JP5016246B2 - ナビゲーション装置、及びナビゲーション方法 - Google Patents

Description

本発明は、ナビゲーション技術の改良に関する。

近年、情報処理や通信における技術の普及発達に伴い、自動車でもナビゲーション装置が広く活用されている。ナビゲーション装置は、道路地図データと、各種センサと、ＧＰＳ情報をもとに計算された自車位置を、道路ネット情報（リンク情報）の最近傍にマップマッチングさせて表示している。

すなわち、ナビゲーション装置は、表示部と計算機部で構成され、計算機部は、ＣＰＵ、メモリ、ＨＤＤやＤＶＤなどの大容量記憶装置、各種センサやそのインタフェースで構成される。また表示部は、液晶パネルを中心にユーザインタフェース用の機器で構成される。

このようなナビゲーション装置では、大容量記憶装置に内蔵された道路地図データをもとに、画面上の電子地図に自車位置も表示するが、表示する自車位置は、デッドレコニングと、マップマッチングという二段階の処理で得る。

すなわち、まず、各種センサ情報とＧＰＳ情報を基に自車位置の座標を計算するが、この計算をデッドレコニングと呼ぶので、この計算結果であるナマの自車位置座標をデッドレコニング位置と呼ぶこととする。このナマのデッドレコニング位置は、各種誤差により道路の位置と完全に一致するとは限らないが、車両は道路上を走行することが前提である。

一方、道路地図データ内では、各道路区間を表す道路リンクやリンク、リンク情報などと呼ばれる線分が、交差点や屈曲点などを表すノードで結合されることにより、道路のネットワーク構造を表している。そこで、車両が実際にはどの道路を走っているのか特定するために、上記のデッドレコニング位置や車両の走行方向などをもとに、一致する最寄りの道路リンクを決定する処理を行うが、この処理をマップマッチングやマッチングと呼ぶ。この結果、画面上の自車位置は道路と一致した位置に補正されて表示される。
特許３４１８０８０号公報

しかしながら、駐車場や未登録道路などリンク情報が無い場所に進入した場合、無理に最寄りの道路リンクへマッチングすると、自車位置の表示動作が不自然になるとともに、真の自車位置からのズレが大きくなるという問題があった。

この点、駐車場の範囲や入り口のデータを予め記憶しておき、右左折でその範囲に入るとマップマッチングを中止する提案はあったが（特許文献１参照）、新規にできたスーパーの駐車場など地図やデータにない駐車場には無効という弱点があった。

また、駐車場などリンクの無い場所への進入の判定において、デッドレコニング位置とその方位における再近傍リンクからのズレ量のみを基準にすると、デッドレコニングの誤差や地図の誤差により判定誤差が生じやすいという課題もあった。

さらに、駐車場内での走行など車両の挙動によってはデッドレコニング位置にさらに測位誤差が加わり、駐車場退出時に素早くリンクにマップマッチングさせるための処理や条件設定が困難になりやすい問題もあった。

本発明は、上記のような課題を解決するもので、その目的は、データに無い駐車場についても進入や退出の判断をより正確に行い、駐車場内ではマップマッチングを抑制することにより、高精度で円滑なナビゲーションを実現することである。

上記の目的をふまえ、本発明の一態様は、自車位置を推定して表示するナビゲーション装置において、道路リンクデータを有する道路地図データと、自車がマッチングしていた道路リンクデータの位置から所定の設定値以上自車位置が外れたことに基づいて前記道路リンクデータの位置からの車両逸脱を判定した場合に、そのリンクの進行方向の端点を検出する端点検出手段と、前記進行方向の端点から、右、または、左回りに他のリンクとのリンク点を探索するリンク探索手段と、前記リンク探索手段で前記進行方向の端点をふたたび検出した場合に、前記各点で囲まれた多角形を駐車場領域と判定する判定手段と、を備えること、を特徴とする。

本発明の他の態様は、自車位置を推定して表示するナビゲーション装置において、道路リンクのデータを有する道路地図データを記憶する道路地図データ記憶手段と、デッドレコニングにより自車位置座標を計算するデッドレコニング手段と、前記デッドレコニング手段で得た前記自車位置座標を、前記道路地図データ記憶手段に記憶されている前記道路地図データにおける道路リンクにマップマッチングするマップマッチング手段と、前記デッドレコニング及びマップマッチングの結果に基いてナビゲーション処理を行うナビゲーション手段と、自車の旋回角度が所定角度以上であったことに基づいて前記道路リンクデータの位置からの車両逸脱を判定した場合に、道路リンクを辿って多角形を検出することにより駐車場領域を検出し車両がその内側に位置する場合に駐車場領域内と判定する判定手段と、前記駐車場領域内では前記マップマッチング手段によるマップマッチング処理を抑制する切替手段と、を有することを特徴とする。

これらのように、車両位置がリンクを外れた場合に、複数のリンクを結合点ごとに順次辿ってリンクで囲まれた多角形領域として駐車場を検出することでデータに無い駐車場についても進入や退出の判断をより正確に行い、現在の自車位置がその内側に位置する間だけマップマッチングを抑制することにより、高精度で円滑なナビゲーションを実現することができる。

本発明の他の態様では、さらに、車両の挙動に基いて、駐車場領域に関する処理を開始する開始判断手段を有することを特徴とする。
このように、駐車場領域に関する判定等の処理は、予め決められたパターンなど車両の挙動に基いて開始することにより、通常時においては、処理負荷が軽減されるうえ、他の要素との複合作用による予期せぬ動作や影響の発生が回避できる。

本発明の他の態様では、さらに、前記開始判断手段は、車両の速度が所定値以下となる事象と、所定角度以上の右旋回又は左旋回とが、所定の時間間隔内に発生した場合に、前記駐車場領域に関する処理を開始することを特徴とする。
このように、所定時間内における速度と旋回角という複合条件で判定を開始することにより、駐車場の入場時は歩道の安全確認等をして低速で大きく旋回するという特性を活用した正確な動作が可能となる。

本発明の他の態様では、さらに、前記開始判断手段は、現在マッチングしているリンクの方位と、車両の走行方位との差が規定値以上になった場合に、前記駐車場領域に関する処理を開始することを特徴とする。
このように、最寄りの道路との方位角の差を判定の開始条件とすることにより、駐車場内では少なくとも一時的にであれ、それまでの道路とは異なる方位を向く、という特性を利用した正確な処理が可能となる。

本発明の他の態様では、さらに、前記判定手段は、大きさが所定の下限値以下の多角形は対象外とすることを特徴とする。
このように、閉じた多角形領域でも小さなものは除外することにより、自宅や小さな店の駐車場などリンクとあまり大きく位置がずれない駐車場では無駄な計算処理が回避できる。

本発明の他の態様では、さらに、前記判定手段は、所定の上限値以上のリンク数又は面積の多角形は、対象外とすることを特徴とする。
このように、閉じた多角形領域でも、探索時に追跡したリンク数や面積で制限することにより、未開発地など極端に大きな領域を検出するなどの無駄な処理を回避できる。

なお、以上各項については、ナビゲーション方法についても同様である。

次に、本発明を実施するための最良の実施形態について、図に沿って説明する。なお、背景技術や課題での説明と共通の前提事項は適宜省略する。

〔構成〕
本実施形態は、自車位置を推定して表示するナビゲーション装置（「本装置」と呼ぶ）に関するもので、本装置では、道路リンクデータを有する道路地図データを記憶する道路地図データ記憶手段１１が、外部記憶装置などの地図データ処理部１に、制御回路などのデータ処理部１２とともに設けられている。

また、本装置は、情報出力や操作入力のためのユーザ入出力部２と、ＧＳＰ受信機３と、車速パルスなどの車両情報を処理するデータ処理部４と、を有する。また、角速度センサー５及び加速度センサー６が、それぞれ、制御や出力信号生成などを行うデータ処理部５５，５６を伴って設けられている。

また、ＣＰＵなどの演算制御部を伴う処理部７が、予め格納した制御プログラムに従いメモリなどの記憶手段を用いながら、図１に示す下記のような各手段（符号７２以降）を実現する。これら各手段のうち、デッドレコニング手段７２は、各種センサー（４，５，６）の出力とＧＰＳ（受信機３）により自車位置座標を算出し（デッドレコニング処理）、この自車位置座標を、マップマッチング手段７４が、道路地図データ記憶手段１１に記憶されている道路地図データにおける道路リンクにマップマッチングし（マップマッチング処理）、これらデッドレコニング及びマップマッチングの結果に基いてナビゲーション手段７６がナビゲーション処理を行う点は、従来と共通である。

〔作用効果の概要〕
一方、上記のように構成された本装置の作用で特に重要な点は、判定手段８０が、道路リンクを辿って多角形を検出することにより駐車場領域を検出し車両がその内側に位置する場合に駐車場内と判定し（判定処理）、切替手段９０が、前記駐車場領域内ではマップマッチング手段７４によるマップマッチング処理を抑制する（切替処理）点である。

より具体的には、図２の概念図に示すように、道路リンクデータの位置からの車両逸脱を判定した場合に、端点検出手段８２が（図１）、そのリンクの進行方向側の端点を検出すると（端点検出処理）、リンク探索手段８４が、その進行方向側端点から、右、または、左回りに他のリンクとのリンク点を検索し（リンク探索処理）、そのリンク探索手段８４が、前記進行方向端点をふたたび検出した場合に、各点で囲まれた多角形を駐車場領域と判定することである。

このように、車両位置がリンクを外れた場合に、複数のリンクを結合点ごとに順次辿ってリンクで囲まれた多角形領域として駐車場を検出することでデータに無い駐車場についても進入や退出の判断をより正確に行い、現在の自車位置がその内側に位置する間だけマップマッチングを抑制することにより、高精度で円滑なナビゲーションを実現することができる。

なお、マップマッチングは、駐車場内で抑制している場合でもある程度反映させることは差し支えないので、例えば、マップマッチングを抑制するか否かは、駐車場への進入時にマップマッチング主体の自車位置表示からデッドレコニング主体の表示に切り替え、駐車場退出時に、マップマッチング主体の位置情報に再度切り替えると表現することもできる。

これにより、マップマッチングを利用してのマッチング動作から、マップマッチングを利用しない処理動作（「フリー」動作と呼ぶ）への切替が確実となる。また、フリー動作を行うフリー領域である駐車場の範囲が明確になるので、駐車場内を走行中に誤って外側の道路にマッチングさせることが無い。さらに、駐車場退出時のフリー動作からマッチング動作への切替が確実となる。
以下、他の詳細な内容と追加の工夫について説明する。

〔切替判定の開始〕
まず、以上のような駐車場（駐車場領域）に関する検出や判定などの処理については、常時行うのではなく、開始判断手段７８が、車両の挙動に基いて開始の判断を行う（開始判断処理）。このように、駐車場領域に関する判定等の処理は、予め決められたパターンなど車両の挙動に基いて開始することにより、通常時においては、処理負荷が軽減されるうえ、他の要素との複合作用による予期せぬ動作や影響の発生が回避できる。

車両の挙動に基くより具体的な基準の一例として、開始判断手段７８は、車両の速度が所定値（例えば１５ｋｍ／ｈ）以下となる事象と、所定角度（例えば４５度）以上の右旋回又は左旋回とが、所定の時間間隔内（例えば１０秒の間）に発生した場合に、駐車場に関する処理を開始する。このように、所定時間内における速度と旋回角という複合条件で判定を開始することにより、駐車場の入場時は歩道の安全確認等をして低速で大きく旋回するという特性を活用した正確な動作が可能となる。

また、上の例との併用が望ましい他の例として、開始判断手段７８は、現在マッチングしているリンクの方位と、車両の走行方位との差が規定値以上になった場合に、駐車場に関する処理を開始する。このように、最寄りの道路との方位角の差を判定の開始条件とすることにより、駐車場内では少なくとも一時的にであれ、それまでの道路とは異なる方位を向く、という特性を利用した正確な処理が可能となる。

〔駐車場領域の判定〕
上記のような開始判断を受けて判定手段８０が行う駐車場の判定処理の手順を図３のフローチャートに示す。例えば、図２の概念図に示した例のように、車両が左旋回により、マッチングしていたリンクから所定の設定値以上に外れた場合（ステップＳ２１）、それまで自車をマッチングさせていて今回外れたそのリンクＬ０（図２）を始点として、端点検出手段８２が、車両進行方向に、分岐点やノードなどとも呼ばれる端点（進行方向端点）Ｔ１を検出する（ステップＳ２２）。

そして、リンク探索手段８４は、その端点Ｔ１に連なる他のリンクを、もとのリンクＬ０方向を基準とした場合に、車両が外れた前記旋回と逆周りに探索して（ステップＳ２３）所定の一時記憶領域に登録し（ステップＳ２４）、同様にリンクＬ１の他方の端点Ｔ２に連なる他のリンクＬ２を探索し（ステップＳ２３）追加記憶してゆく（ステップＳ２４）処理を連続的に繰り返す（リンク探索処理）。但し、図４に例示するような孤立したリンクＡは処理対象外とし、トラックバックして他のリンク３へ探索を進める。

そして、リンク探索手段８４が、最初の前記端点Ｔ１に到達し再検出した場合、駐車場登録手段８６が、前記一時記憶領域に記憶されているリンクで囲まれた多角形の領域を駐車場領域としてその形状を駐車場記憶手段９２に登録する（駐車場登録処理）。このように探索したリンク群を記憶しておくことで、自車が内部に存在する多角形の形状を記憶しておき、退出したかの判定に用いることができる。

以上のように、それまでマッチングしていたリンクから、自車が外れた向きに、つながっているリンクを一筆書きをなぞるように辿ってゆき一周すればその多角形を駐車場とすることにより、規則的な処理を繰り返す単純なアルゴリズムで駐車場を検出可能となる。

なお、例えば左旋回で外れた後でリンクと端点を交互に辿るとき、各端点で、それまでのリンクを振り返って見た方向を基準に、視線を次第に右に移す順序で他のリンクを（左旋回と逆の）右周りの順で探索してゆく結果、多角形を描くリンクの順序は、左旋回と同じ左回り（反時計回り）となり、逆も同様である。こうしてリンクのつながりを検索していき、最初のリンクに到達した場合、自車が内部に存在する閉じた多角形を確認することとなる。

〔駐車場進入判定〕
そして、判定手段８０は、自車が外れたリンクを含む多角形が上記のように検出された場合は、駐車場領域内へ進入と判定し、切替手段９０が、その駐車場領域の内側では、マップマッチング手段７４に前記マップマッチング処理を中止させ、デッドレコニング手段７２による自車位置座標を用いた地図上の自車位置表示などのナビゲーション処理をナビゲーション手段７６に行わせる。このように、多角形の検出を駐車場への進入とみなしてマップマッチングを中止することにより、自車が外れたリンクを含む多角形を検出した直後は、駐車場内に位置している確率が高いという特性を活用して直ちに迅速な切替処理が可能となる。

〔駐車場退出判定〕
また、判定手段８０は、デッドレコニング手段７２による車両位置座標が、駐車場記憶手段９２に記憶されている駐車場領域を構成するリンクを横切ったときに、駐車場から退出したと判定し、この場合、切替手段９０は、デッドレコニングによる自車位置からマップマッチング手段７４による自車位置を用いた地図上の自車位置表示などのナビゲーション処理を、ナビゲーション手段７６に行わせる。このように、駐車場領域を構成するリンクを横切ったことをもって駐車場からの退出とみなすことにより、領域の内外を判定する複雑な幾何計算が不要となり、処理負荷が軽減される。

以上の処理の結果、全体の処理手順としては、図５のフローチャートに例示するように、車両が右又は左旋回でリンクを外れた場合（ステップＳ３１）、閉じた多角形を探索して形状を登録し（ステップＳ３２）、多角形の内側に車両がいる限り（ステップＳ３３）駐車場内と判定してマップマッチングを行わないフリー動作を継続しながら（ステップＳ３４）、各種ナビゲーション処理のための他の位置計算処理にはデッドレコニング結果を直接用いる（ステップＳ３５）。

また、多角形から出ると（ステップＳ３３）マップマッチングを再開し（ステップＳ３６）、各種ナビゲーション処理のための他の位置計算処理にはマップマッチング結果を用いる（ステップＳ３７）。

〔規模の下限〕
なお、以上のような駐車場に関する判定において、判定手段８０は、大きさ（面積、周囲、長辺の長さなど）が所定の下限値以下の多角形は対象外とし、駐車場とはみなさない。このように、閉じた多角形領域でも所定規模以上のものを対象とし小さなものは除外することにより、自宅や小さな店の駐車場など、リンクとそれほど位置がずれない駐車場では無駄な計算処理が回避できる。

すなわち、駐車場といっても、ショッピングセンター等に併設される大型駐車場と（図６（ａ）のハッチングを施した縦長矩形）、自宅や小さな店舗に併設される小さな駐車場に大別される（図６（ｂ）のハッチングを施した縦長矩形）。後者の小さな駐車場については、駐車場に入ったり出たりする挙動や道からの距離が大きなものとは異なり、リンクへのマッチングを解除しなくても実害が少なく、解除すると却って大きくずれた位置に自車位置表示がジャンプするなども考えられる。

このため、本実施形態では取り扱わず、前者の大型駐車場（例えば幅が５０ｍ以上）について取り扱う。またここでいう駐車場とは、リンクで囲われた領域を扱えば十分であり、必ずしも実際の駐車場に対応しているわけではなく、駐車場を含むショッピングセンター全体などの領域となっても、本発明の目的達成には十分と考えられる。

〔規模の上限〕
また、判定手段８０は、所定の上限値以上のリンク数又は面積の多角形も、対象外とし、駐車場とはみなさない。例えば、図４の例において、一つの領域を構成するリンク数の上限値が１２の場合、リンク１２までで探索は終了し、開始リンク（リンク１）には到達しないので駐車場は検出しない。このように、閉じた多角形領域でも、探索時に追跡したリンク数や面積で制限することにより、未開発地など極端に大きな領域を検出するなどの無駄な処理を回避できる。

本発明の実施形態におけるナビゲーション装置の構成を示す図。 本発明の実施形態における閉じた多角形の探索を示す概念図。 本発明の実施形態における閉じた多角形の探索と形状登録のフローチャート。 本発明の実施形態における閉じた多角形の探索の他の例を示す図。 本発明の実施形態における処理手順の全体を示すフローチャート。 本発明の実施形態において、大きな駐車場と小さな駐車場の地図上の表現例を示す図。

符号の説明

１…地図データ処理部
２…ユーザ入出力部
３…ＧＰＳ受信機
４，１２，５５，５６…データ処理部
５…角速度センサー
６…加速度センサー
７…処理部
１１…道路地図データ記憶手段
７２…デッドレコニング手段
７４…マップマッチング手段
７６…ナビゲーション手段
７８…開始判断手段
８０…判定手段
８２…端点検出手段
８４…リンク探索手段
８６…駐車場登録手段
９０…切替手段
９２…駐車場記憶手段
Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２…リンク
Ｓ〜…ステップ
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３…前記端点

Claims (14)

1. 自車位置を推定して表示するナビゲーション装置において、
   道路リンクデータを有する道路地図データと、
   自車がマッチングしていた道路リンクデータの位置から所定の設定値以上自車位置が外れたことに基づいて前記道路リンクデータの位置からの車両逸脱を判定した場合に、そのリンクの進行方向の端点を検出する端点検出手段と、
   前記進行方向の端点から、右、または、左回りに他のリンクとのリンク点を探索するリンク探索手段と、
   前記リンク探索手段で前記進行方向の端点をふたたび検出した場合に、前記各点で囲まれた多角形を駐車場領域と判定する判定手段と、
   を備えること、
   を特徴とするナビゲーション装置。
2. 自車位置を推定して表示するナビゲーション装置において、
   道路リンクのデータを有する道路地図データを記憶する道路地図データ記憶手段と、
   デッドレコニングにより自車位置座標を計算するデッドレコニング手段と、
   前記デッドレコニング手段で得た前記自車位置座標を、前記道路地図データ記憶手段に記憶されている前記道路地図データにおける道路リンクにマップマッチングするマップマッチング手段と、
   前記デッドレコニング及びマップマッチングの結果に基いてナビゲーション処理を行うナビゲーション手段と、
   自車の旋回角度が所定角度以上であったことに基づいて前記道路リンクデータの位置からの車両逸脱を判定した場合に、道路リンクを辿って多角形を検出することにより駐車場領域を検出し車両がその内側に位置する場合に駐車場領域内と判定する判定手段と、
   前記駐車場領域内では前記マップマッチング手段によるマップマッチング処理を抑制する切替手段と、
   を有することを特徴とするナビゲーション装置。
3. 車両の挙動に基いて、駐車場領域に関する処理を開始する開始判断手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載のナビゲーション装置。
4. 前記開始判断手段は、車両の速度が所定値以下となる事象と、所定角度以上の右旋回又は左旋回とが、所定の時間間隔内に発生した場合に、前記駐車場領域に関する処理を開始することを特徴とする請求項３記載のナビゲーション装置。
5. 前記開始判断手段は、現在マッチングしているリンクの方位と、車両の走行方位との差が規定値以上になった場合に、前記駐車場領域に関する処理を開始することを特徴とする請求項３又は４記載のナビゲーション装置。
6. 前記判定手段は、大きさが所定の下限値以下の多角形は対象外とすることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のナビゲーション装置。
7. 前記判定手段は、所定の上限値以上のリンク数又は面積の多角形は、対象外とすることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のナビゲーション装置。
8. 自車位置を推定して表示するナビゲーション方法において、
   道路リンクデータを有する道路地図データを用い、
   自車がマッチングしていた道路リンクデータの位置から所定の設定値以上自車位置が外れたことに基づいて前記道路リンクデータの位置からの車両逸脱を判定した場合に、そのリンクの進行方向の端点を検出する端点検出処理と、
   前記進行方向の端点から、右、または、左回りに他のリンクとのリンク点を探索するリンク探索処理と、
   前記リンク探索処理で前記進行方向の端点をふたたび検出した場合に、前記各点で囲まれた多角形を駐車場領域と判定する判定処理と、
   を含むこと、
   を特徴とするナビゲーション方法。
9. 道路リンクのデータを有する道路地図データを記憶する道路地図データ記憶手段を有するナビゲーション装置を用いて、自車位置を推定して表示するナビゲーション方法において、
   デッドレコニングにより自車位置座標を計算するデッドレコニング処理と、
   前記デッドレコニング処理で得た前記自車位置座標を、前記道路地図データ記憶手段に記憶されている前記道路地図データにおける道路リンクにマップマッチングするマップマッチング処理と、
   前記デッドレコニング及びマップマッチングの結果に基いて実行するナビゲーション処理と、
   自車の旋回角度が所定角度以上であったことに基づいて前記道路リンクデータの位置からの車両逸脱を判定した場合に、道路リンクを辿って多角形を検出することにより駐車場領域を検出し車両がその内側に位置する場合に駐車場内と判定する判定処理と、
   前記駐車場領域内では前記マップマッチング処理を抑制する切替処理と、
   を含むことを特徴とするナビゲーション方法。
10. 車両の挙動に基いて、駐車場領域に関する処理を開始する開始判断処理を含むことを特徴とする請求項８又は９記載のナビゲーション方法。
11. 前記開始判断処理は、車両の速度が所定値以下となる事象と、所定角度以上の右旋回又は左旋回とが、所定の時間間隔内に発生した場合に、前記駐車場領域に関する処理を開始することを特徴とする請求項１０記載のナビゲーション方法。
12. 前記開始判断処理は、現在マッチングしているリンクの方位と、車両の走行方位との差が規定値以上になった場合に、前記駐車場領域に関する処理を開始することを特徴とする請求項１０又は１１記載のナビゲーション方法。
13. 前記判定処理は、大きさが所定の下限値以下の多角形は対象外とすることを特徴とする請求項８から１２のいずれか一項に記載のナビゲーション方法。
14. 前記判定処理は、所定の上限値以上のリンク数又は面積の多角形は、対象外とすることを特徴とする請求項８から１３のいずれか一項に記載のナビゲーション方法。

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