JPH06111196A - 移動体の現在位置表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 自立航法によって求められる移動体の現在位
置およびその位置で方向センサによって検出されている
移動体の進行方向を、ＧＰＳによって測定される位置に
もとづいて修正させるようにする。 ［構成］ 自立航法による算出位置とＧＰＳによる測定
位置とを同一のタイミングでサンプリングして得た各走
行軌跡の方向性にしたがって自立航法による走行軌跡の
平行移動とその回転処理をなして自立航法による走行軌
跡の位置修正を行わせるとともに、その回転に応じて方
向センサによって検出されている移動体の進行方向を修
正する手段をとるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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する移動体の現在位置表示装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】最近、自動車等の移動体の走行案内を行
わせるべく、移動体の移動にともない刻々と変化する現
在位置を検出しながら、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。

【０００３】この種の移動体の現在位置表示装置とし
て、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、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いく自立航法によるものがある。

【０００４】この自立航法によるものでは、位置誤差が
累積して現在位置が地図上の道路から次第に外れてい
き、そのため、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
次更新されていく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ッチングを
とる処理をなして、そのパターンのマッチングがとられ
た道路部分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（特開平１−４１８１７号公報
参照）。

【０００５】しかして、このような自立航法によるもの
では、長距離にわたって道路外走行（地図上にない道路
走行を含む）をなしたときには前述のマップマッチング
処理による現在位置の修正を行わせることができなくな
ってしまうという問題がある。

【０００６】そのため、従来では、移動体の現在位置を
直接的に測定できて位置誤差が累積するようなことがな
い人工衛星を用いたＧＰＳ（グローバル ポジショニン
グシステム）による位置測定を併用して、あくまでも自
立航法を主として移動体の現在位置表示を行わせて、前
述のように自立航法による場合では不適となったときに
はＧＰＳに切り換えて、そのＧＰＳによって測定された
移動体の位置にもとづいて移動体の現在位置表示を継続
して行わせることができるようにしている（特開平４−
５０７１８号参照）。

【０００７】また、従来では、ＧＰＳと自立航法による
ものとを併用して、ＧＰＳを主として移動体の現在位置
の測定を行わせて、場所によってＧＰＳによる位置の測
定が不可能になったときに自立航法に切り換えて、移動
体の現在位置表示を継続的に行わせることができるよう
にしている（特開昭６１−１３７００９号公報参照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、自立航法によるものとＧＰＳとを併用して、状況
に応じて両者の切換えを適宜行わせながら移動体の現在
位置表示を継続的に行わせるようにする際、軍事上の問
題などからＧＰＳの測位精度を故意に劣化させるＳＡ
（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ）が
導入されているために、位置精度が悪くなり、道路地図
上に表示される移動体の現在位置が実際の位置と狂って
しまうということである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では、自立航法に
よるものとＧＰＳとを併用したものにあって、状況に応
じて両者の切換えを適宜行わせながら移動体の現在位置
表示を継続的に行わせるようにするのではなく、常に両
者を働かせてそれぞれ求められた位置のデータを比較し
ながら自立航法による現在位置の修正を適正に行わせる
ようにするべく、自立航法による移動体の算出位置とＧ
ＰＳによる移動体の測定位置とを同一のタイミングでサ
ンプリングしたときの各サンプリング位置のデータをメ
モリに記憶保持していくことによってそれぞれ走行軌跡
を得て、それぞれの走行軌跡における最新のサンプリン
グ位置Ｐ_０と直前のサンプリング位置Ｐ_１とを結ぶ各直
線同士のなす角θ_０が予め設定されたしきい値を越えた
か否かを判定し、しきい値を越えたときに自立航法によ
って求められた最新のサンプリング位置がＧＰＳによる
最新のサンプリング位置にくるように、自立航法による
走行軌跡を平行移動し、さらに、それぞれの走行軌跡に
おける最新のサンプリング位置Ｐ_０とその以前における
複数のサンプリング位置Ｐ_１，Ｐ_２，…とを結ぶ各対応
する直線同士のなす角θ_０，θ_１，…の平均角度θａを
求めて、その平均角度θａだけ自立航法による走行軌跡
をＧＰＳの走行軌跡側に回転して位置修正したうえで、
その位置修正された自立航法による走行軌跡にもとづい
て画面に写し出された道路地図上に移動体の現在位置を
更新表示するようにしている。

【００１０】

【実施例】図１は本発明による移動体の現在位置表示装
置の一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、例えばヨー方向変化の角速度
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
た信号を出力するレート式による方向センサ２と、基準
点としての人工衛星から発せられる電波をアンテナＡＮ
Ｔを介して受信する受信機３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、自立航法によって
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、また受信電波にしたが
い、ＧＰＳによって同一座標上における移動体の現在位
置を測定し、さらに本装置全体を集中的に制御するマイ
クロコンピュータからなる信号処理部４と、自立航法に
よって求められた移動体の現在位置のデータおよびＧＰ
Ｓによって測定された移動体の現在位置のデータをそれ
ぞれ順次格納し、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部５と、予め複数の道路
地図の情報が、それぞれ各道路のＸ−Ｙ座標上における
位置データをもって格納されている地図情報記憶媒体６
と、その記憶媒体６から道路地図の情報を選択的に読み
出す記憶媒体再生部７と、その読み出された地図情報に
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
て表示する表示部８と、信号処理部４へ動作指令を与え
るとともに、表示部８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，
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
行わせることのできる操作部９とによって構成されてい
る。

【００１１】ここで、自立航法による移動体の現在位置
の算出方法は従来と全く同じであり、またＧＰＳによる
位置の測定方法として公知の手法がそのまま適用され
る。

【００１２】このように構成されたものにあって、本発
明では、基本的に、自立航法によって求められた移動体
の現在位置を画面上に表示させるようにしている。

【００１３】すなわち、地図情報記憶媒体６から読み出
された地図が表示部８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部４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
部５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部８に送ら
れる。

【００１４】それにより、表示部８には、例えば、図２
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Ｍ１，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Ｓ
Ｔ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。

【００１５】このような自立航法による移動体の現在位
置表示では、図３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
現在自車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。

【００１６】そこで、本発明では、信号処理部４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
の類似度が予め設定された値以上であることによって両
パターンのマッチングをとり、そのマッチングがとられ
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。

【００１７】その際、走行軌跡のパターンと道路のパタ
ーンとのマッチングをとる場合、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、マッチングの対象となる道
路の候補として抽出してマッチング処理の負担を軽減さ
せるようにする。

【００１８】その候補道路の抽出としては、具体的に以
下のようにして行われる。

【００１９】まず、移動体の一定走行距離にしたがって
地図上における現在走行中の道路上およびその道路から
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。

【００２０】その際、現在走行中の道路として、図４に
示すように、前回における推定現在位置ｘ′の設定点か
ら一定の距離Ｌ内に分岐路がない場合には移動体の走行
にしたがってその一定の距離Ｌだけ進んだ位置に推定現
在位置ｘを設定する。

【００２１】また、図５に示すように、その一定の距離
Ｌ内に分岐路があれば、その分岐路の全てに推定現在位
置ｘ１，ｘ２，ｘ３をそれぞれ設定する。ここで、ｌ１
＋ｌ２＝ｌ１＋ｌ３＝ｌ１＋ｌ４＝Ｌの関係にある。

【００２２】なお、この推定現在位置の設定は、移動体
が一定距離Ｌだけ走行したことが検出されるごとに、そ
のとき表示部８の画面に写し出されている地図における
道路の位置データにしたがって信号処理部４の制御下に
おいて自動的になされる。推定現在位置の設定は、移動
体の走行距離によることなく、移動体の走行にともない
所定時間の経過ごとに推定現在位置を逐次設定していく
ようにしてもよい。また、移動体の走行状況に応じて、
推定現在位置の設定間隔を可変にすることも考えられ
る。各道路はそれぞれ線分化されて、各線分のｘ−Ｙ座
標上における位置データが地図情報記憶媒体６に格納さ
れている。

【００２３】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れて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
のみをマッチング対象の候補とする。

【００２４】いま、例えば図６の関係にあって、推定現
在位置ｘ（ｘ１，ｘ２，ｘ３）と現在位置Ｐとの間の距
離をＤ（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）とした場合、次式 Ｄ≦αＬ＋Ｍ … （１） の関係を満足する推定現在位置を選択する。

【００２５】ここで、Ｍは予め設定される許容範囲であ
り、例えば５０ｍ程度に設定される。ａ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、例えば５％程度に設定される。またＬとしては、
それが１００ｍ程度に設定される。

【００２６】なお、その際、移動体の現在位置Ｐにおけ
る進行方向に対して一定の許容角度差の範囲内にある方
向をもった道路上に設定されている推定現在位置を選択
するようにすることも考えられる。

【００２７】しかして、図６の関係において、Ｍの値を
比較的小さく設定するようにすれば、（１）式の条件を
満たす推定現在位置として、例えばｘ２のみが選択さ
れ、その推定現在位置ｘ２が存在する道路がマッチング
処理の対象となる候補道路とされる。

【００２８】したがって、道路上から外れた現在位置の
近辺に道路が多数存在する場合にあっても、マッチング
処理の対象となるマッチングがとられる確率が高い道路
の候補を必要最小限に選定することができ、マッチング
処理の負担が有効に軽減されることになる。

【００２９】なお、走行軌跡のパターンと候補道路のパ
ターンとのマッチングをとる手法としては、公知の手法
が広く適用される。

【００３０】このような移動体の現在位置表示装置にあ
って、特に本発明では、自立航法による移動体の現在位
置とＧＰＳによる測定位置とが大きく（例えば１Ｋｍ以
上）離れていたり、前述の推定現在位置がみつからなか
ったり、あるいは走行軌跡のパターンと候補道路のパタ
ーンとのマッチングをとることができなかったりした場
合、信号処理部４において、自立航法によって求められ
た現在位置の修正を以下のように行わせるようにしてい
る。

【００３１】まず、図７に示すように、自立航法によっ
て求められる移動体の現在位置とＧＰＳによる測定位置
とを同一のタイミングでサンプリングしたときの各サン
プリング位置のデータを走行軌跡記憶部５に記憶保持し
ていくことによってそれぞれ走行軌跡ＬＰ１，ＬＰ２を
得たうえで、走行軌跡ＬＰ１における最新のサンプリン
グ位置Ｐ_０１とその直前のサンプリング位置Ｐ_１１とを
結ぶ直線と、走行軌跡ＬＰ２における最新のサンプリン
グ位置Ｐ_０２とその直前のサンプリング位置Ｐ_１２とを
結ぶ直線とのなす角θ_０を演算処理により求めて、その
求められた角度θ_０が予め設定されたしきい値（例えば
６°）を越えたか否かの判定を行う。

【００３２】そして、そのしきい値を越えたときには、
図８に示すように、自立航法による最新のサンプリング
位置Ｐ_０１がＧＰＳによる最新のサンプリング位置Ｐ
_０２にくるように、自立航法による走行軌跡ＬＰ１を平
行移動させる。

【００３３】次いで、図９に示すように、それぞれの走
行軌跡ＬＰ１，ＬＰ２における最新のサンプリング位置
（Ｐ_０１，Ｐ_０２）とその以前における例えば４つのサ
ンプリング位置（Ｐ_１１，Ｐ_１２），（Ｐ_２１，
Ｐ_２２），（Ｐ_３１，Ｐ_３２），（Ｐ_４１，Ｐ_４２）と
を結ぶ各対応する直線同士のなす角θ_０，θ_１，θ_２，
θ_３の平均角度θａを演算処理により求めて、その平均
角度θａだけ自立航法による走行軌跡ＬＰ１をＧＰＳの
走行軌跡ＬＰ２側に回転させる。

【００３４】そして、その回転により位置修正された自
立航法による走行軌跡ＬＰ１にもとづいて画面に写し出
された道路地図上に移動体の現在位置を表示させる。

【００３５】なお、前述の角度θ_０が予め設定されたし
きい値を越えたか否かの判定を行う手段をとる代わり
に、走行軌跡ＬＰ１における最新のサンプリング位置Ｐ
_０１と走行軌跡ＬＰ２における最新のサンプリング位置
Ｐ_０２との間の距離が予め設定されたしきい値を越えた
か否かの判定を行う手段をとるようにしてもよい。

【００３６】また、本発明では、信号処理部４におい
て、自立航法による走行軌跡ＬＰ１における最新のサン
プリング位置Ｐ_０１すなわち現在位置に、その位置にお
いて検出された移動体の進行方向を表示する場合、その
表示された進行方向を走行軌跡ＬＰ１の回転角度θａに
したがって修正するようにしている。

【００３７】さらに、本発明では、図１０に示すよう
に、前述のように位置修正された自立航法による走行軌
跡ＬＰ１が地図の道路上にのっていない場合には、信号
処理部４において、その位置修正された自立航法による
走行軌跡ＬＰ１のパターンと道路地図上における道路部
分のパターンとのマッチングをとって、そのマッチング
がとられた道路部分に走行軌跡ＬＰ１を合せ込むように
している。

【００３８】なお、各位置のサンプリングは、例えば、
移動体が５００ｍ走行するごとにＧＰＳによる位置の測
定をなして、その測定位置のデータを走行軌跡記憶部５
に記憶保持していくとともに、そのタイミングで自立航
法による位置の算出をなして、その算出位置のデータを
走行軌跡記憶部５に記憶保持していくことによって行わ
れる。

【００３９】または、自立航法によって求められる位置
の精度を上げるため、数１０ｍオーダの走行間隔で位置
の算出をなして、その各サンプリング位置のデータを走
行軌跡記憶部５に一時的に記憶保持させたうえで、ＧＰ
Ｓによる位置の測定のタイミングで自立航法によって求
められている位置データの再サンプリングを行わせるよ
うにしてもよい。

【００４０】場所によりＧＰＳによる位置測定が不能に
なったり、その測定精度が急に低下したときには、その
時点ではサンプリングを行わないような処理がなされ
る。

【００４１】また、走行軌跡ＬＰ１，ＬＰ２としては、
移動体の走行が進んでそれに新たなサンプリング位置が
加わることによってその軌跡が予め設定された最大長を
越えると、それにしたがって古いサンプリング位置のデ
ータが消されていき、常にその最大実長が例えば４Ｋｍ
程度になるように設定されている。

【００４２】図１１は、本発明による処理のフローの一
例を示している。

【００４３】ここでは、プロセスＡに示すように、自立
航法によって移動体の現在位置を求める際に方向センサ
２にドリフトや零点オフセット誤差などがあると、走行
軌跡が長くなるほど位置誤差が累積して走行軌跡が狂っ
てしまうので、立上り時などに方向センサ２が安定状態
にあるか、または一定時間内に停車して方向センサ２の
零点オフセット補正がなされたか否かにしたがって、最
大軌跡長ＬｍａｘをＬａ，Ｌｂ，Ｌｃの３段階的に設定
するようにしている。例えば、方向センサが安定状態に
あって、かつ零点オフセット補正がなされているときに
はＬａ＝４Ｋｍに設定し、方向センサが安定状態にある
が、末だ零点オフセット補正がなされていないときには
Ｌｂ＝２Ｋｍに設定し、方向センサが安定状態になって
おらず、また零点オフセット補正もなされていないとき
にはＬｃ＝１Ｋｍに設定するようにする。

【００４４】

【発明の効果】本発明による移動体の現在位置表示装置
にあっては、自立航法によるものとＧＰＳによるものと
を併用したものにあって、一方による移動体の現在位置
表示に不都合をきたしたときに他方に切り換えて移動体
の現在位置表示を継続的に行わせるのではなく、自立航
法によって求められる位置の累積誤差およびＧＰＳによ
る測定位置の精度の低下を許容したうえで、常に両者を
働かせることによりそれぞれ得られる走行軌跡を比較し
ながら自立航法による走行軌跡の位置修正を最適に行わ
せることができるようになる。

【００４５】そして、その位置修正された自立航法によ
る走行軌跡にもとづいて、地図上の道路部分にその走行
軌跡を合せ込むマップマッチング処理を精度良く行わせ
ることができるようになり、道路地図上の正確な位置に
移動体の現在位置を表示させることができるようにな
る。

【００４６】また、本発明によれば、自立航法によって
求められる現在位置に移動体の進行方向を表示する場合
には、自立航法による走行軌跡の位置修正を行わせる際
に、その現在位置において方向センサ２によって検出さ
れている移動体の進行方向の修正をも同時に適正に行わ
せることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック構成図であ
る。

【図２】同実施例における表示画面の一例を示す図であ
る。

【図３】自立航法による移動体の走行軌跡が地図の道路
上から外れて表示されている状態を示す図である。

【図４】移動体の一定の走行距離ごとに地図の道路上に
推定現在位置を設定していく状態を示す図である。

【図５】移動体の一定の走行距離ごとに地図の分岐路が
ある道路上に推定現在位置を設定していく状態を示す図
である。

【図６】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である。

【図７】同一タイミングのサンプリングによる自立航法
による走行軌跡とＧＰＳによる走行軌跡との関係を示す
図である。

【図８】自立航法による最新のサンプリング位置がＧＰ
Ｓによる最新のサンプリング位置にくるように自立航法
による走行軌跡を平行移動させた状態を示す図である。

【図９】各走行軌跡における最新のサンプリング位置と
その以前における４つのサンプリング位置とを結ぶ各対
応する直線同士のなす角をそれぞれ示す図である。

【図１０】本発明により位置修正された自立航法による
走行軌跡を示す図である。

【図１１】本発明による処理のフローの一例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 速度センサ ２ 方向センサ ３ 受信機 ４ 信号処理部 ５ 走行軌跡記憶部 ６ 地図情報記憶媒体 ７ 記憶媒体再生部 ８ 表示部 ９ 操作部 ＬＰ１ 自立航法による走行軌跡 ＬＰ２ ＧＰＳによる走行軌跡 Ｐ_０１ 自立航法の走行軌跡における最新のサンプリン
グ位置 Ｐ_０２ ＧＰＳの走行軌跡における最新のサンプリング
位置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、２次元座標上における移動体の位置
   を逐次演算処理によって求めていく自立航法による移動
   体の位置算出手段と、ＧＰＳによる移動体の位置測定手
   段と、その算出位置と測定位置とを同一のタイミングで
   サンプリングしたときの各サンプリング位置のデータを
   メモリに記憶保持していくことによってそれぞれ得られ
   る走行軌跡における各最新のサンプリング位置Ｐ_０と直
   前のサンプリング位置Ｐ_１とを結ぶ直線同士のなす角θ
   _０が予め設定されたしきい値を越えたか否かを判定する
   手段と、しきい値を越えたときに自立航法によって求め
   られた最新のサンプリング位置がＧＰＳによる最新のサ
   ンプリング位置にくるように、自立航法による走行軌跡
   を平行移動する手段と、それぞれの走行軌跡における最
   新のサンプリング位置Ｐ_０とその以前における複数のサ
   ンプリング位置Ｐ_１，Ｐ_２，…とを結ぶ各対応する直線
   同士のなす角θ_０，θ_１，…の平均角度θａを求める手
   段と、その平均角度θａだけ自立航法による走行軌跡を
   ＧＰＳの走行軌跡側に回転して位置修正する手段と、そ
   の位置修正された自立航法による走行軌跡にもとづいて
   画面に写し出された道路地図上に移動体の現在位置を更
   新表示する手段とをとるようにした移動体の現在位置表
   示装置。
2. 【請求項２】 自立航法の走行軌跡における最新のサン
   プリング位置に、その位置において検出された移動体の
   進行方向を表示させる手段と、その表示された進行方向
   を自立航法による走行軌跡を回転させる平均角度θａに
   したがって修正する手段とをと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. 【請求項３】 位置修正された自立航法による走行軌跡
   のパターンと道路地図上における道路部分のパターンと
   のマッチングをとって、そのマッチングがとられた道路
   部分に自立航法による走行軌跡を合せ込む手段をとるよ
   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。