JPH10500208A - 自動車の現在位置検出のための補正方法およびナビゲーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明により、マップ支援式ナビゲーション装置用の補正方法ないしナビゲーション装置が提案される。ここでは、現在位置検出により発見された自動車の位置が検査され、補正される。現在位置検出された位置を補正するためにまず誤差領域が作成され、その大きさを車両センサの公差またはナビゲーション装置の測定誤差によって定める。この誤差領域内ではすべての道路が可能な車両位置として注目される。自動車のもっとも確率の高い位置に対して、車両が走行する主経路が選択される。他の位置は平行路としてさらに追跡される。妥当性の考察から、走行位置に対して現在の主経路よりも大きな確率を有する平行路が新たな主経路に定められる。ヒステリシスによって、瞬時の走行位置が複数の道路間を常時交番するのを回避する。

Description

【発明の詳細な説明】 自動車の現在位置検出のための 補正方法およびナビゲーション装置 従来の技術 本発明は、請求項１および請求項８に記載された自動車の現在位置検出のため の補正方法およびナビゲーション装置に関する。マップ支援式ナビゲーション装 置では、位置検出を現在位置検出によって次のように行うことがすでに公知であ る。すなわち、自動車のセンサから送出されたデータをデジタル化された道路マ ップのデータと比較するのである。現在位置検出により求められた車両位置は補 正される。その際に、車両は近くを通る道路に置かれる。しかし複数の道路が車 両の走行方向に比較して類似の角度で延在する場合には、車両が間違った道路に 置かれる場合がある。しかし以降の走行中、車両はこの“間違った道路”に留ま る。なぜなら、この位置補正の正当性についてそれ以上の検査は実行されないか らである。 発明の利点 請求項１および請求項１１に記載された本発明の補正方法ないしナビゲーショ ン装置は、複数の可能な車両位置が同時に（並列して）算出され、走行領域内の すべての走行路が考慮されるという利点を有する。車 両位置に対してもっとも確率の高い主経路が発見されても、この主経路は、平行 路が妥当性の点から車両位置に対してさらに大きな確率に達するまでの間だけ維 持される。このようにして、ナビゲーションがさらに信頼性の高いものになり、 車両は常に実際に存在する道路に位置決めされるようになる。 従属請求項に記載された手段によって、請求項１の補正方法および請求項１１ のナビゲーション装置の有利な改善が可能である。とくに有利には、センサおよ び／またはナビゲーション装置の測定公差を勘案することにより、誤差領域は車 両が確実に誤差領域内に存在するように常に選定される。これにより、走行領域 にあるすべての道路について、車両に対して可能な現在位置が検出される。 さらに有利には、次のような道路を主経路として選択する。すなわち、その方 向が方位算定された走行路の方向と一致し、この走行路にもっとも近い道路を選 択するのである。さらに測定する際に、この主経路を例えば経路の寿命や傾斜角 を考慮して新たに選択すれば、この経路が車両の実際の走行路に相当する確率は 大きい。 例えば部分的に狭い間隔で平行して走る道路がある場合に、もっとも確率の高 い車両位置（主経路位置）が頻繁に変化するのを回避するため、評価ヒステリシ スを設ける。これにより主経路の変化は、複数の測定 によってこれが妥当だと証明された場合に初めて行われる。 走行路の距離測定の際にはセンサに起因する誤差が発生する。この誤差は簡単 には、車両が交差点を曲がるときに識別することができる。交差点の位置は正確 な座標によって設定されているから、２つの測定区間の間の基準点が得られる。 この基準点を距離測定の補正に使用することができる。 車両の位置検出はナビゲーション衛星によっても行うことができるから、走行 方向に対して横方向に発生した誤差を簡単に次のようにして除去することができ る。すなわち、走行方向に対して横方向にあって、ほぼ平行して走る道路すべて に車両を計算上でおいてみるのである。この平行路を、以降の走行の際にさらに 追跡し、妥当性検査によって確率のもっとも大きな平行路を新たな主経路として 定めるのである。 さらに有利には、本発明を目的地案内システムで適用する際、ルート探索を次 のようにして実行する。すなわち、主経路をルート計算に対する出発点として用 いるのである。経路が曖昧な場合（２つ以上の複数の経路がほぼ同じ妥当性を有 する）でも、目的ルートが主経路選択のための決定基準となる。なぜなら車両運 転者が装置によって推薦されたルートをたどる確率が大きいからである。平行路 評価と比較によって、算出された平行路から所望の主経路をいつでも補正するこ とができる。ナビゲーション装置が道路マップに対する指示部を有する場合、更 新された主経路を指示部に相応にマークすることができる。 図面 本発明の実施例が図面に示されており、以下詳細に説明する。図１は第１のブ ロック回路図、図２は第２のブロック回路図、図３は機能図、図４はデジタル化 された道路マップの一部、図５はデジタル化された道路マップの別の部分、図６ は道路マップの第三の部分を示す。 実施例の説明 図１は、マップ支援式ナビゲーション装置の第１のブロック回路図を示す。こ のナビゲーション装置では、計算ユニット１の入力側に走行方向と走行距離を検 出するための車両センサ３が接続されている。さらに衛星ナビゲーション受信機 （例えばＧＰＳ受信機）４が接続されている。この受信機によって同じように車 両の位置検出が可能である。さらに計算ユニット１は出力ユニット５、例えばデ ィスプレイまたは音響出力部と接続されている。さらに入力ユニット６と目的地 案内ユニット７が計算ユニット１と接続されている。目的地案内ユニット７また は衛星受信機４は選択的に設けられる。 図２はナビゲーション装置の詳細な実施例を示す第２のブロック回路図である 。ここには複数の機能ブロ ックを有する計算ユニット１が示されている。計算ユニット１は現在位置決定部 １９を有する。この現在位置決定部にはセンサ３の信号および/または衛星受信 機４の信号が入力される。現在位置決定部１９はセンサ信号と先行する位置とか ら、車両に対する新たな位置を計算する。現在位置結果とセンサ評価は誤差推定 部２１に送出される。誤差推定部は既知の公差誤差に基づいて誤差領域２５を設 定する（図４）。誤差領域２５はセレクタ２２に入力される。セレクタはまたマ ップメモリ２と接続されている。マップメモリ２は走行領域２４にある道路をセ レクタ２２に指示する。この走行領域２４は道路マップの主経路と平行路領域に 相当する（図４）。 セレクタ２２は制御計算器２と接続されており、主経路と平行路領域を制御計 算器２０にさらに供給する。制御計算器２０はさらに、現在位置検出部１９と接 続されており、ここから車両に対する現在位置データを受け取る。制御計算器は まず、平行路に依存しないで主経路を検出する。主経路の他の別の可能な走行位 置（平行路）がここで検出され、平行路計算器１１、２にさらに供給される。各 平行路計算器は再び複数の妥当な車両位置を識別し、これに基づいて別の平行路 の平行路計算をスタートすることができる。平行路計算器は、相応の制御線路Ｓ ＴＡＲＴを介して制御される。ここで各平行路計算器には走行領域２４のマップ 区間がセレクタ２２を介して供給される。 平行路計算器１１、１２は平行路評価/比較部２３と接続されている。平行路 評価/比較部は平行路をその状態情報（例えば走行方向と道路方向の一致）に基 づいて評価する。平行路と主経路妥当性の比較で妥当でなくなった平行路は消去 される。 衛星ナビゲーション受信機および評価装置４の絶対車両位置と推定分散領域の 情報は、次のような平行路を消去することができる。すなわち、その位置が衛星 ナビゲーション位置の分散領域に入らなくなった平行路を消去することができる 。 さらに平行路比較部２３は現在位置検出部１９と接続されている。現在位置検 出部には比較部が車両位置に対する補正データを送出することができる（経路補 正）。 目的地案内ユニット７を使用する場合には、このユニットがそのデータを同じ ように平行路比較部２３に供給し、これにより経路が曖昧な場合は、目的地への ルートの要素を形成する経路が主経路として選択される。 現在位置検出の補正は、衛星受信/評価装置４により直接行うこともできる。 制御計算器２０は出力ユニット５と接続されている。この出力ユニットには例 えばグラフィック表示の場合は主経路および車両のマークと共に道路区間が表示 される。しかし方向矢印/走行推奨または音響出力を目的地案内ユニット７を介 して行うこともできる。 入力ユニット６は計算ユニット１および目的地案内ユニット７と接続されてい る。これにより目的地を入力することができる。 以下、図３から図６に基づいて本発明を詳細に説明する。 図３は、例として位置算出、および並列路計算器１１、１２による並列路の渋 滞検出に対する機能図を示す。例えば、走行領域２４内にある平行路３１上の車 両位置Ｘを計算する。スタート信号ｄの後、平行路計算器１１、１２はマップメ モリ２から、走行領域２４に相当するマップ部分（位置ａ）を取り出す。位置ｂ には、自動車の走行方向と走行区間が入力される。これらは現在位置検出部１９ により求められる。出力側ｃでは、車両のこの位置計算で新たに経路曖昧性が発 生した場合に、別の平行路計算器１１、１２をスタートさせることができる。位 置に加えてさらに、例えば走行方向と道路角度との実際の一致が設定されている 状態が検出される。さらに状態情報には、例えば車両位置に対する確率係数を設 定することができる。状態情報はまた平行路の寿命に関する記載を含む。位置検 出も状態検出も、出力側１１を介して平行路比較器２３に導かれる。平行路比較 器２３は存在するすべての情報から妥当性検査に基づいて主経路と実際の平行路 を出力する。例えば、走行路の傾斜角度が車両の傾斜角度と比較され、そこから 主経路が検出される。平行路が走行領域になくなるか、またはこれが現在位置コ ースと一致しなくなると、この平行路を入力側ｅを介して消去することができる 。機能図は計算器１に対するプログラムとして構成することができる。 図４は走行領域２４を示す。この領域には走行された道路４０〜４５が示され ている。車両がまず道路４０の位置Ｘにいると仮定する。この道路４０はこの瞬 時には主経路として設定されている。車両が右折すると、現在位置検出および車 両センサの角度誤差と距離誤差により位置Ｘ１が生じる。誤差のため、位置Ｘ１ の周囲には、位置Ｘの回りと同じように誤差領域２５が形成される。誤差領域２ ５は各算出された位置Ｘ〜Ｘ４に対して異なる大きさとすることができる。誤差 領域の大きさは、設定された公差によって定められる。従って図４は個々の位置 Ｘ〜Ｘ４に対して異なる誤差領域２５を示す。位置Ｘの大きな長方形の誤差領域 ２５は、例えば新たな走行ＩＣｎｉＸ１と共にその幅を変化させる。ここから、 実際の車両位置がこのフィールド内にあることがわかる。新たな位置Ｘ２はした がって道路４３にあるとされる。この道路は算出された位置Ｘ１に一番近いから である。 次に制御計算器２０は車両の転換角度に基づき、す べての道路と比較して、平行路４２、４３、４４と、可能な位置Ｘ２３，Ｘ３， Ｘ４を検出する。前記すべての道路とは、これまでの主経路４０に対して類似の 角度を形成する道路である。また前記位置Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４はそれぞれ相応の新 たな誤差領域２５を有する。道路４２、４３、４４は経路位置Ｘ１の誤差領域内 にある。道路４１は反対方向への転換角度を形成し、従って位置検出に対しては 考慮する必要がない。平行路位置（ここでは道路４４、４３、４２のＸ２，Ｘ３ ，Ｘ４）が主経路の誤差領域から発する上記の方法は同じように、平行路の誤差 領域２５から平行路を形成することによって適用することができる。誤差領域２ ５は走行方向測定誤差と一次元の滞在領域（可能な距離誤差）または二次元の滞 在領域（仮定された位置の横方向および縦方向誤差）を含む。妥当性検査に基づ き、位置Ｘ１〜Ｘ４から新たな誤差領域２５を有する位置Ｘ２が新たな主経路と して選択される。この主経路が車両位置の最大確率を有する。平行路４２、４４ の位置Ｘ３，Ｘ４はさらに計算され、次の選択で再び考慮される。次の位置検出 の１つで平行路４２または４４の一方が主経路として問題になれば、２つの平行 路の１つが新たな主経路として定められることとなる。限界事例で車両位置Ｘ２ が頻繁に切り替えられることを回避するため、評価のために時間または距離に関 連したヒステリシスが設けられる。これにより新たな 主経路としての平行路の検出の変化が、複数の測定サイクルまたは所定の走行距 離に基づいて初めて行われる。 図４はさらに、新たな主経路４３へ転換した際に、交差点４３、４０の転換点 を、距離測定に対する定義された相関点として使用できることを示す。択一的に 、Ｘ１−Ｘ２の差を距離補正に使用することもできる。相応して、平行路Ｘ３と Ｘ４を検出するための方法も実行される。 図４の距離補正と同じように、図５の位置補正を実行することができる。例え ば車両が主経路５０の位置Ｘにある。ここで主経路５０がＹ字交差点で２つの平 行路５１、５２に分岐すると仮定する。現在位置検出に基づき、車両は所定の時 点で位置Ｘ５に存在することとなる。位置Ｘ５には道路上に立地点がないから、 平行路５１の可能な位置Ｘ８または平行路５２のＸ７が考えられる。位置検出を 繰り返す際に、例えば目的地への推奨されたルートに基づいて、平行路５２での 位置Ｘ７に対する確率が得られ、この平行路が次に主経路としてさらに追跡され る。平行路５１はさらに関連し、平行路計算器１１、１２によりさらに計算され る。位置Ｘ５からＸ７への角度変化に基づき、方向検出に対する補正値が得られ 、この方向検出を以降の現在位置検出の基礎とすることができる。 図６は、ナビゲーション装置の道路マップの第３の 部分を示す。このナビゲーション装置では衛星ナビゲーション受信機４（例えば ＧＰＳ）が現在位置検出補正に用いられる。衛星ナビゲーション受信機はその位 置を、複数のナビゲーション衛星の位置から検出する。この位置検出には同じよ うに所定の誤差が伴う。この誤差は図４または図５の実施例の場合と同じように 補償される。図６の誤差領域２４には、道路区間/平行路６１〜６８が示されて いる。例えばＧＰＳ受信機４が車両に対して可能な現在位置として位置Ｘ８を検 出すると、走行方向Ｄで見て、付加的に平行路６１の位置Ｘ９と平行路６３の位 置Ｘ１０が算出される。しかし６６の位置Ｘ１３と、６８のＸ１２も算出するこ とができる。平行路６４または６５の自動車の位置は妥当性検査から確率が低く 、従って除外される。さらに新たな計算により、例えば平行路６２の位置Ｘ１１ に対して最大の確率が得られると、この平行路が主経路とされる。次に自動車は 位置Ｘ１１にあると仮定され、この位置が例えばディスプレイ５に出力される。 元の道路６１、６３、６８、６６、６７にある位置Ｘ９，Ｘ１０，Ｘ１２，Ｘ１ ３，Ｘ１４は主経路６２の制御のためにさらに追跡される。しかしこれらはディ スプレイ５には表示されない。 ナビゲーション装置が例えば目的地案内装置７と接続されていれば、目的地を 入力部６を介して入力下の後、計算ユニット１により所定の目的地ルートが探索 される。目的地ルートは、これが新たな主経路６２と共にスタート位置として計 算されるように構成されている。 ナビゲーション装置ないし計算ユニット１の個々の構成群、例えば現在位置検 出部１９、誤差推定部２１、セレクタ２２、平行路計算器１１、１２または平行 路/比較器２３は公知の構成素子、例えば増幅器、コンパレータまたは論理構成 素子により構成される。これらは公知のナビゲーション装置から当業者なら容易 に想到でき、従って詳細には説明しない。個々の構成素子の代わりに１つまたは 複数のマイクロプロセッサを設け、これを相応の制御プログラムにより制御する こともできる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年４月２２日 【補正内容】 明細書 自動車の現在位置検出のための 補正方法およびナビゲーション装置 従来の技術 本発明は、請求項１および請求項８に記載された自動車の現在位置検出のため の補正方法およびナビゲーション装置に関する。マップ支援式ナビゲーション装 置では、位置検出を現在位置検出によって次のように行うことがすでに公知であ る。すなわち、自動車のセンサから送出されたデータをデジタル化された道路マ ップのデータと比較するのである。現在位置検出により求められた車両位置は補 正される。その際に、車両は近くを通る道路に置かれる。しかし複数の道路が車 両の走行方向に比較して類似の角度で延在する場合には、車両が間違った道路に 置かれる場合がある。しかし以降の走行中、車両はこの“間違った道路”に留ま る。なぜなら、この位置補正の正当性についてそれ以上の検査は実行されないか らである。 ＥＰ０３１３８０６Ａ１記載のナビゲーション装置では、推定された車両位置 に対して誤差領域が定められる。この誤差領域の大きさは、距離区間および走行 方向に対するセンサの公差により定められる。計算器によって、誤差領域内にあ るすべての道路に対して車 両位置が算出され、この車両位置が所定の走行状況に対して与えられる。間隔お よび他のパラメータを推定することにより、その道路特性がもっとも近い車両位 置が実際位置として定められる。この現在位置検出方法には、複数の密に相互に 入り組んだ平行路のある狭い道路網では車両が実際に走行している道路を常に発 見することができるとは限らないと言う欠点がある。 発明の利点 請求項１および請求項１１に記載された本発明の補正方法ないしナビゲーショ ン装置は、複数の可能な車両位置が同時に（並列して）算出され、走行領域内の すべての走行路が考慮されるという利点を有する。車 請求の範囲 １． 現在位置検出により自動車の仮想位置を検出し、該仮想位置を実際位置 として有利には表示器の道路マップに出力し、 前記実際位置は、前記自動車を走行方向でほぼ平行に延在する道路上におくよ うにして検出する、マップ支援式ナビゲーション装置に対する補正方法であって 、 車両センサ（３）および／またはナビゲーション装置（４）から送出される信 号から、車両の実際位置（Ｘ２；Ｘ７；Ｘ１１）に対する走行領域（２４）を形 成し、 検出された実際位置（Ｘ２；Ｘ７；Ｘ１１）が有利には、所定の距離誤差、横 方向誤差および／または方向誤差（２５）を含むようにし、 マップメモリ（２）からすべての走行道路を取り出し、該走行道路とは前記形 成された走行領域（２４）にあって、車両の走行路に対して可能な主経路と可能 な平行路を形成するものであり、 妥当性検査により、主経路位置（Ｘ２；Ｘ７）を、これまでの主経路（４０； ５０）の誤差領域（２５）にある次の道路（４３；５２）におき、すなわち現在 位置検出により検出された走行路にもっとも近い道路におき、 可能な位置（Ｘ３，Ｘ４；Ｘ９〜Ｘ１４）を有する経路を、妥当である限り、 平行路として追跡し、 更なる妥当性検査の際に、現在位置検出された走行路がそれぞれの経路と最良 に一致すれば、これまでの主経路（４３；５２；６２）または平行路の１つを新 たな主経路として定める、補正方法において、 同時に、各平行路に対して誤差領域（５）を設け、 該誤差領域（２５）の個々の大きさは異なることができ、かつ距離誤差または 距離および横方向誤差および/または走行方向誤差に対する一次元または二次元 領域を含み、 車両の測定された位置と実際位置との差を、以降の現在位置検出のための距離 測定および角度測定の補正対する基礎とする、ことを特徴とする補正方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． マップ支援式ナビゲーション装置に対する補正方法であって、現在位置 検出により自動車の仮想位置を検出し、該仮想位置を実際位置として有利には表 示器の道路マップに出力し、 前記実際位置は、前記自動車を走行方向でほぼ平行に延在する道路上におくよ うにして検出する方法において、 ａ）車両センサ（３）および/またはナビゲーション装置（４）から送出される 信号から、車両の実際位置（Ｘ２；Ｘ７；Ｘ１１）に対する走行領域（２４）を 形成し、 検出された実際位置（Ｘ２；Ｘ７；Ｘ１１）が有利には、所定の距離誤差、横 方向誤差および/または方向誤差（２５）を含むようにし、 ｂ）マップメモリ（２）からすべての走行道路を取り出し、該走行道路とは前記 形成された走行領域（２４）にあって、車両の走行路に対して可能な主経路と可 能な平行路を形成するものであり、 ｃ）妥当性検査により、主経路位置（Ｘ２；Ｘ７）を、これまでの主経路（４０ ；５０）の誤差領域（２５）にある次の道路（４３；５２）におき、すなわち現 在位置検出により検出された走行路にもっとも近い道路におき、 ｄ）可能な位置（Ｘ３，Ｘ４；Ｘ９〜Ｘ１４）を有す る経路を、妥当である限り、平行路として追跡し、 ｅ）更なる妥当性検査の際に、現在位置検出された走行路がそれぞれの経路と最 良に一致すれば、これまでの主経路（４３；５２；６２）または平行路の１つを 新たな主経路として定める、ことを特徴とする補正方法。 ２． 各平行路に１つの誤差領域（２５）を設け、 誤差領域（２５）の大きさを、車両センサ（３）および/またはナビゲーショ ン装置（４）の測定公差により定め、 測定誤差（２５）は、距離誤差または距離および横方向誤差および/または走 行方向誤差に対して一次元または二次元の領域を有するようにする、請求項１記 載の補正方法。 ３． １つの平行路または１つの主経路から発する１つの平行路は、前記主経 路または平行路の状態と評価をまず含む、請求項１または２記載の補正方法。 ４． 平行路を新たな主経路として選択し、 該主経路の方向が現在位置検出された走行方向および/または他のパラメータ とほぼ一致するようにする、請求項２または３記載の補正方法。 ５． 経路評価のために、車両の傾斜角と、道路区間の勾配角度および/また は経路の寿命とそれぞれの一致を考慮する、請求項１から４までのいずれか１項 記載の補正方法。 ６． 主経路（４３；５２；６２）と平行路の評価の際にヒステリシス特性を 形成し、該ヒステリシス特性により一方から他方への平行路の交番を遅延する、 請求項１から５までのいずれか１項記載の補正方法。 ７． 現在位置測定の距離誤差を、求められた車両位置（Ｘ１）を曲線走行後 に、誤差領域にある道路位置（Ｘ２）と比較し、その差を現在位置検出の距離測 定誤差の補正に使用する、請求項１から６までのいずれか１項記載の補正方法。 ８． 自動車の新たな位置決めの際に、位置検出をナビゲーション衛星受信機 を用いて次のように行う、すなわち主経路（６２）の他に平行路（６１、６３、 ６６、６７、６８）を妥当と思われるすべての道路上に形成し、 前記妥当と思われる道路とは、車両の走行方向Ｄに対してほぼ平行に延在する 道路である（図６）、請求項１から７までのいずれか１項記載の補正方法。 ９． 平行路を、これが衛星ナビゲーション−位置検出の誤差領域を出すると 破棄する、請求項８記載の方正方法。 １０． 目的地案内装置（７）の使用する際に、瞬時の主経路（４３；５２； ６２）を経路曖昧性が存在するときに有利には目的ルートに沿って案内する（図 ５）、請求項１から９までのいずれか１項記載の補正方法。 １１． 前記請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法を実施するため のマップ支援式ナビゲーション装置であって、 計算ユニットと、デジタルマップメモリと、走行距離および走行方向センサと 、入力ユニットと、出力ユニットと、選択的に目的地案内ユニットおよび/また はナビゲーション−衛星受信機とを有するナビゲーション装置において、 前記計算ユニット（１）は、主経路（４３；５２；６２）および平行路に対す る１つまたは複数の計算器（２０、１１、１２）を有し、 セレクタ（２２）が設けられており、該セレクタは走行領域（２４）にある平 行路を評価し、妥当性に従って瞬時の主経路を検出する、ことを特徴とするナビ ゲーション装置。 １２． 瞬時の主経路（４３；５２；６２）を出力ユニット（５）に光学的ま たはグラフィカルに出力する請求項１１記載のナビゲーション装置。 １３． 出力ユニット（５）は、補正された自動車位置（Ｘ２；Ｘ７；Ｘ１１ ）を主経路にマークする、請求項１１または１２記載のナビゲーション装置。 １４． 目的地案内ユニット（７）は、補正された自動車位置（Ｘ２，Ｘ７， Ｘ１１）を目的地案内に対する出発位置として用いる、請求項１１記載のナビゲ ーション装置。