JP5249556B2 - On-board device for travel route detection - Google Patents

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Description

本発明は走行経路検出用の車載器に関するものである。
更に説明すると、本発明では、GPS受信器等によるデータを基に得た推定位置と、道路情報とを用いてマップマッチング処理をすることにより、車両が走行していった経路を求める場合において、ハードウエア的にもソフトウエア的にも簡易な構成としつつ、正確に走行経路を判定することができるように工夫したものである。
The present invention relates to a vehicle-mounted device for detecting a travel route.
More specifically, in the present invention, when a route on which the vehicle has traveled is obtained by performing map matching processing using the estimated position obtained based on data from a GPS receiver or the like and road information, The present invention is devised so that the travel route can be accurately determined while having a simple configuration in terms of hardware and software.

有料道路における自動料金収受システムとして、無線式料金収受システムがある。この無線式料金収受システムでは、有料道路の料金所に設置した基地局と、車両(自動車)に搭載した車載器との間で通信をすることにより、車両の認識・認証や決済を行なうものである。
このような無線式料金収受システムを使用すれば、料金所をノンストップ、キャッシュレスで通過することができる。
As an automatic toll collection system on a toll road, there is a wireless toll collection system. This wireless toll collection system performs vehicle recognition, authentication, and settlement by communicating between a base station installed at a toll gate on a toll road and an in-vehicle device mounted on a vehicle (automobile). is there.
By using such a wireless toll collection system, it is possible to pass through the toll gate non-stop and cashless.

更に、無線式料金収受システムの次期システムとして、GPS(Global Positioning System)を利用し、車両位置や、走行経路や、走行距離を検出して課金をするGPS道路課金システムが検討されている。   Further, a GPS road billing system that uses the GPS (Global Positioning System) and detects a vehicle position, a travel route, and a travel distance as a next system of the wireless toll collection system is being studied.

このGPS道路課金システムでは、GPS衛星から送信された電波を、車載器に備えたGPS受信機にて受信している。GPS受信機は受信電波を基に車両の走行位置を検出しており、車両が課金エリア(例えば特定の都市エリア)に入ったら課金を開始し、車両が課金エリアから出ていったら課金を終了する。このとき、課金エリアにおいて車両が走行している際には、車両位置や走行経路や走行距離を検出している。   In this GPS road billing system, radio waves transmitted from GPS satellites are received by a GPS receiver provided in the vehicle-mounted device. The GPS receiver detects the travel position of the vehicle based on the received radio wave, starts charging when the vehicle enters a charging area (for example, a specific city area), and ends when the vehicle leaves the charging area To do. At this time, when the vehicle is traveling in the billing area, the vehicle position, travel route, and travel distance are detected.

車載器は、車両が課金エリアに入った時点で、走行経路の記録を開始し、課金エリアから出た時点で、走行経路から走行距離を求めて課金を行い、課金情報を課金センターに情報送信する。   When the vehicle enters the billing area, the in-vehicle device starts recording the travel route. When the vehicle exits the billing area, it calculates the travel distance from the travel route, charges the billing information, and sends the billing information to the billing center. To do.

かかるGPS道路課金システムでは、従来の無線式料金収受システムにおいて必要であった料金所(ゲート設備)を廃することができる。
このGPS道路課金システムは、都市へ流入する車両に対して料金を課することにより交通量を制限し、都市における混雑緩和を実現することを目的としている。
In such a GPS road billing system, it is possible to eliminate a toll gate (gate facility) that was necessary in a conventional wireless toll collection system.
This GPS road billing system is intended to limit the traffic volume by imposing a charge on vehicles flowing into the city and to reduce congestion in the city.

図5は、GPS道路課金システムのイメージを示す説明図である。
図5に示す車両01には、GPS受信器やGPSアンテナや各種センサを備えた車載器が備えられている。この車載器は、複数のGPS衛星02から送出された電波をGPS受信器が受信することにより、車両01の位置を刻々と推定することができるものである。
またGPS衛星2から送信された電波を受信できずGPS測位ができないとき、例えば車両01がトンネル内を走行しているときには、自立型のセンサ(距離センサや方位センサ)を用いて走行距離及び走行方向を検出し、自立型のセンサにより検出した走行距離及び走行方向により、GPS受信機にて検出した前回の位置情報から現在の位置情報を推定している。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an image of the GPS road billing system.
The vehicle 01 shown in FIG. 5 includes a vehicle-mounted device including a GPS receiver, a GPS antenna, and various sensors. This on-vehicle device is capable of estimating the position of the vehicle 01 every moment when the GPS receiver receives radio waves transmitted from a plurality of GPS satellites 02.
Further, when the radio wave transmitted from the GPS satellite 2 cannot be received and GPS positioning cannot be performed, for example, when the vehicle 01 is traveling in a tunnel, the travel distance and travel are performed using a self-supporting sensor (distance sensor or azimuth sensor). The current position information is estimated from the previous position information detected by the GPS receiver based on the travel distance and travel direction detected by a self-supporting sensor.

車両01に搭載した車載器は、車両01が課金エリア03に進入した時点で、課金のために位置推定座標から経路を求め記録していく。そして、車両01が課金エリア03から退出した時点で、経路から走行距離を求め課金を行い、課金情報を課金センター04に情報送信する。   The vehicle-mounted device mounted on the vehicle 01 obtains and records a route from the position estimation coordinates for billing when the vehicle 01 enters the billing area 03. When the vehicle 01 leaves the billing area 03, the travel distance is obtained from the route, billing is performed, and billing information is transmitted to the billing center 04.

次に、車載器について図6を参照して説明する。この車載器10は、GPS受信器11と、加速度センサ12と、車速センサ13と、ジャイロ14と、位置推定部15と、マップマッチング部16と、記憶部17と、課金処理部18を有している。   Next, the vehicle-mounted device will be described with reference to FIG. The vehicle-mounted device 10 includes a GPS receiver 11, an acceleration sensor 12, a vehicle speed sensor 13, a gyro 14, a position estimation unit 15, a map matching unit 16, a storage unit 17, and a billing processing unit 18. ing.

GPS受信器11は、GPSアンテナ(図示省略)を介してGPS衛星から送出された電波を受信することにより、位置計測をして、位置情報を出力する。
加速度センサ12は、車両の進行方向に沿う加速度を検出して、加速度信号を出力する。
車速センサ13は、車両の車速を検出して、車速信号を出力する。
方位センサであるジャイロ14は、車両の進行方向を検出して、進行方向信号を出力する。
The GPS receiver 11 receives a radio wave transmitted from a GPS satellite via a GPS antenna (not shown), measures a position, and outputs position information.
The acceleration sensor 12 detects an acceleration along the traveling direction of the vehicle and outputs an acceleration signal.
The vehicle speed sensor 13 detects the vehicle speed of the vehicle and outputs a vehicle speed signal.
The gyro 14, which is an orientation sensor, detects the traveling direction of the vehicle and outputs a traveling direction signal.

位置推定部15は、GPS受信器11による測位が可能である場合には、このGPS受信器11により計測した位置情報を、推定位置X,Yとして出力する。この推定位置X,Yは、予め設定した一定の周期毎に出力される。   The position estimation unit 15 outputs position information measured by the GPS receiver 11 as estimated positions X and Y when positioning by the GPS receiver 11 is possible. The estimated positions X and Y are output at predetermined intervals.

一方、GPS受信器11による測位が不可能な状態となった場合には、位置推定部15は、加速度信号または速度信号、及び、進行方向信号を基に位置を求めて、その求めた位置を、推定位置X,Yとして出力する。
つまり、加速度センサ12及び速度センサ13を距離センサとして機能させるため、加速度信号を2回積分して得た距離情報、または、速度信号を1回積分して得た距離情報と、ジャイロ14から得た進行方向信号を基に、移動距離と進行方向を算出している。更に、GPS受信器11により測位ができなくなった時点の直前の時点における位置を起点とした相対移動位置を求め、その相対移動位置を推定位置X,Yとして出力する。この推定位置X,Yは、予め設定した一定の周期毎に出力される。
On the other hand, when the positioning by the GPS receiver 11 becomes impossible, the position estimation unit 15 obtains the position based on the acceleration signal or the velocity signal and the traveling direction signal, and the obtained position is obtained. Are output as estimated positions X and Y.
That is, in order to make the acceleration sensor 12 and the speed sensor 13 function as a distance sensor, distance information obtained by integrating the acceleration signal twice, or distance information obtained by integrating the speed signal once, and the gyro 14 are obtained. The travel distance and travel direction are calculated based on the travel direction signal. Further, a relative movement position starting from the position immediately before the time when positioning cannot be performed by the GPS receiver 11 is obtained, and the relative movement position is output as estimated positions X and Y. The estimated positions X and Y are output at predetermined intervals.

記憶部17には、地図データが記憶されている。この地図データとしては道路情報のみが記憶されており、建物や料金所等の情報は含まれていない。
道路情報としては、各道路に沿う位置情報の他に、道路(リンク)ごとに設定した経路R(R1,R2,R3・・・Rn)や、交差点や曲がり角といった節点(ノード)ごとに設定した節点J(J1,J2,J3・・・Jn)が記憶されている。
The storage unit 17 stores map data. As the map data, only road information is stored, and information such as buildings and toll gates is not included.
As road information, in addition to position information along each road, it is set for each node (node) such as a route R (R1, R2, R3... Rn) set for each road (link) or an intersection or a corner. Nodes J (J1, J2, J3... Jn) are stored.

マップマッチング部16は、推定位置X,Yと、記憶部17に記憶した道路情報とを用いて、マップマッチング処理をする。つまり、推定位置X,Yで示す位置に最も近い道路上の位置を、マップマッチング位置mX,mYとして出力する。マップマッチング位置mX,mYは、予め設定した一定の周期毎に出力される。   The map matching unit 16 performs a map matching process using the estimated positions X and Y and the road information stored in the storage unit 17. That is, the position on the road closest to the positions indicated by the estimated positions X and Y is output as the map matching positions mX and mY. The map matching positions mX and mY are output at predetermined intervals.

課金処理部18は、車両が課金エリアに入った時点で、マップマッチング部16から次々と出力されるマップマッチング位置mX,mYの記録を開始する。そして、車両が課金エリアから出た時点で、マップマッチング位置mX,mYから求めた走行経路を基に走行距離を求めて課金を行い、課金情報を課金センターに情報送信する。   The charging processing unit 18 starts recording the map matching positions mX and mY output one after another from the map matching unit 16 when the vehicle enters the charging area. When the vehicle leaves the billing area, the travel distance is obtained based on the travel route obtained from the map matching positions mX and mY, and the billing information is transmitted to the billing center.

なお、図6に示す車載器10の構成は、現在広く普及している車載用のカーナビゲーション装置と基本的に同じ構成であり、実現する機能に共通点はあるが、次の点で異なる。
1) カーナビゲーション装置では、運転者のナビゲーションが目的のため、カーナビゲーション用の車載器は自車位置を地図と重ねてリアルタイムに表示する必要がある。
これに対し、GPS道路課金システムにおける車載器10は、距離・経路を正しく求めることが重要であり、リアルタイムでの表示は求められない。
2) GPS道路課金システムにおける車載器10は、その使用目的から低コスト化が求められるため、保持できるデータ容量もカーナビゲーション装置と比べて少なく限定される。そこで、道路情報(道路に沿う位置情報,経路R,節点J)のみを保持しており、一方、地形、建物、ランドマーク等のナビゲーション用の表示にのみ必要な情報は保持しないことが望ましい。
Note that the configuration of the vehicle-mounted device 10 shown in FIG. 6 is basically the same as the vehicle-mounted car navigation device that is currently widely used, and there are common points in the functions that are realized, but the following points are different.
1) In the car navigation system, because the purpose is driver navigation, the vehicle-mounted device for car navigation needs to display the position of the host vehicle on the map in real time.
On the other hand, it is important for the vehicle-mounted device 10 in the GPS road billing system to correctly determine the distance and route, and real-time display is not required.
2) Since the vehicle-mounted device 10 in the GPS road billing system is required to be reduced in cost for its purpose of use, the data capacity that can be held is limited to a small amount compared to the car navigation device. Therefore, it is desirable that only road information (position information along the road, route R, node J) is retained, while information necessary only for navigation display such as terrain, buildings, and landmarks is not retained.

特開昭61−56910号公報Japanese Patent Laid-Open No. 61-56910

ところで図6に示すマップマッチング部16は、推定位置X,Yに最も近い道路上の位置を選択して、マップマッチング位置mX,mYとして出力するが、推定位置X,Yの算出誤差が大きい場合には、間違った道路(経路R)を選択する可能性がある。   Incidentally, the map matching unit 16 shown in FIG. 6 selects a position on the road closest to the estimated positions X and Y, and outputs it as the map matching positions mX and mY. However, when the calculation error of the estimated positions X and Y is large May select the wrong road (route R).

例えば、図7に示すように、経路R1の道路と、経路R2の道路があり、車両は実際には経路R1の道路を走行していたものとする。また図7において、三角(△)は推定位置X,Yを示し、黒丸(●)はマップマッチング位置mX,mYを示し、R1,R2は道路を示す経路を示す。更に、推定位置X,Y及びマップマッチング位置mX,mYは、添え数字の多いものほど、時間的に後のデータ(時間的に新しいデータ)であることを表している。   For example, as shown in FIG. 7, it is assumed that there are a road R1 and a road R2, and the vehicle actually travels on the road R1. In FIG. 7, triangles (Δ) indicate estimated positions X and Y, black circles (●) indicate map matching positions mX and mY, and R1 and R2 indicate paths indicating roads. Further, the estimated positions X and Y and the map matching positions mX and mY indicate that data having a larger number is later in time (data that is new in time).

図7の場合には、推定位置(X1,Y1),(X2,Y2),(X3,Y3)は、経路R1に近いので、マップマッチング位置(mX1,mY1),(mX2,mY2),(mX3,mY3)は、車両が実際に走行している道路を示す経路R1上に位置する。
しかし、推定位置(X4,Y4),(X5,Y5)は、経路R1から離れて経路R2に近いので、マップマッチング位置(mX4,mY4),(mX5,mY5)は、経路R2上に位置してしまう。つまり、実際には車両は経路R1で示す道路上を走行しているにもかかわらず、経路R2で示す道路を走行していると誤判断してしまう。
In the case of FIG. 7, since the estimated positions (X1, Y1), (X2, Y2), (X3, Y3) are close to the route R1, the map matching positions (mX1, mY1), (mX2, mY2), ( mX3, mY3) are located on the route R1 indicating the road on which the vehicle is actually traveling.
However, since the estimated positions (X4, Y4) and (X5, Y5) are away from the route R1 and close to the route R2, the map matching positions (mX4, mY4) and (mX5, mY5) are located on the route R2. End up. That is, although the vehicle is actually traveling on the road indicated by the route R1, it is erroneously determined that the vehicle is traveling on the road indicated by the route R2.

このように、車両が実際に走行している経路とは別の経路を走行していると誤判断してしまうと、正しい走行経路を求めることができず、正確な課金ができなくなってしまうという問題がある。このため、間違った道路(経路)の選択を低減し、正しい経路を求める精度を向上させたいという要請がある。   As described above, if it is erroneously determined that the vehicle is traveling on a route different from the route on which the vehicle is actually traveling, a correct traveling route cannot be obtained, and accurate charging cannot be performed. There's a problem. For this reason, there is a demand for reducing the selection of the wrong road (route) and improving the accuracy for obtaining the correct route.

なお、カーナビゲーション装置におけるマップマッチング部では、経路判定の性能を向上させる技術として、料金所等を通過した際に、その位置情報を地図上の料金所位置と突き合せて補正したり、あるいは、周囲の建物を認識し、同じく地図情報と突き合わせて補正したりする手法がある。
しかし、このような手法を採用した場合には、料金所位置や、建物、ランドマーク等の情報を記憶部に記憶しておくと共に、リアルタイムで位置を修正するための建物認識や料金所通過情報認識に必要なセンサや処理装置やソフトウエア等が必要となり、システム構成が複雑になり高価な機器となる。
したがって、低価格が要求される、GPS道路課金システム用の車載器には、このようなカーナビゲーション用の位置補正技術を採用することは、現実的ではない。
In the map matching unit in the car navigation device, as a technique for improving the performance of route determination, when passing through a toll gate, the position information is matched with the toll gate position on the map, or There is a method of recognizing surrounding buildings and correcting it by matching it with map information.
However, when such a method is adopted, information on the toll gate location, buildings, landmarks, etc. is stored in the storage unit, and building recognition and toll gate passage information for correcting the location in real time are stored. Sensors, processing devices, software, and the like necessary for recognition are required, resulting in a complicated system configuration and expensive equipment.
Therefore, it is not realistic to employ such a position correction technique for car navigation in an in-vehicle device for a GPS road billing system that requires a low price.

本発明は、上記従来技術に鑑み、システム構成が簡単で安価でありながら、車両が走行する経路を正確に検出することができる、走行経路検出用の車載器を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an in-vehicle device for detecting a traveling route that can accurately detect a route on which a vehicle travels while the system configuration is simple and inexpensive.

上記課題を解決する本発明の構成は、
GPS衛星から送出された電波を受信することにより位置計測をして位置情報を出力するGPS受信器と、
車両の移動距離を示す移動距離情報を出力する移動距離検出手段と、
車両の進行方向を示す進行方向情報を出力する進行方向検出手段と、
前記GPS受信器により位置計測ができるときには、前記GPS受信器から出力された位置情報が示す位置を推定位置(X,Y)として周期的に出力すると共に、前記GPS受信器により位置計測ができないときには、前記移動距離情報と前記進行方向情報を基に、車両の移動位置を求めてこの求めた位置を推定位置(X,Y)として周期的に出力する位置推定部と、
前記推定位置(X,Y)の位置を補正し、この補正した位置を補正位置(cX,cY)として出力する補正部と、
道路に沿う位置情報を情報として有する道路情報が記憶されている記憶部と、
前記補正位置(cX,cY)と前記道路情報とを用いて、補正位置(cX,cY)で示す位置に最も近い道路上の位置をマップマッチング位置(mX,mY)として周期的に出力するマップマッチング部とを有し、
前記補正部は、
最新の推定位置(X,Y)に対して時間的に古い前回の推定位置(X,Y)を始点とし、前回の推定位置(X,Y)を補正して得た補正位置(cX,cY)を前記マップマッチング部にて処理して得たマップマッチング位置(mX,mY)を終点とする補正ベクトル(V)を求め、
最新の推定位置(X,Y)に対して時間的に古い前回の推定位置(X,Y)と、前回の推定位置(X,Y)を補正して得た補正位置(cX,cY)を前記マップマッチング部にて処理して得たマップマッチング位置(mX,mY)との間の離間距離(d)が、予め設定した閾値距離(D)よりも大きいか否かを判定すると共に、
最新の推定位置(X,Y)に対して時間的に古い前回の推定位置(X,Y)を始点とし最新の推定位置(X,Y)を終点としたときの前記始点から前記終点に向かう方向である推定方向と、前回の推定位置(X,Y)に最も近い道路が伸びる方向とでなす相対角度(θ)が、予め設定した閾値角度(Θ)よりも大きいか否かを判定し、
離間距離(d)が予め設定した閾値距離(D)以上であるか、または、相対角度(θ)が予め設定した閾値角度(Θ)以上である場合には、最新の推定位置(X,Y)で示す位置を補正位置(cX,cY)として出力し、
離間距離(d)が予め設定した閾値距離(D)未満で、且つ、相対角度(θ)が予め設定した閾値角度(Θ)未満である場合には、最新に入力された推定位置(X,Y)で示す位置を、前記補正ベクトル(V)で示す方向と距離だけ移動させた位置を補正位置(cX,cY)として出力する、
ことを特徴とする。
The configuration of the present invention for solving the above problems is as follows.
A GPS receiver for measuring position by receiving radio waves transmitted from GPS satellites and outputting position information;
A travel distance detecting means for outputting travel distance information indicating the travel distance of the vehicle;
Traveling direction detection means for outputting traveling direction information indicating the traveling direction of the vehicle;
When the position can be measured by the GPS receiver, the position indicated by the position information output from the GPS receiver is periodically output as the estimated position (X, Y), and when the position cannot be measured by the GPS receiver. A position estimation unit that obtains a movement position of the vehicle based on the movement distance information and the traveling direction information and periodically outputs the obtained position as an estimated position (X, Y);
A correcting unit that corrects the position of the estimated position (X, Y) and outputs the corrected position as a corrected position (cX, cY);
A storage unit storing road information having position information along the road as information;
A map that periodically outputs a position on the road closest to the position indicated by the correction position (cX, cY) as a map matching position (mX, mY) using the correction position (cX, cY) and the road information. A matching section,
The correction unit is
The corrected position (cX, cY) obtained by correcting the previous estimated position (X, Y) starting from the previous estimated position (X, Y) that is older in time than the latest estimated position (X, Y) ) To obtain a correction vector (V) whose end point is a map matching position (mX, mY) obtained by processing the map matching unit,
The previous estimated position (X, Y) that is temporally older than the latest estimated position (X, Y) and the corrected position (cX, cY) obtained by correcting the previous estimated position (X, Y). While determining whether the separation distance (d) between the map matching position (mX, mY) obtained by processing in the map matching unit is larger than a preset threshold distance (D),
From the start point to the end point when the latest estimated position (X, Y) is the start point and the latest estimated position (X, Y) is the end point with respect to the latest estimated position (X, Y). It is determined whether or not the relative angle (θ) formed by the estimated direction that is the direction and the direction in which the road closest to the previous estimated position (X, Y) extends is larger than a preset threshold angle (Θ). ,
If the separation distance (d) is greater than or equal to a preset threshold distance (D) or the relative angle (θ) is greater than or equal to a preset threshold angle (Θ), the latest estimated position (X, Y ) Is output as the correction position (cX, cY),
When the separation distance (d) is less than the preset threshold distance (D) and the relative angle (θ) is less than the preset threshold angle (Θ), the estimated position (X, A position obtained by moving the position indicated by Y) by the direction and distance indicated by the correction vector (V) is output as a correction position (cX, cY).
It is characterized by that.

また本発明の構成は、
上記構成の車載器において、前記マップマッチング部から出力されるマップマッチング位置(mX,mY)から求めた走行経路を基に走行距離を求めて課金処理を行なう課金処理部を有することを特徴とする。
The configuration of the present invention is as follows.
The vehicle-mounted device having the above-described configuration includes a charging processing unit that performs a charging process by determining a travel distance based on a travel route determined from a map matching position (mX, mY) output from the map matching unit. .

本発明によれば、最新の推定位置が入力されたときに、前回の推定位置を始点としてこの前回の推定位置に対応する前回のマップマッチング位置を終点とする補正ベクトルにより、最新の推定位置を補正して補正位置を求めるようにしている。
このように前回の推定位置,マップマッチング位置を基に求めた補正ベクトルにより、最新の推定位置を補正して補正位置を求めるため、補正位置は誤差が少なくなり、この誤差の少ない補正位置をマップマッチング処理して得たマップマッチング位置は、位置精度が向上する。この結果、走行経路を正確に判定することができる。
According to the present invention, when the latest estimated position is input, the latest estimated position is determined by the correction vector having the previous estimated position as the start point and the previous map matching position corresponding to the previous estimated position as the end point. Correction is performed to obtain a correction position.
In this way, since the latest estimated position is corrected based on the correction vector obtained based on the previous estimated position and map matching position to obtain the corrected position, the corrected position has less error, and the corrected position with less error is mapped. The map matching position obtained by the matching process improves the position accuracy. As a result, the travel route can be accurately determined.

また、補正をすることにより誤差が却って大きくなる場合には、補正を停止するようにしているため、走行経路を正確に判定することができる。   In addition, when the error becomes larger due to the correction, the correction is stopped, so that the travel route can be accurately determined.

更に、走行経路検出用の車載器の記憶部には、道路情報のみを保持しており、地形、建物、ランドマーク等のナビゲーション用の表示にのみ必要な情報は保持しないようにしているため、データ容量の減少を図り、ハードウエア的にもソフトウエア的にも簡易な構成とすることができ、低コスト化を図ることができる。   In addition, the storage unit of the on-vehicle device for detecting the travel route holds only road information and does not hold information necessary only for navigation display such as terrain, buildings, landmarks, etc. The data capacity can be reduced, the hardware and software can be simplified, and the cost can be reduced.

以下に本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づき詳細に説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail based on examples.

図1は本発明の実施例1に係る、走行経路検出用の車載器100を示す。
この車載器100は、GPS受信器111と、加速度センサ112と、車速センサ113と、ジャイロ114と、位置推定部115と、マップマッチング部116と、記憶部117と、課金処理部118と、補正部200を有している。
FIG. 1 shows an in-vehicle device 100 for detecting a travel route according to a first embodiment of the present invention.
This in-vehicle device 100 includes a GPS receiver 111, an acceleration sensor 112, a vehicle speed sensor 113, a gyro 114, a position estimation unit 115, a map matching unit 116, a storage unit 117, a charging processing unit 118, and a correction. Part 200.

GPS受信器111は、GPSアンテナ(図示省略)を介してGPS衛星から送出された電波を受信することにより、位置計測をして、位置情報を出力する。
加速度センサ112は、車両の進行方向に沿う加速度を検出して、加速度信号を出力する。
車速センサ113は、車両の車速を検出して、車速信号を出力する。
方位センサであるジャイロ114は、車両の進行方向を検出して、進行方向信号を出力する。
The GPS receiver 111 receives a radio wave transmitted from a GPS satellite via a GPS antenna (not shown), measures the position, and outputs position information.
The acceleration sensor 112 detects the acceleration along the traveling direction of the vehicle and outputs an acceleration signal.
The vehicle speed sensor 113 detects the vehicle speed of the vehicle and outputs a vehicle speed signal.
The gyro 114, which is an orientation sensor, detects the traveling direction of the vehicle and outputs a traveling direction signal.

位置推定部115は、GPS受信器111による測位が可能である場合には、このGPS受信器111により計測した位置情報を、推定位置X,Yとして出力する。この推定位置X,Yは、予め設定した一定の周期毎に出力される。   The position estimation unit 115 outputs position information measured by the GPS receiver 111 as estimated positions X and Y when positioning by the GPS receiver 111 is possible. The estimated positions X and Y are output at predetermined intervals.

一方、GPS受信器111による測位が不可能な状態となった場合には、位置推定部115は、加速度信号または速度信号、及び、進行方向信号を基に位置を求めて、その求めた位置を、推定位置X,Yとして出力する。
つまり、加速度センサ112及び速度センサ113を距離センサとして機能させるため、加速度信号を2回積分して得た距離情報、または、速度信号を1回積分して得た距離情報と、進行方向信号から得た進行方向信号を基に、移動距離と進行方向を算出している。更に、GPS受信器111により測位ができなくなった時点の直前の時点における位置を起点とした相対移動位置を求め、その位置を推定位置X,Yとして出力する。この推定位置X,Yは、予め設定した一定の周期毎に出力される。
On the other hand, when the positioning by the GPS receiver 111 becomes impossible, the position estimation unit 115 obtains the position based on the acceleration signal or the velocity signal and the traveling direction signal, and the obtained position is obtained. Are output as estimated positions X and Y.
That is, in order to cause the acceleration sensor 112 and the speed sensor 113 to function as distance sensors, the distance information obtained by integrating the acceleration signal twice, or the distance information obtained by integrating the speed signal once and the traveling direction signal. Based on the obtained traveling direction signal, the moving distance and the traveling direction are calculated. Further, a relative movement position starting from a position immediately before the time when positioning cannot be performed by the GPS receiver 111 is obtained, and the position is output as estimated positions X and Y. The estimated positions X and Y are output at predetermined intervals.

補正部200は、推定位置X,Yを補正して補正位置cX,cYを出力する。この補正位置cX,cYは、予め設定した一定の周期毎に出力される。
この補正部200による補正処理の詳細は後述するが、この補正をすることにより、推定位置X,Yに誤差が含まれていたとしても、位置補正することにより正確に経路判定ができるようにしている。
The correction unit 200 corrects the estimated positions X and Y and outputs corrected positions cX and cY. The correction positions cX and cY are output at predetermined intervals.
Although details of the correction processing by the correction unit 200 will be described later, by performing this correction, even if an error is included in the estimated positions X and Y, it is possible to accurately determine the route by correcting the position. Yes.

記憶部117には、地図データが記憶されている。この地図データとしては道路情報Sのみが記憶されており、建物や料金所等の情報は含まれていない。
道路情報Sとしては、各道路に沿う位置情報の他に、各道路(リンク)を区別するために各道路ごとに設定した経路R(R1,R2,R3・・・Rn)や、交差点や分岐点や曲がり角といった節点(ノード)を区別するために各節点ごとに設定した節点J(J1,J2,J3・・・Jn)が記憶されている。
The storage unit 117 stores map data. As the map data, only road information S is stored, and information such as buildings and toll gates is not included.
As the road information S, in addition to the position information along each road, the route R (R1, R2, R3... Rn) set for each road to distinguish each road (link), intersections and branches A node J (J1, J2, J3... Jn) set for each node in order to distinguish nodes (nodes) such as points and corners is stored.

つまり、GPS道路課金システムに適用する走行経路検出用の車載器100は、その使用目的から低コスト化が求められるため、保持できるデータ容量はカーナビゲーション装置と比べて少なく限定されていることに鑑み、道路情報(道路に沿う位置情報,経路R,節点J)のみを保持しており、地形、建物、ランドマーク等のナビゲーション用の表示にのみ必要な情報は保持しないようにしている。これによりデータ容量の減少を図り、ハードウエア的にもソフトウエア的にも簡易な構成となっている。   In other words, the in-vehicle device 100 for detecting a travel route applied to the GPS road billing system is required to be reduced in cost for its purpose of use, so that the data capacity that can be held is limited to a small amount compared to the car navigation device. Only road information (position information along the road, route R, node J) is held, and information necessary only for navigation display such as terrain, buildings, and landmarks is not held. As a result, the data capacity is reduced and the hardware and software are simplified.

マップマッチング部116は、補正位置cX,cYと、記憶部117に記憶した道路情報Sとを用いて、マップマッチング処理をする。つまり、補正位置cX,cYで示す位置に最も近い道路上の位置を、マップマッチング位置mX,mYとして出力する。マップマッチング位置mX,mYは、予め設定した一定の周期毎に出力される。   The map matching unit 116 performs map matching processing using the correction positions cX and cY and the road information S stored in the storage unit 117. That is, the position on the road closest to the positions indicated by the correction positions cX and cY is output as the map matching positions mX and mY. The map matching positions mX and mY are output at predetermined intervals.

課金処理部118は、車両が課金エリアに入った時点で、マップマッチング部116から周期的に次々と出力されるマップマッチング位置mX,mYの記録を開始する。そして、車両が課金エリアから出た時点で、マップマッチング位置mX,mYから求めた走行経路を基に走行距離を求めて課金処理を行い(走行距離に応じた料金の計算を行い)、課金情報(計算した料金)を課金センターに情報送信する。   The billing processing unit 118 starts recording the map matching positions mX and mY periodically output one after another from the map matching unit 116 when the vehicle enters the billing area. Then, when the vehicle leaves the billing area, the travel distance is obtained based on the travel route obtained from the map matching positions mX and mY, and the billing process is performed (the charge is calculated according to the travel distance). (Calculated fee) is sent to the billing center.

ここで補正部200における機能部分の構成と補正処理動作を、機能ブロック図である図2、及び、具体的処理状態を示す図3,図4を参照しつつ説明する。
なお、図2を基に各機能部の機能を先に説明し、その後に、図3,図4を基に推定位置に対して補正する具体的な例を説明する。
Here, the configuration of the functional part and the correction processing operation in the correction unit 200 will be described with reference to FIG. 2 which is a functional block diagram, and FIGS. 3 and 4 showing specific processing states.
The function of each functional unit will be described first based on FIG. 2, and then a specific example of correcting the estimated position based on FIGS. 3 and 4 will be described.

補正部200は、メモリ201と、補正要否判定機能部202と、補正ベクトル算出機能部203と、補正処理機能部204を有している。
各機能部202,203,204は、ソフトウエアにより演算・判定をする機能部分であるが、図2ではこれらをブロック図的に示している。
The correction unit 200 includes a memory 201, a correction necessity determination function unit 202, a correction vector calculation function unit 203, and a correction processing function unit 204.
Each of the functional units 202, 203, and 204 is a functional part that performs calculation / determination by software. In FIG. 2, these are shown in a block diagram.

位置推定部115から出力された推定位置X,Yは、メモリ201と、補正要否判定機能部202と、補正ベクトル算出機能部203と、補正処理機能部204に入力される。
記憶部117に記憶されている道路情報Sは、補正要否判定機能部203に入力される。
マップマッチング部116から出力されるマップマッチング位置mX,mYは、補正要否判定機能部202と補正ベクトル算出機能部203に入力される。
The estimated positions X and Y output from the position estimation unit 115 are input to the memory 201, the correction necessity determination function unit 202, the correction vector calculation function unit 203, and the correction processing function unit 204.
The road information S stored in the storage unit 117 is input to the correction necessity determination function unit 203.
The map matching positions mX and mY output from the map matching unit 116 are input to the correction necessity determination function unit 202 and the correction vector calculation function unit 203.

位置推定部115から周期的に出力される推定位置X、Yは、メモリ201に入力されて取り込まれる。
なお、メモリ201は、予め決めたメモリ容量を有しており、このメモリ容量を越えた推定位置X,Yのデータが新たに入力されてくると、最も古い推定位置X,Yのデータが消去されて、新たに入力されてくる最新の推定位置X,Yのデータを記憶するようになっている。
本例では、メモリ201は、最新の推定位置X,Yと、この最新の推定位置X,Yに対して時間的に古い前回の推定位置X,Yを、少なくとも記憶できるようにしている。
The estimated positions X and Y periodically output from the position estimation unit 115 are input to the memory 201 and taken in.
Note that the memory 201 has a predetermined memory capacity, and when data of estimated positions X and Y exceeding the memory capacity is newly input, the data of the oldest estimated positions X and Y are erased. Thus, the data of the latest estimated positions X and Y that are newly input are stored.
In this example, the memory 201 can store at least the latest estimated positions X and Y and the previous estimated positions X and Y that are temporally older than the latest estimated positions X and Y.

補正要否判定機能部202は、最新の推定位置X,Yが入力されると、メモリ201から、前回の推定位置X,Yを取り込む。
また、前回の推定位置X,Yを補正して得た補正位置cX,cYをマップマッチング部116にてマップマッチング処理して得たマップマッチング位置mX,mY(前回の推定位置X,Yに対応したマップマッチング位置mX,mY)を取り込むと共に、記憶部117から道路情報Sを取り込む。
When the latest estimated positions X and Y are input, the correction necessity determination function unit 202 takes in the previous estimated positions X and Y from the memory 201.
Further, the map matching positions mX and mY obtained by performing the map matching processing on the corrected positions cX and cY obtained by correcting the previous estimated positions X and Y (corresponding to the previous estimated positions X and Y). The map matching position mX, mY) and the road information S from the storage unit 117.

補正要否判定機能部202は、まず、次の2つの判定(1),(2)をする。
(1)前回の推定位置X,Yと、前回の推定位置X,Yに対応したマップマッチング位置mX,mYとの間の離間距離dが、予め設定した閾値距離Dよりも大きいか否かを判定する。
(2)前回の推定位置X,Yを始点とし最新の推定位置X,Yを終点としたときの前記始点から前記終点に向かう方向である推定方向と、前回の推定位置X,Yに最も近い道路が伸びる方向とでなす相対角度θが、予め設定した閾値角度Θよりも大きいか否かを判定する。
なお「道路が伸びる方向」は、道路情報Sから判定する。
First, the correction necessity determination function unit 202 makes the following two determinations (1) and (2).
(1) Whether or not the separation distance d between the previous estimated positions X and Y and the map matching positions mX and mY corresponding to the previous estimated positions X and Y is greater than a preset threshold distance D. judge.
(2) An estimated direction that is a direction from the start point to the end point when the previous estimated position X, Y is the starting point and the latest estimated position X, Y is the end point, and the closest to the previous estimated position X, Y It is determined whether or not the relative angle θ formed with the direction in which the road extends is larger than a preset threshold angle Θ.
The “direction in which the road extends” is determined from the road information S.

そして、補正要否判定機能部202は、
(a)上記の(1)または(2)の何れかの判定が成立したとき、つまり、離間距離dが予め設定した閾値距離D以上であるか、または、相対角度θが予め設定した閾値角度Θ以上である場合には、補正が不要であると判定する。
(b)また、上記の(1)及び(2)が共に成立したとき、つまり、離間距離dが予め設定した閾値距離D未満で、且つ、相対角度θが予め設定した閾値角度Θ未満である場合には、補正が必要であると判定する。
The correction necessity determination function unit 202
(A) When the determination of either (1) or (2) is established, that is, the separation distance d is greater than or equal to a preset threshold distance D, or the relative angle θ is a preset threshold angle If it is greater than or equal to Θ, it is determined that correction is unnecessary.
(B) When both (1) and (2) are established, that is, the separation distance d is less than the preset threshold distance D, and the relative angle θ is less than the preset threshold angle Θ. In this case, it is determined that correction is necessary.

補正ベクトル算出機能部203は、最新の推定位置X,Yが入力されると、メモリ201から、前回の推定位置X,Yを取り込む。
また、前回の推定位置X,Yを補正して得た補正位置cX,cYをマップマッチング部116にてマップマッチング処理して得たマップマッチング位置mX,mY(前回の推定位置X,Yに対応したマップマッチング位置mX,mY)を取り込む
When the latest estimated positions X and Y are input, the correction vector calculation function unit 203 fetches the previous estimated positions X and Y from the memory 201.
Further, the map matching positions mX and mY obtained by performing the map matching processing on the corrected positions cX and cY obtained by correcting the previous estimated positions X and Y (corresponding to the previous estimated positions X and Y). Captured map matching position mX, mY)

そして、補正ベクトル算出機能部203は、補正要否判定機能部202が補正が必要であると判断したときには、前回の推定位置X,Yを始点とし、前回の推定位置X,Yに対応したマップマッチング位置mX,mYを終点とする補正ベクトルVを演算する。   Then, when the correction vector determination function unit 202 determines that correction is necessary, the correction vector calculation function unit 203 uses the previous estimated positions X and Y as the starting points and maps corresponding to the previous estimated positions X and Y. A correction vector V having the matching positions mX and mY as end points is calculated.

補正処理機能部204は、最新の推定位置X,Yが入力されると、次のような処理をする。
(イ)補正要否判定機能部202にて、補正が不要であると判定したときには、最新の推定位置X,Yで示す位置を、そのまま補正位置cX,cYとして出力する。
(ロ)補正要否判定機能部202にて、補正が必要であると判定したときには、最新の推定位置X,Yで示す位置を、補正ベクトル算出機能部203にて算出した補正ベクトルVにより補正する。具体的には、最新の推定位置X,Yで示す位置を、補正ベクトルVで示す方向と距離だけ移動させた位置を補正位置cX,cYとして出力する、
When the latest estimated positions X and Y are input, the correction processing function unit 204 performs the following processing.
(A) When the correction necessity determination function unit 202 determines that the correction is unnecessary, the positions indicated by the latest estimated positions X and Y are directly output as the correction positions cX and cY.
(B) When the correction necessity determination function unit 202 determines that correction is necessary, the position indicated by the latest estimated positions X and Y is corrected by the correction vector V calculated by the correction vector calculation function unit 203. To do. Specifically, the positions indicated by the latest estimated positions X, Y are moved by the direction and distance indicated by the correction vector V, and are output as correction positions cX, cY.

次に、推定位置X,Yに応じて、補正部200にて補正する具体的な例を、図3及び図4を参照して説明する。
図3,図4の例では、経路R1の道路と、経路R2の道路があり、図3の例では車両は実際には経路R1の道路を走行していたものとし、図4の例では車両は実際には経路R2の道路を走行していたものとする。
また図3,図4において、三角(△)は推定位置X,Yを示し、黒丸(●)はマップマッチング位置mX,mYを示し、四角(□)は補正位置cX,cYを示す。
更に、推定位置X,Y,マップマッチング位置mX,mY及び補正位置cX,cYは、添え数字の多いものほど、時間的に後のデータ(時間的に新しいデータ)であることを表している。
Next, a specific example in which the correction unit 200 performs correction according to the estimated positions X and Y will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
In the example of FIGS. 3 and 4, there are a road of the route R1 and a road of the route R2. In the example of FIG. 3, the vehicle actually travels on the road of the route R1, and in the example of FIG. Is actually traveling on the road R2.
3 and 4, triangles (Δ) indicate estimated positions X and Y, black circles (●) indicate map matching positions mX and mY, and squares (□) indicate correction positions cX and cY.
Further, the estimated positions X and Y, the map matching positions mX and mY, and the correction positions cX and cY indicate that the more subscripts, the later the data (temporally new data).

なお補正動作は最新の推定位置X,Yが補正部200に入力される毎に、予め決まった手順に沿う補正処理を繰り返すため、以下の説明では、推定位置X3,Y3が補正部200に入力された時点以降の動作を、説明する。   The correction operation repeats the correction process according to a predetermined procedure every time the latest estimated positions X and Y are input to the correction unit 200. Therefore, in the following description, the estimated positions X3 and Y3 are input to the correction unit 200. The operation after the point in time is described.

図3の例について説明する。
推定位置X3,Y3が補正部200に入力されたときの、補正部200の動作は次の通りである。
The example of FIG. 3 will be described.
The operation of the correction unit 200 when the estimated positions X3 and Y3 are input to the correction unit 200 is as follows.

補正要否判定機能部202は、
(1)推定位置X2,Y2とマップマッチング位置mX2,mY2との間の離間距離d2が、予め設定した閾値距離Dよりも大きくなく、
(2)推定位置X2,Y2を始点とし推定位置X3,Y3を終点とする推定方向と、推定位置X2,Y2に最も近い経路(道路)R1の伸びる方向とでなす角度θが、予め設定した閾値角度Θよりも大きくないこと、
を判定し、この判定結果から補正が必要であると判定する。
The correction necessity determination function unit 202
(1) The separation distance d2 between the estimated positions X2, Y2 and the map matching positions mX2, mY2 is not greater than a preset threshold distance D,
(2) The angle θ formed by the estimated direction starting from the estimated positions X2 and Y2 and ending at the estimated positions X3 and Y3 and the direction in which the route (road) R1 closest to the estimated positions X2 and Y2 extends is set in advance. Not greater than the threshold angle Θ,
It is determined that correction is necessary from the determination result.

補正ベクトル算出機能部203は、推定位置X2,Y2を始点としマップマッチング位置mX2,mY2を終点とする補正ベクトルV2を演算する。   The correction vector calculation function unit 203 calculates a correction vector V2 having the estimated positions X2 and Y2 as start points and the map matching positions mX2 and mY2 as end points.

補正処理機能部204は、補正要否判定機能部202により補正が必要であると判定されたので、推定位置X3,Y3を補正ベクトルV2により補正する。即ち、推定位置X3,Y3で示す位置を、補正ベクトルV2で示す方向と距離だけ移動させた位置を、補正位置cX3,cY3として出力する。   The correction processing function unit 204 corrects the estimated positions X3 and Y3 with the correction vector V2 because the correction necessity determination function unit 202 determines that correction is necessary. That is, the positions obtained by moving the estimated positions X3 and Y3 by the distance and the direction indicated by the correction vector V2 are output as the corrected positions cX3 and cY3.

この補正位置cX3,cY3は経路R1に近くなるため、マップマッチング部116によりマップマッチング処理したマップマッチング位置mX3,mY3は経路R1上に位置する。この結果、推定位置X3,Y3の位置精度が悪くても、その位置をより精度の高い補正位置cX3,cY3に位置補正することにより、マップマッチング位置mX3,mY3の位置精度を向上させることができるのである。   Since the correction positions cX3 and cY3 are close to the route R1, the map matching positions mX3 and mY3 subjected to the map matching process by the map matching unit 116 are located on the route R1. As a result, even if the position accuracy of the estimated positions X3, Y3 is poor, the position accuracy of the map matching positions mX3, mY3 can be improved by correcting the position to the correction positions cX3, cY3 with higher accuracy. It is.

推定位置X4,Y4が補正部200に入力されたときの、補正部200の動作は次の通りである。   The operation of the correction unit 200 when the estimated positions X4 and Y4 are input to the correction unit 200 is as follows.

補正要否判定機能部202は、
(1)推定位置X3,Y3とマップマッチング位置mX3,mY3との間の離間距離d3が、予め設定した閾値距離Dよりも大きくなく、
(2)推定位置X3,Y3を始点とし推定位置X4,Y4を終点とする推定方向と、推定位置X3,Y3に最も近い経路(道路)R1の伸びる方向とでなす角度θが、予め設定した閾値角度Θよりも大きくないこと、
を判定し、この判定結果から補正が必要であると判定する。
The correction necessity determination function unit 202
(1) The separation distance d3 between the estimated positions X3 and Y3 and the map matching positions mX3 and mY3 is not greater than a preset threshold distance D,
(2) An angle θ formed by an estimated direction starting from the estimated positions X3 and Y3 and having the estimated positions X4 and Y4 as an end point and a direction in which the route (road) R1 closest to the estimated positions X3 and Y3 extends is set in advance. Not greater than the threshold angle Θ,
It is determined that correction is necessary from the determination result.

補正ベクトル算出機能部203は、推定位置X3,Y3を始点としマップマッチング位置mX3,mY3を終点とする補正ベクトルV3を演算する。   The correction vector calculation function unit 203 calculates a correction vector V3 having the estimated positions X3 and Y3 as the start point and the map matching positions mX3 and mY3 as the end point.

補正処理機能部204は、補正要否判定機能部202により補正が必要であると判定されたので、推定位置X4,Y4を補正ベクトルV3により補正する。即ち、推定位置X4,Y4で示す位置を、補正ベクトルV3で示す方向と距離だけ移動させた位置を、補正位置cX4,cY4として出力する。   The correction processing function unit 204 corrects the estimated positions X4 and Y4 with the correction vector V3 because the correction necessity determination function unit 202 determines that correction is necessary. That is, the positions obtained by moving the positions indicated by the estimated positions X4 and Y4 by the distance and the direction indicated by the correction vector V3 are output as the correction positions cX4 and cY4.

この補正位置cX4,cY4は経路R1に近くなるため、マップマッチング部116によりマップマッチング処理したマップマッチング位置mX4,mY4は経路R1上に位置する。この結果、推定位置X4,Y4の位置精度が悪くても、その位置をより精度の高い補正位置cX4,cY4に位置補正することにより、マップマッチング位置mX4,mY4の位置精度を向上させることができるのである。   Since the correction positions cX4 and cY4 are close to the route R1, the map matching positions mX4 and mY4 subjected to the map matching process by the map matching unit 116 are located on the route R1. As a result, even if the position accuracy of the estimated positions X4 and Y4 is poor, the position accuracy of the map matching positions mX4 and mY4 can be improved by correcting the position to the correction positions cX4 and cY4 with higher accuracy. It is.

推定位置X5,Y5が補正部200に入力されたときの、補正部200の動作は次の通りである。   The operation of the correction unit 200 when the estimated positions X5 and Y5 are input to the correction unit 200 is as follows.

補正要否判定機能部202は、
(1)推定位置X4,Y4とマップマッチング位置mX4,mY4との間の離間距離d4が、予め設定した閾値距離Dよりも大きくなく、
(2)推定位置X4,Y4を始点とし推定位置X5,Y5を終点とする推定方向と、推定位置X4,Y4に最も近い経路(道路)R1の伸びる方向とでなす角度θが、予め設定した閾値角度Θよりも大きくないこと、
を判定し、この判定結果から補正が必要であると判定する。
The correction necessity determination function unit 202
(1) The separation distance d4 between the estimated positions X4 and Y4 and the map matching positions mX4 and mY4 is not greater than a preset threshold distance D,
(2) An angle θ formed by an estimated direction starting from the estimated positions X4 and Y4 and having the estimated positions X5 and Y5 as an end point and a direction in which the route (road) R1 closest to the estimated positions X4 and Y4 extends is set in advance. Not greater than the threshold angle Θ,
It is determined that correction is necessary from the determination result.

補正ベクトル算出機能部203は、推定位置X4,Y4を始点としマップマッチング位置mX4,mY4を終点とする補正ベクトルV4を演算する。   The correction vector calculation function unit 203 calculates a correction vector V4 having the estimated positions X4 and Y4 as the start points and the map matching positions mX4 and mY4 as the end points.

補正処理機能部204は、補正要否判定機能部202により補正が必要であると判定されたので、推定位置X5,Y5を補正ベクトルV4により補正する。即ち、推定位置X5,Y5で示す位置を、補正ベクトルV4で示す方向と距離だけ移動させた位置を、補正位置cX5,cY5として出力する。   The correction processing function unit 204 corrects the estimated positions X5 and Y5 with the correction vector V4 because the correction necessity determination function unit 202 determines that correction is necessary. That is, the positions obtained by moving the estimated positions X5 and Y5 by the distance and the direction indicated by the correction vector V4 are output as the corrected positions cX5 and cY5.

この補正位置cX5,cY5は経路R1に近くなるため、マップマッチング部116によりマップマッチング処理したマップマッチング位置mX5,mY5は経路R1上に位置する。この結果、推定位置X5,Y5の位置精度が悪くても、その位置をより精度の高い補正位置cX5,cY5に位置補正することにより、マップマッチング位置mX5,mY5の位置精度を向上させることができるのである。   Since the correction positions cX5 and cY5 are close to the route R1, the map matching positions mX5 and mY5 subjected to the map matching processing by the map matching unit 116 are located on the route R1. As a result, even if the position accuracy of the estimated positions X5 and Y5 is poor, the position accuracy of the map matching positions mX5 and mY5 can be improved by correcting the position to the correction positions cX5 and cY5 with higher accuracy. It is.

推定位置X6,Y6が補正部200に入力されたときの、補正部200の動作は次の通りである。   The operation of the correction unit 200 when the estimated positions X6 and Y6 are input to the correction unit 200 is as follows.

補正要否判定機能部202は、
(1)推定位置X5,Y5とマップマッチング位置mX5,mY5との間の離間距離d4が、予め設定した閾値距離Dよりも大きくなく、
(2)推定位置X5,Y5を始点とし推定位置X6,Y6を終点とする推定方向と、推定位置X5,Y5に最も近い経路(道路)R1の伸びる方向とでなす角度θが、予め設定した閾値角度Θよりも大きくないこと、
を判定し、この判定結果から補正が必要であると判定する。
The correction necessity determination function unit 202
(1) The separation distance d4 between the estimated positions X5 and Y5 and the map matching positions mX5 and mY5 is not greater than a preset threshold distance D,
(2) An angle θ formed by an estimated direction starting from the estimated positions X5 and Y5 and having the estimated positions X6 and Y6 as an end point and a direction in which the route (road) R1 closest to the estimated positions X5 and Y5 extends is set in advance. Not greater than the threshold angle Θ,
It is determined that correction is necessary from the determination result.

補正ベクトル算出機能部203は、推定位置X5,Y5を始点としマップマッチング位置mX5,mY5を終点とする補正ベクトルV5を演算する。   The correction vector calculation function unit 203 calculates a correction vector V5 having the estimated positions X5 and Y5 as the start points and the map matching positions mX5 and mY5 as the end points.

補正処理機能部204は、補正要否判定機能部202により補正が必要であると判定されたので、推定位置X6,Y6を補正ベクトルV5により補正する。即ち、推定位置X6,Y6で示す位置を、補正ベクトルV5で示す方向と距離だけ移動させた位置を、補正位置cX6,cY6として出力する。   The correction processing function unit 204 corrects the estimated positions X6 and Y6 with the correction vector V5 because the correction necessity determination function unit 202 determines that correction is necessary. That is, the positions obtained by moving the positions indicated by the estimated positions X6 and Y6 by the distance and the direction indicated by the correction vector V5 are output as the correction positions cX6 and cY6.

この補正位置cX6,cY6は経路R1に近くなるため、マップマッチング部116によりマップマッチング処理したマップマッチング位置mX6,mY6は経路R1上に位置する。この結果、推定位置X6,Y6の位置精度が悪くても、その位置をより精度の高い補正位置cX6,cY6に位置補正することにより、マップマッチング位置mX6,mY6の位置精度を向上させることができるのである。   Since the correction positions cX6 and cY6 are close to the route R1, the map matching positions mX6 and mY6 subjected to the map matching processing by the map matching unit 116 are located on the route R1. As a result, even if the position accuracy of the estimated positions X6 and Y6 is poor, the position accuracy of the map matching positions mX6 and mY6 can be improved by correcting the position to the correction positions cX6 and cY6 with higher accuracy. It is.

結局、図3の例では、車両は経路R1を走行しているにもかかわらず、誤差により推定位置X,Yが時間の経過に沿い経路R1から離れていっても、位置補正した補正位置cX,cYは経路R1の近くになるので、補正位置cX,cYをマップマッチング処理したマップマッチング位置mX,mYは正確に経路R1上に位置することができ、正確に経路判定をすることができる。   After all, in the example of FIG. 3, even though the vehicle is traveling on the route R1, even if the estimated positions X and Y are separated from the route R1 due to an error, the corrected position cX after the position correction is performed. , CY are close to the path R1, the map matching positions mX, mY obtained by performing the map matching process on the correction positions cX, cY can be accurately positioned on the path R1, and the path can be accurately determined.

次に、図4の例について説明する。
推定位置X3,Y3が補正部200に入力されたときの、補正部200の動作は次の通りである。
Next, the example of FIG. 4 will be described.
The operation of the correction unit 200 when the estimated positions X3 and Y3 are input to the correction unit 200 is as follows.

補正要否判定機能部202は、
(1)推定位置X2,Y2とマップマッチング位置mX2,mY2との間の離間距離d2が、予め設定した閾値距離Dよりも大きくなく、
(2)推定位置X2,Y2を始点とし推定位置X3,Y3を終点とする推定方向と、推定位置X2,Y2に最も近い経路(道路)R1の伸びる方向とでなす角度θが、予め設定した閾値角度Θよりも大きくないこと、
を判定し、この判定結果から補正が必要であると判定する。
The correction necessity determination function unit 202
(1) The separation distance d2 between the estimated positions X2, Y2 and the map matching positions mX2, mY2 is not greater than a preset threshold distance D,
(2) The angle θ formed by the estimated direction starting from the estimated positions X2 and Y2 and ending at the estimated positions X3 and Y3 and the direction in which the route (road) R1 closest to the estimated positions X2 and Y2 extends is set in advance. Not greater than the threshold angle Θ,
It is determined that correction is necessary from the determination result.

補正ベクトル算出機能部203は、推定位置X2,Y2を始点としマップマッチング位置mX2,mY2を終点とする補正ベクトルV2を演算する。   The correction vector calculation function unit 203 calculates a correction vector V2 having the estimated positions X2 and Y2 as start points and the map matching positions mX2 and mY2 as end points.

補正処理機能部204は、補正要否判定機能部202により補正が必要であると判定されたので、推定位置X3,Y3を補正ベクトルV2により補正する。即ち、推定位置X3,Y3で示す位置を、補正ベクトルV2で示す方向と距離だけ移動させた位置を、補正位置cX3,cY3として出力する。   The correction processing function unit 204 corrects the estimated positions X3 and Y3 with the correction vector V2 because the correction necessity determination function unit 202 determines that correction is necessary. That is, the positions obtained by moving the estimated positions X3 and Y3 by the distance and the direction indicated by the correction vector V2 are output as the corrected positions cX3 and cY3.

この補正位置cX3,cY3は経路R1に近くなるため、マップマッチング部116によりマップマッチング処理したマップマッチング位置mX3,mY3は経路R1上に位置する。   Since the correction positions cX3 and cY3 are close to the route R1, the map matching positions mX3 and mY3 subjected to the map matching process by the map matching unit 116 are located on the route R1.

推定位置X4,Y4が補正部200に入力されたときの、補正部200の動作は次の通りである。   The operation of the correction unit 200 when the estimated positions X4 and Y4 are input to the correction unit 200 is as follows.

補正要否判定機能部202は、
(1)推定位置X3,Y3とマップマッチング位置mX3,mY3との間の離間距離d3が、予め設定した閾値距離Dよりも大きくなく、
(2)推定位置X3,Y3を始点とし推定位置X4,Y4を終点とする推定方向と、推定位置X3,Y3に最も近い経路(道路)R1の伸びる方向とでなす角度θが、予め設定した閾値角度Θよりも大きくないこと、
を判定し、この判定結果から補正が必要であると判定する。
The correction necessity determination function unit 202
(1) The separation distance d3 between the estimated positions X3 and Y3 and the map matching positions mX3 and mY3 is not greater than a preset threshold distance D,
(2) An angle θ formed by an estimated direction starting from the estimated positions X3 and Y3 and having the estimated positions X4 and Y4 as an end point and a direction in which the route (road) R1 closest to the estimated positions X3 and Y3 extends is set in advance. Not greater than the threshold angle Θ,
It is determined that correction is necessary from the determination result.

補正ベクトル算出機能部203は、推定位置X3,Y3を始点としマップマッチング位置mX3,mY3を終点とする補正ベクトルV3を演算する。   The correction vector calculation function unit 203 calculates a correction vector V3 having the estimated positions X3 and Y3 as the start point and the map matching positions mX3 and mY3 as the end point.

補正処理機能部204は、補正要否判定機能部202により補正が必要であると判定されたので、推定位置X4,Y4を補正ベクトルV3により補正する。即ち、推定位置X4,Y4で示す位置を、補正ベクトルV3で示す方向と距離だけ移動させた位置を、補正位置cX4,cY4として出力する。   The correction processing function unit 204 corrects the estimated positions X4 and Y4 with the correction vector V3 because the correction necessity determination function unit 202 determines that correction is necessary. That is, the positions obtained by moving the positions indicated by the estimated positions X4 and Y4 by the distance and the direction indicated by the correction vector V3 are output as the correction positions cX4 and cY4.

この補正位置cX4,cY4は経路R1に近くなるため、マップマッチング部116によりマップマッチング処理したマップマッチング位置mX4,mY4は経路R1上に位置する。   Since the correction positions cX4 and cY4 are close to the route R1, the map matching positions mX4 and mY4 subjected to the map matching process by the map matching unit 116 are located on the route R1.

推定位置X5,Y5が補正部200に入力されたときの、補正部200の動作は次の通りである。   The operation of the correction unit 200 when the estimated positions X5 and Y5 are input to the correction unit 200 is as follows.

補正要否判定機能部202は、
(1)推定位置X4,Y4とマップマッチング位置mX4,mY4との間の離間距離d4が、予め設定した閾値距離Dよりも大きく、
(2)推定位置X4,Y4を始点とし推定位置X5,Y5を終点とする推定方向と、推定位置X4,Y4に最も近い経路(道路)R1の伸びる方向とでなす角度θが、予め設定した閾値角度Θよりも大きいこと、
を判定し、この判定結果から補正が不必要であると判定する。
The correction necessity determination function unit 202
(1) A separation distance d4 between the estimated positions X4 and Y4 and the map matching positions mX4 and mY4 is larger than a preset threshold distance D,
(2) An angle θ formed by an estimated direction starting from the estimated positions X4 and Y4 and having the estimated positions X5 and Y5 as an end point and a direction in which the route (road) R1 closest to the estimated positions X4 and Y4 extends is set in advance. Greater than the threshold angle Θ,
From this determination result, it is determined that correction is unnecessary.

補正ベクトル算出機能部203は、補正要否判定機能部202が補正不要であると判定したため、補正ベクトルの演算はしない。   The correction vector calculation function unit 203 does not calculate a correction vector because the correction necessity determination function unit 202 determines that correction is not necessary.

補正処理機能部204は、補正要否判定機能部202により補正が不必要であると判定されたので、推定位置X5,Y5で示す位置を、補正位置cX5,cY5として出力する。   Since the correction processing function unit 204 determines that the correction is unnecessary by the correction necessity determination function unit 202, the correction processing function unit 204 outputs the positions indicated by the estimated positions X5 and Y5 as the correction positions cX5 and cY5.

この補正位置cX5,cY5は経路R1ではなく経路R2に近くなるため、マップマッチング部116によりマップマッチング処理したマップマッチング位置mX5,mY5は経路R2上に位置する。   Since the correction positions cX5 and cY5 are close to the path R2 instead of the path R1, the map matching positions mX5 and mY5 subjected to the map matching process by the map matching unit 116 are located on the path R2.

推定位置X6,Y6が補正部200に入力されたときの、補正部200の動作は次の通りである。   The operation of the correction unit 200 when the estimated positions X6 and Y6 are input to the correction unit 200 is as follows.

補正要否判定機能部202は、
(1)推定位置X5,Y5とマップマッチング位置mX5,mY5との間の離間距離d4が、予め設定した閾値距離Dよりも大きく、
(2)推定位置X5,Y5を始点とし推定位置X6,Y6を終点とする推定方向と、推定位置X5,Y5に最も近い経路(道路)R1の伸びる方向とでなす角度θが、予め設定した閾値角度Θよりも大きいこと、
を判定し、この判定結果から補正が不必要であると判定する。
The correction necessity determination function unit 202
(1) A separation distance d4 between the estimated positions X5 and Y5 and the map matching positions mX5 and mY5 is larger than a preset threshold distance D,
(2) An angle θ formed by an estimated direction starting from the estimated positions X5 and Y5 and having the estimated positions X6 and Y6 as an end point and a direction in which the route (road) R1 closest to the estimated positions X5 and Y5 extends is set in advance. Greater than the threshold angle Θ,
From this determination result, it is determined that correction is unnecessary.

補正ベクトル算出機能部203は、補正要否判定機能部202が補正不要であると判定したため、補正ベクトルの演算はしない。   The correction vector calculation function unit 203 does not calculate a correction vector because the correction necessity determination function unit 202 determines that correction is not necessary.

補正処理機能部204は、補正要否判定機能部202により補正が不必要であると判定されたので、推定位置X6,Y6で示す位置を、補正位置cX6,cY6として出力する。   Since the correction processing function unit 204 determines that the correction is unnecessary by the correction necessity determination function unit 202, the correction processing function unit 204 outputs the positions indicated by the estimated positions X6 and Y6 as the correction positions cX6 and cY6.

この補正位置cX6,cY6は経路R2に近くなるため、マップマッチング部116によりマップマッチング処理したマップマッチング位置mX6,mY6は経路R2上に位置する。   Since the correction positions cX6 and cY6 are close to the route R2, the map matching positions mX6 and mY6 subjected to the map matching process by the map matching unit 116 are located on the route R2.

結局、図4の例では、車両は経路R2を走行しているにもかかわらず、当初は演算誤差等により推定位置(X1,Y1)(X2,Y2)(X3,Y3)が経路R1に近いため、これを補正した補正位置(cX1,cY1)(cX2,cY2)(cX3,cY3)が出力されて、マップマッチング位置(mX1,mY1)(mX2,mY2)(mX3,mY3)は経路R1上に位置してしまう。
しかし、時間の経過と共に演算誤差が少なくなって推定位置(X5,Y5)(X6,Y6)が、経路R1から離れて車両が実際に走行している経路R2に近づいてきた場合には、補正演算をしないようにしている。
After all, in the example of FIG. 4, although the vehicle is traveling on the route R2, initially the estimated position (X1, Y1) (X2, Y2) (X3, Y3) is close to the route R1 due to a calculation error or the like. Therefore, the corrected position (cX1, cY1) (cX2, cY2) (cX3, cY3) is output, and the map matching position (mX1, mY1) (mX2, mY2) (mX3, mY3) is on the path R1. Will be located.
However, when the calculation error decreases with time and the estimated position (X5, Y5) (X6, Y6) approaches the route R2 where the vehicle is actually traveling away from the route R1, the correction is performed. I try not to calculate.

これにより推定位置X,Yの演算誤差が、当初は大きくて間違った経路(R1)を選択していたとしても、時間の経過と共に推定位置X,Yの演算誤差が小さくなっていった場合には、補正処理を停止することにより、車両が走行している経路(R2)上にマップマッチング位置を正確に合わせることができ、経路判定の精度を向上させることができる。   As a result, even if the calculation error of the estimated positions X and Y is initially large and the wrong route (R1) is selected, the calculation error of the estimated positions X and Y becomes smaller as time passes. By stopping the correction process, the map matching position can be accurately adjusted on the route (R2) on which the vehicle is traveling, and the accuracy of route determination can be improved.

なお図4の例では、推定位置(X5,Y5),(X6,Y6)が補正部200に入力されたときに、
補正要否判定機能部202により、
(1)離間距離d4,d5が、予め設定した閾値距離Dよりも大きく、
(2)角度θが、予め設定した閾値角度Θよりも大きい、
という2つの判定がされて、この判定結果から補正が不必要であると判定しているが、
上記の(1)または(2)の何れか一方が判定されたときに、補正が不要であると判定すれば充分である。
In the example of FIG. 4, when the estimated positions (X5, Y5) and (X6, Y6) are input to the correction unit 200,
By the correction necessity determination function unit 202,
(1) The separation distances d4 and d5 are larger than a preset threshold distance D,
(2) The angle θ is larger than a preset threshold angle Θ.
It is determined that correction is unnecessary from this determination result,
When either one of the above (1) or (2) is determined, it is sufficient to determine that correction is unnecessary.

本発明の実施例に係る、走行経路検出用の車載器を示す構成図である。It is a block diagram which shows the onboard equipment for a driving | running route detection based on the Example of this invention. 実施例の車載器に用いる補正部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the correction | amendment part used for the onboard equipment of an Example. 補正部における具体的な補正動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the specific correction | amendment operation | movement in a correction | amendment part. 補正部における具体的な補正動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the specific correction | amendment operation | movement in a correction | amendment part. GPS道路課金システムを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a GPS road billing system. 従来技術に係る、走行経路検出用の車載器を示す構成図である。It is a block diagram which shows the vehicle equipment for a driving | running route detection based on a prior art. 従来技術におけるマップマッチング手法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the map matching method in a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

100 車載器
111 GPS受信器
112 加速度センサ
113 車速センサ
114 ジャイロ
115 位置推定部
116 マップマッチング部
117 記憶部
118 課金処理部
200 補正部
201 メモリ
202 補正要否判定機能部
203 補正ベクトル算出機能部
204 補正処理機能部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Onboard equipment 111 GPS receiver 112 Acceleration sensor 113 Vehicle speed sensor 114 Gyro 115 Position estimation part 116 Map matching part 117 Memory | storage part 118 Charge processing part 200 Correction part 201 Memory 202 Correction necessity determination function part 203 Correction vector calculation function part 204 Correction Processing function

Claims (2)

GPS衛星から送出された電波を受信することにより位置計測をして位置情報を出力するGPS受信器と、
車両の移動距離を示す移動距離情報を出力する移動距離検出手段と、
車両の進行方向を示す進行方向情報を出力する進行方向検出手段と、
前記GPS受信器により位置計測ができるときには、前記GPS受信器から出力された位置情報が示す位置を推定位置(X,Y)として周期的に出力すると共に、前記GPS受信器により位置計測ができないときには、前記移動距離情報と前記進行方向情報を基に、車両の移動位置を求めてこの求めた位置を推定位置(X,Y)として周期的に出力する位置推定部と、
前記推定位置(X,Y)の位置を補正し、この補正した位置を補正位置(cX,cY)として出力する補正部と、
道路に沿う位置情報を情報として有する道路情報が記憶されている記憶部と、
前記補正位置(cX,cY)と前記道路情報とを用いて、補正位置(cX,cY)で示す位置に最も近い道路上の位置をマップマッチング位置(mX,mY)として周期的に出力するマップマッチング部とを有し、
前記補正部は、
最新の推定位置(X,Y)に対して時間的に古い前回の推定位置(X,Y)を始点とし、前回の推定位置(X,Y)を補正して得た補正位置(cX,cY)を前記マップマッチング部にて処理して得たマップマッチング位置(mX,mY)を終点とする補正ベクトル(V)を求め、
最新の推定位置(X,Y)に対して時間的に古い前回の推定位置(X,Y)と、前回の推定位置(X,Y)を補正して得た補正位置(cX,cY)を前記マップマッチング部にて処理して得たマップマッチング位置(mX,mY)との間の離間距離(d)が、予め設定した閾値距離(D)よりも大きいか否かを判定すると共に、
最新の推定位置(X,Y)に対して時間的に古い前回の推定位置(X,Y)を始点とし最新の推定位置(X,Y)を終点としたときの前記始点から前記終点に向かう方向である推定方向と、前回の推定位置(X,Y)に最も近い道路が伸びる方向とでなす相対角度(θ)が、予め設定した閾値角度(Θ)よりも大きいか否かを判定し、
離間距離(d)が予め設定した閾値距離(D)以上であるか、または、相対角度(θ)が予め設定した閾値角度(Θ)以上である場合には、最新の推定位置(X,Y)で示す位置を補正位置(cX,cY)として出力し、
離間距離(d)が予め設定した閾値距離(D)未満で、且つ、相対角度(θ)が予め設定した閾値角度(Θ)未満である場合には、最新に入力された推定位置(X,Y)で示す位置を、前記補正ベクトル(V)で示す方向と距離だけ移動させた位置を補正位置(cX,cY)として出力する、
ことを特徴とする走行経路検出用の車載器。
A GPS receiver for measuring position by receiving radio waves transmitted from GPS satellites and outputting position information;
A travel distance detecting means for outputting travel distance information indicating the travel distance of the vehicle;
Traveling direction detection means for outputting traveling direction information indicating the traveling direction of the vehicle;
When the position can be measured by the GPS receiver, the position indicated by the position information output from the GPS receiver is periodically output as the estimated position (X, Y), and when the position cannot be measured by the GPS receiver. A position estimation unit that obtains a movement position of the vehicle based on the movement distance information and the traveling direction information and periodically outputs the obtained position as an estimated position (X, Y);
A correcting unit that corrects the position of the estimated position (X, Y) and outputs the corrected position as a corrected position (cX, cY);
A storage unit storing road information having position information along the road as information;
A map that periodically outputs a position on the road closest to the position indicated by the correction position (cX, cY) as a map matching position (mX, mY) using the correction position (cX, cY) and the road information. A matching section,
The correction unit is
The corrected position (cX, cY) obtained by correcting the previous estimated position (X, Y) starting from the previous estimated position (X, Y) that is older in time than the latest estimated position (X, Y) ) To obtain a correction vector (V) whose end point is a map matching position (mX, mY) obtained by processing the map matching unit,
The previous estimated position (X, Y) that is temporally older than the latest estimated position (X, Y) and the corrected position (cX, cY) obtained by correcting the previous estimated position (X, Y). While determining whether the separation distance (d) between the map matching position (mX, mY) obtained by processing in the map matching unit is larger than a preset threshold distance (D),
From the start point to the end point when the latest estimated position (X, Y) is the start point and the latest estimated position (X, Y) is the end point with respect to the latest estimated position (X, Y). It is determined whether or not the relative angle (θ) formed by the estimated direction that is the direction and the direction in which the road closest to the previous estimated position (X, Y) extends is larger than a preset threshold angle (Θ). ,
If the separation distance (d) is greater than or equal to a preset threshold distance (D) or the relative angle (θ) is greater than or equal to a preset threshold angle (Θ), the latest estimated position (X, Y ) Is output as the correction position (cX, cY),
When the separation distance (d) is less than the preset threshold distance (D) and the relative angle (θ) is less than the preset threshold angle (Θ), the estimated position (X, A position obtained by moving the position indicated by Y) by the direction and distance indicated by the correction vector (V) is output as a correction position (cX, cY).
A vehicle-mounted device for detecting a traveling route.
請求項1において
前記マップマッチング部から出力されるマップマッチング位置(mX,mY)から求めた走行経路を基に走行距離を求めて課金処理を行なう課金処理部を有することを特徴とする走行経路検出用の車載器。
In claim 1 ,
An in-vehicle device for detecting a travel route, characterized by having a billing processing unit for obtaining a travel distance based on a travel route obtained from a map matching position (mX, mY) output from the map matching unit. .
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