JP2001349738A - ナビゲーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速道路のＩＣやＪＣＴのような微小角度で
分岐する道路であっても正しい道路上の位置に車両位置
を修正できるようにする。 【解決手段】 第１のマップマッチング処理部２０ａは
マップマッチング処理ＭＭ１により最適道路を求め、最
適道路上に車両位置を修正して実際の車両位置とみな
し、第２のマップマッチング処理部２０ｂはマップマッ
チング処理ＭＭ２により最適道路を求め、最適道路上に
車両位置を修正して仮の車両位置とする。以後、マップ
マッチング処理ＭＭ１とマップマッチング処理ＭＭ２を
並行して実行し、マップマッチング処理ＭＭ１において
マップマッチングすべき道路が見つからなくなったと
き、または道路が微小角度で分岐したとき、仮の車両位
置を実際の車両位置として車両位置を修正する。

Description

【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装置
に係り、特に自立航法センサーを用いてマップマッチン
グ処理を行って車両位置を修正するナビゲーション装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の走行案内を行い、ドライバーが所
望する目的地へ容易に到着できるようにしたナビゲーシ
ョン装置は、自車の現在位置を検出してＤＶＤ−ＲＯＭ
等の記憶媒体から自車位置近辺の地図データを読み出
し、地図画像をディスプレイ画面に表示するとともに、
該地図画像上の所定箇所に自車位置マークを重ねて表示
する。そして、自車の移動により現在位置が変化するに
従い、画面の自車位置マークを移動したり、あるいは自
車位置マークを画面中央等の所定位置に固定して地図を
スクロールして、常に、自車位置近辺の地図情報が一目
で分かるようになっている。

【０００３】ＤＶＤ−ＲＯＭに記憶された地図は、縮尺
レベルに応じて適当な大きさの経度幅、緯度幅の地域に
区切られており、道路は経度、緯度の座標で表現された
頂点（ノード）の集合で示される。２つのノードを連結
した部分はリンクと呼ばれ、１または複数のリンクの連
結で道路（道路リンク）が構成される。

【０００４】車両位置の検出法には、方位センサーと距
離センサーを用いて出発地から累積的に自車位置を求め
る推測航法（自立航法）と、衛星を用いて３角測量の原
理で絶対的に自車位置を求める衛星航法がある。このう
ち、前者の推測航法は構成が簡単であり、衛星電波の届
かないトンネルや衛星電波がビルに遮られたり多重反射
したりする市街地の走行で衛星航法を利用できない場合
でも確実に車両位置を検出できる利点があるが、センサ
ー誤差や車両の蛇行による誤差が累積するため、検出精
度が悪く、特に走行距離が長くなると、誤差が大きくな
り過ぎて実際の位置とは掛け離れた地点に車両位置マー
クが表示されてしまうという欠点がある。

【０００５】このため、ナビゲーション装置では、地図
データにマップマッチング用の道路データを含めてお
き、推測航法で検出した車両位置を、道路データを用い
て修正できるようにしてある。マップマッチングには、
推測航法で求めた車両位置を道路データ中の最寄りの道
路に投影して車両位置マークを正しい道路上に修正する
投影法と、推測航法で求めた車両位置の移動軌跡と道路
データでの道路形状を比較して走行中の正しい道路を探
索し、該道路上に修正するパターンマッチング法の２つ
がある。

【０００６】図９はパターンマッチング法による車両位
置修正法の説明図である。なお、車両が道路ＲＤ₁を北
東の方向に移動し、道路ＲＤ₂に出たところで東に進路
を変え、ポイントＰｘで北に曲がって道路ＲＤ₃のポイ
ントＰｃに至ったとき、車両位置マークＣＭがポイント
Ｐｃ’上に表示され、しかも走行軌跡ＲＴＤが点線で示
すようになっているものとする。パターンマッチング法
においては、所定距離（例えば２００ｍ）走行する毎
に、（１）地図データを用いて走行軌跡ＲＴＤの形状と
同じ形状の道路データを探し、（２）基準点、例えば最
新のノードＰｘに注目し、Ｐｘ’Ｐｃ’＝ＰｘＰｃとな
るような道路データＲＤ上のポイントＰｃを求め、
（３）しかる後、車両位置マークＣＭをポイントＰｃ’
からポイントＰｃに移動させる。このマップマッチング
処理によれば、センサーに誤差があったり、車両が蛇行
して走行距離に誤差が生じたりしても車両位置を正しい
位置に修正できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、車両が図１０
に示すように、小さな角度で分かれた道路ＲＤ₃、ＲＤ₄
のうち、一方に入って走行していく場合など、走行軌跡
と同じような道路形状の道路データが存在するとき、ど
の道路データに合わせて車両位置を修正して良いか判別
できず、間違った道路上に車両位置や走行軌跡を表示す
るという問題がある。特に、高速道路のＩＣやＪＣＴの
ような小さい角度で分岐していく道路では、分岐点前後
の道路形状にほとんど差がないためミスマッチを起しや
すい。この問題は、投影法によりマップマッチングを行
う場合でも同様に生じる。以上から本発明の目的は、車
両の現在位置または走行中の道路を誤りなく検出できる
ナビゲーション装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、自立航法センサーを用いてマップマッチン
グ処理を行って車両位置を修正するナビゲーション装置
において、車両の推定位置を計算する推定車両位置計算
手段と、前記推定車両位置より候補道路を検出する候補
道路検出手段と、車両の走行軌跡を記憶する走行軌跡記
憶手段と、地図データを記憶する地図データ記憶手段
と、前記候補道路が微小角度で分岐することを検出する
微小角分岐検出手段と、前記微小角分岐検出手段により
微小角分岐を検出した場合、前記走行軌跡記憶手段に記
憶される車両走行軌跡形状と前記候補道路検出手段に検
出される候補道路形状を照合し、最も形状が近い候補道
路を最適道路として前記推定車両位置を該最適道路上に
修正する車両位置修正手段とを備えることを特徴として
いる。

【０００９】

【発明の実施の形態】（Ａ）ナビゲーションシステム （ａ）全体の構成 図１はナビゲーションシステムの全体の構成図であり、
１はナビゲーション制御装置、２はナビゲーション制御
装置１に対する各種指令の入力、誘導経路設定操作、各
種データの設定操作等を行う操作部（例えばリモコ
ン）、３は地図、誘導経路、交差点案内図、各種メニュ
ー等を表示するディスプレイ装置、４は地図情報を記憶
するＲＯＭディスク、５はＲＯＭディスクドライブ、６
は衛星からの電波を受信して車両の現在位置、方位を測
定するＧＰＳ受信機、７は各衛星からの電波を受信する
アンテナ、８は自立航法用センサー、９は交差点での案
内音声を出力するオーディオ部であり、カーオーディオ
装置を利用できる。

【００１０】ＧＰＳ受信機６は、３次元測位あるいは２
次元測位処理を行って車両位置、方位を計算し（方位は
現自車位置と１サンプリング時間ΔＴ前の自車位置を結
んだ方向）、これらを測位時刻とともに出力する。自立
航法センサー８は、図示しないが車両回転角度を検出す
る振動ジャイロ等の相対方向センサー（角度センサ
ー）、所定走行距離毎に１個のパルスを発生する距離セ
ンサを備えている。

【００１１】（ｂ）ＲＯＭディスクの構成 ＲＯＭディスク４に記憶される地図情報は、(1)道路レ
イヤと、(2)地図上のオブジェクトを表示するための背
景レイヤと、(3)市町村名など文字を表示するための文
字レイヤと、(4)ＩＩＳ（Integrated Information Serv
ice）情報を記憶するＩＩＳレイヤなどから構成されて
いる。このうち、道路レイヤは図２に示すように道路リ
ンクデータＲＬＤＴ、ノードデータＮＤＤＴ、交差点デ
ータＣＲＤＴを有している。道路リンクデータＲＬＤＴ
は該当道路の属性情報を与えるもので、道路リンク上の
全ノード数、道路を構成する各ノードの番号、道路番号
（道路名）、道路の種別（国道、高速道路、県道、その
他の別）等のデータより構成されている。また、交差点
データＣＲＤＴは地図上の各交差点毎に、該交差点に連
結するリンク上のノードのうち該交差点に最も近いノー
ド（交差点構成ノードという）の集合であり、ノードデ
ータＮＤＤＴは道路を構成する全ノードのリストであ
り、ノード毎に位置情報（経度、緯度）、該ノードが交
差点であれば交差点データを指し、交差点でなければ該
ノードが属する道路リンクを指すポインタ等で構成され
ている。

【００１２】（Ｂ）ナビゲーション制御装置 図３はナビゲーション制御装置の構成図であり、１はナ
ビゲーション制御装置、２はリモコン、３はディスプレ
イ装置、４は地図情報を記憶するＲＯＭディスク、５は
ＲＯＭディスクドライブ、６はＧＰＳ受信機、７はアン
テナ、８は自立航法センサー、９はオーディオ部であ
り、自立航法センサー８は、車両回転角度を検出する振
動ジャイロ等の相対方位センサー（角度センサー）８
ａ、所定走行距離毎に１個のパルスを発生する距離セン
サー８ｂを備えている。

【００１３】ナビゲーション制御装置１において、１１
は地図読出制御部であり、ジョイスティックキーや地図
の縮小／拡大キー等で地図の移動操作や地図選択操作が
なされた時にフォーカス位置（画面中心の経緯度位置）
を計算するとともに、自車位置あるいはフォーカス位置
等に基づいてＲＯＭディスクドライブ５を制御してＲＯ
Ｍディスク４より所定の地図情報を読み出すものであ
る。１２はＲＯＭディスク４から読み出された地図情報
を記憶する地図バッファである。地図バッファ１２には
地図スクロールができるように自車位置あるいはフォー
カス位置周辺の複数枚（複数ユニット）の地図情報、例
えば、３×３ユニットの地図情報が読み出される。１３
は地図描画部であり、地図バッファ１２に記憶された地
図情報を用いて地図画像を発生するもの、１４は地図画
像を記憶するＶＲＡＭ、１５は画面中心位置（自車位
置、フォーカス位置）に基づいてＶＲＡＭ１４より切り
出す１画面分の位置を変えて自車位置の移動あるいはフ
ォーカス移動に従って地図をスクロール表示する読出制
御部である。

【００１４】１６は接近中の交差点における案内をディ
スプレイ画像および音声で行う交差点案内部であり、実
際の経路誘導時に自車が接近中の交差点より所定距離内
に接近した時、該交差点案内図（交差点拡大図、行先、
進行方向矢印等）をディスプレイ画面に表示するととも
に進行方向を音声で案内する。１７はリモコンの操作に
応じた信号を受信して各部に指示するリモコン制御部、
１８はＧＰＳ受信機６からのＧＰＳデータを記憶するＧ
ＰＳデータ記憶部、１９は自立航法センサー出力に基づ
いて自車位置（推定車両位置）、車両方位を計算する車
両位置・方位計算部、２０はマップマッチング制御部で
あり、以下の機能を備えている。

【００１５】第１の機能は、地図バッファ１２に読み出
されている地図情報と推定車両位置、車両方位を用いて
所定走行距離毎にマップマッチング処理を行って自車位
置を走行道路上の位置に修正する本来の機能である。自
立航法では、走行するにつれて誤差が累積して車両位置
が走行道路上から外れる。そこで、マップマッチング制
御部２０は推定車両位置を走行道路上に修正する。ま
た、自立航法において誤差が大きくなって車両位置が道
路から大きく外れ、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できなくなると、マップマッチング
制御部２０は、ＧＰＳから得られる位置データ（ＧＰＳ
位置）、方位データ（ＧＰＳ方位）を用いて自立航法に
よる自車位置と車両方位を修正する。すなわち、マップ
マッチング制御部２０はＧＰＳ位置と自立航法位置間の
距離Ｄを演算し、該距離Ｄと予め設定されている距離し
きい値Ｄth（例えば１５０ｍ）の大小を比較し、Ｄ＞Ｄ
thの場合にＧＰＳデータにより自車位置を修正し、その
後に行われるマップマッチング処理により車両位置マー
クを道路上に乗せるようにする。第２の機能は、道路が
小さい角度（微小角度）で分岐していることを検出した
場合、分岐点前後のマップマッチング処理を短い距離に
絞って行い、推定車両位置を走行道路上に修正する本発
明の機能であり、後述する。

【００１６】２１は誘導経路制御部であり、入力された
目的地までの誘導経路の計算処理、車両が誘導経路より
外れた時（オフルート）、現車両位置から目的地までの
誘導経路の再計算処理を行うもの、２２は誘導経路を記
憶する誘導経路メモリ、２３は誘導経路描画部である。
誘導経路メモリ２２には、誘導経路制御部２１により算
出された誘導経路ＩＲＴ（図４参照）上の全ノードＮ
ｓ，Ｎｉ（ｉ＝１，２，・・），Ｎｏの位置データが出
発地から目的地まで図５に示すように記憶される。誘導
経路描画部２３は走行時、誘導経路メモリ２２より誘導
経路情報（ノード列）を読み出して地図上に描画する。
２４は各種メニュー画面（操作画面）を表示する操作画
面発生部、２５は自車位置マーク、カーソル等の各種マ
ークを表示するマーク発生部、２６は画像合成部であ
る。

【００１７】（Ｃ）マップマッチング制御部の構成 （ａ）構成 図６は車両位置・方位計算部とマップマッチング制御部
の構成図であり、１９は車両位置・方位計算部、２０は
マップマッチング制御部である。１９ａ、１９ｂは自立
航法センサー８からの自車位置と車両方位の変化分Δ
Ｘ、ΔＹ、Δθとマップマッチング制御部２０からフィ
ードバックされる自車位置、車両方位に基づいて推定車
両位置Ｘ，Ｙ；Ｘ’，Ｙ’および車両方位θ、θ’を計
算して出力するメイン、サブの第１、第２の推定車両位
置計算部である。マップマッチング制御部２０におい
て、２０ａは投影法によりマップマッチング処理（ＭＭ
１）を行う第１のマップマッチング処理部、２０ｂはパ
ターンマッチング法によりマップマッチング処理（ＭＭ
２）を行う第２のマップマッチング処理部である。

【００１８】通常、マップマッチング制御部２０は、第
１のマップマッチング処理部２０ａによるマップマッチ
ング処理ＭＭ１と第２のマップマッチング処理部２０ｂ
によるマップマッチング処理ＭＭ２を並行して実行す
る。すなわち、マップマッチング処理ＭＭ１により得ら
れた候補道路上に推定車両位置を修正して実際の車両位
置とみなし、マップマッチング処理ＭＭ２により得られ
た最適道路上に推定車両位置を修正して仮の車両位置と
するマップマッチング処理を実行する。そして、第１の
マップマッチング処理部２０ａによる所定の条件（後
述）が成立した時、第２のマップマッチング処理部２０
ｂで得られた仮の車両位置を実際の車両位置にする。２
０ｃは所定距離毎に車両が走行した軌跡を記憶する走行
軌跡記憶部、２０ｄは実車両位置修正処理部であり、所
定の条件成立時に第２のマップマッチング処理部２０ｂ
で得られた仮の車両位置を実際の車両位置とするもので
ある。

【００１９】第１のマップマッチング処理部２０ａにお
いて、３１は地図データからマップマッチングすべき候
補道路を検索する候補道路検索部であり、以下の処理を
行う。まず、推定車両位置を中心に２００ｍ四方に含ま
れ、しかも、垂線を降ろすことのできるリンクであっ
て、推定車両位置における車両方位とリンクの成す角度
が一定値（例えば４５°）以内で、かつ、推定車両位置
からリンクに降ろした垂線の長さが一定距離（例えば１
００ｍ）以内となっているものを探す。ついで、求まっ
た各リンクに次式 Ｚ＝ｄＬ×α＋dθ×β (1) を適用して候補係数Ｚを演算する。なお、ｄＬは推定車
両位置からリンクに降ろした垂線の長さ（推定車両位置
からリンクまでの距離）、ｄθは推定車両方位とリンク
の成す角度、αは距離係数、βは角度係数であり、候補
係数Ｚの値が最も小さなリンクを最適道路とする。ま
た、３２は推定車両位置計算部１９ａにより計算された
推定車両位置を最適道路上の位置に修正する車両位置修
正部、３３は修正された車両位置を実車両位置として記
憶する実車両位置記憶部、３４は微小角度で分岐してい
る候補道路があることを検出する微小角分岐検出部であ
る。

【００２０】第２のマップマッチング処理部２０ｂにお
いて、４１は走行軌跡記憶部２０ｃに記憶されている車
両走行軌跡と同じ形状の候補道路を地図データから検索
し、最も形状が近いものを最適道路とする候補道路検索
部であり、微小角分岐検出部３４により微小角分岐が検
出された場合、分岐点前後の区間（距離）を通常よりも
短い区間（距離）に絞って検出精度をあげて最適道路を
検索するものである。４２は推定車両位置計算部１９ｂ
により計算された推定車両位置を最適道路上の位置に修
正する車両位置修正部、４３は修正された車両位置を仮
の車両位置として記憶する仮車両位置記憶部である。

【００２１】（ｂ）微小角分岐検出処理 図７は微小角分岐検出処理の流れ図である。微小角分岐
検出部３４は、第１のマップマッチング処理部２０ａの
マップマッチング処理において、２以上の候補道路があ
るか判断し（ステップ１０１）、存在しなければ微小角
分岐せずと判断する（ステップ１０２）。一方、候補道
路が２以上存在する場合には、(1)式を用いて第１と第
２候補道路の候補係数Ｚの差を求め、設定値以下になっ
ているか否かを判断し（ステップ１０３）、設定値より
大きければ微小角分岐せずと判断する（ステップ１０
２）。しかし、求めた候補係数Ｚの差が設定値以下であ
れば、第１候補道路と第２候補道路は互いに微小角度で
分岐していると判断し、第２のマップマッチング処理部
２０ｂの候補道路検索部４１へ検出信号を出力する（ス
テップ１０４）。

【００２２】（ｃ）微小角分岐検出時のマップマッチン
グ処理 図８は微小角分岐検出時のマップマッチング処理の流れ
図である。第２のマップマッチング処理部２０ｂのマッ
プマッチング（パターンマッチング）処理において、候
補道路検索部４１は第1のマップマッチング処理部２０
ａの微小角分岐検出部３４より検出信号があるか否かを
監視している（ステップ２０１）。微小角分岐の検出信
号があった場合は短い区間（例えば１０ｍ）に絞って走
行軌跡記憶部２０ｃに記憶されている車両走行軌跡形状
と地図データの候補道路形状を照合し（ステップ２０
２）、候補道路形状の中から走行軌跡形状に一番近い候
補道路を最適道路とする（ステップ２０３）。車両位置
修正部４２は推定車両位置計算部１９ｂにより計算され
た推定車両位置を最適道路上の位置に修正する（ステッ
プ２０４）。仮車両位置記憶部４３は修正された車両位
置を仮の車両位置として記憶する（ステップ２０５）。
なお、微小角分岐の検出信号がないときには、通常の区
間で走行軌跡形状と地図データの候補道路形状の照合を
行う通常のパターンマッチング処理を行う。

【００２３】（ｄ）仮車両位置を実車両位置に修正する
処理 通常、マップマッチング処理（ＭＭ１）により得られた
最適道路上を走行しているものとしてマップマッチング
処理（ＭＭ１）が継続されるが、実車両位置修正処理部
２０ｄは、マップマッチング処理（ＭＭ１）において候
補道路を求めることが出来なくなったときだけでなく、
微小角分岐を検出したときにも第２のマップマッチング
処理（ＭＭ２）により得られる仮車両位置を実車両位置
に修正する。この結果、ナビゲーション装置は微小角度
で分岐している道路でのマップマッチング処理の精度を
上げることができ、ナビゲーション装置が認識している
車両位置を正しい道路上の実際の車両位置に修正するこ
とができる。

【００２４】以上、本発明を実施例により説明したが、
本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々
の変形が可能であり、本発明はこれらを排除するもので
はない。

【００２５】

【発明の効果】以上本発明によれば、マップマッチング
処理において微小角度で分岐している候補道路を検出し
たときには、走行軌跡形状と候補道路の形状を照合する
ようにしたから、マップマッチング処理の精度を上げる
ことができ、ナビゲーション装置が認識している車両位
置を正しい道路上の実際の車両位置に修正することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ナビゲーションシステムの構成図である。

【図２】地図データ中の道路データの構成説明図であ
る。

【図３】ナビゲーション制御装置の構成図である。

【図４】誘導経路を構成するノード列の説明図である。

【図５】誘導経路メモリに格納される誘導経路データの
説明図である。

【図６】マップマッチング制御部の構成図である。

【図７】微小角分岐検出処理のフローである。

【図８】微小角分岐検出時のマップマッチング処理のフ
ローである。

【図９】従来のパターンマッチング法の説明図である。

【図１０】従来法の問題点を示す説明図である。

【符号の説明】

１９・・車両位置・方位計算部 ２０・・マップマッチング制御部 ２０ａ・・第１のマップマッチング処理部 ２０ｂ・・第２のマップマッチング処理部 ２０ｃ・・走行軌跡記憶部 ２０ｄ・・実車両位置修正処理部 ３４・・微小角分岐検出部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自立航法センサーを用いてマップマッチ
   ング処理を行って車両位置を修正するナビゲーション装
   置において、 車両の推定位置を計算する推定車両位置計算手段と、 前記推定車両位置より候補道路を検出する候補道路検出
   手段と、 車両の走行軌跡を記憶する走行軌跡記憶手段と、 地図データを記憶する地図データ記憶手段と、 前記候補道路が微小角度で分岐することを検出する微小
   角分岐検出手段と、 前記微小角分岐検出手段により微小角分岐を検出した場
   合、前記走行軌跡記憶手段に記憶される車両走行軌跡形
   状と前記候補道路検出手段に検出される候補道路形状を
   照合し、最も形状が近い候補道路を最適道路として前記
   推定車両位置を該最適道路上に修正する車両位置修正手
   段と、を備えることを特徴とするナビゲーション装置。