JP3397808B2 - Vehicle navigation system - Google Patents
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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、特に複数センサを用いて車両の方位を決定するハイ
ブリッド方式のナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、運転者の運転操作低減を図る
べく、車両運転席近傍に設けられたディスプレイに地図
を表示して運転者に目的地までの経路を指示するナビゲ
ーション装置が開発されている。
【０００３】このようなナビゲーション装置では、車両
の現在位置をいかに正確に検出して地図上に評定するか
が重要課題となっており、このため各種センサを組み合
わせて位置検出の精度を上げるとともに、マップマッチ
ング等の位置補正手法を取り入れてナビゲーションシス
テムの実用化を図っている。
【０００４】例えば、車両の方位を決定するために、地
磁気を検出する地磁気センサ、磁界の乱れが生じるよう
な場合（例えば鉄骨を積んだトラックが横を通過する場
合や高架の道路を走行する場合）に地磁気センサの誤差
を修正するための車両前輪の左右輪回転数差を検出する
左右輪センサ、さらに時速３．５ｋｍ／ｈ未満の低速時
に左右輪センサが作動不能となった場合に補償するため
のステアリングセンサを設け、これらを組み合わせて車
両方位を推定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来にお
いては複数のセンサを用いて車両方位を決定している
が、これら地磁気センサ、左右輪センサ、ステアリング
センサを組み合わせて使用しても、ステアリングセンサ
には±２０の無視できない方位誤差が生じるため、例え
ば高架道路を走行した場合等には正確な方位が検出でき
ない場合が生じる問題があった。
【０００６】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、その目的は種々の走行状況におい
ても正確に車両方位を決定することができ、これにより
ナビゲーションの信頼性を著しく向上させることが可能
な車両用ナビゲーション装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の車両用ナビゲーション装置は、複数の方位
検出手段と、前記複数の方位検出手段からの複数の検出
信号を直進走行の有無に基づき処理して車両方位を推定
する推定手段と、道路方位を含む地図情報を格納する記
憶手段と、推定された前記車両方位と車両の現在位置に
最も近い地図情報上の道路方位とを比較して車両方位を
決定する方位決定手段とを有し、前記複数の方位検出手
段の１つは、ＧＰＳレシーバと、前記ＧＰＳレシーバか
らの信号に含まれるドプラシフトを用いて車両方位を検
出するＧＰＳ方位算出手段とを含み、前記推定手段は、
車両が走行状態にあり、かつ一定速度以上で走行してい
る場合に前記車両方位を推定することを特徴とする。
【０００８】
【作用】このように、本発明の車両用ナビゲーション装
置では、複数の方位検出手段を備え、これらの検出信号
を処理することで車両方位を推定する。例えば、地磁気
センサ、左右輪センサ、ステアリングセンサによる方位
検出に加え、人工衛星からの電波を受信して位置検出を
行うＧＰＳ（グローバル ポジショニング システム：
Grobal Positioning System）のドプラ効果（ドプラシ
フト）を用いて方位を推定する。推定に際しては、直線
走行の有無や所定値以上の速度での走行の有無が考慮さ
れる。さらに本発明では、マップマッチングにより車両
の現在位置に最も近い道路が選ばれた場合、地図情報と
して格納されているこの道路の方位と推定された方位と
を比較して、道路方位に合致した車両方位を決定する。
【０００９】
【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。
【００１０】図１には本実施例の車両用ナビゲーション
装置の全体構成が示されている。地図情報記憶部１０に
は全国の主要な幹線道路や細街路等の道路データや地名
などの地図情報が格納されており、これらのデータは適
宜読み出されて現在位置測定部１２に供給される。な
お。この地図情報記憶部１０としては小型かつ大容量の
ＣＤ−ＲＯＭ等が用いられる。
【００１１】一方、車両を所定位置にはその地点の地磁
気を検出する地磁気センサ１６、車両のステアリング角
を検出するステアリングセンサ１７、車両の左右前輪の
回転数差を検出する左右輪センサ１８、車両の走行距離
を検出する距離センサ１９が設けられ、それぞれのセン
サからの検出信号も現在位置測定部１２に供給される。
なお、地磁気センサ１６、左右輪センサ１８、ステアリ
ングセンサ１７、距離センサ１９は周知の構成のセンサ
（例えば、ステアリングセンサ１７としてはステアリン
グシャフトに圧入されたスリット板とホトインターラプ
タの組み合わせ）を用いることができる。また、本実施
例ではこれらセンサに加え、複数の人工衛星からの電波
を受信するＧＰＳレシーバ１４が設けられており、受信
したデータを現在位置測定部１２に供給する。
【００１２】現在位置測定部１２は方位決定部１２ａを
有しており、地磁気センサ１６、左右輪センサ１８、ス
テアリングセンサ１７からの方位データ及びＧＰＳレシ
ーバ１４からの信号に含まれるドプラ効果によるドプラ
シフトから算出されるＧＰＳ方位データに基づき車両の
方位を推定し、さらにこの推定方位と距離センサ１９か
ら供給される距離データに基づき車両の現在位置を推定
する。そして、この現在位置と地図情報記憶部１０から
供給される地図データとのマップマッチングを行い、指
定された最近道路の方位データと前記推定方位とを比較
して最終的な車両の方位を決定する。
【００１３】このようにして、現在位置測定部１２では
現在位置を決定し、得られた現在位置データを演算部２
０の経路算出部２２に供給する。また、地図情報記憶部
１０からの地図データも経路算出部２２に供給される。
経路算出部２２では、これらのデータ及び入力部２１か
ら供給される目的地点や経由地点データに基づき、目的
値までの最適経路を探索して経路記憶部２４に格納す
る。なお、経路探索方法はダイキストラ法やニコルソン
法等の既知の方法が用いられる。そして、格納された経
路データは経路案内制御部２６に地図データや現在位置
データとともに供給され、表示部２８に表示されて運転
者に指示するとともに、音声制御部３０を介してスピー
カ３４に供給して運転者に音声指示する構成である。な
お、音声指示する場合には、予め複数の基本音声指示パ
ターンを音声記憶部３２に格納しておき、これらの基本
パターンを音声制御部３０で適宜組み合わせて「およそ
３００ｍ先＊＊＊交差点を左方向です。」等と指示す
る。
【００１４】図２には本実施例における方位決定のより
詳細な構成ブロック図が示されている。ステアリングセ
ンサ１７からのステアリング角度及び左右輪センサ１８
からの左右前輪の回転数差はともに現在位置測定部１２
の方位決定部１２ａ内の方位変化算出手段１２ｂに供給
される。ステアリング角度変化から車両の方位変化が検
出され、また低速検出手段１３（車速センサとコンパレ
ータで構成され、所定の速度３．５ｋｍ／ｈ以下となっ
た場合に低速検出信号を出力する）からの検出信号に基
づき低速時には左右輪の回転数差から車両の方位変化が
検出される。そして、この検出された方位変化を前回方
位に加算され、現在方位を推定する。一方、ＧＰＳレシ
ーバ１４からの出力に基づき算出されたＧＰＳ方位も前
回方位と比較され、方位補正が行われる。但し、このＧ
ＰＳ方位は常に採用されるのではなく、一定の場合のみ
に採用される。
【００１５】図３にはＧＰＳ方位の採用フローチャート
が示されている。まず、Ｓ１０１にてＧＰＳレシーバ１
４からのＧＰＳ方位を受信すると、次にＳ１０２にて車
両が一定速度以上で走行しているか否かが判定される。
一定速度以上で走行している場合には、次にＳ１０３に
移行して直進走行しているか否かが判定される。車両が
一定速度以上で直進走行している場合には、ＧＰＳ信号
による充分なドプラ効果が期待され、このドプラ効果を
用いて検出されるＧＰＳ方位が安定して得られているか
をＳ１０４で判定してＧＰＳ方位を採用する。これ以外
の場合、例えば車両が低速で走行している場合や右左折
している場合にはドプラ効果による方位決定に充分な精
度が期待できないため、ＧＰＳ方位は採用されない。
【００１６】このようにして、前回方位と方位角変化、
さらにはＧＰＳ方位を用いることによりステアリングセ
ンサ１７の検出誤差を解消して現在の方位が算出され、
方位決定部１２ａ内の方位切り替え手段１２ｃに供給さ
れる。方位切り替え手段１２ｃではこのようにして算出
された方位と地磁気センサ１６からの方位データを比較
して現在方位を推定するとともに、マップマッチングの
結果得られた最近道路の方位データと比較して道路の方
位に一致した方位に切り替えて最終的な方位（ハイブリ
ッド方位）として出力する。なお、マップマッチングに
は既知の手法が用いられ、例えばステアリングセンサか
らの信号に基づき車両が交差点を右左折したと判断した
時に現在位置を地図上の交差点に引き込み補正すること
により行われる。また、道路の方位データは、このよう
なマップマッチングで指定された道路の方位データをＣ
Ｄ−ＲＯＭ等の地図情報記憶部１０から読み出し、方位
切り替え手段１２ｃに供給すればよい。
【００１７】このように、本実施例では従来の方位セン
サに加え、人工衛星からのＧＰＳ信号を用いたＧＰＳ方
位でより正確な方位算出を可能とし、さらにマップマッ
チングで得られた道路の方位に合致するように方位を補
正して最終的な方位を決定することにより、極めて精度
の高い方位検出が可能となり、ナビゲーションシステム
の信頼性向上を図ることができる。
【００１８】
【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、高精度の車両方位決定
が可能となり、ナビゲーションシステムの信頼性を著し
く向上させることができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a navigation apparatus for a vehicle, and more particularly, to a navigation apparatus of a hybrid type which determines a direction of a vehicle using a plurality of sensors. 2. Description of the Related Art Conventionally, in order to reduce a driver's driving operation, a navigation device which displays a map on a display provided near a vehicle driver's seat and instructs the driver on a route to a destination is known. Is being developed. [0003] In such a navigation device, how to accurately detect the current position of the vehicle and evaluate it on a map is an important issue. Therefore, various sensors are combined to improve the accuracy of position detection. The navigation system is being put to practical use by incorporating position correction techniques such as map matching. For example, in order to determine the direction of a vehicle, a geomagnetic sensor for detecting geomagnetism, when a magnetic field is disturbed (for example, when a truck loaded with a steel frame passes sideways or when traveling on an elevated road) In order to correct the error of the geomagnetic sensor, the left and right wheel sensors for detecting the difference between the left and right wheel rotational speeds of the front wheels of the vehicle are compensated when the left and right wheel sensors become inoperable at a low speed of less than 3.5 km / h. And a steering sensor for estimating the direction of the vehicle. As described above, in the related art, the vehicle direction is determined using a plurality of sensors. However, a combination of these geomagnetic sensors, left and right wheel sensors, and steering sensors is used. However, since the steering sensor has a non-negligible azimuth error of ± 20, there is a problem that an accurate azimuth cannot be detected when traveling on an elevated road, for example. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to enable a vehicle azimuth to be accurately determined even in various driving situations, thereby significantly improving the reliability of navigation. It is an object of the present invention to provide a vehicular navigation device capable of performing the following. [0007] In order to achieve the above object, a vehicular navigation system according to the present invention comprises a plurality of azimuth detecting means and a plurality of detection signals from the plurality of azimuth detecting means. Estimating means for estimating the vehicle azimuth by processing based on the presence or absence of traveling; storage means for storing map information including the road azimuth; road azimuth on the map information closest to the estimated vehicle azimuth and the current position of the vehicle possess the orientation determining means for determining a vehicle direction by comparing the door, said plurality of azimuth detection hand
One of the stages is a GPS receiver and the GPS receiver
The vehicle direction is detected using the Doppler shift included in these signals.
And a GPS azimuth calculating means for issuing the GPS azimuth, wherein the estimating means comprises:
The vehicle is running and traveling at a certain speed or higher.
In this case, the vehicle direction is estimated . As described above, the navigation apparatus for a vehicle according to the present invention includes a plurality of azimuth detecting means.
To estimate the vehicle direction. For example, in addition to azimuth detection by geomagnetic sensors, left and right wheel sensors, and steering sensors, GPS (global positioning system:
The direction is estimated using the Doppler effect (Doppler shift) of the Global Positioning System. For estimation, a straight line
Consideration is given to whether or not the vehicle is traveling and whether or not the vehicle is traveling at a speed higher than the specified value.
It is. Further, according to the present invention, when a road closest to the current position of the vehicle is selected by map matching, the direction of this road stored as map information is compared with the estimated direction, and the vehicle matching the road direction is compared. Determine the bearing. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a vehicle navigation system according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the overall configuration of a vehicle navigation system according to this embodiment. The map information storage unit 10 stores road data such as major arterial roads and narrow streets nationwide, and map information such as place names. These data are appropriately read and supplied to the current position measurement unit 12. . In addition. As the map information storage unit 10, a compact and large-capacity CD-ROM or the like is used. On the other hand, when the vehicle is located at a predetermined position, a geomagnetic sensor 16 for detecting the geomagnetism at the point, a steering sensor 17 for detecting the steering angle of the vehicle, a left and right wheel sensor 18 for detecting the difference in the rotational speed between the left and right front wheels of the vehicle, Is provided, and a detection signal from each sensor is also supplied to the current position measuring unit 12.
The geomagnetic sensor 16, the left and right wheel sensors 18, the steering sensor 17, and the distance sensor 19 use well-known sensors (for example, the steering sensor 17 is a combination of a slit plate press-fitted into a steering shaft and a photo interrupter). Can be. In this embodiment, in addition to these sensors, a GPS receiver 14 for receiving radio waves from a plurality of artificial satellites is provided, and supplies received data to the current position measuring unit 12. The current position measuring unit 12 has an azimuth determining unit 12a. The azimuth determining unit 12a detects the azimuth data from the geomagnetic sensor 16, the left and right wheel sensors 18, the steering sensor 17 and the Doppler shift caused by the Doppler effect included in the signal from the GPS receiver 14. The azimuth of the vehicle is estimated based on the calculated GPS azimuth data, and the current position of the vehicle is estimated based on the estimated azimuth and the distance data supplied from the distance sensor 19. Then, map matching is performed between the current position and the map data supplied from the map information storage unit 10, and the final vehicle direction is determined by comparing the specified latest road direction data with the estimated direction. . In this way, the current position measuring section 12 determines the current position, and converts the obtained current position data into the arithmetic section 2
0 is supplied to the route calculation unit 22. The map data from the map information storage unit 10 is also supplied to the route calculation unit 22.
The route calculation unit 22 searches for the optimum route to the target value based on the data and the destination point and waypoint data supplied from the input unit 21 and stores the route in the route storage unit 24. A known method such as the Dijkstra method or the Nicholson method is used for the route search method. Then, the stored route data is supplied to the route guidance control unit 26 together with the map data and the current position data, displayed on the display unit 28 to instruct the driver, and supplied to the speaker 34 via the voice control unit 30. The voice command is given to the driver. In the case of giving a voice instruction, a plurality of basic voice instruction patterns are stored in advance in the voice storage unit 32, and these basic patterns are appropriately combined by the voice control unit 30, and the “approx. Direction. " FIG. 2 is a block diagram showing a more detailed configuration of azimuth determination in this embodiment. Steering angle from steering sensor 17 and left and right wheel sensor 18
The difference between the rotational speeds of the left and right front wheels from
Is supplied to the azimuth change calculation means 12b in the azimuth determination unit 12a. A change in the azimuth of the vehicle is detected from a change in the steering angle, and a detection from a low-speed detection means 13 (constituted by a vehicle speed sensor and a comparator and outputs a low-speed detection signal when a predetermined speed becomes 3.5 km / h or less). At low speed, a change in azimuth of the vehicle is detected from the difference in the number of rotations of the left and right wheels based on the signal. Then, the detected direction change is added to the previous direction to estimate the current direction. On the other hand, the GPS azimuth calculated based on the output from the GPS receiver 14 is also compared with the previous azimuth, and azimuth correction is performed. However, this G
The PS direction is not always adopted, but is adopted only in a certain case. FIG. 3 shows a flow chart for adopting the GPS azimuth. First, in S101, the GPS receiver 1
After receiving the GPS azimuth from No. 4, it is determined in S102 whether or not the vehicle is running at a certain speed or higher.
If the vehicle is traveling at a certain speed or higher, the process proceeds to S103 to determine whether the vehicle is traveling straight. If the vehicle is traveling straight ahead at a certain speed or higher, a sufficient Doppler effect by the GPS signal is expected, and it is determined in S104 whether the GPS azimuth detected using this Doppler effect is stably obtained. To adopt GPS orientation. In other cases, for example, when the vehicle is traveling at a low speed or turning right or left, sufficient accuracy cannot be expected for azimuth determination by the Doppler effect, and thus the GPS azimuth is not adopted. Thus, the previous azimuth and azimuth angle change,
Further, by using the GPS azimuth, the detection error of the steering sensor 17 is eliminated, and the current azimuth is calculated.
It is supplied to the direction switching means 12c in the direction determination unit 12a. The azimuth switching means 12c compares the azimuth calculated in this way with the azimuth data from the geomagnetic sensor 16 to estimate the current azimuth and compares the azimuth with the azimuth data of the latest road obtained as a result of the map matching to compare the azimuth of the road. The orientation is switched to the orientation that matches the orientation and output as the final orientation (hybrid orientation). A known method is used for the map matching. For example, when it is determined based on a signal from a steering sensor that the vehicle has turned right or left at an intersection, the current position is drawn to the intersection on the map and corrected. The road azimuth data is obtained by converting the road azimuth data specified by such map matching into C.
What is necessary is just to read out from the map information storage unit 10 such as a D-ROM and supply it to the direction switching means 12c. As described above, in this embodiment, in addition to the conventional azimuth sensor, a more accurate azimuth can be calculated in the GPS azimuth using the GPS signal from the artificial satellite, and the azimuth of the road obtained by the map matching can be calculated. By correcting the azimuth so that they match, and determining the final azimuth, extremely accurate azimuth detection becomes possible, and the reliability of the navigation system can be improved. As described above, according to the vehicle navigation system of the present invention, it is possible to determine the direction of the vehicle with high accuracy, and it is possible to significantly improve the reliability of the navigation system.
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の全体構成図である。
【図２】同実施例の方位決定を行う構成図である。
【図３】同実施例のＧＰＳ方位採用フローチャートであ
る。
【符号の説明】
１０ 地図情報記憶部
１２ 現在位置測定部
１４ ＧＰＳレシーバ
１６ 地磁気センサ
１７ ステアリングセンサ
１８ 左右輪センサ
１９ 距離センサ
２０ 演算部
２１ 入力部
２８ 表示部
３０ 音声制御部
３２ 音声記憶部
３４ スピーカBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an overall configuration diagram of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram for performing azimuth determination in the embodiment. FIG. 3 is a flowchart of a GPS azimuth adoption of the embodiment. [Description of Signs] 10 Map information storage unit 12 Current position measurement unit 14 GPS receiver 16 Geomagnetic sensor 17 Steering sensor 18 Left and right wheel sensor 19 Distance sensor 20 Operation unit 21 Input unit 28 Display unit 30 Voice control unit 32 Voice storage unit 34 Speaker
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 慎一 愛知県安城市藤井町高根10番地 アイシ ン・エィ・ダブリュ株式会社内 (72)発明者 橋本 浩司 愛知県安城市藤井町高根10番地 アイシ ン・エィ・ダブリュ株式会社内 (72)発明者 伊藤 徹 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−18764（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−121618（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−178587（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−110415（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−226622（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 21/00 - 21/36 G01S 5/14 G08G 1/0969 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Shinichi Kato 10 Takane, Fujii-machi, Anjo, Aichi Prefecture Inside Aisin AW Co., Ltd. (72) Koji Hashimoto 10 Takane, Fujii-machi, Anjo, Aichi Aisin・ AW Co., Ltd. (72) Inventor Tohru Ito 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Co., Ltd. (56) References JP-A-5-18764 (JP, A) JP-A-4-121618 (JP, A) JP-A-4-178587 (JP, A) JP-A-3-110415 (JP, A) JP-A-3-226622 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7) G01C 21/00-21/36 G01S 5/14 G08G 1/0969
Claims (1)
行の有無に基づき処理して車両方位を推定する推定手段
と、 道路方位を含む地図情報を格納する記憶手段と、 推定された前記車両方位と車両の現在位置に最も近い地
図情報上の道路方位とを比較して車両方位を決定する方
位決定手段と、 を有し、前記複数の方位検出手段の１つは、 ＧＰＳレシーバと、 前記ＧＰＳレシーバからの信号に含まれるドプラシフト
を用いて車両方位を検出するＧＰＳ方位算出手段と、 を含み、 前記推定手段は、車両が走行状態にあり、かつ一定速度
以上で走行している場合に前記車両方位を推定する こと
を特徴とする車両用ナビゲーション装置。(57) [Claim 1] A plurality of azimuth detecting means, and an estimating means for estimating a vehicle azimuth by processing a plurality of detection signals from the plurality of azimuth detecting means based on whether or not the vehicle is traveling straight. Storage means for storing map information including a road direction; direction determining means for determining the vehicle direction by comparing the estimated vehicle direction with the road direction on the map information closest to the current position of the vehicle; have a one of the plurality of direction detection means includes a GPS receiver, included in the signal from the GPS receiver Doppler shift
GPS azimuth calculating means for detecting the azimuth of the vehicle by using the following. The estimating means comprises:
A vehicle navigation device for estimating the vehicle direction when traveling as described above .
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-
1992
- 1992-08-19 JP JP21988692A patent/JP3397808B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JPH0666577A (en) | 1994-03-08 |
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