JP3251705B2

JP3251705B2 - 車両位置修正方式

Info

Publication number: JP3251705B2
Application number: JP12711693A
Authority: JP
Inventors: 光二瀬脇; 伸一富山
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Alpine Electronics Inc
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Alpine Electronics Inc
Priority date: 1993-05-28
Filing date: 1993-05-28
Publication date: 2002-01-28
Anticipated expiration: 2017-01-28
Also published as: JPH06337217A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はナビゲーションシステム
の車両位置修正方式に係わり、特に、距離センサと角度
センサを用いた自立航法にＧＰＳ（Grobal Positioning
System)による３次元測位機能を付加したナビゲーショ
ンシステムの車両位置修正方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】ナビゲーション装置は、車両の現在位置
に応じた地図データをＣＤ−ＲＯＭ等の地図データ記憶
部から読み出してディスプレイ画面に描画すると共に、
車両位置マ−クを地図上で移動させ、あるいは車両位置
マークをディスプレイ画面の一定位置（例えばディスプ
レイ画面の中心位置）に固定表示し、車両の移動に応じ
て地図をスクロ−ル表示する。地図データは、(1) ノ−
ドデータや道路リンクデータ、交差点データ等からなる
道路レイヤと、(2) 地図上のオブジェクトを表示するた
めの背景レイヤと、(3) 市町村名などを表示するための
文字レイヤなどから構成され、ディスプレイ画面に表示
される地図画像は、背景レイヤと文字レイヤに基づいて
発生され、マップマッチング処理や誘導経路の探索処理
は道路レイヤに基づいて行われる。かかるナビゲ−ショ
ン装置において、車両の現在位置を測定することは不可
欠である。このため、車両に搭載した距離センサと角度
センサを用いて車両位置を測定する測定法（自立航法）
と衛星を用いたＧＰＳによる測定法（衛星航法）が実用
化されている。自立航法による車両位置測定は、比較的
低コストで車両位置の測定ができるが、高精度に位置測
定ができない問題があり、マップマッチング処理等の補
正処理が必要になる。又、衛星航法は絶対的な位置が検
出可能である反面、トンネルやビルなど衛星電波が遮ら
れる場所では位置検出ができない欠点がある。

【０００３】自立航法自立航法によるナビゲーション装置では、距離センサと
角度センサの出力に基づき積算により以下のようにして
車両位置を検出する。図６は自立航法による車両位置検
出方法の説明図であり、距離センサは車両がある単位距
離Ｌ₀走行する毎にパルスを出力するものとし、また、
基準方位（θ＝０）をＸ軸の正方向、基準方位から反時
計方向回りを＋方向とする。前回の車両位置を点Ｐ
₀（Ｘ₀，Ｙ₀）、点Ｐ₀での車両の走行方位をθ₀、単位
距離Ｌ₀走行した時点での角度センサの出力をΔθ₁であ
るとすると、車両位置の変化分は、 ΔＸ＝Ｌ₀・cos（θ₀＋Δθ₁） ΔＹ＝Ｌ₀・sin（θ₀＋Δθ₁）となり、今回の点Ｐ₁での走行方位θ₁と位置（Ｘ₁，
Ｙ₁）は、 θ₁＝θ₀＋Δθ₁(1) Ｘ₁＝Ｘ₀＋ΔＸ＝Ｘ₀＋Ｌ₀・cosθ₁(2) Ｙ₁＝Ｙ₀＋ΔＹ＝Ｙ₀＋Ｌ₀・sinθ₁(3) としてベクトル合成により計算できる。

【０００４】オフセット角度と車両位置の設定従って、スタート地点における車両の実際の走行方位と
基準方位間の角度（オフセット角度）を与えれば、(1)
式により得られる走行方位（基準方位をθ＝０とした方
位でありセンサ方位という）にオフセット角度を加算す
ることにより車両の実際の走行方位（絶対走行方位）を
求めることができる。又、スタート地点における車両の
現在位置を与えれば、(2),(3)式より車両位置をリアル
タイムで検出でき、車両位置マークや走行軌跡を道路上
に表示できる。かかるスタート地点でのオフセット角度
と位置座標は、例えば以下のように設定している。図７
はかかる場合の表示画面説明図であり、ＲＤは道路、Ｓ
はスタート点、ＣＭは車両位置マーク、ＴＲは走行軌跡
である。走行に先立って、操作盤上のジョイスティック
を操作して車両位置マークＣＭを地図上のスタート点Ｓ
に位置決めする。しかる後、車両を道路ＲＤに沿ってＡ
方向に走行させると、ナビゲータは(1)〜(3)式の演算を
行って車両位置及びセンサ方位を演算し、図７(a)の点
線に沿って車両位置マークＣＭを移動表示する。すなわ
ち、車両位置マークＣＭ、走行軌跡ＴＲは実際に走行し
ている道路からオフセット角度θoffだけずれた方向に
向かって表示される。車両位置マークが道路上に表示さ
れない理由は、Ｘ軸方向をθ＝０の方向(基準方位)と
し、角度センサにより検出された車両回転角度Δθを積
算して得られる方位（センサ方位）を走行方向としてい
るからである。

【０００５】オフセット角度θoffをナビゲータが認識
できれば、前述のように(1)式により求まるセンサ方位
に該オフセット角度θoffを加算することにより絶対走
行方位を求めることができ、車両位置マークＣＭ、走行
軌跡ＴＲを実際に走行している道路に乗せることができ
る。そこで、走行を継続し、地図上で明確に指示できる
地点Ｑまで車両が移動したときに停車し、ジョイスティ
ックを操作して車両位置マークＣＭを点Ｑに移動させ
る。これにより、走行軌跡ＴＲも平行移動して図７(b)
に示すように表示される。ついで、操作盤上に設けられ
た角度修正キーを操作して点Ｑを中心に走行軌跡ＴＲを
θoff回転して軌跡始端をスタート点Ｓに位置させれ
ば、オフセット角度θoffをナビゲータに認識させるこ
とができる（図７(c)参照)。しかる後、ナビゲータは
(1)式により求まるセンサ方位に該オフセット角度θoff
を加算することにより絶対走行方位を求めることがで
き、又、マーク位置を現在位置とすることにより(2),
(3)式により車両位置を求めることができ、車両が走行
すると車両位置マークＣＭは正しく道路上に移動表示さ
れる。

【０００６】マップマッチングかかる自立航法では走行するにつれて誤差が累積して車
両位置が道路から外れる。そこで、マップマッチング処
理により車両位置を道路データと照合して道路上に修正
する。マップマッチングの方法は種々提案されている。
第１のマップマッチング方法は、走行軌跡（所定走行距
離毎の位置と方位）を保存しておき、該走行軌跡と同形
の地図上の道路を求め、該道路上のポイントに車両位置
マークをマップマッチングさせる方法（パターンマッチ
ング）である。第２のマップマッチング方法は投影法に
よる方法である。図８は投影法によるマップマッチング
の説明図である。車両位置が点Ｐ_i-1（Ｘ_i-1，Ｙ_i-1）
にあり、車両方位がθ_i-1であったとする。点Ｐ_i-1より
一定距離Ｌ₀（例えば５ｍ）走行したときの相対方位が
Δθ_iであれば、自立航法による車両位置の点Ｐ_i′（Ｘ
_i′，Ｙ_i′）とＰ_i′での車両方位θ_iは、次式 θ_i＝θ_i-1＋Δθ_i Ｘ_i′＝Ｘ_i-1＋Ｌ₀・cosθ_i Ｙ_i′＝Ｙ_i-1＋Ｌ₀・sinθ_i により求められる。

【０００７】このとき、(a) 点Ｐ_i′から垂線を降ろす
ことのできるリンクであって、点Ｐ_i′での車両方位θ_i
とリンクの成す角度が一定値以内で、かつ、点Ｐ_i′か
らリンクに降ろした垂線の長さが一定距離以内となって
いるものを探す。ここでは道路ＲＤa上の方位θa₁のリ
ンクＬＫa₁（ノードＮa₀とＮa₁を結ぶ直線）と道路ＲＤ
b上の方位θb₁のリンクＬＫb₁（ノードＮb₀とＮb₁を結
ぶ直線）となる。ついで、(b) 点Ｐ_i′からリンクＬＫa
₁，ＬＫb₁に降ろした垂線ＲＬia、ＲＬibの長さを求
め、短い方のリンクをマッチング候補とする。ここでは
リンクＬＫa₁となる。(c) そして、点Ｐ_i-1と点Ｐ_i′を
結ぶ走行軌跡ＳＨiを垂線ＲＬiaの方向に点Ｐ_i _-1がリン
クＬＫa₁上（またはリンクＬＫa₁の延長線上）に来るま
で平行移動して、点Ｐ_i-1とＰ_i′の移動点ＰＴ_i-1とＰ
Ｔ_i′を求め、(d) 最後に、点ＰＴ_i-1を中心にＰＴ_i′
がリンクＬＫa₁上（またはリンクＬＫa₁の延長線上）に
来るまで回転移動して移動点を求め、修正車両位置Ｐ_i
（Ｘ_i，Ｙ_i）とする。尚、修正車両位置Ｐ_iでの車両方
位はθ_iのままとされる。

【０００８】ＧＰＳデータによる位置、走行方位の修正ところで、自立航法では誤差が大きくなって車両位置が
道路から大きく外れると、車両位置を実際の道路上の現
在位置にマップマッチングできない。すなわち、第１の
マップマッチング方法では走行軌跡と同形の道路を探す
ことができなくなり、又、第２の方法ではマッチングさ
せるための条件を満足する道路を探すことができなくな
る。このようにマップマッチングが不可能になると、ナ
ビゲーションは意味をなさず、自動車を一旦停めて車両
位置マークを地図上の実際の車両位置に位置決めしてナ
ビゲーションを再開しなければならない。しかし、かか
る方法では極めて操作性能が悪い。そこで、自立航法の
ナビゲーションシステムにＧＰＳを組み込み、マップマ
ッチングが不可能になったら、ＧＰＳから得られる位置
データ(ＧＰＳ位置)、方位データ（ＧＰＳ方位）を用い
て自立航法による車両位置（センサ位置）と車両の走行
方位（センサ方位）を修正することが行われている。実
際には、ＧＰＳ位置とセンサ位置間の距離Ｄを演算し、
該距離Ｄと予め設定されている距離しきい値Ｄth（ＧＰ
Ｓの公称誤差は１００ｍであるため、Ｄthとしては例え
ば１５０ｍとしている）の大小を比較し、Ｄ＞Ｄthの場
合のみＧＰＳデータにより位置修正し、その後に行われ
るマップマッチングにより車両位置マークを道路上に乗
せるようにしている。

【０００９】車両位置の修正はＧＰＳ位置をセンサ位置
とすることにより簡単に行える。又、走行方位の修正に
おいては、複数の地点（ｎ個の地点）におけるＧＰＳ方
位θgiと、同一地点において自立航法により測定されて
いる複数の絶対走行方位（θsi＋θoff：θsiはセンサ
方位、θoffはオフセット角度)との差の平均値θcを次
式 θc＝（１／ｎ）・Σ｛θgi−（θsi＋θoff）} (i=1,2,・・・n) (4) により演算し、この平均値θcにより今までのオフセッ
ト角度θoffを修正することにより行われる。すなわ
ち、次式 θoff＋θc→θoff (5) により新たなオフセット角度θoffを演算し、以後、こ
の新たなオフセット角度θoffと自立航法により測定さ
れるセンサ方位θsiを用いて次式 θsi＋θoff→θai (6) により絶対走行方位θaiを演算する。尚、ＧＰＳ方位デ
ータには最大±１５⁰程度の誤差が含まれるが、(4)式に
よりＧＰＳ方位データの±の誤差が互いに打ち消しあっ
て精度の高い方位データの修正ができる。

【００１０】ＧＰＳ航法ＧＰＳでは、地球を周回する複数の所定軌道の各々に複
数の衛星（ＧＰＳ衛星）を乗せ、各ＧＰＳ衛星から航法
メッセージ（軌道情報、暦等）と衛星毎に異なるＰＲＮ
コード（Ｃ／ＡコードまたはＰコード）とを積算した合
成信号をＰＳＫ変調して送信する。これら各ＧＰＳ衛星
からの衛星信号を車載ナビゲータに装備されたＧＰＳ受
信機で受信し、所定のＰＲＮコードによりコード同期を
取り航法メッセージを復調する。各ＧＰＳ衛星は互いに
同期した原子時計を内蔵しており、ＰＲＮコードには衛
星の送信時刻が含まれている。ＧＰＳ受信機は、自身に
内蔵された時計を用いて、各ＧＰＳ衛星から車両まで衛
星信号が到達するに要する時間をＰＲＮコードより測定
し、光速を乗じると共に航法メッセージを用いて所定の
時間補正を行うことで、ＧＰＳ衛星−車両間の距離を所
定の複数のＧＰＳ衛星について計算する。そして、各Ｇ
ＰＳ衛星の位置は、航法メッセージより計算できるの
で、該ＧＰＳ衛星位置データとＧＰＳ衛星−車両間距離
データを用いて、３角測量の原理で車両位置を計算す
る。

【００１１】３次元、２次元測位ＧＰＳによる測位法としては、１回の位置測定に４個の
衛星を使って３次元位置（経度、緯度、高度）を測定す
る３次元測位と、３つの衛星を使って２次元位置（経
度、緯度）を測定する２次元測位があり、３次元測位を
基本とし、４個の衛星を補足できない場合に２次元測位
で経度、緯度の測定を行う。図９はＧＰＳ受信機の時計
とＧＰＳ衛星の時計が完全に同期しているとした場合の
３次元測位と２次元測位の説明図である。３つの衛星Ｓ
ＴＬ１，ＳＴＬ２，ＳＴＬ３の位置Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃が既
知であって、各衛星・車両位置間の距離Ｒ１，Ｒ２，Ｒ
３が測定できれば、車両位置は各衛星の位置を中心と
し、測定された距離を半径とする球面上にある。第１、
第２の２つの球面ＣＵＢ１，ＣＵＢ２が交わればその交
線は円ＣＩＲになり、この円に交差する第３の球面ＣＵ
Ｂ３を考えると、円ＣＩＲと第３の球面ＣＵＢ３との交
点Ｐが車両位置となる。尚、円と第３の球面との交点は
Ｐ，Ｑの２ヵ所存在するが、一方の交点Ｐが真の車両位
置であり、他方の交点Ｑは偽の点である。この偽の点は
ＧＰＳの場合、地球から相当離れた空間上に存在するた
め、容易に除外することができる。以上から、原理的に
は３個の衛星からの電波を受信すれば、車両位置を求め
ることができる。

【００１２】ところで、衛星までの距離は、衛星信号を
受信した時刻と衛星信号発信時刻の時間差τを求め、光
速ｃと時間差τを乗算することにより求める。このた
め、ＧＰＳ受信機が内蔵する時計と衛星の時計が一致し
ていないと測定距離が不正確となり、高精度の位置測定
ができなくなる。そこで、ＧＰＳにおいては、ＧＰＳ受
信機の時計を補正するためにもう１個の衛星を用いて時
間補正して高精度の位置測定を行えるようにしている。
すなわち、三次元測位においては、車両位置を(ｘ₀,
ｙ₀,ｚ₀)、ｉ（ｉ＝１，２，３，４）番目の衛星の位置
を(ｘ_i，ｙ_i，ｚ_i)、ｉ番目の衛星からの電波到達時間
をτ_i、時間誤差をδtとすると次式 √｛(ｘ_i−ｘ₀）²＋(ｙ_i−ｙ₀）²＋(ｚ_i−ｚ₀）²｝＝ｃ
・（τ_i＋δt）が成立し、ｃ・τ_i＝Ｒ_i，ｃ・δt＝ｓとすれば √｛(ｘ_i−ｘ₀）²＋(ｙ_i−ｙ₀）²＋(ｚ_i−ｚ₀）²｝−ｓ＝Ｒ_i・・・(7) となる。従って、４つの衛星に対して(7)式が成立し、
未知数ｘ₀,ｙ₀,ｚ₀，ｓを求めることにより時間誤差を
修正した高精度の車両位置(ｘ₀,ｙ₀,ｚ₀)が求まり、こ
れらに所定の座標変換を施せば経度、緯度、高度が得ら
れる（３次元測位）。又、三次元位置の３つの座標値
(ｘ₀,ｙ₀,ｚ₀)のうち１つがわかっていれば、例えば高
度ｚ₀が既知であれば、２個の衛星（実際には時計補正
のために３個の衛星）からの電波を受信するだけで他の
２個の座標値(経度ｘ₀、緯度ｙ₀)を求めることができる
（２次元測位）。

【００１３】衛星選択ＧＰＳでは、観測点から観測可能であれば、どの４つの
ＧＰＳ衛星を組み合わせても３次元測位で高精度の位置
測定ができるわけではなく、利用する衛星配置により位
置測定精度に差が生じる。図１０に示すように、観測点
Ｐ₀を中心とした単位球面ＣＵＢ０上に現実のＧＰＳ衛
星ＳＴＬ１〜ＳＴＬ４の見える方向に合わせてＧＰＳ衛
星を置き直し、これら置き直した４つのＧＰＳ衛星の位
置Ｐ₁′〜Ｐ₄′を互いに結んでできる４面体Ｖの面積が
大きいほど、精度が向上する。２次元測位の場合も同様
に組み合わされる３つのＧＰＳ衛星の配置により精度に
差が生じる。そこで、ＧＰＳでは衛星配置による精度低
下率を表すDOP（Dilution of Precision)値を計算し、
該DOP値が最小となる組み合わせの衛星を対象として、
測位を行うようになっている。３次元測位では、PDOP値
(３次元位置の精度低下率：Position Dilution of Prec
ision)が最小となる衛星を選択し、２次元測位ではHDOP
値(水平方向の２次元位置の精度低下率：HorizontalDil
ution of Precision)が最小となる衛星配置を選択す
る。これらＤＯＰ値の計算法は周知であるため説明を省
略する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、ＧＰＳ
では三次元測位と二次元測位が可能であり、４つの衛星
からの電波を受信できる状態であれば三次元測位により
車両位置を測定し、３つの衛星からの電波しか受信でき
なければ、最後の三次元測位に基づいて求めた高度を現
在位置の高度とみなして二次元測位により車両位置を測
定する。尚、各衛星は地球の周りをまわっているため、
常に４つの衛星から電波を受信できるとは限らないが、
ビルや山等のかげによる影響を受けなければ３つの衛星
からは常に電波を受信できるようになっている。ところ
で、図１１に示すように、車両が山岳地帯のＡ地点にお
いて３次元測位が不可能になり、以後２次元測位に切り
替わり、その後相当の時間３次元測位が不可能になる場
合がある。かかる場合、山岳地帯のため、下りあるいは
登りにより走行時間に応じて車両の高度が相当変化す
る。図１１は３０分後に高度が５００ｍ変化した場合を
示している。このように、最後の３次元測位の時刻から
の走行時間が大きくなる程、高度差が大きくなり、この
ため２次元測位による位置誤差が非常に大きくなり、Ｇ
ＰＳの公称誤差である１００ｍより遥かに大きくなり５
００ｍ以上にもなる。

【００１５】かかる場合において、例えばＢ地点で自立
航法によるマップマッチングができなくなって、ＧＰＳ
データにより車両位置、走行方位を修正すると、それま
での自立航法によるセンサ位置やセンサ方位より誤差が
更に大きくなるように修正されてしまう。従来は、３次
元測位ができなくなってからの走行時間を考慮すること
なくＧＰＳデータによりセンサ位置や走行方位を修正す
るものであるため、返って誤差が大きくなる問題があっ
た。そして、かかる誤差の増大は車両現在位置の標高が
高い程顕著になる。又、ＤＯＰ値が大きい程ＧＰＳ位置
データに含まれる誤差が大きくなるが、従来はＤＯＰ値
（３次元測位ではPDOP値、２次元測位ではHDOP値)を考
慮することなくＧＰＳデータによりセンサ位置や走行方
位を修正するものであるため、返って誤差が大きくなる
問題があった。以上から、本発明は３次元測位ができな
くなってからの走行時間やＤＯＰ値、高度を考慮して、
確実に誤差が小さくなるようにＧＰＳデータに基づいて
センサ位置データを修正できる車両位置修正方式を提供
することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、３次元測位可能時の距離しきい値、３次元測位が不
可能になってからの経過時間と車両の高度とに応じた距
離しきい値を予め設定する手段、ＧＰＳ位置データによ
りセンサ位置データを修正する必要が生じた時、３次元
測位が可能か否か、３次元測位が不可能な場合には３次
元測位が不可能になってからの経過時間（走行時間）と
車両の高度とに基づいて距離しきい値を求める手段、Ｇ
ＰＳ位置とセンサ位置間の距離を演算する手段、該距離
が距離しきい値以下の場合にはＧＰＳ位置データによる
位置修正を行わず、しきい値以上の場合のみＧＰＳ位置
データを用いてセンサ位置データを修正する手段により
達成される。

【００１７】

【作用】３次元測位可能時の距離しきい値、３次元測位
が不可能になってからの経過時間と車両の高度とに応じ
た距離しきい値を予め設定しておき、ＧＰＳ位置データ
によりセンサ位置データを修正する必要が生じた時、３
次元測位が可能か否か、３次元測位が不可能な場合には
３次元測位が不可能になってからの経過時間と車両の高
度とに基づいて距離しきい値を求め、かつ、ＧＰＳ位置
とセンサ位置間の距離を演算し、該距離がしきい値以下
の場合にはＧＰＳ位置データによる位置修正を行わず、
しきい値以上の場合のみＧＰＳ位置データを用いてセン
サ位置データを修正する。このようにすれば、ＧＰＳ位
置データの誤差が大きくなる状況に応じて距離しきい値
を設定しておくことにより、センサ位置誤差がＧＰＳ位
置誤差より大きい場合にのみセンサ位置データを修正で
き、車両位置マークを実際の車両位置近傍に修正、表示
できる。すなわち、車両位置マークがそれまでより実際
の車両位置に近ずいて表示される。

【００１８】又、３次元測位可能時の距離しきい値をPD
OP値に応じて設定しておき、ＧＰＳ位置データによりセ
ンサ位置データを修正する必要が生じた時、３次元測位
が可能な場合には、その時のPDOP値に応じた距離しきい
値を求め、該距離しきい値と前記距離の大小に応じて位
置修正するか否かを決定する。このようにすれば、３次
元測位可能時に確実にそれまでより車両位置マークを実
際の車両位置近傍に修正、表示できる。更に、３次元測
位不可能時の距離しきい値を経過時間とHDOP値、車両の
高度を考慮して設定しておき、ＧＰＳ位置データにより
センサ位置データを修正する必要が生じた時、３次元測
位が不可能な場合には、経過時間、HDOP値、車両の高度
に応じた距離しきい値を求め、該距離しきい値と前記距
離の大小に応じて位置修正するか否かを決定する。この
ようにすれば、確実にそれまでより車両位置マークを実
際の車両位置近傍に修正、表示できる。

【００１９】

【実施例】全体の構成図１は本発明のナビゲーションシステムの構成図であ
り、１は地図情報を記憶するＣＤ−ＲＯＭ、２は操作
盤、３は衛星からの電波を受信して車両の現在位置を測
定するＧＰＳ受信機、４は各衛星からの電波を受信する
マルチビームアンテナ、５は自立航法用センサであり、
５ａは振動ジャイロ等の車両回転角度を検出する相対方
位センサ（角度センサ）、５ｂは所定走行距離毎に１個
のパルスを発生する距離センサ、６は地図や車両位置マ
ークの描画処理、最適経路探索処理、マップマッチング
処理、位置修正処理等を行うマイコン構成のシステムコ
ントローラ、７はディスプレイ装置である。

【００２０】地図情報地図情報は、(1) 道路レイヤと、(2) 地図上のオブジェ
クトを表示するための背景レイヤと、(3) 市町村名など
を表示するための文字レイヤなどから構成されている。
このうち、道路レイヤは図２に示すように道路リンクデ
ータＲＬＤＴ、ノードデータＮＤＤＴ、交差点データＣ
ＲＤＴを有している。道路リンクデータＲＬＤＴは該当
道路の属性情報を与えるもので、道路リンク上の全ノ−
ド数、道路を構成する各ノ−ドの番号、道路番号（道路
名）、道路の種別（国道、高速道路、その他の別）等の
データより構成されている。又、交差点データＣＲＤＴ
は地図上の各交差点毎に、該交差点に連結するリンク上
のノードのうち該交差点に最も近いノ−ド（交差点構成
ノ−ドという）の集合であり、ノ−ドデータＮＤＤＴは
道路を構成する全ノ−ドのリストであり、ノ−ド毎に位
置情報（経度、緯度）、該ノ−ドが交差点であるか否か
の交差点識別フラグ、ノ−ドが交差点であれば交差点デ
ータを指し、交差点でなければ該ノ−ドが属する道路リ
ンクを指すポインタ等で構成されている。

【００２１】操作盤操作盤２は車両位置マークを地図に対して相対的に移動
させるジョイスティック、オフセット角度θoffを設定
するための角度修正キー、地図検索キー、拡大／縮小キ
ー、最適経路検索キー等の各種キーを備えている。ＧＰＳ受信機ＧＰＳ受信機３は図３に示すように、マルチビ−ムアン
テナ４により受信された各衛星からの電波を所定の中間
周波信号に変換し、かつ増幅する周波数変換・増幅器３
ａと、受信しようとする衛星と同一のコードパターン
（Ｃ／ＡコードまたはＰコード）を発生して衛星信号と
の同期をとるコード同期回路３ｂと、コード同期回路出
力より航法メッセ−ジを解読する航法メッセ−ジ解読部
３ｃと、処理部３ｄを備えている。処理部３ｄはPDOP値
あるいはTDOP値が最小の衛星からの航法メッセ−ジを用
いて３次元測位あるいは２次元測位処理を行って車両位
置、方位等を計算し、これらをＤＯＰ値、測位時刻と共
に出力する。尚、方位は現車両位置と１サンプリング時
間ΔＴ前の車両位置を結んだ方向である。

【００２２】システムコントローラシステムコントローラ６は、地図データを一時的に記憶
する地図データバッファメモリ６ａ、地図読み出し制御
部６ｂ、自立航法用センサー出力に基づいて車両位置、
センサ方位を計算する車両位置・方位計算部６ｃ、ＧＰ
Ｓ受信機からのＧＰＳデータを記憶するＧＰＳデータ記
憶部６ｄ、車両位置を修正する車両位置修正部６ｅ、車
両位置マーク発生部６ｆ、車両位置周辺の地図を車両位
置マークと共にディスプレイ装置７に表示させる地図描
画制御部６ｇを有している。地図読み出し制御部６ｂは
車両現在位置を入力され、該車両現在位置に応じた地図
データをＣＤ−ＲＯＭ１から読み出して地図データバッ
ファメモリ６ａに記憶する。車両位置・方位計算部６ｃ
は角度センサ５ａ及び距離センサ５ｂの出力に基づいて
(1)〜(3)式により車両現在位置及びセンサ方位を計算す
る。

【００２３】車両位置修正部６ｅは、走行軌跡記憶部6e
-1、距離しきい値記憶部6e-2、ＧＰＳデータに基づいて
位置修正する処理を行なう車両位置修正処理部6e-3、マ
ップマッチング処理部6e-4を有している。走行軌跡記憶
部6e-1は所定時間あるいは所定距離毎の車両位置とセン
サ方位を走行軌跡として記憶し、距離しきい値記憶部6e
-2は、位置修正をするか否かを決定するための距離しき
い値Ｄth（後述）を記憶する。車両位置修正処理部6e-3
はマップマッチングが不可能になったときの車両位置修
正処理を行なう。マップマッチング処理部6e-4は、地図
データバッファメモリ６ａに読み出されている道路デー
タと走行軌跡データを用いて適宜マップマッチング処理
を行う。車両位置マーク発生部６ｆは車両位置データと
走行軌跡データを入力され、走行軌跡及び車両位置マー
クを発生する。地図描画制御部６ｇは地図バッファメモ
リ６ａと車両位置マーク発生部６ｅより車両現在位置周
辺の地図データと走行軌跡データ等を読み取ってディス
プレイ装置７に入力する。ディスプレイ装置７は、ＣＲ
Ｔコントローラ８、ビデオＲＡＭ（Ｖ−ＲＡＭ）９、読
み出し制御部１０、ＣＲＴ１１等を有し、ＣＲＴ画面
（スクリーン）に所望の地図及び車両位置マーク、走行
軌跡を表示する。

【００２４】距離しきい値距離しきい値は、マップマッチングが不可能になった時
に、ＧＰＳデータによりセンサ位置とセンサ方位を修正
するか否かを決定するためのものである。すなわち、マ
ップマッチングが不可能になった時、ＧＰＳ位置とセン
サ位置間の距離Ｄを演算し、該距離Ｄと距離しきい値Ｄ
thの大小を比較し、Ｄ＞Ｄthの場合のみＧＰＳデータに
より位置修正し、Ｄ≦Ｄthの場合には位置修正を行なわ
ないようにする。この距離しきい値Ｄthを例えばＧＰＳ
の測定誤差と一致するように決定すれば、ＧＰＳの測定
誤差範囲の精度で位置修正ができる。従って、本願発明
ではＧＰＳの測定誤差が大きくなる程、距離しきい値Ｄ
thが大きくなるように設定する。すなわち、３次元
測位と２次元測位とでは、３次元測位の方が測定誤差が
小さいから、３次元測位の距離しきい値を２次元測位よ
り小さくする。また、３次元測位における精度はPDOP値
が小さいほど小さいからPDOP値が小さい程、距離しきい
値を小さくする。２次元測位では、３次元測位が不可
能になってからの経過時間（走行時間）が大きい程、測
定誤差が大きくなるから経過時間Ｔが大きくなる程距離
しきい値を大きくする。また、３次元測位ができなくな
った時の車両の標高（高度）が高いほど測定誤差が大き
くなるから車両の標高が高い程、距離しきい値を大きく
する。更に、２次元測位における測定誤差はHDOP値が小
さいほど小さいからHDOP値が小さい程、距離しきい値を
小さくする。図４(a)は以上を考慮して決定した３次元
測位時における距離しきい値Ｄthの設定例、図４(b)は
２次元測位時における距離しきい値Ｄthの設定例であ
り、それぞれ、距離しきい値記憶部6e-2に記憶される。

【００２５】全体の動作図５は本発明の車両位置修正処理のフロー図である。Ｇ
ＰＳ受信機３は、３次元測位あるいは２次元測位の別、
測位した位置データ（経度、緯度）、高度Ｈ(３次元測
位の場合のみ）、方位データ（ＧＰＳ方位）、DOP値
（３次元測位ではPDOP値、２次元測位ではTDOP値)等を
システムコントローラ６に入力し、ＧＰＳデータ記憶部
６ｄに格納する。また、車両位置・方位計算部６ｃは角
度センサ５ａ及び距離センサ５ｂの出力を用いて、所定
時間毎に車両の現在位置及び走行方位（センサ方位）を
演算して車両位置修正部６ｅに入力し、走行軌跡記憶部
6e-1に記憶する。・・・以上、ステップ１０１車両位置修正処理部6e-3はＧＰＳ受信機より入力された
ＧＰＳデータが２次元測位、３次元測位のいずれにより
測位されたものか判断し（ステップ１０２）、２次元測
位によるものであれば、３次元測位により最後に測位さ
れた標高Ｈを保存すると共に、３次元測位ができなくな
ってからの経過時間（走行時間）Ｔを監視する（ステッ
プ１０３）。又、３次元測位によるものであれば保存し
てある経過時間Ｔ、標高Ｈをリセットする（ステップ１
０４）。

【００２６】ついで、マップマッチング処理をする必要
があるか判断し（ステップ１０５）、必要がなければス
テップ１０１に戻ってＧＰＳデータと走行軌跡の保存処
理を繰り返す。一方、マップマッチングする必要があれ
ば、マップマッチング処理部6e-4にマップマッチングの
実行を指示する。マップマッチング処理部6e-4はマップ
マッチングが可能であるか判断し(ステップ１０６）、
可能であれば既述の方法でマップマッチングを行って車
両現在位置を修正する（ステップ１０７）。以後、初め
に戻って処理を繰り返す。なお、車両位置・方位計算部
６ｃは修正された車両現在位置を基準にして以後(1)〜
(3)式により位置データ及びセンサ方位を計算する。

【００２７】一方、車両位置・方位計算部６ｃにより計
算された車両位置が実際の走行道路から大きくはずれて
マップマッチングが不可能になると、ステップ１０６に
おいて「ＮＯ」となる。かかる場合には、ＧＰＳセンサ
出力に基づいて算出されている車両位置（センサ位置）
とＧＰＳにより測定されている車両位置（ＧＰＳ位置）
間の距離Ｄを演算する（ステップ１０８）。ついで、
現在、３次元測位が可能か否か、現在のDOP値(３次元
測位の場合にはPDOP値、２次元測位の場合にはHDOP
値)、３次元測位が不可能な場合には３次元測位が不
可能になってからの経過時間Ｔ、３次元測位が不可能
になったときの標高Ｈに応じて距離しきい値記憶部6e-2
より距離しきい値Ｄthを求める(ステップ１０９）。し
かる後、前記距離Ｄと距離しきい値Ｄthの大小を比較す
る(ステップ１１０）。Ｄ≦Ｄthの場合には、ＧＰＳ位
置データによる位置修正を行わず、ステップ１０１に戻
り以降の処理を繰り返す。尚、Ｄ≦Ｄthの場合にＧＰＳ
位置データにより位置修正を行わないのは、距離ＤがＧ
ＰＳによる測定誤差範囲内であるからである。

【００２８】一方、Ｄ＞Ｄthの場合には、ＧＰＳ位置デ
ータを用いてセンサ位置データを修正する(ＧＰＳ位置
をセンサ位置とする）と共に、ＧＰＳ方位をセンサ方位
とし（ステップ１１１）、以後ステップ１０１以降の処
理を繰り返す。以上のように、ＧＰＳによる位置誤差に
応じて距離しきい値Ｄthを設定し、Ｄ＞Ｄthの場合のみ
位置修正するから、車両位置マークを確実に車両位置近
傍に修正表示することができる。尚、以上では、３次
元測位が可能か否か、現在のDOP値(３次元測位の場合
にはPDOP値、２次元測位の場合にはHDOP値)、３次元
測位が不可能な場合には３次元測位が不可能になってか
らの経過時間Ｔ、３次元測位が不可能になったときの
標高Ｈをすべて考慮して距離しきい値を設定している
が、３次元測位が可能か否か及び３次元測位が不可能に
なってからの経過時間Ｔのみを考慮して距離しきい値を
設定することもでき、また、これらにDOP値又は標高の
一方を更に考慮して距離しきい値を決定することもでき
る。以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は
請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が
可能であり、本発明はこれらを排除するものではない。

【００２９】

【発明の効果】以上本発明によれば、３次元測位可能時
の距離しきい値、３次元測位が不可能になってからの経
過時間と車両の高度とに応じた距離しきい値を予め設定
しておき、ＧＰＳ位置データによりセンサ位置データを
修正する必要が生じた時、３次元測位が可能か否か、３
次元測位が不可能な場合には３次元測位が不可能になっ
てからの経過時間と車両の高度とに基づいて距離しきい
値を求め、かつ、ＧＰＳ位置とセンサ位置間の距離を演
算し、該距離がしきい値以下の場合にはＧＰＳ位置デー
タによる位置修正を行わず、しきい値以上の場合のみＧ
ＰＳ位置データを用いてセンサ位置データを修正するよ
うにしたから、ＧＰＳ位置データの誤差に応じて距離し
きい値を可変に設定しておくことにより、センサ位置誤
差がＧＰＳ位置誤差より大きい場合にのみＧＰＳデータ
に基づいてセンサ位置データを修正でき、車両位置マー
クを実際の車両位置近傍に表示できる。すなわち、車両
位置マークがそれまでより実際の車両位置から離れて表
示されることはない。

【００３０】又、本発明によれば、３次元測位可能時の
距離しきい値をPDOP値に応じて設定しておき、ＧＰＳ位
置データによりセンサ位置データを修正する必要が生じ
た時、３次元測位が可能な場合には、その時のPDOP値に
応じた距離しきい値を求め、該距離しきい値と前記距離
の大小に応じて位置修正するか否かを決定するため、３
次元測位可能時に車両位置マークを確実に実際の車両位
置近傍に修正、表示できる。更に、本発明によれば、３
次元測位不可能時の距離しきい値を経過時間とHDOP値、
車両の高度Ｈを考慮して設定しておき、ＧＰＳ位置デー
タによりセンサ位置データを修正する必要が生じた時、
３次元測位が不可能な場合には、経過時間、HDOP値、車
両の高度に応じた距離しきい値を求め、該距離しきい値
と前記距離の大小に応じて位置修正するか否かを決定す
るから、車両位置マークを確実に実際の車両位置近傍に
修正、表示できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のナビゲーションシステムの構成図であ
る。

【図２】地図情報における道路レイヤ説明図である。

【図３】ＧＰＳ受信機の構成図である。

【図４】距離しきい値の説明図である。

【図５】本発明の位置修正処理のフロー図である。

【図６】自立航法による位置及び方位算出の説明図であ
る。

【図７】車両位置及びオフセット角度設定法の説明図で
ある。

【図８】投影法によるマップマッチング処理の説明図で
ある。

【図９】ＧＰＳの３次元測位及び２次元測位の説明図で
ある。

【図１０】３次元測位での衛星配置と測位精度の関係説
明図である。

【図１１】従来のＧＰＳデータによる位置修正の問題点
説明図である。

【符号の説明】

３・・ＧＰＳ受信機５ａ・・角度センサ５ｂ・・距離センサ６ｃ・・車両位置・方位計算部６ｄ・・ＧＰＳデータ記憶部６ｅ・・車両位置修正部 6d-2・・距離しきい値記憶部 6d-3・・車両位置修正処理部 6d-4・・マップマッチング処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−166781（ＪＰ，Ａ) 特開平４−50718（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 21/00 G08G 1/0969 G09B 29/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】地図データに基づいてディスプレイ画面
に地図を描画すると共に自立航法により車両位置、走行
方位を測定して車両位置マークを地図上に表示し、マッ
プマッチングが可能な時、自立航法センサーから得られ
る位置データにより車両位置マークを道路上に表示され
るように修正し、マップマッチングが不可能になった
時、ＧＰＳから得られる位置データ（ＧＰＳ位置デー
タ）を用いて自立航法センサから得られる車両位置デー
タ（センサ位置データ）を修正するナビゲーションシス
テムの車両位置修正方式において、マップマッチングが不可能になった時にＧＰＳデータに
よるセンサ位置データの修正を行うか否かを決定するた
めの３次元測位可能時の距離しきい値、３次元測位が不
可能になってからの経過時間と車両の高度とに応じた距
離しきい値を予め設定しておき、マップマッチングが不可能になってＧＰＳ位置データに
よりセンサ位置データを修正する必要が生じた時、３次
元測位が可能か否か、３次元測位が不可能な場合には３
次元測位が不可能になってからの経過時間と車両の高度
とに基づいて距離しきい値を求め、かつ、ＧＰＳ位置と
センサ位置間の距離を演算し、該距離がしきい値以下の場合にはＧＰＳ位置データによ
る位置修正を行わず、距離しきい値以上の場合にはＧＰ
Ｓ位置データを用いてセンサ位置データを修正すること
を特徴とする車両位置修正方式。
【請求項２】３次元測位可能時の距離しきい値をPDOP
値に応じて設定しておき、ＧＰＳ位置データによりセン
サ位置データを修正する必要が生じた時、３次元測位が
可能な場合には、その時のPDOP値に応じた距離しきい値
を求め、該距離しきい値と前記距離の大小に応じて位置
修正するか否かを決定することを特徴とする請求項１記
載の車両位置修正方式。
【請求項３】３次元測位不可能時の距離しきい値を前
記経過時間と車両の高度とHDOP値に応じて設定してお
き、ＧＰＳ位置データによりセンサ位置データを修正す
る必要が生じた時、３次元測位が不可能な場合には、３
次元測位が不可能になってからの経過時間と車両の高度
とHDOP値に応じた距離しきい値を求め、該距離しきい値
と前記距離の大小に応じて位置修正するか否かを決定す
ることを特徴とする請求項１記載の車両位置修正方式。