JP3573526B2 - 現在位置算出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両等の移動体に搭載され、走行距離や進行方位等を測定して、これらより当該車両の現在位置を算出する現在位置算出装置に関するものであり、特に、走行距離の測定誤差を補正する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両の現在位置は、ジャイロ等の方位センサにより測定した車両の進行方向と、車速センサまたは距離センサにより測定した車両の走行距離に基づいて算出することが行われている。
【０００３】
また、車両の走行距離は、一般的には、トランスミッションの出力軸、または、タイヤの回転数を計測して、その回転数に、タイヤ１回転あたりに車両が進む距離である距離係数を乗ずることにより求められている。
【０００４】
また、このように車両の進行方向と走行距離から求めた現在位置の誤差を補正するために、特公平６−１３９７２号記載の技術のように、道路データに整合するように、求められた車両の現在位置を修正する、いわゆる、マップマッチングの技術が知られている。このマップマッチングの技術によれば、位置算出の精度を高めることができる。
【０００５】
ところで、走行時には、タイヤの磨耗や、温度変化による膨張等により、タイヤの直径、すなわち、距離係数が時事刻々と変化する。このため、走行距離の算出において誤差が発生し、現在位置の算出が高精度に行えなくなる。たとえば、タイヤ１回転あたりの走行距離係数に、１％の誤差が存在すると、１００ｋｍ走行した場合、１ｋｍの誤差が発生してしまう。
【０００６】
このような走行距離の測定誤差は、通常の道路を走行している場合は、前述したマップマッチングの技術により、ある程度修正できる。しかし、高速道路等の道路を走行する際には、マップマッチングで利用できるカーブや交差点等の特徴が道路にないため、充分に誤差を修正することができなくなる。
【０００７】
さらに、一旦、測定した現在位置と真の現在位置との間に１ｋｍ程度の誤差が発生してしまうと、マップマッチングの技術によっては、正しい位置に補正することが困難になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、このような走行距離の測定の誤差を無くすために、道路地図上の道路と、車両の進行方位との整合性によって、タイヤ１回転あたりの距離係数を補正することが考えられる。
【０００９】
しかし、方位センサにより測定した車両の進行方位は、常に正確であるとは限らない。たとえば、車体の着磁等により、測定値に一定のオフセットが生じることがある。また、これとは逆に、道路地図上の道路の方位も常に正確であるとは限らず、道路地図上での道路の描き方により、一定のオフセット角分、実際の道路の方位と異なる場合がある。
【００１０】
そこで、本発明は、道路地図上の道路と、車両の進行方位との整合性を、より正しく評価し、距離係数を適正に補正することのできる現在位置算出装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的達成のために、本発明は、車輪の回転に伴い移動する車両に搭載され、当該車両の現在位置を算出する現在位置算出装置であって、
道路地図を表す地図データを記憶する手段と、
車両の進行方位を検出する手段と、
車輪の回転速度を検出する手段と、
検出された車輪の回転速度と、設定された距離係数に応じて車両の走行距離を算出する走行距離算出手段と、
検出された車両の走行距離と検出された車両の進行方位と前記地図データの表す道路地図に応じて、車両が存在する道路と当該道路上の車両の存在する位置を推定する手段と、
前記地図データが表す地図情報と車両の進行方位とに基づき、過去所定距離車両が走行する間の、車両の進行方位と推定された車両の存在する道路の方位との差の平均と、現在の車両の進行方位と推定された車両の存在する道路の方位との差とを求める方位差算出手段と、
前記現在の差から前記差の平均を減じた値に基づき、前記走行距離算出手段に設定された距離係数を補正する距離係数補正手段とを有することを特徴とする現在位置算出装置を提供する。
【００１２】
【作用】
本発明に係る現在位置算出装置によれば、前記地図データが表す地図情報と車両の進行方位とに基づき、過去所定距離車両が走行する間の、車両の進行方位と推定された車両の存在する道路の方位との差の平均と、現在の車両の進行方位と推定された車両の存在する道路の方位との差とを求め、前記現在の差から前記差の平均を減じた値に基づき、前記走行距離算出手段に設定された距離係数を補正する。
【００１３】
この差の平均には、前述した方位センサや道路地図上の道路のオフセット値を反映する。したがい、この差の平均を減ずることにより、オフセット値をキャンセルした道路と車両の方位差を、より正しく求めることができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明に係る現在位置算出装置の一実施例について説明する。
【００１５】
図１に本実施例に係る現在位置算出装置の構成について説明する。
【００１６】
すなわち、本実施例に係る現在位置算出装置は、車両のヨーレイトを検出することで進行方位変化を検出する角速度センサ２０１と、地磁気を検出することで車両の進行方位を検出する地磁気センサ等の方位センサ２０２と、車両のトランスミッションの出力軸の回転速度に比例した時間間隔でパルスを出力する車速センサ２０３を備えている。
【００１７】
また、現在位置周辺の地図や現在位置を示すマーク等を表示するディスプレイ２０７と、ディスプレイ２０７に表示する地図の縮尺切り替えの指令をユーザ（運転者）から受け付けるスイッチ２０４と、デジタル地図データを記憶しておくＣＤ−ＲＯＭ２０５と、そのＣＤ−ＲＯＭ２０５から地図データを読みだすためのドライバ２０６とを備えている。また、以上に示した各周辺装置の動作の制御を行うコントローラ２０８を備えている。
【００１８】
次に、コントローラ２０８は、角速度センサ２０１の信号（アナログ）をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２０９と、方位センサ２０２の信号（アナログ）をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２１０と、車速センサ２０３から出力されるパルス数を０．１秒毎にカウントするカウンタ２１６と、スイッチ２０４の押圧の有無を入力するパラレルＩ／Ｏ２１１と、ＣＤ−ＲＯＭ２０５から読みだされた地図データを転送するＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ）コントローラ２１２と、ディスプレイ２０７に地図画像を表示する表示プロセッサ２１３とを有する。
【００１９】
また、コントローラ２０８は、さらに、マイクロプロセッサ２１４と、メモリ２１５とを有する。マイクロプロセッサ２１４は、Ａ／Ｄ変換器２０９を介して得た角速度センサ２０１の信号、Ａ／Ｄ変換器２１０を介して得た方位センサ２０２の信号、カウンタ２１６がカウントした車速センサ２０３の出力パルス数、パラレルＩ／Ｏ２１１を介して入力するスイッチ２０４の押圧の有無、ＤＭＡコントロ−ラ２１２を介して得たＣＤ−ＲＯＭ２０５からの地図データを受け入れて、それら信号に基づいて処理を行い、車両の現在位置を算出して、それを表示プロセッサ２１３を介してディスプレイ２０７に表示させる。この車両位置の表示は、図２に示すように、すでにディスプレイ２０７に表示している地図上に矢印マ−ク等を重畳して表示することにより行う。これにより、ユーザは、地図上で車両の現在位置を知ることができる。メモリ２１５は、このような動作を実現するための処理（後述）の内容を規定するプログラムや、後述する各種テ−ブル等を格納したＲＯＭと、マイクロプロセッサ２１４が処理を行う場合にワ−クエリアとして使用するＲＡＭとを含んでいる。
【００２０】
以下、本実施例に係る現在位置算出装置の動作について説明する。
【００２１】
本現在位置算出装置は、車両の進行方位及び走行距離を算出する処理、算出された進行方位及び距離から車両の現在位置を決定し、道路と車両の方位差を求める処理、得られた車両位置および方位を表示する処理、距離係数を補正する処理の三つの処理を行う。
【００２２】
図３に、車両の進行方位及び走行距離を算出する処理の流れを説明する。
【００２３】
この処理は、一定周期、たとえば１００ｍＳ毎に起動され実行されるマイクロプロセッサ２１４のルーチンである。
【００２４】
このルーチンでは、最初、Ａ／Ｄ変換器２０９から角速度センサ２０１の出力値を読み込む（ステップ３０１）。この角速度センサ２０１の出力値には、方位変化が出力されるので、車両の進行方向の相対的な値しか検出できない。このため、次に、Ａ／Ｄ変換器２１０から方位センサ２０２の出力値を読み込み（ステップ３０２）、この方位センサ２０２の出力値により算出された絶対方位と角速度センサ２０１から出力される方位変化（角速度出力）とを用いて、車両の推定方位を決定する（ステップ３０３）。
【００２５】
この方位の決定は、たとえば、長い時間、車速が低い時には、角速度センサ２０１の誤差が大きいので、一定時間以上車速が低い場合には、方位センサ２０２の出力する方位のみを利用するという方法により行う。
【００２６】
次に、車速センサ２０３の出力するパルス数を、０．１秒毎に、カウンタ２１６で計数して、その計数値を読み込む（ステップ３０４）。この読み込んだ値に、距離係数Ｒを乗算することで、０．１秒間に進んだ距離を求める（ステップ４０５）。この距離係数Ｒの求め方については後述する。
【００２７】
次に、このようにして求められた０．１秒間あたりの走行距離値を、前回得られた値に積算して、車両の走行距離が２０ｍとなったかどうかを調べ（ステップ３０６）、２０ｍに満たない場合（ステップ３０６でＮｏ）、今回の処理を終了して、新たな処理を開始する。
【００２８】
走行距離算出処理の結果、積算された走行距離が一定距離、例えば２０ｍとなった場合（ステップ３０６でＹｅｓ）、その時点での進行方向と走行距離（２０ｍ）とを出力する（ステップ３０７）。ステップ３０７では、さらに、積算距離を初期化して、新たに走行距離の積算を開始する。
【００２９】
次に、算出された進行方位および走行距離に基づいて、車両の現在位置を求め、車両の方位と道路の方位との方位差を求める処理について説明する。
【００３０】
図４に、この処理の流れを示す。
【００３１】
本処理は、図３からの進行方位および走行距離が出力されるのを受けて起動され、実行されるマイクロプロセッサ２１４のルーチンである。すなわち、本処理は、車両が２０ｍ進む毎に起動される。
【００３２】
さて、この処理では、まず、ステップ３０７で出力された進行方位と走行距離とを読み込む（ステップ４０１）。次に、地図データを、ＣＤ−ＲＯＭ２０５から、ドライバ２０６およびＤＭＡコントローラ２１３を介して読み込む（ステップ４０２）。そして、現在位置を求めるためのマップマッチング処理を行う（ステップ４０３）
図５に、このマップマッチング処理（ステップ４０３）の処理手順を示す。
【００３３】
図示するように、この処理では、ステップ４０１で読み込んだ進行方位と走行距離それらの値に基づいて、車両の移動量を緯度経度方向、別々に、それぞれ求める。さらに、これらの各方向における移動量を、前回の処理で求められた車両の現在位置に加算して、現在位置（Ａ）を求める（ステップ５０２）。
【００３４】
もし、装置の始動直後など、前回求められた位置がない場合には、別途設定された位置を前回求められた位置として用いて現在位置（Ａ）を求める。
【００３５】
次に、ステップ４０２で読みだした地図データから、現在位置（Ａ）を中心とする予め設定された距離Ｄ内にある道路データ（線分）を抜き出す（ステップ５０３）。
【００３６】
なお、道路データとしては、たとえば、図６に示すように、２点間を結ぶ複数の線分８１〜８６で近似し、それら線分を、その始点と終点の座標によって表したもの等を用いることができる。たとえば、線分８３は、その始点（ｘ３、ｙ３）と終点（ｘ４、ｙ４）によって表現するようにする。
【００３７】
次に、ステップ５０３で抜き出された線分の中から、その線分の方位が、求められている進行方向と、所定値以内にある線分だけを抜き出す（ステップ５０４）。さらに、抜き出されたすべての線分に対し、現在位置（Ａ）から垂線をおろし、その垂線の長さを求める（ステップ５０５）。
【００３８】
次に、それら垂線の長さを用いて、ステップ５０４で抜き出されたすべての線分に対して、以下に定義されるエラーコスト値を算出する。
【００３９】
エラーコスト＝α×｜進行方向−線分方位｜＋β×｜垂線の長さ｜
ここで、α、βは、重み係数である。これら係数の値は、進行方向と道路の方位のずれと現在位置と道路のずれのどちらを、現在位置が、その上にある道路を選択する上で重視するかによって変化させてよい。たとえば、進行方向と方位が近い道路を重視する場合は、αを大きくするようにする。
【００４０】
そして、各線分のエラーコストが算出されたならば、エラーコストが算出された線分のうち、エラーコスト値が最も小さい線分を選び（ステップ５０６）、その選択された線分と垂線との交差する点（線分の垂線のあし）を、修正された現在位置（Ｂ）とし、出力する（ステップ５０７、５０８）。
【００４１】
ところで、前述したステップ５０３では、現在位置（Ａ）を中心とする予め設定された距離Ｄ内にある道路データ（線分）を抜き出したが、この距離Ｄは、前回行ったステップ５０６で選択した道路のエラーコストの値に基づいて決定する値でもよい。
【００４２】
ここで、エラーコストに基づいて、検索範囲を求める理由は、エラーコストのが大きい場合は、前回求めた現在位置（Ｂ）の精度に対する信憑性が低いと考えられるので、より広い範囲を検索して道路を探す方が、正しい現在位置を求める上で適当であるからである。
【００４３】
さて、このようにして求められた現在位置は後述する表示処理によって表示されることになる。
【００４４】
さて、図４に戻り、マップマッチング処理（ステップ４０３）が終了すると、フラグｆが０か否かを判定（ステップ４０４）、０であれば、、後述する距離係数を補正する処理において用いる車両と道路の方位差の平均θａｖｅを求める処理（ステップ４０５〜４１１）を行う。
【００４５】
一方、フラグｆが０でなければ、θａｖｅを求める処理（ステップ４０５〜４１１）を初期化するために、ステップ４０５〜４１１で用いる変数ｎとｉを０に初期化して処理を終了する。フラグｆは、後述する距離係数を補正する処理で値が制御されるフラグであり、値が１のときは、後述するように正確な現在位置が先のマップマッチング処理（ステップ４０３）で求まることができない。そこで、フラグｆが０でなければ、車両と道路の方位差の平均θａｖｅを求める処理（ステップ４０５〜４１１）を行わないようにしているのである。
【００４６】
以下、車両と道路の方位差の平均θａｖｅを求める処理（ステップ４０５〜４１１）について説明する。
【００４７】
ステップ４０５では、図４の処理が実行されるたびに、その時点の車両方位とマップマッチング処理４０３で求めた仮想現在位置（Ｂ）が位置する道路の方位（車両の進行方位に近い方の方位）との差θｄを、θｄ（ｎ）に蓄積している。また、同様に、マップマッチング処理４０３で求めた仮想現在位置（Ｂ）が位置する道路の方位θｌを、θｌｓｔ（ｎ）に蓄積している。ｎは０から１９の値をサイクリックに取るカウンタ値であり、ステップ４０７において図４の処理が実行される度に１インクリメントされる。すなわち、図４の処理が実行される度に１づつ０から１９まで増加し、１９に達したら、また、０から増加する動作を繰り返す。
【００４８】
次に、ステップ４０７でｎとｉを１インクリメントする。ｉは、車両と道路の方位差の平均θａｖｅを求めるために用いることのできるθｄ（ｎ）の個数を表すパラメ−タであり、初期値は０をとる。
【００４９】
次のステップ４０８では、ｉが６に達したか否かを判定し、達していなければ、車両と道路の方位差の平均θａｖｅを求めるために最低限必要な個数（６個）、車両と道路の方位差θｄが蓄積されていないので、車両と道路の方位差の平均θａｖｅを求めずに処理を終了する。
【００５０】
一方、ｉが６以上の場合は、車両と道路の方位差θｄが６個以上蓄積されたら、その時点ｎの値を参照し、θｄ（ｎ）から最近蓄積された順にｉ個のθｄ（＊）を読みだして、その平均を求め、これを車両と道路の方位差の平均θａｖｅとする。たとえば、ｉが７でｎが４であれば、θｄ（４）、θｄ（３）θｄ（２）、θｄ（１）、θｄ（０）、θｄ（１９）、θｄ（１８）の平均を取る。
【００５１】
ただし、ｉの値（平均算出に用いる道路と車両の方位差の個数）には上限を設ける。ここで、この上限は、単調な直線上の道路を走行していない場合は、単調な直線上の道路を走行している場合に比べ低い値に制限することが好ましい。これは、単調な直線上の道路を走行していない場合は、道路形状も刻々変化していることより、一定以上過去の道路と車両の方位の差は、現在と異なる状況において発生したものであると考えることができるので、あまり過去の道路と車両の方位の差を、その平均の算出に用いることは適当でないと考えられるからである。
【００５２】
一方、単調な直線上の道路を走行している場合には、より長い走行距離の間の道路と車両の方位の差を、その平均の算出に用いることが望ましい。前述したオフセット値を適正に算出することができるからである。
【００５３】
そこで、本実施例では、ｉの値が１６に達したら（ステップ４０９）、単調な直線上の道路を車両が走行しているかを判定し、走行している間はｉの上限を２０とし、走行していないｉの上限を１５に限定する。このｉの値の上限を設定する処理を行うのが道路形状判定処理（ステップ４１０）である。
【００５４】
図７に、この道路形状判定処理の処理手順を示す。
【００５５】
図示するように、この処理では、現在の道路方位θｌを求め（ステップ６０１）最近蓄積された順にｉ−１個のθｌｓｔ（＊）の各々と、現在の道路方位θｌとの差の絶対値をそれぞれ求め、その値が最大であるものが１ｄｅｇ以下であるかを判定する（ステップ６０２）。
【００５６】
そして、１ｄｅｇ以下であれば、単調な直線の道路を走行していると考え、ｉの上限を２０にする（ステップ６０３、６０４）。一方、１ｄｅｇを超えていれば、単調な直線の道路を走行していないと考え、ｉの上限を１５にする（ステップ６０５）。
このようにして、道路と車両の方位差の平均を求めるために用いられる、道路と車両の方位差は、６から２０の間で変化することになる。
【００５７】
以上、現在位置を求め、道路と車両の方位差の平均を求める処理について説明した。
【００５８】
次に、距離係数を補正する処理について説明する。
【００５９】
この処理は、図３の処理ステップ３０５において距離の算出に用いた距離係数Ｒを求める処理である。
【００６０】
さて、前述したように車両の走行距離は、車速センサ２０３の出力するパルス数に距離係数Ｒを乗じて求める。しかし、タイヤの摩耗等によりタイヤ１回転あたりの車両の進行距離は変化するので、距離係数Ｒを固定値とすると、走行に伴い距離が正確に求まらなくなってくる。そこで本実施例では、逐次、図４の処理で得られた現在位置（Ｂ）（ステップ４０３）と、ＣＤ−ＲＯＭ２０５からドライバ２０６を介して読みだした地図データから求まる道路方位と、図３の処理で得られた車両方位（ステップ３０３）とを比較することにより、現在位置（Ｂ）が、実際の位置に対して進んでいるか遅れているかを判断し、距離係数Ｒを動的に修正する。
【００６１】
このような距離係数Ｒの修正は、たとえば、次のようにして行うことができる。
【００６２】
すなわち、短期的に距離係数Ｒを補正するための補正変数Ｒｓｈと長期的に距離係数Ｒを補正するための補正変数Ｒａを導入する。そして、距離係数Ｒ＝Ｒ０×（１＋Ｒａ＋Ｒｓｈ）に従い、動的に距離係数Ｒを修正する。なお、ここでＲ０は、予め定めた距離係数Ｒの初期値を示している。
【００６３】
そして、マイクロプロセッサ２１４が、補正変数Ｒｓｈ、補正変数Ｒａを、図８、図９、図１０に示した処理により逐次変更する。以下では、まず、図８、図９、図１０に示した各処理の内容について個別に説明し、その後に、実際の車両の走行において、これらの処理によって、どのように変数Ｒｓｈ、変数Ｒａが変更されていくかを説明する。
【００６４】
まず、本装置が起動されると初期化処理として、以下に説明する図８、図９、図１０の処理で用いる各種変数やフラグ（ｆ、Σθ、Σ２０θ、Σφ、Ｄ、Ｒｓｈ、Ｒａ、ΣＡ、Ｆ１〜Ｆ１０）を全て０に初期化する。
【００６５】
さて、図８に示した処理は、図４の処理の終了を受けて起動され実行されるマイクロプロセッサ２１４のル−チンである。すなわち、本処理は、車両が２０ｍ進む毎に起動される。
【００６６】
この処理では、まず、フラグｆが０か否かを判定し、０でなければ処理を終了する。一方、フラグｆが０であれば、図４のステップ４０４で出力された現在位置（Ｂ）と、ＣＤ−ＲＯＭ２０５からドライバ２０６に読み出された地図データより求まる、現在位置（Ｂ）が位置する道路方位と、図３のステップ３０３で出力された車両方位（推定方位）とを読み込む（ステップ７０２、７０３、７０４）。
【００６７】
次に、それらの値に基づいて、現在位置（Ｂ）が位置する道路方位と車両方位の差から図４のステップ４１１で求めた道路と車両の方位差の平均θａｖｅを減じた値である道路車両方位差θと、前回の処理のステップ７０３で求めた道路方位と今回の処理のステップ７０３で求めた道路方位との差である道路方位差φを求める（ステップ７０５）。
【００６８】
ここで、道路方位差φの値の正負は、今回求めた道路方位が前回の道路方位を基準として左側にある場合を正とし、右側にある場合を負とする。また、道路車両方位差θの値の正負は、たとえば、道路方位を基準として、車両方位が、左側にある場合を正とし、右側にある場合を負とする。
【００６９】
次に、ステップ７０５より得られた道路車両方位差θの絶対値が、３ｄｅｇ未満かどうかを調べ（ステップ７０６）、３ｄｅｇ以上の場合（ステップ７０６でＮｏの場合）、前回の処理で求めた道路車両方位差積分値Σθに道路車両方位差θを加算した値を新たなΣθの値とし、前回の処理で求めた走行距離重み付け道路車両方位差積分値Σ２０θに道路車両方位差θに前回の処理から今回の処理までの間の走行距離２０ｍを乗じた値を加算した値を新たなΣ２０θの値とし、前回の処理で求めた道路方位差積分値Σφに今回求めた道路方位差φを加算した値を新たなΣφ値とし（ステップ７１２）、処理を終了する。
【００７０】
一方、道路車両方位差θが、３ｄｅｇ未満の場合（ステップ７０６でＹｅｓの場合）、現在の道路車両方位差積分値Σθの絶対値が５ｄｅｇ以上かどうかを調べ（ステップ７０７）、５ｄｅｇ未満であった場合（ステップ７０７でＮｏの場合）は、道路車両方位差積分値Σθ、走行距離重み付け道路車両方位差積分値Σ２０θ、道路方位差積分値Σφを全て０に初期化し処理を終了する。
【００７１】
ここで、ステップ７０６でＹｅｓとなる場合は、３ｄｅｇを超える道路車両方位差θの２回以上の連続が途絶えた場合である。
【００７２】
一方、道路車両方位差積分値が５ｄｅｇ以上であった場合（ステップ７０７でＹｅｓの場合）には、ステップ７０８、７０９、７１０で前述したＲｓｈを変更するための処理を行う。
【００７３】
ステップ７０８では、その時点のΣＡの値に、Ｒａ＋Ｒｓｈに距離変数Ｄを乗じた値を加算した値を新たなΣＡとし、距離変数Ｄを０に初期化する。ΣＡは、各Ｒａ＋Ｒｓｈの値に、当該Ｒａ＋Ｒｓｈの値で走行した距離を重み付けした値となる。距離変数Ｄは、常に、距離変数Ｄが０に初期化された後に車両が走行した距離を表す。この距離は、やはり車速センサ２０３の出力するパルス数に距離係数Ｒを乗じて求める。また、ステップ７０８では、その時点のＲｓｈをＲｓｈｐとして保存する。
【００７４】
つぎに、ステップ７０９において、道路方位差積分値Σφから、３ｄｅｇを超える道路車両方位差θが連続していた間の走行道路が右折であったか左折であったかを判定する。この判定は、道路方位差積分値Σφが正である場合は左折、負である場合は右折と判定する。
【００７５】
次に、ステップ７１０において、走行距離重み付け道路車両方位差積分値Σ２０θと、ステップ７０９で判定した右左折に応じて補正変数Ｒｓｈを修正する。
【００７６】
この修正の方法について説明する。
【００７７】
図１１は、３ｄｅｇを超える道路車両方位差θが連続していた間の走行道路が左折である場合と、右折である場合にそれぞれについて、走行距離重み付け道路車両方位差積分値Σ２０θが正となる場合と、負となる場合の、道路と現在位置（Ｂ）と道路車両方位差θを表したものである。
【００７８】
ここで、図１１の状態１は、左折で、走行距離重み付け道路車両方位差積分値Σ２０θが正の場合すなわち道路車両方位差積分値Σθが正の場合を示しており、この場合には、現在位置（Ｂ）は、実際の位置より遅れている。なぜならば、現在位置（Ｂ）が左折の位置に達する前に、実際には車両が左折しているからである。また、状態２は、左折で、走行距離重み付け道路車両方位差積分値Σ２０θが負である場合を示しており、この場合には、現在位置（Ｂ）は、実際の位置より進んでいる。なぜならば、現在位置（Ｂ）が左折の位置に達しているのに、実際には車両が左折していないからである。
【００７９】
右折の場合も同様に考えることができ、状態３の走行距離重み付け道路車両方位差積分値Σ２０θが負であるときは、現在位置（Ｂ）は、実際の位置より遅れている。また、状態４の走行距離重み付け道路車両方位差積分値Σ２０θが正の場合は、現在位置（Ｂ）は、実際の位置より進んでいる。
【００８０】
そこで、走行距離重み付け道路車両方位差積分値Σ２０θの正負と、ステップ７０９で判定した右左折に応じて、図１２に示すように、補正変数Ｒｓｈを修正するための変数Ｔａの正負を定める。そして、走行距離重み付け道路車両方位差積分値Σ２０θの絶対値の大きさに応じて変数Ｔａの絶対値の大きさを定める。変数Ｔａの絶対値の大きさは、予め用意しておいたテ−ブルＡに従い定める。テ−ブルＡは、走行距離重み付け道路車両方位差積分値Σ２０θの絶対値の大きさと、変数Ｔａの絶対値の大きさとの対応を記述したテ−ブルである。ステップ７１０では、このようにして求めた変数Ｔａの絶対値の大きさと変数Ｔａの正負より、変数Ｔａの値を決定する。そして、ステップ７０８で保存しておいたＲｓｈｐ、すなわち今までの補正変数Ｒｓｈに変数Ｔａの値を加算したものを新たなＲｓｈとする。また、Ｒｓｈを修正したならば、フラグｆを１に設定する。
【００８１】
ステップ７１０が終了したならば、ステップ７１１において、道路車両方位差積分値Σθ、走行距離重み付け道路車両方位差積分値Σ２０θ、道路方位差積分値Σφを全て０に初期化し処理を終了する。
【００８２】
次に、図９に示す処理も、図４の処理によって現在位置（Ｂ）が出力されるのを受けて起動される実行されるマイクロプロセッサ２１４のル−チンである。すなわち、本処理は、車両が２０ｍ進む毎に起動される。
【００８３】
この処理では、まず、ステップ８００でフラグｆが１かを判定し、１でなければ処理を終了する。また、次に、ステップ８０１で、距離変数Ｄが３００ｍを超えているか否かを判定する。距離変数Ｄは、図８のステップ７０８でＤが０に初期化された後車両が３００ｍ以上走行した場合に、３００ｍを超えることになる。超えていなければ処理を終了する。一方、３００ｍを超えている場合は、その時点のΣＡの値に、Ｒａ＋Ｒｓｈに距離変数Ｄを乗じた値を加算した値を新たなΣＡとし（ステップ８０２）、Ｒｓｈを、あらかじめ用意したテ−ブルＢを用いて修正する。すなわち、変数Ｔｂの絶対値を、テ−ブルＢに従い求め、変数Ｔａの正負と変数Ｔｂの正負が一致するように変数Ｔｂの正負を定める。テ−ブルＢには、変数Ｔａの絶対値と変数Ｔｂの絶対値の対応が記述されている。この対応は、変数Ｔａの絶対値の大きさが所定の割合で小さくなった値が変数Ｔｂの絶対値となるように定めている。具体的には、変数Ｔａは対応する変数Ｔｂより一桁程度大きい値とする。そして、図７のステップ７０８で保存しておいたＲｓｈｐ、すなわちステップ７１０でＲｓｈが修正される前の補正変数Ｒｓｈに変数Ｔｂの値を加算したものを新たなＲｓｈとする。
【００８４】
そして、最後に、フラグｆと距離変数Ｄを０に初期化し処理を終了する。
【００８５】
次に、図１０の処理は、車両が１０ｋｍ進む毎に起動され実行されるマイクロプロセッサ２１４のル−チンである。この１０ｋｍは、車速センサ２０３の出力するパルス数に距離係数Ｒを乗じて求める。
【００８６】
この処理では、まず、その時点のΣＡの値に、Ｒａ＋Ｒｓｈに距離変数Ｄを乗じた値を加算した値を新たなΣＡとする（ステップ９０１）。そして、９つの変数Ｆ１からＦ９を、一つづつずらし、変数Ｆ２からＦ１０とし（ステップ９０２）、変数Ｆ１を、以下の式に従い求める（ステップ９０３）。
【００８７】
Ｆ１＝｛（ΣＡ＋１０ｋｍ）／１０ｋｍ｝−１
そして、ステップ９０４で、変数Ｆ１からＦ１０の値の平均をとり、この値を以降の補正変数Ｒａとする。
【００８８】
そして、最後に各変数ΣＡ、Σ２０θ、Σφ、Ｒｓｈ、Σθ、Ｄ、フラグｆを全て０に初期化し処理を終了する（ステップ９０５）。
【００８９】
以上、距離係数を求める処理の内容について説明した。以下では、実際の車両の走行において、これらの処理によって、どのように変数Ｒｓｈ、変数Ｒａが変更されていくかを説明する。
【００９０】
いま、図１３の道路上を車両が走行するものとする。
【００９１】
図中のａの地点において、図１０の処理が実行され、補正変数Ｒａが変更され、各変数ΣＡ、Σ２０θ、Σφ、Ｒｓｈ、Σθ、Ｄ、フラグｆの全てが０に初期化されたものとする。そして、その後、ａからｂの地点までは、２０ｍ毎に起動される図８の処理のステップ７０５で算出される道路車両方位差θが３ｄｅｇ未満であるとする。そうすると、ａからｂの地点までは、図８のステップ７０６で道路車両方位差θが３ｄｅｇ未満であると判定され、かつ、ステップ７０７によってΣθが５ｄｅｇ未満であると判定されるので、変数ΣＡ、Σ２０θ、Σφ、Ｒｓｈ、Σθ、フラグｆはステップ７１１で再度０に初期化される。したがい、これらの変数は何ら変更されない。一方、距離変数Ｄは、この間も走行距離に応じて増加する。次にｂからｃの地点までの２０ｍの区間において道路車両方位差θが４ｄｅｇとなり、ｃからｄの地点までの２０ｍの区間は道路車両方位差θが３ｄｅｇ未満となったものとする。この場合、ｂから２０ｍ走行したｃの地点で実行される図８の処理のステップ７０６において道路車両方位差θが３ｄｅｇ以上と判定され、ステップ７１２において、変数Σ２０θ、Σφ、Σθが、その２０ｍ区間の道路車両方位差θ、道路方位差φに応じて更新される。しかし、その後２０ｍ走行したｄの地点で実行される図８の処理において、道路車両方位差θが３ｄｅｇ未満、道路車両方位差積分値Σθが５ｄｅｇ以下と判定されるので、変数ΣＡ、Σ２０θ、Σφ、Ｒｓｈ、Σθ、フラグｆはステップ７１１で再度０に初期化される。
【００９２】
このように、図８の処理では、道路車両方位差θが３ｄｅｇ未満で道路車両方位差積分値Σθが５ｄｅｇ以下の場合には、単に変数ΣＡ、Σ２０θ、Σφ、Ｒｓｈ、Σθ、フラグｆを初期化する。これは、３ｄｅｇ未満の道路車両方位差θや、連続せずに一度だけ３ｄｅｇ以上５ｄｅｇ未満となった道路車両方位差θは、距離係数Ｒの誤り以外の要因による誤差である可能性があると考え、これらの道路車両方位差が、後の処理で行われる補正変数Ｒｓｈ、Ｒａを修正に関して無視されるようにするためである。
【００９３】
次に、ｄからｅの地点まで、２回以上連続して道路車両方位差θが３ｄｅｇ以上となったものとする。この場合は、この地点間で実行される図７の処理のステップ７１２において、順次、変数Σ２０θ、Σφ、Σθが更新される。結果、ｅの地点では、Σφはｄからｅの地点間で求められた道路方位差φの積分値を表し、Σθはｄからｅの地点間で求められた各道路車両方位差θの積分値を表し、Σ２０θはｄからｅの地点間で求められた各道路車両方位差θに走行距離を重み付けした値の積分値を表していることになる。
【００９４】
次に、ｅの地点からｆの地点までの２０ｍの区間における道路車両方位差θが３ｄｅｇ以下であったものとする。
【００９５】
この場合は、ｅの地点から２０ｍ走行したｆの地点で実行される図８の処理のステップ７０６において道路車両方位差θが３ｄｅｇ以下と判定され、ステップ７０７において道路車両方位差積分値Σθが５ｄｅｇ以上と判定されるので、ステップ７０８において前述したようにΣ２０θ、Σφに応じてＲｓｈが更新される。また、ステップ７０８において距離変数Ｄが初期化されたａの地点からｆの地点までの距離を、この時点において表している距離変数Ｄに、この間用いられた補正変数ＲａとＲｓｈの和（Ｒａ＋Ｒｓｈ）を乗じた値をΣＡ（この時点では０）に加算する。また、距離変数Ｄを０に初期化する。このΣＡは、後に図９の処理でＲａを求めるために用いられる。そして、ステップ７１１でＲｓｈを求めるために求めておいたΣ２０θ、Σθ、Σφを０に初期化する。また、フラグｆをステップ７１０において１に設定する。この結果、この後３００ｍ走行したｇの時点で図８の処理が実行されフラグｆが０に解除されるまで、図７の処理がステップ７０１の判定に従い実質的にスキップされることになる。
【００９６】
次に、ｆの地点で距離変数Ｄが０に初期化されてから３００ｍ走行したｇの地点では、図９のステップ８０１において、距離変数Ｄが３００ｍ以上と判定される。そして、ｆの地点でＲｓｈが変更されてから、現在まで用いられた補正変数ＲａとＲｓｈの和（Ｒａ＋Ｒｓｈ）を距離変数Ｄに乗じた値をΣＡに加算し、ステップ８０３において前述したようにＲｓｈを修正する。この結果、ｆの地点からｇの地点までの３００ｍは、ｆの地点で求めたＲｓｈを用いて走行距離が求められ、ｇの地点以降はｇの地点で求めたＲｓｈより小さな値がＲｓｈとして用いられることになる。
【００９７】
これにより、始めの３００ｍは補正変数Ｒｓｈを適当と思われる値より大きくすることにより距離係数Ｒを正しいと思われる値より意図的に大きくして、ｃからｄの間に蓄積された現在位置（Ｂ）のずれを、この３００ｍを進む間に少しずつ修正し、その後に、補正変数Ｒｓｈを小さくして距離係数Ｒを正しいと思われる値に設定し直すことができる。３００ｍかけて現在位置のずれを少しずつ修正するのは、現在位置の表示位置がジャンプ等すること無くスム−ズに移動するようにするためである。また、この３００ｍの間、図８の処理が実質的に実行されなくするのは、正しいと思われる値より意図的に大きくした距離係数Ｒで走行している間は、図７の処理は適当なＲｓｈを求めるように動作しないからである。
【００９８】
また、この間は、正しい位置が求めることが期待できないので、図４の車両と道路の方位差の平均を求める処理も行わないようにしている。
【００９９】
この後、図９の処理ではステップ８０４で、フラグｆと距離変数Ｄを０に初期化する。フラグｆが０に初期化されることにより、図８の処理は再度ａからの区間と同様に道路車両方位差θに従って動作できるようになる。
【０１００】
さて、この後、ａの地点から１０ｋｍ走行したｈの地点に達すると図１０の処理が実行される。
【０１０１】
この処理では、まず、現在まで用いられた補正変数ＲａとＲｓｈの和（Ｒａ＋Ｒｓｈ）を距離変数Ｄ（最後にステップ７０８または８０２でΣＡを求めてからの距離を表す）に乗じた値をΣＡに加算する（ステップ９０１）。結果、ΣＡはａからｆまでの１０ｋｍの間に用いられた各（Ｒａ＋Ｒｓｈ）に、その（Ｒａ＋Ｒｓｈ）が有効であった走行距離を重み付けした値の積算値となる。
【０１０２】
次に、初期値としてＦ（１）からＦ（１０）までの全ての要素データが０である配列データＦの要素データＦ（９）をＦ（１０）に、Ｆ（８）をＦ（９）に、．．．、Ｆ（１）をＦ（２）にといったようにＦ（ｎ）を一つづつずらす（ステップ９０２）。そして、ステップ９０３で、｛（ΣＡ＋１０ｋｍ）／１０ｋｍ）−１をＦ（１）とする。ここで、｛（ΣＡ＋１０ｋ）／１０ｋ｝−１は、ａからｆまでに測定した１０ｋｍ中に含まれる、ＲａおよびＲｓｈの影響によって補正された距離の割合に、近似的に比例した値となる。したがい、ステップ９０４で求める、Ｆ（１０）からＦ（１）の値の平均は、過去１００ｋｍ中に含まれる、ＲａおよびＲｓｈの影響によって補正された距離の割合に、近似的に比例した値となる。そこで、この平均をとった値を新たなＲａとする。または、この平均をとった値に適当な定数を乗じた値を新たなＲａとし、各変数ΣＡ、Σ２０θ、Σφ、Ｒｓｈ、Σθ、Ｄ、フラグｆを全て０に初期化する。
【０１０３】
以下、ａの地点からの処理と同じように処理が繰り返されることになる。
【０１０４】
なお、前述したように変数Ｔａは対応する変数Ｔｂより一桁程度大きい値としているので、ステップ７１０で求められる変数Ｔａは、それまでのＲｓｈに比べ一桁程度大きい値となる。したがい、ステップ７１０では変数Ｔａ自体を新たなＲｓｈとして処理するようにしてもよい。
【０１０５】
以上、距離係数を求める処理について説明した。
【０１０６】
最後に残る現在位置を表示する表示処理について説明する。
【０１０７】
図１４に、この処理の処理手順を示す。
【０１０８】
本処理は、１秒毎に起動され実行されるマイクロプロセッサ２１４のルーチンである。
【０１０９】
この処理では、最初、スイッチ２０４が押圧により地図の縮尺の変更を指示されているかを、パラレルＩ／Ｏ２１１の内容を見て判断する（ステップ１００１）。もし、押されていれば（ステップ１００１でＹｅｓ）、それに対応して、所定の縮尺フラグを設定する（ステップ１００２）。
【０１１０】
次に、図４のステップ４０３のマップマッチング処理で求められた現在位置（Ｂ）を読み出し（ステップ１００３）、ステップ６０２で切り替えられた縮尺フラグの内容に応じた縮尺の地図をディスプレイ２０７に、例えば、図２に示すような状態で表示する（ステップ１００４）。
【０１１１】
そして、地図に重畳して、車両の現在位置（Ｂ）と車両の進行方位を、たとえば、先に示した図２のように、矢印記号“↑”を用いて表示する（ステップ１００５）。そして最後に、これらに重畳して、北を示す北マークと、縮尺に対応した距離マークとを、図２のように表示する（ステップ１００６）。
【０１１２】
なお、本実施例においては、上記のように矢印記号を用いて車両位置および方向を示したが、車両位置および方向の表示形態は、位置および進行方向が、表示状態が明確に示されるものであれば、その形態は任意でよい。また、北マーク等も同様である。
【０１１３】
以上、本発明の実施例について説明した。
【０１１４】
以上、説明してきたように、本実施例では、道路方位と車両方位との差より、走行距離を求めるために用いる距離係数Ｒの誤差を見積り、これを補正するが、この道路と車両の方位差としては、現在の道路と車両の方位差より、過去所定距離走行する間の道路と車両の方位差の平均値を減じた値を用いる。したがい、車体の着磁や道路地図の誤差等による車両と道路との方位差のオッフセットとして働く誤差をキャンセルした上で、走行距離を求めるために用いる距離係数Ｒの誤差を、より正しく見積もることができる。
【０１１５】
また、この道路と車両の方位差の平均値を取る走行距離を、走行している道路が単調な直線の道路では長くすることにより、このような道路を走行している間は、より正確に、車体の着磁や道路地図の誤差等による車両と道路との方位差のオッフセットとして働く誤差をキャンセルすることができる。また、通常は、適正な平均を求めるために最適値と考える個数（実施例では１５個または２０個）の道路と車両の方位差を用いて平均を求めるが、これだけの数が蓄積されていない場合には、求まるまで、求まった分の方位差を用いて平均を求めるように動作する。一方、平均を求めるために適していない数（実施例では６個）以下であれば、平均を求めない。すなわち、平均を用いた処理の実行が極力行われるようにすることと、適正に平均を求めることとの両立を図ることができる。
【０１１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、道路地図上の道路と、車両の進行方位との整合性を、より正しく評価し、距離係数を適正に補正することのできる現在位置算出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る現在位置算出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例において行う地図および現在位置の表示例を示す図である。
【図３】本発明の一実施例において行う進行方位および距離の算出処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施例において行う現在位置の算出と道路と車両の方位差の平均を求める処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施例において行うマップマッチング処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施例において用いる地図データにおける道路の表現形式を示す図である。
【図７】本発明の一実施例において行う道路と車両の方位差の平均を求めるために用いるデータの個数の上限値を変更する処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施例において行う距離係数を補正する処理の手順を示す第１のフロチャ−トである。
【図９】本発明の一実施例において行う距離係数を補正する処理の手順を示す第２のフロチャ−トである。
【図１０】本発明の一実施例において行う距離係数を補正する処理の手順を示す第３のフロチャ−トである。
【図１１】本発明の一実施例において判定する道路車両方位差を示す図である。
【図１２】本発明の一実施例において算出する変数Ｔａの正負の定め方を示した図である。
【図１３】本発明の一実施例の説明において距離係数を補正する処理を適用した道路を表す図である。
【図１４】本発明の一実施例において行う現在位置を表示する処理の手順を示すフロチャ−トである。
【符号の説明】
２０１ 角速度センサ
２０２ 方位センサ
２０３ 車速センサ
２０４ スイッチ
２０５ ＣＤ−ＲＯＭ
２０６ ＣＤ−ＲＯＭドライバ
２０７ ディスプレイ
２０８ コントローラ
２１４ マイクロプロセッサ

Claims (3)

1. 車輪の回転に伴い移動する車両に搭載され、当該車両の現在位置を算出する現在位置算出装置であって、
   道路地図を表す地図データを記憶する手段と、
   車両の進行方位を検出する手段と、
   車輪の回転速度を検出する手段と、
   検出された車輪の回転速度と、設定された距離係数に応じて車両の走行距離を算出する走行距離算出手段と、
   検出された車両の走行距離と検出された車両の進行方位と前記地図データの表す道路地図に応じて、車両が存在する道路と当該道路上の車両の存在する位置を推定する手段と、
   前記地図データが表す地図情報と車両の進行方位とに基づき、過去所定距離車両が走行する間の、車両の進行方位と推定された車両の存在する道路の方位との差の平均と、現在の車両の進行方位と推定された車両の存在する道路の方位との差とを求める方位差算出手段と、
   前記現在の差から前記差の平均を減じた値に基づき、前記走行距離算出手段に設定された距離係数を補正する距離係数補正手段とを有することを特徴とする現在位置算出装置。
2. 請求項１記載の現在位置算出装置であって、
   前記方位差算出手段は、過去所定距離車両が走行する間における、車両の存在する道路の方位の変化が少ない場合には、車両の進行方位と推定された車両の存在する道路の方位との差の平均を求める前記所定距離を、より大きい距離に設定することを特徴とする現在位置算出装置。
3. 請求項１記載の現在位置算出装置であって、
   前記方位差算出手段は、車両の進行方位と推定された車両の存在する道路の方位との差を車両が予め定めた距離走行する毎に順次求め、差がｎ以上ｍ（但し、ｎ＜ｍ）以下の個数求まった場合に、当該求まった全ての差の平均を求め、差がｍを超える個数求まった場合には、最も最近求まったｍ個の差の平均を求めることを特徴とする現在位置算出装置。

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