JPH0670568B2 - 走行経路表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、自動車などの移動体の現在位置を予め道路地
図が写し出された画面上に表示させる走行経路表示装置
に関する。

従来技術 従来、後で詳しく説明するが、例えば不案内地域などに
おける自動車等の運転時に、走行予定コースから外れて
運転者が道に迷うことがないように適切なガイダンスを
行なわせるため、自動車等の走行にともない、距離検出
器により車速に応じた走行距離と方向検出器により進行
方向とをそれぞれ検出し、それら各検出値から自動車等
のＸ−Ｙ座標上における刻々と変化する現在位置を逐次
演算によって求め、その求められた現在位置を予め道路
地図が映し出されている画面に点情報によって更新表示
させることにより、運転者に現在位置の確認を行なわせ
ることができるようにした走行経路表示装置が開発され
ている。

しかしてこのような走行経路表示装置では、自動車等の
走行状態にしたがって距離検出および方向検出をなす際
における各検出精度などを要因とした位置誤差の発生が
否めず、自動車等の走行が進むにしたがってその誤差が
累積されて更新表示される現在位置が地図上の道路から
次第に外れていき、自車が地図上におけるどの道路上を
走行しているのかを判断することができなくなってしま
うという問題がある。

しかして、地図上における道路のパターンと自動車等の
走行にしたがって逐次更新される現在位置のデータを記
憶保持させることにより得られる走行軌跡のパターンと
のマッチング手段をとることによって、誤差により道路
上から外れた現在位置の修正を行なわせるようにするこ
とが考えられる。すなわち、現在位置が表示されている
近辺における道路網の中から全ての道路を抽出し、各道
路のパターンと自動車等の走行軌跡のパターンとの適合
性を調べて最もマッチング率の高いパターンをもった道
路を現在走行中の道路とみなして、そのマッチングがと
られた道路上に現在位置の表示位置を移すようにする。

しかしこのような修正手段をとるのでは、現在位置の近
辺における道路が複雑に入り組んでいる場合、その全て
の道路を抽出し、その１つ１つの道路パターンについて
自動車等の走行軌跡のパターンとのマッチングをとるた
めの処理を行なわせるのでは多くの時間を要することに
なる。

目的 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、移動体の
走行軌跡のパターンと地図上における道路のパターンと
のマッチング手段をとることにより誤差によって道路上
から外れた移動体の現在位置の修正を行なわせるように
する場合、移動体が走行したとおもわれる必要最少限の
道路のみの抽出をなして効率の良いマッチング処理を行
なわせるとともに、移動体の現在位置の修正を的確に行
なわせることができるようにした走行経路表示装置を提
供するものである。

構成 以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について詳
述する。

第１図は本発明に係る走行経路表示装置の構成例を示す
もので、例えば自動車のタイヤの回転に応じて単位走行
距離ごとのパルス信号を出力する光電式，電磁式または
機械接点式などによる距離センサ１と、例えばヨー方向
の角速度の変化を検出するジャイロスコープなどからな
る自動車走行にともなう方向変化量に比例した信号を出
力する方向センサ２と、距離センサ１からのパルス信号
数をカウントして自動車の走行距離を計測するととも
に、方向センサ２の出力信号にしたがってその進行方向
の変化をわり出すことにより自動車の単位走行距離ごと
におけるＸ−Ｙ座標上の位置を逐次演算によって求め、
かつシステム全体の集中制御を行なわせるCPU,プログラ
ム用ROMおよび制御用RAMなどからなる信号処理装置３
と、その信号処理装置３によって求められた刻々変化す
るＸ−Ｙ座標上の位置のデータを順次格納し、自動車の
現在位置に対応する有限の連続位置情報としてそれを保
持する走行軌跡記憶装置（RAM）４と、予め地図情報が
ファイル単位で複数格納されている地図情報記憶媒体５
と、その記憶媒体５から必要な地図のファイルを選択的
に読み出す記憶媒体再生装置６と、その読み出された地
図ファイルに応じて地図画像を画面に表示させるととも
に、走行軌跡記憶装置４に格納された位置データにもと
づいて自動車の現在位置，それまでの走行軌跡および現
在の進行方向などを同一画面に刻々更新表示させる表示
装置７と、信号処理装置３へ動作指令を与えるととも
に、表示装置７に表示させる地図の選択指定およびその
表示された地図上における自動車の出発点の設定を行な
わせ、また表示される地図および走行軌跡の方向変換，
その表示位置のシフト，地図および走行軌跡の部分拡大
表示，表示縮尺率の選択などの表示形態の設定変更など
を適宜行なわせることのできる操作装置８とによって構
成されている。

このように構成されたものでは、選択的に読み出された
地図が表示装置７の画面に映し出されるとともに、その
地図上において設定された出発点からの自動車走行にし
たがって信号処理装置３により予め設定された地図の縮
尺率に応じてＸ−Ｙ座標上における現在位置が刻々と演
算によって求められ、その演算結果が走行軌跡記憶装置
４に逐次送られてその記憶内容が更新されていくととも
に、その記憶内容が常時読み出されて表示装置７に送ら
れる。それにより表示装置７には、第２図に示すよう
に、その画面に表示された地図上に自動車の現在位置を
示す表示マークM1,その現在位置における自動車の進行
方向を示す表示マークM2および出発点Ｓから現在位置に
至るまでの走行軌跡表示マークM3が自動車の走行状態に
追従して模擬的に表示される。

以上の構成および動作は冒頭において説明した従来の走
行経路表示装置と同じである。

したがって、このような走行経路表示装置では、第３図
に示すように、前述した累積誤差により現在位置および
それまでの走行軌跡が自動車の走行が進むにしたがって
地図上の道路から次第に大きく外れていき、しまいには
現在自車が地図上のどの地点を走行しているのかを判断
することができなくなってしまう。

このような走行経路表示装置にあって、本発明では、信
号処理装置３の制御下において、移動体の現在位置およ
びそれまでの走行軌跡が地図上の道路から外れた場合、
その近辺の各道路のパターンと移動体の走行軌跡のパタ
ーンとのマッチングをとり、そのパターンのマッチング
がとられた道路を現在走行中の道路とみなして、その道
路上に移動体の現在位置および走行軌跡の表示位置を修
正させるようにしている。

その際、特に本発明にあっては、移動体の走行軌跡のパ
ターンと道路のパターンとのマッチングをとる場合、そ
のパターンのマッチングの対象となる道路の候補を以下
のように必要最小限に選定して、マッチング処理の負担
を軽減させるようにしたことを特徴としている。

まず、移動体の一定走行距離にしたがって地図上におけ
る現在走行中の道路上およびその道路から分岐する全て
の道路上に移動体の推定現在位置をそれぞれ設定する。

その際、現在走行中の道路として、第４図（ａ）に示す
ように、前回の推定現在位置ｘ′の設定点から一定の距
離Ｌ内に分岐路がない場合には移動体の走行にしたがっ
てその一定の距離Ｌだけ進んだ位置に推定現在位置ｘを
設定する。また、第４図（ｂ）に示すように、その一定
の距離Ｌ内に分岐路があれば、その分岐路の全てに推定
現在位置x1,x2,x3をそれぞれ設定する。ここで、１＋
l2＝１＋l3＝１＋l4＝Ｌの関係にある。

なお、この推定現在位置の設定は、距離センサ１によっ
て移動体が一定距離Ｌだけ走行したことが検出されるご
とに、そのとき表示装置７の画面に写し出されている地
図における道路の位置データにしたがって信号処理装置
３における処理によって自動的になされる。推定現在位
置の設定は、移動体の走行距離によることなく、移動体
の走行にともない所定時間の経過ごとに推定現在位置を
逐次設定していくようにしてもよい。また、移動体の走
行状況に応じて、推定現在位置の設定間隔を可変にする
ことも考えられる。各道路のＸ−Ｙ座標上における位置
データは、地図情報記憶媒体５に格納されている。

次に、前述のように設定された推定現在位置とそのとき
算出されて道路上から外れて表示されている移動体の現
在位置との間の距離が所定の許容範囲内にあるか否かを
判定して、その範囲内にある推定現在位置を選出し、そ
の選出された推定現在位置が存在する道路のみをマッチ
ング対象の候補とする。

いま例えば第５図の関係にあって、推定現在位置ｘ（x
1,x2,x3）と現在位置Ｐとの間の距離をＤ（D1,D2,D3）
とした場合、次式 Ｄ≦αＬ＋Ｍ …（１） の関係を満足する推定現在位置を選択する。

ここで、Ｍは予め設定される許容範囲であり、例えば50
m程度に設定される。αは移動体の走行距離をパラメー
タにしたときの位置精度に関する係数であり、例えば５
％程度に設定される。またＬとしては、それが100m程度
に設定される。

なおその際、移動体の現在位置Ｐにおける進行方向に対
して一定の許容角度差の範囲内にある方向をもった道路
上に設定されている推定現在位置を選択するようにする
ことも考えられる。

しかして第５図の関係において、Ｍの値を比較的小さく
設定するようにすれば、（１）式の条件を満たす推定現
在位置として、例えばx2のみが選択され、その推定現在
位置x2が存在する道路がマッチング処理の対象となる候
補道路とされる。

したがって本発明によれば、道路上から外れた現在位置
の近辺に道路が多数存在する場合にあっても、マッチン
グ処理の対象となるマッチングがとられる確率が高い道
路の候補を必要最小限に選定することができ、マッチン
グ処理の負担が有効に軽減されることになる。

また本発明では、移動体の走行軌跡のパターンと候補道
路のパターンとのマッチングをとる場合、移動体が一定
距離走行して推定現在位置が設定されるごとにマッチン
グ処理を逐次行なうのではその処理負担が大きくなるた
め、移動体の走行軌跡の方向変化量を常時監視して、そ
の方向変化量を積算した値が一定値以上に大きくなった
ときには走行軌跡の形状の変化に大きな特徴が生じたも
のと考え、そのときにそれまでの積算期間中における移
動体の走行軌跡のパターンに応じたマッチングの処理を
一度に実行させるようにしている。

すなわち第６図に示すように、移動体の一定の走行距離
ｌごとに各点a,b,c,d,…における走行軌跡のＸ軸とのな
す角度wi（ｉ＝1,2,3,…）を求め、方向変化量の積算値
Ｗを次式にしたがって逐次算出する。

その算出される方向変化の総量Ｗが予め設定された値以
上になったとき、そのときの移動体の現在位置から先の
開始点ａ（前回のマッチング処理点となる）までの間の
走行軌跡を今回のマッチング処理の対象として抽出す
る。

したがって、その抽出されたパターンに大きな特徴が生
じた移動体の走行軌跡にしたがって道路とのマッチング
をとるようにすれば、全体としてマッチング処理の回数
が少なくなり、そのパターンの特徴にしたがって精度の
高い効率の良いマッチング処理をなすことができるよう
になる。その際、マッチング対象となる道路のパターン
としては、例えば第７図に示すように、前述のように移
動体の現在位置Ｐに応じて選択された推定現在位置ｘを
先頭として前回のマッチング処理点Ｓまでの間における
過去の複数の選択された推定現在位置ｘ′の設定点をつ
らねた道路のパターンを切り出す。

なお、このような推定現在位置が複数設定された道路の
パターンを切り出してマッチング処理を一度に行なわせ
るようにする場合、前述のように（１）式の関係を満足
する各推定現在位置を選択するそれぞれの時点におい
て、そのときの移動体の現在位置と道路上に設定された
推定現在位置との間の距離が移動体の走行が進むにした
がって次第に離れていってしまうため、移動体の走行が
進むにしたがって（１）式におけるＭの値を大きくして
いくようにする必要がある。

また本発明では、その抽出された移動体の走行軌跡のパ
ターンと前述のように切り出された候補道路のパターン
とのマッチングをとる場合、信号処理装置３における処
理によって、第８図（ａ）に示すように、走行軌跡RPの
パターンを単位長の線分によって折線状に近似するとと
もに、候補道路KPのパターンをも同様に第８図（ｂ）に
示すように単位長の線分によって折線状に近似し、それ
ぞれ折線近似された各線分のベクトル列をもってマッチ
ングをとるようにしている。

しかしてこのような移動体の走行軌跡と地図上における
道路とを同一条件で折線近似した各パターンをもってマ
ッチングをとるようにすれば、各対応する線分ごとにそ
の方向および位置の比較をそれぞれ容易になすことがで
きるようになり、そのマッチングの処理を精度良く容易
に行なわせることができるようになる。

具体的なマッチング処理としては、それが以下のように
して行なわれる。

まず、それぞれ単位長の線分によって折線近似された走
行軌跡のパターンと候補道路のパターンとの位置の相関
を求める。その際、走行軌跡のパターンを道路パターン
の方向性に合わせるように所定に回転させたうえで、走
行軌跡のパターンと道路のパターンとの各対応する線分
の頭点間の距離を積算して位置の相関とする。

すなわち、第１ステップとして、走行軌跡の折線近似さ
れたベクトル列を とし、候補道路の折線近似されたベクトル列を としたとき（|s1|＝|s2|＝…＝|sn|＝|r1|＝|r2|＝…＝
|rn|）、次式にしたがって走行軌跡のベクトル列の回転
角度θを求める。

ここで、ω（ｉ）は重み関数である。

第２ステップとして、その回転角度θにしたがい、次式
を用いて軌跡ベクトル列を回転させる。

なお、このような走行軌跡のベクトル列の回転処理を行
なわせることにより、方向検出誤差分を結果的に補正で
きることになる。

第３ステップとして、その回転処理された走行軌跡のベ
クトル列と道路のベクトル列とに応じて次式にしたがっ
て位置の相関値ｆを求める。

次に、移動体の現在位置Ｐを求める際における距離検出
誤差を考慮に入れたうえで、その候補道路の先頭位置ｘ
を一定距離＋δ（数10m）だけ道路パターンにしたがっ
て延長した道路のベクトル列をもって、またその候補道
路の先頭位置を一定距離−δだけ道路パターンにしたが
って短縮した道路のベクトル列をもって前述と同様に走
行軌跡のベクトル列との位置の相関値ｆをそれぞれ求め
る。

または、候補道路の先頭位置を一定距離δだけずらしな
がら、その各先頭位置がずらされた候補道路とそれに対
応する走行軌跡との相関値ｆをそれぞれ求める。

最終的に、それぞれ求められた相関値ｆのうちで最も小
さいものを選出し、その選出された相関値ｆがある基準
値以下のときにマッチングがとられたものと判定し、第
９図に示すように、そのマッチングがとられた道路パタ
ーンの先頭位置（例えばｘ＋δの位置）に走行軌跡の現
在位置Ｐがくるように走行軌跡RPを平行移動させたうえ
で、その走行軌跡をＰ点を中心に角度θだけ回転させて
マッチングがとられた道路上に合せ込む。

このようなマッチング処理を行なわせることにより、地
図における道路上から外れた移動体の現在位置Ｐおよび
それに至るまでの走行軌跡の表示位置の修正が行なわれ
ることになる。

以上のマッチング処理を行なわせるに際して、特に本発
明では、抽出された移動体の走行軌跡とそれに応じて切
り出された候補道路とをそれぞれ単位長の線分によって
折線近似する場合、その線分の長さを、候補道路の先頭
位置を一定距離δだけずらしながらマッチング処理を行
なわせる場合の前記一定距離δと等しくなるように設定
するようにしたことを特徴としている。

しかしてこのような手段を講ずれば、候補道路の先頭位
置を一定距離δだけずらしながら、もとの候補道路およ
びその各先頭位置がずらされた候補道路と走行軌跡とを
それぞれ単位長の線分によって折線近似させたうえで、
各々の相関値ｆを求める場合に、その処理を簡単に行な
わせることができるようになる。

すなわち、候補道路と走行軌跡とをそれぞれ折線近似す
る線分の長さが前記一定距離δと異なる場合には、先頭
位置を一定距離δだけずらした候補道路を再度単位長の
線分によって折線近似させて、その各単位長の線分によ
るベクトル列の位置データを計算しなおさなければなら
なくなる。

しかし、候補道路と走行軌跡とをそれぞれ折線近似する
線分の長さが前記一定距離δと同じ場合には、先頭位置
をずらす前のもとの候補道路および走行軌跡をそれぞれ
単位長の線分によって折線近似させた各データを信号処
理装置３の内部メモリにいったん記憶させておけば、先
頭位置を一定距離δだけずらした候補道路を再度単位長
の線分によって折線近似させたときのベクトル列の位置
データを、候補道路の先頭位置をずらすたびに計算しな
おして得るようなことなく、メモリの記憶データから容
易に得ることができるようになり、マッチング処理に要
する計算を大幅に減少させることができるようになる。

効果 以上、本発明による走行経路表示装置にあっては、移動
体が走行したとおもわれる必要最少限の道路のみを抽出
してマッチング処理の対象とすることができ、また効率
の良いマッチング処理を迅速に行なわせることができ、
現在位置の修正を的確に行なわせることができるという
優れた利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による走行経路表示装置の一実施例を示
すブロック構成図、第２図は同実施例における表示画面
の一例を示す図、第３図は移動体の現在位置が道路上か
ら外れて表示されている状態を示す図、第４図（ａ），
（ｂ）は移動体の一定の走行距離ごとに道路上に推定現
在位置を設定していく状態をそれぞれ示す図、第５図は
道路から外れた移動体の現在位置と道路上に設定された
推定現在位置との関係を示す図、第６図は移動体の走行
軌跡における方向の変化状態の一例を示す図、第７図は
マッチング対象となる候補道路パターンの切り出し状態
を示す図、第８図（ａ）は移動体の走行軌跡のパターン
を単位長の線分によって折線近似させた状態を示す図、
第８図（ｂ）は道路のパターンを単位長の線分によって
折線近似させた状態を示す図、第９図はマッチングがと
られた道路上に移動体の現在位置および走行軌跡を合せ
込む状態を示す図である。 １……距離センサ、２……方向センサ、３……信号処理
装置、４……走行軌跡記憶装置、５……地図情報記憶媒
体、６……記憶媒体再生装置、７……表示装置、８……
操作装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−148115（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−243482（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−56910（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体の走行距離および方向を検出しなが
   らその走行にともない刻々変化する現在位置を逐次演算
   によって算出し、その算出された現在位置のデータを記
   憶保持させて移動体の走行軌跡を求めながら、予め道路
   地図が写し出された画面上に移動体の現在位置の更新表
   示を行なわせるようにしたものにおいて、移動体の一定
   距離走行ごとに地図上における現在走行中の道路上およ
   びその道路から分岐する道路上に同一の距離間隔をもっ
   て移動体の推定現在位置をそれぞれ設定していく手段
   と、移動体の一定距離走行ごとに道路上に設定された推
   定現在位置とそのときの移動体の現在位置との間に予め
   設定された一定の位置関係が成立するか否かを判定し
   て、その関係が成立する推定現在位置を選出する手段
   と、移動体の一定距離走行を連ねた走行軌跡に対応する
   前記選出された推定現在位置を連ねた候補道路を切り出
   す手段と、その切り出された候補道路およびそれに対応
   する移動体の走行軌跡とをそれぞれ単位長の線分で折線
   近似する手段と、その折線近似された候補道路の先頭を
   前記単位長の線分だけずらしながら折線近似された移動
   体の走行軌跡との相関値をそれぞれ求めて、その求めら
   れた相関値が最も高いものをもって両者のパターンのマ
   ッチングをとる手段と、そのマッチングがとられた道路
   パターンの先頭に移動体の現在位置がくるように修正す
   る手段とをとるようにしたことを特徴とする走行経路表
   示装置。