JP2739503B2 - 移動体の現在位置表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、移動体の現在位置を求めながら、予め画面
に写し出された道路地図上に移動体の現在位置を表示さ
せる移動体の現在位置表示装置に関する。

従来技術 従来、例えば不案内地域などにおける自動車等の移動
体の運転時に、走行予定コースから外れて運転者が道に
迷うことがないように適切なガイダンスを行わせるた
め、距離センサおよび方向センサを用いて移動体の走行
距離と進行方向とをそれぞれ検出しながら、２次元座標
上における現在位置を演算によって求め、その移動体の
走行にともない刻々と変化する現在位置を予め画面に写
し出されている道路地図上に点情報によって逐次更新し
ながら表示させることによって、運転者に現在位置の確
認を行わせることができるようにした移動体の現在位置
表示装置が開発されている。

しかしてこのような移動体の現在位置表示装置では、
距離センサおよび方向センサの各センサ精度や現在位置
算出時の有効桁による演算精度などを要因とした位置誤
差の発生が否めず、移動体の走行が進むにしたがってそ
の誤差が累積されて、画面に表示される現在位置が地図
上の道路から次第に外れていき、自車が地図上における
などの道路上を走行しているのかを判断することができ
なくなってしまうという問題がある。

また、たとえ算出される移動体の現在位置に誤差がな
くとも、その現在位置が表示される地図自体にデフォル
メがあれば、画面に表示される現在位置が地図上の道路
から外れてしまうことになる。

そのため従来では、地図上の道路から外れた現在位置
の修正を行わせるべく、地図上における道路のパターン
と移動体の走行にしたがって逐次更新される現在位置の
データを記憶保持させることにより得られる走行軌跡の
パターンとのマッチング処理を定期的になして、マッチ
ングがとられた道路上に走行軌跡を合せ込んで移動体の
現在位置を修正するようにしている（例えば特開平１−
41817号公報参照）。

その際、一般に、パターンマッチングの精度が高くな
るほどマッチング処理に要する計算量が多大となり、そ
のため道路地図に対する現在位置の位置精度を上げるべ
く高精度なパターンマッチングを行わせようとすると膨
大な量の計算を短時間で行わせる必要があり、コンピュ
ータなどの処理負担が大きくなってしまう。

目的 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、道路地
図に対して位置誤差を生じた移動体の現在位置の修正を
行わせる際、演算処理による移動体の走行軌跡と地図上
の道路とのパターンのマッチング手段をとることなく、
移動体の走行軌跡と地図上の道路との形状にもとづいて
道路地図上における移動体の現在位置をわり出すことが
できるようにした移動体の現在位置表示装置を提供する
ものである。

構成 以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について
詳述する。

第１図は本発明に係る移動体の現在位置表示装置の構
成例を示すもので、例えば移動体のタイヤの回転に応じ
て単位走行距離ごとのパルス信号を出力する距離センサ
１と、例えばヨー方向変化の角速度を検出して移動体の
走行にともなう方向変化量に比例した信号を出力するレ
ート式による方向センサ２と、距離センサ１からのパル
ス信号数をカウントして移動体の走行距離を計測すると
ともに、方向センサ２の出力信号にしたがってその進行
方向をわり出すことにより移動体の一定走行距離ごとに
おけるＸ−Ｙ座標上の現在位置を逐次演算によって求
め、かつ移動体の現在位置表示装置全体の制御を行わせ
るマイクロコンピュータからなる信号処理装置３と、そ
の信号処理装置３によって求められた移動体の走行にし
たがって刻々変化するＸ−Ｙ座標上の現在位置のデータ
を順次格納し、移動体の有限の連続位置情報としてそれ
を記憶保持する走行軌跡記憶装置４と、予め複数の道路
地図の情報が格納されている地図情報記憶媒体５と、そ
の記憶媒体５から道路地図の情報を選択的に読み出す記
憶媒体再生装置６と、その読み出された地図情報にもと
づいて所定の道路地図を画面に写し出すとともに、その
画面に写し出された道路地図上に、移動体の現在位置
を、必要に応じて走行軌跡および現在位置における移動
体の進行方向などとともに、移動体の走行にしたがって
表示する表示装置７と、信号処理装置３へ動作指令を与
えるとともに、表示装置７に表示させる地図の選択指定
およびその表示された地図上における移動体の出発点の
設定を行わせ、また走行軌跡などの表示指令を選択的に
与え、表示される地図および走行軌跡の方向変換，その
表示位置のシフト，地図および走行軌跡の部分拡大表
示，表示縮尺率の選択などの表示形態の設定変更などを
適宜行わせることのできる操作装置８とによって構成さ
れている。

このように構成されたものでは、選択的に読み出され
た地図が表示装置７の画面に映し出されるとともに、そ
の地図上において設定された出発点からの移動体の走行
にしたがって信号処理装置３により予め設定された地図
の縮尺率に応じてＸ−Ｙ座標上における現在位置が刻々
と演算によって求められ、その演算結果が走行軌跡記憶
装置４に逐次送られてその記憶内容が更新されていくと
ともに、その記憶内容が常時読み出されて表示装置７に
送られる。

それにより、表示装置７には、例えば、第２図に示す
ように、その画面に表示された地図上に移動体の現在位
置を示す表示マークM1,その現在位置における移動体の
進行方向を示す表示マークM2および出発点STから現在位
置に至るまでの走行軌跡の表示マークM3が移動体の走行
状態に追従して模擬的に表示される。

以上の構成および動作は、冒頭において説明した従来
の移動体の現在位置表示装置と同じてある。

したがって、このような移動体の現在位置表示装置で
は、第３図に示すように、前述した累積誤差により現在
位置および走行軌跡が移動体の走行が進むにしたがって
地図上の道路から次第に外れていき、しまいには現在自
車が地図上のどの地点を走行しているのかを判断するこ
とができなくなってしまう。

本発明は、このような移動体の現在位置表示装置にあ
って、道路地図に対して位置誤差を生じた現在位置の修
正を行わせる際、移動体の走行軌跡の形状に応じて画素
単位でデジタル２値化された道路地図を段階的にずらし
ながら、最初に第１段階にずらされた道路地図ともとの
道路地図とのアンド処理を行い、次いで第２段階以後に
ずらされた道路地図とその直前にアンド処理された道路
地図とのアンド処理を段階的なずらしのたびに順次行わ
せていく手段をとり、これらの一連のアンド処理によっ
て最終的に残った点を道路地図上における現在位置とし
て、その位置修正を行わせるようにしている。

その際、例えば、信号処理装置３によって以下に述べ
るような処理を実行させることにより、道路地図上にお
ける移動体の現在位置をわり出す。

まず、第４図に示すように、移動体の走行軌跡LPを等
間隔の点p1,p2,p3,…,pnで点列化するようにする。

次に、走行軌跡LPの先頭位置Ｐ（移動体の現在位置に
相応している）が点列化された走行軌跡LP′の各点p1,p
2,p3,…,pnの位置にそれぞれくるように、走行軌跡LPを
平行移動させながら順次段階的にずらしていく。

第５図（ａ）に、走行軌跡LPの先頭位置Ｐが走行軌跡
LP′におけるp1点の位置にくるように、走行軌跡LPを第
１段階としてずらしたときの状態を模擬的に示してい
る。

また第５図（ｂ）に、走行軌跡LPの先頭位置Ｐが走行
軌跡LP′におけるp5点の位置にくるように、走行軌跡LP
を第５段階としてずらしたときの状態を模擬的に示して
いる。

そして、その走行軌跡LPの段階的なずらしに等しく相
応して、予め画素単位でデジタル２値化された道路地図
を平行移動させながら順次段階的にずらしていく。

第６図（ａ）は画素単位でデジタル２値化された道路
地図RMを示しており、同図（ｂ）はその道路地図RMを前
述した走行軌跡の第１段階のずらしに応じて平行移動し
たときの状態を模擬的に示している。図中、RM′は第１
段階にずらした道路地図を示している。

次に、最初に第１段階にずらした道路地図RM′ともと
の道路地図RMとのアンド処理を行い、次いで第２段階以
後にずらした道路地図とその平行移動の直前にアンド処
理された道路地図とのアンド処理を各段階的なずらしの
たびに順次行わせていく。

このような一連のアンド処理を行わせていくことによ
り、第６図（ｃ）に示すように、最終的に走行軌跡LPの
先頭位置Ｐに対応する点Ｐ′が残る。

しかして、信号処理装置３において、その最終的に残
った点Ｐ′が道路地図RM上における移動体の現在位置で
あると判断して、その道路地図RM上における点Ｐ′の位
置が現在位置となるように移動体の現在位置の修正を行
わせる。

なお、走行軌跡LPを点列化する際の各点p1,p2,p3,…,
pnの間隔としては、精度上、道路地図RM上における道路
幅の画素分と等しくなるように各点の間隔を設定して前
述の一連のアンド処理を密に行わせるようにすることが
望ましいが、実際には、その際の処理負担を軽減させる
ために各点の間隔が道路幅の数倍の画素分に設定され
る。

また、その各点p1,p2,p3,…,pnは、必ずしも等間隔で
なくともよい。

また、例えば、信号処理装置３において以下に述べる
ような処理を実行させることによって、道路地図上にお
ける移動体の現在位置をわり出す。

まず、第７図に示すように、移動体の走行軌跡LPをそ
の先頭位置（移動体の現在位置）Ｐで点対称となるよう
に180゜回転し、その回転された走行軌跡LP″の部分を
等間隔の点p1,p2,p3,…,pnで点列化するようにする。

次に、回転前のもとの走行軌跡LPの先頭位置Ｐが点列
化された走行軌跡LP″の各点p1,p2,p3,…,pnの位置にそ
れぞれくるように、もとの走行軌跡LPを平行移動させな
がら順次段階的にずらしていく。

第８図（ａ）に、走行軌跡LPの先頭位置Ｐが走行軌跡
LP″におけるp1点の位置にくるように、もとの走行軌跡
LPの第１段階としてずらしたときの状態を模擬的に示し
ている。

また第８図（ｂ）に、走行軌跡LPの先頭位置Ｐが走行
軌跡LP″におけるp5点の位置にくるように、もとの走行
軌跡LPを第５段階としてずらしたときの状態を模擬的に
示している。

そして、その走行軌跡LPのずらしに等しく相応して、
予め画素単位でデジタル２値化された道路地図を平行移
動させながら順次段階的にずらしていく。

この場合、例えば、道路地図RMを走行軌跡の第１段階
のずらしに応じて平行移動したときの状態が、第６図
（ｂ）に示したものと同一となる。

次に、最初に第１段階に平行移動された道路地図RM′
ともとの道路地図RMとのアンド処理を行い、次いで第２
段階以後に平行移動された道路地図とその平行移動の直
前にアンド処理された道路地図とのアンド処理を各段階
的なずらしのたびに順次行わせていく。

このような一連のアンド処理を行わせていくことによ
り、第６図（ｃ）に示す場合と同様に、最終的に走行軌
跡LPの先頭位置Ｐに対応する点Ｐ′が残る。

しかして、信号処理装置３において、その最終的に残
った点Ｐ′が道路地図RM上における移動体の現在位置で
あると判断して、その道路地図RM上における点Ｐ′の位
置が現在位置となるように移動体の現在位置の修正を行
わせる。

また本発明では、道路地図を平行移動させながら前述
の一連のアンド処理を行わせる際、第９図に示すよう
に、画素単位でデジタル２値化された道路地図RM上にお
ける各道路に数画素分の幅をもたせるように幅付けする
手段をとり、その各道路が幅付けされた道路地図RM−Ｗ
を平行移動させながらアンド処理を順次行わせていくよ
うにする。

したがって、このような道路地図RMの幅付け手段をと
れば、走行軌跡LPを点列化された走行軌跡LP′またはL
P″の形状にしたがってずらしながら、道路地図を相対
的にずらして前述のアンド処理を行わせる際に、誤差に
よって生ずる走行軌跡LPの形状と道路地図RM上における
道路の形状との多少の違いによる影響をなくすことがで
きるようになる。

このような道路地図RMの幅付け手段は、実際には、信
号処理装置３におけるデータ処理によって実行される。

その際、例えば、１画素分の幅によって道路があらわ
された道路地図RMの画素データにもとづいて、第10図に
示すように、幅付けの処理対象となる注目画素Dxを道路
地図RMの全面にわたって順次抽出しながら、現在処理対
象となっている注目画素Dxおよびその上，下，左，右に
それぞれ隣接する各画素D1〜D8からなる画素領域におけ
る各画素データのオアをとて、そのオア結果にしたがっ
て注目画素Dxを「１」にするか「０」にするかの決定を
なして、１画素分の道路を３画素分に幅付けするように
している。

すなわち、道路地図RMの全面を網羅するように順次抽
出される注目画素Dxを中心とした所定の画素領域内に１
つでも「１」となっている画素があれば、そのときの注
目画素Dxを「１」として決定し、その画素領域内の各画
素が全て「０」であれば、そのときの注目画素Dxを
「０」として決定する。

なお、以上の説明にあっては、信号処理装置３におけ
るデータ処理すなわちコンピュータ処理によって、前述
の第１ないし第４の各手段を実行させるようにしている
が、その第１ないし第４の各手段をハード構成を用いて
実行させるようにすることが容易に可能である。

その際、例えば、特に図示しないが、道路地図上にお
ける道路の幅付けをするために注目画素を中心とした一
定の画素領域における各画素データを順次抽出するため
の第１のシフトレジスタ構成部およびその画素領域にお
ける各画素データのオアをとるオア回路、その幅付けさ
れた道路地図の各画素データを保持する第１のラッチ回
路、その幅付けされた道路地図を段階的に平行移動させ
ていくための第２のシフトレジスタ構成部、その平行移
動された道路地図の各画素データを逐次保持する第２の
ラッチ回路、その平行移動された道路地図ともとの道路
地図とのアンド処理を行なわせるアンド回路、そのアン
ド処理された道路地図の各画素データを保持する第３の
ラッチ回路などからなるハード構成を用いて、第３およ
び第４の各手段を実行させるようにする。

なお、第３のラッチ回路を設ける代わりに、第１のラ
ッチ回路の保持内容をアンド処理された道路地図の各画
素データに書き換えるようにして、次の段階で、その書
き換えられた第１のラッチ回路の保持内容と、道路地図
が１段階分平行移動してその各画素データが保持されて
いる第２のラッチ回路と内容とのアンド処理をとるよう
にすることも可能である。

効果 以上、本発明による移動体の現在位置表示装置にあっ
ては、特に、移動体の走行軌跡の形状に応じて画素単位
でデジタル２値化された道路地図を段階的にずらしなが
ら、最初に第１段階にずらされた道路地図ともとの道路
地図とのアンド処理を行い、次いで第２段階以後にずら
された道路地図とその直前にアンド処理された道路地図
とのアンド処理を段階的なずらしのたびに順次行わせて
いく手段をとり、これらの一連のアンド処理によって最
終的に残った点を道路地図上における現在位置として、
道路地図に対して位置誤差を生じた現在位置の修正を行
わせるようにしたもので、従来のように、移動体の走行
軌跡と地図上の道路との各パターンのマッチングを膨大
な計算量を必要とする演算処理によってとり、そのマッ
チングがとられた道路上に走行軌跡を合せ込んで移動体
の現在位置の修正を行わせるようなことなく、簡単な処
理によって道路地図上における移動体の現在位置を直接
かつ迅速にわり出して、その位置修正を容易に行わせる
ことができるという優れた利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による移動体の現在位置表示装置の一実
施例を示すブロック構成図、第２図は同実施例における
表示画面の一例を示す図、第３図は移動体の現在位置が
道路上から外れて表示されている状態を示す図、第４図
は走行軌跡を点列化した状態を示す図、第５図（ａ），
（ｂ）は走行軌跡の先頭位置を点列化された走行軌跡に
おける各点に一致するように平行移動させながら段階的
にずらしたときの状態をそれぞれ示す図、第６図（ａ）
は道路地図を示す図、同図（ｂ）は道路地図を第１段階
にずらしてもとの道路地図と重ね合せた状態を示す図、
同図（ｃ）は道路地図に対応する移動体の現在位置を示
す図、第７図は走行軌跡をその先頭位置で点対称となる
ように180゜回転して点列化した状態を示す図、第８図
（ａ），（ｂ）は走行軌跡の先頭位置を点列化された走
行軌跡における各点に一致するように平行移動させたと
きの状態をそれぞれ示す図、第９図は幅付けされた道路
地図を示す図、第10図は道路地図における幅付けの処理
対象となる注目画素およびその上、下、左、右にそれぞ
れ隣接する各画素からなる一定の画素領域を示す図であ
る。 １……距離センサ、２……方向センサ、３……信号処理
装置、４……走行軌跡記憶装置、５……地図情報記憶媒
体、６……記憶媒体再生装置、７……表示装置、８……
操作装置、LP……走行軌跡、LP′,LP″……点列化され
た走行軌跡、Ｐ……現在位置

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体の走行距離および進行方向をそれぞ
   れ検出しながら、その各検出結果にしたがって移動体の
   走行にともない刻々変化する２次元座標上の現在位置を
   演算によって逐次求め、予め記憶媒体から地図データが
   読み出されて所定の道路地図が表示された画面上に現在
   位置の表示を更新的に行わせる移動体の現在位置表示装
   置において、現在位置のデータをメモリに逐次記憶保持
   させることによって得られる移動体の走行軌跡の形状に
   応じて画素単位でデジタル２値化された道路地図を段階
   的にずらしながら、最初に第１段階にずらされた道路地
   図ともとの道路地図とのアンド処理を行い、次いで第２
   段階以後にずらされた道路地図とその直前にアンド処理
   された道路地図とのアンド処理を段階的なずらしのたび
   に順次行わせていく手段をとり、これらの一連のアンド
   処理によって最終的に残った点を道路地図上における現
   在位置として、道路地図に対して位置誤差を生じた現在
   位置の修正を行わせるようにしたことを特徴とする移動
   体の現在位置表示装置。
2. 【請求項２】走行軌跡を点列化し、走行軌跡の先頭位置
   が前記点列化された走行軌跡の各点の位置にくるよう
   に、走行軌跡を平行移動させながら順次段階的にずらし
   ていくのに相応して、画素単位でデジタル２値化された
   道路地図を平行移動させながら順次段階的にずらしてい
   くようにしたことを特徴とする前記第１項の記載による
   移動体の現在位置表示装置。
3. 【請求項３】移動体の走行軌跡をその先頭位置で点対称
   となるように180゜回転し、その回転された走行軌跡を
   点列化し、回転前のもとの走行軌跡の先頭位置が前記点
   列化された走行軌跡の各点の位置にくるように、もとの
   走行軌跡を平行移動させながら順次段階的にずらしてい
   くのに相応して、画素単位でデジタル２値化された道路
   地図を平行移動させながら順次段階的にずらしていくよ
   うにしたことを特徴とする前記第１項の記載による移動
   体の現在位置表示装置。
4. 【請求項４】画素単位でデジタル２値化された道路地図
   上における各道路に数画素分の幅をもたせるように幅付
   けする手段をとり、その各道路が幅付けされた道路地図
   をずらしながらアンド処理を順次行わせていくようにし
   たことを特徴とする前記第１項ないし第３項の何れかの
   記載による移動体の現在位置表示装置。