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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、GPS(Global Positioning System)受信機の観測情報と、自律航法用複合センサの計測情報を用いて、車両の現在位置を道路ネットワーク上に特定するマップマッチングを行うロケータ装置に関するものある。
【0002】
【従来の技術】
図16は、例えば、特開平10−47983号公報に示された、従来のロケータ装置の構成を示すブロック図である。図において、1は車両の移動距離に応じた信号を出力する距離センサ、2は車両の進行方位に応じた信号を出力する方位センサであり、3は絶対位置観測手段としてのGPS受信機およびアンテナである。なお、この距離センサ1および方位センサ2にて、自律航法用複合センサを形成している。52は道路網記憶手段(地図専用ディスク)、53は道路網記憶手段(地図専用ディスク)52に格納されている道路ネットワークを取得する道路網読出し手段(CDドライブ)であり、54は道路ネットワークと諸処理データのメモリへの保持を制御するメモリ制御部、55は車両の位置や方位などの情報の出力を制御する出力制御部である。また、511は距離センサ1の出力信号から車両の移動距離を演算する距離取得手段、512は方位センサ2の出力信号から車両の進行方位を演算する方位取得手段、513はGPS受信機3で観測した車両の現在位置を受信する位置取得手段であり、515から517は道路ネットワーク上に車両の現在位置を特定するマップマッチングを行うための移動位置算出手段、ルートおよび推定位置算出手段、表示用現在位置選択手段である。
【0003】
次に動作について説明する。
ここでは、マップマッチングを行う移動位置算出手段515、ルートおよび推定位置算出手段516、表示用現在位置選択手段517の動作について、図17〜図20を用いて説明する。ここで、図17は車両の現在位置の移動点の算出を示す説明図、図18はGPS位置を近傍のリンク上へ投影した投影点の算出を示す説明図、図19はルートの算出を示す説明図、図20は現在位置の候補点と移動点、およびGPS位置の投影点のそれぞれの誤差に基づくカルマンフィルタにて現在位置の推定点が決まる様子を示す説明図である。
【0004】
移動位置算出手段515は、メモリ制御部54が道路網読出し手段(CDドライブ)53から得た道路ネットワーク上において、車両の現在位置の候補点を起点として、方位取得手段512から得られる車両の進行方位に合致する道路に沿って、距離取得手段511から得られる距離情報分だけ前方に現在位置の移動点を算出する。図17では、現在位置の候補点Sn-1,i から移動距離mの地点に位置する2つの現在位置の移動点Mn,i,k (kは1と2)を算出している。
【0005】
次に、ルートおよび推定位置算出手段516は、位置取得手段513の取得したGPS位置から近傍の道路ネットワーク上にGPS位置の投影点を設定し、現在位置の移動点とGPS位置の投影点の組合せからなるルートを1つ以上算出する。図18では、GPS位置gn,i 点に対して、近傍の道路である2つのリンクの上にGn,i,j 点(jは1と2)を算出している。また図19は、リンク番号#1、#2、#3のリンクの上に現在位置の移動点Mn,i,1 、Mn,i,2 、Mn,i,3 がそれぞれ位置し、リンク番号#1、#2、#3のリンクから道路ネットワーク化されているリンク#11、#12のリンク上にGPS位置gn,i 点の投影点Gn,i,1 、Gn,i,2 がそれぞれ位置している状態を示す。この場合、現在位置の各移動点からGPS位置の各投影点へのルートとしては、最大6ルート(例、#1から#11、#1から#12、#2から#11、…)を求めることができる。そして、次に示す式(1)によって、各ルート上の内分点である位置に現在位置の推定点Sn,i,r を算出する。なお、この場合の係数Kは0.5とする。
【0006】
Sn,i,r =(1−K)×Mn,i.k +K×Gn,i,j ・・・(1)
【0007】
その結果、最大、現在位置の候補点の数とルート数の積で示される個数の現在位置の推定点が算出される。また式(1)における係数Kは、現在位置の移動点に係わる誤差EmsとGPS位置に係わる誤差Eg とから構成されるカルマンフィルタにより、次に示す式(2)にて算出するものである。
【0008】
K=Ems 2 /(Ems 2 +Eg 2) ・・・(2)
【0009】
そして、図20に示すように、現在位置の候補点の誤差Es と距離センサ1に係わる誤差Em から現在位置の移動点に係わる誤差Emsを次の式(3)にて算出する。
【0010】
Ems=(Es 2+Em 2)1/2 ・・・(3)
【0011】
その後、表示用現在位置選択手段517は、これら現在位置の複数の推定点の中から新しい現在位置を特定して出力する。また、この特定に際しては、現在位置の各推定点からGPS位置までの距離の評価を行い、結果が最もよい現在位置の推定点を基準に所定数の新たな現在位置の候補点を選択する。そして、この新たな現在位置の候補点からGPS位置への方位による評価をさらに行い、結果が最もよい現在位置の候補点を現在位置と特定する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
従来のロケータ装置は以上のように構成されているので、車両の現在位置の特定は、車両の進行方位に合致する方向に接続されている道路ネットワークのリンク上で移動距離分だけ前方に算出した現在位置の移動点とGPS位置をリンク上に投影した投影点の間に、現在位置の推定点を算出することによって行われ、また、この現在位置の特定に際しては、距離誤差や各種位置の誤差による比をカルマンフィルタで算出して、GPS位置による修正量を決めているため、GPS受信機3と自律航法用複合センサ(距離センサ1と方位センサ2)の両情報に基づいて推定した2つの位置情報をマップマッチングで個別に使用し、その処理が複雑になるという課題があり、また、GPS位置の分散が大きくなる場合は、GPS位置の投影先となるリンクの履歴が接続関係にないものになったり、同一リンク上でGPS位置の投影点が大きく前後に移動したりすることがあり、現在位置の特定が不連続または不安定になるなどの課題もあった。
【0013】
さらに、車両の進行方位については、現在位置が特定されているリンクのリンク方位が基礎となって更新されるため、誤ったリンク上に現在位置を特定した場合には車両の進行方位が不正になり、以後のリンク上への位置更新が適確に行えなくなるばかりか、その後にマップマッチングが破綻したことに気付いても、GPS位置の分散により車両の初期位置が不安定になるといった課題もあった。
【0014】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、絶対位置観測手段の観測情報と自律航法用複合センサの計測情報に基づいて、道路ネットワーク上に車両の現在位置を特定するマップマッチングを、簡単な方法で実現できるロケータ装置を得ることを目的とする。
【0015】
また、この発明は、マップマッチング法に係わる手段で扱う推定位置を、絶対位置観測手段の観測情報と自律航法用複合センサの計測情報に基づいて一本化した車両の推定位置だけとするロケータ装置を得ることを目的とする。
【0016】
さらに、この発明は、道路分岐点などで効率よくマップマッチングを行うことができるロケータ装置を得ることを目的とする。
【0017】
さらに、この発明は、屈曲路などで車両の現在位置を高精度で特定できるロケータ装置を得ることを目的とする。
【0018】
さらに、この発明は、道路ネットワークが未整備な箇所を走行した際に、車両の現在位置を連続的、かつ円滑に推定することができるロケータ装置を得ることを目的とする。
【0019】
さらに、この発明は、絶対位置観測手段の測位率が低下する場所でも車両の現在位置を高精度で特定できるロケータ装置を得ることを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るロケータ装置は、所定領域の道路ネットワークを道路網記憶手段に記憶しておき、道路網読出し手段にてこの道路網記憶手段から、位置・方位推定手段で推定した車両の現在位置が存在する領域と隣接領域の道路ネットワークを読み出した上で、推定した車両の現在位置の近傍に存在する道路ネットワークのリンクについて、そのリンクがリンクの両端を直線で結んだ直線データであれば、交差点間、一本道、および行き止まり道などの無分岐区間を示す接続関係にある複数のリンクをそれぞれリンク群としてまとめて、また折れ線データであればそのリンクをリンク群として、道路網読出し手段において管理し、さらに走行道路・位置候補管理手段で、その推定した車両の現在位置をリンク群に投影した際の構成リンクへの最短距離が所定値以下で、かつ同一のリンク群および接続関係にあるリンク群上で位置投影し続けた距離が所定値以上になる接続関係にある複数のリンク群と当該リンク群上の投影点を、車両の走行道路と現在位置の候補として設定して管理し、さらに、走行道路・位置特定手段によって、走行道路と現在位置の候補の中から、位置投影し続けた距離が最長となる走行道路候補を走行道路と判断して、その走行道路のリンク群上の投影点を車両の現在位置として特定するようにしたものである。
【0021】
この発明に係るロケータ装置は、上記道路網記憶手段、位置・方位推定手段、道路網読出し手段、走行道路・位置候補管理手段、および走行道路・位置特定手段を有したロケータ装置の位置・方位推定手段にて、自律航法用複合センサにより計測した単位時間当たりの移動距離と進行方位変化から、自律航法的な位置をカルマンフィルタ方程式に基づいて推定する一方で、その自律航法的な位置を、絶対位置観測手段で観測した車両の現在位置の方へ、カルマンゲインで決められた割合だけ寄せるように計算して、車両の現在位置と進行方位とを推定するようにしたものである。
【0022】
この発明に係るロケータ装置は、上記道路網記憶手段、位置・方位推定手段、道路網読出し手段、走行道路・位置候補管理手段、および走行道路・位置特定手段を有したロケータ装置の走行道路・位置候補管理手段が、走行道路候補毎に位置・方位推定手段の推定した車両の進行方位に合致する方向で、走行道路候補の構成リンク群に接続可能な複数のリンク群を、所定距離または所定数だけ先読みして保持しておき、そのリンク群を位置・方位推定手段で推定した車両の現在位置を投影する対象として用いるようにしたものである。
【0023】
この発明に係るロケータ装置は、上記道路網記憶手段、位置・方位推定手段、道路網読出し手段、走行道路・位置候補管理手段、および走行道路・位置特定手段を有したロケータ装置の走行道路・位置候補管理手段にて、位置・方位推定手段の推定した車両の現在位置を中心とする所定範囲内に道路分岐点、あるいは屈曲路がある場合、推定した車両の現在位置に関する所定距離または所定時間以上前からの軌跡形状と、道路ネットワークで接続関係にあるリンク群の形状または接続関係を比較して、リンク群への投影点の調整、およびリンク群の選択を行うようにしたものである。
【0024】
この発明に係るロケータ装置は、上記道路網記憶手段、位置・方位推定手段、道路網読出し手段、走行道路・位置候補管理手段、および走行道路・位置特定手段を有したロケータ装置の走行道路・位置候補管理手段にて、位置・方位推定手段で推定した車両の進行方位に合致する方向に走行道路候補のリンク群を前方接続できなくなった時点の投影点と、推定した現在位置の位置関係に基づいて、以後、所定時間が経過するまで、または所定距離を走行するまでの間は、投影点の前方に現在位置の候補を更新し、所定時間が経過した後、または所定距離を走行した後は、他に走行道路候補があれば当該走行道路候補を抹消し、また他に走行道路候補がなければ、推定した現在位置の方向へ現在位置の候補を寄せるような位置更新を行うようにしたものである。
【0025】
この発明に係るロケータ装置は、上記道路網記憶手段、位置・方位推定手段、道路網読出し手段、走行道路・位置候補管理手段、および走行道路・位置特定手段を有したロケータ装置の走行道路・位置特定手段にて、絶対位置観測手段の所定時間における測位率が所定値以下になった時には、その状態になる直前に道路ネットワーク上に特定した車両の現在位置を起点にして、位置・方位推定手段で用いた車両の単位時間毎の移動距離と進行方位変化をもとに、道路ネットワーク上で現在位置の更新を行うようにしたものである。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1によるロケータ装置の構成を示すブロック図である。図において、1は車両の移動距離を検出する距離センサであり、車両の走行距離に応じてパルス信号を出力する。2aは車両の方位変化を検出する相対方位センサであり、この実施の形態1ではジャイロを用いて車両のヨーレートに応じた電圧を出力する。なお、これらは図16に示した距離センサ1および方位センサ2に相当するもので、これらによって自律航法用複合センサが形成される。3は図16に同一符号を付して示したものと同等の、絶対的位置観測手段としてのGPS受信機であり、衛星からの電波を受信するGPSアンテナが接続され、このGPSアンテナによって受信された衛星からの電波より車両の絶対的な現在位置を観測し、その位置情報(GPS位置)を出力する。5は予めメモリ(図示省略)に記憶した制御プログラムに従って車両の進行方位と現在位置を演算するコンピュータを含む信号処理器である。
【0027】
上記信号処理器5内において、561は距離センサ1からのパルス信号に基づいて車両の速度と移動距離を計算する距離・速度計算手段であり、563は相対方位センサ2aのオフセットを検出するオフセット検出手段である。564はこのオフセット検出手段563からの検出信号と相対方位センサ2aからの車両のヨーレートに応じた電圧とが入力されて、車両の進行方位変化を計算する方位変化計算手段である。565はこの距離・速度計算手段561で計算された車両の速度と移動距離と、方位変化計算手段564で計算された車両の進行方位変化に基づいて車両の現在位置と進行方位を推定する位置・方位推定手段である。
【0028】
また、52は所定範囲の道路ネットワークを記録している道路網記憶手段であり、53はこの道路網記憶手段52から指定範囲の道路ネットワークを読み出す道路網読出し手段である。この道路網記憶手段52および道路網読出し手段53は、図16に示した道路網記憶手段(地図専用ディスク)52と道路網読出し手段(CDドライブ)53に相当するものであるが、位置・方位推定手段565で推定した車両の現在位置近傍の道路ネットワークのリンクを検索し、当該リンクが直線データであれば無分岐区間を示す接続関係にあるリンクを一つのリンク群としてまとめ、折れ線データであればそのリンクをリンク群として管理する機能も備えている。566はこの道路網読出し手段53によって道路網記憶手段52より読み出された道路ネットワークと、位置・方位推定手段565にて推定された位置および方位とに基づいて、車両の走行道路と現在位置の候補を複数個管理する走行道路・位置候補管理手段であり、567はこの走行道路・位置候補管理手段566が管理する車両の走行道路および現在位置の候補と、位置・方位推定手段565にて推定された位置および方位から、車両の走行道路と現在位置を特定する走行道路・位置特定手段である。
【0029】
次に動作について説明する。
以下、信号処理器5の各手段の動作について図を用いて説明する。ここで、図2はそのメインルーチンの処理内容を示す流れ図であり、図3は位置・方位推定手段565の処理内容を示す流れ図、図4はこの位置・方位推定手段565による車両の現在位置の推定例を示す説明図である。図5は所定時間Δt毎に実行される割込処理1の内容を示す流れ図、図6は距離センサ1から信号が出力されたときに実行される割込処理2の内容を示す流れ図、図7はGPS受信機3から観測周期毎に出力された観測情報を受信する割込処理3の内容を示す流れ図である。また、図8は道路ネットワークのリンクが直線データで示されていた場合に、交差点間のリンク、行き止まり道路のリンク、あるいは長い1本道におけるリンクのような無分岐区間の接続関係にある複数のリンクを一つのリンク群として道路網読出し手段53が管理する際の状態を示す説明図、図9は特に一本道において道路網読出し手段53がリンク群を管理する際の状態を示す説明図、図10は車両の走行道路と現在位置の候補を走行道路・位置候補管理手段566が管理する際の状態を示す説明図である。
【0030】
図2において、メインルーチンは信号処理器5の全手段の動作を管理する。まずステップST201で全ての処理を初期化する。次のステップST202では処理開始のタイミングか否かを処理開始フラグを参照して判断する。その結果、当該処理開始フラグがセットされていれば、処理開始タイミングとしてステップST203へ進み、クリアされていれば処理開始タイミングでないとして処理開始フラグがセットされるまで待機する。次にステップST203で次回の処理のために処理開始フラグをクリアした後、ステップST204に進む。ステップST204では距離・速度計算手段561の処理として、所定時間Δt毎に、割込処理2でカウントした距離センサ1の出力信号カウント値ΔNi から、次に示す式(4)によって移動距離Δdi を、式(5)によって速度VelDRi をそれぞれ計算するとともに、次回の処理のために出力信号カウント値ΔNi を0にする。なお、この式(4)と式(5)におけるSFSPDjは、距離センサ1の出力信号を距離に変換するスケールファクタである。
【0031】
Δdi =Δdi-1 +ΔNi ×SFSPDi ・・・(4)
VelDRj =|ΔNj ×SFSPDj|/ΔTGPS ・・・(5)
【0032】
次に、ステップST205においてオフセット検出手段563によるオフセット計算処理が行われる。このステップST205では、ステップST204で計算した速度VelDRi が0(すなわち、停車中)の時は、停車中における相対方位センサ2aの所定時間分以上の出力信号SGGYRiを平均したものをオフセットOFGYRiとする。次にステップST206において方位変化計算手段564による進行方位変化の計算処理が行われる。このステップST206では、次に示す式(6)を用いて、所定時間Δt毎に計測した相対方位センサ2aの出力信号SGGYRiから進行方位変化Δθi を計算する。なお、この式(6)中のOFGYRiはオフセットであり、SFGYRiは出力信号を角速度に変換するスケールファクタである。
【0033】
Δθi =Δθi-1 +(SGGYRi−OFGYRi)×SFGYRi×Δt ・・・(6)
【0034】
次にステップST207において、GPS受信機3から観測情報の受信を完了したか否かを、GPS観測情報受信フラグを参照して判断する。その結果、当該GPS観測情報受信フラグがセットされていれば、GPS受信機3からの観測情報の受信が完了したとしてステップST208へ進み、クリアされていればステップST202へ戻る。ステップST208では次回の処理のためにGPS観測情報受信フラグのクリアを行う。次に、ステップST209にて位置・方位推定手段565による位置・方位の推定処理が行われる。このステップST209では、後述する計算式(カルマンフィルタ)にて車両の現在位置(λi ,φi )と進行方位θi を推定する。次にステップST210に進み、後述するマップマッチング法にて道路ネットワーク上に車両の現在位置(λi ,φi )を特定する。次にステップST211で車両の現在位置(λi ,φi )と進行方位θi および速度VelDRi を出力する。その後、ステップST212においてGPS受信機3から観測情報を受信する間の移動距離Δdi と進行方位変化Δθi を0にしてステップST202へ戻る。
【0035】
位置・方位推定手段565は、車両の移動距離Δdi と進行方位変化Δθi から現在位置(λi ,φi )と進行方位θi を、次に示す式(7)〜式(12)で計算するシステムモデルと、GPS位置(λGi,φGi)とそのシステムモデルの車両の現在位置(λi ,φi )の関係を次の式(13)〜式(14)で表す観測モデルとに基づくものである。
【0036】
【0037】
λGi=λi +δλGi ・・・(13)
φGi=φi +δφGi ・・・(14)
【0038】
なお、上記式(7)〜式(12)と式(13)〜式(14)において、iは離散時刻であり、λi- 1 とφi- 1 は離散時刻i-1における車両の現在位置の経度と緯度、θi-1 は離散時刻i-1における車両の進行方位である。SFd →λとSFd →φは移動距離の単位[m]を経度方向または緯度方向の移動量[″]へ変換する係数である。またδλi とδφi は車両の現在位置の経度誤差と緯度誤差、δΔθi とδΔdi は進行方位変化Δθi と移動距離Δdi の誤差である。またδλGiとδφGiはGPS位置λGiとφGiの誤差である。
【0039】
そして、次の式(15)〜式(19)に示す状態方程式と式(20)〜式(23)に示す観測方程式、および式(24)〜式(28)に示すカルマンフィルタ方程式によって、車両の現在位置(λi ,φi )と進行方位θi を推定する。
【0040】
【数1】
【0041】
【数2】
【0042】
xi|i =xi|i-1 +Ki {yi −(Hxi|i-1 +vi )} ・・・(24)
xi+1|i =Fi xi|i +Gi wi ・・・(25)
Ki =Σi|i-1 HT [HΣi|i-1 HT +Σvi]-1 ・・・(26)
Σi|i =Σi|i-1 −Ki HΣi|i-1 ・・・(27)
Σi+1|i =Fi Σi|i Fi T+Gi Σw iGi T ・・・(28)
【0043】
なお、上記式(15)〜式(19)および式(20)〜式(23)において、xi 、Fi 、Gi 、wi 、yi 、vi は、離散時刻iにおける状態ベトクル、状態遷移行列、駆動行列、システム雑音、観測値、観測雑音であり、Hは観測行列である。また、式(24)〜式(28)において、xi|i は離散時刻iにおける状態ベクトルの推定量、xi+1|i は離散時刻iにおける離散時刻i+1の状態ベクトルの予測量、Ki はカルマンゲイン、Σi|i は離散時刻iにおける状態ベクトルの共分散行列の推定量、Σi+1|i は離散時刻iにおける離散時刻i+1の共分散行列の予測量、Σviは観測誤差の共分散行列、Σwiはシステム誤差の共分散行列であるが、行列の各要素は式の行列式を計算すれば求まるものなので、ここでは説明を省略する。
【0044】
次に、図3の流れ図に従って、位置・方位推定手段565の処理内容をより詳細に説明する。
まず、ステップST301において、距離・速度計算手段561で計算した速度VelDRi が0より大きいか否かを判定し、0ならば停車中と判断して処理を終了し、0より大きければステップST302へ進む。ステップST302では、GPS受信機3が2次元あるいは3次元測位状態で、かつ前回の処理タイミングでカルマンフィルタにより車両の現在位置と進行方位を推定してから所定距離以上移動したか否かを判定する。その結果、GPS受信機3にて2次元あるいは3次元測位状態で、かつ前回の処理タイミングでカルマンフィルタにより現在位置と進行方位を推定してから所定距離以上移動した場合はステップST303へ進み、逆にGPS受信機3にて非測位状態か、あるいは前回の処理タイミングでカルマンフィルタにより現在位置と進行方位を計算してから所定距離以上移動していない場合はステップST305へ進む。
【0045】
ステップST303では所定時間におけるGPS位置(λGi,φGi)とカルマンフィルタによる現在位置(λi ,φi )の位置の差分、すなわち緯度差と経度差についてそれぞれ標準偏差を計算し、その標準偏差を観測誤差vi とするとともに、観測誤差の共分散行列Σviを計算する。次にステップST304において、GPS速度の積分値と距離センサ1から求めた距離Δdi の差分をシステム誤差の行列要素である距離誤差要素δΔdi とするとともに、所定距離だけ離れた複数地点でのGPS位置と車両の現在位置の軌跡の両移動方向の方向差をシステム誤差の行列要素である方位誤差要素δΔθi とし、ステップST306に進む。一方、ステップST305ではカルマンゲインKi を0にクリアしてステップST306に進む。ステップST306ではGPS位置を観測値yi とし、式(7)〜式(12)、式(13)〜式(14)、および式(15)〜式(19)、式(20)〜式(23)、式(24)〜式(28)に従って、状態ベクトルの推定量xi|i を計算する。なお、そのとき、相対方位センサ2aのオフセット変動量に比例した値よりカルマンゲインKi の全行列要素が小さくなるようにカルマンゲインKi の全行列要素を調節して、状態ベクトルの推定量xi|i を計算する。
【0046】
次にステップST307において、式(24)〜式(28)を用いて状態ベクトルの予測量xi+|iを計算する。次にステップST308にてステップST302と同様に、GPS受信機3で2次元あるいは3次元測位をしており、かつ前回カルマンフィルタによって現在位置(λi ,φi )と進行方位θi を推定してから所定距離以上移動したか否かを判定する。その結果、GPS受信機3にて2次元あるいは3次元測位をしており、かつ前回カルマンフィルタにより現在位置(λi ,φi )と進行方位θi を推定してから所定距離以上移動した場合にはステップST309へ進み、GPS受信機3にて非測位か、あるいは前回カルマンフィルタによって現在位置(λi ,φi )と進行方位θi を計算してから所定距離以上移動していない場合には処理を終了する。ステップST309では誤差共分散の推定量Σi|i を式(24)〜式(28)を用いて計算し、さらに、ステップST310では予測量Σi+1|i を、ステップST311ではカルマンゲインKi を、それぞれ式(24)〜式(28)を用いて計算して処理を終了する。
【0047】
次に、位置・方位推定手段565における車両の現在位置の推定動作について図4を用いて説明する。
まず同図(a)は、車両が直進走行する途中でGPS位置の分散が大きくなる時に車両の現在位置が推定される様子を示したもので、この時には、システム誤差の行列要素である方位誤差要素と距離誤差要素がともに小さい状態であったことを想定したものである。この場合、位置・方位推定手段565はGPS位置の分散が大きくなった区間では、観測誤差であるGPS位置の誤差が大きくなったことを検出するので、GPS位置の分散が大きくなった区間のみカルマンゲインを小さく計算する。その結果、GPS位置の分散が小さい区間では車両の現在位置がGPS位置へ寄るように推定するが、GPS位置の分散が大きい区間では車両の現在位置がGPS位置へ寄る量を小さく抑えて推定する。
【0048】
また図4(b)は、車両が直進走行する途中で相対方位センサ2aのオフセットがドリフトした時に車両の現在位置が推定される様子を示したもので、この時には、GPS位置の分散が小さい状態であったことを想定したものである。この場合、位置・方位推定手段565は、GPS位置の分散が小さい一方で、単位時間毎の進行方位変化が偏った値となって方位誤差が発生したことを検出するので、カルマンゲインを大きく計算する。その結果、相対方位センサ2aに生じたドリフトの影響を受けずに車両の現在位置をGPS位置の方向へ寄せるように推定する。なお、カルマンフィルタを使用しない一般的な自律航法の場合には、相対方位センサ2aに生じたドリフトの影響を受けて、一点鎖線で示すように、車両の現在位置が偏った方向に徐々に旋回してしまう。
【0049】
また図4(c)は、相対方位センサ2aのスケールファクタが真値より小さ目の時に車両が右折した場合の車両の現在位置が推定される様子を示したもので、この時には、GPS位置の分散が小さい状態であったことを想定したものである。この場合、位置・方位推定手段565は、GPS位置の分散が小さい一方で、右折後に方位誤差が発生したことを検出するので、右折後にはカルマンゲインをより大きく計算する。その結果、右折時の旋回角が小さ目になることから推定した進行方位に誤差が生じるものの、右折後に方位誤差を検出した以後は車両の現在位置をGPS位置の方向へ寄せるように推定する。なお、カルマンフィルタを使用しない一般的な自律航法の場合には、一点鎖線で示すように、旋回角不足のまま車両の現在位置が誤った方向に直進してしまう。
【0050】
次に、割込処理1について説明する。
この割込処理1は所定時間Δt毎に起動され、図5の流れ図に示すように、そのステップST501において、処理開始タイミングを示す処理開始フラグをセットして、この割込処理1を終了する。
【0051】
次に、割込処理2について説明する。
この割込処理2は距離センサ1から信号が出力されたときに起動され、図6の流れ図に示すように、そのステップST601において車速信号カウンタに1を加算して、この割込処理2を終了する。
【0052】
次に、割込処理3について説明する。
この割込処理3はGPS受信機3から観測周期毎に出力された観測情報を受信するものであり、図7の流れ図に示すように、まずステップST701でGPS受信機3から出力された観測情報を受信して記憶する。次にステップST702において全ての観測情報の受信を完了したか否かを判定し、完了していればステップST703へ進み、完了していなければこの割込処理3を終了する。ステップST703では全ての観測情報を受信完了したとして、GPS観測情報受信フラグをセットする。
【0053】
次に、図2のステップST210で行うマップマッチング法について、このマップマッチング法に係わる道路網読出し手段53の動作から説明する。
道路網読出し手段53は、位置・方位推定手段565で推定した車両の現在位置と進行方位を受け取り、推定された現在位置が存在する領域と隣接領域の道路ネットワークを道路網記憶手段52から読み出す。そして、読み出した道路ネットワークのリンクがその両端のノードを直線で結ぶ直線データだった場合には、交差点間、一本道、および行き止まり道などの無分岐区間の接続関係にある複数のリンクを一つのリンク群として管理する。また、読み出した道路ネットワークのリンクが折れ線データだった場合には、その折れ線データによるリンクをリンク群として扱う。
【0054】
ここで、道路網読出し手段53が、例えば図8(a)に示すような道路ネットワークを道路網記憶手段52から読み出した場合には、同図(b)に示すような、構成リンク、ノード、補間点よりなるリンク群に編集する。この図8(a)において、○印は道路ネットワークのリンクの座標を示すノードであり、○印を直線で結んだものが直線データによるリンクである。また、N1 からN12はノード番号、L1 からL12はリンク番号を示す。
【0055】
しかしながら、現実にはマップマッチングの負荷を軽減するために、位置・方位推定手段565で推定した現在位置を中心とする半径300m程度の範囲内にあるリンクに対してリンク群の作成を行う。
【0056】
また、読み出した道路ネットワークに、例えば、図9に示すような一本道が含まれていた場合には、位置・方位推定手段565で推定した現在位置を中心とする所定範囲内のリンクに一本道の終端、すなわち、交差点か行き止まりがなければ、上述のように無分岐区間のリンク群を作成して管理することはできない。そこで、道路網読出し手段53はリンク群の構成リンク数に上限を設けたもので、説明上、この図9の場合にはその上限値を4本としている。まず、同図(a)に示したt0の時点では、位置・方位推定手段565で推定した現在位置PE-t0を中心とする所定範囲RM 内のリンクL1 からL3 およびL8 対して、図中の表に示すリンク群LS1 からLS3 を作成する。この時、リンク群LS3 のノードは一本道の終端ではないので暫定的なリンク群とする。そして、同図(b)に示すt1の時点で、位置・方位推定手段565で推定した現在位置PE-t1を中心とする所定範囲RM 内にリンクL4 からL7 が入るようになった時、図中の表に示すように、リンク群LS3 にリンクL4 とL5 のみを接続して、リンクL6 とL7 は新たなリンク群LS4 として暫定的に管理する。
【0057】
次に、走行道路・位置候補管理手段566の動作について、図10を用いて説明する。
まず、電源リセット直後において、走行道路・位置候補管理手段566は、位置・方位推定手段565で推定した車両の現在位置をリンク群に投影した際の、構成リンクへの最短距離が所定値以下になるものを走行道路の候補とし、投影点を現在位置の候補とする。その後、車両の移動に伴って、位置・方位推定手段565で推定した現在位置を近傍のリンク群に対して次々に投影してゆき、同一のリンク群および接続関係にあるリンク群上で位置投影し続けることができた距離を走行道路の候補毎に管理する。例えば、図10(a)は電源リセット直後の時刻t0における走行道路・位置候補管理手段566の状態を示しており、以後の車両の移動における時刻t1および時刻t2における走行道路・位置候補管理手段566の状態を同図(b)と同図(c)に示している。
【0058】
まず、図10(a)に示した電源リセット直後の時刻t0において、走行道路・位置候補管理手段566は、位置・方位推定手段565にて推定した現在位置PE-t0の近傍のリンク群LS2 のみに投影点PC1-t0 を求めたとする。そして、リンク群LS2 と投影点PC1-t0 を走行道路の候補RoadC1-t0 と現在位置の候補PC1-t0 として管理を始める。
【0059】
次に、時刻t1における状態を示した同図(b)では、位置・方位推定手段565で推定した現在位置PE-t1を中心とする所定範囲RM に含まれたリンク群LS3 とLS4 が、時刻t0における走行道路の候補RoadC1-t0 のリンク群LS2 に接続できるので、リンク群LS3 とLS4 上にそれぞれの投影点PC1-t1 とPC2-t1 を求める。そして、時刻t0における走行道路候補RoadC1-t0 のリンク群LS2 からリンク群LS3 に接続するルートを時刻t1における第一の走行道路の候補RoadC1-t1 とし、投影点PC1-t1 を第一の現在位置の候補とする。また、時刻t0における走行道路候補RoadC1-t0 のリンク群LS2 からリンク群LS4 に接続するルートを時刻t1における第二の走行道路の候補RoadC2-t1 とし、投影点PC2-t1 を現在位置の第二の候補とする。ここで、リンク群LS2 からLS3 へのルートを第一の候補、リンク群LS2 からLS4 へのルートを第二の候補と決めた理由は、位置・方位推定手段565で推定した現在位置PE-t1と投影点PC1-t1 の間の距離の方が、現在位置PE-t1と投影点PC2-t1 の間の距離より短かったためである。
【0060】
次に、時刻t2における状態を示した同図(c)では、位置・方位推定手段565で推定した現在位置PE-t2を中心とする所定範囲RM に含まれ、かつ投影点を求め続けることができた走行道路の候補が第一の候補RoadC1-t2 だけとなるため、同様に現在位置の第一の候補PC1-t2 のみが存続した状態となる。
【0061】
次に、走行道路・位置特定手段567の動作について、上記図10を用いて説明する。
走行道路・位置特定手段567は位置投影し続けた距離が最長となる走行道路候補を走行道路と判断して、その走行道路を構成するリンク群上の投影点を車両の現在位置として特定する。例えば、図10(a)に示される時刻t0における電源リセット直後において、走行道路・位置特定手段567は、走行道路と現在位置の候補が一つしかないため、走行道路の候補RoadC1-t0 と現在位置の候補PC1-t0 を、それぞれ時刻t0における走行道路と現在位置として特定する。続いて同図(b)に示される時刻t1の場合には、走行道路と現在位置の候補が二つ存在するが、両候補とも同時に発生したものとすれば、第一の走行道路の候補RoadC1-t1 と第一の現在位置の候補PC1-t1 を優先して時刻t1における走行道路と現在位置を特定する。続いて同図(c)に示される時刻t2の場合には、走行道路と現在位置の候補が一つしかないため、走行道路の候補RoadC1-t2 と現在位置の候補PC1-t2 を、それぞれ時刻t2における走行道路と現在位置として特定する。以後、走行道路と現在位置の候補が複数存在する場合には、位置投影し続けた距離が最長となる候補を優先して、走行道路と現在位置として特定する。
【0062】
このように、この実施の形態1によれば、所定領域の道路ネットワークを記憶した道路網記憶手段52と、道路ネットワークの読み出しと管理を行う道路網読出し手段53と、位置・方位推定手段565の推定した現在位置の近傍に存在する道路ネットワークに走行道路と現在位置の候補を設定して管理する走行道路・位置候補管理手段566と、走行道路と現在位置の候補の中から走行道路と現在位置の候補を特定する走行道路・位置特定手段567とを設けて、位置・方位推定手段565で推定した車両の現在位置と進行方向をもとに、近傍の道路ネットワーク上に車両の現在位置を特定するマップマッチングを行うようにするとともに、自律航法用複合センサ(距離センサ1および相対方位センサ2a)にて計測した単位時間当たりの移動距離と進行方位変化と、GPS受信機3で観測した車両の現在位置を、カルマンフィルタで統合処理しているので、以下のような効果が得られる。すなわち、GPS受信機3の観測情報と自律航法用複合センサの計測情報に基づく車両の推定位置が一本化されているので、マップマッチングを簡単に行うことができる。また、マップマッチングを行って道路ネットワーク上に車両の現在位置を求めているので、より正確な車両の現在位置と進行方位を提供することができる。さらに、専用のカルマンフィルタを用いてGPS位置と自律航法用複合センサの計測情報から車両の現在位置と進行方位を同時に推定しているので、GPS位置と自律航法用複合センサの計測情報の誤差が変動しても、車両の現在位置と進行方位を最適に推定することが可能となって信頼性が向上する。また、GPS受信機3が非測位状態でも自律航法用複合センサの計測情報から車両の現在位置と進行方位を推定できるので、トンネルや高架下の道路などにおいても、安定して車両の現在位置と進行方位を提供できる。
【0063】
実施の形態2.
次にこの発明の実施の形態2について説明する。
この実施の形態2によるロケータ装置は、車両の進行方位に合致する方向にある道路ネットワークのリンク群を先読みして保持するようにしたものであり、その構成は図1のブロック図に示した実施の形態1の場合と同様であるため、その図示および説明は省略する。
【0064】
次に動作について説明する。
なお、その動作についても、基本的には実施の形態1の場合と同様であり、道路網読出し手段53と走行道路・位置候補管理手段566の動作だけが異なるものであるため、その道路網読出し手段53と走行道路・位置候補管理手段566の動作について説明し、その他については説明を省略する。
【0065】
ここで、図11は道路網読出し手段53が走行道路候補の前方に接続可能なリンク群を先読みする際の状態を示した説明図である。道路網読出し手段53は実施の形態1で説明した処理の他に、位置・方位推定手段565で推定した車両の進行方位に合致する方向で、走行道路候補を構成するリンク群に接続可能な複数のリンク群を所定距離または所定数だけ先読みし、この先読みした前方リンク群の保持も行っている。走行道路・位置候補管理手段566は、位置・方位推定手段565で推定した車両の現在位置を投影する対象にその前方リンク群も含めて処理を行う。
【0066】
例えば、図11に示すように、時刻t2における走行道路の候補がリンク群LS3 を構成リンク群とするRoadC1-t2 のみであり、時刻t3に位置・方位推定手段565で推定した車両の現在位置がPE-t3だったとすると、道路網読出し手段53は時刻t3に位置・方位推定手段565で推定した車両の進行方位に合致する方向で、時刻t2における走行道路の候補RoadC1-t2 に接続可能なリンク群から、リンク群LS4 、LS6 、およびLS7 を前方リンク群として設定する。
【0067】
このように、この実施の形態2によれば、走行道路・位置候補管理手段566にて、位置・方位推定手段565の推定した車両の進行方位に合致する方向で、走行道路候補の構成リンク群に接続可能なリンク群を、所定距離または所定数だけ先読みして保持しているので、車両の前後方向の誤差が推定位置に含まれていても、道路ネットワーク上に車両の現在位置を求めることができ、また、道路分岐点で車両の現在位置を見失うことがなくなるなどの効果が得られる。
【0068】
実施の形態3.
次にこの発明の実施の形態3について説明する。
この実施の形態3によるロケータ装置は、推定した車両の現在位置の軌跡形状と道路ネットワークの形状を比較して、走行道路と現在位置の設定、管理を行うようにしたものであり、その構成は図1のブロック図に示した実施の形態1の場合と同様であるため、その図示および説明は省略する。
【0069】
次に動作について説明する。
なお、その動作についても、基本的には実施の形態1の場合と同様であり、走行道路・位置候補管理手段566の動作だけが異なるものであるため、その走行道路・位置候補管理手段566の動作について説明し、その他については説明を省略する。
【0070】
ここで、図12は屈曲路を車両が通過する状態を示した説明図で、同図(a)から同図(c)はそれぞれ時刻t1から時刻t3における状態を示している。走行道路・位置候補管理手段566は実施の形態1で説明した処理の他に、位置・方位推定手段565で推定した車両の現在位置を中心とする所定範囲内に道路分岐点、あるいは屈曲路がある場合には、推定した車両の現在位置に関する所定距離または所定時間以上前からの軌跡形状と、道路ネットワークで接続関係にあるリンク群の形状または接続関係を比較することにより、リンク群への投影点の調整および、リンク群の選択も行っている。
【0071】
例えば、図12(a)に示すように、時刻t1において位置・方位推定手段565が推定した車両の現在位置PE-t1から近傍のリンク群に投影可能な地点がa点、b点およびc点の3ヵ所あった場合には、走行道路・位置候補管理手段566は、投影地点が1点のみであった時刻t0から位置・方位推定手段565で推定した車両の現在位置の軌跡形状(PE-t0→PE-t1)と、道路ネットワークのそれら各点への接続形状(PC-t0→a、PC-t0→b、PC-t0→c)を比較して、時刻t1における投影点はc点(PC-t1)であると決める。同図(b)と同図(c)に示す場合も同図(a)の場合と同様に、時刻t2および時刻t3における投影点をそれぞれe点(PC-t2)とg点(PC-t3)であると決める。
【0072】
このように、この実施の形態3によれば、走行道路・位置候補管理手段566にて、位置・方位推定手段565の推定した車両の現在位置の軌跡形状と道路ネットワークの形状とを比較して、リンク群への投影点の調整、およびにリンク群の選択を行っているので、屈曲路を走行した場合でも、安定した車両の現在位置を提供できるという効果が得られる。
【0073】
実施の形態4.
次にこの発明の実施の形態4について説明する。
この実施の形態4によるロケータ装置は、車両の進行方位に合致する方向に道路ネットワークがなくなっても、しばらくの間は車両の現在位置を求めるようにしたものであり、その構成は図1のブロック図に示した実施の形態1の場合と同様であるため、その図示および説明は省略する。
【0074】
次に動作について説明する。
なお、その動作についても、基本的には実施の形態1の場合と同様であり、走行道路・位置候補管理手段566の動作だけが異なるものであるため、その走行道路・位置候補管理手段566の動作について説明し、その他については説明を省略する。
【0075】
ここで、図13は位置・方位推定手段565が推定した車両の進行方位に合致する方向で走行道路候補のリンク群を前方接続できなくなったとき以降の状態を示した説明図で、同図(a)と同図(b)はそれぞれ時刻t1と時刻t3における状態を示している。走行道路・位置候補管理手段566は実施の形態1で説明した処理の他に、次の処理も行っている。すなわち、位置・方位推定手段565が推定した車両の進行方位に合致する方向で走行道路候補のリンク群を前方接続できなくなった時点の投影点と、推定した現在位置の位置関係に基づいて、それ以後、所定時間が経過するまでの間、または車両が所定距離を走行するまでの間は、投影点の前方に現在位置の候補を更新する。また、所定時間が経過した後、または所定距離を走行した後は、他の走行道路候補があれば当該走行道路候補を抹消し、他の走行道路候補がなければ、推定した現在位置の方へ現在位置の候補を寄せるように位置更新する。
【0076】
例えば、図13(a)に示すように、時刻t0に位置・方位推定手段565で推定した車両の現在位置PE-t0を近傍のリンク群に投影したのを最後に、時刻t1に位置・方位推定手段565で推定した車両の現在位置PE-t1を投影する近傍のリンク群がなくなった場合、時刻t0から位置・方位推定手段565で推定した車両の現在位置の軌跡形状(PE-t0→PE-t1)と相似な軌跡が示されるように、時刻t0における投影点PC-t0と位置・方位推定手段565で推定した現在位置PE-t0の位置関係(経度差:Δλt0、緯度差Δφt0)に基づいて、投影点PC-t0の前方に現在位置の候補PC-t1の更新を行う。また、図13(b)に示す時刻t3の場合には、時刻t0から位置・方位推定手段565で推定した車両の現在位置PE-t0が所定距離ΔdFRE を走行するまでは同図(a)と同様の位置更新を行い、所定距離ΔdFRE に達した時刻t2以降は、位置・方位推定手段565で推定した現在位置PE-t3の方向へ現在位置の候補PC-t3を寄せるように位置更新する。
【0077】
このように、この実施の形態4によれば、走行道路・位置候補管理手段566にて、位置・方位推定手段565の推定した車両の進行方位に合致する方向に道路ネットワークがなくなった場合でも、所定時間が経過、あるいは所定距離を走行するまでの間は、現在位置の候補を連続性をもたせて継続的に更新しているので、道路ネットワーク化されていない新しい道路や農道などが含まれる経路を走行した場合でも、安定した車両の現在位置を提供できるという効果が得られる。
【0078】
実施の形態5.
次にこの発明の実施の形態5について説明する。
この実施の形態5によるロケータ装置は、GPS受信機の測位率が低下する区間やGPS位置の分散が大きくなる区間を走行する場合には、車両の移動ベクトルを用いてマップマッチングを行うようにしたものであり、その構成は図1のブロック図に示した実施の形態1の場合と同様であるため、その図示および説明は省略する。
【0079】
次に動作について説明する。
なお、その動作についても、基本的には実施の形態1の場合と同様であり、走行道路・位置特定手段567の動作だけが異なるものであるため、その走行道路・位置特定手段567の動作について説明し、その他については説明を省略する。
【0080】
ここで、図14は車両がトンネルを通過する前後の状態を示す説明図である。走行道路・位置特定手段567は、実施の形態1で説明した処理の他に、GPS受信機3の所定時間における測位率が所定値以下になった場合、またはGPS位置の分散が大きくなった場合に、車両の現在位置を、当該状態になる直前に道路ネットワーク上に特定した車両の現在位置を起点にして、以後、位置・方位推定手段565で用いた車両の所定時間毎の移動距離と進行方位変化で示される分だけ前方に道路ネットワーク上に位置更新する処理も行っている。
【0081】
例えば、図14に示すように、トンネル進入直前に位置・方位推定手段565で推定した車両の現在位置PE-t0に対して近傍のリンク群上に現在位置Pt0を特定したとする。トンネル通過中およびGPS受信機3の所定時間における測位率が所定値以下になる時刻t1から時刻t7までの間は、時刻t0で特定した現在位置Pt0を起点に、位置・方位推定手段565で用いた車両の所定時間毎の移動距離と進行方位変化、すなわち、図14中に太線の矢印で示した、所定時間ごとの移動ベクトルに示される分だけ、前方に接続されるリンク群上に位置更新(図中のPt1〜Pt7)する。そして、GPS受信機3の所定時間における測位率が所定値以上になった時刻t8では、位置・方位推定手段565で推定した車両の現在位置PE-t8を近傍のリンク群上に投影して現在位置Pt8を決めてゆく。
【0082】
このように、この実施の形態5によれば、GPS受信機3の所定時間における測位率が所定値以下になると、走行道路・位置特定手段567にて、その直前に道路ネットワーク上に特定した車両の現在位置を起点にして、車両の単位時間毎の移動距離と進行方位変化をもとに、道路ネットワーク上に現在位置を更新しているので、GPS受信機3の測位率が低下する区間やGPS位置の分散が大きくなる区間の道路を走行した場合でも、マップマッチングは誤差が累積されない車両の移動ベクトルを用いて行われるため、安定した車両の現在位置を提供することができるという効果が得られる。
【0083】
実施の形態6.
次にこの発明の実施の形態6について説明する。
この実施の形態6によるロケータ装置は、距離センサ1の代わりに、当該ロケータ装置に内蔵した加速度センサを用いて自律航法用複合センサを形成したものであり、図15はそのようなこの発明の実施の形態6によるロケータ装置の構成を示すブロック図である。図において、4は距離センサ1の代わりに用いられて車両の加速度を検出する、当該ロケータ装置内の加速度センサであり、562は信号処理器5内に設けられて、加速度センサ4のオフセットを検出するオフセット検出手段である。なお、他の部分は、図1に同一符号を付して示した実施の形態1の各部と同等の部分であるためその説明は省略する。
【0084】
次に動作について説明する。
なお、その動作については、距離・速度計算手段561にて加速度センサ4の出力信号から移動距離および速度を計算すること以外は、実施の形態1の場合と同様であるため、加速度センサ4の動作と、オフセット検出手段562によるこの加速度センサ4のオフセット検出および距離・速度計算手段561に係わる、図2のステップST202動作についての説明を行い、その他については説明を省略する。
【0085】
まず、加速度センサ4の動作について説明する。
加速度センサ4は、加速度aACC が0の時でも出力信号SGACC が所定の電圧値([mV]、以下、オフセットOFACC という)を示すように調整されたもので、加速時にはオフセットOFACC より大きな電圧値が、また減速時にはオフセットOFACC より小さな電圧値が出力される。加速度センサ4の出力信号SGACC から加速度aACC を求めるには、次の式(29)に示すように、出力信号SGACC からオフセットOFACC を減算した後、電圧値を加速度の単位に変換するためのスケールファクタSFACC ([m/s2 /mV])を乗算すればよい。
【0086】
aACCi=(SGACCi−OFACCi)×SFACCi×ΔT ・・・(29)
【0087】
そして、図2に示すロケータ装置のメインルーチンの処理において、ステップST204で距離・速度計算手段561の処理として、加速度センサ4の出力電圧をA/D変換して上記式(29)にて加速度aACCiを求めた後、次の式(30)および式(31)を用いて速度VelDRi と移動距離Δdi を計算する。
【0088】
【0089】
また、ステップST205ではオフセット検出手段562の処理として、所定時間分の加速度センサ4の出力信号の標準偏差を計算し、当該標準偏差が所定値以下であれば停車状態だと判断し、そうでなけば走行状態だと判断する。そして、停車状態であると判断した場合は、標準偏差を計算した同じ時間帯の出力信号の平均を計算して、オフセットOFACC として保持する。
【0090】
このように、自律航法用複合センサを形成する距離センサ1を加速度センサ4で代替した場合でも、簡単にマップマッチングを行うことができ、車両の現在位置と進行方位をより正確に提供することが可能である。
【0091】
実施の形態7.
なお、上記実施の形態1においては、道路網読出し手段53は、リンク群の構成リンク数に上限を設けると説明したが、構成リンク数の代わりに、構成リンクの総リンク長に上限を設けるようにしてもよい。
【0092】
実施の形態8.
また、上記実施の形態5においては、走行道路・位置特定手段567は、GPS受信機3の所定時間における測位率が所定値以下になった時、当該状態になる直前に道路ネットワーク上に特定した車両の現在位置を起点にして、以後、位置・方位推定手段565で用いた車両の所定時間毎の移動距離と進行方位変化で示される分だけ前方に道路ネットワーク上に位置更新すると説明したが、GPS位置の分散が所定値以上になる状態が所定時間継続した時にも、同様に位置更新するようにしてもよい。
【0093】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、GPS受信機の観測情報と自律航法用複合センサの計測情報に基づく車両の推定位置が一本化されているので、マップマッチングを簡単に行うことが可能となり、また、マップマッチングを行って道路ネットワーク上に車両の現在位置を求めているので、より正確な車両の現在位置と進行方位を提供することができるロケータ装置が得られる効果がある。
【0094】
この発明によれば、専用のカルマンフィルタにて、GPS位置と自律航法用複合センサの計測情報から車両の現在位置と進行方位を同時に推定しているので、GPS位置と自律航法用複合センサの計測情報の誤差が変動しても、車両の現在位置と進行方位を最適に推定することが可能となって、信頼性の向上がはかれ、また、GPS受信機が非測位状態でも、自律航法用複合センサの計測情報から車両の現在位置と進行方位を推定できるので、トンネルや高架下などの道路を走行中でも、安定的に車両の現在位置と進行方位を提供できる効果がある。
【0095】
この発明によれば、車両の進行方位に合致する方向にある道路ネットワークを先読みして保持しているので、車両の前後方向の誤差が推定位置に含まれていても、道路ネットワーク上に車両の現在位置を求めることが可能となり、また、道路分岐点で車両の現在位置を見失うことがなくなるなどの効果がある。
【0096】
この発明によれば、車両の推定現在位置の軌跡形状と道路ネットワークの形状を比較して、道路ネットワーク上に車両の現在位置を求めているので、屈曲路を走行した際にも、安定した車両の現在位置を提供できる効果がある。
【0097】
この発明によれば、車両の進行方位に合致する方向に道路ネットワークがなくなっても、以後しばらくの間は、連続性をもって継続的に車両の現在位置を求めいてるので、道路ネットワークが未整備経路を走行した際にも、安定した車両の現在位置を提供できる効果がある。
【0098】
この発明によれば、GPS受信機の測位率が低下する区間やGPS位置の分散が大きくなる区間の道路を走行した場合に、マップマッチングを、誤差が累積される推定位置ではなく、誤差が累積されない車両の移動ベクトルを用いて行っているので、上記区間の道路を走行した際にも、安定した車両の現在位置を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1によるロケータ装置の構成を示すブロック図である。
【図2】 実施の形態1におけるメインルーチンの処理内容を示す流れ図である。
【図3】 実施の形態1における位置・方位推定手段の処理内容を示す流れ図である。
【図4】 実施の形態1における位置・方位推定手段による車両の現在位置の推定例を示す説明図である。
【図5】 実施の形態1における所定時間毎に実行される割込処理の内容を示す流れ図である。
【図6】 実施の形態1における距離センサから信号が出力されたときに実行される割込処理の内容を示す流れ図である。
【図7】 実施の形態1におけるGPS観測周期毎にGPS受信機から出力された観測情報を受信する割込処理の内容を示す流れ図である。
【図8】 実施の形態1における道路網読出し手段の、無分岐区間の接続関係にある複数のリンクを一つのリンク群として管理する際の状態を示す説明図である。
【図9】 実施の形態1における道路網読出し手段の、特に一本道においてリンク群を管理する際の状態を示す説明図である。
【図10】 実施の形態1における走行道路・位置候補管理手段の、車両の走行道路と現在位置の候補を管理する際の状態を示す説明図である。
【図11】 この発明の実施の形態2によるロケータ装置における、道路網読出し手段の走行道路候補の前方に接続可能なリンク群を先読みする際の状態を示す説明図である。
【図12】 この発明の実施の形態3によるロケータ装置における、屈曲路を車両が通過する際の状態を示す説明図である。
【図13】 この発明の実施の形態4によるロケータ装置における、車両の進行方位に合致する方向で走行道路候補のリンク群を前方接続できなくなったとき以降の状態を示す説明図である。
【図14】 この発明の実施の形態5によるロケータ装置における、車両がトンネルを通過する際の前後の状態を示す説明図である。
【図15】 この発明の実施の形態6のロケータ装置の構成を示すブロック図である。
【図16】 従来のロケータ装置の構成例を示すブロック図である。
【図17】 従来のロケータ装置における車両の現在位置の移動点の算出を示す説明図である。
【図18】 従来のロケータ装置におけるGPS位置を近傍のリンク上へ投影した投影点の算出を示す説明図である。
【図19】 従来のロケータ装置におけるルート算出を示す説明図である。
【図20】 従来のロケータ装置にて、カルマンフィルタで現在位置の推定点が決まる様子を示す説明図である。
【符号の説明】
1 距離センサ(自律航法用複合センサ)、2a 相対方位センサ(自律航法用複合センサ)、3 GPS受信機(絶対位置観測手段)、4 加速度センサ(自律航法用複合センサ)、52 道路網記憶手段、53 道路網読出し手段、565 位置・方位推定手段、566 走行道路・位置候補管理手段、567 走行道路・位置特定手段。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a locator device that performs map matching for specifying a current position of a vehicle on a road network using observation information of a GPS (Global Positioning System) receiver and measurement information of a composite sensor for autonomous navigation.
[0002]
[Prior art]
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a conventional locator device disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-47983. In the figure, 1 is a distance sensor that outputs a signal according to the moving distance of the vehicle, 2 is an azimuth sensor that outputs a signal according to the traveling direction of the vehicle, and 3 is a GPS receiver and antenna as absolute position observation means. It is. The
[0003]
Next, the operation will be described.
Here, the operations of the moving position calculation means 515, the route and estimated position calculation means 516, and the display current position selection means 517 that perform map matching will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 17 is an explanatory diagram showing calculation of a moving point of the current position of the vehicle, FIG. 18 is an explanatory diagram showing calculation of a projected point obtained by projecting a GPS position onto a nearby link, and FIG. 19 shows calculation of a route. FIG. 20 is an explanatory diagram showing how an estimated point of the current position is determined by a Kalman filter based on errors of the candidate point and moving point of the current position and the projected point of the GPS position.
[0004]
On the road network obtained by the
[0005]
Next, the route and estimated position calculation means 516 sets a GPS point projection point on the nearby road network from the GPS position acquired by the position acquisition means 513, and a combination of the current position movement point and the GPS position projection point. One or more routes are calculated. In FIG. 18, the GPS position gn, iG over the two links that are nearby roads for the pointn, i, jPoints (j is 1 and 2) are calculated. FIG. 19 shows the moving point M of the current position on the links of the
[0006]
Sn, i, r= (1-K) × Mn, ik+ K × Gn, i, j ... (1)
[0007]
As a result, the maximum number of estimated points of the current position indicated by the product of the number of candidate points of the current position and the number of routes is calculated. The coefficient K in the equation (1) is an error E related to the moving point of the current position.msAnd error E related to GPS positiongIs calculated by the following equation (2).
[0008]
K = Ems 2/ (Ems 2+ Eg 2(2)
[0009]
Then, as shown in FIG. 20, the error E of the candidate point of the current positionsAnd error E related to
[0010]
Ems= (Es 2+ Em 2)1/2 ... (3)
[0011]
Thereafter, the display current position selection means 517 specifies and outputs a new current position from among the plurality of estimated points of the current position. In this specification, the distance from each estimated point of the current position to the GPS position is evaluated, and a predetermined number of new current position candidate points are selected based on the estimated point of the current position with the best result. Then, the evaluation based on the direction from the new candidate point of the current position to the GPS position is further performed, and the candidate point of the current position with the best result is identified as the current position.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional locator device is configured as described above, the current position of the vehicle is calculated forward by the moving distance on the link of the road network connected in the direction matching the traveling direction of the vehicle. This is done by calculating an estimated point of the current position between the moving point of the current position and the projection point obtained by projecting the GPS position onto the link. The two positions estimated based on both information of the
[0013]
Furthermore, the traveling direction of the vehicle is updated based on the link direction of the link where the current position is specified, so if the current position is specified on the wrong link, the traveling direction of the vehicle is incorrect. As a result, there is a problem that the initial position of the vehicle becomes unstable due to the dispersion of the GPS position even if it is noticed that the map matching has failed after that, not only the position update on the link can not be performed properly thereafter. It was.
[0014]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a map for identifying the current position of a vehicle on a road network based on observation information of absolute position observation means and measurement information of a compound sensor for autonomous navigation. An object of the present invention is to obtain a locator device that can realize matching by a simple method.
[0015]
In addition, the present invention provides a locator device that uses only the estimated position of a vehicle integrated based on the observation information of the absolute position observation means and the measurement information of the composite sensor for autonomous navigation as the estimated position handled by the means related to the map matching method The purpose is to obtain.
[0016]
Furthermore, an object of the present invention is to obtain a locator device that can efficiently perform map matching at a road junction or the like.
[0017]
Another object of the present invention is to provide a locator device that can specify the current position of the vehicle on a curved road with high accuracy.
[0018]
Another object of the present invention is to provide a locator device that can continuously and smoothly estimate the current position of a vehicle when traveling on a road network that has not been developed.
[0019]
Another object of the present invention is to provide a locator device that can specify the current position of the vehicle with high accuracy even in a place where the positioning rate of the absolute position observation means decreases.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In the locator device according to the present invention, a road network of a predetermined area is stored in the road network storage means, and the current position of the vehicle estimated by the position / orientation estimation means is determined from the road network storage means by the road network reading means. After reading the road network of the existing area and the adjacent area, if the link of the road network exists near the estimated current position of the vehicle and the link is straight line data connecting both ends of the link, the intersection In the road network reading means, a plurality of links having a connection relationship indicating a non-branching section such as a road, a single road, and a dead-end road are grouped together as a link group, and in the case of line data, the links are managed as a link group. In addition, the running road / position candidate management means applies the estimated current position of the vehicle to the link group when it is projected onto the link group. A plurality of link groups having a connection relationship in which a short distance is equal to or less than a predetermined value and the distance continuously projected on the same link group and a link group having a connection relationship is a predetermined value or more and projection points on the link group Is set and managed as a candidate for the driving road and the current position of the vehicle. The road candidate is determined to be a traveling road, and the projection point on the link group of the traveling road is specified as the current position of the vehicle.
[0021]
A locator apparatus according to the present invention is a position / orientation estimation of a locator apparatus having the road network storage means, position / orientation estimation means, road network reading means, traveling road / position candidate management means, and traveling road / position specifying means. Means to estimate the autonomous navigation position based on the Kalman filter equation from the movement distance per unit time measured by the compound sensor for autonomous navigation and the change in heading direction, while the autonomous navigation position is The current position of the vehicle and the heading direction are estimated by calculating so as to approach the current position of the vehicle observed by the observation means by a ratio determined by the Kalman gain.
[0022]
A locator device according to the present invention is a travel road / position of a locator device having the road network storage means, position / orientation estimation means, road network reading means, travel road / position candidate management means, and travel road / position specifying means. The candidate management means sets a predetermined distance or a predetermined number of link groups connectable to the constituent link groups of the traveling road candidates in a direction that matches the traveling direction of the vehicle estimated by the position / orientation estimating means for each traveling road candidate. Only the pre-read is stored and the link group is used as an object to project the current position of the vehicle estimated by the position / orientation estimation means.
[0023]
A locator device according to the present invention is a travel road / position of a locator device having the road network storage means, position / orientation estimation means, road network reading means, travel road / position candidate management means, and travel road / position specifying means. If there is a road junction or a curved road within a predetermined range centered on the current position of the vehicle estimated by the position / orientation estimation means in the candidate management means, a predetermined distance or a predetermined time or more regarding the estimated current position of the vehicle The trajectory shape from the front is compared with the shape or connection relationship of the link group that is connected in the road network, and the projection point on the link group is adjusted and the link group is selected.
[0024]
A locator device according to the present invention is a travel road / position of a locator device having the road network storage means, position / orientation estimation means, road network reading means, travel road / position candidate management means, and travel road / position specifying means. Based on the positional relationship between the projected current point and the estimated current position when the candidate roadway can no longer connect the link group of traveling road candidates in a direction that matches the traveling direction of the vehicle estimated by the position / orientation estimating means. After that, until the predetermined time elapses or until the vehicle travels the predetermined distance, the current position candidate is updated in front of the projection point, and after the predetermined time has elapsed or after traveling the predetermined distance If there are other driving road candidates, the driving road candidates are deleted, and if there are no other driving road candidates, the position is updated so that the current position candidates are brought in the direction of the estimated current position. Those were.
[0025]
A locator device according to the present invention is a travel road / position of a locator device having the road network storage means, position / orientation estimation means, road network reading means, travel road / position candidate management means, and travel road / position specifying means. When the positioning rate of the absolute position observing means at a predetermined time is less than or equal to a predetermined value by the specifying means, the position / orientation estimating means starts from the current position of the vehicle specified on the road network immediately before entering the state. The current position is updated on the road network based on the travel distance and travel direction change of the vehicle used in the above.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a locator device according to
[0027]
In the
[0028]
[0029]
Next, the operation will be described.
Hereinafter, the operation of each means of the
[0030]
In FIG. 2, the main routine manages the operation of all means of the
[0031]
Δdi= Δdi-1+ ΔNi× SFSPDi ... (4)
VelDRj= | ΔNj× SFSPDj| / ΔTGPS ... (5)
[0032]
Next, an offset calculation process is performed by the offset
[0033]
Δθi= Δθi-1+ (SGGYRi-OFGYRi) X SFGYRi× Δt (6)
[0034]
Next, in step ST207, it is determined with reference to the GPS observation information reception flag whether reception of observation information from the
[0035]
The position / orientation estimation means 565 is a vehicle travel distance Δd.iAnd travel direction change ΔθiTo the current position (λi, Φi) And heading θiIs calculated by the following equations (7) to (12) and the GPS position (λGi, ΦGi) And the current position of the system model vehicle (λi, Φi) Based on the observation model represented by the following equations (13) to (14).
[0036]
[0037]
λGi= Λi+ ΔλGi ... (13)
φGi= Φi+ ΔφGi (14)
[0038]
In the above formulas (7) to (12) and formulas (13) to (14), i is a discrete time, and λi- 1 And φi- 1 Is the longitude and latitude of the current position of the vehicle at discrete time i-1, θi-1Is the traveling direction of the vehicle at the discrete time i-1. SFd → λAnd SFd → φIs a coefficient for converting the unit [m] of the moving distance into the moving amount [″] in the longitude direction or the latitude direction.iAnd δφiIs the longitude error and latitude error of the current position of the vehicle, δΔθiAnd δΔdiIs the heading change ΔθiAnd travel distance ΔdiError. Also δλGiAnd δφGiIs the GPS position λGiAnd φGiError.
[0039]
Then, by the state equations shown in the following equations (15) to (19), the observation equations shown in equations (20) to (23), and the Kalman filter equations shown in equations (24) to (28), Current position (λi, Φi) And heading θiIs estimated.
[0040]
[Expression 1]
[0041]
[Expression 2]
[0042]
xi | i= Xi | i-1+ Ki{Yi-(Hxi | i-1+ Vi)} (24)
xi + 1 | i= Fixi | i+ Giwi ... (25)
Ki= Σi | i-1HT[HΣi | i-1HT+ Σvi]-1 ... (26)
Σi | i= Σi | i-1-KiHΣi | i-1 ... (27)
Σi + 1 | i= FiΣi | iFi T+ GiΣw iGi T ... (28)
[0043]
In the above formula (15) to formula (19) and formula (20) to formula (23), xi, Fi, Gi, Wi, Yi, ViIs a state vehicle, state transition matrix, driving matrix, system noise, observation value, observation noise at discrete time i, and H is an observation matrix. Moreover, in Formula (24)-Formula (28), xi | iIs the estimator of the state vector at discrete time i, xi + 1 | iIs the predicted amount of the state vector at discrete time i + 1 at discrete time i, KiIs Kalman gain, Σi | iIs the estimator of the state vector covariance matrix at discrete time i, Σi + 1 | iIs the predicted amount of the covariance matrix at discrete time i + 1 at discrete time i, ΣviIs the covariance matrix of the observation error, ΣwiIs a system error covariance matrix, and since each element of the matrix can be obtained by calculating the determinant of the equation, the description is omitted here.
[0044]
Next, the processing contents of the position / orientation estimating means 565 will be described in more detail with reference to the flowchart of FIG.
First, in step ST301, the speed Vel calculated by the distance / speed calculation means 561 is displayed.DRiIs determined to be greater than 0. If it is 0, it is determined that the vehicle is stopped, and the process ends. If it is greater than 0, the process proceeds to step ST302. In step ST302, it is determined whether or not the
[0045]
In step ST303, the GPS position at a predetermined time (λGi, ΦGi) And the current position (λi, Φi) Position difference, that is, the standard deviation is calculated for each of the latitude difference and the longitude difference, and the standard deviation is calculated as the observation error v.iAnd the covariance matrix of observation error ΣviCalculate Next, in step ST304, the integrated value of the GPS speed and the distance Δd obtained from the
[0046]
Next, in step ST307, using equation (24) to equation (28), the state vector prediction amount xi + | iCalculate Next, in step ST308, as in step ST302, the
[0047]
Next, the operation of estimating the current position of the vehicle in the position / orientation estimating means 565 will be described with reference to FIG.
First, FIG. 4A shows a state in which the current position of the vehicle is estimated when the variance of the GPS position becomes large while the vehicle is traveling straight ahead. At this time, an azimuth error that is a matrix element of the system error is shown. It is assumed that both the element and the distance error element are small. In this case, since the position / orientation estimation means 565 detects that the GPS position error, which is an observation error, increases in the section where the GPS position variance is large, only the section where the GPS position variance is large is detected. Calculate the gain smaller. As a result, in the section where the GPS position variance is small, the current position of the vehicle is estimated to be close to the GPS position, but in the section where the GPS position dispersion is large, the amount of the current position of the vehicle is close to the GPS position is estimated to be small. .
[0048]
FIG. 4B shows a state where the current position of the vehicle is estimated when the offset of the
[0049]
FIG. 4C shows a state in which the current position of the vehicle is estimated when the vehicle turns right when the scale factor of the
[0050]
Next, the interrupt
This interrupt
[0051]
Next, the interrupt process 2 will be described.
This interrupt process 2 is started when a signal is output from the
[0052]
Next, the interrupt
This interrupt
[0053]
Next, the map matching method performed in step ST210 of FIG. 2 will be described from the operation of the road network reading means 53 related to this map matching method.
The road
[0054]
Here, when the road network reading means 53 reads a road network as shown in FIG. 8A from the road network storage means 52, for example, as shown in FIG. Edit the link group consisting of interpolation points. In FIG. 8A, a circle mark is a node indicating the coordinates of the link of the road network, and a link formed by connecting the circle marks with a straight line is a link based on straight line data. N1To N12Is the node number, L1To L12Indicates a link number.
[0055]
However, in reality, in order to reduce the load of map matching, a link group is created for links within a radius of about 300 m centered on the current position estimated by the position / orientation estimation means 565.
[0056]
If the read road network includes, for example, a single road as shown in FIG. 9, the single road is connected to a link within a predetermined range centered on the current position estimated by the position / orientation estimation means 565. If there is no end point, i.e., an intersection or a dead end, a link group of a non-branching section cannot be created and managed as described above. Therefore, the road network reading means 53 has an upper limit for the number of constituent links of the link group. For the sake of explanation, the upper limit value is four in the case of FIG. First, at the time t0 shown in FIG. 5A, the current position P estimated by the position / orientation estimating means 565 is used.E-t0A predetermined range R centered onMLink L in1To LThreeAnd L8On the other hand, the link group LS shown in the table in the figure.1To LSThreeCreate At this time, the link group LSThreeSince this node is not the end of a single road, it is a temporary link group. The current position P estimated by the position / orientation estimating means 565 at time t1 shown in FIG.E-t1A predetermined range R centered onMLink L inFourTo L7As shown in the table in the figure, the link group LSThreeLink L toFourAnd LFiveOnly connect the link L6And L7Is a new link group LSFourAs a tentative management.
[0057]
Next, the operation of the traveling road / position candidate management means 566 will be described with reference to FIG.
First, immediately after the power is reset, the traveling road / position candidate management means 566 causes the shortest distance to the constituent links when the current position of the vehicle estimated by the position / orientation estimation means 565 is projected to the link group is equal to or less than a predetermined value. Is set as a candidate for a traveling road, and a projection point is set as a candidate for a current position. After that, as the vehicle moves, the current position estimated by the position / orientation estimation means 565 is projected one after another on the neighboring link group, and the position is projected on the same link group and the link group having the connection relation. The distance that can be continued is managed for each candidate road. For example, FIG. 10A shows the state of the traveling road / position candidate management means 566 at time t0 immediately after the power reset, and the traveling road / position candidate management means 566 at time t1 and time t2 in the subsequent movement of the vehicle. This state is shown in FIG. 2B and FIG.
[0058]
First, at time t0 immediately after the power reset shown in FIG. 10 (a), the traveling road / position candidate management means 566 has the current position P estimated by the position / orientation estimation means 565.E-t0Link group LS near2Projection point P onlyC1-t0Suppose that And the link group LS2And projection point PC1-t0Road candidate roadC1-t0And current position candidate PC1-t0Start managing as.
[0059]
Next, in FIG. 5B showing the state at time t1, the current position P estimated by the position / orientation estimating means 565 is shown.E-t1A predetermined range R centered onMLink group LS included inThreeAnd LSFourIs the road candidate Road at time t0C1-t0Link group LS2Link group LSThreeAnd LSFourAbove each projection point PC1-t1And PC2-t1Ask for. And the road candidate Road at time t0C1-t0Link group LS2To link group LSThreeA candidate road for the first driving road at time t1 as a route connecting toC1-t1And the projection point PC1-t1Is a candidate for the first current position. In addition, the road candidate road at time t0C1-t0Link group LS2To link group LSFourA candidate road for the second traveling road at time t1 as a route connecting toC2-t1And the projection point PC2-t1Is the second candidate for the current position. Here, the link group LS2To LSThreeRoute to the first candidate, link group LS2To LSFourThe reason for determining the route to the second candidate is that the current position P estimated by the position / orientation estimation means 565E-t1And projection point PC1-t1The distance between is the current position PE-t1And projection point PC2-t1It was because it was shorter than the distance between.
[0060]
Next, in the same figure (c) showing the state at time t2, the current position P estimated by the position / orientation estimation means 565 is shown.E-t2A predetermined range R centered onMThe candidate for the road that was included in the list and was able to continue to obtain the projection point is the first candidate LoadC1-t2Similarly, the first candidate P of the current positionC1-t2Only remains.
[0061]
Next, the operation of the traveling road / position specifying means 567 will be described with reference to FIG.
The traveling road /
[0062]
As described above, according to the first embodiment, the road
[0063]
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The locator device according to the second embodiment is configured to pre-read and hold a link group of a road network in a direction that matches the traveling direction of the vehicle, and the configuration thereof is shown in the block diagram of FIG. Since it is the same as that of the case of
[0064]
Next, the operation will be described.
The operation is basically the same as in the first embodiment, and only the operations of the road network reading means 53 and the traveling road / position candidate management means 566 are different. The operation of the
[0065]
Here, FIG. 11 is an explanatory view showing a state when the road network reading means 53 pre-reads a link group connectable in front of the traveling road candidate. In addition to the processing described in the first embodiment, the road
[0066]
For example, as shown in FIG. 11, the candidate for the road at time t2 is the link group LS.ThreeLoad with a component link groupC1-t2The current position of the vehicle estimated by the position / orientation estimation means 565 at time t3 is PE-t3If so, the road network reading means 53 is in a direction that matches the traveling direction of the vehicle estimated by the position / orientation estimation means 565 at time t3, and the road candidate road at time t2 is loaded.C1-t2From the link group connectable to the link group LSFour, LS6, And LS7Is set as the forward link group.
[0067]
As described above, according to the second embodiment, the traveling road / position candidate management means 566 includes the configuration link group of traveling road candidates in a direction that matches the traveling direction of the vehicle estimated by the position / orientation estimation means 565. Since the link group that can be connected to is pre-read by a predetermined distance or a predetermined number, the current position of the vehicle is obtained on the road network even if the estimated position includes an error in the longitudinal direction of the vehicle. In addition, there is an effect that the current position of the vehicle is not lost at the road junction.
[0068]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
The locator device according to
[0069]
Next, the operation will be described.
The operation is basically the same as that in the first embodiment, and only the operation of the traveling road / position candidate management means 566 is different. The operation will be described, and the description of the other will be omitted.
[0070]
Here, FIG. 12 is an explanatory view showing a state where the vehicle passes through the curved road, and FIGS. 12A to 12C show states from time t1 to time t3, respectively. In addition to the processing described in the first embodiment, the traveling road / position candidate management unit 566 has a road branch point or a curved road within a predetermined range centered on the current position of the vehicle estimated by the position /
[0071]
For example, as shown in FIG. 12A, the current position P of the vehicle estimated by the position / orientation estimation means 565 at time t1.E-t1When there are three points a, b, and c that can be projected onto a nearby link group from the time t0, the traveling road / position candidate management means 566 starts from time t0 when only one point is projected. Trajectory shape of current position of vehicle estimated by position / orientation estimation means 565 (PE-t0→ PE-t1) And the connection shape (PC-t0→ a 、 PC-t0→ b, PC-t0→ c), the projection point at time t1 is point c (PC-t1). Similarly to the case of FIG. 7B, the projection points at time t2 and time t3 are also represented by point e (P).C-t2) And g point (PC-t3).
[0072]
Thus, according to the third embodiment, the traveling road / position candidate managing means 566 compares the trajectory shape of the current position of the vehicle estimated by the position / orientation estimating means 565 with the shape of the road network. Since the adjustment of the projection point to the link group and the selection of the link group are performed, there is an effect that it is possible to provide a stable current position of the vehicle even when traveling on a curved road.
[0073]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
The locator device according to the fourth embodiment obtains the current position of the vehicle for a while even if the road network disappears in the direction that matches the traveling direction of the vehicle. Since it is the same as the case of
[0074]
Next, the operation will be described.
The operation is basically the same as that in the first embodiment, and only the operation of the traveling road / position candidate management means 566 is different. The operation will be described, and the description of the other will be omitted.
[0075]
Here, FIG. 13 is an explanatory diagram showing a state after the link group of the traveling road candidate cannot be connected in the forward direction in the direction matching the traveling direction of the vehicle estimated by the position / orientation estimating means 565. (a) and (b) show the states at time t1 and time t3, respectively. The traveling road / position candidate management means 566 performs the following processing in addition to the processing described in the first embodiment. That is, based on the positional relationship between the projection point at the time when the link group of the traveling road candidate cannot be connected in the forward direction in the direction that matches the traveling direction of the vehicle estimated by the position /
[0076]
For example, as shown in FIG. 13A, the current position P of the vehicle estimated by the position / orientation estimating means 565 at time t0.E-t0Is projected onto the nearby link group, and the current position P of the vehicle estimated by the position / orientation estimation means 565 at time t1.E-t1When there is no link group in the vicinity to project the trajectory shape of the current position of the vehicle estimated by the position / orientation estimation means 565 from time t0 (PE-t0→ PE-t1), The projected point P at time t0 is shown.C-t0And the current position P estimated by the position / orientation estimation means 565E-t0Positional relationship (longitude difference: Δλt0, Latitude difference Δφt0) Based on the projection point PC-t0Current position candidate P in front ofC-t1Update. In the case of time t3 shown in FIG. 13B, the current position P of the vehicle estimated by the position / orientation estimating means 565 from time t0.E-t0Is the predetermined distance ΔdFREUntil the vehicle travels in the same manner as in FIG.FREAfter the time t2 when the current position P is reached, the current position P estimated by the position / orientation estimation means 565 is used.E-t3Current position candidate P in the direction ofC-t3Update the position so that
[0077]
As described above, according to the fourth embodiment, even when the road / location candidate management unit 566 has no road network in a direction that matches the traveling direction of the vehicle estimated by the position /
[0078]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
The locator device according to the fifth embodiment performs map matching using a vehicle movement vector when traveling in a section where the positioning rate of the GPS receiver is reduced or in a section where the GPS position variance is large. Since the configuration is the same as that of the first embodiment shown in the block diagram of FIG. 1, the illustration and description thereof are omitted.
[0079]
Next, the operation will be described.
The operation is basically the same as that in the first embodiment, and only the operation of the traveling road / position specifying means 567 is different. Therefore, the operation of the traveling road / position specifying means 567 is different. The description is omitted, and the description of the others is omitted.
[0080]
Here, FIG. 14 is an explanatory view showing a state before and after the vehicle passes through the tunnel. In addition to the processing described in the first embodiment, the traveling road / position specifying means 567 is used when the positioning rate of the
[0081]
For example, as shown in FIG. 14, the current position P of the vehicle estimated by the position / orientation estimation means 565 immediately before entering the tunnel.E-t0Current position P on the neighboring linkst0Is specified. The current position P specified at time t0 is between the time t1 and the time t7 when the positioning rate in the predetermined time of the
[0082]
As described above, according to the fifth embodiment, when the positioning rate of the
[0083]
Embodiment 6 FIG.
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
In the locator device according to the sixth embodiment, a composite sensor for autonomous navigation is formed using an acceleration sensor built in the locator device instead of the
[0084]
Next, the operation will be described.
The operation is the same as that in the first embodiment except that the distance / speed calculation means 561 calculates the moving distance and speed from the output signal of the
[0085]
First, the operation of the
The
[0086]
aACCi= (SGACCi-OFACCi) X SFACCi× ΔT (29)
[0087]
Then, in the processing of the main routine of the locator device shown in FIG. 2, the output voltage of the
[0088]
[0089]
In step ST205, as the processing of the offset detection means 562, the standard deviation of the output signal of the
[0090]
Thus, even when the
[0091]
Embodiment 7 FIG.
In the first embodiment, it has been described that the road
[0092]
Embodiment 8 FIG.
In the fifth embodiment, the traveling road / position specifying means 567 specifies the road network on the road network immediately before entering the state when the positioning rate of the
[0093]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the estimated position of the vehicle based on the observation information of the GPS receiver and the measurement information of the composite sensor for autonomous navigation is unified, map matching can be easily performed. In addition, since the current position of the vehicle is obtained on the road network by performing map matching, there is an effect that a locator device that can provide a more accurate current position and traveling direction of the vehicle is obtained.
[0094]
According to this invention, since the current position and traveling direction of the vehicle are simultaneously estimated from the measurement information of the GPS position and the autonomous navigation composite sensor by the dedicated Kalman filter, the GPS position and the measurement information of the autonomous navigation composite sensor are estimated. Even if the error of the vehicle fluctuates, it is possible to optimally estimate the current position and traveling direction of the vehicle, improving reliability, and even if the GPS receiver is in a non-positioning state, it is a compound for autonomous navigation Since the current position and traveling direction of the vehicle can be estimated from the measurement information of the sensor, there is an effect that the current position and traveling direction of the vehicle can be stably provided even while traveling on a road such as a tunnel or an overhead road.
[0095]
According to the present invention, since the road network in the direction matching the traveling direction of the vehicle is pre-read and held, even if an error in the front-rear direction of the vehicle is included in the estimated position, It is possible to obtain the current position, and there is an effect that the current position of the vehicle is not lost at the road junction.
[0096]
According to the present invention, the current vehicle position is obtained on the road network by comparing the trajectory shape of the estimated current position of the vehicle with the shape of the road network, so that the stable vehicle even when traveling on a curved road There is an effect that can provide the current position.
[0097]
According to the present invention, even if the road network disappears in a direction that matches the traveling direction of the vehicle, the road network continuously determines the current position of the vehicle for a while after that. Even when the vehicle travels, it is possible to provide a stable current position of the vehicle.
[0098]
According to the present invention, when driving on a road in a section where the positioning rate of the GPS receiver is reduced or a section where the GPS position variance is large, map matching is not an estimated position where the error is accumulated, but an error is accumulated. Since the movement vector of the vehicle that is not used is used, there is an effect that it is possible to provide a stable current position of the vehicle even when traveling on the road in the section.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a locator device according to
FIG. 2 is a flowchart showing processing contents of a main routine in the first embodiment.
FIG. 3 is a flowchart showing the processing contents of a position / orientation estimation unit in the first embodiment.
4 is an explanatory diagram showing an example of estimation of the current position of the vehicle by the position / orientation estimation means in
FIG. 5 is a flowchart showing the contents of interrupt processing executed every predetermined time in the first embodiment.
FIG. 6 is a flowchart showing the content of interrupt processing executed when a signal is output from the distance sensor in the first embodiment.
7 is a flowchart showing the contents of an interrupt process for receiving observation information output from a GPS receiver for each GPS observation period in
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a state when a plurality of links that are connected in a non-branching section are managed as one link group by the road network reading unit according to the first embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state of the road network reading unit according to the first embodiment, particularly when a link group is managed on a single road.
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a state when a traveling road / position candidate management unit according to the first embodiment manages candidates for a traveling road and a current position of a vehicle.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a state when pre-reading a link group connectable in front of a traveling road candidate of a road network reading unit in a locator device according to Embodiment 2 of the present invention;
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a state when a vehicle passes through a curved road in a locator device according to
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a state after a link group of traveling road candidates can no longer be connected forward in a direction that matches the traveling direction of a vehicle in a locator apparatus according to
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a state before and after a vehicle passes through a tunnel in a locator apparatus according to
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a locator device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional locator device.
FIG. 17 is an explanatory diagram showing calculation of a moving point of the current position of a vehicle in a conventional locator device.
FIG. 18 is an explanatory diagram illustrating calculation of a projection point obtained by projecting a GPS position onto a nearby link in a conventional locator device.
FIG. 19 is an explanatory diagram showing route calculation in a conventional locator device.
FIG. 20 is an explanatory diagram showing how an estimated point of a current position is determined by a Kalman filter in a conventional locator device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記道路網記憶手段より読み出した道路ネットワーク上における車両の現在位置と進行方位を、自律航法用複合センサの計測情報と絶対位置観測手段の観測情報に基づいて、所定時間毎に推定する位置・方位推定手段と、
前記位置・方位推定手段で推定した車両の現在位置の近傍に存在する道路ネットワークのリンクを検索するとともに、当該リンクがリンクの両端を直線で結んだ直線データであれば、無分岐区間を示す接続関係にあるリンクを一つのリンク群としてまとめ、折れ線データであれば当該リンクをリンク群として扱う道路網読出し手段と、
推定した車両の現在位置を前記リンク群に投影した際のリンク群への最短距離が所定値以下で、かつ同一のリンク群および接続関係にあるリンク群上で位置投影し続けた距離が所定値以上になる接続関係にあるリンク群を車両の走行道路の候補として、また当該リンク群上の投影点を現在位置の候補として設定し管理する走行道路・位置候補管理手段と、
前記位置投影し続けた距離が最長となる走行道路の候補を走行道路として特定して、その走行道路のリンク群上の投影点を車両の現在位置として特定する走行道路・位置特定手段とを備えたロケータ装置。Road network storage means for storing the road network;
A position / orientation in which the current position and traveling direction of the vehicle on the road network read from the road network storage means are estimated at predetermined intervals based on the measurement information of the autonomous navigation composite sensor and the observation information of the absolute position observation means. An estimation means;
Search for a link in the road network that exists in the vicinity of the current position of the vehicle estimated by the position / orientation estimation means, and if the link is straight line data connecting both ends of the link with a straight line, a connection indicating a no-branch section Road network reading means that collects related links as one link group and treats the link as a link group if it is broken line data;
The shortest distance to the link group when the estimated current position of the vehicle is projected onto the link group is equal to or less than a predetermined value, and the distance continuously projected on the link group having the same link group and connection relationship is a predetermined value. A traveling road / position candidate managing means for setting and managing the link group having the connection relationship as a candidate for a traveling road of the vehicle and a projection point on the link group as a candidate for the current position;
A driving road / position specifying means for specifying a driving road candidate having the longest distance for which the position has been projected as a driving road and specifying a projection point on a link group of the driving road as a current position of the vehicle; Locator device.
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