JP2002318122A

JP2002318122A - 方位測定装置及び方位測定方法

Info

Publication number: JP2002318122A
Application number: JP2001124278A
Authority: JP
Inventors: Masaya Hashida; 雅也橋田
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2001-04-23
Filing date: 2001-04-23
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2021-04-23
Also published as: JP4316820B2

Abstract

(57)【要約】【課題】移動体が屋内施設内を移動した場合において
も移動体の適切な進行方位を測定することができる移動
体ナビゲーション装置における方位測定装置及び方位測
定方法を提供する。【解決手段】方位変化量センサによって検出された移
動体の基準方位に対する方位変化量を累積して移動体の
現在の進行方位を算出し、道路方位を含む地図データを
予め記憶し、移動体が屋内施設内で直線移動している状
態であることが検出されたときには算出した現在の進行
方位を地図データの道路方位に応じて補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、移動体ナビゲーシ
ョン装置に関し、特に、移動体の進行方位を測定する方
位測定装置及び方位測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】地図の道路上の各点を数値化して得られ
る道路データを含む地図データをＣＤ−ＲＯＭ等の記憶
媒体に記憶しておき、車両の現在位置及び進行方位を各
種センサを用いて検出しつつその現在位置を含む一定範
囲の地域の地図データ群を記憶媒体から読み出して車両
の現在位置周辺の地図としてディスプレイ上に映し出す
とともに、その地図上に車両の現在位置及び進行方位を
示す自車位置を自動表示させるナビゲーション装置は既
に知られている。

【０００３】かかる従来のナビゲーション装置では、車
両の加速度や方位等の航行パラメータを測定するために
装置本体に設けられた加速度センサや角速度センサ等の
車両外部からの情報上の支援を受けない自立センサを用
いる自立航法と、複数の人工衛星から無線信号として送
信された測位用のデータを受信するＧＰＳ(Global Posi
tioning System)装置を用いるＧＰＳ航法とがあり、自
立航法及びＧＰＳ航法は共に長所及び短所を有するので
それら航法による各測定データを比較して用いるハイブ
リッド航法が一般的に採用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】自立航法で用いられる
角速度センサはジャイロからなり、進行方位を測定する
ために備えられている。その角速度センサは、相対的な
方位変化を検出してそれを加減算して進行方位を算出す
るので、所定の間隔で補正を加えないと誤差が蓄積して
しまうという問題がある。それに対処するために、道路
データを用いたマップマッチング処理により得られる道
路方位によって角速度センサによって検出された方位を
修正することにより誤差の蓄積を防止することが行われ
ている。

【０００５】しかしながら、地下駐車場、立体駐車場等
の屋内施設内においては無線信号が遮断されてＧＰＳ装
置が測位用のデータを受信することができず、通常、屋
内施設については道路データもないので、道路方位によ
って角速度センサによって検出された方位を修正するこ
とは不可能であった。また、屋内施設内では車両が比較
的右折又は左折やカーブを繰り返して走行するので、方
位変化量が多くなって方位の誤差が多く蓄積されて正確
な方位を測定することが困難となる。このことは車両に
限らず、人間等の他の移動体の場合についても同様であ
る。

【０００６】そこで、本発明の目的は、移動体が屋内施
設内を移動した場合においても移動体の適切な進行方位
を測定することができる移動体ナビゲーション装置にお
ける方位測定装置及び方位測定方法を提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の方位測定装置
は、移動体ナビゲーション装置における方位測定装置で
あって、移動体の基準方位に対する方位変化量を検出す
る方位変化量センサと、方位変化量を累積して移動体の
現在の進行方位を算出する進行方位算出手段と、道路方
位を含む地図データを記憶した記憶手段と、移動体が屋
内施設内で直線移動していることを検出する移動状態検
出手段と、移動状態検出手段によって移動体が屋内施設
内で直線移動している状態であることが検出されたとき
には進行方位算出手段によって算出された現在の進行方
位を地図データの道路方位に応じて補正する進行方位補
正手段と、を備えたことを特徴としている。

【０００８】本発明の方位測定方法は、移動体の基準方
位に対する方位変化量を検出する方位変化量センサを用
いて移動体の現在の進行方位を測定する方位測定方法で
あって、方位変化量を累積して移動体の現在の進行方位
を算出し、道路方位を含む地図データを予め記憶し、移
動体が屋内施設内で直線移動している状態であることが
検出されたときには算出した現在の進行方位を地図デー
タの道路方位に応じて補正することを特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照しつつ詳細に説明する。図１は本発明の方位測定装置
及び方位測定方法を適用した車載ナビゲーション装置の
概略構成を示している。この車載ナビゲーション装置
は、図１に示すようにＧＰＳ(Global Positioning Syst
em)装置１、速度センサ２、角速度センサ３、加速度セ
ンサ４、地図データ記憶装置５、操作部６、表示部７及
び制御回路８から構成される。ＧＰＳ装置１はＧＰＳ用
のアンテナ１ａに接続され、アンテナ１ａにて人工衛星
から送信された電波を受信し、その受信信号に基づいて
現在の自車位置及び進行方位を含むＧＰＳ自車位置デー
タを演算して検出する。速度センサ２、角速度センサ３
及び加速度センサ４は自車位置及び進行方位を車両外部
から情報を得ることなく検出するための自立センサであ
る。速度センサ２は車両の車速を検出する。角速度セン
サ３はジャイロからなる方位変化量センサであり、方位
変化に伴う角速度を検出して出力する。加速度センサ４
は車両の加速度を検出する。

【００１０】地図データ記憶装置５はＤＶＤ等の記録媒
体（図示せず）のドライブ装置からなり、記録媒体に予
め記録された地図データ等の情報データを読み出す。地
図データには屋内駐車場の範囲、その駐車場内の構内道
路（コース）及び各車両が駐車すべきスペースのデータ
が含まれる。操作部６はユーザの操作入力を受け入れる
部分である。表示部７は地図等の航行情報を表示する。

【００１１】制御回路８は例えば、マイクロコンピュー
タからなり、ＧＰＳ装置１、速度センサ２、角速度セン
サ３、加速度センサ４、地図データ記憶装置５、操作部
６及び表示部７に接続され、ナビゲーション装置全体を
制御する。制御回路８は、所定期間毎に、ＧＰＳ装置
１、速度センサ２、角速度センサ３及び加速度センサ４
の各センサ出力に応じて車両の現在位置及び進行方位を
得て、表示部７に車両の現在位置の周辺地図を表示させ
ると共にその地図上の現在位置に進行方位を示す自車マ
ークを表示させる自車位置表示動作を実行する。次に、
その自車位置表示動作についてフローチャートに従って
説明する。

【００１２】制御回路８は、図２に示すように、先ず、
フラグＦが“１”に等しいか否かを判別する（ステップ
Ｓ１）。このフラグＦは、車両の現在位置が屋内駐車場
内である場合に“１”に後述のステップＳ７において設
定され、一方、車両の現在位置が屋内駐車場以外でＧＰ
Ｓ装置１によって車両の現在位置が正確に検出される場
合に後述のステップＳ１３において“０”に設定され
る。なお、フラグＦの初期値は“０”である。

【００１３】ステップＳ１の判別結果がＦ＝０であるな
らば、ＧＰＳ装置１からＧＰＳ自車位置データを取得す
る（ステップＳ２）。また、自立センサによる自立自車
位置データを取得する（ステップＳ３）。制御回路８は
この自車位置表示動作とは別に所定の周期で速度センサ
２、角速度センサ３及び加速度センサ４から得られる車
両の速度、方位変化及び加速度に応じて車両の現在位置
及び進行方位からなる自立自車位置データを算出し、そ
れを内部メモリ（図示せず）保持するので、その保持さ
れた自立自車位置データをステップＳ３では読み出す。

【００１４】制御回路８は、ステップＳ３の実行後、Ｇ
ＰＳ自車位置データと自立自車位置データとから修正自
車位置データを決定し（ステップＳ４）、更に、修正自
車位置データの現在位置については道路上にマップマッ
チング処理を行う（ステップＳ５）。ステップＳ４では
ＧＰＳ自車位置データと自立自車位置データとを混合し
て修正自車位置データとして車両の現在位置及び進行方
位を定めることが行われる。この混合方法については、
特開平９−２９７０３０号公報や特開平１０−３０７０
３６号公報に開示されているので、ここでの詳細な説明
は省略する。ステップＳ５では、地図データ記憶装置５
から現在位置周辺の地図データを読み出し、現在位置が
その地図データから得られる道路上に位置していない場
合には修正自車位置データの現在位置が強制的に地図上
の位置に変更される。道路上に位置している場合には修
正自車位置データの現在位置がそのまま維持される。

【００１５】制御回路８は、ステップＳ５で定めた車両
の現在位置が屋内駐車場の範囲内に位置するか否かを地
図データ記憶装置５の地図データから判別する（ステッ
プＳ６）。車両の現在位置が屋内駐車場の範囲内に位置
する場合には、フラグＦを“１”に等しくさせる（ステ
ップＳ７）。そして、ステップＳ９に進む。ステップＳ
６の判別結果が車両の現在位置が屋内駐車場の範囲外で
ある場合には、表示部７に現在位置（ステップＳ５で決
定された現在位置）を含む地図を表示させ、また、その
地図に現在位置を矢印形の自車マークを進行方位に向け
て表示させる（ステップＳ８）。

【００１６】一方、ステップＳ１の判別結果がＦ＝１で
あるならば、車両の現在位置が屋内駐車場内か或いは車
両は屋内駐車場外に出たけれどもＧＰＳ装置１によって
車両の現在位置が正確に検出される状態ではない場合で
ある。よって、このＦ＝１の場合には、制御回路８は自
立センサによる自立自車位置データを取得する（ステッ
プＳ９）。このステップＳ９は上記のステップＳ３と同
一である。

【００１７】制御回路８は、ステップＳ９の実行後、自
立自車位置データの現在位置については道路上にマップ
マッチング処理を行う（ステップＳ１０）。ステップＳ
１０では、地図データ記憶装置５から現在位置周辺の地
図データを読み出し、現在位置がその地図データから得
られる道路上に位置していない場合には自立自車位置デ
ータの現在位置が強制的に地図上の位置に変更される。
道路上に位置している場合には自立自車位置データの現
在位置がそのまま維持される。

【００１８】制御回路８は、ステップＳ１０で定めた車
両の現在位置が屋内駐車場の範囲外に位置するか否かを
地図データ記憶装置５の地図データから判別する（ステ
ップＳ１１）。車両の現在位置が屋内駐車場の範囲外に
位置する場合には、車両の現在位置が屋内駐車場の範囲
外にある状態で所定時間又は所定距離だけ走行したか否
かを判別する（ステップＳ１２）。すなわち、車両が屋
内駐車場を出てから所定時間又は所定距離だけ走行した
ことが判別される。車両の現在位置が屋内駐車場の範囲
外にある状態で所定時間又は所定距離に亘って走行した
場合には、フラグＦを“０”に等しくさせ（ステップＳ
１３）、ステップＳ２に進む。

【００１９】制御回路８は、ステップＳ１１で車両の現
在位置が屋内駐車場の範囲外ではないと判別した場合、
又はステップＳ１２で車両の現在位置が屋内駐車場の範
囲外にある状態で所定時間又は所定距離だけ走行してい
ないと判別した場合には、ステップＳ８に進んで表示部
７に現在位置（ステップＳ１０で決定された現在位置）
を含む地図を表示させ、また、その地図に現在位置を矢
印形の自車マークを進行方位に向けて表示させる。

【００２０】次に、ステップＳ３又はＳ９で取得される
車両の進行方位の算出について説明する。角速度センサ
３は、上記したように方位変化に伴う角速度を検出して
出力するので、単位出力当たりの変化算出角度値（以下
「ジャイロゲイン」という）があらかじめ求められてい
る。角速度センサ３より出力されたジャイロデータから
そのジャイロゲインを用いて方位変化を算出するように
されている。ジャイロゲインは、旋回補正時に車が３６
０°回転する間のジャイロデータを積算し、次に示す計
算式(1)によって求められている。ここで、Ｇはジャイ
ロゲイン、Ｊ_iはジャイロデータ、Ｊ_ofsはジャイロオフ
セット値であるとすると、

【００２１】

【式１】このジャイロゲインＧを使って算出される進行方位（ジ
ャイロ方位）は、次式により求められる。ここで、Δθ
a_nは相対ジャイロ方位、θa_nはジャイロ方位、θo_n-1は
前回絶対方位、ｇｋはジャイロゲイン補正係数（１に固
定）であるとすると、進行方位θa_nは、

【００２２】

【式２】 θa_n ＝θo_n-1 ＋Δθa_n＝θo_n-1＋（Ｊ_i ・Ｊ_ofs ）×Ｇ×ｇｋ …(2) によって算出される。なお、上記式(2)において、ジャ
イロオフセットＪ_ofs 値は、車両停止時など方位変化が
ないときに検出したジャイロデータをオフセット値とし
て適時リセットされるものである。また、前回絶対方位
θo_n-1は、前回に求められたジャイロ方位であり、相対
ジャイロ方位Δθa_nは、今回新しく求められた方位変化
角度である。この式(2)による進行方位θa_nの算出は制
御回路８において実行される。

【００２３】また、制御回路８は、このように角速度セ
ンサ３の出力値に基づいて算出した進行方位の補正動作
を上記の自車位置表示動作とは別に繰り返し行う。な
お、この進行方位補正動作は自車位置表示動作と同一の
周期で繰り返す必要はなく、上記の所定期間より長い周
期で良い。制御回路８は、進行方位補正動作において図
３に示すように、先ず、車両の現在位置は屋外の道路上
か否かを判別する（ステップＳ２１）。ここで用いられ
る現在位置は、上記の自車位置表示動作において決定さ
れた現在位置である。屋外の道路上ならば、ＧＰＳ装置
１によって測定された進行方位と道路データから得られ
る現在位置における道路方位とによって角速度センサ３
による現在の進行方位θa_nを補正する（ステップＳ２
２）。すなわち、角速度センサ３による測定値に応じて
式(2)から算出された進行方位θa_nを強制的にＧＰＳ装
置１によって測定された進行方位又は道路方位に修正す
ることが行われる。

【００２４】一方、屋外の道路上ではないならば、屋内
駐車場の範囲内であるか否かを判別する（ステップＳ２
３）。このステップＳ２３は上記のステップＳ６と同一
である。車両の現在位置が屋内駐車場の範囲外である場
合には、ＧＰＳ装置１によって測定された進行方位によ
って角速度センサ３による現在の進行方位を補正する
（ステップＳ２４）。すなわち、角速度センサ３による
測定値に応じて式(2)から算出された進行方位θa_nを強
制的にＧＰＳ装置１によって測定された進行方位に修正
することが行われる。

【００２５】ステップＳ２３の判別結果が車両の現在位
置が屋内駐車場の範囲内に位置すると判別した場合に
は、一定距離以上直線走行している状態か否かを判別す
る（ステップＳ２５）。一定距離以上直線走行している
状態ではないならば、角速度センサ３による現在の進行
方位の補正は行わない。一方、例えば、屋内駐車場の直
線の構内道路部分を一定距離以上直線走行している状態
であるならば、道路データから得られる現在位置におけ
る道路方位とによって角速度センサ３による現在の進行
方位を補正する（ステップＳ２６）。すなわち、車両は
直線の構内道路に沿って走行しているので、車両の現在
の進行方位はその道路方位にほぼ等しいと見なして、角
速度センサ３による測定値に応じて式(2)から算出され
た進行方位θa_nを強制的に道路方位にに修正することが
行われる。

【００２６】ステップＳ２２，Ｓ２４及びＳ２６で強制
補正された進行方位は前回絶対方位θo_n-1として次回の
式(2)による進行方位θa_nの算出に反映される。かかる
本発明による車載ナビゲーション装置においては、車両
が立体駐車場のような屋内駐車場内で一定距離以上直線
走行している場合には、地図データ記憶装置５によって
記録媒体から読み出された屋内駐車場の道路データを用
いて角速度センサ３の出力値に応じた車両の進行方位が
補正される。

【００２７】屋内駐車場の構内道路の道路幅は車両２台
分のように比較的狭いので、車両の実際の進行方位が構
内道路の方位から若干ずれていたとしてもその誤差は極
めて小さい。例えば、図４に示すように３ｍの直線の構
内道路幅を有する屋内駐車場において、車両が２０ｍを
直線走行した場合には道路方位（構内道路方位）と角速
度センサ３の測定値に応じて算出された進行方位との許
容誤差は約９度になる。よって、構内道路方位にその算
出された進行方位を強制的に補正することにより、算出
された進行方位の誤差の蓄積を防止することができ、そ
れ以後の進行方位が適切になる。

【００２８】また、図５に示すように立体駐車場の各階
層を繋ぐ螺旋状の連結通路を走行した直後には算出され
た進行方位には誤差が蓄積されてしまい、その算出され
た進行方位は実際の走行方向とは異なる方位となる場合
がある。このような場合においても、その後の駐車場内
の直線走行の際に車両の進行方位を道路方位に補正する
ことにより適切な方位に戻すことができる。

【００２９】なお、上記した実施例においては、屋内施
設として立体駐車場や地下駐車場等の構内道路を有する
駐車場の場合について説明したが、これに限定されな
い。例えば、移動体が人間の場合には屋内施設としては
デパートやレストランであっても良い。また、上記した
実施例においては、自立センサとして速度センサ２、角
速度センサ３及び加速度センサ４を示しているが、これ
に限定されない。地磁気センサ等の他のセンサを自立セ
ンサとしても良い。

【００３０】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、自立セン
サによって測定された方位変化量に応じて算出された移
動体の進行方位が屋内施設内を移動のために大きい誤差
を含んだ場合に、その進行方位を正確な方位に補正する
ことができる。よって、このように補正された進行方位
を用いることによってＧＰＳ航法による正確な測位がで
きない屋内施設内であっても移動体の正確な現在位置を
決定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した車載ナビゲーション装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】図１の装置中の制御回路による自車位置表示動
作を示すフローチャートである。

【図３】図１の装置中の制御回路による進行方位補正動
作を示すフローチャートである。

【図４】屋内駐車場の直線走行時の進行方位の許容角度
誤差を示す図である。

【図５】屋内駐車場の螺旋状の連結通路走行によって生
じる進行方位の誤差を示す図である。

【符号の説明】

１ＧＰＳ装置２速度センサ３角速度センサ４加速度センサ５地図データ記憶装置８制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｇ０１Ｓ 5/14 Ｇ０１Ｓ 5/14 Ｆターム(参考） 2C032 HB02 HB22 HC08 HC13 HD03 HD30 2F029 AA02 AA07 AB01 AB07 AB09 AC02 AC14 AD01 5H180 AA01 AA21 BB13 CC12 FF04 FF05 FF07 FF22 FF27 FF32 5J062 AA03 BB01 CC07 FF04 HH05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動体ナビゲーション装置における方位
測定装置であって、移動体の基準方位に対する方位変化量を検出する方位変
化量センサと、前記方位変化量を累積して前記移動体の現在の進行方位
を算出する進行方位算出手段と、道路方位を含む地図データを記憶した記憶手段と、前記移動体が屋内施設内で直線移動していることを検出
する移動状態検出手段と、前記移動状態検出手段によって前記移動体が屋内施設内
で直線移動している状態であることが検出されたときに
は前記進行方位算出手段によって算出された現在の進行
方位を前記地図データの道路方位に応じて補正する進行
方位補正手段と、を備えたことを特徴とする方位測定装
置。
【請求項２】前記方位変化量センサは前記移動体の外
部からの情報上の支援を受けない自立センサであること
を特徴とする請求項１記載の方位測定装置。
【請求項３】複数の人工衛星から送信された測位用の
データを受信してその受信データに基づいて前記移動体
の現在位置及び現在の進行方位を示すデータを出力する
ＧＰＳ装置を含み、前記進行方位補正手段は、前記移動状態検出手段によっ
て前記移動体が屋外の道路上を移動している状態でこと
が検出されたときには前記進行方位算出手段によって算
出された現在の進行方位を前記ＧＰＳ装置によって測定
された現在の進行方位又は前記地図データの道路方位に
応じて補正し、前記移動状態検出手段によって前記移動
体が屋外の道路外を移動している状態であることが検出
されたときには前記進行方位算出手段によって算出され
た現在の進行方位を前記ＧＰＳ装置によって測定された
現在の進行方位に応じて補正し、前記移動状態検出手段
によって前記移動体が屋内施設内で一定距離以上の直線
移動していない状態であることが検出されたときには前
記進行方位算出手段によって算出された現在の進行方位
を補正しないことを特徴とする請求項１記載の方位測定
装置。
【請求項４】移動体の基準方位に対する方位変化量を
検出する方位変化量センサを用いて前記移動体の現在の
進行方位を測定する方位測定方法であって、前記方位変化量を累積して前記移動体の現在の進行方位
を算出し、道路方位を含む地図データを予め記憶し、前記移動体が屋内施設内で直線移動している状態である
ことが検出されたときには算出した現在の進行方位を前
記地図データの道路方位に応じて補正することを特徴と
する方位測定方法。