JP4776276B2 - ナビゲーション装置 - Google Patents

Description

本発明は、ナビゲーション装置に関し、特に車載用ナビゲーション装置の現在位置算出技術に関する。

特許文献１には、距離センサや方位センサ、ＧＰＳ受信装置からの情報に基づいて、マップマッチングにより、車両の地図上の現在位置を算出する車載用ナビゲーション装置が記載されている。

特開２００４−２３９９１８号公報

しかし、特許文献１の技術では、車両が実際には駐車場に在る場合でも、付近の道路上に現在位置を求めてしまう場合がある。

本発明の目的は、駐車場への進入を考慮して、より正確に現在位置を求める技術を提供することにある。

上記課題を解決すべく、本発明のナビゲーション装置は、駐車場への進入と脱出を、ＧＰＳの受信状態と車両の高度に基づいて判定し、現在位置を求める。

例えば、本発明の車両のナビゲーション装置は、高度を算出する高度算出手段と、ＧＰＳ受信装置と、前記車両の現在位置を求める現在位置算出手段と、車両の旋回動作を検出する旋回検出手段と、を備えている。そして、前記現在位置算出手段は、前記旋回検出手段により前記車両に旋回動作があったと判定された後に、前記ＧＰＳ受信装置が受信状態から非受信状態になり、その後受信状態に戻った場合で、前記受信状態から非受信状態になったときの第１の高度と、その後受信状態に戻ったときの第２の高度との差が、予め定めた値以上の場合、道路上以外（例えば、付近の駐車場内）に現在位置を求める。

なお、本発明は、下層階の出入口でＧＰＳ受信状態が悪化するような立体駐車場において、現在位置を求めるのに好適である。

以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、車載用ナビゲーション装置１００の概略構成図である。図示するように、車載用ナビゲーション装置１００は、演算処理部１と、ディスプレイ２と、記憶装置３と、音声入出力装置４と、入力装置５と、車輪速センサ６と、地磁気センサ７と、ジャイロセンサ８と、ＧＰＳ(Global Positioning System)受信装置９と、を備えている。

演算処理部１は、様々な処理を行う中心的ユニットである。例えば各種センサ６〜８やＧＰＳ受信装置９から出力される情報を基にして現在地を検出する。また、得られた現在地情報に基づいて、表示に必要な地図データを記憶装置３から読み出す。また、読み出した地図データをグラフィックス展開し、そこに現在地を示すマークを重ねてディスプレイ２へ表示する。また、記憶装置３に記憶されている地図データおよびＦＭ多重放送局やビーコンから受信した交通情報を用いて、ユーザから指示された目的地と現在地（出発地）とを結ぶ最適な経路（推奨経路）を探索する。また、音声入出力装置４やディスプレイ２を用いてユーザを誘導する。

ディスプレイ２は、演算処理部１で生成されたグラフィックス情報を表示するユニットである。ディスプレイ２は、ＣＲＴや液晶ディスプレイなどで構成される。演算処理部１とディスプレイ２との間の信号Ｓ１は、ＲＧＢ信号やＮＴＳＣ（National Television System Committee）信号で接続するのが一般的である。

記憶装置３は、ＣＤ-ＲＯＭやＤＶＤ-ＲＯＭやＨＤＤやＩＣカードといった記憶媒体で構成されている。この記憶媒体には、地図データが記憶されている。

地図データは、地図上の区画された領域であるメッシュの識別コード（メッシュＩＤ）ごとに、そのメッシュ領域に含まれる道路を構成する各リンクのリンクデータを含む。リンクデータは、リンクＩＤごとに、リンクを構成する２つのノード（開始ノード、終了ノード）の座標情報、リンクを含む道路の種別情報、リンクの長さを示すリンク長情報、リンク旅行時間、２つのノードにそれぞれ接続するリンクのリンクＩＤ（接続リンクＩＤ）などを含む。

音声入出力装置４は、演算処理部１で生成したユーザへのメッセージを音声信号に変換し出力する。また、ユーザが発した声を認識し演算処理部１にその内容を転送する処理を行う。

入力装置５は、ユーザからの指示を受け付けるユニットである。入力装置５は、スクロールキー、縮尺変更キーなどのハードスイッチ、ジョイスティック、ディスプレイ上に貼られたタッチパネルなどで構成される。

センサ６〜８およびＧＰＳ受信装置９は、車載用ナビゲーション装置１００で現在地（自車位置）を検出するために使用されるものである。車輪速センサ６は、車輪の円周と計測される車輪の回転数の積から距離を測定し、さらに対となる車輪の回転数の差から移動体が曲がった角度を計測する。地磁気センサ７は、地球が保持している磁場を検知し、移動体が向いている方角を検出する。ジャイロセンサ８は、光ファイバジャイロや振動ジャイロ等で構成され、移動体が回転した角度を検出するものである。ＧＰＳ受信装置９は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信し移動体とＧＰＳ衛星間の距離と距離の変化率を３個以上の衛星に対して測定することで移動体の現在位置、進行速度および進行方位を測定する。

なお、ジャイロセンサ８は、高さ方向の加速度も検出する。高さ方向の加速度は積分され、高度の算出に用いられる。

図２は、演算処理部１の機能ブロック図である。

図示するように、演算処理部１は、ユーザ操作解析部４１と、経路探索部４２と、経路誘導部４３と、現在位置算出部４４と、情報記憶部４５、表示処理部４６と、高度算出部４７とを備えている。

ユーザ操作解析部４１は、入力装置５に入力されたユーザからの要求を受け、その要求内容を解析して、その要求内容に対応する処理が実行されるように演算処理部１の各部を制御する。例えば、ユーザが推奨経路の探索を要求したときは、目的地を設定するため、地図をディスプレイ２に表示する処理を表示処理部４６に要求する。また、現在地（出発地）から目的地までの経路を演算する処理を経路探索部４２に要求する。

現在位置算出部４４は、車輪速センサ６で計測される距離パルスデータＳ５およびジャイロ８で計測される角加速度データＳ７を各々積分した結果得られる距離データおよび角度データを用い、そのデータを時間軸で積分していくことにより、初期位置（Ｘ，Ｙ）から自車走行後の位置である仮想現在位置（Ｘ′，Ｙ′）を定期的に演算する。また、仮想現在位置を、マップマッチ処理により、形状の相関が最も高い道路（リンク）上に合わせ込み、現在位置を求める。また、現在位置算出部４４は、後述するように、ジャイロセンサ８から検知される車両の旋回動作とＧＰＳ信号の受信状態から、車両の駐車場への進入や駐車場からの脱出を判定する。

経路探索部４２は、ダイクストラ法等を用いて、指定された２地点（現在地、目的地）間を結ぶ経路のコスト（例えば、旅行時間）が最少となる経路を探索する。

経路誘導部４３は、経路探索部４２で探索された経路を用いて経路誘導を行う。例えば、経路の情報と、現在地の情報とを比較し、交差点等を通過する前に直進すべきか、右左折すべきかを音声出入力装置４を用いて音声でユーザに知らせる。また、経路誘導部４３は、ディスプレイ２に表示された地図上に進行すべき方向を表示して、ユーザに推奨経路を通知する。

表示処理部４６は、ディスプレイ２への表示が要求される領域にある地図データを記憶装置３から受け取り、指定された縮尺、描画方式で、道路、その他の地図構成物や、現在地、目的地、推奨経路のための矢印といったマークを描画するように地図描画コマンドを生成する。そして、生成したコマンドを、ディスプレイ２に送信する。

高度算出部４７は、ジャイロセンサ８から出力される高さ方向の加速度を用いて、高さ方向の変位を求める。さらに、高さ方向の変位に基づいて、予め定めた初期位置を基準にして、車両の位置する高度を求める。

図３は、演算処理部１のハードウェア構成例を示す図である。

図示するように、演算処理部１は、各デバイス間をバス３２で接続した構成としてある。演算処理部１は、数値演算及び各デバイスを制御するといった様々な処理を実行するＣＰＵ(Central Processing Unit)２１と、記憶装置３から読み出した地図データ、演算データなどを格納するＲＡＭ(Random Access Memory)２２と、プログラムやデータを格納するＲＯＭ(Read Only Memory)２３と、メモリ間およびメモリと各デバイスとの間のデータ転送を実行するＤＭＡ（Direct Memory Access）２４と、グラフィックス描画を実行し且つ表示制御を行う描画コントローラ２５と、グラフィックスイメージデータを蓄えるＶＲＡＭ(Video Random Access Memory)２６と、イメージデータをＲＧＢ信号に変換するカラーパレット２７と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ/Ｄ変換器２８と、シリアル信号をバスに同期したパラレル信号に変換するＳＣＩ(Serial Communication Interface)２９と、パラレル信号をバスに同期させてバス上にのせるＰＩＯ(Parallel Input/Output)３０と、パルス信号を積分するカウンタ３１と、を有する。

［動作の説明］次に、上記構成の車載用ナビゲーション装置１００の現在位置算出に関する動作について説明する。

車載用ナビゲーション装置１００の現在位置算出部４４は、上述の通り、初期位置（前回求めた現在位置）を基準にして、車両の移動距離及び方位変位とからなる相対変位に基づき、定期的（例えば１０ｍ走行するごと）に、仮想現在位置を求める。そして、仮想現在位置を、形状の相関が最も高い道路（リンク）上に合わせ込み（マップマッチ処理）、現在位置を算出する。マップマッチ処理では、現在位置算出部４４は、車両方位と道路方位との差が所定値以内の場合にその道路と相関性があるとし、その道路上に現在位置（マッチング現在位置）を求める。一方、所定の範囲内に、車両方位と道路方位との差が所定値以内である道路が存在しない場合、現在位置算出部４４は、道路上に現在位置を求めることはできないので、仮想現在位置をそのまま現在位置（フリー現在位置）とする。

しかし、上記マップマッチ処理では、車両が駐車場に入った場合でも、駐車場付近に道路が存在すると、その道路上に現在位置が求められてしまうことがある。

そこで、本実施形態では、現在位置算出部４４は、現在位置算出処理に加えて、駐車場への進入と脱出を判定する処理（駐車場判定処理）を行う。そして、駐車場内に車両が在ると判断される場合、現在位置算出処理において、マップマッチ処理を行うのを止めて、仮想現在位置をそのまま現在位置（フリー現在位置）とする。

図４は、駐車場への進入と脱出を判定するための処理（駐車場判定処理）のフロー図である。

現在位置算出部４４は、定期的（例えば１０ｍ走行するごとに）に、このフローを行う。

まず、現在位置算出部４４は、ジャイロセンサ８の出力に基づいて、車両の旋回動作を監視する（Ｓ１０２）。この判定を行うのは、車両が駐車場に進入する場合、通常、旋回動作を伴うからである。車両の旋回がない場合（Ｓ１０２）、現在位置算出部４４は、駐車場判定処理を終了する。

車両の旋回動作が検出された場合（Ｓ１０２でＹｅｓ）、現在位置算出部４４は、ＧＰＳ受信装置９が、非受信状態になったか否か判定する（Ｓ１０４）。具体的には、現在位置算出部４４は、ＧＰＳ信号の受信強度（電界強度）が、予め定めた値以下になったかどうかで、非受信状態か否か判定する。または、信号レベルマスク[Ｃ／ＮＯ]の値が４２以上の衛星を３つ以上捕捉しない場合に非受信状態と判定するようにしてもよい。または、捕捉衛星数が２以下の場合に非受信状態と判定するようにしてもよい。なお、ＧＰＳ受信装置９から非受信状態か否かの信号が送られてくる場合は、その信号により、非受信状態か否か判定すればよい。

ここで、図５を用いて説明する。図５は、屋上（又は上層の階）に駐車場５０１がある建物５００を示す。車両Ａが、建物５００の最下層にある出入口５０２から進入すると、上層階が障害物となるため、ＧＰＳ受信装置９はＧＰＳ信号を受信できなくなる。一方、屋上の駐車場５０１に到着すると、障害物がなくなるので、ＧＰＳ受信装置９は、ＧＰＳ信号を受信できるようになる。

図４に戻って説明する。ＧＰＳ受信装置９が非受信状態でない場合（Ｓ１０４でＮｏ）、現在位置算出部４４は、駐車場に進入していないと考えられるので、駐車場判定処理を終了する。

一方、ＧＰＳ受信装置９が非受信状態である場合（Ｓ１０４でＹｅｓ）、現在位置算出部４４は、その時の高度Ｈ［１］を、高度算出部４７より取得し、情報記憶部４５に保存する（Ｓ１０６）。図５の例では、建物５００の一階の出入口５０２における高度が高度Ｈ［１］となる。

次に、現在位置算出部４４は、ＧＰＳ受信装置９の非受信状態が所定時間（例えば３０秒）続いたか否か判定する（Ｓ１０８）。この判定を行うのは、すぐに受信状態に戻った場合は、駐車場に進入していないと考えられるからである。そこで、ＧＰＳ信号の非受信状態が所定時間続かなかった場合（Ｓ１０８でＮｏ）、現在位置算出部４４は、駐車場判定処理を終了する。

一方、ＧＰＳ受信装置９の非受信状態が所定時間続いた場合（Ｓ１０８でＹｅｓ）、現在位置算出部４４は、駐車場に進入したと判定する（Ｓ１０９）。なお、非受信状態が続く場合とは、図５においては、車両Ａが、屋上の駐車場に向けて走行している段階である。

前述したとおり、現在位置算出部４４は、本処理（図４のフロー）とは別に、現在位置算出処理を定期的に行っている。現在位置算出部４４は、駐車場に進入したと判定した場合、現在位置算出処理においてマップマッチングを行わない。すなわち、道路上にマッチングしていない仮想現在位置をそのまま現在位置（フリー現在位置）とする。

Ｓ１１０以降の処理について説明する。現在位置算出部４４は、ｉ＝２にセットする（Ｓ１１０）。

さらに、現在位置算出部４４は、ＧＰＳ受信装置９の出力を監視し、受信状態になったか否かを監視する。そして、受信状態になったときは、そのときの高度Ｈ［ｉ］を高度算出部４７から取得する。なお、図５の例において、受信状態になるのは、屋上の駐車場に到着した場合と、建物５００から脱出した場合である。ここでは、車両Ａが屋上の駐車場に到着したとして説明を続ける。

次に、現在位置算出部４４は、Ｓ１０６で保存した高度Ｈ［１］とＳ１１２で取得した高度Ｈ［ｉ］の差が所定の範囲内であるか否か判定する（Ｓ１１４）。具体的には、下記式：
―ｈ＜（Ｈ［１］−Ｈ［ｉ］）＜＋ｈ
（ここで、ｈは、予め定めたしきい値（例えば１０ｍ）である。）
を満たすか否か判定する。

図５の例では、車両Ａが屋上５０１に在る場合、建物へ進入したときの高度（Ｈ［１］）と、屋上の高度（例えば２０ｍ）と差は、予め定めたしきい値の範囲（１０ｍ）ではないので、Ｓ１１４でＮｏとなる。

Ｓ１１４でＮｏの場合、現在位置算出部４４は、再び非受信状態となり、その状態が所定時間（例えば３０秒）続いたか否か判定する（Ｓ１１６）。図５の例では、非受信状態になり、その状態が続く場合とは、車両Ａが、建物５００を脱出するために、下層階に向けて走行した場合である。

非受信状態となった場合で、その状態が所定時間（例えば３０秒）続かなかった場合（Ｓ１１６でＮｏ）、現在位置算出部４４は、駐車場判定処理を終了する。かかる場合に、駐車場判定処理を終了するのは、高度算出が正確でなかった場合や、車両が屋上と屋内を行き来した場合などに対応するためである。かかる場合、現在位置算出部４４は、現在位置算出処理いおいて、駐車場を脱出したとして、現在位置を算出する。

一方、非受信状態となり、かつその状態が所定時間（例えば３０秒）続いた場合（Ｓ１１６でＹｅｓ）、ｉをインクリメントし（Ｓ１１８）、Ｓ１１２に戻って処理を続ける。

Ｓ１１２では、上述したように、ＧＰＳ受信装置９が受信状態になったかを監視する。そして、受信状態になったときは、そのときの高度Ｈ［ｉ］を高度算出部４７から取得する。そして、Ｓ１１４に処理を移行する。

図５の例では、車両Ａが建物５００から出入口５０２から脱出するときに、障害物がなくなり受信状態になる。このときの出入口の高度Ｈ［ｉ］は、高度算出が正確に行えていれば、Ｈ［１］と同じはずである。したがって、Ｓ１１４でＹｅｓとなる。

そこで（Ｓ１１４でＹｅｓ）、現在位置算出部４４は、駐車場の脱出を判定し（Ｓ１２０）、駐車場判定処理を終了する。

以上、駐車場判定処理（図４のフロー）について説明した。

駐車場からの脱出を判定した後は、現在位置算出部４４は、現在位置算出処理において、マップマッチングにより、現在位置を求める。すなわち、駐車場付近の道路上に現在位置が求められることになる。

以上、本発明の一実施形態について説明した。

上記実施形態によれば、駐車場への進入と脱出を、ＧＰＳの受信状態と高度変化に基づいて、より確実に判定することができる。そして、駐車場に進入した場合は、マップマッチングを行わないので、道路上に現在位置が求められるのを防止できる。

本発明は、上記実施形態に限定されない。上記実施形態は、本発明の要旨の範囲内で、様々な変形が可能である。

例えば、上記の実施形態では、本発明を車載用ナビゲーション装置に適用した例について説明したが、本発明は車載用以外のナビゲーション装置にも適用することができる。

図１は、本発明の一実施形態が適用された車載用ナビゲーション装置の概略構成図である。 図２は、演算処理部１の機能構成を示す図である。 図３は、演算処理部１のハードウェア構成を示す図である。 図４は、駐車場への進入と脱出の判定処理のフロー図である。 図５は、屋上に駐車場がある建物を説明する図である。

符号の説明

１００…車載用ナビゲーション装置、
１…演算処理部、２…ディスプレイ、３…記憶装置、４…音声出入力装置、５…入力装置、６…車輪速センサ、７…地磁気センサ、８…ジャイロ、９…ＧＰＳ受信装置、２１…ＣＰＵ、２２…ＲＡＭ、２３…ＲＯＭ、２４…ＤＭＡ、２５…描画コントローラ、２６…ＶＲＡＭ、２７…カラーパレット、２８…Ａ/Ｄ変換器、２９…ＳＣＩ、３０…ＰＩＯ、３１…カウンタ、４１…ユーザ操作解析部、４２…経路探索部、４３…経路誘導部、４４…現在位置算出部、４５…情報記憶部、４６…表示処理部、４７…高度算出部

Claims (2)

1. 車両のナビゲーション装置であって、
   高度を算出する高度算出手段と、
   ＧＰＳ受信装置と、
   前記車両の現在位置を求める現在位置算出手段と、
   前記車両の旋回動作を検出する旋回検出手段と、を備え、
   前記現在位置算出手段は、
   前記旋回検出手段により前記車両に旋回動作があったと判定された後に、前記ＧＰＳ受信装置が受信状態から非受信状態になり、その後受信状態に戻った場合で、前記受信状態から非受信状態になったときの第１の高度と、その後受信状態に戻ったときの第２の高度との差が、予め定めた値以上の場合、道路上以外に現在位置を求める
   ことを特徴とするナビゲーション装置。
2. 車両のナビゲーション装置であって、
   高度を算出する高度算出手段と、
   ＧＰＳ受信装置と、
   前記車両の現在位置を求める現在位置算出手段と、
   前記車両の旋回動作を検出する旋回検出手段と、を備え、
   前記現在位置算出手段は、
   前記旋回検出手段により前記車両に旋回動作があったと判定された後に、前記ＧＰＳ受信装置が受信状態から非受信状態になり、その後受信状態に戻った場合で、前記受信状態から非受信状態になったときの第１の高度と、その後受信状態に戻ったときの第２の高度との差が、予め定めた値以上の場合、前記車両が駐車場に進入したと判定し、
   前記ＧＰＳ受信装置が更に非受信状態なり、その後受信状態に戻った場合で、現在の高度と前記第１の高度との差が、予め定めた範囲内の場合、前記車両が駐車場を脱出したと判定する
   ことを特徴とするナビゲーション装置。

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