JP4682193B2

JP4682193B2 - 経路誘導装置、経路誘導方法および経路誘導プログラム

Info

Publication number: JP4682193B2
Application number: JP2007512492A
Authority: JP
Inventors: 達也岡本; 成志今田
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2026-03-24
Also published as: WO2006109525A1; JPWO2006109525A1

Description

技術分野
［０００１］
この発明は、自立航法のための加速度センサの誤差を自動的に補正する機能を備えた経路誘導装置、経路誘導方法および経路誘導プログラムに関する。
背景技術
［０００２］
従来、経路誘導装置は、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｈｇＳｙｓｔｅｍ；全地球測位システム）による測位が行えないトンネルや地下駐車場などでも現在位置の算出（慣性航法）を行うことができるように、角速度を検出するジャイロセンサと加速度を検出する加速度センサとが搭載されている。また、車両から車両速度に応じたパルス信号（以下、「車速パルス」という）を検出できるようになっており、車速パルスから、車両の移動距離を算出して位置確認を行っている（例えば、下記特許文献１，２参照。）。
［０００３］
特許文献１：特許第３５５１６６１号公報
特許文献２：特許第３５５１６６３号公報
発明の開示
発明が解決しようとする課題
［０００４］
しかしながら、車両側から車速パルス信号を検出することができない場合や、ポータブル経路誘導装置のように車速パルスを発生させる機器への接続が行われない場合では、加速度センサから検出された加速度を使用して、移動距離の算出を行わなければならない。このような場合、傾斜している道路では、加速度センサが重力加速度の影響を受けるため車両の加速度を正しく求めることができず、位置精度に誤差が生じるという問題が一例として挙げられる。
課題を解決するための手段
【０００５】
請求項１の発明にかかる経路誘導装置は、移動体の進行方向に沿った加速度を検出する第１の加速度検出手段と、前記移動体の進行方向に対して所定の角度傾斜する方向の加速度を検出する第２の加速度検出手段と、前記移動体の測位情報および方位情報を取得する位置情報取得手段と、前記第１の加速度検出手段および前記第２の加速度検出手段のそれぞれが出力する２つの加速度に基づいて、前記移動体の現在位置の道路傾斜角の情報を算出する道路傾斜角算出手段と、前記道路傾斜角算出手段によって算出した現在位置の前記道路傾斜角の情報を用いて、前記第１の加速度検出手段によって検出された加速度を補正する補正手段と、前記補正手段によって補正された加速度と、前記位置情報取得手段により取得した測位情報および方位情報とに基づいて前記移動体の現在位置を算出する位置算出手段と、を備え、前記所定の角度とは、前記移動体が水平方向に移動する際の進行方向の加速度を検出できる範囲における該進行方向から傾斜する角度であることを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明にかかる経路誘導方法は、自立航法のための加速度センサの誤差を自動的に補正する機能を備えた経路誘導装置における経路誘導方法において、移動体の進行方向に沿った加速度を検出する第１の加速度検出工程と、前記移動体の進行方向に対して所定の角度傾斜する方向の加速度を検出する第２の加速度検出工程と、前記移動体の測位情報および方位情報を取得する位置情報取得工程と、前記第１の加速度検出工程および前記第２の加速度検出工程のそれぞれによって出力される２つの加速度に基づいて、前記移動体の現在位置の道路傾斜角の情報を算出する道路傾斜角算出工程と、前記道路傾斜角算出工程によって算出した現在位置の前記道路傾斜角の情報を用いて、前記第１の加速度検出工程によって検出された加速度を補正する補正工程と、前記補正工程によって補正された加速度と、前記位置情報取得工程により取得した測位情報および方位情報とに基づいて前記移動体の現在位置を算出する位置算出工程と、を含み、前記所定の角度とは、前記移動体が水平方向に移動する際の進行方向の加速度を検出できる範囲における該進行方向から傾斜する角度であることを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明にかかる経路誘導プログラムは、請求項２に記載の経路誘導方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
図面の簡単な説明
［０００８］
［図１］図１は、この発明の実施の形態にかかる経路誘導装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。
［図２］図２は、この発明の実施の形態にかかる経路誘導装置の位置確認の処理の手順の一例を示すフローチャートである。
［図３］図３は、実施例１にかかるナビゲーション装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
［図４］図４は、この発明の実施例１にかかる位置確認部の詳細な構成と、位置認識に関するナビゲーション制御部の処理を示すブロック図である。
［図５］図５は、この発明の実施例１にかかるナビゲーション装置における位置認識の処理の手順の一例を示すフローチャートである。
［図６］図６は、この発明の実施例２にかかる位置確認部の詳細な構成と、位置認識に関するナビゲーション制御部の処理を示すブロック図である。
［図７］図７は、この発明の実施例２にかかる加速度センサの構成を示す説明図である
【図８】図８は、この発明の実施例２にかかる加速度センサを用いた道路傾斜角θの算出法を示す説明図である。
【図９】図９は、この発明の実施例２にかかるナビゲーション装置における位置認識の処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０００９】
３００ナビゲーション制御部
３０１ユーザ操作部
３０２表示部
３０３位置認識部
３０４記録媒体
３０５記録媒体デコード部
３０６音声出力部
３０７地点検索部
３０８経路探索部
３０９経路誘導部
３１０案内情報取得部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる経路誘導装置、経路誘導方法および経路誘導プログラムの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
（実施の形態）
（経路誘導装置の機能的構成）
まず、この発明の実施の形態にかかる経路誘導装置の機能的構成について説明する。図１は、この発明の実施の形態にかかる経路誘導装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。経路誘導装置１００は、加速度検出部１０１と、位置情報取得部１０２と、道路傾斜角取得部１０３と、補正部１０４と、位置算出部１０５と、格納部１０６と、道路傾斜角算出部１０７と、を含む構成となっている。なお、経路誘導装置１００は、格納部１０６と、道路傾斜角算出部１０７とは、どちらか一方だけを含んだ構成でもよい。
【００１２】
加速度検出部１０１は、加速度センサを用いて測定した移動体つまり経路誘導装置１００の加速度を検出する。道路傾斜角算出部１０７を含まない構成の場合、加速度検出部１０１は、加速度センサには、図示しない接地面と垂直な検出軸を備えた加速度センサ１が備えられている。加速度センサ１により出力された加速度は、加速度の補正を行うため、補正部１０４へ出力される。
【００１３】
道路傾斜角算出部１０７を含んだ構成の場合、加速度検出部１０１は、図示しない加速度センサ１と、接地面との垂線から所定の角度ずらした垂直な検出軸を備えた加速度センサ２とが備えられている。また、加速度センサ１および加速度センサ２により出力された加速度は、道路傾斜角を算出するため、道路傾斜角算出部１０７へ出力される。
【００１４】
位置情報取得部１０２は、経路誘導装置１００の位置情報として、測位情報と、方位情報を取得する。具体的には、経路誘導装置１００にＧＰＳ信号受信機や、ジャイロセンサ等を取り付けて検出した幾何学的位置情報や、角速度情報を位置情報として取得してもよい。取得した位置情報を経路誘導装置１００の正確な位置算出を行うためのパラメータとして、位置算出部１０５へ出力される。
【００１５】
道路傾斜角取得部１０３は、接続された格納部１０６または、道路傾斜角算出部１０７から経路誘導装置１００の現在位置の道路の傾斜角情報を取得する。格納部１０６と、道路傾斜角算出部１０７とのうち、どちらか一方だけを含んだ構成の場合は、構成に含まれたどちらか一方から、現在位置の道路の傾斜角情報を取得する。道路傾斜角取得部１０３が取得した傾斜角情報は、補正部１０４へ出力される。
【００１６】
また、格納部１０６と、道路傾斜角算出部１０７との双方とも、経路誘導装置１００の構成に含まれている場合は、格納部１０６に傾斜角情報が存在しない道路を走行する際に、道路傾斜角算出部１０７から道路の傾斜角情報を取得してもよい。また、格納部１０６に格納されている傾斜角情報の更新履歴が古い場合は、道路傾斜角算出部１０７と併用し、格納部１０６に格納されている傾斜角情報を随時更新してもよい。
【００１７】
補正部１０４は、加速度検出部１０１の加速度センサ１により検出された加速度の測定誤差を補正する。これは、加速度センサ１により検出された加速度は、傾斜面を移動する際に重力加速度の影響を受けてしまうためである。補正部１０４によって補正された加速度は、経路誘導装置１００の正確な位置算出を行うためのパラメータとして、位置算出部１０５へ出力される。
【００１８】
位置算出部１０５は、入力されたパラメータを基に、経路誘導装置１００の現在位置を算出する。なお、入力されたパラメータを用いて、あらかじめた地図情報を用意するなどして、マップマッチング技術を利用した現在位置の算出を行ってもよい。
【００１９】
格納部１０６は、あらかじめ測定した道路における傾斜角の情報が格納されている。格納部１０６への情報の格納方法は、記録媒体に記録された情報を書き込む方法や、電話回線や、無線回線から、送信された情報を書き込む方法でもよい。
【００２０】
道路傾斜角算出部１０７は、加速度検出部１０１から入力された加速度センサ１，２の加速度に基づき所定の演算方法から現在位置の道路傾斜角を算出する。
【００２１】
（経路誘導装置の位置確認処理の手順）
つぎに、この発明の実施の形態にかかる経路誘導装置の位置確認の処理の手順について説明する。図２は、この発明の実施の形態にかかる経路誘導装置の位置確認の処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【００２２】
ここでは、経路誘導装置１００が道路傾斜角算出部１０７を含まない構成の場合の位置確認の処理の手順について説明する。まず、経路誘導装置１００は、加速度検出部１０１において、移動体つまり経路誘導装置１００の加速度を検出する（ステップＳ２０１）。つぎに、位置情報取得部１０２は、経路誘導装置１００の位置情報を取得する（ステップＳ２０２）。このとき、経路誘導装置１００の位置の環境条件により位置情報取得部１０２の取得した位置情報の種類は異なる。
【００２３】
つぎに、道路傾斜角取得部１０３は、現在位置の道路傾斜情報を格納部１０６から読み出すことで道路傾斜角を取得する（ステップＳ２０３）。このとき、現在位置とは、経路誘導装置１００により算出した最新の現在位置を基に、道路傾斜角を取得する。
【００２４】
つぎに、道路傾斜角取得部１０３により取得した道路傾斜角を基に、加速度検出部１０１において検出した加速度を補正する（ステップＳ２０４）。最後に、位置算出部１０５において、補正された加速度と、位置情報とに基づき、経路誘導装置１００の現在位置を算出する（ステップＳ２０５）。
【００２５】
なお、経路誘導装置１００が道路傾斜角算出部１０７を含んだ構成の場合は、ステップＳ２０３において、道路傾斜角算出部１０７により道路傾斜角を算出することで道路傾斜角の情報を取得する。
【実施例１】
【００２６】
本実施例において、実施の形態にかかる経路誘導装置１００は、たとえば、車両に搭載されるナビゲーション装置によって実現される。
【００２７】
（ハードウェア構成）
つぎに、この発明の実施例にかかるナビゲーション装置のハードウェア構成について説明する。図３は、実施例１にかかるナビゲーション装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【００２８】
図３に示すように、このナビゲーション装置は、ナビゲーション制御部３００と、ユーザ操作部３０１と、表示部３０２と、位置認識部３０３と、記録媒体３０４と、記録媒体デコード部３０５と、音声出力部３０６と、地点検索部３０７と、経路探索部３０８と、経路誘導部３０９と、案内情報取得部３１０とを含み構成される。
【００２９】
ナビゲーション制御部３００は、ナビゲーション装置全体を制御する。ユーザ操作部３０１は、操作ボタン、リモコン、タッチパネルなどを含み構成され、ユーザの操作により、情報取得を希望する地点や、各種情報などが入力される。表示部３０２は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどを含んだモニタにより構成され、選択地点情報などを表示する。
【００３０】
位置認識部３０３は、自車両（以下、「車両」という）の位置情報を取得する。ここで車両の位置情報は、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号や、車両に搭載されたジャイロセンサ、加速度センサなどによって収集された情報を用いるが、詳しくは後で述べる。
【００３１】
記録媒体３０４は、例えば、ハードディスク（ＨＤ）であり、その代わりにあるいはＨＤに加えて、ＤＶＤ、コンパクトディスク（ＣＤ）などの着脱可能な記録媒体であってもよい。また、記録媒体デコード部３０５は、ＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤを読み取り／書き込みの制御を行うドライブである。記録媒体３０４には、ユーザに提供するための、傾斜データを含んだ地図情報が格納されている。
【００３２】
音声出力部３０６は、表示部３０２に表示された各種情報を説明するための音声を発する。
【００３３】
地点検索部３０７は、ユーザ操作部３０１から入力された情報に基づいて、任意の地点を検索し、これを表示部３０２に表示する。経路探索部３０８は、地点検索部３０７によって得られた地点情報に基づいて、当該地点までの最適な経路を算出する。また、経路誘導部３０９は、経路探索部３０８によって得られた情報と車両位置情報に基づいて、リアルタイムな経路誘導情報の生成を行う。
【００３４】
案内情報取得部３１０は、地点検索部３０７によって検索された地点に関する情報を記録媒体３０４から取得する。
【００３５】
図４は、この発明の実施例１にかかる位置確認部の詳細な構成と、位置認識に関するナビゲーション制御部の処理を示すブロック図である。
【００３６】
図４において、位置認識部３０３は、ＧＰＳ信号検出部４０１と、ジャイロセンサ部４０２と、加速度センサ部４０３と、傾斜データ取得部４０４とを含んだ構成である。また、ナビゲーション制御部３００は、ＧＰＳ信号処理部４０５と、ジャイロセンサ処理部４０６と、加速度センサ処理部４０７と、マップマッチング処理部４０８と、演算処理部４１０とを含んだ構成である。さらに、演算処理部４１０は、車両加速度演算処理部４１１と、車両移動情報演算処理部４１２とを含んでいる。
【００３７】
まず、位置認識部３０３の各機能部の説明を行う。ＧＰＳ信号検出部４０１は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して、ＧＰＳ信号Ｄ１として検出する。ＧＰＳ信号検出部４０１によって検出されたＧＰＳ信号Ｄ１は、ＧＰＳ信号処理部４０５へ入力される。ジャイロセンサ部４０２は、車両の角速度を検出する。ジャイロセンサ部４０２によって検出されたジャイロ信号Ｄ２は、ジャイロセンサ処理部４０６へ入力される。加速度センサ部４０３は、車両の加速度を検出する。加速度センサ部４０３によって検出された加速度信号Ｄ３は、加速度センサ処理部４０７へ入力される。
【００３８】
傾斜データ取得部４０４には、マップマッチング処理部４０８から現在位置情報の信号Ｄ４が入力されている。傾斜データ取得部４０４は、現在位置情報の信号Ｄ４を基に、記録媒体３０４（図３参照）に格納された地図データから、現在位置の傾斜データを取得する。取得した傾斜データは、傾斜データ信号Ｄ５として、車両加速度演算処理部４１１へ入力される。
【００３９】
つぎに、ナビゲーション制御部３００の各機能部の説明を行う。ＧＰＳ信号処理部４０５は、ＧＰＳ信号検出部４０１から入力されたＧＰＳ信号Ｄ１から、ＧＰＳ衛星との幾何学的位置を求め、現在の車両の位置（緯度および経度）を検出する。検出した緯度および経度の値を表す測位信号Ｄ６は、車両移動情報演算処理部４１２へ入力される。
【００４０】
ジャイロセンサ処理部４０６は、ジャイロセンサ部４０２によって検出されたジャイロ信号Ｄ２から、角速度変化による車両の方向移動を求め、現在の方位を検出する。検出した方位の値を表す方位信号Ｄ７は、車両移動情報演算処理部４１２へ入力される。
【００４１】
加速度センサ処理部４０７は、加速度センサ部４０３から入力された加速度信号Ｄ３から車両の加速度（以下、「測定加速度」という）を検出する。なお、測定加速度と呼ぶのは、加速度センサ部４０３によって検出された、重力加速度Ｇの影響を受けている加速度と、後で説明する道路傾斜角を考慮した実際の加速度とを区別するためである。このように、検出した測定加速度の値を表す測定加速度信号Ｄ８は、車両加速度演算処理部４１１へ入力される。
【００４２】
マップマッチング処理部４０８には、車両移動情報演算処理部４１２から車両の移動情報の値を表す車両移動情報信号Ｄ９が、入力されている。マップマッチング処理部４０８は、この車両移動情報信号Ｄ９と、記録媒体３０４（図３参照）に格納された地図データから、マップマッチング技術により、車両の現在位置を導き出す。導き出された現在位置情報は、現在位置情報の信号Ｄ４として、傾斜データ取得部４０４へ入力される。
【００４３】
演算処理部４１０は、入力された信号の値を基に所定の演算を行い、所定の機能部で出力する。具体的に説明を行うと、車両加速度演算処理部４１１には、測定加速度信号Ｄ８と、傾斜データ信号Ｄ５と、が入力される。車両加速度演算処理部４１１は、測定加速度信号Ｄ８が表す測定加速度と傾斜データ信号Ｄ５が表す道路傾斜角θとを用いて下記（１）式から実際の車両加速度αを算出する。算出された車両加速度αは、車両加速度αを表す信号Ｄ１０として、車両移動情報演算処理部４１２へ入力される。
【００４４】
車両加速度α＝（測定加速度−Ｇ×ｓｉｎθ）／ｃｏｓθ…（１）
Ｇ：重力加速度
【００４５】
また、車両移動情報演算処理部４１２には、測位信号Ｄ６と、方位信号Ｄ７と、車両加速度αを表す信号Ｄ１０とが入力される。車両加速度演算処理部４１１は、入力された信号（Ｄ６，Ｄ７，Ｄ１０）を基に車両の移動距離と、速度と、方位からなる車両移動情報を算出する。算出した車両移動情報は、車両移動情報信号Ｄ９として、マップマッチング処理部４０８へ入力される。
【００４６】
以上説明した動作を行う各機能部を有することで、実施例１では、あらかじめ測定した道路の傾斜角のデータが格納された地図データを用いてマップマッチング技術により道路上の位置を求めた際に、その道路の傾斜角を現在位置の傾斜角とする。この傾斜角を考慮して車両加速度を求めることで道路の傾斜による加速度センサの誤差を補正した正しい車両加速度が算出できる。したがって、正しい位置認識が可能となる。
【００４７】
（ナビゲーション装置の処理手順）
つぎに、この発明の実施例１にかかるナビゲーション装置における位置認識の処理手順について説明する。図５は、この発明の実施例１にかかるナビゲーション装置における位置認識の処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【００４８】
図５のフローチャートにおいて、まず、ある車両位置において、ＧＰＳ信号検出部４０１が、ＧＰＳ信号Ｄ１を検出したか否かの判断を行う（ステップＳ５０１）。ＧＰＳ信号Ｄ１を検出していなければ（ステップＳ５０１：Ｎｏ）、ステップＳ５０１に戻り待機状態となる。ＧＰＳ信号Ｄ１を検出した場合は（ステップＳ５０１：Ｙｅｓ）、ＧＰＳ信号処理部４０５においてＧＰＳ信号Ｄ１の処理を行い（ステップＳ５０２）、測位信号Ｄ６を出力する。
【００４９】
また、ステップＳ５０１の処理が行われるのと同時に、ジャイロセンサ部４０２では、ジャイロ信号Ｄ２を検出したか否かの判断を行う（ステップＳ５０３）。ジャイロ信号Ｄ２を検出していなければ（ステップＳ５０３：Ｎｏ）、ステップＳ５０３に戻り待機状態となる。ジャイロ信号Ｄ２を検出した場合は（ステップＳ５０３：Ｙｅｓ）、ジャイロセンサ処理部４０６においてジャイロ信号Ｄ２の処理を行い（ステップＳ５０４）、方位信号Ｄ７を出力する。
【００５０】
また、ステップＳ５０１、ステップＳ５０３の処理が行われるのと同時に、加速度センサ部４０３では、加速度信号Ｄ３を検出したか否かの判断を行う（ステップＳ５０５）。加速度信号Ｄ３を検出していなければ（ステップＳ５０５：Ｎｏ）、ステップＳ５０５に戻り待機状態となる。加速度信号Ｄ３を検出した場合は（ステップＳ５０５：Ｙｅｓ）、加速度センサ処理部４０７において加速度信号Ｄ３の処理を行い（ステップＳ５０６）、測定加速度信号Ｄ８を出力する。
【００５１】
ステップＳ５０６の処理によって、出力された測定加速度信号Ｄ８は、車両加速度演算処理部４１１へ入力される。車両加速度演算処理部４１１は、測定加速度信号Ｄ８が入力されると、傾斜データ取得部４０４が、傾斜データを取得したか否かの判断を行う（ステップＳ５０７）。傾斜データを取得していれば（ステップＳ５０７：Ｙｅｓ）、傾斜データ取得部４０４から、車両加速度演算処理部４１１へ傾斜データ信号Ｄ５が入力される。
【００５２】
車両加速度演算処理部４１１は、車両加速度αを算出し（ステップＳ５０８）、車両加速度αを表す信号Ｄ１０を出力する。地図データに、傾斜データが格納されていない、または、地図データ自体が記録されていないなどの理由により傾斜データを取得していなければ（ステップＳ５０７：Ｎｏ）、測定加速度信号Ｄ８が車両加速度演算処理部４１１を経由して、車両移動情報演算処理部４１２へ入力される。
【００５３】
ステップＳ５０２の処理で出力された測位信号Ｄ６と、ステップＳ５０４の処理で出力された方位信号Ｄ７と、ステップＳ５０８の処理で出力された車両加速度αを表す信号Ｄ１０（傾斜データを取得していれば、測定加速度信号Ｄ８）が、ある車両位置における検出信号として、車両移動情報演算処理部４１２へ入力される。車両移動情報演算処理部４１２は、車両移動情報信号Ｄ９を算出する（ステップＳ５０９）。
【００５４】
このとき、ステップＳ５０１におけるＧＰＳ信号Ｄ１や、ステップＳ５０３におけるジャイロ信号Ｄ２や、Ｓ５０５における加速度信号Ｄ３を検出できなかった場合は、対応する測位信号Ｄ６、方位信号Ｄ７、測定加速度信号Ｄ８および、車両加速度αを表す信号Ｄ１０の信号のいずれかは、入力されず、入力された信号のみで車両移動情報を算出する。つまり、車両の現在位置の環境の条件において、最も精度の高い車両移動情報を算出していることになる。
【００５５】
ステップＳ５０９で算出された車両移動情報信号Ｄ９は、車両移動情報信号Ｄ９として、マップマッチング処理部４０８へ入力される。マップマッチング処理部４０８は、車両移動情報信号Ｄ９と、地図データから、現在位置を算出する（ステップＳ５１０）。この処理により車両の位置確認が行われる。
【００５６】
つぎに、車両が移動しているか、否かの判断を行う（ステップＳ５１１）。これは、ステップＳ５１０で位置確認を行った後に、Ｄ１〜Ｄ３の各信号のいずれかに変化があるか否かの基に判断してもよいし、ユーザ操作部３０１（図３参照）から、移動停止を知らせる信号が入力されるまで、移動していると判断してもよい。
【００５７】
車両が移動している場合（ステップＳ５１１：Ｙｅｓ）、傾斜データ取得部４０４において、現在位置の傾斜データを取得し（ステップＳ５１２）、ステップＳ５０１と、ステップＳ５０３と、ステップＳ５０５に戻り、つぎの位置における位置確認のための処理を行う。ステップＳ５０７において行う傾斜データを取得したか否かの判断は、ステップＳ５１２の処理を基に行われる。したがって、車両が停止状態から、初めて移動を始めた際は、停止直前に取得した傾斜データを用いている。
【００５８】
車両が移動していない場合（ステップＳ５１１：Ｎｏ）、つまり停車状態になると、位置確認の処理を終了する。
【実施例２】
【００５９】
（ハードウェア構成）
まず、実施例２にかかるハードウェア構成について説明する。実施例２のハードウェア構成は、図３に示す実施例１のハードウェア構成と同一であるが、位置認識部３０３の詳細な構成と、位置確認に関する処理を行うナビゲーション制御部３００の一部が異なる構成からなる。
【００６０】
したがって、以下、図を用いて実施例２における位置認識部３０３の詳細な構成と、位置認識に関するナビゲーション制御部３００の説明を行う。図６は、この発明の実施例２にかかる位置確認部の詳細な構成と、位置認識に関するナビゲーション制御部の処理を示すブロック図である。
【００６１】
図６において位置認識部３０３は、加速度センサ部６０１と、ＧＰＳ信号検出部６０２と、ジャイロセンサ部６０３とを含む構成からなる。また、ナビゲーション制御部３００は、加速度センサ処理部６０４と、ＧＰＳ信号処理部６０５と、ジャイロセンサ処理部６０６と、マップマッチング処理部６０７と、演算処理部６１０とを含む構成からなる。さらに、演算処理部６１０は、道路傾斜角演算処理部６１１と、車両加速度演算処理部６１２と、車両移動情報演算処理部６１３とを含んでいる。
【００６２】
まず、位置認識部３０３の各機能部の説明を行う。加速度センサ部６０１は、加速度センサ１，２からなり、車両の加速度を検出する。加速度センサ部６０１によって検出された加速度信号Ｄ１１は、加速度センサ処理部６０４へ入力される。なお、加速度センサ部６０１の詳細な構成は、後で詳しく説明する。
【００６３】
ＧＰＳ信号検出部６０２は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して、ＧＰＳ信号Ｄ１２として検出する。ＧＰＳ信号検出部６０２によって検出されたＧＰＳ信号Ｄ１２は、ＧＰＳ信号処理部６０５へ入力される。ジャイロセンサ部６０３は、車両の角速度を検出する。ジャイロセンサ部６０３によって検出されたジャイロ信号Ｄ１３は、ジャイロセンサ処理部６０６へ入力される。
【００６４】
つぎに、ナビゲーション制御部３００の各機能部の説明を行う。加速度センサ処理部６０４は、加速度センサ部６０１から入力された加速度信号Ｄ１１から、車両の加速度センサ１，２の加速度（以下、「測定加速度」という）を検出する。なお、測定加速度と呼ぶのは、加速度センサ部６０１によって検出された、重力加速度Ｇの影響を受けている加速度と、後で説明する道路傾斜角を考慮した実際の加速度とを区別するためである。このように、検出した測定加速度の値を表す測定加速度信号Ｄ１４は、道路傾斜角演算処理部６１１へ入力される。
【００６５】
ＧＰＳ信号処理部６０５は、ＧＰＳ信号検出部６０２から入力されたＧＰＳ信号Ｄ１２から、ＧＰＳ衛星との幾何学的位置を求め、現在の車両の位置（緯度および経度）を検出する。検出した緯度および経度の値を表す測位信号Ｄ１５は、車両移動情報演算処理部６１３へ入力される。
【００６６】
ジャイロセンサ処理部６０６は、ジャイロセンサ部６０３によって検出されたジャイロ信号Ｄ１３から、角速度変化による車両の方向移動を求め、現在の方位を検出する。検出した方位の値を表す方位信号Ｄ１６は、車両移動情報演算処理部６１３へ入力される。
【００６７】
マップマッチング処理部６０７には、車両移動情報演算処理部６１３から車両の移動情報の値を表す車両移動情報信号Ｄ１９が、入力されている。マップマッチング処理部６０７は、この車両移動情報信号Ｄ１９と、記録媒体３０４（図３参照）に格納された地図データから、マップマッチング技術により、車両の現在位置を導き出す。
【００６８】
演算処理部６１０は、入力された信号の値を基に所定の演算を行い、所定の機能部で出力する。具体的に説明を行うと、まず、道路傾斜角演算処理部６１１には、加速度センサ処理部６０４から、加速度センサ１，２の測定加速度信号Ｄ１４が入力される。道路傾斜角演算処理部６１１は、この加速度センサ１，２の加速度から車両の現在位置の道路傾斜角θを算出する。
【００６９】
ここで、加速度センサ部６０１の２つの加速度センサと、道路傾斜角演算処理部６１１によって道路傾斜角θを算出するまでの処理を、図７，８を用いて説明する。
【００７０】
図７は、この発明の実施例２にかかる加速度センサの構成を示す説明図である。図７に示したように加速度センサ部６０１は、加速度センサ１（７１０）と、加速度センサ２（７２０）とから構成される。加速度センサ１（７１０）は、平面７００と垂直な検出軸７１１を備えた構成になっている。また、加速度センサ２（７２０）は、平面７００との垂線から角度γだけ傾いた検出軸７２１を備えた構成になっている（例えば、特開２００３−２２７８４４号公報に記載の加速度センサ）。
【００７１】
図８は、この発明の実施例２にかかる加速度センサを用いた道路傾斜角θの算出法を示す説明図である。図８に示したような傾斜角θの斜面８００において、加速度センサ部６０１に車両加速度αが加わったとする。すると、加速度センサ１（７１０）は、加速度ａ１を検出し、加速度センサ２（７２０）は、加速度ａ２を検出する。加速度ａ１、ａ２は、加速度センサ処理部６０４を経由して、道路傾斜角演算処理部６１１へ入力され、以下に説明するような演算処理を施される。
【００７２】
まず、加速度ａ１は、下記（２）式のように表すことができる。また、加速度ａ２も下記の（３）式のように表すことができる。
【００７３】
加速度センサ１＝ａ１＝α×ｃｏｓθ＋Ｇ×ｓｉｎθ…（２）
加速度センサ２＝ａ２＝α×ｃｏｓ（θ＋γ）＋Ｇ×ｓｉｎ（θ＋γ）…（３）
【００７４】
この（２），（３）式において、車両加速度αと、道路傾斜角θは変数である。したがって、（２）式の両辺にｃｏｓ（θ＋γ）を乗じたものと（３）式の両辺にｃｏｓθを乗じたものとを減算すると、変数αが消去され、下記（４）式が得られる。
【００７５】
ｆ（θ）＝ａ１×ｃｏｓ（θ＋γ）−ａ２×ｃｏｓθ＋Ｇ×ｓｉｎγ＝０…（４）
【００７６】
さらに、この式の両辺を変数θで微分すると、下記（５）式が得られる。
【００７７】
ｆ’（θ）＝−ａ１×ｓｉｎθ＋ａ２×ｓｉｎ（θ＋γ）＝０…（５）
【００７８】
収束判定条件として下記（６）式、すなわち下記（７）式を用いながら、ニュートン・ラプソン法を実行し、傾きθを数値計算する。
【００７９】
ｆ（θ＋Δθ）＝ｆ（θ）＋ｆ’（θ）×Δθ＝０…（６）
Δθ＝−ｆ（θ）／ｆ’（θ）…（７）
【００８０】
具体的には、初期値θ０を収束判定条件中のθに代入してΔθ＝Δθ０を演算し、θ１＝θ０＋Δθ０を収束判定条件中のθに代入してΔθ＝Δθ１を演算し、θ２＝θ１＋Δθ１を収束判定条件中のθに代入してΔθ＝Δθ２を演算する。このような演算を、Δθが所定値より小さくなるまで（十分に収束するまで）繰り返す。Δθが所定値より小さくなった時点でのθが、車両の現在位置における道路傾斜角θとなる。道路傾斜角演算処理部６１１は、以上のような処理によって道路傾斜角θを算出し、道路傾斜角信号Ｄ１７として、車両加速度演算処理部６１２へ入力する。
【００８１】
図６に戻り、車両加速度演算処理部６１２の説明を行う。車両加速度演算処理部６１２には、道路傾斜角信号Ｄ１７が入力される。車両加速度演算処理部６１２は、道路傾斜角信号Ｄ１７が表す道路傾斜角θを用いて（１）式から実際の車両加速度αを算出する。算出された車両加速度αは、車両加速度αを表す信号Ｄ１８として、車両移動情報演算処理部６１３へ入力される。
【００８２】
また、車両移動情報演算処理部６１３には、測位信号Ｄ１５と、方位信号Ｄ１６と、車両加速度αを表す信号Ｄ１８とが入力される。車両移動情報演算処理部６１３は、入力された信号（Ｄ１５，Ｄ１６，Ｄ１８）を基に車両の移動距離と、速度と、方位からなる車両移動情報を算出する。算出した車両移動情報は、車両移動情報信号Ｄ１９として、マップマッチング処理部６０７へ入力される。
【００８３】
以上説明したように、実施例２では、加速度センサ部６０１に、検出軸の傾き角の異なる２つの加速度センサ（加速度センサ１，２）を車両の進行方向の加速度を検出できる方向に搭載することで、それぞれの加速度センサから加速度を検出して、道路傾斜角θを求める。この傾斜角を考慮して車両加速度を求めることで道路の傾斜による加速度センサの誤差を補正した正しい車両加速度が算出できる。したがって、正しい位置認識が可能となる。
【００８４】
（ナビゲーション装置の処理手順）
つぎに、この発明の実施例２にかかるナビゲーション装置における位置認識の処理手順について説明する。図９は、この発明の実施例２にかかるナビゲーション装置における位置認識の処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【００８５】
図９のフローチャートにおいて、まず、ある車両位置において、ＧＰＳ信号検出部６０２が、ＧＰＳ信号Ｄ１２を検出したか否かの判断を行う（ステップＳ９０１）。ＧＰＳ信号Ｄ１２を検出していなければ（ステップＳ９０１：Ｎｏ）、ステップＳ９０１に戻り待機状態となる。ＧＰＳ信号Ｄ１２を検出した場合は（ステップＳ９０１：Ｙｅｓ）、ＧＰＳ信号処理部６０５においてＧＰＳ信号Ｄ１２の処理を行い（ステップＳ９０２）、測位信号Ｄ１５を出力する。
【００８６】
また、ステップＳ９０１の処理が行われるのと同時に、ジャイロセンサ部６０３では、ジャイロ信号Ｄ１３を検出したか否かの判断を行う（ステップＳ９０３）。ジャイロ信号Ｄ１３を検出していなければ（ステップＳ９０３：Ｎｏ）、ステップＳ９０３に戻り待機状態となる。ジャイロ信号Ｄ１３を検出した場合は（ステップＳ９０３：Ｙｅｓ）、ジャイロセンサ処理部６０６においてジャイロ信号Ｄ１３の処理を行い（ステップＳ９０４）、方位信号Ｄ１６を出力する。
【００８７】
また、ステップＳ９０１、ステップＳ９０３の処理が行われるのと同時に、加速度センサ部６０１では、加速度信号Ｄ１１を検出したか否かの判断を行う（ステップＳ９０５）。加速度信号Ｄ１１を検出していなければ（ステップＳ９０５：Ｎｏ）、ステップＳ９０５に戻り待機状態となる。加速度信号Ｄ１１を検出した場合は（ステップＳ９０５：Ｙｅｓ）、加速度センサ処理部６０４において、加速度信号Ｄ１１の処理を行い（ステップＳ９０６）、測定加速度信号Ｄ１４を出力する。
【００８８】
ステップＳ９０６の処理によって、出力された測定加速度信号Ｄ１４は、道路傾斜角演算処理部６１１へ入力される。道路傾斜角演算処理部６１１は、測定加速度信号Ｄ１４による加速度センサ１，２の加速度から道路傾斜角θを算出し（ステップＳ９０７）、道路傾斜角信号Ｄ１７を車両加速度演算処理部６１２へ入力する。車両加速度演算処理部６１２は、道路傾斜角信号Ｄ１７から、入力される車両加速度αを算出し（ステップＳ９０８）、車両加速度αを表す信号Ｄ１８を出力する。
【００８９】
ステップＳ９０２の処理で出力された測位信号Ｄ１５と、ステップＳ９０４の処理で出力された方位信号Ｄ１６と、ステップＳ９０８の処理で出力された車両加速度αを表す信号Ｄ１８とが、ある車両位置における検出信号として、車両移動情報演算処理部６１３へ入力される。車両移動情報演算処理部６１３は、これらの検出信号（Ｄ１５，Ｄ１６，Ｄ１８）から、車両移動情報信号Ｄ１９を算出する（ステップＳ９０９）。
【００９０】
このとき、ステップＳ９０１におけるＧＰＳ信号Ｄ１２や、ステップＳ９０３におけるジャイロ信号Ｄ１３や、Ｓ９０５における加速度信号Ｄ１１を検出できなかった場合は、対応する測位信号Ｄ１５、方位信号Ｄ１６および、車両加速度αを表す信号Ｄ１８のいずれかは、入力されず、入力された信号のみで車両移動情報を算出する。つまり、車両の現在位置の環境の条件において、最も精度の高い車両移動情報を算出していることになる。
【００９１】
ステップＳ９０９で算出された車両移動情報信号Ｄ１９は、マップマッチング処理部６０７へ入力される。マップマッチング処理部６０７は、車両移動情報信号Ｄ１９と、地図データから、現在位置を算出する（ステップＳ９１０）。この処理により車両の位置確認が行われる。
【００９２】
つぎに、車両が移動しているか、否かの判断を行う（ステップＳ９１１）。これは、ステップＳ９１０で位置確認を行った後に、Ｄ１１〜Ｄ１３の各信号のいずれかに変化があるか否かの基に判断してもよいし、ユーザ操作部３０１（図３参照）から、移動停止を知らせる信号が入力されるまで、移動していると判断してもよい。
【００９３】
車両が移動している場合（ステップＳ９１１：Ｙｅｓ）、ステップＳ９０１と、ステップＳ９０３と、ステップＳ９０５に戻り、つぎの位置における位置確認のための処理を行う。車両が移動していない場合（ステップＳ９１１：Ｎｏ）、つまり停車状態になると、位置確認の処理を終了する。
【００９４】
以上説明したように、経路誘導装置、経路誘導方法および経路誘導プログラムによれば、車両の現在位置の道路の傾斜角を用いて加速度センサの誤差を補正することで、いかなる環境下でも高精度な位置認識を行うことができる。
【００９５】
なお、本実施の形態で説明した経路誘導方法は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。

Claims

移動体の進行方向に沿った加速度を検出する第１の加速度検出手段と、
前記移動体の進行方向に対して所定の角度傾斜する方向の加速度を検出する第２の加速度検出手段と、
前記移動体の測位情報および方位情報を取得する位置情報取得手段と、
前記第１の加速度検出手段および前記第２の加速度検出手段のそれぞれが出力する２つの加速度に基づいて、前記移動体の現在位置の道路傾斜角の情報を算出する道路傾斜角算出手段と、
前記道路傾斜角算出手段によって算出した現在位置の前記道路傾斜角の情報を用いて、前記第１の加速度検出手段によって検出された加速度を補正する補正手段と、
前記補正手段によって補正された加速度と、前記位置情報取得手段により取得した測位情報および方位情報とに基づいて前記移動体の現在位置を算出する位置算出手段と、
を備え、
前記所定の角度とは、前記移動体が水平方向に移動する際の進行方向の加速度を検出できる範囲における該進行方向から傾斜する角度であることを特徴とする経路誘導装置。
自立航法のための加速度センサの誤差を自動的に補正する機能を備えた経路誘導装置における経路誘導方法において、
移動体の進行方向に沿った加速度を検出する第１の加速度検出工程と、
前記移動体の進行方向に対して所定の角度傾斜する方向の加速度を検出する第２の加速度検出工程と、
前記移動体の測位情報および方位情報を取得する位置情報取得工程と、
前記第１の加速度検出工程および前記第２の加速度検出工程のそれぞれによって出力される２つの加速度に基づいて、前記移動体の現在位置の道路傾斜角の情報を算出する道路傾斜角算出工程と、
前記道路傾斜角算出工程によって算出した現在位置の前記道路傾斜角の情報を用いて、前記第１の加速度検出工程によって検出された加速度を補正する補正工程と、
前記補正工程によって補正された加速度と、前記位置情報取得工程により取得した測位情報および方位情報とに基づいて前記移動体の現在位置を算出する位置算出工程と、
を含み、
前記所定の角度とは、前記移動体が水平方向に移動する際の進行方向の加速度を検出できる範囲における該進行方向から傾斜する角度であることを特徴とする経路誘導方法。
請求項２に記載の経路誘導方法をコンピュータに実行させることを特徴とする経路誘導プログラム。