JP4136071B2

JP4136071B2 - 現在位置算出装置

Info

Publication number: JP4136071B2
Application number: JP13959698A
Authority: JP
Inventors: 裕幸佐藤
Original assignee: Xanavi Informatics Corp
Current assignee: Xanavi Informatics Corp
Priority date: 1998-05-21
Filing date: 1998-05-21
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2018-05-21
Also published as: JPH11325928A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車に搭載されるナビゲーション装置などにおいて現在位置を算出する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、自動車に搭載されるナビゲーション装置では、マップマッチングと呼ばれる技術によって車両の現在位置を算出することが行われている。
【０００３】
このマップマッチングの技術では、たとえば、次のように現在位置を算出している。
【０００４】
すなわち、まず、車速センサや方位センサなどを用いて求めた走行距離、走行方位より、前回算出した現在位置に対する車両の相対変位を求める。そして、これを前回算出した現在位置に加えることにより、今回の仮現在位置を求める。そして、仮現在位置や現在の走行方位に最も整合する道路上の地点を、その道路上の地点と仮現在位置との間の距離や、その道路の方向などを考慮して求め、これを今回の現在位置とする。
【０００５】
ところで、たとえば、ジャイロ装置などを方位センサとして用いる場合には、方位の変位のみが求まるため、これを積分して走行方位として用いると、方位センサの測定誤差が蓄積され、求めた走行方位の真の走行方位に対するずれが時間と共に大きくなってしまう。また、他の方位の変位を測定するセンサを方位センサとして用いる場合にも、求めた走行方位には誤差が含まれるために、真の走行方位から大きくはずれた方位が測定方位として求まってしまうことがある。そして、このような場合には、前記マップマッチングの技術によっては、現在位置を正しく算出することができなくなってしまう。
【０００６】
そこで、従来は、このような走行方位の誤差を補正するために、マップマッチングで算出した現在位置が位置する道路の方位に、その時点の走行方位を補正することが行われていた。
【０００７】
また、走行方位の誤差を補正するために、GPS(Global Positioning System)受信機を利用して走行方位の誤差を補正することも行われていた。すなわち、方位センサから求めた走行方位と、GPS受信機から得られた移動方位を比較し、その差が一定値以上となった場合には、GPS受信機から得られた移動方位に、その時点の走行方位を補正していた。また、車両の走行速度が小さくなる程、GPS受信機から得られる移動方位の精度が劣化することを考慮し、車両の走行速度が一定値以下の場合には、このような補正を行わないようにする制御が行われていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記GPS受信機から得られた移動方位に、その時点の走行方位を補正する従来の技術によれば、車両の走行速度が一定値以下の場合には補正を行わないために次のような問題が生じていた。
【０００９】
すなわち、たとえば、広場や立体駐車場などを走行した後に、道路に戻り走行する場合に、道路が渋滞してた場合を考える。
【００１０】
ここで、広場や立体駐車場などを複雑に走行したことよって、もしくは、広場や立体駐車場内部に対してマップマッチングが適用できないことより周辺の道路上に誤った現在位置が算出されてしまったことによって、走行方位が狂ってしまた場合、道路に戻り走行しても渋滞のために低速でしか走行できないと、GPS受信機から得られる移動方位を利用した走行方位の補正ができない。このため、マップマッチングによって正しい現在位置を算出できなくなると共に、それ以降の現在位置の算出にも悪影響を与える続けることになる。
【００１１】
そこで、本発明は、移動速度によらず、受信機から得られる移動方位の誤り以上に、走行方位が大きく誤っているかどうかを判定することができると共に、誤っている場合に、これよりは誤りが小さい受信機から得られる移動方位に走行方位を補正することができる現在位置算出装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題達成のために、本発明は、たとえば、移動体の現在位置を算出する現在位置算出装置であって、
道路地図を表す道路地図データを記憶する手段と、
前回求めた移動体の走行方位を基準として移動体の現在の走行方位を求める手段と、
移動体の移動速度及び移動距離を求める手段と、
道路地図データを参照し、前回算出した現在位置に、前回の現在位置算出以降の移動体の走行方位と移動距離より求まる移動体の変位を加えた位置に、最も整合する道路上の位置を現在位置として算出する手段と、
移動体の移動方位を、衛星を用いた測位システムを利用して求める受信機と、
移動速度の第ｎ（但し、nは２以上の整数）の範囲において、走行方位と移動方位の差が第ｎのしきい値以上大きい場合にのみ、走行方位を移動方位に合わせる補正を行う手段とを有し、
移動速度の第k(但し、ｋは２以上ｎ以下の整数）の範囲は移動速度の第ｋ-1の範囲に含まれる移動速度より小さな移動速度のみを含み、第ｋのしきい値は第ｋ-1のしきい値より大きな値であることを特徴とする現在位置算出装置を提供する。
【００１３】
このような現在位置算出装置によれば、移動速度が小さい場合には、GPS受信機などの受信機から得られる移動方位の精度が低いことを考慮し、移動速度が大きい場合に比べ、より走行方位と移動方位の差が大きい場合にのみ走行方位を移動方位に合わせる補正を行う。これにより、移動速度の範囲やしきい値を適当、たとえば経験的に求めた値に設定することにより、移動速度が小さく受信機から得られる移動方位の精度が低い場合でも、ある程度以上走行方位が大きく誤っているかどうかを判定することができると共に、ある程度以上誤っている場合に、これよりは誤りが小さい受信機から得られる移動方位に走行方位を補正することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現在位置算出装置の一実施形態を、車載用ナビゲーション装置への適用を例にとり説明する。
【００１５】
図１に、本実施形態に係るナビゲーション装置の構成を示す。
【００１６】
図中、１はマイクロプロセッサやメモリから構成される処理装置、２は表示装置、３は地図データが記憶されたCD-ROMなどの記憶媒体のアクセスを担うドライブ装置、４は利用者の指示の入力を受け付ける入力装置、５は車速センサや方位センサなどから構成されるセンサ装置、６はGPS受信機である。
【００１７】
次に、ドライブ装置３に装着されるCD-ROMなどの記憶媒体に記録された地図データを図２に示す。
【００１８】
ここで、ドライブ装置３に装着されるCD-ROMなどの記憶媒体に記録された地図データについて説明する。
【００１９】
地図データは、メッシュと呼ばれる矩形の地理的範囲毎に用意される。各メッシュの地図データは、図２に示すように、各道路毎に設けられた道路データ２１より構成され、道路データ２１は、道路情報２２と、リンク情報２３よりより構成される。
【００２０】
道路情報２２には、道路を一意に表す道路番号２６と、道路の名称を表す道路名称２４と、その道路の種別（有料道路、国道、県道）などを表す道路種別２７と、その他の道路の情報を表すその他属性２５が含まれる。
【００２１】
また、リンク情報２３には、道路を構成する各リンクについて設けられた、リンクの情報を表すリンクデータ２８が含まれる。ここで、リンクは、道路の形状位置を集合として近似する直線である。
【００２２】
リンクデータ２８は、リンクを一意に表すリンク番号２９と、そのリンクのコスト３０が記述される。
【００２３】
また、リンクデータ２８は、その両端の点である２つのノードについて、それぞれ、ノードを一意に示すノード番号３２と、ノードの位置を表すノード座標３５と、そのノードとリンクを介して連結する全てのノードのノード番号のリストである隣接ノード番号リスト３４を含む。ここで、リンク同士の連結は必ずノードにおいて行われる。たとえば、十字路では、その中心にノードが設けられ、この中心に設けられたノードに４つのリンクが連結する。そして、この場合、中心に設けられたノードの隣接ノード番号リスト３４には、自ノードに連結する４つのリンクの他端の４つのノードのノード番号が記述される。
【００２４】
このような構成において、処理装置１は、センサ装置５の方位センサから入力する車両の走行方位変位を前回求めた走行方位に加えることに今回の走行方位を算出する処理を繰り返す。また、処理装置１は車速センサから入力する車速を時間で積分し車両の走行距離を算出する処理を繰り返す。
【００２５】
そして、処理装置１は、２ｍ走行毎に、算出した走行方位や走行距離の履歴より求まる前回算出した現在位置からの現在の相対変位を、前回算出した現在位置に加えることにより、今回の仮現在位置を求める処理を繰り返す。
【００２６】
そして、処理装置は、一定距離走行毎（たとえば、２ｍ毎）に、仮現在位置周辺の、地図データを参照し、マップマッチング処理によって、仮現在位置や現在の走行方位に最も整合するリンク上の地点を、そのリンク上の地点と仮現在位置との間の距離や、そのリンクの方向などを考慮して求め、これを今回の現在位置とする。また、この際に、現在位置が位置する道路の方位に走行方位を補正する。
【００２７】
また、処理装置１は、算出した現在位置や、車両の進行方位や、入力装置５を介して利用者より指定された内容に基づき、ドライブ装置３を制御し地図データを読み出し、当該地図データの表す地図を表示装置２に表示する。また、この際、地図上に車両の現在位置と進行方位を表すマークを地図に重畳して表示したりする。
【００２８】
以下、本実施形態において、処理装置１が行うGPS受信機を利用した走行方位補正処理について説明する。
【００２９】
図３に、GPS受信機を利用した走行方位補正処理の手順を示す。
【００３０】
この処理は、一定期間毎もしくは一定距離（たとえば２０ｍ）走行毎に実行される。
【００３１】
図示するように、この処理では、処理装置１は、まず、現時点において算出されている走行方位θcを取得し（ステップ３０１）、次にＧＰＳ受信機６からＧＰＳ衛星を利用して求めた移動方位θgを取得する（ステップ３０２）。そして、走行方位θcと移動方位θgの差の絶対値θを求める（ステップ３０２）。
【００３２】
以下、予め定めておいたしきい値v1、ｖ２、v3と現在の車速vとの大小関係、走行方位θcと移動方位θgの差の絶対値θと予め定めておりたしきい値θ１、θ２、θ３との大小関係に応じて、走行方位θｃを移動方位θｇに合わせる補正を行うかどうかを決定する。ただし、しきい値v1、ｖ２、v3はv1＜ｖ２＜v3の関係にあり、しきい値θ１、θ２、θ３はθ１＞θ２＞θ３の関係にある。
【００３３】
まず、現在の車速vがしきい値ｖ１より大きくない場合（ステップ３０４）は、走行方位θｃを補正せずに処理を終了する。
【００３４】
次に、車速ｖがしきい値v1より大きく（ステップ３０４）、しきい値v２より大きくない（ステップ３０５）場合には、差の絶対値θがしきい値θ１より大きいかどうかを調べる（ステップ３１０）。そして、差の絶対値θがしきい値θ１より大きい場合には、走行方位θｃを移動方位θｇに合わせる補正を行い（ステップ３０８）、大きくない場合には走行方位θｃの補正を行わず処理を終了する。
【００３５】
次に、車速ｖがしきい値v1、ｖ２より大きく（ステップ３０４、３０５）、しきい値v３より大きくない（ステップ３０６）場合には、差の絶対値θがしきい値θ２より大きいかどうかを調べる（ステップ３０９）。そして、差の絶対値θがしきい値θ２より大きい場合には、走行方位θｃを移動方位θｇに合わせる補正を行い（ステップ３０８）、大きくない場合には走行方位θｃの補正を行わず処理を終了する。
【００３６】
次に、車速ｖがしきい値v1、ｖ２、ｖ３より大きい場合（ステップ３０４、３０５、３０６）には、差の絶対値θがしきい値θ３より大きいかどうかを調べる（ステップ３０９）。そして、差の絶対値θがしきい値θ３より大きい場合には、走行方位θｃを移動方位θｇに合わせる補正を行い（ステップ３０８）、大きくない場合には走行方位θｃの補正を行わず処理を終了する。
【００３７】
以上の処理の結果、図４に示すように、車速がより大きい場合には、走行方位θcと移動方位θgの差の絶対値が比較的に小さくても、走行方位を移動方位に合わせる補正を行うが、車速がより小さい場合には、走行方位θcと移動方位θgの差の絶対値が比較的に大きい場合にのみ、走行方位を移動方位に合わせる補正を行う。
【００３８】
すなわち、本実施形態は、車速が小さい場合には、GPS受信機から得られる移動方位の精度が低いことを考慮し、車速が大きい場合に比べ、より走行方位と移動方位の差が大きい場合にのみ走行方位を移動方位に合わせる補正を行うようにしたものである。そして、このようにすることにより、しきい値v1、ｖ２、v3、θ１、θ２、θ３を適当に、たとえば経験的に求めた値に設定することによって、車速が小さくGPS受信機から得られる移動方位の精度が低い場合でも、ある程度以上走行方位が大きく誤っているかどうかを、GPS受信機から得られる移動方位より判定することができると共に、ある程度以上走行方位が大きく誤っている場合に、これよりは誤りが小さいGPS受信機から得られる移動方位に走行方位を補正することができる。したがって、低速走行時における走行方位の誤りを、より低減し、以降の現在位置の算出に対する悪影響を軽減することができる。
【００３９】
以上、本発明の位置実施形態について説明した。
【００４０】
なお、以上の実施形態では、車速を４つの範囲に分けて、走行方位の補正を行うかどうかを各範囲毎に異なる基準によって判定したが、車速を３以上の任意数の範囲に分けて走行方位の補正を行うかどうかを各範囲毎に異なる基準によって判定するようにしてよい。この場合にも、車速が比較的に大きい場合には、走行方位θcと移動方位θgの差の絶対値が比較的に小さくても、走行方位を移動方位に合わせる補正が行われ、車速が比較的に小さい場合には、走行方位θcと移動方位θgの差の絶対値が比較的に大きい場合にのみ、走行方位を移動方位に合わせる補正が行われるよう、各基準を設定するようにする。または、全車速の範囲、もしくは部分的な車速の範囲において、走行方位θcと移動方位θgの差の絶対値θ＞Ｆ（ｖ）が成立した場合に走行方位を移動方位に合わせる補正を行い、成立しない場合には走行方位を移動方位に合わせる補正を行わないようにしてもよい。ただし、Ｆ（ｖ）は、全てのvの範囲においてｖｌ＞ｖｓのとき、Ｆ（ｖｌ）＞Ｆ（ｖｓ）とならない値を与える関数であって、少なくとも一部のvの範囲においてｖｌ＞ｖｓのとき、Ｆ（ｖｌ）＜Ｆ（ｖｓ）となる値を与える関数である。
【００４１】
また、本実施形態における処理装置１は、CPUやメモリや適当なOSを備えた電子計算機であってよく、この場合、処理装置１が行う前記各処理は、CPUが、各処理の手順を記述したプログラムを実行することにより実現される。また、このばあい、これらのプログラムはCD-ROMなどの記憶媒体を介して、処理装置１に供給するようにしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、低速走行時における走行方位の誤りを、より低減し、以降の現在位置の算出に対する悪影響を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る地図データの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るナビゲーション装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態に係る走行方位補正可否の判定基準を示す図であある。
【符号の説明】
１処理装置
２表示装置
３ドライブ装置
４入力装置
５センサ装置
６ GPS受信機

Claims

移動体の現在位置を算出する現在位置算出装置であって、
道路地図を表す道路地図データを記憶する手段と、
前回求めた移動体の走行方位を基準として移動体の現在の走行方位を求める手段と、
移動体の移動速度及び移動距離を求める手段と、
道路地図データを参照し、前回算出した現在位置に、前回の現在位置算出以降の移動体の走行方位と移動距離より求まる移動体の変位を加えた位置に、最も整合する道路上の位置を現在位置として算出する手段と、
移動体の移動方位を、衛星を用いた測位システムを利用して求める受信機と、
前記移動体の移動速度が大きい程小さい値になるように設定されたしきい値と、前記現在の走行方位と前記移動方位の差の絶対値と、を比較し、前記現在の走行方位と前記移動方位の差の絶対値が、前記移動体の移動速度に応じた前記しきい値よりも大きい場合に、前記現在の走行方位を前記移動方位に置き換える補正を行う手段と、
を有することを特徴とする現在位置算出装置。
移動体の現在位置を算出する現在位置算出装置であって、
道路地図を表す道路地図データを記憶する手段と、
前回求めた移動体の走行方位を基準として移動体の現在の走行方位Ｃを求める手段と、
移動体の移動速度Ｖ及び移動距離を求める手段と、
道路地図データを参照し、前回算出した現在位置に、前回の現在位置算出以降の移動体の走行方位と移動距離より求まる移動体の変位を加えた位置に、最も整合する道路上の位置を現在位置として算出する手段と、
移動体の移動方位Ｇを、衛星を用いた測位システムを利用して求める受信機と、
所定の条件を満たすか否かを判定し、満たす場合には前記走行方位Ｃを前記移動方位に置き換える補正を行う手段とを有し、
前記所定の条件は、
移動速度Ｖが、所定の移動速度Ｖ１以上で、かつ前記移動速度Ｖ１より大きい所定の移動速度Ｖ２未満であれば、走行方位Ｃと移動方位Ｇの差の絶対値が所定の正の角度θ１より大きい、または、
移動速度Ｖが、前記移動速度Ｖ２以上で、かつ前記移動速度Ｖ２より大きい所定の移動速度Ｖ３未満であれば、走行方位Ｃと移動方位Ｇの差の絶対値が前記所定の正の角度θ１より小さい正の角度θ２より大きい、または、
移動速度Ｖが、前記移動速度Ｖ３以上であれば、走行方位Ｃと移動方位Ｇの差の絶対値が前記所定の正の角度θ２より小さい正の角度θ３より大きい、ことのうちいずれか一つを満たすこと、である
ことを特徴とする現在位置算出装置。
移動体の現在位置を算出する方法であって、
前回求めた移動体の走行方位を基準として移動体の現在の走行方位を求めるステップと、
移動体の移動速度及び移動距離を求めるステップと、
道路地図データを参照し、前回算出した現在位置に、前回の現在位置算出以降の移動体の走行方位と移動距離より求まる移動体の変位を加えた位置に、最も整合する道路上の位置を現在位置として算出するステップと、
移動体の移動方位を、衛星を用いた測位システムを利用して求めるステップと、
前記移動体の移動速度が大きい程小さい値になるように設定されたしきい値と、前記現在の走行方位と前記移動方位の差の絶対値と、を比較し、前記現在の走行方位と前記移動方位の差の絶対値が、前記移動体の移動速度に応じた前記しきい値よりも大きい場合に、前記現在の走行方位を前記移動方位に置き換える補正を行うステップと、
を有することを特徴とする方法。
電子計算機によって読み取られ実行されるプログラムを記憶した記憶媒体であって、
前記プログラムは、
前回求めた移動体の走行方位を基準として移動体の現在の走行方位を求めるステップと、
移動体の移動速度及び移動距離を求めるステップと、
前記電子計算機が記憶した道路地図データを参照し、前回算出した現在位置に、前回の現在位置算出以降の移動体の走行方位と移動距離より求まる移動体の変位を加えた位置に、最も整合する道路上の位置を現在位置として算出するステップと、
移動体の移動方位を、衛星を用いた測位システムを利用して求めるステップと、
前記移動体の移動速度が大きい程小さい値になるように設定されたしきい値と、前記現在の走行方位と前記移動方位の差の絶対値と、を比較し、前記現在の走行方位と前記移動方位の差の絶対値が、前記移動体の移動速度に応じた前記しきい値よりも大きい場合に、前記現在の走行方位を前記移動方位に置き換える補正を行うステップと、を前記電子計算機に実施させる、
ことを特徴とするプログラムを記憶した記憶媒体。