JPS6366479A

JPS6366479A - Ｇｐｓ位置計測装置

Info

Publication number: JPS6366479A
Application number: JP21076986A
Authority: JP
Inventors: Okihiko Nakayama; 沖彦中山; Toshiyuki Ito; 敏行伊藤; Katsuhiko Mizushima; 水島　克彦; Akira Endo; 晃遠藤
Original assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1986-09-09
Filing date: 1986-09-09
Publication date: 1988-03-25

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］この発明は、車両用経路案内装置に用いて有用なＧ　Ｐ
　Ｓ　（Ｇ　Ｉｏｂａｌ　　Ｐ　ｏｓｉｔｉｏｎｉｎ（
Ｊ　　Ｓ　ＶＳｔｅｍ　）による位置計測装置に関する
。

［従来技術］ＧＰＳ位置計量装置は、人工衛星からの電波を測位に必
要な複数個の衛星について受信することにより、被測位
体の位置を測位するものであるが、その原理方式等につ
いては特開昭６０−１５５７３、電子通信学会技術研究
報告Ｖｏｌ、　８４．　Ｎｎ、７８．５ＡＮＥ８４−１
２．自動車技術１９８５゜Ｖｏｌ、３９−１（衛星航法
グローバル　ボジショニング　システム）、航海６２号
ｉ’ＪＡＶｓＴＡＲ／ＧＰＳ　（全世界測位システム）
等に詳しい。

ところで、従来のＧＰＳ位置計測装置は、上空を周遊す
る多数の衛星の中から所定の衛星の組合せを作り、測位
精度の劣化の指標であるＤＯＰ（［）　１ｌｕｔｉｏｎ
　　ｏｆ　　Ｐ　ｒｅｃｉｓｉｏｎ）値を計算し、ＤＯ
Ｐ値が最小となる衛星組合せについて衛星電波を受け、
被測位体の位置を演算するよう構成されている。

しかしながら、上記のごとき従来のＧＰＳ位置計測装置
にあっては、衛星選択に多くの時間を要し、又、被測位
体が車両である場合、該車両の走行に応じて地形変化が
生ずるので、建物や山の影で衛星電波が遮蔽され、せっ
かく選択された衛星について受信不能となる場合が多く
、安定した測位を行うことが難かしかった。

［発明の目的ｊこの発明は上記問題点を改善し、衛星選択を迅速に行う
ことができると共に地形変化に関係なく安定した測位を
行うことができるＧＰＳ位置計測装置を１２供すること
を目的とする。

［発明の慨要］上記目的を達成するためにこの発明では、第１図に示す
ように、ＧＰＳ位置計測装置を、地図上の地形起伏の状
態情報を記憶する地形起伏状態情報記憶手段１と、前記
地形起伏により衛星から走行車両への電波が遮蔽される
空間的条件を算出する遮蔽条件算出手段２と、該手段２
で算出された遮蔽条件を用いて電波遮蔽される恐れがな
い空間から最適衛星を選択する最適衛星選択手段３と、
選択された衛星からの電波を受信する電波受信手段４と
、受信電波に基いて車両位置を演算する位置演算手段５
と、を備えて構成し、車両の走行地点に対する地形起伏
状態に応じて電波遮蔽される恐れがある遮蔽条件を算出
し、電波遮蔽される恐れがない衛星のみを迅速に最適選
択するようにした。

［実施例１以下、添付図面を用いてこの発明の一実施例を説明する
。

第２図はこの発明の一実施例に係るＧＰＳ位置計測装置
を備えた車両経路案内装置のブロック図である。

図示のように、車両用経路案内装置は、システムバス６
に、ＧＰＳ受信機７と、ＣＰＵ８と、システムＲＯＭ　
９と、ＲＡＭ１０と、センサインターフェイス１１と、
ビデオＲＡＭ１２と、操作パネルインターフェイス１３
と、入力操作部１４と、外部メモリ１５と、を接続して
構成されている。

センサーインタフェイス１１には、車両が一定距離走行
する毎に所定量のパルス信号を出力する距離センサ１６
と車両の進行方位を検出する方位センサ１７とが接続さ
れている。ビデオＲＡＭ１２にはＣＲＴ１８が接続され
ている。操作パネルインターフェイス１３にはＣＲＴ１
８の前面に備えられる透明の操作パネル（タッチパネル
）１９が接続されている。

ＧＰＳ受信機７は、第１図に示すところの電波受信手段
４の一部としてのアンテナ７Ａを僅え、その内部に、最
適衛星選択手段３及び位置演算手段５を有し、ＣＰＬＩ
８が有するａ蔽条件算出手段２により算出された遮蔽条
件（第１１図〜第１９図（ａ）　、　（ｂ）で詳述する
）に基いて、限られた領域の中から位置演算に必要な所
定数の衛星を選択し、所定次元の測位処理を行う。位置
演算に必要な衛星数は２次元測位では３，３次元測位で
は４である。また、最適衛星の組合せはＤＯＰ値が最小
となる組合せで決定される。

ＣＰＵ８は、システムＲＯＭ　Ｑ内に格納されたプログ
ラムに基き、推測（積分）位置の演算、推測位置の修正
、衛星選択のための遮蔽条件の算出、その他、各種の経
路案内処理を行う。

距離センサ１６は、車両が一定距離走行する毎に一定量
のパルス信号を出力する。方位センサは車両の進行方向
を示す信号を出力する。ｃｐｕｓは、これら信号をセン
サインターフェイス１１を介して入力し、車両の移動ベ
クトルないしそのスカラ吊を検出し、基準位置に移動ベ
クトルを和することにより車両の現在位置を求め、この
位置を元として所定の経路案内を行う。ただし、口のよ
うにして求められるＨｔ凋位置はＧＰＳ受信機７が検出
した現在位置で適時修正される。

ＣＲＴ１８は、案内等を行うためのものである。

操作パネル１９は、出発地や目的地の入力を行うための
ものである。入力操作部１４は、いわゆるキーボードで
形成され、ここから各種の指令を行うことが可能である
。

第３図は、ブロック化された地図を、第４図は該地図に
対して作成された外部記憶メモリ１５のメモリマツプを
示している。

第３図に示すように、ＸＹ、Ｉ標で表わされる地図２０
は、縦横α、βの大きさのブロック（に１）、（１−２
＞・・・（３−３）に分割され、外部メモリ１５は、各
種情報をブロック毎に記憶する形とされている。

第４図に示す領域スタートアドレス収納領域Ｍ１は、以
下に続く領域Ｍ２．Ｍ３・・・のスタートアドレスを記
憶する領域である。

道路データ記憶順Ｖｉ、　Ｍ　２は、第３図に示される
直線近似された道路線分１１の始点及び、終点座標並び
に該線分吏ｉに関連して経路案内に必要な情報を記憶す
る領域である。

地形（海・川・鉄道）データ記憶領域ｒ・Ａ３は、経路
案内のため、海や川並びに鉄道に関するデータを記憶す
る領域である。

地点く公共施設等）データ記憶領域Ｍ４は、経路案内の
ため、公共施設等の地点を記憶する領域である。

文字データ記憶領域Ｍ５は、経路案内のため、前記ＣＲ
Ｔ１８への文字表示用データを記憶する領域である。

地域名称検索データ記憶領域Ｍ６は、経路案内における
地域名称検索のため、市町村単位の地１戎名称を記憶す
る領域である。

建物データ記憶領域Ｍ７は、建物に関し遮蔽条件を算出
するためのデータを記憶する領域である。

建物データ記憶領域Ｍ７の詳細を第５図〜第７図で詳説
する。第５図は建物の立体配置を示す説明図、第６図は
メモリマツプの説明図、第７図はデータフォーマットの
説明図である。

第５図に示すように、建物２１は、地図座標ＸＹ上ニオ
イテ、端点（Ｘ＋　、Ｙ＋　）、（Ｘ２　、Ｙ２）を通
る高さｈの直方体で近似される。

第６図に示すように、建物データ記憶＃４域Ｍ７は、ス
タートアドレス収納領域Ｍ７ａと、ブロック毎のデータ
領域Ｍ７ｂ、Ｍ７ｃ・・・に分割され、スタートアドレ
ス収納領域Ｍ７ａで該当ブロックのスフ−］・アドレス
を検索することにより、所望のブロックの先頭番地を即
座に検索できるようになっている。

第７図に示すように、各データ＃１１ｔＭ　７　ａ　、
　Ｍ７ｂ・・・のフォーマットは、前記端点座標（×１
゜Ｙ＋　　＞、（Ｘ２　、Ｙ２　）に高さデータｈを対
応させて記憶するようになっている。

百度第４図において、等高線データ記憶領域Ｍ８は、山
や丘等高さを有する地形を等高地点を線分で結んだ直線
近似の等高線データで表現する領域である。

等高線データ記憶領域Ｍ８の詳細を第８図〜第１０図で
詳説する。第８図は等高線の説明図、第９図はメモリマ
ツプの詳細図、第１０図はデータフォーマットの説明図
である。

第８図に示すように、所定高ざり、、ｈ２’の等高線上
に所定間隔を置いて点（Ｘ＋　、Ｙ＋　　）（Ｘ２、Ｙ
２）、（Ｘ３．Ｙ３）・・・、（Ｘ５　、Ｙｓ）、（Ｘ
ｓ　、　Ｙｓ　）、　　（Ｘ７　、　Ｙｙ　）を打ち、
各線分を結び合わせることにより直線近似された等高線
が表わされるようになっている。　第９図に示すように
、メモリマツプの構成は第６図に示したものと同様であ
る。

第１０図に示すように、データフォーマットは各線分の
始点と終点座標に対し高さデータが対応されて記憶され
ている。

次に、上記ＣＰＩＪ８が行う遮蔽条件算出迅迂を第１１
図〜第１９図（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。

第１１図は遮蔽条件算出における対筆ブロックの説明図
、第１２図及び第１３図はＲＡＭ１０のスタックエリア
における建物データ及び等高線データの恰納状態の説明
図である。

又、第１４図は遮蔽物体の頂点仰角の丹大偵（以下、最
大遮蔽仰角とも叶ぶ）（θ〜Ｉ　Ａ、　Ｘ　１〜θＭＡ
Ｘ８）を求めるための８等分された方位線１１〜斐８を
示す説明図、第１５図及び第１６図は最大遮蔽仰角の算
出方式を示す説明図、第１７図はワークエリアにおける
交点データの説明図、第１８図は遮蔽条件データの一例
を示す説明図である。

更に、第１９図（１）、（ｂ）は遮蔽条件締出方式を示
すフローチャートである。

第１９図（ａ）において、まず、ステップ１９０１で現
在位置（Ｘ、Ｙ）を読込み、ステップ１９０２でその位
置が存在するブロックを割出し、第１１図に示すように
、現在地（Ｘ、Ｙ）が存在するブロックの周囲ブロック
を検索エリアに設定し、第１２図及び第３図に示すよう
に、このエリア内の建物データと等高線データをＲＡＭ
１０内に読込む。

ＲＡＭ１０内に読込まれたデータはブロック毎のデータ
が順番に並んでおり、それらの総ライン数は建物データ
はＭＡＸ　１　、等高線データはＭＡＸ２である。なお
、各変数は１６ビツト（２バイト）で表現されていると
する。

ステップ１９０４では、第１４図に示した最大遮蔽仰角
を収納するための変数θＭＡＸ１〜θＭＡＸ８をゼロク
リアする。

ステップ１９０５では、第１４図に示した方位線１１〜
！Ｊ、８を１１．１２．１３の順で変更するために変数
θをゼロにする。

ステップ１９０６では、第１５図に示すように、現在位
置（Ｘ、Ｙ）を通り、傾きθの直線Ｐを求める。

ステップ１９０７では、第１２図に示した建物データの
スタートアドレスをインデックスレジスタ８１に設定す
ると共に、データのラインスキャン用カウンタＣＸに１
を初期設定する。

ステップ１９０８〜１９１６では、前記直線Ｐが建物と
交差するか否かを検出する。

まず、ステップ１９０８で、建物の地上の端点Ｆｉｍｔ
ｒレジス’ｌＸ＋　、ＹＩ、Ｘ２　、Ｙ２　に読込み、
次いで、ステップ１９０９．１９１０．１９１１〜１９
１４で、直線Ｐと建物の地上の長方形の各辺との交点を
検出し、ステップ１９１２で交点座標をスタックエリア
に格納する。

ステップ１９１５．１９１６では、これら作業をＲＡＭ
１０内の建物データについて全ラインに渡って行わせる
。

なお、１ラインは５変数なので、バイト数は１０である
。よって１ラインのチェックが行われるたびにインデッ
クレジスタ８１を１０インクリメントし、又ライン数ス
キャン用カウンタを１つインクリメントすればよい。

第１９図（ｂ）において、ステップ１９１７〜１９２２
では、直線Ｐと等直線との交点を見出す。基本的な考え
方は建物データのときと同一である。

但し建物データについては１ラインデータにつき４回チ
ェックしたが、等直線の場合は１ラインデータであるの
で、−直線のみのチェックを行えばよい。

以上の処理により、直線Ｐと建物及び等直線の交点デー
タがその高さのデータと共にスタックエリアに格納され
る。ステップ１９２３では、第１７図に示すように、そ
のデータをとりだす。本例では第１５図の様な配置で、
直線Ｐが右上の建物、左下の等直線と交わっており、交
点が４つ生じている。

以下、ステップ１９２４〜１９３３処理で、第１７図の
データから、最大遮蔽仰角を求める。

ステップ１９２４では、第１７図に示した交点データの
スタートアドレスをインデックスレジスタＳｒに設定し
、又、カウンタを１に初期設定する。

ステップ１９２５では、交点座標Ｘ、Ｙと高さデータを
変数Ｘｌ、Ｙ１．Ｈにロードする。　ステップ１９２６
では、第１６図に示すように、各交点についての仰角θ
ｈを見出す。

ステップ１９２７では、交点が、方位オフセットＯ〜１
３５°　（θＭＡＸ１〜θｆｖｌＡＸ４）ｉ５るか、或
は１８０°〜３１５°　（θＭＡＸ５〜θＭＡＸ８）に
あるかの判別を行う。この式の意味は交点が傾き−２２
，５°　（第１４図に示した線分子Ｌ＋　と１８の間）
の直線より、上にあるか下にあるかを見ている。

ステップ１９２８及び１９２９、又は、ステップ１９３
０及び１９３１では、交点について求めた仰角のうち、
最大値を登録してゆく、θ〜ｊＡＸ［θ／４５＋１］は
次回に方位オフセットをθ＝４５°として、変数θＭＡ
Ｘを例えばθ／４５＋１＝２、即ち、θＭＡＸ２とする
ことを意味している。全交点について行えば、第１５．
１６図の例でいえば、方位オフセットθの方向では交点
２のθｈ２が最大仰角になり、オフセットθ＋１８０°
の方向では交点３のθｈ３が最大仰角になる。

以上の処理を方位オフセット０°〜１３５°まで行うこ
とにより、第１８図に示した全方位について最大遮蔽仰
角θＭＡＸＩ〜θＭ　Ａ　Ｘ　８が求まる。

次に、以上の如くして求めた遮蔽条件の利用方式を第２
０図を用いて説明する。

まず、前提条件として、第２図に示した車両用経路案内
装置は、推測航法を主体とし、推測位置に基いて、誘導
表示など各種の経路案内処理を行うものとする。又、一
方、ＧＰＳ位置計測装置は所定時間（例えば５秒）毎に
位置計測を行っており、所定条件下で測位可能の場合に
は位置計測を行って、上記推測位置を昨圧するものとす
る。前記遮蔽条件は、ＧＰＳ位置計測Ｈ置装おける最適
衛星選択手段３で利用されるものである。

まず、ステップ２００１で可視衛星が３個以上あるか否
かを判断する。２個以下である場合にはＧＰＳ測位は不
可能であるので、ステップ２００２へ移行して、ここで
測位可能フラグをリセットして割込リターンする。

ステップ２００１で可視衛星が３個以上存在すると判断
された場合には２次元測位が可能であるので処理をステ
ップ２００３へ移行する。

ステップ２００３では、現在モードが出発地モードであ
るか否かが判断され、出発地モードであれば処理をステ
ップ２００４へ移行させ、それ以外のモードであれず処
理をステップ２００５へ移行させる。出発地モードとは
、経路案内の都合上、出発地、目標地等出発に際しての
条件設定のために設けられたモードである。

ステップ２００４では、遮蔽条件と関係なく全方位の中
からＤＯＰの最も良い衛星を３個選択する。

一方、ステップ２００５では、現在モードが出発地モー
ド以外のモードであることに名みて、既に選択されてい
る３個の衛星について受信可能であるか否かを判断する
。３個共に受信可能である場合には、続けて測位を行う
ことができるので、新たな衛星選択は不要であるとして
、処理をステップ２０１０に進めるが、受信可能でない
場合には処理をステップ２００６へ進め、ここで第１９
図（ａ）、（ｂ）に示した遮蔽条件を算出する。

ステップ２００７は、道路上フラグの状態判別処理を示
している。ここで道路上フラグが「０」であると判断さ
れた場合には、車両が道路上にないことに鑑みて処理を
２００４に移行し、又、道路上フラグが「１」であると
判別された場合には車両が道路上にあることに鑑みて所
定の処理を行うべく処理をステップ２００８”＼移行す
る。

ステップ２００８では、第１８図に示す遮蔽条件が規定
する領域以外の領域（見晴し領域）に受信可能衛星が３
個以上あるか否かを判断し、あれば処理をステップ２０
０９へ移行し、ここでり。

Ｐの最も良い衛星を３個選択する。遮蔽ｒＡ域は、第１
４図に示した線分１１〜！ＬＳ上で規定された最大１８
仰角θＭＡＸ１〜θＭＡＸ８について、±２２．５°の
範囲でこの仰角より小さい仰角部分で電波が遮蔽される
と規定されるものである。

ステップ２００８で、見晴し領域内に３個の衛星が見当
らないと判断された場合には、処理をステップ２００４
へ移行させ、ここで全方位の中からＤＯＰの最も良い衛
星を３個選択する。

ステップ２０１０では、測位可能フラグがセットされス
テップ２０１１でＧＰＳによって現在位置（Ｘｃ、Ｙｏ
）を算出し、次いで、ステップ２０１２で、現在位置レ
ジスタの書替処理を行ってステップ２０１３で現在位置
レジスタの内容を画面バッファに転送する。

以上により、本例では、第１８図に示した遮蔽条件によ
って遮蔽領域が設定され、第２０図に示したフローチャ
ートによって遮蔽領域以外の領域で３個の衛星が選択さ
れる。

従って、本例に係るＧＰＳ位置計測装置では、電波遮蔽
される恐れがない見晴し領域を建物データ及び等高線デ
ータを用いて自動演算でき、見晴らし良好な領域の中か
ら迅速に最適衛星を選択することができ、安定した測位
を行うことができる。

以上の実施例では第１４図に示した方位線の数を８とし
たが、この数は、これ以外の数、例えば１６等であって
良いこと勿論である。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、適宜の設計的変更を行うことにより、伯の態様でも実
施し得るものである。

［発明の効果］以上の通り、この発明に係るＧＰＳ位置位置計画装置れ
ば、地形起伏の状態データを用いて電波遮蔽条件を算出
し、見晴らし良好な空間領域の中から衛星選択すること
ができるので、衛星１択作業を迅速に行うことができ、
又、安定した測位を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のクレーム対応図、第２図はこの発明
の一実施例に係るＧＰＳ位置計測装置を備えた車両用経
路案内装置のブロック図、第３図は、ブロック化された
地図の説明図、第４図は該地図に対して作成された外部
記憶メモリ１５のメモリマツプ、第５図は建物の立体配
置を示す説明図、第６図は建物データのメモリマツプの
説明図、第７図は建物データのデータフォーマットの説
明図、第８図は等直線の説明図、第９図は等高線データ
のメモリマツプの詳細図、第１０図は等高線データのデ
ータフォーマットの説明図、第１１図は遮蔽条件算出に
おける対重ブロックの説明図、第１２図はＲＡＭのスタ
ックエリアにおける建物データ及び等高線データの説明
図、第１４図は最大遮蔽仰角（θ〜ＩＡＸ１〜θＭＡＸ
８）を求めるための８等分された方位線交１〜斐８を示
す説明図、第１５図及び第１６図は最大遮蔽仰角の算出
方式を示す説明図、第１７図はワークエリアの交点デー
タの説明図、第１８図は算出された遮蔽条件データの一
例を示す説明図、第１９図（ａ）、（ｂ）は遮蔽条件算
出方式を示すフローチャート、第２０図はＧＰＳによる
現在地修正処理の説明図である。１・・・地形起伏状態情報記憶手段２・・・遮蔽条件算出手段３・・・最適衛星選択手段４・・・電波受信手段５・・・位置演算手段代理人　弁理士　三　好　保　男第１図第５図第６ｇｊ第７図第Ｂｔ第９ｖＡ第１０図第１１図第１２図、・イト数−２２２２２第１３図第１４図二線Ｐ第１６図第１７ｉｆｆ第１８図手彰−ン市正犯４（方式）昭和６１年１２月１０日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）地図上の地形起伏の状態情報を記憶する地形起伏
状態情報記憶手段と、前記地形起伏により衛星から走行
車両への電波が遮蔽される空間的条件を算出する遮蔽条
件算出手段と、該手段で算出された遮蔽条件を用いて電
波遮蔽される恐れがない空間から最適衛星を選択する最
適衛星選択手段と、選択された衛星からの電波を受信す
る電波受信手段と、受信電波に基いて車両位置を演算す
る位置演算手段と、を備えて構成されるＧＰＳ位置計測
装置。
（２）前記地形起伏状態情報記憶手段は、等高地点を線
分で結んだ直線近似の等高線データを記憶する特許請求
の範囲第１項記載のＧＰＳ位置計測装置。
（３）前記地形起伏状態情報記憶手段は、建物を直方体
で近似した建物データを記憶する特許請求の範囲第１項
記載のＧＰＳ位置計測装置。
（４）前記遮蔽条件算出手段は、前記地形起伏状態情報
記憶手段の記憶内容に基いて車両の現在位置を中心とし
て等分された方位毎に地形起伏の頂点仰角の最大値を求
める特許請求の範囲第１項記載のＧＰＳ位置計測装置。