JP4877774B2 - ナビゲーション装置 - Google Patents

Description

本発明は、ナビゲーション装置に関し、特に、車両のＵターンを判定するＵターン判定方法に関する。

ナビゲーション装置は、自車位置を検出し、自車位置周辺の地図データをディスプレイに描画するとともに、地図上に自車位置マークを重ねて表示し、自車位置が変化すると、それに併せて地図をスクロールさせ道路地図を案内する機能を有している。また、目的地までの最適経路を探索し、探索された経路をディスプレイに表示し、同時に、探索経路による目的地までの到着時刻等を併せて表示している。

ナビゲーション装置には、車両に搭載された距離センサや方位センサから自車位置を算出する自立航法と、衛星を利用したＧＰＳ測位により自車位置を算出する方法が実用化されている。自立航法用の距離センサは、例えば車速パルスを利用したものがあり、車速パルスは、車両が一定の距離を走行するたびにパルス信号を出力する。また、方位センサは、例えばジャイロスコープが利用されている。自立航法による自車位置の算出または更新は、距離センサにより得られた移動距離と方位センサにより得られた移動方向のベクトルを合成することにより計算される。

自立航法は、比較的簡単な構成で自車位置を算出することができるが、相対的な位置検出であるため、高精度な位置測位を行うことが難しい。すなわち、自車が走行するにつれ誤差が累積し、自車位置の精度が悪化する。

一方、ＧＰＳ測位は、地球を周回する複数のＧＰＳ衛星の距離を測位し、３角測量の原理で車両位置を計算する。１回の位置測定に４個の衛星を使って３次元位置（経度、緯度、高度）を測定する３次元測位と、３つの衛星を使って２次元位置（経度、緯度）を測定する２次元測位がある。ＧＰＳ測位は、絶対位置を測位することが可能であるが、測位環境が悪化すると測位精度が劣化する。

そこで、従来のナビゲーション装置は、自立航法とＧＰＳ測位のそれぞれの短所を補うべく、自立航法とＧＰＳ測位を併用したハイブリッド式を主流としている。

しかしながら、自立航法とＧＰＳ測位を併用して、算出された推定自車位置も誤差を含んでおり、特に、短時間かつ短距離内で自車が旋回するようなＵターン時などは、実際に走行している位置と一致しないことがある。このようなとき、推定自車位置を地図データベースの道路に一致させるマップマッチング処理を行い、推定自車位置に含まれる誤差を緩和している。

Ｕターン検出に関する技術として、例えば特許文献１は、車両の旋回開始位置から現車両の位置までの旋回角度を算出し、かつ旋回部分における平均曲率を算出する。もし、旋回角度が設定角度範囲内にあり、かつ、平均曲率が設定曲率より小さいとき、Ｕターンしたと判定する。

特開２００６−３０１１６号

しかしながら、従来のナビゲーション装置のＵターン判定には次のような課題がある。例えば、図５に示すように、自車が左側通行の道路１００を走行中に左側に旋回し、道路１００の左側沿いの駐車場１０２に進入することがある。このときの走行軌跡をＴとすると、走行軌跡Ｔは、Ａ１地点から曲率Ｒで左旋回し、Ａ２地点に到達するが、この曲率Ｒが設定された曲率以下の場合、この走行軌跡ＴをＵターンと判定してしまう。Ｕターンと判定されると、自車位置が駐車場１０２内のＡ２地点にあるにも関わらず、自車位置が道路１００へマップマッチングされ、地点Ａ３に引き付け処理されてしまう。地点Ａ３は、ミスマッチによる大きな誤差を含むため、それ以降の自車位置精度を悪化させ、さらには誤ったマップマッチングを引き起こさせてしまうことがある。例えば、自車が駐車場１０２内の地点Ａ２から実際の走行経路Ｔ１により道路１０４へ移動したにもかかわらず、ナビゲーション装置上の自車位置は、地点Ａ３からの表示経路Ｔ２（破線で示す）となり、さらに、あたかも交差点を左折して道路１０６を走行するようなミスマッチングを生じさせてしまう。

本発明は、上記の従来の課題を解決し、Ｕターン判定精度を高め、自車位置精度およびその表示精度を改善するナビゲーション装置を提供することを目的とする。

本発明に係るナビゲーション装置は、自車位置周辺の道路地図を表示する機能を備えたナビゲーション装置であって、自車位置を検出する自車位置検出手段と、前記自車位置検出手段の検出結果に基づき自車が走行している道路の車線情報を抽出する抽出手段と、走行している道路を自車がＵターンしたか否かを判定するＵターン判定手段とを含み、前記Ｕターン判定手段は、前記車線情報に基づき道路の走行方向と自車の旋回方向が異なる場合にのみ自車のＵターンが可能であると判定する。

好ましくは、前記Ｕターン判定手段は、道路の走行方向が左側である場合には自車の旋回方向が右側のときのみ、また、道路の走行方向が右側である場合には自車の旋回方向が左側のときのみ、自車のＵターンが可能であると判定する。また、Ｕターン判定手段は、道路の走行方向が左側であって自車の旋回方向が左側のとき、および道路の走行方向が右側であって自車の旋回方向が右側のとき、自車がＵターンしていないと判定する。さらに好ましくは、Ｕターン判定手段は、Ｕターン可能と判定された場合であって、車線情報に含まれる幅員に基づき算出される幅員曲率半径と自車が旋回したときの旋回曲率半径とを比較し、旋回曲率半径が幅員曲率半径よりも小さいときに自車がＵターンしたと判定する。

好ましくは、ナビゲーション装置はさらに、前記Ｕターン判定手段によりＵターンしていないと判定されたとき、前記自車位置検出手段により検出された自車位置を道路地図上に表示する表示制御手段を含む。さらに、表示制御手段は、前記Ｕターン判定手段によりＵターンしたと判定されたとき、前記自車位置検出手段により検出された自車位置をＵターンされた道路上へマップマッチングして表示する。

本発明に係るＵターン判定方法は、自車位置を検出するステップと、検出された自車位置に基づき自車が走行している道路の車線情報を抽出するステップと、自車が旋回をしたとき、当該旋回方向が車線情報から得られた道路の走行方向と一致するとき、当該旋回はＵターンではないと判定し、当該旋回方向が道路の走行方向と異なるとき、一定の条件下において当該旋回はＵターンであると判定するステップとを含む。好ましくは、前記一定の条件は、自車が旋回したときの旋回曲率半径が車線情報に含まれる道路の幅員に基づき算出される幅員曲率半径より小さいことを含む。

さらに、本発明に係る自車位置表示方法は、上記Ｕターン判定方法によりＵターンではないと判定されたとき、検出された自車位置を道路地図上に表示し、Ｕターンであると判定されたとき、検出された自車位置をＵターンされた道路にマップマッチングして表示するステップを含む。

本発明によれば、道路の走行方向と自車の旋回方向が異なるときのみ自車のＵターンが可能であると判定し、道路の走行方向と自車の旋回方向が一致するときにはＵターンしていないと判定するようにしたので、自車のＵターン判定精度が向上し、それにより、自車位置および自車位置表示の精度を高めることできる。

本発明の最良の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例に係る車両用電子装置の構成を示すブロック図である。車両用電子装置１０は、自車の各部に設置され車両の状態を検知するセンサユニット１２と、センサユニット１２と外部バス１３を介して接続されたバス通信制御部１４と、バス通信制御部１４と内部バス１５を介して接続されたナビゲーション装置１６を含んで構成される。内部バス１５には、ナビゲーション装置１６のほかに、車両のフロントパネル等に組み込まれた計器表示部１７、各種警報を報知するアラーム部１８、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）１９等が接続されている。

センサユニット１２は、自車が一定の距離を走行するたびにパルス信号を出力する距離センサ、自車の方位を検出するジャイロセンサ、ハンドルの操作角を検出するセンサ、エンジンの回転数に応じたパルス信号を出力する回転センサ、パーキングブレーキのオン・オフ状態を示すパーキングセンサなどを含んでいる。センサユニット１２からの各種信号は、バス通信制御部１４へ供給され、バス通信制御部１４は、距離センサからの走行距離情報、ジャイロセンサからの方位情報、ハンドル操舵角センサからの操舵角情報等をナビゲーション装置１６等の各部へ供給する。ナビゲーション装置１６は、走行距離情報や方位情報に基づき自立航法により自車位置を算出したり、さらに操舵角情報等に基づき自車のＵターン判定を行う。

図２は、ナビゲーション装置１６の構成を示すブロック図である。同図に示すようにナビゲーション装置１６は、内部バス１５と接続されるバスインターフェース２０、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して車両の現在位置と現在方位を測位するＧＰＳ受信機２２、アンテナ２４を介して車両外部の現在の道路交通情報を受信するＶＩＣＳ（登録商標）（Vehicle Information and Communication System）・ＦＭ多重レシーバ２６、操作パネル３２、音声入力部３４およびリモコン操作部３６を含むユーザ入力インターフェース３０、大容量のハードディスクを有する記憶装置４０、無線または有線によりデータ通信を可能とするデータ通信制御部４２、スピーカ５２から音声を出力させる音声出力部５０、ディスプレイ６２に画像を表示させる表示制御部６０、プログラムを記憶するプログラムメモリ７０、データを一時記憶するデータメモリ８０、および制御部９０を含んでいる。

記憶装置４０は、ナビゲーションの各種機能を実行するためのプログラムおよびデータベースを記憶する。データベースは、地図データ、施設データ等を含み、地図データは、道路に関するリンク(道路)データおよび交差点データを含む。リンクデータは、交差点と交差点とを連結する道路に関するデータであり、道路の始点と終点の経緯度を示すノードデータ、道路の種別（国道、一般道、県道など）を示すデータ、道路の走行方向（例えば、左側走行または右側走行）、幅員、規制（例えば、一方通行）、車線数などのデータを含んでいる。

プログラムメモリ７０は、記憶装置４０に記憶されたプログラムをロードする。例えば、センサユニット１２からの走行距離情報および方位情報に基づく自立航法による自車位置算出やＧＰＳ受信機２２の測位結果に基づく自車位置の算出を行う自車位置算出プログラム７２、算出された自車位置を地図データの道路（リンク）上にマップマッチングするプログラム７４、目的地までの最適経路（最適ルート）を探索するルート探索プログラム７６、操舵角情報等に基づき自車が旋回したときＵターンしたか否かを判定するＵターン判定プログラム７８等を格納する。制御部９０は、これらのプログラムに従い、各部の動作を制御する。

データメモリ８０は、バス通信制御部１４から得られた走行距離情報８２、方位情報８４、操舵角情報８６、記憶装置４０から読み出されたリンク情報８８等を一時的に記憶する。

次に、本実施例に係るナビゲーション装置のＵターン判定について説明する。本実施例のＵターン判定動作を図３のフローチャートを参照して説明する。まず、自車の走行が開始されると（ステップＳ１０１）、制御部９０は、自立航法および／またはＧＰＳ測位により自車位置を検出する（ステップＳ１０２）。検出された自車位置に応じて、制御部９０は、記憶装置４０から地図データを読み込み、自車位置周辺の道路地図をディスプレイ６２に表示する。さらに制御部９０は、自車が走行しているリンク情報を読み出し、当該道路の車線情報を抽出する（ステップＳ１０３）。ここでの車線情報は、道路の走行方向および幅員である。道路の走行方向は、国や地域によって異なり、例えば、日本やイギリスでは左側走行であり、アメリカ等では右側走行である。なお、道路の走行方向に関する情報は、リンク情報から抽出する以外にも、使用国から識別するようにしてもよい。

次に、制御部９０は、抽出された車線情報に応じて、Ｕターン判定条件を設定する（ステップＳ１０４）。本実施例のＵターン判定は、道路の走行方向と一致する旋回方向の移動をＵターンではないと判定し、道路の走行方向と異なる旋回方向の移動を一定条件の下でＵターンしている判定する。この一定の条件には、自車が旋回したときの旋回曲率半径が幅員に基づき算出される幅員曲率半径よりも小さいことが含まれる。例えば、幅員曲率半径は、幅員の１／２の値である。従って、制御部９０は、抽出された車線情報に基づき、道路が「左側走行」または「右側走行」のいずれかを選択し、かつ道路の幅員を設定する。幅員は、自車の走行に伴い常時可変されるので、それに応じて幅員曲率半径も常時可変される。幅員曲率半径の計算処理等を容易にするため、幅員の値を設定する代わりに、幅員をいくつか幅に分割し（例えば、幅員大、幅員中、幅員小）、その中から所望の幅員を選択するようにしてもよい。

自車が右左折やＵターンをすると、制御部９０は、操舵角情報や方位情報から自車の旋回を検出する（ステップＳ１０５）。旋回が検出されると、次に制御部９０は、旋回の方向を判定する（ステップＳ１０６）。すなわち、自車の旋回が左旋回か、または右旋回かを判定する。

次に、制御部９０は、旋回方向とＵターン判定条件で設定された走行方向とが一致するか否かを判定する（ステップＳ１０７）。一致すると判定したとき、制御部９０は、当該旋回は、Ｕターンではないと判定する（ステップＳ１０８）。すなわち、道路が左側走行であるとき、自車が左旋回をしたならば、当該旋回はＵターンではないと判定する。同様に、道路が右側走行であるとき、自車が右旋回をしたならば、当該旋回はＵターンではないと判定する。

自車の旋回がＵターンではないと判定された場合、自車位置は、道路データマップマッチングされず（ステップＳ１０９）、自立航法および／またはＧＰＳ測位により算出された自車位置を道路地図上に表示する。

一方、旋回方向と走行方向が一致しないと判定されたとき（ステップＳ１０７）、制御部９０は、自車の旋回曲率半径が幅員曲率半径以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。幅員曲率半径以下と判定された場合、制御部９０は、自車の旋回をＵターンと判定し（ステップＳ１１１）、自車位置を現在走行中の道路データにマップマッチングさせる（ステップＳ１１２）。また、自車位置マークは、旋回する前と反対方向を走行する向きに変更される。自車の旋回曲率半径が幅員曲率半径よりも大きいと判定された場合には、当該旋回はＵターンではないと判定される。

図４は、本実施例によるＵターン判定を行ったときの自車位置表示例を示す図である。自車が、左側走行の道路１００を走行し、そこから左旋回に旋回して駐車場１０２に進入したとする。この場合、自車の旋回方向と走行方向とが一致するため、ナビゲーション装置は、当該旋回をＵターンしていないと判定する。この結果、自車がＡ１地点から軌跡Ｔのような経路をたどりＡ２地点に移動しても、自車位置は地点Ａ２から道路上の地点Ａ３へマップマッチングされない。その後、自車が実際の走行経路Ｔ１に沿って走行した場合、地点Ａ２は、マップマッチングによる誤差を含まないため、実際の走行経路Ｔ１に沿うように、自立航法および／またはＧＰＳ測位により表示経路Ｔ３が算出され、これがディスプレイ上に表示される。これにより、従来と比較してＵターン判定による精度が上がり、自車位置の表示精度も向上する。

なお、Ｕターン判定時にマップマッチングをさせない処理が含まれるが、マップマッチングは、一定期間経過後、あるいは自車が一定距離を走行したとき等に再開される。

なお、上記実施例では、Ｕターン判定の条件に自車が旋回するときの曲率半径を用いたが、これに加えて、自車の走行速度や交差点の有無、リンク情報に含まれる規制情報（Ｕターン禁止）などを判断材料に用いることも可能である。さらに、上記実施例では、左側走行をする例を示したが、右側走行する場合にも同様のＵターン判定を行うことができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明に係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

本発明に係るナビゲーション装置は、ナビゲーション機能を包含する車載用電子装置において特に利用される。

本発明の実施例に係る車両電子装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例に係るナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。 本実施例におけるＵターン判定動作を示すフローチャートである。 本実施例のＵターン判定動作による自車位置の表示例を説明する図である。 従来のＵターン判定動作およびその表示例を説明する図である。

符号の説明

１０：車両用電子装置 １２：センサユニット
１３：外部バス １４：バス通信制御部
１５：内部バス １６：ナビゲーション装置
１７：計器表示部 １８：アラーム部
１９：エンジン制御ユニット（ＥＣＵ） ２０：バスインターフェース
２２：ＧＰＳ受信機 ２４：音声出力部
２６：ＶＩＣＳ(登録商標)・ＦＭ多重レシーバ ３０：入力部
３２：操作パネル ３４：音声入力部
３６：リモコン ４０：記憶装置
４２：通信制御部 ５０：音声出力部
５２：スピーカ ６０：表示制御部
６２：ディスプレイ ７０：プログラムメモリ
８０：データメモリ １００、１０４、１０６：道路
１０２：駐車場 Ｔ：走行軌跡
Ｔ１：実際の走行経路、 Ｔ２：従来の表示経路
Ｔ３：本実施例の表示経路

Claims (8)

1. 自車位置周辺の道路地図を表示する機能を備えたナビゲーション装置であって、
   自車位置を検出する自車位置検出手段と、
   前記自車位置検出手段の検出結果に基づき自車が走行している道路の車線情報を抽出する抽出手段と、
   自車の旋回が左旋回か右旋回かを判定する旋回判定手段と、
   走行している道路を自車がＵターンしたか否かを判定するＵターン判定手段とを含み、
   前記Ｕターン判定手段は、前記車線情報および前記旋回判定手段の判定結果に基づき道路が左側走行である場合に自車が右旋回したとき、また道路が右側走行である場合に自車が左旋回したときにのみ自車がＵターンしたと判定する、ナビゲーション装置。
2. 前記Ｕターン判定手段は、道路が左側走行であって自車が左旋回したとき、および道路が右側走行であって自車が右旋回したとき、自車がＵターンしていないと判定する、請求項１に記載のナビゲーション装置。
3. 前記Ｕターン判定手段は、前記車線情報に含まれる幅員に基づき算出される幅員曲率半径と自車が旋回したときの旋回曲率半径とを比較し、旋回曲率半径が幅員曲率半径よりも小さい条件をさらに満足したとき、自車がＵターンしたと判定する、請求項１または２に記載のナビゲーション装置。
4. ナビゲーション装置はさらに、前記Ｕターン判定手段によりＵターンしていないと判定されたとき、前記自車位置検出手段により検出された自車位置を道路地図上に表示する表示制御手段を含む、請求項１に記載のナビゲーション装置。
5. 前記表示制御手段は、前記Ｕターン判定手段によりＵターンしたと判定されたとき、前記自車位置検出手段により検出された自車位置をＵターンされた道路上へマップマッチングして表示する、請求項４に記載のナビゲーション装置。
6. ナビゲーション装置におけるＵターン判定方法であって、
   自車位置を検出するステップと、
   検出された自車位置に基づき自車が走行している道路の車線情報を抽出するステップと、
   自車の旋回が左旋回か右旋回かを判定するステップと、
   前記車線情報に基づき道路が左側走行である場合に自車が右旋回したとき、また道路が右側走行である場合に自車が左旋回したときにのみ自車がＵターンしたと判定し、左側走行であって自車が左旋回したときおよび右側走行であって自車が右旋回したときＵターンしていないと判定するステップとを含む、Ｕターン判定方法。
7. Ｕターンしたと判定するステップは、自車が旋回したときの旋回曲率半径が前記車線情報に含まれる道路の幅員により算出される幅員曲率半径より小さい条件をさらに満足するとき、Ｕターンしたと判定する、請求項６に記載のＵターン判定方法。
8. 請求項６または請求項７に記載のＵターン判定方法によりＵターンではないと判定されたとき、検出された自車位置を道路地図上に表示し、Ｕターンしたと判定されたとき、検出された自車位置をＵターンされた道路にマップマッチングして表示するステップを含む、ナビゲーション装置における自車位置表示方法。

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