JP3719505B2 - 信号輻射装置，位置検出装置，位置特定プログラムおよびナビゲーション装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信して位置特定を行う位置検出装置の利用に際して利便性を高めることができる信号輻射装置，位置検出装置，位置特定プログラムおよびナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、車両に搭載されたナビゲーション装置は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信し、これに基づいて演算することで、このナビゲーション装置を搭載した車両の現在位置の特定処理を行っている。したがって、例えば立体駐車場，地下駐車場等の屋内駐車場やトンネル内など、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信することができない天空から閉ざされた場所において、ナビゲーション装置は搭載された車両の位置を特定できないことがある。このとき、ナビゲーション装置に備え付けの表示装置に対して正確に表示できず、使用者が自車位置を判断できない場合がある。
【０００３】
近年、このようにＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信することができない場所を車両が走行した場合に、ジャイロスコープ等の方位センサを用いて車両の進行方向の方位を知り、この方位のデータと距離センサによるデータとから推測航法（自律航法）を用いて仮想的な演算処理を行うことで自車位置を特定するナビゲーション装置が登場している。しかしながら、方位センサおよび距離センサの出力には各々累積誤差を生じるため、最終的に誤った自車位置の表示が行われるという不具合を生じる虞がある。
【０００４】
また、ナビゲーション装置がＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信できたとしても、当該ナビゲーション装置を搭載する車両が例えば高層ビル街を走行するときには、受信したＧＰＳ信号がマルチパスによる反射波である場合もある。このとき、ナビゲーション装置は車両の位置を判定したとしても、この判定された位置が正確な位置を表わしているとは限らないため、推測航法による位置特定処理が正しいか，ＧＰＳ信号による位置特定処理が正しいかを検証するための演算処理することに長時間を要し、その間、イニシャル画像等（待ち画面等）が表示装置に表示されたままとなることもあり、使用者にとって利便性が損なわれるという事情がある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、位置の特定不能や位置特定誤差を極力なくすことができ、しかもナビゲーション装置が現在位置を正確に特定するに至るまでの所要時間を短縮することができる信号輻射装置，位置検出装置，位置特定プログラムおよびナビゲーション装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の位置検出装置によれば、信号輻射装置から輻射される信号を受信した場合に、その信号が位置データであるか否か、もしくはＧＰＳ信号であるか否かを判定した後に判定された信号により位置を特定する。この場合、位置検出装置がＧＰＳ信号から生成された信号を受信した場合には、位置特定を行うことができ、位置の特定不能、位置特定誤差を極力なくすことができる。また、位置検出装置が記憶手段にきおくされた位置データによる信号を受信した場合には、この位置データにより位置を特定し、ＧＰＳ信号に基づいて位置を特定するものに比較して素早く位置を特定することができる。しかも、輻射手段は、記憶手段に記憶された位置データを位置特定が困難な位置に輻射するようにしたので、ＧＰＳ信号を受信した場合のように位置特定するための演算処理が不要となり、位置検出装置は素早く位置を特定することができる。
【０００７】
これにより、従来ＧＰＳ信号の到達しない場所や反射波の影響が大きい場所においても、上述した信号を受信して位置特定をすることができるようになり、車両位置の特定不能や位置特定誤差を極力なくすことができる。
【０００８】
また、位置検出装置は、輻射手段から輻射される信号を受信することができるので、例えば高層ビル街などに設けた場合には、反射波による影響が低減され、検証するための演算頻度が低くなりまたは検証演算処理時間が短くなるため、位置検出装置が車両の現在位置を正確に特定するに至るまでの所要時間を短縮することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下本発明を、屋内駐車場Ａに設置された信号輻射装置及び車両用のナビゲーション装置に適用した場合の第１実施形態として図１ないし図３を参照して説明する。
【００１６】
図１は、信号輻射装置１の設置位置及び電気的構成等を概略的に示している。信号輻射装置１は、ＧＰＳ信号再輻射装置２と、位置データ送信装置３とから構成されている。尚、図１には説明をわかりやすくするため、車両やＧＰＳ衛星等と比較して信号輻射装置１を、電気的構成を含めて誇張して示している。
【００１７】
単体で信号輻射装置としても機能するＧＰＳ信号再輻射装置２は、受信手段としての受信アンテナ４と、この受信アンテナ４に接続された高周波アンプ５と、この高周波アンプ５に接続された輻射手段としての送信アンテナ６とから構成されている。
【００１８】
受信アンテナ４は、屋内駐車場Ａの天井の外部にＧＰＳ衛星７方向に指向性を有して設けられており、ＧＰＳ電波帯域（約１．５ＧＨｚ，２ＧＨｚ）に整合されたアンテナからなるもので、少なくとも３個以上のＧＰＳ衛星７からのＧＰＳ信号を受信（生成）し、高周波アンプ５に出力するように構成されている。高周波アンプ５は図示しない電源に接続され、ＧＰＳ電波帯域において５ｄＢから１０ｄＢ程度の利得でＧＰＳ信号を増幅し、送信アンテナ６に出力するようになっている。
【００１９】
送信アンテナ６は、受信アンテナ４と同様にＧＰＳ電波帯域に整合されたアンテナからなるもので、受信アンテナ４の輻射位置に相当する受信位置に、増幅されたＧＰＳ信号を、本発明における「信号」として輻射するように構成されている。
【００２０】
一方、単体で信号輻射装置としても機能する位置データ送信装置３は、記憶手段としての記憶回路８と、この記憶回路８に接続された送信回路９と、この送信回路９に接続された輻射手段としての送信アンテナ１０とにより構成されている。
【００２１】
記憶回路８は、送信アンテナ１０の輻射位置に対応する緯度・経度データ（本発明における位置データに相当）を記憶している。送信回路９は、記憶回路８からこの緯度・経度データを読出し、送信アンテナ１０を介して受信位置を中心とした限られた範囲内に輻射するように構成されている。
【００２２】
尚、受信アンテナ４及び記憶回路８により本発明における信号生成手段２４が形成されている。
【００２３】
図２は、屋内駐車場Ａを走行する車両Ｂに搭載されたナビゲーション装置１１の全体の電気的構成を概略的に示している。
位置検出装置としてのナビゲーション装置１１は、全体の制御動作を行う制御回路１２（本発明の位置特定手段に相当）および、この制御回路１２に接続される位置検出器１３、地図データ入力器１４、外部メモリ１５、表示装置１６、操作スイッチ群１７、音声出力装置１８、リモコン１９からの信号を検出するリモコンセンサ２０等から構成されている。
【００２４】
制御回路１２は、マイクロコンピュータを主体として構成されたもので、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース及びこれらを接続するバス等（いずれも図示せず）を備えている。これらのうち、ＲＯＭには、経路案内用、地図表示用、各種情報検索用、マップマッチング用のプログラム等が格納され、ＲＡＭにはプログラム実行時の処理データや地図データ入力器１４から取得した道路地図データ等が一時的に格納される。
【００２５】
位置検出器１３は、相対方位を検出するためのジャイロスコープ２１、車両の走行距離を検出するための距離センサ２２及びＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信可能であると共に緯度・経度データ（本発明における位置データに相当）を受信可能である受信機２３から構成されている。尚、位置検出器１３は、絶対方位を検出するための地磁気センサを組み合わせても良いし、ステアリングホイールの回転センサや各タイヤの回転を検出する車輪センサ等を組み合わせて構成しても良い。
【００２６】
地図データ入力器１４は、例えばＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭのような大容量の情報記録媒体（図示せず）から地図データを読み取るためのものである。この場合、情報記録媒体には、多種類の地図描画用データ及びマップマッチング用データ等が記憶されている。尚、情報記録媒体としては、ハードディスク、光磁気ディスク、大容量メモリカード等を用いることもできる。
【００２７】
外部メモリ１５は、ＰＣカード，フラッシュメモリカード等により構成されたもので、例えば他の規格の情報記録媒体に対応するためのプログラムソフトを記憶したり、特定のデータの保存や呼出等を行うために設けられている。
【００２８】
表示装置１６は、制御回路１２のプログラムに従って地図画面を表示するための例えばカラー液晶ディスプレイを含んで構成されており、車両の運転席近傍に設置される。操作スイッチ群１７は、この表示装置１６の周辺に配置されたメカニカルスイッチや表示装置１６のカラー液晶ディスプレイ上に形成されたタッチスイッチ等からなり、各種のデータや設定事項等の操作入力を制御回路１２に出力するように構成されている。
【００２９】
音声出力装置１８は、音声合成回路、アンプ、スピーカ等を備えたもので、制御回路１２からの音声情報に応じた任意の音声出力を発生できるようになっている。
【００３０】
そして、制御回路１２は、現在位置を地図上に位置付けるマップマッチング処理を実行する機能、案内経路に従った車両のナビゲーション機能を実現できるように構成されている。
【００３１】
以下、上述構成の作用につき本発明に関係した部分を中心に説明する。
ＧＰＳ信号再輻射装置２は、高周波アンプ５の入力側において、ＧＰＳ衛星７が常時輻射するＧＰＳ信号を受信アンテナ４により約−１３０ｄＢｍ程度に受信し、高周波アンプ５は、受信されたＧＰＳ信号を例えば約１０ｄＢ増幅する。
【００３２】
受信アンテナ４及び送信アンテナ６の損失を含めて−１２０ｄＢｍ〜−１２５ｄＢｍに増幅される電力をＧＰＳ信号として、高周波アンプ５の出力に接続された送信アンテナ６から受信アンテナ４の輻射位置に相当する限られた範囲（例えば屋内駐車場Ａにおける走行道路の半径約１０ｍとなる円内の範囲，本発明における所定領域に相当）に輻射する。また、位置データ送信装置３の送信回路９は、記憶回路８に記憶された緯度・経度データを読出し、送信アンテナ１０を介して限られた範囲（例えば屋内駐車場Ａにおける走行道路の半径約１０ｍとなる円内の範囲）に輻射する。
【００３３】
図３は、車両Ｂに搭載されたナビゲーション装置１１の動作をフローチャートで示している。
上述したＧＰＳ信号や緯度・経度データが輻射される限られた範囲内を車両Ｂが走行すると、ナビゲーション装置１１の受信機２３は、ＧＰＳ信号あるいは緯度・経度データの信号を受信し、制御回路１２に出力する。制御回路１２は、信号を受信できたか否かを判定する（ステップＳ１）。制御回路１２は、信号を受信すると（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、次にその信号がＧＰＳ信号であるか否かを判定する（ステップＳ２）。制御回路１２は、ＧＰＳ信号を受信していた場合には、緯度・経度の演算を行い（ステップＳ３）、車両Ｂの現在位置（現在地点）を特定し、表示装置１６に特定された位置を表示し（ステップＳ４）、この後ステップＳ１に戻り上記処理を繰り返す。
【００３４】
また、制御回路１２は、ステップＳ２でＮｏの場合には、受信した信号が緯度・経度データを示しているか否かを判定し（ステップＳ５）、Ｙｅｓの場合には、ステップＳ４に移行して、受信した信号がＧＰＳ信号を演算した結果と略同じデータとなっているので、車両Ｂの現在位置（現在地点）を特定し、表示装置１６内に特定された位置を表示し、ステップＳ１に戻る。
【００３５】
尚、この屋内駐車場における当該車両Ｂが走行した位置を、緯度・経度データの信号の受信による位置特定に対応していないカーナビゲーション装置を搭載した車両が走行したときには、ＧＰＳ信号再輻射装置２より輻射されたＧＰＳ信号を受信して、ＧＰＳ信号に基づいて演算することで車両の位置を特定する。すなわち、ＧＰＳ信号を受信して位置を特定する従来構成のナビゲーション装置にも対応させることができる。
【００３６】
このような第１実施形態によれば、送信アンテナ６をＧＰＳ衛星７のＧＰＳ信号による位置特定が困難な屋内駐車場Ａ内部に設け、この送信アンテナ７が、高周波アンプ５により増幅されたＧＰＳ信号を輻射するようにしているので、ナビゲーション装置１１は、ＧＰＳ信号が受信可能な場所と全く同様にして、ＧＰＳ信号により車両の位置を特定することができる。また、送信アンテナ１０により、記憶回路８に記憶された緯度・経度データを位置特定が困難な位置に輻射するようにしたので、ナビゲーション装置１１は、緯度・経度データを受信し、位置特定のための演算処理を行わずに直接位置を特定することができる。
【００３７】
したがって、屋内駐車場Ａの内部においても増幅されたＧＰＳ信号もしくは緯度・経度データが到達することになり、車両位置の特定不能や位置特定誤差を極力なくすことができる。また、緯度・経度データにより位置特定した場合には、ＧＰＳ信号により位置特定する演算処理が省かれ、ナビゲーション装置が現在位置を正確に特定するに至るまでの所要時間を短縮することができる。
【００３８】
例えば車両に搭載されているナビゲーション装置が、たとえ位置データを受信できないタイプであったとしても、ＧＰＳ信号を受信し位置を特定することができるため、従来のナビゲーション装置であっても位置を特定することができる。
【００３９】
また、ＧＰＳ信号再輻射装置２は、受信アンテナ４，高周波アンプ５及び送信アンテナ６のみの非常に簡単な構成となるので設置コストを最小限に抑えることができる。
【００４０】
受信アンテナ４は、ＧＰＳ衛星７からのＧＰＳ信号を受信し、送信アンテナ６は、受信したＧＰＳ信号を増幅した信号をＧＰＳ信号が直接到達できない所定領域に対して輻射するので、この所定領域を通過するナビゲーション装置１１においては、位置の特定不能や位置特定誤差が起こらないようにすることができる。
【００４１】
制御回路１２は、信号輻射装置１から輻射される信号を受信すると、この信号に基づき内蔵されたＲＯＭ内のプログラムにしたがって位置特定を行うため、位置の特定不能や位置特定誤差を極力なくすことができる。
【００４２】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。
図４は、屋内駐車場に設置される信号輻射システム３０に含まれる４つ（複数）の信号輻射装置１の配置例とＧＰＳ信号，緯度・経度データの届く範囲（車両Ｂ側における受信可能範囲）とを模式的に示している。
信号輻射システム３０は、例えば４つの信号輻射装置１により構成されている。信号輻射装置１を構成する受信アンテナ４は、信号輻射装置１ごとに水平方向に備え付けられる位置が異なり、また、その指向性を有する開口面がＧＰＳ衛星７の方向に向けられ、例えばそれぞれ約３０ｍ（数十ｍ）間隔で位置している。
【００４３】
また、それぞれの受信アンテナ４の直下方には、送信アンテナ６がそれぞれ位置しており、高周波アンプ５が受信アンテナ４と送信アンテナ６との間に介在するように構成されている。尚、送信アンテナ６から、ＧＰＳ電波による位置信号が図示のように送信アンテナ６の下方の限られた範囲に輻射されるようになっている。
【００４４】
上記構成の作用を、車両Ｂがこの屋内駐車場Ａ内を走行する際の実施形態につき説明する。尚、車両Ｂには、ナビゲーション装置１１が搭載されている。
【００４５】
ＧＰＳ衛星７からＧＰＳ信号が送信され、それぞれの受信アンテナ４において受信する。これらのＧＰＳ信号は、それぞれの高周波アンプ５で増幅され、送信アンテナ６からその直下方の限られた範囲に輻射される。また、信号輻射装置１の位置データ送信装置３は、第１実施形態の説明と同様に緯度・経度データをその直下方の限られた範囲に輻射する。
【００４６】
車両Ｂがこの屋内駐車場Ａ内を走行すると、車両Ｂに搭載されるナビゲーション装置１１はＧＰＳ信号を受信して、このＧＰＳ信号に基づいて車両Ｂの現在位置を特定し、表示装置１６に現在位置を表示させる。このとき、制御回路１２は、内蔵のＲＡＭにこの現在位置を記憶させる。車両Ｂがさらに屋内駐車場Ａを図示した矢印Ｃ方向に走行すると、ＧＰＳ信号を断続的に受信することになる。制御回路１２は、記憶された位置とＧＰＳ信号に基づいて算出された位置とを比較することで、車両の進行方向を確実に得ることができる。
【００４７】
このような第２実施形態によれば、屋内駐車場Ａの施設面積が広い場合にナビゲーション装置１１が搭載される車両が通過する４箇所において、それぞれ信号輻射装置１を設置するため、車両Ｂに搭載されるナビゲーション装置１１においては、表示装置１６に車両の進行方向の表示を行うことができる。
【００４８】
尚、信号輻射装置１は、屋内駐車場Ａ内で直線の走行路の少なくとも２箇所に設置することが望ましい。これにより、ナビゲーション装置１１は車両Ｂの進行方向を正確に報知することができる。
【００４９】
（第３実施形態）
図５は、第３実施形態を示すもので、第１実施形態と異なるところは、位置データ送信装置３を高層ビル街の信号機に設置したところにある。尚、道路を走行する車両Ｂにはナビゲーション装置１１が搭載されている（図示せず）。
図５に示すような高層ビル街の信号機、高架道直下の側道等のマルチパスの影響の強い場所、すなわち、車両Ｂに搭載されるナビゲーション装置１１による位置特定が困難となることが予想される地点に設けている。
【００５０】
このとき、位置データ送信装置３の送信アンテナ１０が記憶回路８に記憶された緯度・経度データを、位置特定が困難な位置に輻射するようにしているので、カーナビゲーション装置１１における受信機２３は緯度・経度データを受信し、制御回路１２はこの緯度・経度データにより位置を特定する。これにより、従来ＧＰＳ信号の反射波の影響が大きい高層ビル街のような場所においても、緯度・経度データが到達することになり、車両位置の特定不能や位置特定誤差を極力なくすことができる。
【００５１】
また、ナビゲーション装置１１において、信号輻射装置２，３から輻射された信号の受信時には、マルチパスによる反射波の影響が減少し、検証するための演算頻度が低くなりまたは検証演算処理時間が短くなるため、ナビゲーション装置１１が車両の現在位置を正確に特定するに至るまでの所要時間を短縮することができる。
【００５２】
（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特に次に示す変形、拡張が可能である。
上記実施形態においては、ナビゲーション装置１１は、車両に搭載されるナビゲーション装置に特化して示したが、携帯可能なナビゲーション装置あるいは位置検出をする携帯端末に適用しても良い。
【００５３】
上記実施形態において受信アンテナ４は屋内駐車場Ａの天井に設置されているように構成したが、輻射位置（受信位置、所定領域）を適切に設定できれば側壁に設置されていても良い。また、信号輻射装置１には、送信アンテナ６と送信アンテナ１０とを別体にして設けたが、一体として信号輻射装置２，３が切り換えられるように構成しても良い。
【００５４】
信号輻射システム３０においては、信号輻射装置１を複数設置するように構成したが、設置環境またはコスト等の理由から、ＧＰＳ信号再輻射装置２または位置データ送信装置３のいずれかを複数設置してもよいし、これらを組み合わせて用途に合わせて設置するようにしても良い。すなわち、例えば信号輻射装置１の送信アンテナ６、設置予定場所に対応する受信アンテナ４を設置できる場所がない場合には、位置データ送信装置３を送信アンテナ６の設置予定場所に設置することで対応できるため、場合に応じて柔軟に対応できるシステムを構築することができる。
【００５５】
上記実施形態においては、位置データ送信装置３は、緯度・経度データを輻射するように構成したが、あらかじめ送信アンテナ６により輻射される位置に対応した高度（高さ）のデータをも輻射するようにしても良い。位置データは、オルマナックデータ等によるものでもよい。
【００５６】
上記実施形態においては、ＧＰＳ信号を受信していないと判定した後に、緯度・経度データを受信したか否かを判定するように構成したが、これは緯度・経度データを受信しないと判定した後に、ＧＰＳ信号を受信したか否かを判定するように動作を変更することもできる。すなわち、このとき緯度・経度データを受信していれば、ＧＰＳ信号を受信したか否かを判定する必要がなくなり、また緯度・経度演算処理を行う必要がなくなるため、ＧＰＳ信号により位置特定する演算処理が省かれることになり、ナビゲーション装置１１は、素早く位置を特定することができる。
【００５７】
上記実施形態においては、屋内駐車場Ａの内部に適用したが、立体駐車場内や地下駐車場内、トンネル内や高架下、ビルの谷間等のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号が遮断され得る空間を示す場所に適用してもよい。立体駐車場においては車両の旋回が多いので第２実施形態は特に有効である。
【００５８】
第２実施形態においては、ナビゲーション装置１１において、信号輻射装置１を約３０ｍ間隔で設置して断続的に受信できるように屋内駐車場Ａ内に設置したが、例えば約２０ｍ間隔で設置することで連続的に受信できるように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における信号輻射装置の配設状態を示す概念図
【図２】ナビゲーション装置の電気的構成図
【図３】ナビゲーション装置の動作を示すフローチャート
【図４】本発明の第２実施形態を示す図１相当図
【図５】本発明の第３実施形態を示す図１相当図
【符号の説明】
１は信号輻射装置、２はＧＰＳ信号再輻射装置（信号輻射装置）、３は位置データ送信装置（信号輻射装置）、４は受信アンテナ（信号生成手段，受信手段）、６は送信アンテナ（輻射手段）、８は記憶回路（信号生成手段，記憶手段）、１０は送信アンテナ（輻射手段）、１１はナビゲーション装置（位置検出装置）、１２は制御回路（位置特定手段）、２３は受信機、２４は信号生成手段、３０は信号輻射システムである。

Claims (2)

1. ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信して位置特定を行う位置特定手段を備えた位置検出装置において、
   前記位置特定手段は、輻射位置に対応した位置データを記憶している記憶手段と、
   前記位置検出装置による位置特定が困難となる領域内の所定の前記輻射位置から前記記憶手段に記憶される位置データ又は前記輻射位置に相当する受信位置で前記ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を輻射する輻射手段とを設けた信号輻射装置からの前記信号を受信するとその信号が前記位置データであるか否か、もしくは前記ＧＰＳ信号であるか否かを判定した後に前記判定された信号により位置を特定することを特徴とする位置検出装置。
2. 前記位置検出装置による位置特定が困難となる領域とは、施設内、立体駐車場内、地下駐車場内、トンネル内、高架下、ビルの谷間等の前記ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号が遮断され得る空間を指す請求項１に記載の位置特定装置。

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