JPH0323489A - 車載ナビゲーション装置 - 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】 技術分野 本発明は、車載ナビゲーション装置に関する。

背景技術 近年、地図の道路上の各点を数値化して得られる道路デ
ータを含む地図データをＣＤ　−　ＲＯＭ等の記憶媒体
に記憶しておき、車両の現在地を認識しつつその現在地
を含む一定範囲の地域の地図データ群を記憶媒体から読
み出して車両の現在地周辺の地図としてディスプレイ上
に映し出すとともに、その地図上に車両の現在地を示す
自軍位置を自動表示させる車載ナビゲーション装置が開
発され、実用化されつつある。

かかる車載ナビゲーション装置は、方位センサによって
車両の走行方位を、距離センサによって車両の走行距離
をそれぞれ求め、この走行方位及び走行距離から地図上
の車両の現在地を推測する構威となっている。ここで、
方位センサ及び距離センサによって求めた方位データ及
び距離データは共に、通常数％程度の誤差を含んでいる
ので、これらデータから推測される車両の現在地も必然
的に実際の走行位置に対して誤差を有するものとなる。

このため、車載ナビゲーション装置では、一定距離（又
は一定時間）だけ走行する毎に車両の現在地をその近傍
の道路上に引き込むいわゆるマップマッチング処理によ
って常に現在地修正が行なわれる。

方位センサとしては、地磁気（地球磁界）に基づいて車
両の方位を検出する地磁気センサが用いられる。この地
磁気センサは外乱磁界の影響を受け易く、車両が例えば
踏切を通過した際に車両ボデーが着磁されるため、それ
以降はこの着磁の影響によって正確な走行方位を検出で
きなくなってしまう。また、地図データがない道路を走
行した場合には、近傍に道路線分が見つからない状態で
長い間走行することになり、その間当然のことながらマ
ップマッチング処理も行なわれないため、現在地が実際
の走行位置から大幅にずれて正確な走行方位を認識でき
ないことになる。

発明の概要 そこで、本発明は、車両の踏切通過後や車両の現在地が
あいまい（不正確）であるような場合に地磁気センサの
出力データを補正して車両の走行方位を正確に検出し得
る車載ナビゲ〜ション装置を提供することを目的とする
。

本発明による車載ナビゲーション装置においては、車両
の現在地を含む一定範囲の地域の地図データ群の道路デ
ータから得られる現在地の道路線分の角度データ及び地
磁気センサの出力データの双方の変化率を監視し、各々
の変化率が所定値以下であることを検出したときの角度
データ及び出力データに基づいて暫定補正値を求め、こ
の暫定補正値の変動を監視しつつ複数の暫定補正値の標
準偏差を求め、このｌｍ［＊偏差が所定値以下になった
とき後数の暫定補正値の平均値を求めて地磁気センサの
出力データの補正に用いられる補正値とする構成となっ
ている。

実施例 以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明による車載ナビゲーション装置の一実施
例を示すブロック図である。図において、１は車両の走
行方位を検出するための方位センサ、２は車両の角速度
を検出するための角速度センサ、３は車両の走行距離を
検出するための距離センサ、４は緯度及び経度情報等か
ら車両の絶対的な位置を検出するためのＧ　Ｐ　Ｓ　（
Ｇｌｏｂａｌ　ＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）
装置であり、これら各センサ（装置）の検出出力はシス
テムコントローラ５に供給される。

方位センサ１としては、例えば地磁気（地球磁界）によ
って車両の走行方位を検出する地磁気センサが用いられ
る。

システムコントローラ５は各センサ（装置）１〜４の検
出出力を人力としＡ／Ｄ　（アナログ／ディジタル）変
換等の処理を行なうインターフェース６と、稲々の画像
データ処理を行なうとともにインターフェース６から順
次送られてくる各センサ（装置）１〜４の出力データに
基づいて車両の走行距離、走行方位及び現在地座標（経
度、緯度）等の演算を行なうＣＰＵ　（中央処理回路）
７と、このＣＰＵ７の各種の処理プログラムやその他必
要な情報が予め書き込まれたＲＯＭ　（リード・オンリ
・メモリ）８と、プログラムを実行する上で必要な情報
の書込み及び読出しが行なわれるＲＡＭ（ランダム・ア
クセス・メモリ）８とから構成されている。

外部記憶媒体として、読出し専用の不揮発性の記憶媒体
としての例えばＣＤ−ＲＯＭと、書込み及び読出しが可
能な不揮発性の記憶媒体としての例えばＤＡＴ　（ディ
ジタル・オーディオ・テープ）とが用いられる。なお、
外部記憶媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭやＤＡＴに限らず
、ＩＣカード等の不揮発性記憶媒体を用いることも可能
である。ＣＤ−ＲＯＭには、地図の道路上の各点をデイ
ジタル化（数値化）して得られる地図データが予め記憶
されている。このＣＤ−ＲＯＭはＣＤ−ＲＯＭドライバ
ー１０によって記憶情報の読取りがなされる。ＣＤ−Ｒ
ＯＭドライバー１０の読取出力はＣＤ−ＲＯＭデコーダ
１１でデコードされてバスラインＬに送出される。

一方、ＤＡＴはいわゆるバックアップメモリとして用い
られるものであって情報の記録又は読出しはＤＡＴデッ
キ１２によって行なわれる。車両電源の断時には、その
直前にＲＡＭ９に記憶されている車両の現在地座標等の
情報がバックアップデータとしてＤＡＴエンコーダ／デ
コーダ１３を介してＤＡＴデッキ１２に供給されること
によってＤＡＴに記憶され、車両電源の投入時にはＤＡ
Ｔの記憶情報がＤＡＴデッキ１２によって読み出される
。読み出された情報はＤＡＴエンコーダ／デコーダ１３
を介してバスラインＬに送出されることによってＲＡＭ
９に記憶される。

車両電源の投入及び断は、車両のいわゆるアクセサリス
イッチＳＷの出力レベルを監視する検出回路１４によっ
て検出される。アクセサリスイッチＳＷを経たバッテリ
（図示せず）からの車両電源はレギュレータ１５で安定
化されて装置各部の電源として供給されるようになって
いる。レギュレータ１５の出力電圧は回路の持つ時定数
によってアクセサリスイッチＳＷのオフ時に瞬時に立ち
下がることはなく、この立ち下がりの期間にノ＜・ソク
アップメモリとしてのＤＡＴへのバツクア・ソブデー夕
の記憶が行なわれることになる。

ＣＰＵ７は、車両の走行時には、タイマー割込みにより
所定周期で方位センサ１の出力データに基づいて車両の
走行方位を計算し、かつ距離センサ３の出力データに基
づく一定距離走行毎の割込みにより走行距離及び走行方
位から車両の現在地座標を求め、その現在地座標を含む
一定範囲の地域の地図データをＣＤ−ＲＯＭから収集し
、この収集したデータをバツファメモリとしてのＲＡＭ
９に一時的に蓄えるとともに表示装置１６に供給する。

表示装置１６は、ＣＲＴ等のディスプレイ１７と、Ｖ　
（Ｖｉｄｅｏ）−Ｒ　Ａ　Ｍ等からなるグラフィックメ
モリ１８と、システムコントローラ５から送られてくる
地図データをグラフィックメモリ１８に画像データとし
て描画しかつこの画像データを出力するグラフィックコ
ントローラ１つと、このグラフィックコントローラ１９
から出力される画像デ一夕に基づいてディスプレイ１７
上に地図を表示すべく制御する表示コントローラ２０と
から構成されている。人力装置２１はキーボード等から
なり、使用者によるキー人力により各種の指令等をシス
テムコントローラ５に対して発する。

ここで、方位センサ１として地磁気センサを用いた場合
の車両の走行方位の求め方について説明する。地磁気セ
ンサは一般に、同一平面上において互いに９０°の位相
角をもって配置された一対の磁気検出素子からなり、こ
れら一対の素子の一方は例えばＵ方向（北方向）の地磁
気成分を検出し、他方はＶ方向（東方向）の地磁気戊分
を検出するようになっている。かかる構成の地磁気セン
サを、水平面上において一回転させると、Ｕ，　　Ｖ双
方の検出素子からの出力データによって、第２図に示す
ような、ＵＶ直交座標系の原点Ｏを中心とする円Ｉの軌
跡を描くことができる。したがって、例えば点Ｐ　（Ｕ
＋　．Ｖ＋　）における東（Ｖ軸）からの反時計回りの
方位角θは、 θ−ｔ　ａ　ｎ’　　（Ｕ／Ｖ）　・−・・（１）なる
式から算出することかて゛きる。

したがって、このような地磁気センサを、車両の前後或
は左右方向に対して所定の角度で車両に取り付けておき
、Ｕ，　Ｖ双方の検出素子からの出力データに基づいて
（１）式の演算を行なうことにより、車両の走行方位を
求めることができるのである。

ところで、地磁気センサの周囲には、地球磁界による磁
束のみが存在するのが理想であるが、車両においては、
そのボデー鋼板の着磁等に起因した余分な磁束が存在す
るのが一般的である。このため、この車両ボデーの着磁
による影響を除去することにより、正確な方位検出を行
なう方法（例えば、特開昭５７−２８２０８号公報参照
）が採られる。この方法においては、Ｕ，　Ｖ磁気検出
素子が車両に固定されて両者間に相対変位がない場合に
、磁気検出素子を一旋回させて得られる出力をプロット
して描かれた円の中心と、座標原点との距離がボデー着
磁の影響によるものである点に鑑みて、描かれた円の中
心が原点に移動するように、両検出素子から得られた出
力データを補正して、ボデー着磁の影響を除去するよう
にしている。

詳述するに、両検出素子の出力が描く円■は第２図に示
す如くその中心Ｑが原点から移動した位置にある。そこ
で、両検出素子の出力Ｕ，Ｖの最大値Ｕ躯．Ｖｍｘ及び
最小値Ｕ創，ｖａｎを求め、これらから次式（２）によ
って中心Ｑの座標を算出する。

Ｕｏ　＝　　（ＵｌｌｌｌＸ＋　Ｕｗ）　／　２｝　・
・・・・・　（２） Ｖｏ　一（　Ｖｗｘ＋　Ｖｍｎ）　／　２算出されたセ
ンタｉｆ！Ｕｏ，Ｖｏを用いて次式（３）によって各磁
気検出素子の出力値Ｕ，Ｖの補正がなされ、補正された
センタ値Ｕ−，Ｖ”から方位の算出が行なわれるのであ
る。

Ｕ　　−Ｕ−ＵＯ ｝　　　　　　　　・・・・・・　（３）Ｖ−−Ｖ−Ｖ
． なお、センタ値ＵＯ，ｖｏ及び半径ｒは、システムの立
上げの際のいわゆる一回転補正、すなわち地磁気センサ
を搭載した車両を一回転させることによって予め求めら
れる。

次に、ＣＰＵ７によって実行される地磁気センサの出力
データの補正の処理手順について第３図のフローチャー
トにしたがって説明する。なお、本サブルーチンは、車
両の現在地を認識しつつその現在地を含む一定範囲の地
域の地図データ群をＣＤ−ＲＯＭから読み出して車両の
現在地周辺の地図としてディスプレイ１７上に映し出す
とともに、その地図上に車両の現在地を示す自軍位置を
表示させる処理等をなすメインルーチン（図示せず）の
実行中において、例えば車両が踏切を通過した際に呼び
出されて実行されるものとする。

ＣＰＵ７は先ず、地図データ上における現在地の道路線
分の角度データθを求め（ステップＳ３１）、続いてセ
ンサデータＭＸ，ＭＹを取り込み（ステップＳ３２）、
しかる後道路線分の角度データθに関してその変化率、
即ち角度データθの今回値と前回値との差分の絶対値が
一定値以下であるか（ステップ５３３）、さらにセンサ
データＭＸ，ＭＹの各々に関してその変化率、即ちセン
サデータＭＸ，ＭＹの今回値と前回値との差分の絶対値
が一定値以下であるか（ステップＳ３４，Ｓ３５）の判
定を行なう。いずれの条件をも満足していれば、ＣＰＵ
７は判定カウンタをインクリメントし（ステップＳ３６
）、続いてそのカウント値Ｎが所定値Ｎｔｈ以上である
か否かを判断する（ステップＳ３７），Ｎ＜Ｎｔｈであ
れば、プログラムはステップＳ３１に戻る。

Ｎ　；ａ　Ｎ　ｔｈであれば、ＣＰＵ７は角度データθ
及びセンサデータＭＸ，ＭＹの今回値を補正データとし
、これら補正データ及び一回転補正によって予め求めら
れている円の半径ｒから ＭＸｏｎ−ＭＸ　−　　ｒ　　＠　　ｃｏｓθ｝　　・
・・・・・　（４） ＭＹｏｎ−ＭＹ　−　ｒ　　・　ｓ１ｎθなる演算式に
基づいて第４図に示す如くセンタ値Ｍ　Ｘ　ｏｎ，　Ｍ
　Ｙ　ｏｎを暫定補正値として求める（ステップＳ３８
）。

続いて、ＣＰＵ７は求めた複数の暫定センタ値ＭＸｏｎ
，　ＭＹｏｎの標準偏差σを求め（ステップＳ３９）、
この標準偏差σが所定値σｔｈ以下であるか否かを判断
し（ステップＳ４０）、σ≦σｔｈでなければ、角度デ
ータθ及びセンサデータＭＸ，ＭＹの今回値を前回値と
しかつ判定カウンタをリセットし（ステップＳ４１）、
しかる後プログラムはステップＳ３１に戻る。ステップ
８３３〜Ｓ３５のいずれかにおいて条件が満足しない場
合には、プログラムは直接ステップＳ４１に移行する。

ステップＳ４０でσ≦σｔｈであるとｉｌ１定した場合
には、ＣＰＵ７は複数の暫定センタ値ＭＸｏｎ，　ＭＹ
ｏｎの平均を求めてこれを新たなセンタ値ＭＸｏ，ＭＹ
ｏとする（ステップＳ４２）。

以降、メインルーチンにおいては、ステップＳ４２で補
正値として新たに設定されたセンタ値ＭＸｏ，ＭＹｏに
基づいて地磁気センサの出力データの補正が行なわれる
ことになる。このため、踏切通過により車両ボディが着
磁された場合であっても、改めて一回転補正を行なわな
くても正確な走行方位の検出が可能となる。

なお、上記実施例においては、車両が踏切を通過した際
に第３図のサブルーチンが呼び出されてその処理が実行
されるとしたが、これに限定されるものではなく、検出
角度の誤差により車両の現在地認識による現在地があい
まい（不正確）であるとＣＰＵ７が判定した場合や、運
転者がディスプレイ１７に表示されている走行方位が実
際の走行方位と明らかに違っていると判断しその旨のキ
ー人力をした際にそのキー人力に応答して第３図のサブ
ルーチンの処理を実行することも可能である。

第５図は、ＣＰＵ７によって実行される地磁気センサの
出力データの補正の他の処理手順を示すフローチャート
である。なお、本サブルーチンの実行に当っては、メイ
ンルーチンにおいて車両の走行中に交差点を通過したか
否かの認識が行なわれることが前提となる。交差点を通
過したことは、例えば、現在地座標が地図上の交差点座
標までの距離の変化率の増減から認識できる。

ＣＰＵ７は先ず、交差点を通過したことが認識されてい
るか否かを判断し（ステップＳ５１）、交差点を通過し
たのであれば、その交差点から現在地が一定距離だけ離
れたか否かを判断する（ステップＳ５２）。これは、通
常、距離誤差によって現在地がずれて認識される可能性
があるため、交差点通過を誤認しないための処理である
。交差点を通過していない場合、若しくは交差点から一
定距離だけ離れていない場合には、プログラムはメイン
ルーチンに戻る。

次に、ＣＰＵ７は地図データから次の交差点座標を探索
し現在地座標からその交差点座標までの距離ｇを算出し
（ステップ５５３）、その距Ｍ１１が所定値ρｔｈ以上
か否かを判断する（ステ・ソプＳ５４）。ｇ≧Ｄｔｈで
あれば、次の交差点が遠く正しく補正される確率が高い
として捕正ルーチンの処理を実行する（ステップＳ５５
）。この補正ルーチンでは、第３図のサブルーチンと同
じ処理が実行される。ρ＜ｇｔｈのときには、次の交差
点で曲る可能性があり、また地図データの精度が低下し
ている可能性があり、正しく補正できない場合があるの
で、プログラムはメインルーチンに戻る。

このように、交差点通過認識の都度補正処理を実行する
ことにより、例えば、車両ボディが大きな着磁を受け、
踏切通過などを行なわないのに車両ボディの自然城磁に
よって地磁気センサのセンタ値が変化した場合などに対
応できることになる。

なお、本実施例においては、交差点までの距離ｐを判断
しているが、距Ｍｌに拘らず行なっても良い。

また、本実施例では、ｇ≧９ｔｈと判定した場合には、
そのままステップＳ５５の補正ルーチンに移行するとし
たが、ステップＳ５５に移行する前にノード間の距離の
判定を行なうようにしても良い。すなわち、次の交差点
までの距ＭＮとノード数ｎからノード間平均距Ｎｉｌ／
ｎを求め、これが所定値以上の場合のみ補正を実行する
のである。

ノード間距離が長ければ、より直線に近い走行を行なう
ことが判定でき、より正確な補正処理を行なうことが可
能となる。

発明の効果 以上説明したように、本発明によるａａナビノｙ一ショ
ン装置においては、車両の現在地を含む一定範囲の地域
の地図データ群の道路データから得られる現在地の道路
線分の角度データ及び地磁気センサの出力データの双方
の変化率を監視し、各々の変化率が所定値以下であるこ
とを検出したときの角度データ及び出力データに基づい
て暫定捕ｉＥ値を求め、この暫定補正値の変動を監現し
つつ複数の暫定捕正値の標準偏差を求め、この標準偏差
か所定値以下になったとき複数の暫定補正値の平均値を
求めて地磁気センサの出力データの補正に用いられる補
正値とする構或となっているので、車両の踏切通過によ
って車両ボディが着磁された場合や角度誤差によって車
両の現在地があいまいであるような場合であっても、改
めて一回転補正を行なわなくても車両の走行方位を正確
に検出できることになる。

特に、複数の暫定補正値の標準偏差が所定値以下になっ
たとき複数の暫定補正値の！「均値を求めて新たな補正
値（センタ値）としているので、より正確な補正値が得
られることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による車栽ナビゲーション装置の一実施
例を示すブロック図、第２図は地磁気センサの出力デー
タが描く軌跡を示す線図、第３図はＣＰＵによって実行
される地磁気センサの出力データの補正の処理手順を示
すフローチャート、第４図は第３図の手順による補正前
後のセンタ値座標を示す図、第５図はＣＰＵによって実
行されるＪ１！！磁気センサの出力データの補正の他の
処理手順を示すフローチャートである。 主要部分の符号の説明 １・・・・・・方位センサ（地磁気センサ）５・・・・
・・システムコントローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）車両の走行方位を検出する地磁気センサと、供給
   される表示情報信号に応じた画像の表示をなす表示手段
   と、 地図の道路線分上の各点を数値化して得られる道路デー
   タを含みかつ複数の地域に各々対応する複数の地図デー
   タ群が記憶された記憶媒体から前記地図データ群を読み
   取る読取手段と、 車両の現在地を認識しつつその現在地を含む一定範囲の
   地域の地図データ群を前記記憶媒体から抽出すべく制御
   しかつ抽出地図データ群及び現在地情報を前記表示手段
   に前記表示情報信号として供給して車両の現在地周辺の
   地図及び現在地を表示せしめる制御手段とを備え、 前記制御手段によって所定補正値を用いて前記地磁気セ
   ンサの出力データを補正しつつその補正出力データに基
   づいて走行方位を検出するようになされた車載ナビゲー
   ション装置であって、前記制御手段は、前記一定範囲の
   地域の地図データ群の道路データから得られる現在地の
   道路線分の角度データ及び前記地磁気センサの出力デー
   タの双方の変化率を監視し、 各々の変化率が所定値以下であることを検出したときの
   前記角度データ及び前記出力データに基づいて暫定補正
   値を求め、 前記暫定補正値の変動を監視しつつ複数の暫定補正値の
   標準偏差を求め、 前記標準偏差が所定値以下になったとき前記複数の暫定
   補正値の平均値を求めて前記所定補正値とすることを特
   徴とする車載ナビゲーション装置。
2. （２）前記制御手段は、前記角度データ及び前記出力デ
   ータの各々の変化率が所定回数だけ連続して所定値以下
   であることを検出したときの前記角度データ及び前記出
   力データに基づいて前記暫定補正値を求めることを特徴
   とする請求項１記載の車載ナビゲーション装置。