JPH06148307A - ナビゲーション装置 - Google Patents

ナビゲーション装置

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JPH06148307A
JPH06148307A JP4294969A JP29496992A JPH06148307A JP H06148307 A JPH06148307 A JP H06148307A JP 4294969 A JP4294969 A JP 4294969A JP 29496992 A JP29496992 A JP 29496992A JP H06148307 A JPH06148307 A JP H06148307A
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JP4294969A
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Shingo Kuwabara
信吾 桑原
Satoshi Odakawa
智 小田川
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Pioneer Corp
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Pioneer Electronic Corp
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Publication date
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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 マップマッチングにおける現在位置推測の精
度を高め、なおかつ不必要な演算等の処理負担を低減す
る。 【構成】 複数のＧＰＳ衛星から送信される精度情報を
含む衛星情報を受信し、少なくとも前記精度情報と、前
記衛星情報から算出する受信点である測位位置と、４つ
のＧＰＳ衛星の幾何学的配置から算出する３次元測位の
精度低下率とを出力するＧＰＳ受信手段と、前記精度情
報と前記３次元測位の精度低下率とによりＧＰＳ測位誤
差を算出する誤差算出手段と、ディジタル化した道路情
報を含む地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、前記
測位位置を中心として前記ＧＰＳ測位誤差を半径とした
円の範囲内の前記道路情報により現在位置を推測する現
在位置推測手段と、を備えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、移動体の現在位置や進
行方位等を表示して自動車等の移動体の運行を支援する
ナビゲーション装置に係り、特に、ＧＰＳ（Global Pos
itioning System ）受信機を備え、ＧＰＳによる測位位
置をマップマッチングにより修正して高精度の現在位置
を算出するナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車等に搭載されるナビゲーション装
置では、自車位置および進行方位を正確に測位して、自
車位置すなわち現在地に対応する地図情報と自車位置マ
ークおよび進行方位を示すマーク、または使用者の要求
に応じたその他の情報を、逐次ディスプレイ等により的
確かつ迅速に表示して、運転者へ提示することが要求さ
れている。自車位置および進行方位の測位は、ＧＰＳ衛
星からの電波を受信して算出するもの（以下「ＧＰＳ測
位」という）と、ジャイロなどの角速度センサや地磁気
センサ等の方位センサ、および走行距離等を検出する走
行センサ等を備え、それらの検出出力から現在位置を算
出するもの（以下「自立型測位」という）により行われ
ている。ＧＰＳ測位は、あらかじめ自車の位置を地図上
にセットする必要がなく、また、測位誤差はあるものの
誤差が累積しないため高い信頼性が得られる、といった
利点が多くあることから極めて有用な手段となってい
る。
【０００３】このようなＧＰＳ等の測位により現在位置
等の表示を行うナビゲーション装置では、道路等の情報
をディジタイズした地図データを備え、そのデータによ
り正確な位置を推測するマップマッチングが行われてい
る。従来におけるマップマッチングでは、測位位置を中
心として一定の誤差範囲を定め、その範囲内の道路情報
を検索して道路別に候補を設定し、道路候補毎に測位位
置からの距離などを算出して必要な条件を満たす道路候
補を選択し、その選択した道路上に現在位置を修正して
いた。測位位置を中心として定める一定の誤差範囲は、
測位誤差のデータなどから経験的に求められ、あらかじ
め決められていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のマップマッチングにおける道路候補の設定は、
予め定めた一定の誤差範囲内について行っていたため、
様々な環境あるいは走行状況により変動する測位精度
が、特に悪くなったときには、現在位置として可能性の
ある候補が範囲外となり、現在位置推測の精度が悪いも
のとなっていた。また、測位精度が高くなったときに
は、現在位置として可能性のない候補についても判定を
行なっていたため、演算等の処理負担が不必要に大きく
なっていた。
【０００５】本発明は、このような課題によりなされた
もので、マップマッチングにおける現在位置推測の精度
が高められ、なおかつ不必要な演算等の処理負担が低減
されるナビゲーション装置を提供することを目的として
いる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のナビゲーション装置は、複数のＧＰＳ衛星
から送信される精度情報を含む衛星情報を受信し、少な
くとも前記精度情報と、前記衛星情報から算出する受信
点である測位位置と、ＧＰＳ衛星の幾何学的配置から算
出する測位の精度低下率とを出力するＧＰＳ受信手段
と、前記精度情報と前記測位の精度低下率とによりＧＰ
Ｓ測位誤差を算出する誤差算出手段と、ディジタル化し
た道路情報を含む地図情報を記憶する地図情報記憶手段
と、前記測位位置を中心として前記ＧＰＳ測位誤差を半
径とした円の範囲内の前記道路情報により現在位置を推
測する現在位置推測手段と、を備えて構成する。
【０００７】
【作用】現在行われているＧＰＳ衛星によるＧＰＳ測位
は、衛星から送られてくる衛星情報である航法メッセー
ジ中の放送軌道情報を用いて衛星位置を計算し、自己位
置を算出するようにしている。通常、地上からの制御に
よる意図的な衛星情報の精度劣化（ＳＡ）により軌道情
報には誤差が含まれるが、その精度を示す情報が同時に
送られてきている。精度情報はＵＲＡ（User Range Acc
uracy ）という量で定義され、各衛星における誤差の程
度を示す情報として送られてきている。ＵＲＡの単位は
ｍ（メートル）である。また、衛星位置が計算される
と、衛星の配置による精度の低下率が計算される。ＧＰ
Ｓでは「ＰＤＯＰ（Position Dilution of Precisio
n）」や「ＨＤＯＰ（Horizontal DOP）」等の量を定義
し、衛星の配置が測定精度にどの程度の影響を与えるか
の目安にしている。ＰＤＯＰは衛星４個による３次元測
位での精度低下率であり、ＨＤＯＰは衛星３個により水
平面内の位置決定を行う２次元測位での精度低下率であ
る。例えばＰＤＯＰは、５個以上の衛星が捕捉される場
合に、その中のどの４個の衛星を測位に使用すべきかの
選択基準になる。
【０００８】本発明のナビゲーション装置では、このよ
うなＧＰＳ衛星から送られてくる精度情報と、衛星の配
置により算出される精度低下率とによりＧＰＳ測位誤差
を算出し、測位位置を中心としてＧＰＳ測位誤差を半径
とした範囲内の道路情報を対象としてマップマッチング
を行い、現在位置を推定する。したがって、測位位置の
精度が高い場合にはマップマッチングの対象とする範囲
が狭くなる。これにより演算対象とする道路情報等が少
なくなるため演算処理の負担が軽減される。また、測位
位置の精度が低い場合にはマップマッチングの対象とす
る範囲が広くなるため、推定する現在位置の精度が向上
する。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を説明する。図
１に、本発明の一実施例である車載用ナビゲーション装
置の構成図を示す。図１に示すように、本実施例の車載
用ナビゲーション装置は、地磁気（地球磁界）に基づい
て車両の絶対方位角度データを出力する方位検出センサ
である地磁気センサ１と、車両の方向変化に伴う角速度
を検出し角速度データを出力する角速度センサであるジ
ャイロ２と、車両が移動中であるか停止中であるかを検
出してその状態を出力するとともに車両の走行速度およ
び移動距離のデータを出力する走行距離センサ３と、複
数のＧＰＳ衛星からの電波を受信して演算を行い、緯度
・経度・高度・進行方位・ＵＲＡ・ＰＤＯＰまたはＨＤ
ＯＰ等のＧＰＳデータを生成して出力するＧＰＳレシー
バ４と、演算・制御等の各種処理を行うシステムコント
ローラ５と、システムコントローラ５に指示入力するた
めの入力装置１４と、液晶あるいはＣＲＴ等のディスプ
レイ１５と、を備えて構成されている。
【００１０】システムコントローラ５は、地磁気センサ
１、ジャイロ２、走行距離センサ３、およびＧＰＳレシ
ーバ４の出力を入力してＡ／Ｄ変換等を行うインタフェ
ース６と、プログラムに従って各種演算・制御を行うＣ
ＰＵ（Central Processing Unit ）７と、各種の処理プ
ログラムやその他必要な情報があらかじめ書き込まれた
ＲＯＭ（Read Only Memory）８と、プログラムを実行す
る上で必要な情報の書込みおよび読出しが行われるＲＡ
Ｍ（Random Access Memory）９と、ＣＤ−ＲＯＭ、ある
いはＩＣカード等からなりディジタル化された地図情報
等が記録されている地図情報記憶手段である記録媒体１
０と、Ｖ−ＲＡＭ（ビデオＲＡＭ）等からなり即時表示
可能にデータ展開された画像情報を一時記憶するフレー
ムバッファであるバッファメモリ１１と、ＣＰＵ７の指
令により送られてくる地図情報等のグラフィックデータ
をバッファメモリ１１に描画し、その描画データを画像
情報として出力するグラフィックコントローラ１２と、
このグラフィックコントローラ１２から出力される画像
情報を入力してディスプレイ１２の画像表示を制御する
表示制御回路１３と、を備えて構成されている。
【００１１】図２に、ＧＰＳレシーバ４の構成図を示
す。同図に示すようにＧＰＳレシーバ４は、ＧＰＳアン
テナ４Ａがプリアンプ３１と帯域フィルター３２を介し
てＧＰＳ受信部４０に接続され、装置全体のタイミング
制御信号である基準周波数信号を出力する水晶発振器３
５と、基準周波数信号に基づいてクロック信号を生成す
るクロック発振回路３６と、クロック信号を動作タイミ
ング信号として各種信号処理を行う信号処理部３７と、
信号処理部３７の出力信号に基づいてＧＰＳデータを生
成し出力する演算部３８と、を備えて構成されている。
ＧＰＳ受信部４０は、基準周波数信号に基づいてＧＰＳ
衛星の信号搬送波、ＧＰＳ衛星の位置およびＧＰＳ衛星
内の時計の状態に関するデータと同じパターンの信号を
作り出す周波数合成回路４１と、クロック信号に基づい
てＧＰＳ衛星からの測距信号と同じパターンを有するコ
ード信号を生成し出力するコード発生回路４２と、周波
数合成回路４１とコード発生回路４２の出力信号に基づ
いてＧＰＳ衛星内の時計とＧＰＳ衛星の軌道に関するデ
ータおよび搬送波を相関検波するためのデータおよび搬
送波検波器４３と、コード信号により測距信号を相関検
波するためのコードロック検波器４４と、を備えてい
る。
【００１２】上記演算部３８の生成するＧＰＳデータ
は、緯度，経度，高度の自己位置データと進行方位デー
タ、自己位置の算出に捕捉した各衛星の精度情報である
ＵＲＡ情報、および４個の衛星により自己位置を算出し
た場合の３次元測位の精度低下率であるＰＤＯＰ、また
は３個の衛星により自己位置を算出した場合の２次元測
位の精度低下率であるＨＤＯＰである。これらのＧＰＳ
データはインタフェース６を介してシステムコントロー
ラ５に入力される。
【００１３】上記構成のナビゲーション装置が起動され
ると、システムコントローラ５は、まず記録媒体１０か
ら地図表示情報等をアクセスするための情報と自車位置
マークの表示情報等を読み出してＲＡＭ９に記憶する。
次に、ＧＰＳレシーバ４から自車位置情報である緯度・
経度のデータと車両の進行方位データを読み取り、自車
位置に対応する地図データを記録媒体１０から読み出し
てグラフィックコントローラ１２に送り、現在地の地図
をディスプレイ１５に表示する。さらに、自車位置情報
と進行方位から地図中に自車位置マークを表示する処理
を行う。続いて定期的にＧＰＳレシーバ４から自車位置
情報と進行方位データを読み取り、現在位置推定手段と
してマップマッチング処理を定期的に行い、より正確な
現在位置を推定して自車位置を更新し、その情報により
自車位置マークの表示位置と方向および必要であれば表
示する地図の更新処理を行う。自車位置の更新では、地
磁気センサ１、ジャイロ２、および走行距離センサ３の
出力データを定期的に読み取り、その出力データから所
定の演算を行って自車位置と進行方位を算出し、その算
出したデータとＧＰＳレシーバ４からのデータとを比較
し互いの誤差を調整して更新処理を行う。
【００１４】システムコントローラ５は、ＧＰＳレシー
バ４から測位位置を得るときに、誤差算出手段としてＧ
ＰＳ測位誤差の算出を行う。図３に、誤差算出処理のフ
ローチャートを示す。同フローチャートに示すように、
システムコントローラ５は、ＧＰＳレシーバ４において
受信が行われ測位位置が算出されると、ＧＰＳレシーバ
４から捕捉した衛星の各ＵＲＡ値と、測位精度低下率で
あるＰＤＯＰ値またはＨＤＯＰ値を得る（ステップＳ１
〜Ｓ３）。次に、３次元測位であるか否かを判定し、３
次元測位である場合には、次の式によりＧＰＳ測位誤差
Ｌ（ｍ）を求める（ステップＳ４，Ｓ７）。
【００１５】
【数１】 例えば、ＵＲＡの値が４個の衛星全て３２．０、ＰＤＯ
Ｐが３であった場合、ＧＰＳ測位誤差Ｌは、
【００１６】
【数２】 となる。ＧＰＳレシーバ４における測位が２次元測位で
ある場合には、３個の衛星のＵＲＡの値の中で最大の値
を得て、第４の衛星のＵＲＡの値とし、次の式によりＧ
ＰＳ測位誤差Ｌ（ｍ）を求める（ステップＳ５〜Ｓ
７）。
【００１７】
【数３】 ２次元測位の場合は衛星３個の情報しか得られないため
に、ＵＲＡの値が衛星１個分欠ける。そのため上記式
で計算すると３次元の場合より小さくなってしまい、正
しい現在位置である候補まで落とす可能性がある。した
がって、２次元測位の場合には第４の衛星があると仮定
し、第４の衛星のＵＲＡは捕捉した衛星３個中の最大値
のＵＲＡを用いて上記式で測位誤差を算出する。これ
により３次元測位相当のＧＰＳ測位誤差が得られ、２次
元測位時でも３次元測位時と同様にＧＰＳ測位誤差を用
いることができる。
【００１８】上記式により求めたＧＰＳ測位誤差Ｌは、
記憶して保持する（ステップＳ８）。以上のＧＰＳ測位
誤差を求める処理は、ＧＰＳレシーバ４において受信が
行われ測位計算がなされる毎に行われ、ＧＰＳ測位誤差
Ｌはその都度に更新されて保持される。
【００１９】上記処理により求められたＧＰＳ測位誤差
Ｌは、マップマッチングの処理において利用される。マ
ップマッチングでは、ＧＰＳレシーバ４より得られる測
位位置を中心にして、ＧＰＳ測位誤差Ｌを半径とする円
内の範囲の道路情報を対象として道路候補を設定し、図
４に示すように、その範囲外の道路情報については候補
から落とされる。
【００２０】したがって、ＧＰＳレシーバ４における衛
星からの測位状況によりＧＰＳ測位誤差Ｌが変り、測位
精度が高い状況であればマップマッチングの対象が狭い
範囲となるため、現在位置として可能性のない道路まで
計算の対象とすることがなくなり、システムコントロー
ラ５の処理負担が軽減される。また、測位精度が低い状
況であればマップマッチングの対象が広くなるため、現
在位置として可能性のある道路が対象外となる可能性が
低くなり、現在位置精度が向上する。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のナビゲー
ション装置では、受信衛星の位置関係、および地上から
の制御による意図的な衛星情報の精度劣化による測位誤
差に対応して、マップマッチングの対象とする範囲を変
えているため、可能性のない道路候補を対象としてマッ
チングの計算をすることが少なくなり、計算処理の負担
が軽減する。また、可能性のある道路候補がマップマッ
チングの対象範囲外とする可能性が低くなるため、現在
位置の精度が向上する効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明一実施例の車載用ナビゲーション装置の
構成図である。
【図２】実施例におけるＧＰＳレシーバの構成図でる。
【図３】実施例における測位誤差算出処理のフローチャ
ートである。。
【図４】実施例におけるマップマッチング処理における
対象範囲の説明図である。
【符号の説明】
１…地磁気センサ ２…ジャイロ ３…走行距離センサ ４…ＧＰＳレシーバ ５…システムコントローラ ６…インターフェース ７…ＣＰＵ ８…ＲＯＭ ９…ＲＡＭ １０…ＣＤ−ＲＯＭ １１…バッファメモリ １２…グラフィックコントローラ １３…表示制御回路 １４…キーボード １５…ディスプレイ ４Ａ…ＧＰＳアンテナ ３１…プリアンプ ３２…帯域フィルター ３５…水晶発振器 ３６…クロック発振回路 ３７…信号処理部 ３８…演算部 ４０…ＧＰＳ受信部 ４１…周波数合成回路 ４２…コード発生回路 ４３…搬送波検波器 ４４…コードロック検波器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のＧＰＳ衛星から送信される精度情
    報を含む衛星情報を受信し、少なくとも前記精度情報
    と、前記衛星情報から算出する受信点である測位位置
    と、ＧＰＳ衛星の幾何学的配置から算出する測位の精度
    低下率とを出力するＧＰＳ受信手段と、 前記精度情報と前記測位の精度低下率とによりＧＰＳ測
    位誤差を算出する誤差算出手段と、 ディジタル化した道路情報を含む地図情報を記憶する地
    図情報記憶手段と、 前記測位位置を中心として前記ＧＰＳ測位誤差を半径と
    した円の範囲内の前記道路情報により現在位置を推測す
    る現在位置推測手段と、 を備えることを特徴とするナビゲーション装置。
JP4294969A 1992-11-04 1992-11-04 ナビゲーション装置 Pending JPH06148307A (ja)

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JP4294969A JPH06148307A (ja) 1992-11-04 1992-11-04 ナビゲーション装置
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