JP2995852B2 - GPS navigation system for vehicles - Google Patents

GPS navigation system for vehicles

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JP2995852B2
JP2995852B2 JP29424290A JP29424290A JP2995852B2 JP 2995852 B2 JP2995852 B2 JP 2995852B2 JP 29424290 A JP29424290 A JP 29424290A JP 29424290 A JP29424290 A JP 29424290A JP 2995852 B2 JP2995852 B2 JP 2995852B2
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義隆 尾崎
光雄 奥村
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は航法システムに係り、特に、車両に採用する
に適したGPS航法システムに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a navigation system, and more particularly to a GPS navigation system suitable for use in a vehicle.

(従来技術) 従来、この種のGPS航法システムにおいては、特開昭6
3−198887号公報に示されているように、各人工衛星か
らの衛星軌道及び時刻に関する各情報の受信に基いて各
人工衛星の位置と自己位置との距離を測定して自己位置
を測位し、さらに、各人工衛星の位置から誤差の生じる
方向を求め、この誤差方向との関連により道路地図情報
を利用して測位値を補正するようにしたものがある。
(Prior art) Conventionally, in this kind of GPS navigation system,
As shown in Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-198887, the distance between the position of each artificial satellite and its own position is measured based on the reception of each information relating to the satellite orbit and time from each artificial satellite to determine the position of its own. Further, there is a method in which a direction in which an error occurs from the position of each artificial satellite is obtained, and the positioning value is corrected using road map information in association with the error direction.

(発明が解決しようとする課題) ところで、このような構成において、三つの人工衛星
を利用して測位する場合には、高度値を与えた上で同一
高度面内で二次元測位を行うこととなるため、測位結果
には、上述の距離の測定誤差に加え、高度値の設定誤差
も含まれることとなる。しかしながら、上述の構成で
は、高度設定誤差が測位結果に与える影響までは考慮さ
れておらず、その結果、二次元測位における測位誤差予
測の精度が低いという不具合があった。
(Problems to be Solved by the Invention) In such a configuration, when performing positioning using three artificial satellites, it is necessary to perform two-dimensional positioning in the same altitude plane after giving an altitude value. Therefore, the positioning result includes an altitude value setting error in addition to the distance measurement error described above. However, the above configuration does not consider the influence of the altitude setting error on the positioning result, and as a result, there is a problem that the accuracy of the positioning error prediction in the two-dimensional positioning is low.

そこで、本発明は、このようなことに対処すべく、車
両用GPS航法システムにおいて、二次元測位をするにあ
たり、高度設定誤差をも考慮して、測位誤差の予測精度
を高めようとするものである。
In view of the above, the present invention is intended to improve the accuracy of positioning error prediction in a two-dimensional positioning in a GPS navigation system for a vehicle in consideration of an altitude setting error. is there.

(課題を解決するための手段) 上記課題の解決にあたり、本発明によれば、第1図に
て示すごとく、 車両に装備されて複数の人工衛星S1,S2,…,Siからの
送信電波を受信する受信手段1と、 この受信手段1の受信電波に基いて車両の位置を測位
するとともにこの測位値の誤差の予測精度を演算する測
位演算手段2とを備えたGPS航法システムにおいて、 測位演算手段2は、高度設定誤差を予測する予測手段
2aと、この予測手段2aによって予測された高度設定誤差
により生じる測距精度を演算する測距精度演算手段2bと
を具備して、二次元測位時に、少なくとも前記予測精度
に前記測距精度を合成して新たな測位誤差の予測精度を
演算することを特徴とする車両用GPS航法システムが提
供される。
(Means for Solving the Problems) In solving the above problems, according to the present invention, as shown in FIG. 1, transmission radio waves from a plurality of artificial satellites S1, S2,. In a GPS navigation system comprising: a receiving means 1 for receiving; and a positioning calculation means 2 for positioning the position of the vehicle based on a radio wave received by the receiving means 1 and calculating a prediction accuracy of an error of the positioning value. Means 2 is a prediction means for predicting an altitude setting error.
2a, and a distance measuring accuracy calculating means 2b for calculating a distance measuring accuracy caused by an altitude setting error predicted by the predicting means 2a, and combining the distance measuring accuracy with at least the predicting accuracy at the time of two-dimensional positioning. And calculating a prediction accuracy of a new positioning error.

(作用効果) このように、本発明では、二次元測位における高度設
定誤差が測位結果に与える影響を考慮した構成を採るの
で、測位誤差の予測精度を高めることができる。その結
果、当該予測精度の活用により、当該車両の位置に対す
るより一層正確な把握が可能となる。
(Effects) As described above, the present invention employs a configuration in which the effect of the altitude setting error in the two-dimensional positioning on the positioning result is taken, so that the accuracy of the positioning error prediction can be improved. As a result, by utilizing the prediction accuracy, it is possible to more accurately grasp the position of the vehicle.

(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面により説明すると、第
2図は、本発明が車両用ナビゲータに適用された例を示
している。このナビゲータは、方位センサ10を有してお
り、この方位センサ10は、当該車両の方位を検出し方位
検出信号を発生する。車速センサ20は、当該車両の車速
を検出しこの検出結果に比例する車速パルスを順次発生
する。GPS受信装置30は、四つ又は三つの人工衛星から
の各送信電波を受信部30aにて受信し、この受信電波に
基き第3図〜第5図に示す各フローチャートに従い測位
プログラムをマイクロコンピュータ30bにより実行し
て、三次元測位又は二次元測位及びその予測精度等のた
めの演算処理をする。但し、測位プログラムはマイクロ
コンピュータ30bのROMに予め記憶されている。
(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows an example in which the present invention is applied to a vehicle navigator. This navigator has a direction sensor 10, which detects the direction of the vehicle and generates a direction detection signal. The vehicle speed sensor 20 detects the vehicle speed of the vehicle and sequentially generates a vehicle speed pulse proportional to the detection result. The GPS receiving apparatus 30 receives each transmission radio wave from four or three artificial satellites at the receiving unit 30a, and based on the received radio waves, according to each flowchart shown in FIGS. To perform arithmetic processing for three-dimensional positioning or two-dimensional positioning and its prediction accuracy. However, the positioning program is stored in the ROM of the microcomputer 30b in advance.

地図メモリ40は、コンパクトディスク等の大容量記憶
素子からなるもので、この地図メモリ40には、所定範囲
の地図データ(道路形状データを含む)が予め記憶され
ている。コントロールスイッチ50は、地図メモリ40の記
憶地図データ中から表示地図を選択するとき、或いは初
期値をマイクロコンピュータ60に入力するときに操作さ
れる。マイクロコンピュータ60は、表示プログラムを、
第8図に示すフローチャートに従い、方位センサ10、車
速センサ20、GPS受信装置30、地図メモリ40及びコント
ロールスイッチ50との協働により実行し、この実行中に
おいて、CRT80に接続したCRTコントローラ70の制御に必
要な演算処理をする。但し、表示プログラムはマイクロ
コンピュータ60のROMに予め記憶されている。
The map memory 40 is composed of a large-capacity storage element such as a compact disk, and a predetermined range of map data (including road shape data) is stored in the map memory 40 in advance. The control switch 50 is operated when selecting a display map from the map data stored in the map memory 40 or when inputting an initial value to the microcomputer 60. The microcomputer 60 executes a display program,
In accordance with the flowchart shown in FIG. 8, the process is executed in cooperation with the direction sensor 10, the vehicle speed sensor 20, the GPS receiver 30, the map memory 40, and the control switch 50. During the execution, the control of the CRT controller 70 connected to the CRT 80 is performed. Perform the necessary arithmetic processing. However, the display program is stored in the ROM of the microcomputer 60 in advance.

以上のように構成した本実施例において、当該車両の
走行状態にて本発明装置を作動させれば、マイクロコン
ピュータ30bが第3図のフローチャートに従い測位プロ
グラムの実行をステップ100にて開始するとともに、マ
イクロコンピュータ60が第8図のフローチャートに従い
ステップ200にて表示プログラムの実行を開始する。ス
テップ100での実行開始後、マイクロコンピュータ30b
が、第3図及び第4図にて示すごとく、測位プログラム
を第1測位誤差演算ルーティン110に進める。
In the present embodiment configured as described above, if the device of the present invention is operated in the running state of the vehicle, the microcomputer 30b starts executing the positioning program in step 100 according to the flowchart of FIG. The microcomputer 60 starts executing the display program in step 200 according to the flowchart of FIG. After starting the execution in step 100, the microcomputer 30b
However, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, the positioning program proceeds to the first positioning error calculation routine 110.

しかして、この第1測位誤差演算ルーティン110にお
いては、そのステップ111にて、GPS受信装置30の受信部
30aにより受信された四つの人工衛星からの各軌道デー
タを表わす各送信電波に基き各人工衛星の各三次元位置
が演算され、また衛星電波の到達時間より各衛星とGPS
受信装置30との間の距離が演算され、かつこれら演算結
果に応じてGPS受信装置30の三次元位置(即ち、経度、
緯度及び高度)が測位置として演算される。但し、送信
電波を受信できている人工衛星が三つしかない場合は、
高度値を任意に設定することにより、三つの人工衛星を
用いてGPS受信装置30の二次元位置(即ち、経度、緯
度)が測位値としてステップ111にて演算される。従っ
て、以下の各ステップ112〜115の演算は、三次元測位を
行った場合と、二次元測位を行った場合で異なる。
In the first positioning error calculation routine 110, the receiving unit of the GPS
The three-dimensional position of each satellite is calculated based on each transmission wave representing each orbital data from the four satellites received by 30a, and each satellite and the GPS are calculated from the arrival time of the satellite wave.
The distance to the receiving device 30 is calculated, and the three-dimensional position of the GPS receiving device 30 (that is, longitude,
Latitude and altitude) are calculated as the measured positions. However, if there are only three satellites that can receive the transmitted radio wave,
By arbitrarily setting the altitude value, the two-dimensional position (that is, longitude and latitude) of the GPS receiver 30 is calculated as a positioning value in step 111 using three artificial satellites. Therefore, the operations in the following steps 112 to 115 are different between the case where three-dimensional positioning is performed and the case where two-dimensional positioning is performed.

しかして、三次元測位の場合にあっては、ステップ11
2において、GPS受信装置30の測位値を中心として、東、
北及び真上を三軸とするx,y,z直交座標系を定め、GPS受
信装置30の測位値から各人工衛星の位置に向かう単位ベ
クトルをそれぞれ求め、これら各単位ベクトルを上述の
直交座標系の各座標軸成分に分割し、各人工衛星の時計
の時刻とGPS受信装置30の時刻との間の時計ズレ量tに
対する係数「1」を加えてA行列を次のように完成す
る。
However, in the case of three-dimensional positioning, step 11
2, in the east, around the positioning value of the GPS receiver 30
An x, y, z orthogonal coordinate system having three axes of north and directly above is determined, unit vectors heading toward the position of each artificial satellite are obtained from the positioning values of the GPS receiver 30, and these unit vectors are referred to as the above-described orthogonal coordinates. The system is divided into each coordinate axis component, and a coefficient “1” for the clock shift amount t between the time of the clock of each artificial satellite and the time of the GPS receiver 30 is added to complete the matrix A as follows.

但し、A行列において、i=0,1,2,3とすれば、αi
=∂ri/∂Lg,β=∂ri/∂Lt,γi=∂ri/∂hが成立
する。ここに、γiはGPS受信装置30と衛星との間の距
離を表わす。また、Lg,Lt,hは、GPS受信装置30の三次元
位置を特定する経度、緯度及び高度を表わす。また、L
g,Lt,hはx,y,zの各座標にそれぞれ対応する。
However, if i = 0, 1, 2, 3 in the A matrix, αi
= ∂r i / ∂Lg, β i = ∂r i / ∂Lt, is γi = ∂r i / ∂h established. Here, γi represents the distance between the GPS receiver 30 and the satellite. Lg, Lt, h represent longitude, latitude, and altitude for specifying the three-dimensional position of the GPS receiver 30. Also, L
g, Lt, and h correspond to the x, y, and z coordinates, respectively.

然る後、ステップ113において、ステップ112における
A行列に基き、以下のように、分散・共分散行列(AT
A)-1を演算する。
Thereafter, in step 113, based on the matrix A in step 112, the variance-covariance matrix (A T
A) -1 is calculated.

ついで、ステップ114において、上述の分散・共分散
行列(AT・A)-1の固有値λを演算する。かかる場合、
この固有値λは、以下のように、誤差成分の最大となる
方向の分散λと、誤差成分の最小となる方向の分散λ
sとの二つの値として得られる。
Next, in step 114, the eigenvalue λ of the variance / covariance matrix (A T · A) −1 is calculated. In such cases,
The eigenvalue λ is, as follows, the variance λ in the direction in which the error component is maximum and the variance λ in the direction in which the error component is minimum.
s and two values.

但し、(AT・A)-1の固有値λは、測距誤差を「1」
としたときの測位誤差の分散を与えるものであることを
考慮し、λ及びλsに関する各式(3)、(4)にお
いては、User Equivalent Range Error(以下、UEREと
いう)で、測位に使用している衛星のうちの最大値UERE
maxを乗じることにより、λ及びλsを実際の測位誤
差の分散(1σ)として求める。なお、「1σ」は68.3
%の確率を表わす。
However, the eigenvalue λ of (A T · A) −1 indicates that the distance measurement error is “1”.
In consideration of the fact that the variance of the positioning error when given is given, the equations (3) and (4) regarding λ and λs are used for positioning in User Equivalent Range Error (hereinafter referred to as UERE). UERE the largest of the available satellites
By multiplying by max, λ and λs are obtained as the variance (1σ) of the actual positioning error. “1σ” is 68.3
% Probability.

かかる場合、UEREは、次の両式(5),(6)のいず
れかに基き、URA及びGPS受信装置30の内部で発生する測
距離誤差(以下、受信装置内測距誤差という)に応じて
演算される。
In such a case, UERE is based on one of the following equations (5) and (6) and responds to a distance measurement error occurring inside the URA and GPS receiver 30 (hereinafter referred to as a distance measurement error in the receiver). Is calculated.

但し、URA≠15とする。なお、URA=15は、誤差の予測
をしていないことを表わす。また、URAは、各人工衛星
からの受信電波で特定される人工衛星毎の測距誤差の予
測値を表わすパラメータであって、各人工衛星の時計及
び詳細軌道データを原因として生じる測距誤差成分を含
む。
However, URA ≠ 15. Note that URA = 15 indicates that no error is predicted. URA is a parameter representing a predicted value of a ranging error for each satellite specified by a radio wave received from each satellite, and a ranging error component caused by a clock and detailed orbit data of each satellite. including.

このようにしてステップ114における演算処理が終了
すると、次のステップ115において、測位誤差の分散が
最大となる方向、即ち、三次元測位時の測位値が確率1
σにて存在する楕円の長軸長さσの方向θ、及び測
位誤差の分散が最小となる方向、即ち、前記楕円の短軸
長さσの方向θが次の各式(7),(8)によって
演算される。
When the calculation processing in step 114 is completed in this way, in the next step 115, the direction in which the variance of the positioning error is the maximum, that is, the positioning value at the time of three-dimensional positioning has the probability 1
The direction θ L of the major axis length σ L of the ellipse existing at σ and the direction in which the variance of the positioning error is minimized, that is, the direction θ S of the minor axis length σ S of the ellipse are represented by the following equations ( It is calculated by 7) and (8).

なお、上述した各式(1)〜(8)はマイクロコンピ
ュータ30bのROMに予め記憶されている。
The above-described equations (1) to (8) are stored in the ROM of the microcomputer 30b in advance.

次に、二次元側位を行った場合の各ステップ112〜115
の演算について示す。ステップ112では、二次元側位の
場合は高度の測定を行わないのでA行列の要素からγの
項がなくなる。更に測位に使用する衛星が三つであるの
で四番目の衛星の項がなくなり以下のようにA行列を完
成する。
Next, each of steps 112 to 115 when the two-dimensional
The calculation of is shown below. In step 112, the altitude measurement is not performed in the case of the two-dimensional lateral position, so that there is no γ term from the elements of the A matrix. Further, since three satellites are used for positioning, the term of the fourth satellite is eliminated and the matrix A is completed as follows.

ステップ113の分散・共分散行列(AT・A)-1は、以
下の様になる。
The variance / covariance matrix (A T · A) −1 in step 113 is as follows.

以下、ステップ114・115については、三次元の場合と
全く同様に求める事ができる。三次元測位の場合は、以
上で測位演算は、終了する。二次元測位の場合は、測位
誤差の要因として更に、高度設定値の誤差が考えられる
ので、これが測位値に与える誤差を求めるため、測位プ
ログラムを第2測位誤差演算ルーティン120(第3図及
び第5図参照)に進める。このことは、ルーティン120
は二次元測位時のみ実行されることを意味する。
Hereinafter, steps 114 and 115 can be obtained in exactly the same way as in the three-dimensional case. In the case of three-dimensional positioning, the positioning calculation ends here. In the case of two-dimensional positioning, an error in the altitude setting value can be considered as a factor of the positioning error. Therefore, in order to obtain an error given to the positioning value, the positioning program is executed by the second positioning error calculation routine 120 (FIG. 3 and FIG. 3). (See Fig. 5). This means that routine 120
Means that it is executed only at the time of two-dimensional positioning.

しかして、マイクロコンピュータ30bが、ステップ121
にて、三次元測位時のステップ111にて求めた高度を高
度設定値として採用し、その精度(VDOP×UERE)を高度
設定誤差Δhとする。但し、VDOPは、高さ方向の測位精
度の劣化を表わす指数である。なお、二次元測位が連続
する場合には、上述の高度設定誤差Δhに加え、高度値
の設定に採用した三次元測位値と現在の二次元測位値と
から求められるGPS受信装置30の移動量に比例した高度
設定誤差の増加をも考慮する。この増加は、土地の勾配
に基く値であって、測位精度の予測値よりも大きな誤差
をもつ測位値を出力しないようにするために、山岳地等
を想定した上で、大きめの値とする必要がある。
Then, the microcomputer 30b executes step 121
Then, the altitude obtained in step 111 at the time of three-dimensional positioning is adopted as an altitude setting value, and the accuracy (VDOP × UERE) is set as an altitude setting error Δh. Here, VDOP is an index indicating deterioration of positioning accuracy in the height direction. When two-dimensional positioning is continuous, in addition to the above-described altitude setting error Δh, the amount of movement of the GPS receiver 30 obtained from the three-dimensional positioning value used for setting the altitude value and the current two-dimensional positioning value Also consider the increase in altitude setting error proportional to. This increase is a value based on the gradient of the land, and is set to a relatively large value on the assumption of a mountainous area in order not to output a positioning value having an error larger than the predicted value of the positioning accuracy. There is a need.

ついで、マイクロコンピュータ30bが、ステップ122に
て、高度設定誤差Δhに起因して生じる各人工衛星毎の
測距誤差Δriを次式(9)に基きGPS受信装置30から各
人工衛星へ向かう各単位ベクトルの高さ方向への方向余
弦(ステップ112におけるγ01に相当)及び高
度設定誤差Δhに応じて演算する。
Then, the microcomputer 30b is, at step 122, directed from the GPS receiver 30 based on the following equation (9) the ranging error [Delta] r i for each satellite resulting from the advanced setting error Δh to each satellite the The calculation is performed according to the direction cosine of the unit vector in the height direction (corresponding to γ 0 , γ 1 , γ 2 in step 112) and the altitude setting error Δh.

然る後、マイクロコンピュータ30bが、ステップ123に
おいて、測距誤差Δriに起因して生じる測位誤差、即
ち、経度方向のズレΔLg、緯度方向のズレΔLt,及びGPS
受信装置30の時計と各人工衛星の時計とのズレΔBを次
式(10)に基きステップ112におけるA行列の二次元測
位相当成分の行列(式(1a))に応じて演算する。
Thereafter, the microcomputer 30b determines in step 123 that the positioning error caused by the distance measurement error Δr i , that is, the deviation ΔLg in the longitude direction, the deviation ΔLt in the latitude direction, and the GPS
The deviation ΔB between the clock of the receiving device 30 and the clock of each artificial satellite is calculated based on the following equation (10) according to the matrix of the two-dimensional positioning equivalent component of the A matrix in step 112 (equation (1a)).

かかる場合、高度設定誤差Δhが予測値と異なる場合
の測位誤差はズレの方向が同一であっても、その大きさ
は高度設定誤差Δhに比例して変化することが、式(1
0)から理解される。しかして、高度設定誤差の予測値
としてその1σの大きさを予測したとすれば、測位値
は、真の位置を中心とし(ΔLt,ΔLg)と(−ΔLt,−Δ
Lg)とを結ぶ線上に確率1σにて得られると予測され
る。なお、上述した各式(9),(10)はマイクロコン
ピュータ30bのROMに予め記憶されている。
In such a case, when the altitude setting error Δh is different from the predicted value, the magnitude of the positioning error changes in proportion to the altitude setting error Δh even if the direction of the deviation is the same, according to Equation (1).
0) is understood. If the magnitude of 1 σ is predicted as the predicted value of the altitude setting error, the measured value is (ΔLt, ΔLg) and (−ΔLt, −Δ) centered on the true position.
Lg) is predicted to be obtained with a probability of 1σ. The above equations (9) and (10) are stored in the ROM of the microcomputer 30b in advance.

このようにして第2測位誤差演算ルーティン120の実
行が終了すると、マイクロコンピュータ30bが、ステッ
プ130(第3図参照)にて、第1及び第2の測位誤差演
算ルーティン110,120で得た各測位誤差を第6図にて示
すように合成する。この合成によれば、測距誤差による
測位誤差の分布を示す楕円の中心を、GPS受信装置30の
真の位置を中心とする直交座標系において、(ΔLt,ΔL
g)から(−ΔLt,−ΔLg)だけ移動したときにできる楕
円図形の範囲内に、測位点が1σで含まれると予測され
る。三次元測位の場合は、ステップ110で求めたとお
り、第7図に示した楕円図形の範囲内に、測位点が1σ
で含まれると予測される。このことは、GPS受信装置30
の二次元測位及び三次元測位における測位精度が高精度
にて予測できたことを意味する。但し、現実には真の位
置が不明なため、測位値を中心に予測精度の範囲を描け
ば、この範囲内に真の位置が確率1σで含まれる。な
お、マイクロコンピュータ30bは、ステップ130にて、上
述の測位値及びその予測精度をマイクロコンピュータ30
に付与する。
When the execution of the second positioning error calculation routine 120 is completed in this manner, the microcomputer 30b, in step 130 (see FIG. 3), calculates the respective positioning errors obtained by the first and second positioning error calculation routines 110 and 120. Are synthesized as shown in FIG. According to this synthesis, the center of the ellipse indicating the distribution of the positioning error due to the ranging error is set to (ΔLt, ΔLt) in the rectangular coordinate system centered on the true position of the GPS receiver 30.
It is predicted that the positioning point is included at 1σ within the range of the elliptical figure formed when moving from (g) by (−ΔLt, −ΔLg). In the case of three-dimensional positioning, as determined in step 110, the positioning point is 1σ within the range of the elliptical figure shown in FIG.
It is predicted to be included in This means that the GPS receiver 30
Means that the positioning accuracy in the two-dimensional positioning and the three-dimensional positioning can be predicted with high accuracy. However, since the true position is unknown in reality, if a range of the prediction accuracy is drawn around the measured value, the true position is included in this range with a probability of 1σ. In step 130, the microcomputer 30b compares the above-described positioning value and its prediction accuracy with the microcomputer 30b.
To be given.

一方、上述のようにステップ200での実行開始後、マ
イクロコンピュータ60が、表示プログラムを推測航法演
算処理ルーティン210に進める。しかして、この推測航
法演算処理ルーティン210においては、マイクロコンピ
ュータ60内に記憶された当該車両の最終位置或いはコン
トロールスイッチ50により入力された当該車両の位置を
初期値とし、方位センサ10からの方位検出信号の値及び
車速センサ20からの各車速パルスに基く車速に応じて当
該車両の相対的移動量を演算して同車両の現在位置を推
測演算する。
On the other hand, after the start of the execution in step 200 as described above, the microcomputer 60 advances the display program to the dead reckoning arithmetic processing routine 210. In the dead reckoning calculation processing routine 210, the final position of the vehicle stored in the microcomputer 60 or the position of the vehicle input by the control switch 50 is used as an initial value, and the azimuth detection from the azimuth sensor 10 is performed. Based on the value of the signal and the vehicle speed based on each vehicle speed pulse from the vehicle speed sensor 20, the relative movement amount of the vehicle is calculated to estimate the current position of the vehicle.

以上のような推測航法演算処理ルーティン210の実行
後、マイクロコンピュータ60がマップマッチング処理ル
ーティン220の実行に移行する。このマップマッチング
処理ルーティン220においては、方位センサ10からの方
位検出信号及び車速センサ20からの各車速パルスに誤差
が混入している場合には、推測航法演算処理ルーティン
210における当該車両の推測演算位置にも誤差が生じる
とともにこの誤差が累積的に増大してゆくことを考慮し
て、かかる累積位置誤差を、地図メモリ40の道路形状デ
ータに基いて補正する。かかる場合、この補正による現
在位置の精度は、道路形状を参照しているため、非常に
高く維持される。
After execution of the dead reckoning arithmetic processing routine 210 as described above, the microcomputer 60 shifts to execution of the map matching processing routine 220. In the map matching processing routine 220, when an error is mixed in the azimuth detection signal from the azimuth sensor 10 and each vehicle speed pulse from the vehicle speed sensor 20, the dead reckoning navigation processing routine
The accumulated position error is corrected based on the road shape data in the map memory 40 in consideration of the fact that an error also occurs in the estimated calculation position of the vehicle in 210 and this error is cumulatively increased. In such a case, the accuracy of the current position by this correction is kept very high because the accuracy of the current position refers to the road shape.

然る後、マイクロコンピュータ60が、ステップ230に
おいて、マップマッチング処理ルーティン220にて補正
した推測演算処理とマイクロコンピュータ30bからの入
力測位値との間のズレがマイクロコンピュータ30bによ
る予測精度内にあるか否かにつき判別する。しかして、
予測精度内になければ、マイクロコンピュータ60がステ
ップ230にて「NO」と判別し、ステップ240にて、マイク
ロコンピュータ30bによる測位値を当該車両の現在位置
とセットし、ステップ250にて、同現在位置を地図メモ
リ40からの地図データにデータとして合成して表示デー
タを作成するとともにこの表示データを表示出力信号と
して発生する。一方、ステップ230での判別が「YES」に
なる場合には、マイクロコンピュータ60が、ステップ25
0にて、上述のマップマッチングで求めた現在位置を上
述と同様に地図データに合成して表示データを作成し表
示出力信号を発生する。なお、GPS受信装置30による測
位が、人工衛星からの送信電波の遮断等で不可能な場合
には、上述の表示データの作成は、マップマッチングで
求めた現在位置を利用してなされる。
Thereafter, the microcomputer 60 determines in step 230 whether the deviation between the guess calculation processing corrected by the map matching processing routine 220 and the input positioning value from the microcomputer 30b is within the prediction accuracy of the microcomputer 30b. It is determined whether or not it is not. Then
If not within the prediction accuracy, the microcomputer 60 determines "NO" in step 230, sets the positioning value by the microcomputer 30b to the current position of the vehicle in step 240, and sets the current position in step 250. The position is combined with the map data from the map memory 40 as data to create display data, and the display data is generated as a display output signal. On the other hand, if the determination in step 230 is “YES”, the microcomputer 60
At 0, display data is generated by combining the current position obtained by the above-described map matching with the map data in the same manner as described above, and a display output signal is generated. If the positioning by the GPS receiving device 30 is not possible due to the interruption of the transmission radio wave from the artificial satellite or the like, the above-described display data is created by using the current position obtained by the map matching.

上述のようにマイクロコンピュータ60が表示出力信号
を発生すると、CRTコントローラ70が前記表示データの
内容をCRT80に表示させる。かかる場合、上述のように
ステップ230での判別が「NO」となった場合には、GPS受
信装置30による測位値で特定される当該車両の現在位置
が地図上に表示される。一方、上述のようにステップ23
0での判別が「YES」となった場合には、マップマッチン
グにより補正した現在位置が地図上に表示される。
When the microcomputer 60 generates the display output signal as described above, the CRT controller 70 causes the CRT 80 to display the contents of the display data. In such a case, if the determination in step 230 is “NO” as described above, the current position of the vehicle specified by the positioning value of the GPS receiving device 30 is displayed on a map. On the other hand, as described above, step 23
If the determination at 0 is “YES”, the current position corrected by map matching is displayed on the map.

以上説明したように、第2測位誤差演算ルーティン12
0の実行のもとに、二次元測位時の高度設定誤差による
測位誤差の影響をも考慮して当該車両の現在位置を決定
するようにしたので、従来のように、二次元測位時にHD
OPが小さいときに測位値の精度を良いものとして誤判断
してしまうこともなく、現在位置の予測精度を高めるこ
とができる。従って、CRT80の表示内容によって当該車
両の位置を精度よく認識できる。かかる場合、意図的な
精度劣化(Selective availability)が行なわれたり、
或いは、人工衛星の故障や経年変化等による精度劣化が
生じた場合でも、URAの値を上述のように予測精度のパ
ラメータとしてとりこむことにより正確な予測が可能と
なる。
As described above, the second positioning error calculation routine 12
0, the current position of the vehicle is determined in consideration of the influence of the positioning error due to the altitude setting error during two-dimensional positioning.
When the OP is small, the accuracy of the current position can be improved without erroneously determining that the accuracy of the positioning value is good. Therefore, the position of the vehicle can be accurately recognized based on the display content of the CRT 80. In such cases, intentional degradation (Selective availability) may occur,
Alternatively, even when the accuracy is deteriorated due to a failure of the artificial satellite or aging, accurate prediction can be performed by incorporating the value of URA as a parameter of the prediction accuracy as described above.

なお、前記実施例においては、二次元測位時の高度設
定にあたり、三次元測位時の高度値を採用した例につい
て説明したが、これに代えて、予め地図データに含めた
高度値、気圧の変化等を利用した高度計の出力、或いは
サインポスト等の位置情報をもつ標識で特定される高度
値を利用して実施するようにしてもよい。
Note that, in the above-described embodiment, an example in which the altitude value during three-dimensional positioning is adopted for setting the altitude during two-dimensional positioning has been described. Or the like, or an altimeter output using an altimeter or an altitude value specified by a sign having position information such as a sign post may be used.

また、前記実施例においては、予測誤差を精度よく求
める方法について説明したが、これに限らず、第2測位
誤差演算ルーティン120の活用により、正確な経度・緯
度が得られていることを前提に、高度値をも求めるよう
にしてもよい。かかる場合、例えば、サインポストから
の情報或いはマップマッチングで交差点の右左折等によ
り確度の高い位置決定ができたとき等において、正確な
経度・緯度が分かったときにGPS受信装置30の二次元測
位が終了しておりその測位値が一定方向にずれている場
合、高度設定値に誤差が存在すると考えられる。これに
対して、実際の高度値を求めるにあたっては、ステップ
121におけるΔhを「1」としたときの測位誤差 を演算する。そして、GPS受信装置30の測位値と、その
他の情報から得られた真の位置との距離を求め、この距
離を前記演算測位誤差で除算すれば、高度の設定誤差が
得られる。なお、測位値の真値に対するズレの方向がΔ
Lg,ΔLtの示す方向であれば、高度の設定値が大きい。
一方、逆方向のズレの場合には、高度の設定値が小さ
い。
Further, in the above-described embodiment, the method of accurately calculating the prediction error has been described. However, the present invention is not limited to this, and it is assumed that accurate longitude and latitude are obtained by utilizing the second positioning error calculation routine 120. Alternatively, an altitude value may be obtained. In such a case, for example, when accurate position determination is possible due to information from a sign post or a map turn, such as when making a right or left turn at an intersection, etc., the two-dimensional positioning of the GPS receiver 30 is performed when accurate longitude and latitude are known. Is completed and the measured values are shifted in a certain direction, it is considered that there is an error in the altitude setting value. On the other hand, when calculating the actual altitude value,
Positioning error when Δh in 121 is “1” Is calculated. Then, a distance between the positioning value of the GPS receiving device 30 and the true position obtained from other information is obtained, and this distance is divided by the calculated positioning error to obtain an altitude setting error. Note that the direction of deviation from the true value of the positioning value is Δ
In the direction indicated by Lg and ΔLt, the set value of the altitude is large.
On the other hand, in the case of a deviation in the reverse direction, the set value of the altitude is small.

また、前記実施例においては、マップマッチングで決
定した現在位置が、GPS受信装置30の予測精度1σの外
に存在する場合には、GPS受信装置30の測位置を当該車
両の現在位置とするようにしたが、地図が詳細に作成さ
れているために、正確なマップマッチングが可能な場合
には、GPS受信装置30の測位値の使用範囲を、予測精度
1σから2σ或いは3σに拡大するようにして実施して
もよい。
In the above embodiment, when the current position determined by the map matching exists outside the prediction accuracy 1σ of the GPS receiver 30, the measured position of the GPS receiver 30 is set as the current position of the vehicle. However, when accurate map matching is possible because the map is created in detail, the range of use of the positioning values of the GPS receiver 30 is expanded from the prediction accuracy of 1σ to 2σ or 3σ. May be implemented.

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

第1図は特許請求の範囲の記載に対する対応図、第2図
は本発明を適用した車両用ナビゲータのブロック図、第
3図〜第5図は第2図のGPS受信装置のマイクロコンピ
ュータの作用を示すフローチャート、第6図は二次元測
位時の測位誤差の合成説明図、第7図は三次元測位時の
測位誤差の説明図、及び第8図は第2図のマイクロコン
ピュータ60の作用を示すフローチャートである。 符号の説明 30……GPS受信装置、30a……受信部、30b……マイクロ
コンピュータ。
FIG. 1 is a diagram corresponding to the description of the claims, FIG. 2 is a block diagram of a vehicular navigator to which the present invention is applied, and FIGS. 3 to 5 are functions of the microcomputer of the GPS receiver shown in FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram of the synthesis of the positioning error at the time of two-dimensional positioning, FIG. 7 is an explanatory diagram of the positioning error at the time of three-dimensional positioning, and FIG. 8 shows the operation of the microcomputer 60 of FIG. It is a flowchart shown. EXPLANATION OF SYMBOLS 30: GPS receiver, 30a: Receiver, 30b: microcomputer.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−198887(JP,A) 特開 昭63−127172(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 5/00 - 5/14 G01C 21/00 - 21/24 Continuation of the front page (56) References JP-A-63-198887 (JP, A) JP-A-63-127172 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01S 5 / 00-5/14 G01C 21/00-21/24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】車両に装備されて複数の人工衛星からの送
信電波を受信する受信手段と、 この受信手段の受信電波に基いて車両の位置を測位する
とともにこの測位値の誤差の予測精度を演算する測位演
算手段とを備えたGPS航法システムにおいて、 前記測位演算手段は、高度設定誤差を予測する予測手段
と、この予測手段によって予測された高度設定誤差によ
り生じる測距精度を演算する測距精度演算手段とを具備
して、二次元測位時に、少なくとも前記予測精度に前記
測距精度を合成して新たな測位誤差の予測精度を演算す
ることを特徴とする車両用GPS航法システム。
1. A receiving means mounted on a vehicle for receiving radio waves transmitted from a plurality of artificial satellites, a position of the vehicle is measured based on the radio waves received by the receiving means, and a prediction accuracy of an error of the measured value is determined. In a GPS navigation system comprising: a positioning calculation means for calculating, the positioning calculation means includes: a prediction means for predicting an altitude setting error; and a distance measurement for calculating a ranging accuracy caused by the altitude setting error predicted by the prediction means. A GPS navigation system for a vehicle, comprising: an accuracy calculation means, wherein at the time of two-dimensional positioning, the prediction accuracy of a new positioning error is calculated by combining at least the prediction accuracy with the distance measurement accuracy.
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