JPH0762618B2 - 車両用ナビゲーション装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は車両ナビゲーション装置、特に方位検出手段と
距離検出手段とを利用した自車位置推測手段により推測
した自車の現在位置を予め記憶させた地図上の道路にマ
ッチングさせて自車の走行を案内する車両用ナビゲーシ
ョン装置に関する。

（従来の技術） 近年においては、地磁気を利用した方位センサと距離セ
ンサとにより自車の現在位置を推測する推測航法により
検出した自車位置およびその周辺の地図を表示器の画面
上に表示して自車の走行を案内する車両用ナビゲーショ
ン装置が開発されている。そして、特開昭61−209316号
公報に記載されているナビゲーション装置においては、
車両が交差点のような道路の形状に特徴のある位置を通
過した時点で推測航法により推測した自車の現在位置を
上記位置に修正するようにした所謂マップマッチングと
称される技術が開示されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記推測航法においては、方位センサにより
得られた方位と距離センサにより得られた走行距離とに
基づいて基準位置に対する自車現在位置を推測するよう
に構成されているので、自車が基準位置から遠ざかるに
つれて走行距離や方位の測定誤差が累積されることにな
って、自車の現在位置の認識精度が低下することになっ
ていた。そのため、上記のように測定誤差を含んだうえ
で推測した自車の現在位置を地図上の道路にマッチング
する場合には、自車が実際に走行している道路上に自車
位置を正確にマッチッングすることが困難となって、自
車が実際に走行している道路とは異なった道路上に推進
航法により得られた自車の現在位置をマッチングしてし
まうことにもなりかねない。そして、一旦、異なった道
路上に自車の現在位置をマッチングした場合には、その
後におけるマッチングを正確に行うことが不可能となっ
ていた。

そこで本発明は、自車位置推測手段により得られた自車
の現在位置を予め記憶させた地図上の道路にマッチング
させて自車の走行を案内する車両用ナビゲーション装置
において、自車の現在位置を予め記憶された地図上の道
路に容易にマッチングさせることのできる車両用ナビゲ
ーション装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために、本発明に係る車両用ナビゲ
ーション装置は次のような手段を用いたことを特徴とす
る。

即ち、第１図に示すように、方位検出手段１により得ら
れた方位データと距離検出手段２により得られた距離デ
ータとにより基準位置に対する自車の現在位置を推測す
る自車位置推測手段３と、地図情報を予め記憶させた地
図情報記憶手段４と、上記自車位置推測手段３により推
測した自車の現在位置と上記地図情報記憶手段４に記憶
された地図情報とを比較して自車位置を地図上の道路に
マッチングするマップマッチング手段５とを有する車両
用ナビゲーション装置において、上記地図情報として予
め記憶させた道路上に多数のノードを設定すると共に、
上記自車位置推測手段３により得られた自車の現在位置
からの上記各ノードの方向と上記方位検出手段１により
得られた自車の進行方向との差を取り、その差が設定値
以上のときに、そのノードを進行方向の候補から除くノ
ード選別手段６を設けたことを特徴とする。

また、本発明においては、上記の構成に加えて、上記ノ
ード選別手段６により選別除外されなかったノードと自
車位置推測手段３により推測した自車の現在位置とのず
れ量を算出するずれ量算出手段７と、該ずれ量算出手段
７により算出されたずれ量に基づいて方位検出手段１の
検出基準点を補正するオフセット補正手段８とを備えた
ことを特徴とする。

（作用） 上記の構成によれば、地図情報記憶手段４に地図情報と
して予め記憶させた道路上に多数のノードが設定されて
いると共に、ノード選別手段６が、上記自車位置推測手
段３により得られた自車の現在位置からの上記各ノード
の方向と上記方位検出手段１により得られた自車の進行
方向との差を取り、その差が設定値以上のときに、その
ノードを進行方向の候補から除外するようになっている
ので、自車位置推測手段３により推測された自車の現在
位置をマップマッチング手段５によって予め記憶された
地図上の道路にマッチングさせる場合に、マッチング用
の候補ノードの数が削減されることになり、これによっ
て自車が走行している道路を容易に特定することが可能
となって、マップマッチングが容易に行われることにな
る。

更に、本発明においては、上記ノード選別手段６により
選別除外されなかったノードと自車位置推測手段により
推測された自車の現在位置とのずれ量を算出するずれ量
算出手段７が設けられていると共に、オフセット補正手
段８により、方位検出手段１による検出基準点が、上記
ずれ量算出手段７で算出されたずれ量に基づいて補正さ
れることから、該方位検出手段１による自車の走行方位
の検出精度が一段と向上することになる。これにより、
マップマッチング手段５によるマッチングをより精度良
く行うことができる。

（実 施 例） 以下本発明の実施例について説明する。

第２図は本実施例に係る車両用ナビゲーション装置の制
御システム図であって、このナビゲーション装置10は、
自車の走行方位を検出する方位検出手段としての地磁気
センサ11と、例えばタイヤの１回転ごとにパルス信号を
出力して自車の走行距離を検出する距離検出手段として
の距離センサ12と、道路および建築物等の自車の走行案
内に必要な内容が表された地図等の地図情報が記憶され
た地図情報記憶装置13と、該地図情報記憶装置13に記憶
された地図情報としての道路地図を表示画面上に表示す
べくCRT等から構成された表示器14と、制御回路15とを
有する。そして、この制御回路15は、演算回路16とこれ
に接続された記憶回路17および入出力インターフェイス
18とを有し、該入出力インターフェイス18を介して上記
地磁気センサ11、距離センサ12、地図情報記憶装置13お
よび表示器14が上記演算回路16に接続されている。従っ
て、上記地磁気センサ11からの自車の走行方位を示す信
号と、上記距離センサ12からの自車の走行距離を示す信
号とが上記入出力インターフェイス18を介して演算回路
16に入力され、これにより、該演算回路16において自車
の推測位置が算出され、その算出結果が記憶回路17に一
時的に記憶されることになる。また、制御回路16におい
ては、上記のように検出された自車の推測位置の周辺の
地図を地図情報記憶装置13から引き出して該地図上に自
車の推測位置をマッチングすると共に、それを上記表示
器14の画面上に表示するように構成されている。なお、
上記地図情報記憶装置13としては、例えば、CD−ROMと
該CD−ROM再生用CDドライブ（プレーヤ）とから構成さ
れている。

そして、本実施例においては、上記地図情報記憶手段13
に記憶された地図情報として、予め記憶させた道路上に
多数のノードが設定されていると共に、これら各ノード
の接続関係を示すデータが入力されおり、これら各ノー
ドは、例えば交差点およびコーナー部はもとより直線道
路上においても所定の間隔で適宜設けられているものと
する。

次に、第３図以下のフローチャートに従って本実施例の
具体的な動作を説明する。

第３図のフローチャートは制御回路15によるマップマッ
チング動作のメインプログラムを示すもので、まず、ス
テップS₁においてフラグF₀、F₁、F₂夫々を１にセットす
る。そして、ステップS₂において距離センサ12より走行
距離を示すパルス信号が入力され、このパルス信号に基
づいてステップS₃により自車が所定距離以上移動したか
否かを判定し、所定距離以上移動したことを判定した場
合には、ステップS₄において地磁気センサ11からの自車
の走行方位Ｄを示す信号が入力され、これにより、ステ
ップS₅において自車の推測位置が演算される。そして、
この演算結果に基づいてステップS₆により、フラグF₀＝
１か否かが判定されて、YESと判定された場合には、ス
テップS₇においてノード探索処理Ａが実行されることに
なる。このノード探索処理Ａにおいては、記憶道路上に
設定された多数のノードの中から自車の向かっている特
定のノードを検索するための処理が行われることにな
る。次いで、ステップS₈においてコーナ検出処理が実行
されることになる。このコーナー検出処理においては、
自車がコーナー部を曲がったか否かを判定するための処
理が行われることになる。また、上記ステップS₆におい
て、F₀＝０と判定された場合には、ステップS₉によりノ
ード探索処理Ｂが実行されることになる。このノード探
索処理Ｂにおいては、自車が記憶道路より外れた場合
に、その外れた地点より新たに推測航法を開始して自車
を記憶道路上に再び復帰させる処理が行われる。そし
て、ステップS₁₀においては、上記ステップS₇およびス
テップS₈により実行されたノード探索処理Ａおよびコー
ナ検出処理の結果、ないしはステップS₉により実行され
たノード探索処理Ｂの結果に基づいて自車の推測位置を
新たに記憶道路上にマッチングする処理が実行され、ス
テップS₁₁において上記ステップS₁₀により実行されたマ
ッチング処理の結果を表示器14に出力して該表示器14の
画面上に自車の現在位置とその周辺の地図が表示される
ことになる。

次に、上記ステップS₇により実行されるノード探索処理
Ａを、第４図に示すフローチャートに基づいて説明する
と、まず、ステップS₁₂においてフラグF₁＝１か否かが
判定され、YESであれば自車がノードに到着した直後で
あるものとしてステップS₁₃において、その最新の到着
ノードから移動可能なノードの数Ｎ個を検出する。この
場合、例えば、第５図に示すように、ノードN₀に到着し
たものとすれば、地図情報記憶装置13に地図情報として
記憶された多数のノード位置とこれら各ノードの接続関
係を示すデータに基づいて５個の移動可能ノードN₁、
N₂、N₃、N₄、N₅が検出されることになる。次いで、ステ
ップS₁₄おいてフラグF₁を０にセットしたのち、ステッ
プS₁₅によりＮ＝０を判定し、YESであれば、ステップS
₁₆においてフラグF₀を０にセットしたのちメインプログ
ラムにリターンされ、NOと判定したときには、ステップ
S₁₇においてｉ＝０を設定する。そして、ステップS₁₈に
おいて候補ノードNiと地磁気センサ11により検出された
自車の走行方位Ｄとの角度差θｉを計算する。例えば、
第５図に示すように、自車の走行方位を基準としてノー
ドN₂およびノードN₃との角度差θ_１、θ_２が算出される
ことになる。（他のノードN₁、N₄、N₅についても同様こ
とが行われる）そして、ステップS₁₉により、自車の走
行方位Ｄと候補ノードNiとの角度差差θｉに対して評価
関数Ｗを掛けると共に、最新の到着ノードからの自車の
走行距離Ｌで割ることにより、評価基準値θniを算出す
る。なお、上記評価関数Ｗは、角度差θｉの値に応じて
予め設定されており、角度差がθｉが大きいほど評価関
数Ｗの値も大きく設定されている。これは、自車の走行
方位との角度差θｉの大きい候補ノードNiを自車が到着
し得るノードより排除するためである。次いで、ステッ
プS₂₀において、上記θniが予め設定された所定のしき
い値Ｋ以上であるかが判定され、YESであれば、ステッ
プS₂₁において、その候補ノードNiを到達可能な候補ノ
ードより除外すると共に、ステップS₂₂においてＮ＝Ｎ
−１とする。そして、ステップS₂₃においてｉ＝ｉ＋１
として、ステップS₂₄によりｉ＝Ｎと判定されるまで、
即ち、全ての候補ノードNiに対して上記ステップS₁₈か
らステップS₂₃が繰り返し実行されることになる。続い
てステップS₂₅により、自車の推測位置より到達可能と
判定された残りの各候補ノードNiまでの距離Ｌ′が計算
され、ステップS₂₆においては、残距離が０の候補ノー
ドNiがあるか否かが判定されて、YESであれば、ステッ
プS₂₇において、そのノードNiを新たに自車の到着ノー
ドリストに加えた後、ステップS₂₈においてフラグF₁を
１にリセットする。

次に、メインフローチャートのステップS₈において実行
されるコーナ検出処理を第６図に示すフローチャートに
従って説明する。まず、ステップS₂₉において、第７図
に示すように、自車が走行した最新の一定の走行距離l₁
分の平均方位D₁を計算し、ステップS₃₀において、一定
の走行距離l₁を走行した後の所定走行距離Δｌ′（第７
図参照）の方位とD₁との差があるか否かを判定し、NOと
判定した場合、即ち、一定の走行距離l₁が直線であると
判定したときには、ステップS₃₁により、フラグF₂を１
としたのちリターンする。また、YESと判定した場合、
即ち、自車がコーナを曲がり始めたと判定したときに
は、ステップS₃₂において、第７図に示すように、コー
ナを曲がりきるのに必要と思われる距離Δｌを走行した
かを判定し、YESであれば、ステップS₃₃によりコーナを
曲がったのち再び一定の走行距離l₂を走行したかを判定
する。そして、ステップS₃₄において、上記走行距離l₂
が直線か否かを判定する。この場合、例えば一定の走行
距離l₂を、距離センサ12より出力される１パルスごとの
単位ベクトルに分割して各単位ベクトルの差が所定値以
内であるか否かにより、l₂が直線であるか否かを判定す
ることができる。そして、YESと判定したときには、ス
テップS₃₅において、一定の走行距離l₂分の平均方位D₂
を計算し、ステップS₃₆により、コーナを曲がる前の一
定の走行距離l₁の平均方位D₁とコーナを曲がった後の一
定の走行距離l₂の平均方位D₂との差ΔＤを計算し、ステ
ップS₃₇において、このΔＤが所定値α以上であると判
定したときには、ステップS₃₈において自車がコーナー
を走行中と判定する。そして、ステップS₃₉においてフ
ラグF₂を０とした後、リターンされる。なお、上記ステ
ップS₃₇により、ΔＤが所定値α以下であると判定した
ときにはステップS₄₀においてフラグF₂を１としたのち
リターンされることになる。

また、ステップS₃₄において、一定の走行距離l₂が直線
でないと判定したときには、ステップS₄₁においてｊを
０と設定した後、ステップS₄₂により、一定の走行距離l
₂を走行したのち更にΔｌ″走行したことを確認し、ス
テップS₄₃においてｊをｊ＋１と設定する。そして、ス
テップS₄₄においては、上記Δｌ″走行した後の一定の
走行距離l₂が直線であるかを判定し、YESであればステ
ップS₃₅において、その走行距離l₂の平均方位D₂が計算
され、また、NOと判定された場合には、ステップS₄₅に
おいてｊの値と予め設定した所定の基準値j₀とを比較し
てｊ＝j₀となるまでステップS₄₂〜ステップS₄₅が繰り返
し実行されると共に、YESと判定されれば、ステップS₄₆
において、フラグF₂を１としたのちリターンされること
になる。

ここで、第３図に示した上記メルンプログラムのステッ
プS₆においてフラグF₀が１でないと判定された場合に実
行されるノード探索処理Ｂを、第８図に示すフローチャ
ートに従って説明すると、まずステップS₄₇において、
例えば第９図に示すように、記憶道路を外れた地点p₀か
ら新たに推測航法を開始し、ステップS₄₈では記憶道路
を外れた地点P₀からの自車の移動距離Lx（第９図おける
P₀からP₁もしくはP₀からP₂までの距離に相当する）が計
算され、ステップS₄₉おいては、その移動距離Lxに予め
設定された所定の基準値βを掛けることにより、ノード
探索範囲の基準となる半径ｒ（第９図におけるr₂、r₂に
相当する）が設定され、続いてステップS₅₀により、自
車の推測位置を基準として上記半径ｒとするエリヤ内に
位置するノードNiを探索する。そして、ステップS₅₁に
おいては、探索エリア内にノードNiがあるかが判定さ
れ、YESと判定された場合には、ステップS₅₂において
は、探索エリア内にあるノードNiと自車の推測位置との
距離Lx′を計算し、ステップS₅₃において上記Lx′が予
め設定された所定値Ｈ以下であれば、ステップS₅₄にお
いて、そのノードNiを自車の到着ノードリストに加える
と共に、ステップS₅₅において、フラグF₁を１とした
後、リターンする。

次に、メインプログラムにおけるステップS₁₀で実行さ
れるマッチング処理を第10図に示すフローチャートに基
づいて説明する。まず、ステップS₅₆において、フラグF
₁＝１かを判定し、NOであれば、ステップS₅₇において、
メインプログラムにおけるステップS₅で計算した自車の
推測位置を現在位置とし、また、YESと判定されたとき
には、ステップS₅₈により、現在位置をノード探索処理
Ａにより検出されたノードNi位置に修正する。そしてス
テップS₅₉において、フラグF₂が１であるかを判定し、Y
ESであればリターンされ、また、NOと判定した場合、即
ち、コーナー検出処理によりコーナーを検出したときに
は、ステップS₆₀において所定の範囲内、即ち、コーナ
ーの近傍に設けられたノードNiがあるかが判定され、所
定範囲内にノードNiがあればステップS₆₁において現在
位置をそのノードNiに修正する。

このように、本実施例においては、記憶道路上に多数の
ノードを設定すると共に、これら各ノードの方向と自車
の走行方位とを比較して、自車の走行方位との角度差が
大きいノードを自車の到着し得るノードから除外するよ
うになっているので、マップマッチングを実行する際の
候補ノードの数が削減されることになり、これによって
自車が走行している道路を容易に特定することが可能と
なって、自車の現在位置を予め記憶された道路上に容易
にマッチングすることができる。

また、本実施例においては、自車の走行方位を検出する
方位検出手段として地磁気センサ11が使用されているの
であるが、該地磁気センサ11は、外乱により着磁する性
質を有する。そして、地磁気センサ11が着磁した場合に
は、例えば、第11図に示すように、該地磁気センサ11の
リサージュ円（イ）が正規（着磁していない状態）のリ
サージュ円（ロ）に対してオフセットした状態となる。
このため、例えば、着磁状態の地磁気センサ11の描くリ
サージュ円（イ）の中心点０（Ｘ軸とＹ軸の交点）を前
回の到着ノードＡとして真東にある今回の到着ノードＢ
に向けて走行した場合には、地磁気センサ11により検出
される自車の走行軌跡が点線で示す状態となり、自車の
現在位置を正確に検出することができなくなる。そのた
め、本実施例においては、上記制御回路15により、地磁
気センサ11の着磁に起因するずれ量を補正するように構
成されている。

ここで、上記制御回路15による地磁気センサ11のオフセ
ット補正の制御動作を第12図に示すフローチャートに基
づいて説明すると、まず、ステップS₆₂により、ノード
に到着したか否かが判定され、YESであればステップS₆₃
において前回の到着ノードＡから今回の到着ノードＢへ
のベクトル▲▼（方向と距離を有する）を計算す
る。次いで、ステップS₆₄において、前回の到着ノード
Ａから地磁気センサ11と距離センサ12とにより得られら
れた今回の到着ノードＣに到着したことを検出する直前
のベクトル▲▼を計算する。そして、ステップS₆₅
においては、上記ベクトル▲▼の値よりベクトル▲
▼の値を減算することにより、第11図に示すよう
に、ベクトル▲▼を算出する。次いで、ステップS
₆₆において、上記ベクトル▲▼を１とした場合にお
けるベルトル▲▼に相当する修正ベクトル（近似
値）を算出すると共に、ステップS₆₇により上記ベクト
ルを地磁気センサ11のＸ軸、Ｙ軸方向の成分に分解す
ることにより、地磁気センサ11の基準点０を基準とする
補正量を算出し、この補正量に基づいて、ステップS₆₈
において地磁気センサ11の基準点０をオフセット補正す
る。

これによれば、地磁気センサ11がノードを通過するごと
に該地磁気センサ11の着磁に起因するずれが補正される
ことになって、地磁気センサ11による自車の走行方位の
検出精度が一層向上することになる。これにより、その
後におけるマップマッチングを正確に行うことが可能と
なる。

（発明の効果） 以上のように本発明に係るナビゲーション装置によれ
ば、地図情報記憶手段に地図情報として予め記憶させた
道路上に多数のノードが設定されていると共に、自車の
現在位置からの上記各ノードの方向と上記方位検出手段
で検出された自車の進行方向との差が設定値以上のとき
に、そのノードが進行方向の候補から除外されるように
なっているので、自車の現在位置を予め記憶された地図
上の道路にマッチングさせる場合に、マッチング用の候
補ノードの数が削減されることになり、これによって自
車が走行している道路を容易に特定することが可能とな
って、マップマッチングが容易に行われることになる。

更に、上記ノード選別手段により選別除外されなかった
ノードと自車位置推測手段により推測された自車の現在
位置とのずれ量を算出するずれ量算出手段が設けられて
いると共に、上記方位検出手段による検出基準点が、上
記ずれ量算出手段で算出されたずれ量に基づいて補正さ
れることから、該方位検出手段による自車の走行方位の
検出精度がより一層向上することになり、これによって
マップマッチングがより精度良く行われることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の車両用ナビゲーション装置の全体構成
を示すブロック図、第２〜12図は本発明の実施例を示す
もので、第２図は本実施例に係るナビゲーション装置の
制御システム図、第３図は制御回路による制御動作のメ
インプログラムを示すフローチャート図、第４図は記憶
道路走行中におけるノード探索処理Ａを示すフローチャ
ート図、第５図はノード探索処理Ａの制御動作の概略説
明図、第６図はコーナ検出処理の制御動作を示すフロー
チャート図、第７図はコーナ検出処理の制御動作の概略
説明図、第８図は記憶道路から外れた場合におけるノー
ド探索処理Ｂの制御動作を示すフローチャート図、第９
図は該ノード探索処理Ｂの制御動作の概略説明図、第10
図はマッチング処理の制御動作を示すフローチャート
図、第11図は地磁気センサの着磁状態を説明するための
概略図、第12図は制御回路による地磁気センサのオフセ
ット補正の制御動作を示すフローチャート図。 11……方位検出手段（地磁気センサ）、12……距離検出
手段（距離センサ）、13……地図情報記憶装置、15……
自車位置推測手段、マップマッチング手段、ノード探索
手段、ずれ量算出手段、オフセット補正手段（制御回
路）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】方位検出手段により得られた方位データと
   距離検出手段により得られた距離データとにより基準位
   置に対する自車の現在位置を推測する自車位置推測手段
   と、地図情報を予め記憶させた地図情報記憶手段と、上
   記自車位置推測手段により推測した自車の現在位置と上
   記地図情報記憶手段に記憶された地図情報とを比較して
   自車位置を地図上の道路にマッチングするマップマッチ
   ング手段とを有する車両用ナビゲーション装置であって
   上記地図情報として予め記憶させた道路上に多数のノー
   ドが設定されていると共に、上記自車位置推測手段によ
   り得られた自車の現在位置からの上記各ノードの方向と
   上記方位検出手段により得られた自車の進行方向との差
   を取り、その差が設定値以上のときに、そのノードを進
   行方向の候補から除くノード選別手段が備えられている
   ことを特徴とする車両用ナビゲーション装置。
2. 【請求項２】ノード選別手段により選別除外されなかっ
   たノードと自車位置推測手段により推測した自車の現在
   位置とのずれ量を算出するずれ量算出手段と、該ずれ量
   算出手段により算出されたずれ量に基づいて方位検出手
   段の検出基準点を補正するオフセット補正手段とが備え
   られていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の車両用ナビゲーション装置。