JP3838333B2 - 車両用ナビゲーション装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の推測位置を決定する車両用ナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、現在走行中の道路が高速道路（高速道路、首都高速道路、有料道路等）かそれ以外の一般道路かを判断する方法がいろいろ提案されている。例えば、地図情報から得られた料金所の位置において、車速が所定の値以下であれば有料道路を通行した可能性が高いと判断し、有料道路との相関度を他の道路の相関度より高く評価した上で道路を選択して車両の現在位置を修正し、また、車速が所定値以下に下がらなければ有料道路を通行した可能性が低いと判断し、有料道路の相関度を他の道路の相関度より低く評価した上で道路を選択し車両の現在位置を修正するものが提案されている（特開平３ー１５４８１８号公報）。
また、車速が所定速度以上と判定されたとき計時を開始し、計時が所定時間以上であると判別されたとき、つまり所定速度以上の高速走行が所定時間以上継続したとき高速道路走行中と判定するものが提案されている（特開平２ー１３７０９６号公報）。
また、多層道路における自車走行において、ある区間距離の中でＧＰＳ測位ができている区間の割合が、ある上層判別しきい値以上の場合は上層、ある下層判別しきい値以下の場合は下層と判別するものも提案されている（特許第３０２７５７４号公報）。
また、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、ＧＰＳ衛星の仰角が所定角度以下の場合には一般道、そうでない場合には高架道路の上層と判別するものも提案されている（特開平１０ー１４１９６８号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
料金所の位置において車速が所定の値以下か否かで有料道路を通行したか否かを判別するものにおいては、現状の交通事情では料金所の近くに信号機が存在する場所があるため、その信号機が赤信号の場合には、一般道路を走行中であっても車速が所定の値以下になることがあり、このような場所においては料金所と車速により走行道路を判断することができなくなるという問題がある。
また、所定速度以上の計時が所定時間以上と判別されたとき高速道路走行中と判定するものにおいては、現状の交通事情では一般道路でも幹線道路になると、区間により車速が相当高い場合もあるため、単純に車速だけで走行している道路が高速道路であるか否かの判断をすることはできない。
【０００４】
また、多層道路における走行においてＧＰＳ測位ができている区間の割合で上層か下層かを判別するものにおいては、現在の交通事情では道路の周辺にビル等のＧＰＳ電波を遮断する構造物がある場合があり、このような場所ではＧＰＳ測位が不可能であり、単純にＧＰＳ測位状態から走行している道路が上層であるか否かの判別をすることはできない。
また、受信したＧＰＳ衛星の仰角が所定角度以下か否かにより一般道か、高架道路の上層かを判別する方法においては、現状の交通事情では、車線の中には一般道の上に高架道路の上層部分がなく、ＧＰＳ衛星からの電波を遮断しない場所がある。このような場所ではＧＰＳの仰角によって高架道路の上下を判別することができない。
【０００５】
これらの対策として、本出願人はＧＰＳ受信信号の変化量がしきい値以上であって、車速の変化量がしきい値以上の場合には、車両は料金所を通過したと判断する提案をすでに行っている（特願２０００−２４１９０５号）が、場所によっては、建物が多くＧＰＳが受信されにくい場合や、車両が多く車速をあまり速くできない場合がある。このような場所（特に都会）では、高速道路を走行していてもＧＰＳ受信信号の変化量や車速の変化量がしきい値を越えず、車両が高速道路を走行中であると判断されないことも起こり得る。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためのもので、ＧＰＳが受信されにくい場合や、車速をあまり速くできない等のさまざまな状況下でも正確に車両の推測位置を決定できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両の推測位置を決定する車両用ナビゲーション装置において、車両の現在位置を検出する現在地検出手段と、複数の測位衛星からの電波を受信する受信手段と、該受信手段により受信された衛星情報から高速道または多層道路の上層道路を走行しているか一般道または多層道路の下層道路を走行しているかを判断する制御手段とを備え、前記制御手段は、車両が走行しているエリアまたは車両が走行している道路に応じて、高速道または上層道路を走行しているか一般道または多層道路の下層道路を走行しているかの判断基準を変化させることを特徴とする。
また、本発明は、車両の推測位置を決定する車両用ナビゲーション装置において、車両の現在位置を検出する現在地検出手段と、車両の速度を検出する車両速度検出手段と、該車両速度検出手段により検出された車両の速度から推測位置として高速道または一般道を優勢とする利得を求め、該利得から、高速道路優勢の場合は利得に基づくペナルティ値を一般道路に加算し、一般道路優勢の場合は利得に基づくペナルティ値を高速道路に加算して車両の推測位置を決定する制御手段とを備え、前記制御手段は、走行時間帯または交通情報に応じて、高速道または一般道を優勢とする利得を求める基準を変化させることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の車両用ナビゲーション装置の構成例を示す図である。
経路案内に関する情報を入力する入力装置１、自車両の現在位置に関する情報を検出する現在位置検出装置２、経路の算出に必要なナビゲーション用データや経路案内に必要な表示／音声の案内データとプログラム（アプリケーション及び／又はＯＳ）等が記録されている情報記憶装置３、経路探索処理、経路案内に必要なデータの生成、経路案内に必要な表示／音声案内処理、さらにシステム全体の制御を行う中央処理装置４、車両の走行に関する情報である、例えば道路情報、交通情報を送受信したり、車両の現在位置に関する情報を検出したり、さらに現在位置に関する情報を送受信したりする情報送受信装置５、経路案内に関する情報を出力する出力装置６から構成されている。
【００１０】
入力装置１は、目的地を入力したり、運転者の意志によりナビゲーション処理を中央処理装置４に指示する機能を備えている。その機能を実現するための手段として、目的地を電話番号や地図上の座標などにて入力したり、経路案内をリクエストしたりするタッチスイッチやジョグダイアル等のリモートコントローラ等を用いることができる。また、本発明では音声入力による対話を行うための装置を備えており、音声入力装置として機能する。また、ＩＣカードや磁気カードに記録されたデータを読み取るための記録カード読み取り装置を付加することもできる。また、ナビゲーションに必要なデータを蓄積し、運転者の要求により通信回線を介して情報提供する情報センターや、地図データや目的地データ、簡易地図、建造物形状地図などのデータを有する携帯型の電子装置等の情報源との間でデータのやりとりを行うためのデータ通信装置を付加することもできる。
【００１１】
現在位置検出装置２は、衛星航法システム（ＧＰＳ）を利用して車両の現在位置、走行速度または絶対方位等を計算するＧＰＳ受信装置、現在位置情報、車線情報等の情報を受信するビーコン受信装置、セルラフォーン（自動車電話）やＦＭ多重信号等を利用してＧＰＳの補正信号を受信するデータ受信装置、例えば地磁気を利用することにより絶対方位で車両の進行方位を検出する絶対方位センサ、例えばステアリングセンサ、ジャイロセンサを利用することにより相対方位で車両の進行方位を検出する相対方位センサ、例えば車輪の回転数から走行距離を検出する距離センサ等から構成されている。
【００１２】
情報記憶装置３は、ナビゲーション用のプログラム及びデータを記憶した記憶装置で、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、メモリーカード等の外部記憶装置からなっている。なお、情報記憶装置３は本体内のＲＯＭ、フラッシュメモリ等の内部記憶装置でもよい。プログラムは、経路探索などの処理を行うためのプログラム、音声入力により対話的に案内を行うためのプログラム、経路案内に必要な表示／音声出力制御を行うためのプログラム、地点や施設を検索するためのプログラム等であり、記憶されているデータとしては、地図データ、探索データ、目的地データ、登録地点データ、道路データ、交差点等分岐点の画像データ、ジャンル別データ、ランドマークデータ等のファイルからなり、ナビゲーション装置に必要なすべてのデータが記憶されている。なお、本発明は、ＣＤ−ＲＯＭにはデータのみを格納し、プログラムは中央処理装置に格納するタイプのもの、あるいは、データやプログラムを外部から通信によって取得するもの等にも適用可能である。
【００１３】
中央処理装置４は、種々の演算処理を実行するＣＰＵ、情報記憶装置３のＣＤ−ＲＯＭからプログラムを読み込んで格納するフラッシュメモリ、フラッシュメモリのプログラムチェック、更新処理を行うプログラム（プログラム読み込み手段）を格納したＲＯＭ、設定された目的地の地点座標、道路名コードＮｏ．等の探索された経路案内情報や演算処理中のデータを一時的に格納するＲＡＭからなっている。ＲＡＭは電源が切断されても情報を保持できるＳＲＡＭと、電源が切断されると情報が失われるＤＲＡＭとを備えている。また、この他にも図示は省略するが、入力装置１からの音声入力による対話処理を行ったり、ＣＰＵからの音声出力制御信号に基づいて情報記憶装置３から読み出した音声、フレーズ、１つにまとまった文章、音等を合成してアナログ信号に変換してスピーカに出力する音声プロセッサ、通信による入出力データのやり取りを行う通信インタフェースおよび現在位置検出装置２のセンサ信号を取り込むためのセンサ入力インタフェース、内部ダイアグ情報に日付や時間を記入するための時計などを備えている。なお、前記の更新処理を行うプログラムは外部記憶装置に格納しておいてもよい。
【００１４】
本発明に係るプログラム、その他ナビゲーションを実行するためのプログラムは全て外部記憶媒体であるＣＤ−ＲＯＭに格納されてもよいし、それらプログラムの一部または全てが本体側のＲＯＭ４２に格納されていてもよい。この外部記憶媒体に記憶されたデータやプログラムが外部信号としてナビゲーション装置本体の中央処理装置に入力されて演算処理されることにより、種々のナビゲーション機能が実現される。
【００１５】
本発明のナビゲーション装置は、上記のように外部記憶装置のＣＤ−ＲＯＭからプログラムを読み込むための比較的大容量のフラッシュメモリ、ＣＤの立ち上げ処理を行うプログラム（プログラム読み込み手段）を格納した小容量のＲＯＭを内蔵する。フラッシュメモリは、電源が切断しても記憶情報が保持される、つまり不揮発性の記憶手段である。そして、ＣＤの立ち上げ処理として、プログラム読み込み手段であるＲＯＭのプログラムを起動してフラッシュメモリに格納したプログラムチェックを行い、情報記憶装置３のＣＤ−ＲＯＭのディスク管理情報等を読み込む。プログラムのローディング処理（更新処理）は、この情報とフラッシュメモリの状態から判断して行われる。
【００１６】
情報送受信装置５は、衛星航法システム（ＧＰＳ）を利用して情報を入手するＧＰＳ受信装置、ＦＭ多重放送、電波ビーコン、光ビーコン等を利用して情報を入手するためのＶＩＣＳ情報受信装置、携帯電話、パソコン等を利用することにより、情報センター（例えばＡＴＩＳ）や他車両と情報を双方向に通信するためのデータ送受信装置等から構成される。
【００１７】
出力装置６は、運転者が必要な時に案内情報を音声および／または画面により出力したり、中央処理装置４でナビゲーション処理されたデータなどをプリント出力する機能を備えている。そのための手段として、入力データを画面表示したり、経路案内画面を表示するディスプレイ、中央処理装置４で処理したデータや情報記憶装置３に格納されたデータをプリント出力するプリンタ、経路案内を音声で出力するスピーカなどを備えている。
【００１８】
ディスプレイは、簡易型の液晶表示器等により構成されており、中央処理装置４が処理する道路地図画面、地図データや案内データに基づく交差点拡大図画面、目的地名、時刻、距離、進行方向を示す矢印等を表示する。ディスプレイへ画像データをビットマップデータとして送ることにより、専用の画像信号線を介してではなく、シリアル通信等で使用する通信線を使用し、また、他の通信線を兼用することもできる。なお、ディスプレイにはビットマップデータを一時的に保持するメモリを備えてもよい。
【００１９】
このディスプレイは、運転席近傍のインストルメントパネル内に設けられており、運転者はこれを見ることにより自車両の現在位置を確認したり、またこれからの経路についての情報を得ることができる。また、図示は省略するが、ディスプレイの表示画面にタッチパネル、タッチスクリーン等を含むタブレットを使用し、画面に触れる、或いは画面をなぞることにより、地点入力、道路入力等を行えるように構成してもよい。
【００２０】
次に、システム全体の流れを説明すると、中央処理装置４に情報記憶装置３からプログラムが読み込まれて経路案内のプログラムが起動されると、現在位置検出装置２の出力情報と、情報記憶装置３の道路情報に基づいて車両の位置を推測する。次に推測位置を中心としてその周辺地図を表示すると共に、推測位置の名称等を表示する。次に、地名や施設名称等の目標名、電話番号や住所、登録地点、道路名等を用いて目的地を設定し、推測位置から目的地までの経路探索を行う。経路が決まると、推測位置追跡を行いながら、目的地に到着するまで経路案内・表示を繰り返し行う。目的地に到着する前に寄り道設定の入力があった場合には、探索エリアを設定してその探索エリアでの再探索を行い、同様に目的地に到着するまで経路案内を繰り返し行う。
【００２１】
図２は、図１に示した本発明に係る情報記憶装置３に格納された主要なデータファイルの構成例を示している。図２（Ａ）は経路算出手段により経路を算出し経路案内を行うために必要なデータが格納された案内道路データファイルを示し、道路数ｎのそれぞれに対して、道路番号、長さ、道路属性データ、形状データのアドレス、サイズおよび案内データのアドレス、サイズの各データからなる。前記道路番号は、分岐点間の道路毎に方向（往路、復路）別に設定されている。道路案内補助情報データとしての道路属性データは、その道路が高架か、高架の横か、地下道か、地下道の横か、車線数の情報を示すデータである。形状データは、各道路を複数のノード（節）で分割したとき、ノード数ｍのそれぞれに対して東経、北緯からなる座標データを有している。案内データは、図２（Ｂ）に示すように、交差点（または分岐点）名称、注意点データ、道路名称データ、道路名称音声データのアドレス、サイズおよび行き先データのアドレス、サイズの各データからなる。注意点データは、踏切か、トンネル入口か、トンネル出口か、幅員減少点か、なしか等の情報を示すデータで、分岐点以外の踏切、トンネル等において運転者に注意を促すためのデータである。
【００２２】
前記道路名称データは、図２（Ｃ）に示すように、高速道路、都市高速道路、有料道路、一般道（国道、県道、その他）の道路種別の情報と、高速道路、都市高速道路、有料道路について本線か取付け道路（本線と一般道路間を接続する道路）かの情報を示すデータで、道路種別データと、さらに各道路種別毎での個別番号データである種別内番号から構成される。
【００２３】
次に、現在走行中の道路が高速道路（高速道路、首都高速道路、有料道路）かそれ以外の一般道路か車両の推測位置を判定するシステムについて図３により説明する。現在位置の検出情報と道路情報とのマッチング処理では、車両現在位置から所定距離内の候補道路を選び、各候補道路に対して検出情報との相関度を計算して当該候補道路を選択しにくくするペナルティ値に変換し、各候補道路のペナルティ値を比較して最小ペナルティ値の候補道路を推測位置に決定することは従来より行われている。本発明においては、多層道路における推測位置の決定において、従来手法により求められている各候補道路のペナルティ値に、さらに上下道判定処理を行って算出されたペナルティ値を加算し、上道（高速道路）か、下道（一般道路）かの推測位置判定を追加したことを特徴としている。このような上下道判定を従来のマッチング処理に追加することにより、多層道路における推測位置の決定を周辺のビルの状況、自然条件の変化等による影響を少なくしてより正確に行うものである。
【００２４】
車両には、衛星が発信する現在位置情報を得るためのＧＰＳ測位装置、車両速度に応じた車速パルスを検出する手段、一般道において光ビーコン情報を受信可能な光ビーコン受信装置、主として高速道路において電波ビーコン情報を受信可能な電波ビーコン受信装置が搭載されている。
図３に示すように、本発明の上下道判定においては、一般道優勢判定と高速道路優勢判定とがあり、それぞれの判定結果から、マップマッチングへ反映させるペナルティ値を算出する（詳細は後述）。そして、計算したペナルティ値から一般道が優勢か、高速道路が優勢かの決定を行って現在の車両位置の推測位置を決定し、車両の現在位置マークを地図上に表示する。
【００２５】
一般道優勢の判定は、［Ｇ−１］ＧＰＳと車速の変化、［Ｇ−２］光ビーコン受信の条件により行っている。ここに［Ｇ−１］は高速道路を下りて一般道へ移った可能性が高いことをＧＰＳと車速の変化を検出して行う判定であり、［Ｇ−２］は光ビーコンの受信が一般道でのみ可能であることに鑑みて行う判定である。
【００２６】
高速道路優勢の判定は、［Ｈ−１］ＧＰＳと車速の変化、［Ｈ−２］車速の履歴、［Ｈ−３］ＧＰＳ受信数の変化、［Ｈ−４］電波ビーコン受信の条件により行っている。［Ｈ−１］は一般道から高速道路へ移った可能性が高いことをＧＰＳと車速の変化を検出して行う判定であり、［Ｈ−２］は高速が連続したことを示す車速の履歴から行う判定であり、［Ｈ−３］はＧＰＳ受信数の変化を検出し、ＧＰＳ受信が上道（高速道路）で受信し易いことを利用する判定であり、［Ｈ−４］は電波ビーコンは主として高速で受信されることを利用する判定である。
【００２７】
図４は［Ｈ−１］高速道路取付道付近のＧＰＳと車速の変化について説明する図である。高速道路取付道付近において、一般道から高速道路、高速道路から一般道へ乗り継ぐ場合には料金所を通過し、乗り継がない場合は料金所を通過しない。料金所を通過するときは、車両は一旦停止かそれに近い状態になるため、検出される車速は０またはそれに近くなり、また、料金所の屋根のためにＧＰＳ測位ができにくくなる。図４はこのような状況を勘案して、高速道路取付道付近のＧＰＳと車速の変化のデータを取り込んで上下道判定に利用しようとする例を示している。
【００２８】
データは１秒毎に取り込んでおり、一番上の欄の数字「０〜１７」はデータ取り込みのタイミング（秒）を示している。車速の欄の数字は車速パルスを表しており、タイミング「０〜６」になるにつれて減速し、タイミング「７〜８」で停止、タイミング「９〜１７」で増速している。Δの欄は車速の変化（減速、停止、増速）を矢印で示している。本実施例では測位衛星のチャンネル１〜８を有しており、各チャンネル欄における数値は、電波を受信した測位衛星の仰角を表している。例えば、タイミング「０」では、チャンネル１は６８°、チャンネル２は４４°、チャンネル３は６４°、チャンネル４は４９°、チャンネル５は４１°、チャンネル６は３７°の仰角の衛星の電波を受信しており、チャンネル「７、８」は電波を受信できなかったことを示している。そして、車速パルスが減速から停止、停止から増速に転じた付近（タイミング「５〜１０」付近）で測位衛星の電波が受信しにくくなっていることが分かり、これは図４に模式的に示したような料金所の屋根の影響のためである。ＧＰＳの利得は受信したチャンネル数に応じた値であり、１個受信していれば５点とし、例えば、タイミング「０〜４」では６個受信しているので６×５＝３０、タイミング５では４個受信しているので４×５＝２０、タイミング６では３個受信しているので３×５＝１５、タイミング４ ７〜１０では１個も受信していないので０のように計算される。なお、ＧＰＳは仰角が高いほど料金所の屋根の影響がより正確に反映されて信頼できるので、利得を仰角によって重み付けすることもできる。例えば仰角３０°〜７０°は５点、仰角７０°〜９０°は１０点というふうにして利得を求めるようにしてもよい。ＧＰＳの利得０が続いているということは料金所の屋根により測位衛星の受信ができなくなっているためであり、料金所を離れると利得は大きくなっている。このことから利得が大きくなり、かつ車速変化があったところで料金所を通った、即ち高速道路に乗ったか、或いは降りたと判断することが可能である。
【００２９】
次に、多層道路における上下道判定の各処理フローについてより詳細に説明する。なお、以下において、［Ｈ−１］、［Ｈ−２］、［Ｈ−３］、［Ｈ−４］は高速道路優勢判定におけるＧＰＳと車速の変化、車速の履歴、ＧＰＳ受信数の変化、電波ビーコン受信をそれぞれ示し、［Ｇ−１］、［Ｇ−２］は一般道優勢判定におけるＧＰＳ受信数の変化、光ビーコン受信をそれぞれ示している。
【００３０】
図５は上下道判定の全体処理フローを説明する図である。
走行している車両現在地のエリアを判定し（ステップＳ０１）、例えば、現在地が東京である場合は、車が多いため高速道路でもあまり速度を出せず、高層建築物が多いためＧＰＳの受信状況も悪くなるため、後述するように速度条件を下げたり、ＧＰＳ衛星受信数の条件を減らしたりする。次いで、現在地から所定距離内に車両の現在位置を推測する位置の候補として高速道路が有るか否か道路データを参照して判断する（ステップＳ０２）。例えば、高速道の取付け道付近のように、推測位置の候補に高速道路がある場合、後述する高速道有力判定処理および一般道有力判定処理を行う（ステップＳ０３，Ｓ０４）。次いで、判定結果に基づいて、後述するように、各推測位置のペナルティ値を算出し、このペナルティ値を車両現在位置が上下道判定に反映させる（ステップＳ０５）。ステップＳ２において、推測位置の候補に高速道がない場合には、条件成立結果のリセットを行う（ステップＳ０６）。これは前回までの処理において、高速道が有力あるいは一般道が有力等の条件成立か否かを示すフラグが立っている場合、これをリセットする処理である。
【００３１】
次に、現在地のエリア判定について説明する。車両が別のエリアに移動すると、上下道判定における速度条件やＧＰＳ受信数の条件を新たなエリアに従って設定し直す。なお、道路が少しだけ別のエリアに入りすぐに元のエリアに戻る場合も考えられるが、このような場合には元のエリアの設定を維持する。このために、パラメータとして元のエリアに対する依存性（ヒステリシス）を用い、ヒステリシスが０以下になった時に初めて新たなエリアの設定を有効にする。
【００３２】
図６はエリア判定の初期化処理フローを説明する図である。
後述するように、現在地がどのエリアなのかを所定距離ごとにチェックするが、その移動距離（トリップ）を決めるためのヒステリシスを２に設定するとともに、エリア、ＧＰＳ衛星数、車速をそれぞれデフォルトに設定し（ステップＳ０１１）、初期化処理は終了する。
【００３３】
図７は現在地のエリア判定処理フローを説明する図である。
所定の移動距離（トリップ）ごとに現在位置をチェックし（ステップＳ０２１）、チェックが行われると車速パルス接続のチェックを行い（ステップＳ０２２）、車両が正常に車速を検出している場合、マッチング位置を取得し（ステップＳ０２３）、マッチング位置が正常に取得できた場合、現在地のエリア判定を行う（ステップＳ０２５）。ステップＳ０２１、Ｓ０２２でチェックが正常でなかった場合、ステップＳ０２４において、マッチング位置が正常に取得できなかった場合は、エリア判定は行われず処理は終了する。次いで、エリアが変わったか否か判断し（ステップＳ０２６）、変わっている場合にはヒステリシスが正か否か判断する（ステップＳ０２７）。ヒステリシスが正の場合には、ヒステリシスを１減らしてトリップ＝１００ｍに設定し（ステップＳ０２８）、１００ｍ後に再びエリア判定を行う。ステップＳ０２６においてエリアが変わっていない場合、ヒステリシス＝３、トリップ＝２０００ｍに設定し（ステップＳ０３１）、２０００ｍ後に再びエリア判定を行う。ステップＳ０２７でヒステリシスが０以下の場合、すなわち、４回連続でエリアが変わったと判定された場合には、ヒステリシス＝３、エリア＝新エリア、トリップ＝２０００ｍに設定し（ステップＳ０２９）、エリア毎のＧＰＳ衛星数、車速を設定する（ステップＳ０３０）。なお、エリアの設定は、道路の混雑状況、多層道路の状況を勘案して、例えばレベル１、レベル２のように数段階に設定する。
【００３４】
上記処理におけるエリアチェックを、さらに図８、図９で図解で説明する。
図８において、車両が元のエリアにいる間は２０００ｍ毎にエリアが変わっていないか否かをチェックし、新エリアに入った場合、１００ｍ毎に元のエリアに対してエリアが変わったか否かチェックし、４回連続して変わったと判定した場合に新エリアの設定を採用する。そのため、図９に示すように、元のエリアから一瞬だけ別のエリアへ入った場合（図のエリア２から境界を越えてエリア１へ移動し、すぐにエリア２へ戻るような場合）は、元のエリアの設定が継続される。
【００３５】
図１０は高速道有力判定処理フローを説明する図である。
ＧＰＳの情報が更新されたか否か判断し（ステップＳ１１）、更新されていない場合は処理は終了する。ＧＰＳの情報が更新されている場合には、高速道路取付け道付近のＧＰＳと車速の変化について、後述する所定の条件が成立したか否か判断する（ステップＳ１２）。条件が成立した場合には、［Ｈ−１］ステータスフラグがセットされる（ステップＳ１３）。成立しなかった場合はセットされない。次いで、後述する車速の履歴変化の条件が成立したか否か判断し（ステップＳ１４）、成立した場合は［Ｈ−２］ステータスフラグをセットし（ステップＳ１５）、成立しなかった場合はセットしない。次いで、後述するＧＰＳ受信数の変化の条件が成立したか否か判断し（ステップＳ１６）、成立した場合は、［Ｈ−３］ステータスフラグをセットし（ステップＳ１７）、成立しなかった場合はこのフラグはセットされない。次いで、電波ビーコンの受信があったか否か判断し（ステップＳ１８）、受信した場合には、［Ｈ−４］ステータスフラグをセットし（ステップＳ１９）、受信しない場合はこのフラグがセットされない。
【００３６】
こうして、高速道有力判定の［Ｈ−１］［Ｈ−２］［Ｈ−３］［Ｈ−４］の各条件が成立したか否かの判定が行われ、後述するように各判定結果に重み付けして総合評価としての利得が算出される。
【００３７】
図１１は一般道有力判定処理フローを説明する図である。
ＧＰＳの情報が更新されたか否か判断し（ステップＳ２１）、更新されていない場合は処理は終了する。更新されている場合は、後述する［Ｇ−１］高速道路取付道付近のＧＰＳと車速の変化の所定の条件が成立したか否か判断する（ステップＳ２２）。条件が成立した場合、高速道有力判定でセットされた［Ｈ−１］ステータスフラグをクリアする（ステップＳ２３）。成立しなかった場合は、［Ｈ−１］ステータスフラグはクリアしない。次いで、［Ｇ−２］光ビーコンの受信があったか否か判断する（ステップＳ２４）。光ビーコンは一般道にのみ設置されてるので、受信があった場合には、現在位置が一般道と判断し、高速道有力判定でセットされた全てのフラグをクリアする（ステップＳ２５）。成立しなかった場合はフラグをクリアしない。
【００３８】
図１２は［Ｈ−１］高速道路取付道付近のＧＰＳと車速の変化の条件成立か否かのステータスフラグセット処理フローを示す図である。
推測位置の候補に取付道路があるか否か判断し（ステップＳ３１）、ある場合には、車速パルスが接続しているか否か判断する（ステップＳ３２）。これは車両が車速検出をしているか否か判断するためである。次いで、後述するＧＰＳ受信状態の利得変化が条件を満たすか否か判断し（ステップＳ３３）、満たす場合には、後述する車速の変化が条件を満たすか否か判断する（ステップＳ３４）。そして、上記の判断処理において、どれか１つでも条件が成立しなかった場合には、高速道路に乗っていないとしてステータスフラグを０にセットし、全ての条件が成立した場合には、高速道路に乗ったものにしてステータスフラグを１にセットする。
【００３９】
図１３は図１２のステップＳ３３におけるＧＰＳ受信状態の利得変化の条件が成立したか否かのフラグセット処理フローを示す図である。この例では、前述したような利得を仰角によって重み付けしており、仰角１０°〜４５°は５点、仰角４５°〜９０°は１０点として処理している。
始めにＧＰＳ情報の最新のものも含めた過去６秒間の利得をそれぞれ算出する（ステップＳ４１）。この場合の利得は、
利得＝仰角４５°以上の衛星数×１０＋仰角４５°〜１０°の衛星数×５
の式より求める。次いで、最近３秒の利得のバラツキが１０より小さいか否か、また、これが成立した場合には、データを取得した期間内で最も古い３秒の利得のバラツキが１０より小さいか否か判断する（ステップＳ４２、Ｓ４３）。これはデータの信頼性があるか否か見るためである。これらの条件が成立した場合には、最近３秒の最小利得と、最も古い３秒の最大利得の差、つまり利得の変化率が２５以上か否か判断する（ステップＳ４４）。これら条件のどれか１つでも満たされなければ、条件を満たさないとしてフラグを０とし、全ての条件が満たされた場合には、条件を満たすとしてフラグを１にセットする。
【００４０】
図１４は図１２のステップＳ３４における車速変化の条件が成立したか否かのフラグセット処理フローを示す図である。
過去６０秒間の最低速度を取得し（ステップＳ５１）、この最低速度は最新の情報であるか、あるいは時速５ｋｍより大きいか否か判断する。最新の情報でない、あるいは時速５ｋｍ以下である場合には最低速度が０か否かを判断する（ステップＳ５３）。最低速度が０でない場合、最新の車速と最低速度の差が時速２０ｋｍより大きいか否か判断する（ステップＳ５４）。ステップＳ５３において、最低速度が０の場合、あるいはステップＳ５４において、最新の車速と最低速度との差が時速２０ｋｍより大きい場合には、車速変化の条件が成立したとしてフラグを１にセットする。また、ステップＳ５２において、最低速度が最新の情報、あるいは時速５ｋｍより大きい場合には、車両が止まったとは言えないと判断し、またステップＳ５４において、最新の車速と最低速度の差が時速２０ｋｍ以下の場合には、同様に車両が止まったとは言えないとして条件を満たさないと判断し、フラグを０にする（ステップＳ５６）。
【００４１】
図１５は［Ｈ−２］車速の履歴条件におけるフラグセット処理フローを示す図である。
過去１００秒間に時速４０ｋｍより低速になったか否か判断し（ステップＳ６１）、時速４０ｋｍ以下になったことがない場合には、高速道路を走行しているフラグを１にセットする（ステップＳ６２）。時速４０ｋｍ以下の低速になった場合には、高速道路を走行していないとしてフラグを０にセットする（ステップＳ６３）。ここで、エリア判定の結果、車が多いためあまり速度が出せないエリアである場合には、上記時速４０ｋｍを、例えば３０ｋｍに設定を変更する。このとき、しきい値が頻繁に変化するのを防止するために、車両がエリアの境界を越えても、すぐには車速のしきい値が変化しないようにする。
【００４２】
図１６は［Ｈ−３］ＧＰＳ受信数の変化の条件におけるフラグセット処理フローを示す図である。
過去１００秒間に受信数が３より少ないことがあるか否が判断し（ステップＳ７１）、ない場合には平均４以上か否か判断し（ステップＳ７２）、受信数が平均４以上であれば高速道路を走行しているとしてフラグを１にセットする（ステップＳ７３）。ステップＳ７１において、受信数が３より少ない場合、ステップＳ７２において、平均４以上でない場合には、高速道路を走行していないとしてフラグを０にセットする（ステップＳ７４）。ここで、エリア判定の結果、高層建築物が多くてＧＰＳの受信状況が悪い場合、上記受信数条件を「２より少ない」、「平均３以上」に設定を変更する。このとき、しきい値が頻繁に変化するのを防止するために、車両がエリアの境界を越えても、すぐには受信数条件が変化しないようにする。
【００４３】
図１７は［Ｈ−４］電波ビーコン受信の条件におけるフラグセット処理フローを示す図である。
過去６０秒に電波ビーコンを所定回数以上、例えば２個以上受信したか否か判断し（ステップＳ８１）、受信した場合には過去６０秒に光ビーコンを受信したか否か判断する（ステップＳ８２）。光ビーコンを受信していない場合には高速道路を走行しているとしてフラグを１にセットする（ステップＳ８３）。ステップＳ８１において、２個以上受信していない場合、また、ステップＳ８２において光ビーコンを受信している場合には、高速道路走行していないとしてフラグを０にセットする（ステップＳ８４）。
【００４４】
図１８は［Ｇ−１］高速道路取付道付近のＧＰＳと車速の変化の条件におけるフラグセット処理フローを示す図である。
推測位置の候補に取付道路があるか否か判断し（ステップＳ９１）、ある場合には、車速パルスに接続しているか否か判断する（ステップＳ９２）。車速パルスが接続されて車速を測定している場合には、図１３に示したＧＰＳ受信状態の利得変化が条件を満たすか否か判断し（ステップＳ９３）、満たす場合には、図１４に示した車速の変化が条件を満たすが否か判断する（ステップＳ９４）。これら各条件を満たす場合には、ハイウェイカウントが１０００か否か判断する（ステップＳ９５）。ハイウェイカウントについて説明すると、車両の推測位置が高速道路であるか、一般道路であるかが決定されると、ハイウェイカウンタは、高速道路の場合はハイウェイカウントを１つアップし、一般道路の場合は１つダウンさせ、ハイウェイカウントは毎秒ＲＡＭに記憶される。したがって、カウンターの内容が最大値１０００であるか否かの判断により高速道路の走行を継続しているか否かが判断される。そしてこれら各条件の１つでも成立していない場合には、判断できないとしてフラグを０にセットし（ステップＳ９６）、全ての条件が成立した場合には、高速道路を降りると判断し、そのフラグを１にセットする（ステップＳ９７）。この処理は高速道路に乗る時の処理とは反対の処理で、ハイウェイカウントの条件が満たされることにより、今まで高速道路を走って来た時にＧＰＳ受信状態の利得が変化し、車速が変化した場合に高速道路を降りると判断する処理である。なお、高速道路の走行を継続しているか否かを判断する方法としては、ステップＳ９５の方法の他に、ハイウエイカウントが上層しきい値（例えば、８００）以上であるか否かを判断するようにしてもよい。
【００４５】
図１９は［Ｇ−２］光ビーコン受信の条件におけるフラグセット処理フローを示す図である。
光ビーコン受信回数が前回と異なっているか否か判断し（ステップＳ１０１）、異なっていない場合には、判断できないとしてフラグを０にセットする（ステップＳ１０２）。前回と異なっている場合には、光ビーコンの受信回数を保存し（ステップＳ１０３）、一般道を走行しているとしてフラグを１にセットする（ステップＳ１０４）。
【００４６】
図２０はペナルティ算出処理フローを示す図である。
前述した高速道路の利得算出処理を行い（ステップＳ１１１）、次いで、高速道路の利得から一般道の利得の差を算出し（ステップＳ１１２）、算出した利得の差からマッチングへのペナルティ値へ変換する（ステップＳ１１３）。
【００４７】
図２１は高速道路、一般道の利得テーブルを示しており、図２１（ａ）は高速道路の利得、図２１（ｂ）は一般道の利得をそれぞれ示している。
高速道路の利得は、［Ｈ−１］［Ｈ−２］［Ｈ−３］［Ｈ−４］の各条件が成立したときに、各条件ごとに点数を割り付け、これに重み付けして合算したときの値であり、一般道の利得も［Ｇ−１］［Ｇ−２］の各条件が成立したときに、各条件ごとに点数を割り付けて重み付けし、合算したときの値である。図２１の例においては、利得の最大値（各利得の合算値）を５０としており、その内訳は、［Ｈ−１］高速道路取付道付近のＧＰＳと車速の変化の条件が成立すると＋２０、［Ｈ−２］車速の履歴についての条件が成立した場合は１０、［Ｈ−３］ＧＰＳ受信数の変化の条件が成立した場合は１０、［Ｈ−４］電波ビーコン受信の条件が成立した場合は１０である。また、一般道の利得の最大値は５０であり、［Ｇ−１］高速道路取付道付近のＧＰＳと車速の変化の条件が成立したとき１０、［Ｇ−２］光ビーコン受信の条件が成立したとき４０である。そして、 図２０に示したように、（高速道路の利得）−（一般道の利得）としてマッチングへのペナルティ値を算出する利得が求められる。
【００４８】
マッチングへのペナルティ値の変換式について説明すると、［Ｈ−１］［Ｈ−２］［Ｈ−３］［Ｈ−４］の利得をそれぞれａ，ｂ，ｃ，ｄとし、［Ｇ−１］［Ｇ−２］の利得をｅ，ｆ（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝ｅ＋ｆ＝５０）とする。
マッチングへのペナルティ値への変換式は

で表される。従って、ペナルティ値の最大値は１００である。
【００４９】
次に、［Ｈ−１］、［Ｈ−２］の条件が成立した場合を例にとって図２２により説明する。
利得テーブルより、［Ｈ−１］、［Ｈ−２］の利得はそれぞれ２０、１０であるので、高速道路の利得は２０＋１０＝３０となる（ステップＳ１２１）。そして、高速道路の利得と一般道との利得の差は３０となる（ステップＳ１２２）。マッチングへのペナルティ値の変換式より、
（３０÷５０）×１００＝６０
であるのでペナルティ値は６０となる（ステップＳ１２３）。このペナルティ値６０は、従来のペナルティ処理における一般道のペナルティ値に、上下道判定のペナルティとして加算される。逆に［Ｇ−１］［Ｇ−２］の条件が成立してそのペナルティ値が求められた場合は、その値の絶対値が従来のペナルティ処理における高速道のペナルティ値に加算される。
【００５０】
図２３はペナルティの計算処理フローを示す図である。
まず、従来のペナルティの処理が行われる（ステップＳ１３１）。ここでは現在地検出情報と推測位置の候補の道路との相関度から各候補道路のペナルティ値が算出される。次いで、本発明による上下道のペナルティ値が０か否か判断し（ステップＳ１３２）、０であれば、ステップＳ１３１で求められたペナルティ値の一番小さい候補が推測位置となる（ステップＳ１３８）。上下道のペナルティ値が０でない場合、そのペナルティ値がプラスであるか否か判断する（ステップＳ１３３）。プラス（高速道路優勢判定）の場合は、候補の道路が一般道か否か判断し（ステップＳ１３４）、一般道であれば、その候補のもっているペナルティ値に、算出した上下道のペナルティ値を加算する。ステップＳ１３４において、一般道でなければ加算処理はしない。ステップＳ１３３において、ペナルティ値がマイナス（一般道優勢判定）の場合、候補の道路が高速道路か否か判断する（ステップＳ１３６）。高速道路の場合は、候補の道路がもっているペナルティ値に、算出した上下道のペナルティ値の絶対値を加算する（ステップＳ１３７）。高速道路でなければ加算しない。こうして求めたペナルティ値の一番小さい候補が推測位置として決定される（ステップＳ１３８）。
【００５１】
次に上下道判定のペナルティ値のマップマッチングへの反映についての概念について図２４、図２５により説明する。
図２４は通常時（上下道判定なし）のマッチング処理を説明する図である。
現在地が一般道Ａにあり、この他の推測位置の候補道路として高速道路（本線）Ｈ、一般道Ｂがあり、付近に取り付け道路Ｉがある場合である。上下道判定をしない従来の方法では、現在地検出情報と推測位置の候補の道路との相関度から求められた高速道路Ｈ、一般道Ａ、一般道Ｂのペナルティａ，ｂ，ｃが、それぞれ４０，２０，３０であるとすると、ｂ：２０＜ｃ：３０＜ａ：４０であるため、マップマッチングの最有力候補はペナルティｂの一般道Ａとなり、これが推測位置として決定される。
【００５２】
図２５は図２４のマッチング処理に上下道のペナルティを反映した処理を説明する図である。
図２４で説明したように、候補道路である高速道路Ｈ、一般道Ａ、一般道Ｂのペナルティａ，ｂ，ｃは、それぞれ４０，２０，３０、また、取り付け道路Ｉのペナルティｂ′が３０であるとする。上下道判定により算出されたペナルティ値αがプラス（高速道路優勢判定）であるとして説明すると、αが一般道Ａ、Ｂのペナルティｂ，ｃにそれぞれ加算され。ここで、例えば、αが６０であるとすると、取付道路のペナルティ値ｂ′：３０＜ａ：４０＜ｂ：８０＜ｃ：９０となり、取付道路のペナルティｂ′が最小となるため、マップマッチング最有力候補はｂ′の取付道路となり、これが推測位置として決定される。
【００５３】
本発明は上記実施例に限定されるものではなくいろいろな変形が可能である。例えば、上記実施例の図１２ではＧＰＳ受信状態の利得変化が条件を満たし、さらに、車速の変化が条件を満たす場合に高速道路に乗ったと判断しているが、この他の実施例として、前述した条件に加え、さらにハイウエイカウンタが所定値、あるいは所定値以上等の場合に、高速道路に乗ったと判断してもよい。図１２のステップＳ３６の処理（フラグを立てる処理）は、料金所を通った時（高速道路に乗る時と高速道路を降りる時）に実行されると考えられる。従って、ハイウエイカウンタを用いることによって、過去の推測位置が一般道であって、料金所を通過した場合には、高速道路に乗ったと判断し、過去の推測位置が高速道路であって、料金所を通過した場合には、高速道路を降りたと判断することができる。
【００５４】
また、図１６においては、過去の区間におけるＧＰＳ受信数の平均が４個以上か否かによって高速道路を走行しているか否かを判断している。この他の実施例として、図４のごとくＧＰＳの仰角に重み付けし、過去の区間（距離あるいは時間）におけるＧＰＳの利得（点数）が上層しきい値より大きい場合には上層、下層しきい値より小さい場合には下層と判断してもよい。ここで上層しきい値と下層しきい値は同じ値でもよく、異なる値でもよい。この処理によって、ＧＰＳ受信数の平均が所定値以上の場合に上層と判断するものや、所定角度以上のＧＰＳを受信した場合に上層と判断するものに比べて、より精度良く上下判定を行うことができる。
【００５５】
また、上記実施例では高速道路の判定は４つの判定からなっているが、必ずしも４つある必要はない。また、高速優先判定をする判定条件であると、他の判定条件を追加することもできる。これは、一般道路優先判定においても同じであって、必ずしも２つの判定からなる必要はない。また、ＧＰＳの仰角や高速道路優先判定、一般道路優先判定において点数を割り付け、その総計に基づいて多層道路の上下道判定を行うことについて説明したが、ランクつけできるもの（比較係数）であればいろいろなものに応用できることは言うまでもない。
【００５６】
また、上記実施例では、車両の走行エリア（例えば、車両位置が東京都内か否か）に応じてしきい値を変化させるようにしたが、車両が走行している道路、すなわちマップマッチング候補となる道路に応じて、一般道路／高速道路判定におけるＧＰＳ受信数及び車速のしきい値を変化させるようにしてもよい。この場合は、道路の区間毎にエリアデータを持たせておき、走行道路に応じてしきい値を変化させるようにする。また、走行時間に応じて、一般道路／高速道路判定における車速のしきい値を変化させ、混雑する時間帯はしきい値を低くするようにしてもよい。また、ＶＩＣＳからの交通情報に応じて、一般道路／高速道路判定における車速のしきい値を変化させ、混雑しているとの情報が入った場合はしきい値を低くするようにしてもよい。また、車両の走行エリア、車両が走行している道路、走行時間、交通情報を組み合わせてしきい値を変化させるようにしてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、車両が走行しているエリアまたは道路を考慮し、測位衛星が受信されにくい場合や、車速をあまり速くできない等のさまざまな状況下でも正確に車両の推測位置を決定することができる。また、走行時間帯や交通情報を考慮し、適切に高速道路か一般道路かを選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のナビゲーション装置の構成例を示す図である。
【図２】 道路データの構成例を示す図である。
【図３】 車両現在位置の推測位置を判定するシステムの概念図である。
【図４】 高速道路取付道付近のＧＰＳと車速の変化を説明する図である。
【図５】 上下道判定の全体処理フローを説明する図である。
【図６】 エリア判定の初期化処理フローを説明する図である。
【図７】 現在地のエリア判定処理フローを説明する図である。
【図８】 エリアチェックのトリップを説明する説明する図である。
【図９】 一瞬エリアが変わった場合の説明図である。
【図１０】 高速道有力判定処理フローを説明する図である。
【図１１】 一般道有力判定処理フローを説明する図である。
【図１２】 高速道路取付道付近ＧＰＳと車速の変化の条件成立か否かのステータスフラグセット処理フローを示す図である。
【図１３】 ＧＰＳ受信状態の利得変化の条件が成立したか否かのフラグセット処理フローを示す図である。
【図１４】 車速変化の条件が成立したか否かのフラグセット処理フローを示す図である。
【図１５】 車速履歴条件におけるフラグセット処理フローを示す図である。
【図１６】 ＧＰＳ受信数の変化の条件におけるフラグセット処理フローを示す図である。
【図１７】 電波ビーコン受信の条件におけるフラグセット処理フローを示す図である。
【図１８】 高速道路取付道付近のＧＰＳと車速の変化の条件におけるフラグセット処理フローを示す図である。
【図１９】 光ビーコン受信の条件におけるフラグセット処理フローを示す図である。
【図２０】 ペナルティ算出処理フローを示す図である。
【図２１】 利得テーブルを示す図である。
【図２２】 ペナルティ計算例の処理フローを示す図である。
【図２３】 ペナルティの計算処理フローを示す図である。
【図２４】 通常時のマッチング処理を説明する図である。
【図２５】 通常時のマッチング処理に上下道判定を追加した例を説明する図である。
【符号の説明】
１…入力装置、２…現在位置検出装置、３…情報記憶装置、４…中央処理装置、５…情報送受信装置、６…出力装置。

Claims (2)

1. 車両の推測位置を決定する車両用ナビゲーション装置において、
   車両の現在位置を検出する現在地検出手段と、
   複数の測位衛星からの電波を受信する受信手段と、
   該受信手段により受信された衛星情報から高速道または多層道路の上層道路を走行しているか一般道または多層道路の下層道路を走行しているかを判断する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、車両が走行しているエリアまたは車両が走行している道路に応じて、高速道または上層道路を走行しているか一般道または多層道路の下層道路を走行しているかの判断基準を変化させることを特徴とする車両用ナビゲーション装置。
2. 車両の推測位置を決定する車両用ナビゲーション装置において、
   車両の現在位置を検出する現在地検出手段と、
   車両の速度を検出する車両速度検出手段と、
   該車両速度検出手段により検出された車両の速度から推測位置として高速道または一般道を優勢とする利得を求め、該利得から、高速道路優勢の場合は利得に基づくペナルティ値を一般道路に加算し、一般道路優勢の場合は利得に基づくペナルティ値を高速道路に加算して車両の推測位置を決定する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、走行時間帯または交通情報に応じて、高速道または一般道を優勢とする利得を求める基準を変化させることを特徴とする車両用ナビゲーション装置。

Images