JPH0390814A - 移動体用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】 「産業上の利用分野１ この発明は、移動体用ナビゲーション装置に関するもの
であり、特に、ＧＰＳ型データのような衛星測位データ
と自立型データとが併用される移動体用ナビゲーション
装置において、直線走行時のＧＰＳ移動方位データを用
いて、最小二乗法の演算技術に基づいて当該移動体の方
位を算出することにより、装置に組み込まれている方位
センサの初期設定角度誤差を的確に補正するようにされ
た移動体用ナビゲーション装置に関するものである。

［従来の技術］ 船舶、航空機、自動車等の各種の不寥動体に対して、複
数個の人工衛星から電波を送信して、その現在位置や移
動速度等を確認したり決定したりするために、ＧＰＳ測
泣測置装置用であることが注目されてきている。ここで
、Ｇ　Ｐ　Ｓ測僚装置とは、全世界測位システム（Ｇｌ
ｏｂａｌ　ｌ’ｏｓｉＬｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）に
属する複数個の人工衛星からの電波を受信して、移動体
の現在位置を知ることができるようにされたものである
。

従来から知られているように、このようなＧＰＳ測位装
置を用いてなされる測位操作は、通常、３個以上の人工
衛星からの電波を受信することによって行なわれるもの
である６そして、複数個の人工衛星からの電波は移動体
側で同時に受信されて、前記複数個の人工衛星間に設け
られている時計装置と移動体側に設けられている時計装
置との間の精度の差異に基づく時間的なずれに対する所
要の補正処理がなされてから、当該移動体の現在位置を
適当な表示手段に表示するようにされている。このとき
に、必要のある地図情報が、前記現在位置に関する情報
と重畳されて、前記表示手段に表示されることになる。

また、上記された各種の移動体のためのナビゲーション
装置として、いわゆる自立型のものも従来から知られて
いる。この自立型ナビゲーション装置は、前述されたＧ
ＰＳナビゲーション装置とは異なり、人工衛星からの電
波のような外部からのデータに依存することなく、自ら
が取得したデータのみに基づいて、自らの現在位置を知
ることができるようにされたものである。

第４図は、従来のこの種の装置を示すブロック図である
。この第４図において、（３）は衛星電波受信用のアン
テナであって、このアンテナ（３）の出力側は受信器〈
４）に接続されている。（１）は走行距離センサ、（２
）は方位センサであり、これらは、受信器（４）の出力
側とともに、位置検出装置（５）に接続されている。そ
して、この位置検出装置（５）の出力側はデータ処理装
置（６〉に接続されており、また、地図データ記憶装置
（７）および表示装置ｔ（８）が、前記データ処理装置
（６）に接続されている。

次に、その動作について説明する。車両等の移動体の操
作者は、例えば、キー人力部（ｒ２Ｉ示されない）ｌの
スタートキーを押すことにより、上記された移動体用ナ
ビゲーション装置を起動させる。

次いで、ＧＰＳ衛星信号の受信状態の良否に応じて、Ｇ
ＰＳナビゲーション機能または自立型ナビゲーション機
能のいずれかが選択される。いま、例えば前者の機能が
選択されたものとすると、アンテナ（３〉で受信される
衛星電波のみによって移動体の現在位置や移動方向が確
認されたり決定されたりすることになる。一方、例えば
、山岳や高層ビルのような各種の障害物の存作のために
ＧＰＳ衛星電波の受信状態が悪く、Ｇ　Ｐ　Ｓナビゲー
ション機能を選択することができないときには、自立型
ナビゲーション機能が選択され、走行距離センサ（１）
や方位センサ（２）から取得されたデータだけに基づい
て、自らの現在位置や移動方向の確認や決定がなされる
ことになる。ところで、このような従来からの装置にお
いては、自立型ナビゲーション機能とＧＰＳナビゲーシ
ョン機能とが互いに独立、しているために、装置に組み
込まれた方位センサの初期設定に誤差が含まれていると
きには、それ以降の移動体の自立走行時の方位出力に当
該誤差が常に含まれてしまい、移動体の現在付置の検出
精度の信頼度が低くなってしまうことがある７「発明が
解決しようとする課Ｍ１ 従来の装置は上記されたような構成を有し、動作をする
ものであることから、自立型ナビゲーション機能とＧＰ
Ｓナビゲーション機能とが互いに独立しており、装置に
組み込まれた方位センサの初期設定に誤差が含まれてい
るときには、それ以降の移動体の自立走行時の方位出力
に当該誤差が常に含まれてしまい、移動体の現在位置の
検出精度の信頼度が低くなってしまうことがあるという
問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、直線走行時のＧＰＳ移動方位データを用いて
、最小二乗法の演算技術に基づいて当該移動体の方位を
算出することにより、装置に組み込まれている方位セン
サの初期設定角度誤差を的確に補正するようにされた移
動体用ナビゲーシゴン装置を得ることを目的とする。

「課題を解決するための手段］ この発明に係る移動体用ナビゲーション装；ｄは、衛星
測位信号のようなＧ　ＦＩ　Ｓ信号の受け入れ手段：方
位センサを含む自立型信号の受け入れ手段：移動体の現
在位置および当該現在位置に関連する地図を重畳して表
示するようにされた表示装置；所定の地図データを記憶
するようにされた地図データ記憶装置；および、前記各
種の信号やデータを処理して、対応のＧＰＳデータまた
は自立型データを選択的に出力させるデータ処理装置；
を含んでおり：前記データ処理装置には、移動体の直線
走行時の衛星測位による移動方位データを用いて当該移
動体の方位を算出するための最小二乗法演算装置が設け
られ、また、前記データ処理袋・置にはＧＰＳデータ記
憶装置および自立型データ記憶装置が接続されているも
のである。

「作用］ この発明においては、直線走行時のＧＰＳ移動方位デー
タを用いて、最小二乗法の演算技術に基づいて当該移動
体の方位を算出することにより、装置に組み込まれてい
る方位センサの初期設定角度誤差を的確に補正すること
ができる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は、この発明の一実施例を説明するブロック図である
。この第１図において、（３）は衛星電波受信用のアン
テナであって、このアンテナ（３）の出力側は受信器（
４）に接続されている。

（１）は走行距離センサ、（２）は方位センサであり、
これらは、受信器（４）の出力側とともに、位置検出装
置（５）に接続されている。そして、この位置検出装置
（５）の出力側は、最小二乗法演算装置（６２）を含ん
だデータ処理装置１Ｆ　（６１）に接続されており、ま
た、ＧＰＳデータ記憶装置’ｌＦ　（６３）、自立型デ
ータ記憶装置（６４）、地図データ記憶装置（７）およ
び表示装Ｗ（８）が、前記データ処理部（６１）に接続
されている。

第２図は、上記実施例を説明するためのグラフ図である
。この中の第２図（Ａ）において、例えば、Ｘ軸および
Ｙ軸からなる直交座標の第１象限における点Ｏは、ある
所定の時点における移動体の現在位置を表わすものとす
る。座標点ＰＩ（Ｘｌ、　７＋）は、幾つかの時点毎の
Ｇ　Ｐ　Ｓ位置データを表わすものであって、これらの
データについて後述されるような最小二乗法演算処即を
行うことにより、始点Ｏから最も確からしいＧＰＳＴ多
動方位が、ベクトル線分（２２）として示されている。

また、α□（Ｘ点）を始点とするベクトル線分は、幾つ
かの時点毎の自立走行方位データを表わすものであって
、これらのデータを平均することにより、始点Ｏからの
平均的な自立走行方位が、ベクトル線分（２３）として
示されている。いま、始点０からのＸ軸に平行な線分（
２１〉を基線としたとして、線分（２１）と線分（２２
）とからなる角度はθ６、線分（２１）と線分（２３）
とからなる角度はα１、そして、線分（２２）と線分（
２３）とからなる角度は晶αであるものとする。

第２図（Ｂ）は、先の最小二乗性演算処理に関する説明
図である。この第２図（Ｂ）において下記の条件が成立
しているものとする。

測位座標点：　＝　（Ｘ　Ｂ　’Ｊ　＋）線分ＡＢ：、
ｙ＝ｍｘ＋ｂ 線分ＡＢの傾斜角：θ＝Ｔａｎ−’（ｍ＞測位座標点Ｐ
ｌから線分ＡＢ への垂線による交点：　Ｑ　（＝（ｘ’　Ｈｌｙｏｌ）
Ｐ、Ｑ、間の垂線距離： ＝　１ｍｘ＋−ｙ＋　＋　ｂｌ／ｆｒココこのとき、前
記垂線距ａｈ、、の二乗和（Ｕ）は次のようにして求め
られる。

Ｕ　＝　Σ　（ｈ　　、）’＝　　（１／（１＋　１　
））Σ　（引−×ｒ　　　’ｌ　ｌ→−ｂ）２ここで、
（ｈ　、）２項のそれぞれはＰＤＯＰ値に基づく重み付
けがなされる。

ここで、前記Ｕが最小となるようなｍおよびｂを次のよ
うにして求める。

ｄＵ／ｄｍ＝Ｏ ｄＵ／ｄｂ＝Ｏ Ｅ記の式を解くと、次の２次方程式が得られる。

ｍｌ−１−ｍｌ−１−Ｂとなる。

ここに、 Ｂ＝［（（ΣＸ、）２−（Σｙ、）２１−ｎｆ（Σｘｔ
”）−（Σｙ１２））］÷（（ΣＸ、）（Σｙ＋）　−
ｎ（Σｘ＋ｙ＋））上記の２次方程式を解くことにより
、次のようなｍおよびｂが求められる。

ｍ　−（−Ｂ±ｒ「１ゴ）／２ ｂ−（〈Σｙｌ）　−（Σ×、）・ｍｌ／ｎかくして、
前配りが最小となるようなｍおよびｂが求められた。

なお、第３図は、上記実施例を説明するためのフローチ
ャート図である。

次に、第１図に示したＬ記実施例の動作について、第２
図および第３図をも適宜に参照しながら説明する。車両
等の移動体の操作者は、例えば、キー人力部（図示され
ない）上のスタートキーを押すことにより、上記実施例
装置を起動させて、方位センサ（２）の初期設定値の入
力を行う（Ｓ３０１）。

次に、ＧＰＳ位置データの個数（ｉ）の設定を行い（Ｓ
３０２）、これに続けて測位データのとりこみを適宜に
行う（Ｓ３０３）。これに続けて、車速を表わすパルス
（Ｐｕｌｓｅ＞数がある一定値（Ｐｓ）を超えているか
否かの判定がなされ（Ｓ３０４）、その判定の結果がＹ
ＥＳであったときには移動体は走行状態にあるものとさ
れる。そして、互いに隣接したサンプリング時点におけ
る方位センサ〈２）の出力（例えば、α、とα１−１）
間の差がある所定の値β以下であるか否かの判定がなさ
れ（Ｓ３０５）、その判定の結果がＹＥＳ″Ｃ′あった
ときには、当該移動体は直線走行状態にあるものとされ
る。次に、Ｇ　Ｐ　Ｓ測位がなされているか否かの判定
がなされ（Ｓ３０６）、その判定の結果がＹＥＳであっ
たときには、更にＰＤＯＰ＜３であるか否かの判定がな
される（Ｓ３０７）。そして、この判定の結果がＹＥＳ
であったときには、ＧＰＳ位置データの設定個数（ｉ）
の変更を行いながら（Ｓ３０８）、Ｐ＋（Ｘｓ、）’＋
）＝　（Ｘａ、３’ａ）とされる（Ｓ３０９）。更に、
これに続くステップ（Ｓ３１０）においては、ＧＰＳ位
置データの個数（ｉ）がある所定の個数（ｎ）以上であ
るか否かの判定がなされる。この判定の結果がＮＯであ
ったときには、ステップ（Ｓ３０３）に戻りて別異のデ
ータ入力がなされる。これに対して、前記判定の結果が
ＹＥＳであったときには、ステップ（Ｓ３１１）におい
て角度α、〈＝（Σα□）／ｎ）の算出がなされて、後
述のステップ（Ｓ３２０）に移行する。

または、ステップ（Ｓ３１２）に移行して、Ｂの算出を
行い、次に続くステップ（Ｓ３１３）、（Ｓ３１４）、
　（Ｓ３１５）および（Ｓ３１６）において、ｍｌ、２
の算出、θ。１．２の算出、θ“の算出およびΔθ′８
．２の算出が順次なされる。次のステップ（Ｓ３１７）
においては、Δθ°　≦Δθ“ であるか否かの判定がなされる。そして、ここでＹＥＳ
と判定されたときには、ステップ（Ｓ３１８）において
　θ。−θ。１とされ、これに対して、ＮＯと判定され
たときには、ステップ（Ｓ３１９）において　θ。

＝θ。１とされる。いずれの場合においても、これに続
くステップ（Ｓ３２０）において、Δα＝α、−θ６ なる演算がなされてから、次のステップ（Ｓ３２１）に
移行する。そして、このステップ（Ｓ３２１）での演算
の実行に続けて、ステップ（Ｓ３０２）に戻るようにさ
れる。

なお、上記実施例の説明はＧＰＳ技術の適用がなされた
場合についてなされたけれども、これ以外の衛星測位技
術が適用される場合にも有効なものである。また、上記
実施例で使用される方位センサとしては、いわゆる相対
方位を出力させるジャイロ等の角速度センサが考えられ
るけれども、これ以外の地磁気センサであっても差し支
えはない。

ただし、この地磁気センサが使用される場合には、いわ
ゆる偏角誤差（北の方位と地磁気の方位とのズレ）が初
期設定誤差に相当することになる。

［発明の効果］ 以上説明されたように、この発明に係る移動体用ナビゲ
ーション装置は、衛星ａ付信号のようなＧＰＳ信号の受
け入れ手段；方位センサを含む自立型信号の受け入れ手
段；移動体の現在位置および当該現在位置に関連する地
図を重畳して表示するようにされた表示装置；所定の地
図データを記憶するようにされた地図データ記憶装置；
および、前記各種の信号やデータを処理して、対応のＧ
ＰＳデータまたは自立型データを選択的に出力させるデ
ータ処理装置；を含んでおり：前記データ処理装置には
、移動体の直線走行時の衛星測付による移動方位データ
を用いて当該移動体の方位を算出するための最小二乗状
演算装置が設けられ、また、前記データ処理装置にはＧ
ＰＳデータ記憶装置および自立型データ記憶装置が接続
されているものであり、直線走行時のＧＰＳ移動方位デ
ータを用いて当該移動体の方位を算出することにより、
装置に組み込まれている方位センサの初期設定角度誤差
を的確に補正することができるという効果が奏せられる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を説明するブロック図、
第２図は、上記実施例を説明するためのグラフ図、第３
図は、上記実施例を説明するためのフローチャート図、
第４図は、従来例を示すブロック図である。 （１）は走行距離センサ、 （２）は方位センサ、 （３）はアンテナ、 （４）は受信器、 （５）は位置検出装置、 （６１）はデータ処理装置、 （６２）は最小二乗状演算装置、 （６３）はＧＰＳデータ記憶装置、 （６４〉は自立型データ記憶装置、 （７）は地図データ記憶装置、 （８〉は表示装置。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）衛星測位信号の受け入れ手段； 方位センサを含む自立型信号の受け入れ手段； 移動体の現在位置および当該現在位置に関連する地図を
   重畳して表示するようにされた表示装置； 所定の地図データを記憶するようにされた地図データ記
   憶装置；および 前記各種の信号やデータを処理して、対応の衛星測位デ
   ータまたは自立型データを選択的に出力させるデータ処
   理装置； を含んでいる移動体用ナビゲーション装置であって： 前記データ処理装置には、移動体の直線走行時の衛星測
   位による移動方位データを用いて当該移動体の方位を算
   出するための最小二乗法演算装置が設けられ、前記デー
   タ処理装置には衛星測位データ記憶装置および自立型デ
   ータ記憶装置が接続されていて、 前記方位センサの初期設定角度誤差を補正することがで
   きるようにされている、 ことを特徴とする移動体用ナビゲーション装置。