JPH0711424B2 - 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走行
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
路の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、地図上に
おける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際、両パターンのマッチング
を容易に、かつ精度良く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。

その際本発明では、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ている。

構成 本発明はその目的達成のため、走行経路表示装置におい
て、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
せる際、特に、地図上における道路のパターンと現在位
置に至るまでの移動体の走行軌跡のパターンとをそれぞ
れ等長の線分によって折線近似させ、その折線近似され
た各パターンをもって両者のマッチングをとる手段を設
けるようにしている。

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、l1＋l2
＝l1＋l3＝l1＋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の制御下におい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。各道路はそれぞれ線分化されて、各線分
のＸ−Ｙ座標上における位置データが地図情報記憶媒体
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Ｐ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パターンと
のマッチングをとる場合、第８図（ａ）に示すように走
行軌跡RPのパターンを等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）に示すように等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スペクトル列をも
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、それぞれ等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。

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。

なおその際、候補道路上における推定現在位置ｘから一
定距離δだけ加、減した各位置ｘ＋δ,x−δの間を多数
に分割して、その各分割位置をそれぞれ先頭位置として
切り出された道路パターンにもとづいてそれぞれ走行軌
跡パターンとの相関値ｆを求め、そのうちで最も小さい
相関値ｆが基準値以下となったときにマッチングがとら
れたものと判定するようにすればそのマッチング精度を
より高めることができるようになる。

また前述のように道路上に設定された推定現在位置ｘに
したがってマッチングの候補道路を選択する際、第10図
に示すように、移動体が地図にのっていない道路上など
を走行していると、そのとき算出される移動体の現在位
置Ｐと道路上に設定される推定現在位置ｘとが離れすぎ
てしまって前記（１）式の関係を満たす推定現在位置ｘ
が存在しなくなってしまうことがあり、その場合には候
補道路が選択されずにマッチング処理が不可能な状態に
なってしまう。

そのため本発明では、移動体が地図にのっていない道路
上を走行している場合にあっても、道路上に推定現在位
置を最適に設定してマッチング処理を継続して行なわせ
ることができるようにしている。

すなわち、前記（１）式の関係を満たす推定現在位置ｘ
が存在しなくなったとき、そのとき算出されている移動
体の現在位置から予め設定された一定の距離範囲内（例
えば半径100mの円内）に道路が存在するか否かの探索を
なし、道路が存在する場合には現在位置からみてその道
路上の最短距離の位置に仮の推定現在位置を新たに設定
し、その新たな推定現在位置を移動体の一定走行距離ご
とに同一の道路上に逐次更新させていき、移動体の現在
位置と更新された仮の推定現在位置との間の距離が前記
（１）式の関係を満足する所定の範囲内にある場合、そ
のときの新たな推定現在位置を真の推定現在位置とみな
して、以後その新たに設定された推定現在位置にもとづ
いて前述のマッチング処理を実行させるようにする。具
体的には、移動体が地図にのっていない道路上を走行し
ているあいだその走行軌跡を表示させないようにすると
ともに、その探索された道路上に新たに推定現在位置が
設定された以後における移動体の走行軌跡にしたがって
前述と同様にマッチング処理がなされることになる。

なお、移動体の現在位置から一定の距離範囲内に道路が
存在するか否かの判定は、それを常時行なうようにして
も、また一定時間の経過または移動体の単位走行距離
（例えば100m）ごとなどによる所定のタイミングを発生
させて、その各タイミング発生時に行なうようにしても
よい。

第11図（ａ）は移動体の現在位置Ｐを中心とした一定半
径の円Ａ内に１つの道路Ｒがある場合を示しており、こ
の場合には移動体の現在位置Ｐからその道路Ｒ上に垂線
をおろしたときの交点Ｑに新たな推定現在位置を設定す
る。

第11図（ｂ）は移動体の現在位置Ｐを中心とした一定半
径の円Ａ内に２つの道路R1,R2がある場合を示してお
り、この場合には移動体の現在位置Ｐからその各道路R
1,R2上にそれぞれ垂線をおろしたときの各交点Q1,Q2に
それぞれ新たな推定現在位置を設定する。

第11図（ｃ）は移動体の現在位置Ｐを中心とした一定半
径の円Ａ内に道路Ｒがあるが、現在位置Ｐからその道路
Ｒ上に垂線をおろすことができない場合を示しており、
この場合には現在位値Ｐに最も近い道路Ｒにおける折曲
点Q3に新たな推定現在位置を設定する。

なおこの新たな推定現在位置を設定する際、円の半径を
常に一定としてもよいが、先の前記（１）式の関係を満
たす推定現在位置ｘが存在しなくなってからの移動体の
走行距離などに比例させてその円の半径を増大させるよ
うにすれば、なかなかその円内に道路がみつからない場
合、累積誤差により移動体の現在位置Ｐが次第に大きく
狂ってきても対応が可能となる。

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
体の走行距離および方向を検出しながら刻々変化する現
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に行わせるようにした走行経路表示
装置において、地図上における道路のパターンと現在位
置に至るまでの移動体の走行軌跡のパターンとをそれぞ
れ等長の線分によって折線近似する手段と、その折線近
似された各パターンをもって両者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上に走行軌跡を合
せ込んで移動体の現在位置の修正を行う手段とをとるよ
うにしている。

そのため、本発明によれば、実際のパターンに対する近
似誤差を何ら考慮することなく、ただ等長の線分という
条件のみをもって走行軌跡のパターンと道路のパターン
とをそれぞれ一律に折線近似するべく、その等長の線分
に応じた一定の半径による円との交点をみつけながら走
行軌跡および道路を折線近似していくだけで、その折線
近似の処理を容易にかつ迅速に行わせることができるよ
うになる。

そして、本発明によれば、走行軌跡および道路をあらわ
す線分の長さが全て等しいので、両パターンにおける各
線分の位置の相関をみるだけの簡単なマッチングアルゴ
リズムを用いることよって、両パターンのマッチングを
容易かつ迅速にとることができるようになる。

そして、さらに、本発明によれば、折線近似された線分
が全て等長ということで、パターンマッチングの対象と
なる線分をずらしながらパターンマッチングの処理を行
わせることにより、そのとき最良のパターンマッチング
がとられた道路上に走行軌跡を合せ込むことよって、そ
の道路上における移動体の現在位置を正確に求めること
ができるという、種々の利点が得られる。

【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値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
を等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等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、第10図は移動体が地図にのっていない道
路上などを走行したときの表示画面の一例を示す図、第
11図（ａ），（ｂ），（ｃ）は移動体の現在位置を中心
とした一定の円内の道路上に新たな推定現在位置を設定
する状態をそれぞれ示す図である。 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 (72)発明者 西尾 友行 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−243482（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−243318（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−314411（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わせるように
   した走行経路表示装置において、地図上における道路の
   パターンと現在位置に至るまでの移動体の走行軌跡のパ
   ターンとをそれぞれ等長の線分によって折線近似する手
   段と、その折線近似された各パターンをもって両者のマ
   ッチングをとる手段と、そのマッチングがとられた道路
   上に走行軌跡を合せ込んで移動体の現在位置の修正を行
   う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。