(57)【要約】【課題】  ＧＰＳ信号の信頼性に応じた補正処理を行うことができ、精度の高い車両の位置検出を行うことのできる車両位置検出装置を提供する。【解決手段】  ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信機２と、前記ＧＰＳ信号に基づいてＧＰＳ位置Ａ（ｔ）を演算する第１の演算手段と、車両の走行距離を検出する距離検出手段と、前記車両の進行方位を検出する方位検出手段と、前記距離検出手段により検出された走行距離と前記方位検出手段により検出された進行方向とに基づいて相対位置Ｒ（ｔ）を演算する第２の演算手段と、を備えた車両位置検出装置であって、前記ＧＰＳ位置の信頼性を算出する判定手段と、前記判定手段による信頼性および前記第１の演算手段による演算時間を考慮してＧＰＳ位置Ａ（ｔ）により相対位置Ｒを補正する補正手段と、を備えてなる。【選択図】図１
2006098246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信手段と、前記ＧＰＳ信号に基づいて第１の車両位置を演算する第１の演算手段と、車両の走行距離を検出する距離検出手段と、前記車両の進行方位を検出する方位検出手段と、前記距離検出手段により検出された走行距離と前記方位検出手段により検出された進行方向とに基づいて第２の車両位置を演算する第２の演算手段と、を備えた車両位置検出装置であって、
前記第１の車両位置の信頼性を算出する判定手段と、前記判定手段による信頼性および前記第１の演算手段による演算時間を考慮して前記第１の車両位置により前記第２の車両位置を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする車両位置検出手段。
【請求項２】
前記判定手段は、前記ＧＰＳ受信手段の移動速度および測位衛星の配置状態に応じて、前記第１の車両位置の信頼性を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両位置検出装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記判定手段によって算出された前記第１の車両位置の信頼性と、前記距離検出手段による前記走行距離と、前記方位検出手段による前記進行方位と、に応じて算出されるカルマンゲインを用いてカルマンフィルタ処理することによって、前記第２の車両位置を補正することを特徴とする請求項１に記載の車両位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測位衛星からの電波信号を受信するＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）等を利用して車両上で自車両の位置などを測定する車両位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の現在位置や進行方位を検出する方法には、ＧＰＳ測位法と推測航法（自立航法）などがある。ＧＰＳ測位法は、３個以上の衛星から送られるＧＰＳ信号を受信して、車両の現在位置や進行方位を検出する方法であり、ＧＰＳ信号自体の精度や人工衛星と車両との位置関係が良好であれば正確な現在位置と進行方位が得られる。一方、推測航法は、車速センサやジャイロスコープなどの検出手段から得られた各種情報に基づいて車両の走行距離や進行方位を検出し、それらのデータに基づいて車両の走行軌跡と地図データとのマップマッチングによって車両の走行経路を特定し、現在位置を検出する方法である。
【０００３】
また、推測航法では、センサに誤差が発生するため、走行距離が増すに従って検出誤差が累積してしまう問題があったため、前者のＧＰＳ測位法によって得られた情報（現在位置）を用いて推測航法によって得られた現在位置を補正するようにした車両位置検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特公平７−９２３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、かかる車両位置検出装置は、各人工衛星からのＧＰＳ信号を受信してから現在位置や進行方位等の情報を演算して出力するまでに所定時間を要するために、ＧＰＳ測位法による情報を用いて推測航法による現在位置を補正すると、この所定時間分の車両の移動によりかえって現在位置の演算誤差が大きくなるという問題があった。
【０００５】
また、ＧＰＳ測位法による情報は、測位衛星の数や配置、信号（送信電波）のレベル等によって信頼性が異なってくるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的とするところは、上述した課題に着目してなされたものであって、情報の信頼性に応じた補正処理によって、精度の高い位置検出を行うことのできる車両位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の車両位置検出装置は、請求項１に記載したように、ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信手段と、前記ＧＰＳ信号に基づいて第１の車両位置を演算する第１の演算手段と、前記車両の走行距離を検出する距離検出手段と、車両の進行方位を検出する方位検出手段と、前記距離検出手段により検出された走行距離と前記方位検出手段により検出された進行方向とに基づいて第２の車両位置を演算する第２の演算手段と、を備えた車両位置検出装置であって、前記第１の車両位置の信頼性を算出する判定手段と、前記判定手段による信頼性および前記第１の演算手段による演算時間を考慮して前記第１の車両位置により前記第２の車両位置を補正する補正手段と、を備えることを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２に記載したように、請求項１に記載の車両位置検出装置において、前記判定手段は、前記ＧＰＳ受信手段の移動速度および測位衛星の配置状態に応じて、前記第１の車両位置の信頼性を算出することを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項３に記載したように、請求項１に記載の車両位置検出装置において、前記補正手段は、前記判定手段によって算出された前記第１の車両位置の信頼性と、前記距離検出手段による前記走行距離と、前記方位検出手段による前記進行方位と、に応じて算出されるカルマンゲインを用いてカルマンフィルタ処理することによって、前記第２の車両位置を補正することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信手段と、前記ＧＰＳ信号に基づいて第１の車両位置を演算する第１の演算手段と、前記車両の走行距離を検出する距離検出手段と、前記車両の進行方位を検出する方位検出手段と、前記距離検出手段により検出された走行距離と、前記方位検出手段により検出された進行方向とに基づいて第２の車両位置を演算する第２の演算手段と、を備えた車両位置検出装置に関して、情報の信頼性に応じた補正処理によって、精度の高い位置検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態として、カーナビゲーション装置に適用したものを例に挙げ添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、カーナビゲーション装置の電気的な構成を示すブロック図である。カーナビゲーション装置は、車両に搭載され、車速センサ（距離検出手段）１と、ＧＰＳ受信機（ＧＰＳ受信手段）２と、ジャイロセンサ（方位検出手段）３と、記憶媒体４と、制御手段５と、表示手段６と、から主に構成されている。
【００１３】
車速センサ１は、例えば、車両のトランスミッションに取り付けられ、スピードメータ用のピニオン１回転あたり所定数のパルス信号を発生し、制御手段５に出力する。制御手段５は、車速センサ１から出力される単位時間あたりの前記パルス数またはパルス周期を検出することにより車両の走行速度を算出するとともに、前記パルス数をカウントすることにより車両の走行距離を算出する。
【００１４】
ＧＰＳ受信機２は、人工衛星から放射されるＧＰＳ信号を受信する受信機であり、受信したＧＰＳ信号に基づいて車両の現在位置と進行方位を検出する。ＧＰＳ用受信アンテナや増幅回路を備え、前記受信アンテナで受信した人工衛星からの位置情報である送信電波を高周波信号として増幅してなる信号を制御手段５に出力する。
【００１５】
ジャイロセンサ３は車両の旋回角速度を検出し、制御手段５に出力する。制御手段５は、ジャイロセンサ３により検出された旋回角速度に基づいて車両の旋回角度を算出し、さらに旋回角度を積分して車両の進行方位を算出する。なお、ＧＰＳ受信機２で検出された正確な車両の進行方位により適時、ジャイロセンサ３の出力に基づき算出された車両の進行方位を補正することもできる。
【００１６】
記憶媒体４は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭあるいはハードディスク等によって構成され、道路地図データが記憶される記憶装置である。前記道路地図データは、制御手段５による後述する処理を行う際に使用される。制御手段５は、車速センサ１の出力パルス信号をカウントして車両の走行距離を検出するとともに、ジャイロセンサ３の旋回角速度に基づいて車両の進行方位を検出し、走行距離と進行方位とに基づいて走行軌跡を演算する。そして、制御手段５は、走行軌跡と記憶媒体４から読み出した道路地図データとを照合してマップマッチングを行ない車両の推定位置を演算する。
【００１７】
制御手段５は、マイクロコンピュータが適用でき、演算処理動作の制御プログラムが記憶されたＲＯＭと、演算値を一時的に記憶するＲＡＭと、予め設定される各種設定値を記憶するＥＥＰＲＯＭと、前記制御プログラムを実行するためのＣＰＵと、入出力インターフェイス回路と、によって主に構成される。前記入出力インターフェイス回路は、車速センサ１、ＧＰＳ受信機２、ジャイロセンサ３、記憶媒体４や、表示手段６に対してそれぞれ電気的な接続関係をなすための回路である。制御手段５は、各機構（１〜４）からの入力および前記制御プログラムに基づいて、表示手段６に制御信号を出力し、所望の表示を促すものである。なお、制御手段５は、後述する制御プログラムにおいて、第１，第２の演算手段、距離検出手段、方位検出手段、判定手段、補正手段として、演算処理することができる。
【００１８】
表示手段６は、例えば、ＴＦＴ型の液晶表示パネルからなる表示器と、この表示器を表示駆動するためのＩＣまたはＬＳＩからなる表示駆動回路と、によって構成される。表示手段６は、制御手段５からの信号に基づいて、道路地図など所望の表示を行うものである。
【００１９】
以上の構成によって、制御手段５は、車速センサ１およびジャイロセンサ３、ＧＰＳ受信機２の検出に基づいて、車両の走行距離や進行方向、位置座標を算出し、この車両の推定位置の周辺に対応する道路地図データを記憶媒体４から読み出して、表示手段６に表示させることができる。
【００２０】
次に制御手段５による車両の推定位置の算出処理について図２，３を用いて説明する。図２は、ＧＰＳ信号を受信した場合の制御手段５による制御プログラムを示すフロー図である。図３は、車両の推定位置Ｐを算出する際に用いられる相対位置Ｒの軌跡を示す図である。相対位置Ｒは、ＧＰＳ信号から算出されるＧＰＳ位置Ａ、走行距離および進行方位から算出される相対移動ベクトルＶ、過去の推定位置Ｐ、過去の相対位置Ｒから算出されるもので、この場合１秒毎に更新される。また、所定時間内に算出された相対位置Ｒや相対移動ベクトルＶは、制御手段５のＲＡＭに随時記憶される。
【００２１】
制御手段５は、第１の演算手段として、ＧＰＳ受信機２によるＧＰＳ信号の受信から所定時間（例えば、約３秒間）を要して車両の絶対位置であるＧＰＳ位置（第１の車両位置）Ａ（ｔ）を算出する（ステップＳ１）。
【００２２】
また、制御手段５は、距離検出手段として、車速センサ１から出力されるパルス信号をカウントし、走行距離を算出するとともに、方位検出手段として、ジャイロセンサ３から出力される旋回角速度を積分して旋回角度を算出し、さらに旋回角度を前回算出された進行方位に加算して現在の進行方位を算出し、前記走行距離や前記進行方位の情報に基づいて、相対移動ベクトルＶ（ｔ）を算出する（ステップＳ２）。
【００２３】
また、制御手段５は、判定手段として、ステップＳ２にて算出された相対移動ベクトルＶ（ｔ）の値と、ＧＰＳ信号に基づいて算出されるＤＯＰ（Ｄｉｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）値やＧＰＳ受信機２の移動速度とに基づいて、ＧＰＳ位置Ａ（ｔ）の信頼性を考慮したカルマンゲインを算出する（ステップＳ３）。
【００２４】
なお、相対移動ベクトルＶ（ｔ）のパラメータとなる車両の走行距離や回転角度が大きい程、車速センサ１やジャイロセンサ３に生じる測定誤差が大きくなり、特に急カーブや右左折など回転角度が大きい場合は、ＧＰＳ信号の受信状態にとって不安定となるため、この時に受信したＧＰＳ信号の信頼性が低下してしまう。また、ＤＯＰ値は、各測位衛星とＧＰＳ受信機２とを頂点とする多面体の面積の逆数にて求まるものであり、車両の真の位置を中心に測位するＧＰＳ位置（絶対位置）のばらつく程度を表す。したがって、ＤＯＰ値が大きいほどＧＰＳ位置Ａ（ｔ）の信頼性が低下してしまう。また、ＧＰＳ受信機２の移動速度が小さいほどドップラー効果によるＧＰＳ信号の同調周波数の偏位が小さくなるため、絶対位置算出の誤差が大きくなり、ＧＰＳ位置Ａ（ｔ）の信頼性が低下してしまう。制御手段５は、ステップＳ３において、上述のようなＧＰＳ信号の信頼性の低下の度合いを考慮した計算式にて、カルマンゲインを算出する。
【００２５】
次に制御手段５は、補正手段として、前記ＲＡＭに記憶され過去に算出された相対位置Ｒのうち所定時間（例えば、３秒）前に算出された相対位置Ｒ（ｔ−３）に対して、ステップＳ３にて算出されたカルマンゲインを用いてカルマンフィルタ処理して補正し、相対位置Ｒ’（ｔ−３）を求める（ステップＳ４）。なお、制御手段３は、ステップＳ１におけるＧＰＳ信号Ａ（ｔ）の演算時間を考慮して、ＧＰＳ信号を受信した時間に近い時間に算出された相対位置Ｒ（ｔ−３）を補正対象としている。
【００２６】
制御手段５は、ステップＳ４にて補正された相対位置Ｒ’（ｔ−３）に対して、過去（２秒前および１秒前）に算出された相対移動ベクトルＶ（ｔ−２），Ｖ（ｔ−１）を制御手段５の前記ＲＡＭから読み出して加算して、２秒前の相対位置Ｒ（ｔ−２）および１秒前の相対位置Ｒ（ｔ−１）を求める（ステップＳ５）。
【００２７】
また、制御手段５は、前回算出された推定位置Ｐ（ｔ−１）における車両の存在確率（マップマッチング時の確率）と、推定位置カウンタ（確からしい判定数のカウンタ）と、ステップＳ２にて算出された相対移動ベクトルＶ（ｔ）に基づいて、相対位置Ｒ（ｔ−１）についてのカルマンゲインを算出する（ステップＳ６）。
【００２８】
次に制御手段５は、ステップＳ６にて得られたカルマンゲインに基づいて、ステップＳ５にて得られる相対位置Ｒ（ｔ−１）の位置を補正する（ステップＳ７）。この場合、補正量δ分の位置を移動した相対位置Ｒ’（ｔ−１）に補正される。また、ステップＳ６にて得られる相対位置Ｒ（ｔ−２）に対しても、前記補正量δ分を補正して相対位置Ｒ’（ｔ−２）を求め、相対位置Ｒ’（ｔ−１）とともに、制御手段５の前記ＲＡＭに記憶される。
【００２９】
制御手段５は、第２の演算処理として、ステップＳ７で得た補正後のＲ’（ｔ−１）に対して、ステップＳ２にて算出された相対移動ベクトルＶ（ｔ）を加算して、相対位置Ｒ（ｔ）を算出する（ステップＳ８）。
【００３０】
制御手段５は、記憶媒体５の道路地図データを読み出して、ステップＳ８にて算出された相対位置（第２の車両位置）Ｒ（ｔ）と各道路までの距離や、進行方位等を考慮して、マップマッチング処理を行って実際の車両が存在する確率の高い推定位置Ｐ（ｔ）を求める（ステップＳ９）。
【００３１】
上述の制御プログラムを繰り返すことによって、車両の位置についてＧＰＳ信号を考慮して、過去の相対位置Ｒを補正しながら、より確からしい推定位置Ｐを得ることができる。また、制御手段５は、推定位置Ｐを更新する毎に、この推定位置Ｐ周辺に対応する道路地図を描画処理して、表示手段６に表示出力させることができる。
【００３２】
かかるカーナビゲーション装置は、ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信機２と、前記ＧＰＳ信号に基づいてＧＰＳ位置Ａ（ｔ）を演算する第１の演算手段（制御手段５）と、前記車両の走行距離を検出する距離検出手段（制御手段５）と、車両の進行方位を検出する方位検出手段（制御手段５）と、前記距離検出手段により検出された走行距離と前記方位検出手段により検出された進行方向とに基づいて相対位置Ｒ（ｔ）を演算する第２の演算手段（制御手段５）と、を備えた車両位置検出装置であって、前記ＧＰＳ位置の信頼性を算出する判定手段（制御手段５）と、前記判定手段による信頼性および前記第１の演算手段による演算時間を考慮してＧＰＳ位置Ａ（ｔ）により相対位置Ｒを補正する補正手段（制御手段５）と、を備えている。したがって、ＧＰＳ受信機２がＧＰＳ信号を受信してから、絶対位置（ＧＰＳ位置Ａ）を算出するまでの演算時間を考慮するとともに、ＧＰＳ信号の信頼性に応じた補正処理を行うことができ、精度の高い車両の位置検出を行うことのできる車両位置検出装置となる。
【００３３】
なお、本発明の実施の形態では、制御プログラムの各ステップを同じ制御手段５にて行うものを例に挙げて説明したが、別途に設けられる回路基板上に実装されたマイクロコンピュータにて、前記制御プログラムを分散処理するものであってもよく、例えば、ＧＰＳ受信機に内蔵されるマイクロコンピュータにてＧＰＳ位置やＤＯＰ値、ＧＰＳ受信機の移動速度などを算出し、制御手段へ出力するような構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態における電気的な構成を示すブロック図。
【図２】同上実施の形態における制御プログラムを示すフロー図。
【図３】同上実施の形態における推定位置や相対位置の軌跡を示す図。
【符号の説明】
【００３５】
１  車速センサ（距離検出手段）
２  ＧＰＳ受信機（ＧＰＳ受信手段）
３  ジャイロセンサ（方位検出手段）
５  制御手段
Ａ  ＧＰＳ位置（第１の車両位置）
Ｒ  相対位置（第２の車両位置）
Ｖ  相対移動ベクトル
【図１】
2006098246.tif 000003
【図２】
2006098246.tif 000004
【図３】
2006098246.tif 000005