JPH10253371A - 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

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JPH10253371A
JPH10253371A JP7264797A JP7264797A JPH10253371A JP H10253371 A JPH10253371 A JP H10253371A JP 7264797 A JP7264797 A JP 7264797A JP 7264797 A JP7264797 A JP 7264797A JP H10253371 A JPH10253371 A JP H10253371A
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vehicle
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building
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Sunao Toshibe
直 利部
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 GPS衛星から送られてくる電波がマルチパ
スの影響を受けているか否かを判別し、マルチパスの影
響を受けていない衛星からの位置情報のみを使用して自
車位置をより一層正確に検出することができる車載用ナ
ビゲーション装置を提供する。 【解決手段】 地図データに主要建築物の位置及び高さ
情報を記憶しておき、車両31とGPS衛星32とを結
ぶ線上に建築物33が存在するか否かを調べる。そし
て、車両31とGPS衛星32とを結ぶ線上に建築物3
3が存在しない衛星が4個以上ある場合に、それらの衛
星から受信した位置情報を使用して車両位置を検出す
る。特に、DGPSと組み合わせることにより、車両位
置を高精度に検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の衛星から送
られてくる位置情報を受信して車両の現在位置を検出す
る車載用ナビゲーション装置に関する。
【0002】
【従来の技術】車載用ナビゲーション装置は、地図デー
タを記録したCD−ROM又はICカード等の地図デー
タ記憶装置と、ディスプレイ装置と、ジャイロ等の自立
航法センサ及びGPS(Global Positioning System )
受信機等の車両の現在位置及び現在方位を検出する車両
位置検出装置を有し、車両の現在位置を含む地図データ
を地図データ記憶装置から読み出し、該地図データに基
づいて車両位置の周囲の地図画像をディスプレイ装置の
画面に描画すると共に、車両位置マーク(ロケーション
カーソル)をディスプレイ画面に重ね合わせて表示し、
車両の移動に応じて地図画像をスクロール表示したり、
地図画像を画面に固定し車両位置マークを移動させたり
して、車両が現在どこを走行しているのかを一目で判る
ようにしている。
【0003】また、通常、車載用ナビゲーション装置に
は、ユーザが所望の目的地に向けて道路を間違うことな
く容易に走行できるようにした経路誘導機能が搭載され
ている。この経路誘導機能によれば、地図データを用い
て出発地から目的地までを結ぶ最もコストが低い経路を
横型探索法又はダイクストラ法等のシミュレーション計
算を行って自動探索し、その探索した経路を誘導経路と
して記憶しておき、走行中、地図画像上に誘導経路を他
の道路とは色を変えて太く描画して画面表示したり、車
両が誘導経路上の進路を変更すべき交差点に一定距離内
に近づいたときに、地図画像上の進路を変更すべき交差
点に進路を示す矢印を描画して画面表示したりすること
で、ユーザを目的地まで案内する。
【0004】なお、コストとは、距離を基に、道路幅
員、道路種別(一般道か高速道かなど)、右折及び左折
等に応じた定数を乗じた値や車両の走行予測時間などで
あり、誘導経路としての適正の程度を数値化したもので
ある。距離が同一の2つの経路があったとしても、ユー
ザが例えば有料道路を使用するか否か、距離を優先する
か時間を優先するかなどを指定することにより、コスト
は異なったものとなる。
【0005】CD−ROM等の地図データ記憶装置に記
憶されている地図は、1/12500 、1/25000 、1/50000 及
び1/100000等の縮尺レベルに応じて適当な大きさの経度
幅及び緯度幅に区切られており、道路等は経度及び緯度
で表現された頂点(ノード)の座標集合として記憶され
ている。道路は2以上のノードの連結からなり、2つの
ノードを連結した部分はリンクといわれる。また、地図
データは、(1)道路リスト、ノードテーブル及び交差
点構成ノードリスト等からなる道路レイヤ、(2)地図
画面上に道路、建築物、施設、公園及び河川等を表示す
るための背景レイヤ、(3)市町村名などの行政区画
名、道路名、交差点名及び建築物の名前等の文字や地図
記号等を表示するための文字・記号レイヤなどから構成
される。
【0006】ところで、民生用として一般に公開されて
いるC/Aコードを用いたGPSによる車両位置検出で
は、100m程度の検出誤差が生じる。このため、通
常、車載用ナビゲーション装置には、地図画面上で車両
位置マークが道路上を正確にトレースするように、GP
Sやジャイロ及び車速センサ等により検出した車両位置
をCD−ROMの地図データを用いて補正するマップマ
ッチング機能が設けられている。例えば、ナビゲーショ
ン装置が作動しているときに、車両がある交差点を左折
したとする。交差点の経度及び緯度は地図データに記憶
されているので、ナビゲーション装置は、左折した交差
点の経度及び緯度を用いて車両の現在位置を補正する。
その後も、ナビゲーション装置は、車両が画面上の道路
をトレースするように、GPSや自立航法センサにより
検出した車両の現在位置をCD−ROM等に記憶されて
いる地図データを用いて補正する。
【0007】しかし、マップマッチング法による車両位
置の補正では、車両が交差点を曲がったときにその交差
点の座標に車両位置をマッチングさせてから、車両が道
路を長時間直進したとすると、その間はマックマッチン
グができないため、誤差が累積してしまう。このため、
画面上に表示されている車両位置と実際の車両位置との
間に比較的大きなずれが生じるおそれがある。
【0008】近年、車両位置検出精度を向上させる技術
としてDGPS(Differential Global Positioning Sy
stem )が開発されている。DGPSでは、正確な経度及
び緯度が既知の地上の基地局によりGPS衛星の電波を
受信してその時点での誤差を検出し、位置を補正するた
めの位置補正情報をFM多重放送等によって送信するも
のであり、これを受信した車載用ナビゲーション装置で
は、GPSにより測位した車両位置を基地局からの位置
補正情報を用いて補正することにより、誤差半径が10
m程度まで改善される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
車載用ナビゲーション装置においては、車両に搭載され
たアンテナによりGPS衛星からの電波を受信して車両
位置を検出するので、電波の受信状態が悪いと安定して
高精度の測位が行えない。特に、市街地では、建築物等
により電波が反射することによって生じるマルチパスの
影響により、測位した車両位置が実際の位置からずれて
しまうことがある。DGPSにおいても、車両のアンテ
ナで受信した電波により車両位置を検出し、その車両位
置を基地局からの位置補正情報で補正するものであるの
で、車載用ナビゲーション装置で検出した車両位置がず
れると、誤差が大きくなってしまう。
【0010】以上から本発明の目的は、GPS衛星から
送られてくる電波がマルチパスの影響を受けているか否
かを判別し、マルチパスの影響を受けていない衛星から
の位置情報のみを使用して自車位置をより一層正確に検
出することができる車載用ナビゲーション装置を提供す
ることである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、車両の
現在位置を検出して車両を目的地まで案内する車載用ナ
ビゲーション装置において、主要建築物の位置及び高さ
情報を含む地図データを記憶した地図データ記憶手段
と、複数の衛星から送られてくる位置情報を受信する位
置情報受信手段と、前記地図データ記憶手段に記憶され
た前記主要建築物の位置及び高さ情報を使用して車両か
ら各衛星を結ぶ線上に建築物が存在するか否かを調べ、
車両と衛星とを結ぶ線上に建築物が存在しない衛星を選
択し、それらの衛星から送られてくる位置情報を前記位
置情報受信手段を介して入力し車両位置を検出する制御
手段とを有することを特徴とする車載用ナビゲーション
装置により解決する。
【0012】以下、本発明の作用について説明する。本
発明においては、位置情報を受信可能な衛星のそれぞれ
についてマルチパスの影響の有無を判定し、マルチパス
の影響を受けていない衛星を選択して、それらの衛星か
らの位置情報により車両位置を検出する。つまり、本発
明においては、道路周辺の主要な建築物の位置情報及び
高さ情報を地図データ記録手段に記録しておく。そし
て、制御部は、衛星から電波を受信すると、その衛星の
位置と車両の現在位置並びに周辺の建築物の位置情報及
び高さ情報を用いて、車両と衛星とを結ぶ線上に建築物
があるか否かを調べる。衛星と車両とを結ぶ線上に建築
物がある場合は、衛星からの電波が車両に直接届かず、
マルチパスの影響があると考えられるので、その衛星か
らの位置情報を車両位置検出に使用しない。一方、衛星
と車両とを結ぶ線上に建築物がない場合は、衛星からの
電波を直接受信することができてマルチパスの影響がな
いと考えられるので、その衛星からの位置情報を用いて
車両位置を検出する。
【0013】なお、ナビゲーション装置は、4個以上の
衛星からの電波により車両の現在位置の経度、緯度及び
高度を検出することができる。このため、車両と衛星と
を結ぶ線上に建築物が存在しない衛星が4個以上ある場
合に、これらの衛星からの位置情報により車両位置を検
出し、それ以外のときは通常のGPS及びマップマッチ
ングを使用して車両位置を検出することが好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付の図面を参照して説明する。図1は本発明の実
施の形態の車載用ナビゲーション装置を示すブロック図
である。なお、本実施の形態は、本発明をDGPS方式
の車載用ナビゲーション装置に適用したものである。
【0015】1は地図データを記憶したCD−ROMで
あり、このCD−ROM1には通常の地図データの他
に、市街地の各種店舗や駐車場及び主要な建築物等を詳
細に示す市街地詳細地図情報が記憶されている。2は後
述するナビゲーション装置本体10を操作するための各
種操作キーが設けられた操作部、3は基地局からFM多
重放送に多重されて送られてくる位置補正情報を受信す
るFM多重受信機、4はGPS衛星から送られる位置情
報を受信するGPS受信機である。5は自立航法用セン
サで、この自立航法センサ5は、車両回転角度を検出す
るジャイロ等の角度センサ5aと、一定の走行距離毎に
パルスを発生する走行距離センサ5bとにより構成され
ている。7は液晶ディスプレイ装置であり、ナビゲーシ
ョン装置本体10は、このディスプレイ装置7に車両の
現在位置近傍の地図を表示したり、出発地から目的地ま
での誘導経路や車両位置マーク及びその他の案内情報を
表示する。
【0016】ナビゲーション装置本体10は以下のもの
から構成されている。11はCD−ROM1から読み出
された通常の地図情報や市街地詳細地図情報等を一時的
に記憶する地図バッファである。12は操作部2と接続
されるインタフェース、13はFM多重受信機3と接続
されるインタフェース、14はGPS受信機4と接続さ
れるインタフェース、15は自立航法センサ5に接続さ
れるインタフェースである。16は制御部であり、この
制御部16は、インタフェース12〜15から入力され
る各種情報を基に車両の現在位置を検出したり、CD−
ROM1から所定の地図データを地図バッファ11に読
み出したり、出発地から目的地までの最適な経路を探索
したりする。
【0017】17は地図バッファ11に記憶された地図
データを用いて地図画像を生成する地図描画部、18は
地図描画部17で生成された地図画像を記憶するVRA
Mである。19は制御部16からの指示により、VRA
M18に記憶された地図画像のうちディスプレイ装置7
に表示する範囲の地図画像を読み出す画像読出部であ
り、制御部16は画像読出部19を制御することによ
り、ディスプレイ装置7に表示された地図画像をスムー
ズにスクロールさせことができる。
【0018】20は制御部16で探索した誘導経路を記
憶する誘導経路メモリ、21は誘導経路を描画する誘導
経路描画部である。誘導経路メモリ20には、制御部1
6によって探索された誘導経路の全ノードの位置データ
が出発地から目的地まで記録される。誘導経路描画部2
1は、地図を表示する際に、誘導経路メモリ20から誘
導経路情報(ノード列)を読み出して、誘導経路を他の
道路とは異なる色及び線幅で描画する。
【0019】22は動作状況に応じた各種メニュー画面
(操作画面)を生成する操作画面発生部、23は車両位
置マークやカーソル等の各種マークを生成するマーク発
生部である。24は画像合成部であり、画像読出部19
によりVRAM18から読み出した地図画像に、マーク
発生部23で生成した各種マークや、操作画面発生部2
2で生成した操作画面、誘導経路描画部21で描画した
誘導経路などを重ね合わせてディスプレイ装置7に表示
させる。
【0020】ところで、CD−ROM1に記録されてい
る地図データは、(1)道路リスト、ノードテーブル及
び交差点構成ノードリスト等からなる道路レイヤ、
(2)地図画面上に道路、建築物、施設、公園及び河川
等を表示するための背景レイヤ、(3)市町村名などの
行政区画名、道路名、交差点名及び建築物の名前等の文
字や地図記号等を表示するための文字・記号レイヤなど
から構成される。また、このCD−ROM1には、市街
地の詳細な地図を表示するための市街地詳細地図情報が
記録されている。
【0021】図2はCD−ROM1に記録されている地
図データ中の道路レイヤの構成を示す説明図である。道
路レイヤは、道路リストRDLT、ノードテーブルND
TB、交差点構成ノードリストCRLT等により構成さ
れている。道路リストRDLTは道路毎に、道路の種別
(国道、高速道路、県道及びその他の別)、道路を構成
する全ノード数、道路を構成するノードのノードテーブ
ルNDTB上での位置と、次のノードまでの道路幅員等
のデータより構成されている。交差点構成ノードリスト
CRLTは地図上の各交差点毎に、該交差点に連結する
各リンクの他端ノード(交差点構成ノードという)のノ
ードテーブルNDTB上での位置の集合である。ノード
テーブルNDTBは地図上の全ノードのリストであり、
ノード毎に位置情報(経度及び緯度)、該ノードが交差
点であるか否かの交差点識別フラグ、交差点であれば
(交差点識別フラグが“1”であれば)交差点構成ノー
ドリストCRLT上での位置(Qi)を指し、交差点で
なければ(交差点識別フラグが“0”であれば)道路リ
ストRDLT上で当該ノードが属する道路の位置を指す
ポインタ(Pn)等で構成されている。
【0022】図3(a),(b)は市街地詳細地図情報
を示す説明図である。市街地詳細地図情報は所定の経度
幅、緯度幅に区切られた1枚単位(ユニット)に分割さ
れている。各ユニットの絶対経緯度座標(X,Y)上の
範囲は、対角頂点E,Fの絶対経緯度座標(XT1
T1),(XT2,YT2)で管理されている。各ユニット
の地図図形データは、道路、建築物、公園等多数の平面
図形を定義するものであり、図3(a),(b)に示す
如く、線、ポリゴン(多角形)などのプリミティブ種
別、色、線種、塗りつぶしか否かなどの属性を含んでい
る。また平面図形が線の場合には折点、ポリゴンの場合
には頂点というように、各要素点G1 〜Gn の経緯度座
標列(x1 ,y1 ),(x2 ,y2 ),…,(xn ,y
n )を含んでいる。更に、建築物を示す図形データには
該建築物の高さデータHが含まれている。この市街地詳
細地図情報を用いることにより、図4に示すように市街
地の詳細な地図をディスプレイ装置7の画面上に表示す
ることができる。
【0023】以下、本実施の形態の車載用ナビゲーショ
ン装置の動作について、図5に示すフローチャート及び
図6,図7(a),(b)に示す模式図を参照して説明
する。車両が市街地を走行している際に、ナビゲーショ
ン装置は市街地詳細地図情報を用いてディスプレイ装置
7の画面上に図4に示すような車両周辺の詳細な地図を
表示する。このとき、ナビゲーション装置は、GPS受
信機4や自立航法センサ5を使用して車両の位置(経度
及び緯度)を検出している。例えば、ナビゲーション装
置は、FM多重放送から位置補正情報が受信可能なとき
に、所定のタイミング(例えば、一定の時間毎又は一定
距離走行する毎)でDGPSによる車両位置検出を開始
する。そして、まず、ステップS1において、ナビゲー
ション装置は現時点で認識している車両位置を仮の車両
位置とする。
【0024】次に、ステップS2に移行し、ナビゲーシ
ョン装置は、現在GPS信号を受信しているGPS衛星
の全てを受信候補とする。ここでは、図6に示すよう
に、6個のGPS衛星(図中、星印で示す)からGPS
信号を受信しているとする。次に、ステップS3に進
み、ナビゲーション装置はGPS信号に含まれるGPS
衛星自身の位置情報を用いて、各衛星の位置を求める。
そして、ステップS4に移行し、ナビゲーション装置
は、車両と衛星とを結ぶ線の方向及び仰角を求め、更に
ステップS5に移行して、建築物の高さ情報を用いて、
車両と各衛星とを結ぶ線上に建築物が存在するか否かを
調べる。
【0025】そして、図7(a)に示すように、車両3
1と衛星32とを結ぶ線上に建築物33が存在する場合
は、その衛星32からの電波はマルチパスの影響を受け
ており、その衛星32からの位置情報を使用すると誤差
が大きくなると考えられるので、ステップS5からステ
ップS6に移行し、その衛星を受信候補から除外する。
その後ステップS7に移行する。
【0026】一方、図7(b)に示すように、車両31
と衛星32とを結ぶ線上に建築物33が存在しない場合
は、衛星32からの電波を直接受信することができてマ
ルチパスの影響がないと考えられるので、その衛星32
を受信候補としたまま、ステップS5からステップS7
に移行する。ステップS7では、ステップS2で受信候
補とした全衛星についての判定が終了したか否かを調べ
る。NOの場合は、ステップS4に戻り、次の衛星につ
いて、マルチパスの影響の有無を調べる。
【0027】ステップS7でYESの場合は、ステップ
S8に移行し、受信候補のGPS衛星が4個以上あるか
否かを調べる。受信候補のGPS衛星が4個以上ある場
合はステップS8からステップS9に移行し、FM多重
受信機で受信した当該GPS衛星の位置補正情報を用い
て、GPS受信機で受信した当該GPS衛星からの位置
情報を補正する。そして、これらの補正した位置情報を
用いて車両の現在位置(経度、緯度及び高度)を検出す
る。
【0028】一方、ステップS8において受信候補の衛
星が3個以下の場合は、DGPSによる位置検出は行わ
ず、自立航法により車両位置を検出しつつ、GPS及び
マップマッチングにより車両位置を補正しながら、車両
を目的地に案内する。本実施の形態の車載用ナビゲーシ
ョン装置では、上述の如く、車両と衛星とを結ぶ線上に
建築物が存在するか否かを調べ、車両と衛星とを結ぶ線
上に建築物が存在しない衛星が4個以上ある場合に、こ
れらの衛星からの位置情報と基地局から送られてくる位
置補正情報とを用いて車両位置を検出するので、DGP
Sによる車両位置検出の位置精度が極めて高く、誤差半
径を10m以内とすることができる。また、車両と衛星
とを結ぶ線上に建築物が存在しない衛星が3個以下の場
合は、自立航法により車両位置を検出しつつ、車両の移
動に伴ってGPS及びマップマッチングにより車両位置
を補正するので、ナビゲーション装置で検出した車両位
置と実際の車両位置とが大きく異なることがなく、車両
を目的地まで的確に案内することができる。
【0029】なお、マルチパスの影響は主に高層建築物
が多い市街地で発生しやすいので、上述の実施の形態で
は車両が市街地を走行しているときのみ、建築物による
マルチパスの影響の有無を調べるようにしたが、地図デ
ータに市街地以外の主要建築物の高さ情報を含め、郊外
を走行中に建築物によるマルチパスの影響を調べて、マ
ルチパスの影響がない衛星からの信号により車両位置を
検出するようにしてもよい。
【0030】また、上述の実施の形態ではDGPSによ
る車両位置検出に本発明を適用する場合について説明し
たが、これにより本発明がDPGSによる車両位置検出
に限定されるものではない。本発明を通常のGPSによ
る車両位置検出に適用しても、GPSの測位精度を向上
させるという効果が得られる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の車載用ナ
ビゲーション装置は、地図データに主要建築物の位置及
び高さ情報を記録しておき、車両と衛星とを結ぶ線上に
建築物が存在するか否かを調べて、建築物が存在しない
衛星から送られてくる位置情報を使用して車両位置を検
出するので、マルチパスの影響による測位誤差を縮小す
ることができる。
【0032】特に、基地局から位置補正情報を受信して
衛星からの位置情報を補正するDGPS方式のナビゲー
ション装置に本発明を適用した場合は、測位精度が大幅
に向上するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の車載用ナビゲーション装
置を示すブロック図である。
【図2】地図データ中の道路レイヤの構成を示す説明図
である。
【図3】(a),(b)は市街地詳細地図情報を示す説
明図である。
【図4】ディスプレイ装置に表示された市街地詳細地図
の一例を示す図である。
【図5】本発明の実施の形態の車載用ナビゲーション装
置の動作を示すフローチャートである。
【図6】本発明の実施の形態の車載用ナビゲーション装
置の動作を示す模式図(その1)である。
【図7】(a),(b)は本発明の実施の形態の車載用
ナビゲーション装置の動作を示す模式図(その2)であ
る。
【符号の説明】
1 CD−ROM 2 操作部 3 FM多重受信機 4 GPS受信機 5 自立航法センサ 5a 角度センサ 5b 距離センサ 7 ディスプレイ装置 11 地図バッファ 12〜15 インタフェース 16 制御部 17 地図描画部 18 VRAM 19 画像読出部 20 誘導経路メモリ 21 誘導経路描画部 22 操作画面発生部 23 各種マーク発生部 24 画像合成部 31 車両 32 GPS衛星 33 建築物

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両の現在位置を検出して車両を目的地
    まで案内する車載用ナビゲーション装置において、 主要建築物の位置及び高さ情報を含む地図データを記憶
    した地図データ記憶手段と、 複数の衛星から送られてくる位置情報を受信する位置情
    報受信手段と、 前記地図データ記憶手段に記憶された前記主要建築物の
    位置及び高さ情報を使用して車両から各衛星を結ぶ線上
    に建築物が存在するか否かを調べ、車両と衛星とを結ぶ
    線上に建築物が存在しない衛星を選択し、それらの衛星
    から送られてくる位置情報を前記位置情報受信手段を介
    して入力し車両位置を検出する制御手段とを有すること
    を特徴とする車載用ナビゲーション装置。
  2. 【請求項2】 地上の基地局から送られてくる位置補正
    情報を受信する位置補正情報受信手段を備え、 前記制御手段は、車両と衛星とを結ぶ線上に建築物がな
    い衛星が4個以上あるときに、前記位置情報受信手段を
    介して入力したこれらの衛星からの位置情報と前記位置
    補正情報受信手段を介して入力した前記位置補正情報と
    により車両の現在位置を検出するものであることを特徴
    とする請求項1に記載の車載用ナビゲーション装置。
  3. 【請求項3】 前記主要建築物の位置及び高さ情報は、
    前記地図データのうち市街地の詳細な地図を示す市街地
    詳細地図情報に収納されており、 前記制御手段は、車両が前記市街地詳細地図情報に含ま
    れる地域を走行しているときに、前記主要建築物の位置
    及び高さ情報を使用して車両から各衛星を結ぶ線上に建
    築物が存在するか否かを調べることを特徴とする請求項
    1に記載の車載用ナビゲーション装置。
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