JPH05312933A - ナビゲーション方式 - Google Patents

ナビゲーション方式

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JPH05312933A
JPH05312933A JP12048092A JP12048092A JPH05312933A JP H05312933 A JPH05312933 A JP H05312933A JP 12048092 A JP12048092 A JP 12048092A JP 12048092 A JP12048092 A JP 12048092A JP H05312933 A JPH05312933 A JP H05312933A
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JP
Japan
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vehicle
vehicle position
map
data
gps
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Withdrawn
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JP12048092A
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English (en)
Inventor
Giichi Sato
義一 佐藤
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Alpine Electronics Inc
Original Assignee
Alpine Electronics Inc
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Publication date
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Publication of JPH05312933A publication Critical patent/JPH05312933A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 非測位状態になっても、簡単、安価な構成で
車両位置を計算して、地図や車両位置マークを描画す
る。 【構成】 GPSによる測位が不可能になった時、測位
不能となる直前にGPS受信機3より得られている位置
データ、方位データ及び車速データを用いて、車両位置
計算部6dは車両現在位置を所定時間毎に計算し、地図
描画制御部6gは該車両現在位置に応じた地図をディス
プレイ装置7のスクリーンに描画する。又、車両位置修
正部6eでマップマッチング処理を行うことにより、あ
るいはセンサ5、5′出力に基づいて走行、停車状態を
判断し、停車中は車両現在位置の計算処理を停止するこ
とにより、正しい地図描画及び車両位置表示を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はGPSにより車両の現在
位置を測定して車両現在位置に応じた地図を描画するナ
ビゲーション方式に係わり、特にGPSによる測位が不
能になった時のナビゲーション方式に関する。
【0002】
【従来の技術】ナビゲーション装置は、車両の現在位置
に応じた地図データをCD−ROM等の地図データ記憶
部から読み出してディスプレイ画面に描画すると共に、
車両位置マ−ク(ロケ−ションカ−ソル)を地図上で移
動させ、あるいは車両位置マークをディスプレイ画面の
一定位置(例えばディスプレイ画面の中心位置)に固定
表示し、車両の移動に応じて地図をスクロ−ル表示す
る。地図データは、(1) ノ−ドデータや道路リンクデー
タ、交差点データ等からなる道路レイヤと、(2) 地図上
のオブジェクトを表示するための背景レイヤと、(3) 市
町村名などを表示するための文字レイヤなどから構成さ
れ、ディスプレイ画面に表示される地図画像は、背景レ
イヤと文字レイヤに基づいて発生され、マップマッチン
グ処理や誘導経路の探索処理は道路レイヤに基づいて行
われる。
【0003】かかるナビゲ−ション装置において、車両
の現在位置を測定することは不可欠である。このため、
従来は、車両に搭載した車速センサと方位センサを用い
て車両位置を測定する測定法(推測航法)と衛星を用い
たGPSによる測定法が実用化されている。推測航法に
よる車両位置測定は、比較的低コストで車両位置の測定
ができるが、高精度に位置測定ができない問題があり、
マップマッチング処理等の補正処理が必要になる。この
ため、推測航法に比べて高価となるが高精度に位置測定
ができるGPSによる車両位置測定が脚光を浴びてい
る。GPSは1回の位置測定に4個の衛星を使って三次
元位置(経度、緯度、高度)を測定する三次元測位と3
つの衛星を使って二次元位置(経度、緯度)を測定する
二次元測位がある。
【0004】三次元測位 図14に示す3つの衛星STL1,STL2,STL3
の位置が既知であって、各衛星と車両間の距離R1,R
2,R3が測定できれば、車両位置は各衛星の位置を中
心とし、測定された距離を半径とする球面上にある。第
1、第2の2つの球面CUB1,CUB2が交わればそ
の交線は円CIRになり、この円に交差する第3の球面
CUB3を考えると、円CIRと第3の球面CUB3と
の交点Pが車両位置となる。尚、円CIRと第3の球面
CUB3との交点はP,Qの2ヵ所存在するが、一方の
交点Pが真の車両位置であり、他方の交点Qは偽の点で
ある。この偽の点はGPSの場合、地球から相当離れた
空間上に存在するため、容易に除外することができる。
以上から、原理的には3個の衛星からの電波を受信すれ
ば、車両位置を求めることができる。ところで、衛星ま
での距離は、各衛星から電波発信時刻を示すデータ(時
刻符号データ)を送り、GSP受信機が該データを受信
した時刻と電波発信時刻の時間差τを求め、光速cと時
間差τを乗算することにより求める。このため、GPS
受信機が内蔵する時計と衛星の時計が一致していないと
測定距離が不正確となり、高精度の位置測定ができなく
なる。
【0005】そこで、GPSにおいては、GPS受信機
の時計を補正するためにもう1個の衛星を用いて時間補
正して高精度の位置測定を行えるようにしている。すな
わち、三次元測位においては、車両位置を(x0,y0,
0)、i番目の衛星の位置を(x i,yi,zi)、i番目
の衛星からの電波到達時間をτi、時間誤差をδtとする
と次式 √{(xi−x02+(yi−y02+(zi−z02}=c・(τi+δt) が成立し、c・τi=Ri,c・δt=sとすれば √{(xi−x02+(yi−y02+(zi−z02}−s=Ri・・・(1) となる。4つの衛星に対して(1)式が成立し、未知数
0,y0,z0,sを求めることにより時間誤差を修正し
た高精度の車両位置(x0,y0,z0)が求まる。
【0006】二次元測位 三次元位置の3つの座標値(x0,y0,z0)のうち1つが
わかっていれば、例えば高度z0が既知であれば、2個
の衛星(実際には時計補正のために3個の衛星)からの
電波を受信するだけで他の2個の座標値(経度x0、緯度
0)を求めることができる。以上のように、GPSでは
三次元測位と二次元測位が可能であり、4つの衛星から
の電波を受信できる状態であれば三次元測位により車両
位置を測定し、3つの衛星からの電波しか受信できなけ
れば、最新の三次元測位に基づいて求めた高度、又は予
め設定されている平均的な高度を現在位置の高度とみな
して二次元測位により車両位置を測定する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】各衛星は地球の周りを
まわっているため、常に4つの衛星から電波を受信でき
るとは限らないが、3つの衛星からは常に電波を受信で
きるようになっている。しかし、トンネルに入った場合
等においては、GPS受信機が衛星を捕捉することがで
きなくなって三次元測位、二次元測位いずれもができな
くなる(非測位状態)。そこで、従来はGPSに加えて
車速センサと方位センサを装備し、通常はGPSによる
車両位置測定を行い、GPSによる測位が不能となった
時、車速センサと方位センサを用いて推測航法により車
両位置測定を行うようにしている。しかし、かかるナビ
ゲーションシステムはGPSと車速センサ、方位センサ
が必要になり非常に高価となる問題がある。
【0008】以上から本発明の目的は、トンネル等に入
って非測位状態になった時、車速センサや方位センサを
用いなくても簡単に、安価な構成で車両位置を計算して
地図描画できるナビゲーション方式を提供することであ
る。本発明の別の目的は、非測位状態時に停車した時、
あるいは非測位状態が長時間継続した時、車両位置計算
処理を停止することにより、正しい地図描画及び車両位
置表示ができるナビゲーション方式を提供することであ
る。本発明の更に別の目的は、マップマッチング処理を
加味することにより正しい地図描画及び車両位置表示が
できるナビゲーション方式を提供することである。本発
明の他の目的は、非測位状態になった時、車輪速センサ
のみを用いて(方位センサは用いない)、車両の走行に
応じて正確に地図描画及び車両位置表示ができるナビゲ
ーション方式を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明の1つ
によれば、GPSによる車両位置測定手段と、GPSに
よる測位不能となる直前に得られている位置データ、方
位データ及び車速データを用いて車両現在位置を所定時
間毎に計算する車両位置計算手段と、該車両現在位置に
応じた地図及び車両位置マークを表示するディスプレイ
装置と、マップマッチング手段と、走行中か停車中かを
検出する検出手段とにより達成される。又、上記課題
は、GPSによる車両位置測定手段と、車両の左右両輪
にそれぞれ設けられ、走行速度に応じたパルス列を発生
する車輪速センサと、GPSによる測位が不能になった
時、車輪速センサから出力されるパルス数の差、和に基
づいて方位回転角度、移動距離を演算し、該方位回転角
度と移動距離に基づいて車両現在位置を計算する車両位
置計算手段と、該車両現在位置に応じた地図及び車両位
置マークを表示するディスプレイ装置とにより達成され
る。
【0010】
【作用】GPSによる測位が不可能になった時、測位不
能となる直前に得られている位置データ、方位データ及
び車速データを用いて、車両現在位置を所定時間毎に計
算し、該車両現在位置に応じた地図をスクリーンに描画
する。すなわち、測位不能になった時、速度、方位が変
化しないものとして、車両現在位置を所定時間毎に計算
し、該車両現在位置に応じた地図をスクリーンに描画す
る。このようにすれば短時間の間、トンネル等に入って
非測位状態になっても、車速センサや方位センサを用い
ずに簡単、安価な構成で車両位置を計算して、地図や車
両位置マークを描画することができる。この場合、マッ
プマッチング処理を行うことにより、あるいは停車状態
時に車両現在位置の計算処理を停止することにより、正
しい地図描画及び車両位置表示を行うことができる。
又、GPSによる測位が不能となった時に行う車両位置
計算処理の実行時間を設定しておき、該時間を越えた
時、車両位置計算処理を停止するようにすれば、車速セ
ンサを用いなくても事故、混雑等により長時間トンネル
内等で停車したことを検出でき、しかも、車両の実際位
置と表示位置とがずれないようにできる。
【0011】又、GPSによる測位が不能になった時、
左右両輪に設けた車輪速センサから出力されるパルス数
の差に基づいて方位回転角度を求めると共に、両車輪速
センサから出力されるパルス数の平均パルス数に基づい
て移動距離を求め、これら方位回転角度と移動距離に基
づいて車両現在位置を計算し、該車両現在位置に応じた
地図をスクリーンに描画する。このようにすれば、車輪
速センサのみを用いるだけで(方位センサは使用しな
い)、GPSによる非測位時における地図描画を正確に
行うことができる。
【0012】
【実施例】
(a) 第1の実施例全体の構成 図1は本発明の一実施例であるナビゲーション装置の要
部ブロック図であり、1は地図情報を記憶するCD−R
OM、2は操作盤、3は衛星からの電波を受信して車両
の現在位置を測定するGPS受信機、4は各衛星からの
電波を受信するマルチビームアンテナ、5は車両が走行
しているか停車しているかを識別するセンサであり、例
えば車速センサ、6は地図や車両位置マークの描画処
理、最適経路探索処理等を行うマイコン構成のシステム
コントローラ、7はディスプレイ装置である。尚、停車
時にはサイドブレーキが引かれ(作動状態)、走行時に
はサイドブレーキが元に戻されるので(非作動状態)、
センサ5としてサイドブレーキ作動検出センサ5′(図
中点線)を用いて走行・停車を検出することもできる。
【0013】地図情報 地図情報は、(1) 道路レイヤと、(2) 地図上のオブジェ
クトを表示するための背景レイヤと、(3) 市町村名など
を表示するための文字レイヤなどから構成されている。
このうち、道路レイヤは図2に示すように道路リンクデ
ータRLDT、ノードデータNDDT、交差点データC
RDTを有している。道路リンクデータRLDTは該当
道路の属性情報を与えるもので、道路リンク上の全ノ−
ド数、道路を構成する各ノ−ドの番号、道路番号(道路
名)、道路の種別(国道、高速道路、その他の別)等の
データより構成されている。又、交差点データCRDT
は地図上の各交差点毎に、該交差点に連結するリンク上
のノードのうち該交差点に最も近いノ−ド(交差点構成
ノ−ドという)の集合であり、ノ−ドデータNDDTは
道路を構成する全ノ−ドのリストであり、ノ−ド毎に位
置情報(経度、緯度)、該ノ−ドが交差点であるか否か
の交差点識別フラグ、ノ−ドが交差点であれば交差点デ
ータを指し、交差点でなければ該ノ−ドが属する道路リ
ンクを指すポインタ等で構成されている。
【0014】操作盤 操作盤2は車両位置マークに対して地図をスクロールさ
せる左、右、上、下方向のスクロールキー、地図検索キ
ー、拡大/縮小キー、最適経路検索キー等の各種キーを
備えている。
【0015】GPS受信機 GPS受信機3は図3に示すように、マルチビ−ムアン
テナ4により受信された各衛星からの電波を所定の中間
周波信号に変換し、かつ増幅する周波数変換・増幅器3
aと、各衛星からの電波よりGPSに割り当てられたチ
ャンネル信号を選択・検波する受信機3bと、該チャン
ネル信号をデジタルデータ(時刻符号データ等)に復号
する復号器3cと、処理部3dを備えている。処理部3
dは復号データに基づいて三次元測位あるいは二次元測
位処理を行って車両位置、方位、車速を計算して出力す
ると共に、三次元及び二次元測位が不能のとき非測位信
号をNTMを出力する。尚、方位は現車両位置と1サン
プリング時間ΔT前の車両位置を結んだ方向であり、車
速は現車両位置と1サンプリング時間ΔT前の車両位置
間距離をサンプリング時間で除算したものである。
【0016】システムコントローラ システムコントローラ6は、地図データを一時的に記憶
する地図データバッファメモリ6a、地図読み出し制御
部6b、GPS受信機3により測定された最新の位置デ
ータ、方位データ、車速データを記憶するデータ記憶部
6c、GPSによる測位が不可能になった時、車両位置
を計算する車両位置計算部6d、車両位置を修正する車
両位置修正部6e、車両位置マーク発生部6f、車両位
置周辺の地図を車両位置マークと共に後述するディスプ
レイ装置に表示させる地図描画制御部6fを有してい
る。地図読み出し制御部6bは車両現在位置を入力さ
れ、該車両現在位置に応じた地図データをCD−ROM
1から読み出して地図データバッファメモリ6aに記憶
する。車両位置計算部6dはGPSによる測位が不可能
になった時、データ記憶部6cに記憶されている位置デ
ータ、方位データ及び車速データを用いて車両現在位置
を所定時間毎に計算する。すなわち、測位不能になった
時、以後測位不能となる直前の速度、方向で直線走行す
るものとみなして車両現在位置を計算する。車両位置修
正部6eは、地図データバッファメモリ6aに読み出さ
れている地図データ中の道路データを参照して後述する
マップマッチング処理を行って車両位置を修正する。車
両位置マーク発生部6fは車両位置データを入力され、
地図の現車両位置上に表示されるように車両位置マーク
を発生する。地図描画制御部6gは地図バッファメモリ
6aと車両位置マーク発生部6fより車両現在位置周辺
の地図データと車両位置マークデータを読み取ってディ
スプレイ装置7に入力する。
【0017】ディスプレイ装置 ディスプレイ装置7は、CRTコントローラ8、ビデオ
RAM(V−RAM)9、読み出し制御部10、CRT
11等を有し、CRT画面(スクリーン)に所望の地図
及び車両位置マークを表示するようになっている。
【0018】マップマッチング処理 本発明の第1の実施例ではGPSによる測位不能状態に
なると、測位不能となる直前の車速、方位で以後直線走
行するものとして車両位置を計算し、該車両位置に基づ
いて地図及び車両位置マークを表示する。このため、走
行するにつれて誤差が累積して車両位置が道路から外れ
る。そこで、マップマッチング処理により車両位置を地
図情報中の道路データと照合して道路上に修正する。図
4〜図6は投影法によるマップマッチングの説明図であ
る。車両位置が点Pi-1(Xi-1,Yi-1)にあり、車両
方位がθi-1であったとする(図4では点Pi-1は道路R
aと一致していない場合を示す)。点Pi-1より一定距
離L0(例えば5m)走行したときの相対方位がΔθi
あれば、推測航法による車両位置の点Pi′(Xi′,Y
i′)とPi′での車両方位θiは、例えば次式 θi =θi-1+Δθi i′=Xi-1+L0・cosθi i′=Yi-1+L0・sinθi により求められる。尚、後述する第3の実施例では上式
によらず別の式を用いて車両現在位置を求めている。こ
のとき、(a) 点Pi′から垂線を降ろすことのできるリ
ンクであって、点Pi′での車両方位θiとリンクの成す
角度が一定値以内で、かつ、点Pi′からリンクに降ろ
した垂線の長さが一定距離以内となっているものを探
す。ここでは道路RDa上の方位θa1のリンクLK
a1(ノードNa0とNa1を結ぶ直線)と道路RDb上の方
位θb1のリンクLKb1(ノードNb0とNb1を結ぶ直線)
となる。ついで、(b) 点Pi′からリンクLKa1,LK
b1に降ろした垂線RLia、RLibの長さを求め、短い方
のリンクをマッチング候補とする。ここではリンクLK
a1となる。(c) そして、点Pi-1と点Pi′を結ぶ走行軌
跡SHiを垂線RLiaの方向に点Pi -1がリンクLKa1
(またはリンクLKa1の延長線上)に来るまで平行移動
して、点Pi-1とPi′の移動点PTi-1とPTi′を求
め、(d) 最後に、点PTi-1を中心にPTi′がリンクL
a1上(またはリンクLKa1の延長線上)に来るまで回
転移動して移動点を求め、修正車両位置Pi(Xi
i)とする。なお、修正車両位置Piでの車両方位はθ
iのままとされる。また、図5の如く、前回の車両位置
である点Pi-1が道路RDaにあるときは、移動点PT
i-1は点Pi-1と一致する。また、図6の如く、点Pi-1
で交差点を曲がった場合、車両位置Pi′はマップマッ
チングで道路RDbと交差する道路RDa上に投影されて
修正車両位置Pi(Xi,Yi)とされる。このように、
推測航法とマップマッチングを組み合わせて車両位置を
検出することで、誤差を修正しながら正確な車両位置を
得ることができる。
【0019】全体の動作 以下、図7の流れ図に従って本発明の車両位置測定・表
示制御を説明する。GPS受信機の処理部3d(図3)
は各衛星からの時刻符号データを受信し、受信結果に基
づいて三次元測位あるいは二次元測位が可能であるか、
不可能であるかを判断する(ステップ101)。4つの
衛星から時刻符号データを受信でき、三次元測位が可能
であれば、受信した時刻符号データを用いて各衛星まで
の距離R1〜R4を演算し、該距離R1〜R4をそれぞれ
(1)式に代入して得られる4つの式より車両の現在位置
(x0,y0,z0)を求める(三次元測位)。又、4つ
の衛星から時刻符号データを受信できず、3つの衛星か
らしか時刻符号データを受信できなければ、受信した時
刻符号データを用いて各衛星までの距離R1〜R3を演算
すると共に、最新の三次元測位に基づいて求めた高度z
0を現在位置の高度とみなして車両の現在位置(x0,y
0)を求める(二次元測位)。
【0020】車両の現在位置が求まれば、1サンプリン
グ時間前に測定した車両位置と現車両位置とを用いて走
行速度(車速)及び進行方向(方位)を求め、これらを
現在位置の経度、緯度(x0,y0)と共にシステムコン
トローラ6に入力する。システムコントローラ6のデー
タ記憶部6cは最新の車速データ、方位データ及び位置
データを記憶し、地図データ読み出し制御部6bは車両
現在位置に応じた地図情報をCD−ROM1から読み出
して地図バッファメモリ6aに記憶する。又、車両位置
マーク発生部6fはGPSにより測定されている車両位
置データを入力され、地図上の該位置に表示されるよう
に車両位置マークを発生する。地図描画制御部6gは地
図バッファメモリ6aと車両位置マーク発生部6fより
車両現在位置周辺の地図データと車両位置マークデータ
を読み取ってディスプレイ装置7に入力して、CRT1
1に表示する。以後、二次元測位又は三次元測位が可能
であれば上記処理を繰り返す。・・・以上ステップ10
2。
【0021】一方、車両がトンネル内に入り込んで、非
測位状態になると、GPS受信機3の処理部3dは非測
位信号NTMを出力する。この非測位信号NTMの発生
により、車両位置計算部6dは車速センサ5からのパル
ス出力の有無に基づいて走行中か、停車中かを判断する
(ステップ103)。走行中であれば、車両位置計算部
6dはデータ記憶部6cに記憶されている位置データ、
方位データ及び車速データを用いて車両現在位置を所定
時間毎に計算する。すなわち、測位不能になった時、以
後測位不能となる直前の速度、方向で直線走行するもの
とみなして車両現在位置を所定時間毎に計算する(ステ
ップ104)。ついで、車両位置修正部6eは、地図デ
ータバッファメモリ6aに読み出されている地図データ
中の道路データを参照して前述のマップマッチング処理
を行って車両位置を修正し、地図データ読み出し制御部
6bと車両位置マーク発生部6fに入力する(ステップ
105)。
【0022】地図データ読み出し制御部6bはマップマ
ッチングにより修正された車両現在位置に基づいて、地
図情報をCD−ROM1から読み出して地図バッファメ
モリ6aに記憶し、車両位置マーク発生部6fは修正さ
れた車両現在位置に表示されるように車両位置マークを
発生する。又、地図描画制御部6gは地図バッファメモ
リ6aと車両位置マーク発生部6fより車両現在位置周
辺の地図データと車両位置マークデータを読み取ってデ
ィスプレイ装置7に入力してCRT11に表示する。以
後、二次元測位又は三次元測位が可能となるまで、ステ
ップ103以降の処理を繰り返す。尚、センサ5又は
5′出力に基づいて停車が検出されると車両位置計算部
6dは上記車両位置計算処理を行わず、地図描画を静止
する。・・・以上ステップ106。 尚、以上では投影法に基づいてマップマッチング処理を
行ったが、車両が現在走行している道路は既知であるか
ら、該道路に沿って走行した分だけ車両位置を進めるよ
うにして車両位置を道路上に乗せるように構成すること
もできる。又、非測位の状態で連続して走行している時
間は短く、表示誤差がそれ程大きくならない場合には、
必ずしもマップマッチング処理を行う必要はない。更
に、非測位の状態で停車すること、例えばトンネル内で
停車することは余程のことがない限りないから、走行、
停車検出用のセンサ5、5′を除去してステップ103
の処理を省略することもできる。
【0023】(b) 本発明の第2の実施例 図8は本発明の第2の実施例であるナビゲーション装置
の要部ブロック図であり、図1と同一部分には同一符号
を付している。図1と異なる点は、(1) 車速センサ5を
除去して代わりにタイマ21を設けた点、(2) 操作盤2
より車両位置計算処理の実行時間Ts(5sec 、10sec、
30sec 、常時)を設定する点、(3) 車両位置計算部6d
が非測位状態になってから設定時間Ts経過した後は車
両位置計算処理を停止する点である。非測位の状態で停
車すること、例えばトンネル内で停車することは事故等
が発生しない限りありえず、従って正常時にはトンネル
に入っても所定時間経過するとトンネルを通過してGP
Sによる測位が可能となる。このため、あらかじめ非測
位状態になってからの車両位置計算実行時間を操作盤2
より設定しておき、該設定時間が経過したら非測位状態
であっても車両位置計算処理を停止する。尚、このよう
にすれば、車を車庫等に入れて非測位状態になった場合
にも設定時間経過すれば車両位置計算処理は停止する。
【0024】図9は車両位置計算実行時間を操作盤2よ
り設定する場合の車両位置測定・表示制御の流れ図であ
り、図7の処理と同一処理部分には同一番号を付し、そ
の詳細な説明は省略する。GPS受信機の処理部3dは
各衛星からの時刻符号データを受信し、受信結果に基づ
いて三次元測位あるいは二次元測位が可能であるか判断
する(ステップ101)。三次元測位あるいは二次元測
位が可能であれば、GPSにより車両の現在位置
(x0,y0)、車速、進行方位を求め、これらをシステ
ムコントローラ6に入力する。システムコントローラ6
は最新の車速データ、方位データ及び位置データをデー
タ記憶部6cに記憶すると共に、車両現在位置周辺の地
図と車両位置マークをディスプレイ装置7に入力し、C
RT11に表示する。・・・以上ステップ102。
【0025】ついで、フラグを”1”にし(ステップ2
01)、ステップ101に戻る。以後、二次元測位又は
三次元測位が可能であれば上記処理を繰り返す。尚、ス
テップ201のフラグFは非測位状態時に車両位置計算
処理を行うかを指定するものであり、非測位になった最
初の設定時間のみ車両位置計算処理を実行するようにな
っている。一方、車両がトンネル等内に入り込んで、非
測位状態になると、GPS受信機3の処理部3dは非測
位信号NTMを出力する。この非測位信号NTMの発生
により、車両位置計算部6dはフラグFが”1”である
か判断する(ステップ202)。最初フラグFは”1”
であるから、ステップ202において「YES」とな
り、車両位置計算部6dは計時を開始する(ステップ2
03)。
【0026】ついで、経過時間tが操作盤2より設定さ
れている車両位置計算実行時間Tsになったか調べ(ス
テップ204)、実行時間Tsになっていなければ、車
両位置計算処理を行う。すなわち、車両位置計算部6d
はデータ記憶部6cに記憶されている位置データ、方位
データ及び車速データを用いて車両現在位置を所定時間
毎に計算する(ステップ104)。車両現在位置が求ま
れば、車両位置修正部6eはマップマッチング処理を行
い車両位置を修正する(ステップ105)。地図データ
読み出し制御部6bはマップマッチングにより修正され
た車両現在位置に基づいて、地図情報をCD−ROM1
から読み出して地図バッファメモリ6aに記憶し、車両
位置マーク発生部6fは修正された車両現在位置に表示
されるように車両位置マークを発生し、地図描画制御部
6gは車両現在位置周辺の地図データと車両位置マーク
データを読み取ってディスプレイ装置7に入力してCR
T11に表示する。以後、ステップ101に戻り、非測
位状態であればステップ202以降の処理を繰り返す。
【0027】通常は、経過時間tが車両位置計算実行時
間Tsになる前に、測位可能状態になりGPSによる車
両現在位置測定・地図描画が行われるようになる。しか
し、混雑、事故等により非測位状態が長時間継続する
と、経過時間tが車両位置計算実行時間Tsを越える。
かかる場合には、ステップ204で「YES」となるか
ら(タイムオーバ)、フラグを”0”にし(ステップ2
05)、しかる後ステップ101に戻る。以後、非測位
状態であってもフラグが”0”のため最早車両位置計算
処理は行われない。尚、通常は非測位の状態で連続して
走行している時間が短く、このため表示誤差がそれ程大
きくならない場合には、必ずしもマップマッチング処理
を行う必要はない。また、以上では車両位置計算実行時
Tsを操作盤より設定しているが、車速に基づいて該実
行時間Tsを自動的に可変設定することもできる。
【0028】(c) 本発明の第3の実施例 図10は本発明の第3の実施例であるナビゲーション装
置の要部ブロック図であり、図1と同一部分には同一符
号を付している。図1と異なる点は、(1) 車両の左右両
方の後輪にそれぞれ回転速度に応じたパルス列を発生す
る車輪速センサ5a、5bを設けた点、(2) 車両位置計
算部6dはGPSによる測位が不能になった時、前記左
右の車輪速センサ5a,5bから出力されるパルス数の
差(SL−SR)に基づいて方位回転角度Δθを求めると
共に、両センサから出力されるパルス数の平均パルス数
に基づいて移動距離ΔLを求め、方位回転角度と移動距
離に基づいて車両現在位置を計算する点である。尚、車
輪速センサ5a,5bは1回転当り例えば96パルス発生
する。
【0029】移動距離、方位回転角度計算法 図11は左右車輪速センサ5a、5bから出力されるパ
ルス数SL,SRを用いて移動距離ΔL、方位回転角度Δ
θを演算するための説明図である。左右後輪の走行距離
はパルス数SL,SRに定数aを乗算することにより求ま
るから、その平均距離を車両の移動距離ΔLとすると該
ΔLは次式 ΔL=(SL+SR)・a/2 ・・・(2) により求まる。又、各車輪の走行軌跡を円周の一部とす
ると、次式 Δθ/2π=SL・a/{2π(b+T)} Δθ/2π=SR・a/(2πb) 但し、T
はトレッド幅が成立するから、bを消去すると方位回転
角度Δθは次式 Δθ=(SL−SR)・a/T ・・・(3) により求まる。
【0030】車両現在位置計算法 図12は車両位置計算部6dによる車両現在位置計算方
法の説明図である。車両位置計算部6dは、移動距離Δ
Lが5mを越える毎に、あるいは方位回転角度Δθが3
0を越える毎に車両現在位置の計算を行う。まず、最初
出発地点Sを原点とし、この時の直進方向Aを角度の基
準とし、同時に正のY軸方向とする。又、この時の左右
方向をX軸とし、右方向を正とする。角度の基準からの
累積回転角度をθとすると θ+Δθ→θ により累積回転角度は更新される。さて、出発地Aより
到達地Eまで道路RDに沿ってΔθn(図では900)回
転しながら移動したとすると、A−E間における移動を
ベクトルで考えれば、車両位置計算に用いる角度は最終
変化量Δθnでなく、角度の平均Δθn/2(=450
をとらなければならない。従って、車両現在位置Eを計
算するに際して、直前の演算位置S(Xn-1,Yn-1)に
おける累積回転角度θn-1に回転角度の半分のΔθn/2
を加えた{θn-1+(Δθn/2)}を用いて計算し、累
積回転角度θnは(θn-1+Δθn)とする。以上をまと
めると、車両現在位置Eは次式 θn′=θn-1+(Δθn/2) ・・・(4a) θn =θn-1+Δθn ・・・(4b) Xn =Xn-1+ΔL・sinθn′ ・・・(4c) Yn =Yn-1+ΔL・cosθn′ ・・・(4d) により計算できる。
【0031】全体の動作 図13はGPSと車輪速センサを用いた車両位置測定・
表示制御の流れ図であり、図7の処理と同一処理部分に
は同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。GPS
受信機の処理部3dは各衛星からの時刻符号データを受
信し、受信結果に基づいて三次元測位あるいは二次元測
位が可能であるか判断する(ステップ101)。三次元
測位あるいは二次元測位が可能であれば、GPSにより
車両の現在位置(xn-1,yn-1)、進行方位θn-1を求
め、これらをシステムコントローラ6に入力する。シス
テムコントローラ6は最新の方位データ及び位置データ
をデータ記憶部6cに記憶すると共に、車両現在位置周
辺の地図と車両位置マークをディスプレイ装置7に入力
し、CRT11に表示する(ステップ102)。以後、
ステップ101に戻り、測位可能であれば上記のGPS
による車両現在位置測定及び地図描画処理を繰り返す。
【0032】一方、車両がトンネルやビルの谷間等内に
入り込んで、非測位状態になると、GPS受信機3の処
理部3dは非測位信号NTMを出力する。この非測位信
号NTMの発生により、車両位置計算部6dは車輪速セ
ンサ5a,5bからパルスが出力されているかで走行、
停車を判断する(ステップ103)。走行中であれば、
(3)式及び(4a)〜(4d)式に基づいて移動距離ΔLが5m
を越える毎に、あるいは方位回転角度Δθが30を越え
る毎に、車両現在位置の計算を行う(ステップ30
1)。車両現在位置が求まれば、車両位置修正部6eは
マップマッチング処理を行って車両位置を修正する(ス
テップ105)。又、地図データ読み出し制御部6bは
マップマッチングにより修正された車両現在位置に基づ
いて、地図情報をCD−ROM1から読み出して地図バ
ッファメモリ6aに記憶し、車両位置マーク発生部6f
は修正された車両現在位置に表示されるように車両位置
マークを発生し、地図描画制御部6gは地図バッファメ
モリ6aと車両位置マーク発生部6fより車両現在位置
周辺の地図データと車両位置マークデータを読み取って
ディスプレイ装置7に入力してCRT11に表示する。
以後、ステップ101に戻り、非測位状態であればステ
ップ103以降の処理を繰り返す。又、ステップ103
で停車が検出されると車両位置計算処理は停止する。以
上、本発明を実施例により説明したが、本発明は請求の
範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が可能で
あり、本発明はこれらを排除するものではない。
【0033】
【発明の効果】以上本発明によれば、GPSによる測位
が不可能になった時、測位不能となる直前に得られてい
る位置データ、方位データ及び車速データを用いて、車
両現在位置を所定時間毎に計算し、該車両現在位置に応
じた地図をスクリーンに描画するように構成したから、
車速センサや方位センサを用いずに簡単、安価な構成で
車両位置を計算して、地図や車両位置マークを描画する
ことができる。又、この場合、マップマッチング処理を
行うことにより、あるいは停止状態時に車両現在位置の
計算処理を停止することにより、正しい地図描画及び車
両位置表示を行うことができる。
【0034】又、本発明によれば、GPSによる測位が
不能となった時に行う車両位置計算処理の実行時間を設
定しておき、該時間を越えた時、車両位置計算処理を停
止するように構成したから、車速センサを用いなくても
事故、混雑等により長時間トンネル内等で停車したこと
を検出でき、しかも、車両の実際位置と表示位置とがず
れないようにできる。更に、本発明によれば、GPSに
よる測位が不能になった時、左右両方の後輪に設けた車
輪速センサから出力されるパルス数の差に基づいて方位
回転角度を求めると共に、両車輪速センサから出力され
るパルス数の平均パルス数に基づいて移動距離を求め、
これら方位回転角度と移動距離に基づいて車両現在位置
を計算し、該車両現在位置に応じた地図をスクリーンに
描画するように構成したから、車輪速センサのみを用い
るだけで(方位センサは使用しない)、GPSによる非
測位時における地図描画を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例構成図である。
【図2】道路レイヤ情報の構成図である。
【図3】GPS受信機の構成図である。
【図4】投影法によるマップマッチングの第1の説明図
である。
【図5】投影法によるマップマッチングの第2の説明図
である。
【図6】投影法によるマップマッチングの第3の説明図
である。
【図7】本発明の第1の車両位置測定・表示制御の流れ
図である。
【図8】本発明の第2の実施例構成図である。
【図9】本発明の第2の車両位置測定・表示制御の流れ
図である。
【図10】本発明の第3の実施例構成図である。
【図11】移動距離ΔL、方位回転角度Δθ演算方法説
明図である。
【図12】車両現在位置計算方法説明図である。
【図13】GPSと車輪速センサを用いた車両位置測定
・表示制御の流れ図である。
【図14】GPSの三次元測位及び二次元測位の説明図
である。
【符号の説明】
1・・CD−ROM 2・・操作盤 3・・GPS受信機 5・・車速センサ 5a,5b・・車輪速センサ 6・・システムコントローラ 6b・・地図読み出し制御部 6c・・データ記憶部 6d・・車両位置計算部 6e・・車両位置修正部 6f・・車両位置マーク発生部 7・・ディスプレイ装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 GPSにより車両の現在位置を測定し、
    車両現在位置に応じた地図をスクリーンに描画するナビ
    ゲーション方式において、 GPSによる測位が不能になった時、測位不能となる直
    前に得られている位置データ、方位データ及び車速デー
    タを用いて車両現在位置を所定時間毎に計算し、該車両
    現在位置に応じた地図をスクリーンに描画することを特
    徴とするナビゲーション方式。
  2. 【請求項2】 GPSにより車両の現在位置を測定し、
    車両現在位置に応じた地図をスクリーンに描画するナビ
    ゲーション方式において、 車両の左右両輪にそれぞれ走行速度に応じたパルス列を
    発生する車輪速センサを設け、 GPSによる測位が不能になった時、前記両車輪速セン
    サから出力されるパルス数の差に基づいて方位回転角度
    を求めると共に、両車輪速センサから出力されるパルス
    数の平均パルス数に基づいて移動距離を求め、 前記方位回転角度と移動距離に基づいて車両現在位置を
    計算し、 該車両現在位置に応じた地図をスクリーンに描画するこ
    とを特徴とするナビゲーション方式。
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