JP2811520B2 - 車両用ナビゲーションの位置修正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の位置を検出しな
がら、予め画面に写し出された道路地図上に車両の現在
位置を表示する車両用ナビゲーションの位置修正方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、自動車等の車両の走行案内を行わ
せるべく、車両の移動にともない刻々と変化する位置を
検出しながら、予め走行予定地域の道路地図が写し出さ
れている画面上に移動体の現在位置を点情報によって更
新表示させていくようにした車両用ナビゲーション装置
が開発されている。

【０００３】この種の車両用ナビゲーション装置とし
て、車両に搭載した距離センサおよび方向センサによっ
て車両の走行距離と進行方向とをそれぞれ検出しなが
ら、Ｘ−Ｙ座標上における位置を累積的な演算処理によ
って逐次求めていく自立航法によるものがある。

【０００４】この自立航法によるものでは、位置誤差が
累積して現在位置が地図上の道路から次第に外れてい
き、そのため、現在位置の修正を行わせるべく、地図上
における道路のパターンと車両の走行にしたがって逐次
更新されていく位置のデータを記憶保持させることによ
り得られる走行軌跡のパターンとのマッチングをとる処
理をなして、そのパターンのマッチングがとられた道路
部分に走行軌跡を合せ込んで車両の現在位置を修正する
ようにしている（特開平１−４１８１７号公報参照）。

【０００５】しかして、このような自立航法によるもの
では、長距離にわたって道路外走行（地図上にない道路
走行を含む）をなしたときには前述のマップマッチング
処理による現在位置の修正を行わせることができなくな
ってしまうという問題がある。

【０００６】そのため、従来では、車両の位置を直接的
に測定できて位置誤差が累積するようなことがない人工
衛星を用いたＧＰＳ（グローバル ポジショニングシス
テム）による位置測定を併用して、あくまでも自立航法
を主として車両の現在位置表示を行わせて、前述のよう
に自立航法による場合では不適となったときにはＧＰＳ
に切り換えて、そのＧＰＳによって測定された車両の位
置にもとづいて車両の現在位置表示を継続して行わせる
ことができるようにしている（特開平４−５０７１８号
参照）。

【０００７】また、従来では、ＧＰＳと自立航法による
ものとを併用して、ＧＰＳを主として車両の位置の測定
を行わせて、場所によってＧＰＳによる位置の測定が不
可能になったときに自立航法に切り換えて、車両の現在
位置表示を継続的に行わせることができるようにしてい
る（特開昭６１−１３７００９号公報参照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、自立航法によるものとＧＰＳとを併用して、状況
に応じて両者の切換えを適宜行わせながら車両の現在位
置表示を継続的に行わせるようにする際、軍事上の問題
などからＧＰＳの測位精度を故意に劣化させるＳＡ（Ｓ
ｅｌｅｃｔｉｖｅ Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ）が導入
されているために、位置精度が悪くなり、道路地図上に
表示される車両の現在位置が実際の位置と狂ってしまう
ということである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による車両用ナビ
ゲーションの位置修正方法は、自立航法とＧＰＳとを併
用するに際して、状況に応じて両者の切換えを適宜行わ
せながら車両の現在位置表示を継続的に行わせるように
するのではなく、常に両者を働かせてそれぞれ求められ
た位置のデータを比較しながら自立航法による位置の修
正を適正に行わせるようにするべく、自立航法によって
車両の自立位置を検出するとともに自立軌跡データとし
て記憶し、ＧＰＳによって車両のＧＰＳ位置を検出する
とともにＧＰＳ軌跡データとして記憶し、前記自立航法
による位置データから求めた方位とＧＰＳによる位置デ
ータから求めた方位との方位誤差を演算し、その方位誤
差が所定値以上のとき、自立位置をＧＰＳ位置に修正す
るとともに、前記自立軌跡データと前記ＧＰＳ軌跡デー
タとの平均方位誤差を演算し、その平均方位誤差に基い
て自立軌跡を修正し、その修正された自立軌跡および車
両現在地を地図とともに表示するようにしている。

【００１０】また、本発明は、自立軌跡データと地図情
報記憶媒体から読み出した道路データを比較して、自立
位置を道路上に修正するマップマッチング処理による自
立位置の修正を採用し、マップマッチング処理によって
修正された自立位置は正確とみなせるので、マップマッ
チング処理による自立位置の修正が可能なあいだはＧＰ
Ｓ位置による自立位置の修正を行わないようにして、前
述したＧＰＳのＳＡによる位置精度の劣化の影響を極力
受けることがないようにしている。

【００１１】

【実施例】図１は本発明を実施するための車両用ナビゲ
ーション装置の一構成例を示すもので、例えば車両の走
行速度を検出する速度センサ１と、例えばヨー方向変化
の角速度を検出して車両の走行にともなう方向変化量に
比例した信号を出力するレート式による方向センサ２
と、基準点としての人工衛星から発せられる電波をアン
テナＡＮＴを介して受信する受信機３と、速度センサ１
によって検出された走行速度を時間積分することによっ
て車両の走行距離を計測するとともに、方向センサ２に
よって検出された角速度を時間積分することによって車
両の進行方向の変化量をわり出しながら、自立航法によ
って車両の単位走行距離ごとにおけるＸ−Ｙ座標上の位
置を逐次演算によって求め、また受信電波にしたがい、
ＧＰＳによって同一座標上における車両の位置を測定
し、さらに本装置全体を集中的に制御するマイクロコン
ピュータからなる信号処理部４と、自立航法によって求
められた車両の位置のデータおよびＧＰＳによって測定
された車両の位置のデータをそれぞれ順次格納し、車両
の有限の連続位置情報としてそれを記憶保持する走行軌
跡記憶部５と、予め複数の道路地図の情報が、それぞれ
各道路のＸ−Ｙ座標上における位置データをもって格納
されている地図情報記憶媒体６と、その記憶媒体６から
道路地図の情報を選択的に読み出す記憶媒体再生部７
と、その読み出された地図情報にもとづいて所定の道路
地図を画面に写し出すとともに、その画面に写し出され
た道路地図上に、車両の現在位置を、必要に応じて走行
軌跡および現在位置における車両の進行方向などととも
に、車両の走行にしたがって表示する表示部８と、信号
処理部４へ動作指令を与えるとともに、表示部８に表示
させる地図の選択指定およびその表示された地図上にお
ける車両の出発点の設定を行わせ、また走行軌跡などの
表示指令を選択的に与え、表示される地図および走行軌
跡の方向変換，その表示位置のシフト，地図および走行
軌跡の部分拡大表示，表示縮尺率の選択などの表示形態
の設定変更などを適宜行わせることのできる操作部９と
によって構成されている。

【００１２】ここで、自立航法による車両の位置の算出
方法は従来と全く同じであり、またＧＰＳによる位置の
測定方法として公知の手法がそのまま適用される。

【００１３】このように構成されたものにあって、本発
明では、基本的に、自立航法によって求められた車両の
位置を現在位置として画面上に表示させるようにしてい
る。

【００１４】すなわち、地図情報記憶媒体６から読み出
された地図が表示部８の画面に映し出されるとともに、
その地図上において設定された出発点からの車両の走行
にしたがって信号処理部４により予め設定された地図の
縮尺率に応じてＸ−Ｙ座標上における位置が刻々と演算
によって求められ、その演算結果が走行軌跡記憶部５に
逐次送られてその記憶内容が更新されていくとともに、
その記憶内容が常時読み出されて表示部８に送られる。

【００１５】それにより、表示部８には、例えば、図２
に示すように、その画面に表示された地図上に車両の現
在位置を示す表示マークＭ１，その現在位置における車
両の進行方向を示す表示マークＭ２および出発点ＳＴか
ら現在位置に至るまでの走行軌跡の表示マークＭ３が車
両の走行状態に追従して模擬的に表示される。

【００１６】このような自立航法による車両の現在位置
表示では、図３に示すように、前述した累積誤差により
現在位置および走行軌跡が車両の走行が進むにしたがっ
て地図上の道路から次第に外れていき、しまいには現在
自車が地図上のどの地点を走行しているのかを判断する
ことができなくなってしまう。

【００１７】そこで、本発明では、信号処理部４におい
て、車両の現在位置およびそれまでの走行軌跡が地図上
の道路から外れた場合、以下に述べるように、その近辺
の各道路のパターンと車両の走行軌跡のパターンとの類
似度が予め設定された値以上であることによって両パタ
ーンのマッチングをとり、そのマッチングがとられた道
路を現在走行中の道路とみなして、その道路上に走行軌
跡を合せ込んで車両の現在位置および走行軌跡の表示位
置を修正させるようにしている。

【００１８】その際、走行軌跡のパターンと道路のパタ
ーンとのマッチングをとる場合、例えば車両の走行軌跡
に沿う道路または車両の現在位置から一定の距離範囲内
にある道路など、車両の走行軌跡または現在位置と一定
の相関にある道路を、マッチングの対象となる道路の候
補として抽出してマッチング処理の負担を軽減させるよ
うにする。

【００１９】その候補道路の抽出としては、具体的に以
下のようにして行われる。

【００２０】まず、車両の一定走行距離にしたがって地
図上における現在走行中の道路上およびその道路から分
岐する全ての道路上に車両の推定現在位置をそれぞれ設
定する。

【００２１】その際、現在走行中の道路として、図４に
示すように、前回における推定現在位置ｘ′の設定点か
ら一定の距離Ｌ内に分岐路がない場合には車両の走行に
したがってその一定の距離Ｌだけ進んだ位置に推定現在
位置ｘを設定する。

【００２２】また、図５に示すように、その一定の距離
Ｌ内に分岐路があれば、その分岐路の全てに推定現在位
置ｘ１，ｘ２，ｘ３をそれぞれ設定する。ここで、ｌ１
＋ｌ２＝ｌ１＋ｌ３＝ｌ１＋ｌ４＝Ｌの関係にある。

【００２３】なお、この推定現在位置の設定は、車両が
一定距離Ｌだけ走行したことが検出されるごとに、その
とき表示部８の画面に写し出されている地図における道
路の位置データにしたがって信号処理部４の制御下にお
いて自動的になされる。推定現在位置の設定は、車両の
走行距離によることなく、車両の走行にともない所定時
間の経過ごとに推定現在位置を逐次設定していくように
してもよい。また、車両の走行状況に応じて、推定現在
位置の設定間隔を可変にすることも考えられる。各道路
はそれぞれ線分化されて、各線分のＸ−Ｙ座標上におけ
る位置データが地図情報記憶媒体６に格納されている。

【００２４】次に、前述のように設定された推定現在位
置とそのとき算出されて道路上から外れて表示されてい
る車両の現在位置との間の距離が所定の許容範囲内にあ
るか否かを判定して、その範囲内にある推定現在位置を
選出し、その選出された推定現在位置が存在する道路の
みをマッチング対象の候補とする。

【００２５】いま、例えば図６の関係にあって、推定現
在位置ｘ（ｘ１，ｘ２，ｘ３）と現在位置Ｐとの間の距
離をＤ（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）とした場合、次式 Ｄ≦αＬ＋Ｍ … （１） の関係を満足する推定現在位置を選択する。

【００２６】ここで、Ｍは予め設定される許容範囲であ
り、例えば５０ｍ程度に設定される。αは車両の走行距
離をパラメータにしたときの位置精度に関する係数であ
り、例えば５％程度に設定される。またＬとしては、そ
れが１００ｍ程度に設定される。

【００２７】なお、その際、車両の現在位置Ｐにおける
進行方向に対して一定の許容角度差の範囲内にある方向
をもった道路上に設定されている推定現在位置を選択す
るようにすることも考えられる。

【００２８】しかして、図６の関係において、Ｍの値を
比較的小さく設定するようにすれば、（１）式の条件を
満たす推定現在位置として、例えばｘ２のみが選択さ
れ、その推定現在位置ｘ２が存在する道路がマッチング
処理の対象となる候補道路とされる。

【００２９】したがって、道路上から外れた現在位置の
近辺に道路が多数存在する場合にあっても、マッチング
処理の対象となるマッチングがとられる確率が高い道路
の候補を必要最小限に選定することができ、マッチング
処理の負担が有効に軽減されることになる。

【００３０】なお、走行軌跡のパターンと候補道路のパ
ターンとのマッチングをとる手法としては、公知の手法
が広く適用される。

【００３１】図１１は、信号処理部４において実行され
る本発明による処理のフローを示している。

【００３２】前述した車両用ナビゲーション装置にあっ
て、特に本発明では、自立航法による車両の位置とＧＰ
Ｓによる測定位置とが大きく（例えば１Ｋｍ以上）離れ
ていたり（図１１のステップＳ１５）、前述の推定現在
位置がみつからなかったり（ステップＳ１７）、あるい
は走行軌跡のパターンと候補道路のパターンとのマッチ
ングをとることができなかったりした場合（ステップＳ
１６）、信号処理部４において、自立航法によって求め
られた位置の修正を以下のように行わせるようにしてい
る。

【００３３】まず、図７に示すように、自立航法によっ
て求められる車両の位置（ステップＳ１）とＧＰＳによ
る測定位置（ステップＳ３）とを同一のタイミングでサ
ンプリングしたときの各サンプリング位置のデータを走
行軌跡記憶部５に記憶保持していく（ステップＳ１２）
ことによってそれぞれ走行軌跡ＬＰ１，ＬＰ２を得たう
えで、走行軌跡ＬＰ１における最新のサンプリング位置
Ｐｏ_１とその直前のサンプリング位置Ｐ_１１とを結ぶ直
線と、走行軌跡ＬＰ２における最新のサンプリング位置
Ｐｏ_２とその直前のサンプリング位置Ｐ_１２とを結ぶ直
線とのなす角θｏを演算処理により求めて（ステップＳ
１４）、その求められた角度θｏが予め設定されたしき
い値（例えば６°）を越えたか否かの判定を行う（ステ
ップＳ１８）。

【００３４】そして、そのしきい値を越えたときには、
図８に示すように、自立航法による最新のサンプリング
位置Ｐｏ_１がＧＰＳによる最新のサンプリング位置Ｐｏ
_２にくるように、自立航法による走行軌跡ＬＰ１を平行
移動させる（ステップＳ２１）。

【００３５】次いで、図９に示すように、それぞれの走
行勅肱ＬＰ１，ＬＰ２における最新のサンプリング位置
（Ｐｏ_１，Ｐｏ_２）とその以前における例えば４つのサ
ンプリング位置（Ｐ_１１，Ｐ_１２），（Ｐ_２１，
Ｐ_２２），（Ｐ_３１，Ｐ_３２），（Ｐ_４１，Ｐ_４２）と
を結ぶ各対応する直線同士のなす角θｏ，θ_１，θ_２，
θ_３の平均角度θａを演算処理により求めて（ステップ
Ｓ１４）、その平均角度θａだけ自立航法による走行軌
跡ＬＰ１をＧＰＳの走行軌跡ＬＰ２側に回転させる（ス
テップＳ１９）。

【００３６】そして、その回転により位置修正された自
立航法による走行軌跡ＬＰ１にもとづいて画面に写し出
された道路地図上に車両の現在位置を表示させる（ステ
ップＳ２２）。

【００３７】なお、前述の角度θｏが予め設定されたし
きい値を越えたか否かの判定を行う手段をとる代わり
に、走行軌跡ＬＰ１における最新のサンプリング位置Ｐ
ｏ_１と走行軌跡ＬＰ２における最新のサンプリング位置
Ｐｏ_２との間の距離が予め設定されたしきい値を越えた
か否かの判定を行う（ステップＳ１８）手段をとるよう
にしてもよい。

【００３８】また、本発明では、信号処理部４におい
て、自立航法による走行軌跡ＬＰ１における最新のサン
プリング位置Ｐｏ_１すなわち現在位置に、その位置にお
いて検出された車両の進行方向を表示する場合、その表
示された進行方向を走行軌跡ＬＰ１の回転角度θａにし
たがって修正するようにしている。

【００３９】さらに、本発明では、図１０に示すよう
に、前述のように位置修正された自立航法による走行軌
跡ＬＰ１が地図の道路上にのっていない場合には、信号
処理部４において、その位置修正された自立航法による
走行軌跡ＬＰ１のパターンと道路地図上における道路部
分のパターンとのマッチングをとって、そのマッチング
がとられた道路部分に走行軌跡ＬＰ１を合せ込むように
している。

【００４０】なお、各位置のサンプリングは、例えば、
車両が５００ｍ走行するごとにＧＰＳによる位置の測定
をなして、その測定位置のデータを走行軌跡記憶部５に
記憶保持していくとともに、そのタイミングで自立航法
による位置の算出をなして、その算出位置のデータを走
行軌跡記憶部５に記憶保持していくことによって行われ
る。

【００４１】または、自立航法によって求められる位置
の精度を上げるため、数１０ｍオーダの走行間隔で位置
の算出をなして、その各サンプリング位置のデータを走
行軌跡記憶部５に一時的に記憶保持させたうえで、ＧＰ
Ｓによる位置の測定のタイミングで自立航法によって求
められている位置データの再サンプリングを行わせるよ
うにしてもよい。

【００４２】場所によりＧＰＳによる位置測定が不能に
なったり、その測定精度が急に低下したときには、その
時点ではサンプリングを行わないような処理がなされる
（ステップＳ３）。

【００４３】また、走行軌跡ＬＰ１，ＬＰ２としては、
車両の走行が進んでそれに新たなサンプリング位置が加
わることによってその軌跡が予め設定された最大長を越
えると、それにしたがって古いサンプリング位置のデー
タが消されていき、常にその最大実長が例えば４Ｋｍ程
度になるように設定されている（ステップＳ９）。

【００４４】ここでは、プロセスＡに示すように、自立
航法によって車両の位置を求める際に方向センサ２にド
リフトや零点オフセット誤差などがあると、走行軌跡が
長くなるほど位置誤差が累積して走行軌跡が狂ってしま
うので、立上り時などに方向センサ２が安定状態にある
か、または一定時間内に停車して方向センサ２の零点オ
フセット補正がなされたか否かにしたがって、最大軌跡
長ＬｍａｘをＬａ，Ｌｂ，Ｌｃの３段階に設定するよう
にしている。例えば、方向センサが安定状態にあって、
かつ零点オフセット補正がなされているときにはＬａ＝
４Ｋｍに設定し、方向センサが安定状態にあるが、末だ
零点オフセット補正がなされていないときにはＬｂ＝２
Ｋｍに設定し、方向センサが安定状態になっておらず、
また零点オフセット補正もなされていないときにはＬｃ
＝１Ｋｍに設定するようにする（ステップＳ４〜Ｓ
８）。

【００４５】

【発明の効果】本発明による車両用ナビゲーションの位
置修正方法にあっては、自立航法による位置の算出とＧ
ＰＳによる位置の測定とを併用するに際して、一方によ
る車両の現在位置表示に不都合をきたしたときに他方に
切り換えて車両の現在位置表示を継続的に行わせるので
はなく、自立航法によって求められる位置の累積誤差お
よびＧＰＳによる測定位置の精度の低下を許容したうえ
で、常に両者を働かせることによりそれぞれ得られる走
行軌跡を比較しながら自立航法による走行軌跡の位置修
正を最適に行わせることができるようになる。

【００４６】そして、その位置修正された自立航法によ
る走行軌跡にもとづいて、地図上の道路部分にその走行
軌跡を合せ込むマップマッチング処理を精度良く行わせ
ることができるようになり、道路地図上の正確な位置に
車両の現在位置を表示させることができるようになる。

【００４７】また、本発明によれば、マップマッチング
処理による自立位置の修正が可能なあいだはＧＰＳの測
定位置による自立位置の修正を行わないようにしている
ので、ＧＰＳのＳＡなどによる位置精度の劣化の影響を
極力受けることがないようにして、車両の現在位置の修
正を最良に行わせることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するための車両用ナビゲーション
装置の構成例を示すブロック図である。

【図２】同構成例における表示画面の一例を示す図であ
る。

【図３】自立航法による車両の走行軌跡が地図の道路上
から外れて表示されている状態を示す図である。

【図４】車両の一定の走行距離ごとに地図の道路上に推
定現在位置を設定していく状態を示す図である。

【図５】車両の一定の走行距離ごとに地図の分岐路があ
る道路上に推定現在位置を設定していく状態を示す図で
ある。

【図６】道路から外れた車両の現在位置と道路上に設定
された推定現在位置との関係を示す図である。

【図７】同一タイミングのサンプリングによる自立航法
による走行軌跡とＧＰＳによる走行軌跡との関係を示す
図である。

【図８】自立航法による最新のサンプリング位置がＧＰ
Ｓによる最新のサンプリング位置にくるように自立航法
による走行軌跡を平行移動させた状態を示す図である。

【図９】各走行軌跡における最新のサンプリング位置と
その以前における４つのサンプリング位置とを結ぶ各対
応する直線同士のなす角をそれぞれ示す図である。

【図１０】本発明により位置修正された自立航法による
走行軌跡を示す図である。

【図１１】本発明による処理のフローの一例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 速度センサ ２ 方向センサ ３ 受信機 ４ 信号処理部 ５ 走行軌跡記憶部 ６ 地図情報記憶媒体 ７ 記憶媒体再生部 ８ 表示部 ９ 操作部 ＬＰ１ 自立航法による走行軌跡 ＬＰ２ ＧＰＳによる走行軌跡 Ｐｏ_１ 自立航法の走行軌跡における最新のサンプリン
グ位置 Ｐｏ_２ ＧＰＳの走行軌跡における最新のサンプリング
位置

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−50718（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−5213（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−238220（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−178587（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−90814（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−26913（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−261011（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−125014（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G08G 1/0969 G01C 21/00 G01S 5/14

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自立航法によって車両の自立位置を検出
   するとともに自立軌跡データとして記憶し、ＧＰＳによ
   って車両のＧＰＳ位置を検出するとともにＧＰＳ軌跡デ
   ータとして記憶し、前記自立航法による位置データから
   求めた方位とＧＰＳによる位置データから求めた方位と
   の方位誤差を演算し、その方位誤差が所定値以上のと
   き、自立位置をＧＰＳ位置に修正するとともに、前記自
   立軌跡データと前記ＧＰＳ軌跡データとの平均方位誤差
   を演算し、その平均方位誤差に基いて自立軌跡を修正
   し、その修正された自立軌跡および車両現在地を地図と
   ともに表示することを特徴とする車両用ナビゲーション
   の位置修正方法。
2. 【請求項２】 自立軌跡データと地図情報記憶媒体から
   読み出した道路データを比較して、自立位置を道路上に
   修正するマップマッチング処理を実行し、そのマップマ
   ッチング処理による自立位置の修正が可能なあいだはＧ
   ＰＳ位置による自立位置の修正を行わないようにしたこ
   とを特徴とする前記第１項の記載による車両用ナビゲー
   ションの位置修正方法。