JPH03191814A - 車両の走行誘導装置 - 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） 本願発明は、車両の走行誘導装置に関するものである。

（従来技術） 今、自動車を運転しながら成る目的地に向かつて走行し
ている状況を考えてみると、ドライバーは自動車という
外界と孤立した孤独な空間の中で、見知らぬ土地を地図
と道路標識、それに風景ぐらいを頼りに、ひたすら意図
する目的地に向かってアクセルを踏んでいる状態である
と言える。

つまり、コンピュータ、データ通信が発達して情報過多
とまで言われる今日に到っても自動車の運転の本質は自
動車が発明された当時と殆ど変わっていない訳である。

このような事情に鑑み、最近になって漸（一般にナビケ
ーションシステムと呼ばれる車両の走行誘導装置の開発
が盛んに行われるようになってきている。

該ナビケーシタンシステムには、例えば地磁気ベクトル
の水平成分を検出し、それを方位パラメータとして利用
するもの（以下、地磁気方式という）やヘリウムガスの
慣性を利用したガスレートジャイロを方位センサに使用
して方位を検出するもの（以下、慣性航法方式という）
などのほか、少な（とも３個の円軌道衛星（航法衛星と
いう）を使用して地球上の如何なる場所でも正確な位置
を検出できるようにしたＧＰＳＳ方式（グローバル・ボ
ジショニング・システム・ウィズサテライト）などの方
式が提案されている。これらの各方式は、何れも走行中
の自車位置をどのようにして検出、認識するかの相異に
基づく区分であり、その点を除くと装置自体には基本的
には共通する部分が多い。

例えば該ナビケーションシステムでは、その何れにあっ
ても先ず車両の走行案内情報としての多数枚の２次元カ
ラー地図データを記憶したＣＤ−ＲＯＭおよびＣＤプレ
ーヤを備えているとともに到達しようとする目的地を設
定する目的地設定手段、出発地点を含む車両の現在位置
を認識する自車位置認識手段等を有し、自車位置と目的
地との関係から当該目的地までの最適走行経路に対応し
て２次元表示された地図データをＣＲＴデイスプレィ上
にカラー画像によって表示するように構成されている（
例えば特開昭６ｌ−２０９２ｉ６号公報参照）。

このような構成の車両の走行誘導装置を使用すると、運
転者は上記ＣＲＴのデイスプレィ画面上に時々刻々と表
示される地図状態の最適走行経路（走行予定道路）を見
ながら該最適走行経路を辿って運転して行くだけで安心
して目的地に到達することができるようになる。そして
、上記走行に伴って移動する自車位置表示マークがマツ
プマツチング等の手段により上記ＣＲＴ画面の上記走行
経路上にプロットされて表示される（但し、Ｇ　Ｐ　Ｓ
Ｓ方式の場合には、マツプマツチングは不要である）。

ところで、上記のような車両の走行誘導装置では、コス
ト上の問題もさることながら先ず誘導精度が高いことが
最も重要である。そして、該誘導精度を基本的に決定す
るのは、上記自車位置認識手段の自車位置検出性能であ
る。したがってその観点から言って現在量も有望視され
ているのが、上述した３つの走行誘導方式（自車位置検
出方式）の中でもＧＰＳＳ方式によるものである。

該ＧＰＳＳ方式の場合、複数（少な（とも３個）の衛星
からの距離情報と時刻情報とを各々受信して自車の絶対
位置を認識することができるから、。

特に他の手段による補正を必要とせず、それ自体として
十分に高い自車位置検出能力（測位誤差上１０ｍ程度）
を確保することができる。また、当該車両がフェリーボ
ートなどで海上移送されたような場合にも改めて自車位
置を設定し直す必要がなくなるので便利である。

しかし、上記のようなＧＰＳＳ方式によって正確な自車
位置の測位を行う場合、本来は当該車両走行位置の高度
データが必要である。

もし、高度データ（走行に応じた高度変化データ）がな
いと、２次元的な測位データしか得ることができず、該
２次元的に計測された移動距離と実際の走行距離とには
相当な誤差を生じることになる。そこで、上記のように
高度データを得ることによって３次元測位を行おうとす
ると、上述した３個の航法衛星では足りず、高度測定の
ための４個目の航法衛星が必要となる問題が生じる。こ
れは、換言すると、３個の衛星上の時計は全て正確に一
致（進みと遅れが正確に分っている）されているが、−
刃車両側の時計の精度は悪いのが通常であり、その進み
・遅れは不明になり易いので４つの未知数を必要とする
ことを意味する。

ところが、現状では地球を図る円軌道上に打ち上げられ
た航法衛星の数が十分でなく、常に４個以上の航法衛星
を確保するということは実際上困難であり、また仮に４
組の航法衛星を確保できるようになったとしても、該衛
星は独自に自己の軌道上を回っているために、タイミン
グによっては各衛星間の配列状態が悪（、何れかの衛星
からの信号の受信が不能になって結局適正な３次元測位
が不可能となる事態も起こり得る。

このようなことから、例えば特開昭６３−２６５２９号
公報に記載の発明に見られるように、これまで提案され
ている３次元測位方式のＧＰＳ型の車両の走行誘導装置
では、４個以上の衛星を使用した３次元測位システムと
３個の衛星による２次元測位システムとの２つの測位シ
ステムとを組み合わせるとともに別途衛星を使用しない
高度計を設け、４個の衛星による適正な３次元測位が可
能な場合には上記３次元測位システムによって現在位置
等の航法データを検出する一方、衛星が重なるなどして
適正な３次元測位が不可能となった時には受信可能な上
記３個の衛星による２次元測位データに上記高度計から
の高度情報を取り込んで測位データを形成する複合的な
システム構成を採用したものが中心となっている。

また、特に高度計を設置しない場合には、所定の高度デ
ータを予めマニュアルでメモリ部に入力しておく方法や
、また、それまでの走行による最新の３次元測位データ
による高度情報を以後の走行に近似データとして再使用
するなどの方法も考えられている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上記のように３次元測位システムと２次元測
位システムとの２つの独立したシステムを組み合わせた
ものでは、システム自体の構造が複雑になり、高コスト
なものになる問題がある。

また、高度データを走行経路に応じてマニュアル設定す
るなどということは、到底一般のユーザーには受は入ら
れないし、それまでの走行によって得られた最終の高度
近似データを以後の高度データとして再使用するには精
度の点で限界がある（長距離走行には適さない）。

（課題を解決するための手段） 本願発明は、上記のような問題を解決することを目的と
してなされたものであって、複数の航法衛星からの距離
情報、高度情報等を受信し、それらに基づいて自車の現
在位置を認識する衛星受信装置を備えてなる車両におい
て、高度データを含んだ地図情報を出力する地図情報出
力手段と、上記航法衛星からの情報に基づ（自車位置デ
ータと上記地図情報出力手段から出力される地図情報中
の高度データとの２つの情報を基に現在の自車位置を認
識する自車位置認識手段とを設けたことを特徴とするも
のである。

（作　用） 上記本願発明の車両の走行誘導装置では、地図情報出力
手段より出力される地図情報自体の中に同時に高度情報
が含まれており、複数の衛星からの測位データと当該地
図情報中の高度情報とに基づいて当該車両の現在位置が
認識される。

その結果、上記慢数の衛星からの情報は少なくとも２次
元測位データであれば十分であり、特にユーザーによる
データの入力作業も必要としない。

（発明の効果） したがって、本願発明の車両の走行誘導装置によると、
最少限度の衛星個数で実質的に３次元測位と同程度の高
精度な現在位置の認識が可能となる。

しかも、装置の構成も簡単で低コストに構成することが
できる。

（実施例） 第１図〜第７図は、本願発明の実施例に係る車両の走行
誘導装置の構成並びに作用を示している。

先ず第２図は、同実施例に於ける車両の走行誘導装置の
システム構造を示すもので、符号１０は制御部の中心を
なすナビケーションコントロールユニットであり、該ナ
ビケーシヲンコントロールユニッ）１０は、中央情報処
理装置（以下、単にＣＰＵという）１１、コントロール
プログラムを内蔵したリードオンリー・メモリ（以下、
ＲＯＭという）１２、各種制御データを随時記憶するラ
ンダムアクセス・メモリ（以下、単にＲＡＭという）１
３、後述する各種外部装置と上記ＣＰＵ１１との間でデ
ータを入出力するインターフェース回路１４等から構成
されている。

そして、上記ナビケーシヲンコントロールユニット１０
に組み合わされる外部装置としては、先ず高度データ（
該データは、第８図に示すような水準点、基準点を中心
として平均高度で表わされており、これを第９図の３次
元メツシュに対照させて読む）を含む地図形式の走行案
内情報を多数枚複数種の縮尺でメモリしているＣＤ−Ｒ
ＯＭ（コンパクトディスク型リードオンリーメモリ）１
の当該地図情報および高度データを読み出すための車載
用ＣＤプレーヤ２、目的地の設定や変更、再設定、最適
経路の変更、地図内容の詳細表示等の各種操作を行う操
作スイッチ部３、現在の自車位置Ｐｎを検出する自車位
置認識装置４、上記ＣＰＵ１ｌからの画像信号出力を入
力してメータ・クラスタ部のＣＲＴデイスプレィ６の画
面上に表示する表示制御回路５、該表示制御回路５に付
設されたビデオメモリ７等が設けられている。

ＣＤプレーヤ２は、上記ＣＤ−ＲＯＭＩを駆動し、当該
ＣＤ−ＲＯＭＩに記憶されている日本全国の地図情報の
内の必要とする所定の地域の地図情報とそれに対応した
高度データを指定されたアドレス（東西南北で指定）に
応じて出力し、デコーダ８、インターフェース回路１４
を介して上記ＣＦｕｌｌに人力する。これら読み出され
た各情報は、−時的にＲＡＭ１３に記憶される。上記デ
コーダ８を介してデフードされたＣＤプレーヤ２の出力
は、通常の車載用オーディオ装置（ＡＭＰ、イコライザ
ー　・スピーカー等）９側にも出力されるようになって
いる。

上記袋ＣＤ−ＲＯＭＩには、カラー静止画で３Ｂ枚程度
の地図情報が第８図、第９図に示す高度データとともに
記憶されるようになっており、例えば本実施例の場合に
は少なくとも２種類の縮尺（通常／拡大）のものが用意
され、更に該地図情報内容（各ページ地図）の４段階（
エリアレベルａ：１〜４）の拡大又は縮小が可能なよう
に構成されている。

次に操作スイッチ３は、例えば画面タッチ型のもので構
成されており、（１）メニュー、（２）情報、（３）再
設定、（４）拡大、（５）縮小、（６）詳細、（７）修
正、（８）高度読み出し等の各種の操作スイッチが設け
られている。該操作スイッチ３のＯＮ出力は、エンコー
ダ１６でコード化された後、インターフェース回路１４
を介して上記ＣＰＵＩＩに入力される。ＣＰＵＩＩは、
上記操作スイッチ３の入力に応じ、所定の演算（プログ
ラム処理）を行って上述のＣＲＴ駆動用の表示制御回路
５を作動させ、上記指令内容に対応した画像を表示させ
る。

さらに、現在の自車位置を認識する自車位置認識装置４
は、本実施例の場合、例えば第３図に示すように地磁気
方式による第１の自車位置認識手段４Ａと、ＧＰＳＳ方
式による第２の自車位置認識手段４Ｂとの２組の自車位
置認識手段を組み合わせて構成されており、それらの各
出力を切換回路２０を介してＣＰＵＩＩに入力するよう
になっている。

先ず第１の自車位置認識手段４Ａは、第３図に示すよう
に、車速を検出する車速センサ４２と、磁気コンパスよ
りなる地磁気センサ４１、該両センサ４２，４１の各検
出信号を受けて車両の進行方向および基準値からの相対
距離を検出して車両の現在位置を把握する信号処理回路
４３とから構成されている。また、第２の自車位置認識
手段４Ｂは、例えば第４図に示す全世界測位衛星システ
ム（ＧＰＳＳ）を利用したものであり、同図に示す如く
、地上局アンテナ７５から電波を発信させる地上の主制
御局７６と、同地上局アンテナ７５からの電波を各々受
信する少な（とも４機の人工航法衛星（Ｇ　Ｐ　Ｓ衛星
）７７Ａ〜７７Ｄと、これらの各衛星７７Ａ〜７７Ｄか
らの電波を受信して電波の測位誤差の程度を示す劣化係
数を演算し該劣化係数を上記地上アンテナ７５からの電
波に重畳させるモニタ局８５とを備えたシステムに対し
て、第４図に示す如く上記４機の衛星７７Ａ〜７７Ｄか
らの各電波を受信するＧＰＳ受信機４４と、該ＧＰＳ受
信機４４で受信した各電波相互間の受信タイミングに基
づいて４機の衛星７７Ａ〜７７Ｄと車両Ａ間の距離と高
度、時刻を各々把握して車両Ａの現在位置を絶対的に検
出する信号処理回路４５とを備えるとともに、上記電波
の劣化係数を判定する劣化係数判定回路４６とを備えて
いる。

該劣化係数判定回路４６は、上記ＧＰＳ受信機４４が受
信した全体の電波に含む劣化係数値が所定値以上のとき
、および同電波の強さく電界強度：ＤＩ、）が所定値以
下の時（例えば車両がトンネル内を走行中等の如き電波
の受信不能時等）に測位誤差増大信号を出力するもので
ある。さらに、第３図の自車位置認識手段４は、地磁気
利用型と衛星利用型の各自車位置認識手段４Ａ、４Ｂを
選択的に切換える切換回路２０を備えていて、該切換回
路２０は、劣化係数判定回路４６からの測位誤差増大信
号の非出力時には衛星利用型の第２の自車位置認識手段
４Ｂを選択する一方、測位誤差増大信号の出力時には地
磁気利用型の第１′の自車位置認識手段４Ａを選択して
、この選択された車両の現在の自車位置信号を上記ナビ
ケーションコントロールユニノト１０のＣＩ）Ｕｌｌに
出力するものである。

そして、−１−記第２図に示されているナビケーシコン
コントロールユニノト１０は、上記のようにして認識さ
れた実際の車両位置Ｐｎを基準として予め設定されてい
る上記Ｉｊ的地Ｐ　ｏとの関係において常時最適経路を
フォローさせるべくナビケーションコントロールを行う
ようになっており、目的地Ｐｏとの関係における同最適
経路の表示は例えば第５図のようにしてなされている。

すなわち、先ず最初に運転の開始に先立ってステップＳ
１で−Ｌ述のＣＤ−ＲＯＭＩをＣＤプレーヤ２に装填し
て同ＣＤプレーヤ２を駆動する。これにより、これから
行こうとする目的地Ｐｏに対応して設定される最適走行
回路の地図情報（通常縮尺）が読みだし可能な状態とな
る。

次にステップＳ、に進み、上記操作スイッチ３を操作す
ることによって今から行こうとする目的地Ｐｏを具体的
に設定する。

さらに、該状態において上述の自車位置認識手段４を機
能させて正確な自車位置Ｐ　５ｔａｒｔを読み込む（Ｒ
ＡＭに入力）。

そして、続くステップＳ、で上記現在の自車位置Ｐ　５
ｔａｒｔから設定された目的地Ｐｏまでの最適経路を設
定し、該最適経路に基づいたスタート地点Ｐ　５ｔａｒ
ｔからの初期ページ（Ｎｏｔ地図）を上記メータクラス
ター側のＣＲＴデイスプレィ６の画面上に表示し、該画
面の地図道路上に自車位置マークＭＰを重畳状態でプロ
ットする。そして、車両の進行に伴ってこれを順次更新
して行く。

ところで、上述のようにしてナビケーシヲン走行が継続
されることになるが、その場合において、上記衛星利用
型の第２の自車位置認識手段４Ｂは単一のシステムで上
記４個の衛星７７Ａ〜７７Ｄによる３次元測位と該４個
の衛星７７Ａ〜７７Ｄによる３次元測位が不可能な場合
の３個の衛星（例えば７７Ａ・７７Ｂ・７７Ｇ、７７Δ
・７７Ｂ・７７Ｄ、７７Ａ　・　７７Ｇ　・　７７Ｄ、
７７Ｂ　・　７７Ｃ・７７Ｄの何れかの組み合わせ）に
よる２次元測位の２つの測位が可能となっている。

例えば第６図、第７図のフローチャートが、それらの基
本的な動作を示すものであって、本願発明のクレームの
要部にも直接的に対応するものである。

すなわち、先ず第６図のフローチャートは、上記４個の
衛星７７Ａ〜７７Ｄによって自車位置Ｐｎの３次元測位
を行った場合のデータ処理動作を示している。

先ず最初にステップＳ、で、上述したＣＩＩ）−ＲＯＭ
Ｉより出力される地図情報のなかから対応する高度デー
タＨａを読み取る。

次にステップＳｔに進み、上記４個の衛星７７Ａ、７７
Ｂ、７７Ｃ，７７Ｄを使用して高度データＨｂを含む３
次元測位データ（緯度ｘｂ、経度Ｙｂ、高度Ｈｂ）を得
る。

その上で、さらにステップＳ、に進み、上記地図情報中
のメモリされた高度データＨａと実際に測定された高度
データＨｂとを対比し、それらの差Ｈａ　−Ｈｂの絶対
値ΔＨが所定の値ΔＨ，よりも小であるか否かを判定す
る。

そして、その判定結果によりΔＨくΔＨ，（ＹＥＳ）の
場合には、上記実際の３次元測位データ（Ｘｂ、Ｙ　ｂ
、Ｈｂ）に基づいて現在位置Ｐｎを判定する一方、ΔＨ
≧ΔＨ，（Ｎｏ）の場合には例えば衛星配列が悪く測位
誤差が大きい場合であると認めて当該３次元測位データ
（Ｘ　ｂ、Ｙ　ｂ、Ｈｂ）を放棄する。そして、該場合
には、次に述べる第７図のフローチャートから明らかに
なるように、配列の良い残り３個の衛星を使用した２次
元測位データ（Ｘｂ’　、Ｙｂ’　）に上記地図情報中
の高度データＨａを組み合わせて測位データ（Ｘｂ’　
、Ｙｂ’　、Ｈａ）を形成し、それに基づいて可及的に
正確な現在位置を認識する。

この結果、何れの場合にも測位誤差の少ない正確な自車
位置の認識が可能となる。

次に、上記した受信可能な衛星個数が３組しかな（、高
度データを得ることができない場合の測位データ形成動
作について第７図のフローチャートを参照して説明する
。

すなわち、この場合には先ずステップＳＩで、上記ＣＩ
）−ＲＯＭＩから出力される地図情報中の対応する高度
データＨａを読み取る。

そして、次にステップＳ、で最初から上記ＧＰＳ受信機
の高度データをＨａに設定する。

その上で、さらに受信可能な衛星数が４個以上であるか
否かをステップＳ、で判定し、ＹＥＳ判定の場合にはス
テップＳ４に、他方Ｎｏ判定の場合にはステップＳ４を
ジャンプしてステップＳ、に各々進む。

ステップＳ４に進んだ場合は、受信対象となる衛星数は
少なくとも４組存在するが、衛星配列が悪いために測位
データがランダムになることが想定される場合であり、
そのために３次元測位を中止して配列状態の良好な３個
の衛星の組み合わせを選択して次の２次元測位を行うよ
うにする。

そして、その後、ステップＳ、に進んで、上記地図情報
中から読み取って設定された高度データＨａと上記配列
状態の良好な３個の衛星からの測定データを利用して実
際に２次元測位を行い、その演算結果から現在位置を認
識する。

他方、上記ステップＳ３に進んだ場合は、２次測位方式
の場合であり、例えば３個の衛星から得られる２次元測
位データに基づく現在位置デーラダと上記地図情報中か
ら読み取られた高度データＨｂとから最終的な現在位置
を正確に認識する。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本願発明の車両の走行誘導装置のクレーム対
応図、第２図は、同走行誘導装置の全体的なシステム構
成を示すブロック図、第３図は、同第２図の自車位置認
識装置の内部構成を示すブロック図、第４図は、同自車
位置認識装置の認識原理を示す説明図、第５図は、上記
第２図の構成における基本的なナビケーションコントロ
ールユニット動作を示すフローチャート、第６図は、３
次元測位時の現在位置認識動作を示すフローチャート、
第７図は、２次元側位時の現在位置認識動作を示すフロ
ーチャート、第８図は、ＣＤ−ＲＯＭ中にメモリされた
高度データを含む地図情報のサンプル図、第９図は、高
度データを表すメモリ中の３次元メツシュサンプル図で
ある。 １・・・・ＣＤ−ＲＯＭ ２・・・・ＣＤプレーヤ ３・・・・操作スイッチ ４・・・・自車位置認識装置 ６・・・・ＣＲＴデイスプレィ １０・・・ナビケーションコントロールユニット１１・
・・ＣＰＵ ４１・・・地磁気センサ ４２・・・車輪速センサ ４４・・・ＧＰＳ受信機 ７７Ａ〜？７Ｄ　・航法衛星 第６図 地固情報 第８図 第７図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数の航法衛星からの距離情報、時刻情報等を受信
   し、それらに基づいて自車の現在位置を認識する衛星受
   信装置を備えてなる車両において、高度データを含んだ
   地図情報を出力する地図情報出力手段と、上記航法衛星
   からの情報に基づく自車位置データと上記地図情報出力
   手段から出力される地図情報中の高度データとの２つの
   情報を基に現在の自車位置を認識する自車位置認識手段
   とを設けたことを特徴とする車両の走行誘導装置。