JP2505934B2 - 車両位置検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の位置を検出する
ための車両位置検出装置に関し、さらに詳しくは、地図
マッチング法により車両位置を設定するとともに、路側
などに配置したビーコンからの設置位置情報を受信して
車両位置データの修正を行う車両位置検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、車両による目的地への到達を
支援するために、現在車両位置情報などを運転者に与え
るいわゆるナビゲーション装置が車両に搭載されて用い
られている。ナビゲーション装置は、小型のコンピュー
タ及び表示装置を備え、車速センサ及び方位センサなど
により車両の現在位置及び進行方向を検出して、これを
前記の表示装置に道路地図などとともに表示させるよう
にしたものである。

【０００３】しかし、車両の初期位置並びに車速センサ
及び方位センサの出力のみに基づいて、いわゆる推測航
法により車両の推定位置などを算出する装置では、前記
の各センサが必然的に有している誤差が走行距離の増加
に伴って累積されることにより、表示装置に表示された
車両位置と実際の車両位置とに大幅なずれが生じ、ナビ
ゲーション装置本来の機能を失うおそれがある。

【０００４】このような問題点を考慮し、かつ車両が道
路上を走行することを前提として、車両の推定位置を中
心とする限界誤差量の範囲（車両存在確率領域）内に位
置する全ての道路上に対応させて車両の推定位置を登録
し、登録された推定車両位置の各道路に対する相関係数
を算出して、道路に対する誤差が最も少ないことを示す
相関係数を選択し、選択された相関係数に対応する車両
の推定位置を車両の現在位置として出力する地図マッチ
ング方式が知られている（特開昭63-115004 号，特開昭
63-148115 号，特開昭64-53112号公報参照、土居他「自
動車の車両位置検出方式の開発」住友電気第137 号pp.1
05-112,1990 年９月参照）。

【０００５】この地図マッチング方式を用いれば、道路
地図パターンとの一致に基づいて相当正確な車両位置を
検出することが可能になる。一方、車両の位置検出精度
を上げるため、従来から、道路交通網に路側ビーコンを
設置し、この路側ビーコンから当該路側ビーコンの設置
位置情報などを含む信号を路側ビーコンの近傍の比較的
狭い範囲に放射させ、この放射された信号を車両に取り
付けたアンテナから取り込み、この取り込んだ信号から
前記の設置位置情報を抽出して、この設置位置情報によ
って車両位置データを正しいデータに修正する、いわゆ
る路側ビーコン方式が提案されている。

【０００６】この路側ビーコン方式を採用すれば、推測
航法のみに基づいて車両の位置を検出する場合に比べ
て、さらに正確な車両位置を得ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置において
は、路側ビーコンから送られてくる設置位置座標には、
誤差がないものとして使用していたが、路側ビーコンか
ら送られてくる設置位置情報は、その設置条件や設置位
置座標測定上の精度の問題があり、実際には若干の誤差
を含んでいる。

【０００８】このため、前記地図マッチング方式単独で
正確な車両の位置を検出していたのに、路側ビーコンか
らの設置位置情報を採用したため、かえって車両位置検
出誤差が増大するといったことが生じる。そこで、本発
明は、上述の技術的課題を解決し、前記地図マッチング
方式及び路側ビーコンの両方を採用する車両位置検出装
置において、車両の現在位置データの修正が良好に行わ
れるようにした車両位置検出装置を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めの請求項１の車両位置検出装置は、同一のビーコンか
ら設置位置情報が受信された場合、各受信時点における
車両位置設定手段により設定された車両の現在位置及び
車両の現在位置がそれぞれ設定された際の相関係数を記
憶するメモリと、このメモリに記憶された情報を用い
て、ビーコンの設置位置を補正するビーコン設置位置補
正手段とを備えることを特徴とする。

【００１０】

【作用】前記構成によれば、同一のビーコンを通過する
たびに設置位置情報を受信し、各受信時点における地図
マッチング方式で設定された車両の現在位置及び車両の
現在位置がそれぞれ設定された際の相関係数を記憶さ
せ、これらの記憶されたデータを、逆にビーコンの設置
位置座標の補正に利用することができる。したがって、
より正確なビーコンの設置位置座標に基づいて、道路地
図データを基にして得られた車両位置を修正することが
できる。

【００１１】

【実施例】以下、実施例を示す添付図面によって詳細に
説明する。図２は車両位置検出装置を組み込んだナビゲ
ーション装置を示すブロック図である。ナビゲーション
装置は、図２に示すように、表示器２と、コンソール１
と、方位センサ３と、距離センサ４と、道路地図データ
を格納している道路地図メモリ５と、道路地図メモリ５
から記憶データを読出すメモリドライブ６と、距離セン
サ４により検出される走行距離及び方位センサ３により
検出される方位変化量をそれぞれ積算し、この積算デー
タとメモリドライブ６により読出した道路地図データと
の比較に基いて車両位置を検出する車両位置検出部８
と、所定範囲の道路地図の読出、車両の誘導をするため
の最適経路の計算、誘導表示用データの作成、音声出力
装置１０の制御、表示器２の制御及び車両位置検出部８
の制御などの種々の制御を行うナビゲーションコントロ
ーラ９と、地上に設置された路側ビーコンから無線電波
を受信するビーコン受信機１１とを有するものである。

【００１２】さらに詳細に説明すればコンソール１は、
この装置の起動・停止や画面上のカーソル走行、画面上
に表示されている道路地図のスクロール等をさせるキー
入力ボード（図示せず）を有している。表示器２には、
ＣＲＴ、液晶パネルなどの画面上に透明のタッチパネル
が取付けられている。表示器２は、ナビゲーションコン
トローラ９から供給される初期設定メニューを表示し、
ドライバによる画面の表示位置のタッチにより目的地な
どの初期データの入力をするとともに、ドライバに道路
地図や交差点等での方向指示画面を表示するものであ
る。

【００１３】道路地図メモリ５は、大容量記憶媒体であ
るCD-ROM、ICメモリカード、磁気テープなどのメモリな
どから構成されている。道路地図メモリ５は、道路地図
（高速自動車国道、自動車専用道路、一般国道、主要地
方道、一般都道府県道、指定都市の一般市道、その他の
生活道路を含む。）をメッシュ状に分割し、各メッシュ
単位でノードとリンクとの組み合わせからなる道路地図
データを、幹線道路（高速自動車国道、自動車専用道
路、一般国道、主要地方道を含む）のデータを含む上位
階層地図と、幹線道路とともに一般都道府県道、指定都
市の一般市道、その他の生活道路等の幹線でない道路
（以下、「一般道路」というの）データをも含む下位階
層地図とに別けて記憶している。

【００１４】ここに、ノードとは、一般に、道路の交差
点や折曲点を特定するための座標位置のことであり、交
差点を表わすノードを交差点ノード、道路の折曲点（交
差点を除く）を表わすノードを補間点ノードということ
がある。ノードデータは、ノードのアドレス、当該ノー
ドと重複する隣接メッシュのノードのアドレス、ノード
に接続されるリンクのアドレスなどからなる。

【００１５】各交差点ノードを繋いだものがリンクであ
る。リンクデータはリンクのアドレス、リンクの始点ノ
ード及び終点ノードのアドレス、リンクの距離、リンク
を通過する方向、その方向における所要時間データ、道
路種別、道路幅、一方通行、右折禁止、左折禁止や有料
道路などの交通規制データからなる。ただし、交通規制
データは、幹線道路については完備されているが、一般
道路については、すべての道路について備えられている
ものではない。

【００１６】方位センサ３は、車両の走行に伴なう方位
の変化を検出するものであり、地磁気センサ、ジャイロ
などを使用することが可能である。距離センサ４は、車
両の速度、あるいは、車輪の回転数などに基づいて走行
距離を検出するものであり、車輪速センサ、車速センサ
などが使用可能である。ナビゲーション・コントローラ
９は車両位置検出部８から車両位置情報を得て、地図上
に現在車両位置と目的地とを重ねて表示させるととも
に、ダイクストラ法等により現在地から目的地までの最
適経路の計算を行う機能を有する。このダイクストラ法
は、計算の対象となる道路地図メモリ５の道路を幾つも
区切って、区切った点をノードとし、ノードとノードと
を結ぶ経路をリンクとし、目的地点に最も近いノード又
はリンクを始点とし、出発地に最も近いノード又はリン
クを終点とし、始点から終点に至るリンクのツリーを想
定し、ツリーを構成する全ての経路のリンクコストを順
次加算していき、出発地点に到達する最もリンクコスト
の少ない経路のみを選択する方法である。ここでリンク
コストを見積もるときに考慮すべき事項として、走行距
離、走行時間、高速道路の利用の有無、右折左折回数、
幹線道路の走行確率、事故多発地帯回避、その他運転者
の好みに応じて設定した事項等があるほかに、ビーコン
受信機１１により受信した交通規制情報がある。

【００１７】さらにナビゲーション・コントローラ９
は、マイクロコンピュータ、図形処理プロセッサ、画像
処理メモリ等から構成され、メニュー画面表示、地図の
検索、縮尺切替、スクロール、車両の現在位置と方位の
表示、目的地や目印となる地点の表示、目的地までの方
位と距離の表示等を行う。ビーコン受信機１１は、路側
ビーコンから、設置位置情報、交通規制情報等を採り入
れるものである。

【００１８】車両位置検出部８は、距離センサ４により
検出される距離データ、及び方位センサ３により検出さ
れる方位変化データをそれぞれ積算して走行軌跡データ
を算出し、走行軌跡データと道路地図メモリ５に格納さ
れている道路のパターンとの比較（いわゆる地図マッチ
ング法）に基いて、車両の存在確率を加味した道路上の
車両位置を検出するものであり、必要により、ビーコン
受信機１１で得られた車両の推定位置に関するデータを
用いて車両位置を適宜修正し、車両の最終的な車両位
置、方位を出力する。

【００１９】車両位置検出部８の機能ブロックを図３に
示す。入力前処理部２２は、方位センサ３からサンプリ
ングした方位データ、距離センサ４からサンプリングし
た距離データを入力して、較正やフィルタリングを行い
最適推定方位を求める。現在位置推定部２３は、入力前
処理部２２から得られる最適推定方位と距離データとか
ら、推測航法により推定車両位置を計算するとともに、
車両位置リセット部から得られる修正された現在車両位
置を取り込み、前記推定車両位置を更新していく。走行
道路推定部２４は、求められた推定車両位置を中心とす
る車両存在確率領域を求めるとともに、道路地図メモリ
５から得られる道路ネットワークデータと推定車両位置
との相関係数γを繰返し計算し、車両存在確率領域に含
まれるリンク上における車両位置を算出する。ここに車
両存在確率領域とは、車両位置推定方式の精度から決ま
る、車両の存在確率が一定地以上である領域（例えば車
両位置を中心とした円）をいう。車両位置リセット部２
５は推定車両位置を前記方法で得られた車両位置を用い
て修正する。このように地図マッチング法を用いて修正
された車両の位置を、以下βで表わす。

【００２０】ところで、現在位置推定部２３から得られ
る車両の推定位置と実際の車両位置との車両位置誤差を
横軸にとり、前記推定車両位置を基に道路ネットワーク
データとの相関係数γを計算して車両位置がリンクとマ
ッチングする確率を縦軸にとると、図４のような相関が
得られる。すなわち、車両位置誤差が小さいと、暫く走
行して推定車両位置と道路パターンとの相関係数γを繰
返し計算しているうちに、最適車両位置βを確実にリン
ク上に得ることができる。言い換えれば車両位置を特定
のリンク上に絞ることができる。この状態を「道路検出
状態」という。逆に、車両位置誤差が大きくなってくる
と、道路パターンとの相関係数γを計算しても車両の位
置を特定のリンク上に絞ることができる確率が減ってい
き、車両位置誤差がかなり大きくなると（図４のｅ以上
の点）、何度相関係数γを計算しても道路とのマッチン
グを採れなくなる。こうなると、車両の位置を道路上に
見出すことはできなくなる。この状態を「道路非検出状
態」という。こうなれば、車両位置リセット部２５は推
定車両位置を修正できなくなるので、車両位置出力部２
６から出力される車両位置は、推測航法による推定車両
位置そのままである。

【００２１】さらに、管理判断部２１は、ビーコン受信
機１１により位置信号を取得した場合には、ビーコン受
信機１１により取得した位置座標αi （i はビーコンご
とに与えられる添字）、ビーコン受信機１１から位置座
標αi を取得した時点における地図マッチング法を用い
て修正された車両の位置座標βij（j は位置座標αiを
取得した時点ごとに与えられる添字，j=1,2,…,n）、そ
の時点での相関係数γij、及び位置座標αi を取得した
回数ｎをメモリ２７に記憶させ、このメモリ２７に記憶
された情報を用いて，ビーコンの予測位置＜Ｐi ＞を算
出し（このときビーコン設置位置補正手段として機能す
る）、必要ならばこの予測位置＜Ｐi ＞を用いて車両位
置を修正し、この修正した車両位置を現在位置推定部２
３に戻す。このようにして管理判断部２１は、修正され
た車両位置をナビゲーション・コントローラ９に出力す
る。

【００２２】以上の管理判断部２１の車両位置修正処理
を、フローチャート（図１）を参照しながら説明する。
まず、管理判断部２１は、ビーコン受信機１１により位
置信号を取得したかどうかを判定し（ステップＳ１）、
ビーコン受信機１１により位置信号を取得した場合、ビ
ーコン受信機１１により取得した位置座標αi 、その時
点における地図マッチング法を用いて修正された車両の
位置座標βij、その時点での相関係数γijをメモリ２７
のテーブルに記憶する（ステップＳ２）。このテーブル
の構造を表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１の第１欄はビーコン受信機１１により
取得した位置座標αを、ビーコンの位置信号に含まれて
いるビーコン識別情報に基づいて識別されたビーコンご
とに格納している。例えば１番目のビーコンの位置座標
α1 は第１番目のエリアに、第ｉ番目のビーコンの位置
座標αi は第ｉ番目のエリアに記憶している。第２欄は
ビーコン情報受信時の地図マッチング法で得られた車両
位置座標βを、ビーコンごとに、かつビーコン信号受信
回数ごとに格納している。例えば１番目のビーコンの位
置座標α1 が得られた各時点の車両位置座標β11, β1
2, …を第１番目のエリアに、第ｉ番目のビーコンの位
置座標αi が得られた各時点の車両位置座標βi1, βi
2, …を第ｉ番目のエリアに記憶している。また第３欄
において、同時に得られた相関係数γを、ビーコンごと
に、かつビーコン信号受信回数ごとに格納している。例
えば１番目のビーコンの位置座標α1 が得られた各時点
の相関係数γ11, γ12, …を第１番目のエリアに、第ｉ
番目のビーコンの位置座標αiが得られた各時点の相関
係数γi1, γi2, …を第ｉ番目のエリアに記憶してい
る。さらに第４欄においてビーコンごとに、ビーコン信
号受信回数ｎ1,ｎ2,…を記憶している。以上のように、
テーブルには、同一のビーコンを通過するたびに、その
ビーコンに関する情報を蓄えていくので、メモリ２７に
は当然不揮発性メモリを用いることになる。

【００２５】管理判断部２１は記憶が終わると、ビーコ
ンの予測位置＜Ｐi ＞を算出する（ステップＳ３）。こ
のビーコンの予測位置＜Ｐi ＞は、ビーコンから受信し
たビーコンの位置座標αi と、地図マッチング方式で得
られた車両の位置座標とを比較して、地図マッチング方
式の確信度を評価しながら適当な重みをつけて平均操作
をしたものである。すなわち、ある特定のビーコンを通
過したときにその予測位置＜Ｐi ＞は、関数 ＜Ｐi ＞＝ｆ（αi,βij, γij，ｎi ）（j=1,2,… ,ｎ
i) で求められる。関数ｆの特性は、ビーコン１回通過当た
りの相関係数の平均値 Σγij／ｎi 〔j=1,2,… ,ｎi 〕 が大きいすなわち地図マッチングの確信度が高いほど車
両位置座標βijに対する重みが重くなり、地図マッチン
グの確信度が低いほど車両位置座標βijに対する重みが
軽くなるように設定される。関数ｆの具体的な例は、次
のようなものがある。

【００２６】 ｆ＝（１−Σγij／ｎi ）αi ＋（Σγij／ｎi ）βi ステップＳ４では、予測位置＜Ｐi ＞による位置補正の
必要があるかどうか判断する。この判断基準は、例えば
予測位置＜Ｐi ＞と、地図マッチングにより検出されて
いるとの距離が非常に近接しているかどうか（例えば２
０ｍ以内か）による。

【００２７】そして、予測位置＜Ｐi ＞による位置補正
の必要がある場合は、ステップＳ５において、ビーコン
の設置位置を補正する。以上のように、実施例では、ビ
ーコンから送られる位置情報を、当該ビーコンから受信
した時及び当該ビーコンを以前に通過した時に記憶した
地図マッチング法により得られた車両の位置座標とその
時の相関係数を基にして評価して補正し、より正確な予
測位置＜Ｐi ＞として使用するようにしたため、ビーコ
ンの設置条件等によるビーコンの位置座標αの誤差を補
正することができるため、車両の位置をより正確に修正
することができる。

【００２８】なお、本発明は以上の実施例に限定される
ものではなく、例えば、メモリ２７のテーブルにビーコ
ン情報受信時の地図マッチング法で得られた車両位置座
標βと、同時に得られた相関係数γを記憶させる場合、
相関係数γが一定値以上のときにのみ記憶させることと
すれば、記憶容量を削減できることになる。また、テー
ブルには、前回算出した予測位置＜Ｐi ＞を記憶させる
こととすれば、予測位置＜Ｐi ＞算出時以前の車両位置
座標βと相関係数γを記憶から抹消することも可能にな
りメモリの容量を削減することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明の車両位置検出装
置によれば、地図データをもとにして得られた車両位置
を、その確信度の高さ（相関係数が大きいこと及び受信
回数が多いことなど）に応じて、逆にビーコンの設置位
置座標の補正に利用することができるので、ビーコンの
設置位置座標をより正確に評価することができる。した
がって、より正確なビーコンの設置位置座標に基づい
て、道路地図データを基にして得られた車両位置を修正
することができ、より正確な車両位置を求めることがで
きるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ビーコンの設置位置座標を補正する処理を示す
フローチャートである。

【図２】ナビゲーション装置のブロック図である。

【図３】ナビゲーション装置の一部を構成する車両位置
検出部のブロック図である。

【図４】道路マッチング確率を示すグラフである。

【符号の説明】

３ 方位センサ ４ 距離センサ ５ 道路地図メモリ ８ 車両位置検出部 １１ ビーコン受信機 ２１ 管理判断部 ２７ メモリ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−115004（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−99910（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−297999（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−119238（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−181239（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−219100（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】道路地図を記憶した道路地図メモリと、 車両の走行距離を検出する走行距離検出手段と、 車両の方位を検出する方位検出手段と、 所定タイミングごとに車両の走行距離及び方位を得て積
   算し、この積算データに基いて車両の推定位置を検出す
   る車両位置推定手段と、 道路地図メモリに格納している道路地図から、車両の推
   定位置を中心とする車両存在確率領域に位置する全ての
   道路を選び出し、前記推定車両位置の変化と各道路パタ
   ーンとの相関係数を算出し、相関係数が一定値以上の道
   路を候補道路として登録し、登録された候補道路うち、
   現在相関係数の最も多い道路を特定し、その道路上に車
   両の現在位置を設定する車両位置設定手段と、 路上に設置されてその設置位置情報を含む無線信号を放
   射するビーコンから、前記設置位置情報を受信する受信
   手段と、 前記受信手段で受信した設置位置情報に基づいて車両の
   現在位置を修正する車両位置修正手段とを有する車両位
   置検出装置において、 同一のビーコンから設置位置情報が受信された場合、各
   受信時点における車両位置設定手段により設定された車
   両の現在位置及び車両の現在位置がそれぞれ設定された
   際の相関係数を記憶するメモリと、 このメモリに記憶された情報を用いて、ビーコンの設置
   位置を補正するビーコン設置位置補正手段を含むことを
   特徴とする車両位置検出装置。