(57)【要約】【課題】  自律航法で位置検出する場合の測位誤差を低減することができる「ナビゲーション装置」を提供すること。【解決手段】  ナビゲーション装置には、車両の方位変化量および移動距離を検出する自律航法センサ５と、検出された方位変化量および移動距離を累積して車両位置を計算する車両位置計算部２０と、車両が特定施設へ進入したことを検出する進入検出部７と、特定施設に進入したことが検出された後の車両の走行軌跡を記録する走行軌跡記録部２４と、記録された走行軌跡に基づいて同一の走行軌跡上を車両が繰り返し走行しているか否かを判定する同一軌跡走行判定部２６と、同一の走行軌跡を繰り返し走行していると判定されたときに、２周目以降の走行軌跡に対応して車両位置計算部２０によって計算される車両位置を１周目の走行軌跡に合わせて補正する車両位置補正部２２とを備えている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の方位変化量および移動距離を検出する自律航法センサと、
前記自律航法センサによって検出された方位変化量および移動距離を累積して車両位置を計算する車両位置計算手段と、
車両が特定施設へ進入したことを検出する進入検出手段と、
前記進入検出手段によって前記特定施設に進入したことが検出された後の車両の走行軌跡を記録する走行軌跡記録手段と、
前記走行軌跡記録手段によって記録された走行軌跡に基づいて、同一の走行軌跡上を車両が繰り返し走行しているか否かを判定する同一軌跡走行判定手段と、
前記同一軌跡走行判定手段によって車両が同一の走行軌跡を繰り返し走行していると判定されたときに、２周目以降の走行軌跡に対応して前記車両位置計算手段によって計算される車両位置を１周目の走行軌跡に合わせて補正する位置補正手段と、
を備えることを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記同一軌跡走行判定手段によって繰り返し走行しているか否かの判定対象となる前記走行軌跡の形状は、円形以外の周回形状であることを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項３】
前記特定施設は、屋内駐車場であることを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
車両が前記特定施設から退出したことを検出する退出検出手段をさらに備え、
前記走行軌跡記録手段は、前記退出検出手段によって前記特定施設から退出したことが検出されるまで、少なくとも前記１周目の走行軌跡の記録を保持することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記走行軌跡記録手段は、車両に搭載されたエンジンの回転の有無やイグニッションスイッチの切断の有無に関係なく前記１周目の走行軌跡を保持することを特徴とするナビゲーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方位センサを用いたナビゲーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くのナビゲーション装置では、ＧＰＳ航法と自律航法とが併用されており、互いの航法の欠点を補うことで精度の高い位置検出を行うことができるようになっている。しかし、地下駐車場や立体駐車場等の屋内施設では、ＧＰＳ衛星からの電波受信が困難になるため、自律航法のみを用いた自車位置検出が行われる。このような屋内施設において右左折走行を繰り返すと自律航法に用いられるジャイロセンサの角度誤差が累積する。このような累積誤差を低減する従来技術としては、屋内施設内で直線移動したことを検出したときに、現在の進行方位を近傍の地図データの道路方位に応じて補正する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−３１８１２２公報（第３−５頁、図１−５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述した特許文献１に開示された誤差の補正方法では、駐車場内での方位誤差の累積を防止することはできるが、駐車場内の道路の向きが地図データの道路の向きと平行でない場合には補正誤差自体をなくすことができないという問題があった。例えば、地図上の道路の向きと駐車場内の道路の向きが所定の角度を有している場合に、駐車場内の道路を走行しているときの方位誤差がほとんどなかった場合であっても強制的に地図上の道路に平行に走行しているように方位が補正されるため、かえって測位誤差が大きくなってしまう。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、自律航法で位置検出する場合の測位誤差を低減することができるナビゲーション装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明のナビゲーション装置は、車両の方位変化量および移動距離を検出する自律航法センサと、自律航法センサによって検出された方位変化量および移動距離を累積して車両位置を計算する車両位置計算手段と、車両が特定施設へ進入したことを検出する進入検出手段と、進入検出手段によって特定施設に進入したことが検出された後の車両の走行軌跡を記録する走行軌跡記録手段と、走行軌跡記録手段によって記録された走行軌跡に基づいて、同一の走行軌跡上を車両が繰り返し走行しているか否かを判定する同一軌跡走行判定手段と、同一軌跡走行判定手段によって車両が同一の走行軌跡を繰り返し走行していると判定されたときに、２周目以降の走行軌跡に対応して車両位置計算手段によって計算される車両位置を１周目の走行軌跡に合わせて補正する位置補正手段とを備えている。特定施設内を周回する場合のように自律航法センサの測位誤差、特にジャイロ等による方位誤差が累積しやすい走行を行った場合であっても、周回する１周目の走行軌跡に一致するように２周目以降の走行位置が補正されるため、累積誤差の発生を防止することができ、自律航法で位置検出する場合の測位誤差を低減することが可能となる。
【０００６】
また、上述した同一軌跡走行判定手段によって繰り返し走行しているか否かの判定対象となる走行軌跡の形状は、円形以外の周回形状であることが望ましい。これにより、２周目以降の走行軌跡に沿った走行位置を検出する際の角度誤差を最小にすることが可能になり、方位に関する測位誤差を低減することができる。
【０００７】
また、上述した特定施設は、屋内駐車場であることが望ましい。これにより、ＧＰＳ航法が使用できない屋内駐車場においても自律航法のみで測位を行う場合の測位誤差を低減することができる。
【０００８】
また、車両が特定施設から退出したことを検出する退出検出手段をさらに備え、
走行軌跡記録手段は、退出検出手段によって特定施設から退出したことが検出されるまで、少なくとも１周目の走行軌跡の記録を保持することが望ましい。これにより、特定施設から退出するまで確実に自律航法センサによる測位誤差を低減することができる。
【０００９】
また、上述した走行軌跡記録手段は、車両に搭載されたエンジンの回転の有無やイグニッションスイッチの切断の有無に関係なく１周目の走行軌跡を保持することが望ましい。これにより、特定施設内でエンジンを切ったりイグニッションキーを抜いたりして運転者が車両を離れた後に再度車両の走行を開始した後についても自律航法センサによる測位誤差を低減した状態を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した一実施形態のナビゲーション装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、車両に搭載された一実施形態のナビゲーション装置の構成を示す図である。図１に示すナビゲーション装置は、ナビゲーションコントローラ１、ＤＶＤ２、ディスク読取装置３、ＧＰＳ受信機４、自律航法センサ５、ディスプレイ装置６、進入検出部７、退出検出部８を含んで構成されている。
【００１１】
ナビゲーションコントローラ１は、ナビゲーション装置の全体動作を制御するものである。このナビゲーションコントローラ１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を用いて所定の動作プログラムを実行することによりその機能が実現される。ナビゲーションコントローラ１の詳細構成については後述する。
【００１２】
ＤＶＤ２は、地図表示、施設検索および経路探索などに必要な地図データが格納されている情報記録媒体である。このＤＶＤ２には、経度および緯度で適当な大きさに区切られた矩形形状の図葉を単位とした地図データが格納されている。各図葉の地図データは、図葉番号を指定することにより特定され、読み出すことが可能となる。
【００１３】
ディスク読取装置３は、１枚あるいは複数枚のＤＶＤ２が装填可能であり、ナビゲーションコントローラ１の制御によっていずれかのＤＶＤ２から地図データの読み出しを行う。なお、装填されるディスクは必ずしもＤＶＤでなくてもよく、ＣＤでもよい。また、ＤＶＤとＣＤの双方を選択的に装填可能としてもよい。
【００１４】
ＧＰＳ受信機４は、複数のＧＰＳ衛星から送られてくる電波を受信して、３次元測位処理あるいは２次元測位処理を行って車両の絶対位置および方位を計算し、これらを測位時刻とともに出力する。自律航法センサ５は、車両回転角度の変化量を検出する振動ジャイロ等の角度センサと、所定走行距離毎にパルスを出力する車速センサとを備えており、車両の方位変化量と移動距離を検出する。ディスプレイ装置６は、ナビゲーションコントローラ１から出力される描画データに基づいて、自車位置周辺の地図画像や交差点案内画像などの各種画像を表示する。
【００１５】
進入検出部７は、車両が特定施設としての屋内駐車場（地下駐車場や立体駐車場）に進入したことを検出する。検出方法としてはどのような手法を採用してもよい。例えば、駐車場の入口付近にＥＴＣアンテナが、車両にＥＴＣ車載機がそれぞれ設置されている場合に、ＥＴＣアンテナとＥＴＣ車載機との間で通信を行うことにより、車両の駐車場への進入を検出する場合が考えられる。また、駐車場の入口部に設けられた発券機から出力される音声を音声認識処理によって解析して駐車場へ進入したことを検出したり、駐車場の入口部に設けられている「駐車場入口」や「発券機」の文字をカメラで撮影して文字認識を行うことにより駐車場へ進入したことを検出するようにしてもよい。あるいは、最も簡単には、ナビゲーション装置に備わった操作部（図示せず）を車両の搭乗者が操作したときに、進入検出部７が駐車場へ進入したことを検出するようにしてもよい。
【００１６】
退出検出部８は、車両が特定施設としての屋内駐車場から退出したことを検出する。進入検出部７と同様に、検出方法としてはどのような手法を採用してもよい。例えば、駐車場の出口付近にＥＴＣアンテナが、車両にＥＴＣ車載機がそれぞれ設置されている場合に、ＥＴＣアンテナとＥＴＣ車載機との間で通信を行うことにより、車両の駐車場からの退出を検出する場合が考えられる。また、駐車場の出口部に設けられた精算機から出力される音声を音声認識処理によって解析して駐車場から退出したことを検出したり、駐車場の出口部に設けられている「駐車場出口」や「精算機」の文字をカメラで撮影して文字認識を行うことにより駐車場から退出したことを検出するようにしてもよい。あるいは、ナビゲーション装置に備わった操作部を車両の搭乗者が操作したときに、退出検出部８が駐車場から退出したことを検出するようにしてもよい。
【００１７】
次に、ナビゲーションコントローラ１の詳細構成について説明する。図１に示すように、ナビゲーションコントローラ１は、地図バッファ１０、地図読出制御部１２、地図描画部１４、車両位置計算部２０、車両位置補正部２２、走行軌跡記録部２４、同一軌跡走行判定部２６、表示処理部３０を含んで構成されている。
【００１８】
地図バッファ１０は、ディスク読取装置３によってＤＶＤ２から読み出された地図データを一時的に格納する。地図読出制御部１２は、車両位置計算部２０により算出される車両位置に応じて、所定範囲の地図データの読み出し要求をディスク読取装置３に出力する。地図描画部１４は、地図バッファ１０に格納された地図データに基づいて、地図画像を表示するために必要な描画処理を行って地図画像描画データを作成する。
【００１９】
車両位置計算部２０は、ＧＰＳ受信機４や自律航法センサ５から出力される検出データに基づいて自車位置を計算する。屋内駐車場等においてＧＰＳ受信機４を用いたＧＰＳ航法による自車位置計算が困難な場合には、自律航法センサ５によって検出された方位変化量および移動距離を累積することにより車両位置が計算される。
【００２０】
車両位置補正部２２は、車両位置計算部２０によって計算された車両位置に対して補正を行う。例えば、従来から行われているように、車両位置計算部２０によって計算された自車位置が地図の道路上にない場合には、地図上の道路形状と実際の車両の走行軌跡とに基づいて自車位置を修正するマップマッチング処理が行われる。また、本実施形態では、車両位置補正部２２は、このような通常のマップマッチングの他に特定施設内において特有のマッチング動作を行っており、このために走行軌跡記録部２４と同一軌跡走行判定部２６が設けられている。
【００２１】
走行軌跡記録部２４は、車両位置計算部２０によって計算された車両位置が入力されており、進入検出部７によって車両が特定施設に進入したことが検出された後の車両の走行軌跡を記録する。例えば、一定距離毎および方位変化量が大きな位置に対応する車両位置が記録される。この走行軌跡記録部２４では、退出検出部８によって車両が特定施設から退出したことが検出されるまで、少なくとも１周目の走行軌跡の記録が保持される。また、この走行軌跡記録部２４では、車両に搭載されたエンジンの回転の有無やイグニッションスイッチ（図示せず）の切断の有無に関係なく１周目の走行軌跡が保持される。
【００２２】
同一軌跡走行判定部２６は、走行軌跡記録部２４によって記録された走行軌跡に基づいて、同一の走行軌跡上を車両が繰り返し走行しているか否かを判定する。この同一軌跡走行判定部２６によって繰り返し走行しているか否かの判定対象となる走行軌跡の形状は、円形以外の周回形状であれば何でもよい。円形形状の場合には、自律航法センサ５の方位検出誤差のため周回形状の正確な始点と終点の位置（１周が終わった位置）が判別できないからである。これに対し、円形以外の周回形状であれば、正確に始点と終点の位置が判別可能であるため、方位検出誤差の補正が可能となる。
【００２３】
上述した車両位置補正部２２は、同一軌跡走行判定部２６によって車両が同一の走行軌跡を繰り返し走行していると判定されたときに、２周目以降の走行軌跡に対応して、車両位置計算部２０によって計算された車両位置を１周目の走行軌跡に合わせて補正する特別なマッチング動作を行う。
【００２４】
上述した進入検出部７が進入検出手段に、退出検出部８が退出検出手段に、車両位置計算部２０が車両位置計算手段に、走行軌跡記録部２４が走行軌跡記録手段に、同一軌跡走行判定部２６が同一軌跡走行判定手段に、車両位置補正部２２が位置補正手段にそれぞれ対応する。
【００２５】
本実施形態のナビゲーション装置はこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。図２は、ナビゲーション装置の動作手順を示す流れ図であり、特定施設の屋内駐車場に進入してから退出するまでの車両位置補正に関する動作手順が示されている。なお、屋内駐車場への進入の有無とは関係なく、ＧＰＳ受信機４や自律航法センサ５の検出データに基づく車両位置計算動作や通常のマップマッチング等による車両位置補正動作が行われており、これらの動作と並行して、以下に示す屋内駐車場における特有の車両位置補正動作が開始される。
【００２６】
走行軌跡記録部２４は、進入検出部７によって特定施設としての屋内駐車場への進入が検出されたか否かを判定しており（ステップ１００）、自車両が屋内駐車場へ進入していない場合には否定判断が行われこの判定を繰り返す。また、車両が屋内駐車場に進入した場合にはステップ１００の判定において肯定判定が行われ、車両位置補正部２２は、地図上の道路形状に合わせて車両位置を補正する通常のマップマッチング動作を無効にする（ステップ１０１）。また、走行軌跡記録部２４は、車両位置計算部２０によって計算された車両位置を記録する動作を開始する（ステップ１０２）。
【００２７】
このような走行軌跡の記録動作と並行して、同一軌跡走行判定部２６は、同一の走行軌跡上を車両が繰り返し走行しているか否かを、走行軌跡記録部２４に記録された走行軌跡に基づいて判定する（ステップ１０３）。同一の走行軌跡上を車両が繰り返し走行していない場合には否定判断が行われ、ステップ１０２の走行軌跡の記録動作が継続される。また、同一の走行軌跡上を車両が繰り返し走行している場合にはステップ１０３の判定において肯定判断が行われ、走行軌跡記録部２４において１周目の走行軌跡が保持される（ステップ１０４）。
【００２８】
また、同一軌跡走行判定部２６から車両位置補正部２２に対して同一の走行経路上を繰り返し走行している旨が通知され、この通知を受け取った車両位置補正部２２は、２周目以上の走行軌跡上の車両位置を１周目の走行軌跡に合わせる位置補正動作を行う（ステップ１０５）。
【００２９】
その後、走行軌跡記録部２４は、退出検出部８によって屋内駐車場からの退出が検出されたか否かを判定する（ステップ１０６）。車両が屋内駐車場から退出していない場合には否定判断が行われ、ステップ１０５における位置補正動作が繰り返される。また、車両が屋内駐車場から退出した場合にはステップ１０６の判定において肯定判断が行われ、次に、走行軌跡記録部２４は保持しておいた１周目の走行軌跡を削除し（ステップ１０７）、車両位置補正部２２は、地図上の道路形状に合わせて車両位置を補正する通常のマップマッチング動作を有効にする（ステップ１０８）。以後、ステップ１００に戻って屋内駐車場への進入の有無判定以降の動作が繰り返される。
【００３０】
図３は、本実施形態のナビゲーション装置において補正が行われた後の車両位置を示す図である。図３において、ＧＩは屋内駐車場の入口部であり、この入口部ＧＩ近傍において屋内駐車場への車両の進入が検出される。ＧＯは屋内駐車場の出口部である。また、Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれは同一の走行軌跡に沿って車両が走行した場合の１周目、２周目、３周目、４周目の走行軌跡をそれぞれ示している。図３に示すように、本実施形態のナビゲーション装置では、１周目の走行軌跡Ｒ１に合わせて２周目から４周目までの走行軌跡Ｒ２〜Ｒ４に沿って車両位置の補正が行われるため、各走行軌跡Ｒ１〜Ｒ４に沿って走行する際の車両位置が一致する。このため、出口部ＧＯから車両が退出した際に、少ない方位誤差が維持される。
【００３１】
図４は、補正が行われない従来のナビゲーション装置における車両位置を示す図である。１周目から２周目、２周目から３周目、３周目から４周目と車両の走行が進むにつれて、走行軌跡Ｒ１〜Ｒ４に沿った車両位置が次第にずれてしまう。このため、出口部ＧＯから車両が退出した際の方位誤差が多くなり、実際とは向きが大きくずれた地図表示等が行われることになる。
【００３２】
このように、本実施形態のナビゲーション装置では、特定施設内を周回する場合のように自律航法センサ５の測位誤差、特にジャイロ等による方位誤差が累積しやすい走行を行った場合であっても、周回する１周目の走行軌跡に一致するように２周目以降の走行位置が補正されるため、累積誤差の発生を防止することができ、自律航法で位置検出する場合の測位誤差を低減することが可能となる。特に、繰り返し走行しているか否かの判定対象となる走行軌跡の形状を円形以外の周回形状とすることにより、２周目以降の走行軌跡に沿った走行位置を検出する際の角度誤差を最小にすることが可能になり、方位に関する測位誤差を低減することができる。また、特定施設として屋内駐車場を考えた場合に、ＧＰＳ航法が使用できない屋内駐車場においても自律航法のみで測位を行う場合の測位誤差を低減することができる。特定施設から退出したことが検出されるまで、少なくとも１周目の走行軌跡の記録を保持することにより、特定施設から退出するまで確実に自律航法センサによる測位誤差を低減することができる。
【００３３】
また、走行軌跡記録部２４では、車両に搭載されたエンジンの回転の有無やイグニッションスイッチの切断の有無に関係なく１周目の走行軌跡が保持されるため、デパート等の駐車場に車両を駐車させて買い物をした後に車両の走行を開始し、再び屋内駐車場内を走行する際にも、１周目の走行軌跡に車両位置を合わせる位置補正動作を継続することが可能になり、自律航法センサ５による測位誤差を低減した状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】車両に搭載された一実施形態のナビゲーション装置の構成を示す図である。
【図２】ナビゲーション装置の動作手順を示す流れ図である。
【図３】本実施形態のナビゲーション装置において補正が行われた後の車両位置を示す図である。
【図４】補正が行われない従来のナビゲーション装置における車両位置を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ナビゲーションコントローラ
２  ＤＶＤ
３  ディスク読取装置
４  ＧＰＳ受信機
５  自律航法センサ
６  ディスプレイ装置
７  進入検出部
８  退出検出部
１０  地図バッファ
１２  地図読出制御部
１４  地図描画部
２０  車両位置計算部
２２  車両位置補正部
２４  走行軌跡記録部
２６  同一軌跡走行判定部
３０  表示処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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