トンネル内位置推定機能付きナビゲーション装置
【課題】自律測位のためのセンサを備えていないカーナビで、トンネル内でも自車位置の推定を行う。
【解決手段】自律測位可能な他車からトンネル内の速度情報を入手し、自車の速度を推定する。トンネル内ではＧＰＳ測位できない自車は、トンネルに突入する前に、プローブセンタから対象トンネルを走行した他車のプローブ情報を入手し、その情報からトンネル内の走行速度を算出し、その算出された速度を自車の予測速度とみなして、自車位置の変化を予測する。また、プローブ情報が存在しないトンネル区間は交通情報を利用し、更に、車両間で直接通信できる場合は、自律測位が可能な周辺車両からトンネル内の走行速度を入手する。
【解決手段】自律測位可能な他車からトンネル内の速度情報を入手し、自車の速度を推定する。トンネル内ではＧＰＳ測位できない自車は、トンネルに突入する前に、プローブセンタから対象トンネルを走行した他車のプローブ情報を入手し、その情報からトンネル内の走行速度を算出し、その算出された速度を自車の予測速度とみなして、自車位置の変化を予測する。また、プローブ情報が存在しないトンネル区間は交通情報を利用し、更に、車両間で直接通信できる場合は、自律測位が可能な周辺車両からトンネル内の走行速度を入手する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＰＳ測位を用いるカーナビゲーション装置に関するものであり、特にＧＰＳが受信できないトンネル内で自車位置を推定可能なカーナビゲーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なカーナビゲーション装置（以下、カーナビと略す）では、ＧＰＳ（Global Positioning System）あるいはジャイロや車両の車速パルスなどのセンサ値を用いて自車位置を特定している。ＧＰＳでは、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信し、それらの電波の到達速度の違いを利用して絶対位置を特定する。また、ジャイロや車速パルスの値からは、ＧＰＳの電波が受信できない場合に車両の移動量から相対位置を測位する。
【０００３】
しかし、より低価格なカーナビを実現するために、ジャイロや車速パルスを用いず、ＧＰＳのみで測位するカーナビも存在する。このようなカーナビでは、ＧＰＳが受信できない場所では自車位置が測定できず、地図画面表示の更新や経路誘導ができなくなるという課題があった。特に長いトンネルでは、長期間誘導ができなくなり、またトンネルを出た直後に分岐する場合には、トンネル内での誘導を行うことができないという問題が生じる。
【０００４】
そこで、トンネル内などのＧＰＳ電波が遮断される状況になると、携帯電話の位置情報サービスを利用することにより、ジャイロや車速パルスを用いずに自車位置を把握する方法が特開２００３−１６１６２２号公報に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６１６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、カーナビでは１秒程度の周期で自車位置を更新して地図表示や誘導を行っている。しかし、特許文献１に記載の方法では、測位する毎に基地局との通信を行うために測位結果を入手するまでにタイムラグが発生し、測位の度に基地局との通信によって数秒から数十秒の遅れが生じた場合、測位結果が実際の位置に対してずれてしまう。また、基地局による測位では測位精度の幅が大きく、数十ｍから１km程度の測位誤差が生じる恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の問題を解決するために、自律測位可能な他車からトンネル内の速度情報を入手し、自車の速度を推定する。多くの場合、トンネル内の位置計測は２次元空間の平面的な広がりを考慮する必要がなく、道路を線と見なしてこの上での位置を推定すれば良い。そして、トンネル内での自車位置を推定するために、トンネル内の他車の速度が入手できれば、自車もその速度でトンネル内を走行しているとみなし、自車の絶対位置の代わりに、他車の速度をもとに移動量を算出して、トンネル内の位置を推定する。
【０００８】
そこで予め、トンネル内で自律測位可能な車両から、車両の位置をプローブ情報として定期的にプローブセンタに送信する。トンネル内では自律測位できない自車は、トンネルに突入する前に、これから進入するトンネルを走行した記録に該当するプローブ情報をこのプローブセンタから入手し、そのプローブ情報からトンネル内の走行速度を算出して自車の速度とみなす。また、プローブ情報が存在しない区間は交通情報を利用するか、車両間で直接通信できる場合は、自律測位が可能な周辺車両からトンネル内の走行速度を入手することで、トンネル内の走行速度を推定する。そして、推定した走行速度に基づき自車の移動量を算出して、自車位置を推定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＧＰＳ測位手段を搭載し、自律測位できないカーナビでも、トンネル内走行速度を他車から入手することで、トンネル内の自車位置を推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一の実施例の全体構成を示す図である。
【図２】ロケータ９２の内部構成を示した図である。
【図３】プローブセンタ１０の構成を示した図である。
【図４】プローブＤＢ１５０のフォーマットを示す表である。
【図５】トンネル内速度ＤＢのフォーマットを示す表である。
【図６】トンネル内速度データを算出するフロー図である。
【図７】トンネル内速度補正処理のフロー図である。
【図８】トンネル内の走行速度を求める処理のフロー図である。
【図９】ロケータ９２の処理フロー図である。
【図１０】実施例の変形におけるプローブセンタ１０の構成を示した図である。
【図１１】プローブ情報と交通情報を併用する処理のフロー図である。
【図１２】周辺の車両５０から直接速度データを入手する処理を示したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態に係るカーナビゲーション装置について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の第一の実施例に係るカーナビゲーション装置が用いられるシステムの全体構成を示すものである。第一の実施例におけるカーナビゲーション装置は、以下、車両３０に搭載されたカーナビ７０として説明するが、このカーナビゲーション装置は常に車両３０に搭載されているものに限られるものではなく、車両３０と共に移動可能なナビゲーション装置であればよい。本願発明を用いたカーナビ７０は、トンネル２０内では自律測位できない車両３０に搭載されている。車両３０は更に、外部と通信するためのインターネット通信手段６０を持つ。カーナビ７０が車両３０を経路に添って誘導する処理は、車両３０の現在位置を把握できていることが必要条件である。従ってトンネルを通過直後に分岐するようなケースでは、トンネル内での誘導が必要になり、カーナビ７０にとってトンネル内でも現在位置を把握することが必要になる。しかしカーナビ７０は、ＧＰＳによって測位を行うため、ＧＰＳの電波が受信できないトンネル内では測位ができず、結果、ＧＰＳによる測位結果に基づき表示画面３１に表示された地図上の自車位置マーク４０を正しい位置に表示することができない。
【００１３】
そこで車両３０は、トンネル２０に突入する直前、またはトンネル内でプローブセンタ１０にアクセスし、他車（この例では車両５０）がトンネル２０を走行した時にアップロードしたプローブ情報をダウンロードする。プローブセンタ１０では、複数の車両からプローブ情報を収集してこれを各車両に配信している。また、先行する車両５０は自律測位可能なロケータ９２によってトンネル内でも測位が可能であり、プローブ送信手段８０によって、所定の時間間隔（例：３０秒単位）で自車位置をプローブセンタ１０にプローブ情報としてアップロードしているものとする。
【００１４】
車両３０では、プローブセンタ１０からダウンロードした先行する車両５０のプローブ情報からトンネル内の走行速度を算出し、その速度を自車の速度と見なして、表示画面３１に表示されている地図上に自車位置マーク４０を表示する。
【００１５】
カーナビ７０は、ナビゲーションの目的地を設定するためのメニュー描画手段７１０，地図を表示するための地図描画手段７２０，現在地から目的地までの経路を探索するための経路探索手段７３０，経路に従って誘導情報を生成する誘導手段７４０，地図や目的地情報を格納する地図ＤＢ（Data Base）７５０，自車位置を測位するロケータ７７０，全体をコントロールするシステムコントロール７６０，地図や自車位置マーク４０を表示する表示画面３１を備えている。また、カーナビ７０は、インターネット通信手段６０によってインターネットと接続可能となっている。ロケータ７７０は、ＧＰＳの電波を受信して現在位置を測位するＧＰＳ受信手段７８０によって、周期的に自車位置を測位する。マップマッチング手段７９０は、ＧＰＳ受信手段７８０が出力した測位データを元に、地図ＤＢ７５０の地図情報から走行中の道路名称（または番号）とその道路上の自車位置を特定する。トンネル検出手段８００は、マップマッチング手段７９０が特定した道路の情報により、自車の前方におけるトンネルの有無と、トンネルが存在する場合そのトンネルまでの距離を算出する。位置推定手段８１０は、プローブセンタ１０からダウンロードした他車両のプローブ情報を元に、トンネル内の自車位置を推定する。
【００１６】
図３は、プローブセンタ１０の構成を示した図である。プローブセンタ１０は、インターネットに接続するための通信手段１００を経由して、車両から送られてくるプローブ情報を収集するプローブ収集手段１１０と、その収集されたプローブ情報を一時的に蓄積するプローブＤＢ１５０、プローブＤＢ１５０に蓄積されたプローブ情報から、各トンネル毎にトンネル内の車両の速度情報を生成するトンネル内速度データ変換手段１４０と、生成されたトンネル内の速度情報を蓄積するトンネル内速度ＤＢ１３０、通信手段１００を介して車両からの要求を受付け、その要求に応じてトンネル内速度データを要求を送信した車両へ配信するトンネル内速度データ配信手段１２０を備えている。
【００１７】
地図ＤＢ２００は、収集したプローブ情報が、どの道路のデータを示すのか、またどのトンネルにおけるデータなのかを判定するための地図データを記憶する。この地図データでは、各道路を道路リンクと呼ぶ道路区間で管理し、各道路リンクには、識別のための番号と道路形状データ（位置データの点列）が対応付けられている。道路リンク旅行時間変換手段１８０は、収集したプローブ情報から、各道路リンク毎に夫々の道路リンクを走行した車両のその道路リンクの走行時間を求めて統計処理を行い交通情報を作成し、作成された交通情報は道路リンク旅行時間ＤＢ１７０に蓄積される。道路リンク旅行時間ＤＢ１７０に蓄積された交通情報は車両からの要求に応じて交通情報配信手段１６０が配信する。
【００１８】
図４は、プローブＤＢ１５０のフォーマットを示す表である。この表は、どの車両からプローブ情報が送信されたのかを区別するための車両ＩＤ，車両が記録した各データの送信時刻，プローブ情報を送信する際に測位されていた位置を緯度経度で表した位置データからなる。プローブセンタ１０は、各車両が３０秒毎に送信してくるプローブ情報を受信してそのまま記録する。これにより、同じ車両ＩＤの２つのプローブ情報から、それぞれの位置の差から２地点間の距離が求まり、また時間の差からその２地点間の経過時間（３０秒）が求まり、走行速度を算出することができる。
【００１９】
図５は、トンネル内速度ＤＢ１３０のフォーマットを示す表である。この表は、トンネルを識別するためのトンネル番号、そのトンネル内の車両速度が計測された時間とその速度、また速度の計測に使用された２つのプローブ情報の計測開始と計測終了の２点の位置情報（開始位置，終了位置）からなる。プローブ情報はトンネルの出入口で計測されるわけではないため、データ毎にこの開始位置と終了位置が異なる。従って、１つのデータではトンネルの一部区間しか計測されていない場合があることから、１つのトンネルに対して複数のデータを保持することで、トンネル全体について速度情報が記録されるようにする。
【００２０】
図６は、プローブセンタ１０が、トンネル内における車両の走行速度データを算出するトンネル内速度データ変換手段１４０における処理のフローを示したものである。この処理は、プローブ収集手段１１０が車両からプローブ情報を受信し、プローブＤＢ１５０に格納する毎に起動される。まず、通信手段１００とプローブ収集手段１１０を介して車両から受信したプローブ情報の中の緯度経度情報を地図ＤＢ２００と照合し、この車両が走行している道路を特定する（Ｓ１００）。次に、特定された道路の属性情報を地図ＤＢ２００から読み出す。道路の属性情報には、それぞれの道路におけるトンネルの有無と、トンネルが存在する場合はその位置情報が記録されている。この道路の属性情報を用いて、まず特定された現在走行中の道路にトンネルが存在するかどうかを判定する。もし走行中の道路にトンネルが存在するならば、車両ＩＤと時間の情報を元に、プローブセンタ１０が受信したこのプローブ情報を送信した車両が１つ前に送信したプローブ情報をプローブＤＢ１５０から読み出す。そして、同じ車両が１つ前に送信したプローブ情報のデータが示す緯度経度情報によって道路上の位置を求める。この１つ前の緯度経度情報と今回の緯度経度情報の差分により、車両が道路上をどちらに走行しているかという走行の向きと道路上の走行範囲が特定される。
【００２１】
このようにして求めた車両の走行範囲と方向から、その車両がトンネル内を走行したものかどうかを判定し、そのプローブ情報がトンネル内を走行した際のデータを含んでいるか否かを判断する（Ｓ１１０）。もしトンネル内を一部でも走行したものであれば、１つ前と今回のプローブ情報における位置情報に対応した２点間の道路上の距離を地図ＤＢ２００の道路形状データから算出し、１つ前と今回のプローブ情報における時間の情報の差分からこの道路区間の通過に要した所要時間を求め、その区間の速度を求める（Ｓ１２０）。その速度データはトンネル内速度ＤＢ１３０にトンネル番号毎に記録される（Ｓ１３０）。その後、現在の時刻と、トンネル内速度ＤＢに格納しているデータの記録時刻を比較し、現在より３０分以上経過したデータがあれば、それを削除する（Ｓ１４０）。これは、一定時間（この例では３０分）経過したデータは、この間の道路状況の変化により速度情報としての信頼性が低下し、参考にできないと考えられるためである。
【００２２】
図７は、車両３０に搭載されたカーナビ７０の位置推定手段８１０におけるトンネル内速度補正処理のフローを示したものである。カーナビ７０では、マップマッチング手段７９０が、ＧＰＳ受信手段７８０で逐次受信しているＧＰＳの電波から計算した緯度経度情報に基づき、車両３０が走行中の道路と進行方向を常に計算している。位置推定手段８１０ではこのマップマッチング手段７９０が求めた走行中の道路の道路番号と走行方向をマップマッチング手段７９０から取得する（Ｓ２００）。そして取得した道路番号について、トンネル検出手段８００により、地図ＤＢ７５０の情報に基づいて、走行中の道路で走行方向の所定距離（例：２km）先までにトンネルが存在するかどうかを判定する（Ｓ２１０）。トンネル検出手段８００による処理の結果、もし所定距離前方までにトンネルが存在しないのであれば、所定時間後再びＳ２００の処理を行う。一方、所定距離前方までにトンネルが存在すると判定されたならば、見つかったトンネルのトンネル番号を所得して、システムコントロール７６０の制御の下、インターネット通信手段６０によってこのトンネル番号を指定してプローブセンタ１０から各トンネルに関する道路区間の一部または全部を計測区間に含む速度データを全てダウンロードする（Ｓ２２０）。もし、指定したトンネルの速度データをダウンロードすることができなかった場合には（Ｓ２２５：Ｎｏ）、トンネル内速度の補正を行うことができないため、この処理を終了し再びＳ２００の処理に戻る。また、トンネルの速度データをダウンロードできた場合（Ｓ２２５：Ｙｅｓ）、次に、このダウンロードした速度データを分析し、トンネル内を走行する時の車両３０の予測走行速度を求める（Ｓ２３０）。この処理については後に図８を用いて詳細に説明する。
【００２３】
この後、車両３０がトンネルに入る直前でＵターンや脇道への分岐を行っていないか、マップマッチング手段７９０から取得した道路番号と、前回マップマッチング手段７９０から取得した道路番号を比較して道路を逸れたか否か確認し（Ｓ２４０）、予測走行速度を求めたトンネルが道路前方に存在しなくなれば、Ｓ２００の処理に戻る。道路を逸れていない場合、車両３０が予測走行速度を求めたトンネルに入ってＧＰＳの電波を受信することができなくなったか否か、ＧＰＳ受信手段７８０の受信状態を調べ、少なくとも３つ以上の衛星からのＧＰＳの電波が受信できている場合（Ｓ２４２：Ｙｅｓ）には、ＧＰＳ受信手段７８０で受信しているＧＰＳの電波から計算した緯度経度情報に基づきマップマッチング手段７９０で計算した現在の自車位置を更新し（Ｓ２４６）、まだトンネル内に進入していないものとしてＳ２４０に戻る。
【００２４】
また、測位に必要なＧＰＳの電波が受信できない場合（Ｓ２４２：Ｎｏ）には、Ｓ２１０で見つけたトンネルに進入したものとして、予め算出しておいたトンネル内の予測走行速度に従って自車の現在位置を求め、表示画面３１における地図上の自車位置マーク４０の表示を更新する（Ｓ２４６）。そして、予測走行速度により求めた自車位置がまだトンネル内であるか否かを判定する（Ｓ２５０）。自車位置がまだトンネル内であれば（Ｓ２５０：Ｙｅｓ）、トンネルに進入してからトンネルを抜けるまで、所定間隔（例：２分）を計測し続け、所定時間が経過したか判定する（Ｓ２５０）、まだ所定時間間隔が経過していなければ（Ｓ２６０：Ｎｏ）Ｓ２４２の処理に戻る。また所定時間間隔が経過していれば（Ｓ２６０：Ｙｅｓ）、その時間間隔でＳ２２０と同様にプローブセンタ１０からトンネル内速度データを入手し、トンネル内速度データをダウンロードすることができなかった場合には（Ｓ２７０：Ｎｏ）、直前の予測走行速度を用いることにしてＳ２４２の処理に戻る。また、トンネル内速度データをダウンロードできた場合（Ｓ２７０：Ｙｅｓ）、Ｓ２３０と同様にしてダウンロードした速度データを分析し、新たな予測走行速度を求め（Ｓ２７４）、Ｓ２４２の処理に戻り、これらの処理をトンネルを抜けるまで繰り返す。
【００２５】
そして、自車位置がまだトンネル内ではない（Ｓ２５０：Ｎｏ）と判定された場合でも、予測走行速度に基づく位置推定の誤差により、実際にはまだトンネルを抜けていない可能性があるため、表示画面３１の中で、トンネルを抜ける位置に自車位置マーク４０を表示して、ＧＰＳの電波の受信が再開されるまで、自車位置の表示をその場所で止め、ＧＰＳの受信が再開されるまで自車位置を更新せず、ＧＰＳの電波が受信されてマップマッチング手段７９０から現在位置が取得できたときに現在位置を更新する（Ｓ２８０）。
【００２６】
図８は、カーナビ７０が、トンネル内の車両３０の予測走行速度を求めるＳ２３０の処理のフローを示したものである。プローブセンタ１０から取得した先行する他車両のトンネル内速度データのうち、その速度データにトンネルに入る前の区間の速度データが含まれるかを、速度データの開始位置の座標がトンネル内に突入する前の道路部分に対応するか否かで判定する（Ｓ３１０）。トンネルに入る前のデータが含まれるトンネル内速度データからは、その速度データの開始位置からトンネル入口までの区間を自車が実際に走行した時間を差し引いて、トンネル内のみの走行時間とトンネル内区間の距離を求めて、予測走行速度を計算する。例えば、トンネル内速度データの全計測区間Ａの内、トンネル突入前の部分をＢとして、トンネル内区間Ｃ＝Ａ−Ｂの走行速度を求める（Ｓ３２０）。また、速度データの開始位置をトンネル入口の座標にする。
【００２７】
仮に、プローブセンタ１０から入手したトンネル内速度データの全区間Ａが７５０ｍでその所要時間３０秒（速度換算９０km／ｈ）であり、自車が実際に走行したトンネル手前の区間Ｂが２００ｍで所要時間が９秒（速度換算８０km／ｈ）であったとする。その場合、トンネル内区間Ｃの５５０ｍは、区間Ａの所要時間３０秒から区間Ｂの所要時間９秒を引いた２１秒で走行可能（速度換算９４.３km／ｈ）であるとみなす。つまり、Ａの区間の所要時間を自車が区間Ａを走行した場合の正しい時間と見なして、自車の走行でＢの区間の所要時間を実測した結果の残りの区間ＣはＡの所要時間からＢの所要時間を引いた残りの所要時間で走行すると仮定する。これは、先行車両のプローブ情報があくまでも３０秒単位で収集され平均化された速度であるのに対して、自車の計測部分は、トンネル外の部分の実測値であり、もしトンネルの外と中で交通状況が変わっているとしたならば、実測部分（トンネル外の部分）を差し引いた方がトンネル内の精度が向上すると考えられるためである。
【００２８】
次に、Ｓ３１０と同様にして、速度データの計測範囲がトンネル出口を越えた道路区間を含んでいるか否かを、速度データの終了位置の座標をもとに判定し（Ｓ３３０）、トンネル出口を越えた道路区間が計測範囲に含まれている場合（Ｓ３３０：Ｙｅｓ）には、トンネル出口から先の道路区間の走行時間として、速度データの計測区間全体の距離に対するトンネル出口から先の道路区間の距離の比で速度データの計測区間全体の走行時間を配分した時間とし、これを速度データの計測区間全体の走行時間から差し引くことでトンネル内の走行時間とし、速度データの終了位置をトンネル出口の座標とする（Ｓ３４０）。こうして、受信した速度データから、トンネル区間外の計測区間を取り除き、トンネル区間内の平均走行速度を求める。走行以上の処理を受信した全ての速度データをチェックするまで続ける（Ｓ３５０）。
【００２９】
トンネル入口の座標と各速度データの計測区間の開始位置の座標から、トンネル入口と速度データの計測区間の開始位置までの距離を求め、各速度データをトンネル入口に近い順にソートする（Ｓ３６０）。これらのデータを各速度データの開始位置で予測区間に区切り、それぞれの予測区間で最も時間が新しい速度データにおける平均走行速度を、自車の予測走行速度と見なす（Ｓ３７０）。もし、定義されない区間が有る場合、その直前の予測区間の速度を用いる。また、直前の予測区間に速度データが存在しない場合、直前の自車速度を用いる。
【００３０】
次に、車両５０が、トンネルの入口と出口の地点でプローブ情報をプローブセンタ１０にアップロードする処理について説明する。トンネルの中では、プローブセンタ１０との通信を行うことができない事態が発生することが考えられる。そのため、車両５０は、トンネルの出口と入口でプローブ情報をプローブセンタ１０にアップロードするようにしても良い。図２は、車両５０に搭載されているロケータ９２の内部構成を示したものである。測位を行うためのＧＰＳ受信手段９２２，ジャイロ９２３及び車速信号入力手段９２４を持つ。またジャイロ９２３及び車速信号入力手段９２４により車両の移動方向と移動した距離を求め、ＧＰＳ受信手段９２２がＧＰＳの電波を受信できない場合でも、求めた移動方向と移動距離から自車位置を推定する。マップマッチング手段９２５は、ＧＰＳ受信手段９２２で測位された位置情報と地図ＤＢ９２７によって、走行中の道路とその道路上の位置を特定する。トンネル検出手段９２６では、前述のトンネル検出手段８００と同様にして、走行中の道路の進行方向先に存在するトンネルを検出する。時計９２１は、定期的にプローブ情報をプローブセンタ１０に送信するためのタイミングを計測するものである。制御手段９２０はロケータ９２の全体を制御する。
【００３１】
図９は、ロケータ９２の処理フローを示したものである。制御手段９２０では、ＧＰＳ受信手段９２２，ジャイロ９２３及び車速信号入力手段９２４からの出力値によって現在位置の緯度・経度を測位する（Ｓ６００）。その測位結果をもとに、マップマッチング手段９２５は、道路上の位置データを算出する（Ｓ６１０）。制御手段９２０は、時計９２１で計測している時間に基づき、一定時間が経過したか否かを判定し（Ｓ６２０）、一定時間（例えば３０秒）毎にその時の時刻とマップマッチング手段９２５で算出した道路上の位置情報に車両ＩＤを付してプローブ情報として、プローブ送信手段８０を介してプローブセンタ１０に送信する（Ｓ６３０）。
【００３２】
また、一定時間が経過していない場合でも（Ｓ６２０：Ｎｏ）、トンネル検出手段９２６がトンネル入口を検出した場合（Ｓ６４０：Ｙｅｓ）は、その時点の時間と道路上の位置情報をプローブ情報としてプローブセンタ１０に送信する（Ｓ６５０）。次に、トンネルに進入してしまうとＧＰＳの電波は受信できないので、ジャイロ９２３と車速信号入力手段９２４を用い、デッドレコニングによって自車位置の移動量を推定して緯度・経度情報を求め（Ｓ６６０）、推定した自車位置を元にマップマッチング手段９２５により道路上にマッチングさせる（Ｓ６７０）。そして、道路上にマッチングさせた自車位置がトンネルの出口に達したか判断し（Ｓ６８０）、トンネル出口に達した場合（Ｓ６８０：Ｙｅｓ）には、その時点の時間と道路上の位置情報をプローブ情報としてプローブセンタ１０に送信する（Ｓ６５０）。これにより、トンネルの入口と出口でプローブ情報がプローブセンタ１０に送信されることになる。また、トンネル出口に達していないと判断された場合（Ｓ６８０：Ｎｏ）には、Ｓ６６０に戻り処理を続ける。
【００３３】
次に、実施例の変形として、プローブ情報と交通情報を併用する場合について説明する。この場合の例は、プローブ情報の収集件数が少ない場合に有効な方法であり、プローブ情報が入手できない区間では、交通情報から算出された速度データを使用する。
【００３４】
図１０は、プローブ情報と交通情報を併用するためのプローブセンタ１０の構成を示したものである。図３に示したプローブセンタの構成に、交通情報を外部から入手するための交通情報入手手段２１０が追加されている。また、入手した交通情報が対応する道路を特定するための対応関係は地図ＤＢ２００に記憶されているものとする。
【００３５】
図１１は、プローブセンタ１０によるプローブ情報と交通情報を併用する場合の処理のフロー図である。定期的に入手したＶＩＣＳ（登録商標）情報などプローブ情報以外の交通情報の中から、トンネルが存在する道路部分のデータを抽出する（Ｓ４００）。その抽出されたデータに対応するトンネルの速度データがトンネル内速度ＤＢ１３０に格納されているか、または一部区間欠落しているものがないかチェックし、プローブによる速度データが存在しないトンネルの交通情報を抽出する（Ｓ４１０）。抽出された交通情報に対応するトンネル内速度データの一部、または全部がない場合、それらのデータを図５に対応するデータに変換する。例えば、交通情報は、道路リンクごとの平均速度と計測時間が提供される。したがって計測時間はそのまま時間のフィールドに当てはめる（Ｓ４２０）。速度のフィールドの値はリンク旅行時間と当該リンクの距離から速度を算出し、地図ＤＢ２００から当該道路リンクのトンネル部分の入口と出口の位置情報を取り出して開始位置と終了位置とする（Ｓ４３０）。これにより、カーナビ７０は、第一の実施例から変更することなく処理が可能である。
【００３６】
次に、実施例の他の変形として、車両３０がプローブセンタ１０を介さずに、その周辺を走行している他の車両５０から直接速度データを入手する場合の例について説明する。この例の場合、カーナビ７０は、定期的にトンネル内の速度データを周辺の車両５０から入手することができるため、その周辺の車両５０のデータをそのまま自車（車両３０）の速度とみなすことが可能となり、プローブセンタ１０が不要で、しかもカーナビ７０の処理が簡素化できる。
【００３７】
この例では、これまでに説明してきた実施例に加え、車両３０に車両間同士で通信を可能にする車車間通信ユニットを搭載し、また車両５０にも同じく車車間通信ユニットを搭載する。これらの車車間通信ユニット間は、通信距離が数百メートルの範囲であり、これらを用いて車両３０は、車両５０から速度データを入手する。
【００３８】
図１２は、車両３０が搭載するカーナビ７０が、周辺に存在する車両５０から直接速度データを入手するための処理を示したフロー図である。まず、自車両がトンネルに突入する前に、自車と同じ道路を同じ方向に走行中の通信可能な車両をサーチする（Ｓ５００）。この場合、自車の先行車でも後続車でもかまわない。次に、通信可能な車両がサーチできたら、速度情報の通信が可能かどうか問い合わせる（Ｓ５１０）。この理由は、速度情報を入手できる車両は、ロケータ９２がトンネル内でも自律測位可能な場合でかつ、速度情報を他車に提供することを許可する車両に限られるからである。車両３０が速度情報を入手可能ならば（Ｓ５２０）、その車両から速度情報を入手し、その速度を自車の速度として自車の推定位置を求め、表示画面３１における地図上の自車位置マーク４０の表示を更新する。トンネルを脱出するまで（Ｓ５５０）、数秒から数条単位で定期的（例として、３０秒間隔）に通信してリアルタイムの速度情報を入手する（Ｓ５４０）。
【００３９】
以上、本発明によれば、ジャイロなどの自律測位手段を持たずトンネル内で測位できないカーナビ７０がトンネル内の走行速度を推定可能となり、カーナビ７０が正しい誘導を行うことが可能になる効果がある。
【符号の説明】
【００４０】
１０ プローブセンタ
２０ トンネル
３０，５０ 車両
３１ 表示画面
４０ 自車位置マーク
６０ インターネット通信手段
７０ カーナビ
８０ プローブ送信手段
９２，７７０ ロケータ
１００ 通信手段
１１０ プローブ収集手段
１２０ トンネル内速度データ配信手段
１３０ トンネル内速度ＤＢ
１４０ トンネル内速度データ変換手段
１５０ プローブＤＢ
１６０ 交通情報配信手段
１７０ 道路リンク旅行時間ＤＢ
１８０ 道路リンク旅行時間変換手段
２００，７５０，９２７ 地図ＤＢ
２１０ 交通情報入手手段
７１０ メニュー描画手段
７２０ 地図描画手段
７３０ 経路探索手段
７４０ 誘導手段
７６０ システムコントロール
７８０，９２２ ＧＰＳ受信手段
７９０，９２５ マップマッチング手段
８００，９２６ トンネル検出手段
８１０ 位置推定手段
９２０ 制御手段
９２１ 時計
９２３ ジャイロ
９２４ 車速信号入力手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＰＳ測位を用いるカーナビゲーション装置に関するものであり、特にＧＰＳが受信できないトンネル内で自車位置を推定可能なカーナビゲーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なカーナビゲーション装置（以下、カーナビと略す）では、ＧＰＳ（Global Positioning System）あるいはジャイロや車両の車速パルスなどのセンサ値を用いて自車位置を特定している。ＧＰＳでは、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信し、それらの電波の到達速度の違いを利用して絶対位置を特定する。また、ジャイロや車速パルスの値からは、ＧＰＳの電波が受信できない場合に車両の移動量から相対位置を測位する。
【０００３】
しかし、より低価格なカーナビを実現するために、ジャイロや車速パルスを用いず、ＧＰＳのみで測位するカーナビも存在する。このようなカーナビでは、ＧＰＳが受信できない場所では自車位置が測定できず、地図画面表示の更新や経路誘導ができなくなるという課題があった。特に長いトンネルでは、長期間誘導ができなくなり、またトンネルを出た直後に分岐する場合には、トンネル内での誘導を行うことができないという問題が生じる。
【０００４】
そこで、トンネル内などのＧＰＳ電波が遮断される状況になると、携帯電話の位置情報サービスを利用することにより、ジャイロや車速パルスを用いずに自車位置を把握する方法が特開２００３−１６１６２２号公報に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６１６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、カーナビでは１秒程度の周期で自車位置を更新して地図表示や誘導を行っている。しかし、特許文献１に記載の方法では、測位する毎に基地局との通信を行うために測位結果を入手するまでにタイムラグが発生し、測位の度に基地局との通信によって数秒から数十秒の遅れが生じた場合、測位結果が実際の位置に対してずれてしまう。また、基地局による測位では測位精度の幅が大きく、数十ｍから１km程度の測位誤差が生じる恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の問題を解決するために、自律測位可能な他車からトンネル内の速度情報を入手し、自車の速度を推定する。多くの場合、トンネル内の位置計測は２次元空間の平面的な広がりを考慮する必要がなく、道路を線と見なしてこの上での位置を推定すれば良い。そして、トンネル内での自車位置を推定するために、トンネル内の他車の速度が入手できれば、自車もその速度でトンネル内を走行しているとみなし、自車の絶対位置の代わりに、他車の速度をもとに移動量を算出して、トンネル内の位置を推定する。
【０００８】
そこで予め、トンネル内で自律測位可能な車両から、車両の位置をプローブ情報として定期的にプローブセンタに送信する。トンネル内では自律測位できない自車は、トンネルに突入する前に、これから進入するトンネルを走行した記録に該当するプローブ情報をこのプローブセンタから入手し、そのプローブ情報からトンネル内の走行速度を算出して自車の速度とみなす。また、プローブ情報が存在しない区間は交通情報を利用するか、車両間で直接通信できる場合は、自律測位が可能な周辺車両からトンネル内の走行速度を入手することで、トンネル内の走行速度を推定する。そして、推定した走行速度に基づき自車の移動量を算出して、自車位置を推定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＧＰＳ測位手段を搭載し、自律測位できないカーナビでも、トンネル内走行速度を他車から入手することで、トンネル内の自車位置を推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一の実施例の全体構成を示す図である。
【図２】ロケータ９２の内部構成を示した図である。
【図３】プローブセンタ１０の構成を示した図である。
【図４】プローブＤＢ１５０のフォーマットを示す表である。
【図５】トンネル内速度ＤＢのフォーマットを示す表である。
【図６】トンネル内速度データを算出するフロー図である。
【図７】トンネル内速度補正処理のフロー図である。
【図８】トンネル内の走行速度を求める処理のフロー図である。
【図９】ロケータ９２の処理フロー図である。
【図１０】実施例の変形におけるプローブセンタ１０の構成を示した図である。
【図１１】プローブ情報と交通情報を併用する処理のフロー図である。
【図１２】周辺の車両５０から直接速度データを入手する処理を示したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態に係るカーナビゲーション装置について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の第一の実施例に係るカーナビゲーション装置が用いられるシステムの全体構成を示すものである。第一の実施例におけるカーナビゲーション装置は、以下、車両３０に搭載されたカーナビ７０として説明するが、このカーナビゲーション装置は常に車両３０に搭載されているものに限られるものではなく、車両３０と共に移動可能なナビゲーション装置であればよい。本願発明を用いたカーナビ７０は、トンネル２０内では自律測位できない車両３０に搭載されている。車両３０は更に、外部と通信するためのインターネット通信手段６０を持つ。カーナビ７０が車両３０を経路に添って誘導する処理は、車両３０の現在位置を把握できていることが必要条件である。従ってトンネルを通過直後に分岐するようなケースでは、トンネル内での誘導が必要になり、カーナビ７０にとってトンネル内でも現在位置を把握することが必要になる。しかしカーナビ７０は、ＧＰＳによって測位を行うため、ＧＰＳの電波が受信できないトンネル内では測位ができず、結果、ＧＰＳによる測位結果に基づき表示画面３１に表示された地図上の自車位置マーク４０を正しい位置に表示することができない。
【００１３】
そこで車両３０は、トンネル２０に突入する直前、またはトンネル内でプローブセンタ１０にアクセスし、他車（この例では車両５０）がトンネル２０を走行した時にアップロードしたプローブ情報をダウンロードする。プローブセンタ１０では、複数の車両からプローブ情報を収集してこれを各車両に配信している。また、先行する車両５０は自律測位可能なロケータ９２によってトンネル内でも測位が可能であり、プローブ送信手段８０によって、所定の時間間隔（例：３０秒単位）で自車位置をプローブセンタ１０にプローブ情報としてアップロードしているものとする。
【００１４】
車両３０では、プローブセンタ１０からダウンロードした先行する車両５０のプローブ情報からトンネル内の走行速度を算出し、その速度を自車の速度と見なして、表示画面３１に表示されている地図上に自車位置マーク４０を表示する。
【００１５】
カーナビ７０は、ナビゲーションの目的地を設定するためのメニュー描画手段７１０，地図を表示するための地図描画手段７２０，現在地から目的地までの経路を探索するための経路探索手段７３０，経路に従って誘導情報を生成する誘導手段７４０，地図や目的地情報を格納する地図ＤＢ（Data Base）７５０，自車位置を測位するロケータ７７０，全体をコントロールするシステムコントロール７６０，地図や自車位置マーク４０を表示する表示画面３１を備えている。また、カーナビ７０は、インターネット通信手段６０によってインターネットと接続可能となっている。ロケータ７７０は、ＧＰＳの電波を受信して現在位置を測位するＧＰＳ受信手段７８０によって、周期的に自車位置を測位する。マップマッチング手段７９０は、ＧＰＳ受信手段７８０が出力した測位データを元に、地図ＤＢ７５０の地図情報から走行中の道路名称（または番号）とその道路上の自車位置を特定する。トンネル検出手段８００は、マップマッチング手段７９０が特定した道路の情報により、自車の前方におけるトンネルの有無と、トンネルが存在する場合そのトンネルまでの距離を算出する。位置推定手段８１０は、プローブセンタ１０からダウンロードした他車両のプローブ情報を元に、トンネル内の自車位置を推定する。
【００１６】
図３は、プローブセンタ１０の構成を示した図である。プローブセンタ１０は、インターネットに接続するための通信手段１００を経由して、車両から送られてくるプローブ情報を収集するプローブ収集手段１１０と、その収集されたプローブ情報を一時的に蓄積するプローブＤＢ１５０、プローブＤＢ１５０に蓄積されたプローブ情報から、各トンネル毎にトンネル内の車両の速度情報を生成するトンネル内速度データ変換手段１４０と、生成されたトンネル内の速度情報を蓄積するトンネル内速度ＤＢ１３０、通信手段１００を介して車両からの要求を受付け、その要求に応じてトンネル内速度データを要求を送信した車両へ配信するトンネル内速度データ配信手段１２０を備えている。
【００１７】
地図ＤＢ２００は、収集したプローブ情報が、どの道路のデータを示すのか、またどのトンネルにおけるデータなのかを判定するための地図データを記憶する。この地図データでは、各道路を道路リンクと呼ぶ道路区間で管理し、各道路リンクには、識別のための番号と道路形状データ（位置データの点列）が対応付けられている。道路リンク旅行時間変換手段１８０は、収集したプローブ情報から、各道路リンク毎に夫々の道路リンクを走行した車両のその道路リンクの走行時間を求めて統計処理を行い交通情報を作成し、作成された交通情報は道路リンク旅行時間ＤＢ１７０に蓄積される。道路リンク旅行時間ＤＢ１７０に蓄積された交通情報は車両からの要求に応じて交通情報配信手段１６０が配信する。
【００１８】
図４は、プローブＤＢ１５０のフォーマットを示す表である。この表は、どの車両からプローブ情報が送信されたのかを区別するための車両ＩＤ，車両が記録した各データの送信時刻，プローブ情報を送信する際に測位されていた位置を緯度経度で表した位置データからなる。プローブセンタ１０は、各車両が３０秒毎に送信してくるプローブ情報を受信してそのまま記録する。これにより、同じ車両ＩＤの２つのプローブ情報から、それぞれの位置の差から２地点間の距離が求まり、また時間の差からその２地点間の経過時間（３０秒）が求まり、走行速度を算出することができる。
【００１９】
図５は、トンネル内速度ＤＢ１３０のフォーマットを示す表である。この表は、トンネルを識別するためのトンネル番号、そのトンネル内の車両速度が計測された時間とその速度、また速度の計測に使用された２つのプローブ情報の計測開始と計測終了の２点の位置情報（開始位置，終了位置）からなる。プローブ情報はトンネルの出入口で計測されるわけではないため、データ毎にこの開始位置と終了位置が異なる。従って、１つのデータではトンネルの一部区間しか計測されていない場合があることから、１つのトンネルに対して複数のデータを保持することで、トンネル全体について速度情報が記録されるようにする。
【００２０】
図６は、プローブセンタ１０が、トンネル内における車両の走行速度データを算出するトンネル内速度データ変換手段１４０における処理のフローを示したものである。この処理は、プローブ収集手段１１０が車両からプローブ情報を受信し、プローブＤＢ１５０に格納する毎に起動される。まず、通信手段１００とプローブ収集手段１１０を介して車両から受信したプローブ情報の中の緯度経度情報を地図ＤＢ２００と照合し、この車両が走行している道路を特定する（Ｓ１００）。次に、特定された道路の属性情報を地図ＤＢ２００から読み出す。道路の属性情報には、それぞれの道路におけるトンネルの有無と、トンネルが存在する場合はその位置情報が記録されている。この道路の属性情報を用いて、まず特定された現在走行中の道路にトンネルが存在するかどうかを判定する。もし走行中の道路にトンネルが存在するならば、車両ＩＤと時間の情報を元に、プローブセンタ１０が受信したこのプローブ情報を送信した車両が１つ前に送信したプローブ情報をプローブＤＢ１５０から読み出す。そして、同じ車両が１つ前に送信したプローブ情報のデータが示す緯度経度情報によって道路上の位置を求める。この１つ前の緯度経度情報と今回の緯度経度情報の差分により、車両が道路上をどちらに走行しているかという走行の向きと道路上の走行範囲が特定される。
【００２１】
このようにして求めた車両の走行範囲と方向から、その車両がトンネル内を走行したものかどうかを判定し、そのプローブ情報がトンネル内を走行した際のデータを含んでいるか否かを判断する（Ｓ１１０）。もしトンネル内を一部でも走行したものであれば、１つ前と今回のプローブ情報における位置情報に対応した２点間の道路上の距離を地図ＤＢ２００の道路形状データから算出し、１つ前と今回のプローブ情報における時間の情報の差分からこの道路区間の通過に要した所要時間を求め、その区間の速度を求める（Ｓ１２０）。その速度データはトンネル内速度ＤＢ１３０にトンネル番号毎に記録される（Ｓ１３０）。その後、現在の時刻と、トンネル内速度ＤＢに格納しているデータの記録時刻を比較し、現在より３０分以上経過したデータがあれば、それを削除する（Ｓ１４０）。これは、一定時間（この例では３０分）経過したデータは、この間の道路状況の変化により速度情報としての信頼性が低下し、参考にできないと考えられるためである。
【００２２】
図７は、車両３０に搭載されたカーナビ７０の位置推定手段８１０におけるトンネル内速度補正処理のフローを示したものである。カーナビ７０では、マップマッチング手段７９０が、ＧＰＳ受信手段７８０で逐次受信しているＧＰＳの電波から計算した緯度経度情報に基づき、車両３０が走行中の道路と進行方向を常に計算している。位置推定手段８１０ではこのマップマッチング手段７９０が求めた走行中の道路の道路番号と走行方向をマップマッチング手段７９０から取得する（Ｓ２００）。そして取得した道路番号について、トンネル検出手段８００により、地図ＤＢ７５０の情報に基づいて、走行中の道路で走行方向の所定距離（例：２km）先までにトンネルが存在するかどうかを判定する（Ｓ２１０）。トンネル検出手段８００による処理の結果、もし所定距離前方までにトンネルが存在しないのであれば、所定時間後再びＳ２００の処理を行う。一方、所定距離前方までにトンネルが存在すると判定されたならば、見つかったトンネルのトンネル番号を所得して、システムコントロール７６０の制御の下、インターネット通信手段６０によってこのトンネル番号を指定してプローブセンタ１０から各トンネルに関する道路区間の一部または全部を計測区間に含む速度データを全てダウンロードする（Ｓ２２０）。もし、指定したトンネルの速度データをダウンロードすることができなかった場合には（Ｓ２２５：Ｎｏ）、トンネル内速度の補正を行うことができないため、この処理を終了し再びＳ２００の処理に戻る。また、トンネルの速度データをダウンロードできた場合（Ｓ２２５：Ｙｅｓ）、次に、このダウンロードした速度データを分析し、トンネル内を走行する時の車両３０の予測走行速度を求める（Ｓ２３０）。この処理については後に図８を用いて詳細に説明する。
【００２３】
この後、車両３０がトンネルに入る直前でＵターンや脇道への分岐を行っていないか、マップマッチング手段７９０から取得した道路番号と、前回マップマッチング手段７９０から取得した道路番号を比較して道路を逸れたか否か確認し（Ｓ２４０）、予測走行速度を求めたトンネルが道路前方に存在しなくなれば、Ｓ２００の処理に戻る。道路を逸れていない場合、車両３０が予測走行速度を求めたトンネルに入ってＧＰＳの電波を受信することができなくなったか否か、ＧＰＳ受信手段７８０の受信状態を調べ、少なくとも３つ以上の衛星からのＧＰＳの電波が受信できている場合（Ｓ２４２：Ｙｅｓ）には、ＧＰＳ受信手段７８０で受信しているＧＰＳの電波から計算した緯度経度情報に基づきマップマッチング手段７９０で計算した現在の自車位置を更新し（Ｓ２４６）、まだトンネル内に進入していないものとしてＳ２４０に戻る。
【００２４】
また、測位に必要なＧＰＳの電波が受信できない場合（Ｓ２４２：Ｎｏ）には、Ｓ２１０で見つけたトンネルに進入したものとして、予め算出しておいたトンネル内の予測走行速度に従って自車の現在位置を求め、表示画面３１における地図上の自車位置マーク４０の表示を更新する（Ｓ２４６）。そして、予測走行速度により求めた自車位置がまだトンネル内であるか否かを判定する（Ｓ２５０）。自車位置がまだトンネル内であれば（Ｓ２５０：Ｙｅｓ）、トンネルに進入してからトンネルを抜けるまで、所定間隔（例：２分）を計測し続け、所定時間が経過したか判定する（Ｓ２５０）、まだ所定時間間隔が経過していなければ（Ｓ２６０：Ｎｏ）Ｓ２４２の処理に戻る。また所定時間間隔が経過していれば（Ｓ２６０：Ｙｅｓ）、その時間間隔でＳ２２０と同様にプローブセンタ１０からトンネル内速度データを入手し、トンネル内速度データをダウンロードすることができなかった場合には（Ｓ２７０：Ｎｏ）、直前の予測走行速度を用いることにしてＳ２４２の処理に戻る。また、トンネル内速度データをダウンロードできた場合（Ｓ２７０：Ｙｅｓ）、Ｓ２３０と同様にしてダウンロードした速度データを分析し、新たな予測走行速度を求め（Ｓ２７４）、Ｓ２４２の処理に戻り、これらの処理をトンネルを抜けるまで繰り返す。
【００２５】
そして、自車位置がまだトンネル内ではない（Ｓ２５０：Ｎｏ）と判定された場合でも、予測走行速度に基づく位置推定の誤差により、実際にはまだトンネルを抜けていない可能性があるため、表示画面３１の中で、トンネルを抜ける位置に自車位置マーク４０を表示して、ＧＰＳの電波の受信が再開されるまで、自車位置の表示をその場所で止め、ＧＰＳの受信が再開されるまで自車位置を更新せず、ＧＰＳの電波が受信されてマップマッチング手段７９０から現在位置が取得できたときに現在位置を更新する（Ｓ２８０）。
【００２６】
図８は、カーナビ７０が、トンネル内の車両３０の予測走行速度を求めるＳ２３０の処理のフローを示したものである。プローブセンタ１０から取得した先行する他車両のトンネル内速度データのうち、その速度データにトンネルに入る前の区間の速度データが含まれるかを、速度データの開始位置の座標がトンネル内に突入する前の道路部分に対応するか否かで判定する（Ｓ３１０）。トンネルに入る前のデータが含まれるトンネル内速度データからは、その速度データの開始位置からトンネル入口までの区間を自車が実際に走行した時間を差し引いて、トンネル内のみの走行時間とトンネル内区間の距離を求めて、予測走行速度を計算する。例えば、トンネル内速度データの全計測区間Ａの内、トンネル突入前の部分をＢとして、トンネル内区間Ｃ＝Ａ−Ｂの走行速度を求める（Ｓ３２０）。また、速度データの開始位置をトンネル入口の座標にする。
【００２７】
仮に、プローブセンタ１０から入手したトンネル内速度データの全区間Ａが７５０ｍでその所要時間３０秒（速度換算９０km／ｈ）であり、自車が実際に走行したトンネル手前の区間Ｂが２００ｍで所要時間が９秒（速度換算８０km／ｈ）であったとする。その場合、トンネル内区間Ｃの５５０ｍは、区間Ａの所要時間３０秒から区間Ｂの所要時間９秒を引いた２１秒で走行可能（速度換算９４.３km／ｈ）であるとみなす。つまり、Ａの区間の所要時間を自車が区間Ａを走行した場合の正しい時間と見なして、自車の走行でＢの区間の所要時間を実測した結果の残りの区間ＣはＡの所要時間からＢの所要時間を引いた残りの所要時間で走行すると仮定する。これは、先行車両のプローブ情報があくまでも３０秒単位で収集され平均化された速度であるのに対して、自車の計測部分は、トンネル外の部分の実測値であり、もしトンネルの外と中で交通状況が変わっているとしたならば、実測部分（トンネル外の部分）を差し引いた方がトンネル内の精度が向上すると考えられるためである。
【００２８】
次に、Ｓ３１０と同様にして、速度データの計測範囲がトンネル出口を越えた道路区間を含んでいるか否かを、速度データの終了位置の座標をもとに判定し（Ｓ３３０）、トンネル出口を越えた道路区間が計測範囲に含まれている場合（Ｓ３３０：Ｙｅｓ）には、トンネル出口から先の道路区間の走行時間として、速度データの計測区間全体の距離に対するトンネル出口から先の道路区間の距離の比で速度データの計測区間全体の走行時間を配分した時間とし、これを速度データの計測区間全体の走行時間から差し引くことでトンネル内の走行時間とし、速度データの終了位置をトンネル出口の座標とする（Ｓ３４０）。こうして、受信した速度データから、トンネル区間外の計測区間を取り除き、トンネル区間内の平均走行速度を求める。走行以上の処理を受信した全ての速度データをチェックするまで続ける（Ｓ３５０）。
【００２９】
トンネル入口の座標と各速度データの計測区間の開始位置の座標から、トンネル入口と速度データの計測区間の開始位置までの距離を求め、各速度データをトンネル入口に近い順にソートする（Ｓ３６０）。これらのデータを各速度データの開始位置で予測区間に区切り、それぞれの予測区間で最も時間が新しい速度データにおける平均走行速度を、自車の予測走行速度と見なす（Ｓ３７０）。もし、定義されない区間が有る場合、その直前の予測区間の速度を用いる。また、直前の予測区間に速度データが存在しない場合、直前の自車速度を用いる。
【００３０】
次に、車両５０が、トンネルの入口と出口の地点でプローブ情報をプローブセンタ１０にアップロードする処理について説明する。トンネルの中では、プローブセンタ１０との通信を行うことができない事態が発生することが考えられる。そのため、車両５０は、トンネルの出口と入口でプローブ情報をプローブセンタ１０にアップロードするようにしても良い。図２は、車両５０に搭載されているロケータ９２の内部構成を示したものである。測位を行うためのＧＰＳ受信手段９２２，ジャイロ９２３及び車速信号入力手段９２４を持つ。またジャイロ９２３及び車速信号入力手段９２４により車両の移動方向と移動した距離を求め、ＧＰＳ受信手段９２２がＧＰＳの電波を受信できない場合でも、求めた移動方向と移動距離から自車位置を推定する。マップマッチング手段９２５は、ＧＰＳ受信手段９２２で測位された位置情報と地図ＤＢ９２７によって、走行中の道路とその道路上の位置を特定する。トンネル検出手段９２６では、前述のトンネル検出手段８００と同様にして、走行中の道路の進行方向先に存在するトンネルを検出する。時計９２１は、定期的にプローブ情報をプローブセンタ１０に送信するためのタイミングを計測するものである。制御手段９２０はロケータ９２の全体を制御する。
【００３１】
図９は、ロケータ９２の処理フローを示したものである。制御手段９２０では、ＧＰＳ受信手段９２２，ジャイロ９２３及び車速信号入力手段９２４からの出力値によって現在位置の緯度・経度を測位する（Ｓ６００）。その測位結果をもとに、マップマッチング手段９２５は、道路上の位置データを算出する（Ｓ６１０）。制御手段９２０は、時計９２１で計測している時間に基づき、一定時間が経過したか否かを判定し（Ｓ６２０）、一定時間（例えば３０秒）毎にその時の時刻とマップマッチング手段９２５で算出した道路上の位置情報に車両ＩＤを付してプローブ情報として、プローブ送信手段８０を介してプローブセンタ１０に送信する（Ｓ６３０）。
【００３２】
また、一定時間が経過していない場合でも（Ｓ６２０：Ｎｏ）、トンネル検出手段９２６がトンネル入口を検出した場合（Ｓ６４０：Ｙｅｓ）は、その時点の時間と道路上の位置情報をプローブ情報としてプローブセンタ１０に送信する（Ｓ６５０）。次に、トンネルに進入してしまうとＧＰＳの電波は受信できないので、ジャイロ９２３と車速信号入力手段９２４を用い、デッドレコニングによって自車位置の移動量を推定して緯度・経度情報を求め（Ｓ６６０）、推定した自車位置を元にマップマッチング手段９２５により道路上にマッチングさせる（Ｓ６７０）。そして、道路上にマッチングさせた自車位置がトンネルの出口に達したか判断し（Ｓ６８０）、トンネル出口に達した場合（Ｓ６８０：Ｙｅｓ）には、その時点の時間と道路上の位置情報をプローブ情報としてプローブセンタ１０に送信する（Ｓ６５０）。これにより、トンネルの入口と出口でプローブ情報がプローブセンタ１０に送信されることになる。また、トンネル出口に達していないと判断された場合（Ｓ６８０：Ｎｏ）には、Ｓ６６０に戻り処理を続ける。
【００３３】
次に、実施例の変形として、プローブ情報と交通情報を併用する場合について説明する。この場合の例は、プローブ情報の収集件数が少ない場合に有効な方法であり、プローブ情報が入手できない区間では、交通情報から算出された速度データを使用する。
【００３４】
図１０は、プローブ情報と交通情報を併用するためのプローブセンタ１０の構成を示したものである。図３に示したプローブセンタの構成に、交通情報を外部から入手するための交通情報入手手段２１０が追加されている。また、入手した交通情報が対応する道路を特定するための対応関係は地図ＤＢ２００に記憶されているものとする。
【００３５】
図１１は、プローブセンタ１０によるプローブ情報と交通情報を併用する場合の処理のフロー図である。定期的に入手したＶＩＣＳ（登録商標）情報などプローブ情報以外の交通情報の中から、トンネルが存在する道路部分のデータを抽出する（Ｓ４００）。その抽出されたデータに対応するトンネルの速度データがトンネル内速度ＤＢ１３０に格納されているか、または一部区間欠落しているものがないかチェックし、プローブによる速度データが存在しないトンネルの交通情報を抽出する（Ｓ４１０）。抽出された交通情報に対応するトンネル内速度データの一部、または全部がない場合、それらのデータを図５に対応するデータに変換する。例えば、交通情報は、道路リンクごとの平均速度と計測時間が提供される。したがって計測時間はそのまま時間のフィールドに当てはめる（Ｓ４２０）。速度のフィールドの値はリンク旅行時間と当該リンクの距離から速度を算出し、地図ＤＢ２００から当該道路リンクのトンネル部分の入口と出口の位置情報を取り出して開始位置と終了位置とする（Ｓ４３０）。これにより、カーナビ７０は、第一の実施例から変更することなく処理が可能である。
【００３６】
次に、実施例の他の変形として、車両３０がプローブセンタ１０を介さずに、その周辺を走行している他の車両５０から直接速度データを入手する場合の例について説明する。この例の場合、カーナビ７０は、定期的にトンネル内の速度データを周辺の車両５０から入手することができるため、その周辺の車両５０のデータをそのまま自車（車両３０）の速度とみなすことが可能となり、プローブセンタ１０が不要で、しかもカーナビ７０の処理が簡素化できる。
【００３７】
この例では、これまでに説明してきた実施例に加え、車両３０に車両間同士で通信を可能にする車車間通信ユニットを搭載し、また車両５０にも同じく車車間通信ユニットを搭載する。これらの車車間通信ユニット間は、通信距離が数百メートルの範囲であり、これらを用いて車両３０は、車両５０から速度データを入手する。
【００３８】
図１２は、車両３０が搭載するカーナビ７０が、周辺に存在する車両５０から直接速度データを入手するための処理を示したフロー図である。まず、自車両がトンネルに突入する前に、自車と同じ道路を同じ方向に走行中の通信可能な車両をサーチする（Ｓ５００）。この場合、自車の先行車でも後続車でもかまわない。次に、通信可能な車両がサーチできたら、速度情報の通信が可能かどうか問い合わせる（Ｓ５１０）。この理由は、速度情報を入手できる車両は、ロケータ９２がトンネル内でも自律測位可能な場合でかつ、速度情報を他車に提供することを許可する車両に限られるからである。車両３０が速度情報を入手可能ならば（Ｓ５２０）、その車両から速度情報を入手し、その速度を自車の速度として自車の推定位置を求め、表示画面３１における地図上の自車位置マーク４０の表示を更新する。トンネルを脱出するまで（Ｓ５５０）、数秒から数条単位で定期的（例として、３０秒間隔）に通信してリアルタイムの速度情報を入手する（Ｓ５４０）。
【００３９】
以上、本発明によれば、ジャイロなどの自律測位手段を持たずトンネル内で測位できないカーナビ７０がトンネル内の走行速度を推定可能となり、カーナビ７０が正しい誘導を行うことが可能になる効果がある。
【符号の説明】
【００４０】
１０ プローブセンタ
２０ トンネル
３０，５０ 車両
３１ 表示画面
４０ 自車位置マーク
６０ インターネット通信手段
７０ カーナビ
８０ プローブ送信手段
９２，７７０ ロケータ
１００ 通信手段
１１０ プローブ収集手段
１２０ トンネル内速度データ配信手段
１３０ トンネル内速度ＤＢ
１４０ トンネル内速度データ変換手段
１５０ プローブＤＢ
１６０ 交通情報配信手段
１７０ 道路リンク旅行時間ＤＢ
１８０ 道路リンク旅行時間変換手段
２００，７５０，９２７ 地図ＤＢ
２１０ 交通情報入手手段
７１０ メニュー描画手段
７２０ 地図描画手段
７３０ 経路探索手段
７４０ 誘導手段
７６０ システムコントロール
７８０，９２２ ＧＰＳ受信手段
７９０，９２５ マップマッチング手段
８００，９２６ トンネル検出手段
８１０ 位置推定手段
９２０ 制御手段
９２１ 時計
９２３ ジャイロ
９２４ 車速信号入力手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地図情報を記憶した地図データベースと、人工衛星から受信した電波信号に基づいて現在位置を測位する測位手段を備えたナビゲーション装置であって、
自装置が移動している道路の前方に存在するトンネルを検出するトンネル検出手段と、
他の車両の走行データを情報センタから入手する走行データ取得手段と、
前記トンネル検出手段により移動中の道路前方にトンネルの存在を検出すると、前記走行データ取得手段により、当該検出されたトンネルを走行した他車両の走行データを前記情報センタから取得し、取得した走行データにおける当該トンネル内の走行速度を自装置の移動速度として、当該トンネル内における自装置の現在位置を推定する位置推定手段と
を備えることを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
前記情報センタから取得する走行データは、他車両の位置情報と該位置情報を計測した時間情報を含み、取得した前記走行データが複数の車両による走行データを含む場合には、前記位置推定手段は、各走行データの前記トンネルに対応する区間の速度情報を当該トンネルの入口から近い順に並び替え、前記位置情報で区切られる区間毎に速度情報を算出し、前記区間毎に最新の速度情報を、トンネル内の各区間における自装置の移動速度とすることを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項３】
速度データを前記他車両の走行データから取得できない前記トンネル内の区間については、当該トンネルに関する交通情報を速度データに変換した速度情報を前記情報センタから取得して自装置の移動速度とすることを特徴とする請求項１及び２に記載のナビゲーション装置。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載のナビゲーション装置であって、
更に、他の車両とデータの送受信を行う車車間通信手段を備え、
前記位置推定手段は、前記トンネル検出手段により移動中の道路前方にトンネルの存在を検出すると、前記車車間通信手段により同一道路を同一方向に走行中の他車両との通信を行い、前記他車両から受信した走行速度を自装置の移動速度とすることを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項５】
地図情報を記憶した地図データベースと、人工衛星から受信した電波信号に基づいて現在位置を測位する測位手段を備えたナビゲーション装置の位置推定方法であって、
自装置が移動している道路の前方の所定距離内に存在するトンネルを検出し、移動中の道路前方にトンネルの存在を検出した際には、当該検出されたトンネルを走行した他車両の走行データを情報センタから取得し、取得した走行データにおける当該トンネル内の走行速度を自装置の移動速度として、当該トンネル内における自装置の現在位置を推定する
ことを特徴とするナビゲーション装置の位置推定方法。
【請求項６】
前記情報センタから取得する走行データは、他車両の位置情報と該位置情報を計測した時間情報を含み、取得した前記走行データが複数の車両による走行データを含む場合には、各走行データの前記トンネルに対応する区間の速度情報を当該トンネルの入口から近い順に並び替え、前記位置情報で区切られる区間毎に速度情報を算出し、前記区間毎に最新の速度情報をトンネル内の各区間における自装置の移動速度とすることを特徴とする請求項５に記載のナビゲーション装置の位置推定方法。
【請求項７】
速度データを前記他車両の走行データから取得できない前記トンネル内の区間については、当該トンネルに関する交通情報を速度データに変換した速度情報を前記情報センタから取得して自装置の移動速度とすることを特徴とする請求項６及び６に記載のナビゲーション装置の位置推定方法。
【請求項８】
請求項５乃至７に記載のナビゲーション装置の位置推定方法であって、移動中の道路前方にトンネルの存在を検出すると、更に車両とデータの送受信を行う車車間通信により同一道路を同一方向に走行中の他車両との通信を行い、前記他車両から受信した走行速度を自装置の移動速度とすることを特徴とするナビゲーション装置の位置推定方法。
【請求項１】
地図情報を記憶した地図データベースと、人工衛星から受信した電波信号に基づいて現在位置を測位する測位手段を備えたナビゲーション装置であって、
自装置が移動している道路の前方に存在するトンネルを検出するトンネル検出手段と、
他の車両の走行データを情報センタから入手する走行データ取得手段と、
前記トンネル検出手段により移動中の道路前方にトンネルの存在を検出すると、前記走行データ取得手段により、当該検出されたトンネルを走行した他車両の走行データを前記情報センタから取得し、取得した走行データにおける当該トンネル内の走行速度を自装置の移動速度として、当該トンネル内における自装置の現在位置を推定する位置推定手段と
を備えることを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
前記情報センタから取得する走行データは、他車両の位置情報と該位置情報を計測した時間情報を含み、取得した前記走行データが複数の車両による走行データを含む場合には、前記位置推定手段は、各走行データの前記トンネルに対応する区間の速度情報を当該トンネルの入口から近い順に並び替え、前記位置情報で区切られる区間毎に速度情報を算出し、前記区間毎に最新の速度情報を、トンネル内の各区間における自装置の移動速度とすることを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項３】
速度データを前記他車両の走行データから取得できない前記トンネル内の区間については、当該トンネルに関する交通情報を速度データに変換した速度情報を前記情報センタから取得して自装置の移動速度とすることを特徴とする請求項１及び２に記載のナビゲーション装置。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載のナビゲーション装置であって、
更に、他の車両とデータの送受信を行う車車間通信手段を備え、
前記位置推定手段は、前記トンネル検出手段により移動中の道路前方にトンネルの存在を検出すると、前記車車間通信手段により同一道路を同一方向に走行中の他車両との通信を行い、前記他車両から受信した走行速度を自装置の移動速度とすることを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項５】
地図情報を記憶した地図データベースと、人工衛星から受信した電波信号に基づいて現在位置を測位する測位手段を備えたナビゲーション装置の位置推定方法であって、
自装置が移動している道路の前方の所定距離内に存在するトンネルを検出し、移動中の道路前方にトンネルの存在を検出した際には、当該検出されたトンネルを走行した他車両の走行データを情報センタから取得し、取得した走行データにおける当該トンネル内の走行速度を自装置の移動速度として、当該トンネル内における自装置の現在位置を推定する
ことを特徴とするナビゲーション装置の位置推定方法。
【請求項６】
前記情報センタから取得する走行データは、他車両の位置情報と該位置情報を計測した時間情報を含み、取得した前記走行データが複数の車両による走行データを含む場合には、各走行データの前記トンネルに対応する区間の速度情報を当該トンネルの入口から近い順に並び替え、前記位置情報で区切られる区間毎に速度情報を算出し、前記区間毎に最新の速度情報をトンネル内の各区間における自装置の移動速度とすることを特徴とする請求項５に記載のナビゲーション装置の位置推定方法。
【請求項７】
速度データを前記他車両の走行データから取得できない前記トンネル内の区間については、当該トンネルに関する交通情報を速度データに変換した速度情報を前記情報センタから取得して自装置の移動速度とすることを特徴とする請求項６及び６に記載のナビゲーション装置の位置推定方法。
【請求項８】
請求項５乃至７に記載のナビゲーション装置の位置推定方法であって、移動中の道路前方にトンネルの存在を検出すると、更に車両とデータの送受信を行う車車間通信により同一道路を同一方向に走行中の他車両との通信を行い、前記他車両から受信した走行速度を自装置の移動速度とすることを特徴とするナビゲーション装置の位置推定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１７４７７０（Ｐ２０１１−１７４７７０Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３８１０３（Ｐ２０１０−３８１０３）
【出願日】平成２２年２月２４日（２０１０．２．２４）
【出願人】（０００００１４８７）クラリオン株式会社 (1,722)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２４日（２０１０．２．２４）
【出願人】（０００００１４８７）クラリオン株式会社 (1,722)
【Ｆターム（参考）】
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