JP6143474B2 - Position detection apparatus and program - Google Patents

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Description

本発明は、位置検出装置およびプログラムに関する。   The present invention relates to a position detection device and a program.

下記の特許文献1には、電波航法技術および慣性航法技術においてセンサ誤差から生じる自車位置の誤差を考慮してマップマッチングを行うことができる位置検出装置が開示されている。センサ誤差は、動的システムの位置および向きを推定するカルマンフィルタの更新過程で算出された誤差共分散行列で表される。   Patent Document 1 listed below discloses a position detection device that can perform map matching in consideration of an error in the position of the host vehicle caused by a sensor error in radio navigation technology and inertial navigation technology. The sensor error is represented by an error covariance matrix calculated in the update process of the Kalman filter that estimates the position and orientation of the dynamic system.

また、下記の特許文献2には、誤差の生成過程をランジュバン方程式でモデル化することによりシステム方程式を単純化し、有色の観測雑音をマルコフ過程でモデル化し白色雑音化することによって、カルマンフィルタの更新周期の制限の問題を解消することができるハイブリッド航法装置が開示されている。   Further, in Patent Document 2 below, a system equation is simplified by modeling an error generation process using the Langevin equation, and a colored observation noise is modeled by a Markov process and converted into white noise, thereby updating the update period of the Kalman filter. A hybrid navigation device that can solve the problem of the limitation is disclosed.

特開2011−2324号公報JP 2011-2324 A 特開2001−174275号公報JP 2001-174275 A

ところで、カルマンフィルタでは、システムに付随する雑音の性質はガウス分布に従うことが前提となっているが、ジャイロセンサには累積誤差があり、GPS信号の測定誤差には自己相関がある。このように、実際に計測される情報に含まれる誤差はガウス分布ではなく有色雑音の性質を有する場合が多い。   By the way, in the Kalman filter, it is assumed that the nature of noise accompanying the system follows a Gaussian distribution, but the gyro sensor has an accumulated error, and the measurement error of the GPS signal has an autocorrelation. As described above, the error included in the actually measured information often has the property of colored noise instead of Gaussian distribution.

この点において、上記特許文献1の位置検出装置は、センサ誤差を白色雑音とみなして演算しているため、算出された誤差の量が実際の誤差よりも低く見積もられる傾向があり、車両の現在位置の算出精度が低くなる場合がある。   In this respect, since the position detection device of Patent Document 1 calculates the sensor error as white noise, the calculated error amount tends to be estimated lower than the actual error. The position calculation accuracy may be lowered.

また、特許文献2の航法装置は、有色雑音をモデル化してカルマンフィルタ内で誤差を単独推定するものであり、推定された誤差には有色雑音のオフセット分が考慮されている。しかし、特許文献2の航法装置は、カルマンフィルタ内では、有色雑音の成分が行列式の要素として追加されるため、演算に用いられる行列のサイズ(要素数)が大きくなる。そのため、演算処理には大きな処理負荷がかかり、大きなメモリ空間も必要となるなど、多くの計算機リソースが必要となる。   Further, the navigation device of Patent Document 2 models colored noise and estimates an error alone in a Kalman filter, and an offset of the colored noise is taken into account for the estimated error. However, in the navigation device of Patent Document 2, since a colored noise component is added as an element of a determinant in the Kalman filter, the size (number of elements) of the matrix used for the calculation becomes large. Therefore, a large processing load is required for the arithmetic processing, and a large amount of computer resources are required, such as a large memory space.

移動体の位置を検出する位置検出装置は、移動体と共に移動するため、小型かつ軽量であることが求められており、電源としても大きなバッテリを搭載できないことが多い。そのため、そのような位置検出装置には、低い処理負荷や必要なメモリ量がすくないことが求められる。   Since the position detecting device for detecting the position of the moving body moves together with the moving body, it is required to be small and lightweight, and it is often impossible to mount a large battery as a power source. Therefore, such a position detection device is required to have a low processing load and a small memory capacity.

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、有色雑音を考慮した誤差を算出することができると共に、演算リソースの消費量を低く抑えることにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to be able to calculate an error in consideration of colored noise and to keep consumption of computing resources low.

上記課題を解決するための本発明の第一の態様は、例えば、移動体の位置を検出する位置検出装置であって、GPS信号に基づいて前記移動体の位置を算出し、GPS位置として出力するGPS位置算出部と、前記移動体に設けられた各センサから出力された情報を取得するセンサ情報取得部と、前記GPS位置算出部によって算出された前記GPS位置の情報と、前記センサ情報取得部によって取得されたセンサ情報とに基づいて前記移動体の位置および向きを示す情報、ならびに、これらの誤差共分散行列を算出する位置誤差算出部と、誤差の累積を示す誤差ベクトルを算出し、算出した誤差ベクトルの長さを示す情報をオフセットとして算出するオフセット算出部と、前記オフセット算出部によって算出されたオフセットに基づいて、前記位置誤差算出部によって算出された誤差共分散行列から求まる誤差楕円の面積が大きくなるように当該誤差共分散行列を補正する誤差共分散行列補正部と、前記位置誤差算出部によって算出された前記移動体の位置および向きを示す情報、および、前記誤差共分散行列補正部によって補正された誤差共分散行列を用いて、地図データに含まれる道路上に前記移動体が存在する確率を算出し、算出した確率に基づいて前記地図データに含まれる道路上に前記移動体の位置を推定するマップマッチ処理部とを備える。
A first aspect of the present invention for solving the above problem is, for example, a position detection device that detects the position of a moving body, and calculates the position of the moving body based on a GPS signal and outputs the position as a GPS position A GPS position calculation unit, a sensor information acquisition unit that acquires information output from each sensor provided in the moving body, the GPS position information calculated by the GPS position calculation unit, and the sensor information acquisition Information indicating the position and orientation of the moving body based on the sensor information acquired by the unit, a position error calculation unit for calculating the error covariance matrix, and an error vector indicating the accumulation of errors, an offset calculating section that calculates the information indicating the length of the calculated error vector as an offset, based on the calculated offset by the offset calculation section, The error covariance matrix correction unit that corrects the error covariance matrix so that the area of the error ellipse obtained from the error covariance matrix calculated by the position error calculation unit increases, and the position error calculation unit Using the information indicating the position and orientation of the moving object and the error covariance matrix corrected by the error covariance matrix correction unit, the probability that the moving object exists on the road included in the map data is calculated, A map match processing unit that estimates the position of the moving object on a road included in the map data based on the calculated probability.

また、本発明の第二の態様は、例えば、コンピュータを、移動体の位置を検出する位置検出装置として機能させるプログラムであって、前記コンピュータに、GPS信号に基づいて前記移動体の位置を算出し、GPS位置として出力するGPS位置算出機能と、前記移動体に設けられた各センサから出力された情報を取得するセンサ情報取得機能と、前記GPS位置算出機能によって算出された前記GPS位置の情報と、前記センサ情報取得機能によって取得されたセンサ情報とに基づいて前記移動体の位置および向きを示す情報、ならびに、これらの誤差共分散行列を算出する位置誤差算出機能と、誤差の累積を示す誤差ベクトルを算出し、算出した誤差ベクトルの長さを示す情報をオフセットとして算出するオフセット算出機能と、前記オフセット算出機能によって算出されたオフセットに基づいて、前記位置誤差算出機能によって算出された誤差共分散行列から求まる誤差楕円の面積が大きくなるように補正する誤差共分散行列補正機能と、前記位置誤差算出機能によって算出された前記移動体の位置および向きを示す情報、および、前記誤差共分散行列補正機能によって補正された誤差共分散行列を用いて、地図データに含まれる道路上に前記移動体が存在する確率を算出し、算出した確率に基づいて前記地図データに含まれる道路上に前記移動体の位置を推定するマップマッチ処理機能とを実現させる。 The second aspect of the present invention is a program that causes a computer to function as a position detection device that detects the position of a moving object, for example, and causes the computer to calculate the position of the moving object based on a GPS signal. A GPS position calculation function for outputting as a GPS position, a sensor information acquisition function for acquiring information output from each sensor provided in the moving body, and the GPS position information calculated by the GPS position calculation function Information indicating the position and orientation of the moving body based on the sensor information acquired by the sensor information acquisition function, a position error calculation function for calculating the error covariance matrix, and an accumulation of errors calculates an error vector, and the offset calculation function of calculating the information indicating the length of the calculated error vector as an offset, the An error covariance matrix correction function for correcting the area of the error ellipse obtained from the error covariance matrix calculated by the position error calculation function based on the offset calculated by the offset calculation function; and the position error calculation Using the information indicating the position and orientation of the moving object calculated by the function and the error covariance matrix corrected by the error covariance matrix correction function, the moving object exists on the road included in the map data And a map match processing function for estimating the position of the moving body on the road included in the map data based on the calculated probability.

本発明の位置検出装置によれば、有色雑音を考慮した誤差を算出することができると共に、演算リソースの消費量を低く抑えることができる。   According to the position detection apparatus of the present invention, it is possible to calculate an error in consideration of colored noise and to reduce the consumption of computing resources.

本発明の一実施形態に係るナビゲーション装置の構成の一例を示すハードウェア構成図である。It is a hardware block diagram which shows an example of a structure of the navigation apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 記憶装置内に格納されているリンクテーブルのデータ構造の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the data structure of the link table stored in the memory | storage device. 演算処理部によって実現される位置検出機能の機能構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a function structure of the position detection function implement | achieved by the arithmetic processing part. 位置検出機能によって実行される位置検出処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the position detection process performed by a position detection function. オフセット算出(S100)における処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process in offset calculation (S100). センサ情報取得部によって取得されたセンサデータと、GPS位置算出部によって算出されたGPS位置の時系列を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the time series of the sensor data acquired by the sensor information acquisition part, and the GPS position calculated by the GPS position calculation part. 受信時刻Gsyncにおける向きDDRの算出過程を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the calculation process of direction DDR in the reception time Gsync . 受信時刻Gsyncにおける向きDGPSの算出過程を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the calculation process of direction DGPS in the reception time Gsync . 差分ベクトルEiの算出過程を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the calculation process of difference vector Ei. 誤差共分散行列の補正(S300)の処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of a process of correction | amendment of an error covariance matrix (S300). 誤差共分散行列の補正の効果を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the effect of correction | amendment of an error covariance matrix.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態における位置検出装置として動作するナビゲーション装置10の構成の一例を示すハードウェア構成図である。ナビゲーション装置10は、演算処理部100と、記憶装置107と、音声入出力装置108と、入力装置111と、ROM装置115と、車速センサ116と、加速度センサ117と、ジャイロセンサ118と、GPS(Global Positioning System)受信装置119と、FM多重放送受信装置120と、ビーコン受信装置121とを備える。本実施形態におけるナビゲーション装置10は、例えば自動車等の車両に搭載される。   FIG. 1 is a hardware configuration diagram illustrating an example of a configuration of a navigation device 10 that operates as a position detection device according to an embodiment of the present invention. The navigation device 10 includes an arithmetic processing unit 100, a storage device 107, a voice input / output device 108, an input device 111, a ROM device 115, a vehicle speed sensor 116, an acceleration sensor 117, a gyro sensor 118, a GPS ( Global Positioning System) receiving device 119, FM multiplex broadcast receiving device 120, and beacon receiving device 121. The navigation device 10 in this embodiment is mounted on a vehicle such as an automobile.

演算処理部100は、様々な処理を行う中心的ユニットである。演算処理部100は、例えば各種センサ(車速センサ116、加速度センサ117、ジャイロセンサ118)、GPS受信装置119、FM多重放送受信装置120等から出力される情報を基にして演算処理部100の現在位置を検出する。また、演算処理部100は、得られた現在位置の情報に基づいて、表示に必要な地図データを記憶装置107あるいはROM装置115から読み出す。   The arithmetic processing unit 100 is a central unit that performs various processes. The arithmetic processing unit 100 is based on information output from various sensors (vehicle speed sensor 116, acceleration sensor 117, gyro sensor 118), GPS receiver 119, FM multiplex broadcast receiver 120, etc., for example. Detect position. In addition, the arithmetic processing unit 100 reads map data necessary for display from the storage device 107 or the ROM device 115 based on the obtained current position information.

また、演算処理部100は、読み出した地図データをグラフィックス展開し、そこに現在位置を示すマークを重ねてディスプレイ106に表示する。また、演算処理部100は、記憶装置107またはROM装置115に記憶されている地図データ等を用いて、ユーザから指示された出発地点(または現在位置)と目的地点とを結ぶ最適な経路(推奨経路)を探索する。また、演算処理部100は、スピーカ110やディスプレイ106を用いてユーザを誘導する。   In addition, the arithmetic processing unit 100 develops the read map data in graphics, and displays the mark indicating the current position on the display 106 in a superimposed manner. Further, the arithmetic processing unit 100 uses the map data or the like stored in the storage device 107 or the ROM device 115, and the optimal route (recommended) connecting the departure point (or current position) instructed by the user and the destination point. Route). In addition, the arithmetic processing unit 100 guides the user using the speaker 110 and the display 106.

また、演算処理部100は、数値演算および各デバイスを制御するといった様々な処理を実行するCPU(Central Processing Unit)101と、記憶装置107から読み出した地図データや演算データ等を格納するRAM(Random Access Memory)102と、プログラムやデータを格納するROM(Read Only Memory)103と、各種ハードウェアを演算処理部100と接続するためのI/F(インターフェイス)104とを有する。演算処理部100では、各デバイスがバス105で接続されている。   The arithmetic processing unit 100 includes a CPU (Central Processing Unit) 101 that executes various processes such as numerical calculation and control of each device, and a RAM (Random) that stores map data, arithmetic data, and the like read from the storage device 107. (Access Memory) 102, a ROM (Read Only Memory) 103 for storing programs and data, and an I / F (interface) 104 for connecting various kinds of hardware to the arithmetic processing unit 100. In the arithmetic processing unit 100, each device is connected by a bus 105.

ディスプレイ106は、演算処理部100等で生成されたグラフィックス情報を表示するユニットである。ディスプレイ106は、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイなどで構成される。記憶装置107は、HDDや不揮発性メモリカードといった、少なくとも読み書きが可能な記憶媒体で構成される。この記憶媒体には、通常の経路探索装置に必要な地図データ(地図上の道路を構成するリンクのリンクデータを含む)であるリンクテーブル等が格納されている。   The display 106 is a unit that displays graphics information generated by the arithmetic processing unit 100 or the like. The display 106 is configured by a liquid crystal display, an organic EL display, or the like. The storage device 107 is configured by at least a readable / writable storage medium such as an HDD or a nonvolatile memory card. This storage medium stores a link table or the like which is map data (including link data of links constituting roads on the map) necessary for a normal route search device.

音声入出力装置108は、マイクロフォン109およびスピーカ110を有する。マイクロフォン109は、運転者等の搭乗者が発した音声を取得する。スピーカ110は、演算処理部100で生成されたユーザへのメッセージ等を音声信号として出力する。   The voice input / output device 108 includes a microphone 109 and a speaker 110. The microphone 109 acquires a voice uttered by a passenger such as a driver. The speaker 110 outputs a message or the like to the user generated by the arithmetic processing unit 100 as an audio signal.

マイクロフォン109とスピーカ110とは、当該ナビゲーション装置10が搭載された車両内の所定の部位に、別個に配されている。ただし、マイクロフォン109とスピーカ110とは、ナビゲーション装置10の筐体内に収納されていてもよい。ナビゲーション装置10は、マイクロフォン109およびスピーカ110を、それぞれ複数備えることができる。   The microphone 109 and the speaker 110 are separately arranged at a predetermined part in the vehicle on which the navigation device 10 is mounted. However, the microphone 109 and the speaker 110 may be housed in the casing of the navigation device 10. The navigation device 10 can include a plurality of microphones 109 and speakers 110.

入力装置111は、ユーザからの指示をユーザによる操作を介して受け付ける装置である。入力装置111は、方向キー112と、ダイヤルスイッチ113と、タッチパネル114とを有するが、その他のハードスイッチ(例えば縮尺変更キーなど)が設けられていてもよい。   The input device 111 is a device that receives an instruction from the user through an operation by the user. The input device 111 includes a direction key 112, a dial switch 113, and a touch panel 114, but other hard switches (for example, a scale change key) may be provided.

ROM装置115は、CD-ROMやDVD-ROM等のROM(Read Only Memory)や、IC(Integrated Circuit)カードといった、少なくとも読み取りが可能な記憶媒体で構成されている。この記憶媒体には、例えば、動画データや、音声データなどが記憶されている。   The ROM device 115 is composed of at least a readable storage medium such as a ROM (Read Only Memory) such as a CD-ROM or a DVD-ROM, or an IC (Integrated Circuit) card. In this storage medium, for example, moving image data, audio data, and the like are stored.

車速センサ116、加速度センサ117、およびジャイロセンサ118は、ナビゲーション装置10で現在位置を検出するために使用されるセンサである。   The vehicle speed sensor 116, the acceleration sensor 117, and the gyro sensor 118 are sensors used for detecting the current position in the navigation device 10.

車速センサ116は、車速を算出するのに用いられる信号を出力するセンサである。車速センサ116は、例えば、車輪の回転数を検出してパルス信号に変換し、所定の時間内におけるパルス信号数といった形で車速情報を出力する。   The vehicle speed sensor 116 is a sensor that outputs a signal used to calculate the vehicle speed. For example, the vehicle speed sensor 116 detects the number of rotations of the wheel, converts it into a pulse signal, and outputs vehicle speed information in the form of the number of pulse signals within a predetermined time.

加速度センサ117は、車両の前後方向の加速度に応じて所定の検出信号を一定周期で出力するセンサである。加速度センサ117は、例えば、車両の加速度が増加している場合には正の信号を出力し、減速度が発生している場合には負の信号を出力する。   The acceleration sensor 117 is a sensor that outputs a predetermined detection signal at a constant period in accordance with the acceleration in the longitudinal direction of the vehicle. For example, the acceleration sensor 117 outputs a positive signal when the acceleration of the vehicle is increasing, and outputs a negative signal when deceleration is occurring.

ジャイロセンサ118は、光ファイバジャイロや振動ジャイロ等で構成され、移動体の回転による角速度を検出するセンサである。   The gyro sensor 118 is configured by an optical fiber gyro, a vibration gyro, or the like, and is a sensor that detects an angular velocity due to rotation of a moving body.

GPS受信装置119は、GPS衛星からの信号を受信し、受信した信号を演算処理部100に提供する。   The GPS receiver 119 receives a signal from a GPS satellite and provides the received signal to the arithmetic processing unit 100.

FM多重放送受信装置120は、FM多重放送局から送られてくるFM多重放送信号を受信する。FM多重放送には、VICS(Vehicle Information Communication System:登録商標)情報の概略現況交通情報、規制情報、SA/PA(サービスエリア/パーキングエリア)情報、駐車場情報、天気情報などやFM多重一般情報としてラジオ局が提供する文字情報などがある。   The FM multiplex broadcast receiving apparatus 120 receives an FM multiplex broadcast signal transmitted from an FM multiplex broadcast station. FM multiplex broadcasting includes VICS (Vehicle Information Communication System: Registered Trademark) information, current traffic information, regulatory information, SA / PA (service area / parking area) information, parking information, weather information, and FM multiplex general information. As text information provided by radio stations.

ビーコン受信装置121は、VICS情報などの概略現況交通情報、規制情報、SA/PA情報、駐車場情報、天気情報や緊急警報などを受信する。ビーコン受信装置121は、例えば、光により通信する光ビーコン、電波により通信する電波ビーコン等を受信する。   The beacon receiving device 121 receives general current traffic information such as VICS information, regulation information, SA / PA information, parking lot information, weather information, emergency alerts, and the like. The beacon receiving device 121 receives, for example, an optical beacon that communicates by light, a radio beacon that communicates by radio waves, and the like.

図2は、記憶装置107内に格納されるリンクテーブル20のデータ構造の一例を示す概念図である。リンクテーブル20は、予め定められた地図領域であるメッシュ毎に、当該メッシュに含まれる道路を示すリンクに関する情報を含むメッシュデータ21を有する。それぞれのメッシュデータ21には、それぞれのメッシュを識別するメッシュID22および当該メッシュ内のリンクに関するデータであるリンクデータ23が含まれる。   FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of the data structure of the link table 20 stored in the storage device 107. The link table 20 has mesh data 21 including information on links indicating roads included in the mesh for each mesh that is a predetermined map area. Each mesh data 21 includes a mesh ID 22 that identifies each mesh and link data 23 that is data related to a link in the mesh.

それぞれのリンクデータ23には、それぞれのリンクを識別するリンクID230、当該リンクの開始ノード座標231、当該リンクの終了ノード座標232、当該リンクの道路種別233、当該リンクのリンク長234、当該リンクの旅行時間235、当該リンクの開始ノードに接続されている他のリンクのリンクIDを示す開始接続リンク236、および当該リンクの終了ノードに接続されている他のリンクのリンクIDを示す終了接続リンク237等が格納されている。   Each link data 23 includes a link ID 230 for identifying each link, a start node coordinate 231 of the link, an end node coordinate 232 of the link, a road type 233 of the link, a link length 234 of the link, Travel time 235, start connection link 236 indicating the link ID of another link connected to the start node of the link, and end connection link 237 indicating the link ID of another link connected to the end node of the link Etc. are stored.

図3は、演算処理部100によって実現される位置検出機能30の機能構成の一例を示すブロック図である。位置検出機能30は、GPS位置算出部31、センサ情報取得部32、オフセット算出部33、位置誤差算出部34、誤差共分散行列補正部35、およびマップマッチ処理部36を有する。   FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the position detection function 30 realized by the arithmetic processing unit 100. The position detection function 30 includes a GPS position calculation unit 31, a sensor information acquisition unit 32, an offset calculation unit 33, a position error calculation unit 34, an error covariance matrix correction unit 35, and a map match processing unit 36.

GPS位置算出部31は、所定の時間間隔で(例えば1秒毎に)、GPS受信装置119から提供されたGPS信号に基づいて、ナビゲーション装置10が搭載された車両とGPS衛星間の距離およびその変化率を3個以上の衛星に対して測定することで、車両の位置(GPS位置)、速度、方位を示す位置情報、速度情報、および方位情報、ならびに、算出した車両位置の確かさを示す誤差情報を生成する。そして、GPS位置算出部31は、生成したこれらの情報をオフセット算出部33および位置誤差算出部34へそれぞれ出力する。   The GPS position calculation unit 31 determines the distance between the vehicle on which the navigation device 10 is mounted and the GPS satellite based on the GPS signal provided from the GPS receiver 119 at predetermined time intervals (for example, every second) By measuring the rate of change for three or more satellites, the position of the vehicle (GPS position), the speed, the position information indicating the direction, the speed information, the direction information, and the certainty of the calculated vehicle position are indicated. Generate error information. The GPS position calculation unit 31 then outputs the generated information to the offset calculation unit 33 and the position error calculation unit 34, respectively.

センサ情報取得部32は、所定の時間間隔で(例えば0.2秒毎に)、車速センサ116、加速度センサ117、およびジャイロセンサ118のそれぞれから出力された情報を取得し、取得したこれらの情報を、オフセット算出部33および位置誤差算出部34へそれぞれ出力する。   The sensor information acquisition unit 32 acquires information output from each of the vehicle speed sensor 116, the acceleration sensor 117, and the gyro sensor 118 at predetermined time intervals (for example, every 0.2 seconds), and acquires these pieces of information. Are output to the offset calculation unit 33 and the position error calculation unit 34, respectively.

オフセット算出部33は、後述する手順により、誤差の累積を示す誤差ベクトルを算出し、算出した誤差ベクトルの長さを示す情報をオフセットとして誤差共分散行列補正部35へ出力する。   The offset calculation unit 33 calculates an error vector indicating accumulation of errors according to a procedure to be described later, and outputs information indicating the length of the calculated error vector to the error covariance matrix correction unit 35 as an offset.

位置誤差算出部34は、例えばカルマンフィルタ(「拡張カルマンフィルタ」と呼ばれるものを含む)によって構成され、誤差のある測定値を用いて、車両等の移動体の位置や方位などを特定する情報を算出する。本実施形態に係る位置誤差算出部34は、車両の位置情報、速度情報、方位情報、誤差情報や自律情報といった複数の情報を受け付けて、これらの平均と分散を求めることにより、車両の位置および向きを示す情報、ならびに、これらの情報の誤差を示す誤差共分散行列を算出する。そして、位置誤差算出部34は、算出したこれらの情報を誤差共分散行列補正部35へ出力する。   The position error calculation unit 34 is configured by, for example, a Kalman filter (including what is called an “extended Kalman filter”), and calculates information that specifies the position and direction of a moving body such as a vehicle using measurement values with errors. . The position error calculation unit 34 according to the present embodiment receives a plurality of pieces of information such as vehicle position information, speed information, azimuth information, error information, and autonomous information, and obtains the average and variance thereof to obtain the vehicle position and Information indicating the direction and an error covariance matrix indicating the error of these pieces of information are calculated. Then, the position error calculation unit 34 outputs the calculated information to the error covariance matrix correction unit 35.

誤差共分散行列補正部35は、後述する手順により、位置誤差算出部34によって算出された誤差共分散行列を、オフセット算出部33によって算出されたオフセットを用いて補正し、補正後の誤差共分散行列を、位置誤差算出部34によって算出された車両の位置および向きを示す情報と共にマップマッチ処理部36へ出力する。   The error covariance matrix correction unit 35 corrects the error covariance matrix calculated by the position error calculation unit 34 using the offset calculated by the offset calculation unit 33 according to the procedure described later, and the corrected error covariance. The matrix is output to the map match processing unit 36 together with information indicating the position and orientation of the vehicle calculated by the position error calculation unit 34.

マップマッチ処理部36は、記憶装置107内のリンクテーブル20を参照し、誤差共分散行列補正部35から受け取った車両の位置および向きを示す情報ならびに補正後の誤差共分散行列を用いて、車両が存在している最も確からしいリンク上の位置を特定する。そして、マップマッチ処理部36は、特定した位置近傍の地図データを記憶装置107から読み出してグラフィックス展開し、表示された地図上で特定された位置にカーマークを重ねてディスプレイ106に表示する。   The map match processing unit 36 refers to the link table 20 in the storage device 107, and uses the information indicating the position and orientation of the vehicle received from the error covariance matrix correction unit 35 and the corrected error covariance matrix. Identify the most probable link location that exists. Then, the map match processing unit 36 reads the map data in the vicinity of the specified position from the storage device 107 and develops the graphics, and displays the car mark on the specified position on the display 106 on the displayed map.

図4は、位置検出機能30によって実行される位置検出処理の一例を示すフローチャートである。位置検出機能30は、例えば所定の時間間隔で(例えば1秒毎に)、本フローチャートに示す処理を実行する。   FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the position detection process executed by the position detection function 30. The position detection function 30 executes the processing shown in this flowchart, for example, at predetermined time intervals (for example, every second).

なお、これとは別に、GPS位置算出部31は、所定の時間間隔でナビゲーション装置10が搭載された車両のGPS位置等を算出し、これらの情報をオフセット算出部33および位置誤差算出部34に提供しており、センサ情報取得部32は、所定の時間間隔で各センサから出力された情報を取得してオフセット算出部33および位置誤差算出部34に提供している。   Separately from this, the GPS position calculation unit 31 calculates the GPS position and the like of the vehicle on which the navigation device 10 is mounted at a predetermined time interval, and sends these information to the offset calculation unit 33 and the position error calculation unit 34. The sensor information acquisition unit 32 acquires information output from each sensor at a predetermined time interval and provides the information to the offset calculation unit 33 and the position error calculation unit 34.

まず、オフセット算出部33は、図5において後述する手順により、誤差の累積を示す誤差ベクトルを算出し、算出した誤差ベクトルの長さを示す情報をオフセットとして算出し、算出したオフセットを示す値を誤差共分散行列補正部35へ送る(S100)。   First, the offset calculation unit 33 calculates an error vector indicating accumulation of errors according to a procedure described later in FIG. 5, calculates information indicating the length of the calculated error vector as an offset, and sets a value indicating the calculated offset. The data is sent to the error covariance matrix correction unit 35 (S100).

次に、位置誤差算出部34は、GPS位置算出部31によって算出されたGPS位置を含む位置情報、速度情報、方位情報、および誤差情報、ならびに、各センサから出力された情報を用いて、これらの平均と分散を求めることにより、車両の位置および向きを示す情報、ならびに、これらの情報の誤差を示す誤差共分散行列を算出する(S200)。そして、位置誤差算出部34は、算出したこれらの情報を誤差共分散行列補正部35へ送る。   Next, the position error calculation unit 34 uses the position information including the GPS position calculated by the GPS position calculation unit 31, the speed information, the direction information, the error information, and the information output from each sensor. By calculating the mean and variance of the information, information indicating the position and orientation of the vehicle, and an error covariance matrix indicating the error of these information are calculated (S200). Then, the position error calculation unit 34 sends the calculated information to the error covariance matrix correction unit 35.

なお、ステップS100における処理と、ステップS200における処理とは、ステップS300が実行される前までに終了していればよく、本フローチャートに示す順番に限定されない。   Note that the processing in step S100 and the processing in step S200 are not limited to the order shown in this flowchart, as long as they are completed before step S300 is executed.

次に、誤差共分散行列補正部35は、図10において後述する手順により、位置誤差算出部34によって算出された誤差共分散行列を、オフセット算出部33によって算出されたオフセットを用いて補正し(S300)、補正後の誤差共分散行列を、位置誤差算出部34によって算出された車両の位置および向きを示す情報と共にマップマッチ処理部36へ送る。   Next, the error covariance matrix correction unit 35 corrects the error covariance matrix calculated by the position error calculation unit 34 using the offset calculated by the offset calculation unit 33 according to the procedure described later in FIG. S300), the corrected error covariance matrix is sent to the map match processing unit 36 together with information indicating the position and orientation of the vehicle calculated by the position error calculating unit 34.

次に、マップマッチ処理部36は、記憶装置107内のリンクテーブル20を参照し、誤差共分散行列補正部35から受け取った車両の位置および向きを示す情報ならびに補正後の誤差共分散行列を用いて、車両が存在している最も確からしいリンク上の位置にカーマークを重ねてディスプレイ106に表示し(S400)、位置検出機能30は、本フローチャートに示す位置検出処理を終了する。   Next, the map match processing unit 36 refers to the link table 20 in the storage device 107 and uses the information indicating the position and orientation of the vehicle received from the error covariance matrix correction unit 35 and the corrected error covariance matrix. Then, the car mark is superimposed on the most likely position on the link where the vehicle is present and displayed on the display 106 (S400), and the position detection function 30 ends the position detection process shown in this flowchart.

図5は、オフセット算出(S100)における処理の一例を示すフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of processing in offset calculation (S100).

ここで、オフセット算出の処理を説明する前に、各センサによって測定されたセンサデータとGPS位置算出部31によって算出されたGPS位置の時間的な関係を図示すると、例えば図6のようになる。オフセット算出部33および位置誤差算出部34では、例えば図6に示すように、センサ情報取得部32によって取得された各センサデータおよびGPS位置算出部31によって算出されたGPS位置の情報を保持している。   Here, before explaining the offset calculation process, the temporal relationship between the sensor data measured by each sensor and the GPS position calculated by the GPS position calculation unit 31 is illustrated in FIG. 6, for example. For example, as shown in FIG. 6, the offset calculation unit 33 and the position error calculation unit 34 hold each sensor data acquired by the sensor information acquisition unit 32 and information on the GPS position calculated by the GPS position calculation unit 31. Yes.

図6に示す例では、センサデータおよびGPS位置の情報は、新しい順に図6の上から下へ格納されている。また、最新のGPS位置Pnextを示すGPS信号の受信時刻をGnext、その1つ前のGPS位置Psyncを示すGPS信号の受信時刻をGsync、さらにその1つ前のGPS位置Pprevを示すGPS信号の受信時刻をGprevと定義する。 In the example shown in FIG. 6, the sensor data and the GPS position information are stored from the top to the bottom of FIG. Also, the reception time of the GPS signal indicating the latest GPS position P next is G next , the reception time of the GPS signal indicating the previous GPS position P sync is G sync , and the previous GPS position P prev is The reception time of the indicated GPS signal is defined as G prev .

まず、オフセット算出部33は、受信時刻Gprevにおける車両のGPS位置Pprev(Xgn-2,Ygn-2,θgn-2)を基準として、受信時刻Gprevから受信時刻Gsyncまでのセンサデータを用いて、ナビゲーション装置10が搭載された車両のデッドレコニングを行い、受信時刻Gsyncにおける車両の位置PDR(XDR,YDR)および向きDDRを算出する(S101)。 First, the offset calculation unit 33, a GPS position of the vehicle at the reception time G prev P prev (X gn- 2, Y gn-2, θ gn-2) standards, from the reception time G prev to the reception time G sync Using the sensor data, dead reckoning of the vehicle on which the navigation device 10 is mounted is performed, and the vehicle position P DR (X DR , Y DR ) and the direction D DR at the reception time G sync are calculated (S101).

オフセット算出部33は、例えば図7に示すように、受信時刻Gprevから受信時刻Gsyncまでのセンサデータを時系列につなげて受信時刻Gsyncにおける車両の位置PDR(XDR,YDR)および向きDDRを算出する。受信時刻Gsyncにおける車両の向きDDRは、受信時刻Gprevにおける車両の向きθgn-2と角度θDRをなしている。 For example, as shown in FIG. 7, the offset calculation unit 33 connects the sensor data from the reception time G prev to the reception time G sync in time series, and the vehicle position P DR (X DR , Y DR ) at the reception time G sync . and calculate the direction D DR. Orientation D DR of the vehicle at the reception time G sync is formed in a direction theta gn-2 and the angle theta DR of the vehicle at the reception time G prev.

次に、オフセット算出部33は、受信時刻Gprevにおける車両の位置Pprevから、受信時刻Gnextにおける車両の位置PnextまでのGPS位置の変化から、受信時刻GsyncのGPS信号から算出されたGPS位置Psyncにおける向きDGPSを算出する(S102)。オフセット算出部33は、例えば図8に示すように、GPS位置PprevからGPS位置Psyncに至るベクトルM1の向きと、GPS位置PsyncからGPS位置Pnextに至るベクトルM2の向きとの中間の向きをDGPSとして算出する。図8に示した例では、ベクトルM1とベクトルM2とのなす角θGPSの1/2の角度となる方向を、GPS位置Psyncにおける向きDGPSとして算出している。 Next, offset calculation unit 33, from the position P prev of the vehicle at the reception time G prev, from the change of the GPS position to the position P next of the vehicle at the reception time G next, calculated from GPS signal reception time G sync The direction D GPS at the GPS position P sync is calculated (S102). For example, as illustrated in FIG. 8, the offset calculation unit 33 calculates the direction of the vector M 1 from the GPS position P prev to the GPS position P sync and the direction of the vector M 2 from the GPS position P sync to the GPS position P next . calculating an intermediate orientation as D GPS. In the example shown in FIG. 8, a direction that is ½ of the angle θ GPS formed by the vector M 1 and the vector M 2 is calculated as the direction D GPS at the GPS position P sync .

次に、オフセット算出部33は、差分ベクトルEi(EXi,EYi)を算出する(S103)。オフセット算出部33は、例えば図9に示すように、ステップS101において算出した車両の位置PDR(XDR,YDR)を、受信時刻GsyncにおけるGPS位置Psyncに一致させる。そして、オフセット算出部33は、ステップS101において算出した車両の向きDDRを、ステップS102において算出した向きDGPSに一致させるように回転させる。 Next, the offset calculation unit 33 calculates the difference vector E i (E Xi , E Yi ) (S103). For example, as illustrated in FIG. 9, the offset calculation unit 33 matches the vehicle position P DR (X DR , Y DR ) calculated in step S101 with the GPS position P sync at the reception time G sync . The offset calculation unit 33, the direction D DR of the vehicle calculated in step S101, are rotated to match the calculated orientation D GPS at step S102.

そして、オフセット算出部33は、ステップS101において位置PDR(XDR,YDR)の算出基準となっていた受信時刻Gprevにおける回転および平行移動させた後の位置を位置P'prevとして算出する。受信時刻GsyncにおけるGPS位置PsyncをX−Y座標の原点とすると、位置P'prevは(−XDR,−YDR)の位置に算出される。そして、オフセット算出部33は、GPS位置Pprevから位置P'prevに至るベクトルを差分ベクトルEi(EXi,EYi)として算出する。 Then, the offset calculation unit 33 calculates the position after rotation and translation at the reception time G prev that was the calculation reference of the position P DR (X DR , Y DR ) in step S101 as the position P ′ prev . . Assuming that the GPS position P sync at the reception time G sync is the origin of the XY coordinates, the position P ′ prev is calculated as a position (−X DR , −Y DR ). Then, the offset calculation unit 33 calculates a vector from the GPS position P prev to the position P ′ prev as a difference vector E i (E Xi , E Yi ).

次に、オフセット算出部33は、過去に算出した所定数(例えば10個)の差分ベクトルEiのベクトル和をとり差分ベクトルEを算出し、算出した差分ベクトルEの長さをdoffsetとして誤差共分散行列補正部35へ送り、オフセット算出部33は、本フローチャートに示したオフセット算出の処理を終了する。 Next, the offset calculation unit 33 calculates a difference vector E by calculating a vector sum of a predetermined number (for example, 10) of difference vectors E i calculated in the past, and sets the length of the calculated difference vector E as d offset as an error. The offset calculation unit 33 terminates the offset calculation processing shown in the flowchart.

図10は、誤差共分散行列の補正(S300)の処理の一例を示すフローチャートである。   FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of the error covariance matrix correction (S300) process.

まず、誤差共分散行列補正部35は、位置誤差算出部34から出力された誤差共分散行列に基づいて、誤差楕円の長軸erraおよび短軸errbの長さをそれぞれ算出する(S301)。 First, the error covariance matrix correction unit 35 calculates the lengths of the major axis err a and the minor axis err b of the error ellipse based on the error covariance matrix output from the position error calculation unit 34 (S301). .

次に、誤差共分散行列補正部35は、誤差楕円の長軸erraに、ステップS100においてオフセット算出部33が算出したdoffsetを加算して、補正後の長軸err'aを算出する(S302)。 Next, the error covariance matrix correction unit 35 adds the d offset calculated by the offset calculation unit 33 in step S100 to the long axis err a of the error ellipse to calculate the corrected long axis err ′ a ( S302).

次に、誤差共分散行列補正部35は、以下の算出式(1)により、誤差楕円の短軸errbについても長軸と同じ比率で延伸させ、補正後の短軸err'bを算出する(S303)。
err'b=errb×err'a/erra ・・・(1)
Next, the error covariance matrix correction unit 35 extends the minor axis err b of the error ellipse at the same ratio as the major axis by the following calculation formula (1), and calculates the corrected minor axis err ′ b . (S303).
err ′ b = err b × err ′ a / err a (1)

このように、長軸と短軸とを同じ比率で延伸させることにより、誤差楕円の面積を大きくする補正を行うことで誤差の分布特性に与える影響を少なくすることができる。   In this way, by extending the major axis and the minor axis at the same ratio, it is possible to reduce the influence on the error distribution characteristics by performing correction to increase the area of the error ellipse.

次に、誤差共分散行列補正部35は、補正後の長軸err'aおよび短軸err'bを用いて、誤差共分散行列を再度作成する(S304)。そして、誤差共分散行列補正部35は、作成した補正後の誤差共分散行列を、位置誤差算出部34から受け取った車両の位置および向きの情報と共にマップマッチ処理部36へ送り、誤差共分散行列補正部35は、本フローチャートに示した誤差共分散行列の補正の処理を終了する。 Next, the error covariance matrix correction unit 35 again creates an error covariance matrix using the corrected long axis err ′ a and short axis err ′ b (S304). Then, the error covariance matrix correction unit 35 sends the generated corrected error covariance matrix together with the vehicle position and orientation information received from the position error calculation unit 34 to the map match processing unit 36, and the error covariance matrix The correction unit 35 ends the error covariance matrix correction processing shown in this flowchart.

ここで、例えば図11(a)に示すように、有色性の雑音の影響により符号44の位置に現在位置の候補点が算出された場合、白色雑音として誤差が見積もられると、例えば誤差楕円は符号43のような大きさで算出される。   Here, for example, as shown in FIG. 11A, when a candidate point of the current position is calculated at the position of reference numeral 44 due to the influence of colored noise, if an error is estimated as white noise, for example, an error ellipse is The size is calculated as shown by reference numeral 43.

そして、マップマッチ処理部36が、少なくとも一部が誤差楕円に含まれるようなリンクについて尤度を算出し、その中で最も確からしいリンクを決定するとすれば、たとえ実際の車両の位置がリンク41で示される道路上にある場合であっても、リンク41は尤度の算出対象から除外されてしまう。そのため、カーマーク42の位置が、実際には走行していない道路を示すリンク40上に算出されてしまう場合がある。   Then, if the map match processing unit 36 calculates the likelihood for a link at least part of which is included in the error ellipse and determines the most probable link among them, even if the actual vehicle position is the link 41 Even when the link 41 is on the road, the link 41 is excluded from the likelihood calculation target. Therefore, the position of the car mark 42 may be calculated on the link 40 indicating a road that is not actually traveling.

これに対して、本実施形態のナビゲーション装置10では、各センサの誤差を累積し、累積した誤差に基づいて、誤差楕円の面積が大きくなるように誤差共分散行列を補正する。これにより、例えば図11(b)に示すように、リンク41の一部が補正後の誤差楕円に含まれることになり、カーマーク42の位置は、実際には走行している道路を示すリンク41上に算出される可能性が高まる。   On the other hand, in the navigation apparatus 10 of the present embodiment, the error of each sensor is accumulated, and the error covariance matrix is corrected based on the accumulated error so that the area of the error ellipse becomes large. As a result, for example, as shown in FIG. 11B, a part of the link 41 is included in the corrected error ellipse, and the position of the car mark 42 is actually a link indicating the road on which the vehicle is running. 41 is more likely to be calculated.

以上、本発明の実施の形態について説明した。   The embodiment of the present invention has been described above.

上記説明から明らかなように、本実施形態のナビゲーション装置10によれば、有色雑音を考慮した誤差を算出することができると共に、演算リソースの消費量を低く抑えることができる。   As is clear from the above description, according to the navigation device 10 of the present embodiment, it is possible to calculate an error in consideration of colored noise and to reduce the consumption of computing resources.

例えば、特許文献2における航行装置では、有色雑音の成分がカルマンフィルタ内で行列式の要素として追加されるため、演算に用いられる行列のサイズ(要素数)が大きくなり、多くの計算機リソースが必要となる。   For example, in the navigation device in Patent Document 2, since colored noise components are added as determinant elements in the Kalman filter, the size (number of elements) of the matrix used for computation increases, and a large amount of computer resources are required. Become.

これに対して、本実施形態のナビゲーション装置10では、カルマンフィルタによる行列演算とは別個に、各センサの誤差を累積し、累積した誤差に基づいて誤差共分散行列を補正する。これにより、サイズの大きな行列の演算に必要な多くのリソースを確保する必要がなく、オフセットの計算も行列演算ほど多くのリソースを必要としないため、リソースの限られた組込み機器において精度の高い位置検出を実現することができる。   On the other hand, in the navigation apparatus 10 of this embodiment, the error of each sensor is accumulated separately from the matrix calculation by the Kalman filter, and the error covariance matrix is corrected based on the accumulated error. As a result, it is not necessary to secure many resources necessary for computing a large matrix, and offset calculation does not require as many resources as matrix computation, so it is highly accurate in embedded devices with limited resources. Detection can be realized.

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。   In addition, this invention is not limited to above-described embodiment, Many deformation | transformation are possible within the range of the summary.

例えば、上記した実施形態において、誤差共分散行列補正部35は、オフセット算出部33が算出したdoffsetを誤差楕円の長軸に加算したが、本発明はこれに限られず、誤差楕円の短軸に加算してもよい。短軸にdoffsetを加算した場合、誤差共分散行列補正部35は、長軸を同じ比率で延伸させる。また、誤差共分散行列補正部35は、誤差楕円の長軸または短軸以外の方向に、オフセット算出部33が算出したdoffset分、誤差楕円を拡大することにより、誤差楕円の面積を大きくするようにしてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the error covariance matrix correction unit 35 adds d offset calculated by the offset calculation unit 33 to the major axis of the error ellipse, but the present invention is not limited to this, and the minor axis of the error ellipse. May be added. When d offset is added to the short axis, the error covariance matrix correction unit 35 extends the long axis at the same ratio. Further, the error covariance matrix correction unit 35 enlarges the error ellipse by d offset calculated by the offset calculation unit 33 in a direction other than the major axis or minor axis of the error ellipse, thereby increasing the area of the error ellipse. You may do it.

また、誤差共分散行列補正部35は、オフセット算出部33が算出したdoffsetを、誤差楕円の長軸および短軸にそれぞれ加算してもよく、長軸または短軸のいずれか一方にdoffsetを加算した場合には、他方の軸の長さを変更しないようにしてもよい。 Further, the error covariance matrix correction unit 35 may add the d offset calculated by the offset calculation unit 33 to the major axis and the minor axis of the error ellipse, respectively, and d offset to either the major axis or the minor axis. When the number is added, the length of the other axis may not be changed.

また、上記した実施形態は、車両に搭載されるナビゲーション装置10を例に説明したが、本発明はこれに限られず、位置検出機能30を有する装置であれば、汎用コンピュータや携帯情報端末等であってもよい。また、各センサやGPS受信装置を移動体と共に移動させ、それらの機器からの情報を無線通信により位置検出機能30を有する外部のコンピュータへ送信し、当該外部のコンピュータが位置検出機能30の処理を実行して地図上にカーマークを重ねた画像を作成し、作成した画像を無線通信により移動体へ送信して移動体の画面に表示させるようにしてもよい。   Moreover, although the above-mentioned embodiment demonstrated the navigation apparatus 10 mounted in a vehicle as an example, this invention is not restricted to this, If it is an apparatus which has the position detection function 30, it will be a general purpose computer, a portable information terminal, etc. There may be. Also, each sensor and GPS receiver is moved together with the moving body, information from these devices is transmitted to an external computer having the position detection function 30 by wireless communication, and the external computer performs the processing of the position detection function 30. It is also possible to create an image in which the car mark is superimposed on the map, and transmit the created image to the moving body by wireless communication so as to be displayed on the screen of the moving body.

なお、上記したナビゲーション装置10内の各構成要素は、本実施形態に係るナビゲーション装置10の構成の理解を容易にするために、主な処理内容に応じて機能別に区分したものである。そのため、構成要素の区分方法やその名称によって、本願発明が制限されることはない。本実施形態に係るナビゲーション装置10の構成は、処理内容に応じて、さらに多くの構成要素に区分することもできるし、1つの構成要素がさらに多くの処理を実行するように区分することもできる。また、それぞれの処理は、ソフトウェアによる処理として実現されてもよく、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の専用のハードウェアにより実現されてもよい。   In addition, each component in the above-mentioned navigation apparatus 10 is classified according to the function according to main processing content in order to make an understanding of the structure of the navigation apparatus 10 which concerns on this embodiment easy. Therefore, the invention of the present application is not limited by the component classification method or its name. The configuration of the navigation device 10 according to the present embodiment can be divided into more components according to the processing contents, or can be divided so that one component performs more processing. . Each processing may be realized as processing by software, or may be realized by dedicated hardware such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit).

10:ナビゲーション装置、100:演算処理部、101:CPU、102:RAM、103:ROM、104:I/F、105:バス、106:ディスプレイ、107:記憶装置、108:音声入出力装置、109:マイクロフォン、110:スピーカ、111:入力装置、112:方向キー、113:ダイヤルスイッチ、114:タッチパネル、115:ROM装置、116:車速センサ、117:加速度センサ、118:ジャイロセンサ、119:GPS受信装置、120:FM多重放送受信装置、121:ビーコン受信装置、20:リンクテーブル、21:メッシュデータ、22:メッシュID、23:リンクデータ、230:リンクID、231:開始ノード座標、232:終了ノード座標、233:道路種別、234:リンク長、235:旅行時間、236:開始接続リンク、237:終了接続リンク、30:位置検出機能、31:GPS位置算出部、32:センサ情報取得部、33:オフセット算出部、34:位置誤差算出部、35:誤差共分散行列補正部、36:マップマッチ処理部、40:リンク、41:リンク、42:カーマーク、43:誤差楕円、44:候補点、45:補正後の誤差楕円、46:カーマーク 10: navigation device, 100: arithmetic processing unit, 101: CPU, 102: RAM, 103: ROM, 104: I / F, 105: bus, 106: display, 107: storage device, 108: voice input / output device, 109 : Microphone, 110: speaker, 111: input device, 112: direction key, 113: dial switch, 114: touch panel, 115: ROM device, 116: vehicle speed sensor, 117: acceleration sensor, 118: gyro sensor, 119: GPS reception Device: 120: FM multiplex broadcast receiver, 121: beacon receiver, 20: link table, 21: mesh data, 22: mesh ID, 23: link data, 230: link ID, 231: start node coordinates, 232: end Node coordinates, 233: road type, 234: link length 235: travel time, 236: start connection link, 237: end connection link, 30: position detection function, 31: GPS position calculation unit, 32: sensor information acquisition unit, 33: offset calculation unit, 34: position error calculation unit, 35: error covariance matrix correction unit, 36: map match processing unit, 40: link, 41: link, 42: car mark, 43: error ellipse, 44: candidate point, 45: error ellipse after correction, 46: car mark

Claims (7)

移動体の位置を検出する位置検出装置であって、
GPS信号に基づいて前記移動体の位置を算出し、GPS位置として出力するGPS位置算出部と、
前記移動体に設けられた各センサから出力された情報を取得するセンサ情報取得部と、
前記GPS位置算出部によって算出された前記GPS位置の情報と、前記センサ情報取得部によって取得されたセンサ情報とに基づいて前記移動体の位置および向きを示す情報、ならびに、これらの誤差共分散行列を算出する位置誤差算出部と、
誤差の累積を示す誤差ベクトルを算出し、算出した誤差ベクトルの長さを示す情報をオフセットとして算出するオフセット算出部と、
前記オフセット算出部によって算出されたオフセットに基づいて、前記位置誤差算出部によって算出された誤差共分散行列から求まる誤差楕円の面積が大きくなるように当該誤差共分散行列を補正する誤差共分散行列補正部と、
前記位置誤差算出部によって算出された前記移動体の位置および向きを示す情報、および、前記誤差共分散行列補正部によって補正された誤差共分散行列を用いて、地図データに含まれる道路上に前記移動体が存在する確率を算出し、算出した確率に基づいて前記地図データに含まれる道路上に前記移動体の位置を推定するマップマッチ処理部と
を備えることを特徴とする位置検出装置。
A position detection device for detecting the position of a moving body,
A GPS position calculation unit that calculates a position of the moving body based on a GPS signal and outputs the position as a GPS position;
A sensor information acquisition unit for acquiring information output from each sensor provided in the moving body;
Information indicating the position and orientation of the moving body based on the GPS position information calculated by the GPS position calculation unit and the sensor information acquired by the sensor information acquisition unit, and error covariance matrices thereof A position error calculation unit for calculating
An offset calculation unit that calculates an error vector indicating an accumulation of errors and calculates information indicating the length of the calculated error vector as an offset;
Error covariance matrix correction for correcting the error covariance matrix so that the area of the error ellipse obtained from the error covariance matrix calculated by the position error calculation unit is increased based on the offset calculated by the offset calculation unit And
Using the information indicating the position and orientation of the moving body calculated by the position error calculation unit and the error covariance matrix corrected by the error covariance matrix correction unit, the road is included on the road included in the map data. A position detection apparatus comprising: a map match processing unit that calculates a probability that a moving object exists and estimates a position of the moving object on a road included in the map data based on the calculated probability.
請求項1に記載の位置検出装置であって、
前記GPS位置算出部は、所定時間毎に前記GPS位置を算出し、
前記オフセット算出部は、
第一のタイミングにおいて算出された前記GPS位置を基準位置として、当該第一のタイミングよりも前記所定時間後のタイミングである第二のタイミングまでの間に取得したセンサ情報を累積して、当該第二のタイミングにおける前記移動体の位置および向きを算出し、
前記第一のタイミングにおいて算出された前記GPS位置から、前記第二のタイミングで算出された前記GPS位置までを結ぶ第一のベクトルの向きと、当該第二のタイミングで算出された前記GPS位置から、当該第二のタイミングよりも前記所定時間後のタイミングである第三のタイミングで算出された前記GPS位置までを結ぶ第二のベクトルの向きとの中間の向きを示す第一の方向を算出し、
前記センサ情報に基づいて算出した前記第二のタイミングにおける前記移動体の位置と、当該第二のタイミングで算出された前記GPS位置とを一致させると共に、前記センサ情報に基づいて算出した前記第二のタイミングにおける前記移動体の向きを前記第一の方向に一致させるように、前記第一のタイミングから前記第二のタイミングまでの間に取得したセンサ情報の軌跡を移動させ、
移動後の前記基準位置と、前記第一のタイミングにおいて算出された前記GPS位置との差に基づいて前記オフセットを算出することを特徴とする位置検出装置。
The position detection device according to claim 1,
The GPS position calculation unit calculates the GPS position every predetermined time,
The offset calculation unit
Using the GPS position calculated at the first timing as a reference position, the sensor information acquired until the second timing which is the timing after the predetermined time from the first timing is accumulated, Calculate the position and orientation of the moving body at the second timing,
From the GPS position calculated at the first timing to the direction of the first vector connecting from the GPS position calculated at the second timing to the GPS position calculated from the GPS position calculated at the second timing Calculating a first direction indicating an intermediate direction between the second vector connecting to the GPS position calculated at the third timing which is a timing after the predetermined time from the second timing. ,
The position of the mobile body at the second timing calculated based on the sensor information is matched with the GPS position calculated at the second timing, and the second calculated based on the sensor information Moving the trajectory of sensor information acquired between the first timing and the second timing so that the orientation of the moving body at the timing matches the first direction,
The position detecting device, wherein the offset is calculated based on a difference between the reference position after movement and the GPS position calculated at the first timing.
請求項2に記載の位置検出装置であって、
前記オフセット算出部は、
前記第一のベクトルと前記第二のベクトルとのなす角の1/2の角度となる方向を前記第一の方向として算出することを特徴とする位置検出装置。
The position detection device according to claim 2,
The offset calculation unit
A position detection apparatus that calculates a direction that is ½ of an angle formed by the first vector and the second vector as the first direction.
請求項2または3に記載の位置検出装置であって、
前記オフセット算出部は、
前記所定時間毎に取得された前記センサ情報および算出された前記GPS位置を用いて、前記第一のタイミングにおいて算出された前記GPS位置から、前記基準位置までのベクトルを算出し、前記所定時間毎に連続して算出された所定数の当該ベクトルを加算して求めたベクトルの長さをオフセットとして算出することを特徴とする位置検出装置。
The position detection device according to claim 2 or 3,
The offset calculation unit
Using the sensor information acquired every predetermined time and the calculated GPS position, a vector from the GPS position calculated at the first timing to the reference position is calculated, and every predetermined time A position detection device that calculates the length of a vector obtained by adding a predetermined number of vectors calculated consecutively as an offset.
請求項1から4のいずれか一項に記載の位置検出装置であって、
前記誤差共分散行列補正部は、
前記位置誤差算出部によって算出された誤差共分散行列から求まる誤差楕円の長軸または短軸の長さに、前記オフセット算出部によって算出されたオフセットを加算することにより、当該誤差楕円の面積が大きくなるように補正することを特徴とする位置検出装置。
The position detection device according to any one of claims 1 to 4,
The error covariance matrix correction unit includes:
By adding the offset calculated by the offset calculator to the length of the major or minor axis of the error ellipse obtained from the error covariance matrix calculated by the position error calculator, the area of the error ellipse is increased. A position detecting device characterized by correcting so as to become.
請求項5に記載の位置検出装置であって、
前記誤差共分散行列補正部は、
前記誤差楕円の長軸または短軸のいずれか一方の長さに前記オフセットを加算した場合に、他方の軸の長さを、当該一方の軸と同じ比率で延伸させることを特徴とする位置検出装置。
The position detection device according to claim 5,
The error covariance matrix correction unit includes:
Position detection characterized by extending the length of the other axis at the same ratio as the one axis when the offset is added to the length of either the major axis or the minor axis of the error ellipse apparatus.
コンピュータを、移動体の位置を検出する位置検出装置として機能させるプログラムであって、
前記コンピュータに、
GPS信号に基づいて前記移動体の位置を算出し、GPS位置として出力するGPS位置算出機能と、
前記移動体に設けられた各センサから出力された情報を取得するセンサ情報取得機能と、
前記GPS位置算出機能によって算出された前記GPS位置の情報と、前記センサ情報取得機能によって取得されたセンサ情報とに基づいて前記移動体の位置および向きを示す情報、ならびに、これらの誤差共分散行列を算出する位置誤差算出機能と、
誤差の累積を示す誤差ベクトルを算出し、算出した誤差ベクトルの長さを示す情報をオフセットとして算出するオフセット算出機能と、
前記オフセット算出機能によって算出されたオフセットに基づいて、前記位置誤差算出機能によって算出された誤差共分散行列から求まる誤差楕円の面積が大きくなるように補正する誤差共分散行列補正機能と、
前記位置誤差算出機能によって算出された前記移動体の位置および向きを示す情報、および、前記誤差共分散行列補正機能によって補正された誤差共分散行列を用いて、地図データに含まれる道路上に前記移動体が存在する確率を算出し、算出した確率に基づいて前記地図データに含まれる道路上に前記移動体の位置を推定するマップマッチ処理機能と
を実現させることを特徴とするプログラム。
A program that causes a computer to function as a position detection device that detects the position of a moving object,
In the computer,
A GPS position calculation function for calculating the position of the moving body based on a GPS signal and outputting the position as a GPS position;
A sensor information acquisition function for acquiring information output from each sensor provided in the moving body;
Information indicating the position and orientation of the moving body based on the GPS position information calculated by the GPS position calculation function and the sensor information acquired by the sensor information acquisition function, and their error covariance matrix A position error calculation function for calculating
An offset calculation function for calculating an error vector indicating an accumulation of errors and calculating information indicating the length of the calculated error vector as an offset;
Based on the offset calculated by the offset calculation function, an error covariance matrix correction function that corrects the error ellipse area obtained from the error covariance matrix calculated by the position error calculation function,
Using the information indicating the position and orientation of the moving body calculated by the position error calculation function and the error covariance matrix corrected by the error covariance matrix correction function, the road is included on the road included in the map data. A program that calculates a probability that a moving object exists and implements a map match processing function that estimates a position of the moving object on a road included in the map data based on the calculated probability.
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