JPH03154820A - 車両位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は車両位置検出装置に関し、さらに詳細にいえば
、絶対方位センサ（例えば地磁気センサ、ＧＰＳ）を使
用し、この他に車両の移動方向を検出して相対方位を知
る相対方位センサ（例えば、車輪速センサ、操舵角セン
サ、または光ファイバジャイロ、振動ジャイロ、ガスレ
ートジャイロ等の角速度センサ（レートセンサ））を使
用して車両の方位を検出し、距離センサ（例えば車輪速
センサ、車速センサ）から求めた走行距離データと合わ
せて車両の現在位置を検出する車両位置検出装置に関す
るものである。

〈従来の技術〉 従来から、道路交通網の任意の箇所を走行している車両
の位置を検出する方式として、距離センサと、１つの方
位センサ（絶対方位センサ、または相対方位センサ）と
、両センサからの出力信号に必要な処理を施す処理装置
とを具備し、車両の走行に伴なって生ずる距離変化量Δ
Ｊ１および方位θを積算しながら車′両の現在位置デー
タを得る推測航法（Ｄｅａｄ　Ｒｅｃｋｏｎ筐ｎｇ）が
提案されている。

この方式は、Δノおよびθに基いて、例えばΔノの東西
方向成分ΔＸ（−ΔｊＸｃｏｓθ）および南北方向成分
Δｙ（−ΔｊＸｓ１ｎθ）を算出し、従前の位置データ
（Ｐｘ’、　Ｐｙ’）に対して上記各成分ΔＸ、Δｙを
加算することにより、現在の位置データ（Ｐｘ、Ｐｙ）
を求める方式であるが、距離センサ、および方位センサ
が必然的に有している誤差が走行継続に伴なって累積さ
れ、得られる現在位置データに含まれる誤差が累積され
てしまうという欠点がある。

そこで、方位センサとして、相対方位センサと、地磁気
を検出して車両の絶対方位を知る地磁気センサとの２つ
の方位センサを併用した車両位置検出装置が考えられて
いる。例えば、■特開昭６０−１２２３１１号公報に開
示される移動体方位検出装置は、通常は地磁気センサを
使用し、指定時間内の地磁気センサの変−分が設定値以
上、かつ角速度センサの変分が設定値以下のとき角速度
センサのデータを採用する。また、■実開昭８１−１９
７１４号公報に開示される車両用方位検出装置は、地磁
気データと操舵角データとの方位差が所定値以上のとき
、所定の係数のかかった操舵角データのみを用いるもの
である。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところが、上記■では、地磁気センサデータの排除時は
、角速度センサデータのみに頼って位置検出を続けるこ
とになるが、地磁気センサデータの排除が長く続き過ぎ
ると、角速度センサの累積誤差のため、正確な位置検出
を続けることができなくなるという問題がある。

また、上記■の場合も、地磁気センサデータの排除が長
く続き過ぎると、操舵角センサデータのみの使用による
方位誤差の累積が起こり、位置検出誤差が大きくなると
いう問題が生じる。

これらの問題を詳述すると、車両が踏切等の強磁界領域
を通過したり、高速道路の防音壁を通過したりすると、
地磁気センサデータの信頼性が一時的に低下するが、地
磁気センサの信頼性の低下は永久に続くわけではなく、
いずれ地磁気センサデータの信頼性は回復すると考えら
れる。このような場合、地磁気センサブｉりの信頼性が
回復しているのに相対方位センサのみに頼ると危険性が
あり、このとき誤差が累積してしまい車両の位置検出精
度が低下する。

また、上記■■いずれの場合も、相対方位センサに固有
の誤差が生じていると、地磁気センサが正常であっても
、地磁気センサデータが排除され続けるという問題もあ
る。この場合も、相対方位センサのみに頼るので誤差が
累積してしまい、車両の位置検出精度が低下する。

本発明は、相対方位データとの比較の結果、データの不
一致等が発生して絶対方位センサデータを使用せず、相
対方位センサを使用している状態が一定走行距離または
走行時間以上続いたときに、絶対方位センサデータを再
度使用′することができる車両位置検出装置を提供する
ことを目的としている。

〈課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための本発明の車両位置検出装置
は、一定走行距離または一定走行時間にわたって絶対方
位データの除外状態が続いたことを判定する第１の判定
手段と、 絶対方位データの信頼性を判定する第２の判定手段と、 第１の判定手段により絶対方位データの除外状態が一定
走行距離または一定走行時間にわたって続いたことを判
定し、かつ、第２の判定手段により絶対方位データの信
頼性ありと判定した時に、当該時点における車両の方位
をリセットし、上記絶対方位データから求められる車両
の方位に置き換える制御手段とを有するものである。

く作用〉 上記の構成の車両位置検出装置によれば、絶対方位デー
タの異常、または絶対方位データと相対方位データとの
不一致により、絶対方位データを使用せず相対方位デー
タのみを使用して車両の方位を求める状態が一定走行距
離または一定走行距離続いたとき、絶対方位データの信
頼性を判断し、信頼性ありと判断された場合に、絶対方
位データを使用することとする。すなわち、得られてい
た車両方位データを絶対方位データを用いてリセットす
る。

〈実施例〉 以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第２図は本発明の車両位置検出装置の一実施例を示すブ
ロック図であり、 ・左右両輪の回転数を検出する車輪速センサ１１（距離
センサと、相対方位センサとを兼用している）、 ・地磁気センサ１２、 ・道路地図データを格納した道路地図メモリ２、・車輪
速センサ１１や地磁気センサ１２により検出されたデー
タに基づいて車両の推定位置を算出するとともに、車両
の推定位置データをバッファメモリ３に格納するロケー
タ１、 ・当該読出した車両現在位置を地図に重ねてデイスプレ
ィ７に表示させるとともに、キーボード８とのインター
フェイスをとるナビゲーションコントローラ５ とから構成されている。

さらに詳細に説明すると、上記ロケータ１は、例えば、
車輪速センサ１１からの出力パルス信号の数をカウンタ
でカウントすることにより左右の車輪の回転数を得、カ
ウンタから出力されるカウントデータに対して、乗算器
により１カウント当りの距離を示す所定の定数を乗算す
ることにより単位時間当りの走行距離データを算出する
とともに、左右の車輪のパルス数の差に基づいて方位の
相対変化を求め、これと地磁気センサ１２の絶対方位デ
ータとから車両の方位データを算出するものである。な
お、車輪速センサ１１に代えて、回転角速度を干渉光の
位相変化として読み取る光フアイバジャイロ１３、ある
いはピエゾエレクトリック素子の片持ちぼり振動技術を
利用して角速度を検出する振動ジャイロ１４等を利用す
るものであってもよい。ただしこれらの場合には、距離
センサとして別途車速センサ１５が必要である。

上記道路地図メモリ２は、所定範囲にわたる道路地図デ
ータが予め格納されているものであり、半導体メモリ、
カセットテープ、ＣＤ−ＲＯＭ。

ＩＣメモリ、ＤＡＴ等が使用可能である。

上記デイスプレィ７はＣＲＴ、液晶表示器等を使用して
、車両走行中の道路地図と車両位置とを表示するもので
ある。

上記ナビゲーション・コントローラ５は、図形処理プロ
セッサ、画像処理メモリ等から構成され、デイスプレィ
７上における地図の検索、縮尺切り替え、スクロール、
車両の現在位置の表示等を行わせる。

上記の構成の装置による車両位置検出手順について説明
する。車両走行中は、上記ロケータ１に取り込んだ各セ
ンサデータに基づいて車両の位置をデイスプレィ７上に
地図とともに表示しているが、その表示中も一定時間ご
との割り込みにより各センサのデータを取り込み、車両
位置を更新するようにしている。この割り込み時の車両
位置検出フローを第１図に示す。なお、この割り込みは
、車両の走行距離データを基にして求まる一定の走行距
離ごとに行ってもよい。上記一定時間または一定走行距
離（以下、いずれの場合も「周期」という）の値は、使
用される相対方位センサの種類や絶対方位センサの性能
等に応じて適宜設定される。

まず、ステップ■において、上記周期における地磁気セ
ンサ１２の時系列出力データのばらつきを検出して、ス
テップ■においてしきい値を超えた回数から地磁気セン
サ１２の異常／正常をチエツクする。正常であれば、相
対方位センサとの相対チエツクを行う。すなわち、地磁
気センサ１２の方位データθＨと相対方位センサ１１．
１３または１４に基づく方位データ θｌ−、＋ｊθｄｔ −１ と比較しくステップ■、θ、−１は前周期の推定方位値
）、はぼ一致していれば（ステップ■）両方のデータに
基づき車両の方位を算出する（ステップ■）。この算出
に当たっては、両方のデータに所定の重みを付けて平均
値をとることにより行う。

さらに、カウンタにおよびカウンタＣをリセットしてお
く　（ステップ■、カウンタにおよびカウンタＣはステ
ップ■以下の手順で用いる）。そして、上記の方法で求
まつた車両の方位データと、走行距離データとから車両
の現周期の推定位置を求める（ステップ■）。勿論この
時に道路地図データと比較し、道路地図データとの相関
度を評価して車両の推定位置を補正し、車両の現在位置
を道路上に設定するマツプマツチング方式を採用しても
よい（特開昭６３−１４８１１５号公報参照）。

ステップ■またはステップ■において、ＮＯの判断が出
れば、ステップ■以下の手順に入る。まず、ステップ■
では、地磁気センサ１２の方位データは使用しないこと
とし、ステップ■において上記カウンタｋを１だけイン
クリメントする。ステップ［株］では、現在、地磁気セ
ンサ１２が着磁量補正中であるかどうか判定する。着磁
量補正処理は、地磁気センサ１２が車体着磁の影響を受
けている場合（車体着磁の影響を受けているかどうかの
判断は、例えば地磁気センサデータの異常の発見、マツ
プマツチング処理による踏切の通過検出等に基づき行わ
れる。）、車体着磁の影響を相殺するために自動的に行
われる処理であり、その手順は、例えば特開平１−９８
９２０号公報に詳述されている。ステップ［相］におい
て着磁量補正中と判断されればステップ［相］に移り、
前周期の方位推定値θｔ−１と、相対方位センサ１１．
１３または１４の旋回データΔθから現在の方位を求め
る（θ、−１＋ｊｔθｄｔ）。すなわち、地磁気センサ
１２のデ−１ −タを全く使用せず、相対方位センサ１１，１３または
１４のデータのみに頼った方位推定を行う。

着磁量補正中でなければ、ステップ■に移り、上記カウ
ンタにの値を調べる。所定値ｋｏよりも少なければ、ス
テップ［株］に移る。つまり、カウンタｋが所定値ｋｏ
になるまでは相対方位センサ１１゜１３または１４のデ
ータのみに頼った方位推定を続ける。この所定値ｋｏは
、相対方位センサ１１゜１３または１４のデータのみに
頼った方位検出を繰り返しても誤差が大きく累積しない
ような回数に設定される。すなわち、所定値ｋＯを非常
に大きな値に設定すると、相対方位センサ１１．１３ま
たは１４のデータのみに頼った方位推定が何回も繰り返
されることになり、方位誤差が累積して車両位置検出に
悪影響を与えるので、所定値ｋＯを適当な値に押さえる
ことにより、方位誤差の累積の影響が現れないようにし
ておくのである。ステップ０では、地磁気センサデータ
の信頼性を判定する。地磁気センサデータは、次のよう
なとき信頼性が回復していると考えられる。例えば、（
１）地磁気センサ１２の着磁量補正処理が終了したこと
を前提として、方位円中心から測定した地磁気センサデ
ータの大きさ（絶対値）のばらつきが、正常な状態の地
磁気センサの方位円の半径を基準とした所定範囲内に収
まったとき、 （′２Ｊ直線を走る場合、地磁気センサデータのばらつ
きが所定範囲内に収まったとき、 （３）上記（１）と（２）との論理積、（４）交差点で
の右左折時に、一定旋回角度以上のカーブを走行したと
き、カーブ走行前後の相対方位センサによる角度増分と
地磁気センサデータによる角度増分とがほぼ一致したと
き、 等である。上記（１）〜（４）めいずれかが満たされた
場合、ステップ■において地磁気センサデータの信頼性
が回復しているとみなし、ステップ［有］に進む。

信頼性が回復していなければ、ステップ［相］の手順を
実行する。なお、ステップ＠において（１）〜【４）の
全てが満たされた場合信頼性ありと判断してもよいし、
（１）〜（４ンのうち任意の３つ、２つ、または１つを
選んで、当該３つ、２つ、または１つの項目のみに基づ
いて判断してもよい。

ステップ［有］〜［有］では、回復された地磁気センサ
データの取り込みを行う。この実施例では、取り込む地
磁気センサデータは、直線道路を走行中のものに限るこ
ことした。というのは、直線道路を走行中の場合、地磁
気センサデータはほぼ一定値をとるので、平均をとると
いう簡単な処理で正確な地磁気センサデータを求めるこ
とができるからである。なお、直線道路を走行中かどう
かの判断は、比較的短時間の判断でよく、相対方位セン
サ１１．１３または１４の出力データにより十分判断可
能である。現在、直線走行中でないなら、ステップ■で
Ｃ−０とおき、ステップ［相］の手順を実行する。直線
走行中であれば、ステップ■においてカウンタＣを１だ
けインクリメントし、ステップ■においてカウンタＣが
所定値Ｃｏに達したかどうを調べる。この所定値Ｃｏは
、直線走行が続き、地磁気センサデータの平均値をとる
のに十分なデータ数を集めることができる値に設定され
る。

カウンタＣが所定値Ｃｏに達しない間は、ステップ［相
］の手順を続ける。カウンタＣが所定値Ｃｏに達すれば
、ステップ■において地磁気センサデータの平均をとり
、ステップ［有］においてこの平均値を現在（現周期）
の車両の方位と推定する。すなわち、今まで求まってい
た車両の方位をリセットし、上記磁気センサデータの平
均値で置き換える。

そして、ステップ■においてに−０，Ｃ−０とおき、ス
テップ■に戻り、現周期の車両の位置検出を行う。

以上、実施例に基づいて本発明の車両位置検出装置を説
明してきたが、本発明は上記実施例に限るものではない
。例えば、第１図ステップ［有］〜■においては、車両
を直線走行させ、地磁気センサデータを十分な数だけ集
めて平均をとる処理をしたが、単一の地磁気センサデー
タのみに基づいて車両の方位をリセットすることも可能
である。また、地磁気センサデータのみに基づいて車両
の方位を直ぐにリセットせず、例えばステップ■の処理
を行い、ここでの地磁気センサデータを使用する重みを
大きくして、結果的に地磁気センサデータに緩やかに近
付けることも可能である。

その池水発明の要旨を変更しない範囲内において、種々
の設計変更を施すことが可能である。

〈発明の効果〉 以上のように、本発明の車両位置検出装置によれば、絶
対方位データの異常、または絶対方位データと相対方位
データとの不一致により、絶対方位データを使用せず相
対方位データのみを使用して車両の方位を求める状態が
一定走行距離または一定走行距離続いたとき、絶対方位
データの信頼性を判断し、信頼性ありと判断された場合
に、絶対方位データを使用することにした。したがって
、相対方位データのみを使用し続けることによる誤差の
累積を防ぐことができるので、方位検出精度が向上し、
その結果として、車両の位置検出精度を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は車両位置検出手順を示すフローチャート、 第２図は車両位置検出装置のハードウェアの−構成例を
示すブロック図である。 １・・・ロケータ、１１・・・車輪速センサ、１２・・
・地磁気センサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、車両に距離センサ、絶対方位センサ、 および相対方位センサを取り付け、常時 は距離センサから出力される走行距離デ ータにより車両の走行距離を求めるとと もに、絶対方位データ、相対方位センサ から出力される相対方位データにより車 両の方位を求めることにより車両位置を 算出し、絶対方位データの異常、または 絶対方位データと相対方位データとの不 一致を検出すると、走行距離データによ り求めた車両の走行距離と、絶対方位デ ータを除外して相対方位データのみによ り求めた車両の方位とから車両の位置を 推測航法により算出する車両位置検出装 置において、 一定走行距離または一定走行時間にわ たって絶対方位データの除外状態が続い たことを判定する第１の判定手段と、 絶対方位データの信頼性を判定する第 ２の判定手段と、 第１の判定手段により絶対方位データ の除外状態が一定走行距離または一定走 行時間にわたって続いたことを判定し、 かつ、第２の判定手段により絶対方位デ ータの信頼性ありと判定した時に、当該 時点における車両の方位をリセットし、 上記絶対方位データから求められる車両 の方位に置き換える制御手段とを有する ことを特徴とする車両位置検出装置。