JPH04195084A - 移動体の現在位置表示装置 - 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】 且１じ辷肛 本発明は、移動体の現在位置を検出しながら。

予め画面に写し出された道路地図上に移動体の現在位置
を表示させる移動体の現在位置表示装置に関する。

ｌ米艮生 最近、自動車等の移動体の走行案内を行わせるべく、移
動体に搭載した距離センサおよび方向センサによって移
動体の走行距離と進行方向とをそれぞれ検出しながら、
移動体の移動にともない刻々と変化するＸ−Ｙ座標上に
おける現在位置を累積的な演算処理によって逐次求めて
、予め走行予定地域の道路地図が写し出されている画面
上に移動体の現在位置を点情報によって更新表示させて
いくようにした移動体の現在位置表示装置が開発されて
いる。

この種の移動体の現在位置表示装置としては。

距離センサおよび方向センサの各センサ精度や現在位置
算出時の演算精度などを要因とした位置誤差の発生が否
めず、移動体の走行が進むにしだがってその誤差が累積
さ戯て１画面に表示される現在位置が地図上の道路から
次第に外れていき、自軍が地図上におけるどの道路上を
走行しているのかを判断することができなくなってしま
う。

また、道路地図のデフォルメによっても移動体の現在位
置・が地図上の道路から外れてしまうことになる。

そのため従来では、地図上の道路から外れた現在位置の
修正を行わせるべく、地図上における道路のパターンと
移動体の走行にしたがって逐次更新される現在位置のデ
ータを記憶保持させることにより得られる走行軌跡のパ
ターンとのマツチング処理をなして、マツチングがとら
れた道路上に走行軌跡を合せ込んで移動体の現在位置を
修正するようにしている。

その際、山岳道路や高速道路、その他の一般道路などの
道路の種別の如何にかかわらず前述のマツチング処理を
一律に行わせるのでは、移動体が走行中の道路によって
はマツチングの精度が低下してしまうという問題がある
。

例えば、山岳道路では、道路に高低差があったり、カー
ブ部分が多いなどの理由によって高速道路やその他の一
般道路に比べて地図自体の作成精度が悪くなっていると
ともに、その道路地図のデータをＣＤ−ＲＯＭなどの地
図情報記憶媒体に記憶させるべく道路地図における各道
路を直線近似することによってデジタルデータ化する場
合に、山岳道路におけるつづらおりなどの急カーブが連
続する道路部分を直線近似したときの誤差が高速道路や
その他の一般道路に比べて大きくなっている。

したがって、このような山岳道路にあっては。

移動体の走行軌跡とデジタル化された地図上の道路との
各パターンとの差異が大きくなって、両者の正確なマツ
チングをとることが困戴になっている。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、移動体の
走行軌跡と地図上の道路との各パターンのマツチングを
とって地図上の道路から外れた現在位置の修正を行わせ
る際、山岳道路や高速道路。

その他の一般道路などの道路の種別に応じたデジタル地
図作成上の精度の問題点を考慮に入れたうえで、移動体
が走行中の道路の種別に応じたマツチング処理を最適に
行わせることができるようにした移動体の現在位置表示
装置を提供するものである。

週］夏 本発明はその目的達成のため、現在移動体が走行中の道
路の種別を識別して、その識別結果にしたがって１両パ
ターンのマツチングをとるために用いられる各種パラメ
ータおよびしきい値などのマツチング条件を変更するよ
うにしている。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について詳
述する６ 第１図は本発明による移動体の現在位置表示装置の基本
的な構成例を示すもので、例えば移動体の走行速度を検
出する速度センサ１と２例えばヨ一方向変化の角速度を
検出して移動体の走行にともなう方向変化量に比例した
信号を８力するレート式による方向センサ２と、速度セ
ンサ１によって検出された走行速度を時間積分すること
によって移動体の走行距離を計測するとともに、方向セ
ンサ２によって検出された角速度を時間積分することに
よって移動体の進行方向の変化量をわり出しながら移動
体の単位走行距離ごとにおけるＸ−Ｙ座標上の現在位置
を逐次演算によって求め、かつ移動体の現在位置表示装
置全体の制御を行なわせるマイクロコンピュータからな
る信号処理装置３と、その信号処理装置３によって求め
られた移動体の走行にしたがって刻々変化するＸ−Ｙ座
標上の現在位置のデータを順次格納し、移動体の有限の
連続位置情報としてそれを記憶保持する走行軌跡記憶装
置４と、予め複数の道路地図の情報が格納されている地
図情報記憶媒体５と、その記憶媒体５から道路地図の情
報を選択的に読み出す記憶媒体再生装置６と、その読み
呂された地図情報にもとづいて所定の道路地図を画面に
写し出すとともに、その画面に写し出された道路地図上
に、移動体の現在位置を、必要に応じて走行軌跡および
現在位置における移動体の進行方向などとともに、移動
体の走行にしたがって表示する表示装置７と、信号処理
装置ｉ３へ動作指令を与えるとともに、表示袋ｗ７に表
示させる地図の選択指定およびその表示された地図上に
おける移動体の出発点の設定を行わせ、また走行軌跡な
どの表示指令を選択的に与え、表示される地図および走
行軌跡の方向変換、その表示位置のシフト、地図および
走行軌跡の部分拡大表示２表示縮尺率の選択などの表示
形態の設定変更などを適宜性わせることのできる操作袋
Ｗ８とによって構成されている。

このように構成されたものでは、地図情報記憶媒体５か
ら読み出された地図が表示袋！７の画面に映し出される
とともに、その地図上において設定された出発点からの
移動体の走行にしたがって信号処理装置３により予め設
定された地図の縮尺率に応じてＸ−Ｙ座標上における現
在位置が刻々と演算によって求められ、その演算結果が
走行軌跡記憶装置４に逐次送られてその記憶内容が更新
されていくとともに、その記憶内容が常時読み出されて
表示袋Ｗ７に送られる。

それにより、表示装置７には９例えば、第２図に示すよ
うに、その画面に表示された地図上に移動体の現在位置
を示す表示マークＭｌ、その現在位置における移動体の
進行方向を示す表示マークＭ２および出発点ＳＴから現
在位置に至るまでの走行軌跡の表示マークＭ３が移動体
の走行状態に追従して模擬的に表示される。

以上の構成および動作は、冒頭において説明した従来の
移動体の現在位置表示装置と同じである。

したがって、このような移動体の現在位置表示装置では
、第３図に示すように、前述した累積誤差により現在位
置および走行軌跡が移動体の走行が進むにしたがって地
図上の道路から次第に外れていき、しまいには現在自軍
が地図上のどの地点を走行しているのかを判断すること
ができなくなってしまう。

このような移動体の現在位置表示装置にあっては、信号
処理族Ｗ３において、移動体の現在位置およびそれまで
の走行軌跡が地図上の道路から外れた場合、以下に述べ
るように、その近辺の各道路のパターンと移動体の走行
軌跡のパターンとのマツチングをとり、そのパターンの
マツチングがとられた道路を現在走行中の道路とみなし
て、その道路上に走行軌跡を合せ込んで移動体の現在位
置および走行軌跡の表示位置を修正させるようにしてい
る。

その際、走行軌跡のパターンと道路のパターンとのマツ
チングをとる場合、例えば移動体の走行軌跡に沿う道路
または移動体の現在位置から一定の距離範囲内にある道
路など、移動体の走行軌跡または現在位置と一定の相関
にある道路を、マツチングの対象となる道路の候補とし
て一抽出してマツチング処理の負担を軽減させるように
している。

その候補道路の抽出の具体例について、以下説明をする
。

まず、出発点または前回のマツチング処理によって修正
された位置からの移動体の予め設定された学位距離の走
行にしたがって、地図上における現在走行中の道路上お
よびその道路がら分岐する全ての道路上に移動体の推定
現在位置をそれぞれ設定する。

その際、現在走行中の道路として、第４図″（ａ）に示
すように、例えば前回のマツチング処理によって修正さ
れた位置Ｐ′から単位距離Ｑ内に分岐路がない場合には
移動体の走行にしたがってその単位距離Ｑだけ進んだ位
置に推定現在位置Ｘを設定する。

また、第４図（ｂ）に示すように、単位距離Ｑ内に分岐
路があれば、その分岐路の全てに推定現在位置ｘｉ、ｘ
２．ｘ３をそれぞれ設定する。

ここで、Ｑ　１＋Ｑ２＝Ｑ　１＋Ｑ３＝Ｑ　１＋Ｑ４＝
Ｑの関係にある。

この推定現在位置の設定は、移動体が単位距離Ｑだけ走
行したことが検出されるごとに、そのとき表示装置７の
画面に写し出されている地図における道路データにした
がって信号処理袋ｗ３において自動的になされる。

なお、道路データとしては、地図上における各道路がそ
れぞれ直線近似されて、その直線似近された各線分のＸ
−Ｙ座標上における位置のデジタルデータが地図情報記
憶媒体５に格納されている。

次に、前述のように設定された推定現在位置とそのとき
算出さおで道路上から外れて表示されている移動体の現
在位置との間の距離が所定の許容範囲内にあるか否かを
判定して、その範囲内にある推定現在位置を選出し、そ
の選出された推定現在位置が存在する道路のみをマツチ
ング対象の候補とする。

いま１例えば第５図の関係にあって、推定現在位［Ｘ　
（ｘｉ、ｘ２．ｘ３）と現在位［Ｐとの間の距離をＤ　
（Ｄｌ、Ｄ２．Ｄ３）とした場合１次式 ％式％（１） の関係を満足する推定現在位置を選択する。

ここで、単位距離Ｑは例えば１００ｍ程度に設定されて
いる。Ｍは予め設定される許容範囲であり１例えば５０
ｍ程度に設定される。αは移動体の走行距離をパラメー
タにしたときの位置精度に関する係数であり１例えば５
％程度に設定される。

しかして第５図の関係において、（１）式の条件を満た
す推定現在位置として例えばｘ２が選択され、その推定
現在位置ｘ２が存在する道路がマツチング処理の対象と
なる候補道路とされる。

以後、移動体が囃位距離Ｑだけ走行するごとに推定現在
位置Ｘの選択を継続的に行わせていく。

そして、マツチング処理の対象となる候補道路のパター
ンとして１例えば第６図に示すように、Ｐ′位置から前
述のようにして選択された複数の推定現在位置Ｘをつら
ねた一定長りの道路のパターンが切り出される。

このように切り出された一定長りの候補道路のパターン
と同じく一定長しの移動体の走行軌跡のパターンとを比
較しながら、両パターンのマツチングをとるための処理
が以下のようにして行われる。

なお、一定長しとしては、それが短いと移動体の走行軌
跡のパターンに類似する地図上における道路が多くなっ
て誤認識される可能性が高くなる。

また、それが長ければ誤ｉ！識される可能性が低くなる
が１両パターンのマツチング処理に要するデータ量が多
くなってその処理に時間がかかるとともに、ハード構成
面において非常に大きなデータ処理能力およびメモリ容
量が要求されるようになってしまう。そのため１通常、
一定長しとしては６００〜８０００ｍの範囲内の値に設
定される・まず５例えば、第７図（ａ）に示すように、
走行軌跡ＬＰのパターンを１０ｍ程度の等長の線分によ
って折線状に近似するとともに、第７図（ｂ）に示すよ
うに、候補道路ＲＰのパターンをも同様に等長の線分に
よって折線状に近似したうえで。

それぞれ折線近似された走行軌跡ＬＰおよび候補道路Ｒ
Ｐの各線分のベクトルのＸ軸に対する角度ａ；　　（ｉ
＝ｔｔ　２，３ｔ−ｓ　ｎ）およびβ１（ｉ＝１’、２
，３．・・・ｔｎ）をそれぞれ求める。

そして、その等長の線分によってそれぞれ折線近似され
たベクトル列をもって、両パターンの各対応するベクト
ル間の角度差（α１−βｉ）を平均することによって、
走行軌跡ＲＰの回転角θを求める。

θ＝１／ｎ（Σ　（α１−β；））　　・・・　（２）
Ｉ＝ｌ ここで、ｎは走行軌跡ＬＰおよび候補道路ＲＰの各ベク
トルの個数である。

その際、地図上における道路形状の誤差などを考慮して
、予め設定された角度差のしきい値Ａを用いて。

１α１−β、ｌ＞Ａ　　・・・（３） なる両パターンの対応するベクトル対を除外して回転角
θを求めるよう、にする。通常、その角度差のしきい値
としては、Ａ＝４５’程度に設定される。

次いで、第８図に示すように、走行軌跡ＬＰの先端にあ
る移動体の現在位［Ｐが候補道路ＲＰの先端における最
新に選択された推定現在位置Ｘ′にくるように走行軌跡
ＬＰを平行移動させたうえで、走行軌跡ＬＰを候補道路
ＲＰに重ね合せるように、現在位１ｉＰを中心として走
行軌跡ＬＰを角度θだけ候補道路ＲＰ側に回転させる。

そし、て、第９図に示すように、走行軌跡ＬＰを角度θ
だけ候補道路ＲＰ側に回転させてできる両パターン間の
ずれ部分の面積Ｓを求める。

その求められる面積Ｓが小さいほど両パターンの形状が
類似していることになり、その面積Ｓをパターンの一定
長しで正規化した値Ｓ／Ｌが予め設定された類似度のし
きい値Ｃよりも小さいことをもって両パターンのマツチ
ングがとられたものと判定する。

（Ｓ／Ｌ）　＜　Ｃ・・・（４） 通常、その類似度のしきい値としては、Ｃ＝８程度に設
定される。

なお、ここで、（Ｓ／Ｌ）＜８ということは。

第１０図に示すように、走行軌跡ＬＰと候補道路ＲＰの
各パターンをそれぞれ直線に変換したうえで、両パター
ン間のずれの面積Ｓを５＝ｈ−Ｌ／２として近似的に求
めた場合、ｈく１６となって。

両パターン間のずれの最大値がほぼ１６ｍ以下となるこ
とを意味している。

最終的に、そのマツチングがとられた候補道路ＲＰ上の
Ｘ′地点に移動体の現在位置Ｐが表示されるように現在
位９１Ｐのデータ修正を行わせるとともに、必要に応じ
て走行軌跡ＬＰがマツチングがとられた候補道路ＲＰ上
にくるようにその走行軌跡ＬＰのデータを修正する。

以上のようなマツチング処理を実行するに際して、走行
軌跡ＬＰと候補道路ＲＰとの各パターンのマツチングを
とるために用いられるパターン長し、角度差のしきい値
Ａ、類似度のしきい値Ｃなどの各種パラメータおよびし
きい値などのマツチング条件を一律に設定するのでは、
例えば前述したように、デジタル地部の作成精度が低い
つづらおりの多い山岳道路を走行しているときのマツチ
ング精度が悪くなってしまう。

すなわち、特に、つづらおり道路部分では直線近似して
デジタル地図を作成するときの誤差が他の道路部分より
も大きく、そのためその地図のなかからマツチングの対
象となる一定長りのつづらおり道路部分を抽出した場合
、その抽出されたつづらおり道路部分のパターンとその
つづらおり道路部分を走行している移動体の一定長しの
走行軌跡ＬＰのパターンとの形状が大きく相違してしま
い１両パターンのマツチングをとることができなくなっ
てしまうおそれが多分にある。

また、高速道路にあっては、それがあまり曲折のない道
路であるためにデジタル化する際に直線−近似したとき
の誤差が市街地などにおける一般の道路などに比べて小
さく、地図の作成精度が良いので、この場合にはマツチ
ング処理のために用いられるマツチング条件を高速道路
に最適なように設定すればマツチング精度をより高める
ことができるようになる。

そのため本発明では、特に、移動体が走行中の道路の種
別を識別する手段と、その識別結果に応じて、両パター
ンのマツチングをとるために用いられる各種パラメータ
およびしきい値などのマツチング条件を変更する手段と
をとるようにしている。

そして、そのマツチング条件を変更する手段の実施態様
としては、以下のとおりである。

（１）予め道路の種別に応じて、移動体の走行軌跡と地
図上の道路との各パターンのマツチングをとるための各
種パラメータおよびしきい値などのマツチング条件がそ
れぞれ最適設定された所定のアルゴリズムによるプログ
ラムをそれぞれメモリに登録しておき５道路の種別の識
別結果に応じてそのプログラムをメモリから選択的に読
み出して切り換えるようにする。

（２）予め道路の種別に応じて、それぞれ最適設定され
た移動体の走行軌跡と地図上の道路との各パターンのマ
ツチングをとるための各種パラメータおよびしきい値な
どのマツチング条件をそれぞれメモリに登録しておいて
、道路の種別の識別結果に応じてマツチング条件をメモ
リから選択的に読み出して切り換えるようにする。

移動体が走行中の道路の種別を識別する手段としては、
具体的に、信号処理装置３において以下のようにして実
行される。

まず、一定長さしの移動体の走行軌跡を等長の線分によ
って折線近似したときの各線分のＸ軸に対する角度αｉ
＝（αｌ、α２．α３．・・・、α。）を、α１′＝α
ｉ　＋　２　２α、ヤ１＋α１により数値的に２階微分
して、α；′＝（α１′、α２＃。

α３′、・・・、αｎ′）を得る。

そして、（αＳ″、α２＃、α３′、・・・、αｎ′）
の列で各要素の符号が変化する回数すなわち走行軌跡の
変曲点の数ｋを求め、それを軌跡長しで正規化して、 ｋ’　＝に／Ｌ　　　　　　・・・（５）を得る。

ここで、ｋ′は単位距離当りのカーブ数である。

次いで、山岳道路か一般道路であるかを判別する雫位距
離当りのカーブ数に応じたしきい値Ｋを用いて、 ｋ・〉Ｋ　　　　　　　・・・（６） なら、現在走行中の道路が山岳道路であると判定し、そ
うでなければ一般道路であると判定する。

ここで、にの値としては０．０２程度に設定される。

第１１ｒＭに、道路の種別を識別する手順のフローチャ
ートを示している。

また、道路の種別の識別結果に応じて走行軌跡と地図上
の道路とのパターンのマツチングをとるために用いられ
る各種パラメータおよびしきい値などのマツチング条件
を変更する手段としては、具体的に、信号処理装置３に
おいて以下のようにして実行される。

道路の種別が一般道路であると識別された場合には、前
述のマツチング処理に用いられる走行軌跡ＬＰおよび候
補道路ＲＰの各パターンの長さし。

角度差のしきい値Ａ、類似度のしきい値Ｃとして。

Ｌ＝６００〜８０００ｍ、Ａ＝４５’　＋　Ｃ＝８の通
常の設定値を用いる。

道路の種別が山岳道路であると識別された場合には、前
記マツチング処理に用いられるパラメータ（Ｌ）および
しきい値（Ａ、Ｃ）の値を山岳道路の場合に最適になる
ように変える。

すなわち、山岳道路のつづらおり部分などでは抽出され
る候補道路の長さしが長いほど距離誤差が大きくなって
しまうので、その場合にはＬ’　＝ＬＸ０．５として、
互いに比較される走行軌跡ＬＰおよび候補道路ＲＰの各
パターンの長さを短く設定するようにする。

ただし、その場合、Ｌ’（６００ｍならばＬ′＝６００
ｍとして設定し、またＬ’＞３０００ｍならばＬ’＝３
０００ｍとして設定する。

また、山岳道路の場合では、等長の線分によってそれぞ
れ折線近似された走行軌跡ＬＰおよび候補道路ＲＰにお
ける各対応する線分の角度差のばらつきが大きいので、
角度差のしきい値Ａを４５″から９０°に緩和する。

さらに、山岳道路の場合では、地図上における道路の形
状に誤差が多く含まれているので、走行軌跡ＬＰと候補
道路ＲＰの各パターンの類似度が多少悪くても両パター
ンの形状がほぼ一致しているものとみなすべく、類似度
のしきい値Ｃを８から１０に緩和する。

なお、道路の種別を識別する手段としては、走行軌跡を
等長の線分によって折線近似したときの各線分のＸ軸に
対する角度の分散から統計的に道路の種別を判定するな
ど、他のいろいろな手法が考えられる。

また、マツチング処理のアルゴリズムとしては前述以外
のさまざまなアルゴリズムの適用が可能であり、識別さ
れた道路の種別に応じて変化させるべき各種パラメータ
およびしきい値などのマツチング条件としても、その適
用されるアルゴリズムに応じたものが種々採用される。

また、山岳道路や高速道路、その他の一般道路などの道
路の種別に応じたそれぞれに最適なマツチング処理のア
ルゴリズムを複数用意しておき、識別された道路の種別
に応じて適宜アルゴリズムを選択するような手段をとる
ことも考えられる。

紘見 以上１本発明による移動体の現在位置表示装置にあって
は、移動体の走行軌跡と地図上の道路との各パターンの
マツチングをとって地図上の道路から外れた現在位置の
修正を行わせる際、特に。

移動体が走行中の道路の種別を識別する手段と。

その識別結果に応じて、両パターンのマツチングをとる
ために用いられる各種パラメータおよびしきい値などの
マツチング条件を変更する手段とをとるようにしたもの
で、山岳道路や高速道路、その他の一般道路などの道路
の種別に応したデジタル地図作成上の精度の問題点を考
慮に入れたうえで、移動体が走行中の道路の種別に応じ
たマツチング処理を最適に行わせることができるという
優れた利点を有し、ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による移動体の現在位置表示装置の一実
施例を示すブロック構成図、第２図は同実施例における
表示画面の一例を示す図、第３図は移動体の現在位置が
道路上から外れて表示されている状態を示す図、第４図
（ａ）、（ｂ）は移動体の一定の走行距離ごとに道路上
に推定現在位置を設定し、ていく状態をそれぞれ示す図
、第５図は道路から外れた移動体の現在位置と道路上に
設定された推定現在位置との関係を示す図、第６図はマ
ツチング対象となる候補道路のパターンの切出し状態を
示す図、第７図（ａ）は移動体の走行軌跡のパターンを
等長の線分によって折線近似させだ状態を示す図、第７
図（ｂ）は道路のパターンを等長の線分によって折線近
似させた状態を示す図、第８図は移動体の走行軌跡と候
補道路との各パターンをマツチングさせるときの状態を
示す図、第９＠は移動体の走行軌跡と候補道路との各パ
ターンをマツチングさせたときの両パターンのずれの状
態を示す図、第１０図は移動体の走行軌跡と候補道路と
の各パターンをマツチングさせたときの両パターンのず
れを等価的に示す図、第１１図は道路の種別を識別する
手順を示すフローチャートである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．移動体の走行距離および進行方向をそれぞれ検出し
   ながら、移動体の走行にともない刻々変化する二次元座
   標上の現在位置を演算によって求め、予め記憶媒体から
   地図情報が読み出されて所定の道路地図が写し出されて
   いる画面上に移動体の現在位置の更新表示を行わせると
   ともに、現在位置のデータをメモリに逐次記憶させるこ
   とによって得られる移動体の走行軌跡と地図上の道路と
   の各パターンのマッチングをとって、そのマッチングが
   とられた道路上に走行軌跡を合せ込んで地図上の道路か
   ら外れた現在位置の修正を行わせるようにした移動体の
   現在位置表示装置において、移動体が走行中の道路の種
   別を識別する手段と、その識別結果に応じて、両パター
   ンのマッチングをとるために用いられる各種パラメータ
   およびしきい値などのマッチング条件を変更する手段と
   をとるようにしたことを特徴とする移動体の現在位置表
   示装置。
2. ２．道路の種別の識別結果に応じて、予め道路の種別に
   応じて移動体の走行軌跡と地図上の道路との各パターン
   のマッチングをとるための各種パラメータおよびしきい
   値などのマッチング条件がそれぞれ最適設定された所定
   のアルゴリズムによるプログラムを選択的に切り換える
   ようにしたことを特徴とする前記第１項の記載による移
   動体の現在位置表示装置。
3. ３．道路の種別の識別結果に応じて、予め道路の種別に
   応じてそれぞれ最適設定された移動体の走行軌跡と地図
   上の道路との各パターンのマッチングをとるための各種
   パラメータおよびしきい値などのマッチング条件を選択
   的に切り換えるようにしたことを特徴とする前記第１項
   の記載による移動体の現在位置表示装置。