JPH0833304B2

JPH0833304B2 - 移動体の現在位置表示装置

Info

Publication number: JPH0833304B2
Application number: JP1247150A
Authority: JP
Inventors: 信幸今井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1989-09-22
Filing date: 1989-09-22
Publication date: 1996-03-29
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPH03108606A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、移動体の現在位置を求めながら、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。

従来技術従来、例えば不案内地域などにおける自動車等の移動
体の運転時に、走行予定コースから外れて運転者が道に
迷うことがないように適切なガイダンスを行わせるた
め、距離センサおよび方向センサとを用いて移動体の走
行距離と進行方向とをそれぞれ検出しながら、２次元座
標上における現在位置を演算によって求め、その移動体
の走行にともない刻々と変化する現在位置を予め画面に
写し出されている道路地図上に点情報によって逐次更新
しながら表示させることにより、運転者に現在位置の確
認を行わせることができる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。

しかしてこのような移動体の現在位置表示装置では、
距離センサおよび方向センサの各センサ精度や現在位置
算出時の有効桁による演算精度などを要因とした位置誤
差の発生が否めず、移動体の走行が進むにしたがってそ
の誤差が累積されて、画面に表示される現在位置が地図
上の道路から次第に外れていき、自車が地図上における
どの道路上を走行しているのかを判断することができな
くなってしまうという問題がある。

また、たとえ算出される移動体の現在位置に誤差がな
くとも、その現在位置が表示される地図自体にデフォル
メがあれば、画面に表示される現在位置が地図上の道路
から外れてしまうことになる。

そのため従来では、地図上の道路から外れた現在位置
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る現在位置の
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処理を定期的になして、マッチ
ングがとられた道路上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）。

その際、特に、現在位置の修正の精度を低下させるよ
うなことなくパターンマッチングの処理負担を有効に軽
減させるべく、移動体の走行軌跡と地図上における道路
とをそれぞれ等長の線分によって折線近似し、その折線
近似された走行軌跡と道路との各パターンをもってマッ
チングをとるようにしている。

目的本発明は、このような移動体の走行軌跡を等長の線分
によって折線近似されたパターンと前記地図上における
道路の等長の線分によって折線近似されたパターンとの
マッチングをとって、そのマッチングがとられた道路上
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
うにしたものにあって、特に、ランダムなパターンをえ
がく走行軌跡の折線近似を簡単な処理によって行わせる
ことができるようにした移動体の現在位置表示装置を提
供するものである。

構成以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について
詳述する。

第１図は本発明に係る移動体の現在位置表示装置の構
成例を示すもので、例えば移動体のタイヤの回転に応じ
て単位走行距離ごとのパルス信号を出力する距離センサ
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、距離センサ１からのパル
ス信号数をカウントして移動体の走行距離を計測すると
ともに、方向センサ２の出力信号にしたがってその進行
方向をわり出すことにより、その求められた走行距離お
よび進行方向にもとづいて移動体の一定走行距離ごとに
おけるＸ−Ｙ座標上の現在位置を逐次演算によって求
め、かつ移動体の現在位置表示装置全体の制御を行なわ
せるマイクロコンピュータからなる信号処理装置３と、
その信号処理装置３によって求められた移動体の走行に
したがって刻々変化するＸ−Ｙ座標上の現在位置のデー
タを順次格納し、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装置４と、予め複数の道
路地図の情報が格納されている地図情報記憶媒体５と、
その記憶媒体５から道路地図の情報を選択的に読み出す
記憶媒体再生装置６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頭上に、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
表示する表示装置７と、信号処理装置３へ動作指令を与
えるとともに、表示装置７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
設定を行なわせ、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
適宜行なわせることのできる操作装置８とによって構成
されている。

このように構成されたものでは、選択的に読み出され
た地図が表示装置７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装置３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
装置４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装置７に
送られる。

それにより、表示装置７には、例えば、第２図に示す
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ST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。

以上の構成および動作は、冒頭において説明した従来
の移動体の現在位置表示装置と同じである。

したがって、このような移動体の現在位置表示装置で
は、第３図に示すように、前述した累積誤差によって現
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。

このような移動体の現在位置表示装置にあっては、信
号処理装置３によるコンピュータ処理によって、地図上
における各道路のパターンと移動体の走行軌跡のパター
ンとのマッチングを定期的にとり、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、位置誤差を
生じている移動体の現在位置および走行軌跡の表示位置
がそのマッチングがとられた道路上にくるように修正し
ている。

その際、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。

また、移動体の走行軌跡のパターンと地図上における
道路のパターンとのマッチングをとる際、第４図に示す
ように走行軌跡RPを等長の線分S1,S2,S3,…によって折
線状に近似するとともに、地図上における各道路をも同
様に等長の線分によって折線状に近似し、それぞれ折線
近似された各線分のベクトル列をもってマッチングをと
るようにする。

しかしてこのような移動体の走行軌跡と地図上におけ
る道路とを同一条件で折線近似した各パターンをもって
マッチングをとるようにすれば、両パターンにおける各
対応する線分ごとにその方向および位置の比較をそれぞ
れなすことができるようになり、パターンマッチングの
処理負担を有効に軽減しながらパターンのマッチングを
精度良く行わせることができるようになる。

具体的なマッチング処理としては、例えば以下のよう
にして行われる。

まず、それぞれ等長の線分によって折線近似された走
行軌跡のパターンと地図上から抽出された候補道路のパ
ターンとの位置の相関にもとづく特徴量を求める。

その際、例えば、走行軌跡のパターンを道路パターン
を方向性に合わせるように所定に回転させたうえで、走
行軌跡のパターンと道路のパターンとの各対応する線分
の頭点間の距離を積算して特徴量を求める。

すなわち、第１ステップとして、走行軌跡の折線近似
されたベクトル列をとし、候補道路の折線近似されたベクトル列をとしたとき（|s1|＝|s2|＝…＝|sn|＝|r1|＝|r2|＝…＝
|rn|）、次式にしたがって走行軌跡のベクトル列の回転
角度θを求める。

ここで、ω（ｉ）は、移動体の走行が進むにしたがっ
て算出される現在位置の精度が低下するので、各ベクト
ル列のデータを用いる際に、過去のデータほどその重み付け
を小さくするように、移動体の現在位置を算出する際の
距離センサ1,方向センサ２の各センサ精度および演算精
度などに応じて予め設定されている重み関数である。

第２ステップとして、その回転角度θにしたがい、次
式（２）を用いて走行軌跡のベクトル列を回転させる。

なお、このような走行軌跡のベクトル列の回転処理を
行わせることにより、方向検出誤差分を結果的に補正で
きることになる。

第３ステップとして、その回転処理された走行軌跡の
ベクトル列と道路のベクトル列とに応じて、次式にした
がって位置の相関値ｆを求める。

次に、移動体の現在位置Ｐを求める際における距離検
出誤差を考慮に入れたうえで、その候補道路の先頭位置
ｘを一定距離＋δ（数10m）だけ道路パターンにしたが
って延長した道路のベクトル列をもって、またその候補
道路の先頭位置を一定距離−δだけ道路パターンにした
がって短縮した道路のベクトル列をもって前述と同様に
走行軌跡のベクトル列との位置の相関値ｆをそれぞれ求
める。

最終的に、それぞれ求められた相関値ｆのうちで最も
小さいものを選出し、その選出された相関値ｆがある基
準値以下のときにマッチングがとられたものと判定す
る。

そして、第５図に示すように、マッチングがとられた
道路における今回マッチング処理の対象となっているパ
ターンの先頭位置ｘに走行軌跡の現在位置Ｐがくるよう
に走行軌跡RPを平行移動させたうえで、その走行軌跡を
Ｐ点を中心に角度θだけ回転させてマッチングがとられ
た道路上に合せ込む。

このようなマッチング処理によって、地図における道
路上から外れた移動体の現在位置Ｐおよびそれに至るま
での走行軌跡の表示位置の修正が行われる。

本発明は、以上のような移動体の現在位置表示装置に
あって、移動体の走行軌跡を等長の線分によって折線近
似する場合、複数の線分にあって、その第１の線分の始
点を始点とし、第２の線分以降の線分の分割点に終点を
もつ線分の長さが所定であるか否かを各分割点ごとにみ
ていく逐次比較方式によるアルゴリズムを用いるように
したことを特徴としている。

いま例えば、第６図に示すように、移動体の走行軌跡
RPにおける連続した第１の線分Ａ（Ax,Ay）と第２の線
分Ｂ（Bx,By）が与えられたとき、第１の線分Ａの始点
を始点とし、第２の線分Ｂ上に終点をもつ一定長Ｌの線
分Ｓ（Sx,Sy）を求める場合について、以下詳述する。

この場合、一般的には、２つの線分A,Bにおけるベク
トルの内分の関係を利用した２次方程式を解くことによ
って目的の線分Ｓを求めることができる。

しかし、コンピュータ処理によってその２次方程式を
解く際に、（Ax,Ay），（Bx,By）の各データの有効桁が
大きい場合には、乗除算を用いて２次方程式を解くと、
その計算に多大の時間を要してしまう。

しかして本発明によれば、（Ax,Ay），（Bx,By）の各
データを有効桁が有限の場合、前述の逐次比較方式によ
るアルゴリズムを用いることによって、何ら複雑な演算
処理を行うことなく、目的の線分Ｓを容易に求めること
ができるようになる。

なお、ここでは移動体の走行距離と進行方向と検出し
ながら一定時間の経過ごとに移動体の現在位置を算出す
るようにしているので、そのときの移動体の走行速度に
よって走行軌跡RPにおける各線分A,Bの長さが、第６図
に示すように、それぞれ異なってくる。この場合、線分
A,Bの各先頭位置が、一定時間の経過ごとに逐次算出さ
れる移動体の現在位置となる。

本発明では、まず、第７図（ａ）に示すように、第２
の線分Ｂにおける中点m1をBx/2,By/2として求めたうえ
で、第１の線分Ａの始点ａを始点とし、第２の線分Ｂの
中点m1に終点をもつ線分S11の長さl1を、 l1²＝（Ax＋Bx/2）^２＋（ay＋By/2）^２として算出す
る。

そして、その求められたl1²の値とL²の値との比較を
行う。

そのとき、l1²＝L²であれば、S11が目的の線分Ｓであ
るとして、Sx＝Bx/2,Sy＝By/2として決定する。

また、そのときl1²＞L²であれば、第７図（ｂ）に示
すように、第２の線分Ｂにおける始点ｂと前記m1点との
間の中点m2をさらに求め、第１の線分Ａの始点ａを始点
とし、第２の線分Ｂの中点m2に終点をもつ線分S12の長
さl2を前述と同様にして算出する。

また、そのときl1²＜L²であれば、第７図（ｃ）に示
すように、第２の線分Ｂにおける終点ｃと前記m1点との
間の中点m3をさらに求め、第１の線分Ａの始点ａを始点
とし、第２の線分Ｂの中点m3に終点をもつ線分S13の長
さl3を前述と同様にして算出する。

そして、その求められたl2²またはl3²の値とL²の値と
の比較を行う。

そのとき、l2²＝L²またはl3²＝L²であれば、S12また
はS13が目的の線分Ｓであるとして、Sx,Syの各値をそれ
ぞれ前述と同様にして決定する。

また、そのときl2²＞L²であれば、第７図（ｄ）に示
すように、第２の線分Ｂにおける始点ｂと前記m2点との
間の中点m4をさらに求め、第１の線分Ａの始点ａを始点
とし、第２の線分Ｂの中点m4に終点をもつ線分S14の長
さl4を前述と同様にして算出する。

また、そのときl3²＞L²であれば、第７図（ｅ）に示
すように、前記m1点とm3点との間の中点m5をさらに求
め、第１の線分Ａの始点ａを始点とし、第２の線分Ｂの
中点m5に終点をもつ線分S15の長さl5を前述と同様にし
て算出する。

以下同様に、ln²＝L²（ｎ＝1,2,3,…）が得られない
場合には、第２の線分Ｂ上に中点mnを逐次設定して線分
Snを求めていき、線分Snの長さが一定長Ｌになったと
き、そのときの線分Snが目的の線分ＳであるとしてSx,S
yの各値を決定する。

このように本発明によれば、移動体の走行軌跡RPを等
長の線分によって折線近似するに際して、何ら多大な処
理時間を要する乗除算を用いた複雑な演算処理によるこ
となく、走行軌跡RPにおける連続した第１の線分Ａおよ
び第２の線分Ｂにあって、その第１の線分Ａの始点ａを
始点とし、第２の線分Ｂの分割点に終点をもつ線分Snが
一定長Ｌとなるか否かを各分割点ごとにみていく単純な
逐次比較を行わせるだけで、走行軌跡を折線近似する等
長の線分を迅速に求めることができ、コンピュータ処理
に最適となる。

なお、等長の線分によって折線近似された移動体の走
行軌跡とパターンマッチングの対象となる地図上の道路
にあっても同様に等長の線分によって折線近似する必要
があるが、地図にあっては、予めその各道路を等長の線
分によって折線近似したデータをメモリに記憶してお
き、マッチング処理時に候補道路の折線近似されたデー
タをメモリから適宜読み出すようにすればよい。

また本発明は、前述したように、連続した第１の線分
Ａと第２の線分Ｂとにあって、その第１の線分Ａの始点
ａを始点として、第２の線分Ｂの分割点に終点をもつ一
定長さＬをもった線分Ｓを求める場合に限らず、例えば
第８図に示すように、連続した第１ないし第３の各線分
A,B,Cにあって、その第１の線分Ａの始点ａを始点とし
て、第３の線分Ｃの分割点に終点をもつ一定長さＬをも
った線分Ｓを求める場合にも同様に適用されることはい
うまでもない。

連続した第１ないし第ｎの各線分A,B,C…,Nにあっ
て、第１の線分Ａの始点ａを始点として、第ｎの線分Ｎ
の分割点に終点をもつ一定長さＬをもった線分Ｓを求め
る場合も同様である。

なお、第９図に示すように、移動体の走行軌跡におけ
る連続した第１ないし第３の各線分A,B,Cを等長の線分S
1,S2によって折線近似するような場合、最初に第１の線
分Ａの始点ａを始点として第２の線分Ｂの分割点に終点
maをもつ一定長さＬをもった線分S1を求めたのち、次い
で、その第２の線分Ｂのma点とｃ点との間における残存
部分に着目して、その第２の線分Ｂ上のma点を始点とし
て第３の線分Ｃの分割点に終点mbをもつ一定長さＬをも
った線分S2を同様に求めるようにすればよい。

効果以上、発明による移動体の現在位置表示装置にあって
は、移動体の走行軌跡を等長の線分によって折線近似さ
れたパターンと前記地図上における道路の等長の線分に
よって折線近似された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上に走行軌跡を合せ
込んで移動体の現在位置を修正する際、連続した複数の
線分にあって、その第１の線分の始点を始点とし、第２
の線分以降の線分の分割点に終点をもつ線分の長さが所
定であるか否かを各分割点ごとに逐次みていく逐次比較
方式によるアルゴリズムを用いて、走行軌跡を等長の線
分によって折線近似するようにしたもので、走行軌跡の
折線近似を簡単な処理によって迅速に行わせることがで
きるという優れた利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による移動体の現在位置表示装置の一実
施例を示すブロック構成図、第２図は同実施例における
表示画面の一例を示す図、第３図は移動体の現在位置が
道路上から外れて表示されている状態を示す図、第４図
は移動体の走行軌跡を等長の線分によって折線状に近似
した状態を示す図、第５図はパターンのマッチングがと
られた道路上に移動体の走行軌跡を合せ込む状態を示す
図、第６図は第１の線分の始点を始点として第１の線分
に連続した第２の線分上に終点をもつ一定長の線分を示
す図、第７図（ａ）ないし第７図（ｅ）は第１の線分の
始点を始点として第１の線分に連続した第２の線分の各
分割点に終点をもつ線分をそれぞれ示す図、第８図は連
続した３つの線分における第１の線分の始点を始点とし
て第３の線分の分割点に終点をもつ一定長の線分を示す
図、第９図は移動体の走行軌跡における連続した３つの
線分に対して等長の線分によって折線近似したときの状
態を示す図である。１……距離センサ、２……方向センサ、３……信号処理
装置、４……走行軌跡記憶装置、５……地図情報記憶媒
体、６……記憶媒体再生装置、７……表示装置、８……
操作装置、RP……走行軌跡、Ｐ……現在位置

Claims

【特許請求の範囲】

【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、移動体の走行にともない刻々変化する
２次元座標上の現在位置を逐次演算によって求め、予め
記憶媒体から地図データが読み出されて所定の道路地図
が表示された画面上に移動体の現在位置の更新表示を行
わせるとともに、現在位置のデータをメモリに逐次記憶
保持させることによって得られる移動体の走行軌跡を等
長の線分によって折線近似されたパターンと前記地図上
における道路の等長の線分によって折線近似されたパタ
ーンとのマッチングをとって、そのマッチングがとられ
た道路上に走行軌跡を合せ込んで移動体の現在位置を修
正するようにした移動体の現在位置表示装置において、
連続した複数の線分にあって、その第１の線分の始点を
始点とし、第２の線分以降の線分の分割点に終点をもつ
線分の長さが所定であるか否かを各分割点ごとにみてい
く逐次比較方式によるアルゴリズムを用いて、走行軌跡
を等長の線分によって折線近似するようにしたことを特
徴とする移動体の現在位置表示装置。