WO2000042386A1 - Procede permettant de detecter la position d'une voiture sur une route a plusieurs voies superposees - Google Patents

Description

明 細 書 多層道路における 自車道路位置判別方法 技術分野

本発明は、 G P S (Global Positioning System)を用いた自車 道路位置判別方法に関し、 特に多層道路のどの層に 自車 （ 自分 が乗車している 自動車などの車両） が位置するのかを判別可能 な多層道路における 自車道路位置判別方法に関する。 背景技術

従来から 自車の位置を知るためのツールと して一般的にはナ ピゲ一シ ヨ ンシステムが知られている。 図 6 は、 従来から知ら れているナ ビゲーシ ョ ンシステムの概要を示すものである。 図 6 に示されるよう にナビゲ一シヨ ンシステムは、 G P S衛星 28 と、 G P S衛星 28 からのデータを基に車両の位置を算出するた めの車両位置算出手段 20 と、 利用 したい施設などを検索するた めの情報検索手段 23 と、 その施設までの経路を探索するための 経路探索手段 21 と、 探索した経路に沿って自車を誘導する誘導 手段 22 と、 液晶表示器や C R Tディ スプレイ などの表示手段 26 に表示させるための表示制御手段 25 と、 C D— R 0 Mなどの記 憶媒体に記憶された地図データ 27 とから構成されている。

こ こで、 G P S衛星に基づ く 自車位置の測定について、 その 概要を図 7 及び図 8 を用いて説明する。 図 7 において 自車から は天空に有る G P S衛星が 3 つ見える例が示されている。 これ を図 8 の天空図で示すと、 自車の進路方向に対して異なる 3 つ の方位で G P S衛星が見えるので、 このよう な場合には正しい 測位が可能である。 つま り、 自車方位と道路方位を用いてマ ツ プマ ッチングを使って正しい道路を求めるのであるが、 G P S 衛星がこのよう な状態にあれば自車の位置と 自車の走行してい る道路を正し く判別するこ とができる。

しかしながら 自車が平行道路で多層になっている道路を走行 する と、 従来のナビゲーシ ョ ンシステムではその道路位置を判 別するこ とは困難となる。

つま り、 平行道路で多層になっている道路、 すなわち上層と 下層とに分かれてお り、 水平面上の位置が同 じになるので、 そ のどちらに位置しているかを正し く判別するこ とが困難となる。 その結果、 ハイ ウェイマップ （首都高用マップ）、 音声ガイ ダン ス、 緊急通報システムを利用 している と きにその信頼性が充分 に保証されないという問題がある。

この問題を解決するために、 従来、 車両のピ ッチング （進行 方向の上昇や下降） を検出するためのジャイ ロ を新たに設けて 車両が高架に敷設された道路に入るための坂を登ったか、 ある いはそこから下つたかを検出して、 車両が高架に敷設された道 路 （上層） を走行しているか、 高架下の平面状の道路 （下層） を走行しているかを判別している。 しかしながら この考え方を 実現するためには、 新たにジャイ ロを設置する こ とが必要にな り、 ナビゲ一シヨ ン装置のコス トが上がる という問題があった。 本発明は、 以上の問題を解決するために、 ナビゲーシヨ ン装 置に新たな装置 · 部品を付加する こ とな く 、 多層道路の上層、 下層を判別する こ とができる多層道路における 自車道路位置判 別方法を提供するこ とを目的とするものである。 発明の閧示

本発明 1 つの態様は、 多層道路のいずれかの層を走行してい る車両が、 前記多層道路の最上層あるいは前記最上層よ り下の 下層を走行しているのかを判別する多層道路における 自車道路 位置判別方法であって、 所定区間距離の中で G P S測位ができ ている区間の距離の割合が、 所定の上層判別しきい値以上の場 合は上層 （最上層） と、 他の所定の下層判別 しきい値以下の場 合は下層 （最上層よ り下の層） と判別する多層道路における 自 車道路位置判別方法であ り、 ナビゲーシヨ ン装置に新たな装置 ' 部品を付加する こ とな く 、 多層道路の上層、 下層を判別する こ とができる という作用を有する。

なお、 本明細書で 「上層」 とは上記のよ う に最上層のこ とを 指し、 「下層」 とは最上層よ り下の層を指す。 すなわち、 例えば 3層構造の場合、 最上層が上層であ り、 その下の 2 つの層が下 層に該当する。

また、 本発明の他の態様は、 多層道路のいずれかの層を走行 している車両が、 前記多層道路の最上層あるいは前記最上層よ り下の下層を走行しているのかを判別する多層道路における 自 車道路位置判別方法であって、 所定区間距離の中で G P S測位 がで きている区間が離散的である場合は下層と判別する多層道 路における 自車道路位置判別方法であ り、 ナビゲーシ ヨ ン装置 に新たな装置 · 部品を付加するこ とな く 、 多層道路の下層を認 識するこ とができる という作用を有する。

また、 本発明の更に他の態様は、 多層道路のいずれかの層を 走行 している車両が、 前記多層道路の最上層あるいは前記最上 層よ り下の下層を走行しているのかを判別する多層道路におけ る 自車道路位置判別方法であって、 進行方向に向かって左右の 衛星が均等に見えれば上層と、 見えなければ下層と判別する こ とを特徴とする多層道路における 自車道路位置判別方法であ り、 ナビゲーシ ヨ ン装置に新たな装置 · 部品を付加する こ とな く 、 多層道路の上層、 下層を判別する こ とができる という作用を有 する。

また、 本発明の更に他の態様は、 多層道路のいずれかの層を 走行している車両が、 前記多層道路の最上層あるいは前記最上 層よ り下の下層を走行しているのかを判別する多層道路におけ る 自車道路位置判別方法であって、 進行方向に向かって対向車 線側上方の衛星が見えれば上層と、 見えなければ下層と判別す る こ とを特徴とする多層道路における 自車道路位置判別方法で あ り、 ナ ビゲ一シ ヨ ン装置に新たな装置 · 部品を付加する こ と な く 、 多層道路の上層、 下層を判別する こ とができる という作 用を有する。

また、 本発明の更に他の態様は、 上記最後の態様において進 行方向に向かって対向車線側上方の衛星からの受信レベルが対 向車線と反対方向の衛星からの受信レベルよ り 小さい ときには 見掛け上の上層である と判別する多層道路における 自車道路位 置判別方法と したものであ り、 ビルなどの反射によ り見掛けだ けの上層判別を しないよう にする こ とができ る という作用を有 する。 図面の簡単な説明

図 1 は、 本発明の多層道路における 自車道路位置判別方法の 実施の形態を説明するための図、

図 2 A〜 2 Dは、 本発明による判別で多層道路上の車両によ つて G P S衛星の見える範囲が異なる こ とを天空図によ り示し た図、

図 3 は、 測位率に基づ く 本発明の第 1 実施の形態の動作を説 明するためのフローチヤ一 ト、

図 4は、 測位率に基づ く 本発明の第 2 の実施の形態の動作を 説明するためのフローチヤ一 ト、

図 5 は、 本発明による判別で多層道路上の車両に対して ビル による反射によって見掛け上の G P S測位の条件が整う様子を 示した図、

図 6 は、 従来のナビゲ一シ ョ ンシステムの構成を説明する ブ ロ ック図、

図 7は、 一般的な G P S測位が可能である場合の例を示す図、 図 8 は、 一般的な G P S測位が可能である例を天空図上で示 した図、

図 9 は、 測位率によ らず、 見える衛星の天空図上の配置を利 用して上下層を判別する、 本発明の第 3の実施の形態の説明図、 図 1 0 は、 測位率によ らず、 見える衛星の天空図上の配置を 利用 して上下層を判別する、 本発明の第 4の実施の形態の説明 図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の実施の形態について、 図面を用いて説明する。 図 1 は本発明の実施の形態の多層道路における 自車道路位置判 別方法を説明するための図である。 図 1 において高架に敷設さ れた道路上を走行する車両と して、 車両 Aが示され、 また、 高 架下の道路上を走行する車両と して、 車両 B及び車両 Cが示さ れている。 また、 道路の両側には高架道路よ り も高い第 1 のビ ル及び第 2 のビルが建設されているものとする。 各車両には G P S衛星を利用 してその位置情報を算出する こ とがで きるナビ ゲ一シヨ ン装置が装着されている ものとする と、 上層の道路を 走行している車両 Aにおいては、 天空に存在する G P S衛星の 受信を第 1 のビルの一部分を除いて遮るものは見当たらない。 しか しながら、 車両 B においては、 前方の天空には遮るものは ないが左右の天空は、 第 1 のビルや高架施設に遮られて天空を 見る こ とはできないし、 また、 車両 Cにおいては、 前方の一部 を除いて左右は天空を見るこ とはできない。

この状態を図 2 A〜 2 Dの天空図で示すと、 それそれ▲印で 示す自車位置を天空図の中心におき、 それそれその進路方向を 図の下から上に取る ものとする。 また今後特にこ とわらない限 り道路は左側通行と仮定して説明する。 する と、 車両 Aにおい ては、 図 2 Aに示される よう に第 1 のビルによ り僅かに遮られ るがその他はすべての天空を見るこ とができる。

車両 B においては、 図 2 B に示される よ う に進行方向には天 空を遮る ものは見当たらないが、 左右方向においては、 第 1 の ビルや高架脚に遮られて天空を見るこ とはできない。

また、 車両 C においては、 図 2 Cに示される よ う に進行方向 の一部において天空を見れるが、 左右方向においては、 第 1 の ビルや高架脚に遮られて天空を見るこ とはできない。

以上、 図 2 A、 2 B、 2 Cから明らかなよ う に、 衛星が見え る範囲を示す斜線部の領域は、 車両 A→車両 B→車両 Cの順で 見える範囲が狭く なつているのが判るであろ う 。 本明細書にお いて 「衛星が見える」 とは、 車両である 自車で受信する衛星か らの電波の電界強度が所定値以上であるこ とを言うのであって、 光学的に見える状態を指しているわけではない。 また、 「天空が 見える」 とは、 天空に無数の衛星が存在する と仮定して、 車両 である 自車でこれらの衛星から受信する電波の電界強度が所定 値以上であるこ とを言う。

なお、 車両 Cの進行につれて、 図 2 D に示される よう に、 左 右方向が開けた箇所、 例えば交差点に進入したような場合には、 左右方向においても部分的に天空を見るこ とができる。

以上の説明から明らかなよ う に、 多層道路において 自車が走 行している道路位置、 すなわちどの層かを判別するのに、 天空 に存在する G P S衛星が見える範囲が広いか、 狭いかによつて ある程度の予測ができるが、 それを定量的に扱う ために、 次の よう に測位率を定義する。 すなわち、 測位率（％) = ( G P S測位 が有効で走行した距離） X 100/ (走行した距離）これによつて、 自 車の道路位置を判別するこ とが可能となる。これは、例えば 1000 m走行した内、 G P S測位が可能であった区間の合計が 800 m であった場合には、 測位率が 80 %という こ とにな り、 測位率が 上層の判別しきい値を超えていれば上層と、 下層の判別しきい 値を超えていなければ下層という ことができる。

こ こで、 「 G P S測位が可能である」 とは、 G P S衛星でも つ て 自車位置を測位するためには、 通常最低でも 3 つの衛星が見 える こ とが条件である。 これは、 三角測位などと同様の原理に 基づ く ものであ り、 これ以上の数の G P S衛星からのデ一夕が 得られない場合は、 「 G P S測位が不可能である」 という こ とで 処理する。

したがって、 本発明は、 ある区間距離の中で G P S測位がで きている区間の距離の割合が、 ある上層判別 しきい値以上の場 合は上層と、 ある下層判別しきい値以下の場合は下層と判別す るよ う に して、 多層道路における 自車道路位置を判別する もの である。 この場合において、 下層は例外的に交差点付近での測 位率が良 く なるが、 上層では一律に測位率が良いこ とでも多層 道路における 自車道路位置を判別する こ とができる。 なお、 判 別しきい値は、 任意の値に決める こ とができ る ものであ り 、 絶 対的な値ではない。

こ こで本発明の実施の形態の動作を図 3 及び図 4の動作フ ロ 一によ り説明する。 図 3は測位率に基づ く 本発明の第 1 の実施 の形態を示すフ ローチャー トである。 まず、 ステ ッ プ （図示で は、 St . と略記している） 31 において、 地図データを参照して 自車の現在位置が多層道路区間内であるか否かを判定する。 す なわち、 地図データにはあ らかじめ多層道路か否かを示す信号 が含まれていて、 自車位置との関係から、 判定を行うのである。 ノーであれば、 判別を行なわずに終了するが、 イエスであれば、 ステップ 32 に進み、 測位率を計算する。 その後、 ステップ 33 において、 走行距離に応じた上下層判別 しきい値をテ一ブルか ら検索する。

ステップ 34 においては、 測位率が上層しきい値を超えている か否かが判定される。 イエスであれば、 上層である と判別し、 ノーであればステ ップ 35 に進み、 ここで測位率が下層しきい値 よ り 小さいかどうかを判定する。 イ エスであれば、 下層である と判別できる し、 ノーであれば、 上下層の判別はで きないと判 定する。

図 4 は測位率に基づ く 本発明の第 2 の実施の形態を示すフ ロ 一チャー トである。 まず、 ステ ッ プ （図示では、 St . と略記し ている） 41 において、 先の図 3 と同様に多層道路区間であるか 否かを判定する。 ノーであれば、 判別を行なわずに終了するが、 イエスであれば、 ステップ 42 に進み、 100 m毎に各 100 mの区 間内での測位率を計算する。 そ して、 ステ ップ 43 において、 800 m分たまったかどうか判定する。 ここで、 100 m及び 800 mとい うのは絶対値ではな く 、 道路事情によ り決まる適当な道路区間 である。 ステップ 43 の条件を満たさない、 すなわち、 ノ一であ れば判別を行なわずに終了するが、 イエスであれば、 ステ ッ プ 44 に進み、 測位率の最大値と最小値の差を求める。 次いでステ ップ 45 において、 その差がしきい値を超えているかどうかを判 定する。 ノ ーであれば、 判別せず、 イ エスであれば下層と判別 できる。 すなわち、 下層を走行する車両では、 その上部に高架 道路が存在するため、 一般に測位率が低いが、 交差点では、 測 方が開けているので測位率が上昇する という性質があ り、 よつ て測位率の最大値と最小値の差が所定値以上となるのである。 この性質を用いて測位率の最大値と最小値の差が所定しきい値 を超えている ときは、 下層と判断するこ とができるのである。

このよ う に本発明によれば、 上記図 2 A〜 2 Cに示される よ う に、 下層道路では、 天空図上、 G P S衛星電波を受信でき る 範囲が狭く なるので、 受信できる G P S衛星の個数は平均的に 少な く な り 、 測位できない確率が高く なる こ と も納得でき るで あろう。

また、 測位率に頼らな く とも、 図 2 A及び 2 Bの天空図から 見て、 多層道路における 自車走行において、 進行方向に向かつ て左右の衛星が見えれば上層と、 見えなければ下層と判別する こ とが可能である。 すなわち、 図 9 に示すよ う に天空図上に左 窓 · 右窓を設け、 両方の窓の中に衛星が見えれば上層と、 片方 であれば下層と判別するのである。

さ ら に、 測位率に頼らな く と も、 図 2 A、 2 B及び 2 Cの天 空図から見て、 多層道路における 自車走行において、 進行方向 に向かって対向車線側上方の衛星が見えれば上層と、 見えなけ れば下層と判別する こ とが可能である。 すなわち、 左側通行で は図 1 0 で示すよ うな右窓に衛星が見えれば上層と、 見えなけ れば下層と判断するのである。

また、 図 5 に示されるよう に、 ビルなどの反射によって見掛 け上 3つの G P Sが見える条件が整う。 これをさ ら に説明する と、 衛星 X、 衛星 Yは直接的に見えるので、 測位に問題ないが、 衛星 Zの信号はビルによって反射されたものであ り、 見掛け上 3 つの G P Sが見える条件が整う。 しかしながら、 ビルによつ て反射された衛星 Zの信号強度は他の衛星 X、 Yよ り弱いので、 そのような状況は容易に識別可能である。

したがって、 図 2 A、 2 B及び 2 Cから、 多層道路における 自車走行において、 進行方向に向かって対向車線側上方の衛星 が見えれば上層と、 見えなければ下層と判別する場合であって も、 対向車線側上方の衛星からの受信レベルが対向車線と反対 方向の衛星からの受信レベルよ り 小さいと きには見掛け上の上 層である と判別する よう に して、 ビルなどの反射によ り見掛け だけの上層判別を しないよう にする。 産業上の利用可能性

以上のよう に本発明の多層道路における 自車道路位置判別方 法によれば、 ナ ビゲーシヨ ン装置に新たな装置 · 部品を付加す る こ とな く 、 多層道路の上層、 下層を判別する こ とができる と いう効果を有する。

すなわち、 G P S衛星による 自車位置算定のために必要な情 報は測位情報であ り、 この情報はほとんどのナビゲ一シヨ ン装 置が測位有効 · 無効の情報と して利用 している。 本発明方法は それを用いているので、 ほとんどのナビゲ一シ ョ ン装置が新た な装置 · 部品を付加するこ とな く 、 使用可能となる効果を有す るものである。

Claims

請 求 の 範 囲

1 多層道路のいずれかの層を走行している車両が、 前記多層 道路の最上層あるいは前記最上層よ り下の下層を走行している ) のかを判別する多層道路における 自車道路位置判別方法であつ て、 所定区間距離の中で G P S測位ができている区間の距離の 割合が、 所定の上層判別しきい値以上の場合は上層と、 他の所 定の下層判別しきい値以下の場合は下層と判別する多層道路に おける 自車道路位置判別方法。

2 多層道路のいずれかの層を走行している車両が、 前記多層 道路の最上層あるいは前記最上層よ り下の下層を走行している のかを判別する多層道路における 自車道路位置判別方法であつ て、 所定区間距離の中で G P S測位がで きている区間が離散的5 である場合は下層と判別する多層道路における 自車道路位置判 別方法。

3 多層道路のいずれかの層を走行している車両が、 前記多層 道路の最上層あるいは前記最上層よ り下の下層を走行 している0 のかを判別する多層道路における 自車道路位置判別方法であつ て、 進行方向に向かって左右の衛星が均等に見えれば上層と、 見えなければ下層と判別する多層道路における 自車道路位置判 別方法。 5 4 多層道路のいずれかの層を走行している車両が、 前記多層 道路の最上層あるいは前記最上層よ り 下の下層を走行 している のかを判別する多層道路における 自車道路位置判別方法であつ て、 進行方向に向かって対向車線側上方の衛星が見えれば上層 と、 見えなければ下層と判別する多層道路における 自車道路位 置判別方法。

5 進行方向に向かって対向車線側上方の衛星からの受信レべ ルが対向車線と反対方向の衛星からの受信レベルよ り 小さいと きには見掛け上の上層である と判別する請求項 4記載の多層道 路における 自車道路位置判別方法。