JP3551663B2 - ナビゲーション装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加速度センサを用いて移動体の位置を算出するナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来のナビゲーション装置の概略構成図であり、図６は従来のナビゲーション装置を示すブロック図である。図５、図６において、１は移動体、２は移動体１の進行方向の加速度を非接触にて検出する加速度センサ、３は移動体１のヨー方向における角速度（ヨー角速度）を検出するジャイロセンサ、４は加速度センサ２で検出された加速度から移動体１の移動速度を算出する移動速度算出部、５は移動速度算出部４で算出された移動速度から移動体１の移動距離を算出する移動距離算出部、６はジャイロセンサ３で検出したヨー角速度から移動体１の移動方位角を算出する移動方位算出部、７は移動距離算出部５で算出した移動距離および移動方位算出部６で算出した移動方位角から移動体１の位置を算出する位置算出部、８は地図等の情報を記憶する地図記憶部、９は後述のＧＰＳ部１０からの位置情報を処理して地図上の位置情報を得るマップマッチング部、１０はＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ，全地球測位システム）によって現在位置、移動速度の測定を行うＧＰＳ部、１１はマップマッチング部９で求められた位置情報と地図記憶部８から読み出した地図情報とを操作者に表示するための表示部である。
【０００３】
以上のように構成されたナビゲーション装置について、その動作を図５〜図７を用いて説明する。図７は位置演算の概念図である。まず移動距離算出部５および移動方位算出部６は、加速度センサ２、ジャイロセンサ３の出力である加速度および角速度をΔｔ時間ごとにサンプリングし、以下の方法で移動体進行方向の移動距離および方位角を求める。ここで時刻Δｔ×ｎでの加速度センサ２の加速度、ジャイロセンサ３の方位角をそれぞれＡｘ（ｎ）、Ｗｘ（ｎ）、加速度センサ２の測定方向の軸と地球水平面のなす角度をθｙ（Ａｘ（ｎ）を加重平均することにより算出される値）、地球の重力方向軸回りの回転角をθｚ、地球の重力加速度をｇ、移動体１の進行方向の加速度をａｎとすると、θｚ（ｎ）、ａｎは（数１）、（数２）から求められる。
【０００４】
【数１】
【０００５】
【数２】
【０００６】
時刻Δｔ×ｎでの速度ｖｎは、加速度をａｎ（（数２）参照）、初期速度をｖ０とすると、（数３）から求められる。
【０００７】
【数３】
【０００８】
ＧＰＳ部１０から移動体の速度が得られる場合はｖｎをＧＰＳ部１０で測定した移動体の速度に置換することにより移動速度の補正を行うことができる。時間周期Δｔ、時刻Δｔ×ｎでの走行距離ΔＤｎは（数４）から求められる。
【０００９】
【数４】
【００１０】
また、（数１）、（数３）より求められた移動体１の方位角θｚ（ｎ）、走行距離ΔＤｎを用いて、図７に示すような考え方（微小時間の走行距離とそのときの方位角とからｘ、ｙ方向の微小距離を求め、その微小距離を積算するという考え方）に基づいて、以下に示す演算を行うことにより、移動体１の位置を計算することができる。すなわち、時刻Δｔ×ｎでの方位角をθｎ、時間周期Δｔで時刻Δｔ×ｎでの走行距離をΔＤｎ、移動体１の初期位置を（ｘ０、ｙ０）とすると、時刻Δｔ×ｎでの位置（ｘｎ、ｙｎ）は（数５）、（数６）から求まる。
【００１１】
【数５】
【００１２】
【数６】
【００１３】
これにより、移動後の位置が計算される。
表示部１１では、位置算出部７で求めた位置情報と、ＧＰＳ部１０から出力される位置情報をマップマッチング部９により処理した位置情報と、地図記憶部８に記憶された地図情報とを重ねて表示し、地図上での移動体１の位置を操作者に対して表示する。
【００１４】
このような従来のナビゲーション装置では、加速度センサ２を用いて移動体１の移動距離（走行距離）を算出するが、例えば坂路走行などの場合、加速度センサ２により検出される加速度Ａｘには移動体１の進行に伴う加速度以外に重力加速度ｇの進行方向成分を含んでいるので、正確な移動体１の加速度を得ることができない。このため、従来のナビゲーション装置では、加速度センサ２検出の加速度を加重平均することにより重力加速度ｇの進行方向成分を推定していたが、走行時間が長くなると移動速度誤差が蓄積し、演算により得られた移動体の移動速度の精度が悪化していた。このため、従来のナビゲーション装置では、ＧＰＳ部１０から移動体の速度が得られる場合には上記演算により得られた移動体の移動速度をＧＰＳ部１０からの移動体速度で補正していた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のナビゲーション装置では、ＧＰＳ部１０から移動体の速度が得られる場合にはその移動体速度で補正を行っていたが、高架下、トンネル、地下駐車場等のようにＧＰＳ部１０から移動体速度が得られない場所を走行しているときには移動速度の精度が悪化するという問題点を有していた。
【００１６】
このナビゲーション装置では、ＧＰＳ部１０から移動体速度が得られないような場所を走行しても、移動速度の精度の悪化が防止されることが要求されている。
【００１７】
本発明は、ＧＰＳ部から移動体速度が得られないような場所を走行しても、移動速度の精度の悪化を防止することができるナビゲーション装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明によるナビゲーション装置は、移動体の移動加速度を検出する加速度センサと、ＧＰＳ衛星により移動体の速度、移動体の位置を測定するＧＰＳ部と、移動体の走行状態を判別する走行状態判別部と、走行状態判別部で通常走行時であると判別されたときには加速度センサで検出した移動加速度から移動速度を算出し、算出した移動速度をＧＰＳ部測定の移動体の速度で補正し、走行状態判別部でトンネル走行中であると判別されたときには加速度センサで検出した移動加速度が小さくなるように制御して移動速度を算出する移動速度算出部とを有するように構成した。
【００１９】
これにより、ＧＰＳ部から移動体速度が得られないような場所を走行しても、移動速度の精度の悪化を防止することができるナビゲーション装置が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、移動体の移動加速度を検出する加速度センサと、ＧＰＳ衛星により移動体の速度、移動体の位置を測定するＧＰＳ部と、移動体の走行状態を判別する走行状態判別部と、走行状態判別部で通常走行時であると判別されたときには加速度センサで検出した移動加速度から移動速度を算出し、算出した移動速度をＧＰＳ部測定の移動体の速度で補正し、走行状態判別部でトンネル走行中であると判別されたときには加速度センサで検出した移動加速度が小さくなるように制御して移動速度を算出する移動速度算出部とを有することとしたものであり、トンネル走行中にはＧＰＳ部からの移動体速度での補正は行われず、加速度センサから検出した値が小さくなるように制御することで移動速度誤差の拡大が防止されるという作用を有する。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、移動体の移動加速度を検出する加速度センサと、ＧＰＳ衛星により移動体の速度、移動体の位置を測定するＧＰＳ部と、移動体の走行状態を判別する走行状態判別部と、走行状態判別部で通常走行時であると判別されたときには加速度センサで検出した移動加速度から移動速度を算出し、算出した移動速度をＧＰＳ部測定の移動体の速度で補正し、走行状態判別部で地下駐車場を走行中であると判別されたときには加速度センサで検出した移動加速度から算出した移動速度が所定値を超えないように制御する移動速度算出部とを有することとしたものであり、地下駐車場を走行中にはＧＰＳ部からの移動体速度での補正は行われず、加速度センサから得られる移動速度を所定値以下に制御することで移動速度誤差の拡大が防止されるという作用を有する。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、移動体の移動加速度を検出する加速度センサと、ＧＰＳ衛星により移動体の速度、移動体の位置を測定するＧＰＳ部と、移動体の走行状態を判別する走行状態判別部と、走行状態判別部で通常走行時であると判別されたときには加速度センサで検出した移動加速度から移動速度を算出し、算出した移動速度をＧＰＳ部測定の移動体の速度で補正し、走行状態判別部でＧＰＳ遮断環境を走行中であると判別されたときには加速度センサで検出された移動加速度から算出した移動速度が所定の基準値との差が大きくならないように制御して移動速度を算出する移動速度算出部とを有することとしたものであり、ＧＰＳ遮断環境走行中は加速度センサから得られる移動速度と所定の基準値との差が大きくならないように制御することで移動速度誤差の拡大が防止されるという作用を有する。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、所定の基準値は、ＧＰＳ遮断環境に突入したときの移動速度と、ＧＰＳ遮断環境突入時点から所定時間経過するまでの平均移動速度とのいずれか又は両方を用いたものであることとしたものであり、ＧＰＳ遮断環境走行中は加速度センサから得られる移動速度と所定の基準値との差が大きくならないように制御することで移動速度誤差の拡大が防止されるという作用を有する。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、移動体の移動加速度を検出する加速度センサと、ＧＰＳ衛星により移動体の速度、移動体の位置を測定するＧＰＳ部と、移動体の走行状態を判別する走行状態判別部と、移動体が停止しているか移動しているかを判別する停止判定部と、走行状態判別部で通常走行時であると判別されたときには加速度センサで検出した移動加速度から移動速度を算出し、算出した移動速度をＧＰＳ部測定の移動体の速度で補正し、走行状態判定部でＧＰＳ遮断環境を走行中であると判別され、停止判定部で移動体が移動中であると判別され、ＧＰＳ遮断環境走行中に前記加速度センサから検出した移動加速度から算出した移動速度がゼロのときは、ＧＰＳ遮断環境に突入したときの移動速度とＧＰＳ遮断環境突入時点から所定時間経過するまでの平均移動速度とのいずれか又は両方を用いて前記算出した移動速度をリセットする移動速度算出部とを有することとしたものであり、ＧＰＳ遮断環境走行中で、移動体が停止でなく移動中で、加速度センサから検出した移動加速度から算出した移動速度がゼロのときは、ＧＰＳ遮断環境突入時の移動速度と突入時点から所定時間経過するまでの平均移動速度とのいずれか又は両速度を用いて、算出した移動速度をリセットし、通常走行時における演算方法を用いることによる移動速度誤差の拡大が防止されるという作用を有する。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１によるナビゲーション装置を示す概略構成図、図２は本実施の形態によるナビゲーション装置を示すブロック図である。図１、図２において、２１は移動体、２２は移動体２１の進行方向の加速度を非接触にて検出する移動体２１固着の加速度センサ、２３は移動体２１のヨー方向における角速度（ヨー角速度）を検出する移動体２１固着のジャイロセンサ、２４は加速度センサ２２で検出された加速度から移動体２１の移動速度を算出する移動速度算出部、２５は移動速度算出部２４で算出された移動速度から移動体２１の移動距離を算出する移動距離算出部、２６はジャイロセンサ２３で検出したヨー角速度から移動体２１の移動方位角を算出する移動方位算出部、２７は移動距離算出部２５で算出した移動距離および移動方位算出部２６で算出した移動方位角から移動体２１の位置を算出する位置算出部、２８は地図等の情報を記憶する地図記憶部、２９は後述のＧＰＳ部３０からの位置情報を処理して地図上の位置情報を得るマップマッチング部、３０はＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ，全地球測位システム）によって現在位置、移動速度の測定を行うＧＰＳ部、３１はマップマッチング部２９で求められた位置情報と地図記憶部２８から読み出した地図情報とを操作者に表示するための表示部、３２は加速度センサ２２から出力される加速度とジャイロセンサ２３から出力されるヨー角速度から移動体が停止しているか移動しているかを判別する停止判定部、３３はＧＰＳ部３０からの出力データと移動速度算出部２４からの出力データとにより移動体２１の走行状態を判別する走行状態判別部である。
【００２６】
以上のように構成されたナビゲーション装置について、その動作を説明する。ＧＰＳ部３０から得られる情報には、ＧＰＳ衛星の捕捉状態を表わす捕捉レベルと、捕捉しているＧＰＳ衛星から受信している信号の強度を表わす信号レベルとがある。トンネルや地下駐車場などではＧＰＳ衛星からの信号は遮断されるので、捕捉レベル、信号レベル共に完全にゼロとなる。高架下でもＧＰＳ衛星からの信号は遮断されることがあるが、この場合、側面からの電波の回り込み等により捕捉レベル、信号レベルは完全にゼロにはならない。
【００２７】
また、一般的に、移動体がトンネルに突入するときの速度は大きく、地下駐車場に突入するときの速度は小さい。このことから、走行状態判別部３３は、捕捉レベル、信号レベルが完全にゼロになったときにトンネル、地下駐車場等の完全に遮断された環境を走行中であると判別し、また、そのとき移動速度算出部２４で算出した移動速度が所定値より小さい場合は地下駐車場を走行中と判別し、所定値より大きい場合はトンネルを走行中と判別する。
【００２８】
これらの動作を図３に示す。図３は本実施の形態によるナビゲーション装置の動作を走行状態判別部３３、移動速度算出部２４を中心に示すフローチャートである。まず、走行状態判別部３３は、ＧＰＳ衛星からの捕捉レベル、信号レベルがすべての衛星でゼロか否かを判別し（Ｓ１）、すべての衛星でゼロと判別したときは移動速度が所定値以上か否かを判別する（Ｓ２）。ステップ２で移動速度が所定値以上と判別したときは移動速度算出部２４はトンネルにおける移動速度の演算を行う（Ｓ３）。ステップ１で全ての衛星ではゼロでないと判別したときは移動速度算出部２４は通常の移動速度の演算（通常走行時の移動速度演算）を行う（Ｓ４）。またステップ２で移動速度が所定位置より小さいと判別したときは移動速度算出部２４は地下駐車場における移動速度の演算を行う（Ｓ５）。
【００２９】
ステップ３に示すように走行状態判別部３３でトンネルを走行中と判別された場合、移動速度算出部２４は通常走行時とは異なる方法で移動速度演算を行う。トンネル内を走行中は大きな加減速はないと考え、通常走行時よりも速度変化が小さくなるような演算方法で移動速度演算を行う。具体的な方法としては、トンネル内においては（数２）のθｙを演算する加重平均の割合を大きくし、加速度センサ２２で検出される加速度のうち重力進行方向成分が大きくなるようにする。そうすることにより、移動速度を増減させる進行方向加速度は小さくなるので、移動速度変化も小さくなる。また走行状態判別部３３で地下駐車場を走行中と判別された場合、移動速度算出部２４は上記方法とは更に異なる方法で移動速度演算を行う。地下駐車場を走行中は移動速度は小さいので、移動速度が所定値よりも大きい場合は所定値よりも小さくなるように移動速度演算を行う。
【００３０】
次に、トンネル内での移動速度演算の別の方法を説明する。先にも説明したように一般的にトンネル内の走行においてはトンネル突入時の移動速度とトンネル内走行中の移動速度とではあまり差がない。そこで、トンネル内での移動速度に対して、所定の基準値からの移動速度変化の限界値を設定し、所定の基準値との差が大きくならないようにする。この所定の基準値とは、トンネルに突入したと判断されたときの突入速度か、または、トンネルに突入した時点から所定時間経過までの平均速度か、あるいは、上記突入速度と平均速度とから計算された速度（たとえば上記突入速度と平均速度との中間の速度）である。これを図４に示す。図４はトンネル突入時の算出移動速度を示す移動速度図である。図４において、Ａはトンネル突入時ｔ１の突入速度、Ｂはトンネル突入時ｔ１から所定時間経過した時点ｔ２での平均速度（移動速度が点線で示す速度のときの平均速度）、Ｃは突入速度Ａと平均速度Ｂとから計算された速度である。
【００３１】
次に、トンネル内での移動速度演算の更に別の方法を説明する。これは、トンネル内での移動速度を、トンネルに突入したと判断されたときの突入速度Ａまたはトンネルに突入した時点から所定時間経過までの平均速度Ｂのどちらか一方に固定する方法である。この方法により、トンネル内での移動速度発散は抑制され、移動距離算出部２５における移動距離算出の誤差拡大が防止される。
【００３２】
次に、移動速度算出部２４における移動速度演算が異常なときの移動速度リセットの方法について説明する。停止判定部３２において停止状態であると判別されていないにも関わらず（移動状態であると判別されているにも関わらず）、移動速度算出部２４で演算された移動速度がゼロの場合（図４の時刻ｔ２の実線で示す移動速度の場合）、明らかに移動速度算出部２４の演算が異常であることがわかる。またこのときＧＰＳ遮断環境にあれば、ＧＰＳ部３０測定の移動体速度による速度の補正もできない。このように、走行状態判別部３３でＧＰＳ遮断環境と判別され、停止判定部３２で停止状態でない（移動状態である）と判別され、移動速度算出部２４での演算移動速度がゼロのとき、移動速度を、トンネルに突入したと判断されたときの突入速度Ａか、トンネルに突入した時点から所定時間経過までの平均速度Ｂか、あるいは、上記突入速度Ａと平均速度Ｂとから計算された速度Ｃにリセットすることにより、位置算出部２７における位置演算の誤差拡大を防止することができる。
【００３３】
以上のように本実施の形態によれば、走行状態判別部３３でトンネル内を走行中と判別された場合、（数２）のθｙを演算する加重平均の割合を大きくし、加速度センサ２２で検出される加速度のうち重力進行方向成分が大きくなるようにすることにより、移動速度を増減させる進行方向加速度が小さくなるので、移動速度変化も小さくなるので、移動速度誤差拡大を防止することができる。また、走行状態判別部３３で地下駐車場を走行中と判別された場合、移動速度が所定値よりも大きい場合は所定値よりも小さくなるように移動速度演算を行うことにより、移動速度の増加が防止されるので、移動速度誤差拡大を防止することができる。さらに、トンネル内での移動速度に対して、所定の基準値からの移動速度変化の限界値を設定し、所定の基準値との差が大きくならないようにすることにより、位置算出部２７における位置演算の誤差拡大を防止することができる。さらに、走行状態判別部３３でＧＰＳ遮断環境と判別され、停止判定部３２で停止状態でないと判別され、移動速度算出部２４での演算移動速度がゼロのとき、移動速度を、トンネルに突入したと判断されたときの突入速度Ａか、トンネルに突入した時点から所定時間経過までの平均速度Ｂか、あるいは、上記突入速度Ａと平均速度Ｂとから計算された速度Ｃにリセットすることにより、位置算出部２７における位置演算の誤差拡大を防止することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明のナビゲーション装置によれば、トンネル走行中にはＧＰＳ部からの移動体速度での補正は行われず、加速度センサから検出した値が小さくなるように制御することで移動速度誤差の拡大を防止することができるので、位置算出の誤差拡大も防止することができるという有利な効果が得られる。
【００３５】
また、地下駐車場を走行中にはＧＰＳ部からの移動体速度での補正は行われず、加速度センサから得られる移動速度を所定値以下に制御することで移動速度誤差の拡大を防止することができるので、位置算出の誤差拡大も防止することができるという有利な効果が得られる。
【００３６】
さらに、ＧＰＳ遮断環境走行中は加速度センサから得られる移動速度と所定の基準値との差が大きくならないように制御することで移動速度誤差の拡大を防止することができるという有利な効果が得られる。
【００３８】
さらに、ＧＰＳ遮断環境走行中で、移動体が停止でなく移動中で、加速度センサから検出した移動加速度から算出した移動速度がゼロのときは、ＧＰＳ遮断環境突入時の移動速度と突入時点から所定時間経過するまでの平均移動速度とのいずれか又は両速度を用いて、算出した移動速度をリセットし、通常走行時における演算方法を用いることによる移動速度誤差の拡大を防止することができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるナビゲーション装置を示す概略構成図
【図２】本発明の実施の形態１によるナビゲーション装置を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１によるナビゲーション装置の動作を走行状態判別部、移動速度算出部を中心に示すフローチャート
【図４】トンネル突入時の算出移動速度を示す移動速度図
【図５】従来のナビゲーション装置の概略構成図
【図６】従来のナビゲーション装置を示すブロック図
【図７】位置演算の概念図
【符号の説明】
２１ 移動体
２２ 加速度センサ
２３ ジャイロセンサ
２４ 移動速度算出部
２５ 移動距離算出部
２６ 移動方位算出部
２７ 位置算出部
２８ 地図記憶部
２９ マップマッチング部
３０ ＧＰＳ部
３１ 表示部
３２ 停止判定部
３３ 走行状態判別部
【発明の属する技術分野】
本発明は、加速度センサを用いて移動体の位置を算出するナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来のナビゲーション装置の概略構成図であり、図６は従来のナビゲーション装置を示すブロック図である。図５、図６において、１は移動体、２は移動体１の進行方向の加速度を非接触にて検出する加速度センサ、３は移動体１のヨー方向における角速度（ヨー角速度）を検出するジャイロセンサ、４は加速度センサ２で検出された加速度から移動体１の移動速度を算出する移動速度算出部、５は移動速度算出部４で算出された移動速度から移動体１の移動距離を算出する移動距離算出部、６はジャイロセンサ３で検出したヨー角速度から移動体１の移動方位角を算出する移動方位算出部、７は移動距離算出部５で算出した移動距離および移動方位算出部６で算出した移動方位角から移動体１の位置を算出する位置算出部、８は地図等の情報を記憶する地図記憶部、９は後述のＧＰＳ部１０からの位置情報を処理して地図上の位置情報を得るマップマッチング部、１０はＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ，全地球測位システム）によって現在位置、移動速度の測定を行うＧＰＳ部、１１はマップマッチング部９で求められた位置情報と地図記憶部８から読み出した地図情報とを操作者に表示するための表示部である。
【０００３】
以上のように構成されたナビゲーション装置について、その動作を図５〜図７を用いて説明する。図７は位置演算の概念図である。まず移動距離算出部５および移動方位算出部６は、加速度センサ２、ジャイロセンサ３の出力である加速度および角速度をΔｔ時間ごとにサンプリングし、以下の方法で移動体進行方向の移動距離および方位角を求める。ここで時刻Δｔ×ｎでの加速度センサ２の加速度、ジャイロセンサ３の方位角をそれぞれＡｘ（ｎ）、Ｗｘ（ｎ）、加速度センサ２の測定方向の軸と地球水平面のなす角度をθｙ（Ａｘ（ｎ）を加重平均することにより算出される値）、地球の重力方向軸回りの回転角をθｚ、地球の重力加速度をｇ、移動体１の進行方向の加速度をａｎとすると、θｚ（ｎ）、ａｎは（数１）、（数２）から求められる。
【０００４】
【数１】
【数２】
時刻Δｔ×ｎでの速度ｖｎは、加速度をａｎ（（数２）参照）、初期速度をｖ０とすると、（数３）から求められる。
【０００７】
【数３】
ＧＰＳ部１０から移動体の速度が得られる場合はｖｎをＧＰＳ部１０で測定した移動体の速度に置換することにより移動速度の補正を行うことができる。時間周期Δｔ、時刻Δｔ×ｎでの走行距離ΔＤｎは（数４）から求められる。
【０００９】
【数４】
また、（数１）、（数３）より求められた移動体１の方位角θｚ（ｎ）、走行距離ΔＤｎを用いて、図７に示すような考え方（微小時間の走行距離とそのときの方位角とからｘ、ｙ方向の微小距離を求め、その微小距離を積算するという考え方）に基づいて、以下に示す演算を行うことにより、移動体１の位置を計算することができる。すなわち、時刻Δｔ×ｎでの方位角をθｎ、時間周期Δｔで時刻Δｔ×ｎでの走行距離をΔＤｎ、移動体１の初期位置を（ｘ０、ｙ０）とすると、時刻Δｔ×ｎでの位置（ｘｎ、ｙｎ）は（数５）、（数６）から求まる。
【００１１】
【数５】
【数６】
これにより、移動後の位置が計算される。
表示部１１では、位置算出部７で求めた位置情報と、ＧＰＳ部１０から出力される位置情報をマップマッチング部９により処理した位置情報と、地図記憶部８に記憶された地図情報とを重ねて表示し、地図上での移動体１の位置を操作者に対して表示する。
【００１４】
このような従来のナビゲーション装置では、加速度センサ２を用いて移動体１の移動距離（走行距離）を算出するが、例えば坂路走行などの場合、加速度センサ２により検出される加速度Ａｘには移動体１の進行に伴う加速度以外に重力加速度ｇの進行方向成分を含んでいるので、正確な移動体１の加速度を得ることができない。このため、従来のナビゲーション装置では、加速度センサ２検出の加速度を加重平均することにより重力加速度ｇの進行方向成分を推定していたが、走行時間が長くなると移動速度誤差が蓄積し、演算により得られた移動体の移動速度の精度が悪化していた。このため、従来のナビゲーション装置では、ＧＰＳ部１０から移動体の速度が得られる場合には上記演算により得られた移動体の移動速度をＧＰＳ部１０からの移動体速度で補正していた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のナビゲーション装置では、ＧＰＳ部１０から移動体の速度が得られる場合にはその移動体速度で補正を行っていたが、高架下、トンネル、地下駐車場等のようにＧＰＳ部１０から移動体速度が得られない場所を走行しているときには移動速度の精度が悪化するという問題点を有していた。
【００１６】
このナビゲーション装置では、ＧＰＳ部１０から移動体速度が得られないような場所を走行しても、移動速度の精度の悪化が防止されることが要求されている。
【００１７】
本発明は、ＧＰＳ部から移動体速度が得られないような場所を走行しても、移動速度の精度の悪化を防止することができるナビゲーション装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明によるナビゲーション装置は、移動体の移動加速度を検出する加速度センサと、ＧＰＳ衛星により移動体の速度、移動体の位置を測定するＧＰＳ部と、移動体の走行状態を判別する走行状態判別部と、走行状態判別部で通常走行時であると判別されたときには加速度センサで検出した移動加速度から移動速度を算出し、算出した移動速度をＧＰＳ部測定の移動体の速度で補正し、走行状態判別部でトンネル走行中であると判別されたときには加速度センサで検出した移動加速度が小さくなるように制御して移動速度を算出する移動速度算出部とを有するように構成した。
【００１９】
これにより、ＧＰＳ部から移動体速度が得られないような場所を走行しても、移動速度の精度の悪化を防止することができるナビゲーション装置が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、移動体の移動加速度を検出する加速度センサと、ＧＰＳ衛星により移動体の速度、移動体の位置を測定するＧＰＳ部と、移動体の走行状態を判別する走行状態判別部と、走行状態判別部で通常走行時であると判別されたときには加速度センサで検出した移動加速度から移動速度を算出し、算出した移動速度をＧＰＳ部測定の移動体の速度で補正し、走行状態判別部でトンネル走行中であると判別されたときには加速度センサで検出した移動加速度が小さくなるように制御して移動速度を算出する移動速度算出部とを有することとしたものであり、トンネル走行中にはＧＰＳ部からの移動体速度での補正は行われず、加速度センサから検出した値が小さくなるように制御することで移動速度誤差の拡大が防止されるという作用を有する。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、移動体の移動加速度を検出する加速度センサと、ＧＰＳ衛星により移動体の速度、移動体の位置を測定するＧＰＳ部と、移動体の走行状態を判別する走行状態判別部と、走行状態判別部で通常走行時であると判別されたときには加速度センサで検出した移動加速度から移動速度を算出し、算出した移動速度をＧＰＳ部測定の移動体の速度で補正し、走行状態判別部で地下駐車場を走行中であると判別されたときには加速度センサで検出した移動加速度から算出した移動速度が所定値を超えないように制御する移動速度算出部とを有することとしたものであり、地下駐車場を走行中にはＧＰＳ部からの移動体速度での補正は行われず、加速度センサから得られる移動速度を所定値以下に制御することで移動速度誤差の拡大が防止されるという作用を有する。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、移動体の移動加速度を検出する加速度センサと、ＧＰＳ衛星により移動体の速度、移動体の位置を測定するＧＰＳ部と、移動体の走行状態を判別する走行状態判別部と、走行状態判別部で通常走行時であると判別されたときには加速度センサで検出した移動加速度から移動速度を算出し、算出した移動速度をＧＰＳ部測定の移動体の速度で補正し、走行状態判別部でＧＰＳ遮断環境を走行中であると判別されたときには加速度センサで検出された移動加速度から算出した移動速度が所定の基準値との差が大きくならないように制御して移動速度を算出する移動速度算出部とを有することとしたものであり、ＧＰＳ遮断環境走行中は加速度センサから得られる移動速度と所定の基準値との差が大きくならないように制御することで移動速度誤差の拡大が防止されるという作用を有する。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、所定の基準値は、ＧＰＳ遮断環境に突入したときの移動速度と、ＧＰＳ遮断環境突入時点から所定時間経過するまでの平均移動速度とのいずれか又は両方を用いたものであることとしたものであり、ＧＰＳ遮断環境走行中は加速度センサから得られる移動速度と所定の基準値との差が大きくならないように制御することで移動速度誤差の拡大が防止されるという作用を有する。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、移動体の移動加速度を検出する加速度センサと、ＧＰＳ衛星により移動体の速度、移動体の位置を測定するＧＰＳ部と、移動体の走行状態を判別する走行状態判別部と、移動体が停止しているか移動しているかを判別する停止判定部と、走行状態判別部で通常走行時であると判別されたときには加速度センサで検出した移動加速度から移動速度を算出し、算出した移動速度をＧＰＳ部測定の移動体の速度で補正し、走行状態判定部でＧＰＳ遮断環境を走行中であると判別され、停止判定部で移動体が移動中であると判別され、ＧＰＳ遮断環境走行中に前記加速度センサから検出した移動加速度から算出した移動速度がゼロのときは、ＧＰＳ遮断環境に突入したときの移動速度とＧＰＳ遮断環境突入時点から所定時間経過するまでの平均移動速度とのいずれか又は両方を用いて前記算出した移動速度をリセットする移動速度算出部とを有することとしたものであり、ＧＰＳ遮断環境走行中で、移動体が停止でなく移動中で、加速度センサから検出した移動加速度から算出した移動速度がゼロのときは、ＧＰＳ遮断環境突入時の移動速度と突入時点から所定時間経過するまでの平均移動速度とのいずれか又は両速度を用いて、算出した移動速度をリセットし、通常走行時における演算方法を用いることによる移動速度誤差の拡大が防止されるという作用を有する。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１によるナビゲーション装置を示す概略構成図、図２は本実施の形態によるナビゲーション装置を示すブロック図である。図１、図２において、２１は移動体、２２は移動体２１の進行方向の加速度を非接触にて検出する移動体２１固着の加速度センサ、２３は移動体２１のヨー方向における角速度（ヨー角速度）を検出する移動体２１固着のジャイロセンサ、２４は加速度センサ２２で検出された加速度から移動体２１の移動速度を算出する移動速度算出部、２５は移動速度算出部２４で算出された移動速度から移動体２１の移動距離を算出する移動距離算出部、２６はジャイロセンサ２３で検出したヨー角速度から移動体２１の移動方位角を算出する移動方位算出部、２７は移動距離算出部２５で算出した移動距離および移動方位算出部２６で算出した移動方位角から移動体２１の位置を算出する位置算出部、２８は地図等の情報を記憶する地図記憶部、２９は後述のＧＰＳ部３０からの位置情報を処理して地図上の位置情報を得るマップマッチング部、３０はＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ，全地球測位システム）によって現在位置、移動速度の測定を行うＧＰＳ部、３１はマップマッチング部２９で求められた位置情報と地図記憶部２８から読み出した地図情報とを操作者に表示するための表示部、３２は加速度センサ２２から出力される加速度とジャイロセンサ２３から出力されるヨー角速度から移動体が停止しているか移動しているかを判別する停止判定部、３３はＧＰＳ部３０からの出力データと移動速度算出部２４からの出力データとにより移動体２１の走行状態を判別する走行状態判別部である。
【００２６】
以上のように構成されたナビゲーション装置について、その動作を説明する。ＧＰＳ部３０から得られる情報には、ＧＰＳ衛星の捕捉状態を表わす捕捉レベルと、捕捉しているＧＰＳ衛星から受信している信号の強度を表わす信号レベルとがある。トンネルや地下駐車場などではＧＰＳ衛星からの信号は遮断されるので、捕捉レベル、信号レベル共に完全にゼロとなる。高架下でもＧＰＳ衛星からの信号は遮断されることがあるが、この場合、側面からの電波の回り込み等により捕捉レベル、信号レベルは完全にゼロにはならない。
【００２７】
また、一般的に、移動体がトンネルに突入するときの速度は大きく、地下駐車場に突入するときの速度は小さい。このことから、走行状態判別部３３は、捕捉レベル、信号レベルが完全にゼロになったときにトンネル、地下駐車場等の完全に遮断された環境を走行中であると判別し、また、そのとき移動速度算出部２４で算出した移動速度が所定値より小さい場合は地下駐車場を走行中と判別し、所定値より大きい場合はトンネルを走行中と判別する。
【００２８】
これらの動作を図３に示す。図３は本実施の形態によるナビゲーション装置の動作を走行状態判別部３３、移動速度算出部２４を中心に示すフローチャートである。まず、走行状態判別部３３は、ＧＰＳ衛星からの捕捉レベル、信号レベルがすべての衛星でゼロか否かを判別し（Ｓ１）、すべての衛星でゼロと判別したときは移動速度が所定値以上か否かを判別する（Ｓ２）。ステップ２で移動速度が所定値以上と判別したときは移動速度算出部２４はトンネルにおける移動速度の演算を行う（Ｓ３）。ステップ１で全ての衛星ではゼロでないと判別したときは移動速度算出部２４は通常の移動速度の演算（通常走行時の移動速度演算）を行う（Ｓ４）。またステップ２で移動速度が所定位置より小さいと判別したときは移動速度算出部２４は地下駐車場における移動速度の演算を行う（Ｓ５）。
【００２９】
ステップ３に示すように走行状態判別部３３でトンネルを走行中と判別された場合、移動速度算出部２４は通常走行時とは異なる方法で移動速度演算を行う。トンネル内を走行中は大きな加減速はないと考え、通常走行時よりも速度変化が小さくなるような演算方法で移動速度演算を行う。具体的な方法としては、トンネル内においては（数２）のθｙを演算する加重平均の割合を大きくし、加速度センサ２２で検出される加速度のうち重力進行方向成分が大きくなるようにする。そうすることにより、移動速度を増減させる進行方向加速度は小さくなるので、移動速度変化も小さくなる。また走行状態判別部３３で地下駐車場を走行中と判別された場合、移動速度算出部２４は上記方法とは更に異なる方法で移動速度演算を行う。地下駐車場を走行中は移動速度は小さいので、移動速度が所定値よりも大きい場合は所定値よりも小さくなるように移動速度演算を行う。
【００３０】
次に、トンネル内での移動速度演算の別の方法を説明する。先にも説明したように一般的にトンネル内の走行においてはトンネル突入時の移動速度とトンネル内走行中の移動速度とではあまり差がない。そこで、トンネル内での移動速度に対して、所定の基準値からの移動速度変化の限界値を設定し、所定の基準値との差が大きくならないようにする。この所定の基準値とは、トンネルに突入したと判断されたときの突入速度か、または、トンネルに突入した時点から所定時間経過までの平均速度か、あるいは、上記突入速度と平均速度とから計算された速度（たとえば上記突入速度と平均速度との中間の速度）である。これを図４に示す。図４はトンネル突入時の算出移動速度を示す移動速度図である。図４において、Ａはトンネル突入時ｔ１の突入速度、Ｂはトンネル突入時ｔ１から所定時間経過した時点ｔ２での平均速度（移動速度が点線で示す速度のときの平均速度）、Ｃは突入速度Ａと平均速度Ｂとから計算された速度である。
【００３１】
次に、トンネル内での移動速度演算の更に別の方法を説明する。これは、トンネル内での移動速度を、トンネルに突入したと判断されたときの突入速度Ａまたはトンネルに突入した時点から所定時間経過までの平均速度Ｂのどちらか一方に固定する方法である。この方法により、トンネル内での移動速度発散は抑制され、移動距離算出部２５における移動距離算出の誤差拡大が防止される。
【００３２】
次に、移動速度算出部２４における移動速度演算が異常なときの移動速度リセットの方法について説明する。停止判定部３２において停止状態であると判別されていないにも関わらず（移動状態であると判別されているにも関わらず）、移動速度算出部２４で演算された移動速度がゼロの場合（図４の時刻ｔ２の実線で示す移動速度の場合）、明らかに移動速度算出部２４の演算が異常であることがわかる。またこのときＧＰＳ遮断環境にあれば、ＧＰＳ部３０測定の移動体速度による速度の補正もできない。このように、走行状態判別部３３でＧＰＳ遮断環境と判別され、停止判定部３２で停止状態でない（移動状態である）と判別され、移動速度算出部２４での演算移動速度がゼロのとき、移動速度を、トンネルに突入したと判断されたときの突入速度Ａか、トンネルに突入した時点から所定時間経過までの平均速度Ｂか、あるいは、上記突入速度Ａと平均速度Ｂとから計算された速度Ｃにリセットすることにより、位置算出部２７における位置演算の誤差拡大を防止することができる。
【００３３】
以上のように本実施の形態によれば、走行状態判別部３３でトンネル内を走行中と判別された場合、（数２）のθｙを演算する加重平均の割合を大きくし、加速度センサ２２で検出される加速度のうち重力進行方向成分が大きくなるようにすることにより、移動速度を増減させる進行方向加速度が小さくなるので、移動速度変化も小さくなるので、移動速度誤差拡大を防止することができる。また、走行状態判別部３３で地下駐車場を走行中と判別された場合、移動速度が所定値よりも大きい場合は所定値よりも小さくなるように移動速度演算を行うことにより、移動速度の増加が防止されるので、移動速度誤差拡大を防止することができる。さらに、トンネル内での移動速度に対して、所定の基準値からの移動速度変化の限界値を設定し、所定の基準値との差が大きくならないようにすることにより、位置算出部２７における位置演算の誤差拡大を防止することができる。さらに、走行状態判別部３３でＧＰＳ遮断環境と判別され、停止判定部３２で停止状態でないと判別され、移動速度算出部２４での演算移動速度がゼロのとき、移動速度を、トンネルに突入したと判断されたときの突入速度Ａか、トンネルに突入した時点から所定時間経過までの平均速度Ｂか、あるいは、上記突入速度Ａと平均速度Ｂとから計算された速度Ｃにリセットすることにより、位置算出部２７における位置演算の誤差拡大を防止することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明のナビゲーション装置によれば、トンネル走行中にはＧＰＳ部からの移動体速度での補正は行われず、加速度センサから検出した値が小さくなるように制御することで移動速度誤差の拡大を防止することができるので、位置算出の誤差拡大も防止することができるという有利な効果が得られる。
【００３５】
また、地下駐車場を走行中にはＧＰＳ部からの移動体速度での補正は行われず、加速度センサから得られる移動速度を所定値以下に制御することで移動速度誤差の拡大を防止することができるので、位置算出の誤差拡大も防止することができるという有利な効果が得られる。
【００３６】
さらに、ＧＰＳ遮断環境走行中は加速度センサから得られる移動速度と所定の基準値との差が大きくならないように制御することで移動速度誤差の拡大を防止することができるという有利な効果が得られる。
【００３８】
さらに、ＧＰＳ遮断環境走行中で、移動体が停止でなく移動中で、加速度センサから検出した移動加速度から算出した移動速度がゼロのときは、ＧＰＳ遮断環境突入時の移動速度と突入時点から所定時間経過するまでの平均移動速度とのいずれか又は両速度を用いて、算出した移動速度をリセットし、通常走行時における演算方法を用いることによる移動速度誤差の拡大を防止することができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるナビゲーション装置を示す概略構成図
【図２】本発明の実施の形態１によるナビゲーション装置を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１によるナビゲーション装置の動作を走行状態判別部、移動速度算出部を中心に示すフローチャート
【図４】トンネル突入時の算出移動速度を示す移動速度図
【図５】従来のナビゲーション装置の概略構成図
【図６】従来のナビゲーション装置を示すブロック図
【図７】位置演算の概念図
【符号の説明】
２１ 移動体
２２ 加速度センサ
２３ ジャイロセンサ
２４ 移動速度算出部
２５ 移動距離算出部
２６ 移動方位算出部
２７ 位置算出部
２８ 地図記憶部
２９ マップマッチング部
３０ ＧＰＳ部
３１ 表示部
３２ 停止判定部
３３ 走行状態判別部
Claims (5)
- 移動体の移動加速度を検出する加速度センサと、
ＧＰＳ衛星により移動体の速度、移動体の位置を測定するＧＰＳ部と、
移動体の走行状態を判別する走行状態判別部と、
前記走行状態判別部で通常走行時であると判別されたときには前記加速度センサで検出した移動加速度から移動速度を算出し、前記算出した移動速度を前記ＧＰＳ部測定の移動体の速度で補正し、
前記走行状態判別部でトンネル走行中であると判別されたときには前記加速度センサで検出した移動加速度が小さくなるように制御して移動速度を算出する移動速度算出部とを有するナビゲーション装置。 - 移動体の移動加速度を検出する加速度センサと、
ＧＰＳ衛星により移動体の速度、移動体の位置を測定するＧＰＳ部と、
移動体の走行状態を判別する走行状態判別部と、
前記走行状態判別部で通常走行時であると判別されたときには前記加速度センサで検出した移動加速度から移動速度を算出し、前記算出した移動速度を前記ＧＰＳ部測定の移動体の速度で補正し、
前記走行状態判別部で地下駐車場を走行中であると判別されたときには前記加速度センサで検出した移動加速度から算出した移動速度が所定値を超えないように制御する移動速度算出部とを有するナビゲーション装置。 - 移動体の移動加速度を検出する加速度センサと、
ＧＰＳ衛星により移動体の速度、移動体の位置を測定するＧＰＳ部と、
移動体の走行状態を判別する走行状態判別部と、
前記走行状態判別部で通常走行時であると判別されたときには前記加速度センサで検出した移動加速度から移動速度を算出し、前記算出した移動速度を前記ＧＰＳ部測定の移動体の速度で補正し、
前記走行状態判別部でＧＰＳ遮断環境を走行中であると判別されたときには前記加速度センサで検出された移動加速度から算出した移動速度が所定の基準値との差が大きくならないように制御して移動速度を算出する移動速度算出部とを有するナビゲーション装置。 - 前記所定の基準値は、ＧＰＳ遮断環境に突入したときの移動速度と、前記ＧＰＳ遮断環境突入時点から所定時間経過するまでの平均移動速度とのいずれか又は両方を用いたものであることを特徴とする請求項３記載のナビゲーション装置。
- 移動体の移動加速度を検出する加速度センサと、
ＧＰＳ衛星により移動体の速度、移動体の位置を測定するＧＰＳ部と、
移動体の走行状態を判別する走行状態判別部と、
移動体が停止しているか移動しているかを判別する停止判定部と、
前記走行状態判別部で通常走行時であると判別されたときには前記加速度センサで検出した移動加速度から移動速度を算出し、前記算出した移動速度を前記ＧＰＳ部測定の移動体の速度で補正し、
前記走行状態判定部でＧＰＳ遮断環境を走行中であると判別され、前記停止判定部で移動体が移動中であると判別され、ＧＰＳ遮断環境走行中に前記加速度センサから検出した移動加速度から算出した移動速度がゼロのときは、前記ＧＰＳ遮断環境に突入したときの移動速度と前記ＧＰＳ遮断環境突入時点から所定時間経過するまでの平均移動速度とのいずれか又は両方を用いて前記算出した移動速度をリセットする移動速度算出部とを有するナビゲーション装置。
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