JP4268581B2 - Car navigation system - Google Patents
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Description
本発明は、車載用ナビゲーション装置に関し、特に自立航法システムによる現在位置の測定をより高精度に行うための車載用ナビゲーション装置に関する。 The present invention relates to an in-vehicle navigation device, and more particularly to an in-vehicle navigation device for performing measurement of a current position by a self-supporting navigation system with higher accuracy.
現在の車載用ナビゲーション装置にあっては、その現在位置を検出するために、主にGPS(Global Positioning System)を利用した衛星航法と演算により現在位置検出を行う自立航法の2種類の方法を併用して用いることにより現在位置を検出している。 The current in-vehicle navigation system uses two types of methods, satellite navigation that mainly uses GPS (Global Positioning System) and autonomous navigation that detects the current position by calculation, in order to detect the current position. The current position is detected by using it.
上記2つの方法のうち、GPSを利用した衛星航法は、3個以上のGPS衛星から発信される電波をGPS受信機により受信し、それぞれの衛星の位置及びそれぞれの衛生からの電波の伝達時間をカウントすることにより、各衛星からの距離を演算して車両の絶対位置検出を行うものである。一方、自立航法による現在位置検出は、GPS衛星電波の受信の難しいトンネル内あるいはビル街等での現在位置検出を行うものであり、車輪の回転から距離を算出する距離センサや、移動方向を算出するためのジャイロにより現在位置を推測するものである。 Of the above two methods, satellite navigation using GPS receives radio waves transmitted from three or more GPS satellites by a GPS receiver, and determines the position of each satellite and the transmission time of radio waves from each hygiene. By counting, the distance from each satellite is calculated to detect the absolute position of the vehicle. On the other hand, current position detection by self-contained navigation is to detect the current position in tunnels or buildings where it is difficult to receive GPS satellite radio waves. Distance sensors that calculate the distance from the rotation of the wheels and movement directions are calculated. The current position is estimated by a gyro for the purpose.
上述の現在位置検出方法の具体例を図6を参照して以下に示す。図6は下記特許文献1に記載の車載用ナビゲーション装置の絶対位置算出手段の構成図である。
下記特許文献1(特開平09−280877号公報)に記載の車載用ナビゲーション装置は、ジャイロから自動車等の移動体の相対方位を算出する進行方位算出手段101と、車輪の回転から移動体の走行距離を算出する走行距離算出手段102と、進行方位算出手段101で算出した相対方位とGPS受信機から出力されたGPS方位とを用いて絶対方位を算出する絶対方位算出手段104と、絶対方位算出手段104で算出した絶対方位と走行距離算出手段102で算出した走行距離とを用いて走行ベクトルを算出するベクトル算出手段105と、ベクトル算出手段105で算出した走行ベクトルを積算することによって絶対位置を算出し、GPS受信機からGPS位置を得たときには、そのGPS位置を用いて絶対位置を初期化する絶対位置算出手段106とで構成する。
A specific example of the above-described current position detection method will be described below with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram of the absolute position calculation means of the in-vehicle navigation device described in
The in-vehicle navigation device described in the following Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-280877) includes traveling direction calculation means 101 that calculates a relative direction of a moving body such as an automobile from a gyro, and traveling of the moving body from the rotation of a wheel. Travel distance calculating means 102 for calculating the distance, absolute azimuth calculating
また、ベクトル算出手段105は、走行距離算出手段102が算出した走行距離と絶対方位算出手段104が算出した絶対方位とから、走行距離を長さ、絶対方位を向きとする走行ベクトルを一定走行時間あるいは一定距離毎に算出し、絶対位置算出手段106はシステムで定められた初期位置の緯度及び経度に前記ベクトル算出手段105で一定時間毎あるいは一定距離毎に算出される走行ベクトルを直交座標成分に分解した差分緯度及び差分経度を逐次加算して絶対位置を算出、更新することにより現在位置の検出を行っている。
Further, the
上述の構成により、自立航法用のセンサのみでGPS受信機の受信、非受信に関わらず連続的かつ高精度に位置検出を行うことができるようになる。 With the above-described configuration, it becomes possible to perform position detection continuously and with high accuracy regardless of reception or non-reception of the GPS receiver using only the self-contained navigation sensor.
しかしながら、上記特許文献1のような自立航法システムによる位置検出方法では、検出したベクトルの向きに走行距離だけ進んだ地点を現在地として演算を繰り返すうちに、実際の軌跡からのズレが大きくなるという欠点がある。図7は、右カーブを走行する車両が1秒毎に10°の相対角度変化で走行した場合の絶対位置の推移を示す図である。
However, in the position detection method by the self-contained navigation system as in the above-mentioned
すなわち、従来は車両の向いている向きを角度センサ(ジャイロ)で検出してベクトルの向きとし、距離センサにより検出された走行距離をベクトルの長さとして自立航法により現在位置を検出するが、図7に示すように、例えば実際の道路Rがほぼ同心円状にカーブを描いている場合、ジャイロにより検出される車両の向きが移動が開始されてから検出されるために道路Rに対して若干内側に推移する。この向きを推定ルートの進行方向ベクトルERの向きとして検出すると、検出される現在位置が実際の位置より内側に切れ込むようなかたちとなり、その結果進行方向及び走行距離にずれが生じるため正確な現在位置の検出が行えず、さらに、このような進行ベクトルERは測位されるごとに前回の進行ベクトルに逐次加算されて検出されることから、現在位置測位が進むほどに誤差が増大し、正確な現在位置の検出がより困難になってしまう。これは、例えばループ橋を走行中の場合などに特に問題になり、ループ橋の上には他の道路が存在することよくあるために衛星航法による現在位置検出が行えない状態で長時間カーブを走行することとなる。このような場合は上述の問題点から自立航法による現在位置検出が正確に行えず、よってユーザが誤認識する恐れがある。 In other words, conventionally, the current position is detected by self-contained navigation with the direction of the vehicle detected by an angle sensor (gyro) as the vector direction and the travel distance detected by the distance sensor as the vector length. As shown in FIG. 7, for example, when the actual road R has a substantially concentric curve, the direction of the vehicle detected by the gyro is detected after the movement is started, and therefore slightly inside the road R. Transition. When this direction is detected as the direction of the traveling direction vector ER of the estimated route, the detected current position is cut inward from the actual position. As a result, the traveling direction and the travel distance are shifted. Further, since the progress vector ER is detected by being sequentially added to the previous progress vector every time the positioning is performed, the error increases as the current position positioning progresses. Position detection becomes more difficult. This is particularly a problem when traveling on a loop bridge, for example, and there are often other roads on the loop bridge, so it is difficult to detect the current position by satellite navigation for a long time. It will run. In such a case, the current position cannot be accurately detected by the self-contained navigation due to the above-mentioned problems, and thus there is a possibility that the user may erroneously recognize.
本発明者らは、上述の問題点に鑑み、車載用ナビゲーション装置において、ループ橋のような衛星航法を行うことができない地点での現在位置の高精度な検出方法を種々検討した結果、取得した相対方位と走行距離から円弧あるいは円弧に近似した想定ルート上に現在位置を求めるようになせば、円弧状の道路や高速道路のようなクロソイド曲線が採用された道路上を走行している際にも現在位置を高精度に検出することができることを見出し、本発明に至ったものである。 In view of the above-mentioned problems, the present inventors obtained various results of highly accurate detection methods of the current position at a point where satellite navigation such as a loop bridge cannot be performed in an in-vehicle navigation device. If the current position is found on the assumed route that approximates the arc or arc from the relative direction and travel distance, when traveling on a road that uses a clothoid curve such as an arc road or expressway Has also found that the current position can be detected with high accuracy, and has reached the present invention.
すなわち、本発明の目的は、車載用のナビゲーション装置における自立航法システムにおいて、現在位置をより高精度に検出することができる車載用ナビゲーション装置を提供することにある。 That is, an object of the present invention is to provide an in-vehicle navigation device capable of detecting a current position with higher accuracy in a self-contained navigation system in an in-vehicle navigation device.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の車載用ナビゲーション装置は、角度センサにより自車の相対方位の変化量を検出する相対方位変化量検出手段と、距離センサにより自車の走行距離を検出する走行距離検出手段と、所定時間間隔で出力される前記相対方位変化量検出手段及び前記走行距離検出手段の出力結果から自車位置を演算により検出する現在位置演算手段と、前記現在位置演算手段により検出された位置座標を記憶する描画データ記憶部と、からなる自立航法システムを備える車載用ナビゲーション装置であって、
前記現在位置演算手段は、前記相対方位変化量検出手段により検出された相対方位変化量をθとし、前記走行距離検出手段により検出された走行距離をLとし、直前に検出された位置座標における進行方向をy軸とするx−y座標系において、前記相対方位変化量θ及び走行距離LをN分割し、前記直前に検出された位置座標から、進行方向θ/Nで走行距離L/Nだけ進んだ位置を検出する位置検出を合計N回行うことにより、自車の現在位置を検出することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the in-vehicle navigation device according to
The current position calculation means sets the relative azimuth change detected by the relative azimuth change detection means to θ, sets the travel distance detected by the travel distance detection means to L, and proceeds at the position coordinates detected immediately before. In the xy coordinate system with the direction as the y-axis, the relative azimuth variation θ and the travel distance L are divided into N, and the travel distance L / N is calculated in the travel direction θ / N from the position coordinates detected immediately before. The present invention is characterized in that the current position of the host vehicle is detected by performing position detection for detecting the advanced position a total of N times.
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の車載用ナビゲーション装置に係り、前記描画データ記憶部は、前記現在位置演算手段において検出される位置座標の検出過程で検出された位置座標をも記憶し、前記現在位置の位置座標の検出過程で検出された位置座標を連結した軌跡を自車の走行軌跡として表示部に表示することを特徴とする。
Further, an invention according to claim 2 relates to a vehicle navigation apparatus according to
請求項3に記載の車載用ナビゲーション装置は、角度センサにより自車の相対方位の変化量を検出する相対方位変化量検出手段と、距離センサにより自車の走行距離を検出する走行距離検出手段と、所定時間間隔で出力される前記相対方位変化量検出手段及び前記走行距離検出手段の出力結果から自車位置を演算により検出する現在位置演算手段と、前記現在位置演算手段により検出された位置座標を記憶する描画データ記憶部と、からなる自立航法システムを備える車載用ナビゲーション装置であって、
前記現在位置演算手段は、前記相対方位変化量検出手段により検出された相対方位変化量をθとし、前記走行距離検出手段により検出された走行距離をLとし、直前に検出された位置座標における進行方向をy軸とするx−y座標系において、前記相対方位変化量θ及び走行距離LをN分割し、前記直前に検出された位置座標から、進行方向(θ/2)/Nで走行距離L/Nだけ進んだ位置を検出し、この位置から更に進行方向θ/Nで走行距離L/Nだけ進んだ位置を検出する位置検出を合計N−1回行うことにより、自車の現在位置を検出することを特徴とする。
The in-vehicle navigation device according to claim 3 is a relative azimuth change amount detecting means for detecting a change amount of the relative azimuth of the own vehicle by an angle sensor, and a travel distance detecting means for detecting a mileage of the own vehicle by a distance sensor. A current position calculation means for detecting the position of the vehicle from the output results of the relative azimuth change detection means and the travel distance detection means output at predetermined time intervals, and position coordinates detected by the current position calculation means A vehicle-mounted navigation device equipped with a self-contained navigation system comprising a drawing data storage unit for storing
The current position calculation means sets the relative azimuth change detected by the relative azimuth change detection means to θ, sets the travel distance detected by the travel distance detection means to L, and proceeds at the position coordinates detected immediately before. In the xy coordinate system having the direction as the y-axis, the relative azimuth change amount θ and the travel distance L are divided into N, and the travel distance in the traveling direction (θ / 2) / N from the position coordinates detected immediately before. A current position of the host vehicle is detected by detecting a position advanced by L / N and performing position detection for detecting a position further advanced by a travel distance L / N in the traveling direction θ / N from this position a total of N−1 times. Is detected.
また、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の車載用ナビゲーション装置に係り、前記描画データ記憶部は、前記現在位置演算手段において検出される位置座標の検出過程で検出された位置座標をも記憶し、前記現在位置の位置座標の検出過程で検出された位置座標を連結した軌跡を自車の走行軌跡として表示部に表示することを特徴とする。 Further, the invention according to claim 4 relates to a vehicle navigation apparatus according to claim 3, wherein the drawing data storage unit, said detected by the detection process of the position coordinates detected at the current position calculating means position Coordinates are also stored, and a trajectory obtained by connecting position coordinates detected in the process of detecting the position coordinates of the current position is displayed on the display unit as a travel trajectory of the host vehicle.
本発明は上記構成を備えることにより、以下に示すような効果を得ることができる。すなわち、請求項1に記載の発明によれば、前記相対方位変化量検出手段により検出された相対方位変化量θと、前記走行距離検出手段により検出された走行距離Lとを用い、前記相対方位変化量θ及び走行距離LをN分割し、前記直前に検出された位置座標から、進行方向θ/Nで走行距離L/Nだけ進んだ位置を検出する位置検出を合計N回行うことにより、自車の現在位置を検出するようになっているため、従来のように前回確定した位置座標から相対方位変化量θの方向へ走行距離Lの長さを有する進行ベクトルから現在位置を検出する方法に比べ、前回確定した位置座標からより円軌道に近い走行軌跡を描いて現在位置を検出するようになり、以って車両の走行する道路の軌跡に近い走行軌跡が描かれることからより高精度な現在位置検出を行うことができるようになる。 By providing the above configuration, the present invention can obtain the following effects. That is, according to the first aspect of the present invention, the relative azimuth change amount θ detected by the relative azimuth change amount detection unit and the travel distance L detected by the travel distance detection unit are used to calculate the relative azimuth. By dividing the change amount θ and the travel distance L into N, and performing position detection for detecting a position advanced by the travel distance L / N in the traveling direction θ / N from the position coordinates detected immediately before, a total of N times, Since the current position of the host vehicle is detected, a method of detecting the current position from a traveling vector having a length of the travel distance L in the direction of the relative azimuth change θ from the previously determined position coordinates as in the prior art. Compared to, the current position is detected by drawing a travel locus that is closer to a circular orbit from the previously determined position coordinates. Present position It is possible to perform the detection.
また、請求項2に記載の発明によれば、上記請求項1に記載の現在位置検出方法を行うことにより導き出された所定間隔で行われる位置座標検出間の座標データを描画データ記憶部により記憶し、このデータを正規(所定間隔で行われる位置座標検出結果)の位置座標データと同様にマップマッチング等を行って表示部に表示することにより、位置座標検出の時間間隔に拘束されない更新速度で表示を行うことができ、さらにはスクロール表示のような連続的な表示を行うこともできる。 According to the second aspect of the present invention, the drawing data storage unit stores the coordinate data between the position coordinate detections performed at predetermined intervals derived by performing the current position detection method according to the first aspect. Then, this data is displayed on the display unit by performing map matching or the like in the same manner as normal position coordinate data (position coordinate detection result performed at a predetermined interval), so that the update speed is not restricted by the time interval of position coordinate detection. Display can be performed, and further, continuous display such as scroll display can be performed.
請求項3に記載の発明によれば、前記相対方位変化量検出手段により検出された相対方位変化量θと、前記走行距離検出手段により検出された走行距離Lとを用い、前記相対方位変化量θ及び走行距離LをN分割し、前記直前に検出された位置座標から、進行方向(θ/2)/Nで走行距離L/Nだけ進んだ位置を検出し、この位置から更に進行方向θ/Nで走行距離L/Nだけ進んだ位置を検出する位置検出を合計N−1回行うことで自車の現在位置を検出することにより、円軌道を走行中の車両の走行軌跡をその円に内接する多角形を想定し、その多角形の各辺と同様の進行ベクトルを引くことにより、より高精度な現在位置検出を行うことができるようになる。 According to a third aspect of the present invention, the relative azimuth change amount is detected by using the relative azimuth change amount θ detected by the relative azimuth change amount detection means and the travel distance L detected by the travel distance detection means. θ and the travel distance L are divided into N, and a position advanced by the travel distance L / N in the traveling direction (θ / 2) / N is detected from the position coordinates detected immediately before, and the traveling direction θ is further detected from this position. The current position of the vehicle is detected by performing position detection for detecting the position advanced by the travel distance L / N at / N a total of N−1 times, and thereby the travel locus of the vehicle traveling on the circular orbit is represented by the circle. Assuming a polygon that is inscribed in and drawing a progression vector similar to each side of the polygon, the current position can be detected with higher accuracy.
また、請求項4に記載の発明によれば、上記請求項3に記載の現在位置検出方法を行うことにより導き出された所定間隔で行われる位置座標検出間の座標データを描画データ記憶部により記憶し、このデータを正規(所定間隔で行われる位置座標検出結果)の位置座標データと同様にマップマッチング等を行って表示部に表示することにより、位置座標検出の時間間隔に拘束されない更新速度で表示を行うことができ、さらにはスクロール表示のような連続的な表示を行うこともできる。
According to a fourth aspect of the present invention, the drawing data storage unit stores coordinate data between position coordinate detections performed at predetermined intervals derived by performing the current position detection method according to the third aspect. Then, this data is displayed on the display unit by performing map matching or the like in the same manner as normal position coordinate data (position coordinate detection result performed at a predetermined interval), so that the update speed is not restricted by the time interval of position coordinate detection. Display can be performed, and further, continuous display such as scroll display can be performed.
以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための車載用ナビゲーション装置を例示するものであって、本発明をこれらに特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。 Hereinafter, the best embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies an in-vehicle navigation device for embodying the technical idea of the present invention, and is not intended to specify the present invention. Other embodiments within the scope are equally applicable.
本発明の一実施例に係る車載用ナビゲーション装置を以下に説明する。
図1は本発明の実施例1に係る車載用ナビゲーション装置の機能ブロック図であり、図2は移動中の車両の位置座標の検出方法を模式的に示す図である。
An in-vehicle navigation device according to an embodiment of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a functional block diagram of an in-vehicle navigation device according to
本発明の車載用ナビゲーション装置1は車両に搭載され、GPS受信部10と、GPSデータ記憶部11と、自立航法センサ12と、現在位置演算部13と、CDROM14と、地図用バッファ15と、位置補正部16と、描画制御部17と、操作部18と、表示部19とから構成されている。また、このナビゲーション装置1は衛星航法と自立航法を並列して動作させるものである。
The in-
GPS受信部10は車両が衛星航法を行う際に使用されるものであり、複数のGPS衛星10aからの電波を受信し、前記複数のGPS衛星10aとの距離から車両の位置を演算出力するものであり、GPSデータ記憶部11は前記GPS受信部10で受信した測位データを記憶するものである。
The
自立航法センサ12は自立航法を行う際に使用されるものであり、車両の車輪に搭載され、車輪の回転により出力されるパルス信号から走行距離を検出する距離センサ12aと、機械ジャイロ、振動ジャイロ、光学ジャイロ等からなるジャイロ及び加速度センサ等により車両の進行方位及び相対方位変化量を検出する角度センサ12bとからなり、現在位置演算部13は、前記距離センサ12aと角度センサ12bとの出力結果から車両の現在位置を検出するものであるが現在位置の検出方法については後に説明する。また、CDROM14は車両の走行位置周辺の地図データが記憶されており、地図用バッファ15はCDROM14に記憶された地図データを一時的に保存するものである。
The self-contained
位置補正部16はマップマッチング制御部16aと描画データ記憶部16bとからなり、描画データ記憶部16bは、前記GPS受信部10により受信したデータに基づいて衛星航法による検出結果及び各種センサの検出結果を用いて自立航法により検出した現在位置演算結果による現在位置データ及び走行軌跡等を記憶するものであり、マップマッチング制御部16aはCDROM14内の地図データと、衛星航法あるいは自立航法により検出された現在位置及び走行軌跡とをマッチングするものであり、このマップマッチングには、前記衛星航法あるいは自立航法で求めた車両位置を道路データ中の最寄りの道路に投影して車両位置マークを正しい道路上に修正する投影法と、前記衛星航法あるいは自立航法で求めた車両位置の移動軌跡と道路データでの道路形状を比較して走行中の正しい道路を探し、該道路上に修正するパターンマッチング法の2つがあり、本実施例においてはその何れかを使用してマップマッチングを行うがその方法については公知の方法を使用し、ここでは詳細な説明は行わない。
The
描画制御部17は車両位置描画部17aと地図描画部17bとからなり、車両位置描画部17aは前記位置補正部16のマップマッチング制御部16aによってマップマッチングが行われた現在位置データ及び走行軌跡と地図データを合わせて描画し、地図描画部17bは地図表示のみを行う場合に地図の描画を行う部分である。また、操作部18は経路探索実行時の目的地の設定あるいは表示マップの変更等種々の操作を行うものであり、表示部19は前記描画制御部17によって描画された地図データあるいは経路表示等が行われた描画データを液晶表示パネル(図示省略)等に表示するものである。
The
次に、現在位置演算部13において実行される現在位置検出方法を説明する。
自立航法が実行され、現在位置演算部13により現在位置検出が開始されると、現在位置演算部13は、先ず予め設定された現在位置を描画する時間間隔(例えば1秒間隔)を参照し、その時間間隔が経過する毎に現在位置検出を行う。図2は本発明の実施例1に係る車載用ナビゲーション装置を搭載した車両が左曲がりのカーブを走行する状態を示す図である。ここでは、車両20が前回確定している車両位置P1(x1、y1)から所定時間経過後の車両位置P2(x2、y2)まで移動した際の現在位置検出方法について説明する。なお、図2において車両位置座標が描かれているx−y座標系は、そのy軸が前回確定している車両位置における車両20の向きをy座標として表示している。
Next, a current position detection method executed in the current
When self-contained navigation is executed and current position detection is started by the current
自立航法が開始され、図2に示すように、車両20が左カーブに差しかかると、角度センサ12bにおいて所定の大きさを有する相対方位変化量が検出される。このとき現在位置演算部13では、円弧あるいは円弧に近似したルートを走行しているものと想定し、半径rの円の円周上を走行しているものとして走行軌跡を算出する。
When the self-contained navigation is started and the
すなわち、現在位置演算部13では、前回衛星航法あるいは自立航法により検出された測位位置P1(x1、y1)から所定時間経過後に自立航法により検出される位置P2(x2、y2)まで移動した場合、その移動量を半径rの円弧上を走行したとして、相対方位変化量をθ(θ≠0、−π/2≦θ≦π/2)とし(ただし、θはy軸上を0とし、反時計方向を+方向とする)、位置P2を前記半径rの中心から見ると、
x軸方向に r・cosθ
y軸方向に r・sinθ
の位置にある。すなわち、この位置P2の前回の測位位置P1からの移動量は、
x軸方向に r・cosθ−r ・・・(X0)
y軸方向に r・sinθ ・・・(Y0)
である。
That is, in the current
r · cosθ in the x-axis direction
r · sinθ in the y-axis direction
In the position. That is, the amount of movement of this position P2 from the previous positioning position P1 is
In the x-axis direction, r · cos θ-r (X0)
In the y-axis direction r · sin θ (Y0)
It is.
前述の式において、rは未知数であるが、円弧の全周と相対方位変化量θ及び走行距離Lとの関係から、
2・r・π・(θ/(2・π))=L (π=円周率)
r=L/θ
と表すことができるから、これを前記(X1)、(Y1)式に代入すると、前回の自車位置P1からの変位は、
x軸方向に (L/θ)・(cosθ−1) ・・・(X1)
y軸方向に (L/θ)・sinθ ・・・(Y1)
と表すことができる。
In the above equation, r is an unknown number, but from the relationship between the entire circumference of the arc, the relative azimuth change amount θ, and the travel distance L,
2 · r · π · (θ / (2 · π)) = L (π = circumference ratio)
r = L / θ
Therefore, if this is substituted into the equations (X1) and (Y1), the displacement from the previous vehicle position P1 is
In the x-axis direction (L / θ) · (cos θ-1) (X1)
In the y-axis direction (L / θ) · sinθ (Y1)
It can be expressed as.
現在位置演算部13は、所定時間間隔(例えば1秒間隔)で検出される相対方位変化量θと走行距離Lを用いて上記(X1)、(Y1)式を計算することにより、前記所定時間での移動量を算出することができ、この移動量を前回確定した位置座標(P1(x1、y1))に逐次加算することにより現在位置の位置座標(P2(x2、y2))を検出することができる。この方法によれば、従来のように円弧上を移動する車両を直線状のベクトルを算出することにより生じる走行距離あるいは走行角度の誤差が生ずることがなく、以ってより高精度な現在位置検出を行うことができるようになり、現在位置演算部13によって求められた現在位置をマップマッチング制御部16aにおいてマップマッチングを行う際にも高精度な現在位置の検出を行うことができるようになる。
The current
しかしながら、上記(X1)、(Y1)式では、相対方位変化量θ=0、すなわち直線方向に車両20が走行している場合は適応することができないので、直線方向に車両が走行している場合は、前回確定した位置座標における進行方向にLだけ進んだ距離を自車位置として算出することとする。
However, in the above formulas (X1) and (Y1), the relative azimuth change amount θ = 0, that is, the
また、ここでは相対方位変化量θが−π/2≦θ≦π/2の場合について説明したが、±π/2を超える領域にも適応したい場合は、同様に幾何条件から式を算出すればよい。ただし、自立航法センサ12の検出間隔を例えば1秒とすれば、1秒で±π/2を超える相対方位変化量が検出される場合は考えにくいため、ここではθが−π/2≦θ≦π/2の場合についてのみ説明することとする。
In addition, here, the case where the relative azimuth change amount θ is −π / 2 ≦ θ ≦ π / 2 has been described, but if it is desired to apply to a region exceeding ± π / 2, an equation is similarly calculated from the geometric condition. That's fine. However, if the detection interval of the self-contained
次に本実施例に係る車載用ナビゲーション装置により経路案内が行われた場合の現在位置検出工程を図3を参照して以下に説明する。図3は現在位置検出工程を示すフローチャートである。
先ず、車載用ナビゲーション装置1が起動され、経路案内等がなされると、ステップS1において予め設定されている自立航法センサ12の検出時間間隔T1と、GPS受信部10での衛星からの電波受信時間間隔T2とを取得する。前記T1は、自立航法を行う場合に自立航法センサ12が走行距離及び相対方位変化量を検出するタイミングが設定されたものであり、比較的短い間隔(例えば1秒間隔)で設定されている。また、前記T2は、GPS衛星との通信タイミングを設定したものであり、GPS衛星との通信は比較的時間を要するために前記T1よりも長い時間が設定されている。そして、ステップS2においてGPS衛星10aを利用した測位を開始する。衛星航法による現在位置測位は、自立航法に比べて高精度に現在位置を測位することが可能であるため、ここでは優先的に実行される。
Next, the current position detection process when the route guidance is performed by the vehicle-mounted navigation device according to the present embodiment will be described below with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing the current position detection process.
First, when the vehicle-mounted
衛星航法による現在位置測位を開始し、ステップS3においてGPS受信部10による電波の受信がなされると、ステップS4において、GPS受信部10により受信した複数のGPS衛星10aからの受信データを前記複数のGPS衛星との通信速度から各々のGPS衛星との距離を算出し、割り出したGPS衛星との距離をGPSデータ記憶部11に記憶し、そのデータから現在位置を割り出す。そして前記割り出した現在位置はステップS5においてマップマッチング制御部16aにより地図用バッファ15に記憶された現在位置周辺の地図上の例えば道路上に位置補正がなされ、続いてステップS6で前記地図用バッファ15内の周辺地図に前記マップマッチングがなされた現在位置及び、自車の走行軌跡を車両位置描画部17aにおいて合わせて描画し、表示部19に表示する。
When the current position measurement by satellite navigation is started and radio waves are received by the
ここで、経路案内が設定されている場合は目的地に到達したか否かを検出し、目的地に到達していない場合は、T2が経過したか否かを検出する。目的に到達した場合は経路案内を終了し、目的地に到達せず、かつT2が経過した場合はステップS2に戻り、GPS受信による現在位置検出を再度行う(ステップS7、S8)。 Here, if route guidance is set, it is detected whether or not the destination has been reached, and if it has not reached the destination, it is detected whether or not T2 has elapsed. If the destination is reached, the route guidance is terminated. If the destination is not reached and T2 has elapsed, the process returns to step S2, and the current position detection by GPS reception is performed again (steps S7, S8).
前記ステップS3においてGPS受信が行えないと判断された場合、すなわち、車両がトンネル内あるいは高層ビル街等を走行しているためにGPS衛星との通信が不能である場合は、ステップS9において自立航法が開始され、現在位置演算部13はそれまでの走行軌跡のデータあるいは前回確定した位置座標のデータ等を描画データ記憶部16bから取得する。さらにステップS10において自立航法センサ12からの走行距離及び相対方位変化量を取得し、前記ステップS9、S10で取得した前回確定した位置座標及びセンサ出力から前記(X1)、(Y1)式を用いて現在位置を演算出力する(ステップS11)。前記割り出した現在位置はステップS12においてマップマッチング制御部16aにより地図用バッファ15に記憶された現在位置周辺の地図上の例えば道路上に位置補正がなされ、続いてステップS13で前記地図用バッファ15内の周辺地図に前記マップマッチングがなされた現在位置及び、自車の走行軌跡を車両位置描画部17aにおいて合わせて描画し、表示部19に表示する。
If it is determined in step S3 that GPS reception cannot be performed, that is, if the vehicle is traveling in a tunnel or a high-rise building street and cannot communicate with a GPS satellite, the self-contained navigation is performed in step S9. Is started, and the current
ここで、経路案内が設定されている場合は目的地に到達したか否かを検出し、目的地に到達していない場合は、T1が経過したか否かを検出する。目的地に到達した場合は経路案内を終了し、目的地に到達せず、かつT1が経過した場合はステップS9に戻り、現在位置演算部13による現在位置検出を再度行う(ステップS14、S15)。ちなみにこのとき、GPS受信を継続して行うようにし、GPS受信が行える状態に復帰した場合は直ちにステップS4に移行し、GPS受信結果による現在位置表示を行うようにする。
Here, if route guidance is set, it is detected whether or not the destination has been reached, and if it has not reached the destination, it is detected whether or not T1 has elapsed. If the destination has been reached, the route guidance is terminated. If the destination has not been reached and T1 has elapsed, the process returns to step S9, and the current
上述の方法によれば、衛星航法と自立航法を両立して行うことにより、GPS受信の行える地点はもちろん、GPS受信が行えない地点であってもより高精度な現在位置算出を行うことができるようになり、以ってより高精度な現在位置表示及び経路案内等を行えるようになる。 According to the above-described method, by performing both satellite navigation and self-contained navigation, it is possible to calculate the current position with higher accuracy even at locations where GPS reception is not possible, as well as locations where GPS reception is possible. As a result, the current position display and route guidance can be performed with higher accuracy.
さらに、上記実施例1とは異なる現在位置検出手段を用いた自立航法による車載用ナビゲーション装置を以下に示す。ただし、本実施例に係る車載用ナビゲーション装置はその構成は前記実施例1と同様であり、現在位置演算部13の演算方法のみが前記実施例1と異なることから、車載用ナビゲーション装置の各構成については重複する説明を省略し、異なる部分についてのみ説明を行うものとする。さらに図3に示す現在位置検出の工程についても同様であるため現在位置検出の手順については説明を省略する。
Further, an in-vehicle navigation device based on self-contained navigation using a current position detection unit different from that of the first embodiment is shown below. However, the configuration of the in-vehicle navigation device according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and only the calculation method of the current
図4は実施例2における現在位置検出が行われた一例を分かりやすく示した図であり、図4におけるy座標は位置座標P3(x3、y3)での進行方向とし、このy軸から時計方向を+方向とし、図中の位置座標P3(x3、y3)から位置座標P4(x4、y4)までの相対方位変化量θは20°である。
本実施例の車載用ナビゲーション装置に搭載された現在位置検出部13は、前回確定した位置座標P3から所定時間後に自立航法センサのセンサ出力が行われる位置座標P4まで走行する場合、所定時間間隔で距離センサ12a及び角度センサ12bから検出される走行距離L及び相対方位変化量θのそれぞれを複数(N)個に分割し、前回確定した位置座標P3から分割した相対方位変化量θ/N方向で走行距離L/Nの長さを有する進行ベクトルを算出し、前記進行ベクトルをN個連結した地点を現在位置として検出するものである。
FIG. 4 is a diagram showing an example in which the current position is detected in the second embodiment in an easy-to-understand manner. The y coordinate in FIG. 4 is a traveling direction at the position coordinates P3 (x 3 , y 3 ), and this y axis The clockwise direction is the + direction, and the relative azimuth change amount θ from the position coordinate P3 (x 3 , y 3 ) to the position coordinate P4 (x 4 , y 4 ) in the figure is 20 °.
The current
図4を参照して詳細に説明すると、車両20が緩やかな右カーブを描く道路R上を走行中のときに自立航法による現在位置検出が行われた場合、従来は前回確定した位置座標P3から所定時間(T1)後の車両の位置座標を検出すると、前回確定した位置座標P3から相対方位変化量θ(20°)の方向へ図中の進行ベクトルER1のように実際の道路Rに対して内側に推移してしまうため、検出される所定時間後の位置座標P4"は実際の位置座標P4からかなり離れた位置として検出されている。
Describing in detail with reference to FIG. 4, when the current position is detected by self-contained navigation while the
それに対し、本実施例に係る現在位置検出方法を適応した場合は、図4に示すように、P4地点に到達した際に出力された相対方位変化量θ=20°及び走行距離Lに基づいて先ず分割数N=10で前記相対方位変化量θと走行距離Lを分割し、前記分割した相対方位変化量θ/N方向で走行距離L/Nの長さを有する進行ベクトル30を前回確定した位置座標P3(x3、y3)からひく。さらに位置座標P3(x3、y3)からひかれた進行ベクトル30の先端部の座標40から同様に前記分割した相対方位変化量θ/N方向で走行距離L/Nの長さを有する進行ベクトル31をひき、その先端部の座標41を求める。そしてこの処理をN(10)回行った結果求められる位置座標P4'を、P4地点における位置座標として検出する。
On the other hand, when the current position detection method according to the present embodiment is applied, as shown in FIG. 4, based on the relative azimuth change θ = 20 ° and the travel distance L output when the point P4 is reached. First, the relative azimuth change amount θ and the travel distance L are divided by the number of divisions N = 10, and a
この方法によれば、若干の誤差は残るものの、図4からも明らかなように従来の方法に比べて格段に誤差を削減することができる。したがって、以降のマップマッチング処理の際にはほぼ実際の位置と一致する現在位置表示を行うことができるようになる。 According to this method, although a slight error remains, the error can be remarkably reduced as compared with the conventional method as is apparent from FIG. Therefore, in the subsequent map matching processing, it is possible to display the current position that substantially matches the actual position.
更に、本実施例による現在位置検出方法では、所定時間T1間隔で検出される位置座標の他に、所定時間間隔で検出される各位置座標間の位置をも同時に検出していることから、これを同様にマップマッチングし、表示部19に表示することもでき、以って例えば表示部19の更新速度が所定時間T1よりも短い場合であっても常に現在位置の更新を行えるようになり、滑らかなスクロール表示を行うことができるようになる。 Further, in the current position detection method according to the present embodiment, since the position coordinates detected at predetermined time intervals are simultaneously detected in addition to the position coordinates detected at predetermined time intervals T1, Can also be map-matched and displayed on the display unit 19, so that, for example, the current position can always be updated even when the update speed of the display unit 19 is shorter than the predetermined time T1, Smooth scroll display can be performed.
更に他の現在位置検出方法として、以下には実施例3に係る車載用ナビゲーション装置を説明する。ただし、本実施例に係る車載用ナビゲーション装置においてもその構成は前記実施例1と同様であり、現在位置演算部13の演算方法のみが前記実施例1と異なることから、車載用ナビゲーション装置の各構成については重複する説明を省略し、異なる部分についてのみ説明を行うものとする。さらに図3に示す現在位置検出の工程についても同様であるため現在位置検出の手順については説明を省略する。
As still another current position detection method, an in-vehicle navigation device according to Example 3 will be described below. However, the configuration of the in-vehicle navigation device according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and only the calculation method of the current
図5は実施例3における現在位置検出が行われた一例を分かりやすく示した図であり、図5におけるy座標は位置座標P5(x5、y5)での進行方向とし、このy軸から時計方向を+方向とし、図中の位置座標P5(x5、y5)から位置座標P6(x6、y6)までの相対方位変化量θは20°である。
本実施例の車載用ナビゲーション装置に搭載された現在位置検出部13は、前回確定した位置座標P5から所定時間後に自立航法センサのセンサ出力が行われる位置座標P6まで走行する場合、所定時間間隔で距離センサ12a及び角度センサ12bから検出される走行距離L及び相対方位変化量θのそれぞれを複数(N)個に分割し、前回確定した位置座標P5から分割した相対方位変化量(θ/2)/N方向で走行距離L/Nの長さを有する進行ベクトル(50)を算出し、更に前記進行ベクトルの端点(60)から分割した相対方位変化量θ/N方向で走行距離L/Nの長さを有する進行ベクトル(51)を算出し、前記進行ベクトルを(N−1)個連結した地点を現在位置として検出するものである。
FIG. 5 is a diagram showing an example in which the current position is detected in the third embodiment in an easy-to-understand manner. The y coordinate in FIG. 5 is the traveling direction at the position coordinate P5 (x 5 , y 5 ), The clockwise direction is the + direction, and the relative azimuth change amount θ from the position coordinate P5 (x 5 , y 5 ) to the position coordinate P6 (x 6 , y 6 ) in the figure is 20 °.
The current
上述のようにN個に分割した最初の1本のベクトルを(θ/2)/Nの角度で引くのは、相対方位変化量θをN分割するということは、円弧全周では、N・2・π/θ分割したことに等しい。従って、円軌道に内接するN・2・π/θ角形を仮定する。このとき、多角形の各辺を順にたどっていったときの相対方位変化量θは、各々θ/Nであるが、最初の線分は前回の走行ベクトルからの相対方位変化量なので、θ/Nの1/2の変化量で良いためである。2本目以降はθ/Nの変化量でよい。 As described above, the first vector divided into N pieces is subtracted at an angle of (θ / 2) / N. The relative azimuth change amount θ is divided into N parts. Equivalent to dividing 2 · π / θ. Accordingly, an N · 2 · π / θ square inscribed in the circular orbit is assumed. At this time, the relative azimuth change amounts θ when tracing each side of the polygon in turn are θ / N, respectively, but since the first line segment is the relative azimuth change amount from the previous travel vector, θ / This is because a change amount of 1/2 of N is sufficient. For the second and subsequent lines, the change amount of θ / N may be sufficient.
図5を参照して詳細に説明すると、車両20が緩やかな右カーブを描く道路R上を走行中のときに自立航法による現在位置検出が行われた場合、従来は前回確定した位置座標P5から所定時間(T1)後の車両の位置座標を検出すると、前回確定した位置座標P5から相対方位変化量θ(20°)の方向へ図中の進行ベクトルER1のように実際の道路Rに対して内側に推移してしまうため、検出される所定時間後の位置座標P6"は実際の位置座標P6からかなり離れた位置として検出されている。
Describing in detail with reference to FIG. 5, when the current position is detected by self-contained navigation while the
それに対し、本実施例に係る現在位置検出方法を適応した場合は、図5に示すように、P6地点に到達した際に出力された相対方位変化量θ=20°及び走行距離Lに基づいて先ず分割数N=2で前記相対方位変化量θと走行距離Lを分割し、前記分割した相対方位変化量θ/Nをさらに1/2とした(θ/2)/N方向で走行距離L/Nの長さを有する進行ベクトル50を前回確定した位置座標P5(x5、y5)からひく。さらに位置座標P5(x5、y5)からひかれた進行ベクトル50の先端部の点60から、前記分割した相対方位変化量θ/N方向で走行距離L/Nの長さを有する進行ベクトル51をひく。そしてこの進行ベクトル51の端点を位置座標P6'としてP6地点における位置座標として検出する。
On the other hand, when the current position detection method according to the present embodiment is applied, as shown in FIG. 5, based on the relative azimuth change θ = 20 ° and the travel distance L output when the point P6 is reached. First, the relative azimuth change amount θ and the travel distance L are divided by the number of divisions N = 2, and the divided relative azimuth change amount θ / N is further halved (θ / 2) / the travel distance L in the N direction. A
図5に示した例では、分割数N=2としたが、わずか2分割でも、図5から明らかなように実際の位置座標P6とほぼ同一位置に推定現在位置P6'を導き出すことができる。実際には、円弧上を走行している車両を直線からなる進行ベクトルで近似しているため誤差が0となることはないが、現在位置検出の精度を飛躍的に向上することができることから、マップマッチング処理が行われることを考えれば誤差をほとんど含まない現在位置の演算検出を行うことができるようになる。また、ここでは2分割としたが、これ以上の分割を行ってももちろん良く、その場合は2本目以降の進行ベクトルはその方位を前回の進行ベクトルの方位からθ/Nの方向にとればよく、分割数を増やせばより高精度な現在位置演算出力を行うことができるようになる。 In the example shown in FIG. 5, the number of divisions N = 2, but even with only two divisions, the estimated current position P6 ′ can be derived at substantially the same position as the actual position coordinates P6 as apparent from FIG. Actually, since the vehicle traveling on the arc is approximated by a traveling vector consisting of a straight line, the error does not become zero, but the accuracy of the current position detection can be greatly improved. Considering that the map matching process is performed, it is possible to perform the calculation detection of the current position including almost no error. In addition, although it is divided into two here, it is of course possible to divide more than this. In that case, the direction of the second and subsequent progress vectors may be set in the direction of θ / N from the direction of the previous progress vector. If the number of divisions is increased, more accurate current position calculation output can be performed.
更に、本実施例による現在位置検出方法においても、前記実施例2と同様に所定時間T1間隔で検出される位置座標の他に、所定時間間隔で検出される各位置座標間の位置をも同時に検出していることから、これを同様にマップマッチングし、表示部19に表示することもでき、以って例えば表示部19の更新速度が所定時間T1よりも短い場合であっても常に現在位置の更新を行えるため、滑らかなスクロール表示を行うことができるようになる。
Further, in the current position detection method according to the present embodiment, in addition to the position coordinates detected at predetermined time intervals T1 as in the second embodiment, the positions between the position coordinates detected at predetermined time intervals are also simultaneously detected. Since it is detected, it can be map-matched in the same manner and displayed on the display unit 19, so that, for example, even if the update speed of the display unit 19 is shorter than the
車両が円軌道上を走行する際の本発明の有効性は上述に示すように明らかであるが、実際の車両の軌跡は、操舵の変化に従ったクロソイド曲線になることが多い。高速道路のインターチェンジなども実際にクロソイド曲線で道路が設計されている。そのような道路を走行した場合、移動距離が一定のときに相対方位変化量θが大きくなると、想定している円軌道の半径が小さくなる。これは徐々にカーブがきつくなるクロソイド曲線の様子に合致している。本発明に限らず、自立航法は通常1秒間隔程度で測定・演算を繰り返すのでその間はほぼ円軌道と考えることができ、相対方位変化量θの変化に伴って、柔軟にどのようなカーブにも適合することができる。 Although the effectiveness of the present invention when the vehicle travels on a circular track is clear as described above, the actual trajectory of the vehicle is often a clothoid curve according to a change in steering. Highway interchanges are actually designed with clothoid curves. When traveling on such a road, if the relative azimuth change amount θ increases when the movement distance is constant, the assumed radius of the circular orbit is reduced. This is consistent with the clothoid curve, which gradually becomes tighter. Not limited to the present invention, self-contained navigation usually repeats measurement and calculation at intervals of about 1 second, so it can be considered as a circular orbit during that period, and flexibly changes to any curve as the relative direction change amount θ changes. Can also be adapted.
さらに、本発明の現在位置検出方法を衛星航法時の補完のために利用することもできる。詳しくは、例えば衛星航法による現在位置検出が可能な場合であっても、障害物等のために、ドップ(DOP:Dilution of Precision)値が増大し、現在位置測定の信頼度が低下する場合がある。このような場合は衛星航法による位置検出と並列して自立航法による位置検出を行うことで、衛星航法による位置検出の信頼性判断を行えるようになり、より高精度な現在位置表示を行うことができるようになる。 Furthermore, the present position detection method of the present invention can also be used for complementation during satellite navigation. Specifically, for example, even if the current position can be detected by satellite navigation, the Dop (DOP: Dilution of Precision) value may increase due to obstacles, and the reliability of current position measurement may decrease. is there. In such a case, the position detection by the independent navigation can be performed in parallel with the position detection by the satellite navigation, so that the reliability of the position detection by the satellite navigation can be judged, and the current position can be displayed with higher accuracy. become able to.
1 車載用ナビゲーション装置
10 GPS受信部
11 GPSデータ記憶部
12 自立航法センサ
12a 距離センサ
12b 角度センサ
13 現在位置演算部
14 CDROM
15 地図用バッファ
16 位置補正部
16a マップマッチング制御部
16b 描画データ記憶部
17 描画制御部
17a 車両位置描画部
17b 地図描画部
18 操作部
19 表示部
DESCRIPTION OF
15
Claims (4)
前記現在位置演算手段は、前記相対方位変化量検出手段により検出された相対方位変化量をθとし、前記走行距離検出手段により検出された走行距離をLとし、直前に検出された位置座標における進行方向をy軸とするx−y座標系において、前記相対方位変化量θ及び走行距離LをN分割し、前記直前に検出された位置座標から、進行方向θ/Nで走行距離L/Nだけ進んだ位置を検出する位置検出を合計N回行うことにより、自車の現在位置を検出することを特徴とする車載用ナビゲーション装置。The current position calculation means sets the relative azimuth change detected by the relative azimuth change detection means to θ, sets the travel distance detected by the travel distance detection means to L, and proceeds at the position coordinates detected immediately before. In the xy coordinate system with the direction as the y-axis, the relative azimuth variation θ and the travel distance L are divided into N, and the travel distance L / N is calculated in the travel direction θ / N from the position coordinates detected immediately before. A vehicle-mounted navigation device that detects a current position of a host vehicle by performing position detection for detecting an advanced position a total of N times.
前記現在位置演算手段は、前記相対方位変化量検出手段により検出された相対方位変化量をθとし、前記走行距離検出手段により検出された走行距離をLとし、直前に検出された位置座標における進行方向をy軸とするx−y座標系において、前記相対方位変化量θ及び走行距離LをN分割し、前記直前に検出された位置座標から、進行方向(θ/2)/Nで走行距離L/Nだけ進んだ位置を検出し、この位置から更に進行方向θ/Nで走行距離L/Nだけ進んだ位置を検出する位置検出を合計N−1回行うことにより、自車の現在位置を検出することを特徴とする車載用ナビゲーション装置。The current position calculation means sets the relative azimuth change detected by the relative azimuth change detection means to θ, sets the travel distance detected by the travel distance detection means to L, and proceeds at the position coordinates detected immediately before. In the xy coordinate system having the direction as the y-axis, the relative azimuth change amount θ and the travel distance L are divided into N, and the travel distance in the traveling direction (θ / 2) / N from the position coordinates detected immediately before. A current position of the host vehicle is detected by detecting a position advanced by L / N and performing position detection for detecting a position further advanced by a travel distance L / N in the traveling direction θ / N from this position a total of N−1 times. In-vehicle navigation device characterized by detecting
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