JP3734625B2 - ナビゲーション装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＧＰＳ（ Global Positioning System）衛星から送られてくる信号により現在位置を検出するナビゲーション装置に関し、特に、ＤＧＰＳ（Differential Global Positioning System）を使用して位置検出精度を向上させたナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車載用ナビゲーション装置は、地図データを記録したＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤ−ＲＯＭ（以下、単に「ＣＤ−ＲＯＭ」という）等の地図データ記憶装置と、ディスプレイ装置と、ＧＰＳ受信機、ジャイロ及び車速センサ等の車両の現在位置及び現在方位を検出するセンサ等を有し、車両の現在位置を含む地図データを地図データ記憶装置から読み出し、該地図データに基づいて車両位置の周囲の地図画像をディスプレイ画面に描画すると共に、車両位置マーク（ロケーション）をディスプレイ画面に重ね合わせて表示し、車両の移動に応じて地図画像をスクロール表示したり、地図画像を画面に固定し車両位置マークを移動させたりして、車両が現在どこを走行しているのかを一目で判るようにしている。
【０００３】
また、通常、車載用ナビゲーション装置には、ユーザが所望の目的地に向けて道路を間違うことなく容易に走行できるようにした経路誘導機能が搭載されている。この経路誘導機能によれば、地図データを用いて出発地から目的地までを結ぶ最もコストが低い経路を横型探索法又はダイクストラ法等のシミュレーション計算を行って自動探索し、その探索した経路を誘導経路として記憶しておき、走行中、地図画像上に誘導経路を他の道路とは色を変えて太く描画して画面表示したり、車両が誘導経路上の進路を変更すべき交差点に一定距離内に近づいたときに、地図画像上の進路を変更すべき交差点に進路を示す矢印を描画して画面表示したりすることで、ユーザを目的地まで案内する。
【０００４】
ところで、民生用として一般に公開されているＣ／Ａコードを用いたＧＰＳによる車両位置検出では１００ｍ程度の検出誤差が生じる。この検出誤差を小さくできる技術として、近年、ＤＧＰＳが開発され、実用化されている。ＤＧＰＳでは、正確な経度及び緯度が既知の基地局によりＧＰＳ衛星からの信号を受信してその時点での誤差を検出し、位置を補正するための位置補正情報（以下、ＤＧＰＳ情報という）をＦＭ多重放送によって送信するものであり、これを受信した車載用ナビゲーション装置では、ＧＰＳにより測位した車両位置を基地局からのＤＧＰＳ情報を用いて補正することにより、位置検出誤差が約１０ｍ以下にまで改善される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＤＧＰＳでは、基地局と車載用ナビゲーション装置との共通の誤差原因（例えば、電離層遅延、対流圏遅延及びＳＡ(Selective Availability) 誤差等）による誤差は除去されるが、マルチパスのように基地局と車載用ナビゲーション装置とで共通でない誤差原因は除去することができない。従って、車載用ナビゲーション装置のＧＰＳ受信機にマルチパスの影響があると、ＤＧＰＳによる位置検出精度が低下する。
【０００６】
また、ＤＧＰＳでは、ＤＧＰＳ情報を入力した時点での誤差は補正されるが、その後時間の経過に伴って誤差が大きくなる。現在、ＤＧＰＳ情報はＦＭ多重放送により５秒毎に送信されるが、例えば車両がビルの谷間等のように電波が届きにくいところを走行すると、ＤＧＰＳ情報を受信できず、時間の経過に伴って誤差が大きくなる。
【０００７】
本発明の目的は、ＤＧＰＳを利用したナビゲーション装置において、マルチパスの影響による位置検出誤差の増大を抑制できるナビゲーション装置を提供することである。
また、本発明の他の目的は、ＤＧＰＳを利用したナビゲーション装置において、ＤＧＰＳ情報を一時的に入力できないときに位置検出誤差の増大を抑制できるナビゲーション装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、ＦＭ放送に多重したＤＧＰＳ情報を受信するＦＭ多重受信手段と、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信するとともに前記ＤＧＰＳ情報を入力し、カルマンフィルタにより演算処理して位置情報を出力するＧＰＳ受信手段とを有するナビゲーション装置において、前記ＧＰＳ受信手段は、前記ＤＧＰＳ情報を入力すると前記カルマンフィルタの強度を第１の強度とし、一定時間後に前記カルマンフィルタの強度を前記第１の強度よりも強い第２の強度とすることを特徴とする本願第１発明のナビゲーション装置により解決する。
【０００９】
上記した課題は、ＦＭ放送に多重したＤＧＰＳ情報を受信するＦＭ多重受信手段と、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信するとともに前記ＤＧＰＳ情報を入力し、カルマンフィルタにより演算処理して位置情報を出力するＧＰＳ受信手段とを有するナビゲーション装置において、前記ＧＰＳ受信手段は、前記ＤＧＰＳ情報が一定のタイミングで入力されているときは前記カルマンフィルタの強度を第１の強度とし、前記一定のタイミングで受信されないときは前記カルマンフィルタの強度を前記第１の強度よりも強い第２の強度とすることを特徴とする本願第２発明のナビゲーション装置により解決する。
【００１０】
上記した課題は、主要建築物の位置及び高さ情報を含む地図データを記憶した地図データ記憶手段と、ＦＭ放送に多重したＤＧＰＳ情報を受信するＦＭ多重受信手段と、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信するとともに前記ＤＧＰＳ情報を入力し、カルマンフィルタにより演算処理して位置情報を出力するＧＰＳ受信手段と、前記地図データを使用して前記ＧＰＳ受信手段と前記ＧＰＳ衛星との間の建築物の有無を調べ、その結果建築物がないと判定したときは前記ＧＰＳ受信手段を制御して前記カルマンフィルタのフィルタ強度を第１の強度とし、前記建築物があると判定したときは前記ＧＰＳ受信手段を制御して前記カルマンフィルタのフィルタ強度を前記第１の強度よりも強い第２の強度とする制御手段とを有することを特徴とする本願第３発明のナビゲーション装置により解決する。
【００１１】
以下、本発明の作用について説明する。
ＤＧＰＳを用いたナビゲーション装置では、ＤＧＰＳ情報を入力すると所定の時定数で誤差が減少して最小値になり、その後時間の経過とともに誤差が大きくなる。そして、次にＤＧＰＳ情報を入力すると、再び誤差が減少し始める。このように、ＤＧＰＳを用いたナビゲーション装置では、ＤＧＰＳ情報を入力する毎に、誤差の減少及び増加を繰り返す。また、カルマンフィルタのフィルタ強度が「弱」の場合は誤差の変化する割合が大きくなり、フィルタ強度が「強」の場合は誤差の変化する割合が小さくなる。
【００１２】
本願第１発明においては、通常、カルマンフィルタのフィルタ強度を第２の強度（フィルタ強度「強」）に設定しておき、ＤＧＰＳ受信手段がＤＧＰＳ情報を入力すると、一定時間だけカルマンフィルタのフィルタ強度を第１の強度（フィルタ強度「弱」）に設定する。従って、誤差が小さくなるときの誤差の変化する割合が大きく、誤差が大きくなるときの誤差の変化する割合が小さくなる。これにより、位置検出誤差を小さく維持することができる。
【００１３】
また、本願第２発明においては、ＧＰＳ受信手段にＤＧＰＳ情報が一定のタイミングで入力されているときはカルマンフィルタのフィルタ強度を第１のフィルタ強度（フィルタ強度「弱」）とし、一定のタイミングで入力されていないときは第２のフィルタ強度（フィルタ強度「強」）に設定する。これにより、ＦＭ多重されたＤＧＰＳ情報の受信状態が悪く一定のタイミングでＤＧＰＳ情報が入力できないときは、カルマンフィルタのフィルタ強度が強くなり、位置検出誤差の変化する割合が小さくなって、誤差の増大が抑制される。
【００１４】
更に、本願第３発明においては、地図データ記憶手段に主要建築物の位置及び高さ情報が含まれており、制御手段はＧＰＳ衛星との間に建築物が存在しているか否かを調べる。そして、ＧＰＳ衛星との間に建築物が存在していないと判断したときは、マルチパスの影響がないと考えられるので、ＧＰＳ受信手段を制御してカルマンフィルタのフィルタ強度を第１の強度（フィルタ強度「弱」）とする。一方、衛星との間に建築物が存在しないと判断したときは、マルチパスの影響が考えられるので、カルマンフィルタのフィルタ強度を第２の強度（フィルタ強度「強」）とする。このように、本発明では、周囲の状態によりカルマンフィルタのフィルタ強度を適宜変更するので、位置検出誤差の増大が抑制される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態の車載用ナビゲーション装置を示すブロック図である。
【００１６】
１は地図データを記憶したＣＤ−ＲＯＭ、２は後述するナビゲーション装置本体１０を操作するための各種操作ボタンが設けられた操作部である。３はＦＭ多重されたＤＧＰＳ情報を受信するＦＭ多重受信機、４はＧＰＳ衛星から送られてくるＧＰＳ信号を受信して車両の現在位置の経度及び緯度を検出するＧＰＳ受信機である。このＧＰＳ受信機４は、ＤＧＰＳ情報を入力して検出位置を補正する機能を有している。
【００１７】
５は自立航法センサであり、この自立航法センサ５は、車両回転角度を検出するジャイロ等の角度センサ５ａと、一定の走行距離毎にパルスを発生する走行距離センサ５ｂとにより構成されている。７は液晶ディスプレイ装置であり、ナビゲーション装置本体１０は、このディスプレイ装置７に車両の現在位置の周囲の地図を表示したり、出発地から目的地までの誘導経路や車両位置マーク及びその他の案内情報を表示する。８はスピーカーであり、ナビゲーション装置本体１０はユーザにスピーカー８を介して各種案内情報を音声で伝達する。
【００１８】
ナビゲーション装置本体１０は以下のものから構成されている。１１はＣＤ−ＲＯＭ１から読み出された地図データを一時的に記憶するバッファメモリである。１２は操作部２と接続されるインターフェース、１３はＦＭ多重受信機３と接続されるインターフェース、１４はＧＰＳ受信機４と接続されるインターフェース、１５は自立航法センサ５に接続されるインターフェースである。１６は制御部であり、この制御部１６は、インターフェース１４，１５から入力される情報を基に車両の現在位置を検出したり、ＣＤ−ＲＯＭ１から所定の領域の地図データをバッファメモリ１１に読み出したり、バッファメモリ１１に読み出された地図データを用いて出発地から目的地までの誘導経路を探索する。また、制御部１６は、後述するように、ＦＭ多重受信機３から入力したＤＧＰＳ情報をＧＰＳ受信機４に伝達する。
【００１９】
１８はバッファメモリ１１に読み出された地図データを用いて地図画像を生成する地図描画部である。２０は制御部１６で探索した誘導経路を記憶する誘導経路記憶部、２１は誘導経路を描画する誘導経路描画部である。誘導経路記憶部２０には、制御部１６によって探索された誘導経路の全ノードが出発地から目的地まで記録される。誘導経路描画部２１は、地図を表示する際に、誘導経路記憶部２０から誘導経路情報（ノード列）を読み出して、誘導経路を他の道路とは異なる色及び線幅で描画する。
【００２０】
１９は制御部１６からの信号に応じて各種メニュー画面（操作画面）や車両位置マーク及びカーソル等の各種マークを生成する操作画面・マーク発生部である。２２は音声信号発生部である。この音声信号発生部２２には予め複数の音声メッセージが記録されており、制御部１６からの信号に応じて所定の音声メッセージをスピーカー８に出力する。２３は画像合成部であり、地図描画部１８で描画された地図画像に、操作画面・マーク発生部１９で生成した各種マークや操作画面、及び誘導経路描画部２１で描画した誘導経路などを重ね合わせてディスプレイ装置７に表示させる。
【００２１】
このように構成されたナビゲーション装置において、制御部１６は、ＧＰＳ受信機４で受信したＧＰＳ信号と、自立航法センサ５から入力した信号とから車両の現在位置を検出する。そして、ＣＤ−ＲＯＭ１から車両周囲の地図データを読み出してバッファメモリ１１に格納する。地図描画部１８は、バッファメモリ１１に読み出された地図データに基づいて地図画像を生成し、ディスプレイ装置７に車両周囲の地図画像を表示する。
【００２２】
また、制御部１６は、車両の移動に伴ってＧＰＳ受信機４及び自立航法センサ５から入力した信号により自車位置を検出し、その結果に応じて、ディスプレイ装置７に表示された地図画像に車両位置マークを重ね合わせて表示し、車両の移動に伴って車両位置マークを移動させたり、地図画像をスクロール表示する。
更に、ユーザが操作部２を操作して目的地を設定すると、制御部１６は車両の現在位置を出発地とし、出発地から目的地までの最もコストが低い経路をＣＤ−ＲＯＭ１の地図データを使用して探索する。そして、探索により得られた経路を誘導経路として誘導経路記憶部２０に記憶し、地図画像に誘導経路を重ね合わせて表示させる。また、制御部１６は車両の走行に伴って適宜案内情報を出力し、車両を目的地まで誘導経路に沿って走行するように案内する。
【００２３】
ところで、ＦＭ多重放送局は、ＤＧＰＳ情報を５秒間隔で送信している。制御部１６は、ＦＭ多重受信機３でＤＧＰＳ情報を受信すると、該ＤＧＰＳ情報をＧＰＳ受信機４に出力する。
図２はＧＰＳ受信機４の構成を示すブロック図である。
３１は衛星から送られてくるＧＰＳ信号を受信するアンテナ、３２はアンテナ３１で受信したＧＰＳ信号を高周波増幅する高周波増幅器、３８は一定周期の基準クロックを発生する基準水晶発振器、３９は基準クロックをもとに所定の周波数の信号を生成する周波数てい倍回路である。３３は、高周波増幅器３２から出力された信号と周波数てい倍回路３９から出力された信号を積算して中間周波信号を出力する積算回路、３４は中間周波信号を増幅及び検波する中間周波増幅器、３５は中間周波増幅器３４から出力された信号をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換するＡ／Ｄ変換器である。
【００２４】
３６はデジタル処理回路であり、Ａ／Ｄ変換器３５から入力した信号を基に、ＰＲＮコードの逆拡散、搬送波の位相同期の確立及び航法メッセージの抽出を行う。３７はデジタル処理回路３６から出力されるこれらのデータを基に現在位置を算出して位置情報を出力する制御部である。制御部３７にはナビゲーション装置本体１０からＤＧＰＳ情報が入力されるようになっており、該ＤＧＰＳ情報を用いて検出位置の補正を行う。３７ａは制御部３７内でソフトウェアより実現されるカルマンフィルタであり、該カルマンフィルタ３７ａを使用して位置情報の推定を行う。すなわち、ＧＰＳ信号には多くの誤差因子が含まれており、統計的な処理を行って検出位置を推定する必要がある。この統計的な処理による検出位置の推定にカルマンフィルタが使用される。
【００２５】
ＧＰＳにおけるカルマンフィルタの詳細については、例えば航空宇宙における誘導と制御（西村等；計測自動制御学会発行）等に記載されているが、簡単にいうとカルマンフィルタは、観測量ｙ0 ，ｙ1 ，…，ｙk を用いて、時刻ｔk'のときのシステムの状態ｘk'に関する最適な推定量を求める逐次的なアルゴリズムである。車載用ナビゲーション装置のＧＰＳ受信機４のカルマンフィルタでは時定数（パラメータ）を有しており、図３に示すように時定数が大きい場合、すなわちフィルタ強度が強い場合は位置検出誤差ｅの変化が緩慢であり、時間の経過とともに増大する誤差ｅの割合は少ないものの、ＤＧＰＳ情報を入力した後の誤差ｅが小さくなる割合も小さい。一方、時定数が小さい場合、すなわち、フィルタ強度が弱い場合は誤差ｅの変化が急であり、誤差ｅが増大する割合は大きいが、ＤＧＰＳ情報を入力してから誤差ｅが小さくなるまでの時間が短い。従来は、用途（車載用又は船舶用等）に合わせてフィルタ強度が決められていた。本実施の形態においては、制御部３７により、カルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を適宜２段階（フィルタ強及び弱）に変更可能となっている。
【００２６】
なお、ＧＰＳにより位置を検出するためには３個以上の衛星から同時にＧＰＳ信号を受信する必要がある。従って、ＧＰＳ受信機４は３個以上の衛星からのＧＰＳ信号を同時に受信し、それらの信号を同時に処理することができるようになっている。
以下、本実施の形態の車載用ナビゲーション装置のＤＧＰＳ情報入力時の動作について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。また、図５は、横軸に時間をＴをとり、縦軸に位置検出誤差ｅをとって、ＤＧＰＳ情報の入力タイミングとフィルタ強度の制御及び誤差の関係を示す図である。
【００２７】
ＧＰＳ受信機４の制御部３７は、電源オンにより以下の処理を開始する。なお、初期状態ではカルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度は「強」に設定されているとする。
制御部３７は、ステップＳ１１において、ナビゲーション装置本体１０からＤＧＰＳ情報を入力するとステップＳ１２に移行する。そして、カルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を「弱」に設定する。これにより、図５に示すように、誤差ｅが減少するときの速度が速くなる。その後、ステップＳ１３に移行し、制御部３７は一定時間ｔが経過するのを待つ。この時間ｔは、誤差ｅが最小値になるまでに必要な時間であり、予め設定されている。時間ｔが経過すると、ステップＳ１４に移行して、制御部３７はカルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を「強」に設定する。これにより、誤差ｅの増大する速度が遅くなる。その後、ステップＳ１１に戻り、次のＤＧＰＳ情報が入力されるまでカルマンフィルタ３７のフィルタ強度を「強」に維持する。上記の処理は、ナビゲーション装置の電源オフにより終了する。
【００２８】
このように、本実施の形態においては、ＧＰＳ受信機４にＤＧＰＳ情報が入力されると一定時間ｔだけカルマンフィルタ３７のフィルタ強度を「弱」にして誤差ｅが減少する速度を速くし、その後フィルタ強度を「強」にして誤差ｅが増大する速度を遅くするので、カルマンフィルタのフィルタ強度が常に一定である従来のナビゲーション装置に比べて、誤差ｅの変化量が小さくなる。これにより、位置検出精度が向上するという効果が得られる。
【００２９】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態のナビゲーション装置について説明する。なお、本実施の形態においても、ナビゲーション装置本体及びＧＰＳ受信機の基本的な構成は第１の実施の形態と同様であるので、図１及び図２を参照する。
図６は、本実施の形態におけるナビゲーション装置のＧＰＳ受信機４のＤＧＰＳ情報受信時の動作を示すフローチャートである。また、図７は、横軸に時間をとり、縦軸に位置検出誤差をとって、ＤＧＰＳ情報の入力タイミングとフィルタ強度の制御及び位置検出誤差との関係を示す図である。
【００３０】
ＧＰＳ受信機３の制御部３７は、電源オンにより以下の処理を開始する。なお、初期状態ではカルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度は「弱」に設定されているとする。
制御部３７は、ステップＳ２１において、ＤＧＰＳ情報の入力タイミングを設定する。前述したようにＦＭ多重放送の受信状態が良好な場合は、ＤＧＰＳ情報は５秒毎に入力される。従って、制御部３７は、最初にＤＧＰＳ情報を入力した時点を基準として５秒毎の時間をＤＧＰＳ情報の入力タイミングとする。
【００３１】
その後、ステップＳ２２において、制御部３７はＤＧＰＳ情報の入力タイミングまで待つ。そして、入力タイミングになると、ステップＳ２３に移行し、ＤＧＰＳ情報が入力されたか否かを調べる。ＤＧＰＳ情報が入力された場合は、ステップＳ２４に移行し、制御部３７はカルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を「弱」に設定する。この場合、誤差ｅの増加及び減少速度はいずれも大きいが、ＤＧＰＳ情報が一定の時間間隔で入力されているので、ＤＧＰＳ情報が入力される毎に誤差ｅが補正され、誤差ｅを低く抑えることができる。その後、ステップＳ２２に戻り、次のＤＧＰＳ情報の入力タイミングを待つ。
【００３２】
一方、ステップＳ２３においてＤＧＰＳ情報の入力タイミングにもかかわらずＤＧＰＳ情報が入力されない場合、例えば車両がビルの谷間等のようにＦＭの受信状態が悪い場所を走行しているときは、ステップＳ２５に移行して、制御部３７はカルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を「強」に設定する。この場合、ＤＧＰＳ情報は定期的に入力されないが、誤差ｅの変化する速度が小さくなるので、誤差ｅの増大が抑制される。その後、ステップＳ２２に戻り、次のＤＧＰＳ情報の入力タイミングを待つ。
【００３３】
上記の処理は、ナビゲーション装置の電源オフにより終了する。
本実施の形態においては、５秒毎にＤＧＰＳ情報が入力されている場合、すなわちＦＭ多重放送の受信状態がよいときは、カルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度が「弱」に設定される。これにより、５秒毎に検出位置が補正されて、検出誤差ｅが大きくなることが回避される。一方、５秒毎にＤＧＰＳ情報が入力されない場合、すなわちＦＭ多重放送の受信状態が悪いときは、カルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度が「強」に設定される。これにより、検出誤差ｅの増大する速度が小さくなり、位置検出誤差の増大が抑制される。
【００３４】
（第３の実施の形態）
以下、本発明の第３の実施の形態のナビゲーション装置について説明する。なお、本実施に形態においては、ナビゲーション装置本体及びＧＰＳ受信機の基本的な構造は第１の実施の形態と同様であるので、図１及び図３を参照する。
本実施の形態においては、ＣＤ−ＲＯＭ１に市街地の各種店舗や駐車場及び主要な建築物等の位置及び形状を詳細に示す市街地詳細地図情報が記録されており、この市街地詳細地図情報には、主要な建築物の高さを示す情報も記録されている。また、本実施の形態においては、ＧＰＳ受信機４内は、ＧＰＳ信号に含まれるＧＰＳ衛星自身の位置情報を用いて各衛星の位置を検出し、この衛星の位置情報をナビゲーション装置本体１０に出力する。
【００３５】
図８は、本実施の形態のナビゲーション装置の動作を示すフローチャートである。
まず、ナビゲーション装置本体１０の制御部１６は、ステップＳ３１において、ＧＰＳ受信機４から入力した位置情報と自立航法センサ５から入力した信号とから車両の現在位置を検出する。そして、ステップＳ３２に移行し、制御部１６は車両の現在位置を含む地図データをバッファメモリ１１に読み出す。
【００３６】
次に、ステップＳ３３に移行し、ナビゲーション装置本体１０はＧＰＳ受信機４から入力したＧＰＳ衛星の位置情報を調べる。
次に、ステップＳ３４に移行し、ナビゲーション装置本体１０の制御部１６は、車両の現在位置の周囲に存在する主要な建築物を検索する。そして、車両の現在位置と衛星とを結ぶ線の方向及び仰角を求め、更に主要な建築物の高さ情報を用いて、車両と各衛星との結ぶ線上に建築物が存在するか否かを調べる。その結果、図９（ａ）に示すように、車両４１と衛星４２との間に建築物４３が存在すると判断した場合は、マルチパスの影響を受けているおそれがあるとして、ステップＳ３４からステップＳ３５に移行し、ＧＰＳ受信機４のカルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を「強」とする信号を出力する。ＧＰＳ受信機４の制御部３７は、ナビゲーション装置本体から該信号を受信すると、カルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を「強」に設定する。その後、ステップＳ３１に戻る。
【００３７】
一方、ステップＳ３４において、図９（ｂ）に示すように、車両４１と衛星４２とを結ぶ線上に建築物４３が存在しないと判断した場合は、マルチパスの影響がないと判断して、ステップＳ３４からステップＳ３６に移行し、ナビゲーション装置本体１０の制御部１６はＧＰＳ受信機４のカルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を「弱」とする信号を出力する。ＧＰＳ受信機４の制御部３７は、ナビゲーション装置本体１０から該信号を受信すると、カルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を「弱」に設定する。その後ステップＳ３１に戻る。
【００３８】
上記の処理は、ナビゲーション装置の電源がオフになるまで繰り返される。
本実施の形態においては、ＣＤ−ＲＯＭ１の地図データに含まれる主要建築物の位置及び高さ情報を使用してマルチパスの有無を判断し、マルチパスの影響のおそれがあるときはカルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を「強」に設定し、マルチパスのおそれがないときはカルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を「弱」に設定するので、検出誤差ｅを小さくすることができる。
【００３９】
なお、マルチパスの影響は主に高層建築物が多い市街地で発生しやすいので、上述の第３の実施の形態では車両が市街地を走行しているときのみ、建築物によるマルチパスの影響の有無を調べるようにしたが、地図データに市街地以外の主要建築物の高さ情報を含め、郊外を走行中に建築物によるマルチパスの影響を調べて、カルマンフィルタのフィルタ強度を変更するようにしてもよい。
【００４０】
また、上記した第１〜第３の実施の形態を適宜組み合わせてカルマンフィルタのフィルタ強度を制御してもよい。例えば、第３の実施の形態では、マルチパスの影響の有無によりカルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を制御する場合について説明したが、第１の実施の形態と組み合わせて、更にＤＧＰＳ情報が入力された後の一定時間だけフィルタ強度を「弱」としてもよく、第２の実施の形態と組み合わせて、更にＤＧＰＳ情報の入力タイミングでＤＧＰＳ情報を入力しなかった場合もカルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を「強」としてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本願第１発明によれば、ＤＧＰＳ情報受信手段がＤＧＰＳ情報を入力すると一定時間だけカルマンフィルタのフィルタ強度を弱く設定するので、位置検出誤差を小さく維持することができる。
また、本願第２発明によれば、ＧＰＳ受信手段にＤＧＰＳ情報が一定のタイミングで入力されているときはカルマンフィルタのフィルタ強度を弱く設定し、前記一定のタイミングで入力されていないときはカルマンフィルタのフィルタ強度を強く設定するので、位置検出誤差の増大が抑制される。
【００４２】
更に、本願第３発明によれば、地図データ記憶手段に主要建築物の位置及び高さ情報が含まれており、制御手段はＧＰＳ衛星との間に建築物が存在していない場合は、ＧＰＳ受信手段のカルマンフィルタのフィルタ強度を弱くし、建築物が存在する場合はフィルタ強度を強くするので、マルチパスによる誤差の増大が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の車載用ナビゲーション装置を示すブロック図である。
【図２】同じくそのナビゲーション装置のＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図である。
【図３】カルマンフィルタのフィルタ強度と位置検出誤差との関係を示す図である。
【図４】第１の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の動作を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施の形態におけるカルマンフィルタのフィルタ強度の制御と位置検出誤差の変化との関係を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態におけるナビゲーション装置のＧＰＳ受信機の動作を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施の形態におけるカルマンフィルタのフィルタ強度の制御と位置検出誤差の変化との関係を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態のナビゲーション装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】マルチパスの有無の検出方法を示す模式図である。
【符号の説明】
１ ＣＤ−ＲＯＭ、
３ ＦＭ多重受信機、
４ ＧＰＳ受信機、
５ 自立航法センサ、
１０ ナビゲーション装置本体、
１１ バッファメモリ、
１２〜１５ インターフェース、
１６，３７ 制御部、
３１ ＧＰＳアンテナ、
３２ 高周波増幅器、
３３ 積算回路、
３４ 中間周波増幅器、
３５ Ａ／Ｄ変換器、
３６ デジタル処理回路、
３７ａ カルマンフィルタ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＧＰＳ（ Global Positioning System）衛星から送られてくる信号により現在位置を検出するナビゲーション装置に関し、特に、ＤＧＰＳ（Differential Global Positioning System）を使用して位置検出精度を向上させたナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車載用ナビゲーション装置は、地図データを記録したＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤ−ＲＯＭ（以下、単に「ＣＤ−ＲＯＭ」という）等の地図データ記憶装置と、ディスプレイ装置と、ＧＰＳ受信機、ジャイロ及び車速センサ等の車両の現在位置及び現在方位を検出するセンサ等を有し、車両の現在位置を含む地図データを地図データ記憶装置から読み出し、該地図データに基づいて車両位置の周囲の地図画像をディスプレイ画面に描画すると共に、車両位置マーク（ロケーション）をディスプレイ画面に重ね合わせて表示し、車両の移動に応じて地図画像をスクロール表示したり、地図画像を画面に固定し車両位置マークを移動させたりして、車両が現在どこを走行しているのかを一目で判るようにしている。
【０００３】
また、通常、車載用ナビゲーション装置には、ユーザが所望の目的地に向けて道路を間違うことなく容易に走行できるようにした経路誘導機能が搭載されている。この経路誘導機能によれば、地図データを用いて出発地から目的地までを結ぶ最もコストが低い経路を横型探索法又はダイクストラ法等のシミュレーション計算を行って自動探索し、その探索した経路を誘導経路として記憶しておき、走行中、地図画像上に誘導経路を他の道路とは色を変えて太く描画して画面表示したり、車両が誘導経路上の進路を変更すべき交差点に一定距離内に近づいたときに、地図画像上の進路を変更すべき交差点に進路を示す矢印を描画して画面表示したりすることで、ユーザを目的地まで案内する。
【０００４】
ところで、民生用として一般に公開されているＣ／Ａコードを用いたＧＰＳによる車両位置検出では１００ｍ程度の検出誤差が生じる。この検出誤差を小さくできる技術として、近年、ＤＧＰＳが開発され、実用化されている。ＤＧＰＳでは、正確な経度及び緯度が既知の基地局によりＧＰＳ衛星からの信号を受信してその時点での誤差を検出し、位置を補正するための位置補正情報（以下、ＤＧＰＳ情報という）をＦＭ多重放送によって送信するものであり、これを受信した車載用ナビゲーション装置では、ＧＰＳにより測位した車両位置を基地局からのＤＧＰＳ情報を用いて補正することにより、位置検出誤差が約１０ｍ以下にまで改善される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＤＧＰＳでは、基地局と車載用ナビゲーション装置との共通の誤差原因（例えば、電離層遅延、対流圏遅延及びＳＡ(Selective Availability) 誤差等）による誤差は除去されるが、マルチパスのように基地局と車載用ナビゲーション装置とで共通でない誤差原因は除去することができない。従って、車載用ナビゲーション装置のＧＰＳ受信機にマルチパスの影響があると、ＤＧＰＳによる位置検出精度が低下する。
【０００６】
また、ＤＧＰＳでは、ＤＧＰＳ情報を入力した時点での誤差は補正されるが、その後時間の経過に伴って誤差が大きくなる。現在、ＤＧＰＳ情報はＦＭ多重放送により５秒毎に送信されるが、例えば車両がビルの谷間等のように電波が届きにくいところを走行すると、ＤＧＰＳ情報を受信できず、時間の経過に伴って誤差が大きくなる。
【０００７】
本発明の目的は、ＤＧＰＳを利用したナビゲーション装置において、マルチパスの影響による位置検出誤差の増大を抑制できるナビゲーション装置を提供することである。
また、本発明の他の目的は、ＤＧＰＳを利用したナビゲーション装置において、ＤＧＰＳ情報を一時的に入力できないときに位置検出誤差の増大を抑制できるナビゲーション装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、ＦＭ放送に多重したＤＧＰＳ情報を受信するＦＭ多重受信手段と、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信するとともに前記ＤＧＰＳ情報を入力し、カルマンフィルタにより演算処理して位置情報を出力するＧＰＳ受信手段とを有するナビゲーション装置において、前記ＧＰＳ受信手段は、前記ＤＧＰＳ情報を入力すると前記カルマンフィルタの強度を第１の強度とし、一定時間後に前記カルマンフィルタの強度を前記第１の強度よりも強い第２の強度とすることを特徴とする本願第１発明のナビゲーション装置により解決する。
【０００９】
上記した課題は、ＦＭ放送に多重したＤＧＰＳ情報を受信するＦＭ多重受信手段と、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信するとともに前記ＤＧＰＳ情報を入力し、カルマンフィルタにより演算処理して位置情報を出力するＧＰＳ受信手段とを有するナビゲーション装置において、前記ＧＰＳ受信手段は、前記ＤＧＰＳ情報が一定のタイミングで入力されているときは前記カルマンフィルタの強度を第１の強度とし、前記一定のタイミングで受信されないときは前記カルマンフィルタの強度を前記第１の強度よりも強い第２の強度とすることを特徴とする本願第２発明のナビゲーション装置により解決する。
【００１０】
上記した課題は、主要建築物の位置及び高さ情報を含む地図データを記憶した地図データ記憶手段と、ＦＭ放送に多重したＤＧＰＳ情報を受信するＦＭ多重受信手段と、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信するとともに前記ＤＧＰＳ情報を入力し、カルマンフィルタにより演算処理して位置情報を出力するＧＰＳ受信手段と、前記地図データを使用して前記ＧＰＳ受信手段と前記ＧＰＳ衛星との間の建築物の有無を調べ、その結果建築物がないと判定したときは前記ＧＰＳ受信手段を制御して前記カルマンフィルタのフィルタ強度を第１の強度とし、前記建築物があると判定したときは前記ＧＰＳ受信手段を制御して前記カルマンフィルタのフィルタ強度を前記第１の強度よりも強い第２の強度とする制御手段とを有することを特徴とする本願第３発明のナビゲーション装置により解決する。
【００１１】
以下、本発明の作用について説明する。
ＤＧＰＳを用いたナビゲーション装置では、ＤＧＰＳ情報を入力すると所定の時定数で誤差が減少して最小値になり、その後時間の経過とともに誤差が大きくなる。そして、次にＤＧＰＳ情報を入力すると、再び誤差が減少し始める。このように、ＤＧＰＳを用いたナビゲーション装置では、ＤＧＰＳ情報を入力する毎に、誤差の減少及び増加を繰り返す。また、カルマンフィルタのフィルタ強度が「弱」の場合は誤差の変化する割合が大きくなり、フィルタ強度が「強」の場合は誤差の変化する割合が小さくなる。
【００１２】
本願第１発明においては、通常、カルマンフィルタのフィルタ強度を第２の強度（フィルタ強度「強」）に設定しておき、ＤＧＰＳ受信手段がＤＧＰＳ情報を入力すると、一定時間だけカルマンフィルタのフィルタ強度を第１の強度（フィルタ強度「弱」）に設定する。従って、誤差が小さくなるときの誤差の変化する割合が大きく、誤差が大きくなるときの誤差の変化する割合が小さくなる。これにより、位置検出誤差を小さく維持することができる。
【００１３】
また、本願第２発明においては、ＧＰＳ受信手段にＤＧＰＳ情報が一定のタイミングで入力されているときはカルマンフィルタのフィルタ強度を第１のフィルタ強度（フィルタ強度「弱」）とし、一定のタイミングで入力されていないときは第２のフィルタ強度（フィルタ強度「強」）に設定する。これにより、ＦＭ多重されたＤＧＰＳ情報の受信状態が悪く一定のタイミングでＤＧＰＳ情報が入力できないときは、カルマンフィルタのフィルタ強度が強くなり、位置検出誤差の変化する割合が小さくなって、誤差の増大が抑制される。
【００１４】
更に、本願第３発明においては、地図データ記憶手段に主要建築物の位置及び高さ情報が含まれており、制御手段はＧＰＳ衛星との間に建築物が存在しているか否かを調べる。そして、ＧＰＳ衛星との間に建築物が存在していないと判断したときは、マルチパスの影響がないと考えられるので、ＧＰＳ受信手段を制御してカルマンフィルタのフィルタ強度を第１の強度（フィルタ強度「弱」）とする。一方、衛星との間に建築物が存在しないと判断したときは、マルチパスの影響が考えられるので、カルマンフィルタのフィルタ強度を第２の強度（フィルタ強度「強」）とする。このように、本発明では、周囲の状態によりカルマンフィルタのフィルタ強度を適宜変更するので、位置検出誤差の増大が抑制される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態の車載用ナビゲーション装置を示すブロック図である。
【００１６】
１は地図データを記憶したＣＤ−ＲＯＭ、２は後述するナビゲーション装置本体１０を操作するための各種操作ボタンが設けられた操作部である。３はＦＭ多重されたＤＧＰＳ情報を受信するＦＭ多重受信機、４はＧＰＳ衛星から送られてくるＧＰＳ信号を受信して車両の現在位置の経度及び緯度を検出するＧＰＳ受信機である。このＧＰＳ受信機４は、ＤＧＰＳ情報を入力して検出位置を補正する機能を有している。
【００１７】
５は自立航法センサであり、この自立航法センサ５は、車両回転角度を検出するジャイロ等の角度センサ５ａと、一定の走行距離毎にパルスを発生する走行距離センサ５ｂとにより構成されている。７は液晶ディスプレイ装置であり、ナビゲーション装置本体１０は、このディスプレイ装置７に車両の現在位置の周囲の地図を表示したり、出発地から目的地までの誘導経路や車両位置マーク及びその他の案内情報を表示する。８はスピーカーであり、ナビゲーション装置本体１０はユーザにスピーカー８を介して各種案内情報を音声で伝達する。
【００１８】
ナビゲーション装置本体１０は以下のものから構成されている。１１はＣＤ−ＲＯＭ１から読み出された地図データを一時的に記憶するバッファメモリである。１２は操作部２と接続されるインターフェース、１３はＦＭ多重受信機３と接続されるインターフェース、１４はＧＰＳ受信機４と接続されるインターフェース、１５は自立航法センサ５に接続されるインターフェースである。１６は制御部であり、この制御部１６は、インターフェース１４，１５から入力される情報を基に車両の現在位置を検出したり、ＣＤ−ＲＯＭ１から所定の領域の地図データをバッファメモリ１１に読み出したり、バッファメモリ１１に読み出された地図データを用いて出発地から目的地までの誘導経路を探索する。また、制御部１６は、後述するように、ＦＭ多重受信機３から入力したＤＧＰＳ情報をＧＰＳ受信機４に伝達する。
【００１９】
１８はバッファメモリ１１に読み出された地図データを用いて地図画像を生成する地図描画部である。２０は制御部１６で探索した誘導経路を記憶する誘導経路記憶部、２１は誘導経路を描画する誘導経路描画部である。誘導経路記憶部２０には、制御部１６によって探索された誘導経路の全ノードが出発地から目的地まで記録される。誘導経路描画部２１は、地図を表示する際に、誘導経路記憶部２０から誘導経路情報（ノード列）を読み出して、誘導経路を他の道路とは異なる色及び線幅で描画する。
【００２０】
１９は制御部１６からの信号に応じて各種メニュー画面（操作画面）や車両位置マーク及びカーソル等の各種マークを生成する操作画面・マーク発生部である。２２は音声信号発生部である。この音声信号発生部２２には予め複数の音声メッセージが記録されており、制御部１６からの信号に応じて所定の音声メッセージをスピーカー８に出力する。２３は画像合成部であり、地図描画部１８で描画された地図画像に、操作画面・マーク発生部１９で生成した各種マークや操作画面、及び誘導経路描画部２１で描画した誘導経路などを重ね合わせてディスプレイ装置７に表示させる。
【００２１】
このように構成されたナビゲーション装置において、制御部１６は、ＧＰＳ受信機４で受信したＧＰＳ信号と、自立航法センサ５から入力した信号とから車両の現在位置を検出する。そして、ＣＤ−ＲＯＭ１から車両周囲の地図データを読み出してバッファメモリ１１に格納する。地図描画部１８は、バッファメモリ１１に読み出された地図データに基づいて地図画像を生成し、ディスプレイ装置７に車両周囲の地図画像を表示する。
【００２２】
また、制御部１６は、車両の移動に伴ってＧＰＳ受信機４及び自立航法センサ５から入力した信号により自車位置を検出し、その結果に応じて、ディスプレイ装置７に表示された地図画像に車両位置マークを重ね合わせて表示し、車両の移動に伴って車両位置マークを移動させたり、地図画像をスクロール表示する。
更に、ユーザが操作部２を操作して目的地を設定すると、制御部１６は車両の現在位置を出発地とし、出発地から目的地までの最もコストが低い経路をＣＤ−ＲＯＭ１の地図データを使用して探索する。そして、探索により得られた経路を誘導経路として誘導経路記憶部２０に記憶し、地図画像に誘導経路を重ね合わせて表示させる。また、制御部１６は車両の走行に伴って適宜案内情報を出力し、車両を目的地まで誘導経路に沿って走行するように案内する。
【００２３】
ところで、ＦＭ多重放送局は、ＤＧＰＳ情報を５秒間隔で送信している。制御部１６は、ＦＭ多重受信機３でＤＧＰＳ情報を受信すると、該ＤＧＰＳ情報をＧＰＳ受信機４に出力する。
図２はＧＰＳ受信機４の構成を示すブロック図である。
３１は衛星から送られてくるＧＰＳ信号を受信するアンテナ、３２はアンテナ３１で受信したＧＰＳ信号を高周波増幅する高周波増幅器、３８は一定周期の基準クロックを発生する基準水晶発振器、３９は基準クロックをもとに所定の周波数の信号を生成する周波数てい倍回路である。３３は、高周波増幅器３２から出力された信号と周波数てい倍回路３９から出力された信号を積算して中間周波信号を出力する積算回路、３４は中間周波信号を増幅及び検波する中間周波増幅器、３５は中間周波増幅器３４から出力された信号をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換するＡ／Ｄ変換器である。
【００２４】
３６はデジタル処理回路であり、Ａ／Ｄ変換器３５から入力した信号を基に、ＰＲＮコードの逆拡散、搬送波の位相同期の確立及び航法メッセージの抽出を行う。３７はデジタル処理回路３６から出力されるこれらのデータを基に現在位置を算出して位置情報を出力する制御部である。制御部３７にはナビゲーション装置本体１０からＤＧＰＳ情報が入力されるようになっており、該ＤＧＰＳ情報を用いて検出位置の補正を行う。３７ａは制御部３７内でソフトウェアより実現されるカルマンフィルタであり、該カルマンフィルタ３７ａを使用して位置情報の推定を行う。すなわち、ＧＰＳ信号には多くの誤差因子が含まれており、統計的な処理を行って検出位置を推定する必要がある。この統計的な処理による検出位置の推定にカルマンフィルタが使用される。
【００２５】
ＧＰＳにおけるカルマンフィルタの詳細については、例えば航空宇宙における誘導と制御（西村等；計測自動制御学会発行）等に記載されているが、簡単にいうとカルマンフィルタは、観測量ｙ0 ，ｙ1 ，…，ｙk を用いて、時刻ｔk'のときのシステムの状態ｘk'に関する最適な推定量を求める逐次的なアルゴリズムである。車載用ナビゲーション装置のＧＰＳ受信機４のカルマンフィルタでは時定数（パラメータ）を有しており、図３に示すように時定数が大きい場合、すなわちフィルタ強度が強い場合は位置検出誤差ｅの変化が緩慢であり、時間の経過とともに増大する誤差ｅの割合は少ないものの、ＤＧＰＳ情報を入力した後の誤差ｅが小さくなる割合も小さい。一方、時定数が小さい場合、すなわち、フィルタ強度が弱い場合は誤差ｅの変化が急であり、誤差ｅが増大する割合は大きいが、ＤＧＰＳ情報を入力してから誤差ｅが小さくなるまでの時間が短い。従来は、用途（車載用又は船舶用等）に合わせてフィルタ強度が決められていた。本実施の形態においては、制御部３７により、カルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を適宜２段階（フィルタ強及び弱）に変更可能となっている。
【００２６】
なお、ＧＰＳにより位置を検出するためには３個以上の衛星から同時にＧＰＳ信号を受信する必要がある。従って、ＧＰＳ受信機４は３個以上の衛星からのＧＰＳ信号を同時に受信し、それらの信号を同時に処理することができるようになっている。
以下、本実施の形態の車載用ナビゲーション装置のＤＧＰＳ情報入力時の動作について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。また、図５は、横軸に時間をＴをとり、縦軸に位置検出誤差ｅをとって、ＤＧＰＳ情報の入力タイミングとフィルタ強度の制御及び誤差の関係を示す図である。
【００２７】
ＧＰＳ受信機４の制御部３７は、電源オンにより以下の処理を開始する。なお、初期状態ではカルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度は「強」に設定されているとする。
制御部３７は、ステップＳ１１において、ナビゲーション装置本体１０からＤＧＰＳ情報を入力するとステップＳ１２に移行する。そして、カルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を「弱」に設定する。これにより、図５に示すように、誤差ｅが減少するときの速度が速くなる。その後、ステップＳ１３に移行し、制御部３７は一定時間ｔが経過するのを待つ。この時間ｔは、誤差ｅが最小値になるまでに必要な時間であり、予め設定されている。時間ｔが経過すると、ステップＳ１４に移行して、制御部３７はカルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を「強」に設定する。これにより、誤差ｅの増大する速度が遅くなる。その後、ステップＳ１１に戻り、次のＤＧＰＳ情報が入力されるまでカルマンフィルタ３７のフィルタ強度を「強」に維持する。上記の処理は、ナビゲーション装置の電源オフにより終了する。
【００２８】
このように、本実施の形態においては、ＧＰＳ受信機４にＤＧＰＳ情報が入力されると一定時間ｔだけカルマンフィルタ３７のフィルタ強度を「弱」にして誤差ｅが減少する速度を速くし、その後フィルタ強度を「強」にして誤差ｅが増大する速度を遅くするので、カルマンフィルタのフィルタ強度が常に一定である従来のナビゲーション装置に比べて、誤差ｅの変化量が小さくなる。これにより、位置検出精度が向上するという効果が得られる。
【００２９】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態のナビゲーション装置について説明する。なお、本実施の形態においても、ナビゲーション装置本体及びＧＰＳ受信機の基本的な構成は第１の実施の形態と同様であるので、図１及び図２を参照する。
図６は、本実施の形態におけるナビゲーション装置のＧＰＳ受信機４のＤＧＰＳ情報受信時の動作を示すフローチャートである。また、図７は、横軸に時間をとり、縦軸に位置検出誤差をとって、ＤＧＰＳ情報の入力タイミングとフィルタ強度の制御及び位置検出誤差との関係を示す図である。
【００３０】
ＧＰＳ受信機３の制御部３７は、電源オンにより以下の処理を開始する。なお、初期状態ではカルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度は「弱」に設定されているとする。
制御部３７は、ステップＳ２１において、ＤＧＰＳ情報の入力タイミングを設定する。前述したようにＦＭ多重放送の受信状態が良好な場合は、ＤＧＰＳ情報は５秒毎に入力される。従って、制御部３７は、最初にＤＧＰＳ情報を入力した時点を基準として５秒毎の時間をＤＧＰＳ情報の入力タイミングとする。
【００３１】
その後、ステップＳ２２において、制御部３７はＤＧＰＳ情報の入力タイミングまで待つ。そして、入力タイミングになると、ステップＳ２３に移行し、ＤＧＰＳ情報が入力されたか否かを調べる。ＤＧＰＳ情報が入力された場合は、ステップＳ２４に移行し、制御部３７はカルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を「弱」に設定する。この場合、誤差ｅの増加及び減少速度はいずれも大きいが、ＤＧＰＳ情報が一定の時間間隔で入力されているので、ＤＧＰＳ情報が入力される毎に誤差ｅが補正され、誤差ｅを低く抑えることができる。その後、ステップＳ２２に戻り、次のＤＧＰＳ情報の入力タイミングを待つ。
【００３２】
一方、ステップＳ２３においてＤＧＰＳ情報の入力タイミングにもかかわらずＤＧＰＳ情報が入力されない場合、例えば車両がビルの谷間等のようにＦＭの受信状態が悪い場所を走行しているときは、ステップＳ２５に移行して、制御部３７はカルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を「強」に設定する。この場合、ＤＧＰＳ情報は定期的に入力されないが、誤差ｅの変化する速度が小さくなるので、誤差ｅの増大が抑制される。その後、ステップＳ２２に戻り、次のＤＧＰＳ情報の入力タイミングを待つ。
【００３３】
上記の処理は、ナビゲーション装置の電源オフにより終了する。
本実施の形態においては、５秒毎にＤＧＰＳ情報が入力されている場合、すなわちＦＭ多重放送の受信状態がよいときは、カルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度が「弱」に設定される。これにより、５秒毎に検出位置が補正されて、検出誤差ｅが大きくなることが回避される。一方、５秒毎にＤＧＰＳ情報が入力されない場合、すなわちＦＭ多重放送の受信状態が悪いときは、カルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度が「強」に設定される。これにより、検出誤差ｅの増大する速度が小さくなり、位置検出誤差の増大が抑制される。
【００３４】
（第３の実施の形態）
以下、本発明の第３の実施の形態のナビゲーション装置について説明する。なお、本実施に形態においては、ナビゲーション装置本体及びＧＰＳ受信機の基本的な構造は第１の実施の形態と同様であるので、図１及び図３を参照する。
本実施の形態においては、ＣＤ−ＲＯＭ１に市街地の各種店舗や駐車場及び主要な建築物等の位置及び形状を詳細に示す市街地詳細地図情報が記録されており、この市街地詳細地図情報には、主要な建築物の高さを示す情報も記録されている。また、本実施の形態においては、ＧＰＳ受信機４内は、ＧＰＳ信号に含まれるＧＰＳ衛星自身の位置情報を用いて各衛星の位置を検出し、この衛星の位置情報をナビゲーション装置本体１０に出力する。
【００３５】
図８は、本実施の形態のナビゲーション装置の動作を示すフローチャートである。
まず、ナビゲーション装置本体１０の制御部１６は、ステップＳ３１において、ＧＰＳ受信機４から入力した位置情報と自立航法センサ５から入力した信号とから車両の現在位置を検出する。そして、ステップＳ３２に移行し、制御部１６は車両の現在位置を含む地図データをバッファメモリ１１に読み出す。
【００３６】
次に、ステップＳ３３に移行し、ナビゲーション装置本体１０はＧＰＳ受信機４から入力したＧＰＳ衛星の位置情報を調べる。
次に、ステップＳ３４に移行し、ナビゲーション装置本体１０の制御部１６は、車両の現在位置の周囲に存在する主要な建築物を検索する。そして、車両の現在位置と衛星とを結ぶ線の方向及び仰角を求め、更に主要な建築物の高さ情報を用いて、車両と各衛星との結ぶ線上に建築物が存在するか否かを調べる。その結果、図９（ａ）に示すように、車両４１と衛星４２との間に建築物４３が存在すると判断した場合は、マルチパスの影響を受けているおそれがあるとして、ステップＳ３４からステップＳ３５に移行し、ＧＰＳ受信機４のカルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を「強」とする信号を出力する。ＧＰＳ受信機４の制御部３７は、ナビゲーション装置本体から該信号を受信すると、カルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を「強」に設定する。その後、ステップＳ３１に戻る。
【００３７】
一方、ステップＳ３４において、図９（ｂ）に示すように、車両４１と衛星４２とを結ぶ線上に建築物４３が存在しないと判断した場合は、マルチパスの影響がないと判断して、ステップＳ３４からステップＳ３６に移行し、ナビゲーション装置本体１０の制御部１６はＧＰＳ受信機４のカルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を「弱」とする信号を出力する。ＧＰＳ受信機４の制御部３７は、ナビゲーション装置本体１０から該信号を受信すると、カルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を「弱」に設定する。その後ステップＳ３１に戻る。
【００３８】
上記の処理は、ナビゲーション装置の電源がオフになるまで繰り返される。
本実施の形態においては、ＣＤ−ＲＯＭ１の地図データに含まれる主要建築物の位置及び高さ情報を使用してマルチパスの有無を判断し、マルチパスの影響のおそれがあるときはカルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を「強」に設定し、マルチパスのおそれがないときはカルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を「弱」に設定するので、検出誤差ｅを小さくすることができる。
【００３９】
なお、マルチパスの影響は主に高層建築物が多い市街地で発生しやすいので、上述の第３の実施の形態では車両が市街地を走行しているときのみ、建築物によるマルチパスの影響の有無を調べるようにしたが、地図データに市街地以外の主要建築物の高さ情報を含め、郊外を走行中に建築物によるマルチパスの影響を調べて、カルマンフィルタのフィルタ強度を変更するようにしてもよい。
【００４０】
また、上記した第１〜第３の実施の形態を適宜組み合わせてカルマンフィルタのフィルタ強度を制御してもよい。例えば、第３の実施の形態では、マルチパスの影響の有無によりカルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を制御する場合について説明したが、第１の実施の形態と組み合わせて、更にＤＧＰＳ情報が入力された後の一定時間だけフィルタ強度を「弱」としてもよく、第２の実施の形態と組み合わせて、更にＤＧＰＳ情報の入力タイミングでＤＧＰＳ情報を入力しなかった場合もカルマンフィルタ３７ａのフィルタ強度を「強」としてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本願第１発明によれば、ＤＧＰＳ情報受信手段がＤＧＰＳ情報を入力すると一定時間だけカルマンフィルタのフィルタ強度を弱く設定するので、位置検出誤差を小さく維持することができる。
また、本願第２発明によれば、ＧＰＳ受信手段にＤＧＰＳ情報が一定のタイミングで入力されているときはカルマンフィルタのフィルタ強度を弱く設定し、前記一定のタイミングで入力されていないときはカルマンフィルタのフィルタ強度を強く設定するので、位置検出誤差の増大が抑制される。
【００４２】
更に、本願第３発明によれば、地図データ記憶手段に主要建築物の位置及び高さ情報が含まれており、制御手段はＧＰＳ衛星との間に建築物が存在していない場合は、ＧＰＳ受信手段のカルマンフィルタのフィルタ強度を弱くし、建築物が存在する場合はフィルタ強度を強くするので、マルチパスによる誤差の増大が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の車載用ナビゲーション装置を示すブロック図である。
【図２】同じくそのナビゲーション装置のＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図である。
【図３】カルマンフィルタのフィルタ強度と位置検出誤差との関係を示す図である。
【図４】第１の実施の形態におけるＧＰＳ受信機の動作を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施の形態におけるカルマンフィルタのフィルタ強度の制御と位置検出誤差の変化との関係を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態におけるナビゲーション装置のＧＰＳ受信機の動作を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施の形態におけるカルマンフィルタのフィルタ強度の制御と位置検出誤差の変化との関係を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態のナビゲーション装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】マルチパスの有無の検出方法を示す模式図である。
【符号の説明】
１ ＣＤ−ＲＯＭ、
３ ＦＭ多重受信機、
４ ＧＰＳ受信機、
５ 自立航法センサ、
１０ ナビゲーション装置本体、
１１ バッファメモリ、
１２〜１５ インターフェース、
１６，３７ 制御部、
３１ ＧＰＳアンテナ、
３２ 高周波増幅器、
３３ 積算回路、
３４ 中間周波増幅器、
３５ Ａ／Ｄ変換器、
３６ デジタル処理回路、
３７ａ カルマンフィルタ。
Claims (3)
- ＦＭ放送に多重したＤＧＰＳ情報を受信するＦＭ多重受信手段と、
ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信するとともに前記ＤＧＰＳ情報を入力し、カルマンフィルタにより演算処理して位置情報を出力するＧＰＳ受信手段とを有するナビゲーション装置において、
前記ＧＰＳ受信手段は、前記ＤＧＰＳ情報を入力すると前記カルマンフィルタの強度を第１の強度とし、一定時間後に前記カルマンフィルタの強度を前記第１の強度よりも強い第２の強度とすることを特徴とするナビゲーション装置。 - ＦＭ放送に多重したＤＧＰＳ情報を受信するＦＭ多重受信手段と、
ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信するとともに前記ＤＧＰＳ情報を入力し、カルマンフィルタにより演算処理して位置情報を出力するＧＰＳ受信手段とを有するナビゲーション装置において、
前記ＧＰＳ受信手段は、前記ＤＧＰＳ情報が一定のタイミングで入力されているときは前記カルマンフィルタの強度を第１の強度とし、前記一定のタイミングで受信されないときは前記カルマンフィルタの強度を前記第１の強度よりも強い第２の強度とすることを特徴とするナビゲーション装置。 - 主要建築物の位置及び高さ情報を含む地図データを記憶した地図データ記憶手段と、
ＦＭ放送に多重したＤＧＰＳ情報を受信するＦＭ多重受信手段と、
ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信するとともに前記ＤＧＰＳ情報を入力し、カルマンフィルタにより演算処理して位置情報を出力するＧＰＳ受信手段と、
前記地図データを使用して前記ＧＰＳ受信手段と前記ＧＰＳ衛星との間の建築物の有無を調べ、その結果建築物がないと判定したときは前記ＧＰＳ受信手段を制御して前記カルマンフィルタのフィルタ強度を第１の強度とし、前記建築物があると判定したときは前記ＧＰＳ受信手段を制御して前記カルマンフィルタのフィルタ強度を前記第１の強度よりも強い第２の強度とする制御手段と
を有することを特徴とするナビゲーション装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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