JP2008224650A - 高架走行検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】 上下に重なり合うように設けられた高架道路と地上道路とのいずれか一方を走行中にも、現在走行している位置を正確に検出することができるカーナビゲーションシステムを提供する。
【解決手段】車両の走行位置を検出するＧＰＳ装置と前記走行位置を表示する道路地図データを備え、道路案内をするカーナビゲーションシステムにおいて、磁気を検出する磁気検出手段と、磁気検出手段により地上道路の走行時に検出した地上道路磁気データと磁気検出手段により高架道路の走行時に検出した高架道路磁気データとを対比する磁気データ対比手段と、前記磁気データ対比手段により地上道路上または高架道路上を走行しているか判定する走行位置判定手段を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両などに搭載されるカーナビゲーションシステムに関する。

従来のカーナビゲーションシステムでは、ＧＰＳシステム、デッドレコニング、マップマッチングなどのいずれの測位手段を用いても、車両が上下に重なり合うようにして設けられた高架道路を走行しているかあるいは高架下の道路（以下、地上道路という。）を走行しているかを判定することはきわめて困難であった。たとえば、ＧＰＳシステムによる車両の３次元座標の精度は、高架道路と地上道路とを判別できるほどの精度がない。

この問題を解決する方法として、例えば、車両が走行中の道路をビデオカメラで撮影し、画像認識装置で車線数を判定して、車線数が一致する道路上に車両が走行していると判断する方法を開示している（特許文献１）。この方法は、ビデオカメラと画像認識システムが高価であり、また、高架上と高架下で偶然車線数が同一の場合正確な判定ができなくなると言う欠点がある。

また、ＧＰＳ信号のドップラーシフト量を測定することで求められる車両の速度ベクトルを用い、求められる車両の速度ベクトルを用い、車両が高架道路に上昇したかあるいは高架下の道路に降下したかを判定する方法を開示している（特許文献２）。この方法は、車両の上昇あるいは降下時にＧＰＳ電波が受信できなかった場合に判定が不可能となり、かつ、いったん判定を逃すと、その後の走行中はまちがいに気づくことができないという欠点があった。

特開平１０−３００４９４号公報 特開平２００１−２８０９８５号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、カーナビゲーションシステムにおいて、上下に重なり合うように設けられた高架道路と地上道路とのいずれか一方を走行中にも、現在走行している位置（以下、走行位置という。）を正確に検出することができるカーナビゲーションシステムを提供することを目的とする。

本発明のカーナビゲーションシステムは、車両の走行位置を検出するＧＰＳ装置と前記走行位置を表示する道路地図データを備え、道路案内をするカーナビゲーションシステムにおいて、
磁気を検出する磁気検出手段と、
磁気検出手段により地上道路の走行時に検出した地上道路磁気データと磁気検出手段により高架道路の走行時に検出した高架道路磁気データとを対比する磁気データ対比手段と、
前記磁気データ対比手段により地上道路上または高架道路上を走行しているか判定する走行位置判定手段と、を備えていることを特徴とする（請求項１）。

本発明のカーナビゲーションシステムによれば、地上道路の構造と高架道路の構造との差異に着目し、地上道路の磁気ベクトルと高架道路の磁気ベクトルをそれぞれ検出し、磁気ベクトルの成分又は／及び磁気ベクトルの大きさを比較することにより、上下に重なり合うようにして設けられた高架道路と地上道路とのいずれかを走行しているかを判定することができるため、車両の走行位置を正確に検出することができる。

好ましくは、前記カーナビゲーションシステムにおける磁気を検出する前記磁気検出手段は、１乃至３軸を有するＭＩ磁気センサからなることを特徴とする（請求項２）。

ＭＩ磁気センサを用いることにより精確な磁気を検出することができる。また、１軸のＭＩ磁気センサで地上道路の磁気ベクトルと高架道路の磁気ベクトルを検出でき、その磁気データを対比することにより高架道路と地上道路とのいずれかを走行しているかを判定することができる。さらに、２軸又は３軸からなるＭＩ磁気センサを用いて得られる磁気ベクトルを合成して対比すると高架道路と地上道路とのいずれかを走行しているかの判定が一層明確にできる。

また、好ましくは、前記カーナビゲーションシステムにおいて、前記地上道路磁気データは前記磁気検出手段により、又は１乃至３軸を有するＭＩ磁気センサにより検出された地磁気データであり、前記高架道路磁気データは前記磁気検出手段により、又は１乃至３軸を有するＭＩ磁気センサにより検出された高架道路を構成する橋梁の橋梁構造による変動する磁気データであることを特徴とする（請求項３）。

磁気検出手段により検出される地上道路磁気データとしては、地磁気データが地上道路の構造を磁気的に表しており、変動の少ない安定した磁気データを得ることができるからである。また、高架道路磁気データとしては、高架道路を構成する橋梁の橋梁構造をなす橋桁、伸縮継手、支承などが強磁性体からなる鋼鉄材料で造られ、かつ、一定の間隔で組み立てられていることにより強い磁気ループを構成しているので、車両上の磁気センサは高架道路を走行することにより所定の変動するデータを得ることができるからである。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本実施の形態のカーナビゲーションシステムのブロック図である。
本発明のカーナビゲーションシステム１は、ＧＰＳ装置２と、ＣＰＵ２１と、道路地図データ３と、道路案内部４と、磁気検出部５と、磁気データ対比部６と、走行位置判定部７とから構成されている。

ＧＰＳ装置２は、人工衛星からの受信電波により緯度経度座標を計算し、ＣＰＵ２１の道路地図データ３と照らし合わせる。

ＣＰＵ２１は、カーナビゲーションシステム全体を制御する部分であり、ソフトウェアの作用によって処理を行う。

道路地図データ３には、二次元の地図を表し、同一の緯度及び経度に地上道路と高架道路などの場所では複数の道路が存在している。

道路案内部４には、ＣＰＵ２１により走行位置が判定された結果として地上道路を走行しているか高架道路を走行しているかをディスプレイにて表示案内し、又は音声にて案内する。ディスプレイ及び音声により案内もできる。

磁気検出部５では、磁気センサにより地上道路の走行時に地上道路上の磁気及び高架道路の走行時に高架道路上の磁気を検出する。磁気センサとしては、地上道路上の磁気を検出できるＭＩ磁気センサ、フラックスゲート磁気センサ、ホール素子などの磁気センサが必要である。また、携帯用カーナビゲーションシステムのための小型化あるいは地磁気レベルの検出ための高感度を必要とする場合には、ＭＩ磁気センサが好ましい。

磁気センサによる磁気検出方法としては、車両の走行方向のｘ軸、走行方向と水平面で直角方向のｙ軸及び走行方向に垂直方向のｚ軸がある。１軸の磁気センサの場合にはｘ軸又はｚ軸の磁気を検出する。また、２軸の磁気センサの場合には、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸のうちからいずれか２成分を検出し、３軸の磁気センサの場合には、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の３成分のすべてを検出する。

磁気データ対比部６では、地上道路の走行時の地上道路磁気データと高架道路の走行時の高架道路磁気データを対比する。地上道路磁気データとしては、地上道路の構造を磁気的に表しており、変動が少なく、かつ、数百ｍＧの安定した低レベルの地磁気データである。一方、高架道路磁気データとしては、高架道路は地上道路の上の橋梁であって、その橋梁は強磁性体の鋼鉄製の橋桁、伸縮継手、支承からなり、かつ一定の間隔（例えば、３０〜５０ｍの橋脚間隔）で組み立てられているためにその一定間隔で強い磁気ループを構成しているので、強い磁気ベクトルを検出できるとともにその磁気ベクトルに周期性が認められる。
なお、鉄筋コンクリート橋においても鋼鉄製の伸縮継手、支承を使用するとともに橋桁には相当量の鉄筋を使用しているため、同様に強い磁気ベクトルを検出できるとともにその磁気ベクトルに周期性が認められる。

従って、磁気検出部により検出された地上道路磁気データと高架道路磁気データについて、１軸の磁気ベクトルにおいては磁気ベクトル又は２軸若しくは３軸の磁気ベクトルにおいては合成磁気ベクトルの大小の対比又は周期性の対比を行うことができる。

走行位置判定部７では、磁気データ対比部６における大小により、小さい場合には地上道路を走行していると判定し、大きい場合には高架道路を走行していると判定する。また、一定の周期性を有する場合には、高架道路を走行していると判定する。

以下に、本発明のカーナビゲーションシステムにおける走行位置を計算する処理について、図２のフロー図で説明する。
まずステップ１１（図では、Ｓ１１で表す。）では、スタートによりＧＰＳ装置によりＣＰＵ２１の地図データ３に車両の走行位置が照らし合わされて、道路案内部４によりディスプレーで案内される。一方、磁気センサにより走行位置における磁気データが検出される。

ステップ１２では、地図データ３において地上道路と高架道路が上下に重なり合う位置を走行し始めたときには、ステップ１３に進む。

ステップ１３では、走行中の磁気データがしきい値（例えば、地磁気データに外乱磁場を加えた値など）より大きいか、又は一定の大きさの幅（例えば、地磁気データ±２００ｍＧ）でもって周期的変化があるかを対比する。

大きい場合又は周期性ありの場合には、ステップ１４に進み、高架道路上を走行しているとして走行位置を判定して終了する。

以上のステップにより、走行位置を判定した場合には、道路案内部４においてディスプレイにて表示案内し、又は音声にて案内する。ディスプレイ及び音声により案内する。

発明の効果

本発明によれば、上下に重なり合うように設けられた高架道路と地上道路のいずれか一方を走行している際に、現在走行している位置を正確に検出することができる。
また、地上道路の走行時に検出する地磁気特性と強磁性体材料からなる鋼鉄製の橋梁構造を有する高架道路の走行時に検出する磁気特性とは、磁気の大きさ及び周期性に大きな差異があるため、ポータブル型の簡易ナビゲーションシステムにも応用できる。

本発明の実施の形態を表すブロック図である。 本発明の実施の形態を表すフロー図である。

符号の説明

１ ナビゲーションシステム
２ ＧＰＳ装置
２１ ＣＰＵ
３ 地図データ
４ 道路案内部
５ 磁気検出部
６ 磁気データ対比部
７ 走行位置判定部

Claims (3)

1. 車両の走行位置を検出するＧＰＳ装置と前記走行位置を表示する道路地図データを備え、道路案内をするカーナビゲーションシステムにおいて、
   磁気を検出する磁気検出手段と、
   磁気検出手段により地上道路の走行時に検出した地上道路磁気データと磁気検出手段により高架道路の走行時に検出した高架道路磁気データとを対比する磁気データ対比手段と、
   前記磁気データ対比手段により地上道路上または高架道路上を走行しているか判定する走行位置判定手段を備えていることを特徴とするカーナビゲーションシステム。
2. 請求項１において、前記磁気検出手段は、１乃至３軸を有するＭＩ磁気センサからなることを特徴とするカーナビゲーションシステム。
3. 請求項１又は２において、前記地上道路磁気データは前記磁気検出手段により検出された地磁気データであり、前記高架道路磁気データは前記磁気検出手段により検出された高架道路を構成する橋梁の橋梁構造による変動する磁気データであることを特徴とするカーナビゲーションシステム。

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