるので、スピンや車線逸脱を防止し、交差点での事故の発生を未然に防ぐことができる。
【０１０６】
また、自動車に搭載される運転支援装置をローコストで提供することができ、レーンマーカや磁気ネイル等の高価なインフラストラクチャ整備の費用を必要としない。
【０１０７】
さらに、運転支援情報により、運転者のミスを警告し、濃霧、降雪などの自然環境における運転をより安全にし、高齢者や身障者の運転を支援し、除雪時のアスカーブやガードレールの破損などを防止することができる。
【０１０８】
さらに、測定装置からの速度情報、方向角度情報、回転角度情報を利用することにより、基本位置情報獲得時点での位置ずれを修正することができるため、基本位置情報の獲得の頻度をある程度少なくすることができる。例えば、ＧＰＳ測位であれば、測位間隔を５秒以上にすることができ、システムのパフォーマンスによっては、１０秒以上にすることもできる。また、磁気ネイルでの測位であれば、磁気ネイルの敷設間隔を１００m以上にすることができ、システムのパフォーマンスによっては、２００m以上にすることもできる。
【０１０９】
以上、本発明の運転支援システムの機能、運転支援方法及びプログラム、並びに、運転支援装置を説明したが、本発明は一般的な自動車のみならず、他の交通機関、例えば、バス、鉄道車両などにも容易に適用することができる。
【０１１０】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明の運転支援システムの機能、運転支援方法及びプログラム、並びに、運転支援装置によれば、インフラストラクチャ整備に巨額の費用をかけることなく、車両の自動運転を行うことができ、また、サンプリング期間の長い位置情報でも正確に軌道誤差の修正ができ、これにより車両の自動運転を行い、安全運転を支援することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の運転支援システムの実施の形態の概略を示す図である。
【図２】本発明の運転支援システムの道路ジオメトリサーバの実施の形態の概略を示す図である。
【図３】本発明の運転支援システムの運転支援装置の実施の形態の概略を示す図である。
【図４】本発明の運転支援システムの他の実施の形態の概略を示す図である。
【図５】本発明の運転支援システムの運転支援装置の他の実施の形態の概略を示す図である。
【図６】本発明の運転支援方法を示すフローチャートである。
【図７】道路ジオメトリＤＢから読出した道路パラメータの具体例を示す。
【図８】道路ジオメトリＤＢから読出した道路パラメータの具体例を示す。
【図９】道路ジオメトリＤＢから読出した道路パラメータの具体例を示す。
【図１０】道路ジオメトリＤＢから読出した道路パラメータの具体例を示す。
【図１１】仮想的デジタル走行軌道を含む道路情報の生成処理を示す図である。
【図１２】仮想的デジタル走行軌道を含む道路情報の生成処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１３】仮想的デジタル走行軌道（座標格子）を示す図である。
【図１４】仮想的デジタル走行軌道（座標格子）の使用形態を示す図である。
【図１５】横断勾配すりつけ図における道路の標高値の算出方法を示す図である。
【図１６】図６に示したステップ４０８の運転支援情報を活用した具体的な例を示す。
【図１７】図６に示したステップ４０８の運転支援情報を活用した具体的な例を示す。
【図１８】図６に示したステップ４０８の運転支援情報を活用した具体的な例を示す。
【図１９】図６に示したステップ４０８の運転支援情報を活用した具体的な例を示す。
【図２０】図６に示したステップ４０８の運転支援情報を活用した具体的な例を示す。
【図２１】図６に示したステップ４０８の運転支援情報を活用した具体的な例を示す。
【図２２】図６に示したステップ４０８の運転支援情報を活用した具体的な例を示す。
【図２３】図６に示したステップ４０８の運転支援情報を活用した具体的な例を示す。
【図２４】本発明の運転支援システムの他の実施の形態の概略を示す図である。
【図２５】本発明の運転支援システムの道路ジオメトリサーバの他の実施の形態を示す図である。
【図２６】本発明の運転支援システムの運転支援装置の他の実施の形態を示す図である。
【図２７】本発明の運転支援システムの他の実施の形態の概略を示す図である。
【図２８】本発明の運転支援システムの運転支援装置の他の実施の形態を示す図である。
【図２９】従来の運転支援システムの概略を示す図である。
【図３０】従来の運転支援システムの概略を示す図である。
【符号の説明】
１０道路ジオメトリサーバ
１１、２１、２１’ 通信制御部
１２道路パラメータ処理部
１３道路ジオメトリＤＢ
２０、２０Ａ、２０’、２０Ａ’ 運転支援装置
２２ＧＰＳ制御部
２２Ａ位置情報制御部
２３運転支援情報生成部
２４入出力部
２４ａ入力部
２４ｂ出力部
２５運転制御部
２６地図ＤＢ
２７距離累積器制御部
２８センサ制御部
３０通信装置
４０コンピュータネットワーク
５０ＧＰＳ衛星
５０Ａ基準位置情報発信装置
６０仮想的デジタル走行軌道
７０、２０１０ａ、２０１０ｂ、２０１０ｃ自動車
７１アクチュエータ
８０計測装置
８１距離累積器
８２速度センサ
８３ジャイロセンサ
８４角度計測器
１１１０道路中心線
１１１１走行中心線
１１１２内側走行線
１１１３外側走行線
１５１０橋脚
１５１１走行道路
１５１２歩道橋
１５１３合流道路
１８１０、１８２０ＧＰＳアンテナ
２０２０ａ、２０２０ｂ、２０２０ｃ車両システム
２０３０白線
２０４０レーンマーカ検出器
２０５０、２２２０ＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）
２０６０、２１４０レーンマーカ
２１１０道路標識
２１２０座標
２１３０単点
２２１０路側情報収集装置

Claims

道路ジオメトリサーバと、車両の運転を支援する運転支援装置と、前記道路ジオメトリサーバと前記運転支援装置との間の通信を行うコンピュータネットワークと、を備えた運転支援システムであって、
前記道路ジオメトリサーバは、
前記コンピュータネットワークとの通信を制御する通信制御手段と、
平面線形データ、縦断線形データ、及び、横断勾配すりつけデータを含む道路パラメータを記憶する道路ジオメトリ記憶手段と、
前記通信制御手段を介して受信した前記運転支援装置からの要求に基づいて、前記道路ジオメトリ記憶手段に記憶されている前記道路パラメータを読み出し、前記通信制御手段を介して前記運転支援装置に送る道路パラメータ処理手段と、
を備え、
前記運転支援装置は、
前記コンピュータネットワークとの通信を制御する通信制御手段と、
車両の位置を表す位置情報を算出するために利用可能な情報である基本位置情報に基づいて、前記位置情報を算出する位置情報制御手段と、
前記道路ジオメトリサーバからの前記道路パラメータと、前記位置情報制御手段からの前記位置情報に基づいて、車両の走行軌道を示す仮想的デジタル走行軌道を生成する運転支援情報生成手段と、
を備え、
前記運転支援情報生成手段は、線分、円弧、クロソイド曲線等を用いて前記仮想的デジタル走行軌道を生成し、前記クロソイド曲線を用いて前記仮想的デジタル走行軌道の曲率緩和曲線を描く場合、クロソイド原点からの弧長のみをパラメータとした関係式

からクロソイド曲線の座標を求め、クロソイド原点付近での例外処理を行うことなく、クロソイド原点からクロソイド曲線を描画する、
ことを特徴とする運転支援システム。
前記運転支援情報生成手段は、前記関係式のｘ，ｙの級数展開の第ｎ項（Ｔｘ（ｎ），Ｔｙ（ｎ））の間の漸化式

を用いてクロソイド曲線を描画する、
ことを特徴とする請求項１記載の運転支援システム。
前記運転支援装置は、さらに、
車両の状態を検出して計測値を算出する計測手段と、
前記計測手段からの前記計測値に基づいて、計測情報を生成する計測情報制御手段と、
を備え、
前記運転支援装置の前記運転支援情報生成手段は、前記道路ジオメトリサーバからの前記道路パラメータと、前記位置情報制御手段からの前記位置情報と、前記計測情報制御手段からの前記計測情報とに基づいて、前記仮想的デジタル走行軌道を生成する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の運転支援システム。
前記計測手段は、
車両の走行距離を累積して計測値を算出する距離累積手段と、
車両の速度を計測して計測値を算出する速度センサ手段と、
車両の傾きを計測して計測値を算出するジャイロセンサ手段と、
車両の進行方向角度を計測して計測値を算出する角度計測手段と、
を備え、
前記計測情報制御手段は、前記距離累積手段からの前記計測値に基づいて累積距離情報を生成し、前記速度センサ手段からの前記計測値に基づいて速度情報を生成し、前記ジャイロセンサ手段からの前記計測値に基づいて回転角度情報を生成し、前記角度計測手段からの前記計測値に基づいて、方向角度情報を生成する、
ことを特徴とする請求項３記載の運転支援システム。
前記運転支援装置は、
前記要求を入力する入力手段と、
前記仮想的デジタル走行軌道を表示する出力手段と、
を備える、
ことを特徴とする請求項１乃至４記載の運転支援システム。
前記運転支援装置は、前記道路パラメータの一部若しくは全部、及び／又は地図情報を記憶する地図記憶手段を備え、
前記運転支援情報生成手段は、前記道路パラメータ、前記位置情報及び前記地図情報に基づいて前記仮想的デジタル走行軌道を生成する、
ことを特徴とする請求項１乃至５記載の運転支援システム。
前記運転支援装置と前記コンピュータネットワーク間の通信は、携帯電話などの通信装置、及び／又は道路に設けられたＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）を介して行う、ことを特徴とする請求項１乃至６記載の運転支援システム。
前記コンピュータネットワークは、インターネット又はイントラネットである、ことを特徴とする請求項１乃至７記載の運転支援システム。
前記運転支援情報生成手段は、レーダ装置又は／及びレーザスキャン装置からの画像情報を用いて、前記仮想的デジタル走行軌道を生成する、ことを特徴とする請求項１乃至８記載の運転支援システム。
前記運転支援装置は、前記運転支援情報生成手段で生成された前記仮想的デジタル走行軌道に基づいて、前記車両の運転を制御する運転制御手段を備える、ことを特徴とする請求項１乃至９記載の運転支援システム。
前記基本位置情報は、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）からの情報、磁気ネイルからの情報、及び／又はビーコンからの情報である、ことを特徴とする請求項１乃至１０記載の運転支援システム。
道路ジオメトリサーバと、車両の運転を支援する運転支援装置と、前記道路ジオメトリサーバと前記運転支援装置との間の通信を行うコンピュータネットワークと、を備えた運転支援システムにおける運転支援方法であって、
（Ａ）前記運転支援装置において、入力された運転支援要求情報を前記コンピュータネットワークを介して前記道路ジオメトリサーバに送信し、
（Ｂ）前記道路ジオメトリサーバにおいて、受信した前記運転支援装置からの前記運転支援要求情報に基づいて、平面線形データ、縦断線形データ、及び、横断勾配すりつけデータを含み、予め記憶されている道路パラメータを読み出して、前記コンピュータネットワークを介して前記運転支援装置に送信し、
（Ｃ）前記運転支援装置において、車両の位置を表す位置情報を算出するために利用可能な情報である基本位置情報に基づいて前記位置情報を算出し、
（Ｄ）前記運転支援装置において、前記道路ジオメトリサーバから受け取った前記道路パラメータと、前記位置情報とに基づいて、車両の走行軌道を示す仮想的デジタル走行軌道を生成し、
前記ステップ（Ｄ）は、線分、円弧、クロソイド曲線等を用いて前記仮想的デジタル走行軌道を生成し、前記クロソイド曲線を用いて前記仮想的デジタル走行軌道の曲率緩和曲線を描く場合、クロソイド原点からの弧長のみをパラメータとした関係式

からクロソイド曲線の座標を求め、クロソイド原点付近での例外処理を行うことなく、クロソイド原点からクロソイド曲線を描画する、
ことを特徴とする運転支援方法。
前記ステップ（Ｄ）は、前記関係式のｘ，ｙの級数展開の第ｎ項（Ｔｘ（ｎ），Ｔｙ（ｎ））の間の漸化式

を用いてクロソイド曲線を描画する、
ことを特徴とする請求項１２記載の運転支援方法。
前記ステップ（Ｄ）は、前記運転支援装置において、車両の状態を計測して計測情報を生成し、前記道路ジオメトリサーバから受け取った前記道路パラメータと、前記位置情報と、前記計測情報とに基づいて、前記仮想的デジタル走行軌道を生成する、
ことを特徴とする請求項１２又は１３記載の運転支援方法。
前記計測情報は、累積距離情報、速度情報、車両角度情報、及び／又は車両のハンドル角度情報を含む、ことを特徴とする請求項１４記載の運転支援方法。
前記ステップ（Ａ）及び前記ステップ（Ｂ）における前記運転支援装置と前記コンピュータネットワーク間の通信は、携帯電話などの通信装置を介して行う、ことを特徴とする請求項１２乃至１５記載の運転支援方法。
前記ステップ（Ａ）及び前記ステップ（Ｂ）における前記運転支援装置と前記コンピュータネットワーク間の通信は、道路に設けられたＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）を介して行う、ことを特徴とする請求項１２乃至１６記載の運転支援方法。
前記コンピュータネットワークは、インターネット又はイントラネットである、ことを特徴とする請求項１２乃至１７記載の運転支援方法。
前記ステップ（Ｄ）は、予め準備されている地図情報と、前記道路ジオメトリサーバから受け取った前記道路パラメータと、前記位置情報とに基づいて前記仮想的デジタル走行軌道を生成する、ことを特徴とする請求項１２乃至１８記載の運転支援方法。
前記ステップ（Ｄ）は、レーダ装置又は／及びレーザスキャン装置からの画像情報を用いて、前記仮想的デジタル走行軌道を生成する、ことを特徴とする請求項１２乃至１９記載の運転支援方法。
前記ステップ（Ｃ）における前記基本位置情報は、ＧＰＳ情報、磁気ネイル情報、及び／又はビーコン情報である、ことを特徴とする請求項１２乃至２０記載の運転支援方法。
コンピュータに車両の運転支援情報を生成して処理させるためのプログラムであって、
請求項１乃至１１記載の運転支援システムの機能を、コンピュータに実現させるためのプログラム。
コンピュータに車両の運転支援情報を生成して処理させるためのプログラムであって、
請求項１２乃至２１記載の運転支援方法の処理を、コンピュータに実現させるためのプログラム。
車両に搭載され、平面線形データ、縦断線形データ、及び、横断勾配すりつけデータを含む道路パラメータを記録している外部の道路ジオメトリサーバと通信することにより、前記車両の運転を支援するための装置であって、
前記道路ジオメトリサーバとの通信を制御し、前記道路ジオメトリサーバから前記道路パラメータを受信する通信制御手段と、
車両の位置を表す位置情報を算出するために利用可能な情報である基本位置情報に基づいて、前記位置情報を算出する位置情報制御手段と、
前記道路ジオメトリサーバからの前記道路パラメータと、前記位置情報制御手段からの前記位置情報に基づいて、車両の走行軌道を示す仮想的デジタル走行軌道を生成する運転支援情報生成手段と、
を備え、
前記運転支援情報生成手段は、線分、円弧、クロソイド曲線等を用いて前記仮想的デジタル走行軌道を生成し、前記クロソイド曲線を用いて前記仮想的デジタル走行軌道の曲率緩和曲線を描く場合、クロソイド原点からの弧長のみをパラメータとした関係式

からクロソイド曲線の座標を求め、クロソイド原点付近での例外処理を行うことなく、クロソイド原点からクロソイド曲線を描画する、
ことを特徴とする運転支援装置。
前記運転支援情報生成手段は、前記関係式のｘ，ｙの級数展開の第ｎ項（Ｔｘ（ｎ），Ｔｙ（ｎ））の間の漸化式

を用いてクロソイド曲線を描画する、
ことを特徴とする請求項２４記載の運転支援装置。
さらに、
車両の状態を検出して計測値を算出する計測手段と、
前記計測手段からの前記計測値に基づいて、計測情報を生成する計測情報制御手段と、
を備え、
前記運転支援情報生成手段は、前記道路ジオメトリサーバからの前記道路パラメータと、前記位置情報制御手段からの前記位置情報と、前記計測情報制御手段からの前記計測情報とに基づいて、前記仮想的デジタル走行軌道を生成する、
ことを特徴とする請求項２４又は２５記載の運転支援装置。
前記計測手段は、
車両の走行距離を累積して計測値を算出する距離累積手段と、
車両の速度を計測して計測値を算出する速度センサ手段と、
車両の傾きを計測して計測値を算出するジャイロセンサ手段と、
車両の進行方向角度を計測して計測値を算出する角度計測手段と、
を備え、
前記計測情報制御手段は、前記距離累積手段からの前記計測値に基づいて累積距離情報を生成し、前記速度センサ手段からの前記計測値に基づいて速度情報を生成し、前記ジャイロセンサ手段からの前記計測値に基づいて回転角度情報を生成し、前記角度計測手段からの前記計測値に基づいて、方向角度情報を生成する、
ことを特徴とする請求項２６記載の運転支援装置。
前記運転パラメータの要求を入力する入力手段と、
前記仮想的デジタル走行軌道を表示する出力手段と、
をさらに備える、
ことを特徴とする請求項２４乃至２７記載の運転支援装置。
さらに、
前記道路パラメータの一部若しくは全部、及び／又は地図情報を記憶する地図記憶手段を備え、
前記運転支援情報生成手段は、前記道路パラメータ、前記位置情報及び前記地図情報に基づいて前記仮想的デジタル走行軌道を生成する、
ことを特徴とする請求項２４乃至２８記載の運転支援装置。
前記道路ジオメトリサーバとの間の通信は、携帯電話などの通信装置、及び／又は道路に設けられたＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）を介して行う、ことを特徴とする請求項２４乃至２９記載の運転支援装置。
前記運転支援情報生成手段は、レーダ装置又は／及びレーザスキャン装置からの画像情報を用いて、前記運転支援情報を生成する、ことを特徴とする請求項２４乃至３０記載の運転支援装置。
前記運転支援装置は、前記運転支援情報生成手段で生成された前記運転支援情報に基づいて、前記車両の運転を制御する運転制御手段を備える、ことを特徴とする請求項２４乃至３１記載の運転支援装置。
前記基本位置情報は、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）からの情報、磁気ネイルからの情報、及び／又はビーコンからの情報である、ことを特徴とする請求項２４乃至３２記載の運転支援装置。