JP4392074B2 - 車載用ナビゲーション装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用ナビゲーション装置に係わり、特に、車両の現在位置を決定する際、垂直方向に重なりあった移動経路の識別を行うナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のナビゲーション技術では、ジャイロセンサで検出した方位情報、車速センサで検出した車速情報、ＧＰＳ受信装置で検出したＧＰＳ信号から算出した車両位置等を利用して、自車の現在位置を決定していた。
【０００３】
また、現在位置の決定精度をさらに向上させるために、上記各種センサで検出した自車位置と、地図データベースに格納されている車両が通行可能な経路に関する地図情報とを利用して、マップマッチング処理を実施し、経路上の自車位置を決定していた。
【０００４】
【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技術で求められていた自車の位置は、一般的には平面上の位置であった。
【０００５】
このため、図１に示すように、垂直方向に重なり合った経路２０、３０が存在している場合、自車の平面位置が地点１１０であることが検出されたとしても、該地点１１０での高度情報を考慮しない限り、実際に経路２０上を走行しているのか、経路３０上を走行しているのかを識別することは困難である。
【０００６】
このような垂直方向に重なり合った経路が存在する構造物としては、例えば高速道路やパーキングビルがある。
【０００７】
なお、４個以上のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を同時受信することで高度情報を得ることも可能である。しかし、上記のような垂直方向に重なり合った構造物が存在する都市部で、４個のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信し続けるのは困難であることが多い。
【０００８】
本発明の目的は、同一地点上で垂直方向に重なり合った複数の経路の中から、自車が存在する経路を選択することで、自車位置をより精度良く決定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。
【０００９】
本発明の他の目的は、上記本発明による車載用ナビゲーション装置での利用に適している地図データベースであって、上記垂直方向に重なり合った各経路ありは経路の一部に対応する地図要素の高度情報を地図情報の一部として格納している地図データベースを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、自車の平面位置を検出する平面位置検出手段と、大気圧と、大気密度と、を用いて、前記平面位置における高度を算出する高度算出手段と、前記平面位置に対応する１つの高度情報が地図データに含まれている場合には、当該高度情報を前記平面位置における高度として決定し、前記平面位置に対応する複数の高度情報が地図データに含まれている場合には、前記高度算出手段が算出した高度に近い高度情報を、前記平面位置における高度として決定する高度決定手段と、前記高度決定手段が決定した高度を用いて、前記平面位置で垂直方向に重なり合っている複数の通行可能経路のうちから、自車が位置している経路を選択する経路選択手段と、選択された前記経路上に自車の現在位置を決定する位置決定手段と、前記高度決定手段が決定した高度を用いて、前記大気密度を更新する更新手段と、を備え、前記高度算出手段は、前記更新手段が更新した前記大気密度を用いて、前記高度を、「ｈｄ＝（Ｐｏ−Ｐ）／（ρｇ）」（ｈｄは高度、Ｐｏは１気圧、Ｐは大気圧、ｇは重力加速度、ρは大気密度）の式に従い算出し、前記更新手段は、前記大気密度を、「ρ＝（Ｐｏ−Ｐ）／（ｇｈ）」（ｈは前記高度決定手段が決定した高度）の式に従い更新する、ことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した車載用ナビゲーション装置の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１５】
本実施形態のナビゲーション装置は、例えば図２に示すように、演算処理部１、地図データベース２、グラフィックコントローラ３、および、ディスプレイ４を備えている。
【００１６】
演算処理部１は、ＣＰＵおよびメモリ等から構成されるものであって、各種センサ５〜８から出力される情報を基に以下に説明する処理で現在位置を決定し、得られた現在位置情報をもとに必要な地図情報を地図データベース３から読み込むと共に、そこに現在地マークを重ねてディスプレイ４に表示するための画像を生成するためのデータを生成してグラフィックコントローラ３へ送る等といった様々な処理を行う中心的な構成である。
【００１７】
グラフィックコントローラ３は、送られてきた画像データをグラフィックス展開し、ＣＲＴや液晶ディスプレイで構成されるディスプレイ４に、車両の現在位置を示すナビゲーション画像を表示させる。
【００１８】
地図データベース２は、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Video Disk - Read Only Memory）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk - Read Only Memory）やＩＣ（Integrated Circuit）カードといった大容量記憶媒体を備え、演算処理部１の要求に応じて、該大容量記憶媒体に保持されたデータを読み出してこれを演算処理部１に通知する読み出し処理を行う。
【００１９】
さらに本実施形態のナビゲーション装置は、移動体ナビゲーションで位置を検出するために使用するセンサとして、移動体が回転した角度を測定し、光ファイバジャイロ、振動ジャイロなどで構成されるジャイロ５、車輪の円周と計測される車輪の回転数の積から距離を測定する車速センサ８、および、ＧＰＳ衛星からの信号を受信し移動体とＧＰＳ衛星間の距離と距離の変化率を３個以上の衛星に対して測定することで移動体の現在位置、進行方向及び進行方位を測定するＧＰＳ受信装置７を備えている。
【００２０】
さらに、本実施形態では、以下に説明する高度情報を考慮したマップマッチング処理で必要とされる、車両の現在高度を求めるために大気圧データを検出する圧力センサ６が備えられている。
【００２１】
次に、演算処理部１で実行される、高度情報を考慮した現在位置の決定処理について、図３のフローチャートを参照して詳細に説明する。
【００２２】
本処理は予め定めた周期で繰り返されるもので、最初、各センサ５〜８で検出された方位データ、ＧＰＳデータ、車速データ、気圧データを取り込む（ステップ３００）。
【００２３】
次に、今回検出された気圧データＰと、前回の本処理で算出された大気密度ρとを用いて、以下の数式から現在の高度ｈｄを算出する（ステップ３０１）。
【００２４】
ｈｄ＝（Ｐｏ−Ｐ）／（ρｇ）……（数１）
ここで、Ｐｏは１気圧、ｇは重力加速度である。なお、大気密度ρは電源投入時などに、手動あるいは自動的に予め定められた方法で決定された参照高度／参照大気密度を初期設定することで、初期化が行われるものとする。
【００２５】
次に、ステップ３００で取得された方位データ、車速データ、ＧＰＳデータを用いて、自車の現在位置を暫定的に決定する（ステップ３０２）。ここで決定する暫定位置は、地平面（x−y平面）上の位置であり、この時点でｚ方向となる高度データについては考慮されていない。
【００２６】
次に、ステップ３０２で決定された平面上の暫定位置に対応する地図情報を地図データベース２から読み出し、該地図情報の中に高度情報が含まれているかを調べる（ステップ３０３）。高度情報が含まれていない場合には（ステップ３０３でＮｏ）、ステップ３１２へ進み、周知のナビゲーション処理で実施されているマップマッチング処理を実行し、現在位置を決定する。
【００２７】
一方、高度情報が含まれているのであれば（ステップ３０３でＹｅｓ）、該暫定位置に対応する高度情報が１個であるか複数であるかを調べ（ステップ３０４）、高度情報が１個だけの場合にはステップ３０９へ進み、複数ある場合にはステップ３０５へ進む。
【００２８】
本実施形態において、地図データベース２に格納されている地図データを構成する各地図要素を示すための地図情報には、その地図要素の重要度や地形的な観点から高度情報が含まれるものと含まれないものがある。例えば、垂直方向に重なった車両が進入可能な経路あるいは経路の一部が存在するパーキングビルや高速道路については、各経路に応じて複数の高度情報を地図情報の一部として格納しておく。また、垂直方向に重なった経路を持たない構造物についても、重要度の高い建造物、地形的に基準あるいは参照点となるような場所については、当該構造物を代表する１つの高度情報を地図情報の一部として格納しておく。
【００２９】
ステップ３０５では、同一暫定位置に対応する複数の高度情報ｈｍ１、ｈｍ２を読み出した地図情報から取得する。これらの高度情報ｈｍ１、ｈｍ２は、ステップ３００で検出された大気圧を用いてステップ３０１で算出された高度ｈｄと比較され（ステップ３０６）、計算高度ｈｄにより近い方の高度情報が自車の現在の高度ｈとして決定される（ステップ３０７、３０８）。
【００３０】
次に、決定された高度ｈを考慮したマップマッチングを実行する（ステップ３０９）。具体的には、例えば、周知のマップマッチング処理にて、ステップ３０２で得られた暫定位置に対応する複数の道路片あるいは経路片（ｘ、ｙ次元）が存在し、そのうちのいずれについても、あるレベル以上の重みが得られなかった場合、各道路片の高度（ｚ次元）もチェックすることで、ステップ３０１で算出された高度とより近い高度の道路片あるいは経路片にマッチングを行う。
【００３１】
すなわち本実施形態によれば、選択候補となるどの道路片あるいは経路片についても同じような信頼性しか得られなかった、従来ではミスマッチの可能性が高いような場合であっても、高度情報を加味することにより、より精度の高いマップマッチング処理を実現することができる、という従来技術では得られなかった効果を奏することができる。
【００３２】
また、本発明で使用することができる高度情報を考慮したマップマッチング処理は、上記例に限定されるものではなく、高度情報を用いてマップマッチング処理を行うものであれば、他の方式を用いたものでも構わない。例えば、地図データおよび車両の走行軌跡をそれぞれ３次元データ（平面位置および高度情報）で構成し、これらについて３次元のマップマッチング処理を実施する構成としてもよい。また、従来のマップマッチング処理で選択対象となっている複数の道路片のうちの一つを選択する際に、該道路片を３次元データで表し、同じく３次元で表した走行軌跡のデータと比較し、３次元的に近い道路片をマッチングする構成としてもよい。
【００３３】
なお、このように３次元的なマッチングをする場合には、ジャイロ等の水平面上の位置決定データを収集するセンサの決定精度と、使用される高度情報の決定精度（本例では圧力センサの検出精度）とに応じて、高度方向での重み係数を調整する構成としてもよい。
【００３４】
さらに、上記ステップ３０７または３０８で決定された高度ｈを用いて、以下の式から大気密度ρの値を更新する（ステップ３１０）。
【００３５】
ρ＝（Ｐｏ−Ｐ）／（ｇｈ）……（数２）
最後に、ステップ３０９の高度情報を考慮したマップマッチング処理あるいはステップ３１２のマップマッチング処理での結果に基づいて、自車の現在位置を決定し（ステップ３１１）、ステップ３００へ戻り、上記処理を繰り返す。
【００３６】
本処理例によれば、圧力センサ６を利用して得た高度情報を活用したマップマッチング処理を実行することが可能となり、自車の現在位置の決定精度を向上させることが可能となる。
【００３７】
特に高度情報を利用することによって、高速道路とその真下にある一般道路とのいずれを走行しているかの識別や、パーキングビル等へ車を駐車しているか、あるいは、そのパーキングビルのすぐ側にいるのかなどの識別が可能となるため、自車位置を表示する際に、より精度の高い自車位置表示が可能となる。
【００３８】
なお、本処理例においてステップ３０５〜３０８の処理では、高度情報が２個の場合を想定した処理例を説明するが、３個以上の高度情報が含まれている場合でも、本処理例と同様な方法により処理することができる。
【００３９】
また、本実施形態では圧力センサ６を用いて圧力を検出し、自車の高度を決定していたが、他の高度検出手段を用いる構成としてもよい。ただし、圧力センサを利用した場合、必要としているポイントのデータを直接的に入手できる。このため、加速度センサ等を用いて高度を検出する際にある一定期間毎の変化量を測定しそれを加算していく方法に比較して、本実施形態では演算処理負荷の軽減を図ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の車載用ナビゲーション装置によれば、同一地点上で垂直方向に重なり合った複数の経路の中から、自車が存在する経路を選択することで、自車の現在位置をより精度良く決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】垂直方向に重なり合った経路の状態を示す説明図。
【図２】本発明によるナビゲーション装置の一実施形態を示すブロック図。
【図３】図２のナビゲーション装置で実施されるナビゲーション処理の一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…演算処理部、２…地図データベース、３…グラフィックコントローラ、４…ディスプレイ、５…ジャイロ、６…圧力センサ、７…ＧＰＳ受信装置、８…車輪速センサ。

Claims (1)

1. 自車の平面位置を検出する平面位置検出手段と、
   大気圧と、大気密度と、を用いて、前記平面位置における高度を算出する高度算出手段と、
   前記平面位置に対応する１つの高度情報が地図データに含まれている場合には、当該高度情報を前記平面位置における高度として決定し、
   前記平面位置に対応する複数の高度情報が地図データに含まれている場合には、前記高度算出手段が算出した高度に近い高度情報を、前記平面位置における高度として決定する高度決定手段と、
   前記高度決定手段が決定した高度を用いて、前記平面位置で垂直方向に重なり合っている複数の通行可能経路のうちから、自車が位置している経路を選択する経路選択手段と、
   選択された前記経路上に自車の現在位置を決定する位置決定手段と、
   前記高度決定手段が決定した高度を用いて、前記大気密度を更新する更新手段と、
   を備え、
   前記高度算出手段は、
   前記更新手段が更新した前記大気密度を用いて、前記高度を、
   ｈｄ＝（Ｐｏ−Ｐ）／（ρｇ）
   （ｈｄは高度、Ｐｏは１気圧、Ｐは大気圧、ｇは重力加速度、ρは大気密度）
   の式に従い算出し、
   前記更新手段は、
   前記大気密度を、
   ρ＝（Ｐｏ−Ｐ）／（ｇｈ）
   （ｈは前記高度決定手段が決定した高度）
   の式に従い更新する、
   ことを特徴とする車載用ナビゲーション装置。

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