JP3114385B2 - 車両用ナビゲーション装置 - Google Patents

車両用ナビゲーション装置

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JP3114385B2
JP3114385B2 JP24774092A JP24774092A JP3114385B2 JP 3114385 B2 JP3114385 B2 JP 3114385B2 JP 24774092 A JP24774092 A JP 24774092A JP 24774092 A JP24774092 A JP 24774092A JP 3114385 B2 JP3114385 B2 JP 3114385B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両用ナビゲーション
装置、特に推測航法と衛星航法を兼用させ、マップマッ
チングにより車両現在位置を検出するナビゲーション装
置における衛星電波に起因する誤差拡大時の位置検出処
理に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、車両運転者の運転操作低減等
を目的とした種々の装置が開発、搭載されており、検出
した車両の現在位置を地図情報とともに運転席近傍のデ
ィスプレイに表示する車両用ナビゲーション装置もその
一つである。
【0003】言うまでもなく、ナビゲーション装置にお
いては、いかに正確に車両の現在位置を検出するかが重
要課題であり、距離センサ、方位センサを備え、両セン
サからの出力信号を処理して車両の走行に伴う距離変化
量及び方位変化量を積算して車両の現在位置データを得
る推測航法が提案されている。また、人工衛星(GPS
衛星)から送信される電波を利用して、車両の現在位置
を3次元乃至2次元的に検出する衛星航法(GPS)が
提案されている。この衛星航法は、複数(4個)のGP
S衛星からの電波の伝達時間をカウントすることにより
位置検出を行うものである。
【0004】しかしながら、推測航法には車両の絶対位
置が検出できず、また、センサの累積誤差で精度があま
り良くない問題がある。また、衛星航法でも車両がトン
ネルやビルの影等に入ってGPS衛星からの電波が遮断
されると使用できない等の問題がある。
【0005】そこで、例えば特開平3−291519号
公報では、推測航法によって得られた現在位置データ
と、予めメモリに格納されている地図データとを比較
し、現在位置データを地図上の道路データに一致させる
マップマッチングを行い、更に、地図データの中から衛
星航法による車両の現在位置と所定誤差内にある道路の
みを選択することにより、車両の現在位置を高精度に検
出するナビゲーション装置が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ここで、衛星航法にお
ける測位誤差は、GPS衛星からのC/A(Clear
Acquisition)コードに含まれるURAとD
OPに基づき算出されるが、これらURAとDOPには
誤差を通常より劣化させるSA(Selective
Availability)が実行される場合がある。
このSAは、時間的にランダムに実行されるため、事前
の予測は不可能である。そして、このSAが実行された
場合には30〜50m程度の測位誤差が100〜150
m程度に増大してしまい、車両現在位置の検出が困難と
なる問題があった。
【0007】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みなされたものであり、その目的は、GPS衛星からの
電波にSAが実行されてC/Aコードが意図的に精度劣
化する場合にも、マップマッチング領域を限定して現在
位置検出を容易かつ確実に行う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にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の車両用ナビゲーション装置は、推測
航法装置と衛星航法装置を備え、マップマッチングを行
って車両の現在位置をディスプレイ等に表示する車両用
ナビゲーション装置であって、所定時間間隔における衛
星航法装置からの情報に基づき得られた車両の2つの位
置間距離及び各位置における測位誤差領域と、所定時間
間隔における推測航法装置からの情報に基づき得られた
2つの位置間の移動距離との大小関係に基づきマップマ
ッチング領域を特定する演算手段とを有することを特徴
とする。
【0009】また、上記目的を達成するために、請求項
2記載の車両用ナビゲーション装置は、移動距離が0で
ある車両停止時に、所定時間間隔における衛星航法装置
からの情報に基づき得られた各位置の誤差領域の重合領
域をマップマッチング領域として特定することを特徴と
する。
【0010】
【作用】SAが実行されていない場合には衛星航法で検
出された測位誤差は時間的に大きくは変動しないが、S
Aが実行されている場合には、測位誤差が拡大して検出
される現在位置は測位誤差領域の中で時間的に大きく変
動することになる。
【0011】そこで、本発明ではSAが実行されている
場合のこの時間的変動を巧みに利用し、所定時間間隔に
おける測位誤差領域の重合領域を現在位置の存在確率が
高い領域としてマップマッチング領域に用いるものであ
る。
【0012】ここで、車両が所定時間間隔において移動
している場合には、直接的に測位誤差領域の積(重合領
域)は算出できないが、推測航法から得られる移動距離
を用い、異なる2つの位置間距離と移動距離との大小関
係から測位誤差領域の積を算出し、マップマッチング領
域を特定することができる。
【0013】
【実施例】以下、図面を用いながら本発明に係る車両用
ナビゲーション装置の好適な実施例を説明する。
【0014】図1には、本実施例の構成ブロック図が示
されている。地磁気センサやジャイロセンサ等の方位セ
ンサ及び距離計測用の車速センサ等からなる推測用セン
サ10が車両に搭載され、各センサからの検出信号は推
測位置算出部12に供給される。推測位置算出部12で
は車速センサからの検出信号を積算して得られる距離デ
ータ及び地磁気センサやジャイロセンサ等の方位センサ
等の検出信号を積算して得られる方位データから現在位
置を推測し、得られた推測位置データを移動ベクトル算
出部14に供給するとともに、地図データ内の道路デー
タと比較するマップマッチングを行う現在位置算出部1
6に供給する。これら推測用センサ10、推測位置算出
部12が推測航法装置を構成する。移動ベクトル算出部
14は所定時間間隔(数分程度)における2点の移動ベ
クトル(移動距離及び移動方位からなる)を算出し、G
PS誤差形状演算部18に供給する。なお、所定時間間
隔において車両が停止している場合には、当然のことな
がら移動ベクトル算出部14において算出される移動ベ
クトルは0である。
【0015】一方、車両の所定位置には複数のGPS衛
星からのC/Aコード電波を受信するアンテナ20及び
その電波を復調するGPSレシーバ22が設けられてい
る。GPSレシーバ22は複数のGPS衛星からの電波
の伝達時間から車両の現在位置を検出するとともに、C
/Aコードに含まれるURAとDOPに基づき、現在位
置出力に対する測位誤差半径を算出する。そして、検出
された現在位置及び算出された誤差半径データをGPS
誤差形状演算部18に供給する。これらアンテナ20、
GPSレシーバ22が衛星航法装置を構成する。一方、
このGPS誤差形状演算部18にはクロック24からク
ロック信号が供給され、このクロック信号をもとに所定
時間間隔におけるGPSレシーバ22から供給された車
両の2つの位置間距離及び各位置における測位誤差領域
と、移動ベクトル算出部14から供給された所定時間間
隔における2つの位置間の移動距離を比較し、その比較
結果に基づいてマップマッチングを行うべき最終的な測
位誤差形状を決定して現在位置算出部16に出力する。
【0016】ここで、前述したように所定時間間隔にお
いて車両が停止している場合には、移動ベクトル算出部
14から供給される移動ベクトルは0であり、車両があ
る速度で移動している場合には移動ベクトルは有限の値
となる。そこで、GPS誤差形状演算部18では、移動
ベクトル算出部14から供給される移動ベクトルの値に
応じ、すなわち車両が停止している場合と車両が移動し
ている場合に応じて衛星航法における最終測位誤差形状
を決定している。
【0017】車両停止時 図2にはGPS衛星からの電波にSAがかかっている場
合の所定時間間隔における検出された2つの位置A,B
及び各位置におけるURA,DOPから算出された測位
誤差半径2σが示されている。なお、図中丸印が車両の
真の現在位置を示している。ここで、衛星航法による位
置算出に用いているGPS衛星の組み合わせが変化しな
いかぎり、考えている所定時間間隔(数分程度)では、
URA,DOPともにほとんど変動はない。すなわち、
数分程度では測位誤差半径の大きさはあまり変化しない
ので、SAがかかっていない場合には、衛星航法により
算出した現在位置は真の現在位置の周りの所定の測位誤
差半径内で時間的に大きく変動することはない(すなわ
ち、車両の真の現在位置を中心とした定常誤差半径が描
かれる)。一方、SAがかかっている場合には、現在位
置は測位誤差半径の中で時間的に大きく変動し、図2
(A),(B)に示されるように、所定時間間隔におい
て衛星航法により算出された2つの位置A,Bが存在し
(実際に車両は停止しているにも拘らず)、またその測
位誤差半径もSAがかかっていない場合のように完全に
一致することはない。しかしながら、SAがかかってい
る場合には、このように現在位置が測位誤差半径の中で
時間的に変動することを逆に利用し、異なった時間にお
ける2つの測位誤差半径のいずれにも現在位置が必ず存
在することに着目して所定時間間隔における2つの測位
誤差半径の積集合を真の現在位置が存在するエリアとし
てマップマッチング領域に選定することにより、SAの
リダクションを行うことが可能となる。すなわち、図2
(A)においては、位置Aを中心とする測位誤差半径2
σと位置Bを中心とする測位誤差半径2σとの積集合、
すなわち図中斜線で示した重なり領域がマップマッチン
グ領域として特定され、図2(B)においても2つの位
置A´,B´それぞれを中心とする測位誤差半径2σの
重なり部分がマップマッチング領域として特定される。
【0018】車両走行時 図3には、車両走行時、すなわち移動ベクトル算出部1
4から供給される移動ベクトルが有限の値を有する場合
のマップマッチング特定処理が示されている。車両停止
時には前述したように2つの位置における測位誤差半径
の積集合をマップマッチング領域として特定したが、車
両走行時には所定時間間隔における2つの位置の誤差半
径は重なることはなく、積集合をそのままマップマッチ
ング領域として用いることはできない。そこで、GPS
誤差形状演算部18では、所定時間間隔における位置間
距離と、移動ベクトルが示す移動距離との大小関係によ
り間接的に積集合を求めるようにしている。図3には、
車両走行時における所定時間間隔における2つの位置
A,B及び各位置におけるSAがかかったGPS電波に
よる衛星航法から求められた測位誤差半径2σ及び推測
航法による移動ベクトルが示されている。車両の真の位
置は図中丸印で示されている。推測航法による方向誤
差、距離誤差及びσの変動が十分に小さい場合であっ
て、 移動距離L≦位置間距離AB−2σ であれば、図より、B点の予測誤差は左半円に縮退する
ことになる。
【0019】また、 移動距離L≧位置間距離AB+2σ であれば、B点の予測誤差は右半円に縮退することにな
る。
【0020】例えば、AB=1300m、L=1000
m、σ=150mであれば、B点において左半円にマッ
プマッチング領域が縮退することになる。
【0021】このようにして移動ベクトルを媒体として
2つの位置における誤差半径の積集合を算出することに
より、左半円または右半円のいずれかにマップマッチン
グ領域を特定することができる。そして、測位誤差半径
が大きい(2σ→3σ)ほど、その効果は大きくなる。
【0022】なお、このように移動ベクトル(移動距
離)を用いて積集合を算出する場合、推測航法による移
動ベクトルの精度から考えて500〜1km程度の距離
であり、かつ所定時間間隔(数分程度)の2点を用いて
マップマッチング領域を特定する必要がある。
【0023】このように、本実施例においては、車両停
止時にはSAがかかった場合の所定時間間隔における2
つの検出位置の位置誤差領域の積集合をとることによ
り、マップマッチング領域を特定し、また車両走行時に
は移動ベクトルを媒体として所定時間間隔における2つ
の位置の位置誤差領域の積集合を算出して、ある地点に
おける誤差領域を右半円または左半円のいずれかに縮体
させてマップマッチング領域を特定する。そして、この
ようにして特定されたマップマッチング領域は現在位置
算出部16に供給され、推測位置算出部12から供給さ
れた推測位置データを地図上の道路データに一致させる
マップマッチングを行う際、GPS誤差形状演算部18
から供給されたマップマッチング領域だけに特定してマ
ップマッチングを行い、現在位置として表示部26に供
給し表示する。これにより、GPS衛星からの電波にS
Aがかかっている場合にも、SAによる検出位置誤差を
低減して円滑なナビゲーションを行うことができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る車両
用ナビゲーション装置によれば、GPS衛星からの電波
にSAがかかって衛星航法による位置検出が困難である
場合にも、マップマッチング領域を必要以上に拡大させ
ることなく、マップマッチングを容易にかつ確実に行っ
て車両の現在位置をディスプレイ等に表示することがで
きるので、ナビゲーションを円滑に行うことが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成ブロック図である。
【図2】同実施例における車両停止時のマップマッチン
グ領域特定説明図である。
【図3】車両走行時におけるマップマッチング領域特定
説明図である。
【符号の説明】
10 推測用センサ 12 推測位置算出部 14 移動ベクトル算出部 16 現在位置算出部 18 GPS誤差形状算出部 22 GPSレシーバ 26 表示部
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 21/00 - 21/24 G01S 5/00 - 5/14 G08G 1/00 - 9/02 G09B 23/00 - 29/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 推測航法装置及び衛星航法装置からの情
    報に基づきマップマッチングを行って車両の現在位置を
    表示する車両用ナビゲーション装置であって、 所定時間間隔における前記衛星航法装置からの情報に基
    づき得られた車両の2つの位置間距離及び各位置の測位
    誤差領域と、前記所定時間間隔における前記推測航法装
    置からの情報に基づき得られた前記2つの位置間の移動
    距離との大小関係に基づきマップマッチング領域を特定
    する演算手段と、 を有することを特徴とする車両用ナビゲーション装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の装置であって、 前記移動距離が0である車両停止時には、前記各位置の
    測位誤差領域の重合領域をマップマッチング領域として
    特定することを特徴とする車両用ナビゲーション装置。
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