JPH08178681A - ハイブリッドナビゲーションシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＧＰＳ（ＤＧＰＳを含む）と自律航法を組み
合わせたハイブリッドナビゲーションシステムにおい
て、自律航法の精度を向上する。 【構成】 方位信号と車速信号に基づいて自律航法部１
４でスタート地点からの車両の位置を推測し、マップマ
ッチングで地図上のデータと照合する。さらに、得られ
た位置とＧＰＳ（あるいはＤＧＰＳ）による測位値と比
較する。ＦＭ多重レシーバ３０及びＤＧＰＳレシーバ３
２によるＤＧＰＳ測位が可能な場合、較正パターン判定
部３８で直線上の２地点間、あるいは屈曲点と直線走路
上の１地点間を判定し、車速パルス係数較正部３４でＤ
ＧＰＳにより得られた距離と自律航法に基づく推測距離
を比較し、車速信号を較正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はグローバルポジショニン
グシステム（ＧＰＳ）と自律航法を組み合わせたハイブ
リッドナビゲーションシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車速センサ等から走行距離を
検出し、ジャイロ等の方位センサから絶対方位を検出し
てこれらの信号に基づいて車両の位置を推測する、いわ
ゆる自律航法が開発され、ナビゲーションシステムに用
いられている。このような自律航法においては、特にタ
イヤ半径や搭載重量等により走行距離信号に誤差が生じ
るため（特に長距離の直線走行においては誤差が累積し
て大きくなる）、自律航法で推測された車両の走行軌跡
と、地図データ上の道路形状を比較して車両の走路を探
し出し、現在位置を求めるマップマッチングが不可欠で
ある。

【０００３】一方、近年において地球周回軌道上にある
複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信して車両の絶対位置
を検出するＧＰＳが開発され、ナビゲーションシステム
として利用されているようになっている。

【０００４】そこで、これら自律航法とＧＰＳを組み合
わせ、精度の向上を図ったハイブリッドナビゲーション
システムが提案されている。図７には、このようなハイ
ブリッドナビゲーションシステムの構成が示されてお
り、ジャイロや地磁気センサ等から構成される方位セン
サ１０で絶対方位を検出するとともに、車速センサ（あ
るいは車輪センサ）１２で走行距離を検出する。これら
検出信号は自律航法算出部１４に出力される。自律航法
算出部１４では、方位センサ１０で検出された車両の方
位を一定距離毎にベクトルにて積算することにより、ス
タート地点からの車両の位置を算出する。得られた現在
位置はマップマッチング部１８に出力される。マップマ
ッチング部１８では、自律航法算出部１４で算出された
車両位置に基づき、ＣＤ−ＲＯＭ１６等に格納されてい
る地図データから近傍の地図データを抽出し、車両が通
過した可能性のある道路を検索する。そして、自律航法
で推測した走行軌跡と検索した道路の形状を比較し、一
致する場合には通過道路として道路上を追跡し、車両の
走行距離により車両の現在位置を決定する。決定された
現在位置は複合ナビゲーション部２２に出力される。一
方、ＧＰＳアンテナ及びＧＰＳレシーバ２０を含むＧＰ
Ｓにより車両の絶対位置（緯度、経度、高度）が検出さ
れ、複合ナビゲーション部２２に出力される。ＧＰＳは
通常１００ｍ程度の誤差を含んでおり、複合ナビゲーシ
ョン部２２では、自律航法及びマップマッチングにより
算出された現在位置がＧＰＳで検出された現在位置を中
心とする誤差円内にあれば、正しい現在位置として表示
器２４上に表示する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにＧＰＳには１００ｍ程度の誤差があるため、例えば
ナビゲーションシステムにおいて交差点の手前５０ｍの
地点で経路案内を行う場合に困難が生じる。

【０００６】もちろん、ＧＰＳの代わりに、固定局から
送信されたＧＰＳの誤差情報を受信し、その誤差情報に
基づいてＧＰＳの測位値を補正する、差動ＧＰＳ（ＤＧ
ＰＳ）によれば誤差１０ｍ程度の精度で位置を標定する
ことは可能であるが、以下のような問題がある。すなわ
ち、例えば特開平５−２７００５号公報に開示されてい
るように、ＤＧＰＳにおける固定局からの誤差情報はＦ
Ｍ多重放送で送信することが考えられているが、ＦＭ放
送の場合には放送の終了やビル等の遮蔽物により常時受
信できるとは限らず、ＤＧＰＳを利用できる時間及び地
域が限られてしまう。

【０００７】本発明は上記従来技術の有する課題に鑑み
なされたものであり、その目的は、ＧＰＳ（ＤＧＰＳを
含む）及び自律航法を組み合わせたハイブリッドナビゲ
ーションシステムにおいて、より時間や地域の影響をう
けず、より高精度の現在位置検出が可能なハイブリッド
ナビゲーションシステムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載のハイブリッドナビゲーションシステ
ムは、固定局から送信されたＧＰＳの位置誤差情報を受
信する受信手段と、前記位置誤差情報に基づいて前記Ｇ
ＰＳで検出された車両位置を補正する補正演算手段と、
前記補正演算手段で算出された車両位置に基づいて前記
走行距離信号を較正する較正手段とを有することを特徴
とする。

【０００９】また、上記目的を達成するために、請求項
２記載のハイブリッドナビゲーションシステムは、請求
項１記載のハイブリッドナビゲーションシステムにおい
て、前記較正手段は、直線走路上の２地点間で較正を行
うことを特徴とする。

【００１０】さらに、上記目的を達成するために、請求
項３記載のハイブリッドナビゲーションシステムは、請
求項１記載のハイブリッドナビゲーションシステムにお
いて、前記較正手段は、走路上の屈曲点と直線走路上の
１地点間で較正を行うことを特徴とする。

【００１１】

【作用】請求項１記載のハイブリッドナビゲーションシ
ステムでは、固定局から送信されたＧＰＳの位置誤差情
報を受信する受信手段と、前記位置誤差情報に基づいて
前記ＧＰＳで検出された車両位置を補正する補正演算手
段でＤＧＰＳを実行した場合に、このＤＧＰＳによる測
位値を用いて走行距離信号を較正する。ＤＧＰＳは上述
したように誤差１０ｍ程度で位置を標定できるため、走
行距離信号に含まれる誤差をこのＤＧＰＳで較正するこ
とにより、自律航法の精度を上げることができる。従っ
て、ＤＧＰＳが利用できず、ＧＰＳと自律航法の組み合
わせによるハイブリッドナビゲーションを行う場合で
も、従来に比べ自律航法の精度が向上した分だけ高精度
に現在位置を標定できる。

【００１２】請求項２記載のハイブリッドナビゲーショ
ンシステムでは、直線走路上の２地点間で走行距離信号
の較正を行う。直線走路上の２地点でＤＧＰＳにより誤
差１０ｍで２地点間の距離が算出され、一方、自律航法
による２地点間の推測距離が算出される。これら両距離
を比較することにより、自律航法の走行距離信号を較正
できる。

【００１３】請求項３記載のハイブリッドナビゲーショ
ンシステムでは、走路上の屈曲点と直線走路上の１地点
間で較正が行われる。走路上の屈曲点では、自律航法の
マップマッチングが行われ、位置が決定される。一方、
直線走路上の１地点でＤＧＰＳによる測位が行われる
と。２地点の高精度な距離が算出され、この距離と自律
航法による推測距離とを比較することにより、走行距離
信号の較正が可能となる。

【００１４】なお、本発明の走行距離信号には、時間と
乗じることにより走行距離に換算される車速信号も実質
的に含まれることは言うまでもない。

【００１５】

【実施例】以下、図面に基づき本発明の実施例について
説明する。

【００１６】図１には本実施例におけるシステムの一部
構成ブロック図が示されている。なお、システムの全体
構成は図７とほぼ同様であり、図７と異なる点は、ＧＰ
Ｓレシーバ２０がＤＧＰＳレシーバ３２となり、ＦＭ多
重レシーバ３０で受信した固定局からの位置誤差情報を
入力してＧＰＳ測位値をこの誤差情報で補正する点、及
び車速センサ１２と自律航法算出部１４間に図１の構成
が新たに付加される点である。なお、ＤＧＰＳレシーバ
３２はＦＭ多重レシーバ３０で位置誤差情報を受信でき
ない場合には、通常のＧＰＳレシーバとしてＧＰＳ測位
値を出力する。

【００１７】図１において、車速センサ１２からの検出
車速パルスは、車速パルス係数較正部３４に入力され
る。この車速パルス係数較正部３４には、本発明の受信
手段としてのＦＭ多重レシーバ３０で受信した固定局か
らの位置誤差情報に基づいて本発明の補正演算手段とし
てのＤＧＰＳレシーバ３２で補正したＧＰＳ測位値も入
力される。また、この車速パルス係数較正部３４には、
較正パターン判定部３８からのタイミング信号が入力さ
れる。この較正パターン判定部３８は、直線走行判定部
３６及びマップマッチング部１８からの信号に基づいて
較正を行うタイミングを決定するものであり、後述する
３つのパターンにおいて較正のタイミング信号を出力す
る。なお、直線走行判定部３６からは方位センサ１０か
らの検出信号に基づいて走行路が直線である場合に直線
信号が出力され、マップマッチング部１８からは、マッ
プマッチングが行われる屈曲点で屈曲点信号が出力され
る。これら較正パターン判定部３８及び車速パルス係数
較正部３４が本発明の較正手段を構成し、具体的には電
子制御装置ＥＣＵにより構成される。

【００１８】車速パルス係数較正部３４で較正された車
速パルスは、自律航法部１４に出力され、従来と同様の
ハイブリッドナビゲーションが実行される。

【００１９】図２乃至図４には車速パルス係数較正部３
４で較正が行われるパターンが示されている。まず、図
２は車両が直線道路を走行している場合であり、異なる
２地点でＤＧＰＳレシーバ３２によりＧＰＳ測位値の補
正が行われた地点である。これらの地点は、ＤＧＰＳの
有する精度、すなわち誤差約１０ｍで標定された地点で
ある。これらの２地点におけるＤＧＰＳでの位置がそれ
ぞれＰ1 及びＰ2 であり、車速パルスにより推測された
２地点間の距離をＬとすると、車速パルス係数較正部３
４では、車速パルスの示す車速に対する走行距離の較正
係数Ｋを

【数１】Ｋ＝｜Ｐ2 −Ｐ1 ｜／Ｌ （１） により算出する。そして、この較正係数Ｋを車速パルス
の示す車速（あるいは車速に時間を乗じて得られる距
離）に乗じて較正した車速信号を自律航法部１４に出力
する。

【００２０】直線走路における２地点Ｐ1 及びＰ2 はＤ
ＧＰＳにより誤差１０ｍ程度であり、従って、この２地
点間の距離｜Ｐ2 −Ｐ1 ｜と車速パルスから得られた推
測距離Ｌから較正係数Ｋを求め、常に車速信号（あるい
は距離信号）を較正することにより、走行距離の誤差を
低減して自律航法の精度を向上させることができる。従
って、ＤＧＰＳが利用できず、単にＧＰＳのみが利用で
きる場合においても、較正ずみの車速データを用いるた
めハイブリッドナビゲーションシステムの精度を向上さ
せることができる。

【００２１】また、図３には車速パルス係数較正部３４
で較正が行われる他のパターンが示されている。このパ
ターンは、マップマッチングが実行される屈曲点Ｐ1
と、直線走路上のＤＧＰＳでの補正が行われる位置Ｐ2
の２地点間で較正が行われる場合である。マップマッチ
ングが実行される屈曲点Ｐ1 は一義的に決定され、位置
誤差はほぼ０の地点である。一方、直線走路上の地点Ｐ
2 は上述したようにＤＧＰＳにより誤差１０ｍで標定さ
れた地点である。これら２地点間の距離と車速パルスか
ら得られた推測距離から（１）式により較正係数Ｋを求
め、この較正係数Ｋで車速信号（あるいは距離信号）を
較正する。このパターンでも、図２と同様に自律航法の
精度を向上させることができ、しかもＤＧＰＳによる測
位は一地点のみでよいので、より簡易に較正が可能であ
る。

【００２２】図４には車速パルス係数較正部３４で較正
が行われる他のパターンが示されている。図３では屈曲
点から直線路を走行する場合を示したが、この図４では
直線路から屈曲点に走行する場合である。この場合で
も、図３の場合と同様に、２地点間の距離と車速パルス
から得られた推測距離に基づいて較正係数Ｋを算出する
ことができる。

【００２３】このように、以下の３つのパターン、すな
わち （１）直線走路上のＤＧＰＳ測位が行われた２地点（具
体的には、較正パターン判定部３８から直線走路のタイ
ミング信号が出力され、かつ、ＤＧＰＳレシーバ３２か
ら補正値が出力された時） （２）屈曲点と直線走路上のＤＧＰＳ測位が行われた２
地点（具体的には、較正パターン判定部から屈曲点のタ
イミング信号が出力され、その後に直線走路のタイミン
グ信号が出力され、かつ、ＤＧＰＳレシーバから補正値
が出力された時） （３）直線走路上のＤＧＰＳ測位が行われた地点と屈曲
点の２地点（具体的には較正パターン判定部直線走路の
タイミング信号が出力され、かつ、ＤＧＰＳレシーバか
ら補正値が出力された後、屈曲点のタイミング信号が出
力された時） で較正を行うことにより、ＤＧＰＳを用いて自律航法用
の距離信号を較正することができ、自律航法の精度を従
来以上に高めることが可能となる。

【００２４】なお、本システムにおいては、ＤＧＰＳ用
の位置誤差情報をＦＭ多重レシーバ３０で受信できる限
り、ＤＧＰＳと自律航法を組み合わせたハイブリッドナ
ビゲーションシステムとなるが、ＤＧＰＳ用の位置誤差
情報を受信できない場合には、通常のＧＰＳと自律航法
を組み合わせたハイブリッドナビゲーションシステムと
なる。ＤＧＰＳを利用できない場合、従来のハイブリッ
ドナビゲーションシステムに比べて自律航法の精度が高
い分だけ高精度とはいえ、ＤＧＰＳを利用できる場合に
比べると精度は劣ることになる。

【００２５】そこで、本システムにおいて、ＤＧＰＳレ
シーバ３２がＦＭ多重レシーバ３０からの位置誤差情報
を入力してＤＧＰＳ測位＋自律航法を行っている場合
と、単にＧＰＳ測位＋自律航法を行っている場合を表示
器２４上で識別可能とすることが考えられる。図５及び
図６にはその一例が示されており、図５（Ａ）はＤＧＰ
Ｓ時、図５（Ｂ）はＧＰＳ時である。ＧＰＳ時には、現
在位置を示す矢印の回りに誤差を示す円が表示される。
一方、図６（Ａ）はＤＧＰＳ時、図６（Ｂ）はＧＰＳ時
の表示例であり、ＧＰＳ時には円がフラッシング表示さ
れる。

【００２６】このように、ＤＧＰＳによる現在位置表示
とＧＰＳ現在位置表示とを区別することにより、運転者
は表示上の誤差を認識しつつ運転を継続することが可能
となる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１乃至請求
項３記載のハイブリッドナビゲーションシステムによれ
ば、自律航法の精度を向上することができ、従って、Ｄ
ＧＰＳを利用できない状況においても、高精度に現在位
置を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例の構成ブロック図である。

【図２】 同実施例の較正パターンの一例を示す説明図
である。

【図３】 同実施例の他の較正パターンを示す説明図で
ある。

【図４】 同実施例の更に他の較正パターンを示す説明
図である。

【図５】 同実施例のＤＧＰＳとＧＰＳ時の表示説明図
である。

【図６】 同実施例の他のＤＧＰＳとＧＰＳ時の表示説
明図である。

【図７】 ハイブリッドナビゲーションシステムの構成
図である。

【符号の説明】

１０ 方位センサ、１２ 車速センサ、１４ 自律航法
部、１６ ＣＤ−ＲＯＭ、１８ マップマッチング部、
２０ ＧＰＳレシーバ、２２ 複合ナビゲーション部、
２４ 表示部、３０ ＦＭ多重レシーバ、３２ ＤＧＰ
Ｓレシーバ、３４ 車速パルス係数較正部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人工衛星からの電波に基づき車両位置を
   検出するグローバルポジショニングシステム及び走行距
   離信号と方位信号に基づき車両位置を検出する自律航法
   システムを備えたハイブリッドナビゲーションシステム
   において、 固定局から送信されたグローバルポジショニングシステ
   ムの位置誤差情報を受信する受信手段と、 前記位置誤差情報に基づいて前記グローバルポジショニ
   ングシステムで検出された車両位置を補正する補正演算
   手段と、 前記補正演算手段で算出された車両位置に基づいて前記
   走行距離信号を較正する較正手段と、 を有することを特徴とするハイブリッドナビゲーション
   システム。
2. 【請求項２】 請求項１記載のハイブリッドナビゲーシ
   ョンシステムにおいて、 前記較正手段は、直線走路上の２地点間で較正を行うこ
   とを特徴とするハイブリッドナビゲーションシステム。
3. 【請求項３】 請求項１記載のハイブリッドナビゲーシ
   ョンシステムにおいて、 前記較正手段は、走路上の屈曲点と直線走路上の１地点
   間で較正を行うことを特徴とするハイブリッドナビゲー
   ションシステム。