(57)【要約】【課題】  測位精度および測位率の大幅な低下を防止することができる「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は、仰角マスク値よりも大きな仰角に対応する位置に配置された複数のＧＰＳ衛星から送信される電波を受信して測位位置を出力するＧＰＳ受信機２と、ＧＰＳ受信機２で電波を受信したＧＰＳ衛星の数を検出する履歴保管部１２と、検出されたＧＰＳ衛星の数に基づいて仰角マスク値を可変に設定する仰角マスク設定部１４と、ＧＰＳ受信機２から出力される測位位置に基づいて現在位置を計算する車両位置計算部２０とを備えている。【選択図】        図１
2006112877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
仰角マスク値よりも大きな仰角に対応する位置に配置された複数のＧＰＳ衛星から送信される電波を受信して測位位置を出力するＧＰＳ受信機と、
前記ＧＰＳ受信機で電波を受信した前記ＧＰＳ衛星の数を検出するＧＰＳ衛星数検出手段と、
前記ＧＰＳ衛星数検出手段によって検出された前記ＧＰＳ衛星の数に基づいて、前記仰角マスク値を可変に設定する仰角マスク設定手段と、
前記ＧＰＳ受信機から出力される測位位置に基づいて現在位置を計算する現在位置計算手段と、
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ＧＰＳ衛星数検出手段は、実際に測位に使用されている前記ＧＰＳ衛星の数を検出することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記ＧＰＳ衛星数検出手段は、前記ＧＰＳ衛星までの距離を示す疑似距離の時間変化が大きい前記ＧＰＳ衛星を除いた他の前記ＧＰＳ衛星の数を検出す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または２において、
前記ＧＰＳ衛星数検出手段は、前記ＧＰＳ衛星から送られてくる電波の信号レベルの時間変化が大きい前記ＧＰＳ衛星を除いた他の前記ＧＰＳ衛星の数を検出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１または２において、
前記ＧＰＳ衛星数検出手段は、前記ＧＰＳ衛星から送られてくる電波のＳＮ値が所定値よりも悪い前記ＧＰＳ衛星を除いた他の前記ＧＰＳ衛星の数を検出することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記ＧＰＳ受信機は所定の時間間隔で電波を受信した前記ＧＰＳ受信機の数を示す情報を出力し、前記ＧＰＳ衛星数検出手段はこの情報が入力された時間間隔で前記ＧＰＳ衛星の数の検出を行っていることを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記ＧＰＳ受信機は所定の時間間隔で電波を受信した前記ＧＰＳ受信機の数を示す情報を出力し、前記ＧＰＳ衛星数検出手段はこの情報の所定回数分の履歴に基づいて前記ＧＰＳ衛星の数の検出を行っていることを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかにおいて、
前記仰角マスク設定手段は、前記ＧＰＳ衛星の数に比例した前記仰角マスク値を設定することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記仰角マスク設定手段は、前記ＧＰＳ衛星の数が所定値以下のときに前記仰角マスク値を固定値に設定することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかにおいて、
前記仰角マスク設定手段は、前記仰角マスク値を変更したときに前記ＧＰＳ衛星数検出手段で検出される前記ＧＰＳ衛星の数の減少数が所定値以上になる場合に、前記仰角マスク値の変更を中止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、ＧＰＳ受信機の仰角マスクを設定するナビゲーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ナビゲーション装置に接続されたＧＰＳ受信機では、仰角設定を行ってこの設定された仰角以下の低仰角衛星からの電波を利用しないようにすることで、測位誤差を低減する工夫がなされている。また、最近では、この仰角設定の値を車両位置が市街地にあるか否かで可変に設定することにより、市街地において建造物によるマルチパスの影響を回避して測位位置精度の向上を図っているナビゲーション装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平６−２８１７２１号公報（第２−３頁、図１−２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１に開示されたナビゲーション装置では、車両位置に応じて仰角設定の値を大きくすることで市街地において多く発生するマルチパスの影響を低減することができるが、高層ビル等に遮蔽されて極端にＧＰＳ衛星の数が少ないときに仰角設定の値を大きくすると、測位に使用されるＧＰＳ衛星の数が極端に少なくなってしまう場合があり、測位精度および測位率（実際に車両位置を検出できる割合）が大幅に低下するおそれがあるという問題があった。
【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、測位精度および測位率の大幅な低下を防止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、仰角マスク値よりも大きな仰角に対応する位置に配置された複数のＧＰＳ衛星から送信される電波を受信して測位位置を出力するＧＰＳ受信機と、ＧＰＳ受信機で電波を受信したＧＰＳ衛星の数を検出するＧＰＳ衛星数検出手段と、ＧＰＳ衛星数検出手段によって検出されたＧＰＳ衛星の数に基づいて、仰角マスク値を可変に設定する仰角マスク設定手段と、ＧＰＳ受信機から出力される測位位置に基づいて現在位置を計算する現在位置計算手段とを備えている。これにより、ＧＰＳ衛星の数に応じて適切な仰角マスク値が設定されるため、測位に使用されるＧＰＳ衛星の数が極端に少なくなることによる測位精度および測位率の大幅な低下を防止することができる。
【０００６】
また、上述したＧＰＳ衛星数検出手段は、実際に測位に使用されているＧＰＳ衛星の数を検出することが望ましい。これにより、測位精度および測位率をさらに向上させることが可能となる。
【０００７】
また、上述したＧＰＳ衛星数検出手段は、ＧＰＳ衛星までの距離を示す疑似距離の時間変化が大きいＧＰＳ衛星を除いた他のＧＰＳ衛星の数を検出することが望ましい。あるいは、上述したＧＰＳ衛星数検出手段は、ＧＰＳ衛星から送られてくる電波の信号レベルの時間変化が大きいＧＰＳ衛星を除いた他のＧＰＳ衛星の数を検出することが望ましい。上述したＧＰＳ衛星数検出手段は、ＧＰＳ衛星から送られてくる電波のＳＮ値が所定値よりも悪いＧＰＳ衛星を除いた他のＧＰＳ衛星の数を検出することが望ましい。これにより、誤差要因が大きいと考えられるＧＰＳ衛星を除いて仰角マスク値を設定することができるため、測位精度および測位率の低下を防止することができる。
【０００８】
また、上述したＧＰＳ受信機は所定の時間間隔で電波を受信したＧＰＳ受信機の数を示す情報を出力し、ＧＰＳ衛星数検出手段はこの情報が入力された時間間隔でＧＰＳ衛星の数の検出を行っていることが望ましい。これにより、リアルタイムでＧＰＳ衛星の数を仰角マスク値の設定に反映させることができ、そのときの状況に合わせた適切な仰角マスク値の設定が可能になる。
【０００９】
また、上述したＧＰＳ受信機は所定の時間間隔で電波を受信したＧＰＳ受信機の数を示す情報を出力し、ＧＰＳ衛星数検出手段はこの情報の所定回数分の履歴に基づいてＧＰＳ衛星の数の検出を行っていることが望ましい。これにより、一定時間毎にＧＰＳ衛星の数を検出すればよいため、設定された仰角マスク値に対応させてＧＰＳ受信機の内部設定を変更する際の処理負担を軽減することができる。
【００１０】
また、上述した仰角マスク設定手段は、ＧＰＳ衛星の数に比例した仰角マスク値を設定することが望ましい。これにより、ＧＰＳ衛星の数が減少したときに仰角マスク値を大きくすることにより、確実にＧＰＳ衛星の数を増やすことができるため、測位精度および測位率を向上させることが可能となる。
【００１１】
また、上述した仰角マスク設定手段は、ＧＰＳ衛星の数が所定値以下のときに仰角マスク値を固定値に設定することが望ましい。これにより、信頼性が大幅に低下する位置に配置されたＧＰＳ衛星の使用を排除することができるため、仰角マスク値の可変設定を行った際の測位精度および測位率の大幅な低下を防止することができる。
【００１２】
また、上述した仰角マスク設定手段は、仰角マスク値を変更したときにＧＰＳ衛星数検出手段で検出されるＧＰＳ衛星の数の減少数が所定値以上になる場合に、仰角マスク値の変更を中止することが望ましい。仰角マスク値を変更したときにＧＰＳ衛星の数が大幅に減少することがあらかじめ分かっているときに仰角マスク値の変更を中止することで、測位精度および測位率が不安定になることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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、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、ＧＰＳ受信機２、自律航法センサ３、ディスプレイ装置４を含んで構成されている。
【００１４】
ナビゲーションションコントローラ１は、ナビゲーション装置の全体を制御する。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。
【００１５】
ＧＰＳ受信機２は、複数のＧＰＳ衛星から送信される電波を受信して、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（測位位置）と、測位に使用した各ＧＰＳ衛星の詳細情報とを出力する。この詳細情報には、測位に使用しているＧＰＳ衛星の数、各ＧＰＳ衛星毎の通し番号、仰角、方位、各ＧＰＳ衛星までの疑似距離、各ＧＰＳ衛星から送られてくる電波の信号レベル、ＳＮ値（信号に含まれるノイズの割合）が含まれている。自律航法センサ３は、車両回転角度を相対方位として検出するジャイロ等の角度センサと、所定距離毎にパルスを出力する距離センサとを備えており、車両の相対位置および方位を検出する。ディスプレイ装置４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などの各種画像を表示する。
【００１６】
また、図１に示すように、上述したナビゲーションコントローラ１は、ＧＰＳ処理部１０、車両位置計算部２０、地図ＤＢ（データベース）３０、マップマッチング処理部４０、描画部５０、表示処理部６０を含んで構成されている。ＧＰＳ処理部１０は、ＧＰＳ受信機２から出力される測位位置や各ＧＰＳ衛星の詳細情報が入力されており、これらに基づいて測位位置の補正や仰角マスク値の設定を行う。
【００１７】
ＧＰＳ処理部１０は、履歴保管部１２、仰角マスク設定部１４、位置補正部１６、誤差円半径計算部１８を有している。履歴保管部１２は、ＧＰＳ受信機２から測位タイミング毎（例えば１秒毎）に出力されるＧＰＳ衛星の数（ＧＰＳ衛星個数データ）を所定個数分の履歴が満たされるまで保管する。例えば、５個のＧＰＳ衛星個数データが保管されるまで各ＧＰＳ衛星個数データが保管される。保管されたこれら５個のＧＰＳ衛星個数データは、仰角マスク設定部１４によって読み出された後その内容がクリア（削除）され、また新たにＧＰＳ衛星個数データの保管動作が開始される。なお、本実施形態では、保管された５個のＧＰＳ衛星個数データ全部ではなく、最新にＧＰＳ受信機２から入力されたＧＰＳ衛星個数データのみを用いる場合もあり、この場合には最も新しく履歴保管部１２に入力されたＧＰＳ衛星個数データが読み出される。仰角マスク設定部１４は、履歴保管部１２から出力されるＧＰＳ衛星個数データに基づいて仰角マスク値を設定する。設定された仰角マスク値は、所定形式のコマンドに含ませてＧＰＳ受信機２に送られる。ＧＰＳ受信機２では、このコマンドに応じて仰角マスク値が変更され、それ以後、この変更された仰角マスク値以上の仰角のＧＰＳ衛星のみの電波を受信するようになる。
【００１８】
位置補正部１６は、ＧＰＳ受信機２から出力された測位位置に対して所定のフィルタリング処理を行うことにより、マルチパス等の影響を低減する測位位置の補正を行う。誤差円半径計算部１８は、ＧＰＳ受信機２から出力される測位位置の誤差を考慮して、この測位位置を中心として正しい車両位置が含まれると考えられる誤差円の半径を計算する。
【００１９】
車両位置計算部２０は、ＧＰＳ処理部１０内の位置補正部１６から出力される補正後の測位位置と、自律航法センサ３から出力される相対位置および方位から得られる車両位置とに基づいて車両位置を決定する。例えば、測位位置を中心とした誤差円の範囲内に、自律航法センサ３の出力に基づいて計算される車両位置が含まれている場合には自律航法センサ３の出力に基づいて得られる車両位置が採用され、誤差円内に含まれない場合にはＧＰＳ処理部１０から出力された測位位置が車両位置として採用される。
【００２０】
地図ＤＢ３０は、道路を表すリンクやノードの詳細データや地図表示に必要な画像データ、経路探索や走行案内等の各種のナビゲーション動作を行うために必要なデータが地図データとして格納されている。マップマッチング処理部４０は、車両位置計算部２０から出力される車両位置を、その走行軌跡と地図上の道路形状とを比較することにより補正するマップマッチング処理を行う。マップマッチング処理を行うことにより、道路の幅方向の位置が精度よく補正される。描画部５０は、マップマッチング処理部４０から出力される補正後の車両位置の周辺の地図画像を描画する処理を行う。この描画データは表示処理部６０に送られて表示に適した形式の信号に変換され、ディスプレイ装置４に車両位置周辺の地図画像が表示される。
【００２１】
履歴保管部１２がＧＰＳ衛星数検出手段に、仰角マスク設定部１４が仰角マスク設定手段に、車両位置計算部２０が現在位置計算手段にそれぞれ対応する。
【００２２】
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、ＧＰＳ受信機２から出力されるＧＰＳ衛星の詳細情報に基づいて仰角マスク設定部１４において仰角マスク値を設定する動作について説明する。
【００２３】
図２は、測位に使用されているＧＰＳ衛星の数と仰角マスク値との関係を示す図である。本実施形態では、ＧＰＳ衛星の数が４個以上の場合にはこの数と比例して値が大きくなるように仰角マスク値が設定され、４個未満の場合には仰角マスク値が固定値５°に設定される。なお、図２に示す例では、ＧＰＳ衛星の数が４以上の場合にこの数に正比例（一次関数）するように仰角マスク値を設定しているが、概略的に比例傾向にあればよく、一次関数以外の関係式で仰角マスク値を計算したり、ＧＰＳ衛星の数が増加したときに階段状に仰角マスク値が増加するようにしてもよい。また、図２に示す例では、横軸を測位に使用したＧＰＳ衛星の数に対応させたが、実際にＧＰＳ受信機２で電波が受信可能なＧＰＳ衛星の中には測位に使用されないＧＰＳ衛星が含まれる場合もある。これらのＧＰＳ衛星の総数を図２に示す横軸の衛星数として用いるようにしてもよい。また、測位に使用したＧＰＳ衛星の数を用いる場合であっても、その中から信頼性が低いと考えられるＧＰＳ衛星を除外するようにしてもよい。信頼性が低いと考えられるＧＰＳ衛星とは、例えば、疑似距離の時間変化が大きいＧＰＳ衛星、信号レベルの時間変化が大きいＧＰＳ衛星、ＳＮ値が所定値よりも悪いＧＰＳ衛星などである。
【００２４】
図３は、主に仰角マスク設定部１４によって行われる仰角マスク値設定の動作手順を示す流れ図である。履歴保管部１２によって測位に使用されているＧＰＳ衛星の数が監視されている（ステップ１００）。この監視動作は、上述したように最大で所定個数（例えば５個）のＧＰＳ衛星個数データを履歴として保管することにより行われる。
【００２５】
次に、仰角マスク設定部１４は、仰角判定モードを選択する（ステップ１０１）。本実施形態における仰角マスク値の設定モードには、ＧＰＳ受信機２からＧＰＳ衛星個数データが出力される毎にこのデータに基づいて仰角マスク値を設定するダイナミックモードと、所定個数（５個）のＧＰＳ衛星個数データが履歴として保管されたときにこれらの保管された５個のＧＰＳ衛星個数データに基づいて仰角マスク値を設定する履歴モードとがある。いずれの設定モードを用いるかは、利用者等によってあらかじめ選択されており、次に選択状態が切り替えられるまでこの選択状態が維持されるものとする。
【００２６】
ダイナミックモードが選択されている場合には、次に、仰角マスク設定部１４は、履歴保管部１２を通して入力される最新のＧＰＳ衛星個数データに基づいて、測位に使用しているＧＰＳ衛星の数が変更されたか否かを判定する（ステップ１０２）。ＧＰＳ衛星の数に変更がない場合には否定判断が行われ、ステップ１００に戻ってＧＰＳ衛星の数の監視動作が繰り返される。また、ＧＰＳ衛星の数に変更があった場合にはステップ１０２の判定において肯定判断が行われ、次に、仰角マスク設定部１４は、変更されたＧＰＳ衛星の数に基づいて新しい仰角マスク値を計算するとともに（ステップ１０３）、この新しい仰角マスク値を採用した場合に減少するＧＰＳ衛星の数が所定値以上であるか否かを判定する（ステップ１０４）。
【００２７】
ＧＰＳ受信機２から出力される各ＧＰＳ衛星の詳細情報には各ＧＰＳ衛星の仰角が含まれているため、前回の仰角マスク値を新しい仰角マスク値に変更したときにこれらの仰角マスク値の間に仰角が含まれるＧＰＳ衛星の数を知ることができるため、この数と所定値とを比較することによりステップ１０４の判定を行うことができる。減少するＧＰＳ衛星の数が所定値以上の場合にはステップ１０４の判定において肯定判断が行われる。この場合には、ＧＰＳ衛星の数が急激に減少して測位誤差が大幅に低下することが懸念されるため、仰角マスク設定部１４は、新しい仰角マスク値を採用せずに前回の仰角マスク値を維持する（ステップ１０５）。その後、ステップ１００に戻ってＧＰＳ衛星の数の監視動作が繰り返される。なお、前回の仰角マスク値を維持する場合にはＧＰＳ受信機２における設定変更が必要ないため、仰角マスク値設定のためのコマンドは送信されない。
【００２８】
また、減少するＧＰＳ衛星の数が所定値未満の場合にはステップ１０４の判定において否定判断が行われる。この場合には、ＧＰＳ衛星の数が急激に減少せずに測位誤差が大幅に低下することがないため、仰角マスク設定部１４は、新しい仰角マスク値を採用し、この新しい仰角マスク設定のためのコマンドをＧＰＳ受信機２に送信する（ステップ１０６）。その後、ステップ１００に戻ってＧＰＳ衛星の数の監視動作が繰り返される。
【００２９】
また、履歴モードが選択されている場合には、次に、仰角マスク設定部１４は、履歴保管部１２における履歴がいっぱいになったか否か、すなわち、５個のＧＰＳ衛星個数データが保管されたか否かを判定する（ステップ１０７）。いっぱいになっていない場合には否定判断が行われ、ステップ１００に戻ってＧＰＳ衛星の数の監視動作が繰り返される。また、履歴がいっぱいになった場合にはステップ１０７の判定において肯定判断が行われ、次に、仰角マスク設定部１４は、５個のＧＰＳ衛星個数データを平均し（ステップ１０８）、履歴をクリアした後（ステップ１０９）、この平均されたＧＰＳ衛星個数データ（ＧＰＳ衛星の数）を用いてステップ１０２以降の動作を行う。
【００３０】
このように、本実施形態のナビゲーション装置では、ＧＰＳ衛星の数に応じて適切な仰角マスク値が設定されるため、測位に使用されるＧＰＳ衛星の数が極端に少なくなることによる測位精度および測位率の大幅な低下を防止することができる。特に、実際に測位に使用されているＧＰＳ衛星の数を検出して仰角マスク値の設定に用いることにより、測位精度および測位率をさらに向上させることが可能となる。また、測位に使用したＧＰＳ衛星の数を用いる場合であってもその中から信頼性が低いと考えられるＧＰＳ衛星を除外することで、測位精度および測位率の低下を防止することができる。また、ＧＰＳ衛星の数に比例した仰角マスク値を設定することにより、ＧＰＳ衛星の数が減少したときに仰角マスク値を大きくして確実にＧＰＳ衛星の数を増やすことができるため、測位精度および測位率を向上させることが可能となる。
【００３１】
また、ダイナミックモードではリアルタイムでＧＰＳ衛星の数を仰角マスク値の設定に反映させることができ、そのときの状況に合わせた適切な仰角マスク値の設定が可能になる。一方、履歴モードでは、所定回数分の履歴に基づいて平均化したＧＰＳ衛星の数の検出を行っており、一定時間毎（本実施形態では５秒毎）にＧＰＳ衛星の数を検出すればよいため、設定された仰角マスク値に対応させてＧＰＳ受信機２の内部設定を変更する際の仰角マスク設定部１４とＧＰＳ受信機２双方の処理負担を軽減することができる。
【００３２】
また、ＧＰＳ衛星の数が所定値以下のときに仰角マスク値を固定値に設定することにより、信頼性が大幅に低下する位置に配置されたＧＰＳ衛星の使用を排除することができるため、仰角マスク値の可変設定を行った際の測位精度および測位率の大幅な低下を防止することができる。
【００３３】
また、仰角マスク値を変更したときに測位に使用されるＧＰＳ衛星の数が大幅に減少する場合に仰角マスク値の変更が中止されるため、測位精度および測位率が不安定になることを未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】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】測位に使用されているＧＰＳ衛星の数と仰角マスク値との関係を示す図である。
【図３】主に仰角マスク設定部１４によって行われる仰角マスク値設定の動作手順を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ナビゲーションコントローラ
２  ＧＰＳ受信機
３  自律航法センサ
４  ディスプレイ装置
１０  ＧＰＳ処理部
１２  履歴保管部
１４  仰角マスク設定部
１６  位置補正部
１８  誤差円半径計算部
２０  車両位置計算部
３０  地図ＤＢ（データベース）
４０  マップマッチング処理部
５０  描画部
６０  表示処理部
【図１】
2006112877.tif 000003
【図２】
2006112877.tif 000004
【図３】
2006112877.tif 000005