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JP2907937B2 - 移動体の位置検出装置 - Google Patents

移動体の位置検出装置

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Publication number
JP2907937B2
JP2907937B2 JP9338190A JP9338190A JP2907937B2 JP 2907937 B2 JP2907937 B2 JP 2907937B2 JP 9338190 A JP9338190 A JP 9338190A JP 9338190 A JP9338190 A JP 9338190A JP 2907937 B2 JP2907937 B2 JP 2907937B2
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JP
Japan
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moving
gps
moving object
map data
calculator
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秀一 西川
博司 野田
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動車のナビゲーションシステムに用い
て好適な車両等の移動体(以下移動体と称す)の位置検
出装置に関するものである。
〔従来の技術〕
移動体が目的地に効率良く到達するために必要な現在
位置情報等の情報を運転中のドライバに提供するための
ナビゲーションシステムの開発が盛んに行われている。
移動体の現在位置を知るための位置検出方法として、従
来より、自立航法、GPS航法、近接無線航法等の3つの
方法が知られている。
上記自立航法には推測航法と地図マッチング航法とが
ある。推測航法は移動体に設けられた方位センサ及び距
離センサの検出出力に基づいて移動体の移動方位及び移
動距離を累積演算し、これを出発地点の座標に加える方
法である。地図マッチング法は、推測航法で求められた
移動軌跡と道路地図とを照合し、推測航法の累積誤差を
補正する方法である。
上記GPS航法は、複数個のGPS(グローバル・ポジショ
ニング システム,Grobal Positioning System)衛星
からの信号を移動体に設けられたGPS受信機で受信し、
各信号の伝達遅延時間に基づいて各衛星からの距離を算
出することにより、現在位置を知る方法である。
上記近接無線航法は、道路上の要所に設けたサインポ
ストからの位置情報に基づいて、推測航法の誤差を補正
する方法である。
なお、この発明に関する技術として、例えば特開昭63
−171377号公報及び特開昭63−148115号公報に開示され
る技術がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の移動体の位置検出方法は以上のようなものがあ
るが、上記自立航法は、出発地点の座標を入力する必要
があり、また、推測航法の場合はセンサの誤差が走行中
に累積されるため、検出精度が悪いという欠点がある。
上記GPS航法も検出精度が悪く、どの道路にいるのかが
識別し難いという欠点がある。また、上記近接無線航法
は、サインポスト等の地上設備を必要とする等の欠点が
ある。以上のように従来の位置検出方法はそれぞれ欠点
があり、これらの欠点のできる限り少い位置検出方法の
実現が課題となっていた。
この発明は上記のような課題を解決するためになされ
たもので、検出精度のより優れた移動体の位置検出装置
を得ることを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
請求項(1)に係る発明は、衛星からの信号を受信す
るGPS受信機とこの受信信号に基づいて所定の演算を行
うことにより上記移動体の位置を含む楕円もしくは長方
形形状の誤差範囲を示す位置データを出力するGPS演算
器と、地図データを記憶する地図データメモリと、移動
体に設けられた方位センサ、及び距離センサとより成
り、センサで得られた信号から移動体の移動軌跡を求め
ると共に、この移動軌跡と地図データと上記GPS演算器
より出力された誤差範囲を示す位置データとに基づいて
上記移動体の現在位置を決定する地図マッチング演算器
とを備えたことにより移動体の現在位置を決定するよう
にしたものである。
また請求項(2)に係る発明は衛星からの信号を受信
するGPS受信機とこの受信信号に基づいて所定の演算を
行うことにより移動体の位置を含む誤差範囲を示す位置
データを出力するGPS演算器と移動体に設けられた方位
センサ及び距離センサとより成り、センサで得られた信
号から移動体の移動軌跡を求めると共に、この移動軌跡
と地図データとに基づいて複数位置が得られた場合には
GPS演算器から得た位置データにより複数位置の内から
移動体の現在位置を位置演算部と地図データが格納され
る地図データメモリからのデータにより移動体の現在位
置を選択・決定するようにしたものである。
〔作用〕
このように請求項(1)に係る発明における移動体の
位置の検出は、GPS受信機で受信した信号に基づいて所
定の演算を行うことにより移動体の位置を含む楕円もし
くは長方形形状の誤差範囲を示す位置データを出力する
GPS演算器と、地図データを記憶する地図データメモリ
と、移動体に設けられる方位センサ及び距離センサと、
これ等センサから得られる移動方位及び移動距離に基づ
いて、移動体の移動軌跡を求めると共に、この移動軌跡
と地図データとGPS演算器より出力された誤差範囲を示
す位置データとに基づいて現在位置を決定するようにし
たものであるから上記誤差範囲が含まれる移動体の位置
から最初の位置が実際の移動位置となされる。
また請求項(2)の発明における移動体の位置検出
は、移動体に設けられ複数のGPS衛星からの信号を受信
するGPS受信機とこの受信機で受信した信号に基づいて
所定の演算を行うことにより、移動体の位置を含む誤差
範囲を示す位置データを出力するGPS演算器と、移動体
に設けられた方位センサ及び距離センサと、上記方位セ
ンサ及び距離センサから得られる移動方位及び移動距離
に基づいて上記移動体の軌跡を求めると共に、この移動
軌跡と地図データとに基づいて、複数の位置が得られた
場合には、GPS演算器から得られる位置データにより複
数位置の内から移動体の現在位置を選択・決定する位置
演算部と地図データが格納される地図データメモリを備
えていることにより複数位置の内から不要なものを速や
かに除去して実際の移動位置が決定される。
〔実施例〕
以下、本願発明を原理的に説明すると、第2図に示す
ように、3個のGPS衛星GPS1,GPS2,GSP3のうちのある1
つの衛星からの電波の伝達時間を計測して、その衛星か
ら移動体までの疑似距離Lを求める。次に上記衛星が送
信している軌道データに基づいて衛星位置(U,V,W)を
求める。ここで移動体の位置座標を(X,Y,Z)、移動体
の時計と衛星の時計の誤差をAとすると、次の測位方程
式が成立する。
3つの衛星GPS1,GPS2,GSP3についてそれぞれ上記測位
方程式を立て、これらを連立方程式として解くことによ
り、第2図のように移動体の第1の位置p1を求める。但
し、移動体の高度Zは既知とする。実際には上記(U,V,
W)にはそれぞれ誤差が含まれているので誤差範囲を示
す半径dの円B内に真の位置が存在する。
次に上記第1の位置p1に基いて、上記半径dの円Bの
付近を示す第3図のような地図データを呼び出し、これ
と上記第1の位置p1を含む円Bのデータとを比較する。
この地図データが示す地図には、図示のように道路aと
この道路aから分岐する道路b,cとが有る。この地図と
上記円Bとをマッチングさせ、両者が重なる部分に移動
体が存在するものとし且つ上記重なる部分のうち第1の
位置p1から最短距離1にある位置を第2の位置p2とし、
この第2の位置p2を移動体の現在位置とする。第3図の
場合は、地図と円Bとが交わる部分に道路cが含まれて
おり、この道路c上に移動体が存在するものとする。そ
して、この道路cの円Bに含まれる部分において、第1
の位置p1から最短距離1の位置を移動体が存在する第2
の位置p2とする。
第1図は上述の原理の基く移動の位置検出装置の実施
例を示す。
第1図において、1は移動体(図示せず)に設けられ
各衛星GPS1,GPS2,GSP3からの信号をアンテナ1aを介して
受信するGPS受信機、2はGPS受信機1からの受信信号に
基づいて、上記(1)式に基く演算を行い、第1の位置
p1を含む半径dの円Bを示す第1の位置データを出力す
るGPS演算器、3は上記第1の位置データに基づいてそ
の付近の地図を示す地図データを読出す地図データメモ
リ、4は地図データメモリ3から読出された地図データ
と上記第1の位置データとをマッチングさせることによ
り、第2の位置p2を示す第2の位置データを演算する地
図マッチング演算器、5は上記第2の位置p2を地図上に
表示する表示器である。
次に動作について説明する。
GPS演算器2はGPS受信機1から受信した各衛星GPS1,G
PS2,GSP3からの受信信号に基づいて演算を行うことによ
り、第2図に示すような第1の位置p1を含む半径dの円
Bを示す第1の位置データを出力する。この第1の位置
データに基づいて地図データメモリ3から上記円B付近
の地図を示す地図データ、例えば第3図の道路a,b,cを
含む地図データが読出される。地図マッチング演算器4
において、上記第1の位置データと上記地図データとが
第3図のようにマッチングされる。そして円Bに含まれ
る道路cが求められ、さらにこの道路c上の第1の位置
p1からの最短距離1となる第2の位置p2が求められ、こ
の第2の位置を示すデータと上記地図データとから成る
第2の位置データが出力される。これによって、表示器
5において、道路a,b,cの地図が表示されると共に、道
路c上に第2の位置p2が移動体の現在位置として表示さ
れる。
即ち本願発明は前述した自立航法のうちの地図マッチ
ング航法とGPS航法とを併用したものである。
第4図は上記の原理に基く移動体の位置検出装置の実
施例を示し、第1図と対応する部分には同一符号を付し
て説明を省略する。
第5図において、今、移動体が出発地点p0から出発し
て点線で示す移動軌跡eを矢印方向に移動したとする。
地図マッチング航法ではこの移動に伴って方位センサと
距離センサの計測に基づいて移動方位と移動距離とが累
積されて予め入力された出発地点p0の座標に逐次加算さ
れていき、これによって軌跡eが求められる。この軌跡
eに基いて関連する地図データが読出され、第5図の場
合は道路a,b,cを含む地図データが読出される。この場
合、実際の移動軌跡eであるが、初めは軌跡eに近い道
路a上に移動体が存在するものとして、現在位置が表示
される。移動体が道路aを過ぎたとき、軌跡eが道路b
とcとの略中間位置e1点に来たとすると、表示を道路b
上にするか道路c上にするか判断がつかないことにな
る。このとき2つの第2の位置p21,p22が発生する。
一方、GPS航法を用いて、前記(1)式による測位方
程式から、第1の位置p1を含む半径dの円Bが求められ
る。次にこの円Bと上記2つの第2の位置p21,p22を含
む地図とを重ね、円B内にある一方の第2の位置p22
現在位置と判断して、他方の第2の位置p21を削除す
る。
第6図に示すように、3個の衛星GPS1,GPS2,GSP3が移
動体(第1の位置p1にあるとする)の囲りに片寄らずに
位置する場合は誤差範囲の形状は略円Bとなる。これに
対して第7図に示すように、3個の衛星GPS1,GPS2,GSP3
が移動体に対して片寄って位置する場合は、誤差範囲を
示す形状は、楕円Dとなる。この楕円Dは図示のように
垂直軸fと長軸gとの成す角度がθ、長軸gの半径はd
となり、このdは第6図の場合より大きくなっている。
なお、この楕円Dは長方形と見なしてもよい。
第8図は上記楕円Dと道路a,b,cとを重ねた場合を示
し、楕円D内にある第2の位置p22を有効とすることが
判る。前述した第5図の場合、円Bの半径dが大きくな
って、第8図の仮想線で示す円Bのようになった場合
は、2つの第2の位置p21,p22が共に円B内に入ってし
まい、どちらを有効とするかが判からないが、上記楕円
Dを用いることにより、一方の第2の位置p22を選ぶこ
とができる。この他の実施例を実行する場合は第4図の
GPS演算器2は上記角度θを含む楕円D(又は長方形)
を示す第1の位置データを出力することになる。
このように、移動体に設けられた方位センサ6及び距
離センサ7から得られる移動方位及び移動距離に基づい
て、地図マッチング演算器8は第5図の移動軌跡eを算
出すると共に、関連する地図データを地図データメモリ
3から読出し、例えば第5図の2つの第2の位置p21,p
22を含む第2の位置データを作って比較器9に加える。
比較器9はこの第2の位置データと、GPS演算器2から
得られる第1の位置p1を含む半径dの円Bを示す第1の
位置データとを比較する。この比較により円B内にある
第2の位置p22を有効とし、他の第2の位置p21を無効と
することが判るので、その旨を地図マッチング演算器8
に通知する。これに応じて地図マッチング演算器8は上
記他の第2の位置p21を削除して、道路a,b,cと第2の位
置p22とを示す表示データを作り、比較器9を介して表
示器5に加える。従って、表示器5は道路a,b,cと現在
位置としての道路c上の第2の位置p22とを表示する。
なお、第4図においては、地図マッチング演算器8と比
較器9とにより、位置演算部が構成される。
〔発明の効果〕
以上のように、請求項(1)の発明によれば、GPS衛
星からの信号に基づいて移動体の位置を含む楕円もしく
は長方形形状の誤差範囲を示す位置データを作ると共に
方位センサ及び距離センサから得られる移動軌跡を求め
これらの位置データと関連する地図データとを比較する
ことにより、上記誤差範囲に含まれる上記移動体の位置
を決定するようにしたので、従来のGPS航法の検出誤差
を補償して高い精度で位置検出を行うことができる効果
が得られる。
また請求項(2)の発明によれば、GPS衛星からの信
号に基づいて移動体の位置を含む誤差範囲を示す位置デ
ータを作ると共に、移動体に設けられた方位センサ及び
距離センサからの移動方位及び移動距離に基づいて上記
移動体の移動軌跡を求めると共にこの移動軌跡と地図デ
ータに基づいて得られた複数の位置データと上記GPS演
算器から得られる位置データにより上記移動体の位置を
決定するようにしたもので、地図データが示す地図に複
数の移動体位置が発生した場合、それを速やかに処理し
て不要なものを除去し、実際の移動体位置を高い精度で
決定することができると共に、比較的低い能力の演算器
を用いることができる等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本願発明に基づく移動体の位置検出装置を示す
ブロック図、第2図及び第3図は同装置の原理を説明す
るための構成図、第4図は本願発明に基づく移動体の位
置検出装置を示すブロック図、第5図は同装置の原理を
説明するための構成図、第6図,第7図及び第8図は本
願発明に基づく同装置の原理を説明するための構成図で
ある。 1はGPS受信機、2はGPS演算器、3は地図データメモ
リ、4は地図マッチング演算器、6は方位センサ、7は
距離センサ、8は地図マッチング演算器、9は比較器。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−42000(JP,A) 特開 昭63−247613(JP,A) 特開 平3−26913(JP,A) 特開 昭63−247612(JP,A) 安田明生ら,「GPSにおけるGDO Pと測位誤差分布について」、日本航海 学会論文集,社団法人日本航海学会,昭 和63年9月25日発行,79号,25〜31頁 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 5/00 - 5/14 G01C 21/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】移動体に設けられ複数のGPS衛星からの信
    号を受信するGPS受信機と、上記GPS受信機で受信した信
    号に基づいて所定の演算を行うことにより上記移動体の
    位置を含む楕円もしくは長方形形状の誤差範囲を示す位
    置データを出力するGPS演算器と、地図データを記憶す
    る地図データメモリと、上記移動体に設けられた方位セ
    ンサ及び距離センサと、上記方位センサ及び距離センサ
    から得られる移動方位及び移動距離に基づいて上記移動
    体の移動軌跡を求めると共に、この移動軌跡と地図デー
    タと上記GPS演算器より出力された誤差範囲を示す位置
    データとに基づいて上記移動体の現在位置を決定する地
    図マッチング演算器とを備えた移動体の位置検出装置。
  2. 【請求項2】移動体に設けられ複数のGPS衛星からの信
    号を受信するGPS受信機と、上記GPS受信機で受信した信
    号に基づいて所定の演算を行うことにより上記移動体の
    位置を含む誤差範囲を示す位置データを出力するGPS演
    算器と、上記移動体に設けられた方位センサ及び距離セ
    ンサと、上記方位センサ及び距離センサから得られる移
    動方位及び移動距離に基づいて上記移動体の移動軌跡を
    求めると共に、この移動軌跡と地図データとに基づいて
    複数の位置が得られた場合には、上記GPS演算器から得
    られる位置データにより上記複数の位置の内から上記移
    動体の現在位置を選択・決定する位置演算部と、上記地
    図データが格納される地図データメモリとを備えた移動
    体の位置検出装置。
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JP4815977B2 (ja) * 2005-09-30 2011-11-16 セイコーエプソン株式会社 端末装置、外部装置、端末装置の制御方法
JP6509422B2 (ja) 2016-02-24 2019-05-08 三菱電機株式会社 衛星測位装置及び列車制御システム
CN117252620B (zh) * 2023-09-26 2024-09-24 深圳市凯必禾信息科技有限公司 一种营销信息推送系统

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Title
安田明生ら,「GPSにおけるGDOPと測位誤差分布について」、日本航海学会論文集,社団法人日本航海学会,昭和63年9月25日発行,79号,25〜31頁

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