JP2010190721A - On-vehicle navigation device and vehicle orientation change part determination program - Google Patents

On-vehicle navigation device and vehicle orientation change part determination program Download PDF

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JP2010190721A JP2009035159A JP2009035159A JP2010190721A JP 2010190721 A JP2010190721 A JP 2010190721A JP 2009035159 A JP2009035159 A JP 2009035159A JP 2009035159 A JP2009035159 A JP 2009035159A JP 2010190721 A JP2010190721 A JP 2010190721A
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Koichi Nakao
功一 中尾
Naoto Miura
直人 三浦
Yosuke Wada
陽介 和田
Daisuke Konaka
大輔 古仲
Tsuneaki Ito
経明 伊藤
Kiyoshi Tsurumi
潔 鶴見
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Aisin AW Co Ltd
Denso Corp
Toyota Motor Corp
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Aisin AW Co Ltd
Denso Corp
Toyota Motor Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology capable of determining with higher reliability a vehicle orientation change part such as a turntable installation part. <P>SOLUTION: An onboard navigation device includes a travel trajectory generating section 16 for generating a travel trajectory of own vehicle based on advance orientation information representing an advance orientation of the own vehicle with an orientation variation and a moving distance of the own vehicle; a displacement detecting section 17 for detecting a displacement of a predetermined value or greater between a position of the own vehicle and a head position of the travel trajectory based on own vehicle location information acquired by a GPS location service; and a travel trajectory matching section 20 for performing pattern matching with a road pattern, while making a rigid conversion of the travel trajectory upon detecting the displacement. Considering the road pattern having matched in pattern matching to be the true travel trajectory, the position of the own vehicle is assumed to be a head of the matched road pattern, and a base point of the rigid conversion for the pattern-matched travel trajectory is determined to be the vehicle orientation change part. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、自車両に搭載され、自車両の進行方位を表す進行方位情報を取得することが可能な車載ナビゲーション装置、及びそれに用いることが可能な車両方位変更箇所判定プログラムに関する。   The present invention relates to an in-vehicle navigation device that is mounted on a host vehicle and can acquire traveling direction information that represents the traveling direction of the host vehicle, and a vehicle direction change location determination program that can be used therefor.

例えば、車載ナビゲーション装置等においては、ジャイロスコープ等の方位センサの出力や、GPS(Global Positioning System)受信機により取得した位置情報の変化等に基づいて自車両の進行方位を表す進行方位情報を取得する構成が既に知られている。このようなナビゲーション装置では、取得した進行方位情報を用いて、自車両の位置や進行方位を表す自車マークを地図とともに表示装置に表示する処理や目的地までの適切な経路を案内する処理などが行われる。   For example, in an in-vehicle navigation device or the like, the traveling direction information representing the traveling direction of the host vehicle is acquired based on the output of a direction sensor such as a gyroscope or a change in position information acquired by a GPS (Global Positioning System) receiver. The construction to do is already known. In such a navigation device, using the acquired traveling direction information, processing for displaying the vehicle mark indicating the position and traveling direction of the host vehicle together with a map on the display device, processing for guiding an appropriate route to the destination, etc. Is done.

ところで、一般的に、自車両のアクセサリ(ACC)電源がオフの状態では、それに連動してナビゲーション装置の電源もオフとなっており、自車両の進行方位を検出することができない。したがって、従来のナビゲーション装置では、電源がオフの間に、例えば、立体駐車場に設置されているターンテーブル等の方向転換装置によって自車両の方向転換が行われた場合に、当該方向転換による自車両の進行方位の変化を検出することができなかった。そのため、電源がオンされた後に、ナビゲーション装置が保持している進行方位と自車両の実際の進行方位とが異なることになり、自車両が走行を開始した後に正しい自車位置を認識できないという問題があった。   By the way, in general, when the accessory (ACC) power of the host vehicle is off, the power of the navigation device is also turned off in conjunction with that, and the traveling direction of the host vehicle cannot be detected. Therefore, in the conventional navigation device, when the direction of the host vehicle is changed by a direction changing device such as a turntable installed in a multilevel parking lot while the power is off, It was not possible to detect a change in the traveling direction of the vehicle. Therefore, after the power is turned on, the traveling direction held by the navigation device is different from the actual traveling direction of the host vehicle, and the correct host vehicle position cannot be recognized after the host vehicle starts to travel. was there.

このような問題を解消するため、ターンテーブルを備えた駐車場の位置や回転角度等の方位変更情報を格納したデータベースを備え、車両のイグニッションスイッチがオフしたときに、データベースに格納された方位情報を用いて自車方位を補正し、出庫する際の自車方位を正確に検出することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 しかしながら、特許文献1に記載の装置は、ターンテーブルを備えた駐車場を表す情報が予めデータベースに格納されている必要があり、ターンテーブル駐車場が新設された場合など、利用する駐車場を表す情報がデータベースに格納されていない場合、自車方位が補正できず、出庫して走行を開始した自車両の進行方位が間違ったままとなる問題が生じる。   In order to solve such problems, a database that stores direction change information such as the position and rotation angle of a parking lot with a turntable is provided, and the direction information stored in the database when the vehicle ignition switch is turned off. It has been proposed to correct the direction of the vehicle using the vehicle and accurately detect the direction of the vehicle when leaving the vehicle (see, for example, Patent Document 1). However, the device described in Patent Document 1 needs to store information representing a parking lot equipped with a turntable in a database in advance, and represents a parking lot to be used, such as when a turntable parking lot is newly established. If the information is not stored in the database, the vehicle direction cannot be corrected, and there is a problem that the traveling direction of the vehicle that has left the car and starts running is left wrong.

このため、データベースに予めターンテーブルを表す情報が格納されていなくても、自車位置を補正できるようにするナビゲーション装置も提案されている(例えば、特許文献2参照)。このナビゲーション装置は、自車の方位変化量および移動距離を検出する位置情報検出手段を備え、前記位置情報検出手段の検出結果に基づき推測航法を用いて自車位置を表す推測位置を特定し、自車の走行開始時に、ターンテーブルの位置および前記ターンテーブルの旋回による回転角を示すターンテーブル候補情報が記憶されたデータベースを参照して、自車位置に前記ターンテーブルが存在しないことを判定した場合には、前記推測位置を自車位置として特定し、自車位置に前記ターンテーブルが存在することを判定した場合には、前記ターンテーブル候補情報に含まれる前記回転角に応じて前記推測位置を補正して自車位置を特定し、前記特定した自車位置を記憶手段に記憶する。さらにこのナビゲーション装置は、GPS衛星からの電波を受信して測位データを出力するGPS受信装置と、自車の走行開始時に、GPS受信装置からの測位データに基づいて自車位置を表すGPS位置を測位したか否かを判定するGPS測位判定手段と、GPS測位判定手段によってGPS位置を測位したと判定された場合、GPS位置と推測位置に基づいて、ターンテーブルによる旋回が実施されたか否かを判定する旋回判定手段と、旋回判定手段によってターンテーブルによる旋回が実施されたと判定された場合、記憶手段に記憶された走行開始前の自車位置をターンテーブルの位置として、該ターンテーブルの位置およびターンテーブルの旋回による回転角を示すターンテーブル候補情報をデータベースに記憶する第1のデータベース記憶手段とを備えている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2に記載のナビゲーション装置では、算出された推測軌跡から特定される自車の推測位置と、GPS受信装置から入力される測位データから特定したGPS位置を比較して、両者が一致しない場合にはターンテーブルによる旋回が実施されたと判定し、両者が一致する場合にはターンテーブルによる旋回が実施されないと判定するが、その際、自車の推測位置とGPS位置には測位誤差が含まれるため、両者が完全に一致していなくても、ある許容誤差内に両者が含まれていれば、一致すると判定している。しかしながら、このように推測位置とGPS位置という2つの点だけの比較でターンテーブルの存在を判定する場合、許容誤差を大きくするとターンテーブルによる旋回が実施されていないのに実施されたと判定する可能性が高くなり、許容誤差を小さくするとターンテーブルによる旋回が実施されているのに実施されていないと判定する可能性が高くなるという問題が生じる。   For this reason, a navigation device has also been proposed that enables the vehicle position to be corrected even if information representing the turntable is not stored in the database in advance (see, for example, Patent Document 2). The navigation device includes position information detection means for detecting a direction change amount and a movement distance of the own vehicle, specifies an estimated position representing the own vehicle position using dead reckoning navigation based on a detection result of the position information detection means, At the start of traveling of the host vehicle, it is determined that the turntable does not exist at the host vehicle position by referring to a database storing turntable candidate information indicating the position of the turntable and the rotation angle by turning the turntable. In this case, when the estimated position is specified as the own vehicle position and it is determined that the turntable exists at the own vehicle position, the estimated position is determined according to the rotation angle included in the turntable candidate information. Is corrected to specify the vehicle position, and the specified vehicle position is stored in the storage means. Furthermore, this navigation device receives a radio wave from a GPS satellite and outputs positioning data, and a GPS position representing the position of the vehicle based on the positioning data from the GPS receiving device when the vehicle starts running. If it is determined that the GPS position is determined by the GPS positioning determination means and the GPS positioning determination means that determine whether or not positioning has been performed, it is determined whether or not a turntable has been performed based on the GPS position and the estimated position. When it is determined by the turn determination means and the turn determination means that the turn table is turned, the vehicle position before the start of travel stored in the storage means is set as the turn table position, and the turn table position and A first database that stores turntable candidate information indicating a rotation angle by turning the turntable in a database. And a scan memory unit (e.g., see Patent Document 2). In the navigation device described in Patent Document 2, when the estimated position of the vehicle specified from the calculated estimated trajectory is compared with the GPS position specified from the positioning data input from the GPS receiver, the two do not match It is determined that the turntable has been turned, and if they match, it is determined that the turntable has not been turned. In this case, the estimated position and the GPS position of the own vehicle include a positioning error. For this reason, even if they do not completely match, if they are included within a certain tolerance, it is determined that they match. However, when determining the presence of the turntable by comparing only the two points of the estimated position and the GPS position in this way, if the tolerance is increased, it may be determined that the turntable has been implemented even though the turntable is not implemented. If the allowable error is reduced, there is a problem that the possibility that it is determined that the turn table is turned but not turned is increased.

特開2002−267460号公報(段落番号0008−0012、図1)JP 2002-267460 A (paragraph number 0008-0012, FIG. 1) 特開2008−215923号公報(段落番号0027−0088、図4)JP 2008-215923 A (paragraph number 0027-0088, FIG. 4)

上記実状に鑑み、本発明の目的は、ターンテーブル設置箇所のような車両方位変更箇所をより高い信頼度で判定する技術を提供することである。   In view of the above situation, an object of the present invention is to provide a technique for determining a vehicle orientation change location such as a turntable installation location with higher reliability.

上記目的を達成するため、本発明に係る車載ナビゲーション装置の特徴構成は、GPS測位によって自車両の位置を表す自車両位置情報を取得するGPS位置情報取得部と、自車両の方位変化量と移動距離とによって自車両の進行方位を表す進行方位情報を取得する進行方位情報取得部と、前記進行方位情報に基づいて自車両の走行軌跡を生成する走行軌跡生成部と、前記走行軌跡の先頭部の位置と前記自車両位置情報に基づく自車両位置との間の所定値以上の位置ずれを検出する位置ずれ検出部と、前記位置ずれ検出部による位置ずれ検出時に前記走行軌跡の位置座標を剛体変換しながら道路パターンと間でパターンマッチング処理を行う走行軌跡マッチング処理部と、前記パターンマッチング処理でパターン一致した道路パターンを真の走行軌跡とみなして自車両の位置を前記一致した道路パターンの先頭部とする自車位置決定部と、パターン一致した走行軌跡のための剛体変換の基点を車両方位変更箇所と判定する判定部と、を備えた点にある。 In order to achieve the above object, the on-vehicle navigation device according to the present invention is characterized by a GPS position information acquisition unit for acquiring own vehicle position information representing the position of the own vehicle by GPS positioning, an azimuth change amount and movement of the own vehicle A travel direction information acquisition unit that acquires travel direction information representing the travel direction of the host vehicle based on the distance, a travel track generation unit that generates a travel track of the host vehicle based on the travel direction information, and a head part of the travel track A position deviation detection unit that detects a position deviation greater than a predetermined value between the position of the vehicle and the own vehicle position based on the own vehicle position information, and the position coordinates of the travel locus when the position deviation is detected by the position deviation detection unit A traveling locus matching processing unit that performs pattern matching processing between the road pattern and the road pattern while converting the true road pattern that has been matched by the pattern matching processing An own vehicle position determination unit that regards the position of the own vehicle as a head of the matched road pattern, which is regarded as a trajectory, and a determination unit that determines a base point of rigid body transformation for the pattern matching traveling locus as a vehicle direction change point , In the point with.

この特徴構成によれば、進行方位情報に基づく現在自車両位置である走行軌跡の先頭部の位置とGPS測位に基づく現在自車両位置とが所定値以上ずれた場合、進行方位情報に基づいて生成された走行軌跡の位置(姿勢)を剛体変換によって変更しながら道路パターンとの間でパターンマッチング処理を行う。このパターンマッチング処理でパターン一致した道路パターンが真の走行軌跡となるので、その真の走行軌跡の先頭部の位置が現在自車両位置とみなすことができる。GPS測位に基づく現在自車両位置はある程度の正確さが保証されているので、この位置を剛体変換時の近似的な拘束点とすることができ、走行軌跡の剛体変換のパラメータ(一般には回転行列と並進ベクトル)が効率的に算定することができる。従来技術(例えば特許文献2)のように推測位置とGPS位置の2つの点を用いたマップマッチング処理に比べて、より高い信頼度で車両方位変更箇所の存在を判定することができる。   According to this characteristic configuration, when the position of the head part of the traveling locus that is the current host vehicle position based on the traveling direction information and the current host vehicle position based on the GPS positioning deviate by a predetermined value or more, generated based on the traveling direction information The pattern matching process is performed with the road pattern while changing the position (orientation) of the travel locus by rigid body transformation. Since the road pattern matched by this pattern matching process becomes a true travel locus, the position of the head portion of the true travel locus can be regarded as the current host vehicle position. Since the current vehicle position based on GPS positioning is guaranteed to a certain degree of accuracy, this position can be used as an approximate constraint point at the time of rigid body transformation, and parameters for rigid body transformation of the travel locus (generally a rotation matrix) And translation vector) can be calculated efficiently. As compared with the map matching process using two points of the estimated position and the GPS position as in the conventional technique (for example, Patent Document 2), it is possible to determine the presence of the vehicle orientation change place with higher reliability.

進行方位情報が取得できない状態下で車両の方位が変更するというような現象の多くは、駐車設備の内部などに設置されている車両ターンテーブルによって引き起こされる。このことから、本発明の好適な実施形態の1つでは、車両方位変更箇所を車両ターンテーブル設置箇所と限定される。これにより、剛体変換は回転変換に限定されることになるので、その剛体変換パラメータの算定が簡単化され、演算処理負担が軽減される。さらに、設置されている車両ターンテーブルの多くが180°回転タイプであることを考慮するなら、車両を180°回転させる180°ターンテーブルに前記車両ターンテーブルを限定することも好適である。これにより剛体変換が180°回転に限定され、さらに演算処理負担が軽減される。   Many of the phenomena such as the change of the vehicle direction in a state where the traveling direction information cannot be acquired are caused by a vehicle turntable installed inside the parking facility. For this reason, in one of the preferred embodiments of the present invention, the vehicle orientation change location is limited to the vehicle turntable installation location. Thereby, since rigid transformation is limited to rotational transformation, calculation of the rigid transformation parameter is simplified, and the processing load is reduced. Furthermore, considering that many of the installed vehicle turntables are of a 180 ° rotation type, it is also preferable to limit the vehicle turntable to a 180 ° turntable that rotates the vehicle by 180 °. As a result, the rigid body transformation is limited to 180 ° rotation, and the calculation processing burden is further reduced.

ところで、方位センサなどに基づく進行方位情報が取得できない状態で車両の方位が変更される場合、車両ターンテーブルなどでもそうであるが、進行方位情報取得部を動作させる電源がオフの状態での車両方位変更である可能性が高い。このことから、そのような電源のオン・オフ時点での車両位置を車両方位変更箇所の位置とみなすことが合理的である。従って、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記進行方位情報取得部を動作させる電源のオン・オフを検出する電源動作検出部が備えられ、前記電源動作検出部による電源オン・オフ検出時の自車位置を前記剛体変換の基点とするように構成されている。これにより、剛体変換パラメータを算定する際に予め剛体変換の基点が既知となるので、その演算負担は軽減される。   By the way, when the direction of the vehicle is changed in a state where the traveling direction information based on the direction sensor cannot be acquired, the vehicle with the power source for operating the traveling direction information acquisition unit turned off is the same as in the vehicle turntable. There is a high possibility of a change of direction. From this, it is reasonable to regard the vehicle position at the time of turning on / off the power source as the position of the vehicle orientation change point. Accordingly, in a preferred embodiment of the present invention, a power source operation detection unit that detects on / off of a power source that operates the traveling direction information acquisition unit is provided, and the power source on / off detection by the power source operation detection unit is provided. The vehicle position at the time is used as the base point of the rigid body transformation. Accordingly, since the base point of the rigid body transformation is known in advance when calculating the rigid body transformation parameter, the calculation burden is reduced.

車載ナビゲーション装置で用いられている道路データはノード点とそのノード点を結ぶリンクから構成されているので、道路パターンは容易に点群で表すことができる。また、進行方位情報に基づいて生成される走行軌跡は一般に進行方位情報が方位センサや距離センサの測定信号から作り出されるものであることから、走行軌跡もそのような測定点に対応する軌跡点群で容易に表すことができる。このため、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記走行軌跡マッチング処理部は、前記走行軌跡を規定する軌跡点群と地図情報から抽出された道路パターンを規定する道路点群に合わせる位置合わせアルゴリズムを有するように構成される。点群と点群の位置合わせアルゴリズムはマイクロコンピュータベースで正確かつ高速なものが開発されており、これを流用することで、少ないコストで大きな利点を享受することができる。   Since the road data used in the in-vehicle navigation system is composed of node points and links connecting the node points, the road pattern can be easily expressed by a point group. In addition, since the traveling locus generated based on the traveling direction information is generally generated from the measurement signal of the direction sensor or the distance sensor, the traveling locus is also a locus point group corresponding to such a measurement point. Can be expressed easily. Therefore, in one preferred embodiment of the present invention, the traveling locus matching processing unit matches a locus point group that defines the traveling locus and a road point group that defines a road pattern extracted from map information. It is configured to have a matching algorithm. Point cloud and point cloud alignment algorithms have been developed based on microcomputers and are accurate and high-speed. By using these algorithms, great advantages can be obtained at low cost.

前記判定された車両方位変更箇所が車載ナビゲーション装置に備えられている地図データベースに記録されるような構成を採用すれば、以後は、特許文献1に開示されているような、車両のイグニッションスイッチがオフしたときに、データベースに格納された方位情報を用いて自車方位を補正する技術を、人為的な地図更新なしで利用することができる。   By adopting a configuration in which the determined vehicle orientation change location is recorded in a map database provided in the in-vehicle navigation device, a vehicle ignition switch as disclosed in Patent Document 1 is used thereafter. When turned off, the technology for correcting the vehicle direction using the direction information stored in the database can be used without artificially updating the map.

さらには、上述した本発明による車載用ナビゲーション装置の技術的特徴は車両方位変更箇所判定プログラムにも適用可能であり、それゆえ、本発明は、そのようなプログラムや方法も権利の対象とすることができる。例えば、GPS測位によって自車両の位置を表す自車両位置情報を取得するGPS位置情報取得部と、自車両の方位変化量と移動距離とによって自車両の進行方位を表す進行方位情報を取得する進行方位情報取得部と、前記進行方位情報に基づいて自車両の走行軌跡を生成する走行軌跡生成部とを備えた車載ナビゲーション装置を制御するコンピュータにより実行される車両方位変更箇所判定プログラムは、前記走行軌跡の先頭部の位置と前記自車両位置情報に基づく自車両位置との間の所定値以上の位置ずれを検出する位置ずれ検出ステップと、前記位置ずれ検出ステップによる位置ずれ検出時に前記走行軌跡の位置座標を剛体変換しながら道路パターンと間でパターンマッチング処理を行う走行軌跡マッチング処理ステップと、前記パターンマッチング処理でパターン一致した道路パターンを真の走行軌跡とみなして自車両の位置を前記一致した道路パターンの先頭部とする自車位置決定ステップと、パターン一致した走行軌跡のための剛体変換の基点を車両方位変更箇所と判定する判定ステップと、をコンピュータに実行させる。当然ながら、このような車両方位変更箇所判定プログラムも上述した車載ナビゲーション装置で述べた作用効果を得ることができ、さらにその好適な形態例として述べたいくつかの付加的技術を組み込むことも可能である。   Furthermore, the technical features of the vehicle-mounted navigation device according to the present invention described above can also be applied to a vehicle orientation change location determination program. Therefore, the present invention also covers such programs and methods. Can do. For example, a GPS position information acquisition unit that acquires own vehicle position information representing the position of the own vehicle by GPS positioning, and a progress direction information that represents the traveling direction of the own vehicle based on the direction change amount and the movement distance of the own vehicle A vehicle orientation change location determination program executed by a computer that controls an in-vehicle navigation device including an orientation information acquisition unit and a travel locus generation unit that generates a travel locus of the host vehicle based on the traveling direction information is the travel A position shift detection step for detecting a position shift greater than a predetermined value between the position of the head portion of the track and the host vehicle position based on the host vehicle position information; and a position shift detection at the time of position shift detection by the position shift detection step. A traveling locus matching processing step for performing pattern matching processing with a road pattern while converting the position coordinates into a rigid body; The vehicle position determination step in which the road pattern matched in the pattern matching process is regarded as a true travel locus and the position of the vehicle is set to the head of the matched road pattern, and the rigid body transformation for the pattern matched travel locus is performed. A determination step of determining the base point as the vehicle orientation change point is executed by a computer. Naturally, such a vehicle orientation change location determination program can also obtain the effects described in the above-described vehicle-mounted navigation device, and can also incorporate some additional techniques described as preferred embodiments thereof. is there.

本発明の1つの実施形態に係る車載ナビゲーション装置を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the vehicle-mounted navigation apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 地図データベースに格納されている道路データを模式的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows typically the road data stored in the map database. 、自車位置マークが推測航法に基づいて算定された推測位置から最新のGPS測位に基づく自車位置に位置飛びした状態を示すモニタ画面図である。FIG. 5 is a monitor screen diagram showing a state where the vehicle position mark jumps from the estimated position calculated based on dead reckoning to the own vehicle position based on the latest GPS positioning. 位置飛び発生時の位置飛び元である推測位置までの走行軌跡と、位置飛び先である自車両位置を含む道路パターンの1つを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows one of the road patterns containing the driving | running | working locus | trajectory to the estimated position which is a position jump origin at the time of a position jump, and the own vehicle position which is a position jump destination. 位置飛び元である推測位置までの走行軌跡と、位置飛び先である自車両位置を含む道路パターンの1つを示す走行軌跡を剛体変換することで合致する特定の道路パターン見つけ出すパターンマッチング処理を説明する模式図である。Explains the pattern matching process to find a specific road pattern that matches by rigid transformation of the travel trajectory up to the estimated position that is the position jump source and the travel trajectory that shows one of the road patterns including the position of the host vehicle that is the position jump destination It is a schematic diagram to do. 誤表示修正制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an erroneous display correction control routine.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態に係る車載ナビゲーション装置の概略構成を示すブロック図である。この車載ナビゲーション装置は、自車両の現在位置を表す自車位置情報、進行方位を表す進行方位情報、地図情報を取得し、それらの情報に基づいて、自車位置表示、出発地から目的地までの経路探索、目的地までの経路案内等の案内処理を行う。そして、この車載ナビゲーション装置は、進行方位情報に基づいて自車両の走行軌跡を生成する機能、電源オフ状態等に起因して進行方位情報を取得できない間にターンテーブル等の車両方位変更装置(以下単にターンテーブルと称する)によって自車両の進行方向が変更させられたことを自車両の走行軌跡等を用いて判定する機能、その判定結果に基づいて自車位置を補正する機能を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the in-vehicle navigation device according to the present embodiment. This in-vehicle navigation device acquires own vehicle position information representing the current position of the own vehicle, traveling direction information representing the traveling direction, and map information, and based on those information, displays the own vehicle position, from the departure place to the destination. Route guidance, route guidance to the destination, etc. are performed. And this in-vehicle navigation device has a function of generating a traveling locus of the host vehicle based on the traveling direction information, a vehicle direction changing device (hereinafter referred to as a turntable) etc. A function of determining that the traveling direction of the host vehicle has been changed by simply using a turntable using a travel locus of the host vehicle and a function of correcting the host vehicle position based on the determination result are provided.

図1に示す車載ナビゲーション装置の各機能部は、車載ナビゲーション装置に含まれているコントロールユニット1によって構築されている。コントロールユニット1は、CPU等の演算処理装置を中核部材として、入力されたデータに対して種々の処理を行うための機能部をハードウェア又はソフトウェア(プログラム)或いはその両方により構築している。本発明に特に関係する機能部は、GPS位置情報取得部11、進行方位情報取得部12、地図データベース13、マップマッチング部14、電源動作検出部15、走行軌跡生成部16、位置ずれ検出部17、自車位置決定部18、判定部19、走行軌跡マッチング処理部20、ナビゲーション用データ処理部30などである。   Each functional unit of the in-vehicle navigation device shown in FIG. 1 is constructed by a control unit 1 included in the in-vehicle navigation device. The control unit 1 uses an arithmetic processing unit such as a CPU as a core member, and constructs a functional unit for performing various processes on input data by hardware, software (program), or both. The function units particularly related to the present invention include a GPS position information acquisition unit 11, a traveling direction information acquisition unit 12, a map database 13, a map matching unit 14, a power supply operation detection unit 15, a travel locus generation unit 16, and a position deviation detection unit 17. The vehicle position determination unit 18, the determination unit 19, the travel locus matching processing unit 20, the navigation data processing unit 30, and the like.

なお、地図データベース13は、例えば、ハードディスクドライブ、DVD−ROMを備えたDVDドライブ、CD−ROMを備えたCDドライブ等のように、情報を記憶可能な記録媒体やその駆動装置といったハードウェアが構成要素の中心となっているが、地図情報を構成する道路データなどの記録や抽出のプログラムも含んでいる。地図データベース13は、所定の区画毎に分けられた地図情報が格納されており、図2にそのデータ構造が模式的に示されている。図2に示すように、地図情報は、交差点に対応する多数のノードnと、各交差点間を結ぶ道路に対応するリンクkとの接続関係により道路ネットワークを表す道路データを有している。各ノードnは、緯度及び経度で表現された地図上の位置(座標)の情報を有している。各リンクkは、ノードnを介して接続されている。また、各リンクkは、その属性情報として、道路種別、リンク長、道路幅、リンク形状を表現するための形状補間点等の情報を有している。ここで、道路種別情報は、例えば、高速道路、国道、県道、一般道、細街路、導入路等のように、道路を複数の種別に区分した際の道路種別の情報である。なお、図2においては、一つの区画の道路データのみを図示し、他の区画の道路データは省略している。   The map database 13 is configured by hardware such as a recording medium capable of storing information and a driving device thereof such as a hard disk drive, a DVD drive equipped with a DVD-ROM, and a CD drive equipped with a CD-ROM. Although it is at the center of the element, it also includes a program for recording and extracting road data that constitutes map information. The map database 13 stores map information divided for each predetermined section, and its data structure is schematically shown in FIG. As shown in FIG. 2, the map information includes road data representing a road network by connection relations between a number of nodes n corresponding to intersections and links k corresponding to roads connecting the intersections. Each node n has information on the position (coordinates) on the map expressed by latitude and longitude. Each link k is connected via a node n. Each link k has information such as a road type, a link length, a road width, and a shape interpolation point for expressing a link shape as attribute information. Here, the road type information is information on the road type when the road is divided into a plurality of types such as an expressway, a national road, a prefectural road, a general road, a narrow street, and an introduction road. In FIG. 2, only road data for one section is shown, and road data for other sections is omitted.

GPS位置情報取得部11は、GPS測位によって自車両の位置を表す自車両位置情報を取得する機能を有する。このためGPS位置情報取得部11は、GPS受信機2と接続されている。GPS受信機2は、GPS(Global Positioning System)衛星からのGPS信号を受信する装置である。このGPS信号は、通常1秒おきに受信され、GPS位置情報取得部11へ出力される。GPS位置情報取得部11では、GPS受信機2で受信されたGPS衛星からの信号を解析し、自車両の現在位置(座標位置:緯度及び経度)を取得することができる。   The GPS position information acquisition unit 11 has a function of acquiring own vehicle position information representing the position of the own vehicle by GPS positioning. For this reason, the GPS position information acquisition unit 11 is connected to the GPS receiver 2. The GPS receiver 2 is a device that receives GPS signals from GPS (Global Positioning System) satellites. This GPS signal is normally received every second and output to the GPS position information acquisition unit 11. The GPS position information acquisition unit 11 can analyze a signal from a GPS satellite received by the GPS receiver 2 and acquire the current position (coordinate position: latitude and longitude) of the host vehicle.

進行方位情報取得部12は、自車両の方位変化量と移動距離とによって自車両の進行方位を表す進行方位情報を取得する機能を有する。このため進行方位情報取得部12は、方位センサ3及び距離センサ4と接続されている。方位センサ3は自車両Cの進行方位又はその進行方位の変化を検出するセンサである。この方位センサ3は、例えば、ジャイロスコープや、地磁気センサ等により構成される。そして、方位センサ3は、その検出結果を進行方位情報取得部12へ出力する。距離センサ4は、自車両の車速や移動距離を検出するセンサである。この距離センサ4は、例えば、車両のドライブシャフトやホイール等が一定量回転する毎にパルス信号を出力する車速パルスセンサ、自車両の加速度を検知するヨー・Gセンサ及び検知された加速度を積分する回路等により構成される。そして、距離センサ4は、その検出結果としての車速及び移動距離の測定信号を進行方位情報取得部12へ出力する。   The traveling direction information acquisition unit 12 has a function of acquiring traveling direction information representing the traveling direction of the host vehicle based on the direction change amount of the host vehicle and the movement distance. Therefore, the traveling direction information acquisition unit 12 is connected to the direction sensor 3 and the distance sensor 4. The direction sensor 3 is a sensor that detects the traveling direction of the host vehicle C or a change in the traveling direction. The direction sensor 3 is composed of, for example, a gyroscope or a geomagnetic sensor. Then, the direction sensor 3 outputs the detection result to the traveling direction information acquisition unit 12. The distance sensor 4 is a sensor that detects a vehicle speed and a moving distance of the host vehicle. The distance sensor 4 integrates, for example, a vehicle speed pulse sensor that outputs a pulse signal each time a vehicle drive shaft, wheel, or the like rotates by a certain amount, a yaw / G sensor that detects the acceleration of the host vehicle, and the detected acceleration. It is composed of a circuit or the like. Then, the distance sensor 4 outputs a measurement signal of the vehicle speed and movement distance as the detection result to the traveling direction information acquisition unit 12.

マップマッチング部14は、地図データベース13から自車位置周辺の地図情報を取得し、それに基づいて公知のマップマッチングを行う機能を有する。このマップマッチングにより、GPS位置情報取得部11から出力される自車両位置情報や進行方位情報取得部12から出力される進行方位情報による自車両の現在位置から最短の、地図情報に示される道路上における位置を探索する。この探索された位置は自車両道路上位置であり、この自車両道路上位置を自車位置決定部18はモニタ6に道路地図に重ねて表示する最終的な自車位置として決定する。つまり、自車両位置情報又は進行方位情報あるいはその両方による自車両の現在位置は、必要に応じてマップマッチング部14によって修正され、新たな自車両の現在位置となる。本出願では、この修正された自車両の現在位置に関する情報も自車位置に含まれるものとしている。   The map matching unit 14 has a function of acquiring map information around the vehicle position from the map database 13 and performing known map matching based on the map information. By this map matching, on the road indicated by the map information, which is the shortest from the current position of the own vehicle based on the own vehicle position information output from the GPS position information acquisition unit 11 and the traveling direction information output from the traveling direction information acquisition unit 12 Search for a position at. The searched position is a position on the own vehicle road, and the own vehicle position determination unit 18 determines the position on the own vehicle road as a final own vehicle position to be displayed on the monitor 6 in a superimposed manner on the road map. That is, the current position of the own vehicle based on the own vehicle position information and / or the traveling direction information is corrected by the map matching unit 14 as necessary, and becomes the new current position of the own vehicle. In the present application, information regarding the corrected current position of the host vehicle is also included in the host vehicle position.

電源動作検出部15は、進行方位情報取得部12を動作させる電源5aのオン・オフ(オン又はオフあるいはその両方)を検出する機能を有する。本実施形態においては、電源5aは、進行方位情報取得部12に電力を供給するだけでなく、コントロールユニット1を含む車載ナビゲーション装置の全体に電力を供給して動作させる。この電源5aとしては、例えば、自車両が備えるバッテリ等の蓄電装置が用いられる。そして、この電源5aのオン・オフは、ナビゲーション装置の主電源スイッチ5bにより切り替えられる。本実施形態においては、この主電源スイッチ5bの動作は、自車両Cが備える各電気機器に対する電源5aからの電力供給のオン又はオフを切り替えるアクセサリスイッチ(ACC)等の車両電源スイッチ5cに連動している。そして、電源動作検出部15は、このような主電源スイッチ5bの状態が、ナビゲーション装置に電力供給を行うオン状態であるか、そのような電力供給を遮断するオフ状態であるかを検出することにより、電源5aのオン又はオフを検出する。   The power supply operation detection unit 15 has a function of detecting on / off (on or off, or both) of the power supply 5 a that operates the traveling direction information acquisition unit 12. In the present embodiment, the power source 5 a not only supplies power to the traveling direction information acquisition unit 12 but also supplies power to the entire in-vehicle navigation device including the control unit 1 to operate it. For example, a power storage device such as a battery provided in the host vehicle is used as the power source 5a. The power supply 5a is turned on / off by a main power switch 5b of the navigation device. In the present embodiment, the operation of the main power switch 5b is interlocked with a vehicle power switch 5c such as an accessory switch (ACC) that switches on / off of power supply from the power source 5a to each electric device included in the host vehicle C. ing. Then, the power supply operation detection unit 15 detects whether the state of the main power switch 5b is an on state for supplying power to the navigation device or an off state for interrupting such power supply. Thus, the on or off of the power source 5a is detected.

走行軌跡生成部16は、進行方位情報取得部12から出力される進行方位情報に基づいて自車両の走行軌跡を生成して一時的に記憶する機能を有する。位置ずれ検出部17は、走行軌跡生成部16によって生成された走行軌跡の先頭部の位置と自車両位置情報(マップマッチング部14によって修正された自車両位置情報も含む)に基づく自車両位置との間の所定値以上の位置ずれを検出する機能を有する。   The travel locus generation unit 16 has a function of generating and temporarily storing a travel locus of the host vehicle based on the travel direction information output from the travel direction information acquisition unit 12. The position deviation detection unit 17 includes the position of the head of the travel locus generated by the travel locus generation unit 16 and the vehicle position based on the vehicle position information (including the vehicle position information corrected by the map matching unit 14). It has a function of detecting a positional deviation that is greater than or equal to a predetermined value.

走行軌跡マッチング処理部20は、後で詳しく説明するが、位置ずれ検出部17による位置ずれ検出時に走行軌跡生成部16によって生成された走行軌跡の位置座標を剛体変換しながら地図データベース13から読み出された道路パターンと間で、この実施の形態では2つの点群間の位置合わせ処理と呼ばれるパターンマッチング処理を行う機能を有する。   As will be described in detail later, the travel locus matching processing unit 20 reads out the position coordinates of the travel locus generated by the travel locus generation unit 16 from the map database 13 while rigidly converting the position deviation detected by the position deviation detection unit 17. This embodiment has a function of performing a pattern matching process called an alignment process between two point groups in this embodiment.

自車位置決定部18は、ターンテーブル等により進行方位情報には記録されない状況で車両の方位が変更された場合には走行軌跡マッチング処理部20によって実行されたパターンマッチング処理でパターン一致した道路パターンを真の走行軌跡とみなして自車両の位置を前記一致した道路パターンの先頭部とする機能を有する。また、この自車位置決定部18は、通常の走行状態では、マップマッチング部14によって修正された自車両位置情報に基づいて自車両の現在位置を決定する。   The own vehicle position determination unit 18 uses the pattern matching process executed by the traveling locus matching processing unit 20 to match the road pattern when the vehicle direction is changed in a situation that is not recorded in the traveling direction information by a turntable or the like. Is regarded as a true travel locus, and the position of the host vehicle is used as the head of the matched road pattern. In addition, the host vehicle position determination unit 18 determines the current position of the host vehicle based on the host vehicle position information corrected by the map matching unit 14 in a normal traveling state.

判定部19は、走行軌跡マッチング処理部20におけるパターンマッチング処理で実質的にパターン一致した走行軌跡のための剛体変換の基点を車両が方位変更した箇所と判定する機能を有する。車両方位変更箇所としてターンテーブル設置箇所を取り扱っている場合、この判定された箇所の地図位置がターンテーブル設置位置として、地図データベース13の地図情報に追記される。   The determination unit 19 has a function of determining a base point of rigid body conversion for a traveling locus that substantially matches the pattern in the pattern matching processing in the traveling locus matching processing unit 20 as a location where the vehicle has changed its direction. When the turntable installation location is handled as the vehicle orientation change location, the map position of the determined location is added to the map information of the map database 13 as the turntable installation location.

走行軌跡マッチング処理部20は、特徴的な機能部として、点群生成部21と剛体変換部2と位置合わせ部23を含んでいる。これらの各機能を図3、図4、図5を用いて説明する。図3は、位置ずれ検出部17によって位置ずれが検出され、モニタ6の画面において、自車位置マークが推測航法に基づいて算定された推測位置から最新のGPS測位に基づく自車位置に位置飛びした状態を示している。図4は、位置飛び発生時の位置飛び元である推測位置までの走行軌跡と、位置飛び先である自車両位置:gを含む道路パターンの1つを示している。図3と図4において、車両方位変更箇所としてのターンテーブル設置箇所は、図番TTで示されている。図5は、位置飛び元である推測位置までの走行軌跡と、位置飛び先である自車両位置を含む道路パターンの1つを示す走行軌跡を剛体変換することで合致する特定の道路パターン見つけ出すパターンマッチング処理を説明する模式図である。     The traveling locus matching processing unit 20 includes a point cloud generation unit 21, a rigid body conversion unit 2, and an alignment unit 23 as characteristic function units. Each of these functions will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows that the position shift is detected by the position shift detection unit 17 and the position of the vehicle position mark jumps from the estimated position calculated based on dead reckoning to the vehicle position based on the latest GPS positioning on the screen of the monitor 6. Shows the state. FIG. 4 shows one of road patterns including a travel locus to an estimated position that is a position jump source when a position jump occurs and a host vehicle position: g that is a position jump destination. 3 and 4, the turntable installation location as the vehicle orientation change location is indicated by the figure number TT. FIG. 5 shows a pattern for finding a specific road pattern that matches by rigidly transforming a travel locus up to an estimated position that is a position jump source and one of the road patterns including the position of the host vehicle that is a position jump destination. It is a schematic diagram explaining a matching process.

点群生成部21は、図4及び図5に模式的に示されているように、走行軌跡生成部16によって生成された走行軌跡からその走行軌跡線を規定する複数の走行軌跡点群を生成する。図4では、走行軌跡線は実線で描かれ図番TLが付与されており、走行軌跡点群は黒丸で描かれ図番pi(iは各点を識別する数値である)が付与されている。なお、この走行軌跡は、GPS位置情報である自車位置情報による修正なしで、しかもマップマッチング部14によるマップマッチング処理も受けておらず、進行方位情報のみで生成されているので、必ずしも道路上に沿うわけではない。しかしながら、自車両の方位変化量と移動距離とによって算出される進行方位に基づいているので、走行軌跡生成部16によって生成される走行軌跡線の幾何学的な形状そのものは実際の走行軌跡とほぼ一致している。点群生成部21は、さらに、地図データベース13から読み出された道路データから自車両周辺の道路網を規定する道路点群を生成するとともに、その道路点群から車両の走行が予想される道路パターンを規定する連続した道路パターン点群を抽出する。図4では、道路パターンは点線で描かれ図番RLが付与されており、道路点群は白抜き四角で描かれ図番mi(iは各点を識別する数値である)が付与されている。道路点群は道路データのノードnを利用することができる。 As schematically shown in FIGS. 4 and 5, the point group generation unit 21 generates a plurality of traveling locus point groups that define the traveling locus line from the traveling locus generated by the traveling locus generation unit 16. To do. In FIG. 4, the travel locus line is drawn with a solid line and assigned a drawing number TL, and the running locus point group is drawn with a black circle and assigned a drawing number p i (i is a numerical value for identifying each point). Yes. Note that the travel locus is not corrected by the vehicle position information which is GPS position information, and has not been subjected to the map matching processing by the map matching unit 14 and is generated only by the traveling direction information. It doesn't follow. However, since it is based on the traveling direction calculated by the direction change amount and the moving distance of the host vehicle, the geometric shape of the traveling locus line generated by the traveling locus generation unit 16 is almost the same as the actual traveling locus. Match. The point cloud generation unit 21 further generates a road point cloud that defines the road network around the host vehicle from the road data read from the map database 13, and the road on which the vehicle is expected to travel from the road point cloud. A continuous road pattern point group that defines the pattern is extracted. In FIG. 4, the road pattern is drawn with a dotted line and assigned a drawing number RL, and the road point group is drawn with a white square and assigned a drawing number m i (i is a numerical value for identifying each point). Yes. The road point group can use the node n of the road data.

剛体変換部22は、点群生成部21によって生成ないしは選択された走行軌跡点群:pi・・を特定の道路パターンを規定する道路点群:mi・・へ合同変換するための変換パラメータを生成して、走行軌跡点群の座標位置を変換する。なお剛体変換部22で扱われる変換パラメータは通常、回転行列:Rと並進ベクトル:tであるが、車両方位変更設備をターンテーブルとすると変換パラメータは回転行列:Rだけとなり、処理が簡単化される。さらに、そのターンテーブルを180°ターンテーブルまたは90°ターンテーブルに限定するとより処理は簡単となる。 Rigid transformation unit 22 generates or selected travel locus point groups by a point group generation unit 21: p i · · road point group defining a particular road pattern: conversion parameter for jointly converted into m i · · Is generated, and the coordinate position of the travel locus point group is converted. The transformation parameters handled by the rigid transformation unit 22 are usually a rotation matrix: R and a translation vector: t. However, if the vehicle direction changing equipment is a turntable, the transformation parameter is only the rotation matrix: R, and the processing is simplified. The Furthermore, if the turntable is limited to a 180 ° turntable or a 90 ° turntable, the processing becomes simpler.

位置合わせ部23は、走行軌跡点群:piと道路点群:miとの各点を対応させながら剛体変換部22で実行される剛体変換を監視して、走行軌跡点群:piに一致する特定の道路点群:mi、つまり道路パターンを決定する。進行方位情報取得部12が動作していない状態で車両がターンテーブル設置箇所で方位転換されると、進行方位情報だけで生成された走行軌跡は、実際の走行軌跡とその幾何学的形状はあまり違わないとしてもその向きは全く相異している可能性がある。その相異は、位置ずれ検出部17によって検出されるので、この位置ずれ検出時に、走行軌跡マッチング処理部20は起動し、走行軌跡の先頭がGPS位置情報取得部11から出力された自車位置:gに近い道路上の位置に実質的に一致するとともに、その走行軌跡(p1・・・p6で規定される)も実質的に一致する特定の道路パターン(m1・・・で規定される)を決定する。 Positioning unit 23, the travel locus point groups: p i and the road point group: while corresponding to each point of the m i watching the rigid transformation performed by the rigid transformation unit 22, the travel locus point groups: p i A specific road point group that matches with: mi , that is, a road pattern is determined. When the vehicle is turned at the place where the turntable is installed in a state where the traveling direction information acquisition unit 12 is not operating, the actual traveling locus and the geometric shape of the traveling locus generated only by the traveling direction information are not much. Even if it is not different, the direction may be completely different. Since the difference is detected by the positional deviation detection unit 17, the traveling locus matching processing unit 20 is activated when the positional deviation is detected, and the vehicle position where the head of the traveling locus is output from the GPS position information acquisition unit 11 is detected. : A specific road pattern (specified by m 1 ...) That substantially coincides with a position on the road close to g and whose traveling locus (specified by p 1 ... P 6 ) also substantially matches. To be determined).

進行方位情報取得部12が動作していない状態で車両がターンテーブル設置箇所で方位転換されるという事象の発生の際には、進行方位情報取得部12を動作させる電源5aのオン・オフが発生しているとすれば、ターンテーブルによる車両の方位変更が行われた箇所では設置箇所電源動作検出部15によって電源5aのオン・オフ動作が検出されているとみなすことができる。このことを考慮すると、走行軌跡マッチング処理部20における走行軌跡マッチング処理において、電源動作検出部16による電源オン・オフ検出時の自車位置を剛体変換の基点、例えば回転変換における回転中心とすることができ、処理が簡単になる。   When an event occurs in which the vehicle is turned at the place where the turntable is installed while the traveling direction information acquisition unit 12 is not operating, the power source 5a that operates the traveling direction information acquisition unit 12 is turned on / off. If so, it can be considered that the on / off operation of the power source 5a is detected by the installation location power source operation detection unit 15 at the location where the vehicle orientation is changed by the turntable. In consideration of this, in the traveling locus matching processing in the traveling locus matching processing unit 20, the vehicle position at the time of power on / off detection by the power supply operation detecting unit 16 is set as a rigid transformation base point, for example, a rotation center in rotational transformation. Can be processed easily.

ナビゲーション用データ処理部30は、自車位置表示、出発地から目的地までの経路探索、目的地までの経路案内、目的地検索等のナビゲーション機能を作り出す。例えば、ナビゲーション用データ処理部30は、マップマッチング部14で決定された自車位置としての自車両道路上位置に基づいて地図データベース13から自車両周辺の地図情報を取得してモニタ6の表示画面に地図の画像を表示するとともに、当該地図の画像上に、自車両の現在位置及び進行方位を表す自車位置マークを重ね合わせて表示する。また、ナビゲーション用データ処理部30は、地図データベース13に記憶された地図情報に基づいて、所定の出発地から目的地までの経路探索を行う。さらに、ナビゲーション用データ処理部30は、探索された出発地から目的地までの経路と自車位置とに基づいて、モニタ6及びスピーカ7の一方又は双方を用いて、運転者に対する経路案内を行う。モニタ6には操作デバイス8として機能するタッチパネルが装着されているが、これとは別な操作スイッチや操作ボタンを操作デバイス8として付加してもよい。   The navigation data processing unit 30 creates navigation functions such as display of the vehicle position, route search from the departure point to the destination, route guidance to the destination, and destination search. For example, the navigation data processing unit 30 acquires the map information around the host vehicle from the map database 13 based on the position on the host vehicle road as the host vehicle position determined by the map matching unit 14 and displays the display screen of the monitor 6. The map image is displayed on the map image, and the vehicle position mark representing the current position and traveling direction of the vehicle is superimposed on the map image. In addition, the navigation data processing unit 30 performs a route search from a predetermined departure place to a destination based on the map information stored in the map database 13. Further, the navigation data processing unit 30 provides route guidance to the driver using one or both of the monitor 6 and the speaker 7 based on the searched route from the departure point to the destination and the vehicle position. . Although the monitor 6 is equipped with a touch panel that functions as the operation device 8, other operation switches and operation buttons may be added as the operation device 8.

次に、上述のように構成された車載ナビゲーション装置において、車両がターンテーブルによって方位変更されることによって生じているかもしれない自車位置の進行方位情報に基づく誤表示を修正する誤表示修正制御ルーチンを説明する。図6はその誤表示修正制御ルーチンを示すフローチャートである。この誤表示修正制御ルーチンは、車両方位変更させたターンテーブルから車両が出たところでスタートしている。車両が始動してからしばらくの間は、GPS位置情報取得部11は新しい自車位置情報を出力できないので、進行方位情報による走行軌跡の生成と一時記憶だけが走行軌跡生成部16によって行われる(#01)。この走行軌跡の生成と記憶はGPS位置情報取得部11が新しいGPS信号に基づいた自車両位置情報を取得して出力するまで続けられる(#02)。自車両位置情報が出力されると(#02Yes分岐)、一時記憶されている走行軌跡からその軌跡先頭部の位置が読み出される(#03)。自車両位置情報から読み出された自車両位置と走行軌跡先頭部の位置とを比較して位置ずれがチェックされる(#04)。位置ずれ量が判定閾値としての所定値未満であれば(#04Yes分岐)、ターンテーブルによる車両の方位変更がなかったとみなしてこのルーチンを終了する。位置ずれ量が所定値を越えていれば(#04No分岐)、ターンテーブルによる車両の方位変更が発生していたとして、以下のような走行軌跡修正処理を行う。   Next, in the in-vehicle navigation device configured as described above, an erroneous display correction control for correcting an erroneous display based on the traveling direction information of the own vehicle position that may be caused by the direction change of the vehicle by the turntable. The routine will be described. FIG. 6 is a flowchart showing the erroneous display correction control routine. This erroneous display correction control routine starts when the vehicle comes out of the turntable whose vehicle direction has been changed. Since the GPS position information acquisition unit 11 cannot output new vehicle position information for a while after the vehicle is started, only the generation and temporary storage of the travel locus based on the traveling direction information is performed by the travel locus generation unit 16 ( # 01). This generation and storage of the travel locus is continued until the GPS position information acquisition unit 11 acquires and outputs the own vehicle position information based on the new GPS signal (# 02). When the own vehicle position information is output (# 02 Yes branch), the position of the head of the locus is read from the temporarily stored traveling locus (# 03). The positional deviation is checked by comparing the own vehicle position read from the own vehicle position information with the position of the head of the traveling locus (# 04). If the amount of misalignment is less than the predetermined value as the determination threshold (# 04 Yes branch), it is determined that the vehicle orientation has not been changed by the turntable, and this routine is terminated. If the amount of positional deviation exceeds the predetermined value (# 04 No branch), the following traveling locus correction process is performed on the assumption that the turn of the vehicle has changed due to the turntable.

走行軌跡修正処理では、まず電源動作検出部15で検出された電源オン・オフ地点で取得されていた自車位置をセットする(#05)。次に、ステップ#02で得られた自車両位置情報から読み出されたGPSによる自車両位置の周辺領域をセットする(#06)。さらに、上述した、一時記憶されている走行軌跡を規定する走行軌跡点群をセットする(#07)。ステップ#05でセットされた自車位置とステップ#06セットされた周辺領域を抽出拘束条件としてパターンマッチングの参照パターンとして用いられる道路パターンを規定する道路点群をセットする(#08)。走行軌跡点群と道路点群とがセットされると、剛体変換パラメータを算定して、走行軌跡点群を道路点群に移行させようとする変換を行うパターンマッチング処理を実行する(#09)。なお、ここでは車両方位変換設備としてターンテーブルを想定しているので、剛体変換パラメータは回転行列だけとなる。パターンマッチングの結果、走行軌跡点群を道路点群が許容範囲内で一致すると(#10Yes分岐)、剛体変換後の走行軌跡先頭点を真の自車位置が認識されたとして設定される(#12)。なお、この走行軌跡先頭点が道路上から外れている場合には、その走行軌跡先頭点を道路上に移行させる微調整が行われる。走行軌跡点群を道路点群が許容範囲内より外れていると(#10No分岐)、マッチング処理回数が所定回数行われたかどうかチェックされる(#11)。このチェックで所定回数以下なら(#11No分岐)、ステップ#08に戻って異なる道路点群をセットして、再度パターンマッチングを行い、所定回数を超えていれば、走行軌跡を用いたマッチングは不可能として、このルーチンを終了する。なお、その場合は、自車両位置情報に基づいた自車両位置の修正を行うことになるが、GPSの誤差以上に道路の密集度が高い場合、修正された自車両位置の精度は低くなる。   In the travel locus correction process, first, the host vehicle position acquired at the power on / off point detected by the power operation detector 15 is set (# 05). Next, the peripheral area of the own vehicle position by GPS read from the own vehicle position information obtained in step # 02 is set (# 06). Further, the above-described traveling locus point group that defines the temporarily stored traveling locus is set (# 07). A road point group that defines a road pattern to be used as a pattern matching reference pattern is set using the own vehicle position set in step # 05 and the surrounding area set in step # 06 as extraction constraint conditions (# 08). When the traveling locus point group and the road point group are set, a pattern matching process is performed to calculate a rigid body conversion parameter and perform conversion to shift the traveling locus point group to the road point group (# 09). . Here, since a turntable is assumed as the vehicle orientation conversion equipment, the rigid body conversion parameter is only the rotation matrix. As a result of the pattern matching, if the road trajectory points coincide with each other within the allowable range (# 10 Yes branch), the head point of the trajectory after the rigid transformation is set as the true vehicle position is recognized (# 12). If the travel locus head point is off the road, fine adjustment is performed to shift the travel locus head point onto the road. If the road point group deviates from the allowable range within the travel locus point group (# 10 No branch), it is checked whether the number of matching processes has been performed a predetermined number of times (# 11). If this check is less than the predetermined number of times (# 11 No branch), the process returns to step # 08 to set a different road point group, and pattern matching is performed again. If the predetermined number of times is exceeded, matching using the travel locus is not possible. If possible, exit this routine. In this case, the host vehicle position is corrected based on the host vehicle position information. However, when the road density is higher than the GPS error, the accuracy of the corrected host vehicle position is low.

ステップ#12で真の自車位置が設定されると、使用された剛体変換、つまり使用された回転行列で示される回転角度で方位変換されるターンテーブルが電源オン・オフ地点に設置されているとみなされ(#13)、この特定されたターンテーブルの位置や方位変更角度などの情報が地図情報に記録される(#14)。   When the true vehicle position is set in step # 12, the used rigid body conversion, that is, the turntable whose direction is changed at the rotation angle indicated by the used rotation matrix is installed at the power on / off point. (# 13), information such as the position of the identified turntable and the direction change angle is recorded in the map information (# 14).

〔その他の実施形態〕
(1)上述した実施の形態の説明では、車両方位変更設備をターンテーブルと想定していたが、入り口と出口が異なる自動駐車設備や、トランバーサのような設備で車両の方位と位置を変更させる設備も想定する場合には、剛体変換部22で算定する剛体変換パラメータとして回転行列だけでなく並進ベクトルも加えるとよい。従って、本発明では、車両の方位と位置を変更させる種々の形式の設備を取り扱うことが可能である。
(2)剛体変換の基点は、電源動作検出部15による電源オン・オフ検出時の自車位置とすることに限定されない。道路データに基づいて剛体変換の基点を順次変えながら逐次収束処理を行って最適な剛体変換の基点と剛体変換パラメータを求めるようなアルゴリズムを採用してもよい。その際、順次指定していく剛体変換の基点を道路にアクセス可能な領域などに拘束することで演算処理は簡単化される。
(3)上述した実施の形態の説明では、走行軌跡と道路パターンのマッチングは走行軌跡と道路パターンとを規定する点群を用いて実行されていたが、これ以外、それらのライン形状を用いたパターンマッチングなど他の位置合わせマッチングアルゴリズムを採用してもよい。
(4)上述した誤表示修正制御ルーチンでは、特定されたターンテーブルの位置や方位変更角度などの情報は自己の地図データベース13に登録されていたが、通信回線やその他のデータ転送手法を用いて外部の地図データベースに登録するような構成も本発明に含まれる。
[Other Embodiments]
(1) In the description of the embodiment described above, the vehicle orientation changing facility is assumed to be a turntable. However, the vehicle orientation and position are changed by an automatic parking facility having different entrances and exits, or a facility such as a transversal device. When equipment is also assumed, it is preferable to add not only a rotation matrix but also a translation vector as a rigid body transformation parameter calculated by the rigid body transformation unit 22. Therefore, in the present invention, it is possible to handle various types of equipment that change the azimuth and position of the vehicle.
(2) The base point of the rigid body conversion is not limited to the vehicle position when the power source operation detection unit 15 detects the power on / off. An algorithm may be employed that obtains the optimum rigid body transformation base point and rigid body transformation parameters by sequentially performing convergence processing while sequentially changing the rigid body transformation base point based on the road data. At this time, the arithmetic processing is simplified by constraining the base point of rigid body transformation, which is sequentially designated, to an area accessible to the road.
(3) In the description of the above-described embodiment, the matching of the travel locus and the road pattern has been executed using the point group that defines the travel locus and the road pattern. Other alignment matching algorithms such as pattern matching may be employed.
(4) In the erroneous display correction control routine described above, information such as the position of the specified turntable and the direction change angle is registered in its own map database 13, but using a communication line or other data transfer method. A configuration for registering in an external map database is also included in the present invention.

11:GPS位置情報取得部
12:進行方位情報取得部
13:地図データベース
15:電源動作検出部
16:走行軌跡生成部
17:位置ずれ検出部
18:自車位置決定部
19:判定部
20:走行軌跡マッチング処理部
21:点群生成部
22:剛体変換部
23:位置合わせ部
TT:ターンテーブル(車両方位変換設備)
11: GPS position information acquisition unit 12: Traveling direction information acquisition unit 13: Map database 15: Power supply operation detection unit 16: Travel locus generation unit 17: Position shift detection unit 18: Own vehicle position determination unit 19: determination unit 20: travel Trajectory matching processing unit 21: point cloud generation unit 22: rigid body conversion unit 23: alignment unit TT: turntable (vehicle orientation conversion equipment)

Claims (7)

GPS測位によって自車両の位置を表す自車両位置情報を取得するGPS位置情報取得部と、
自車両の方位変化量と移動距離とによって自車両の進行方位を表す進行方位情報を取得する進行方位情報取得部と、
前記進行方位情報に基づいて自車両の走行軌跡を生成する走行軌跡生成部と、
前記走行軌跡の先頭部の位置と前記自車両位置情報に基づく自車両位置との間の所定値以上の位置ずれを検出する位置ずれ検出部と、
前記位置ずれ検出部による位置ずれ検出時に前記走行軌跡の位置座標を剛体変換しながら道路パターンと間でパターンマッチング処理を行う走行軌跡マッチング処理部と、
前記パターンマッチング処理でパターン一致した道路パターンを真の走行軌跡とみなして自車両の位置を前記一致した道路パターンの先頭部とする自車位置決定部と、
パターン一致した走行軌跡のための剛体変換の基点を車両方位変更箇所と判定する判定部と、
を備えた車載ナビゲーション装置。
A GPS position information acquisition unit for acquiring own vehicle position information representing the position of the own vehicle by GPS positioning;
A traveling direction information acquisition unit that acquires traveling direction information representing the traveling direction of the host vehicle based on the direction change amount and the moving distance of the host vehicle;
A travel locus generating unit that generates a travel locus of the host vehicle based on the traveling direction information;
A displacement detection unit that detects a displacement greater than or equal to a predetermined value between the position of the leading portion of the travel locus and the vehicle position based on the vehicle position information;
A travel locus matching processing unit that performs pattern matching processing with a road pattern while rigidly converting the position coordinates of the travel locus at the time of position displacement detection by the position displacement detection unit;
A vehicle position determination unit that regards a road pattern that matches the pattern in the pattern matching process as a true travel locus, and sets the position of the vehicle to the head of the matched road pattern;
A determination unit that determines a base point of rigid body conversion for a traveling locus having a pattern match as a vehicle orientation change point;
In-vehicle navigation device with
前記剛体変換が回転変換であり、前記判定部は前記車両方位変更箇所が車両ターンテーブル設置箇所であると判定する請求項1に記載の車載ナビゲーション装置。   The in-vehicle navigation device according to claim 1, wherein the rigid body conversion is rotation conversion, and the determination unit determines that the vehicle orientation change location is a vehicle turntable installation location. 前記回転変換は180°回転変換であり、前記車両ターンテーブルは車両を180°回転させる180°ターンテーブルである請求項2に記載の車載ナビゲーション装置。   The in-vehicle navigation device according to claim 2, wherein the rotation conversion is 180 ° rotation conversion, and the vehicle turntable is a 180 ° turntable for rotating the vehicle by 180 °. 前記進行方位情報取得部を動作させる電源のオン・オフを検出する電源動作検出部が備えられ、前記電源動作検出部による電源オン・オフ検出時の自車位置を前記剛体変換の基点とする請求項1から3のいずれか一項に記載の車載ナビゲーション装置。   A power supply operation detection unit that detects on / off of a power source that operates the traveling direction information acquisition unit is provided, and the vehicle position at the time of power on / off detection by the power supply operation detection unit is a base point of the rigid body conversion. The in-vehicle navigation device according to any one of Items 1 to 3. 前記走行軌跡マッチング処理部は、前記走行軌跡を規定する軌跡点群と地図情報から抽出された道路パターンを規定する道路点群に合わせる位置合わせアルゴリズムを有する請求項1から4のいずれか一項に記載の車載ナビゲーション装置。   5. The travel locus matching processing unit according to claim 1, further comprising a registration algorithm that matches a locus point group that defines the traveling locus and a road point group that defines a road pattern extracted from map information. The on-vehicle navigation device described. 前記判定された車両方位変更箇所が地図データベースに記録される請求項1から5のいずれか一項に記載の車載ナビゲーション装置。   The in-vehicle navigation device according to any one of claims 1 to 5, wherein the determined vehicle orientation change location is recorded in a map database. GPS測位によって自車両の位置を表す自車両位置情報を取得するGPS位置情報取得部と、自車両の方位変化量と移動距離とによって自車両の進行方位を表す進行方位情報を取得する進行方位情報取得部と、前記進行方位情報に基づいて自車両の走行軌跡を生成する走行軌跡生成部とを備えた車載ナビゲーション装置を制御するコンピュータにより実行されるプログラムであって、
前記走行軌跡の先頭部の位置と前記自車両位置情報に基づく自車両位置との間の所定値以上の位置ずれを検出する位置ずれ検出ステップと、
前記位置ずれ検出ステップによる位置ずれ検出時に前記走行軌跡の位置座標を剛体変換しながら道路パターンと間でパターンマッチング処理を行う走行軌跡マッチング処理ステップと、
前記パターンマッチング処理でパターン一致した道路パターンを真の走行軌跡とみなして自車両の位置を前記一致した道路パターンの先頭部とする自車位置決定ステップと、
パターン一致した走行軌跡のための剛体変換の基点を車両方位変更箇所と判定する判定ステップと、
をコンピュータに実行させる車両方位変更箇所判定プログラム。
GPS position information acquisition unit for acquiring own vehicle position information representing the position of the own vehicle by GPS positioning, and traveling direction information for obtaining traveling direction information representing the moving direction of the own vehicle based on the direction change amount and the moving distance of the own vehicle A program executed by a computer that controls an in-vehicle navigation device including an acquisition unit and a travel locus generation unit that generates a travel locus of the host vehicle based on the traveling direction information,
A displacement detection step of detecting a displacement greater than or equal to a predetermined value between the position of the leading portion of the travel locus and the vehicle position based on the vehicle position information;
A traveling locus matching processing step for performing pattern matching processing with a road pattern while rigidly converting the position coordinates of the traveling locus at the time of displacement detection by the displacement detection step;
A vehicle position determination step that regards a road pattern that matches the pattern in the pattern matching process as a true traveling locus, and sets the position of the vehicle to the head of the matched road pattern;
A determination step of determining a base point of rigid body transformation for a pattern-matched traveling locus as a vehicle orientation change point;
A vehicle orientation change location determination program that causes a computer to execute.
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