JP5864279B2 - ナビゲーション装置 - Google Patents

Description

本発明は、ナビゲーション装置におけるマップマッチングの技術に関するものである。

ナビゲーション装置において、測定された自車位置や走行軌跡に基づいて、真の自車位置として最も尤もらしい地図上の道路の上の位置を現在位置として算出するマップマッチングの技術としては、前回算出した現在位置が位置する道路と同じ道路の上の位置に、算出する現在位置を限定する技術が知られている（たとえば、特許文献１）。

特開平09-152344号公報

たとえば、図６ａに示すように、複数回周回する上下（Ｚ）方向を軸とする同径の螺旋状の道路が形成されている場合、水平方向（ＸＹ方向）を二軸とする二次元の地図では、この道路は、図６ｂに示すように螺旋の各周回部分が重なって表されてしまうこととなるため、地図の表示より道路の構成、形状をユーザが視認することが困難となってしまう。

そこで、このような場合、ユーザの視認性を確保するために、図６ｃに示すように、道路の上下方向に重なる部分が相互に水平方向にずれた位置となるように、道路の一部を水平方向にずらして地図を作成することがある。
しかしながら、このようにすると、位置をずらした道路部分は真の位置の座標を持たないこととなり、この地図を用いたマップマッチングによって正しく現在位置を算出できなくなることがある。
また、道路の位置を正しく表す地図を用いた場合でも、道路同士が上下方向に重なる道路部分については、道路に沿って見た場合に離間しているにも関わらず、二次元地図上で座標が重なるもしくは近接する複数の地点が生じるために、マップマッチングによって誤った現在位置を算出してしまう場合がある。
そこで、本発明は、主として、道路同士が上下方向に重なる道路について、マップマッチングによって、より正しい現在位置を算出することのできるナビゲーション装置を提供することを課題とする。

前記課題達成のために、本発明は、自動車に搭載されるナビゲーション装置に、地図を表すメインマップデータと複数のサブマップデータとよりなる複数のマップデータを記憶した記憶手段と、前記複数のマップデータのうちから、一つのマップデータを選定し現用マップデータとして設定する現用マップデータ設定手段と、前記現用マップデータに設定されたマップデータを用いたマップマッチングによって現在位置を算出するマップマッチング手段と、前記メインマップデータが表す地図上に前記現在位置を表した案内画像を生成し表示する案内画像生成手段とを設けたものである。但し、前記サブマップデータは、道路同士が上下方向に重なっている道路部分を複数に分割した道路区間の各々に対応して設けられた当該対応する道路区間の地図を表すものであって、各サブマップデータに対応する道路区間は、当該道路区間内において道路同士が上下方向に重ならないように前記道路部分を分割したものであり、前記マップマッチング用マップ設定手段は、いずれかの前記サブマップデータに対応する道路区間を前記自動車が走行していない期間には、前記メインマップデータを前記マップマッチング用マップに設定し、いずれかの前記サブマップデータに対応する道路区間を前記自動車が走行している期間には、当該自動車が走行している道路区間に対応する前記サブマップデータを前記マップマッチング用マップに設定するものである。

ここで、このようなナビゲーション装置において、前記道路同士が上下方向に重なっている道路部分の道路の一部は、前記メインマップデータが表す地図上において道路同士の重なりが軽減されるように、当該メインマップデータが表す地図上の、当該道路の一部の当該メインマップデータが表す地図上における真の位置よりずれた位置に配置されているものとしてもよい。

また、これらのナビゲーション装置は、より具体的には、前記マップマッチング用マップ設定手段において、いずれかの前記サブマップデータに対応する道路区間の始点となる地点に前記現在位置が到達したときに、当該現在位置が始点となる地点に到達した道路区間に対応するサブマップデータに前記マップマッチング用マップを切り替え、前記サブマップデータに対応する道路区間の終点であって、他のいずれの前記サブマップデータに対応する道路区間の始点となっていない地点に、前記現在位置が到達したときに、前記メインマップデータに前記マップマッチング用マップを切り替えるように構成してもよい。

これらのようなナビゲーション装置によれば、道路同士が上下方向に重なっている道路部分については、当該道路部分を道路区間内において道路同士が上下方向に重ならないように分割した道路区間の地図を表すサブマップデータのうち、当該自動車が走行している道路区間に対応するサブマップデータを用いてマップマッチングを行うので、メインマップデータが、前記道路同士が上下方向に重なっている道路部分の道路の一部を真の位置よりずれた位置に配置した地図を表すものであっても、道路の真の位置を道路同士の重なりなく正しく表す地図を用いたマップマッチングが行われることとなり、結果、正しい現在位置を算出することができるようになる。

また、その他の場合においても、このようにしても、道路同士が上下方向に重なっている道路部分については、マップマッチングが、自動車が位置する、道路同士の重なりのない道路区間のみを対象として行われることとなるため、マップマッチングの精度は向上する。

以上のように、本発明によれば、道路同士が上下方向に重なる道路について、マップマッチングによって、より正しい現在位置を算出することのできるナビゲーション装置を提供することができる。

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。 本発明の実施形態に係る地図データの内容を示す図である。 発明の実施形態に係るサブマップデータが対象とする道路部分の例を示す図である。 本発明の実施形態に係るメインマップデータとサブマップデータの例を示す図である。 本発明の実施形態に係るマップマッチング用マップデータ切替処理を示すフローチャートである。 従来のマップマッチングの問題を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に、本実施形態に係るナビゲーションシステムの構成を示す。
ナビゲーションシステムは自動車に搭載される装置であり、図示するように、ナビゲーションシステムは、ナビゲーション装置１と、入力装置２と、表示装置３と、車両状態センサ４と、ＧＰＳ受信機５とを備えて構成される。ここで、車両状態センサ４は、角加速度センサや地磁気センサなどである方位センサや、車速パルスセンサなどである車速センサなどの、車両の各種状態を検出するセンサ群である。

そして、ナビゲーション装置１は、地図を表す地図データを記憶したＨＤＤなどの記憶装置である地図データ記憶部１１、現在状態算出部１２、入力装置２や表示装置３を用いたＧＵＩをユーザに提供するＧＵＩ制御部１３、ルート探索部１４、メモリ１５、制御部１６、案内画像生成部１７を有する。

但し、以上のナビゲーション装置１は、ハードウエア的には、マイクロプロセッサや、メモリや、その他のグラフィックプロセッサやジオメトリックプロセッサ等の周辺デバイスを有する一般的な構成を備えたＣＰＵ回路であって良く、この場合、以上に示したナビゲーション装置１の各部は、マイクロプロセッサが予め用意されたプログラムを実行することにより具現化するプロセスとして実現されるものであって良い。また、この場合、このようなプログラムは、記録媒体や適当な通信路を介して、ナビゲーション装置１に提供されるものであって良い。

次に、図２に地図データ記憶部１１に記憶される地図データの内容を示す。
図示するように、地図データは、メインマップデータと、サブマップデータ群とより構成され、サブマップデータ群は、複数のサブマップデータよりなる。
メインマップデータは、地図データがカバーする全地域の二次元地図を規定するデータであり、ノードテーブルと、リンクテーブルとを有する。
ここで、本実施形態は、ノードとノード間を連結するリンクの集合として道路網を定義しており、ノードテーブルはノード毎に設けられたノードデータを含み、リンクテーブルはリンク毎に設けられたリンクデータを含む。なお、ノードは、道路の連結点（交差点）に必ず設けられる他、適宜、道路上の任意の地点に対応して設けることができる。

さて、ノードテーブルの各ノードデータには、対応するノードの識別子となるノード番号、対応するノードの各種属性を表すノード属性、対応するノードの位置を表すノード座標、対応するノードに接続するリンクを表す接続リンク情報と、対応するノードに一本のリンクを介して接続する他のノードを表す接続ノード情報とを含む。

また、リンクテーブルの各リンクデータには、対応するリンクの識別子となるリンク番号、対応するリンクの各種属性を表すリンク属性、対応するリンクの始点となるノードである第１ノードのノード番号を表す第１ノード番号、対応するリンクの終点となるノードである第２ノードのノード番号を表す第２ノード番号、対応するリンクの二次元形状を表すリンク形状データ、移行先マップＩＤ、移行先ノード番号とが登録される。

ここで、メインマップデータは、図３ａに示すような複数回周回する同径の螺旋状の道路のような、上下方向から見ると図３ｂに示すように各道路部分が重なっている道路部分については、図４ａに示すように道路の上下方向に重なる部分が相互に水平方向にずれた位置となるように、道路の一部を真の位置から水平方向にずらした地図を表している。ここで、説明の明瞭化を図る便宜上、図３ａに示す道路の自動車の走行方向が、図３ａに矢印で示した走行方向のみであるものとして、以下の説明を行う。

次に、本実施形態では、図３ａに示すような複数回周回する同径の螺旋状の道路のような、上下方向から見ると図３ｂに示すように各道路部分が重なっている道路部分を、複数の道路区間に、当該各道路区間内において道路同士が上下方向に重ならないように分割して、分割した各道路区間毎に対応して、サブマップデータ群のサブマップデータを設けている。そして、各サブマップデータは、対応する道路区間のみを、位置をずらすことなく表した地図を表すものである。

すなわち、図３ａの道路の場合は、ＢからＤに至る道路部分が道路同士が上下方向に重なっている道路部分であるので、この道路部分Ｂ-Ｄを、道路区間内において道路が上下方向に重ならない道路区間Ｂ-Ｃと、道路区間Ｃ-Ｄとの二つの道路区間に分割する。そして、道路区間Ｂ-Ｃについての地図を道路区間の位置をずらすことなく図４ｂに示すように表すサブマップデータと、道路区間Ｃ-Ｄついての地図を道路区間の位置をずらすことなく図４ｃに示すように表すサブマップデータが設けられる。

さて、各サブマップデータは、サブマップデータの識別子であるサブマップＩＤと、ノードテーブルとリンクテーブルを有する。ここで、サブマップデータのノードデータとリンクデータの登録項目は、前述したメインマップデータのノードテーブルとリンクテーブルと同様である。

ここで、各サブマップデータにおいて、当該サブマップデータが表す道路区間の始点と終点の位置はノードとなる。したがって、隣接する道路区間を表す二つのサブマップデータにおいて、当該隣接する道路区間を含む複数の道路区間に分割された道路部分の始点側のサブマップデータの終点のノードは、他方のサブマップデータの道路区間の始点のノードと同じ地点を表すノードとなる。

すなわち、図４ｂのサブマップデータの終点のノードｂ２は、図４ｂのサブマップデータが表す道路区間にひき続く道路区間を表す図４ｃのサブマップデータの始点のノードｃ１と同じ地点を表すノードとなる。
また、各サブマップデータが表す道路区間に分割した道路部分の先頭の道路区間を表すサブマップデータの道路区間の始点のノードと同じ地点を表すノードと、当該道路部分の最終の道路区間を表すサブマップデータの道路区間の終点のノードと同じ地点を表すノードが、メインマップデータには含まれている。

すなわち、図３の道路部分Ｂ-Ｄの先頭の道路区間を表す図４ｂのサブマップデータの始点のノードｂ１と同じ地点を表すノードａ２と、図３の道路部分Ｂ-Ｄの最終の道路区間を表す図４ｃのサブマップデータの終点のノードｃ２と同じ地点を表すノードａ４が、メインマップデータに含まれている。

そして、メインマップデータのリンクデータのうち、サブマップデータが地図を表す道路区間の始点となるノードと同地点を表すノードを終点とするリンクのリンクデータの移行先マップＩＤには、当該リンクの終点のノードと同じ地点を表すノードを始点とする道路区間を表すサブマップデータのサブマップＩＤが登録され、当該リンクデータの移行先ノード番号には当該リンクデータのリンクの終点のノードと同じ地点を表す、移行先ノード番号が示すサブマップデータのノードのノード番号が登録される。

すなわち、図４ａのメインマップデータのノードａ２を終点とするリンクのリンクデータには、ノードａ２と同地点を始点とする道路区間を表す図４ｂのサブマップデータのサブマップＩＤが移行先マップＩＤとして登録されると共に、ノードａ２を同じ地点を表す図４ｂのサブマップデータのノードｂ１のノード番号が移行先ノード番号として登録される。

また、サブマップデータのリンクデータのうちの、他のサブマップデータが地図を表す道路区間の始点となるノードと同地点を表すノードを終点とするリンクのリンクデータの移行先マップＩＤには、当該リンクの終点のノードと同じ地点を表すノードを始点とする道路区間を表す他のサブマップデータのサブマップＩＤが登録され、当該リンクデータの移行先ノード番号には当該リンクデータのリンクの終点のノードと同じ地点を表す、移行先ノード番号が示す他のサブマップデータのノードのノード番号が登録される。

すなわち、図４ｂのサブマップデータのノードｂ２を終点とするリンクのリンクデータには、ノードｂ２と同地点を始点とする道路区間を表す図４ｃのサブマップデータのサブマップＩＤが移行先マップＩＤとして登録されると共に、ノードｂ２と同じ地点を表す図４ｃのサブマップデータのノードｃ１のノード番号が移行先ノード番号として登録される。

また、サブマップデータのリンクデータのうちの、他のサブマップデータが地図を表す道路区間の始点となるノードと同地点を表すノードと同地点を表さず、かつ、メインマップデータのノードと同地点を表すノードを終点とするリンクのリンクデータの移行先マップＩＤには、メインマップデータを表すＩＤが登録され、当該リンクデータの移行先ノード番号には当該リンクデータの終点のノードと同じ地点を表す、メインマップデータのノードのノード番号が登録される。

すなわち、図４ｃのサブマップデータのノードｃ２を終点とするリンクのリンクデータには、メインマップデータのサブマップＩＤが移行先マップＩＤとして登録されると共に、ノードｃ２を同じ地点を表す図４ａのメインマップデータのノードａ４のノード番号が移行先ノード番号として登録される。

さて、このような構成において、ナビゲーション装置１の現在状態算出部１２は、以下の処理を繰り返し行う。
すなわち、現在状態算出部１２は、後述するマップマッチング用マップデータ切替処理により、マップマッチング用マップデータに設定されたマップデータ（メインマップデータもしくはいずれかのサブマップデータ）を、地図データ記憶部１１から読み出し、読み出したマップデータが表す地図と、車両状態センサ４やＧＰＳ受信機５の出力から推定される現在位置や走行軌跡とのマップマッチング処理を行って、現在位置として最も確からしいリンク上の位置を現在位置、現在位置がその上に算出されたリンクを走行中リンク、走行中リンクの現在位置が算出された地点における走行方向を進行方向として、それぞれ算出し、メモリ１５に設定する。ここで、このマップマッチング処理においては、過去に算出された現在位置に対応するノードである到達ノードや、過去に走行中リンクと算出されたリンクを考慮して行う。すなわち、たとえば、直近に設定された到達ノードに走行方向に接続するリンク上の位置や、直近に走行中リンクとして算出されたリンクや当該リンクに走行方向に接続するリンク上の位置を優先的に現在位置として算出するようにマップマッチング処理を行う。

また、制御部１６は、ユーザから入力装置２、ＧＵＩ制御部１３を介して目的地の設定を受付け、これをメモリ１５にセットする。
そして、制御部１６は、目的地の設定を受け付けたならば、目的地に到る誘導ルートをルート探索部１４に探索させる。ルート探索部１４は、メインマップデータを地図データ記憶部１１から読み出し、メモリ１５に設定されている現在位置から目的地までの最小コストの経路を、距離最小などの所定のコストモデルに基づいて誘導ルートとして算出し、算出した誘導ルートの経路データを、メモリ１５にセットする。

また、制御部１６は、メモリ１５にセットされた現在位置が目的地近傍となったならば、目的地到着と判定し、メモリ１５にセットされている目的地と誘導ルートをクリアする。
そして、案内画像生成部１７は、メインマップデータが表す地図を示す地図画像上に、現在位置や設定されている誘導ルートや目的地を表す図形を描画した案内画像を生成し、ＧＵＩ制御部１３を介して表示装置３に表示する処理を行う。
以下、前述したマップマッチング用マップデータ切替処理について説明する。
マップマッチング用マップデータ切替処理は、制御部１６が行う処理であり、この処理は、図５に示す手順で行われる。
すなわち、この処理において、制御部１６は、まず、メインマップデータをマップマッチング用マップデータに設定する（ステップ５０２）。
そして、メモリ１５に設定されている走行中リンクが、リンクデータに移行先マップデータが登録されているリンクとなるのを待つ（ステップ５０４）。
そして、走行中リンクが、リンクデータに移行先マップデータが登録されているリンクとなったならば、そのリンクを着目リンクとして（ステップ５０６）、着目リンクの終点のノードに現在位置が到達するのを待つ（ステップ５０８）。
そして、現在位置が終点のノードに到達したならば、着目リンクのリンクデータの移行先マップＩＤが示すマップデータ（メインマップデータもしくはいずれかのサブマップデータ）に、マップマッチング用マップデータを切り替える（ステップ５１０）。
そして、着目リンクのリンクデータの移行先マップＩＤが示すマップデータ（メインマップデータもしくはいずれかのサブマップデータ）の、着目リンクのリンクデータの移行先ノード番号が示すノードを到達ノードに設定し（ステップ５１２）、ステップ５０４からの処理に戻る。

以上、制御部１６が行うマップマッチング用マップデータ切替処理について説明した。
ここで、このようなマップマッチング用マップデータ切替処理を含む本実施形態によれば、通常時はメインマップデータがマップマッチング用マップデータに設定され、図４ａに示すようなメインマップデータを用いたマップマッチング処理により現在位置等が算出される。

一方、たとえば、図３ａに示す上下方向に道路が重なっている道路部分Ｂ-Ｄの進入路となる、図４ａに示すメインマップデータのリンクａ１-ａ２に自動車が進み、そのリンクａ１-ａ２の終点のノードａ２に到達すると（道路部分Ｂ-Ｄの始点に到達すると）、マップマッチング用マップデータが、道路部分Ｂ-Ｄを分割した道路区間のうちの先頭の道路区間を示す図４ｂに示すサブマップデータに切り替えられ、図４ｂに示すサブマップデータの始点の（ノードａ２と同地点を表す）ノードｂ１が到達ノードに設定される。そして、以降は、図４ｂに示すサブマップデータを用いたマップマッチング処理により、到達ノードを考慮しつつ現在位置等が算出される。ここで、図４ｂに示すサブマップデータを用いたマップマッチング処理においては、図４ｂに示すサブマップデータが表す道路区間に道路同士の重なりは無く、また、図４ｂに示すサブマップデータはずれなく正確に道路の位置を表すものであるので精度良く現在位置を算出することができる。

そして、次に、図４ｂのサブマップデータの終点のノードｂ２に到達すると、マップマッチング用マップデータが、道路部分Ｂ-Ｄを分割した道路区間のうちの図４ｂのサブマップデータの道路区間に引きつづく道路区間を示す図４ｃに示すサブマップデータに切り替えられ、図４ｃに示すサブマップデータの始点の（ノードｂ２と同地点を表す）ノードｃ１が到達ノードに設定される。そして、以降は、図４ｃに示すサブマップデータを用いたマップマッチング処理により、到達ノードを考慮しつつ現在位置等が算出される。ここで、図４ｃに示すサブマップデータを用いたマップマッチング処理においては、図４ｃに示すサブマップデータが表す道路区間に道路同士の重なりは無く、また、図４ｃに示すサブマップデータはずれなく正確に道路の位置を表すものであるので精度良く現在位置を算出することができる。

また、その後、図４ｃのサブマップデータの終点のノードｃ２に到達すると、マップマッチング用マップデータが、図４ａに示すメインマップデータに復帰し、ノードｃ２と同地点を表す図４ａに示すメインマップデータのノードａ４が到達ノードに設定される。そして、再び、メインマップデータを用いたマップマッチング処理により、到達ノードを考慮しつつ現在位置等が算出されるようになる。

一方、以上のようなマップマッチング処理の間、マップマッチング用マップデータとしていずれのマップデータ（メインマップデータもしくはいずれかのサブマップデータ）が設定されているかに関わらず、表示装置３に表示される案内画像に含まれる地図画像は、メインマップデータが表す地図の画像に維持される。

したがって、本実施形態によれば、上下方向に重なる道路について、道路の上下方向に重なる部分が相互に水平方向にずれた位置となるように、道路の一部を水平方向にずらした地図を表示や、通常時のマップマッチングに用いつつ、マップマッチングによって正しい現在位置を算出することができるようになる。

ところで、以上の実施形態は、メインマップデータを、上下方向から見ると各道路部分が重なっている道路部分について、道路の上下方向に重なる部分が相互に地図上において相互に水平方向にずれた位置となるように、道路の一部を真の位置から水平方向にずらした地図を表すものとしたが、メインマップデータを上下方向から見ると各道路部分が重なっている道路部分についても通常通り真の位置に配置した地図を表すものとして適用することもできる。このようにしても、上下方向から見ると各道路部分が重なっている道路部分については、マップマッチングが、自動車が位置する、道路同士の重なりのない道路区間を対象として行われることとなるため、マップマッチングの精度を向上することができる。

１…ナビゲーション装置、２…入力装置、３…表示装置、４…車両状態センサ、５…ＧＰＳ受信機、１１…地図データ記憶部、１２…現在状態算出部、１３…ＧＵＩ制御部、１４…ルート探索部、１５…メモリ、１６…制御部、１７…案内画像生成部。

Claims (3)

1. 自動車に搭載されるナビゲーション装置であって、
   地図を表すメインマップデータと複数のサブマップデータとよりなる複数のマップデータを記憶した記憶手段と、
   前記複数のマップデータのうちから、一つのマップデータを選定し現用マップデータとして設定する現用マップデータ設定手段と、
   前記現用マップデータに設定されたマップデータを用いたマップマッチングによって現在位置を算出するマップマッチング手段と、
   前記メインマップデータが表す地図上に前記現在位置を表した案内画像を生成し表示する案内画像生成手段とを有し、
   前記サブマップデータは、道路同士が上下方向に重なっている道路部分を複数に分割した道路区間の各々に対応して設けられた当該対応する道路区間の地図を表すものであって、各サブマップデータに対応する道路区間は、当該道路区間内において道路同士が上下方向に重ならないように、前記道路部分を分割したものであり、
   前記現用マップデータ設定手段は、いずれかの前記サブマップデータに対応する道路区間を前記自動車が走行していない期間には、前記メインマップデータを前記現用マップに設定し、いずれかの前記サブマップデータに対応する道路区間を前記自動車が走行している期間には、当該自動車が走行している道路区間に対応する前記サブマップデータを前記現用マップに設定し、
   かつ、
   前記現用マップデータ設定手段は、いずれかの前記サブマップデータに対応する道路区間の始点となる地点に前記現在位置が到達したときに、当該現在位置が始点となる地点に到達した道路区間に対応するサブマップデータに前記現用マップを切り替え、前記サブマップデータに対応する道路区間の終点であって、他のいずれの前記サブマップデータに対応する道路区間の始点となっていない地点に、前記現在位置が到達したときに、前記メインマップデータに前記現用マップを切り替えることを特徴とするナビゲーション装置。
2. 請求項１記載のナビゲーション装置であって、
   前記道路同士が上下方向に重なっている道路部分の道路の一部は、前記メインマップデータが表す地図上において道路同士の重なりが軽減されるように、当該メインマップデータが表す地図上の、当該道路の一部の当該メインマップデータが表す地図上における真の位置よりずれた位置に配置されていることを特徴とするナビゲーション装置。
3. 自動車に搭載されるコンピュータによって読み取られ実行されるコンピュータプログラムであって、
   前記コンピュータを請求項１または２記載のナビゲーション装置として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。