JP4978165B2 - 道路特定装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の走行状態を精度よく判定し、車両が存在する道路を特定することのできる道路特定装置に関する。

現在、車載用ナビゲーション装置には、車両の走行状態（車両が走行中の道路）を判定するために、ＧＰＳや推測航法（自立航法）によって測位した車両の現在位置と、メモリに格納された地図データを比較することにより、車両が現在どの道路を走行しているのかを判定する方法が一般的に採用されている。

また近年、ナビゲーション装置の地図データ容量の飛躍的な増大によって、より詳細な地図表示が可能となったこともあり、表示地図上での車両現在位置の、より高精度な提示（表示）が要求されるようになってきた。

たとえば、高速道路などの高架道路網が発達した地域では、地上を走る道路（下道：したみち）が高架道路の真下付近に平行して存在する場合がある。車両がこのような場所を走行する時に、前記高精度な車両現在位置表示を実現するには、インターチェンジなどで車両が下道から高架道路へ登ったのか、また高架道路から下道に降りたのか、それとも下道や高架道路をそのまま進んでいるのかの検出や判定が必要である。

上記に対し、特許文献１には、車両が走行中している道路の勾配を高精度に検出でき、それにより車両の走行状態（現在走行中の道路）を判定可能な車両走行状態判定装置について開示されている。

具体的には、まず車速センサやジャイロにより得られる信号から、車両が実際に存在している場所の道路勾配を算出する。そして、一方では予めメモリに格納された地図データを参照し、ＧＰＳや推測航法により得た車両の現在位置に対応する地図上の地点の道路勾配を読み出し、双方を比較する。そして実際に検出した道路勾配と、地図データから読み出した道路勾配とが近しいものであれば、前記地図データにて勾配を参照した道路を走行していると判断する。逆に、かけ離れていれば、前記地図データにて参照した道路と並行する、勾配のない他の道路を走行していると判断する。

上記技術によれば、下道から高架道路に登ったのか、高架道路から下道に降りたのか、または車両が高架道路を走行しているのか、下道を走行しているのか、を判定することができる。
特開２００３−２９４４６８号公報

ところで、ナビゲーション装置の地図データの一つには、ベクトルデータとよばれるものがあり、具体的には緯度経度情報を持つノードデータ、リンクデータから構成されている。各ノードデータ（ノード：節点）は互いにリンクデータ（リンク：結線）によって結合されている。そして稀ではあるが、このノードデータ、リンクデータに対応付けられた緯度経度情報が、真の緯度経度からずれていることがある。ずれの原因としては、地図データの製作過程でのヒューマンエラーが考えられる。この結果、地図データと現実との間に、数メートル乃至数十メートル程度の二次元的なずれが生じる。

このことを模式的に示したのが図１である。図１には、現実の領域１Ａ（破線囲み部分）とその現実の領域１Ａに対応する地図データ１Ｂ（実線囲み部分）が示してある。しかし、上述したずれのために、両者が不一致となっている。たとえば、現実の地点１ａの緯度経度（ｘ，ｙ）は、地図データ上の地点１ｂとしては緯度がｅ１、経度がｅ２だけずれて、緯度経度が（ｘ＋ｅ１，ｙ＋ｅ２）となる。

このように地図データが真の緯度経度からずれた場合には、図２にて示すように、現実に車両２が存在する地点２ａでＧＰＳや推測航法により測位した位置情報（仮にこれらに全く誤差がないとする）をもとに、地図データで前記位置情報に該当する地点２ｂ´に自車表示をするので、車両２は地図上では道路から外れた場所を走行するように見えてしまう。

このとき、ずれが比較的小さな場合には、車両２の真の位置２ａに対応する地図データの位置２ｂ´および走行軌跡と、前記ノードあるいはリンクとの地図上での位置関係から、車両２が地図上でどの位置に存在するのが妥当かを推定し、車両２の位置を補正することができる。たとえば、車両２の真の位置２ａに対して、その走行軌跡と、地図上での道路位置（ノードデータ、リンクデータ）とから、最も近いノードあるいはリンクに車両２の位置を補正する（真の位置２ａを地図データ上の位置２ｃに引き込む）ことができる。以下、この補正処理を「引き込み処理」と呼ぶ。

つまり、この引き込み処理の結果、車両２の位置は真の位置２ａから地図データの道路上に引き込まれ、２ｃとなる。

ただし、図２を参照すれば明らかなように、この補正は車両進行方向に直交する方向のずれｅ３を補正するには有効であるが、車両進行方向に平行なずれｅ４を補正することは、困難である。

そして上記ような地図データの、車両進行方向における現実からのずれｅ４が発生すると、次のような状況が生じる。すなわち、たとえば図３（車両２が高架道路Ｘに進入するために、その下に平行して存在する勾配のない下道Ｙから坂を登る様子を模式的にあらわす図）に示すように、車両２の実際の軌跡（実線にて表示）と、メモリに予め格納された地図データ（破線にて表示）のような食い違いが生じる。

このとき、上述の特許文献１の技術では、道路勾配を測定した地点の自車位置（上記検出誤差を含む測位情報）に緯度経度情報が一致する地図データ上の地点（上記ずれを含む地点）の勾配情報を参照し、双方を比較する。そうすると、まず坂道の入り口付近３０では、地点３Ａ０で測定した勾配は、坂道の所定の勾配値を示すのに対し、地図データから読み出す勾配は地点３Ｂ０を参照する（勾配がほとんどない）ので、双方の勾配値がかけ離れている。よって、車両２は勾配のない下道Ｙを走行していると判定される。次に車両２が走行を続け、坂道の途中３１に達すると、地点３Ａ１、地点３Ｂ１ともに勾配が似通っているので、車両は下道Ｙではなく、高架道路Ｘに向かって走行していると判定される。しかし、車両が坂道の出口付近３２に達すると、地点３Ａ２で測定した勾配はほぼゼロであるのに対して、地点Ａに対応する地図データの地点３Ｂ２を参照して読み出した勾配は、依然として存在する（ゼロではない）ので、双方がかけ離れていると判断され、車両は結局高架道路Ｘではなく、下道Ｙを走行していたものと判定されてしまう。

したがって実際には高架道路Ｘを走行しているにもかかわらず、ナビゲーション装置では車両が下道Ｙを走行中と判定するという矛盾が生じ、結果誤った自車位置表示がなされ、ユーザが混乱する恐れがある。

本発明は上記に例示する課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、地図データが実際からずれていたとしても、車両の走行道路を判定し、車両が走行中の道路を特定できる道路特定装置を提供することにある。

ところで、道路勾配を利用すれば、その道路の勾配形状を算出することができる。そこで、請求項１に記載の道路特定装置では、車両の現在位置を検出する現在位置検出手段と、前記車両が走行中の道路の道路勾配を検出する道路勾配検出手段と、リンクデータ、道路勾配を示す道路勾配データを含む地図データを記憶するものであり、前記道路勾配データは各リンクデータに対応づけられて記憶されている記憶手段と、前記検出した道路勾配および前記道路勾配データから道路勾配形状を算出する勾配形状算出手段と、前記現在位置検出手段により検出された車両の現在位置、前記記憶手段に記憶された道路勾配データ、に基づいて前記車両が存在する道路を推定する道路推定手段と、前記道路勾配検出手段により検出された前記車両が走行中の道路の道路勾配と、前記記憶手段により取得した前記車両の現在位置に対応する道路勾配データとを比較し、双方が不一致であることをきっかけに、所定区域の道路勾配データを、前記記憶手段より取得して、前記所定区域での道路勾配形状を前記勾配形状算出手段により算出し、一方、前記道路勾配検出手段により、前記車両の所定走行区間での道路勾配を取得し、前記勾配形状算出手段により前記所定走行区間での道路勾配形状を算出し、前記所定区域での道路勾配形状と、前記所定走行区間での道路勾配形状を比較することで、前記車両が走行中の道路を特定する道路特定手段と、を備えること、を特徴とする。

このように、勾配形状を利用すれば、単に勾配のみを比較するよりも高精度に車両が走行中の道路を特定することができる。

なお、ここでいう車両現在位置に対応する道路勾配データと、実際の検出データとの不一致とは、請求項２および３に記載のように、両者が所定の勾配値（具体的には数度乃至数十度程度の勾配角度）以上乖離する場合である。

さて、上記請求項１に記載の道路特定装置は、車両が走行中の道路の道路勾配と、対応する道路勾配データとが不一致であることをきっかけに、所定区域の道路勾配形状と、所定走行区間での道路勾配形状との比較を行うが、請求項４に記載の道路特定装置のように、車両が走行中の道路の道路勾配形状と、対応する道路勾配形状とを比較し、双方が不一致であることをきっかけに、上記比較を行うようにしてもよい。

ここでいう、車両が走行中の道路の道路勾配形状と、対応する道路勾配形状とが不一致であること、とは、請求項５および６に記載のように、両者が所定の程度（形状が一致すると許容できる程度）以上乖離することをさす。

また、上記請求項１および４にていうところの所定区域とは、地図データと現実とが実際に乖離していた場合に、車両の存在する道路を特定するための比較の際、最低限検証が必要になるべき地図データ上の区域である。そしてこの所定区域は、請求項２、５に記載のように、地図データと現実との乖離値をあらかじめ想定した値（具体的には距離）に基づいて決定されるものであってもよいし、請求項３、６に記載のように、前記乖離する状態に陥ってからその状態が解消されるまでに、前記車両が走行した距離に基づいて決定されるようにしてもかまわない。このようにすれば、想定値ではなく、より正確な乖離値を得、それによってより正確な区域を決定することができる。

ところで、上記道路勾配形状とは、請求項７に記載のように、車両が走行中の道路の起伏を示す形状および、その道路に対応すると推定された地図データの道路の起伏を示す形状であってもよいし、請求項８に記載のように、検出した道路勾配および前記道路勾配データの変化パターンを示す形状であってもよい。

請求項８に記載の発明が奏する効果は、請求項７のように車両が実際に走行する道路の起伏形状あるいは、地図データの道路の起伏形状を算出せずとも、検出した勾配の変化パターンや、予め記憶された道路勾配データの変化パターンを算出すれば、双方の比較が行えるという点である。

そして、このように設定した所定区域において、記憶手段から取得した道路勾配データに基づいて算出された道路勾配形状の中から、検出した道路勾配に基づいて算出された道路勾配形状に一致する部分があるかどうかを検索する。ここで、一致する部分があれば請求項９に記載のように、前記所定区域の道路のうち、一致した道路勾配形状に対応する位置に前記車両が存在すると判断し、道路推定手段により車両が存在すると推定した道路を、実際の車両の走行道路として特定する。逆に、一致する部分がなければ、請求項１０に記載のように、前記道路推定手段により車両が存在すると推定した道路には車両が存在しないものと判断するように構成する。

このように、単に実際の道路勾配と、その地点に対応する道路勾配データとが不一致であることだけで車両が存在する道路を特定するのではなく、地図との乖離を想定した所定区域の道路勾配形状と実際の道路勾配形状とを比較して、車両が存在する道路を特定することでも、より正確な特定を行うことができる。

すなわち、請求項１１に記載のように、上記の手法によって車両が走行中の道路として、高架道路かあるいは高架道路から下降した道路かを判定するようにすれば、たとえ、地図と現実が乖離していたとしても、高架道路が密集している地域などで、車両が存在している道路（たとえば高架道路なのか、それに並行する下道なのか）をより正確に特定することが可能となる。

以下、本発明が車載用ナビゲーション装置に対して適用された実施形態について図を参照しつつ説明する。

［構成の説明］
図４は本発明が適用された車載用ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。本発明に係る車載用ナビゲーション装置４は、車両の現在位置を検出する位置検出器４０、地図データなどを格納する記憶手段と、格納されたデータを読み出すためのデータ入力器が一体となったＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）装置４１、ユーザが指示を入力するための操作スイッチ群４２、ユーザに対して様々な表示を提供するための表示部４３、マイク、スピーカ、音声認識装置（いずれも不図示）からなる音声入出力部４４、路上に設置されたＶＩＣＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）センタから電波ビーコンや光ビーコンなどにより通信を行って交通情報などを取得するためのＶＩＣＳ受信機４５、これらを制御する制御部４６が接続されて構成されている。以下、上記したそれぞれについて説明する。

まず、位置検出器４４は、車両にかかる回転量を検出するためのジャイロスコープ、車速パルスを発生させ、その信号から車両の速度を検出するための車速センサ、車両の進行方向にかかる加速度を検出するための加速度センサ、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）用の人工衛星から電波を受信するＧＰＳ受信機からなり、各エレメントの検出信号が制御部４６に入力される。これにより、制御部４６は車両の速度、現在位置、方位、走行中の道路の道路勾配（道路勾配角）などを算出する。

ところで、一般的に、道路勾配の算出方法には、ジャイロスコープによる方法と、車速センサによる方法の２通りある。まずジャイロスコープによる方法について説明する。ここでいうジャイロスコープとは、たとえば振動子を主体とする振動型ジャイロであり、車両にかかる回転運動の角速度に応じ、発生したコリオリ力が振動子に作用するようになっている。発生した振動は、電気的信号に変換されて制御部に送られ、回路で処理されることによって回転運動量（車両の旋回量）がわかる。このジャイロスコープを車両のロール方向（横方向）に感度を持つように搭載するだけでなく、ピッチ方向（上下方向）にも感度を持つように新たに搭載すれば、車両の走行している道路勾配を検出することができる。

なお、ジャイロスコープは上述のように、ロール方向の旋回量を検出するものと、ピッチ方向の旋回量を検出するものを搭載するのではなく、３Ｄ（３ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）ジャイロを用いてもよい。このジャイロを用いれば、ロール、ピッチの双方向に感度があるので、ひとつのジャイロを車両に搭載するのみでよく、構成が簡易になる。

次に車速センサによる方法を説明する。車速センサにより検出された車速を微分したものに、車両鉛直方向にかかる重力加速度の進行方向成分（道路勾配角により重力加速度の正弦をとったもの）を加えたものは、加速度センサが検出する車両進行方向の加速度そのものである。すなわち、加速度センサが検出する加速度から、車速センサにより検出された車速を微分したもの（加速度）を減じれば、重力加速度の車両進行方向成分を得ることができる。ここで重力加速度が既知であるので、道路勾配角の正弦が得られ、その逆関数をとれば、道路勾配角を得られる。

本実施形態では上述のように、ジャイロスコープや車速センサおよび加速度センサを用いて、所定のタイミングでデータ（旋回量、速度、加速度）を検出し、制御部４６にて上記２種類（ジャイロスコープによる方法と、車速センサおよび加速度センサによる方法）の道路勾配を算出する。そして両者の加重平均をとることにより、車両が走行している道路勾配を検出するものとする。そして、検出された道路勾配は、逐次ＨＤＤ装置４１に格納されるものとする。すなわちこのようにすることによって、車両が停止していても、直前のデータが履歴として残っているので、車両の存在している道路の道路勾配を知ることができる。

次に、ＨＤＤ装置４１に格納されている地図データには、ノードデータ、リンクデータ、道路勾配の情報（道路勾配角の情報：以下、地図道路勾配とも称する）などが含まれている。この地図道路勾配は、各リンクデータに、道路種別などの情報とともに対応づけられている。

その他のデータとしては、案内用の音声データや音声認識データなどが格納されている。そしてＨＤＤ装置４１はそれらのデータを必要に応じて読み出し、制御部４６に入力する。

操作スイッチ群４２は、車両のインストルメントパネルに設けられたメカニカルなキースイッチ等からなり、ユーザからの様々な操作指令を受け付け、受け付けた指令を信号として制御部４６に出力するようになっている。また、操作スイッチ群４２は、表示部４３と一体となったタッチスイッチであってもよい。なお、これら操作スイッチ群４２を、図示しないリモートコントロール端末に設け、前記端末からの電波をセンサ（不図示）により受信することで、指示を受け付けるようにすることもできる。

表示部４３は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどからなり、ユーザに様々な表示を提供することができるようになっている。たとえば、位置検出器４０により検出した車両の現在位置と、ＨＤＤ装置４１から入力された地図データとから特定した現在地を示すシンボルマーク、現在地から目的地までの誘導経路などを重ねて表示できる。

音声入出力部４４は、地図データの施設案内や各種報知のための音声をスピーカから出力し、また、ユーザがマイクから入力した音声を音声認識装置により認識して、電気信号に変換し、制御部４６に入力する。これにより、ユーザは、マイクから音声を入力することによって操作スイッチ群を操作するのと同様の操作することができる。

ＶＩＣＳ受信機４５は、路側に設置された光ビーコンや電波ビーコンを介してＶＩＣＳの情報センタから交通情報を取得する。

制御部４６は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）に、周辺のＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリが、バスラインにより接続されてなる、マイクロコンピュータを主体として構成されている。そして、上述したさまざまな構成エレメントからの入力信号と、ＲＯＭやＲＡＭに記憶されたプログラムとに基づいて各種処理を実行する。

［動作の説明］
続いて、本発明にかかわる制御部４６の各動作例について説明する。各実施例に共通する前提として、ユーザが車両の駆動源を始動すると、車載用ナビゲーション装置４に給電が行われ、起動した制御部４６は、上述した道路勾配の算出を逐次行い、履歴をＨＤＤ装置４１に格納しつつ、本発明にかかわる動作開始を待つものとする。

本実施例の概要は、［発明が解決しようとする課題］の項目にて説明した、引き込み処理が常に所定のタイミングにおいてなされていることを前提に、制御部４６が、地図が現実とずれていることを判断した場合、地図データ上で、そのずれ（地図ずれ）を考慮した範囲の地図道路勾配情報を取得する。一方、車両では、走行中の（車両が存在している）道路の道路勾配を上記した方法によって逐次（たとえば前記所定のタイミングに合わせて）検出する。そして、取得した地図データの道路勾配情報（以下、地図勾配ともいう）の中で、実際の道路勾配（以下、検出勾配ともいう）に最も近いものを探し出し、車両の地図上での存在するべき位置を決定するというものである。なお、ここでいう所定のタイミングとは、一定時間（たとえばプログラム周期で、数百ミリ秒程度）ごとのタイミングである。

以下、本実施例における制御部４６の動作について、図５に示すフローチャートを参照しつつ説明する。図５に示すフローチャートの動作開始のきっかけ（ステップＳ５００）は、車両が検出する走行道路の道路勾配（検出勾配）と、位置検出器４０によって得られた現在位置や引き込み処理に基づいて推定され、ＨＤＤ装置４１より読み出された、前記車両が存在すると想定される道路の道路勾配データ（地図勾配）とが所定範囲値（誤差と推定できる範囲）を超えて乖離した場合である。ここでいう所定範囲値とは、具体的には勾配角であり、所定範囲とは、たとえば数度乃至数十度程度の角度である。

これを受けて、制御部４６は本動作を開始し、ステップＳ５１０に移行する。そして、地図ずれ想定範囲を設定し、その範囲の全地図勾配を読み出す。この地図ずれ想定範囲とは、地図データの現実とのずれ（地図ずれ量）によって生じると想定される、勾配（道路）全体のずれである。また、実際に地図ずれが発生した場合に、走行道路を特定するために検証が必要な範囲である。そしてまた、ここでいう地図ずれ量とは、車両進行方向に平行な距離のずれを想定し、あらかじめプログラムとして定められた距離値であり、たとえば数メートル乃至数十メートル程度が考えられる。

この具体的な地図ずれ想定範囲の設定については、図６を参照しつつ説明する。図６は、現実の道路（実線にて表示）とその道路に対応する地図データ上の道路（点線にて表示）が地図ずれによってずれている場合を示す略図である。

まず第１に、先のステップＳ５００にて検出勾配が変化し、一方で地図勾配が変化しないために、双方が乖離した場合は、図６（ａ）に示すような状況にあると判断できる。

すなわち図６（ａ）に示す状況とは、現実には、車両２が地点６Ａにて坂道を登っていくにもかかわらず、地図がずれているために、地点６Ａに対応する地図上の地点６Ｂでは、勾配がないものと判定されうる状況である。

このとき、制御部４６は、真の地図ずれ量６１を想定した（すなわち真の地図ずれ量６１以上の大きさと想定される）、あらかじめ定められた地図ずれ量６２を、地図上の勾配終了地点６Ｃからさらに車両進行方向に対して延長し、結局地点６Ｂから地点６Ｄまでの範囲を地図ずれ想定範囲として設定する。

そして第２に、先のステップＳ５００にて、検出勾配が変化せず、一方で読み出した地図勾配が変化したために、双方が乖離した場合には、図６（ｂ）に示すような状況にあると判断できる。

すなわち、図６（ｂ）に示す状況とは、現実には、車両２が地点６Ａ（平坦な道路）に存在するにもかかわらず、地点６Ａに対応する地図上の地点６Ｂでは、すでに勾配のある道路を登っているものと判定されうる状況である。

このとき、制御部４６は、地図上の車両現在位置６Ｂから、走行軌跡を参照し、車両２が進行してきた過去の地点まで地図ずれ量６２分だけ遡り、その地点６Ｅから地図における勾配終了地点６Ｃまでの範囲を地図ずれ想定範囲として設定する。ステップＳ５１０では、以上のようにして設定した地図ずれ想定範囲における道路勾配データをすべて読み出す。

続いて、ステップＳ５２０では検出勾配と、ステップＳ５１０にて読み出した地図ずれ想定範囲におけるすべての地図勾配とを比較し、ステップＳ５３０に進む。

ステップＳ５３０では、比較した結果、検出勾配に合致する地図勾配が見つかったかどうかを判断するステップである。ここでいう合致するとは、検出誤差を考慮し、検出勾配と、地図勾配とが所定の勾配角範囲に含まれることであり、検出勾配と地図勾配が完全に合致することを要しない。そして検出勾配に合致する地図勾配がある（ステップＳ５３０：ｙｅｓ）場合には、地図ずれが実際に発生していると判断してステップＳ５４０に進み、合致する地図勾配が地図ずれ想定範囲内にない（ステップＳ５３０：ｎｏ）場合には、ステップＳ５００にて検出した検出勾配と地図勾配の乖離が、地図ずれによるものではないと判断して、本動作を終了する。

すなわち、この場合はたとえば、下道と高架道路を接続するスロープを走行しているのではなく、もともと高架道路に並行する下道を走行している状況が該当する。そのため、制御部４６は、表示部４３への自車位置表示の修正処理や、引き込み処理を再度やり直すなどの別動作を行う。またたとえば、車両が地図データにはない新設道路に存在していることも考えられるために、ＶＩＣＳ受信機４５により最新の道路情報を取得するなどの別動作を行う。

さて、ステップＳ５４０では、合致する地図勾配の示す地点（その地図勾配に対応するリンクデータに付与された緯度経度情報）を参照し、その地点に車両が存在するように地図データでの車両の現在位置を補正する。この補正は、車両の走行軌跡に矛盾せず、かつ引き込み処理によって車両が走行すると想定される道路のうち、車両現在位置に最も近いノードあるいはリンクに、車両の現在位置を引き込む補正である。

そしてステップＳ５５０では、ステップＳ５４０をうけて表示部４３の表示を修正し、ユーザに対して提示し、再びステップＳ５２０に戻る。この一連の動作を、車両がステップＳ５１０にて設定した地図ずれ想定範囲内に存在する間、継続して行う。

このようにすれば、たとえ地図データが現実と二次元的にずれており、引き込み処理によっても、現実の車両現在位置と、地図データ上で矛盾なくあるべき車両現在位置との間に車両進行方向のずれが残ってしまう場合であっても、そのずれをある程度補正でき、より正確な自車位置の表示（現実に即した地図上での自車位置表示）が可能となる。すなわち、地図データが実際からずれていたとしても、車両の走行道路をより正確に特定することができ、ユーザに矛盾のない表示を提供することが可能となる。

ところで、地図ずれが発生した場合、検出勾配に合致する地図勾配は、実際の車両の現在位置周辺に対応する地図勾配である可能性が高い。そこで、ステップＳ５３０において、検出勾配が、実際の車両の現在位置周辺に対応する地図勾配（周辺地図勾配）に合致する場合は、他の地点に対応する地図勾配が同様に検出勾配に合致するものであっても、その周辺地図勾配を優先して選択し、その周辺地図勾配に対応する地点に実際の車両の現在位置を補正するようにしてもよい。

また、一旦このような合致する地図勾配が発見されたときには、図５のフローチャートの動作を終了し、その後は補正した地図データ上の地点を基準として、位置検出器４０からの測位位置を補正するようにしてもよい。

上記実施例１は、検出勾配と地図勾配を比較し、車両の存在する道路を地図データ上で特定するものであった。しかし、検出勾配や地図勾配を用いれば勾配形状を算出することが可能であり、この勾配形状を用いて、車両が走行している道路を特定することもできる。

そこで、本実施例では、引き込み処理が常に所定のタイミングにおいてなされていることを前提に、制御部４６が、地図が現実とずれていることを判断した場合、地図データ上で、地図ずれを考慮した地図ずれ想定範囲の地図勾配を取得し、そこから地図データの勾配形状（地図勾配形状）を算出する。一方、車両が一定の走行距離（勾配形状評価区間）を走破するごとに、検出勾配から、走行している道路の前記走行距離分の勾配形状（検出勾配形状）を算出する。そして、地図勾配形状の中で、検出勾配形状に最も近いものを探し出し、車両の地図上での存在するべき位置を決定するというものである。

なお、ここでいう所定のタイミングとは、車両が勾配形状評価区間を走破するごとのタイミングをいう。

以下、本実施例における制御部４６の動作について、図７に示すフローチャートを参照しつつ説明する。図７に示すフローチャートの動作開始のきっかけ（ステップＳ７００）は、図５に示すフローチャートのステップＳ５００となんら変わりない。このとき、制御部４６は本動作を開始し、ステップＳ７１０に移行して、地図ずれ想定範囲を設定し、その範囲の全地図勾配を読み出す。この地図ずれ想定範囲の設定および地図勾配の読み出しは実施例１となんら変わりない。

そして、ステップＳ７２０では、読み出した地図勾配から地図勾配形状を算出し、その中で、検出勾配形状と最も近い形状を持つ範囲を探し出す。この検索動作は次のようにして行う。

まず、地図データであるが、各リンクデータに対応付けられている地図勾配（勾配データ）から、地図ずれ想定範囲全域について、その地図勾配形状を、図８（車両進行方向に直交する方向から見た、地図勾配形状を示す略図）に示すような二次元的な勾配形状線（起伏を示す形状線）として算出する。この算出には、地図勾配と緯度経度情報を用いる。図８にて示す黒丸は、引き込み処理によって推定された車両の走行中の道路に対応づけられたノードに相当し、その黒丸を結ぶ結線はリンクに相当する。

一方、最新の勾配形状評価区間に対して、上記と同様に、その検出勾配形状を二次元的な形状線として算出する。そして、地図勾配形状と、検出勾配形状をパターン比較（パターン認識による比較処理）し、ステップＳ７３０に進む。

ステップＳ７３０では、上記ステップＳ７２０のパターン比較によって、地図勾配形状の中に、検出勾配形状に合致する領域があるか否かを判定する。ここでいう合致するとは、検出誤差を考慮し、検出勾配形状と、地図勾配形状とが所定の認識許容範囲に含まれることであり、両者が完全に合致することを要しない。そして、合致する領域が存在する（ステップＳ７３０：ｙｅｓ）場合には、地図ずれが実際に発生していると判断し、ステップＳ７４０に進んで、地図データ上で探し出した前記領域内に、車両現在位置を補正する。この補正は、走行軌跡に矛盾せず、かつ車両現在位置に最も近いノードあるいはリンクに引き込む補正である。

そしてさらに制御部はステップＳ７５０に進み、表示部４３に、表示地図にて、見かけ上矛盾を生じない位置に自車両表示を重畳表示する。制御部４６はその後再びステップＳ７２０に戻る。この一連の動作を、車両がステップＳ７１０にて設定した地図ずれ想定範囲内に存在する間、継続して行う。

一方、前記求める領域がない（ステップＳ７３０：ｎｏ）場合には、ステップＳ７００にて検出した実際の勾配データと地図データの勾配データの乖離が、地図ずれによるものではないと判断して、実施例１と同様に本動作を終了する。

上記実施例２では地図勾配形状および検出勾配形状を、地図勾配と検出勾配から、それぞれ起伏を示す形状線として算出した。この形状線は、たとえば検出勾配から算出されたものであれば、ユーザが実際に目にするような道路の起伏を示すことになる。しかし、形状線は必ずしも上記のみとは限らず、様々な様態が考えられる。本実施例ではその一例として、勾配の値そのものの変化パターンを形状線と見なし、それを算出し、実施例２で行ったような形状線の比較を行うものである。そして、本実施例の制御部４６の動作は、図７に示す動作により行われ、かつ実施例２との違いが、ステップＳ７２０での形状線の算出処理のみであるので、その他の説明は省略する。

図９は本実施例で（ステップＳ７２０にて）算出する地図勾配形状の一例を示すものである。この形状算出のため、制御部４６はまず、地図データの各リンクデータに対応付けられている地図勾配（勾配データ）から、地図ずれ想定範囲全域について、その地図勾配の変化を図９（ａ）（勾配データの変化パターン）として算出する。なお、図９を見やすくするため、図８にて示す地図勾配形状を破線９０のように示してある。つまり、図９に示す勾配データの変化パターン（太線で示す形状線９１）は、結果的には破線９０に対応する位置、の勾配の変化パターンをプロットしたものである。

この形状線９１を取得するため、制御部４６は、まず、地図ずれ想定範囲内の勾配データを図９（ｂ）に示す微小区間９２ごとに分割して参照し、その変化パターン（具体的には勾配角９３の変化パターン）をプロットしていく。そして最終的に微小区間９２の積算である、図９（ａ）に示すような、地図ずれ想定範囲内の勾配データの変化パターン（形状線９１）を取得する。

同様に、検出勾配形状についても取得し、双方をパターン比較することによって、地図ずれが発生したのか否かを判断するように動作する。

このように、勾配の変化パターンを算出し、それを形状線と見なして地図データと実際とを比較すれば、実施例２のように、起伏形状線を実際に算出せずとも同様な効果を奏することが可能となる。

上記実施例２、３では動作開始のきっかけ（ステップＳ７００）を、検出勾配と地図勾配が乖離することとして説明したが、検出勾配形状と地図勾配形状が乖離することを動作開始のきっかけとしてもよい。

この場合には、制御部４６は、車両が勾配形状評価区間を走破するごとに、検出勾配の履歴から、走行中の道路の勾配形状（検出勾配形状）を逐次算出する。そして、引き込み処理によって推定された車両走行中の道路の中で、前記勾配形状評価区間に相当する範囲の地図勾配を読み出し、地図勾配形状を算出する。そして両者をパターン比較する。

このようにすれば、地図ずれが発生したか否か（すなわち、制御部４６が図７にて示すフローチャートの動作を開始するべきか否か）をより正確に判定できる。

上記実施例２乃至４のように、勾配形状を利用すれば、地図ずれをある程度補正でき、単に勾配を比較するより正確な自車位置の表示（現実に即した地図上での自車位置表示）が可能となる。すなわち、地図データが実際からずれていたとしても、車両の走行道路をより正確に判定することができ、ユーザに矛盾のない表示を提供することが可能となる。

ところで、実施例２乃至４にても、実施例１と同様に、ステップＳ７２０における、検出勾配形状に合致する地図勾配形状の領域の探索では、車両現在位置の周辺に対応する領域に求める領域が存在する可能性が大きい。

そこで、ステップＳ７２０にて、車両現在位置の周辺に対応する領域に、合致する勾配形状の領域が存在する場合には、他の領域に合致するものがあっても、優先してその領域に車両が存在する判断を行うようにしてもかまわない。

また、一旦このような合致する領域が発見されたときには、図７のフローチャートの動作を終了し、その後は補正した地図データ上の地点を基準として、位置検出器からの測位位置を補正するようにしてもよい。

また、上記各実施例では、地図ずれ量は、予めＲＯＭなどに格納されているという前提で説明したが、実施例１乃至３では、ステップＳ５００およびＳ７００にて、地図勾配と検出勾配が乖離してから、その状態が解消するまでに車両が走行した距離を地図ずれ量としてもよい。具体的には、車両が勾配を検出しはじめてから、地図データによって読み出される地点に勾配があると判断されるまで、に車両が走行した相対距離を用いてもよい。また逆に、地図データによって読み出される地点に勾配があると判断されてから、実際に車両が勾配を検出し始めるまでに、車両が走行した相対距離を検出して用いてもよい。

このようにすれば、想定量ではなく、真の地図ずれ量を求めることができ、より正確な補正ができるようになる。なお、実施例４については、ステップＳ７００にて、地図勾配形状と検出勾配形状が乖離してから、その状態が解消するまでに車両が走行した距離を地図ずれ量としてもよい。

以上のように、発明によれば、たとえば高架道路の密集している地域に車両が存在しており、そのうえ地図データが地図ずれによって現実と乖離していても、車両の存在する道路を精度よく特定できるので、車両が高架道路に登っているのか、あるいは高架道路から降りているのか、または高架道路に並行する下道を走っているのか、ということなどを正確に判定でき、表示地図上で、現実に矛盾しない自車位置表示を提示することが可能になる。

［その他の実施形態］
本発明は上記実施例に限らず、様々な形態を採りうる。

本発明は地図データが現実と一致していないことが前提であった。しかし、地図データが仮に正しくとも（現実と一致していても）、位置検出器により得られた車両の現在位置には検出誤差が含まれることがある。この状況下でも、［発明が解決しようとする課題］の項目にて説明した引き込み処理（当該状況下では「マップマッチング」と呼ばれる処理）により、地図データ上で自車位置をある程度補正することができるが、やはり位置情報に検出誤差があるので、自車の進行方向に平行な方向のずれについては補正することが困難である。

このとき、想定される検出誤差（たとえば数メートル乃至数十メートル程度）を予め地図ずれ想定範囲として設定してもよい。このようにすれば、位置検出器の検出誤差により、車両現在位置と、地図データが相違する場合にも、ある程度、車両の走行状態（走行道路）を判定することができる。

地図データと現実との乖離が起こった状態を概略的に示す図である。 地図データと現実との乖離が起こった状態を概略的に示す図である。 地図データと現実との乖離が起こった状態を概略的に示す図である。 本発明の道路特定装置が適用された車載用ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。 実施例１に係る制御フローチャートである。 地図ずれ想定範囲を示す概略図である。 実施例２乃至４に係る制御フローチャートである。 実施例２、４に係る地図勾配形状を概略的に示す図である。 実施例３、４に係る地図勾配形状を概略的に示す図である。

符号の説明

１Ａ・・・現実の領域
１Ｂ・・・地図データ
２・・・車両
２ｃ・・・引き込み処理後の、地図データ上での車両の位置
Ｘ・・・高架道路
Ｙ・・・高架道路に並行する一般道路（下道）
４・・・車載用ナビゲーション装置（道路特定装置）
４０・・・位置検出器
４１・・・ＨＤＤ装置
４３・・・表示部
４６・・・制御部
６１・・・真の地図ずれ量
６２・・・地図ずれ量
６Ａ・・・現実の車両現在位置
６Ｂ・・・地図上での車両現在位置
６Ｃ・・・地図上の勾配終了地点
６Ｄ・・・地点６Ｃを地図ずれ量分だけ車両進行方向に延長した地点
６Ｅ・・・地点６Ｂを地図ずれ量分だけ車両進行方向に対して遡った地点

Claims (11)

1. 車両の現在位置を検出する現在位置検出手段と、
   前記車両が走行中の道路の道路勾配を検出する道路勾配検出手段と、
   リンクデータ、道路勾配を示す道路勾配データを含む地図データを記憶するものであり、前記道路勾配データは各リンクデータに対応づけられて記憶されている記憶手段と、
   前記検出した道路勾配および前記道路勾配データから道路勾配形状を算出する勾配形状算出手段と、
   前記現在位置検出手段により検出された車両の現在位置、前記記憶手段に記憶された前記地図データ、に基づいて、前記車両が存在する道路を推定する道路推定手段と、
   前記道路勾配検出手段により検出された前記車両が走行中の道路の道路勾配と、前記記憶手段により取得した前記車両の現在位置に対応する道路勾配データとを比較し、双方が不一致であることをきっかけに、
   所定区域の道路勾配データを、前記記憶手段より取得して、前記所定区域での道路勾配形状を前記勾配形状算出手段により算出し、一方、前記道路勾配検出手段により、前記車両の所定走行区間での道路勾配を取得し、前記勾配形状算出手段により前記所定走行区間での道路勾配形状を算出し、
   前記所定区域での道路勾配形状と、前記所定走行区間での道路勾配形状を比較することで、前記車両が走行中の道路を特定する道路特定手段と、を備えること、
   を特徴とする道路特定装置。
2. 前記記憶手段には、現実の位置と前記地図データにおける位置とのずれを示すデータが記憶されており、
   前記不一致であることとは、前記道路勾配検出手段により検出された前記車両が存在する道路の道路勾配と、前記記憶手段より取得した前記車両の現在位置に対応する道路勾配データと、が所定の勾配値以上乖離する状態であることであり、
   前記所定区域とは、前記ずれを示すデータを用いて、地図上の勾配開始地点から勾配終了地点を含むように設定される区域であること、を特徴とする請求項１に記載の道路特定装置。
3. 前記不一致であることとは、前記道路勾配検出手段により検出された前記車両が存在する道路の道路勾配と、前記記憶手段より取得した前記車両の現在位置に対応する道路勾配データと、が所定の勾配値以上乖離する状態であることであり、
   前記所定区域とは、前記乖離する状態に陥ってから、その状態が解消されるまでに前記車両が走行した距離を用いて、地図上の勾配開始地点から勾配終了地点を含むように設定される区域であること、
   を特徴とする請求項１に記載の道路特定装置。
4. 車両の現在位置を検出する現在位置検出手段と、
   前記車両が走行中の道路の道路勾配を検出する道路勾配検出手段と、
   リンクデータ、道路勾配を示す道路勾配データを含む地図データを記憶するものであり、前記道路勾配データは各リンクデータに対応づけられて記憶されている記憶手段と、
   前記検出した道路勾配および前記道路勾配データから道路勾配形状を算出する勾配形状算出手段と、
   前記現在位置検出手段により検出された車両の現在位置、前記記憶手段に記憶された前記地図データ、に基づいて前記車両が存在する道路を推定する道路推定手段と、
   前記検出した道路勾配から算出された前記車両が走行中の道路の道路勾配形状と、前記道路勾配データから算出された前記車両が走行中の道路に対応する道路勾配形状とを比較し、双方が不一致であることをきっかけに、
   所定区域の道路勾配データを、前記記憶手段より取得して、前記所定区域での道路勾配形状を前記勾配形状算出手段により算出し、一方、前記道路勾配検出手段により、前記車両の所定走行区間での道路勾配を取得し、前記勾配形状算出手段により前記所定走行区間での道路勾配形状を算出し、
   前記所定区域での道路勾配形状と、前記所定走行区間での道路勾配形状を比較することで、前記車両が走行中の道路を特定する道路特定手段と、を備えること、
   を特徴とする道路特定装置。
5. 前記記憶手段には、現実の位置と前記地図データにおける位置とのずれを示すデータが記憶されており、前記不一致であることとは、前記車両が走行中の道路の道路勾配形状と、前記車両が走行中の道路に対応する道路勾配形状と、が所定の程度以上乖離する状態であることであり、前記所定区域とは、前記ずれを示すデータを用いて、地図上の勾配開始地点から勾配終了地点を含むように設定される区域であること、
   を特徴とする請求項４に記載の道路特定装置。
6. 前記不一致であることとは、前記車両が走行中の道路の道路勾配形状と、前記車両が走行中の道路に対応する道路勾配形状と、が所定の程度以上乖離する状態であることであり、
   前記所定区域とは、前記乖離する状態に陥ってから、その状態が解消されるまでに前記車両が走行した距離を用いて、地図上の勾配開始地点から勾配終了地点を含むように設定される区域であること、
   を特徴とする請求項４に記載の道路特定装置。
7. 前記道路勾配形状とは、前記車両が走行中の道路の起伏を示す形状、および前記車両が走行中の道路に対応する起伏を示す形状、であること、
   を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の道路特定装置。
8. 前記道路勾配形状とは、前記検出した道路勾配および前記道路勾配データの変化のパターンを示す形状であること、
   を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の道路特定装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の道路特定装置において、
   前記道路特定手段は、前記車両の存在する道路を特定する場合に、前記所定区域での道路勾配形状を、前記所定走行区間での道路勾配形状と比較して、一致する前記道路勾配形状があれば、前記所定区域の道路のうち、その一致した道路勾配形状に対応する位置に前記車両が存在すると判断すること、
   を特徴とする道路特定装置。
10. 請求項の１乃至９のいずれかに記載の道路特定装置において、
    前記道路特定手段は、前記車両の存在する道路を特定する場合に、前記所定区域での道路勾配形状を、前記所定走行区間での道路勾配形状と比較して、一致する前記道路勾配形状がなければ、前記推定された前記車両が走行中の道路に、前記車両が存在しないと判断すること、
    を特徴とする道路特定装置。
11. 請求項１乃至１０いずれかに記載の道路特定装置において、
    前記道路特定手段は、前記車両が走行中の道路として、高架道路か、または高架道路から下降した道路かを判定すること、を特徴とする道路特定装置。

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