JPH09504103A - 衛星支援付き位置測定−及びナビゲーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は実際の車両位置測定部（の状態量）を道路マップ（地図）上に表示する衛星支援付き位置測定−及びナビゲーション装置に関する。位置測定機能喪失の際の補正のため、受信された衛星データから新たな車両位置（ポジション）を算出しこれを、結合（カップリング−スイッチング）−位置測定部（の状態量）の基礎とする衛星受信器が提案される。算出された衛星位置測定部（の状態量）による位置ポジションは、分散領域を伴うので、ＬＰＦ及び経験的に求められた値を用いて最適化が実施される。

Description

【発明の詳細な説明】 衛星支援付き位置測定−及びナビゲーション装置 本発明はメインクレーム（主請求の範囲）による衛星支援付き位置測定−及び ナビゲーション装置に関する。既に種々の衛星支援付き位置測定−及びナビゲー ション装置が公知であり、該衛星支援付き位置測定−及びナビゲーション装置で は実際の車両位置（ポジション）が指示装置の道路マップ（地図）上に表示され 、当該位置（ポジション）は絶えず結合的（相関的）に再生ないし生成される。 その種装置は例えば、下記刊行物から公知である。衛星支援付き位置測定−及び ナビゲーション装置は下記刊行物から公知である。Ｂｏｓｃｈ Ｔｅｃｈｎｉｓ ｃｈｅ Ｂｅｒｉｃｈｔｅ（ボッシュ社テクニカルリポート） 第８巻 １９８ ６、 第１/２冊、“ＥＶＡ−ｅｉｎ ａｕｔａｒｋｅｓ Ｏｒｔｕｎｇｓ−ｕ ｎｄ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｕｅｒ Ｌａｎｄｆａｈｒｚｅ ｕｇｅ”、第７−１４頁。更に、ＧＰＳ−システム（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔ ｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）の名称の衛星ナビゲーション−システムが公知であり、 該衛星ナビゲーション−システムは天空における少なくとも３つ又は４つの衛星 から受信された位置ポジションデータに基づき、地上の位置（ポジション）を算 出す る。ＧＰＳ−システムによる位置決定（位置検出）では一般的な開かれた適用面 に対してほぼ１００ｍの位置測定精度のみしか得られない。さらに、当該精度は 高さ位置及び受信された衛星の数にも依存する。従って市街区域（ここでは所望 の衛星受信が必ずしも確保されない）では位置測定（位置検出ないし測位）は必 ずしも可能でない。他方では“Ｔｒａｖｅｌｐｉｌｏｔ”の場合、車両の磁界の 影響又は強い妨害磁界により磁界センサが障害を受けることが起こり得る。デジ タル化されてない地域、区域を走行の際又はフェリー又は鉄道で車両輸送の際位 置測定の機能が発揮されなくなる（逸失する）ないし位置を見失う。ナビゲーシ ョン装置は再び新たに再スタート（初期化、初期設定）されねばならない。上記 装置の機能は少数のキー操作で、実施可能であるが、自動的には行われない。そ れによりユーザ利用性は制限されている。 発明の利点 これに対して本発明の位置測定−及びナビゲーション装置は次のような利点を 有する、即ち、指示装置の道路マップ上にて直ちに識別可能な位置測定機能逸失 又は位置測定に障害、誤りのある場合、衛星ナビゲーション装置を用いて、位置 （ポジション）の自動的補正が実施可能であるという利点が得られる。特に有利 にはナビゲーション装置の再スタート（初期設定）、換言すれば瞬時の位置（ポ ジション）の初期化が衛星 −ナビゲーション装置により自動的に、且つ運転者の付加的操作なしで行われる 。それにより運転者は交通事情、状況に注意を外らされないようになる。 サブクレームに記載された手段によりメインクレームの規定された位置測定− 及びナビゲーション装置の有利な発展形態及び改良が可能である。 衛星位置測定部（の状態量）に対する分散領域の決定により有利に誤差（エラ ー）が限定可能であり、該誤差（エラー）は車両の精確な位置測定（測位）の際 検出可能である。衛星位置測定部（の状態量）の精度は、同時に受信される衛星 の数及び配置に依存するので、車両位置測定部（の状態量）に対して比較的信頼 性の高い領域を検出し得る。車両位置測定部（の状態量）の精細化/最適化が、 表示される道路マップ（地図）上での妥当性チェックにより行われる。結合（カ ップリング、スイッチング）−位置測定（Koppelortung）及びマップマッチング （Ｍａｐ Ｍａｔｃｈｉｎｇ）に従って瞬時走行した道路が衛星位置測定部（の 状態量）の分散領域内に位置している場合、有利にはシステム（位置測定−及び ナビゲーションシステム）によりガイド、制御管理される車両位置測定部（の状 態量）が適正であるということを基礎にし得る。 チェック目的のため衛星位置測定部（の状態量、状況）が指示装置上に出力さ れると有利である。それにより運転者も、表示された道路マップに関連づけて測 定された位置（ポジション）を把握,理解し得るようになる。相応のカーソルキ ーを用いての簡単な手動補正によっても表示される道路マップ上での車両の位置 測定部（の状態量）を補正し得る。 就中、衛星位置測定部（の状態量）を用いての位置測定−及びナビゲーション 装置の自動的再スタートないし初期設定が有利である。車両の運転者は再スター トをもはや手動で行わなくてもよく、以て、交通状況に対する注意力を奪われな いようになる。 図面 本発明の１実施例を図示してあり、以降の説明において詳述される。図１はブ ロック接続図を示し、図２は動作経過に対するフローチャートを示し、図３〜図 ６は種々異なる補正手段の例を示す。 実施例の説明 図１のブロック接続図は指示装置２６及び操作素子２７に接続された制御部２ ０を示す。入力側では制御部２０は種々のセンサ３、例えば距離センサ２２とか 角度センサ２３、そして、コンパス２４、並びに衛星ナビゲーション装置２５に 接続されている。更に制御部２０はマップ（地図）メモリ２１に記憶されており 、該メモリ上には道路マップ（地図）が主にデジタル的に記憶される。制御部２ ０は例えば“Ｔｒａｖｅｌｐｉｌｏｔ”により公知であり、従って細かく説明す る必要はない。マップ（地図）メモリ２１としてはＣ Ｄメモリが使用され、該メモリ上では就中ドイツの道路マップ（地図）データが 記憶される。操作素子２７を用いて道路マップ（地図）セクションが選択され、 所望の縮尺度で指示装置２６上に指示される。道路マップ（地図）上での車両位 置測定部（の状態量）は点滅する矢印を用いて指示され、該矢印のもとで、車両 が更に移動すると道路マップ（地図）が更に移動する。瞬時の位置測定部（の状 態量）の算出は１つの軸上の２つの車輪センサを用いて行われ、該センサのデジ タルパルスから車両の距離区間及び角度運動が算出される。付加的に車両は北方 向に対して車両方向を地磁気から求める２軸マグネトメータ（磁力計、磁気計） が設けられているマップマッチング（Ｍａｐ Ｍａｔｃｈｉｎｇ）により、地理 的コンパス位置（ポジション）がマップ（地図）上で結合的に生成される当該の 位置（ポジション）と比較され、妥当性チェックにより道路上の実際の車両位置 （ポジション）が確定される。 衛星ナビゲーション装置２５はＧＰＳ受信器（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏ ｎ Ｓｙｓｔｅｍ）として知られている。ＧＰＳ受信器２５は地表面上の位置及 びＧＰＳシステムの少なくとも３つの衛星から当該の信号を受信し、そして、信 号走行時間に基づき地表面上のそれの位置測定部（の状態量）を算出する。当該 の位置測定部（の状態量）情報は制御部２０内に入力 される。 次に図２に相応して動作経過に対するフローチャートを用いて動作を説明する 。先ず、公知のマップ（地図）支援付き位置測定−及びナビゲーション装置にお いて、結合（カップリング、スイッチング）位置測定センサを用いて位置（ポジ ション）４にて、車両に対する結合（カップリング、スイッチング）位置測定が 実施される、。ここで結合（カップリング−スイッチング）−位置測定部はマッ プ（地図）メモリ２１から、ＣＤディスク上にて記憶された道路データを受信し 、該道路データは制御部２０に対するマップ（地図）処理ユニット１３により処 理されたものである。当該の処理された道路データは道路マップ（地図）として 指示体２６上に指示される。結合（カップリング−スイッチング）−位置測定部 (Koppelortung)4は補正段１１にて、検出された車両位置ポジションの妥当性を チェックし、そして、車両位置ポジションをマップ（地図）処理ユニット１３に 供給する指示体２０上には例えば車両位置ポジションに対して、直線的に走行し た道路上で点滅する矢印が現れる。 それ自体公知の結合（カップリングないしスイッチング）−位置測定プロセス に並行的に衛星受信器２５はアンテナ１を介して衛星信号を受信し、それにより 、先ず結合（カップリング−スイッチング）−位置測定部と無関係に車両に対す る位置を決定する。位置ポ ジション６において衛星位置測定（の状態量）は結合（カップリング、スイッチ ング）−位置測定（の状態量）と同期化される。このことが必要である理由は、 計算時間中車両が更に移動し、その間に別の位置ポジションをとるからである。 結合（カップリング、スイッチング）−位置測定部（の状態量）の座標系への当 該値の変換（位置ポジション７）後、位置ポジション れ、該差ベクトルは結合（カップリング−スイッチング）−位置測定部（の状態 量）と衛星位置測定部（の状態量）との差を表すものである。 可用の衛星システムＧＰＳがすべての者にアクセス可能となるのは、規定的条 件によってである。上記の規定的条件とは衛星によって求められた位置ポジショ ンの精度が分散領域を有することである。分散領域は同時に受信された衛星の数 に依存し、そして１００ｍ半径又はそれ以上の半径の円を有し得る。車両の位置 ポジション決定にとって大きすぎるそのようなトレランスはＬＰＦ（位置ポジシ ョン９）を用いて改善され得る。ここで、ＬＰＦの時定数は次のように選定され ている、即ち、ＧＰＳシステムの障害信号が一方では抑圧され、他方では位置測 定機能喪失車両の運動によりできるだけ迅速に識別されるように選定されている 。当該の２つの極値間で妥協点（これは有利に経験的に求められる）が形成され ねばならない。位置ポジシ ョン１０にて、ＬＰＦによりフィルタリングされた値が使用される（最適化衛星 位置測定一位置ポジションを算出するため）。少なくとも４つ（例外的場合には ３つでも）の同時に受信された衛星の場合において経験的に検出された値に基づ き分散領域が比較的精確に推定（評定）され得るので、従って、衛星により検出 された位置ポジションに対する検出品質（検出特性）の良さが得られる。経験的 に検出された値に基づき当該の位置（ポジション）における分散領域が検出され 得る。該分散領域の検出は位置ポジション５にて実施される。位置ポジション１ ０にて求められた値はマップ（地図）処理ユニット１３に供給される。指示体２ ６上には車両位置ポジション及び/又は付加的に衛星により求められた位置ポジ ションが表示され得る。 位置ポジション補正の第１の例を図３に示す。基本的には、車両が実際に或 １つの定められた道路上を走行する場合衛星ナビゲーションは実施されない。図 ３に示されているのは道路３２、この道路の傍らに位置する結合（カップリング 、スイッチング）位置測定付き車両３０及び衛星位置測定（部）（の状態量）３ １である。衛星位置測定（部）（の状態量）３１の周りには分散領域３４が円と して表示れており、該円は衛星位置測定（部）（の状態量）３１に対する不確実 領域を表すものであり、特性の良さを用いて求められたものである。結合（カッ プリング、スイッチング） 位置測定（部）（の状態量）３０と衛星位置測定（部 おり、該ベクトルは２つの位置測定（部）プロセス（の状態量）間の偏差を表す 。結合（カップリング、スイッチング）位置測定（部）のポジションは衛星位置 測定（部）（の状態量）の分散領域外に位置するので、結合（カップリング、ス イッチング）位置測定（部）（の状態量）３０が誤っていることを基礎とする。 このことは次のようにして、生じ得る、即ち、磁化の影響により車両コンパス２ ４が誤指示を通報していることにより生じ得る。亦、車両がフェリー又は鉄道で 輸送され、もって、それの位置測定（部）が機能性を逸失していることも起こり 得る。そこでＧＰＳ−位置ポジションは後続のマップ（地図）支援（マップ、マ ッチング）付きの新たな結合（カップリング、スイッチング）位置測定の位置ポ ジション（支援）として引き継いで採用される（これについては図３を用いて後 述する）。 図３において仮定してあるのは、車両はそれの結合（カップリング、スイッチ ング）位置測定（部）（の状態量）を新たに再スタート（初期設定）しなければ ならないことである。結合（カップリング、スイッチング）位置測定（部）（の 状態量）３０に対する位置ポジションは図４に相応して衛星位置測定（部）（の 状態量）により補正される。図４に示してしてあるの は新たな−車両位置ポジションが衛星位置測定（部）（の状態量）３１により求 められることである。衛星位置測定（部）（の状態量）３１の周りに同じく分散 領域３４が示してある。分散領域３４内では道路３２が通っており、該道路上に は車両が相応の妥当性チェックの後位置する。そこで、分散領域３４内でマップ マッチングにより補正が開始され、その結果車両は道路マップ（地図）上で衛星 位置測定（部）（の状態量）３１から実際の位置ポジション３３へシフトされる 。そのように見い出された実際の位置ポジション３３はさらなる結合（カップリ ング、スイッチング）位置測定（部）（の状態量）のため継続される。所定の限 界内で車両が分散領域３４内に収まって道路上に位置する限り、ＧＰＳ補正は行 われない、それというのは、当該の分散領域内では、車両センサ及びコンパスと 関連して、記憶されたマップ（地図）データによってのみ車両は制御されるから である。 図５に示す実施例では位置測定（部）（の状態量）の機能性逸失が生じている 。衛星受信器２５を介しては車両（図５、図６）に対する位置測定（部）（の状 態量）５２及びそれの分散領域が計算される。図６に示すように、マップマッチ ングにより衛星位置ポジション５２は実際の車両位置ポジションとして想定され 、車両の位置ポジションはそれと並行して道路３２上の位置ポジション５３にて セッティングされる。当該 の領域内では図４におけると類似して、車両の位置測定−及びナビゲーション装 置によりさらなる結合的再生作用ないし結合（カップリング、スイッチング）− 測定機能、作用が継続される。有利には常時、ＧＰＳ位置ポジション及びそれの 分散領域が計算されて、以て結合（カップリング、スイッチング）位置測定（部 ）（の状態量）がコントロールせしめられる。 それ自体完全自動的に動作する位置測定（部）及びナビゲーション装置はもは や車両の手動の再スタート（初期設定）を要しなくなる。本発明の発展形態によ れば車両位置ポジションの制御のためカーソルキーの機能を実施し、それにより 例えば微調整を行わせる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年６月２３日 【補正内容】 請求の範囲 １．磁界コンパス、経路距離センサ及び／又は角度センサ、道路地図データ用 のメモリ、道路地図用の指示体を有し、亦、衛星位置測定部（の状態量）（の状 態量）により車両位置（ポジション）を決定するための衛星受信器を有し、更に 、指示体の道路マップ（地図）上にて当該の車両位置（ポジション）の表示及び 結合（カップリング、スイッチング）位置測定部（の状態量）（３０）により車 両位置（ポジション）を決定するための制御部を有し、ここで、前記制御部は衛 星位置測定部（の状態量）部（３１）に対して分散領域を生成するように構成さ れている車両用位置測定−およびナビゲーション装置において、 前記分散領域（３４）は、衛星位置測定部（３１）（の状態量）に対して経験的 に検出可能であり、更に、前記制御部（２０）は、車両位置（ポジション）が衛 星位置測定部（３１）（の状態量）の分散領域内又は外にあるかをチェックする ように構成されており、更に、前記制御部（２０）は、結合（カップリングない しスイッチング）ー位置測定部（３０）により求められた車両位置ポジションが 衛星位置測定部（の状態量）（３１）の分散領域（３４）外にある際に先ず結合 （カップリング、スイッチング）位置測定部（の状態量）（３０）の車両位置ポ ジションを衛星位置測定部 （３１）の車両位置ポジションにシフトし、その際前記制御部（２０）はマップ マッチングを用いて妥当性チェックの後シフトされた車両位置ポジション（３１ ）を、車両の走行方向に対してほぼ並行な方向に表示された道路マップ（地図） の道路（３３）上の実際位置ポジション（３３、５３）へシフトするように構成 されていることを特徴とする衛星支援付き位置測定−及びナビゲーション装置。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．磁界コンパス、経路距離センサ及び／又は角度センサ、道路地図データ用 のメモリ、道路地図用の指示体を有し、亦、該指示体の道路地図上に実際の車両 位置の結合的生成ないし表示のための制御部を有する車両用位置測定−およびナ ビゲーション装置において、 前記制御部は衛星受信器（ＧＰＳ受信器）（２５）と接続されており、前記制御 部は車両用位置測定−およびナビゲーション装置の結合（カップリング、スイッ チング）−位置測定部（３０）及び衛星位置測定部（ るように構成されており、上記差ベクトルに対する所定の限界値を超過の際、衛 星位置測定部（の状態量） され、そして、表示された道路マップ（地図）の道路（３２）上の実際の車両位 置（ポジション）を指示し、該実際の車両位置（ポジション）は所定の限界値に より形成された衛星位置測定（の状態量）（３１）のトレランス領域内にあり、 走行方向に延びるように構成されていることを特徴とする衛星支援付き位置測定 −及びナビゲーション装置。 ２．制御部（２０）は衛星位置測定（の状態量）の 分散領域（３４）を決定し得る手段を有する請求の範囲１記載の装置。 ３．前記手段はＬＰＦを有し、該ＬＰＦの時定数は走行速度及び衛星位置測定 （の状態量）の精度の考慮下で選択可能である請求の範囲２記載の装置。 ４．制御部（２９）は衛星位置測定（の状態量）により補正された車両位置ポ ジション（３１）を、隣接する道路マップ（地図）データと比較し（Ｍａｐ Ｍ ａｔｃｈｉｎｇ）、更に、車両は隣接する道路の実際位置ポジション（３３）へ 初期設定ないし再スタートを行うように構成されている請求の範囲１から３まで のうち１項記載の装置。 ５．衛星位置測定（の状態量）は、指示体（２６）上に出力可能である請求の 範囲１から４までのうち１項記載の装置。 ６．制御部（２０）は位置測定機能逸失の際新たな車両位置（ポジション）（ ３１）を衛星位置測定（の状態量）により初期化するように構成されている請求 の範囲１から５までのうち１項記載の装置。 ７．制御部（２０）によっては新たな車両位置（ポジション）（３１）がサイ クリックに新たに決定される請求の範囲１から６までのうち１項記載の装置。 ８．表示されるマップ（地図）にて車両の実際の位置（ポジション）（３３） は、手動によりカーソルキーによりシフト可能であり、又は、キー押圧により表 測定−位置（ポジション）の方向にシフト可能である請求の範囲１から７までの うち１項記載の装置。 ９．制御部（２０）はＧＰＳ−受信器（２５）の信号及び結合（カップリング 、スイッチング）位置測定センサの信号の同期化が実施可能である請求の範囲１ 記載の装置。 １０．制御部（２０）はＧＰＳ受信器のＧＰＳ座標を結合（カップリング−ス イッチング）−位置測定部（の状態量）の地理的座標基準系へ変換するように構 成されている請求の範囲１記載の装置。