JPH01304311A - 車両位置検出装置の地図メモリ - 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〉 この発明は位置検出方式に関し、さらに詳細にいえば、
道路交通網の任意の箇所を走行している車両の位置を、
電波等により外部からデー・夕の供給を受けることなく
検出する車両位置検出装置の地図メモリに関する。

〈従来の技術〉 従来から道路交通網の任意の箇所を走行している車両の
位置を検出する装置としては、距離センサと、方位セン
サと、地図メモリと、両センサからの出力信号に必要な
処理を施す処理装置とを具備し、車両の走行に伴なって
生ずる距離変化量、および方位変化量を積算しながら車
両の現在位置データを得、この現在位置データと、予め
メモリに格納されている道路交通網データとを比較し、
現在位置データの道路からのずれ量を累積誤差として算
出し、上記現在位置データに対して累積誤差分の補正を
行ない、現在位置データを道路データに一致させるよう
にした地図マツチング方式が提案されている（米国特許
節３．７８９，１９８号明細書、特開昭５８−９９７１
５号公報、特開昭５８−１１３７１１号公報、”ＬＡＮ
ＤＦＡＬＬ　Ａ　ＨＩＧＨ−ＲＥＳＯＬＵＴＩＯＮ　Ａ
ＵＴＯＭＡＴＩＣＶＥＨＩＣＬＥ−ＬＯＣＡＴＩＯＮ　
５ＹＳＴＥ）Ｉ”　、　Ｄ、ＫＩＮＧ　、　ＧＥＣＪｏ
ｕｒｎａｌ　ｏｒ　５ｃｉｅｎｃｅ　＆　Ｔｅｃｈｎｏ
ｌｏｇｙ　、　Ｖｏｌ、４５　。

Ｎｏ、ｌ　、　１９７ｇ、および「自動車走行電子技術
に関する試験研究」財団法人自動車走行電子技術協会・
昭和５７年３月参照）。

上記前れの位置検出装置においても、地図メモリは、書
面による道路地図から道路の中心線を求め、その中心線
を直線近似させたデータを、位置検出の為の道路交通網
データとして格納している。

また、上記以外にも、予め実際の車両走行軌跡を格納し
ておき、この格納したデータを道路交通網データとする
、いわゆるプレイバック方式がある（米国特許第３，７
１５，５７２号明細書参照）。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記道路地図帳（書面）から求められる
道路中心線の直線近似データを格納した地図メモリでは
、道路中心線の直線近似データと、実際に車両が走行す
る走行軌跡とは異なる場所があるため（第２図、第４図
参照）、このような場所を走行すると誤差が生ずる。特
に、多数の道路が密集している都心部を走行する場合に
おいては、多くの分岐点、交差点を通過しながら走行す
るため、誤差に基いて検出される位置が、実際の位置と
隣接道路との間の中間に達した場合には、道路の選択を
誤る可能性が高い。

第４図に基いてさらに詳細に説明すれば、左折角度が鋭
角な交差点（ａ）があり、交差点（ａ）を左折後、右折
路（ｂ）に進入する場合であって、該右折路に近接する
道路（ｃ）が存在する場合には、交差点（ａ）の左折角
度が狭いため、道路の中心線（ｄ）と車両の走行軌跡（
ｅ）との距離差が大きく、この誤差が、右折路（ｂ）に
隣接する右折路（ｃ）との距離が同等、或はそれ以上に
なるため、実際には、右折路（ｂ）に進入したにも拘わ
らず破線で示すように右折路（ｅ）を検出してしまうこ
とになる。

また、プレイバック方式においては、実際の走行軌跡を
データとしているので、上記交差点走行における距離誤
差は発生しない。しかし、プレイバック方式では、実際
に走行する必要があり、広範囲にわたって道路網データ
を作成するのは、不可能である。

〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
道路地図データの誤差を極力少なくして正確な車両の現
在位置を検出することができる位置検出装置の地図メモ
リを提供することを目的としている。

〈問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための、この発明の位置検出装置
の地図メモリは、道路地図が、道路の中心線を直線近似
させたデータと、車両の走行軌跡を直線近似させたデー
タとで構成されるものである。

〈作用〉 以上の位置検出装置の地図メモリであれば、所定タイミ
ング毎に走行距離、および方位変化量を得て積算し、積
算データに基いて、メモリに格納している道路地図の何
れかの道路上における自己の位置を検出する場合におい
て、メモリに格納している道路地図が、道路の中心線を
直線近似させたデータと、車両の走行軌跡を直線近似さ
せたデータとで構成されているので、道路の中心線と実
際の走行軌跡との距離差による誤差の発生を減少させる
ことができ、メモリに格納している道路網データに基い
て車両の位置検出を正確に行なうことができる。

さらに詳細に説明すれば、道路の中心線を直線近似させ
たデータは、道路地図帳に基いノードを設定し、ノード
間を道路網に従ってリンクにより接続することにより、
作成することができる。また、車両の走行軌跡を直線近
似させたデータは、道路の中心線と車両の走行軌跡との
距離が所定値以上の場所（例えば、左折角度の急な交差
点等）を、道路地図帳から検索し、実際の走行軌跡に近
似したノードとリンクを設定することにより、作成する
ことができる。そして、上記道路の中心線を直線近似さ
せたノードとリンク、および走行軌跡に近似させたノー
ドとリンクをメモリに格納する。

従って、所定タイミング毎に走行距離、および方位変化
量を得て積算したデータと、上記メモリに格納した道路
網データとがマツチする道路を検出すると共に、該検出
した道路上の右折、左折、カーブ点等のノード位置に基
いて正確な位置をも検出することができる。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

この発明の実施例に係る道路地図メモリは、道路地図帳
（例えば、縮尺＋−／　２５００図の地図の都市計画図
）に基いて、道路の中心線を直線近似させたノード・リ
ンクを設定すると共に、所定場所の車両の走行軌跡を直
線近似させたノード・リンクを設定し、該ノード・リン
クからなる道路網データ（分岐部間の距離等を示すノー
ドとリンクとの糾合せデータ）を、半導体メモリ、カセ
ットテープ、ＣＩ）−ＲＯＭ等に格納するものである。

第１図は道路の中心線を直線近似させるためのノード・
リンクの設定を説明する図であり、道路地図帳に基いて
交差点の中心（１０）、および道路のカーブ部（２０）
にノード（３０）を設定し、該ノード（３０）間をリン
ク（４０）で接続して道路を直線・近似させている（第
２図Ｃ参照）。

上記ノード（３０）は合流部、分岐部、屈曲部にも設定
されるものであり、橋（５０）、立体交差路（５１）、
トンネル（５２）等の道路の属性が変わる場所の前後に
も設定される（第１図Ｂ、Ｃ，Ｄ参照）。尚、メモリ容
量、データ処理時間を考慮してノード（３０）、リンク
（４０）の数は、極力少なくしている。

例えば、互の道路の中心線がずれる交差点においては複
数のノードが設定されることになるか、ノード間の距離
或は方位のずれが小さい交差点では、互のノードを共用
している（第２図Ｃ参照）。

以上をノード・リンクを設定する上においての基本とし
、特殊な場所例えば、分岐部の上に別の道路（高架道路
）が付設されている場所においては、分岐部のノード（
３１）と高架道路のノード（３２）が重ならないように
設定している（第１図り参照）。山間部のように折り返
すカーブ点においては、カーブの中央部に短いリンク（
４１）を設定する（第２図Ｃ参照）。

第２図は道路の中心線と車両の走行軌跡とか異なる場所
における直線近似を説明するだめの図であり、 ■道路幅の比較的大きな道路が交差する場所においては
、道路の中心線に近似させたリンク（４０）に加えて、
鋭角に左折するコーナに走行軌跡に近似させたダミーリ
ンク（４ａ）を設定する（第２図Ｃ参照）。即ち、上記
交差点において、鋭角に左折する場合には、道路の中心
点に設定したノード（３０）と車両の走行軌跡とが異な
るため、後述する走行距離検出部（１）から得られるデ
ータは、地図データから得られる距離データよりも短く
なる。そこで、道路の中心線に近似させたリンク（４０
）に加えて、走行軌跡に近似させたダミーリンク（４ａ
）を設定することにより、位置検出の誤りを減少させる
ことができる。

■道路幅の比較的大きな道路が交差する場所であって、
左折車両の為に付設された補助道路（５３）を通過する
場合には、道路の中心線に近似させたリンクに加えて、
補助道路（５３）　（走行軌跡）に近似させたダミーリ
ンク（４ａ）を設定する（第２図Ｂ参照）。即ぢ、左折
車両の為に付設された補助道路を通過する場合には、道
路の中心点に設定したノードと車両の走行軌跡とが異な
るため、走行距離検出部（１）から得られるデータは、
地図データから得られる距離データよりも短くなる。そ
こで、上記鋭角に左折する場合と同様に走行軌跡に近似
させたダミーリンクを設定することにより、位置検出の
誤りを減少させることができる。

■交差点の前後で道路幅が異なる場所においては、道路
の中心点をずらしてノード（３ａ）を設定している（第
２図Ｃ参照）。即ち、道路の中心線に基いてノード（３
０）を設定するとノードが二つになり、車両の走行軌跡
に近似しなくなる。そこで、二つのノードを、道路の中
心点をずらして一つのノードで代用（以下代用ノード（
３ａ）と称する）すると共に、該代用ノード（３ａ）と
隣接ノード（３０）、とを代用リンク（４ｂ）で接続す
ることにより、実際の車両の軌跡と近似したノード・リ
ンクを設定することができる。

■道路が」二下線が分離する場所においては、」ニ記■
と同様にノードの位置をずらして代用ノード（３ａ）、
代用リンク（３ｂ）を設定している（第２図り参照）。

即ち、道路の中心点をずらしたノード（３ａ）で代用す
ることにより、実際の車両の軌跡と近似したノード・リ
ンクを設定することができる。

■上り線（５４）と下り線（５５）とか分離し、且つ所
々で亘り（５６）がある道路においては、上下線に合わ
せてリンク（４０）を設定すると共に、亘りリンク（４
Ｃ）を設定している（第２図Ｅ参照）。

以上のように設定されたノード・リンクは地図メモリに
格納される。

第３図はこの発明の地図メモリを組み込んだ位置検出装
置を示すブロック図であり、走行距離検出部（１）と、
走行方向検出部（２）と、上記道路地図メモリ（３）と
、雨検出部（１）　（２）から出力される走行距離検出
信号、走行方向検出信号、道路地図メモリ（３）に格納
されている地図データ、および後述する相関係数評価部
（６）から出力される評価データを入力として推定位置
を算出する推定位置算出部（４）と、上記道路地図メモ
リ（３）に格納されている地図デー夕と上記推定位置算
出部（４）から構成される装置データとを入力として相
関係数を算出する相関係数算出部（５）と、相関係数算
出部（５）により算出された相関係数を入力として相関
係数の大小関係を評価し、現在位置を出力する相関係数
評価部（６）とから構成されている。

さらに詳細に説明すると、上記走行距離検出部（１）は
、例えば、車輪の回転を検出する光電スイッチを有し、
光電スイッチからの出力パルス信号の数をカウンタによ
りカウントすることにより車輪の回転数を得、カウンタ
から出力されるカウントデータに対して、乗算器により
１パルス当りの走行距離を乗算することにより単位時間
当りの走行距離を算出する構成のものであればよいが、
ドツプラシフト等に基いて車両の走行速度を算出し、積
分することにより走行距離を算出する構成のもの等、従
来公知の構成のものが使用可能である。

上記走行方向検出部（２）は、例えば、地磁気の水平分
力を検出することにより、単位時間当りの回転角度デー
タを出力する地磁気センサが使用可能であるが、ジャイ
ロ等も使用可能である。

上記推定位置算出部（４）は、上記走行距離検出部（１
）から出力される距離データ△、！、および上記走行方
向検出部（２）から出力される回転角度データ△θに基
いて、上記距離の東西方向成分△Ｘ（＝△ＪｘｃＯ８△
θ）、および南北方向成分△ｙ（−△ＪＸｓｊｎ△θ）
を算出し、従前の位置データ（Ｐｘ’、　　Ｐｙ’）に
対して上記各成分△Ｘ、△ｙを加算することにより、現
在の位置データ（Ｐｘ。

Ｐｙ）を算出するとともに、従前の位置データが有して
いる可能性がある限界誤差（距離誤差、回転角度誤差等
のセンサ誤差、および道路地図の誤差等を含む。但し、
この道路地図の誤差は第１図、第２図において説明した
方法を採用することによりセンサ誤差に比して無視出初
るようになる。）に対して」１記距離データに対応する
限界誤差の増加分を加算することにより現在の位置デー
タが有している可能性がある限界誤差Ｅを算出するもの
である。さらに、上記距離データヘノ、および回転角度
データ△θに基いてカーブ（分岐を・も含む）−１３＝ を検出し、上記道路地図メモリ（３）から読出した地図
データ（ノード）のうち、上記位置データ（Ｐｘ、Ｐｙ
）を中心とする限界誤差の範囲内に存在する道路上の位
置を推定位置として図示しないメモリに登録しておくと
ともに、図示しないデイスプレィ上に全ての推定位置を
表示するようにしている。

上記相関係数算出部（５）は、上記推定位置算出部（４
）において登録された全ての道路上の推定位置の動きと
道路地図メモリ（３）の道路との類似性を算出するもの
である。即ち、特定時点における各道路に対する推定位
置と道路地図メモリ（３）の道路上の位置（以下、地図
上の位置と略称する）との誤差を算出し、この誤差をパ
ラメータとする関数を累計して相関係数を算出するもの
である。

さらに詳細に説明すれば、特定時点は、所定距離毎、或
は所定時間毎に設定される相関係数の計算タイミングを
意味するものである。そして、相関係数は車両の移動に
伴って変化するものであり、上記相関係数を算出するた
めの関数として、従前の相関係数をγｊ、ｊとし、今回
の演算により得られた相関係数を△７ｊとすれば、新た
な相関係数γｉ＋ｌ　、　ｊは γｊ＋ｌ、ｊ＝ＡＸγｊ、ｊ＋Ｂｘ△γＪとして得られ
ることになる（但し、△γｊは誤差の絶対値にマイナス
を付した値であり、ｊは登録した推定位置を示す係数で
ある。また、Ａ、Ｂは重みづけの係数であり、Ａ＝Ｂ＝
０．５とすれば単純平均となる）。即ち、道路に対する
誤差が最も少ない道路に対応する推定位置の相関係数が
最も大きくなる。但し、相関係数の算出基準を異ならせ
ることにより、道路に対する誤差が最も少ない道路に対
応する推定位置の相関係数が最も小さくなるようにする
ことも可能である。また相関係数を算出するための関数
としては、広く利用されている自乗和等の関数を使用す
ることが可能である。

上記相関係数評価部（６）は、上記各推定位置に対応す
る相関係数の中に所定の閾値よりも大きいものか存在す
るか否かを判別するとともに、所定の閾値よりも大きい
各推定位置に対応する相関係数同士の大小関係を評価し
て、最も大きい相関係数に対応する推定位置を実際の位
置として保存し、条件が整えば、他の推定位置の登録を
抹消するものである。さらに詳細に説明すると、所定の
閾値よりも大きい相関係数が存在するか否かの判別、お
よび上記相関係数同士の大小関係の評価を特定時点毎に
行ない、所定の閾値よりも小さくなった相関係数に対応
する推定位置の登録を抹消し、登録が抹消されなかった
推定位置に対応する相関係数については、以後も順次相
関係数算出部（５）において新たな相関係数に更新され
、再び」１記の評価か行なわれることになる。そして、
上記一連の評価動作を行なうことにより、道路の分岐等
の影響を受けて最終的に１つの推定位置のみが残留し、
この残留した推定位置が現在位置として表示され続ける
ことになる。

上記位置検出装置の動作は以下の通りである。

即ち、車両の走行状態を検出するための走行方向検出部
（２）が必然的に有している誤差の限界量の範囲内に存
在する全ての道路について位置データを登録している。

そして、相関係数算出部（５）により上記全ての道路に
ついて相関係数を計算し、相関係数評価部（６）により
、実際の走行軌跡に刻する道路の類似性を評価し、最も
相関係数の大きい道路を選択すると共に、道路上の位置
を検出することができる。

この場合において、道路地図メモリ（３）に格納してい
る道路地図が、道路の中心線を直線近似させたノード（
３０）・リンク（４０）、車両の走行軌跡を直線近似さ
せたダミーリンク（４ａ）、代用リンク（４ｂ）等で構
成されているので、道路の中心線と実際の走行軌跡との
距離差に起因する誤差が生ずるのを減少させることがで
き、たとえ、近接した道路があっても、走行中の道路と
の相関係数を常時大きく維持し、正しい道路を検出する
ことができる。

また、右折、左折、カーブ点等のノード（３０）位置に
基いて正確な位置をも検出することができる。

尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えば、高速道路の駐車場等の出入り＝　１７　＝ 口にノードを設定することも可能であり、或は道路の特
徴がある場所にノードを設定することが可能であり、さ
らに、位置検出を相関係数に基く装置に替えて、走行軌
跡と地図メモリの道路パターンとの一致により行なう装
置を使用することが可能であり、その他この発明の要旨
を変更しない限り種々の設計変更を施すことが可能であ
る。

〈発明の効果〉 以上のようにこの発明は、道路の中心線を直線近似させ
たデータと、車両の走行軌跡を直線近似させたデータと
で構成された道路網データを地図メモリに格納している
ので、走行中の道路の検出精度を高めることができ、ま
た、右折、左折、カーブ点等のデータ（ノード・リンク
）に基いて正確な位置をも検出することができるという
特有の・効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は道路の中心線を直線近似させるためのノード・
リンクの設定を説明する図、 第２図は道路の中心線と車両の走行軌跡とが異なる場所
における直線近似を説明する図、第３図はこの発明の位
置検出装置の地図メモリを組み込んだ装置の一実施例を
示すブロック図、第４図は現在位置の検出を誤る場合を
説明する図。 （１）・・・走行距離検出部、（２）・・・走行方向検
出部、（３）・・・道路地図メモリ、（４）・・推定位
置算出部、（５）・・・相関係数算出部、（６）・・・
相関係数評価部（３０）・・・ノード、　　　　（４０
）・・・リンク、（４ａ）・・・ダミーリンク、（４ｂ
）・・・代用リンク特許出願人　　　住友電気工業株式
会社代　　理　　人　　　　　弁理士　　亀　　井　　
弘　　勝（ほか１名） 図 （Ｅ） ヘ　　　　〈 一−−−−−十−−−−−−−−−−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定タイミング毎に走行距離、および方位変化量を
   得て積算し、積算データに基いて地図メモリに格納して
   いる道路地図の何れかの道路上における自己の位置を検
   出する車両用自立型位置検出装置において、 上記道路地図が、道路の中心線を直線近似させたデータ
   と、車両の走行軌跡を直線近似させたデータとで構成さ
   れるものであることを特徴とする車両位置検出装置の地
   図メモリ。