JPH06331369A

JPH06331369A - 走行方位演算方式

Info

Publication number: JPH06331369A
Application number: JP12119493A
Authority: JP
Inventors: Kouji Sewaki; 光二瀬脇
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 1993-05-24
Filing date: 1993-05-24
Publication date: 1994-12-02
Anticipated expiration: 2015-10-30
Also published as: JP3103247B2

Abstract

(57)【要約】【目的】正確に車両の走行方位を演算できるようにす
る。【構成】ＧＰＳにより測位された方位データ（ＧＰＳ
方位）と角度センサ５ａにより測定された方位データ
（センサ方位）を測位時刻と共に方位データ記憶部6d-2
に保存し、マップマッチングが不可能になった時、車両
位置修正部６ｄは現時刻から予め設定されている時間内
における複数組のＧＰＳ方位データとセンサ方位データ
を用いてオフセット角度を修正し、センサ方位に修正し
たオフセット角度を加算して車両の実際の走行方位を演
算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は走行方位演算方式に係わ
り、特に、距離センサと角度センサを用いた自立航法に
ＧＰＳ（Grobal Positioning System)による３次元測位
機能を付加したナビゲーションシステムの走行方位演算
方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】ナビゲーション装置は、車両の現在位置
に応じた地図データをＣＤ−ＲＯＭ等の地図データ記憶
部から読み出してディスプレイ画面に描画すると共に、
車両位置マ−クを地図上で移動させ、あるいは車両位置
マークをディスプレイ画面の一定位置（例えばディスプ
レイ画面の中心位置）に固定表示し、車両の移動に応じ
て地図をスクロ−ル表示する。地図データは、(1) ノ−
ドデータや道路リンクデータ、交差点データ等からなる
道路レイヤと、(2) 地図上のオブジェクトを表示するた
めの背景レイヤと、(3) 市町村名などを表示するための
文字レイヤなどから構成され、ディスプレイ画面に表示
される地図画像は、背景レイヤと文字レイヤに基づいて
発生され、マップマッチング処理や誘導経路の探索処理
は道路レイヤに基づいて行われる。かかるナビゲ−ショ
ン装置において、車両の現在位置を測定することは不可
欠である。このため、車両に搭載した距離センサと角度
センサを用いて車両位置を測定する測定法（自立航法）
と衛星を用いたＧＰＳによる測定法（衛星航法）が実用
化されている。自立航法による車両位置測定は、比較的
低コストで車両位置の測定ができるが、高精度に位置測
定ができない問題があり、マップマッチング処理等の補
正処理が必要になる。又、衛星航法は絶対的な位置が検
出可能である反面、トンネルやビルなど衛星電波が遮ら
れる場所では位置検出ができない欠点がある。

【０００３】自立航法によるナビゲーション装置では、
距離センサと角度センサの出力に基づき積算により以下
のようにして車両位置を検出する。図８は自立航法によ
る車両位置検出方法の説明図であり、距離センサは車両
がある単位距離Ｌ₀走行する毎にパルスを出力するもの
とし、また、基準方位（θ＝０）をＸ軸の正方向、基準
方位から反時計方向回りを＋方向とする。前回の車両位
置を点Ｐ₀（Ｘ₀，Ｙ₀）、点Ｐ₀での車両の走行方位をθ
₀、単位距離Ｌ₀走行した時点での角度センサの出力をΔ
θ₁であるとすると、車両位置の変化分は、 ΔＸ＝Ｌ₀・cos（θ₀＋Δθ₁） ΔＹ＝Ｌ₀・sin（θ₀＋Δθ₁）となり、今回の点Ｐ₁での走行方位θ₁と位置（Ｘ₁，
Ｙ₁）は、 θ₁＝θ₀＋Δθ₁(1) Ｘ₁＝Ｘ₀＋ΔＸ＝Ｘ₀＋Ｌ₀・cosθ₁(2) Ｙ₁＝Ｙ₀＋ΔＹ＝Ｙ₀＋Ｌ₀・sinθ₁(3) としてベクトル合成により計算できる。

【０００４】従って、スタート地点における車両の実際
の走行方位と基準方位間の角度（オフセット角度）を与
えれば、以後、(1)式により得られる走行方位（センサ
方位という）にオフセット角度を加算することにより車
両の実際の走行方位、すなわち、絶対走行方位を求める
ことができる。又、スタート地点における車両の現在位
置を与えれば、(2),(3)式より車両位置をリアルタイム
で検出でき、車両位置マークや走行軌跡を道路上に表示
できる。かかるスタート地点でのオフセット角度と車両
位置は、例えば以下のように設定している。図９はかか
る場合の表示画面説明図であり、ＲＤは道路、Ｓはスタ
ート点、ＣＭは車両位置マーク、ＴＲは走行軌跡であ
る。走行に先立って、操作盤上のジョイスティックを操
作して車両位置マークＣＭを地図上のスタート点Ｓに位
置決めする。しかる後、車両を道路ＲＤに沿ってＡ方向
に走行させると、ナビゲータは(1)〜(3)式の演算を行っ
て車両位置及びセンサ方位を演算し、図９(a)の点線に
沿って車両位置マークＣＭを移動表示する。すなわち、
車両位置マークＣＭ、走行軌跡ＴＲは実際に走行してい
る道路からオフセット角度θoffだけずれた方向に向か
って表示される。このように、車両位置マークが道路上
に表示されない理由は、Ｘ軸方向をθ＝０の方向(基準
方位)として求めたセンサ方位を走行方向としているか
らである。

【０００５】オフセット角度θoffをナビゲータが認識
できれば、前述のように(1)式により求まるセンサ方位
に該オフセット角度θoffを加算することにより走行方
位を絶対走行方位として求めることができ、車両位置マ
ークＣＭ、走行軌跡ＴＲを実際に走行している道路に乗
せることができる。そこで、走行を継続し、地図上で明
確に指示できる地点Ｑまで車両が移動したときに停車
し、ジョイスティックを操作して車両位置マークＣＭを
点Ｑに移動させる。これにより、走行軌跡ＴＲも平行移
動して図９(b)に示すように表示される。ついで、操作
盤上に設けられた角度修正キーを操作して点Ｑを中心に
走行軌跡ＴＲをθoff回転して軌跡始端をスタート点Ｓ
に位置させれば、オフセット角度θoffをナビゲータに
認識させることができる（図９(c)参照)。しかる後、ナ
ビゲータは(1)式により求まるセンサ方位に該オフセッ
ト角度θoffを加算することにより絶対走行方位を求め
ることができ、又、マーク位置を車両現在位置とするこ
とにより以後(2),(3)式により車両位置を求めることが
できる。これにより、車両が走行すると車両位置マーク
ＣＭは正しく道路上に移動表示される。

【０００６】かかる自立航法では走行するにつれて誤差
が累積して車両位置が道路から外れる。そこで、マップ
マッチング処理により車両位置を道路データと照合して
道路上に修正する。マップマッチングの方法は種々提案
されている。第１のマップマッチング方法は、走行軌跡
（所定走行距離毎の位置と方位）を保存しておき、該走
行軌跡と同形の地図上の道路を求め、該道路上のポイン
トに車両位置マークをマップマッチングさせる方法（パ
ターンマッチング）である。第２のマップマッチング方
法は投影法による方法である。図１０は投影法によるマ
ップマッチングの説明図である。車両位置が点Ｐ
_i-1（Ｘ_i-1，Ｙ_i-1）にあり、車両方位がθ_i-1であった
とする。点Ｐ_i-1より一定距離Ｌ₀（例えば５ｍ）走行し
たときの相対方位がΔθ_iであれば、自立航法による車
両位置の点Ｐ_i′（Ｘ_i′，Ｙ_i′）とＰ_i′での車両方位
θ_iは、次式 θ_i＝θ_i-1＋Δθ_i Ｘ_i′＝Ｘ_i-1＋Ｌ₀・cosθ_i Ｙ_i′＝Ｙ_i-1＋Ｌ₀・sinθ_i により求められる。

【０００７】このとき、(a) 点Ｐ_i′から垂線を降ろす
ことのできるリンクであって、点Ｐ_i′での車両方位θ_i
とリンクの成す角度が一定値以内で、かつ、点Ｐ_i′か
らリンクに降ろした垂線の長さが一定距離以内となって
いるものを探す。ここでは道路ＲＤa上の方位θa₁のリ
ンクＬＫa₁（ノードＮa₀とＮa₁を結ぶ直線）と道路ＲＤ
b上の方位θb₁のリンクＬＫb₁（ノードＮb₀とＮb₁を結
ぶ直線）となる。ついで、(b) 点Ｐ_i′からリンクＬＫa
₁，ＬＫb₁に降ろした垂線ＲＬia、ＲＬibの長さを求
め、短い方のリンクをマッチング候補とする。ここでは
リンクＬＫa₁となる。(c) そして、点Ｐ_i-1と点Ｐ_i′を
結ぶ走行軌跡ＳＨiを垂線ＲＬiaの方向に点Ｐ_i _-1がリン
クＬＫa₁上（またはリンクＬＫa₁の延長線上）に来るま
で平行移動して、点Ｐ_i-1とＰ_i′の移動点ＰＴ_i-1とＰ
Ｔ_i′を求め、(d) 最後に、点ＰＴ_i-1を中心にＰＴ_i′
がリンクＬＫa₁上（またはリンクＬＫa₁の延長線上）に
来るまで回転移動して移動点を求め、修正車両位置Ｐ_i
（Ｘ_i，Ｙ_i）とする。尚、修正車両位置Ｐ_iでの車両方
位はθ_iのままとされる。

【０００８】ところで、自立航法では誤差が大きくなっ
て車両位置が道路から大きく外れると、車両位置を実際
の道路上の現在位置にマップマッチングできない。すな
わち、第１のマップマッチング方法では走行軌跡と同形
の道路を探すことができなくなり、又、第２の方法では
マッチングさせるための条件を満足する道路を探すこと
ができなくなる。このようにマップマッチングが不可能
になると、ナビゲーションは意味をなさず、自動車を一
旦停めて車両位置マークを地図上の実際の車両位置に位
置決めしてナビゲーションを再開しなければならない。
しかし、かかる方法では極めて操作性能が悪い。そこ
で、自立航法のナビゲーションシステムにＧＰＳを組み
込み、マップマッチングが不可能になったら、ＧＰＳか
ら得られる位置データ、方位データを用いて車両位置を
自動車の現在位置にマップマッチングさせると共に、車
両の走行方位を修正することが行われている。

【０００９】走行方位の修正は、複数の地点（ｎ個の地
点）におけるＧＰＳ方位θgiと、同一地点において自立
航法により測定されている複数の絶対走行方位（θsi＋
θoff：θsiはセンサ方位、θoffはオフセット角度)と
の差の平均値θcを次式 θc＝（１／ｎ）・Σ｛θgi−（θsi＋θoff）} (i=1,2,・・・n) (4) により演算し、この平均値θcにより今までのオフセッ
ト角度θoffを修正する。すなわち、次式 θoff＋θc→θoff (5) により新たなオフセット角度θoffを演算する。以後、
この新たなオフセット角度θoffと自立航法により測定
されるセンサ方位θsiを用いて次式 θsi＋θoff→θai (6) により絶対走行方位θaiを演算する。尚、ＧＰＳ方位に
は最大±１５⁰程度の誤差が含まれるが、(4)式によりＧ
ＰＳ方位データの±の誤差が互いに打ち消しあって精度
の高い方位データの修正ができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】振動ジャイロ等の角度
センサにはオフセットドリフトが存在し、静止中であっ
てもある値を示す。回転角度は角度センサ出力（角速
度）を積分したものであるため、オフセットドリフトに
よりセンサ方位に含まれる誤差が時間と共に増大する。
そして、マップマッチングができなくなると前述の(4),
(5)式によりオフセット角度を修正する。以上から、現
オフセット角度θoffの値は、現時刻より過去にさかの
ぼる程正しいオフセット角度の値からずれることにな
る。さて、従来は(4)式において、無条件に最新のｎ個
のＧＰＳ方位θgiと同一地点におけるセンサ方位θsiと
最新のオフセット角度θoffを用いており、センサ方位
θsiとして相当前の値を用いる場合がある。これはＧＰ
Ｓでは、トンネルやビルなど衛星電波が遮られる場所で
は位置や方位の検出ができず、かかる状態で渋滞によ
り、あるいは信号待ち等に遭遇すると、方位データの保
存ができず、結果的に次の方位データを保存するまでの
間隔が長くなるからである。

【００１１】このように、センサ方位θsiとして相当前
の値を用いる場合には、該センサ方位検出時に使用され
ていたθoffと現θoffの間に差があり、過去にさかのぼ
るほど該差が大きく、(4)式における（θsi＋θoff）は
正確な絶対走行方位を示さなくなる。このため、従来の
方法では新たに演算されるオフセット角度θoffに誤差
が含まれ、結果的に(6)式により得られる絶対走行方位
に誤差が含まれて、正しい絶対走行方位を検出できなく
なる問題がある。以上から、本発明の目的は、現時刻よ
り所定時間前の古い方位データを用いないことにより誤
差の少ないオフセット角度を求めることができ、結果的
に正確に車両の絶対走行方位を演算できる走行方位演算
方式を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、角度センサにより測定される方位（センサ方位）と
車両の実際の走行方位との差をオフセット角度として設
定する手段、センサ方位に該オフセット角度を加算して
車両の走行方位（絶対走行方位）を演算する手段、ＧＰ
Ｓにより測位された方位データ（ＧＰＳ方位）と角度セ
ンサにより測定された方位データ（センサ方位）を測位
時刻と共に保存する手段、マップマッチングが不可能に
なった時、現時刻から予め設定されている時間内におけ
る複数組のＧＰＳ方位とセンサ方位を用いてオフセット
角度を修正する手段とにより達成される。

【００１３】

【作用】角度センサにより測定される方位（センサ方
位）と車両の実際の走行方位との差をオフセット角度と
して設定し、センサ方位に該オフセット角度を加算して
車両の走行方位を演算すると共に、ＧＰＳにより測位さ
れた方位データ（ＧＰＳ方位）と角度センサにより測定
された方位データ（センサ方位）を測位時刻と共に保存
する。マップマッチングが不可能になった時、現時刻か
ら予め設定されている時間内における複数組のＧＰＳ方
位とセンサ方位を用いてオフセット角度を修正し、新た
なオフセット角度を用いて車両の走行方位を演算する。
このようにすれば、現時刻より所定時間前の古い方位デ
ータを用いずに正確にオフセット角度を修正でき、結果
的に正確に車両の絶対走行方位を演算することができ
る。

【００１４】

【実施例】 (a) 本発明の第１の実施例全体の構成図１は本発明の第１の実施例であるナビゲーションシス
テムの構成図であり、１は地図情報を記憶するＣＤ−Ｒ
ＯＭ、２は操作盤、３は衛星からの電波を受信して車両
の現在位置を測定するＧＰＳ受信機、４は各衛星からの
電波を受信するマルチビームアンテナ、５は自立航法用
センサであり、５ａは振動ジャイロ等車両の回転角度を
検出する相対方位センサ（角度センサ）、５ｂは所定走
行距離毎に１個のパルスを発生する距離センサ、６は地
図や車両位置マークの描画処理、最適経路探索処理、マ
ップマッチング処理等を行うマイコン構成のシステムコ
ントローラ、７はディスプレイ装置である。

【００１５】地図情報地図情報は、(1) 道路レイヤと、(2) 地図上のオブジェ
クトを表示するための背景レイヤと、(3) 市町村名など
を表示するための文字レイヤなどから構成されている。
このうち、道路レイヤは図２に示すように道路リンクデ
ータＲＬＤＴ、ノードデータＮＤＤＴ、交差点データＣ
ＲＤＴを有している。道路リンクデータＲＬＤＴは該当
道路の属性情報を与えるもので、道路リンク上の全ノ−
ド数、道路を構成する各ノ−ドの番号、道路番号（道路
名）、道路の種別（国道、高速道路、その他の別）等の
データより構成されている。又、交差点データＣＲＤＴ
は地図上の各交差点毎に、該交差点に連結するリンク上
のノードのうち該交差点に最も近いノ−ド（交差点構成
ノ−ドという）の集合であり、ノ−ドデータＮＤＤＴは
道路を構成する全ノ−ドのリストであり、ノ−ド毎に位
置情報（経度、緯度）、該ノ−ドが交差点であるか否か
の交差点識別フラグ、ノ−ドが交差点であれば交差点デ
ータを指し、交差点でなければ該ノ−ドが属する道路リ
ンクを指すポインタ等で構成されている。

【００１６】操作盤操作盤２は車両位置マークを地図に対して相対的に移動
させるジョイスティック、オフセット角度θoffを設定
するための角度修正キー、地図検索キー、拡大／縮小キ
ー、最適経路検索キー等の各種キーを備えている。ＧＰＳ受信機ＧＰＳ受信機３は図３に示すように、マルチビ−ムアン
テナ４により受信された各衛星からの電波を所定の中間
周波信号に変換し、かつ増幅する周波数変換・増幅器３
ａと、各衛星からの電波よりＧＰＳに割り当てられたチ
ャンネル信号を選択・検波する受信機３ｂと、該チャン
ネル信号をデジタルデータ（時刻符号データ等）に復号
する復号器３ｃと、処理部３ｄを備えている。処理部３
ｄは復号データに基づいて三次元測位あるいは二次元測
位処理を行って車両位置、方位、車速を計算し、測位時
刻と組にして出力する。尚、方位は現車両位置と１サン
プリング時間ΔＴ前の車両位置を結んだ方向であり、車
速は現車両位置と１サンプリング時間ΔＴ前の車両位置
間距離をサンプリング時間で除算したものである。

【００１７】システムコントローラシステムコントローラ６は、地図データを一時的に記憶
する地図データバッファメモリ６ａ、地図読み出し制御
部６ｂ、自立航法用センサー出力に基づいて車両位置、
センサ方位を計算する車両位置・方位計算部６ｃ、車両
位置を修正する車両位置修正部６ｄ、車両位置マーク発
生部６ｅ、車両位置周辺の地図を車両位置マークと共に
ディスプレイ装置７に表示させる地図描画制御部６ｆを
有している。地図読み出し制御部６ｂは車両現在位置を
入力され、該車両現在位置に応じた地図データをＣＤ−
ＲＯＭ１から読み出して地図データバッファメモリ６ａ
に記憶する。車両位置・方位計算部６ｃは角度センサ５
ａ及び距離センサ５ｂの出力に基づいて(1)〜(3)式によ
り車両現在位置及びセンサ方位を計算する。

【００１８】車両位置修正部６ｄは、所定時間あるいは
所定距離毎の車両位置とセンサ方位を走行軌跡として記
憶する走行軌跡記憶部6ｄ-1と、ＧＰＳ受信機よりＧＰ
Ｓ方位が入力される毎に該ＧＰＳ方位θgiとその時のセ
ンサ方位θsi及び測位時刻Ｔi並びに最新のオフセット
角度θoffを記憶する方位データ記憶部6d-2と、マップ
マッチング処理部6d-3を有している。マップマッチング
処理部6d-3は、地図データバッファメモリ６ａに読み
出されている道路データと走行軌跡データを用いてマッ
プマッチング処理を行うと共に、マップマッチングが
できなくなった時、方位データ記憶部6d-2に格納されて
いる方位データを用いてオフセット角度、すなわち絶対
走行方位の修正処理を行う。図４は方位データ記憶部6d
-2の説明図であり、方位データ(ＧＰＳ方位θgi、セン
サ方位θsi、測位時刻Ｔi) 及び最新のオフセット角度
θoffを記憶するようになっている。尚、測位時刻はＧ
ＰＳ受信機からのデータに含まれている。又、オフセッ
ト角度θoffの初期値は図９に示した方法で設定され
る。

【００１９】車両位置マーク発生部６ｅは車両位置デー
タと走行軌跡データを入力され、走行軌跡及び車両位置
マークを発生する。地図描画制御部６ｆは地図バッファ
メモリ６ａと車両位置マーク発生部６ｅより車両現在位
置周辺の地図データと走行軌跡データを読み取ってディ
スプレイ装置７に入力する。ディスプレイ装置ディスプレイ装置７は、ＣＲＴコントローラ８、ビデオ
ＲＡＭ（Ｖ−ＲＡＭ）９、読み出し制御部１０、ＣＲＴ
１１等を有し、ＣＲＴ画面（スクリーン）に所望の地図
及び車両位置マークを表示する。

【００２０】全体の動作図５及び図６は本発明のオフセット角度修正処理を含む
マップマッチング処理のフロー図である。尚、初期のオ
フセット角度θoffは図９に示す方法により設定されて
いる。ＧＰＳ受信機３は３次元測位あるいは二次元測位
により測位可能であれば、測位した位置データ、方位デ
ータ（ＧＰＳ方位）θgi及び測位時刻Ｔi等を車両位置
修正部６ｄに入力する。又、車両位置・方位計算部６ｃ
は角度センサ５ａ及び距離センサ５ｂの出力を用いて、
所定時間毎に車両の現在位置及び走行方位（センサ方
位）θsiを演算して車両位置修正部６ｄに入力する。車
両位置修正部６ｄはＧＰＳデータを受信すれば（ステッ
プ１０１）、ＧＰＳ方位θgi、その時のセンサ方位θsi
及び測位時刻Ｔiを方位データ記憶部6d-2に記憶する(ス
テップ１０２）。又、車両位置修正部６ｄは走行軌跡記
憶部6d-1に車両位置・方位計算部６ｄから入力される車
両位置及びセンサ方位θsiを順次記憶する(ステップ１
０３）。

【００２１】マップマッチング処理部6d-3はマップマッ
チング処理をする必要があるか判断し（ステップ１０
４）、必要がなければステップ１０１に戻って方位デー
タと走行軌跡の保存処理を繰り返す。一方、マップマッ
チングする必要があれば、マップマッチングが可能であ
るか判断する（ステップ１０５）。マップマッチングが
可能であれば既述の方法で車両現在位置を修正し、修正
値を車両位置・方位計算部６ｃ及び車両位置マーク発生
部６ｅに入力する（ステップ１０６）。車両位置マーク
発生部６ｅは修正された車両現在位置上に表示されるよ
うに車両位置マークを発生し、地図描画制御部６ｆは車
両位置マーク発生部６ｅより車両位置マークデータを読
み取ってディスプレイ装置７に入力し、地図上の修正位
置に表示する（ステップ１０７）。以後、初めに戻って
処理を繰り返す。なお、車両位置・方位計算部６ｃは修
正された車両現在位置を基準にして以後(1)〜(3)式によ
り位置データ及びセンサ方位を計算する。

【００２２】一方、車両位置・方位計算部６ｄにより計
算された車両位置が実際の走行道路から大きくはずれて
マップマッチングが不可能になると、ステップ１０５に
おいて「ＮＯ」となる。かかる場合、マップマッチング
処理部6d-3は時刻データＴiを参照して方位データ記憶
部6d-2に現時刻から設定時間Ｔth以内のデータがｎ個以
上存在するか判断する(ステップ１０８）。ｎ個以上存
在すれば、最新のｎ個のＧＰＳ方位θgi、センサ方位θ
si(i=1,2,・・・n)及び現オフセット角度θoffを用いて次
式 θc＝（１／ｎ）・Σ｛θgi−（θsi＋θoff）} (i=1,2,・・・n) (7) により、ＧＰＳ方位θgiと絶対走行方位（θsi＋θoff)
との差の平均値θcを演算する。又、平均値θcを用いて
今までのオフセット角度θoffを次式 θoff＋θc→θoff (8) により修正する(ステップ１０９）。ついで、ＧＰＳ受
信機３より入力されている位置データに基づいて車両現
在位置を修正し、修正した車両現在位置を車両位置・方
位計算部６ｃ及び車両位置マーク発生部６ｅに入力する
（ステップ１１０）。

【００２３】車両位置マーク発生部６ｅは修正された車
両現在位置上に表示されるように車両位置マークを発生
し、地図描画制御部６ｆは車両位置マーク発生部６ｅよ
り車両位置マークデータを読み取ってディスプレイ装置
７に入力し、地図上の修正位置に表示する（ステップ１
１１）。以後、初めに戻って処理を繰り返す。一方、ス
テップ１０８において、ｎ個以上の方位データが存在し
なければ、換言すればｍ（＜ｎ）個しか存在しなけれ
ば、該ｍ個のＧＰＳ方位θgi、センサ方位θsi (i=1,2,
・・・ｍ)及び現オフセット角度θoffを方位データ記憶部6
d-2より読み出し(ステップ１１２）、次式 θc＝（１／ｍ）・Σ｛θgi−（θsi＋θoff）} (i=1,2,・・・ｍ) (9) により、ＧＰＳ方位θgiと絶対走行方位（θsi＋θoff)
との差の平均値θcを演算する。又、平均値θcを用いて
今までのオフセット角度θoffを(8)式により修正する
(ステップ１１３）。ついで、ステップ１１０以降の処
理を行う。以後、(8)式より求まる新たなオフセット角
度θoffと(1)式により計算されるセンサ方位θsiを用い
て次式 θsi＋θoff→θai (10) より絶対走行方位θaiを演算し、又、(2),(3)式より車
両位置を演算する。尚、ステップ１０８において「Ｎ
Ｏ」となったら、ステップ１１２、１１３で何もせずス
テップ１１０の処理を直ちに行うようにしても良い。こ
れは、ＧＰＳ方位に誤差が多く含まれる場合(例えば、
データ数ｍ＝１でＧＰＳ方位誤差が１０⁰〜２０⁰のよう
な場合)があるからである。従って、位置修正のみ行
い、角度修正は行わない（θoffはそののままとする)。

【００２４】(b) 本発明の第２実施例第７図は本発明の第２実施例であり、図１の第１実施例
と異なる点は、方位データ保存判定部６ｇを設け、所定
の条件を満足する場合のみ方位データを方位データ記憶
部6d-2に記憶するようにした点である。方位データ保存
判定部６ｇはＧＰＳ受信機３、角度センサ５ａ、距離セ
ンサ５ｂから各種データを入力されて以下の，，
の条件が成立するか判断する。すなわち、ＧＰＳデータ
が入力された時、角度センサ５ａより得られる角速度が設定値（例え
ば、２度／sec)以下であるか、ＧＰＳにより測定された車速Ｖgpsと距離センサ５bの
出力に基づいて測定された車速Ｖcsの差の車速に対する
割合η（＝100・｜Ｖgps−Ｖcs｜／Ｖcs）が設定値、例
えば５％以下であるか、車速Ｖcsが設定速度（例えば２０Km)以上であるか判
断する。

【００２５】そして、上記，，の全条件が満足さ
れる時のみ保存イネーブル信号ＳＴＥを発生する。車両
位置修正部６ｄは該保存イネーブル信号ＳＴＥが入力さ
れた時のみ、方位データ（ＧＰＳ方位、センサ方位、測
位時刻）を方位データ記憶部6d-2に格納する。これによ
り、誤差の小さいＧＰＳ方位のみが記憶され、(7),(8),
(9)式により正しいオフセット角度θoffを演算でき、
又、(10)式により得られる絶対走行方位の精度を向上で
きる。

【００２６】，，の条件によりＧＰＳ方位の誤差
が小さくなる理由は以下の通りである。前回と今回のサ
ンプリング点間のＸ，Ｙ方向距離をΔＸ，ΔＹとすれ
ば、ＧＰＳ方位は arctan(ΔＹ／ΔＸ)により演算され
る。従って、前回と今回のサンプリング点間でカーブし
ていると、ＧＰＳ方位に相当大きな誤差が含まれてしま
う。そこで、の条件を付ければ誤差が少ないＧＰＳ方
位データのみを方位データ記憶部に格納できる。又、速
度差が大きい場合には車両がトンネルやビルなど衛星電
波が遮られる場所に位置しており、あるいは、受信衛星
の切り替わりやＳＡ(Selectable Availability)の切り
替えが生じている可能性が高く、ＧＰＳデータに相当の
誤差が含まれる。そこで、の条件を付ければ誤差が少
ないＧＰＳ方位データのみを方位データ記憶部に格納で
きる。更に、車両速度が低速の場合にはＧＰＳデータに
相当の誤差が含まれる。このため、の条件を付けるこ
とにより誤差が少ないＧＰＳ方位データを方位データ記
憶部に格納できる。以上、本発明を実施例により説明し
たが、本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従
い種々の変形が可能であり、本発明はこれらを排除する
ものではない。

【００２７】

【発明の効果】以上本発明によれば、角度センサにより
測定される方位（センサ方位）と車両の実際の走行方位
との差をオフセット角度として設定し、以後、センサ方
位に該オフセット角度を加算して車両の走行方位を演算
すると共に、ＧＰＳにより測位された方位データ（ＧＰ
Ｓ方位）と角度センサにより測定された方位データ（セ
ンサ方位）を測位時刻と共に保存し、マップマッチング
が不可能になった時、現時刻から予め設定されている時
間内における複数組のＧＰＳ方位とセンサ方位を用いて
オフセット角度を修正し、新たなオフセット角度を用い
て車両の走行方位を演算するようにしたから、現時刻よ
り所定時間前の古い方位データを用いることなく、正確
にオフセット角度を修正でき、結果的に正確に車両の絶
対走行方位を演算することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のナビゲーションシステム
の構成図である。

【図２】地図情報における道路レイヤ説明図である。

【図３】ＧＰＳ受信機の構成図である。

【図４】方位データ記憶部の説明図である。

【図５】オフセット角度修正処理を含むマップマッチン
グ処理のフロー図（その１）である。

【図６】オフセット角度修正処理を含むマップマッチン
グ処理のフロー図（その２）である。

【図７】本発明の第２実施例のナビゲーションシステム
の構成図である。

【図８】自立航法による位置及び方位算出の説明図であ
る。

【図９】車両位置及びオフセット角度設定法の説明図で
ある。

【図１０】投影法によるマップマッチング処理の説明図
である。

【符号の説明】

３・・ＧＰＳ受信機５ａ・・角度センサ５ｂ・・距離センサ６ｃ・・車両位置・方位計算部６ｄ・・車両位置修正部 6d-1・・走行軌跡記憶部 6d-2・・方位データ記憶部 6d-3・・マップマッチング処理部７・・ディスプレイ装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地図データに基づいてディスプレイ画面
に地図を描画すると共に自立航法により車両位置、走行
方位を測定して車両位置マークを地図上に表示し、適宜
マップマッチング処理により車両位置マークが道路上に
表示されるように車両位置データを修正し、マップマッ
チングが不可能になった時、ＧＰＳから得られる位置デ
ータ、方位データを用いて車両位置、走行方位データを
修正するナビゲーション装置の走行方位演算方式におい
て、角度センサにより測定される方位（センサ方位）と車両
の実際の走行方位との差をオフセット角度として設定
し、以後、センサ方位に該オフセット角度を加算して車
両の走行方位を演算すると共に、ＧＰＳにより測位された方位（ＧＰＳ方位）と角度セン
サにより測定されたセンサ方位を測位時刻と共に保存
し、マップマッチングが不可能になった時、現時刻から予め
設定されている時間内における複数組のＧＰＳ方位とセ
ンサ方位を用いてオフセット角度を修正し、新たなオフ
セット角度を用いて車両の走行方位を演算することを特
徴とする走行方位演算方式。