JP3764508B2 - 現在位置算出システムおよび現在位置算出方法 - Google Patents

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システムに関するものであり、より詳細には、該移動体が高速道路上に存在する場合の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、車両が高速道路中のサービスエリア或いはパーキングエリアに入場した場合や、車両がサービスエリア或いはパーキングエリアから、高速道路の本線に復帰した場合に、現在位置算出装置が、適切に高速道路上に対応する位置を現在位置として示すことができない場合がある。すなわち、高速道路を走行していた際に累積された車両の進行距離の誤差や、サービスエリア或いはパーキングエリア内で車両が旋回することにより生じる方位センサの誤差などにより、マップマッチングを行った場合に、装置が、マッチングすべき道路を見失ってしまったり、或いは、高速道路の周辺に存在する一般道路に、現在位置をマッチングさせてしまう場合がある。特に、高速道路の近傍を側道が通っている場合に、装置が、ひとたび、現在位置を、この側道にマッチングさせた場合には、車両が本来走行している道路である高速道路に、現在位置を再度マッチングさせることが困難となる。
【０００６】
その一方、現在位置算出装置に格納された道路データが更新されていないために、車両が、高速道路からジャンクション（分岐点）を介して一般道路に移った場合に、現在位置算出装置に格納された道路データが更新されておらず、該ジャンクションに対応する道路データが含まれていない場合には、装置が、現在位置を、高速道路にマッチングさせ続け、その結果、現在位置を一般道路に適切にマッチングさせることができない場合もある。
【０００７】
本発明は、車両が高速道路を走行しているときに、該車両が高速道路を走行していることを、正確に判断するとともに、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。
【０００８】
【課題を解決する手段】
本発明の目的は、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、一般道路か高速道路かを示すデータを備えた道路データを含む、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、仮想現在位置を算出する仮想現在位置算出手段と、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、前記候補点上に車両の存在する信憑性を示す信頼度を、候補点ごとに算出する信頼度算出手段と、前記候補点のうち、最も信頼度の高い候補点を表示候補点とし、該表示候補点を現在位置と判定する現在位置判定手段と、最も信頼度の高い候補点が高速道路上に連続して存在することを示す状態中の車両の走行距離を計数する第１の距離計数手段と、最も信頼度の高い候補点が、道路上に存在しないことを示す状態中の車両の走行距離を計数する第２の距離計数手段と、を備え、最も信頼度の高い候補点が一般道路上に存在することを示す状態であり、且つ、前記第１の距離計数手段の値に基づき、車両が、それ以前に高速道路上を第１の所定距離以上走行していると推定され、且つ、前記第２の距離計数手段の値に基づき、それ以前の、最も信頼度の高い候補点が道路上に存在しないことを示す状態中の車両の走行距離が、第２の所定の距離より小さいことが推定される場合に、当該最も信頼度の高い候補点以外の候補点が高速道路上に存在することを示す状態となるときに、当該一般道路上の最も信頼度の高い候補点に替えて、高速道路上の候補点を表示候補点とする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。
【０００９】
本発明の好ましい実施態様においては、前記候補点算出手段が、前記仮想現在位置算出手段により算出された前記仮想現在位置から所定範囲に存在し、その方位と前記進行方位との差が、所定の値よりも小さい道路上に、前記候補点を設定するように構成されている。
【００１０】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記候補点算出手段が、前記仮想現在位置から所定範囲に存在し、その方位と前記進行方位との差が、所定の値よりも小さい道路上に、前記車両が存在しないと判断した場合に、前記仮想現在位置を、前記候補点と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態様においては、前記候補点算出手段が、前記仮想現在位置から道路までの距離および該道路の方位と進行方位との差に基づき、車両が該道路上に存在している信憑性を示す信頼度を算出し、前記信頼度の値が最も大きな位置を、車両の候補点とするように構成されている。
【００１２】
【作用】
本発明によれば、候補点が高速道路上に連続して存在することを示す状態中の車両の走行距離を、第１の計数手段が計数し、かつ、候補点が、道路上に存在しないことを示す状態中の車両の走行距離を、第２の距離計数手段が計数し、候補点が、道路上に存在しないことを示す状態から、一般道路上に存在することを示す状態に変化するときに、前記第１の距離計数手段の値に基づき、車両が、それ以前に第１の所定の距離を超えて、高速道路上を走行していると推定され、かつ、第２の距離計数手段に基づき、候補点が道路上に存在していないことを示す状態中の車両の走行距離が、第２の所定の距離より小さいことが推定される場合に、候補点が、高速道路上に存在する状態であると判断する。したがって、車両が高速道路上を走行している信憑性が高い場合に、候補点を高速道路上に与えることができ、その結果、車両が高速道路上を走行していることを正確に判断することが可能となる。
【００１３】
本発明のさらに好ましい実施態様によれば、前記候補点算出手段が、前記仮想現在位置から道路までの距離および該道路の方位と進行方位との差に基づき、車両が該道路上に存在している信憑性を示す信頼度を算出し、前記信頼度の値が最も大きな位置を、車両の候補点とするように構成されているため、より精度よく、車両の現在位置を算出することが可能となる。
【００１４】
【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。
【００１５】
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間隔でパルスを出力する車速センサ１３を備えている。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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）。
【００２４】
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。
【００２５】
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）。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
図４に、この処理の流れを示す。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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）。
【００３４】
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。
【００３５】
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）。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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）。
【００４１】
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。
【００４２】
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）。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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）。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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るた後に、高速道路優先復帰処理が実行される（ステップ５１０）。図９は、このステップ５１０で実行される高速道路優先復帰処理を示すフローチャートである。
【００５５】
高速道路優先復帰処理では、まず、表示候補点が、マッチング状態であるかどうかを判断する（ステップ９０１）。表示候補点がマッチング状態である場合、すなわち、表示候補点が、線分上に存在する場合には、道路データに基づき、この線分に対応する道路が、高速道路であるか、或いは、一般道路であるかを判断する（ステップ９０２）。線分に対応する道路が、高速道路である場合には、予め設けられている高速道路マッチング状態走行距離カウンタｈｗ＿ｌを、車両の走行距離Ｒに対応する値だけ更新する（ステップ９０３）。なお、このカウンタｈｗ＿ｌの値は、電源投入時など、装置１０を初期化する際に、０（ゼロ）にリセットされている。このステップ９０３は、表示候補点が、高速道路に対応する線分上で、どのくらいの距離だけマッチング状態を続けているかを示すためのものである。
【００５６】
これに対して、ステップ９０２で、表示候補点が、一般道路上であると判断された場合には、後述するフラグｆｌａｇ＝１であり、かつ、後述するフリー状態走行距離カウンタｆｒ＿ｌの値に対応する距離が、１ｋｍ以下であるかどうかを判断する（ステップ９０４）。なお、電源投入時など、装置１０を初期化する際に、フラグｆｌａｇ＝０にリセットされるともに、フリー状態走行カウンタｆｒ＿ｌの値も０（ゼロ）にリセットされており、後述するステップ９１２において、フラグｆｌａｇはセットされ、後述するステップ９１３において、フリー状態走行距離カウンタｆｒ＿ｌの値は更新される。このステップ９０４の意義については後述する。
【００５７】
ステップ９０４でイエス（Ｙｅｓ）と判断された場合には、表示候補点以外に、高速道路に対応する線分上に存在する候補点があるかどうかを判断し（ステップ９０５）、存在する場合には、これら候補点の中で、最も信頼度ｔｒｓｔの値の大きなものを表示候補点とする（ステップ９０６）。これらステップ９０５および９０６の意義についても後述する。
【００５８】
ステップ９０４でノー（Ｎｏ）と判断された場合、或いは、ステップ９０６が終了した場合には、高速道路マッチング状態走行距離カウンタｈｗ＿ｌ、フラグｆｌａｇおよびフリー状態走行距離カウンタｆｒ＿ｌをリセットする（ステップ９０７）。
【００５９】
これに対して、ステップ９０１において、表示候補点がフリー状態であると判断された場合には、高速道路マッチング状態走行距離カウンタｈｗ＿ｌの値が、３ｋｍに対応する値以上であるかを判断する（ステップ９１０）。すなわち、車両が高速道路上でマッチング状態である場合には、ステップ９０３において、高速道路マッチング状態走行距離カウンタｈｗ＿ｌの値が、車両が走行するのにしたがって増大しているため、ステップ９１０では、車両が、今まで、高速道路上で、どのくらいの距離だけ走行していたかを推定している。
【００６０】
ステップ９１０でイエス（Ｙｅｓ）と判断された場合には、フラグｆｌａｇ＝０であるかどうかを判断する。前回までに実行された高速道路優先処理において、表示候補点がマッチング状態であったと判断されていた場合には、フラグｆｌａｇ＝０であるため、このステップにおいて、イエス（Ｙｅｓ）と判断され、フリー状態走行距離カウンタｆｒ＿ｌがリセットされるとともに、フラグｆｌａｇ＝１にセットされる（ステップ９１２）。
【００６１】
その一方、ステップ９１０で、ノー（Ｎｏ）と判断された場合には、何ら処理をすることなくリターンする。すなわち、車両が、高速道路上で、所定の距離だけ走行していないと推定され、その結果、車両が高速道路上に存在する信憑性が小さいと判断している。
【００６２】
また、ステップ９１１でノー（Ｎｏ）と判断された場合、すなわち、フラグｆｌａｇがすでにセットされていた場合には、フリー状態走行距離カウンタｆｒ＿ｌの値を、車両の走行距離Ｒに対応する値だけ更新する（ステップ９１３）。
【００６３】
次に、この処理中のステップが実行される順序を説明することにより、ステップの意義を説明する。すなわち、表示候補点がマッチング状態であり、かつ、表示候補点の存在する線分が高速道路上にある場合、換言すれば、車両が高速道路上を走行していることに、最も信憑性がある場合には、高速道路マッチング状態走行距離カウンタｈｗ＿ｌの値が、車両の走行距離Ｒにしたがって更新される（ステップ９０１、９０２、９０３）。
【００６４】
ところが、サービスエリアまたはパーキングエリアに車両が入場することなどにより、車両の走行距離の誤差または車両方位の誤差が大きくなり、表示候補点がフリー状態になった場合には、高速道路マッチング状態走行距離カウンタｈｗ＿ｌの値を調べ、表示候補点が、それ以前に、どのくらいマッチング状態であったか、換言すれば、車両が、それ以前に、どのくらいの距離だけ、高速道路上を走行していたと推定されるかを判断し、車両が、所定の距離以上、高速道路上を走行していたと推定される場合には、フリー状態走行距離カウンタをリセットするとともに、フラグｆｌａｇ＝１とする（ステップ９０１、９１０、９１１、９１２）。すなわち、このフラグは、高速道路に対応する線分上を移動していた表示候補点が、フリー状態となったことを意味している。
【００６５】
図４に示すステップ５０１ないし５０９を実行することにより決定された表示候補点がフリー状態のまま、次の高速道路優先復帰処理が行われた場合には、ステップ９０１、９１０、９１１および９１３が実行され、フリー状態走行距離カウンタｆｒ＿ｌの値が更新される。したがって、表示候補点がフリー状態である限り、高速道路優先復帰処理において、フリー状態走行距離カウンタｆｒ＿ｌの値が、車両の走行距離Ｒにしたがって更新される。
【００６６】
これに対して、ステップ５０１ないし５０９を実行することにより決定された表示候補点が、マッチング状態であり、かつ、表示候補点の存在する線分が一般道路に対応するときに、高速道路に対応する線分上を移動していた表示候補点がフリー状態になったのか否かを判断するとともに、表示候補点が、フリー状態となってから、所定の距離よりも走行していないことを判断する。この場合には、ついで、表示候補点以外の候補点が、高速道路に対応する線分上に存在するか否かを判断し、他の候補点が存在すると判断された場合には、これを表示候補点とする。換言すれば、高速道路に対応する線分上を移動していた表示候補点が、フリー状態になった場合であっても、フリー状態である間の走行距離がそれほど大きくない場合には、表示候補点は高速道路に対応する線分上に存在すると判断するものである。
【００６７】
車両が高速道路上を走行している場合に、高速道路から一般道路に移るのは、一度だけ、すなわち、高速道路を降りるときだけであり、高速道路から一般道路に移動する場合は、高速道路上のジャンクションなどの分岐点を、車両が通過する場合と比較して非常に少ない。したがって、表示候補点が、所定の距離以上、高速道路に対応する線分上に存在していた後に、フリー状態となり、その後に、一般道路に対応する線分上に存在することになったとしても、フリー状態である距離が短ければ、それだけ、車両が高速道路上に存在することに信憑性があることになる。本処理は、上記事項に基づいてなされている。
【００６８】
上述したような高速道路優先復帰処理が実行された後に、表示候補点の位置および方位を示すデータが出力され、メモリ２５のＲＡＭの所定の領域に記憶される。（図４ステップ５１１）。
【００６９】
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１０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。
【００７０】
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。
【００７１】
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１００１）。もし、押されていれば（ステップ１００１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１００２）。
【００７２】
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１００３）、ステップ１００２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１００４）。
【００７３】
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１００５）。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１００６）。
【００７４】
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。
【００７５】
本実施例によれば、高速道路に対応する線分上を移動していた表示候補点が、フリー状態となり、その後に、一般道路に対応する線分上に存在することになった場合であっても、車両が所定の距離以上、高速道路を走行していたと推定され、かつ、フリー状態になってからの車両の走行距離が所定の値以下であった場合に、表示候補点は高速道路に対応する線分上に存在すると判断される。したがって、車両が高速道路上に存在することに信憑性が高い場合に、確実に表示候補点を高速道路に対応する線分上に表示することができ、その結果、車両が高速道路を走行している際に、精度よく、当該車両の現在位置を算出することが可能となる。
【００７６】
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。
【００７７】
たとえば、前記実施例中の高速道路優先復帰処理において、高速道路マッチング状態カウンタｈｗ＿ｌの値が３ｋｍに対応する距離以上であることを判断し（ステップ９１０）、フリー状態走行距離カウンタｆｒ＿ｌの値が、１ｋｍに対応する距離以下であることを判断しているが、これらの数値は、前記実施例中の
ものに限定されないことは明らかであり、方位センサの精度などにしたがって、変更することができる。
【００７８】
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。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によれば、車両が高速道路を走行しているときに、該車両が高速道路を走行していることを、正確に判断するとともに、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、本実施例にかかる高速道路優先復帰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 (4)

1. 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、一般道路か高速道路かを示すデータを備えた道路データを含む、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、仮想現在位置を算出する仮想現在位置算出手段と、
   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、
   前記候補点上に車両の存在する信憑性を示す信頼度を、候補点ごとに算出する信頼度算出手段と、
   前記候補点のうち、最も信頼度の高い候補点を表示候補点とし、該表示候補点を現在位置と判定する現在位置判定手段と、
   最も信頼度の高い候補点が高速道路上に連続して存在することを示す状態中の車両の走行距離を計数する第１の距離計数手段と、
   最も信頼度の高い候補点が、道路上に存在しないことを示す状態中の車両の走行距離を計数する第２の距離計数手段と、を備え、
   最も信頼度の高い候補点が一般道路上に存在することを示す状態であり、且つ、前記第１の距離計数手段の値に基づき、車両が、それ以前に高速道路上を第１の所定距離以上走行していると推定され、且つ、前記第２の距離計数手段の値に基づき、それ以前の、最も信頼度の高い候補点が道路上に存在しないことを示す状態中の車両の走行距離が、第２の所定の距離より小さいことが推定される場合に、当該最も信頼度の高い候補点以外の候補点が高速道路上に存在することを示す状態となるときに、当該一般道路上の最も信頼度の高い候補点に替えて、高速道路上の候補点を表示候補点とすることを特徴とする現在位置算出システム。
2. 前記候補点算出手段が、前記仮想現在位置算出手段により算出された前記仮想現在位置から所定範囲に存在し、その方位と前記進行方位との差が、所定の値よりも小さい道路上に、前記候補点を設定するように構成された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。
3. 前記候補点算出手段が、前記仮想現在位置から所定範囲に存在し、その方位と前記進行方位との差が、所定の値よりも小さい道路上に、前記車両が存在しないと判断した場合に、前記仮想現在位置を、前記候補点とするように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の現在位置算出システム。
4. 車両の進行方位および車両の走行距離とにしたがって、車両の現在位置を算出する現在位置算出方法であって、
   前記進行方位および走行距離とに基づき、仮想現在位置を算出し、
   前記仮想現在位置と、少なくとも高速道路と一般道路かを示す道路を備えた道路データとを比較し、車両がある道路上に存在すること、或いは、車両が道路上に存在しないことを示す候補点を算出し、
   前記候補点上に車両の存在する信憑性を示す信頼度を、候補点ごとに算出し、
   前記候補点のうち、最も信頼度の高い候補点を表示候補点とし、該表示候補点を現在位置と判定し、
   最も信頼度の高い候補点が高速道路上に連続して存在することを示す状態中の車両の走行距離を、第１の距離計数手段により計数し、
   最も信頼度の高い候補点が、道路上に存在しないことを示す状態中の車両の走行距離を、第２の距離計数手段により計数し、
   最も信頼度の高い候補点が一般道路上に存在することを示す状態であり、前記第１の距 離計数手段の値に基づき、車両が、それ以前に高速道路上を第１の所定距離以上走行していると推定され、且つ、前記第２の距離計数手段の値に基づき、それ以前の、最も信頼度の高い候補点が道路上に存在しないことを示す状態中の車両の走行距離が、第２の所定の距離より小さいことが推定される場合に、当該最も信頼度の高い候補点以外の候補点が高速道路上に存在することを示す状態となるときに、当該一般道路上の最も信頼度の高い候補点に替えて、高速道路上の候補点を車両の表示候補点とするように構成されたことを特徴とする現在位置算出方法。

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