JPH0777428A - 車載用ナビゲーション装置 - Google Patents
車載用ナビゲーション装置Info
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- JPH0777428A JPH0777428A JP22473293A JP22473293A JPH0777428A JP H0777428 A JPH0777428 A JP H0777428A JP 22473293 A JP22473293 A JP 22473293A JP 22473293 A JP22473293 A JP 22473293A JP H0777428 A JPH0777428 A JP H0777428A
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- azimuth
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 自立航法により算出された車両の位置と少な
くとも２個の衛星からのＧＰＳ信号に基づいて車両の進
行方位を検出する。 【構成】 距離検出手段１００により検出された車両の
走行距離、角度検出手段１０１により検出された車両の
旋回角度、および記憶手段１０２から読み出した車両周
辺の道路地図データに基づいて第１の演算手段１０３で
自立航法により車両の進行方位を検出し、少なくとも２
個の衛星からのＧＰＳ信号と、自立航法により演算され
た車両の位置とに基づいて第２の演算手段１０４で車両
の進行方位を演算する。
くとも２個の衛星からのＧＰＳ信号に基づいて車両の進
行方位を検出する。 【構成】 距離検出手段１００により検出された車両の
走行距離、角度検出手段１０１により検出された車両の
旋回角度、および記憶手段１０２から読み出した車両周
辺の道路地図データに基づいて第１の演算手段１０３で
自立航法により車両の進行方位を検出し、少なくとも２
個の衛星からのＧＰＳ信号と、自立航法により演算され
た車両の位置とに基づいて第２の演算手段１０４で車両
の進行方位を演算する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、道路地図上に車両の位
置を表示して乗員を目的地まで誘導する車載用ナビゲー
ション装置に関する。
置を表示して乗員を目的地まで誘導する車載用ナビゲー
ション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏ
ｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）により車両の位置を検出し、
道路地図上に表示して乗員を目的地まで誘導する車載用
ナビゲーション装置が知られている。
ｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）により車両の位置を検出し、
道路地図上に表示して乗員を目的地まで誘導する車載用
ナビゲーション装置が知られている。
【０００３】ここで、ＧＰＳによる車両位置の検出方法
を説明する。なお、以下ではＧＰＳによる車両位置の検
出をＧＰＳ測位と呼び、検出された位置データをＧＰＳ
測位データと呼ぶ。
を説明する。なお、以下ではＧＰＳによる車両位置の検
出をＧＰＳ測位と呼び、検出された位置データをＧＰＳ
測位データと呼ぶ。
【０００４】衛星から送られるＧＰＳ信号には、各衛星
の位置を示す軌道データ、正確な時刻を示す時間デー
タ、ＧＰＳ信号自体の正確さを示す精度データなどが含
まれている。ＧＰＳ受信機では、軌道データに基づいて
ケプラーの方程式を解き、衛星の位置（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚ
ｉ）を算出する。
の位置を示す軌道データ、正確な時刻を示す時間デー
タ、ＧＰＳ信号自体の正確さを示す精度データなどが含
まれている。ＧＰＳ受信機では、軌道データに基づいて
ケプラーの方程式を解き、衛星の位置（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚ
ｉ）を算出する。
【０００５】なお、ＧＰＳの測位座標系は、世界的にＷ
ＧＳ８４規格に準拠して定められ、地球の中心（地心）
を原点とする直交座標で、地心から極の方向をＺ軸、地
心から平均赤道面上の平均春分点の方向をＸ軸としたも
のである。日本では、ＧＰＳ座標系をさらに日本測地系
（ＴＯＫＹＯ ＤＡＴＵＭ）に変換し、ＧＰＳ測位演算
を行う。
ＧＳ８４規格に準拠して定められ、地球の中心（地心）
を原点とする直交座標で、地心から極の方向をＺ軸、地
心から平均赤道面上の平均春分点の方向をＸ軸としたも
のである。日本では、ＧＰＳ座標系をさらに日本測地系
（ＴＯＫＹＯ ＤＡＴＵＭ）に変換し、ＧＰＳ測位演算
を行う。
【０００６】次に、各衛星から受信点（車両位置）まで
の距離Ｒｉを電波の伝搬時間により測定する。ＧＰＳ信
号はＧＰＳシステム時間に対して同期しており、ＧＰＳ
受信機に正確な時計があれば電波の伝搬時間を測定する
ことができる。実際にはＧＰＳ受信機に正確な時計を備
えることは困難であり、受信機の時計はＧＰＳシステム
時間に対してΔｔｕだけずれていると仮定すると、測定
した衛星から受信点までの距離Ｒｉには未知数Δｔｕが
含まれることになる。各衛星から受信点（車両位置）ま
での真の距離をＲｉ’とすると、検出距離Ｒｉは次式に
より表される。
の距離Ｒｉを電波の伝搬時間により測定する。ＧＰＳ信
号はＧＰＳシステム時間に対して同期しており、ＧＰＳ
受信機に正確な時計があれば電波の伝搬時間を測定する
ことができる。実際にはＧＰＳ受信機に正確な時計を備
えることは困難であり、受信機の時計はＧＰＳシステム
時間に対してΔｔｕだけずれていると仮定すると、測定
した衛星から受信点までの距離Ｒｉには未知数Δｔｕが
含まれることになる。各衛星から受信点（車両位置）ま
での真の距離をＲｉ’とすると、検出距離Ｒｉは次式に
より表される。
【数１】 Ｒｉ＝Ｒｉ’＋ｃ×Δｔｕ ・・・（１） ここで、ｃは光速である。
【０００７】各衛星から受信点までの距離Ｒｉを測定し
たら、受信点の位置（車両位置）（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）
および距離Ｒｉに含まれるΔｔｕを未知数とした方程式
をたてることができる。
たら、受信点の位置（車両位置）（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）
および距離Ｒｉに含まれるΔｔｕを未知数とした方程式
をたてることができる。
【数２】 （Ｘｉ−Ｘｕ）2＋（Ｙｉ−Ｙｕ）2＋（Ｚｉ−Ｚｕ）2 ＝（Ｒｉ−ｃ×Δｔｕ）2 ・・・（２） この方程式は４つの未知数を含んでおり、これを解くに
はｉ＝１〜４の４つの方程式が必要となる。すなわち、
４個の衛星からの信号を受信して各衛星の位置（Ｘｉ，
Ｙｉ，Ｚｉ）と各衛星から受信点までの距離Ｒｉとを算
出し、それぞれ（２）式へ代入して４つの連立方程式を
たて、受信点の位置（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）を求める。
はｉ＝１〜４の４つの方程式が必要となる。すなわち、
４個の衛星からの信号を受信して各衛星の位置（Ｘｉ，
Ｙｉ，Ｚｉ）と各衛星から受信点までの距離Ｒｉとを算
出し、それぞれ（２）式へ代入して４つの連立方程式を
たて、受信点の位置（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）を求める。
【０００８】さらに、ＧＰＳでは、各衛星からのＧＰＳ
信号の受信周波数のドップラ効果を測定することによっ
て、車両の三次元速度、方位および仰角を求めることが
できる。上記（２）式を微分すると、
信号の受信周波数のドップラ効果を測定することによっ
て、車両の三次元速度、方位および仰角を求めることが
できる。上記（２）式を微分すると、
【数３】 （３）式において、
【数４】 は車両の速度であり、
【数５】 は各衛星の速度である。また、
【数６】 は検出距離Ｒｉの変化率で、受信周波数ｆｉのドップラ
変化を測定することにより求められる。一般に、ドップ
ラ変化Δｆｉは、
変化を測定することにより求められる。一般に、ドップ
ラ変化Δｆｉは、
【数７】 Δｆｉ＝（Ｖｉ／ｃ）ｆｉ ・・・（７） ここで、Ｖｉは車両と各衛星との相対速度であり、
【数８】 さらに、
【数９】 はＧＰＳ受信機の時計のＧＰＳシステム時間に対するず
れ量Δｔｕの変化率である。
れ量Δｔｕの変化率である。
【０００９】４個の衛星からのＧＰＳ信号に基づいて上
記（３）により４つの連立方程式をたて、未知数
記（３）により４つの連立方程式をたて、未知数
【数１０】 を求め、次式により車両の速度Ｖ、方位ＶAZ、仰角ＶEL
をそれぞれ算出する。
をそれぞれ算出する。
【数１１】
【数１２】
【数１３】 また、衛星が３個しか捕捉できないときは方程式が３つ
しか立てられないため、４つの未知数を解くことができ
ない。そこで、前回最後の３次元測位時の高度をＺｕと
して、他の３つの未知数を解くこともできる。
しか立てられないため、４つの未知数を解くことができ
ない。そこで、前回最後の３次元測位時の高度をＺｕと
して、他の３つの未知数を解くこともできる。
【００１０】通常、車載用ナビゲーション装置では、自
立航法による位置演算装置と、上述したＧＰＳ受信機が
併用して用いられる。自立航法は、車両の走行距離と進
行方位を検出して走行軌跡を演算し、走行軌跡を道路地
図データと照合してマップマッチングを行い、車両の位
置を演算するものである。この自立航法における車両の
進行方位の検出にはジャイロスコープが用いられ、車両
の旋回角速度を検出して旋回角度、すなわち進行方位を
推定している。
立航法による位置演算装置と、上述したＧＰＳ受信機が
併用して用いられる。自立航法は、車両の走行距離と進
行方位を検出して走行軌跡を演算し、走行軌跡を道路地
図データと照合してマップマッチングを行い、車両の位
置を演算するものである。この自立航法における車両の
進行方位の検出にはジャイロスコープが用いられ、車両
の旋回角速度を検出して旋回角度、すなわち進行方位を
推定している。
【００１１】ところが、ジャイロスコープでは絶対方位
を検出することができない上に、周囲温度変化により誤
差が累積するので、ＧＰＳで検出された方位により適時
ジャイロスコープの校正を行うか、あるいは地磁気セン
サーを設けて車両の絶対方位を検出し、ジャイロスコー
プの校正を行う必要がある。
を検出することができない上に、周囲温度変化により誤
差が累積するので、ＧＰＳで検出された方位により適時
ジャイロスコープの校正を行うか、あるいは地磁気セン
サーを設けて車両の絶対方位を検出し、ジャイロスコー
プの校正を行う必要がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＧＰＳ
で検出された方位によりジャイロスコープを校正する場
合は、従来は、３個以上の衛星を捕捉できないと方位の
演算ができない上に、受信周波数のドップラ変化を測定
して方位を検出しているので、車両の速度が遅いと方位
の検出精度が悪くなるという問題がある。
で検出された方位によりジャイロスコープを校正する場
合は、従来は、３個以上の衛星を捕捉できないと方位の
演算ができない上に、受信周波数のドップラ変化を測定
して方位を検出しているので、車両の速度が遅いと方位
の検出精度が悪くなるという問題がある。
【００１３】また、地磁気センサーで検出された絶対方
位によりジャイロスコープを校正する場合は、そのため
に地磁気センサーを設けなければならず、ナビゲーショ
ン装置のコストが増加する上に、地磁気センサーは周囲
の地場の影響などを受けやすいので検出方位の精度が劣
化する場合があるという問題がある。
位によりジャイロスコープを校正する場合は、そのため
に地磁気センサーを設けなければならず、ナビゲーショ
ン装置のコストが増加する上に、地磁気センサーは周囲
の地場の影響などを受けやすいので検出方位の精度が劣
化する場合があるという問題がある。
【００１４】本発明の目的は、自立航法により算出され
た車両の位置と少なくとも２個の衛星からのＧＰＳ信号
に基づいて車両の進行方位を検出することにある。
た車両の位置と少なくとも２個の衛星からのＧＰＳ信号
に基づいて車両の進行方位を検出することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】クレーム対応図である図
１に対応づけて本発明を説明すると、請求項１の発明
は、車両の走行距離を検出する距離検出手段１００と、
車両の旋回角度を検出する角度検出手段１０１と、道路
地図データを記憶する記憶手段１０２と、距離検出手段
１００により検出された走行距離と、角度検出手段１０
１により検出された旋回角度と、記憶手段１０２に記憶
されている道路地図データとに基づいて車両の位置を演
算する第１の演算手段１０３と、複数の衛星からのＧＰ
Ｓ信号を受信して車両の位置を演算する第２の演算手段
１０４とを備えた車載用ナビゲーション装置に適用さ
れ、第２の演算手段１０４によって、少なくとも２個の
衛星からのＧＰＳ信号と、第１の演算手段１０３により
演算された車両の位置とに基づいて車両の進行方位を演
算することにより、上記目的を達成する。また、請求項
２の車載用ナビゲーション装置は、車両の走行速度を検
出する速度検出手段１０５を備え、第２の演算手段１０
４Ａによって、速度検出手段１０５により検出された車
両の走行速度が所定の速度よりも低い時に、進行方位の
演算を行うようにしたものである。
１に対応づけて本発明を説明すると、請求項１の発明
は、車両の走行距離を検出する距離検出手段１００と、
車両の旋回角度を検出する角度検出手段１０１と、道路
地図データを記憶する記憶手段１０２と、距離検出手段
１００により検出された走行距離と、角度検出手段１０
１により検出された旋回角度と、記憶手段１０２に記憶
されている道路地図データとに基づいて車両の位置を演
算する第１の演算手段１０３と、複数の衛星からのＧＰ
Ｓ信号を受信して車両の位置を演算する第２の演算手段
１０４とを備えた車載用ナビゲーション装置に適用さ
れ、第２の演算手段１０４によって、少なくとも２個の
衛星からのＧＰＳ信号と、第１の演算手段１０３により
演算された車両の位置とに基づいて車両の進行方位を演
算することにより、上記目的を達成する。また、請求項
２の車載用ナビゲーション装置は、車両の走行速度を検
出する速度検出手段１０５を備え、第２の演算手段１０
４Ａによって、速度検出手段１０５により検出された車
両の走行速度が所定の速度よりも低い時に、進行方位の
演算を行うようにしたものである。
【００１６】
【作用】請求項１の車載用ナビゲーション装置では、少
なくとも２個の衛星からのＧＰＳ信号と、自立航法によ
り演算された車両の位置とに基づいて車両の進行方位を
演算する。これによって、３個以上の衛星が捕捉できな
い場合でも、地磁気センサーを設けずに正確な車両の進
行方位を検出することができる。また、請求項２の車載
用ナビゲーション装置では、車速が所定の速度よりも低
い時は、ＧＰＳによる方位の演算精度が悪いので上述し
た進行方位の演算を行い、車速が所定の速度よりも高い
時は、ＧＰＳによる方位の演算精度が高いのでＧＰＳに
よる方位演算を行う。
なくとも２個の衛星からのＧＰＳ信号と、自立航法によ
り演算された車両の位置とに基づいて車両の進行方位を
演算する。これによって、３個以上の衛星が捕捉できな
い場合でも、地磁気センサーを設けずに正確な車両の進
行方位を検出することができる。また、請求項２の車載
用ナビゲーション装置では、車速が所定の速度よりも低
い時は、ＧＰＳによる方位の演算精度が悪いので上述し
た進行方位の演算を行い、車速が所定の速度よりも高い
時は、ＧＰＳによる方位の演算精度が高いのでＧＰＳに
よる方位演算を行う。
【００１７】ここで、自立航法により検出された車両の
位置と、少なくとも２個の衛星からのＧＰＳ信号に基づ
いて車両の進行方位を演算する原理を説明する。自立航
法により検出された車両の位置を（Ｘｕ，Ｙｕ）とし、
方位計算に利用する２個の衛星の位置を（Ｘｉ，Ｙｉ，
Ｚｉ）（ｉ＝１〜２）とする。図３は、車両の進行方向
の速度ベクトルＶＨｉと、位置（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）に
ある車両と位置（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）にある衛星ｉとの
相対速度ベクトルＶｉを示す。相対速度ベクトルＶｉ
は、車両の進行方向の速度ベクトルＶＨｉの車両から衛
星ｉの方向の成分である。
位置と、少なくとも２個の衛星からのＧＰＳ信号に基づ
いて車両の進行方位を演算する原理を説明する。自立航
法により検出された車両の位置を（Ｘｕ，Ｙｕ）とし、
方位計算に利用する２個の衛星の位置を（Ｘｉ，Ｙｉ，
Ｚｉ）（ｉ＝１〜２）とする。図３は、車両の進行方向
の速度ベクトルＶＨｉと、位置（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）に
ある車両と位置（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）にある衛星ｉとの
相対速度ベクトルＶｉを示す。相対速度ベクトルＶｉ
は、車両の進行方向の速度ベクトルＶＨｉの車両から衛
星ｉの方向の成分である。
【００１８】図４は、日本測地系により求めた車両の位
置の緯度、経度を二次元地図面（地形図平面）に変換し
た時の車両の進行方向における速度ベクトルＶＨｉを示
す。車両の位置（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）と少なくとも２個
の衛星からのＧＰＳ信号とに基づいて、上述した（３）
式により２つの独立した車両の進行方向における速度ベ
クトルＶＨ１，ＶＨ２を求め、それらの速度ベクトルＶ
Ｈ１，ＶＨ２を合成して車両の位置における速度Ｖおよ
び方位を算出する。
置の緯度、経度を二次元地図面（地形図平面）に変換し
た時の車両の進行方向における速度ベクトルＶＨｉを示
す。車両の位置（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）と少なくとも２個
の衛星からのＧＰＳ信号とに基づいて、上述した（３）
式により２つの独立した車両の進行方向における速度ベ
クトルＶＨ１，ＶＨ２を求め、それらの速度ベクトルＶ
Ｈ１，ＶＨ２を合成して車両の位置における速度Ｖおよ
び方位を算出する。
【００１９】ここで、高度Ｚｕは、車両の位置（Ｘｕ，
Ｙｕ）と少なくとも２個の衛星のＧＰＳ信号とに基づい
て（２）式により求める。なお、高度Ｚｕは前回のＧＰ
Ｓ測位により算出された高度を用いてもよい。測位地点
（車両の位置）と衛星の位置は少なくとも２０，０００
ｋｍ以上離れているので、前回のＧＰＳ測位による高度
Ｚｕデータを使用しても方位の算出誤差は極めて小さい
と考えられる。
Ｙｕ）と少なくとも２個の衛星のＧＰＳ信号とに基づい
て（２）式により求める。なお、高度Ｚｕは前回のＧＰ
Ｓ測位により算出された高度を用いてもよい。測位地点
（車両の位置）と衛星の位置は少なくとも２０，０００
ｋｍ以上離れているので、前回のＧＰＳ測位による高度
Ｚｕデータを使用しても方位の算出誤差は極めて小さい
と考えられる。
【００２０】
【実施例】図２は一実施例の構成を示す。ＧＰＳ受信機
１はアンテナ２によりＧＰＳ信号を受信し、上述したＧ
ＰＳ測位演算を行って車両の位置や進行方位などを検出
する。車速センサー３は、例えばトランスミッションに
取り付けられ、スピードメーターピニオン１回転当たり
所定数のパルス信号を発生する。この車速センサー３か
ら発生する単位時間当たりのパルス数またはパルス周期
を検出することにより車両の走行速度が検出でき、ま
た、パルス数をカウントすることにより車両の走行距離
を検出できる。角速度センサー４は、ジャイロスコープ
により車両の旋回角速度を検出する。検出された旋回角
速度に基づいて車両の旋回角度、すなわち進行方位が検
出できる。なお、ＧＰＳ受信機１で検出された方位によ
り適時、角速度センサー４のジャイロスコープの校正が
行われる。ＣＤ−ＲＯＭ５は道路地図データを記憶する
記憶装置であり、ドライバー６はそのデータ読み取り装
置である。
１はアンテナ２によりＧＰＳ信号を受信し、上述したＧ
ＰＳ測位演算を行って車両の位置や進行方位などを検出
する。車速センサー３は、例えばトランスミッションに
取り付けられ、スピードメーターピニオン１回転当たり
所定数のパルス信号を発生する。この車速センサー３か
ら発生する単位時間当たりのパルス数またはパルス周期
を検出することにより車両の走行速度が検出でき、ま
た、パルス数をカウントすることにより車両の走行距離
を検出できる。角速度センサー４は、ジャイロスコープ
により車両の旋回角速度を検出する。検出された旋回角
速度に基づいて車両の旋回角度、すなわち進行方位が検
出できる。なお、ＧＰＳ受信機１で検出された方位によ
り適時、角速度センサー４のジャイロスコープの校正が
行われる。ＣＤ−ＲＯＭ５は道路地図データを記憶する
記憶装置であり、ドライバー６はそのデータ読み取り装
置である。
【００２１】処理部７は、マイクロコンピューターおよ
びその周辺部品から構成され、車速センサー３からのパ
ルス信号に基づいて検出された走行距離と、角速度セン
サー４からの旋回角速度信号に基づいて検出された進行
方位と、ＣＤ−ＲＯＭ６から読み出した車両周辺の道路
地図データとに基づいて自立航法により車両の位置を演
算し、算出された車両の位置（Ｘｕ，Ｙｕ）をＧＰＳ受
信機１へフィードバックしてＧＰＳ受信機１に車両の進
行方位を演算させる。画像処理部８は、ＣＤ−ＲＯＭ５
から読み出した車両周辺の道路地図データと車両の位置
データを画像化し、表示部９に表示する。
びその周辺部品から構成され、車速センサー３からのパ
ルス信号に基づいて検出された走行距離と、角速度セン
サー４からの旋回角速度信号に基づいて検出された進行
方位と、ＣＤ−ＲＯＭ６から読み出した車両周辺の道路
地図データとに基づいて自立航法により車両の位置を演
算し、算出された車両の位置（Ｘｕ，Ｙｕ）をＧＰＳ受
信機１へフィードバックしてＧＰＳ受信機１に車両の進
行方位を演算させる。画像処理部８は、ＣＤ−ＲＯＭ５
から読み出した車両周辺の道路地図データと車両の位置
データを画像化し、表示部９に表示する。
【００２２】図５〜７は、処理部７のマイクロコンピュ
ーターで実行される方位演算処理プログラムを示すフロ
ーチャートである。このフローチャートにより、一実施
例の動作を説明する。マイクロコンピューターは所定の
時間ごとにこの処理プログラムを実行する。ステップＳ
１においてＧＰＳ受信機１によりＧＰＳ測位が可能か、
すなわち３個以上の衛星を捕捉できるか否かを判別す
る。ＧＰＳ測位が可能であればステップＳ２へ進み、そ
うでなければステップＳ４へ進む。ステップＳ２では車
速センサー３により検出された車速が所定値Ｋ以上か否
かを判別し、所定値Ｋ以上であればステップＳ３へ進
み、所定値Ｋよりも低ければステップＳ４へ進む。な
お、所定値Ｋは例えば４０ｋｍ／ｈとする。
ーターで実行される方位演算処理プログラムを示すフロ
ーチャートである。このフローチャートにより、一実施
例の動作を説明する。マイクロコンピューターは所定の
時間ごとにこの処理プログラムを実行する。ステップＳ
１においてＧＰＳ受信機１によりＧＰＳ測位が可能か、
すなわち３個以上の衛星を捕捉できるか否かを判別す
る。ＧＰＳ測位が可能であればステップＳ２へ進み、そ
うでなければステップＳ４へ進む。ステップＳ２では車
速センサー３により検出された車速が所定値Ｋ以上か否
かを判別し、所定値Ｋ以上であればステップＳ３へ進
み、所定値Ｋよりも低ければステップＳ４へ進む。な
お、所定値Ｋは例えば４０ｋｍ／ｈとする。
【００２３】衛星が３個以上捕捉され、且つ車速が所定
値Ｋ以上の時は、ＧＰＳによる方位の演算精度が充分高
いので、ステップＳ３でＧＰＳ受信機１に上述した方位
演算を実行させ、算出された方位データを入力する。な
お、衛星が３個しか捕捉できない時は、上述したように
前回のＧＰＳ測位時の高度Ｚｕデータを利用すればよ
い。一方、３個以上の衛星が捕捉できない時、あるいは
車速が所定値Ｋよりも低い時は、ＧＰＳによる方位演算
が不能、または演算精度が悪くなるのでＧＰＳによる方
位演算を行わず、ステップＳ４へ進んで角速度センサー
４により車両の旋回角速度を検出し、車両の進行方位を
推定する。
値Ｋ以上の時は、ＧＰＳによる方位の演算精度が充分高
いので、ステップＳ３でＧＰＳ受信機１に上述した方位
演算を実行させ、算出された方位データを入力する。な
お、衛星が３個しか捕捉できない時は、上述したように
前回のＧＰＳ測位時の高度Ｚｕデータを利用すればよ
い。一方、３個以上の衛星が捕捉できない時、あるいは
車速が所定値Ｋよりも低い時は、ＧＰＳによる方位演算
が不能、または演算精度が悪くなるのでＧＰＳによる方
位演算を行わず、ステップＳ４へ進んで角速度センサー
４により車両の旋回角速度を検出し、車両の進行方位を
推定する。
【００２４】ステップＳ５で車速センサー３から出力さ
れたパルス信号をカウントして車両の走行距離を検出
し、ステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、上記ステ
ップで検出された車両の進行方位と走行距離とに基づい
て車両の走行軌跡を演算する。ステップＳ７でＣＤ−Ｒ
ＯＭ５から車両周辺の道路地図データを読み込み、続く
ステップＳ８で先に演算された車両の走行軌跡と道路地
図データの道路形状とを照合し、一致する道路があれば
その道路上に車両の現在位置（Ｘｕ，Ｙｕ）を設定す
る。すなわち、マップマッチングを行って自立航法によ
り車両の位置（Ｘｕ，Ｙｕ）を演算する。ステップＳ９
ではマップマッチングにより車両が走行中の道路を１本
に絞り込め、その道路上に車両の位置を特定できるか否
かを判別し、車両の位置を特定できれば図６のステップ
Ｓ２１へ進み、車両が現在走行中の道路を１本に絞り込
めず、車両の位置を特定できない場合は図７のステップ
Ｓ３１へ進む。
れたパルス信号をカウントして車両の走行距離を検出
し、ステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、上記ステ
ップで検出された車両の進行方位と走行距離とに基づい
て車両の走行軌跡を演算する。ステップＳ７でＣＤ−Ｒ
ＯＭ５から車両周辺の道路地図データを読み込み、続く
ステップＳ８で先に演算された車両の走行軌跡と道路地
図データの道路形状とを照合し、一致する道路があれば
その道路上に車両の現在位置（Ｘｕ，Ｙｕ）を設定す
る。すなわち、マップマッチングを行って自立航法によ
り車両の位置（Ｘｕ，Ｙｕ）を演算する。ステップＳ９
ではマップマッチングにより車両が走行中の道路を１本
に絞り込め、その道路上に車両の位置を特定できるか否
かを判別し、車両の位置を特定できれば図６のステップ
Ｓ２１へ進み、車両が現在走行中の道路を１本に絞り込
めず、車両の位置を特定できない場合は図７のステップ
Ｓ３１へ進む。
【００２５】図５のステップＳ２１で、自立航法により
演算された車両の位置データ（Ｘｕ，Ｙｕ）をＧＰＳ受
信機１へ出力し、続くステップＳ２２において、ＧＰＳ
受信機１に、位置データ（Ｘｕ，Ｙｕ）と少なくとも２
個の衛星から受信したＧＰＳ信号とに基づいて次のよう
にして車両の進行方位を演算させる。図３，４におい
て、２個の衛星の位置を（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）（ｉ＝
１，２）、車両の位置を（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）とする
と、衛星の仰角θｉ，φｉ（ｉ＝１，２）が求まる。
演算された車両の位置データ（Ｘｕ，Ｙｕ）をＧＰＳ受
信機１へ出力し、続くステップＳ２２において、ＧＰＳ
受信機１に、位置データ（Ｘｕ，Ｙｕ）と少なくとも２
個の衛星から受信したＧＰＳ信号とに基づいて次のよう
にして車両の進行方位を演算させる。図３，４におい
て、２個の衛星の位置を（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）（ｉ＝
１，２）、車両の位置を（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）とする
と、衛星の仰角θｉ，φｉ（ｉ＝１，２）が求まる。
【数１４】 Ｖｉ＝ｃ×Δｆｉ／ｆｉ （ｉ＝１，２） ・・・（１４）
【数１５】 ＶＨｉ＝Ｖｉ／ｃｏｓθｉ ・・・（１５） 求める進行方位をφとすると、
【数１６】 Ｖｃｏｓ（φ−φ１）＝ＶＨ１ Ｖｃｏｓ（φ−φ２）＝ＶＨ２ ・・・（１６） この連立方程式を解くことにより、Ｖ，φが求められ
る。ステップＳ２３でＧＰＳ受信機１から演算された方
位データを入力し、記憶する。
る。ステップＳ２３でＧＰＳ受信機１から演算された方
位データを入力し、記憶する。
【００２６】一方、自立航法により車両の位置を特定で
きなかった時は、図７のステップＳ３１でＧＰＳ受信機
１からＧＰＳ測位データを入力し、続くステップＳ３２
でＧＰＳ測位精度が良いか否かを判別する。
きなかった時は、図７のステップＳ３１でＧＰＳ受信機
１からＧＰＳ測位データを入力し、続くステップＳ３２
でＧＰＳ測位精度が良いか否かを判別する。
【００２７】ここで、ＧＰＳ測位データの精度（以下、
ＧＰＳ測位精度と呼ぶ）について説明する。ＧＰＳ測位
精度は、ＧＰＳ信号自体の精度と、車両と各衛星との位
置関係によってほぼ決定される。前者のＧＰＳ信号自体
の精度は、ＧＰＳ信号に含まれる精度データにより示さ
れる。後者の車両と各衛星との位置関係は、例えば各衛
星が接近しているほど精度が悪くなる。そこで、算出さ
れた座標を中心とする誤差円の半径（単位；メートル）
でＧＰＳ測位精度を表すものとし、ＧＰＳ信号に含まれ
る精度データおよび車両と各衛星との位置関係を誤差円
の半径に換算する計算式を設定して予めメモリに記憶す
る。そして、ＧＰＳ測位演算を行うたびにその計算式に
より計算を行ない、ＧＰＳ測位精度を示す誤差円の半径
を求める。
ＧＰＳ測位精度と呼ぶ）について説明する。ＧＰＳ測位
精度は、ＧＰＳ信号自体の精度と、車両と各衛星との位
置関係によってほぼ決定される。前者のＧＰＳ信号自体
の精度は、ＧＰＳ信号に含まれる精度データにより示さ
れる。後者の車両と各衛星との位置関係は、例えば各衛
星が接近しているほど精度が悪くなる。そこで、算出さ
れた座標を中心とする誤差円の半径（単位；メートル）
でＧＰＳ測位精度を表すものとし、ＧＰＳ信号に含まれ
る精度データおよび車両と各衛星との位置関係を誤差円
の半径に換算する計算式を設定して予めメモリに記憶す
る。そして、ＧＰＳ測位演算を行うたびにその計算式に
より計算を行ない、ＧＰＳ測位精度を示す誤差円の半径
を求める。
【００２８】ステップＳ３２でＧＰＳ測位精度を示す誤
差円の半径が所定値（例えば、２００ｍ）以下であるか
否かを判別し、所定値以下であればＧＰＳ測位精度が良
いとしてステップＳ３３へ進み、所定値よりも大きけれ
ば精度が悪いとしてステップＳ３４へ進む。ＧＰＳ測位
精度が悪い時は、ステップＳ３４で今回ＧＰＳ受信機１
で検出されたＧＰＳ測位データを無効として処理を終了
する。つまり、自立航法により車両の位置が特定され
ず、且つＧＰＳ測位により演算された車両の位置の精度
が悪い時は、方位演算処理を中止する。
差円の半径が所定値（例えば、２００ｍ）以下であるか
否かを判別し、所定値以下であればＧＰＳ測位精度が良
いとしてステップＳ３３へ進み、所定値よりも大きけれ
ば精度が悪いとしてステップＳ３４へ進む。ＧＰＳ測位
精度が悪い時は、ステップＳ３４で今回ＧＰＳ受信機１
で検出されたＧＰＳ測位データを無効として処理を終了
する。つまり、自立航法により車両の位置が特定され
ず、且つＧＰＳ測位により演算された車両の位置の精度
が悪い時は、方位演算処理を中止する。
【００２９】ＧＰＳ測位精度が良い時はステップＳ３３
へ進み、自立航法により演算された車両の位置と、ＧＰ
Ｓ測位により演算された車両の位置とがＧＰＳ測位精度
の誤差円の半径以上離れているか否かを判別する。両者
の距離がＧＰＳ測位精度の誤差円の半径以内にある場合
は、自立航法により演算された車両の位置をある程度信
頼することができるが、マップマッチングにより１本の
道路上に車両の位置を特定できなかったので方位演算処
理を中止する。一方、自立航法による車両位置とＧＰＳ
測位による車両位置が誤差円の半径以上離れている場合
はステップＳ３５へ進み、ＧＰＳ測位データを車両周辺
の道路地図データと照合する。ステップＳ３６で照合の
結果、ＧＰＳ測位座標を１本の道路上に特定できるか否
かを判別し、特定できれば図６のステップＳ２１へ進ん
で上述した手順で方位を演算する。ＧＰＳ測位データを
１本の道路上に特定できない場合は、自立航法による車
両位置およびＧＰＳ測位による車両位置の精度がともに
悪いので、方位演算処理を中止する。
へ進み、自立航法により演算された車両の位置と、ＧＰ
Ｓ測位により演算された車両の位置とがＧＰＳ測位精度
の誤差円の半径以上離れているか否かを判別する。両者
の距離がＧＰＳ測位精度の誤差円の半径以内にある場合
は、自立航法により演算された車両の位置をある程度信
頼することができるが、マップマッチングにより１本の
道路上に車両の位置を特定できなかったので方位演算処
理を中止する。一方、自立航法による車両位置とＧＰＳ
測位による車両位置が誤差円の半径以上離れている場合
はステップＳ３５へ進み、ＧＰＳ測位データを車両周辺
の道路地図データと照合する。ステップＳ３６で照合の
結果、ＧＰＳ測位座標を１本の道路上に特定できるか否
かを判別し、特定できれば図６のステップＳ２１へ進ん
で上述した手順で方位を演算する。ＧＰＳ測位データを
１本の道路上に特定できない場合は、自立航法による車
両位置およびＧＰＳ測位による車両位置の精度がともに
悪いので、方位演算処理を中止する。
【００３０】この方位演算処理プログラムを実行して算
出された方位データは、次回の自立航法による位置演算
時に利用することができる。つまり、自立航法による位
置演算およびＧＰＳによる位置演算の演算周期は１秒程
度であり、車両の進行方位がこのような短時間に大きく
変化することはなく、また、進行方位の変化は累積され
るので、前回の方位データを利用して自立航法により位
置演算を行っても、十分精度の高い車両の位置を演算す
ることができる。
出された方位データは、次回の自立航法による位置演算
時に利用することができる。つまり、自立航法による位
置演算およびＧＰＳによる位置演算の演算周期は１秒程
度であり、車両の進行方位がこのような短時間に大きく
変化することはなく、また、進行方位の変化は累積され
るので、前回の方位データを利用して自立航法により位
置演算を行っても、十分精度の高い車両の位置を演算す
ることができる。
【００３１】このように、少なくとも２個の衛星からの
ＧＰＳ信号と、自立航法によって算出された車両の位置
とに基づいて車両の進行方位を演算するようにしたの
で、４個の衛星を捕捉できない場合でも、地磁気センサ
ーを設けずに正確な車両の進行方位を検出することがで
きる。また、車速が所定の速度よりも低い時は、ＧＰＳ
による方位の演算精度が悪いので自立航法により算出さ
れた位置をＧＰＳ受信機へフィードバックして車両の進
行方位の演算を行い、車速が所定の速度よりも高い時
は、ＧＰＳによる方位の演算精度が高いのでＧＰＳによ
る方位演算を行うようにしたので、正確な車両の進行方
位を検出することができる。
ＧＰＳ信号と、自立航法によって算出された車両の位置
とに基づいて車両の進行方位を演算するようにしたの
で、４個の衛星を捕捉できない場合でも、地磁気センサ
ーを設けずに正確な車両の進行方位を検出することがで
きる。また、車速が所定の速度よりも低い時は、ＧＰＳ
による方位の演算精度が悪いので自立航法により算出さ
れた位置をＧＰＳ受信機へフィードバックして車両の進
行方位の演算を行い、車速が所定の速度よりも高い時
は、ＧＰＳによる方位の演算精度が高いのでＧＰＳによ
る方位演算を行うようにしたので、正確な車両の進行方
位を検出することができる。
【００３２】以上の実施例の構成において、車速センサ
ー３が距離検出手段および速度検出手段を、角速度セン
サー４が角度検出手段を、ＣＤ−ＲＯＭ５が記憶手段
を、処理部８が第１の演算手段を、ＧＰＳ受信機１が第
２の演算手段をそれぞれ構成する。
ー３が距離検出手段および速度検出手段を、角速度セン
サー４が角度検出手段を、ＣＤ−ＲＯＭ５が記憶手段
を、処理部８が第１の演算手段を、ＧＰＳ受信機１が第
２の演算手段をそれぞれ構成する。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、少なくとも２個の衛星からのＧＰＳ信号と、自立
航法により演算された車両の位置とに基づいて車両の進
行方位を演算するようにしたので、４個の衛星が捕捉で
きない場合でも、地磁気センサーを設けずに正確な車両
の進行絶対方位を検出することができる。また、請求項
２の発明によれば、車速が所定の速度よりも低い時は、
ＧＰＳによる方位の演算精度が悪いので上述した進行方
位の演算を行い、車速が所定の速度よりも高い時は、Ｇ
ＰＳによる方位の演算精度が高いのでＧＰＳによる方位
演算を行うようにしたので、正確な車両の進行方位を検
出することができる。
れば、少なくとも２個の衛星からのＧＰＳ信号と、自立
航法により演算された車両の位置とに基づいて車両の進
行方位を演算するようにしたので、４個の衛星が捕捉で
きない場合でも、地磁気センサーを設けずに正確な車両
の進行絶対方位を検出することができる。また、請求項
２の発明によれば、車速が所定の速度よりも低い時は、
ＧＰＳによる方位の演算精度が悪いので上述した進行方
位の演算を行い、車速が所定の速度よりも高い時は、Ｇ
ＰＳによる方位の演算精度が高いのでＧＰＳによる方位
演算を行うようにしたので、正確な車両の進行方位を検
出することができる。
【図１】クレーム対応図。
【図２】一実施例の構成を示す図。
【図３】車両の進行方向の速度ベクトルＶＨｉと、位置
（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）にある車両と位置（Ｘｉ，Ｙｉ，
Ｚｉ）にある衛星ｉとの相対速度ベクトルＶｉを示す
図。
（Ｘｕ，Ｙｕ，Ｚｕ）にある車両と位置（Ｘｉ，Ｙｉ，
Ｚｉ）にある衛星ｉとの相対速度ベクトルＶｉを示す
図。
【図４】日本測地系により求めた車両の位置の緯度、経
度を二次元地図面（地形図平面）に変換した時の車両の
進行方向における速度ベクトルＶＨｉを示す図。
度を二次元地図面（地形図平面）に変換した時の車両の
進行方向における速度ベクトルＶＨｉを示す図。
【図５】方位演算処理プログラムを示すフローチャー
ト。
ト。
【図６】方位演算処理プログラムを示すフローチャー
ト。
ト。
【図７】方位演算処理プログラムを示すフローチャー
ト。
ト。
１ ＧＰＳ受信機 ２ アンテナ ３ 車速センサー ４ 角速度センサー ５ ＣＤ−ＲＯＭ ６ ドライバー ７ 処理部 ８ 画像処理部 ９ 表示部 １００ 距離検出手段 １０１ 角度検出手段 １０２ 記憶手段 １０３ 第１の演算手段 １０４，１０４Ａ 第２の演算手段 １０５ 速度検出手段
Claims (2)
- 【請求項１】 車両の走行距離を検出する距離検出手段
と、 前記車両の旋回角度を検出する角度検出手段と、 道路地図データを記憶する記憶手段と、 前記距離検出手段により検出された走行距離と、前記角
度検出手段により検出された旋回角度と、前記記憶手段
に記憶されている道路地図データとに基づいて前記車両
の位置を演算する第１の演算手段と、 複数の衛星からのＧＰＳ信号を受信して前記車両の位置
を演算する第２の演算手段とを備えた車載用ナビゲーシ
ョン装置において、 前記第２の演算手段は、少なくとも２個の衛星からのＧ
ＰＳ信号と、前記第１の演算手段により演算された前記
車両の位置とに基づいて前記車両の進行方位を演算する
ことを特徴とする車載用ナビゲーション装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の車載ナビゲーション装
置において、 前記車両の走行速度を検出する速度検出手段を備え、 前記第２の演算手段は、前記速度検出手段により検出さ
れた前記車両の走行速度が所定の速度よりも低い時に、
前記進行方位の演算を行うことを特徴とする車載用ナビ
ゲーション装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22473293A JP2921355B2 (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 車載用ナビゲーション装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22473293A JP2921355B2 (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 車載用ナビゲーション装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0777428A true JPH0777428A (ja) | 1995-03-20 |
| JP2921355B2 JP2921355B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=16818380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22473293A Expired - Lifetime JP2921355B2 (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 車載用ナビゲーション装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2921355B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000186937A (ja) * | 1998-12-22 | 2000-07-04 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | 方位計 |
| CN107807370A (zh) * | 2016-09-09 | 2018-03-16 | 现代自动车株式会社 | 用于估计车辆方位的装置和方法 |
| WO2022030379A1 (ja) * | 2020-08-07 | 2022-02-10 | 株式会社デンソー | 信号機認識装置、信号機認識方法、車両制御装置 |
-
1993
- 1993-09-09 JP JP22473293A patent/JP2921355B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000186937A (ja) * | 1998-12-22 | 2000-07-04 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | 方位計 |
| CN107807370A (zh) * | 2016-09-09 | 2018-03-16 | 现代自动车株式会社 | 用于估计车辆方位的装置和方法 |
| CN107807370B (zh) * | 2016-09-09 | 2021-11-09 | 现代自动车株式会社 | 用于估计车辆方位的装置和方法 |
| WO2022030379A1 (ja) * | 2020-08-07 | 2022-02-10 | 株式会社デンソー | 信号機認識装置、信号機認識方法、車両制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2921355B2 (ja) | 1999-07-19 |
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