JP2008111796A - 自車位置算出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車速パルス信号を利用することができない車両であっても自車位置を算出可能な「自車位置算出装置」を提供する。
【解決手段】 自車位置算出装置３０は、ＧＰＳ衛星の測位からＧＰＳ速度等の情報を生成するＧＰＳ測位情報作成部５０と、車両３４からの車速パルス信号が入力されず、かつＧＰＳ測位情報生成部５０から得られたＧＰＳ速度が変化したとき、車速パルス信号を利用することができないと判定する判定部５２と、車速パルス信号を利用することができないと判定されたとき、ＧＰＳ速度に基づき擬似車速パルス信号を生成する擬似車速パルス信号生成部５４と、擬似車速パルス信号に基づき自車位置を算出する自車位置算出処理部４２とを含んで構成される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ナビゲーション装置等に用いられる自車位置算出装置に関し、特に、車速センサもしくは車速パルス信号を利用することなしに自車位置を算出する算出方法に関する。

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おける自車位置算出方法には、ＧＰＳ衛星を利用したＧＰＳ測位と、車両に搭載された車速センサや方位センサによる自律航法がある。自律航法は、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、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。そこで、ＧＰＳ測位と自律航法のそれぞれの短所を補うべく、ＧＰＳ測位と自律航法の双方を利用して自車位置算出方法が行われている。

図１は、従来の自車位置算出装置の構成例を示す図である。従来の自車位置算出装置は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、車両の絶対位置を測位するＧＰＳ測位センサ１２と、車両の走行距離を検出する車速センサ１４と、車両の走行方向を検出するジャイロセンサ１６と、車両の加速度を検出する加速度センサ１８と、これらのセンサが出力する信号を処理する信号処理部２０と、信号処理部２０により処理された車両情報から自車位置を算出する自車位置算出処理部２２とを含んで構成される。

車速センサ１４は、車輪が一定角度回転する毎にパルス信号を生成し、自車位置算出処理部２２は、このパルス信号に基づき自車の移動距離や移動速度を算出している。例えば特許文献１は、ナビゲーション装置の検証用に利用されるパルス発生器および車速パルス生成方法に関し、ＧＰＳ受信部の出力から車両の移動速度を算出し、入力指示に基づき特定された波形パターンにて、移動速度に応じた検証用の擬似車速パルスを生成する技術を開示している。

特開２００２−９０１７５号

自車位置算出装置を車両に搭載する場合、車速パルス信号を車両から取得している。しかし、近年、車両から車速パルス信号を取得できず、車内ＬＡＮシステム（例えばＣＡＮバスなど）を介してのみ取得することができる車両が増えている。車内ＬＡＮは、各自動車メーカによって仕様が異なり、使用が開示されていない。時として車速パルス信号を利用することができない場合がある。また、車両そのものに車速パルス信号が取得できる機構が搭載されていない場合にも、車速パルス信号を利用することができない。車速パルス信号を利用して自車位置算出を行っている場合、上記のように車速パルス信号を利用することができないと、自車位置算出を適切に行うことができず、ひいてはナビゲーション装置における自車位置表示に支障をきたすという課題がある。

本発明は、上記の従来の課題を解決し、車速パルス信号を利用することができない場合であっても、自車位置を算出することができる自車位置算出装置を提供することを目的とする。

本発明の自車位置算出装置は、複数のＧＰＳ衛星を利用して自車位置を測位するＧＰＳ測位手段と、自車の走行距離に応じた車速パルス信号が車両から入力されず、かつＧＰＳ測位手段から得られたＧＰＳ速度情報が変化したとき、車速パルス信号を利用することができないと判定する判定手段と、前記判定手段により車速パルス信号を利用することができないと判定されたとき、ＧＰＳ測位手段から得られたＧＰＳ速度情報に基づき擬似車速パルス信号を生成する擬似車速パルス信号生成手段と、擬似車速パルス信号に基づき自車位置を算出する自車位置算出手段とを有する。

好ましくは、前記判定手段はさらに、ＧＰＳ測位手段から得られた自車の移動距離が一定以上のときに、車速パルス信号が利用できないと判定する。前記擬似車速パルス信号生成手段は、ＧＰＳ速度情報から一定期間毎の自車の移動距離を算出し、算出された移動距離を予め決められた１パルス当りの移動距離で除算することにより一定期間毎の擬似車速パルス信号を生成する。

本発明に係る擬似車速パルス信号に基づき自車位置を算出する方法は、車両から車速パルス信号が入力されず、かつＧＰＳ測位により得られたＧＰＳ速度情報に変化があったとき、車速パルス信号を利用することができないと判定するステップと、車速パルス信号を利用することができないと判定されたとき、ＧＰＳ測位により得られたＧＰＳ速度情報に基づき擬似車速パルス信号を生成するステップと、擬似車速パルス信号に基づき自車位置を算出するステップとを有する。

好ましくは、前記判定するステップはさらに、ＧＰＳ測位により自車の移動距離が一定以上のときに、車速パルス信号を利用することができないと判定する。前記生成するステップは、ＧＰＳ速度情報から一定期間毎の自車の移動距離を算出し、算出された移動距離を予め決められた１パルス当りの移動距離で除算することにより一定期間毎の擬似車速パルス信号を生成する。

本発明によれば、車速パルス信号を利用できないとき、擬似車速パルス信号を生成するようにしたので、車速パルス信号を利用することができる車両および車速パル信号を利用することができない車両のいずれに対しても、動的に車速パルス信号または擬似車速パルス信号を切替えることで自車位置の算出を行うことができる。このような互換性により低コストで利便性の高い自車位置算出装置を提供することができる。

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２は、本発明の実施例に係る自車位置算出装置の構成を示すブロック図である。自車位置算出装置３０は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、車両の絶対値を測位するＧＰＳ測位センサ３２と、車両の走行方向を検出するジャイロセンサ３６と、車両の加速度を検出する加速度センサ３８と、これらのセンサの出力を信号処理する信号処理部４０と、信号処理部４０により処理された車両に関する情報または信号から自車位置を算出する自車位置算出処理部４２とを含んで構成される。本実施例に係る自車位置算出装置３０は、車速パルス信号を利用せずに自車位置の算出を可能にするものであり、そのため、車速パルス信号を図２に示していないが、勿論、車速パルス信号が利用可能であれば、車両からの車速パルス信号を利用して自車位置を算出することができる。

図３は、信号処理部４０の機能的な構成を示すブロック図である。信号処理部４０は、ＧＰＳ測位センサ３２の出力を受け取り、ＧＰＳ速度等の情報を生成するＧＰＳ測位情報生成部５０と、車両３４（車速センサ）からの車速パルス信号が利用可能であるか否かを判定する判定部５２と、車速パルス信号が利用できないとき擬似車速パルス信号を生成する擬似車速パルス信号生成部５４と、ジャイロセンサ３６の出力を一定のサンプリング周期でＡ／Ｄ（アナログ−ディジタル）変換するＡ／Ｄ変換部５８と、加速度センサ３８の出力を一定のサンプリング周期でＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部６０を含んでいる。

ＧＰＳ測位センサ３２は、地球を周回する複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信し、その測位結果をＧＰＳ測位情報生成部５０へ出力する。ＧＰＳ測位情報生成部５０は、ＧＰＳ測位センサ３２の出力に基づき、車両の絶対位置、車両の速度（ＧＰＳ速度）、ＧＰＳ測位による車両の移動距離等を算出する。ＧＰＳ速度は、車両の絶対位置の位置変化、もしくはＧＰＳ受信信号の周波数変化（ドップラーシフト）を利用するものであってもよい。

車速パルス信号は、車両３４より取り出され、例えば自車の車輪に複数の位置センサを等間隔にて取り付けることで、タイヤが１回転するたびに、複数のパルス列を含む信号である。

判定部５２は、車両３４（車速センサ）からの出力およびＧＰＳ測位情報生成部５０からの出力を受け取り、これらの出力に基づき車速パルス信号が利用可能か否かを判定する。車速パルス信号を利用することができないと判定すると、判定部５４は、その判定結果を擬似車速パルス信号生成部５４に出力し、擬似車速パルス信号生成部５４に擬似車速パルス信号を生成させる。

擬似車速パルス信号生成部５４は、ＧＰＳ測位情報生成部５０より生成されたＧＰＳ速度情報を受け取り車速パルス信号に置換可能な擬似車速パルス信号を生成する。

自車位置算出処理部４２は、信号処理部４０により処理された信号を受け取り、自車位置を算出する。算出された自車位置は、ナビゲーション装置等へ出力される。

次に、本実施例における自車位置算出装置の自車位置算出動作について図４のフローチャートを参照し説明する。

まず、車両が走行を開始すると（ステップＳ１０１）、各センサからの出力が信号処理部４０へ入力される。次いで、判定部５２は、車両３４から出力される車速パルス信号が入力されたか否かを判定する（ステップＳ１０２）。車速パルス信号が入力されたとき、判定部５２は、車速パルス信号が利用可能であると判定し（ステップＳ１０２）、その判定結果が擬似車速パルス信号生成部５４へ伝えられる。これに応じて、擬似車速パルス信号生成部５４は擬似車速パルス信号を生成しない（ステップＳ１０４）。車速パルス信号が利用可能である場合には、自車位置算出処理部４２は、車両３４から出力された車速パルス信号に基づき、自車位置を算出する（ステップＳ１１１）。

一方、車速パルス信号が入力されていないとき、判定部５２は、ＧＰＳ測位情報生成部５０からのＧＰＳ速度を取得し（ステップＳ１０５）、そのＧＰＳ速度に変化があるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ＧＰＳ速度に変化があると判定されたとき、判定部５２は、車速パルス信号が利用できないと判定し（ステップＳ１０７）、その判定結果を擬似車速パルス信号生成部５４へ伝える。これに応答して擬似車速パルス信号生成部５４は、擬似車速パルス信号を生成する。すなわち、擬似車速パルス信号生成部５４は、ＧＰＳ速度に基づき一定時間内に自車が移動した移動距離を算出する（ステップＳ１０８）。例えば、一定時間当たりの移動距離を算出する場合、移動距離は、ＧＰＳ速度から以下の式により算出される。

次に、一定時間内の移動距離が算出されると、算出された移動距離を車両からの車速パルス信号の１パルス当たりの移動距離で除算する（ステップＳ１０９）。例えば、一定時間当たりの車速パルス信号の数は、以下の式により算出される。これにより、車速パルス信号とほぼ等価な擬似車速パルス信号が得られる。

次に、擬似車速パルス信号生成部５４は、算出された擬似車速パルス信号を自車位置算出処理部４２へ出力する（ステップＳ１１０）。こうして自車位置算出処理部４２は、信号処理部４０から出力された車速パルス信号または擬似車速パルス信号に基づき自車位置を算出する（ステップＳ１１１）。

次に、本発明の第２の実施例における自車位置算出動作を図５のフローチャートを参照し説明する。ステップＳ２０１からステップＳ２０６までは、第１の実施例のステップＳ１０１からステップ１０６と同一であるため、説明を省略する。判定部５２は、ステップＳ２０６においてＧＰＳ速度の変化があると判定したとき、さらにＧＰＳ測位情報生成部５０から得られた自車の移動距離が一定以上か否かを判定する（ステップＳ２０７）。判定部５２は、自車の移動距離が一定以上であるとき、車速パルス信号が利用不可であると判定する（ステップＳ２０８）。自車の移動距離を判定対象に加えたのは、車両の移動距離が大きいほど、自車位置とＧＰＳ測位位置が離れるため、車速パルス信号がないと判断できる精度が高くなり、それを考慮するためである。車速パルス信号が利用不可と判定されると、第１の実施例のときと同様に、擬似車速パルス信号生成部５４により生成された擬似車速パルス信号が自車位置算出処理部４２へ出力され（ステップＳ２０９）、自車位置の算出が行われる（ステップＳ２１０）。

図６は、本実施例に係る自車位置算出装置が搭載された車載用電子システムの構成を示すブロック図である。車載用電子システム７０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７２と、センサユニット７２とバス７４を介して接続された自車位置算出装置３０と、自車位置算出装置３０とバス７６を介して接続されたナビゲーション装置７８を含んで構成される。バス７６には、ナビゲーション装置７８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８０、各種警報を報知するアラーム部８２、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）８４等が接続されていてもよい。

センサユニット７２は、少なくともＧＰＳ測位センサ、ジャイロセンサおよび加速度センサを含んで構成されるが、車速センサを含むものであってもよい。センサユニット７２からの各種信号は、自車位置算出装置３０のバス入力に出力される。自車位置算出装置３０は、センサユニット７２から信号を受け取ると、受け取った信号から自車の位置を算出し、バス７６を介し、ナビゲーション装置７８に出力する。ナビゲーション装置７８は、自車位置算出装置３０が出力する自車位置情報に基づき自車位置マークを道路地図画面上に表示する。

なお、自車位置算出装置は、図６に示すようにナビゲーション装置とバスを介して接続されているが、これ以外にも、図７に示すように車載用電子システム７０ａは、ナビゲーション装置７８が自車位置算出装置を内蔵する構成であってもよい。

また車載用電子システム７０ｂは、図８に示すような構成であってもよい。例えば、ナビゲーション装置７８は、内部にジャイロセンサ３６、加速度センサ３８および自車位置算出部９０を含んでいる。またナビゲーション装置７８は、ＧＰＳ測位センサ３２や車内ＬＡＮシステムに接続する車両側コネクタ９２に接続されている。車速パルス信号は、車両側コネクタ９２より取り出され、自車位置算出部９０は、車速パルス信号または擬似車速パルス信号に基づき、自車位置を算出する。自車位置算出部９０は、好ましくは、ソフトウェア（プログラム）により自車位置を算出する。

なお、本実施例では、ＧＰＳ測位情報に基づき擬似車速パルス信号を生成したが、トンネル内など、ＧＰＳ衛星からの電波を受信できない場合、その期間内だけ加速度センサからの出力に応じて移動距離を算出し、擬似車速パルス信号を生成してもよい。

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。

本発明に係る自車位置算出装置は、車両等に搭載されるナビゲーション装置、ナビゲーションシステム、あるいはナビゲーション機能を包含するコンピュータ等の電子装置において利用することができる。

従来の自車位置算出方法を示す図である。 本実施例に係る自車位置算出装置の構成を示すブロック図である。 信号処理部の機能的な構成を示すブロック図である。 本実施例における自車位置算出装置の自車位置算出動作を示すフローチャートである。 第２の実施例における自車位置算出動作を示すフローチャートである。 自車位置算出装置が搭載される車載用電子システムの構成例を示すブロック図である。 車載用電子システム７０ａの構成例を示すブロック図である。 車載用電子システム７０ｂの構成例を示すブロック図である。

符号の説明

３０：自車位置算出装置 ３２：ＧＰＳ測位センサ
３４：車両 ３６：ジャイロセンサ
３８：加速度センサ ４０：信号処理部
４２：自車位置算出処理部 ５０：ＧＰＳ測位情報生成部
５２：判定部 ５４：擬似車速パルス信号生成部
５８、６０：Ａ／Ｄ変換部 ７０：車載用電子システム
７２：センサユニット ７４：バス
７６：バス ７８：ナビゲーション装置
８０：計器表示部 ８２：アラーム部
８４：エンジン制御ユニット（ＥＣＵ） ９０：自車位置算出部
９２：車両側コネクタ

Claims (8)

1. 複数のＧＰＳ衛星を利用して自車位置を測位するＧＰＳ測位手段と、
   自車の走行距離に応じた車速パルス信号が車両から入力されず、かつＧＰＳ測位手段から得られたＧＰＳ速度情報が変化したとき、車速パルス信号を利用することができないと判定する判定手段と、
   前記判定手段により車速パルス信号を利用することができないと判定されたとき、ＧＰＳ測位手段から得られたＧＰＳ速度情報に基づき擬似車速パルス信号を生成する擬似車速パルス信号生成手段と、
   擬似車速パルス信号に基づき自車位置を算出する自車位置算出手段と、
   を有する自車位置算出装置。
2. 前記判定手段はさらに、ＧＰＳ測位手段から得られた自車の移動距離が一定以上のときに、車速パルス信号が利用できないと判定する、請求項１に記載の自車位置算出装置。
3. 前記擬似車速パルス信号生成手段は、ＧＰＳ速度情報から一定期間毎の自車の移動距離を算出し、算出された移動距離を予め決められた１パルス当りの移動距離で除算することにより一定期間毎の擬似車速パルス信号を生成する、請求項１に記載の自車位置算出装置。
4. 擬似車速パルス信号に基づき自車位置を算出する方法であって、
   車両から車速パルス信号が入力されず、かつＧＰＳ測位により得られたＧＰＳ速度情報に変化があったとき、車速パルス信号を利用することができないと判定するステップと、
   車速パルス信号を利用することができないと判定されたとき、ＧＰＳ測位により得られたＧＰＳ速度情報に基づき擬似車速パルス信号を生成するステップと、
   擬似車速パルス信号に基づき自車位置を算出するステップと、
   を有する自車位置算出方法。
5. 前記判定するステップはさらに、ＧＰＳ測位により自車の移動距離が一定以上のときに、車速パルス信号を利用することができないと判定する、請求項４に記載の自車位置算出方法。
6. 前記生成するステップは、ＧＰＳ速度情報から一定期間毎の自車の移動距離を算出し、算出された移動距離を予め決められた１パルス当りの移動距離で除算することにより一定期間毎の擬似車速パルス信号を生成する、請求項４に記載の自車位置算出方法。
7. 請求項１ないし３いずれか１つに記載の自車位置算出装置によって算出された自車位置を利用するナビゲーション装置。
8. ナビゲーション装置はさらに、自車位置算出装置により算出された自車位置に基づき道路地図画面上に自車位置マークを表示する、請求項７に記載のナビゲーション装置。

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