(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央分離帯がない上下線の第１の道路に対応する上下共通の第１の道路リンクのデータ、中央分離帯がある上下線の第２の道路に対応する上下独立の一対の第２の道路リンクのデータ、上記第１および第２の道路リンクの間を分岐接続する第３の道路リンクのデータ、並びに上記第１の道路に係る道路幅情報を含む地図データを記憶する地図情報記憶部と、
上記地図データに含まれている道路幅情報に基づいて、上記第１の道路の上下線のそれぞれ毎に、車線幅内に入り上記第１の道路リンクに沿って延びる第１の仮想リンクを求める第１の仮想リンク演算部と、
上記第１の仮想リンクのうち上記第２の道路側の端部と、上記第２の道路リンクのうち上記第１の道路側の端部との間を交差なしにそれぞれ接続する第２の仮想リンクを求める第２の仮想リンク演算部と、
上記第１の道路リンクに代えて上記第１の仮想リンクを、上記第３の道路リンクに代えて上記第２の仮想リンクをそれぞれ用い、上記第２の道路リンクをそのまま用いて、自車位置をそれぞれのリンク上に修正表示するマップマッチング処理を行うマップマッチング部と
を備えた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、道路リンクの位置と車両位置とを照合して車両位置を道路リンク上に修正表示するマップマッチング機能を有するナビゲーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車載用のナビゲーション装置では、自立航法センサやＧＰＳ（Global Positioning System）受信機などを用いて車両の現在位置を検出し、その近傍の地図データを記録媒体から読み出して、画面上に地図を表示する。そして、画面上の所定箇所に自車位置を示す車両位置マークを重ね合わせて表示することにより、車両が現在どこを走行しているのかを一目で分かるようにしている。
【０００３】
地図の表示機能としては、様々なものが提供されている。例えば、ロードマップ同様に地図を平面的に表示する通常表示の他に、遠近感を出すために自車位置の後方上空から見下ろした状態で地図を表示する鳥瞰図表示や、建物等の３次元的な立体画像を鳥瞰図の地図上に表示する立体表示（３Ｄ表示）、道路形状や家枠形状等を詳細に表示する市街地図表示などの機能が存在する。
【０００４】
この種のナビゲ−ション装置において、車両の現在位置を測定することは不可欠である。このため、車両に搭載した距離センサおよび角度センサを用いて車両の相対位置を測定する測定法（自立航法）と、複数のＧＰＳ衛星から送られてくる電波を受信してｎ次元測位処理によって車両の絶対位置を測定する測定法（衛星航法）とが実用化されている。
【０００５】
自立航法による車両位置測定は、比較的低コストで車両位置を測定できるが、高精度に位置測定ができない問題があり、マップマッチング処理等の補正処理が必要になる。すなわち、自立航法では、車両が走行するにつれて誤差が累積し、車両位置が道路から外れてしまう。そこで、マップマッチング処理によって車両位置を道路データと照合して道路上に修正する。
【０００６】
マップマッチング処理では、具体的には、道路リンク（交差点や分岐点などのように複数の道路が交わる点をノード、ノード間を接続する道路や車線等に対応する直線をリンクと呼ぶ）から外れてしまっている車両位置を当該道路リンク上に引き寄せる処理を行う。地図データには、存在するそれぞれのノード毎に緯度・経度の位置情報が含まれており、これによってノード間を結ぶ道路リンクの位置も決められている。その道路リンクの位置と車両位置と照合して、車両位置を道路リンク上に修正するのである。
【０００７】
図５は、従来の地図データで定義されている一般的な道路リンクを示す図である。図５に示すように、中央分離帯がある道路は上下線それぞれが別の道路として定義され、片道に１本ずつ一方通行の道路リンクＲＬ２が設けられる。一方、中央分離帯がない道路は、地図データのサイズを小さくすることを目的として、双方向通行可能な１本の道路として定義され、両道で１本の道路リンクＲＬ１が設けられる。中央分離帯がある道路とない道路との変わり目部分では、１本の双方向通行路の道路リンクと、２本の一方通行路の道路リンクとの間が２本の道路リンクＲＬ３によって接続されている。
【０００８】
ところが、中央分離帯がない道路を１本の道路リンクで定義すると、市街地図表示など道路形状を詳細に表示するモードのときに、車両位置マークＶＭが上下線のほぼ中央に表示されることになり、運転者に違和感を与えてしまうという問題があった。
【０００９】
また、中央分離帯がある道路を２本の道路リンク、中央分離帯がない道路を１本の道路リンクで定義すると、その変わり目の部分で道路リンクを二股に分岐する必要がある。そのため、道路リンクの角度に対して車両位置マークの向きがずれてしまい、車両位置マークがいわゆる「カニ走り」のような状態で表示されてしまうという問題もあった。また、道路リンクと実際の道路との形状差が大きくなるので、マッチングができなくなったり、ミスマッチしたりすることが生じるという問題もあった。
【００１０】
これに対して、道路幅または道路の車線数に応じた数の仮想リンクを想定し、仮想リンクを対象としてマップマッチング処理を行って最適リンクを求め、仮想リンクに応じた道路上に車両位置を修正する技術が存在する（例えば、特許文献１参照）。また、道路幅の違う道路リンクどうしが接続されているときに、道路幅をテーパ上に変化させるようにした技術も存在する（例えば、特許文献２の図５参照）。
【特許文献１】特開２００４−２２６３４１号公報
【特許文献２】特開平６−８３９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記特許文献２は、道路形状の表示の仕方について言及しているのみで、道路リンクを用いたマップマッチングについては言及していない。また、上記特許文献１では、中央分離帯がある道路とない道路との変わり目の部分における道路リンクについては言及していない。
【００１２】
本発明は、上述のような問題を解決するために成されたものであり、中央分離帯がない道路を走行しているときに、市街地図表示モードなどで車両位置マークが上下線のほぼ中央に表示される違和感をなくすととともに、中央分離帯がある道路とない道路との変わり目の部分を走行しているときに、いわゆるカニ走りやマップマッチングミスを抑止できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記した課題を解決するために、本発明では、道路幅情報に基づいて、中央分離帯がない第１の道路の上下線のそれぞれ毎に、車線幅内に入り第１の道路リンクに沿って延びる第１の仮想リンクを求めるとともに、第１の仮想リンクのうち第２の道路側の端部と、中央分離帯がある第２の道路に対応した第２の道路リンクのうち第１の道路側の端部との間を交差なしにそれぞれ接続する第２の仮想リンクを求め、第１の道路リンクに代えて第１の仮想リンクを、第１および第２の道路リンクの間を分岐接続する第３の道路リンクに代えて第２の仮想リンクをそれぞれ用い、第２の道路リンクをそのまま用いて、自車位置をそれぞれのリンク上に修正表示するマップマッチング処理を行うようにしている。
【発明の効果】
【００１４】
上記のように構成した本発明によれば、中央分離帯がない第１の道路を走行しているときは、第１の道路の上下線のそれぞれ毎に、車線幅内に入り第１の道路リンクに沿って延びるように設定された第１の仮想リンクを用いて、自車位置をリンク上に修正表示するマップマッチング処理が行われることとなる。これにより、第１の仮想リンクに引き寄せられた車両位置マークは、上下線の幅方向中央付近に表示されることがなくなり、実際の走行軌跡に沿う車線内の位置に修正表示されるようになる。したがって、市街地図表示など道路形状を詳細に表示するモードのときでも、運転者に違和感を与えてしまう不都合をなくすことができる。
【００１５】
また、中央分離帯がない第１の道路と中央分離帯がある第２の道路との変わり目の部分を走行しているときは、第１の仮想リンクのうち第２の道路側の端部と、第２の道路リンク（２本の一方通行路）のうち第１の道路側の端部との間を交差なしにそれぞれ接続するように設定された第２の仮想リンクを用いて、自車位置をリンク上に修正表示するマップマッチング処理が行われることとなる。ここで、第１の仮想リンクのうち第２の道路側の端部と、一方通行路の第２の道路リンクのうち第１の道路側の端部との間の幅方向の位置のずれは、第１の道路リンクと第２の道路リンクとの間の幅方向の位置のずれと比べて十分に小さくなっている。そのため、その間を結んだ第２の仮想リンクの角度に対する車両位置マークの向きのずれは少なくなり、第２の仮想リンクと実際の道路との形状差も小さくなっている。これにより、いわゆるカニ走りやマップマッチングミスの発生を抑止することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態のナビゲーション装置によって設定される仮想リンクを示す図である。また、図２は、本実施形態によるナビゲーション装置の全体構成例を示す図である。まず、ナビゲーション装置の全体構成から説明する。
【００１７】
図２において、１１はＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の地図情報記憶部であり、地図表示や経路探索等に必要な各種の地図データを記憶している。なお、地図データを記憶する記録媒体として、ＤＶＤの他に、ＣＤ（Compact Disc）、ハードディスク、半導体メモリ等の他の記録媒体を用いても良い。
【００１８】
本実施形態の地図データは、中央分離帯がない上下線の第１の道路を上下共通の１本の第１の道路リンクで定義し、中央分離帯がある上下線の第２の道路を上下独立の一対の第２の道路リンクで定義したものである。すなわち、中央分離帯がある第２の道路は上下線それぞれを別の道路として定義し、片道に１本ずつ一方通行路の第２の道路リンクを設定している。一方、中央分離帯がない第１の道路は双方向通行可能な１本の道路として定義し、両道で１本の第１の道路リンクを設定している。当該双方向通行可能路の１本の道路リンクは、上下線の幅方向中央付近に設定されている。
【００１９】
ＤＶＤ１１に記録された地図データには、マップマッチングや経路探索、経路案内などの各種の処理に必要なデータから成る道路レイヤが含まれている。そして、この道路レイヤには、全ノードの詳細データを納めた接続ノードテーブルと、隣接する２つのノードによって特定されるリンクの詳細データを納めたリンクレコードとが含まれている。図３は、接続ノードテーブルおよびリンクレコードの構成例を示す図であり、図３（ａ）は接続ノードテーブルの構成を示し、図３（ｂ）はリンクレコードの構成を示している。
【００２０】
図３（ａ）において、ノードの正規化経度・緯度は、ノードの経度方向・緯度方向の相対位置を示す。ノードの属性フラグは、そのノードが交差点ノードであるか否かなど、各種のノード属性を示す。接続しているノードの数は、そのノードをリンクの一方端とするリンクがある場合に、各リンクの他方端を構成するノードの数を示す。
【００２１】
交通規制の数は、そのノードに接続されているリンクに右折禁止やＵターン禁止等の交通規制が存在する場合に、その交通規制の数を示す。接続ノードレコードは、そのノードが一方端となっている各リンクのリンク番号を、リンク本数分だけ示す。交通規制レコードは、上述した交通規制が存在する場合にはその数に対応した交通規制の具体的な内容を示す。
【００２２】
また、図３（ｂ）において、リンクＩＤは、道路を特定するために各リンクに付されたコードを示す。ノード番号１，２は、リンクの両端に位置する２つのノードを特定する番号を示す。リンクの距離は、当該リンクに対応した実際の道路の実距離を示す。コストは、そのリンクの走行のしやすさを数値で表したものであり、誘導経路として適正の程度を数値化したものである。このコストは、例えば道路の長さや道幅、道路種別（一般道か高速道路かなど）、法定速度、右折および左折、交通規制、混雑状況等々を考慮に入れて設定されている。道路種別フラグは、そのリンクに対応した実際の道路が高速道路であるか一般道であるかといった種別を示す。
【００２３】
道路属性フラグ／車線幅情報は、そのリンクに関する各種の属性と、そのリンクに対応した実際の道路幅員を示す。中央分離帯がある一方通行路の道路リンクに関する道路幅員は、片道の道路幅員を示している。一方、中央分離帯がない双方向通行可能路の道路リンクに関する道路幅員は、両道を合わせた道路幅員を示している。図４は、上述した車線幅情報の構成例を示す図である。図４に示すように、車線幅情報には、道路幅を示す情報と、その道路幅が上下線を含めたトータルの道路幅であるか、片道の道路幅であるかを示す情報とが含まれている。
【００２４】
路線番号は、そのリンクに対応した実際の道路に付された番号を示す。車線数は、そのリンクに対応した実際の道路の車線数を示す。中央分離帯がある一方通行路の道路リンクに関する車線数は、片道の車線数を示している。一方、中央分離帯がない双方向通行可能路の道路リンクに関する車線数は、両道を合わせた車線数を示している。
【００２５】
図２に戻り、１２はディスプレイ装置であり、車両の現在位置に応じた地図画像や車両位置マーク、誘導経路等を表示する。１３は車両位置検出部であり、自立航法センサ、ＧＰＳ受信機、位置計算用ＣＰＵ等で構成されている。自立航法センサは、所定走行距離毎に１個のパルスを出力して車両の移動距離を検出する車速センサ（距離センサ）と、車両の回転角度（移動方位）を検出する振動ジャイロ等の角速度センサ（相対方位センサ）とを含んでいる。自立航法センサは、これらの車速センサおよび角速度センサによって車両の相対位置および方位を検出する。
【００２６】
位置計算用ＣＰＵは、自立航法センサから出力される自車の相対的な位置および方位のデータに基づいて、絶対的な自車位置（推定車両位置）および車両方位を計算する。また、ＧＰＳ受信機は、複数のＧＰＳ衛星から送られてくる電波をＧＰＳアンテナで受信して、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する（車両方位は、現時点における自車位置と１サンプリング時間ΔＴ前の自車位置とに基づいて計算する）。
【００２７】
１４やリモコン等の操作部であり、ユーザがナビゲーション装置に対して各種の情報（例えば、経路誘導の目的地）を設定したり、各種の操作（例えば、メニュー選択操作、拡大／縮小操作、手動地図スクロール、数値入力など）を行ったりするための各種操作子（ボタンやジョイスティック等）を備えている。１５はナビゲーション制御部であり、地図データを用いた車両周辺の地図画像発生処理、マップマッチング処理、経路探索処理、車両位置マークや誘導経路画像の発生処理などを行う。
【００２８】
ナビゲーション制御部１５において、２１は読出制御部であり、ＤＶＤ１１からの地図データの読み出しを制御する。２２は地図情報メモリ（本発明の地図情報記憶部に相当）であり、読出制御部２１の制御によってＤＶＤ１１から読み出された地図データを一時的に格納する。２３はリモコン制御部であり、リモコン１４の操作に応じた信号を受信してナビゲーション制御部１５内の各部に指示する。
【００２９】
２４はマップマッチング部であり、地図情報メモリ２２に読み出されている地図データと、車両位置検出部１３によって測定されたＧＰＳ受信機による自車位置および車両方位のデータと、自立航法センサによる推定車両位置および車両方位のデータとを用いて、所定走行距離（例えば１０ｍ）毎に自車の走行位置を道路リンク上に位置修正する。本実施形態では、後から説明するように第１の仮想リンクと第２の仮想リンクを設定し、当該第１の仮想リンクおよび第２の仮想リンク並びに第２の道路リンクを用いて、自車位置をそれぞれのリンク上に修正表示するマップマッチング処理を行う。
【００３０】
２５は地図画像描画部であり、マップマッチング部２４によりマップマッチング処理された後の車両位置データに基づいて、現在地周辺で画面表示範囲より広い範囲の地図データを地図情報メモリ２２から読み出し、当該地図データに基づいてドットイメージの地図画像を発生する。２６は誘導経路描画部であり、誘導経路探索処理により得られた出発地から目的地までの誘導経路データに基づいて、ドットイメージの誘導経路画像を発生する。
【００３１】
２７はビデオＲＡＭであり、地図画像描画部２５により発生された地図画像および誘導経路描画部２６により発生された誘導経路画像を一時的に記憶する。地図画像描画部２５は、ディスプレイ画面の表示範囲がビデオＲＡＭ２７の画像範囲を超えないように、車両の走行に従って随時ビデオＲＡＭ２７の記憶内容を書き換える。また、誘導経路描画部２６は、車両の走行に応じて、その時点でビデオＲＡＭ２７に格納された表示範囲に含まれる誘導経路画像を発生して、ビデオＲＡＭ２７の記憶内容を随時書き換える。
【００３２】
２８は画像切り出し制御部であり、車両の現在位置がディスプレイ画面の中心あるいは下部中央に位置するように、ビデオＲＡＭ２７から１画面分の地図画像および誘導経路画像を切り出す。切り出し位置は、地図画像描画部２５から指示される。２９は車両位置マーク発生部であり、ディスプレイ画面の中心あるいは下部中央に表示するための車両位置マーク画像を発生する。
【００３３】
３０は誘導経路探索部であり、地図情報メモリ２２に格納されている地図データに基づいて、出発地（例えば車両現在位置）から目的地までの誘導経路を探索する。３１は誘導経路記憶部であり、出発地から目的地までの誘導経路を記憶する。３２は合成部であり、ビデオＲＡＭ２７、車両位置マーク発生部２９からそれぞれ読み出された地図画像、誘導経路画像および車両位置マーク画像を合成してディスプレイ装置１２に出力し、画像表示する。
【００３４】
次に、マップマッチング部２４によって行われる仮想道路リンク生成処理について、図１を用いて説明する。マップマッチング部２４は、まず、地図情報メモリ２２に格納されている地図データに含まれている道路幅情報に基づいて、中央分離帯がない双方向通行可能路に関して、上下線のそれぞれ毎に、車線幅内に入り第１の道路リンクに沿って延びる第１の仮想リンクを求める。
【００３５】
例えば、図１に示すように、マップマッチング部２４は、双方向通行可能路の道路幅から上り線の中心線と下り線の中心線の位置を求め、この位置に第１の仮想リンクＶＬ１を設定する。例えば、図４に示す車線幅情報で上下線トータルの道路幅が６ｍ〜１２ｍと定義されている双方向通行可能路の道路リンクに対して、当該道路幅の平均値（＝（１２−６）／２＋６＝９ｍ）から片道の道路幅を４．５ｍと求め、その半分の距離（２．２５ｍ）だけ上下線の中央から両側に離れた位置に１本ずつ第１の仮想リンクＶＬ１を設定する。そして、地図データとして元々存在している１本の第１の道路リンクＲＬ１を２本の第１の仮想リンクＶＬ１に置き換える。
【００３６】
次に、マップマッチング部２４は、中央分離帯がある一方通行路と中央分離帯がない双方向通行可能路との変わり目の部分に関して、上述のようにして求めた２本の第１の仮想リンクＶＬ１のうち第２の道路側の端部と、一方通行路を表した２本の第２の道路リンクＲＬ２のうち第１の道路側の端部との間を交差なしにそれぞれ接続する２本の第２の仮想リンクＶＬ２を求める。そして、地図データとして元々存在している１本の道路リンクＲＬ１の端部と２本の第２の道路リンクＲＬ２の端部との間を分岐接続していた第３の道路リンクＲＬ３を、上述のようにして求めた２本の第２の仮想リンクＶＬ２に置き換える。このように、本実施形態のマップマッチング部２４は、本発明の第１の仮想リンク演算部および第２の仮想リンク演算部の機能を備えている。
【００３７】
マップマッチング部２４は、車両が中央分離帯のない第１の道路を走行しているときは、第１の道路の上下線のそれぞれ毎に、各車線幅内に入り第１の道路リンクに沿って延びるように設定された第１の仮想リンクＶＬ１を用いて、自車位置をリンク上に修正するマップマッチング処理を行う。これにより、第１の仮想リンクＶＬ１に引き寄せられた車両位置マークＶＭは、従来のように上下線の幅方向中央付近に表示されることがなくなり、実際の走行軌跡に沿う車線内の位置に修正表示されるようになる。したがって、市街地図表示など道路形状を詳細に表示するモードのときでも、運転者に違和感を与えてしまう不都合をなくすことができる。
【００３８】
また、マップマッチング部２４は、車両が中央分離帯のない第１の道路と中央分離帯のある第２の道路との変わり目の部分を走行しているときは、２本の第１の仮想リンクＶＬ１のうち第２の道路側の端部と、第２の道路に対応した２本の第２の道路リンクＲＬ２のうち第１の道路側の端部との間を交差なしにそれぞれ接続するように設定された第２の仮想リンクＶＬ２を用いて、自車位置をリンク上に修正表示するマップマッチング処理を行う。ここで、第１の仮想リンクＶＬ１のうち第２の道路側の端部と、一方通行路の第２の道路リンクＲＬ２のうち第１の道路側の端部との間の幅方向の位置のずれは、第１の道路リンクと第２の道路リンクとの間の幅方向の位置のずれと比べて十分に小さくなっている。そのため、その間を結んだ第２の仮想リンクの角度に対する車両位置マークの向きのずれは少なくなり、第２の仮想リンクと実際の道路との形状差も小さくなっている。これにより、いわゆるカニ走りやマップマッチングミスの発生を抑止することができるようになる。
【００３９】
なお、上記実施形態では、道路幅から得られる上下線の各中心線を第１の仮想リンクＶＬ１に設定する例について説明したが、必ずしも中心線である必要はない。要は、上り線の道路幅内に第１の仮想リンクＶＬ１を１本設定し、下り線の道路幅内に第１の仮想リンクＶＬ１を１本設定すれば良い。ただし、極端に中心線から外れた位置より、中心線に近い位置の方が好ましい。
【００４０】
また、上記実施形態では、道路幅に応じて上下線のそれぞれに第１の仮想リンクを１本ずつ設定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上下線のそれぞれに車線数に応じた数だけ第１の仮想リンクを設定するようにしても良い。
【００４１】
また、上記実施形態で説明した仮想道路リンク生成処理は、常に行っても良いし、そうでなくても良い。例えば、立体表示モードや市街地図表示モードなどが設定されていて道路形状が詳細に表示されるときにのみ、上述の仮想道路リンク生成処理を行うようにしても良い。
【００４２】
その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、道路リンクの位置と車両位置と照合して車両位置を道路リンク上に修正するマップマッチング機能を有するナビゲーション装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態のナビゲーション装置によって設定される仮想リンクを示す図である。
【図２】本実施形態によるナビゲーション装置の構成例を示す図である。
【図３】本実施形態による接続ノードテーブルおよびリンクレコードの構成例を示す図である。
【図４】本実施形態による車線幅情報の構成例を示す図である。
【図５】従来の道路リンクを示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
２２  地図情報メモリ
２４  マップマッチング部
２９  車両位置マーク発生部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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