JPH07280575A - 車両用位置検出装置 - Google Patents

車両用位置検出装置

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JPH07280575A
JPH07280575A JP6586594A JP6586594A JPH07280575A JP H07280575 A JPH07280575 A JP H07280575A JP 6586594 A JP6586594 A JP 6586594A JP 6586594 A JP6586594 A JP 6586594A JP H07280575 A JPH07280575 A JP H07280575A
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gps
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両位置と車両進行方向を精度よく検出す
る。 【構成】 車速センサ1、方位センサ2、GPS受信機
3、CPU5とを有する車両用位置検出装置に適用さ
れ、CPU5は微少時間ごとに車速センサ1から出力さ
れた車速パルス数を計測し、約100msecごとに車
速パルスと方位センサ2出力とによって車両位置と車両
進行方向を検出する。またCPU5は約1secごとに
GPS測定処理を行う。このGPS測定処理では、GP
S信号によって求めた車両位置と車両進行方向の各信頼
度を推定し、これら信頼度に基づいて車両位置および車
両進行方向を修正する。これにより、車両位置と車両進
行方向が精度よく求まる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マップマッチング手法
とGPS信号測定とによって、車両位置と車両進行方向
を検出する車両用位置検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】走行している車両の現在位置(以下、車
両位置と呼ぶ)は、いわゆるマップマッチング手法によ
って求めることができる。この手法は、車速センサによ
って検出される車両の走行距離と、方位センサによって
検出される車両の進行方位とに基づいて車両の走行軌跡
を求めた後、CD−ROM等に記憶されている道路地図
データの中から車両の走行軌跡と一致する道路を検索し
て車両位置を検出するものである。しかし、車速センサ
等の出力は誤差を含むため、マップマッチング手法だけ
では精度よく車両位置を検出できない。そこで、マップ
マッチング手法によって求めた車両位置を、GPS衛星
からのGPS(Global Positioning System)信号によ
って修正する車両用位置検出装置が提案されている(特
開平2−275310号公報参照)。この種のGPS信
号を用いた車両位置測定(以下、GPS測定と呼ぶ)
は、複数の衛星から発信されるGPS信号を受信し、各
信号に含まれる衛星の位置情報と時刻情報に基づいて各
衛星からの距離を算出し、三角測量の原理により車両位
置を求めるものである。
【0003】上記公報に記載された車両用位置検出装置
では、GPS測定の信頼度を推定し、その信頼度に応じ
て、マップマッチング手法によって演算した車両位置
(以下、マップマッチング演算値と呼ぶ)と、GPS信
号を用いて演算した車両位置(以下、GPS演算値と呼
ぶ)とのいずれかを選択して車両位置を定めている。
【0004】以下、図9を用いてマップマッチング手法
とGPS測定とを組み合わせた従来の車両位置検出方法
を説明する。図9はディスプレイに表示される道路地図
を示し、車両位置を車両マークMで示している。図9
(a)は、分岐角が小さいY字形状の交差点付近を車両
が走行する例を示す。車両が地点Pから交差点Qに達す
るまでは、マップマッチングが精度よく行われたとす
る。ここで、車両が交差点Qから左方向の経路を進んだ
ときに、マップマッチングした結果、車両が右方向の経
路を進んでいると誤って判断されたとする。このような
誤った判断は、分岐角が小さい交差点や複数の道路が近
接している場合等に特に起こりやすく、主に方位センサ
の測定誤差によって生じる。このような場合、GPS信
号を用いて車両位置を修正することになるが、GPS信
号によって求めた車両位置は、受信された衛星数、衛星
の天空上の配置および受信感度等により、大体数10〜
数100メートルの誤差を有する。
【0005】図9(a)の円Q1は、車両が地点Rを走
行していると誤って判断された時点でのGPS測定の誤
差範囲を示し、誤差円とも呼ばれる。この誤差円の中心
がGPS測定による車両位置を示すが、GPS測定だけ
では誤差円の中のどこに車両が存在するかを特定できな
い。このため、車両が誤差円の中にあるときは、GPS
測定の結果を用いずにマップマッチング手法によって求
めた車両位置に基づいてディスプレイに車両マークを表
示する。一方、車両が地点Sに達すると、マップマッチ
ング手法によって求めた車両位置S1はGPS測定によ
る誤差円Q2の外になる。このため、車両位置S1は誤
っていると判断され、車両位置は誤差円Q2の中心位置
S2に修正される。そして、その後マップマッチング手
法によって、実際に車両が走行している経路上の地点T
に修正される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このように、マップマ
ッチング手法とGPS測定とを組み合わせた従来の車両
用位置検出装置では、通常はマップマッチング手法によ
って求めた車両位置をディスプレイに表示し、マップマ
ッチング手法による車両位置がGPS測定による誤差円
の範囲を越えると、GPS測定に基づいて車両位置を修
正する。ところが、図示のようにGPS測定に基づいて
車両位置を修正する際に、ディスプレイ上の車両位置が
突然大きく変化するため、不自然な感じを与える。
【0007】またこの種の従来の車両用位置検出装置に
おいて、例えば図9(b)に示すように、CD−ROM
等の地図記憶メモリに記憶されていない経路を車両が走
行する場合、車両位置を正確に検出できないという問題
がある。図9(b)において、経路Uは地図記憶メモリ
に記憶されているため、この経路Uを走行している間は
経路Uに沿って精度よく車両位置が検出される。一方、
車両が地図記憶メモリに記憶されていない経路Vに左折
すると、マップマッチングの精度が悪くなり、図示の点
線で示すように、実際の進行経路とかけ離れた位置に車
両マークが表示される。図示の地点Wに達すると、GP
Sの誤差円をはずれるため、車両位置が地点Xに変化
し、ここからまた点線のように、経路Vとかけ離れた位
置に車両マークが表示される。このように、マップマッ
チング手法を中心として車両位置を検出すると、道路地
図データが用意されていない場合等に検出位置の誤差が
大きくなる。
【0008】これに対して、特開平2−296172号
公報に記載された装置では、マップマッチング演算値の
誤差とGPS演算値の誤差を定期的に求め、これら誤差
に基づいて車両位置を推定するようにしている。すなわ
ち、マップマッチング演算値とGPS演算値の双方の誤
差量を重み付けして車両位置を決定するため、ディスプ
レイ上の車両位置が途中で大きく変化することはない。
しかし、上記公報では、マップマッチングを行う際に用
いる方位センサの誤差を考慮に入れていないため、方位
センサの出力が誤差を含む場合には、精度の高い車両位
置検出ができない。また、マップマッチングとGPS測
定を組み合わせて車両位置を検出しても、車両進行方向
が精度よく検出できなければ、車両位置の修正後すぐに
また車両位置がずれてしまう。一方、複数の衛星から発
信されるGPS信号を受信すると、車両の位置測定がで
きるだけでなく、車両の進行方向も検出することができ
る。そこで、上述した方位センサの出力の修正も、GP
S信号を用いて行うのが望ましい。
【0009】図10は、GPS信号による車両位置検
出、車速センサによる走行距離検出、GPS信号による
車両進行方向検出および方位センサによる車両進行方向
検出の各特徴を長所・短所に分けてまとめた図である。
図10に示すように、GPS信号を用いて車両位置検出
を行うと、時間積分することなく絶対位置を算出できる
ため、測定するたびに誤差が累積することがなく、長期
的に見て安定した結果が得られる。一方、衛星からのG
PS信号が受信できなければ演算できないため、トンネ
ルやビル等の電波障害物があると演算ができなくなる。
また、GPS信号を受信できる衛星数や衛星間の配置に
よって誤差が大きく変動する。
【0010】一方、車速センサは、車両の走行距離を正
確に算出できるが、タイヤ交換やタイヤの磨耗等によっ
てタイヤ径が変化すると、正確な走行距離を算出できな
くなる。また、GPS信号を用いて車両の進行方向を検
出すると、絶対方位を安定して検出できるが、車速が約
20km以下になると正確な方位を検出できなくなる。
一方、方位センサは、車両に発生した角速度を測定して
車両進行方向を検出するため、微少な方位変化も精度よ
く検出できるが、測定した角速度を時間積分して車両進
行方向を求めるため、ゼロレベル調整を行ってからの時
間が長いほど、信頼度が低下する。
【0011】このように、各センサ等にはそれぞれ長所
・短所があるため、それぞれの長所をうまく利用して車
両の位置検出および進行方向検出を行うのが望ましい。
例えば、トンネル等のGPS信号が受信できない地域を
走行する場合には、GPS信号を用いずに位置検出を行
い、一方タイヤが磨耗している場合等は車速センサ出力
を用いずに位置検出を行うのが望ましい。
【0012】本発明の目的は、GPS信号に基づく車両
位置検出の信頼度と、車両に発生した角速度検出の信頼
度を推定することにより、車両位置を精度よく検出でき
るようにした車両用位置検出装置を提供することにあ
る。また、本発明の他の目的は、GPS信号に基づく車
両進行方向検出の信頼度と、車両に発生した角速度検出
の信頼度を推定することにより、車両進行方向を精度よ
く検出できるようにした車両用位置検出装置を提供する
ことにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】実施例を示す図1に対応
づけて本発明を説明すると、本発明は、車両に発生した
角速度を検出する角速度検出手段2と、車両の走行速度
を検出する車速検出手段1と、道路地図データを記憶す
る地図記憶手段4と、角速度、走行速度および道路地図
データに基づいて車両位置を演算する車両位置演算手段
5とを備える車両用位置検出装置に適用され、GPS信
号を受信する受信手段3と、GPS信号に基づいて車両
位置を演算するGPS位置演算手段5と、GPS位置演
算手段5によって演算された車両位置の信頼度を推定す
るGPS位置信頼度推定手段5と、角速度検出手段2に
よって検出された角速度の信頼度を推定する角速度信頼
度推定手段5と、GPS位置信頼度推定手段5によって
推定された信頼度と、角速度信頼度推定手段5によって
推定された信頼度と、GPS位置演算手段5によって演
算された車両位置とに基づいて、車両位置演算手段5に
よって演算された車両位置を修正する車両位置修正手段
5とを備えることにより上記目的は達成される。請求項
2に記載された発明は、請求項1に記載された車両用位
置検出装置において、角速度のゼロレベル調整を行って
からの経過時間に基づいて信頼度を推定するように角速
度信頼度推定手段5を構成するものである。請求項3に
記載された発明は、請求項1または2に記載された車両
用位置検出装置において、GPS位置信頼度推定手段5
によって推定された信頼度が高いほど、また角速度信頼
度推定手段5によって推定された信頼度が低いほど、車
両位置演算手段5によって演算された車両位置をGPS
位置演算手段5によって演算された車両位置に近づける
ように修正するように車両位置修正手段5を構成するも
のである。請求項4に記載された発明は、請求項1〜3
のいずれかに記載された車両用位置検出装置において、
車両位置修正手段5による車両位置の修正は繰り返し行
われ、車両位置修正手段5によって修正された車両位置
を記憶する車両位置記憶手段7と、車両位置演算手段5
によって演算された車両位置と、車両位置記憶手段7に
記憶された車両位置との距離差および方向差を演算する
第1距離差方向差演算手段5と、GPS位置演算手段5
によって演算された車両位置と車両位置記憶手段7に記
憶された車両位置との距離差および方向差を演算する第
2距離差方向差演算手段5と、GPS位置信頼度推定手
段5によって推定された信頼度と角速度信頼度推定手段
5によって推定された信頼度とに応じて変化する修正係
数を演算する修正係数演算手段5とを備え、第1距離差
方向差演算手段5によって演算された距離差および方向
差と、第2距離差方向差演算手段5によって演算された
距離差および方向差と、修正係数演算手段5によって演
算された修正係数とに基づいて、車両位置演算手段5に
よって演算された車両位置を修正するように車両位置修
正手段5を構成するものである。
【0014】請求項5に記載された発明は、車両に発生
した角速度を検出する角速度検出手段2と、角速度に基
づいて車両進行方向を演算する車両進行方向演算手段5
とを備える車両用位置検出装置に適用され、GPS信号
を受信する受信手段3と、GPS信号に基づいて車両進
行方向を演算するGPS方位演算手段5と、このGPS
方位演算手段5によって演算された車両進行方向の信頼
度を推定するGPS方位信頼度推定手段5と、このGP
S方位信頼度推定手段5によって信頼度と、GPS方位
演算手段5によって演算された車両進行方向とに基づい
て、車両進行方向演算手段5によって演算された車両進
行方向を修正する車両進行方向修正手段5とを備えるこ
とにより、上記目的は達成される。請求項6に記載され
た発明は、請求項5に記載された車両用位置検出装置に
おいて、車両の走行速度に基づいて信頼度を推定するよ
うにGPS方位信頼度推定手段5を構成するものであ
る。請求項7に記載された発明は、請求項5または6に
記載された車両用位置検出装置において、GPS方位信
頼度推定手段5によって推定された信頼度が高いほど、
あるいは角速度信頼度推定手段5によって推定された信
頼度が低いほど、車両進行方位演算手段によって演算さ
れた車両進行方向をGPS方位演算手段5によって演算
された車両進行方向に近づけるように修正するように車
両進行方向修正手段5を構成するものである。請求項8
に記載された発明は、請求項5〜7のいずれかに記載さ
れた車両用位置検出装置において、車両進行方向演算手
段5によって演算された車両進行方向と、GPS方位演
算手段5によって演算された車両進行方向との方向差を
演算する方向差演算手段5と、GPS方位信頼度推定手
段5によって推定された信頼度と、角速度信頼度推定手
段5によって推定された信頼度とに応じて変化する修正
係数を演算する修正係数演算手段5とを備え、方向差演
算手段5によって演算された方向差と修正係数演算手段
5によって演算された修正係数とに基づいて、車両進行
方向演算手段5によって演算された車両進行方向を修正
するように車両進行方向推定手段を構成するものであ
る。
【0015】
【作用】請求項1に記載の発明では、角速度、走行速度
および道路地図データに基づいて、車両位置演算手段5
によって車両位置を演算する。車両位置修正手段5は、
GPS位置信頼度推定手段5によって推定された信頼度
と、角速度信頼度推定手段5によって推定された信頼度
と、GPS位置演算手段5によって演算された車両位置
とに基づいて、車両位置演算手段5が演算した車両位置
を修正する。これにより、車両位置が正確に算出され
る。請求項2に記載の発明では、角速度のゼロレベル調
整を行ってからの経過時間が長いほど、角速度検出手段
2によって検出される角速度の信頼度が低下するため、
この経過時間の長さによって角速度信頼度推定手段5は
信頼度を推定する。請求項3に記載の発明では、GPS
位置信頼度推定手段5によって推定された信頼度が高い
ほど、また角速度信頼度推定手段5によって推定された
信頼度が低いほど、車両位置演算手段5によって演算さ
れた車両位置よりも、GPS位置演算手段5によって演
算された車両位置の方が信頼度が高くなるため、このよ
うな場合、車両位置修正手段5はGPS位置演算手段5
によって演算された車両位置に近い位置に車両位置を修
正する。請求項4に記載の発明では、車両位置の修正を
繰り返し行い、修正した車両位置を車両位置記憶手段7
に記憶する。第1距離差方向差演算手段5は、車両位置
演算手段5によって演算された車両位置と車両位置記憶
手段7に記憶された車両位置との距離差および方向差を
演算し、第2距離差方向差演算手段5は、GPS位置演
算手段5によって演算された車両位置と車両位置記憶手
段7に記憶された車両位置との距離差および方向差を演
算する。また修正係数演算手段5は、GPS位置信頼度
推定手段5によって推定された信頼度と角速度信頼度推
定手段5によって推定された信頼度とに応じて変化する
修正係数を演算する。そして、車両位置修正手段5は、
第1距離差方向差演算手段5によって演算された距離差
および方向差と、第2距離差方向差演算手段5によって
演算された距離差および方向差と、修正係数演算手段5
によって演算された修正係数とに基づいて、車両位置演
算手段5によって演算された車両位置を修正する。
【0016】請求項5に記載の発明では、角速度検出手
段2によって検出された角速度に基づいて、車両進行方
向演算手段5によって車両進行方向を演算する。車両進
行方向演算手段5は、GPS方位信頼度推定手段5によ
って演算された信頼度と、GPS方位演算手段5によっ
て演算された車両進行方向とに基づいて、車両進行方向
演算手段5が演算した車両進行方向を修正する。これに
より、車両進行方向が正確に算出される。請求項6に記
載の発明では、一般に車両の走行速度が低くなると、G
PS方位演算手段5によって演算される車両進行方向の
精度は悪くなるため、GPS方位信頼度推定手段5は、
車両の走行速度に基づいて信頼度を推定する。請求項7
に記載の発明では、GPS方位信頼度推定手段5によっ
て推定された信頼度が高いほど、また角速度信頼度推定
手段5によって推定された信頼度が低いほど、車両進行
方向演算手段5によって演算された車両進行方向より
も、GPS方位演算手段5によって演算された車両進行
方向の方が信頼度が高くなるため、このような場合、車
両進行方向修正手段5はGPS方位演算手段5によって
演算された車両進行方向に近い位置に車両進行方向を修
正する。請求項8に記載の発明では、車両進行方向演算
手段5によって演算された車両進行方向とGPS方位演
算手段5によって演算された車両進行方向との方向差を
方向差演算手段5によって演算する。修正係数演算手段
5は、GPS方位信頼度推定手段5によって推定された
信頼度と角速度信頼度推定手段5によって推定された信
頼度とに応じて変化する修正係数を演算する。そして車
両位置修正手段5は、方向差演算手段5によって演算さ
れた方向差と修正係数演算手段5によって演算された修
正係数とに基づいて、車両進行方向演算手段5によって
演算された車両進行方向を修正する。
【0017】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。
【0018】
【実施例】図1は本発明による車両用経路誘導装置の一
実施例のブロック図である。図1において、1は車速を
検出する車速センサであり、例えば車両のトランスミッ
ションに取り付けられ、車輪の1回転当たり所定数のパ
ルスを出力する。2は車両の進行方向を検出する方位セ
ンサであり、車両のヨー方向の角速度を出力する。この
角速度を積分することで車両進行方向が検出される。3
は不図示のGPS衛星からのGPS信号を受信するGP
S受信機である。4は交差点ネットワークデータを含む
道路地図データを記憶する地図記憶メモリであり、交差
点やカーブ地点を示すノードの位置情報、ノード間を接
続する道路(リンク)の経路長および地名等の文字情報
等を記憶する。5は、後述する図2〜5の処理を行うC
PU、6はCPU5が実行する制御プログラム等を記憶
するROM、7はCPU5による演算結果等を記憶する
RAMである。8は目的地等を入力する操作ボード、9
はCPU5によって作成された画像データを記憶するV
−RAMであり、このV−RAM9に記憶された内容に
応じてディスプレイ10に絵文字情報が表示される。上
述した車速センサ1、方位センサ2、GPS受信機3、
地図記憶メモリ4、CPU5、ROM6、RAM7、操
作ボード8、V−RAM9およびディスプレイ10はイ
ンタフェース回路11を介して相互に信号のやり取りを
行う。
【0019】図2〜5はいずれもCPU5が行う割り込
み処理であり、図2は車速パルス計測処理、図3は車両
位置更新処理、図4,5はGPS測定処理を示す。CP
U5は不図示のイグニションキーがオン位置に操作され
ると、不図示のメイン処理によって車両各部の電気機器
を制御し、所定時間ごとに図2〜5の割り込み処理を行
う。例えば、図2の車速パルス計測処理は約1msごと
に、図3の車両位置更新処理は約100msごとに、図
4,5のGPS測定処理は約1secごとに行われる。
ただし、トンネル等のGPS信号を受信できない地域を
車両が走行する場合には、図4,5の処理間隔は長くな
る。
【0020】以下、これらの図に基づいて、本実施例の
動作を説明する。図2に示す車速パルス計測処理は、車
速センサ1からパルスが出力されるごとに行われる。ス
テップS1では、車速センサ1から出力されるパルス数
を計測してリターンする。パルス数を計測する変数には
C1とC2の2種類があり、いずれも1加算する。
【0021】一方、図3に示す車両位置更新処理のステ
ップS11では、方位センサ2の出力である角速度dθ
/dtを測定する。ステップS12では、図2のステッ
プS1で車速パルス数を計測している変数C1の値を変
数C3に代入した後、変数C1の値をゼロにする。した
がって、変数C1はこの時点以降の車速パルス数を計測
する。すなわち、変数C1では車両位置更新処理を行っ
てから次に車両位置更新処理を行うまでの車速パルス数
が計測される。ステップS13では、(1)式に基づい
て車両進行方向θを演算する。なお、θ1は前回演算し
た車両進行方向を示す。また、ΔTは車両位置更新処理
を繰り返す時間間隔であり、例えば100msである。
【数1】 θ=θ1+ΔT×dθ/dt ・・・(1)
【0022】ステップS14では、(2),(3)式に
基づいて車両位置S(X,Y)を演算する。なお、
(2),(3)式のΔDは、車速パルスが発生してから
次に車速パルスが発生するまでの間に車両が走行する距
離を示し、X1,Y1はそれぞれ、前回演算した車両位
置のX座標、Y座標を示す。
【数2】 X=X1+C3×ΔD×cosθ ・・・(2) Y=Y1+C3×ΔD×sinθ ・・・(3) ステップS15では、変数X,Yの値をそれぞれ変数X
1,Y1に代入してリターンする。上記(1)〜(3)
式の変数θ1,X1,Y1は原則として前回の車両位置
更新処理での演算値を用いるが、前回の演算から今回の
演算までの間に、後述するGPS測定処理が行われた場
合は、GPS測定処理の演算結果を用いる。
【0023】このように、図3の車両位置更新処理で
は、一定時間ごとに、前回の演算結果またはGPS測定
結果を用いて車両の進行方向θと車両位置Sの座標を更
新するため、車両位置および進行方向を精度よく検出で
きる。
【0024】図4に示すGPS測定処理のステップS2
1では、変数Dに格納されている前回演算した車両位置
座標を変数Aに代入する。ステップS22では、図3の
ステップS14で演算した現在の車両位置座標Sを変数
Bに代入する。ステップS23では、GPS信号を受信
し、その受信結果に基づいて車両位置座標を演算し、そ
の結果を変数Gに代入する。この場合の変数A,B,G
の位置関係は、例えば図6(a)のようになる。ステッ
プS24では、(4),(5)式に基づいて距離誤差Δ
Lと方位誤差Δθを求める。
【数3】ΔL=AG−AB ・・・(4) Δθ=∠GAB ・・・(5)
【0025】ステップS25では、(6)式に基づいて
位置修正係数kIを求める。
【数4】 (6)式に示すrGPS、rgはそれぞれGPS位置信頼
度、方位センサ信頼度を示し、図7(a),(b)に示
すような特性を有する。図7(a)の横軸の単位である
DOPはDilution of Precisionの略であり、GPS信
号による位置検出の精度を示す係数である。このDOP
とGPS位置信頼度rGPSはほぼ線形の関係にあり、D
OPが小さいほどGPS位置信頼度rGPSは高くなる。
一方、図7(b)に示す方位センサ信頼度rgは時間の
関数で表され、時間が経過するに従って信頼度が低下す
る。これは、方位センサ2を用いて車両進行方向を検出
する場合、方位センサ2の出力である角速度を時間積分
する必要があり、方位センサ2出力に温度ドリフト等に
よるオフセット誤差が含まれていると、時間積分する時
間が長いほど誤差量が多くなるためである。
【0026】したがって、方位センサ2は所定時間ごと
にゼロレベル調整を行う必要があり、ゼロレベル調整を
行うと、図7(b)のように信頼度が向上する。なお、
ゼロレベル調整とは、車両に角速度が発生していない状
態で方位センサ2の出力がゼロになるように調整するこ
とをいい、一般には車両停止中に行われる。一方、ゼロ
レベル調整の代わりに、GPS信号による方位検出結
果、マップマッチングによる方位検出結果、あるいはビ
ーコン等による方位検出結果等を用いて車両走行中に方
位センサ2出力の調整を行ってもよいが、図7(b)に
示すように、調整後の信頼度はゼロレベル調整後の信頼
度よりも悪い。
【0027】(6)式の中の積分では、前回GPS測定
処理を行った時間tから現在の時間t+αまでの間に、
方位センサ信頼度rgがどの程度低下したかが演算され
る。この積分によって求められる量は、図7(b)の斜
線部で示される。すなわち、(6)式の積分値が大きい
ほど、方位センサ信頼度rgが低いことを示す。したが
って、例えば、トンネル等の長時間GPS演算ができな
い地域を車両が走行すると、この積分値が大きくなり、
方位センサ信頼度rgは低下する。また、(6)式の関
数fは、GPS位置信頼度rGPSが高いほど、または方
位センサ信頼度rgが低いほど大きくなるように予め設
定される。したがって、位置修正係数kIは、GPS演
算による位置検出の信頼度rGPSと方位センサ出力の信
頼度rgとに応じて変化する。なお、0≦kI≦1となる
ように、関数fは設定される。
【0028】ステップS26では、(7),(8)式に
基づいて、距離修正係数kLと方位修正係数kθを求め
る。
【数5】kL =kI×k1 ・・・(7) kθ=kI×k2 ・・・(8) (7),(8)式のkL,kθはいずれも1以下の正の
値であり、1に近いほどGPS演算値に近い値に修正す
ることを示す。ここで、方位センサ2の精度が車速セン
サ1の精度より高い場合には、0≦k2<k1とするの
が望ましく、逆に車速センサ1の精度が方位センサ2の
精度より高い場合には、0≦k1<k2とするのが望ま
しい。
【0029】ステップS27では、図3のステップS1
4で求めた車両位置Sを修正する。具体的には、
(9),(10)式の関係を満たすように車両位置Sを
修正する。
【数6】AS=AB+kL×ΔL ・・・(9) ∠SAB=kθ×Δθ ・・・(10)
【0030】ステップS28では、車速パルス数を計測
している変数C2がゼロであるか否かを判定する。判定
が否定されると車両が走行中であると判断してステップ
S29に進み、変数C2をゼロにする。したがって、変
数C2はこの時点以降の車速パルス数を計測する。すな
わち、変数C2ではGPS測定処理を行ってから次にG
PS測定処理を行うまでの車速パルス数が計測される。
ステップS30では、ステップS27で修正した車両位
置Sの座標(X,Y)をRAM7に記憶してステップS
31に進む。
【0031】一方、ステップS28の判定が肯定される
と車両が停止していると判断して図5のステップS31
に進む。すなわち、車両が停止している場合には、車両
位置が変化しないため、ステップS27の修正結果をR
AM7に記憶せずにステップS31以降の処理を行う。
図5のステップS31では、図3のステップS13で演
算した現在の車両進行方向を変数θに代入する。ステッ
プS32では、GPS信号に基づいて車両進行方向を演
算し、その結果を変数θGに代入する。ステップS33
では、(11)式に基づいてGPS信号に基づく車両進
行方向と、方位センサ2に基づく車両進行方向との方向
差Δθを求める。
【数7】Δθ=θG−θ ・・・(11)
【0032】ステップS34では、(12)式に基づい
て方位修正係数kHを求める。
【数8】 (12)式に示すrdはGPS方位信頼度を示し、図7
(c)に示すような特性を有する。図示のように、GP
S方位信頼度rdは車速に応じて変化し、車速が大きい
ほど信頼度が高くなる。また、(12)式の関数fは
(6)式の関数fと同じであり、GPS方位信頼度rd
が高いほど、または方位信頼度rgが低いほど、関数f
の値は大きくなる。したがって、方位修正係数kHの値
は、GPS測定による方位検出の信頼度rdと、方位セ
ンサ2による車両進行方向の信頼度rgとに応じて変化
する。
【0033】ステップS35では、(13)式に基づい
て車両進行方向θを更新した後、リターンする。
【数9】θ=θ+kH×Δθ ・・・(13)
【0034】以上に説明した図3〜5の処理を図6を用
いてまとめると、まず図3の車両位置更新処理では、車
速センサ1と方位センサ2を利用して、一定時間ごとに
車両位置を更新する。例えば図6(a)は、地点Aから
車両位置検出を開始して、a1〜a4およびBの各地点
で図3の処理を行った例を示す。図3の処理によって車
両が地点Bに達したと検出されたときに、CPU5が図
4のGPS測定処理を行ったとする。この場合、ステッ
プS22の変数Bには図6(a)の地点Bの座標が代入
される。また、ステップS23で演算されたGPS測定
による車両位置が図6(a)の地点Gであったとする。
この場合、ステップS24で演算される距離誤差ΔL
と、方位誤差Δθは、図示のようになる。これらの各誤
差とステップS25で求めた信頼度に応じた位置修正係
数kIとによって、ステップS27で車両位置を更新す
る。図6(a)では更新した車両位置をSで示してい
る。
【0035】また、例えば車両が停止中の場合は、図6
(a)の地点Aは変化せず、前回のGPS測定処理によ
って求めた車両位置Sを地点Bとして新たな車両位置S
を求めるため、求められる車両位置は次第にGPS演算
地点Gに近づいていく。逆に、例えば車両が時速100
kmで走行しており、かつGPS信号の受信状態が良好
の場合、GPS測定処理の間隔を1secとすると、車
両はGPS測定処理を行う間に約30m走行する。すな
わち、車両が30m走行するごとにGPS測定処理を行
うとともに、GPS測定処理の合間には図3の処理によ
って車速センサ1と方位センサ2を用いて車両位置検出
を行う。この結果、図3〜5の処理によって演算される
車両位置は徐々にGPS演算値に近づいていく。したが
って、従来のように、ディスプレイ10上の車両位置が
急に変化することはない。
【0036】一方、図3のステップS13で検出された
方位センサ2による車両進行方向を図6(b)の矢印Y
1とし、図5のステップS32で検出されたGPS測定
による車両進行方向を矢印Y2とすると、ステップS3
3で求められる方位誤差Δθは例えば図6(b)のよう
になる。ステップS34では方位修正係数kHを演算
し、ステップS35では方位誤差Δθと方位修正係数k
Hとによって車両進行方向を図6(b)の矢印Y3の方
向に修正する。
【0037】図8(a)は図9(a)と同様のY字経路
を車両が走行する場合の本実施例による車両位置検出を
示す図である。図示の白丸で示した地点がGPS測定に
よる車両位置を示す。図示のY字交差点において、車両
が右側の経路を走行していると方位センサ2が誤って判
断しても、GPS演算値は左側の経路に沿って検出され
るため、図4のGPS測定処理によって、図8(a)の
点線のように迅速に左側の経路に修正される。一方、図
9(b)と同様に地図記憶メモリ4に含まれていない経
路を走行する場合でも、図8(b)の点線のように、実
際の車両の進行方向に沿って位置検出がされる。
【0038】このように、本実施例によれば、GPS信
号に基づいて演算した車両位置の信頼度と、方位センサ
2を用いて演算した車両位置の信頼度とを求め、各信頼
度に応じて車両位置を推定するようにしたため、車両位
置を精度よく推定することができる。また、GPS信号
に基づいて演算した車両進行方向の信頼度と、方位セン
サを用いて演算した車両進行方向の信頼度とを求め、各
信頼度に応じて車両進行方向を推定するようにしたた
め、車両進行方向を精度よく推定することができる。
【0039】図7のGPS位置信頼度、方位センサ信頼
度およびGPS方位信頼度を示す各波形は、いずれも主
に実験値によって求められるものであり、実験の条件を
種々に変化させると、波形の形状が変化する場合がある
が、信頼度を示す波形の形状が変わっても本発明は同様
に適用できる。図3の車速パルス計測処理では、所定時
間ごとにCPU5に割り込みをかけて、車速センサ1か
ら出力されたパルス数を計測しているが、車速センサ1
からパルスが出力されると自動的にカウントアップする
カウンタ等によってパルス数を計測してもよい。
【0040】このように構成した実施例にあっては、方
位センサ2が角速度検出手段に、車速センサ1が車速検
出手段に、地図記憶メモリ4が地図記憶手段に、図3の
処理が車両位置演算手段に、GPS受信機3が受信手段
に、図4のステップS23の処理がGPS位置演算手段
に、図4のステップS25の処理がGPS位置信頼度推
定手段と角速度信頼度推定手段に、図4のステップS2
7の処理が車両位置修正手段に、RAM7が車両位置記
憶手段に、図4のステップS24の処理が第1距離差方
向差演算手段と第2距離差方向差演算手段に、図4のス
テップS25,S26と図5のステップS34の処理が
修正係数演算手段に、図3の処理が車両進行方向演算手
段に、図5のステップS32の処理がGPS方位演算手
段に、図5のステップS34の処理がGPS方位信頼度
推定手段に、図5のステップS35の処理が車両進行方
向修正手段に、図5のステップS33の処理が方向差演
算手段に、それぞれ対応する。
【0041】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、GPS信号に基づいて演算した車両位置の信頼度
と角速度検出手段によって検出された角速度の信頼度と
に基づいて、車両位置を定めるようにしたため、車両位
置を精度よく推定できる。請求項3,4に記載の発明に
よれば、GPS信号に基づいて演算した車両位置の信頼
度が高いほど、また角速度検出手段によって検出された
角速度の信頼度が低いほど、GPS信号に基づいて演算
した車両位置に近い位置に車両位置を定めるようにした
ため、信頼度の高い車両位置の推定が可能となる。請求
項5に記載の発明によれば、GPS信号に基づいて演算
した車両進行方向の信頼度と角速度検出手段によって検
出された角速度の信頼度とに基づいて、車両進行方向を
定めるようにしたため、車両進行方向を精度よく推定で
きる。請求項7,8に記載の発明によれば、GPS信号
に基づいて演算した車両進行方向の信頼度が高いほど、
また角速度検出手段によって検出された角速度の信頼度
が低いほど、GPS信号に基づいて演算した車両進行方
向に近い位置に車両進行方向を定めるようにしたため、
信頼度の高い車両進行方向の推定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による車両用位置検出装置の一実施例の
ブロック図である。
【図2】CPUが行う車速パルス計測処理を示すフロー
チャートである。
【図3】CPUが行う車両位置更新処理を示すフローチ
ャートである。
【図4】CPUが行うGPS測定処理を示すフローチャ
ートである。
【図5】図4に続くフローチャートである。
【図6】車両位置検出と車両進行方向検出の例を示す図
である。
【図7】GPS位置信頼度、方位センサ信頼度およびG
PS方位信頼度の特性を示す図である。
【図8】本実施例の車両位置検出装置を用いて車両位置
検出を行った例を示す図である。
【図9】従来の車両位置検出装置によって車両位置検出
を行った例を示す図である。
【図10】各センサ等の長所・短所をまとめた図であ
る。
【符号の説明】
1 車速センサ 2 方位センサ 3 GPS受信機 4 地図記憶メモリ 5 CPU 6 ROM 7 RAM 8 操作ボード 9 V−RAM 10 ディスプレイ 11 インタフェース回路

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両に発生した角速度を検出する角速度
    検出手段と、 車両の走行速度を検出する車速検出手段と、 道路地図データを記憶する地図記憶手段と、 前記角速度、前記走行速度および前記道路地図データに
    基づいて車両位置を演算する車両位置演算手段とを備え
    る車両用位置検出装置において、 GPS信号を受信する受信手段と、 前記GPS信号に基づいて車両位置を演算するGPS位
    置演算手段と、 前記GPS位置演算手段によって演算された車両位置の
    信頼度を推定するGPS位置信頼度推定手段と、 前記角速度検出手段によって検出された角速度の信頼度
    を推定する角速度信頼度推定手段と、 前記GPS位置信頼度推定手段によって推定された信頼
    度と、前記角速度信頼度推定手段によって推定された信
    頼度と、前記GPS位置演算手段によって演算された車
    両位置とに基づいて、前記車両位置演算手段によって演
    算された車両位置を修正する車両位置修正手段とを備え
    ることを特徴とする車両用位置検出装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載された車両用位置検出装
    置において、 前記角速度信頼度推定手段は、前記角速度のゼロレベル
    調整を行ってからの経過時間に基づいて信頼度を推定す
    ることを特徴とする車両用位置検出装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載された車両用位
    置検出装置において、 前記車両位置修正手段は、前記GPS位置信頼度推定手
    段によって推定された信頼度が高いほど、また前記角速
    度信頼度推定手段によって推定された信頼度が低いほ
    ど、前記車両位置演算手段によって演算された車両位置
    を前記GPS位置演算手段によって演算された車両位置
    に近づけるように修正することを特徴とする車両用位置
    検出装置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載された車
    両用位置検出装置において、 前記車両位置修正手段による車両位置の修正は繰り返し
    行われ、 前記車両位置修正手段によって修正された車両位置を記
    憶する車両位置記憶手段と、 前記車両位置演算手段によって演算された車両位置と、
    前記車両位置記憶手段に記憶された車両位置との距離差
    および方向差を演算する第1距離差方向差演算手段と、 前記GPS位置演算手段によって演算された車両位置と
    前記車両位置記憶手段に記憶された車両位置との距離差
    および方向差を演算する第2距離差方向差演算手段と、 前記GPS位置信頼度推定手段によって推定された信頼
    度と前記角速度信頼度推定手段によって推定された信頼
    度とに応じて変化する修正係数を演算する修正係数演算
    手段とを備え、 前記車両位置修正手段は、前記第1距離差方向差演算手
    段によって演算された距離差および方向差と、前記第2
    距離差方向差演算手段によって演算された距離差および
    方向差と、前記修正係数演算手段によって演算された修
    正係数とに基づいて、前記車両位置演算手段によって演
    算された車両位置を修正することを特徴とする車両用位
    置検出装置。
  5. 【請求項5】 車両に発生した角速度を検出する角速度
    検出手段と、 前記角速度に基づいて車両進行方向を演算する車両進行
    方向演算手段とを備える車両用位置検出装置において、 GPS信号を受信する受信手段と、 前記GPS信号に基づいて車両の進行方向を演算するG
    PS方位演算手段と、このGPS方位演算手段によって
    演算された車両進行方向の信頼度を推定するGPS方位
    信頼度推定手段と、 このGPS方位信頼度推定手段によって信頼度と、前記
    GPS方位演算手段によって演算された車両進行方向と
    に基づいて、前記車両進行方向演算手段によって演算さ
    れた車両進行方向を修正する車両進行方向修正手段とを
    備えることを特徴とする車両用位置検出装置。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載された車両用位置検出装
    置において、 前記GPS方位信頼度推定手段は、車両の走行速度に基
    づいて信頼度を推定することを特徴とする車両用位置検
    出装置。
  7. 【請求項7】 請求項5または6に記載された車両用位
    置検出装置において、 前記車両進行方向修正手段は、前記GPS方位信頼度推
    定手段によって推定された信頼度が高いほど、あるいは
    前記角速度信頼度推定手段によって推定された信頼度が
    低いほど、前記車両進行方位演算手段によって演算され
    た車両進行方向を前記GPS方位演算手段によって演算
    された車両進行方向に近づけるように修正することを特
    徴とする車両用位置検出装置。
  8. 【請求項8】 請求項5〜7のいずれかに記載された車
    両用位置検出装置において、 前記車両進行方向演算手段によって演算された車両進行
    方向と前記GPS方位演算手段によって演算された車両
    進行方向との方向差を演算する方向差演算手段と、 前記GPS方位信頼度推定手段によって推定された信頼
    度と前記角速度信頼度推定手段によって推定された信頼
    度とに応じて変化する修正係数を演算する修正係数演算
    手段とを備え、 前記車両位置修正手段は、前記方向差演算手段によって
    演算された方向差と前記修正係数演算手段によって演算
    された修正係数とに基づいて、前記車両進行方向演算手
    段によって演算された車両進行方向を修正することを特
    徴とする車両用位置検出装置。
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