JP3679826B2 - 現在位置算出システムおよび現在位置算出方法 - Google Patents
現在位置算出システムおよび現在位置算出方法 Download PDFInfo
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Description
【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システムに関するものであり、より詳細には、該移動体が道路上に存在しない状態となった場合であっても、迅速に、該移動体の現在位置を算出する現在位置算出システムに関するものである。
【0002】
【従来技術】
従来より、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システムにおいて、該車両の現在位置は、ジャイロ等g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、このように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ために、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推定位置と、道路地図の誤差に基いて誤差量を得て、推定位置を中心とする誤差量の範囲内に位置するすべての道路上に対応させて、推定位置を自己位置として登録し、これら登録された推定位置の各道路に対する相関係数を算出して、道路に対する誤差が最も少ないことを示す相関係数に対応する推定位置を現在位置とする技術が開示されている。また、特公平1−46004号には、地図上の道路を折れ線近似した地図情報中の折点間を結ぶ直線がなす方位と方位検出器の検出する方位との差が、一定角度内にあれば、車両が折点間の道路を前進していると判断する技術が開示されている。これら公報に記載されたように、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が知られており、このマップマッチングの技術により、現在位置算出の精度を高めることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の技術においては、推定位置を中心とする誤差量の範囲内に位置する道路が存在しない場合や、或いは、地図情報中の折点間を結ぶ直線がなす方位と方位検出器の検出する方位との差が、一定角度より大きい場合が生じうる。
【0006】
このような場合には、米国特許第3,789,198号に記載されたように、全く補正を行わずに、算出された推定位置を、現在位置とすることが知られている。
【0007】
しかしながら、推定位置を中心とする誤差量の範囲内に位置する道路が存在しない状態、或いは、地図情報中の折点間を結ぶ線分がなす方位と方位検出器の検出する方位との差が、一定角度より大きい状態が、繰り返し生じることにより、装置により算出される車両の現在位置と、実際に車両が走行してる位置との差は、大きくなり、その結果、適切に車両の走行している道路を見つけ出すことができなくなるという問題点があった。
【0008】
本発明は、距離センサおよび方位センサにより検出された車両の推定位置の付近に道路が存在しない場合であっても、適切に車両が走行していると考えられる道路を検索し、その結果、該車両の現在位置を、精度よく算出する現在位置算出システムを提供することを目的とする。
【0009】
本発明の目標は、車両に搭載され、該車両の現在位置を算出する現在位置算出システムであって、少なくとも、道路データを含む、道路地図を表わす地図データを記憶する手段と、車両の進行方位を検出する方位検出手段と、車両の走行距離を算出する距離算出手段と、前記方位検出手段により検出された前記進行方位と、前記距離算出手段により算出された前記走行距離とに基づき、仮想現在位置を生成する仮想現在位置生成手段と、前記仮想現在位置と、前記地図データに含まれる前記道路データとを比較し、車両が何れかの道路上に存在する状態、或いは、車両が道路上に存在しない状態を示す候補点を算出する候補点算出手段と、前記候補点が、ひとたび、道路上に存在しない状態となった場合に、それ以後の車両の走行距離を計数する第1の計数手段と、前記候補点が、道路上に存在しない状態を示した以降に、前記候補点が道路上に存在する状態を示した場合の、車両の走行距離を計数する第2の計数手段と、前記第1の計数手段の値が、所定の第1の値以上になったときに、前記第2の計数手段の値が、所定の第2の値よりも小さい場合に、前記候補点から所定の距離だけ離間した位置に、少なくとも1つの第2の仮想現在位置を生成する第2の仮想現在位置生成手段と、前記第2の仮想現在位置と、前記地図データに含まれる前記道路データとを比較し、車両が何れかの道路上に存在する状態、或いは、車両が道路上に存在しない状態を示す第2の候補点を算出する第2の候補点算出手段と、前記候補点および前記第2の候補点が、前記車両の存在している位置である信憑性を示す信頼度を算出する信頼度算出手段と、
前記候補点および前記第2の候補点のうち、前記信頼度の値の最も大きな候補点を選択し、これに対応する位置を、車両の現在位置と判断する判断手段とを備えたことを特徴とする現在位置算出システムにより達成される。
【0010】
本発明の好ましい実施態様においては、前記第2の仮想現在位置生成手段が、前記候補点算出手段により算出された候補点のうち、その信頼度の値が最も大きい候補点から所定の距離だけ離間した位置に、前記第2の仮想現在位置を生成するように構成されている。
【0011】
本発明のさらに好ましい実施形態においては、さらに、前記第2の仮想現在位置生成手段により前記第2の仮想現在位置が生成された場合に、前記第1の計数手段の値が、前記第1の値より大きな所定の第3の値よりも大きく、かつ、前記第2の計数手段の値が、前記第2の値より大きな所定の第4の値よりも小さい場合に、前記第2の仮想現在位置から所定の第2の距離だけ離間した位置に、第3の仮想現在位置を生成する第3の仮想現在位置生成手段と、前記第3の仮想現在位置と、前記道路データとに基づき、第3の候補点を算出する第3の候補点算出手段とを備え、前記信頼度算出手段が、前記第3の候補点が、車両の存在する位置である信憑性を示す信頼度を算出するように構成されるとともに、前記判断手段が、前記候補点、前記第2の候補点および前記第3の候補点のうち、前記信頼度の値が最も大きな候補点を選択するように構成されている。
【0012】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記第2の仮想現在位置生成手段が、前記候補点から、前記車両の進行方向と垂直の方向に、所定の距離だけ離間した位置に前記第2の仮想現在位置を生成するように構成されている。
【0013】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記第3の仮想現在位置生成手段が、前記第2の仮想現在位置から、前記車両の進行方向と垂直の方向に、前記第2の距離だけ離間した位置に前記第3の仮想現在位置を生成するように構成されている。
【0014】
【作用】
本発明によれば、候補点が、ひとたび、道路上に存在しない状態となった後に、第1の計数手段の値が、所定の第1の値以上になったときに、第2の計数手段の値が、所定の第2の値よりも小さい場合には、前記候補点から所定の距離だけ離間した位置に、少なくとも複数の第2の仮想現在位置が生成され、これら第2の仮想現在位置に基づき、第2の候補点が生成され、候補点および第2の候補点のうち、最も信頼度の値が大きな候補点の位置が、車両の現在位置となる。したがって、ひとたび、候補点が道路上に存在しない状態となった場合であっても、適切に、道路上の車両の現在位置を算出することが可能となる。
【0015】
本実施例の好ましい実施態様によれば、算出された候補点のうち、その信頼度の値が最も大きい候補点から所定の位置に第2の現在位置を生成するため、複雑な処理を行うことなく、かつ、より精度よく、候補点が道路上に存在しない状態となった場合であっても、道路上の車両の現在位置を算出することが可能となる。
【0016】
本発明のさらに好ましい実施態様によれば、第3の仮想現在位置生成手段により、第3の仮想現在位置が生成され、これに基づき、第3の候補点が算出されるため、候補点、第2の候補点および第3の候補点のうち、その信頼度の値が最も大きな候補点が選択される。したがって、候補点および第2の候補点では、道路上の車両の現在位置が算出できない場合であっても、車両の現在位置を算出することが可能となる。
【0017】
【実施例】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施例につき詳細に説明を加える。
【0018】
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。
【0019】
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に(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、複数の線分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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
装置10の動作は、全般的に、車両の進行方位及び進行距離を算出する処理と、算出された進行方位及び距離から車両の現在位置を決定する処理と、得られた車両位置および方位を表示する処理との三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。
【0024】
図3に、車両の進行方位及び進行距離を算出する処理の流れを説明する。
【0025】
この処理は、一定周期、たとえば100mS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。
【0026】
このルーチンでは、最初、A/D変換器19から角速度センサ11の出力値を読み込む(ステップ401)。この角速度センサ11の出力値には、方位変化が出力されるので、車両の進行方向の相対的な値しか検出できない。このため、次に、A/D変換器20から地磁気センサ12の出力値を読み込み(ステップ402)、この地磁気センサ12の出力値により算出された絶対方位とジャイロ11から出力される方位変化(角速度出力)とを用いて、車両の推定方位を決定する(ステップ403)。
【0027】
この方位の決定は、たとえば、長い時間、車速が低い時には、角速度センサの誤差が大きいので、一定時間以上車速が低い場合には、地磁気センサ方位のみを利用するという方法により行う。
【0028】
次に、車速センサ13の出力するパルス数を、0.1秒毎に、カウンタ26で計数して、その計数値を読み込む(ステップ404)。この読み込んだ値に、距離係数を乗算することで、0.1秒間に進んだ距離を求める(ステップ405)。
【0029】
次に、このようにして求められた0.1秒間あたりの進行距離値を、前回得られた値に積算して、車両の進行距離が20mとなったかどうかを調べ(ステップ406)、20mに満たない場合(ステップ406でNo)、今回の処理を終了して、新たな処理を開始する。
【0030】
進行距離算出処理の結果、積算された進行距離が一定距離、例えば20mとなった場合(ステップ406でYes)、その時点での進行方向と進行距離(20m)とを出力する(ステップ407)。ステップ407では、さらに、積算距離を初期化して、新たに進行距離の積算を開始する。
【0031】
次に、算出された進行方位および進行距離に基づいて、車両の仮想現在位置を算出し、算出された仮想現在位置に基づき、車両の候補点を求める処理について説明する。
【0032】
図4に、この処理の流れを示す。
【0033】
本処理は、図3からの進行方位および進行距離が出力されるのを受けて起動され、実行されるマイクロプロセッサ24のルーチンである。すなわち、本処理は、車両が20m進む毎に起動される。
【0034】
さて、この処理では、まず、ステップ407で出力された進行方位と進行距離とを読み込む(ステップ501)。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。さらに、これらの各方向における移動量を、前回の処理で求められた車両の候補点の位置に加算して、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502)。この候補点の詳細については後述する。
【0035】
もし、装置の始動直後など、前回求められた候補点の位置が存在しない場合には、別途設定された位置を、前回求め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。
【0036】
次に、求めた仮想現在位置(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を介して読み出し、仮想現在位置(A)を中心とする予め設定された距離D内にある道路データ(線分)を選択して、これらを取り出す(ステップ503)。本実施例においては、仮想現在位置(A)を中心とする長さL1の正方形に対応する領域に含まれる地図を、CD−ROM15から読み出すように構成されている。
【0037】
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5に示すように、2点間を結ぶ複数の線分51ないし55で近似し、それら線分を、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、線分53は、その始点(x3、y3)と終点(x4、y4)によって表現される。
【0038】
次に、ステップ503で取り出された線分の中から、その線分の方位が、求められている進行方向と、所定値以内にある線分だけを選択し、(ステップ504)。さらに、取り出されたn個すべての線分に対して、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505)。
【0039】
次に、これら垂線の長さに基づき、ステップ504で抜き出されたすべての線分に対して、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。
【0040】
ec(n)=α×|θcar−θ(n)|+β|L(n)|
ここに、θcarは、仮想現在位置(A)における車両方位、θ(n)は、線分の方位、L(n)は、仮想現在位置(A)から線分までの距離、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。
【0041】
ここで、候補点について説明する。装置の始動直後など、初期的な状態においては、仮想現在位置(A)は、ユーザ(運転者)がスイッチ14を用いて所定の情報を入力することなどにより、一意的に定まり、かつ、この位置は道路に対応する線分上に存在する。しかしながら、車両が走行した後には、ジャイロなどの方位センサの誤差などにより、仮想現在位置(A)が、道路に対応する線分に存在しなくなる場合がある。その結果、たとえば、図6に示すように、道路が分岐している場合、すなわち、道路に対応する線分61の節点68から、二つの線分64および65があらわれる場合に、いずれの線分に対応する道路上に車両が存在するかが、明確にすることができない場合が多い。
【0042】
したがって、このような場合に、本実施例においては、考えられ得る二つの線分上に存在する所定の点を候補点として設定し、これらの現在位置、エラーコスト、後述する累算エラーコストなどを、それぞれ、メモリ25のRAMの所定の領域に記憶するように構成されている。なお、説明を容易にするため、以下の説明においては、特に複数の候補点であることを明示しない限り、単一の候補点から、新たな一以上の候補点を生成することとする。
【0043】
ついで、算出されたエラーコストec(n)と、前回の処理において算出された候補点に関連する累算エラーコストesとにしたがって、下記の式により定義される、今回の処理における累算エラーコストes(n)を算出する(ステップ506)。
【0044】
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。
【0045】
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506)。
【0046】
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ec(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。
【0047】
このような処理をすることにより、ある候補点に対する現在位置Aより所定の範囲Dに存在するn個の線分に関連する信頼度trst(n)が求められる。候補点が複数存在する場合には、それぞれの候補点Cmより所定の範囲Dに存在するn個の線分に関連する信頼度trst(m,n)を算出すればよい。
【0048】
ついで、算出した信頼度trst(n)に基づき、ある候補点から、対応する線分にそって 車両の進行した距離Rに対応する長さだけ進められた点を、新たな候補点C(n)とする(ステップ507)。したがって、ある候補点に対する現在位置Aより所定の範囲Dに存在し、かつその方位と車両方位との差が所定値以下であるような線分の本数がnである場合には、n個の新たな候補点C(n)が生成されることになる。
【0049】
さらに、新たな候補点C(n)の各々に対応する信頼度trst(n)の値にしたがって、これら新たな候補点C(n)をソートし(ステップ508)、最も信頼度の値の大きな候補点C(i)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、累算エラーコスト、信頼度などを、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、信頼度なども、RAMの所定の領域に記憶する(ステップ509)。
【0050】
たとえば、図6に示すように、線分61上に存在したある候補点62に対して、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、現在位置Aから、所定範囲Dに存在し、その方位と車両方位との差が所定値以下であるような線分64、65を取り出し、現在位置Aから、線分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、線分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、図3のステップ405で求められた車両の進行距離Rに基づき、ある候補点62から、線分61および64、或いは、線分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。このように求められた候補点66、67のうち、最も信頼度trstの値が大きなものが、表示候補点となる。
【0051】
さらに、図7に示すように、線分64上の候補点66に対して、新たな現在位置Aが、点71に示す位置に表わされ、その一方、線分65上の候補点67に対して、新たな現在位置A’が、点72に示す位置に表わされるとする。この場合には、現在位置Aから所定範囲Dに存在し、その方位と車両方位との差が所定値以下であるような線分73、74を取り出すとともに、新たな現在位置A’から所定範囲Dに存在し、その方位と車両方位との差が所定値以下であるような線分75を取り出す。ついで、現在位置Aから、線分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、現在位置A’から、線分73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、線分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、線分73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。
【0052】
さらに、図3のステップ405で求められた車両の走行距離Rに基づき、候補点66から、線分64および73、或いは、線分64および74に沿って、若しくは、候補点67から、線分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8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。
なお、図6を参照して説明した例と同様に、候補点81ないし83のうち、最も信頼度trstの値が大きなものが、表示候補点となる。また、本実施例においては、14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4のステップ501ないし509の処理を実行した結果、候補点が15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14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。
【0053】
ところで、前述したステップ503では、仮想現在位置(A)を中心とする予め設定された距離D内にある道路データ(線分)を取り出したが、この距離Dは、前回行ったステップ509で算出した候補点の信頼度trstの値に基づいて決定する値でもよい。
【0054】
なお、信頼度に基づいて、検索範囲を求める理由は、信頼度が小さい場合には、前回求めた現在位置の精度に対する信憑性が低いと考えられるので、より広い範囲を検索して道路を探す方が、正しい現在位置を求める上で適当であるからである。
【0055】
また、ある候補点に対する現在位置Aから所定範囲D内に、その方位と車両の進行方位との差が所定値以下であるような線分が存在しない場合が考えられる。この場合には、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。本実施例においては、候補点がこのような状態であることをフリー状態と称する。これに対して、それ以外の状態、すなわち、ある候補点に対する現在位置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であるような線分が存在し、その結果、特定の線分上に次の候補点が存在し得る状態をマッチング状態と称する。さらに、前回の処理で得られた候補点がフリー状態であって、かつ、この候補点に対する仮想現在位置から所定の範囲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線分が存在する場合が考えられる。かかる場合には、仮想現在位置から当該線分におろされた垂線とこの線分との交点が、候補点となる。
【0056】
なお、現在位置Aから所定範囲D内に、その方位と車両の進行方位との差が所定値以下であるような線分が存在しない場合に、ステップ506で算出すべきエラーコストec(n)には、マッチング状態である場合に得られ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。
【0057】
ステップ509までの処理が実行され、表示候補点を含む候補点が、一次的に生成され、これら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た後に、表示候補点がフリー状態であった場合に、所定の条件の下で、より広い範囲に存在する道路を検索するための広域道路検索処理が実行される(ステップ510)。図9は、このステップ510で実行される広域道路検索処理を示すフローチャートである。
【0058】
広域道路検索処理では、まず、道路検索状態フラグflag≠0であるか否かが調べられる(ステップ901)。道路検索状態フラグflagは、後述する第1の道路検索処理および第2の道路検索処理のうち、何れの処理を実行すべきかなどを示すフラグである。なお、この道路検索状態フラグflagは、装置の電源を投入した場合など、初期状態のときに、0(ゼロ)にリセットされている。道路検索状態フラグflag=0である場合には、表示候補点がフリー状態であるか否かが調べられ(ステップ902)、表示候補点がフリー状態である場合には、道路検索フラグflag=1にセットするとともに、後述する道路検索処理を行い得る車両の走行距離を画定するための広域道路検索有効距離カウンタLwdを0(ゼロ)にリセットする(ステップ903)。これに対して、ステップ902でノー(No)と判断された場合には、そのまま処理を終了する。この場合には、表示候補点がマッチング状態であるため、何ら処理を行う必要がないからである。
【0059】
ステップ901で、道路検索状態フラグflag≠0と判断された場合には、ついで、表示候補点がマッチング状態であるか否かを判断する(ステップ904)。表示候補点がマッチング状態でない場合には、後述する道路検索処理において表示候補点がマッチング状態を維持している車両の走行距離を示すマッチング距離カウンタLmaをリセットする(ステップ905)。その一方、表示候補点がマッチング状態である場合には、このマッチング距離カウンタLmaを、車両の走行距離Rだけ更新する(ステップ906)。
【0060】
ついで、車両の走行距離Rだけ、広域道路検索有効距離カウンタLwdを更新し(ステップ907)、道路検索状態フラグflag=1であるか否かを判断する(ステップ908)。たとえば、今回の処理以前に実行された広域道路検索処理で、道路検索状態フラグflag=0で、かつ、表示候補点がフリー状態であったと判断された場合には、flag=1にセットされているため(ステップ901ないし903)、このような場合に、ステップ908においてイエス(Yes)と判断される。
【0061】
ステップ909では、広域道路検索有効距離カウンタLwdの値が、700mに対応する値以上であるか否かを判断する。このステップ909でノー(No)と判断された場合には、処理を終了し、その一方、イエス(Yes)と判断された場合には、マッチング距離カウンタLmaの値が、200mに対応する値よりも小さいか否かを判断する(ステップ910)。このステップ910で、ノー(No)と判断された場合には、道路検索状態フラグflag=0にリセットし(ステップ911)、処理を終了する。これは、表示候補点が、ひとたび、フリー状態になってから、車両が700m以上走行した場合に、その間に、表示候補点が連続的にマッチング状態であった距離が200m以上であるならば、後述する道路検索処理を行うことなく処理を終了することを意味している。
【0062】
これに対して、ステップ910でイエス(Yes)と判断された場合、すなわち、マッチング距離カウンタLmaの値が、200mに対応する距離より小さいと判断された場合には、第1の道路検索処理が実行される(ステップ912)。これは、表示候補点が、ひとたび、フリー状態になってから、車両が700m以上走行した場合に、その間に、表示候補点がマッチング状態であった距離が200mに満たないならば、現在の表示候補点に対応する位置が、車両の現在位置である信憑性が小さいため、他の範囲に存在する道路を検索することを意味している。
【0063】
ここに、図10は、第1の道路検索処理を示すフローチャートである。図10に示すように、この処理においては、まず、表示候補点の進行方向、すなわち、方位センサにより得られた車両の進行方向と垂直な方向に、表示候補点の位置から、距離L1だけ離間した位置に、二つの新たな仮想現在位置を設定する(ステップ1001)。ついで、この新たな仮想現在位置を中心とする長さL1の正方形に対応する領域に含まれる地図を、CD−ROM15から読みだし、それぞれの新たな仮想現在位置について、これを中心とする予め設定された距離D内にある道路データ(線分)を選択し、その方位が、車両の進行方向と所定値以内にある線分だけをさらに選択し、取り出されたすべての線分に対して、新たな仮想現在位置から垂線をおろし、その垂線の長さを求める(ステップ1002)。このように、表示候補点の位置から、車両の進行方向と垂直な方向に、距離L1だけ離間した位置に、新たな仮想現在点を設定することにより、表示候補点を中心とする長さL1の正方形に対応する領域に隣接するような、新たな仮想現在位置を中心とする長さL1の正方形に対応する領域が設けられる。
【0064】
なお、表示候補点から、車両の進行方向に、新たな仮想現在位置を設けるのではなく、車両の進行方向と垂直な方向に、新たな仮想現在位置を設ける方がより好ましい。これは、この表示候補点に基づき、次回の処理において仮想現在位置が生成されるときに、車両の進行方向に、仮想現在位置が位置する可能性が大きいため、車両の進行方向に新たな仮想現在位置を設ける必要性が小さいためである。
【0065】
次に、これら垂線の長さに基づき、ステップ1002で抜き出されたすべての線分に対して、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(ステップ1003)。ついで、新たに算出された現在位置から延びる垂線と線分との交点、すなわち、垂線のあしに対応する点を、新たな候補点とする(ステップ1004)。このように、ステップ1002ないしステップ1004における処理は、図4を参照して説明したステップ503ないしステップ507の処理と同様である。
【0066】
たとえば、図11に示すように、表示候補点110に関して、第1の道路検索処理が起動された場合に、表示候補点110の進行方向と垂直な方向に距離L1だけ離間した位置に、新たな仮想現在位置111、112が設定される。新たな仮想現在位置111については、これを中心とする距離D内にあり、かつ、その方位が、車両の進行方向と所定値内である線分114が存在するため、新たな仮想現在位置111からこの線分114に垂線をおろし、その長さを求める。ついで、得られた長さなどに基づき、新たな現在位置111に関するエラーコスト、累算エラーコストおよび信頼度を算出する。また、新たな仮想現在位置111と線分114との交点113が、候補点とされる。これに対して、新たな仮想現在位置112については、これを中心とする距離D内にあり、かつ、その方位が、車両の進行方向と所定値内である線分が存在しないため、この仮想現在位置112に対する候補点は生成されない。
【0067】
このようにして新たに得られた候補点の信頼度が、図4のステップ501ないし509を実行した結果得られ、メモリ25のRAMの所定の領域に記憶された候補点の信頼度と比較され、最も信頼度の値が大きな候補点が、表示候補点とされ、その位置および方位を示すデータが、メモリ25のRAMの所定の領域に記憶される(ステップ1005)。また、新たに候補点が得られた結果、候補点が15個以上存在することになった場合には、信頼度の値が大きい順に、14個の候補点の位置および方位を示すデータが、それぞれ、メモリ25のRAMの所定の領域に記憶される。
【0068】
ステップ912の第1の道路検索処理が終了すると、道路検索状態フラグflag=2をセットし(ステップ913)、処理を終了する。
【0069】
前述したように、表示候補点が、ひとたび、フリー状態になってから、車両が700m以上走行した場合に、その間に、表示候補点がマッチング状態であった距離が200mより小さかったならば、第1の道路検索処理がなされ、道路検索状態フラグflag=2にセットされる(ステップ908ないし913)。さらに、次回に実行される広域道路検索処理では、そのステップ908において、flag=2であるため、ノー(No)と判断される。この場合には、広域道路検索有効距離カウンタLwdの値が、1500mに対応する値以上であるか否かを判断し、カウンタの値の方が小さな場合には、再度、第1の道路検索処理(ステップ915)を実行する。さらに、車両が走行し、広域道路検索有効距離カウンタLwdの値が、1500mに対応する値以上となった場合(ステップ914でイエス(Yes))には、マッチング距離カウンタLmaの値が、500mに対応する値以上であるか否かを判断する(ステップ916)。このステップ916で、イエス(Yes)と判断された場合、すなわち、ステップ912および/またはステップ915において、第1の道路検索処理が実行された後に、表示候補点が連続してマッチング状態であった距離が200m以上である場合には、この表示候補点に対応する位置が車両の現在位置である信憑性が大きいとして、道路検索状態フラグflag=0にリセットし(ステップ911)、処理を終了する。
【0070】
これに対して、ステップ916でノー(No)と判断された場合には、第2の道路検索処理が実行される(ステップ917)。
【0071】
ここに、図12は、第2の道路検索処理を示すフローチャートである。図12に示すように、この処理では、まず、表示候補点の進行方向、すなわち、方位センサにより得られた車両の進行方向と垂直な方向に、表示候補点の位置から、距離L1および2×L1だけ離間した位置に、新たな仮想現在位置を設定する(ステップ1201)。
【0072】
ついで、第1の道路検索処理のステップ1002ないしステップ1005と同様に、新たな仮想現在位置を中心とする長さL1の正方形に対応する領域に含まれる地図を、CD−ROM15からそれぞれ読みだし、新たな仮想現在位置の各々について、これを中心とする予め設定された距離D内にある道路データ(線分)を選択し、その方位が、車両の進行方向と所定値以内にある線分だけをさらに選択し、取り出されたすべての線分に対して、新たな仮想現在位置から垂線をおろし、その垂線の長さを求める(ステップ1202)。
【0073】
次に、これら垂線の長さに基づき、ステップ1202で抜き出されたすべての線分に対して、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(ステップ1203)。ついで、新たに算出された現在位置から延びる垂線と、線分との交点、すなわち、垂線のあしに対応する点を、新たな候補点とする(ステップ1204)。
【0074】
このような処理により、たとえば、図13に示すように、表示候補点130に対して、新たな仮想現在位置131ないし134が設定される。新たな仮想現在位置132、134については、それぞれ、これを中心とする距離D内にあり、かつ、その方位が、車両の進行方向と所定値内である線分135、136が存在するため、新たな仮想現在位置132、134から線分135、136に、それぞれおろされた垂線と、線分135、136との交点が、それぞれ、候補点137、138となる。これに対して、新たな仮想現在位置131、133については、これを中心とする距離D内にあり、かつ、その方位が、車両の進行方向と所定値内である線分が存在しないため、これらは候補点としない。すなわち、新たな仮想現在位置131、133に対する候補点は生成されない。
【0075】
このようにして新たに得られた候補点の信頼度が、図4のステップ501ないし509および図10のステップ1001ないし1005を実行した結果得られ、メモリ25のRAMの所定の領域に記憶された候補点の信頼度と比較され、最も信頼度の値が大きな候補点が、表示候補点とされ、その位置および方位を示すデータが、メモリ25のRAMの所定の領域に記憶される(ステップ1305)。また、新たに候補点が得られた結果、候補点が15個以上存在することになった場合には、信頼度の値が大きい順に、14個の候補点の位置および方位を示すデータが、それぞれ、メモリ25のRAMの所定の領域に記憶される。
【0076】
さて、ひとたび、ステップ917の第2の道路検索処理が実行されると、その後に実行される広域道路検索処理においては、ステップ901ないし908が実行され、ステップ908においてノー(No)と判断される。
【0077】
したがって、この場合には、再度、広域道路検索有効距離カウンタLwdの値が、1500mに対応する値以上であるか否かを判断し、カウンタの値の方が小さな場合には、第1の道路検索処理(ステップ915)を実行する。さらに、車両が走行し、広域道路検索有効距離カウンタLwdの値が、1500mに対応する値以上となった場合(ステップ914でイエス(Yes))には、マッチング距離カウンタLmaの値が、500mに対応する値以上であるか否かを判断する(ステップ916)。このステップ916で、イエス(Yes)と判断された場合、すなわち、ステップ912および/またはステップ915において、第1の道路検索処理が実行され、かつ、ステップ917において第2の道路検索処理が実行された後に、表示候補点が連続してマッチング状態であった距離が500m以上であると判断された場合には、この表示候補点に対応する位置が車両の現在位置である信憑性が大きいとして、道路検索状態フラグflag=0にリセットし(ステップ911)、処理を終了する。
【0078】
これに対して、ステップ916でノー(No)と判断された場合には、再度、第2の道路検索処理が実行される(ステップ917)。
【0079】
上述したような処理が終了した後に、表示候補点の位置および方位が出力される(図4のステップ511)。
【0080】
図4のステップ501ないし511を実行することにより得られた表示候補点は、図14に示すフローチャートに基づく処理によりディスプレイ17の画面上に表示される。
【0081】
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。
【0082】
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1301)。もし、押されていれば(ステップ1301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1302)。
【0083】
次に、図5の処理を実行することにより得られた表示候補点の位置および方位を示すデータを、メモリ25のRAMの所定の領域から読み出し(ステップ1303)、ステップ1302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1304)。
【0084】
そして、地図に重畳して、表示候補点の位置およびその方位を、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1305)。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1306)。
【0085】
なお、本実施例においては、上記のように矢印記号を用いて車両位置および方向を示したが、車両位置および方向の表示形態は、位置および進行方向が、表示状態が明確に示されるものであれば、その形態は任意でよい。また、北マーク等も同様である。
【0086】
本実施例によれば、表示候補点が、ひとたび、フリー状態になってから、車両が700m以上走行した場合に、その間に、表示候補点がマッチング状態であった距離が200mに満たないのであれば、表示候補点から所定の距離L1だけ離間した位置に、二つの新たな仮想現在位置が設定され、これら現在位置に基づき、候補点が生成される。したがって、表示候補点がフリー状態になった場合であっても、比較的容易に、車両が走行していると予想される道路上に候補点を設定すること、すなわち、マップマッチングすることができ、その結果、車両の現在位置を正確に算出することが可能となる。
【0087】
さらに、本実施例によれば、前述した処理を行った後に、さらに、車両が所定の距離を走行し、かつ、その間に、表示候補点がマッチング状態であった距離が500mに満たないのであれば、表示候補点から所定の距離L1および2×L1だけ離間した位置に、四つの新たな仮想現在位置が設定され、これら現在位置に基づき、候補点が生成される。したがって、二つの新たな仮想現在位置が設定され、候補点が生成されるような前述した処理においても、マップマッチングができなかった場合であっても、比較的容易に、車両が走行していると予想される道路上に候補点を設定することができ、その結果、車両の現在位置をより正確に算出することが可能となる。
【0088】
本発明は、以上の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
【0089】
たとえば、前記実施例においては、表示候補点の進行方向と垂直な方向に、距離L1、または距離L1および2×L1だけ離間した位置に新たな仮想現在位置を設定するように構成されているが、さらに、表示候補点の進行方向に、距離L1だけ離間した位置に、新たな仮想現在位置を設定するようにしてもよい。
【0090】
また、前記実施例の広域道路検索処理において、広域道路検索有効距離カウンタLwdおよびマッチング距離カウンタLmaと比較される値が、前記実施例に記載されたものに限定されないことは明らかである。
【0091】
さらに、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。
【0092】
【発明の効果】
本発明によれば、距離センサおよび方位センサにより検出された車両の推定位置の付近に道路が存在しない場合であっても、適切に車両が走行していると考えられる道路を検索し、その結果、該車両の現在位置を、精度よく算出する現在位置算出システムを提供することが可能となる。
【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、車両の進行方位および進行距離を算出する処理を示すフローチャートである。
【図4】 図4は、車両の現在位置を算出する処理を示すフローチャートである。
【図5】 図5は、本実施例にかかる道路データの一例を説明するための図である。
【図6】 図6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7】 図7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、本実施例にかかる広域道路検索処理を示すフローチャートである。
【図10】 図10は、本実施例にかかる第1の道路検索処理を示すフローチャートである。
【図11】 図11は、本実施例にかかる第1の道路検索処理を説明するための図である。
【図12】 図12は、本実施例にかかる第2の道路検索処理を示すフローチャートである。
【図13】 図13は、本実施例にかかる第2の道路検索処理を説明するための図である。
【図14】 図14は、本実施例にかかる現在位置表示処理を示すフローチャートである。
【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
Claims (7)
- 車両に搭載され、該車両の現在位置を算出する現在位置算出システムであって、
少なくとも、道路データを含む、道路地図を表わす地図データを記憶する手段と、
車両の進行方位を検出する方位検出手段と、
車両の走行距離を算出する距離算出手段と、
前記方位検出手段により検出された前記進行方位と、前記距離算出手段により算出された前記走行距離とに基づき、仮想現在位置を生成する仮想現在位置生成手段と、
前記仮想現在位置と、前記地図データに含まれる前記道路データとを比較し、車両が何れかの道路上に存在する状態、或いは、車両が道路上に存在しない状態を示す候補点を算出する候補点算出手段と、
前記候補点が、道路上に存在しない状態を示した場合に、それ以後の車両の走行距離を計数する第1の計数手段と、
前記候補点が、道路上に存在しない状態を示した以降に、前記候補点が道路上に存在する状態を示した場合の、車両の走行距離を計数する第2の計数手段と、
前記第1の計数手段の値が、所定の第1の値以上になったときに、前記第2の計数手段の値が、所定の第2の値よりも小さい場合に、前記候補点から所定の距離だけ離間した位置に、少なくとも1つの第2の仮想現在位置を生成する第2の仮想現在位置生成手段と、
前記第2の仮想現在位置と、前記地図データに含まれる前記道路データとを比較し、車両が何れかの道路上に存在する状態、或いは、車両が道路上に存在しない状態を示す第2の候補点を算出する第2の候補点算出手段と、
前記候補点および前記第2の候補点が、前記車両の存在している位置である信憑性を示す信頼度を算出する信頼度算出手段と、
前記候補点および前記第2の候補点のうち、前記信頼度の値の最も大きな候補点を選択し、これに対応する位置を、車両の現在位置と判断する判断手段とを備えたことを特徴とする現在位置算出システム。 - 前記第2の仮想現在位置生成手段が、前記候補点算出手段により算出された候補点のうち、その信頼度の値が最も大きい候補点から所定の距離だけ離間した位置に、前記第2の仮想現在位置を生成するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の現在位置算出システム。
- さらに、前記第2の仮想現在位置生成手段により前記第2の仮想現在位置が生成された場合に、前記第1の計数手段の値が、前記第1の値より大きな所定の第3の値よりも大きく、かつ、前記第2の計数手段の値が、前記第2の値より大きな所定の第4の値よりも小さい場合に、前記第2の仮想現在位置から所定の第2の距離だけ離間した位置に、第3の仮想現在位置を生成する第3の仮想現在位置生成手段と、
前記第3の仮想現在位置と、前記道路データとに基づき、第3の候補点を算出する第3の候補点算出手段とを備え、
前記信頼度算出手段が、前記第3の候補点が、車両の存在する位置である信憑性を示す信頼度を算出するように構成されるとともに、前記判断手段が、前記候補点、前記第2の候補点および前記第3の候補点のうち、前記信頼度の値が最も大きな候補点を選択するように構成されたことを特徴とする請求項1または2に記載の現在位置算出システム。 - 前記第2の仮想現在位置生成手段が、前記候補点から、前記車両の進行方向と垂直の方向に、所定の距離だけ離間した位置に前記第2の仮想現在位置を生成するように構成されたことを特徴とする請求項1ないし3の何れか一項に記載の現在位置算出システム。
- 前記第3の仮想現在位置生成手段が、前記第2の仮想現在位置から、前記車両の進行方向と垂直の方向に、前記第2の距離だけ離間した位置に前記第3の仮想現在位置を生成するように構成されたことを特徴とする請求項3または4に記載の現在位置算出システム。
- 前記候補点算出手段が、前記仮想現在位置と、当該仮想現在位置を中心 とする第3の距離で定まる領域内の道路データと比較し、車両が何れかの道路上に存在する状態、或いは、車両が道路上に存在しない状態を示す候補点を算出し、
前記第2の候補点算出手段が、前記第2の仮想現在位置と、当該各第2の仮想現在位置を中心とする第4の距離で定まる領域内の道路データを比較し、車両が何れかの道路上に存在する状態、或いは、車両が道路上に存在しない状態を示す第2の候補点を算出し、
前記第4の距離で定まる領域とは、前記第3の距離で定まる領域と接する領域であることを特徴とする請求項1乃至5いずれかに記載の現在位置算出システム。 - 前記第2の候補点算出手段が、前記第2の仮想現在位置と、当該各第2の仮想現在位置を中心とする第4の距離で定まる領域内の道路データを比較し、車両が何れかの道路上に存在する状態、或いは、車両が道路上に存在しない状態を示す第2の候補点を算出し、
前記第3の候補点算出手段が、前記第3の仮想現在位置と、当該各第3の仮想現在位置を中心とする第5の距離で定まる領域内の道路データを比較し、車両が何れかの道路上に存在する状態、或いは、車両が道路上に存在しない状態を示す第3の候補点を算出し、
前記第5の距離で定まる領域とは、前記第4の距離で定まる領域と接する領域であることを特徴とする請求項3又は6記載の現在位置算出システム。
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