(57)【要約】【課題】  現在位置をより高精度に検出することができる車載用ナビゲーション装置を提供すること。【解決手段】  自車の相対方位変化量を検出する相対方位変化量検出手段と、自車の走行距離を検出する走行距離検出手段と、相対方位変化量と走行距離から自車位置を検出する現在位置演算手段と、検出された位置座標を記憶する描画データ記憶部と、からなる車載用ナビゲーション装置であって、前記現在位置演算手段は、前記相対方位変化量検出手段により検出された相対方位変化量をθ（θ≠０、−π／２≦θ≦π／２）とし、前記走行距離検出手段により検出された走行距離をＬとし、直前に検出された位置座標における進行方向をｙ軸とするｘ−ｙ座標系において、ｘ軸方向の移動量を（Ｌ／θ）・（ｃｏｓθ−１）とし、ｙ軸方向の移動量を（Ｌ／θ）・ｓｉｎθとし、前記直前に検出された位置座標に前記移動量を逐次加算して現在位置を検出する。【選択図】      図２
2006112874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
角度センサにより自車の相対方位の変化量を検出する相対方位変化量検出手段と、距離センサにより自車の走行距離を検出する走行距離検出手段と、所定時間間隔で出力される前記相対方位変化量検出手段及び前記走行距離検出手段の出力結果から自車位置を演算により検出する現在位置演算手段と、前記現在位置演算手段により検出された位置座標を記憶する描画データ記憶部と、からなる自立航法システムを備える車載用ナビゲーション装置であって、
前記現在位置演算手段は、前記相対方位変化量検出手段により検出された相対方位変化量をθ（θ≠０、−π／２≦θ≦π／２）とし、前記走行距離検出手段により検出された走行距離をＬとし、直前に検出された位置座標における進行方向をｙ軸とするｘ−ｙ座標系において、前記自車が円弧あるいは円弧に近似する走行ルートを走行しているものとして、
ｘ軸方向の移動量を（Ｌ／θ）・（ｃｏｓθ−１）とし、
ｙ軸方向の移動量を（Ｌ／θ）・ｓｉｎθとし、
前記直前に検出された位置座標に前記移動量を逐次加算することにより前記自車の現在位置を検出することを特徴とする車載用ナビゲーション装置。
【請求項２】
前記現在位置演算手段は、前記相対方位変化量検出手段により検出された相対方位変化量θが０の場合は、自車が直進方向へ移動しているものと認識し、直進方向に走行距離Ｌだけ移動した位置を現在位置として検出することを特徴とする請求項１に記載の車載用ナビゲーション装置。
【請求項３】
角度センサにより自車の相対方位の変化量を検出する相対方位変化量検出手段と、距離センサにより自車の走行距離を検出する走行距離検出手段と、所定時間間隔で出力される前記相対方位変化量検出手段及び前記走行距離検出手段の出力結果から自車位置を演算により検出する現在位置演算手段と、前記現在位置演算手段により検出された位置座標を記憶する描画データ記憶部と、からなる自立航法システムを備える車載用ナビゲーション装置であって、
前記現在位置演算手段は、前記相対方位変化量検出手段により検出された相対方位変化量をθとし、前記走行距離検出手段により検出された走行距離をＬとし、直前に検出された位置座標における進行方向をｙ軸とするｘ−ｙ座標系において、前記相対方位変化量θ及び走行距離ＬをＮ分割し、前記直前に検出された位置座標から、進行方向θ／Ｎで走行距離Ｌ／Ｎだけ進んだ位置を検出する位置検出を合計Ｎ回行うことにより、自車の現在位置を検出することを特徴とする車載用ナビゲーション装置。
【請求項４】
前記描画データ記憶部は、前記現在位置演算手段において検出される位置座標の検出過程で検出された位置座標をも記憶し、前記現在位置の位置座標の検出過程で検出された位置座標を連結した軌跡を自車の走行軌跡として表示部に表示することを特徴とする請求項３に記載の車載用ナビゲーション装置。
【請求項５】
角度センサにより自車の相対方位の変化量を検出する相対方位変化量検出手段と、距離センサにより自車の走行距離を検出する走行距離検出手段と、所定時間間隔で出力される前記相対方位変化量検出手段及び前記走行距離検出手段の出力結果から自車位置を演算により検出する現在位置演算手段と、前記現在位置演算手段により検出された位置座標を記憶する描画データ記憶部と、からなる自立航法システムを備える車載用ナビゲーション装置であって、
前記現在位置演算手段は、前記相対方位変化量検出手段により検出された相対方位変化量をθとし、前記走行距離検出手段により検出された走行距離をＬとし、直前に検出された位置座標における進行方向をｙ軸とするｘ−ｙ座標系において、前記相対方位変化量θ及び走行距離ＬをＮ分割し、前記直前に検出された位置座標から、進行方向（θ／２）／Ｎで走行距離Ｌ／Ｎだけ進んだ位置を検出し、この位置から更に進行方向θ／Ｎで走行距離Ｌ／Ｎだけ進んだ位置を検出する位置検出を合計Ｎ−１回行うことにより、自車の現在位置を検出することを特徴とする車載用ナビゲーション装置。
【請求項６】
前記描画データ記憶部は、前記現在位置演算手段において検出される位置座標の検出過程で検出された位置座標をも記憶し、前記現在位置の位置座標の検出過程で検出された位置座標を連結した軌跡を自車の走行軌跡として表示部に表示することを特徴とする請求項５に記載の車載用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、車載用ナビゲーション装置に関し、特に自立航法システムによる現在位置の測定をより高精度に行うための車載用ナビゲーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の車載用ナビゲーション装置にあっては、その現在位置を検出するために、主にＧＰＳ（Global Positioning System）を利用した衛星航法と演算により現在位置検出を行う自立航法の２種類の方法を併用して用いることにより現在位置を検出している。
【０００３】
上記２つの方法のうち、ＧＰＳを利用した衛星航法は、３個以上のＧＰＳ衛星から発信される電波をＧＰＳ受信機により受信し、それぞれの衛星の位置及びそれぞれの衛生からの電波の伝達時間をカウントすることにより、各衛星からの距離を演算して車両の絶対位置検出を行うものである。一方、自立航法による現在位置検出は、ＧＰＳ衛星電波の受信の難しいトンネル内あるいはビル街等での現在位置検出を行うものであり、車輪の回転から距離を算出する距離センサや、移動方向を算出するためのジャイロにより現在位置を推測するものである。
【０００４】
上述の現在位置検出方法の具体例を図６を参照して以下に示す。図６は下記特許文献１に記載の車載用ナビゲーション装置の絶対位置算出手段の構成図である。
下記特許文献１（特開平０９−２８０８７７号公報）に記載の車載用ナビゲーション装置は、ジャイロから自動車等の移動体の相対方位を算出する進行方位算出手段１０１と、車輪の回転から移動体の走行距離を算出する走行距離算出手段１０２と、進行方位算出手段１０１で算出した相対方位とＧＰＳ受信機から出力されたＧＰＳ方位とを用いて絶対方位を算出する絶対方位算出手段１０４と、絶対方位算出手段１０４で算出した絶対方位と走行距離算出手段１０２で算出した走行距離とを用いて走行ベクトルを算出するベクトル算出手段１０５と、ベクトル算出手段１０５で算出した走行ベクトルを積算することによって絶対位置を算出し、ＧＰＳ受信機からＧＰＳ位置を得たときには、そのＧＰＳ位置を用いて絶対位置を初期化する絶対位置算出手段１０６とで構成する。
【０００５】
また、ベクトル算出手段１０５は、走行距離算出手段１０２が算出した走行距離と絶対方位算出手段１０４が算出した絶対方位とから、走行距離を長さ、絶対方位を向きとする走行ベクトルを一定走行時間あるいは一定距離毎に算出し、絶対位置算出手段１０６はシステムで定められた初期位置の緯度及び経度に前記ベクトル算出手段１０５で一定時間毎あるいは一定距離毎に算出される走行ベクトルを直交座標成分に分解した差分緯度及び差分経度を逐次加算して絶対位置を算出、更新することにより現在位置の検出を行っている。
【０００６】
上述の構成により、自立航法用のセンサのみでＧＰＳ受信機の受信、非受信に関わらず連続的かつ高精度に位置検出を行うことができるようになる。
【０００７】
【特許文献１】特開平０９−２８０８７７号公報（図１、段落〔００１６〕、〔００２７〕〜〔００２８〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１のような自立航法システムによる位置検出方法では、検出したベクトルの向きに走行距離だけ進んだ地点を現在地として演算を繰り返すうちに、実際の軌跡からのズレが大きくなるという欠点がある。図７は、右カーブを走行する車両が１秒毎に１０°の相対角度変化で走行した場合の絶対位置の推移を示す図である。
【０００９】
すなわち、従来は車両の向いている向きを角度センサ（ジャイロ）で検出してベクトルの向きとし、距離センサにより検出された走行距離をベクトルの長さとして自立航法により現在位置を検出するが、図７に示すように、例えば実際の道路Ｒがほぼ同心円状にカーブを描いている場合、ジャイロにより検出される車両の向きが移動が開始されてから検出されるために道路Ｒに対して若干内側に推移する。この向きを推定ルートの進行方向ベクトルＥＲの向きとして検出すると、検出される現在位置が実際の位置より内側に切れ込むようなかたちとなり、その結果進行方向及び走行距離にずれが生じるため正確な現在位置の検出が行えず、さらに、このような進行ベクトルＥＲは測位されるごとに前回の進行ベクトルに逐次加算されて検出されることから、現在位置測位が進むほどに誤差が増大し、正確な現在位置の検出がより困難になってしまう。これは、例えばループ橋を走行中の場合などに特に問題になり、ループ橋の上には他の道路が存在することよくあるために衛星航法による現在位置検出が行えない状態で長時間カーブを走行することとなる。このような場合は上述の問題点から自立航法による現在位置検出が正確に行えず、よってユーザが誤認識する恐れがある。
【００１０】
本発明者らは、上述の問題点に鑑み、車載用ナビゲーション装置において、ループ橋のような衛星航法を行うことができない地点での現在位置の高精度な検出方法を種々検討した結果、取得した相対方位と走行距離から円弧あるいは円弧に近似した想定ルート上に現在位置を求めるようになせば、円弧状の道路や高速道路のようなクロソイド曲線が採用された道路上を走行している際にも現在位置を高精度に検出することができることを見出し、本発明に至ったものである。
【００１１】
すなわち、本発明の目的は、車載用のナビゲーション装置における自立航法システムにおいて、現在位置をより高精度に検出することができる車載用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】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の車載用ナビゲーション装置は、角度センサにより自車の相対方位の変化量を検出する相対方位変化量検出手段と、距離センサにより自車の走行距離を検出する走行距離検出手段と、所定時間間隔で出力される前記相対方位変化量検出手段及び前記走行距離検出手段の出力結果から自車位置を演算により検出する現在位置演算手段と、前記現在位置演算手段により検出された位置座標を記憶する描画データ記憶部と、からなる自立航法システムを備える車載用ナビゲーション装置であって、
前記現在位置演算手段は、前記相対方位変化量検出手段により検出された相対方位変化量をθ（θ≠０、−π／２≦θ≦π／２）とし、前記走行距離検出手段により検出された走行距離をＬとし、直前に検出された位置座標における進行方向をｙ軸とするｘ−ｙ座標系において、前記自車が円弧あるいは円弧に近似する走行ルートを走行しているものとして、
ｘ軸方向の移動量を（Ｌ／θ）・（ｃｏｓθ−１）とし、
ｙ軸方向の移動量を（Ｌ／θ）・ｓｉｎθとし、
前記直前に検出された位置座標に前記移動量を逐次加算することにより前記自車の現在位置を検出することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車載用ナビゲーション装置に係り、前記現在位置演算手段は、前記相対方位変化量検出手段により検出された相対方位変化量θが０の場合は、自車が直進方向へ移動しているものと認識し、直進方向に走行距離Ｌだけ移動した位置を現在位置として検出することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の車載用ナビゲーション装置は、角度センサにより自車の相対方位の変化量を検出する相対方位変化量検出手段と、距離センサにより自車の走行距離を検出する走行距離検出手段と、所定時間間隔で出力される前記相対方位変化量検出手段及び前記走行距離検出手段の出力結果から自車位置を演算により検出する現在位置演算手段と、前記現在位置演算手段により検出された位置座標を記憶する描画データ記憶部と、からなる自立航法システムを備える車載用ナビゲーション装置であって、
前記現在位置演算手段は、前記相対方位変化量検出手段により検出された相対方位変化量をθとし、前記走行距離検出手段により検出された走行距離をＬとし、直前に検出された位置座標における進行方向をｙ軸とするｘ−ｙ座標系において、前記相対方位変化量θ及び走行距離ＬをＮ分割し、前記直前に検出された位置座標から、進行方向θ／Ｎで走行距離Ｌ／Ｎだけ進んだ位置を検出する位置検出を合計Ｎ回行うことにより、自車の現在位置を検出することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の車載用ナビゲーション装置に係り、前記描画データ記憶部は、前記現在位置演算手段において検出される位置座標の検出過程で検出された位置座標をも記憶し、前記現在位置の位置座標の検出過程で検出された位置座標を連結した軌跡を自車の走行軌跡として表示部に表示することを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の車載用ナビゲーション装置は、角度センサにより自車の相対方位の変化量を検出する相対方位変化量検出手段と、距離センサにより自車の走行距離を検出する走行距離検出手段と、所定時間間隔で出力される前記相対方位変化量検出手段及び前記走行距離検出手段の出力結果から自車位置を演算により検出する現在位置演算手段と、前記現在位置演算手段により検出された位置座標を記憶する描画データ記憶部と、からなる自立航法システムを備える車載用ナビゲーション装置であって、
前記現在位置演算手段は、前記相対方位変化量検出手段により検出された相対方位変化量をθとし、前記走行距離検出手段により検出された走行距離をＬとし、直前に検出された位置座標における進行方向をｙ軸とするｘ−ｙ座標系において、前記相対方位変化量θ及び走行距離ＬをＮ分割し、前記直前に検出された位置座標から、進行方向（θ／２）／Ｎで走行距離Ｌ／Ｎだけ進んだ位置を検出し、この位置から更に進行方向θ／Ｎで走行距離Ｌ／Ｎだけ進んだ位置を検出する位置検出を合計Ｎ−１回行うことにより、自車の現在位置を検出することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の車載用ナビゲーション装置に係り、前記描画データ記憶部は、前記現在位置演算手段において検出される位置座標の検出過程で検出された位置座標をも記憶し、前記現在位置の位置座標の検出過程で検出された位置座標を連結した軌跡を自車の走行軌跡として表示部に表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は上記構成を備えることにより、以下に示すような効果を得ることができる。すなわち、請求項１に記載の発明によれば、相対方位変化量検出手段により検出された相対方位変化量θ（θ≠０、−π／２≦θ≦π／２）と前記走行距離検出手段により検出された走行距離Ｌとから、前回確定した位置座標からの移動量をｘ軸方向の移動量を（Ｌ／θ）・（ｃｏｓθ−１）とし、ｙ軸方向の移動量を（Ｌ／θ）・ｓｉｎθとして演算することにより、従来の自立航法における現在位置検出の精度を飛躍的に向上させることができる。すなわち、本来緩やかなカーブを走行する車両の現在位置を検出する方法として前回確定した位置座標における進行方向から相対方位変化量θだけずれた方向に走行距離Ｌの長さを有する進行ベクトルを引くことにより現在位置を算出する方法が使用されていたが、これでは曲線状を走行する車両の現在位置を直線で表示することになりどうしても誤差が生じてしまっていたが、移動量の測位を上記式により行えば、円軌道を走行する車両の位置を円弧状の道路を走行していると仮定して演算を行っているために、高精度な現在位置測位を行うことができるようになる。
【００１９】
また、請求項２に記載の発明によれば、上記請求項１に記載の式では、直進方向に対しては演算処理を行うことができなかったが、直進方向へ車両が進行している場合も正確に現在位置を検出することができるようになる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、前記相対方位変化量検出手段により検出された相対方位変化量θと、前記走行距離検出手段により検出された走行距離Ｌとを用い、前記相対方位変化量θ及び走行距離ＬをＮ分割し、前記直前に検出された位置座標から、進行方向θ／Ｎで走行距離Ｌ／Ｎだけ進んだ位置を検出する位置検出を合計Ｎ回行うことにより、自車の現在位置を検出するようになっているため、従来のように前回確定した位置座標から相対方位変化量θの方向へ走行距離Ｌの長さを有する進行ベクトルから現在位置を検出する方法に比べ、前回確定した位置座標からより円軌道に近い走行軌跡を描いて現在位置を検出するようになり、以って車両の走行する道路の軌跡に近い走行軌跡が描かれることからより高精度な現在位置検出を行うことができるようになる。
【００２１】
また、請求項４に記載の発明によれば、上記請求項３に記載の現在位置検出方法を行うことにより導き出された所定間隔で行われる位置座標検出間の座標データを描画データ記憶部により記憶し、このデータを正規（所定間隔で行われる位置座標検出結果）の位置座標データと同様にマップマッチング等を行って表示部に表示することにより、位置座標検出の時間間隔に拘束されない更新速度で表示を行うことができ、さらにはスクロール表示のような連続的な表示を行うこともできる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、前記相対方位変化量検出手段により検出された相対方位変化量θと、前記走行距離検出手段により検出された走行距離Ｌとを用い、前記相対方位変化量θ及び走行距離ＬをＮ分割し、前記直前に検出された位置座標から、進行方向（θ／２）／Ｎで走行距離Ｌ／Ｎだけ進んだ位置を検出し、この位置から更に進行方向θ／Ｎで走行距離Ｌ／Ｎだけ進んだ位置を検出する位置検出を合計Ｎ−１回行うことで自車の現在位置を検出することにより、円軌道を走行中の車両の走行軌跡をその円に内接する多角形を想定し、その多角形の各辺と同様の進行ベクトルを引くことにより、より高精度な現在位置検出を行うことができるようになる。
【００２３】
また、請求項６に記載の発明によれば、上記請求項５に記載の現在位置検出方法を行うことにより導き出された所定間隔で行われる位置座標検出間の座標データを描画データ記憶部により記憶し、このデータを正規（所定間隔で行われる位置座標検出結果）の位置座標データと同様にマップマッチング等を行って表示部に表示することにより、位置座標検出の時間間隔に拘束されない更新速度で表示を行うことができ、さらにはスクロール表示のような連続的な表示を行うこともできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための車載用ナビゲーション装置を例示するものであって、本発明をこれらに特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。
【実施例１】
【００２５】
本発明の一実施例に係る車載用ナビゲーション装置を以下に説明する。
図１は本発明の実施例１に係る車載用ナビゲーション装置の機能ブロック図であり、図２は移動中の車両の位置座標の検出方法を模式的に示す図である。
【００２６】
本発明の車載用ナビゲーション装置１は車両に搭載され、ＧＰＳ受信部１０と、ＧＰＳデータ記憶部１１と、自立航法センサ１２と、現在位置演算部１３と、ＣＤＲＯＭ１４と、地図用バッファ１５と、位置補正部１６と、描画制御部１７と、操作部１８と、表示部１９とから構成されている。また、このナビゲーション装置１は衛星航法と自立航法を並列して動作させるものである。
【００２７】
ＧＰＳ受信部１０は車両が衛星航法を行う際に使用されるものであり、複数のＧＰＳ衛星１０ａからの電波を受信し、前記複数のＧＰＳ衛星１０ａとの距離から車両の位置を演算出力するものであり、ＧＰＳデータ記憶部１１は前記ＧＰＳ受信部１０で受信した測位データを記憶するものである。
【００２８】
自立航法センサ１２は自立航法を行う際に使用されるものであり、車両の車輪に搭載され、車輪の回転により出力されるパルス信号から走行距離を検出する距離センサ１２ａと、機械ジャイロ、振動ジャイロ、光学ジャイロ等からなるジャイロ及び加速度センサ等により車両の進行方位及び相対方位変化量を検出する角度センサ１２ｂとからなり、現在位置演算部１３は、前記距離センサ１２ａと角度センサ１２ｂとの出力結果から車両の現在位置を検出するものであるが現在位置の検出方法については後に説明する。また、ＣＤＲＯＭ１４は車両の走行位置周辺の地図データが記憶されており、地図用バッファ１５はＣＤＲＯＭ１４に記憶された地図データを一時的に保存するものである。
【００２９】
位置補正部１６はマップマッチング制御部１６ａと描画データ記憶部１６ｂとからなり、描画データ記憶部１６ｂは、前記ＧＰＳ受信部１０により受信したデータに基づいて衛星航法による検出結果及び各種センサの検出結果を用いて自立航法により検出した現在位置演算結果による現在位置データ及び走行軌跡等を記憶するものであり、マップマッチング制御部１６ａはＣＤＲＯＭ１４内の地図データと、衛星航法あるいは自立航法により検出された現在位置及び走行軌跡とをマッチングするものであり、このマップマッチングには、前記衛星航法あるいは自立航法で求めた車両位置を道路データ中の最寄りの道路に投影して車両位置マークを正しい道路上に修正する投影法と、前記衛星航法あるいは自立航法で求めた車両位置の移動軌跡と道路データでの道路形状を比較して走行中の正しい道路を探し、該道路上に修正するパターンマッチング法の２つがあり、本実施例においてはその何れかを使用してマップマッチングを行うがその方法については公知の方法を使用し、ここでは詳細な説明は行わない。
【００３０】
描画制御部１７は車両位置描画部１７ａと地図描画部１７ｂとからなり、車両位置描画部１７ａは前記位置補正部１６のマップマッチング制御部１６ａによってマップマッチングが行われた現在位置データ及び走行軌跡と地図データを合わせて描画し、地図描画部１７ｂは地図表示のみを行う場合に地図の描画を行う部分である。また、操作部１８は経路探索実行時の目的地の設定あるいは表示マップの変更等種々の操作を行うものであり、表示部１９は前記描画制御部１７によって描画された地図データあるいは経路表示等が行われた描画データを液晶表示パネル（図示省略）等に表示するものである。
【００３１】
次に、現在位置演算部１３において実行される現在位置検出方法を説明する。
自立航法が実行され、現在位置演算部１３により現在位置検出が開始されると、現在位置演算部１３は、先ず予め設定された現在位置を描画する時間間隔（例えば１秒間隔）を参照し、その時間間隔が経過する毎に現在位置検出を行う。図２は本発明の実施例１に係る車載用ナビゲーション装置を搭載した車両が左曲がりのカーブを走行する状態を示す図である。ここでは、車両２０が前回確定している車両位置Ｐ１（ｘ１、ｙ１）から所定時間経過後の車両位置Ｐ２（ｘ２、ｙ２）まで移動した際の現在位置検出方法について説明する。なお、図２において車両位置座標が描かれているｘ−ｙ座標系は、そのｙ軸が前回確定している車両位置における車両２０の向きをｙ座標として表示している。
【００３２】
自立航法が開始され、図２に示すように、車両２０が左カーブに差しかかると、角度センサ１２ｂにおいて所定の大きさを有する相対方位変化量が検出される。このとき現在位置演算部１３では、円弧あるいは円弧に近似したルートを走行しているものと想定し、半径ｒの円の円周上を走行しているものとして走行軌跡を算出する。
【００３３】
すなわち、現在位置演算部１３では、前回衛星航法あるいは自立航法により検出された測位位置Ｐ１（ｘ１、ｙ１）から所定時間経過後に自立航法により検出される位置Ｐ２（ｘ２、ｙ２）まで移動した場合、その移動量を半径ｒの円弧上を走行したとして、相対方位変化量をθ（θ≠０、−π／２≦θ≦π／２）とし（ただし、θはｙ軸上を０とし、反時計方向を＋方向とする）、位置Ｐ２を前記半径ｒの中心から見ると、
ｘ軸方向に  ｒ・ｃｏｓθ
ｙ軸方向に  ｒ・ｓｉｎθ
の位置にある。すなわち、この位置Ｐ２の前回の測位位置Ｐ１からの移動量は、
ｘ軸方向に  ｒ・ｃｏｓθ−ｒ                      ・・・（Ｘ０）
ｙ軸方向に  ｒ・ｓｉｎθ                          ・・・（Ｙ０）
である。
【００３４】
前述の式において、ｒは未知数であるが、円弧の全周と相対方位変化量θ及び走行距離Ｌとの関係から、
２・ｒ・π・（θ／（２・π））＝Ｌ                （π＝円周率）
ｒ＝Ｌ／θ
と表すことができるから、これを前記（Ｘ１）、（Ｙ１）式に代入すると、前回の自車位置Ｐ１からの変位は、
ｘ軸方向に  （Ｌ／θ）・（ｃｏｓθ−１）          ・・・（Ｘ１）
ｙ軸方向に  （Ｌ／θ）・ｓｉｎθ                  ・・・（Ｙ１）
と表すことができる。
【００３５】
現在位置演算部１３は、所定時間間隔（例えば１秒間隔）で検出される相対方位変化量θと走行距離Ｌを用いて上記（Ｘ１）、（Ｙ１）式を計算することにより、前記所定時間での移動量を算出することができ、この移動量を前回確定した位置座標（Ｐ１（ｘ１、ｙ１））に逐次加算することにより現在位置の位置座標（Ｐ２（ｘ２、ｙ２））を検出することができる。この方法によれば、従来のように円弧上を移動する車両を直線状のベクトルを算出することにより生じる走行距離あるいは走行角度の誤差が生ずることがなく、以ってより高精度な現在位置検出を行うことができるようになり、現在位置演算部１３によって求められた現在位置をマップマッチング制御部１６ａにおいてマップマッチングを行う際にも高精度な現在位置の検出を行うことができるようになる。
【００３６】
しかしながら、上記（Ｘ１）、（Ｙ１）式では、相対方位変化量θ＝０、すなわち直線方向に車両２０が走行している場合は適応することができないので、直線方向に車両が走行している場合は、前回確定した位置座標における進行方向にＬだけ進んだ距離を自車位置として算出することとする。
【００３７】
また、ここでは相対方位変化量θが−π／２≦θ≦π／２の場合について説明したが、±π／２を超える領域にも適応したい場合は、同様に幾何条件から式を算出すればよい。ただし、自立航法センサ１２の検出間隔を例えば１秒とすれば、１秒で±π／２を超える相対方位変化量が検出される場合は考えにくいため、ここではθが−π／２≦θ≦π／２の場合についてのみ説明することとする。
【００３８】
次に本実施例に係る車載用ナビゲーション装置により経路案内が行われた場合の現在位置検出工程を図３を参照して以下に説明する。図３は現在位置検出工程を示すフローチャートである。
先ず、車載用ナビゲーション装置１が起動され、経路案内等がなされると、ステップＳ１において予め設定されている自立航法センサ１２の検出時間間隔Ｔ１と、ＧＰＳ受信部１０での衛星からの電波受信時間間隔Ｔ２とを取得する。前記Ｔ１は、自立航法を行う場合に自立航法センサ１２が走行距離及び相対方位変化量を検出するタイミングが設定されたものであり、比較的短い間隔（例えば１秒間隔）で設定されている。また、前記Ｔ２は、ＧＰＳ衛星との通信タイミングを設定したものであり、ＧＰＳ衛星との通信は比較的時間を要するために前記Ｔ１よりも長い時間が設定されている。そして、ステップＳ２においてＧＰＳ衛星１０ａを利用した測位を開始する。衛星航法による現在位置測位は、自立航法に比べて高精度に現在位置を測位することが可能であるため、ここでは優先的に実行される。
【００３９】
衛星航法による現在位置測位を開始し、ステップＳ３においてＧＰＳ受信部１０による電波の受信がなされると、ステップＳ４において、ＧＰＳ受信部１０により受信した複数のＧＰＳ衛星１０ａからの受信データを前記複数のＧＰＳ衛星との通信速度から各々のＧＰＳ衛星との距離を算出し、割り出したＧＰＳ衛星との距離をＧＰＳデータ記憶部１１に記憶し、そのデータから現在位置を割り出す。そして前記割り出した現在位置はステップＳ５においてマップマッチング制御部１６ａにより地図用バッファ１５に記憶された現在位置周辺の地図上の例えば道路上に位置補正がなされ、続いてステップＳ６で前記地図用バッファ１５内の周辺地図に前記マップマッチングがなされた現在位置及び、自車の走行軌跡を車両位置描画部１７ａにおいて合わせて描画し、表示部１９に表示する。
【００４０】
ここで、経路案内が設定されている場合は目的地に到達したか否かを検出し、目的地に到達していない場合は、Ｔ２が経過したか否かを検出する。目的に到達した場合は経路案内を終了し、目的地に到達せず、かつＴ２が経過した場合はステップＳ２に戻り、ＧＰＳ受信による現在位置検出を再度行う（ステップＳ７、Ｓ８）。
【００４１】
前記ステップＳ３においてＧＰＳ受信が行えないと判断された場合、すなわち、車両がトンネル内あるいは高層ビル街等を走行しているためにＧＰＳ衛星との通信が不能である場合は、ステップＳ９において自立航法が開始され、現在位置演算部１３はそれまでの走行軌跡のデータあるいは前回確定した位置座標のデータ等を描画データ記憶部１６ｂから取得する。さらにステップＳ１０において自立航法センサ１２からの走行距離及び相対方位変化量を取得し、前記ステップＳ９、Ｓ１０で取得した前回確定した位置座標及びセンサ出力から前記（Ｘ１）、（Ｙ１）式を用いて現在位置を演算出力する（ステップＳ１１）。前記割り出した現在位置はステップＳ１２においてマップマッチング制御部１６ａにより地図用バッファ１５に記憶された現在位置周辺の地図上の例えば道路上に位置補正がなされ、続いてステップＳ１３で前記地図用バッファ１５内の周辺地図に前記マップマッチングがなされた現在位置及び、自車の走行軌跡を車両位置描画部１７ａにおいて合わせて描画し、表示部１９に表示する。
【００４２】
ここで、経路案内が設定されている場合は目的地に到達したか否かを検出し、目的地に到達していない場合は、Ｔ１が経過したか否かを検出する。目的地に到達した場合は経路案内を終了し、目的地に到達せず、かつＴ１が経過した場合はステップＳ９に戻り、現在位置演算部１３による現在位置検出を再度行う（ステップＳ１４、Ｓ１５）。ちなみにこのとき、ＧＰＳ受信を継続して行うようにし、ＧＰＳ受信が行える状態に復帰した場合は直ちにステップＳ４に移行し、ＧＰＳ受信結果による現在位置表示を行うようにする。
【００４３】
上述の方法によれば、衛星航法と自立航法を両立して行うことにより、ＧＰＳ受信の行える地点はもちろん、ＧＰＳ受信が行えない地点であってもより高精度な現在位置算出を行うことができるようになり、以ってより高精度な現在位置表示及び経路案内等を行えるようになる。
【実施例２】
【００４４】
さらに、上記実施例１とは異なる現在位置検出手段を用いた自立航法による車載用ナビゲーション装置を以下に示す。ただし、本実施例に係る車載用ナビゲーション装置はその構成は前記実施例１と同様であり、現在位置演算部１３の演算方法のみが前記実施例１と異なることから、車載用ナビゲーション装置の各構成については重複する説明を省略し、異なる部分についてのみ説明を行うものとする。さらに図３に示す現在位置検出の工程についても同様であるため現在位置検出の手順については説明を省略する。
【００４５】
図４は実施例２における現在位置検出が行われた一例を分かりやすく示した図であり、図４におけるｙ座標は位置座標Ｐ３（ｘ３、ｙ３）での進行方向とし、このｙ軸から時計方向を＋方向とし、図中の位置座標Ｐ３（ｘ３、ｙ３）から位置座標Ｐ４（ｘ４、ｙ４）までの相対方位変化量θは２０°である。
本実施例の車載用ナビゲーション装置に搭載された現在位置検出部１３は、前回確定した位置座標Ｐ３から所定時間後に自立航法センサのセンサ出力が行われる位置座標Ｐ４まで走行する場合、所定時間間隔で距離センサ１２ａ及び角度センサ１２ｂから検出される走行距離Ｌ及び相対方位変化量θのそれぞれを複数（Ｎ）個に分割し、前回確定した位置座標Ｐ３から分割した相対方位変化量θ／Ｎ方向で走行距離Ｌ／Ｎの長さを有する進行ベクトルを算出し、前記進行ベクトルをＮ個連結した地点を現在位置として検出するものである。
【００４６】
図４を参照して詳細に説明すると、車両２０が緩やかな右カーブを描く道路Ｒ上を走行中のときに自立航法による現在位置検出が行われた場合、従来は前回確定した位置座標Ｐ３から所定時間（Ｔ１）後の車両の位置座標を検出すると、前回確定した位置座標Ｐ３から相対方位変化量θ（２０°）の方向へ図中の進行ベクトルＥＲ１のように実際の道路Ｒに対して内側に推移してしまうため、検出される所定時間後の位置座標Ｐ４"は実際の位置座標Ｐ４からかなり離れた位置として検出されている。
【００４７】
それに対し、本実施例に係る現在位置検出方法を適応した場合は、図４に示すように、Ｐ４地点に到達した際に出力された相対方位変化量θ＝２０°及び走行距離Ｌに基づいて先ず分割数Ｎ＝１０で前記相対方位変化量θと走行距離Ｌを分割し、前記分割した相対方位変化量θ／Ｎ方向で走行距離Ｌ／Ｎの長さを有する進行ベクトル３０を前回確定した位置座標Ｐ３（ｘ３、ｙ３）からひく。さらに位置座標Ｐ３（ｘ３、ｙ３）からひかれた進行ベクトル３０の先端部の座標４０から同様に前記分割した相対方位変化量θ／Ｎ方向で走行距離Ｌ／Ｎの長さを有する進行ベクトル３１をひき、その先端部の座標４１を求める。そしてこの処理をＮ（１０）回行った結果求められる位置座標Ｐ４'を、Ｐ４地点における位置座標として検出する。
【００４８】
この方法によれば、若干の誤差は残るものの、図４からも明らかなように従来の方法に比べて格段に誤差を削減することができる。したがって、以降のマップマッチング処理の際にはほぼ実際の位置と一致する現在位置表示を行うことができるようになる。
【００４９】
更に、本実施例による現在位置検出方法では、所定時間Ｔ１間隔で検出される位置座標の他に、所定時間間隔で検出される各位置座標間の位置をも同時に検出していることから、これを同様にマップマッチングし、表示部１９に表示することもでき、以って例えば表示部１９の更新速度が所定時間Ｔ１よりも短い場合であっても常に現在位置の更新を行えるようになり、滑らかなスクロール表示を行うことができるようになる。
【実施例３】
【００５０】
更に他の現在位置検出方法として、以下には実施例３に係る車載用ナビゲーション装置を説明する。ただし、本実施例に係る車載用ナビゲーション装置においてもその構成は前記実施例１と同様であり、現在位置演算部１３の演算方法のみが前記実施例１と異なることから、車載用ナビゲーション装置の各構成については重複する説明を省略し、異なる部分についてのみ説明を行うものとする。さらに図３に示す現在位置検出の工程についても同様であるため現在位置検出の手順については説明を省略する。
【００５１】
図５は実施例３における現在位置検出が行われた一例を分かりやすく示した図であり、図５におけるｙ座標は位置座標Ｐ５（ｘ５、ｙ５）での進行方向とし、このｙ軸から時計方向を＋方向とし、図中の位置座標Ｐ５（ｘ５、ｙ５）から位置座標Ｐ６（ｘ６、ｙ６）までの相対方位変化量θは２０°である。
本実施例の車載用ナビゲーション装置に搭載された現在位置検出部１３は、前回確定した位置座標Ｐ５から所定時間後に自立航法センサのセンサ出力が行われる位置座標Ｐ６まで走行する場合、所定時間間隔で距離センサ１２ａ及び角度センサ１２ｂから検出される走行距離Ｌ及び相対方位変化量θのそれぞれを複数（Ｎ）個に分割し、前回確定した位置座標Ｐ５から分割した相対方位変化量（θ／２）／Ｎ方向で走行距離Ｌ／Ｎの長さを有する進行ベクトル（５０）を算出し、更に前記進行ベクトルの端点（６０）から分割した相対方位変化量θ／Ｎ方向で走行距離Ｌ／Ｎの長さを有する進行ベクトル（５１）を算出し、前記進行ベクトルを（Ｎ−１）個連結した地点を現在位置として検出するものである。
【００５２】
上述のようにＮ個に分割した最初の１本のベクトルを（θ／２）／Ｎの角度で引くのは、相対方位変化量θをＮ分割するということは、円弧全周では、Ｎ・２・π／θ分割したことに等しい。従って、円軌道に内接するＮ・２・π／θ角形を仮定する。このとき、多角形の各辺を順にたどっていったときの相対方位変化量θは、各々θ／Ｎであるが、最初の線分は前回の走行ベクトルからの相対方位変化量なので、θ／Ｎの１／２の変化量で良いためである。２本目以降はθ／Ｎの変化量でよい。
【００５３】
図５を参照して詳細に説明すると、車両２０が緩やかな右カーブを描く道路Ｒ上を走行中のときに自立航法による現在位置検出が行われた場合、従来は前回確定した位置座標Ｐ５から所定時間（Ｔ１）後の車両の位置座標を検出すると、前回確定した位置座標Ｐ５から相対方位変化量θ（２０°）の方向へ図中の進行ベクトルＥＲ１のように実際の道路Ｒに対して内側に推移してしまうため、検出される所定時間後の位置座標Ｐ６"は実際の位置座標Ｐ６からかなり離れた位置として検出されている。
【００５４】
それに対し、本実施例に係る現在位置検出方法を適応した場合は、図５に示すように、Ｐ６地点に到達した際に出力された相対方位変化量θ＝２０°及び走行距離Ｌに基づいて先ず分割数Ｎ＝２で前記相対方位変化量θと走行距離Ｌを分割し、前記分割した相対方位変化量θ／Ｎをさらに１／２とした（θ／２）／Ｎ方向で走行距離Ｌ／Ｎの長さを有する進行ベクトル５０を前回確定した位置座標Ｐ５（ｘ５、ｙ５）からひく。さらに位置座標Ｐ５（ｘ５、ｙ５）からひかれた進行ベクトル５０の先端部の点６０から、前記分割した相対方位変化量θ／Ｎ方向で走行距離Ｌ／Ｎの長さを有する進行ベクトル５１をひく。そしてこの進行ベクトル５１の端点を位置座標Ｐ６'としてＰ６地点における位置座標として検出する。
【００５５】
図５に示した例では、分割数Ｎ＝２としたが、わずか２分割でも、図５から明らかなように実際の位置座標Ｐ６とほぼ同一位置に推定現在位置Ｐ６'を導き出すことができる。実際には、円弧上を走行している車両を直線からなる進行ベクトルで近似しているため誤差が０となることはないが、現在位置検出の精度を飛躍的に向上することができることから、マップマッチング処理が行われることを考えれば誤差をほとんど含まない現在位置の演算検出を行うことができるようになる。また、ここでは２分割としたが、これ以上の分割を行ってももちろん良く、その場合は２本目以降の進行ベクトルはその方位を前回の進行ベクトルの方位からθ／Ｎの方向にとればよく、分割数を増やせばより高精度な現在位置演算出力を行うことができるようになる。
【００５６】
更に、本実施例による現在位置検出方法においても、前記実施例２と同様に所定時間Ｔ１間隔で検出される位置座標の他に、所定時間間隔で検出される各位置座標間の位置をも同時に検出していることから、これを同様にマップマッチングし、表示部１９に表示することもでき、以って例えば表示部１９の更新速度が所定時間Ｔ１よりも短い場合であっても常に現在位置の更新を行えるため、滑らかなスクロール表示を行うことができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
車両が円軌道上を走行する際の本発明の有効性は上述に示すように明らかであるが、実際の車両の軌跡は、操舵の変化に従ったクロソイド曲線になることが多い。高速道路のインターチェンジなども実際にクロソイド曲線で道路が設計されている。そのような道路を走行した場合、移動距離が一定のときに相対方位変化量θが大きくなると、想定している円軌道の半径が小さくなる。これは徐々にカーブがきつくなるクロソイド曲線の様子に合致している。本発明に限らず、自立航法は通常１秒間隔程度で測定・演算を繰り返すのでその間はほぼ円軌道と考えることができ、相対方位変化量θの変化に伴って、柔軟にどのようなカーブにも適合することができる。
【００５８】
さらに、本発明の現在位置検出方法を衛星航法時の補完のために利用することもできる。詳しくは、例えば衛星航法による現在位置検出が可能な場合であっても、障害物等のために、ドップ（DOP：Dilution of Precision）値が増大し、現在位置測定の信頼度が低下する場合がある。このような場合は衛星航法による位置検出と並列して自立航法による位置検出を行うことで、衛星航法による位置検出の信頼性判断を行えるようになり、より高精度な現在位置表示を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】図１は本発明の実施例１に係る車載用ナビゲーション装置の機能ブロック図、
【図２】図２は実施例１の車載用ナビゲーション装置を搭載した車両が左曲がりのカーブを走行する状態を示す図、
【図３】図３は現在位置検出工程を示すフローチャート、
【図４】図４は実施例２における現在位置検出が行われた一例を分かりやすく示した図、
【図５】図５は実施例３における現在位置検出が行われた一例を分かりやすく示した図、
【図６】図６は従来の車載用ナビゲーション装置の絶対位置算出手段の構成図、
【図７】図７は従来の現在位置検出方法により検出された現在位置を示す図。
【符号の説明】
【００６０】
１        車載用ナビゲーション装置
１０      ＧＰＳ受信部
１１      ＧＰＳデータ記憶部
１２      自立航法センサ
１２ａ    距離センサ
１２ｂ    角度センサ
１３      現在位置演算部
１４      ＣＤＲＯＭ
１５      地図用バッファ
１６      位置補正部
１６ａ    マップマッチング制御部
１６ｂ    描画データ記憶部
１７      描画制御部
１７ａ    車両位置描画部
１７ｂ    地図描画部
１８      操作部
１９      表示部
【図１】
2006112874.tif 000003
【図２】
2006112874.tif 000004
【図３】
2006112874.tif 000005
【図４】
2006112874.tif 000006
【図５】
2006112874.tif 000007
【図６】
2006112874.tif 000008
【図７】
2006112874.tif 000009