JP2011117739A - ナビゲーションシステムおよび車載装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自車両の状態変化によって自車位置の予測精度が低下することを防止しつつ、車載装置によって表示される自車位置と実際の自車位置とのずれを低減すること。
【解決手段】車載装置の走行距離算出部が、自車両から出力される車速パルスと車速算出用係数とを用いて算出される自車速度に基づき、所定区間における第１の走行距離を算出し、携帯端末装置の走行距離算出部が、所定区間における自車両の第２の走行距離を測位衛星から提供されるＧＰＳ情報に基づき算出し、学習部が、第１の走行距離と第２の走行距離との比較結果に基づき、車速算出用係数を補正し、携帯端末装置の自車位置予測部が、車速パルスと補正された車速算出用係数とを用いて算出された自車速度に基づき、自車位置を予測するようにナビゲーションシステムを構成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車載装置と携帯端末装置とを用いて車両の位置情報を提供するナビゲーションシステムおよび車載装置に関し、特に、自車両の状態変化によって自車位置の予測精度が低下することを防止しつつ、車載装置によって表示される自車位置と実際の自車位置とのずれを低減することができるナビゲーションシステムおよび車載装置に関する。

従来、携帯端末装置と車載装置とを無線接続し相互に情報通信（連携）させることによって、携帯端末装置が有するナビゲーション機能や音楽再生機能を車載装置側で利用するナビゲーションシステムが知られている。これにより、車載装置の低価格化を図ることが可能となる。

ところが、上記のナビゲーションシステムでは、携帯端末装置および車載装置間の通信がブルートゥース（登録商標）などの比較的低速な通信方式を用いて行われるため、通信遅延によって車載装置に表示される自車位置が実際の自車位置と大きくずれてしまうことがあった。このように、車載装置に表示される自車位置と実際の自車位置とがずれると、たとえば、曲がるべき場所に気付かず直進してしまいルートから逸れてしまうといった事態が生じるおそれがあるため、問題である。

そこで、近年では、このような通信遅延等によって生じる自車位置の表示ずれを解消するための各種の手法が提案されている。たとえば、特許文献１には、地図情報の取得要求を送信してから地図情報を受信するまでに要した時間を遅延時間として推定し、推定した遅延時間と自車速度とを用いて自車位置の表示ずれを解消する技術が開示されている。ここで、特許文献１の車載装置は、タイヤの回転に応じて検出される車速パルスを用いて自車速度を算出している。

特開２００５−２５０３７号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術には、自車両の状態変化によって自車位置の予測精度が低下するという問題があった。これは、車速パルスを用いて算出される自車速度が、自車両の状態変化によって実際の自車速度からずれる場合があるためである。

たとえば、タイヤ圧の減少やタイヤチェーンの装着等によってタイヤ径が変化した場合には、単位走行距離当たりに出力される車速パルス数が変化することとなり、この結果、車速パルスから得られる自車速度が実際の自車速度とずれる場合がある。また、高速走行によってタイヤが歪んだ場合には、車速パルスが不規則に出力されることによって、正確な自車速度を算出できない場合がある。

したがって、特許文献１の技術を用いて遅延時間を推定したとしても、実際の自車速度とは異なる自車速度、すなわち、誤差が大きい自車速度を用いていたのでは、車載装置に対して正確な自車位置を表示させることができない。

これらのことから、自車両の状態変化によって自車位置の予測精度が低下することを防止しつつ、車載装置によって表示される自車位置と実際の自車位置とのずれを低減することができるナビゲーションシステムあるいは車載装置をいかにして実現するかが大きな課題となっている。

本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであって、自車両の状態変化によって自車位置の予測精度が低下することを防止しつつ、車載装置によって表示される自車位置と実際の自車位置とのずれを低減することができるナビゲーションシステムおよび車載装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、車載装置と携帯端末装置とを用いて車両の位置情報を提供するナビゲーションシステムであって、自車両から出力される車速パルスと車速算出用係数とを用いて算出される自車速度に基づき、所定区間における走行距離を算出する第１の算出手段と、前記所定区間における自車両の走行距離を測位衛星から提供される位置情報に基づき算出する第２の算出手段と、前記第１の算出手段によって算出された走行距離と前記第２の算出手段によって算出された走行距離との比較結果に基づき、前記車速算出用係数を補正する補正手段と、前記車速パルスと前記補正手段によって補正された車速算出用係数とを用いて算出された自車速度に基づき、自車位置を予測する予測手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明は、携帯端末装置と連携して自車両の位置情報を提供する車載装置であって、自車両から出力される車速パルスと車速算出用係数とを用いて算出される自車速度に基づき、所定区間における走行距離を算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された走行距離と測位衛星から提供される位置情報に基づき前記携帯端末装置によって算出された前記所定区間における自車両の走行距離との比較結果に基づき、前記車速算出用係数を補正する補正手段と、前記補正手段によって補正された車速算出用係数を前記携帯端末装置へ送信する送信手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、第１の算出手段が、自車両から出力される車速パルスと車速算出用係数とを用いて算出される自車速度に基づき、所定区間における走行距離を算出し、第２の算出手段が、所定区間における自車両の走行距離を測位衛星から提供される位置情報に基づき算出し、補正手段が、第１の算出手段によって算出された走行距離と第２の算出手段によって算出された走行距離との比較結果に基づき、車速算出用係数を補正し、予測手段が、車速パルスと前記補正手段によって補正された車速算出用係数とを用いて算出された自車速度に基づき、自車位置を予測することとしたため、自車両の状態変化によって自車位置の予測精度が低下することを防止しつつ、車載装置によって表示される自車位置と実際の自車位置とのずれを低減することができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係るナビゲーション手法の概要を示す図である。 図２は、本実施例に係る車載装置および携帯端末装置の構成を示すブロック図である。 図３は、学習レベルについて説明するための図である。 図４は、学習区間設定部による学習区間の設定処理について説明するための図である。 図５は、ＧＰＳ情報に基づき算出される走行距離と実際の走行距離との間に生じる誤差について説明するための図である。 図６は、本実施例に係るナビゲーションシステムによる効果について説明するための図である。 図７は、車載装置および携帯端末装置間の処理手順を示すシーケンス図である。 図８は、車載装置および携帯端末装置間の他の処理手順を示すシーケンス図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係るナビゲーション手法を適用したナビゲーションシステムおよび車載装置の実施例を詳細に説明する。なお、以下では、本発明に係るナビゲーション手法の概要について図１を用いて説明した後に、本発明に係るナビゲーション手法を適用したナビゲーションシステムについての実施例を図２〜図８を用いて説明することとする。

まず、実施例の詳細な説明に先立ち、本発明に係るナビゲーション手法の概要について図１を用いて説明する。図１は、本発明に係るナビゲーション手法の概要を示す図である。同図に示すように、本発明に係るナビゲーション手法では、車速パルスから自車速度を算出する際に用いられる車速算出用係数に基づき算出される走行距離を他の処理手順によって算出される走行距離と比較することによって車速算出用係数を補正する点に主たる特徴を有する。

すなわち、本発明に係るナビゲーション手法では、自車両から出力される車速パルスに基づき算出される第１の走行距離と測位衛星からの位置情報および地図情報に基づき算出される第２の走行距離との比較結果に基づいて車速算出用係数を補正する。そして、本発明に係るナビゲーション手法では、車速パルスおよび補正後の車速算出用係数を用いて自車位置を予測する。

図１の（Ａ）に示すように、本発明に係るナビゲーションシステムでは、まず、自車両に搭載された車載装置が、所定区間における自車両の走行距離を車速パルスに基づき算出する。具体的には、車載装置は、単位時間あたりの車速パルスの出力数に対して車速算出用係数を乗じることによって自車速度を算出し、算出した自車速度を積分することによって自車両の走行距離（以下、「第１の走行距離」と記載する）を算出する。

ここで、車速パルスに基づき算出される第１の走行距離は、タイヤ圧の減少や高速走行によってタイヤ径が変化すると、単位時間あたりの車速パルスの出力数が変化する結果、実際の走行距離との誤差が生じることとなる。すなわち、車速パルスに基づき算出される自車速度は、自車両の状態変化によって実際の自車速度との誤差が生じやすい。

そこで、本発明に係るナビゲーションシステムでは、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星等の測位衛星から取得される位置情報（以下、「ＧＰＳ情報」と記載する）に基づき算出される走行距離（以下、「第２の走行距離」と記載する）を実際の走行距離と仮定し、車速パルスに基づいて算出される第１の走行距離との比較結果に基づき、車速算出用係数を補正することとしている。

具体的には、車速算出用係数は、車速パルスから車速への変換値（以下、「車速用変換値」と記載する）に対して所定の補正係数（以下、「車速用補正係数」と記載する）を乗じることによって得られる係数である。そして、本発明に係るナビゲーションシステムでは、第１の走行距離と第２の走行距離との比較結果に基づいて車速用補正係数を補正することによって車速算出用係数を補正する。

より具体的には、本発明に係るナビゲーションシステムでは、乗車者が携帯する携帯端末装置が、ＧＰＳ情報に基づき第２の走行距離を算出する。そして、本発明に係るナビゲーションシステムでは、車速パルスに基づき算出される第１の走行距離でＧＰＳ情報に基づき算出される第２の走行距離を除算して得た値をあらたな車速用補正係数とし、このあらたな車速用補正係数を車速用変換値に対して乗じることによって、あらたな車速算出用係数を算出する。

これによって、本発明に係るナビゲーションシステムでは、自車両の状態変化に対応したあらたな車速算出用係数を用いて自車速度を算出することができるため、実際の自車速度との誤差を少なくすることができる。

そして、本発明に係るナビゲーションシステムでは、補正された車速算出用係数を用いて算出された自車速度に基づき、自車位置の予測を行う。

具体的には、図１の（Ｂ）に示したように、車載装置が、自車両から出力される車速パルスおよび補正後の車速算出用係数を用いて自車速度を算出し（同図の（１）参照）、算出した自車速度を携帯端末装置へ送信する（同図の（２）参照）。

一方、携帯端末装置は、取得した自車速度と、車載装置および携帯端末装置間の通信遅延を含む遅延時間とに基づき、車載装置によって表示される時点における自車位置を予測する（同図の（３）参照）。そして、携帯端末装置が、予測した自車位置に対応する地図情報を車載装置へ送信する（同図の（４）参照）。これによって、車載装置には、予測された自車位置に対応する地図情報が表示されるため、実際の自車位置との表示ずれが低減される。

このように、本発明に係るナビゲーションシステムでは、自車両の状態変化に対応した車速算出用係数を用いて算出された自車速度に基づいて自車位置を予測することとしたため、自車両の状態変化による自車位置の予測精度の低下を防止することができ、この結果、実際の自車位置との表示ずれをより確実に低減することができる。

なお、ここでは、車載装置が第１の走行距離を算出し、携帯端末装置が第２の走行距離を算出する場合について説明したが、これに限ったものではなく、携帯端末装置が第１の走行距離および第２の走行距離を算出することとしてもよい。かかる場合には、車載装置が、自車両から取得した車速パルスを携帯端末装置へ送信し、携帯端末装置が、車載装置から取得した車速パルスに基づいて第１の走行距離を算出すればよい。また、車載装置が車速算出用係数の算出を行うこととしたが、かかる処理を携帯端末装置側で行ってもよい。

また、ここでは、車速算出用係数のみを補正する場合について説明したが、本発明に係るナビゲーションシステムは、自車両に搭載されたジャイロセンサの出力値から角速度を算出する際に用いられる角速度算出用係数を補正することもできる。ここで、角速度算出用係数は、ジャイロセンサの出力値から角速度への変換値（以下、「角速度用変換値」と記載する）に対して所定の補正係数（以下、「角速度用補正係数」と記載する）を乗じることによって得られる係数である。そして、本発明に係るナビゲーションシステムでは、角速度用補正係数を補正することによって角速度算出用係数を補正する。かかる点の詳細については、実施例において後述することとする。

以下では、図１を用いて説明したナビゲーション手法を適用したナビゲーションシステムおよび車載装置についての実施例を詳細に説明する。なお、以下では、車載装置と携帯端末装置とを連携させることによって、携帯端末装置が有するＧＰＳ機能やナビゲーション機能を車載装置側で利用するナビゲーションシステムについて説明する。

図２は、本実施例に係る車載装置および携帯端末装置の構成を示すブロック図である。なお、同図には、車載装置１０および携帯端末装置２０の特徴を説明するために必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

同図に示すように、車載装置１０は、表示部１１と、近距離通信部１２と、制御部１３と、記憶部１４とを備えている。また、制御部１３は、走行距離算出部１３ａと、学習部１３ｂと、速度算出部１３ｃと、表示処理部１３ｄとを備えており、記憶部１４は、係数情報１４ａを記憶している。

一方、携帯端末装置２０は、近距離通信部２１と、ＧＰＳ情報取得部２２と、制御部２３と、記憶部２４とを備えている。また、制御部２３は、学習区間設定部２３ａと、走行距離算出部２３ｂと、自車位置予測部２３ｃと、地図画像生成部２３ｄとを備えており、記憶部２４は、遅延時間情報２４ａと、地図情報２４ｂとを記憶している。

以下では、まず、車載装置１０の各構成要素について説明する。表示部１１は、各種画像を表示するディスプレイ装置などの表示デバイスである。近距離通信部１２は、ブルートゥース（登録商標）などの近距離無線通信を用いて携帯端末装置２０との通信リンクを確立するとともに、確立した通信リンクを用いて車載装置１０／携帯端末装置２０間の通信処理を行う。ここで、ブルートゥース（Bluetooth：登録商標）とは、２．４ＧＨｚの周波数帯を用いて半径数１０ｍ程度の無線通信を行う近距離無線通信規格であり、近年では、携帯電話やパーソナルコンピュータなどの電子機器に広く適用されている。

なお、本実施例では、ブルートゥース（登録商標）を用いて車載装置１０／携帯端末装置２０間の通信を行う場合について説明するが、Ｗｉ−Ｆｉ（ワイファイ：登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（ジグビー：登録商標）といった他の無線通信規格を用いることとしてもよい。また、車載装置１０／携帯端末装置２０間の通信を有線通信で行うこととしてもよい。

制御部１３は、走行距離の算出処理、車速算出用係数や角速度算出用係数等の補正処理、車速や角速度の算出処理および地図画像の表示処理といった処理を実行する処理部である。

走行距離算出部１３ａは、自車両から出力される車速パルスと車速算出用係数とを用いて算出される自車速度に基づき、所定区間（以下、「学習区間」と記載する）における走行距離を算出する処理部である。具体的には、走行距離算出部１３ａは、携帯端末装置２０から学習開始指示を受けてから学習終了指示を受けるまでの間における自車速度を計測し、計測した自車速度を積分することによって自車両の走行距離を算出する。なお、走行距離算出部１３ａは、単位時間あたりの車速パルスの出力数に対して記憶部１４に係数情報１４ａとして記憶されている車速算出用係数を乗じることによって自車速度を算出する。

また、走行距離算出部１３ａは、自車両に搭載されたジャイロセンサの出力値と角速度算出用係数とを用いて算出される角速度に基づき、学習区間における角度変化を算出する処理部でもある。具体的には、走行距離算出部１３ａは、携帯端末装置２０から学習開始指示を受けてから学習終了指示を受けるまでの間における角速度を計測し、計測した角速度を積分することによって自車両の角度変化を算出する。なお、走行距離算出部１３ａは、ジャイロセンサの出力値と、自車両が回転していない状態で出力されるジャイロオフセット値との差に対して、記憶部１４に係数情報１４ａとして記憶されている角速度算出用係数を乗じることによって角速度を算出する。

学習部１３ｂは、走行距離算出部１３ａによって算出された第１の走行距離と携帯端末装置２０がＧＰＳ情報に基づき算出した第２の走行距離との比較結果に基づき、車速算出用係数を補正する処理部である。具体的には、学習部１３ｂは、第１の走行距離で第２の走行距離を除算して得た値をあらたな車速用補正係数とし、このあらたな車速用補正係数を車速用変換値に対して乗じることによって、あらたな車速算出用係数を算出する。そして、学習部１３ｂは、あらたに算出した車速算出用係数で記憶部１４に既に記憶されている車速算出用係数を更新する。なお、車速用変換値は、記憶部１４に記憶されているものとする。

また、学習部１３ｂは、走行距離算出部１３ａによって算出された角度変化（以下、「第１の角度変化」と記載する）と携帯端末装置２０がＧＰＳ情報に基づき算出した角度変化（以下、「第２の角度変化」と記載する）との比較結果に基づき、角速度算出用係数を補正する処理部でもある。具体的には、学習部１３ｂは、第１の角度変化で第２の角度変化を除算した値をあらたな角速度用補正係数とし、このあらたな角速度用補正係数を角速度用変換値に対して乗じることによって、あらたな角速度算出用係数を算出する。そして、学習部１３ｂは、あらたに算出した角速度算出用係数で記憶部１４に既に記憶されている角速算出用係数を更新する。なお、角速度用変換値は、記憶部１４に記憶されているものとする。

なお、学習部１３ｂは、タイヤ１回転あたりに出力される車速パルス数をＧＰＳ情報に基づいて学習する処理も行う。たとえば、学習部１３ｂは、学習区間における車速パルスの出力数を計測し、携帯端末装置２０から取得した同区間における走行距離を用いて１パルスあたりの走行距離を算出する。そして、学習部１３ｂは、算出された１パルスあたりの走行距離で予め記憶されたタイヤ１回転あたりの走行距離を除算することによって、タイヤ１回転あたりの車速パルス数を算出する。

また、学習部１３ｂは、ジャイロオフセット値の学習も行う。たとえば、学習部１３ｂは、自車両が停止している状態（ジャイロセンサの出力が理論上ゼロである状態）での出力値をジャイロオフセット値として算出する。なお、学習部１３ｂは、携帯端末装置２０から地図情報あるいはＧＰＳ情報を取得し、取得した地図情報あるいはＧＰＳ情報を用いて、自車両が直進中であると判定した場合には、ジャイロオフセット値の学習を走行中に行ってもよい。

学習部１３ｂは、学習したタイヤ１回転あたりの車速パルス数（以下、「パルス系」と記載する）やジャイロオフセット値を係数情報１４ａとして記憶部１４に記憶する。

また、学習部１３ｂは、車速算出用係数や角速度算出用係数、車速パルス系あるいはジャイロオフセット値を算出すると、自装置の学習状況を示す学習レベルを携帯端末装置２０に対して通知する。ここで、かかる学習レベルについて説明する。図３は、学習レベルについて説明するための図である。

同図に示すように、学習部１３ｂは、車速算出用係数や角速度算出用係数、車速パルス系あるいはジャイロオフセット値の算出を段階的に行っていく。具体的には、学習部１３ｂは、パルス系およびジャイロオフセット値の学習を行うと、携帯端末装置２０に対して学習レベル「１」を通知する。同様に、学習部１３ｂは、車速算出用係数および角速度算出用係数の補正を１回行うと学習レベル「２」を、２回行うと学習レベル「３」を、３回行うと学習レベル「４」を携帯端末装置２０に対して通知する。

そして、学習レベルが「４」に達した場合には、学習完了となり、学習完了時点における車速算出用係数や角速度算出用係数等を用いて自車速度や角速度の算出が行われることとなる。

一方、学習完了から一定期間が経過すると、学習部１３ｂは、学習レベルを一段階下げ、携帯端末装置２０に対して学習レベル「３」を送信する。同様にして、学習部１３ｂは、一定期間が経過するごとに学習レベルを「２」→「１」→「０」と段階的に下げていく。

このように、一定期間が経過するたびに学習レベルが一段階ずつ下がるようになっており、学習レベルが下がるごとに、学習部１３ｂによる学習処理が再び実行され、自車両の状態変化に応じたあらたな車速算出用係数や角速度算出用係数等が係数情報１４ａとして記憶されることとなる。なお、一定期間が経過するまでの間に他の学習タイミングが到来した場合には、これに応じて学習処理が再開されることとなる。また、パルス系に変化が生じた場合（たとえば、車載装置を他の車両に付け替えた場合）には、学習レベルがどの段階であっても学習レベル「０」となり、最初から学習し直すこととなる。

なお、学習部１３ｂは、後述する速度算出部１３ｃによって記憶部１４に記憶される送信時刻と表示処理部１３ｄから通知される地図画像の受信完了時刻との差分を遅延時間として算出し、算出した遅延時間を近距離通信部１２経由で携帯端末装置２０へ送信する。

なお、学習部１３ｂは、算出した遅延時間を携帯端末装置２０へ送信することなく記憶部１４に記憶しておき、車速算出用係数を算出した場合に、算出した車速算出用係数を記憶部１４に記憶した遅延時間を用いて補正することとしてもよい。

速度算出部１３ｃは、単位時間あたりの車速パルス数に対して記憶部１４に係数情報１４ａとして記憶された車速算出用係数を乗じることによって自車速度を算出する処理部である。また、速度算出部１３ｃは、ジャイロセンサの出力値と、自車両が回転していない状態で出力されるジャイロオフセット値との差に対して、記憶部１４に係数情報１４ａとして記憶されている角速度算出用係数を乗じることによって角速度を算出する。また、速度算出部１３ｃは、算出した自車速度や角速度を近距離通信部１２経由で携帯端末装置２０へ送信する。また、速度算出部１３ｃは、自車速度や角速度の送信時刻を記憶部１４へ記憶しておく。

なお、ここでは、走行距離算出部１３ａが、学習開始指示を受けてから学習終了指示を受けるまでの自車速度を計測することとしたが、かかる区間の自車速度の履歴を速度算出部１３ｃが記憶部１４に記憶しておくこととしてもよい。かかる場合、走行距離算出部１３ａは、記憶部１４から自車速度の履歴を取り出し、取り出した履歴から第１の走行距離を算出すればよい。

表示処理部１３ｄは、近距離通信部１２を介して携帯端末装置２０から取得した地図画像を表示部１１に対して表示させる処理部である。また、表示処理部１３ｄは、地図情報の受信時刻を学習部１３ｂへ通知する。

次に、携帯端末装置２０の構成について説明する。近距離通信部２１は、車載装置１０の近距離通信部１２と同様に、ブルートゥース（登録商標）などの近距離無線通信を用いて車載装置１０との通信リンクを確立するとともに、確立した通信リンクを用いて携帯端末装置２０／車載装置１０間の通信処理を行う。ＧＰＳ情報取得部２２は、ＧＰＳ衛星から提供される位置情報を含んだＧＰＳ情報を取得するデバイスである。なお、かかるＧＰＳ情報には、位置情報の他に、ＧＰＳ情報を取得した時間等が含まれていてもよい。

制御部２３は、学習区間の設定処理、第２の走行距離の算出処理、自車位置の予測、地図画像の生成といった処理を実行する処理部である。なお、制御部２３は、車載装置１０から近距離通信部２１経由で遅延時間を受信した場合に、受信した遅延時間を遅延時間情報２４ａとして記憶部２４へ記憶する処理を併せて行う。

学習区間設定部２３ａは、学習タイミングが到来したと判定した場合に、ＧＰＳ情報や地図情報に基づき、走行距離や角度変化の算出に適した区間を学習区間として設定する処理部である。ここで、学習区間設定部２３ａによる学習区間の設定処理について説明する。図４は、学習区間設定部２３ａによる学習区間の設定処理について説明するための図である。なお、同図の（Ａ）には、学習タイミングの一例を、同図の（Ｂ）には、学習区間の一例をそれぞれ示している。

学習区間設定部２３ａは、同図の（Ａ）に示したような学習タイミングが到来したと判定した場合に、学習区間の設定を行う。たとえば、学習区間設定部２３ａは、車載装置１０から前回受信した学習レベルよりも低い学習レベルを受信した場合（たとえば、学習レベル「４」受信後に学習レベル「３」を受信した場合）に、学習タイミングが到来したと判定する。これは、前回の学習から一定期間が経過しており、車速算出用係数や角速度算出用係数が現在の自車両の状態に合っていないおそれがあるためである。

また、学習区間設定部２３ａは、自車両が高速走行中である場合に、学習タイミングが到来したと判定する。これは、高速走行によってタイヤが歪み、車速パルスが不規則に出力されることによって、正確な自車速度を算出できないおそれがあるためである。

たとえば、学習区間設定部２３ａは、地図情報およびＧＰＳ情報を用いて、自車両が高速道路上に位置することを検知した場合に、自車両が高速走行中であると判定すればよい。また、学習区間設定部２３ａは、車載装置１０の速度算出部１３ｃから取得した自車速度が所定の速度（たとえば、８０ｋｍ／ｈ）以上である場合に、自車両が高速走行中であると判定してもよい。

また、学習区間設定部２３ａは、タイヤ圧の低下を検知した場合に、学習タイミングが到来したと判定する。これは、タイヤ圧の減少によってタイヤ径が変化し、単位走行距離当たりに出力される車速パルス数が変化する結果、車速パルスから得られる自車速度が実際の自車速度とずれるおそれがあるためである。

たとえば、学習区間設定部２３ａは、車載装置１０からタイヤ圧が所定値以下となったことが通知された場合に、タイヤ圧の低下を検知する。なお、車載装置１０は、車両に搭載された図示しないタイヤ圧検知装置から自車両のタイヤ圧を取得して携帯端末装置２０へ送信する。かかるタイヤ圧検知装置は、各タイヤに内蔵され、各タイヤの空気圧を圧力センサ等を用いて検出する装置である。

このようにして学習タイミングが到来したと判定すると、学習区間設定部２３ａは、乗車者によって設定されたルート情報を用いて、自車両の走行予定区間のうち走行距離や角度変化の算出に適した区間を学習区間として設定する。

たとえば、学習区間設定部２３ａは、同図の（Ｂ）に示したように、自車両の走行予定区間のうち、Ａ地点を学習開始地点として設定し、Ｃ地点を学習終了地点として設定する。ここで、Ａ地点は自車両が交差点を右折し終える地点であり、Ｃ地点は自車両が他の交差点を右折する直前の地点である。また、Ａ地点およびＣ地点間は、傾斜の少ない平坦な区間であり、途中には曲がり角（Ｂ地点）が一箇所存在する。このように、学習区間設定部２３ａは、ヨー方向の角度が一方向にのみ変化することや水平面に対する傾斜角度が所定の閾値以内であることを条件として学習区間を設定する。

すなわち、Ｓ字カーブのようにヨー方向の角度が左右両方向に変化する区間で角度変化を算出した場合には、ヨー方向の角度が一方向にのみ変化する区間で角度変化を算出した場合と比較して、角度変化の算出精度が低くなりやすい。そこで、学習区間設定部２３ａは、同図の（Ｂ）に示したように、ヨー方向の角度が一方向にのみ変化する区間を学習区間として設定することによって、角度変化を適切に算出することができる。

なお、学習区間設定部２３ａは、ヨー方向の角度が複数回変化する区間よりも１回のみ変化する区間、すなわち、ヨー方向の角度変化が一箇所にのみ存在する区間を学習区間として設定することとすれば、走行距離算出部１３ａ，２３ｂによる角度変化の算出精度をより一層高めることができる。

また、学習区間は、傾斜の少ない平坦な区間であることが望ましい。かかる点について図５を用いて説明する。図５は、ＧＰＳ情報に基づき算出される走行距離と実際の走行距離との間に生じる誤差について説明するための図である。

同図に示すように、ＧＰＳ情報に基づく走行距離は、学習開始地点および学習終了地点間の平面距離によって算出されるため、区間の高度差が考慮されない。したがって、傾斜を有する区間が学習区間として設定された場合には、ＧＰＳ情報に基づき算出される走行距離と実際の距離との誤差が大きくなり、正確な車速算出用係数や角速度算出用係数を得ることができない。

そこで、学習区間設定部２３ａは、水平面に対する傾斜角度が所定の閾値以内である区間を学習区間として設定することによって、ＧＰＳ情報に基づき算出される走行距離と実際の走行距離との誤差を少なくすることとしている。具体的には、学習区間設定部２３ａは、記憶部２４に記憶される地図情報２４ｂに高度情報が含まれているならば、かかる高度情報を用いて、水平面に対する傾斜角度が所定の閾値以内である区間を特定することができる。これによって、車速算出用係数や角速度算出用係数の補正精度を高めることができる。

なお、学習区間設定部２３ａは、地図情報に高度情報が含まれている場合には、ＧＰＳ情報に基づき算出される走行距離を高度差を考慮した走行距離に補正して用いてもよい。このようにすれば、傾斜を有する区間を学習区間から除外する必要がなくなるため、学習区間の選択肢を広げることができる。

一方、学習区間設定部２３ａは、自車両が高速道路上に位置すると判定した場合には、高速道路上の区間を学習区間として設定する。これにより、自車両が高速道路に侵入した場合に、現在使用している車速算出用係数や角速度算出用係数を高速走行に適した車速算出用係数や角速度算出用係数へ切り替えることができる。なお、学習区間設定部２３ａは、自車両が高速道路から降りた場合にも、学習区間を設定する。これにより、高速走行用に補正した車速算出用係数や角速度算出用係数を通常走行に適した車速算出用係数や角速度算出用係数へ戻すことができる。

なお、学習区間設定部２３ａは、自車両がＡ地点へ到達すると、走行距離算出部１３ａに対して学習開始指示を送信するとともに、走行距離算出部２３ｂに対して学習開始を指示する。また、学習区間設定部２３ａは、自車両がＣ地点へ到達すると、走行距離算出部１３ａに対して学習終了指示を送信するとともに、走行距離算出部２３ｂに対して学習終了を指示する。これによって、走行距離算出部１３ａは、Ａ地点およびＣ地点間の走行距離および角度変化を車速パルスやジャイロセンサの出力値に基づき算出することとなる。また、走行距離算出部２３ｂは、Ａ地点およびＣ地点間の走行距離および角度変化をＧＰＳ情報および地図情報に基づき算出することとなる。

ところで、ここでは、車載装置１０の走行距離算出部１３ａおよび携帯端末装置２０の走行距離算出部２３ｂが、走行距離や角度変化を、学習区間として設定された区間においてのみ算出する場合について説明したが、これに限ったものではない。たとえば、走行距離算出部１３ａ，２３ｂが、走行距離や角度変化の算出を常時行うとともに算出結果を記憶部１４に蓄積しておき、学習区間設定部２３ａが、蓄積した算出結果を用いて車速算出用係数や角速度算出用係数を事後的に補正することとしてもよい。

具体的には、学習区間設定部２３ａは、学習タイミングが到来したと判定した場合に、走行距離算出部１３ａ，２３ｂによって走行距離や角度変化の算出が行われた区間のうち、走行距離や角度変化の算出に適した区間を学習区間として事後的に設定する。このようにすれば、学習タイミングが到来したと判定した後に学習区間を設定する場合と比較して、車速算出用係数や角速度算出用係数の補正をより迅速に行うことができる。また、自車両が既に通過した区間を学習区間として設定するため、乗車者によってルート情報が設定されていない場合にも学習処理を行うことができる。

なお、学習区間設定部２３ａは、車両に搭載されるジャイロセンサが３次元の回転運動を計測する３軸ジャイロセンサである場合には、車両が既に通過した区間の高度を３軸ジャイロセンサを用いて特定することができる。このため、地図情報に高度情報が含まれない場合であっても、傾斜を有する区間に対して学習区間を事後的に設定することができる。

また、学習区間設定部２３ａは、走行距離および角度変化を同一の学習区間を用いて算出することとしたが、走行距離および角度変化ごとに学習区間を設定してもよい。たとえば、図４の（Ｂ）に示した場合には、学習区間設定部２３ａは、Ａ地点からＢ地点までの区間を走行距離算出用の区間とし、Ａ地点からＣ地点までの区間を角度変化算出用の区間としてもよい。かかる場合、学習区間設定部２３ａは、走行距離算出部１３ａ，２３ｂに対して、Ａ地点およびＢ地点間の走行距離およびＡ地点およびＣ地点間の角度変化を学習部１３ｂへ渡すように指示すればよい。

このように、直線区間のような自車速度の変化がなるべく少ない区間を走行距離算出用の区間として設定することによって、走行距離の算出精度を高めることができる。なお、学習区間設定部２３ａは、自車速度の変化が所定範囲の区間を走行距離算出用の区間として事後的に設定してもよい。

走行距離算出部２３ｂは、ＧＰＳ衛星から提供されるＧＰＳ情報に基づき学習区間における自車両の走行距離（第２の走行距離）を算出する処理部である。具体的には、走行距離算出部２３ｂは、学習区間設定部２３ａから学習開始指示を受けた場合に、ＧＰＳ情報取得部２２からのＧＰＳ情報の取得を開始し、学習区間設定部２３ａから学習終了指示を受けるまでのＧＰＳ情報の履歴を取る。そして、走行距離算出部２３ｂは、学習区間設定部２３ａから学習終了指示を受けた場合、ＧＰＳ情報の履歴から学習開始地点および学習終了地点間の平面距離を算出する。

また、走行距離算出部２３ｂは、かかるＧＰＳ情報の履歴を用いて、学習開始地点および学習終了地点間の自車両の角度変化（第２の角度変化）を算出する処理部でもある。たとえば、図４の（Ｂ）に示した場合には、走行距離算出部２３ｂは、Ａ地点からＢ地点への進行方向とＢ地点からＣ地点への進行方向とのなす角度（Ｂ地点における左折角度）を自車両の角度変化として算出する。

なお、走行距離算出部２３ｂは、地図情報に走行予定区間（ルート）の距離情報やカーブの角度情報が含まれる場合には、ＧＰＳ情報と地図情報とをマッチングさせることによって、第２の走行距離や第２の角度変化を算出することとしてもよい。

自車位置予測部２３ｃは、車載装置１０から近距離通信部２１経由で取得した自車速度、ＧＰＳ情報取得部２２によって取得されるＧＰＳ情報、記憶部２４に記憶された遅延時間情報２４ａおよび地図情報２４ｂに基づき、車載装置１０の表示部１１によって地図画像が表示される時点における自車位置を予測する。

具体的には、自車位置予測部２３ｃは、車載装置１０から近距離通信部２１経由で自車速度を受信すると、ＧＰＳ情報取得部２２からＧＰＳ情報を取得する。また、自車位置予測部２３ｃは、取得したＧＰＳ情報と地図情報２４ｂとを用いて現在の自車位置を特定する。そして、自車位置予測部２３ｃは、現在の自車位置から遅延時間分だけ進んだ場合の自車位置を車載装置１０から取得した自車速度と地図情報とを用いて割り出し、割り出した自車位置を地図画像生成部２３ｄへ渡す。

また、自車位置予測部２３ｃは、車載装置１０から近距離通信部２１経由で受信した角速度を用いることによって、予測した自車位置における自車両の向きをさらに予測する。具体的には、自車位置予測部２３ｃは、現在の自車位置から遅延時間分だけ進んだ場合の自車両の向きを車載装置１０から取得した角速度と地図情報とを用いて割り出し、割り出した自車両の向きを地図画像生成部２３ｄへ渡す。

なお、地図情報２４ｂは、記憶部２４に予め記憶されていてもよいし、地図情報を保有するサービスセンタから必要な地図情報のみを適宜ダウンロードすることとしてもよい。

地図画像生成部２３ｄは、自車位置予測部２３ｃから取得した自車位置および自車両の向きに対応する地図画像を記憶部２４に記憶された地図情報２４ｂを用いて生成し、生成した地図画像を車載装置１０へ送信する処理部である。このように、地図画像生成部２３ｄは、自車位置予測部２３ｃによって予測された自車位置に対応する地図情報を生成することによって、実際の自車位置との表示ずれを低減することができる。ここで、かかる効果について図６を用いて説明しておく。図６は、本実施例に係るナビゲーションシステムによる効果について説明するための図である。

同図の（Ａ）に示すように、従来のナビゲーション手法では、予め設定された車速算出用係数のみを用いて自車速度を算出していたため、自車両の状態が変化した場合には、算出した自車速度と実際の自車速度とがずれることによって、自車位置の予測精度が低下するおそれがあった（同図の（Ａ−１）参照）。一方、本実施例に係るナビゲーションシステムでは、自車両の状態変化に対応した車速算出用係数を用いて自車速度を算出するため、算出した自車速度と実際の自車速度とのずれが少なくなり、この結果、実際の自車位置との表示ズレをより確実に低減することができる（同図の（Ａ−２）参照）。

また、同図の（Ｂ）に示したように、ジャイロセンサは、長期間に亘る使用によって自車両の向きの検出精度が低下するおそれがあるため、自車両が方向転換したときに、自車両の向きが正しく表示されない場合がある（同図の（Ｂ−１）参照）。一方、本実施例に係るナビゲーションシステムでは、自車両の状態変化（すなわち、ジャイロセンサの性能変化）に対応した角速度算出用係数を用いて角速度を算出するため、自車両の向きをより正確に表示させることができる（同図の（Ｂ−２）参照）。

なお、同図の（Ｃ）に示したように、トンネルや建物内といったＧＰＳ情報を取得できない場所では、自車速度や角速度のみを用いて自車位置を予測することとなるため、本実施例のように車速算出用係数や角速度算出用係数を自車両の状態に合わせて補正することがより重要となってくる。これにより、たとえば、トンネル内の分岐点において自車両がどの方向へ向かったかをより正確に予測することができるため、自車両がルートから逸れたか否かの判定をより短時間で行うことができる。

なお、地図画像生成部２３ｄは、自車位置予測部２３ｃから取得した自車位置や自車両の向きといった情報をサービスセンタへ送信し、これら情報に対応する地図画像をサービスセンタに生成させ、サービスセンタによって生成された地図情報を取得することとしてもよい。

次に、車載装置１０および携帯端末装置２０間で実行される処理手順について説明する。まず、車速算出用係数および角速度算出用係数を学習する場合における車載装置および携帯端末装置間の処理手順について説明する。図７は、車載装置および携帯端末装置間の処理手順を示すシーケンス図である。なお、同図には、車速算出用係数および角速度算出用係数を学習する場合の処理手順を示している。

同図に示すように、携帯端末装置２０の学習区間設定部２３ａは、学習タイミングが到来したか否かを判定し（ステップＳ１０１）、到来したと判定した場合には（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、地図情報およびＧＰＳ情報に基づいて最適な学習区間を設定する（ステップＳ１０２）。

つづいて、学習区間設定部２３ａは、自車両が学習区間の始点に到達すると、車載装置１０に対して近距離通信部２１経由で学習開始指示を送信するとともに（ステップＳ１０３）、自装置の走行距離算出部２３ｂに対して学習開始を指示する。

つづいて、車載装置１０では、走行距離算出部１３ａが、携帯端末装置２０から近距離通信部１２経由で学習開始指示を受け取ると、車速パルスの出力数に基づく自車速度の計測およびジャイロセンサの出力値に基づく角速度の計測を開始する（ステップＳ１０４）。また、携帯端末装置２０では、走行距離算出部２３ｂが、学習区間設定部２３ａから学習開始の指示を受けると、ＧＰＳ情報の取得を開始する（ステップＳ１０５）。

つづいて、携帯端末装置２０では、学習区間設定部２３ａが、学習区間が終了したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。この判定は、自車両が学習区間の終点に到達したか否かにより行われる。かかる処理において、学習区間が終了したと判定すると（ステップＳ１０６、Ｙｅｓ）、学習区間設定部２３ａは、車載装置１０に対して近距離通信部２１経由で学習終了指示を送信するとともに（ステップＳ１０７）、自装置の走行距離算出部２３ｂに対して学習終了を指示する。なお、学習区間設定部２３ａは、学習区間が終了していない場合には（ステップＳ１０６、Ｎｏ）、ステップＳ１０５へ移行し、ＧＰＳ情報を取得しつづける。

つづいて、車載装置１０では、走行距離算出部１３ａが、携帯端末装置２０から近距離通信部１２経由で学習開始指示を受け取ると、学習区間において計測した自車速度および角速度からそれぞれ第１の走行距離および第１の角度変化を算出する（ステップＳ１０８）。また、携帯端末装置２０では、走行距離算出部２３ｂが、ステップＳ１０５において取得したＧＰＳ情報および地図情報に基づいて第２の走行距離および第２の角速度をそれぞれ算出する（ステップＳ１０９）。また、走行距離算出部２３ｂは、算出した第２の走行距離および第２の角速度を車載装置１０に対して送信する（ステップＳ１１０）。

つづいて、車載装置１０では、学習部１３ｂが、第１の走行距離および第２の走行距離との比較結果に基づいて車速算出用係数を算出し（ステップＳ１１１）、第１の角度変化および第２の角度変化に基づいて角速度算出用係数を算出する（ステップＳ１１２）。そして、学習部１３ｂは、算出した車速算出用係数および角速度算出用係数で記憶部１４に記憶される係数情報１４ａを更新し（ステップＳ１１３）、携帯端末装置２０に対して学習レベルを送信して（ステップＳ１１４）、処理を終了する。

なお、車載装置１０および携帯端末装置２０は、ステップＳ１１４において送信される学習レベルが「４」に到達するまで、ステップＳ１０２〜Ｓ１１４の処理を繰り返すこととなる。

次に、自車速および角速度を用いて自車位置を予測し、予測した自車位置に応じた地図画像を表示する場合における車載装置および携帯端末装置間の処理手順について説明する。図８は、車載装置および携帯端末装置間の他の処理手順を示すシーケンス図である。なお、同図には、自車速および角速度を用いて自車位置を予測し、予測した自車位置に応じた地図画像を表示する場合の処理手順を示している。

同図に示すように、車載装置１０では、速度算出部１３ｃが、車速パルスの出力数およびジャイロセンサの出力値を自車両から取得し（ステップＳ２０１）、車速算出用係数および角速度算出用係数を記憶部１４から取得する（ステップＳ２０２）。つづいて、速度算出部１３ｃは、車速パルスの出力数に対して車速算出用係数を乗じることによって自車速度を算出するとともに、ジャイロセンサの出力値に対して角速度算出用係数を乗じることによって角速度を算出する（ステップＳ２０３）。

つづいて、速度算出部１３ｃは、送信時刻を記憶したのち（ステップＳ２０４）、ステップＳ２０３において算出した自車速度および角速度を携帯端末装置２０に対して送信する（ステップＳ２０５）。

一方、携帯端末装置２０では、自車位置予測部２３ｃが、車載装置１０から自車速度および角速度を取得すると、ＧＰＳ情報取得部２２からＧＰＳ情報を取得する（ステップＳ２０６）。そして、自車位置予測部２３ｃは、ステップＳ２０５において取得した自車速度および角速度、ステップＳ２０６において取得したＧＰＳ情報、記憶部２４に記憶された遅延時間情報２４ａおよび地図情報２４ｂに基づき自車位置を予測する（ステップＳ２０７）。

つづいて、携帯端末装置２０では、地図画像生成部２３ｄが、ステップＳ２０７において予測した自車位置に対応する地図画像を生成し（ステップＳ２０８）、生成した地図画像を車載装置１０へ送信する（ステップＳ２０９）。

つづいて、車載装置１０では、表示処理部１３ｄが、携帯端末装置２０から取得した地図画像を表示部１１に対して表示させる（ステップＳ２１０）。また、車載装置１０では、学習部１３ｂが、ステップＳ２０９において地図情報を受信した時刻とステップＳ２０４において記憶した送信時刻との差分を遅延時間として算出し（ステップＳ２１１）、算出した遅延時間を携帯端末装置２０へ送信する（ステップＳ２１２）。そして、携帯端末装置２０では、制御部２３が、車載装置１０から取得した遅延時間を遅延時間情報２４ａとして記憶部２４へ記憶して（ステップＳ２１３）、処理を終了する。

上述してきたように、本実施例では、車載装置の走行距離算出部が、自車両から出力される車速パルスと車速算出用係数とを用いて算出される自車速度に基づき、所定区間における第１の走行距離を算出し、携帯端末装置の走行距離算出部が、所定区間における自車両の第２の走行距離を測位衛星から提供される位置情報に基づき算出し、車載装置の学習部が、第１の走行距離と第２の走行距離との比較結果に基づき、車速算出用係数を補正し、携帯端末装置の自車位置予測部が、車速パルスと補正された車速算出用係数とを用いて算出された自車速度に基づき、自車位置を予測することとした。

したがって、自車両の状態変化に応じて補正された車速算出用係数を用いて自車位置が予測されるため、自車両の状態変化によって自車位置の予測精度が低下することを防止しつつ、車載装置によって表示される自車位置と実際の自車位置とのずれを低減することができる。

以上のように、本発明に係るナビゲーションシステムおよび車載装置は、自車両の状態変化によって自車位置の予測精度が低下することを防止しつつ、車載装置によって表示される自車位置と実際の自車位置とのずれを低減したい場合に有用であり、特に、車載装置と携帯端末装置とを用いて車両の位置情報を提供するナビゲーションサービスを提供したい場合に適している。

１０ 車載装置
１１ 表示部
１２ 近距離通信部
１３ 制御部
１３ａ 走行距離算出部
１３ｂ 学習部
１３ｃ 速度算出部
１３ｄ 表示処理部
１４ 記憶部
１４ａ 係数情報
２０ 携帯端末装置
２１ 近距離通信部
２２ ＧＰＳ情報取得部
２３ 制御部
２３ａ 学習区間設定部
２３ｂ 走行距離算出部
２３ｃ 自車位置予測部
２３ｄ 地図画像生成部
２４ 記憶部
２４ａ 遅延時間情報
２４ｂ 地図情報

Claims (6)

1. 車載装置と携帯端末装置とを用いて車両の位置情報を提供するナビゲーションシステムであって、
   自車両から出力される車速パルスと車速算出用係数とを用いて算出される自車速度に基づき、所定区間における走行距離を算出する第１の算出手段と、
   前記所定区間における自車両の走行距離を測位衛星から提供される位置情報に基づき算出する第２の算出手段と、
   前記第１の算出手段によって算出された走行距離と前記第２の算出手段によって算出された走行距離との比較結果に基づき、前記車速算出用係数を補正する補正手段と、
   前記車速パルスと前記補正手段によって補正された車速算出用係数とを用いて算出された自車速度に基づき、自車位置を予測する予測手段と
   を備えたことを特徴とするナビゲーションシステム。
2. 前記第１の算出手段は、
   自車両に搭載されたジャイロセンサの出力値と角速度算出用係数とを用いて算出される角速度に基づき、所定区間における角度変化を算出し、
   前記第２の算出手段は、
   前記所定区間における自車両の角度変化を前記測位衛星から提供される位置情報に基づき算出し、
   前記補正手段は、
   前記第１の算出手段によって算出された角度変化と前記第２の算出手段によって算出された角度変化との比較結果に基づき、前記角速度算出用係数を補正し、
   前記予測手段は、
   前記ジャイロセンサの出力値と前記補正手段によって補正された角速度算出用係数とを用いて算出された角速度に基づき、予測した自車位置における自車両の向きをさらに予測することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーションシステム。
3. 前記補正手段は、
   ヨー方向の角度が一方向にのみ変化する区間を前記所定区間として前記第１の算出手段および前記第２の算出手段によって算出された角度変化に基づき、前記角速度算出用係数を補正することを特徴とする請求項２に記載のナビゲーションシステム。
4. 前記補正手段は、
   高速道路上の区間を前記所定区間として前記第１の算出手段および前記第２の算出手段によって算出された走行距離または角度変化に基づき、前記車速算出用係数または前記角速度算出用係数を補正することを特徴とする請求項１、２または３に記載のナビゲーションシステム。
5. 前記補正手段は、
   水平面に対する傾斜角度が所定の閾値以内である区間を前記所定区間として前記第１の算出手段および前記第２の算出手段によって算出された走行距離または角度変化に基づき、前記車速算出用係数または前記角速度算出用係数を補正することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のナビゲーションシステム。
6. 携帯端末装置と連携して自車両の位置情報を提供する車載装置であって、
   自車両から出力される車速パルスと車速算出用係数とを用いて算出される自車速度に基づき、所定区間における走行距離を算出する算出手段と、
   前記算出手段によって算出された走行距離と測位衛星から提供される位置情報に基づき前記携帯端末装置によって算出された前記所定区間における自車両の走行距離との比較結果に基づき、前記車速算出用係数を補正する補正手段と、
   前記補正手段によって補正された車速算出用係数を前記携帯端末装置へ送信する送信手段と
   を備えたことを特徴とする車載装置。

Images