JPS63295912A - 車両位置検出装置 - 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 本発明は、主に道路を走行可能な自動車等の車両や、あ
らかじめ決められたコースを主に走行する自立走行車に
おいて、現在位置を精度良く求めるだめに利用する車両
位置検出装置に関する。

従来の技術 走行する自動車内で自軍の現在位置を求める方法として
、距離センサと方位センサを用い、出発地からの相対位
置として現在位置を求める方法があるが、センサの誤差
が累積して次第に精度が悪くなる欠点がある。このため
、近年、地図データと走行中得られたデータとを照合し
、累積誤差を吸収して精度を向上させようとするマツプ
マツチング技術の開発が盛んである。このような装置及
び方法として、例えば特開昭６１−６６９１０号公報に
提案された車両ナビゲーシゴン装置及びその方法がある
。第７図へにその構成図を、第７図すに動作説明図を示
す。第７図＆で、方位センサ７０４と距離センサ７０６
とから入力された情報を、コンピュータ７０１で地図記
憶媒体７０２に記憶された道路データと比較照合し、制
御コンソール７０６から与えた制御内容をもとに表示装
置７０３から車両の位置を地図と共に出力する。この方
法の基本は次のとおりである。車両が存在する可能性の
ある範囲がセンサ誤差の累積により２次元地図上で広が
っていくが、２次元上で車両の存在する確率が等しい等
確率の輪郭を考え、この等確率輪郭が２次元地図上の道
路線分と交差するとき、その道路上を走行している可能
性があるとし、この後さらに詳細な判定に移る。この等
確率輪郭は、第７図すの輪郭７１０，７１１，７１２の
ように通常走行するに従い大きくなっていき、等確率輪
郭７１２と道路７１３のように等確率輪郭と道路線分が
交差するとその道路上を走行している可能性があるとす
る。この等確率輪郭は、道路上を走行していると判断し
て車両の推測位置を道路上に移動させるとき以外は、走
行するに従い大きくなる。この等確率輪郭が大きくなる
速度は、そのとき予測される誤差の大きさにより変わる
。

上記従来例によると、この予測誤差はそれまで走行しな
がら収集したセンサデータから算出するのが基本で、道
路地図作成時の地図精度に関する情報も予測誤差とする
ことができるが、方位については地磁気センサと差動ホ
イールセンサを用い、そのずれ方から方位誤差を予測す
る。

発明が解決しようとする問題点 上記の方式は、地磁気センサと差動ホイールセンサによ
る方位のずれ方が走行するに従いゆっくりと生じる場合
には、差動ホイールセンサが進行方位の微分値を得るも
のであるため方位誤差を予測することが難しい。このた
め、一般道路から鉄橋に走行していく場合、鉄橋によっ
て地磁気の磁力線が曲げられるために起こる地磁気セン
サの方位誤差はゆっくりと起こり、しかも鉄橋中央部で
は大きな方位誤差となる場合がある。このとき従来例に
よる方法では誤差の予測が不十分となり、等確率輪郭が
実際より小さいため本来走行しているはずの鉄橋上の道
路と等確率輪郭が交差しないことがあり、この状態で走
行すると方位誤差が−大きいため鉄橋上を走行するに従
い推測位置が本来の位置からどんどんずれていき、正し
い道路に修正不可能となる場合がある。また、路面電車
の軌道上を走行する場合のように、非常に地磁気方位の
誤差が大きい道路が一般の道路と混在する場合、道路に
よって誤差予測が異なるのに、道路による区別なしに一
括して２次元平面上で等確率輪郭を考えることは得策で
はなく、この場合も正しい道路に修正不可能となること
がある。このように、従来の方式では特に方位センサ誤
差の大きい道路を走行した場合、地図データとの照合を
誤り、位置検出精度が非常に悪くなる場合があった。

本発明は、方位センサ誤差の大きい道路を走行しても、
地図データとの照合を誤らずに車両の位置を正確に求め
ることができるようにすることを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、車両の走行距離を
検出する走行距離検出手段と、車両の進行方位を検出す
る進行方位検出手段と、車両の推測位置を記憶する推測
位置記憶手段と、前記走行距離検出手段から得た走行距
離と前記進行方位検出手段から得た進行方位とから車両
の相対移動量を求めて前記推測位置記憶手段に記憶され
た値に加算して再び前記推測位置記憶手段に記憶させる
推測位置演算手段と、道路データを記憶させた地図記憶
手段と、前記地図記憶手段に記憶された各道路の方位と
前記進行方位検出手段で検出された進行方位との方位差
、前記推測位置記憶手段に記憶された推測位置から前記
各道路までの距離および前記走行距離検出手段で検出き
れた走行距離の三者から車両が各道路上に存在すると仮
定した確率の指標となる評価値を演算する評価値演算手
段と、この評価値が所定の条件を満たしたとき前記地図
記憶手段に記憶された道路データを用いその評価値に対
応する道路上に前記推測位置記憶手段に記憶された推測
位置を引き込む引き込み演算手段と、前記推測位置記憶
手段に記憶された推測位置を出力する出力手段とを備え
、前記地図記憶手段として、方位異常区間データを含む
道路データを記憶させた地図記憶手段を備え、前記評価
値演算手段として、演算対象となる道路区間が前記方位
異常区間であるときには前記方位差に対する許容範囲を
異常区間データにより変更させる評価値演算手段を備え
るものである。

作用 本発明は上記構成により、車両が道路上または道路付近
を走行すると、車両が各道路上に存在すると仮定した確
率の指標となる評価値を評価値演算手段で演算し、地図
の道路上または地図の道路付近をほぼ平行に走行すると
引き込み演算手段によって地図の道路上に引き込まれる
が、評価値演算対象となる道路区間が方位異常区間であ
るときには、道路方位と進行方位との方位差に対する許
容範囲を変更させることにより、方位センサ誤差が大き
い道路を走行しても地図データとの照合を誤らず車両の
位置を正確に求めることができる。

実施例 第１図は本発明の一実施例における構成図である。１ｏ
１は走行距離検出手段であり、車輪の回転数を測定する
などして車両の走行距離を検出する。１０２は進行方位
検出手段であり、地磁気センサなどを用いて車両の進行
方位を検出する。

１０４は車両の推測位置を記憶する推測位置記憶手段で
ある。１０３は推測位置演算手段で、推測位置記憶手段
１０４に記憶された過去の車両の推測位置から、走行距
離検出手段１０１で検出された走行距離分だけ、進行方
位検出手段１ｏ２で検出した進行方位に進める演算を行
って、その結果を新しい車両の推測位置として推測位置
記憶手段１０４に再び記憶させる。１０７は地図記憶手
段で、道路を折れ線で近似し、折れ線を表現する座標デ
ータとして道路データが記憶される。ここには、後述す
る地磁気異常区間のデータも記憶される。１０６は評価
値演算手段で、まず進行方位検出手段１０２で得られた
進行方位と地図記憶手段１０７に記憶された各道路の道
路線分の方位との方位差を演算する。次に、地図記憶手
段１０７に記憶された各道路の道路座標データを用い、
各道路と推測位置記憶手段１０４に記憶された推測位置
との距離をそれぞれ演算する。この道路との距離、道路
との方位差および走行距離検出手段１０１で検出した走
行距離とから、各道路についてその道路を走行している
と仮定した路上確率の指標となる評価色を演算する。１
０６は引き込み演算手段で、評価値演算手段１０５で算
出した評価値が、例えば所定のしきい値に達したとき、
その評価値に対応する道路を引き込み対象道路とし、地
図記憶手段１０７を参照して推測位置記憶手段１０４に
記憶された推測位置に最も近い引き込み対象道路上の点
を算出し、この点の座標を推測位置記憶手段１０４に書
き込む。１０８は出方手段で、以上のようにして得られ
た車両の推測位置を出力する。これは、単に推測位置を
表示する表示装置であってもよいし、地図上に推測位置
を表示する表示装置であってもよい。また、推測位置デ
ータを出力する回線のための出力装置であってもよいし
、音声出力装置であってもよい。

第２図は上記一実施例における動作説明図である。第２
図ａにおいて、車両の初期位置を点２０１とし、この座
標を（Ｘｏ、Ｙｏ）とする。この座標は、推測位置記憶
手段１０４に記憶されてあり、機器設置時には手動で入
力するが、電波航法など外部情報により設定されるもの
であるが、一度設定されると前回車両が停車した位置を
記憶させることにより再設定の必要はない。車両が走行
し、走行距離検出手段１０１でＤだけ走行したと検出さ
れ、進行方位検出手段１０２でそのときの進行方位がＨ
であったとすると、推測位置演算手段１０３では、 Ｘ　１＝Ｘｏ十Ｄ　−ｃｏｓ　（Ｈ） Ｙｌ　＝Ｙｏ＋Ｄ　−ｓｉｎ　（Ｈ） の演算を行い、この結果である（Ｘｌ、Ｙｌ）を推測位
置記憶手段１０４に記憶させる。道路への引き込みが行
われないときは、（Ｘｌ、Ｙｌ）を（Ｘｏ　、　Ｙｏ　
）に代入してこの演算を繰り返すことにより次々に車両
の位置を推測していく。

第２図すは、引き込み対象道路を決定する過程の説明図
である。車両の推測位置を点２１０とし、その進行方位
を矢印２１１で表現する。まず、推測位置の周辺にある
道路Ｒ１からＲ６までの方位とこの進行方位とを比較す
る。ここで、比較する道路の範囲については地図全体と
してもよいが、実用的には推測位置周辺に限定する方が
効率的である。また方位差についてもすべての道路につ
ぃて評価値演算を行ってもよいが、方位差の値にしきい
値を設けて、あるしきい値以下の道路に限定して評価値
演算を行った方が効率的である。このしきい値を候補し
きい値とし、例えば２５度とすると、方位差が２６度以
内の道路は、道路Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４である。次に
、推測位置２１０からこの該当する道路までの距離をそ
れぞれ求める。この距離は、一般には点２１０からそれ
ぞれの道路線分に降ろした垂線の長さである。この距離
に関しても、すべての道路について評価値演算を行って
もよいが、この距離が短い道路から順にＮｍ候補（例え
ば３候補）選択し、その候補道路についてだけ評価値演
算をした方が効率的である。

そこで、この距離が短い道路から順に並べると、道路Ｒ
２、Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４の順になる。このうちから上位３
候補を選択すると、道路Ｒ２、Ｒ１、Ｒ３となる。この
３本の道路についての評価値をそれぞれＥｖ２　、　Ｅ
ｖｌ　、　Ｅｖ３とする。もしこの評価値が今回初めて
設定された場合には。に初期化しておく。評価値演算手
段１０６でこれらの評価値の更新の演算を行う。車両の
今回の進行方位をＨ１走行距離をＤとする。道路Ｒ１，
Ｒ２，Ｒ３について推測位置２１ｏとの距離をそれぞれ
Ｌｌ。

Ｌ２　、Ｌ３とし、道路方位をそれぞれＡ１．ム２゜Ａ
３とすると、評価値はそれぞれ、 Ｅｖ１←Ｋｖ１＋ａｎｇ（Ｈ，Ａ１）　・ｎｅａｒ　（
Ｌｌ）・１）Ｋｖ２←Ｅｖ２＋ａｎｇ（Ｈ，Ａ２）・ｎ
ｅａｒ　（Ｌ２）・ＤＥＶ３４−　ＩＥｖ３−）−ａｎ
ｇ（Ｈ，ム３）−ｎｅａｒ（Ｌｓ）−ｎとする。

ただし、ａｎｇ　（Ｈ、Ａ　）は方位Ｈと方位異の角度
一致度を表し、前記平行しきい値をＴｈｐとすると、進
行方位Ｈと道路方位ムの方位差がＴｈｐより小さいとき
１．大きいとき０をとるものとする。Ｔｈｐは、例えば
１６度とする。なお、ここでの方位差は、道路方向が逆
方向も取り得るため０度から９０度までの値に限定され
る。

まだ、ｎｅａｒ（Ｌ）は近接度を表し、例えばｎｅａｒ
（Ｌ）＝１／ｗａｘ　（Ｄｏ、ａｂｓ　（Ｌ）すなわち
、推測位置と道路との距離りの絶対値と定数Ｄｏ　　と
の大きい方の値の逆数とすふ。

このようにして、評価値は道路とほぼ平行に走行する毎
に増加する。いずれかの評価値が前記引き込みしきい値
（例えば４）に達したとき、その評価値に対応する道路
を引き込み対象道路として引き込みを行う。ただし、２
番目に評価値が大きい道路の評価値とこの評価値との差
が前記有意差しきい値（例えば１）以下のときは、判断
がつかないとしてこの差が広がるまで保留にするという
処理を行ってもよい。引き込みは推測位置を引き込み対
象道路に最短距離で移動することによって行う。つまり
引き込み対象道路と推測位置からこれに降ろした垂線と
の交点座標を推測位置座標とする。こうして一旦引き込
みが行われると、それまでに計算された評価値はすべて
０にリセットし、進行方位と走行距離だけで新たな推測
位置を求めながら再び評価値の計算を始める。

なお、前記平行しきい値は、評価対象道路区間が方位異
常区間の場合は、例えば３０度のように大きな値に変え
ることにより、方位センサ誤差が大きい道路を走行して
も正しく引き込むことが可能になる。また、方位異常の
度合を表すデータを地図データに記憶させておき、この
値をもとにして方位異常度合に応じた平行しきい値に変
更してもよい。

ソフトウェアで実現する場合の一実施例の概略フローチ
ャートを第３図に示す。この図において、プログラムが
スタートすると、処理３０１で距離センサから走行距離
の入力を行い、処理３０２で方位センサから進行方位の
入力を行う。次に処理３０３で引き込みの候補道路を選
択したあと、処理３０４で候補道路それぞれの評価値を
演算する。

判断３０５でこれらの評価値の最大値が引き込みしきい
値以上か調べ、Ｎｏであれば、引き込み条件は成立しな
かったとして、処理３０７で過去の推測位置と走行距離
と進行方位とから新たな推測位置を求める推測航法演算
を行ったあと、処理３０１に戻る。もし判断３０５でＹ
ｅｓなら引き込み条件が成立したとして、処理３０６で
引き込み対象道路上に推測位置を移動させ全評価値をリ
セットする引き込み処理を行った後、やはり推測航法演
算３０７を行って処理３０１に戻る。

次に、第４図のフローチャートを用いて、候補道路選択
処理３０３について詳細に説明する。まず処理４０１で
地図記憶手段から、推測位置の周辺の道路線分データを
取り出す。次に処理４０２で取り出された道路線分の方
位と車両の進行方位の差を演算する。ここで、道路線分
の方位は１８０度反対方向も考慮し、進行方位との差の
小さい方の値をとる。この演算結果が候補しきい値（例
えば２５度）以下かどうか判断４０３で判断し、Ｎ。

であればその道路線分は進行方位とほぼ平行ではないと
して次の道路線分に移るだめ、処理４０１に戻る。もし
、Ｙｅｓなら、処理４０４でその道路線分と推測位置と
の距離を演算する。この結果が、これまで演算したなか
で道路別に第Ｎｍ番目（例えば３番目）に小さい値より
小さいかどうか判断４０５で判断し、Ｎｏであればその
道路線分との距離が離れているとして次の道路線分に移
る。第Ｎｍ番目に小さい値より小さい場合は、処理４０
６で候補道路テーブルを第１番目から第Ｎｍ番目に道路
との距離が小さい順に正しく書き換える。そして判断４
０７でこの道路線分が地図データの周辺道路線分データ
中、最後のデータかどうか判断し、最後でなければ再び
次のデータに戻り、最後ならこの候補道路選択処理３０
３を終了する。なお、処理４０１で取り出した道路線分
が前記の方位異常区間データであるときには、判断４０
３の候補しきい値を例えば５０度のように別の値に変え
ることにより、地磁気方位のずれが大きい道路に対して
も見落とすことなく候補とすることが可能になる。

次に評価値演算処理３０４について、第６図のフローチ
ャートを用いて説明する。候補道路選択処理３０３で作
成された候補道路テーブルから、処理６０１で候補道路
のデータを１組取り出し、この取り出した道路について
、もしこのとき評価値が作成されてなければ処理６０２
で初期値を０として評価値を作成する。次に取り出され
た道路データについて、処理５０３で評価値の更新演算
を行う。この演算の仕方については前に述べたとおりで
ある。そして判断５０４で、これが最後の候補道路デー
タかどうか判断し、もし違えば次の候補道路データの評
価値演算に移る。もし最後の候補道路データであれば、
評価値の演算はひととおり終わったとして、この評価値
演算処理３０４を終了する。

次に第６図のフローチャートを用いて引き込み処理３０
６について説明する。まず、評価値演算処理３０４で最
大値を与えた道路を処理６０１で引き込み対象道路とし
、処理６０２で推測位置から最も近い引き込み対象道路
上の点を求める。この求め方についても前に述べたとお
りである。次に処理６０３で推測位置座標をこの点の座
標に書き換え、これまで評価値演算処理３０４で作成し
た評価値を処理６０４ですべてリセットした後、この引
き込み処理３０６を終了する。

なお、第３図の概略フローチャートでは、説明をわかり
やすくするために走行距離人力３０１と進行方位人力３
０２のたびに毎回候補道路選択処理３０３以降の処理を
説明したが、走行距離入力３０１と進行方位人力３０２
のたびに行うのは推測航法演算３０７だけにして、何回
かまとめてその間に移動した合成ベクトルを計算し、こ
の合成ベクトルに対して候補道路選択処理３０３から引
き込み処理３０６までの処理を行ってもよく、こうする
とマイクロプロセッサ等で実行する場合実行速度が向上
するだけでなく、合成ベクトルによる平均化のため部分
的な誤差に左右されにくいという利点も生じる。

発明の効果 以上のように本発明は、各道路を走行している可能性を
表す評価値を演算し、この演算対象となる道路区間が方
位異常区間であるときには評価値演算に用いる定数を変
えることにより、方位センサ誤差が大きい道路を走行し
ても地図データとの照合を誤らず、車両の位置を正確に
求めることができるという優れた効果を有する車両位置
検出装置を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図ａ、ｂ
は本実施例の動作説明図、第３図は本実施例のプログラ
ムの一例を示す概略フローチャート、第４図は候補道路
選択ルーチンの詳細フローチャート、第６図は評価値演
算ルーチンの詳細フローチャート、第６図は引き込み処
理ルーチンの詳細フローチャート、第７図ａは従来例の
構成図、第７図すは従来例の動作説明図である。 １ｏ１・・・・・・走行距離検出手段、１ｏ２・・・・
・・進行方位検出手段、１０３・・・・・・推測位置演
算手段、１０４・・・・・・推測位置記憶手段、１０６
・・・・・・評価値演算手段、１０６・・・・・・引き
込み演算手段、１０７・・・・・・地図記憶手段、１０
８・・・・・・出力手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 （ａ） （ｂ） 第３図 第　４　図 第５図 ：＊＞　　６　　図 第　７　図 困り１０

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）車両の走行距離を検出する走行距離検出手段と、
   車両の進行方位を検出する進行方位検出手段と、車両の
   推測位置を記憶する推測位置記憶手段と、前記走行距離
   検出手段から得た走行距離と前記進行方位検出手段から
   得た進行方位とから車両の相対移動量を求めて前記推測
   位置記憶手段に記憶された値に加算して再び前記推測位
   置記憶手段に記憶させる推測位置演算手段と、道路デー
   タを記憶させた地図記憶手段と、前記地図記憶手段に記
   憶された各道路の方位と前記進行方位検出手段で検出さ
   れた進行方位との方位差、前記推測位置記憶手段に記憶
   された推測位置から前記各道路までの距離および前記走
   行距離検出手段で検出された走行距離の三者から車両が
   各道路上に存在すると仮定した確率の指標となる評価値
   を演算する評価値演算手段と、この評価値が所定の条件
   を満たしたとき前記地図記憶手段に記憶された道路デー
   タを用いその評価値に対応する道路上に前記推測位置記
   憶手段に記憶された推測位置を引き込む引き込み演算手
   段と、前記推測位置記憶手段に記憶された推測位置を出
   力する出力手段とを備え、前記地図記憶手段として、方
   位異常区間データを含む道路データを記憶させた地図記
   憶手段を備え、前記評価値演算手段として、演算対象と
   なる道路区間が前記方位異常区間であるときには前記方
   位差に対する許容範囲を異常区間データにより変更させ
   る評価値演算手段を備えたことを特徴とする車両位置検
   出装置。
2. （２）評価値演算手段として、地図記憶手段に記憶され
   た道路の方位と進行方位検出手段で得られた進行方位と
   の角度差により定まる角度一致度と、前記地図記憶手段
   に記憶された道路の位置と推測位置記憶手段に記憶され
   た推測位置との距離により定まる近接度と、走行距離検
   出手段で検出された走行距離とを乗じた値を前回その道
   路に対して演算した評価値に加算する評価値演算手段を
   備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の車
   両位置検出装置。
3. （３）近接度として、推測位置と道路との距離と、所定
   の値とのうち大きい方の値の逆数を近接度とする特許請
   求の範囲第２項記載の車両位置検出装置。
4. （４）角度一致度として、進行方位と道路方位との差が
   、進行方位と道路方位の平行度を判断するための平行し
   きい値以上か否かで異なる値をとる角度一致度を用いる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の車両位置
   検出装置。
5. （５）評価値演算手段として、演算対象となる道路区間
   データが方位異常区間データであるときに、平行しきい
   値を異常区間データにより変更させる評価値演算手段を
   備えたことを特徴とした特許請求の範囲第４項記載の車
   両位置検出装置。
6. （６）引き込み演算手段として、推測位置記憶手段に記
   憶された推測位置を引き込む道路上に最短距離で移動さ
   せた位置に変更させる引き込み演算手段を備えたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の車両位置検出装
   置。
7. （７）引き込み演算手段として、最大の評価値をもつ道
   路の評価値が、引き込みを判断するための引き込みしき
   い値を越えたとき引き込みを行う引き込み演算手段を備
   えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の車両
   位置検出装置。
8. （８）引き込み演算手段として、最大の評価値をもつ道
   路の評価値が引き込みしきい値を越えても、２番目に大
   きい評価値をもつ道路の評価値との差が、有意な差か判
   断するための有意差しきい値以上でないとき、引き込み
   を保留して評価値演算を続行する引き込み演算手段を備
   えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の車両
   位置検出装置。