JP2002350157A

JP2002350157A - 位置補正装置

Info

Publication number: JP2002350157A
Application number: JP2001162843A
Authority: JP
Inventors: Masashi Satomura; 昌史里村; Shinichi Tomiyama; 伸一富山; Ken Asami; 建浅見
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2001-05-30
Publication date: 2002-12-04
Anticipated expiration: 2021-05-30
Also published as: JP4597423B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＧＰＳを利用した位置検出装置が算出する位
置情報の測位遅延時間を、測位遅延時間の変化に追従し
てリアルタイムで求め、位置情報を適正に補正する位置
補正装置を提供する。【解決手段】相対位置計算部１３は、移動距離と走行
速度、及び車両の傾きより、移動前後の相対位置を計算
する。ＧＰＳ評価部１５では、自己精度評価関数により
ＧＰＳ信号の測位状態を自己評価する。先投げ計算部１
６では、ＧＰＳ評価部１５で評価された推定車両速度の
時間変化を示す特性と、車速センサから得た情報により
求めた車両速度の時間変化を示す特性とを比較し、両者
の時間方向のずれからＧＰＳ評価部１５における測位遅
延時間を求める。更に、測位遅延時間を用いて、測位座
標から求まる位置情報を補正して現在車両位置を予測す
る。現在位置更新処理部１９では、上述の相対位置、及
び現在車両位置等の情報を基に、現在位置の絶対位置を
更新する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＧＰＳを利用し
た位置検出装置に用いられる位置補正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両に搭載されるＧＰＳを利用し
た位置検出装置としては、特開平８−６８６５１号公報
に示すようなものが知られている。この位置検出装置
は、ＧＰＳの各衛星と自車両との距離の誤差により発生
する測位位置のばらつきを、測位位置の平均化を行わず
になくす位置補正装置を備えている。つまり、位置補正
装置によって、最後に算出した自車両の速度と方位から
予測する推定位置と実際の測定位置との加重平均を行
い、次の測定タイミングにおける補正された現在位置を
求めている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
従来の位置補正装置においては、ＧＰＳの誤差から発生
する測定位置のばらつきを減少させることはできるもの
の、この補正装置を用いた位置検出装置の出力する位置
情報には、必ずＧＰＳの測位遅延時間に起因する真の車
両の位置とのずれの発生が避けられないという問題があ
った。すなわち、位置検出装置の出力する位置情報は、
測位遅延時間分だけ過去のものとなり、実際にはその時
間分だけ車両は移動しているので、位置情報を得られた
時点で真の車両の位置とはずれが生じてしまうのであ
る。特に、従来の位置補正装置は測位遅延時間の誤差を
補正しないため、従来の位置補正装置を利用した位置検
出装置では、測位遅延時間の誤差を含んだまま位置情報
の表示を行っている。しかし、実際には測定条件によっ
て測位遅延時間は大きく変動するため、地図上の表示に
は問題にならないような誤差も、以下のような場合では
問題となっていた。例えば、従来の位置補正装置を利用
した位置検出装置を、車車間通信等を用いて相互に位置
情報を交換し、周辺の車両の状況を運転者に知らせると
か、周辺の車両の状況により車両制御を行うとかいうよ
うな用途に利用する場合、互いの車両の位置検出装置の
誤差が加算される形になるので、誤差が大き過ぎて、正
確な互いの車両位置を特定できないという問題があっ
た。

【０００４】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、ＧＰＳを利用した位置検出装置が算出する位置情報
の測位遅延時間を、測位遅延時間の変化に追従してリア
ルタイムで求め、位置情報を適正に補正する位置補正装
置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、ＧＰＳ（Global Positio
ning System ）の測位に基づいて推定される推定車両速
度と車速センサが測定した実車両速度とから、車両の位
置情報を補正する位置補正装置であって、時間とともに
変化する推定車両速度と実車両速度とを比較し、両者の
時間方向のずれから、ＧＰＳの測位遅延時間を算出する
測位遅延算出手段（例えば実施の形態のステップＳ８）
と、測位遅延算出手段が算出した測位遅延時間に従っ
て、位置情報を補正する位置情報補正手段（例えば実施
の形態のＳ１２〜Ｓ１３）とを設けたことを特徴とす
る。以上の構成により、ＧＰＳの測位により求まる推定
車両速度と車速センサで測定した実際の車両速度の時間
変化のずれから、ＧＰＳの測位遅延時間をリアルタイム
で正確に求めることが可能となる。従って、測位遅延時
間分だけ車両が移動する距離を推定して、ＧＰＳの測位
から求まる推定車両位置を補正することで、より正確な
車両位置を推定することが可能となる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。まず、図２を用いて、本実
施の形態の位置補正装置を利用した位置検出装置につい
て簡単に説明する。図２は、本実施の形態の位置補正装
置が補正した位置情報を、自車両の運転者に通知する位
置検出装置の構成を示す図である。図２において、符号
１は、位置検出装置を制御するＣＰＵ（中央演算装置）
を備えた演算部であって、本実施の形態の位置補正装置
を含み、ＧＰＳ２や無線通信装置３、更には車両搭載セ
ンサ類４、車両の傾きを検出するヨーレートセンサ５等
から得られた自車両の走行状態と周辺の交通状況を、本
実施の形態の位置補正装置によって補正した自車両の位
置情報とともに表示して運転者に通知する。

【０００７】更に、個々の構成要素を説明すると、ＧＰ
Ｓ２は、ＧＰＳアンテナ２１で受信したＧＰＳの電波か
ら取得した信号を、ＦＭアンテナ２２で受信した情報に
よって補正して演算部１へ出力するＧＰＳ受信機であ
る。無線通信装置３は、車車間・路車間通信アンテナ３
１を用いて、自車両の周辺の他車両と、互いの走行状態
をデータとして送受信する。なお、送信においては、演
算部１に含まれる本実施の形態の位置補正装置によって
補正した自車両の位置情報を、他車両に対して送信す
る。一方、受信された他車両の走行状態は、周辺状況の
判断材料とされるとともに、演算部１を介して運転者へ
通知される。

【０００８】また、車両搭載センサ類４は、自車両の周
囲の状態を検出するレーダ装置、赤外線センサ、及び超
音波センサや、自車両の動作状態を検出する速度セン
サ、加速度センサ、ブレーキの作動を検出するブレーキ
スイッチ、ステアリングの操舵量を検出する操舵セン
サ、車両搭載の変速機のシフト位置を検出するシフト位
置センサ、車両のスロットル弁の開度を検出するスロッ
トル開度センサ等のセンサ類を含んでいる。更に、ター
ンシグナルを表示するためのウィンカ（方向指示スイッ
チ）のように運転者が操作するスイッチの状態から運転
者による自車両の制御状態を取得する手段や、カメラ等
を用いて検知した運転者の視線から運転者の意志や運転
者が注意を向けている方向を取得する手段を含むものと
する。演算部１は、これらの車両搭載センサ類４から、
自車両の速度や加速度、停止、右左折等の走行状態や自
車両の運転者の意志を示す情報を取得する。

【０００９】また、演算部１は、ＧＰＳ２が出力する位
置情報を基に、地図データベース６を検索して自車両が
現在走行している交差点等の道路情報を取得する。ま
た、演算部１には、得られた自車両の走行状態と周辺の
交通状況を、地図情報を基にした自車両の位置情報とと
もに表示するための表示手段が接続されている。表示手
段には、Ｄｉｓｐｌａｙ７として、例えば自車両のコン
ソールに設置されるＮＡＶＩＤｉｓｐｌａｙやフロント
ウィンドウの運転者の前方視界を妨げない位置に情報を
表示するＨＵＤ（Head Up Display ）、更には自車両の
走行状態を数字で表すメータと一体化されたメータ一体
Ｄｉｓｐｌａｙ等の画像表示手段が含まれる。また、音
声出力手段として、Ａｕｄｉｏ処理部８とスピーカ９等
も含まれ、画像表示や音声出力で効果的に運転者に対し
て情報を通知する。

【００１０】次に、図１を用いて、本実施の形態の位置
補正装置を利用した位置検出装置の演算部１における位
置補正の機能ブロックを説明する。図１において、距離
・速度計算部１１は、車両搭載センサ類４に含まれる車
速センサから得た情報により、車両の移動距離と走行速
度を計算する。角度計算部１２は、ヨーレートセンサ５
から得られた情報により車両の傾きを示す角度を計算す
る。また、相対位置計算部１３は、距離・速度計算部１
１が計算した移動距離と走行速度、及び角度計算部１２
が計算した車両の傾きを示す角度より、移動前の位置か
らの相対位置を計算する。求められた相対位置は、相対
位置の積み重ねによって、道路データを基準とした絶対
位置を計算する自立航法絶対位置計算部１４へ入力さ
れ、ＧＰＳの測位によらない絶対位置が求められる。

【００１１】また、ＧＰＳ評価部１５では、自己精度評
価関数によりＧＰＳ２から受信した信号の測位状態を自
己評価し、評価結果を算出する。自己精度評価関数に入
力する評価項目は、測位誤差推定標準偏差の長軸半径
値、およびその平均値、測位誤差推定標準偏差の短軸半
径値、およびその平均値、連続測位時間サンプル数、測
位ステータス、補正衛星数測位開始からの時間、標高
変化、方位変化、ＧＰＳ位置変更後のマップマッチング
回数、ＧＰＳ位置変更後の走行時間等である。また、Ｇ
ＰＳ評価部１５からＧＰＳデータの評価結果を受け取っ
た先投げ計算部１６では、ＧＰＳ評価部１５で評価され
た推定車両速度の時間変化を示す特性と、車両搭載セン
サ類４に含まれる車速センサから得た情報により求めた
車両速度の時間変化を示す特性とを比較し、両者の時間
方向のずれからＧＰＳ評価部１５における測位遅延時間
を求める。また、先投げ計算部１６は、求められた測位
遅延時間を用いて、測位座標から求まる位置情報を所定
の式により補正して現在車両位置を予測して求める。な
お、先投げ計算部１６の現在車両位置の予測方法の詳細
は後述する。

【００１２】更に、上述の自立航法絶対位置計算部１４
で求められた絶対位置、及びＧＰＳ評価部１５で評価さ
れた各評価値、更に先投げ計算部１６で計算された現在
車両位置は、地図ベース位置更新処理部１７へ入力され
る。地図ベース位置更新処理部１７では、更新される前
の情報を用いて、地図データベース６に記録された地図
情報から道路上の位置を特定するマップマッチング計算
部１８のデータと、上述のＧＰＳ評価部１５で評価され
た各評価値及び先投げ計算部１６で計算された現在車両
位置とを基に、自立航法絶対位置計算部１４が出力する
道路データを基準とした絶対位置から求まる表示位置を
更新し、Ｄｉｓｐｌａｙ７へ出力する。

【００１３】一方、上述の相対位置計算部１３で求めら
れた移動前の位置からの相対位置、及び先投げ計算部１
６で計算された現在車両位置、更にマップマッチング計
算部１８が求めた道路上の位置を示す情報は、現在位置
更新処理部１９へ入力される。現在位置更新処理部１９
では、これらの情報を基に、道路データを基準としない
現在位置の絶対位置を更新する。

【００１４】次に、先投げ計算部１６の測位遅延時間の
求め方と、求められた測位遅延時間を用いた位置情報の
補正方法について、更に図面を用いて詳細に説明する。
図３は、先投げ計算部１６における測定遅延時間の求め
方を示した概念図である。図３に示すように、先投げ計
算部１６では、ＧＰＳ評価部１５で評価された推定車両
速度の時間変化を示す特性（グラフ１）と、車両搭載セ
ンサ類４に含まれる車速センサから得た情報により求め
た車両速度の時間変化を示す特性（グラフ２）とを比較
し、両者の時間方向のずれからＧＰＳ評価部１５におけ
る測位遅延時間を求める。なお、両者の時間方向のずれ
を求める場合、上述のグラフ１とグラフ２において、時
間の変化に対する速度の変化が大きい部分（グラフの傾
きが大きい部分：図３に示した算出範囲）同士を比較す
ることとし、時間の変化に対する速度の変化が小さい部
分（グラフの傾きが小さい部分：図３に示した非算出範
囲）では、時間差の算出に誤差が含まれる可能性が大き
いので、グラフの比較は行わないものとする。

【００１５】また、図４は、先投げ計算部１６における
位置情報の補正の様子を示した概念図である。図４に示
すように、現在測位位置５０に対して、速度と加速度の
みから求まる補正位置５１は、現在測位位置で測定され
た進行方向を距離（Ｌ_t−Ｌ_t-1）だけ伸ばした位置にあ
る。この補正位置は、一次元での考察として

【数１】によって、補正距離（Ｌ_t−Ｌ_t-1）として求まる。ま
た、図４に示すように、現在測位位置５０に対して、速
度と加速度と角速度から求まる補正位置５２は、現在測
位位置で測定された進行方向に対して角度（θ_t−
θ_t-1）だけずれた位置にある。この補正位置は、二次
元での考察として

【数２】によって、推定現在位置Ｓ_tと推定方位θ_tとして求ま
る。

【００１６】次に、図５のフローチャートを用いて、本
実施の形態の位置補正装置の動作について説明する。図
５は、演算部１における位置補正の処理の流れを示すフ
ローチャートである。ＧＰＳの出力する位置情報の補正
を行うか否かは、ＧＰＳの自己精度評価関数により求め
た自己評価状態により決定する。ＧＰＳの測位状態が安
定している場合、自己精度評価関数の評価値は小さな値
を示す。以下、補正手順を示す。まず、予め決められた
所定の値を補正値として代入する（ステップＳ１）。次
に、ＧＰＳ評価部１５により、ＧＰＳの受信状態の監視
を行い（ステップＳ２）、ＧＰＳの受信状態に変化があ
るか否かを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３に
おいて、ＧＰＳの受信状態に変化があった場合（ステッ
プＳ３のＹＥＳ）、自己精度評価関数を用いて自己評価
を行い、ＧＰＳの測位状態を評価する（ステップＳ
４）。

【００１７】また、ステップＳ３において、ＧＰＳの受
信状態に変化がない場合（ステップＳ３のＮＯ）、ステ
ップＳ２へ戻り、ＧＰＳ評価部１５により、ＧＰＳの受
信状態の監視を続ける。ステップＳ４において自己評価
値が求まったら、ＧＰＳの測位状態が位置補正を行って
も良い状態であるか否かを判定する（ステップＳ５）。
ステップＳ５において、自己評価値から、ＧＰＳの測位
状態が位置補正を行っても良い状態であると判定された
場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、車両搭載センサ類４に
含まれる加速度センサから加速度に関する情報を取得し
て、車両の加速度を求める（ステップＳ６）。また、ス
テップＳ５において、自己評価値から、ＧＰＳの測位状
態が位置補正を行っても良い状態でないと判定された場
合（ステップＳ５のＮＯ）、ステップＳ２へ戻り、ＧＰ
Ｓ評価部１５により、ＧＰＳの受信状態の監視を続け
る。

【００１８】次に、ステップＳ６において求められた加
速度が、所定の値以上であるか否かを判定する（ステッ
プＳ７）。ステップＳ７において、求められた加速度が
所定の値以上であった場合（ステップＳ７のＹＥＳ）、
図３で示した方法により、ＧＰＳ評価部１５で評価され
た推定車両速度の時間変化を示す特性（グラフ１）と、
車両搭載センサ類４に含まれる車速センサから得た情報
により求めた車両速度の時間変化を示す特性（グラフ
２）とを比較し、両者の時間方向のずれからＧＰＳ評価
部１５における測位遅延時間を求める（ステップＳ
８）。また、ステップＳ７において、求められた加速度
が所定の値未満であった場合（ステップＳ７のＮＯ）、
ステップＳ６へ戻り、加速度を測定し続ける。

【００１９】次に、ステップＳ８において測位遅延時間
が求まったら、再度、自己精度評価関数を用いてＧＰＳ
の自己評価を行う。そして、自己評価値によりＧＰＳの
測位状態が位置補正を行っても良い状態であるか否かを
判定する（ステップＳ９）。ステップＳ９において、自
己評価値から、ＧＰＳの測位状態が位置補正を行っても
良い状態であると判定された場合（ステップＳ９のＹＥ
Ｓ）、ステップＳ８において求められた最新の測位遅延
時間を、それ以前に求められた所定の数の測位遅延時間
の総和に加算して全データ数で割ることにより、測位遅
延時間の移動平均を求める（ステップＳ１０）。また、
ステップＳ９において、自己評価値から、ＧＰＳの測位
状態が位置補正を行っても良い状態でないと判定された
場合（ステップＳ９のＮＯ）、ステップＳ２へ戻り、Ｇ
ＰＳ評価部１５により、ＧＰＳの受信状態の監視を続け
る。

【００２０】そして、ステップＳ１０における測位遅延
時間の移動平均値のサンプル数が、所定の個数以上にな
ったか否かを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ
１１において、測位遅延時間の移動平均値のサンプル数
が、所定の個数以上になっていた場合（ステップＳ１１
のＹＥＳ）、図４に示した位置補正式へ、求められた測
位遅延時間を補正値として代入し（ステップＳ１２）、
ＧＰＳ２の測位座標から求まる位置情報を補正して現在
位置情報を求める（ステップＳ１３）。

【００２１】なお、上述の実施の形態においては、地図
ベース位置更新処理部１７が、先投げ計算部１６で計算
された現在車両位置を基に、自立航法絶対位置計算部１
４が出力する道路データを基準とした絶対位置から求ま
る表示位置を更新していたが、表示上では正確な絶対位
置と現在道路位置が一致しない場合があるので、表示上
違和感がないように、先投げ計算部１６で計算された現
在車両位置を用いずに、表示用に用いる地図に従った、
地図ベースの位置情報を別に算出するようにしても良
い。このように、例えば周辺車両との位置比較等の車両
の制御用に求める位置情報と、運転者等へ表示する位置
情報とを区別することにより、地図データベースの誤差
に関係なく違和感のない表示を行うことが可能となる。

【００２２】

【発明の効果】以上の如く、請求項１に記載の発明によ
れば、ＧＰＳの受信状態によって変化するＧＰＳの測位
遅延時間を、ＧＰＳの測位に基づいて推定される車両速
度の時間変化を示す特性と、車速センサが測定した実車
両速度の時間変化を示す特性との時間方向のずれから、
リアルタイムで正確に求めることができるようになる。
従って、いつでも本発明の位置補正装置は、測位遅延時
間分だけ車両が移動する距離を推定して、ＧＰＳの測位
から求まる推定車両位置を補正し、より正確な車両位置
を推定することができる。そのため、本発明の位置補正
装置を利用して求めた車両の位置情報を、車車間通信等
を用いて相互に位置情報を交換し、周辺の車両の状況を
運転者に知らせるとか、周辺の車両の状況により車両制
御を行うとかいうような用途に利用した場合、自車両が
正確な周辺車両との位置を認識できるようになり、より
正確かつ安全に交通制御を行うことが可能になるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の位置補正装置の機能
ブロック図である。

【図２】同実施の形態の位置補正装置を利用した位置
検出装置の構成を示す図である。

【図３】同実施の形態の位置補正装置の先投げ計算部
１６における測定遅延時間の求め方を示した概念図であ
る。

【図４】同実施の形態の位置補正装置の先投げ計算部
１６における位置情報の補正の様子を示した概念図であ
る。

【図５】同実施の形態の位置補正装置を含む演算部１
における位置補正の処理の流れを示すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１演算部２ＧＰＳ４車両搭載センサ類５ヨーレートセンサ１１距離・速度計算部１２角度計算部１３相対位置計算部１４自立航法絶対位置計算部１５ＧＰＳ評価部１６先投げ計算部１７地図ベース位置更新処理部１８マップマッチング計算部１９現在位置更新処理部Ｓ８測位遅延算出手段Ｓ１２〜Ｓ１３位置情報補正手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浅見建埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内Ｆターム(参考） 2C032 HB02 HB05 HB22 HB23 HD03 HD12 2F029 AA02 AB01 AB07 AB09 AC01 AC02 AC06 AC12 AC13 AC18 AD01 5H180 AA01 BB04 BB15 CC02 CC11 CC12 CC30 FF05 FF06 FF07 5J062 AA08 AA09 AA12 BB01 CC07 DD24 EE00 FF01 FF02 FF03 FF04 FF05 HH07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＧＰＳ（Global Positioning System ）
の測位に基づいて推定される推定車両速度と車速センサ
が測定した実車両速度とから、車両の位置情報を補正す
る位置補正装置であって、時間とともに変化する前記推定車両速度と前記実車両速
度とを比較し、両者の時間方向のずれから、前記ＧＰＳ
の測位遅延時間を算出する測位遅延算出手段と、前記測位遅延算出手段が算出した測位遅延時間に従っ
て、前記位置情報を補正する位置情報補正手段と、を設けたことを特徴とする位置補正装置。