JPH085390A - 車の方位角を設定する装置及びその方法 - Google Patents

車の方位角を設定する装置及びその方法

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JPH085390A
JPH085390A JP7146472A JP14647295A JPH085390A JP H085390 A JPH085390 A JP H085390A JP 7146472 A JP7146472 A JP 7146472A JP 14647295 A JP14647295 A JP 14647295A JP H085390 A JPH085390 A JP H085390A
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vehicle
road
beacon
angle
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Sidney M Bennett
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/53—Determining attitude

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  • Gyroscopes (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 最初の方位角の推定値を最初のずれ角度で補
正することにより車の位置判断システム用に車の方位角
を設定する装置及び方法を提供する。 【構成】 車の方位角を設定する方法及び装置は、車が
第一のビーコン付近を通過する時に推定による最初の方
位角と、実際の道路方位角とを求める。実際の道路方位
角は、第一のビーコンとルートに更に沿ったその後続の
ビーコンとの差から得られる。実際の道路方位角を有す
る同一道路上の車に対する見掛け上の道路方位角を設定
する。実際の道路方位角と見掛け上の道路方位角との差
が最初のずれ角度である。この最初のずれ角度は、最初
の車の方位角の推定値を補正し、車の方位角を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ジャイロスコープを使
用して、車の方向の変化を測定する車の位置測定装置、
即ちナビゲーション装置に関する。より具体的には、本
発明は、車の方位角を設定する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】最初の位置から現在の時間までの表示さ
れた速度を積分する過程を通じて陸上の車による回転方
向及び回転程度を測定するために速度ジャイロスコープ
を使用することが出来る。車の実際の方位角（真の北
極、又はその他の基準点に関する角度）を測定するため
には、その車の最初の方位角を知らなければならない。
通常、車の最初の方位角は、その直近の運転時の最終的
な車の方位角と等しいと推定することが出来る。その例
外の場合は、車がターンテーブルの上で回転したとき、
フェリー又は別の車で運ばれたとき、バッテリーの出力
が失われたとき、又は、修理が行われ、車がその直近の
既知の方位角を保つとの推測が無効となる、即ち、方位
角に関する情報が失われるようなときである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】磁気コンパスのような
絶体的方位角の測定装置が使用されているが、道路に沿
った磁気の異常、橋、トンネル、電線及びその他の磁性
金属物に伴って大きくしかも予見不能な誤差が生じる。
ジャイロコンパスは、多くの適用例にとって非常に高価
である。ビーコン及び全世界の位置測定システム（ＧＰ
Ｓ）のような陸上での走行に対するその他の支援手段
は、その性質上、車の実際の方位角に関する情報は提供
しない。
【０００４】一部の都市の大量輸送機関及びある種の自
動車のナビゲーション装置は、典型的に、道路に沿って
一定の規制的な間隔で配置された無線又は光ビーコンで
ある「シグナルポスト」を使用して、車の走行案内及び
情報の提供を行っている。これらのシグナルポストの間
を走行中の車の位置は推測航法（ＤＲ）ナビゲーション
システムにより求められる。この技術は、車の方位角と
走行距離（典型的に、車の走行距離計により求められる
距離）とを組み合わせて、その車の地理上の位置を計算
するものである。方位角の情報は、典型的に、磁気コン
パスによって提供され、従って、上述の異常が生じ易
い。こうした誤差があるため、その車が所望のルートか
ら外れたか否かを迅速に判断したり、又は、こうした状
況における車の位置を計算することが難しくなる。車の
方位角を測定するより正確な方法は速度ジャイロの積分
出力、即ち、速度を積分するジャイロの角度出力を利用
するものであるが、この場合には、最初の角度を知らな
ければならない。上述したように、車の最初の方位角を
測定することは問題ではないが、特別な状況のため、時
折、設定し直さなければならず、また、その前の方位角
のデータが無効となったとき、直ちに、車の最初の方位
角を再設定する必要がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の主題は、第一の
ビーコン、又は連続的なビーコンに関係する走行路の実
際の道路方位角と推定による最初の方位角を有し且つ同
一の道路に亙って測定された見掛けの道路方位角とから
求めた、最初のずれ角度によって、最初の方位角の推定
値を補正することにより、車の位置測定システムに対し
て車の最初の方位角を設定する技術に関するものであ
る。
【０００６】本発明の一実施例によれば、この車の位置
測定システムは、ジャイロスコープを使用して、その車
の方向角度の変化を測定するものである。本発明は車が
第一のビーコン付近を通過するとき、走行路の実際の道
路方位角を測定するものである。実際の道路方位角は、
第一のビーコンと、直線状ルートに更に沿った別のその
後のビーコンとの間の方位角として測定することが出来
る。これと代替的に、第一のビーコンは、実際の道路方
位角を有する限定的な走行路部分と関係付けることが出
来、又は、第一のビーコンは、実際の道路方位角を有す
る道路部分と関係付けることが出来る。車が第一のビー
コン位置を通過すると、本発明の推測航法システムは、
第一のビーコン付近の車の位置を判断し、第一のビーコ
ン付近から実際の道路方位角を有する道路に亙って最初
の方位角の推定値により、見掛けの道路方位角を設定す
る。最初の方位角の推定値は、見掛けの道路方位角と実
際の道路方位角との間における最初の角度ずれ量により
補正する。車が第一のビーコンから道路、又は道路部分
に沿って更に進むとき、又は、第一のビーコンに関係し
た限定的な道路に沿って進むとき、見掛けの道路に対す
る推測航法による計算値は、最初のずれ角度を除いて、
実際の道路方位角をより正確に表現し、最初のずれ角度
の正確さが増すから、その最初のずれ角度の精度が向上
する。更に、車が第二のビーコンを通過するとき、最初
のずれ角度に関する全ての異常は、補正される。それ
は、第一及び第二のビーコンの座標、又は、二つのＧＰ
Ｓ位置の座標が既知であり、二つのビーコン又は位置間
の実際の道路方位角を使用して、最初のずれ角度を測定
し、推測航法により計算した見掛けの道路方位角を最初
の方位角の推定値で補正することが可能であるからであ
る。
【０００７】
【実施例】本発明のその他の特徴及び有利な点は、以下
の詳細な説明を読み且つ添付図面を参照することによ
り、一層明らかになるであろう。
【０００８】本発明は、各種の変更例及び代替的な形態
にて実施可能であるが、その特定の形態を一例として図
面に示し、これについて以下に詳細に説明する。しかし
ながら、本発明は、この説明した特定の実施例のみ限定
されるものではないことを理解すべきである。本発明
は、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲の精神に属
する全ての変形例、均等物及び代替例を包含するもので
ある。
【０００９】本発明の好適な実施例によれば、この装置
及び方法は、最初の方位角の推定値を最初のずれ角度で
補正することにより、車の位置判断システムの車の方位
角を設定するものである。この最初のずれ角度は、車の
走行路に設けられた第一のビーコン、又は連続的なビー
コンに関係した実際の道路方位角と、最初の方位角の推
定値を基本として、同一の道路に渡って測定された見掛
けの道路方位角との間で求められる。
【００１０】次に、添付図面、特に、図１を参照する
と、本発明に従って車の方位角を設定する車の位置測定
システム１０が示してある。該位置測定システム１０
は、適当な処理回路、記憶装置及び結合回路１４を有す
るナビゲーションコンピュータ１２を備えている。結合
回路１４がコンピュータ１２をジャイロスコープ１６、
走行距離計１８のような距離センサ、また、代替的にビ
ーコンレシーバ２０に接続する。このビーコンレシーバ
２０は、対応するビーコンアンテナ２２を有し、また、
対応するＧＰＳ受信アンテナ２６を有するＧＰＳレシー
バ２４に接続する。また、ＧＰＳレシーバ２４は、差と
してのＧＰＳ補正信号を受信し且つ含めて、地理上の位
置の精度を向上させることが出来る。ビーコン伝送アン
テナ２８を有するビーコン２７も示してある。また、通
信補助装置２９及び対応する通信アンテナ３０に接続し
たコンピュータ１２も示してある。この通信補助装置２
９は、位置に関する情報を送ることが出来る。例えば、
バスに位置測定装置１０を設けて、バス基地に位置情報
を送り、バスが確実に適正なルート上にあるようにする
ことが出来る。最後に、コンピュータ１２は、ディスプ
レイ３２に結合することも選択随意である。
【００１１】図２を参照しつつ、第一の位置、又はビー
コン４２ａと第二の位置、又はビーコン４４ａとの間の
ルート４０ａを車が走行するときの状況について説明す
る。簡略化のため、ルート４０ａは直線状であり、実際
の道路方位４６ａ、又は、方角（北極点又はその他の基
準点に関する方角）は、二つのビーコン４２ａ、４４ａ
の地理上の位置、及びそれらのビーコンに出会う順序に
よって設定されるものと仮定する。二つのビーコン４２
ａ、４４ａに出会う順序を知り得ないならば、その車が
正確な車の方位角又はその反復的な方角（１８０°の差
がある）に向けて進行しているか否かに関して不明確と
なる。図２には、車がビーコン４２ａに最初に出会い、
次に、ビーコン４４ａに出会うことが示してある。ビー
コン４４ａに出会ったならば、その出会う順序が明確に
なり、計算における不確実さが解消される。基地からの
出口のような走行方向が分かったならば、又は、一方通
行の通りのため、出会う順序が分かったならば、実際の
道路方位角４６ａは、関連するビーコン４２ａにより求
め、又は関係付けて、これにより、最初の１８０°の不
確実さを解消することが出来る。
【００１２】このようにして、第一のビーコン又は位置
４２ａに近接していることは、車が走行する特定の通り
又は道路４０ａを示し、次のビーコン４４ａは、その通
りの実際の道路方位角４６ａにて通りの更に先にあるこ
とを示す。しかしながら、その道路の幅が車の方向を変
更するのに十分な広さであるならば、車は、計算の開
始、又は終了時点にてその通りの中心と整合されず、こ
のため、最初の瞬間的なジャイロスコープの角度、又は
終了時の瞬間的なジャイロスコープの角度は、その二つ
の隣接するビーコン間の経路上の車の見掛けの道路方位
角と一致すると仮定した場合、見掛けの道路方位角は、
誤ったものとなる。車が道路４０ａを走行するときに車
の方位角の偏位が比較的大きく、しかし一時的である例
として、バスが停留所又は方向変更レーンから離れる場
合がある。
【００１３】又、図３に示すように、道路部分４０ｂの
付近で第一のビーコン４２ｂに近接していることは、車
が実際の道路方位角４６ｂを有する道路部分４０ｂにあ
ることを意味する。この道路部分４０ｂは、その部分の
距離ｄにより画成することが望ましい。車が部分の距離
ｄを走行した後、見掛けの道路方位角の計算は、最初の
ずれ角度を除いて、道路部分４０ｂに対して実際の道路
方位角４６ｂに関して比較的正確でなければならない。
尚、道路部分４０ｂの部分距離ｄは、ビーコン４２ｂ、
４４ｂ間の経路４７の距離と等しくし、又は、所望であ
れば、より長くすることが出来る。同様に、図４に示す
ように、限定された走行道路４０ｃ付近にて第一のビー
コン４２に近接することは、その車が実際の道路方位角
４６ｃを有する限定された走行道路４０ｃを走行してい
ることを意味する。また、第一のビーコン４２ｃに関係
する限定された走行道路の距離Ｐを求めて、車の方位角
の計算に役立たせることが望ましい。例えば、限定され
た走行道路、又は道路部分の距離を走行した後、その道
路に対する適正な距離を選択したならば、車の見掛けの
方位角は、（最初のずれ角度を除いて）実際の道路方位
角４６ｃに対し比較的正確でなければならず、その最初
のずれ角度は、その道路の見掛けの道路方位角と実際の
道路方位角との差として正確に求めることが出来る。こ
の最初のずれ角度を使用して、推定による車の最初の方
位角を補正し、車の最初の方位角を正確に求める。道路
部分４０ｂ、又は制限された走行道路４０ｃの距離が不
明であり、仮りの値として精度が低くてよい場合、その
最初のずれ角度は、第一のビーコン位置にて開始する、
より頻繁な距離の間隔にて求めることが出来、また、車
の最初の方位角の計算は、以下に説明するように、直近
の最初のずれ角度を利用して、ルート外の状態のため終
了するようにすることが出来る。
【００１４】特定の実施例に依存して、各種の形態の情
報を車内に記憶させ、又は、車に伝達される次のような
データに含めることが出来る。即ち、ビーコン、或は位
置の地理的座標、ビーコン４２ａ、４４ａ間の道路４０
ａの実際の道路方位角、ビーコン４２ｃに関係した限定
的な走行路４０ｃの実際の道路方位角、又は走行路４０
ｂに関係した道路部分４０ｂの限定された走行路４０ｃ
実際の道路方位角、限定された走行路４０ｃの距離、或
は、道路部分４０ｂの距離である。これらの情報は、予
め計算して、検索表に記憶させてもよく、又は必要に応
じて計算してもよい。尚、ビーコン、シグナルポスト、
又は位置という語は、文脈に応じて互いに置き換え可能
に使用するものであり、無線又は光学的手段により車と
通信することが出来るものである。
【００１５】本発明は、実際の道路方位角を有する同一
の道路に沿って、最初の方位角の推定値から見掛けの道
路方位角を正確に求めることにより、道路４０ａ、４０
ｂ、又は４０ｃ（利用可能な情報及び具体的な実施例に
依存して）の実際の道路方位角と見掛けの道路方位角と
の正確な最初のずれ角度を求めるものである。この最初
のずれ角度は見掛けの道路方位角と実際の道路方位角と
の差として得られる。また、この最初のずれ角度は、車
の最初の方位角の推定値と実際の車の最初の方位角との
差と等しくなければならない。このため、実際の道路方
位角と見掛けの道路方位角との差として求めた最初のず
れ角度により、車の最初の方位角の推定値を補正するこ
とにより、車の正確な方位角が求められる。このよう
に、見掛けの道路方位角の計算と実際の道路方位角との
差として求めた最初のずれ角度の精度は、見掛けの道路
方位角が求められる実際の道路方位角を有する基準線又
は道路の長さだけ向上する。
【００１６】図５を参照すると、本発明の好適な実施例
は、推測航法による計算を通じて見掛けの道路方位角を
求める。この推測航（ＤＲ）計算法は、第一のビーコン
５２付近の任意の最初の点５０から行い、車の現在のＤ
Ｒ位置５４を求め、車の見掛けの軌道５７を見掛けの道
路方位角５６を求めることが可能である。計算の正確さ
に依存して、車の見掛けの軌道５７は、車の実際の軌道
５８に一致し、また同様に、見掛けの道路方位角５６
は、最初のずれ角度を除いて、実際の道路方位角５９と
一致しなければならない。明確にする目的にて、最初の
点５０に於ける車の実際の位置は、（ビーコンを使用し
てこの近似位置を求める方法により）既知であると仮定
する。実際には、車が第一のビーコン付近を通過したと
きを正確に知る点で多少の不確実さがある。
【００１７】車の位置は、典型的に等しい時間間隔で計
算され、局部的位置Ｘ及びＹのデカルト座標の変化（そ
れぞれ、東及び北方向への正位置を意味するものとみな
す）は、次式で求められる。
【００１８】ΔＸ＝（ΔＤ）×ｓｉｎ（θ） ΔＹ＝（ΔＤ）×ｃｏｓ（θ） θ＝θ最初＋合計値（Δθ）−最初のずれ角度 ここで、θは、車の方位角（北極に関して時計回り方向
であり、最初のずれ角度を除いて、既知である）、ΔＤ
は、通常、走行距離計２８（図１）から求められる、車
が直近の推定位置から走行した距離、合計値（Δθ）
は、最初の位置の計算時点からの速度ジャイロスコープ
の積分出力、θ最初は、車の最初の方位角の推定値を示
す。現代の車において、走行距離計２８は、車のトラン
スミッションに設けられたセンサを通じてデータを得
る。この説明は、簡略化のため、デカルト座標系を利用
して行い、また、通常、この距離は短かいから、地球の
回転楕円状の形状に起因する誤差は最小である。特定の
適用例において、位置誤差が顕著であるような距離であ
るならば、球座標を使用することが出来る。
【００１９】ＤＲで求めた位置５４の座標は、最初の位
置からの増分ΔＸにΔＹを合計することによって求めら
れる。
【００２０】Ｘ＝Ｘ最初＋合計（ΔＸ） Ｙ＝Ｙ最初＋合計（ΔＹ） ここで、Ｘ最初及びＹ最初は、最初の位置の座標であ
る。
【００２１】次式によって、現在のＤＲ位置５４の最初
の位置５０に関する見掛けの道路方位角５６を求めるこ
とが出来る。
【００２２】見掛けの道路方位角＝ａｒｃｔａｎ｛（Ｘ
−Ｘ最初）／（Ｙ−Ｙ最初）｝ 接線関数の性質は、±Ｐｉ／４にて無限大となるから、
０及び１８０°の方位角の４５°の範囲内で表示された
角度に対して上述の等式を適用することが最も容易であ
る。
【００２３】見掛けの道路方位角＝９０−ａｒｃｔａｎ
｛（Ｙ−Ｙ最初）／（Ｘ−Ｘ最初）｝ 車の方位角を求める方法は、第一のビーコン、又は位置
５２付近の任意の点５０から車のＤＲ位置５４の計算を
開始する。見掛けの道路方位角と実際の道路方位角５８
との間の最初のずれ角度を計算するため、本発明は、部
分の道路４０ｂ（図３）又は限定された走行道路４０ｃ
（図４）によって、ビーコン間の走行路４０ａ（図２）
に関係する実際の道路方位角５８を求め、車が現在のＤ
Ｒ位置５４に動くときの最初の点５０に関する、最初の
方位角の推定値を有する見掛けの道路方位角５６を計算
する。隣接するビーコン間の道路の実際の道路方位角、
第一のビーコンと関係する道路部分の実際の道路方位
角、又は第一のビーコンと関係する限定された走行路に
おける実際の道路方位角として既知である値と見掛けの
道路方位角とのずれが最初のずれ角度である。この最初
のずれ角度は、比較的迅速に求められ、また、見掛けの
道路方位角がより正確に求められるため、第一の位置、
又はビーコン後の道路全体に対する値が不断に改善され
ることが理解される。
【００２４】上述のように、この方法の精度は、見掛け
の道路方位角を求める基準線の長さだけ向上する。更
に、特定の距離又は間隔の後に、見掛けの方位角を計算
し、また、その見掛けの方位角を最初のずれ角度を求め
るために使用し、又は、見掛けの道路方位角を不断に計
算し、また不断に使用して、最初のずれ角度の補正値を
求めることが出来る。
【００２５】これとは別に、本発明は、道路部分４０ｂ
（図１）に関する最初のずれ角度を計算する段階と、車
が第二のビーコン又は位置付近を通過したときに、その
最初のずれ角度を更新する段階とを含んでいる。更に、
最初のずれ角度は、その後のビーコン又は連続的なビー
コン又は位置について計算し直すことが出来る。カルマ
ン（Ｋａｌｍａｎ）のような各種型式の推定フィルタを
使用して、最初のずれ角度の以後の推定値を好適な状態
で組み合わせることが出来る。この方法は、二つのビー
コンの間で方向変更する状況に合うように一般化するこ
とが出来るが、この計算方法は、第二のビーコンに出会
う前にその計算を行う場合、その位置及び方向変更の性
質に関する更なる情報を必要とする。
【００２６】最初の方位角の推定値及び道路に沿った車
の方位角の累積的変化に対する調整として、最初のずれ
角度を加えることにより、車の方位角θが求められる。
最初の位置５０に戻ると、合計値（Δθ）、即ち、車の
方位角の累積的変化は零となり、θは、実際の最初の車
の方位角となる。
【００２７】道路の幅をＷとし、道路に沿った走行距離
をＤとすると、実際の道路方位角に関する方位角の誤差
は、次式で求められる。
【００２８】誤差範囲＝ａｒｃｔａｎ（Ｗ／２Ｄ） このことは、誤差に関する既知の上限範囲の最初のずれ
角度を計算することは短かい走行距離の後にしか可能で
ないことを示唆する。従って、最初のずれ角度の近似値
を迅速に求めて、車の最初の方位角の推定値を補正する
ためには、メンテナンス基地又はフェリードックの出口
付近に比較的短かい道路又は道路部分に関係する、比較
的狭い間隔で配置された二つのビーコン、又は一つのビ
ーコンが存在することが望ましい。何れの場合でも、道
路の何れの箇所にも車が存在する可能性があるから、最
初のずれ角度の計算は不正確となる可能性があるが、図
６に示すように、道路に沿った走行距離が増せば増す程
に、車の方位角の計算結果は、益々正確となる。道路内
の車の最初の交差位置は、不知であるから、実際の誤差
範囲は、上述の計算値の２倍となる。両方向交通可能な
通りの場合、その幅は、実際の道路幅の半分であると仮
定することが出来る。
【００２９】メンテナンスガレージ、又はフェリードッ
クからの選択された出口又は制限された道路に一又は複
数の最初のビーコンが配置されるならば、最初の車の方
位角は比較的正確となる。最初の車の方位角の最初に求
めた値が走行距離がより長い場合の値よりも不正確では
あっても、その車が所定のルートから外れるならば、そ
の値は有効である。補正後のＤＲ位置がその道路幅の所
定の倍数だけ直線状道路から逸脱するならば、車は、所
定のルートから外れたと判断される。このように、ルー
トから外れる状態を略瞬間的に判断することが出来る。
道路部分ｄ、又は限定的な走行路ｐの距離が不明である
ならば、このルート外れの状態を利用して、車の方位角
の測定を中断することが出来る。ルート外れの状況にな
ったならば、最初のずれ角度の推定を止めて直近の最初
のずれ角度の推定値を使用する。車が実際の道路方位角
を有する特定の経路を走行するという仮定が無効となる
から、こうした状況下にて最初の車の方位角の推定を継
続することは、不適当である。かかる状況のとき、この
事実をシステムから中央位置に、又は車の運転者の何れ
かに伝達することが適切である。この明細書において、
道路幅はＷであると仮定したが、実際の道路幅のより正
確な近似値とするため、各ビーコンに対して別の幅Ｗを
関係付けることが出来ることは勿論である。車のＤＲ位
置は、ある程度の精度にて少なくとも既知であり、通り
の地図が利用可能であるならば、地図の適合技術を通
じ、その通りのパターンが完全に規制的でない限り、不
明確さを通常、摘出することが出来る。
【００３０】この方法は、ビーコン又はシグナルポスト
について説明したが、連続的に又は断続的に受けるかを
問わずに、位置を求める目的のためにＧＰＳ信号を使用
することが可能であることも明らかである。最短の時間
で所望の精度を達成するためには、ＤＧＰＳデータを使
用することが望ましい。断続的に受信したＧＰＳ信号を
ビーコン、又は一連の位置の同等のものとして使用する
ことは、衛星信号が建物によって妨害される都市部にて
特に有効である。ビーコンと同等のもとしてＧＰＳ信号
を使用するならば、実際の道路方位角は、一対の位置、
又は一連の位置の座標によって求め、また、第一の位置
から見掛けの道路方位角を計算することが望ましい。
【００３１】最初の整合状態の測定精度を考えるとき、
ジャイロの誤差も考慮に入れる必要がある。これらの誤
差は、全体として、バイアスのずれ、バイアスドリフト
及び測定因子の誤差を含む。
【００３２】車が静止しているとき、方向を変更し得な
いことは周知である。このため、走行の開始時に車が静
止しているとき、及び走行中、交通信号又はバス停留所
にて車が静止していると走行距離計によって判断される
ときのジャイロの速度出力を測定することでバイアスず
れを解消することが出来る。バイアス誤差を不断に調節
することによりバイアスドリフトの影響が少なくなる。
これらの調節の間に、バイアスドリフトは、累積して方
位角の誤差を生ずる。速度ジャイロを適正に設計すれ
ば、かかる誤差は最小となる。表示された回転速度が倍
数の定数だけ実際の物理的な入力速度と異なるときに、
測定因子の誤差が生じる。測定因子の誤差が１％のと
き、９０°の方向変更は、８９°又は９１°の何れかと
して測定される。車が同一の方向への方向変更を続ける
場合であれば、これは著しい問題となる可能性がある。
この状況のとき、ビーコンの間で直線状の通りを走行す
るように車が規制される場合、全体的な方向変更角度
は、通常、９０°よりも著しく小さく、また、車は短か
い走行距離のとき通りから外れる。測定因子に起因する
方向変更の純誤差は、小さい。従って、この状況のと
き、測定因子は通常、問題とならない。ビーコン間の道
路から方向変更を伴うとき、測定因子の誤差によってあ
る程度の誤差が生じる。
【００３３】ビーコン、又は位置の間でルートが方向変
更６０し、車はその方向変更位置６０に関する詳細な情
報を持たない場合、実際の道路方位角を有し、望ましく
は、距離が既知の道路部分に亙って見掛けの道路方位角
を求めるならば、計算を終了させることが出来る。これ
が不可能であれば、最初のずれ角度の正確な測定は、車
がその後のビーコンを通過するときに行われる。この時
点で、ＤＲ位置及び二つのビーコン間の位置を同様の方
法で使用し、図７に示すように、最初のずれ角度を明確
に測定することが出来る。その方法は、ビーコン６２、
６４間の実際の道路方位角６１を求め、見掛けの車の軌
道６８の見掛けの道路方位角６６とその道路の実際の道
路方位角６１との差を求めて、最初のずれ角度を求める
方法による。一般に、二つのビーコン間で方向変更を伴
う実際の道路方位角６１は、そのルートの個々の部分の
何れの方向とも一致せず車の位置に関する不明確さは、
通りの幅Ｗ、及びルートに沿った車の位置ΔＬの不確実
性の双方の影響を受ける。ΔＬは、ビーコンの座標に関
するルートに沿った車の位置を判断するときの誤差であ
る。通りの幅員Ｗ、及びΔＬにより形成される三角形の
斜辺に沿って方位角があるとき、最も不明確な状態とな
り、その値は、次式で求められる。
【００３４】誤差範囲＝ａｒｃｔａｎ｛ｓｑｒｔ（Ｗ2
＋（ΔＬ）2）／２Ｄ｝ この誤差は、ルート部分の両端で生じる可能性があるか
ら、最も不確実な状態はその値の２倍となる可能性があ
る。この分析は最悪のケースであり、シグナルポスト間
の方角の角度を予め計算した値に基づいて、実際の誤差
推定値をより正確にし、また、各ビーコン付近における
局部的なルートの方位角を知ることが出来る。
【００３５】このように、本発明は最初の方位角の推定
値により、走行路における車の見掛けの軌道に対する見
掛けの道路方位角を計算し、また、その道路の見掛けの
道路方位角と実際の道路方位角との差として最初のずれ
角度を計算することにより、最初のずれ角度を設定する
ものである。次に、最初の車の方位角の推定値を最初の
ずれ角度で補正し、見掛けの道路方位角と実際の道路方
位角とを一致させる。本発明は、第一のビーコン、又は
位置から走行路の実際の道路方位角を測定するものとし
て具体的に説明した。この実際の道路方位角の情報、及
び距離のようなその他の道路に関する情報は、第一のビ
ーコンによって伝達し、又は、車の位置測定システムが
その情報を記憶し、又は計算することが出来る。更に、
本発明の代替的な形態において、車が第二の位置、又は
ビーコンを通るとき、最初のずれ角度が計算され、実際
の道路方位角は、そのビーコン間の方位角である。更
に、隣接するビーコン、又は位置間に関係する方位角と
して、又は、第一のビーコン付近にて限定的な走行路又
は道路部分に関係する方位角として道路の実際の道路方
位角について説明した。
【００３６】本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、実
際の道路方位角が隣接するビーコン又は限定的な走行路
に関係しているか否かによって、本発明の好適な実施例
の変形例が可能となる。更に、本発明は、上述の技術を
組み合わせることにより最初のずれ角度、従って、車の
方位角を計算することが出来る。例えば、本発明は、第
一のビーコンと関係した限定的な走行路の実際の道路方
位角を求めることが出来るが、第二のビーコンに達した
とき、実際の道路方位角を隣接するビーコン間の差とし
て計算し、また、より正確な車の方位角を得るために使
用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により使用したとき、最初の車の方位角
を設定する一例としての車の位置測定システムのブロッ
ク図である。
【図２】第一のビーコン付近からの実際の道路方位角を
有する、本発明により利用可能な別の走行路を示す図で
ある。
【図３】第一のビーコン付近からの実際の道路方位角を
有する、本発明により利用可能なもう一つ別の走行路を
示す図である。
【図４】第一のビーコン付近からの実際の道路方位角を
有する、本発明により利用可能なもう一つ別の走行路を
示す図である。
【図５】開始位置から現在の位置までの車の走行路を示
し、又、最初のずれ角度だけ最初の車の方位角からずれ
た車の見掛けの道路方位角の推測航法を示す図である。
【図６】走行距離が増すに伴い最初のずれ角度の誤差が
減少する方法を示す図である。
【図７】ビーコン間の実際の道路方位角と見掛けの道路
方位角との間の最初のずれ角度により、見掛けの道路方
位角をずらして得られる、二つのビーコンの間を走行す
る車の最初の車方位角の確実な計算方法を示す図であ
る。
【符号の説明】
１０ 車の位置測定システム １２ ナビゲー
ションコンピュータ １４ 結合回路 １６ ジャイロ
スコープ １８ 走行距離計 ２０ ビーコン
レシーバ ２２ ビーコンアンテナ ２４ ＧＰＳレ
シーバ ２６ ＧＰＳ受信アンテナ ２８ ビーコン
伝送アンテナ ２９ 通信補助装置 ３０ 通信アン
テナ ３２ ディスプレイ ４０ａ、４０
ｂ、４０ｃ 道路 ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ 第一のビーコン ４４ａ、４４ｂ、４４ｃ 第二のビーコン ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ 道路方位角 ４７ ビーコン
間の経路 ５０ 最初の点 ５２ 第一のビ
ーコン ５４ ＤＲ位置 ５６ 見掛けの
道路方位角 ５７ 車の見掛けの軌道 ５８ 車の実際
の軌道 ５９ 車の実際の道路方位角 ６０ 方向変更
位置 ６１ 実際の道路方位角 ６２、６４ ビ
ーコン ６６ 見掛けの道路方位角 ６８ 見掛けの
車の軌道

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ジャイロスコープ及び距離センサを用い
    た車の位置測定システム用に車の方位角を設定する装置
    であって、 第一の位置に近接する位置を少なくとも表示する情報信
    号を受信するレシーバと、 前記ジャイロスコープと、前記レシーバと、前記距離セ
    ンサとに接続され、第一の位置と後続位置に近接する位
    置を夫々判断するように構成された処理回路とを備え、 前記処理回路が、前記第一の位置と前記後続位置との間
    の実際の道路方位角を割り出すと共に前記第一の位置と
    前記後続の位置との間を横断する車の任意の走行経路を
    算出し、前記処理回路は更に、前記後続位置に近接する
    位置を判断する時に前記実際の道路方位角を求め且つ、
    見掛けの上の道路方位角と前記実際の道路方位角との差
    であるずれ角度を割り出すように構成され、該ずれ角度
    が前記車の方位角を補正する角度であることを特徴とす
    る装置。
  2. 【請求項２】 前記第一の位置がビーコンからの情報信
    号により判断される請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記第一の位置及び前記後続位置がＧＰ
    Ｓ信号により判断される請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 ジャイロスコープ及び距離センサを用い
    た車の位置測定システム用に車の方位角を設定する方法
    であって、 実際の道路方位角を結ぶ第一の位置と後続位置とに夫々
    近接する位置に車両が位置することを判断する段階と、 前記第一の位置と前記後続位置との間を横断する前記車
    両の任意の走行経路に関する見掛け上の道路方位角を算
    出する段階と、 前記第一の位置と前記後続位置との間の前記実際の道路
    方位角を判断する段階と、 前記見掛け上の道路方位角と前記実際の道路方位角との
    差であるずれ角度を割り出す段階と、 該ずれ角度により前記車の方位角を補正する段階とから
    成る方法。
  5. 【請求項５】 前記第一の位置がビーコンからの情報信
    号により判断される請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記第一の位置及び前記後続の位置がＧ
    ＰＳ信号により判断される請求項４に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記見掛け上の道路方位角が、前記第一
    の位置と推測航法で計算した前記後続位置との間の方位
    角を求めることにより計算される請求項１に記載の装
    置。
  8. 【請求項８】 前記処理回路が、前記レシーバにより受
    信した情報信号を分析して、前記後続位置に近接したこ
    とを判断する請求項１に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記処理回路が、前記第一の位置にて前
    記レシーバにより受信した情報信号に基づいて前記後続
    位置に近接したことを判断する請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記見掛け上の道路方位角を計算する
    段階が、前記第一の位置と推測航法により計算した前記
    後続位置との間の方位角を求める段階を含む請求項４に
    記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記後続位置に車が近接したことを判
    断する段階が、前記処理回路に接続されたレシーバから
    受け取った情報信号を分析する段階を含む請求項４に記
    載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記後続位置に車が近接したことを判
    断する段階が、前記第一の位置にて前記レシーバから受
    け取った情報信号を使用する段階を含む請求項１１に記
    載の方法。
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