JP2859954B2 - Vehicle running position display method and device - Google Patents

Vehicle running position display method and device

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JP2859954B2
JP2859954B2 JP31864690A JP31864690A JP2859954B2 JP 2859954 B2 JP2859954 B2 JP 2859954B2 JP 31864690 A JP31864690 A JP 31864690A JP 31864690 A JP31864690 A JP 31864690A JP 2859954 B2 JP2859954 B2 JP 2859954B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車などの車両の走行位置を画像表示する
方法及び装置(車載用ナビゲーションシステム)に関す
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and an apparatus (vehicle-mounted navigation system) for displaying an image of a traveling position of a vehicle such as an automobile.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、車速センサ、方位センサなどの信号から、コン
ピュータが車両の走行距離や進行方向を演算し、これと
予め記憶された道路地図データとをマッチングさせて走
行中の車両の現在位置を推測し画像表示する車載用ナビ
ゲーションシステムが開発されている。
In recent years, a computer calculates the traveling distance and traveling direction of a vehicle from signals from a vehicle speed sensor, a direction sensor, and the like, and estimates the current position of the traveling vehicle by matching the calculated traveling distance and traveling direction with road map data stored in advance. In-vehicle navigation systems for displaying are being developed.

この種のナビゲーションシステムの従来技術として
は、例えば、特開昭61−243318号,特開昭64−53112号
公報に開示されたものがある。
As a prior art of this kind of navigation system, there are those disclosed in, for example, JP-A-61-243318 and JP-A-64-53112.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

車載用ナビゲーションシステムにおける重要な課題
は、いかに正確に現在の走行位置をとらえるかである。
しかし、単位距離ごとのセンサデータ(距離データ,方
位データ)を単に積算して現在位置を算出更新するだけ
では、地図道路データとして記憶される道路地図と実際
の道路形状との誤差、道路交通網の複雑化、センサ誤差
などに起因して正確な現在位置をとらえることが難し
く、センサデータが累積されるにつれてデータ誤差が大
きくなり位置表示の精度が劣る傾向があった。
An important issue in in-vehicle navigation systems is how to accurately capture the current driving position.
However, simply integrating the sensor data (distance data, azimuth data) for each unit distance and calculating and updating the current position will result in an error between the road map stored as map road data and the actual road shape, the road traffic network, and the like. It has been difficult to accurately determine the current position due to the complexity of the sensor, sensor errors, and the like, and as the sensor data is accumulated, the data errors tend to increase and the accuracy of position display tends to deteriorate.

そのため、従来は、特開昭64−53112号に開示される
ように、走行距離及び走行方位などのセンサデータから
推定位置を求めた後に、この推定位置に対する各道路
(地図データ上の道路)の相関係数を算出して、誤差が
最も少ない相関係数を持つ道路を選択し、この選択され
た道路上で推測位置を現在位置として表示させたり、 特開昭61−243318号公報に開示されるように地図上の
道路と車両の走行軌跡との各パターンを線分に分けて多
角形近似によりパターン認識させて、走行軌跡に一致し
そうな道路を選出しこの道路に走行軌跡を表示するなど
の技術が提案されている。
Therefore, conventionally, as disclosed in JP-A-64-53112, after an estimated position is obtained from sensor data such as a traveling distance and a traveling direction, each road (a road on the map data) corresponding to the estimated position is determined. A correlation coefficient is calculated, a road having a correlation coefficient with the smallest error is selected, and an estimated position on the selected road is displayed as a current position, or a road is disclosed in JP-A-61-243318. In this way, each pattern of the road on the map and the travel locus of the vehicle is divided into line segments and the pattern is recognized by polygon approximation, the road that seems to match the travel locus is selected, and the travel locus is displayed on this road, etc. Technology has been proposed.

このうち、前者のように推定位置に対する各道路の相
関係数を求めて位置表示を行う方式のものは、推定位置
を単位距離ごとに微視的にとらえるため、推定位置の道
路の相関係数が微視的にみれば現在の実際のルートより
も近いものがあると判断することも考えられ、実際のル
ートとかけ離れた位置を表示することもあり得る。
Among these, the method of displaying the position by calculating the correlation coefficient of each road with respect to the estimated position as in the former, since the estimated position is captured microscopically per unit distance, the correlation coefficient of the road at the estimated position is Can be considered to be closer than the current actual route when viewed microscopically, and a position far from the actual route may be displayed.

また、後者の場合には、地図上の道路と車両の走行軌
跡との各パターンを多角形近似法により照合させるた
め、広い視野から推定位置をとらえることができるが、
この場合にも接近した位置に多角的に近似した道路が複
数存在する場合には、誤ったルートを選択する可能性が
ある。
In the latter case, since the respective patterns of the road on the map and the traveling trajectory of the vehicle are collated by the polygon approximation method, the estimated position can be captured from a wide field of view.
In this case as well, if there are a plurality of polygonally approximated roads at an approaching position, an incorrect route may be selected.

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、車両の走行位置を精度良くとらえて車
載用ナビゲーションシステムの信頼性を向上させること
にある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to improve the reliability of an on-vehicle navigation system by accurately detecting a traveling position of a vehicle.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

道路地図データは、デジタイズ誤差(地図作図上の道
路形状の誤差),地図バージョンの古さ等が原因によ
り、実際の形状に比べ大きく異なっていることがあり得
る。このような所を走行することを考えると、単位距離
ごとの局所的(微視的)な道路データとセンサデータと
の類似性をチェックするよりも、むしろ道路の数リンク
分のいわゆるグローバル(巨視的)な類似性をチェック
した方が、細かい誤差にとらわれずに確かな現在位置を
把握できる。また、ルート案として比較的似ているもの
が複数ある場合には、単にグローバル的なとらえ方だけ
ではなく、その中に緻密な判断要素を加味することが望
まれる。
The road map data may be significantly different from the actual shape due to digitizing errors (errors of road shapes on map drawing), old map versions, and the like. Considering traveling in such a place, rather than checking the similarity between local (microscopic) road data and sensor data for each unit distance, a so-called global (macro macro) for several links of the road is considered. If you check the similarity, you can grasp the exact current position without being confused by small errors. In addition, when there are a plurality of route plans that are relatively similar, it is desirable to take into account not only a global view but also a detailed judgment factor.

本発明は以上の点を配慮して次のように構成される。 The present invention is configured as follows in consideration of the above points.

本発明における第1の課題解決手段は方法の発明に係
り、その内容は、 所定タイミング毎の走行距離及び走行方位を検出し、
この検出データから算出される車両走行位置と予め記憶
された道路地図データとをマッチングさせて画像表示す
る車両走行位置表示方式において、(イ)前記道路地図
データの各ルートのポイントを定めてポイント間を結ぶ
線をそれぞれリンクとしてとらえ、車両の現在位置から
考えうる全てのルート案を基準のポイントを中心にして
所定リンク数分(2以上のリンク数)の範囲で全て選定
候補として取り出し、 (ロ)更に前記各ルート案の道路をそれぞれ所定距離ご
とに分解し、各分解要素の始点と終点を結ぶベクトルの
角度を算出してルート案ごとの道路角度配列を求め(ル
ート案ごとの道路角度配列をデータ群として一括したも
のを道路角度配列群と称する)、 (ハ)一方、車両の走行軌跡を前記基準のポイントから
とらえて所定距離(前記各ルート案の道路を分解した時
の距離と同じ距離)ごとに分解し、各分解要素の始点と
終点を結ぶベクトルの角度を算出して走行軌跡の角度配
列を求め、 (ニ)前記道路角度配列群のルート案ごとの道路角度配
列と前記走行軌跡角度配列との角度差を算出して、前記
走行軌跡角度配列と最も近似する道路角度配列のルート
案を選定し、この選定されたルート案に走行距離及び走
行方位の検出データから算出された走行位置をマッチン
グさせて画像表示する。
The first means for solving the problem according to the present invention relates to the invention of the method, which comprises detecting a traveling distance and a traveling azimuth at each predetermined timing,
In a vehicle traveling position display method for displaying an image by matching the vehicle traveling position calculated from the detected data with the road map data stored in advance, (a) defining points of each route of the road map data and determining points between points; Are taken as links, and all possible route plans from the current position of the vehicle are extracted as selection candidates in a range of a predetermined number of links (the number of links of 2 or more) around a reference point, and (b) Further, the roads of the respective route plans are decomposed for each predetermined distance, and the angle of a vector connecting the start point and the end point of each decomposed element is calculated to obtain a road angle array for each route plan (a road angle array for each route plan). Are collectively referred to as a road angle array group). (C) On the other hand, the traveling locus of the vehicle is taken from the reference point and a predetermined distance is obtained. (The distance is the same as the distance when the roads of the respective route plans are decomposed) The angle of a vector connecting the start point and the end point of each decomposed element is calculated to obtain the angle array of the traveling trajectory. Calculate the angle difference between the road angle array for each route plan of the road angle array group and the travel locus angle array, select the route plan of the road angle array that is most similar to the travel locus angle array, and select the selected route plan. The traveling position calculated from the detection data of the traveling distance and the traveling direction is matched with the route plan and displayed as an image.

第2の課題解決手段は装置に係る発明で、これを第1
図の実施例の符号を引用して説明すると、 車両の走行速度を検出する車速センサ2と、 走行方向を検出する方位センサ3と、 道路地図データを記憶する道路地図データ記憶手段4
と、 車速センサ2の検出データから求まる単位時間当りの
走行距離及び走行方位センサ3の検出データに基づいて
車両走行位置を示す2次元座標を算出する座標演算手段
6と、 前記道路地図データの各ルートのポイントを定め、ポ
イント間を結ぶ線をそれぞれリンクとしてとらえ、車両
の現在位置から考えうる全てのルート案を基準のポイン
トを中心にして所定リンク数分(2以上のリンク数)の
範囲で全て選定候補として取り出すと共に、この取り出
した各ルート案の道路をさらに所定距離ごと分解し、各
分解要素の始点と終点を結ぶベクトルの角度を算出する
角度演算手段A.7と、 角度演算手段A.7で算出された各分解要素の角度をル
ート案ごとにまとめた道路角度配列のデータ群として記
憶する道路角度配列群データ記憶手段8と、 車両の走行軌跡を前記基準のポイントからとらえて所
定距離(前記所定リンク数の各ルート案を分解した時の
距離と同じ距離)ごとに分解し、各分解要素の始点と終
点を結ぶベクトルの角度を算出する角度演算手段B.9
と、 角度演算手段B.9で算出された分解要素の角度を逐
次、走行軌跡角度配列として記憶する走行軌跡角度配列
データ記憶手段10と、 前記道路角度配列群のルート案ごとの道路角度配列と
前記走行軌跡角度配列との角度差を算出して、前記走行
軌跡角度配列と最も近似するルート案を選定する走行ル
ート選定手段11と、 この選定されたルート案の道路に座標演算手段6で算
出された座標をマッチングさせる画像マッチング手段12
と、 画像マッチング手段12の出力を表示する画像表示手段
1とを備えてなる。
The second means for solving the problem is an invention relating to an apparatus, which is described in the first aspect.
The vehicle speed sensor 2 detects the traveling speed of the vehicle, the direction sensor 3 detects the traveling direction, and a road map data storage unit 4 that stores road map data.
A coordinate calculating means 6 for calculating two-dimensional coordinates indicating a vehicle traveling position based on the traveling distance per unit time obtained from the detection data of the vehicle speed sensor 2 and the detection data of the traveling azimuth sensor 3; The points of the route are determined, lines connecting the points are taken as links, and all possible route plans from the current position of the vehicle are within a predetermined number of links (the number of links of 2 or more) around the reference point with respect to the reference point. Angle calculation means A.7 for extracting all of the selected route plans as roads and further decomposing the extracted roads by a predetermined distance to calculate the angle of a vector connecting the start point and the end point of each decomposed element; and .7, a road angle array group data storage means 8 for storing the angle of each decomposition element calculated in step .7 as a data group of a road angle array for each route plan; Is decomposed for each predetermined distance (the same distance as when each route plan having the predetermined number of links is decomposed) is taken from the reference point, and the angle of the vector connecting the start point and the end point of each decomposition element is calculated. Calculating angle calculation means B.9
The travel trajectory angle array data storage means 10 for sequentially storing the angles of the decomposition elements calculated by the angle calculation means B.9 as a travel trajectory angle array, and a road angle array for each route plan of the road angle array group. A traveling route selecting means 11 for calculating an angle difference with the traveling locus angle array and selecting a route plan most similar to the traveling locus angle array; Image matching means 12 for matching the set coordinates
And an image display means 1 for displaying the output of the image matching means 12.

〔作用〕[Action]

第1の課題解決手段の作用…ナビゲーションシステム
を利用する場合には、まず、現在地付近の道路地図を画
像表示しておく。また、初期の現在位置としてスタート
地点を道路地図上に特定するが、このスタート地点が初
期の基準のポイントSとなる。これを基準にして考えう
る全てのルート案が所定のリンク数分の範囲で取り出さ
れる。
Operation of First Problem Solving Means When using a navigation system, first, a road map near the current position is displayed as an image. A start point is specified on the road map as an initial current position, and this start point is an initial reference point S. Based on this, all conceivable route plans are extracted within a range of a predetermined number of links.

例えば、第4図の例では、初期の基準ポイントSを中
心にして現在考えられる全てのルート案を2リンク分の
範囲で選定候補としてリストアップしてあり、このルー
ト案を整理すると第5図のように6個となる。なお、こ
こでリンクは、各ルート案の道路上に定めたポイント間
を結ぶ線で、基準となるポイントの他に、道路の特徴が
あるところ、例えば道路のコーナ,分岐点,交差点など
を選択する。
For example, in the example of FIG. 4, all possible route plans centered on the initial reference point S are listed as selection candidates within a range of two links. It becomes six like this. Here, the link is a line connecting the points defined on the road of each route plan. In addition to the reference point, where there is a characteristic of the road, for example, a corner, a branch point, an intersection, etc. of the road are selected. I do.

第4図では、S,1〜9までの地点がポイントとしてと
らえてあり(ポイントは道路地図データの全範囲につい
て定めてある)、ポイント間S−1,S−2,S−3,1−5,1−
6,2−7,3−4,3−8,3−9などがリンクとなる。
In FIG. 4, points S, 1 to 9 are regarded as points (points are defined for the entire range of the road map data), and points S-1, S-2, S-3, 1- 5,1−
6,2-7,3-4,3-8,3-9, etc. are links.

なお、第4図の例では、初期のポイントSは分岐点と
なっているが、必ずしもこれに限らず、スタート地点で
あれば任意に地点でよい。要はこの基準のポイントSを
中心にして道路リンクの取り出す範囲を決定することで
ある。
In the example of FIG. 4, the initial point S is a branch point, but is not limited to this, and may be any point as long as it is a start point. The point is to determine the range from which the road link is taken centering on this reference point S.

そして、各ルート案の道路がさらに所定距離lcutごと
に分解される。lcutは、必ずしも直線とは限らない。
Then, the road of each route plan is further decomposed for each predetermined distance lcut. lcut is not necessarily a straight line.

一例をあげれば、第3図(1)は、ルート案の一つと
して道路リンクS−1−5のものを取り上げたもので、
第3図(2)が上記道路リンクS−1−5をlcutごとに
分解したものである。この道路の各分解要素はlcutの距
離と方位を示すベクトルであり、各分解要素の始点と終
点を結ぶベクトルの角度を算出する。
As an example, FIG. 3 (1) shows the road link S-1-5 as one of the route plans.
FIG. 3B shows the road link S-1-5 decomposed for each lcut. Each decomposition element of this road is a vector indicating the distance and azimuth of lcut, and the angle of the vector connecting the start point and the end point of each decomposition element is calculated.

この道路分解要素の角度は、 θr(k,l) (k,l=0,1,2…) で表すことができる。ここで、kはルート案のナンバー
に対応するもので、道路のネットワーク(ルート)の数
だけ増え、lは所定リンク数分の道路の中の道路分解数
に対応し、所定リンク数分の道路リンクが長くなるほど
増える。
The angle of this road decomposition element can be represented by θr (k, l) (k, l = 0,1,2...). Here, k corresponds to the number of the proposed route, and increases by the number of road networks (routes). L corresponds to the number of road decompositions among the roads of a predetermined number of links, and l corresponds to the number of roads of the predetermined number of links. It increases as the link lengthens.

これらの道路分解要素の角度θr(k,l)は、ルート
案ごとの道路角度配列として求められ、ルート案全体の
角度配列が一群(道路地図データ角度配列群)に整理さ
れて記憶される。第6図は、一例として第5図のルート
案リストに対応する道路角度配列群を示したものであ
る。第6図において、「道路角(゜C)」表示の下にあ
る「0」「1」「2」は、分解要素の順番を示すポイン
タ値である。また、「角度配列ポインタ」の表示欄に
は、現在検索の最初のポインタが表示される。
The angles θr (k, l) of these road decomposition elements are obtained as a road angle array for each route plan, and the angle arrays of the entire route plan are organized into a group (a group of road map data angle arrays) and stored. FIG. 6 shows a road angle array group corresponding to the route plan list in FIG. 5 as an example. In FIG. 6, “0”, “1”, and “2” below “road angle (ΔC)” are pointer values indicating the order of the decomposition elements. Further, the first pointer of the current search is displayed in the display field of “angle array pointer”.

一方、車両が走行すると、第7図に示すようにその走
行軌跡がSを基準に所定距離lcutごとに分解され、第2
図のようにして走行軌跡の角度配列が求められる。
On the other hand, when the vehicle travels, as shown in FIG. 7, the traveling locus is decomposed for every predetermined distance lcut based on S, and
As shown in the figure, the angular arrangement of the traveling locus is obtained.

第2図(1)は車両の走行軌跡であり、各ベクトルに
おけるlcar(i)が例えば車速センサの出力から求めら
れた単位時間あたりの走行距離、θcar(i)が方位セ
ンサによって求められた方位である(i=0,1,2…)。
もちろん、各lcar(i)は同一長ではない。そこで、第
2図(2)に示すように、所定距離lcutで走行軌跡を分
解する。そして、第2図(3)に示すようにこれらの各
分解要素の始点と終点を結ぶベクトルの角度θs(j)
が算出される(j=0,1,2…)。この角度が順次、走行
軌跡角度配列として記憶されていく。第8図にこの走行
軌跡角度配列を示す。第8図のポインタは走行軌跡の角
度配列の順番を示す。
FIG. 2A shows a traveling locus of the vehicle, where lcar (i) in each vector is a traveling distance per unit time obtained from, for example, an output of a vehicle speed sensor, and θcar (i) is an azimuth obtained by an azimuth sensor. (I = 0, 1, 2...).
Of course, each lcar (i) is not the same length. Therefore, as shown in FIG. 2 (2), the traveling locus is decomposed at a predetermined distance lcut. Then, as shown in FIG. 2 (3), the angle θs (j) of the vector connecting the start point and the end point of each of these decomposition elements
Are calculated (j = 0, 1, 2,...). These angles are sequentially stored as a travel locus angle array. FIG. 8 shows this travel locus angle array. The pointers in FIG. 8 indicate the order of the angular arrangement of the traveling locus.

この走行軌跡角度配列とリストアップされた前記道路
角度配列群の各角度配列との角度差が比較され、最も小
さな角度差となる道路角度配列に係るルート案が現在の
走行ルートとして選定される(この角度差の算出は、実
施例の項で第9図及び第10図により詳述する)。
The angle difference between the traveling locus angle array and each of the listed angle arrays of the road angle array group is compared, and a route plan related to the road angle array having the smallest angle difference is selected as the current traveling route ( The calculation of this angle difference will be described in detail in FIGS. 9 and 10 in the section of the embodiment).

そして、この選定されたルート案に走行方位及び単位
時間当りの走行距離から算出された車両走行位置(座
標)がマッチングされて画像表示される。
Then, the vehicle traveling position (coordinates) calculated from the traveling direction and the traveling distance per unit time is matched with the selected route plan and displayed as an image.

そして、算出された現在の車両走行位置から次の基準
のポイントS′(第4図参照)及びポインタが検索さ
れ、これらを基に上記同様の一連の動作が繰り返しなさ
れる。
Then, the next reference point S '(see FIG. 4) and the pointer are searched from the calculated current vehicle traveling position, and a series of operations similar to the above are repeated based on these.

このような車両走行位置表示方式によれば、グローバ
ルな視野から車両走行軌跡と道路地図データの各ネット
ワーク(ルート案)との類似度をチェックでき、微視的
な細部(単位距離の方向性)に多少の誤差があっても、
これに惑わされずに正確な走行ルートを選定でき、しか
も、地図データ上に近似した道路ルートが複数あった場
合には、各道路データ及び走行軌跡の細部の分解要素
(配列要素)がその違いの判断要素として有効に機能す
る。
According to such a vehicle travel position display method, it is possible to check the similarity between the vehicle travel trajectory and each network (route plan) of the road map data from a global perspective, and to provide microscopic details (direction of unit distance). Even if there is some error in
Without being confused, it is possible to select an accurate driving route, and when there are a plurality of approximated road routes on the map data, the decomposed elements (array elements) of each road data and the details of the traveling locus are different. Functions effectively as a judgment factor.

第2の課題解決手段は、上記方法に用いる装置に関す
るが、その作用については、実施例の項で詳述したの
で、これを参照されたい。
The second means for solving the problem relates to an apparatus used in the above method. The operation of the apparatus has been described in detail in the section of the embodiment.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の実施例を図面により説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例たる車載用ナビゲーション
システムを示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an on-vehicle navigation system according to one embodiment of the present invention.

第1図において、1は画像表示手段(液晶ディスプレ
イ,CRTなど)、2は車速センサ、3は方位センサ(例え
ば地磁気センサ、光ファイバジャイロスコープ)、4は
道路地図データを記憶したコンパクトディスク(以下、
CDと称する)、5はコントロールユニットである。
In FIG. 1, 1 is an image display means (liquid crystal display, CRT, etc.), 2 is a vehicle speed sensor, 3 is an azimuth sensor (for example, a geomagnetic sensor, an optical fiber gyroscope), and 4 is a compact disk (hereinafter referred to as a road map data). ,
5 is a control unit.

CD4には道路地図データが記憶される。道路地図デー
タ記憶手段は、CD4に代えてICカード或いはICメモリを
用いてもよい。
CD4 stores road map data. The road map data storage means may use an IC card or an IC memory instead of the CD4.

コントロールユニット5は、座標演算手段6、角度演
算手段A.7、道路角度配列群データ記憶手段8、角度演
算手段B.9、走行軌跡角度配列データ記憶手段10、走行
ルート選定手段11、画像マッチング手段12などで構成さ
れる。
The control unit 5 includes a coordinate calculating means 6, an angle calculating means A.7, a road angle array group data storing means 8, an angle calculating means B.9, a traveling locus angle array data storing means 10, a traveling route selecting means 11, an image matching. It is constituted by means 12 and the like.

上記コントロールユニット5に備わる各要素6〜12の
機能については、以下に説明するナビゲーションシステ
ム動作の中で説明する。
The functions of the elements 6 to 12 provided in the control unit 5 will be described in the navigation system operation described below.

車両の走行時にナビゲーションシステムを使用する場
合には、まず、その現在地付近の道路地図データを画面
に呼び出し、その中から初期の基準ポイントとなる地点
をスタート地点Sとして特定し、画像表示手段1の画面
中のスタート地点Sの場所にカーソルなどの座標表示手
段(図示せず)をセットする。Sの設定は任意のスター
ト地点でよい。
When the navigation system is used when the vehicle is running, first, road map data near the current position is called up on the screen, and a point serving as an initial reference point is specified as a start point S from the data. A coordinate display means (not shown) such as a cursor is set at the start point S on the screen. S may be set at any start point.

この初期の基準点Sが設定されると、角度演算手段A.
7が車両の現在位置付近Sから考えうる全てのルート案
がそれぞれ例えば2リンク数の範囲で選定候補としてリ
ストアップし(第4図のネットワークでは、第5図に作
成されるようにS−1−5,S−1−6,S−2−7,S−3−
4,S−3−8,S−3−9の計6個のルート案がリストアッ
プ)、さらにこのリストアップされた各ルート案NO1〜N
O6の道路をさらに第4図に示すように所定距離lcut(例
えば20m)ごと分解する。そして、各ルート案の道路分
解要素の始点と終点を結ぶベクトルの角度θr(k,l)
を第2図(2)に示すように算出して〔θr(k,l)の
意味は発明の作用の項で述べたので参照されたい〕、こ
れを第6図に示すようにルート案ごとにポインタ順の道
路角度配列として求める。
When the initial reference point S is set, the angle calculation means A.
7 lists all possible route plans from the vicinity S of the current position of the vehicle as selection candidates in the range of, for example, two links (in the network of FIG. 4, as shown in FIG. -5, S-1-6, S-2-7, S-3-
4, S-3-8, S-3-9, a total of six route plans are listed), and each of the listed route plans NO1-N
The road O6 is further decomposed for each predetermined distance lcut (for example, 20 m) as shown in FIG. Then, the angle θr (k, l) of the vector connecting the start point and the end point of the road decomposition element of each route plan
Is calculated as shown in FIG. 2 (2) [refer to the meaning of θr (k, l) as described in the section of the operation of the invention]. As a road angle array in the order of pointers.

これらの道路角度配列は全てのルート案NO1〜NO6まで
が一群に一括されて、道路角度配列群データ記憶手段8
に記憶される。
In these road angle arrays, all the route plans NO1 to NO6 are grouped together as a group, and the road angle array group data storage unit 8
Is stored.

このような条件設定の下で、車両が走行すると、座標
演算手段6が車速センサ2の検出データから単位時間当
りの走行距離を検出し、この走行距離検出データ及び方
位センサ3の検出データに基づいて車両走行の推定位置
(走行軌跡)を示す2次元座標を算出する。その走行軌
跡(走行位置)のデータは、角度演算手段B.9によっ
て、基準のポンイトSからとらえられ、第7図に示すよ
うに所定距離lcutごとに分解され、この各分解要素(ポ
インタ1,2,…)のそれぞれの始点と終点を結ぶベクトル
の角度θs(j)が算出される。そして、角度θs
(j)が走行軌跡角度配列群として走行軌跡角度配列デ
ータが記憶手段10に記憶される。
When the vehicle travels under such condition settings, the coordinate calculating means 6 detects the traveling distance per unit time from the detection data of the vehicle speed sensor 2 and based on the traveling distance detection data and the detection data of the direction sensor 3. Then, two-dimensional coordinates indicating the estimated position (travel locus) of the vehicle travel are calculated. The data of the travel locus (travel position) is captured from the reference point S by the angle calculating means B.9, and is decomposed for each predetermined distance lcut as shown in FIG. 2,...) Are calculated from the vector θs (j) connecting the start point and the end point. And the angle θs
(J) travel locus angle array data is stored in the storage means 10 as a travel locus angle array group.

走行ルート選定手段11は、上記データ記憶手段8,10に
記憶された道路角度配列群のルート案ごとの道路角度配
列θr(k,l)と走行軌跡角度配列θs(j)との対応
のポインタ同士の角度差が算出され、前記走行軌跡角度
配列θs(j)と最も近似する道路角度配列のルート案
を選定する。
The traveling route selection means 11 is a pointer corresponding to the road angle array θr (k, l) and the traveling trajectory angle array θs (j) for each route plan in the road angle array group stored in the data storage means 8, 10. The angle difference between them is calculated, and a route plan in a road angle array that is most similar to the traveling locus angle array θs (j) is selected.

第9図は、その角度差の算出データを示すもので、本
実施例では、各ルート案NO1〜NO6の道路角度配列θr
(k,l)と走行軌跡角度配列θs(j)との分解要素
(ポインタ)ごとの角度差を算出して、この角度差のト
ータルの平均値を求めて、最も誤差(エラーコスト)の
小さいものをルート案として選定している。これを式で
あらわせば、 エラーコスト=角度差の和/道路角配列数 となる。第9図の角度差算出データを参照すると、エラ
ーコストが一番小さいものはルート案NO3である。
FIG. 9 shows the calculation data of the angle difference. In this embodiment, the road angle array θr of each of the route plans NO1 to NO6 is shown.
An angle difference for each decomposition element (pointer) between (k, l) and the travel path angle array θs (j) is calculated, and a total average value of the angle differences is calculated. Those are selected as route plans. This can be expressed by the following equation: error cost = sum of angle differences / number of road angle arrays. Referring to the angle difference calculation data in FIG. 9, the route with the smallest error cost is the route plan NO3.

よってルート案NO3が走行ルートとして選定され、画
像マッチング手段12が選定されたルート案の道路に座標
演算手段6で算出された座標をマッチングさせて、これ
が画像表示手段1に呼び出された道路地図ネットワーク
上に表示される。
Therefore, the route plan NO3 is selected as the traveling route, and the image matching means 12 matches the coordinates of the selected route plan with the coordinates calculated by the coordinate calculation means 6, and this is called by the image display means 1. Displayed above.

また、走行ルートが選定された場合には、角度演算手
段A.7は、現在地たる基準ポイントをノードSからS′
へ更新する。同時にこれに合わせて角度演算手段B.9
は、走行軌跡角配列ポインタを更新する。すなわち、検
索をポインタ値0〜2で行ったので、次回検索はポイン
タ値3から開始するようにセッティングする。
When the travel route is selected, the angle calculating means A.7 sets the reference point as the current location from the node S to the node S '.
Update to At the same time, angle calculation means B.9
Updates the traveling locus angle array pointer. That is, since the search was performed with the pointer values 0 to 2, the next search is set to start with the pointer value 3.

なお、本例では、エラーコストの小さいルート案が唯
一存在したが、一つも存在しない場合がありうる。その
場合は、道路角度配列ポインタを数個広げると共に、こ
れに対応させて前記走行軌跡角度配列θs(j)を更新
させ、更新後の走行軌跡角度配列と各ルート案の道路角
度配列との角度差を再度算出し直して、最も近似するル
ート案の選定を行う。
In this example, there is only one route plan with a small error cost, but there may be no route plan. In this case, the road angle array pointer is expanded by several, and the traveling trajectory angle array θs (j) is updated in accordance with this, and the angle between the updated traveling trajectory angle array and the road angle array of each route plan is updated. The difference is recalculated and the most approximate route plan is selected.

第10図は、以上のナビゲーションシステムの動作フロ
ーチャートを示すものである。
FIG. 10 shows an operation flowchart of the above navigation system.

ステップ1において、現在地付近の考えうる道路ネッ
トワーク(ルート案)を等間隔lcutごとに分割し、道路
角度配列θr(k,l)を作成し、次いで車両走行軌跡の
単位時間当りの距離lcar(i),方位θcar(i)を等
間隔lcutごとに分割し、走行軌跡角度配列θs(j)を
作成する。次いで、リストアップされた道路ネットワー
クのエラーコスト Σ{θs(j)−θr(k,l)}/道路角配列数 を算出する(ステップS3)。
In step 1, a possible road network (route plan) near the present location is divided into equal-interval lcuts to create a road angle array θr (k, l), and then a distance lcar (i) of the vehicle traveling locus per unit time. ), The azimuth θcar (i) is divided at equal intervals lcut to create a traveling trajectory angle array θs (j). Next, the error cost {θs (j) −θr (k, l)} / number of road angle arrays of the listed road network is calculated (step S3).

そして、エラーコストの一番小さい道路ルート案を選
びだす。もしエラーコストがすべて大きい場合は、セン
サ角配列ポインタを数個前後させ、最も小さなエラーコ
ストとなるようにする。
Then, a road route plan with the smallest error cost is selected. If the error costs are all large, the number of the sensor angle array pointers is increased or decreased by several, so that the smallest error cost is obtained.

その上で、エラーコストの一番小さい道路ルート案を
選びだす(ステップS4)。最後に次回検索時の道路角度
配列ポインタを算出する(ステップS5)。
Then, a road route plan with the lowest error cost is selected (step S4). Finally, a road angle array pointer for the next search is calculated (step S5).

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のような本発明によれば、道路形状の若干の狂い
を問題としないようなグローバルなマップマッチング方
式を採用し、しかも、その道路ネットワーク選定におい
て、微視的な(細密な)道路類似性の判別要素も加味す
るので、複数の近似する道路ルート案が存在したとして
もこれを的確に識別することができ、その結果、地図デ
ータベースの精度が粗くとも信頼性の高い位置表示を行
い得る。
According to the present invention as described above, a global map matching method that does not cause a slight deviation of the road shape is adopted, and further, in selecting the road network, a microscopic (fine) road similarity is obtained. In addition, even if a plurality of similar road route plans exist, they can be accurately identified, and as a result, a highly reliable position display can be performed even if the accuracy of the map database is low.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例たる車両走行位置表示装置
(ナビゲーションシステム)の要部を示すブロック構成
図、第2図は走行軌跡角度配列の作成原理を示す説明
図、第3図は道路角度配列の作成原理を示す説明図、第
4図は道路ネットワークの一例を示す説明図、第5図は
第4図の道路ネットワークを基準ポイントSを中心にし
てまとめたルート案の説明図、第6図は第4図の道路ネ
ットワークを等距離で分解した結果の角度配列を示す説
明図、第7図は車速センサ及び方位センサのデータ例を
ベクトル表示した説明図、第8図は第7図のデータを分
解して走行軌跡角度配列により表示した説明図、第9図
は各ルート案の道路角度配列と走行軌跡角度配列との角
度差を求めた結果を示す説明図、第10図は第1図の実施
例のシステム動作を示すフローチャートである。 1……画像表示手段、2……車速センサ、3……方位セ
ンサ、4……道路地図データ記憶手段、5……コントロ
ールユニット、6……座標演算手段、7,9……角度演算
手段A,B、8……道路角度配列群データ記憶手段、10…
…走行軌跡角度配列データ記憶手段、11……走行ルート
選定手段、12……画像マッチング手段。
FIG. 1 is a block diagram showing a main part of a vehicle traveling position display device (navigation system) according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the principle of creating a traveling trajectory angle array, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a road network, FIG. 5 is an explanatory diagram showing a route plan in which the road network of FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram showing an angular arrangement as a result of decomposing the road network of FIG. 4 at equal distances, FIG. 7 is an explanatory diagram showing vector examples of data of a vehicle speed sensor and a direction sensor, and FIG. 8 is FIG. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the result of calculating the angle difference between the road angle array and the traveling locus angle array for each route plan, and FIG. 1 shows the system operation of the embodiment of FIG. It is a flow chart. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image display means, 2 ... Vehicle speed sensor, 3 ... Direction sensor, 4 ... Road map data storage means, 5 ... Control unit, 6 ... Coordinate calculation means, 7, 9 ... Angle calculation means A , B, 8 ... road angle array group data storage means, 10 ...
... travel locus angle array data storage means, 11 ... travel route selection means, 12 ... image matching means.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G09B 29/10 G01C 21/00 G08G 1/0969──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G09B 29/10 G01C 21/00 G08G 1/0969

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】所定タイミング毎の走行距離及び走行方位
を検出し、この検出データから算出される車両の走行位
置(座標)を予め記憶された道路地図データとマッチン
グさせて画像表示する方法において、 (イ)前記道路地図データの各ルートのポイントを定め
てポイント間を結ぶ線をそれぞれリンクとしてとらえ、
車両の現在位置から考えうる全てのルート案を基準のポ
イントを中心にして所定リンク数分(2以上のリンク
数)の範囲で全て選定候補として取り出し、 (ロ)更に前記各ルート案の道路をそれぞれ所定距離ご
とに分解し、各分解要素の始点と終点を結ぶベクトルの
角度を算出してルート案ごとの道路角度配列を求め(ル
ート案ごとの道路角度配列を一括したものを道路角度配
列群と称する)、 (ハ)一方、車両の走行軌跡を前記基準のポイントから
とらえて所定距離(前記各ルート案の道路の分解要素と
同じ距離)ごとに分解し、この各分解要素の始点と終点
を結ぶベクトルの角度を算出して走行軌跡の角度配列を
求め、 (ニ)前記道路角度配列群のルート案ごとの道路角度配
列と前記走行軌跡角度配列との角度差を算出して、前記
走行軌跡角度配列と最も近似する道路角度配列のルート
案を選定し、この選定されたルート案に走行距離及び走
行方位の検出データから算出された車両走行位置をマッ
チングさせて画像表示することを特徴とする車両走行位
置表示方法。
1. A method for detecting a travel distance and a travel azimuth at each predetermined timing, matching a travel position (coordinates) of a vehicle calculated from the detected data with road map data stored in advance, and displaying an image. (B) The points of each route in the road map data are determined, and lines connecting the points are taken as links,
All possible route plans from the current position of the vehicle are extracted as selection candidates within a predetermined number of links (two or more links) around a reference point, and (b) the roads of the respective route plans are further extracted. Each of the predetermined distances is decomposed, the angle of the vector connecting the start point and the end point of each decomposed element is calculated, and the road angle array for each route plan is obtained. (C) On the other hand, the traveling locus of the vehicle is taken from the reference point and decomposed at predetermined distances (the same distance as the decomposed element of the road of each route plan), and the start point and the end point of each decomposed element And (d) calculating the angle difference between the road angle array for each route plan of the road angle array group and the travel locus angle array, Selecting a route plan with a road angle array that is most similar to the trace angle array, matching the selected route plan with the vehicle traveling position calculated from the detection data of the traveling distance and the traveling azimuth, and displaying an image. Vehicle running position display method.
【請求項2】第1請求項において、前記(ニ)の過程で
なされるルート案の選定は、各ルート案の道路角度配列
と走行軌跡角度配列との配列要素(分解要素)ごとの角
度差を算出して、双方の配列要素のトータルの角度差の
平均値を求め、このトータル角度差の平均値が最も小さ
い道路角度配列のルート案を走行軌跡角度配列に最も近
似するルート案として選定することを特徴とする車両走
行位置表示方法。
2. The method according to claim 1, wherein the selection of the route plan performed in the step (d) is performed by selecting an angle difference for each array element (decomposition element) between the road angle array and the travel trajectory angle array of each route plan. Is calculated, and the average value of the total angle difference between the two array elements is obtained, and the route plan of the road angle array having the smallest average value of the total angle difference is selected as the route plan most similar to the traveling locus angle array. A vehicle running position display method characterized by the above-mentioned.
【請求項3】第2請求項において、前記各ルート案の道
路角度配列と走行軌跡角度配列との双方の配列要素のト
ータル角度差の平均値が全て所定値以上の場合には、さ
らに各ルート案の道路角度配列の範囲を広げると共に、
これに対応させて前記走行軌跡角度配列を更新させ、更
新後の走行軌跡角度配列と各ルート案の道路角度配列と
の角度差を再度算出し直して、走行軌跡角度配列に最も
近似する道路角度配列のルート案を選定することを特徴
とする車両走行位置表示方法。
3. The method according to claim 2, wherein the average value of the total angle difference between the array elements of both the road angle array and the travel trajectory angle array of each of the route plans is equal to or more than a predetermined value. While expanding the range of the proposed road angle array,
The traveling locus angle array is updated in accordance with this, the angle difference between the updated traveling locus angle array and the road angle array of each route plan is recalculated, and the road angle most similar to the traveling locus angle array is recalculated. A vehicle traveling position display method characterized by selecting a route plan in an array.
【請求項4】車両の走行速度を検出する車速センサと、 走行方向を検出する方位センサと、 道路地図データを記憶する道路地図データ記憶手段と、 前記車速センサの検出データから求まる単位時間当りの
走行距離及び走行方位センサの検出データに基づいて車
両走行位置を示す2次元座標を算出する座標演算手段
と、 前記道路地図データの各ルートのポイントを定めてポイ
ント間を結ぶ線をそれぞれリンクとしてとらえ、車両の
現在位置から考えうる全てのルート案を基準のポイント
を中心にして所定リンク数分(2以上のリンク数)の範
囲で全て選定候補として取り出すと共に、この取り出し
た各ルート案の道路をさらに所定距離ごと分解し、各分
解要素の始点と終点を結ぶベクトルの角度を算出する角
度演算手段Aと、 前記角度演算手段Aで算出された各分解要素の角度をル
ート案ごとにまとめた道路角度配列のデータ群として記
憶する道路角度配列群データ記憶手段と、 車両の走行軌跡を前記基準のポイントからとらえて所定
距離(前記所定リンク数の各ルート案を分解した時の距
離と同じ距離)ごとに分解し、各分解要素の始点と終点
を結ぶベクトルの角度を算出する角度演算手段Bと、 前記角度演算手段Bで算出された分解要素の角度を逐
次、走行軌跡角度配列として記憶する走行軌跡角度配列
データ記憶手段と、 前記道路角度配列群のルート案ごとの道路角度配列と前
記走行軌跡角度配列との角度差を算出して、前記走行軌
跡角度配列と最も近似する道路角度配列のルート案を選
定する走行ルート選定手段と、 この選定されたルート案の道路に前記座標演算手段で算
出された2次元座標をマッチングさせる画像マッチング
手段と、 前記画像マッチング手段の出力を表示する画像表示手段
とを、備えてなることを特徴とする車両走行位置表示装
置。
4. A vehicle speed sensor for detecting a traveling speed of a vehicle; an azimuth sensor for detecting a traveling direction; a road map data storage unit for storing road map data; Coordinate calculating means for calculating two-dimensional coordinates indicating the vehicle traveling position based on the detection data of the traveling distance and the traveling direction sensor; and determining a point of each route of the road map data and taking a line connecting the points as a link. In addition, all possible route plans from the current position of the vehicle are extracted as selection candidates in a range of a predetermined number of links (the number of links of 2 or more) around a reference point, and the roads of each extracted route plan are extracted. Further, an angle calculating means A for decomposing by a predetermined distance and calculating an angle of a vector connecting a start point and an end point of each decomposed element; Road angle array group data storage means for storing the angle of each decomposed element calculated in stage A as a data group of road angle array for each route plan; and a predetermined distance by capturing the traveling locus of the vehicle from the reference point. Angle calculating means B for decomposing each route (the same distance as when decomposing each route plan having the predetermined number of links) and calculating the angle of a vector connecting the start point and the end point of each decomposed element; A traveling locus angle array data storage means for sequentially storing the angles of the decomposed elements calculated in the above as a traveling locus angle array; and an angle difference between the road angle array and the traveling locus angle array for each route plan of the road angle array group. Traveling route selecting means for calculating a route plan of a road angle array that is most similar to the traveling locus angle array; and the coordinate calculating means for the road of the selected route plan. An image matching means for matching the calculated two-dimensional coordinates were, and image display means for displaying the output of said image matching means, vehicle running position display device characterized by comprising comprises.
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