JPH0735560A - ナビゲーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 信号機等の対象物を認識する際に、その対象
物までの水平距離も算出し、その算出した距離を用いて
自車両の現在位置を補正することによって、精度の高い
ナビゲーションを行えるようにする。 【構成】 Ａ地点で対象物認識手段Ｍ４により認識した
信号機Ｓの仰角がα、信号機Ｓに対して距離Ｌだけ近づ
いた地点Ｂでの信号機Ｓの仰角がβだとする。信号機Ｓ
から下した垂線とが交差する点を基準点Ｏとすると、２
つの三角形△ＯＡＳ、△ＯＢＳの関係より、２点ＯＢ間
の距離ＳＸは、下式のようになる。 ＳＸ＝Ｌ・ｔａｎα／（ｔａｎβ−ｔａｎα） この式により求められたＳＸは、Ｂ地点での信号機Ｓま
での水平距離となるので、地図情報における信号機Ｓ
（あるいはその信号機Ｓが設けられている交差点）の位
置と上記水平距離ＳＸとに基づけば正確な現在位置が算
出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地図情報記憶手段から
読み出して表示手段に表示した地図上に自車両の現在位
置を表示可能なナビゲーション装置に係り、特に、信号
機等の車外対象物までの距離の算出することによって自
車両の現在位置を補正可能なナビゲーション装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、ナビゲーション装置として、地磁気センサ、レート
ジャイロ、左右の車輪速比などの方位情報と、車輪速セ
ンサ又は車速センサからの距離情報により、ドライバが
インプットした初期位置からの相対的移動量を求めて測
位する推測航法や、その軌跡と地図データ内の道路形状
とを比較しながら位置推定するマップマッチング、衛星
からの電波を用いて絶対位置を得ようとするＧＰＳ（全
世界衛星測位システム）、及びこれらを複合したものが
ある。

【０００３】しかしながら、いずれの方式も誤差を含む
ものであり、例えば交差点に対して満足できる精度には
なっていなかった。一方、例えば特開平２−１５７９９
８号には、主要交差点の地名標識を読み取って絶対位置
を直接現地で把握するものが開示されている。これは、
絶対位置を把握するために、交差点の信号機に併設され
た地名標識を画像情報として取り込み、信号機のパター
ンを検出した後、その周辺にある文字列を検出して、対
応する地図上の位置を確定するようにしたものである。

【０００４】この装置の場合は、単に信号機の有無を認
識するだけでなく、その周辺の文字列までをも検出する
必要があるため、相当高精度の解読が行える撮像装置を
持つ必要があり、制御・構造が複雑・大規模になってし
まう。また、地名を解読することでその地名の交差点付
近を通行していることは判るが、交差点あるいは地名標
識が併設された信号機に対して自車両がどの位の距離に
あるのかが正確には検出されていないため、やはり、満
足する精度は得られない。

【０００５】そこで、本発明は、信号機等の対象物を認
識する際に、その対象物までの水平距離も算出し、その
算出した距離を用いて自車両の現在位置を補正すること
によって、精度の高いナビゲーションを行えるようにし
たナビゲーション装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に成された請求項１記載のナビゲーション装置は、図１
の基本構成図に例示するように、地図情報が予め記憶さ
れた地図情報記憶手段Ｍ１及び自車両の現在位置を検出
する位置検出手段Ｍ２を備え、上記地図情報記憶手段Ｍ
１から読み出して表示手段Ｍ３に表示した地図上に自車
両の現在位置を表示可能なナビゲーション装置におい
て、上記地図情報上で位置特定が可能な車両外部の対象
物を認識し、その仰角を算出する対象物認識手段Ｍ４
と、自車両の移動した距離を算出する移動距離算出手段
Ｍ５と、上記対象物認識手段Ｍ４及び移動距離算出手段
Ｍ５より取り込んだ２地点間の距離とそれら各地点にお
ける上記同一対象物への仰角とに基づき、移動後の地点
から上記対象物までの距離を算出する対象物距離算出手
段Ｍ６と、該対象物距離算出手段Ｍ６により算出した対
象物までの距離を用いて自車両の現在位置を補正する現
在位置補正手段Ｍ７とを備えたことを特徴とする。

【０００７】上記対象物としては、請求項２に記載する
ように、少なくとも交差点に設けられる信号機を含むこ
とが望ましい。

【０００８】

【作用】上記構成を有する本ナビゲーション装置によれ
ば、対象物認識手段Ｍ４が、地図情報上で位置特定が可
能な車両外部の対象物を認識し、その仰角を算出し、一
方、移動距離算出手段Ｍ５は、自車両の移動した距離を
算出する。対象物距離算出手段Ｍ６は、対象物認識手段
Ｍ４及び移動距離算出手段Ｍ５より取り込んだ２地点間
の距離とそれら各地点における同一対象物への仰角とに
基づき、移動後の地点から対象物までの距離を算出す
る。そして、対象物距離算出手段Ｍ６により算出した対
象物までの距離を用いて、現在位置補正手段Ｍ７が自車
両の現在位置を補正する。その補正された現在位置は、
地図情報記憶手段Ｍ１から読み出して表示手段Ｍ３に表
示した地図上に表示される。

【０００９】上記作用に対する理解を容易にするため、
対象物として信号機を用いた場合を例により、図２の原
理説明図を参照してさらに説明する。図２中のＡ地点で
対象物認識手段Ｍ４により認識した信号機Ｓの仰角が
α、信号機Ｓに対して距離Ｌだけ近づいた地点Ｂでの信
号機Ｓの仰角がβだとする。

【００１０】対象物認識手段Ｍ４が例えばテレビカメラ
等の撮像装置を用いている場合、車両上のテレビカメラ
の設けられている高さでの水平面と信号機Ｓから下した
垂線とが交差する点を基準点Ｏとすると、図２中の２つ
の三角形△ＯＡＳ、△ＯＢＳの関係より以下の式が成
立する。但し、ＳＸは２点ＯＢ間の距離である。

【００１１】 （ＳＸ＋Ｌ）・ｔａｎα＝ＳＸ・ｔａｎβ … そして、この式よりＳＸを求めると、下記の式のよ
うになる。 ＳＸ＝Ｌ・ｔａｎα／（ｔａｎβ−ｔａｎα） … この式により求められたＳＸは、Ｂ地点での信号機Ｓ
までの水平距離となるので、地図情報における信号機Ｓ
（あるいはその信号機Ｓが設けられている交差点）の位
置と上記水平距離ＳＸとに基づけば正確な現在位置が算
出される。従って、補正する毎に、その補正された現在
位置を表示した地図上に表示すれば、より正確なナビゲ
ーションが行えるのである。

【００１２】このように、相対的に誤差の大きな位置検
出手段Ｍ２により検出した自車両の現在位置を、走行経
路に存在する現実の対象物を基準とした自車両の位置を
算出して適宜補正を行うことによって、より正確なナビ
ゲーションを実現できる。そして、請求項２に記載する
ように、対象物として少なくとも交差点に設けられる信
号機を含むようにすれば、一般道においては適当な距離
毎に補正を行えるため、従来のナビゲーション方式にお
いて生じていた累積誤差等によるナビゲーション精度の
低下を防止することができる。

【００１３】また、対象物としては、信号機に限らな
い。例えば高速道路におけるインターチェンジやサービ
スエリアがあることを示す看板等も含めれば、高速道路
においても補正が可能である。さらに、トンネルや陸
橋、高架交差道路等を対象物として含めてもよい。対象
物認識手段Ｍ４が上述したようにテレビカメラを用いて
いる場合、車両上のテレビカメラの設けられている高さ
よりも高い位置にある対象物であれば、基本的にその対
象物からの距離が異なれば仰角θが変化するので、その
ような対象物であれば、適用できる。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。図３は本発明の一実施例として対象物を信号
機として構成したナビゲーション装置の概略構成を示す
ブロック図である。本ナビゲーション装置は、地図情報
入力器１、位置検出器３、ナビゲーション前処理装置
５、信号機認識装置７、車速センサ９、交差点補正装置
１１、表示制御部１２、表示器１３を備えている。

【００１５】地図情報入力器１は、地図情報や、位置検
出の精度向上のための、いわゆるマップマッチング用情
報や、経路案内を含む各種情報を入力するための装置で
ある。その媒体としては、その情報量からＣＤ−ＲＯＭ
を用いるのが一般的であるが、メモリカード等の他の媒
体を用いてもよい。

【００１６】位置検出器３は、周知の地磁気センサ２１
と、ジャイロスコープ２３と、距離センサ２５と、衛星
からの電波を受信し、受信した電波に基づいて車両の位
置を検出する全世界衛星測位システム（ＧＰＳ）のため
のＧＰＳ受信機２７とを有している。そして、ＧＰＳ受
信機２７は、図示しないＧＰＳ衛星に搭載されたＧＰＳ
送信機から送信される信号電波を受信するＧＰＳアンテ
ナ２９を有している。

【００１７】これらのセンサ等２１，２３，２５，２７
は各々が性質の異なる誤差を持っているため、複数のセ
ンサにより、各々補間しながら使用するように構成され
ている。なお、精度によっては上述した内の一部で構成
してもよく、さらには、ステアリングの回転センサ、各
転動輪の車輪センサ等を用いてもよい。

【００１８】ナビゲーション前処理装置５は、位置検出
器３からのデータを基にして、従来からあるナビゲーシ
ョン技術を少なくとも一つ以上用いて現在位置を標定す
る装置であり、Ｘ，Ｙ（誤差を含んだ現在地座標）とＤ
（進行方位）とを出力する。信号機認識装置７として
は、例えばＣＣＤを用いたテレビカメラ等の撮像装置が
用いられ、車両進行方向にある信号機Ｓを認識してその
仰角θを交差点補正装置１１に出力する。図４は本信号
機認識装置７によって処理された後の画像イメージであ
り、この場合は、画像イメージ上の信号機Ｓと道路Ｒと
の距離Ｄθから仰角θを求めている。

【００１９】交差点補正装置１１は、信号機認識装置７
から入力した仰角θ、ナビゲーション前処理装置５から
入力した現在地座標＋進行方位（Ｘ，Ｙ，Ｄ）、及び地
図情報入力器１中のＣＤ−ＲＯＭ等から読み出した該当
する交差点位置データ、車速センサ９からの距離データ
により現在地座標を交差点補正する。この交差点補正に
かかる処理については後述する。

【００２０】表示制御部１２には、交差点補正装置１１
から車両の位置情報が入力され、地図情報入力器１から
は地図情報が入力される。そして、地図情報に車両の位
置情報を重ねて表示器１３に表示することができる。な
お、本ナビゲーション装置には、図示しない操作スイッ
チにより目的地を入力すると、現在位置からその目的地
までの代表的なルートを案内表示する、いわゆる経路案
内機能を備えていてもよい。操作スイッチは、例えば、
表示器１３と一体になったタッチスイッチもしくはメカ
ニカルなスイッチ等が用いられ、各種入力に使用され
る。

【００２１】次に本実施例の作動を説明する。図５，６
は交差点補正装置１１における制御処理を示すフローチ
ャートである。まず図５に示す割込処理から説明する。
この割込処理においては、まず信号機Ｓを認識したか否
かを判断し（ステップ１００、以下単にＳ１００とい
う。以下同様。）、信号機Ｓを認識したときには、その
時の仰角θをθｎとし、距離ＬをＬｎ（フリーラン動作
をしていれば、距離Ｌの算出起点はどこでもよい。）と
して本割込処理を終了する（Ｓ１１０）。この割込処理
で得られた仰角θｎと距離Ｌｎは記憶される。

【００２２】続いて図６に示すメイン処理を説明する。
なお、説明に際して、図２に示した原理説明図を利用す
る。現在図２中の地点Ａに車両が位置しているとして、
車両の進行方向（進行方位Ｄ等を参照することで判断で
きる）の近い所に信号機Ｓがあるか否かを、ナビゲーシ
ョン前処理装置５からの誤差を含んだ現在地座標Ｘ，Ｙ
と地図情報入力器１からの交差点位置データから検索し
て判断する（Ｓ２００）。もし、該当する交差点がなけ
れば（Ｓ２００：ＮＯ）、上記割込処理によって記憶さ
れていた全ての仰角θｎと距離Ｌｎのデータ（θｎ，Ｌ
ｎ）をクリアして（Ｓ２１０）、本処理を一旦終了す
る。

【００２３】一方、該当する交差点がある場合には（Ｓ
２００：ＹＥＳ）、有効なデータ（θｎ，Ｌｎ）が２組
あるか否かを判断する（Ｓ２２０）。ここで「有効なデ
ータ（θｎ，Ｌｎ）」とは、信号機Ｓの認識精度が十分
に高く、かつ移動距離Ｌｊ−Ｌｉ（ｉ＜ｊ）が一定値以
上で実用上十分な精度で後述の距離ＳＸを算出できるよ
うなデータであることを指す。

【００２４】有効なデータ（θｎ，Ｌｎ）が２組ある場
合には（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、Ｓ２３０に移る。ここで
は、図２の地点Ａでデータ（θｉ，Ｌｉ）、地点Ｂでデ
ータ（θｊ，Ｌｊ）が得られたものとして説明を続け
る。Ｓ２３０では、Ｌ←Ｌｊ−Ｌｉ、α←θｉ、β←θ
ｊという代入処理を行い、Ｓ２４０では、下記の式よ
りＳＸを求める。

【００２５】 ＳＸ＝Ｌ・ｔａｎα／（ｔａｎβ−ｔａｎα） … この式により求められたＳＸは、Ｂ地点での車両から
信号機Ｓまでの水平距離となるので、続くＳ２５０にお
いて、地図情報における信号機Ｓ（あるいはその信号機
Ｓが設けられている交差点）の位置と上記水平距離ＳＸ
とに基づき、現在地座標Ｘ，Ｙに含まれる誤差分を補正
する。

【００２６】そして、このように補正した現在地座標
Ｘ，Ｙを、表示器１３に表示した地図上に表示すれば、
より正確なナビゲーションが行える。上述したように、
本実施例のナビゲーション装置によれば、相対的に誤差
の大きな位置検出器３により検出した自車両の現在位置
に対して、走行経路に存在する現実の対象物である信号
機Ｓを基準とした自車両の位置を算出して適宜補正を行
うことによって、より正確なナビゲーションを実現でき
る。そして、本実施例の対象物は、交差点に設けられる
信号機Ｓであるため、一般道においては適当な距離毎に
補正を行えるため、従来のナビゲーション用の位置検出
器３による累積誤差等が原因となるナビゲーション精度
の低下を防止することができる。

【００２７】なお、上記実施例では対象物として信号機
Ｓを適用したが、それに限らない。例えば高速道路にお
けるインターチェンジやサービスエリアがあることを示
す看板等も含めれば、高速道路においても補正が可能で
ある。さらに、トンネルや陸橋、高架交差道路等を対象
物として含めてもよい。本発明における対象物の要件
は、地図情報上で位置特定が可能な車両外部の対象物で
あり、テレビカメラ等の設けられている高さよりも高い
所に位置する物であるため、地図情報上にその位置デー
タが特定されれば、例えば、商店街に通っている道路の
入口等に設けられている「……商店街」という横断看板
等も対象物となり得る。

【００２８】以上本発明はこの様な実施例に何等限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々なる態様で実施し得る。上述した実施例では信
号機認識装置７としてテレビカメラによる画像処理装置
を用いたが、光学的に走査する装置を用いて対象物を認
識し、仰角θを検出するようにしてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のナビゲー
ション装置によれば、２地点間の距離とそれら各地点に
おける同一対象物への仰角とに基づき、移動後の地点か
ら対象物までの距離を算出し、その距離を用いて自車両
の現在位置を補正する。このように、相対的に誤差の大
きな位置検出手段により検出した自車両の現在位置を、
走行経路に存在する現実の対象物を基準とした自車両の
位置を算出して適宜補正を行うことによって、より正確
なナビゲーションを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の基本的構成を例示するブロック図で
ある。

【図２】 本発明のナビゲーション装置の作用に対する
理解を容易にするための原理説明図である。

【図３】 本発明の一実施例として対象物を信号機とし
て構成したナビゲーション装置の概略構成を示すブロッ
ク図である。

【図４】 信号機認識装置７によって処理された後の画
像イメージを示す説明図である。

【図５】 本実施例の割込処理を示すフローチャートで
ある。

【図６】 本実施例のメイン処理を示すフローチャート
である。

【符号の説明】

Ｍ１…地図情報記憶手段、 Ｍ２…位置検出手段、 Ｍ
３…表示手段、Ｍ４…対象物認識手段、 Ｍ５…移動
距離算出手段、Ｍ６…対象物距離算出手段、Ｍ７…現在
位置補正手段、Ｓ…信号機、 １…地図情報入力
器、 ３…位置検出器、５…ナビゲーション前処理
装置、 ７…信号機認識装置、９…車速セ
ンサ、 １１…交差点補正装置、 １２…表示制御部、
１３…表示器、 ２１…地磁気センサ、 ２３…
ジャイロスコープ、２５…距離センサ、 ２７…ＧＰＳ
受信機、 ２９…ＧＰＳアンテナ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地図情報が予め記憶された地図情報記憶
   手段及び自車両の現在位置を検出する位置検出手段を備
   え、上記地図情報記憶手段から読み出して表示手段に表
   示した地図上に自車両の現在位置を表示可能なナビゲー
   ション装置において、 上記地図情報上で位置特定が可能な車両外部の対象物を
   認識し、その仰角を算出する対象物認識手段と、 自車両の移動した距離を算出する移動距離算出手段と、 上記対象物認識手段及び移動距離算出手段より取り込ん
   だ２地点間の距離とそれら各地点における上記同一対象
   物への仰角とに基づき、移動後の地点から上記対象物ま
   での距離を算出する対象物距離算出手段と、 該対象物距離算出手段により算出した対象物までの距離
   を用いて自車両の現在位置を補正する現在位置補正手段
   と、 を備えたことを特徴とするナビゲーション装置。
2. 【請求項２】 上記対象物が少なくとも交差点に設けら
   れる信号機を含むことを特徴とする請求項１記載のナビ
   ゲーション装置。