JP2891403B2

JP2891403B2 - 車両用ナビゲーション装置

Info

Publication number: JP2891403B2
Application number: JP20841594A
Authority: JP
Inventors: 加藤慎一; 二村光宏; 花▲崎▼正治
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 1994-09-01
Filing date: 1994-09-01
Publication date: 1999-05-17
Anticipated expiration: 2014-05-17
Also published as: JPH0875485A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の移動距離を高精
度で算出し、車両の現在位置を算出するための車両用ナ
ビゲーション装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用ナビゲーション装置においては、
例えば、タイヤの回転に比例して出力されるパルス数を
検出する距離センサを用い、このパルス数に単位パルス
当たりの距離を乗じて移動距離を算出し、また、方位セ
ンサを用いて車両の回転角度を算出し、これら移動距離
と回転角度から車両の現在位置を求め、地図データと照
合して車両の現在位置をディスプレイ上に表示するよう
にしている。この場合、衛星航法システム（ＧＰＳ）で
車両の絶対的な位置をもとめ、現在位置を修正する方式
もある。

【０００３】ところで、上記の移動距離算出方式におい
ては、タイヤの経年変化や空気圧の変化によりタイヤ径
が変化したり、タイヤを交換した際には、距離精度確保
のために単位パルス当たりの距離を修正する必要があ
り、そのために距離補正係数を乗じているが、この距離
補正係数の補正作業はナビゲーション装置の利用者にと
っては極めて困難であった。

【０００４】この問題を解決するために、従来、特開平
５−２０９５７６号公報において、ＧＰＳで計測した２
地点間の直線距離と前記２地点における推測位置間の直
線距離を求め、前記２つの直線距離が一致するよう距離
補正係数を修正する提案がなされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記特開平
５−２０９５７６号公報のように、位置座標をＧＰＳか
ら得ることにより現在と直前の２点間の距離を用いて距
離補正を行う方式においては、衛星の配置や電波の受信
状態によりＧＰＳの測位位置のふらつきが生じているた
め、距離補正係数を算出するにあたり、ある程度の精度
を保証するためには、サンプリング数を多くする必要が
ある。

【０００６】しかしながら、２点間の距離を用いる場
合、ある程度の精度を保証するためには一定距離を走行
しなければならず、従って、サンプリング間隔が長くな
り、サンプリング数は少なくなってしまうという問題を
有している。さらに、精度を向上させるためにフィルタ
を設けて受信精度が悪いものを選別した場合、もしくは
山間部やビルの陰部等により電波を受信できない場合に
は、サンプリングできる数が少なくなるので、短い間隔
で数多くのサンプリングを行う必要がある。しかし、サ
ンプリング間隔を短くすなわち２点間の距離を短くする
ことは、精度を著しく低下させるという問題を有してい
る。

【０００７】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、短い走行距離で補正係数算出回数を多くすることに
より、車両の移動距離を高精度で算出できると共に、車
両の現在位置を適確に案内することができる車両用ナビ
ゲーション装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そのために本発明の車両
用ナビゲーション装置は、車輪の回転に比例してパルス
を出力する距離センサと、ＧＰＳ受信により車速を計算
するＧＰＳ受信装置と、ＧＰＳ受信と同時に前記パルス
数を取得する取得手段と、任意の２点間におけるＧＰＳ
受信の車速とタイム差からＧＰＳ移動距離を算出し、該
ＧＰＳ移動距離と２点間におけるパルス差から距離補正
係数を算出する距離補正係数算出手段と、補正された距
離補正係数により現在位置を算出する現在位置算出手段
とを備えたことを特徴とするものである。前記現在位置
算出手段においては、２点間における前記距離センサの
パルス差に、車両毎に予め設定された１パルス当りの距
離と前記距離補正係数を乗じることにより移動距離を算
出し、前記ＧＰＳ移動距離は、２点におけるＧＰＳ受信
の車速の平均値にタイム差を乗じて算出し、前記距離補
正係数算出手段においては、前記ＧＰＳ移動距離とパル
ス差から単位距離進むのに必要なパルス数を計算し、［（単位距離／単位距離進むのに必要なパルス数）／
（１パルス当りの距離）］により距離補正係数を算出する。

【０００９】

【作用および発明の効果】本発明においては、ＧＰＳ受
信時に、距離センサから得ることのできるパルス数を受
信時刻と同時になるように瞬時に記憶させることによ
り、ＧＰＳ受信装置からの車速に基づいて距離補正係数
を算出することができる。従って、距離補正のためのサ
ンプリングは車速であるため、短い間隔でもって数多く
のサンプリングを行っても精度を低下させることがな
く、従来のように精度を向上させるために一定距離を走
行させる必要がない。また、サンプリングの間隔が短
く、サンプリング数が多いため、受信精度が悪いものや
一定条件を満たさないものをフィルタで除いた場合や、
山間部やビルの陰部等により電波を受信できない場合て
も、従来のものと比べサンプリング数がかなり多いた
め、精度の低下が余り生じない。従って、常に高い精度
で距離補正係数を算出することができるため、車両の現
在位置を適確に案内することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図８は、本発明が適用される車両用ナビゲーシ
ョン装置の１構成例を示す図である。

【００１１】本発明が適用される車両用ナビゲーション
装置は、経路案内に関する情報を入出力する入出力装置
１、車両の現在位置に関する情報を検出する現在位置検
出装置２、経路の算出に必要なナビゲーション用データ
および誘導案内に必要な表示案内データ等が記録されて
いる情報記憶装置３、経路探索処理や経路案内に必要な
表示案内処理を実行すると共に、システム全体の制御を
行う中央処理装置４から構成されている。まず、それぞ
れの構成について説明する。

【００１２】入出力装置１は、目的地を入力したり、運
転者が必要な時に案内情報を音声および画面のうち少な
くとも一つから出力できるように、運転者の意志により
ナビゲーション処理を中央処理装置４に指示すると共
に、処理後のデータなどをプリント出力する機能を備え
ている。その機能を実現するための手段として、入力部
には、目的地を電話番号や座標などにて入力したり、経
路案内をリクエストしたりするタッチスイッチ１１や操
作スイッチを有し、出力部には、入力データを画面表示
したり、運転者のリクエストに応じ自動的に経路案内を
画面で表示するディスプレイ１２、中央処理装置４で処
理したデータや情報記憶装置３に格納されたデータをプ
リント出力するプリンタ１３および経路案内を音声で出
力するスピーカ１６などを備えている。

【００１３】ディスプレイ１２は、カラーＣＲＴやカラ
ー液晶表示器により構成されており、中央処理装置４が
処理する地図データや案内データに基づく経路設定画
面、区間図画面、交差点図画面などナビゲーションに必
要なすべての画面をカラー表示出力すると共に、本画面
に経路案内の設定および経路誘導中の案内や画面の切替
え操作を行うためのボタンが表示される。特に、通過交
差点名などの通過交差点情報は、随時、区間図画面にポ
ップアップでカラー表示される。

【００１４】このディスプレイ１２は、運転席近傍のイ
ンストルメントパネル内に設けられており、運転者は表
示された地図を見ることにより自車の現在地を確認し、
またこれからの経路についての情報を得ることができ
る。また、ディスプレイ１２には機能ボタンの表示に対
応してタッチパネル１１が設けられており、ボタンをタ
ッチすることにより入力される信号に基づいて上記の操
作が実行されるように構成されている。このボタンやタ
ッチパネルなどから構成される入力信号発生手段は入力
部を構成するものであるが、ここではその詳細な説明を
省略する。

【００１５】現在位置検出装置２は、衛星航法システム
（ＧＰＳ）を利用したＧＰＳ受信装置２１、ビーコン受
信装置２２、例えばセラルフォーンやＦＭ多重信号を利
用したＧＰＳの補正信号を受信するデータ送受信装置２
３、地磁気センサ等で構成される絶対方位センサ２４、
車輪センサ、ステアリングセンサ、ジャイロ等で構成さ
れる相対方位センサ２５、車輪の回転に比例して出力さ
れるパルス数から移動距離を検出する距離センサ２６な
どを備えている。

【００１６】情報記憶装置３は、経路誘導に必要な地図
データ、交差点データ、ノードデータ、道路データ、写
真データ、登録地点データ、案内地点データ、目的地デ
ータ、電話番号データ、住所データ等のファイルからな
りナビゲーション装置に必要なすべてのデータが記録、
記憶されたデータベースである。

【００１７】中央処理装置４は、演算処理を実行するＣ
ＰＵ４０、経路探索などの処理を行うためのプログラム
や経路案内に必要な表示制御、音声案内に必要な音声出
力制御を行うためのプログラム及びそれに必要なデータ
が格納された第１ＲＯＭ４１、設定された目的地の地点
座標、道路コードＮｏ．等の探索された経路案内情報や
演算処理中のデータを一時的に格納するＲＡＭ４２、経
路案内及び地図表示に必要な表示情報データが格納され
た第２ＲＯＭ４３、ディスプレイへの画面表示に使用す
る画像データが記憶された画像メモリ４４、ＣＰＵ４０
からの表示制御信号に基づいて画像メモリから画像デー
タを取り出し、画像処理を施してディスプレイに出力す
る画像プロセッサ４５、ＣＰＵからの音声出力制御信号
に基づいて情報記憶装置３から読み出した音声、フレー
ズ、１つにまとまった文章、音等を合成してアナログ信
号に変換してスピーカに出力する音声プロセッサ４６、
通信による入出力データのやり取りを行う通信インタフ
ェース４７および現在位置検出装置２のセンサ信号を取
り込むためのセンサ入力インタフェース４８、内部ダイ
アグ情報に日付や時間を記入するための時計４９などを
備えている。ここで、経路案内は運転者が画面表示、音
声出力のいずれでも選択できるように構成されている。

【００１８】次に、図１〜７により本発明の車両用ナビ
ゲーション装置の１実施例について説明する。図１は本
発明の車両用ナビゲーション装置の１実施例を示す全体
構成図である。

【００１９】現在位置検出装置２における方位センサ
（絶対方位センサ２４および相対方位センサ２５）と距
離センサ２６の信号は、中央処理装置４内の現在位置算
出手段５２に送られ、任意の２点間における車両の回転
角度と移動距離から現在位置が算出される。移動距離に
ついては、タイヤの経年変化や空気圧の変化によりタイ
ヤ径が変化したり、タイヤを交換した際に１パルス当り
の距離が変化してしまうため、この変化を距離補正係数
として距離センサ２６からの移動距離に作用させること
により、正確な移動距離を算出する。

【００２０】前記距離補正係数は、演算手段５１におい
て、距離センサ２６からのパルス数とＧＰＳ受信装置２
１からの車速信号に基づいて算出されており、現在位置
算出手段５２および現在位置表示演算手段５３に作用す
る。現在位置算出手段５２は方位センサ２４、２５から
の方位および演算手段５１からの距離補正係数に基づい
て補正された移動距離とから現在位置（東経・北緯座
標）を算出する。現在位置表示演算手段５３は、現在位
置算出手段５２からの現在位置（東経・北緯座標）と情
報記憶装置３内に格納された地図データ５４と演算手段
５１からの距離補正係数（この場合の距離補正係数に
は、地図上のｘ，ｙ座標上にマッチングさせるためのデ
ータベース変換係数を作用させている。）に基づいて、
東経・北緯座標から地図上のｘ，ｙ座標に変換した現在
位置を算出している。

【００２１】なお、本実施例では、方位センサ（絶対方
位センサ２４および相対方位センサ２５）とＧＰＳ受信
装置２１とを区別して使用しているが、絶対方位センサ
の１つとしてＧＰＳ受信装置２１から得られる方位を用
いるようにしてもよい。

【００２２】図２は、図１のＧＰＳ受信装置の構成図で
ある。ＧＰＳ受信装置２１は、ＧＰＳの電波を受信する
アンテナ６０およびデータ受信部６１と、ＧＰＳ受信装
置２１内に設けられる時計６２と、データ受信部６１か
らの複数の衛星の時刻データと時計６２の時刻データか
ら衛星との距離を計算する衛星距離計算部６３と、複数
の衛星との距離から車両の位置、高度を計算する位置、
高度計算部６４と、データ受信部６１からの信号と時計
６２の時刻データよりドップラ周波数を計算するドップ
ラ計算部６５と、ドップラ周波数から車両の速度および
方位を計算する車速計算部６６および方位算出部６７
と、データ受信部６１からの信号より衛星位置情報を計
算する算出する衛星位置情報計算部６８と、衛星位置情
報と車速から方位推定誤差を算出する方位推定誤差算出
部６９と、位置、高度、車速、方位、方位推定誤差を出
力する通信部７０とから構成されている。

【００２３】図３は、本発明に係わる車両用ナビゲーシ
ョン装置におけるシステム全体の処理の流れを説明する
ための図であり、先ずステップＳ１で、現在位置検出装
置２により現在位置を取得し、次にステップＳ２で、電
話番号や住所、施設名称、登録地点等を用いて目的地を
設定し、次にステップＳ３で、現在位置から目的地まで
の経路探索の処理を行う。経路が決まるとステップＳ４
で、現在位置検出装置２による現在位置追跡を行いなが
ら、現在位置を中心としてその周辺地図を表示したり、
目的地に到着するまで経路案内の表示を繰り返し行う。

【００２４】図４は、図３のステップＳ１における現在
位置取得の処理の流れを説明するための図であり、先
ず、ステップＳ１でＧＰＳからの電波をＧＰＳ受信装置
２１により受信する。ステップＳ２で、後述する移動距
離算出の処理が行われ、ステップＳ３で方位センサ２４
により方位算出の処理が行われ、ステップＳ４で算出さ
れた移動距離と方位から現在位置座標算出の処理が行わ
れる。

【００２５】図５は、図４のステップＳ２における移動
距離算出の処理の流れを説明するための図であり、先
ず、ステップＳ１でＧＰＳ受信装置２１からＧＰＳ情報
として速度、時刻、方位およびステータス信号を取得
し、ステップＳ２で、ＧＰＳ受信と同時に距離センサ２
６からパルスを取得し、ステップＳ３で距離補正係数を
算出するか否かの判定を行い、ステップＳ４で後述する
距離補正係数の算出を行い、ステップＳ５で、距離セン
サ２６により得られた距離を距離補正係数に基づいて修
正することにより移動距離を算出する。この移動距離Ｌ
は、Ｌ＝ｋ×Δｐｌｓ×（１パルス当りの距離）によって算出される。ここで、ｋは距離補正係数、Δｐ
ｌｓは今回受信の距離センサからのパルス数（ｐｌｓ）
と前回受信の距離センサからのパルス数（ｐｌｓ１）と
のパルス差であり、１パルス当りの距離は予め車両毎に
設定されている。なお、移動距離算出処理はＧＰＳ信号
を受信する度毎に行われる。すなわち、ＧＰＳ信号の受
信間隔は所定時間間隔であり、一般的には１秒間隔が使
われるため、この移動距離算出処理も１秒間隔にて実行
される。

【００２６】図６は、図５のステップＳ３における距離
補正係数算出判定の処理の流れを説明するための図であ
り、この判定処理は、ＧＰＳ受信装置２１の速度信号か
ら２点間の速度が所定速度以上（ステップＳ１）、同方
位信号から２点間の角度変化が所定角度以内（ステップ
Ｓ２）、同速度信号から２点間の速度差が所定速度差以
内（ステップＳ３）、同時刻信号から２点間の時間差が
所定時間差以内（ステップＳ４）、同ステータス信号か
ら受信した２点が同次元測位（例えば２点の受信衛星が
ともに４個）であるか（ステップＳ５）が判定され、ス
テップＳ１〜Ｓ５の全ての条件が満たされた場合に、図
４のステップＳ４の距離補正係数算出の処理が行われ
る。ステップＳ１〜Ｓ５の全ての条件が満たされない場
合には図５のステップＳ１に戻る。ここで、ステップＳ
４において、２点間の時間差がＧＰＳの受信間隔になる
ように所定時間を設定することにより、ＧＰＳ信号を連
続して採用した場合のみ距離補正係数の算出を行うこと
もできる。

【００２７】図７は、図５のステップＳ４における距離
補正係数算出の処理の流れを説明するための図であり、
先ずステップＳ１で、今回のＧＰＳ受信した時刻（ｔ）
と前回のＧＰＳ受信した時刻（ｔ１）から２つのデータ
間のタイム差Δｔを計算する。次に、ステップＳ２で、
今回のＧＰＳ受信した時の距離センサ２６のパルス数
（ｐｌｓ）と前回のＧＰＳ受信した時のパルス数（ｐｌ
ｓ１）から２つのデータ間のパルス差Δｐｌｓを計算す
る。このように、本発明では、ＧＰＳ受信装置２１がＧ
ＰＳからの電波を受信した時刻とその時点でのパルス数
とを瞬時に記憶することが必須の要件となる。何故な
ら、車両が早い速度で移動している場合、受信時刻に対
してパルス数検出が遅れると、記憶する段階でかなりの
誤差が生じてしまうからである。

【００２８】次に、ステップＳ３で、上記２点間のＧＰ
Ｓ移動距離Ｌ_GPSを下式により算出する。Ｌ_GPS＝（ｓｐｄ＋ｓｐｄ１）／２×Δｔｓｐｄ：今回測定されたＧＰＳによる速度ｓｐｄ１：前回測定されたＧＰＳによる速度すなわち、ＧＰＳ移動距離Ｌ_GPS は、２点におけるＧＰ
Ｓ受信による速度の平均値にタイム差を乗じて算出する
ことができる。

【００２９】次に、ステップＳ４で、算出されたパルス
差（Δｐｌｓ）とＧＰＳ移動距離から単位距離Ｄ（例え
ば１００ｍ）進むのに必要なパルス数ｐを計算し、その
値をヒストグラムにインクリメントする。そして、ステ
ップＳ５で、ヒストグラムに一定以上データがセットさ
れたらデータを平均し、下式より距離補正係数ｋを算出
する。

【００３０】ｋ＝（Ｄ／ｐ）／（１パルス当りの距離）このようにして得られた距離補正係数ｋは、図１の現在
位置算出手段５２において距離センサ２６からの移動距
離を補正することに用いられ、これにより算出される位
置座標（東経・北緯座標）の精度が向上する。さらに、
現在位置表示演算手段５３においては、東経・北緯座標
から情報記憶装置３内の地図データ５４に対応したｘ，
ｙ座標に変換するためのデータベース上の変換係数を距
離補正係数に作用させることにより、該距離補正係数と
現在位置算出手段５２からの位置座標と情報記憶装置３
内の地図データ５４とにより、正確なマッチングを行う
ことが可能となる。なお、ＧＰＳ信号の採用がＧＰＳの
受信間隔にて連続で受信されている場合においてのみ距
離補正係数を算出するようにすれば、より正確な位置算
出を行うことができる。

【００３１】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種々
の変形が可能である。例えば、上記実施例において、距
離補正係数算出判定において、距離補正係数を算出する
か否かの判定をＧＰＳ受信の方位信号から判定している
が、車両側の方位センサ２４、２５の信号により判定す
るようにしてもよい。

【００３２】さらに、上記実施例においては、予め設定
されている距離センサからのパルス数に対して、タイヤ
の経年変化、磨耗、空気圧の変化によるタイヤ径の変化
の影響によるパルス幅（１パルス当りの距離）の距離誤
差を適正な値となるよう距離補正係数を算出することに
ついて説明しているが、パルス幅（１パルス当りの距
離）が異なる車両に取り付けた場合において、一定のパ
ルス幅を設定しておき、その設定されたパルス幅に対し
て補正量を算出し、適切なパルス幅を求めるような補正
係数を算出することにより、あらゆる車種に対応した距
離補正を行うことも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用ナビゲーション装置の１実施例
を示す全体構成図である。

【図２】図１のＧＰＳ受信装置の構成図である。

【図３】本発明に係わる車両用ナビゲーション装置のシ
ステム全体の流れを説明するための図である。

【図４】図３の現在位置取得の処理の流れを説明するた
めの図である。

【図５】図４の移動距離算出の処理の流れを説明するた
めの図である。

【図６】図５の距離補正係数算出判定の処理の流れを説
明するための図である。

【図７】図５の距離補正係数算出の処理の流れを説明す
るための図である。

【図８】本発明が適用される車両用ナビゲーション装置
の１構成例を示す図である。

【符号の説明】

２１…ＧＰＳ受信装置、２６…距離センサ、５１…演算
手段５２…現在位置算出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−209756（ＪＰ，Ａ) 特開平８−14928（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01C 21/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車輪の回転に比例してパルスを出力する距
離センサと、ＧＰＳ受信により車速を計算するＧＰＳ受
信装置と、ＧＰＳ受信と同時に前記パルス数を取得する
取得手段と、任意の２点間におけるＧＰＳ受信の車速と
タイム差からＧＰＳ移動距離を算出し、該ＧＰＳ移動距
離と２点間におけるパルス差から距離補正係数を算出す
る距離補正係数算出手段と、補正された距離補正係数に
より現在位置を算出する現在位置算出手段とを備えたこ
とを特徴とする車両用ナビゲーション装置。
【請求項２】前記現在位置算出手段においては、２点間
におけるパルス差に、車両毎に予め設定された１パルス
当りの距離と前記距離補正係数を乗じることにより移動
距離を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両
用ナビゲーション装置。
【請求項３】前記ＧＰＳ移動距離は、２点におけるＧＰ
Ｓ受信の車速の平均値にタイム差を乗じて算出すること
を特徴とする請求項１に記載の車両用ナビゲーション装
置。
【請求項４】前記距離補正係数算出手段においては、前
記ＧＰＳ移動距離とパルス差から単位距離進むのに必要
なパルス数を計算し、［（単位距離／単位距離進むのに必要なパルス数）／
（１パルス当りの距離）］により距離補正係数を算出することを特徴とする請求項
２に記載の車両用ナビゲーション装置。
【請求項５】車速、時刻、方位およびステータスを出力
するＧＰＳ受信装置を備え、２点間の車速が所定速度以
上、２点間の角度変化が所定角度以内、２点間の車速が
所定速度差以内、２点間の時間差が所定時間差以内、受
信した２点が同次元測位である場合に、距離補正係数を
算出することを特徴とする請求項１に記載の車両用ナビ
ゲーション装置。