JPH102746A - ナビゲーション装置 - Google Patents
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- JPH102746A JPH102746A JP8153943A JP15394396A JPH102746A JP H102746 A JPH102746 A JP H102746A JP 8153943 A JP8153943 A JP 8153943A JP 15394396 A JP15394396 A JP 15394396A JP H102746 A JPH102746 A JP H102746A
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Abstract
距離を算出するナビゲーション装置において、車両の移
動距離を算出する際、累積する誤差の増大を防ぐことの
できるナビゲーション装置を提供すること。 【解決手段】 車両の加速度を検出する加速度センサ1
と、加速度センサ1で検出された加速度から車両の第1
の速度を求める速度算出手段21と、人工衛星からの電
波を受信して車両の第2の速度を求めるGPS受信機3
と、第1の速度を第2の速度で補正する速度補正手段8
と、速度補正手段8で補正された速度から車両の移動距
離を求める移動距離算出手段20とを備えるナビゲーシ
ョン装置であって、GPS受信機3から第2の速度が得
られないとき、第1の速度に対して速度制限値を設定
し、第1の速度が速度制限値を越えないように制御する
速度制限手段22を備える。
Description
するナビゲーション装置に関するものである。
て説明する。
ロック図である。図2において、1は車両の移動距離を
求めるために、車両の進行方向における加速度を検出す
る加速度センサ、2は車両の移動方位を求めるために、
車両のヨー動作方向における角速度を検出するジャイロ
センサ、3は複数のGPS衛星からの電波を受信して車
両の測位データを得るGPS受信機、4は加速度センサ
1の出力データから車両の移動距離を算出する移動距離
算出手段、5はジャイロセンサ2の出力データから車両
の移動方位を算出する移動方位算出手段、6は移動距離
算出手段4及び移動方位算出手段5からそれぞれ出力さ
れる車両の移動距離及び移動方位を前回の車両の位置に
加算して現在の車両の位置を求める相対位置演算手段、
7はGPS受信機3から出力される測位データの信頼性
を判定する信頼性判定手段、8はGPS受信機3から出
力される車両の速度を用いて、加速度センサ1の出力デ
ータから算出される車両の速度を補正する速度補正手
段、9はGPS受信機3及び相対位置演算手段6からそ
れぞれ出力される車両の位置に基づいて車両の位置を決
定する位置決定手段、10は地図データが記憶された地
図記憶手段、11は車両の位置や地図データなどの画像
データを表示する表示手段、12は位置決定手段9から
出力される車両の位置に基づき、この車両の位置が該当
する所定の領域の地図データを地図記憶手段10から読
み出し、車両の位置と地図データとを表示手段11に出
力する制御手段である。
念図である。図3に示すように、加速度センサ1は車両
13の進行方向における加速度を検出可能に、ジャイロ
センサ2は車両13のヨー動作方向における角速度を検
出可能に、それぞれ車両13に配置されている。GPS
受信機3も車両13に配置されるが、GPS衛星からの
電波を受信するアンテナ部分(図示せず)は、車両の屋
上などに配置されるのが好ましい。14は装置本体であ
る。
置について、以下にその動作を説明する。
て、車両の位置を求めるのに必要な所定の個数以上のG
PS衛星を補足可能な場合、位置決定手段9はGPS受
信機3から送られてくる車両の位置を採用して制御手段
12に出力する。一方、GPS受信機3において、車両
の位置を求めるのに必要な所定の個数以上のGPS衛星
を補足不可能な場合、加速度センサ1及びジャイロセン
サ2の出力データに基づいて相対位置演算手段6により
演算された車両の位置の演算を行う。相対位置演算手段
6における車両の位置演算について以下に示す。
Δt毎に加速度センサ1から出力されるデータを時間軸
で2回積分演算する。つまり、以下の(数1)及び(数
2)の演算を行うことによって車両の速度Vn及び移動
距離ΔDnを得る。ただし、加速度センサ1の出力デー
タが得られる時間周期をΔt、時刻nにおける車両の加
速度をan、時刻nにおける車両の速度をVn、時間周期
Δtにおける車両の移動距離をΔDn、車両の初期速度
V0とする。
周期Δt毎にジャイロセンサ2から出力されるデータを
時間軸で積分演算する。つまり、以下の(数3)の演算
を行うことによって車両の移動方位θnを得る。ただ
し、ジャイロセンサ2の出力データの得られる時間周期
をΔt、時刻nにおける車両の角速度をωn、時間周期
Δtにおける車両の移動方位をθn、初期方位をθ0とす
る。
相対位置演算手段の位置演算の概念図であり、相対位置
演算手段6は、車両の移動距離ΔDn及び移動方位θnを
得ると、図4に示すように、以下に示す(数4)及び
(数5)により車両の初期位置からの累積演算を行い車
両の位置を演算する。ただし、時刻nにおける車両の位
置座標を(xn、yn)、初期位置を(x0、y0)とす
る。
位置情報は、位置決定手段9に出力される。位置決定手
段9は相対位置演算手段6とGPS受信機3から得られ
る車両の位置とにより決定される位置情報を制御手段1
2に出力する。制御手段12では車両の位置情報を受け
取ると、地図記憶手段10から所定の領域の地図データ
を読み出し、表示手段11に出力する。
から車両の移動距離を求めるナビゲーション装置では、
所定の時間周期毎に検出される加速度センサ1の出力デ
ータを2重積分して移動距離を演算し、初期位置からの
累積演算を行うことによって移動距離を求める。また、
初期状態としての初期位置、初期速度が必要となるが、
車両の停止時などを初期状態としている。しかしなが
ら、このように初期位置から累積演算を行うと、加速度
センサ1の出力データに含まれる誤差も累積され、走行
時間が長くなるに従って誤差が増大し、地図データ上に
表示する車両の位置と実際の車両の位置とが大きく異な
るといった問題点を有する。そこで、GPSの測位デー
タを利用して誤差の増大を防ぐ様子について、以下に説
明する。
に検出したデータが出力される。加速度センサ1の出力
データを基に、移動距離算出手段4では、(数1)及び
(数2)の演算を行うことによって車両の速度(以下
「第1の速度」と称する)及び移動距離を算出する。一
方、GPS受信機3は、GPS衛星から発せられる送信
信号のドップラー周波数偏移を利用して車両の速度(以
下「第2の速度」と称する)を出力する。速度補正手段
8は、移動距離算出手段4において求めた台1の速度
を、GPS受信機3から出力される第2の速度に置き換
える。
両の第2の速度の精度が悪ければ、速度補正手段8によ
る補正の効果が低減してしまうので、GPS受信機3か
ら出力される精度情報に基づき、精度が良いときのみ速
度補正手段8による補正を行う。
の速度の精度は、信頼性判定手段7において判断する。
信頼性判定手段7は、GPS受信機3で受信する測位シ
ステム誤差(GPS衛星の時計の安定度、送信信号の伝
搬遅延、軌道予熱など)を示すUERE(User Equival
ent Error:利用者等価測距誤差)と呼ばれる情報や、
GPS受信機3とGPS衛星との位置関係に関する幾何
学的劣化係数であるDOP(劣化係数)と呼ばれる情報
や、GPS衛星から発せられる電波の電波強度の情報な
どを用いて判定する。信頼性判定手段7はUERE、D
OP、電波強度などに所定の閾値を設定し、GPS受信
機3から出力される信号を所定の閾値と比較演算するこ
とによって信頼性を判定する。
両の第2の速度の信頼性について、信頼性判定手段7が
信頼性が高いと判断したとき、速度補正手段8は、移動
距離算出手段4で求めた第1の速度を第2の速度に置き
換え、移動距離算出手段4は第2の速度から車両の移動
距離を求める。このようにして、加速度センサ1の出力
データに含まれる誤差の累積を低減させていた。
ンサの出力データから所定の時間周期毎の車両の移動距
離を算出し、初期位置から累積することによって車両の
移動距離を求めるナビゲーション装置では、初期位置か
らの走行距離が長くなるにつれて誤差が累積されて移動
距離の精度が悪くなるという問題点を有している。そこ
で、誤差の累積を防ぐために、加速度センサの出力デー
タをGPSの測位データで補正するということが行われ
る。しかしながら、例えば長いトンネル内を走行する場
合など、長時間に渡ってGPS衛星からの電波が遮断さ
れた場合は、加速度センサの出力データを補正すること
ができず、誤差が累積し、算出される移動距離の精度が
非常に悪化するという問題点を有していた。
ら車両の移動距離を算出するナビゲーション装置におい
て、GPS衛星からの電波が遮断された場合でも、車両
の移動距離を算出する際、累積する誤差の増大を防ぐこ
とのできるナビゲーション装置を提供することを目的と
する。
に本発明は、車両の加速度を検出する加速度検出手段
と、加速度検出手段で検出された加速度から車両の第1
の速度を求める速度算出手段と、人工衛星からの電波を
受信して車両の第2の速度を求める衛星受信手段と、第
1の速度を第2の速度で補正する速度補正手段と、速度
補正手段で補正された速度から車両の移動距離を求める
移動距離算出手段とを備えるナビゲーション装置であっ
て、衛星受信手段から第2の速度が得られないとき、第
1の速度に対して速度制限値を設定し、第1の速度が速
度制限値を越えないように制御する速度制限手段を備え
る構成とした。
された場合でも、車両の移動距離を算出する際、累積す
る誤差の増大を防ぐことのできるナビゲーション装置が
得られる。
明は、車両の加速度を検出する加速度検出手段と、加速
度検出手段で検出された加速度から車両の第1の速度を
求める速度算出手段と、人工衛星からの電波を受信して
車両の第2の速度を求める衛星受信手段と、第1の速度
を第2の速度で補正する速度補正手段と、速度補正手段
で補正された速度から車両の移動距離を求める移動距離
算出手段とを備えるナビゲーション装置であって、衛星
受信手段から第2の速度が得られないとき、第1の速度
に対して速度制限値を設定し、第1の速度が速度制限値
を越えないように制御する速度制限手段を備える構成と
したことにより、人工衛星からの測位データを用いて補
正を行うことができない場合でも、車両の移動距離を算
出する際に累積する誤差の増大を防ぐことができる。
照しながら説明する。
ション装置の機能ブロック図であって、ナビゲーション
装置は車両に搭載されている。
るために、車両の進行方向における加速度を検出する加
速度センサ、2は車両の移動方位を求めるために、車両
のヨー動作方向における角速度を検出するジャイロセン
サ、3は複数のGPS衛星からの電波を受信して車両の
測位データを得るGPS受信機である。
演算して車両の速度(以下「第1の速度」と称する)を
求める速度算出手段、20は第1の速度を積分演算して
車両の移動距離を算出する移動距離算出手段、5はジャ
イロセンサ2の出力データから車両の移動方位を算出す
る移動方位算出手段、6は移動距離算出手段20及び移
動方位算出手段5からそれぞれ出力される車両の移動距
離及び移動方位を前回の車両の位置に加算して現在の車
両の位置を求める相対位置演算手段である。
報に基づいて車両の測位データの信頼性を判定する信頼
性判定手段、8はGPS受信機3の測位データである車
両の速度(以下「第2の速度」と称する)を用いて、加
速度センサ1からの出力データから算出する車両の第1
の速度を補正する速度補正手段である。
6からそれぞれ出力される車両の位置から車両の位置を
決定する位置決定手段、10はCD−ROMなどの記憶
媒体にディジタル地図データが記憶された地図記憶手
段、11は車両の位置情報や地図データなどをLCDな
どの画面に表示する表示手段、12は位置決定手段9か
ら出力される車両の位置情報に基づき、この車両の位置
が該当する所定の領域の地図データを地図記憶手段10
から読み出し、車両の位置情報と地図データとを表示手
段11に出力する制御手段である。
る第1の速度に対し、速度制限値を設定する速度制限手
段である。
置について、以下にその動作を説明する。
定手段9は、GPS受信機3において車両の位置を求め
るのに必要な所定の個数以上のGPS衛星を補足可能で
あれば、GPS受信機3から送られてくる車両の位置を
制御手段12に出力し、GPS受信手段3から車両の位
置が得られないときは、移動距離算出手段20、移動方
位算出手段5において算出される移動距離、移動方位を
累積演算する相対位置演算手段6から出力される車両の
位置を制御手段12に出力する。
GPS受信機3で受信している電界強度などの信号に基
づき、GPS衛星からの電波の受信状況の比較演算が行
われている。
る場合など、GPS衛星からの電波が遮断された状態と
なった場合、加速度センサ1の出力データを移動距離算
出手段20において移動距離の算出を行うのであるが、
GPS衛星からの電波が遮断された状態であるから、従
来例に示すような速度補正手段8による補正を行うこと
ができない。このように、長時間に渡ってGPS衛星か
らの電波が受信不可能な場合は、前述の如く誤差が累積
し、実際の車両の位置から大きく外れてしまう結果とな
ることは明らかである。そこで、GPS衛星からの電波
の受信状況に応じて、加速度センサ1の出力データから
移動距離算出手段20において算出される車両の第1の
速度に速度制限値を設定し、累積誤差を低減させること
について以下に説明する。
信している衛星信号の電界強度等のGPS受信状況を示
す値と、予め設定している閾値との比較演算を行い、G
PS受信状況を示す値が閾値以下となったとき、GPS
衛星からの電波が遮断された状況となったことを判断す
る。このとき、加速度センサ1の出力データに基づいて
速度算出手段21で算出される車両の第1の速度に対し
て速度制限値を設定し、速度算出手段21で算出される
第1の速度が、設定した速度制限値を超えないように制
御する(例えば、第1の速度が速度制限値を越える場合
は、速度制限値を第1の速度を速度制限値に置き換える
など)。GPS衛星からの電波の受信状況が回復した場
合は、速度制限値を解除し、従来通り、速度補正手段8
により第1の速度を第2の速度を用いて補正する。
方法は、速度制限手段22においてGPS受信状況があ
る閾値より悪化したと判断したとき、速度算出手段21
から算出された車両の第1の速度を基準速度とし、基準
速度に対して所定の値を加算したものを上限速度、基準
速度に対して所定の値を減算したものを下限速度として
それぞれ設定し、この上限速度及び下限速度のうち、少
なくとも一方を速度制限値として採用する。ここで、基
準速度に対して加減算される所定の値は、一般的なトン
ネル内の走行状態やGPS衛星が完全に遮断される環境
等での走行状態などをを基に設定されるものであり、一
般的には0km/hから50km/hの間の値を採用す
るのが良い。このように、速度制限値を設定すること
で、GPS電波の遮断環境下において、車両の第1の速
度が実際の速度から際限なく外れるのを防ぐことがで
き、速度の精度、ひいては移動距離の精度の悪化を低減
することができる。
の設定方法の別の例を示す。速度制限手段22において
GPS受信状況がある閾値より悪化したと判断した時点
から所定の時間の過去分(あるいは、所定の距離の過去
分)の車両の速度の平均速度を求めて基準速度とし、基
準速度に対して所定の値を加算したものを上限速度、基
準速度に対して所定の値を減算したものを下限速度とし
てそれぞれ設定し、この上限速度及び下限速度のうち、
少なくとも一方を速度制限値として採用する。なお、こ
の際、所定の時間の過去分の車両の速度を記憶しておく
速度履歴記憶手段(図示せず)を備えておく必要があ
る。この方法によれば、基準速度が車両の速度履歴を考
慮したもの、すなわち、個々の車両の走行パターンを考
慮したものとなり、より範囲を絞った車両の速度の制限
を行うことができる。
値の設定方法の別の例を示す。速度制限手段22におい
てGPS受信状況がある閾値より悪化したと判断したと
き、道路毎の法定速度を記憶した法定速度記憶手段(図
示せず)から現在該当する道路の法定速度を読み出して
基準速度とし、基準速度に対して所定の値を加算したも
のを上限速度、基準速度に対して所定の値を減算したも
のを下限速度としてそれぞれ設定し、この上限速度及び
下限速度のうち、少なくとも一方を速度制限値として採
用する。なお、法定速度は、地図記憶手段10の地図デ
ータ内に付随して記憶させておいても良い。
の設定方法の別の例を示す。速度制限手段22において
GPS受信状況がある閾値より悪化したと判断したと
き、車両が停止状態でない場合に速度算出手段21で算
出される車両の第1の速度が零以下の値となった場合、
第1の速度を法定速度に置き換えるように制御しても良
い。
速度を検出する加速度検出手段と、加速度検出手段で検
出された加速度から車両の第1の速度を求める速度算出
手段と、人工衛星からの電波を受信して車両の第2の速
度を求める衛星受信手段と、第1の速度を第2の速度で
補正する速度補正手段と、速度補正手段で補正された速
度から車両の移動距離を求める移動距離算出手段とを備
えるナビゲーション装置であって、衛星受信手段から第
2の速度が得られないとき、第1の速度に対して速度制
限値を設定し、第1の速度が速度制限値を越えないよう
に制御する速度制限手段を備える構成としたことによ
り、人工衛星からの測位データを用いて補正を行うこと
ができない場合でも、車両の移動距離を算出する際に累
積する誤差の増大を防ぐことができ、精度の高い位置検
出を行うことのできるナビゲーション装置を実現するこ
とができる。
の機能ブロック図
算手段の位置演算の概念図
Claims (7)
- 【請求項1】車両の加速度を検出する加速度検出手段
と、前記加速度検出手段で検出された加速度から車両の
第1の速度を求める速度算出手段と、人工衛星からの電
波を受信して車両の第2の速度を求める衛星受信手段
と、前記第1の速度を前記第2の速度で補正する速度補
正手段と、前記速度補正手段で補正された速度から車両
の移動距離を求める移動距離算出手段とを備えるナビゲ
ーション装置であって、 前記衛星受信手段から前記第2の速度が得られないと判
断したき、前記第1の速度に対して速度制限値を設定
し、前記第1の速度が前記速度制限値を越えないように
制御する速度制限手段を備えたことを特徴とするナビゲ
ーション装置。 - 【請求項2】車両の第1の速度を検出する速度検出手段
と、人工衛星からの電波を受信して車両の第2の速度を
求める衛星受信手段と、前記第1の速度を前記第2の速
度で補正する速度補正手段と、前記速度補正手段で補正
された速度から車両の移動距離を求める移動距離算出手
段とを備えるナビゲーション装置であって、 前記衛星受信手段から前記第2の速度が得られないと判
断したとき、前記第1の速度に対して速度制限値を設定
し、前記第1の速度が前記速度制限値を越えないように
制御する速度制限手段を備えたことを特徴とするナビゲ
ーション装置。 - 【請求項3】前記速度制限手段は、前記衛星受信手段か
ら前記第2の速度が得られないと判断したき、前記速度
算出手段で算出される第1の速度を基準速度とし、前記
基準速度に所定の値を加減算して上限速度制限値、下限
速度制限値を求め、上限速度制限値及び下限速度制限値
のうち、少なくとも一方を速度制限値として採用するこ
とを特徴とする請求項1または請求項2記載のナビゲー
ション装置。 - 【請求項4】過去の速度履歴を記憶する速度履歴記憶手
段を備え、前記速度制限手段は、前記衛星受信手段から
前記第2の速度が得られないと判断したき、前記速度履
歴記憶手段に記憶されている情報に基づいて、所定の時
間の過去分までの平均速度を求めて基準速度とし、前記
基準速度に所定の値を加減算して上限速度制限値、下限
速度制限値を求め、上限速度制限値及び下限速度制限値
のうち、少なくとも一方を速度制限値として採用するこ
とを特徴とする請求項1または請求項2記載のナビゲー
ション装置。 - 【請求項5】過去の速度履歴を記憶する速度履歴記憶手
段を備え、前記速度制限手段は、前記衛星受信手段から
前記第2の速度が得られないと判断したき、前記速度履
歴記憶手段に記憶されている情報に基づいて、所定の移
動距離の過去分までの平均速度を求めて基準速度とし、
前記基準速度に所定の値を加減算して上限速度制限値、
下限速度制限値を求め、上限速度制限値及び下限速度制
限値のうち、少なくとも一方を速度制限値として採用す
ることを特徴とする請求項1または請求項2記載のナビ
ゲーション装置。 - 【請求項6】道路毎の法定速度を記憶した法定速度記憶
手段を備え、前記速度制限手段は、前記衛星受信手段か
ら前記第2の速度が得られないと判断したき、該当する
道路の法定速度を基準速度とし、前記基準速度に所定の
値を加減算して上限速度制限値、下限速度制限値を求
め、上限速度制限値及び下限速度制限値のうち、少なく
とも一方を速度制限値として採用することを特徴とする
請求項1または請求項2記載のナビゲーション装置。 - 【請求項7】道路毎の法定速度を記憶した法定速度記憶
手段を備え、前記速度制限手段は、前記速度算出手段か
ら算出される第1の速度が零以下の値を示すとき、前記
第1の速度を前記法定速度に置き換えることを特徴とす
る請求項1または請求項2記載のナビゲーション装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15394396A JP3536535B2 (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | ナビゲーション装置 |
US08/871,902 US5856802A (en) | 1996-06-14 | 1997-06-12 | Vehicle navigator |
KR1019970024772A KR100226034B1 (ko) | 1996-06-14 | 1997-06-14 | 항행장치 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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