(57)【要約】【課題】磁気センサの周囲の磁性体の影響により、磁気センサを用いた走行方位の検出の精度が悪化することを防ぎ、ＧＰＳ信号を受信できない場合であっても、磁気センサを用いて走行方位の検出を行うことにより、走行位置を正確に特定することができるナビゲーション装置を提供する。また、磁気センサの出力値から精度よく走行方位を算出する方位算出方法を提供する。【解決手段】ＧＰＳ信号を受信可能である場合は、ＧＰＳの位置情報及びジャイロセンサの出力値から走行方位を算出する。ＧＰＳ信号を受信不可能である場合は、磁気センサの出力値から方位算出テーブルを参照して走行方位を算出する。ＧＰＳの位置情報及びジャイロセンサの出力値から走行方位を算出した場合には、算出した走行方位及び磁気センサの出力値を磁気センサの算出テーブルの更新用データとして記録する。データが所定数蓄積された場合には、算出テーブルの更新を行う。【選択図】図４
2007093360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の位置に係る情報を取得する取得手段と、該取得手段が取得した情報に基づいて前記移動体の位置を特定する位置特定手段とを備えるナビゲーション装置において、
前記取得手段が取得した情報を基に前記移動体の方位を算出する第１の算出手段と、
検出した磁気量に応じた出力値を出力する磁気センサと、
該磁気センサの出力値から前記移動体の方位を算出するための対応情報を記憶する記憶手段と、
前記第１の算出手段が算出した方位及び前記磁気センサの出力値を対応付けて記録する記録手段と、
該記録手段が記録した方位及び出力値に基づいて前記記憶手段が記憶した対応情報を更新する更新手段と、
前記磁気センサの出力値及び前記記憶手段が記憶した対応情報に基づいて前記移動体の方位を算出する第２の算出手段と
を備え、
前記位置特定手段は、前記第１の算出手段及び／又は前記第２の算出手段が算出した方位に基づいて前記移動体の位置を特定するようにしてあること
を特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
前記記録手段は、前記第１の算出手段が算出した方位毎に、前記磁気センサから順次得られる出力値を平均化して記録するようにしてある請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項３】
前記更新手段は、前記磁気センサの所定の数の出力値を平均化した場合に、更新を行うようにしてある請求項２に記載のナビゲーション装置。
【請求項４】
角速度を検出するジャイロセンサを備え、
前記第１の算出手段は、前記取得手段が取得した情報及び前記ジャイロセンサの検出結果を基に、前記移動体の方位を算出するようにしてある請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載のナビゲーション装置。
【請求項５】
前記磁気センサは、一の方向についての磁気量を検出する第１センサと、前記一の方向に交差する方向についての磁気量を検出する第２センサとにより構成される請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載のナビゲーション装置。
【請求項６】
前記磁気センサは、装置本体と別のユニットに収容され、
前記装置本体及び前記ユニットを接続する接続手段を備える請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載のナビゲーション装置。
【請求項７】
移動体の方位を算出する方位算出方法において、
磁気センサが検出する磁気量に応じた出力値から前記移動体の方位を算出するための対応情報を記録しておき、
前記移動体の位置に係る情報を取得し、
取得した情報を基に前記移動体の方位を算出し、
前記磁気センサの出力値を取得し、
前記移動体の位置に係る情報から算出した方位毎に、前記磁気センサから順次得られる出力値を平均化して記録し、
前記磁気センサの所定の数の出力値を平均化した場合に、平均化した値に基づいて記憶しておいた前記対応情報を更新し、
前記磁気センサの出力値及び前記対応情報に基づいて前記移動体の方位を算出すること
を特徴とする方位算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の走行位置を特定するナビゲーション装置に関し、また、自動車の走行位置を特定する際に必要となる自動車の走行方位を算出する方位算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の走行位置を特定し、運転者が設定した目的地までの適切な経路を案内することができる自動車のナビゲーション装置が利用されている。ナビゲーション装置は、人工衛星から送信される電波を基に走行位置を特定するＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）を利用するものである。ＧＰＳ用の人工衛星は複数存在しており、ナビゲーション装置は複数の人工衛星からのＧＰＳ信号を受信し、受信したＧＰＳ信号の時間差を計測し、計測した時間差に基づいて自動車の走行位置を特定する。
【０００３】
また、ＧＰＳのみによる走行位置の特定では数十ｍ程度の誤差が生じるため、ナビゲーション装置は、ＧＰＳにより得られる走行位置と、ジャイロセンサにより検出される自動車の走行方位及び自動車の速度に応じて出力される車速パルスを検出することで得られる走行速度等の情報とを用いて地図データベースを照合し、最終的な走行位置を算出する。これは、所謂マップマッチングと呼ばれる処理であり、マップマッチング処理を行うことで自動車の正確な走行位置を特定することができる。
【０００４】
しかし、ＧＰＳ信号の時間差に基づく走行位置の特定は、絶対的な位置を得ることができるが、自動車が地下駐車場、トンネル又はビルの谷間等を走行している場合に、ＧＰＳ信号を安定して受信することができない虞がある。また、ジャイロセンサによる方位検出及び車速パルスによる速度検出は、自動車の走行状態に影響されずに安定した出力を得ることができるが、相対的な値を検出するものであるため、ＧＰＳによる絶対的な位置情報が得られない場合には、検出の精度が悪化する虞がある。
【０００５】
ナビゲーション装置がマップマッチング処理を行う場合、特に自動車の走行方位に関する情報は重要であり、微小な走行方位のずれであっても、ずれが生じたまま長い距離を走行した後には大きな位置のずれを生じさせるため、安定して精度よく走行方位の検出を行う必要がある。ＧＰＳによる絶対的な位置情報が得られない場合、相対的な値を検出するジャイロセンサによる走行方位の検出では、微小な誤差が時間が経過するにしたがって大きな誤差となるため、自動車の走行位置の特定精度を下げるという問題がある。しかし、自動車がＧＰＳの信号を受信できないまま走行を続ける状況はたびたび発生するため、このときには、ジャイロセンサのみで走行方位を検出しなければならず、ナビゲーション装置の信頼性を下げる要因となっていた。
【０００６】
相対的な走行方位ではなく、絶対的な走行方位を検出する手段として、磁気センサを用いる方法がある。磁気センサは、地球上の地磁気を検出することで、自動車の走行地点での絶対的な走行方位を検出することができるが、センサの周囲の磁性体による影響が検出結果に与える影響を無視することができないため、近年のナビゲーション装置においては、走行方位の検出に磁気センサを用いるものは少ない。
【０００７】
図６は、磁気センサの出力を示す模式図である。磁気センサは、一の方向（Ｘ方向）及びこれに直交する方向（Ｙ方向）の２つの方向に関する地磁気を検出し、検出結果として各方向毎に地磁気に応じた電圧値を出力するものであり、図６は磁気センサを３６０°回転させた場合の２つの出力値をグラフ化したものである。原点Ｏから２つの出力値で決まるグラフ上の一点へのベクトルが走行方向を示し、このベクトルとＹ軸との間の角度θを以下の式から算出することができる。
ｔａｎθ＝Ｘ／Ｙ
【０００８】
磁気センサの出力値は、周囲に磁性体による影響がない状態では、図６の一点鎖線に示す真円となる。しかし、実際には周囲の磁性体の影響により、磁気センサの出力値は図６の破線に示すような歪んだ環状をなす。このように、磁気センサは周囲の磁性体による影響を受けて精度が悪化するため、走行方位の検出にあまり用いられていなかった。
【０００９】
特許文献１においては、ＧＰＳにより得られる走行位置及び距離センサにより得られる走行距離から自動車の走行方位を算出し、算出された走行方位から磁気センサによる検出の基準値、即ち図６における原点Ｏの位置を補正することにより、周囲の磁性体による影響を軽減できるハイブリッド航法装置が提案されている。
【００１０】
また、特許文献２においては、地磁気センサにより得られる走行方位及びジャイロセンサにより得られる走行方位を加重平均して走行方位を算出し、更に、得られた走行方位及びＧＰＳより得られる走行方位を加重平均して最終的な走行方位を算出することで、周囲の磁性体による影響を軽減できる進行方位検出装置が提案されている。
【００１１】
また、特許文献３においては、磁気センサによる検出の基準値、即ち図６における原点Ｏの位置を補正し、更に、磁気センサの出力値を楕円補正して、最終的な磁気センサの出力値とし、この磁気センサの出力値とジャイロセンサにより得られる走行方位及びＧＰＳより得られる走行方位とを加重平均することで、周囲の磁性体による影響を軽減できる車両進行方位補正装置が提案されている。
【特許文献１】特開昭６２−１９１７１３号公報
【特許文献２】特開平５−２８８５５８号公報
【特許文献３】特開平５−２９７７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献２に記載の進行方位検出装置においては、ＧＰＳからの信号を受信できない場合には検出精度が悪化するという問題がある。また、特許文献１に記載のハイブリッド航法装置においては、磁気センサによる検出の基準値を補正しているが、周囲の磁性体による影響を受けた磁気センサの出力値は、図６の破線に示すように複雑に歪んだ環状をなすため、基準値の補正、即ち原点Ｏの位置の補正を行っても、大きな精度向上は望むことができない。また、特許文献３に記載の車両進行方位補正装置においては、基準位置の補正に加えて、磁気センサの出力値に楕円補正を行っているが、磁気センサの出力値は複雑に歪んだ環状をなすため、楕円による近似では補正に限界があり、大きな精度向上は望むことができない。
【００１３】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、磁気センサの出力値から自動車の方位を算出するために、出力値及び方位の対応関係を対応情報として記憶しておき、周囲の磁性体の影響及び走行状況等に応じて対応情報を更新し、更新された対応情報を用いて磁気センサの出力値から自動車の方位を算出する構成とすることにより、周囲の磁性体の影響により磁気センサを用いた走行位置の検出の精度が悪化することを防止できるナビゲーション装置を提供することにある。
【００１４】
また本発明の他の目的とするところは、ＧＰＳによる位置情報から算出された方位毎に、磁気センサの出力値を平均化して記録する構成とすることにより、ＧＰＳからの信号を受信可能であるときに、より精度のよい更新のための情報を収集することができ、対応情報をより精度よく更新できるナビゲーション装置を提供することにある。
【００１５】
また本発明の他の目的とするところは、磁気センサの出力値を所定の数以上平均化した場合に、平均化した値を基に対応情報の更新を行う構成とすることにより、対応情報をより精度よく更新できるナビゲーション装置を提供することにある。
【００１６】
また本発明の他の目的とするところは、ＧＰＳにより取得した位置情報とジャイロセンサによる相対的な方位とを基に走行方向を算出し、対応情報の更新に利用する構成とすることにより、対応情報をより精度よく更新できるナビゲーション装置を提供することにある。
【００１７】
また本発明の他の目的とするところは、交差する２つの方向について磁気量をそれぞれ検出する２つの磁気センサを用いる構成とすることにより、磁気センサによる方位の検出を精度よく行う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。
【００１８】
また本発明の他の目的とするところは、磁気センサを装置本体とは別のユニットに収容する構成とすることにより、周囲の磁性体による影響を受けにくく、磁気を精度よく検出できる位置に磁気センサを配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。
【００１９】
また本発明の他の目的とするところは、ＧＰＳによる位置情報から方位を算出し、この方位と磁気センサの出力値とを対応付けて記録し、複数の出力値の平均値を基に予め記憶しておいた対応情報を更新することにより、周囲の磁性体の影響に対して磁気センサの出力値を補正し、精度のよい走行方位を算出することができる方位算出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
第１発明に係るナビゲーション装置は、移動体の位置に係る情報を取得する取得手段と、該取得手段が取得した情報に基づいて前記移動体の位置を特定する位置特定手段とを備えるナビゲーション装置において、前記取得手段が取得した情報を基に前記移動体の方位を算出する第１の算出手段と、検出した磁気量に応じた出力値を出力する磁気センサと、該磁気センサの出力値から前記移動体の方位を算出するための対応情報を記憶する記憶手段と、前記第１の算出手段が算出した方位及び前記磁気センサの出力値を対応付けて記録する記録手段と、該記録手段が記録した方位及び出力値に基づいて前記記憶手段が記憶した対応情報を更新する更新手段と、前記磁気センサの出力値及び前記記憶手段が記憶した対応情報に基づいて前記移動体の方位を算出する第２の算出手段とを備え、前記位置特定手段は、前記第１の算出手段及び／又は前記第２の算出手段が算出した方位に基づいて前記移動体の位置を特定するようにしてあることを特徴とする。
【００２１】
本発明においては、磁気センサの出力値を基に予め記憶してある対応情報を参照して自動車の走行方位を算出する。対応情報により走行方向が決定されるため、周囲の磁性体による影響で複雑に歪んだ環状をなす磁気センサの出力値に合わせた精度のよい走行方向の算出を行うことができる。また、ＧＰＳによる方位情報とこれに対応する磁気センサの出力値とを記録し、これを基に対応情報の更新を行う。ＧＰＳによる走行方位の検出を行うことができるときに、正確な走行方位と磁気センサの出力値との対応関係を収集でき、これをもとに更新される対応情報の精度が高まる。
【００２２】
また、第２発明に係るナビゲーション装置は、前記記録手段が、前記第１の算出手段が算出した方位毎に、前記磁気センサから順次得られる出力値を平均化して記録するようにしてあることを特徴とする。
【００２３】
本発明においては、ＧＰＳによる走行方位毎に、磁気センサの出力値を平均化して記録しておく。複数の磁気センサの出力値が平均化されることにより、この値を基に更新される対応情報の精度がより高まる。
【００２４】
また、第３発明に係るナビゲーション装置は、前記更新手段が、前記磁気センサの所定の数の出力値を平均化した場合に、更新を行うようにしてあることを特徴とする。
【００２５】
本発明においては、ＧＰＳによる走行方位に対する磁気センサの出力値を所定回数以上平均化し、対応情報を更新するのに十分なデータを収集できた場合に対応情報の更新を行う。これにより、測定の誤差の影響を低減でき、より正確な対応情報の更新を行うことができる。
【００２６】
また、第４発明に係るナビゲーション装置は、角速度を検出するジャイロセンサを備え、前記第１の算出手段は、前記取得手段が取得した情報及び前記ジャイロセンサの検出結果を基に、前記移動体の方位を算出するようにしてあることを特徴とする。
【００２７】
本発明においては、ＧＰＳにより取得した位置情報とジャイロセンサにより得られる相対的な方位とを基に、走行方位を算出する。ＧＰＳにより得られる位置情報は絶対的な位置を示すものであるため、ＧＰＳとジャイロセンサとを組み合わせることにより正確な走行方位が算出できる。正確な走行方位を基に対応情報の更新を行うことで、対応情報を用いた磁気センサによる走行方位の検出の精度が高まる。
【００２８】
また、第５発明に係るナビゲーション装置は、前記磁気センサが、一の方向についての磁気量を検出する第１センサと、前記一の方向に交差する方向についての磁気量を検出する第２センサとにより構成されることを特徴とする。
【００２９】
本発明においては、２つの磁気センサを用いて交差する２つの方向について磁気量をそれぞれ検出し、走行方位を算出する。ＧＰＳの信号が受信できない状況であっても、２つの磁気センサの出力値を合わせることで簡単に二次元の絶対的な走行方位が得られ、走行方位を精度よく検出できる。
【００３０】
また、第６発明に係るナビゲーション装置は、前記磁気センサが、装置本体と別のユニットに収容され、前記装置本体及び前記ユニットを接続する接続手段を備えることを特徴とする。
【００３１】
本発明においては、磁気センサを装置本体とは別のユニットに収容し、自動車内の周囲の磁性体による影響を受けにくい位置に配する。自動車内のナビゲーション装置が配される場所の近くには、オーディオ装置又は自動車制御用の回路等が配されている場合が多く、これらにより磁気センサの精度が悪化する虞がある。このため、磁気センサを他の機器の影響の少ない場所に配することで、検出制度の悪化を防ぐことができる。
【００３２】
また、第７発明に係る方位算出方法は、移動体の方位を算出する方位算出方法において、磁気センサが検出する磁気量に応じた出力値から前記移動体の方位を算出するための対応情報を記録しておき、前記移動体の位置に係る情報を取得し、取得した情報を基に前記移動体の方位を算出し、前記磁気センサの出力値を取得し、前記移動体の位置に係る情報から算出した方位毎に、前記磁気センサから順次得られる出力値を平均化して記録し、前記磁気センサの所定の数の出力値を平均化した場合に、平均化した値に基づいて記憶しておいた前記対応情報を更新し、前記磁気センサの出力値及び前記対応情報に基づいて前記移動体の方位を算出することを特徴とする。
【００３３】
本発明においては、磁気センサの出力値を基に予め記憶してある対応情報を参照して走行方位を算出する。また、ＧＰＳによる位置情報から算出された走行方位と、磁気センサの出力値とを対応付けて記録しておく。このとき、ＧＰＳによる走行方位毎に、磁気センサから順次得られる出力値を平均化して記録する。平均化した出力値とＧＰＳによる走行方位の対応を基にして、対応情報を更新する。対応情報で走行方位が決定されるため、周囲の磁性体による影響で複雑に歪んだ環状をなす磁気センサの出力値に合わせた精度のよい方位算出を行うことができる。また、ＧＰＳによる走行方位の検出が行えるときに、正確な走行方位と磁気センサの出力との対応関係を対応情報の更新のためのデータとして収集できる。
【発明の効果】
【００３４】
第１発明による場合は、磁気センサの出力値を基に対応情報を参照して走行方位を算出する構成とすることにより、周囲の磁性体による影響で複雑に歪んだ環状をなす磁気センサの出力値を対応情報で補正して精度のよい走行方位の算出が行える。また、周囲の磁性体による影響に応じて対応情報の更新を行う構成とすることにより、対応情報の精度を高める事ができる。よって、ＧＰＳの信号を受信できない場所を自動車が走行している場合であっても、磁気センサを用いて精度のよい走行方位検出を行うことができ、ナビゲーション装置の信頼性を高める事ができる。
【００３５】
また、第２発明による場合は、ＧＰＳによる位置情報から算出された方位毎に、磁気センサの出力値を平均化して記録する構成とすることにより、ＧＰＳからの信号を受信可能であるときに、より精度のよい更新のための情報を収集することができ、対応情報をより精度よく更新できるため、ＧＰＳの信号を受信できない場所を自動車が走行している場合であっても、磁気センサを用いて精度のよい走行方位検出を行うことができ、ナビゲーション装置の信頼性を高める事ができる。
【００３６】
また、第３発明による場合は、ＧＰＳによる正確な走行方位と磁気センサの出力値との対応関係を対応情報の更新のためのデータとして収集し、所定数以上のデータが収集できた場合に対応情報の更新を行う構成とすることにより、測定の誤差の影響を低減でき、より正確な対応情報の更新を行うことができるため、磁気センサを用いて精度のよい走行方位検出を行うことができ、ナビゲーション装置の信頼性を高める事ができる。
【００３７】
また、第４発明による場合は、ＧＰＳにより取得した位置情報とジャイロセンサによる相対的な方位とを基に走行方向を算出し、対応情報の更新に利用する構成とすることにより、ＧＰＳにより得られる位置情報は絶対的な位置を示すものであるため、ＧＰＳとジャイロセンサとを組み合わせることにより正確な走行方位が算出でき、正確な走行方位を基に対応情報の更新を行うことができるため、磁気センサを用いて精度のよい走行方位検出を行うことができ、ナビゲーション装置の信頼性を高める事ができる。
【００３８】
また、第５発明による場合は、交差する２つの方向について磁気量をそれぞれ検出する２つの磁気センサを用いる構成とすることにより、２つの磁気センサの出力値を合わせることで簡単に二次元の絶対的な走行方位が得られ、走行方位を精度よく検出できるため、ＧＰＳの信号が受信できない状況であっても、磁気センサを用いて精度のよい走行方位検出を行うことができ、ナビゲーション装置の信頼性を高める事ができる。
【００３９】
また、第６発明による場合は、磁気センサを装置本体とは別のユニットに収容する構成とすることにより、周囲の磁性体による影響を受けにくく、磁気を精度よく検出できる位置に磁気センサを配することができるため、磁気センサの精度が悪化することを防ぐことができ、ナビゲーション装置の信頼性を高める事ができる。
【００４０】
また、第７発明による場合は、磁気センサの出力値を基に対応情報を参照して走行方位を算出することにより、周囲の磁性体による影響で複雑に歪んだ環状をなす磁気センサの出力値を対応情報で補正して精度のよい走行方位の算出が行える。また、ＧＰＳによる走行方位毎に、磁気センサから順次得られる出力値を平均化して記録し、所定の回数以上平均化された値を用いて対応情報の更新を行うことにより、ＧＰＳによる走行方位の検出が行えるときに、正確な走行方位と磁気センサの出力との対応関係を対応情報の更新のためのデータとして収集でき、対応情報を更新して精度を高める事ができる。よって、ＧＰＳの信号を受信できない場所を自動車が走行している場合であっても、磁気センサを用いて精度のよい走行方位検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に係るナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。図において１はナビゲーション装置の本体部であり、運転者が操作を行うためのスイッチ及びボタン等が配された操作部１０、地図又は運転者へのメッセージ等が表示される液晶ディスプレイによる表示部８、及び運転者へ音声によるメッセージを出力する音声出力部９等を備え、例えば自動車内の前部中央に設置される。
【００４２】
運転者からの操作は操作部１０にて受け付けられ、操作部１０からＣＰＵ２へ与えられる。ＣＰＵ２は、各種センサからの情報を基に演算を行い、自動車の走行位置を算出し、表示部８及び音声出力部９を制御して運転者へ目的地への最適な経路を通知するものであり、操作部１０から与えられる運転者の操作により目的地及び動作条件等が設定され、これらに応じて演算及び制御等を行う。
【００４３】
ナビゲーション装置は本体部１とは別体のＧＰＳアンテナ２５を有しており、ＧＰＳアンテナ２５はダッシュボードの上面又は自動車内の天井等のＧＰＳ用の人工衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信しやすい場所に配される。ＧＰＳアンテナ２５はケーブル２６により本体部１のＧＰＳ受信部３に接続される。ＧＰＳ受信部３はＧＰＳアンテナ２５にて受信された複数の人工衛星からのＧＰＳ信号の時間差を計測し、計測した時間差に基づいて経度方向及び緯度方向の自動車の位置を推定しＣＰＵ２へ与えるようにしてある。
【００４４】
また、ＣＰＵ２には、車速パルス検出部５から自動車の走行速度に係る情報である車速パルスの検出結果が与えられている。車速パルス検出部５が検出する車速パルスは、自動車が一定の距離走行する毎に出力されるものであり、これを検出することで自動車の走行速度を算出することができる。また、ＣＰＵ２には、ジャイロセンサ６が検出した自動車の相対的な走行方位が与えられている。ジャイロセンサ６は、圧電体に加わる角速度に応じた電圧を出力するものであり、自動車の方向転換時に圧電体に加わる角速度を検出することで、自動車の相対的な走行方位を算出することができる。また、ＣＰＵ２には加速度センサ７が検出する加速度が与えられている。加速度センサ７は、自動車に加わる加速度を検出するものであり、車両の前後方向の加速度を検出することで自動車の相対的な走行速度を算出することができる。
【００４５】
また、ナビゲーション装置は本体部１とは別体のセンサユニット２０を有しており、センサユニット２０には２つの磁気センサ２１、２２が備えられている。磁気センサ２１、２２は、地球の地磁気を検出するものであり、磁気センサ２１の検出方向と磁気センサ２２の検出方向とが略垂直となるようにセンサユニット２０に配されている。略垂直な２つの方向についての地磁気を検出することで、自動車の二次元の絶対的な走行方位を算出することができる。磁気センサ２１、２２は、周囲に磁性体が配されている場合に検出精度が悪化するため、センサユニット２０は電子機器が多数配される可能性が高い本体部１の設置場所から離れた場所、例えばダッシュボードの上面又はバックミラーの裏面等に設置する。センサユニット２０と本体部１とはケーブル２３により接続され、本体部１内にはケーブル２３を接続するためのインタフェース４が備えられている。センサユニット２０の磁気センサ２１、２２の検出結果は、ケーブル２３を介してインタフェース４へ与えられ、インタフェース４からからＣＰＵ２へ与えられる。
【００４６】
ＣＰＵ２は、ＧＰＳ受信部３、車速パルス検出部５、ジャイロセンサ６、加速度センサ７及び磁気センサ２１、２２等から与えられる情報と地図データ１３とを照合するマップマッチング処理を行って、最終的な自動車の走行位置を特定する。マップマッチング処理に用いられる地図データ１３は、地図データ記憶部１２に記憶されており、ＣＰＵ２が地図データ記憶部１２から必要なデータを読み出して処理を行うようにしてある。地図データ記憶部１２は、例えば、地図データ１３が記録されたＤＶＤの読み出しを行うＤＶＤドライブ、また、地図データ１３が記録されたハードディスクドライブ等である。
【００４７】
また、ＣＰＵ２は、各種センサの検出結果、位置特定のための演算結果、運転者が設定したナビゲーション装置の設定情報等をメモリ１１に記憶することができるようにしてある。メモリ１１は、容量が大きい不揮発性のメモリであることが好ましく、例えばフラッシュメモリを用いることができる。また、メモリ１１には、磁気センサ２１、２２の出力値から自動車の走行方位を算出するための対応情報である方位算出テーブル及び方位算出テーブルのキャリブレーションを行うためのデータを記録する更新テーブル（共に後述する）が記憶される。
【００４８】
磁気センサ２１、２２による自動車の走行方位は、自動車がトンネル、地下駐車場又はビルの谷間等を走行しており、ＧＰＳ受信部３がＧＰＳ信号を受信できない場合に走行位置の特定に用いられ、ＧＰＳ信号を受信できる場合にはＧＰＳによる絶対位置及びジャイロセンサ６による相対的な走行方位から算出される走行方位が走行位置の特定に用いられる。
【００４９】
磁気センサ２１、２２を一回転させた場合の出力値は、図６に示すように、周囲の磁性体の影響を受けるため、理想的な真円の特性を示さず、複雑に歪んだ環状の特性を示す。このため、本発明に係るナビゲーション装置では、走行方位と磁気センサ２１、２２の出力との周囲の磁性体による影響を考慮した対応関係を、方位算出テーブルとしてメモリ１１に記憶してある。ＣＰＵ２は、磁気センサ２１、２２により走行方位を算出する場合には、メモリ１１から方位算出テーブルを読み出し、磁気センサ２１、２２の出力値から方位算出テーブルを参照して自動車の走行方位を算出する。
【００５０】
図２は、磁気センサ２１、２２の出力値から走行方位を算出するための方位算出テーブルである。方位算出テーブルは、自動車の走行方位の０．１°毎に０°から３５９．９°まで、２つの磁気センサ２１、２２のそれぞれの出力値が対応付けて記録されている。なお、方位算出テーブルのＸ出力は磁気センサ２１の出力値であり、Ｙ出力は磁気センサ２２の出力値である。ＣＰＵ２は、磁気センサ２１、２２からＸ出力及びＹ出力をそれぞれ取得し、方位算出テーブルの複数のＸ出力及びＹ出力の組の中から、最も近いものをベクトル演算により検索し、最も近いＸ出力及びＹ出力の組に対応付けられた方位を自動車の走行方位とする。
【００５１】
自動車は走行中に車体が着磁することがあり、また、運転者は自動車内の電子機器の追加又は交換等を行うことがある。このように磁気センサ２１、２２の周囲の磁界に関する環境が変化した場合に対応するため、本発明に係るナビゲーション装置は、方位算出テーブルを走行中に自動的に更新し、周囲の環境に適した方位算出を行うようにしてある。
【００５２】
図３は、方位算出テーブルの更新に用いるデータを記録するための更新テーブルである。更新テーブルに記録されるデータは、ＧＰＳから得られる位置情報及びジャイロセンサ６から得られる相対的な方位を基に算出された方位（以下、これをＧＰＳ方位という）、磁気センサ２１、２２から得られるＸ出力並びにＹ出力、及びデータを平均化した回数を示す平均回数の４つであり、これらが対応付けて記録される。
【００５３】
ＣＰＵ２は、ＧＰＳ方位が得られた場合に、磁気センサ２１、２２の出力値を取得し、これらを対応付けて更新テーブルに記録する。このとき、更新テーブルのＧＰＳ方位に対するＸ出力及びＹ出力が既に記録されている場合には、記録されている値と新たに取得した値とを平均化し、平均値を更新テーブルに記録する。平均化を行った場合には、対応する平均回数を増し、平均回数が予め定められた所定回数以上に達した場合に、方位算出テーブルのＸ出力及びＹ出力の値を更新テーブル中のＸ出力及びＹ出力の値に更新する。
【００５４】
図４は、本発明に係るナビゲーション装置のＣＰＵ２が走行位置の特定を行う場合の処理手順を示すフローチャートである。まず、ＣＰＵ２はＧＰＳ受信部３にてＧＰＳ信号を受信できる状態であるか否かを調べる（ステップＳ１）。ＧＰＳ信号が受信できる状態である場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ＧＰＳ受信部３にてＧＰＳ信号を受信し、位置情報を取得する（ステップＳ２）。次いで、ジャイロセンサ６の検出結果から相対的な方位情報を取得し（ステップＳ３）、ステップＳ２にて得られた位置情報及びステップＳ３にて得られた相対的な方位情報を基に、自動車の走行方位の算出を行う（ステップＳ４）。走行方位の算出後、磁気センサ２１、２２による方位算出を行うための方位算出テーブルのキャリブレーション処理を行う（ステップＳ５）。なお、キャリブレーション処理の詳細は後述する。
【００５５】
ステップＳ１にて、自動車がトンネル、地下駐車場又はビルの谷間等を走行しており、ＧＰＳ信号が受信できない状態と判定された場合（Ｓ１：ＮＯ）、磁気センサ２１、２２からＸ出力及びＹ出力を取得し（ステップＳ６）、方位算出テーブルを参照して、自動車の走行方位の算出を行う（ステップＳ７）。
【００５６】
ステップＳ５にてキャリブレーション処理を行った後、又はステップＳ７にて走行方位の算出を行った後、車速パルス検出部５及び加速度センサ７から得られる情報及び算出した走行方位等の情報を基にマップマッチング処理を行って走行位置を特定する（ステップＳ８）。マップマッチング処理によって得られた走行位置に応じて、表示部８に表示される地図の表示を更新し、運転者に自動車の走行位置を知らせる（ステップＳ９）。次いで、運転者により操作部１０が操作されて、終了命令が与えられたか否かを調べ（ステップＳ１０）、終了命令が与えられていない場合には（Ｓ１０：ＮＯ）、ステップＳ１へ戻り処理を繰り返す。終了命令が与えられた場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、処理を終了する。
【００５７】
図５は、本発明に係るナビゲーション装置のＣＰＵ２が方位算出テーブルのキャリブレーション処理を行う場合の処理手順を示すフローチャートである。これは図４のステップＳ５にて行われる処理である。まず、ＣＰＵ２は、磁気センサ２１、２２のＸ出力及びＹ出力を取得し（ステップＳ３１）、取得したＸ出力及びＹ出力が最初のデータであるか、即ち、現在のＧＰＳ方位（図４のステップＳ４にて算出された方位）に対する更新テーブルのＸ出力及びＹ出力の項目にデータが記録されていないかを調べる（ステップＳ３２）。
【００５８】
取得したＸ出力及びＹ出力が最初のデータである場合、即ち更新テーブルにＧＰＳ方位に対するＸ出力及びＹ出力のデータが記録されていない場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、取得したＸ出力及びＹ出力を更新テーブルの現在のＧＰＳ方位に対応する位置に記録し（ステップＳ３３）、対応する平均回数の項目に１を設定する（ステップＳ３４）。
【００５９】
ステップＳ３２にて、取得したＸ出力及びＹ出力が最初のデータでない場合、即ち更新テーブルにＧＰＳ方位に対するＸ出力及びＹ出力のデータが既に記録されていた場合（Ｓ３２：ＮＯ）、以下の（１）式を用いてＸ出力及びＹ出力の平均値を算出する（ステップＳ３５）。なお、（１）式において、ＸA はＸ出力の新たな平均値であり、ＹA はＹ出力の新たな平均値である。Ｘa は更新テーブルに記録されているＸ出力の値であり、Ｙa は更新テーブルに記録されているＹ出力の値である。Ｘは磁気センサ２１から新たに取得したＸ出力の値であり、Ｙは磁気センサ２２から新たに取得したＹ出力の値である。また、ｎは更新テーブルに記録された平均回数の値である。
【００６０】
【数１】
2007093360.tif 000003
【００６１】
平均値を算出した後、算出した平均値を更新テーブルの対応する位置に上書きして記録し（ステップＳ３６）、対応する平均回数を１増す（ステップＳ３７）。
【００６２】
ステップＳ３４にて平均回数を１に設定した後、又はステップＳ３７にて平均回数を１増した後、更新テーブルの全ての平均回数が、予め決められた回数（例えば１０回又は１００回等）以上に達したか否かを調べる（ステップＳ３８）。平均回数が全て所定の回数以上に達した場合（Ｓ３８：ＹＥＳ）、方位算出テーブルのＸ出力及びＹ出力の値を、更新テーブルのＸ出力及びＹ出力の値に更新し（ステップＳ３９）、更新テーブルの全ての値を初期化する（ステップＳ４０）。更新テーブルの初期化を行った後、又はステップＳ３８にて平均回数が所定回数に達していない場合は（Ｓ３８：ＮＯ）、キャリブレーション処理を終了して元の処理に戻る。
【００６３】
以上の構成のナビゲーション装置においては、磁気センサ２１、２２から得られるＸ出力及びＹ出力を基に、方位算出テーブルを参照して自動車の走行方位を算出するため、図６に示すように磁気センサ２１、２２が周囲の磁性体の影響を受ける場合であっても、方位算出テーブルを常に最適な状態に更新することで、磁気センサ２１、２２による検出精度が悪化することを防ぐことができる。また、ＧＰＳ信号を取得することができる場合に、ＧＰＳ及びジャイロセンサ６による正確な方位と磁気センサ２１、２２の出力値との対応関係を更新用のデータとして蓄積し、一定以上のデータが蓄積された後に方位算出テーブルの更新を行うため、方位算出テーブルの信頼性が高まり、ＧＰＳ信号を取得できない場合の磁気センサ２１、２２による方位検出の精度を高めることができる。また、磁気センサ２１、２２をナビゲーション装置の本体部１と別のセンサユニット２０内に設け、自動車内の周囲の磁性体による影響が少ない場所に磁気センサ２１、２２を配設可能としたため、より磁気センサ２１、２２による方位検出の精度を高める事ができる。
【００６４】
なお、本実施の形態においては、センサユニット２０及びＧＰＳアンテナ２５を本体部１と別の場所に配設する構成を示したが、これに限るものではなく、本体部１と一体的に設ける構成であってもよい。また、センサユニット２０と本体部１とをケーブル２３により接続する構成を示したが、これに限るものではなく、無線通信又は赤外線通信等を用いて磁気センサ２１、２２の出力を収受する構成であってもよい。また、ナビゲーション装置には、ジャイロセンサ６及び磁気センサ２１、２２の他に車速パルス検出部５及び加速度センサ７を設ける構成を示したが、これに限るものではなく、他のセンサを設ける構成であってもよい。
【００６５】
また、図２に示した方位算出テーブル及び図３に示した更新テーブルの構成は一例であってこれに限るものではない。また、図４に示すフローチャートでは、ＧＰＳ信号が取得できない場合にのみ磁気センサ２１、２２により得られる走行方位を用いてマップマッチング処理を行っているが、これに限るものではなく、ＧＰＳ信号が取得できるときにも磁気センサ２１、２２により得られる走行方位を併用してマップマッチング処理を行ってもよい。また、図５に示すフローチャートでは、全ての平均回数が所定回数以上に達した場合に、方位算出テーブルのＸ出力及びＹ出力の値を全て更新しているが、これに限るものではなく、平均回数が所定回数以上に達した項目に対応するＸ出力及びＹ出力の値のみ更新を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る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】磁気センサの出力値から走行方位を算出するための方位算出テーブルである。
【図３】方位算出テーブルの更新に用いるデータを記録するための更新テーブルである。
【図４】本発明に係るナビゲーション装置のＣＰＵが走行位置の特定を行う場合の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係るナビゲーション装置のＣＰＵが方位算出テーブルのキャリブレーション処理を行う場合の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】磁気センサの出力を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  本体部（装置本体）
２  ＣＰＵ
３  ＧＰＳ受信部（取得手段）
５  車速パルス検出部
６  ジャイロセンサ
７  加速度センサ
１１  メモリ（記憶手段）
１２  地図データ記憶部
１３  地図データ
２０  センサユニット（ユニット）
２１  磁気センサ（第１センサ）
２２  磁気センサ（第２センサ）
２３  ケーブル（接続手段）
２５  ＧＰＳアンテナ
【図１】
2007093360.tif 000004
【図２】
2007093360.tif 000005
【図３】
2007093360.tif 000006
【図４】
2007093360.tif 000007
【図５】
2007093360.tif 000008
【図６】
2007093360.tif 000009