JPH0820263B2 - 車両方位修正装置 - Google Patents
車両方位修正装置Info
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- JPH0820263B2 JPH0820263B2 JP4095415A JP9541592A JPH0820263B2 JP H0820263 B2 JPH0820263 B2 JP H0820263B2 JP 4095415 A JP4095415 A JP 4095415A JP 9541592 A JP9541592 A JP 9541592A JP H0820263 B2 JPH0820263 B2 JP H0820263B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、任意の道路を走行する
車両の位置を検出する車両位置検出装置において用いら
れる、車両の方位を修正する車両方位修正装置に関する
ものである。
車両の位置を検出する車両位置検出装置において用いら
れる、車両の方位を修正する車両方位修正装置に関する
ものである。
【０００２】
【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、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ΔＬおよび車両の方位θに基づいて車
両位置データを得る推測航法が提案されている。この方
式は、例えば、ΔＬの東西方向成分Δｘ（＝ΔＬ× cos
θ）および南北方向成分Δｙ（＝ΔＬ× sinθ）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）を算出する方式である。
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、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ΔＬおよび車両の方位θに基づいて車
両位置データを得る推測航法が提案されている。この方
式は、例えば、ΔＬの東西方向成分Δｘ（＝ΔＬ× cos
θ）および南北方向成分Δｙ（＝ΔＬ× sinθ）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）を算出する方式である。
【０００３】上記の方式では、位置データを算出するに
あたって距離変化量の他に車両の方位データが必要とな
る。そしてもし、方位データに誤差が含まれていたら、
その誤差は蓄積され、位置データは不正確なものになっ
てしまう。このため、車両の位置、方位データは正確な
ものでなければならない。
あたって距離変化量の他に車両の方位データが必要とな
る。そしてもし、方位データに誤差が含まれていたら、
その誤差は蓄積され、位置データは不正確なものになっ
てしまう。このため、車両の位置、方位データは正確な
ものでなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、車両出発時
の方位データを取得する方法には、絶対方位を検出する
センサ（地磁気センサ）を使用する方法がある。しか
し、地磁気センサで検出した方位は、通常、次のような
誤差を含む。すなわち、地磁気を検出して移動体の絶対
方位を知る地磁気センサは微弱な地球磁界の強さを検出
するものであり、移動体本体が着磁してしまうとその出
力データには誤差が発生する。この誤差を打ち消すため
に地磁気方位センサの初期化処理が行われるが、車両の
走行中、特に踏切、電力ケーブル埋設場所、鉄橋、防音
壁のある高速道路や高層ビルの谷間を通過する時等にし
ばしば外部からの強電磁界の影響を受けて車体の着磁量
が変化することにより、再度誤差が発生する。
の方位データを取得する方法には、絶対方位を検出する
センサ（地磁気センサ）を使用する方法がある。しか
し、地磁気センサで検出した方位は、通常、次のような
誤差を含む。すなわち、地磁気を検出して移動体の絶対
方位を知る地磁気センサは微弱な地球磁界の強さを検出
するものであり、移動体本体が着磁してしまうとその出
力データには誤差が発生する。この誤差を打ち消すため
に地磁気方位センサの初期化処理が行われるが、車両の
走行中、特に踏切、電力ケーブル埋設場所、鉄橋、防音
壁のある高速道路や高層ビルの谷間を通過する時等にし
ばしば外部からの強電磁界の影響を受けて車体の着磁量
が変化することにより、再度誤差が発生する。
【０００５】一方、車両にＧＰＳ受信機を搭載している
場合がある。ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・シ
ステム）というのは、ＧＰＳ衛星からの電波を利用して
自己の位置を測位する技術であり、その原理は、所定の
軌道上を周回する複数の人工衛星が発生する電波の伝搬
遅延時間を計測することにより自己の２次元的または３
次元な位置を測位することにある。ＧＰＳ受信機を搭載
して車両の位置を測位すること自体、車両の位置を検出
するためには、極めて有効な手段となるのであるが、こ
のＧＰＳ受信機を使って車両の方位を直接求めるには多
少の問題がある。すなわち、走行しながらＧＰＳ衛星か
らの電波を受信することにより発生するドプラーシフト
を測定するとき、車両がある程度高速で走行している必
要がある。そのため、高速道路を走行中でなければ方位
を測定することはできないので、車両の方位の修正には
常に利用できるものでなかった。
場合がある。ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・シ
ステム）というのは、ＧＰＳ衛星からの電波を利用して
自己の位置を測位する技術であり、その原理は、所定の
軌道上を周回する複数の人工衛星が発生する電波の伝搬
遅延時間を計測することにより自己の２次元的または３
次元な位置を測位することにある。ＧＰＳ受信機を搭載
して車両の位置を測位すること自体、車両の位置を検出
するためには、極めて有効な手段となるのであるが、こ
のＧＰＳ受信機を使って車両の方位を直接求めるには多
少の問題がある。すなわち、走行しながらＧＰＳ衛星か
らの電波を受信することにより発生するドプラーシフト
を測定するとき、車両がある程度高速で走行している必
要がある。そのため、高速道路を走行中でなければ方位
を測定することはできないので、車両の方位の修正には
常に利用できるものでなかった。
【０００６】本発明は、上記の問題に鑑みてなされたも
のであり、走行に伴なう距離データおよび方位データに
基づいて車両の位置を検出する場合に用いられ、車両の
位置を検出するのに用いられた方位を修正して、より正
確な方位、位置または走行軌跡を求めることができる車
両方位修正装置を提供することを目的とする。
のであり、走行に伴なう距離データおよび方位データに
基づいて車両の位置を検出する場合に用いられ、車両の
位置を検出するのに用いられた方位を修正して、より正
確な方位、位置または走行軌跡を求めることができる車
両方位修正装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの、本発明の車両方位修正装置は、走行距離センサ
と、方位センサと、上記走行距離センサおよび方位セン
サから得られた車両の走行距離データおよび方位データ
に基づいて車両の位置を検出する推定位置検出手段とを
有する車両位置検出装置に用いられ、ＧＰＳ受信機と、
ＧＰＳ受信機に対して測位に用いる衛星の組合せを指定
することができる組合せ指定手段と、上記組合せ指定手
段により指定された組合せの衛星の配置に依存する指向
性を持った測位誤差を求める誤差楕円計算手段と、複数
の衛星の組合せに対応してＧＰＳ受信機から供給される
各時点における複数のＧＰＳ車両位置データを記憶して
おく記憶手段と、２時点が経過する間に走行した車両の
移動方向に直角な方向の測位誤差を最少にする衛星の組
合せを採用し、その組合せにかかる当該２時点でのＧＰ
Ｓ車両位置データを記憶手段から取得して、ＧＰＳ車両
位置間を結ぶ車両の移動方向を求める第１演算手段と、
上記２時点間に検出された推定車両位置の差に基づいて
車両の移動方向を求める第２演算手段と、これらの２つ
の演算手段により求められた車両の移動方向を比較して
差を求め、この差を用いて車両の方位を修正する方位修
正手段とを有するものである。
めの、本発明の車両方位修正装置は、走行距離センサ
と、方位センサと、上記走行距離センサおよび方位セン
サから得られた車両の走行距離データおよび方位データ
に基づいて車両の位置を検出する推定位置検出手段とを
有する車両位置検出装置に用いられ、ＧＰＳ受信機と、
ＧＰＳ受信機に対して測位に用いる衛星の組合せを指定
することができる組合せ指定手段と、上記組合せ指定手
段により指定された組合せの衛星の配置に依存する指向
性を持った測位誤差を求める誤差楕円計算手段と、複数
の衛星の組合せに対応してＧＰＳ受信機から供給される
各時点における複数のＧＰＳ車両位置データを記憶して
おく記憶手段と、２時点が経過する間に走行した車両の
移動方向に直角な方向の測位誤差を最少にする衛星の組
合せを採用し、その組合せにかかる当該２時点でのＧＰ
Ｓ車両位置データを記憶手段から取得して、ＧＰＳ車両
位置間を結ぶ車両の移動方向を求める第１演算手段と、
上記２時点間に検出された推定車両位置の差に基づいて
車両の移動方向を求める第２演算手段と、これらの２つ
の演算手段により求められた車両の移動方向を比較して
差を求め、この差を用いて車両の方位を修正する方位修
正手段とを有するものである。
【０００８】
【作用】以上の車両方位修正装置であれば、２時点が経
過する間に走行した車両の移動方向に直角な方向の測位
誤差を最少にする衛星の組合せにかかる当該２時点での
ＧＰＳ車両位置データを求め、上記２時点間に検出され
た推定車両位置の差に基づいて車両の移動方向を求め、
これらの２つの車両の移動方向を比較して差を求め、こ
の差を用いて車両の方位を修正することができる。
過する間に走行した車両の移動方向に直角な方向の測位
誤差を最少にする衛星の組合せにかかる当該２時点での
ＧＰＳ車両位置データを求め、上記２時点間に検出され
た推定車両位置の差に基づいて車両の移動方向を求め、
これらの２つの車両の移動方向を比較して差を求め、こ
の差を用いて車両の方位を修正することができる。
【０００９】前記組合せ指定手段は、ＧＰＳ受信機に対
して測位に用いる衛星の組合せを指定する。すなわち、
地球の回りを周回するＧＰＳ衛星は現在１７個（将来２
４個になる予定）あり、これらから３個ないし４個の衛
星の組合せを選ぶ。ＧＰＳ受信機から供給される車両位
置データの誤差楕円の形状は、どの衛星の組合せを選ぶ
かによって異なってくる。そこで、２時点が経過する間
に走行した車両の移動方向と直角な方向の位置誤差出力
が最少となる衛星の組合せに基づいた車両の移動方向を
記憶手段から読み出す。前記「２時点が経過する間に走
行した車両の移動方向」には、例えば衛星の仮の組合せ
（任意の組合せでよい）に基づいて求められたＧＰＳ車
両位置間を結ぶ移動方向を採用すればよい。
して測位に用いる衛星の組合せを指定する。すなわち、
地球の回りを周回するＧＰＳ衛星は現在１７個（将来２
４個になる予定）あり、これらから３個ないし４個の衛
星の組合せを選ぶ。ＧＰＳ受信機から供給される車両位
置データの誤差楕円の形状は、どの衛星の組合せを選ぶ
かによって異なってくる。そこで、２時点が経過する間
に走行した車両の移動方向と直角な方向の位置誤差出力
が最少となる衛星の組合せに基づいた車両の移動方向を
記憶手段から読み出す。前記「２時点が経過する間に走
行した車両の移動方向」には、例えば衛星の仮の組合せ
（任意の組合せでよい）に基づいて求められたＧＰＳ車
両位置間を結ぶ移動方向を採用すればよい。
【００１０】図１を用いて解説する。ＧＰＳによる１回
目の取得をしたときに推定位置検出手段により求まって
いた車両位置（「推定車両位置」という）をＯ、２回目
の取得をしたときに推定位置検出手段により求まってい
た推定車両位置をＰとし、その間の走行軌跡をＬとす
る。そして前記１回目の取得をしたときに得られたＧＰ
Ｓ位置データから算出される車両位置（「ＧＰＳ車両位
置」という）をＯ１、２回目の取得をしたときに得られ
た位置データから算出されるＧＰＳ車両位置をＰ１とす
る。
目の取得をしたときに推定位置検出手段により求まって
いた車両位置（「推定車両位置」という）をＯ、２回目
の取得をしたときに推定位置検出手段により求まってい
た推定車両位置をＰとし、その間の走行軌跡をＬとす
る。そして前記１回目の取得をしたときに得られたＧＰ
Ｓ位置データから算出される車両位置（「ＧＰＳ車両位
置」という）をＯ１、２回目の取得をしたときに得られ
た位置データから算出されるＧＰＳ車両位置をＰ１とす
る。
【００１１】ＧＰＳ車両位置Ｏ1 と推定車両位置Ｏと
は、違っていることもあり、一致することもある。一致
するのは、推定位置検出手段がＧＰＳ車両位置Ｏ1 を取
得した時点でＧＰＳ車両位置Ｏ1 を車両の初期位置とし
て採用した場合であるが、本発明の目的が方位の修正で
あるので、初期位置は必ずしも一致していなくてもよ
い。しかし、図面で説明する場合は、重ねておいたほう
が説明がしやすいので図面では原点ＯとＯ1 は重ねて描
いてある。
は、違っていることもあり、一致することもある。一致
するのは、推定位置検出手段がＧＰＳ車両位置Ｏ1 を取
得した時点でＧＰＳ車両位置Ｏ1 を車両の初期位置とし
て採用した場合であるが、本発明の目的が方位の修正で
あるので、初期位置は必ずしも一致していなくてもよ
い。しかし、図面で説明する場合は、重ねておいたほう
が説明がしやすいので図面では原点ＯとＯ1 は重ねて描
いてある。
【００１２】推定車両位置Ｐの座標を(x,y) 、ＧＰＳ車
両位置Ｐ1 の座標を (x1,y1)とする。推定位置検出手段
は、推定車両位置Ｐを検出する場合、原点Ｏにおいて初
期方位θo を採用してしていたとする。一方、ＧＰＳ車
両位置Ｐ1 の座標 (x1,y1)に基づいて、次の式(a) によ
り原点ＯにおけるベクトルＯＰ1 の方向αを知ることが
できる。
両位置Ｐ1 の座標を (x1,y1)とする。推定位置検出手段
は、推定車両位置Ｐを検出する場合、原点Ｏにおいて初
期方位θo を採用してしていたとする。一方、ＧＰＳ車
両位置Ｐ1 の座標 (x1,y1)に基づいて、次の式(a) によ
り原点ＯにおけるベクトルＯＰ1 の方向αを知ることが
できる。
【００１３】α＝tan -1(y1/x1) …(a) ここで、ＧＰＳ車両位置Ｐ1 の誤差が問題になってく
る。ＧＰＳ車両位置Ｐ1の誤差の分布は、知られている
ように楕円になり、その形状は測位に用いる衛星の組合
せによって異なる。例えば図２に示すように、南北方向
にある衛星１，２，３，４を選択した場合、ＧＰＳ車両
位置Ｐ1 の誤差楕円は、東西に細長い楕円になる。東西
方向にある衛星５，２，６，７を選択した場合、ＧＰＳ
車両位置Ｐ1 の誤差楕円は、南北に細長い楕円になる。
る。ＧＰＳ車両位置Ｐ1の誤差の分布は、知られている
ように楕円になり、その形状は測位に用いる衛星の組合
せによって異なる。例えば図２に示すように、南北方向
にある衛星１，２，３，４を選択した場合、ＧＰＳ車両
位置Ｐ1 の誤差楕円は、東西に細長い楕円になる。東西
方向にある衛星５，２，６，７を選択した場合、ＧＰＳ
車両位置Ｐ1 の誤差楕円は、南北に細長い楕円になる。
【００１４】楕円の長軸方向と方向ＯＰ１との関係を図
３に図解する。図３(a) や(b) は楕円の長軸方向と方向
ＯＰ１とが一致していない場合を示す。図３(c) は、楕
円の長軸方向が方向ＯＰ１に最も近い場合である。図３
(a) や(b) の場合、真のＧＰＳ車両位置Ｐ1 は楕円内に
あるのであるから原点Ｏから楕円の長軸を見た角度、す
なわち方位誤差は比較的広いのに対して、図３(c) の場
合、原点Ｏから楕円の短軸を見る角度は比較的狭い。こ
のように衛星の組合せを選ぶことによって、ＧＰＳ車両
位置Ｐ1 の方位誤差を、推定車両位置Ｐの方位誤差より
十分少ないものとすることができる。
３に図解する。図３(a) や(b) は楕円の長軸方向と方向
ＯＰ１とが一致していない場合を示す。図３(c) は、楕
円の長軸方向が方向ＯＰ１に最も近い場合である。図３
(a) や(b) の場合、真のＧＰＳ車両位置Ｐ1 は楕円内に
あるのであるから原点Ｏから楕円の長軸を見た角度、す
なわち方位誤差は比較的広いのに対して、図３(c) の場
合、原点Ｏから楕円の短軸を見る角度は比較的狭い。こ
のように衛星の組合せを選ぶことによって、ＧＰＳ車両
位置Ｐ1 の方位誤差を、推定車両位置Ｐの方位誤差より
十分少ないものとすることができる。
【００１５】また、原点Ｏを測位したときの衛星の組合
せと、ＧＰＳ車両位置Ｐ1 を測位したときの衛星の組合
せとを同一に保つこととしているので、方向に関して、
真の車両位置からＧＰＳ車両位置Ｐ1 までのオフセット
位置誤差を相殺することができ、方向ＯＰ１の精度を上
げることができる。なぜなら、衛星の組合せを変えない
限り、オフセット位置誤差は、ほぼ同一方向、同一の大
きさで現れるからである。
せと、ＧＰＳ車両位置Ｐ1 を測位したときの衛星の組合
せとを同一に保つこととしているので、方向に関して、
真の車両位置からＧＰＳ車両位置Ｐ1 までのオフセット
位置誤差を相殺することができ、方向ＯＰ１の精度を上
げることができる。なぜなら、衛星の組合せを変えない
限り、オフセット位置誤差は、ほぼ同一方向、同一の大
きさで現れるからである。
【００１６】そこで、記憶手段に記憶されたＧＰＳ車両
位置データの中から、楕円の形状がベクトルＯＰ1 の方
向に最も狭い（図３(c) に相当する）衛星の組合せを選
び（この組合せは、オフセット誤差を相殺するため、一
連の車両方位修正手順が完了するまで変えずに固定して
おく必要がある）、この衛星の組合せにかかるＧＰＳ車
両位置を読出し、改めて原点Ｏの位置と車両の移動方向
を求め、前記(a) 式を当てはめて方向αを求めると、こ
の方向αは真の方向であるとみなすことができる。
位置データの中から、楕円の形状がベクトルＯＰ1 の方
向に最も狭い（図３(c) に相当する）衛星の組合せを選
び（この組合せは、オフセット誤差を相殺するため、一
連の車両方位修正手順が完了するまで変えずに固定して
おく必要がある）、この衛星の組合せにかかるＧＰＳ車
両位置を読出し、改めて原点Ｏの位置と車両の移動方向
を求め、前記(a) 式を当てはめて方向αを求めると、こ
の方向αは真の方向であるとみなすことができる。
【００１７】また、推定車両位置Ｐの座標 (x,y)に基づ
いて、次の式(b) により原点ＯにおけるベクトルＯＰの
方向βを知ることができる。 β＝tan -1(y/x) …(b) したがって、上記方向βと方向αと差をα−β＝Δθと
すると、差Δθを用いて車両の絶対方位θを修正するこ
とができる。すなわち、「×」はベクトル積、「・」は
スカラ積を表わすとすると、 tanΔθ＝tan(α−β) ＝sin(α−β)/cos(α−β) ＝ＯＰ×ＯＰ1 ／ＯＰ・ＯＰ1 ＝(x y1-x1 y)/(x x1+y y1) であるから、 Δθ＝ tan-1(x y1-x1 y)/(x x1+y y1) …(c) で計算できる。そこで、 θ＋Δθ＝θ′ …(d) により求めた方位θ′を改めて車両の絶対方位とするこ
とができる。
いて、次の式(b) により原点ＯにおけるベクトルＯＰの
方向βを知ることができる。 β＝tan -1(y/x) …(b) したがって、上記方向βと方向αと差をα−β＝Δθと
すると、差Δθを用いて車両の絶対方位θを修正するこ
とができる。すなわち、「×」はベクトル積、「・」は
スカラ積を表わすとすると、 tanΔθ＝tan(α−β) ＝sin(α−β)/cos(α−β) ＝ＯＰ×ＯＰ1 ／ＯＰ・ＯＰ1 ＝(x y1-x1 y)/(x x1+y y1) であるから、 Δθ＝ tan-1(x y1-x1 y)/(x x1+y y1) …(c) で計算できる。そこで、 θ＋Δθ＝θ′ …(d) により求めた方位θ′を改めて車両の絶対方位とするこ
とができる。
【００１８】もし、初期方位θo を修正する場合、Δθ
を初期方位θo に加えることとすれば、 θo ＋Δθ＝θo′ …(e) により求めた方位θo′を用いて、車両が原点Ｏから進
む走行軌跡を再計算することができる。このようにし
て、より正確な走行軌跡Ｌ′を求めることができる。
を初期方位θo に加えることとすれば、 θo ＋Δθ＝θo′ …(e) により求めた方位θo′を用いて、車両が原点Ｏから進
む走行軌跡を再計算することができる。このようにし
て、より正確な走行軌跡Ｌ′を求めることができる。
【００１９】
【実施例】以下この発明の実施例を示す添付図面に基づ
いて詳細に説明する。図４は、本発明の車両方位修正装
置を実施するための車両位置検出装置のブロック図を示
す。車両位置検出装置は、左右両輪の回転速度を検出す
る車輪速センサ１ａ，１ｂと、旋回角速度を検出するジ
ャイロ（旋回角速度を干渉光の位相変化として読み取る
光ファイバジャイロ、ピエゾエレクトリック素子の片持
ちばり振動技術を利用して旋回角速度を検出する振動ジ
ャイロ、機械式ジャイロ等から選ばれたもの）２と、地
磁気に基づいて車両の絶対方位を検出する地磁気センサ
３と、ＧＰＳ受信機４と、地磁気センサ３または初期方
位修正部７から入力される初期方位とジャイロ２により
検出された方位変化量のデータに基づいて車両の現在方
位を推定する方位推定部５と、上記車輪速センサ１ａ，
１ｂにより検出される車輪の回転数に基づいて初期位置
（キーボード１０により設定された車両位置あるいはＧ
ＰＳ受信機４から入力された車両位置）からの走行距離
データを算出するとともに、上記方位推定部５から出力
される方位データを取得して初期位置を起点とする走行
軌跡を推測航法により算出する位置検出部６と、初期方
位修正部７と、ナビゲーションコントローラ８と、地図
メモリ１１に格納された道路地図とともに車両位置、方
位、走行軌跡などをＣＲＴ、液晶表示器等に表示するデ
ィスプレイ９とを有している。
いて詳細に説明する。図４は、本発明の車両方位修正装
置を実施するための車両位置検出装置のブロック図を示
す。車両位置検出装置は、左右両輪の回転速度を検出す
る車輪速センサ１ａ，１ｂと、旋回角速度を検出するジ
ャイロ（旋回角速度を干渉光の位相変化として読み取る
光ファイバジャイロ、ピエゾエレクトリック素子の片持
ちばり振動技術を利用して旋回角速度を検出する振動ジ
ャイロ、機械式ジャイロ等から選ばれたもの）２と、地
磁気に基づいて車両の絶対方位を検出する地磁気センサ
３と、ＧＰＳ受信機４と、地磁気センサ３または初期方
位修正部７から入力される初期方位とジャイロ２により
検出された方位変化量のデータに基づいて車両の現在方
位を推定する方位推定部５と、上記車輪速センサ１ａ，
１ｂにより検出される車輪の回転数に基づいて初期位置
（キーボード１０により設定された車両位置あるいはＧ
ＰＳ受信機４から入力された車両位置）からの走行距離
データを算出するとともに、上記方位推定部５から出力
される方位データを取得して初期位置を起点とする走行
軌跡を推測航法により算出する位置検出部６と、初期方
位修正部７と、ナビゲーションコントローラ８と、地図
メモリ１１に格納された道路地図とともに車両位置、方
位、走行軌跡などをＣＲＴ、液晶表示器等に表示するデ
ィスプレイ９とを有している。
【００２０】地図メモリ１１は、カセットテープ、ＣＤ
−ＲＯＭ、ＤＡＴ、半導体メモリ、ＩＣメモリなどの記
憶媒体を使用し、従来公知のごとく所定範囲の道路網、
交差点、鉄道交通網等のデータをノードとリンクとの組
み合わせの形で格納している。上記ナビゲーション・コ
ントローラ８は、図形処理プロセッサ、画像処理メモリ
等から構成され、ディスプレイ９に表示する地図の検
索、初期位置の入力、縮尺切り替え、スクロール等を行
う。
−ＲＯＭ、ＤＡＴ、半導体メモリ、ＩＣメモリなどの記
憶媒体を使用し、従来公知のごとく所定範囲の道路網、
交差点、鉄道交通網等のデータをノードとリンクとの組
み合わせの形で格納している。上記ナビゲーション・コ
ントローラ８は、図形処理プロセッサ、画像処理メモリ
等から構成され、ディスプレイ９に表示する地図の検
索、初期位置の入力、縮尺切り替え、スクロール等を行
う。
【００２１】初期方位修正部７は、ＧＰＳ受信機４に対
して、測位に用いる衛星の組合せを指定するとともに、
ＧＰＳ受信機４により受信された２つの位置データに基
づいてこれら２回の受信をする間の車両の移動方向αを
求めるとともに、位置検出部６により出力される車両位
置データに基づいて上記２回の受信をする間の車両の移
動方向βを求め、これらにより求められた車両の移動方
向の差Δθに基づいて、車両の絶対方位を修正するもの
である。
して、測位に用いる衛星の組合せを指定するとともに、
ＧＰＳ受信機４により受信された２つの位置データに基
づいてこれら２回の受信をする間の車両の移動方向αを
求めるとともに、位置検出部６により出力される車両位
置データに基づいて上記２回の受信をする間の車両の移
動方向βを求め、これらにより求められた車両の移動方
向の差Δθに基づいて、車両の絶対方位を修正するもの
である。
【００２２】上記構成の車両位置検出装置の動作を説明
する。先ず運転者は、走行前にキーをオンして車両位置
検出装置を立ち上げ、キーボード１０を操作して地図メ
モリ１１内から現在位置を含む所定範囲の道路地図を選
択し、ディスプレイ９に表示させる。次にキーボード１
０を操作して車両の初期位置を設定する。この設定は車
両の位置を示すカーソルを地図上で動かすことにより行
われる。この時、車両の初期方位は地磁気センサ３の出
力を取り込むことにより設定される。このようにして車
両の初期位置・初期方位を表わすデータが方位推定部
５、位置検出部６に供給される。
する。先ず運転者は、走行前にキーをオンして車両位置
検出装置を立ち上げ、キーボード１０を操作して地図メ
モリ１１内から現在位置を含む所定範囲の道路地図を選
択し、ディスプレイ９に表示させる。次にキーボード１
０を操作して車両の初期位置を設定する。この設定は車
両の位置を示すカーソルを地図上で動かすことにより行
われる。この時、車両の初期方位は地磁気センサ３の出
力を取り込むことにより設定される。このようにして車
両の初期位置・初期方位を表わすデータが方位推定部
５、位置検出部６に供給される。
【００２３】上記一連の初期設定終了後、車両を発進さ
せ、位置検出部６において車輪速センサ１ａ，１ｂの車
輪回転速度信号に基づいて初期位置からの走行距離デー
タを算出するとともに、方位推定部５において、ジャイ
ロ２の角速度データに基づいて現在方位を積算する。そ
して、位置検出部６において上記両データに基づいて走
行軌跡データを算出し、ナビゲーション・コントローラ
８に供給する。ナビゲーション・コントローラ８は、デ
ィスプレイ９の画面に車両位置・方位、走行軌跡を道路
地図とともに表示する。
せ、位置検出部６において車輪速センサ１ａ，１ｂの車
輪回転速度信号に基づいて初期位置からの走行距離デー
タを算出するとともに、方位推定部５において、ジャイ
ロ２の角速度データに基づいて現在方位を積算する。そ
して、位置検出部６において上記両データに基づいて走
行軌跡データを算出し、ナビゲーション・コントローラ
８に供給する。ナビゲーション・コントローラ８は、デ
ィスプレイ９の画面に車両位置・方位、走行軌跡を道路
地図とともに表示する。
【００２４】さらに、初期方位修正部７は、公知のテー
ブルなどから現時刻のＧＰＳ衛星の軌道位置を知り、誤
差楕円の長軸方向が、衛星の仮の組合せにより求められ
た車両の方位と最も合致する衛星の組合せを選択する。
そして、ＧＰＳ受信機４に対して、その組合せを指示
し、その組合せにかかる車両位置データを出力させる。
なお、ＧＰＳ受信機４に対して衛星の組合せを指示する
方法は、周知であるが、ここに簡単に解説する。ＧＰＳ
の送信電波はスペクトル拡散方式を採用しており、その
コード信号の中には、衛星の番号を指定するサブフレー
ムが含まれている。したがって、ＧＰＳ受信機４の方
で、コード同期回路において、衛星の番号に相当するコ
ードパターンを使用してコード同期をとれば、その指定
された衛星からの航法メッセージを取り出すことができ
る。 誤差楕円の求め方も、周知であるが、ここに簡単に
解説する。衛星配置により得られる共分散行列（測位精
度の評価係数であるＧＤＯＰの計算に使用。２次元では
ＨＤＯＰ、３次元ではＰＤＯＰとして表される）を計算
する際に求められる経度方向及び緯度方向への疑似距離
測定誤差の標準偏差σ ０ の拡大係数（σ ｘｘ ，σ ｙｙ ）
を使うと、標準偏差σ ｘ ，σ ｙ を示す次式が与えられ
る。 σ ｘ ＝σ ｘｘ σ ０ σ ｙ ＝σ ｙｙ σ ０ また、相関係数ρ ｘｙ も共分散行列の要素であるσ ｘｙ
２ を用いて次のように与えられる。 ρ ｘｙ ＝σ ｘｙ ２ ／σ ｘｘ σ ｙｙ これらを誤差楕円を表わす次式に代入すればよい。 ｘ ２ ／σ ｘ ２ −２ρ ｘｙ ｘｙ／σ ｘ σ ｙ −ｙ ２ ／σ ｙ ２
＝（１−ρ ｘｙ ２ ）Ｃ この楕円を共分散楕円という。ここで、Ｃの平方根は楕
円の軸の長さに比例するが、この楕円の内側に確率変数
ｘ，ｙを観測する確率ＰはＣの関数で、 Ｐ＝１−ｅｘｐ（−Ｃ／２） となる（奥田，安田「ＧＰＳにおける測位誤差分布につ
いて」電子情報通信学会論文誌Ｖｏｌ．Ｊ７５−Ｂ−Ｉ
Ｉ，Ｎｏ．２，ｐｐ．１３８−１４４，１９９２年２
月）。 車両位置データの入力 時の初期方位修正部７にお
ける、初期方位修正手順を詳説する。
ブルなどから現時刻のＧＰＳ衛星の軌道位置を知り、誤
差楕円の長軸方向が、衛星の仮の組合せにより求められ
た車両の方位と最も合致する衛星の組合せを選択する。
そして、ＧＰＳ受信機４に対して、その組合せを指示
し、その組合せにかかる車両位置データを出力させる。
なお、ＧＰＳ受信機４に対して衛星の組合せを指示する
方法は、周知であるが、ここに簡単に解説する。ＧＰＳ
の送信電波はスペクトル拡散方式を採用しており、その
コード信号の中には、衛星の番号を指定するサブフレー
ムが含まれている。したがって、ＧＰＳ受信機４の方
で、コード同期回路において、衛星の番号に相当するコ
ードパターンを使用してコード同期をとれば、その指定
された衛星からの航法メッセージを取り出すことができ
る。 誤差楕円の求め方も、周知であるが、ここに簡単に
解説する。衛星配置により得られる共分散行列（測位精
度の評価係数であるＧＤＯＰの計算に使用。２次元では
ＨＤＯＰ、３次元ではＰＤＯＰとして表される）を計算
する際に求められる経度方向及び緯度方向への疑似距離
測定誤差の標準偏差σ ０ の拡大係数（σ ｘｘ ，σ ｙｙ ）
を使うと、標準偏差σ ｘ ，σ ｙ を示す次式が与えられ
る。 σ ｘ ＝σ ｘｘ σ ０ σ ｙ ＝σ ｙｙ σ ０ また、相関係数ρ ｘｙ も共分散行列の要素であるσ ｘｙ
２ を用いて次のように与えられる。 ρ ｘｙ ＝σ ｘｙ ２ ／σ ｘｘ σ ｙｙ これらを誤差楕円を表わす次式に代入すればよい。 ｘ ２ ／σ ｘ ２ −２ρ ｘｙ ｘｙ／σ ｘ σ ｙ −ｙ ２ ／σ ｙ ２
＝（１−ρ ｘｙ ２ ）Ｃ この楕円を共分散楕円という。ここで、Ｃの平方根は楕
円の軸の長さに比例するが、この楕円の内側に確率変数
ｘ，ｙを観測する確率ＰはＣの関数で、 Ｐ＝１−ｅｘｐ（−Ｃ／２） となる（奥田，安田「ＧＰＳにおける測位誤差分布につ
いて」電子情報通信学会論文誌Ｖｏｌ．Ｊ７５−Ｂ−Ｉ
Ｉ，Ｎｏ．２，ｐｐ．１３８−１４４，１９９２年２
月）。 車両位置データの入力 時の初期方位修正部７にお
ける、初期方位修正手順を詳説する。
【００２５】まず、ＧＰＳ受信機４から衛星の一つの組
合せにかかる１回目の車両位置データ(Xo,Yo) が入力さ
れると、その時の方位θo を方位推定部５から取得し、
車両位置データ(Xo,Yo) とともにメモリに記憶する。こ
の時の車両位置データ(Xo,Yo) は、位置検出部６に初期
位置のデータとして入力されるので、位置検出部６は現
在位置を(Xo,Yo) にリセットし、この現在位置(Xo,Yo)
を起点として車両位置を算出していく。なお、この時の
衛星の他の複数の組合せにかかる車両位置データもメモ
リに記憶しておく。
合せにかかる１回目の車両位置データ(Xo,Yo) が入力さ
れると、その時の方位θo を方位推定部５から取得し、
車両位置データ(Xo,Yo) とともにメモリに記憶する。こ
の時の車両位置データ(Xo,Yo) は、位置検出部６に初期
位置のデータとして入力されるので、位置検出部６は現
在位置を(Xo,Yo) にリセットし、この現在位置(Xo,Yo)
を起点として車両位置を算出していく。なお、この時の
衛星の他の複数の組合せにかかる車両位置データもメモ
リに記憶しておく。
【００２６】次にＧＰＳ受信機４から仮の組合せにかか
る２回目の車両位置データ(X1,Y1)が入力されると、初
期方位修正部７は、その時の現在方位データθを方位推
定部５から取得し、その時の推定車両位置データ(X,Y)
を位置検出部６から取得する。そして、これらのデータ
に基づいて、これら２回の受信をする間の車両の推定移
動量 (x,y) ＝(X,Y) −(Xo,Yo) を求め、ＧＰＳ受信データに基づいて、上記２回の受信
をする間の車両の受信移動量 (x1,y1)＝(X1,Y1) −(Xo,Yo) を求める。そして、楕円の長軸が方向 (x1,y1)に最も近
い衛星の組合せを求め、この組合せにかかる１回目及び
２回目の車両位置データをメモリから求める。そして、
前出の(c) 式によって方向(x,y) との方位推定誤差Δθ
を求め、これを初期方位θo に加えて、初期方位を修正
することができる。
る２回目の車両位置データ(X1,Y1)が入力されると、初
期方位修正部７は、その時の現在方位データθを方位推
定部５から取得し、その時の推定車両位置データ(X,Y)
を位置検出部６から取得する。そして、これらのデータ
に基づいて、これら２回の受信をする間の車両の推定移
動量 (x,y) ＝(X,Y) −(Xo,Yo) を求め、ＧＰＳ受信データに基づいて、上記２回の受信
をする間の車両の受信移動量 (x1,y1)＝(X1,Y1) −(Xo,Yo) を求める。そして、楕円の長軸が方向 (x1,y1)に最も近
い衛星の組合せを求め、この組合せにかかる１回目及び
２回目の車両位置データをメモリから求める。そして、
前出の(c) 式によって方向(x,y) との方位推定誤差Δθ
を求め、これを初期方位θo に加えて、初期方位を修正
することができる。
【００２７】このようにして修正された初期方位θo ′
は方位推定部５に供給され、方位推定部５は空き時間を
利用してこの初期方位θo ′に基づいて車両の方位デー
タを再度計算し、位置検出部６はこれらの再度計算され
た方位データに基づいて走行軌跡データを再度計算す
る。この再計算過程において、ジャイロ２や車輪速セン
サ１ａ，１ｂから取得していた方位データ、走行距離デ
ータは所定のメモリに記憶させておいたものを用いる。
は方位推定部５に供給され、方位推定部５は空き時間を
利用してこの初期方位θo ′に基づいて車両の方位デー
タを再度計算し、位置検出部６はこれらの再度計算され
た方位データに基づいて走行軌跡データを再度計算す
る。この再計算過程において、ジャイロ２や車輪速セン
サ１ａ，１ｂから取得していた方位データ、走行距離デ
ータは所定のメモリに記憶させておいたものを用いる。
【００２８】このようにして、位置検出部６により再計
算された走行軌跡データはナビゲーション・コントロー
ラ８に入力され、ディスプレイ９に表示される。したが
って、ディスプレイ９に表示されている軌跡は、ＧＰＳ
データを受信するたびに正確な軌跡に修正される。
算された走行軌跡データはナビゲーション・コントロー
ラ８に入力され、ディスプレイ９に表示される。したが
って、ディスプレイ９に表示されている軌跡は、ＧＰＳ
データを受信するたびに正確な軌跡に修正される。
【００２９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ＧＰＳ
車両位置データを２回取得する間に求められた車両の移
動方向と、推定位置検出手段により出力される推定位置
データに基づいて求められた車両の移動方向との差を用
いて車両の方位を修正することができるから、より正確
な方位を決定することができる。この場合、ＧＰＳ受信
機に対して、測位に用いる衛星の組合せを最も方位誤差
が少ない組合せを指定することができるので、方位修正
誤差は非常に少なくなる。また、オフセット誤差も相殺
できる。
車両位置データを２回取得する間に求められた車両の移
動方向と、推定位置検出手段により出力される推定位置
データに基づいて求められた車両の移動方向との差を用
いて車両の方位を修正することができるから、より正確
な方位を決定することができる。この場合、ＧＰＳ受信
機に対して、測位に用いる衛星の組合せを最も方位誤差
が少ない組合せを指定することができるので、方位修正
誤差は非常に少なくなる。また、オフセット誤差も相殺
できる。
【００３０】また、これにより初期方位を修正すること
にすれば、進む走行軌跡を再計算でき、より正確な走行
軌跡を求めることができる。
にすれば、進む走行軌跡を再計算でき、より正確な走行
軌跡を求めることができる。
【図１】車両方位修正手法を解説するための、車両走行
軌跡図である。
軌跡図である。
【図２】ある時点におけるＧＰＳ衛星の配置を示す図で
ある。
ある。
【図３】誤差楕円の長軸方向と、推定車両位置に基づく
方向ＯＰとの関係を解説する図である。(a) ，(b) は楕
円の長軸方向と方向ＯＰとが一致していない場合を示
し、(c) は楕円の長軸方向が方向ＯＰに最も近い場合を
示す。
方向ＯＰとの関係を解説する図である。(a) ，(b) は楕
円の長軸方向と方向ＯＰとが一致していない場合を示
し、(c) は楕円の長軸方向が方向ＯＰに最も近い場合を
示す。
【図４】本発明の車両方位修正装置を実施するための車
両位置検出装置のブロック図である。
両位置検出装置のブロック図である。
１ａ，１ｂ 車輪速センサ ２ ジャイロ ４ ＧＰＳ受信機 ５ 方位推定部 ６ 位置検出部 ７ 初期方位修正部
Claims (1)
- 【請求項１】走行距離センサと、方位センサと、上記走
行距離センサおよび方位センサから得られた車両の走行
距離データおよび方位データに基づいて車両の位置を検
出する推定位置検出手段とを有する車両位置検出装置に
用いられ、ＧＰＳ受信機と、 ＧＰＳ受信機に対して測位に用いる衛星の組合せを指定
することができる組合せ指定手段と、 上記組合せ指定手段により指定された組合せの衛星の配
置に依存する指向性を持った測位誤差を求める誤差楕円
計算手段と、 複数の衛星の組合せに対応してＧＰＳ受信機から供給さ
れる各時点における複数のＧＰＳ車両位置データを記憶
しておく記憶手段と、 ２時点が経過する間に走行した車両の移動方向に直角な
方向の測位誤差を最少にする衛星の組合せを採用し、そ
の組合せにかかる当該２時点でのＧＰＳ車両位置データ
を記憶手段から取得して、ＧＰＳ車両位置間を結ぶ車両
の移動方向を求める第１演算手段と、 上記２時点間に検出された推定車両位置の差に基づいて
車両の移動方向を求める第２演算手段と、 これらの２つの演算手段により求められた車両の移動方
向を比較して差を求め、この差を用いて車両の方位を修
正する方位修正手段とを有する ことを特徴とする車両方
位修正装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4095415A JPH0820263B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 車両方位修正装置 |
| US08/045,599 US5323152A (en) | 1992-04-15 | 1993-04-09 | Apparatus for detecting the position of a vehicle |
| EP93302901A EP0566390B1 (en) | 1992-04-15 | 1993-04-14 | Apparatus for detecting the position of a vehicle |
| DE69303530T DE69303530T2 (de) | 1992-04-15 | 1993-04-14 | Vorrichtung zur Bestimmung der Position eines Fahrzeuges |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4095415A JPH0820263B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 車両方位修正装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0626873A JPH0626873A (ja) | 1994-02-04 |
| JPH0820263B2 true JPH0820263B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=14137058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4095415A Expired - Lifetime JPH0820263B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 車両方位修正装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0820263B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4575246B2 (ja) * | 2005-07-07 | 2010-11-04 | 株式会社日立国際電気 | 親局制御運行支援及び管理方法、移動体の位置決め方法 |
| JP2010145178A (ja) * | 2008-12-17 | 2010-07-01 | Toyota Motor Corp | 移動***置特定装置 |
| CN103675859A (zh) * | 2012-09-10 | 2014-03-26 | 迈实电子(上海)有限公司 | 卫星导航接收机、设备和用于定位卫星导航接收机的方法 |
| KR102463718B1 (ko) * | 2017-12-14 | 2022-11-07 | 현대자동차주식회사 | 차량의 위조된 위치정보를 탐지하는 시스템 및 방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0390814A (ja) * | 1989-09-01 | 1991-04-16 | Mitsubishi Electric Corp | 移動体用ナビゲーション装置 |
| JPH03134513A (ja) * | 1989-10-19 | 1991-06-07 | Toyota Motor Corp | 自動車用航法装置 |
| JPH049710A (ja) * | 1990-04-27 | 1992-01-14 | Pioneer Electron Corp | 車両用ナビゲーション装置 |
-
1992
- 1992-04-15 JP JP4095415A patent/JPH0820263B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 電子情報通信学会論文誌ＶＯＬ．Ｊ７５−Ｂ−ＩＩ，ＮＯ．２，ＰＰ．１３８−１４４（１９９２．２） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0626873A (ja) | 1994-02-04 |
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