JPH02275310A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は位置検出装置に関し、さらに詳細にいえば、
車両に搭載した方位センサと距離センサとを用いて車両
位置を推定し、当該推定位置と、道路地図メモリから得
られる道路ネットワークデータとのパターンマツチング
を行い、各道路における車両の類似度（車両の走行軌跡
と地図パターンとの合致率をいう）、車両存在確率領域
（車両推定方式の精度から決まる、車両の存在確率が一
定値以上である領域をいう。以下ｒＣＥＰＪという）に
基づいて自己の車両位置を検出する位置検出装置に関す
る。

〈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走
行軌跡を求める試みが行われている。この方式は、車両
に搭載したセンサだけで自己の位置検出を行うので推測
航法と呼ばれ、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。

そこで、上記センサにより求めた走行軌跡と道路ネット
ワークデータとのパターンマツチングを行うことにより
累積誤差をなくす、道路マツチング方式が提案され、現
在ではこれを利用した位置検出装置が開発されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上記位置検出装置では、道路ネットワークデ
ータが不正確であったり、道路網が複雑な形状または格
子状であったりすると、推測航法により求めた位置誤差
を地図で補うことが困難になり、車両位置を検出するこ
とが困難となる場合がある。そのため、−度車両位置を
誤ると、正確な位置に回復するのが不可能になることが
ある。

また、車両位置が回復不可能になるとまではいかなくと
も、車両が存在する道路の検出を誤る確立が高くなるこ
とがある。

道路ネットワークデータの精度を上げることも一方法で
あるが、労力とコストが急激に増大するという欠点があ
る。

このように、上記道路マツチング方式の信頼性が十分と
はいえず、これを改良することが当業界の課題であった
。

この発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、
位置検出精度が劣化せず、長時間安定な道路マツチング
航法を続けることができる位置検出装置を提供すること
を目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための、この発明の位置検出装置
は、道路マツチング方式により道路上の車両位置を検出
する位置検出装置において、無線航法システムから車両
の推定位置Ｐ。を取得する位置取得手段と、道路マツチ
ングで得られる車両の各道路における類似度、ＣＥＰを
評価し、その評価結果に応じて、上記位置取得手段によ
り取得した推定位置Ｐ。を採用して車両車両位置を修正
する修正演算手段とを設けたことを特徴とする。

上記無線航法システムは、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａ
ｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）を利用し
て車両の絶対位置を知る衛星航法システムであってもよ
い。

このシステムは、３〜４個の周回衛星からの信号の伝搬
遅延時間を測定することにより受信機の位置を知るもの
である。

く作用〉 上記構成の位置検出装置によれば、道、路マツチング航
法を行っている途中で、車両の各道路における類似度、
ＣＥＰを評価する時に、例えばいずれの道路においても
類似度が低くて道路を特定できない場合、道路は特定で
きるが他の道路に存在する確率も無視できないＪ−１，
：　／ｙ、かなり大きな可能性で１つの道路を特定でき
る場合等の各状況に応じて、無線航法システムを利用す
るかしないかを決定することができる。そして、無線航
法システムを利用する必要があるときには、無線航法シ
ステムから得られる車両の推定位置Ｐ。を用いて、道路
マツチング航法により得られる車両位置を修正すること
により、より確度の高い車両位置を決定することができ
る。

〈実施例〉 以下、この発明の実施例を示す添付図面に基づいて詳細
に説明する。

第１図は位置検出装置の概略構成を示す。位置検出装置
は、 ■コンソール（１）、 ■表示器（２）、 ■方位センサ（３）、 ■距離センサ（４）、 ■地図データ、道路ネットワークデータ等を格納してい
る道路地図メモリ（５）、 ■道路地図メモリ（５）からデータを読出すメモリドラ
イブ（６）、 ■周回衛星（７ａ）〜（７ｃ）からの無線電波を受信す
るＧＰＳ受信機（７）、 ■車両の各道路における類似度、ＣＥＰを評価し、その
評価結果に応じて、ＧＰＳシステムにより取得した推定
位置Ｐ。を用いて車両位置を修正する修正演算手段とし
ての機能を備える処理装置（８）、並びに ■誘導経路の算出、所定範囲の道路地図の検索・読出、
運転者を誘導するための表示用データの生成、表示器（
２）、音声出力装置（ｌＯ）の駆動、および処理装置（
８）の制御等の種々の演算制御を行うナビゲーション・
コントローラ（９）を有している。

さらに詳細に説明すれば、コンソール（１）は、位置検
出装置の起動・停止や画面上のカーソル移動、画面上に
表示されている道路地図のスクロール等をさせるキー人
力ボード（図示しない）を有している。

道路地図メモリ（５）は、大容量記憶媒体であるＣＤ−
ＲＯＭ、磁気テープ等が使用可能であり、この道路地図
メモリ（５）の中には、道路地図をメツシュ状に分割し
、各メツシュ単位で道路形態、座標位置等をグラフィッ
ク表示するグラフィック表示用の地図データ、および道
路マツチング用、経路計算用の道路ネットワークデータ
を記録している。

上記道路ネットワークデータは、分岐点と道路セグメン
トとの組合わせデータ、道路セグメントの距離データ、
道路セグメントを走破するための所要時間データ、道路
種別データ（高速道路、幹線道路、市街路等）、道路幅
データ、および、地名欄、有名施設、鉄道等の特定地点
を特定する地点データ等から構成されている。

また、地図データとして、上記道路地図をメツシュ状に
分割する場合の分割の大きさに応じて、縮尺の異なる複
数の地図が用意される。

表示器（２）には、ＣＲＴ、液晶パネル等の画面上に透
明のタッチパネルが取付けられている。そして、表示器
（２）はナビゲーション・コントローラ（９）から供給
される初期設定メニューを表示し、運転者は、画面の表
示位置にタッチして、推奨経路の選定基亭（例えば、最
短時間経路、最短距離経路、右折左折の少ない道路、道
幅の広い道路）、地図の倍率、目的地等を人力する。す
なわち、ナビゲーション・コントローラ（９）と運転者
との対話を仲介している。なお、上記目的地入力は、コ
ンソール（１）のキーを操作して入力してもよい。この
外、道路地図の地名欄、有名施設欄、予め運転者が登録
しておいた地点等の地点データを選択して入力してもよ
い。また、途中経過地点を運転者自身で指定することが
可能である。

方位センサ（３）は、車両の走行に伴なう方位の変化を
検出するものであり、地磁気センサ、ジャイロ、あるい
は左右両輪の回転数の差に基づいて旋回角度を検出する
旋回角度センサ等を使用することが可能である。

距離センサ（４）は、車両の速度、あるいは車輪の回転
数等に基づいて走行距離を検出するものであり、車輪速
センサ、車速センサ等が使用可能である。

ナビゲーション・コントローラ（９）は処理装置（８）
から車両位置を得て、地図上に現在位置と目的地とを重
ねて表示させる機能を有する。具体的には、マイクロコ
ンピュータ、図形処理プロセッサ、画像処理メモリ等か
ら構成され、メニュー画面表示、地図の検索、縮尺切替
、スクロール、車両の現在位置と方位の表示、目的地や
目印となる地点の表示、目的地までの方位と距離の表示
等を行う。

ＧＰＳ受信機σ）は、３個または４個のＧＰＳ衛星から
受信される疑似雑音コードを解読することにより各衛星
からの電波到来時間を測定し、地上における自己の推定
位置を算出する。

処理装置（８）は、距離センサ（４）により検出される
走行距離、および方位センサ（３）により検出される走
行方向変化量をそれぞれ積算し、積算データとメモリド
ライブ（６）により読出した道路ネットワークデータと
の比較に基いて車両位置を検出するとともに、ＧＰＳ受
信機（７）で得られた車両の推定位置Ｐ。に関するデー
タを用いて車両位置を適宜修正し、車両の最終的な位置
、方位を出力する。

処理装置（８）の機能ブロックを第２図に示す。入力前
処理手段（２２）は、方位センサ（３）からサンプリン
グした方位データ、距離センサ（４）からサンプリング
した距離データを人力して、較正やフィルタリングを行
い最適推定方位を求める。現在位置推定手段（２３）は
、入力前処理手段（２２）から得られる最適推定方位と
距離データとから、推測航法により最適推定位置を計算
するとともに、位置リセット手段から得られる修正され
た現在位置を取り込み、上記最適推定位置を更新してい
く。走行道路推定手段（２４）は道路地図メモリ（５）
から得られる道路ネットワークデータと最適推定位置と
の類似度を繰返し計算し、道路上における車両の最適車
両位置を算出するとともに、求められた最適車両位置の
ＣＥＰを求める。位置リセット手段（２５）は最適推定
位置を上記方法で修正する。

管理判断手段（２１）は、ＧＰＳシステムにより取得し
た推定位置Ｐ　１衛星の配置や衛星電波の受信状態を示
すステータス信号を基に得られる推定位置Ｐ　における
ＣＥＰσ　、並びに走行道路推ＣＧ 足手段（２４）により求められた最適車両位置ＰＭ、類
似度および最適車両位置ＰＭにおけるＣＥＰσＨを基に
して第３図に示すようなアルゴリズムにより、最適推定
位置を修正し、これに基づき新たに求められた最適車両
位置を位置出力手段（２６）に供給するものである。

以下、第３図を参照して、ＧＰＳ航法システムから得ら
れた車両の推定位置Ｐｃを用いて、最適推定位置や最適
車両位置Ｐ、を修正するアルゴリズムを説明する。

まず、現在位置推定手段（２３）から得られる車両の最
適推定位置と実際の車両位置との位置誤差を横軸にとり
、上記最適推定位置を基に道路ネットワークデータとの
類似度を計算して車両位置が道路とマツチングする確率
を縦軸にとると、第４図のような相関が得られる。すな
わち、位置誤差が小さいと、暫く走行して最適推定位置
と道路パターンとの類似度を繰返し計算しているうちに
、最適車両位置を確実に道路上に得ることができる。

言い換えれば車両位置を特定の道路上に絞ることができ
る。逆に、位置誤差が大きくなってくると、道路パター
ンとの類似度を計算しても車両の位置を特定の道路上に
絞ることができる確率が減っていき、位置誤差がかなり
大きくなると（第４図のｅ　（ｍ）以上の点）、何度類
似度を計算しても道路とのマツチングを採れなくなる。

こうなると、車両の位置を道路上に見出すことはできな
くなり、何等かの方法で車両の推定位置を修正すること
が必要になる。

そこで、車両の推定位置を修正するため、管理判断手段
（２１）において、一定の条件下でＧＰＳ受信機（７）
により取得した推定位置Ｐ。を用いて車両位置を修正し
、この修正した位置を現在位置推定手段（２３）に戻す
こととした。

まず、走行道路推定手段（２４）が道路地図メモリ（５
）から得られる道路ネットワークデータと、最適推定位
置との類似度を、一定の走行距離（例えば２ｋｒａ以上
）にわたり繰返し計算して一定以上の類似度が得られた
かどうか判定しくステップＳｌ）、最適車両位置が得ら
れなかった場合、ステップＳ１においてＮｏを選択しス
テップＳ２に移る。

ステップＳ２では、前回車両位置を修正してから所定距
離！０以上進んでいるかどうかを判断する。距離１０以
上進んでいない場合、修正が頻繁になることを避けるた
めに°リターン”へ戻る。

距離１０以上進んだときは、ステップＳ３に進み、ＧＰ
Ｓ受信機（７）により取得した推定位置Ｐ。を車両の最
適推定位置とする。つまり、道路マツチングによっても
車両位置が得られないので、無条件でＧＰＳ受信機（７
）により取得した推定位置Ｐ。を採用する。

次に、ステップＳ１において車両位置が算出されている
場合１．Ｙ　Ｅ　Ｓを選択し、ステップＳ４において、
ＧＰＳシステムから得られる車両の推定位置Ｐ。と道路
マツチング法により得られる車両位置との差Δｄを採る
。差Δｄが第１の基準値ｄｉ　　（例えば５０ｍ）より
小さければ、車両位置ＰＭのほうを正確とみなして無条
件で“リターン”に進む。

基準値ｄｌより大きければ、ステップＳ５に移り、ＧＳ
Ｐ受信機（７）から得られるステータス信号を、凋べ、
受信ステータスが良好かどうか判定する。

受信ステータスとは、例えば衛星の配置状態から決まる
受信位置の検出精度、受信電波レベルまたは受信電波の
断続状態等から決まる受信位置の検出精度を示すランク
付けをいう。このように、受信ステータスを調べるのは
、衛星の配置状態で推定位置Ｐｃの精度が変わったり、
車両がビルの谷間、高架道路の下、樹木の下等に入ると
、衛星からの電波が次第に弱まり、得られる位置情報の
信頼性が相対的に低下するからである（位置検出精度は
、受信状態が劣化すると１００ｍ程度に低下する）。受
信ステータスが良好であれば、衛星による車両の推定位
置Ｐ。の誤差のほうが、道路マツチング法により得られ
る車両位置の誤差よりも小さいとみなして、ステップＳ
５からステップＳ２に移動する。

受信ステータスが良好でなければ、ステップＳ６に移り
、差Δｄを第２の基準値ｄ２　　（例えば第４図のｅ（
１１））と比較する。第２の基準値ｄ２を採用したのは
、受信ステータスが悪くとも、ＧＰＳシステムから得ら
れる推定位置Ｐｃの方が、マツチングする可能性のない
最適推定位置より誤差が小さいであろうとの予測に基づ
く。

差Δｄが第２の基準値ｄ２より小さければ、受信ステー
タスが悪い以上、ＧＰＳシステムから得られる推定位置
Ｐ。を採用しないで“リターン“に戻る。差Δｄが第２
の基準値ｄ２より大きければ、受信状態が多少悪くとも
ＧＰＳシステムから得られる推定位置Ｐ。のほうを採用
する。

以上のように、道路マツチング処理により車両位置を算
出できないときは、無条件で衛星から得られる推定位置
Ｐ。を採用し、道路マツチング処理により車両位置を精
度よく算出できるときは、無条件で道路マツチング処理
による車両位置を採用する。道路マツチング処理により
車両位置を算出できるが、その精度が悪いときは、道路
マツチング精度と衛星からの受信状態とを相互に考慮し
ていずれを採用するかを決定する。

したがって、両方式により得られる位置情報を適宜使い
分けて、現時点で最も確実な車両位置を推定することが
できる。そして、この修正された車両位置を現在位置推
定手段（２３）に戻し、道路マツチング処理を初期化し
て位置誤差を小さくし、以後、道路マツチング確率が大
きくなるようにする。

次に、第３図のステップＳ３における受信位置の修正方
法を具体的に例示する。

最も簡単なのは、ＧＰＳシステムから得られる推定位置
Ｐ。を使って最適推定位置を置き換えることである。

これ以外に、第５図〜第７図に示す方法がある。

道路マツチング処理により第５図に示すＡ、８２本の道
路が道路マツチングの対象走行道路として挙げられてい
るとする。このとき、それぞれの道路Ａ、Ｂにおける類
似度をＳ　、Ｓ　とし、ＣＥＨＡ　　　ＭＢ ＰをσＭ＾、σＭＢとする。

もし、ＧＰＳシステムを利用せず、道路マツチングによ
る航法のみで位置を求めようとすると、Ｓ　　Ｓ　が大
きいほうの１ｉｒｉ域内にある車両位置ＨＡ’　　ＭＢ ＰＭｔたは２Ｍ８が最適車両位置となる。

一方、ＧＰＳシステムで得られた推定位置Ｐ。

と、その周辺に車両が一定の確率で存在する領域ＣＥＰ
σＧが第６図のように得られているとする。

車両が道路を走行している場合には、車両は道路Ａまた
はＢ上に位置するはずであるから、例えば、推定位置Ｐ
。から各道路Ａ、Ｂ上に下ろした垂線と各道路Ａ、Ｂと
の交点Ｐ　　、Ｐ　　が道路上の車ＧＡ　　　　　ＧＢ 両位置として得られ、領域σ６内に入る各道路Ａ。

Ｂの部分がＣＥＰσ　、σ　として得られる。

ＯＡ　　　ＣＢ 道路マツチング方式で得られたＣＥＰσＭＡ’σ　と、
ＧＰＳで得られた道路上のＣＥ　Ｐ　ｔｙ　ｃ＾。

Ｂ σＧ８とが第７図に示すように重なる場合、道路Ａ。

Ｂ上の車両位置Ｐ　　、Ｐ　　は次の式（点Ｐは複素Ｂ 数表現）で求めることができる。

１　　（σＧＡＰＭＡ＋σＭＡＰＧＡ）■　　　Ｐ　Ａ
　＝ ０Ｍ＾＋ａＧＡ １　　（σＧＢＰＭＢ＋・ＭＢＰＧＢ）■　　　ＰＢ− ’　ＭＢ＋ａＧＢ また、この場合の誤差σ　、σ　は、次式で計算＾　　
Ｂ できる。

ａＭＡ２＋ａＧＡ２ ａＭＡ２＋ａＧＢ２ 例えばＳＭＡ＜８Ｍ８の場合は、ＰＢを最適推定位置か
つ最適車両位置とすることができる。

もし、道路マツチング方式で得られたＣＥＰσＨＡ’　
　σＭＢと、ＧＰＳシステムで得られたＣＥＰａＧＡ’
　　σＧＢとが重ならない場合は（第８図参照）ＧＰＳ
による推定位置を使って最適推定位置を単に置き換える
ことにする。

また、ＣＥＰσＨＡが、ＧＰＳシステムで得られたＣＥ
ＰａＧＡと重ならず、σＭＢのみがσＧＢと重なる場合
は（第９図参照）、上記０．０式のみを使って車両位置
ＰＢを求めればよい。

なお、本発明は上記の実、＋４　Ｋに限定されるもので
はなく、例えば、位置１．々小装置の構成としては、第
１０図に示すように、ナビゲーション・コントローラ（
９）にＧＰＳ受信機（７）が接続された構成であっても
よく、このときにはＧＰＳ受信機（７）からの位置信号
はナビゲーション・コントローラ（９）を経由して、処
理装置（８）に与えられる。また、車両の推定位置を得
るのに、ＧＰＳシステム以外にＲＤＳＳ（静止衛星）シ
ステムにより推定位置を得てもよく、地上に配置した多
数の無線サインポストから情報を得るようにしてもよい
。その池水発明の要旨を変更しない範囲内において、種
々の設計変更を施すことが可能である。

〈発明の効果〉 以上のようにこの発明によれば、道路マツチング航法を
行っている途中で、車両の各道路における類似度、ＣＥ
Ｐを評価し、無線航法システムの利用の可否を判断する
ことができる。そして無線航法システムを利用する必要
がある時は、無線航法システムから得られる車両の推定
位置Ｐ。を用いて推定位置や車両位置を修正し、より確
度の高い車両位置を決定することができる。

したがって、道路マツチング処理で求める車両位置の位
置検出精度の低下を防止し、長時間にわたり安定した道
路マツチング航法を続けることができる。また、道路地
図が多少不正確であっても検出精度を確保することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は位置検出装置の一実施例の全体構成を示すブロ
ック図、 第２図は位置検出装置の位置検出処理の流れを示すブロ
ック図、 第３図は検出位置の修正処理の流れを示すフローチャー
ト、 第４図は道路マツチングの成功率を示すグラフ、第５図
はＡ、８２本の道路上における、道路マツチング処理に
よる車両の存在範囲を示す図、第６図はＡ、８２本の道
路上における、衛星航法システムによる車両の存在範囲
を示す図、第７図〜第９図は、道路マツチング処理によ
る車両の存在範囲と衛星航法システムによる車両の存在
範囲とを重ねた状態を示す図、 第１０図は位置検出装置の他の構成例を示すブロツク図
である。 （３）・・・方位センサ、（４）・・・距離センサ、（
５）・・・道路地図メモリ、 （７）・・・ＧＰＳ受信機、 （２１）・・・管理判断手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．車両に搭載した方位センサと距離セン サとを用いて車両位置を推定し、当該車 両推定位置と、道路地図メモリから得ら れる道路ネットワークデータとの類似度 を比較し、その比較結果に基づき、車両 の存在確率を加味した道路上の車両位置 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の推定位置 を取得する位置取得手段と、 道路マッチングで得られる、各道路に 対する類似度、および車両が一定の確率 以上で存在する車両存在確率領域を評価 し、その評価結果に応じて、上記位置取 得手段により取得した推定位置を用いて 車両位置を修正する修正演算手段とを備 えることを特徴とする位置検出装置。
2. ２．修正演算手段は、上記類似度を計算し ても最適な車両位置が得られなかった場 合に、上記無線航法システムから得られ る推定位置を用いて現在の車両位置を修 正する請求項１記載の位置検出装置。
3. ３．修正演算手段は、上記類似度を計算し て最適な車両位置が得られた場合でも、 当該最適な車両位置と無線航法システム から得られる推定位置との距離差Δｄが 基準値ｄよりも大きければ、無線航法シ ステムから得られる車両の推定位置を用 いて現在の車両位置を修正する請求項１ 記載の位置検出装置。
4. ４．上記基準値ｄは、無線航法システムか ら情報を得る時点において、無線航法シ ステムから取得するデータから得られる 車両存在確率領域の広さに応じて決定さ れる請求項３記載の位置検出装置。
5. ５．修正演算手段は、上記類似度を計算し て最適な車両位置が得られた場合、道路 マッチング手法により各道路における車 両存在確率領域σ＿Ｍを求めるとともに、 無線航法システムから得られる車両存在 確率領域σ＿Ｇを求め、両車両存在確率領 域σ＿Ｍ，σ＿Ｇの共通部分が存在する時に、車両の車
   両位置を、当該共通部分の中に 修正するものである請求項１記載の位置 検出装置。