JPH0518764A

JPH0518764A - 車両位置検出装置

Info

Publication number: JPH0518764A
Application number: JP17252591A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Ihara; 康博井原; Mitsuhiro Yamashita; 光洋山下
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-07-12
Filing date: 1991-07-12
Publication date: 1993-01-26

Abstract

(57)【要約】【目的】車載の旋回角センサを用いて進行方位を算出
する時に必要な基準とする方位を地磁気方位とＧＰＳ測
位データと道路データから高精度に算出する。【構成】絶対位置測位手段１０１で検出したＧＰＳ測
位位置の移動方向と、地磁気センサ１０２の検出方位に
より方位検定手段１０６で道路データの方位を検定す
る。検定結果により道路データの方位を用いて旋回角セ
ンサ１０４の検出角度から車両の進行方位を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主に道路上を走行する
自動車等の移動体の現在位置を精度良く求めるために利
用する車両位置検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両位置検出装置として、例えば
特開平2ー189414号に示されているものがある。図５に従
来技術の構成をブロック図で示す。

【０００３】距離センサ５１はタイヤの回転に応じて単
位走行距離毎のパルス信号を出力するもので、パルス数
をカウントすることにより、車両の走行距離を知ること
ができる。方位センサ５２は車両の進行方位を出力す
る。アンテナ５３と受信機５４でＧＰＳ衛星からの電波
を受信し、両センサの出力信号とＧＰＳ受信結果は位置
検出装置５５に入力され、ここでは車両の位置がＸ−Ｙ
座標上で逐次演算によって求められる。データ処理装置
５６１〜５６４は方位誤差の演算と各種のデータの記憶
を行う。道路データは地図データ記憶装置５７に記憶さ
れたものが選択的に読み出される。データ処理装置５６
によって算出された現在位置は周辺の道路地図と重ね合
わせて表示装置５８に表示される。

【０００４】従来例によれば、ＧＰＳによる位置検出を
ＧＰＳナビゲーション操作、方位センサと距離センサの
出力信号による位置検出を自立型ナビゲーション操作と
呼ぶ。まず一度ＧＰＳナビゲーション操作で車両の位置
を検出し、その位置を起点として自立型ナビゲーション
操作により車両の位置を検出する。次に所定の距離以上
走行した後にＧＰＳナビゲーション操作で位置を検出し
たとき、２回のＧＰＳナビゲーション操作の結果である
２つの車両位置の移動方向を算出する。同時に自立型ナ
ビゲーションによって検出された車両位置から起点に対
する移動方向を算出する。両者を比較することによって
自立型ナビゲーション操作で使用する方位センサの方位
誤差を求め、ＧＰＳナビゲーション操作から求めた車両
位置の移動方向に方位センサの出力方位を修正し、位置
検出精度の向上を図っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の技術
による車両位置検出装置においてはＧＰＳによる位置検
出精度が30m〜100mであるために高精度に方位を求める
ためには非常に長い距離を直進しなければならない。よ
って通常走行状態では方位の補正頻度が極端に低下する
という課題を有していた。

【０００６】本発明は上記の課題を解決して高精度の車
両位置検出装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明では、地磁気の強さを互いに直交する２方向
の成分に分解して検出する地磁気センサと、車両の旋回
角度を検出する旋回角センサと、前記旋回角センサの出
力から車両の進行方位を算出する方位算出手段と、車両
の走行距離を検出する距離センサと、電波を受信して車
両の位置を求める絶対位置測位手段と、前記方位算出手
段で求めた進行方位と前記距離センサからの走行距離を
用いて基準位置に対する車両の現在位置を推測する現在
位置推測手段と、道路データを記憶する地図記憶手段
と、前記現在位置推測手段で算出された現在位置と前記
地図記憶手段に記憶された道路データを用いて地図整合
演算を行い地図に記憶された道路上に現在位置を修正す
る地図整合演算手段と、前記絶対位置測位手段で検出し
た車両位置の移動方向と前記地磁気センサで検出した地
磁気方位とから前記地図整合演算手段で求めた現在位置
の存在する道路の道路データの方位精度を判定し前記方
位算出手段で求めた車両の進行方位の修正を行う方位検
定手段と、前記地図整合演算手段で算出された車両の現
在位置を出力する出力手段を持つことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明は前記の構成により、地磁気センサによ
る方位とＧＰＳによる検出位置の移動方向を用いて道路
データの方位を検定した後に車両の進行方位を道路デー
タの方位に修正するために、ＧＰＳによる位置検出誤差
や道路データの誤差に影響されず正確に方位を修正でき
る。

【０００９】

【実施例】以下に本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００１０】図２は本発明の実施例に適用する車両位置
検出装置のハード構成図である。１は地磁気センサ、２
は高精度の方位センサであり、本実施例では光ファイバ
ジャイロ（以下、光ジャイロと呼ぶ）を用いる。この他
にも例えば振動レートジャイロ、ガスレートジャイロな
どが用いられる。３は距離センサでタイヤの回転に応じ
て単位走行距離毎のパルス信号を出力する。４はＧＰＳ
アンテナであり、５はＧＰＳ受信機である。７は道路デ
ータ記憶装置であり、例えば道路データを記憶したＣＤ
−ＲＯＭとそれを読み出すＣＤ−ＲＯＭプレーヤが使用
される。６は演算処理装置でセンサデータと道路データ
を読み込むためのＩ／Ｏを備えたマイクロコンピュータ
である。８はディスプレイ等の表示装置である。

【００１１】図１は本発明の第一の実施例に適用する車
両位置検出装置のブロック図である。

【００１２】図１において１０１は絶対位置測位手段で
無線航法により位置を検出する。ここではＧＰＳ測位シ
ステムを利用する。１０２は地磁気センサであり、地磁
気を検出することにより、車両の進行方位を算出する。
１０３は旋回角センサであり、本実施例では光ジャイロ
を用いる。１０４は距離センサで車輪速センサや車軸セ
ンサが用いられるが、ここでは車軸センサを用いる。１
０５は地図記憶手段であり、道路をベクトルデータの集
合として記憶する。１０６はＧＰＳ測位位置の移動方向
と地磁気センサによる進行方位とから、道路データの方
位を検定する方位検定手段である。１０７は旋回角セン
サ１０３で検出した旋回角を前回の方位に加算して方位
を算出し、方位検定手段１０６で検定された方位への修
正を行う方位算出手段である。１０８は現在位置推測手
段であり、方位算出手段１０７で求めた進行方位と距離
センサ１０４で検出された走行距離から基準位置に対す
る車両の現在位置の算出を行う。１０９は地図整合演算
手段であり、現在位置推測手段１０８で算出された車両
の現在位置と、地図記憶手段１０５に記憶されている道
路データから、車両の現在位置を道路上に修正する。１
１０は地図整合演算手段１０９で算出された車両の現在
位置を車両に搭載されたディスプレイ等に表示する出力
手段である。

【００１３】以上のように構成された車両位置検出装置
について、以下にその動作を説明する。なお、本発明は
ハードウェアでも実現できるが、本実施例ではマイクロ
コンピュータ等を用いてソフトウェアで処理した場合に
ついて述べる。

【００１４】図３は第一の実施例における位置検出の手
順を示すフローチャートであり、これに従って動作を説
明する。初期位置の設定はＧＰＳによる測位結果を用い
て設定し、初期方位は地磁気センサで検出した方位(以
下地磁気方位と呼ぶ)を設定する。初期状態での処理の
流れは一度しか行わないためフローチャートでは省略す
る。

【００１５】ステップ３０１では車両が単位距離(例え
ば5m)走行する毎に車両の進行方位と走行距離を検出す
る。方位センサに光ジャイロを用いた場合、進行方位Ｄ
はＤ＝Ｄ'＋Ｔａ・・・（１）となる。Ｄ'は前回までに求められている絶対方位、Ｔ
ａは単位距離走行する間の光ジャイロにより検出された
旋回角度である。

【００１６】次のステップ３０２では前回までに求めら
れている車両の推測位置を基準位置として以下の式によ
り車両の推測位置を算出する。

【００１７】Ｘ＝Ｘ'＋ＬcosＤ・・・（２）Ｙ＝Ｙ'＋ＬsinＤ・・・（３）ここでＸ，Ｙ車両の推測位置座標Ｘ’，Ｙ’ 前回の車両の推測位置座標Ｌ走行距離Ｄ進行方位である。ところで道路データは実際の道路の形状を直線
近似して作成するため道路の直線部の方が曲折部よりも
精度が高いのが一般的であるから、方位の検定・修正は
進行方位の安定している直進時に実施する。よって、ス
テップ３０３で車両が直進状態であったかどうかを判定
する。直進判定は、例えば100m間での進行方位Ｄの変化
量が5゜以下の時に直進であるとする。車両が直進状態で
あったならばステップ３０４以降の処理に進み、直進状
態でなかった場合にはステップ３１１で車両の推測位置
を表示して一回の処理を終了する。ステップ３０４では
推測位置を含む所定の範囲(例えば100m)内で推測位置に
最も近い道路データをＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体から読
み出し、その道路の方位Ｄrを算出する。ステップ３０
５では読み出した道路データの位置・方位と車両の推測
位置・進行方位を比較する。推測位置から道路データま
での最短距離が位置許容誤差(例えば10m)以下で方位の
差が方位許容誤差(例えば5゜)以下なら地図整合ができた
として、ステップ３０６で推測位置から道路上に垂線を
下ろし、その足を現在位置として推測位置の更新を行
い、道路上の現在位置を出力する。その後ステップ３０
７に移行する。地図整合ができなかったときにはステッ
プ３１１で推測位置を出力し、一回の処理を終了する。

【００１８】ステップ３０７以降は方位の修正処理であ
る。図４はある地点を直進走行中の各センサによる位置
検出の結果を示す図である。図において太い実線は道路
データであり、点と点を結ぶ直線の集合として道路を表
している。細い実線は地磁気方位を用いて走行軌跡を作
成したものであり、破線は光ジャイロでの走行軌跡であ
る。×はＧＰＳによる位置検出の結果を時系列的にプロ
ットしたものである。このように直線区間が長い場合に
道路データから求めた方位は正確だが、短い直線部分で
の方位誤差は非常に大きくなることがある。また、ＧＰ
Ｓ測位位置から求めた方位は停車時には意味がないた
め、走行時に限り利用する。また、地磁気方位の誤差範
囲は概ね一定だがばらつきが大きく、どの時点の方位が
正確であるかという判定は難しい。光ジャイロによる方
位は相対方位であるが、絶対方位への修正が正確にでき
れば実際の車両の動作に一番近い走行軌跡を得ることが
できる。ＧＰＳによる測位はこの図に示すように絶対位
置のずれが存在する。測位結果の移動方向は正確なこと
もあるが、マルチパス等による測位結果の乱れや測位計
算に使用する衛星の組合せが変化したときには、実際の
方位とはかけ離れたものになる。これらの特徴を捕らえ
た上で以下のように光ジャイロによる方位の修正を行
う。

【００１９】ステップ３０６では地磁気センサの出力か
ら地磁気方位Ｄmを算出する。Ｄm = arctan{(My - Cy)/(Mx - Cx)} ・・・（４）ここでMx,Myはそれぞれ地磁気センサの出力、Cx,Cyは車
両を一周旋回させたときに得られる地磁気出力円の中心
座標である。つぎにステップ３０８ではＧＰＳ受信機か
ら測位結果Gx,Gyを取得し、前回の測位位置Gpx,Gpyから
の移動方向Ｄgを算出する。Ｄg = arctan{(Gy - Gpy)/(Gx - Gpx)} ・・・（５）ステップ３０９ではステップ３０４で算出した道路デー
タの方位Ｄrが正確かどうかを次式（６）〜（８）によ
って検定する。

【００２０】｜Ｄm−Ｄr｜< Ｍｅ・・・（６）｜Ｄm−Ｄg｜< Ｍｅ・・・（７）｜Ｄg−Ｄr｜< Ｇｅ・・・（８）ここでＭｅ：地磁気方位Ｄmの推定方位誤差（例えば15゜）Ｇｅ：ＧＰＳによる移動方向Ｄgの推定方位誤差（例え
ば3゜）である。以上の（６）〜（８）式が成立したときにはＤ
rが正確であるとし、ステップ３１０で車両の進行方位
ＤをＤ = Ｄr ・・・（９）として修正する。（６）〜（８）式が成立しなかったと
きには方位の修正は行わず、処理を終了する。

【００２１】以上説明したように本実施例によれば、地
磁気方位とＧＰＳ測位位置の移動方向を用いて道路デー
タの方位を検定した後に車両の進行方位を道路データの
方位に修正するために、正確な方位の検出が可能にな
る。

【００２２】なお、本実施例では道路データの方位の検
定時に方位の比較のみで検定したが、道路データの長さ
が長いほど方位精度は一般的に良いので、検定の条件に
道路データの長さが所定の値(例えば100m)以上であるこ
とを付加しても良い。

【００２３】また、方位の修正を地図整合演算を実施す
る毎に行ったが、方位精度の良い光ジャイロで頻繁に方
位を修正する必要がないときには、所定の時間(例えば2
0分)毎に方位の修正を行うようにしても良い。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
方位検定手段で地磁気センサによる方位とＧＰＳによる
検出位置の移動方向を用いて道路データの方位を検定し
た後に車両の進行方位を道路データの方位に修正するた
めに、ＧＰＳによる位置検出誤差や道路データの誤差に
影響されず正確に方位を修正できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の車両位置検出装置のブロック
構成図

【図２】本発明の車両位置検出装置の基本構成図

【図３】本発明の実施例の動作を説明するフローチャー
ト

【図４】地図データと地磁気・旋回角センサ、ＧＰＳに
よる位置検出例を示す図

【図５】従来例の車両位置検出装置の基本構成図

【符号の説明】

１地磁気センサ２旋回角センサ３距離センサ４アンテナ５受信機６演算処理装置７道路データ記憶装置８表示装置１０１位置取得手段１０２地磁気センサ１０３旋回角センサ１０４距離センサ１０５地図記憶手段１０６方位検定手段１０７方位算出手段１０８現在位置推測手段１０９地図整合演算手段１１０出力手段

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】地磁気の強さを互いに直交する２方向の成
分に分解して検出する地磁気センサと、車両の旋回角度
を検出する旋回角センサと、前記旋回角センサの出力か
ら車両の進行方位を算出する方位算出手段と、車両の走
行距離を検出する距離センサと、電波を受信して車両の
位置を求める絶対位置測位手段と、前記方位算出手段で
求めた進行方位と前記距離センサからの走行距離を用い
て基準位置に対する車両の現在位置を推測する現在位置
推測手段と、道路データを記憶する地図記憶手段と、前
記現在位置推測手段で算出された現在位置と前記地図記
憶手段に記憶された道路データを用いて地図整合演算を
行い地図に記憶された道路上に現在位置を修正する地図
整合演算手段と、前記絶対位置測位手段で検出した車両
位置の移動方向と前記地磁気センサで検出した地磁気方
位とから前記地図整合演算手段で求めた現在位置の存在
する道路の道路データの方位精度を判定し前記方位算出
手段で求めた車両の進行方位の修正を行う方位検定手段
と、前記地図整合演算手段で算出された車両の現在位置
を出力する出力手段を持つことを特徴とする車両位置検
出装置。