JP3021052B2 - 車載ナビゲ−タの車両位置修正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車載ナビゲータの車両位
置修正方法に係り、特に自立航法で検出した車両位置を
マップマッチング処理で道路上に修正する車載ナビゲー
タの車両位置修正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の走行案内を行い、運転者が所望の
目的地に容易に到達できるようにした車載ナビゲータが
ある。この車載ナビゲータにおいては、車両の位置を検
出してＣＤ−ＲＯＭから車両位置周辺の地図データ（背
景レイヤ、文字記号レイヤ等）を読み出し、Ｖ−ＲＡＭ
に地図画像を描画するとともに該地図画像に車両位置マ
ークを重ねて描画し、Ｖ−ＲＡＭの画像を映像信号に変
換しながらＣＲＴディスプレイに出力して画面に表示す
る。そして、車両の移動で現在位置が変化するのに従
い、画面の車両位置マークを移動したり、或いは車両位
置マークは画面中央に固定して地図をスクロールしたり
して、常に、車両位置周辺の地図情報が一目で判るよう
になっている。

【０００３】ＣＤ−ＲＯＭに記憶されている地図データ
では、道路は経緯度で表現された頂点（ノード）の座標
集合で示され、これらの描画は各ノードを順に直線で接
続することにより行われる。尚、２以上のノードを連結
する部分は道路リンクと呼ばれる。ところで、自立航法
の車載ナビゲータでは、スピードセンサと方位センサで
検出した車速信号と方位信号に基づき積算により車両位
置を検出する。但し、自立航法では走行する間にセンサ
の誤差が累積して車両位置マークが道路から外れてしま
う。このため、検出した車両位置を地図データ中の道路
データ（道路レイヤ）と照合して道路上に修正するよう
にしている（マップマッチング処理）。このマップマッ
チング処理では従来より投影法、パターンマッチング
法、存在確率比較法（特開昭63−148115号公報、特開昭
64−53112 号公報参照）などの幾つかの方法が提案され
ている。

【０００４】図５は投影法の説明図である。車両が道路
ＲＤ_a 上を移動しており、車両位置マークＣＭは前回
の修正で道路ＲＤ_a 上のポイントＰ_a に表示されたあ
と、センサ誤差によりｌ方向へ進みポイントＰ_b ′に表
示されているものとする。投影法では、所定距離走行す
る毎に、 （１）道路データを用いて、ポイントＰ_a とＰ_b ′を結
ぶｌ方向に対し所定の角度差（例えば４５度）より小さ
い道路を捜し（ここでは道路ＲＤ_a ）、 （２）ポイントＰ_a を中心にポイントＰ_b ′を道路ＲＤ
_a 側へθだけ回転移動（投影）して道路ＲＤ_a 上のポイ
ントＰ_b を求め、 （３）しかる後、車両位置マークＣＭをポイントＰ_b ′
からＰ_bに移動させる。

【０００５】図６はパターンマッチング法の説明図であ
る。車両が道路ＲＤ_b 上を移動しており、ポイントＰ_c
を経由してポイントＰ_d に到ったとき、車両位置マーク
ＣＭの表示がポイントＰ_c ′からＰ_d ′に移動している
ものとする。パターンマッチングでは最新の走行軌跡
（ＲＴＤ）を記憶しておき、所定距離走行する毎に、 （１）道路データを用いて走行軌跡ＲＴＤの形状と同形
の道路パスＲＤ_b を捜し、 （２）基準点、例えば最新のノードＰ_c に注目し、
Ｐ_c ′５_d ′＝Ｐ_c Ｐ_d となるような道路パスＲＤ_b 上
のポイントＰ_d を求め、 （３）しかる後、車両位置マークＣＭをポイントＰ_d ′
からポイントＰ_d に移動させる。

【０００６】図７は存在確率比較法の説明図である。
尚、車両は道路ＲＤ_cと道路ＲＤ_d を一点鎖線Ｓの如く
移動しており、車両位置がポイントＰ_f に在るとき、セ
ンサ及び道路データの誤差を考慮した推定車両位置範囲
をＥとする。存在確率比較法では、所定距離走行する毎
に、 （１）検出した車両位置に対するセンサと道路データの
誤差を考慮した推定車両位置範囲Ｅを求め、 （２）推定車両位置範囲に入る道路ＲＤ_c 〜ＲＤ_g 上に
対応させて推定車両位置を登録し、 （３）方位変化等より、登録した推定車両位置の各道路
ＲＤ_c 〜ＲＤ_g での存在確率（各道路ＲＤ_c 〜ＲＤ_g に
対する相関係数）を計算するとともに最大の存在確率を
有する道路を決定し、 （４）しかる後、最大の存在確率を有する道路上に車両
位置マークＣＭを表示する。

【０００７】道路ＲＤ_c 上を移動中は方位変化が殆ど無
いので道路ＲＤ_c 上に車両位置が存在する確率が最も高
く、実際の車両位置がポイントＰ_g で直角に曲がって道
路ＲＤ_d に入ると、ＲＤ_c 、ＲＤ_g での存在確率は低く
なり、ＲＤ_d 〜ＲＤ_f の存在確率が上がる。道路データ
の誤差により最初道路ＲＤ_e上の存在確率が一番高くな
って車両位置マークが一時的に道路ＲＤ_e 上に表示され
たとしても、実際の車両位置がポイントＰ_h を過ぎると
道路ＲＤ_e 〜ＲＤ_f 上での存在確率が低下し、道路ＲＤ
_d 上での存在確率が一番高くなって正規の走行経路であ
る道路ＲＤ_d 上に車両位置マーク表示が移る。

【０００８】ＣＤ−ＲＯＭには同じ地域でも道路の記述
の詳しさに応じて複数の地図データが用意されている。
投影法によれば、比較的簡単な計算で車両位置を修正す
ることができ、車両位置周辺の道路データに細かな道路
まで含まれていて車両の移動速度が早くても遅れを生じ
ることなく車両位置の修正が可能である。

【０００９】けれども図８に示す如く車両がポイントＰ
_i 、Ｐ_j、Ｐ_k 、Ｐ_m を通って移動する場合に、途中の
道路ＲＤ_x （破線部分参照）の道路データが省略されて
いるとき、この道路ＲＤ_x に関しては車両位置を修正で
きず、実際にはポイントＰ_jで道路ＲＤ_y に移ってもポ
イントＰ_j ′で移ったとして誤差ｅが残ってしまう。こ
の場合、その後、実際には車両がポイントＰ_kで直角に
曲がって道路ＲＤ_z に移っても、ポイントＰ_k ′で道路
ＲＤ_z ′に移ったとものとして扱われてしまい、間違っ
た道路上に車両位置マークＣＭが表示されてしまう。こ
の様な間違いが一旦生じると投影法では正規の道路ＲＤ
_z 上に修正することができないという問題があった。

【００１０】また、パターンマッチング法によれば、投
影法に比して正確な車両位置の修正ができるとともに、
図８に示す如く走行経路の途中に道路データの省略によ
るマップマッチング不能な区間があって、その後、一時
的に間違った道路ＲＤ_z ′に沿って車両位置マークＣＭ
の表示がなされても、ポイントＰ_m ′を過ぎた所で、正
規の道路ＲＤ_z 上のポイントＰ_m に修正することができ
る。けれども、パターンマッチング法は複雑な計算が必
要なため、車両位置周辺の道路データに細かな道路まで
含まれていると、移動速度が速いときに計算が間に合わ
ず、車両位置の修正表示が遅れてしまう問題があった。

【００１１】更に、存在確率比較法によれば、センサ誤
差や道路データ誤差が比較的大きいときでも投影法やパ
ターンマッチング法に比し正確に車両位置を修正できる
が、パターンマッチング法より更に複雑な計算を要し、
道路データが詳しいと計算が間に合わないという問題が
あった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上から本発明の目的
は、車両位置周辺の道路データ量に応じた最適なマップ
マッチングを行うことのできる車載ナビゲータの車両位
置修正方法を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明の１つ
においては、投影法によるマップマッチングで車両位置
を修正する手段と、パターンマッチング法によるマップ
マッチングで車両位置を修正する手段と、地図データよ
り車両位置周辺の道路データ量を監視する手段と、車両
位置周辺の道路データ量が大のとき投影法によるマップ
マッチングに切り替える手段と、車両位置周辺の道路デ
ータ量が小のときパターンマッチング法によるマップマ
ッチングに切り替える手段により達成される。

【００１４】また本発明の他の１つにおいては、投影法
によるマップマッチングで車両位置を修正する手段と、
パターンマッチング法によるマップマッチングで車両位
置を修正する手段と、存在確率比較法によるマップマッ
チングで車両位置を修正する手段と、地図データより車
両位置周辺の道路データ量を監視する手段と、車両位置
周辺の道路データ量が大のとき投影法によるマップマッ
チングに切り替える手段と、車両位置周辺の道路データ
量が中のときパターンマッチング法によるマップマッチ
ングに切り替える手段と、車両位置周辺の道路データ量
が小のとき存在確率比較法によるマップマッチングに切
り替える手段により達成される。

【００１５】

【作用】本発明の１つによれば、車両位置周辺の道路デ
ータ量を監視し、道路データ量が大のとき投影法による
マップマッチングに切り替えて車両位置を修正し、道路
データ量が小のときパターンマッチングによるマップマ
ッチングに切り替えて車両位置を修正する。これによ
り、細かな道路まで道路データに含まれていても車両の
速い移動に遅れることなく車両位置の修正が可能であ
り、逆に、道路データに細かな道路が省略されていても
車両位置の比較的正確な修正が可能となる。

【００１６】また本発明の他の１つによれば、車両位置
周辺の道路データ量を監視し、道路データ量が大のとき
投影法によるマップマッチングに切り替えて車両位置を
修正し、道路データ量が中のときパターンマッチングに
よるマップマッチングに切り替えて車両位置を修正し、
道路データ量が小のとき存在確率比較法によるマップマ
ッチングに切り替えて車両位置を修正する。これによ
り、細かな道路まで道路データに含まれていても車両の
速い移動に遅れることなく車両位置の修正が可能であ
り、また、道路データとして細かな道路は省かれている
が中程度の道路が含まれているとき車両の速い移動に遅
れることなく比較的正確に車両位置を修正でき、更に、
道路データに細かな道路や中程度の道路が省略されてい
るときセンサ誤差や道路データ誤差が比較的大きくても
正確に車両位置を修正できる。

【００１７】

【実施例】全体の構成 図１は本発明に係わる車載ナビゲータの要部ブロック図
である。

【００１８】図において、１は地図データ記憶手段とな
るＣＤ−ＲＯＭ、２は操作盤であり、車両位置マークに
対して地図をスクロールさせる左、右、上、下方向のス
クロールキー、地図検索、拡大／縮小用等の各種キーを
備えている。３は絶対方位を検出し方位信号を出力する
方位センサ、４は車速を検出して車速信号を出力するス
ピードセンサ、５は自立航法による車両位置計算部で、
方位センサ３，スピードセンサ４から入力されるそれぞ
れの信号を用いて初期値から積算により車両の現在位置
（経度、緯度）を算出する。６はデータ処理装置で、シ
ステムコントローラ（ＣＰＵ）７，地図データバッファ
メモリ８等を有している。

【００１９】システムコントローラ７はナビゲーション
処理部７ａ、マップマッチング処理部７ｂを有し、 （１）車両位置に応じた所定の地図データをＣＤ−ＲＯ
Ｍ１から地図データバッファメモリ８に読み出し、該地
図データをディスプレイ装置に入力して地図を描画させ
るとともに、 （２）車両の走行に応じて地図読み出しアドレス（ウイ
ンド−アドレス）を変更して地図をスクロールさせ、 （３）地図データより車両位置周辺の道路データ量を監
視し、 （４）道路データ量が大のとき投影法によるマップマッ
チングに切り替えて車両位置を修正し、 （５）道路データ量が中のときパターンマッチング法に
よるマップマッチングに切り替えて車両位置を修正し、 （６）道路データ量が小のとき存在確率比較法によるマ
ップマッチングに切り替えて車両位置を修正する。

【００２０】１０はディスプレイ装置であり、ＣＲＴコ
ントローラ１１、ビデオＲＡＭ（Ｖ−ＲＡＭ）１２、読
み出し制御部１３、ＣＲＴ１４等を有し、ＣＲＴ画面に
所望の地図及びマークを表示するようになっている。

【００２１】地図データ ＣＤ−ＲＯＭ１に記憶されている地図は適当な大きさの
経度幅、緯度幅に分けられたビューセット（図葉）を単
位として管理されており、ビューセットには、道路デー
タに主要道路だけ含むＡ、主要道路と中程度の道路だけ
含むＢ、細かな道路まで全て網羅したＣの３種類があ
る。各ビューセットは、図２に示す如く、１または複数
の16kBYT単位のデータユニット（単位地図データ）に分
割されている。データユニット１つが１画面分の地図デ
ータとなっており、ビューセットの種類によって縮尺が
異なっている。各データユニットは地図描画用の背景レ
イヤ及び文字記号レイヤと、マップマッチング用の道路
レイヤを含んでいる。一般に、ビューセットＡは図２
（１）の如くデータユニット１つで構成され、Ｂ、Ｃと
道路の記述が詳しくなるに従ってデータユニット数が増
大する（図２（２）参照）。よって、この実施例では車
両位置周辺の道路データ量をビューセットを構成するデ
ータユニット数を指標にして監視するものとする。

【００２２】図３はシステムコントローラ７のナビゲー
ション処理の流れ図、図４はマップマッチングの切り替
え処理の説明図であり、以下これ等の図に従って説明す
る。尚、図３と図４の処理はマルチタスク処理で実行さ
れる。

【００２３】最初、システムコントローラ７は運転者に
よる地図検索操作に従い、或るビューセットから或る縮
尺の単位地図データをＣＤ−ＲＯＭ１から地図データバ
ッファメモリ８に読み出すとともにディスプレイ装置１
０へ出力して地図をＣＲＴ１４の画面に描画させる（ス
テップ１０１、１０２）。続いて、運転者による出発地
設定操作に従い、車両の出発位置を車両位置計算部５に
初期設定する（ステップ１０３、１０４）。このあと、
車両位置計算部５は自立航法により車両位置の検出を開
始し、車両位置データをシステムコントローラ７へ出力
する。

【００２４】システムコントローラ７は車両位置計算部
５から入力した車両位置データに基づき、車両の走行に
応じて車両位置を含む単位地図データと該単位地図に隣
接する単位地図データをＣＤ−ＲＯＭ１から地図データ
バッファメモリ８に読み出しながら各単位地図データを
ディスプレイ装置１０に出力して地図をＶ−ＲＡＭ１２
に描画させるとともに地図読み出しアドレス（ウインド
−アドレス）を変更して地図をスクロールさせて、常
に、車両位置が画面中央とさせる（ナビゲーション処
理、ステップ１０５）。

【００２５】運転者が地図の拡大／縮小操作をしたとき
は、システムコントローラ７は記述の詳しさが異なるビ
ューセットから車両位置を含みそれまでとは縮尺の異な
る単位地図データと該単位地図に隣接する単位地図デー
タをＣＤ−ＲＯＭ１から地図データバッファメモリ８に
読み出しながら各単位地図データをディスプレイ装置１
０に出力して地図を描画させる（ステップ１０６、１０
７）。

【００２６】また、システムコントローラ７は上記した
ナビゲーション処理と平行してマップマッチング処理を
行う。このマップマッチング処理では、まず、地図デー
タより現在の車両位置を含むビューセットのデータユニ
ット数を求め、データユニット数が大、中、小の３段階
に分けた内いずれに入るかチェックし、車両位置周辺の
道路データ量を監視する（ステップ２０１）。

【００２７】ここで、市街地走行などで運転者が記述の
一番詳しい地図を選択しており、データユニット数が大
のとき、システムコントローラ７は道路データ量が大と
判断して投影法によるマップマッチングを行い車両位置
計算部５で検出した車両位置の修正を行う（ステップ２
０２）。そして修正した車両位置データをディスプレイ
装置１０へ出力して車両位置マークＣＭを表示させる
（ステップ２０３）。

【００２８】次いで、システムコントローラ７はステッ
プ２０１に戻って、車両位置周辺の道路データ量を監視
し、前回と同様に道路データ量が大であれば、投影法に
よるマップマッチングを継続する。これにより、道路デ
ータ量が大であっても車両の速い移動に遅れることなく
車両位置の修正が可能となる。

【００２９】その後、高速道路の走行などで運転者が記
述の一番少ない縮尺を選択したとき、車両位置の在るビ
ューセットのデータユニット数が小となるので、システ
ムコントローラ７はステップ２０１で道路データ量が小
と判断する。このとき、システムコントローラ７は存在
確率比較法によるマップマッチングに切り替えて車両位
置の修正を行う（ステップ２０４、２０３）。そして、
ステップ２０１に戻って車両位置周辺の道路データ量を
監視し、前回と同様に道路データ量が小であれば、存在
確率比較法によるマップマッチングを継続する。これに
より、道路データ量が小のとき、センサ誤差や道路デー
タ誤差が比較的大きくても正確に、かつ、車両の速い移
動に遅れることなく車両位置を修正できる。

【００３０】その後、高速道路から一般道路に入るなど
して、運転者が記述が中程度に詳しい縮尺を選択したと
き、車両位置の在るビューセットのデータユニット数が
中となるので、システムコントローラ７はステップ２０
１で道路データ量が中と判断する。このとき、システム
コントローラ７はパターンマッチングによるマップマッ
チングに切り替えて車両位置の修正を行う（ステップ２
０５、２０３）。

【００３１】そして、ステップ２０１に戻って車両位置
周辺の道路データ量を監視し、前回と同様に道路データ
量が中であれば、パターンマッチングによるマップマッ
チングを継続する。これにより、道路データ量が中のと
き、比較的正確に、かつ、車両の速い移動に遅れること
なく車両位置を修正できる。

【００３２】なお、上記した実施例では、車両位置の在
るビューセットのデータユニット数を指標にして車両位
置周辺の道路データ量を監視するようにしたが、データ
ユニット中の道路レイヤのサイズ（データユニットのユ
ニットヘッダ中の道路レイヤに関するレイヤ識別子にサ
イズデータとして登録されている）から、直接的に車両
位置周辺の道路データ量の多少を監視するようにしても
良い。

【００３３】また、道路データ量に応じて投影法とパタ
ーンマッチングの２つを切り替えるようにし、道路デー
タ量が大のとき投影法によるマップマッチングで車両位
置を修正し、小のときパターンマッチングによるマップ
マッチングで車両位置を修正するようにしてもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上本発明の１つによれば、車両位置周
辺の道路データ量を監視し、道路データ量が大のとき投
影法によるマップマッチングに切り替えて車両位置を修
正し、道路データ量が小のときパターンマッチングによ
るマップマッチングに切り替えて車両位置を修正するよ
うに構成したから、細かな道路まで道路データに含まれ
ていても車両の速い移動に遅れることなく車両位置の修
正が可能であり、逆に、道路データに細かな道路が省略
されていても車両位置の比較的正確な修正が可能とな
る。

【００３５】また本発明の他の１つによれば、車両位置
周辺の道路データ量を監視し、道路データ量が大のとき
投影法によるマップマッチングに切り替えて車両位置を
修正し、道路データ量が中のときパターンマッチングに
よるマップマッチングに切り替えて車両位置を修正し、
道路データ量が小のとき存在確率比較法によるマップマ
ッチングに切り替えて車両位置を修正するように構成し
たから、細かな道路まで道路データに含まれているとき
車両の速い移動に遅れることなく車両位置の修正が可能
であり、また、道路データとして細かな道路は省かれて
いるが中程度の道路が含まれているときは車両の速い移
動に遅れることなく比較的正確に車両位置を修正でき、
更に、道路データに細かな道路や中程度の道路が省略さ
れているときセンサ誤差や道路データ誤差が比較的大き
くても正確に車両位置を修正できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる車載ナビゲータの要
部ブロック図である。

【図２】地図データに含まれるビューセットのデータ構
造の説明図である。

【図３】図１におけるナビゲーション処理の流れ図であ
る。

【図４】図１におけるマップマッチングの切り替え処理
の流れ図である。

【図５】投影法によるマップマッチングの説明図であ
る。

【図６】パターンマッチング法によるマップマッチング
の説明図である。

【図７】存在確率比較法によるマップマッチングの説明
図である。

【図８】投影法の欠点を説明する説明図である。

【符号の説明】

１ ＣＤ−ＲＯＭ ３ 方位センサ ４ スピードセンサ ５ 車両位置計算部 ７ システムコントローラ ７ｂ マップマッチング処理部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自立航法により車両位置を検出し、検出
   した車両位置を地図データ中の道路データと照合するこ
   とで道路上に修正する車載ナビゲータの車両位置修正方
   法において、 車両位置周辺の道路データ量を監視し、 道路データ量が大のとき投影法によるマップマッチング
   に切り替えて車両位置を修正し、 道路データ量が小のときパターンマッチングによるマッ
   プマッチングに切り替えて車両位置を修正すること、を
   特徴とする車載ナビゲータの車両位置修正方法。
2. 【請求項２】 自立航法により車両位置を検出し、検出
   した車両位置を地図データ中の道路データと照合するこ
   とで道路上に修正する車載ナビゲータの車両位置修正方
   法において、 車両位置周辺の道路データ量を監視し、 道路データ量が大のとき投影法によるマップマッチング
   に切り替えて車両位置を修正し、 道路データ量が中のときパターンマッチングによるマッ
   プマッチングに切り替えて車両位置を修正し、 道路データ量が小のとき存在確率比較法によるマップマ
   ッチングに切り替えて車両位置を修正すること、 を特徴とする車載ナビゲータの車両位置修正方法。