JP2007003206A - 車載用ナビゲーション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 絶対傾斜角を検出することによって、傾斜を有する地点においても自車位置を高精度に検出することができ、ひいては、自車を目的地まで迅速かつ適切に案内することができる「車載用ナビゲーション装置」を提供すること。
【解決手段】 自車の進行方向に対する自車の絶対的な傾斜角度である絶対傾斜角を計算する絶対傾斜角計算手段３２と、この絶対傾斜角計算手段３２によって算出された前記絶対傾斜角に応じたジャイロセンサ６の感度の補正を行う補正手段３３とを備えたこと。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車載用ナビゲーション装置に係り、特に、自車位置を高精度に検出するのに好適な車載用ナビゲーション装置に関する。

従来から、車載用ナビゲーション装置は、自車が走行中の道路を正確に追尾するために、位置情報や方位、移動距離などから、自車が今までに走行してきた軌跡の形状と、地図データ上の道路形状データとを照合し、自車位置を、地図データにおける該当する道路上の位置に整合させるように補正するマップマッチング処理を行うようになっていた。

このようなマッチング処理を行うには、まず、自車位置を検出する必要があるが、この自車位置の検出方法としては、ＧＰＳを用いて自車位置を絶対座標として検出する電波航法が知られている。

しかしながら、立体駐車場の中や、トンネル内等においては、ＧＰＳから自車位置を取得することができないことがある。

そこで、従来から、自車位置の検出方法として、ジャイロセンサによって方位を検出し、車速パルスを用いて自車の移動距離を計算することによって、自車位置を、1つ前の検出位置からの変化分である相対位置として検出する自律航法も用いられていた。

さらに、従来から、車載用ナビゲーション装置には、立体駐車場や峠道等の傾斜を有する地点における自車位置を検出することを目的として、自車の進行方向に対する自車の傾斜角度（換言すれば、自車が走行している道路の傾斜角度）の検出が可能とされた加速度センサが備えられていた。

特開平１１−３０４５１３号公報

しかしながら、加速度センサは、水平状態における正確な出力値を得ることができず、また、基準となる出力値（ゼロ点）は、個体ごとにばらつきがあった。

そのため、加速度センサでは、自車の進行方向に対する自車の傾斜角度の相対的な変化を検出することはできても、自車の進行方向に対する自車（自車が走行している道路）の絶対的な傾斜角度である絶対傾斜角（以下、同様）を検出することはできなかった。

この結果、従来は、例えば、自車が走行している道路が、急な下り坂から緩い下り坂に変化した場合においても、自車が上り坂を走行していると判断されることがあった。

さらに、例えば、立体駐車場や峠道等の傾斜を有する地点において、傾斜に応じたジャイロセンサの感度の補正を正確に行うことができず、自車方位誤差が大きくなる場合があった。

このように、従来は、絶対傾斜角を検出することができないことによって、自車位置を高精度に検出することができないといった問題が生じていた。

そこで、本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、絶対傾斜角を検出することによって、傾斜を有する地点においても自車位置を高精度に検出することができ、ひいては、自車を目的地まで迅速かつ適切に案内することができる車載用ナビゲーション装置を提供することを目的とするものである。

前述した目的を達成するため、本発明に係る車載用ナビゲーション装置は、自車の進行方向に対する自車の絶対的な傾斜角度である絶対傾斜角を計算する絶対傾斜角計算手段と、この絶対傾斜角計算手段によって算出された前記絶対傾斜角に応じた前記ジャイロセンサの感度の補正を行う補正手段とを備えたことを特徴としている。

そして、このような構成によれば、補正手段により、絶対傾斜角計算手段によって算出された絶対傾斜角に応じたジャイロセンサの感度の補正を行うことが可能となる。

また、本発明に係る車載用ナビゲーション装置は、絶対傾斜角計算手段が、ＧＰＳによる測位結果に基づいて、絶対傾斜角を計算するように形成されていることを特徴としている。

そして、このような構成によれば、絶対傾斜角計算手段により、ＧＰＳによる測位結果に基づいて絶対傾斜角を高精度に算出することが可能となる。

さらに、本発明に係る車載用ナビゲーション装置は、絶対傾斜角計算手段が、自車の所定の走行距離あたりのＧＰＳによって測位された自車の絶対的な高度の変化に基づいて、絶対傾斜角を計算するように形成されていることを特徴としている。

そして、このような構成によれば、絶対傾斜角計算手段により、自車の所定の走行距離あたりの自車の絶対的な高度（ＧＰＳ高度）の変化に基づいて、絶対傾斜角をさらに高精度に算出することが可能となる。

さらにまた、本発明に係る車載用ナビゲーション装置は、絶対傾斜角計算手段が、θ＝ａｓｉｎ（（ｈ_２−ｈ_１）／Ｌ）・・・（１）式（ただし、θ：瞬間傾斜、ｈ_２：ＧＰＳによる今回の測位によって取得された自車の絶対的な高度、ｈ_１：ＧＰＳによる前回の測位によって取得された自車の絶対的な高度、Ｌ：ＧＰＳによる前回の測位から今回の測位までの間における自車の走行距離）によって表される瞬間傾斜に基づいて、絶対傾斜角を計算するように形成されていることを特徴としている。

そして、このような構成によれば、絶対傾斜角計算手段により、（１）式によって算出される瞬間傾斜に基づいて、絶対傾斜角をより高精度に算出することが可能となる。

また、本発明に係る車載用ナビゲーション装置は、（１）式に、ＧＰＳによる今回の測位が行われた地点に至るまでの自車の所定の走行距離の範囲内に存在する複数の地点でのＧＰＳによる測位によって取得された複数のｈ_１の値と、これら複数のｈ_１の値にそれぞれ対応する複数のＬの値との組をそれぞれ代入することによって複数のθの値を算出し、この算出した複数のθの値を用いることによってＧＰＳ高度型傾斜角を計算するＧＰＳ高度型傾斜角計算手段を備え、絶対傾斜角計算手段が、このＧＰＳ高度型傾斜角計算手段によって算出されたＧＰＳ高度型傾斜角に基づいて、絶対傾斜角を計算するように形成されていることを特徴としている。

そして、このような構成によれば、絶対傾斜角計算手段により、ＧＰＳ高度型傾斜角計算手段によって算出されたＧＰＳ高度型傾斜角に基づいて、絶対傾斜角をさらに良好な精度で算出することが可能となる。

さらに、本発明に係る車載用ナビゲーション装置は、ＧＰＳ高度型傾斜角が、複数のθの値を用いることによって算出された平均値であることを特徴としている。

そして、このような構成によれば、絶対傾斜角計算手段により、ＧＰＳ高度型傾斜角としての複数のθの値を用いることによって算出された平均値に基づいて、絶対傾斜角をより良好な精度で算出することが可能となる。

さらにまた、本発明に係る車載用ナビゲーション装置は、絶対傾斜角計算手段が、ＧＰＳによる測位によって取得された３次元の速度ベクトルであるドップラベクトルから取り出された自車の進行方向に対する自車の傾斜角に基づいて、絶対傾斜角を計算するように形成されていることを特徴としている。

そして、このような構成によれば、絶対傾斜角計算手段により、ドップラベクトルから取り出された自車の進行方向に対する自車の傾斜角に基づいて、絶対傾斜角を高精度に算出することが可能となる。

また、本発明に係る車載用ナビゲーション装置は、ＧＰＳによる今回の測位が行われた地点を含めた自車の所定の走行距離の範囲内に存在する複数の地点でのＧＰＳによる測位によって取得された複数のドップラベクトルからそれぞれ取り出された複数の傾斜角を用いることによって、ドップラベクトル型傾斜角を計算するドップラベクトル型傾斜角計算手段を備え、絶対傾斜角計算手段が、前記ドップラベクトル型傾斜角計算手段によって算出されたドップラベクトル型傾斜角に基づいて、絶対傾斜角を計算するように形成されていることを特徴としている。

そして、このような構成によれば、絶対傾斜角計算手段により、ドップラベクトル型傾斜角計算手段によって算出されたドップラベクトル型傾斜角に基づいて、絶対傾斜角をさらに高精度に算出することが可能となる。

さらに、本発明に係る車載用ナビゲーション装置は、ドップラベクトル型傾斜角が、複数のドップラベクトルからそれぞれ取り出された複数の傾斜角を用いることによって算出された平均値であることを特徴としている。

そして、このような構成によれば、絶対傾斜角計算手段により、ドップラベクトル型傾斜角としての複数のドップラベクトルからそれぞれ取り出された複数の傾斜角を用いることによって算出された平均値に基づいて、絶対傾斜角をより高精度に算出することが可能となる。

さらにまた、本発明に係る車載用ナビゲーション装置は、ＧＰＳ高度型傾斜角およびドップラベクトル型傾斜角に基づいてＧＰＳ傾斜角を計算するＧＰＳ傾斜角計算手段を備え、絶対傾斜角計算手段が、前記ＧＰＳ傾斜角計算手段によって算出されたＧＰＳ傾斜角に基づいて、絶対傾斜角を計算するように形成されていることを特徴としている。

そして、このような構成によれば、絶対傾斜角計算手段により、ＧＰＳ傾斜角計算手段によって算出されたＧＰＳ傾斜角に基づいて、絶対傾斜角をさらに良好な精度で算出することが可能となる。

また、本発明に係る車載用ナビゲーション装置は、ＧＰＳ傾斜角計算手段が、θ_ＧＰＳ＝θ_ｈ×ｋ＋θ_ｄ×（１−ｋ）・・・（２）式（ただし、θ_ＧＰＳ：ＧＰＳ傾斜角、θ_ｈ：ＧＰＳ高度型傾斜角、θ_ｄ：ドップラベクトル型傾斜角、ｋ：ＧＰＳ高度型傾斜角の使用割合（０≦ｋ≦１））によってＧＰＳ傾斜角を計算するように形成されていることを特徴としている。

そして、このような構成によれば、絶対傾斜角計算手段により、（２）式によって算出されるＧＰＳ傾斜角に基づいて、絶対傾斜角をより良好な精度で算出することが可能となる。

さらに、本発明に係る車載用ナビゲーション装置は、絶対傾斜角計算手段が、Ｖ_Ｌ＝Ｖ_ＡＶＥ−θ_ＧＰＳ×加速度センサ感度・・・（３）式（ただし、Ｖ_Ｌ：水平時加速度センサ出力値、Ｖ_ＡＶＥ：自車の所定の走行距離あたりの加速度センサの出力値の平均値）によって表される水平状態における加速度センサの出力値である水平時加速度センサ出力値を用いることによって絶対傾斜角を計算するように形成されていることを特徴としている。

そして、このような構成によれば、絶対傾斜角計算手段により、（３）式によって算出される水平時加速度センサ出力値を用いることによって、絶対傾斜角をさらに精度良く算出することが可能となる。

さらにまた、本発明に係る車載用ナビゲーション装置は、絶対傾斜角計算手段が、Θ＝Ｖ−Ｖ_Ｌ×加速度センサ感度・・・（４）式（ただし、Θ：絶対傾斜角、Ｖ：現在の加速度センサ出力値）によって、絶対傾斜角を計算するように形成されていることを特徴としている。

そして、このような構成によれば、絶対傾斜角計算手段により、（４）式によって絶対傾斜角をさらに正確に算出することが可能となる。

また、本発明に係る車載用ナビゲーション装置は、補正手段が、ジャイロ方位＝前回のジャイロ方位＋今回の変化方位×１／ｃｏｓ（絶対傾斜角）・・・（５）式によって、絶対傾斜角に応じたジャイロセンサの感度の補正を行うことを特徴としている。

そして、このような構成によれば、補正手段により、（５）式によって絶対傾斜角に応じたジャイロセンサの感度の補正を適切に行うことが可能となる。

さらに、本発明に係る車載用ナビゲーション装置は、ジャイロセンサの感度の補正を行った上で、自車位置を２次元の地図データにおける該当する道路上の位置に整合させるように補正するマップマッチング処理を行うことを特徴としている。

そして、このような構成によれば、ジャイロセンサの感度の補正を行った上で、２次元の地図データを用いたマップマッチング処理を高精度に行うことが可能となる。

本発明に係る車載用ナビゲーション装置によれば、補正手段により、絶対傾斜角計算手段によって算出された絶対傾斜角に応じたジャイロセンサの感度の補正を行うことができる結果、傾斜を有する地点においても自車位置を高精度に検出することができ、ひいては、自車を目的地まで迅速かつ適切に案内することができる。

特に、立体駐車場等の傾斜を有する場所を旋回しながら移動する場合においても、補正手段による補正がなされたジャイロセンサによって、自車方位を正確に検出することができ、良好な自車位置精度を得ることができる。例えば、傾斜を有する立体駐車場において、自車が３６０°旋回した場合には、元の自車位置から３６０°旋回した後の自車位置を確実に検出することができる。

また、本発明に係る車載用ナビゲーション装置によれば、絶対傾斜角計算手段により、ＧＰＳの測位結果に基づいて絶対傾斜角を高精度に算出することができる結果、自車位置を高精度に検出することができる。

さらに、本発明に係る車載用ナビゲーション装置によれば、絶対傾斜角計算手段により、自車の所定の走行距離あたりの自車の絶対的な高度（ＧＰＳ高度）の変化に基づいて、絶対傾斜角をさらに高精度に算出することができる結果、自車位置をさらに高精度に検出することができる。

さらにまた、本発明に係る車載用ナビゲーション装置によれば、絶対傾斜角計算手段により、（１）式によって算出される瞬間傾斜に基づいて、絶対傾斜角をより高精度に算出することができる結果、自車位置をより高精度に検出することができる。

また、本発明に係る車載用ナビゲーション装置によれば、絶対傾斜角計算手段により、ＧＰＳ高度型傾斜角計算手段によって算出されたＧＰＳ高度型傾斜角に基づいて、絶対傾斜角をさらに良好な精度で算出することができる結果、さらに良好な自車位置精度を得ることができる。

さらに、本発明に係る車載用ナビゲーション装置によれば、絶対傾斜角計算手段により、ＧＰＳ高度型傾斜角としての複数のθの値を用いることによって算出された平均値に基づいて、絶対傾斜角をより良好な精度で算出することができる結果、より良好な自車位置精度を得ることができる。

さらにまた、本発明に係る車載用ナビゲーション装置によれば、絶対傾斜角計算手段により、ドップラベクトルから取り出された自車の進行方向に対する自車の傾斜角に基づいて、絶対傾斜角を高精度に算出することができる結果、自車位置を高精度に検出することができる。

また、本発明に係る車載用ナビゲーション装置によれば、絶対傾斜角計算手段により、ドップラベクトル型傾斜角計算手段によって算出されたドップラベクトル型傾斜角に基づいて、絶対傾斜角をさらに高精度に算出することができる結果、自車位置をさらに高精度に検出することができる。

さらに、本発明に係る車載用ナビゲーション装置によれば、絶対傾斜角計算手段により、ドップラベクトル型傾斜角としての複数のドップラベクトルからそれぞれ取り出された複数の傾斜角を用いることによって算出された平均値に基づいて、絶対傾斜角をより高精度に算出することができる結果、自車位置をより高精度に検出することができる。

さらにまた、本発明に係る車載用ナビゲーション装置によれば、絶対傾斜角計算手段により、ＧＰＳ傾斜角計算手段によって算出されたＧＰＳ傾斜角に基づいて、絶対傾斜角をさらに良好な精度で算出することができる結果、自車位置精度をさらに向上させることができる。

また、本発明に係る車載用ナビゲーション装置によれば、絶対傾斜角計算手段により、（２）式によって算出されるＧＰＳ傾斜角に基づいて、絶対傾斜角をより良好な精度で算出することができる結果、より良好な精度で自車位置を検出することができる。

さらに、本発明に係る車載用ナビゲーション装置によれば、絶対傾斜角計算手段により、（３）式によって算出される水平時加速度センサ出力値を用いることによって、絶対傾斜角をさらに精度良く算出することができる結果、さらに精度良く自車位置を検出することができる。

さらにまた、本発明に係る車載用ナビゲーション装置によれば、絶対傾斜角計算手段により、（４）式によって絶対傾斜角をさらに正確に算出することができる結果、自車位置をさらに正確に検出することができる。

また、本発明に係る車載用ナビゲーション装置によれば、補正手段により、（５）式によって絶対傾斜角に応じたジャイロセンサの感度の補正を適切に行うことができる結果、ジャイロセンサの方位誤差を有効に低減して、きわめて良好な自車位置精度を得ることができる。

さらに、本発明に係る車載用ナビゲーション装置によれば、簡易な２次元の地図データを用いる場合であっても、傾斜を有する地点におけるマップマッチング処理を高精度に行うことができる結果、安価な構成によって、自車を目的地まで適切に案内することができる。

以下、本発明に係る車載用ナビゲーション装置の実施形態について、図１乃至図３を参照して説明する。

図１に示すように、本実施形態における車載用ナビゲーション装置１は、自車を現在地から目的地まで誘導するナビゲーションのための主制御を行うナビゲーションメインユニット２を有している。

ナビゲーションメインユニット２の入力側には、ＧＰＳレシーバ３、加速度センサ５、ジャイロセンサ６、ディスク読取装置７および入力操作部８がそれぞれ接続されている。ディスク読取装置７には、地図データ等のナビゲーションに必要な情報が格納されたディスク１０が搭載されている。さらに、ナビゲーションメインユニット２には、車速パルスが入力されるようになっている。

なお、入力操作部８としては、リモコン、タッチパネルおよびリニアエンコーダ等の種々の手段を用いることができる。

一方、ナビゲーションメインユニット２の出力側には、ディスプレイ１１およびスピーカ１２がそれぞれ接続されている。

ナビゲーションメインユニット２について詳述すると、このナビゲーションメインユニット２は、自車位置計算部１４を有しており、この自車位置計算部１４の入力側には、前述したＧＰＳレシーバ３が接続されている。

自車位置計算部１４は、ＧＰＳレシーバ３から入力される軌道および時刻を含む情報に基づいて、現在の自車位置（絶対位置）を計算することができるようになっている（電波航法）。

また、自車位置計算部１４の入力側には、前述した加速度センサ５およびジャイロセンサ６が接続されている。さらに、自車位置計算部１４には、前述した車速パルスが入力されるようになっている。

自車位置計算部１４は、車速パルスと、ジャイロセンサ６から入力される自車の方位情報と、加速度センサ５から入力される自車の加速度情報とに基づいて、自車位置（相対位置）を計算することができるようになっている（自律航法）。

自車位置計算部１４は、算出した自車位置が、地図データにおける道路上にない場合には、地図データにおける該当する道路上の位置に自車位置を補正するマップマッチング処理を行うようになっている。

自車位置計算部１４および入力操作部８には、地図読出制御部１５が接続されており、この地図読出制御部１５には、前述したディスク読取装置７が接続されている。

地図読出制御部１５は、ディスク読取装置７に対して、自車位置計算部１４によって算出された自車位置およびその周辺の地図データの読み出し要求を出力するようになっている。

また、地図読出制御部１５は、ディスク読取装置７に対して、入力操作部８の操作によって指定された地点およびその周辺の地図データの読み出し要求を出力するようになっている。

そして、ディスク読取装置７は、地図読出制御部１５の読み出し要求に応じた地図データを、ディスクから読み取るようになっている。

ナビゲーションメインユニット２は、ディスク読取装置７に接続された地図バッファ１６を有しており、この地図バッファ１６には、ディスク読取装置７によって読み取られた地図データが一時的に保存されるようになっている。

地図バッファ１６には、地図描画部１８が接続されており、この地図描画部１８には、地図バッファ１６に保存された地図データが入力されるようになっている。

そして、地図描画部１８は、地図バッファ１６から入力された地図データに基づいて、自車位置およびその周辺の地図の画像や、入力操作部８の操作によってユーザが指定した地点およびその周辺の地図の画像を表示するための描画処理として、地図描画データの生成を行うようになっている。

地図描画部１８には、表示処理部１９が接続されており、この表示処理部１９には、前述したディスプレイ１１が接続されている。

表示処理部１９には、地図描画部１８によって生成された地図描画データが入力されるようになっている。

そして、表示処理部１９は、地図描画部１８から入力された地図描画データを、ディスプレイ１１の表示画面上に表示する表示処理を行うようになっている。

自車位置計算部１４には、自車位置描画部２０が接続されており、この自車位置描画部２０には、前述した表示処理部１９が接続されている。

自車位置描画部２０には、自車位置計算部１４によって算出された自車位置の情報が入力されるようになっている。なお、この自車位置の情報は、自車位置計算部１４によってマップマッチング処理が行われた場合には、マップマッチング処理後の自車位置の情報となる。

自車位置描画部２０は、自車位置計算部１４から入力された自車位置の情報に基づいて、自車位置のマークを表示するための自車位置描画処理として、自車位置描画データの生成を行うようになっている。

自車位置描画部２０によって生成された自車位置描画データは、表示処理部１９に入力されるようになっている。

そして、表示処理部１９は、自車位置描画部２０から入力された自車位置描画データに基づいて、自車位置のマークを前述した自車位置および周辺の地図の画像上に重ねて表示するための表示処理を行うようになっている。

入力操作部８、自車位置計算部１４、地図読出制御部１５および地図バッファ１６には、ルート計算部２２が接続されている。

ルート計算部２２は、自車位置計算部１４によって算出された自車位置から、入力操作部８の入力操作によって指定された目的地までの推奨ルートを算出するためのルート計算を行うようになっている。

ルート計算部２２は、ルート計算の際に、地図読出制御部１５を介してディスク読取装置７に地図データ（道路ネットワークデータ等）を読み取らせ、この読み取らせた地図データをルート計算に利用するようになっている。

ルート計算部２２および地図バッファ１６には、案内画像描画部２３が接続されており、この案内画像描画部２３には、表示処理部１９が接続されている。

案内画像描画部２３は、ルート計算部２２によって算出された推奨ルートに基づいて、推奨ルートの画像や交差点拡大画像等の案内画像を表示するための案内画像描画処理として、案内画像描画データの生成を行うようになっている。

案内画像描画データの生成には、必要に応じて地図バッファ１６に格納された地図データが利用されるようになっている。

ルート計算部２２には、音声案内部２４が接続されており、この音声案内部２４には、前述したスピーカ１２が接続されている。

音声案内部２４は、ルート計算部２２によって算出された推奨ルートに基づいて、交差点右左折案内等の音声案内を行うための案内音声データを生成し、生成した案内音声データをスピーカ１２に対して出力するようになっている。

スピーカ１２は、音声案内部２４によって生成された音声データを音声出力するようになっている。

そして、本実施形態における車載用ナビゲーション装置１は、ナビゲーションメインユニット２内に、ジャイロセンサ６の感度を、絶対傾斜角に応じて最適な状態に制御するためのジャイロ感度制御部２６を有している。

このジャイロ感度制御部２６の入力側には、ＧＰＳレシーバ３、加速度センサ５およびジャイロセンサ６がそれぞれ接続されている。また、ジャイロ感度制御部２６には、車速パルスが入力されるようになっている。

一方、ジャイロ感度制御部２６の出力側には、ジャイロセンサ６が接続されている。

ジャイロ感度制御部２６について詳述すると、このジャイロ感度制御部２６は、図２に示すように、ＧＰＳ高度型傾斜角計算手段としてのＧＰＳ高度型傾斜角計算部２８を有しており、このＧＰＳ高度型傾斜角計算部２８には、ＧＰＳレシーバ３から、ＧＰＳによる測位結果として、自車の絶対的な高度の情報が逐次入力されるようになっている。

また、ＧＰＳ高度型傾斜角計算部２８には、車速パルスが逐次入力されるようになっている。

そして、ＧＰＳ高度型傾斜角計算部２８は、ＧＰＳレシーバ３から入力された自車の絶対的な高度の情報と、車速パルスとに基づいて、自車の所定の走行距離あたりの自車の絶対的な高度の変化を示す次式の瞬間傾斜を計算するようになっている。

θ＝ａｓｉｎ（（ｈ_２−ｈ_１）／Ｌ） （１）

ただし、（１）式において、θは、瞬間傾斜、ｈ_２は、ＧＰＳによる今回の測位によって取得された自車の絶対的な高度、ｈ_１は、ＧＰＳによる前回の測位によって取得された自車の絶対的な高度（ｈ_２≠ｈ_１）、Ｌは、ＧＰＳによる前回の測位から今回の測位までの間における自車の走行距離を示す。

ＧＰＳ高度型傾斜角計算部２８は、（１）式に、ＧＰＳによる今回の測位が行われた地点に至るまでの自車の所定の走行距離（例えば、過去５０ｍ）の範囲内に存在する複数の地点でのＧＰＳによる測位によって取得された複数のｈ_１の値と、これら複数のｈ_１の値にそれぞれ対応するＬの値との組（ｈ_１ｉ、Ｌ_ｉ）（ｉ：各地点を識別する地点番号）を、それぞれ代入するようになっている。

これにより、ＧＰＳ高度型傾斜角計算部２８は、複数のθの値（瞬間傾斜）を計算するようになっている。

これら複数のθの値は、ＧＰＳによる測位（前回の測位）が行われた各地点において順次算出するようにしてもよいし、ＧＰＳによる今回の測位がなされた地点においてまとめて算出するようにしてもよい。

そして、ＧＰＳ高度型傾斜角計算部２８は、（１）式によって算出された前記複数のθの値の分散：σ_ｈ ^２（以下、同様）が小さい場合（例えば、２〔ｄｅｇ〕以下）には、これら複数のθの値の平均値（以下、ＧＰＳ高度型第１段階平均値と称する）を計算するようになっている。

次に、ＧＰＳ高度型傾斜角計算部２８は、前記複数のθの値のうち、前記ＧＰＳ高度型第１段階平均値との差が大きい所定数（例えば２つ）のθの値を除外し、残りの複数のθの値の平均値（以下、ＧＰＳ高度型第２段階平均値と称する）を計算するようになっている。

そして、ＧＰＳ高度型傾斜角計算部２８は、前記ＧＰＳ高度型第２段階平均値を、ＧＰＳ高度型傾斜角と決定するようになっている。

ジャイロ感度制御部２６は、ドップラベクトル型傾斜角計算手段としてのドップラベクトル型傾斜角計算部２９を有しており、このドップラベクトル型傾斜角計算部２９には、ＧＰＳレシーバ３から、ＧＰＳによる測位結果として、３次元の速度ベクトルであるドップラベクトルが入力されるようになっている。

そして、ドップラベクトル型傾斜角計算部２９は、ＧＰＳレシーバ３から入力されたドップラベクトルから、自車の進行方向に対する自車の傾斜角の成分を取り出すようになっている。

このドップラベクトル型傾斜角計算部２９による傾斜角の取り出しは、ＧＰＳによる今回の測位が行われた地点を含めた自車の所定の走行距離（例えば、過去５０ｍ）の範囲内に存在する複数の地点でのＧＰＳによる測位によって取得された複数のドップラベクトルに対して行われるようになっている。

すなわち、ドップラベクトル型傾斜角計算部２９は、前記複数のドップラベクトルからそれぞれ傾斜角を取り出すことによって、複数の傾斜角を取得するようになっている。

これら複数の傾斜角の取り出しは、ＧＰＳによる測位（前回の測位）が行われた各地点において順次行うようにしてもよいし、ＧＰＳによる今回の測位がなされた地点においてまとめて行うようにしてもよい。

そして、ドップラベクトル型傾斜角計算部２９は、前記複数の傾斜角の分散：σ_ｄ ^２（以下、同様）が小さい場合（例えば、２〔ｄｅｇ〕以下）には、これら複数の傾斜角の平均値（以下、ドップラベクトル型第１段階平均値と称する）を計算するようになっている。

次に、ドップラベクトル型傾斜角計算部２９は、前記複数の傾斜角のうち、前記ドップラベクトル型第１段階平均値との差が大きい所定数（例えば２つ）の傾斜角を除外し、残りの複数の傾斜角の平均値（以下、ドップラベクトル型第２段階平均値と称する）を計算するようになっている。

そして、ドップラベクトル型傾斜角計算部２９は、前記ドップラベクトル型第２段階平均値を、ドップラベクトル型傾斜角と決定するようになっている。

ＧＰＳ高度型傾斜角計算部２８およびドップラベクトル型傾斜角計算部２９には、ＧＰＳ傾斜角計算手段としてのＧＰＳ傾斜角計算部３０が接続されている。

このＧＰＳ傾斜角計算部３０には、ＧＰＳ高度型傾斜角計算部２８によって算出されたＧＰＳ高度型傾斜角（ＧＰＳ高度型第２段階平均値）と、ドップラベクトル型傾斜角計算部２９によって算出されたドップラベクトル型傾斜角（ドップラベクトル型第２段階平均値）とがそれぞれ入力されるようになっている。

そして、ＧＰＳ傾斜角計算部３０は、入力されたＧＰＳ高度型傾斜角と、ドップラベクトル型傾斜角とを総合的に判断して、これらの傾斜角に基づいてＧＰＳ傾斜角を計算するようになっている。

なお、本実施形態において、ＧＰＳ傾斜角計算部３０は、次式によって、ＧＰＳ傾斜角を計算するようになっている。

θ_ＧＰＳ＝θ_ｈ×ｋ＋θ_ｄ×（１−ｋ） （２）

ただし、（２）式において、θ_ＧＰＳは、ＧＰＳ傾斜角、θ_ｈは、ＧＰＳ高度型傾斜角、θ_ｄは、ドップラベクトル型傾斜角、ｋは、ＧＰＳ高度型傾斜角の使用割合（０≦ｋ≦１）を示す。

ｋの値は、例えば、次式のように規定してもよい。

ｋ＝σ_ｄ ^２／（σ_ｈ ^２＋σ_ｄ ^２） （２の２）

そして、ＧＰＳ傾斜角計算部３０には、絶対傾斜角計算手段としての傾斜計算部３２が接続されており、この傾斜計算部３２には、ＧＰＳ傾斜角計算部３０によって算出されたＧＰＳ傾斜角が入力されるようになっている。

さらに、傾斜計算部３２には、加速度センサ５が接続されており、この加速度センサ５の出力値が、車速パルスとともに傾斜計算部３２に逐次入力されるようになっている。なお、加速度センサ５の出力値は、自車の進行方向に対する自車の傾斜角度を、前の地点における傾斜角度からの相対的な変化として検出することができるものである。

傾斜計算部３２は、次式によって表される水平状態における加速度センサ５の出力値である水平時加速度センサ出力値を計算するようになっている。

Ｖ_Ｌ＝Ｖ_ＡＶＥ−θ_ＧＰＳ×加速度センサ感度 （３）

ただし、（３）式において、Ｖ_Ｌは、水平時加速度センサ出力値、Ｖ_ＡＶＥは、自車の所定の走行距離（例えば、ＧＰＳによる今回の測位がなされた地点までの自車の走行距離（例えば過去５０ｍ））あたりの加速度センサ５の出力値の平均値を示す。

そして、傾斜計算部３２は、次式によって、絶対傾斜角を計算するようになっている。

Θ＝Ｖ−Ｖ_Ｌ×加速度センサ感度 （４）

ただし、（４）式において、Θは、絶対傾斜角、Ｖは、現在の加速度センサ５の出力値を示す。

なお、（４）式において、右辺第２項の値は、理想的な加速度センサ５の出力値を示している。

したがって、本実施形態においては、（１）〜（４）式によって、絶対傾斜角をきわめて高精度に算出することが可能となる。

傾斜計算部３２には、補正手段としてのジャイロ方位補正部３３が接続されており、このジャイロ方位補正部３３には、傾斜計算部３２によって算出された絶対傾斜角が入力されるようになっている。

そして、ジャイロ方位補正部３３は、傾斜計算部３２から入力された絶対傾斜角に基づいて、絶対傾斜角に応じたジャイロセンサ６の感度の補正を行うようになっている。

本実施形態において、ジャイロ方位補正部３３は、次式によって、絶対傾斜角に応じたジャイロセンサ６の感度の補正を行うようになっている。

ジャイロ方位
＝前回のジャイロ方位＋今回の変化方位×１／ｃｏｓ（絶対傾斜角） （５）

なお、（５）式において、１／ｃｏｓ（絶対傾斜角）は、ジャイロセンサ６の感度補正の補正値となる。

ジャイロ方位補正部３３には、前述したジャイロセンサ６が接続されており、このジャイロセンサ６には、ジャイロ方位補正部３３による補正後のジャイロ方位の値が入力されるようになっている。

ジャイロセンサ６は、入力されたジャイロ方位の値を、ナビゲーションメインユニット２に対して出力する自車の方位情報として設定するようになっている。

したがって、本実施形態においては、（１）〜（４）によって高精度に算出された絶対傾斜角を用いてジャイロセンサ６の感度の補正を行うことができるため、自車の方位誤差を有効に低減することが可能となる。

そして、このような補正が行われた後のジャイロセンサ６によって出力される自車方位の情報を用いることによって、自車位置を高精度に検出することが可能となり、また、マップマッチング処理を高精度に行うことが可能となる。

次に、本実施形態における車載用ナビゲーション装置１の主たる作用について説明する。

まず、図３のステップ１（ＳＴ１）においては、ＧＰＳ高度型傾斜角を計算するためのＧＰＳ高度側１次サンプリングとして、ＧＰＳ高度型傾斜角計算部２８により、ＧＰＳレシーバ３および車速パルスを介して、自車の絶対的な高度（ＧＰＳ高度）と、そのときの自車の走行距離とを抽出する。

また、ＧＰＳ高度側１次サンプリングにおいては、傾斜計算部３２によって、自車の絶対的な高度が抽出されたときの加速度センサ５の出力値を抽出する。

さらに、ステップ１（ＳＴ１）においては、ドップラベクトル型傾斜角を計算するためのドップラベクトル側サンプリングとして、ドップラベクトル型傾斜角計算部２９により、ＧＰＳレシーバ３を介して、ＧＰＳによる測位が行われた各地点（走行地点）に対応する複数のドップラベクトルを順次取得するとともに、これら複数のドップラベクトルから複数の傾斜角をそれぞれ取り出す。

また、ドップラベクトル側サンプリングにおいては、傾斜計算部３２によって、ドップラベクトルが取得されたときの加速度センサ５の出力値を抽出する。

なお、ＧＰＳ高度側１次サンプリングにおける加速度センサ５の出力値の抽出と、ドップラベクトル側サンプリングにおける加速度センサ５の出力値の抽出とは、全く同じタイミングで行うのであれば、いずれか一方のみを行うようにしてもよい。

次いで、ステップ２（ＳＴ２）においては、ＧＰＳ高度側２次サンプリングとして、ＧＰＳ高度型傾斜角計算部２８により、（１）式を用いた複数の瞬間傾斜（θ）の算出を行う。

次いで、ステップ３（ＳＴ３）においては、ＧＰＳ高度型傾斜角計算部２８によって、ステップ２（ＳＴ２）において算出した複数の瞬間傾斜から、前述したＧＰＳ高度型第１段階平均値を算出し、次いで、このＧＰＳ高度型第１段階平均値から、ＧＰＳ高度型傾斜角（ＧＰＳ高度型第２段階平均値）を計算する。

また、ステップ３（ＳＴ３）においては、ドップラベクトル型傾斜角計算部２９によって、ステップ１（ＳＴ１）において取得された複数の傾斜角から、前述したドップラベクトル型第１段階平均値を算出し、次いで、このドップラベクトル型第１段階平均値から、ドップラベクトル型傾斜角（ドップラベクトル型第２段階平均値）を計算する。

次いで、ステップ４（ＳＴ４）においては、ＧＰＳ傾斜角計算部３０により、ステップ３（ＳＴ３）において算出されたＧＰＳ高度型傾斜角とドップラベクトル型傾斜角とに基づいて、ＧＰＳ傾斜角を（２）式を用いて計算する。

次いで、ステップ５（ＳＴ５）においては、傾斜計算部３２により、ステップ４（ＳＴ４）において算出されたＧＰＳ傾斜角と、ステップ１（ＳＴ１）におけるＧＰＳ高度側１次サンプリングまたはドップラベクトル側サンプリングにおいて抽出した加速度センサ５の出力値とに基づいて、水平時加速度センサ出力値を（３）式を用いて算出する。

次いで、ステップ６（ＳＴ６）においては、傾斜計算部３２により、ステップ５（ＳＴ５）において算出された水平時加速度センサ出力値に基づいて、絶対傾斜角を（４）式を用いて算出する。

最後に、ステップ７（ＳＴ７）においては、ジャイロ方位補正部３３により、ステップ６（ＳＴ６）において算出された絶対傾斜角に基づいて、ジャイロ方位を（５）式を用いて補正する。

したがって、本実施形態によれば、ジャイロ方位補正部３３により、傾斜計算部３２によって高精度に算出された絶対傾斜角に応じたジャイロセンサ６の感度の補正を適正に行うことができる。

この結果、傾斜を有する地点においても自車位置を高精度に検出することができ、ひいては、自車を目的地まで迅速かつ適切に案内することができる。

特に、立体駐車場等の傾斜を有する場所を旋回しながら移動する場合においても、自車方位を正確に検出することができ、良好な自車位置精度を得ることができる。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

例えば、前記実施形態における絶対傾斜角は、ＧＰＳによる測位結果に基づいて、（１）〜（４）式を経て算出されたものであるが、これに限る必要はなく、ＧＰＳによる測位を安定的に行うことができる地域等においては、前述したＧＰＳ高度型傾斜角、ドップラベクトル型傾斜角またはＧＰＳ傾斜角を絶対傾斜角として、（５）式を用いた補正を行うようにしてもよい。この場合においても、絶対傾斜角に応じたジャイロセンサ６の感度補正を高精度に行うことが可能である。

本発明に係る車載用ナビゲーション装置１の実施形態を示すブロック図 本発明に係る車載用ナビゲーション装置１の実施形態において、ジャイロ感度制御部２６の具体的な構成を示すブロック図 本発明に係る車載用ナビゲーション装置１の実施形態を示すフローチャート

符号の説明

１ 車載用ナビゲーション装置
３ ＧＰＳレシーバ
５ 加速度センサ
６ ジャイロセンサ
２８ ＧＰＳ高度型傾斜角計算部
２９ ドップラベクトル型傾斜角計算部
３０ ＧＰＳ傾斜角計算部
３２ 傾斜計算部
３３ ジャイロ方位補正部

Claims (15)

1. 自車の方位を検出するジャイロセンサと、自車の進行方向に対する自車の傾斜角を検出する加速度センサとを備えた車載用ナビゲーション装置であって、
   自車の進行方向に対する自車の絶対的な傾斜角度である絶対傾斜角を計算する絶対傾斜角計算手段と、
   この絶対傾斜角計算手段によって算出された前記絶対傾斜角に応じた前記ジャイロセンサの感度の補正を行う補正手段と
   を備えたことを特徴とする車載用ナビゲーション装置。
2. 前記絶対傾斜角計算手段は、ＧＰＳによる測位結果に基づいて、前記絶対傾斜角を計算するように形成されていること
   を特徴とする請求項１に記載の車載用ナビゲーション装置。
3. 前記絶対傾斜角計算手段は、自車の所定の走行距離あたりの前記ＧＰＳによって測位された自車の絶対的な高度の変化に基づいて、前記絶対傾斜角を計算するように形成されていること
   を特徴とする請求項２に記載の車載用ナビゲーション装置。
4. 前記絶対傾斜角計算手段は、次式によって表される瞬間傾斜、
   θ＝ａｓｉｎ（（ｈ_２−ｈ_１）／Ｌ） （１）
   ただし、
   θ：瞬間傾斜
   ｈ_２：ＧＰＳによる今回の測位によって取得された自車の絶対的な高度
   ｈ_１：ＧＰＳによる前回の測位によって取得された自車の絶対的な高度
   Ｌ：ＧＰＳによる前回の測位から今回の測位までの間における自車の走行距離
   に基づいて、前記絶対傾斜角を計算するように形成されていること
   を特徴とする請求項３に記載の車載用ナビゲーション装置。
5. （１）式に、ＧＰＳによる今回の測位が行われた地点に至るまでの自車の所定の走行距離の範囲内に存在する複数の地点でのＧＰＳによる測位によって取得された複数のｈ_１の値と、これら複数のｈ_１の値にそれぞれ対応する複数のＬの値との組をそれぞれ代入することによって複数のθの値を算出し、この算出した複数のθの値を用いることによってＧＰＳ高度型傾斜角を計算するＧＰＳ高度型傾斜角計算手段を備え、
   前記絶対傾斜角計算手段は、このＧＰＳ高度型傾斜角計算手段によって算出されたＧＰＳ高度型傾斜角に基づいて、前記絶対傾斜角を計算するように形成されていること
   を特徴とする請求項４に記載の車載用ナビゲーション装置。
6. 前記ＧＰＳ高度型傾斜角は、前記複数のθの値を用いることによって算出された平均値であること
   を特徴とする請求項５に記載の車載用ナビゲーション装置。
7. 前記絶対傾斜角計算手段は、前記ＧＰＳによる測位によって取得された３次元の速度ベクトルであるドップラベクトルから取り出された自車の進行方向に対する自車の傾斜角に基づいて、前記絶対傾斜角を計算するように形成されていること
   を特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれか１項に記載の車載用ナビゲーション装置。
8. 前記ＧＰＳによる今回の測位が行われた地点を含めた自車の所定の走行距離の範囲内に存在する複数の地点でのＧＰＳによる測位によって取得された複数のドップラベクトルからそれぞれ取り出された複数の傾斜角を用いることによって、ドップラベクトル型傾斜角を計算するドップラベクトル型傾斜角計算手段を備え、
   前記絶対傾斜角計算手段は、前記ドップラベクトル型傾斜角計算手段によって算出されたドップラベクトル型傾斜角に基づいて、前記絶対傾斜角を計算するように形成されていること
   を特徴とする請求項７に記載の車載用ナビゲーション装置。
9. 前記ドップラベクトル型傾斜角は、前記複数のドップラベクトルからそれぞれ取り出された複数の傾斜角を用いることによって算出された平均値であること
   を特徴とする請求項８に記載の車載用ナビゲーション装置。
10. 前記ＧＰＳ高度型傾斜角および前記ドップラベクトル型傾斜角に基づいてＧＰＳ傾斜角を計算するＧＰＳ傾斜角計算手段を備え、
    前記絶対傾斜角計算手段は、前記ＧＰＳ傾斜角計算手段によって算出されたＧＰＳ傾斜角に基づいて、前記絶対傾斜角を計算するように形成されていること
    を特徴とする請求項８または請求項９に記載の車載用ナビゲーション装置。
11. 前記ＧＰＳ傾斜角計算手段は、次式、
    θ_ＧＰＳ＝θ_ｈ×ｋ＋θ_ｄ×（１−ｋ） （２）
    ただし、
    θ_ＧＰＳ：ＧＰＳ傾斜角
    θ_ｈ：ＧＰＳ高度型傾斜角
    θ_ｄ：ドップラベクトル型傾斜角
    ｋ：ＧＰＳ高度型傾斜角の使用割合（０≦ｋ≦１）
    によって前記ＧＰＳ傾斜角を計算するように形成されていること
    を特徴とする請求項１０に記載の車載用ナビゲーション装置。
12. 前記絶対傾斜角計算手段は、次式によって表される水平状態における前記加速度センサの出力値である水平時加速度センサ出力値、
    Ｖ_Ｌ＝Ｖ_ＡＶＥ−θ_ＧＰＳ×加速度センサ感度 （３）
    ただし、
    Ｖ_Ｌ：水平時加速度センサ出力値
    Ｖ_ＡＶＥ：自車の所定の走行距離あたりの加速度センサの出力値の平均値
    を用いることによって前記絶対傾斜角を計算するように形成されていること
    を特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の車載用ナビゲーション装置。
13. 前記絶対傾斜角計算手段は、次式、
    Θ＝Ｖ−Ｖ_Ｌ×加速度センサ感度 （４）
    ただし、
    Θ：絶対傾斜角
    Ｖ：現在の加速度センサ出力値
    によって、前記絶対傾斜角を計算するように形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の車載用ナビゲーション装置。
14. 前記補正手段は、次式、
    ジャイロ方位＝
    前回のジャイロ方位＋今回の変化方位×１／ｃｏｓ（絶対傾斜角） （５）
    によって、前記絶対傾斜角に応じたジャイロセンサの感度の補正を行うこと
    を特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の車載用ナビゲーション装置。
15. 前記絶対傾斜角に応じたジャイロセンサの感度の補正を行った上で、自車位置を２次元の地図データにおける該当する道路上の位置に整合させるように補正するマップマッチング処理を行うこと
    を特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の車載用ナビゲーション装置。

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