JP4473059B2

JP4473059B2 - ナビゲーション装置

Info

Publication number: JP4473059B2
Application number: JP2004205725A
Authority: JP
Inventors: 信四ノ宮; 裕司小澤
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2004-02-12
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2024-07-13
Also published as: JP2005257665A

Description

本発明は、ナビゲーション装置に関する。より詳細には、自立航法と衛星航法とを用いて車両の速度や移動距離を検出し、車両の現在位置を特定するナビゲーション装置に関する。

一般に、車両の走行案内を行い、運転者が所望の目的地に容易に到達できるようにした車載用のナビゲーション装置では、車両の現在位置に応じた地図データをＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭなどの記録媒体から読み出して画面上に表示する。また、画面上の所定箇所に自車位置を示す車両位置マークを重ね合わせて表示する。そして、車両の移動により現在位置が変化するに従って、画面上で車両位置マークを移動したり、車両位置マークは画面上の所定箇所に固定しておいて、その近傍の地図データをスクロールすることで、車両が現在どこを走行しているのかを一目で分かるようにしている。

この種のナビゲーション装置において、車両の現在位置を正確に認識することは不可欠である。このため、車両に搭載した車速センサおよびジャイロセンサを用いて車両の相対位置を測定する測定法（自立航法）と、複数のＧＰＳ衛星から送られてくる電波を受信して測位処理を行い、車両の絶対位置を測定する測定法（衛星航法）とが実用化されている。

ところで、車速センサ及びジャイロセンサを用いて車両の相対位置を特定する自立航法では、車輪の回転数とタイヤ径とから車速や車両の移動量を求めている。車輪の回転数を検出する車速センサを取り付け、この車速センサから車輪の回転数に応じた周波数のパルス（以下、車速パルスという）を出力する。ナビゲーション装置では、この車速パルスに、車速パルスの１パルス当たりの移動距離である補正係数（以下、Ｌ値ともいう）を積算することで車両の移動距離を求めている。また、求めた移動距離を単位時間で除算することで車速を求めている。

しかしながらタイヤを交換したり、経年変化や空気圧の変化によってタイヤの大きさが変化すると、求められる車両の移動量や車速に誤差が生じてしまう。すなわち、タイヤ外径が変化すると、車速パルスの１パルス当たりの移動距離や車速パルスの出力タイミングが変わってしまう。

このため従来から、ＧＰＳによる測位情報から得られた一定期間の移動量を、この一定期間に出力される車速パルスのパルス数で除算することで補正係数の補正値を常に求め、求めた補正値と補正係数とを平均化処理することで補正係数の補正を行い、徐々に補正係数の変動を収束させて車両のタイヤ外径の変化に対応させていた。

特開平５−２０９７５６号公報

しかしながら、従来の補正係数の補正方法では、補正係数を平均処理して徐々に補正係数の変動を収束させるため、車両のタイヤ外径が変化した後、補正係数が収束するまでに時間がかかる。このため、補正係数が収束するまでの時間は補正係数に誤差が生じ、正確な移動距離および車両速度を求めることができない。

特に、タイヤ径の変化は経年変化や空気圧の変化だけによるものではなく、車両の速度によっても変化する。例えば、車両が高速走行を行うと、図６に示されるように遠心力や発熱によってタイヤが膨張し、タイヤ径が変化する。

高速道路から一般道に下りた直後は、車両速度に大きな変化が生じるため、タイヤ径にも変化が生じる。このため図６に示されるように車速パルスの１パルス当たりの移動距離を補正する補正係数も大きく変わるが、従来の補正方法ではＬ値が収束するまでに時間がかかるため、正確な移動距離や車速を求めることができない。このため図７に示されるようにナビゲーション装置のディスプレイに表示される自車位置が、オーバーランやアンダーランして道路からずれるといった問題が発生する。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、補正係数を迅速かつ適切に補正することができる車両速度検出装置およびナビゲーション装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために本発明のナビゲーション装置は、所定距離の移動ごとに出力されるセンサ信号に対して補正係数を用いた演算を演算部で行い、車両の速度を算出して現在位置を特定するナビゲーション装置であって、複数の車両速度に応じた補正係数を記憶した記憶部と、車両速度に応じて演算に使用する補正係数を選択して前記演算部に指示し、車両速度の変化による前記センサ信号の出力を補正する制御部と、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して測位データを出力するＧＰＳ受信部と、を有し、前記制御部は、前記センサ信号と前記測位データとから前記補正係数の補正値を算出し、該補正値が所定の範囲内にあるか否かを判定して前記所定の範囲内にある場合には、前記補正値により前記補正係数を補正すると共に、補正前の補正係数と補正後の補正係数とから前記補正係数の変化率を求め、使用していない他の補正係数も前記変化率で補正することを特徴としている。

本発明のナビゲーション装置は、複数の車両速度に応じた補正係数を記憶した記憶部と、車両速度に応じた補正係数を演算部に指示し、車両速度の変化によるセンサ信号の出力タイミングのずれを補正する制御部とを有している。車両速度の変化によってタイヤ径が変化すると、センサ信号の出力タイミングにずれが生じることになるが、車両速度に応じた補正係数を使用することで、車両速度の変化に迅速に対応して正確な車両速度を求めることができる。

ＧＰＳ衛星からの測位データとセンサ信号とから補正係数の補正値を算出して補正係数を補正することにより、車両速度の変化によって生じるセンサ信号の出力タイミングのずれを適切に補正して正確な車両速度を求めることができる。また、算出した補正値が所定の範囲内にない場合には、車両の速度域が変化したと判定して使用する補正係数を変更することにより、適切な補正係数に補正するまでにかかる時間を短縮させることができる。

車両の速度が変化して補正係数が他の補正係数に切り換わった直後でも、変化率が反映されているため、補正係数により求められる距離の誤差を少なくすることができ、自車位置の算出精度を向上させることができる。

また上記構成のナビゲーション装置において、前記制御部は、補正係数が所定期間連続して使用されると、前記補正係数の前記変化率を求め、使用していない前記他の補正係数を前記変化率の分だけ補正するとよい。

所定期間をおいて、タイヤ径の変化に補正係数が対応した後に、補正係数の変化率を求めて、他の補正係数を補正する。従って、タイヤ径の変化に補正係数が対応していないうちに補正係数の補正が行われることがなく、不要な補正を行うことがない。

上記構成のナビゲーション装置において、前記演算部は、前記補正係数を用いた演算により車両の移動距離を算出すると共に、方位センサの出力により前記車両の方位変化量を算出して前記車両の現在位置を算出し、前記演算部から出力される車両の現在位置情報を記録して車両の走行軌跡を生成する走行軌跡生成部と、走行軌跡生成部によって生成された走行軌跡と地図データに基づく道路情報とを比較してマップマッチング処理を行い、前記車両の現在位置を補正するマップマッチング補正部とを有し、前記制御部は、前記車両の現在位置周辺の道路地図データを地図データ記憶部から読み出して道路地図として表示すると共に、該道路地図上に車両の現在位置を識別可能に表示させる構成としてもよい。

車両速度に応じた補正係数を使用することで、車両速度の変化に迅速に対応して正確な車両速度を求めることができるので、車両の現在位置を正確に特定することが可能となり、道路地図上に車両の現在位置を正確に表示させることができる。

本発明によれば、車両の速度域ごとに補正係数を持たせる構成としたことで、迅速かつ適切に車両速度を求めることができる。

次に、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。

まず、図１を参照しながら本実施例の構成を説明する。図１に示すように本実施例のナビゲーション装置は、システムコントローラ１、地図記憶媒体２、ディスクドライバ３、操作部４、ＧＰＳ受信機５、ＧＰＳアンテナ６、自立航法センサ７、ディスプレイ装置８等を備えている。

システムコントローラ１は、ナビゲーション装置の全体を制御するマイクロコンピュータ等により構成され、地図や車両位置マークの描画処理、最適経路探索処理、マップマッチング処理、位置修正処理等を行う。

地図記憶媒体２は、地図情報を記憶した例えばＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）により構成される。地図記憶媒体２には、地図表示や経路探索などに必要な各種の地図データが記憶されている。なお、ここでは地図データを記憶する記録媒体としてＤＶＤ−ＲＯＭを用いているが、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスクなどの他の記録媒体を用いても良い。ディスクドライバ３は、地図記憶媒体２からの地図情報の読み取りを制御する。ディスクドライバ３によって読み取られた地図情報は、地図データバッファメモリ１１に入力される。

操作部４は、例えば、車両の移動状況である走行状態などを表示させる命令等、ナビゲーション装置を適宜動作させるための図示しない各種操作ボタンを有している。これら操作ボタンの入力操作により、操作部４は適宜所定の信号を制御部１２に出力して、ナビゲーション装置の動作内容等、各種条件を設定入力する。なお、この操作部４としては操作ボタンの入力操作に限らず、例えば、タッチパネルによる入力操作や、音声による入力操作等により各種条件を設定入力する構成とすることもできる。

ＧＰＳ受信機５は、複数のＧＰＳ衛星から送られてくる電波をＧＰＳアンテナ６で受信し、３次元測位処理あるいは２次元測位処理を行って車両の絶対位置および方位を計算する（車両方位は、現時点における自車位置と１サンプリング時間ΔＴ前の自車位置とに基づいて計算する）。そして、これらの計算した車両の測位データを測位時刻と共にシステムコントローラ１内の制御部１２とＧＰＳデータ記憶部１３とに出力する。

自立航法センサ７は、ジャイロセンサ７１と車速センサ７２を備え、車両の移動に伴う変位を検出する。

ジャイロセンサ７１は、車両に配設され、車両の方位角すなわち車両が前進する走行方向を検出する。このジャイロセンサ７１は、検出した走行方向を、例えば、パルスや電圧等による進行方向情報として方位角データに変換し、システムコントローラ１内の車両位置・方位演算部１４に出力する。なお、本実施例では、ジャイロセンサ７１を採用しているが、例えば、絶対方位を検出する地磁気センサ等を採用してもよい。

車速センサ７２は車両に配設され、例えば車両に搭載されたエンジンからの駆動力を出力するトランスミッションの出力軸または車輪の回転数を検出する。具体的には、車輪が１回転する毎に所定数の車速パルスを出力する。車速パルスのパルス数をカウントすることにより自車の走行距離を算出することができ、単位時間当たりの走行距離から自車の車速を算出することができる。車速センサ７２から出力される車速パルスは、制御部１２と車両位置・方位演算部１４とに入力される。

ディスプレイ装置８は、システムコントローラ１から出力される画像データに基づいて、自車周辺の地図情報を車両位置マークや出発地マーク、目的地マーク等と共に表示したり、この地図上に走行軌跡や誘導経路を表示したり、車両の位置が交差点近傍に近づいたときに交差点拡大図を表示したりする。このディスプレイ装置８には、ＣＲＴコントローラ２１、ビデオＲＡＭ（Ｖ−ＲＡＭ）２２、読出制御部２３およびＣＲＴ２４が備えられている。

次に、システムコントローラ１の詳細な構成について説明する。図１に示すようにシステムコントローラ１には、地図データバッファメモリ１１、制御部１２、ＧＰＳデータ記憶部１３、車両位置・方位演算部１４、車両位置修正部１５、車両位置マーク発生部１６、地図描画制御部１７、メモリ部１８が備えられている。

地図データバッファメモリ１１は、地図記憶媒体２から読み出された地図データを一時的に格納するためのものである。地図データバッファメモリ１１に一時的に格納された地図データは、その後車両位置修正部１５と地図描画制御部１７とに入力される。

制御部１２は、地図記憶媒体２から地図データを読み出す際の制御を行う。制御部１２は、車両位置修正部１５から車両現在位置の情報を入力し、その車両現在位置を含む所定範囲の地図データを地図記憶媒体２から読み出して地図データバッファメモリ１１に格納する。

メモリ部１８には、複数のＬ値が格納されている。本実施例では高速域用のＬ値（以下、Ｌ１と呼ぶ）、中速域用のＬ値（以下、Ｌ２と呼ぶ）、低速域用のＬ値（以下、Ｌ３と呼ぶ）の３種類が格納されている。制御部１２は車両の速度域に応じて使用するＬ値を選択し、選択したＬ値をメモリ部１８から読み出して車速、移動距離を求めるように車両位置・方位演算部１４に指示する。車両位置・方位演算部１４は、指示されたＬ値を用いて車速、移動距離を計算する。すなわち、図２に示されるように車両の速度が高速域になると高速用のＬ１を使用して速度計算を行う。同様に車両の速度が中速域、低速域になると、中速域用のＬ２、低速域用のＬ３を使用して速度計算を行う。なお、本実施例においては高速域用のＬ１値は、８０Ｋｍ以上の速度域において適用する。中速域用のＬ２値は、４０Ｋｍ〜８０Ｋｍの速度域で使用する。低速域用のＬ３値は、０〜４０Ｋｍの速度域で使用する。

ＧＰＳからの電波を受信して測位データを得る衛星航法では、電波のドップラー効果を利用して進行方向を計算するという原理上、ＧＰＳからの電波が受信不能時は当然として、車両が停止した時や低速走行時においても車両の位置を測位するのに必要な測位情報の精度が低下するという問題がある。

従来の方法では、車両の移動距離の算出に１つのＬ値を使用し、ＧＰＳの測位情報と車速パルス数とからＬ値の補正値を算出して、算出した補正値とＬ値とを平均処理して徐々にＬ値の変動を収束させていた。このため、測位精度が悪い車両が停止した時や低速走行時においては、ＧＰＳの測位データを使用せず、Ｌ値の補正を行っていなかった。これは車両の速度が回復し、精度のよい測位データが得られても、Ｌ値が回復するまでに時間がかかるからである。

これに対し本実施例では、低速域用のＬ値、中速域用のＬ値、高速域用のＬ値とＬ値を複数持たせ、車両の速度の変化に応じてＬ値を切り替えるようにしている。このため、車両の速度が回復し、精度のよい測位データが得られるようになった時の影響を少なくすることができるので、低速域においてもＧＰＳからの測位データを使用してＬ３値を補正する。

また全ての測位データを使用するのではなく、ＧＰＳからの測位データに含まれる測位誤差範囲情報、精度情報などを利用して測位精度がよいか悪いかを判定し、測位精度がよい状態であった場合にだけ、ＧＰＳからの測位データを使用してＬ値の補正を行うようにする。なお、測位精度がよいか悪いかを判定する方法として、測位精度評価結果（例えば、ＨＤＯＰ(Horizontal dilution of precision:水平方向精度劣化係数)、ＧＤＯＰ(Geometrical dilution of Precision:幾何学的精度劣化係数)、あるいはＧＰＳ受信機が算出する誤差半径）によって測位精度を判定することができる。

さらに制御部１２は、補正係数学習部としても機能する。タイヤ径の変化に対応するため、ＧＰＳ受信機５からの測位情報および車速センサ７２からの車速パルスを取得し、１パルス当たりの移動距離である補正係数を求める。具体的には、まず、ＧＰＳ受信機５から通知される測位情報により一定期間の車両の移動量を求める。車両の移動量をこの一定期間に出力される車速パルス数で除算することで１パルス当たりの移動距離である補正係数（Ｌ値）を求めることができる。

また制御部１２は、求めたＬ値がどの速度域（高速、中速、低速）に該当するＬ値であるのかを判定する。高速、中速、低速の速度域ごとにＬ値の範囲が設定されているので、算出したＬ値がどの速度域に該当するＬ値であるのかを判定する。算出したＬ値の速度域を判定すると、現在、車両位置・方位演算部１４で使用しているＬ値の速度域と比較して、これらが一致するか否かを判定する。両者の属する速度域が一致している場合には、求めたＬ値を車両位置・方位演算部１４で使用しているＬ値に加算して平均値を求める。平均化したＬ値を次の車速の算出に使用するように車両位置・方位演算部１４に指示する。また、両者が一致していなかった場合、車両の速度域が変化したと判定して、新たな速度域のＬ値（高速域用Ｌ１、中速域用Ｌ２、低速域用Ｌ３のいずれか）を車両位置・方位演算部１４に指示する。

ＧＰＳデータ記憶部１３は、ＧＰＳ受信機５から出力される自車の位置情報および方位情報を順次格納する。

車両位置・方位演算部１４は、自立航法センサ７から出力される車速、車両の方位角のデータに基づいて、自車位置（推定車両位置）および車両方位を計算する。具体的には、車速センサ７２から出力される車速パルスにＬ値を掛け合わせて車両の移動距離を算出する。またこの移動距離を単位時間で除算することで車速を求める。さらに、ジャイロセンサ７１により得た変位量に方位算出係数を乗算して移動方位を求める。移動距離及び移動方位を得ると、前回求めた自車位置に対して移動距離及び移動方位を加えて現在位置を求める。

車両位置修正部１５は、マップマッチング処理部１５ａ、車両位置修正処理部１５ｂおよび走行軌跡記憶部１５ｃを備えている。走行軌跡記憶部１５ｃは、車両位置・方位演算部１４より出力されるデータに基づいて、所定時間毎あるいは所定走行距離毎の車両位置と車両方位とを走行軌跡として記憶する。

マップマッチング処理部１５ａは、地図データバッファメモリ１１に読み出されている地図データと、走行軌跡記憶部１５ｃに記憶された走行軌跡データと、車両位置・方位演算部１４により計算された車両位置および車両方位のデータとを用いて、所定時間毎あるいは所定走行距離毎に投影法によるマップマッチング処理を行って、自車の走行位置を地図データの道路上に位置修正する。

車両位置修正処理部１５ｂは、自立航法によるマップマッチングが不可能になったときに、ＧＰＳの測位データに基づいて車両位置の修正処理を行う。このとき車両位置修正処理部１５ｂは、ＧＰＳ受信機５から得られる車両位置（ＧＰＳ位置）と自立航法センサ７から得られる車両位置（センサ位置）との間の距離Ｄを演算する。そして求めた距離Ｄとあらかじめ設定されたしきい値とを比較し、求めた距離Ｄがしきい値よりも大きい場合にＧＰＳの測位データにより車両の位置や方位を修正する。

車両位置マーク発生部１６は、車両位置修正部１５によってマップマッチング処理された後の車両現在位置を入力して、自車位置に表示する車両位置マークを発生する。また、車両位置修正部１５より走行軌跡データを入力して走行軌跡を発生する処理も行う。

地図描画制御部１７は、地図データバッファメモリ１１に格納された地図データと、車両位置マーク発生部１６により発生された車両位置マークおよび走行軌跡とに基づいて、車両位置周辺の地図を車両位置マークや走行軌跡と共にディスプレイ装置８に表示させるのに必要な地図画像データを生成する。

地図描画制御部１７によって生成された地図画像データは、ＣＲＴコントローラ２１によってＶ−ＲＡＭ２２に一時的に格納される。読出制御部２３は、Ｖ−ＲＡＭ２２からの地図画像データの読み出しを制御する。すなわち、地図描画制御部１７によって生成された地図画像データはＶ−ＲＡＭ２２に一時的に格納され、読出制御部２３によって１画面分の地図画像データが読み出されて、ＣＲＴ２４のディスプレイ画面に表示される。

上記構成を備えた本実施例のナビゲーション装置は、衛星航法と自立航法とを用いて車両の移動方位、移動距離や車速を求め、車両の現在位置を測定して地図上に表示する。図３に示すフローチャートを参照しながら本実施例のナビゲーション装置の動作手順を説明する。自立航法センサ７から出力される方位の変位量、車速パルスに車両位置・方位演算部１４で演算を行い、車両の移動方位、移動距離、速度を求める（ステップＳ１）。車両位置・方位演算部１４より出力されるデータは、所定時間毎あるいは所定走行距離毎の車両位置と車両方位として走行軌跡記憶部１５ｃに記憶される。

次に、ＧＰＳ受信機５から得られる測位情報と、自立航法センサ７から得られる車両位置（走行軌跡記憶部１５ｃに記憶されている）との間の距離Ｄを演算して、マップマッチングが実行可能か否かを判定する（ステップＳ２）。この処理は、車両位置修正処理部１５ｂにて行われる。求めた距離Ｄがあらかじめ設定されたしきい値よりも大きい場合には、マップマッチングは不可能であると判定し（ステップＳ２／ＮＯ）、ＧＰＳの測位情報により車両の位置や方位を修正する（ステップＳ４）。

またマップマッチングが可能であると判断すると（ステップＳ２／ＹＥＳ）、地図データバッファメモリ１１に読み出されている地図データと、走行軌跡記憶部１５ｃに記憶された走行軌跡データと、車両位置・方位演算部１４により計算された車両位置および車両方位のデータとを用いて、所定時間毎あるいは所定走行距離毎に投影法によるマップマッチング処理を行う（ステップＳ３）。このマップマッチング処理は、例えば、道路データから、車両の走行軌跡に対して道路形状の一致度（近似の度合い）が所定範囲内である道路を検索する。一致度が所定範囲内である道路が存在すれば、その道路上にて、求めた最新の現在位置に最も近い位置を現在の車両位置として決定する。また、車両の走行軌跡に対し、一致度が所定範囲内である道路が存在しない場合には、車両位置・方位演算部１４で算出されている最新の現在位置を、そのまま車両の現在位置として決定する。

この後、マップマッチング処理後の車両現在位置を入力して、自車位置に表示する車両位置マークを発生し、地図データバッファメモリ１１に格納された地図データと、車両位置マークおよび走行軌跡とに基づいて、車両位置周辺の地図を車両位置マークや走行軌跡と共にディスプレイ装置８に表示させる。

次に、本実施例の特徴部分となる制御部１２による補正係数の補正手順を、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。ナビゲーション装置の電源がＯＮされると（ステップＳ１０）、制御部１２はＧＰＳ受信機５から得た測位情報、または自立航法センサ７（車速センサ７２）によって求めた車速により、自車両が高速域、中速域、低速域のどの速度域にあるのかを判定する。

車両の速度が低速域にあった場合には（ステップＳ１１／ＹＥＳ）、制御部１２は、低速域用の補正係数Ｌ３を車両位置・方位演算部１４に指示する（ステップＳ１３）。同様に速度が中速域にあった場合には（ステップＳ１２／ＹＥＳ）、中速域用の補正係数Ｌ２を（ステップＳ１５）、高速域にあった場合には（ステップＳ１２／ＮＯ）、高速域用の補正係数Ｌ３を制御部１２は車両位置・方位演算部１４に指示する（ステップＳ１４）。

車両位置・方位演算部１４は、指示された補正係数を使用して、車両の速度を求める。すなわち、車速センサ７２から出力される車速パルス数に、１パルス当たりの移動距離である補正係数を積算することで車両の移動距離が求められる。また求めた移動距離を単位時間で除算することで車両の速度が求められる。これと同時に車両位置・方位演算部１４は、ジャイロセンサ７１により得た方位の変位量に方位算出係数を乗算して移動方位を求める。

次に制御部１２は、ＧＰＳ受信機５の測位情報と、車速センサ７２から出力される車速パルスのパルス数とから補正値を求める（ステップＳ１６）。ＧＰＳ受信機５からの測位情報により一定期間の車両の移動量を求め、この一定期間に出力される車速パルス数で除算することで補正値が求められる。

次に、制御部１２は、求めた補正値が所定の範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１７）。Ｌ値には、速度域（低速、中速、高速）ごとに範囲が設定されているので、補正値がどの速度域に該当しているのかを割り出し、車両位置・方位演算部１４で現在使用しているＬ値の速度域と比較する（ステップＳ１７）。両者の速度域が一致していた場合には（ステップＳ１８／ＹＥＳ）、車両の速度域は変更になっていないと判断して、補正係数に求めた補正値を加算して平均を求め、求めた平均値を新たな補正係数として車両位置・方位演算部１４に通知する。車両位置・方位演算部１４は、制御部１２から指示された補正係数を使用して車両の移動距離や車速を求める。

また、求めた補正値の速度域と、車両位置・方位演算部１４で現在使用しているＬ値の速度域とが一致しなかった場合には（ステップＳ１８／ＮＯ）、ＧＰＳの測位情報や補正値から車両の速度域を特定し（ステップＳ１１または１２）、該当する補正係数（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３のいずれか）を車両位置・方位演算部１４に指示する。車両位置・方位演算部１４は新たに設定された補正係数を用いて車両の速度を計算する。

このように本実施例は、補正係数を速度に応じて使い分けるようにしたため、高速道路から一般道に下りた時など車両の速度に大きな変化があっても、補正係数を迅速かつ適切に補正して車両の速度や移動距離を正確に求めることができる。したがってナビゲーション装置の表示画面で車両がオーバーランやアンダーランを引き起こす問題を生じさせない。

次に、本発明の第２実施例を説明する。本実施例は、使用している速度域の距離係数が変化すると、その距離係数の変化率を使用していない他の速度域の距離係数にも反映させる。

補正係数は、タイヤ内の温度や空気圧、外気温度や大気圧等によっても変動する。これらの変動分を使用していない他の速度域の補正係数にも反映させることによって、補正係数が切り換わった時にこれらの影響を排除して速やかに正しい移動距離や車速を求めることが可能となる。

本実施例の手順を図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、ナビゲーション装置の電源がＯＮされ車両の速度に応じた補正係数を車両位置・方位演算部１４に指示するまでの手順は図４に示すフローと同一なので説明を省略する。ステップＳ３６においてＧＰＳ衛星から得られる測位情報と、車速センサ７２から出力される車速パルスのパルス数とから補正値を求める。例えば、高速道路の走行に移り、距離係数が高速域のＬ３に切り換えられると、ＧＰＳ衛星からの測位情報と車速パルス数とから補正値を求めて距離係数Ｌ３を補正する。車速の変化によってタイヤ径も変化するが、このタイヤ径の変化に対応するように補正係数を補正する。また、タイヤ内の温度や空気圧、外気温度や大気圧等によってもタイヤ径は変化するため、これらに起因するタイヤ径の変化にも対応するように補正係数を補正する。

次に、制御部１２は、求めた補正値が所定の範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ３７）。Ｌ値には、速度域（低速、中速、高速）ごとに範囲が設定されているので、補正値がどの速度域に該当しているのかを割り出し、車両位置・方位演算部１４で現在使用しているＬ値の速度域と比較する（ステップＳ３７）。両者の速度域が一致していなかった場合には（ステップＳ３８／ＮＯ）、車両の速度域が変更になったと判定し速度域を判定して新たなＬ値を設定する（ステップＳ３１〜Ｓ３５）。また、求めた速度域と車両位置・方位演算部１４で現在使用しているＬ値の速度域とが一致した場合には（ステップＳ３８／ＹＥＳ）、車両の速度域は変更になっていないと判断して、補正係数に求めた補正値を加算して平均を求め（ステップＳ３９）、求めた平均値を新たな補正係数として車両位置・方位演算部１４に通知する（ステップＳ４０）。車両位置・方位演算部１４は、制御部１２から指示された補正係数を使用して車両の移動距離や車速を求める。

以上の処理を、ＧＰＳ衛星からの測位情報が所定数（例えば、７２０サンプル）となるまで繰り返す（ステップＳ４１）。測位情報が所定数となるまで補正を行うことで、車速、タイヤ内の温度や空気圧、外気温度や大気圧等によるタイヤ径の変化に対応した補正係数に補正することができる。

ＧＰＳ衛星から得られる測位情報が所定数に達すると（ステップＳ４１／ＹＥＳ）、これまでの補正で得られた補正係数の変化率を他の速度域にも反映させる（ステップＳ４２）。例えば、高速域での距離係数Ｌ３に、ＧＰＳ衛星の測位情報７２０サンプルによる補正を行っていった結果、距離係数Ｌ３が「１０３．００」から「１０４．０３」に変化した場合、この変化率を他の低速域、中速域の距離係数Ｌ１，Ｌ２にも反映させる。具体的には、高速域の距離係数Ｌ３の変化率は、「１０４．０３」を「１０３．００」で割って「１．０１」である。この変化率「１．０１」を他の速度域の補正係数Ｌ１，Ｌ２に積算して新たな補正係数Ｌ１，Ｌ２を求める。例えば、低速域の距離係数Ｌ１が「１０１．００」であった場合、「１０１．００」に「１．０１」を積算して、「１０２．０１」を低速域の距離係数Ｌ１に変更する。また中速域の距離係数Ｌ２が「１０２．００」であった場合、「１０２．００」に「１．０１」を積算して、「１０３．０２」を中速域の距離係数に変更する。

このようにして本実施例は、ある速度域で長距離（長時間）走行して補正係数が変化した後に、別の速度域に切り替わった直後でも、変化率が反映されているため、距離誤差を少なくして、自車位置の算出精度を向上させることができる。

上述した実施例は、本発明の好適な実施例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。例えば、上述した実施例では、補正係数として高速域用Ｌ１、中速域用Ｌ２、低速域用Ｌ３の３つを用いていたが、使用する補正係数は２つであっても４つであってもよい。

実施例１のナビゲーション装置の構成を表すブロック図である。速度域に応じて使用する補正係数を説明するための図である。ナビゲーション装置全体の動作手順を示すフローチャートである。制御部１２の第１の動作手順を示すフローチャートである。制御部１２の第２の動作手順を示すフローチャートである。速度の変化によるタイヤ径及びＬ値の変化を示す図である。ナビ画面上で自車マークがオーバーランする状態を示した図である。

符号の説明

１システムコントローラ２地図記憶媒体
３ディスクドライバ４操作部
５ＧＰＳ受信機６ＧＰＳアンテナ
７自立航法センサ８ディスプレイ装置
１１地図データバッファメモリ１２制御部
１３ＧＰＳデータ記憶部１４車両位置・方位演算部
１５車両位置修正部１５ａマップマッチング処理部
１５ｂ車両位置修正処理部１５ｃ走行軌跡記憶部
１６車両位置マーク発生部１７地図描画制御部
１８メモリ部７１ジャイロセンサ
７２車速センサ

Claims

所定距離の移動ごとに出力されるセンサ信号に対して補正係数を用いた演算を演算部で行い、車両の速度を算出して現在位置を特定するナビゲーション装置であって、
複数の車両速度に応じた補正係数を記憶した記憶部と、
車両速度に応じて演算に使用する補正係数を選択して前記演算部に指示し、車両速度の変化による前記センサ信号の出力を補正する制御部と、
ＧＰＳ衛星からの電波を受信して測位データを出力するＧＰＳ受信部と、を有し、
前記制御部は、前記センサ信号と前記測位データとから前記補正係数の補正値を算出し、該補正値が所定の範囲内にあるか否かを判定して前記所定の範囲内にある場合には、前記補正値により前記補正係数を補正すると共に、補正前の補正係数と補正後の補正係数とから前記補正係数の変化率を求め、使用していない他の補正係数も前記変化率で補正することを特徴とするナビゲーション装置。
前記制御部は、補正係数が所定期間連続して使用されると、前記補正係数の前記変化率を求め、使用していない前記他の補正係数を前記変化率の分だけ補正することを特徴とする請求項１記載のナビゲーション装置。
前記演算部は、前記補正係数を用いた演算により車両の移動距離を算出すると共に、方位センサの出力により前記車両の方位変化量を算出して前記車両の現在位置を算出し、
前記演算部から出力される車両の現在位置情報を記録して車両の走行軌跡を生成する走行軌跡生成部と、
走行軌跡生成部によって生成された走行軌跡と地図データに基づく道路情報とを比較してマップマッチング処理を行い、前記車両の現在位置を補正するマップマッチング補正部とを有し、
前記制御部は、前記車両の現在位置周辺の道路地図データを地図データ記憶部から読み出して道路地図として表示すると共に、該道路地図上に車両の現在位置を識別可能に表示させることを特徴とする請求項１又は２に記載のナビゲーション装置。