(57)【要約】  【課題】近接した道路が複数ある場合に、より確実に現在位置を求める。  【解決手段】車載用ナビゲーション装置は、車両に働く遠心力の許容値を記憶する手段と、車速を取得する手段と、現在位置を求める手段と、現在位置が存在する地図上の道路のカーブ半径を取得するカーブ半径取得手段と、カーブ半径と車速と所定の重量とから車両に働く遠心力を求める遠心力算出手段と、遠心力算出手段により算出した遠心力が許容値を超える場合、現在位置を求め直す現在位置修正手段とを備える。  【選択図】図１
2007263683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載用ナビゲーション装置であって、
車両に働く遠心力の許容値を記憶する手段と、
車速を取得する手段と、
現在位置を求める手段と、
前記現在位置が存在する地図上の道路のカーブ半径を取得するカーブ半径取得手段と、
前記カーブ半径と、前記車速と、所定の重量とから車両に働く遠心力を求める遠心力算出手段と、
前記遠心力算出手段により算出した遠心力が前記許容値を超える場合、前記現在位置を修正する現在位置修正手段と
を備えることを特徴とする車載用ナビゲーション装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記現在位置修正手段は、
前記遠心力算出手段により算出した遠心力が前記許容値を超える場合、高速道路上に現在位置を求める
ことを特徴とする車載用ナビゲーション装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記現在位置修正手段は、
前記遠心力算出手段により算出した遠心力が前記許容値を超える場合、前記現在位置が存在する道路より制限速度が速い道路上に現在位置を求める
ことを特徴とする車載用ナビゲーション装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記現在位置修正手段は、
前記遠心力算出手段により算出した遠心力が前記許容値を超える場合、前記現在位置が存在する道路より直線性がある道路上に現在位置を求め直す
ことを特徴とする車載用ナビゲーション装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記カーブ半径取得手段は、
現在位置の前方にある所定数のリンクの垂直二等分線の交点を求め、
求めた交点から、前記所定数のリンクで構成されるカーブを円周断片とする円を求め、
その円の半径をカーブ半径とする
ことを特徴とする車載用ナビゲーション装置。
【請求項６】
請求項１において、
リンクごとのカーブ半径を含む地図データを記憶する手段を備え、
前記カーブ半径取得手段は、
前記地図データから、現在位置が存在するリンクのカーブ半径を取得する
ことを特徴とする車載用ナビゲーション装置。
【請求項７】
請求項１において、
車両の種類と重量とを対応つけた情報を記憶する手段と、
車両の種類の入力を受け付ける手段と、
受け付けた車両の種類から対応する重量を特定する手段と
を備えることを特徴とする車載用ナビゲーション装置。
【請求項８】
車載用ナビゲーション装置であって、
車両に働く遠心力の許容値を記憶する手段と、
車速を取得する手段と、
現在位置の候補点を複数求める手段と、
前記候補点の信頼度を求める手段と、
複数の候補点の中から表示候補点を設定する表示候補点設定手段と、
前記表示候補点が存在する地図上の道路のカーブ半径を求める手段と、
前記カーブ半径と前記車速と所定の重量とから車両に働く遠心力を求める遠心力算出手段とを備え、
前記表示候補点設定手段は、
前記遠心力算出手段により算出した遠心力が前記許容値を超える場合、現在の表示候補点の次に信頼度が大きい候補点を表示候補点に設定し直す
ことを特徴とする車載用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、車載用ナビゲーション装置に関し、特に車載用ナビゲーション装置の現在位置算出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車速センサ、方位センサ、ＧＰＳ受信装置などからの情報に基づいて、マップマッチング処理により、車両の現在位置を算出する車載用ナビゲーション装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００４−２３９９１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、現在位置の近辺に複数の道路が存在すると、実際に車両が存在する道路とは別の道路上に、現在位置が求められてしまう場合がある。例えば、車両が高速道路本線を走行してランプ道路の分岐を通過した場合、実際には、高速道路本線を継続して走行しているのに、ランプ道路上に現在位置を求めてしまう場合がある。
【０００４】
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、近接した道路が複数ある場合でも、より確実に現在位置を求めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決すべく、本発明では、車両に働く遠心力を算出して、現在位置を修正する。
【０００６】
本発明の第１の態様は、車載用ナビゲーション装置であって、車両に働く遠心力の許容値を記憶する手段と、車速を取得する手段と、現在位置を求める手段と、前記現在位置が存在する地図上の道路のカーブ半径を取得するカーブ半径取得手段と前記カーブ半径と前記車速と所定の重量とから車両に働く遠心力を求める遠心力算出手段と、前記遠心力算出手段により算出した遠心力が前記許容値を超える場合、前記現在位置を修正する現在位置修正手段とを備える。
【０００７】
前記現在位置修正手段は、前記遠心力算出手段により算出した遠心力が前記許容値を超える場合、高速道路上に現在位置を求めるようにしてもよい。
【０００８】
前記現在位置修正手段は、前記遠心力算出手段により算出した遠心力が前記許容値を超える場合、前記現在位置が存在する道路より制限速度が速い道路上に現在位置を求めるようにしてもよい。
【０００９】
前記現在位置修正手段は、前記遠心力算出手段により算出した遠心力が前記許容値を超える場合、前記現在位置が存在する道路より直線性がある道路上に現在位置を求め直すようにしてもよい。
【００１０】
前記カーブ半径取得手段は、現在位置の前方にある所定数のリンクの垂直二等分線の交点を求め、求めた交点から、前記所定数のリンクで構成されるカーブを円周断片とする円を求め、その円の半径をカーブ半径とすることができる。
【００１１】
前記車載用ナビゲーション装置は、リンクごとのカーブ半径を含む地図データを記憶する手段を備えていてもよい。そして、前記カーブ半径取得手段は、前記地図データから、現在位置が存在するリンクのカーブ半径を取得してもよい。
【００１２】
前記車載用ナビゲーション装置は、車両の種類と重量とを対応つけた情報を記憶する手段と、車両の種類の入力を受け付ける手段と、受け付けた車両の種類から対応する重量を特定する手段とを備えていてもよい。
【００１３】
また、本発明の第２の態様は、車載用ナビゲーション装置であって、車両に働く遠心力の許容値を記憶する手段と、車速を取得する手段と、現在位置の候補点を複数求める手段と、前記候補点の信頼度を求める手段と、複数の候補点の中から表示候補点を設定する表示候補点設定手段と、前記表示候補点が存在する地図上の道路のカーブ半径を求める手段と、前記カーブ半径と前記車速と所定の重量とから車両に働く遠心力を求める遠心力算出手段とを備える。そして、前記表示候補点設定手段は、前記遠心力算出手段により算出した遠心力が前記許容値を超える場合、現在の表示候補点の次に信頼度が大きい候補点を表示候補点に設定し直す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明は、車載用ナビゲーション装置１００の概略構成図である。図示するように、車載用ナビゲーション装置１００は、演算処理部１と、ディスプレイ２と、記憶装置３と、音声入出力装置４と、入力装置５と、車輪速センサ６と、地磁気センサ７と、ジャイロセンサ８と、ＧＰＳ(Global Positioning System)受信装置９とを備えている。
【００１６】
演算処理部１は、様々な処理を行う中心的ユニットである。例えば各種センサ６〜８やＧＰＳ受信装置９から出力される情報を基にして現在地を検出する。また、得られた現在地情報に基づいて、表示に必要な地図データを記憶装置３から読み出す。また、読み出した地図データをグラフィックス展開し、そこに現在地を示すマークを重ねてディスプレイ２へ表示する。また、記憶装置３に記憶されている地図データを用いて、ユーザから指示された目的地と現在地（出発地）とを結ぶ最適な経路（推奨経路）を探索する。また、音声入出力装置４やディスプレイ２を用いてユーザを誘導する。
【００１７】
ディスプレイ２は、演算処理部１で生成されたグラフィックス情報を表示するユニットである。ディスプレイ２は、ＣＲＴや液晶ディスプレイなどで構成される。演算処理部１とディスプレイ２との間の信号Ｓ１は、ＲＧＢ信号やＮＴＳＣ（National Television System Committee）信号で接続するのが一般的である。
【００１８】
記憶装置３は、ＣＤ-ＲＯＭやＤＶＤ-ＲＯＭやＨＤＤやＩＣカードといった記憶媒体で構成されている。この記憶媒体には、地図データが記憶されている。
【００１９】
地図データは、地図上の区画された領域であるメッシュの識別コード（メッシュＩＤ）ごとに、そのメッシュ領域に含まれる道路を構成する各リンクのリンクデータを含む。リンクデータは、リンクＩＤごとに、リンクを構成する２つのノード（開始ノード、終了ノード）の座標情報、リンクを含む道路の種別情報、リンクの長さを示すリンク長情報、リンク旅行時間、２つのノードにそれぞれ接続するリンクのリンクＩＤ（接続リンクＩＤ）などを含んでいる。
【００２０】
道路の種別情報には、高速道路本線、高速道路から一般道へ下りるためのランプ道路などの種別が含まれている。また、その道路の制限速度も含まれている。
【００２１】
なお、ここでは、リンクを構成する２つのノードについて開始ノードと終了ノードとを区別することで、同じ道路の上り方向と下り方向とを、それぞれ別のリンクとして管理するようにしている。
【００２２】
音声入出力装置４は、演算処理部１で生成したユーザへのメッセージを音声信号に変換し出力する。また、ユーザが発した声を認識し演算処理部１にその内容を転送する処理を行う。
【００２３】
入力装置５は、ユーザからの指示を受け付けるユニットである。入力装置５は、スクロールキー、縮尺変更キーなどのハードスイッチ、ジョイスティック、ディスプレイ上に貼られたタッチパネルなどで構成される。
【００２４】
センサ６〜８およびＧＰＳ受信装置９は、車載用ナビゲーション装置１００で現在地（自車位置）を検出するために使用されるものである。車輪速センサ６は、車輪の円周と計測される車輪の回転数の積から距離を測定し、さらに対となる車輪の回転数の差から移動体が曲がった角度を計測する。地磁気センサ７は、地球が保持している磁場を検知し、移動体が向いている方角を検出する。ジャイロ８は、光ファイバジャイロや振動ジャイロ等で構成され、移動体が回転した角度を検出するものである。ＧＰＳ受信装置９は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信し移動体とＧＰＳ衛星間の距離と距離の変化率を３個以上の衛星に対して測定することで移動体の現在位置、進行速度および進行方位を測定する。
【００２５】
図２は、演算処理部１の機能ブロック図である。
【００２６】
図示するように、演算処理部１は、ユーザ操作解析部４１と、経路探索部４２と、経路誘導部４３と、現在位置算出部４４と、情報記憶部４５、表示処理部４６とを備えている。
【００２７】
ユーザ操作解析部４１は、入力装置５に入力されたユーザからの要求を受け、その要求内容を解析して、その要求内容に対応する処理が実行されるように演算処理部１の各部を制御する。例えば、ユーザが推奨経路の探索を要求したときは、目的地を設定するため、地図をディスプレイ２に表示する処理を表示処理部４６に要求する。また、現在地（出発地）から目的地までの経路を演算する処理を経路探索部４２に要求する。
【００２８】
現在位置算出部４４は、車輪速センサ６で計測される距離パルスデータＳ５およびジャイロ８で計測される角加速度データＳ７を各々積分した結果得られる距離データおよび角度データを用い、そのデータを時間軸で積分していくことにより、初期位置（Ｘ，Ｙ）から自車走行後の位置である仮想現在地（Ｘ′，Ｙ′）を定期的に演算する。また、仮想現在位置を、地図データを用いて、マップマッチ処理することにより、形状の相関が高い道路（リンク）上に、現在位置の候補点を求める。ここで、マッチングの度合いにより、複数の候補点が求められることもある。その場合、次の算出タイミングでは、複数の候補点に基づいて、複数の新たな候補点が求められることになる。現在位置算出部４４は、各候補点について、マップマッチさせたときのマッチングの度合いから信頼度を求める。そして、信頼度が最大の候補点を表示に使用する候補点（「表示候補点」という）に設定する。表示候補点は、地図上の表示位置（カーマークの位置）となる。なお、現在位置算出手段４４は、候補点の数を、信頼度に応じて、定期的に所定数に絞り込む。
【００２９】
経路探索部４２は、ダイクストラ法等を用いて、指定された２地点（現在地、目的地）間を結ぶ経路のコスト（例えば、旅行時間）が最少となる経路を探索し、情報記憶部４５に記憶させる。
【００３０】
経路誘導部４３は、経路探索部４２で探索された経路を用いて経路誘導を行う。例えば、経路の情報と、現在地の情報とを比較し、交差点等を通過する前に直進すべきか、右左折すべきかを音声出入力装置４を用いて音声でユーザに知らせる。また、経路誘導部４３は、ディスプレイ２に表示された地図上に進行すべき方向を表示して、ユーザに推奨経路を通知する。
【００３１】
表示処理部４６は、ディスプレイ２への表示が要求される領域にある地図データを記憶装置３から受け取り、指定された縮尺、描画方式で、道路、その他の地図構成物や、現在地、目的地、推奨経路のための矢印といったマークを描画するように地図描画コマンドを生成する。そして、生成したコマンドを、ディスプレイ２に送信する。
【００３２】
図３は、演算処理部１のハードウェア構成例を示す図である。
【００３３】
図示するように、演算処理部１は、各デバイス間をバス３２で接続した構成としてある。演算処理部１は、数値演算及び各デバイスを制御するといった様々な処理を実行するＣＰＵ(Central Processing Unit)２１と、記憶装置３から読み出した地図データ、演算データなどを格納するＲＡＭ(Random Access Memory)２２と、プログラムやデータを格納するＲＯＭ(Read Only Memory)２３と、メモリ間およびメモリと各デバイスとの間のデータ転送を実行するＤＭＡ（Direct Memory Access）２４と、グラフィックス描画を実行し且つ表示制御を行う描画コントローラ２５と、グラフィックスイメージデータを蓄えるＶＲＡＭ(Video Random Access Memory)２６と、イメージデータをＲＧＢ信号に変換するカラーパレット２７と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ/Ｄ変換器２８と、シリアル信号をバスに同期したパラレル信号に変換するＳＣＩ(Serial Communication Interface)２９と、パラレル信号をバスに同期させてバス上にのせるＰＩＯ(Parallel Input/Output)３０と、パルス信号を積分するカウンタ３１と、を有する。
【００３４】
［動作の説明］次に、上記構成の車載用ナビゲーション装置１００の現在位置の算出に関する動作について説明する。
【００３５】
現在位置算出部４４は、上記で説明したように、定期的に、現在位置の候補点を求め、最も信頼度の大きい候補点を表示候補点と設定する。さらに、表示候補点の見直し（修正）のための処理も行う。
【００３６】
図４は、表示候補点の見直し処理のフロー図である。また、図５は、かかる表示候補点の見直しの方法を説明するための図である。
【００３７】
図５に示すように、ランプ道路は、通常カーブしているので、短い距離の複数のリンクにより構成される。このようなリンクを「サブリンク」ということもあるが、以下では、単に「リンク」と称して説明する。
【００３８】
図４で示したような表示候補点の見直し処理は、高速道路本線を走行中の車両がランプ道路に降りたか否かを的確に判断するために行うものである。そのため、現在位置算出部４４は、図５に示すように、これまで高速道路本線５１０上にあった表示候補点５１１が、ランプ道路５２０上に移動した場合（図中、表示候補点５２１参照）にこのフローを行う。また、求めた表示候補点がリンクの始点に到着するたびにこのフローを開始する。一方、表示候補点が分岐の通過後に、車両が所定の距離を走行した場合、このフローを行うのを止める。
【００３９】
まず、現在位置算出部４４は、表示候補点が存在するリンクの前方（車両の進行方向）のリンクを辿る。具体的には、表示候補点が存在するリンクに近い順に、接続しているリンクを選択していく（Ｓ１０１）。
【００４０】
そして、現在位置算出部４４は、辿ったリンクが分岐しているか否か判定する（Ｓ１０２）。そして、分岐している場合（Ｓ１０２でＹｅｓ）、Ｓ１０４に移行する。
【００４１】
一方、分岐していない場合（Ｓ１０２でＮｏ）、所定の本数（Ｎｍａｘ本、例えば５本）のリンクを辿り終えるまで、リンクを辿っていく。
【００４２】
次に、現在位置算出部４４は、所定の本数（Ｎｍｉｎ本、例えば、４本）のリンクを辿ったか否か判定し（Ｓ１０４）、辿り終わっていない場合（Ｓ１０４でＮｏ）、かかる表示候補点の見直し処理を終了する。なお、Ｎｍｉｎ＜Ｎｍａｘとする。
【００４３】
一方、所定の本数（Ｎｍｉｎ）のサブリンクを辿り終えている場合、現在位置算出部４４は、図５の破線に示すように、辿った、それぞれのリンクの垂直二等分線を求める（Ｓ１０５）。
【００４４】
さらに、現在位置算出部４４は、それぞれの垂直二等分線の交点を求め、求めた交点の位置を平均化して、ランプ道路のカーブを円周断片とする円の中心Ｏを求める。そして、表示候補点から中心までの距離ｒを求める（Ｓ１０６）。距離ｒは、カーブ半径である。
【００４５】
なお、ｎ本のリンクに対して、垂直二等分線の交点は、最大、ｘＣ２個求められ、中心Ｏは、これらの座標（ｘ、ｙ）を平均化することで求められる。ただし、交差しない垂直二等分線は、計算から除く。
【００４６】
次に、現在位置算出部４４は、車輪速センサ６から車両の車速を取得する。そして、半径ｒの円を現在の車速で走行した場合の、車両に働く遠心力を求める。遠心力は、式：（重量ｍ）×（車速ｖ）２／（半径ｒ）で求められる。重量ｍは、車両の重量と平均的な乗車人数の重量とを足して求められた、予め設定された値である。
【００４７】
次に、現在位置算出部４４は、車両が遠心力に耐えうるか否か判定する（Ｓ１０８）。具体的には、Ｓ１０７で求められた遠心力が、予め定められた遠心力の許容値を超えるか否かで判断する。遠心力の許容値は、車両が通常の走行姿勢を維持できるか否かに基づいて実験的または計算により求められたものである。
【００４８】
車両が遠心力に耐えられると判定された場合（Ｓ１０８でＹｅｓ）、現在位置算出部４４は、現在の表示候補点を変更することなく、表示候補点の見直し処理を終了する。
【００４９】
一方、車両が遠心力に耐えられないと判定された場合（Ｓ１０８でＮｏ）、現在位置算出部４４は、現在位置の複数の候補点の中から、現在の表示候補点の次に信頼度が高い候補点を表示候補点に設定する（Ｓ１０９）。図５では、これまでの表示候補点５２２に代わって、候補点５１２が新たな表示候補点になったところを示している、なお、現在位置算出部４４は、高速道路本線上にある候補点の中から、信頼度が最大の候補点を選択し、表示候補点に設定するようにしてもよい。
【００５０】
その後、現在位置算出部４４は、かかる表示候補点の見直し処理を終了する。
【００５１】
以上、表示候補点の見直し処理について説明した。
【００５２】
上述したように、かかる表示候補点の見直し処理は、表示候補点がリンクの始点に到着するたびに行われる。したがって、その都度、遠心力が求められ、表示候補点が見直されることになる。一方、分岐から所定の距離を走行すると、マップマッチングの正確性が向上するので、かかる表示候補点の見直し処理は不要となるので行わない。
【００５３】
以上、発明の一実施形態について説明した。
【００５４】
上記実施形態によれば、算出した遠心力が現実的でない場合、現在位置の表示候補点を修正する。すなわち、算出した遠心力から、ランプを走行しているとは考えられない場合、高速道路本線を継続して走行していると判断し、高速道路本線上に表示候補点を求め直すことができる。したがって、高速道路とランプ道路が近接している場合でも、的確に現在位置を表示することができる。
【００５５】
また、所定の複数の本数（Ｎｍａｘ）のリンクを抽出し、垂直二等分線の交点の平均値から円の中心を求め、カーブ半径を求める。したがって、より正確なカーブ半径を求めることができる。一方で、リンクを辿っていくと、途中で分岐してしまう場合もあるので、その場合は、Ｎｍａｘに満たなくても、所定の本数（Ｎｍｉｎ）以上であれば、カーブ半径を求めることにした。こうすることで、道路の実情に配慮しつつ、なるべく正確なカーブ半径を求めることができる。
【００５６】
本発明は、上記実施形態に限定されない。上記実施形態は、様々な変形が可能である。
【００５７】
例えば、上記実施形態では、リンクの垂直二等分線によりカーブ半径を求めて遠心力を算出したが、これに限らず、予め、地図データの中に、リンクごとのカーブ半径（例えば、「３００Ｒ」など）を保持していてもよい。そして、表示候補点が存在するリンクのカーブ半径を、地図データから求めて、車両に働く遠心力を求めてもよい。
【００５８】
また、現在位置算出部４４は、遠心力を求めるための車両の重量を車両の種類（車種）によって変化させてもよい。例えば、情報記憶部４５には、車両の種類と重量とを対応つけたテーブルを保持している。現在位置算出部４４は、入力装置５を介してユーザから予め車両の種類の入力を受け付けておく。そして、遠心力を求める際は、ユーザから受け付けた車両の種類に対応する重量を選択して用いる。
【００５９】
また、現在位置算出部４４は、算出した遠心力が許容値を超える場合、より直線性の高い道路のリンクに表示候補点を求め直すようにしてもよい。例えば、カーブがある道路と、直線性のある道路が近接している地域において、カーブがある道路上に表示候補点が求められている場合に、上記した表示候補点の見直し処理を行う。そして、算出した遠心力が許容値を超える場合、直線性の高い道路上にある候補点を表示候補点に設定する。なお、道路を構成する連続するリンクの方位の変化の差が小さいほど、その道路の直線性は高いといえる。
【００６０】
また、現在位置算出部４４は、算出した遠心力が許容値を超える場合、制限速度がより遅い道路のリンクに表示候補点を求め直すようにしてもよい。例えば、算出した遠心力が許容値を超える場合、地図データに格納されているリンクごとの制限速度を参照して、表示候補点が存在する道路より制限速度が速いリンクに存在する他の候補点を、表示候補点に設定する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は、車載用ナビゲーション装置の概略構成図である。
【図２】図２は、演算処理部１の機能構成を示す図である。
【図３】図３は、演算処理部１のハードウェア構成を示す図である。
【図４】図４は、表示候補点の見直し処理のフロー図である。
【図５】図５は、表示候補点の修正の様子を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６２】
１００…車載用ナビゲーション装置、
１…演算処理部、２…ディスプレイ、３…記憶装置、４…音声出入力装置、５…入力装置、６…車輪速センサ、７…地磁気センサ、８…ジャイロ、９…ＧＰＳ受信機、
２１…ＣＰＵ、２２…ＲＡＭ、２３…ＲＯＭ、２４…ＤＭＡ、２５…描画コントローラ、２６…ＶＲＡＭ、２７…カラーパレット、２８…Ａ/Ｄ変換器、２９…ＳＣＩ、３０…ＰＩＯ、３１…カウンタ、４１…ユーザ操作解析部、４２…経路探索部、４３…経路誘導部、４４…現在位置算出部、４５…情報記憶部、４６…表示処理部
【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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