JPH0633369Y2

JPH0633369Y2 - 車載用航法装置

Info

Publication number: JPH0633369Y2
Application number: JP15098087U
Authority: JP
Inventors: 昌宏坂本
Original assignee: 日本電気ホームエレクトロニクス株式会社
Priority date: 1987-09-30
Filing date: 1987-09-30
Publication date: 1994-08-31
Anticipated expiration: 2002-09-30
Also published as: JPS6455413U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］この考案は、マップマッチング法により航法精度を高め
た車載用航法装置に関する。

［従来の技術］車室内のディスプレイ装置に、車両の現在地を道路地図
とともに表示し、車両の目的地誘導に役立たせようとす
る車載用航法装置は、衛星からの電波や地磁気等を利用
して移動体の現在地を推定する広義のナビゲーションシ
ステムに含めることができる。

第４図に示す従来の車載用航法装置１は、方位センサ２
と走行距離センサ３等が接続された中央処理装置４によ
る現在地推定を基本とするものである。メディアコント
ローラと呼ばれる読み取り装置５を介してCD−ROM等の
道路地図情報記録媒体６から読み込まれた道路地図は、
一旦バッファメモリ７に格納されたのち、ディスプレイ
装置８の画面に推定現在地とともに表示される。表示制
御装置９により制御されるディスプレイ装置８には、画
像メモリ10に記憶させた現在地付近の道路地図データを
表示することができ、中央処理装置４に接続されたキー
ボード装置11上でのキー操作を通じて、出発地と目的地
を最短距離で結ぶ線にもっとも近い経路も併せ表示でき
るようになっている。このため、運転者は、ディスプレ
イ装置８の画面に表示された目的地までの距離最短経路
と推定現在地を見較べつつ、目的地までの経路選択を行
うことができる。

［考案が解決しようとする問題点］上記従来の車載用航法装置１は、方位センサ２として精
度の高いジャイロスコープを用いるか或は地磁気センサ
や舵角センサを用いるかによっても、推定精度に多少の
違いが生ずるが、走行距離センサについても車輪のスリ
ップなどによって避けられぬ検出精度の劣化の問題があ
り、こうしたセンサ類の検出誤差がもたらす推定精度の
低下を、なんらかの方法で補償する必要があった。この
種の補償に有効な方法として、道路情報を積極活用し、
推定走行軌跡が現実の道路に整合するかどうかを基準に
検証するマップマッチング方が注目されるに至った。し
かし、こうしたマップマッチング法にしても、現実の道
路情報をいかにして定量的な処理に適したデータに変え
るかという問題を抱えており、例えば従来から検討され
てきた道路地図に記載されたすべての道路を２次元平面
上の直線又は曲線として数式化するといった方法では、
きわめて大容量の記録媒体を必要とし、実用化にはほど
遠い等の問題点があった。

［問題点を解決するための手段］この考案は、上記問題点を解決したものであり、少なく
とも、方位センサと、走行距離センサと、ディスプレイ
装置と、道路地図情報記録媒体から、道路地図と前記道
路地図に記載された道路を両端の節点を結ぶ直線の集合
とみなして作成された道路情報テーブルを読み取る読み
取り装置と、前記方位センサと走行距離センサとの出力
から車両の現在位置を推定し、前記ディスプレイ装置に
道路地図と車両の現在位置をともに表示する中央処理装
置とを備え、前記中央処理装置は、前記道路情報テーブ
ルからのデータに基づき、車両が進路変更して新しい道
路に乗り入れたと考えられるときに、派生する道路の角
度と車両の安定走行方向との差が一定範囲内にある最寄
りの節点を通過節点と判断し、該当する最寄りの節点が
ない場合は、次の最寄りの節点について同様の判断を下
し、推定走行軌跡と現実の道路との整合を図るマップマ
ッチング手段を設けて構成したことを特徴とするもので
ある。

［作用］この考案は、推定走行軌跡と現実の道路との整合を図る
マップマッチング手段に対し、道路地図に記載された道
路を、両端の節点を結ぶ直線の集合とみなして作成した
道路情報テーブルを与え、車両が進路変更して新しい道
路に乗り入れたと考えられるときに、派生する道路の角
度と車両の安定走行方向との差が一定範囲内にある最寄
りの節点を通過節点と判断し、該当する最寄りの節点が
ない場合は、次に最寄りの節点について同様の判断を下
し、推定走行軌跡と現実の道路との整合を図り、車両の
現在地と走行軌跡の推定精度を高める。

［実施例］以下、この考案の実施例について、第１図ないし第３図
を参照して説明する。第１図は、この考案の車載用航法
装置の一実施例を示す回路構成図、第2,3図は、それぞ
れ第１図に示した中央処理装置に必要な道路情報テーブ
ル及びこの道路情報テーブルを用いたマップマッチング
動作を説明するためのフローチャートである。

第１図中、車載用航法装置21は、中央処理装置22にマッ
プマッチング機能をもたせたものであり、道路情報記録
媒体23には、通常の道路地図データのほかに、マップマ
ッチングに用いる節点データを集めた道路情報テーブル
を付加して記録してある。道路情報テーブルは、第２図
に示したように、道路地図に記載された道路を、両端の
節点を結ぶ直線の集合としてとらえ、各節点をその座標
とそこに通ずる道路の数とそれぞれの道路角度及び連絡
節点について数値化して作成したものであり、中央処理
装置22は、方位センサ２と走行距離センサ３の出力にも
とづく走行軌跡推定動作の一環として、車両の通過予定
候補として列挙される節点について、もっとも現実妥当
性の高い節点を選定し、選定された節点に通ずる道路に
対し、車両の推定走行軌跡を合致させる働きをする。

なお、実施例では、方位センサ２として、地磁気の水平
分力から車両方位を検出する地磁気センサ2aと操舵輪の
舵角から車両方位を検出する舵角センサ2bの二つを用い
ており、車両が走行開始するときに必要な絶対方位の検
出にさいしてだけ、地磁気センサ2aを方位センサ２とし
て使用し、それ以降の推定動作は舵角センサ2bを方位セ
ンサ２として用いるようにしている。

ところで、道路情報テーブルに載せる節点は、節点番号
と絶対位置座標と分岐する道路数及び連絡節点につい
て、あらかじめ定めた所定の様式に従って数値化してあ
る。すなわち、節点番号については、例えば２万５千分
の１の地図を碁盤の目状に数個のユニットに分解し、各
ユニット内の節点ごとに最大65536個の連続番号（0000
〜FFFF_Ｈ）が付してある。その場合、地図上の節点は、
北から南にかけてＹ座標に沿ってソートし、Ｙ座標が同
じものについては、西から東にかけてＸ座標に沿ってソ
ートし、ソート順に従って番号付けする方法が取られ
る。また、節点の絶対座標については、XY座標とも32ビ
ットを用いており、１ビットが実際の距離で0.5mmに相
当する分解能をもつ。また、節点から分岐する道路数
は、0001が行き止まりを、0002が単なる変曲点を、0003
がＴ字路又はＹ字路を、0004が通常の交差点を、0005が
５差路を表すように取り決めている。また、道路角度
は、真東を基準にして０〜359度の範囲で表され、計16
ビットの角度ビットのうち下位12ビットが実際の角度を
表し、上位４ビットを連絡節点が同じテーブル内に存在
しないときのポインタとして利用できるようにしてあ
る。連絡節点は、数値化の対象となる節点に通ずる道路
の他方の節点であり、必ず１以上の連絡節点がその節点
番号をもって付してある。

以下、中央処理装置22によるマップマッチング動作につ
き、第３図とともに説明する。

この実施例では、走行距離センサ３があらかじめ定めた
一定距離（例えばπ／8m）の車両走行を検出するつど、
中央処理装置22が現在地推定のための割り込み処理プロ
グラムを実行するような構成としてある。この割り込み
処理は、ベースとなる基本処理とこれから派生する直進
走行処理，湾曲走行処理，分岐走行処理の計４種類の処
理プログラムにより支えられている。

まず、基本処理プログラムは、第３図（Ａ）のステップ
（101）に示したように、まず主レジスタを退避させて
保護し、割り込みレジスタへの機能転換を図る。次に、
ステップ（102）において、舵角センサ2bが検出した舵
角から、車両の進行角度の変化分すなわちヨー角を算出
し、続くステップ（103）において、検出されたヨー角
に応じて、車両が直進状態にあるかどうかの判断、すな
わち操舵輪が中立状態にあるかどうかの判断を下す。

次に、ステップ（104）では、地磁気センサ2aの出力を
方位角として取り込むかどうかの判断を行い、車両の走
行開始時であれば、ステップ（105）に示したように、
地磁気センサ2aの出力にもとづいて方位角を算出し、既
に走行が開始されている場合は、ヨー角と割り込み処理
がなされる直前の方位角（初期角度）から方位角を算出
する。

車両の方位角を算出し終えると、次に基本処理プログラ
ムから派生する３種類のプログラムを選択するための判
断ステップ（107），（108），（109）を随時実行し、
最後に主レジスタを復帰させるステップ（110）に達し
て、一連の割り込み処理を完了する。この場合、各判断
ステップ（107）〜（109）は、対応フラグの状態を見て
実行される。

判断ステップ（107）において、車両が直進中であるこ
とが判ると、まず第３図（Ｂ）のステップ（111）に示
したように、車両の推定現在地（Xp,Yp）が、進路前方
に控える節点の座標（Xf,Yf）とほぼ一致するかどうか
判断する。そして、推定現在地が前方節点であると判断
された場合は、ステップ（112）において分岐走行フラ
グを立て、ステップ（110）に移行する。しかし、推定
現在地が節点ではないと判断された場合は、ステップ
（113）において車両が曲がったかどうかの判断が行わ
れる。この判断は、車両の方位角θｄと車両が曲がり終
えて安定したときの方位角θｆとの差が、車両が曲がっ
たかどうかを判断するための基準角度θｔ（例えば25
度）を越えたかどうかで判断する。そして、判断肯定結
果に対しては、ステップ（114）において湾曲走行フラ
グを立て、ステップ（110）に移行する。

また、車両が直進走行中であることが判った場合は、ス
テップ（115）において絶対座標の更新が行われる。こ
の絶対座標の更新は、 Xp←Xp_-1＋Vcosθｒ Yp←Yp_-1＋Vsinθｒで行われる。ただし、Xp_-1，Yp_-1は前回推定時の現在地
絶対座標、Ｖは単位距離ベクトルのスカラー量（＝π／
8m），θｒは道路角度である。

こうして絶対座標が更新されると、続くステップ（11
6）においてヨー角がクリアされたことを示すヨー角ク
リアフラグが立っているか、またステップ（117）にお
いて車両が一定距離を越えて安定的に直進していること
を示す安定直進フラグが立っているかどうかの判断を下
し、これらの判断を受けるステップ（118）において、
地磁気センサ2aではなく舵角センサ2bによる方位検出に
移行することを示すフラグを立てる。次に、ステップ
（119）にて、ヨー角をクリアして零にしたのち、初期
角度θｉを道路角度θｒで置き換え、最後にステップ
（120）においてヨー角クリアフラグを立て、ステップ
（110）に移行する。

一方、判断ステップ（108）において、車両が湾曲走行
中であることが判ると、まず、第３図（Ｃ）に示したス
テップ（121）において、前述のステップ（115）とまっ
たく同じ方法により、推定現在地の絶対座標を更新す
る。次に、ステップ（122）において、推定現在地が前
方節点であるかどうか判断し、前方節点であれば、ステ
ップ（123）にて分岐走行フラグを立て、前方節点に達
していない場合は、ステップ（124）にて車両の進行方
向が安置したことを確認したのち、続くステップ（12
5）にて方位角を安定角度θｆでもって更新する。方位
角を更新すると、今度は、ステップ（126）において、
安定角度θｆと前回の安定角度θｆ_−１との差分が、車
両が曲がったかどうかの判断基準となる角度θｔを越え
たかどうかを判断する。この判断ステップでは、追い抜
きまたは追い越しによる車線変更の有無がチェックさ
れ、これらの車線変更に該当しない場合は、続くステッ
プ（127）において、Ｕターンの有無がチェックされ
る。そして、Ｕターンがあったと判定された場合は、ス
テップ（128）にて前方節点と後方節点の書き換えを行
う。また、ここで、Ｕターンでなかったことが判れば、
ステップ（129）において、推定現在地が前方節点と後
方節点のいずれに近いかに従って最寄りの節点を選定す
る。

最寄りの節点の選定を終えると、次に、第３図（Ｄ）の
ステップ（130）において、選定された最寄りの節点に
通ずる道路数が２以下であるかないかを判断する。も
し、道路数が２以下であれば、最寄りの節点が変極点で
あることが判り、湾曲走行中のマップマッチングを差し
控えるため、ステップ（131）にて車両が安定直進中で
あるかどうかを判断し、安定直進中であることが判った
場合のみ、ステップ（130）における判断が否定された
場合と同じステップ（132）に移行する。なお、安定直
進中ではなく、ある程度連続して湾曲する道路を走行し
ていた場合には、マップマッチングを次の機会に譲るこ
とになる。

ステップ（132）では、分岐する道路角度と方位角を比
較し、もっとも近い角度をもつ分岐道路を選定する。そ
して、次のステップ（133）において、選定された分岐
道路と方位角の差が、あらかじめ定めた角度θｋ（例え
ば20度）以下であるかどうかチェックし、もしそうであ
れば、車両が当該分岐道路に乗り入れたと判断し、ステ
ップ（134）にて必要なデータの書き換えを実行する。
また、分岐道路と方位角の差が角度θｋを越える場合
は、ステップ（135）において、ステップ（129）にて選
定した最寄りの節点の次に最寄りの節点に通ずる道路数
が２以下であるかどうか判断する。

この判断ステップ（135）には、既に説明したステップ
（131）〜（133）と同じ内容のステップ（136）〜（13
8）が続き、ステップ（138）の判断肯定結果を受けて、
ステップ（139）〜（143）を実行したのち、ステップ
（110）に至る。ステップ（140）では、安定直進フラグ
を倒し、次のステップ（141）では、前方節点の座標（X
pf,Ypf）でもって推定現在地（Xp,Yp）を書き換える、
いわゆるワープ処理により、マップマッチングを実行す
る。

また、判断ステップ（119）において分岐走行中である
ことが判った場合も、まず第３図（Ｅ）に示したステッ
プ（151）にて、絶対座標を更新し、ステップ（152）に
て推定現在地が交差点内にあるかどうか判断したあと、
同様のステップ（153）〜（159）を踏んで所要のマップ
マッチングを実行し、ステップ（110）に至る。

このように、上記車載用航法装置21は、推定走行軌跡と
現実の道路との整合を図るマップマッチング手段である
中央処理装置22に対し、道路地図に記載された道路を、
両端の節点を結ぶ直線の集合とみなして作成した道路情
報テーブルを与え、車両が進路変更して新しい道路に乗
り入れたと考えるときに、ステップ（126）ないし（13
4）に示したように、派生する道路の角度と車両の安定
走行方向との差が一定範囲内にある最寄りの節点を通過
節点と判断し、該当する最寄りの節点がない場合は、ス
テップ（135）ないし（139）に示したように、次に最寄
りの節点について同様の判断を下し、現実の道路と推定
走行軌跡の整合を図る構成としたから、マップマッチン
グのための道路情報テーブルに、膨大な道路情報を必要
最小限の節点データとして集約することができ、また方
位センサ２と走行距離センサ３の出力にもとづく推定結
果に累積誤差が堆積しようとも、車両が進路変更したと
きに、一定の整合条件を満たす最寄りの節点から通過節
点を割り出すことで、もっとも現実妥当性の高い現在地
推定が可能であり、一定の精度をもつ方位センサ２と走
行距離センサ３さえあれば、実用レベルを十分に越える
推定精度を得ることができる。

［考案の効果］以上説明したように、この考案は、推定走行軌跡と現実
の道路との整合を図るマップマッチング手段に対し、道
路地図に記載された道路を、両端の節点を結ぶ直線の集
合とみなして作成した道路情報テーブルを与え、車両が
進路変更して新しい道路に乗り入れたと考えられるとき
に、派生する道路の角度と車両の安定走行方向との差が
一定範囲内にある最寄りの節点を通過節点と判断し、該
当する最寄りの節点がない場合は、次に最寄りの節点に
ついて同様の判断を下し、現実の道路と推定走行軌跡の
整合を図る構成としたから、マップマッチングのための
道路情報テーブルに、膨大な道路情報を必要最小限の節
点データとして集約することができ、また方位センサと
走行距離センサの出力にもとづく推定結果に累積誤差が
堆積しようとも、車両が進路変更したときに、一定の整
合条件を満たす最寄りの節点から通過節点を割り出すこ
とで、もっとも現実妥当性の高い現在地推定が可能であ
り、一定の精度をもつ方位センサと走行距離センサさえ
あれば、実用レベルを十分に越える推定精度を得ること
ができる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の車載用航法装置の一実施例を示す
回路構成図、第2,3図は、それぞれ第１図に示した中央
処理装置に必要な道路情報テーブル及びこの道路情報テ
ーブルを用いたマップマッチング動作を説明するための
フローチャート、第４図は、従来の車載用航法装置の一
例を示す回路構成図である。２……方位センサ,3……走行距離センサ,21……車載用
航法装置,22……中央処理装置,23……道路情報記録媒
体。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、方位センサと、走行距離セン
サと、ディスプレイ装置と、道路地図情報記録媒体か
ら、道路地図と前記道路地図に記載された道路を両端の
節点を結ぶ直線の集合とみなして作成された道路情報テ
ーブルを読み取る読み取り装置と、前記方位センサと走
行距離センサとの出力から車両の現在位置を推定し、前
記ディスプレイ装置に道路地図と車両の現在位置をとも
に表示する中央処理装置とを備え、前記中央処理装置
は、前記道路情報テーブルからのデータに基づき、車両
が進路変更して新しい道路に乗り入れたと考えられると
きに、派生する道路の角度と車両の安定走行方向との差
が一定範囲内にある最寄りの節点を通過節点と判断し、
該当する最寄りの節点がない場合は、次の最寄りの節点
について同様の判断を下し、推定走行軌跡と現実の道路
との整合を図るマップマッチング手段を設けたことを特
徴とする車載用航法装置。