説明

ナビゲーション装置および自車位置決定方法

【課題】比較的小さい角度で分岐する道路を走行する場合のマップマッチングミスを低減できる「ナビゲーション装置および自車位置決定方法」を提供する。
【解決手段】微小角分岐道路のノード情報として、分岐用車線へ最初に分岐可能な地点BKsであることを示した分岐開始点情報および分岐終了地点BKe,BKeであることを示した分岐終了点情報を地図データに追加し、車両が分岐開始点BKsに到達したことを検出したときにマップマッチングを中止するとともに、車両が分岐終了点BKe,BKeに到達したことを検出したときにマップマッチングを再開するように制御することにより、微小角分岐道路の殆どの区間においてマップマッチングの動作が停止されるようにして、微小角分岐道路上においてマップマッチングにより無用な位置修正が行われないようにする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ナビゲーション装置および自車位置決定方法に関し、特に、自立航法センサによる測位機能と、GPS(Global Positioning System)受信機による測位機能とを備えたナビゲーション装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【0002】
一般に、車載用のナビゲーション装置では、自立航法センサやGPS(Global Positioning System)受信機などを用いて車両の現在位置を検出し、その近傍の地図データを記録媒体から読み出して画面上に表示する。そして、画面上の所定箇所に自車位置を示す車両位置マークを重ね合わせて表示することにより、車両が現在どこを走行しているのかを一目で分かるようにしている。
【0003】
この種のナビゲ−ション装置において、車両の現在位置を測定することは不可欠である。このため、車両に搭載した距離センサおよび角度センサを用いて車両の相対位置を測定する測定法(自立航法)と、複数のGPS衛星から送られてくる電波を受信してn次元測位処理によって車両の絶対位置を測定する測定法(衛星航法)とが実用化されている。
【0004】
自立航法は、比較的低コストで車両位置を測定できるが、高精度に位置測定ができない問題があり、マップマッチング処理等の補正処理が必要になる。すなわち、自立航法では、車両が走行するにつれて誤差が累積し、車両位置が道路から外れてしまう。そこで、マップマッチング処理によって車両位置を道路データと照合し、必要に応じて車両位置を道路上に修正する。道路データは、交差点や分岐など複数の道路が交わる点を表すノードと、隣接するノード間を結ぶベクトルを表す道路リンクとから構成されている。車両位置を道路上に修正するというのは、具体的には車両位置を道路リンク上に引き付ける処理のことを言う。
【0005】
ところで、自立航法では、測定誤差が大きくなって車両位置が道路から大きく外れると、車両位置を実際の道路上の現在位置にマップマッチングすることができなくなる。そこで、自立航法によるマップマッチングが不可能になったら、GPS受信機から得られる位置データ(GPS位置)と方位データ(GPS方位)とを用いて、自立航法センサによる車両位置(センサ位置)と走行方位(センサ方位)とを修正することが行われている。実際には、GPS位置とセンサ位置との間の距離Dを演算し、その距離Dが所定の距離しきい値Dthより大きい場合にのみGPSデータにより位置や方位を修正し、その後に行われるマップマッチングにより車両位置マークを道路上に乗せるようにしている。
【0006】
ところが、従来のマップマッチング手法では、例えば高速道路のジャンクションのように比較的小さい角度で分岐している道路(以下、微小角分岐道路という)を走行する場合、マップマッチングを行うことによって却って車両位置が実際の走行道路から外れてしまうというマップマッチングミスを生じる問題があった。このような問題点を解決する従来技術として、例えば特許文献1に記載の手法が提案されている。特許文献1に記載の手法は、車両が微小角分岐道路を走行するとき、分岐点の所定距離手前x[m]からマップマッチングを一時的に中止して、分岐点を抜けた後でマップマッチングを再開するようにしたものである。
【特許文献1】特開2005−114632号公報
【0007】
しかしながら、微小角分岐道路に設けられた分岐用車線は場所によってその距離が様々であり、数百メートルに及ぶことも珍しくない。このため、分岐用車線の距離マッチング修正抑制区間のx[m]より長い場所では、手前の方の分岐用車線でマップマッチングが行われてマップマッチングミスを生じてしまうことがあるという問題があった。以下に、このマップマッチングミスを図面に基づいて説明する。
【0008】
図8は、特許文献1に記載の従来技術における問題点を説明するための図であり、同図(a)は実際の道路の形状および地図データの道路リンクを示す図、同図(b)は実際の走行イメージおよびマップマッチング処理の様子を示す図である。
【0009】
図8(a)および(b)において、BKaは道路リンク上の分岐点、RDxは分岐点BKaの手前から続いている実際の直線道路(本線)、RDyは分岐点BKaから微小角度で分岐する道路、RDzは分岐道路RDyに進行するために設けられた分岐用車線をそれぞれ示している。また、LKxは直線道路RDxを示す道路リンク、LKyは分岐道路RDyを示す道路リンクをそれぞれ示している。
【0010】
道路リンク上の分岐点BKaは、道路データを生成するときのデジタイズルールで最後に分岐可能な場所(例えば、その道路の法定速度を考慮して安全に車線変更できる最終地点)に設定されている。また、この分岐点BKaの手前側x[m]および向こう側y[m]の区間がマッチング修正抑制区間に指定されていて、この区間内ではマップマッチングが一時的に中止されるようになっている。
【0011】
図8(b)において、点線T1は車両の実際の走行軌跡を示している。P11〜P19は実際の走行イメージ上の各ポイントで地図上に表示された車両位置マークを示している。図8(b)の点線T1に示すように、実際の車両は道路リンク上の分岐点BKaよりもかなり手前の方から分岐用車線RDzに入り、分岐道路RDyに向かって移動している。このとき、P11〜P16の地点ではマッチング修正抑制区間から外れているためにマップマッチングが行われ、直線道路RDxを示す道路リンクLKxに自車位置が引き付いてしまう。このため、実際には分岐用車線RDzを走行しているのに直線道路RDx上を走行しているように自車位置が修正されてしまうといったマップマッチングミスを生じている。
【0012】
また、分岐点BKaの付近において実際の車両は直線走行状態なので、分岐点BKaを通過したP18の地点でも車両は依然として直線道路RDx上を走行していると認識されてしまう。その後、実際の車両が分岐道路RDyに入ったP19の地点では、GPS受信機により測位されたGPS位置とマップマッチングを通じて自立航法センサにより測位されたセンサ位置とが近いので、直線道路RDxから正しい分岐道路RDyへのマッチング修正は行われず、そのまま直線道路RDxを走行しているものと認識されてしまう。
【0013】
このように、なだらかに分岐して分岐後に道路がほぼ並行になる微小角分岐道路では、地図データベース上での道路リンクの分岐点BKaが一点で表現されているため、実際の分岐点(分岐用車線RDzの方へ屈折した地点)との位置や角度が合わないことが多い。このため、分岐点BKaの手前で、道路が一本しかない場合、自車位置は直線道路RDxに引き付いてしまい、分岐判定でミスマッチが発生してしまうという問題がある。
【0014】
このような問題を回避するために、直線道路RDxから分岐用車線RDzへ最初に分岐可能な地点(以下、これを「分岐開始点」と呼ぶ)を道路リンクの分岐点として地図データベース上に定義し、この分岐開始点の前後にマッチング修正抑制区間を設定する方法が考えられる。しかしながら、このようにした場合もマップマッチングミスの発生は防ぐことができない。図9は、この場合のマップマッチングミスを説明するための図であり、図8と同じ構成要素には同一の符号を付している。
【0015】
図9において、BKbは道路リンク上の分岐点であり、直線道路RDxから分岐用車線RDzへ最初に分岐可能な分岐開始点に設定されている。この分岐点BKbの手前側x[m]および向こう側y[m]の区間がマッチング修正抑制区間に指定されていて、この区間内ではマップマッチングが一時的に中止されるようになっている。また、P21〜P29は実際の走行イメージ上の各ポイントで地図上に表示された車両位置マークを示している。
【0016】
図9の点線T1に示すように、実際の車両は分岐点BKbを通過しても直進して直線道路RDxを走行し、最後に分岐可能な地点付近から分岐用車線RDzへ分岐し、分岐道路RDyに向かって移動している。このとき、P24〜P29の地点では、実際に走行した場所が地図データベース上に道路リンクとして存在しないためにマップマッチングが行われ、直線道路RDxを示す道路リンクLKxに自車位置が引き付いてしまう。このため、実際には分岐しているのに直線道路RDx上を走行し続けているように自車位置が修正されてしまうといったマップマッチングミスを生じている。
【0017】
また、実際の車両が分岐道路RDyに入ったP29の地点では、GPS受信機により測位されたGPS位置とマップマッチングを通じて自立航法センサにより測位されたセンサ位置とが近いので、直線道路RDxから正しい分岐道路RDyへのマッチング修正は行われず、そのまま直線道路RDxを走行しているものと認識されてしまう。
【0018】
また、図8や図9のように、実際に車両が分岐を開始する地点(点線T1で屈折を開始する地点)と、地図データベース上の分岐点Bka,Bkbとがずれることがあるため、分岐案内が適切なタイミングで行われないという問題もあった。すなわち、分岐案内は、地図データベース上の分岐点Bka,Bkbに車両が所定距離以内に近づいたときに行われるため、案内タイミングが運転者の感覚とずれてしまう。例えば、図8の場合は実際に分岐をした後で分岐開始の案内が行われてしまう。また、図9の場合は運転者が実際に分岐をしようと考えている地点よりずっと手前で分岐開始の案内が行われてしまう。
【0019】
なお、交差点の手前に存在する屈折点を自動検出して記憶しておき、次回以降の通過の際にその屈折点についての案内を行う技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。すなわち、道路の幅員から所定距離以上継続して外れた後に交差点に到達したことを検出した場合に、外れが生じ始めた地点を屈折点として検出し、その位置、屈折方向、次の交差点でとった進路方向の情報を、走行した道路区間に対応付けて記憶する。次回、同じ道路区間を走行する場合に、屈折点の次の交差点における予定進路方向が屈折点に対応付けて記憶された進路方向と一致しているときには、屈折点の手前地点にて屈折点についての案内を行う。
【特許文献2】特開2006−153485号公報
【0020】
しかしながら、この特許文献2に記載の技術では、屈折点に関する情報を記憶しなければならず、そのためのメモリ容量が必要になるという問題があった。また、初めて走行する道路では適切な分岐案内を行うことができないという問題もあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0021】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、比較的小さい角度で分岐している道路(微小角分岐道路)を走行する場合のマップマッチングミスを低減できるようにすることを目的とする。
また、本発明は、余分なメモリ容量を使うことなく、初めて走行する微小角分岐道路でも分岐案内を適切なタイミングで行うことができるようにすることをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0022】
上記した課題を解決するために、本発明では、微小角度で分岐している道路において道路リンクの分岐点とは別に、分岐用車線へ最初に分岐可能な地点を分岐開始点として地図データベース上に定義しておき(道路リンクの分岐点の位置が分岐開始点の位置と一致しても良い)、分岐開始点またはその地点の所定距離手前からマップマッチングを中止し、道路リンクの分岐点を通過後、ある状態を検出したときにマップマッチングを再開するようにしている。
【0023】
マップマッチングの中止は、例えば以下のようにして行う。すなわち、微小角分岐道路のノード情報として、分岐用車線へ最初に分岐可能な地点であることを示した分岐開始点情報を地図データに追加する。そして、マップマッチング制御部が当該地図データに基づいて、車両が分岐開始点またはその所定距離手前に到達したことを検出したときにマップマッチングを中止するように制御する。
【0024】
マップマッチングの再開は、例えば以下のようにして行う。すなわち、微小角分岐道路のノード情報として、分岐終了地点であることを示した分岐終了点情報を地図データに追加する。そして、マップマッチング制御部が当該地図データに基づいて、車両が分岐終了点に到達したことを検出したときにマップマッチングを再開するように制御する。または、道路データを用いてマッチングの候補リンクを探索し、推定車両位置から当該推定車両位置から近い方の候補リンクまでの距離と、推定車両位置から当該推定車両位置から遠い方の候補リンクまでの距離との差が所定値以上になったことを検出したときにマップマッチングを再開するように制御する。
【0025】
本発明の他の態様では、分岐開始点の所定距離手前に車両が到達したときに分岐開始の案内を行うようにしている。また、道路リンクの分岐点の所定距離手前に車両が到達したときに分岐終了の案内を行うようにしている。
【発明の効果】
【0026】
上記のように構成した本発明によれば、分岐用車線が存在する道路区間の殆どにおいてマップマッチングの動作が停止することとなり、車両が分岐用車線のどの場所から分岐を開始しても(すなわち、道路リンクの分岐点から外れた位置から分岐を開始しても)、マップマッチングにより位置修正が行われることがないので、マップマッチングをしたことによって却って車両位置が実際の走行道路から外れてしまうといったミスマッチの発生を防ぐことができる。
【0027】
また、本発明の他の特徴によれば、最初に分岐可能な地点に車両が到達する前のタイミングで分岐開始の案内が実行され、最後に分岐可能な地点に車両が到達する前のタイミングで分岐終了の案内が実行されることとなるので、余分なメモリ容量を使うことなく、初めて走行する微小角分岐道路でも運転者の感覚と一致した適切なタイミングで分岐案内を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0028】
(第1の実施形態)
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、第1の実施形態によるナビゲーション装置の構成例を示す図である。図1に示すように、本実施形態のナビゲーション装置は、ナビゲーション制御部1、スピーカ2、ディスプレイ装置3、ROMドライブ4、リモコン5、GPS受信機6および自立航法センサ7を備えて構成されている。
【0029】
ナビゲーション制御部1は、例えば、CPU(Central processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を備えたマイクロコンピュータにより構成され、CPUがROMに格納されている各種プログラムに従って、RAMをワークエリアとして使用して各種処理を実行する。具体的には、ナビゲーション制御部1は、地図や車両位置マークの描画処理、車両位置修正処理などを行う。すなわち、自立航法を用いてマップマッチングを行いながらディスプレイ装置3の画面に車両位置を表示する。
【0030】
スピーカ2は、微小角度で分岐している道路(微小角分岐道路)や交差点での案内音声を出力する。ディスプレイ装置3は、ナビゲーション制御部1から出力される画像データに基づいて、自車周辺の地図情報を車両位置マークや各種ランドマークと共に表示したり、この地図上に誘導経路を表示したり、車両の位置が案内交差点近傍に近づいたときに交差点拡大図を表示したりする。
【0031】
ROMドライブ4は、地図表示や経路探索などに必要な各種の地図データを記憶したDVD−ROM(Digital Versatile Disk - Read Only Memory)41から当該地図データの読み出しを行う。なお、ここでは地図データを記憶する記録媒体としてDVD−ROM41を用いているが、CD−ROM、ハードディスクなどの他の記録媒体を用いても良い。
【0032】
DVD−ROM41に記憶されている地図データには、地図表示に必要な各種のデータから成る描画ユニットと、マップマッチングや経路探索等の各種の処理に必要なデータから成る道路ユニットと、交差点の詳細データから成る交差点ユニットとが含まれている。描画ユニットには、建物や河川等を表示するために必要な背景レイヤのデータと、市町村名や道路名等を表示するために必要な文字レイヤのデータと、駐車場や公園などのように所定以上の幅員または広さを持つ施設エリアを表示するために必要な施設レイヤのデータとが含まれている。
【0033】
上述の道路ユニットは、交差点や分岐など、複数の道路が交わる点に対応するノードに関する情報と、道路上のあるノードとこれに隣接する他のノードとの間を接続する、道路や車線等に対応するリンクに関する情報とを含んでいる。すなわち、道路ユニットには、全ノードの詳細データを納めた接続ノードテーブルと、隣接する2つのノードによって特定されるリンクの詳細データを納めたリンクテーブルとが含まれている。
【0034】
接続ノードテーブルには、存在するノードのそれぞれ毎に、ノードの正規化経度・緯度、属性フラグ等の情報が含まれている。正規化経度・緯度は、所定の区画を基準とした経度方向・緯度方向の相対位置を示す。属性フラグは、そのノードに関する各種の属性を示す。例えば、そのノードが交差点ノードであることを示した交差点ノードフラグ、微小角分岐道路の分岐開始点ノードであることを示した分岐開始点フラグ、微小角分岐道路の分岐終了点ノードであることを示した分岐終了点フラグを含んでいる。
【0035】
リンクテーブルには、リンクの距離、リンクのコスト、道路属性フラグ、道路種別フラグ等の情報が含まれている。リンクの距離は、当該リンクに対応した実際の道路の距離を示す。リンクのコストは、距離をもとに、道路幅員、道路種別、右折および左折、交通規制などに応じた所定の定数を乗じた値であり、誘導経路として適正の程度を数値化したものである。道路属性フラグは、そのリンクに関する各種の属性(例えば、道路幅員)を示す。道路種別フラグは、そのリンクに対応した実際の道路が高速道路であるか一般道であるかといった種別を示す。
【0036】
ここで、上述した分岐開始点ノードおよび分岐終了点ノードを図面に基づいて説明する。図2は、第1の実施形態によるマップマッチング手法を説明するための図であり、実際の道路の形状と地図データのリンク情報およびノード情報とが示されている。なお、この図2において、図8と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【0037】
図2において、BKsが分岐開始点を示している。すなわち、分岐開始点BKsは、直線道路RDxから分岐用車線RDzへ最初に分岐可能な地点に設定されている。また、BKe,BKeが分岐終了点を示している。すなわち、分岐終了点BKe,BKeは、直線道路RDxと分岐道路RDyとが実際に分岐している地点に設定されている。さらに、道路リンクLKx,LKyの分岐点BKaは直線道路RDxから分岐用車線RDzへ最後に分岐可能な地点に設定されている。道路リンクLKx,LKyの分岐点BKaは、分岐開始点BKsと分岐終了点BKe,BKeとの間に存在する。
【0038】
図1に戻り、リモコン5は、ナビゲーション制御部1に対する各種指令(例えば、画面スクロールや地図検索、拡大/縮小など)の入力、誘導経路設定操作、各種データの設定操作等を行うものである。なお、リモコン5の代わりに、ディスプレイ装置3の表示パネル上にタッチパネルを設けても良い。
【0039】
GPS受信機6は、複数のGPS衛星から送られてくる電波を受信して、3次元測位処理あるいは2次元測位処理を行って車両の絶対位置および方位を計算する。そして、これらの計算した車両の絶対位置および方位の情報を、測位時刻と共にナビゲーション制御部1に出力する。
【0040】
自立航法センサ7は、車両の回転角度を検出する振動ジャイロ等の相対方位センサ(角度センサ)71と、所定走行距離毎に1個のパルスを出力する距離センサ72とを備えている。自立航法センサ7は、これらの角度センサ71および距離センサ72によって車両の相対位置および方位を検出し、その情報をナビゲーション制御部1に出力する。
【0041】
次に、ナビゲーション制御部1の内部構成について説明する。地図読出制御部9は、ROMドライブ4を制御してDVD−ROM41より地図データを読み出す。例えば、地図読出制御部9は、後述するマップマッチング制御部18から車両現在位置の情報を入力し、その車両現在位置を含む所定範囲の地図データをDVD−ROM41から読み出して地図バッファ10に格納する。また、地図読出制御部9は、リモコン5により地図の拡大/縮小や地図の移動操作、地図選択操作などが行われたときにフォーカス位置を計算し、当該フォーカス位置を含む所定範囲の地図データをDVD−ROM41から読み出して地図バッファ10に格納する。この地図バッファ10は、本発明の地図データ記憶部に相当する。
【0042】
地図描画部11は、地図バッファ10に格納された地図データに基づいて、車両位置周辺の地図をディスプレイ装置3に表示させるのに必要な地図画像データを生成する。VRAM12は、地図描画部11により生成された地図画像データを記憶する。読出制御部13は、自車位置またはフォーカス位置を画面中心位置とした1画面分の地図画像データをVRAM12より読み出して画像合成部24に出力する。
【0043】
分岐案内部14は、接近中の案内交差点における案内を画像および音声にて行う。すなわち、後述する誘導経路制御部19により経路誘導が行われている際、自車が案内交差点より所定距離以内に接近したときに、交差点案内図(交差点拡大図、行先、進行方向矢印等)の画像データを発生して画像合成部24に出力するとともに、進行方向の案内音声をスピーカ2から出力する。
【0044】
また、分岐案内部14は、微小角分岐道路の分岐開始点BKsより所定距離手前に自車が到達したときに分岐開始の案内を行う。例えば、「xメートル先、左方向分岐開始です」のような案内音声をスピーカ2から出力する。さらに、分岐案内部14は、微小角分岐道路を走行中に道路リンクの分岐点BKaより所定距離手前に自車が到達したときに分岐終了の案内を行う。例えば、「まもなく、左方向分岐終了です」のような案内音声をスピーカ2から出力する。
【0045】
リモコン制御部15は、リモコン5の操作に応じた信号を受信してナビゲーション制御部1内の各部に指示する。GPSデータ記憶部16は、GPS受信機6から出力される自車の絶対的な位置および方位のデータを順次格納する。車両位置・方位計算部17は、自立航法センサ7から出力される自車の相対的な位置および方位のデータに基づいて、絶対的な自車位置(推定車両位置)および車両方位を計算する。
【0046】
マップマッチング制御部18は、地図バッファ10に読み出されている地図データと、GPSデータ記憶部16に記憶されたGPS受信機6による自車位置および車両方位のデータと、車両位置・方位計算部17により計算された自立航法センサ7に基づく自車位置および車両方位のデータとを用いて、車両走行距離毎にマップマッチング処理を行って、自車の走行位置を地図データの道路リンク上に位置修正する。
【0047】
自立航法センサ7に基づく自車位置および車両方位のデータを用いたマップマッチングでは、例えば、公知の投影法による自車位置修正を行う。自立航法では、誤差が蓄積されて車両位置が道路リンクから大きく外れると、車両位置を実際の道路リンク上の現在位置にマップマッチングすることができなくなる。自立航法によるマップマッチングが不可能になったときには、GPS受信機6から得られる位置データと方位データとを用いて、自立航法センサ7による車両位置と走行方位とを修正する。
【0048】
また、マップマッチング制御部18は、地図バッファ10に読み出されている地図データに基づいて、分岐開始点BKsの所定距離手前から分岐終了点BKe,BKeまでの区間を車両が走行している間は、マップマッチングの動作を中止するように制御する。すなわち、図2に示すように、分岐開始点BKsの所定距離手前から分岐終了点BKe,BKeまでの区間はマッチング修正抑制区間に指定している。
【0049】
なお、マッチング修正抑制区間は分岐開始点BKsから分岐終了点BKe,BKeまでの間に設定しても良いが、実際の道路と地図データとの誤差を考慮して、ここでは分岐開始点BKsの所定距離手前からマッチング修正抑制区間としている。同様の理由から、マッチング修正抑制区間は分岐終了点BKe,BKeよりも先に所定距離だけ長く延ばしても良い。
【0050】
誘導経路制御部19は、地図バッファ10に読み出されている地図データと、マップマッチング制御部18より出力される車両現在位置情報とに基づいて、現在地からリモコン5の操作により入力された目的地までの誘導経路の探索処理、車両が誘導経路より外れたとき(オフルート)の経路再探索処理を行う。誘導経路メモリ20は、誘導経路制御部19の経路探索処理により設定された誘導経路のデータを記憶する。
【0051】
誘導経路描画部21は、誘導経路メモリ20より誘導経路データを読み出し、地図上に誘導経路を描画する。マーク発生部22は、自車位置を表す車両位置マーク、施設を表すランドマーク、カーソル等の各種マークを発生する。操作画像発生部23は、各種メニュー画面の画像を発生する。画像合成部24は、読出制御部13、分岐案内部14、誘導経路描画部21、マーク発生部22、操作画像発生部23からの画像データを合成し、合成した画像データをディスプレイ装置3へ出力する。
【0052】
次に、上記のように構成した第1の実施形態によるナビゲーション装置の動作を説明する。図3は、第1の実施形態によるナビゲーション装置の動作例を示すフローチャートである。図3において、GPS受信機6は、自車の絶対的な位置および方位を測定してその結果のデータをGPSデータ記憶部16に記憶する。また、車両位置・方位計算部17は、自立航法センサ7から出力される自車の相対的な位置および方位のデータに基づいて、絶対的な自車位置(推定車両位置)を測定する(ステップS1)。
【0053】
そして、マップマッチング制御部18は、地図バッファ10に読み出されている地図データと、GPSデータ記憶部16に記憶されたGPS受信機6による自車位置および車両方位のデータと、車両位置・方位計算部17により計算された自立航法センサ7に基づく自車位置および車両方位のデータとを用いて、マップマッチング処理を行って、必要に応じて自車の走行位置を地図データの道路リンク上に位置修正する(ステップS2)。マップマッチング制御部18は、マップマッチングにより位置修正された車両位置を確定車両位置として決定する。
【0054】
ここで、マップマッチング制御部18は、位置修正された確定車両位置に基づいて、分岐開始点BKsの所定距離手前に車両が到達したか否かを判定する(ステップS3)。分岐開始点BKsの所定距離手前に車両が到達していないと判断した場合はステップS1に戻り、車両位置の測定処理とマップマッチング処理とを続行する。一方、分岐開始点BKsの所定距離手前に車両が到達したと判断した場合、マップマッチング制御部18は、マップマッチングの動作を中止するように制御する(ステップS4)。
【0055】
次に、車両位置・方位計算部17は、自立航法センサ7からの出力データに基づいて、推定車両位置を測定する(ステップS5)。ここで、マップマッチング制御部18は、測定された推定車両位置に基づいて、分岐終了点BKe,BKeの何れかに車両が到達したか否かを判定する(ステップS6)。分岐終了点BKe,BKeに車両が到達していないと判断した場合はステップS5に戻り、自立航法センサ7による自車位置の測定を続行する。ステップS5,S6の動作が繰り返されている間、つまりマップマッチングの動作が中止されている間、マップマッチング制御部18は、車両位置・方位計算部17により計算される推定車両位置をそのまま確定車両位置として決定する。
【0056】
一方、分岐終了点BKe,BKeに車両が到達したと判断した場合、マップマッチング制御部18は、マップマッチングの動作を再開するように制御し(ステップS7)、ステップS1に戻る。以上の動作により、図2に示すP1の位置ではマップマッチングが行われ、分岐開始点BKsより所定距離手前の地点を通過した後のP2〜P9の位置ではマップマッチングが一時的に中止される。そして、分岐終了点BKe,BKeを通過した後のP10の位置ではマップマッチングが再開される。
【0057】
以上詳しく説明したように、第1の実施形態によれば、分岐用車線RDzが存在する微小角分岐道路の道路区間の殆どにおいてマップマッチングの動作が停止することとなる。このため、車両が分岐用車線RDzのどの場所から分岐を開始しても(道路リンクの分岐点BKaから外れた位置から分岐を開始しても)、マップマッチングにより無用な位置修正が行われることがないので、マップマッチングミスの発生を防ぐことができる。
【0058】
また、第1の実施形態によれば、最初に分岐可能な地点である分岐開始点BKsに車両が到達する前のタイミングで分岐開始の案内が実行され、最後に分岐可能な地点である道路リンクの分岐点BKaに車両が到達する前のタイミングで分岐終了の案内が実行されることとなる。これにより、運転者の感覚と一致した適切なタイミングで分岐案内を提供することができる。
【0059】
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態を図面に基づいて説明する。第2の実施形態によるナビゲーション装置の構成は、図1と同様である。ただし、DVD−ROM41に記憶されている地図データの中身、特に接続ノードテーブルに含まれるノードの属性フラグが第1の実施形態と異なっている。すなわち、第2の実施形態では、微小角分岐道路のノード情報として、分岐開始点ノードであることを示した分岐開始点フラグがあれば良く、分岐終了点ノードであることを示した分岐終了点フラグは不要である。
【0060】
また、第2の実施形態では、マップマッチング制御部18の機能が第1の実施形態と異なっている。図4は、第2の実施形態によるマップマッチング制御部18の機能構成例を示すブロック図である。図4に示すように、マップマッチング制御部18は、その機能構成として、分岐開始点検出部41、距離差判定部42、位置修正処理部43および位置修正処理制御部44を備えている。
【0061】
位置修正処理部43は、地図バッファ10に読み出されている地図データと、GPSデータ記憶部16に記憶されたGPS受信機6による自車位置および車両方位のデータと、車両位置・方位計算部17により計算された自立航法センサ7に基づく自車位置および車両方位のデータとを用いて、車両走行距離毎にマップマッチング処理を行って、自車の走行位置を地図データの道路リンク上に位置修正する。
【0062】
分岐開始点検出部41は、位置修正処理部43により位置修正された自車位置情報と、地図バッファ10に読み出されている地図データとに基づいて、車両が分岐開始点BKsより所定距離手前の地点に到達したこと、および車両が分岐開始点BKsを通過したことを検出する。
【0063】
距離差判定部42は、分岐開始点検出部41により車両が分岐開始点KBsを通過したことが検出された後、地図バッファ10に読み出されている地図データに含まれる道路データを用いて、例えば公知の投影法によりマッチングの候補リンクを探索する。そして、探索した候補リンクが複数存在するとき、車両位置・方位計算部17により求められた推定車両位置から第1候補リンクまでの距離D1と、推定車両位置から第2候補リンクまでの距離D2との差が所定値α(αは正数)以上になったか否かを判定する。ここで、第1候補リンクとは、複数の候補リンクのうち、推定車両位置から近い方の候補リンクをいう。また、第2候補リンクとは、推定車両位置から遠い方の候補リンクをいう。
【0064】
なお、ここでは分岐開始点検出部41により車両が分岐開始点KBsを通過したことが検出されたときに距離差の判定を開始する例について説明したが、これに限定されない。例えば、分岐開始点検出部41により車両が分岐開始点KBsの所定距離手前に到達したことが検出されたときに、距離差の判定を開始するようにしても良い。
【0065】
図5は、推定車両位置から第1候補リンクまでの距離D1、推定車両位置から第2候補リンクまでの距離D2を説明するための図である。なお、この図5において、図2と同じ構成要素には同一の符号を付している。図5において、推定車両位置がP31であるとき、マッチングの候補リンクは直線道路RDxを示す道路リンクLKxの1つのみとなる。
【0066】
すなわち、投影法では、地点P31から垂線を降ろすことのできるリンクであって、地点P31での車両方位とリンクとの成す角度が一定値以内で、かつ、地点P31からリンクに降ろした垂線の長さが一定距離以内となっているものを探す。地点P31においてこれに該当する候補リンクは、直線道路RDxを示す道路リンクLKxだけである。つまり、推定車両位置から第1候補リンクまでの距離D1しか存在しない。この場合、距離差判定部42は、距離差の判定は行わない。
【0067】
これに対して、推定車両位置がP32であるとき、マッチングの候補リンクは直線道路RDxを示す道路リンクLKxと、分岐道路RDyを示す道路リンクLKyとの2つとなる。推定車両位置からの距離は、分岐道路リンクLKyまでの距離の方が直線道路リンクLKxまでの距離より短いので、分岐道路リンクLKyが第1候補リンク、直線道路リンクLKxが第2候補リンクとなる。この場合に距離差判定部42は、第1候補リンクLKyまでの距離D1と、第2候補リンクLKxまでの距離D2との差が所定値α以上になったか否か、すなわち、「D2−D1≧α」が成立するか否かを判定する。
【0068】
位置修正処理制御部44は、分岐開始点検出部41により分岐開始点BKsの所定距離手前の地点に車両が到達したことが検出されてから、距離差判定部42により距離差(D2−D1)が所定値α以上になったことが検出されるまでの間、位置修正処理部43による位置修正処理を中止するように制御する。
【0069】
図6は、第2の実施形態によるマップマッチング手法を説明するための図である。なお、この図6において、図2と同一の構成要素には同一の符号を付している。図6に示すように、第2の実施形態でも分岐開始点BKsは第1の実施形態と同じ地点に設定されており、マッチング修正抑制区間の開始位置は第1の実施形態と同様である。
【0070】
一方、マッチング修正抑制区間の終点位置に関しては、第1の実施形態では図2に示す分岐終了点BKe,BKeの位置に固定されていたのに対し、第2の実施形態では距離差判定部42による判定結果に応じて決まり、固定の位置ではない。すなわち、P1の位置ではマップマッチングが行われ、分岐開始点BKsより所定距離手前の地点を通過した後のP2〜P8の位置ではマップマッチングの位置修正処理が一時的に中止される。そして、「D2−D1≧α」を満たした後のP9〜P10の位置ではマップマッチングの位置修正処理が再開される。
【0071】
次に、上記のように構成した第2の実施形態によるナビゲーション装置の動作を説明する。図7は、第2の実施形態によるナビゲーション装置の動作例を示すフローチャートである。図7において、GPS受信機6は、自車の絶対的な位置および方位を測定してその結果のデータをGPSデータ記憶部16に記憶する。また、車両位置・方位計算部17は、自立航法センサ7から出力される自車の相対的な位置および方位のデータに基づいて、絶対的な自車位置(推定車両位置)を測定する(ステップS11)。
【0072】
そして、マップマッチング制御部18の位置修正処理部43は、地図バッファ10に読み出されている地図データと、GPSデータ記憶部16に記憶されたGPS受信機6による自車位置および車両方位のデータと、車両位置・方位計算部17により計算された自立航法センサ7に基づく自車位置および車両方位のデータとを用いて、マップマッチング処理を行って、必要に応じて自車の走行位置を地図データの道路リンク上に位置修正する(ステップS12)。マップマッチング制御部18は、位置修正された車両位置を確定車両位置として決定する。
【0073】
ここで、分岐開始点検出部41は、位置修正された確定車両位置に基づいて、分岐開始点BKsより所定距離手前の地点に車両が到達したか否かを判定する(ステップS13)。分岐開始点BKsの所定距離手前に車両が到達していないと判断した場合はステップS11に戻り、車両位置の測定処理と車両位置修正処理とを続行する。一方、分岐開始点BKsの所定距離手前に車両が到達したと分岐開始点検出部41にて判断した場合、位置修正処理制御部44は、マップマッチングの車両位置修正処理を中止するように位置修正処理部43を制御する(ステップS14)。
【0074】
次に、車両位置・方位計算部17は、自立航法センサ7からの出力データに基づいて、推定車両位置を測定する(ステップS15)。また、距離差判定部42は、車両位置・方位計算部17により測定された推定車両位置と、地図バッファ10に読み出されている地図データとを用いて、マッチングの候補リンクを探索する。そして、推定車両位置から第1候補リンクまでの距離D1と、推定車両位置から第2候補リンクまでの距離D2との差を計算する(ステップS16)。
【0075】
ここで、距離差判定部42は、距離D1,D2の差が所定値α以上になったか否かを判定する(ステップS17)。「D2−D1≧α」でないと判断した場合はステップS15に戻り、自立航法センサ7による自車位置の測定および距離差の監視を続行する。なお、距離差判定部42により探索された候補リンクが1つしか存在しないときは、ステップS16で距離差の計算は行わず、ステップS17からステップS15に戻る。
【0076】
ステップS15〜S17の動作が繰り返されている間、つまりマップマッチングの車両位置修正処理が中止されている間、マップマッチング制御部18は、車両位置・方位計算部17により計算される推定車両位置をそのまま確定車両位置として決定する。
【0077】
一方、「D2−D1≧α」であると距離差判定部42にて判断した場合、位置修正処理制御部44は、マップマッチングの車両位置修正処理を再開するように位置修正処理部43を制御し(ステップS18)、ステップS11に戻る。このときマップマッチング制御部18は、第1候補リンク上の位置を確定車両位置として決定する。その後は、位置修正処理部43により位置修正された車両位置を確定車両位置として決定する。
【0078】
以上詳しく説明したように、第2の実施形態によれば、微小角分岐道路の殆どの区間においてマップマッチングの動作が停止し、道路リンクの分岐点BKaを通過した後で第1候補リンク上に車両が明らかに存在すると判断できる状態(D2−D1≧αを満たす状態)となったときにマップマッチングが再開される。このため、車両が微小角分岐道路を走行しているときのマップマッチングミスの発生を防止することができるとともに、できるだけ早くマップマッチングの動作を再開することができる。
【0079】
なお、上記第2の実施形態では、距離差判定部42が距離差の判定に用いる推定車両位置は、車両位置・方位計算部17により自立航法を用いて測定される車両位置としていたが、GPS受信機6による衛星航法を用いて測定される車両位置であっても良い。
【0080】
また、上記第2の実施形態において、距離差判定部42が距離差の判定に用いる所定値αは、地図データに含まれる道路の幅員情報に基づいて可変とするようにしても良い。例えば、道幅が大きいときは所定値αも大きくし、道幅が小さいときは所定値αも小さくする。このようにすることにより、判定の精度を上げることができる。
【0081】
また、上記第2の実施形態では、距離差判定部42において「D2−D1≧α」の条件を満たすか否かを判定するようにしたが、これに限定されない。例えば、「D1<α1、かつ、D2>α2(ただし、α1<α2で、α2−α1=α)」の条件を満たすかどうかを判定するようにしても良い。
【0082】
また、上記第2の実施形態では、車両が分岐開始点KBsを通過したこと、または、車両が分岐開始点KBsの所定距離手前に到達したことが分岐開始点検出部41により検出されたときに距離差の判定を開始する例について説明したが、これに限定されない。例えば、車両が道路リンクの分岐点BKaを通過したことが検出されたときに、距離差の判定を開始するようにしても良い。
【0083】
また、上記第1および第2の実施形態では、最後に分岐可能な地点を道路リンクの分岐点BKaに設定する例について説明したが、これに限定されない。道路リンクの分岐点BKaは、最初に分岐可能な地点(分岐開始点BKs)から最後に分岐可能な地点の間のどこに設定しても良い。
【0084】
また、上記第1および第2の実施形態を適用する微小角分岐道路は、高速道路のジャンクションなどが代表例であるが、これに限定されない。例えば、一般道路でも比較的小さい角度で分岐している道路であれば、第1および第2の実施形態を適用することが可能である。また、片側一車線から片側二車線に車線が増える区間(車線毎に道路リンクが存在する場合)にも適用可能である。逆に、片側二車線から片側一車線に車線が減る区間に適用することも可能である。
【0085】
また、上記第1および第2の実施形態では、マッチング修正抑制区間内ではマップマッチングの車両位置修正処理を完全に中止しているが、これに限定されない。例えば、投影法による車両位置修正処理のみを中止し、GPS受信機6から得られる位置データと方位データとを用いた車両位置修正処理(GPSデータにより示される位置に車両位置を修正する処理)は行うようにしても良い。
【0086】
その他、上記第1および第2の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【0087】
【図1】第1の実施形態によるナビゲーション装置の構成例を示す図である。
【図2】第1の実施形態によるマップマッチング手法を説明するための図である。
【図3】第1の実施形態によるナビゲーション装置の動作例を示すフローチャートである。
【図4】第2の実施形態によるマップマッチング制御部の機能構成例を示すブロック図である。
【図5】推定車両位置から各候補リンクまでの距離を説明するための図である。
【図6】第2の実施形態によるマップマッチング手法を説明するための図である。
【図7】第2の実施形態によるナビゲーション装置の動作例を示すフローチャートである。
【図8】従来技術の問題点を説明するための図である。
【図9】従来技術の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
【0088】
1 ナビゲーション制御部
3 ディスプレイ装置
6 GPS受信機
7 自立航法センサ
10 地図バッファ
14 分岐案内部
16 GPSデータ記憶部
17 車両位置・方位計算部
18 マップマッチング制御部
22 マーク発生部
41 分岐開始点検出部
42 距離差判定部
43 位置修正処理部
44 位置修正処理制御部
RDx 直線道路
RDy 分岐道路
RDz 分岐用車線
LKx 直線道路を示す道路リンク
LKy 分岐道路を示す道路リンク
BKs 分岐開始点
BKe,BKe 分岐終了点
BKa 道路リンクの分岐点

【特許請求の範囲】
【請求項1】
自立航法を用いてマップマッチングを行いながら表示装置の画面に車両位置を表示するナビゲーション装置において、
微小角度で分岐している道路のノード情報として、分岐開始点であることを示した分岐開始点情報および分岐終了点であることを示した分岐終了点情報を含んだ地図データを記憶する地図データ記憶部と、
上記地図データに基づいて、少なくとも上記分岐開始点から上記分岐終了点の間、上記マップマッチングを中止するように制御するマップマッチング制御部とを備えたことを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項2】
上記マップマッチング制御部は、上記分岐開始点の所定距離手前から上記分岐終了点の間、上記マップマッチングを中止するように制御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】
上記分岐開始点は、分岐用車線へ最初に分岐可能な地点に設定されてい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4】
上記分岐用車線へ最後に分岐可能な地点が道路リンクの分岐点として設定されており、上記道路リンクの分岐点は上記分岐開始点と上記分岐終了点との間に存在することを特徴とする請求項3に記載のナビゲーション装置。
【請求項5】
上記分岐開始点の所定距離手前に車両が到達したときに分岐開始の案内を行うように成された分岐案内部を更に備えたことを特徴とする請求項3に記載のナビゲーション装置。
【請求項6】
上記道路リンクの分岐点の所定距離手前に車両が到達したときに分岐終了の案内を行うように成された分岐案内部を更に備えたことを特徴とする請求項4に記載のナビゲーション装置。
【請求項7】
自立航法を用いてマップマッチングを行いながら表示装置の画面に車両位置を表示するナビゲーション装置において、
微小角度で分岐している道路のノード情報として、分岐開始点であることを示した分岐開始点情報を含んだ地図データを記憶する地図データ記憶部と、
上記地図データに含まれる道路データを用いてマッチングの候補リンクを探索し、探索した候補リンクが複数存在するとき、推定車両位置から当該推定車両位置から近い方の候補リンクまでの距離と、上記推定車両位置から当該推定車両位置から遠い方の候補リンクまでの距離との差が所定値以上になったか否かを判定する距離差判定部と、
上記距離差判定部による判定結果に基づいて、少なくとも上記分岐開始点に車両が到達してから上記距離差判定部により距離差が上記所定値以上になったことが検出されるまでの間、上記マップマッチングの位置修正処理を中止するように制御する位置修正処理制御部とを備えたことを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項8】
上記位置修正処理制御部は、上記分岐開始点の所定距離手前から上記マップマッチングの位置修正処理を中止するように制御することを特徴とする請求項7に記載のナビゲーション装置。
【請求項9】
上記距離差判定部が判定に用いる推定車両位置は、上記自立航法を用いて測定される車両位置であることを特徴とする請求項7に記載のナビゲーション装置。
【請求項10】
上記距離差判定部が判定に用いる推定車両位置は、衛星航法を用いて測定される車両位置であることを特徴とする請求項7に記載のナビゲーション装置。
【請求項11】
上記距離差判定部が判定に用いる所定値は、上記地図データに含まれる道路の幅員情報に基づいて可変とすることを特徴とする請求項7に記載のナビゲーション装置。
【請求項12】
上記分岐開始点は、分岐用車線へ最初に分岐可能な地点に設定されていることを特徴とする請求項7に記載のナビゲーション装置。
【請求項13】
上記分岐用車線へ最後に分岐可能な地点が道路リンクの分岐点として設定されていることを特徴とする請求項12に記載のナビゲーション装置。
【請求項14】
上記分岐開始点の所定距離手前に車両が到達したときに分岐開始の案内を行うように成された分岐案内部を更に備えたことを特徴とする請求項12に記載のナビゲーション装置。
【請求項15】
上記道路リンクの分岐点の所定距離手前に車両が到達したときに分岐終了の案内を行うように成された分岐案内部を更に備えたことを特徴とする請求項13に記載のナビゲーション装置。
【請求項16】
微小角度で分岐している道路のノード情報として分岐開始点であることを示した分岐開始点情報を含んだ地図データに基づいて、上記分岐開始点またはその所定距離手前に車両が到達したか否かを判定する第1のステップと、
上記分岐開始点またはその所定距離手前に車両が到達したと判断した場合に、自立航法によるマップマッチングの位置修正処理を中止し、それ以降は上記自立航法により求められた推定車両位置を確定車両位置として決定する第2のステップと、
上記地図データに含まれる道路データを用いてマッチングの候補リンクを探索し、探索した候補リンクが複数存在するとき、推定車両位置から当該推定車両位置から近い方の候補リンクまでの距離と、上記推定車両位置から当該推定車両位置から遠い方の候補リンクまでの距離との差が所定値以上になったか否かを判定する第3のステップと、
上記第3のステップで距離差が上記所定値以上になったと判断した場合に、上記マップマッチングの位置修正処理を再開し、それ以降は上記マップマッチングにより求められた車両位置を確定車両位置として決定する第4のステップとを有することを特徴とする自車位置決定方法。
【請求項17】
上記第3のステップで判定に用いる推定車両位置は、上記自立航法を用いて測定される車両位置であることを特徴とする請求項16に記載の自車位置決定方法。
【請求項18】
上記第3のステップで判定に用いる推定車両位置は、衛星航法を用いて測定される車両位置であることを特徴とする請求項16に記載の自車位置決定方法。
【請求項19】
上記第3のステップで判定に用いる所定値は、上記地図データに含まれる道路の幅員情報に基づいて可変とすることを特徴とする請求項16に記載の自車位置決定方法。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate

【図9】
image rotate


【公開番号】特開2008−170267(P2008−170267A)
【公開日】平成20年7月24日(2008.7.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−3493(P2007−3493)
【出願日】平成19年1月11日(2007.1.11)
【出願人】(000101732)アルパイン株式会社 (2,424)
【Fターム(参考)】