(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の位置及び車両の方位と道路地図データとのマッチングに基づいて、車両の現在位置を特定の道路上に検出する車両用位置検出装置であって、
前記道路地図データに、一般道路と高速道路との区別が設けられており、
車両の走行速度を検出する速度検出手段と、演算手段とを備え、
前記演算手段が、前記速度検出手段の検出信号に基づいて一定周期ごとに車両の停止率を求め、この停止率に基づいて、走行道路を特定するのに一般道路の走行を優先して判断するか、高速道路の走行を優先して判断するかを決定するものであり、
前記演算手段は、停止率を求めた周期が過去のものになるほど停止状態を考慮する重みを少なくすることを特徴とする車両用位置検出装置。
【請求項２】
過去一定期間より前の停止状態は考慮しないものであることを特徴とする請求項１記載の車両用位置検出装置。
【請求項３】
平滑係数をα（０＜α＜１）で表わすと、前記停止率は、現在の走行状態を示す係数ｋに（１−α）をかけ、一周期前の停止率にαをかけたものを足すことによって得られることを特徴とする請求項１記載の車両用位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の位置及び車両の方位と道路地図データとのマッチングに基づいて、車両の現在位置を特定の道路上に検出する車両用位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高速道路と一般道路が平行して設けられている場合、車両がどちらの道路を走行しているのか判断しにくいことがある。例えば、一般道路から料金所を通って高速道路に入るときと、そのまま一般道路を続けて走行しているときとで、走行軌跡がほとんど変わらない場合である。
【０００３】
このように高速道路と一般道路が平行して設けられている道路において、車両用位置検出装置がミスマッチを起こす可能性がある。
そこで、従来では、車両が一定時間以上一般道路の規制速度より速い速度で走行している場合は、車両の現在位置を最も近い高速道路上のリンクにマッチさせることが提案されている（特開平５−１５７５７５号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、一般道路の規制速度を基準として高速道路か一般道路かの識別を行うと、車両が一般道路を、規制速度を超過して走行すれば、一般道路走行中に高速道路へのミスマッチが頻発することになる。
したがって、高速道路と一般道路とが併走している場所において、高速道路と一般道路を区別する精度のよいパラメータを用いて道路の識別を行うことのできる車両用位置検出装置が求められていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両用位置検出装置は、道路地図データに、一般道路と高速道路との区別が設けられており、車両の走行速度を検出する速度検出手段と、演算手段とを備え、前記演算手段が、前記速度検出手段の検出信号に基づいて一定周期ごとに車両の停止率を求め、この停止率に基づいて、走行道路を特定するのに一般道路の走行を優先して判断するか、高速道路の走行を優先して判断するかを決定するものであり、前記演算手段は、停止率を求めた周期が過去のものになるほど停止状態を考慮する重みを少なくするものである。
この構成であれば、車両の過去にどのくらい車両が停止したのかの度合いに基づいて、一般道路の走行を優先して判断するか、高速道路の走行を優先して判断するかを決定する。ただし、停止率を求めた周期が過去のものになるほど停止状態を考慮する重みを少なくしている。
【０００６】
ここで、過去一定期間より前の停止状態は考慮しない（重みを０にする）こととしてもよい（請求項２）。
【０００７】
本発明によれば、高速道路を走行していると信号がないため、通常は停止率が低く、一般道路を走行していると通常は信号待ちなどで停止率が高いとの事実に基づくものである。したがって、高速道路と一般道路との併走路において、いずれの道路を走行しているのか、従来のマッチング手法では判断が付きにくい場合でも、速やかに判断し、ドライバを誘導案内することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の車両用位置検出装置の一実施形態を示すブロック図である。車両用位置検出装置は、走行距離検出部１と、走行方向検出部２と、所定範囲の道路地図データを予め格納してある道路地図メモリ３と、両検出部１，２から出力される走行距離検出信号、走行方向検出信号、道路地図メモリ３に格納されている道路地図データ、およびマッチング評価部６から出力される評価データに基づいて推定位置を算出する推定位置算出部４と、前記道路地図メモリ３に格納されている道路地図データと前記推定位置算出部４から出力される位置データとを入力として対象リンクを抽出する対象リンク抽出部５と、対象リンク抽出部５により抽出された対象リンクに対して所定の大小関係を評価し、現在位置を出力するマッチング評価部６とから構成されている。
【０００９】
さらに詳細に説明すると、前記走行距離検出部１は、例えば、車輪の回転を検出する磁気センサを有し、磁気センサからの出力正弦波信号の波数をカウントすることにより車輪の回転数を得、カウントデータに対して、乗算器により車輪の外周を示す所定の定数を乗算することにより単位時間あたりの走行距離を算出する構成のもの、いわゆる車輪速センサであればよいが、それ以外に、他の公知の構成のものでも使用できる。
【００１０】
前記走行方向検出部２は、例えば、単位時間当たりの回転角度データを出力するジャイロが使用可能である。このジャイロの例として、振動ジャイロ、光ファイバジャイロ、差動型車輪速センサがあげられる。また、地磁気の水平分力を検出する地磁気センサを使用することもでき、地磁気センサと前記ジャイロとの組み合わせを採用することも可能である。
【００１１】
前記道路地図メモリ３は、所定範囲にわたる道路地図データが予め格納されているものであり、半導体メモリ、カセットテープ、ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−ＲＯＭなどが使用可能である。
前記道路他図データは、道路地図（高速自動車国道、自動車専用道路、国道、都道府県道、市町村道、その他の生活道路を含む。）をメッシュ状に分割し、各メッシュ単位でノードの座標及び隣接ノードへのポインタからなる。国道以上の道路については全国的に閉じたネックワークが形成されている。本明細書では便宜上、前記道路のうち、高速自動車国道、自動車専用道路等を「高速道路」といい、国道、都道府県道、市町村道、その他の生活道路等を「一般道路」という。
【００１２】
前記メッシュは、縦横の距離を、例えば約１km×１kmとした正方形状になっている。
前記ノードとは、一般に、道路の交差点や折曲点を特定するための座標位置のことであり、交差点を表すノードを交差点ノード、道路の折曲点（交差点を除く）を表すノードを補間点ノードという。
【００１３】
ここで、前記道路地図データの構造を例示すると、当該メッシュ内のノードごとに道路種別（高速道路と一般道路との区別のことをいう）、ノード座標が記憶されており、そのノードを始端ノードとする終端ノードへのポインタが記憶されている。
始端ノードと終端ノードをつないだものがリンクであって、道路の形に沿った方向付きの折れ線となる。
【００１４】
推定位置算出部４は、走行距離検出部１から出力される距離データΔｄ、及び前記走行方向検出部２から出力される方位データθに基づいて、前記距離の東西方向成分Δｘ（＝Δｄ× cosθ）、及び南北方向成分Δｙ（＝Δｄ× sinθ）を算出し、従前の推定位置データ（Ｐｘ′，Ｐｙ′）に対して前記各成分Δｘ，Δｙを加算することにより、現在の推定位置データ（Ｐｘ，Ｐｙ）を算出する。
【００１５】
また、従前の推定位置データが有している可能性がある限界誤差（距離誤差、方位誤差、および道路地図の誤差を含む）の範囲に対して車両の走行分に対応する限界誤差の増加分を加算することにより現在の粋いて位置データが有している可能性がある限界誤差の範囲を算出する。
この限界誤差範囲は、一般には楕円の形状を有するが、楕円でなく、矩形など他の形状としてもよい。
【００１６】
前記対象リンク抽出部５は、前記限界誤差範囲にあるリンクであって、車両の方位の近い方位を有するリンクを抽出する。
前記マッチング評価部６は、これらのリンクを対象にして、地図マッチング処理を行う。この地図マッチング処理の方法は、公知であるので（例えば特開平９−２２９６９８号公報参照）、ここでの詳しい説明は省略するが、簡単にいうと、車両の推定方位とリンク方位との方位差（以下「相関度」という）が小さな１本又は複数本のリンクを決定し、この決定されたリンクに対して、車両からリンクに下ろした垂直距離の時間変化（以下「補正値」という）が最小のリンクを決定し、車両の現在位置をこのリンクの上に置く。このとき、決定されなかった他のリンクに対する前記相関度や補正値のデータは、しきい値よりも大きくなれば削除するが、それまでは走行中メモリに保存しておく。
【００１７】
以下、本発明に関係する部分を説明する。マッチング評価部６は、前記決定されているリンク及び走行中保存されているリンク（以下まとめて「候補リンク」という）の道路種別を調べて、候補リンクに一般道路と高速道路とが混在するならば、一定のアルゴリズムに従って、どちらの道路を優先するか判断する。
以下、この判断アルゴリズムを、フローチャート（図２）に沿って説明する。
【００１８】
マッチング評価部６は、走行距離検出部１から送られてくるパルスデータに基づいて車速を計算し(ステップＳ１)、車速が０に近い一定の値（例えば2km/h）未満であれば係数ｋを０に設定し、車速が前記一定の値以上であれば係数ｋを１００に設定する(ステップＳ２−Ｓ４)。
そして、停止率を求める(ステップＳ５)。具体的には、一周期前の停止率をｒold、平滑係数をα（０＜α＜１）とすると、現在の停止率ｒnewを式
ｒnew＝ｋ（１−α）＋ｒold ・α
により求める。この式によれば、０＜α＜１なので、過去の情報の重みは過去になればなるほど小さくなっている。過去の情報をどの程度重視するかは、αの値に依存する。すなわち、αが１に近いほど過去の情報を重視することになる。
【００１９】
なお、上の式に限定されるわけではなく、上の式以外にも、いろいろな式が考えられる。例えば、現在の状態および過去の何周期かの停止率の重み付け平均をとって現在の停止率とすることもできる。重みは、一様に設定してもよく、過去になるほど小さくなるように設定してもよい。
候補リンク内に一般道路と高速道路とが共存するかどうか調べ(ステップＳ６)、共存するならば、停止率ｒnewが一定のしきい値Ｔgrよりも大きいかどうか判定する(ステップＳ７)。しきい値Ｔgrよりも大きいならば、一般道路を走行している可能性が高いとして一般道路を優先的に選択する(ステップＳ９)。
【００２０】
停止率ｒnewがしきい値Ｔgrよりも小さいときは、ステップＳ８に進み、停止率ｒnewが別のしきい値Ｔhw（Ｔhw＜Ｔgr）より小さいかどうか調べる。しきい値Ｔhwよりも小さければ高速道路を優先的に選択する(ステップＳ１０)。
しきい値Ｔhwよりも大きな場合、つまりＴhw＜ｒnew＜Ｔgrの場合は、一般道路を走行しているか高速道路を走行しているか、即時に判断できないので、判断を保留する。
【００２１】
そして、ｒnewをｒoldに置き換えて、次の処理サイクルに入る(ステップＳ１１からステップＳ１)。
前記「一般道路を優先的に選択する」とは、具体的には、いろいろな処理方法が考えられるが、例えば、(1)高速道路のリンクを候補道路の中から削除する、(2) 高速道路のリンクの相関度又は補正値のデータに一定値を追加して、候補から除外されやすくする、などの処理がある。
【００２２】
また前記「高速道路を優先的に選択する」とは、具体的には、いろいろな処理方法が考えられるが、例えば、(3)一般道路のリンクを候補道路の中から削除する、(4) 一般道路のリンクの相関度又は補正値のデータに一定値を追加して、候補から除外されやすくする、などの処理がある。
なお、本発明の実施は、以上の形態に限られるものではなく、本発明の範囲内において、種々の設計変更を施すことが可能である。
【００２３】
【実施例】
ナビゲーション装置（住友電気工業株式会社ＳＮＶ−ＡＤ１０）を搭載した車両を、高速道路と一般道路とが併走しているコースで走らせて、ミスマッチした１８コースについて、α＝0.99として各周期での停止率を計算した。
図３は、一般道路を走行しているときの、停止率のヒストグラムを示す。縦軸に頻度、横軸に停止率をとっている。折れ線は累積値を示す。このグラフから、一般道路を走行しているので停止率の高いケースが多いことがわかる。
【００２４】
図４は、高速道路を走行しているときの、停止率のヒストグラムを示す。縦軸に頻度、横軸に停止率をとっている。折れ線は累積値を示す。このグラフから、高速道路を走行しているので停止率の低いケースが多いことがわかる。
停止率の高い方のしきい値Ｔgrを例えば３６に設定し、低い方のしきい値Ｔhwを例えば４に設定すると、図３の場合は、停止率が３６以上のケースについて、ミスマッチを防ぐことができる。この停止率が３６以上のケース数は、全体に対して４６％にあたる。逆に、図４の場合で一般道へのミスマッチを確定させてしまうケースは、図４全体の４．８％にすぎない。
【００２５】
また、図４の場合は、停止率が４以下のケースについて、ミスマッチを防ぐことができる。この停止率が４以下のケース数は、全体に対して６１％にあたる。逆に、図３の場合で高速道路へのミスマッチを確定させてしまうケースは、図３全体の５．３％にすぎない。
したがって、いずれも高確率でミスマッチ率を改善することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明の車両用位置検出装置によれば、地図マッチング処理で従来の方法では、一般道路と高速道路とが併走している、一般道路を走行しているのか、高速道路を走行しているのか判断がつきにくかった場合でも、速やかに判断することができ、ドライバを正しく誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用位置検出装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】一般道路と高速道路とのいずれを優先するのかの判断アルゴリズムを説明するためのフローチャートである。
【図３】一般道路を走行しているときの、停止率のヒストグラムを示す図である。
【図４】高速道路を走行しているときの、停止率のヒストグラムを示す図である。
【符号の説明】
１  走行距離検出部
２  走行方向検出部
３  道路地図メモリ
４  推定位置算出部
５  対象リンク抽出部
６  マッチング評価部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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