JPH04369424A - 位置検出装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両などの移動体に搭
載されて用いられ、移動体の現在位置を検出する位置検
出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、不案内な土地における車両で
の走行を支援するために、車両の現在位置をその周辺の
道路地図とともにＣＲＴなどの表示装置に表示するよう
にしたナビゲーション装置が車両に搭載されて用いられ
ている。このようなナビゲーション装置における車両の
現在位置の検出には、従来から、いわゆる推測航法が適
用されてきた。この推測航法では、所定時間における車
両の移動距離ΔＬと、このときの移動方位θとに基づい
て、たとえば移動距離ΔＬの東西方向成分Δｘ（＝ΔＬ
　ｓｉｎθ）と、南北方向成分Δｙ（＝ΔＬ　ｃｏｓθ
）が算出される。そして、これらを従前の位置座標（Ｐ
ｘ′，Ｐｙ′）の各成分に加算することによって、車両
の現在位置を表す位置座標（Ｐｘ，Ｐｙ）が得られる。

【０００３】車両の移動方位θの検出には、地磁気セン
サや車両の旋回角速度を検出するジャイロが用いられる
。ところが、地磁気センサでは、微弱な地球磁界の検出
により車両の方位を検出しようとしているので、車体の
着磁量が変化すると、その出力には大きな誤差が含まれ
ることになる。この誤差を打ち消すために、一般には、
地磁気センサの初期化処理が行われる。しかし、車両が
、踏切や電力ケーブル埋設場所、鉄橋、防音壁のある高
速道路、高層ビルの谷間などを通過すると、外部からの
強電磁界の影響により、車体の着磁量が変化する。 すなわち、車両が移動中であっても着磁量が変化するの
で、上記の初期化処理を行っても、走行中に再度誤差が
発生してしまう。したがって、地磁気センサを用いると
、車両の位置の検出に大きな誤差を生じさせることにな
りかねない。

【０００４】一方、ジャイロを用いる場合には、ジャイ
ロにより検出された車両の旋回角速度が所定時間に渡っ
て積算されて方位変化量Δθが検出される。この方位変
化量Δθを従前の方位θ′に加算することによって、新
たな方位θ（＝θ′＋Δθ）が得られる（この方位を以
下では「推定方位」という。）。ところが、このジャイ
ロを用いて推定方位を検出する場合には、ジャイロ自身
が必然的に有している出力誤差のために、車両の移動に
伴って誤差が累積されてゆき、結局、車両の位置の検出
に誤差が生じるという不具合がある。しかし、ジャイロ
出力に基づいて検出される推定方位の誤差は、地磁気セ
ンサの場合のように急激に増大するものではなく、徐々
にしか増大しないので、一般的には、ジャイロにより方
位を検出する方が信頼性が高いと言える。

【０００５】ところで、最近では、地球の周囲の所定の
軌道を周回するＧＰＳ（Ｇｒｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏ
ｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）　衛星からの電波の伝搬遅延
時間を計測することにより二次元測位または三次元測位
を高精度で行う技術が提供されている。そして、この技
術を上述の推測航法における現在位置の検出誤差を補正
するために適用する技術が提案されるに至っている。す
わなち、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して測位データを
出力するＧＰＳ受信機を車両に装備し、推測航法により
得た推定位置を所定時間毎にＧＰＳ受信機からの測位デ
ータで補正する。このようにすれば、位置検出誤差が大
きくなる前に推定位置を正しい値に補正できる。これに
より、ナビゲーション装置による車両での走行の支援を
良好に行える。なお、ＧＰＳ受信機からは、受信電波の
周波数がドップラー効果により変化することを利用して
検出した車両の方位を表すデータが導出されるが、ドッ
プラー効果を利用しているために車速が高速でない場合
にはデータの精度が低く、高速走行中以外には実用にな
らない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の提案技術では、
推定位置の補正は行われるものの、たとえばジャイロ出
力に基づいて検出される推定方位の誤差は補正されない
。このため、位置補正後の推定位置の検出は、誤差を含
んだ推定方位に基づいて行われるおそれがある。この結
果、推定方位の誤差が大きい場合には、推定位置の軌跡
が鋸歯形状になったりするおそれがある。

【０００７】一方、たとえば車両がフェリーに搭載され
て運搬される場合を想定する。この場合には、車両の始
動スイッチはオフ状態とされるのが通常である。このと
き、ナビゲーション装置は最後に算出した車両の推定位
置と、ジャイロ出力の積算により得られた推定方位とを
内部の記憶装置に記憶している。そして、フェリーから
下船した後に、車両の始動スイッチがオンされると、記
憶装置から読み出した上記の推定位置および推定方位に
基づいて、車両の現在位置の検出を開始する。この場合
において、フェリーから下船した後の車両の位置は記憶
装置に記憶された位置とは全く異なった位置となってお
り、また車両の方位も上記記憶装置に記憶された推定方
位とは全く異なった方位である可能性が極めて高い。こ
の場合、推定位置の補正はＧＰＳ受信機からの測位デー
タにより行えるとしても、推定方位の補正は行うことが
できないから、使用者が車両を発進させる前に、予め正
しい方位をキー入力操作などによってナビゲーション装
置に与えない限り、全く異なった推定方位に基づいてそ
の後の位置検出が行われることになる。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、自立型位置検出手段を用いて移動体の位置
を正確に検出することができる位置検出装置を提供する
ことである。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】上記の目的を
達成するための請求項１記載の位置検出装置は、移動体
に搭載されて用いられ、移動体の移動距離および移動体
の推定方位に基づいて移動体の推定位置を検出する自立
型位置検出手段を有する位置検出装置において、地球の
周囲の所定軌道を周回する人工衛星からの電波を受信し
て移動体の位置を検出し、この検出位置に対応する位置
情報を導出する受信手段と、この受信手段での検出位置
と上記自立型位置検出手段での推定位置との位置ずれを
検出する手段と、検出された位置ずれが第１の所定値以
上であるときに、上記自立型位置検出手段における推定
位置を上記受信手段での検出位置に補正する位置補正手
段と、地球磁界を検出することにより移動体の方位を検
出する地磁気センサと、上記位置補正手段により上記自
立型位置検出手段の推定位置が補正された後、移動体が
所定距離だけ移動する以前に、上記位置ずれが上記第１
の所定値以上となったときには、上記自立型位置検出手
段における上記推定方位を上記地磁気センサでの検出方
位に補正する方位補正手段とを含むものである。

【００１０】この構成によれば、自立型位置検出手段で
の検出位置と受信手段での検出位置との位置ずれが第１
の所定値以上となると、自立型位置検出手段での推定位
置が受信手段での検出位置に補正される。この補正の後
、移動体が所定距離だけ移動する以前に、位置ずれが再
び第１の所定値以上となると、自立型位置検出手段での
推定方位が地磁気センサでの検出方位に補正される。

【００１１】すなわち、推定位置を補正したにも拘わら
ず近距離の移動によって再び大きな位置ずれが生じたと
きには、推定方位が大きな誤差を含んでいるものと考え
られる。そこで、このような信頼性の低い推定方位を、
より信頼性の高いと考えられる地磁気センサでの検出方
位に補正することとしている。請求項２記載の位置検出
装置は、上記位置ずれが上記第１の所定値よりも大きい
第２の所定値以上であるときには、それ以前に推定位置
の補正が行われたことがあるかどうかによらずに、上記
自立型位置検出手段における推定方位を上記地磁気セン
サでの検出方位に補正する手段をさらに含むことを特徴
とする。

【００１２】この構成では、第２の所定値以上であるよ
うな極めて大きな位置ずれが生じたときには、それ以前
に推定位置の補正が行われたことがあるかどうかによら
ずに、推定方位が地磁気センサでの検出方位に補正され
る。これにより、位置検出装置を不動作状態として移動
体自身が他の移動体により運搬される場合のように、位
置検出装置において移動体の位置の推移を検出すること
ができない場合に対応しようとしている。すなわち、移
動体自身が他の移動体により運搬された後、位置検出装
置が動作状態とされた直後のように、推定位置と受信手
段での検出位置との位置ずれが極めて大きいときには、
自立型位置検出手段での推定方位も信頼性が悪化してい
ると考えられる。そこで、このような場合には、より信
頼性が高いと考えられる地磁気センサでの検出方位によ
り推定方位を補正することとしている。

【００１３】

【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。図１は本発明の一実施例の位置検出装置が適用
されるナビゲーション装置の基本的な構成を示すブロッ
ク図である。このナビゲーション装置は、車両に搭載さ
れて用いられ、車速センサ１と、車両の旋回角速度を検
出するジャイロ２との各出力に基づいて、車両の推定位
置を位置検出部３で算出し、この算出した推定位置をＣ
ＲＴや液晶表示素子などで構成した表示部４にその周辺
の道路地図とともに表示するようにしたものである。す
なわち、位置検出部３が推定位置に対応する位置データ
を制御部５に与えると、この制御部５はＣＤ−ＲＯＭな
どで構成した地図メモリ６から、メモリドライブ７を介
して、推定位置の近傍の道路地図を読み出し、この読み
出した道路地図と上記推定位置とを表示部４に表示させ
る。８は表示部４に関連して設けたコンソールであり、
９は表示部４の表示面に設けたタッチパネルである。

【００１４】本実施例では、車速センサ１、ジャイロ２
および位置検出部３により自立型位置検出手段が構成さ
れており、また、位置検出部３は位置補正手段および方
位補正手段などとしても機能する。位置検出部３には、
地球の周囲の所定軌道を周回するＧＰＳ（Ｇｒｏｂａｌ
　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）　衛星１０
ａ，１０ｂ，１０ｃからの電波を受信して、各衛星から
の電波の伝搬遅延時間を計測することにより車両の現在
位置を検出する受信手段であるＧＰＳ受信機１１が接続
されている。位置検出部３では、ＧＰＳ受信機１１から
与えられる位置情報である測位データに基づいて上記推
定位置の補正を行う。位置検出部３にはさらに、地球磁
界を検出することにより車両の方位を検出する地磁気セ
ンサ１２が接続されている。

【００１５】位置検出部３における位置検出は、基本的
には車速センサ１およびジャイロ２の出力に基づいてい
わゆる推測航法により行われる。すなわち、位置検出部
３は、所定時間に渡って車速センサ１の出力を積算する
とともに、この所定時間におけるジャイロ２の出力を積
算する。これにより、車速センサ１の積算値から上記所
定時間における車両の移動距離が得られ、またジャイロ
２の出力の積算値から方位変化量が得られる。したがっ
て、たとえば車両を発進させる前に、コンソール８やタ
ッチパネル９から車両の正確な位置および方位を入力し
ておけば、その後の車両の位置の推移が推定できる。以
下の説明では、ジャイロ２の出力を積算して得られる車
両の方位を「推定方位」という。

【００１６】図２は位置検出部３における推定位置の補
正および推定方位の補正のための処理を説明するための
フローチャートである。ステップｎ１では、ＧＰＳ受信
機１１からの測位データが与えられたかどうかが判断さ
れ、測位データが与えられないときには、推定位置の補
正などを行うことなく、ステップｎ５において推定位置
の算出が行われる。一方、ＧＰＳ受信機１１からの測位
データが与えられたときには、この測位データが表す位
置と推定位置との位置ずれΔが、ステップｎ２で算出さ
れる。

【００１７】ステップｎ３では、位置ずれΔが第２の所
定値に対応する所定値Ｄ２以上であるかどうかが判断さ
れる。そして、位置ずれΔが所定値Ｄ２（たとえば１ｋ
ｍ）以上であるときには、ステップｎ９において、推定
位置がＧＰＳ受信機１１からの測位データが表す位置に
補正される。このとき、推定方位は、地磁気センサ１２
の検出方位（地磁気方位）に補正される。これは、位置
ずれΔが大きい場合は、たとえばフェリーにより運搬さ
れた場合などのように、始動スイッチがオフされてナビ
ゲーション装置が不動作状態とされて車両が移動した場
合と考えられるからである。すなわち、位置検出部３は
、始動スイッチがオフされたときには、その内部のメモ
リ（図示せず。）に始動スイッチがオフされる直前にお
ける推定位置および推定方位を記憶させる。したがって
、フェリーから下船した状態などでは、推定方位と実際
の車両の方位とは大きく異なっており、地磁気センサ１
２の信頼性の方が高いと考えられる。ステップｎ９での
推定方位の補正は、この点を考慮したものである。この
ステップｎ９の処理後は、ステップｎ５に進む。

【００１８】ステップｎ３で、位置ずれΔが所定値Ｄ２
未満であると判断されるときには、ステップｎ４におい
て、位置ずれΔが第１の所定値に対応する所定値Ｄ１（
たとえば２５０ｍ）以上であるかどうかが判断される。 この所定値Ｄ１はＧＰＳ受信機１１による位置検出精度
に基づいて予め定められる。位置ずれΔが所定値Ｄ１未
満であれば、ステップｎ５に進む。一方、位置ずれΔが
所定値Ｄ１以上のとき、すなわち、　　　　　　Ｄ１≦
Δ＜Ｄ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・　　（１
）　の場合には、ステップｎ１０において、ＧＰＳ受信
機１１からの測位データによって推定位置の補正を行っ
た回数に対応する位置修正カウント値Ｃが０であるかど
うかが判断される。

【００１９】位置修正カウント値Ｃが０のときには、ス
テップｎ１０からステップｎ１１に処理が移り、推定位
置の補正後の車両の移動距離に対応する距離カウント値
ＤＣが０にリセットされる。次に、ステップｎ１２では
、修正カウント値Ｃがインクリメントされる。そして、
ステップｎ１３において、ＧＰＳ受信機１１からの測位
データが表す位置に、推定位置が補正される。このとき
、推定方位の補正は行われず、位置検出部３は引続き従
前の推定方位にジャイロ２の出力を積算することにより
、方位の推定を行う。ステップｎ１３の後の処理はステ
ップｎ５に移る。

【００２０】ステップｎ５では、従前の推定位置または
ＧＰＳ受信機１１からの測位データにより補正された推
定位置と、ジャイロ１の出力の所定時間に渡る積算値と
、車速センサ１の出力の所定時間に渡る積算値とに基づ
いて、車両の現在位置の推定が行われる。この推定位置
に対応する位置データが制御部５に与えられることにな
る。

【００２１】次に、ステップｎ６では、車両の移動距離
に対応した値が、距離カウント値ＤＣに累積される。そ
して、ステップｎ７では、累積後の距離カウント値ＤＣ
が所定値Ｋ以上であるかどうかが判断される。この所定
値Ｋは、たとえば車両の移動距離に換算して、数ｋｍ程
度に対応する値に設定される。距離カウント値ＤＣが所
定値Ｋに達しているときには、ステップｎ８に進み、位
置修正カウント値Ｃが０にリセットされる。距離カウン
ト値ＤＣが所定値Ｋに達していないとき、およびステッ
プｎ８で位置修正カウント値Ｃがリセットされた後には
、処理はステップｎ１に戻る。

【００２２】ステップｎ１３でＧＰＳ受信機１１からの
測位データに基づく推定位置の補正が行われた後、距離
カウント値ＤＣが所定値Ｋに達する以前に、位置ずれΔ
が所定値Ｄ１以上となると、処理はステップｎ４からス
テップｎ１０に移り、さらにステップｎ１４に進む。す
なわち、ＧＰＳ受信機１１からの測位データに基づく推
定位置の補正が行われた後距離カウント値ＤＣが所定値
Ｋに達する以前の期間には、ステップｎ８での位置修正
カウント値Ｃのリセットが行われないから、ステップｎ
１０での判断が否定的なものとなり、ステップｎ１４に
処理が移ることになるのである。

【００２３】ステップｎ１４では、距離カウント値ＤＣ
がリセットされ、ステップｎ１５では、推定位置がＧＰ
Ｓ受信機１１での検出位置に補正される。この推定位置
の補正に伴って、位置検出部３では、その推定方位を地
磁気センサ１２での検出方位に補正する。すなわち、推
定位置の補正を行った後に近距離の移動にも拘わらず再
び位置ずれが大きくなった場合には、推定方位が不正確
である可能性が強いため、より信頼性が高いと考えられ
る地磁気方位に推定方位を補正することとしているもの
である。なお、ステップｎ１５の後の処理は、ステップ
ｎ５に進む。

【００２４】距離カウント値ＤＣが所定値Ｋに達するま
でに、位置ずれΔが所定値Ｄ１に達しないときには、ス
テップｎ７，ｎ８での処理によって位置修正カウント値
Ｃがリセットされるから、この後に位置ずれΔが大きく
なったときには、ステップｎ１０からステップｎ１１に
処理が移ることになる。すなわち、遠距離の移動により
位置ずれΔが大きくなった場合には、推定方位に大きな
誤差が含まれているとは考えられないので、地磁気セン
サ１２よりも推定方位の方が信頼性が高いものとして、
推定方位をそのまま採用することとしている。

【００２５】以上のように本実施例においては、推定位
置をＧＰＳ受信機１１での検出位置に補正した後、近距
離（所定値Ｋに対応する距離よりも短い距離）の移動に
よって再び大きな位置ずれ（所定値Ｄ１以上）が生じた
ときには、推定方位を地磁気センサ１２での検出方位に
補正するようにしている。すなわち、推定方位の信頼性
が低下したときには、より信頼性が高いと考えられる地
磁気方位により推定方位の補正が行われるから、位置検
出が良好に行えるようになる。これにより、従来のよう
に、推定位置の軌跡が、ＧＰＳ受信機１１での検出位置
に基づく補正によって、鋸歯形状になったりすることを
防ぐことができる。

【００２６】また、極めて大きな位置ずれ（所定値Ｄ２
以上）が生じたときには、それ以前に推定位置の補正が
行われたことがあるかどうかによらずに、推定方位が地
磁気方位に補正される。これにより、フェリーなどでの
移動のように、始動スイッチがオフされた状態で車両が
移動する場合でも、次に発進するときには、全く無意味
になっている推定方位を、より信頼性のある地磁気方位
に補正して、発進直後の期間から正確な位置の推定を期
することができる。ただし、この処理を省いても、ステ
ップｎ１４，ｎ１５の処理により推定方位を地磁気方位
に補正させることが可能である。しかし、この場合には
、正しい方位を得るまでに長時間を要するおそれがある
。

【００２７】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではない。たとえば、位置検出部３における位置検
出には、車両の位置が道路上に制限されることを利用し
て推定位置をその近傍の道路上の位置に補正するように
した、いわゆる地図マッチング法が併用されてもよい。 また、上記の実施例では、ジャイロにより車両の旋回角
速度が検出されているが、旋回角速度の検出は、左右の
車輪速の差を検出することによっても行える。またジャ
イロには、機械式ジャイロ、振動ジャイロ、光ファイバ
ジャイロなどの各種のものが適用可能である。さらに、
上記の実施例では、車両を例にとって説明したが、本発
明は航空機や船舶などの他の移動体の位置検出のために
も応用することができるものである。その他、本発明の
要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を施すことが可
能である。

【００２８】

【発明の効果】請求項１記載の位置検出装置によれば、
自立型位置検出手段での推定位置を補正したにも拘わら
ず近距離の移動によって再び大きな位置ずれが生じたと
きには、推定方位が、より信頼性が高いと考えられる地
磁気センサでの検出方位に補正される。これにより、方
位の検出を正確に行って、移動体の位置の検出を良好に
行うことができるようになる。

【００２９】請求項２記載の位置検出装置によれば、位
置検出装置を不動作状態として移動体自身が他の移動体
により運搬される場合のように、位置検出装置において
移動体の位置の推移を検出することができなかった場合
などには、自立型位置検出手段での推定方位が地磁気セ
ンサでの検出方位に補正される。これより、移動体自身
が他の移動体により運搬されるような場合でも、運搬後
における推定方位を正確な値に補正して、その後の位置
検出を良好に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の位置検出装置が適用される
ナビゲーション装置の基本的な構成を示すブロック図で
ある。

【図２】推定位置および推定方位の補正のための処理を
説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１　　　　車速センサ ２　　　　ジャイロ ３　　　　位置検出部 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ　　　　ＧＰＳ衛星１１　　Ｇ
ＰＳ受信機 １２　　地磁気センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体に搭載されて用いられ、移動体の移
   動距離および移動体の推定方位に基づいて移動体の推定
   位置を検出する自立型位置検出手段を有する位置検出装
   置において、地球の周囲の所定軌道を周回する人工衛星
   からの電波を受信して移動体の位置を検出し、この検出
   位置に対応する位置情報を導出する受信手段と、この受
   信手段での検出位置と上記自立型位置検出手段での推定
   位置との位置ずれを検出する手段と、検出された位置ず
   れが第１の所定値以上であるときに、上記自立型位置検
   出手段における推定位置を上記受信手段での検出位置に
   補正する位置補正手段と、地球磁界を検出することによ
   り移動体の方位を検出する地磁気センサと、上記位置補
   正手段により上記自立型位置検出手段の推定位置が補正
   された後、移動体が所定距離だけ移動する以前に、上記
   位置ずれが上記第１の所定値以上となったときには、上
   記自立型位置検出手段における上記推定方位を上記地磁
   気センサでの検出方位に補正する方位補正手段とを含む
   ことを特徴とする位置検出装置。
2. 【請求項２】上記位置ずれが上記第１の所定値よりも大
   きい第２の所定値以上であるときには、それ以前に推定
   位置の補正が行われたことがあるかどうかによらずに、
   上記自立型位置検出手段における推定方位を上記地磁気
   センサでの検出方位に補正する手段をさらに含むことを
   特徴とする請求項１記載の位置検出装置。