JP3290133B2 - カーナビゲーションシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカーナビゲーション
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、カーナビゲーションの自律航行
は以下の測位系のデータを用いて実現される。 ＧＰＳ（Grobal Positioning System ）：自車位置
（経緯度）、方位、高度、速度、衛星の精度、ステータ
ス 車速センサ（車速パルス）：速度 角度センサ（ジャイロ）：相対方位 ジャイロセンサを用いたカーナビゲーションの自車位置
算出処理は、ジャイロの出力（回転角速度）を積分して
得られる角度（ここでは相対角度である）と、単位時間
内での車速パルスを積分して距離定数を乗じて得られる
距離を用いて行われる。カーナビで用いられるジャイロ
センサーの多くは、比較的低価格である振動ジャイロが
多い。

【０００３】しかし、振動ジャイロを用いた自律航法の
カーナビゲーションは、ジャイロから出力される方位デ
ータの出力に含まれる誤差が大きく、さらにドリフト成
分を含んでいる。たとえ、ジャイロからの誤差がわずか
であっても、その誤差は累積され、走れば走るほどズレ
が生じることになる。その校正手段の一つにマップマッ
チ（以下Ｍ／Ｍ）がある。もっとも、校正手段のない道
路での走行では、自律航行の精度はジャイロの性能と算
出した車速の精度如何にかかる。高速道路入り口付近で
は、“狭角分岐”と呼ばれる勾配のあるＹ字路（例え
ば、図６に示されるように、高速道路Ｒ１と高速道路Ｒ
１からインターチェンジへ降りる道路Ｒ２で構成され
る）のように、Ｍ／Ｍでの判断が非常に困難な道路が存
在する。近年のカーナビには、３次元ジャイロを搭載し
たものも登場しており、３次元ジャイロの出力する上下
方向の変位と道路デ−タの高低差情報とをマッチングさ
せることにより、こういった道路間に高低差もしくは勾
配がある場合に対応しているものである。

【０００４】図７は従来のカーナビゲーションシステム
の一例の構成を示すブロック図である。図７において、
１は、ＧＰＳ受信機を備え、複数のＧＰＳ衛星からの電
波を同時に受信して車両の測位データを得るＧＰＳ部で
ある。ＧＰＳ部１は、ＧＰＳ受信機において受信したデ
ータから車両の絶対位置を得るものであるが、この測位
データには車両の位置情報の他に車両の進行方向情報、
仰角情報が含まれている。２は、自律型センサを備え、
自律型センサの出力データから車両の移動距離、移動方
位を算出する自律測位部である。自律型センサとして
は、車輪の回転数に応じた信号を検出する車輪側セン
サ、車両の加速度を検出する加速度センサ、車両の角速
度を検出するジャイロセンサなどが含まれる。この例で
は、ジャイロセンサとして、さらに車両のピッチ動作方
向における姿勢角度（以下「ピッチ角」と称する）も検
出できる３次元ジャイロセンサが使用されており、した
がって、自律測位部２から出力される測位データには車
両のピッチ角が含まれている。このシステムでは、ＧＰ
Ｓ部１及び自律測位部２により測位手段を構成してお
り、いずれか一方または両方の測位データを使用する。

【０００５】３は、３次元道路情報を有するデジタル地
図データが記憶された地図記憶部であり、記憶媒体とし
てはＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）
が代表的である。地図データは、データ量が大きいと読
み込み時間を要するため、複数のブロックに分割されて
記憶されている。また、道路情報とは、交差点や屈曲点
などの主要な地点（ノード）を示す情報を有したもので
あり、ノード情報はその地点における座標データなどを
備え、道路は各ノードを結ぶ直線（リンク）として近似
される。このシステムでの３次元道路情報とは、ノード
情報が３次元の座標データを備えていることを意味して
いる。４は、ＧＰＳ部１または自律測位部２から得られ
た車両の位置情報に基づいて、地図記憶部３から車両の
位置が該当する所定領域の地図データを読み出す測位制
御部である。５は、測位制御部４により読み出された地
図データを表示する表示部であり、表示画面としてＬＣ
Ｄ（液晶ディスプレイ）などを備えている。

【０００６】６は、車両の測位データおよび地図データ
の３次元道路情報を基に、車両の位置を道路上に補正す
るマップマッチング部である。マップマッチング部６
は、読み出された地図データの所定の範囲内における道
路を選択する道路選択部７と、車両の位置と選択された
道路との最短距離を求め、その整合性（以下、「距離整
合性」と称する）を判断する距離整合性判断部８と、車
両の進行方位と選択された道路のリンク方向とを比較
し、その整合性（以下、「方向整合性」と称する）を判
断する方向整合性判断部９と、車両の姿勢角と道路勾配
とを比較し、その整合性（以下、「角度整合性」と称す
る）を判断する角度整合性判断部１０と、距離整合性判
断部８、方向整合性判断部９及び角度整合性判断部１０
を満たす道路を一時的に記憶しておく道路記憶部１１
と、道路記憶部１１に記憶された道路の中から補正の対
象となる道路を決定する道路決定部１２と、求めた車両
の位置を道路決定部１２において決定された道路上に補
正する補正部１３とを備えている。なお、角度整合性判
断部１０における姿勢角とは、水平面に対する車両ピッ
チ動作方向における傾きであり、ＧＰＳ部１から得られ
る仰角情報、または自律測位部２から得られるピッチ角
情報によって表わすことができる。

【０００７】図８は図７のブロック図におけるマップマ
ッチング部６の処理動作を説明するフローチャートであ
る。まず、マップマッチング部６は、車両の測位データ
および３次元道路情報を得ると（ステップ２１）、道路
選択部７によって３次元道路情報の示す道路を読み出
し、この道路を後述の整合性判断のために選択する（ス
テップ２２）。この際、道路の選択範囲としては、複数
のブロックに分割された地図データのうち、測位した車
両の位置が存在する１ブロック内の道路すべてを選択す
ることにしている。この読み出しされた道路の各々は、
整合性のチェックが終了しているのかどうかについて判
断され（ステップ２３）、まだ整合性のチェックが終了
していない道路があればＮｏに進み、その道路について
整合性チェックを行う。

【０００８】次に、整合性の判断について説明する。ス
テップ２４において、距離整合性判断部８についてのチ
ェックが行われる。距離整合性判断部８は、車両の位置
道路との最短距離を求め、その距離が閾値以下（例：９
０ｍ以内）ならば距離整合性については条件を満たして
いると判断し、ステップ２５へ進む。ステップ２５にお
いて、方向整合性判断部９により方向整合性のチェック
を行う。方向整合性判断部９は、車両の進行方向と道路
のリンク方向との角度差が閾値以下（例：３０度以内）
ならば方向整合性については、条件を満たしていると判
断し、ステップ２６へ進む。ステップ２６において、角
度整合性判断部１０により角度整合性のチェックが行わ
れる。角度整合性判断部１０は、３次元道路情報からチ
ェックする道路の傾斜状態、つまりその道路の車両の進
行方向における勾配を求める。この勾配と車両の姿勢角
との差が閾値以下（例：±５度以内）であれば、角度整
合性については条件を満たしていると判断する。但し、
車両の姿勢角は、平坦な道路に対して登りを＋、逆に下
りを−の傾きで表している。ステップ２４、ステップ２
５、ステップ２６の各整合性をパスした道路は、車存の
可能性のある道路とみなされ、道路記憶部１１に記憶し
た後（ステップ２７）、ステップ２２に戻る。

【０００９】ステップ２３において、道路選択部７の選
択した、車両の位置が存在する地図データの１ブロック
内全ての道路について、整合性のチェックを終えたこと
を判断すると、道路決定部１２は、道路記憶部１１に記
憶されている道路の中から、車両の位置と道路との距離
が最短となる道路を考慮して、補正の対象となる道路を
一つ決定する（ステップ２８）。つまり、軌跡パターン
と各道路パターンとのパターン類似度Ｓｉｍは、数１及
び数２に示すような２点間（軌跡ポイントの座標Ｐ
_locus （lx，ly）、対応する道路上のポイントの座標Ｐ
_road （lx，ly）とする）のユークリッド距離l ｉの和
で表わされる。

【００１０】

【数１】

【００１１】

【数２】

【００１２】対応する道路上の座標の算出例としては、
軌跡ポイントから対象となる道路へ降ろした垂線との交
点とする方法が、最も簡単な方法として上げられる。座
標系が経緯度で与えられる場合は、その緯度Ｙにおける
緯度差１分及び経度差１分に対する距離Ｍ（Ｙ），Ｌ
（Ｙ）を算出して、これをもとに距離を算出する必要が
ある。すなわち、準拠楕円体における緯度差１分の長さ
Ｍ（Ｙ）は数３で表される。

【００１３】

【数３】

【００１４】ただし、Ａ＝長半径、Ｅ２ ：離心率＝
６．６７４３７２２×１０^-3（Bessel楕円体での値）、
Ｙ＝任意の緯度（ｄｅｇ）、Ｓ＝２．０９８８８２０４
６×１０^-4（sin （１分）の値）である。

【００１５】また、ある任意の緯度における経度差１分
（すなわち、距等圏上の経度１分）の長さＬ（Ｙ）は数
４で表される。

【００１６】

【数４】

【００１７】ただし、Ｙ＝任意の緯度（deg ）、Ｊ＝２
１６００（つまり、３６０°×６０）である。

【００１８】また、距等圏曲率半径Ｎ（Ｙ）は数５で表
される。

【００１９】

【数５】

【００２０】ただし、Ａ＝長半径、Ｅ² ：離心率＝６．
６７４３７２２×１０^-3（Bessel楕円体での値）であ
る。

【００２１】ステップ２８において、補正対象となる道
路が決定すれば、位置補正部１３により、車両の位置を
その道路上の座標に補正する（ステップ２９）。このと
き、道路上のどの位置に車両位置を補正するのかについ
ては、車両の位置と道路との距離が最短となる位置、つ
まり車両から道路に対して垂線を引いた位置に補正する
ことなどが挙げられる。補正された車両の位置情報は表
示部５に対して出力される（ステップ３０）。なお、３
次元道路情報は、例えば道路のリンク方向を用いる場合
など、各ノード情報からその都度リンク方向を算出して
も良いし、予めノード間に対応したリンク方向を記憶テ
ーブルとして備えているものであってもよい。

【００２２】このような従来法では、地図データに含ま
れる道路の中から補正対象となる道路を決定する際に、
車両の位置と道路との距離、車両の進行方位と道路のリ
ンク方向との比較に加えて、車両の姿勢角と道路勾配と
を比較することによって補正の対象となる道路を決定す
るので、高さ方向に併走する道路が存在する場合であっ
ても、道路の勾配の違いを判断することによって、実際
の走行道路に対応した地図データの道路上にマップマッ
チング処理を確実に行うことができる。

【００２３】また、ステップ６における角度整合性判断
部１０の代わりに、高度整合性判断部により高度整合性
のチェックに置き換えることも可能である。ここでは、
チェックする道路の標高を３次元道路情報から読み出
し、その道路標高と測位データの示す高度とを比較し、
その差が閾値以下（例：３０ｍ以内）であれば高度整合
性の条件を満たしているものと判断するものである。こ
の場合、ＧＰＳの高度情報を用いたり、高度計などを装
備して実現することも可能である。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来法
で提案されているパターン類似度算出方法では、例えば
図９（Ａ）に示すような各時間ｔ１，ｔ２，・・・，ｔ
６における車両の走行軌跡データ（Ｘ印）に対して、図
９（Ｂ）及び（Ｃ）に示す候補パターン１及び候補パタ
ーン２が存在し、そのうち候補パターン１が実際の走行
道路とすると、従来法のパターン類似度のみを用いた場
合（３次元情報を用いない場合）、候補パターン２（図
９（Ｃ））にミスマッチングする可能性がある。

【００２５】また、実際の軌跡パターンは、ジャイロの
特性上、方位誤差が加わるため、距離をパターン類似度
の要素とした場合には、有効でない場合が考えられる。
例えば、図１０（Ａ）に示す実際の走行軌跡に対して、
ジャイロの測定結果が図１０（Ｂ）に示すように角度θ
１及びθ２に範囲内で方位誤差を起こすことがある。

【００２６】したがって、上記の従来法では、３次元測
位情報を用いてこのような問題をクリアしようとしたも
のである。ゆえに、車両の上下方向の変位を得るため
に、高価な３次元ジャイロを搭載する必要が生じ、カー
ナビゲーションシステムがコストアップになるという問
題があった。

【００２７】本発明の目的は、上記従来の問題を解決
し、コストの安いカーナビゲーションシステムを提供す
ることにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明によるカーナビゲ
ーションシステムは、請求項１に記載のように、複数の
ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信して車両の絶対位置情
報を含む測位データを得るＧＰＳ部と、車両の移動距離
及び移動方位を検出する自律型センサを備え、車両の相
対位置情報を含む測位データを得る自律測位部と、３次
元道路情報を含む地図データが記憶された地図記憶部
と、ＧＰＳ部または自律測位部から得られた車両の位置
情報に基づいて、地図記憶部から車両の位置が該当する
所定領域の地図データを読み出す測位制御部と、測位制
御部により読み出された地図データを表示する表示部
と、ＧＰＳ部または自律測位部からの測位データと地図
記憶部からの地図データの３次元道路情報とに基づい
て、車両の位置を、表示部に表示された道路上に補正す
るマップマッチング部とからなるカーナビゲーションシ
ステムであって、ＧＰＳ部からのＧＰＳ情報を処理し
て、車両の絶対位置情報と、ＧＰＳ情報内のドップラー
シフト量に基づく垂直方向の速度成分を用いて算出した
車両の高低差変位分データとを得て自律測位部に供給す
るＧＰＳ情報処理部を備え、前記自律測位部は、ＧＰＳ
情報処理部からの車両の高低差変位分データと、地図記
憶部からの地図データの３次元道路情報に含まれる道路
の高低差情報とを比較して得られる車両の姿勢情報を補
正データとしてマップマッチング部に供給することを特
徴とする。

【００２９】また、本発明によるカーナビゲーションシ
ステムは、請求項２に記載のように、複数のＧＰＳ衛星
からＧＰＳ信号を受信して車両の絶対位置情報を含む測
位データを得るＧＰＳ部と、車両の移動距離及び移動方
位を検出する自律型センサを備え、車両の相対位置情報
を含む測位データを得る自律測位部と、３次元道路情報
を含む地図データが記憶された地図記憶部と、ＧＰＳ部
または自律測位部から得られた車両の位置情報に基づい
て、地図記憶部から車両の位置が該当する所定領域の地
図データを読み出す測位制御部と、測位制御部により読
み出された地図データを表示する表示部と、ＧＰＳ部ま
たは自律測位部からの測位データと地図記憶部からの地
図データの３次元道路情報とに基づいて、車両の位置
を、表示部に表示された道路上に補正するマップマッチ
ング部とからなるカーナビゲーションシステムであっ
て、ＧＰＳ部からのＧＰＳ情報を処理して、車両の絶対
位置情報と、ＧＰＳ情報内のドップラーシフト量に基づ
く車両の垂直方向の速度成分データとを得て自律測位部
に供給するＧＰＳ情報処理部を備え、前記自律測位部
は、ＧＰＳ情報処理部からの異なる時間における車両の
垂直方向の速度成分から得られた平均値と、地図記憶部
からの地図データの３次元道路情報に含まれる道路の高
低差情報とを比較して得られる車両の姿勢情報を補正デ
ータとしてマップマッチング部に供給することを特徴と
する。

【００３０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明によるカーナビゲ
ーションシステムの一実施例を示すブロック図である。
図１では、図７に示す従来のブロック図構成と異なる点
は、自律測位部２に含まれるジャイロセンサは３次元ジ
ャイロではなく通常の２次元ジャイロであることと、さ
らにＧＰＳ情報処理部１４を備えていることを特徴とし
ていることである。このＧＰＳ情報処理部１４では、Ｇ
ＰＳ部１からのＧＰＳデータを処理してドップラーシフ
トを用いた３次元情報（すなわち、従来のＧＰＳ情報
（高度、絶対座標、速度等）のほかにドップラーシフト
量を利用した垂直方向の速度成分（以下Ｖｅｒｔｉｃａ
ｌ−Ｖと呼ぶ）を含む）が出力される。

【００３１】以下に、ドップラーシフトを用いた３次元
情報の算出方法について説明する。ＧＰＳ衛星とＧＰＳ
受信機は共に移動しているので、衛星から発信された信
号は、ドップラーシフトの影響を受けてＧＰＳ部１内の
ＧＰＳ受信機で受信される。ＧＰＳの信号を受信する
と、搬送波のドップラーシフト量（Ｃ／Ａコード搬送波
の周波数１，５７５．４２［ＭＨｚ］からのずれ）がわ
かるので、ＧＰＳ受信機と衛星との相対速度が求められ
る。もし、衛星の位置と速度がわかれば、その衛星と受
信機を結ぶ方向の受信機の（絶対）速度を求めることが
できる。これを複数のＧＰＳ衛星（３つ以上）について
行うことで、受信機の３次元速度を求めることが可能と
なる。なお、衛星の位置と速度は、衛星からの情報（航
法メッセージと呼ばれる）内のエフェメリス情報（衛星
軌道情報）から求めることができる。ドップラーシフト
量から求められる速度は、ＧＰＳ測位位置を用いて求め
た速度よりも精度がよく、一般に１．０［ｍ／ｓ］以下
と言われている。これは、ＧＰＳ測位は（１）衛星位置
と（２）衛星からの距離とから求めるが、ドップラーシ
フト量から速度を求める際には（２）は用いないので、
これに含まれる誤差がなくなるためである。

【００３２】マップマッチング部６の角度整合性判断部
１０では、この出力されたＶｅｒｔｉｃａｌ−Ｖを利用
して、車両の姿勢状態を推測する。時刻ｔにおけるＶｅ
ｒｔｉｃａｌ−ＶがＶｔとすると、単純に出力が＋のと
きは上り勾配姿勢とし、−のときは下り勾配姿勢とす
る。ただし、Ｖｅｒｔｉｃａｌ−Ｖにも誤差が含まれる
ため、ある閾値以上（例えば、速度の絶対値が１［ｍ／
ｓ］以上）の場合にのみ適用するものとする。角度整合
性判断部１０では、単純に道路の勾配と車両の姿勢状態
を比較することになる。

【００３３】図２は図１のブロック図におけるマップマ
ッチング部６の処理動作を説明するフローチャートであ
る。まず、マップマッチング部６は、車両の測位データ
および３次元道路情報を得ると（ステップ１）、道路選
択部７によって３次元道路情報の示す道路を読み出し、
この道路を後述の整合性判断のために選択する（ステッ
プ２）。この際、道路の選択範囲としては、複数のブロ
ックに分割された地図データのうち、測位した車両の位
置が存在する１ブロック内の道路すべてを選択すること
にしている。この読み出しされた道路の各々は、整合性
のチェックが終了しているのかどうかについて判断され
（ステップ３）、まだ整合性のチェックが終了していな
い道路があればＮｏに進み、その道路について整合性チ
ェックを行う。

【００３４】次に、整合性の判断について説明する。ス
テップ４において、距離整合性判断部８についてのチェ
ックが行われる。距離整合性判断部８は、車両の位置道
路との最短距離を求め、その距離が閾値以下（例：９０
ｍ以内）ならば距離整合性については条件を満たしてい
ると判断し、ステップ５へ進む。ステップ５において、
方向整合性判断部９により方向整合性のチェックを行
う。方向整合性判断部９は、車両の進行方向と道路のリ
ンク方向との角度差が閾値以下（例：３０度以内）なら
ば方向整合性については、条件を満たしていると判断
し、ステップ６へ進む。ステップ６では、ステップ４及
び５の各整合性をパスした道路が車存の可能性のある道
路とみなされ、道路記憶部１１に記憶し、その後ステッ
プ２に戻る。

【００３５】ステップ３において、道路選択部７の選択
した、車両の位置が存在する地図データの１ブロック内
全ての道路について、整合性のチェックを終えたことを
判断すると、道路決定部１２は、道路記憶部１１に記憶
されている道路の中から、車両の位置と道路との距離が
最短となる道路を考慮して、補正の対象となる道路を決
定する（ステップ７）。

【００３６】次いで、補正対象道路があるか否かを判断
する（ステップ８）。このステップ８では、図８のステ
ップ２８における従来法で用いたパターン類似度（２点
間距離の和）の代わりに、図３に示すような車両パター
ン及び道路パターンにより算出される角度θを用いてパ
ターン類似度Ｓｉｍを算出する。図３において、車両の
現在位置座標Ｐ_i （ｘ_i ，ｙ_i ）と直前の位置座標Ｐ
_i-1 （ｘ_i-1，ｙ_i-1 ）を結ぶ線の延長線と、車両の現
在位置座標Ｐ_i （ｘ_i ，ｙ_i ）と次の位置座標Ｐ_i+1 ，
ｙ_i+1 ）を結ぶ線との間の角度をθｉとする。具体的
な算出例としては以下に示すような式を用いて算出す
る。軌跡パターンの旋回角の一例を図４に示す。図４に
おいて、（Ａ）は旋回角、（Ｂ）は累積角、（Ｃ）はパ
ターンと旋回角を示す。特徴数（またはサンプリング
数）をＮとすると、時刻ｔにおけるパターン特徴Ｓθは
旋回角θを用いて次のように表される。

【００３７】 Ｓθ^t(0)＝θ_t-(N-1) Ｓθ^t(1)＝θ_t-(N-1)＋θ_t-(N-2) Ｓθ^t(2)＝θ_t-(N-1)＋θ_t-(N-2)＋θ_t-(N-3) ・・・ Ｓθ^t(j)＝θ_t-(N-1)＋θ_t-(N-2)＋・・・＋θ_t-(N-j)＋θ_t-(N-j-1) ・・・ Ｓθ^t(Nー2)＝θ_t-(N-1)＋θ_t-(N-2)＋・・・＋θ_t-2＋θ_t-1 Ｓθ^t(Nー1)＝θ_t-(N-1)＋θ_t-(N-2)＋・・・＋θ_t-2＋θ_t-1＋θ_t

【００３８】したがって、Ｓθの一般形は次のように表
される。（ただし、０≦ｊ≦（Ｎ−１））。

【００３９】

【数６】

【００４０】パターン類似度としての相関値Ｓｉｍは平
均２乗誤差計算により、Ｓθを用いて以下のように表さ
れる。

【００４１】

【数７】

【００４２】ただし、Ｓθ_locus：軌跡パターンのパタ
ーン特徴、Ｓθ_road：道路パターンのパターン特徴であ
る。軌跡によっては、前もしくは後ろにずらした形でマ
ッチングする方が望ましいケースがある。したがって、
マッチングにおけるマッチング・シフト補正を考慮した
パターン類似度は以下のように算出される。

【００４３】

【数８】

【００４４】以上に示すパターン類似度は、軌跡パター
ンの回転に対しても不変となるため、前述したミスマッ
チングの可能性が低くなる。当然、図５に示すような対
応する道路を生成する機構が必要となってくる。以上で
示すパターン類似度を用いて判別する場合、従来法に比
べてミスマッチングする可能性は低くなるが、図６に示
すような狭角分離等、判別が難しい場合がある。こうい
った場合に対処する必要があるため、３次元情報を用い
る。従来法では、３次元情報を用いてマッチング対象道
路全てに付いて角度整合性の判断を行ったが、本発明で
は、判別が難しい場合のみ３次元情報を用いれば良い。

【００４５】そこで、ステップ８において、パターン類
似度がある条件を満たしたもの（ある閾値以下のもの）
が１つしかないと判断した場合は、ステップ９へ進み、
位置補正部１３により、補正の対象道路上に車両の位置
及び方位を補正する。次いで、補正された車両の位置情
報は表示部５に対して出力される（ステップ１０）。ス
テップ８において、パターン類似度がある条件を満たし
たもの（ある閾値以下のもの）が１つもないと判断した
場合は、道路外走行の可能性があるため、補正を行わず
直接ステップ１０に進む。ステップ８において、パター
ン類似度がある条件を満たしたもの（ある閾値以下のも
の）が複数存在すると判断した場合は、ステップ１１に
進み、車両の姿勢角と道路勾配との整合性を比較して候
補道路の判別をし、ステップ１２に進む。

【００４６】ステップ１２では、ステップ１１で判断さ
れた道路が１つに絞り込めた場合には、補正処理を行う
べくステップ９に進む。候補道路が複数存在する場合は
ステップ１３に進み、絞り込まれた候補道路群の中から
最も可能性が高いと思われる道路（例えば、前回走行道
路に接続している等）を１つ決定し、ユーザーに対して
見た目の精度を出すべく、位置補正部１３により補正を
行う。補正例としては、車両の方位、位置ともに厳密に
道路上へと補正せずに、若干近づける程度にとどめる
（保留補正）。このような補正を加えた場合にも、基本
的なパターン類似度は不変となるため、後に続く判別に
は影響を与えない（もっとも、ステップ４の距離整合性
判断、及びステップ５の方向整合性判断には影響を与え
るため、上記の補正はごく若干なものにとどめる）。

【００４７】次いでステップ１０に進み、補正後の車両
の位置及び方位を表示器５に出力する。以下、次の測位
データ及び３次元道路情報を取得して同様の作業により
補正を行い、ステップ８で補正対象道路が複数存在する
間は保留補正を継続し、ステップ８で補正対象道路が１
つに絞り込まれたときに、ステップ９及び１０に進ん
で、補正が最終的に保留補正から補正完了となる。

【００４８】つまり、本発明によるＭ／Ｍ処理部では、
狭角分離等により、候補道路が絞り込めない場合にの
み、垂直方向の速度成分を用いて算出した車両の高低差
変位分と、地図データに含まれる道路の高低差情報を比
較して、これを判断する一要素として用いるのである。

【００４９】

【実施例】上述した実施の形態では、Ｖｅｒｔｉｃａｌ
−Ｖにより車両の上り−下り状態を推測しているのだ
が、他の実施例として、図１のブロック図において、Ｇ
ＰＳ情報処理部１４より走行中の２つのポイントでＶｅ
ｒｔｉｃａｌ−Ｖを得、測位制御部４において、ポイン
ト間にて垂直方向加速度を一定と近似することにより、
２つのポイント間の高低差を算出することができる。 ｈ（ｔ）＝（ｖ（ｔー１）＋ｖ（ｔ））ｔ／２ ここで、ｈ：時刻ｔにおける一つ前のポイントからの高
低差、ｖ（ｔー１），ｖ（ｔ）：時刻（ｔー１）および
（ｔ）におけるＶｅｒｔｉｃａｌ−Ｖである。なお、前
述と同様にｖ（ｔ）がある閾値以下の場合には、０とみ
なす。測位制御部４は、ｈ（ｔ）の正負で、車両の姿勢
状態を推測し、道路の勾配と比較することにより前述の
整合性判断を行う。

【００５０】また、さらに他の実施例として、履歴デー
タ、つまり軌跡データと対応する道路上のポイントにお
けるデータ群を比較して、パターン認識を行って判別す
ることも可能である。

【００５１】以上説明したように、３次元ジャイロを用
いることなく、３次元測位ＧＰＳ情報から算出された車
両の上下方向の変位をＭ／Ｍにおける走行道路判断時に
おける要素として用いることができる。これにより、道
路勾配と車両姿勢の整合性を判断することで、高速道路
入り口付近での勾配の違いのある狭角分岐の道路（図６
参照）でも正しくマップマッチングすることができる。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、コストの安いカーナビ
ゲーションシステムが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるカーナビゲーションシステムの一
実施例を示すブロック図である。

【図２】図１のブロック図の動作を説明するフローチャ
ートである。

【図３】車両の軌跡パターンと道路パターンにより算出
される角度θｉを表す略図である。

【図４】車両の軌跡パターンを説明する図であり、
（Ａ）は旋回角、（Ｂ）は累積角、（Ｃ）は軌跡パター
ンと旋回角を示す。

【図５】車両の軌跡ポイントと生成された道路ポイント
を表す略図である。

【図６】勾配のあるＹ字路を説明する略図である。

【図７】従来のカーナビゲーションシステムの一例を示
すブロック図である。

【図８】図４のブロック図におけるマップマッチング部
の処理動作を説明するフローチャートである。

【図９】従来法における車両の軌跡パターンと候補道路
パターンを説明する略図であり、（Ａ）は軌跡データ、
（Ｂ）は候補パターン１、（Ｃ）は候補パターン２を示
す。

【図１０】従来法におけるジャイロの特性を説明する略
図であり、（Ａ）は車両の実際の軌跡パターン、（Ｂ）
は、ジャイロの測定結果を示す。

【符号の説明】

１ ＧＰＳ部 ２ 自律測位部 ３ 地図記憶部 ４ 測位制御部 ５ 表示部 ６ マップマッチング部 ７ 道路選択部 ８ 距離整合性判断部 ９ 方向整合性判断部 １０ 角度整合性判断部 １１ 道路記憶部 １２ 道路決定部 １３ 補正部 １４ ＧＰＳ情報処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ０９Ｂ 29/10 Ｇ０９Ｂ 29/10 Ａ (56)参考文献 特開 平９−159473（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−111137（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−327378（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−332990（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−165265（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−69625（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−136509（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 21/00 G08G 1/0969 G01S 5/00 - 5/14 G09B 29/00 - 29/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信
   して車両の絶対位置情報を含む測位データを得るＧＰＳ
   部と、車両の移動距離及び移動方位を検出する自律型セ
   ンサを備え、車両の相対位置情報を含む測位データを得
   る自律測位部と、３次元道路情報を含む地図データが記
   憶された地図記憶部と、ＧＰＳ部または自律測位部から
   得られた車両の位置情報に基づいて、地図記憶部から車
   両の位置が該当する所定領域の地図データを読み出す測
   位制御部と、測位制御部により読み出された地図データ
   を表示する表示部と、ＧＰＳ部または自律測位部からの
   測位データと地図記憶部からの地図データの３次元道路
   情報とに基づいて、車両の位置を、表示部に表示された
   道路上に補正するマップマッチング部とからなるカーナ
   ビゲーションシステムであって、 ＧＰＳ部からのＧＰＳ情報を処理して、車両の絶対位置
   情報と、ＧＰＳ情報内のドップラーシフト量に基づく垂
   直方向の速度成分を用いて算出した車両の高低差変位分
   データとを得て自律測位部に供給するＧＰＳ情報処理部
   を備え、前記自律測位部は、ＧＰＳ情報処理部からの車
   両の高低差変位分データと、地図記憶部からの地図デー
   タの３次元道路情報に含まれる道路の高低差情報とを比
   較して得られる車両の姿勢情報を補正データとしてマッ
   プマッチング部に供給することを特徴とするカーナビゲ
   ーションシステム。
2. 【請求項２】 複数のＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信
   して車両の絶対位置情報を含む測位データを得るＧＰＳ
   部と、車両の移動距離及び移動方位を検出する自律型セ
   ンサを備え、車両の相対位置情報を含む測位データを得
   る自律測位部と、３次元道路情報を含む地図データが記
   憶された地図記憶部と、ＧＰＳ部または自律測位部から
   得られた車両の位置情報に基づいて、地図記憶部から車
   両の位置が該当する所定領域の地図データを読み出す測
   位制御部と、測位制御部により読み出された地図データ
   を表示する表示部と、ＧＰＳ部または自律測位部からの
   測位データと地図記憶部からの地図データの３次元道路
   情報とに基づいて、車両の位置を、表示部に表示された
   道路上に補正するマップマッチング部とからなるカーナ
   ビゲーションシステムであって、 ＧＰＳ部からのＧＰＳ情報を処理して、車両の絶対位置
   情報と、ＧＰＳ情報内のドップラーシフト量に基づく車
   両の垂直方向の速度成分データとを得て自律測位部に供
   給するＧＰＳ情報処理部を備え、前記自律測位部は、Ｇ
   ＰＳ情報処理部からの異なる時間における車両の垂直方
   向の速度成分から得られた平均値と、地図記憶部からの
   地図データの３次元道路情報に含まれる道路の高低差情
   報とを比較して得られる車両の姿勢情報を補正データと
   してマップマッチング部に供給することを特徴とするカ
   ーナビゲーションシステム。