(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地図データに基づいてディスプレイ画面に地図を描画するとともに、自立航法により車両位置を測定して車両位置マークを上記地図上に表示し、適宜マップマッチング処理により上記車両位置マークを道路上に表示されるように修正し、マップマッチングが不可能になったとき、ＧＰＳにより得られる位置データを用いて上記自立航法により得られる車両位置データを修正するナビゲーションシステムの車両位置修正装置であって、
上記マップマッチングが不可能になったとき、上記自立航法により得られるある区間の走行距離（自立航法走行距離）と、上記ＧＰＳにより得られる上記ある区間に相当する区間の距離（ＧＰＳ測位点間距離）とを比較し、上記自立航法走行距離と上記ＧＰＳ測位点間距離との差の大きさに応じて距離しきい値を設定するしきい値設定手段と、
上記ＧＰＳにより得られる車両位置と上記自立航法により得られる車両位置との間の距離を演算し、その距離が上記距離しきい値以下の場合にはＧＰＳ位置データによる車両位置修正を行わず、上記距離しきい値以上の場合には上記ＧＰＳ位置データによる車両位置修正を行う位置修正手段とを備えたことを特徴とする車両位置修正装置。
【請求項２】
上記しきい値設定手段は、上記自立航法走行距離と上記ＧＰＳ測位点間距離との差が小さいほど上記距離しきい値が小さく、上記差が大きいほど上記距離しきい値が大きくなるように、上記距離しきい値を設定することを特徴とする請求項１に記載の車両位置修正装置。
【請求項３】
上記自立航法走行距離は、車両現在位置から所定距離だけ手前までの特定距離区間における走行距離であることを特徴とする請求項１に記載の車両位置修正装置。
【請求項４】
上記しきい値設定手段は、上記自立航法走行距離と上記ＧＰＳ測位点間距離との差の上記自立航法走行距離に対する比率が小さいほど上記距離しきい値が小さく、上記比率が大きいほど上記距離しきい値が大きくなるように設定されたテーブル情報に基づいて、上記距離しきい値を設定することを特徴とする請求項３に記載の車両位置修正装置。
【請求項５】
上記自立航法走行距離は、車両現在位置から所定時間だけ手前までの特定時間区間における走行距離であることを特徴とする請求項１に記載の車両位置修正装置。
【請求項６】
上記しきい値設定手段は、上記自立航法走行距離と上記ＧＰＳ測位点間距離との差が小さいほど上記距離しきい値が小さく、上記差が大きいほど上記距離しきい値が大きくなるように設定されたテーブル情報に基づいて、上記距離しきい値を設定することを特徴とする請求項５に記載の車両位置修正装置。
【請求項７】
上記しきい値設定手段は、上記自立航法走行距離と上記ＧＰＳ測位点間距離との差の上記自立航法走行距離に対する比率が小さいほど上記距離しきい値が小さく、上記比率が大きいほど上記距離しきい値が大きくなるように設定された第１のテーブル情報と、
上記自立航法走行距離と上記ＧＰＳ測位点間距離との差が小さいほど上記距離しきい値が小さく、上記差が大きいほど上記距離しきい値が大きくなるように設定された第２のテーブル情報とを有し、
上記第１のテーブル情報に基づいて上記距離しきい値を求めるとともに、上記第２のテーブル情報に基づいて上記距離しきい値を求め、何れか小さい方を設定することを特徴とする請求項５に記載の車両位置修正装置。
【請求項８】
自立航法により得られるある区間の走行距離（自立航法走行距離）と、ＧＰＳにより得られる上記ある区間に相当する区間の距離（ＧＰＳ測位点間距離）とを比較し、上記自立航法走行距離と上記ＧＰＳ測位点間距離との差の大きさに応じて、上記ＧＰＳにより得られる位置データの信頼度に関連した距離しきい値であって、上記ＧＰＳにより得られる車両位置と上記自立航法により得られる車両位置との間の距離と比較して、ＧＰＳ位置データによる車両位置修正を行うか否かの判定に用いられる距離しきい値を設定するようにしたことを特徴とする距離しきい値設定方法。
【請求項９】
上記自立航法走行距離と上記ＧＰＳ測位点間距離との差が小さいほど上記距離しきい値を小さく、上記差が大きいほど上記距離しきい値を大きく設定することを特徴とする請求項８に記載の距離しきい値設定方法。
【請求項１０】
上記自立航法走行距離と上記ＧＰＳ測位点間距離との差の上記自立航法走行距離に対する比率が小さいほど上記距離しきい値を小さく、上記比率が大きいほど上記距離しきい値を大きく設定することを特徴とする請求項８に記載の距離しきい値設定方法。
【請求項１１】
上記自立航法走行距離は、車両現在位置から所定距離だけ手前までの特定距離区間における走行距離であることを特徴とする請求項８に記載の距離しきい値設定方法。
【請求項１２】
上記自立航法走行距離は、車両現在位置から所定時間だけ手前までの特定時間区間における走行距離であることを特徴とする請求項８に記載の距離しきい値設定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ナビゲーションシステムの車両位置修正装置およびＧＰＳ測位信頼度判定方法に関し、特に、距離センサおよび角度センサを含む自立航法センサによる測位機能と、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機による測位機能とを備えたナビゲーションシステムの車両位置修正装置およびこれに適用するＧＰＳ測位信頼度判定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両の走行案内を行い、運転者が所望の目的地に容易に到達できるようにした車載用のナビゲーション装置では、車両の現在位置に応じた地図データをＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭなどの記録媒体から読み出して画面上に表示する。また、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。そして、車両の移動により現在位置が変化するに従って、画面上で車両位置マークを移動したり、車両位置マークは画面上の所定箇所に固定してその近傍の地図データをスクロールしたりすることにより、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】
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。
【０００４】
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。マップマッチングの方法は種々提案されている。例えば、走行軌跡（所定走行距離毎の位置と方位）を保存しておき、その走行軌跡と同形の地図上の道路を求め、当該道路上のポイントに車両位置マークをマップマッチングさせる方法がある。また、投影法によるマップマッチングの方法も存在する。
【０００５】
図９は、投影法によるマップマッチングを説明するための図である。図９において、車両位置が点Ｐi-1（Ｘi-1，Ｙi-1）にあり、車両方位がθi-1であったとする。点Ｐi-1より一定距離Ｌ0（例えば５ｍ）走行したときの相対方位がΔθiであれば、自立航法による走行後の車両位置の点Ｐi'（Ｘi'，Ｙi'）と、当該点Ｐi'での車両方位θiは、次式により求められる。
θi＝θi-1＋Δθi
Ｘi'＝Ｘi-1＋Ｌ0・cosθi
Ｙi'＝Ｙi-1＋Ｌ0・sinθi
【０００６】
このとき、(a) 点Ｐi'から垂線を降ろすことのできるリンク（交差点や分岐など、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）であって、点Ｐi'での車両方位θiとリンクとの成す角度が一定値以内で、かつ、点Ｐi'からリンクに降ろした垂線の長さが一定距離以内となっているものを探す。ここでは、道路ＲＤa上の方位θa1のリンクＬＫa1（ノードＮa0とＮa1を結ぶ直線）と、道路ＲＤb上の方位θb1のリンクＬＫb1（ノードＮb0とＮb1を結ぶ直線）となる。
【０００７】
次いで、(b) 点Ｐi'からリンクＬＫa1，ＬＫb1に降ろした垂線ＲＬia，ＲＬibの長さを求め、短い方のリンクをマッチング候補とする。ここではリンクＬＫa1となる。(c) そして、点Ｐi-1と点Ｐi'とを結ぶ走行軌跡ＳＨiを、垂線ＲＬiaの方向に点Ｐi-1がリンクＬＫa1上（またはリンクＬＫa1の延長線上）に来るまで平行移動して、点Ｐi-1，点Ｐi'の移動点ＰＴi-1，ＰＴi'を求める。(d) 最後に、点ＰＴi-1を中心にして、点ＰＴi'がリンクＬＫa1上（またはリンクＬＫa1の延長線上）に来るまで回転移動して移動点を求め、その移動点を修正車両位置Ｐi（Ｘi，Ｙi）とする。なお、修正車両位置Ｐiでの車両方位はθiのままとされる。
【０００８】
ところで、自立航法では、誤差が大きくなって車両位置が道路から大きく外れると、車両位置を実際の道路上の現在位置にマップマッチングすることができない。すなわち、走行軌跡によるマップマッチング方法では走行軌跡と同形の道路を探すことができなくなり、投影法によるマップマッチング方法ではマッチングさせるための条件を満足する道路を探すことができなくなる。このようにマップマッチングが不可能になると、ナビゲーションは意味をなさず、自動車を一旦停めて車両位置マークを地図上の実際の車両位置に位置決めしてナビゲーションを再開しなければならない。しかし、かかる方法では極めて操作性能が悪い。
【０００９】
そこで、自立航法のナビゲーションシステムにＧＰＳ受信機を組み込み、マップマッチングが不可能になったら、ＧＰＳ受信機から得られる位置データ(ＧＰＳ位置)と方位データ（ＧＰＳ方位）とを用いて、自立航法センサによる車両位置（センサ位置）と走行方位（センサ方位）とを修正することが行われている。実際には、ＧＰＳ位置とセンサ位置との間の距離Ｄを演算し、その距離Ｄとあらかじめ設定されている距離しきい値Ｄthとの大小を比較する。そして、Ｄ＞Ｄthの場合のみＧＰＳデータにより位置や方位を修正し、その後に行われるマップマッチングにより車両位置マークを道路上に乗せるようにしている。
【００１０】
すなわち、上述の距離しきい値Ｄthは、ＧＰＳの測位誤差として許容される範囲を示したものであり、これを半径とする円を「誤差円」と称する。自立航法によるマップマッチングが不可能になり、かつ、ＧＰＳ位置とセンサ位置との距離Ｄが距離しきい値Ｄthより大きくなったときは、実際の車両位置はＧＰＳ誤差円の範囲内にある可能性が高いとして、ＧＰＳデータにより車両の位置や方位の修正を実行する。
【００１１】
車両位置の修正は、ＧＰＳ位置を新たなセンサ位置として置き換えることによって簡単に行うことが可能である。また、走行方位の修正においては、複数の地点（ｎ個の地点）におけるＧＰＳ方位と、同一地点において自立航法により測定されている複数の絶対走行方位との差の平均値を演算し、この平均値によって今までのオフセット角度（車両の実際の走行方位と基準方位とが成す角度）を修正することにより行われる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ＧＰＳによる車両位置測定では、車両の周囲にトンネルやビル等の障害物がないような場合には、約１０ｍ程度のわずかな誤差で絶対的な位置を検出することが可能である。よって、通常誤差円は比較的小さく設定される。しかしながら、車両の周辺に高いビル等の障害物があると、衛星電波のマルチパス等の影響によって、ときには１Ｋｍ以上の大きな測位誤差が発生してしまう。また、受信衛星の切り替わり時などに、ＧＰＳにより検出した位置に“飛び”が起こることもある。したがって、このような場合には正確な位置検出ができなくなってしまう。
【００１３】
ところが、従来は、ＧＰＳによる測位状態の良し悪しを判定する手段がなく、Ｄ＞Ｄthの条件さえ満たせば一律にＧＰＳデータによる位置修正等を行っていた。そのため、ＧＰＳで測定した位置に多くの誤差が含まれている時点で、自立航法によるマップマッチングが不可能になると、大きな誤差を含んだＧＰＳによる位置データを用いて車両位置を修正することになる。したがって、地図上の実際の車両位置に車両位置マークを正しく修正することができず、走行方位も実際の走行方位と異なってしまうという問題があった。
【００１４】
また、ＧＰＳ誤差円を通常よりも大きく設定しておくことにより、大きな誤差を含んだＧＰＳデータによって車両位置等の修正が行われないようにすることが考えられる。しかし、この場合は、ＧＰＳデータがあまり大きな誤差を含んでいないときであっても、Ｄ＞Ｄthの条件を満たさないためにＧＰＳによる位置修正等が行われないことが多くなる。そのため、ＧＰＳ測位点の方が正しいのに位置修正ができなくなってしまうことが多くなるという問題があった。
【００１５】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、ＧＰＳによる車両位置の測定状態の良し悪しを判定する手段を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、自立航法によるマップマッチングが不可能になったときに、上述の判定結果に応じてＧＰＳによる位置修正をより適切に行うことができるようにすることを第２の目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明の距離しきい値設定方法では、自立航法により得られるある区間の走行距離（自立航法走行距離）と、ＧＰＳにより得られる上記ある区間に相当する区間の距離（ＧＰＳ測位点間距離）とを比較し、自立航法走行距離とＧＰＳ測位点間距離との差の大きさに応じて、ＧＰＳにより得られる位置データの信頼度を判定する。例えば、自立航法走行距離とＧＰＳ測位点間距離との差が小さいほど信頼度が高く、差が大きいほど信頼度が低いと判定する。あるいは、自立航法走行距離とＧＰＳ測位点間距離との差の自立航法走行距離に対する比率が小さいほど信頼度が高く、比率が大きいほど信頼度が低いと判定する。
【００１７】
この距離しきい値設定方法を適用した本発明の車両位置修正装置では、ＧＰＳにより得られる位置データの信頼度に関連した距離しきい値であって、上記ＧＰＳにより得られる車両位置と自立航法により得られる車両位置との間の距離と比較して、ＧＰＳ位置データによる車両位置修正を行うか否かの判定に用いられる距離しきい値を設定する。この距離しきい値は、自立航法によるマップマッチングが不可能となったときに、ＧＰＳデータによる位置修正を行うか否かを判定する際の比較基準となるデータである。例えば、自立航法走行距離とＧＰＳ測位点間距離との差が大きくなるほどＧＰＳの信頼度は低いと判定し、距離しきい値を大きな値に設定する。逆に、自立航法走行距離とＧＰＳ測位点間距離との差が小さくなるほどＧＰＳの信頼度は高いと判定し、距離しきい値を小さな値に設定する。
【００１８】
このように構成した本発明によれば、自立航法によるマップマッチングが不可能となった時点で、ＧＰＳによる測位状態の良し悪しを把握することができ、測位状態が悪いときは距離しきい値を大きくすることで、間違ったＧＰＳ測位点の影響を受けにくくすることができる。また、測位状態が良好なときは距離しきい値を小さくすることで、正しいＧＰＳ測位点に修正しやすくすることができる。
【００１９】
ところで、ＧＰＳの信頼度を判定する際に用いる自立航法走行距離は、車両現在位置から所定距離だけ手前までの特定距離区間における走行距離であっても良いし、車両現在位置から所定時間だけ手前までの特定時間区間における走行距離であっても良い。後者の特定時間区間を用いた場合は、比較的低速で走行している場合に、車両現在位置に近い区間のみを対象としてＧＰＳの信頼度を判定することが可能となり、過去の古い測位状態からの影響を受けにくくして、正しい現在のＧＰＳ信頼度を求めることが可能となる。
【００２０】
また、本発明の他の態様では、距離しきい値を設定する際に使用するテーブル情報として、自立航法走行距離とＧＰＳ測位点間距離と距離差の比率に基づいて設定するようになされた第１のテーブル情報と、距離差そのものに基づいて設定するようになされた第２のテーブル情報とを備え、双方のテーブル情報から求めた距離しきい値のうち小さい方を採用するようにしている。このように構成した場合は、どのような車速のときでも適切な距離しきい値を設定することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の概要を説明するための図であり、（ａ）はＧＰＳの測位状態が良い場合、（ｂ）はＧＰＳの測位状態が悪い場合の様子を示している。
【００２２】
図１（ａ）に示すように、ＧＰＳの測位状態が良い場合は、自立航法による走行軌跡（○印で示す）と、ＧＰＳによる測位点の軌跡（×印で示す）とはほぼ一致する。そのため、ある区間（例えば、自車位置ＣＭから２００ｍ手前まで）に着目した場合、自立航法センサを用いて測定される走行距離（自立航法走行距離Ｌtrace）と、その区間においてＧＰＳ受信機から得られる測位点間の距離（ＧＰＳ測位点間距離Ｌgps）との差はそれほど大きくならない。
【００２３】
なお、自立航法の場合、アクセサリ（ＡＣＣ）をオンにしてからの走行距離情報を持っている。したがって、自立航法走行距離Ｌtraceは、ある区間の終点における走行距離から、上記ある区間の始点における走行距離を減算することによって求められる。車両の現在位置から２００ｍ手前までを上記ある区間として設定するには、現在位置を区間の終点に設定するとともに、そこから２００ｍ分走行距離が短い地点を区間の始点に設定すれば良い。
【００２４】
また、ＧＰＳ測位点間距離Ｌgpsは、自立航法の測位データに基づき定められた上記ある区間の始点に対応する測位点から終点に対応する測位点まで、複数の測位点間を結ぶベクトルの長さ成分を全て加算することによって求められる。自立航法による測位の時間間隔とＧＰＳによる測位の時間間隔とは必ずしも同じでなく、ＧＰＳ測位の時間間隔の方が短いことが多い。この場合、測位点の数は自立航法よりもＧＰＳの方が多くなる。しかし、自立航法による走行軌跡とＧＰＳによる測位点軌跡とがほぼ一致していれば、自立航法走行距離ＬtraceとＧＰＳ測位点間距離Ｌgpsとの差はさほど大きくならない。
【００２５】
これに対して、図１（ｂ）に示すように、ＧＰＳの測位状態が悪い場合は、自立航法による走行軌跡と、ＧＰＳによる測位点軌跡とは乖離する。そのため、ある区間の自立航法走行距離Ｌtraceと、その区間に相当するＧＰＳ測位点間距離Ｌgpsとの差は大きくなる。本実施形態では、このような性質を利用して、ＧＰＳ受信機から得られる位置データの信頼度を判定するようにしている。
【００２６】
すなわち、ある区間の自立航法走行距離Ｌtraceと、その区間に相当するＧＰＳ測位点間距離Ｌgpsとを比較し、例えばＧＰＳ測位点間距離Ｌgpsが自立航法走行距離Ｌtraceよりも異常に大きいとき（例えば、その差が自立航法走行距離Ｌtraceの５０％以上のとき）は、ＧＰＳ測位の信頼度は低いと判定する。この場合、ＧＰＳ誤差円を大きく設定することにより、間違ったＧＰＳ測位点に自車位置が修正されにくくなるようにする。
【００２７】
逆に、ＧＰＳ測位点間距離Ｌgpsと自立航法走行距離Ｌtraceとの差が大きくないとき（例えば、その差が自立航法走行距離Ｌtraceの５０％以下のとき）は、ＧＰＳ測位の信頼度は高いと判定する。この場合、ＧＰＳ誤差円を小さく設定することにより、正しいＧＰＳ測位点に自車位置が修正されやすくなるようにする。
【００２８】
ここでは、ＧＰＳによる測位状態の信頼度を２段階（測位状態が良いか悪いかのどちらか）に分けて判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、図２に例示するようなテーブル情報を持ち、このテーブル情報に従ってＧＰＳによる測位状態の信頼度をｎ段階（ｎ≧２）に分けて判定し、ｎ段階の信頼度に応じてＧＰＳ誤差円の大きさを段階的に変えるようにしても良い。
【００２９】
図３は、上述した本実施形態の原理を実現する車両位置修正装置を適用したナビゲーションシステムの全体構成を示す図である。図３において、１はシステムコントローラであり、ナビゲーションシステムの全体を制御する。このシステムコントローラ１は、マイクロコンピュータ等により構成され、地図や車両位置マークの描画処理、最適経路探索処理、マップマッチング処理、位置修正処理等を行う。
【００３０】
２は地図情報を記憶する地図記憶媒体であり、例えばＤＶＤ（デジタルビデオディスク）により構成される。ＤＶＤ−ＲＯＭ２には、地図表示や経路探索などに必要な各種の地図データが記憶されている。なお、ここでは地図データを記憶する記録媒体としてＤＶＤ−ＲＯＭ２を用いているが、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスクなどの他の記録媒体を用いても良い。３はＤＶＤ制御部であり、ＤＶＤ−ＲＯＭ２からの地図情報の読み取りを制御する。
【００３１】
４は操作盤であり、リモートコントローラ（リモコン）等により構成される。この操作盤４は、搭乗者がシステムコントローラ１に対して各種の情報（例えば、オフセット角度）を設定したり、各種の操作（例えば、画面スクロールや地図検索、拡大／縮小、最適経路探索など）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）を備えており、操作子の操作状態に応じた赤外線信号がシステムコントローラ１に向けて送信される。
【００３２】
５はＧＰＳ受信機であり、複数のＧＰＳ衛星から送られてくる電波をＧＰＳアンテナ６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）。そして、これらの計算した車両の絶対位置および方位の情報を、測位時刻と共にシステムコントローラ１に出力する。
【００３３】
７は自立航法センサであり、車両の回転角度を検出する振動ジャイロ等の相対方位センサ（角度センサ）７ａと、所定走行距離毎に１個のパルスを出力する距離センサ７ｂとを備えている。自立航法センサ７は、これらの角度センサ７ａおよび距離センサ７ｂによって車両の相対位置および方位を検出し、その情報をシステムコントローラ１に出力する。
【００３４】
８はディスプレイ装置であり、システムコントローラ１から出力される画像データに基づいて、自車周辺の地図情報を車両位置マークや出発地マーク、目的地マーク等と共に表示したり、この地図上に走行軌跡や誘導経路を表示したり、車両の位置が交差点近傍に近づいたときに交差点拡大図を表示したりする。このディスプレイ装置８は、ＣＲＴコントローラ２１、ビデオＲＡＭ（Ｖ−ＲＡＭ）２２、読出制御部２３およびＣＲＴ２４を備えている。
【００３５】
次に、システムコントローラ１の詳細な構成について説明する。１１は地図データバッファメモリであり、ＤＶＤ−ＲＯＭ２から読み出された地図データを一時的に格納するためのものである。１２は地図読出制御部であり、ＤＶＤ−ＲＯＭ２から地図データを読み出す際の制御を行う。地図読出制御部１２は、車両位置修正部１５から車両現在位置の情報を入力し、その車両現在位置を含む所定範囲の地図データをＤＶＤ−ＲＯＭ２から読み出して地図データバッファメモリ１１に格納する。
【００３６】
１３はＧＰＳデータ記憶部であり、ＧＰＳ受信機５から出力される自車の絶対的な位置および方位のデータを順次格納する。１４は車両位置・方位計算部であり、自立航法センサ７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。この車両位置・方位計算部１４は、アクセサリ（ＡＣＣ）をオンにしてからの走行距離も計測する。
【００３７】
１５は車両位置修正部であり、マップマッチング処理部１５ａ、車両位置修正処理部１５ｂ、距離しきい値設定部１５ｃおよび走行軌跡記憶部１５ｄを備えている。走行軌跡記憶部１５ｄは、車両位置・方位計算部１４より出力されるデータに基づいて、所定時間毎あるいは所定走行距離毎の車両位置と車両方位とを走行軌跡として記憶する。また、アクセサリ（ＡＣＣ）をオンにしてからの走行距離情報も記憶する。
【００３８】
マップマッチング処理部１５ａは、地図データバッファメモリ１１に読み出されている地図データと、走行軌跡記憶部１５ｄに記憶された走行軌跡データ（車両位置・方位計算部１４により計算された推定車両位置および車両方位のデータ）とを用いて、所定時間毎あるいは所定走行距離毎に投影法によるマップマッチング処理を行って、自車の走行位置を地図データの道路上に位置修正する。
【００３９】
距離しきい値設定部１５ｃは、自立航法によるマップマッチングが不可能となったときにＧＰＳデータによる位置修正を行うか否かを決定するための距離しきい値Ｄth（ＧＰＳ誤差円の半径）を設定する。具体的には、図１および図２を用いて説明したように、ある区間（例えば、自車位置から２００ｍ手前まで）の自立航法走行距離Ｌtraceと、その区間に相当するＧＰＳ測位点間距離Ｌgpsとを比較し、当該自立航法走行距離ＬtraceとＧＰＳ測位点間距離Ｌgpsとの差の大きさに応じて距離しきい値Ｄthを設定する。
【００４０】
このとき、自立航法走行距離Ｌtraceは、走行軌跡記憶部１５ｄに記憶されている走行軌跡データに基づいて求められる。また、ＧＰＳ測位点間距離Ｌgpsは、ＧＰＳデータ記憶部１３に記憶されている所定時間毎のＧＰＳ測位点のデータに基づいて求められる。すなわち、上記ある区間の始点に対応する測位点から終点に対応する測位点まで、複数の測位点間を結ぶベクトルの長さ成分を全て加算することによって求められる。
【００４１】
車両位置修正処理部１５ｂは、自立航法によるマップマッチングが不可能になったときに、ＧＰＳの測位データに基づいて車両位置修正処理を行う。このとき車両位置修正処理部１５ｂは、ＧＰＳ受信機５から得られる車両位置（ＧＰＳ位置）と自立航法センサ７から得られる車両位置（センサ位置）との間の距離Ｄを演算し、その距離Ｄと距離しきい値設定部１５ｃにより設定された距離しきい値Ｄthとの大小を比較する。そして、Ｄ＞Ｄthの条件を満たす場合にのみ、ＧＰＳの測位データにより車両の位置や方位を修正する。
【００４２】
１６は車両位置マーク発生部であり、車両位置修正部１５によってマップマッチング処理された後の車両現在位置を入力して、自車位置に表示する車両位置マークを発生する。また、車両位置修正部１５より走行軌跡データを入力して走行軌跡を発生する処理も行う。１７は地図描画制御部であり、地図データバッファメモリ１１に格納された地図データと、車両位置マーク発生部１６により発生された車両位置マークおよび走行軌跡とに基づいて、車両位置周辺の地図を車両位置マークや走行軌跡と共にディスプレイ装置８に表示させるのに必要な地図画像データを生成する。
【００４３】
地図描画制御部１７によって生成された地図画像データは、ＣＲＴコントローラ２１によってＶ−ＲＡＭ２２に一時的に格納される。読出制御部２３は、Ｖ−ＲＡＭ２２からの地図画像データの読み出しを制御する。すなわち、地図描画制御部１７によって生成された地図画像データはＶ−ＲＡＭ２２に一時的に格納され、読出制御部２３によって１画面分の地図画像データが読み出されて、ＣＲＴ２４のディスプレイ画面に表示される。
【００４４】
次に、上記のように構成した本実施形態によるナビゲーションシステムの車両位置修正処理の動作について説明する。図４は、車両位置修正処理の全体の流れを示すフローチャートである。図４において、走行軌跡記憶部１５ｄは、所定時間毎あるいは所定走行距離毎に、車両位置・方位計算部１４によって自立航法センサ７の出力データから演算された車両の現在位置および走行方位のデータを順次記憶する（ステップＳ１）。
【００４５】
マップマッチング処理部１５ａは、所定時間毎あるいは所定走行距離毎に、走行軌跡記憶部１５ｄに記憶された自立航法データに基づいてマップマッチングが可能かどうかを判定し（ステップＳ２）、可能であればマップマッチング処理を行う（ステップＳ３）。一方、車両位置・方位計算部１４により計算された車両位置、走行方位が実際の走行道路から大きく外れてマップマッチングが不可能になると、距離しきい値設定部１５ｃが、例えば図２に示したようなテーブル情報を参照して、自立航法走行距離ＬtraceとＧＰＳ測位点間距離Ｌgpsとの差の大きさに応じた距離しきい値Ｄthを設定する（ステップＳ４）。
【００４６】
そして、車両位置修正処理部１５ｂは、ＧＰＳ受信機５から得られる車両位置（ＧＰＳ位置）と自立航法センサ７から得られる車両位置（センサ位置）との間の距離Ｄを演算し、その距離Ｄが、上記ステップＳ４にて設定された距離しきい値Ｄthより大きいかどうかを判定する（ステップＳ５）。Ｄ＞Ｄthの条件を満たさない場合は、それ以降は何もせずに処理を終了する。一方、Ｄ＞Ｄthの条件を満たす場合には、ＧＰＳ受信機５の測位データに基づき車両の位置や方位を修正する（ステップＳ６）。
【００４７】
上記ステップＳ３のマップマッチング処理で修正された自車位置、あるいは上記ステップＳ６の車両位置修正処理で修正された自車位置のデータは、車両位置マーク発生部１６に入力される。車両位置マーク発生部１６は、修正された車両現在位置上に表示されるように車両位置マークを発生する。地図描画制御部１７は、車両位置マーク発生部１６より車両位置マークのデータを読み取ってディスプレイ装置８に入力し、地図上の修正位置に車両位置マークを表示する（ステップＳ７）。以後、ステップＳ１に戻って処理を繰り返す。
【００４８】
以上詳しく説明したように、第１の実施形態によれば、自立航法によるマップマッチングが不可能となったときに、その時点でのＧＰＳによる測位状態の良し悪しを把握することができる。しかも、本実施形態では、ＧＰＳによる実際の測位点データを利用してＧＰＳの信頼度を判定しているので、ＧＰＳの測位状態をより正確に、かつリアルタイムに判定することができる。そして、測位状態が悪いときは距離しきい値Ｄthを大きくすることで、間違ったＧＰＳ測位点に車両位置が修正されてしまう不都合を抑止することができる。また、測位状態が良好なときは距離しきい値Ｄthを小さくすることで、正しいＧＰＳ測位点に確実に修正することができる。
【００４９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、第２の実施形態の概要を説明するための図であり、ＧＰＳの測位状態が悪い区間と良い区間との双方を含んだ状態を示している。なお、第１の実施形態との比較のために、第２の実施形態では用いない自立航法走行距離Ｌtraceも図５中に併せて図示している。
【００５０】
図５に示す例は、始めのうちはＧＰＳの測位状態が悪かったが、その後でＧＰＳの測位状態が回復した様子を示している。また、図５に示す全体区間の後半側では渋滞や信号待ちの連続等の状況下にあり、車両の走行速度は比較的遅いものとする。
【００５１】
上述した第１の実施形態では、特定距離区間（自車位置ＣＭから２００ｍ手前までの区間、つまり図５中にＬtraceで表した区間）を対象としてＧＰＳの信頼度を判定していた。すなわち、走行にどれだけ長い時間がかかっていても、判定対象とされる特定区間の距離は２００ｍと固定であった。そのため、現在のＧＰＳ信頼度が高いにもかかわらず、過去の悪い測位状態に影響されて、正しい現在のＧＰＳ信頼度を求めることができない事態が生じることも考えられる。
【００５２】
そこで、第２の実施形態では、特定時間区間（例えば、自車位置ＣＭから１０〜１５秒手前までの区間、つまり図５中にＬtrace’で表した区間）を対象としてＧＰＳの信頼度を判定するようにする。すなわち、ある特定時間区間の自立航法走行距離Ｌtrace’と、その区間に相当するＧＰＳ測位点間距離Ｌgps’とを比較し、当該自立航法走行距離Ｌtrace’とＧＰＳ測位点間距離Ｌgps’との差の大きさに応じてＧＰＳ測位の信頼度を判定する。
【００５３】
自車位置ＣＭから所定時間手前までを特定時間区間として設定するためには、自車位置ＣＭを区間の終点に設定するとともに、そこから所定時間だけ前に通過した地点を区間の始点に設定すれば良い。所定時間だけ前に通過した地点は、例えば、車両位置・方位計算部１４により計算される走行軌跡の情報を、ＧＰＳ受信機５より出力される測位時刻の情報と共に走行軌跡記憶部１５ｄに記憶しておくことによって、簡単に求めることができる。
【００５４】
このように特定時間区間でＧＰＳ信頼度を判定するようにした場合、判定対象とされる特定区間の自立航法走行距離Ｌtrace’は、車両の走行速度によって変動する。特に、渋滞や信号待ちの連続等の状況下では、自立航法走行距離Ｌtrace’は短くなる。これにより、現在位置ＣＭに近い区間のみを対象としてＧＰＳの信頼度を判定することができ、古すぎる情報からの影響を受けにくくして、正しい現在のＧＰＳ信頼度を求めることができる。
【００５５】
第２の実施形態においても、自立航法走行距離Ｌtrace’とＧＰＳ測位点間距離Ｌgps’との差の大きさに応じて距離しきい値Ｄth（ＧＰＳ誤差円の半径）を設定する。なお、信頼度判定対象の区間を特定時間区間としたことで、車両が一定時間続けて停車中の場合には、自立航法走行距離Ｌtrace’はゼロとなる。この場合、図２に示したテーブルのように距離差を自立航法走行距離Ｌtrace’との比率に換算してＧＰＳ信頼度を判定すると、停車中のときにおける距離差の比率は無限大となり、ＧＰＳ信頼度は常に悪いと判定されてしまう。
【００５６】
そこで、第２の実施形態では、図６に示すようなテーブル情報を持ち、距離差の自立航法走行距離Ｌtrace’に対する比率ではなく、自立航法走行距離Ｌtrace’とＧＰＳ測位点間距離Ｌgps’との距離差そのものに基づいてＧＰＳによる測位状態の信頼度を判定し、ｎ段階の信頼度に応じてＧＰＳ誤差円の大きさを段階的に変えるようにする。この図６に示すテーブルは、車速が比較的遅い場合に用いて好適である。
【００５７】
逆に、車速が速くなってくると、特定時間区間に相当する自立航法走行距離Ｌtrace’は長くなる。この場合、距離差の比率は小さくなるのに距離差自身はかなり大きくなることがある。そのため、車速が速いときにも図６に示すテーブル情報に従ってＧＰＳ信頼度を判定すると、ＧＰＳの信頼度が本来よりも悪いと判定されてしまうことがある。そこで、図７に示すようなテーブル情報を用い、距離差の比率と距離差そのものとの双方を基準にＧＰＳ信頼度を判定し、良好な方を採用するようにするのが好ましい。このように、図７に示すテーブル情報を用いることにより、どのような車速のときでも正しいＧＰＳ信頼度を判定することができる。
【００５８】
図８は、図７に示すテーブル情報を用いて距離しきい値Ｄth（ＧＰＳ誤差円の半径）を設定する際の動作を示すフローチャートである。図８において、まず自立航法走行距離Ｌtrace’とＧＰＳ測位点間距離Ｌgps’との距離差の比を求めるとともに（ステップＳ１１）、距離差そのものを求める（ステップＳ１２）。
【００５９】
そして、ステップＳ１１で求めた比率をもとに図７のテーブル情報を参照し、その比率に応じたＧＰＳ誤差円の半径を求める（ステップＳ１３）。また、ステップＳ１２で求めた距離差をもとに図７のテーブル情報を参照し、その距離差に応じたＧＰＳ誤差円の半径を求める（ステップＳ１４）。最後に、上記ステップＳ１３およびステップＳ１４で求めた双方のＧＰＳ誤差円半径を比較し、小さい方を最終的なＧＰＳ誤差円の半径として設定する（ステップＳ１５）。
【００６０】
以上詳しく説明したように、第２の実施形態によれば、自立航法によるマップマッチングが不可能となったときに、その時点でのＧＰＳによる測位状態の良し悪しを把握することができる。特に、渋滞や信号待ちの連続などで走行速度が遅くなっている場合には、古い情報に影響されずに、より正しい現在のＧＰＳ信頼度を求めることができる。そして、測位状態が悪いときは距離しきい値Ｄthを大きくすることで、間違ったＧＰＳ測位点に車両位置が修正されてしまう不都合を抑止することができる。また、測位状態が良好なときは距離しきい値Ｄthを小さくすることで、正しいＧＰＳ測位点に確実に修正することができる。
【００６１】
なお、上記第２の実施形態では、自車位置ＣＭから所定時間手前までの特定時間区間としてまず自立航法走行距離Ｌtrace’を設定し、それに相当する区間のＧＰＳ測位点間距離Ｌgps’を得て両者を比較しているが、逆に、まずＧＰＳ測位点間距離Ｌgps’を設定し、それに相当する区間の自立航法走行距離Ｌtrace’を得て両者を比較するようにしても良い。
【００６２】
その他、上記各実施形態は、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、これら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。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、自立航法により得られるある区間の走行距離（自立航法走行距離）と、ＧＰＳにより得られる上記ある区間に相当する区間の距離（ＧＰＳ測位点間距離）との差の大きさに応じて、ＧＰＳにより得られる位置データの信頼度を判定するようにしたので、ＧＰＳによる測位状態の良し悪しを把握することができる。
【００６４】
また、自立航法によるマップマッチングが不可能となったときにＧＰＳによる位置修正を行うか否かを決定するための比較基準となる距離しきい値を、上述の判定結果に応じて可変となるようにしたので、測位状態が悪いときは距離しきい値を大きくして間違ったＧＰＳ測位点の影響を受けにくくすることができるとともに、測位状態が良好なときは距離しきい値を小さくして正しいＧＰＳ測位点に修正しやすくすることができる。これにより、ＧＰＳの測位状態に応じて、マップマッチングがとれないときの位置修正をより適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の概要を説明するための図である。
【図２】第１の実施形態において距離しきい値（ＧＰＳ誤差円）を設定する際に使用するテーブル情報の例を示す図である。
【図３】本実施形態の車両位置修正装置を適用したナビゲーションシステムの全体構成を示す図である。
【図４】本実施形態による車両位置修正処理の全体の流れを示すフローチャートである。
【図５】第２の実施形態の概要を説明するための図である。
【図６】第２の実施形態において距離しきい値（ＧＰＳ誤差円）を設定する際に使用するテーブル情報の例を示す図である。
【図７】第２の実施形態において距離しきい値（ＧＰＳ誤差円）を設定する際に使用するテーブル情報の他の例を示す図である。
【図８】図７に示すテーブル情報を用いてＧＰＳ誤差円の半径を設定する際の動作を示すフローチャートである。
【図９】投影法によるマップマッチングを説明するための図である。
【符号の説明】
１  システムコントローラ
２  ＤＶＤ（地図記憶媒体）
３  ＤＶＤ制御部
４  操作盤
５  ＧＰＳ受信機
６  ＧＰＳアンテナ
７  自立航法センサ
７ａ  角度センサ
７ｂ  距離センサ
８  ディスプレイ装置
１１  地図データバッファメモリ
１２  地図読出制御部
１３  ＧＰＳデータ記憶部
１４  車両位置・方位計算部
１５  車両位置修正部
１５ａ  マップマッチング処理部
１５ｂ  車両位置修正処理部
１５ｃ  距離しきい値設定部
１５ｄ  走行軌跡記憶部
１６  車両位置マーク発生部
１７  地図描画制御部
２１  ＣＲＴコントローラ
２２  Ｖ−ＲＡＭ
２３  読出制御部
２４  ＣＲＴ
【図１】
0003984112.tif 000002
【図２】
0003984112.tif 000003
【図３】
0003984112.tif 000004
【図４】
0003984112.tif 000005
【図５】
0003984112.tif 000006
【図６】
0003984112.tif 000007
【図７】
0003984112.tif 000008
【図８】
0003984112.tif 000009
【図９】
0003984112.tif 000010