(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の人工衛星から送信された測位用のデータを受信してその受信データに基づいて車両の現在位置（以下、ＧＰＳ位置という）及び現在の進行方位（以下、ＧＰＳ進行方位という）を示すデータを出力するＧＰＳ装置と、
前記車両の速度、加速度及び前記車両の基準方位に対する方位変化量を検出する自立センサと、
前記速度、前記加速度及び前記方位変化量に基づいて前記自立センサによる前記車両の現在位置（以下、自立位置という）及び現在の進行方位（以下、自立進行方位という）を算出する算出手段と、
道路方位と屋内施設に関するデータとを含む地図データを記憶した記憶手段と、
前記ＧＰＳ位置と前記自立位置とのいずれか一方又は両方に基づいて前記車両の現在位置を決定する位置決定手段と、
前記位置決定手段によって決定された現在位置が前記屋内施設内であるか否かを前記地図データに応じて判別する位置判別手段と、
前記車両が直線移動しているか否かを判別する直線移動判別手段と、
前記車両が前記屋内施設内に位置すると共に前記車両が直線移動している場合には前記屋内施設内の構内道路の道路方位に応じて前記自立進行方位を補正し、前記車両が前記屋内施設内に位置しない場合には前記ＧＰＳ進行方位又は前記地図データの道路方位に応じて前記自立進行方位を補正する進行方位補正手段と、
前記位置決定手段によって決定された現在位置と前記進行方位補正手段により補正された前記自立進行方位とに基づいて前記車両を前記地図データの地図上に表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする車載ナビゲーション装置。
【請求項２】
前記進行方位補正手段は、前記位置判別手段の判別結果により前記車両が前記屋内施設内に位置する場合に、前記直線移動判別手段の判別結果に応じて前記車両が一定距離以上の直線移動していない状態であることが検出されたときには前記自立進行方位を補正しないことを特徴とする請求項１記載の車載ナビゲーション装置。
【請求項３】
前記進行方位補正手段は、前記車両が前記屋内施設内に位置すると共に前記車両が直線移動している場合には前記自立進行方位を前記屋内施設内の構内道路の道路方位に等しくさせ、前記車両が前記屋内施設内に位置しない場合には前記自立進行方位を前記ＧＰＳ進行方位又は前記地図データの道路方位に等しくさせることを特徴とする請求項１記載の車載ナビゲーション装置。
【請求項４】
複数の人工衛星から送信された測位用のデータを受信してその受信データに基づいて車両の現在位置（以下、ＧＰＳ位置という）及び現在の進行方位（以下、ＧＰＳ進行方位という）を示すデータを出力するＧＰＳ装置と、
前記車両の速度、加速度及び車両の基準方位に対する方位変化量を検出する自立センサと、
道路方位と屋内施設に関するデータとを含む地図データを記憶した記憶手段と、
を備えた車載ナビゲーション装置の方位測定方法であって、
前記速度、前記加速度及び前記方位変化量に基づいて前記自立センサによる前記車両の現在位置（以下、自立位置という）及び現在の進行方位（以下、自立進行方位という）を算出する算出ステップと、
前記ＧＰＳ位置と前記自立位置とのいずれか一方又は両方に基づいて前記車両の現在位置を決定する位置決定ステップと、
前記位置決定ステップにおいて決定された現在位置が前記屋内施設内であるか否かを前記地図データに応じて判別する位置判別ステップと、
前記車両が直線移動しているか否かを判別する直線移動判別ステップと、
前記車両が前記屋内施設内に位置すると共に前記車両が直線移動している場合には前記屋内施設内の構内道路の道路方位に応じて前記自立進行方位を補正し、前記車両が前記屋内施設内に位置しない場合には前記ＧＰＳ進行方位又は前記地図データの道路方位に応じて前記自立進行方位を補正する進行方位補正ステップと、
前記位置決定ステップにおいて決定された現在位置と前記進行方位補正ステップにおいて補正された前記自立進行方位とに基づいて前記車両を前記地図データの地図上に表示する表示ステップと、を備えたことを特徴とする方位測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、車両の進行方位を測定する車載ナビゲーション装置及び方位測定方法に関する。
【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、車両の加速度や方位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車両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無線信号として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】
【発明が解決しようとする課題】
自立航法で用いられる角速度センサはジャイロからなり、進行方位を測定するために備えられている。その角速度センサは、相対的な方位変化を検出してそれを加減算して進行方位を算出するので、所定の間隔で補正を加えないと誤差が蓄積してしまうという問題がある。それに対処するために、道路データを用いたマップマッチング処理により得られる道路方位によって角速度センサによって検出された方位を修正することにより誤差の蓄積を防止することが行われている。
【０００５】
しかしながら、地下駐車場、立体駐車場等の屋内施設内においては無線信号が遮断されてＧＰＳ装置が測位用のデータを受信することができず、通常、屋内施設については道路データもないので、道路方位によって角速度センサによって検出された方位を修正することは不可能であった。また、屋内施設内では車両が比較的右折又は左折やカーブを繰り返して走行するので、方位変化量が多くなって方位の誤差が多く蓄積されて正確な方位を測定することが困難となる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、車両が屋内施設内を移動した場合においても車両の適切な進行方位を測定することができる車載ナビゲーション装置及び方位測定方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の車載ナビゲーション装置は、複数の人工衛星から送信された測位用のデータを受信してその受信データに基づいて車両の現在位置（以下、ＧＰＳ位置という）及び現在の進行方位（以下、ＧＰＳ進行方位という）を示すデータを出力するＧＰＳ装置と、車両の速度、加速度及び車両の基準方位に対する方位変化量を検出する自立センサと、速度、加速度及び方位変化量に基づいて自立センサによる車両の現在位置（以下、自立位置という）及び現在の進行方位（以下、自立進行方位という）を算出する算出手段と、道路方位と屋内施設に関するデータとを含む地図データを記憶した記憶手段と、ＧＰＳ位置と自立位置とのいずれか一方又は両方に基づいて車両の現在位置を決定する位置決定手段と、位置決定手段によって決定された現在位置が屋内施設内であるか否かを地図データに応じて判別する位置判別手段と、車両が直線移動しているか否かを判別する直線移動判別手段と、車両が屋内施設内に位置すると共に車両が直線移動している場合には屋内施設内の構内道路の道路方位に応じて自立進行方位を補正し、車両が屋内施設内に位置しない場合にはＧＰＳ進行方位又は地図データの道路方位に応じて自立進行方位を補正する進行方位補正手段と、位置決定手段によって決定された現在位置と進行方位補正手段により補正された自立進行方位とに基づいて車両を地図データの地図上に表示する表示手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
本発明の方位測定方法は、複数の人工衛星から送信された測位用のデータを受信してその受信データに基づいて車両の現在位置（以下、ＧＰＳ位置という）及び現在の進行方位（以下、ＧＰＳ進行方位という）を示すデータを出力するＧＰＳ装置と、車両の速度、加速度及び車両の基準方位に対する方位変化量を検出する自立センサと、道路方位と屋内施設に関するデータとを含む地図データを記憶した記憶手段と、を備えた車載ナビゲーション装置の方位測定方法であって、速度、加速度及び方位変化量に基づいて自立センサによる車両の現在位置（以下、自立位置という）及び現在の進行方位（以下、自立進行方位という）を算出する算出ステップと、ＧＰＳ位置と自立位置とのいずれか一方又は両方に基づいて車両の現在位置を決定する位置決定ステップと、位置決定ステップにおいて決定された現在位置が屋内施設内であるか否かを地図データに応じて判別する位置判別ステップと、車両が直線移動しているか否かを判別する直線移動判別ステップと、車両が屋内施設内に位置すると共に車両が直線移動している場合には屋内施設内の構内道路の道路方位に応じて自立進行方位を補正し、車両が屋内施設内に位置しない場合にはＧＰＳ進行方位又は地図データの道路方位に応じて自立進行方位を補正する進行方位補正ステップと、位置決定ステップにおいて決定された現在位置と進行方位補正ステップにおいて補正された自立進行方位とに基づいて車両を地図データの地図上に表示する表示ステップと、を備えた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は本発明の方位測定装置及び方位測定方法を適用した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車両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はジャイロからなる方位変化量センサであり、方位変化に伴う角速度を検出して出力する。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（図示せず）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。地図データには屋内駐車場の範囲、その駐車場内の構内道路（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、車両の現在位置が屋内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、車両の現在位置が屋内駐車場以外で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、方位変化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屋内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）。車両の現在位置が屋内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屋内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、車両の現在位置が屋内駐車場内か或いは車両は屋内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屋内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）。車両の現在位置が屋内駐車場の範囲外に位置する場合には、車両の現在位置が屋内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、車両が屋内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。車両の現在位置が屋内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屋内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屋内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】
次に、ステップＳ３又はＳ９で取得される車両の進行方位の算出について説明する。角速度センサ３は、上記したように方位変化に伴う角速度を検出して出力するので、単位出力当たりの変化算出角度値（以下「ジャイロゲイン」という）があらかじめ求められている。角速度センサ３より出力されたジャイロデータからそのジャイロゲインを用いて方位変化を算出するようにされている。ジャイロゲインは、旋回補正時に車が３６０°回転する間のジャイロデータを積算し、次に示す計算式(1)によって求められている。ここで、Ｇはジャイロゲイン、Ｊiはジャイロデータ、Ｊofsはジャイロオフセット値であるとすると、
【００２１】
【式１】
0004316820.tif 000002
このジャイロゲインＧを使って算出される進行方位（ジャイロ方位）は、次式により求められる。ここで、Δθanは相対ジャイロ方位、θanはジャイロ方位、θon-1は前回絶対方位、ｇｋはジャイロゲイン補正係数（１に固定）であるとすると、進行方位θanは、
【００２２】
【式２】
θan ＝θon-1 ＋Δθan＝θon-1＋（Ｊi ・Ｊofs ）×Ｇ×ｇｋ  …(2)
によって算出される。なお、上記式(2)において、ジャイロオフセットＪofs 値は、車両停止時など方位変化がないときに検出したジャイロデータをオフセット値として適時リセットされるものである。また、前回絶対方位θon-1は、前回に求められたジャイロ方位であり、相対ジャイロ方位Δθanは、今回新しく求められた方位変化角度である。この式(2)による進行方位θanの算出は制御回路８において実行される。
【００２３】
また、制御回路８は、このように角速度センサ３の出力値に基づいて算出した進行方位の補正動作を上記の自車位置表示動作とは別に繰り返し行う。なお、この進行方位補正動作は自車位置表示動作と同一の周期で繰り返す必要はなく、上記の所定期間より長い周期で良い。
制御回路８は、進行方位補正動作において図３に示すように、先ず、車両の現在位置は屋外の道路上か否かを判別する（ステップＳ２１）。ここで用いられる現在位置は、上記の自車位置表示動作において決定された現在位置である。屋外の道路上ならば、ＧＰＳ装置１によって測定された進行方位と道路データから得られる現在位置における道路方位とによって角速度センサ３による現在の進行方位θanを補正する（ステップＳ２２）。すなわち、角速度センサ３による測定値に応じて式(2)から算出された進行方位θanを強制的にＧＰＳ装置１によって測定された進行方位又は道路方位に修正することが行われる。
【００２４】
一方、屋外の道路上ではないならば、屋内駐車場の範囲内であるか否かを判別する（ステップＳ２３）。このステップＳ２３は上記のステップＳ６と同一である。車両の現在位置が屋内駐車場の範囲外である場合には、ＧＰＳ装置１によって測定された進行方位によって角速度センサ３による現在の進行方位を補正する（ステップＳ２４）。すなわち、角速度センサ３による測定値に応じて式(2)から算出された進行方位θanを強制的にＧＰＳ装置１によって測定された進行方位に修正することが行われる。
【００２５】
ステップＳ２３の判別結果が車両の現在位置が屋内駐車場の範囲内に位置すると判別した場合には、一定距離以上直線走行している状態か否かを判別する（ステップＳ２５）。一定距離以上直線走行している状態ではないならば、角速度センサ３による現在の進行方位の補正は行わない。一方、例えば、屋内駐車場の直線の構内道路部分を一定距離以上直線走行している状態であるならば、道路データから得られる現在位置における道路方位とによって角速度センサ３による現在の進行方位を補正する（ステップＳ２６）。すなわち、車両は直線の構内道路に沿って走行しているので、車両の現在の進行方位はその道路方位にほぼ等しいと見なして、角速度センサ３による測定値に応じて式(2)から算出された進行方位θanを強制的に道路方位にに修正することが行われる。
【００２６】
ステップＳ２２，Ｓ２４及びＳ２６で強制補正された進行方位は前回絶対方位θon-1として次回の式(2)による進行方位θanの算出に反映される。
かかる本発明による車載ナビゲーション装置においては、車両が立体駐車場のような屋内駐車場内で一定距離以上直線走行している場合には、地図データ記憶装置５によって記録媒体から読み出された屋内駐車場の道路データを用いて角速度センサ３の出力値に応じた車両の進行方位が補正される。
【００２７】
屋内駐車場の構内道路の道路幅は車両２台分のように比較的狭いので、車両の実際の進行方位が構内道路の方位から若干ずれていたとしてもその誤差は極めて小さい。例えば、図４に示すように３ｍの直線の構内道路幅を有する屋内駐車場において、車両が２０ｍを直線走行した場合には道路方位（構内道路方位）と角速度センサ３の測定値に応じて算出された進行方位との許容誤差は約９度になる。よって、構内道路方位にその算出された進行方位を強制的に補正することにより、算出された進行方位の誤差の蓄積を防止することができ、それ以後の進行方位が適切になる。
【００２８】
また、図５に示すように立体駐車場の各階層を繋ぐ螺旋状の連結通路を走行した直後には算出された進行方位には誤差が蓄積されてしまい、その算出された進行方位は実際の走行方向とは異なる方位となる場合がある。このような場合においても、その後の駐車場内の直線走行の際に車両の進行方位を道路方位に補正することにより適切な方位に戻すことができる。
【００２９】
なお、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。例えば、移動体が人間の場合には屋内施設としてはデパートやレストランであっても良い。
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。
【００３０】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、自立センサによって測定された方位変化量に応じて算出された車両の進行方位が屋内施設内を移動のために大きい誤差を含んだ場合に、その進行方位を正確な方位に補正することができる。よって、このように補正された進行方位を用いることによってＧＰＳ航法による正確な測位ができない屋内施設内であっても車両の正確な現在位置を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した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進行方位補正動作を示すフローチャートである。
【図４】屋内駐車場の直線走行時の進行方位の許容角度誤差を示す図である。
【図５】屋内駐車場の螺旋状の連結通路走行によって生じる進行方位の誤差を示す図である。
【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】
0004316820.tif 000003
【図２】
0004316820.tif 000004
【図３】
0004316820.tif 000005
【図４】
0004316820.tif 000006
【図５】
0004316820.tif 000007