JPH0861971A - 車両走行位置表示装置 - Google Patents

車両走行位置表示装置

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JPH0861971A
JPH0861971A JP20072194A JP20072194A JPH0861971A JP H0861971 A JPH0861971 A JP H0861971A JP 20072194 A JP20072194 A JP 20072194A JP 20072194 A JP20072194 A JP 20072194A JP H0861971 A JPH0861971 A JP H0861971A
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和広 大滝
Kiyoshi Tsurumi
潔 鶴見
Naohiro Sakashita
尚広 坂下
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両の走行軌跡と地図の道路の形状を照合し
て車両の走行道路を推測する場合、方位センサが相対方
位センサであっても、走行軌跡の回転処理を行わずとも
走行軌跡と道路パターンとの照合を行うことができるよ
うにする。 【構成】 走行軌跡の2点間及び車両が走行する可能性
のある候補道路の2点間をそれぞれnに区分(2≦n)
して線分化する。走行軌跡の2点間を結ぶ直線LM と各
線分Ki とのなす角度θi 及び候補道路の2点間を結ぶ
直線LN と各線分Ri とのなす角度βi を求め(i=1
〜n)、(θi −βi )の二乗の総和をnで除した平方
根(二乗平均平方根)を求め、その値が所定値以内なら
ば、走行軌跡と候補道路の形状が一致し、車両はその候
補道路を走行していると判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は車両の現在位置を地図上
に重ねて表示する車両走行位置表示装置に係わり、特に
車両の走行軌跡と道路の形状との類似性から車両が走行
している道路を特定するものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、車両に搭載されたセンサから
の検出信号に基づいて、車両の走行距離と進行方位とを
求めて車両の位置を計算し、この計算位置に基づいて、
CRTに表示された地図上に車両の現在位置を表示する
ものが知られている。しかし、走行距離検出手段や方位
検出手段の検出値には若干の誤差が含まれるため、これ
らの検出値を積算して得られる車両の計算位置には誤差
が生ずる。そこで、車両の走行軌跡の形状と道路の形状
とを照合し、車両が走行している道路を特定してその道
路上に計算位置を表示するようにすると共に、計算位置
と地図上の検定点とを比較し、車両が検定点を通過する
度に計算位置を検定点に合わせる補正を行うようにして
いる。
【0003】このようなマップマッチング処理におい
て、車両の走行軌跡と地図上の道路の形状が一致してい
るか否かを判定する従来技術の一例として次のようなも
のが知られている。これは、図8(a)に示すように車
両の走行軌跡の任意の2点間を複数に区分して線分化す
る一方、図8(b)に示すように車両が走行していると
推測する地図上の道路の2点間を同様に複数に区分して
線分化する。そして、走行軌跡の各線分を地図上の道路
の各線分に重ね、その一致度から車両が実際に走行して
いる道路と車両の現在位置を表示するための地図上の道
路とが一致しているか否かを判断するようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】道路情報は道路上の各
点を絶対位置(緯度、経度)で表示しているため、一致
度判定の際の地図上の上記各線分の方向は東西南北の絶
対方位で表されている。従って、車両に搭載されている
方位センサが地磁気センサのような絶対方位を検出でき
るものであれば、走行軌跡の上記各線分も絶対方位で表
されるので、地図上の各線分と走行軌跡の各線分とをそ
のまま比較することができる。
【0005】しかしながら、方位センサがジャイロのよ
うな相対方位でしか検出できないものである場合には、
車両の進行方位はその進行方向の変化でしかとらえられ
ないため、一致度判定の際には、まず走行軌跡の各線分
を地図上の道路の各線分に合わせて回転処理し、例えば
走行軌跡の始点の線分を地図上の道路の始点の線分に合
わせ、その上で走行軌跡の各線分を地図上の道路の各線
分と比較しなければならない。このように、従来のマッ
プマッチング処理の一致度判定は、方位センサが相対方
位センサであると、走行軌跡を回転処理する必要性があ
り、処理に時間がかかるという問題があった。
【0006】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、方位検出手段が相対的な方位でしか検
出できないものであっても、走行軌跡の回転処理を行な
うことなく、走行軌跡と候補道路との一致度判定を精度
良く行うことができる車両走行位置表示装置を提供する
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の車両走行
位置表示装置は、車両の走行距離を検出する走行距離検
出手段と、前記車両の進行方位を検出する方位検出手段
と、道路地図情報を記憶した地図記憶手段とを備え、前
記走行距離と前記進行方位とに基づいて計算した前記車
両の計算位置を前記地図情報と共に表示手段に表示する
ものにおいて、前記走行距離と前記進行方位とに基づい
て前記車両の走行軌跡を検出する走行軌跡検出手段と、
この走行軌跡検出手段により検出された前記車両の走行
軌跡を記憶する走行軌跡記憶手段と、前記地図記憶手段
に記憶された地図道路から前記車両が走行する候補道路
を選択する候補道路選択手段と、前記走行軌跡記憶手段
に記憶された前記走行軌跡の2点間及び前記候補道路選
択手段により選択された候補道路のうち前記走行軌跡の
前記2点間に対応する2点間をそれぞれ複数に区分して
線分化し、前記走行軌跡において前記2点間を結ぶ直線
と前記各線分とのなす角度及び前記候補道路において前
記2点間を結ぶ直線と前記各線分とのなす角度の差に基
づいて、前記走行軌跡が前記候補道路の形状に一致して
いるか否かを判定する判定手段とを具備してなるもので
ある。
【0008】請求項2記載の車両走行位置表示装置は、
請求項1における前記判定手段が、前記走行軌跡におい
て前記2点間を結ぶ直線と前記各線分とのなす角度及び
前記候補道路において前記2点間を結ぶ直線と前記各線
分とのなす角度の差を二乗した値の平均を求め、その平
均値の平方根により前記走行軌跡が候補道路の形状に一
致しているか否かを判定することを特徴とするものであ
る。
【0009】
【作用及び発明の効果】マップマッチング処理をする場
合、地図記憶手段に記憶された地図道路から車両が走行
する候補道路を選択する。そして、走行軌跡の2点間及
び前記選択された候補道路のうち前記走行軌跡の前記2
点間に対応する2点間をそれぞれ複数に区分して線分化
し、前記走行軌跡において前記2点間を結ぶ直線と前記
各線分とのなす角度及び前記候補道路において前記2点
間を結ぶ直線と前記各線分とのなす角度の差に基づい
て、前記走行軌跡が前記候補道路の形状に一致している
か否かを判定する。このような一致度判定により、走行
軌跡の各線分及び候補道路の各線分は1本の直線を基準
にして当該直線とのなす角度を比較することとなるの
で、走行軌跡を候補道路に合わせて回転処理せずとも済
む。
【0010】この場合、走行軌跡において2点間を結ぶ
直線と各線分とのなす角度及び候補道路において2点間
を結ぶ直線と各線分とのなす角度の差を二乗した値の平
均を求め、その平均値の平方根により前記走行軌跡が候
補道路の形状に一致しているか否かを判定することによ
り、走行軌跡において2点間を結ぶ直線と各線分とのな
す角度及び候補道路において2点間を結ぶ直線と各線分
とのなす角度の差の平均値により一致度を判定する場合
に比べ、プラスとなる角度差とマイナスとなる角度差と
で相殺されることがないので、より正確な一致度判定が
可能となる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図7に基づ
いて説明する。図7は車両走行位置表示装置の概略構成
図であり、車両には、車速センサ1と、相対方位センサ
2とが搭載されている。車速センサ1は車両の走行速度
を検出するもので、この走行速度を後述する電子制御回
路3により積分処理することによって車両の走行距離が
求められる構成となっており、これら車速センサ1と電
子制御回路3とによって走行距離検出手段が構成されて
いる。また、相対方位センサ2はレートジャイロからな
り、車両の進行方向(ヨーイングの角速度)の変化を検
出する。そして、この相対方位センサ2が検出する進行
方向変化を電子制御回路3により積分処理することによ
って車両の進行方位が求められる構成となっており、こ
れら相対方位センサ2と電子制御回路3とにより相対方
位検出手段が構成されている。なお、相対方位検出手段
としては、左右操舵輪の回転差などから得られる車両の
ステアリング角を累積して方位を求めるものであっても
良い。また、相対方位センサ2に代えて地磁気センサの
ような絶対方位センサを用いても良い。
【0012】上記車両走行位置表示装置は地図記憶手段
としての地図メモリ4を備えており、これはコンパクト
ディスク等の大容量の記憶装置で構成されている。この
地図メモリ4には、地図情報として例えば東京都や愛知
県あるいは東海地方などの所定範囲の地図データ、及び
道路の特徴を書き出した検知点データが記憶されてい
る。地図データは、道路形状、道路幅、道路名、建物、
地名、地形などの地図を再生するためのデータからな
る。
【0013】上記検知点データは、表示される車両位
置、相対方位センサ2から得られる車両の進行方位、車
速センサ1から得られる車両の走行距離などを補正する
ために、地図データ或いは実測に基づいて作成されるデ
ータである。本実施例では、道路を折れ線の集合により
近似し、線の中間点、角折れ線の端点及び道路の交差点
等を検定点としている。そして、これらの検定点に関す
るデータとして下記のような情報を有している。
【0014】検定点番号 検定点の絶対位置(緯度、経度) 検定点が含まれる領域番号(但し、領域番号とは例え
ば日本全国をいくつかに分割した場合の区画番号) 検定点の両側の折れ線のなす角度) 検定点に接続されている他の検定点の数 検定点に接続されている他の検定点の番号 検定点に接続されている他の検定点までの距離 検定点に接続されている他の検出点への方位 なお、、、における他の検定点の番号、距離、方
位はの他の検定点の数に対応した数だけある。また、
の検定点の絶対位置、の検定点間距離やの他の検
定点への方位は、実測により、若しくは地図から測定さ
れる。
【0015】更に、車両走行位置表示装置には、コント
ロールスイッチ5が設けられており、これは、車両の乗
員が初期値を入力したり、表示される地図を選択したり
するための各種スイッチで構成されている。
【0016】以上のような車速センサ1、相対方位セン
サ2、地図メモリ4、コントロールスイッチ5は、それ
ぞれ電子制御回路3に接続されている。この電子制御回
路3は、周知のCPU6、制御用のプログラムやデータ
を予め格納するROM7、車両の走行距離及び進行方位
から得られる走行軌跡などを記憶するRAM8を備え、
それらに入出力回路9がコモンバス10を介して接続さ
れている。
【0017】CPU6は、車速センサ1、相対方位セン
サ2、地図メモリ4、コントロールスイッチ5からの信
号を入出力回路9を介して入力し、これらの信号、RO
M7、RAM8内のプログラムやデータ等に基づき、車
両の現在位置を計算する位置計算手段として機能する等
して所要の処理を実行し、入出力回路9、CRTコント
ローラ11を介してCRT12に所要の駆動信号を出力
する。
【0018】このCRTコントローラ11は、CRT1
2の表示を制御し、電子制御回路3から転送される地図
データを、CRT12の画面に地図として再生すると共
に、電子制御回路3から転送される車両の計算位置を、
現在表示中の地図上に表示する構成のものである。な
お、電子制御回路3は、車両に搭載することなく、固定
局に設けて、適宜の通信装置によってデータを送受信し
て車両位置を再現する構成のものであっても良い。
【0019】前記電子制御回路3のCPU6は、図示し
ない電源スイッチがオンされると、ROM7に予め設定
されたプログラムに従って演算処理の実行を開始する。
本実施例では、車両の発進前に乗員がコントロールスイ
ッチ5を操作してCRT12に表示される地図を選択
し、この地図上に自らの車両位置を初期位置Pbとして
指示する。或いは、これ以外にも、前回の車両の運転停
止位置を不揮発性メモリに格納しておき、この位置を初
期位置Pbとして設定するようにしても良い。
【0020】そして、車両が走行を開始すると、CPU
6は、車速センサ1から入力される走行速度を積分して
走行距離を得ると共に、相対方位センサ2から入力され
る進行方向の変化を積分して進行方位を得、それら走行
距離及び進行方位が走行軌跡としてRAM8に記憶され
る。従って、電子制御回路3は車両の走行軌跡を検出す
る走行軌跡検出手段として機能し、RAM8は走行軌跡
を記憶する走行軌跡記憶手段として機能するものであ
る。
【0021】車両がある距離走行すると、検出された走
行距離と進行方位とに基づいて計算された現在の計算位
置Vが、CRT12の地図上に表示される。車両の走行
に伴って地図メモリ4に予め記憶された検定点Pi (i
は検定点の番号)を通過すると、計算位置Vの補正制御
処理が行われる。
【0022】ここで、電子制御回路3で行われるこの補
正制御処理について、図4に示すフローチャートにより
説明する。まず、相対方位センサ2により検出される検
出点Pi の通過後の進行方位と、通過前の進行方位との
差を求め、この差と所定値とを比較して屈曲か否かを判
定する(ステップS1)。ここで屈曲とは、例えば、交
差点で、或いは大きく曲った道路で右左折するような場
合をいい、図6に示すように、検定点Pi 通過前の方位
と通過後の方位とのなす角度γを検出し、この角度γが
所定角度以上となったとき、屈曲したと判定する。
【0023】このステップS1で屈曲しないと判定され
ると、通過した検定点Pi と次の検定点Pi+1 との間の
距離disn を走行したか否かを判定する(ステップS
2)。図5に示すように、本実施例では、P0 P1 間、
P1 P2 間、P2 P3 間、P3P4 間等の距離がそれぞ
れ検定点間距離disn に相当し、予め地図メモリ4に記
憶されている。距離disn を走行したと判定すると、そ
の計算位置Vが検定点Pi+1 から所定距離内に有るか否
かを判定する(ステップS3)。この計算位置Vは、前
回通過した検定点Pi から車速センサ1及び相対方位セ
ンサ2の検出値に基づいて算出した位置であり、図5で
は例えば検定点P0 から計算した位置である。
【0024】計算位置Vが検定点Pi+1 から所定距離内
にあるときには、検定点Pi+1 を通過したと判定して、
計算位置Vを検定点Pi+1 に引込む処理を行って計算位
置Vを補正する(ステップS4)。この計算位置Vの補
正は、例えば計算位置Vと検定点Pi+1 との位置との差
を求め、この位置の差に応じた値を計算位置Vから減算
することによって行われ、以後はこの引き込み処理して
補正された計算位置Vに基づいて車両の位置の計算が行
われる。図5の例では、検定点P1 、P3 、P4 (P2
は屈曲であるから除かれる)において引込み処理が実行
されるものである。次に、後述する追跡処理を実行して
(ステップS5)、以後はこの引込み処理した検定点か
らの計算位置Vを算出する。
【0025】一方、前記ステップS3の処理で計算位置
Vが検定点Pi から所定距離内にないと判定されたとき
には、離脱処理を実行する(ステップS6)。この離脱
処理では、車両は地図に示された道路以外の場所、例え
ば駐車場等を走行していると判定し、計算位置Vを補正
せずに、そのままの計算位置VをCRT12の地図上に
表示する。
【0026】一方、前記ステップS1の処理で屈曲した
と判定されたときには、この屈曲した時の計算位置Vか
ら所定距離内に検定点Pi が有るか否かを判定し(ステ
ップS7)、計算位置Vから所定距離内に検定点Pi が
あるときには、検出点Pi を通過したと判定し、屈曲し
たときの計算位置Vを検定点Pi に引き込む処理を行っ
て計算位置Vを補正し(ステップS8)、以後はこの補
正された計算位置Vに基づいて車両の位置の計算が行わ
れる。次に、後述する追跡処理を実行し(ステップS
9)、以後はこの引き込み処理した検定点からの計算位
置Vを算出する。
【0027】上記ステップS7で計算位置Vが検定点P
i から所定範囲内にないときは、前述の離脱処理(ステ
ップS6)を実行し、計算位置Vを補正せずに、そのま
まの計算位置VをCRT12の地図上に表示する。前記
ステップS5、S6、S9の処理を実行すると、或いは
前記ステップS2の処理でまだ検定点間距離を走行して
いないと判定されると、一旦本制御処理を終了する。
【0028】次に前述したステップS5、S9の追跡処
理について、図1に示すフローチャートによって説明す
る。この追跡処理は、車両の現在位置を表示する道路
が、実際に車両が走行している道路と一致しているか否
かを、車両の走行軌跡と道路の形状とを照合することに
より判定するものである。従って、この追跡処理は判定
手段に相当するものである。
【0029】この追跡処理では、まずRAM8に記憶さ
れている走行軌跡を読み出す(ステップSA)。例え
ば、車両が図2(a)に示す道路上を実線Lで示すよう
にA点からB点まで走行したとすると、同図(b)に実
線L0 で示す走行軌跡が読み出される。なお、A点が存
在する道路は以前の追跡処理で車両が実際に走行してい
ると判定した道路上の点(検定点であっても、或いはな
くとも良い)である。衛星航行システム(GSP)やサ
インポスト(電波燈台)等によって車両の絶対位置が与
えられる場合には、A点はその絶対位置により示された
道路上の点であっても良い。
【0030】次に、地図情報から車両が走行すると推測
する候補道路を選択する(ステップSB、候補道路選択
手段)。図2(a)に示す例では、A点から車両の進行
方位に向かって交差点が2箇所において存在するので、
候補道路としては、図2(c)に示すように第1の交差
点で直進する場合L1 と、図2(d)で示すように第1
の交差点で緩やかに右折した後、第2の交差点で直進す
る場合L2 と、図2(e)で示すように、第1の交差点
で緩やかに右折した後、第2の交差点で直角に右折する
場合L3 と、図2(f)で示すように第1の交差点で緩
やかに右折した後、第2の交差点で直角に左折する場合
L4 とが選択される。そして、各候補道路L1 〜L4 に
おいて、A点から走行軌跡L0 のAB2点間の距離相当
分のデータを読み出す。
【0031】この後、走行軌跡と候補道路とを一定間隔
(例えば10m間隔)で複数に区分して線分化し(ステ
ップSC、線分化手段)、次に走行軌跡及び各候補道路
について、その始点(A点)と終点(B点)とを結ぶ直
線の方位を演算する(ステップSD、方位演算手段)。
このとき走行軌跡のAB2点間の直線の方位は東西南北
で表される絶対方位でなく、相対方位センサ2で示され
る相対的なもので良い。そして、次に走行軌跡と候補道
路との一致度を演算し、その値により一致度を判定する
(ステップSE、一致度演算手段)。
【0032】この一致度判定の原理を図3により説明す
ると、同図(a)のように複数に区分された走行軌跡の
第1区分の線分をK1 、第2区分の線分をK2 、第3区
分の線分をK3 、……最終区分の線分をKn で示し、同
図(b)のように候補道路の第1区分の線分をR1 、第
2区分の線分をR2 、第3区分の線分をR3 、……最終
区分の線分をRn で示すとする。
【0033】一致度の判定は、まず走行軌跡についてA
B2点間を結ぶ直線LM の方位と各線分K1 〜Kn の方
位とのなす角度を求めると共に、候補道路についてAB
2点間を結ぶ直線LN の方位と各線分R1 〜Rn の方位
とのなす角度を求める。ここで、直線L1 と線分K1 、
K2 、……Kn とのなす角度をθ1 、θ2 、……θnと
し、直線L2 と線分R1 、R2 、……Rn とのなす角度
をβ1 、β2 、……βn とすると、次に下記に示す数式
1により一致度を演算し、その一致度の値により走行軌
跡と候補道路の形状が一致しているか否かを判定する。
【0034】
【数1】
【0035】この数式1による一致度判定を各候補道路
について行う。そして、各候補道路について求めた一致
度が所定値よりも小さい候補道路を現在車両が走行して
いる道路と判定し、その道路上に現在位置を表示する。
図2の例では、(a)の走行軌跡L0 は(d)の候補道
路L2 に一致することとなり、その道路L2 上に現在位
置を表示するものである。なお、いずれの候補道路につ
いても、上記数式1の演算値が所定値を越えている場合
には、地図上の道路から外れ、例えば車両が駐車場に入
ったとか、地図にない新設の道路に入った等と推測して
離脱処理と同様に計算位置VをそのままCRT12の地
図上に表示する。
【0036】このように本実施例によれば、走行軌跡の
2点間を結ぶ直線LM と各線分K1〜Kn とのなす角度
θi 及び候補道路の2点間を結ぶ線分LN と各線分R1
〜Rn とのなす角度βi を求め、その差に基づいて走行
軌跡と候補道路との一致度を判定するようにしたので、
いわば直線LM と直線LN とを重ねて走行軌跡の各線分
K1 〜Kn と候補道路の各線分R1 〜Rn との角度を比
較することと同等となる。このため、走行軌跡が相対方
位で示されていても、走行軌跡を候補道路に合わせて回
転処理せずとも済み、それだけ一致度の判定を短時間で
行うことができる。
【0037】この場合、一致度を上記数式1で示される
二乗平均平方根により判定するようにしたので、単純に
θi とβi との差の平均により判定する場合に比べ、
(θi−βi )がプラスになったときと、マイナスにな
ったときとが相殺されることがないので、精度の良い判
定を行うことができる。
【0038】なお、上記実施例では、走行軌跡、候補道
路を多数に区分したが、これは2分割以上であれば良
い。また、走行軌跡、候補道路はABの2点間を等距離
ずつに区分する必要はなく、最初は10m、次は15m
というように適宜分割距離を定めても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における走行軌跡と候補道路
との一致度判定のための処理を示すフローチャート
【図2】一致度判定処理の内容を説明するための走行軌
跡と候補道路の一例を示す図
【図3】一致度判定処理の原理を説明するための図
【図4】補正制御処理を示すフローチャート
【図5】補正制御処理の内容を説明するための道路の一
例を示す図
【図6】車両の屈曲を説明するための図
【図7】車両走行位置表示装置の概略構成図
【図8】従来例を説明するための図2相当図
【符号の説明】
1は車速センサ(走行距離検出手段)、2は相対方位セ
ンサ(進行方位検出手段)、3は電子制御回路(走行距
離検出手段、進行方位検出手段、走行軌跡検出手段、候
補道路選択手段、判定手段)、4は地図メモリ(地図記
憶手段)、6はCPU、8はRAM(走行軌跡記憶手
段)、12はCRT(表示手段)である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両の走行距離を検出する走行距離検出
    手段と、前記車両の進行方位を検出する方位検出手段
    と、道路地図情報を記憶した地図記憶手段とを備え、前
    記走行距離と前記進行方位とに基づいて計算した前記車
    両の計算位置を前記地図情報と共に表示手段に表示する
    ものにおいて、 前記走行距離と前記進行方位とに基づいて前記車両の走
    行軌跡を検出する走行軌跡検出手段と、 この走行軌跡検出手段により検出された前記車両の走行
    軌跡を記憶する走行軌跡記憶手段と、 前記地図記憶手段に記憶された地図道路から前記車両が
    走行する候補道路を選択する候補道路選択手段と、 前記走行軌跡記憶手段に記憶された前記走行軌跡の2点
    間及び前記候補道路選択手段により選択された候補道路
    のうち前記走行軌跡の前記2点間に対応する2点間をそ
    れぞれ複数に区分して線分化し、前記走行軌跡において
    前記2点間を結ぶ直線と前記各線分とのなす角度及び前
    記候補道路において前記2点間を結ぶ直線と前記各線分
    とのなす角度の差に基づいて、前記走行軌跡が前記候補
    道路の形状に一致しているか否かを判定する判定手段と
    を具備してなる車両走行位置表示装置。
  2. 【請求項2】 前記判定手段は、前記走行軌跡において
    前記2点間を結ぶ直線と前記各線分とのなす角度及び前
    記候補道路において前記2点間を結ぶ直線と前記各線分
    とのなす角度の差を二乗した値の平均を求め、その平均
    値の平方根により前記走行軌跡が候補道路の形状に一致
    しているか否かを判定することを特徴とする請求項1記
    載の車両走行位置表示装置。
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