JPH057642B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は移動体、例えば自動車において、走行
する車内でその走行位置を地図上に表示したり、
右左折の指示など誘導案内を行うとき、現在位置
を求めるために利用する。移動体位置検出装置に
関する。

従来の技術 走行中の自動車内でその走行位置を地図上に表
示するために自車の位置を求める際、電波航法と
推測航法を併用して位置検出精度を高めるように
した装置として、例えば特開昭600−135817号公
報に提案された自動車用の走行案内装置がある。
これは、電波航法の受信状態が低化する直前の受
信機出力から地磁気の偏角を求めることにより、
受信状態が悪いとき補完的に使用される推測航法
の精度を改善するものであるが、第３図に示すよ
うに、電波航法手段５１と推測航法手段５３は受
信状態検出手段５２の出力によつて切換手段５４
により切換えて使用され、同時に使用されること
はない。

なお、第３図において、５５はアンテナ、５６
は受信機、５７は受信位置演算器、５８は距離セ
ンサ、５９は方位センサ、６０は推測航法演算器
である。

発明が解決しようとする問題 上記の方式は、走行中トンネルに入る場合など
のように受信状態の良否が明確な場合は良いが、
走行中時折ビルの影に隠れたり反射波だけを受信
したりする都市部の場合には、受信状態の良否の
判断基準の設定が困難である。すなわち、少しで
も受信状態が悪くなつたとき推測航法に切り換え
たとすると、推測航法の誤差の累積により精度が
落ち、また受信状態が悪くなつてから推測航法に
切り換えたとすると、電波航法による位置検出精
度が落ちてから推測航法に切り換えることになる
ため、やはり精度が落ちてしまう。

さらに、一般に電波航法の位置検出精度は自動
車の誘導案内に要求される近接交差点の区別のた
めには不充分で、停車中の場合にも受信した検出
位置が検出のたびにばらつく等の問題があり、ロ
ーパスフイルタやカルマンフイルタにより時間に
関するフイルタをかけ、検出ごとのばらつきを低
滅させることが一般的である。しかしこのこの方
法では自動車が移動したときの位置検出の応答速
度を下げることになる。

このように電波航法と推測航法を切り換える方
式は、総合的な位置検出精度と応答速度の点で不
十分という欠点があつた。

本発明はこのような問題点を解決するもので、
位置検出精度と応答速度を向上させることを目的
とするものである。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、電波航法
手段と、前回決定された現在位置から次の現在位
置を推測演算する推測航法手段と、この推測航法
手段によつて決定した現在位置の誤差を推測演算
して推測航法による現在位置存在可能範囲を求め
る現在位置存在可能範囲演算手段と、前記電波航
法手段によつて決定した現在位置が前記現在位置
存在可能範囲内にあれば前記電波航法手段によつ
て決定された現在位置を新しい現在位置に決定し
前記範囲内になければ前記存在可能範囲内で前記
電波航法によつて決定された現在位置に近い点を
新しい現在位置に決定する現在位置決定演算手段
とを備えるものである。

作 用 本発明は上記構成により、電波航法の受信状態
にかかわらず推測航法を動作させ、推測航法で進
めた現在位置の誤差見込み分だけしか、現在位置
の電波航法による修正をさせないことによつて、
電波航法による検出位置のばらつきを抑えながら
推測航法の高速応答性を維持し、電波航法による
修正により推測航法の誤差の累積を防ぐことによ
り、現在位置検出精度と応答速度が向上される。

実施例 第１図は本発明の一実施例におけるブロツク図
である。１１は電波航法手段であり、これは受信
アンテナ１２を通して航法電波を捕らえ、受信機
１３によつて受信された情報から受信位置演算器
１４により電波航法による現在位置を求めるもの
である。この電波航法手段は、GSP（グローバ
ル・ポジシヨニング・システム／全地球位置決定
システム）、ロラン、NNSS（ネイビー・ナビゲー
シヨン・サテライト・システム／米国海運航行シ
ステム）、オメガ、デツカ等のいずれでもあつて
もよいが、自動車用途における正確さの点から
GPSが望ましいので以下はGPSについて説明す
る。通常、この電波航法手段の出力として受信位
置の経度と緯度のデータが得られる。１５は推測
航法手段であり、これは例えば車輪の回転数を測
定する距離センサ１６と、自動車の進行方位を測
定する方位センサ１７の出力データを推測航法演
算器１８で演算し、現在位置決定演算手段２０で
前回決定した現在位置からの相対位置として推測
航法による現在位置を求めるものである。１９は
現在位置存在可能範囲演算手段であり、推測航法
によつて得られた現在位置に含まれる誤差を推測
演算して推測航法による現在位置存在可能範囲を
求める。２０は現在位置決定演算手段であり、電
波航法手段１１で求めた電波航法による現在位置
と現在位置存在可能範囲演算手段１９で求めた推
測航法による現在位置存在可能範囲を比較・演算
し、現在位置を総合的に決定して出力端子３２か
ら現在位置データを出力する。このデータは、走
行軌跡を地図上に表示したり右左折の誘導案内を
行うなどのナビゲーシヨン応用等で用いる。

第２図は上記一実施例における演算方法の説明
図である。推測航法演算器１８では、起点２１の
座標を（Xo、Yo）、進行方位をθ、進行距離を
Ｄとすると、推測航法により求める現在位置２２
はその座標を（Xd、Yd）とすると、 Xd＝Xo＋Ｄ・cos（θ） Yd＝Yo＋Ｄ・sin（θ） で与えられる。次に現在位置存在可能範囲演算手
段１９では、距離センサの誤差をEdとすると実
際の走行距離はＤ・（１−Ed）からＤ・（１＋Ed）
の間にあり、これは円孤２３をばらつきの中心と
して円孤２４と円弧５の間に現在位置が存在する
ことを意味する。また、方位センサの誤差をEθ
とすると、進行方位はθ−Eθからθ＋Eθの間に
あり、これは半直線２６をばらつきの中心として
半直線２７と半直線２８の間に現在位置が存在す
ることを意味する。結局、現在位置は扇型の現在
位置存在可能範囲２９の中に存存在することにな
る。なお、この現在位置存在可能範囲２９は長方
形や円などで近似してもよい。

電波航法により求めた現在位置の経度緯度デー
タから、現在位置付近を平面近似してＸ−Ｙ座標
に変換したときの現在位置３０の座標値を
（Xw、Yw）とし、現在位置決定演算手段２０に
よつて最終的に決定する現在位置３１を（Xc、
Yc）とすると、基本的に（Xc、Yc）は現在位置
存在可能範囲の中で（Xw、Yw）に最も近い点
に決定する。これは、第２図の場合求める点３１
は、点３０から半直線２８に降ろした垂線の足と
なる。また、推測航法が距離センサと方位センサ
から成り立ち、その誤差が互いに独立していて、
第２図の点３０の場合のように（Xw、Yw）が
現在位置存在可能範囲２９の近傍にある場合に
は、点２１を中心として点３０を通る円孤が半直
線２８と交わる点を（Xc、Yc）としてもよい。
これは、（Xo、Yo）からの距離についてだけ考
えると（Xw、Yw）は円孤２４と２５の間にあ
り現在位置存在可能範囲内であるので、方位につ
いてのみ修正するという考え方による。この場
合、距離と方位という独立した二つの要素に関し
て上記の「最も近い点」を決定したこことにな
る。

以上のように電波航法による現在位置（Xw、
Yw）と現在位置存在可能範囲２９から最終的な
現在位置（Xc、Yc）を決定する。ただし、電波
航法の受信が困難で電波航法手段１１から現在位
置データが出力されないときには、推測航法によ
り求められる現在位置（Xd、Yd）を最終的に決
定する現在位置（Xc、Yc）とする。

こうして決定した（Xc、Yc）を次回データサ
ンプルの起点（Xo、Yo）として用い、同様の演
算を繰り返すことにより、移動体の現在位置を
次々と求めていく。ただし、初回の起点について
は電波航法の値（Xw、Yw）をそのまま使うか
平均化して使つてもよいし、操作者が設定しても
よい。また、走行中地図の道路データとこれまで
の走行データを照合して正確な現在位置が確定さ
れたときには、（Xo、Yo）をその位置に再設定
してもよい。

また、特に、方位センサとして相対方位センサ
を用いる場合には、初回の方位は以前停車した時
の方位を用いてもよいし、操作者が設定してもよ
い。また、電波航法だけである程度走行してから
進行方位を決定して用いてもよい。また、道路デ
ータと走行データの照合により正確な方位が確定
されたときには、進行方位をこの方位に再設定し
てもよい。このように初回の方位を決定すると、
この方位を初期方位とし、これに相対方位センサ
によつて検出された方位変化を加算または減算し
て新しい進行方位を求めた上で、上に述べた絶対
方位センサの場合と同様に、推測航法と電波航法
を併用して次の現在位置を決定する。新しい進行
方位と現在位置は次回の初期方位と起点として用
い、同様の演算を繰り返すことにより、相対方位
センサの場合も移動体の位置を次々と求めていく
ことができる。

電波航法による現在位置精度は通常推測航法１
回の推測精度より悪いので、電波航法だけを用い
た場合より両者を同時に使用する上記の方法の方
が現在位置のばらつく範囲が小さくなり、結果と
して現在位置精度が向上する。このとき、電波航
法による現在位置が推測航法による現在位置より
平均的に偏りがある場合には、現在位置存在可能
範囲の中で電波航法で決めた現在位置に近い位置
を現在位置にするので偏りは次第に修正されてい
き、推測航法の欠点である誤差の累積を防ぐこと
ができる。また、現在位置存在可能範囲は推測航
法により刻々移動するので車両が移動した場合に
も応答が遅れることはなく、電波航法に時間的フ
イルタをかけ現在位置出力のばらつきを減少させ
たシステムに比べ、応答速度が速い利点がある。
これらのことから、本発明によると、誤差が累積
しないという電波航法のもつ長所と、電波航法に
大きな時定数の時間的フイルタをかけてばらつき
を平均化し応答性を犠牲にして位置検出精度を上
げた場合と同等の高い位置検出精度と、推測航法
のもつ高速応答性とを合わせもつことができる。

なお、方位センサには地磁気センサを用いるこ
とができ、このときには上記従来例のように電波
航法の結果によつて偏角を補正してもよい。

また、相対方位センサには角速度センサや、移
動体の前方方向と直角方向の加速度を検出する加
速度センサを用いることができ、車体のヨーレー
トを測定してこれを積分することにより相対方位
を求めることができる。また、同じく相対方位セ
ンサには両輪の車輪センサを用いることができ、
左右の車輪の走行距離から相対方位を求めること
ができる。

また、推測航法として慣性航法を用いることも
できる。

発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば、電波
航法と推測航法を使用した移動体位置検出装置に
おいて、現在位置存在可能範囲と現在位置決定の
演算を追加するだけで、誤差が累積せずばらつき
の少ない高い現在位置検出精度と高速応答性を実
現させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における移動体位置
検出装置のブロツク図、第２図は演算方法の説明
図、第３図は従来例のブロツク図である。 １１……電波航法手段、１５……推測航法手
段、１９……現在位置存在可能範囲演算手段、２
０……現在位置決定演算手段、２１……起点、２
２……推測航法による現在位置、２９……現在位
置存在可能範囲、３０……電波航法による現在位
置、３１……最終決定された現在位置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電波航法手段と、前回決定された現在位置か
   ら次の現在位置を推測演算する推測航法手段と、
   この推測航法手段によつて決定した現在位置の誤
   差を推測演算して推測航法手段による現在位置存
   在可能範囲を求める現在位置存在可能範囲演算手
   段と、前記電波航法手段によつて決定した現在位
   置が前記現在位置存在可能範囲内にあれば前記電
   波航法手段によつて決定された現在位置を新しい
   現在位置に決定し前記範囲内になければ前記存在
   可能範囲内で前記電波航法手段によつて決定され
   た現在位置に近い点を新しい現在位置に決定する
   現在位置決定演算手段とを備えたことを特徴とす
   る移動体位置検出装置。 ２ 電波航法手段にGPSを用いた特許請求の範
   囲第１項記載の移動体位置検出装置。 ３ 推測航法手段に距離センサと方位センサを用
   いた特許請求の範囲第１項記載の移動体位置検出
   装置。 ４ 方位センサとして相対方位センサを用い、推
   測航法手段として現在位置演算手段によつて前回
   決定された進行方位と現在位置から次の進行方位
   と現在位置を推測する手段を用いたことを特徴と
   する特許請求の範囲第３項記載の移動体位置検出
   装置。 ５ 方位センサとして地磁気センサを用いた特許
   請求の範囲第３項記載の移動体位置検出装置。 ６ 相対方位センサとして角速度センサを用いた
   特許請求の範囲第４項記載の移動体位置検出装
   置。 ７ 相対方位センサとして両輪の車輪センサを用
   いた特許請求の範囲第４項記載の移動体位置検出
   装置。 ８ 相対方位センサとして移動体の前方方向と直
   角方向の加速度を検出する加速度センサを用いた
   特許請求の範囲第４項記載の移動体位置検出装
   置。