JP3572828B2 - ナビゲーション装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の位置を求めるナビゲーション装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
以下、従来のナビゲーション装置について説明する。
【0003】
従来のナビゲーション装置は、複数のGPS衛星からの電波を受信して車両の絶対位置などの測位データを求めるGPS装置と、車速センサと方位センサとの出力データから車両の推測位置を求める自立航法装置とを用いて車両の位置を検出し、検出した車両の位置を地図情報の道路上に位置するように補正(マップマッチング)して表示装置に出力していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、CD−ROMなどの記憶媒体に記憶されている地図情報は、道路の交差点や屈曲点などの主要点を地点(ノード)情報として有し、道路はこれら各ノードを結ぶ直線(リンク)として近似されるため、地形に応じた車両の位置演算、マップマッチングを行うことができなかった。
【0005】
本発明は、地形などの走行状況を考慮し、検出する車両の位置の精度を向上させることのできるナビゲーション装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、地図データを記憶している地図記憶手段と、車両の速度に関する情報を検出する速度検出手段と、車両の方位に関する情報を検出する方位検出手段と、前記速度検出手段から出力される速度情報から移動距離を求めると共に、前記方位検出手段から出力される方位情報から移動方位を求め、前記移動距離及び前記移動方位を累積演算して車両の推測位置を求める位置演算手段と、前記位置演算手段から出力される車両の位置を前記地図データと共に表示する表示手段とを備えるナビゲーション装置であって、車両の走行状況に基づいて走行モードを判別する走行モード判別手段と、前記走行モード判別手段で判別された走行モードに応じて速度変化の限界値を設定し、前記速度検出手段で検出された車両の速度の変化が前記限界値を越えないように前記速度検出手段で検出された速度を補正する制御手段とを備える構成とした。
【0007】
これにより、検出する車両の位置の精度を向上させることのできるナビゲーション装置が得られる。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、地図データを記憶している地図記憶手段と、車両の速度に関する情報を検出する速度検出手段と、車両の方位に関する情報を検出する方位検出手段と、速度検出手段から出力される速度情報から移動距離を求めると共に、方位検出手段から出力される方位情報から移動方位を求め、移動距離及び移動方位を累積演算して車両の推測位置を求める位置演算手段と、位置演算手段から出力される車両の位置を地図データと共に表示する表示手段とを備えるナビゲーション装置であって、車両の走行状況に基づいて走行モードを判別する走行モード判別手段と、走行モード判別手段で判別された走行モードに応じて速度変化の限界値を設定し、速度検出手段で検出された車両の速度の変化が限界値を超えないように速度検出手段で検出された速度を補正する制御手段とを備える構成としたことにより、走行地域や地形を考慮した走行モードに応じて、速度変化に制限をすることができる。
【0009】
本発明の請求項2に記載の発明は、地図データを記憶している地図記憶手段と、車両の速度に関する情報を検出する速度検出手段と、車両の方位に関する情報を検出する方位検出手段と、速度検出手段から出力される速度情報から移動距離を求めると共に、方位検出手段から出力される方位情報から移動方位を求め、移動距離及び移動方位を累積演算して車両の推測位置を求める位置演算手段と、地図記憶手段に記憶された地図データの道路情報を検索し、位置演算手段から出力される車両の位置が道路上に位置するように補正するマップマッチング手段と、マップマッチング手段で補正された車両の位置を地図データと共に表示する表示手段とを備えるナビゲーション装置であって、車両の走行状況に基づいて走行モードを判別する走行モード判別手段と、走行モード判別手段で判別された走行モードに応じて、マップマッチング手段において検索する道路情報の範囲を可変に制御する制御手段とを備える構成としたことにより、走行地域や地形を考慮した走行モードに応じて、マップマッチングする際に道路を検索する範囲を可変とすることができる。
【0010】
本発明の請求項3に記載の発明は、地図データを記憶している地図記憶手段と、車両の進行方向における加速度に関する情報を検出する加速度検出手段と、車両の方位に関する情報を検出する方位検出手段と、所定の時間の間に前記加速度検出手段から出力される値の平均値を求め、加速度検出手段の出力値から平均値を差し引く補正手段と、補正手段で補正された加速度情報から移動距離を求めると共に、方位検出手段から出力される方位情報から移動方位を求め、移動距離及び移動方位を累積演算して車両の推測位置を求める位置演算手段と、位置演算手段から出力される車両の位置を地図データと共に表示する表示手段とを備えるナビゲーション装置であって、車両の走行状況に基づいて走行モードを判別する走行モード判別手段と、走行モード判別手段で判別された走行モードに応じて、補正手段で平均値を算出する際の所定の時間の長さを可変に制御する制御手段とを備える構成としたことにより、走行地域や地形を考慮した走行モードに応じて、補正手段で平均値を算出する際の所定の時間の長さを可変とすることができる。
【0011】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【0012】
(実施例1)
図1は本発明の第1の実施例におけるナビゲーション装置の構成ブロック図であり、ハイブリット航法と呼ばれる手法で検出した車両の位置を、マップマッチングと呼ばれる手法で補正を行う装置を示している。
【0013】
図1において、1はGPS(Global Positioning System)衛星からの電波を受信して車両の絶対位置を算出するGPS装置であり、絶対位置の他に、車両の速度(以下「GPS速度」と称する)、受信電波の精度情報、車両の位置検出の誤差範囲などを求める。
【0014】
2は例えば車輪の回転数に応じたパルス信号を検出する車輪速センサや、車両の加速度を検出する加速度センサなど、車両の速度(以下「自立速度」と称する)に関する情報を検知する車速センサ、3は例えば車両の角速度を検知するジャイロセンサなど、車両の方位に関する情報を検知する方位センサである。
【0015】
4は地図情報を記憶したCD−ROM(Compact Disk − Read Only Memory)から、所望の地図情報を読み出すCD−ROM装置である。なお、地図情報を記憶した記憶媒体はCD−ROMに限定されるものではなく、ICカード、PCカード、DVD(Digital Video Disk)などであっても良い。
【0016】
5はGPS装置1、車速センサ2、方位センサ3、CD−ROM装置4から出力される情報に基づいて車両の位置を決定する位置演算装置であり、車両の位置を演算するプログラムを実行するCPU(中央処理演算装置)、動作プログラムを記憶しているROM(リード・オンリー・メモリ)、CPUが動作プログラムを実行する過程で生じるデータを一時的に記憶するRAM(ランダム・アクセス・メモリ)などにより構成される。
【0017】
6は位置演算装置5で決定された車両の位置を地図情報と共に表示する表示装置であり、液晶ディスプレイ(LCD)などの表示画面を備える。
【0018】
なお、CD−ROMなどの記憶媒体に記憶されている地図情報は、道路情報を含み、道路情報は、道路の交差点や屈曲点などの主要点を地点(ノード)情報として有し、道路はこれら各ノードを結ぶ直線(リンク)として近似される。
【0019】
以上のように構成されたナビゲーション装置について、以下にその動作を説明する。
【0020】
図2及び図3は本発明の第1の実施例におけるナビゲーション装置のフローチャートである。
【0021】
図2に示すように、位置演算装置5は、前回の車両の位置が存在する場合、前回位置近傍の道路情報をCD−ROM装置4から読み出し、走行している道路の繋がり方(単純リンクの連続数など)の特徴を取得する(S20)。この繋がり方に応じて現在の走行モードを判断する(S21)。
【0022】
ここで、S20及びS21において判断した走行モード判断について、図4を参照しながら説明しておく。図4に示すように、走行道路の単純リンクの連続数が、所定の値(本実施例では「5」とする)よりも少ないとき、または、リンクの両端が交差点を示すときは「市街地モード」であると判断する。一方、走行道路の単純リンクの連続数が所定の値以上であるときは、「郊外部モード」や「山間部モード」などと判断する。なお、前回の車両の位置が存在しない場合は「市街地モード」と判断するようにしておく。
【0023】
次に、GPS装置1から車両の絶対位置などの測位データを得る(S22)。車速センサ12から車両の自立速度を得る(S23)。方位センサ13から車両の方位を得る(S24)。
【0024】
位置演算装置5は、GPS装置11から得られる精度情報から測位データの精度について判断を行い(S25)、精度が良いと判断すれば、車両のGPS速度を用いて車両の自立速度を補正する(S26)。一方、精度が良くないと判断すれば、S21で判断した走行モードに応じて、車速センサ2から得た前回の自立速度と今回の自立速度との速度変化の限界値のパラメータを変え、自立速度の変化が限界値を超えるときには、超えないように速度の補正を行う(S27)。
【0025】
S27の動作について説明すると、車速センサ2として加速度センサが用いられている場合には、車両が坂路を走行するときなど、加速度センサの検出するデータに重力の影響が含まれてしまい、正確な車両の自立速度を検出することができなくなる場合が生じる。そこで、「郊外部モード」のときは、交通信号がほとんど無いため、車両の速度はあまり変化しないと判断して、速度変化の限界値を小さく設定し、速度変化量が限界値を超えないようにガードをかける。一方、「市街地モード」のときは、速度変化の限界値を大きく設定し、速度の追従性を良くする。
【0026】
図3に進み、S26またはS27で補正された車両の速度を時間積分することによって車両の移動距離を算出する(S28)。そして、得られた車両の移動距離及び移動方位を前回の車両の位置に加算して今回の車両の推測位置を算出する(S29)。
【0027】
車両の推測位置が得られると、これをS22で得られた絶対位置で補正を行う(S30)。これについて説明しておくと、S22のGPSの測位データには、GPS情報の誤差範囲を示す情報(以下「誤差範囲情報」と称する)が得られるので、この誤差範囲情報に基づき、車両の推測位置がGPS誤差範囲内に存在するのかどうかを判断する。車両の推測位置がGPS誤差範囲内に存在するのであれば、そのまま推測位置を採用し、車両の推測位置がGPS誤差範囲内に存在しなければ、車両の絶対位置を採用する。
【0028】
S30で得られた車両の位置付近の道路情報を、CD−ROM装置4から読み出す(S31)。
【0029】
道路情報を検索する範囲として、S22で判断した走行モードを判断基準とする(S32)。走行モードが「山間部モード」のときは、電子地図の誤差やピッチ角などの影響により、車両の位置が道路から外れやすいので、道路情報を検索する範囲を広く設定する。一方、走行モードが「市街地モード」のときは、周辺の道路の数が多いので、道路情報を検索する範囲を小さくする。
【0030】
S32で設定された範囲の道路情報を参照して、最も確からしい道路上に車両の位置が存在するように補正する(S33)。
【0031】
S33で、マップマッチングと呼ばれる補正をされた車両の位置は、CD−ROM装置4から読み出された地図情報と共に表示装置6に出力される(S34)。
【0032】
以上のように本実施例では、道路情報の単純リンクの連続数に基づいて、車両の走行モードを判断し、この走行モードに応じて、車両の速度変化の限界値の設定や、マップマッチング時の道路情報の検索範囲の設定を行うことによって、地形などの走行状況に応じた位置演算を行うことができる。
【0033】
なお、本実施例では、走行モードを「市街地モード」と「山間部モード」の2つに場合分けしているが、もっと細かく設定しても良いことは言うまでもない。
【0034】
(実施例2)
以下、本発明の第2の実施例について説明する。
【0035】
本実施例が第1の実施例と異なるのは、第1の実施例では、走行モードの判断を、道路情報の単純リンクの連続数に基づいて行っているのに対し、本実施例では、車両の連続走行時間、所定の時間における停止時間、または停止回数に基づいて走行モードを決定するようにしている点である。
【0036】
図5は本発明の第2の実施例におけるナビゲーション装置のフローチャートである。
【0037】
図5において、位置演算装置5は、発進から停止までの連続走行時間、所定の時間における停止時間または停止回数を検出する(S41)。これは、車速センサ2が車輪測パルスを計測するする場合には、パルスの有無によって車両の停止、非停止を判断し、車速センサ2が加速度を測定する場合には、検出した加速度の変化から車両の停止、非停止を判断する。
【0038】
S41において得られた情報から、現在の走行モードを判断する(S42)。これは、連続走行時間が長い、所定の時間における停止時間が短い、または停止回数が少ないときは、「山間部モード」と判断する。逆に、連続走行時間が短い、所定の時間における停止時間が長い、または停止回数が多いときは、「市街地」モードと判断する。
【0039】
S42で走行モードを判断すると、S43に進むのであるが、S43からS48は、第1の実施例の図2に示すところのS22からS27にそれぞれ該当するので、説明を省略する。
【0040】
以上のように本実施例では、車両の停止、非停止状態を検出し、発進から停止までの連続走行時間、所定の時間における停止時間または停止回数に基づいて車両の走行モードを判断し、この走行モードに応じて、車両の速度変化の限界値の設定や、マップマッチング時の道路情報の検索範囲の設定を行うことによって、地形などの走行状況に応じた位置演算を行うことができる。
【0041】
(実施例3)
以下、本発明の第3の実施例について説明する。
【0042】
図6は本発明の第3の実施例におけるナビゲーション装置のフローチャートである。なお、本実施例では車速センサ2は、車両の進行方向の加速度を検出する加速度センサが用いられているものとする。
【0043】
図6において、位置演算装置5は、前回の車両の位置が存在する場合、前回位置近傍の道路情報をCD−ROM装置4から読み出し、走行している道路の繋がり方(単純リンクの連続数など)の特徴を取得する(S50)。
【0044】
また、発進から停止までの連続走行時間、所定の時間における停止時間または停止回数を検出する(S51)。
【0045】
S50及びS51で得られた、走行している道路の繋がり方、発進から停止までの連続走行時間、所定の時間における停止時間または停止回数に基づいて現在の走行モードを判断する(S52)。
【0046】
S52で走行モードを判断すると、S53に進むのであるが、S53からS55は、第1の実施例の図2に示すところのS22からS24にそれぞれ該当するので、説明を省略する。
【0047】
ここで、加速度センサにより車両の速度を求める場合、車両が坂路を走行する場合などは、重力加速度の進行方向成分がセンサの出力に含まれるので、この重力誤差を除去しなければならない。この方法の一つとして、所定の時間における加速度センサの出力平均を重力誤差とし、センサの出力値から出力平均を差し引くことが知られている。
【0048】
本実施例では、S52で求めた走行モードに従って、加速度センサの出力平均を求める際の所定の時間を変更して、重力誤差の補正を行う(S56)。走行モードが「山間部モード」であれば、車両のピッチ角(姿勢角)が頻繁に大きく変化するので、短時間における加速度センサの出力平均を求めて、ピッチ角の変化に対する追従性を良くする。一方、走行モードが「市街地モード」であれば、ピッチ角の変化はあまり無いので、長時間における加速度センサの出力平均を求める。
【0049】
S57からS59は、第1の実施例の図2に示すところのS25からS27にそれぞれ該当するので、説明を省略する。
【0050】
以上のように本実施例では、加速度センサの検出した加速度に対して重力誤差の補正を行う際に、走行モードに応じて補正を行うことで、補正の精度が向上する。
【0051】
(実施例4)
以下、本発明の第4の実施例について説明する。
【0052】
図7は本発明の第4の実施例におけるナビゲーション装置のフローチャートである。
【0053】
図7において、位置演算装置5は、前回の車両の位置が存在する場合、前回位置近傍の道路情報をCD−ROM装置4から読み出し、走行している道路の繋がり方(単純リンクの連続数など)の特徴を取得する(S60)。
【0054】
S61からS64は、第1の実施例の図2に示すところのS22からS25にそれぞれ該当するので、説明を省略する。
【0055】
S64において、GPS装置1から得られる測位データの精度が良いと判断すれば、S60において得られた情報から走行モードを判別し、判別した走行モードが前回時の走行モードと異なっていれば、変更する(S65)。
【0056】
これは、GPS衛星からの電波の受信状態が悪いときには、走行モードを変更しないことを意味している。車速センサ2で検出した車両の速度を、精度の良いGPS速度で補正する場合に、走行モードの変更を行うことで、モード変更時の誤差を削減することができる。
【0057】
S66及びS67は、第1の実施例の図2に示すところのS26からS27にそれぞれ該当するので、説明を省略する。
【0058】
以上のように本実施例では、判別した走行モードが前回時の走行モードと異なっているとき、GPS衛星からの電波の受信状態が悪ければ変更せず、GPS衛星からの電波の受信状態が良いときに変更を行うことで、モード変更時の誤差を削減することができる。
【0059】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、地図データを記憶している地図記憶手段と、車両の速度に関する情報を検出する速度検出手段と、車両の方位に関する情報を検出する方位検出手段と、速度検出手段から出力される速度情報から移動距離を求めると共に、方位検出手段から出力される方位情報から移動方位を求め、移動距離及び移動方位を累積演算して車両の推測位置を求める位置演算手段と、位置演算手段から出力される車両の位置を地図データと共に表示する表示手段とを備えるナビゲーション装置であって、車両の走行状況に基づいて走行モードを判別する走行モード判別手段と、走行モード判別手段で判別された走行モードに応じて速度変化の限界値を設定し、速度検出手段で検出された車両の速度の変化が限界値をないよう速度検出手段で検出された車両の速度を補正する制御手段とを備える構成としたことにより、走行地域や地形を考慮した走行モードに応じて、速度変化に制限をすることができ、走行地域や地形を考慮して車両の位置を求めることが可能となる。
【0060】
また、地図データを記憶している地図記憶手段と、車両の速度に関する情報を検出する速度検出手段と、車両の方位に関する情報を検出する方位検出手段と、速度検出手段から出力される速度情報から移動距離を求めると共に、方位検出手段から出力される方位情報から移動方位を求め、移動距離及び移動方位を累積演算して車両の推測位置を求める位置演算手段と、地図記憶手段に記憶された地図データの道路情報を検索し、位置演算手段から出力される車両の位置が道路上に位置するように補正するマップマッチング手段と、マップマッチング手段で補正された車両の位置を地図データと共に表示する表示手段とを備えるナビゲーション装置であって、車両の走行状況に基づいて走行モードを判別する走行モード判別手段と、走行モード判別手段で判別された走行モードに応じて、マップマッチング手段において検索する道路情報の範囲を可変に制御する制御手段とを備える構成としたことにより、走行地域や地形を考慮した走行モードに応じて、マップマッチングする際に道路を検索する範囲を可変とすることができ、走行地域や地形を考慮して車両の位置を求めることが可能となる。
【0061】
また、地図データを記憶している地図記憶手段と、車両の進行方向における加速度に関する情報を検出する加速度検出手段と、車両の方位に関する情報を検出する方位検出手段と、所定の時間の間に前記加速度検出手段から出力される値の平均値を求め、加速度検出手段の出力値から平均値を差し引く補正手段と、補正手段で補正された加速度情報から移動距離を求めると共に、方位検出手段から出力される方位情報から移動方位を求め、移動距離及び移動方位を累積演算して車両の推測位置を求める位置演算手段と、位置演算手段から出力される車両の位置を地図データと共に表示する表示手段とを備えるナビゲーション装置であって、車両の走行状況に基づいて走行モードを判別する走行モード判別手段と、走行モード判別手段で判別された走行モードに応じて、補正手段で平均値を算出する際の所定の時間の長さを可変に制御する制御手段とを備える構成としたことにより、走行地域や地形を考慮した走行モードに応じて、補正手段で平均値を算出する際の所定の時間の長さを可変とすることができ、走行地域や地形を考慮して車両の位置を求めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例におけるナビゲーション装置の構成ブロック図
【図2】本発明の第1の実施例におけるナビゲーション装置のフローチャート
【図3】本発明の第1の実施例におけるナビゲーション装置のフローチャート
【図4】本発明の第1の実施例における道路リンクの連続状態を示す図
【図5】本発明の第2の実施例におけるナビゲーション装置のフローチャート
【図6】本発明の第3の実施例におけるナビゲーション装置のフローチャート
【図7】本発明の第4の実施例におけるナビゲーション装置のフローチャート
【符号の説明】
1 GPS装置
2 車速センサ
3 方位センサ
4 CD−ROM装置
5 位置演算装置
6 表示装置
Claims (5)
- 地図データを記憶している地図記憶手段と、車両の速度に関する情報を検出する速度検出手段と、車両の方位に関する情報を検出する方位検出手段と、前記速度検出手段から出力される速度情報から移動距離を求めると共に、前記方位検出手段から出力される方位情報から移動方位を求め、前記移動距離及び前記移動方位を累積演算して車両の推測位置を求める位置演算手段と、前記位置演算手段から出力される車両の位置を前記地図データと共に表示する表示手段とを備えるナビゲーション装置であって、
車両の走行状況に基づいて走行モードを判別する走行モード判別手段と、
前記走行モード判別手段で判別された走行モードに応じて速度変化の限界値を設定し、前記速度検出手段で検出された車両の速度変化が前記限界値を超えないように前記速度検出手段で検出された速度を補正する制御手段とを備えることを特徴とするナビゲーション装置。 - 地図データを記憶している地図記憶手段と、車両の速度に関する情報を検出する速度検出手段と、車両の方位に関する情報を検出する方位検出手段と、前記速度検出手段から出力される速度情報から移動距離を求めると共に、前記方位検出手段から出力される方位情報から移動方位を求め、前記移動距離及び前記移動方位を累積演算して車両の推測位置を求める位置演算手段と、前記地図記憶手段に記憶された地図データの道路情報を検索し、前記位置演算手段から出力される車両の位置が道路上に位置するように補正するマップマッチング手段と、前記マップマッチング手段で補正された車両の位置を前記地図データと共に表示する表示手段とを備えるナビゲーション装置であって、
車両の走行状況に基づいて走行モードを判別する走行モード判別手段と、
前記走行モード判別手段で判別された走行モードに応じて、前記マップマッチング手段において検索する道路情報の範囲を可変に制御する制御手段とを備えることを特徴とするナビゲーション装置。 - 地図データを記憶している地図記憶手段と、車両の進行方向における加速度に関する情報を検出する加速度検出手段と、車両の方位に関する情報を検出する方位検出手段と、所定の時間の間に前記加速度検出手段から出力される値の平均値を求め、前記加速度検出手段の出力値から前記平均値を差し引く補正手段と、前記補正手段で補正された加速度情報から移動距離を求めると共に、前記方位検出手段から出力される方位情報から移動方位を求め、前記移動距離及び前記移動方位を累積演算して車両の推測位置を求める位置演算手段と、前記位置演算手段から出力される車両の位置を前記地図データと共に表示する表示手段とを備えるナビゲーション装置であって、
車両の走行状況に基づいて走行モードを判別する走行モード判別手段と、
前記走行モード判別手段で判別された走行モードに応じて、前記補正手段で平均値を算出する際の所定の時間の長さを可変に制御する制御手段とを備えることを特徴とするナビゲーション装置。 - 前記走行モード判別手段は、前記地図記憶手段に記憶された道路情報の単純リンクの連続数に基づいて、車両の走行モードを判別することを特徴とする請求項1または請求項2または請求項3に記載のナビゲーション装置。
- 車両の停止状態を検出する停止検出手段を備え、前記走行モード判別手段は、前記停止検出手段により検出される、連続走行時間、所定の時間における車両の停止時間または停止回数のうち、少なくとも一つに基づいて、車両の走行モードを判別することを特徴とする請求項1または請求項2または請求項3に記載のナビゲーション装置。
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