JPH1047983A - 車両位置検出装置 - Google Patents

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推定位置を算出す
る。 【構成】 推定位置算出手段18より得られた道路上の複
数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により複数の移動位置が算出される。次
に、ＧＰＳ受信機である位置取得手段14により取得され
た絶対位置から隣接する道路に近傍する複数点と複数の
移動位置との間の複数のルートをルート算出手段17によ
り算出する。最後に、推定位置算出手段18より当該ルー
ト上に複数の推定位置を算出し、これらの複数の推定位
置を評価し、表示用現在位置選択手段19による最も妥当
なものをディスプレイ5 上に現在位置として表示する。

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は、ノードとリンク
から構成されている。ノードを分岐点として、リンクを
分岐点間の道路として考えてよい。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、リンクの距離
およびリンク番号を有している。

【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】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（以下、「第一の
問題」と呼ぶ）。

【０００９】また、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
信し測位したため絶対位置が不正確な状態のとき、この
位置検出方法は、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（以下、「第二の問題」と呼
ぶ）。

【００１０】これらの第一の問題と第二の問題を解決す
る車両位置検出装置が出願されており（特願平８−５２
９７１号）、問題を解決する手段は以下のとおりであ
る。第一の問題に対しては、図２のように大きく外れな
いうちに（例えば、所定の短時間毎に）ＧＰＳ受信機に
よる測位を行い、その都度、現在位置の修正を行って行
けば、運転者は戸惑うおそれがない。

【００１１】第二の問題に対しては、図３のように、Ｇ
ＰＳ受信機で測位できない状態でも、例えば、最後に測
位した車両絶対位置ｇn-2 点に対して、一定時間後の移
動位置Ｍn-1 点、Ｍn 点とから道路上に車両の推定位置
Ｓn-1 点、Ｓn 点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
とが可能である。また、カルマンフィルタを使えば過去
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】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術で
は、高速道路のような１本道を想定して１つの推定位置
を算出している。これに対して、図４のように、道路ａ
と道路ｂが徐々に分岐してゆく場合、方位センサの誤差
により道路ａまたは道路ｂのいずれの道路に推定位置を
算出したらよいかわからない。また、図５のように、道
路ａと道路ｂが近接した分岐点がある場合、距離センサ
の誤差により道路ａまたは道路ｂのいずれの道路に推定
位置を算出したらよいかわからない。この結果、ディス
プレイ上の自車位置である推定位置を算出されないた
め、運転者は正しく自車位置を知ることができなかっ
た。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
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、ルートを算出する
ルート算出手段、推定位置を道路上に算出する推定位置
算出手段と、推定位置の中から表示用の現在位置を選択
する表示用現在位置選択手段からなり、以下の特徴を有
する。

【００１４】地図メモリから得られる道路上において複
数の現在位置Ｓn-1 点の１の現在位置Ｓn-1 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、分岐した道路に対応した一定時間後の移動位置Ｍn
点を１以上、移動位置算出手段により算出する。この移
動位置算出手段による移動位置Ｍn 点の算出を他の現在
位置Ｓn-1 点についても行う。

【００１５】次に、一定時間後に位置取得手段から取得
する絶対位置ｇn 点から道路上に近傍点Ｇn 点を複数設
定する。更に、ルート算出手段により複数の近傍点Ｇn
点と複数の移動位置Ｍn 点との組み合わせからなる１以
上のルートを算出する。このルート算出手段により得ら
れた複数のルートの中から１のルート上の内分点である
推定位置Ｓn 点を推定位置算出手段により算出する。こ
の推定位置算出手段による推定位置Ｓn 点の算出は、ル
ートの数だけ行われる。従って、最大、現在位置Ｓn-1
点の数とルートの数の積の個数の推定位置Ｓn 点が算出
される。その後、これらの複数の推定位置Ｓn 点の中か
ら１の表示用の現在位置を選択する表示用現在位置選択
手段により、現在位置を選択され出力装置により地図と
ともに表示される。

【００１６】請求項２に記載の車両位置検出装置は、以
下の特徴を有する。複数の推定位置Ｓn 点から１の表示
用現在位置を選択するに際し、各推定位置Ｓn 点から絶
対位置ｇn 点までの距離による評価を行う。距離による
評価の結果が最もよい推定位置Ｓn 点を基準に所定の数
の推定位置Ｓn 点を選択する。なお、この所定の数の推
定位置Ｓn 点を新たな現在位置Ｓn 点とし、次の時刻の
推定位置を算出するための基礎となる。次に、この選択
された各々の推定位置Ｓn 点から絶対位置ｇn 点への方
位による評価を行う。この方位による評価の結果が最も
よい現在位置を表示用現在位置とする。

【００１７】請求項３に記載の車両位置検出装置は、以
下の特徴を有する。推定位置Ｓn 点を算出する際に、移
動位置Ｍn 点に係る誤差Ems （以下、移動位置誤差Ems
と呼ぶ）と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）とから
構成されるカルマンフィルタを通じて、移動位置Ｍn点
と近傍Ｇn 点とから推定位置Ｓn 点を算出する。移動位
置誤差Ems は、現在位置に固有の誤差Es（以下、現在位
置誤差Esと呼ぶ）と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）とから
算出される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。 １．記号の定義 この発明の実施の形態を説明するために使用する記号の
意味を以下に記述する。 ｎ…時刻 ｉ…時刻ｎ−１における現在位置の個数 ｋ…時刻ｎ−１における１の現在位置に対する移動位置
の個数 ｊ…近傍点の個数 ｍ…移動距離 ｒ…ルートの数 Ｓn-1,i…現在位置 ｇn…絶対位置 Ｇn,j…近傍点 Ｍn,i,k…移動位置 Ｓn,i,r…推定位置

【００１９】２．ブロック図 図６は、本発明の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、ルート算出手段１７、推定位置算出手段１８および
表示用現在位置選択手段１９から構成される。

【００２１】３．表示用現在位置の算出 ３−１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。図７のように一
定時間後に位置取得手段から取得する絶対位置ｇ0 の近
傍点Ｇ0,j （図７の場合、j は１と２である）を求め、
これを初期化時の現在位置とすることを図８〜図１２を
用いて説明する。

【００２２】図１０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１０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
（Ｓ１）。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７のよ
うにＳ１で得た絶対位置ｇ0 点から道路上に近傍の点を
設定する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近傍点Ｇ0,1 点
Ｇ0,2 点を現在位置Ｓ0,1 点とＳ0,2 点とみなす（Ｓ
５）。

【００２３】次に、近傍点探索サブルーチンは、絶対位
置ｇ0 点に近傍の道路であるリンクの上のＧ0,1 点Ｇ0,
2 点（図７の場合）の算出を目的とする。図１１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無限大の値、例え
ば１６ビットのマイコンならそのマイコンが扱うことが
できる最大値である６５５３５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（Ｔ４）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、まだ全て検査（Ｔ４）されてい
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ｇ
0 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,j 点の
座標と垂線の距離を算出する。

【００２４】図８のように、垂線とその線分の交点Ｇ0,
j 点の座標が、両端ａｂの座標の間に位置する場合は、
交点Ｇ0,j 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９のように、垂線とその線分
の交点Ｇ0,j 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（Ｔ
６）。Ｔ７において、このＴ６で算出した垂線の長さと
所定の距離（例えば、２００メートル）とを比較し、Ｔ
６で算出した垂線の長さの方が短かければ（True）、Ｔ
８へ移行し、Ｔ６で算出した垂線の長さとリンク番号を
図１２の近傍点管理テーブルに各レコードの絶対位置か
ら近傍点までの距離が小さいものから大きなものへ昇べ
き順に並ぶように挿入する。（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。こうして、近傍点管理テーブルの中から距離が小さ
い近傍点２個を選択する場合には図７のようになる。

【００２５】３−２走行中の表示用現在位置の算出 （１）概要 図１３を基に車両の走行中の表示用現在位置の算出の概
要を説明する。図１３のフローチャートにおいて、まず
初期化時にカウンタｎに１を代入する（Ｓ１００）。現
在位置Ｓn-1,i から移動距離ｍの地点に位置する複数の
移動位置Ｍn,i,k 点を算出する（Ｓ２００）。Ｓ３００
において、位置取得手段から絶対位置ｇn が測位できた
なら（True）、Ｓ４００へ移行し、測位できなければ
（Fault ）、Ｓ６００へ移行する。絶対位置ｇn 点から
所定の距離内の近傍の道路上の点である近傍点Ｇn,j 点
を算出する（Ｓ４００）。移動位置Ｍn,i,k 点から近傍
点Ｇn,j 点までを連結する移動位置Ｍn,i,k 点と近傍点
Ｇn,j 点の組みとルートを算出する（Ｓ５００）。Ｓ６
００においては、絶対位置ｇn 点が測位できたならＳ５
００で求めた各々のルート上に推定位置Ｓn,i,r 点を算
出し、絶対位置ｇn 点が測位できないならばＳ２００の
現在位置Ｓn-1,i 点を推定位置Ｓn,i 点とみなす。推定
位置Ｓn,i,r 点若しくは推定位置Ｓn,i 点から絶対位置
ｇn 点までの距離により各々の推定位置を評価し、評価
後の一定の個数の推定位置Ｓn,i 点を新たな現在位置Ｓ
n,i 点とする（Ｓ７００）。更に新たな現在位置Ｓn,i
点を絶対位置ｇn 点への方位により評価し、これらの中
から１の表示用現在位置を選択する（Ｓ８００）。Ｓ８
００で選択した表示用現在位置を道路地図と共にディス
プレイ上に表示（Ｓ９００）し、カウンタｎを加算する
（Ｓ１０００）。以上のＳ２００〜Ｓ１０００までを繰
り返す。

【００２６】（２）移動位置の算出 移動位置の算出について、図１４の道路の図と図１５の
移動位置点算出サブルーチンを用いて説明する。図１４
は、現在位置Ｓn-1,i 点から移動距離ｍの地点に位置す
る２点の移動位置Ｍn,i,k 点（ｋは１と２）を算出する
図である。図１５のサブルーチンは、図１４に対応して
１の現在位置Ｓn-1,i 点から移動位置Ｍn,i,k 点を算出
するサブルーチンである。従って、このサブルーチン
は、現在位置の個数ｉの数だけコールされる。

【００２７】初期化作業として、積算距離メモリに０メ
ートルを代入し（Ｓ２０１）、カウンタｋに１を代入す
る（Ｓ２０２）。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,i 点が位置する１本のリンクを取
得する（Ｓ２０３）。Ｓ２０３で取得したリンクにおい
て、現在位置Ｓn-1,i 点から進行方向の端点までの距離
を算出し、これを積算距離メモリに代入する（Ｓ２０
４）。Ｓ２０３で取得したリンクについてリンク番号と
Ｓ２０４で算出した距離とを１レコードとして図１６の
スタックに入れる。

【００２８】次に、Ｓ２０６において、スタックにレコ
ードが存在するなら（True）、Ｓ２０７へ移行し、存在
しないならば（Fault ）、リターンする。スタックにレ
コードが存在するなら、スタックからレコードを取り出
す（Ｓ２０７）。Ｓ２０８において、積算距離メモリの
値が移動距離ｍよりも小さいなら（True）Ｓ２０９へ移
行し、大きいなら（Fault ）Ｓ２１４へ移行する。Ｓ２
０９において、スタックから取り出した１レコードのリ
ンクにつき、車両進行方向に接続されたリンクが存在す
るなら（True）、Ｓ２１０へ移行し、存在しないならば
（Fault ）、Ｓ２０８へ移行する。図１７の移動位置管
理テーブルに移動位置Ｍn,i,k 点までの情報であるリン
ク番号、積算距離及び次のレコードへのポインタを記入
する（Ｓ２１０）。Ｓ２１１において、接続先のリンク
が複数本存在するなら（True）、Ｓ２１２へ移行し、存
在しないならば（Fault ）、Ｓ２１３へ移行する。Ｓ２
０７で取り出した１レコードの中の距離を積算メモリの
値に加算する（Ｓ２１３）。Ｓ２０８において、積算距
離メモリの値が移動距離ｍよりも大きいなら（Fault
）、スタックから取り出したレコードのリンク上で移
動距離ｍに達する点を算出し、これを移動位置Ｍn,i,k
点とする（Ｓ２１４）。図１７の移動位置管理テーブル
に移動位置Ｍn,i,k 点の情報である座標、リンク番号、
及び積算距離を記入する（Ｓ２１５）。最後に、ｋに１
を加える（Ｓ２１６）。

【００２９】（３）近傍点の算出 位置取得手段から絶対位置ｇn 点を測位できれば、既に
説明した図１１の近傍点探索サブルーチンがコールさ
れ、図７のように近傍点Ｇn,j 点が算出される。

【００３０】（４）移動位置から近傍点までのルートの
算出 図１９のルート探索サブルーチンを使って移動位置Ｍn,
i,k 点から近傍点Ｇn,j 点のルートを算出する。例え
ば、図１８のようにリンク番号＃１、＃２、＃３の上に
移動位置Ｍn,i,1 点、Ｍn,i,2 点、Ｍn,i,3 点が夫々位
置し、リンク番号＃１１、＃１２の上に近傍点Ｇn,1
点、Ｇn,2 点が夫々位置し、リンク番号＃１、＃２、＃
３からリンク番号＃１１、＃１２へは道路ネットワーク
化されているとする。この図１８の道路ネットワークに
対して移動位置点Ｍn,i,1 、Ｍn,i,2、Ｍn,i,3 から近
傍点Ｇn,1 、Ｇn,2 へルート探索サブルーチンを使え
ば、最大、６ルート（リンク番号＃１から＃１１、＃１
から＃１２、＃２から＃１１、＃２から＃１２、＃３か
ら＃１１、＃３から＃１２）を求めることができる（こ
のとき、ルート探索サブルーチンは６回コールされ
る）。以下に、図１９により、このルート探索サブルー
チンの動作を説明する。

【００３１】初期化として、積算距離メモリに０メート
ルを代入する（Ｓ５０１）。Ｓ５０２において、移動位
置管理テーブルに移動位置Ｍn,i,k 点が存在するか否か
を調べる。存在すれば（True）、Ｓ４０２へ移行し、存
在しなければ（Fault ）、リターンする。Ｓ５０３で
は、移動位置管理テーブルから移動位置Ｍn,i,k 点を１
個取り出す（Ｓ５０３）。取り出された移動位置Ｍn,i,
k 点が位置するリンクのリンク番号と距離０メートルと
を１レコードとしてスタックに入れる（Ｓ５０４）。Ｓ
５０５において、スタックにレコードが存在するか否か
を調べ、存在すれば（True）、Ｓ５０６へ移行し、存在
しなければ（Fault ）、Ｓ５０２に移行する。スタック
から１レコードを取り出し、１レコード内の距離の値を
積算距離メモリに代入する（Ｓ５０６）。Ｓ５０７にお
いて、スタックから取り出した１レコード内のリンク番
号は、各近傍点が位置するリンクのリンク番号に一致す
るか否かを調べる。一致すれば（True）、Ｓ５０８へ移
行し、一致しなければ（Fault ）、Ｓ５０９へ移行す
る。Ｓ５０８へ移行した場合は、移動位置Ｍn,i,k 点か
ら近傍点Ｇn,j 点へのルートが求まったことを意味し、
図２０の移動位置−近傍点間ルート管理テーブルにおい
て、次のルートを記入するためのポインタ付けを行い、
Ｓ５０５へ戻る（Ｓ５０８）。一方、Ｓ５０９へ移行し
た場合は、ルート探索を続ける。Ｓ５０９において、ル
ート探索範囲を制限するために、積算距離メモリの値と
移動位置誤差Ems の値を比較し、積算距離メモリの値が
大きければ（Fault ）Ｓ５０５へ戻り、移動位置誤差Em
s の値が大きければ（True）、Ｓ５１０へ移行する。Ｓ
５１０においては、スタックから取り出した１レコード
のリンクにつき、車両進行方向に接続されたリンクが存
在するなら（True）Ｓ５１１へ移行し、存在しないなら
ば（Fault ）Ｓ５０５へ戻る。ルートの接続を図るべ
く、図２０の移動位置−近傍点間ルート管理テーブルの
１レコードにルート情報であるリンク番号、積算距離及
び次のレコードへのポインタを記入する（Ｓ５１１）。
Ｓ５１２において、接続先のリンクが複数本存在するな
ら（True）Ｓ５１３へ移行し、存在しないならば（Faul
t ）Ｓ５１４へ移行する。Ｓ５０６で取り出した１レコ
ードの中の距離を積算メモリの値に加算し、Ｓ５０５へ
戻る（Ｓ５１４）。

【００３２】以上の手順に従えば、移動位置Ｍn,i,k 点
から近傍点Ｇn,j 点までのルートの探索が可能である。
このルート探索の手法は、上記の手順以外に最短時間や
最短距離のルートを算出するダイクストラ法等のアルゴ
リズムがあり、このアルゴリズムを使ってもよい。

【００３３】（５）推定位置の算出 図１９のルート探索サブルーチンにより算出された移動
位置Ｍn,i,k 点から近傍点Ｇn,j 点へのルート上に推定
位置Ｓn,i,r 点を図２１の推定位置の算出サブルーチン
で算出する。この推定位置Ｓn,i,r 点は、移動位置Ｍn,
i,k 点から近傍点Ｇn,j 点までのルート上で距離に応じ
た一定比率で求めた地点である。推定位置の算出サブル
ーチンは各ルート毎にコールされる。

【００３４】図２１の推定位置の算出サブルーチンのＳ
６０３において、Ｓ６０５の式で使用する係数Ｋに所定
の値、例えば、０．５を代入する。０．５を代入する理
由は、通常移動位置誤差Ems とＧＰＳ誤差Egが同程度の
大きさであるからである。Ｓ６０４においては、移動位
置−近傍点間ルート管理テーブルにルートが存在するか
否かを検査し、存在すれは（True）Ｓ６０５へ移行し、
存在しないならば（Fault ）リターンする。移動位置−
近傍点間ルート管理テーブル内のルートを構成するリン
ク情報の距離、移動位置点座標及び近傍点座標に基づ
き、推定位置点Ｓn,i,r を式（１）により算出する（Ｓ
６０５）。

【数１】

【００３５】（６）推定位置の評価 図２１の推定位置の算出サブルーチンにより各ルート毎
に算出された推定位置Ｓn,i,r 点から次の時刻における
新たな現在位置点を絞り込むため、図２２の推定位置点
評価サブルーチンをコールする。

【００３６】Ｓ７０１において各推定位置点の評価が終
了したか否か、即ち、ｉ×ｒ回ループしたか否かを検査
する。評価回数（ループ回数）は、時刻ｎ−１における
現在位置の個数ｉとルートの数ｒの積である。この検査
が終了するまで（Fault ）はＳ７０２を実行し続け、評
価が終了すれば（True）Ｓ７０３へ移行する。推定位置
Ｓn,i,r 点から絶対位置ｇn 点への距離の評価の値は、
式（２）の評価関数ＦＰn,i,m により算出さる。係数ａ
は、0.01〜0.10程度の値を使用している。この程度の値
にした理由は、式（２）の第１項の値を大きくしないた
めである。評価の値が小さい程、評価の結果が高く、よ
り妥当な推定位置である（Ｓ７０２）。

【数２】

【００３７】各推定位置の評価が終了すれば、Ｓ７０３
へ移行する。新たな現在位置を絞り込むべく、すべての
評価関数ＦＰn,i,m の値の中から最も小さい値のものか
ら順にｉ個だけ、Ｓn,i,r の値をＳn,i へ移す。また、
次の時刻における式（２）の計算に使用するために、Ｆ
Ｐn,i,m の値をＦＰn,i へ移す（Ｓ７０３）。

【００３８】（６）表示用現在位置の選択 図２２の推定位置評価サブルーチンで評価・選択された
新たな現在位置Ｓn,i点の中から表示用の現在位置とし
て妥当なものを図２３の表示用現在位置選択サブルーチ
ンで選択する。Ｓ７０３で得られたＦＰn,i の値の中で
最小値のＦＰn,iminを選択する（Ｓ８０１）。[ＦＰn,i
min]の二乗値に一定の経験値αを加えた範囲内である新
たな現在位置Ｓn,i 点を選択する（Ｓ８０２）。αは0.
20程度の値を使用している。0.20程度にした理由は、マ
イコンの処理速度を鑑み、処理しうる個数の新たな現在
位置Ｓn,i 点を選択できるからである。Ｓ８０２で選択
された新たな現在位置Ｓn,i 点から絶対位置ｇn 点まで
の方位を評価すべく、評価関数ＦＤn,i の値を式（３）
により算出する（Ｓ８０３）。式（３）において、ＤGn
は絶対位置ｇn 点の移動方向であり、ＤSn,iは新たな現
在位置Ｓn,i 点が位置するリンクの方向であり、ＥDGn
は絶対位置の移動速度が遅くなるほど方位誤差が大きく
なる特性を有する方位誤差である。係数ｂは、0.01〜0.
10程度の値を使用している。この程度の値にした理由
は、式（２）の第１項の値を大きくしないためである。

【数３】 算出された評価関数ＦＤn,i の値の中で最も小さい値を
もつ新たな現在位置Ｓn,i 点を表示用現在位置とする
（Ｓ８０４）。Ｓ８０４で得られた表示用現在位置を地
図上に表示する（Ｓ９００）。

【００３９】４．カルマンフィルタを使用した表示用現
在位置の算出 カルマンフィルタを使用した表示用現在位置の算出にあ
たって、カルマンフィルタは、道路ネットワークが複雑
な場合も、単純な場合も関係なく同一の方法で使用され
る。従って、単純な道路を想定して、以下に説明してゆ
く。

【００４０】（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２４、２５及び２７を基に図２６のフロー
チャートにより説明する。

【００４１】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２４のようにＧ１〜Ｇ４のＧＰＳ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２５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。

【００４２】図２６のフローチャートは図１０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
ｇ0点を取得した後、Ｓ４において、図２７のように絶
対位置ｇ0 点を中心としたＧＰＳ誤差Eg0 を得る。更
に、Ｓ６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Ｅｇ０ の大きさも現在
位置誤差Es0 とみなす。

【００４３】（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２８の推定位置の算
出のフローチャートと図２９の図面により説明する。

【００４４】図２９は、前回の時刻ｎ−１に算出した現
在位置Ｓn-1,i 点、移動位置Ｍn,i,k 点及び近傍点Ｇn,
j 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,i,r を表している。なお、図２９においては、分
岐点がないためｉ、ｋ、ｒ、ｊの夫々の値は１である。
図２８のフローチャートは、図２１の推定位置の算出の
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（Ｓ６
０１〜Ｓ６０３とＳ６０６）が付加されている。

【００４５】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。

【００４６】図２８のフローチャートを説明する。Ｓ６
０１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。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
（４）により、移動位置誤差Ems を得る（Ｓ６０２）。

【数４】

【００４７】係数Ｋの値を以下の式（５）により算出す
る（Ｓ６０３）。

【数５】

【００４８】Ｓ６０４においては、移動位置−近傍点間
ルート管理テーブルにルートが存在するか否かを検査
し、存在すれは（True）Ｓ６０５へ移行し、存在しない
ならば（Fault ）リターンする。移動位置−近傍点間ル
ート管理テーブル内のルートを構成するリンク情報の距
離、移動位置点座標及び近傍点座標に基づき、推定位置
点Ｓn,i,r を式（６）により算出する（Ｓ６０５）。

【数６】

【００４９】新たな現在位置誤差Esを以下の式（７）に
より算出する（Ｓ６０６）。算出された新たな現在位置
誤差Esは、次の時刻で、推定位置を算出するのに使用さ
れる。

【数７】

【００５０】

【発明の効果】以上の本発明によれば、道路が分岐し、
互いに隣接している場合などでも、複数個の現在位置を
基に複数の推定位置を算出し、この推定位置の中から最
も妥当な推定位置を表示用現在位置とするため、運転者
に適切な自車位置である推定位置をディスプレイ上に表
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。

【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】ＧＰＳ受信機が測位できない状態において、現
在位置が道路上に位置して行く図である。

【図４】道路と道路が徐々に分岐する道路ネットワーク
を示す図である。

【図５】近接した道路と道路とからなる分岐点を有する
道路ネットワークを示す図である。

【図６】車両位置検出装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図７】初期化時における絶対位置から近傍点の算出を
示す図である。

【図８】近傍点を算出する図である。

【図９】近傍点を算出する図である。

【図１０】近傍点の算出を示すフローチャートである。

【図１１】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１２】近傍点管理テーブルを示す図である。

【図１３】本発明の処理を示す概略のフローチャートで
ある。

【図１４】移動位置の算出を示す図である。

【図１５】移動位置を算出するフローチャートである。

【図１６】スタックを示す図である。

【図１７】移動位置管理テーブルを示す図である。

【図１８】移動位置から近傍点までを示す道路ネットワ
ークの図である。

【図１９】移動位置から近傍点までのルートを探索する
フローチャートである。

【図２０】移動位置−近傍点間ルート管理テーブルを示
す図である。

【図２１】推定位置を算出するフローチャートである。

【図２２】推定位置を評価するフローチャートである。

【図２３】表示用現在位置を選択するフローチャートで
ある。

【図２４】ＧＰＳ衛星からの電波の受信を示す図であ
る。

【図２５】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２６】近傍点の算出を示すフローチャートである。

【図２７】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２８】車両走行中においてカルマンフィルタを利用
して推定位置を算出するためのフローチャートである。

【図２９】車両走行中においてカルマンフィルタを利用
して推定位置を算出する図である。

【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…ルート算出手段 １８…推定位置算出手段 １９…表示用現在位置選択手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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１以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１以上の移
   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１
   以上の近傍点と上記１以上の移動位置との間の１以上の
   ルートを算出するルート算出手段と、 上記ルート算出手段により算出された１以上のルート上
   における近傍点と移動位置とから一定時間後の１以上の
   推定位置を算出する推定位置算出手段と、 上記推定位置算出手段により算出された１以上の推定位
   置を一定時間後の１以上の現在位置とし、上記１以上の
   現在位置から１の表示用の現在位置を選択する表示用現
   在位置選択手段とを備え、 上記１の表示用の現在位置を表示装置に表示することを
   特徴とする車両位置検出装置。
2. 【請求項２】上記表示用現在位置選択手段は、１以上の
   現在位置から車両絶対位置までの距離と方位に基づき１
   の表示用現在位置を選択する請求項１に記載の車両位置
   検出装置。
3. 【請求項３】上記推定位置算出手段は、前回算出した１
   以上の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２に記載の車両位置検出装
   置。