JPH01162110A - 車載用ナビゲーションシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は車載用ナビゲーションシステムに係り、特に車
載センサデータからの推定走行経路と地図道路データを
大局的にマツチングし、精度良く推定走行位置の修正を
行うに好適な車載用ナビゲ−ジョンシステムに関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は１日経エレクトロニクス、１９８７年４３
４巻「自動車用ＣＤ−ＲＯＭナビゲーシッンシステム実
用化始まる」に記載のように、車載用ナビゲーションシ
ステムは、ダツシュボードのＣＲＴに、ＣＤ−ＲＯＭに
記録した道路地図データを表示し、走行開始時に出発点
をＣＲＴの地図上にカーソルで入力すると、地磁気セン
サからの走行方向の情報と車速から、現在の走行地点を
ＣＲＴの地図上に表示するようになっており、とくに推
定した走行履歴と、地図上の経路パターンとを比較し、
交差点や道路の偏曲点で位置情報と地図パターンとを照
合し、正しいと思われる自車位置を推定する手法により
自車位置精度を向上させていた。

しかし、上述の従来技術では、方位と車速の誤差を、ｆ
Ｆ徴点点走行時みに、しかもその場その場で補正してい
たため、いったん誤まった経路に入り込むと、補正が破
たんするという問題について考慮がなされていなかった
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、先行方位および車速の誤差の累積によ
る推定走行位置の誤差について局所的補正しか配慮され
ておらず、ＣＲＴ上の推定走行位置が道路からはずれた
り、実際の走行位置と異なる推定走行位置情報をたより
にして目的地に到達しない道に入り込むなどの可能性を
生ずるという問題があった。

本発明の目的は、各種センサからの推定走行軌跡と、Ｃ
Ｄ−ＲＯＭ等の記憶装置上の道路形状とを照合し推定走
行位置を逐次修正するとともに。

推定の確かさを同時に求めることのできる。車載用ナビ
ゲーションシステムを提供することにある０〔問題点を
解決するための手段〕 上記目的は、車速センサと、走行方位センサと道路地図
データ記憶装置と１画像表示装置と、演算処理装置と、
走行位置推定手段と、推定走行位置と道路地図を合わせ
て画像表示装置に表示する手段とからなる車載用ナビゲ
ーシ璽ンシステムにおいて、走行起点から現時点までの
車載センサデータから得られる軟跡データと道路地図デ
ータからの候補経路とのＤＰマ、チングの最終段演算を
逐次的に行うことにより、複数の推定走行位置と各々の
推定位置に対応する不確さ（コスト）を逐次得、不確さ
（コスト）の少ない推定走行位置を１点あるいは複数選
んで画像表示装置の道路上に表示することにより達成さ
れる。

〔作用〕

第２図に示すような道路データと、車載センサデータだ
けから推定した走行軟跡を、走行開始点Ａから現時点Ｂ
までの軟跡全体としてマツチングすることを４える。走
行軟跡および７９チングしようとする候補経路の道路デ
ータを、開始黒人からそれぞれの経路に沿った距離ΔＳ
ごとの走行方位の値θ、　（ｉ）、　θ、（ｊ）で表わ
す。点Ｂではｊ−Ｎとする。

いま、走行軌跡ＡＢと候補経路のマツチングを下記マツ
チングコスト式を最小化することで実行する。式（１）
右辺第２項は、走行軌跡ＡＢの変形に関するコスト、第
１項は変形後の経路の不一致度合である。Ｗは両コスト
の重み付けであり、Ｗが小さい相変形を許す度合が強く
なる。式（１）は、走行軌跡を求めるのに用いる速度デ
ータと走行方位データにランダムな誤差が重畳し、走行
距離の誤差は速度誤差の累積である場合を想定している
。

式（１）を最小化する走行軌跡変形データ列（ε９）は
、走行軟跡ＡＨをどう変形してマツチングすべきかを与
え、最小値Ｊ　が最適マツチングにおいでも残るマツチ
ング誤差を与える口また。最適マツチングを与える走行
軌跡変形データ列（ｑ）により、現時点の推定走行位置
Ｂが１本来道路上のどとにあるべきかが判り、道路から
はずれている推定走行位置Ｂを、経路全体を考えつつ道
路上Ｂ′に修正することができる。

なお、マツチングコストの最小値Ｊ＊が、一定値以上で
ある場合には、マツチング自体に無理があると判断する
ことができる。また、最小ではないが、最小に近いマツ
チングコストを小さい順にＪｌ、Ｊ２．・・・とし、こ
れらに対応する走行軟跡変形データ列を（−”）ｉｆ、
”）、・・・とすると。

準最適なマツチングをマツチング度合とともに得られる
ことになる。

以上、走行軟跡を分岐のない１本の道路にマツチングす
る場合について劣えたが、道路データに交差点等分岐が
ある場合には、走行可能な経路をすべて拾い出し、候補
経路全体として１つ決まる最適マツチングと、複数の準
最適マツチングを求めることになる。

走行軟跡の端点Ｂは、車の走行とともに伸びていき、軟
跡に沿った距離は、ＮからＮ＋１．・・・と増えていく
。式（１）のマツチングコストを最小とする最適な走行
軌跡変形（εｔ）も、車の走行に合わせて刻々計算され
、補正（表示）走行位置Ｂ／も刻々変化する。しかし、
ｊ＝Ｎの走行位置までの走行軌跡変形（ｔ、＊）：　ｊ
　＝１ｘＮが、以降のｊ　＝Ｍ　（Ｍ＞Ｎ　）の走行位
置に関する最適変形（ｔ、＊）　：　ｊ　：１％Ｍの前
８項を与えるとは必らない。すなわち、ある時点までの
走行位置補正が誤りであったとしても、その後の走行軌
跡も含めて経路全体の最適マツチングを見出すことによ
り。

誤りが回復されることも生ずる。とくに１式（１）のマ
ツチングコストを道路に溶って位置ｊにより。

次のように分解し。

Ｊ＊＝　　Σ　Ｊｌ 」−！ｊ 位置ごとのマツチングコストＪ、＊を判定すれば。

走行経路上で。

（１）道路データからはずれた走行 （１１）車載センサデータの誤差 が生じたことを判断できる。

さて１式（１）を最小化する最適７９チングは。

ＤＰ　（Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　：
動的計画法）により求めることができる。第３図に示す
ように。

走行軌跡に沿った位置ｊと、道路データに沿った位置ｉ
をそれぞれ横軸とたて軸にとり、格子点を考える。図３
のように、各格子点からは３方向に可能なパスを与え、
それぞれについてコストＷ。

０、Ｗを与え、また格子点上にもコスト（θ、（ｉ）−
〇、（ｊ））”を与える。走行軌跡の位置ｊを道路デー
タの位置目こ合わせるマツチングの中で、最も式（１）
のコストを最小とするものをＪ＊（ｉ、ｊ）と表わすと
１図３の原点から格子点（ｉ、ｊ）への可能な経路の中
でパス上のコストと格子点上のコストの総和の最小値が
Ｊ”（ｉ、ｊ）である。ただし　ｔｌは、−１，０，１
のいずれかとする。

ＤＰの方程式は、 となる。なお１点ｊにおける最適マツチングコストＪ　
は　、Ｊ（ｔ、ｊ）である。ＤＰ演算は男根式（３）に
より、原点Ｊ”（０，０）＝Ｏから始めてＪ”（ｉ、ｊ
）を順に求めていくことになる。

いま、車の走行距離がｊ＝ｌ’Ｊであり、　ｊ”（ｉ、
Ｎ）が求まっているとすると１次の走行位置ｊ＝Ｎ＋１
でのｊ”（ｉ、　Ｎ＋１　）は、ＤＰ演算のｊ＝Ｎ＋１
に関する最終段の演算だけを行うだけで求まり。

ＤＰ演算は走行に合わせた逐次処理で実現できる。

繰り返すが、ｊ＝Ｎでの走行推定（補正）位置はＪ”（
ｉ、Ｎ）を最小とする道路上の位置ケ舖で求まる。

ところで１以上の演算は車の走行とともに図３の格子上
で放射状に広がっていき、Ｊ”（ｉ、ｊ）を計算すべき
点数がｊの増加（車の進行）と比例して増加する。そこ
で、Ｊ”（ｉ、ｊ）が閾値を越えた場合にはその格子点
を通る経路の演算は、それ以降停止しむぞな演算を省き
、いつでも演算量がほぼ一定に保たれるようにする。こ
れに合わせコスト計算の起点、すなわちマツチングする
走行軌跡の開始点も走行軌跡長が一定となるよう、車の
走行に合せてずらしていき、コス）Ｊ”（ｉ、ｊ）を判
定する閾値も一定値とする。

以上により、走行軌跡を軌跡全体として道路データに最
適にマヅチングし、走行位置を補正することができ、か
つ最適マツチングを求める演算を車の走行に合せたＤＰ
の逐次処略で実行できる。

なお、ＤＰ演算のもととなるマツチングコスト式の例と
して（１）式を示したが１本発明は（１）式に限るもの
ではない。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図により説明する０ 第１図は１本発明を用いる車載用ナピゲーシ璽ンシステ
ムである。運転者（または同乗者）１はナビゲーシ璽ン
システムの利用開始にあたり、現在位置を含む道路地図
を走行開始地図指示入力装置２から指定し１画像表示装
置３にＣＤ−ＲＯＭ装置４上の道路データを入力装置５
で読み出し表示する。道路データは、いったん道路ノー
ドチー道路データは、第４図に例を示すノードテーブル
で表わされている０画像化手段７は、すべてのノードに
ついて、隣接ノードとの間の直線式を求め。

本直線上の画素値を書込画像バッファ上で背景濃度（色
）値から道路濃度（色）値に変更する。画像表示装置３
に、第４図（ａ）のごとき道路画像が表示されると、運
転者１は、現在の車の位置を、カーソル移動装置で構成
される走行起点指示入力装置８により１画像表示装置の
カーソルを見ながら入力する。このタイミングに合わせ
、ΔＳ間隔走行方位計算装置１１は走行距離センサ９と
地磁気センサにより構成される走行方位センサ１０から
走行距離５（ｔ）と走行方位θｖ（１）の入力を開始し
、一定距離ΔＳごとの走行方向θ、（ｊ）、ｊ＝ｏ、　
　１゜・・・・・・を次々と出力する。走行起点指示入
力と同時に１画面上の走行起点座標が、ΔＳ間隔道路方
位計算手段１２に入力される。道路方位計算手段１２は
、道路ノードテーブル６を読込み、入力された走行起点
座標に最も近い道路データ上の点をまず求め、これをあ
らたな走行起点座標Ａとする。

つぎに１点Ａから到達可能なすべての道路経路について
、一定距離ΔＳごとの点の道路方位データθ１（ｉ）を
求め、道路方位データファイル１３に送る０道路方位デ
ータの個数すなわちファイルのサイズは、ＤＰマツチン
グを行う最大軌跡長Ｍの２倍とする。道路方位計算手段
１２は、同時にΔＳごとの点の座標（ｘ、（ｉ）、　ｙ
、（ｉ））も道路座標データファイル１４に送るｏＤＰ
演算手段１５は。

ΔＳ間隔走行方位計算装置１１から車の進行に伴い走行
方位データθ、（０１，θｖ（１）が入力されると。

第３図の３つの格子点、（０，１）、（１，１）（２，
１）の最小コストが（３）式により計算され。

最小コストファイル１６に出力される。車が進行しｉ＝
ｚの点を通過とともにθｖ（２）が走行方位計算装置１
１から出力されると、ＤＰ演算手段１５は、最小コスト
ファイル１６から、前回格納された最小コスト値Ｊ“（
１）、　１　）、　Ｊ”（１，１）。

Ｊ”（２，１）を読み出し、道路方位データファイル１
３からの道路方位角θ、（＋）、　　ｉ　＝０，１．２
゜３．４を用いて、（３）式により、ｊ＝２における最
小コスト値Ｊ”（ｉ、２）、ｉ＝１．・・・、４を求め
、最小コストファイル１６に格納する。以上のとと＜、
　Ｄｐ演最手段１５は、走行に合わせ、走行軌跡と道路
データの経路としてのＤＰマツチング演算の最終段を実
行する。最小コスト検出手段１７は、各走行距離ｊごと
に最小コストファイル１６中のＪ”（ｉ、ｊ）のｉに関
する最小値を与える−１．を検出し、補正位置計算手段
は１ｆｆｉｌｌ、すなわち走行距離ｊの最適マツチング
点の地図上の位置座標を、道路データ座標ファイル１４
から読み込み、画像化手段７に出力し１画像表示装置上
の地図座標に補゛正位置として重ねて走行位置を表示す
るとともに、入力装置５にも出力し、走行位置を中心と
した道路データの読出しを行う。また。

ΔＳ間隔道路方位計算手段１２は、車の進行に伴いｉｎ
ｉｌｍが増加するたびに、増加分の道路方位および座標
データを求め、道路方位データファイル１３および、道
路座標データファイル１４に追加する。なお、ＤＰ演算
手段１４は、計算したコストＪ”　（ｉ、ｊ”）をチエ
ツクし、閾値αを越えた場合ｌこは、第３図（ｂ）＋こ
示すようにＤＰ演算を停止するものとする。第２図に示
すように、交差点で分岐した先で、走行距離ｊに関する
すべてのコストＪ＊（ｉ、ｊ）が、閾値αを上まわった
場合には、本分岐についての道路方位データの計算はこ
れ以後行わない。

以上の繰返しにより１画像表示装置３には経路としての
最適マツチングにより補正された走行位置が車の走行と
ともに刻々表示される０〔発器の効果〕 本発明によれば、車載用ナビゲーシ目ンシステムにおい
て、車載センサデータから走行位置を推定する際、車載
センサデータ列と地図道路データのグローバルなマツチ
ングおよび推定走行位置の修正を、Ｄｒ（動的計画法）
マツチング手法で行うものとした。これにより、地図デ
ータの不備。

センサ誤差により、走行位置推定が破たんする可能性を
低下させ、−時的なミスマツチも事後のグローバルな判
断で修正できる車載用ナビゲーシ曹ンシステムを提供で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方式による一実施例の車載用ナビゲー
シ１ンシステム構成図、第２図は道路データと走行軌跡
の説明図、第３図（ａ）はＤＰマツチングの説明図、同
図（１〕）はマツチングコストのチエツクによるＤＰ演
算の停止の説明図、第４図は道路データとそのテーブル
表現を示す図である０代理人　弁理士　小　川　勝　男
□５．１．７゜第　／　国 浦　５　回 ｋｃｏ）θマＣ１）θ、（ｔすθ１ｔ３）　ｅｖ（４）
　０丁（５）謳−Ｎ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．車速センサと、走行方位センサと、道路地図データ
   記憶装置と、画像表示装置と、演算処理装置と、走行位
   置推定手段と、推定走行位置と道路地図を合わせて画像
   表示装置に地示する手段とからなる車載用ナビゲーショ
   ンシステムにおいて、現在の推定走行位置として道路上
   複数の地点の座標を記憶する手段と、各々の推定走行位
   置に対応する不確かさ（コスト）を記憶する手段と、不
   解かさ（コスト）の少ない推定走行位置を代表点として
   選んで画像表示装置に表示する手段と、次の時刻の推定
   走行位置および不確かさ（コスト）を現在の推定走行位
   置および不確かさ（コスト）をもとに前記センサデータ
   と道路地図データから求める推定走行位置の逐次更新手
   段を設けたことを特徴とする車載用ナビゲーションシス
   テム。
2. ２．特許請求の範囲第１項において、前記推定走行位置
   の逐次更新手段は、走行起点から現時点までの車載セン
   サデータから得られる経路データと道路地図データ上で
   の複数を許す候補経路とのＤＰマッチングの最終段演算
   であることを特徴とする車載用ナビゲーションシステム
   。
3. ３．特許請求の範囲第１項において、前記各々の推定走
   行位置に対応する不確かさ（コスト）を記憶する手段は
   、各推定走行位置に至る最小コスト経路上の各ＤＰマッ
   チング演算段でのコストを一定段数分記憶する手段と、
   次の時刻の推定走行位置に関するコストから前記一定段
   数の初段に関するコストを減ずる手段であることを特徴
   とする車載用ナビゲーションシステム。