JP3656662B2 - Current position calculation device - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、車輪の回転に伴い移動する車両に搭載されるナビゲーションシステムに備えられ、車両の現在位置を算出する現在位置算出装置に関するものであり、特に、車両が走行している道路を推定する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、ナビゲーションシステムにおいては、図2に示すように、車両の現在位置を表すマーク20を、CD−ROM等の記憶媒体に地図データとして記憶されている、少なくとも道路を記述した地図に重畳してディスプレイに表示するようになっている。この際に、車両は道路を走行していることから、車両の現在位置を表すマーク20が道路と重なるようにして表示されなければならない。
【0003】
従来、ナビゲーションシステムにおいて、車両の現在位置は、ジャイロ等の方位センサにより測定した車両の進行方向、および、車速センサまたは距離センサにより測定した車両の走行距離に基づいて算出することが行われている。
【0004】
なお、車両の走行距離は、一般的には、トランスミッションの出力軸やタイヤの回転数を計測し、その回転数に、タイヤ1回転当りに車両が進む距離である係数を乗ずることにより求めることができる。
【0005】
しかしながら、算出した車両の現在位置と実際に車両が存在する位置との間には、誤差が生じることが多いので、算出した車両の現在位置をそのまま表示すると、車両の現在位置を表すマーク20がディスプレイに表示された道路と重ならなくなってしまう。そこで、車両の現在位置を表すマーク20を表示する前に、車両が走行している道路を推定して車両の現在位置を修正する必要がある。
【0006】
このように、車両の現在位置を算出すると共に、車両が走行している道路を推定して算出した車両の現在位置を修正するための技術としては、例えば、特公平6−13972号公報に記載されている技術があり、この種の技術は、一般に、マップマッチング処理と呼ばれている。
【0007】
マップマッチング処理は、車両が所定の距離だけ進む毎にその処理を行うようになっており、以下、具体的な処理内容について簡単に説明する。
【0008】
まず、車両の現在位置を算出した後、算出した現在位置から所定の距離D内の地図に記述されている道路のうちから、測定した車両の進行方向との間の角度のズレがしきい値T以下である道路であって、かつ、現在位置との間の最短距離(該現在位置から該道路に下した垂線の長さ)がしきい値L以下である道路を、車両が走行している道路の候補として選択する。
【0009】
続いて、候補として選択した道路のうちから、最終的に、1つの道路を、車両が走行している道路であると推定する。
【0010】
最後に、推定した道路に現在位置から下した垂線が交わる点を、修正後の現在位置とする。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、マップマッチング処理は、車両の現在位置を表すマークを道路に重なるようにして表示するために必要な処理であるが、処理負荷がかかる大きな原因ともなっている。
【0012】
そこで、車両が高速で走行しているときには、前回のマップマッチング処理の実行中に、マップマッチング処理を行わなければならない距離だけ、車両が進んでしまう場合がある。また、マップマッチング処理を行わなければならない距離だけ、車両が進んだときに、車両の現在位置を表すマークをディスプレイに表示する処理などの他の処理が実行中である場合がある。
【0013】
このような場合は、実行中のマップマッチング処理や実行中の他の処理が終了してから、直ちに、マップマッチング処理を行うこととなり、実際には、車両が所定の距離以上進んでから、マップマッチング処理を行うこととなるが、この結果、以下に示すような問題点が生じてしまう。
【0014】
例えば、図3に示すように、マップマッチング処理を行ったa地点から、車両が所定の距離(例えば、20m)だけ進んだb時点で、次回のマップマッチング処理を行わなければならないが、車両が高速で走行し、a地点で行ったマップマッチング処理または他の処理が終了しないうちに、車両がb地点を通過してしまい、実際には、車両が100mだけ進んだc地点で、次回のマップマッチング処理を行った場合を考える。
【0015】
ここで、c地点で行ったマップマッチング処理において、測定した車両の進行方向との間の角度のズレθがしきい値T以下である1つの道路30について注目すると、算出した現在位置31と道路30との間の最短距離は、lcとなる。しかし、b地点でマップマッチング処理を行っていたならば、このとき算出したであろう現在位置32と道路30との間の最短距離は、lbとなる。
【0016】
そこで、c地点で行ったマップマッチング処理においては、lbがしきい値L以下であっても、lcがしきい値Lより大きくなってしまうと、b地点でマップマッチング処理を行っていたならば、候補として選択されていたはずの道路30が、c地点で行ったマップマッチング処理においては、候補として選択されなくなくなってしまうという問題点が生じる。
【0017】
そこで、本発明の目的は、上記問題点に鑑み、現在位置算出装置において、前回にマップマッチング処理を行ってから現時点までの期間に車両が走行した距離に応じて、車両が走行している道路の候補として道路の選択を行うために用いるしきい値を変更する技術を提供するものである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のために、本発明は、車輪の回転に伴い移動する車両に搭載されるナビゲーションシステムに備えられ、車両の現在位置を算出する現在位置算出装置において、
(1)少なくとも道路を記述した地図を表す地図データを記憶している地図データ記憶手段、
(2)車両の進行方向および走行距離を測定する測定手段、
(3)上記測定手段が測定した進行方向および走行距離に基づいて、車両の現在位置を算出する現在位置算出手段、
(4)上記地図データ記憶手段が記憶している地図データが表す地図のうちの、上記現在位置算出手段が算出した現在位置から所定の距離内の範囲に記述されている道路のうちから、上記測定手段が測定した進行方向との間の角度のズレが第1のしきい値以下である道路であって、かつ、上記現在位置算出手段が算出した現在位置との間の最短距離が第2のしきい値以下である道路を選択し、選択した道路のうちから、1つの道路を車両が走行している道路として推定する走行道路推定手段、
(5)上記走行道路推定手段が推定した道路上に位置するように、上記現在位置算出手段が算出した現在位置を修正する現在位置修正手段、
を備えるようにしており、さらに、上記走行道路推定手段が、前回に推定を行った時点から現時点までの期間に上記測定手段が測定した走行距離である期間走行距離に応じて、上記第2のしきい値を変更する第2のしきい値変更手段を備えるようにしている。
【0019】
なお、上記第2のしきい値変更手段は、上記期間走行距離が大きいほど、上記第2のしきい値を大きくすることが好ましい。
【0020】
さらに、上述した構成に加えて、上記走行道路推定手段が、上記期間走行距離に応じて、上記第1のしきい値を変更する第1のしきい値変更手段をさらに備えるようにすることができる。
【0021】
なお、上記第1のしきい値変更手段は、上記期間走行距離が大きいほど、上記第1のしきい値を大きくすることが好ましい。
【0022】
【作用】
本発明の現在位置算出装置においては、車両が走行している道路を推定する際に、前回に推定を行った時点から現時点までの期間に車両が進んだ距離である期間走行距離に応じて、上記第2のしきい値を変更する。詳しくは、期間走行距離が大きいほど、上記第2のしきい値を大きくする。
【0023】
従来は、車両の進行方向との間の角度のズレが同じでも、期間走行距離が大きい場合と小さい場合とでは、図3を用いて説明したように、車両が走行している道路を推定する際に、同じ道路が候補として選択されたり選択されなかったりするという問題点が生じていたが、本発明では、期間走行距離に応じて上記第2のしきい値を変更しているので、このような問題点を解消することができる。
【0024】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【0025】
図1は本実施例の現在位置算出装置を適用したナビゲーションシステムの構成を示すブロック図である。
【0026】
図1に示すように、本実施例に係るナビゲーションシステムは、車両のヨーレイトを検出することにより車両の進行方向の変化を検出する角速度センサ101と、地磁気を検出することにより車両の進行方向を検出する方位センサ102と、車両のトランスミッションの出力軸の回転速度に比例した時間間隔でパルスを出力する車速センサ103とを備えている。
【0027】
また、本実施例に係るナビゲーションシステムは、車両の現在位置およびその周辺の地図を表示するディスプレイ107と、ディスプレイ107に表示する地図の縮尺を切替える旨の指示をユーザから受付けるスイッチ104と、地図を表す地図データを記憶しているCD−ROM105と、CD−ROM105から地図データを読み込むドライバ106とを備えている。
【0028】
また、本実施例に係るナビゲーションシステムは、上述した各周辺機器の動作を制御するコントローラ108を備えている。
【0029】
コントローラ108は、角速度センサ101の出力値(アナログ信号)をディジタル信号に変換するA/D変換器109と、方位センサ102の出力値(アナログ信号)をディジタル信号に変換するA/D変換器110と、車速センサ103の出力パルス数を0.1秒毎にカウントするカウンタ116と、スイッチ104の押下の有無を入力するパラレルI/O111と、ドライバ106がCD−ROM105から読み込んだ地図データを転送するDMA(Direct Memory Access)コントローラ112と、ディスプレイ107に車両の現在位置およびその周辺の地図を表示する表示プロセッサ113とを有している。
【0030】
また、コントローラ108は、さらに、マイクロプロセッサ(MPU)114と、メモリ115とを有している。
【0031】
MPU114は、A/D変換器109を介して得た角速度センサ101の出力値、A/D変換器110を介して得た方位センサ102の出力値、カウンタ116がカウントした車速センサ103の出力パルス数、パラレルI/O111を介して得たスイッチ104の押下の有無、DMAコントローラ112を介して得た地図データを入力し、これらに基づいて処理を行うことにより、車両の現在位置を算出する。また、MPU114は、算出した車両の現在位置およびその周辺の地図を表示プロセッサ113を介してディスプレイ107に表示させる。
【0032】
なお、車両の現在位置の表示は、図2に示すように、既にディスプレイ107に表示している地図にマーク(ここでは、矢印)20を重畳して表示することにより行う。これにより、ユーザは、車両の現在位置を知ることができる。
【0033】
また、メモリ115は、MPU114が実行するプログラムおよび後述するテーブルを記憶しているROMと、MPU114がワークエリアとして使用するRAMとから構成されている。
【0034】
以下、本実施例に係るナビゲーションシステムの動作について説明する。
【0035】
まず、車両の走行距離を算出する走行距離算出処理について説明する。
【0036】
図4は走行距離算出処理のフローチャートである。
【0037】
本処理は、一定周期、例えば、100mS毎に処理を開始するMPU114のプログラムルーチンである。
【0038】
図4に示すように、本処理では、まず、車速センサ103からの出力パルス数を0.1秒毎に計数したカウンタ116の計数値を読み込み(ステップ401)、読み込んだ計数値に、走行距離係数Rを乗ずることにより、0.1秒当りに車両が進んだ走行距離Kを求める(ステップ402)。なお、走行距離係数Rは、タイヤ1回転当りに車両が進む距離を示すものである。
【0039】
続いて、ステップ402で求めた走行距離Kを、走行距離Kの積算値ΣKに加算し、積算値ΣKが一定距離(例えば、20m)に達したか否かを判定し(ステップ403)、20mに満たない場合は、今回の処理を終了する。また、積算値ΣKが20mに達した場合は、後述する現在位置算出処理を起動してから(ステップ404)、今回の処理を終了する。
【0040】
次に、車両の現在位置を算出する現在位置算出処理について説明する。
【0041】
図5は現在位置算出処理のフローチャートである。
【0042】
本処理は、図4のステップ404で起動されるMPU114のプログラムルーチンである。従って、本処理は、基本的には、車両が進んだ距離が20mに達する毎に処理を開始するが、車両が進んだ距離が20mに達しても、前回以前に起動されて処理を開始した現在位置算出処理の実行中や後述する表示処理の実行中等には、処理の開始が可能となってから、もしくは、更に20m走行したときに処理を開始する。
【0043】
なお、本処理は、マップマッチング処理に相当する処理である。
【0044】
図5に示すように、本処理では、まず、積算値ΣKを読み込んでから(ステップ501)、積算値ΣKを初期化する(ステップ502)。これにより、積算値ΣKは、現在位置算出処理が前回に処理を開始した時点から現時点までの期間の車両の走行距離Kを表すこととなる。
【0045】
続いて、A/D変換器109から角速度センサ101の出力値を読み込む(ステップ503)。この角速度センサ101の出力値は、方向の変化(角速度)を示す値であるので、車両の相対的な進行方向しか検出できない。そこで、続いて、A/D変換器110から方位センサ102の出力値を読み込み(ステップ504)、読み込んだ方位センサ102の出力値が示す絶対的な方向、および、ステップ503で読み込んだ角速度センサ101の出力値が示す方向の変化を用いて、車両の進行方向Wを決定する(ステップ505)。
【0046】
なお、進行方向Wの決定は、例えば、長い時間、車速が低いときには、角速度センサ101の誤差が大きいので、一定時間以上車速が低い場合には、方位センサ102の出力値が示す絶対的な方向のみを利用するという方法により行う。
【0047】
続いて、ステップ501で読み込んだ積算値ΣKおよびステップ505で決定した進行方向Wに基づいて、車両の移動量を、緯度方向および経度方向の各々について求め、さらに、これらの各方向についての移動量を、前回の車両の候補点を求める処理で得られた車両の候補点の位置に加算することにより、現在車両が存在すると推定される位置である現在位置Aを求める(ステップ506)。この候補点の詳細については後述する。
【0048】
なお、ナビゲーションシステムの始動直後など、前回の車両の候補点を求める処理で得られた候補点が存在しない場合には、別途設定された位置を、前回得られた候補点の位置として用いることにより、現在位置Aを求めるようにする。
【0049】
続いて、ステップ506で求めた現在位置Aの周辺の地図を表す地図データを、CD−ROM105からドライバ106およびDMAコントローラ113を介して読み込む(ステップ507)。
【0050】
続いて、現在位置Aを求めるために用いた候補点が、読み込んだ地図データが表す地図に記述されている道路(線分)上の候補点である場合は、現在位置Aから所定の距離D内の線分であってその線分またはこれにつながる線分を抽出し、また、道路(線分)上の候補点でない場合は、現在位置Aから所定の距離D内の線分を抽出する(ステップ508)。
【0051】
なお、この際に、後述する、現在位置Aを求めるために用いた候補点に関する信頼度に基づいて、Dを可変としてもよい。すなわち、信頼度の高い候補点から求めた現在位置Aに関しては、より狭い範囲に含まれる線分を選択し、逆に、信頼度の低い候補点から求めた現在位置Aに関しては、より広い範囲に含まれる線分を選択する。信頼後に基づいてDを可変とする理由は、信頼度が低い場合には、前回求めた現在位置の精度に対する信憑性が低いと考えられるので、より広い範囲を検索して道路を探す方が、正しい現在位置を求める上で適当であるからである。
【0052】
なお、道路は、例えば、図6に示すように、2点間を結ぶ複数の線分60〜63で近似し、これらの線分を、その始点および終点の座標によって表したものを用いるようになっている。図6に示した例では、線分62は、その始点(x3,y3)および終点(x4,y4)によって表される。
【0053】
続いて、ステップ501で読み込んだ積算値ΣKに基づいて、しきい値Lを求める(ステップ509)。すなわち、ROMに記憶されているテーブルを参照することにより、積算値ΣKに対応付けて記述されているしきい値Lを求める。
【0054】
テーブルは、図8に示すように、積算値ΣK(現在位置算出処理が前回に処理を開始した時点から現時点までの期間の車両の走行距離Kを表す。)を複数の範囲に分割したときの各範囲ごとに、該範囲に対応するしきい値Lを対応付けて記述しているテーブルである。ここで、しきい値Lは、積算値ΣKが大きいほど、大きくなるような値が記述されている。
【0055】
続いて、ステップ508で抽出した線分の中から、該線分とステップ505で決定した進行方向Wとの間の角度のズレθがしきい値T以下である全ての線分を1次選択し(ステップ510)、1次選択した全ての線分に対して、現在位置Aから垂線を下し、該垂線の長さ(現在位置Aと線分との間の最短距離)lを求める(ステップ511)。
【0056】
続いて、求めた最短距離lがステップ509で求めたしきい値L以下である全ての線分を2次選択し(ステップ512)、2次選択した全ての線分について、エラーコストec=α×θ+β×lを求める(ステップ513)。
【0057】
ここで、α,βは、重み付け係数であり、これらは、車両が走行している道路を推定する際に、進行方向と道路との間の角度のズレθ、および、現在位置Aと道路との間の最短距離lのいずれを重視するかによって変化させることができる。例えば、現在位置Aとの間が近い道路を重視する場合は、αよりもβを大きくするようにする。
【0058】
また、ここで、候補点について説明する。
【0059】
ナビゲーションシステムの始動直後など、初期的な状態においては、現在位置Aは、ユーザがスイッチ104を用いて所定情報を入力することなどにより、一意的に定まり、かつ、これは、道路に対応する線分上に位置する。しかしながら、車両走行した後には、各種センサの誤差などにより、現在位置Aが、道路(線分)上に存在しなくなる場合がある。その結果、例えば、道路が分岐している場合、すなわち、道路(線分)の節点から2つの線分が現れる場合に、いずれの線分に対応する道路上に車両が存在するかを明確にすることができない場合が多い。
【0060】
従って、このような場合に、本実施例においては、考えられる2つの線分上に存在する所定の点(現在位置Aから下した垂線が該線分と交わる点)を候補点として設定し、これらの現在位置A,エラーコストec,後述する累積エラーコストesなどを、各々、メモリ115のRAMに保存するように構成されている。
【0061】
さて、全ての線分についてエラーコストecを求めると、これらの線分の各々について、求めたエラーコストec、および、前回の処理で得られた候補点に関連する累積エラーコストesに基づいて、以下の式によって定義される、今回の処理における累積エラーコストesを求める(ステップ514)。
【0062】
es=(1−k)×ec+k×ec
ここで、kは、「0」より大きく「1」より小さな重み係数である。この累積エラーコストesは、前回以前の処理で求めたエラーコストecを、今回の処理で求めたエラーコストecにどのくらい反映させるかを表している。
【0063】
さらに、全ての候補点の各々について、求めた累積エラーコストes(n)に基づいて、以下の式によって定義される信頼度trstを求める(ステップ515)。
【0064】
trst=100/(1+es)
この式から明らかなように、累積エラーコストesが大きくなるに従って、信頼度trstは減少し、「0」に近づく。逆に、累積エラーコストesが小さくなるに従って、信頼度trstは増大し、その値は「100」に近づく。
【0065】
このような処理をすることにより、ある候補点に対する現在位置Aから所定の範囲D内に存在する線分の各々についての信頼度trstが求められる。
【0066】
最後に、求めた信頼度trstが最大の線分を、車両が走行している道路であると推定し(ステップ516)、推定した線分に現在位置Aから下した垂線が交わる点を、修正した現在位置Bとしてから(ステップ517)、今回の処理を終了する。
【0067】
次に、現在位置およびその周辺の地図を表示する表示処理について説明する。
【0068】
図7は表示処理のフローチャートである。
【0069】
本処理は、一定周期、例えば、1S毎に処理を開始するMPU114のプログラムルーチンである。
【0070】
図7に示すように、本処理では、まず、スイッチ104が押下されて地図の縮尺の切替えが指示されているか否かを、パラレルI/O111が入力している内容を見て判断する(ステップ701)。スイッチ104が押下されている場合は、それに対応して、所定の縮尺フラグを設定する(ステップ702)。
【0071】
続いて、図5のステップ517で修正された現在位置B、および、図5のステップ505で決定した進行方向Wを読み込み(ステップ703)、ステップ702で設定した縮尺フラグの内容に応じた縮尺の地図を、例えば、図2に示すように、表示プロセッサ113を介してディスプレイ107に表示する(ステップ704)。
【0072】
続いて、ディスプレイ107に表示された地図に重畳して、車両の現在位置Bと車両の進行方向Wを、例えば、図2に示すように、矢印20を用いて、表示プロセッサ113を介してディスプレイ107に表示する(ステップ705)。
【0073】
最後に、これらに重畳して、北を示す北マーク21および縮尺に対応した距離マーク22を、例えば、図2に示すように、表示プロセッサ113を介してディスプレイ107に表示する(ステップ706)。
【0074】
なお、本実施例においては、上述したように、矢印を用いて車両の現在位置および進行方向を示したが、車両の現在位置Bおよび進行方向Wの表示形態は、これらが明確に示されるものであれば、任意でよい。また、北マーク21等も同様である。
【0075】
以上説明したように、本実施例では、積算値ΣKが大きいほど、車両が走行している道路の候補として道路の選択を行うために用いるしきい値Lを大きくしている。
【0076】
従来は、車両の進行方向Wとの間の角度のズレθが同じでも、積算値ΣK、すなわち、現在位置算出処理が前回に処理を開始した時点から現時点までの期間の車両の走行距離Kが大きい場合と小さい場合とでは、図3を用いて説明したように、走行道路を推定するときに、同じ道路が2次選択で選択されたり選択されなかったりするという問題点が生じていたが、本実施例では、積算値ΣKに応じてしきい値Lを変更しているので、このような問題点を解消することができる。
【0077】
なお、本実施例では、図8に示したテーブルを参照することにより、積算値ΣKに対応するしきい値Lを求めるようにしているが、積算値ΣKに所定の定数aを乗じることにより、しきい値Lを求めるようにしてもよい。
【0078】
また、本実施例では、進行方向Wとの間の角度のズレθがしきい値T以下である線分を1次選択し、最短距離lがしきい値L以下である線分を2次選択しているが、逆でもよい。
【0079】
ところで、一般に、方位センサ102には、検出間隔が大きいほど、その出力値の誤差が大きくなるという特性があるということが知られている。
【0080】
このことは、積算値ΣK(現在位置算出処理が前回に処理を開始した時点から現時点までの期間の車両の走行距離K)が大きくなるほど、車両の進行方向Wの誤差が大きくなるということを意味している。
【0081】
例えば、図9に示すように、現在位置算出処理が処理を開始したa地点から、車両が進んだ距離が20mに達したb時点で、基本的には、現在位置算出処理が次回の処理を開始しなければならないが、車両が高速で走行し、a地点で処理を開始した現在位置算出処理または表示処理が終了しないうちに、車両がb地点を通過してしまい、実際には、車両が100mだけ進んだc地点で、現在位置算出処理が次回の処理を開始した場合を考える。
【0082】
この場合、c地点で処理を開始した現在位置算出処理において、ステップ505で求めた進行方向W91の誤差は、b地点で現在位置算出処理が処理を開始していたならば、ステップ505で求めたであろう進行方向W92の誤差より大きくなる。
【0083】
そこで、b地点で現在位置算出処理が処理を開始していたならば、ステップ505で求めたであろう進行方向W92と道路90との間の角度のズレθbが、しきい値T以下であっても、c地点で処理を開始した現在位置算出処理において、ステップ505で求めた進行方向W91と道路90との間の角度のズレθcが、しきい値Tより大きくなってしまうと、b地点で現在位置算出処理が処理を開始していたならば、ステップ510の1次選択で選択されていたはずの道路90が、c地点で処理を開始した現在位置算出処理において、ステップ501の1次選択で選択されなくなくなってしまうという問題点が生じる。
【0084】
このような問題点を解消するためには、しきい値Lに加えて、しきい値Tも変更するようにすればよい。
【0085】
以下、しきい値Lに加えて、しきい値Tも変更するようにした実施例について説明する。
【0086】
本実施例が上述した実施例と異なる点は、図5のステップ509で、しきい値Lに加えて、しきい値Tを求めるようにした点、および、図8に示したテーブルの内容が図10に示すようになる点の2点である。
【0087】
すなわち、テーブルは、図10に示すように、積算値ΣK(現在位置算出処理が前回に処理を開始した時点から現時点までの期間の車両の走行距離K)を複数の範囲に分割したときの各範囲ごとに、該範囲に対応するしきい値Lおよびしきい値Tを対応付けて記述しているテーブルとなる。ここで、しきい値Tは、しきい値Lと同様に、積算値ΣKが大きいほど、大きくなるような値が記述されている。
【0088】
また、ステップ509では、図10に示したテーブルを参照することにより、積算値ΣKに対応付けて記述されているしきい値Lおよびしきい値Tを求めるようにする。
【0089】
このように、積算値ΣKが大きいほど、車両が走行している道路の候補として道路の選択を行うために用いるしきい値Tを大きくなるように変更することにより、上述した問題点を解消することができる。
【0090】
なお、本実施例では、図10に示したテーブルを参照することにより、積算値ΣKに対応するしきい値Lおよびしきい値Tを求めるようにしているが、積算値ΣKに所定の定数aを乗じることにより、しきい値Lを求めるようにし、積算値ΣKに所定の定数bを乗じることにより、しきい値Lを求めるようにしてもよい。
【0091】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の現在位置算出装置によれば、前回にマップマッチング処理を行った時点から現時点までの期間に車両が走行した距離に応じて、車両が走行している道路の候補として道路の選択を行うために用いるしきい値を変更することができる。
【0092】
従って、マップマッチング処理の開始の遅延によって、同じ道路が候補として選択されたりされなかったりするのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例の現在位置算出装置を適用したナビゲーションシステムの構成を示すブロック図。
【図2】ディスプレイの表示例を示す説明図。
【図3】従来の問題点を示す説明図。
【図4】本実施例における走行距離算出処理のフローチャート。
【図5】本実施例における現在位置算出処理のフローチャート。
【図6】道路の表現形式を示す説明図。
【図7】本実施例における表示処理のフローチャート。
【図8】本実施例で用いるテーブルの説明図。
【図9】センサの特性が原因で生じる問題点を示す説明図。
【図10】本実施例で用いるテーブルの説明図。
【符号の説明】
101…角速度センサ、102…方位センサ、103…車速センサ、104…スイッチ、105…CD−ROM、106…ドライバ、107…ディスプレイ、108…コントローラ、109,110…A/D変換器、111…パラレルI/O、112…DMAコントローラ、113…表示プロセッサ、114…マイクロプロセッサ、115…メモリ、116…カウンタ。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a current position calculation device that is provided in a navigation system mounted on a vehicle that moves with the rotation of a wheel and calculates the current position of the vehicle, and in particular, estimates a road on which the vehicle is traveling. It is about technology.
[0002]
[Prior art]
In general, in a navigation system, as shown in FIG. 2, a
[0003]
Conventionally, in a navigation system, the current position of a vehicle is calculated based on the traveling direction of the vehicle measured by an orientation sensor such as a gyro and the traveling distance of the vehicle measured by a vehicle speed sensor or a distance sensor. .
[0004]
Note that the travel distance of the vehicle is generally obtained by measuring the output shaft of the transmission and the rotation speed of the tire and multiplying the rotation speed by a coefficient that is the distance the vehicle travels per rotation of the tire. it can.
[0005]
However, an error often occurs between the calculated current position of the vehicle and the position where the vehicle actually exists. Therefore, when the calculated current position of the vehicle is displayed as it is, a
[0006]
As a technique for calculating the current position of the vehicle and correcting the current position of the vehicle calculated by estimating the road on which the vehicle is traveling is described in, for example, Japanese Patent Publication No. 6-13972. This type of technology is generally called map matching processing.
[0007]
The map matching process is performed every time the vehicle travels a predetermined distance, and the specific processing contents will be briefly described below.
[0008]
First, after calculating the current position of the vehicle, an angle shift between the measured traveling direction of the roads from the roads described on the map within a predetermined distance D from the calculated current position is a threshold value. The vehicle travels on a road that is T or less and the shortest distance from the current position (the length of a perpendicular line extending from the current position to the road) is a threshold value L or less. Select as a candidate for a road.
[0009]
Subsequently, from among the roads selected as candidates, one road is finally estimated to be the road on which the vehicle is traveling.
[0010]
Finally, the point where the estimated road intersects the perpendicular line from the current position is set as the corrected current position.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the map matching process is a process necessary for displaying the mark representing the current position of the vehicle so as to overlap the road, but it is also a major cause of the processing load.
[0012]
Therefore, when the vehicle is traveling at a high speed, the vehicle may travel a distance that requires the map matching process during execution of the previous map matching process. In addition, when the vehicle travels a distance that requires the map matching process, another process such as a process of displaying a mark representing the current position of the vehicle on the display may be in progress.
[0013]
In such a case, the map matching process is performed immediately after the map matching process being executed and other processes being executed are completed. Although matching processing is performed, this results in the following problems.
[0014]
For example, as shown in FIG. 3, the next map matching process must be performed at time point b when the vehicle has advanced a predetermined distance (for example, 20 m) from the point a where the map matching process has been performed. The vehicle passes through point b before the map matching process or other processing performed at point a is completed, and the next map is actually at point c where the vehicle has advanced by 100 m. Consider a case where matching processing is performed.
[0015]
Here, in the map matching process performed at the point c, when attention is paid to one
[0016]
Therefore, in the map matching process performed at the point c, if lc is larger than the threshold value L even if lb is equal to or less than the threshold value L, the map matching process is performed at the point b. In the map matching process performed at the point c, the
[0017]
Therefore, in view of the above problems, an object of the present invention is a road on which the vehicle is traveling according to the distance traveled by the vehicle during the period from the previous map matching process to the current time in the current position calculation device. As a candidate, a technique for changing a threshold value used for selecting a road is provided.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention is provided in a navigation system mounted on a vehicle that moves with the rotation of a wheel, and calculates a current position of the vehicle.
(1) Map data storage means storing at least map data representing a map describing a road;
(2) Measuring means for measuring the traveling direction and travel distance of the vehicle,
(3) Current position calculation means for calculating the current position of the vehicle based on the traveling direction and travel distance measured by the measurement means;
(4) Of the maps represented by the map data stored in the map data storage means, the road described in the range within a predetermined distance from the current position calculated by the current position calculation means The shortest distance from the current position calculated by the current position calculating means is the second road whose angle deviation from the traveling direction measured by the measuring means is equal to or less than the first threshold value. Driving road estimation means for selecting a road that is equal to or less than a threshold value and estimating one road from among the selected roads as a road on which a vehicle is traveling,
(5) The current position calculating means so as to be positioned on the road estimated by the traveling road estimating means But Current position correcting means for correcting the calculated current position;
Further, the travel road estimation means is configured to perform the second travel according to a period travel distance that is a travel distance measured by the measurement means during a period from the time when the estimation was performed last time to the present time. Second threshold value changing means for changing the threshold value is provided.
[0019]
The second threshold value changing means preferably increases the second threshold value as the period travel distance increases.
[0020]
Further, in addition to the above-described configuration, the traveling road estimation unit may further include a first threshold value changing unit that changes the first threshold value according to the period travel distance. it can.
[0021]
The first threshold value changing means preferably increases the first threshold value as the period travel distance increases.
[0022]
[Action]
In the present position calculation device of the present invention, when estimating the road on which the vehicle is traveling, according to the period travel distance that is the distance traveled by the vehicle from the time of the previous estimation to the current time, The second threshold value is changed. Specifically, the second threshold value is increased as the period travel distance increases.
[0023]
Conventionally, as described with reference to FIG. 3, the road on which the vehicle is traveling is estimated depending on whether the period travel distance is large or small even if the angle deviation from the traveling direction of the vehicle is the same. In this case, there is a problem that the same road is selected or not selected as a candidate. However, in the present invention, the second threshold value is changed according to the period travel distance. Such problems can be solved.
[0024]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a navigation system to which the present position calculation device of this embodiment is applied.
[0026]
As shown in FIG. 1, the navigation system according to the present embodiment detects an advancing direction of a vehicle by detecting an
[0027]
In addition, the navigation system according to the present embodiment includes a
[0028]
The navigation system according to the present embodiment includes a
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
Note that the current position of the vehicle is displayed by superimposing a mark (here, an arrow) 20 on a map already displayed on the
[0033]
The
[0034]
Hereinafter, the operation of the navigation system according to the present embodiment will be described.
[0035]
First, a travel distance calculation process for calculating the travel distance of the vehicle will be described.
[0036]
FIG. 4 is a flowchart of the travel distance calculation process.
[0037]
This process is a program routine of the
[0038]
As shown in FIG. 4, in this process, first, the count value of the counter 116 that counts the number of output pulses from the
[0039]
Subsequently, the travel distance K obtained in step 402 is added to the integrated value ΣK of the travel distance K to determine whether or not the integrated value ΣK has reached a certain distance (for example, 20 m) (step 403). If not, the current process is terminated. When the integrated value ΣK reaches 20 m, a current position calculation process described later is started (step 404), and the current process is terminated.
[0040]
Next, a current position calculation process for calculating the current position of the vehicle will be described.
[0041]
FIG. 5 is a flowchart of the current position calculation process.
[0042]
This process is a program routine of the
[0043]
This process is a process corresponding to the map matching process.
[0044]
As shown in FIG. 5, in this process, first, the integrated value ΣK is read (step 501), and then the integrated value ΣK is initialized (step 502). As a result, the integrated value ΣK represents the travel distance K of the vehicle in the period from the time when the current position calculation process is started to the current time.
[0045]
Subsequently, the output value of the
[0046]
For example, when the vehicle speed is low for a long time, the
[0047]
Subsequently, based on the integrated value ΣK read in
[0048]
In addition, when there is no candidate point obtained by the process for obtaining the candidate point of the previous vehicle, such as immediately after the start of the navigation system, the position set separately is used as the position of the candidate point obtained previously. The current position A is obtained.
[0049]
Subsequently, the map data representing the map around the current position A obtained in step 506 is read from the CD-
[0050]
Subsequently, if the candidate point used to obtain the current position A is a candidate point on a road (line segment) described in the map represented by the read map data, a predetermined distance D from the current position A And the line segment connected to the line segment is extracted, and if it is not a candidate point on the road (line segment), a line segment within a predetermined distance D from the current position A is extracted. (Step 508).
[0051]
At this time, To be described later, Trust on candidate points used to determine current position A Every time Based on this, D may be variable. That is, for the current position A obtained from a candidate point with high reliability, a line segment included in a narrower range is selected, and conversely, for the current position A obtained from a candidate point with low reliability, a wider range is selected. Select the line segment included in. The reason why D is variable based on the reliability is that if the reliability is low, it is considered that the reliability of the accuracy of the current position obtained last time is low, so it is better to search for a road by searching a wider range, This is because it is appropriate for obtaining the correct current position.
[0052]
For example, as shown in FIG. 6, the road is approximated by a plurality of
[0053]
Subsequently, a threshold value L is obtained based on the integrated value ΣK read in step 501 (step 509). That is, the threshold value L described in association with the integrated value ΣK is obtained by referring to a table stored in the ROM.
[0054]
As shown in FIG. 8, the table is obtained by dividing the integrated value ΣK (representing the travel distance K of the vehicle in the period from the time when the current position calculation process started the last time to the current time) into a plurality of ranges. It is a table in which a threshold L corresponding to each range is described in association with each range. Here, the threshold L is described as a value that increases as the integrated value ΣK increases.
[0055]
Subsequently, from among the line segments extracted in
[0056]
Subsequently, all line segments whose calculated shortest distance l is equal to or less than the threshold value L determined in step 509 are secondarily selected (step 512), and error cost ec = α is selected for all the second selected line segments. Xθ + β × l is obtained (step 513).
[0057]
Here, α and β are weighting coefficients, and these are the angle deviation θ between the traveling direction and the road and the current position A and the road when estimating the road on which the vehicle is traveling. Can be changed depending on which of the shortest distances l between the two is emphasized. For example, when importance is attached to a road close to the current position A, β is set larger than α.
[0058]
Here, the candidate points will be described.
[0059]
In an initial state such as immediately after the start of the navigation system, the current position A is uniquely determined by the user inputting predetermined information using the
[0060]
Therefore, in this case, in this embodiment, a predetermined point existing on two possible line segments (a point where a perpendicular line from the current position A intersects the line segment) is set as a candidate point, These current position A, error cost ec, accumulated error cost es, which will be described later, and the like are each stored in the RAM of the
[0061]
Now, when the error cost ec is obtained for all the line segments, for each of these line segments, based on the obtained error cost ec and the accumulated error cost es related to the candidate point obtained in the previous process, The accumulated error cost es in the current process, which is defined by the following equation, is obtained (step 514).
[0062]
es = (1-k) * ec + k * ec
Here, k is a weight coefficient larger than “0” and smaller than “1”. The accumulated error cost es represents how much the error cost ec obtained in the previous process is reflected in the error cost ec obtained in the current process.
[0063]
Further, for each of all candidate points, the calculated accumulated error cost e s Based on (n), a reliability trst defined by the following equation is obtained (step 515).
[0064]
trst = 100 / (1 + es)
As is clear from this equation, as the accumulated error cost es increases, the reliability trst decreases and approaches “0”. Conversely, as the accumulated error cost es decreases, the reliability trst increases and its value approaches “100”.
[0065]
By performing such processing, the reliability trst for each line segment existing within a predetermined range D from the current position A with respect to a certain candidate point is obtained.
[0066]
Finally, the line segment with the maximum reliability trst is estimated as the road on which the vehicle is traveling (step 516), and the point where the perpendicular line drawn from the current position A intersects the estimated line segment is corrected. After the current position B is set (step 517), the current process is terminated.
[0067]
Next, display processing for displaying the current position and the surrounding map will be described.
[0068]
FIG. 7 is a flowchart of the display process.
[0069]
This process is a program routine of the
[0070]
As shown in FIG. 7, in this process, first, it is determined whether or not the
[0071]
Subsequently, the current position B corrected in
[0072]
Subsequently, the current position B of the vehicle and the traveling direction W of the vehicle are superimposed on the map displayed on the
[0073]
Finally, the
[0074]
In the present embodiment, as described above, the current position and the traveling direction of the vehicle are indicated by using the arrows. However, the display forms of the current position B and the traveling direction W of the vehicle are clearly shown. Any may be used. The same applies to the
[0075]
As described above, in this embodiment, as the integrated value ΣK is larger, the threshold value L used for selecting a road as a candidate for a road on which the vehicle is traveling is increased.
[0076]
Conventionally, even if the angle difference θ with respect to the traveling direction W of the vehicle is the same, the integrated value ΣK, that is, the travel distance K of the vehicle in the period from the time when the current position calculation process is started to the present time is the same. In the case of large and small cases, as described with reference to FIG. 3, when estimating the traveling road, there was a problem that the same road was selected or not selected in the secondary selection, In this embodiment, since the threshold value L is changed according to the integrated value ΣK, such a problem can be solved.
[0077]
In this embodiment, the threshold value L corresponding to the integrated value ΣK is obtained by referring to the table shown in FIG. 8, but by multiplying the integrated value ΣK by a predetermined constant a, The threshold value L may be obtained.
[0078]
In the present embodiment, a line segment having an angle deviation θ with respect to the traveling direction W is primarily selected, and a line segment having the shortest distance l equal to or less than the threshold L is secondarily selected. Selected, but vice versa.
[0079]
Incidentally, it is generally known that the
[0080]
This means that the error in the traveling direction W of the vehicle increases as the integrated value ΣK (the travel distance K of the vehicle in the period from the time when the current position calculation process is started to the current time) increases. doing.
[0081]
For example, as shown in FIG. 9, at the time point b when the distance traveled by the vehicle reaches 20 m from point a where the current position calculation process has started, the current position calculation process basically executes the next process. Although the vehicle has traveled at a high speed and the current position calculation process or display process that has started the process at the point a is not completed, the vehicle has passed the point b. Consider the case where the current position calculation process starts the next process at point c advanced by 100 m.
[0082]
In this case, in the current position calculation process started at the point c, the error in the traveling direction W91 obtained at
[0083]
Therefore, if the current position calculation process has started at point b, the angle deviation θb between the traveling direction W92 and the
[0084]
In order to solve such a problem, in addition to the threshold value L, the threshold value T may be changed.
[0085]
Hereinafter, an embodiment in which the threshold value T is changed in addition to the threshold value L will be described.
[0086]
The present embodiment is different from the above-described embodiment in that the threshold value T is obtained in addition to the threshold value L in step 509 in FIG. 5 and the contents of the table shown in FIG. These are two points as shown in FIG.
[0087]
That is, as shown in FIG. 10, the table shows each of the integrated values ΣK (the travel distance K of the vehicle during the period from the time when the current position calculation process started the previous time to the current time) divided into a plurality of ranges. For each range, a table is described in which the threshold value L and the threshold value T corresponding to the range are associated with each other. Here, similarly to the threshold value L, the threshold value T is described such that it increases as the integrated value ΣK increases.
[0088]
In step 509, the threshold value L and the threshold value T described in association with the integrated value ΣK are obtained by referring to the table shown in FIG.
[0089]
As described above, the larger the integrated value ΣK, the larger the threshold T used for selecting a road as a candidate for the road on which the vehicle is traveling, so that the above-described problems are solved. be able to.
[0090]
In this embodiment, the threshold value L and the threshold value T corresponding to the integrated value ΣK are obtained by referring to the table shown in FIG. 10, but a predetermined constant a is added to the integrated value ΣK. The threshold value L may be obtained by multiplying the threshold value L, and the threshold value L may be obtained by multiplying the integrated value ΣK by a predetermined constant b.
[0091]
【The invention's effect】
As described above, according to the current position calculation device of the present invention, the candidate of the road on which the vehicle is traveling according to the distance traveled by the vehicle during the period from the time when the map matching process was performed last time to the present time. As described above, the threshold value used for selecting a road can be changed.
[0092]
Therefore, it is possible to prevent the same road from being selected as a candidate due to a delay in starting the map matching process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a navigation system to which a current position calculating apparatus according to an embodiment is applied.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a display example of a display.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a conventional problem.
FIG. 4 is a flowchart of travel distance calculation processing in the present embodiment.
FIG. 5 is a flowchart of a current position calculation process in the present embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a road expression format.
FIG. 7 is a flowchart of display processing in the present embodiment.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a table used in this embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing problems caused by sensor characteristics.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a table used in this embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
少なくとも道路を記述した地図を表す地図データを記憶している地図データ記憶手段と、
車両の進行方向および走行距離を測定する測定手段と、
上記測定手段が測定した進行方向および走行距離に基づいて、車両の現在位置を算出する現在位置算出手段と、
上記地図データ記憶手段が記憶している地図データが表す地図のうちの、上記現在位置算出手段が算出した現在位置から所定の距離内の範囲に記述されている道路のうちから、上記測定手段が測定した進行方向との間の角度のズレが第1のしきい値以下である道路であって、かつ、上記現在位置算出手段が算出した現在位置との間の最短距離が第2のしきい値以下である道路を選択し、選択した道路のうちから、1つの道路を車両が走行している道路として推定する走行道路推定手段と、
上記走行道路推定手段が推定した道路上に位置するように、上記現在位置算出手段が算出した現在位置を修正する現在位置修正手段とを備え、
上記走行道路推定手段は、
前回に推定を行った時点から現時点までの期間に上記測定手段が測定した走行距離である期間走行距離が大きいほど、上記第1のしきい値を大きくする第1のしきい値変更手段と、
上記期間走行距離が大きいほど、上記第2のしきい値を大きくする第2のしきい値変更手段とを備えたことを特徴とする現在位置算出装置。In a current position calculation device that is provided in a navigation system mounted on a vehicle that moves with the rotation of a wheel and calculates the current position of the vehicle,
Map data storage means storing map data representing a map describing at least a road;
Measuring means for measuring the traveling direction and mileage of the vehicle;
A current position calculating means for calculating a current position of the vehicle based on the traveling direction and the travel distance measured by the measuring means;
Of the maps represented by the map data stored in the map data storage means, the measuring means is selected from roads described in a range within a predetermined distance from the current position calculated by the current position calculating means. The shortest distance from the current position calculated by the current position calculation means is the second threshold, which is a road whose angle deviation from the measured traveling direction is less than or equal to the first threshold value. A road estimation unit that selects a road that is equal to or less than the value and estimates one road as a road on which the vehicle is traveling from among the selected roads;
A current position correcting means for correcting the current position calculated by the current position calculating means so as to be located on the road estimated by the traveling road estimating means;
The traveling road estimation means is
A first threshold value changing means for increasing the first threshold value as the period travel distance, which is the travel distance measured by the measurement means during the period from the previous estimation to the present time, increases;
A current position calculation apparatus comprising: a second threshold value changing unit that increases the second threshold value as the period travel distance increases.
上記第1のしきい値変更手段は、複数の範囲に分割された走行距離の範囲ごとに、該範囲に対応する第1のしきい値を記述したテーブルを記憶しているテーブル記憶手段を有し、上記期間走行距離が属する範囲に対応付けて、上記テーブル記憶手段が記憶しているテーブルに記述されている第1のしきい値を、新たな第1のしきい値とし、
上記第2のしきい値変更手段は、複数の範囲に分割された走行距離の範囲ごとに、該範囲に対応する第2のしきい値を記述したテーブルを記憶しているテーブル記憶手段を有し、上記期間走行距離が属する範囲に対応付けて、上記テーブル記憶手段が記憶しているテーブルに記述されている第2のしきい値を、新たな第2のしきい値とすることを特徴とする現在位置算出装置。In the present position calculation device according to claim 1,
The first threshold value changing means has table storage means for storing a table describing a first threshold value corresponding to each range of the travel distance divided into a plurality of ranges. The first threshold value described in the table stored in the table storage unit in association with the range to which the period travel distance belongs is set as a new first threshold value.
The second threshold value changing means includes a table storage means for storing a table describing a second threshold value corresponding to each range of the travel distance divided into a plurality of ranges. The second threshold value described in the table stored in the table storage unit in association with the range to which the period travel distance belongs is set as a new second threshold value. Current position calculation device.
上記第1のしきい値変更手段は、上記期間走行距離に所定の定数を乗じた結果を、新たな第1のしきい値とし、
上記第2のしきい値変更手段は、上記期間走行距離に所定の定数を乗じた結果を、新たな第2のしきい値とすることを特徴とする現在位置算出装置。In the present position calculation device according to claim 1,
The first threshold value changing means sets a result of multiplying the period travel distance by a predetermined constant as a new first threshold value,
The current threshold value calculating device, wherein the second threshold value changing means sets a result obtained by multiplying the period travel distance by a predetermined constant as a new second threshold value.
前記現在位置算出装置は、
少なくとも道路を記述した地図を表す地図データを記憶している地図データ記憶手段を有し、
車両の進行方向および走行距離を測定する測定ステップと、
上記測定ステップが測定した進行方向および走行距離に基づいて、車両の現在位置を算出する現在位置算出ステップと、
上記地図データ記憶手段が記憶している地図データが表す地図のうちの、上記現在位置算出ステップが算出した現在位置から所定の距離内の範囲に記述されている道路のうちから、上記測定ステップが測定した進行方向との間の角度のズレが第1のしきい値以下である道路であって、かつ、上記現在位置算出ステップが算出した現在位置との間の最短距離が第2のしきい値以下である道路を選択し、選択した道路のうちから、1つの道路を車両が走行している道路として推定する走行道路推定ステップと、
上記走行道路推定ステップが推定した道路上に位置するように、上記現在位置算出ステップが算出した現在位置を修正する現在位置修正ステップとを行い、
上記走行道路推定ステップは、
前回に推定を行った時点から現時点までの期間に上記測定ステップが測定した走行距離である期間走行距離が大きいほど、上記第1のしきい値及び上記第2のしきい値を大きく変更することを特徴とする現在位置算出方法。In a current position calculation method of a current position calculation device that is provided in a navigation system mounted on a vehicle that moves with the rotation of a wheel and calculates the current position of the vehicle,
The current position calculation device includes:
At least map data storage means for storing map data representing a map describing a road;
A measuring step for measuring the traveling direction and mileage of the vehicle;
A current position calculating step for calculating a current position of the vehicle based on the traveling direction and the travel distance measured by the measuring step;
Among the maps represented by the map data stored in the map data storage means, the measurement step includes the road described in the range within a predetermined distance from the current position calculated by the current position calculation step. The second threshold is the shortest distance between the current position calculated by the current position calculation step and the road where the deviation of the angle from the measured traveling direction is equal to or less than the first threshold value. A road that is less than or equal to the value, and a road estimation step that estimates one road as the road on which the vehicle is traveling from among the selected roads;
A current position correcting step for correcting the current position calculated by the current position calculating step so as to be located on the road estimated by the traveling road estimating step;
The travel road estimation step includes
The first threshold value and the second threshold value are greatly changed as the period travel distance that is the travel distance measured by the measurement step in the period from the previous estimation to the present time is larger. A current position calculation method characterized by :
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