JP2007121138A - 移動体のナビゲーション装置及び移動体の現在位置算出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 マルチパスの影響を排除することで、より高い精度で現在位置を検出することが可能な移動体のナビゲーション装置及び移動体の現在位置算出方法を提供する。
【解決手段】 ナビゲーション装置１０を備える車両の現在位置算出方法として、車両の現在位置を検出するための自律航法センサ５と制御部１７とからなる自律測位手段が新たに算出した自律測位データの誤差範囲を、新たな現在位置の予測エリアデータとして算出するステップと、車両の現在位置を検出するためのＧＰＳ受信部４が新たに算出したＧＰＳ測位データが、予測エリアデータに含まれるかどうかを判定するステップと、ＧＰＳ測位データが予測エリアデータに含まれないと判定した場合に、自律測位データを利用して現在位置を示す現在位置データを新たに算出するステップとを有する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、移動体のナビゲーション装置及び移動体の現在位置算出方法に関し、特にマルチパスの影響を排除することでより高い精度で現在位置を検出することが可能な移動体のナビゲーション装置及び移動体の現在位置算出方法に関する。

近年、自動車や航空機や船舶などに代表される移動体では、ナビゲーション装置が利用されている。一般的なナビゲーション装置は、より高い精度で現在位置を検出するために、ＧＰＳ（Global Positioning System）測位と、ジャイロセンサ、速度センサ等を用いた自律測位とを併用している。例えば特許文献１は、ＧＰＳ測位と自律測位とを組み合わせた、以下に示すハイブリッド処理方法を提案している。

特許文献１が提案するハイブリッド処理方法は、自律測位データの予測誤差がしきい値を超えないと判定した場合には、ＧＰＳ測位データと自律測位データとを組み合わせて現在位置を検出する。一方、自律測位データの予測誤差がしきい値を超えたと判定した場合には、ＧＰＳ測位データに自律測位データを組み合わせることなく、ＧＰＳ測位データから現在位置を検出する。このようにして特許文献１が提案するハイブリッド処理方法は、起動ドリフトの影響で特に自律測位データの誤差が大きくなるとされる起動直後であっても、より高い精度で現在位置を検出することを可能としている。
特開２００２−３３３３３２号公報

ここで、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号は、特に高層ビル等の巨大建造物付近（以下、単にオブジェクトと称す）などでは、ＧＰＳ受信部に直接届く経路の他に、オブジェクトの表面で反射してからＧＰＳ受信部に届く別の経路を有することがある。このように同一ＧＰＳ衛星から同時に複数の経路を介してＧＰＳ信号が受信される現象をマルチパスという。このマルチパスの影響が過大である場合には、ＧＰＳ受信部は直接信号と間接信号とを混ぜて演算してしまうため、算出されるＧＰＳ測位データの誤差が大きくなる。この場合、ＧＰＳ測位データを利用して現在位置を検出すると却って精度が低下してしまう虞がある。しかしながら、ＧＰＳ測位データと自律測位データとを組み合わせて、あるいはＧＰＳ測位データに自律測位データを組み合わせることなくＧＰＳ測位データから現在位置を検出する特許文献１の提案技術では上述の課題を解決することができない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、マルチパスの影響を排除することでより高い精度で現在位置を検出することが可能な移動体のナビゲーション装置及び移動体の現在位置算出方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、自律測位手段とＧＰＳ測位手段とを利用して現在位置を検出する移動体のナビゲーション装置であって、前記自律測位手段が新たに算出した自律測位データの誤差範囲を、新たな現在位置の予測エリアデータとして算出する処理と、前記ＧＰＳ測位手段が新たに算出したＧＰＳ測位データが前記予測エリアデータに含まれるかどうかを判定する処理と、前記ＧＰＳ測位データが前記予測エリアデータに含まれないと判定した場合に、前記自律測位データを利用して、現在位置を示す現在位置データを新たに算出する処理とを実行する制御手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、予測エリアに含まれないＧＰＳ測位データを、マルチパスの影響を過大に受けているとして、このようなＧＰＳ測位データを新たな現在位置データの算出に利用しないことでマルチパスの影響を排除することができ、その結果、より高い精度で現在位置を検出することが可能である。

また、本発明は、前記ＧＰＳ測位データが前記予測エリアデータに含まれると判定した場合に、さらに前記制御手段が、地図データベースと、ＧＰＳ衛星の位置データと、前記予測エリアデータとに基づいて、前記ＧＰＳ測位手段が前記ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を直接受信できるかどうかを判定する処理と、直接受信できないと判定した場合に、前記自律測位データを利用して新たな現在位置データを算出する処理とを実行してもよい。

ここで、ＧＰＳ信号がオブジェクトに遮られる位置に移動体が存在する場合には、ＧＰＳ受信部は直接ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信できないため、ＧＰＳ測位データはマルチパスの影響を過大に受けて算出される。本発明によれば、ＧＰＳ信号を直接受信できないと判定した場合には、ＧＰＳ測位データを現在位置データの算出に利用しないことで、ＧＰＳ測位データが予測エリアに含まれた場合であってもマルチパスの影響を排除することができ、その結果、さらに高い精度で現在位置を検出することが可能である。

また、本発明は、移動体の現在位置を検出するための自律測位手段が新たに算出した自律測位データの誤差範囲を、新たな現在位置の予測エリアデータとして算出するステップと、前記移動体の現在位置を検出するためのＧＰＳ測位手段が新たに算出したＧＰＳ測位データが、前記予測エリアデータに含まれるかどうかを判定するステップと、前記ＧＰＳ測位データが前記予測エリアデータに含まれないと判定した場合に、前記自律測位データを利用して、現在位置を示す現在位置データを新たに算出するステップとを有することを特徴とする移動体の現在位置算出方法である。

また、本発明は、移動体の現在位置を検出するための自律測位手段が新たに算出したＧＰＳ測位データと前回算出したＧＰＳ測位データとから、ＧＰＳ測位データの変化量を算出するステップと、前記移動体の現在位置を検出するためのＧＰＳ測位手段が新たに算出した自律測位データと前回算出した自律測位データとから、自律測位データの変化量を算出するステップと、前記ＧＰＳ測位データの変化量が、前記自律測位データの変化量よりも所定量以上大きいかどうかを判定するステップと、大きいと判定した場合に、新たに算出した前記自律測位データを利用して、現在位置を示す現在位置データを新たに算出するステップとを有することを特徴とする移動体の現在位置算出方法である。本発明によれば、予測エリアデータを利用して２次元的な判定処理を実行する場合と比較して判定精度は劣るものの、容易にマルチパスの影響が過大かどうかを判定可能である。すなわち、簡便にマルチパスの影響を排除してより高い精度で現在位置を検出することが可能である。

本発明によれば、マルチパスの影響を排除することで、より高い精度で現在位置を検出することが可能な移動体のナビゲーション装置及び移動体の現在位置算出方法を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

本実施例に係る車載用ナビゲーション装置１０（以下、単にナビゲーション装置１０と称す）の構成を、図１を用いて詳細に説明する。図１において、読取り機構１は、地図データやその他の案内データを地図データベースとして格納したＣＤ（コンパクトディスク）−ＲＯＭ（Read Only Memory）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）−ＲＯＭ等の記録媒体を読み込むための構成である。ただし、これに限定されず、たとえばハードディスクドライブなどの記憶装置も適用することができる。

操作部２は、ユーザがナビゲーション装置１０に各種操作・設定を入力するための構成である。これは、リモートコントローラ装置やコントロールパネル等のように個別に構成されていても、後述する表示部６と一体に形成されたタッチパネル式の入力装置として構成されていても良い。更には、音声入力用のマイクロフォン等で構成されてもよい。

ＶＩＣＳ（道路交通情報通信システム）受信部３は、電波ビーコン又は光ビーコンから送信されてくるＶＩＣＳ情報を受信するための構成である。ＧＰＳ受信部４は、ＧＰＳ衛星から送信されてくるＧＰＳ信号を受信して車両の現在位置の緯度及び経度をＧＰＳ測位データとして算出するための構成である。本実施例において、ＧＰＳ受信部４がＧＰＳ測位手段である。自律航法センサ５は、車両方位を検出するためのジャイロ等を含む角度センサ５ａと、一定の走行距離毎にパルスを発生する距離センサ５ｂとを有して構成されており、車両の進行方向や速度を検出する。

表示部６は、例えば液晶表示方式のディスプレイ装置等で構成され、ナビゲーション装置１０から入力された、地図や誘導経路や車両の現在位置や建造物その他アイコン等の各種情報を表示するための構成である。スピーカ７は、同じくナビゲーション装置１０から入力された音声案内情報等を出力するための構成である。尚、スピーカ７はその他、音響装置等から入力された音楽等も出力することができる。

また、ナビゲーション装置１０において、バッファメモリ１１は、後述する制御部１７からの制御の下に読取り機構１から入力された地図データ等を一時的に格納するための構成である。Ｉ／Ｆ（インタフェース）１２，１３，１４，１５、１６は、それぞれ操作部２，ＶＩＣＳ受信部３，ＧＰＳ受信部４，自律航法センサ５とナビゲーション装置１０における内部バスとを接続するための構成である。

制御部１７は、例えばマイクロコンピュータやＣＰＵ（中央演算処理装置）等の演算処理装置で構成される。本実施例では、制御部１７で制御手段を実現している。この制御部１７は、ナビゲーション用のプログラムを内蔵しており、このプログラムに従い、表示させたい地図のデータ等を読取り機構１からバッファメモリ１１に読み出したり、バッファメモリ１１に読み出した地図データから誘導経路を探索したり、設定された探索条件に合う誘導経路をバッファメモリ１１に読み出された地図データ等を用いて１つ以上探索する等のナビゲーションに係る種々の処理を実行する。但し、例えば上記のプログラムをＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ等に記憶しておくことも可能である。この場合、制御部１７は必要に応じてこれを読出し、実行する。

また、制御部１７は、ナビゲーションに係る種々の処理として例えば以下に示す処理を実行する。制御部１７は、自律航法センサ５から出力される信号と、車両の現在位置を示す現在位置データとに基づき自律測位データを算出する処理を実行する。すなわち、本実施例では、自律航法センサ５と制御部１７とで自律測位手段を実現している。また、制御部１７はこの自律測位データと、前述のＧＰＳ測位データとを利用して現在位置データを算出する処理を実行する。これらの処理を経て、ナビゲーション装置１０は車両の新たな現在位置を検出する。なお、本実施例では現在位置データを算出する処理にはマップマッチング処理も含まれている。

地図描画部１８は、バッファメモリ１１に読み出された地図データを用いて地図イメージの描画処理を行うための構成である。表示情報生成部１９は、動作状況に応じて各種メニュー画面（操作画面）やカーソル等の各種マークを生成するための構成である。誘導経路記憶部２０は、出発地及び目的地やその他の探索条件に基づいて制御部１７において探索された誘導経路の全てのノードに関するデータを格納しておくための構成である。誘導経路描画部２１は、誘導経路記憶部２０から誘導経路データを読み出して誘導経路を他の道路とは異なる表示態様（色や線幅を用いた強調表示等）で描画するための構成である。アイコン描画部２２は、地図イメージ上に描画する建造物やスポットや自車または他車などのアイコンの描画処理を行うための構成である。音声出力部２３は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）等を含んで構成され、制御部１７からの信号に基づいて音声信号をスピーカ７に出力する。

画像合成部２４は、地図描画部１８で描画された地図イメージに、誘導経路描画部２１で描画された誘導経路や、表示情報生成部１９で描画された操作画面及び各種マークや、アイコン描画部２２で描画された各種アイコンや、制御部１７から入力された画像等を適宜重ねて、表示部６に表示させるための構成である。

上述した構成で、次に新たな現在位置を検出するにあたって制御部１７が実行する処理の概念について、図２を用いて詳述する。車両が現在位置Ｐにいる場合には、制御部１７は、角度センサ５ａからの出力に基づき角度θを算出する処理を実行するとともに、距離センサ５ｂからの出力に基づき距離Ｌを算出する処理を実行する。この角度θと距離Ｌと現在位置Ｐ１を示す現在位置データとに基づいて、制御部１７は自律測位点Ｊに対応する自律測位データを算出する処理を実行する。

この自律測位データには、角度センサ５ａや、距離センサ５ｂや、演算処理を要因とする所定範囲内の誤差が発生する。本実施例では、これらを要因として自律測位データに生じる誤差は、車速などをパラメータとした演算式で表現され、演算式は前述のプログラムで記述されている。この演算式に基づいて、制御部１７は自律測位データの誤差範囲を、新たな現在位置の予測エリアデータとして算出する処理を実行する。予測エリアＡはこの予測エリアデータに対応している。ＧＰＳ測位点Ｇ１は、新たな現在位置を検出するにあたって、ＧＰＳ受信部４が測位したＧＰＳ測位データに対応する。

図２に示すように、ＧＰＳ測位点Ｇ１は予測エリアＡに含まれていない。このＧＰＳ測位点Ｇ１に対応するＧＰＳ測位データを、本実施例ではマルチパスが発生している状態で算出されたものとみなし、この場合に制御部１７は、自律測位点Ｊに対応する自律測位データを利用して新たな現在位置データを算出する処理を実行する。

また、制御部１７は、ＧＰＳ測位点Ｇが予測エリアＡに含まれていると判定した場合でも、以下に示す処理を実行することが可能である。図２に示すように、新たな現在位置を検出するにあたって、ＧＰＳ受信部４がＧＰＳ測位点Ｇ１の代わりに、境界近傍で予測エリアＡに含まれるようなＧＰＳ測位点Ｇ２を新たに測位した場合には、このＧＰＳ測位点Ｇ２はマルチパスの影響を過大に受けて測位されている虞がある。

図３は、図２で模式的に示した処理概念に対応させてマルチパスが発生している状態を模式的に示す図である。図３に示すように、図示しないＧＰＳ衛星からの直接信号であるＧＰＳ信号Ｓｉ１はオブジェクトＯＢＪ１によって遮られているため、新たな現在位置Ｐ２にいる車両はＧＰＳ信号Ｓｉ１を受信することができない。一方、車両はオブジェクトＯＢＪ２に反射された同一ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号Ｓｉ２を、間接信号として受信してしまっている。この場合、ＧＰＳ測定点Ｇ１は図３に示す位置として測位される。新たな現在位置Ｐ２に対応する現在位置データはこれから算出するため、ＧＰＳ信号Ｓｉ１を直接受信できるかどうかを判定するにあたっては予測エリアＡに対応する予測エリアデータを利用する。但し、自律測位点Ｊに対応する自律測位データのみを利用することも可能である。

制御部１７は、地図データベースと、ＧＰＳ衛星の位置データと、予測エリアデータとに基づいて、ＧＰＳ信号Ｓｉ１を直接受信できるかどうかを判定する処理を実行する。地図データベースは、オブジェクトＯＢＪの位置とサイズとをデータとして有しているので、制御部１７は、ＧＰＳ衛星の位置データと予測エリアデータとに基づいて、オブジェクトＯＢＪ１によって遮られることなくＧＰＳ信号Ｓｉ１を直接受信できるかどうかを判定することが可能である。この場合、例えば、予測エリアＡ全体に対して所定の割合以上の位置でＧＰＳ信号Ｓｉ１がオブジェクトＯＢＪ１に遮られると判定した場合に、ＧＰＳ信号Ｓｉ１を直接受信できないと判定することが可能である。ＧＰＳ信号Ｓｉ１を直接受信できないと判定した場合には、制御部１７は、自律測定点Ｊに対応する自律測定データを利用して新たな現在位置データを算出する処理を実行することで、マルチパスの過大な影響を排除する。これによって、さらに高い精度で新たな現在位置Ｐ２を検出することが可能である。

次に、図２で模式的に示した処理概念を図４に示すフローチャートを用いて詳述する。新たな現在位置を検出するにあたって、制御部１７は、まず新たに算出された自律測位データの誤差範囲を、新たな現在位置の予測エリアデータとして算出する処理を実行する（ステップ１１）。次に、制御部１７は、新たに算出されたＧＰＳ測位データが予測エリアデータに含まれるかどうかを判定する処理を実行する（ステップ１２）。予測エリアデータに含まれないと判定した場合には、ＧＰＳ測位データを無効にする（ステップ１３）。すなわち、制御部１７は、新たに算出された自律測位データを利用して新たな現在位置データを算出する処理を実行する。ステップ１２において肯定判定である場合には、制御部１７は、ＧＰＳ測位データを有効にする（ステップ１４）。すなわち、新たに算出されたＧＰＳ測位データと自律測位データとを利用して新たな現在位置データを算出する処理を実行する。

また、マルチパスの影響を排除するために、制御部１７は、以下に示す簡易的な判定処理を実行することも可能である。図５は、新たな現在位置を検出するにあたって、マルチパスの影響を排除するために、制御部１７が簡易的に実行する処理をフローチャートで示す図である。まず、制御部１７は、前回算出されたＧＰＳ測位データと、新たに算出されたＧＰＳ測位データとからＧＰＳ測位データの変化量ＧＨを算出する処理を実行する（ステップ２１）。次に、制御部１７は、前回算出された自律測位データと、新たに算出された自律測位データとから自律測位データの変化量ＪＨを算出する処理を実行する（ステップ２２）。

続いて、制御部１７は、ＧＰＳ測位データの変化量ＧＨが、自律測位データの変化量ＪＨよりも所定量以上大きいかどうかを判定する処理を実行する（ステップ２３）。所定量は、例えば前述の自律航法センサ５等の誤差の最大値を考慮して決定する。大きいと判定した場合には、新たに算出されたＧＰＳ測位データを無効にする（ステップ２４）。すなわち、制御部１７は、新たに算出された自律測位データを利用して新たな現在位置データを算出する処理を実行する。ステップ２３において否定判定である場合には、新たに算出されたＧＰＳ測位データを有効にする（ステップ２５）。すなわち、制御部１７は、新たに算出された自律測位データとＧＰＳ測位データとを利用して新たな現在位置データを算出する処理を実行する。

上述のフローチャートで示す処理によれば、予測エリアデータを利用して２次元的な判定処理を実行する場合と比較して判定精度は劣るものの、容易にマルチパスの影響が過大かどうかを判定することが可能である。以上により、マルチパスの影響を排除することで、より高い精度で車両の現在位置を検出することが可能なナビゲーション装置１０及び車両の現在位置算出方法を実現可能である。

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

本実施例に係る車載用ナビゲーション装置１０の構成を示す図である。 新たな現在位置を検出するにあたって制御部１７が実行する処理の概念を模式的に示す図である。 図２で模式的に示した処理概念に対応させてマルチパスが発生している状態を模式的に示す図である。 図２で模式的に示した処理概念をフローチャートで示す図である。 新たな現在位置を算出するにあたって、マルチパスの影響を排除するために、制御部１７が簡易的に実行する処理をフローチャートで示す図である。

符号の説明

１ 読取り機構
２ 操作部
３ ＶＩＣＳ受信部
４ ＧＰＳ受信部
５ 自律航法センサ
５ａ 角度センサ
５ｂ 距離センサ
６ 表示部
７ スピーカ
１０ ナビゲーション装置
１１ バッファメモリ
１２、１３、１４、１５、１６ Ｉ／Ｆ
１７ 制御部
１８ 地図描画部
１９ 表示情報生成部
２０ 誘導経路記憶部
２１ 誘導経路描画部
２２ アイコン描画部
２３ 音声出力部
２４ 画像合成部

Claims (4)

1. 自律測位手段とＧＰＳ測位手段とを利用して現在位置を検出する移動体のナビゲーション装置であって、
   前記自律測位手段が新たに算出した自律測位データの誤差範囲を、新たな現在位置の予測エリアデータとして算出する処理と、
   前記ＧＰＳ測位手段が新たに算出したＧＰＳ測位データが前記予測エリアデータに含まれるかどうかを判定する処理と、
   前記ＧＰＳ測位データが前記予測エリアデータに含まれないと判定した場合に、前記自律測位データを利用して、現在位置を示す現在位置データを新たに算出する処理とを実行する制御手段を有することを特徴とする移動体のナビゲーション装置。
2. 前記ＧＰＳ測位データが前記予測エリアデータに含まれると判定した場合に、
   さらに前記制御手段が、地図データベースと、ＧＰＳ衛星の位置データと、前記予測エリアデータとに基づいて、前記ＧＰＳ測位手段が前記ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を直接受信できるかどうかを判定する処理と、
   直接受信できないと判定した場合に、前記自律測位データを利用して新たな現在位置データを算出する処理とを実行することを特徴とする請求項１記載の移動体のナビゲーション装置。
3. 移動体の現在位置を検出するための自律測位手段が新たに算出した自律測位データの誤差範囲を、新たな現在位置の予測エリアデータとして算出するステップと、
   前記移動体の現在位置を検出するためのＧＰＳ測位手段が新たに算出したＧＰＳ測位データが、前記予測エリアデータに含まれるかどうかを判定するステップと、
   前記ＧＰＳ測位データが前記予測エリアデータに含まれないと判定した場合に、前記自律測位データを利用して、現在位置を示す現在位置データを新たに算出するステップとを有することを特徴とする移動体の現在位置算出方法。
4. 移動体の現在位置を検出するための自律測位手段が新たに算出したＧＰＳ測位データと前回算出したＧＰＳ測位データとから、ＧＰＳ測位データの変化量を算出するステップと、
   前記移動体の現在位置を検出するためのＧＰＳ測位手段が新たに算出した自律測位データと前回算出した自律測位データとから、自律測位データの変化量を算出するステップと、
   前記ＧＰＳ測位データの変化量が、前記自律測位データの変化量よりも所定量以上大きいかどうかを判定するステップと、
   大きいと判定した場合に、新たに算出した前記自律測位データを利用して、現在位置を示す現在位置データを新たに算出するステップとを有することを特徴とする移動体の現在位置算出方法。
   

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