JPH11257982A - Navigation system - Google Patents
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- JPH11257982A JPH11257982A JP8054398A JP8054398A JPH11257982A JP H11257982 A JPH11257982 A JP H11257982A JP 8054398 A JP8054398 A JP 8054398A JP 8054398 A JP8054398 A JP 8054398A JP H11257982 A JPH11257982 A JP H11257982A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ＧＰＳと推測航法
（自立航法とも言われる）とを併用するナビゲーション
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a navigation device that uses both GPS and dead reckoning navigation (also referred to as self-contained navigation).
【０００２】[0002]
【従来の技術】図３は、従来のこの種のナビゲーション
装置の一例を示すブロック図である。図３において、１
ａはＧＰＳ受信機、２は速度センサ、３は方位センサ、
４ａはデータ処理装置、５は設定入力部、６はＣＲＴ等
の表示部である。またデータ処理装置４ａにおいて、４
１は入力される速度データと方位データとを用いて推測
航法により推測位置を計算する推測位置計算部、４２は
推測位置計算部４１から出力される推測位置データとＧ
ＰＳ受信機１ａから出力されるＧＰＳ測位位置データの
何れかを二者択一で選択してナビゲーション情報のため
の位置データを出力する位置データ選択部、４３は位置
データ等に基づいてマップデータ４５から表示すべきマ
ップを抽出する表示マップ抽出部、４４は設定入力部５
からの各種設定入力により表示マップ抽出部４３等を制
御する制御部である。2. Description of the Related Art FIG. 3 is a block diagram showing an example of a conventional navigation device of this type. In FIG. 3, 1
a is a GPS receiver, 2 is a speed sensor, 3 is a direction sensor,
4a is a data processing device, 5 is a setting input unit, and 6 is a display unit such as a CRT. In the data processing device 4a, 4
Reference numeral 1 denotes a guessed position calculator for calculating a guessed position by dead reckoning using input speed data and direction data, and 42 denotes guessed position data and G output from the guessed position calculator 41
A position data selector 43 for selecting either one of the GPS positioning position data output from the PS receiver 1a and outputting position data for navigation information, and a map data 45 based on position data and the like. A display map extracting unit for extracting a map to be displayed from the setting input unit 5;
Is a control unit that controls the display map extraction unit 43 and the like according to various setting inputs from.
【０００３】次に、図３に示すナビゲーション装置の動
作について説明する。データ処理装置４ａへはＧＰＳ受
信機１ａからＧＰＳ測位位置データが入力され、一方、
速度センサからの速度情報と方位センサからの方位情報
とが入力される。データ処理装置４ａでは、入力される
速度情報と方位情報とにより、推測位置計算部４１で推
測位置データを出力する。Next, the operation of the navigation device shown in FIG. 3 will be described. GPS positioning position data is input from the GPS receiver 1a to the data processing device 4a.
The speed information from the speed sensor and the direction information from the direction sensor are input. In the data processing device 4a, the estimated position calculator 41 outputs estimated position data based on the input speed information and direction information.
【０００４】従来のナビゲーション装置は以上のように
構成されており、ＧＰＳ受信機１ａで衛星からの電波を
受信できない場合や、異常データにより極端な位置飛び
が発生した場合、位置データ選択部４２で推測位置デー
タを選択してナビゲーション情報のための位置データを
出力する。また速度センサ２からの速度情報やジャイロ
等の方位センサ３からの方位情報は時間の経過と共に推
測位置データに含まれる誤差が大きくなるので、位置デ
ータ選択部４２は定期的に、推測位置計算部４１へ更正
値を出力し、推測航法により求められる推測位置データ
の誤差減少を図っている。The conventional navigation device is configured as described above. If the GPS receiver 1a cannot receive radio waves from satellites or if extreme position jumps occur due to abnormal data, the position data selecting unit 42 The estimated position data is selected and the position data for the navigation information is output. In addition, since the error included in the estimated position data increases with the passage of time in the speed information from the speed sensor 2 and the direction information from the direction sensor 3 such as a gyro, the position data selecting unit 42 periodically starts the estimated position calculating unit. The correction value is output to 41 to reduce the error in the guessed position data obtained by dead reckoning navigation.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来のナビゲーション
装置は以上のように構成されており、以下のような問題
がある。データ処理装置では、上述のような位置データ
の選択や推測位置データの更正値を出力するだけでな
く、入力される位置データに基づいてマップデータから
表示マップを抽出したり、設定入力部で入力される各種
の設定に基づいて、目的地の検索，目的地までの距離計
算等を平行して行っており、同時に処理するデータ量が
多いため負担が大きく、各データ処理に時間がかかる。
一方、ＧＰＳ受信機には測位位置データを算出するため
の演算処理機能を備えており、ナビゲーション情報のた
めの位置データの計算にこの演算処理機能を利用すれば
データ処理装置の負担を軽減できる。The conventional navigation device is configured as described above, and has the following problems. The data processing device not only selects the position data as described above and outputs a correction value of the estimated position data, but also extracts a display map from the map data based on the input position data, or inputs the display map using the setting input unit. Based on the various settings made, the search for the destination, the calculation of the distance to the destination, and the like are performed in parallel, and the amount of data to be processed at the same time is large, so the load is large and each data processing takes time.
On the other hand, the GPS receiver is provided with an arithmetic processing function for calculating positioning position data. If this arithmetic processing function is used for calculating position data for navigation information, the load on the data processing device can be reduced.
【０００６】また従来のナビゲーション装置では、ＧＰ
Ｓ測位位置データが得られない場合や測位位置データに
起こり得ない位置飛びが発生した場合にのみ推測位置デ
ータを選択する構成となっているが、周知のようにＧＰ
Ｓによる測位精度は種々変化するため極端な位置飛びは
発生していなくても推測位置データの方が誤差が少ない
場合がある。In a conventional navigation device, the GP
The configuration is such that the estimated position data is selected only when the S positioning position data cannot be obtained or when a position jump that cannot occur in the positioning position data occurs.
Since the positioning accuracy by S changes variously, the estimated position data may have a smaller error even if no extreme position jump has occurred.
【０００７】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたものであり、ＧＰＳ受信機内で、予測される誤差
で重み付けを変化させながらＧＰＳ測位位置データと推
測位置データとの両方を用いて位置データを算出するこ
とで精度の高いナビゲーション情報を出力できると共
に、データ処置装置の負担を軽減して各データ処理に要
する時間を短縮できるナビゲーション装置を提供するこ
とを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem. In a GPS receiver, a position is determined by using both GPS positioning position data and estimated position data while changing the weight with an estimated error. An object of the present invention is to provide a navigation device that can output highly accurate navigation information by calculating data, and that can reduce the load on the data processing device and reduce the time required for each data processing.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明にかかわるナビゲ
ーション装置は、ＧＰＳ受信機，速度センサ及び方位セ
ンサ，データ処理装置とで構成され、ＧＰＳによるＧＰ
Ｓ測位位置データと、速度情報及び方位情報で算出され
る推測位置データとを併用してナビゲーション情報を出
力するナビゲーション装置において、前記ＧＰＳ受信機
内に、前記速度センサからの速度情報と方位センサから
の方位情報とを入力して前記推測位置データを算出する
手段を備えたことを特徴とする。A navigation device according to the present invention comprises a GPS receiver, a speed sensor and a direction sensor, and a data processing device.
In a navigation device that outputs navigation information by using S positioning position data and estimated position data calculated based on speed information and direction information, in the GPS receiver, speed information from the speed sensor and speed information from the direction sensor are output. Means for calculating the estimated position data by inputting azimuth information.
【０００９】またＧＰＳ受信機内に、ＧＰＳ測位位置デ
ータと推測位置データとを観測値とし、それぞれ予測さ
れる誤差の大きさを基にフィルタゲインを定めてカルマ
ンフィルタ処理によりナビゲーション情報を生成する位
置データを算出する手段を備えたことを特徴とする。In the GPS receiver, the GPS positioning position data and the estimated position data are used as observation values, and a filter gain is determined based on the magnitude of each predicted error, and position data for generating navigation information by Kalman filtering is stored in the GPS receiver. It is characterized by having a calculating means.
【００１０】またＧＰＳ受信機内に、算出された位置デ
ータを用いて推測位置データの更正を自動的に行う手段
を備えたことを特徴とする。The GPS receiver further comprises means for automatically correcting the estimated position data using the calculated position data.
【００１１】更にそれぞれ予測される誤差の大きさは、
ＧＰＳ測位位置データにおいてはＤＯＰ及びＳＶ Accur
acy を基準とし、推測位置データにおいては更正後の経
過時間，方位変化量及び位置変化量を基準として決定す
ることを特徴とする。Further, the magnitude of each predicted error is as follows:
DOP and SV Accur for GPS positioning data
acy is used as a reference, and the estimated position data is determined based on the elapsed time after correction, the azimuth change amount, and the position change amount.
【００１２】本発明のナビゲーション装置は上述のよう
な構成とすることで、ナビゲーション情報に必要な位置
データを二者択一で選択する場合の精度の劣化を防止で
き、またデータ処理装置の負担の軽減が図れるようにな
る。With the above-described configuration of the navigation device of the present invention, it is possible to prevent the accuracy from deteriorating when the position data required for the navigation information is selected alternatively, and to reduce the burden on the data processing device. The reduction can be achieved.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明のナビゲーション
装置の構成の一実施形態を示すブロック図である。図１
において、１はＧＰＳ受信機、２はこのナビゲーション
装置が搭載されている移動体の移動速度を検出する速度
センサ、３は同じく移動方向を検出するジャイロ等で構
成された方位センサ、４はナビゲーション装置本体を構
成するデータ処理装置、５はデータ処理装置４に各種の
設定を入力する設定入力部、６はナビゲーション情報を
地図情報として視覚表示する表示部である。またデータ
処理装置４において、４３はマップデータ抽出部であ
り、設定入力部５で設定された各種条件に従ってマップ
データ４５から所望のマップデータを抽出し、位置デー
タで得られる現在位置を重畳表示して表示部６へ出力す
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the configuration of the navigation device of the present invention. FIG.
In the drawings, 1 is a GPS receiver, 2 is a speed sensor for detecting the moving speed of a moving body on which the navigation device is mounted, 3 is an azimuth sensor similarly constituted by a gyro or the like for detecting the moving direction, and 4 is a navigation device. A data processing device constituting the main body, 5 is a setting input unit for inputting various settings to the data processing device 4, and 6 is a display unit for visually displaying navigation information as map information. Further, in the data processing device 4, reference numeral 43 denotes a map data extracting unit, which extracts desired map data from the map data 45 in accordance with various conditions set by the setting input unit 5, and superimposes and displays the current position obtained from the position data. And outputs it to the display unit 6.
【００１４】図２は、図１に示すＧＰＳ受信機１の構成
を示すブロック図である。図２において、１１は各衛星
からの電波を受信しそれぞれの衛星までの擬似距離を出
力するＧＰＳ受信部、１２はＧＰＳ受信部１１から得ら
れる複数の衛星までの擬似距離から現在位置を測位する
測位演算部、１３は速度センサ２から入力される速度情
報と方位センサ３から入力される方位情報とにより、推
測航法における推測位置を計算する推測位置計算部、１
４はＧＰＳ測位位置データと推測位置データの両方を用
いてナビゲーション情報のための位置データを計算する
位置データ計算部である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the GPS receiver 1 shown in FIG. In FIG. 2, reference numeral 11 denotes a GPS receiving unit that receives radio waves from each satellite and outputs a pseudo distance to each satellite, and 12 measures a current position from pseudo distances to a plurality of satellites obtained from the GPS receiving unit 11. A positioning calculation unit 13 includes a guessed position calculation unit that calculates a guessed position in dead reckoning navigation based on speed information input from the speed sensor 2 and azimuth information input from the azimuth sensor 3.
Reference numeral 4 denotes a position data calculation unit that calculates position data for navigation information using both the GPS positioning position data and the estimated position data.
【００１５】次に動作について説明する。周知のように
ＧＰＳによる測位位置データの精度は、衛星の配置状態
によって変化し、またＳＡ（作為的劣化措置）の変化に
よっても変化する。また推測航法による推測位置データ
の誤差も、更正されてから時間の経過，方位変化量及び
位置変化量と共に増加するので、各時点ではどちらの位
置データがより正確な位置を測位しているかは一律に判
断できない。従って本実施形態では位置データ計算部１
４により、それぞれ予測される誤差の相違で重み付けを
変化させて、カルマンフィルタ処理により位置データを
算出する構成とした。Next, the operation will be described. As is well known, the accuracy of the positioning position data by GPS changes depending on the arrangement state of the satellites, and also changes due to changes in SA (artificial deterioration measures). In addition, since the error of the dead reckoning position data by dead reckoning increases with the passage of time, azimuth change amount and position change amount after being corrected, which position data has more accurate position measurement at each time point is uniform. Can not judge. Therefore, in the present embodiment, the position data calculation unit 1
4, the weighting is changed depending on the difference between the predicted errors, and the position data is calculated by Kalman filter processing.
【００１６】周知のようにカルマンフィルタは、観測値
より内部状態を最小分散の意味で推定する最適線形フィ
ルタであり、ＧＰＳ測位位置データと推測位置データと
をそれぞれ観測値として、最小分散により位置データを
算出する。また、予測される誤差の相違で重み付けを変
化させるので、精度の高い位置データが算出できるよう
になる。カルマンフィルタの例を以下に示す。 ＵＸｔ＝ＵＸｔGPS −Ｋ（ＵＸｔGPS −ＵＸｔDR） ＵＹｔ＝ＵＹｔGPS −Ｋ（ＵＹｔGPS −ＵＹｔDR） ＵＺｔ＝ＵＺｔGPS −Ｋ（ＵＺｔGPS −ＵＺｔDR） ここで、 ＵＸｔ，ＵＹｔ，ＵＺｔ：算出された位置データ（フィ
ルタ後の現在の三次元位置） ＵＸｔGPS ，ＵＹｔGPS ，ＵＺｔGPS ：ＧＰＳ測位位置
データ（三次元） ＵＸｔDR，ＵＹｔDR，ＵＺｔDR：推測位置データ（三次
元） Ｋ：フィルタゲイン（０≦Ｋ≦１）As is well known, the Kalman filter is an optimal linear filter for estimating the internal state from the observed value in the sense of the minimum variance. calculate. In addition, since the weighting is changed depending on the difference between predicted errors, highly accurate position data can be calculated. An example of a Kalman filter is shown below. UXt = UXt GPS- K (UXt GPS- UXt DR ) UYt = UYt GPS- K (UYt GPS- UYt DR ) UZt = UZt GPS- K (UXT GPS- UZt DR ) UXt GPS , UYt GPS , UZt GPS : GPS positioning position data (three-dimensional) UXt DR , UYt DR , UZt DR : Estimated position data (three-dimensional) K: Filter gain (0 ≦ K ≦ 1)
【００１７】フィルタゲインＫは、それぞれ予測される
誤差の相違で変化させる。例えば、上述のようにＧＰＳ
の測位精度は、衛星の配置状態によって変化し、この情
報はＤＯＰ(dilution of precision) によってＧＰＳ受
信機１で知ることができる。またＳＡ(selective avai
lability) の変化は、衛星より送信されてくる航法デー
タ中のＳＶ Accuracy によってＧＰＳ受信機１で知るこ
とができる。従ってこれらＤＯＰやＳＶ Accuracy によ
り、ＧＰＳ測位位置にどの程度の大きさの誤差が含まれ
るかを予測できる。The filter gain K is changed depending on the difference between predicted errors. For example, as described above, GPS
The positioning accuracy of the GPS receiver 1 varies depending on the arrangement state of the satellites, and this information can be known by the GPS receiver 1 by DOP (dilution of precision). Also SA (selective avai
lability) can be known by the GPS receiver 1 by SV Accuracy in the navigation data transmitted from the satellite. Therefore, from these DOP and SV Accuracy, it is possible to predict how large an error is included in the GPS positioning position.
【００１８】一方、推測航法による推測位置は、速度セ
ンサ及び方位センサ自体の誤差が予め判っているので、
更正後の経過時間，方位変化量及び位置変化量を知るこ
とによりその時の推測位置にどの程度の大きさの誤差が
含まれるかを予測できる。従って本実施形態では、例え
ばこれらの予測誤差をパラメータとしてカルマンフィル
タのフィルタゲインＫを決定し、誤差が少ない方に重み
付けを行いながら最小分散により位置データを算出して
データ処理装置４へ出力する構成としている。また位置
データ計算部１４から算出される位置データを更正値と
して、推測位置計算部１３で算出される推測位置データ
を定期的に更正する構成としている。On the other hand, the position estimated by dead reckoning navigation is known in advance because errors of the speed sensor and the direction sensor itself are known.
By knowing the elapsed time after the correction, the azimuth change amount and the position change amount, it is possible to predict how large an error is included in the estimated position at that time. Therefore, in the present embodiment, for example, the filter gain K of the Kalman filter is determined using these prediction errors as parameters, and the position data is calculated by the minimum variance while weighting the one with the smaller error, and is output to the data processing device 4. I have. The position data calculated by the position data calculation unit 14 is used as a correction value, and the estimated position data calculated by the estimated position calculation unit 13 is periodically corrected.
【００１９】本実施形態のナビゲーション装置は以上の
ように、ＧＰＳ受信機１内で推測位置を計算すると共
に、ＧＰＳ測位位置とこの推測位置とを観測値とし、予
測される誤差の大きさをフィルタゲインとした重み付け
をしてカルマンフィルタにより位置データをＧＰＳ受信
機１から出力する構成としたので、二者択一とした場合
の精度の劣化を防止できるようになる。またＧＰＳ受信
機１でナビゲーション情報に必要な位置データを出力で
きるので、データ処理装置４の負担を大幅に軽減できる
ようになる。As described above, the navigation apparatus according to the present embodiment calculates the estimated position in the GPS receiver 1, sets the GPS positioning position and the estimated position as observation values, and filters the magnitude of the estimated error. Since the position data is output from the GPS receiver 1 by the Kalman filter with weighting as a gain, it is possible to prevent the accuracy from deteriorating in the case of the alternative. In addition, since the GPS receiver 1 can output position data necessary for navigation information, the load on the data processing device 4 can be greatly reduced.
【００２０】なお上述のフィルタゲインを決定するパラ
メータがこれらに限定されるものではないことは言うま
でもなく、衛星より送信される他の航法データをパラメ
ータとしても良い。また本実施形態では現在位置等を地
図上に視覚表示するナビゲーション装置で説明している
が、ＧＰＳ測位と推測航法とを併用するナビゲーション
装置の全てに実施できることは言うまでもない。It goes without saying that the above-mentioned parameters for determining the filter gain are not limited to these, and other navigation data transmitted from a satellite may be used as the parameters. In this embodiment, a navigation device that visually displays the current position and the like on a map is described. However, it is needless to say that the present invention can be applied to all navigation devices that use both GPS positioning and dead reckoning.
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上説明したように本発明のナビゲーシ
ョン装置は、ＧＰＳ受信機に速度情報と方位情報とを入
力してＧＰＳ受信機内で推測位置を計算すると共に、Ｇ
ＰＳ測位位置とこの推測位置とを観測値とし、予測され
る誤差の大きさをフィルタゲインとした重み付けをして
カルマンフィルタによりナビゲーション情報に必要な位
置データを出力する構成としたので、ナビゲーション情
報に必要な位置データを二者択一で選択する場合の精度
の劣化を防止でき、高精度なナビゲーション情報が得ら
れる。またＧＰＳ受信機でナビゲーション情報に必要な
位置データまでを出力し、かつ推測位置データを定期的
に更正する構成としたので、データ処理装置の負担を軽
減できる等の効果がある。As described above, the navigation device of the present invention calculates the estimated position in the GPS receiver by inputting the speed information and the azimuth information to the GPS receiver.
The PS positioning position and the estimated position are used as observation values, and the weight of the predicted error is used as the filter gain, and weighting is performed using the Kalman filter to output the position data required for the navigation information. Accuracy can be prevented from deteriorating when alternative position data is selected alternatively, and highly accurate navigation information can be obtained. In addition, since the GPS receiver outputs up to the position data required for the navigation information and periodically updates the estimated position data, the load on the data processing device can be reduced.
【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
【図２】図１に示すＧＰＳ受信機の構成を示すブロック
図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the GPS receiver shown in FIG.
【図３】従来のこの種のナビゲーション装置の一例を示
すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an example of this type of conventional navigation device.
１ ＧＰＳ受信機 ２ 速度センサ ３ 方位センサ ４ データ処理装置 ５ 設定入力部 ６ 表示部 １１ ＧＰＳ受信部 １２ 測位演算部 １３ 推測位置計算部 １４ 位置データ計算部 ４３ マップデータ抽出部 ４４ 制御部 ４５ マップデータ Reference Signs List 1 GPS receiver 2 Speed sensor 3 Direction sensor 4 Data processing device 5 Setting input unit 6 Display unit 11 GPS receiving unit 12 Positioning calculation unit 13 Estimated position calculation unit 14 Position data calculation unit 43 Map data extraction unit 44 Control unit 45 Map data
Claims (4)
サ，データ処理装置とで構成され、 ＧＰＳによるＧＰＳ測位位置データと、速度情報及び方
位情報で算出される推測位置データとを併用してナビゲ
ーション情報を出力するナビゲーション装置において、 前記ＧＰＳ受信機内に、 前記速度センサからの速度情報と方位センサからの方位
情報とを入力して前記推測位置データを算出する手段を
備えたことを特徴とするナビゲーション装置。1. A navigation system comprising a GPS receiver, a speed sensor and a direction sensor, and a data processing device, and using both GPS positioning position data by GPS and estimated position data calculated by speed information and direction information together with navigation information. A navigation device for inputting speed information from the speed sensor and azimuth information from an azimuth sensor to calculate the estimated position data in the GPS receiver. .
測値とし、それぞれ予測される誤差の大きさを基にフィ
ルタゲインを定めてカルマンフィルタ処理によりナビゲ
ーション情報を生成する位置データを算出する手段を備
えたことを特徴とする請求項１記載のナビゲーション装
置。2. In the GPS receiver, the GPS positioning position data and the estimated position data are used as observation values, and a filter gain is determined based on the magnitude of each predicted error, and navigation information is generated by Kalman filter processing. 2. The navigation device according to claim 1, further comprising means for calculating position data to be performed.
の更正を自動的に行う手段を備えたことを特徴とする請
求項２記載のナビゲーション装置。3. The navigation device according to claim 2, further comprising means for automatically correcting the estimated position data using the calculated position data in the GPS receiver.
は、ＧＰＳ測位位置データにおいてはＤＯＰ及びＳＶ A
ccuracy を基準とし、推測位置データにおいては更正後
の経過時間，方位変化量及び位置変化量を基準として決
定することを特徴とする請求項２記載のナビゲーション
装置。4. The magnitudes of the respective predicted errors are DOP and SV A in the GPS positioning position data.
3. The navigation device according to claim 2, wherein the estimated position data is determined on the basis of ccuracy and the estimated elapsed time, the azimuth change amount and the position change amount as references.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8054398A JPH11257982A (en) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | Navigation system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8054398A JPH11257982A (en) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | Navigation system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11257982A true JPH11257982A (en) | 1999-09-24 |
Family
ID=13721272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8054398A Pending JPH11257982A (en) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | Navigation system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11257982A (en) |
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