JPH09243390A

JPH09243390A - 車両位置検出装置

Info

Publication number: JPH09243390A
Application number: JP5297196A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Morita; 一哉森田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1996-03-11
Filing date: 1996-03-11
Publication date: 1997-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】道路上の現在位置とＧＰＳシステムから得ら
れる絶対位置を基準に新たな道路上の現在位置を算出す
る。【構成】推定位置算出手段17より得られた道路上の現
在位置に基づき、距離取得手段12から取得された距離と
方位取得手段13より取得された方位とから移動位置算出
手段16により移動位置が算出される。更に、ＧＰＳ受信
機である位置取得手段により取得された絶対位置と移動
位置算出手段16により算出された移動位置とから推定位
置算出手段17より新たな道路上の現在位置を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線航法システ
ム、例えばＧＰＳ(Global Positioning System)を通じ
て得られる車両絶対位置（以下、単に「絶対位置」と呼
ぶ。）に基づき道路地図メモリから得られる道路ネット
ワークの道路上に適切な車両の現在位置（以下、単に
「現在位置」と呼ぶ。）として算出する位置検出装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、方位センサと距離センサとを
用いて車両の位置を検出する方式があった。この方式
は、推測航法と呼ばれており、外部の支援設備を導入し
ないので、比較的簡単に採用できる。しかし、センサに
誤差が発生するため、走行距離が増すに従って位置検出
誤差が累積する。

【０００３】そこで、上記センサにより走行軌跡を求
め、この走行軌跡と道路ネットワークとのパターンマッ
チングを行うことにより累積誤差をなくし、正確な車両
の位置を算出する地図マッチング方式が提案され、これ
を利用した車両位置検出装置が開発された。

【０００４】ところが、上記地図マッチング方式を利用
した車両位置検出装置では、分岐のない高速道路を走行
したときのように走行軌跡があまり特徴のない場合は地
図マッチングが不正確になることがあった。

【０００５】そこで、上記ＧＰＳシステムを併用して地
図マッチング方式が不正確になったときのみＧＰＳシス
テムから得られる絶対位置を知り、この絶対位置を用い
て車両位置を修正して、地図マッチング方式の精度を補
う位置検出方式が提案されている（特公平７−９２３８
８号公報参照）。

【０００６】上記道路ネットワーク（以下、単に「道
路」と呼ぶ）は、ノードとリンクから構成され、ノード
は分岐点であり、リンクは分岐点間の道路と考えてよ
い。また、ノードは当該ノードに接続されているリンク
への接続情報と規制情報を有し、リンクは当該リンクに
接続されているノードへの接続情報、両端の座標、リン
クの方向およびリンクの距離を有している。

【０００７】上記ＧＰＳシステムは、軌道を周回する人
工衛星（以下、「ＧＰＳ衛星」と呼ぶ）からの電波を利
用して自己の位置を測位する技術を有する。その原理
は、所定の軌道上を周回する複数のＧＰＳ衛星が発生す
る電波の伝搬遅延時間をＧＰＳ受信機で測定し、２次元
的または３次元的な位置を測位することである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記ＧＰＳシステムを
併用した車両位置検出装置においては、ＧＰＳ受信機が
測位する絶対位置による車両位置の修正については、図
１のように、センサによる誤差が累積された後、現在位
置を大きく修正するため、運転者は戸惑うおそれがあっ
た。

【０００９】また、この位置検出方法は、車両が長いト
ンネル内を走行している時などＧＰＳ受信機が測位でき
ない状態や高層ビルにより反射したＧＰＳ衛星からの電
波をＧＰＳ受信機が受信し測位した絶対位置が不正確な
状態のとき絶対位置を利用することができなかった。こ
のとき、無理に、測位できない状態や測位できても不正
確な状態でＧＰＳ受信機が測位した絶対位置を利用して
も道路上で最も確からしい位置を素早く現在位置として
検出できず、不正確な位置を現在位置として運転者に示
し続けることになる。

【００１０】本発明は、上記の２つの問題に鑑みてなさ
れたものである。第一の問題に対しては、図２のように
ＧＰＳ受信機が測位した絶対位置を基準に道路上に現在
位置をマッチングさせるために大きく位置を修正するこ
とはなく、運転者は戸惑うおそれがない。

【００１１】第二の問題に対しては、ＧＰＳ受信機で測
位できない状態でも道路上に車両の推定位置を算出しつ
づけることにより再び測位したとき迅速に最も確からし
い位置を素早く検出することを目的とする。また、本発
明によれば過去に算出した現在位置に含まれる誤差と現
在の位置に含まれる誤差とを加味して最も確からしい現
在位置を算出するため大きく現在位置が道路からはずれ
ることはない。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１記載の車両位置検出装置は、軌道を周回する
複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信し、絶対位置を測位
する上記ＧＰＳ受信機である位置取得手段、道路ネット
ワークデータを格納する地図メモリ、車速センサとして
エンジンコントロールユニット（以下、「ＥＣＵ」と呼
ぶ）若しくは車輪速センサから得られる距離情報を取得
する距離取得手段、方位センサとして絶対方位を検出す
る地磁気センサ若しくは相対方位を検出するジャイロか
ら得られる方位情報を取得する方位取得手段、車両の移
動位置を算出する移動位置算出手段、推定位置を道路上
に算出する推定位置算出手段とからなり、以下の特徴を
有する。

【００１３】地図メモリから得られる道路上の現在位置
Ｓ点を起点として、方位取得手段から得られる車両の進
行方向の道路に沿って、距離取得手段から得られる距離
情報に基づき一定時間後の移動位置Ｍ点を移動位置算出
手段により算出する。

【００１４】次に、一定時間後に位置取得手段から取得
する絶対位置ｇ点から道路上に最近傍Ｇ点を設定する。
推定位置算出手段によりこの最近傍Ｇ点と移動位置Ｍ点
との２点間の道路上の内分点である推定位置Ｓ点を算出
する。この推定位置Ｓ点を新たな現在位置Ｓ点として道
路上に出力装置により重畳表示する。

【００１５】請求項２に記載の車両位置検出装置は、現
在位置に固有の誤差Es（以下、現在位置誤差Esと呼ぶ）
を含む現在位置Ｓ点を道路上の起点として方位取得手段
から得られる車両の進行方向の道路に沿って、距離取得
手段を通じて、車速センサの出力値から得られる距離に
累積した誤差Em（以下、距離誤差Emと呼ぶ）を含む距離
情報により一定時間後の移動位置Ｍ点を算出する。この
移動位置Ｍ点に係る誤差Ems （以下、移動位置誤差Ems
と呼ぶ）は、現在位置誤差Esと距離誤差Emを含む。

【００１６】次に、位置取得手段から得られるＧＰＳ受
信機の測位精度に係る誤差Eg（以下ＧＰＳ誤差Egと呼
ぶ）を含む絶対位置ｇ点に、最も近い道路上の最近傍Ｇ
点を求める。更に、移動位置誤差Ems と上記ＧＰＳ誤差
Egとで構成されるカルマンフィルタを通じて、移動位置
Ｍ点と最近傍Ｇ点とから推定位置Ｓ点を算出し、この推
定位置Ｓ点を新たな現在位置Ｓ点とする。

【００１７】請求項３に記載の車両位置検出装置は、位
置取得手段から得られる絶対位置ｇ点から、最も近い道
路上の最近傍Ｇ点を求めるとき、以下の特徴を有する。
移動位置Ｍ点を中心とした移動位置誤差Ems の範囲内に
絶対位置ｇ点が存在する場合、その範囲内で車両がこれ
まで進んできた道路と今回進んでゆくと予想される道路
を対象に最近傍Ｇ点を設定するための道路を探索する。
反対に絶対位置ｇ点がその範囲内に位置しない場合、メ
モリ制御部が管理する道路ネットワークデータのすべて
の道路を対象に最近傍Ｇ点を設定するための道路を探索
する。

【００１８】請求項４に記載の車両位置検出装置は、現
在位置Ｓ点から道路に沿って、移動位置Ｍ点を算出する
とき、道路ネットワーク上に分岐点があった場合に次の
処理を行う。移動位置誤差Ems の範囲内に分岐点と絶対
位置ｇ点が存在し、最近傍Ｇ点を探索するとき、分岐点
を基準とした目的地の方向と分岐点を基準とした道路の
方向とを比較して目的地の方向に最も近い方向の道路を
選択することを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施例を、
添付図面を参照して詳細に説明する。１．ブロック図図３は、車両位置検出装置の構成を示すブロック図であ
る。この車両位置検出装置は、ＧＰＳ衛星からの電波を
受信するアンテナ５、車速情報を出力する車速センサ
３、方位情報を出力する方位センサ４、地図専用ディス
クＤに格納されている道路ネットワークデータを取得す
るＣＤドライブ２を備えている。これらの出力は、車両
位置検出装置本体１へ与えられる。また、車両位置検出
装置本体１は、車両位置検出装置本体１が算出する現在
位置を道路と共に表示するディスプレイ６を備えてい
る。

【００２０】車両位置検出装置本体１の内部は、メモリ
制御部１１、距離取得手段１２、方位取得手段１３、位
置取得手段１４、出力制御部１５、移動位置算出手段１
６、推定位置算出手段１７から構成される。

【００２１】２．現在位置の算出（１）初期位置の設定車両位置検出装置は、概ね、初期化時の状態と電源入力
後の車両の走行中の状態に分けられる。ここでは、図４
〜図６の図を基に図７と図８のフローチャートにより、
初期化時の現在位置の算出を説明する。

【００２２】図７は、電源入力後やリセット後に初めて
測位した絶対位置ｇ0 点に基づき道路上の現在位置を算
出するフローチャートである。図７において、電源入力
等をした時に時刻を管理するカウンタｎに０を代入する
と共に位置取得手段14から絶対位置ｇ0 点を得る（Ｓ
１）。このｇ0 点を中心として２０ｋｍ四方程度の道路
ネットワークデータをＣＤドライブ２及びメモリ制御部
11を通じて、地図専用ディスクＤから取得する（Ｓ
２）。この道路ネットワークデータに基づき、図４のよ
うにＳ１で得た絶対位置ｇ0 点から道路上に最近傍の点
である最近傍Ｇ0 点を設定する最近傍探索サブルーチン
をコールする（Ｓ３）。このサブルーチンコールにより
得られた最近傍Ｇ0 点を現在位置Ｓ0 点とみなす（Ｓ
５）。

【００２３】次に、最近傍点探索サブルーチンは、絶対
位置ｇ0 点に最近傍の道路であるリンクの上のＧ0 点の
算出を目的とする。図８よりこのサブルーチンを説明す
る。メモリの初期化の処理として、垂線の長さをストア
するメモリに−１を代入する（Ｔ１）。地図専用ディス
クＤからメモリ制御部11に取得された、絶対位置ｇ0点
を中心とした２０ｋｍ四方程度の道路ネットワークをす
べて検査したかを確認する（Ｔ２）。この確認によりす
べて検査したなら（True）、本サブルーチンの処理を終
了し、検査が残っているなら（Fault ）、Ｔ３へ移行す
る。２０ｋｍ四方程度の道路ネットワークを構成する複
数のブロックの中から１ブロックを取得する（Ｔ３）。
この１ブロック内の道路ネットワークをすべて検査（Ｔ
４）したなら（True）、次のブロックを検査すべくＴ２
へ移行し、次のブロック内の道路ネットワークを検査す
る。一方、まだ検査（Ｔ４）していないなら（Fault
）、Ｔ５へ移行し、ブロック内から１本のリンクを取
得する。１本のリンクの両端の座標とｇ0 点の座標に基
づき、ｇ0 点からその１本のリンクの両端の座標に対す
る線分に垂線をおろし、交点Ｇ0 点の座標を算出する。

【００２４】図５のように、垂線とその線分の交点Ｇ0
点の座標が、両端ａｂの座標の間に位置する場合は、交
点Ｇ0 点の座標からｇ0 点の座標までの距離を垂線の長
さとする。反対に、図６のように、垂線とその線分の交
点Ｇ0 点の座標が、両端ａｂの座標の間に位置しない場
合は、両端の座標からｇ0 点の座標までの距離をそれぞ
れ求め、いずれか短い方を垂線の長さとする（Ｔ６）。
Ｔ７において、このＴ６で算出した垂線の長さと垂線の
長さを格納したメモリの値とを比較し、Ｔ６で算出した
垂線の長さの方が短かければ（True）、Ｔ８へ移行し、
Ｔ６で算出した垂線の長さにより垂線の長さを格納する
メモリの内容を更新する（Ｔ８）。Ｔ６で算出した垂線
の長さの方が長ければ（Fault ）、Ｔ４へ移行する。

【００２５】（２）走行中の現在位置の算出図９を基に図８、図１０及び図１１により、車両の走行
中の現在位置の算出について説明する。図９は、前回に
算出した現在位置Ｓn-1 点に依存する移動位置Ｍn 点と
最近傍Ｇn 点により新たな現在位置Ｓn 点の算出する図
である。図１０のフローチャートにおいて、カウンタｎ
に１を代入し（Ｓ７）、移動位置点算出サブルーチンを
コールする（Ｓ８）。なお、本サブルーチンの説明につ
いては、後で述べる。

【００２６】Ｓ１１では、位置取得手段から絶対位置ｇ
n 点を測位できなければ（Fault ）、Ｓ１６へ移行し、
移動位置Ｍn 点を新たな現在位置Ｓn 点とする（Ｓ１
６）。一方、位置取得手段から絶対位置ｇn 点を測位で
きれば（True）、Ｓ１２へ移行し、最近傍点探索サブル
ーチンコールされる。最近傍点探索サブルーチンコール
は、図８で既に説明したように絶対位置ｇn 点の最近傍
の道路上の点であるＧn点を算出する。

【００２７】次に、Ｓ８とＳ１２のサブルーチンコール
で得られた移動位置Ｍn 点と最近傍Ｇn 点とから道路上
にＭn 点とＳn 点の間の距離とＳn 点とＧn 点の間の距
離の一定の比を満たす推定位置Ｓn 点を算出する（Ｓ１
３）。Ｓ１３で算出した推定位置Ｓn 点を新たな現在位
置Ｓn 点とする（Ｓ１４）。最後に、カウンタｎを進め
ると共に、必要な道路ネットワークデータを地図専用デ
ィスクより得る。現在位置を道路上にディスプレイ上に
重畳表示する（Ｓ１８）。

【００２８】ここで、コールされた移動位置点算出サブ
ルーチンについて説明する。図１１において、積算距離
メモリに０を代入する（Ｕ１）。メモリ制御部11にある
道路ネットワークから前回のカウンタの値に対応（カウ
ンタが１の場合は、前回のカウンタは０であり。）する
現在位置Ｓn-1 点が位置する１本のリンクを取得する
（Ｕ２）。その１本のリンクにおいて、現在位置Ｓn-1
点から進行方向の端点までの距離を算出し、この算出さ
れた値を積算距離メモリに代入する（Ｕ３）。

【００２９】次に、積算距離のメモリの値が、距離取得
手段12から得られる移動距離ｍより小さければ（Tru
e）、Ｕ５に移行し、接続先のリンクを得る。積算距離
のメモリの値が、距離取得手段12から得られる移動距離
ｍより大きければ（Fault ）、Ｕ７へ移行する（Ｕ
４）。Ｕ５では、車両進行方向の接続先のリンクを取得
する。このリンクの長さを積算距離メモリの値に加算
し、Ｕ４へ移行する（Ｕ６）。Ｕ７では、Ｕ４の判断の
結果、取得されたリンク上に移動距離ｍが達する点があ
ると認められるので、この点を算出し、移動位置Ｍn 点
とする。この移動位置Ｍn点の算出後、図１０のフロー
チャートのＳ１１へリターンする。

【００３０】３．カルマンフィルタを使用した現在位置
の算出（１）初期位置の設定カルマンフィルタは、現在位置誤差Esと距離誤差Emとか
ら成る移動位置誤差Ems 及びＧＰＳ誤差Egを構成要素と
してフィルタを形成する。ここでは、初期位置の設定時
においてＧＰＳ誤差Egの取得後の現在位置誤差Esの設定
について、図１２〜１４を基に図１５のフローチャート
により説明する。現在位置誤差Esは、ＧＰＳ誤差Egに依
存する。ＧＰＳ誤差EgはＧＰＳ衛星の位置の状態により
決定される。例えば、図１２のようにＧ１〜Ｇ４のＧＰ
Ｓ衛星からの電波をＧＰＳ受信機Ｒが受信できたとす
る。このときＧ１〜Ｇ４及びＲで構成される多面体の体
積をＶとする。このＶの逆数はＤＯＰと呼ばれ、ＤＯＰ
は車両の真の位置を中心に測位する絶対位置がばらつく
程度を表す。更に、このＤＯＰとＧＰＳ誤差Egは、図１
３のグラフように比例関係を有し、ＤＯＰの大きさより
ＧＰＳ誤差Egが分かる。なお、ＤＯＰはＧＰＳ受信機に
より算出され、グラフの傾きはＧＰＳ衛星より得られ
る。従って、ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星の電波を受信
すると、ＧＰＳ誤差Egを算出できる。

【００３１】図１５のフローチャートは図７の初期化時
の現在位置の算出のフローチャートにＳ４とＳ６を付加
したものである。即ち、位置取得手段14より絶対位置ｇ
0 点を取得した後、Ｓ４において、図１４のように絶対
位置ｇ0 点を中心としたＧＰＳ誤差Egを得る。更に、Ｓ
６において、最近傍Ｇ0 点の位置を現在位置Ｓ0 点とみ
なしたとき、ＧＰＳ誤差Egの大きさも現在位置誤差Esと
みなす。

【００３２】（２）走行中の現在位置の算出ここでは、カルマンフィルタの残りの構成要素である距
離誤差Emと移動位置誤差Ems 及びカルマンフィルタを使
用した現在位置の算出について、図１６の図を基に、図
１７、図１１及び図８のフローチャートにより説明す
る。図１６は、前回の時刻ｎ−１に算出した現在位置Ｓ
n-1 、移動位置Ｍn 及び最近傍Ｇn 点から、それぞれの
誤差の大きさを加味したカルマンフィルタを通じて得ら
れた現在の時刻ｎにおける現在位置Ｓn を表している。
図１７のフローチャートは、図１０の走行中の現在位置
の算出のフローチャートにＧＰＳ誤差Eg、及び移動位置
誤差Ems によるカルマンフィルタを利用しているステッ
プ（Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１３の１、Ｓ１５、及びＳ１７）
が付加されている。

【００３３】移動位置誤差Ems は、現在位置誤差Esと距
離誤差Emに依存するものなので、これらの２乗平均で算
出される。現在位置誤差Esは、初期化時に算出される
か、前回の時刻であるカウンタn-1 に算出されたもので
ある。一方、距離誤差Emは、車速センサから得られる車
速パルス数に累積する移動距離に含まれる。車種によっ
て車速パルスの幅や間隔が異なるため、誤差Emが発生す
るのである。

【００３４】図１７のフローチャートを説明する。カウ
ンタｎに１を代入し（Ｓ７）、移動位置点算出サブルー
チンをコールする（Ｓ８）。図１１の移動位置点算出サ
ブルーチンは、移動位置Ｍn 点の算出後、Ｓ９へリター
ンする。

【００３５】Ｓ９において、予め、メモリ制御部11に格
納されている移動距離誤差Emを得る。Ｓ１０では、初期
化時に算出されるか、前回の時刻であるカウンタn-1 に
算出された現在位置誤差Esと距離誤差Emについて、これ
らの２乗平均を以下の式（１）により、移動位置誤差Em
s を得る。

【数１】

【００３６】Ｓ１１では、位置取得手段から絶対位置ｇ
n 点を測位できなければ（Fault ）、Ｓ１６へ移行し、
移動位置Ｍn 点を新たな現在位置Ｓn 点とする（Ｓ１
６）と共に、距離誤差Emの値を新たな現在位置誤差Esと
みなす（Ｓ１７）。一方、Ｓ１１において位置取得手段
から絶対位置ｇn 点を測位できれば（True）、Ｓ１２へ
移行し、最近傍点探索サブルーチンコールされる。図８
の最近傍点探索サブルーチンコールは、絶対位置ｇn 点
の最近傍の道路上の点であるＧn 点を算出する。

【００３７】次に、Ｓ８とＳ１２のサブルーチンコール
で得られた移動位置Ｍn 点と最近傍Ｇn 点を、移動位置
誤差Ems と現在位置誤差Esとからなるカルマンフィルタ
（以下の式（２）と（３））に入力して、推定位置Ｓn
点を算出する（Ｓ１３の１）。

【数２】

【数３】

【００３８】Ｓ１３の１で算出した推定位置Ｓn 点を新
たな現在位置Ｓn 点とする（Ｓ１４）と共に、新たな現
在位置誤差Esを以下の式（４）により算出する（Ｓ１
５）。

【数４】

【００３９】最後に、カウンタｎを進めると共に、必要
な道路ネットワークデータを地図専用ディスクより得
る。現在位置を道路上にディスプレイ上に重畳表示する
（Ｓ１８）。

【００４０】（３）移動位置誤差Ems の範囲内における
最近傍点の設定ここでは、移動位置誤差Ems を基礎とした範囲内に絶対
位置ｇn 点が存在するか否かにより、最近傍Ｇn 点の探
索方法を処理時間の短縮を目的とした構成の一部変更を
図１８の図と図１９及び図２０のフローチャートにより
説明する。図１８は移動位置Ｍn 点を中心とした移動位
置誤差Ems を基礎とした範囲と絶対位置ｇn 点の位置関
係を示す図である。絶対位置ｇn 点がその範囲内に位置
するなら、最近傍Ｇn 点の探索の対象となるリンクを、
その範囲内で、Ｍn 点が位置するリンクを含め、Ｍn 点
が位置するリンクとネットワークとしてつながりのある
リンクを基準に探索する。図１９のフローチャートは、
図１７のフローチャートに移動位置誤差Ems の範囲内に
絶対位置ｇn 点が存在するか否かにより最近傍点Ｇn 点
を算出するサブルーチン（図２０）をＳ１２の１に付加
されている。以下に図２０のフローチャートを説明す
る。

【００４１】絶対位置ｇn 点が移動位置Ｍn 点を中心と
したＣ×Ems の範囲内に位置するか否かを検査する（Ｖ
１）。ここで、Ｃは定数であり、地図専用ディスクＤに
格納された地図ネットワークの密度によって決定され
る。例えば、地図ネットワークが密なら、Ｃを１とし、
疎なら２以上の数としてもよい。もし、絶対位置ｇn 点
がＣ×Ems の範囲外に位置するなら（Fault ）、Ｖ１０
の最近傍点探索サブルーチン（図８のフローチャート）
により、最近傍Ｇn 点を算出し、リターンする。

【００４２】絶対位置ｇn 点がＣ×Ems の範囲内に位置
するなら（True）、垂線の長さをストアするメモリに−
１を代入し（Ｖ２）、メモリ制御部11にある道路ネット
ワークから現在位置Ｓn-1 が位置する１本のリンクを取
得する（Ｖ３）。更に、Ｖ４でメモリ制御部11から取得
したリンクの本数が所定の数に達したか否かを検査し、
達したなら（True）、図１９のフローチャートのＳ１３
の１へリターンする。達していなければ（Fault ）、Ｖ
５へ移行する。

【００４３】Ｖ５では、取得した１本のリンクの両端の
いずれか一方の点が、Ｃ×Ems の範囲内に位置するか否
かを検査する。１本のリンクの両端の点がその範囲に入
らないなら（Fault ）、Ｖ９へ移行し、現在位置Ｓn-1
の進行方向に沿った次のリンクをメモリ制御部11から取
得する。１本のリンクの両端のいずれか一方の点がその
範囲に入るなら（Fault ）、Ｖ６へ移行する。

【００４４】１本のリンクの両端の座標とｇ0 点の座標
に基づき、ｇ0 点からその１本のリンクの両端の座標に
対する線分に垂線をおろし、交点Ｇ0 点の座標を算出す
る。図５のように、垂線とその線分の交点Ｇ0 点の座標
が、両端の座標の間に位置する場合は、交点Ｇ0 点の座
標からｇ0 点の座標までの距離を垂線の長さとする。反
対に、図６のように、垂線とその線分の交点Ｇ0 点の座
標が、両端の座標の間に位置しない場合は、両端の座標
からｇ0 点の座標までの距離をそれぞれ求め、いずれか
短い方を垂線の長さとする（Ｖ６）。Ｖ７において、こ
のＶ６で算出した垂線の長さと垂線の長さを格納したメ
モリの値とを比較し、Ｖ６で算出した垂線の長さの方が
短かければ（True）、Ｖ８へ移行し、Ｖ６で算出した垂
線の長さにより垂線の長さを格納するメモリの内容を更
新する（Ｖ８）。Ｖ６で算出した垂線の長さの方が長け
れば（Fault ）、Ｖ９へ移行する。Ｖ４でメモリ制御部
11から取得したリンクの本数が所定の数に達したなら
（True）、図１９のフローチャートのＳ１３の１へリタ
ーンする。

【００４５】（４）走行中の分岐点の処理ここでは、走行中の分岐点の処理に関する構成の一部変
更を、図２１と図２２の図を基に図２３〜図２６のフロ
ーチャートにより説明する。図２３のフローチャート
は、図１９のフローチャートに走行中の分岐点の処理を
含むサブルーチン（図２４と図２５）をＳ８の１とＳ１
２の２に付加されている。分岐点の処理が必要になるの
は次の２つの場合である。一つは、時刻ｎにおいて現在
位置Ｓn-1点から進行方向に沿った道路上で移動位置Ｍn
点を算出するとき、途中で分岐点がある場合（図２
１）である。他は、移動位置誤差Ems を基礎とする範囲
内で最近傍Ｇn 点を探索する場合（図２２）である。以
下に移動位置Ｍn 点を算出する場合の分岐点の処理を図
２４のフローチャートで、最近傍Ｇn 点を算出する場合
の分岐点の処理を図２５のフローチャートで説明する。

【００４６】図２４のフローチャートにおいて、積算距
離メモリに０を代入する（Ｗ１）。メモリ制御部11にあ
る道路ネットワークから前回のカウンタの値に対応（カ
ウンタが１の場合は、前回のカウンタは０であり。）す
る現在位置Ｓn-1 点が位置する１本のリンクを取得する
（Ｗ２）。その１本のリンクにおいて、現在位置Ｓn-1
点から進行方向の端点までの距離を算出し、この算出さ
れた値を積算距離メモリに代入する（Ｗ３）。

【００４７】Ｗ４において、積算距離のメモリの値が、
距離取得手段12から得られる移動距離ｍより小さければ
（True）、Ｗ５に移行し、接続先のリンクを得る。積算
距離のメモリの値が、距離取得手段12から得られる移動
距離ｍより大きければ（Fault ）、Ｗ７へ移行する（Ｗ
４）。Ｗ５では、取得したリンクの進行方向に対する接
続先が分岐点しているか否かを検査し、分岐しているな
ら、妥当なリンクを選択するサブルーチンがコールされ
る。

【００４８】次に、この分岐点のリンク選択サブルーチ
ンについて説明する。図２６のフローチャートのＹ１に
おいて、取得したリンクの進行方向の接続先の数を検査
する。接続先の数が２以上なら分岐していると判断し
（True）、Ｙ２へ移行する。接続先の数が１なら分岐し
ていない判断し（Fault ）、図２４のフローチャートの
Ｗ６へリターンする。Ｙ２では、接続先の数だけメモリ
制御部11から接続先のリンクを取得し、分岐点を基準と
して接続先のリンクの座標からリンクの方向を知る。Ｙ
３では、分岐点を基準とした目的地の方向がＹ２で求め
たリンクの方向に近いリンクを選択し、図２４のフロー
チャートのＷ６へリターンする。

【００４９】Ｗ５のリターン後、サブルーチンコールに
より得たリンクについて、リンクの長さを積算距離メモ
リの値に加算し、Ｗ４へ移行する（Ｗ６）。Ｗ７では、
Ｗ４の判断の結果、取得されたリンク上に移動距離ｍが
達する点があると認められるので、この点を算出し、移
動位置Ｍn 点とする。

【００５０】分岐点においてリンクを選択しつつ、移動
位置誤差Ems の範囲を加味して、絶対位置ｇn 点の最近
傍の道路上の点であるＧn 点を算出する最近傍点探索サ
ブルーチンコールを図２５のフローチャートを用いて説
明する。

【００５１】絶対位置ｇn 点が移動位置Ｍn 点を中心と
したＣ×Ems の範囲内に位置するか否かを検査する（Ｘ
１）。ここで、Ｃは定数であり、地図専用ディスクＤに
格納された地図ネットワークの密度によって決定され
る。例えば、地図ネットワークが密なら、Ｃを１とし、
疎なら２以上の数としてもよい。もし、絶対位置ｇn 点
がＣ×Ems の範囲外に位置するなら（Fault ）、Ｘ１１
の最近傍点探索サブルーチン（図８と同じ）により、最
近傍Ｇn 点を算出し、図２３のフローチャートのＳ１２
の２へリターンする。

【００５２】絶対位置ｇn 点がＣ×Ems の範囲内に位置
するなら（True）、垂線の長さをストアするメモリに−
１を代入し（Ｘ２）、メモリ制御部11にある道路ネット
ワークから現在位置Ｓn-1 が位置する１本のリンクを取
得する（Ｘ３）。更に、Ｘ４でメモリ制御部11から取得
したリンクの本数が所定の数に達したか否かを検査し、
達したなら（True）、図２３のフローチャートのＳ１２
の２へリターンする。達していなければ（Fault ）、Ｘ
５へ移行する。

【００５３】Ｘ５では、既に説明した分岐点リンク選択
サブルーチン（図２６）をコールして、目的地の方向に
沿う妥当なリンクを取得し、Ｘ６へ移行する。Ｘ６で
は、取得した１本のリンクの両端のいずれか一方の点
が、Ｃ×Ems の範囲内に位置するか否かを検査する。１
本のリンクの両端の点がその範囲に入らないなら（Faul
t ）、Ｘ１０へ移行し、現在位置Ｓn-1 の進行方向に沿
った次のリンクをメモリ制御部11から取得する。１本の
リンクの両端のいずれか一方の点がその範囲に入るなら
（Fault ）、Ｘ７へ移行する。

【００５４】１本のリンクの両端の座標とｇ0 点の座標
に基づき、ｇ0 点からその１本のリンクの両端の座標に
対する線分に垂線をおろし、交点Ｇ0 点の座標を算出す
る。図５のように、垂線とその線分の交点Ｇ0 点の座標
が、両端の座標の間に位置する場合は、交点Ｇ0 点の座
標からｇ0 点の座標までの距離を垂線の長さとする。反
対に、図６のように垂線とその線分の交点Ｇ0 点の座標
が、両端の座標の間に位置しない場合は、両端の座標か
らｇ0 点の座標までの距離をそれぞれ求め、いずれか短
い方を垂線の長さとする（Ｘ７）。Ｘ８において、この
Ｘ７で算出した垂線の長さと垂線の長さを格納したメモ
リの値とを比較し、Ｘ７で算出した垂線の長さの方が短
かければ（True）、Ｘ９へ移行し、Ｘ７で算出した垂線
の長さにより垂線の長さを格納するメモリの内容を更新
する（Ｘ９）。Ｘ７で算出した垂線の長さの方が長けれ
ば（Fault ）、Ｘ１０へ移行する。更に、Ｘ４でメモリ
制御部11から取得したリンクの本数が所定の数に達した
なら（True）、図２３のフローチャートのＳ１２の２へ
リターンする。

【００５５】以上のように分岐点における処理を説明し
た。しかし、分岐点において誤ったリンクを選択した場
合は、最近傍Ｇn 点と移動位置Ｍn の距離が離れてゆく
ので、ある所定の値を越えたとき、現在位置を初期位置
設定し直せばよい。

【００５６】

【発明の効果】以上の本発明によれば、ＧＰＳ受信機が
車両の絶対位置を測位できない時や測位するのが困難な
時でも道路上に車両の推定位置を算出し続けるため、現
在位置が大きく道路からはずれることはなく、再び測位
したときも迅速に確からしい現在位置を表示できる。加
えて、過去の誤差の大きさと現在の誤差の大きさをカル
マンフィルタにより参酌しているので、より確からしい
現在位置を算出することができる。また、誤差の範囲内
に車両が進むべき道路が存在する可能性が高いので、そ
の範囲に絞ってマッチング対象の道路を得るため、より
迅速に処理が可能である。更に、マッチング時に分岐の
道路までを検査しているため、精度の高いマッチングを
実現している。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＧＰＳシステムにより現在位置を道路上に補正
する図である。

【図２】一定時間毎にＧＰＳシステムから得られた絶対
位置を道路上に補正する図である。

【図３】車両位置検出装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図４】初期化時における現在位置の算出を示す図であ
る。

【図５】最近傍点を算出する図である。

【図６】最近傍点を算出する図である。

【図７】初期化時における現在位置の算出を示すフロー
チャートである。

【図８】最近傍点を算出するサブルーチンのフローチャ
ートである。

【図９】車両走行中における現在位置の算出を示す図で
ある。

【図１０】車両走行中における現在位置を算出するため
のフローチャートである。

【図１１】移動位置を算出するサブルーチンのフローチ
ャートである。

【図１２】ＧＰＳ衛星からの電波の受信を示す図であ
る。

【図１３】測位精度に固有な誤差EgとＤＯＰの特性を示
すグラフである。

【図１４】初期化時における現在位置に固有な誤差Esを
示す図である。

【図１５】初期化時における現在位置に固有な誤差Esを
算出するためのフローチャートである。

【図１６】車両走行中においてカルマンフィルタを利用
して現在位置を算出する図である。

【図１７】車両走行中においてカルマンフィルタを利用
して現在位置を算出するためのフローチャートである。

【図１８】誤差Ems 内に絶対位置ｇn 点が位置すること
を示す図である。

【図１９】車両走行中において誤差Ems 内に絶対位置ｇ
n 点が位置することを判断して現在位置を算出するため
のフローチャートである。

【図２０】誤差Ems 内に絶対位置ｇn 点が位置すること
を認識し、最近傍点Ｇn 点を算出するフローチャートで
ある。

【図２１】分岐点を示す図である。

【図２２】分岐点を示す図である。

【図２３】車両走行中において分岐点を判断して現在位
置を算出するためのフローチャートである。

【図２４】分岐点を判断して移動位置を算出するための
サブルーチンのフローチャートである。

【図２５】分岐点を判断して誤差Ems の範囲を加味して
最近傍点を探索するためのサブルーチンのフローチャー
トである。

【図２６】分岐点において分岐先のリンクを選択するサ
ブルーチンのフローチャートである。

【符号の説明】

Ｄ…地図専用ディスク１…車両位置検出装置本体２…ＣＤドライブ３…車速センサ４…方位センサ５…アンテナ６…ディスプレイ１１…メモリ制御部１２…距離取得手段１３…方位取得手段１４…位置取得手段１５…出力制御部１６…移動位置算出手段１７…推定位置算出手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無線航法システムから得られる位置情報と
道路地図メモリから得られる道路ネットワークデータに
基づき道路上の車両の位置を検出する道路マッチング型
位置検出装置において、無線航法システムから車両絶対位置を取得する位置取得
手段と、車両の移動距離を取得する距離取得手段と、車両の方位を取得する方位取得手段と、道路ネットワークの道路上の現在位置を起点として、上
記方位取得手段から得られる車両の進行方向の向きの道
路ネットワークの道路に沿って、上記距離取得手段から
得られる距離により、一定時間後の移動位置を算出する
移動位置算出手段と、上記一定時間後に上記位置取得手段から取得する車両絶
対位置を基準に道路ネットワークの道路上に設定した最
近傍点と上記一定時間後の移動位置について、その最近
傍点とその移動位置とから一定時間後の推定位置を道路
ネットワークの道路上に算出する推定位置算出手段とを
備え、算出された推定位置を一定時間後の現在位置とすること
を特徴とする車両位置検出装置。
【請求項２】上記推定位置算出手段は、前回算出した現
在位置に含まれる誤差と、上記一定時間後の移動位置に
含まれる誤差と、上記一定時間後の車両絶対位置に含ま
れる誤差とに基づきカルマンフィルタを通じて推定位置
を算出する請求項１記載の車両位置検出装置。
【請求項３】上記推定位置算出手段は、上記前回算出し
た現在位置に含まれる誤差と、上記一定時間後の移動位
置に含まれる誤差とを基準とした所定の範囲内で上記最
近傍点を設定することにより推定位置を道路ネットワー
クの道路上に算出する請求項２記載の車両位置検出装
置。
【請求項４】上記移動位置算出手段は、道路ネットワー
クの道路上の現在位置を起点として、上記方位取得手段
から得られる車両の進行方向の向きの道路ネットワーク
の道路に沿って、上記距離取得手段から得られる距離に
より、一定時間後の移動位置を算出するとき、道路ネッ
トワークの道路上に分岐点が存在した場合、その分岐点
と車両絶対位置との位置関係から分岐先の道路を選択す
ることを特徴とする請求項１記載の車両位置検出装置。