JPH08313283A - ナビゲーション方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 推測航法により推測された現在位置を、衛星
から電波を受信して測位した測位位置の近傍に維持して
おくことが可能なナビゲーションを行う。 【構成】 衛星から送信される衛星情報を受信し、衛星
情報に基づいて測位位置と衛星の幾何学的配置から定ま
る測位誤差とを算出し、測位誤差に基づいて測位位置に
対応する測位範囲Ｃ_OUT を道路情報を含む地図情報上に
設定し、測位範囲Ｃ_OUT に含まれる道路情報上に生成さ
れる現在位置の候補点を参照して現在位置を推測するナ
ビゲーション方法である。特に、衛星情報から算出され
る測位位置が更新されている場合に、測位範囲Ｃ_OUT の
設定とともに測位範囲Ｃ_OUT より狭い検出範囲Ｃ_INを測
位位置に対応させて設定する。そして、検出範囲Ｃ_INに
存在する候補点の総数を計数し、候補点の総数が所定の
条件に適合している場合に、地図情報を参照して測位位
置に対応する候補点を新たに生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、ＧＰＳ（Global Pos
itioning System ）受信機を搭載したナビゲーション装
置に係り、特に、マップマッチングのために複数の現在
位置の候補点を設けるナビゲーション方法の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、移動体（例えば、自動車車両）に
搭載する位置表示装置としては、人工衛星を利用したＧ
ＰＳ型のナビゲーションに加え、自立型ナビゲーション
（推測航行（dead reckoning））による補正を行うもの
が増えている。

【０００３】ＧＰＳ衛星は、約１２時間で地球を一周す
る軌道上に配置される衛星である。ＧＰＳ型のナビゲー
ションは、３個以上のＧＰＳ衛星からの電波を受信し、
各ＧＰＳ衛星と受信点との間の受信機の時刻オフセット
を含んだ疑似距離データ、及び、各ＧＰＳ衛星の位置デ
ータに基づいて受信点の移動体位置を算出する。自立型
のナビゲーションは、車両の初期位置に対し、地磁気セ
ンサ又はジャイロ（角速度センサ）からの方位データ、
及び、走行距離センサからの走行距離に基づいて得られ
る移動体の相対移動量を加算し、新たな現在位置を決定
する方法である。

【０００４】ＧＰＳによる測位は、地理的座標上の絶対
位置を特定できるが、一定量の測位誤差を有する。ま
た、自立型ナビゲーションも、誤差が累積し、それに対
する補正が必要であるという問題を生ずる。よって、両
者を組み合わせて、より安定した測位を実現するような
ナビゲーション装置が開発されている。

【０００５】ＧＰＳ型又は自立型のナビゲーションを組
み合わせた装置においても、各ナビゲーションを単独で
用いた場合と同様に、測位された測位位置を道路データ
のうちの最も確からしい位置に対応させるマップマッチ
ング（map matching）処理が必要である。

【０００６】マップマッチング処理では、例えば、前回
までのマッチング点について、新たに測定された相対移
動距離（移動距離と移動方向とのベクトル成分）を加算
する。その加算したベクトルの先頭から、周辺に存在す
る道路データに垂線を下ろすことにより、道路上に移動
体が存在する確率が最も確からしい位置を把握する。

【０００７】ところで、道路がＹ字路のように浅い角度
で分岐するような場合、分岐点からマップマッチングを
行うと、次にマッチングさせるべき点がいずれの分岐先
の道路に存在するかが確定できない。

【０００８】そこで、この不都合の解決方法として、Ｇ
ＰＳ測位誤差に対応する範囲を「ＧＰＳ誤差円」として
設定し、マッチングをした際に当該誤差円の内部に複数
生成される次のマッチング点の候補を候補点として保持
する、という方法が発明されている。誤差円の設定方法
については、特開平４−２９４９６９号に詳しい。候補
点が生成された後は、候補点の中から表示すべき現在位
置を決定し、車両の現在位置表示が行われる。

【０００９】図５を用いて、従来の技術について説明す
る。まず、システム起動時には、前回の使用時における
バックアップされた現在位置等を使用する。システムの
初期化が終了すると、推測航法により相対移動距離が測
定され、現在位置にこの相対移動距離に基づく変位量を
加算し、新たな現在位置を推測する。

【００１０】推測航法とは独立に、定期的（例えば、１
秒毎）にＧＰＳ測位が行われる。ＧＰＳ測位が行われ、
測位位置が算出される。システムは、相対移動距離に基
づく推測航法を続ける傍ら、ＧＰＳ測位が行われたか否
かを調べる。

【００１１】ＧＰＳ測位が行われ測位位置が更新されて
いた場合、新たに得られた測位位置を中心として、一定
の半径を有するＧＰＳ誤差円を設定する。ＧＰＳ誤差円
は、ＧＰＳ衛星の幾何学的配置から算出される測位の精
度低下率と、ＧＰＳ衛星から送信される精度情報とに基
づいて設定する。

【００１２】設定されたＧＰＳ誤差円の内部における候
補点の総数を計数する。誤差円の内部に候補点が一つも
存在しない場合には、現在位置を推測すべき候補点が必
要となる。そこで、システムは、ＧＰＳ測位による現在
位置から全道路検索を行い、現在位置から垂線が下ろせ
る道路上に、新たな候補点を設ける。

【００１３】なお、すでに保持されている候補点のう
ち、新たな誤差円の外部に出た候補点は無効にされる。
以上の候補点の生成が終了すると、別のタイミングで、
現在位置の推測が行われる。複数の候補点から現在の推
測位置を求めるには、以下の条件を参照する。

【００１４】i) 測位により得られる移動方向と道路
の延在方向とのなす角度が小さいこと ii) 推測航法により得られた測位点からマッチングさ
せた道路への移動距離が最も小さいこと iii) 一方通行の道路には進行が許可された方向と逆向
きに進行しないこと iv) 過去連続してその候補点がマッチングしていたこ
と 上記条件の参照の結果、移動体の現在位置である可能性
が最も確からしい候補点を選択する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
知技術によれば、ＧＰＳ誤差円の範囲内から全ての候補
点が存在しなくなったのを契機に、初めてＧＰＳ測位に
よる現在位置に基づいた全道路探索が行われ、候補点の
生成が行われる。このため、地図上に表示する推測した
現在位置と衛星による測位位置とが遠ざかる、という問
題があった。

【００１６】推測航法には測定誤差が生ずるので、推測
航法により測位した現在位置がＧＰＳ測位に基づく測位
位置から徐々にずれることがある。このように誤差が累
積された場合には、推測航法により測位した現在位置を
なるべく早く正しいＧＰＳ測位に基づく位置に戻す必要
がある。

【００１７】そこで、本願発明は上記問題点に鑑み、推
測航法により推測された現在位置を、衛星から電波を受
信して測位した測位位置の近傍に維持しておくことが可
能なナビゲーション方法及びその装置を提供することを
課題とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のナビゲ
ーション方法は、衛星から送信される衛星情報を受信
し、衛星情報に基づいて測位位置と衛星の幾何学的配置
から定まる測位誤差とを算出し、測位誤差に基づいて測
位位置に対応する測位範囲を道路情報を含む地図情報上
に設定し、測位範囲に含まれる道路情報上に生成される
現在位置の候補点を参照して現在位置を推測するナビゲ
ーション方法であって、衛星情報から算出される測位位
置が更新されている場合に、測位範囲の設定とともに測
位範囲より狭い検出範囲を測位位置に対応させて設定
し、検出範囲に存在する候補点の総数を計数し、候補点
の総数が所定の条件に適合している場合に、地図情報を
参照して測位位置に対応する候補点を新たに生成する。

【００１９】請求項２に記載のナビゲーション装置は、
衛星から送信される衛星情報を受信し、衛星情報に基づ
いて測位位置と衛星の幾何学的配置から定まる測位誤差
とを算出し、測位誤差に基づいて測位位置に対応する測
位範囲を道路情報を含む地図情報上に設定し、測位範囲
に含まれる道路情報上に生成される現在位置の候補点を
参照して現在位置を推測するナビゲーション装置であっ
て、衛星情報から算出される測位位置が更新されている
場合に、測位範囲を設定する測位範囲設定手段と、測位
範囲より狭い検出範囲を測位位置に対応させて設定する
検出範囲設定手段と、検出範囲に存在する候補点の総数
を計数し、候補点の総数が所定の条件に適合している場
合に、地図情報を参照して測位位置に対応する候補点を
新たに生成する候補点設定手段と、を備えて構成され
る。

【００２０】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
のナビゲーション装置において、検出範囲と測位範囲と
は、衛星により測位された測位位置を中心とする略同心
円状に設定する。

【００２１】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
のナビゲーション装置において、検出範囲の半径は、測
位範囲の半径の略半分に設定する。

【００２２】

【作用】請求項１又は請求項２に記載の発明によれば、
衛星から送信される衛星情報を受信し、衛星情報に基づ
いて測位位置と衛星の幾何学的配置から定まる測位誤差
とを算出する。すなわち、衛星情報に含まれる軌道情報
を用いて衛星位置を計算し、自己の位置（測位位置）を
算出する。また、衛星情報に含まれる精度情報を参照
し、衛星位置と精度情報に基づいて、精度の低下率が計
算される。この精度の低下率を測位誤差とする。さら
に、この測位誤差に基づいて測位位置に対応する測位範
囲を道路情報を含む地図情報上に設定し、測位範囲に含
まれる道路情報上に生成される現在位置の候補点を参照
して現在位置を推測する。

【００２３】ここで、衛星情報から算出される測位位置
が更新されている場合に、以下の動作を行う。まず、測
位範囲の設定し、次いで測位範囲より狭い検出範囲を測
位位置に対応させて設定する。次に、検出範囲に存在す
る候補点の総数を計数する。

【００２４】候補点の総数が所定の条件に適合している
場合には、地図情報を参照して測位位置に対応する候補
点を新たに生成する。なお、所定の条件としては、検出
範囲内に残存する候補点の総数がゼロ又は所定の数にな
ったときを条件とすればよい。また、候補点が測定範囲
外に出た場合には、公知技術と同様に候補点を無効とし
てもよい。

【００２５】請求項３に記載の発明によれば、検出範囲
と測位範囲とは、衛星により測位された現在位置を中心
とする略同心円に設定されるので、範囲を規定するパラ
メータは、衛星による現在位置の座標とこれを中心とす
る半径のみとなる。

【００２６】請求項４に記載の発明によれば、検出範囲
の半径は、測位範囲の半径の略半分に設定するので、検
出範囲の面積が測位範囲の面積の１／４程度になる。ま
た、例えば、現在位置が存在する確率が、測位範囲と検
出範囲とで所定の比率（５０％等）になるように半径を
定めてもよい。

【００２７】

【実施例】本発明の装置に係る好適な実施例を図面を参
照して説明する。（Ｉ）構成の説明 図１に、本実施例のナビゲーション装置を示す。

【００２８】図１に示す車載用ナビゲーションシステム
は自動車の搭載され、ＣＤ−ＲＯＭに蓄積された多量の
地図情報を用いて、広範囲の現在位置検出を行う。地磁
気センサ１は移動体の進行方向の方位データを出力す
る。ジャイロ２は、移動体の回転時の角速度を検出し、
角速度データを出力する。走行距離センサ３は請求項の
相対移動距離を測位する手段に相当し、本装置が搭載さ
れた自動車の車軸の回転数を検出し、移動体の相対移動
距離を測位する。ＧＰＳ４は請求項の衛星による測位を
行う手段に相当し、ＧＰＳ衛星からの電波を受信してＧ
ＰＳ測位データを出力する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ１０
は、システムコントローラ５の制御下でＣＤ−ＲＯＭデ
ィスクから各種データを読出し出力する。システムコン
トローラ５は請求項の測位範囲及び検出範囲を更新する
手段、現在位置の候補点を生成する手段に相当する。つ
まり、方位データ、角速度データ、走行距離データおよ
びＧＰＳ測位データに基づいて、ナビゲーションシステ
ム全体の制御を行う。入力装置１４は、各種データを入
力する。

【００２９】さらに、インターフェース部６は、外部と
のインターフェース動作を行い、ＣＰＵ７はシステムコ
ントローラ５全体を制御する。ＲＯＭ８はシステムコン
トローラ５を制御する制御プログラムが格納され、ＲＡ
Ｍ９は一時的なデータを格納する。

【００３０】また、グラフックコントローラ１２は、バ
スラインを介して送られるＣＰＵ７からの制御データに
基づいて表示ユニット全体の制御を行い、バッファメモ
リ１１はＶＲＡＭ（Video RAM ）等のメモリからなり即
時表示可能な画像情報を一時的に記憶する。表示制御部
１３はグラフックコントローラ１２から出力される画像
データに基づいて液晶表示装置、ＣＲＴ等のディスプレ
イ１５を表示制御する。（ＩＩ）動作の説明 次に、本実施例の動作を図２及び図３のフローチャート
を参照して説明する。

【００３１】通常動作時、システムコントローラ５（主
として、ＲＯＭ８に搭載したプログラムにしたがって動
作するＣＰＵ７とＲＡＭ９）は、地磁気センサ１、ジャ
イロ２及び走行距離センサ３により検出されたデータに
基づいて推測航法を行う。すなわち、マップマッチング
技術を用いて、前回現在位置として推測された位置か
ら、相対移動距離を加算する。次いで、加算した移動点
から近傍に存在する道路上に垂線を下ろし、垂線が下ろ
された点を新たな現在位置として推測する。

【００３２】一方、システムコントローラ５は、推測航
法に関する動作とは独立に、ＧＰＳセンサ４からの衛星
情報に基づいて、周期的（例えば、１秒毎）にＧＰＳ測
位に基づく測位位置を測定する。

【００３３】ＧＰＳ測位が行われ、測位位置の変更が行
われている場合、本発明の誤差円の設定に移行する。測
位位置の変更が行われていない限り、推測航法による現
在位置の推測が行われる。

【００３４】さて、ＧＰＳ測位が行われていることが確
認されると、システムコントローラ５は、新たなＧＰＳ
誤差円を設定すべく、ＧＰＳ誤差円（外円＝請求項の測
位範囲）の半径を計算する（ステップＳ１）。半径の決
定には、例えば、特願平４−２９４９６９号に記載した
発明を用いる。

【００３５】外円が設定されると、外円の内側に設定す
べき内円（＝請求項の検出範囲）の半径を計算する（ス
テップＳ２）。図４に本実施例に使用するＧＰＳ誤差円
の設定例を示す。（Ａ）は通常の誤差の様子である。破
線で示す円は、内円Ｃ_INである。内円Ｃ_INは、例えば、
外円Ｃ _OUT の半径の半分の半径を有する円に設定する。
また、外円Ｃ_OUT の面積と内円Ｃ_INの面積が、所定の比
率になるように半径を調整してもよい。例えば、最も確
からしい現在位置の候補点の存在する確率が５０％とな
るような範囲が内円Ｃ_INになるように設定する。

【００３６】次に、内円Ｃ_IN内に現在位置として特定す
べき候補点が幾つあるのかを検出する。まず、カウンタ
ｎをリセットする（ステップＳ３）。外円Ｃ_OUT 内に設
定されている候補点を順次検索し、検索した候補点が内
円の内部に存在すれば、カウンタｎの内容をインクリメ
ントする（ステップＳ４）。未処理の候補点がなくなる
まで（ステップＳ５：ＹＥＳ）、検索を行う。

【００３７】候補点の検索が終了すると（ステップＳ
５：ＮＯ）、カウンタｎの数を検査する（ステップＳ
６）。カウンタｎの数がゼロでない場合（ＮＯ）、すな
わち、内円Ｃ_IN内部に候補点が存在している場合には、
新たな候補点の生成は行わず処理を終了する（図４
（Ａ）の状態に相当）。

【００３８】カウンタｎの数がゼロである場合（ＹＥ
Ｓ）、すなわち、内円Ｃ_INの内部から候補点が無くなっ
た場合（図４（Ｂ）の状態）、ＧＰＳ測位による現在位
置から、公知技術であるマップマッチング技術を用いた
全道路探索を行い、内円Ｃ_INの内部に新たな候補点を生
成する（ステップＳ７）（図４（Ｃ）の状態に相当）。

【００３９】候補点の生成のためには、従来技術で用い
られたマップマッチングの技術を用いる。すなわち、Ｇ
ＰＳによる測位位置Ｏから付近に存在する道路の上に垂
線を下ろし、その交点を候補点とする（図４（Ｃ）の候
補点Ｐ_N1、Ｐ_N2）。

【００４０】以上の新たな候補点の生成が終了すると、
システムコントローラ５は再び通常の推測航法による現
在位置の推測に移行する。すなわち、この新たな候補点
Ｐ_N1、Ｐ_N2、及び、残存している候補点Ｐ₁ 〜Ｐ₃ のそ
れぞれに対して、相対移動距離に基づく現在位置の推測
を続ける。車両の現在位置を地図情報とともにディスプ
レイに表示する場合には、複数の候補点から出発して順
次推測される現在位置を、従来技術で説明したような条
件を用いて選択し、最終的に最も確からしい現在位置を
特定する。そして、地図情報上においてこの現在位置に
相当する点に、自車位置マークを付与する。

【００４１】図３のフローチャートは、ステップＳ４の
動作を詳しく説明したものである。図３において、検索
した候補点が有効である場合（ステップＳ１１：ＹＥ
Ｓ）、この候補点とＧＰＳ測位位置Ｏとの二点間の距離
を、二点間距離ｄｉｓｔとして座標演算する（ステップ
Ｓ１２）。

【００４２】演算された二点間距離ｄｉｓｔとＧＰＳ誤
差円の半径、すなわち、外円Ｃ_OUTの半径を比較する
（ステップＳ１３）。外円Ｃ_OUT の範囲外である場合は
（ＮＯ）この候補点は必要がなくなったので、無効（メ
モリ内からデータを消去）する（ステップＳ１４）。無
効とされる候補点は、図４（Ａ）のＰ₃ 、Ｐ₄ の位置に
ある。

【００４３】二点間距離ｄｉｓｔが外円Ｃ_OUT 以内であ
る場合は（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、今度は内円Ｃ_IN
の半径と比較する（ステップＳ１５）。内円Ｃ_INの範囲
内であれば（ＹＥＳ）カウンタｎをインクリメントして
から（ステップＳ１６）、ステップＳ５（図２）に処理
を移行する。内円Ｃ_INの範囲内になければ（ステップＳ
１５：ＮＯ）、処理を行わずステップＳ５に処理を移行
する。

【００４４】上記のように、本実施例によれば、外円の
範囲内にまだ候補点が存在している間に、新たな候補点
の生成が行われる。したがって、誤差円の範囲内には必
ず候補点が存在するので、ＧＰＳ測位による測位位置と
推測航法に基づいて推測された現在位置とが離れすぎる
という不都合が生じない。（ＩＩＩ）その他の変形例 本発明の上記実施例に限らず種々の変形が可能である。

【００４５】例えば、上記実施例では外円、内円を円形
としたが、実際にＧＰＳ誤差円である楕円形に設定して
もよい。また、上記したように、内円は外円の半径の半
分である必要はなく、候補点の分布確率の対応させた所
定の半径に設定するものでもよい。

【００４６】

【発明の効果】請求項１又は請求項２に記載の発明によ
れば、検出範囲内に候補点がなくなった段階で、新たな
測位位置に基づいて候補点が生成されるので、測位範囲
内にはかならず候補点が存在する。

【００４７】したがって、推測航法による誤差が累積さ
れ、衛星から衛星情報を受信して測位された測位位置か
ら、推測航法により推測した現在位置が離れすぎること
がない。このため、測定範囲から全ての候補点がなくな
った場合に、新たに候補点の生成までをやり直す従来の
方法に比べて、地図上に表示する現在位置を、移動体の
真の現在位置に近づけておくことが可能である。

【００４８】請求項３に記載の発明によれば、上記効果
に加えて、検出範囲と測位範囲とを規定するパラメータ
が、衛星による現在位置を中心とする半径のみなので、
両範囲の更新が簡単で短時間に行える。また、候補点の
計数が簡単である。

【００４９】請求項４に記載の発明によれば、検出範囲
の半径は、測位範囲の半径の略半分に設定するので、候
補点の数を地図上における現在位置の推測に適する数に
保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のナビゲーション装置の構成例である。

【図２】実施例の処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図３】内円内の候補点数を検査する処理手順を示すフ
ローチャートである。

【図４】実施例のＧＰＳ誤差円の設定例である。

【図５】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１…地磁気センサ ２…ジャイロ（角速度センサ） ３…走行距離センサ ４…ＧＰＳ（Global Positioning System ） ５…システムコントローラ ６…インターフェース ７…ＣＰＵ ８…ＲＯＭ（Read Only Memory） ９…ＲＡＭ（Random Access Memory） １０…ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk ROM）ドライブ 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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 衛星から送信される衛星情報を受信し、
   当該衛星情報に基づいて測位位置と前記衛星の幾何学的
   配置から定まる測位誤差とを算出し、前記測位誤差に基
   づいて前記測位位置に対応する測位範囲を道路情報を含
   む地図情報上に設定し、当該測位範囲に含まれる前記道
   路情報上に生成される現在位置の候補点を参照して現在
   位置を推測するナビゲーション方法であって、 前記衛星情報から算出される測位位置が更新されている
   場合に、前記測位範囲の設定とともに当該測位範囲より
   狭い検出範囲を当該測位位置に対応させて設定し、 前記検出範囲に存在する前記候補点の総数を計数し、当
   該候補点の総数が所定の条件に適合している場合に、前
   記地図情報を参照して前記測位位置に対応する候補点を
   新たに生成することを特徴とするナビゲーション方法。
2. 【請求項２】 衛星から送信される衛星情報を受信し、
   当該衛星情報に基づく測位位置と前記衛星の幾何学的配
   置から定まる測位誤差とを算出し、前記測位誤差に基づ
   いて前記測位位置に対応する測位範囲を道路情報を含む
   地図情報上に設定し、当該測位範囲に含まれる前記道路
   情報上に生成される現在位置の候補点を参照して現在位
   置を推測するナビゲーション装置であって、 前記衛星情報から算出される測位位置が更新されている
   場合に、前記測位範囲を設定する測位範囲設定手段と、 前記測位範囲より狭い検出範囲を当該測位位置に対応さ
   せて設定する検出範囲設定手段と、 前記検出範囲に存在する前記候補点の総数を計数し、当
   該候補点の総数が所定の条件に適合している場合に、前
   記地図情報を参照して前記測位位置に対応する候補点を
   新たに生成する候補点設定手段と、を備えたことを特徴
   とするナビゲーション装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のナビゲーション装置に
   おいて、 前記検出範囲と前記測位範囲とは、前記衛星により測位
   された測位位置を中心とする略同心円状に設定すること
   を特徴とするナビゲーション装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のナビゲーション装置に
   おいて、 前記検出範囲の半径は、前記測位範囲の半径の略半分に
   設定することを特徴とするナビゲーション装置。