JP3451162B2 - ナビゲーション装置及び移動体の現在位置修正方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両等の移動体の
現在位置を計算するとともに、この計算した現在位置を
地図上近傍の道路上に修正する移動体の現在位置修正方
式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から移動体、特に車両の現在位置を
地図上に表示するとともに、運転者が目的地に容易に到
達できるように音声等で案内を行うナビゲーションシス
テムが普及している。このようなナビゲーションシステ
ムにおいては、車両の位置を検出してその近傍の地図デ
ータをＣＤ−ＲＯＭから読み出すとともにディスプレイ
上に表示している。また、ディスプレイ中央には自車位
置を示す車両位置マークが表示されており、この車両位
置マークを中心に車両の進行にしたがって近傍の地図デ
ータがスクロールされるようになっている。したがっ
て、常時自車周辺の地図情報がわかるようになってい
る。

【０００３】上述した従来のナビゲーションシステムで
は、自車位置をＧＰＳ受信機や距離センサあるいは方位
センサによる検出結果に基づいて計算しており、各セン
サ精度や演算精度等を原因とする位置誤差が必ず発生す
る。そのため、地図上の道路から外れた自車位置を修正
するマップマッチングの手法が取り入れられている。代
表的なマップマッチングの手法には、地図上の道路から
外れた自車位置を近傍の道路上に投影して修正する投影
法や、周辺の各道路のパターンと自車の走行軌跡のパタ
ーンとのマッチングをとり、パターンのマッチングがと
られた道路を現在走行中の道路とみなして自車位置を修
正するパターンマッチングがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した投
影法やパターンマッチング等の各種のマップマッチング
手法においては、道路密度に関係なく一定のアルゴリズ
ムに従って自車位置の修正を行っており、都市部や郊外
あるいは山間部といった極端に道路密度が異なる場合に
不都合が生じていた。道路密度が高い都市部では、各種
のセンサを用いて検出した自車位置の近傍に修正の候補
となる道路が多数存在するため、誤った修正が多発する
ことになる。例えば自車位置の周辺に、隣接する２本の
道路があると、修正を行う度に自車位置がこれら２つの
道路間を瞬間的に行き来する現象が生じる。また、道路
密度が極端に低い山間部では、修正候補となる道路が１
本しかないにもかかわらず、なかなか自車位置を隣接道
路に引き付ける修正が行えない。このような場合には、
道路近傍の宅地内や山中等に自車位置が表示されるため
運転者にとっては違和感がある。

【０００５】本発明は、このような点に鑑みて創作され
たものであり、その目的は、道路密度が変化しても常に
最適なマップマッチングを行うことができるナビゲーシ
ョン装置及び移動体の現在位置修正方式を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、移動体の現在位置を計算する現在位置計算手段と、
前記移動体の現在位置から所定の範囲内の道路密度を計
算する道路密度計算手段と、前記道路密度に応じて、道
路上に前記移動体の現在位置を修正するか否かを決定す
る境界値となるパラメータを設定するパラメータ設定手
段と、設定された前記パラメータを用いてパターンマッ
チングによりマップマッチングを実行するマッチング実
行手段とを備え、前記パラメータ設定手段は、前記移動
体周辺の道路密度が高いときは前記パラメータとして小
さな値を設定し、反対に前記道路密度が低いときは前記
パラメータとして大きな値を設定し、前記マッチング実
行手段は、前記移動体の軌跡パターンと候補の道路パタ
ーンとの相関値が前記パラメータの値より小さいときに
前記移動体の現在位置を修正するナビゲーション装置に
より達成される。又、上記課題は本発明によれば、移動
体の現在位置を計算する現在位置計算手段と、前記移動
体の現在位置から所定の範囲内の道路密度を計算する道
路密度計算手段と、前記道路密度に応じて、道路上に前
記移動体の現在位置を修正するか否かを決定する境界値
となるパラメータを設定するパラメータ設定手段と、設
定された前記パラメータを用いてパターンマッチングに
よりマップマッチングを実行するマップマッチング実行
手段とを備え、前記パラメータ設定手段は、前記移動体
周辺の道路密度が高いときは前記パラメータとして小さ
な値を設定し、反対に前記道路密度が低いときは前記パ
ラメータとして大きな値を設定し、前記マッチング実行
手段は、前記移動体の軌跡パターンと候補の道路パター
ンとの相関値が前記パラメータの値より小さいときに前
記移動体の現在位置を修正する移動体の現在位置修正方
式により達成される。

【０００７】マップマッチングによって移動体の現在位
置を隣接する道路上に修正するか否かの基準が道路密度
に応じて動的に変更されるため、都市部や郊外あるいは
山間部といった極端に道路密度が異なる状況ごとに適し
た判断を行うことができる。したがって、都市部のよう
に道路密度が高い場合には慎重に現在位置の修正を行っ
て精度を高めることができ、山間部のように道路密度が
低い場合には速やかに現在位置の修正を行うことができ
る。

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した一実施形
態のナビゲーションシステムについて、図面を参照しな
がら具体的に説明する。

【００１４】図１は、車載用のナビゲーションシステム
の構成を示す図であり、主にマップマッチングを行う構
成が示されている。同図に示すナビゲーションシステム
１は、地図データが記憶されたＣＤ−ＲＯＭ１０と、車
両位置マークを中心に地図をスクロールさせる左右上下
方向のスクロールキーや地図検索あるいは拡大／縮小等
の各種キーを備える操作盤１２と、車両位置および車両
方位を衛星航法により検出するＧＰＳ受信機１４と、相
対方位を検出して相対方位信号を出力する方位センサ１
５と、一定距離ごとにパルスを出力する距離センサ１６
と、車両位置マークおよび自車位置周辺の地図の表示制
御を行うとともに所定のマップマッチング処理を行うナ
ビゲーションコントローラ２０と、自車位置周辺の地図
を車両位置マークとともに表示する液晶表示装置４０と
を含んで構成されている。

【００１５】また、上述したナビゲーションコントロー
ラ２０は、ＧＰＳ受信機１４と方位センサ１５と距離セ
ンサ１６の出力に基づいて修正前の車両位置と車両方位
を計算する車両位置・車両方位計算部２２と、ＣＤ−Ｒ
ＯＭ１０から読み出した地図データを一時的に格納する
地図データバッファメモリ２４と、車両位置・車両方位
計算部２２によって計算された自車位置等に基づいてそ
の周辺の地図データをＣＤ−ＲＯＭ１０から読み出して
地図データバッファメモリ２４に格納する制御を行う地
図読出し制御部２６と、車両位置・車両方位計算部２２
から出力される一次車両位置データに基づいて、地図デ
ータバッファメモリ２４に格納された地図データを参照
して所定のマップマッチングを行って車両位置を修正す
る車両位置修正部２８と、前回の修正車両位置とともに
現在までの自車の軌跡パターンを格納する走行データメ
モリ３０と、地図データバッファメモリ２４から車両位
置周辺の地図データを読み出し、この地図データおよび
車両位置マークに対応する画像データを作成する地図描
画制御部３２と、地図描画制御部３２で作成した画像デ
ータを格納するＶＲＡＭ３４と、ＶＲＡＭ３４に格納さ
れた画像データを表示ライン単位で読み出してアナログ
の映像信号に変換し、液晶表示装置４０に出力する映像
変換部３６とを含んで構成されている。

【００１６】ナビゲーションシステム１はこのような構
成を有しており、次にその動作を説明する。図２は、図
１に示したナビゲーションシステム１においてマップマ
ッチングを行う際のナビゲーションコントローラ２０の
動作を示す流れ図である。なお、同図は主にマップマッ
チングに着目した動作手順が示されており、並行して地
図データ等の表示制御が行われている。

【００１７】ナビゲーションシステム１の電源が投入さ
れると、車両位置・車両方位計算部２２は、ＧＰＳ受信
機１４と方位センサ１５と距離センサ１６の出力に基づ
いて自車の現在位置を計算する（ステップ２０１）。地
図読出し制御部２６は、この計算された自車位置および
方位に基づいて、自車周辺の地図データをＣＤ−ＲＯＭ
１０から読み出して、地図データバッファメモリ２４に
格納する（ステップ２０２）。ＣＤ−ＲＯＭ１０から読
み出す地図データとしては、（１）ノードテーブルや隣
接ノードリスト、道路リスト、交差点構成ノードリスト
等からなっておりマップマッチングや経路探索用に使用
される道路レイヤと、（２）地図上の道路、建物、施
設、公園、河川等のオブジェクトを表示するために使用
される背景レイヤと、（３）市町村名、道路名、建物の
名前等を表示するために使用される文字レイヤ等から構
成されている。以下のマップマッチングでは、上述した
（１）道路レイヤのデータに基づいて処理が行われる。

【００１８】次に、車両位置修正部２８は、自車周辺の
道路レイヤのデータを読み出して（ステップ２０３）、
一定範囲内の交差点の数を計算する（ステップ２０
４）。図３は、道路レイヤのデータ内容を示す図であ
る。同図において、道路リストＲＤＬＴは、道路別に道
路の種類、道路を構成する全ノード数、道路を構成する
ノードのノードテーブルＮＤＴＢ上での位置と、次のノ
ードまでの幅員等のデータを含んでいる。交差点構成ノ
ードリストＣＲＬＴは、地図上の各交差点毎に、この着
目交差点に連結するリンクの他端ノード（交差点構成ノ
ードという）のノードテーブルＮＤＴＢ上での位置の集
合である。ノードテーブルＮＤＴＢは、地図上の全ノー
ドのリストであり、ノード毎の位置情報（経度、緯
度）、着目ノードが交差点であるか否かの交差点識別フ
ラグ、交差点であれば交差点構成ノードリストＣＲＬＴ
上での位置を示し、交差点でなければ道路リストＲＤＬ
Ｔ上で着目ノードが属する道路の位置を示すポインタ等
を含んでいる。車両位置修正部２８は、このような道路
レイヤに含まれるノードテーブルＮＤＴＢ内のノード毎
の位置情報と、車両位置・車両方位計算部２２によって
計算された自車位置とに基づいて、自車周辺の一定範囲
内にある交差点を検索し、その数をカウントする。自車
周辺のどの範囲までの交差点数を計算するかについては
いくつかのパターンが考えられる。

【００１９】図４は、カウントの対象となる交差点の範
囲を示す図である。同図（Ａ）には自車を中心に一定半
径の範囲に含まれる交差点をカウントの対象とする場合
が示されており、同図（Ｂ）には経度、緯度の差がとも
に所定の距離以内であるときにカウントの対象とする場
合が示されている。自車がこれから進む方向の存在確率
およびＧＰＳ受信機による距離計算の誤差を考慮に入れ
た場合には同図（Ａ）が最も好ましく、計算の負担を軽
くするには同図（Ｂ）の範囲をカウントの対象とするこ
ともできる。また、さらにカウントの対象を減らしたい
場合には、同図（Ｃ）、（Ｄ）に示すように自車の進行
方向のみをカウントの対象としてもよい。本実施形態の
車両位置修正部２８は、例えば図４（Ａ）に示した自車
周辺の所定の半径内に含まれる交差点数をカウントし、
そのカウント結果に応じて自車周辺の道路密度を推定し
て、自車が現在走行している近傍の地形を判定する。但
し、これらの場合には予め自車の進行方向を計算する必
要があり、例えば現在の自車位置と１つ前の自車位置か
ら現在の進行方向が計算される。

【００２０】図５は、車両位置修正部２８でカウントし
た交差点数と道路密度との関係を示す図である。一例と
して、自車周辺の地形を道路密度に応じて３種類に分類
する場合が示されている。最も道路密度が高い場合に
は、自車周辺の地形が都市部であると判断する。道路密
度が少し低くなると、自車周辺の地形が郊外であると判
断する。さらに道路密度が低くなると、自車周辺の地形
が山間部であると判断する。

【００２１】車両位置修正部２８は、自車周辺の地形が
都市部であると判断すると（ステップ２０５）、マップ
マッチングにおいて自車位置を修正するか否かを判断す
る基準となる各パラメータの値を都市部用に変更する
（ステップ２０６）。また、車両位置修正部２８は、自
車周辺の地形が郊外であると判断すると（ステップ２０
７）、各パラメータの値を郊外用に変更し（ステップ２
０８）、都市部および郊外以外の場合（山間部）には各
パラメータの値を山間部用に変更する（ステップ２０
９）。

【００２２】このように、マップマッチングにおいて自
車位置を修正するか否かを判断する基準となる各パラメ
ータの値は、道路密度が異なる都市部、郊外、山間部の
それぞれに対応した３種類が用意されており、自車周辺
の交差点数に応じてその中から１つが選択されるように
なっている。したがって、道路密度が高い都市部におい
ては、自車位置修正の判断基準を厳しくして（各パラメ
ータの値を小さく設定して）慎重にマッチングが行わ
れ、反対に道路密度が低い山間部においては、自車位置
修正の判断基準を緩くして（各パラメータの値を大きく
設定して）多少の差異があっても速やかにマッチングが
行われる。また、道路密度が中程度の郊外においては、
判断基準も中程度として（各パラメータの値を都市部と
山間部の中間に設定して）、道路への引き付け時間と精
度の両立が図られる。なお、投影法を用いて自車位置を
修正する場合と、パターンマッチングを用いて自車位置
を修正する場合とでは、使用するパラメータ自体が異な
るが、各手法において使用するパラメータの詳細につい
ては後述する。

【００２３】パラメータ変更が終了すると、次に車両位
置修正部２８は、マップマッチングの実行タイミングを
判断し（ステップ２１０）、マップマッチングを実行す
る（ステップ２１１）。自車位置が修正された場合に
は、修正後の自車位置を中心に地図の画像データが地図
描画制御部３２によって作られ、ＶＲＡＭ３４および映
像変換部３６を通して液晶表示装置４０の画面上に所定
の地図および車両位置マーク等の各種情報が表示され
る。なお、本実施形態のナビゲーションシステム１で
は、パターンマッチングあるいは投影法を用いて自車位
置の修正が可能であり、各手法を用いた場合のマップマ
ッチングの実行タイミングの一例については後述する。

【００２４】また、自車が所定距離（例えば１５０ｍ）
走行した場合には（ステップ２１２）、地図読出し制御
部２６は、新たな自車位置周辺の地図データをＣＤ−Ｒ
ＯＭ１０から読み出して、地図データバッファメモリ２
４に格納する（ステップ２０２）。このようにして、図
２に示したステップ２０２以降の処理が繰り返される。
したがって、所定距離走行する毎に自車周辺の地形（道
路密度）が判定され、その都度マップマッチングのパラ
メータが決定されるため、常に最適な、すなわち道路密
度の高い都市部では自車位置修正の基準を厳しくして精
度の高いマッチング処理を行い、道路密度が次第に低く
なる郊外あるいは山間部では自車位置修正の基準をしだ
いに緩くしていって速やかにマッチング処理を行うこと
ができる。

【００２５】〔パターンマッチングに適用した場合の具
体例〕図６は、パターンマッチングの手法を用いてマッ
プマッチングを行う場合の動作の流れ図であり、図２の
ステップ２１１のマップマッチング処理の内容を具体的
に示したものである。なお、車両位置修正部２８は、図
２に示したステップ２１０において、マップマッチング
の実行タイミングを判断しているが、この判断方法につ
いては何通りかが考えられる。例えば、１つ前のマップ
マッチング処理が終了した場所から一定距離（例えば３
０ｍ）走行したことを検出して実行タイミングとする場
合や、１つ前のマップマッチング処理時の車両方向を基
準にして自車方向の相対的な変化量を監視して、この変
化量が一定値以上になったときに走行軌跡の形状に大き
な特徴が現れたと考えて実行タイミングとする場合等が
考えられる。また、パターンマッチングにおいて自車位
置の修正を行うか否かを判断する基準となるパラメータ
として、相関値ｆと比較される境界値および候補道路の
先頭位置のずらし量δを設定する係数を考えるものと
し、これらの詳細については後述する。

【００２６】まず、車両位置修正部２８は、一定距離ｂ
走行する毎に推定現在位置を計算する（ステップ６０
１）。自車が一定距離ｂだけ走行する毎に、前回の推定
位置を含む道路上あるいはその道路から分岐する全ての
道路上に推定現在位置が設定される。例えば、図７
（Ａ）に示すように一本の道路で分岐がない場合には、
前回の推定位置Ｘ0 から進行方向に一定距離ｂだけ車両
位置を移動させたＸ1 を推定現在位置とする。また、図
７（Ｂ）に示すように前回の推定位置Ｘ0 から進行方向
に距離ｂだけ車両位置を移動させたときに分岐（２つ以
上であってもよい）がある場合には、分岐したそれぞれ
の道路について距離の合計がｂとなるように車両位置を
移動させたＸ11、Ｘ12を推定現在位置とする。なお、車
両位置修正部２８は、自車が距離ｂだけ走行する毎に、
地図データバッファメモリ２４に格納された道路レイヤ
のデータに基づいて上述した推定現在位置の計算を行っ
ており、この計算結果は自車の走行軌跡データとともに
走行データメモリ３０に格納される。したがって、走行
距離が長くなればなるほど推定現在位置が更新され、通
常はその数も走行距離が長くなればなるほど多くなる。

【００２７】なお、図１に示したように距離センサ１６
を有する場合には上述した一定距離ｂを検出することが
できるが、ＧＰＳ受信機１４のみを有する場合には一定
距離ｂの代わりに一定時間Ｔだけ経過したときに推定現
在位置を設定してもよい。この場合の距離はそれぞれの
一定時間Ｔごとに変化するが、車速の計時変化がわかれ
ば時間積分によって求めることができる。

【００２８】車両位置修正部２８は、このようして計算
した１あるいは複数の推定現在位置と現在の自車位置と
に基づいて、これらの差が所定の許容範囲内にあるもの
だけを抽出することにより、マップマッチングの対象候
補の絞り込みを行う（ステップ６０２）。図８におい
て、推定現在位置をＸ（＝Ｘn1、Ｘn2、Ｘn3）、この推
定現在位置Ｘと現在の自車位置Ｐとの距離をｄ（＝ｄ
１、ｄ２、ｄ３）とした場合に、ｄ≦αＬ＋Ｍを満たす
推定現在位置Ｘのみが抽出される。ここで、Ｌは走行距
離の累積値を、αは位置精度に関する係数を、Ｍは予め
設定された許容範囲である。例えばαは５％程度に、Ｍ
は５０ｍ程度にそれぞれ設定される。例えばＭを比較的
小さな値に設定することにより、図８に示す推定現在位
置Ｘn1とＸn2が抽出される。

【００２９】なお、上述したように対象候補を絞り込む
場合に、現在の車両位置Ｐの進行方向と、推定現在位置
Ｘが存在する道路の方向との差が所定の許容範囲内にあ
るもののみを抽出し、さらに対象候補の数を減らすよう
にしてもよい。

【００３０】次に、車両位置修正部２８は、自車の走行
軌跡パターンＳＰおよび候補となる道路パターンＫＰの
それぞれを等長の線分で近似し、各線分のベクトル列
（等長ベクトル）の切り出しを行う（ステップ６０
３）。図９は、等長ベクトル切り出しの一例を示す図で
あり、同図（Ａ）には自車の走行軌跡パターンＳＰに基
づく等長ベクトル切り出しの様子が、同図（Ｂ）にはあ
る候補の道路パターンＫＰに基づく等長ベクトル切り出
しの様子がそれぞれ示されている。このようにして、走
行軌跡パターンＳＰを折線近似したベクトル列として
｛Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｎ｝が、候補の道路パターン
ＫＰを折線近似したベクトル列として｛Ｒ１，Ｒ２，・
・・，Ｒｎ｝がそれぞれ抽出される。

【００３１】車両位置修正部２８は、このようにして抽
出した各ベクトル列に基づいて、走行軌跡パターンＳＰ
と候補道路パターンＫＰの位置の相関値ｆを以下の式を
用いて求める（ステップ６０４）。

【００３２】

【数１】候補道路が複数ある場合には、走行軌跡パター
ンＳＰと各候補道路パターンＫＰとの相関値ｆを全て求
める。

【００３３】また、車両位置修正部２８は、各候補道路
の先頭位置をある距離＋δ（＝ｍｅ、ここでｅは等長ベ
クトルの長さ、ｍ＝１、２、・・・）まで延長した各道
路のベクトル列を上述した候補道路のベクトル列として
相関値ｆを求めるとともに、各候補道路パターンをある
距離−δだけ短縮した道路のベクトル列を上述した候補
道路のベクトル列として相関値ｆを求める（ステップ６
０５）。この先頭位置のずらし量δを設定する係数ｍ
は、図２に示したステップ２０６、２０８、２０９のい
ずれかにおいて、道路密度に応じた値に設定された第１
のパラメータａ11である。例えば、道路密度の高い都市
部ではこのパラメータａ11はＧＰＳ受信機１４の検出精
度や距離センサ１６の検出精度等を考慮に入れた最小限
（ｍ＝１）の値に設定され、各候補道路パターンに対応
して先頭位置に１本の等長ベクトルを付加した候補道路
パターンと、先頭位置の１本の等長ベクトルを取り除い
た候補道路パターンとが設定され、合計３つの相関値ｆ
が計算される。反対に道路密度が低い山間部ではパラメ
ータａ11は大きな値（ｍ＝３）に設定され、各候補道路
パターンに対応して先頭位置に１本、２本、あるいは３
本の等長ベクトルを付加した３つの候補道路パターン
と、先頭位置の１本、２本、あるいは３本の等長ベクト
ルを取り除いた候補道路パターンとが設定され、合計７
つの相関値ｆが設定される。したがって、道路密度が低
い山間部では長さが大きく異なる多くの候補道路が設定
されて相関値ｆが計算され、道路密が高い都市部では僅
かに長さが異なる比較的少ない候補道路が設定されて相
関値ｆが計算される。

【００３４】次に、車両位置修正部２８は、計算した相
関値ｆの中から最も小さなものを選んで（ステップ６０
６）、この最小の相関値ｆが所定の境界値以下である場
合には（ステップ６０７）、最小の相関値ｆに対応する
候補道路の先頭位置に自車の現在位置を移動させて自車
位置の修正を行う（ステップ６０８）。また、最小の相
関値ｆが所定の境界値より大きい場合には自車位置の修
正は行わない。上述した所定の境界値は、図２に示した
ステップ２０６、２０８、２０９のいずれかにおいて、
道路密度に応じた値に設定された第２のパラメータａ12
である。例えば、道路密度の高い都市部ではこのパラメ
ータａ12は小さな値に設定され、反対に道路密度が低い
山間部ではパラメータａ12は大きな値に設定される。し
たがって、候補道路が少なく、誤った自車位置の修正を
行う可能性が低い山間部では、相関値ｆが比較的大きく
異なる場合であっても自車位置の修正が速やかに実施さ
れる。反対に、似かよった候補道路パターンが多く、誤
った自車位置の修正を行う可能性が高い都市部では、相
関値ｆの差が小さくなるまで自車位置の修正が実施され
ず、精度の高いマップマッチングが可能となる。

【００３５】〔投影法に適用した場合の具体例〕図１０
は、投影法を用いてマップマッチングを行う場合の動作
の流れ図である。マップマッチング全体の動作の流れは
図２に示したものが適用され、ステップ２１１のマップ
マッチング処理の具体的な内容が図１０に示されてい
る。また、図１１は投影法によるマップマッチングの概
念図である。なお、車両位置修正部２８は、図２に示し
たステップ２１１（マップマッチングの実行タイミング
の判断）において、パターンマッチングの場合と同様に
１つ前のマップマッチング処理が終了した場所から一定
距離あるいは一定時間走行したことを検出して実行タイ
ミングとする場合等が考えられる。また、投影法におい
て自車位置の修正を行うか否かを判断する基準となるパ
ラメータとして、自車の現在位置から候補の道路に下ろ
した垂線の距離Ｄと比較される第１の境界値と、自車の
進行方向と候補道路の方向との角度差と比較される第２
の境界値とを考えるものとし、これらの詳細については
後述する。

【００３６】まず、車両位置・車両方位計算部２２は、
例えば一定時間Ｔ走行する毎に車両位置および車両方位
を計算する（ステップ７０１）。なお、現在の車両位置
を一次車両位置Ｐi ′といい、この一次車両位置Ｐi ′
はＧＰＳ受信機１４の出力に基づいて計算される。ま
た、一次車両位置Ｐi ′と前回の車両位置Ｐi-1 とに基
づいて現在の車両方位が計算される。例えば、前回の車
両位置Ｐi-1 の座標を（Ｘi-1 ，Ｙi-1 ）、現在の一次
車両位置Ｐi ′の座標を（Ｘi ′，Ｙi ′）とすると、
一次車両位置Ｐi ′における車両方向θi ′は、 ｔａｎ-1｛（Ｙi ′−Ｙi-1 ）／（Ｘi ′−Ｘi-1 ）｝ で計算される。

【００３７】次に、車両位置修正部２８は、一次車両位
置Ｐi ′について投影法を用いたマップマッチングによ
り車両位置の修正を行う。すなわち、一次車両位置Ｐi
′から下ろした垂線の長さが第１の境界値以下であっ
て、かつ車両方位θi ′との角度差が第２の境界値以下
のリンクを検索し（ステップ７０２）、検索したリンク
の中から垂線までの長さが最も短いリンクを抽出する
（ステップ７０３）。上述した第１および第２の境界値
は、図２に示したステップ２０６、２０８、２０９のい
ずれかにおいて、道路密度に応じた値に設定されたパラ
メータａ21、ａ22に相当する。例えば、道路密度の高い
都市部ではこれら２つのパラメータａ21、ａ22はともに
小さな値に設定され、反対に道路密度が低い山間部では
パラメータａ21、ａ22は大きな値に設定される。

【００３８】該当するリンクがない場合には（ステップ
７０４）、マップマッチングによる車両位置の修正は行
われず、一次車両位置Ｐi ′が現在の車両位置Ｐi とし
て設定される（ステップ７０５）。

【００３９】また、該当するリンクがある場合には（ス
テップ７０４、７０６）、車両位置修正部２８は、前回
の車両位置Ｐi-1 と一次車両位置Ｐi ′とを結ぶ走行軌
跡ＳＨを、前回の車両位置Ｐi-1 が該当リンク上に達す
るまで垂線方向に平行移動し、さらにこの並行移動した
前回の車両位置Ｐi-1 を中心に一次車両位置Ｐi ′がリ
ンク上にくるまで回転して、回転後の一次車両位置Ｐi
′を修正車両位置Ｐiとする（ステップ７０７）。

【００４０】このように、候補道路が少なく、誤った自
車位置の修正を行う可能性が低い山間部では、マッチン
グの対象となるリンクを抽出する境界値となるパラメー
タａ21、ａ22がともに大きな値に設定されるため、一次
車両位置から多少離れたリンクであっても、あるいは自
車の進行方向に対して多少異なる向きを有するリンクで
あってもマッチングの対象となり、自車位置の修正が速
やかに実施される。反対に、似かよったリンクが多く、
誤った自車位置の修正を行う可能性が高い都市部では、
マッチングの対象となるリンクを抽出する境界値となる
パラメータａ21、ａ22がともに小さな値に設定されるた
め、一次車両位置から下ろした垂線の長さが短く、か
つ、自車の進行方向に近い向きを有するリンクのみがマ
ッチングの対象となり、精度の高いマップマッチングが
可能となる。

【００４１】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施
が可能である。

【００４２】例えば、上述した説明では、一例としてパ
ターンマッチングによるマップマッチングと、投影法に
よるマップマッチングを場合を分けて説明したが、これ
らを組み合わせてマップマッチングを行うようにしても
よい。すなわち、パターンマッチングは精度は高いがデ
ータ処理の負担が大きく、反対に投影法は精度は低いが
データ処理の負担が少ないという相反する特徴があるた
め、必要に応じていずれか一方のマッチング処理を実行
する。

【００４３】図１２は、パターンマッチングと投影法の
各手法を組み合わせたマップマッチング動作を示す流れ
図である。例えば、１５０ｍ走行毎にパターンマッチン
グによる車両位置の修正を行い、それより短い一定距離
（例えば３０ｍ）毎に投影法による車両位置の修正を行
うものとする。同図に示すステップ２０９までの処理は
図２に示したマップマッチング動作と同じであるが、ス
テップ２０６においては、都市部用にパターンマッチン
グと投影法のそれぞれに使用される各種のパラメータの
値（ａ11、ａ12、ａ21、ａ22）が設定される。同様に、
ステップ２０８においては郊外用に各種のパラメータの
値が設定され、ステップ２０９において、山間部用に各
種のパラメータの値が設定される。

【００４４】パターンマッチングによって前回自車位置
の修正を行った位置からの走行距離が１５０ｍに達する
と（ステップ２１０ａ）、車両位置修正部２８は、図６
に詳細手順の一例を示したパターンマッチングによる自
車位置修正を行う（ステップ２１１ａ）。パターンマッ
チングによる自車位置修正が終了すると、ステップ２０
２（地図データの読出し）に戻って処理が繰り返され
る。上述した走行距離が１５０ｍに達しない場合であっ
て、パターンマッチングあるいは投影法によって前回自
車位置の修正を行った位置からの走行距離が３０ｍ（ス
テップ２１０ａで一定時間を基準とした場合には、それ
よりさらに短い一定時間経過したとき）に達すると（ス
テップ２１２ａ）、車両位置修正部２８は、図１０に詳
細手順の一例を示した投影法による自車位置修正を行う
（ステップ２１３ａ）。投影法による自車位置修正が終
了すると、ステップ２１０ａに戻って処理が繰り返され
る。

【００４５】このように、マッチング処理の負担が大き
いパターンマッチングによる自車位置修正を比較的長い
間隔で行い、その間は投影法による自車位置修正を比較
的短い間隔で行うようにすれば、処理の負担もそれ程大
きくならず、かつ精度の高いマップマッチングが可能と
なる。

【００４６】また、上述した各種の実施形態において
は、交差点数に応じて道路密度を３段階（道路密度の高
い方から都市部、郊外、山間部）に分けて、各道路密度
に対応させて各種のパラメータの値を変更したが、道路
密度の分け方は２段階、あるいは４段階以上にしてもよ
い。また、道路密度（あるいは道路密度を判断する元と
なる交差点数）に応じて各種のパラメータの値を連続的
に変化させるようにしてもよい。例えば、上述したパタ
ーンマッチングにおいてある境界値（パラメータａ12）
以下の相関値ｆを有する候補道路パラメータを抽出する
場合のパラメータａ12を、道路密度（交差点数）に応じ
て連続的に変化させる。

【００４７】また、上述した各種の実施形態において
は、１５０ｍ間隔で道路密度を計算する場合を説明した
が、道路密度の計算は１５０ｍ以外の間隔、あるいは一
定時間間隔で行うようにしてもよい。あるいは、予め地
図データの中に道路密度が大きく変化する位置のデータ
を格納しておいて、このデータを読み出したタイミング
で道路密度の計算を行うようにしてもよい。

【００４８】また、上述した各種の実施形態において
は、図１に示したように、ＧＰＳ受信機１４と方位セン
サ１５と距離センサ１６を用いたハイブリッド航法を例
にとって説明したが、ＧＰＳ航法単体、あるいはＧＰＳ
航法を用いない自律航法単体で用いる場合等に本発明を
適用することができる。また、本実施形態ではパターン
マッチングと投影法を単独あるいは組み合わせて用いた
マップマッチングについて説明したが、パターンマッチ
ングや投影法を用いたマップマッチングの具体的処理内
容については上述した説明に限定されず、各種の方法を
用いることができる。いずれの場合であっても、候補道
路あるいは候補リストを抽出する境界値となる各種のパ
ラメータを道路密度に応じて動的に変化させることによ
り、道路密度が低い場合に速やかな自車位置修正が可能
となり、反対に道路密度が高い場合に精度が高い自車位
置修正が可能となる。

【００４９】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、マッ
プマッチングによって移動体の現在位置を隣接する道路
上に修正するか否かの基準が道路密度に応じて動的に変
更されるため、都市部や郊外あるいは山間部といった極
端に道路密度が異なる状況ごとに適した判断を行うこと
ができる。したがって、都市部のように道路密度が高い
場合には慎重に現在位置の修正を行って精度を高めるこ
とができ、山間部のように道路密度が低い場合には速や
かに現在位置の修正を行うことができる。

【００５０】特に、移動体の現在位置周辺の道路密度
は、ナビゲーションシステム等の地図データに含まれる
交差点情報を用いて容易に計算することができる。ま
た、例えば都市部用、郊外用、山間部用といった数種類
の道路密度を想定し、それぞれに対応させてパラメータ
の設定や、交差点数に応じて連続的に値が変化するよう
にパラメータの設定を行っており、いずれの場合であっ
ても移動体の現在位置周辺の交差点数を求めてパラメー
タの設定を行うことにより、道路密度に応じて最適な現
在位置の修正を行うことができる。

【００５１】具体的には、マップマッチングをパターン
マッチングを用いて行う場合に、道路密度が高いときは
パラメータとして小さな値が設定され、反対に道路密度
が低いときはパラメータとして大きな値が設定され、移
動体の軌跡パターンと候補の道路パターンとの相関値が
このパラメータの値より小さいときに移動体の現在位置
の修正が行われるため、都市部のように道路密度が高い
場合にはある程度相関値が小さくなるまで現在位置の修
正は行われず、現在位置修正の精度を高めることができ
る。反対に、山間部のように道路密度が低い場合には、
ある程度相関値が大きくても現在位置の修正が行われ、
速やかな現在位置の修正が可能となる。

【００５２】また、マップマッチングを投影法を用いて
行う場合に、道路密度が高いときはパラメータとして小
さな値が設定され、反対に道路密度が低いときはパラメ
ータとして大きな値が設定され、移動体の現在位置と候
補道路まで下ろした垂線の長さがこのパラメータの値よ
り小さいときに移動体の現在位置の修正が行われるた
め、都市部のように道路密度が高い場合にはある程度候
補となる道路が接近するまで現在位置の修正は行われ
ず、現在位置修正の精度を高めることができる。反対
に、山間部のように道路密度が低い場合には、ある程度
離れた道路に対しても現在位置の修正を行うことになる
ため、速やかな修正が可能となる。

【００５３】また、マップマッチングをパターンマッチ
ングと投影法を組み合わせて行う場合には、パターンマ
ッチングによる自車位置修正を長い間隔で行うことによ
り処理の負担がそれほど大きくならず、しかもその間は
投影法による自車位置修正を行うため、高い精度が維持
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した一実施形態の車載用のナビゲ
ーションシステムの構成を示す図である。

【図２】図１のナビゲーションコントローラの動作を示
す流れ図である。

【図３】地図データの中の道路レイヤの各種テーブルを
説明するための図である。

【図４】交差点数を計算する一定範囲を説明する図であ
る。

【図５】交差点数と道路密度との関係を示す図である。

【図６】パターンマッチングの手法を用いた場合のナビ
ゲーションコントローラの動作を示す流れ図である。

【図７】一定距離走行した後の推定現在位置を説明する
図である。

【図８】複数の推定現在位置がある場合の絞り込みの様
子を示す図である。

【図９】走行軌跡パターンと候補道路パターンのそれぞ
れから切り出した等長ベクトルを示す図である。

【図１０】投影法の手法を用いた場合のナビゲーション
コントローラの動作を示す流れ図である。

【図１１】投影法によるマップマッチングの概念図であ
る。

【図１２】パターンマッチングと投影法を組み合わせた
場合のナビゲーションコントローラの動作を示す流れ図
である。

【符号の説明】

１ ナビゲーションシステム １０ ＣＤ−ＲＯＭ １４ ＧＰＳ受信機 １５ 方位センサ １６ 距離センサ ２０ ナビゲーションコントローラ ２２ 車両位置・車両方位計算部 ２４ 地図データバッファメモリ ２６ 地図読出し制御部 ２８ 車両位置修正部 ３０ 走行データメモリ ３２ 地図描画制御部 ４０ 液晶表示装置

【数１】

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体の現在位置を計算する現在位置計
   算手段と、 前記移動体の現在位置から所定の範囲内の道路密度を計
   算する道路密度計算手段と、 前記道路密度に応じて、道路上に前記移動体の現在位置
   を修正するか否かを決定する境界値となるパラメータを
   設定するパラメータ設定手段と、 設定された前記パラメータを用いてパターンマッチング
   によりマップマッチングを実行するマッチング実行手段
   とを備え、 前記パラメータ設定手段は、前記移動体周辺の道路密度
   が高いときは前記パラメータとして小さな値を設定し、
   反対に前記道路密度が低いときは前記パラメータとして
   大きな値を設定し、 前記マッチング実行手段は、前記移動体の軌跡パターン
   と候補の道路パターンとの相関値が前記パラメータの値
   より小さいときに前記移動体の現在位置を修正する こと
   を特徴とするナビゲーション装置。
2. 【請求項２】 移動体の現在位置を計算する現在位置計
   算手段と、 前記移動体の現在位置から所定の範囲内の道路密度を計
   算する道路密度計算手段と、 前記道路密度に応じて、道路上に前記移動体の現在位置
   を修正するか否かを決定する境界値となるパラメータを
   設定するパラメータ設定手段と、 設定された前記パラメータを用いて投影法によりマップ
   マッチングを実行するマッチング実行手段とを備え、 前記パラメータ設定手段は、前記移動体周辺の道路密度
   が高いときは前記パラメータとして小さな値を設定し、
   反対に前記道路密度が低いときは前記パラメータとして
   大きな値を設定し、 前記マッチング実行手段は、前記移動体の現在位置と候
   補道路まで下ろした垂線の長さが前記パラメータの値よ
   り小さいときに前記移動体の現在位置を修正することを
   特徴とするナビゲーション装置。
3. 【請求項３】 移動体の現在位置を計算する現在位置計
   算手段と、 前記移動体の現在位置から所定の範囲内の道路密度を計
   算する道路密度計算手段 と、 前記道路密度に応じて、道路上に前記移動体の現在位置
   を修正するか否かを決定する境界値となるパラメータを
   設定するパラメータ設定手段と、 設定された前記パラメータを用いてパターンマッチング
   と投影法とを組み合わせてマップマッチングを実行する
   マッチング実行手段とを備え、 前記パラメータ設定手段は、前記道路密度が高いときは
   パターンマッチングおよび投影法のそれぞれに対応して
   個別に用意される前記パラメータとして小さな値を設定
   し、反対に前記道路密度が低いときは前記パラメータと
   して大きな値を設定し、 前記マッチング実行手段は、第１の間隔でパターンマッ
   チングによるマップマッチングを実行する際に、前記移
   動体の軌跡パターンと候補の道路パターンとの相関値が
   パターンマッチング用の前記パラメータの値より小さい
   ときに前記移動体の現在位置を修正するとともに、前記
   第１の間隔より短い第２の間隔で投影法によるマッチン
   グを実行する際に、前記移動体の現在位置と候補道路ま
   で下ろした垂線の長さが投影法用の前記パラメータの値
   より小さいときに前記移動体の現在位置を修正すること
   を特徴とするナビゲーション装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記道路密度計算手段は、地図データに含まれる交差点
   情報に基づいて前記道路密度を計算することを特徴とす
   るナビゲーション装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、 前記道路密度計算手段は、前記交差点情報に基づいて計
   算される前記道路密度として、予め大まかな分類による
   複数候補の中からいずれか１つを選択し、 前記パラメータ設定手段は、選択された前記複数候補の
   中のいずれか１つに対応した前記パラメータの設定を行
   うことを特徴とするナビゲーション装置。
6. 【請求項６】 請求項４において、 前記道路密度計算手段は、前記交差点情報に基づいて前
   記移動体の現在位置から所定の範囲内にある交差点数を
   計算し、 前記パラメータ設定手段は、前記交差点数に応じて前記
   パラメータの値を連続的に変化させることを特徴とする
   ナビゲーション装置。
7. 【請求項７】 移動体の現在位置を計算する現在位置計
   算手段と、 前記移動体の現在位置から所定の範囲内の道路密度を計
   算する道路密度計算手段と、 前記道路密度に応じて、道路上に前記移動体の現在位置
   を修正するか否かを決定する境界値となるパラメータを
   設定するパラメータ設定手段と、 設定された前記パラメータを用いてパターンマッチング
   によりマップマッチングを実行するマッチング実行手段
   とを備え、 前記パラメータ設定手段は、前記移動体周辺の道路密度
   が高いときは前記パラメータとして小さな値を設定し、
   反対に前記道路密度が低いときは前記パラメータとして
   大きな値を設定し、 前記マッチング実行手段は、前記移動体の軌跡パターン
   と候補の道路パターンとの相関値が前記パラメータの値
   より小さいときに前記移動体の現在位置を修正すること
   を特徴とする移動体の現在位置修正方式。
8. 【請求項８】 移動体の現在位置を計算する現在位置計
   算手段と、 前記移動体の現在位置から所定の範囲内の道路密度を計
   算する道路密度計算手段と、 前記道路密度に応じて、道路上に前記移動体の現在位置
   を修正するか否かを決定する境界値となるパラメータを
   設定するパラメータ設定手段と、 設定された前記パラメータを用いて投影法によりマップ
   マッチングを実行するマッチング実行手段とを備え、 前記パラメータ設定手段は、前記移動体周辺の道路密度
   が高いときは前記パラメータとして小さな値を設定し、
   反対に前記道路密度が低いときは前記パラメータとして
   大きな値を設定し、 前記マッチング実行手段は、前記移動体の現在位置と候
   補道路まで下ろした垂線の長さが前記パラメータの値よ
   り小さいときに前記移動体の現在位置を修正することを
   特徴とする移動体の現在位置修正方式。
9. 【請求項９】 移動体の現在位置を計算する現在位置計
   算手段と、 前記移動体の現在位置から所定の範囲内の道路密度を計
   算する道路密度計算手段と、 前記道路密度に応じて、道路上に前記移動体の現在位置
   を修正するか否かを決定する境界値となるパラメータを
   設定するパラメータ設定手段と、 設定された前記パラメータを用いてパターンマッチング
   と投影法とを組み合わせてマップマッチングを実行する
   マッチング実行手段とを備え、 前記パラメータ設定手段は、前記移動体周辺の道路密度
   が高いときはパターンマッチングおよび投影法のそれぞ
   れに対応して個別に用意される前記パラメータとして小
   さな値を設定し、反対に前記道路密度が低いときは前記
   パラメータとして大きな値を設定し、 前記マッチング実行手段は、第１の間隔でパターンマッ
   チングによるマップマッチングを実行する際に、前記移
   動体の軌跡パターンと候補の道路パターンとの相関値が
   パターンマッチング用の前記パラメータの値より小さい
   ときに前記移動体の現在位置を修正するとともに、前記
   第１の間隔より短い第２の間隔で投影法によるマッチン
   グを実行する際に、前記移動体の現在位置と候補道路ま
   で下ろした垂線の長さが投影法用の前記パラメータの値
   より小さいときに前記移動体の現在位置を修正すること
   を特徴とする移動体の現在位置修正方式。
10. 【請求項１０】 請求項７〜９のいずれかにおいて、 前記道路密度計算手段は、地図データに含まれる交差点
    情報に基づいて前記道路密度を計算することを特徴とす
    る移動体の現在位置修正方式。
11. 【請求項１１】 請求項１０において、 前記道路密度計算手段は、前記交差点情報に基づいて計
    算される前記道路密度として、予め大まかな分類による
    複数候補の中からいずれか１つを選択し、 前記パラメータ設定手段は、選択された前記複数候補の
    中のいずれか１つに対応した前記パラメータの設定を行
    うことを特徴とする移動体の現在位置修正方式。
12. 【請求項１２】 請求項１０において、 前記道路密度計算手段は、前記交差点情報に基づいて前
    記移動体の現在位置から所定の範囲内にある交差点数を
    計算し、 前記パラメータ設定手段は、前記交差点数に応じて前記
    パラメータの値を連続的に変化させることを特徴とする
    ナビゲーション装置。