JP3570372B2 - 車両用現在位置検出装置、車両用現在位置表示装置、ナビゲーション装置および記録媒体 - Google Patents
車両用現在位置検出装置、車両用現在位置表示装置、ナビゲーション装置および記録媒体 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆる推測航法を用いて、車両の現在位置を検出する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の走行に伴って移動していく現在位置をディスプレイ上に道路地図と共に表示したり、現在地から目的地までの適切な経路を設定し、経路案内を行うナビゲーション装置が知られており、より円滑なドライブに寄与している。
【０００３】
このような車両の現在位置の表示や経路案内に際しては、車両の現在位置を検出することが基本である。そして、その車両用の現在位置検出においては、例えばジャイロスコープからの出力値に基づいて算出される方位変化量及び車速センサからの出力値に基づいて算出される移動距離を用いて推測航法演算を行うものが基本技術として知られている（特開平８−５４２４８号など参照）。ところが、この手法は車両自身で自車位置を検出する「自立航法」であるため、絶対的な位置が検出できないという欠点がある。
【０００４】
特に、ジャイロスコープは、予め定められた検出軸を中心とする回転についての角速度を検出するため、この検出軸と車両の旋回軸とが一致していない場合、回転角速度への換算比率を表すために予め設定された比例定数である換算ゲインが実際の換算比率と異なってしまい、すなわち、換算ゲインが誤差（以下、ゲイン誤差という）を有することになる。また、ジャイロスコープでは、検出する角速度が０（ｄｅｇ／ｓ）の時の出力電圧を基準電圧（以下、オフセットという）としており、角速度の変化をオフセットからの電圧変化として出力している。しかしながら、このオフセット自体がさまざまな要因により変動してしまうため、実際の角速度が０（ｄｅｇ／ｓ）のときでもオフセットからの電圧変化が「０」とならず、結果的に、角速度を検出してしまい誤差が生じる。以上のような要因により、方位変化量に誤差が生じ、現在位置検出精度が低下する。
【０００５】
そのため従来より、ＧＰＳ衛星などから発信される電波航法用の電波を利用して位置や方位などの測位データを得て、この測位データに基づき、現在位置及び進行方向を補正する技術があった。
そしてさらに、ＧＰＳ衛星からの情報の場合、１００ｍ程度の誤差の発生を想定しておく必要があるため、位置検出の精度向上のために、いわゆるマップマッチングによる補正を行うのが一般的である。これは、上述した推測航法（自立航法のみ、あるいは自立航法に電波航法を加味したもの）に基づいて算出した車両の現在位置に至る走行軌跡を、地図データに基づく道路情報（マップマッチングデータ）と比較し、その相関性に基づいて位置推定を行うものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した技術を用いたとしても、特定の状況下では、車両の進行方向に大きな誤差が生じてしまうことがある。それは、立体駐車場などで旋回を繰り返した場合や、イグニッションキーオフの状態でターンテーブルにて車両の方向が変えられる場合である。
【０００７】
短時間に車両が旋回を繰り返した場合には、上述したジャイロスコープのゲイン誤差が累積して大きくなってしまうからである。たとえ検出軸が車両の旋回軸と一致し且つ重力方向に沿うようにジャイロスコープが取り付けられていたとしても、コーナリング時の左右方向への傾斜（ロール）や、坂道走行時の前後方向への傾斜（ピッチ）等により車両姿勢が変動すると、重力方向に対するジャイロの検出軸の傾きが変動するため、ジャイロの換算比率が変化し、換算ゲインがゲイン誤差を含むことになる。また、オフセット変動による誤差も車両の旋回を繰り返すことにより累積し、その誤差は大きくなる。
【０００８】
もちろんＧＰＳ衛星の電波を受信できればある程度の補正はなされるものの、発生する誤差が大きく、しかも、このような駐車場に対応する道路情報（マップマッチングデータ）はほとんどの場合存在しないため、車両の進行方向に含まれる誤差は大きなものになってしまう。
【０００９】
また、イグニッションキーオフの状態で車両の方向が変えられると、ジャイロスコープは機能しないため、イグニッションキーオフ直前の車両の進行方向は、当然ながら、実際の進行方向に対し大きな誤差を含むものになってしまう。
このように車両の進行方向に大きな誤差が生じると、その後、例えば駐車場から一般道路へ戻ったとしても、しばらくの間は、適切な現在位置及び進行方向の検出がなされない。車両の進行方向に大きな誤差が含まれると、適切なマップマッチングがなされないためである。
【００１０】
このとき、ＧＰＳ衛星からの電波による補正が行われるが、上述したような大きな誤差が生じた場合、ＧＰＳ衛星からの電波をある程度の回数受信するまで、誤差は小さくならない。その理由は、ＧＰＳ受信機による測位データに含まれる誤差をはじめ、ジャイロスコープなどの各種センサの出力値に含まれる誤差を除去する目的で、補正処理において一般的にフィルタ処理がなされるからである。一例としてカルマンフィルタを用いた構成が挙げられるが、このような誤差による影響を取り除くためのフィルタ処理が却って、上述した特定の状況下では、車両の現在位置や進行方向に含まれる誤差を短時間の内に小さくできない原因となっている。
【００１１】
本発明は、駐車場などの利用により、その後の走行において車両の現在位置及び進行方向に発生する誤差を、極力早いタイミングで補正することを目的する。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
自立航法に電波航法を加味した推測航法では、ＧＰＳ受信機からの測位データやセンサの出力値に含まれる誤差を除去する目的で、補正処理の中にフィルタ処理が含まれていたため、特定の状況下において車両の進行方向に大きな誤差が含まれた場合、その後、その誤差を補正するためにＧＰＳ衛星からの電波を複数回受信することが必要になり、その分、車両の現在位置及び進行方向が実際の位置及び方向に対して大きくズレてしまう期間が長くなっていた。
【００１３】
これに対して、請求項１に記載の発明では、現在位置算出手段による算出値とＧＰＳ受信機からの測位データとに基づき誤差が所定量以上になったか否かを判定し、誤差が所定量以上になったと判定されると、ＧＰＳ受信機からの出力される測位データを直接的に用いて、車両の現在位置又は進行方向の少なくとも一方を補正する。
【００１４】
ここで「測位データを直接的に用いて」とは、測位データにある程度の誤差が含まれていることを前提として、フィルター処理などを行わずに用いることをいう。例えば、測位データに基づく位置をそのまま車両の現在位置とみなして、補正することが考えられる。また、測位データに基づく方位をそのまま車両の進行方向とみなして、補正することが考えられる。
【００１５】
つまり、車両の進行方向に大きな誤差が含まれた状態で走行すると、車両の現在位置も大きくズレてしまうことになり、ここで発生する誤差の大きさを考慮すると、測位データを直接的に用いて補正した方が適切な場合が存在するのである。したがって、誤差の大きさを判定するための所定量は、測位データに含まれる誤差を考慮しても適切な補正がなされる範囲で設定すればよい。
【００１６】
このようにすれば、例えば駐車場などを出発して最初に受信した測位データに基づき車両の現在位置や進行方向が補正されるため、極力早いタイミングで、車両の現在位置や進行方向に発生した誤差を補正することができる。
なお、ＧＰＳ補正手段による補正後、いわゆるマップマッチングが適切に行える可能性が高い。したがって、請求項６に示すようにマップマッチングによる補正を行う構成を採用すれば、測位データに含まれる誤差も適切に除去できることになる。
【００１７】
ところで、車両の現在位置及び進行方向に係る誤差が所定量以上になったか否かは、所定の基準位置に対する２つの相対位置に基づいて判定することが考えられる。この相対位置は、ＧＰＳ受信機からの測位データに基づく位置と、現在位置算出手段にて算出される現在位置である。
【００１８】
例えば、相対位置として計算される両位置間の距離に基づいて判定したり、両位置への基準位置からのベクトルのなす角度に基づいて判定したりするという具合である（請求項３、４）。
このように相対位置で判定する場合のメリットは、交通信号機などで停車している場合であっても、測位データに基づいて車両の絶対的な位置を得ることができることであり、基準位置を出発して最初にＧＰＳ衛星の電波を受信すれば、誤差の判定が可能になることである。したがって、極力早いタイミングでの誤差の補正に寄与する。
【００１９】
一方、ＧＰＳ受信機からの測位データから得られる方位は、車両の走行を前提としている。つまり、交通信号機などで停車している場合、測位データから車両の位置は得られるが、方位は得られない。
ところが、上述したような基準位置から両相対位置へのベクトルのなす角度は、車両進行方向の誤差と考えることができる。したがって、このベクトルのなす角度分だけ、車両位置算出手段にて算出された進行方向を回転させて補正するようにしてもよい（請求項５）。このときは、ＧＰＳ受信機からの測位データに基づく位置を直接的に用いる構成である。このようにすれば、交通信号機などで停車している時にＧＰＳ衛星からの電波を受信したとしても、車両の進行方向を補正することができる。
【００２０】
ところで基準位置はどのように設定してもよいが、補正が必要なのは特に駐車場などを利用した後に再度一般道路を走行する場合である。したがって、例えば、本装置への電源投入時点の車両の現在位置とすることが考えられる（請求項１）。また、この構成に加えあるいは代え、車両が旋回を繰り返した直後の車両の現在位置を基準位置としてもよい（請求項２）。前者では、駐車場内でイグニッションキーがオフされることを前提としており、ターンテーブルなどで車両が回転させられた場合にも対応できる。後者は、車両の進行方向に大きな誤差を発生される車両の旋回を判断するものである。
【００２１】
なお、上述した車両用現在位置検出装置によって検出した車両用現在位置を用いて種々の処理を行うことが考えられる。例えば、請求項７に示すような、車両用現在位置表示装置として実現することもできる。
また、その他にも、請求項８に示すような、所定の経路案内を行うナビゲーション装置として実現することもできる。
【００２２】
以上説明したような車両用現在位置検出装置の各手段をコンピュータシステムにて実現する機能は、例えば、コンピュータシステム側で起動するプログラムとして備えることができる。このようなプログラムの場合、例えば、ＦＤ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、必要に応じてコンピュータシステムにロードして起動することにより用いることができる。この他、ＲＯＭやバックアップＲＡＭをコンピュータ読み取り可能な記録媒体としてプログラムを記録しておき、このＲＯＭあるいはバックアップＲＡＭをコンピュータシステムに組み込んで用いてもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された実施例について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
【００２４】
図１は本実施例のナビゲーション装置１の全体構成を示すブロック図である。本ナビゲーション装置１は、車両に加わる回転運動の角速度に応じた検出信号を出力するジャイロスコープ６０と、車両の走行速度に応じた間隔でパルス信号を出力する車速センサ６２と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ） 用の人工衛星からの送信電波をＧＰＳアンテナを介して受信し、車両の位置，方位（進行方向），速度等を検出する「ＧＰＳ受信機」としてのＧＰＳ受信機６４と、地図データ入力器５６と、操作スイッチ群５８と、これらに接続されたナビ制御部５０と、ナビ制御部５０に接続された外部メモリ５１と、表示装置５２と、外部情報入出力装置５３と、リモコンセンサ５４とを備えている。
【００２５】
ナビ制御部５０は通常のコンピュータとして構成されており、内部には、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ及びこれらの構成を接続するバスラインが備えられている。そして、ジャイロスコープ６０、車速センサ６２、ＧＰＳ受信機６４からの出力に基づいて車両の現在位置や進行方向等、推測航法を行うためのデータを算出する。
【００２６】
地図データ入力器５６は、「地図データ記憶手段」に相当するものであり、位置検出の精度向上のためのいわゆるマップマッチング用データ、地図データ及び目印データを含む各種データを入力するための装置である。記憶媒体としては、そのデータ量からＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤを用いるのが一般的であるが、例えばメモリカード等の他の媒体を用いても良い。
【００２７】
また、表示装置５２は、「地図表示手段」に相当するカラー表示装置であり、その表示画面には、車両現在位置マークと、地図データ入力器５６より入力された地図データと、更に地図上に表示する誘導経路などとを重ねて表示することができる。なお、表示装置５２としては、例えばＣＲＴや液晶ディスプレイあるいはプラズマディスプレイ等を用いることが考えられる。
【００２８】
外部情報入出力装置５３は、外部、例えばＶＩＣＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）システムなどのインフラから提供される情報を受信し、また外部へ情報を送信するための装置である。この外部情報入出力装置５３を介して外部から受け取った情報は、ナビ制御部５０にて処理される。また、必要であれば、ナビ制御部５０で処理した情報が、外部情報入出力装置５３を介して外部へ送信される。
【００２９】
また、本ナビゲーション装置１は、リモートコントロール端末（以下「リモコン」と称する。）５４ａを介してリモコンセンサ５４から、あるいは操作スイッチ群５８により目的地の位置を入力すると、現在位置からその目的地までの最適な経路を自動的に選択して誘導経路を形成し表示する、いわゆる経路案内機能も備えている。このように自動的に最適な経路を設定する手法としては、ダイクストラ法等が知られている。なお、このような目的地までの経路の案内ではなく、単に車両の現在位置を地図上に重ねて表示する処理も常時行っている。つまり、不案内な地域においては、現在走行している自車両の位置が判るだけでも一種のナビゲート機能を発揮することになるからである。また、操作スイッチ群５８は、例えば、表示装置５２と一体になったタッチスイッチもしくはメカニカルなスイッチ等が用いられ、各種入力に使用される。
【００３０】
上述したナビ制御部５０は、図示しない電源スイッチがオンされると、予め記憶されたプログラムに従って、様々な処理の実行を開始する。この内の車両の現在位置検出に係る処理について説明する。
本実施例では、車両が走行を開始すると、車速センサ６２から入力される車速に応じたパルス信号（車速パルス）に基づいて車両の移動距離を算出し、ジャイロスコープ６０からの検出信号に基づいて方位変化量を算出する。そして、算出された方位変化量と移動距離とに基づき、車両の現在位置及び進行方向が演算される。この現在位置及び進行方向に係る誤差は、ＧＰＳ受信機６４からの測位データ（以下適宜「ＧＰＳ測位データ」という。）に基づいて補正される。そしてさらに、マップマッチング処理による補正が施されて、その補正後の車両現在位置が、表示装置５２に表示された地図上に識別可能に表示される。なお、同じく方位変化量と移動距離とに基づいて、走行軌跡及び車速も算出される。
【００３１】
以上のようなＧＰＳ測位データに基づく補正やマップマッチング処理による補正によって車両の位置及び方向の検出精度が向上するが、特定の状況下において車両の進行方向に大きな誤差が発生することがある。それは、立体駐車場などで短時間に車両が旋回を繰り返した場合や、イグニッションキーオフの状態でターンテーブルにて車両が回転させられた場合などである。
【００３２】
これは、駐車場内の道路情報（マップマッチングデータ）が地図データ中に存在しないことに起因している。また、一般的に立体駐車場等の駐車場内ではＧＰＳ衛星からの電波を受信できないことも、その要因として挙げられる。たとえ、ＧＰＳ衛星からの電波が受信できる状況であっても、イグニッションキーがオフされている場合には意味をなさないし、短時間に旋回を繰り返す場合は誤差が累積されて大きくなるため、ＧＰＳ測位データに基づく補正がなされても、車両の進行方向に生じる誤差を適切に除去することはできない。
【００３３】
すると、その後の走行において検出される車両の現在位置や進行方向は、実際の位置や方向とは大きくズレてしまい、マップマッチング処理にて誤ったマッチングをしてしまうなど、適切なマッチングが行えないことになる。
駐車場などを出発した後はもちろんＧＰＳ測位データによる補正がなされるが、上述したような状況下で発生する車両の現在位置及び進行方向に発生する誤差が十分に除去されるまでには、ある程度の時間がかかる。その理由は、上述の如くである。
【００３４】
そのため、本実施例のナビゲーション装置１においては、次に示すような現在位置検出処理を実行することにより、車両の現在位置及び進行方向に係る誤差が所定量以上になった場合、ＧＰＳ測位データを直接的に用いて、車両の現在位置及び進行方向を補正する。
【００３５】
そこで次に、図２のフローチャートに基づき、現在位置検出処理について説明する。この現在位置検出処理は、所定タイミングで繰り返し実行される。
まず最初のステップ（以下、ステップを単に記号Ｓで示す。）１００において、車両の現在位置及び進行方向を自立航法によって演算する。この車両現在位置及び進行方向は、方位変化量及び移動距離に基づき演算される。方位変化量は、ジャイロスコープ６０により検出されたジャイロ出力角速度にメインルーチンの起動周期を乗じ、さらに、オフセット補正及びゲイン補正を行って算出される。一方、移動距離は、車速センサ６２からの出力パルス数に距離係数を乗じることにより算出される。この距離係数とは、車速センサ６２が出力する車速パルスの間隔に対応する車両走行距離である。
【００３６】
続くＳ１１０では、ＧＰＳ衛星からの電波を受信したか否かを判断する。ここで電波を受信したと判断した場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、Ｓ１２０へ移行する。一方、電波を受信していない場合は（Ｓ１１０：ＮＯ）、Ｓ１８０へ移行する。Ｓ１２０では、ＧＰＳ受信機６４からの測位データに基づいて絶対的な車両の位置を算出する。
【００３７】
次のＳ１３０では、基準位置からのベクトルを生成する。本実施例において基準位置は、イグニッションキーがオンされた時点の車両の現在位置として記憶されている。ここでは、Ｓ１２０にて算出されたＧＰＳ測位データに基づく車両の絶対的な位置までのベクトルと、Ｓ１００にて算出された車両の現在位置までのベクトルを生成する。
【００３８】
そして続くＳ１４０では、Ｓ１３０で生成した２つのベクトルのなす角度が所定角度以上であるか否かを判断する。ここで２つのベクトルのなす角度が所定角度以上である場合（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、すなわち、車両の現在位置及び進行方向に係る誤差が所定量以上である場合には、Ｓ１５０及びそれに続くＳ１６０の処理を実行し、その後、Ｓ１８０へ移行する。一方、２つのベクトルのなす角度が所定角度よりも小さい場合（Ｓ１４０：ＮＯ）、すなわち、車両の現在位置及び進行方向に係る誤差が所定量に満たない場合には、Ｓ１７０の処理を実行し、その後、Ｓ１８０へ移行する。
【００３９】
誤差が所定量以上である場合に移行するＳ１５０では、ＧＰＳ測位データに基づく車両の絶対的な位置をそのまま車両の現在位置とみなして、車両の現在位置を補正する。また、Ｓ１６０では、ＧＰＳ測位データに基づく車両の絶対的な方位をそのまま車両の進行方向とみなして、車両の進行方向を補正する。
【００４０】
誤差が所定量に満たない場合に移行するＳ１７０では、フィルタ処理を含む通常の補正処理を行う。この補正処理は、カルマンフィルタを用いたものとすることが考えられる。例えば、ＧＰＳ受信機６４からの測位データとＳ１００での算出値との差を観測値とし、Ｓ１００での算出に用いられる算出パラメータを状態量として、状態量の推定値を求めることにより、算出パラメータに含まれる誤差を除去するものとすることが考えられる。
【００４１】
そして、Ｓ１８０では、走行軌跡を演算し、予め設定されたタイミングでマップマッチング処理を行う。
なお、このような処理を実行するナビ制御部５０が「現在位置算出手段」、「補正手段」、「誤差判定手段」、「ＧＰＳ補正手段」、「走行軌跡生成手段」及び「マップマッチング補正手段」に相当する。そして、Ｓ１００の処理が現在位置算出手段としての処理に相当し、Ｓ１７０の処理が補正手段としての処理に相当する。また、Ｓ１３０及びＳ１４０の処理が誤差判定手段としての処理に相当し、Ｓ１５０及びＳ１６０の処理がＧＰＳ補正手段としての処理に相当し、Ｓ１８０の処理が走行軌跡生成手段及びマップマッチング補正手段としての処理に相当する。
【００４２】
このような現在位置検出処理は、上述したＳ１２０〜Ｓ１６０までの処理を特徴とするものである。したがって、ここで図３を参照してさらにこの特徴部分を具体的に説明する。
図３は、ある車両が基準位置から道路を走行した場合を示している。このときの実際の走行軌跡は、記号Ｋで示す如くである。このとき、基準位置において車両の進行方向に大きな誤差が含まれており、走行軌跡が記号Ｌで示す破線の如く演算され、車両の現在位置及び進行方向が実際のものから大きくズレているとする。
【００４３】
このとき本実施例では、ＧＰＳ衛星からの電波受信のタイミングで（図２中のＳ１１０：ＹＥＳ）、ＧＰＳ受信機６４からの測位データに基づき、絶対的な車両の位置を算出する（Ｓ１２０）。そして、このＧＰＳ測位データに基づく位置までのベクトルαと、Ｓ１００にて算出される車両の現在位置までのベクトルβとを生成する（Ｓ１３０）。そして、これらのベクトルα，βのなす角度γが所定角度以上であると（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、ＧＰＳ測位データに基づく位置及び方位をそれぞれ、車両の現在位置及び進行方向とみなして、車両の現在位置及び進行方向を補正する（Ｓ１５０，Ｓ１６０）。その後、マップマッチングがなされて測位データに含まれる誤差も補正される（Ｓ１８０）。
【００４４】
以上説明したように、本実施例のナビゲーション装置１によれば、例えば駐車場などを出発してから最初に受信したＧＰＳ衛星の電波に基づき車両の現在位置や進行方向に含まれる誤差が急激に小さくなるため、極力早いタイミングで、車両の現在位置や進行方向に発生した誤差を補正することができる。
【００４５】
例えば図４を用いて、本実施例における効果を模式的に説明する。図４（ａ）は、ある車両の実際の走行軌跡を示すものであり、駐車場から左折して一般道路に入った後、直ぐに右折して直進する様子が太い実線にて示されている。
このとき、駐車場内で車両が旋回を繰り返したことにより、あるいは、イグニッションキーオフの状態でターンテーブルにて回転させられたことにより、車両の進行方向が実際よりも約９０度ズレた場合を考える。
【００４６】
従来は、ＧＰＳ測位データに基づく補正処理にフィルタ処理が含まれていたため、車両の現在位置や進行方向に含まれる誤差が急激に小さくなることはなかった。したがって、ＧＰＳ衛星からの電波を最初に受信した段階では、十分に誤差が除去されず、図４（ｂ）に示すように、誤ったマッチングがなされ、地点Ａ〜Ｂを走行している様子が表示されてしまう。その後、矢印ａで示すように地点Ｃへ現在位置が補正され、次には地点Ｃ〜Ｄを走行する様子が表示されてしまう。そしてその後、矢印ｂで示すように、ようやく実際の走行地点Ｅへ車両の現在位置が補正される。
【００４７】
これに対して、本実施例では、ＧＰＳ衛星からの電波を最初に受信した段階で、ＧＰＳ受信機６４からの測位データを用いて現在位置及び進行方向に含まれる誤差が急激に小さくなる。つまり、図４（ｃ）に矢印ｃで示したように、早いタイミングで実際の車両位置に近い地点Ｆへ車両の現在位置及び進行方向が補正され、その後のマップマッチングによって、地点Ｇまでの走行が表示された後、速やかに実際の走行地点Ｈへ車両の現在位置が補正される。
【００４８】
つまり、車両の現在位置及び進行方向に大きな誤差が含まれる状況下では、それ自体に誤差が含まれていても、ＧＰＳ受信機６４からの測位データを直接的に用いた方が、車両の現在位置及び進行方向を適切に補正できるのである。したがって、ＧＰＳ測位データの誤差を考慮しても適切な補正が可能となる範囲で、図２中のＳ１４０における所定角度を決定すればよい。
【００４９】
また、本実施例では、図２中のＳ１００にて算出される車両の現在位置及び進行方向に含まれる誤差が所定量以上であるか否かを、基準位置からの２つの相対位置に基づき判断している。このように相対位置で判定する場合のメリットは、交通信号機などで停車している場合であっても、ＧＰＳ測位データに基づいて車両の絶対的な位置を得ることができるためであり（Ｓ１２０）、基準位置を出発して最初にＧＰＳ衛星の電波を受信すれば（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、誤差の判定が可能になることである。したがって、極力早いタイミングでの誤差の補正に寄与する。
【００５０】
さらにまた、本実施例では、ＧＰＳ受信機６４からの測位データに基づく補正を行い（Ｓ１５０，Ｓ１６０，Ｓ１７０）、さらに、所定タイミングでマップマッチングによる補正を行う（Ｓ１８０）。これによって、ＧＰＳ測位データに含まれる誤差も適切に除去できる。
【００５１】
また、Ｓ１４０において誤差の大きさを判定するための基準位置は、イグニッションキーがオンされた時点の車両の現在位置として記憶するようにした。これは、駐車場内でイグニッションキーがオフされることを前提としており、ターンテーブルなどで車両が回転させられた場合にも対応できる。
【００５２】
以上、本発明はこのような実施例に何等限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得る。
例えば、上記実施例では、図２に示す現在位置検出処理において、基準位置から２つの相対位置へのベクトルを生成し（Ｓ１３０）、これらのベクトルのなす角度で車両の現在位置及び進行方向に含まれる誤差が所定量以上であるか否かを判断していた。これに対して、２つの相対位置間の距離（具体的には図３中に記号ｄで示した）に基づいて誤差の大きさを判断してもよい。この場合も、相対位置による判断であるため、基準位置を出発して最初に受信したＧＰＳ衛星の電波によって、誤差の判定が可能になる。
【００５３】
また、上記実施例では、ＧＰＳ受信機６４からの測位データに基づく方位を車両の進行方向とみなして補正した（Ｓ１６０）。ただし、ＧＰＳ受信機６４からの測位データから得られる方位は、車両が走行状態にあることを前提としている。つまり、交通信号機などで停車している場合、測位データから車両の位置は得られても、方位は得られない。
【００５４】
そこで、Ｓ１６０の処理を、図２中のＳ１３０で生成される２つのベクトルのなす角度分だけ、車両の進行方向を回転させて補正するものとすることが考えられる。基準位置からの２つのベクトルのなす角度が、車両の進行方向に含まれる誤差となるためである。このようにすれば、交通信号機などで停車している時にＧＰＳ衛星からの電波を受信したとしても、車両の進行方向を補正することができ、より早いタイミングで車両の進行方向に係る誤差を補正することができる。
【００５５】
さらにまた、Ｓ１４０において誤差の大きさを判定するための基準位置はイグニッションキーがオンされた時点の車両の現在位置として記憶するようにしたが、これに加え又は代え、車両が旋回を繰り返した直後の車両の現在位置を基準位置として設定するようにしてもよい。このような走行パターンは立体駐車場などに典型的なものであり、これによって駐車場の利用を判断できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としてのナビゲーション装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】現在位置検出処理を示すフローチャートである。
【図３】現在位置検出処理の特徴部分を示すための説明図である。
【図４】現在位置検出処理を用いた地図表示に現れる効果を示すための模式図である。
【符号の説明】
１…ナビゲーション装置
５０…ナビ制御部
５１…外部メモリ
５２…表示装置
５３…外部情報入出力装置
５４…リモコンセンサ
５６…地図データ入力器
５８…操作スイッチ群
６０…ジャイロスコープ
６２…車速センサ
６４…ＧＰＳ受信機
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆる推測航法を用いて、車両の現在位置を検出する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の走行に伴って移動していく現在位置をディスプレイ上に道路地図と共に表示したり、現在地から目的地までの適切な経路を設定し、経路案内を行うナビゲーション装置が知られており、より円滑なドライブに寄与している。
【０００３】
このような車両の現在位置の表示や経路案内に際しては、車両の現在位置を検出することが基本である。そして、その車両用の現在位置検出においては、例えばジャイロスコープからの出力値に基づいて算出される方位変化量及び車速センサからの出力値に基づいて算出される移動距離を用いて推測航法演算を行うものが基本技術として知られている（特開平８−５４２４８号など参照）。ところが、この手法は車両自身で自車位置を検出する「自立航法」であるため、絶対的な位置が検出できないという欠点がある。
【０００４】
特に、ジャイロスコープは、予め定められた検出軸を中心とする回転についての角速度を検出するため、この検出軸と車両の旋回軸とが一致していない場合、回転角速度への換算比率を表すために予め設定された比例定数である換算ゲインが実際の換算比率と異なってしまい、すなわち、換算ゲインが誤差（以下、ゲイン誤差という）を有することになる。また、ジャイロスコープでは、検出する角速度が０（ｄｅｇ／ｓ）の時の出力電圧を基準電圧（以下、オフセットという）としており、角速度の変化をオフセットからの電圧変化として出力している。しかしながら、このオフセット自体がさまざまな要因により変動してしまうため、実際の角速度が０（ｄｅｇ／ｓ）のときでもオフセットからの電圧変化が「０」とならず、結果的に、角速度を検出してしまい誤差が生じる。以上のような要因により、方位変化量に誤差が生じ、現在位置検出精度が低下する。
【０００５】
そのため従来より、ＧＰＳ衛星などから発信される電波航法用の電波を利用して位置や方位などの測位データを得て、この測位データに基づき、現在位置及び進行方向を補正する技術があった。
そしてさらに、ＧＰＳ衛星からの情報の場合、１００ｍ程度の誤差の発生を想定しておく必要があるため、位置検出の精度向上のために、いわゆるマップマッチングによる補正を行うのが一般的である。これは、上述した推測航法（自立航法のみ、あるいは自立航法に電波航法を加味したもの）に基づいて算出した車両の現在位置に至る走行軌跡を、地図データに基づく道路情報（マップマッチングデータ）と比較し、その相関性に基づいて位置推定を行うものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した技術を用いたとしても、特定の状況下では、車両の進行方向に大きな誤差が生じてしまうことがある。それは、立体駐車場などで旋回を繰り返した場合や、イグニッションキーオフの状態でターンテーブルにて車両の方向が変えられる場合である。
【０００７】
短時間に車両が旋回を繰り返した場合には、上述したジャイロスコープのゲイン誤差が累積して大きくなってしまうからである。たとえ検出軸が車両の旋回軸と一致し且つ重力方向に沿うようにジャイロスコープが取り付けられていたとしても、コーナリング時の左右方向への傾斜（ロール）や、坂道走行時の前後方向への傾斜（ピッチ）等により車両姿勢が変動すると、重力方向に対するジャイロの検出軸の傾きが変動するため、ジャイロの換算比率が変化し、換算ゲインがゲイン誤差を含むことになる。また、オフセット変動による誤差も車両の旋回を繰り返すことにより累積し、その誤差は大きくなる。
【０００８】
もちろんＧＰＳ衛星の電波を受信できればある程度の補正はなされるものの、発生する誤差が大きく、しかも、このような駐車場に対応する道路情報（マップマッチングデータ）はほとんどの場合存在しないため、車両の進行方向に含まれる誤差は大きなものになってしまう。
【０００９】
また、イグニッションキーオフの状態で車両の方向が変えられると、ジャイロスコープは機能しないため、イグニッションキーオフ直前の車両の進行方向は、当然ながら、実際の進行方向に対し大きな誤差を含むものになってしまう。
このように車両の進行方向に大きな誤差が生じると、その後、例えば駐車場から一般道路へ戻ったとしても、しばらくの間は、適切な現在位置及び進行方向の検出がなされない。車両の進行方向に大きな誤差が含まれると、適切なマップマッチングがなされないためである。
【００１０】
このとき、ＧＰＳ衛星からの電波による補正が行われるが、上述したような大きな誤差が生じた場合、ＧＰＳ衛星からの電波をある程度の回数受信するまで、誤差は小さくならない。その理由は、ＧＰＳ受信機による測位データに含まれる誤差をはじめ、ジャイロスコープなどの各種センサの出力値に含まれる誤差を除去する目的で、補正処理において一般的にフィルタ処理がなされるからである。一例としてカルマンフィルタを用いた構成が挙げられるが、このような誤差による影響を取り除くためのフィルタ処理が却って、上述した特定の状況下では、車両の現在位置や進行方向に含まれる誤差を短時間の内に小さくできない原因となっている。
【００１１】
本発明は、駐車場などの利用により、その後の走行において車両の現在位置及び進行方向に発生する誤差を、極力早いタイミングで補正することを目的する。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
自立航法に電波航法を加味した推測航法では、ＧＰＳ受信機からの測位データやセンサの出力値に含まれる誤差を除去する目的で、補正処理の中にフィルタ処理が含まれていたため、特定の状況下において車両の進行方向に大きな誤差が含まれた場合、その後、その誤差を補正するためにＧＰＳ衛星からの電波を複数回受信することが必要になり、その分、車両の現在位置及び進行方向が実際の位置及び方向に対して大きくズレてしまう期間が長くなっていた。
【００１３】
これに対して、請求項１に記載の発明では、現在位置算出手段による算出値とＧＰＳ受信機からの測位データとに基づき誤差が所定量以上になったか否かを判定し、誤差が所定量以上になったと判定されると、ＧＰＳ受信機からの出力される測位データを直接的に用いて、車両の現在位置又は進行方向の少なくとも一方を補正する。
【００１４】
ここで「測位データを直接的に用いて」とは、測位データにある程度の誤差が含まれていることを前提として、フィルター処理などを行わずに用いることをいう。例えば、測位データに基づく位置をそのまま車両の現在位置とみなして、補正することが考えられる。また、測位データに基づく方位をそのまま車両の進行方向とみなして、補正することが考えられる。
【００１５】
つまり、車両の進行方向に大きな誤差が含まれた状態で走行すると、車両の現在位置も大きくズレてしまうことになり、ここで発生する誤差の大きさを考慮すると、測位データを直接的に用いて補正した方が適切な場合が存在するのである。したがって、誤差の大きさを判定するための所定量は、測位データに含まれる誤差を考慮しても適切な補正がなされる範囲で設定すればよい。
【００１６】
このようにすれば、例えば駐車場などを出発して最初に受信した測位データに基づき車両の現在位置や進行方向が補正されるため、極力早いタイミングで、車両の現在位置や進行方向に発生した誤差を補正することができる。
なお、ＧＰＳ補正手段による補正後、いわゆるマップマッチングが適切に行える可能性が高い。したがって、請求項６に示すようにマップマッチングによる補正を行う構成を採用すれば、測位データに含まれる誤差も適切に除去できることになる。
【００１７】
ところで、車両の現在位置及び進行方向に係る誤差が所定量以上になったか否かは、所定の基準位置に対する２つの相対位置に基づいて判定することが考えられる。この相対位置は、ＧＰＳ受信機からの測位データに基づく位置と、現在位置算出手段にて算出される現在位置である。
【００１８】
例えば、相対位置として計算される両位置間の距離に基づいて判定したり、両位置への基準位置からのベクトルのなす角度に基づいて判定したりするという具合である（請求項３、４）。
このように相対位置で判定する場合のメリットは、交通信号機などで停車している場合であっても、測位データに基づいて車両の絶対的な位置を得ることができることであり、基準位置を出発して最初にＧＰＳ衛星の電波を受信すれば、誤差の判定が可能になることである。したがって、極力早いタイミングでの誤差の補正に寄与する。
【００１９】
一方、ＧＰＳ受信機からの測位データから得られる方位は、車両の走行を前提としている。つまり、交通信号機などで停車している場合、測位データから車両の位置は得られるが、方位は得られない。
ところが、上述したような基準位置から両相対位置へのベクトルのなす角度は、車両進行方向の誤差と考えることができる。したがって、このベクトルのなす角度分だけ、車両位置算出手段にて算出された進行方向を回転させて補正するようにしてもよい（請求項５）。このときは、ＧＰＳ受信機からの測位データに基づく位置を直接的に用いる構成である。このようにすれば、交通信号機などで停車している時にＧＰＳ衛星からの電波を受信したとしても、車両の進行方向を補正することができる。
【００２０】
ところで基準位置はどのように設定してもよいが、補正が必要なのは特に駐車場などを利用した後に再度一般道路を走行する場合である。したがって、例えば、本装置への電源投入時点の車両の現在位置とすることが考えられる（請求項１）。また、この構成に加えあるいは代え、車両が旋回を繰り返した直後の車両の現在位置を基準位置としてもよい（請求項２）。前者では、駐車場内でイグニッションキーがオフされることを前提としており、ターンテーブルなどで車両が回転させられた場合にも対応できる。後者は、車両の進行方向に大きな誤差を発生される車両の旋回を判断するものである。
【００２１】
なお、上述した車両用現在位置検出装置によって検出した車両用現在位置を用いて種々の処理を行うことが考えられる。例えば、請求項７に示すような、車両用現在位置表示装置として実現することもできる。
また、その他にも、請求項８に示すような、所定の経路案内を行うナビゲーション装置として実現することもできる。
【００２２】
以上説明したような車両用現在位置検出装置の各手段をコンピュータシステムにて実現する機能は、例えば、コンピュータシステム側で起動するプログラムとして備えることができる。このようなプログラムの場合、例えば、ＦＤ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、必要に応じてコンピュータシステムにロードして起動することにより用いることができる。この他、ＲＯＭやバックアップＲＡＭをコンピュータ読み取り可能な記録媒体としてプログラムを記録しておき、このＲＯＭあるいはバックアップＲＡＭをコンピュータシステムに組み込んで用いてもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された実施例について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
【００２４】
図１は本実施例のナビゲーション装置１の全体構成を示すブロック図である。本ナビゲーション装置１は、車両に加わる回転運動の角速度に応じた検出信号を出力するジャイロスコープ６０と、車両の走行速度に応じた間隔でパルス信号を出力する車速センサ６２と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ） 用の人工衛星からの送信電波をＧＰＳアンテナを介して受信し、車両の位置，方位（進行方向），速度等を検出する「ＧＰＳ受信機」としてのＧＰＳ受信機６４と、地図データ入力器５６と、操作スイッチ群５８と、これらに接続されたナビ制御部５０と、ナビ制御部５０に接続された外部メモリ５１と、表示装置５２と、外部情報入出力装置５３と、リモコンセンサ５４とを備えている。
【００２５】
ナビ制御部５０は通常のコンピュータとして構成されており、内部には、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ及びこれらの構成を接続するバスラインが備えられている。そして、ジャイロスコープ６０、車速センサ６２、ＧＰＳ受信機６４からの出力に基づいて車両の現在位置や進行方向等、推測航法を行うためのデータを算出する。
【００２６】
地図データ入力器５６は、「地図データ記憶手段」に相当するものであり、位置検出の精度向上のためのいわゆるマップマッチング用データ、地図データ及び目印データを含む各種データを入力するための装置である。記憶媒体としては、そのデータ量からＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤを用いるのが一般的であるが、例えばメモリカード等の他の媒体を用いても良い。
【００２７】
また、表示装置５２は、「地図表示手段」に相当するカラー表示装置であり、その表示画面には、車両現在位置マークと、地図データ入力器５６より入力された地図データと、更に地図上に表示する誘導経路などとを重ねて表示することができる。なお、表示装置５２としては、例えばＣＲＴや液晶ディスプレイあるいはプラズマディスプレイ等を用いることが考えられる。
【００２８】
外部情報入出力装置５３は、外部、例えばＶＩＣＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）システムなどのインフラから提供される情報を受信し、また外部へ情報を送信するための装置である。この外部情報入出力装置５３を介して外部から受け取った情報は、ナビ制御部５０にて処理される。また、必要であれば、ナビ制御部５０で処理した情報が、外部情報入出力装置５３を介して外部へ送信される。
【００２９】
また、本ナビゲーション装置１は、リモートコントロール端末（以下「リモコン」と称する。）５４ａを介してリモコンセンサ５４から、あるいは操作スイッチ群５８により目的地の位置を入力すると、現在位置からその目的地までの最適な経路を自動的に選択して誘導経路を形成し表示する、いわゆる経路案内機能も備えている。このように自動的に最適な経路を設定する手法としては、ダイクストラ法等が知られている。なお、このような目的地までの経路の案内ではなく、単に車両の現在位置を地図上に重ねて表示する処理も常時行っている。つまり、不案内な地域においては、現在走行している自車両の位置が判るだけでも一種のナビゲート機能を発揮することになるからである。また、操作スイッチ群５８は、例えば、表示装置５２と一体になったタッチスイッチもしくはメカニカルなスイッチ等が用いられ、各種入力に使用される。
【００３０】
上述したナビ制御部５０は、図示しない電源スイッチがオンされると、予め記憶されたプログラムに従って、様々な処理の実行を開始する。この内の車両の現在位置検出に係る処理について説明する。
本実施例では、車両が走行を開始すると、車速センサ６２から入力される車速に応じたパルス信号（車速パルス）に基づいて車両の移動距離を算出し、ジャイロスコープ６０からの検出信号に基づいて方位変化量を算出する。そして、算出された方位変化量と移動距離とに基づき、車両の現在位置及び進行方向が演算される。この現在位置及び進行方向に係る誤差は、ＧＰＳ受信機６４からの測位データ（以下適宜「ＧＰＳ測位データ」という。）に基づいて補正される。そしてさらに、マップマッチング処理による補正が施されて、その補正後の車両現在位置が、表示装置５２に表示された地図上に識別可能に表示される。なお、同じく方位変化量と移動距離とに基づいて、走行軌跡及び車速も算出される。
【００３１】
以上のようなＧＰＳ測位データに基づく補正やマップマッチング処理による補正によって車両の位置及び方向の検出精度が向上するが、特定の状況下において車両の進行方向に大きな誤差が発生することがある。それは、立体駐車場などで短時間に車両が旋回を繰り返した場合や、イグニッションキーオフの状態でターンテーブルにて車両が回転させられた場合などである。
【００３２】
これは、駐車場内の道路情報（マップマッチングデータ）が地図データ中に存在しないことに起因している。また、一般的に立体駐車場等の駐車場内ではＧＰＳ衛星からの電波を受信できないことも、その要因として挙げられる。たとえ、ＧＰＳ衛星からの電波が受信できる状況であっても、イグニッションキーがオフされている場合には意味をなさないし、短時間に旋回を繰り返す場合は誤差が累積されて大きくなるため、ＧＰＳ測位データに基づく補正がなされても、車両の進行方向に生じる誤差を適切に除去することはできない。
【００３３】
すると、その後の走行において検出される車両の現在位置や進行方向は、実際の位置や方向とは大きくズレてしまい、マップマッチング処理にて誤ったマッチングをしてしまうなど、適切なマッチングが行えないことになる。
駐車場などを出発した後はもちろんＧＰＳ測位データによる補正がなされるが、上述したような状況下で発生する車両の現在位置及び進行方向に発生する誤差が十分に除去されるまでには、ある程度の時間がかかる。その理由は、上述の如くである。
【００３４】
そのため、本実施例のナビゲーション装置１においては、次に示すような現在位置検出処理を実行することにより、車両の現在位置及び進行方向に係る誤差が所定量以上になった場合、ＧＰＳ測位データを直接的に用いて、車両の現在位置及び進行方向を補正する。
【００３５】
そこで次に、図２のフローチャートに基づき、現在位置検出処理について説明する。この現在位置検出処理は、所定タイミングで繰り返し実行される。
まず最初のステップ（以下、ステップを単に記号Ｓで示す。）１００において、車両の現在位置及び進行方向を自立航法によって演算する。この車両現在位置及び進行方向は、方位変化量及び移動距離に基づき演算される。方位変化量は、ジャイロスコープ６０により検出されたジャイロ出力角速度にメインルーチンの起動周期を乗じ、さらに、オフセット補正及びゲイン補正を行って算出される。一方、移動距離は、車速センサ６２からの出力パルス数に距離係数を乗じることにより算出される。この距離係数とは、車速センサ６２が出力する車速パルスの間隔に対応する車両走行距離である。
【００３６】
続くＳ１１０では、ＧＰＳ衛星からの電波を受信したか否かを判断する。ここで電波を受信したと判断した場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、Ｓ１２０へ移行する。一方、電波を受信していない場合は（Ｓ１１０：ＮＯ）、Ｓ１８０へ移行する。Ｓ１２０では、ＧＰＳ受信機６４からの測位データに基づいて絶対的な車両の位置を算出する。
【００３７】
次のＳ１３０では、基準位置からのベクトルを生成する。本実施例において基準位置は、イグニッションキーがオンされた時点の車両の現在位置として記憶されている。ここでは、Ｓ１２０にて算出されたＧＰＳ測位データに基づく車両の絶対的な位置までのベクトルと、Ｓ１００にて算出された車両の現在位置までのベクトルを生成する。
【００３８】
そして続くＳ１４０では、Ｓ１３０で生成した２つのベクトルのなす角度が所定角度以上であるか否かを判断する。ここで２つのベクトルのなす角度が所定角度以上である場合（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、すなわち、車両の現在位置及び進行方向に係る誤差が所定量以上である場合には、Ｓ１５０及びそれに続くＳ１６０の処理を実行し、その後、Ｓ１８０へ移行する。一方、２つのベクトルのなす角度が所定角度よりも小さい場合（Ｓ１４０：ＮＯ）、すなわち、車両の現在位置及び進行方向に係る誤差が所定量に満たない場合には、Ｓ１７０の処理を実行し、その後、Ｓ１８０へ移行する。
【００３９】
誤差が所定量以上である場合に移行するＳ１５０では、ＧＰＳ測位データに基づく車両の絶対的な位置をそのまま車両の現在位置とみなして、車両の現在位置を補正する。また、Ｓ１６０では、ＧＰＳ測位データに基づく車両の絶対的な方位をそのまま車両の進行方向とみなして、車両の進行方向を補正する。
【００４０】
誤差が所定量に満たない場合に移行するＳ１７０では、フィルタ処理を含む通常の補正処理を行う。この補正処理は、カルマンフィルタを用いたものとすることが考えられる。例えば、ＧＰＳ受信機６４からの測位データとＳ１００での算出値との差を観測値とし、Ｓ１００での算出に用いられる算出パラメータを状態量として、状態量の推定値を求めることにより、算出パラメータに含まれる誤差を除去するものとすることが考えられる。
【００４１】
そして、Ｓ１８０では、走行軌跡を演算し、予め設定されたタイミングでマップマッチング処理を行う。
なお、このような処理を実行するナビ制御部５０が「現在位置算出手段」、「補正手段」、「誤差判定手段」、「ＧＰＳ補正手段」、「走行軌跡生成手段」及び「マップマッチング補正手段」に相当する。そして、Ｓ１００の処理が現在位置算出手段としての処理に相当し、Ｓ１７０の処理が補正手段としての処理に相当する。また、Ｓ１３０及びＳ１４０の処理が誤差判定手段としての処理に相当し、Ｓ１５０及びＳ１６０の処理がＧＰＳ補正手段としての処理に相当し、Ｓ１８０の処理が走行軌跡生成手段及びマップマッチング補正手段としての処理に相当する。
【００４２】
このような現在位置検出処理は、上述したＳ１２０〜Ｓ１６０までの処理を特徴とするものである。したがって、ここで図３を参照してさらにこの特徴部分を具体的に説明する。
図３は、ある車両が基準位置から道路を走行した場合を示している。このときの実際の走行軌跡は、記号Ｋで示す如くである。このとき、基準位置において車両の進行方向に大きな誤差が含まれており、走行軌跡が記号Ｌで示す破線の如く演算され、車両の現在位置及び進行方向が実際のものから大きくズレているとする。
【００４３】
このとき本実施例では、ＧＰＳ衛星からの電波受信のタイミングで（図２中のＳ１１０：ＹＥＳ）、ＧＰＳ受信機６４からの測位データに基づき、絶対的な車両の位置を算出する（Ｓ１２０）。そして、このＧＰＳ測位データに基づく位置までのベクトルαと、Ｓ１００にて算出される車両の現在位置までのベクトルβとを生成する（Ｓ１３０）。そして、これらのベクトルα，βのなす角度γが所定角度以上であると（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、ＧＰＳ測位データに基づく位置及び方位をそれぞれ、車両の現在位置及び進行方向とみなして、車両の現在位置及び進行方向を補正する（Ｓ１５０，Ｓ１６０）。その後、マップマッチングがなされて測位データに含まれる誤差も補正される（Ｓ１８０）。
【００４４】
以上説明したように、本実施例のナビゲーション装置１によれば、例えば駐車場などを出発してから最初に受信したＧＰＳ衛星の電波に基づき車両の現在位置や進行方向に含まれる誤差が急激に小さくなるため、極力早いタイミングで、車両の現在位置や進行方向に発生した誤差を補正することができる。
【００４５】
例えば図４を用いて、本実施例における効果を模式的に説明する。図４（ａ）は、ある車両の実際の走行軌跡を示すものであり、駐車場から左折して一般道路に入った後、直ぐに右折して直進する様子が太い実線にて示されている。
このとき、駐車場内で車両が旋回を繰り返したことにより、あるいは、イグニッションキーオフの状態でターンテーブルにて回転させられたことにより、車両の進行方向が実際よりも約９０度ズレた場合を考える。
【００４６】
従来は、ＧＰＳ測位データに基づく補正処理にフィルタ処理が含まれていたため、車両の現在位置や進行方向に含まれる誤差が急激に小さくなることはなかった。したがって、ＧＰＳ衛星からの電波を最初に受信した段階では、十分に誤差が除去されず、図４（ｂ）に示すように、誤ったマッチングがなされ、地点Ａ〜Ｂを走行している様子が表示されてしまう。その後、矢印ａで示すように地点Ｃへ現在位置が補正され、次には地点Ｃ〜Ｄを走行する様子が表示されてしまう。そしてその後、矢印ｂで示すように、ようやく実際の走行地点Ｅへ車両の現在位置が補正される。
【００４７】
これに対して、本実施例では、ＧＰＳ衛星からの電波を最初に受信した段階で、ＧＰＳ受信機６４からの測位データを用いて現在位置及び進行方向に含まれる誤差が急激に小さくなる。つまり、図４（ｃ）に矢印ｃで示したように、早いタイミングで実際の車両位置に近い地点Ｆへ車両の現在位置及び進行方向が補正され、その後のマップマッチングによって、地点Ｇまでの走行が表示された後、速やかに実際の走行地点Ｈへ車両の現在位置が補正される。
【００４８】
つまり、車両の現在位置及び進行方向に大きな誤差が含まれる状況下では、それ自体に誤差が含まれていても、ＧＰＳ受信機６４からの測位データを直接的に用いた方が、車両の現在位置及び進行方向を適切に補正できるのである。したがって、ＧＰＳ測位データの誤差を考慮しても適切な補正が可能となる範囲で、図２中のＳ１４０における所定角度を決定すればよい。
【００４９】
また、本実施例では、図２中のＳ１００にて算出される車両の現在位置及び進行方向に含まれる誤差が所定量以上であるか否かを、基準位置からの２つの相対位置に基づき判断している。このように相対位置で判定する場合のメリットは、交通信号機などで停車している場合であっても、ＧＰＳ測位データに基づいて車両の絶対的な位置を得ることができるためであり（Ｓ１２０）、基準位置を出発して最初にＧＰＳ衛星の電波を受信すれば（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、誤差の判定が可能になることである。したがって、極力早いタイミングでの誤差の補正に寄与する。
【００５０】
さらにまた、本実施例では、ＧＰＳ受信機６４からの測位データに基づく補正を行い（Ｓ１５０，Ｓ１６０，Ｓ１７０）、さらに、所定タイミングでマップマッチングによる補正を行う（Ｓ１８０）。これによって、ＧＰＳ測位データに含まれる誤差も適切に除去できる。
【００５１】
また、Ｓ１４０において誤差の大きさを判定するための基準位置は、イグニッションキーがオンされた時点の車両の現在位置として記憶するようにした。これは、駐車場内でイグニッションキーがオフされることを前提としており、ターンテーブルなどで車両が回転させられた場合にも対応できる。
【００５２】
以上、本発明はこのような実施例に何等限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得る。
例えば、上記実施例では、図２に示す現在位置検出処理において、基準位置から２つの相対位置へのベクトルを生成し（Ｓ１３０）、これらのベクトルのなす角度で車両の現在位置及び進行方向に含まれる誤差が所定量以上であるか否かを判断していた。これに対して、２つの相対位置間の距離（具体的には図３中に記号ｄで示した）に基づいて誤差の大きさを判断してもよい。この場合も、相対位置による判断であるため、基準位置を出発して最初に受信したＧＰＳ衛星の電波によって、誤差の判定が可能になる。
【００５３】
また、上記実施例では、ＧＰＳ受信機６４からの測位データに基づく方位を車両の進行方向とみなして補正した（Ｓ１６０）。ただし、ＧＰＳ受信機６４からの測位データから得られる方位は、車両が走行状態にあることを前提としている。つまり、交通信号機などで停車している場合、測位データから車両の位置は得られても、方位は得られない。
【００５４】
そこで、Ｓ１６０の処理を、図２中のＳ１３０で生成される２つのベクトルのなす角度分だけ、車両の進行方向を回転させて補正するものとすることが考えられる。基準位置からの２つのベクトルのなす角度が、車両の進行方向に含まれる誤差となるためである。このようにすれば、交通信号機などで停車している時にＧＰＳ衛星からの電波を受信したとしても、車両の進行方向を補正することができ、より早いタイミングで車両の進行方向に係る誤差を補正することができる。
【００５５】
さらにまた、Ｓ１４０において誤差の大きさを判定するための基準位置はイグニッションキーがオンされた時点の車両の現在位置として記憶するようにしたが、これに加え又は代え、車両が旋回を繰り返した直後の車両の現在位置を基準位置として設定するようにしてもよい。このような走行パターンは立体駐車場などに典型的なものであり、これによって駐車場の利用を判断できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としてのナビゲーション装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】現在位置検出処理を示すフローチャートである。
【図３】現在位置検出処理の特徴部分を示すための説明図である。
【図４】現在位置検出処理を用いた地図表示に現れる効果を示すための模式図である。
【符号の説明】
１…ナビゲーション装置
５０…ナビ制御部
５１…外部メモリ
５２…表示装置
５３…外部情報入出力装置
５４…リモコンセンサ
５６…地図データ入力器
５８…操作スイッチ群
６０…ジャイロスコープ
６２…車速センサ
６４…ＧＰＳ受信機
Claims (9)
- 所定のセンサの出力値から算出される方位変化量及び移動距離に基づき、車両の現在位置及び進行方向を算出する現在位置算出手段と、
ＧＰＳ衛星からの衛星電波を受信し、車両の測位データを出力するＧＰＳ受信機と、
該ＧＰＳ受信機から出力される測位データを用い、フィルター処理を行って、前記現在位置算出手段にて算出される現在位置及び進行方向に係る誤差を補正する補正手段とを備えた車両用現在位置検出装置において、
本装置への電源投入時点の車両の現在位置に対する相対位置としての、前記ＧＰＳ受信機からの測位データに基づく位置と、前記現在位置算出手段にて算出される現在位置とに基づいて、前記誤差が所定量以上になったか否かを判定する誤差判定手段と、
該誤差判定手段にて前記誤差が所定量以上になったと判定された場合には、前記ＧＰＳ受信機から出力される測位データを直接的に用いて、前記車両の現在位置又は進行方向の少なくとも一方を補正するＧＰＳ補正手段とを備えていることを特徴とする車両用現在位置検出装置。 - 所定のセンサの出力値から算出される方位変化量及び移動距離に基づき、車両の現在位置及び進行方向を算出する現在位置算出手段と、
ＧＰＳ衛星からの衛星電波を受信し、車両の測位データを出力するＧＰＳ受信機と、
該ＧＰＳ受信機から出力される測位データを用い、フィルター処理を行って、前記現在位置算出手段にて算出される現在位置及び進行方向に係る誤差を補正する補正手段とを備えた車両用現在位置検出装置において、
車両が旋回を繰り返した直後の車両の現在位置に対する相対位置としての、前記ＧＰＳ受信機からの測位データに基づく位置と、前記現在位置算出手段にて算出される現在位置とに基づいて、前記誤差が所定量以上になったか否かを判定する誤差判定手段と、
該誤差判定手段にて前記誤差が所定量以上になったと判定された場合には、前記ＧＰＳ受信機から出力される測位データを直接的に用いて、前記車両の現在位置又は進行方向の少なくとも一方を補正するＧＰＳ補正手段とを備えていることを特徴とする車両用現在位置検出装置。 - 請求項１または２に記載の車両用現在位置検出装置において、
前記誤差判定手段は、前記相対位置としての前記両位置間の距離に基づいて、前記誤差が所定量以上になったか否かを判定することを特徴とする車両用現在位置検出装置。 - 請求項１または２に記載の車両用現在位置検出装置において、
前記誤差判定手段は、前記相対位置としての前記両位置への前記基準位置からのベクトルのなす角度に基づいて、前記誤差が所定量以上になったか否かを判定することを特徴とする車両用現在位置検出装置。 - 請求項４に記載の車両用現在位置検出装置において、
前記ＧＰＳ補正手段は、前記車両の進行方向を補正するにあたって、前記車両位置算出手段にて算出された進行方向を、前記ベクトルのなす角度分だけ回転させて補正することを特徴とする車両用現在位置検出装置。 - 請求項１〜５のいずれかに記載の車両用現在位置検出装置において、
さらに、
前記車両の現在位置に至るまでの走行軌跡を生成する走行軌跡生成手段と、
前記走行軌跡生成手段によって生成された走行軌跡と地図データに基づく道路情報とを比較するマップマッチング処理を行って、車両の現在位置を補正するマップマッチング補正手段とを備えていることを特徴とする車両用現在位置検出装置。 - 請求項１〜６のいずれかに記載の車両用現在位置検出装置と、
道路地図データを含む地図データが記憶された地図データ記憶手段と、
前記車両用現在位置検出装置にて検出された車両の現在位置周辺の道路地図データを前記地図データ記憶手段から読み出して道路地図として表示すると共に、その道路地図上に車両の現在位置を識別可能に表示する地図表示手段とを備えていることを特徴とする車両用現在位置表示装置。 - 請求項７に記載の車両用現在位置表示装置を備え、
前記地図表示手段に表示した道路地図上に、予め設定された目的地までの経路及び前記車両用現在位置検出装置によって検出された車両の現在位置を識別可能に表示し、前記目的地までの経路と車両の現在位置との関係を考慮して、所定の経路案内を行うナビゲーション装置。 - 請求項１〜６のいずれかに記載の車両用現在位置検出装置の前記各手段としてコンピュータシステムを機能させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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