(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の航行パラメータ及び複数の人工衛星から送信された測位用のデータのうちの少なくとも１に基づいて前記車両の現在位置を示すデータを出力する現在位置検出手段と、
道路上の１経路を示す道路データを含む地図データを記憶した記憶手段と、
前記現在位置検出手段の出力データに対して前記地図データに含まれる道路データを用いたマップマッチング処理を施して前記車両の現在位置を決定するマップマッチング処理手段と、
前記車両が曲がった移動状態を検出する移動状態検出手段と、を備えたナビゲーション装置であって、
前記地図データは、駐車場の出入口が面するとともに複数の車線を有する道路には、前記１経路の他に前記駐車場の出入口に近い車線に対応した経路を示す付加道路データを含み、
前記マップマッチング処理手段は、前記移動状態検出手段によって前記車両が前記複数の車線を有する道路から前記駐車場へ曲がった移動状態が検出されたときには、前記現在位置検出手段の出力データに対して前記付加道路データを用いたマップマッチング処理を施して、前記駐車場の出入口に近い車線を前記車両が走行したとして前記車両の現在位置を決定することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
前記マップマッチング処理手段は、前記移動状態検出手段によって前記車両が前記駐車場から前記複数の車線を有する道路へ曲がった移動状態が検出されたときには、前記現在位置検出手段の出力データに対して前記付加道路データを用いたマップマッチング処理を施して、前記複数の車線を有する道路における前記車両の現在位置を決定することを特徴とする請求項１記載のナビゲーション装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、車両の現在位置を検出するナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地図の道路上の各点を数値化して得られる道路データを含む地図データをＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に記憶しておき、車両の現在位置及び進行方位を各種センサを用いて検出しつつその現在位置を含む一定範囲の地域の地図データ群を記憶媒体から読み出して車両の現在位置周辺の地図としてディスプレイ上に映し出すとともに、その地図上に車両の現在位置及び進行方位を示す自車位置を自動表示させるナビゲーション装置は既に知られている。
【０００３】
かかる従来のナビゲーション装置では、車両の加速度や角速度等の航行パラメータを測定するために装置本体に設けられた加速度センサや角速度センサ等の外部からの情報上の支援を受けない自立センサを用いる自立航法と、複数の人工衛星から送信された測位用のデータを受信するＧＰＳ(Global Positioning System)装置を用いるＧＰＳ航法とがあり、自立航法及びＧＰＳ航法は共に長所及び短所を有するのでそれら航法による各測定データを比較して用いるハイブリッド航法が一般的に採用されている。
【０００４】
また、自立航法又はＧＰＳ航法で得られた車両の現在位置の精度を向上させるために、車両が走行中においては地図データにおける道路から外れた車両の現在位置が検出された場合には道路上に車両の現在位置を移動させるというマップマッチング技術も採用されている（例えば、特開平１０−３０７０３７号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかるマップマッチングの処理では、記憶装置に予め記憶された地図データが用いられ、その地図データにはマップマッチングのために道路上の位置が示されている。自立航法又はＧＰＳ航法で得られた車両の現在位置を含む領域の地図データが記憶装置から読み出され、その読み出しの地図データの道路上の位置とその得られた車両の現在位置とが比較される。しかしながら、車両の走行状態や走行場所によってはその地図データに示された道路上の位置が現実の道路上の走行位置からは適切ではなかったり、地図データ自体が存在しないことがあるで、車両の現在位置を高精度で決定することができい場合があるという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、マップマッチング処理によって車両の現在位置を高精度で決定することができるナビゲーション装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のナビゲーション装置は、車両の航行パラメータ及び複数の人工衛星から送信された測位用のデータのうちの少なくとも１に基づいて車両の現在位置を示すデータを出力する現在位置検出手段と、道路上の１経路を示す道路データを含む地図データを記憶した記憶手段と、現在位置検出手段の出力データに対して地図データに含まれる道路データを用いたマップマッチング処理を施して車両の現在位置を決定するマップマッチング処理手段と、車両が曲がった移動状態を検出する移動状態検出手段と、を備えたナビゲーション装置であって、地図データは、駐車場の出入口が面するとともに複数の車線を有する道路には、１経路の他に駐車場の出入口に近い車線に対応した経路を示す付加道路データを含み、マップマッチング処理手段は、移動状態検出手段によって車両が複数の車線を有する道路から駐車場へ曲がった移動状態が検出されたときには、現在位置検出手段の出力データに対して付加道路データを用いたマップマッチング処理を施して、駐車場の出入口に近い車線を車両が走行したとして車両の現在位置を決定することを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は本発明による車載ナビゲーション装置の概略構成を示している。この車載ナビゲーション装置は、図１に示すようにＧＰＳ(Global Positioning System)装置１、速度センサ２、角速度センサ３、加速度センサ４、地図データ記憶装置５、操作部６、表示部７及び制御回路８から構成される。ＧＰＳ装置１はＧＰＳ用のアンテナ１ａに接続され、アンテナ１ａにて人工衛星から送信された電波を受信し、その受信信号に基づいて現在の自車位置及び進行方位を含むＧＰＳ自車位置データを演算して検出する。速度センサ２、角速度センサ３及び加速度センサ４は自車位置及び進行方位を外部から情報を得ることなく検出するための自立センサである。速度センサ２は車両の車速を検出する。角速度センサ３は車両の角速度を検出する。加速度センサ４は車両の加速度を検出する。
【００１０】
地図データ記憶装置５はＤＶＤ等の記録媒体のドライブ装置からなり、記録媒体に予め記録された地図データ等の情報データを読み出す。地図データには道路上の１経路を示す道路データが含まれる他、駐車場の範囲、その駐車場内の走行道路（コース）及び各車両が駐車すべきスペースのデータが含まれる。操作部６はユーザの操作入力を受け入れる部分である。表示部７は地図等の航行情報を表示する。
【００１１】
制御回路８は例えば、マイクロコンピュータからなり、ＧＰＳ装置１、速度センサ２、角速度センサ３、加速度センサ４、地図データ記憶装置５、操作部６及び表示部７に接続され、ナビゲーション装置全体を制御する。
制御回路８は、所定期間毎に、ＧＰＳ装置１、速度センサ２、角速度センサ３及び加速度センサ４の各センサ出力に応じて車両の現在位置及び進行方位を得て、表示部７に車両の現在位置の周辺地図を表示させると共にその地図上の現在位置に進行方位を示す自車マークを表示させる自車位置表示動作を実行する。次に、その自車位置表示動作についてフローチャートに従って説明する。
【００１２】
制御回路８は、図２に示すように、先ず、フラグＦが“１”に等しいか否かを判別する（ステップＳ１）。このフラグＦは、車両の現在位置が駐車場内である場合に“１”に後述のステップＳ７において設定され、一方、車両の現在位置が駐車場以外でＧＰＳ装置１によって車両の現在位置が正確に検出される場合に後述のステップＳ１３において“０”に設定される。なお、フラグＦの初期値は“０”である。
【００１３】
ステップＳ１の判別結果がＦ＝０であるならば、ＧＰＳ装置１からＧＰＳ自車位置データを取得する（ステップＳ２）。また、自立センサによる自立自車位置データを取得する（ステップＳ３）。制御回路８はこの自車位置表示動作とは別に所定の周期で速度センサ２、角速度センサ３及び加速度センサ４から得られる車両の速度、角速度及び加速度に応じて車両の現在位置及び進行方位からなる自立自車位置データを算出し、それを内部メモリ（図示せず）保持するので、その保持された自立自車位置データをステップＳ３では読み出す。
【００１４】
制御回路８は、ステップＳ３の実行後、ＧＰＳ自車位置データと自立自車位置データとから修正自車位置データを決定し（ステップＳ４）、更に、修正自車位置データの現在位置については道路上にマップマッチング処理を行う（ステップＳ５）。ステップＳ４ではＧＰＳ自車位置データと自立自車位置データとを混合して修正自車位置データとして車両の現在位置及び進行方位を定めることが行われる。この混合方法については、特開平９−２９７０３０号公報や特開平１０−３０７０３６号公報に開示されているので、ここでの詳細な説明は省略する。ステップＳ５では、地図データ記憶装置５から現在位置周辺の地図データを読み出し、現在位置がその地図データから得られる道路上に位置していない場合には修正自車位置データの現在位置が強制的に地図上の位置に変更される。道路上に位置している場合には修正自車位置データの現在位置がそのまま維持される。
【００１５】
制御回路８は、ステップＳ５で定めた車両の現在位置が駐車場の範囲内に位置するか否かを地図データ記憶装置５の地図データから判別する（ステップＳ６）。車両の現在位置が駐車場の範囲内に位置する場合には、フラグＦを“１”に等しくさせる（ステップＳ７）。そして、ステップＳ９に進む。
ステップＳ６の判別結果が車両の現在位置が駐車場の範囲外である場合には、表示部７に現在位置（ステップＳ５で決定された現在位置）を含む地図を表示させ、また、その地図に現在位置を矢印形の自車マークを進行方位に向けて表示させる（ステップＳ８）。
【００１６】
一方、ステップＳ１の判別結果がＦ＝１であるならば、車両の現在位置が駐車場内か或いは車両は駐車場外に出たけれどもＧＰＳ装置１によって車両の現在位置が正確に検出される状態ではない場合である。よって、このＦ＝１の場合には、制御回路８は自立センサによる自立自車位置データを取得する（ステップＳ９）。このステップＳ９は上記のステップＳ３と同一である。
【００１７】
制御回路８は、ステップＳ９の実行後、自立自車位置データの現在位置については道路上にマップマッチング処理を行う（ステップＳ１０）。ステップＳ１０では、地図データ記憶装置５から現在位置周辺の地図データを読み出し、現在位置がその地図データから得られる道路上に位置していない場合には自立自車位置データの現在位置が強制的に地図上の位置に変更される。道路上に位置している場合には自立自車位置データの現在位置がそのまま維持される。
【００１８】
制御回路８は、ステップＳ１０で定めた車両の現在位置が駐車場の範囲外に位置するか否かを地図データ記憶装置５の地図データから判別する（ステップＳ１１）。車両の現在位置が駐車場の範囲外に位置する場合には、車両の現在位置が駐車場の範囲外にある状態で所定時間又は所定距離だけ走行したか否かを判別する（ステップＳ１２）。すなわち、車両が駐車場を出てから所定時間又は所定距離だけ走行したことが判別される。車両の現在位置が駐車場の範囲外にある状態で所定時間又は所定距離に亘って走行した場合には、フラグＦを“０”に等しくさせ（ステップＳ１３）、ステップＳ２に進む。
【００１９】
制御回路８は、ステップＳ１１で車両の現在位置が駐車場の範囲外ではないと判別した場合、又はステップＳ１２で車両の現在位置が駐車場の範囲外にある状態で所定時間又は所定距離だけ走行していないと判別した場合には、ステップＳ８に進んで表示部７に現在位置（ステップＳ１０で決定された現在位置）を含む地図を表示させ、また、その地図に現在位置を矢印形の自車マークを進行方位に向けて表示させる。
【００２０】
かかる自車位置表示動作においては、車両が駐車場に入る前の通常の走行中には、ＧＰＳ装置１によるＧＰＳ自車位置データ、自立センサ（速度センサ２、角速度センサ３及び加速度センサ４）による自立自車位置データ及びマップマッチング処理により現在位置が決定される。一方、車両が駐車場に入って駐車場内を走行中には、ＧＰＳ装置１によるＧＰＳ自車位置データは無視され、自立センサによる自立自車位置データ及びマップマッチング処理により現在位置が決定される。駐車場内を走行中には、ＧＰＳ装置１によるＧＰＳ自車位置データを用いるよりも自立センサによる自立自車位置データに対してマップマッチング処理を施した方が正確な現在位置を検出することができる。更に、車両が駐車場から出ても所定時間又は所定距離だけ走行するまではＧＰＳ装置１によるＧＰＳ自車位置データは正確ではないので、自立センサによる自立自車位置データ及びマップマッチング処理により現在位置が決定される。
【００２１】
マップマッチング処理において道路上の位置を示す道路データは、制御回路８によって繰り返し実行される道路データ選択動作において選択決定される。
制御回路８は、道路データ選択動作において図３に示すように、現在位置に対応した地域の地図データを記録媒体から地図データ記憶装置５を介して読み出す（ステップＳ２１）。ここでの現在位置は自車位置表示動作で前回設定された現在位置でも良いし、ＧＰＳ自車位置データ又は自立センサによる最新の自立自車位置データの現在位置でも良い。
【００２２】
地図データの現在位置に対応した箇所には付加道路データがあるか否かを判別する（ステップＳ２２）。後述するが、例えば、現在位置が道路上に位置している場合には、道路によっては道路中央に対応した通常の道路データと左折や右折用の道路に対応したサブ道路データが付加道路データとして備えられている。
地図データの現在位置に対応した箇所に付加道路データがない場合には、地図データ中の通常の道路データを優先使用する（ステップＳ２３）。一方、付加道路データが存在する場合には、車両が曲がったことが検出されたか否かを判別する（ステップＳ２４）。すなわち、車両が例えば、右折又は左折したならば、そのことがＧＰＳ自車位置データ又は自立センサによる最新の自立自車位置データの進行方位から判別されるのである。車両が曲がっていない場合には、ステップＳ２３に進んで地図データ中の通常の道路データを優先して使用する。一方、車両が曲がった場合には、付加道路データを優先して使用する（ステップＳ２５）。
【００２３】
制御回路８は、ステップＳ２３又はＳ２５の実行後、車両の現在位置が駐車場内であるか否かを判別する（ステップＳ２６）。この判別はステップＳ６と同様であるが、後述するように駐車場の領域を示す外形ポリゴンを利用して判別することができる。車両の現在位置が駐車場内である場合には、車両が他の階層に移動したか否かを判別する（ステップＳ２７）。複数の階層からなる立体駐車場の場合には、複数の階層各々によって地図データが異なることがあるので、ステップＳ２７では車両が存在する階層が他の階層に変化したことが判別される。階層間移動の判別方法については後述する。駐車場における車両が他の階層に移動した場合には、その新たな階層に対応した階層データの道路データを優先使用する（ステップＳ２８）。一方、ステップＳ２６で車両が駐車場内にいないと判別した場合、又はステップＳ２７で車両が今までの階層のままで変化していないと判別した場合には、ステップＳ２３で設定された通常の道路データがそのまま優先使用される。
【００２４】
制御回路８は、ステップＳ２７の階層間移動判別動作においては図４に示すように、先ず、傾斜フラグＦ１が１に設定されていか否かを判別する（ステップＳ３１）。傾斜フラグＦ１は後述のステップＳ３３で１に等しくされるが、その初期値は０である。Ｆ１＝０ならば、現在位置では傾斜道路についての傾斜データが得られるか否かを判別する（ステップＳ３２）。地図データ記憶装置５から読み出される地図データのうちの道路の分岐箇所のデータには進行可能な道路に傾斜がある場合にはその傾斜角度を示す傾斜データが含まれている。よって、地図データから現在位置に対応して傾斜データが得られた場合には進行可能な道路のうちのいずれかの道路に傾斜した道路が存在することになる。
【００２５】
現在位置ではデータ記憶装置５から傾斜道路についての傾斜データが得られない場合には、傾斜フラグＦ１を０に等しくさせる（ステップＳ３３）。現在位置で傾斜道路についての傾斜データが得られた場合には、傾斜フラグＦ１を１に等しくさせ（ステップＳ３４）、図示しない走行距離の計測カウンタの計測を開始させる（ステップＳ３５）。ステップＳ３５では現在位置で傾斜道路についての傾斜データが得られてからの車両の走行距離を計測するために、計測カウンタの計測値を初期値（例えば、０）から計時することが行われる。そのカウンタは速度センサ２から得られる車速とクロックとに基づいた走行距離の計測を行うが、ハード的に構成しても良いし、プログラムによって形成しても良い。
【００２６】
制御回路８は、ステップＳ３５の実行後、上記のカウンタによる走行距離が基準距離Ｄに達したか否かを判別する（ステップＳ３６）。走行距離が基準距離Ｄに達した場合には、現在位置における道路の実測傾斜角度と傾斜データの傾斜角度との差が所定角度Ａ１以下であるか否かを判別する（ステップＳ３７）。現在位置における道路の実測傾斜角度は加速度センサ４によって検出された車両の加速度に基づいて制御回路８において算出される。この傾斜角度算出はステップＳ３７の実行時に実行しても良いし、この階層検出動作とは別に行っても良い。
【００２７】
実測傾斜角度の算出については、例えば、特開平１０−２５３３５２号公報に開示されているように、車両に加わる進行方向の加速度Ｇｃを加速度センサ４によって検出し、車両の移動距離を速度センサ２の出力信号に基づいて得てそれを２回微分して車両の移動に伴う加速度Ｇｂを求めることが行われる。更に、加速度Ｇｃから加速度Ｇｂをベクトル的に減算して重力加速度Ｇの車両の進行方向成分の加速度Ｇａを算出することが行われる。すなわち、Ｇａ＝Ｇｃ−Ｇｂである。この算出した加速度Ｇａと重力加速度Ｇとを用いて次式(1)から傾斜角度θが実測傾斜角度として算出される。
【００２８】
θ＝sin-1(|Ｇａ|／|Ｇ|)    ……(1)
実測傾斜角度と傾斜データの傾斜角度との差が所定角度Ａ１より大きい場合には、計測カウンタによる基準距離Ｄだけの走行距離の計測を再度開始させる（ステップＳ３８）。一方、実測傾斜角度と傾斜データの傾斜角度との差が所定角度Ａ１以下ならば、計測カウンタによる走行距離の計測を停止させ（ステップＳ３９）、フラグＦ１を０に等しくし（ステップＳ４０）、車両は次の階層に移動しつつあるとしてステップＳ２８に進んで現在位置に対応した地図データを次の階層の地図データに切り換えて道路データを選択する。すなわち、ステップＳ２８が実行された場合には、上記の自車位置表示動作のステップＳ５又はＳ１０で行われるマップマッチング処理で使用される地図データが変更されるのである。
【００２９】
制御回路８は、ステップＳ３６において走行距離が基準距離Ｄに達していないと判別した場合、又はステップＳ３８において走行距離の計測を再度開始させた場合には、実測傾斜角度が基準傾斜角度Ａ以上であるか否かを判別する（ステップＳ４１）。実測傾斜角度が基準傾斜角度Ａ以上である場合にはステップＳ２８に進んで車両は次の階層に移動しつつあるとして現在位置に対応した地図データを次の階層の地図データに切り換えて道路データを選択する。
【００３０】
かかる道路データ選択動作においては、図５に示すように駐車場の出入口が複数の車線（図示せず）を有するような大きな道路に面している場合に道路中央に対応した通常の道路データによる経路の他に右折用の道路に対応した付加道路データによる経路が備えられている。図６は地図データ記憶装置５から読み出される地図データに含まれる道路データと付加道路データとを例示している。図６においてＤＡ０〜ＤＡｎは道路データを形成する各位置座標を示し、ＤＡ’２〜ＤＡ’６はＤＡ２〜ＤＡ６に対応した付加道路データを形成する各位置座標を示す。
【００３１】
車両が駐車場に入るためには、図５に点線で示すように付加道路データの経路に沿って走行して右折して駐車場に進入する経路を採ることが通常であるので、道路データを利用してマップマッチング処理を行うと、右折後の走行距離に誤差が生じてしまうが、付加道路データを利用してマップマッチング処理を行うと、右折後の駐車場入口までの走行距離又はその駐車場内における走行距離に対する誤差を減少させることができる。また、駐車場から大きな道路に出る場合にも道路道路データを利用してマップマッチング処理を行うと、駐車場から出た後における走行距離に対する誤差を減少させることができる。
【００３２】
駐車場が複数の階層からなる立体駐車場の場合には、図７に示すように階層毎に道路データを含む階層データ（地図データ）を備えることにより、駐車場のいずれの階層を走行していてもその階層を検出してその階層に対応した地図データのを用いてマップマッチング処理が行われる。よって、図８(a)及び(b)に示すように地下２階と地下３階とでは異なる駐車スペースの配置であると、地下２階から地下３階に連絡する通路を走行して地下３階に下た場合に例えば、構内道路以外の壁で示された部分を走行していることになるというような不具合を回避させることができる。
【００３３】
立体駐車場では図９に示すように最大傾斜角度で例えば、６〜９度の短く急傾斜の道路が各階層を繋ぐ連絡通路として形成されている。このように立体駐車場の傾斜道路の場合には、走行道路の傾斜データを検出した時点Ｔ１から基準距離Ｄを走行した時点で実測傾斜角度とデータの傾斜角度と差が所定角度Ａ１以下であることが判断される。よって、同一階層を走行するための走行道路と上階層への連絡通路とが隣接して配置された立体駐車場において、その連絡通路を走行している場合にその連絡通路へのマップマッチング処理を早急に行うことができる。
【００３４】
また、ステップＳ２６においては車両の現在位置が駐車場内であるか否かの判別を行うが、これは、駐車場内で何らかの要因により、階層を間違って判別した場合や現在位置及び進行方位にずれが生じた場合に駐車場外の一般道路にマップマッチングできなくなることを防止するためである。駐車場内の範囲を外形ポリゴンとてデータ化しておき、駐車場内の構内道路へのマップマッチングができなくなった場合に、外形ポリゴンの内外判定を行うことにより駐車場外の一般道路へのマップマッチングを行うかを判定することができる。
【００３５】
なお、上記した実施例においては、示していないが、料金所のように道路が複数のレーンに分かれる場所では全てのレーンの道路データを保有することにより、車両が走行するレーンを認識させて表示することもできる。また、上記した実施例においては、屋内施設として立体駐車場や地下駐車場等の構内道路を有する駐車場の場合について説明したが、これに限定されない。
【００３６】
また、上記した実施例においては、自立センサとして速度センサ２、角速度センサ３及び加速度センサ４を示しているが、これに限定されない。地磁気センサ等の他のセンサを自立センサとしても良い。
【００３７】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、マップマッチング処理によって車両の現在位置を高精度で決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車載ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の装置中の制御回路による自車位置表示動作を示すフローチャートである。
【図３】図１の装置中の制御回路による道路データ選択動作を示すフローチャートである。
【図４】図１の装置中の制御回路による階層間移動判別動作を示すフローチャートである。
【図５】道路上の道路データの経路位置と付加道路データの経路位置とを示す図である。
【図６】道路データと付加道路データとの関係を示す図である。
【図７】階層毎の地図データを示す図である。
【図８】地下２階及び地下３階各々の地図データが示す地図を示す図である。
【図９】立体駐車場の階層間連絡道路における階層移動判断時点を示す図である。
【符号の説明】
１  ＧＰＳ装置
２  速度センサ
３  角速度センサ
４  加速度センサ
５  地図データ記憶装置
８  制御回路
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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