JP2004325777A - 車載ナビゲーションにおける道路情報システムとその道路情報測定方法、並びに道路面標高値測定システムとそのシステムを用いたナビゲーション - Google Patents

Abstract

【課題】道路の実態を利用上の要件を満たす道路標高データベースとして、短時間で正確に且つ容易に実測する測定方法と、その道路面標高値測定システム並びにそのシステムを用いたナビゲーションシステムを提供する。
【解決手段】地図情報管理会社の道路標高値管理コンピュータ３０と、全国の標高値測量データを提供する公的地理情報機関のコンピュータ１と、車両位置測定装置と傾斜センサーと走行距離測定装置を備えて走行中の道路の位置と傾斜角を高精度で計測してそのデータを記録するコンピュータを搭載した高精度道路標高測定車１０と、計測記録されたデータに基いて道路標高値管理コンピュータ３０により作成された基準点標高・属性データベースの提供（配信）を受けて運転者に対するナビゲーション或いは車両の自動制御を行う車両位置測定装置と傾斜センサーと制御用の車載コンピュータ２０を備えた利用者車両とから構成された道路面標高値測定システム。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載ナビゲーションにおける道路情報システムとその道路情報測定方法、並びに道路面標高値測定システムとそのシステムを用いたナビゲーションに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来道路面の標高或いは勾配についてのデータは高精度な測定が困難とされてデータベースとして整備提供されていなかった。しかし自動車の走行状態の総合コントロールにおいて路面の勾配は重要な要素となることから走行中の勾配を得るための発明がなされていた。特許文献１では、エンジントルクと加速度の値から道路の勾配を検知する方法が提案されている。また、特許文献２には、衛星からの絶対座標と標高値に関する情報を受信して交差点ごとに道路データ記憶手段に予め登録しておき、交差点とその区間の次の交差点の標高を読み出し、区間内の現在地の距離から標高差を算定して勾配を求める勾配検出装置が開示されている。しかし、衛星からの標高値計測データは誤差が大きく正しい勾配を求めることは難しい問題があった。又、交差点ごとの記録と道路の傾斜変化地点は異なることが多く、さらにトンネルや高架道路では衛星からの標高データが利用できない問題があった。
【０００３】
このような測位衛星からの電波による全地球測位システム（ＧＰＳ）で求める標高値の誤差を解決する標高値取得法を備えたナビゲーション装置が特許文献３に開示されている。しかし、公的地理情報提供機関から提供されるメッシュ単位（５０メートルなど）の標高値から、現在位置に近いメッシュの標高情報を検索し、近傍の標高値と距離から標高を算定するため、道路が高架であったり、地下或いはトンネルでは算定できない問題があった。特許文献４「３次元ＣＧ地図表示装置及び車載ナビゲーション装置」及び特許文献５「道路勾配算出装置」についても国土地理院から公開されている地図メッシュで区画された標高データから道路の標高を算定したり勾配を求めるものであるため同様の問題があった。
【０００４】
又、特許文献６には走行経路上の地形変化に対応する地形画像を前もって表示する技術が開示されているが、車両位置から所定距離前方に所定値以上の標高差があるか否かの判定に用いるための標高情報を含んだ道路情報地図データの取得方法については開示されていない。さらに、特許文献７の「地図情報作成装置及びこれを用いた地図情報表示装置」には２次元地図情報に高さ情報を付加する方法が開示されているが、交差或いは平行する道路の属性情報から高さ情報を付加する手法であって、道路の正確な標高あるいは傾斜を提供することはできなかった。
【０００５】
【特許文献１】
平３−９０８０８号公報（第１、２頁、第１図）
【特許文献２】
特開平８−３０４０６９号公報（第２、３、４頁、第１図）
【特許文献３】
特開平９−３０４０８９号公報（第２、３、４頁、第７図）
【特許文献４】
特開平１０−１８７０２９号公報（第２、３、４頁、第４図）
【特許文献５】
特開２００１−５０７４３号公報（第２、３頁、第２図）
【特許文献６】
特開２００２−１９５８４１号公報（第２、３頁、第１図）
【特許文献７】
特開２００１−３０５９５３号公報（第２、３、４頁、第１０図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記の問題に鑑みてなされたもので、道路の実態を利用上の要件を満たす道路標高データベースとして、短時間で正確に且つ容易に実測する測定方法と、その道路面標高値測定システム並びにそのシステムを用いたナビゲーションシステムを提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の車載ナビゲーションにおける道路情報システムは、道路地図情報のデータベース及び全地球測位システム（ＧＰＳ）受信端末を備えた車載ナビゲーションシステムにおいて、前記データベースの道路情報として、道路の開始起点、終点及びその中間地点の中から路面が地面に接地していて且つ傾斜の変化が少なく地形測量により道路面の標高値が確定されている複数の１次基準点と、道路の傾斜及び水平方向の変化開始地点（変曲点）或いはその近傍に設定されて、１次基準点からの傾斜角度と距離の測定により相対標高を算定した複数の２次基準点とから構成される基準点の座標（緯度・経度）毎に道路面の傾斜値情報と標高値情報及び道路属性情報を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記道路属性情報は、少なくとも道路名、交差点名、交差角度、分岐点名、分岐角度前記道路属性情報は、道路名、交差点名、交差角度、分岐点名、分岐角度と、少なくとも接地状況区分（平地、盛土、地下）、高架区分（地上高、階層）、トンネル区分（山岳、地下、地上）、左右路壁区分、中央分離帯区分の属性コードからなることを特徴とする。
【０００９】
また、前記傾斜値情報は、基準点の道路の進行方向に向かって基準点の道路が水平に対してなす傾斜角度に加え、道路横断方向における路面の水平に対する傾斜角度と、道路進行方向の地軸に対する相対角度（方位）とを合せて備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の、道路情報測定方法は、道路情報として、道路の開始起点、終点及びその間に設けられた複数の中間地点からなる基準点の座標毎に標高値及び傾斜値及び道路属性情報を測定収集する方法であって、
予め測定対象道路の開始起点、終点及びその中間地点の中から路面が地面に接地していて且つ傾斜の変化が少ない複数の地点を１次基準点として選定し、地形測量により既知の標高値及び前記道路属性情報を基準点標高・属性データベースに記録する１次基準点情報収集ステップと、
ＧＰＳと、傾斜センサーと、測定結果をリアルタイムに収集する車載コンピュータとを搭載した測定車で、測定対象道路を走行し、前記設定された１次基準点に到達するたびにその地点の傾斜角度を測定すると共に、一定時間間隔ごとに、直前の測定時の１次基準点からの走行距離と、現在位置のＧＰＳ測位座標と、測定車の向きと、その地点の傾斜角度を測定し、走行距離と傾斜角度から直前の測定地点からの相対標高を計算し、走行距離と傾斜角度の測定値及び相対標高計算結果を道路面標高計測データとして記録する道路実測データ収集ステップと、
測定車の走行中に、前記道路実測データ収集と並行して、１次基準点データベースに道路属性情報が未登録の経路があった場合、または１次基準点情報収集ステップで地形測量図から収集した道路属性情報と現状が相違する経路があった場合、その経路の接地状況区分（平地、盛土、地下）、高架区分（地上高、階層）、トンネル区分（山岳、地下、地上）、左右路壁区分、中央分離帯区分を含む道路属性の変化及び交差・分岐などの開始終了の道路属性変化地点ごとに道路属性の変化を道路属性情報収集データとして記録する道路属性記録ステップと、
前記測定車が１次基準点を通過したとき、予め基準点標高・属性データベースに記録されたその１次基準点の絶対標高データを検索し、相対標高計算値を絶対標高値におきかえると共に、相対標高計算結果とに差が出た場合、その差分を直前の１次基準点からの距離の関数で重みをつけて補正した補正標高を求めて道路面標高計測データとして記録する補正標高値算定ステップと、
一定路線の測定終了後、前記道路面標高計測データを逐次測定順に読み出し、傾斜角度の変化が少ない点、或いは一定以上の傾斜角度の変曲点、方向の変曲点及び道路属性の変曲点を２次基準点として抽出し、１次基準点に加えてその測定傾斜角度、補正標高値、道路属性情報を基準点標高・属性データベースに記録する道路標高データ編集ステップとからなることを特徴とする。
【００１１】
また、前記傾斜センサーは、機械式センサー、磁気式センサー、ジャイロ式センサー、静電式センサー、電解式センサー、圧電式センサー、光学式センサーのいずれか或いはいずれかの組み合わせを用い、予め測定車を測定時の積載状態で水平面でのキャリブレーションを行ってから測定走行させ、走行測定中は、１秒間に１回又は複数回の傾斜角度測定を行い、その平均値又は分散解析、重みつき最小自乗法などによる統計処理を行って測定ノイズをキャンセルした測定値を記録することを特徴とする。
【００１２】
また、前記走行距離は、ＧＰＳによる直前測定値からの移動距離或いは車輪回転に連動した距離計による計測値を用いることを特徴とする。
【００１３】
本発明の道路面標高値測定システムは、道路標高値情報を測定しそのデータベースを利用可能に配信する道路標高測定システムであって、
全国の標高値測量データを提供する公的地理情報機関のコンピュータと、記録媒体或いはコンピュータネットワークを介して地理情報を入手可能な地図情報管理会社の道路標高値管理コンピュータと、コンピュータネットワークを含む通信回線で接続された 少なくとも車両位置測定装置（ＧＰＳ）と傾斜センサーと走行距離測定装置を備えて走行中の道路の位置と傾斜角を高精度で計測してそのデータを記録するコンピュータを搭載した高精度道路標高測定車と、
計測記録されたデータに基いて道路標高値管理コンピュータにより作成された基準点標高・属性データベースの提供（配信）を受けて運転者に対するナビゲーション或いは車両の自動制御を行う車両位置測定装置（ＧＰＳ）と傾斜センサーと制御用の車載コンピュータを少なくとも備えた利用者車両とから構成され、
前記道路標高値管理コンピュータは、記録媒体あるいはコンピュータネットワークを介して道路標高計測データを受信しそのデータを補正編集して道路面標高データベースを作成する道路面標高値管理サーバと、道路標高・属性データベースを記録するデータベースサーバとからなり、
その道路面標高値管理サーバは、予め測定対象道路の開始起点、終点及びその中間地点の中から路面が地面に接地していて且つ傾斜の変化が少ない複数の地点を１次基準点として選定し、公的地理情報機関のコンピュータ或いは地図情報管理会社のコンピュータから入手した道路地図情報データベースから地形測量により既知の標高値及び道路属性を１次基準点データベースに記録する共に、前記高精度道路標高測定車からの測定対象道路の１次基準点データデータベースの要求に対して配信する１次基準点設定登録・配信手段と、
高精度道路標高測定車から、実際の走行により計測された道路標高属性計測データと道路属性情報収集データを受信し道路標高属性計測データベースに記録する標高属性計測データ受信・登録手段と、
受信された計測データに対して計測ノイズの補正と、１次基準点の絶対標高データを検索し、相対標高計算値を絶対標高値におきかえると共に、相対標高計算結果とに差が出た場合、その差分を直前の１次基準点からの距離の関数で重みをつけて補正した補正標高を求めて道路面標高計測データとして記録する計測データ補正・登録手段と、
前記道路面標高計測データを逐次測定順に読み出し、傾斜角度の変化の少ない点及び一定以上の傾斜角度の変曲点、並びに方向の変曲点及び道路属性の変曲点を２次基準点として抽出し、１次基準点に加えてその測定傾斜角度、補正標高値、道路属性情報を基準点標高・属性データベースに記録する２次基準点抽出道路面標高値登録手段と、
作成された基準点標高・属性データベースを利用者のナビゲーションシステム或いは車両制御システムで利用可能なデータとしてコンピュータネットワークを介して配信或いは記録媒体として提供する道路面標高データベース配信手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、前記高精度道路標高測定車のコンピュータは、車両位置測定装置（ＧＰＳ）、傾斜センサー、走行距離計、道路属性入力手段からのデータを受け取る入力ポートと、そのデータを処理する測定制御装置と、データの処理結果を記録するデータ記録装置とから構成され、
前記測定制御装置は、予め地図情報管理会社のコンピュータに登録された１次基準点データベースを記録媒体又はコンピュータネットワークを介して取得しデータ記録装置に登録する１次基準点データ取得・登録手段と、
ＧＰＳからの現在位置とその地点の道路傾斜角の測定結果を一定時間間隔で道路面標高計測データとして記録する位置・傾斜計測登録手段と、
直前の測定時の地点からの走行距離と傾斜角度から直前の測定地点からの相対標高を計算し、走行距離と相対標高計算結果を道路面標高計測データとして記録する距離・標高計算登録手段と、
現在位置が予め登録された１次基準点に到達したとき、１次基準点データベースの絶対標高データを検索し、相対標高計算値を絶対標高値におきかえると共に、相対標高計算結果とに差が出た場合、その差分を直前の１次基準点からの距離の関数で重みをつけて補正した補正標高を求めて道路面標高計測データとして記録する１次基準点識別・補正手段と、
走行中に、前記道路実測データ収集と並行して、１次基準点データベースに道路属性情報が未登録の経路があった場合、接地状況区分（平地、盛土、地下）、高架区分（地上高、階層）、トンネル区分（山岳、地下、地上）、左右路壁区分、中央分離帯区分を含む道路属性の変化及び交差・分岐などの開始終了の道路属性変化地点ごとに道路属性入力手段から入力された道路属性の変化を道路属性情報収集データとして記録する属性情報記録手段と、
測定終了後、道路標高計測データと道路属性情報収集データを記録媒体或いはコンピュータネットワークを介して地図情報管理会社の道路標高管理コンピュータに送信する標高属性計測データ送信手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の道路面標高値測定システムを用いたナビゲーションは、車両位置測定装置（ＧＰＳ）と、傾斜センサーと、走行距離計と、それらの装置からの入力ポートと、入力されたデータを処理する制御装置と地図情報のデータ記録装置を備えた車載コンピュータから構成されるナビゲーションシステムであって、
前記データ記録装置は、一般の道路地図情報データベースに加えて地図情報管理会社から提供或いは配信された基準点標高・属性データベースを備え、
前記制御装置は、車両位置測定装置（ＧＰＳ）と傾斜センサーからの位置情報、傾斜角を受付ける位置・傾斜計測手段と、
道路地図情報データベースを検索し、位置情報から現在走行中の道路を特定する道路情報検索特定手段と、
道路標高・属性データベースを検索し、標高情報から現在走行中の道路の基準点を特定する基準点標高・属性検索特定手段と、
基準点を通過するたびに、前記特定された基準点の傾斜値と、搭載された傾斜センサーの計測値との差異から、傾斜センサーの測定値の補正値を求め校正する傾斜センサー校正手段と、
走行距離計からのデータにより、直前の基準点からの走行距離を算定し、傾斜と距離から通過した基準点に対する相対標高を算定する道路標高値補間手段と、
現在地の標高値と道路傾斜の情報を運転者に認識可能な表示或いは音声に変換する運転者コミュニケーション手段とを少なくとも備えることを特徴とする。
【００１６】
また、前記制御装置は、前記基準点標高・属性検索特定手段により特定された道路の現在位置から先の進行方向の基準点情報を読み出し、進路の傾斜値を動力系・制動系或いは操作系の車両制御コンピュータに提供する進路予測情報提供手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基き詳細に説明する。図１は本発明の道路情報システムの道路上の基準点を示す道路模式図である。
【００１８】
図１において、ｐ１〜ｐ４は地形測量により道路面の標高が確定されている１次基準点である。１次基準点は、地形図判読、写真測量、レーザ航測、その他の手法により道路と地面の標高が一致している点を選択して決定される。このため、予め地形測量により測定された絶対標高値を容易に座標（緯度、経度）データと共に設定することができる。
【００１９】
図１においてｓ１〜ｓ３及びＬ１〜Ｌ２は、１次基準点からの傾斜角度と距離の測定により相対標高を算定した２次基準点である。ｓ１〜ｓ３は、道路の傾斜の変曲点或いはその近傍の座標（緯度、経度）と計測して算定した標高値、Ｌ１〜Ｌ２は、道路の交差点や水平方向における変曲点など傾斜の変化が少ない地点である。これらの１次基準点及び２次基準点には測定して得た傾斜角度の情報を標高値と共に備える。
【００２０】
図２は、本発明の道路面標高値・属性データベース構造の一実施の形態を示す模式図である。道路番号（リンク番号）、道路種別、道路属性情報などの道路識別情報インデックス内に設定された１次基準点情報を検索するポインターを登録しておく。１次基準点データファイル内は、ｐ１〜ｐｎの設定された地点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とその地点の傾斜、道路の属性と共に、ｐ１からｐ２地点間に設定された２次基準点ｓ１〜ｓ３を検索するポインターが登録されている。ここで、Ｘは緯度、Ｙは経度、Ｚは標高値である。
【００２１】
前記道路属性情報は、道路名、交差点名、交差角度、分岐点名、分岐角度と、少なくとも接地状況区分（平地、盛土、地下）、高架区分（地上高、階層）、トンネル区分（山岳、地下、地上）、左右路壁区分、中央分離帯区分の属性コードにより記録される情報である。
【００２２】
前記傾斜値情報は、基準点の道路の進行方向に向かって基準点の道路が水平に対してなす傾斜角度を示すが、それに加え、道路横断方向における路面の水平に対する傾斜角度（横断勾配）と、道路進行方向の地軸に対する相対角度（方位）とを合せて計測して記録することができる。
【００２３】
次に、本発明の道路情報の測定方法について説明する。図３は、本発明の道路情報測定方法の手順を示すフローチャートである。図３に基き本発明の道路情報の標高値及び傾斜値の測定方法を説明する。
【００２４】
まず、予め測定対象道路の開始起点、終点及びその中間地点の中から路面が地面に接地していて且つ傾斜の変化が少ない複数の地点を１次基準点として選定し、地形測量により既知の標高値及び道路属性を基準点標高・属性データベースに記録する（Ｓ３１：１次基準点情報収集ステップ）。
【００２５】
次に、ＧＰＳと、傾斜センサーと、測定結果をリアルタイムに収集する車載コンピュータとを搭載した測定車で、測定対象道路を走行し、前記設定された１次基準点に到達するたびにその地点の傾斜角度を測定する（Ｓ３２）。すでに収集記録された１次基準点の座標（緯度、経度、標高）に加えて道路面の傾斜値を得る。尚図３では、各ステップの説明で傾斜角度を斜度と省略して表記している。
【００２６】
測定対象道路を走行中は、一定時間間隔ごとに、直前の測定時の１次基準点からの走行距離と、現在位置のＧＰＳ座標と、測定車の向き（方位）と、その地点の傾斜角度を測定し、走行距離と傾斜角度から直前の測定地点からの相対標高を計算し、走行距離と傾斜角度の測定値及び相対標高計算結果を道路面標高計測データとして記録する（Ｓ３３：道路実測データ収集ステップ）。
【００２７】
測定車の走行中に、前記道路実測データ収集と並行して、接地状況区分（平地、盛土、地下）、高架区分（地上高、階層）、トンネル区分（山岳、地下、地上）、左右路壁区分、中央分離帯区分を含む道路属性の変化及び交差・分岐などの開始終了の道路属性変化地点ごとに道路属性の変化を道路属性情報収集データとして記録する（Ｓ３４：道路属性記録ステップ）。このステップは、１次基準点情報収集ステップで地形測量図の道路属性情報と現状が相違する経路があった場合、あるいは、１次基準点データベースに道路属性情報が未登録の経路があった場合の情報補充手段である。
【００２８】
前記測定車が１次基準点を通過したとき、予め基準点標高・属性データベースに記録されたその１次基準点の絶対標高データを検索し、相対標高計算値を絶対標高値におきかえると共に、相対標高計算結果とに差が出た場合、その差分を直前の１次基準点からの距離の関数で重みをつけて補正した補正標高を求めて道路面標高計測データとして記録する（Ｓ３５：補正標高値算定ステップ）。
【００２９】
測定対象道路の終点に達するまで、Ｓ３２からＳ３５を繰返す（Ｓ３６）。
【００３０】
測定対象の一定路線の測定終了後、前記道路面標高計測データを逐次測定順に読み出し、傾斜角度の変化が少ない点、或いは一定以上の傾斜角度の変曲点、方向の変曲点及び道路属性の変曲点を２次基準点として抽出し、１次基準点に加えてその測定傾斜角度、補正標高値、道路属性情報を基準点標高・属性データベースに記録する（Ｓ３７：道路標高データ編集ステップ）。
【００３１】
なお、Ｓ３５：補正標高値算定ステップは、Ｓ３７：道路標高データ編集ステップの前になされていればよく、道路面標高計測データをまとめて順次補正処理することもできる。
【００３２】
計測に用いる前記傾斜センサーは、機械式センサー、磁気式センサー、ジャイロ式センサー、静電式センサー、電解式センサー、圧電式センサー、光学式センサーのいずれか或いはいずれかの組み合わせを用い、予め測定車を測定時の積載状態で水平面でのキャリブレーションを行ってから測定走行させ、走行測定中は、１秒間に１回又は複数回の傾斜角度測定を行い、その平均値又は分散解析、重みつき最小自乗法などによる統計処理を行って測定ノイズをキャンセルした測定値を記録する。前記キャリブレーションは、水平面（傾斜ゼロ）でのキャリブレーションに加えて、２〜３点の既知の一定傾斜でのキャリブレーションを行うことで精度を確保する。
【００３３】
標高計算に用いる前記走行距離は、ＧＰＳによる直前測定値からの移動距離或いは車輪回転に連動した距離計による計測値を用いる。
【００３４】
図４は、本発明の道路面標高値測定システムの構成を示す模式図である。
【００３５】
道路標高値情報を測定しそのデータベースを利用可能に配信する本発明の道路面標高値測定システムは、地図情報管理会社の道路標高値管理コンピュータ３０と、コンピュータネットワーク５を含む通信回線で接続された全国の標高値測量データを提供する公的地理情報機関のコンピュータ１と、
少なくとも車両位置測定装置（ＧＰＳ）と傾斜センサーと走行距離測定装置を備えて走行中の道路の位置と傾斜角を高精度で計測してそのデータを記録するコンピュータを搭載した高精度道路標高測定車１０と、
計測記録されたデータに基いて道路標高値管理コンピュータ３０により作成された基準点標高・属性データベースの提供（配信）を受けて運転者に対するナビゲーション或いは車両の自動制御を行う車両位置測定装置（ＧＰＳ）と傾斜センサーと制御用の車載コンピュータ２０を少なくとも備えた利用者車両とから構成されている。
【００３６】
この実施の形態では、公的地理情報機関のコンピュータ１、高精度道路標高測定車、道路標高値管理コンピュータ３０は通信回線で接続されている形態を示したが、これらの間の情報取得交換は大容量の記憶媒体のやり取りで行うことも勿論可能である。
【００３７】
前記道路標高値管理コンピュータ３０は、コンピュータネットワーク５を含む通信回線に接続するゲートウェイ３１と、道路標高計測データを受信しそのデータを補正編集して道路面標高データベースを作成する道路面標高値管理サーバ３２と、基準点標高・属性データベースを記録するデータベースサーバ３３とからなる。
【００３８】
その道路面標高値管理サーバ３２は、１次基準点設定登録・配信手段３２ａと、標高属性計測データ受信・登録手段３２ｂと、計測データ補正・登録手段３２ｃと、２次基準点抽出道路面標高値登録手段３２ｄと、道路面標高データベース配信手段３２ｅとを少なくとも備えている。
【００３９】
前記１次基準点設定登録・配信手段３２ａは、予め測定対象道路の開始起点、終点及びその中間地点の中から路面が地面に接地していて且つ傾斜の変化が少ない複数の地点を１次基準点として選定し、公的地理情報機関のコンピュータ１或いは地図情報管理会社のコンピュータから入手した道路地図情報データベースから地形測量により既知の標高値及び道路属性を１次基準点データベース３３ｂに記録する共に、前記高精度道路標高測定車１０からの測定対象道路の１次基準点データデータベースの要求に対して配信する手段である。
【００４０】
前記標高属性計測データ受信・登録手段３２ｂは、高精度道路標高測定車１０から、実際の走行により計測された道路標高属性計測データと道路属性情報収集データを受信し道路標高属性計測データベース３３ｃに記録する手段である。
【００４１】
前記計測データ補正・登録手段３２ｃは、受信された計測データに対して計測ノイズの補正と、１次基準点の絶対標高データを検索し、相対標高計算値を絶対標高値におきかえると共に、相対標高計算結果とに差が出た場合、その差分を直前の１次基準点からの距離の関数で重みをつけて補正した補正標高を求めて道路面標高計測データとして記録する手段である。
【００４２】
前記２次基準点抽出道路面標高値登録手段３２ｄは、前記道路面標高計測データを逐次測定順に読み出し、傾斜角度の変化の少ない点或いは一定以上の傾斜角度の変曲点、方向の変曲点及び道路属性の変曲点を２次基準点として抽出し、１次基準点に加えてその測定傾斜角度、補正標高値、道路属性情報を基準点標高・属性データベースに記録する手段である。
【００４３】
前記道路面標高データベース配信手段３２ｅは、作成された基準点標高・属性データベース３３ｄを利用者のナビゲーションシステム２０或いは車両制御システムで利用可能なデータとしてコンピュータネットワーク５を介して配信或いは記録媒体として提供する手段である。
【００４４】
前記データベースサーバ３３は、公的地理情報機関（国土地理院など）のコンピュータ或いは地図情報管理会社から通信回線及び記録媒体を介して入手した道路地図情報が記録された道路地図情報データベース３３ａと、前記１次基準点設定登録・配信手段３２ａにより登録された道路ごとの一次基準点情報が記録された１次基準点データベース３３ｂと、前記標高属性計測データ受信・登録手段３２ｂにより登録され前記計測データ補正・登録手段３２ｃにより補正された道路標高属性計測データベース３３ｃと、前記２次基準点抽出道路面標高値登録手段３２ｄにより２次基準点が設定され利用可能にデータが圧縮編集された基準点標高・属性データベース３３ｄと、を備える。
【００４５】
このシステム構成によれば、１次基準点の設定登録、その情報の配信、複数の測定車による実測走行、実測データの補正編集、利用車両への情報提供を並列的に効率よく行うことができる。
【００４６】
図５は、本発明の高精度道路標高測定車のコンピュータの構成を示す模式図である。
【００４７】
前記高精度道路標高測定車１０のコンピュータは、車両位置測定装置（ＧＰＳ）１１、傾斜センサー１２、走行距離計１３、道路属性入力手段１４からのデータを受け取る入力ポート１５と、そのデータを処理する測定制御装置１６と、データの処理結果を記録するデータ記録装置１７とから構成されている。
【００４８】
データ記録装置１７には、予め地図情報管理会社のコンピュータ３０に登録された情報を記録媒体又は通信回線を介して受信して登録される道路地図情報データベース１７ａ及び１次基準点データベース１７ｂと、計測結果が記録される道路面標高計測データ１７ｃと、情報収集結果が登録される道路属性情報収集データ１７ｄとを備える。
【００４９】
前記測定制御装置１６は、１次基準点データ取得・登録手段１６ａと、位置・傾斜計測登録手段１６ｂと、距離・標高計算登録手段１６ｃと、１次基準点識別・補正手段１６ｄと、属性情報記録手段１６ｅと、標高属性計測データ送信手段１６ｆとを備えている。
【００５０】
前記１次基準点データ取得・登録手段１６ａは、予め地図情報管理会社のコンピュータ３０に登録された道路地図情報データベース３３ａ及び１次基準点データベース３３ｂを記録媒体又はコンピュータネットワーク５を介して取得しデータ記録装置１７の道路地図情報データベース１７ａと１次基準点データベース１７ｂに登録する手段である。
【００５１】
前記位置・傾斜計測登録手段１６ｂは、ＧＰＳ１１からの現在位置とその地点の道路傾斜角の測定結果を一定時間間隔で道路面標高計測データ１７ｃとして記録する手段である。
【００５２】
距離・標高計算登録手段１６ｃは、直前の測定時の地点からの走行距離と傾斜角度から直前の測定地点からの相対標高を計算し、走行距離と相対標高計算結果を道路面標高計測データ１７ｃとして記録する手段である。
【００５３】
前記１次基準点識別・補正手段１６ｄは、現在位置が予め登録された１次基準点に到達したとき、１次基準点データベース１７ｂの絶対標高データを検索し、相対標高計算値を絶対標高値におきかえると共に、相対標高計算結果とに差が出た場合、その差分を直前の１次基準点からの距離の関数で重みをつけて補正した補正標高を求めて道路面標高計測データ１７ｃとして記録する手段である。
【００５４】
前記属性情報記録手段１６ｅは、走行中に、１次基準点データベースに道路属性情報が未登録の経路があった場合、または１次基準点情報収集ステップで地形測量図から収集した道路属性情報と現状が相違する経路があった場合、前記道路実測データ収集と並行して、接地状況区分（平地、盛土、地下）、高架区分（地上高、階層）、トンネル区分（山岳、地下、地上）、左右路壁区分、中央分離帯区分を含む道路属性の変化及び交差・分岐などの開始終了の道路属性変化地点ごとに道路属性入力手段から入力された道路属性の変化を道路属性情報収集データ１７ｄとして記録する手段である。
【００５５】
前記標高属性計測データ送信手段１６ｆは、測定終了後、道路標高計測データ１７ｃと道路属性情報収集データを記録媒体或いはコンピュータネットワーク５を介して地図情報管理会社の道路標高管理コンピュータ３０に送信する手段である。
【００５６】
ここで、道路の傾斜を測定する傾斜センサー１２は、機械式センサー、磁気式センサー、ジャイロ式センサー、静電式センサー、電解式センサー、圧電式センサー、光学式センサーのいずれか或いはいずれかの組み合わせを用い、ノイズを除去した高い精度での測定を行う。
【００５７】
この様な装備をした高精度道路標高測定車を備えることにより、本発明の道路情報システムは、道路の実態を利用上の要件を満たす道路標高データベースとして、短時間で正確に且つ容易に実測することができる。
【００５８】
図６は、本発明のナビゲーションを利用する利用者のナビゲーションシステムの構成を示す模式図である。
【００５９】
前記ナビゲーションシステムは、車両位置測定装置（ＧＰＳ）２１と、傾斜センサー２２と、走行距離計２３と、それらの装置からの入力ポート２５と、入力されたデータを処理する制御装置２６と地図情報のデータ記録装置２７を備えた車載コンピュータ２０から構成されている。
【００６０】
前記データ記録装置２７は、一般の道路地図情報データベース２７ａに加えて地図情報管理会社から提供或いは配信された基準点標高・属性データベース２７ｂを備える。
【００６１】
前記制御装置２６は、位置・傾斜計測手段２６ａと、道路情報検索特定手段２６ｂと、基準点標高・属性検索特定手段２６ｃと、道路標高値補間手段２６ｄと傾斜センサー校正手段２６ｅと、運転者コミュニケーション手段２６ｆとを備える。
【００６２】
前記位置・傾斜計測手段２６ａは、車両位置測定装置（ＧＰＳ）２１と傾斜センサー２２からの位置情報、傾斜角を受付ける手段である。
【００６３】
前記道路情報検索特定手段２６ｂは、道路地図情報データベース２７ａを検索し、位置情報から現在走行中の道路を特定する手段である。
【００６４】
前記基準点標高・属性検索特定手段２６ｃは、道路標高・属性データベース２７ｂを検索し、標高情報から現在走行中の道路を特定する手段である。
【００６５】
前記道路標高値補間手段２６ｄは、走行距離計２３からのデータにより、直前の測定地点からの走行距離を算定し、傾斜と距離から通過した基準点に対する相対標高を算定する手段である。
【００６６】
傾斜センサー校正手段２６ｅは、基準点を通過するたびに、前記特定された基準点の傾斜値と、搭載された傾斜センサー２２の計測値との差異から、傾斜センサー２２の測定値の補正値を求め校正する手段である。この手段により測定値の補正がなされるため、利用者の車載傾斜計は高い精度の高価な機器を用いることなく、安価な傾斜計でも利用可能となる。
【００６７】
前記運転者コミュニケーション手段２６ｆは、現在地の標高値と道路傾斜の情報を運転者に認識可能な表示或いは音声に変換する手段である。
【００６８】
また、前記制御装置２６は、加えて、前記基準点標高・属性検索特定手段２６ｃにより特定された道路の現在位置から先の進行方向の基準点情報を読み出し、進路の傾斜値を動力系・制動系或いは操作系の車両制御コンピュータに提供する進路予測情報提供手段２６ｇを備えることもできる。
【００６９】
以上本発明の実施の形態を詳細に説明したが、本発明は、道路地図情報のデータベースおよびＧＰＳの受信端末器を備えている車載ナビゲーションシステムにおいて、前記データベースの道路地図情報に対応して、その道路面の座標（緯度・経度）毎に、基準点での傾斜値情報、標高値情報及び道路属性情報を道路情報管理会社側の道路情報データベースに保有し、これらを、コンピュータネットワークを含む通信回線或いは記憶媒体を介した、前記ナビゲーションシステムに提供することを可能にするものである。
【００７０】
このため、道路面に複数設定された本発明の基準点を通過するごとに正確な標高情報を取得し、高度差にも対応した水平走行距離算定や、立体的な高速道路、一般道路の走行判別を高い精度で行うことができる。
【００７１】
また、高度測位誤差が大きなＧＰＳに加えて傾斜センサー（含む３Ｄジャイロセンサー）を搭載したナビゲーションシステムに対しても、本発明の基準点座標を通過するたびに正確な標高、傾斜を提供することにより測位誤差の補正をさせることができる。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、従来、簡易かつ高精度な測定が困難とされていた道路面標高と傾斜角度情報を有する道路情報システムを低コストで短時間で容易に提供することができる。
【００７３】
また、本発明の道路面標高値測定システムによれば、１次基準点の設定登録、その情報の配信、複数の測定車による実測走行、実測データの補正編集、利用車両への情報提供を並列的に効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の道路情報システムの道路上の基準点を示す道路模式図である。
【図２】本発明の道路面標高値・属性データベース構造の一実施の形態を示す模式図である。
【図３】本発明の道路情報測定方法の手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の道路面標高値測定システムの構成を示す模式図である。
【図５】本発明の高精度道路標高測定車のコンピュータの構成を示す模式図である。
【図６】本発明のナビゲーションを利用する利用者のナビゲーションシステムの構成を示す模式図である。
【符号の説明】
ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４ １次基準点
ｓ１、ｓ２、ｓ３、 ２次基準点
Ｌ１、Ｌ２ ２次基準点
Ｘ 緯度
Ｙ 経度
Ｚ 標高値
１ 公的地理情報機関のコンピュータ
５ コンピュータネットワーク
１０ 高精度道路標高測定車のコンピュータ
１１、２１ 車両位置測定装置（ＧＰＳ）
１２、２２ 傾斜センサー
１３、２３ 走行距離計
１４ 道路属性入力手段
１５、２５ 入力ポート
１６ 測定制御装置
１６ａ １次基準点データ取得・登録手段
１６ｂ 位置・傾斜計測登録手段
１６ｃ 距離・標高計算登録手段
１６ｄ １次基準点識別・補正手段
１６ｅ 属性情報記録手段
１６ｆ 標高属性計測データ送信手段
１７、２７ データ記憶装置
１７ａ 道路地図情報データベース
１７ｂ １次基準点データベース
１７ｃ 道路面標高計測データ
１７ｄ 道路属性情報収集データ
２０ 利用者の車載コンピュータ
２６ 制御装置
２６ａ 位置・傾斜計測手段
２６ｂ 道路情報検索特定手段
２６ｃ 基準点標高・属性検索特定手段
２６ｄ 道路標高値補間手段
２６ｅ 傾斜センサー校正手段
２６ｆ 運転者コミュニケーション手段
２６ｇ 進路予測情報提供手段
２７ データ記憶装置
２７ａ 道路地図情報データベース
２７ｂ 基準点標高・属性データベース
２８ 記録媒体
３０ 道路標高値管理コンピュータ
３１ ゲートウェイ
３２ 道路面標高管理サーバ
３２ａ １次基準点設定登録・配信手段
３２ｂ 標高属性計測データ受信・登録手段
３２ｃ 計測データ補正・登録手段
３２ｄ ２次基準点抽出道路面標高値登録手段
３２ｅ 道路面標高データベース配信手段
３３ データベースサーバ
３３ａ 道路地図情報データベース
３３ｂ １次基準点データベース
３３ｃ 道路標高属性計測データベース
３３ｄ 基準点標高・属性データベース

Claims (10)

1. 道路地図情報のデータベース及び全地球測位システム（ＧＰＳ）受信端末を備えた車載ナビゲーションシステムにおいて、前記データベースの道路情報として、道路の開始起点、終点及びその中間地点の中から路面が地面に接地していて且つ傾斜の変化が少なく地形測量により道路面の標高値が確定されている複数の１次基準点と、道路の傾斜及び水平方向の変化開始地点（変曲点）或いはその近傍に設定されて、１次基準点からの傾斜角度と距離の測定により相対標高を算定した複数の２次基準点とから構成される基準点の座標（緯度・経度）毎に道路面の傾斜値情報と標高値情報及び道路属性情報を備えることを特徴とする車載ナビゲーションにおける道路情報システム。
2. 前記道路属性情報は、道路名、交差点名、交差角度、分岐点名、分岐角度と、少なくとも接地状況区分（平地、盛土、地下）、高架区分（地上高、階層）、トンネル区分（山岳、地下、地上）、左右路壁区分、中央分離帯区分の属性コードからなることを特徴とする請求項１記載の車載ナビゲーションにおける道路情報システム。
3. 前記傾斜値情報は、基準点の道路の進行方向に向かって基準点の道路が水平に対してなす傾斜角度に加え、道路横断方向における路面の水平に対する傾斜角度と、道路進行方向の地軸に対する相対角度（方位）とを合せて備えることを特徴とする請求項１記載の車載ナビゲーションにおける道路情報システム。
4. 道路情報として、道路の開始起点、終点及びその間に設けられた複数の中間地点からなる基準点の座標毎に標高値及び傾斜値及び道路属性情報を測定収集する方法であって、
   予め測定対象道路の開始起点、終点及びその中間地点の中から路面が地面に接地していて且つ傾斜の変化が少ない複数の地点を１次基準点として選定し、地形測量により既知の標高値及び前記道路属性情報を基準点標高・属性データベースに記録する１次基準点情報収集ステップと、
   ＧＰＳと、傾斜センサーと、測定結果をリアルタイムに収集する車載コンピュータとを搭載した測定車で、測定対象道路を走行し、前記設定された１次基準点に到達するたびにその地点の傾斜角度を測定すると共に、一定時間間隔ごとに、直前の測定時の１次基準点からの走行距離と、現在位置のＧＰＳ測位座標と、測定車の向きと、その地点の傾斜角度を測定し、走行距離と傾斜角度から直前の測定地点からの相対標高を計算し、走行距離と傾斜角度の測定値及び相対標高計算結果を道路面標高計測データとして記録する道路実測データ収集ステップと、
   測定車の走行中に、前記道路実測データ収集と並行して、１次基準点データベースに道路属性情報が未登録の経路があった場合、または１次基準点情報収集ステップで地形測量図から収集した道路属性情報と現状が相違する経路があった場合、その経路の接地状況区分（平地、盛土、地下）、高架区分（地上高、階層）、トンネル区分（山岳、地下、地上）、左右路壁区分、中央分離帯区分を含む道路属性の変化及び交差・分岐などの開始終了の道路属性変化地点ごとに道路属性の変化を道路属性情報収集データとして記録する道路属性記録ステップと、
   前記測定車が１次基準点を通過したとき、予め基準点標高・属性データベースに記録されたその１次基準点の絶対標高データを検索し、相対標高計算値を絶対標高値におきかえると共に、相対標高計算結果とに差が出た場合、その差分を直前の１次基準点からの距離の関数で重みをつけて補正した補正標高を求めて道路面標高計測データとして記録する補正標高値算定ステップと、
   一定路線の測定終了後、前記道路面標高計測データを逐次測定順に読み出し、傾斜角度の変化が少ない点、或いは一定以上の傾斜角度の変曲点、方向の変曲点及び道路属性の変曲点を２次基準点として抽出し、１次基準点に加えてその測定傾斜角度、補正標高値、道路属性情報を基準点標高・属性データベースに記録する道路標高データ編集ステップとからなることを特徴とする道路情報測定方法。
5. 前記傾斜センサーは、機械式センサー、磁気式センサー、ジャイロ式センサー、静電式センサー、電解式センサー、圧電式センサー、光学式センサーのいずれか或いはいずれかの組み合わせを用い、予め測定車を測定時の積載状態で水平面でのキャリブレーションを行ってから測定走行させ、走行測定中は、１秒間に１回又は複数回の傾斜角度測定を行い、その平均値又は分散解析、重みつき最小自乗法などによる統計処理を行って測定ノイズをキャンセルした測定値を記録することを特徴とする請求項４記載の道路情報測定方法。
6. 前記走行距離は、ＧＰＳによる直前測定値からの移動距離或いは車輪回転に連動した距離計による計測値を用いることを特徴とする請求項４記載の道路情報測定方法。
7. 道路標高値情報を測定しそのデータベースを利用可能に配信する道路標高測定システムであって、
   全国の標高値測量データを提供する公的地理情報機関のコンピュータと、記録媒体或いはコンピュータネットワークを介して地理情報を入手可能な地図情報管理会社の道路標高値管理コンピュータと、コンピュータネットワークを含む通信回線で接続された 少なくとも車両位置測定装置（ＧＰＳ）と傾斜センサーと走行距離測定装置を備えて走行中の道路の位置と傾斜角を高精度で計測してそのデータを記録するコンピュータを搭載した高精度道路標高測定車と、
   計測記録されたデータに基いて道路標高値管理コンピュータにより作成された基準点標高・属性データベースの提供（配信）を受けて運転者に対するナビゲーション或いは車両の自動制御を行う車両位置測定装置（ＧＰＳ）と傾斜センサーと制御用の車載コンピュータを少なくとも備えた利用者車両とから構成され、
   前記道路標高値管理コンピュータは、記録媒体あるいはコンピュータネットワークを介して道路標高計測データを受信しそのデータを補正編集して道路面標高データベースを作成する道路面標高値管理サーバと、道路標高・属性データベースを記録するデータベースサーバとからなり、
   その道路面標高値管理サーバは、予め測定対象道路の開始起点、終点及びその中間地点の中から路面が地面に接地していて且つ傾斜の変化が少ない複数の地点を１次基準点として選定し、公的地理情報機関のコンピュータ或いは地図情報管理会社のコンピュータから入手した道路地図情報データベースから地形測量により既知の標高値及び道路属性を１次基準点データベースに記録する共に、前記高精度道路標高測定車からの測定対象道路の１次基準点データデータベースの要求に対して配信する１次基準点設定登録・配信手段と、
   高精度道路標高測定車から、実際の走行により計測された道路標高属性計測データと道路属性情報収集データを受信し道路標高属性計測データベースに記録する標高属性計測データ受信・登録手段と、
   受信された計測データに対して計測ノイズの補正と、１次基準点の絶対標高データを検索し、相対標高計算値を絶対標高値におきかえると共に、相対標高計算結果とに差が出た場合、その差分を直前の１次基準点からの距離の関数で重みをつけて補正した補正標高を求めて道路面標高計測データとして記録する計測データ補正・登録手段と、
   前記道路面標高計測データを逐次測定順に読み出し、傾斜角度の変化の少ない点及び一定以上の傾斜角度の変曲点、並びに方向の変曲点及び道路属性の変曲点を２次基準点として抽出し、１次基準点に加えてその測定傾斜角度、補正標高値、道路属性情報を基準点標高・属性データベースに記録する２次基準点抽出道路面標高値登録手段と、
   作成された基準点標高・属性データベースを利用者のナビゲーションシステム或いは車両制御システムで利用可能なデータとしてコンピュータネットワークを介して配信或いは記録媒体として提供する道路面標高データベース配信手段とを備えることを特徴とする道路面標高値測定システム。
8. 前記高精度道路標高測定車のコンピュータは、車両位置測定装置（ＧＰＳ）、傾斜センサー、走行距離計、道路属性入力手段からのデータを受け取る入力ポートと、そのデータを処理する測定制御装置と、データの処理結果を記録するデータ記録装置とから構成され、
   前記測定制御装置は、予め地図情報管理会社のコンピュータに登録された１次基準点データベースを記録媒体又はコンピュータネットワークを介して取得しデータ記録装置に登録する１次基準点データ取得・登録手段と、
   ＧＰＳからの現在位置とその地点の道路傾斜角の測定結果を一定時間間隔で道路面標高計測データとして記録する位置・傾斜計測登録手段と、
   直前の測定時の地点からの走行距離と傾斜角度から直前の測定地点からの相対標高を計算し、走行距離と相対標高計算結果を道路面標高計測データとして記録する距離・標高計算登録手段と、
   現在位置が予め登録された１次基準点に到達したとき、１次基準点データベースの絶対標高データを検索し、相対標高計算値を絶対標高値におきかえると共に、相対標高計算結果とに差が出た場合、その差分を直前の１次基準点からの距離の関数で重みをつけて補正した補正標高を求めて道路面標高計測データとして記録する１次基準点識別・補正手段と、
   走行中に、前記道路実測データ収集と並行して、１次基準点データベースに道路属性情報が未登録の経路があった場合、接地状況区分（平地、盛土、地下）、高架区分（地上高、階層）、トンネル区分（山岳、地下、地上）、左右路壁区分、中央分離帯区分を含む道路属性の変化及び交差・分岐などの開始終了の道路属性変化地点ごとに道路属性入力手段から入力された道路属性の変化を道路属性情報収集データとして記録する属性情報記録手段と、
   測定終了後、道路標高計測データと道路属性情報収集データを記録媒体或いはコンピュータネットワークを介して地図情報管理会社の道路標高管理コンピュータに送信する標高属性計測データ送信手段とを備えることを特徴とする請求項７記載の道路面標高値測定システム。
9. 車両位置測定装置（ＧＰＳ）と、傾斜センサーと、走行距離計と、それらの装置からの入力ポートと、入力されたデータを処理する制御装置と地図情報のデータ記録装置を備えた車載コンピュータから構成されるナビゲーションシステムであって、
   前記データ記録装置は、一般の道路地図情報データベースに加えて地図情報管理会社から提供或いは配信された基準点標高・属性データベースを備え、
   前記制御装置は、車両位置測定装置（ＧＰＳ）と傾斜センサーからの位置情報、傾斜角を受付ける位置・傾斜計測手段と、
   道路地図情報データベースを検索し、位置情報から現在走行中の道路を特定する道路情報検索特定手段と、
   道路標高・属性データベースを検索し、標高情報から現在走行中の道路の基準点を特定する基準点標高・属性検索特定手段と、
   基準点を通過するたびに、前記特定された基準点の傾斜値と、搭載された傾斜センサーの計測値との差異から、傾斜センサーの測定値の補正値を求め校正する傾斜センサー校正手段と、
   走行距離計からのデータにより、直前の基準点からの走行距離を算定し、傾斜と距離から通過した基準点に対する相対標高を算定する道路標高値補間手段と、
   現在地の標高値と道路傾斜の情報を運転者に認識可能な表示或いは音声に変換する運転者コミュニケーション手段とを少なくとも備えることを特徴とする道路面標高値測定システムを用いたナビゲーション。
10. 前記制御装置は、前記基準点標高・属性検索特定手段により特定された道路の現在位置から先の進行方向の基準点情報を読み出し、進路の傾斜値を動力系・制動系或いは操作系の車両制御コンピュータに提供する進路予測情報提供手段を備えることを特徴とする請求項９記載の道路面標高値測定システムを用いたナビゲーション。

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