JP4300355B2

JP4300355B2 - カーナビゲーションシステムと自車位置判定方法

Info

Publication number: JP4300355B2
Application number: JP2004043195A
Authority: JP
Inventors: 敏宏吉田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-02-19
Filing date: 2004-02-19
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2024-02-19
Also published as: JP2005233779A

Description

本発明は、カーナビゲーションシステムの技術の改良に関するもので、特に、高架道路と上下に並行する道路を走行する場合の自車位置を、より正確に検出するようにしたものである。

日本の首都高速道路等で見られるように、高架上に高速道路、高架下に一般道路が存在するような場合においては、車両がどちらを走行しているのかを判別するのは非常に困難である。
この問題点を解決するための公知技術として、複数の人工衛星から受信する衛星電波により自車両の現在位置座標を計算する手段と、複数の人工衛星からの衛星電波の受信状況を監視する手段と、天空域のうち衛星電波が受信できなかった人工衛星の存在する受信不能領域にもとづいて、自車両が高架下の道路にいるかどうかを判定する判定手段と、前記判定の結果及び計算された現在位置座標にもとづいて、上下に並行する複数の道路のうち自車両がどの道路にいるかを判断する手段とを備えたカーナビゲーションシステムが知られている。
この技術では、高架道路と高架下道路が並行している場所で高架下道路を走行する場合に、高仰角に位置する人工衛星からの衛星電波の受信状況を監視し、高仰角の人工衛星からの衛星電波が受信できない状態のとき、高架下の道路を走行していると判定するものである（特許文献１参照）。
特開２００２−１７４５２８号公報

しかしながら、例えば高架上の道路から狭角のＹ字分岐路を経て高架下の並行道路に降りる場合、自車両位置の上下および左右への位置の変化は小さく、衛星電波による位置座標計算から正確に判定するのは、誤差もあり困難である。また、自律航法で使用している車速パルスやジャイロセンサにより、自車両の下っていく動きを正確に検出することも困難であった。
従って、従来技術では、狭角のＹ字分岐路を過ぎて、しばらく高架下の道路を走行しないと、高架下の道路を走行しているのが判別できないという問題があった。
このように、狭角のＹ字分岐路で高架道路から高架下の道路に降りる走行路に入って、走行路の前方に交差点がある場合に、カーナビゲーションシステムが自車位置を迅速、正確に判定できないと、その交差点で適切な走行方向案内ができない可能性が生じる。

本発明は、上記の問題点を解決するために提案されたもので、その目的は、高架道路と高架下道路が上下に並行する場合に、その道路間で走行路を変更するときに、上を走行中か下を走行中かの判定を、より迅速に正確に行うカーナビゲーションシステムを提供することである。

このため、本発明は、複数の人工衛星からの衛星電波を受信することにより自車位置を計算し、衛星電波の受信状況を監視し、自車位置にもとづき、道路地図データからＹ字分岐路を検出し、検出したＹ字分岐路走行時に、走行方向に対して左側、または右側の天空域の人工衛星からの受信電波の受信感度の変化にもとづいて、自車両が前記Ｙ字分岐路でいずれの側の分岐路を走行しているのかを判定するものとした。

本発明により、首都高速のように高架道路と高架下道路が２層並行しているような場所で、高架上の道路からＹ字分岐路を走行して高架下の道路に降りたときも、天空域中、車両走行方向に対して左右のどの側の人工衛星からの衛星電波が弱まるかにもとづいて、自車両が高架上の道路からＹ字分岐路でどちら側を走行しているのかが分かり、Ｙ字分岐路で高架道路から降りる側に入った場合も、速やかに正確に、高架下の道路に降りたことが判定可能となる。

以下本発明の実施の形態を説明する。
図１は本実施の形態のカーナビゲーションシステムのブロック構成図である。
本カーナビゲーションシステムは、人工衛星（以下、ＧＰＳ衛星と称する）からの受信電波により地表での絶対位置座標や方位を算出するＧＰＳ装置１と、ジャイロセンサなどを使って自車両の相対的な走行方向を検出する相対方向検出部２と、車輪の回転から車速を計算する車速検出部３と、ＣＰＵ２１及びその周辺回路であるユーザインタフェース２２、メモリ群と、ＣＤ−ＲＯＭ制御部２３とからなるカーナビゲーション・コントロールユニット（以下、カーナビゲーションＣＵ）４と、ＣＤ駆動装置からなる道路データ部５と、入力部６と、ディスプレイ７と、スピーカ８とから構成されている。

ＣＰＵ２１は、カーナビゲーションシステム全体を制御する部分であり、ソフトウェアの作用によって処理する、現在位置計算部３１と、目的地設定部３２と、経路設定部３３と、案内部３４を有する。
また、ＣＰＵ２１は、各種処理を行う際必要なＢＩＯＳやブートアッププログラムなどを格納しているＲＯＭ２５、ワークエリアなどに使うＲＡＭ２４、不揮発メモリとしてデータを保存するフラッシュメモリ２７などのメモリ群と接続している。
さらに、ＣＰＵ２１は、ＧＰＳ装置１、相対方向検出部２、車速検出部３、ユーザインタフェース２２、ＣＤ−ＲＯＭ制御部２３と接続している。

ユーザインタフェース２２は、ＣＰＵ２１と、入力部６、ディスプレイ７及びスピーカ８という入出力手段とを、Ｉ／Ｏ制御回路やドライバなどを使って結ぶものであり、表示制御部２２ａと音声制御部２２ｂを備えている。
表示制御部２２ａはＣＰＵ２１からの表示情報をディスプレイ７に表示出力し、ワークエリアとして機能するＶＲＡＭ２６と接続している。音声制御部２２ｂは、ＣＰＵ２１からの音声出力情報を音声信号に変換し、スピーカ８に出力する。

入力部６はユーザインタフェース２２に接続し、目的地検索・設定、経路探索・設定、地図表示の縮尺変更、メニュー画面の表示、メニュー画面における項目の選択操作などのための各種ボタンスイッチを有している。
ディスプレイ７はユーザインタフェース２２の表示制御部２２ａに接続し、操作者に操作メニュー画面、地図などを表示する。つまり、操作者が目的地検索・設定の操作や経路探索・設定の操作を行うときはメニューによる操作画面の表示を行い、走行時は道路案内の表示を行う。
スピーカ８はユーザインタフェース２２の音声制御部２２ｂに接続し、カーナビゲーションシステムの各種操作時の音声によるヘルプ機能、音声による道路案内などを行う。

ＣＤ−ＲＯＭ制御部２３は、道路地図データや各種の情報を道路データ部５から読み出し制御する。この道路地図データには、どこにどのような形状の道路があるか、例えば道路の部分ごとに高架構造があるか否か、狭角でＹ字状に上下に分岐して高低差の生じる立体Ｙ字分岐路か、分岐しても高低差の生じない平面Ｙ字分岐路かを示すデータが記録されている。
また、この道路地図データには、道路沿いの建造物の外形の輪郭情報が記録されている。
道路データ部５は、道路地図データの外に、目的地検索などのための地点情報を格納している。

ＧＰＳ装置１は、ＧＰＳ衛星からの衛星電波を受信することにより、緯度経度座標を計算し、結果をＣＰＵ２１の後述の現在位置計算部３１に出力する。さらに、ＧＰＳ装置１は、受信状況監視部１１を有し、ＧＰＳ衛星からの受信情報により、現在位置の現時刻における天空域のＧＰＳ衛星の位置情報を取得し、各ＧＰＳ衛星の衛星電波の受信状況を監視し、ＧＰＳ衛星の位置情報と受信状況を現在位置計算部３１に出力する。

以下に、ＣＰＵ２１のソフトウェアの処理機能について説明する。
現在位置計算部３１は、マップマッチング部３１ａを有しており、周期的に得られるＧＰＳ装置１による緯度経度座標と、道路データ部５の道路地図データとを照らし合わせて、現在位置が走行中の道路上に合致するように現在位置を補正する（以下、これをマップマッチングと称する。）。
現在位置計算部３１は、また、こうして周期的に求められた現在位置にもとづき、相対方向検出部２と、車速検出部３とから得られる情報にもとづいて、自車両の現在位置を逐次計算する。なお、現在位置計算部３１は、上記逐次計算で算出した自車両の現在位置も、マップマッチングにより、補正する。
現在位置計算部３１は、さらに後述の上下判定部３１ｂ、Ｙ字分岐検出部３１ｃ、Ｙ字分岐判定部３１ｄを有している。

目的地設定部３２は、操作者がディスプレイ７に表示される操作メニュー画面を見ながら入力部６を操作し、道路データ部５に格納された地点情報から目的地を検索して、目的地として設定する操作を受けて、目的地をフラッシュメモリ２７に記憶する。
経路設定部３３は、道路データ部５の道路地図データにもとづき、設定された目的地までの最適な経路を探索し、設定する。
案内部３４は、マップマッチングの結果による現在位置にもとづき、自車両の現在位置や周辺地図などの情報をコンピュータグラフィックスの地図上で、ディスプレイ７に表示するように表示制御部２２ａに画像情報を出力する。また、目的地までの経路をディスプレイ７の画面上にグラフィックス表示や、合成音声などでスピーカ８から案内するように、画像情報を表示制御部２２ａに、音声情報を声制御部２２ｂに出力する。

さらに、現在位置計算部３１の上下判定部３１ｂ、Ｙ字分岐検出部３１ｃ、Ｙ字分岐判定部３１ｄの機能について詳細に説明する。
現在位置計算部３１は、ＧＰＳ装置１の受信状態監視部１１から、ＧＰＳ衛星の天空域の配置情報と衛星電波の受信状況を受け取り、上下判定部３１ｂにおいて天空域に存在するＧＰＳ衛星の内、衛星電波が受信できなかったＧＰＳ衛星の存在する天空域の受信不能領域にもとづいて、自車両が高架直下の道路または高架下の並行脇道路にいるかどうかを判定する。上下判定部３１ｂは、この判定を、道路データ部５に記録されている道路地図データにおける、高架構造を持つ道路区間において行うように構成されている。

Ｙ字分岐検出部３１ｃは、現在位置に基づいて、道路地図データから走行中の道路を前方所定距離内について、狭角のＹ字分岐路の有無を検索する。狭角のＹ字分岐路を検出した場合は、それが上下に分岐して高低差を生じる立体Ｙ字分岐路か、そうでない平面Ｙ字分岐路かを、道路地図データから判別する。また、立体Ｙ字分岐路の場合、左右どちらの側の道路が現在走行中の道路から高さが高く変化する、または低く変化するのかをも道路地図データから判別する。
Ｙ字分岐検出部３１ｃは、さらにその狭角のＹ字分岐路の周辺に現在天空域に存在する低、中仰角のＧＰＳ衛星からの衛星電波を遮蔽する構造物が進行方向のどちらの側に存在するか否かも、道路地図データから判別する。

Ｙ字分岐判定部３１ｄは、上述の狭角の立体Ｙ字分岐路に近づいたとき、受信状態監視部１１からの衛星電波の受信状態の変化を監視し、現在天空域に存在する低、中仰角のＧＰＳ衛星からの衛星電波を遮蔽する構造物が付近にない状態で、走行方向の右側または左側のいずれかの側の衛星電波の受信電波が弱くなった場合、受信電波の弱くなった側と反対の側の分岐路に降下進入したと判定する。このＹ字分岐判定部３１ｄの判定に基づき、マップマッチング部３１ａは、狭角の立体Ｙ字分岐路での自車両の位置を、高架上の道路から下方に分岐した道路上に設定する。
Ｙ字分岐判定部３１ｄは、走行方向の右側または左側のいずれの側の衛星電波の受信感度にも変化がない場合は、高架側の道路上に留まっていると判定し、マップマッチング部３１ａは、自車両の位置を高架道路上に設定する。

また、Ｙ字分岐判定部３１ｄは、上述の狭角の立体Ｙ字分岐路に近づいたとき、受信状態監視部１１からの各人工衛星の電波受信状態の変化を監視し、付近に現在走行している道路に並行している高架以外に現在天空域に存在する低、中仰角のＧＰＳ衛星からの衛星電波を遮蔽する構造物がない状態で、走行方向の右側または左側のいずれかの側の衛星電波の受信電波が強くなった場合、受信電波の強くなった側の分岐路に登坂進入したと判定する。このＹ字分岐判定部３１ｄの判定に基づき、マップマッチング部３１ａは、狭角の立体Ｙ字分岐路での自車両の位置を、高架下の道路から上方に分岐した道路上、または高架下側の道路上に設定する。
Ｙ字分岐判定部３１ｄは、走行方向の右側または左側のいずれの側の衛星電波の受信感度にも変化がない場合は、高架下側の道路上に留まっていると判定し、マップマッチング部３１ａは、自車両の位置を高架下道路上に設定する。
なお、マップマッチング部３１ａは、狭角の立体Ｙ字分岐路に至る以前に、ＧＰＳ装置１からの緯度経度座標と、上下判定部３１ｂによる上下に並行する複数の道路のうち自車両がどの道路にいるかの判断にもとづき、マップマッチングを行い、高架道路または高架下の道路のいずれを走行しているのかが、設定完了しているものとする。

以下に、本カーナビゲーションシステムにおける自車位置を計算する処理手順を簡略化して示す。
車両の位置の求め方には、ＧＰＳ衛星からの情報を使用して緯度経度座標を求めるＧＰＳ航法と、車両より得られる情報を使用して位置を求める自律航法があり、本カーナビゲーションシステムでは、両方の航法とも採用するハイブリット航法を採用している。
ＧＰＳ航法は、ＧＰＳ装置１で地球の周囲を周回しているＧＰＳ衛星からの衛星電波信号を受けて緯度経度座標Ｐ_ＧＰＳを算出・出力する。
自律航法は、車速検出部２からの車速パルスより自車両の速さを求め、相対方向検出部２のジャイロセンサより車両の進行方向を求め、これらより得られる移動ベクトルと前回の位置Ｐ_ＥＳより現在位置を求める。

本カーナビゲーションシステムでは、周期的にＧＰＳ航法のプロセスで緯度経度座標を得たものを、マップマッチングで補正し、さらに、ＧＰＳ航法による緯度経度座標算出の周期の間は、自律航法による現在位置を用いる。それらの結果にしたがって自車位置や周辺道路などの情報をディスプレイ７に出力し、道路案内をする。
従って、トンネル内のようなＧＰＳ航法で自車位置を算出できない場合も、連続して自車位置の変化を算出し、ディスプレイ７に表示できる。

さらに高架上の道路と高架下の道路が上下に並行して設けられている場合の、ＧＰＳ衛星を利用した、位置判定の方法を説明する。
ＧＰＳ装置１の受信状態監視部１１は、図２に例示するような天空域中でのＧＰＳ衛星配置（以下、天空域中でのＧＰＳ衛星配置を示す図を、天空配置図と称する。）を捉え、現在位置計算部３１に出力している。なお、このようなＧＰＳ衛星配置の情報をディスプレイ７に表示するようにしても良い。ＧＰＳ衛星から送られてくる情報には各ＧＰＳ衛星の軌道情報、すなわちどのような軌道を周回しているかの情報が含まれている。このため、一旦ＧＰＳ衛星を測位してしまえば、よほど長時間測位出来ない場合を除いて、電源が投入されている限り頭上のどの位置にどのＧＰＳ衛星があるのかを知ることが出来る。

この例において円内にアルファベットａ〜ｋを示した記号は、それぞれのＧＰＳ衛星を表し、以下の文章中では（ａ）〜（ｋ）のように表す。図２の天空配置図に示す矢印は自車両の進行方向を示す。天空配置の外側の円に近いＧＰＳ衛星は低仰角のＧＰＳ衛星を示し、内側の円内のＧＰＳ衛星は高仰角のＧＰＳ衛星を示す。天空配置の円の中心に近いＧＰＳ衛星ほど、現在位置から電波を捉える可能性のあるＧＰＳ衛星で仰角の高いものを示す。

ＣＰＵ２１の現在位置計算部３１では、このＧＰＳ衛星配置と個々のＧＰＳ衛星の測位計算への使用状況を利用する。例えば、高架上の道路を走行している状況において、仮に図２の様な天空配置図であった時には、衛星電波の受信状態は、例えば図３のようになると考えられる。この例では、衛星電波を受信することができたＧＰＳ衛星は単なる一重の円で表し、受信することが出来なかったＧＰＳ衛星は二重丸で表している。この場合のＧＰＳ衛星（ａ）については、仰角が低すぎたために建築物等によって遮蔽されて受信できないとしている。

一方、高架下の道路を走行している状況では、高架によって遮蔽される領域が新たに発生するので、天空配置図は例えば図４の様になるものと予想される。図４中、四角枠で囲まれた領域が、高架によって衛星電波が遮蔽される領域である。
図４の（１）の場合、低仰角であるために受信できないＧＰＳ衛星（ａ）以外にも、四角枠で囲って示したように進行方向に沿って直上方に高架があるためにＧＰＳ衛星（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）からの衛星電波が受信できなくなる。そこでこれらのＧＰＳ衛星を領域として結ぶと、図４の（１）中に、斜線で示す領域が受信不能領域となり、低仰角のＧＰＳ衛星（ｂ）（ｉ）（ｊ）（ｋ）の衛星電波が受信できているにもかかわらず、本来受信できるはずである高仰角のＧＰＳ衛星（ｃ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）の衛星電波が受信できないことが分かる。

図４の（２）の場合、低仰角であるために受信できないＧＰＳ衛星（ａ）以外にも、四角枠で囲って示したように進行方向に沿って右斜め上方に高架があるためにＧＰＳ衛星（ｇ）（ｈ）（ｉ）（ｊ）（ｋ）からの衛星電波が受信できなくなる。そこでこれらのＧＰＳ衛星を領域として結ぶと、図４の（２）中に、斜線で示す領域が受信不能領域となり、進行方向に向かって左側のＧＰＳ衛星（ｂ）（ｃ）、および進行方向に向かってほぼ中央の低仰角、中仰角、高仰角のＧＰＳ衛星（ｄ）（ｅ）（ｆ）の衛星電波が受信できているにもかかわらず、本来受信できるはずである右側のＧＰＳ衛星（ｇ）（ｈ）（ｉ）（ｊ）（ｋ）の衛星電波が受信できないことが分かる。

以上の原理を利用し、受信状態監視部１１及び上下判定部３１ｂにより、各ＧＰＳ衛星のうち仰角が所定値以下のＧＰＳ衛星からの衛星電波が受信可能で、かつ、他のＧＰＳ衛星からの衛星電波が受信不可能である場合に、受信不可能であった各ＧＰＳ衛星にもとづいて受信不能領域の形状を判定し、この受信不能領域の形状が所定の基準に合致する場合に自車両が高架下にいると判定する。

より具体的には、受信不能領域が天空域中の中央寄り部分を車両の進行方向に沿って縦断しているときに、自車両が高架直下にいると判定する。
また、受信不能領域が天空域中の左または右寄り部分を車両の進行方向に沿って縦断しているときに、自車両が高架の右斜め下または左斜め下にいると判定する。
上下判定部３１ｂにより自車両が高架下の道路にいると判定された場合、これを受けてマップマッチング部３１ａは、自車位置を一般道など高架下の道路上に設定する。
なお、高架上か高架下の判定に関する処理は、高架構造のある道路区間でのみ行えばよく、このような高架の有無については、ＣＤ−ＲＯＭから読み出される道路地図データに予め記録し参照することによりリアルタイムに確認することができる。

次に、高架上の道路を走行中に、狭角の立体Ｙ字分岐路において、例えば図５に示すように自車両４１が、高架下の道路に移行するためにポイントＡ、Ｂを経由して、高架から左側に出て下降する道路に入って、ポイントＣに至るとする。
図６、図７は、現在位置計算部３１において、自車両が狭角の立体Ｙ字分岐路の何れの側の道路に侵入したか否かを判断する処理手順を示すフローチャートである。
ステップ１０１では、まずＧＰＳ装置１の緯度経度座標にもとづき、自車位置をディスプレイ７に表示された地図上に表示する。
なお、高架上の道路を走行しているとき、高仰角のＧＰＳ衛星からの衛星電波が問題無く受信できているものとする。

ステップ１０２では、Ｙ字分岐検出部３１ｃにおいて、道路地図データを現在位置から所定距離前方までを検索して、自車両４１が狭角の立体Ｙ字分岐路に近づいているかどうかをチェックする。狭角の立体Ｙ字分岐路に近づいている場合は、ステップ１０３へ進み、そうで無い場合はステップ１０１を繰り返す。
ステップ１０３では、Ｙ字分岐検出部３１ｃにおいて、ステップ１０２で検出した狭角の立体Ｙ字分岐路の周辺は平地か（衛星電波を遮るような高い構造物などが無いか）どうかを、道路地図データからチェックする。ＧＰＳ電波を遮るような構造物などがある場合は、ステップ１０１を繰り返し、そうで無い場合はステップ１０４へ進む。

ステップ１０４では、Ｙ字分岐検出部３１ｃにおいて、近づいている狭角の立体Ｙ字分岐路は、進行方向の右側が高架道路で、左側が降下している道路かどうか道路地図データからチェックする。進行方向の右側が高架道路で、左側が降下している道路の場合は、ステップ１０５へ進み、そうで無い場合はステップ１０８へ進む。
ステップ１０５では、Ｙ字分岐判定部３１ｄにおいて、受信状態監視部１１からの電波受信状態情報を監視し、進行方向右側のＧＰＳ衛星からの衛星電波が弱まったか、または受信不能となったかどうかをチェックする。進行方向右側のＧＰＳ衛星からの衛星電波が弱まったか、または受信不能となった場合はステップ１０６へ進み、そうで無い場合はステップ１０７へ進む。
この場合、自車両４１が図５のポイントＡ、Ｂにおいては、例えば図８の（１）に示すように天空域中のＧＰＳ衛星（ａ）以外の残りのＧＰＳ衛星からの衛星電波が受信できているという受信状況であったものが、ポイントＣでは図８の（２）のようにさらにＧＰＳ衛星（ｈ）（ｊ）が受信不可能となる。

ステップ１０６では、Ｙ字分岐判定部３１ｄにおいて、自車両４１が狭角の立体Ｙ字分岐路の左側道路、つまり高架上道路から高架下への降下道路に入ったと判定し、その判定結果をマップマッチング部３１ａに出力する。それを受けてマップマッチング部３１ａにおいて、狭角の立体Ｙ字分岐路の左側道路上に自車位置を表示するように、マップマッチング処理を行う。
なお、もし自車両４１が図５のポイントＡ、Ｂにおいては、図８の（１）に示すようなＧＰＳ衛星からの衛星電波受信状況であったものが、そのまま高架上の道路を直進してポイントＤに至った場合は、図８の（１）のようなＧＰＳ衛星からの受信状態が続く。

ステップ１０７では、Ｙ字分岐判定部３１ｄにおいて、自車両４１が狭角の立体Ｙ字分岐路の右側道路、つまり引き続き高架上道路に留まっていると判定し、その判定結果をマップマッチング部３１ａに出力する。それを受けてマップマッチング部３１ａにおいて、狭角の立体Ｙ字分岐路の右側道路上に自車位置を表示するように、マップマッチング処理を行う。

ステップ１０４においてステップ１０８に進んだ場合は、Ｙ字分岐検出部３１ｃにおいて、近づいている狭角の立体Ｙ字分岐路は、進行方向の左側が高架道路で、右側が降下している道路かどうか道路地図データからチェックする。進行方向の左側が高架道路で、右側が降下している道路の場合は、ステップ１０９へ進み、そうで無い場合はステップ１０１へ戻る。
ステップ１０９では、Ｙ字分岐判定部３１ｄにおいて、受信状態監視部１１からの電波受信状態情報を監視し、進行方向左側のＧＰＳ衛星からの衛星電波が弱まったか、または受信不能となったかどうかをチェックする。進行方向左側のＧＰＳ衛星からの衛星電波が弱まったか、または受信不能となった場合はステップ１１０へ進み、そうで無い場合はステップ１１１へ進む。

ステップ１１０では、Ｙ字分岐判定部３１ｄにおいて、自車両４１が狭角の立体Ｙ字分岐路の右側道路、つまり高架上道路から高架下への降下道路に入ったと判定し、その判定結果をマップマッチング部３１ａに出力する。それを受けてマップマッチング部３１ａにおいて、狭角の立体Ｙ字分岐路の右側道路上に自車位置を表示するように、マップマッチング処理を行う。

ステップ１１１では、Ｙ字分岐判定部３１ｄにおいて、自車両が狭角の立体Ｙ字分岐路の左側道路、つまり引き続き高架上道路に留まっていると判定し、その判定結果をマップマッチング部３１ａに出力する。それを受けてマップマッチング部３１ａにおいて、狭角の立体Ｙ字分岐路の左側道路上に自車位置を表示するように、マップマッチング処理を行う。
ステップ１０６、１０７またはステップ１１０、１１１の後、ステップ１０１に戻り、繰り返す。

ステップ１０４からステップ１１１に示すように、高架上の道路走行時に、狭角の立体Ｙ字分岐路において高架下の道路に降りる場合、ＧＰＳ衛星から受信感度状況が進行方向のいずれかの側で変化するので、狭角の立体Ｙ字分岐路において降下する道路に入ったことが判定できる。

フローチャートでは高架上の道路を走行時に、狭角の立体Ｙ字分岐路で高架下の並行脇道路に降りる場合で説明したが、逆に高架下の並行脇道路から狭角の立体Ｙ字分岐路で高架上の道路に移行するか、そのまま高架下の並行脇道路を走行しているかも容易に判定できる。
この場合を、高架下左側の並行脇道路から狭角の立体Ｙ字分岐路で、右側に走行して高架上の道路に移行する例で説明する。
この場合、並行脇道路走行中は、図９の（１）に示すような天空配置図において、進行方の右側寄りの、進行方向に沿って縦断した天空域のＧＰＳ衛星からの衛星電波が受信できない状況であったものが、立体Ｙ字分岐路で右側の登坂路に入ると図９の（２）のようにＧＰＳ衛星（ｈ）（ｊ）が受信可能に変化する。

従って、Ｙ字分岐判定部３１ｄにおいて、自車両４１が狭角の立体Ｙ字分岐路の右側道路、つまり高架下左側の並行脇道路から高架上への登坂道路に入ったと判定し、その判定結果をマップマッチング部３１ａに出力する。それを受けてマップマッチング部３１ａにおいて、狭角の立体Ｙ字分岐路の右側道路上に自車位置を表示するように、マップマッチング処理を行う。

本実施の形態のフローチャートにおけるステップ１０２から１０４とステップ１０８は、本発明のＹ字分岐検出手段を、ステップ１０５、１０９は電波受信状況監視手段を、ステップ１０６、１０７とステップ１１０、１１１はＹ字分岐判定手段を構成する。
特にステップ１０３は、本発明の電波障害構造物有無判定手段を構成する。

以上のように本実施の形態によれば、首都高速のように高架道路と高架下道路の２層構造であるような場所でも、天空域中の進行方向に対して左側、または右側の領域のＧＰＳ衛星の衛星電波の受信感度の変化に基づき、自車両が高架の上側（または下側）の道路にいる状態から、狭角の立体Ｙ字分岐路において下方（または上方）への道路に入った時点で、Ｙ字分岐路のいずれの側に入ったのかを速やかに正確に判定可能となる。

道路地図データには、上記のような２層構造の高架区間に対しては、高架上の道路と高架下道路間の移行道路がある場合に、その狭角の立体Ｙ字分岐路の形状が記録されているので、Ｙ字分岐検出部３１ｃにおける立体Ｙ字分岐路の形状判定と、Ｙ字分岐判定部３１ｄにおける進行方向の左右どちら側の衛星電波の受信感度が低下したかによる、Ｙ字分岐道路のどちら側にいるかの判定によって、狭角の立体Ｙ字分岐路においても現在位置が容易に速やかに判定できる。
道路地図データには特に、立体Ｙ字分岐路と平面Ｙ字分岐路を別個に記録しており、狭角のＹ字分岐路での現在位置判定がしやすい。

さらに、Ｙ字分岐検出部３１ｃは、道路地図データにもとづき、狭角の立体Ｙ字分岐路周辺に、衛星電波を遮るような構造物が無いかどうかを判定して、そのような高層の構造物が無い場合に、衛星電波の受信感度の変化による、Ｙ字分岐道路のどちら側にいるかの判定を行うので、誤判定が低減できる。

本発明の実施の形態のブロック構成図である。ＧＰＳ衛星配置を示す概念図である。ＧＰＳ衛星（ａ）からのみ電波が受信できない場合のＧＰＳ衛星配置を示す概念図である。複数のＧＰＳ衛星から電波が受信できない場合のＧＰＳ衛星配置を示す概念図である。狭角の立体Ｙ字分岐路において、高架上の道路から高架下道路に移る説明図である。狭角の立体Ｙ字分岐路において、いずれの側の道路を走行しているかを判定する制御のフローチャートである。狭角の立体Ｙ字分岐路において、いずれの側の道路を走行しているかを判定する制御のフローチャートである。狭角の立体Ｙ字分岐路での衛星電波の受信状況の変化を説明する概念図である。狭角の立体Ｙ字分岐路での衛星電波の受信状況の変化を説明する概念図である。

符号の説明

１ＧＰＳ装置
２相対方向検出部
３車速検出部
４カーナビゲーションコントロールユニット
５道路データ部
６入力部
７ディスプレイ
８スピーカ
１１受信状態監視部
２１ＣＰＵ
２２ユーザインタフェース
２２ａ表示制御部
２２ｂ音声制御部
２３ＣＤ−ＲＯＭ制御部
２４ＲＡＭ
２５ＲＯＭ
２６ＶＲＡＭ
２７フラッシュメモリ
３１現在位置計算部
３１ａマップマッチング部
３１ｂ上下判定部
３１ｃＹ字分岐検出部
３１ｄＹ字分岐判定部
３２目的地設定部
３３経路設定部
３４案内部
４１自車両

Claims

複数の人工衛星からの衛星電波を受信することにより自車両の現在位置を計算するＧＰＳ装置と、道路地図データを格納する道路データ部を備え、道路案内をするカーナビゲーションシステムにおいて、
前記衛星電波の受信状況を監視する電波受信状況監視手段と、
前記現在位置にもとづいて、前記道路地図データからＹ字分岐路を検出するＹ字分岐検出手段と、
検出した前記Ｙ字分岐路の上下方向に分岐する道路を走行時に、走行方向に対して左側、または右側の天空域の前記人工衛星からの受信電波の受信感度の変化にもとづいて、自車両が前記Ｙ字分岐路でいずれの側の分岐路を走行しているのかを判定するＹ字分岐判定手段とを備えたことを特徴とするカーナビゲーションシステム。
前記Ｙ字分岐判定手段は、左側、または右側の一方の側の前記天空域の人工衛星からの受信電波の受信感度が低下した場合に、受信感度が低下した側と逆側のＹ字分岐路の下方に向かう道路を走行していると判定することを特徴とする請求項１に記載のカーナビゲーションシステム。
前記道路地図データは、上下方向に分岐して上下差の生じる立体Ｙ字分岐路を示すデータを予め有し、
前記Ｙ字分岐検出手段は、前記現在位置にもとづき道路地図データから前方のＹ字分岐路を検索し、
前記Ｙ字分岐判定手段は、前記立体Ｙ字分岐路が検出された場合に、Ｙ字分岐路の何れの側を通過中かを判定することを特徴とする請求項１または２に記載のカーナビゲーションシステム。
前記道路地図データは、さらに分岐しても上下差の生じない平面Ｙ字分岐路を示すデータを予め有し、
前記Ｙ字分岐検出手段は、現在位置にもとづき道路地図データから前方のＹ字分岐路を検索し、
前記平面Ｙ字分岐路を検出した場合には、前記ＧＰＳ装置による自車両の現在位置計算結果から自車位置を判定することを特徴とする請求項３に記載のカーナビゲーションシステム。
前記Ｙ字分岐検出手段は、検出した前記立体Ｙ字分岐路周囲に前記衛星電波を遮る高さの構造物があるかどうかを、道路地図データから判定する電波障害構造物有無判定手段を有し、
前記Ｙ字分岐検出手段は、前記衛星電波を遮る高さの構造物が存在しない場合に、前記道路地図データに基づき、前記Ｙ字分岐判定手段にＹ字分岐路の何れの側を通過中かを判定させることを特徴とする請求項３に記載のカーナビゲーションシステム。
複数の人工衛星からの衛星電波を受信することにより自車位置を計算し、
前記衛星電波の受信状況を監視し、
前記自車位置にもとづき、道路地図データからＹ字分岐路を検出し、
検出した前記Ｙ字分岐路の上下方向に分岐する道路を走行時に、走行方向に対して左側、または右側の天空域の前記人工衛星からの受信電波の受信感度の変化にもとづいて、自車両が前記Ｙ字分岐路でいずれの側の分岐路を走行しているのかを判定することを特徴とするカーナビゲーションシステムにおける自車位置判定方法。