JPH0820263B2 - Vehicle orientation correction device - Google Patents

Vehicle orientation correction device

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JPH0820263B2
JPH0820263B2 JP4095415A JP9541592A JPH0820263B2 JP H0820263 B2 JPH0820263 B2 JP H0820263B2 JP 4095415 A JP4095415 A JP 4095415A JP 9541592 A JP9541592 A JP 9541592A JP H0820263 B2 JPH0820263 B2 JP H0820263B2
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vehicle
azimuth
combination
gps
data
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一哉 森田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、任意の道路を走行する
車両の位置を検出する車両位置検出装置において用いら
れる、車両の方位を修正する車両方位修正装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle azimuth correcting device used in a vehicle position detecting device for detecting the position of a vehicle traveling on an arbitrary road.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、道路交通網の任意の箇所を走
行している車両の位置を検出する方式として、距離セン
サと、方位センサと、両センサからの出力信号に必要な
処理を施す処理装置とを具備し、車両の走行に伴なって
生ずる距離変化量ΔLおよび車両の方位θに基づいて車
両位置データを得る推測航法が提案されている。この方
式は、例えば、ΔLの東西方向成分Δx(=ΔL× cos
θ)および南北方向成分Δy(=ΔL× sinθ)を算出
し、従前の位置データ(Px′,Py′)に対して上記
各成分Δx,Δyを加算することにより、現在の位置デ
ータ(Px,Py)を算出する方式である。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for detecting the position of a vehicle traveling in an arbitrary portion of a road traffic network, a process of performing necessary processing on output signals from a distance sensor, a direction sensor and both sensors. A dead reckoning navigation system has been proposed, which is provided with a device and obtains vehicle position data based on a distance change amount ΔL that accompanies traveling of a vehicle and a vehicle direction θ. In this method, for example, the east-west component Δx of ΔL (= ΔL × cos
θ) and the north-south direction component Δy (= ΔL × sin θ) are calculated, and the above-mentioned respective components Δx and Δy are added to the previous position data (Px ′, Py ′) to obtain the current position data (Px, This is a method of calculating Py).

【0003】上記の方式では、位置データを算出するに
あたって距離変化量の他に車両の方位データが必要とな
る。そしてもし、方位データに誤差が含まれていたら、
その誤差は蓄積され、位置データは不正確なものになっ
てしまう。このため、車両の位置、方位データは正確な
ものでなければならない。
In the above method, the vehicle heading data is required in addition to the distance change amount in calculating the position data. And if the direction data contains an error,
The error is accumulated and the position data becomes inaccurate. For this reason, the vehicle position and heading data must be accurate.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、車両出発時
の方位データを取得する方法には、絶対方位を検出する
センサ(地磁気センサ)を使用する方法がある。しか
し、地磁気センサで検出した方位は、通常、次のような
誤差を含む。すなわち、地磁気を検出して移動体の絶対
方位を知る地磁気センサは微弱な地球磁界の強さを検出
するものであり、移動体本体が着磁してしまうとその出
力データには誤差が発生する。この誤差を打ち消すため
に地磁気方位センサの初期化処理が行われるが、車両の
走行中、特に踏切、電力ケーブル埋設場所、鉄橋、防音
壁のある高速道路や高層ビルの谷間を通過する時等にし
ばしば外部からの強電磁界の影響を受けて車体の着磁量
が変化することにより、再度誤差が発生する。
By the way, there is a method of using a sensor (geomagnetic sensor) for detecting an absolute azimuth as a method of acquiring the azimuth data at the time of departure of the vehicle. However, the azimuth detected by the geomagnetic sensor usually includes the following error. That is, the geomagnetic sensor that detects the geomagnetism and knows the absolute azimuth of the moving body detects the strength of the weak earth magnetic field, and if the moving body is magnetized, an error will occur in its output data. . Initialization processing of the geomagnetic direction sensor is performed to cancel this error, but especially when the vehicle is running, especially when crossing railroad crossings, power cable buried locations, iron bridges, highways with noise barriers, and valleys of high-rise buildings. An error occurs again due to a change in the amount of magnetization of the vehicle body, often under the influence of a strong electromagnetic field from the outside.

【0005】一方、車両にGPS受信機を搭載している
場合がある。GPS(グローバル・ポジショニング・シ
ステム)というのは、GPS衛星からの電波を利用して
自己の位置を測位する技術であり、その原理は、所定の
軌道上を周回する複数の人工衛星が発生する電波の伝搬
遅延時間を計測することにより自己の2次元的または3
次元な位置を測位することにある。GPS受信機を搭載
して車両の位置を測位すること自体、車両の位置を検出
するためには、極めて有効な手段となるのであるが、こ
のGPS受信機を使って車両の方位を直接求めるには多
少の問題がある。すなわち、走行しながらGPS衛星か
らの電波を受信することにより発生するドプラーシフト
を測定するとき、車両がある程度高速で走行している必
要がある。そのため、高速道路を走行中でなければ方位
を測定することはできないので、車両の方位の修正には
常に利用できるものでなかった。
On the other hand, a vehicle may be equipped with a GPS receiver. GPS (Global Positioning System) is a technology for positioning one's position by using radio waves from GPS satellites, and its principle is radio waves generated by a plurality of artificial satellites orbiting in a predetermined orbit. By measuring the propagation delay time of the
It is to measure a dimensional position. Positioning the position of the vehicle by mounting the GPS receiver itself is an extremely effective means for detecting the position of the vehicle. However, in order to directly determine the direction of the vehicle using this GPS receiver. Has some problems. That is, when measuring the Doppler shift generated by receiving radio waves from GPS satellites while traveling, the vehicle needs to be traveling at a high speed to some extent. Therefore, the direction cannot be measured unless the vehicle is traveling on the highway, and therefore it cannot always be used for correcting the direction of the vehicle.

【0006】本発明は、上記の問題に鑑みてなされたも
のであり、走行に伴なう距離データおよび方位データに
基づいて車両の位置を検出する場合に用いられ、車両の
位置を検出するのに用いられた方位を修正して、より正
確な方位、位置または走行軌跡を求めることができる車
両方位修正装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and is used when detecting the position of a vehicle based on distance data and azimuth data associated with traveling, and detects the position of the vehicle. It is an object of the present invention to provide a vehicle azimuth correction device that can correct the azimuth used for the vehicle direction and can obtain a more accurate azimuth, position, or traveling locus.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの、本発明の車両方位修正装置は、走行距離センサ
と、方位センサと、上記走行距離センサおよび方位セン
サから得られた車両の走行距離データおよび方位データ
に基づいて車両の位置を検出する推定位置検出手段とを
有する車両位置検出装置に用いられ、GPS受信機と、
GPS受信機に対して測位に用いる衛星の組合せを指定
することができる組合せ指定手段と、上記組合せ指定手
段により指定された組合せの衛星の配置に依存する指向
性を持った測位誤差を求める誤差楕円計算手段と、複数
の衛星の組合せに対応してGPS受信機から供給される
各時点における複数のGPS車両位置データを記憶して
おく記憶手段と、2時点が経過する間に走行した車両の
移動方向に直角な方向の測位誤差を最少にする衛星の組
合せを採用し、その組合せにかかる当該2時点でのGP
S車両位置データを記憶手段から取得して、GPS車両
位置間を結ぶ車両の移動方向を求める第1演算手段と、
上記2時点間に検出された推定車両位置の差に基づいて
車両の移動方向を求める第2演算手段と、これらの2つ
の演算手段により求められた車両の移動方向を比較して
差を求め、この差を用いて車両の方位を修正する方位修
正手段とを有するものである。
In order to solve the above-mentioned problems, a vehicle heading correction device of the present invention is a traveling distance sensor, a heading sensor, and a vehicle traveling obtained from the traveling distance sensor and the heading sensor. Used in a vehicle position detecting device having an estimated position detecting means for detecting the position of the vehicle based on the distance data and the azimuth data, a GPS receiver,
Specify the combination of satellites used for positioning to the GPS receiver
Combination specifying means that can be used, and the above combination specifying hand
Orientation dependent on the constellation of satellites in a combination specified by stages
Error ellipse calculation means for obtaining positioning error with
Supplied from GPS receiver corresponding to the combination of satellites
Store multiple GPS vehicle position data at each time
The storage means to store and the vehicle that has traveled between the two points
A set of satellites that minimizes the positioning error in the direction perpendicular to the moving direction.
The GP at the two points of time when the combination is adopted and the combination is adopted.
S vehicle position data is acquired from the storage means to obtain a GPS vehicle
A first calculation means for obtaining a moving direction of the vehicle connecting the positions;
Based on the difference between the estimated vehicle positions detected between the above two time points
Second calculating means for obtaining the moving direction of the vehicle, and these two
Comparing the moving direction of the vehicle obtained by the calculation means of
Azimuth correction that finds the difference and corrects the azimuth of the vehicle using this difference
And the correct means .

【0008】[0008]

【作用】以上の車両方位修正装置であれば、2時点が経
過する間に走行した車両の移動方向に直角な方向の測位
誤差を最少にする衛星の組合せにかかる当該2時点での
GPS車両位置データを求め、上記2時点間に検出され
た推定車両位置の差に基づいて車両の移動方向を求め、
これらの2つの車両の移動方向を比較して差を求め、こ
の差を用いて車両の方位を修正することができる。
[Function] With the above vehicle orientation correction device, two time points have passed.
Positioning perpendicular to the direction of travel of the vehicle
At the two points in time for the satellite combination that minimizes the error
GPS vehicle position data is obtained and detected between the two points above
Based on the difference between the estimated vehicle positions,
Comparing the movement directions of these two vehicles to obtain the difference,
The orientation of the vehicle can be corrected using the difference in

【0009】前記組合せ指定手段は、GPS受信機に対
して測位に用いる衛星の組合せを指定する。すなわち、
地球の回りを周回するGPS衛星は現在17個(将来2
4個になる予定)あり、これらから3個ないし4個の衛
星の組合せを選ぶ。GPS受信機から供給される車両位
置データの誤差楕円の形状は、どの衛星の組合せを選ぶ
かによって異なってくる。そこで、2時点が経過する間
に走行した車両の移動方向と直角な方向の位置誤差出力
が最少となる衛星の組合せに基づいた車両の移動方向を
記憶手段から読み出す。前記「2時点が経過する間に走
行した車両の移動方向」には、例えば衛星の仮の組合せ
(任意の組合せでよい)に基づいて求められたGPS車
両位置間を結ぶ移動方向を採用すればよい。
The combination designating means designates a combination of satellites used for positioning with respect to the GPS receiver. That is,
There are currently 17 GPS satellites that orbit the earth (2 in the future).
There will be four) and there will be 3 to 4 satellite combinations to choose from. The shape of the error ellipse of the vehicle position data supplied from the GPS receiver differs depending on which satellite combination is selected. So while the two points have passed
Reads the moving direction of the vehicle based on a combination of satellite position error output of the movement direction and perpendicular direction is minimum traveling vehicle from the storage means. "Running after the two points have passed"
For example, a temporary combination of satellites is used in
GPS vehicle determined based on (any combination is acceptable)
The moving direction connecting both positions may be adopted.

【0010】図1を用いて解説する。GPSによる1回
目の取得をしたときに推定位置検出手段により求まって
いた車両位置(「推定車両位置」という)をO、2回目
の取得をしたときに推定位置検出手段により求まってい
た推定車両位置をPとし、その間の走行軌跡をLとす
る。そして前記1回目の取得をしたときに得られたGP
S位置データから算出される車両位置(「GPS車両位
置」という)をO1、2回目の取得をしたときに得られ
た位置データから算出されるGPS車両位置をP1とす
る。
This will be described with reference to FIG. The vehicle position obtained by the estimated position detecting means when the GPS is first acquired (referred to as "estimated vehicle position") is O, and the estimated vehicle position obtained by the estimated position detecting means is obtained when the second acquisition is performed. Is P, and the traveling locus therebetween is L. And the GP obtained when the first acquisition was made
The vehicle position calculated from the S position data (referred to as "GPS vehicle position") is O1 , and the GPS vehicle position calculated from the position data obtained when the second acquisition is performed is P1.

【0011】GPS車両位置O1 と推定車両位置Oと
は、違っていることもあり、一致することもある。一致
するのは、推定位置検出手段がGPS車両位置O1 を取
得した時点でGPS車両位置O1 を車両の初期位置とし
て採用した場合であるが、本発明の目的が方位の修正で
あるので、初期位置は必ずしも一致していなくてもよ
い。しかし、図面で説明する場合は、重ねておいたほう
が説明がしやすいので図面では原点OとO1 は重ねて描
いてある。
The GPS vehicle position O1 and the estimated vehicle position O may be different or may coincide with each other. The coincidence occurs when the estimated position detecting means adopts the GPS vehicle position O1 as the initial position of the vehicle when the GPS vehicle position O1 is acquired. However, since the object of the present invention is the correction of the azimuth, the initial position Do not necessarily have to match. However, in the case of explanation in the drawings, it is easier to explain them by overlapping, and therefore the origins O and O1 are drawn in an overlapping manner in the drawings.

【0012】推定車両位置Pの座標を(x,y) 、GPS車
両位置P1 の座標を (x1,y1)とする。推定位置検出手段
は、推定車両位置Pを検出する場合、原点Oにおいて初
期方位θo を採用してしていたとする。一方、GPS車
両位置P1 の座標 (x1,y1)に基づいて、次の式(a) によ
り原点OにおけるベクトルOP1 の方向αを知ることが
できる。
The coordinates of the estimated vehicle position P are (x, y) and the coordinates of the GPS vehicle position P1 are (x1, y1). It is assumed that the estimated position detection means adopts the initial azimuth θo at the origin O when detecting the estimated vehicle position P. On the other hand, based on the coordinates (x1, y1) of the GPS vehicle position P1, the direction α of the vector OP1 at the origin O can be known from the following equation (a).

【0013】α=tan -1(y1/x1) …(a) ここで、GPS車両位置P1 の誤差が問題になってく
る。GPS車両位置P1の誤差の分布は、知られている
ように楕円になり、その形状は測位に用いる衛星の組合
せによって異なる。例えば図2に示すように、南北方向
にある衛星1,2,3,4を選択した場合、GPS車両
位置P1 の誤差楕円は、東西に細長い楕円になる。東西
方向にある衛星5,2,6,7を選択した場合、GPS
車両位置P1 の誤差楕円は、南北に細長い楕円になる。
Α = tan -1 (y1 / x1) (a) Here, the error of the GPS vehicle position P1 becomes a problem. The distribution of the error of the GPS vehicle position P1 becomes an ellipse as is known, and its shape differs depending on the combination of satellites used for positioning. For example, as shown in FIG. 2, when the satellites 1, 2, 3, 4 in the north-south direction are selected, the error ellipse of the GPS vehicle position P1 becomes an ellipse elongated in east and west. If satellites 5, 2, 6, 7 in the east-west direction are selected, GPS
The error ellipse of the vehicle position P1 becomes a slender ellipse in the north and south.

【0014】楕円の長軸方向と方向OP1との関係を図
3に図解する。図3(a) や(b) は楕円の長軸方向と方向
OP1とが一致していない場合を示す。図3(c) は、楕
円の長軸方向が方向OP1に最も近い場合である。図3
(a) や(b) の場合、真のGPS車両位置P1 は楕円内に
あるのであるから原点Oから楕円の長軸を見た角度、す
なわち方位誤差は比較的広いのに対して、図3(c) の場
合、原点Oから楕円の短軸を見る角度は比較的狭い。こ
のように衛星の組合せを選ぶことによって、GPS車両
位置P1 の方位誤差を、推定車両位置Pの方位誤差より
十分少ないものとすることができる。
The relationship between the major axis direction of the ellipse and the direction OP1 is illustrated in FIG. 3A and 3B show a case where the major axis direction of the ellipse and the direction OP1 do not match. FIG. 3C shows a case where the major axis direction of the ellipse is closest to the direction OP1. FIG.
In the cases (a) and (b), since the true GPS vehicle position P1 is within the ellipse, the angle viewed from the origin O to the major axis of the ellipse, that is, the azimuth error is relatively wide, whereas in FIG. In case (c), the angle from the origin O to the minor axis of the ellipse is relatively small. By selecting the combination of satellites in this way, the heading error of the GPS vehicle position P1 can be made sufficiently smaller than the heading error of the estimated vehicle position P.

【0015】また、原点Oを測位したときの衛星の組合
せと、GPS車両位置P1 を測位したときの衛星の組合
せとを同一に保つこととしているので、方向に関して、
真の車両位置からGPS車両位置P1 までのオフセット
位置誤差を相殺することができ、方向OP1の精度を上
げることができる。なぜなら、衛星の組合せを変えない
限り、オフセット位置誤差は、ほぼ同一方向、同一の大
きさで現れるからである。
Since the combination of satellites when positioning the origin O and the combination of satellites when positioning the GPS vehicle position P1 are kept the same,
The offset position error from the true vehicle position to the GPS vehicle position P1 can be canceled and the accuracy of the direction OP1 can be improved. This is because the offset position error appears in almost the same direction and the same magnitude unless the satellite combination is changed.

【0016】そこで、記憶手段に記憶されたGPS車両
位置データの中から、楕円の形状がベクトルOP1 の方
向に最も狭い(図3(c) に相当する)衛星の組合せを選
び(この組合せは、オフセット誤差を相殺するため、一
連の車両方位修正手順が完了するまで変えずに固定して
おく必要がある)、この衛星の組合せにかかるGPS車
両位置を読出し、改めて原点Oの位置と車両の移動方向
を求め、前記(a) 式を当てはめて方向αを求めると、こ
の方向αは真の方向であるとみなすことができる。
Therefore, from the GPS vehicle position data stored in the storage means, a combination of satellites whose elliptical shape is the narrowest in the direction of the vector OP1 (corresponding to FIG. 3 (c)) is selected (this combination is In order to cancel the offset error, it is necessary to fix it without changing it until a series of vehicle orientation correction procedures is completed.) The GPS vehicle position related to this satellite combination is read out, and the position of the origin O and the movement of the vehicle are newly read. When the direction is obtained and the formula (a) is applied to obtain the direction α, the direction α can be regarded as the true direction.

【0017】また、推定車両位置Pの座標 (x,y)に基づ
いて、次の式(b) により原点OにおけるベクトルOPの
方向βを知ることができる。 β=tan -1(y/x) …(b) したがって、上記方向βと方向αと差をα−β=Δθと
すると、差Δθを用いて車両の絶対方位θを修正するこ
とができる。すなわち、「×」はベクトル積、「・」は
スカラ積を表わすとすると、 tanΔθ=tan(α−β) =sin(α−β)/cos(α−β) =OP×OP1 /OP・OP1 =(x y1-x1 y)/(x x1+y y1) であるから、 Δθ= tan-1(x y1-x1 y)/(x x1+y y1) …(c) で計算できる。そこで、 θ+Δθ=θ′ …(d) により求めた方位θ′を改めて車両の絶対方位とするこ
とができる。
Further, based on the coordinates (x, y) of the estimated vehicle position P, the direction β of the vector OP at the origin O can be known by the following equation (b). β = tan −1 (y / x) (b) Therefore, if the difference between the direction β and the direction α is α−β = Δθ, the absolute azimuth θ of the vehicle can be corrected using the difference Δθ. That is, if “×” represents a vector product and “·” represents a scalar product, tan Δθ = tan (α−β) = sin (α−β) / cos (α−β) = OP × OP1 / OP · OP1 = (X y1-x1 y) / (x x1 + y y1) Therefore, Δθ = tan -1 (x y1-x1 y) / (x x1 + y y1)… (c). Therefore, the azimuth θ'obtained by θ + Δθ = θ '... (d) can be used as the absolute azimuth of the vehicle again.

【0018】もし、初期方位θo を修正する場合、Δθ
を初期方位θo に加えることとすれば、 θo +Δθ=θo′ …(e) により求めた方位θo′を用いて、車両が原点Oから進
む走行軌跡を再計算することができる。このようにし
て、より正確な走行軌跡L′を求めることができる。
If the initial azimuth θo is modified, Δθ
If the above is added to the initial azimuth θo, the traveling locus of the vehicle from the origin O can be recalculated by using the azimuth θo ′ obtained by θo + Δθ = θo ′ (e). In this way, a more accurate traveling locus L'can be obtained.

【0019】[0019]

【実施例】以下この発明の実施例を示す添付図面に基づ
いて詳細に説明する。図は、本発明の車両方位修正装
置を実施するための車両位置検出装置のブロック図を示
す。車両位置検出装置は、左右両輪の回転速度を検出す
る車輪速センサ1a,1bと、旋回角速度を検出するジ
ャイロ(旋回角速度を干渉光の位相変化として読み取る
光ファイバジャイロ、ピエゾエレクトリック素子の片持
ちばり振動技術を利用して旋回角速度を検出する振動ジ
ャイロ、機械式ジャイロ等から選ばれたもの)2と、地
磁気に基づいて車両の絶対方位を検出する地磁気センサ
3と、GPS受信機4と、地磁気センサ3または初期方
位修正部7から入力される初期方位とジャイロ2により
検出された方位変化量のデータに基づいて車両の現在方
位を推定する方位推定部5と、上記車輪速センサ1a,
1bにより検出される車輪の回転数に基づいて初期位置
(キーボード10により設定された車両位置あるいはG
PS受信機4から入力された車両位置)からの走行距離
データを算出するとともに、上記方位推定部5から出力
される方位データを取得して初期位置を起点とする走行
軌跡を推測航法により算出する位置検出部6と、初期方
位修正部7と、ナビゲーションコントローラ8と、地図
メモリ11に格納された道路地図とともに車両位置、方
位、走行軌跡などをCRT、液晶表示器等に表示するデ
ィスプレイ9とを有している。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 4 shows a block diagram of a vehicle position detection device for implementing the vehicle orientation correction device of the present invention. The vehicle position detection device includes wheel speed sensors 1a and 1b that detect the rotational speeds of the left and right wheels, a gyro that detects a turning angular velocity (an optical fiber gyro that reads the turning angular velocity as a phase change of interference light, and a cantilever of a piezoelectric element). (A vibration gyro that detects a turning angular velocity using vibration technology, a mechanical gyro, etc.) 2, a geomagnetic sensor 3 that detects an absolute direction of a vehicle based on geomagnetism, a GPS receiver 4, and a geomagnetism. An azimuth estimating unit 5 that estimates the current azimuth of the vehicle based on the initial azimuth input from the sensor 3 or the initial azimuth correcting unit 7 and the data of the azimuth change amount detected by the gyro 2, and the wheel speed sensor 1a,
The initial position (vehicle position set by the keyboard 10 or G
The travel distance data from the vehicle position input from the PS receiver 4) is calculated, and the azimuth data output from the azimuth estimation unit 5 is acquired to calculate a travel locus starting from the initial position by dead reckoning. A position detecting unit 6, an initial azimuth correcting unit 7, a navigation controller 8, and a road map stored in a map memory 11 and a display 9 for displaying a vehicle position, a azimuth, a traveling locus, etc. on a CRT, a liquid crystal display or the like. Have

【0020】地図メモリ11は、カセットテープ、CD
−ROM、DAT、半導体メモリ、ICメモリなどの記
憶媒体を使用し、従来公知のごとく所定範囲の道路網、
交差点、鉄道交通網等のデータをノードとリンクとの組
み合わせの形で格納している。上記ナビゲーション・コ
ントローラ8は、図形処理プロセッサ、画像処理メモリ
等から構成され、ディスプレイ9に表示する地図の検
索、初期位置の入力、縮尺切り替え、スクロール等を行
う。
The map memory 11 is a cassette tape or a CD.
-A storage medium such as a ROM, DAT, semiconductor memory, or IC memory is used, and a road network within a predetermined range as conventionally known,
Data such as intersections and railway transportation networks are stored in the form of combinations of nodes and links. The navigation controller 8 is composed of a graphic processor, an image processing memory, etc., and performs a search for a map displayed on the display 9, an input of an initial position, a switching of scales, scrolling, and the like.

【0021】初期方位修正部7は、GPS受信機4に対
して、測位に用いる衛星の組合せを指定するとともに、
GPS受信機4により受信された2つの位置データに基
づいてこれら2回の受信をする間の車両の移動方向αを
求めるとともに、位置検出部6により出力される車両位
置データに基づいて上記2回の受信をする間の車両の移
動方向βを求め、これらにより求められた車両の移動方
向の差Δθに基づいて、車両の絶対方位を修正するもの
である。
The initial azimuth correction unit 7 specifies the combination of satellites used for positioning to the GPS receiver 4, and
Based on the two position data received by the GPS receiver 4, the moving direction α of the vehicle during the reception of these two times is obtained, and the above-mentioned two times based on the vehicle position data output by the position detection unit 6. The moving direction β of the vehicle during the reception of is obtained, and the absolute azimuth of the vehicle is corrected based on the difference Δθ in the moving direction of the vehicle thus obtained.

【0022】上記構成の車両位置検出装置の動作を説明
する。先ず運転者は、走行前にキーをオンして車両位置
検出装置を立ち上げ、キーボード10を操作して地図メ
モリ11内から現在位置を含む所定範囲の道路地図を選
択し、ディスプレイ9に表示させる。次にキーボード1
0を操作して車両の初期位置を設定する。この設定は車
両の位置を示すカーソルを地図上で動かすことにより行
われる。この時、車両の初期方位は地磁気センサ3の出
力を取り込むことにより設定される。このようにして車
両の初期位置・初期方位を表わすデータが方位推定部
5、位置検出部6に供給される。
The operation of the vehicle position detecting device having the above structure will be described. First, the driver turns on the key to start the vehicle position detecting device before traveling, operates the keyboard 10 to select a road map within a predetermined range including the current position from the map memory 11, and displays it on the display 9. . Then keyboard 1
Operate 0 to set the initial position of the vehicle. This setting is performed by moving the cursor indicating the position of the vehicle on the map. At this time, the initial direction of the vehicle is set by capturing the output of the geomagnetic sensor 3. In this way, the data representing the initial position and the initial azimuth of the vehicle are supplied to the azimuth estimating unit 5 and the position detecting unit 6.

【0023】上記一連の初期設定終了後、車両を発進さ
せ、位置検出部6において車輪速センサ1a,1bの車
輪回転速度信号に基づいて初期位置からの走行距離デー
タを算出するとともに、方位推定部5において、ジャイ
ロ2の角速度データに基づいて現在方位を積算する。そ
して、位置検出部6において上記両データに基づいて走
行軌跡データを算出し、ナビゲーション・コントローラ
8に供給する。ナビゲーション・コントローラ8は、デ
ィスプレイ9の画面に車両位置・方位、走行軌跡を道路
地図とともに表示する。
After the completion of the above series of initial settings, the vehicle is started, and the position detecting section 6 calculates the traveling distance data from the initial position based on the wheel rotation speed signals of the wheel speed sensors 1a and 1b, and the azimuth estimating section. At 5, the present azimuth is integrated based on the angular velocity data of the gyro 2. Then, the position detecting unit 6 calculates the traveling locus data based on the both data and supplies it to the navigation controller 8. The navigation controller 8 displays the vehicle position / direction and the traveling locus on the screen of the display 9 together with the road map.

【0024】さらに、初期方位修正部7は、公知のテー
ブルなどから現時刻のGPS衛星の軌道位置を知り、誤
差楕円の長軸方向が、衛星の仮の組合せにより求められ
た車両の方位と最も合致する衛星の組合せを選択する。
そして、GPS受信機4に対して、その組合せを指示
し、その組合せにかかる車両位置データを出力させる。
なお、GPS受信機4に対して衛星の組合せを指示する
方法は、周知であるが、ここに簡単に解説する。GPS
の送信電波はスペクトル拡散方式を採用しており、その
コード信号の中には、衛星の番号を指定するサブフレー
ムが含まれている。したがって、GPS受信機4の方
で、コード同期回路において、衛星の番号に相当するコ
ードパターンを使用してコード同期をとれば、その指定
された衛星からの航法メッセージを取り出すことができ
る。 誤差楕円の求め方も、周知であるが、ここに簡単に
解説する。衛星配置により得られる共分散行列(測位精
度の評価係数であるGDOPの計算に使用。2次元では
HDOP、3次元ではPDOPとして表される)を計算
する際に求められる経度方向及び緯度方向への疑似距離
測定誤差の標準偏差σ の拡大係数(σ xx ,σ yy
を使うと、標準偏差σ ,σ を示す次式が与えられ
る。 σ =σ xx σ σ =σ yy σ また、相関係数ρ xy も共分散行列の要素であるσ xy
を用いて次のように与えられる。 ρ xy =σ xy /σ xx σ yy これらを誤差楕円を表わす次式に代入すればよい。 /σ −2ρ xy xy/σ σ −y /σ
=(1−ρ xy )C この楕円を共分散楕円という。ここで、Cの平方根は楕
円の軸の長さに比例するが、この楕円の内側に確率変数
x,yを観測する確率PはCの関数で、 P=1−exp(−C/2) となる(奥田,安田「GPSにおける測位誤差分布につ
いて」電子情報通信学会論文誌Vol.J75−B−I
I,No.2,pp.138−144,1992年2
月)。 車両位置データの入力 時の初期方位修正部7にお
ける、初期方位修正手順を詳説する。
Further, the initial azimuth correcting unit 7 knows the orbital position of the GPS satellite at the current time from a known table or the like, and the major axis direction of the error ellipse is the most azimuth of the vehicle obtained by the temporary combination of the satellites. Select the matching satellite combination.
Then, the combination is instructed to the GPS receiver 4 and the vehicle position data relating to the combination is output.
Note that the GPS receiver 4 is instructed to combine satellites.
The method is well known, but will be briefly described here. GPS
The transmitted radio waves of are using the spread spectrum method.
The code signal contains a subframe that specifies the satellite number.
Are included. Therefore, the GPS receiver 4
Then, in the code synchronization circuit, the code corresponding to the satellite number is
If you use code pattern to synchronize the code,
Can retrieve the navigation message from the satellite
It How to find the error ellipse is also well known, but here
Explain. Covariance matrix (positioning precision) obtained by satellite constellation
Used to calculate GDOP, which is the evaluation coefficient of degree. In two dimensions
HDOP, represented as PDOP in 3D)
Pseudo-distance in the longitude and latitude directions
Expansion coefficient of standard deviation σ 0 of measurement error xx , σ yy )
Is used to give the following equations showing the standard deviations σ x , σ y
It σ x = σ xx σ 0 0 σ y = σ yy σ 0 The correlation coefficient ρ xy is also an element of the covariance matrix σ xy
Using 2 gives: ρ xy = σ xy 2 / σ xx σ yy These may be substituted into the following equation representing the error ellipse. x 2 / σ x 2 -2ρ xy xy / σ x σ y -y 2 / σ y 2
= (1-ρ xy 2 ) C This ellipse is called a covariance ellipse. Where the square root of C is the ellipse
A random variable inside this ellipse, which is proportional to the length of the axis of the circle
The probability P of observing x and y is a function of C, and P = 1-exp (-C / 2) (Okuda, Yasuda "
Te] IEICE Transactions Vol. J75-BI
I, No. 2, pp. 138-144, 1992 2
Month). The initial azimuth correction procedure in the initial azimuth correction unit 7 when the vehicle position data is input will be described in detail.

【0025】まず、GPS受信機4から衛星の一つの組
合せにかかる1回目の車両位置データ(Xo,Yo) が入力さ
れると、その時の方位θo を方位推定部5から取得し、
車両位置データ(Xo,Yo) とともにメモリに記憶する。こ
の時の車両位置データ(Xo,Yo) は、位置検出部6に初期
位置のデータとして入力されるので、位置検出部6は現
在位置を(Xo,Yo) にリセットし、この現在位置(Xo,Yo)
を起点として車両位置を算出していく。なお、この時の
衛星の他の複数の組合せにかかる車両位置データもメモ
リに記憶しておく。
First, when the first vehicle position data (Xo, Yo) for one combination of satellites is input from the GPS receiver 4, the azimuth θo at that time is acquired from the azimuth estimating unit 5,
Stored in memory together with vehicle position data (Xo, Yo). Since the vehicle position data (Xo, Yo) at this time is input to the position detection unit 6 as initial position data, the position detection unit 6 resets the current position to (Xo, Yo), and the current position (Xo, Yo) , Yo)
The vehicle position is calculated starting from. Note that the vehicle position data relating to a plurality of other combinations of satellites at this time are also stored in the memory.

【0026】次にGPS受信機4から仮の組合せにかか
る2回目の車両位置データ(X1,Y1)が入力されると、初
期方位修正部7は、その時の現在方位データθを方位推
定部5から取得し、その時の推定車両位置データ(X,Y)
を位置検出部6から取得する。そして、これらのデータ
に基づいて、これら2回の受信をする間の車両の推定移
動量 (x,y) =(X,Y) −(Xo,Yo) を求め、GPS受信データに基づいて、上記2回の受信
をする間の車両の受信移動量 (x1,y1)=(X1,Y1) −(Xo,Yo) を求める。そして、楕円の長軸が方向 (x1,y1)に最も近
い衛星の組合せを求め、この組合せにかかる1回目及び
2回目の車両位置データをメモリから求める。そして、
前出の(c) 式によって方向(x,y) との方位推定誤差Δθ
を求め、これを初期方位θo に加えて、初期方位を修正
することができる。
Next, when the second vehicle position data (X1, Y1) relating to the temporary combination is input from the GPS receiver 4, the initial azimuth correcting unit 7 determines the current azimuth data θ at that time as the azimuth estimating unit 5. Estimated vehicle position data (X, Y)
Is acquired from the position detection unit 6. Then, based on these data, the estimated movement amount (x, y) = (X, Y)-(Xo, Yo) of the vehicle during these two receptions is obtained, and based on the GPS reception data, The reception movement amount (x1, y1) = (X1, Y1)-(Xo, Yo) of the vehicle during the above two receptions is obtained. Then, the combination of satellites whose major axis of the ellipse is closest to the direction (x1, y1) is obtained, and the first and second vehicle position data relating to this combination are obtained from the memory. And
Azimuth estimation error Δθ with direction (x, y)
Then, the initial azimuth can be corrected by adding this to the initial azimuth θo.

【0027】このようにして修正された初期方位θo ′
は方位推定部5に供給され、方位推定部5は空き時間を
利用してこの初期方位θo ′に基づいて車両の方位デー
タを再度計算し、位置検出部6はこれらの再度計算され
た方位データに基づいて走行軌跡データを再度計算す
る。この再計算過程において、ジャイロ2や車輪速セン
サ1a,1bから取得していた方位データ、走行距離デ
ータは所定のメモリに記憶させておいたものを用いる。
The initial azimuth θo ′ thus modified
Is supplied to the azimuth estimating unit 5, the azimuth estimating unit 5 recalculates the azimuth data of the vehicle based on the initial azimuth θo ′ by utilizing the idle time, and the position detecting unit 6 calculates the recalculated azimuth data. The travel locus data is calculated again based on In this recalculation process, the azimuth data and the traveling distance data acquired from the gyro 2 and the wheel speed sensors 1a and 1b are stored in a predetermined memory.

【0028】このようにして、位置検出部6により再計
算された走行軌跡データはナビゲーション・コントロー
ラ8に入力され、ディスプレイ9に表示される。したが
って、ディスプレイ9に表示されている軌跡は、GPS
データを受信するたびに正確な軌跡に修正される。
The travel locus data recalculated by the position detecting unit 6 in this manner is input to the navigation controller 8 and displayed on the display 9. Therefore, the locus displayed on the display 9 is the GPS
The correct trajectory is corrected each time the data is received.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、GPS
車両位置データを2回取得する間に求められた車両の移
動方向と、推定位置検出手段により出力される推定位置
データに基づいて求められた車両の移動方向との差を用
いて車両の方位を修正することができるから、より正確
な方位を決定することができる。この場合、GPS受信
機に対して、測位に用いる衛星の組合せを最も方位誤差
が少ない組合せを指定することができるので、方位修正
誤差は非常に少なくなる。また、オフセット誤差も相殺
できる。
As described above, according to the present invention, the GPS
The moving direction of the vehicle determined during the acquisition of the vehicle position data twice, using the difference between the moving direction of the vehicle obtained based on the estimated position data outputted by the estimation position detecting means towards position of the vehicle Can be corrected, so that a more accurate azimuth can be determined. In this case, the combination of satellites used for positioning can be designated to the GPS receiver with the smallest azimuth error, so that the azimuth correction error becomes very small. Also, offset error can be offset.

【0030】また、これにより初期方位を修正すること
にすれば、進む走行軌跡を再計算でき、より正確な走行
軌跡を求めることができる。
Further, if the initial azimuth is corrected by this, the traveling locus to be advanced can be recalculated, and a more accurate traveling locus can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】車両方位修正手法を解説するための、車両走行
軌跡図である。
FIG. 1 is a vehicle travel locus diagram for explaining a vehicle orientation correction method.

【図2】ある時点におけるGPS衛星の配置を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing the arrangement of GPS satellites at a certain time.

【図3】誤差楕円の長軸方向と、推定車両位置に基づく
方向OPとの関係を解説する図である。(a) ,(b) は楕
円の長軸方向と方向OPとが一致していない場合を示
し、(c) は楕円の長軸方向が方向OPに最も近い場合を
示す。
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a major axis direction of an error ellipse and a direction OP based on an estimated vehicle position. (a) and (b) show the case where the major axis direction of the ellipse does not coincide with the direction OP, and (c) shows the case where the major axis direction of the ellipse is closest to the direction OP.

【図4】本発明の車両方位修正装置を実施するための車
両位置検出装置のブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram of a vehicle position detection device for implementing the vehicle orientation correction device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b 車輪速センサ 2 ジャイロ 4 GPS受信機 5 方位推定部 6 位置検出部 7 初期方位修正部 1a, 1b Wheel speed sensor 2 Gyro 4 GPS receiver 5 Direction estimation unit 6 Position detection unit 7 Initial direction correction unit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】走行距離センサと、方位センサと、上記走
行距離センサおよび方位センサから得られた車両の走行
距離データおよび方位データに基づいて車両の位置を検
出する推定位置検出手段とを有する車両位置検出装置に
用いられ、GPS受信機と、 GPS受信機に対して測位に用いる衛星の組合せを指定
することができる組合せ指定手段と、 上記組合せ指定手段により指定された組合せの衛星の配
置に依存する指向性を持った測位誤差を求める誤差楕円
計算手段と、 複数の衛星の組合せに対応してGPS受信機から供給さ
れる各時点における複数のGPS車両位置データを記憶
しておく記憶手段と、 2時点が経過する間に走行した車両の移動方向に直角な
方向の測位誤差を最少にする衛星の組合せを採用し、そ
の組合せにかかる当該2時点でのGPS車両位置データ
を記憶手段から取得して、GPS車両位置間を結ぶ車両
の移動方向を求める第1演算手段と、 上記2時点間に検出された推定車両位置の差に基づいて
車両の移動方向を求める第2演算手段と、 これらの2つの演算手段により求められた車両の移動方
向を比較して差を求め、この差を用いて車両の方位を修
正する方位修正手段とを有する ことを特徴とする車両方
位修正装置。
1. A vehicle having a mileage sensor, an azimuth sensor, and an estimated position detecting means for detecting the position of the vehicle based on the mileage data and the azimuth data of the vehicle obtained from the mileage sensor and the azimuth sensor. Used in a position detection device, specifies a GPS receiver and a combination of satellites used for positioning with respect to the GPS receiver
And the satellites of the combination specified by the above-mentioned combination specifying means.
Error ellipse for determining positioning error with directivity depending on position
It is supplied from the GPS receiver corresponding to the combination of calculation means and multiple satellites.
Stores multiple GPS vehicle position data at each time point
The storage means to be kept and the direction perpendicular to the moving direction of the vehicle that has traveled between the two points
A satellite combination that minimizes directional positioning error is used.
GPS vehicle position data at the two points in time depending on the combination of
A vehicle connecting between GPS vehicle positions by acquiring the
Based on the difference between the first calculation means for obtaining the moving direction of the vehicle and the estimated vehicle position detected between the two time points.
Second calculating means for obtaining the moving direction of the vehicle and the moving direction of the vehicle obtained by these two calculating means
Compare the directions to find the difference, and use this difference to fix the heading of the vehicle.
A vehicle azimuth correction device having a correct azimuth correction means .
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DE69303530T DE69303530T2 (en) 1992-04-15 1993-04-14 Device for determining the position of a vehicle
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