JP5270849B2 - Vehicle position calculation method and vehicle position calculation device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To determine highly accurately the present position of a vehicle. <P>SOLUTION: A computer stores in a storage means, a road graphic of a route defined by connecting in due order a section shown by a starting point, an end point, and a line segment defined by a locus from the starting point to the end point; stores in a distance storage part, a traveling distance which is an integrated distance from a reference position on the road graphic to the present position of the vehicle, relative to the vehicle traveling along the route; reads out the traveling distance stored in the distance storage part; and determines the present position of the vehicle by progressing from the reference position along the locus on the road graphic as long as the traveling distance. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、車両位置計算方法、および、車両位置計算装置に関する。   The present invention relates to a vehicle position calculation method and a vehicle position calculation device.

ナビゲーション装置から地形情報を入手し、入手した地形情報に基づき車両の速度制御を行うナビ協調の走行制御システムが開発されてきている。ナビ協調走行制御システムにおいては、車両の現在位置の決定が必要であり、特にその現在位置を持続的に求める方法が工夫されてきている(特許文献1など)。
特表平05−503775号公報
A navigation cooperative traveling control system has been developed that obtains terrain information from a navigation device and performs vehicle speed control based on the obtained terrain information. In the navigation cooperative traveling control system, it is necessary to determine the current position of the vehicle, and in particular, a method for continuously obtaining the current position has been devised (for example, Patent Document 1).
JP 05-503775 gazette

従来の手法では、車両の現在位置を高精度で求めることが困難であった。現在位置の精度が低下する要因として、現在位置を算出するための入力データである、車両や車両周辺の環境データの精度が低いことが挙げられる。なお、環境データは、車両に備え付けられたセンサにより取得される。   In the conventional method, it is difficult to obtain the current position of the vehicle with high accuracy. As a factor that decreases the accuracy of the current position, the accuracy of environmental data around the vehicle and the vehicle, which is input data for calculating the current position, is low. The environmental data is acquired by a sensor provided in the vehicle.

つまり、センサの性能が環境データの精度に影響する。例えば、GPS(Global Positioning System)アンテナから取得するGPS電波は、ビルなどの遮蔽物による電波遮断により精度が低下する。また、車両が走行する方位(方角)を検知する方位センサは、一般的に精度が低く、高精度のセンサは、高価となってしまう。   That is, the sensor performance affects the accuracy of environmental data. For example, the accuracy of GPS radio waves acquired from a GPS (Global Positioning System) antenna decreases due to radio wave blocking by a shielding object such as a building. In addition, the azimuth sensor that detects the azimuth (direction) in which the vehicle travels is generally low in accuracy, and a high-precision sensor is expensive.

そこで本発明は、車両の現在位置を高精度で求めることを、主な目的とする。   Therefore, the main object of the present invention is to obtain the current position of the vehicle with high accuracy.

前記した課題を解決するために、本発明は、コンピュータが、
始点、終点、および、始点から終点までの軌跡により定義される線分がクロソイド曲線として示される区間を、順に連結することにより定義される経路の道路図形を記憶手段に記憶し、
前記経路上を走行する車両について、前記道路図形上の基準位置から車両の現在位置までの積算距離である走行距離を距離記憶部に記憶し、
前記走行距離が第1閾値を超えるまでは以下の第1処理を選択し、前記走行距離が前記第1閾値を超えてから前記第1閾値よりも大きい第2閾値を超えるまでは以下の第2処理を選択し、前記走行距離が前記第2閾値を超えてからは以下の第3処理を選択して計算される車両の現在位置を、前記車両の現在位置として求めることを特徴とする。
前記第1処理は、緯度および経度にて表現される車両の現在位置の情報の入力を受け付けると、その受け付けた車両の現在位置を前記基準位置として更新するとともに、前記距離記憶部に記憶されている走行距離を0にする初期化処理を、前記基準位置の更新の度に実行する処理であり、
前記第2処理は、前記距離記憶部に記憶された走行距離を読み出し、前記基準位置から走行距離分の前記道路図形上の軌跡を進むことによって、前記車両の現在位置を求める処理であり、
前記第3処理は、前記車両の速度および車両の方位を積分して現在位置を求める処理である
その他の手段は、後記する。
In order to solve the above problems, the present invention provides a computer comprising:
Storing the road figure of the route defined by sequentially connecting the sections where the line segment defined by the locus from the start point, the end point, and the trajectory from the start point to the end point is shown as a clothoid curve;
For a vehicle traveling on the route, a travel distance that is an accumulated distance from a reference position on the road graphic to the current position of the vehicle is stored in a distance storage unit,
The following first process is selected until the travel distance exceeds the first threshold, and the following second processing is performed until the travel distance exceeds the first threshold and then exceeds a second threshold greater than the first threshold. A process is selected, and after the travel distance exceeds the second threshold value, the current position of the vehicle calculated by selecting the following third process is obtained as the current position of the vehicle.
When the first process receives an input of information on the current position of the vehicle expressed in latitude and longitude , the first process updates the received current position of the vehicle as the reference position and is stored in the distance storage unit. An initialization process for setting the travel distance to 0 is executed each time the reference position is updated ,
The second process is a process of obtaining a current position of the vehicle by reading a travel distance stored in the distance storage unit and proceeding a trajectory on the road figure corresponding to the travel distance from the reference position ,
The third process is a process for obtaining the current position by integrating the speed of the vehicle and the direction of the vehicle. Other means will be described later.

本発明によれば、車両の現在位置を高精度で求めることができる。   According to the present invention, the current position of the vehicle can be obtained with high accuracy.

図1は、本実施形態における車両の現在位置の算出方法の概要を示す説明図である。道路図形は、車両が走行する経路であり、複数の区間を順に接続したものである。区間と区間との区切りは、曲率が連続的に変化するように、なめらかに接続されている。各区間には、道路の形状を示す種別が1つずつ規定されている。例えば、図1の車両は、直線→クロソイド曲線の入口→円弧→クロソイド曲線の出口→直線、の順に区間を走行し、クロソイド曲線の出口上に現在位置が存在する。   FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a method for calculating the current position of the vehicle in the present embodiment. The road graphic is a route along which the vehicle travels, and is obtained by sequentially connecting a plurality of sections. The division between the sections is smoothly connected so that the curvature continuously changes. Each section has one type indicating the shape of the road. For example, the vehicle shown in FIG. 1 travels in the order of a straight line → an entrance of a clothoid curve → an arc → an exit of a clothoid curve → a straight line, and the current position exists on the exit of the clothoid curve.

なお、実際の道路と、道路地図での区間種別との対応は、以下の通りである。クロソイド曲線は、距離に応じて曲率が変化する形状である。
・直線の図形→直線の道路
・クロソイド曲線の入口の図形→カーブ前の緩和区間
・円弧の図形→カーブ
・クロソイド曲線の出口の図形→カーブ後の緩和区間
The correspondence between the actual road and the section type on the road map is as follows. The clothoid curve is a shape whose curvature changes according to the distance.
・ Straight figure → Straight road ・ Crossoid curve entrance figure → Pre-curve relaxation section ・ Arc figure → Curve ・ Crosoid curve exit figure → Relaxation section after curve

各区間は、幾何学における図形に対応する。幾何学における図形は、所定の決まりによって定められる形状であり、所定の決まりは数式によって表現される。そして、本実施形態では、幾何学における図形として、始点、終点、及び、始点から終点までの軌跡により定義される線分を活用する。この線分のパラメータをあらかじめ入力することにより、道路図形を定義する。   Each section corresponds to a figure in geometry. A figure in geometry is a shape determined by a predetermined rule, and the predetermined rule is expressed by a mathematical expression. And in this embodiment, the line segment defined by the locus | trajectory from a start point, an end point, and a start point to an end point is utilized as a figure in geometry. A road figure is defined by inputting parameters of this line segment in advance.

これにより、ナビゲーションなどに使用されている直線を結んだ折れ線リンク形式に比べ、区間の数が少なくて済むので道路図形の記憶に必要なメモリ容量を削減できる。さらに、実世界に建設されている道路施設の形状を正確に反映できるので、高精度な現在位置の計算に有効である。   As a result, the number of sections can be reduced as compared with the broken line link format that connects straight lines used for navigation and the like, so that the memory capacity required for storing road figures can be reduced. Furthermore, since the shape of the road facility constructed in the real world can be accurately reflected, it is effective in calculating the current position with high accuracy.

車両の現在位置は、道路図形上の車両の走行距離によって、計算される。走行距離とは、道路図形の軌跡に対する積算距離、つまり、道のりである。2次元情報で定義された道路図形上を、1次元のスカラー量である走行距離分だけの軌跡を進むことによって、2次元情報である現在位置を求める。   The current position of the vehicle is calculated by the travel distance of the vehicle on the road graphic. The travel distance is an integrated distance with respect to the path of the road figure, that is, a road. A current position, which is two-dimensional information, is obtained by advancing on a road figure defined by two-dimensional information by a trajectory corresponding to a travel distance that is a one-dimensional scalar quantity.

なお、車両の走行距離には、距離を計測する始点の違いにより、2つの表現方法がある。1つめは、初期化位置を始点として現在位置を終点とする「初期化位置からの走行距離」である。2つめは、現在位置が属する区間の開始点を始点として現在位置を終点とする「区間内の走行距離」である。「初期化位置からの走行距離」から「区間内の走行距離」を減算すると、初期化位置から現在位置が属する区間の開始点までの走行距離となる。   There are two expression methods for the travel distance of the vehicle, depending on the difference in the starting point for measuring the distance. The first is “travel distance from the initialization position” with the initialization position as the start point and the current position as the end point. The second is “travel distance within the section” starting from the start point of the section to which the current position belongs and having the current position as the end point. When the “travel distance within the section” is subtracted from the “travel distance from the initialization position”, the travel distance from the initialization position to the start point of the section to which the current position belongs is obtained.

図2は、車両位置計算装置1の構成図である。車両位置計算装置1は、車両の現在位置を随時計算して出力する。なお、車両位置計算装置1は、演算処理を行う際に用いられる記憶手段としてのメモリと、前記演算処理を行う演算処理装置とを少なくとも備えるコンピュータとして構成される。なお、メモリは、RAM(Random Access Memory)などにより構成される。演算処理は、CPU(Central Processing Unit)によって構成される演算処理装置が、メモリ上のプログラムを実行することで、実現される。   FIG. 2 is a configuration diagram of the vehicle position calculation apparatus 1. The vehicle position calculation device 1 calculates and outputs the current position of the vehicle as needed. The vehicle position calculation device 1 is configured as a computer including at least a memory serving as a storage unit used when performing arithmetic processing and an arithmetic processing device that performs the arithmetic processing. The memory is constituted by a RAM (Random Access Memory) or the like. Arithmetic processing is realized by an arithmetic processing unit configured by a CPU (Central Processing Unit) executing a program on a memory.

車両位置計算装置1は、速度検出部12、方位検出部14、GPS検出部16、道路図形18、距離記憶部20、現在位置初期化部22、自律航法算出部24、現在位置算出部26、現在位置選択部30、車両制御部32、および、ナビゲーション部34から構成される。   The vehicle position calculation device 1 includes a speed detection unit 12, a direction detection unit 14, a GPS detection unit 16, a road graphic 18, a distance storage unit 20, a current position initialization unit 22, an autonomous navigation calculation unit 24, a current position calculation unit 26, The current position selection unit 30, the vehicle control unit 32, and the navigation unit 34 are configured.

現在位置初期化部22は、緯度および経度にて表現される車両の現在位置の情報を入力するものである。具体的には、車両の現在位置をユーザが入力したり、あらかじめ現在位置を出力するように準備されたマーカから現在位置を自動で読み取る。マーカからの読み取りには、例えば、カメラ利用、磁気利用、および、通信利用などがある。   The current position initialization unit 22 inputs information on the current position of the vehicle expressed by latitude and longitude. Specifically, the current position of the vehicle is automatically read from a marker prepared by the user to input the current position of the vehicle or to output the current position in advance. Reading from the marker includes, for example, camera use, magnetic use, and communication use.

さらに、現在位置初期化部22は、GPS検出部16が検出したGPS電波により、車両の現在位置を入力してもよい。なお、GPS自体に十数mの誤差があるため、GPS単体で正確な現在位置を求めることは困難である。そこで、GPS信号が途絶えた時は、信頼性が低下したと判断して、ナビ協調走行制御システムの車両制御を中止することとしてもよい。   Furthermore, the current position initialization unit 22 may input the current position of the vehicle using GPS radio waves detected by the GPS detection unit 16. Since the GPS itself has an error of more than a dozen meters, it is difficult to obtain an accurate current position with the GPS alone. Therefore, when the GPS signal is interrupted, it may be determined that the reliability has decreased and the vehicle control of the navigation cooperative traveling control system may be stopped.

自律航法算出部24は、速度検出部12が検出する車両の現在の車両速度、および、方位検出部14が検出する車両の現在の方位(換言すると、進行する方角)を求め、その2次元ベクトルを積分して現在位置を求める。走行距離が長くなると、自律航法の誤差が蓄積されてくる。   The autonomous navigation calculation unit 24 obtains the current vehicle speed of the vehicle detected by the speed detection unit 12 and the current direction of the vehicle detected by the direction detection unit 14 (in other words, the traveling direction), and the two-dimensional vector. Is integrated to find the current position. As the mileage becomes longer, errors in autonomous navigation accumulate.

なお、自律航法算出部24は、現在位置初期化部22によって現在位置が初期化されたときには、初期化された現在位置からの差分として現在位置を求め続ける。そのため、初期化された直後は精度が高いが、初期化から走行を続けるほど、誤差が蓄積されてゆく。   Note that when the current position is initialized by the current position initialization unit 22, the autonomous navigation calculation unit 24 continues to obtain the current position as a difference from the initialized current position. Therefore, the accuracy is high immediately after the initialization, but errors continue to accumulate as the vehicle continues running from the initialization.

方位検出部14は、ジャイロや地磁気センサなど方位を検出する。検出する方位は、ドリフトなどにより、誤差が蓄積されてくる。なお、方位検出部14は、GPS検出部16により検出された現在位置の差分から方位を求めてもよい。   The direction detection unit 14 detects the direction such as a gyroscope or a geomagnetic sensor. Errors are accumulated in the detected orientation due to drift or the like. The azimuth detection unit 14 may obtain the azimuth from the difference between the current positions detected by the GPS detection unit 16.

現在位置算出部26は、図1で説明したように、速度検出部12が検出した速度を積分して求めた走行距離の分だけ、道路図形上の軌跡をなぞることによって、現在位置を求める。距離記憶部20は、走行距離を保持する。これにより、方位検出部14が求めた方位の精度が、直接的に現在位置に影響しないため、高精度な現在位置を計算することができる。   As described with reference to FIG. 1, the current position calculation unit 26 obtains the current position by tracing the locus on the road figure by the travel distance obtained by integrating the speed detected by the speed detection unit 12. The distance storage unit 20 holds a travel distance. Thereby, since the accuracy of the azimuth obtained by the azimuth detecting unit 14 does not directly affect the current position, the current position can be calculated with high accuracy.

なお、交差点など道路図形18が複数に分岐するときには、現在位置算出部26は、方位検出部14が求めた概方位(大まかな方位)をもとに、交差点をどちらに曲がったかを判定し、道路図形18を一意に確定する。概方位のみの使用だけなので、方位センサを高精度の高価なものから、廉価なものに置き換えることができる。   Note that when the road graphic 18 such as an intersection branches into a plurality, the current position calculation unit 26 determines to which direction the intersection has been bent based on the approximate direction (rough direction) obtained by the direction detection unit 14. The road graphic 18 is uniquely determined. Since only the general orientation is used, the orientation sensor can be replaced with an inexpensive one with high accuracy.

または、道路図形18が複数に分岐するときに、マップマッチングの手法として、推定された現在位置から道路図形18の区間要素までの最短距離を計算して、一番近い区間要素上に車両が移動したと判断してもよい。   Alternatively, when the road graphic 18 branches into a plurality of parts, as a map matching method, the shortest distance from the estimated current position to the section element of the road graphic 18 is calculated, and the vehicle moves on the nearest section element. You may judge that you did.

または、道路図形18が複数に分岐するときに、定期バス運行のように、ユーザからあらかじめ進行が確定している経路を入力してもらうことにより、道路図形18を一意に確定する。または、カーナビゲーションのルート探索のように、ユーザから経路を特定する情報として、出発地および目的地などの探索条件を入力し、その探索条件に適合するルート候補を選択することとしてもよい。   Alternatively, when the road graphic 18 branches into a plurality, the road graphic 18 is uniquely determined by having the user input a route that has been determined in advance as in regular bus service. Alternatively, as in route search for car navigation, search conditions such as a departure point and a destination may be input as information for specifying a route from the user, and route candidates that match the search condition may be selected.

速度検出部12は、車輪速パルスや加速度センサなどから測定される車両速度の検出部である。車両速度の誤差は、次のようにして補正が可能であり、信頼性を向上できる。例えば、車輪速パルスから、車両速度に変換する際のパラメータは、乗車人員などの車両環境により変動する可能性がある。そこで、同じ車両環境であらかじめ定めた基準となる既定路を走行したときに、パラメータの基準値と比較してその差分をもとにパラメータを補正することで、車両環境に依存する誤差を低減できる。   The speed detection unit 12 is a vehicle speed detection unit measured from a wheel speed pulse or an acceleration sensor. The error in the vehicle speed can be corrected as follows, and the reliability can be improved. For example, there is a possibility that a parameter when converting from a wheel speed pulse to a vehicle speed varies depending on a vehicle environment such as a passenger. Therefore, when traveling on a predetermined road that is a predetermined reference in the same vehicle environment, an error depending on the vehicle environment can be reduced by correcting the parameter based on the difference compared to the parameter reference value. .

現在位置選択部30は、現在位置初期化部22、自律航法算出部24、および、現在位置算出部26がそれぞれ出力する現在位置のうち、どの現在位置を採用するか選択して出力する。例えば、現在位置初期化部22が初期化した地点からの走行距離について、2つの閾値を設ける。第1閾値を超えるまでは現在位置初期化部22の現在位置を選択し、第1閾値を超えてから第2閾値を超えるまでは現在位置算出部26の現在位置を選択し、第2閾値を超えてからは自律航法算出部24の現在位置を選択する。   The current position selection unit 30 selects and outputs which current position is adopted from among the current positions output by the current position initialization unit 22, the autonomous navigation calculation unit 24, and the current position calculation unit 26, respectively. For example, two threshold values are provided for the travel distance from the point initialized by the current position initialization unit 22. The current position of the current position initialization unit 22 is selected until the first threshold value is exceeded, the current position of the current position calculation unit 26 is selected until the second threshold value is exceeded after the first threshold value is exceeded, and the second threshold value is set. After that, the current position of the autonomous navigation calculation unit 24 is selected.

車両制御部32は、現在位置選択部30から出力された現在位置をもとに車両の制御を支援する。具体的には、車両制御部32は、地図上の現在位置と方位の情報から、カーブ(曲率情報)や交差点、制限速度、停止線などの地形情報を求め、その地形情報に対応づけられている各制御を実施する。   The vehicle control unit 32 supports vehicle control based on the current position output from the current position selection unit 30. Specifically, the vehicle control unit 32 obtains terrain information such as a curve (curvature information), an intersection, a speed limit, and a stop line from information on the current position and direction on the map, and is associated with the terrain information. Implement each control.

Figure 0005270849
表1は、地形情報およびその地形に対する車両制御の対応を示す表である。例えば、地形「カーブ」が進行先にあるときには、パラメータ「曲率と距離」に着目し、「横加速度が一定値以下になるよう目標速度を求め減速する」旨の車両制御を実施する。
Figure 0005270849
Table 1 is a table showing terrain information and vehicle control correspondence to the terrain. For example, when the terrain “curve” is ahead, paying attention to the parameter “curvature and distance”, vehicle control is executed to “decelerate and obtain a target speed so that the lateral acceleration becomes a certain value or less”.

ナビゲーション部34は、現在位置選択部30から出力された現在位置を地図上の経路とともに表示して、進行先を案内する。   The navigation unit 34 displays the current position output from the current position selection unit 30 together with the route on the map, and guides the destination.

図3は、車両の現在位置をもとに実施される車両制御処理またはナビゲーション処理を示すフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart showing a vehicle control process or a navigation process performed based on the current position of the vehicle.

現在位置選択部30は、現在位置初期化部22、自律航法算出部24、および、現在位置算出部26がそれぞれ算出した車両の現在位置から、1つの車両の現在位置を選択して、車両の現在位置を求める(S101)。車両位置計算装置1は、現在位置の入力を受ける機能で分岐し(S102)、「車両制御」または「ナビゲーション」を実施する。なお、S101で求めた車両の現在位置をもとに、「車両制御」および「ナビゲーション」を両方実施してもよい。   The current position selection unit 30 selects the current position of one vehicle from the current positions of the vehicles calculated by the current position initialization unit 22, the autonomous navigation calculation unit 24, and the current position calculation unit 26, respectively. The current position is obtained (S101). The vehicle position calculation apparatus 1 branches by the function of receiving an input of the current position (S102), and performs “vehicle control” or “navigation”. Note that both “vehicle control” and “navigation” may be performed based on the current position of the vehicle obtained in S101.

S102で「車両制御」に分岐したときには、車両制御部32は、方位の地形情報(カーブ、曲率、制限速度、停止線など)を地図データベース(図示省略)から入手する(S103)。車両制御部32は、入手した地形情報に基づき、カーブ減速、停止、徐行、制限速度走行などの車両制御を行う(S104)。   When branching to “vehicle control” in S102, the vehicle control unit 32 obtains terrain information (curve, curvature, speed limit, stop line, etc.) of the direction from a map database (not shown) (S103). The vehicle control unit 32 performs vehicle control such as curve deceleration, stop, slowing down, speed limit traveling, etc. based on the acquired terrain information (S104).

S102で「ナビゲーション」に分岐したときには、ナビゲーション部34は、現在位置の周辺地図を地図データベース(図示省略)から入手する(S105)。ナビゲーション部34は、入手した周辺地図に基づき、周辺地図上での現在位置を表示し、進行方向の案内を行う(S106)。   When branching to “navigation” in S102, the navigation unit 34 obtains a map around the current position from a map database (not shown) (S105). The navigation unit 34 displays the current position on the surrounding map based on the obtained surrounding map and guides the traveling direction (S106).

図4は、車両の現在位置を求める処理を示すフローチャートである。図4は、S101の詳細を示す。   FIG. 4 is a flowchart showing a process for obtaining the current position of the vehicle. FIG. 4 shows details of S101.

車両位置計算装置1は、初期化の入力の有無をチェックする(S201)。   The vehicle position calculation apparatus 1 checks whether or not there is an initialization input (S201).

初期化の入力があったときには(S201,Yes)、現在位置初期化部22は、現在位置として緯度経度情報を入力する(S202)。現在位置初期化部22は、道路図形上の距離記憶部20の初期位置を決定する(S203)。現在位置初期化部22は、方位検出部14から検出した方位から、地図上の方位を求める(S204)。現在位置初期化部22は、距離記憶部20の走行距離に0を代入することにより、距離記憶部20をクリアする(S205)。   When initialization is input (S201, Yes), the current position initialization unit 22 inputs latitude and longitude information as the current position (S202). The current position initialization unit 22 determines the initial position of the distance storage unit 20 on the road graphic (S203). The current position initialization unit 22 obtains an orientation on the map from the orientation detected by the orientation detection unit 14 (S204). The current position initialization unit 22 clears the distance storage unit 20 by substituting 0 for the travel distance of the distance storage unit 20 (S205).

初期化の入力が無かったときには(S201,No)、現在位置算出部26は、距離記憶部20の前回値と今回までの走行距離の和を求め、距離記憶部20を更新する(S206)。現在位置算出部26は、距離記憶部20から、現在走行中の図形と図形開始点からの距離を求める(S207)。現在位置算出部26は、走行中の図形のパラメータと図形開始点からの距離をもとに、道路図形上の現在位置を計算する(S208)。そして、道路図形上の現在位置を地図上の現在位置に置き換えて、現在位置(緯度および経度で表現される)を算出する。   When there is no initialization input (S201, No), the current position calculation unit 26 obtains the sum of the previous value of the distance storage unit 20 and the travel distance up to this time, and updates the distance storage unit 20 (S206). The current position calculation unit 26 obtains a distance from the currently running graphic and the graphic start point from the distance storage unit 20 (S207). The current position calculation unit 26 calculates the current position on the road graphic based on the parameters of the graphic being traveled and the distance from the graphic start point (S208). Then, the current position (represented by latitude and longitude) is calculated by replacing the current position on the road graphic with the current position on the map.

図5は、現在走行中の図形と図形開始点からの距離を求める処理を示すフローチャートである。図5は、S207の詳細を示す。   FIG. 5 is a flowchart showing a process for obtaining the distance from the currently running figure and the figure start point. FIG. 5 shows details of S207.

現在位置算出部26は、走行距離ワークをクリアし、区間番号ワークに1をセットする(S301)。現在位置算出部26は、走行距離ワーク=区間番号の区間の全長+走行距離ワークとする(S302)。現在位置算出部26は、走行距離ワークが走行距離を超えるか否かを判定し(S303)、走行距離を超えないときには(S303,No)、区間番号をインクリメントし(S304)、S303に戻る。   The current position calculation unit 26 clears the travel distance work and sets 1 to the section number work (S301). The current position calculation unit 26 sets travel distance work = total length of section of section number + travel distance work (S302). The current position calculation unit 26 determines whether or not the travel distance work exceeds the travel distance (S303). When the travel distance work does not exceed the travel distance (S303, No), the section number is incremented (S304), and the process returns to S303.

走行距離を超えるときには(S303,Yes)、現在位置算出部26は、現在走行中の区間要素(区間番号ワーク)を求める(S305)。現在位置算出部26は、区間要素開始点からの走行距離が小さいか否かを判定し(S306)、走行距離が小さいときには(S306,Yes)、概方位から進行分岐路を判断し、現在走行中の区間要素を更新する(S307)。   When the travel distance is exceeded (S303, Yes), the current position calculation unit 26 obtains a section element (section number work) that is currently traveling (S305). The current position calculation unit 26 determines whether or not the travel distance from the section element start point is small (S306). When the travel distance is small (S306, Yes), the current position calculation unit 26 determines the traveling branch path from the general direction and performs the current travel. The middle section element is updated (S307).

以下、図4のS208に示した現在位置と地図上の現在位置を算出する処理の詳細を説明する。区間および区間上の走行距離をもとに、区間上の位置を求める計算方法について、区間の種別ごとに詳細に説明する。区間の種別にかかわらず、区間を示す変数は、次の通りである。
・区間の始点は、位置ベクトル「X
・区間の終点は、位置ベクトル「X
・区間上の車両の現在位置は、位置ベクトル「P」
・区間の長さは、「L」
・区間内の走行距離は、「l」。
Details of the process for calculating the current position and the current position on the map shown in S208 of FIG. 4 will be described below. A calculation method for obtaining the position on the section based on the section and the travel distance on the section will be described in detail for each section type. Regardless of the type of section, the variables indicating the section are as follows.
・ The start point of the section is the position vector “X 1
・ The end point of the section is the position vector “X 2
The current position of the vehicle on the section is the position vector “P”
・ The length of the section is "L"
・ The distance traveled within the section is “l”.

Figure 0005270849
図6(a)に示す区間「直線」について、説明する。位置ベクトル「P」は、走行距離「l」、および、区間を示す各変数を(式1)に代入することにより、計算できる。
Figure 0005270849
The section “straight line” shown in FIG. The position vector “P” can be calculated by substituting the travel distance “l” and each variable indicating the section into (Equation 1).

図6(b)に示す区間「円弧」について、説明する。区間「円弧」を示す変数は、次の通りである。
・接線角「θ」は、始点から終点に向かう方位の位置ベクトル「X」での接線の角度であり、例えば、東方位から反時計回りにとる。
・曲率半径は、「R」
・sign(回転方位)は、反時計回りが正(1)、時計回りが負(−1)である。
The section “arc” shown in FIG. 6B will be described. The variables indicating the section “arc” are as follows.
The tangent angle “θ” is the angle of the tangent at the position vector “X 1 ” in the direction from the start point to the end point, and is, for example, counterclockwise from the east direction.
・ The radius of curvature is "R"
The sign (rotation direction) is positive (1) counterclockwise and negative (-1) clockwise.

Figure 0005270849
以下が円弧を示す変数および円弧上の走行距離をもとに、(式2)によって円弧上の位置を求める計算方法である。回転角度「φ」は、走行距離「l」および曲率半径「R」から計算する。回転マトリックス「Rot(α)」は、2行2列の行列で表す。接線上の単位ベクトル「I(θ)」は、位置ベクトル「X」および接線角「θ」から計算する。
Figure 0005270849
The following is a calculation method for obtaining the position on the arc by (Equation 2) based on the variable indicating the arc and the travel distance on the arc. The rotation angle “φ” is calculated from the travel distance “l” and the curvature radius “R”. The rotation matrix “Rot (α)” is represented by a matrix of 2 rows and 2 columns. The unit vector “I (θ)” on the tangent is calculated from the position vector “X 1 ” and the tangent angle “θ”.

円弧の中心ベクトル「C」は、位置ベクトル「X」と始点から円弧の中心までのベクトルの和で求める。始点から円弧の中心までのベクトルは、I(θ)を直角にπ回転させ、曲率半径Rを乗算することにより、計算する。現在位置ベクトル「P」は、円弧の中心ベクトル「C」に、円弧の中心から始点への位置ベクトルを回転角度「φ」回転したベクトルを加算して計算する。 The arc center vector “C” is obtained as the sum of the position vector “X 1 ” and the vector from the start point to the center of the arc. The vector from the starting point to the center of the arc is calculated by rotating I (θ) by π at right angles and multiplying by the curvature radius R. The current position vector “P” is calculated by adding a vector obtained by rotating the position vector from the center of the arc to the start point by the rotation angle “φ” to the center vector “C” of the arc.

図7に示す区間「クロソイド曲線」について、説明する。区間「クロソイド曲線」を示す変数は、次の通りである。
・接線角「θ」は、始点から終点に向かう方位の位置ベクトル「X」での接線の角度であり、例えば、東方位から反時計回りにとる。
・入口出口フラグは、直線からカーブに入る際が入口(1)で、カーブから直線へ入る際には出口(−1)である。
・クロソイド曲線定数は、単位は[m]で、クロソイド曲線の大きさを表す。
The section “clothoid curve” shown in FIG. 7 will be described. The variables indicating the section “clothoid curve” are as follows.
The tangent angle “θ” is the angle of the tangent at the position vector “X 1 ” in the direction from the start point to the end point, and is, for example, counterclockwise from the east direction.
The entrance / exit flag is the entrance (1) when entering the curve from the straight line and the exit (-1) when entering the straight line from the curve.
-The clothoid curve constant is [m] and represents the size of the clothoid curve.

Figure 0005270849
図7(a)は、クロソイド曲線の入口を示す。まず、入口出口フラグが「1」(入口)であるときを説明する。以下がクロソイド曲線を示す変数およびクロソイド曲線上の走行距離をもとに、(式3)によってクロソイド曲線上の位置を求める計算方法である。距離「d」は、始点側からの距離である。クロソイド曲線上の位置ベクトル「P」は、始点上での接線座標を基準とする。現在位置ベクトル「P」は、始点ベクトル「X」と、Pを接線の角度「θ」だけ回転させたベクトルとの和として計算する。
Figure 0005270849
FIG. 7 (a) shows the entrance of the clothoid curve. First, the case where the entrance / exit flag is “1” (entrance) will be described. The following is a calculation method for obtaining the position on the clothoid curve by (Equation 3) based on the variable indicating the clothoid curve and the travel distance on the clothoid curve. The distance “d” is a distance from the start point side. The position vector “P c ” on the clothoid curve is based on tangent coordinates on the starting point. The current position vector “P” is calculated as the sum of the start point vector “X 1 ” and the vector obtained by rotating P c by the tangent angle “θ”.

Figure 0005270849
図7(b)は、クロソイド曲線の出口を示す。次に、入口出口フラグが「−1」(出口)であるときを説明する。(式4)によってクロソイド曲線上の位置を求める。距離「d」は、終点側からの距離である。終点上での接線座標の位置ベクトル「P」は、終点上での接線座標を基準とし、X軸方位は逆方位(マイナス)となる。現在位置ベクトル「P」は、終点ベクトル「X」と、Pを接線の角度「θ」分回転させたベクトルとの和として計算する。
Figure 0005270849
FIG. 7 (b) shows the exit of the clothoid curve. Next, the case where the entrance / exit flag is “−1” (exit) will be described. The position on the clothoid curve is obtained by (Equation 4). The distance “d” is a distance from the end point side. The position vector “P c ” of the tangent coordinates on the end point is based on the tangent coordinates on the end point, and the X-axis direction is the reverse direction (minus). The current position vector “P” is calculated as the sum of the end point vector “X 2 ” and a vector obtained by rotating P c by the tangent angle “θ”.

参考までに、(式3)および(式4)の数式の誘導過程を示す。   For reference, the induction process of the equations of (Equation 3) and (Equation 4) is shown.

Figure 0005270849
(式5)に示すように、接線角「θ」から曲線長に比例して角速度が変化する曲線は「dθ/dl」であり、単位ベクトル「u(θ)」から現在位置ベクトル「P(s)」を計算する。
Figure 0005270849
As shown in (Expression 5), the curve whose angular velocity changes in proportion to the curve length from the tangent angle “θ” is “dθ / dl”, and the current position vector “P ( s) ".

Figure 0005270849
(式6)に示すように、置換積分を実施して変数「l」を定義すると、現在位置ベクトル「P(l)」は、Fresnel関数を用いて計算できる。
Figure 0005270849
As shown in (Equation 6), when the variable “l” is defined by performing substitution integration, the current position vector “P (l)” can be calculated using the Fresnel function.

Figure 0005270849
(式7)は、Fresnel関数の級数展開式、つまり、Fresnel積分と級数展開の公式である。
Figure 0005270849
(Expression 7) is a series expansion formula of the Fresnel function, that is, a formula of Fresnel integral and series expansion.

Figure 0005270849
(式8)は、(式6)のFresnel関数に(式7)の公式を当てはめてFresnel関数の級数展開を行うことにより、現在位置ベクトル「P(l)」を求める計算式である。具体的には、曲線長「s」から変数「d」を求め、X座標値「X(d)」、Y座標値「Y(d)」を求める。
Figure 0005270849
(Expression 8) is a calculation expression for obtaining the current position vector “P (l)” by applying the formula of (Expression 7) to the Fresnel function of (Expression 6) and performing series expansion of the Fresnel function. Specifically, the variable “d” is obtained from the curve length “s”, and the X coordinate value “X (d)” and the Y coordinate value “Y (d)” are obtained.

以上説明した本実施形態によれば、高精度なデータが取得可能な走行距離を、建設された道路を正確に反映する道路図形18にあてはめることにより、車両の現在位置を高精度で求めることができる。   According to the embodiment described above, the current position of the vehicle can be obtained with high accuracy by applying the travel distance from which high-accuracy data can be obtained to the road graphic 18 that accurately reflects the constructed road. it can.

本発明の一実施形態に関する車両の現在位置の算出方法の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the calculation method of the present position of the vehicle regarding one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に関する車両位置計算装置を示す構成図である。It is a lineblock diagram showing a vehicle position calculation device concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に関する車両の現在位置をもとに実施される車両制御処理またはナビゲーション処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the vehicle control process or navigation process implemented based on the present position of the vehicle regarding one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に関する車両の現在位置を求める処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which calculates | requires the present position of the vehicle regarding one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に関する現在走行中の図形と図形開始点からの距離を求める処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which calculates | requires the distance from the figure in the present driving | running | working and figure start point regarding one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に関する直線および円弧について、車両の現在位置を求める計算方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the calculation method which calculates | requires the present position of a vehicle about the straight line and circular arc regarding one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に関するクロソイド曲線について、車両の現在位置を求める計算方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the calculation method which calculates | requires the present position of a vehicle about the clothoid curve regarding one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 車両位置計算装置
12 速度検出部
14 方位検出部
16 GPS検出部
18 道路図形
20 距離記憶部
22 現在位置初期化部
24 自律航法算出部
26 現在位置算出部
30 現在位置選択部
32 車両制御部
34 ナビゲーション部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle position calculation apparatus 12 Speed detection part 14 Direction detection part 16 GPS detection part 18 Road figure 20 Distance memory | storage part 22 Current position initialization part 24 Autonomous navigation calculation part 26 Current position calculation part 30 Current position selection part 32 Vehicle control part 34 Navigation part

Claims (5)

コンピュータが、
始点、終点、および、始点から終点までの軌跡により定義される線分がクロソイド曲線として示される区間を、順に連結することにより定義される経路の道路図形を記憶手段に記憶し、
前記経路上を走行する車両について、前記道路図形上の基準位置から車両の現在位置までの積算距離である走行距離を距離記憶部に記憶し、
前記走行距離が第1閾値を超えるまでは以下の第1処理を選択し、前記走行距離が前記第1閾値を超えてから前記第1閾値よりも大きい第2閾値を超えるまでは以下の第2処理を選択し、前記走行距離が前記第2閾値を超えてからは以下の第3処理を選択して計算される車両の現在位置を、前記車両の現在位置として求めることを特徴とする
車両位置計算方法。
前記第1処理は、緯度および経度にて表現される車両の現在位置の情報の入力を受け付けると、その受け付けた車両の現在位置を前記基準位置として更新するとともに、前記距離記憶部に記憶されている走行距離を0にする初期化処理を、前記基準位置の更新の度に実行する処理であり、
前記第2処理は、前記距離記憶部に記憶された走行距離を読み出し、前記基準位置から走行距離分の前記道路図形上の軌跡を進むことによって、前記車両の現在位置を求める処理であり、
前記第3処理は、前記車両の速度および車両の方位を積分して現在位置を求める処理である
Computer
Storing the road figure of the route defined by sequentially connecting the sections where the line segment defined by the locus from the start point, the end point, and the trajectory from the start point to the end point is shown as a clothoid curve;
For a vehicle traveling on the route, a travel distance that is an accumulated distance from a reference position on the road graphic to the current position of the vehicle is stored in a distance storage unit,
The following first process is selected until the travel distance exceeds the first threshold, and the following second processing is performed until the travel distance exceeds the first threshold and then exceeds a second threshold greater than the first threshold. The vehicle position is calculated as a current position of the vehicle by selecting a process and selecting the third process below after the travel distance exceeds the second threshold to select the vehicle. Method of calculation.
When the first process receives an input of information on the current position of the vehicle expressed in latitude and longitude , the first process updates the received current position of the vehicle as the reference position and is stored in the distance storage unit. An initialization process for setting the travel distance to 0 is executed each time the reference position is updated ,
The second process is a process of obtaining a current position of the vehicle by reading a travel distance stored in the distance storage unit and proceeding a trajectory on the road figure corresponding to the travel distance from the reference position ,
The third process is a process of obtaining a current position by integrating the orientation of the speed and the vehicle of the vehicle
前記車両の現在位置を求める工程は、経路の前記道路図形が複数に分岐しているときに、車両の方位センサが検出した車両の進行先となる方位に合致する前記道路図形を選択して、経路を一意に決定する処理をさらに実行することを特徴とする
請求項1に記載の車両位置計算方法。
The step of obtaining the current position of the vehicle, when the road figure of the route is branched into a plurality, select the road figure that matches the direction that the vehicle travels detected by the direction sensor of the vehicle, The vehicle position calculation method according to claim 1, further comprising a process of uniquely determining a route.
前記車両の現在位置を求める工程により求められた前記現在位置、および、前記現在位置からの進行先の地形情報をもとに、車両の制御を行う処理をさらに実行することを特徴とする
請求項1に記載の車両位置計算方法。
A process for controlling the vehicle is further executed based on the current position obtained by the step of obtaining the current position of the vehicle and the landform information of the destination from the current position.
The vehicle position calculation method according to claim 1 .
前記車両の現在位置を求める工程により求められた前記現在位置を地図上の経路とともに表示して、進行先を案内する処理をさらに実行することを特徴とする
請求項1に記載の車両位置計算方法。
The present position obtained by the step of obtaining the current position of the vehicle is displayed together with a route on a map, and a process for guiding a destination is further executed.
The vehicle position calculation method according to claim 1 .
始点、終点、および、始点から終点までの軌跡により定義される線分がクロソイド曲線として示される区間を、順に連結することにより定義される経路の道路図形を記憶する記憶手段と、
前記経路上を走行する車両について、前記道路図形上の基準位置から車両の現在位置までの積算距離である走行距離を記憶する距離記憶部と、
前記走行距離が第1閾値を超えるまでは以下の第1処理を選択し、前記走行距離が前記第1閾値を超えてから前記第1閾値よりも大きい第2閾値を超えるまでは以下の第2処理を選択し、前記走行距離が前記第2閾値を超えてからは以下の第3処理を選択して計算される車両の現在位置を、前記車両の現在位置として求める現在位置選択部と、を有することを特徴とする
車両位置計算装置。
前記第1処理は、緯度および経度にて表現される車両の現在位置の情報の入力を受け付けると、その受け付けた車両の現在位置を前記基準位置として更新するとともに、前記距離記憶部に記憶されている走行距離を0にする初期化処理を、前記基準位置の更新の度に実行する処理であり、
前記第2処理は、前記距離記憶部に記憶された走行距離を読み出し、前記基準位置から走行距離分の前記道路図形上の軌跡を進むことによって、前記車両の現在位置を求める処理であり、
前記第3処理は、前記車両の速度および車両の方位を積分して現在位置を求める処理である
Storage means for storing a road figure of a route defined by sequentially connecting a section where a line segment defined by a trajectory from the start point, the end point, and the start point to the end point is shown as a clothoid curve;
For a vehicle traveling on the route, a distance storage unit that stores a travel distance that is an accumulated distance from a reference position on the road graphic to a current position of the vehicle;
The following first process is selected until the travel distance exceeds the first threshold, and the following second processing is performed until the travel distance exceeds the first threshold and then exceeds a second threshold greater than the first threshold. A current position selection unit for obtaining a current position of the vehicle calculated as a current position of the vehicle by selecting a process and selecting the following third process after the travel distance exceeds the second threshold ; A vehicle position calculation device comprising:
When the first process receives an input of information on the current position of the vehicle expressed in latitude and longitude , the first process updates the received current position of the vehicle as the reference position and is stored in the distance storage unit. An initialization process for setting the travel distance to 0 is executed each time the reference position is updated ,
The second process is a process of obtaining a current position of the vehicle by reading a travel distance stored in the distance storage unit and proceeding a trajectory on the road figure corresponding to the travel distance from the reference position ,
The third process is a process of obtaining a current position by integrating the orientation of the speed and the vehicle of the vehicle
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