JP3545836B2 - Current position calculation device - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両等の移動体に搭載され、該移動体の進行距離、進行方位などを測定して、これにより、当該移動体の現在位置を算出する現在位置算出装置に関するものである。
【0002】
【従来技術】
従来の道路上を走行する車両の現在位置を算出する現在位置算出装置において、該車両の現在位置は、ジャイロ等の方位センサにより測定した車両の進行方向と、車速センサまたは距離センサにより測定した車両の進行距離とに基づいて算出されている。
【0003】
また、車両の進行距離は、一般的には、トランスミッションの出力軸、または、タイヤの回転数を計測して、その回転数に、タイヤ1回転あたりに車両が進む距離である距離係数を乗ずることにより求められている。
【0004】
さらに、特開昭63−148115号公報に記載のように、走行距離および方位変化量に基づき定まる車両の現在位置を中心とする所定の範囲内の道路を道路地図より抽出し、推定位置と抽出した各道路の相関に基づいて最も相関の高い道路上に現在位置を修正することにより、車両の進行方向と進行距離から求めた現在位置の誤差を補正する技術が知られている。また、このような推定位置と道路との相関としては、推定位置と道路との距離や車両の進行方位と道路の方位差が用いられることが多い。
【0005】
このような道路に整合するように、求められた車両の現在位置を修正する、いわゆる、マップマッチングの技術によれば、現在位置算出の精度を高めることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
前述したマップマッチングの技術は、道路地図に基づいて現在位置を修正するものであるため、道路地図が正確であることを前提としている。
【0007】
一方、カ−ナビゲ−ションシステム等に適用される現在位置算出装置に用いられる道路地図は、通常、図20のように、直線のリンクの組合せaによって道路の位置、形状が表現されている。したがい、道路のカ−ブ(曲線形状の箇所)等においては、図20に示すように、現実の道路形状bを正しく表していない場合が多い。そして、このような地点においては、道路地図が正確に現実の道路形状を表していないために、推定位置と道路との距離や車両の進行方位と道路の方位差を推定位置と道路との相関として用いるマップマッチングの技術を適用すると、かえって誤った道路上に現在位置が求まってしまうことがある。そして、一旦、誤った道路上に現在位置が求まってしまうと、その後、正しい道路上の現在位置に復帰できない、もしくは、復帰するまでに時間を要してしまうという問題がある。
【0008】
そこで、本発明は、カ−ブにおいても、誤った道路が走行している道路として推定されてしまうことを防ぐことのできる現在位置算出装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記目的達成のために、本発明は、車両に搭載され、前記車両の現在位置を算出する現在位置算出装置であって、
前記車両の進行方位を検出する方位検出手段と、
前記車両の走行距離を測定する距離測定手段と、
道路地図を記憶した地図記憶手段と、
前記距離測定手段で測定された前記車両の走行距離、前記方位検出手段で検出された前記車両の進行方位、および、前記地図記憶手段に記憶されている前記道路地図を用いて、前記車両の現在位置を算出する現在位置算出手段と、
前記車両が直進中、旋回開始、旋回中および旋回終了のいずれの状態にあるかを判定する状態判定手段と、を有し、
前記現在位置算出手段は、
前記状態判定手段で前記車両が直進中の状態にあると判定された場合、前回求めた現在位置候補点毎に、当該現在位置候補点と前記車両の進行方位および走行距離とから仮現在位置を推定し、推定した仮現在位置を前記道路地図に照合して道路リンク上に今回の現在地候補点を求め、前回の現在位置候補点毎に求めた今回の現在位置候補点の中から、現在地として最も確からしい現在位置候補点を今回の現在位置として出力し、
前記状態判定手段で前記車両が旋回開始の状態にあると判定された場合、直前に求めた現在位置候補点毎に、当該現在地候補点が存在するリンク上で、当該現在位置候補点を求めてから現在までの走行距離分を当該現在地候補点から進めた位置に旋回開始点を設定する共に、当該旋回開始点が存在する道路リンクと接続する旋回候補リンクおよび前記車両の現在の進行方位を当該旋回開始点に対応付けて記憶し、
前記状態判定手段で前記車両が旋回中の状態にあると判定された場合、直前に求めた旋回開始点毎に、前記車両の現在の進行方位および当該旋回開始点に対応付けて記憶された前記車両の進行方位の差分と、当該旋回開始点が存在する道路リンクの方位および当該道路リンクの旋回候補リンクの方位の差分とに基づいて、前記車両が進入した旋回候補リンクを推定し、当該旋回候補リンクを推定してから前記車両が所定距離走行した時点における前記車両の進行方位および当該旋回候補リンクの方位の差分が所定値以下の場合に、当該旋回候補リンクの始点から当該所定距離を進めた位置に旋回開始点を更新すると共に、当該旋回開始点が存在する道路リンクの旋回候補リンクおよび前記時点における前記車両の進行方位を当該旋回開始点に対応付けて新たに記憶し、且つ、最初に更新された旋回開始点を現在位置として出力し、
前記状態判定手段で前記車両が旋回終了の状態にあると判定された場合、前記車両が旋回開始の状態にあると判定された際に求めた旋回開始点毎に、当該旋回開始点と前記車両の進行方位および走行距離とから仮現在位置を推定し、推定した仮現在位置を前記道路地図に照合して道路リンク上に今回の現在地候補点を求め、前回求めた現在位置候補点毎に求めた今回の現在位置候補点の中から、現在地として最も確からしい現在位置候補点を今回の現在位置として出力すること
を特徴とする現在位置算出装置を提供する。
【0010】
【作用】
本発明によれば、カーブ等において、推定した仮現在位置を前記地図記憶手段から読み出した道路地図に照合することによって、誤った道路が走行している道路と推定されてしまうことを防ぐことができる。
【0011】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【0012】
図1は、本発明の実施例に係る現在位置算出装置の構成を示すブロックダイヤグラムである。図1に示すように、この現在位置算出装置10は、車両のヨーレイトを検出することで進行方位変化を検出する角速度センサ11と、地磁気を検出することで車両の進行方位を検出する地磁気センサ12と、車両のトランスミッションの出力軸の回転に比例した時間間隔でパルスを出力する車速センサ13を備えている。
【0013】
また、現在位置周辺の地図や現在位置を示すマーク等を表示するディスプレイ17と、ディスプレイ17に表示する地図の縮尺切り替えの指令をユーザ(運転者)から受け付けるスイッチ14と、デジタル地図データを記憶しておくCD−ROM15と、そのCD−ROM15から地図データを読みだすためのドライバ16とを備えている。また、以上に示した各周辺装置の動作の制御を行うコントローラ18を備えている。本実施例において、上述したディジタル地図データには、複数のリンクの端部を示す座標から構成される道路データ、或いは、該道路の道幅を示す道路幅データ、道路が高速道路或いは一般道路であるかを示す高速道路フラグなどが含まれる。
【0014】
コントローラ18は、角速度センサ11の信号(アナログ)をデジタル信号に変換するA/D変換器19と、地磁気センサ12の信号(アナログ)をデジタル信号に変換するA/D変換器20と、車速センサ13から出力されるパルス数を0.1秒毎にカウントするカウンタ26と、スイッチ14の押圧の有無を入力するパラレルI/O21と、CD−ROM15から読みだされた地図データを転送するDMA(Direct Memory Access)コントローラ22と、ディスプレイ17に地図画像を表示する表示プロセッサ23とを有する。
【0015】
また、コントローラ18は、さらに、マイクロプロセッサ24と、メモリ25とを有する。マイクロプロセッサ24は、A/D変換器19を介して得た角速度センサ11の信号、A/D変換器20を介して得た地磁気センサ12の信号、カウンタ26がカウントした車速センサ13の出力パルス数、パラレルI/O21を介して入力するスイッチ14の押圧の有無、DMAコントロ−ラ22を介して得たCD−ROM15からの地図データを受け入れて、それら信号に基づいて処理を行い、車両の現在位置を算出して、それを表示プロセッサ23を介してディスプレイ17に表示させる。この車両位置の表示は、図2に示すように、すでにディスプレイ17に表示している地図上に矢印マ−ク等を重畳して表示することにより行う。これにより、ユーザは、地図上で車両の現在位置を知ることができる。メモリ25は、このような動作を実現するための処理(後述)の内容を規定するプログラムなどを格納したROMと、マイクロプロセッサ24が処理を行う場合にワ−クエリアとして使用するRAMとを含んでいる。
【0016】
以下、このように構成された現在位置算出装置10の動作について説明する。装置10の動作は、概略的にいうと、車両の進行方位及び距離から車両の現在位置を決定する現在位置決定処理と、得られた車両の現在位置および方位を表示する表示処理との2つの処理に分けることができるため、これらについて順次説明する。
【0017】
まず、車両の進行方位及び距離から車両の現在位置を決定する現在位置決定処理について説明する。
【0018】
この処理は、複数の処理より構成されるが、その内の主要な処理は、次の4つの処理である。
【0019】
すなわち、車両が直進しているか、旋回を開始したか、旋回中か、旋回を終了したかを2m車両が走行する毎に判定する旋回判定処理、車両が直進している場合に20m車両が走行する毎に行われる直進処理、車両が旋回を開始した時に行われる旋回開始処理、車両が旋回中である場合に2m車両が走行する毎に行われる旋回中処理、車両が旋回を終了した時に行われる旋回終了処理を、その主要な処理としている。
【0020】
以下、マイクロプロセッサ214が行う各処理について説明する。
【0021】
まず、図3に、車両が2m走行する毎に行う処理の処理手順を示す。
【0022】
この処理では、まず、地図データを読みだし(ステップ301)、旋回判定処理を行う(ステップ302)。旋回判定処理では後述するように、車両が直進している場合にはdir_fが0に、旋回を開始した場合にはdir_fが1に、旋回中の場合にはdir_fが2に、旋回を終了した場合にはdir_fが3に設定される。
【0023】
そこで、ステップ303、304、305では、dir_fの値より車両の走行状態を判定し、dir_fが1の場合には旋回開始処理を行い(ステップ306)、dir_fが2の場合には旋回中処理を行い(ステップ308)、dir_fが3の場合には旋回終了処理を行う(ステップ307)
前述した直進処理は、後述するようにdir_fが0の場合に20m車両が走行する毎に実行される。
【0024】
次に、ステップ301の旋回判定処理について説明する。
【0025】
図4に旋回判定処理の処理手順を示す。
【0026】
この処理では前述したように、車両が直進しているか、旋回を開始したか、旋回中か、旋回を終了したかを判定する。
【0027】
この処理では、まず、dir_fを直進を表す0に設定する。
【0028】
車両方位θ6を求め、この車両方位と過去6回の車両方位θ0〜θ5の平均θaveとの差の絶対値θdが所定のしきい値θth以下であり、かつ、現在まで差の絶対値θdが連続してしきい値θth以下であった回数cntが所定のしきい値cntthより多ければ、直進していると判定し(ステップ1510)、dir_fを直進を表す0のままとする。
【0029】
また、差の絶対値θdが所定のしきい値θthより大きく、現在まで差の絶対値θdが連続してしきい値θth以下であった回数cntが所定のしきい値cntthより多ければ旋回開始と判定し(ステップ1511)、dir_fを旋回開始を表す1とする(ステップ1516)。
【0030】
また、差の絶対値θdが所定のしきい値θthより大きく現在まで差の絶対値θdが連続してしきい値θth以下であった回数cntが所定のしきい値cntth以下である場合、または、差の絶対値θdが所定のしきい値θthより小さく現在まで差の絶対値θdが連続してしきい値θth以下であった回数cntが所定のしきい値cntthに達していない場合には、旋回中と判定し(ステップ1512)、dir_fを旋回中を表す2とする(ステップ1515)。
【0031】
残る差の絶対値θdが所定のしきい値θth以下であって現在まで差の絶対値θdが連続してしきい値θth以下であった回数cntが所定のしきい値cntthに等しい場合には、旋回終了と判定し、dir_fを旋回終了を表す3とする(ステップ1514)。
【0032】
すなわち、車両方位と過去6回の車両方位(θ0〜θ5)の平均(θave)との差の絶対値(θd)が所定値(θth)以下である回数(cnt)が所定回数(cntth+1)以上続いているときに直進と判定し、次回の差の絶対値(θd)が所定値(θth)以下であれば次回に直進と判定できる時に旋回終了と判定する。また、今回の差の絶対値(θd)が所定値(θth)以下であれば直進と判定できたのにもかかわらず、今回の差の絶対値(θd)が所定値(θth)以上となってしまったときに旋回開始と判定する。
【0033】
さて、車両方位が安定していないときにマップマッチングを実行すると、不適当な現在位置が算出されてしまったり、うまく現在位置を算出することができない場合がある。しかし、本実施例では、車両方位と過去の一定距離分の車両方位の平均との差の絶対値が一定値以下で、一定距離以上安定したか否かによって直進か、旋回動作をしているかを判定するので、車両方位が安定している場合のみ(直進と判定された場合にのみ)後述する直進処理を実行しマップマッチングによって現在位置を算出することができる。
【0034】
さて、図4において、ステップ1520、1521、1502は本装置の起動直後に、車両方位が6個になるまで、車両方位θcarをθ0〜θ5に順次蓄積していく処理であり、車両方位が一旦6個蓄積できたら実行されなくなる処理である。なお、起動時にnは0に初期化される。
【0035】
次に、ステップ1503〜1507、1522は、その時点で蓄積されている6つの車両方位θ0〜θ5のうちθ0を消去し、θ1〜θ5を一つづつシフトしθ1〜θ5を新たなθ0〜θ4とし、今回の車両方位θcarを取り込んで、これを新たなθ5とする処理である。
【0036】
次にステップ1508は、前述した過去6回分の車両方位(θ0〜θ5)の平均値θaveを求める処理であり、ステップ1509は今回の車両方位θnとステップ1508で求めた車両方位の差の絶対値θdを求める処理である。
【0037】
そして、ステップ1510〜1510は、前述したように、直進、旋回開始、旋回中、旋回終了を判定し、dir_fの値を確定する処理である。
【0038】
最後に、ステップ1517〜1519は、しきい値θth以下の差の絶対値θdの現在まで連続数cntを計数する処理である。ここで求めた連続数cntは、次回の旋回判定処理において、前述したように直進、旋回開始、旋回中、旋回終了の判定に用いられることになる。
【0039】
以上、旋回判定処理について説明したように、この処理によって車両が2m走行される度に、直進、旋回開始、旋回中、旋回終了が判定され、dir_fが、その値が判定結果を示すように設定される。
【0040】
さて、このような旋回判定処理の判定結果が直進であり、dir_fが0に設定されている期間は、図3に示すように旋回開始処理、旋回中処理、旋回終了処理は実行されずに、20m車両が走行する度に直進処理が実行されることになる。
【0041】
以下、まず、この直進処理について説明する。
【0042】
直進処理は20m走行毎にマップマッチングによって現在位置を求める処理である。
【0043】
図5に、直進処理の処理手順を示す。
【0044】
この処理では、まず、dir_fが0か否かを判定する(ステップ400)。すなわち、現在直進と判定されている状態か否かを判定し、直進と判定されている状態でなければ、そのまま処理を終了する。したがい、直進処理は旋回開始、旋回中、旋回終了と判定されている際には実行されない。
【0045】
さて現在直進と判定されている状態であれば、前回の直進処理実行時もしくは旋回終了処理実行時から現在までの進行距離Rと、現在の車両の進行方位θcarとを読み込む(ステップ401)。次に、それらの値に基づいて、車両の移動量を緯度経度方向、別々に、それぞれ求める。
【0046】
さらに、これらの各方向における移動量を、前回の直進処理で求まった各候補点の位置に、それぞれ加算して、前回の直進処理で求まった各候補点対応に、現在車両が存在すると推定される位置である仮想現在位置(A)を求める(ステップ402)。候補点は、直進処理において、現在位置の候補と成り得る位置として後述するステップ403、404で求まる1または複数の位置であるが、その詳細については後述する。
【0047】
もし、装置の始動直後など、前回の車両の候補点を求める処理で得られた候補点が存在しない場合には、別途設定された位置を、前回得られた候補点の位置として用いて仮想現在位置(A)を求める。
【0048】
ついで、前回の直進処理で得られた後述するフリー状態の候補点のみに関して、道路とのマッチングを行うための道路検索処理が実行され、1または複数の候補点と、その信頼度trstが求められる(ステップ403)。フリー状態の候補点とは、道路上にマッチングできなかった候補点を指し、信頼度とは各候補点の現在位置としての確からしさを指すが、その詳細については後述する。また、このステップ403で実行される検索候補点選択処理の詳細についても後述する。
【0049】
次に、検索候補点選択処理が実行された後に、前回の直進処理で得られた後述するマッチング状態の候補点のみに関して、道路とのマッチングを行うための道路検索処理が実行され、1または複数の候補点と、その信頼度trstが求められる(ステップ404)。マッチング状態の候補点とは道路上にマッチングされた候補点を指すが、その詳細については後述する。
【0050】
ついで、これらのステップ403、404で得られた候補点の各々に対応する信頼度trstの値にしたがって、これら新たな候補点をソートし(ステップ405)、最も信頼度の値の大きな候補点Cを、表示候補点CD、すなわち、ディスプレイ17上に表示するための候補点として、その位置、後述する累算エラーコストes、信頼度、マッチング状態であるかフリー状態であるかを示す状態フラグなどを、メモリ25のRAMの所定の領域に記憶するとともに、表示候補点以外の他の候補点の位置、累算エラーコストes、信頼度trst、状態フラグなども、RAMの所定の領域に記憶する(ステップ406)。なお、本実施例においては、7個の候補点に関連するデータを記憶可能に構成されている。したがって、図5のステップ401ないし406の処理を実行した結果、候補点が8個以上算出された場合には、これらのうち、信頼度trstの値が大きい順に7個の候補点に関連する種々のデータが、メモリ25のRAMの所定の領域に記憶されることになる。
【0051】
そして、最後に、表示候補点の座標データを出力し(ステップ407)、処理を終了する。
【0052】
次に、ステップ403のフリー状態の前回の候補点のみに関して行う道路とのマッチングを行うための道路検索処理と、ステップ404のマッチング状態の前回の候補点のみに関して行う道路とのマッチングを行うための道路検索処理の詳細について説明する。
【0053】
まず、ステップ404の道路検索処理について説明する。
【0054】
図6に、ステップ404の道路検索処理の詳細を示す。
【0055】
この処理は、前回の直進処理または旋回終了処理で得られたマッチング状態の各候補点について、それぞれ行われる。
【0056】
この道路検索処理においては、まず、処理対象のマッチング状態の前回の候補点に対応して得られた仮想現在位置(A)の周辺の地図を、CD−ROM15から、ドライバ16およびDMAコントローラ23を介して読み出す(ステップ501)。
【0057】
そして、前回の候補点が位置するリンクと、処理対象のマッチング状態の前回の候補点を中心とし、前回候補点を求めた時点からの走行距離Rを半径とする領域内にある、前回の候補点が位置するリンクに車両の走行方向上前方に直接または間接的に接続しているリンクとを選択して、これらを取り出す(ステップ502)。
【0058】
なお、前述したように、本実施例においては、道路データとして、図7に示すように、2点間を結ぶ複数のリンク51ないし55で近似し、それらリンクを、その始点と終点の座標によって表したものなどを用いている。たとえば、リンク53は、その始点(x3、y3)と終点(x4、y4)によって表現される。
【0059】
次に、ステップ502で取り出されたリンクの中から、そのリンクの方位が、求められている車両方向と、所定値以内にあるリンクだけを選択し(ステップ503)、選択した取り出されたn個すべてのリンクに対して、仮想現在位置(A)から垂線をおろし、その垂線L(n)の長さを求める(ステップ504)。
【0060】
次に、これら垂線の長さに基づき、ステップ503で選択されたすべてのリンクに対して、以下の式によりに定義されるエラーコスト値ec(n)を算出する。 ec(n)=α×|θcar−θ(n)|+β|L(n)|
ここでは、θcarは、仮想現在位置(A)における車両方位を表す。またθ(n)は、リンクの方位、L(n)は、仮想現在位置(A)からリンクまでの距離、すなわち垂線の長さ、αおよびβは、重み係数である。これら重み係数の値は、進行方向と道路の方位のずれと現在位置と道路のずれのどちらを、現在位置が、その上にある道路を選択する上で重視するかによって変化させてよい。たとえば、進行方向と方位が近い道路を重視する場合は、αを大きくするようにする。
【0061】
次に、算出されたエラーコストec(n)と、処理対象の前回の候補点の累算エラーコストesとにしたがって、下記の式により定義される、ステップ504で選択された各リンクの累算エラーコストes(n)を算出する(ステップ505)。
【0062】
es(n)=(1−k)×es+k×ec(n)
ここに、kは、0より大きく1より小さな重み係数である。この累算エラーコストes(n)は、前回以前の処理において算出されたエラーコストを、今回の処理において算出されるエラーコストにどのくらい反映させるかを表わしている。 さらに、算出された累算エラーコストes(n)に基づき、下記の式に定義される信頼度trst(n)を算出する(ステップ505)。
【0063】
trst(n)=100/(1+es(n))
上記式から明らかなように、累算エラーコストes(n)が大きくなるのにしたがって、信頼度trst(n)は減少し、0(ゼロ)に近づく。その一方、これが小さくなるのにしたがって、信頼度trst(n)は増大し、その値は、100に近づく。
【0064】
このような処理をすることにより、処理対象の前回の候補点の存在するリンクに接続し、かつ、リンクの方位が車両方位と近いn個のリンクに各々関連する信頼度trst(n)が求められる。
【0065】
ついで、処理対象の前回の候補点から、ステップ503で選択したn個の各リンクに沿って、車両の進行した距離Rに対応する長さだけ、それぞれ進めた点を新たな候補点とする(ステップ506)。したがって、ステップ503で選択されたリンクが複数(nが複数)ある場合には、n個の新たな候補点C(n)が生成されることになる。いいかえるならば、前回のマッチング状態の候補点の各々に対して複数の新たな候補点が生成される可能性がある。
【0066】
そして、ステップ503で選択したn個の各リンクの累算エラーコストes(n)を、当該リンクにそって距離R進めて求めた新たな候補点C(n)の累算エラ−コストとする。
【0067】
以上の処理によって順次候補点が求まっていくようすの一例を図8〜10に示しておく。
【0068】
図8に示すように、ある回の直進処理において、リンク61上に存在したある候補点62に対して、仮想現在位置(A)が、点63に示す位置に表わされるとする。このような場合に、仮想現在位置(A)から、候補点62が位置するリンク61に接続されたリンクであって、その方位と車両方位との差が所定値以下であるようなリンク64、65を取り出し、現在位置Aから、リンク64、65までの距離L(1)、L(2)を算出するともに、算出された距離、リンク64、65の角度θ(1)、θ(2)および車両方位θcarなどに基づき、関連するエラーコスト、累算エラーコスト、信頼度を算出する。さらに、先に求めた車両の進行距離Rに基づき、ある候補点62から、リンク61および64、或いは、リンク61および65に沿って、進行距離Rに対応する長さだけ進められた位置を算出し、この位置に対応する点を、それぞれ候補点66、67とする。
【0069】
次回の直進処理では、図9に示すように、リンク64上の候補点66に対して、新たな仮想現在位置(A)が、点71に示す位置に表わされ、その一方、リンク65上の候補点67に対して、新たな仮想現在位置(A’)が、点72に示す位置に表わされるとする。この場合には、仮想現在位置(A)から、リンク64に接続されたリンクであって、その方位と車両方位との差が所定値以下であるようなリンク73、74を取り出すとともに、新たな仮想現在位置(A’)から、リンク65に接続されたリンクであって、その方位と車両方位との差が所定値以下であるようなリンク75を取り出す。ついで、仮想現在位置(A)から、リンク73、74までのそれぞれの距離L1(1)およびL1(2)を算出するともに、仮想現在位置(A’)から、リンク75までの距離L2(1)を算出する。さらに、現在位置Aに関連して算出された距離、リンク73、74の角度θ1(1)およびθ1(2)ならびに車両方位θcarなどに基づき、関連するエラーコスト、累算エラーコストおよび信頼度を算出するとともに、現在位置A’に関連して算出された距離、リンク75の角度θ2(1)および車両方位θcarなどに基づき、関連
するエラーコスト、累算エラーコストおよび信頼度を算出する。
【0070】
さらに、車両の走行距離Rに基づき、候補点66から、リンク64および73、或いは、リンク64および74に沿って、若しくは、候補点67から、リンク65および75に沿って、車両の走行距離Rに対応する長さだけ進められた位置を算出し、この位置に対応する点を、それぞれ新たな候補点とする。図10は、このように新たに求められた候補点81ないし83を示している。
【0071】
さて、以上のような処理によって求められた候補点は全て道路上にマッチングされたマッチング状態の候補点である。
【0072】
一方、ステップ503で選択される、処理対象の前回のマッチング状態の候補点が位置するリンク或いは、これに接続されたリンクであって、その方位と車両の進行方位との差が所定値以下であるようなリンクが存在しない場合が考えられる。この場合には、仮想現在位置(A)を、ある候補点から算出された次の候補点とする。
【0073】
このような候補点は、道路上にマッチングされなかった候補点であり、フリー状態の候補点である。なお、ここで、ステップ505では、フリー状態の候補点には、エラーコストec(n)として、マッチング状態の候補点に与えられる可能性のあるエラーコストの値よりも大きな一定の値が与えられる。
【0074】
以上、図5のステップ404のマッチング状態の前回の候補点のみに関して行う、道路とのマッチングを行うための道路検索処理の詳細について説明した。
【0075】
次に、図5のステップ403の前回の直進処理もしくは旋回終了処理で得られた後述するフリー状態の候補点のみに関して、道路とのマッチングを行うための道路検索処理の詳細について説明する。
【0076】
図11に、このフリ−状態の前回の候補点に対する道路検索処理の処理手順を示す。
【0077】
この処理は、前回の直進処理もしくは旋回終了処理で求まったフリー状態の各候補点の、それぞれについて行われる。
【0078】
図示するように、この処理は、図6に示したマッチング状態の候補点に対する道路検索処理に類似している。
【0079】
これら二つの処理の間の相違は、マッチング状態の候補点に対する道路検索処理においては、前回の車両の候補点を求める処理で得られた候補点が位置するリンクと、これに直接もしくは間接的に接続するリンクを取り出し、これらリンクから、センサ方位との方位差が所定値内のリンクを選択している(図6のステップ502、503)のに対して、フリー状態の候補点道路検索処理においては、ステップ1101において仮想現在位置(A)を中心とする予め設定された距離D内にあるリンクをすべて抽出し、これらリンクから、センサ方位との方位差が所定値内のリンクを選択している(ステップ1202)点にある。
【0080】
すなわち、図5のステップ502、503の処理においては、単一のリンク、或いは、分岐点から延びる幾つかのリンクを取り出せばよいが、図12のステップ1202の処理においては、読み出された地図データに対応する地図中の道路データから、抽出すべきリンクが決定される。
【0081】
また、このフリー状態の候補点に対する道路検索処理において、処理対象の前回のフリー状態の候補点に対する仮想現在位置(A)から所定の範囲D内に、その方位と車両の進行方位との差が所定値以下のリンクが存在する場合には、仮想現在位置から当該リンクにおろされた垂線とこのリンクとの交点が、新たなマッチング状態の候補点となる。また、処理対象の前回のフリー状態の候補点に対する仮想現在位置(A)もフリ−状態の候補点となる。
【0082】
また、フリー状態の候補点に対する仮想現在位置(A)から所定の範囲D内に、その方位と車両の進行方位との差が所定値以下のリンクが存在しない場合には、仮想現在位置に対応する点のみがフリ−状態の候補点となる。
【0083】
各候補点のエラ−コストec、累算エラ−コストes、信頼度trstの求め方は、先にマッチング状態の候補点に対する道路検索処理において説明したものと全く同じである。
【0084】
以上、直進処理について説明した。
【0085】
以下、旋回開始処理、旋回中処理、旋回終了処理の各々の詳細について説明する。
【0086】
旋回開始処理の処理手順を図12に、旋回中処理の処理手順を図13に、旋回終了処理の処理手順を図14に示す。
【0087】
旋回開始処理、旋回中処理、旋回終了処理は、典型的には、直進処理−旋回開始処理−旋回中処理−旋回終了処理−直進処理といったように、直進処理と直進処理の間に、旋回開始処理−旋回中処理−旋回終了処理の順序で実行される。
【0088】
そこで、まず、先に説明した直進処理と、これらの旋回開始処理、旋回中処理、旋回終了処理が、どのように連結するかについて説明する。
【0089】
直進処理直後の旋回開始処理時には、前述したように直前の直進処理で求められた1または複数の候補点が存在している。
【0090】
旋回開始処理では、図12のステップ1201、1207、1208の処理によって、直前の直進処理で求められた各候補点について異なるiの値が与えられ、かつ、各候補点について、ステップ1206の処理が実行されるようにする。ステップ1206の処理では、各候補点の座標や累算エラ−コストesやフリ−状態の候補かマッチング状態の候補かの情報を、旋回基準点の情報P0(i)として記憶する。P0(i)のiは、その候補点に与えられたiの値を示す。
【0091】
また、この後、図12のステップ1209で、センサ出力より求まる車両方位角θcarに基づいて、直前の直進処理以降の車両のX方向の移動距離とY方向の移動距離を求め、それぞれ、dx、dyとする。なお、図12のステップ1209中のltは、直前の直進処理が実行されてからの車両の進行距離を表している。
【0092】
一方、旋回中処理では図13のステップ1331で、dx、dyに、順次車両の移動距離を、dx、dyが常に直前の直進処理以降の車両のX方向の移動距離とY方向の移動距離を表すように、蓄積していく。
【0093】
これらの処理により、旋回終了処理の実行時には、dx、dyは直前の直進処理から旋回終了処理までの車両のX方向の移動距離とY方向の移動距離を表していることになる。
【0094】
さて、旋回終了処理では、旋回開始処理で旋回基準点の情報として記憶したP0(i)として記憶した、直前の直進処理で求められた候補点の座標や累算エラ−コストesやフリ−状態の候補かマッチング状態の候補かの情報を順次読みだし、フリ−状態の候補点であった旋回基準点については(ステップ1401の判定がNoの場合)、その候補点のX、Y座標に、dx、dyを加算した座標を求め、この座標の点を新たなフリ−状態の候補点とする。また、この候補点のエラ−コストec、累算エラーコストes、信頼度trst(n)を前述した直進処理におけるフリ−の候補点についてのエラ−コストec、累算エラ−コストes、信頼度trstの求め方と同じ方法によって求める(ステップ1417)。ただし、累算エラ−コストesの計算に用いる前回の累算エラ−コストesとしては、P0(i)に記憶した累算エラ−コストes、すなわち、旋回基準点である候補点の累算エラ−コストesの値を用いる。
【0095】
また、マッチング状態の候補点であった旋回基準点については、まず、当該旋回基準点についての旋回候補リンクを順次抽出し(ステップ1413)、その旋回候補リンクの方位が現在の車両方位θcarとの差の絶対値が所定のしきい値θthb以下であるかを判定する(ステップ1403)。ここで、旋回候補リンクとは、旋回基準点であるマッチング状態であった候補点が存在したリンクに接続するリンクのうちの、後述する旋回開始処理、旋回中処理により現在位置が存在する可能性のあるリンクとして選択されているリンクである。この旋回候補リンクについては後に詳述する。
【0096】
そして、このマッチング状態であった候補点について、旋回開始処理で旋回基準点の情報として記憶したP0(i)に記憶したX、Y座標に、dx、dyを加算した座標を求め(ステップ1405)、この座標の点から、方位が現在の車両方位θcarとの差の絶対値が所定のしきい値θthb以下であった各旋回候補リンクに垂線を降ろし、この垂線の長さが所定のしきい値Lth以下であれば(ステップ1407)、この垂線の足の位置(垂線の線旋回候補リンクの交点)を新たなマッチング状態の候補点とし、そのエラ−コストec、累算エラ−コストes、信頼度を、前述した直進処理におけるマッチグ状態の候補点についてのエラ−コストec、累算エラ−コストes、信頼度trstの求め方と同じ方法によって求める。ただし、累算エラ−コストesの計算に用いる前回の累算エラ−コストesとしては、P0(i)に記憶した累算エラ−コストes、すなわち、旋回基準点である候補点の累算エラ−コストesの値を用いる。なお、方位が現在の車両方位θcarとの差の絶対値が所定のしきい値θthb以下であり、かつ、その旋回候補リンクに降ろした垂線の長さが所定のしきい値Lth以下である垂線が全く存在しない場合も考えられるが、この場合には、フリ−状態の候補点であった旋回基準点と同様に扱い、旋回開始処理で旋回基準点の情報として記憶したP0(i)に記憶したX、Y座標に、dx、dyを加算した座標の点を新たなフリ−状態の候補点とするようにする(ステップ1412)。
【0097】
そして、全ての旋回基準点について以上の処理が終了したら(ステップ1413)、旋回候補リンクを全て削除し(ステップ1415)、以上で生成した新たな候補点の中から最も信頼度の高い候補点を選択し、この候補点の座標を表示候補点の座標として出力し処理を終了する(ステップ1417)。
【0098】
結果、旋回終了処理の終了時には、直進処理終了時と同様に1または複数の候補点が求まる。したがい、この直後の直進処理では、これらの候補点を前回の候補点として処理を行うことができる。
【0099】
なお、旋回開始処理、旋回中処理、旋回終了処理は、直進処理−旋回開始処理−旋回中処理−旋回終了処理−旋回開始処理−旋回中処理−旋回終了処理−直進処理といったように、直進処理と直進処理の間に、旋回開始処理−旋回中処理−旋回終了処理の順序で複数回実行されることもある。この場合には、2回目の旋回開始処理では、直前の旋回終了処理で求められた各候補点を前回の候補点として前述した処理を同様に行う。
【0100】
また、旋回終了処理において求める新たな候補点のエラ−コストecの値には、dx、dyより求まる旋回開始処理後の車両の移動距離を反映するするようにしてもよい。すなわち、移動距離が大きければ大きいほど、誤差等が蓄積し、旋回終了位置で適正な候補点が求まる確率は低下すると考え、移動距離が大きければ大きいほど信頼度が低下するよう、移動距離が大きければ大きいほどエラ−コストecが大きくなるようにしてもよい。
【0101】
以上、先に説明した直進処理と、これらの旋回開始処理、旋回中処理、旋回終了処理が、どのように連結するかについて説明した。
【0102】
以下、旋回中処理において出力される表示候補点と、旋回開始処理、旋回中処理によって求められる前述した旋回候補リンクについて説明する。
【0103】
まず、以下の説明で用いるパラメ−タについて図15を用いて説明する。
【0104】
旋回開始処理、旋回中処理では、後述するように旋回開始点という点をリンク上設定する。そして、旋回開始処理では、旋回開始点が存在するリンクと当該リンクに直接または間接的に接続する所定範囲内のリンクとを旋回候補リンクとして抽出する。また、旋回中処理では、旋回開始点が存在するリンクの車両走行方向上前方に接続するリンクを旋回候補リンクとして抽出する。そして、各旋回候補リンクに対して、接続点距離l_cn、旋回開始車両方位θlst、旋回候補リンク長l_len、リンク相対角度la_re、旋回リンク方位la、旋回候補リンク上走行距離l_run、旋回候補リンク有効距離l_efを定義する。
【0105】
図15に示すように、旋回開始車両方位θlstは、その旋回候補リンクを求める基準となった旋回開始点を求めた時点の車両方位を表し、旋回候補リンク長l_lenは、その旋回候補リンクの長さを表し、旋回候補リンク方位laは、その旋回候補リンクの方位を表す。また、リンク相対角度la_reは、その旋回候補リンクの方位laと、その旋回候補リンクに対応する旋回開始点が位置するリンクの方位との差を表す。また、旋回候補リンク上走行距離l_runは、その旋回候補リンクを求める基準となった旋回開始点から、その旋回開始候補リンクへと車両が走行したと仮定した場合に、現在車両が、その旋回候補リンク上を走行したと考えられる距離を表す。また、旋回候補リンク有効距離l_efは、その旋回候補リンクを求める基準となった旋回開始点を求めた時点からの走行距離を表す。
【0106】
以下、旋回開始処理、旋回中処理によって、どのように旋回候補リンク、表示候補点が求められていくかについて、図16を参照しながら説明する。
【0107】
旋回開始処理では、まず、現在存在する候補点(直前の直進処理もしくは旋回終了処理で求められた候補点)のうちの、マッチング状態の各候補点について図12に示すように以下の処理を行う。
【0108】
すなわち、そのマッチング状態の候補点を、その候補点が求められてから走行距離分リンク上で進めた位置を旋回開始点として、その旋回開始点の位置するリンクと、当該リンクに直接または間接的に接続する所定範囲内のリンクを全て旋回候補リンクとして抽出し(ステップ1203、1205)、各旋回候補リンクについて、旋回開始車両方位θlst、旋回候補リンク長l_len、リンク相対角度la_re、旋回リンク方位laを算出し、抽出した各旋回リンクに対応させて、算出した旋回開始車両方位θlst、旋回候補リンク長l_len、リンク相対角度la_re、旋回候補リンク方位laを記憶する。
【0109】
また、前述したステップ1206の旋回開始基準点の情報Po(i)の記憶の際に、その旋回基準点に対応するマッチング状態の候補点について行われたステップ1203〜1205で生成された旋回候補リンクを表す情報を、その旋回基準点に対応づけて記憶する。
【0110】
以上の処理によって、図16に示すように、マッチング状態の候補点Aに対して、旋回開始点Cや、3つ旋回候補リンク、すなわち、旋回開始点Cが位置するリンクと旋回候補リンクD、Eが求まることになる。走行上、車両の後方に位置するリンクも選択するのは、マッチング状態の候補点Aの位置の進みすぎや遅れがある可能性があることを考慮したものである。
【0111】
なお、旋回開始処理では表示候補点の座標等は出力されない。
【0112】
次に、旋回中処理では、図13に示すように、その時点で存在する各旋回候補リンクについて(ステップ1329)、以下の処理を行う。
【0113】
すなわち、まず、その時点の車両方位θcarと旋回開始車両方位θlstとの差を求め、これをanglとし(ステップ1305)、リンク相対角度la_reが正であってanglがリンク相対角度la_reの1/2より小さくなったか(ステップ1307、1335)、リンク相対角度la_reが負であってanglがリンク相対角度la_reの1/2より大きくなったか(ステップ1307、1309)を判定し、いずれかであれば、車両が、その旋回候補リンクと当該旋回候補リンク求める基準となった旋回開始点が位置するリンクとの接続点に既に達していると考え、旋回候補リンク上走行距離l_runに、2mを加算し、当該接続点を通過してからの距離を表すように更新する(ステップ1311)。ここで、ステップ1307、1309または1335を満たしてから、旋回候補リンク上走行距離l_runの計数を開始するのは、次の理由によるものである。すなわち、道路地図においては、リンクによってカ−ブ等の形状が直線で近似されているため、実際の道路形状は、リンクと次のリンクの接続点の位置で、そのリンクの方位と、その次のリンクの方位の中間の方位を向いた形状に近似した形状であろうと推定できるため、この中間の方位を車両が向いた時点で、その旋回候補リンクへの接続点に車両が到達したものと推定するのである。
【0114】
さて、ステップ1312で旋回候補リンク上走行距離l_runを更新したら、次に、旋回候補リンク上走行距離l_runが、旋回候補リンク長l_lenの1/2を超えたかを判定し(ステップ1312)、超えていれば、さらに、その時点の車両方位θcarと旋回候補リンク方位laの差の絶対値が所定値θthc以下かを判定し、所定値以下であれば、その旋回候補リンクの中点を、新たな旋回開始点として、旋回開始処理における場合と同様に新たに旋回候補リンクを生成する処理を行う。すなわち、旋回開始点の位置するリンクに車両の進行方向上前方に直接接続する全てのリンクを旋回候補リンクとして抽出し(ステップ1317、1321)、各旋回候補リンクについて、旋回開始車両方位θlst、旋回候補リンク長l_len、リンク相対角度la_re、旋回リンク方位laを算出し、抽出した各旋回リンクに対応させて、算出した旋回開始車両方位θlst、旋回候補リンク長l_len、リンク相対角度la_re、旋回候補リンク方位laを記憶する。また、この生成した旋回候補リンクを表す情報を、当該旋回候補リンクが生成する元となった旋回候補リンクが対応付けられている旋回開始基準点に対応づけて記憶する。この対応は、前述した旋回終了処理で、各旋回基準点に対応する旋回候補リンクを抽出する際に用いられる。
【0115】
さて、このように、本実施例では、図17に示すように、車両の方位が、車両が旋回を開始したと推定される位置が存在するリンクKの方位と、このリンクが接続する次のリンクLの方位の中間の方位以下の方位となった後に、次のリンクLを走行していると仮定した場合に車両が次のリンクの中点に達する距離分走行したならば、車両方位とリンク方位の差を求め、これが所定値以下であれば、この次のリンクLの中点Mに相当する位置に達しているものと推定し、この中点の位置Mを現在位置として求める。
【0116】
ここで、このように車両の方位と、接続する2つのリンクの中間の方位を比較するのは、前述したように、道路地図においては、リンクによってカ−ブ等の形状が直線で近似されているため、実際の道路形状は、リンクと次のリンクの接続点の位置で、そのリンクの方位と、その次のリンクの方位の中間の方位を向いた形状に近似した形状であろうと推定できるため、この中間の方位を車両が向かない限り、この次のリンク上に車両が進んだとは考えられないでからある。
【0117】
また、車両がリンクの中点に到達する距離を走行した時点で、リンクの方位と車両の方位の差を求めるのは、もし、このリンクに車両が進んでいれば、車両がリンクの中点に到達する距離を走行した時点で車両は、このリンクの中点に対応する現実の道路の位置にあり、かつ、リンクの中点付近が現実の道路との方位誤差が最も小さいと考えられるため、この位置では車両方位とリンク方位が近い値となると考えられるためである。
【0118】
さて、旋回中処理では、ステップ1315の処理によって、求められた旋回開始点の座標はステップ1330で表示候補点の座標として出力する。ただし、ステップ1315は、条件を満たす複数の旋回候補リンクに対して実行される場合があるので、この場合には、初めに求まった旋回開始点の座標を表示候補点の座標として出力する。また、いずれの旋回候補点を条件を満たさずに、ステップ1315において全く新たな旋回開始点が生成されなかった場合には、表示候補点の座標を出力しない。
【0119】
さて、このようにして、旋回中処理では、順次、旋回開始点を旋回候補リンクの中点に設定しながら、旋回候補リンクを求め、旋回開始点を表示候補点としていく。また、もはや、車両が存在する可能性のない旋回候補リンクの削除を次のように行っている。
【0120】
すなわち、ステップ1323において、旋回中処理を実行する度に、ステップ1309または1335、1312を満たさない旋回候補リンクやステップ1315で中点に新たな旋回開始点が設定された旋回個補リンクについて、旋回候補リンク有効距離l_refに2mを加算し、その旋回候補リンクを求める基準となった旋回開始点を求めた時点からの走行距離を表すように加算し(ステップ1323)、この旋回候補リンク有効距離l_refが100mを超えたならば、この旋回候補リンクの情報を削除する。すなわち、先に旋回開始基準点に対応付けて記憶した、この旋回候補リンクを表す情報や、この旋回候補リンクについての各パラメ−タを消去する。これは、100m間走行しても、ステップ1309または1335を満たさない旋回候補リンクには、車両が進んでいないと考えられるからである。また、ステップ1315で、中点に旋回開始点が設定されたリンクについても、もはや不要であるので、その旋回候補リンクが生成されてから100m間走行した時点で消去するようにしたものである。
【0121】
また、ステップ1309または1335、1312を満たしながら、車両方位とリンク方位の差が所定値より大きい、すなわち、ステップ1313を満たさない旋回開始候補リンクについては、リンクの中点付近が車両方位とリンク方位が最も近くなると考えられるのに、この点においてもしきい値以上方位差が大きいのであるから、この旋回候補リンクに車両が存在する可能性がないと考え、即座に削除している。
【0122】
以上、旋回開始処理、旋回中処理において生成される旋回候補リンク、旋回中処理において出力される表示候補点について説明した。なお、以上説明してきたように、旋回開始処理、旋回中処理において生成される旋回開始点や、旋回中処理において出力される表示候補点は、この後に行われる旋回終了処理には何の影響もあたえず、旋回基準点と、移動距離dx,dyと、最後まで削除されずに生き残った旋回候補リンクのみが旋回終了処理において用いられていることに留意されたい。
【0123】
以上、旋回開始処理、旋回中処理、旋回終了処理について説明した。
【0124】
以下、残る表示処理について説明する。
【0125】
図18に、表示処理の処理手順を示す。
【0126】
本処理は、1秒毎に起動され実行されるマイクロプロセッサ24のルーチンである。
【0127】
この処理では、最初、スイッチ14が押圧により地図の縮尺の変更を指示されているかを、パラレルI/O21の内容を見て判断する(ステップ1801)。もし、押されていれば(ステップ1801でYes)、それに対応して、所定の縮尺フラグを設定する(ステップ1802)。
【0128】
次に、直進処理、旋回中処理、旋回終了処理から出力される表示候補点の座標に、センサから求めた方位と走行距離から求まる、当該表示候補点の座標が出力されてからの車両の移動量を加算した座標を現在位置(B)とし、現在位置(B)およびを含む地図を読みだし(ステップ1803)、ステップ1802で切り替えられた縮尺フラグの内容に応じた縮尺の地図をディスプレイ17に、例えば、図2に示すような状態で表示する(ステップ1804)。
【0129】
そして、地図に重畳して、現在位置(B)の位置および現在の車両方位θcarを、たとえば、先に示した図2のように、矢印記号“↑”を用いて表示する(ステップ1805)。そして最後に、これらに重畳して、北を示す北マークと、縮尺に対応した距離マークとを、図2のように表示する(ステップ1806)。
【0130】
結果、旋回中処理においては、たとえば、図19に示すように、旋回開始点Gをスタ−ト位置として仮定して描いた車両の走行の軌跡(破線)に対して、リンクの中点毎に、現在位置の表示がリンク上に引き込まれるような表示が無されることになるので、リンクからかけ離れた位置に現在位置を示すマ−クが表示されてしまうことを防げることができたことになる。
【0131】
以上、本発明の実施例について説明した。
【0132】
なお、以上の実施例で示した20m等の数値等は、全て例示であり、かならずしも、これに限られるものはない。また、本明細書において、手段とは、必ずしも物理的手段を意味するものではなく、各手段の機能が、ソフトウエアによって実現される場合も包含する。また、一つの手段の機能が二以上の物理的手段により実現されても、二以上の手段の機能が一つの物理的手段により実現されてもよい。
【0133】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、カ−ブにおいても、誤った道路が走行している道路として推定されてしまうことを防ぐことのできる現在位置算出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の実施例にかかる現在位置算出装置の構成を示すブロックダイヤグラムである。
【図2】図2は、本実施例にかかる地図および現在位置の表示例を示す図である。
【図3】図3は、旋回判定処理、旋回開始処理、旋回中処理、旋回終了処理を起動する処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図4】図4は、旋回判定処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図5】図5は、直進処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図6】図6は、マッチング状態の候補点の道路検索処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図7】図7は、道路地図上の道路の表現形式を説明するための図である。
【図8】図8は、道路に対応する線分、仮想現在位置および候補点を説明するための図である。
【図9】図9は、道路に対応する線分、仮想現在位置および候補点を説明するための図である。
【図10】図10は、道路に対応する線分、仮想現在位置および候補点を説明するための図である。
【図11】図11は、フリ−状態の候補点の道路検索処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図12】図12は、旋回開始処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図13】図13は、旋回中処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図14】図14は、旋回終了処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図15】図15は、旋回開始処理、旋回中書医で用いる各種パラメ−タの意味を表す図である。
【図16】図16は、旋回候補リンクの生成のようすを示す図である。
【図17】図17は、旋回中処理による旋回開始点設定のようすを示す図である。
【図18】図18は、現在位置表示処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図19】図19は、現在位置表示処理の処理によって、旋回中の現在位置が表示されていくようすを示す図である。
【図20】図20は、カ−ブをリンクで近似した道路地図を表す図である。
【符号の説明】
10 現在位置算出装置
11 角速度センサ
12 方位センサ
13 車速センサ
14 スイッチ
15 CD−ROM
16 CD−ROM読み取りドライバ
17 ディスプレイ
18 コントローラ[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a current position calculation device that is mounted on a moving object such as a vehicle and measures a traveling distance, a traveling direction, and the like of the moving object, and thereby calculates a current position of the moving object.
[0002]
[Prior art]
In a conventional current position calculating device that calculates the current position of a vehicle traveling on a road, the current position of the vehicle is determined by a traveling direction of the vehicle measured by a direction sensor such as a gyro and a vehicle measured by a vehicle speed sensor or a distance sensor. Is calculated based on the traveling distance of the vehicle.
[0003]
The traveling distance of a vehicle is generally measured by measuring the output shaft of a transmission or the number of rotations of a tire, and multiplying the number of rotations by a distance coefficient which is a distance that the vehicle travels per rotation of the tire. Is required by
[0004]
Further, as described in JP-A-63-148115, a road within a predetermined range centered on the current position of the vehicle determined based on the traveling distance and the azimuth change amount is extracted from the road map, and the estimated position is extracted. A technique is known in which the current position is corrected on the road having the highest correlation based on the correlation between the roads, thereby correcting an error in the current position obtained from the traveling direction and the traveling distance of the vehicle. In addition, as the correlation between the estimated position and the road, the distance between the estimated position and the road, or the difference between the traveling direction of the vehicle and the direction of the road is often used.
[0005]
According to the so-called map matching technique of correcting the obtained current position of the vehicle so as to match such a road, the accuracy of the current position calculation can be improved.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Since the above-described map matching technique corrects the current position based on a road map, it is assumed that the road map is accurate.
[0007]
On the other hand, a road map used in a current position calculation device applied to a car navigation system or the like usually expresses the position and shape of a road by a combination of straight links as shown in FIG. Therefore, in many cases, such as a curve of a road (curved portion), the actual road shape b is not correctly represented as shown in FIG. At such a point, since the road map does not accurately represent the actual road shape, the distance between the estimated position and the road, and the difference between the heading of the vehicle and the direction of the road are correlated with the estimated position and the road. If the map matching technique used as the above is applied, the current position may be found on the wrong road. Then, once the current position is obtained on the wrong road, there is a problem that it is not possible to return to the current position on the correct road, or it takes time to return.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a current position calculating device that can prevent a wrong road from being estimated as a traveling road even in a curve.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention is a current position calculation device mounted on a vehicle and calculating a current position of the vehicle,
SaidAzimuth detecting means for detecting the heading of the vehicle,
SaidDistance measuring means for measuring the mileage of the vehicle,
Map storage means for storing a road map,
Using the travel distance of the vehicle measured by the distance measurement means, the traveling direction of the vehicle detected by the direction detection means, and the road map stored in the map storage means, Current position calculating means for calculating a position,
State determination means for determining whether the vehicle is in a straight traveling state, a turning start, a turning state, or a turning end state,
The current position calculation means,
If it is determined by the state determination means that the vehicle is in a straight traveling state, for each current position candidate point obtained last time, the provisional current position is calculated from the current position candidate point and the traveling direction and travel distance of the vehicle. Estimated, the estimated temporary current position is compared with the road map to determine the current position candidate point on the road link, and from the current position candidate points determined for each previous current position candidate point, the current position is determined as the current position. The most probable current position candidate point is output as this current position,
When the state determination unit determines that the vehicle is in a turning start state, for each current position candidate point obtained immediately before, on the link on which the current position candidate point exists, the current position candidate point is obtained. A turn start point is set at a position advanced from the current position candidate point by the distance traveled from the current position to the present, and a turn candidate link connected to the road link where the turn start point exists and the current heading direction of the vehicle are set to the Stored in association with the turning start point,
When it is determined by the state determination means that the vehicle is in a turning state, for each turning start point obtained immediately before, the vehicle is stored in association with the current heading of the vehicle and the turning start point. Based on the difference between the traveling direction of the vehicle, the direction of the road link where the turning start point exists, and the difference between the directions of the turning candidate links of the road link, the turning candidate link that the vehicle has entered is estimated, and the turning is estimated. If the difference between the traveling direction of the vehicle and the direction of the turning candidate link at the time when the vehicle travels the predetermined distance after estimating the candidate link is equal to or less than a predetermined value, the predetermined distance is advanced from the starting point of the turning candidate link. The turning start point is updated to the position that has been turned, and the turning candidate link of the road link on which the turning starting point exists and the traveling direction of the vehicle at the time are set as the turning start point. And newly stores put response, and outputs the pivot starting point is first updated as the current location,
When the state determination unit determines that the vehicle is in a turning end state, for each turning start point obtained when the vehicle is determined to be in a turning start state, the turning start point and the vehicle are determined. The tentative current position is estimated from the traveling azimuth and the travel distance of the vehicle, and the estimated tentative current position is checked against the road map to obtain a current position candidate point on the road link. Output the current position candidate point most likely as the current position from the current position candidate points
The present invention provides a current position calculating device characterized by the following.
[0010]
[Action]
According to the present invention,In a curve, etc., the estimated temporary current position isMap storage meansBy collating with the road map read out from the above, it can be prevented that an erroneous road is estimated as a traveling road.
[0011]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be described.
[0012]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the current position calculating device according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the current
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
Hereinafter, the operation of the current
[0017]
First, the current position determination processing for determining the current position of the vehicle from the traveling direction and the distance of the vehicle will be described.
[0018]
This process is composed of a plurality of processes, of which the main processes are the following four processes.
[0019]
That is, a turn determination process that determines whether the vehicle is traveling straight, starts turning, is turning, or has finished turning every time the vehicle travels 2 m. When the vehicle is traveling straight, the 20 m vehicle travels. A straight-ahead process performed each time the vehicle starts turning, a turning start process performed when the vehicle starts turning, a turning process performed each time the vehicle travels 2 m when the vehicle is turning, and a process performed when the vehicle finishes turning. The turning end process is the main process.
[0020]
Hereinafter, each process performed by the microprocessor 214 will be described.
[0021]
First, FIG. 3 shows a processing procedure of processing performed every time the vehicle travels 2 m.
[0022]
In this process, first, map data is read (step 301), and a turning determination process is performed (step 302). In the turning determination process, as described later, dir_f is set to 0 when the vehicle is going straight, dir_f is set to 1 when the vehicle starts turning, and dir_f is set to 2 when the vehicle is turning, and the turning is ended. In this case, dir_f is set to 3.
[0023]
Therefore, in
The straight traveling process described above is executed each time the 20 m vehicle travels when dir_f is 0 as described later.
[0024]
Next, the turning determination processing in
[0025]
FIG. 4 shows a processing procedure of the turning determination processing.
[0026]
In this process, as described above, it is determined whether the vehicle is traveling straight, has started turning, is turning, or has finished turning.
[0027]
In this process, first, dir_f is set to 0 indicating straight ahead.
[0028]
The vehicle direction θ6 is obtained, and the absolute value θd of the difference between this vehicle direction and the average θave of the past six vehicle directions θ0 to θ5 is equal to or less than a predetermined threshold value θth, and the absolute value θd of the difference up to the present time is If the number cnt of consecutive times equal to or less than the threshold value θth is greater than the predetermined threshold value cntth, it is determined that the vehicle is traveling straight (step 1510), and dir_f is kept at 0 indicating straight traveling.
[0029]
If the absolute value θd of the difference is larger than the predetermined threshold value θth and the number of times cnt in which the absolute value θd of the difference has continuously been equal to or smaller than the threshold value θth is larger than the predetermined threshold value cntth, the turning is started. (Step 1511), and dir_f is set to 1 representing the start of turning (step 1516).
[0030]
Also, when the absolute value θd of the difference is larger than the predetermined threshold value θth and the number of times cnt in which the absolute value θd of the difference is continuously equal to or smaller than the threshold value θth up to the present is equal to or smaller than the predetermined threshold value cntth, In the case where the number of times cnt in which the absolute value of the difference θd is smaller than the predetermined threshold value θth and the absolute value of the difference θd is continuously equal to or smaller than the threshold value θth up to the present does not reach the predetermined threshold value cntth, It is determined that the vehicle is turning (step 1512), and dir_f is set to 2 indicating that the vehicle is turning (step 1515).
[0031]
When the number of times cnt in which the remaining absolute value θd of the difference is equal to or smaller than the predetermined threshold value θth and the absolute value of the difference θd is continuously equal to or smaller than the threshold value θth up to the present time is equal to the predetermined threshold value cntth, Is determined to be the end of the turn, and dir_f is set to 3 representing the end of the turn (step 1514).
[0032]
That is, the number of times (cnt) in which the absolute value (θd) of the difference between the vehicle direction and the average (θave) of the past six vehicle directions (θ0 to θ5) is equal to or smaller than the predetermined value (θth) is equal to or larger than the predetermined number (cntth + 1) If it is determined that the vehicle is going straight ahead, and if the absolute value (θd) of the next difference is equal to or less than the predetermined value (θth), it is determined that the turn is to be completed when it can be determined that the vehicle is going straight ahead the next time. If the absolute value (θd) of the current difference is equal to or smaller than the predetermined value (θth), the absolute value (θd) of the current difference is equal to or larger than the predetermined value (θth) even though it is determined that the vehicle is traveling straight. It is determined that the turn has started when the vehicle has been turned.
[0033]
Now, if map matching is performed when the vehicle direction is not stable, an inappropriate current position may be calculated, or the current position may not be calculated properly. However, in the present embodiment, whether the vehicle is going straight or turning is determined by whether or not the absolute value of the difference between the vehicle direction and the average of the vehicle directions for a certain distance in the past is equal to or less than a certain value and is stable for a certain distance or more. Therefore, only when the vehicle azimuth is stable (only when it is determined that the vehicle is traveling straight), it is possible to execute the later-described traveling process and calculate the current position by map matching.
[0034]
In FIG. 4, steps 1520, 1521, and 1502 are processes for accumulating the vehicle azimuth θcar in the order of θ0 to θ5 until the number of vehicle azimuths becomes six immediately after the activation of the present apparatus. This is a process that will not be executed if six are accumulated. Note that n is initialized to 0 at the time of startup.
[0035]
Next,
[0036]
Next, step 1508 is a process for obtaining the average value θave of the vehicle azimuths (θ0 to θ5) for the past six times, and
[0037]
Then, as described above,
[0038]
Finally, steps 1517 to 1519 are processing for counting the number of consecutive times cnt of the absolute value θd of the difference equal to or smaller than the threshold value θth up to the present. The continuation number cnt obtained here is used in the next turn determination process to determine the straight running, the start of the turn, the turning, and the end of the turn as described above.
[0039]
As described above, each time the vehicle travels 2 m, straight-ahead running, turning start, turning, and turning end are determined, and dir_f is set so that the value indicates the determination result. Is done.
[0040]
By the way, during the period in which the result of the turning determination process is straight traveling and dir_f is set to 0, the turning start process, the turning process, and the turning end process are not executed as shown in FIG. Each time the 20 m vehicle runs, the straight traveling process is executed.
[0041]
Hereinafter, the straight traveling process will be described first.
[0042]
The straight traveling process is a process of obtaining the current position by map matching every 20 m of travel.
[0043]
FIG. 5 shows a processing procedure of the straight traveling processing.
[0044]
In this process, first, it is determined whether or not dir_f is 0 (step 400). That is, it is determined whether or not the vehicle is currently in a state where it is determined that the vehicle is going straight, and if not, the process is terminated. Therefore, the straight traveling process is not executed when it is determined that the turning is started, during turning, or ended.
[0045]
If it is determined that the vehicle is traveling straight ahead, the travel distance R from the previous execution of the straight traveling process or the execution of the turning end process to the present and the current traveling direction θcar of the vehicle are read (step 401). Next, based on those values, the movement amount of the vehicle is separately obtained in the latitude and longitude directions.
[0046]
Further, the amount of movement in each of these directions is added to the position of each candidate point obtained in the previous straight-ahead processing, respectively, and it is estimated that a vehicle currently exists for each candidate point obtained in the previous straight-ahead processing. The virtual current position (A), which is the current position, is determined (step 402). The candidate points are one or a plurality of positions determined in steps 403 and 404 described later as positions that can be candidates for the current position in the straight-ahead processing, and details thereof will be described later.
[0047]
If there is no candidate point obtained in the previous process for obtaining a candidate point for the vehicle, for example, immediately after the start of the apparatus, the position set separately is used as the position of the candidate point obtained last time, and the virtual current Find the position (A).
[0048]
Next, with respect to only the free candidate points, which will be described later, obtained in the previous straight-ahead processing, a road search process for matching with the road is executed, and one or more candidate points and their reliability trst are obtained. (Step 403). The free state candidate points indicate candidate points that could not be matched on the road, and the reliability indicates the likelihood of each candidate point as the current position, the details of which will be described later. The details of the search candidate point selection process executed in step 403 will also be described later.
[0049]
Next, after the search candidate point selection processing is executed, only one or more candidate points in the matching state, which will be described later, obtained in the previous straight-ahead processing are subjected to road search processing for matching with a road. And the reliability trst thereof are obtained (step 404). The candidate point in the matching state indicates a candidate point matched on the road, and details thereof will be described later.
[0050]
Next, these new candidate points are sorted (step 405) according to the value of the reliability trst corresponding to each of the candidate points obtained in steps 403 and 404, and the candidate point C having the highest reliability value is sorted. As a display candidate point CD, that is, a candidate point to be displayed on the
[0051]
Then, finally, the coordinate data of the display candidate point is output (step 407), and the process ends.
[0052]
Next, in step 403, a road search process for performing matching with the road only for the previous candidate point in the free state, and in step 404 for performing matching with the road for only the previous candidate point in the matching state. The details of the road search process will be described.
[0053]
First, the road search processing in step 404 will be described.
[0054]
FIG. 6 shows details of the road search processing in step 404.
[0055]
This processing is performed for each candidate point in the matching state obtained in the previous straight-ahead processing or turning end processing.
[0056]
In this road search process, first, a map around the virtual current position (A) obtained corresponding to the previous candidate point of the matching state to be processed is obtained from the CD-
[0057]
Then, the link in which the previous candidate point is located and the previous candidate in the area having the radius of the travel distance R from the time when the previous candidate point was obtained centered on the previous candidate point in the matching state to be processed are determined. A link that is directly or indirectly connected to the link where the point is located forward or in the traveling direction of the vehicle is selected and extracted (step 502).
[0058]
As described above, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the road data is approximated by a plurality of
[0059]
Next, from the links extracted in
[0060]
Next, an error cost value ec (n) defined by the following equation is calculated for all the links selected in
Here, θcar represents the vehicle direction at the virtual current position (A). Θ (n) is the link direction, L (n) is the distance from the virtual current position (A) to the link, that is, the length of the perpendicular, and α and β are weighting factors. The values of these weighting factors may be changed depending on which of the deviation between the traveling direction and the azimuth of the road and the deviation between the current position and the road is important in selecting the road on which the current position is located. For example, when importance is attached to a road whose direction is close to the traveling direction, α is increased.
[0061]
Next, according to the calculated error cost ec (n) and the accumulated error cost es of the previous candidate point to be processed, the accumulation of each link selected in
[0062]
es (n) = (1−k) × es + k × ec (n)
Here, k is a weight coefficient larger than 0 and smaller than 1. The accumulated error cost es (n) indicates how much the error cost calculated in the previous process is reflected in the error cost calculated in the current process. Further, based on the calculated accumulated error cost es (n), a reliability trst (n) defined by the following equation is calculated (step 505).
[0063]
trst (n) = 100 / (1 + es (n))
As is apparent from the above equation, as the accumulated error cost es (n) increases, the reliability trst (n) decreases and approaches 0 (zero). On the other hand, as this becomes smaller, the reliability trst (n) increases, and its value approaches 100.
[0064]
By performing such processing, the reliability trst (n) that is connected to the link where the previous candidate point to be processed exists and that is associated with each of the n links whose azimuth of the link is close to the vehicle azimuth is obtained. Can be
[0065]
Then, a point advanced by a length corresponding to the distance R traveled by the vehicle along the n links selected in
[0066]
Then, the accumulated error cost es (n) of each of the n links selected in
[0067]
FIGS. 8 to 10 show an example in which candidate points are sequentially obtained by the above processing.
[0068]
As shown in FIG. 8, it is assumed that the virtual current position (A) is represented at a position indicated by a
[0069]
In the next straight traveling process, as shown in FIG. 9, a new virtual current position (A) is represented at a position indicated by a
Error cost, accumulated error cost, and reliability are calculated.
[0070]
Further, based on the traveling distance R of the vehicle, the traveling distance R of the vehicle from the
[0071]
Now, all the candidate points obtained by the above processing are the candidate points in the matching state that are matched on the road.
[0072]
On the other hand, the link selected at
[0073]
Such a candidate point is a candidate point that has not been matched on the road, and is a free state candidate point. Here, in
[0074]
In the above, the details of the road search processing for performing the matching with the road, which is performed only for the previous candidate point in the matching state in step 404 in FIG. 5, have been described.
[0075]
Next, details of the road search processing for matching with a road only for the free state candidate points described later obtained in the previous straight-ahead processing or turning end processing of step 403 in FIG. 5 will be described.
[0076]
FIG. 11 shows a processing procedure of the road search processing for the previous candidate point in the free state.
[0077]
This process is performed for each of the free candidate points obtained in the previous straight running process or turning end process.
[0078]
As shown, this process is similar to the road search process for candidate points in the matching state shown in FIG.
[0079]
The difference between these two processes is that in the road search process for the candidate point in the matching state, the link in which the candidate point obtained in the previous process for obtaining the candidate point of the vehicle is located is directly or indirectly connected to the link. The links to be connected are taken out, and the links whose azimuth difference from the sensor azimuth is within a predetermined value are selected from these links (
[0080]
That is, in the processing of
[0081]
Further, in the road search processing for the free state candidate point, the difference between the azimuth and the traveling direction of the vehicle is within a predetermined range D from the virtual current position (A) for the previous free state candidate point to be processed. If there is a link that is equal to or less than the predetermined value, the intersection between the perpendicular drawn from the virtual current position to the link and this link becomes a candidate point for a new matching state. Further, the virtual current position (A) with respect to the previous candidate point in the free state to be processed is also a candidate point in the free state.
[0082]
If there is no link within a predetermined range D from the virtual current position (A) with respect to the candidate point in the free state and the difference between the direction and the traveling direction of the vehicle is equal to or less than a predetermined value, the link corresponds to the virtual current position. Only those points that become free are candidate points in the free state.
[0083]
The method of calculating the error cost ec, the accumulated error cost es, and the reliability trst of each candidate point is exactly the same as that described above in the road search processing for the candidate point in the matching state.
[0084]
The straight traveling process has been described above.
[0085]
Hereinafter, the details of the turning start process, the turning process, and the turning end process will be described.
[0086]
FIG. 12 shows a processing procedure of the turning start processing, FIG. 13 shows a processing procedure of the turning processing, and FIG. 14 shows a processing procedure of the turning end processing.
[0087]
The turning start process, the turning process, and the turning end process typically include a turning start process between the straight running process and the straight running process, such as a straight running process, a turning start process, a turning process, a turning end process, and a straight running process. The processing is executed in the order of processing, turning processing, and turning end processing.
[0088]
Therefore, first, how the straight traveling process described above and the turning start process, the turning process, and the turning end process are connected will be described.
[0089]
At the time of the turning start process immediately after the straight traveling process, one or a plurality of candidate points obtained by the immediately preceding straight traveling process exist as described above.
[0090]
In the turning start process, a different value of i is given to each candidate point obtained in the immediately preceding straight traveling process by the processes of
[0091]
Further, thereafter, in
[0092]
On the other hand, in the turning process, in
[0093]
By these processes, when the turning end process is executed, dx and dy represent the moving distance in the X direction and the moving distance in the Y direction of the vehicle from the straight ahead process to the turning end process.
[0094]
In the turning end process, the coordinates of the candidate points, the accumulated error cost es, and the free state, which are stored as P0 (i) stored as the turning reference point information in the turning start process and are obtained in the immediately preceding straight running process, are stored. Is sequentially read, and for the turning reference point that was a free state candidate point (when the determination in
[0095]
As for the turning reference point which is a candidate point in the matching state, first, a turning candidate link for the turning reference point is sequentially extracted (step 1413), and the direction of the turning candidate link is determined based on the current vehicle direction θcar. It is determined whether the absolute value of the difference is equal to or smaller than a predetermined threshold value θthb (step 1403). Here, the turning candidate link is a possibility that the current position may be present by turning start processing and turning processing described later among links connected to the link having the candidate point in the matching state which is the turning reference point. This is the link selected as the link with. This turning candidate link will be described later in detail.
[0096]
Then, for the candidate point in the matching state, the coordinates obtained by adding dx and dy to the X and Y coordinates stored in P0 (i) stored as the information of the turning reference point in the turning start process are obtained (step 1405). From this coordinate point, a perpendicular is dropped to each turn candidate link whose azimuth from the current vehicle azimuth θcar is equal to or less than a predetermined threshold θthb, and the length of this perpendicular is determined by a predetermined threshold. If the value is equal to or less than the value Lth (step 1407), the position of this perpendicular foot (the intersection of the perpendicular line turning candidate link) is set as a candidate point for a new matching state, and its error cost ec, accumulated error cost es, The reliability is obtained by the same method as the above-described method of obtaining the error cost ec, the accumulated error cost es, and the reliability trst for the candidate point in the matching state in the straight-ahead processing. However, the previous accumulated error cost es used in the calculation of the accumulated error cost es is the accumulated error cost es stored in P0 (i), that is, the accumulated error cost of the candidate point which is the turning reference point. -Use the value of cost es. It should be noted that the absolute value of the difference between the azimuth and the current vehicle azimuth θcar is equal to or less than a predetermined threshold value θthb, and the length of a perpendicular dropped on the turn candidate link is equal to or less than a predetermined threshold value Lth. May not exist at all, but in this case, it is handled in the same way as the turning reference point which was a candidate point in the free state, and stored in P0 (i) stored as information of the turning reference point in the turning start processing. A point at a coordinate obtained by adding dx and dy to the X and Y coordinates thus obtained is set as a new free state candidate point (step 1412).
[0097]
Then, when the above processing is completed for all the turning reference points (step 1413), all the turning candidate links are deleted (step 1415), and the candidate point having the highest reliability among the new candidate points generated above is deleted. Then, the coordinates of the candidate point are output as the coordinates of the display candidate point, and the process ends (step 1417).
[0098]
As a result, at the end of the turning end process, one or more candidate points are obtained in the same manner as at the end of the straight traveling process. Therefore, in the straight ahead processing immediately after this, the processing can be performed with these candidate points as the previous candidate points.
[0099]
The turning start processing, turning processing, and turning end processing include straight-ahead processing such as straight-ahead processing, turning start processing, turning processing, turning end processing, turning start processing, turning processing, turning end processing, and straight-ahead processing. Between the turning process and the straight traveling process, the turning start process, the turning process, and the turning end process may be executed plural times. In this case, in the second turning start process, the above-described process is performed in the same manner as each candidate point obtained in the immediately preceding turning end process as the previous candidate point.
[0100]
Further, the value of the error cost ec of the new candidate point obtained in the turning end process may reflect the moving distance of the vehicle after the turning start process obtained from dx and dy. That is, it is considered that the larger the moving distance is, the more errors and the like accumulate, and the probability that an appropriate candidate point is obtained at the turning end position is reduced. The larger the moving distance is, the smaller the moving distance is. The error cost ec may increase as the size increases.
[0101]
In the foregoing, how the straight traveling process described above and the turning start process, the turning process, and the turning end process are connected has been described.
[0102]
Hereinafter, display candidate points output in the turning process and the above-described turning candidate link obtained by the turning start process and the turning process will be described.
[0103]
First, parameters used in the following description will be described with reference to FIG.
[0104]
In the turning start process and the turning process, a turning start point is set on the link as described later. Then, in the turning start process, a link within a predetermined range that is directly or indirectly connected to the link at which the turning start point exists is extracted as a turning candidate link. In the turning process, a link connected ahead of the link having the turning start point in the vehicle traveling direction is extracted as a turning candidate link. Then, for each turning candidate link, a connection point distance l_cn, a turning start vehicle direction θlst, a turning candidate link length l_len, a link relative angle la_re, a turning link direction la, a running distance l_run on the turning candidate link, and a turning candidate link effective distance. Define l_ef.
[0105]
As shown in FIG. 15, the turning start vehicle direction θlst represents the vehicle direction at the time when the turning start point serving as the reference for obtaining the turning candidate link is obtained, and the turning candidate link length l_len is the length of the turning candidate link. And the turning candidate link direction la indicates the direction of the turning candidate link. The link relative angle la_re indicates a difference between the direction la of the turn candidate link and the direction of the link at which the turn start point corresponding to the turn candidate link is located. In addition, the travel distance l_run on the turn candidate link is, assuming that the vehicle has traveled to the turn start candidate link from the turn start point used as a reference for finding the turn candidate link, the current vehicle is the turn candidate. Indicates the distance considered to have traveled on the link. The turn candidate link effective distance l_ef represents a travel distance from the time when the turn start point serving as a reference for obtaining the turn candidate link is obtained.
[0106]
Hereinafter, how a turn candidate link and a display candidate point are obtained by the turn start process and the turning process will be described with reference to FIG.
[0107]
In the turning start processing, first, as shown in FIG. 12, the following processing is performed for each candidate point in the matching state among the currently existing candidate points (candidate points obtained in the immediately preceding straight-ahead processing or turning end processing). .
[0108]
In other words, the candidate point in the matching state is set as a turning start point at a position advanced on the link by the travel distance after the candidate point is obtained, and the link where the turning start point is located is directly or indirectly connected to the link. Are extracted as turn candidate links (steps 1203 and 1205), and for each turn candidate link, a turn start vehicle direction θlst, a turn candidate link length l_len, a link relative angle la_re, and a turn link direction la Is calculated, and the calculated turning start vehicle direction θlst, turning candidate link length l_len, link relative angle la_re, and turning candidate link direction la are stored in association with each of the extracted turning links.
[0109]
In addition, when storing the information Po (i) of the turning start reference point in step 1206, the turning candidate link generated in steps 1203 to 1205 performed on the matching state candidate point corresponding to the turning reference point. Is stored in association with the turning reference point.
[0110]
By the above processing, as shown in FIG. 16, the turning start point C and the three turning candidate links, that is, the link where the turning start point C is located and the turning candidate link D, E will be found. The reason for selecting the link located behind the vehicle during traveling is to take into account that the position of the candidate point A in the matching state may be too advanced or delayed.
[0111]
Note that the coordinates of the display candidate points are not output in the turning start process.
[0112]
Next, in the turning process, as shown in FIG. 13, the following process is performed for each turning candidate link existing at that time (step 1329).
[0113]
That is, first, the difference between the current vehicle direction θcar and the turning start vehicle direction θlst is determined, and this is set as angl (step 1305), and the link relative angle la_re is positive and the angle is 1/2 of the link relative angle la_re. It is determined whether the distance is smaller (steps 1307 and 1335) or whether the link relative angle la_re is negative and the angle is larger than 1/2 of the link relative angle la_re (steps 1307 and 1309). Considering that the vehicle has already reached the connection point between the turn candidate link and the link where the turn start point serving as the reference for obtaining the turn candidate link is located, 2 m is added to the travel distance l_run on the turn candidate link, Update is made so as to represent the distance after passing through the connection point (step 1311). Here, the counting of the running distance l_run on the turn candidate link after the
[0114]
When the travel distance l_run on the turn candidate link is updated in step 1312, it is next determined whether or not the travel distance l_run on the turn candidate link has exceeded 1/2 of the turn candidate link length l_len (step 1312). Then, it is further determined whether or not the absolute value of the difference between the vehicle direction θcar and the turning candidate link direction la at that time is equal to or smaller than a predetermined value θthc. As a turning start point, a process of newly generating a turning candidate link is performed as in the case of the turning start process. That is, all links that are directly connected to the link where the turning start point is located forward in the traveling direction of the vehicle are extracted as turning candidate links (
[0115]
As described above, in the present embodiment, as shown in FIG. 17, the azimuth of the vehicle is determined by the azimuth of the link K where the position where the vehicle is estimated to have started turning is present and the next azimuth to which this link connects. If it is assumed that the vehicle is traveling on the next link L after the vehicle has reached a direction equal to or less than the intermediate direction of the direction of the link L, and the vehicle has traveled a distance reaching the midpoint of the next link, The difference between the link directions is determined. If the difference is equal to or less than a predetermined value, it is estimated that the position of the next link L has reached the position corresponding to the middle point M, and the position M of the middle point is determined as the current position.
[0116]
Here, the direction of the vehicle and the direction of the middle of the two links to be connected are compared as described above, as described above, in a road map, the shape of a curve or the like is approximated by a straight line by the link. Therefore, it can be estimated that the actual road shape at the position of the connection point between the link and the next link will be a shape that approximates the shape of the direction of the link and the direction of the middle direction between the directions of the next link. Therefore, it is not considered that the vehicle has proceeded on the next link unless the vehicle is heading in the intermediate direction.
[0117]
Also, when the vehicle has traveled the distance to reach the midpoint of the link, the difference between the azimuth of the link and the azimuth of the vehicle is determined if the vehicle is traveling on this link. At the point when the vehicle travels the distance to reach the middle point of the link, the vehicle is at the position of the real road corresponding to the midpoint of this link, and the azimuth error with the real road near the midpoint of the link is considered to be the smallest. At this position, the vehicle direction and the link direction are considered to be close values.
[0118]
In the turning process, the coordinates of the turning start point obtained by the process in step 1315 are output in step 1330 as the coordinates of the display candidate points. However, since step 1315 may be executed for a plurality of turning candidate links that satisfy the condition, in this case, the coordinates of the turning start point obtained first are output as the coordinates of the display candidate points. If none of the candidate turning points satisfies the condition and no new turning start point is generated in step 1315, the coordinates of the display candidate point are not output.
[0119]
In this way, in the turning process, the turning candidate link is determined and the turning start point is set as the display candidate point while sequentially setting the turning start point as the middle point of the turning candidate link. In addition, a turn candidate link having no possibility of a vehicle being deleted is deleted as follows.
[0120]
That is, every time the turning processing is executed in step 1323, the turning candidate link that does not satisfy
[0121]
In addition, for the turning start candidate link in which the difference between the vehicle direction and the link direction is larger than the predetermined value while
[0122]
The turning candidate link generated in the turning start process and the turning process and the display candidate point output in the turning process have been described above. As described above, the turning start point generated in the turning start process and the turning process and the display candidate point output in the turning process have no effect on the turning end process performed thereafter. It should be noted that the turning reference point, the moving distances dx and dy, and only the turning candidate links that have survived without being deleted to the end are used in the turning end processing.
[0123]
The turning start process, the turning process, and the turning end process have been described above.
[0124]
Hereinafter, the remaining display processing will be described.
[0125]
FIG. 18 shows a processing procedure of the display processing.
[0126]
This process is a routine of the
[0127]
In this process, first, it is determined whether or not the
[0128]
Next, the coordinates of the display candidate points output from the straight ahead processing, the turning processing, and the turn end processing are calculated from the azimuth and the travel distance obtained from the sensor, and the movement of the vehicle after the coordinates of the display candidate points are output. The coordinates obtained by adding the amount are set as the current position (B), a map including the current position (B) and the current position (B) is read (step 1803), and a map of a scale corresponding to the contents of the scale flag switched in
[0129]
Then, the position of the current position (B) and the current vehicle direction θcar are displayed using the arrow symbol “↑” as shown in FIG. 2 described above, superimposed on the map (step 1805). Finally, a north mark indicating north and a distance mark corresponding to the scale are superimposed on them, and displayed as shown in FIG. 2 (step 1806).
[0130]
As a result, in the turning process, for example, as shown in FIG. 19, the vehicle travel trajectory (broken line) drawn on the assumption that the turning start point G is the start position is provided at each link midpoint. Since there is no indication that the current position is drawn on the link, it is possible to prevent a mark indicating the current position from being displayed at a position far from the link. Become.
[0131]
The embodiments of the present invention have been described above.
[0132]
It should be noted that the numerical values such as 20 m shown in the above embodiments are all examples, and are not necessarily limited thereto. Further, in this specification, means does not necessarily mean physical means, but also includes a case where the function of each means is realized by software. Further, the function of one unit may be realized by two or more physical units, or the function of two or more units may be realized by one physical unit.
[0133]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a current position calculation device that can prevent a wrong road from being estimated as a traveling road even in a curve.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a current position calculating device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a display example of a map and a current position according to the embodiment;
FIG. 3 is a flowchart illustrating a processing procedure of a process of starting a turning determination process, a turning start process, a turning process, and a turning end process.
FIG. 4 is a flowchart of a turning determination process;
FIG. 5 is a flowchart illustrating a processing procedure of a straight traveling process;
FIG. 6 is a flowchart illustrating a processing procedure of a road search process of a candidate point in a matching state;
FIG. 7 is a diagram for explaining an expression format of a road on a road map.
FIG. 8 is a diagram for explaining a line segment corresponding to a road, a virtual current position, and a candidate point;
FIG. 9 is a diagram for explaining a line segment corresponding to a road, a virtual current position, and a candidate point;
FIG. 10 is a diagram for explaining a line segment corresponding to a road, a virtual current position, and a candidate point;
FIG. 11 is a flowchart illustrating a processing procedure of a road search process for a candidate point in a free state;
FIG. 12 is a flowchart illustrating a processing procedure of a turning start process;
FIG. 13 is a flowchart illustrating a processing procedure of a processing during turning;
FIG. 14 is a flowchart illustrating a processing procedure of a turning end process;
FIG. 15 is a diagram illustrating meanings of various parameters used by a turning start process and a turning doctor during turning.
FIG. 16 is a diagram illustrating how a turning candidate link is generated;
FIG. 17 is a diagram illustrating how a turning start point is set by a process during turning;
FIG. 18 is a flowchart illustrating a procedure of a current position display process;
FIG. 19 is a diagram illustrating how the current position during turning is displayed by the current position display process.
FIG. 20 is a diagram showing a road map in which curves are approximated by links.
[Explanation of symbols]
10 Current position calculation device
11 angular velocity sensor
12 Direction sensor
13 Vehicle speed sensor
14 switches
15 CD-ROM
16 CD-ROM read driver
17 Display
18 Controller
Claims (3)
前記車両の進行方位を検出する方位検出手段と、
前記車両の走行距離を測定する距離測定手段と、
道路地図を記憶した地図記憶手段と、
前記距離測定手段で測定された前記車両の走行距離、前記方位検出手段で検出された前記車両の進行方位、および、前記地図記憶手段に記憶されている前記道路地図を用いて、前記車両の現在位置を算出する現在位置算出手段と、
前記車両が直進中、旋回開始、旋回中および旋回終了のいずれの状態にあるかを判定する状態判定手段と、を有し、
前記現在位置算出手段は、
前記状態判定手段で前記車両が直進中の状態にあると判定された場合、前回求めた現在位置候補点毎に、当該現在位置候補点と前記車両の進行方位および走行距離とから仮現在位置を推定し、推定した仮現在位置を前記道路地図に照合して道路リンク上に今回の現在地候補点を求め、前回の現在位置候補点毎に求めた今回の現在位置候補点の中から、現在地として最も確からしい現在位置候補点を今回の現在位置として出力し、
前記状態判定手段で前記車両が旋回開始の状態にあると判定された場合、直前に求めた現在位置候補点毎に、当該現在地候補点が存在するリンク上で、当該現在位置候補点を求めてから現在までの走行距離分を当該現在地候補点から進めた位置に旋回開始点を設定する共に、当該旋回開始点が存在する道路リンクと接続する旋回候補リンクおよび前記車両の現在の進行方位を当該旋回開始点に対応付けて記憶し、
前記状態判定手段で前記車両が旋回中の状態にあると判定された場合、直前に求めた旋回開始点毎に、前記車両の現在の進行方位および当該旋回開始点に対応付けて記憶された前記車両の進行方位の差分と、当該旋回開始点が存在する道路リンクの方位および当該道路リンクの旋回候補リンクの方位の差分とに基づいて、前記車両が進入した旋回候補リンクを推定し、当該旋回候補リンクを推定してから前記車両が所定距離走行した時点における前記車両の進行方位および当該旋回候補リンクの方位の差分が所定値以下の場合に、当該旋回候補リンクの始点から当該所定距離を進めた位置に旋回開始点を更新すると共に、当該旋回開始点が存在する道路リンクの旋回候補リンクおよび前記時点における前記車両の進行方位を当該旋回開始点に対応付けて新たに記憶し、且つ、最初に更新された旋回開始点を現在位置として出力し、
前記状態判定手段で前記車両が旋回終了の状態にあると判定された場合、前記車両が旋回開始の状態にあると判定された際に求めた旋回開始点毎に、当該旋回開始点と前記車両の進行方位および走行距離とから仮現在位置を推定し、推定した仮現在位置を前記道路地図に照合して道路リンク上に今回の現在地候補点を求め、前回求めた現在位置候補点毎に求めた今回の現在位置候補点の中から、現在地として最も確からしい現在位置候補点を今回の現在位置として出力すること
を特徴とする現在位置算出装置。A current position calculation device mounted on a vehicle and calculating a current position of the vehicle,
An azimuth detecting means for detecting a headed direction of the vehicle,
A distance measuring means for measuring a travel distance of the vehicle,
Map storage means for storing a road map,
Using the travel distance of the vehicle measured by the distance measurement means, the traveling direction of the vehicle detected by the direction detection means, and the road map stored in the map storage means, Current position calculating means for calculating a position,
State determination means for determining whether the vehicle is in a straight traveling state, a turning start, a turning state, or a turning end state,
The current position calculation means,
If it is determined by the state determination means that the vehicle is in a straight traveling state, for each current position candidate point obtained last time, the provisional current position is calculated from the current position candidate point and the traveling direction and travel distance of the vehicle. Estimated, the estimated temporary current position is compared with the road map to determine the current position candidate point on the road link, and from the current position candidate points determined for each previous current position candidate point, the current position is determined as the current position. The most probable current position candidate point is output as this current position,
When the state determination unit determines that the vehicle is in a turning start state, for each current position candidate point obtained immediately before, on the link on which the current position candidate point exists, the current position candidate point is obtained. A turn start point is set at a position advanced from the current position candidate point by the distance traveled from the current position to the present, and a turn candidate link connected to the road link where the turn start point exists and the current heading direction of the vehicle are set to the Stored in association with the turning start point,
When it is determined by the state determination means that the vehicle is in a turning state, for each turning start point obtained immediately before, the vehicle is stored in association with the current heading of the vehicle and the turning start point. Based on the difference between the traveling direction of the vehicle, the direction of the road link where the turning start point exists, and the difference between the directions of the turning candidate links of the road link, the turning candidate link that the vehicle has entered is estimated, and the turning is estimated. If the difference between the traveling direction of the vehicle and the direction of the turning candidate link at the time when the vehicle travels the predetermined distance after estimating the candidate link is equal to or less than a predetermined value, the predetermined distance is advanced from the starting point of the turning candidate link. The turning start point is updated to the position that has been turned, and the turning candidate link of the road link on which the turning starting point exists and the traveling direction of the vehicle at the time are set as the turning start point. And newly stores put response, and outputs the pivot starting point is first updated as the current location,
When the state determination unit determines that the vehicle is in a turning end state, for each turning start point obtained when the vehicle is determined to be in a turning start state, the turning start point and the vehicle are determined. The tentative current position is estimated from the traveling azimuth and the travel distance of the vehicle, and the estimated tentative current position is checked against the road map to obtain a current position candidate point on the road link. A current position calculating device, which outputs a current position candidate point most likely as the current position from the current current position candidate points as the current current position .
前記状態判定手段は、
前記車両が第1の所定距離を走行する毎に、前記車両の現在の進行方位と、現在までの前記車両が第2の所定距離を走行する間に前記方位検出手段により検出された前記車両の進行方位の平均値との差分を算出し、
前記差分が所定の閾値以下となる状態が今回の算出値を含めて前記所定回数より多く連続している場合に、前記車両が直進中の状態にあると判定し、
今回の算出値が前記所定の閾値より大きく、且つ、前記差分が所定の閾値以下となる状態が前回の算出値まで前記所定回数以上連続していた場合に、前記車両が旋回開始の状態にあると判定し、
今回の算出値が前記所定の閾値より大きく、且つ、前記差分が所定の閾値以下となる状態が前回の算出値まで前記所定回数以上連続していない場合、あるいは、前記差分が所定の閾値以下となる状態が今回の算出値を含めて前記所定回数以上連続していない場合に、前記車両が旋回中の状態にあると判定し、
そして、前記差分が前記所定の閾値以下となる状態が今回の算出値を含めて前記所定回数連続しており、且つ、前記差分が所定の閾値以下となる状態が前回の算出値まで前記所定回数以上連続していない場合に、前記車両が旋回終了の状態にあると判定すること
を特徴とする現在位置算出装置。The current position calculation device according to claim 1,
The state determination means includes:
Each time the vehicle travels a first predetermined distance, the current heading of the vehicle and the current direction of the vehicle detected by the direction detection means while the vehicle travels a second predetermined distance up to the present time. Calculate the difference from the average value of the heading,
When the state in which the difference is equal to or less than a predetermined threshold is continued more than the predetermined number of times including the current calculated value, it is determined that the vehicle is in a state of going straight,
When the state in which the current calculation value is larger than the predetermined threshold value and the difference is equal to or less than the predetermined threshold value has continued for the predetermined number of times or more until the previous calculation value, the vehicle is in a turning start state. Is determined,
If the current calculation value is larger than the predetermined threshold value, and the state in which the difference is equal to or less than the predetermined threshold value is not continuous for the predetermined number of times or more until the previous calculation value, or the difference is equal to or less than the predetermined threshold value. If the state is not continuous more than the predetermined number of times including the current calculated value, it is determined that the vehicle is in a turning state,
The state in which the difference is equal to or smaller than the predetermined threshold is continued for the predetermined number of times including the current calculated value, and the state in which the difference is equal to or smaller than the predetermined threshold is the predetermined number of times until the previous calculated value. The current position calculation device , wherein when the vehicle is not continuous, it is determined that the vehicle is in a turning end state .
前記現在位置算出手段は、 The current position calculation means,
仮現在位置および道路リンクとの距離に応じて、当該仮現在位置から当該道路リンク上に求めた現在位置候補点の現在地としての確からしさを求めること Finding the likelihood of the current position candidate point found on the road link from the temporary current position according to the temporary current position and the distance to the road link as the current location
を特徴とする現在位置算出装置。 A current position calculating device characterized by the following.
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