JP4386489B2 - ナビゲーション装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ナビゲーション装置に関し、特に、センサの情報に基づき車両の位置を推定する機能を備えたナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、走行している車両の道路地図上の位置を推定する機能を備えたナビゲーション装置として、距離センサと方位センサの出力に基づき、車両の走行に伴って生ずる距離変化量と方位変化量とを積算しながら車両の道路地図上の位置を得る推測航法を用いたナビゲーション装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらナビゲーション装置は、距離センサおよび方位センサが必然的に有している誤差が走行継続に伴って累積され、車両の道路地図上の位置に含まれる誤差も累積されてしまうという問題がある。
【０００４】
この累積誤差は、長距離を走行すればするほど大きくなり、たとえば高速道路を走行してインターチェンジから高速道路を出るときなどに、道路地図上のとんでもない位置に車両が表示されてしまうことがあった。図７は、従来のナビゲーション装置で推測航法により表示される道路地図と車両の位置とを示す第１の図である。図を参照して、車両７７が実際に走行した軌跡７２を点線で示し、推測航法により推測された車両の走行軌跡７８を実線で示す。車両が高速道路を長距離走行すると、測距センサが必然的に有する誤差により、推測航法により求められる走行軌跡７８が図に示すように、実際に車両が走行した軌跡７２とずれることになる。この結果、車両７７が実際には一般道路７４を走行しているにもかかわらず、推測航法により求められる車両７７′の位置は、一般道路７５上に表示されることになる。
【０００５】
また、一般道路と高速道路とが並行して設けられている道路で、車両が一般道路から高速道路へ進入する場合や、高速道路から一般道路に進入した場合などは、２つの道路に方位の差異がないために、車両の位置が誤って表示される場合がある。図８は、従来のナビゲーション装置で表示される地図と車両の位置とを示す第２の図である。図を参照して、車両８７が実際に走行した軌跡８２を点線で示し、推測航法により推測された走行軌跡８８を実線で示す。実際には、車両８７は一般道路８４から高速道路８３へ進入する軌跡を描いている。しかし、推測航法における走行軌跡８８は、センサの誤差により図に示すごとく、推測されているので、車両８７′は、車両８７が実際には高速道路８３上にあるにもかかわらず、車両が一般道路８４上にあるものと誤認してしまうことになる。
【０００６】
この発明は上述の問題点を解決するためになされたもので、センサの誤差が累積されることにより生ずる、車両の実際の位置とセンサ情報に基づき推定される車両の位置とのずれをなくすことができるナビゲーション装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明のある局面によるナビゲーション装置は、
ナビゲーション対象の車両の位置を推定する推定手段と、
自動料金収受システムにおける地上側施設を備えた料金所の施設と無線で通信する車載通信手段と、
道路地図を記憶する手段と、
前記推定手段により推定された前記車両の位置を基準位置として前記道路地図にマッチングさせるマップマッチング手段と、
前記車載通信手段が前記地上側施設と通信することにより、前記車両が前記料金所を通過したか否かを判断する料金所通過判断手段とを備え、
前記推定手段は、
センサの情報に基づき移動量と移動方向とを算出して前記車両の位置を推定する第１の推定手段と、
ＧＰＳ装置により前記車両の位置を一時的に推定する第２の推定手段と、
前記車両が前記料金所を通過したと前記料金所通過判断手段が判断したときに、前記車載通信手段が、前記地上側施設に関する固有の情報を受信することにより前記車両の位置を推定する第３の推定手段と、
前記第１の推定手段が推定する前記車両の位置と前記第２の推定手段が推定する前記車両の位置との差が所定値以上か否かを判定する推定位置差判定手段とを備え、
前記推定位置差判定手段が所定値以上の差であると判定したときに、前記第２の推定手段が推定する前記車両の位置を、前記推定手段が推定する前記車両の位置とし、
前記第３の推定手段は、
前記車載通信手段で受信した前記地上側施設に関する固有の情報と、該固有の情報と前記地上側施設の地図上の位置とを対応させた変換テーブルとに基いて、前記地上側施設の地図上の位置を特定する地上側施設位置特定手段と、
前記地上側施設位置特定手段が地図上の位置を特定する地上側施設を備えた料金所を前記車両が通過したと前記料金所通過判断手段が判断することにより、前記車両が一般道路から前記料金所を通過して高速道路に進入したか、または高速道路から前記料金所を通過して一般道路に進入したかを認識する走行道路認識手段と、
前記走行道路認識手段により前記車両が高速道路走行中かまたは一般道路走行中かを認識した上で、前記車両が前記料金所を通過したと前記料金所通過判断手段が判断した時点で、前記料金所通過判断手段が通過を判断した地上側施設の地図上の位置に、前記推定手段が推定する前記車両の位置を修正する修正手段とを備え、
前記変換テーブルは、前記地上側施設の地図上の位置を地図上の座標で表わし、
前記修正手段は、前記変換テーブルが表わす、前記地上側施設の地図上の座標に基づき、前記車両の位置を修正し、
前記マップマッチング手段は、前記車両が前記料金所を通過した後、前記修正手段が修正した前記車両の位置に対応する前記道路地図上の座標に基づき前記車両の位置を前記基準位置として前記道路地図にマッチングさせる。
【０００８】
この発明に従うと、センサ情報に基づき推定される車両の位置を、地上に設けられた施設を通過するたびに得られる施設の位置に修正するので、センサの誤差が累積されることにより生ずる、車輌の実際の位置とセンサ情報に基づき推定される車両の位置とのずれをなくすことができる。
ナビゲーション装置の推定手段には、第１の推定手段と、第２の推定手段と、推定位置差判定手段と、第３の推定手段とが備えられる。第１の推定手段の働きにより、移動量と移動方向とを算出して車両の位置が推定される。第２の推定手段の働きにより、ＧＰＳ装置により車両の位置が一時的に推定される。推定位置差判定手段の働きにより、第１の推定手段が推定する車両の位置と第２の推定手段が推定する車両の位置との差が所定値以上か否かが判定される。推定位置差判定手段が所定値以上の差であると判定したときに、第２の推定手段が推定する車両の位置が、推定手段が推定する車両の位置とされる。
第３の推定手段には、変換テーブルに基いて、地上側施設の地図上の位置を特定する地上側施設位置特定手段と、料金所を車両が通過したと判断すると、車両が一般道路から高速道路に進入したか、または高速道路から一般道路に進入したかを認識する走行道路認識手段と、車両が高速道路走行中かまたは一般道路走行中かを認識した上で、車両が料金所を通過したと判断した時点で、通過を判断した地上側施設の地図上の位置に、車両の位置を修正する修正手段とが備えられ、変換テーブルは、地上側施設の地図上の位置を地図上の座標で表わし、修正手段は、変換テーブルが表わす、地上側施設の地図上の座標に基づき、車両の位置を修正する。
【００１０】
また、マップマッチングする際にも修正された車両の位置を用いるので、車両の実際の位置に対応する道路地図上の座標に基づき車両の位置を基準位置として道路地図にマッチングさせ、地図上の位置に車両を表示させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。なお、図中同一符号は同一または相当する部材を示す。
【００１２】
図１は、本実施の形態の１つにおけるナビゲーション装置の概略構成を示すブロック図である。図を参照して、本実施の形態におけるナビゲーション装置は、ナビゲーション部１０と、通信制御部３０と、無線部４０とを含む。
【００１３】
ナビゲーション部１０は、ナビゲーション部全体の制御を行なうＭＰＵ（マイクロプロセッシングユニット）１１と、ＭＰＵ１１で実行するプログラムなどを記憶するＲＯＭ１５と、現在位置の推定等の処理を行なうための各種定数を記憶するＲＡＭ１６と、衛星からの電波を受信することにより車両の現在位置を識別するＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）装置１２と、車両の方位を検出するジャイロセンサ１３と、車両の走行距離を検出する測距センサ１４と、スピーカ１９から音声を出力するための音声合成部１７とを含む。
【００１４】
また、ナビゲーション部１０のＭＰＵ１１は、地図や警告メッセージ等の表示を行なうディスプレイ２０と、道路地図および有料道路の料金情報を記憶するＣＤ−ＲＯＭ１８と、搭乗者が目的地などの情報を入力するための入力装置２１と接続されている。音声合成部１７は、ＭＰＵ１１からの指示により、音声を合成してスピーカ１９より音声を出力する。
【００１５】
このように構成してなるナビゲーション部１０は、ＧＰＳ装置１２，ジャイロセンサ１３および測距センサ１４の出力をもとに、車両の現在位置を識別することができる。また、ＣＤ−ＲＯＭ１８に記憶されている道路地図上のどの位置に現在地が該当するかを演算し、その近辺の道路地図と車両の位置および方向とをディスプレイ２０に表示することができる。
【００１６】
さらに詳細に説明すると、ジャイロセンサ１３は、たとえば単位時間当りの回転角度データを出力する。このジャイロセンサの例として、振動ジャイロ、光ファイバジャイロ、作動型車輪速センサが挙げられる。また、地磁気の水平分力を検出する地磁気センサを使用することもでき、地磁気センサとジャイロとの組合せを採用することもできる。
【００１７】
測距センサ１４は、たとえば車輪の回転を検出する磁気センサを有し、磁気センサからの出力正弦波信号の波数をカウンタによりカウントすることにより車輪の回転数を得、カウンタから出力されるカウントデータに対して、乗算器により車輪の外周を示す所定の定数を乗算することにより単位時間当りの走行距離を算出する。すなわち、測距センサ１４にはいわゆる車輪速センサを採用することができる。しかしながら、ドップラーシフトなどに基づいて車輪の走行速度を算出し、積分することにより走行距離を算出する構成の車速センサなど、従来公知の構成のものも採用することができる。
【００１８】
ＭＰＵ１１は、測距センサ１４から出力される距離データΔｄ、およびジャイロセンサ１３から出力される方位データθに基づいて、距離の東西方向成分Δｘ（＝Δｄ×ｃｏｓθ）、および南北方向成分Δｙ（＝Δｄ×ｓｉｎθ）を算出し、従前の推定位置データ（Ｐｘ′，Ｐｙ′）に対して各成分Δｘ，Δｙを加算することにより、現在の推定位置データ（Ｐｘ，Ｐｙ）を算出する。
【００１９】
車両の位置の検出においては、ジャイロセンサ１３および測距センサ１４の出力に基づいて定められた推定位置データ（Ｐｘ，Ｐｙ）が優先して用いられる。推定位置データ（Ｐｘ，Ｐｙ）とＧＰＳ装置１２で得られた推定位置とのずれが激しいときにのみ、ＧＰＳ装置１２のデータが用いられる。すなわちＧＰＳ装置１２のデータは一時的に用いられ、常時使われるわけではない。
【００２０】
ナビゲーション部１０はさらに、搭乗者が入力装置２１により目的地を入力すれば、ＭＰＵ１１は、現在地から目的地までの距離を、ＣＤ−ＲＯＭ１８に記憶されている道路地図をもとに最適な経路を検索し、表示部２０に出力することができる。このとき、搭乗者は、経路検索に際して、有料道路を優先するのか、または優先しないのかの選択を指示することができる。この指示に従って、ＭＰＵ１１は、有料道路を優先して使用する経路もしくは有料道路を優先しない経路で最適な経路を検索し、ディスプレイ２０に検索結果を表示する。
【００２１】
図１を参照して、無線部４０は、送信アンテナ４２および送信部４１と、受信アンテナ４４および受信部４３とを含む。送信部４１および受信部４３はいずれも通信制御部３０に接続される。なお、送信アンテナ４２および受信アンテナ４４を１つにして共通で用いる場合もあり得る。
【００２２】
通信制御部３０は、送信部４１および受信部４３に接続された通信制御のための専用ＩＣ３２と、ＩＣカードリーダ／ライタ５０および専用ＩＣ３２に接続され、料金収受処理のプログラムを実行するためのＭＰＵ３１と、ＭＰＵ３１が実行するプログラムを記憶したメモリ３３とを含む。
【００２３】
ＩＣカード５１は、プリペイドカードであり、ＥＴＣシステムにおける料金収受に使用可能な残高が記憶されている。ＩＣカードリーダ／ライタ５０は、ＩＣカード５１に記憶されている情報の読込、更新、書込をすることができる。ＭＰＵ３１は、メモリ３３に記憶されているプログラムを実行することにより、ＥＴＣシステムの地上側の施設（路側器）と無線部４０を介して無線通信を行なうことにより、料金収受処理を行なう。これにより、ＩＣカードリーダ／ライタ５０でＩＣカード５１に記憶されている残高が更新される。
【００２４】
無線部４０は、ＥＴＣシステムの地上側の施設（路側器）との間で無線通信を行なう。地上側の施設からは、地上側の施設の識別番号または地図上の座標のいずれかが送信される。無線部４０で、地上側の施設の識別番号または地図上の座標が受信されて、通信制御部３０のＭＰＵ３１に送信される。ＭＰＵ３１とナビゲーション部１０のＭＰＵ１１とは接続されており、ＭＰＵ３１で受信した地上側の施設の識別番号または地図上の座標は、ＭＰＵ１１に送信される。
【００２５】
ここで、地上側の施設の識別番号とは、その地上側の施設に固有の番号であり、識別番号がわかれば地上側の施設を特定することができる。ＣＤ−ＲＯＭ１８には、識別番号と地図上の座標とを対応させた変換テーブルが記憶されている。
【００２６】
図２は、地上側の施設の識別番号と地図上の座標の変換テーブルの一例を示す図である。たとえば、識別番号が「０００１」に地上側の施設の地図上の座標（Ｘ１，Ｙ１）が対応している。地上側の施設から識別番号が送信された場合には、ＭＰＵ１１は、変換テーブルを用いて識別番号を地図上の座標に変換する変換処理を行なう。
【００２７】
ナビゲーション部１０では、得られた地上側の施設の地図上の座標に基づき、推測航法により算出された車両の現在位置を修正する。
【００２８】
図３は、ＥＴＣシステムの概略構成を示す斜視図である。図を参照して、地上側の施設６０は、予め定められた通信領域６５において車両６６に搭載された無線部４０と通信を行なうためのアンテナ６４と、車両が通信領域６５に対して所定の位置に到達したことを検知するための第１の車両検知器６２と、車両が通信領域６５から退去したことを検知するための第２の車両検知器６３と、第１および第２の車両検知器６２，６３の出力と、アンテナ６４を用いた車両の無線部４０との間の通信に基づいて自動的に料金収受処理を行なうための路側器６１とを含む。
【００２９】
路側器６１は、第１の車両検知器６２の出力により、車両６６が通信領域６５に進入したことを認識し、アンテナ６４を介して車両に搭載された無線部４０との間で無線通信を行なうことにより、地上側の施設の識別番号または地図上の座標の送信処理と、料金収受の処理を行なう。
【００３０】
次に、本実施の形態におけるナビゲーション装置で行なわれる現在位置の修正処理について説明する。図４は、ナビゲーション装置で行なわれる現在位置の修正処理の流れを示すフロー図である。図を参照して、まず、ジャイロセンサ１３から出力される方位データθ（移動方向）と測距センサ１４から出力される距離データΔｄ（移動量）とが算出される（ステップＳ０１）。そして、距離データΔｄと方位データθに基づいて、従前の推定位置データ（Ｐｘ′，Ｐｙ′）に方位データθ方向に距離データΔｄが加算されて現在の推定位置データ（Ｐｘ，Ｐｙ）が算出されることにより、基準位置の更新がなされる（ステップＳ０２）。
【００３１】
次に、有料道路等の料金所を通過したか否かが判断される（ステップＳ０３）。この判断は、車両が有料道路への進入または進出する際に、料金所に設けられたＥＴＣシステムの地上側の施設と通信することにより判断される。ＥＴＣシステムの地上側の施設より送信される施設の識別番号または地図上の座標は、アンテナ４４を介して受信部４３で受信され、ＭＰＵ３１に送信される。ＭＰＵ３１で受信された施設の識別番号または地図上の座標は、ＭＰＵ１１に送信される。ＭＰＵ１１では、ＭＰＵ３１から送られる施設の識別番号または地図上の座標を受信した時点で、料金所を通過したことを認識する。また、ＭＰＵ１１では、識別番号を受信した場合には、上述の変換処理により地図上の座標に変換する。
【００３２】
その後、ステップＳ０２で更新した基準位置の修正がなされる（ステップＳ０４）。基準位置の修正は、ＥＴＣシステムの地上側の施設から施設の座標が送信される場合には、基準位置を受信した施設の座標に修正する。
【００３３】
その後、修正された基準位置をもとにマップマッチング処理が行なわれ、実際の車両の位置に対応する地図上の位置に車両が表示される（ステップＳ０５）。
【００３４】
ステップＳ０６では、ナビゲーション装置の電源が切られたか否かが判断され、電源が切られていない場合には上述の処理が繰返し行なわれ、電源が切られた場合には処理を終了する。
【００３５】
図５は、本実施の形態におけるナビゲーション装置で表示される地図と車両の位置を示す第１の図である。図を参照して、車両が実際に走行した軌跡７２を点線で、推測航法により推測された車両の走行軌跡７１を実線で示す。車両の実際の軌跡７２は、高速道路７３からインターチェンジの料金所７６を通過して一般道路７４に至る軌跡となっており、車両７７は一般道路７４上に存在することが示される。一方、推測航法による車両の走行軌跡７１は、センサが有する誤差により図に示すごとく料金所７６を通過する以前の段階では車両が実際に走行した軌跡７２とずれている。車両が料金所７６を通過する時点では、推測航法により推測された車両の走行軌跡７１は地点７９を示している。そして、車両が料金所７６を通過した時点で、推測航法による車両の走行軌跡７１は、地点７９から料金所７６のある位置に修正され、料金所を車両が通過した以降の実際の軌跡７２と推測航法による走行軌跡７１とが一致している。したがって、推測航法により推測される車両７７の現在位置は一般道路７４上に示され、一般道路７５上に示されることはない。
【００３６】
図６は、本実施の形態におけるナビゲーション装置で表示される地図と車両の位置を示す第２の図である。図を参照して、車両が実際に走行した軌跡８２を点線で、推測航法により推測された走行軌跡８１を実線で示している。車両８７は、実際には一般道路８４から料金所８６を経て高速道路８３に進入している。これに対して、推測航法により推測される走行軌跡８１は、料金所８６を車両が通過する前の段階では、実際に車両が走行した軌跡８２とずれている。したがって、この段階では、推測航法では車両が一般道路８４上を走行しているのか高速道路８３上を走行しているのか不確定である。車両が料金所８６を通過した時点で、推測航法による走行軌跡８１は地点８９を示している。そして、車両が料金所８６を通過した以降の推測航法により推測される走行軌跡８１は、料金所８６を通過した時点で地点８９から料金所８６の位置に修正され、実際に車両が走行した軌跡８２と一致している。したがって、推測航法により推測される車両８７の位置は高速道路８３上の位置として認識される。
【００３７】
以上説明したとおり、本実施の形態におけるナビゲーション装置は、センサの誤差が累積されることにより生ずる、車両の実際の位置とセンサ情報に基づき推定される車両の位置とのずれを、車輌の位置をＥＴＣシステムの地上側の施設を通過するたびに得られる地上側の施設の位置に基づき修正するので、実際の車両の位置を正確に道路地図上に表示することができる。また、高速道路と一般道路とが並行に配置される道路の状況であっても、高速道路に進入したのか高速道路から一般道路に進入したのかを検出することができるので、マップマッチングにおいて困難とされてきた道路リンクの決定を確実に行なうことができる。
【００３８】
なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態におけるナビゲーション装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】地上側の施設の識別番号と地図上の座標とを対応させた変換テーブルの一例を示す図である。
【図３】ＥＴＣシステムの地上側の施設の概略構成を示す斜視図である。
【図４】本実施の形態におけるナビゲーション装置で行なわれる現在位置の修正処理の流れを示すフロー図である。
【図５】本実施の形態におけるナビゲーション装置で行なわれる現在位置の修正処理を説明するための第１の図である。
【図６】本実施の形態におけるナビゲーション装置で行なわれる現在位置の修正処理を説明するための第２の図である。
【図７】従来のナビゲーション装置で推測される車両の走行軌跡と車両の実際の走行軌跡とを示す第１の図である。
【図８】従来のナビゲーション装置で推測される車両の走行軌跡と車両の実際の走行軌跡とを示す第２の図である。
【符号の説明】
１０ ナビゲーション部
１１ ＭＰＵ
１２ ＧＰＳ装置
１３ ジャイロセンサ
１４ 測距センサ
１８ ＣＤ−ＲＯＭ
２０ ディスプレイ
３０ 通信制御部
４０ 無線部

Claims (1)

1. ナビゲーション対象の車両の位置を推定する推定手段と、
   自動料金収受システムにおける地上側施設を備えた料金所の施設と無線で通信する車載通信手段と、
   道路地図を記憶する手段と、
   前記推定手段により推定された前記車両の位置を基準位置として前記道路地図にマッチングさせるマップマッチング手段と、
   前記車載通信手段が前記地上側施設と通信することにより、前記車両が前記料金所を通過したか否かを判断する料金所通過判断手段とを備え、
   前記推定手段は、
   センサの情報に基づき移動量と移動方向とを算出して前記車両の位置を推定する第１の推定手段と、
   ＧＰＳ装置により前記車両の位置を一時的に推定する第２の推定手段と、
   前記車両が前記料金所を通過したと前記料金所通過判断手段が判断したときに、前記車載通信手段が、前記地上側施設に関する固有の情報を受信することにより前記車両の位置を推定する第３の推定手段と、
   前記第１の推定手段が推定する前記車両の位置と前記第２の推定手段が推定する前記車両の位置との差が所定値以上か否かを判定する推定位置差判定手段とを備え、
   前記推定位置差判定手段が所定値以上の差であると判定したときに、前記第２の推定手段が推定する前記車両の位置を、前記推定手段が推定する前記車両の位置とし、
   前記第３の推定手段は、
   前記車載通信手段で受信した前記地上側施設に関する固有の情報と、該固有の情報と前記地上側施設の地図上の位置とを対応させた変換テーブルとに基いて、前記地上側施設の地図上の位置を特定する地上側施設位置特定手段と、
   前記地上側施設位置特定手段が地図上の位置を特定する地上側施設を備えた料金所を前記車両が通過したと前記料金所通過判断手段が判断することにより、前記車両が一般道路から前記料金所を通過して高速道路に進入したか、または高速道路から前記料金所を通過して一般道路に進入したかを認識する走行道路認識手段と、
   前記走行道路認識手段により前記車両が高速道路走行中かまたは一般道路走行中かを認識した上で、前記車両が前記料金所を通過したと前記料金所通過判断手段が判断した時点で、前記料金所通過判断手段が通過を判断した地上側施設の地図上の位置に、前記推定手段が推定する前記車両の位置を修正する修正手段とを備え、
   前記変換テーブルは、前記地上側施設の地図上の位置を地図上の座標で表わし、
   前記修正手段は、前記変換テーブルが表わす、前記地上側施設の地図上の座標に基づき、前記車両の位置を修正し、
   前記マップマッチング手段は、前記車両が前記料金所を通過した後、前記修正手段が修正した前記車両の位置に対応する前記道路地図上の座標に基づき前記車両の位置を前記基準位置として前記道路地図にマッチングさせる、ナビゲーション装置。

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