JP6400489B2 - ナビゲーション装置及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ナビゲーション装置においてマップマッチングにより現在位置を算出する技術に関するものである。

ナビゲーション装置においてマップマッチングにより現在位置を算出する技術としては、ＧＰＳ受信機を用いた衛星測位で算出した現在の位置や、走行距離や進行方位を検出するセンサを用いた推測航法によって算出した現在の位置を基準地点とし、ＧＰＳ受信機を用いた衛星測位で算出した現在の進行方位や、センサを用いた推測航法によって算出した現在の進行方位を基準方位とした上で、基準地点の近傍の地図上の各道路の上の地点に候補地点を設定し、基準地点と候補地点との間の距離や基準方位と基準地点における道路の向きとの差に応じて、各候補地点の現在位置としての確からしさを評価し、最も確からしい候補地点を現在位置として算定する技術が知られている（たとえば、特許文献１、２）。

特開平08-334364号公報 特開2010-197279号公報

上述した基準位置と候補地点との間の距離や基準方位と基準地点における道路の向きとの差に応じて、各候補地点の現在位置としての確からしさを評価する技術によれば、以下のような問題が生じることがある。
すなわち、基準位置の測位のオフセット誤差が大きいと、真に現在位置が位置する道路上の地点ではなく、その近くを並行する他の道路上の地点に誤って現在位置が算出され続けてしまうことがある。
また、基準方位の算出に一時的に大きな誤差が生じてしまった場合でも、真に現在位置が位置する道路上の地点ではなく、その近くで当該道路と交差する他の道路上の地点に誤って現在位置が算出されてしまうことがある。
そこで、本発明は、マップマッチングにより現在位置を算出するナビゲーション装置において、より正しく真の現在位置が位置する道路上の地点を現在位置として算出することを課題とする。

前記課題達成のために、本発明は、現在位置を繰り返し算出するナビゲーション装置に、現在位置を算出する各回において、計測された現在の当該ナビゲーション装置の位置を基準位置に設定すると共に、地図を表す地図データを参照し、基準位置の周辺の各道路上の基準位置に最寄りの地点を候補地点に算定する候補地点設定手段と、現在位置を算出する各回において、算定された前記各候補地点の真の現在位置としての確からしさを複数の評価値によって評価して得られた評価結果に応じて最も真の現在位置としての尤度が大きい候補地点を現在位置として算定する現在位置算定手段とを備えたものである。ただし、前記複数の評価値は、今回設定した基準位置と前回設定した基準位置との間の距離と、評価する候補地点と当該候補地点と同じ道路上に前回算定された候補地点との間の距離の差を位置変化評価値として含み、当該位置変化評価値は、値が小さいほど、候補地点が真の現在位置として確からしいことを表すものである。

このようなナビゲーション装置によれば、前回と今回において計測した現在の位置である基準位置間の距離と、前回と今回において同じ道路上に算定された候補地点間の距離の相違をも考慮して今回の候補地点の真の現在位置としての尤度を算出するので、基準位置のオフセット誤差が大きい場合でも、そのことのみをもって、真の現在位置である候補地点が現在位置として算定されなくなってしまうことはない。よって、このような場合に、誤った道路上に直ちに現在位置が算出されてしまうことを抑制できる。

ここで、このようなナビゲーション装置は、前記複数の評価値に、今回設定した基準位置に前回設定した基準位置から向かう方位と、評価する候補地点に当該候補地点と同じ道路上に前回算定された候補地点から向かう方位との差の絶対値を方位評価値として、前記位置変化評価値に代えて、または、前記位置変化評価値と共に含めるようにしてもよい。なお、当該方位評価値は、値が小さいほど、候補地点が真の現在位置として確からしいことを表すものである。

このようにすることにより、前回と今回において計測した現在の位置である基準位置を結ぶ方位と、前回と今回において同じ道路上に算定された候補地点間を結ぶ方位の相違をも考慮して今回の候補地点の真の現在位置としての尤度を算出するので、基準方位の算出に一時的に大きな誤差が生じてしまった場合でも、そのことのみをもって、候補地点が現在位置として算定されなくなってしまうことはない。よって、このような場合に、誤った道路上に直ちに現在位置が算出されてしまうことを抑制できる。

また、以上のようなナビゲーション装置は、前記複数の評価値に、さらに、計測した当該ナビゲーション装置の位置の履歴が示す当該ナビゲーションの移動軌跡より求まる今回設定した基準位置までの前回設定した基準位置からの当該ナビゲーションの移動距離と、評価する候補地点までの当該候補地点と同じ道路上に前回算定された候補地点からの当該道路に沿った道程距離との差を移動量変化評価値として含めるようにしてもよい。ただし、当該移動量変化評価値は、値が小さいほど、候補地点が真の現在位置として確からしいことを表すものである。

また、以上のようなナビゲーション装置は、前記候補地点設定手段において、現在位置を算出する各回において、計測した現在の当該ナビゲーション装置の進行方位を基準方位に設定するように構成すると共に、前記複数の評価値に、今回設定した基準方位と前回設定した基準方位との差と、評価する候補地点が位置する道路の当該評価する候補地点の位置における前記地図が表す方位と当該候補地点と同じ道路上に前回算定された候補地点の位置における前記地図が表す当該道路の方位との差との差の絶対値を方位変化評価値として含めるようにしてもよい。なお、当該方位変化評価値は、値が小さいほど、候補地点が真の現在位置として確からしいことを表すものである。

また、以上のナビゲーション装置は、前記現在位置算定手段において、現在位置を算出する各回において、今回算定された各候補地点の各候補地点の真の現在位置としての尤度を、当該候補地点について得られた前記評価結果と、現在までに所定距離走行する期間中に行った前回以前の現在位置の算出の各回において当該候補地点と同じ道路上に算定された前回以前の各候補地点について得られた前記評価結果とを合算して算出するように構成してもよい。

このようなナビゲーション装置によれば、今回の候補地点の基準位置と当該候補地点との相関の大きさに基づいて評価した真の現在位置としての確からしさに加え、現在までに所定距離走行する期間中に算定された、今回の候補地点が位置する道路上に現在位置があることの確からしさを考慮して、候補地点の現在位置の尤度を算定するので、計測した基準位置や基準方位に一時的に大きな誤差が生じてしまった場合でも、誤った道路上に現在位置が算出されてしまうことを抑制できる。

ここで、本発明は、前記課題達成のために、併せて、現在位置を繰り返し算出するナビゲーション装置に、現在位置を算出する各回において、計測された現在の当該ナビゲーション装置の位置を基準位置に設定すると共に、地図を表す地図データを参照し、基準位置の周辺の各道路上の基準位置に最寄りの地点を候補地点に算定する候補地点設定手段と、現在位置算定手段とを備え、当該現在位置算定手段において、現在位置を算出する各回において、算定された前記各候補地点の真の現在位置としての確からしさを、今回算定された基準位置と当該候補地点との相関の大きさに基づいて評価して評価結果を算定すると共に、今回算定された各候補地点の各候補地点の真の現在位置としての尤度を、当該候補地点について算定した前記評価結果と、現在までに所定距離走行する期間中に行った前回以前の現在位置の算出の各回において当該候補地点と同じ道路上に算定された前回以前の各候補地点について算定した前記評価結果とを合算して算出し、最も尤度が大きい候補地点を現在位置として算定するようにしたものである。

このようなナビゲーション装置によっても、今回の候補地点の基準位置と当該候補地点との相関の大きさに基づいて評価した真の現在位置としての確からしさに加え、現在までに所定距離走行する期間中に算定された、今回の候補地点が位置する道路上に現在位置があることの確からしさを考慮して、候補地点の現在位置の尤度を算定するので、計測した基準位置や基準方位に一時的に大きな誤差が生じてしまった場合でも、誤った道路上に現在位置が算出されてしまうことを抑制できる。

なお、以上のナビゲーション装置において、前記計測された当該ナビゲーション装置の位置は、ＧＰＳ受信機によって計測した当該ナビゲーション装置の位置であってよい。

以上のように、本発明によれば、マップマッチングにより現在位置を算出するナビゲーション装置において、より正しく真の現在位置が位置する道路上の地点を現在位置として算出することができる。

本発明の実施形態に係るモバイル装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るナビゲーションアプリケーションの表示画面例を示す図である。 本発明の実施形態に係る評価要素を示す図である。 本発明の実施形態に係る評価値の算出法を示す例を示す図である。 本発明の実施形態に係る評価値の算出法を示す例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、モバイル装置に搭載されるナビゲーションアプリケーションへの適用を例にとり説明する。
図１に、本第１実施形態に係るモバイル装置の構成を示す。
モバイル装置１は、ユーザによって携帯されるスマートフォンやタブレット装置などの携帯型の装置であり、図示するように、ディスプレイ１１、操作部１２、マイクやスピーカなどを備えた音声入出力部１３、Bluetooth(登録商標)やWi-Fiなどの外部インタフェース１４、オペレーティングシステム１５、オペレーティングシステム１５によって管理されオペレーティングシステム１５上で稼働するアプリケーション、ＧＰＳ受信機１６、ジャイロ/加速度センサ１７、地図データを記憶する記憶部１８、移動電話網にアクセスするための移動通信装置１９を備えている。

また、モバイル装置１は、上述したアプリケーションとして、移動通信装置１９や音声入出力部１３や操作部１２を用いた移動電話機能を提供する移動電話アプリケーション１０１と、ナビゲーション機能を提供するナビゲーションアプリケーション１０２と、その他のアプリケーション１０３を備えている。

ただし、モバイル装置１は、ハードウエア的には、ＣＰＵやメモリなどを備えたコンピュータを用いて構成されるものあり、オペレーティングシステム１５や、アプリケーション１０３などは、当該コンピュータが、所定のコンピュータプログラムを実行することにより実現されるものである。

さて、このような構成において、モバイル装置１のナビゲーションアプリケーション１０２は、定期的に、ＧＰＳ受信機１６やジャイロ/加速度センサ１７を利用した基準位置や現在の基準方位の算出を行う。ここで、基準位置の算出は、たとえば、ＧＰＳ受信機１６を用いて衛星測位した現在の位置を基準位置とすることにより行う。また、基準方位の算出は、ＧＰＳ受信機１６を用いて衛星測位した現在の進行方位を基準方位としたり、ジャイロ/加速度センサ１７の検出値から現在の進行方位を基準方位として算出することにより行う。

また、ナビゲーションアプリケーション１０２は、基準位置、基準方位と、記憶部１８に記憶された地図データとのマップマッチング処理を行い現在位置と現在進行方位とを算出する。
また、ナビゲーションアプリケーション１０２は、ユーザから設定された目的地までのルートを探索し、誘導経路として設定する処理を行う。
また、ナビゲーションアプリケーション１０２は、地図データが表す地図上に、現在位置や現在の進行方向を表す現在地マークや目的地までのルートやユーザ操作受け付け用のボタンオブジェクトを表したナビゲーション画面を生成し、ディスプレイ１１に表示するナビゲーション画面表示処理を行う。

ここで、図２に、このようにしてナビゲーションアプリケーション１０２がナビゲーション画面表示処理で生成表示するナビゲーション画面の例を示す。
図示するように、ナビゲーション画面画像は、現在進行方位を上方向として表示した地図２１上に、現在位置を表す現在地マーク２２や目的地までのルート２３やユーザ操作受け付け用のボタンオブジェクト２４を表したものとなっている。
以下、上述のようにナビゲーションアプリケーション１０２が行うマップマッチング処理について、ユーザが、モバイル装置１を自動車内で使用している場合を例にとり説明する。
マップマッチング処理は、基準位置からの距離が所定距離内にある各道路上の、基準位置に直近の地点の各々を候補地点に設定し、各候補地点の評価値Ｑを算出し、評価値Ｑが最小の候補地点を現在位置として算出することにより行う。
ここで、各候補地点の評価値は、ｑ１からｑ６の評価要素を用いて、
評価値Ｑ=（ｋ１×ｑ１+ｋ２×ｑ２+ｋ３×ｑ３+ｋ４×ｑ４+ｋ５×ｑ５+ｋ６×ｑ６）
として算出する。ここで、ｋ１からｋ６は、各評価要素の重み付け係数であり、当該重み付け係数は、たとえば、各評価要素の評価値Ｑに対する働きが均一となるように設定する。

次に、評価要素ｑ１は、図３ａに示す、今回の基準位置Ｐ（０）と評価対象の候補地点Ｐｒ（０）との間の距離Ｄ１である。
また、評価要素ｑ２は、図３ａに示す、今回の基準方位Ａ（０）と、評価対象の候補地点Ｐｒ（０）が位置する道路の候補地点Ｐｒ（０）の位置における方位との方位差θ１の絶対値である。
また、評価要素ｑ３は、図３ｂに示す、今回の基準位置Ｐ（０）と前回の基準位置Ｐ（-１）との間の距離Ｌｍと、評価対象の候補地点Ｐｒ（０）と、評価対象の候補地点Ｐｒ（０）が位置する道路上に前回算出された候補地点Ｐｒ（-１）との距離Ｌｒの差（Ｌｍ-Ｌｒ）の絶対値である。

ここで、このような評価要素ｑ３を評価値Ｑの要素として用いているので、基準位置のオフセット誤差が大きい場合でも、そのことのみをもって、真の現在位置である候補地点が現在位置として算定されなくなってしまうことはない。よって、本実施形態によれば、誤った道路上に直ちに現在位置が算出されてしまうことを抑制できる。

次に、評価要素ｑ４は、図３ｂに示す、前回の基準位置Ｐ（-１）から今回の基準位置Ｐ（０）に向かう方向と、評価対象の候補地点Ｐｒ（０）が位置する道路上に前回算出された候補地点Ｐｒ（-１）から評価対象の候補地点Ｐｒ（０）に向かう方向との方位差θ２の絶対値である。

ここで、このような評価要素ｑ４を評価値Ｑの要素として用いているので、基準方位の算出に一時的に大きな誤差が生じてしまった場合でも、そのことのみをもって、真の現在位置である候補地点が現在位置として算定されなくなってしまうことはない。よって、本実施形態によれば、誤った道路上に直ちに現在位置が算出されてしまうことを抑制できる。

次に、評価要素ｑ５は、図３ｃに示す今回の基準方位Ａ（０）と前回の基準方位Ａ（-１）との差θ３と、図３ｄに示す評価対象の候補地点Ｐｒ（０）が位置する道路の候補地点Ｐｒ（０）の位置における方位と評価対象の候補地点Ｐｒ（０）が位置する道路上に前回算出された候補地点Ｐｒ（-１）の位置における当該道路の方位との差θ４との差（θ３-θ４）の絶対値である。

また、評価要素ｑ６は、図３ｅに示す、前回の基準位置Ｐ（-１）から今回の基準位置Ｐ（０）に至るまでに移動した距離Ｌと、評価対象の候補地点Ｐｒ（０）と当該候補地点Ｐｒ（０）が位置する道路上に前回算出された候補地点Ｐｒ（-１）との間の地図データが示す道路形状に沿った道程距離Ｌ１との差の絶対値である。なお、前回の基準位置Ｐ（-１）から今回の基準位置Ｐ（０）に至るまでに移動した距離Ｌは、基準位置Ｐ（-１）を算出してから基準位置Ｐ（０）を算出するまでの期間中の軌跡を、当該期間中にＧＰＳ受信機１６を用いた衛星測位やジャイロ/加速度センサ１７を用いて求め、求めた軌跡の長さとして距離Ｌを算出することにより求める。

なお、評価対象の候補地点Ｐｒ（０）が位置する道路上に、前回候補地点が算出されていない場合には、評価要素ｑ３、ｑ４、ｑ５、ｑ６としては、予め定めた所定の値を用いるようにする。所定の値としては比較的大きな値を用いるようにする。
以上、本発明の実施形態について説明した。
ところで、以上の評価値Ｑは、評価要素ｑ５とｑ６とを用いずに、
評価値Ｑ=（ｋ１×ｑ１+ｋ２×ｑ２+ｋ３×ｑ３+ｋ４×ｑ４）として算出するようにしてもよい。
また、以上の実施形態は以上の評価値Ｑに代えて、過去に所定距離を走行した期間中の評価値Ｑの和である評価値ＳＱを用いるようにしてもよい。なお、走行距離は、たとえば、基準位置の移動距離より求めるようにする。
すなわち、図４ａに示すように、現在までに所定距離（たとえば、３００ｍ）を走行した期間中、時間経過順にＰ（-ｎ）からＰ（０）のｎ+１個の基準位置が算出され、各基準位置に対して道路ｘ上にＰｒｘ（-ｎ）からＰｒｘ（０）のｎ+１個の候補地点が設定され、各基準位置に対して道路ｙ上にＰｒｙ（-ｎ）からＰｒｙ（０）のｎ+１個の候補地点が設定されている場合、Ｐｒｘ（-ｎ）からＰｒｘ（０）の道路ｘ上の各候補地点について上述のように算出した評価値Ｑの和を、道路ｘ上の今回の候補地点Ｐｒｘ（０）の評価値ＳＱとして用い、Ｐｒｙ（-ｎ）からＰｒｙ（０）の道路ｙ上の各候補地点について上述のように算出した評価値Ｑの和を、道路ｙ上の今回の候補地点Ｐｒｙ（０）の評価値ＳＱとして用いる。

そして、今回設定した候補地点のうちの評価値ＳＱが最小の候補地点を現在位置として算出する。
なお、図４ｂに示すように、現在までに所定距離（たとえば、３００ｍ）を走行した期間中の各回において算出された基準位置に対して、今回の候補地点Ｐｒｘ（０）が設定された道路ｘ上に候補地点が設定されなかった回がある場合には、その設定されなかった回の候補地点の評価値Ｑとして所定の値を用いて、道路ｘ上の今回の候補地点Ｐｒｙ（０）の評価値ＳＱを算出するようにする。ここで、設定されなかった候補地点の評価値Ｑとして用いる所定の値としては、評価値Ｑが通常とる値に比べ大きな値を設定し、現在までに所定距離（たとえば、３００ｍ）を走行した期間中に候補地点が設定されなかった道路上に今回設定された候補地点が現在位置として算出され難くする。

ところで、図５ａに示すように、走行速度が変化する場合、基準位置や候補地点が算出される空間的間隔は一様とはならない。
そこで、以上の評価値ＳＱの算出においては、図５ｂに示すように、現在までに所定距離（たとえば、３００ｍ）を走行した期間中の各回において算出された基準位置のうちから、基準位置を、抽出後の基準位置(図では、Ｐ（0）、Ｐ（-1）、Ｐ（-2）、Ｐ（-ｊ）、Ｐ（-ｋ）...)の間隔がほぼ一定の空間的間隔となるように抽出し、抽出した基準位置に対して設定された候補地点(図では、Ｐｒ（0）、Ｐｒ（-1）、Ｐｒ（-2）、Ｐｒ（-ｊ）、Ｐｒ（-ｋ）...)の評価値Ｑの和として、今回の候補地点Ｐ（0）の評価値ＳＱを算出するようにすることが好ましい。ただし、抽出する基準位置には、今回の基準位置が含まれるようにする。

以上のように評価値ＳＱを用いて、今回の評価値Ｑに加え、現在までに所定距離走行する期間中に算定された、今回の候補地点が位置する道路上に算定された候補地点の評価値Ｑ考慮して、候補地点の現在位置としての確からしさ算定することにより、計測した基準位置や基準方位に一時的に大きな誤差が生じてしまった場合でも、誤った道路上に現在位置が算出されてしまうことを抑制できる。

さて、以上の実施形態は、モバイル装置１への適用を例にとり説明したが、本実施形態におけるナビゲーションアプリケーション１０２の動作、構成は、車載のナビゲーション装置の動作、構成としても適用できる。また、この場合において、車載のナビゲーション装置における、上述した基準位置や基準方位の算出は、自動車に備えたジャイロセンサや加速度センサや車速センサに基づく推測航法によって算出するようにしてもよい。

１…モバイル装置、１１…ディスプレイ、１２…操作部、１３…音声入出力部、１４…外部インタフェース、１５…オペレーティングシステム、１６…ＧＰＳ受信機、１７…加速度センサ、１８…記憶部、１９…移動通信装置、１０１…移動電話アプリケーション、１０２…ナビゲーションアプリケーション、１０３…その他のアプリケーション。

Claims (8)

1. 現在位置を繰り返し算出するナビゲーション装置であって、
   現在位置を算出する各回において、計測された現在の当該ナビゲーション装置の位置を基準位置に設定すると共に、地図を表す地図データを参照し、基準位置の周辺の各道路上の基準位置に最寄りの地点を候補地点に算定する候補地点設定手段と、
   現在位置を算出する各回において、算定された前記各候補地点の真の現在位置としての確からしさを複数の評価値によって評価して得られた評価結果に応じて最も真の現在位置としての尤度が大きい候補地点を現在位置として算定する現在位置算定手段とを有し、
   前記複数の評価値は、今回設定した基準位置と前回設定した基準位置との間の距離と、評価する候補地点と当該候補地点と同じ道路上に前回算定された候補地点との間の距離の差を位置変化評価値として含み、当該位置変化評価値は、値が小さいほど、候補地点が真の現在位置として確からしいことを表すことを特徴とするナビゲーション装置。
2. 現在位置を繰り返し算出するナビゲーション装置であって、
   現在位置を算出する各回において、計測された現在の当該ナビゲーション装置の位置を基準位置に設定すると共に、地図を表す地図データを参照し、基準位置の周辺の各道路上の基準位置に最寄りの地点を候補地点に算定する候補地点設定手段と、
   現在位置を算出する各回において、算定された前記各候補地点の真の現在位置としての確からしさを複数の評価値によって評価して得られた評価結果に応じて最も真の現在位置としての尤度が大きい候補地点を現在位置として算定する現在位置算定手段とを有し、
   前記複数の評価値は、今回設定した基準位置に前回設定した基準位置から向かう方位と、評価する候補地点に当該候補地点と同じ道路上に前回算定された候補地点から向かう方位との差の絶対値を方位評価値として含み、当該方位評価値は、値が小さいほど、候補地点が真の現在位置として確からしいことを表すことを特徴とするナビゲーション装置。
3. 請求項１記載のナビゲーション装置であって、
   前記複数の評価値は、今回設定した基準位置に前回設定した基準位置から向かう方位と、評価する候補地点に当該候補地点と同じ道路上に前回算定された候補地点から向かう方位との差の絶対値を方位評価値として含み、当該方位評価値は、値が小さいほど、候補地点が真の現在位置として確からしいことを表すことを特徴とするナビゲーション装置。
4. 請求項１、２または３記載のナビゲーション装置であって、
   前記複数の評価値は、計測した当該ナビゲーション装置の位置の履歴が示す当該ナビゲーションの移動軌跡より求まる今回設定した基準位置までの前回設定した基準位置からの当該ナビゲーションの移動距離と、評価する候補地点までの当該候補地点と同じ道路上に前回算定された候補地点からの当該道路に沿った道程距離との差を移動量変化評価値として含み、当該移動量変化評価値は、値が小さいほど、候補地点が真の現在位置として確からしいことを表すことを特徴とするナビゲーション装置。
5. 請求項１、２、３または４記載のナビゲーション装置であって、
   前記候補地点設定手段は、現在位置を算出する各回において、計測した現在の当該ナビゲーション装置の進行方位を基準方位に設定し、
   前記複数の評価値は、今回設定した基準方位と前回設定した基準方位との差と、評価する候補地点が位置する道路の当該評価する候補地点の位置における前記地図が表す方位と当該候補地点と同じ道路上に前回算定された候補地点の位置における前記地図が表す当該道路の方位との差との差の絶対値を方位変化評価値として含み、当該方位変化評価値は、値が小さいほど、候補地点が真の現在位置として確からしいことを表すことを特徴とするナビゲーション装置。
6. 請求項１、２、３、４または５記載のナビゲーション装置であって、
   前記現在位置算定手段は、現在位置を算出する各回において、今回算定された各候補地点の各候補地点の真の現在位置としての尤度を、当該候補地点について得られた前記評価結果と、現在までに所定距離走行する期間中に行った前回以前の現在位置の算出の各回において当該候補地点と同じ道路上に算定された前回以前の各候補地点について得られた前記評価結果とを合算して算出することを特徴とするナビゲーション装置。
7. 請求項１、２、３、４、５、または６記載のナビゲーション装置であって、
   前記計測された当該ナビゲーション装置の位置は、ＧＰＳ受信機によって計測された当該ナビゲーション装置の位置であることを特徴とするナビゲーション装置。
8. コンピュータによって読み取られ実行されるコンピュータプログラムであって、
   前記コンピュータを請求項１、２、３、４、５、６または７記載のナビゲーション装置として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。