位置算出装置の進行角決定方法
【課題】 信頼度の高い方位データを用いて、移動体の進行角を決定することができる「位置検出装置の進行角決定方法」を提供する。
【解決手段】 本発明の進行角決定方法は、ＧＰＳ衛星により測位されたＧＰＳ方位および自立航法センサにより測位された航法方位を入力するステップと、入力されたＧＰＳ方位の信頼度と航法測位の信頼度を比較し、信頼度が高いと判定された方位データに基づき進行角を算出するステップとを有する。これにより、進行角の誤差が軽減され、位置精度が向上する。
【解決手段】 本発明の進行角決定方法は、ＧＰＳ衛星により測位されたＧＰＳ方位および自立航法センサにより測位された航法方位を入力するステップと、入力されたＧＰＳ方位の信頼度と航法測位の信頼度を比較し、信頼度が高いと判定された方位データに基づき進行角を算出するステップとを有する。これにより、進行角の誤差が軽減され、位置精度が向上する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＰＳ衛星および自立航法センサを用いて移動体の位置を算出する位置算出装置に関し、特に、移動体の進行角の決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナビゲーション装置において、自車位置を算出するために、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星を用いたＧＰＳ測位、および車両に搭載されたジャイロセンサや車速センサを用いた自立航法測位が広く利用されている。ＧＰＳ測位は、絶対位置や絶対方位を検出することができるが、受信環境によってその精度が悪化するという短所がある。一方、自立航法測位は、受信環境に依存しないが、誤差が累積するという短所がある。ナビゲーション装置では、両者の短所を互いに補完するようにして自車位置の算出を行っている。
【０００３】
特許文献１は、自立航法センサとＧＰＳ装置の各出力データを用いて移動体の航行データを得るハイブリッド型のナビゲーション装置に関し、同一の測位時点における自立センサの出力データとＧＰＳ装置の受信データに基づき航行データの演算を行なうものである。ＧＰＳ装置は、従来のＧＰＳ装置と異なり、受信データから緯度及び経度、方位等の位置データを演算する演算部を備えておらず、自立センサの出力データとＧＰＳ装置の受信データ間の時間差を吸収する演算処理を不要としている。
【０００４】
特許文献２は、車両位置修正装置に関し、自立航法測位により得られるある区間の自立航法走行距離と、ＧＰＳ測位により得られる上記ある区間に相当する区間のＧＰＳ測位点間距離とを比較し、自立航法走行距離とＧＰＳ測位点間距離との差が大きい場合には、ＧＰＳの測位データの信頼度が低いと判定し、差が小さい場合には信頼度が高いと判定する。信頼度が高ければ、ＧＰＳの測位誤差として許容される範囲を示す誤差円の半径を小さくし、信頼度が低ければ、半径を大きくしている。
【０００５】
特許文献３は、衛星信号受信機に関し、前回の算出した位置Ｘｎ−１に前回の速度と速度方位とから求められる速度ベクトルＶｎ−１を加算して推測位置Ｙｎを求め、測位部における今回の算出位置Ｚｎを求め、さらに、推測位置Ｙｎおよび算出位置Ｚｎの各信頼度を算出し、推測位置Ｙｎおよび算出位置Ｚｎの信頼度から推測位置Ｙｎへの重みＴｎを求め、補正位置Ｘｎを算出する。測位毎に算出位置の信頼度と推測位置の信頼度とから最適な補正位置を算出することにより、速度の累積誤差が蓄積されないようにして測位精度を向上させている。
【特許文献１】特開平１０−３０７０３６号
【特許文献２】特開２００３−２７９３６２号
【特許文献３】特開２００４−１５０８５２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３に示すように、前回の算出した位置に速度ベクトルを加算して得られた推測位置と測位部における今回の算出位置の信頼度を求め、信頼度に応じて補正位置を算出する場合、速度ベクトルを規定する方位の誤差が大きいと、推測位置の誤差が大きくなり、その結果、補正位置の精度が低下してしまう。このため、補正位置の精度を高めるためには、速度ベクトルを規定する方位または進行角の精度を高める必要がある。
【０００７】
速度ベクトルを規定する速度方位は、ＧＰＳ測位による絶対方位データまたは自立航法測位による相対方位データから得られる。絶対方位データは、ドップラーシフトにより求められるものであり、オープンエアのように測位環境が良いケースでは、概ね正しい方位となるが、車両が停止していたり、遮蔽環境のようにマルチパス等の影響を受けるケースでは、誤差が大きくなってしまう。一方、相対方位データは、ＧＰＳ測位のように受信環境に依存せず、概ね正しい方位変化となるが、長時間連続で使用したり、ワインディングコースのように方位変化が大きくなるケースでは、誤差が累積してしまう。
【０００８】
こうした両者の測位データの短所を軽減するためには、測位毎に、絶対方位データと相対方位データのうち信頼度の高い方位データを速度ベクトルに採用することが望ましい。
【０００９】
そこで本発明は、信頼度の高い方位データを用いて、移動体の進行角、速度ベクトルおよび位置を算出することができる位置検出装置およびその方法を提供することを目的とする。さらに本発明は、位置精度の高い位置算出装置を利用したナビゲーション装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る位置算出装置は、ＧＰＳ衛星の測位結果および自立航法センサの測位結果を用いて移動体の位置を算出するものであり、ＧＰＳ衛星により測位されたＧＰＳ方位データおよび自立航法センサにより測位された航法方位データを入力する入力手段と、前記ＧＰＳ方位データの信頼度を判定する第１の判定手段と、前記航法方位データの信頼度を判定する第２の判定手段と、第１および第２の判定手段の判定結果に基づきＧＰＳ測位データまたは航法測位データから移動体の進行角を算出する進行角算出手段と、を有する。
【００１１】
好ましくは、第１の判定手段は、ＧＰＳ衛星の測位状態、ＧＰＳ衛星の測位結果から得られた走行距離と自立航法センサの測位結果から得られた走行距離の距離比率、およびＧＰＳ衛星により測位された２点間の角度とＧＳＰ方位データとの進行角誤差、ＧＰＳ方位データと航法方位データの類似性、および前回の進行角を基準とする予測範囲の少なくとも１つの条件をＧＰＳ方位データの信頼度の判定に用いる。
【００１２】
本発明に係る位置算出方法は、ＧＰＳ衛星により測位されたＧＰＳ方位データおよび自立航法センサにより測位された航法方位データを入力するステップと、ＧＰＳ方位データの信頼度と航法測位データの信頼度を比較し、いずれの信頼度が高いかを判定するステップと、信頼度が高いと判定されたＧＰＳ測位データまたは航法測位データから進行角を算出するステップとを有する。
【００１３】
好ましくは、判定するステップはさらに、ＧＰＳ方位データの信頼度を第１の条件により判定する第１の判定ステップと、第１の判定ステップにより信頼度があると判定されたとき、航法方位データの信頼度を第２の条件により判定する第２の判定ステップと、第２の判定ステップにより信頼度がないと判定されたとき、ＧＰＳ方位データの信頼度を第３の条件により判定する第３の判定ステップと、第３の判定ステップにより信頼度がないと判定されたとき、ＧＰＳ測位データの信頼度を第４の条件により判定する第４の判定ステップとを含み、算出するステップは、第１の判定ステップにより信頼度がないと判定されたとき、および第４の判定ステップにより信頼度がないと判定されたとき、航法方位データに基づき進行角を算出し、これら以外のときＧＰＳ方位データに基づき進行角を算出する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、測位時点における信頼度の高いＧＰＳ方位データまたは航法測位データを採用し、進行角を算出するようにしたので、進行角の誤差が軽減され、これにより、速度ベクトルの精度が向上し、かつ算出される位置精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明に係る位置算出装置は、好ましくは車載用ナビゲーション装置において利用される。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の実施例に係る位置算出装置の構成を示すブロック図である。位置算出装置１は、ＧＰＳ衛星から送られてくるＧＰＳ信号を受信し、車両の絶対位置、ドップラーシフトを利用した絶対方位、および速度に関するデータを出力するＧＰＳ受信機１０と、車両に取り付けられた各種センサにより相対方位、走行距離に関するデータを出力する自立航法センサ２０と、ＧＰＳ受信機１０および自立航法センサ２０から出力されるデータを入力し、入力したデータに基づき移動体の進行角ならびに車両位置を算出する位置算出部３０と、走行履歴情報等を格納するメモリ４０とを含んで構成される。
【００１７】
ＧＰＳ受信機１０は、ＧＰＳ受信アンテナ１２、受信部１４、および計算部１６を含んでいる。計算部１６は、一定の測位時間（例えば１秒）毎に、絶対位置ＰＧＰＳ(以下、ＧＰＳ位置という)、絶対方位θＧＰＳ（以下、ＧＰＳ方位という）、ＧＰＳ速度ＶＧＰＳを出力するとともに、ＧＰＳ衛星の測位状態を示す測位状態信号ＷＧＰＳを出力する。
【００１８】
自立航法センサ２０は、車両の回転角度を検出するジャイロなどの角速度センサ２２を含み、角速度センサ２２は、相対方位θｇｙｒｏ（以下、航法方位という）を出力する。自立航法センサ２０はさらに、車両が一定距離を走行する毎にパルスを発生する車速センサ２４とを含み、車速センサ２４は、車速Ｓを出力する。
【００１９】
位置算出部３０は、例えば、マイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭ／ＲＡＭに格納されたプログラムによって位置算出を実行する。メモリ４０は、位置算出部３０により算出された履歴情報を逐次記憶する。
【００２０】
次に、本実施例における位置算出部３０の動作フローを図２に示す。位置算出部３０は、ＧＰＳ受信機１０で測位されたＧＰＳデータと、自立航法センサ２０で測位された自立航法データを受け取る（ステップＳ１０１）。図３は、ＧＰＳデータと自立航法データを説明する図である。図３(ａ)に示すように、車両が道路Ｒを移動するとき、測位時刻Ｔ１、Ｔ２、・・・Ｔｎにおいて、ＧＰＳデータおよび自立航法データが入力される。ＧＰＳデータは、図３（ｂ）に示すように、ＧＰＳ位置ＰＧＰＳ、ＧＰＳ方位θＧＰＳ、ＧＰＳ速度ＶＧＰＳ、測位状態信号ＷＧＰＳを含んでいる。ＧＰＳ位置Ｐ１、Ｐ２、・・・Ｐｎは、３次元測位であれば、緯度、経度、高度を含み、２次元測位であれば、緯度、経度を含む。ＧＰＳ方位θ１、θ２、・・・θｎは、基準方向からの角度、例えば、図３(ａ)のＸ方向を基準とした場合、Ｘ方向から時計方向の角度を含む。ＧＰＳ速度Ｖ１、Ｖ２、・・・Ｖｎは、ＧＰＳ衛星と車両との相対的な速度を表し、測位状態Ｗ１、Ｗ２、・・・Ｗｎは、ＧＰＳが３次元測位か否かおよび非測位か否かを表す。ＧＰＳ方位およびＧＰＳ速度は、ドップラーシフトにより求められる。
【００２１】
一方、角度センサ２２から出力される航法方位θｇｙｒｏは、相対的な角度、すなわち測位区間の方位の変化量θｎ−θｎ−１を表す。車速センサ２４から出力される速度Ｓ１、Ｓ２、・・・Ｓｎは、測位区間の車速を表す。ＧＰＳデータおよび自立航法データは、位置算出部３０のレジスタに一時保存され、位置算出に供される。
【００２２】
位置算出部３０は、入力したＧＰＳデータおよび自立航法データからＧＰＳ測位と航法測位を抽出し、これらの信頼度を判定する（ステップＳ１０２）。信頼度は、予め決められた条件に合致するか否かを判定する。詳細は後述するが、ＧＰＳ方位の信頼度は、ＧＰＳ衛星の測位状態、ＧＰＳ衛星の測位から得られた走行距離と自立航法センサの測位から得られた走行距離の距離比率、ＧＰＳ衛星により測位された２点間の角度とＧＳＰ方位データとの進行角誤差、ＧＰＳ方位データと航法方位データの類似性、および前回の進行角を基準とする予測範囲等を判定する。位置算出部３０は、信頼度の判定結果に基づき、ＧＰＳ測位または航法測位を利用して今回の進行角を決定する（ステップＳ１０３）。
【００２３】
次に、位置算出部３０は、算出された今回の進行角を用いて速度ベクトルを求め（ステップＳ１０４）、ＧＰＳ位置と速度ベクトルの重み付けにより今回の位置を決定する（ステップＳ１０５）。今回の位置決定方法を図４を用いて説明する。図４（ａ）に示すように、測位時刻Ｔ１における前回位置がＫ１であるとき、前回の進行角と前回の車速（またはＧＰＳ速度）によって規定される速度ベクトルＶｃを前回位置Ｋ１に加算し、今回の測位時刻Ｔ２における予測位置Ｌ２を求める。
【００２４】
さらに、前回位置Ｋ１を中心とする同心円状に予測範囲Ｚを決定する。予測範囲Ｚの円周方向は、最大進行角θmaxと最小進行角θminとによって規定される。最大進行角θmaxと最小進行角θminの幅は、前回の進行角を基準とし、前回の速度に応じて決定される。予測範囲Ｚの半径方向は、移動可能最小距離Ｚ１と移動可能最大距離Ｚ２によって規定される。移動可能最小距離と移動可能最大距離は、前回の車速を中心にその幅が設定される。最大・最小進行角の幅および最大・最小移動可能距離の幅は、過去の実測データを参照して決定される。
【００２５】
図４（ｂ）に示すように、測位時刻Ｔ２におけるＧＰＳ位置Ｐ２が予測範囲Ｚ内に存在すれば、ＧＰＳ位置Ｐ２と予測位置Ｌ２を結ぶ直線に所定の重み付けをし、今回位置Ｋ２を決定する。重み付けは、例えばＧＰＳ測位の信頼度によって決定される。一方、図４（ｃ）に示すように、測位時刻Ｔ２におけるＧＰＳ位置Ｐ２が予測範囲Ｚ内に存在しないとき、ＧＰＳ位置Ｐ２を予測位置Ｌ２に引き付け処理をし、予測位置Ｌ２を今回位置Ｋ２に決定する。そして、今回位置Ｋ２に、今回の進行角と今回の車速によって規定される速度ベクトルＶｃを加算し、測位時刻Ｔ３の予測位置Ｌ３を求める。
【００２６】
次に、図２に示す信頼度の判定方法および進行角の決定方法について図５のフローを参照して説明する。なお、本実施例の位置算出装置は、ＧＰＳ測位による位置算出を通常動作とし、それ以外を自立航法測位としている。但し、これは一例であって、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００２７】
最初のステップＳ２０１およびＳ２０２において、ＧＰＳ方位θＧＰＳの信頼度が判定される。すなわち、位置算出部３０は、測位時刻ＴｔにおけるＧＰＳ受信機１０から出力される測位状態信号Ｗｔを入力し、当該測位状態信号Ｗｔに基づきＧＰＳ衛星が非測位か否かを判定する（ステップＳ２０１）。非測位であれば、航法方位θｇｙｒｏを採用して今回の進行角を算出する（ステップＳ２１０）。次に、ＧＰＳ衛星を測位できる場合には、車両が停止中か否かを判定する（ステップＳ２０２）。停止している場合には、航法方位θｇｙｒｏを採用して今回の進行角を決定する（ステップＳ２１０）。停車状態か否かの判定は、車速パルスの出力、またはＧＰＳ速度を参照して行われる。
【００２８】
ステップＳ２０１およびＳ２０２において、ＧＰＳ測位の信頼度があると判定されると、位置算出部３０は、次に、航法方位θｇｙｒｏの信頼度を判定する。すなわち、位置制御部３０は、航法方位θｇｙｒｏの変化の累積が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。累積が閾値以上の場合は、航法測位θｇｙｒｏの信頼度が低いとみなして、ＧＰＳ方位θＧＰＳを採用して進行角を決定する（ステップＳ２０９）。累積が多いと、誤差が蓄積されているためである。航法方位θｇｙｒｏの変化の累積は、航法方位θｇｙｒｏを利用して進行角を決定したときにのみ加算されるものであり、ＧＰＳ方位を採用した場合はクリアされるものとする。
【００２９】
航法方位θｇｙｒｏの累積が閾値未満である場合には、以下の測位条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２０４）。測位条件を満たす場合には、ＧＰＳ方位θＧＰＳに信頼性があるとみなし、今回の進行角にＧＰＳ方位θＧＰＳを採用する（ステップＳ２０９）。
（１）ＧＰＳ測位状態が３次元測位であること。これは、少なくとも４つ以上のＧＰＳ衛星を受信している状態である。３次元測位は、２次元測位に比べて精度が高いためである。
（２）ＧＰＳ速度が閾値（例えば、２０Ｋｍ／ｈ）以上であること。低速の場合には、ＧＰＳ方位の精度が悪化するためである。
（３）走行距離比率が一定の範囲以内（例えば、０．９≦走行距離比率≦１．１）
走行距離比率は、ＧＰＳ位置から得られる走行距離と、車速パルスから得られる走行距離の比である。この比が１に近いほど、ＧＰＳ測位データの精度が高いことを示す。
（４）進行角誤差が閾値以下（例えば、進行角誤差≦３０度）
進行角誤差は、ＧＰＳ位置の２点間の角度と、ＧＰＳ方位との差である。進行角誤差が０に近いほど、ＧＰＳ測位データの精度が高いことを示す。
以上の測位条件（１）ないし（４）のすべてを満足するとき、ＧＰＳ方位を進行角に採用する（ステップＳ２０９）。
【００３０】
一方、測位条件（１）ないし（４）のいずれかを満足しないとき、再び、ＧＰＳ方位θＧＰＳの信頼度を判定する。ここでは、ＧＰＳ方位と航法方位の類似性と、前回得られた進行角に航法方位の変化を加算して得られた予測範囲内にＧＰＳ方位が存在するかを判定する。
【００３１】
位置算出部３０は、ＧＰＳ方位θＧＰＳと航法方位θｇｙｒｏの類似性を数式１により判定する（ステップＳ２０５）。
【数１】
【００３２】
Δθ１が１０度より大きい場合には、両者の方位に類似性がなく、ＧＰＳ方位の信頼度がないとみなし、航法方位θｇｙｒｏを採用して進行角を決定する（ステップＳ２１０）。
【００３３】
一方、類似性があると判定した場合には、次に、ＧＰＳ方位θＧＰＳが予測範囲内に存在するか否かを判定する。予測範囲は、車両の直線性に依存するため、まず、移動が直線性か否かを判定する。例えば、航法方位θｇｙｒｏ≦０．１５を満足するか否かを判定する（ステップＳ２０６）。これを満足した場合には、直線性の移動と判定され、数式２によりＧＰＳ方位θＧＰＳが予測範囲内に存在するか否かを判定する（ステップＳ２０７）。
【数２】
【００３４】
数式（２）に示すように、前回の進行角θｔ−１に今回の航法方位θｇｙｒｏを加算し、ＧＰＳ方位θＧＰＳとの差が１０度より小さいか否かの予測範囲を設定している。予測範囲内に今回のＧＰＳ方位θＧＰＳが存在すれば、信頼度があるとみなして、今回の進行角にＧＰＳ方位θＧＰＳを採用する（ステップＳ２０９）。予測範囲内に存在しない場合は、航法方位θｇｙｒｏを利用して今回の進行角を決定する（ステップＳ２１０）。移動が直線でないと判定された場合にも同様に、数式（３）により予測範囲と比較される。この場合には、予測範囲は、前回の進行角を中心に１４度に設定され、予測範囲内に存在すれば、ＧＰＳ方位θＧＰＳが進行角に採用され、予測範囲内に存在しなければ、航法方位θｇｙｒｏが進行角に採用される。このように予測範囲を用いて、ＧＰＳ方位の妥当性を判定する。尚、航法方位の変化が０に近い場合は直線走行とみなし、閾値または予測範囲の幅を下げるようにしてもよい。
【数３】
【００３５】
このようにして、ＧＰＳ方位θＧＰＳと航法方位θｇｙｒｏの信頼度が判定され、これにより信頼度の高い方位データを採用して進行角が決定される。決定された進行角は、図２に示したように、速度ベクトルに利用され、位置算出に供される。今回の進行角および算出された位置は、メモリ４０に記憶され、次回の位置算出に利用される。
【００３６】
図６は、ＧＰＳ方位θＧＰＳと航法方位θｇｙｒｏが入力されたときの信頼度の判定と決定された進行角の例を示している。時間０、１では、ＧＰＳ方位が採用され、時間２で航法測位（ジャイロ）が採用されている。このように、測位時間毎に、ＧＰＳ方位と航法方位の信頼度が判定され、信頼度の高い方位データから進行角を算出している。
【００３７】
本実施例によれば、ＧＰＳ方位データおよび航法測位データ（ジャイロ相対方位データ）を利用し、速度ベクトルの進行方向を特定するフィルタ処理において、次のような効果を得ることができる。
（１）停車しているときは、航法方位θｇｙｒｏを利用することで、進行角の精度劣化を抑えることができる。
（２）航法方位θｇｙｒｏを長時間利用した場合は、ＧＰＳ方位θＧＰＳを採用することで、進行角の誤差累積を抑えることができる。
（３）ＧＰＳの受信状態が良いときは、ＧＰＳ方位θＧＰＳを進行角に採用することで、精度良く進行角および位置を算出することができる。
（４）ＧＰＳ方位θＧＰＳと航法方位θｇｙｒｏの変化の動きの類似性からＧＰＳ方位データの信頼度を判定することで、精度良く進行角を算出できる。
（５）ＧＰＳ方位θＧＰＳが予測範囲内であるかどうかを判定することで、精度良く進行角を算出できる。
【００３８】
図７は、本実施例に係る位置算出装置をナビゲーション装置に適用したときのブロック図である。ナビゲーション装置１００は、上記したＧＰＳ衛星からの電波を受信するＧＰＳ受信機１０、自立航法センサ２０、アンテナ１１４を介して車両外部の現在の道路交通情報を受信するＶＩＣＳ・ＦＭ多重レシーバ１１６、操作パネル１２２、音声入力部１２４およびリモコン操作部１２６を含むユーザ入力インターフェース１２０、大容量のハードディスクを有する記憶装置１３０、無線または有線によりデータ通信を可能とするデータ通信制御部１３２、スピーカ１４２から音声を出力させる音声出力部１４０、ディスプレイ１５２に画像を表示させる表示制御部１５０、種々のプログラムを記憶するプログラムメモリ１６０、データを一時記憶するデータメモリ１７０、および制御部１８０を含んでいる。制御部１８０は、図１に示す位置算出部３０の進行角決定ならびに位置算出機能を包含する。
【００３９】
記憶装置１３０は、ナビゲーションの各種機能を実行するためのプログラムおよびデータベースを記憶する。データベースは、地図データ、施設データを含み、地図データは、道路に関するリンクデータおよび交差点データが含まれる。プログラムメモリ１６０は、記憶装置１３０に記憶されたプログラムをロードし、そこには、ＧＰＳ測位および航法測位により算出された自車位置を地図データ上にマップマッチングさせるプログラムや目的地までの最適経路を探索するためのプログラム等が格納されている。データメモリ１７０は、記憶装置１３０から読み出した地図データやＧＰＳ受信機１０や自立航法センサ２０からの測位データ等を記憶する。
【００４０】
本実施例の位置算出装置により精度の高い自車位置を検出ことができるため、ナビゲーション装置１００においても、マップマッチングによる処理負担を軽減し、自車位置の表示をより高速にかつ正確に行うことができる。
【００４１】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明に係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係る位置算出装置は、車両等の移動体用のナビゲーション装置やナビゲーションシステムにおいて利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例に係る位置算出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例に係る位置算出装置の動作フローを示す図である。
【図３】ＧＰＳデータおよび自立航法データを説明する図である。
【図４】位置算出の説明図である。
【図５】ＧＰＳ方位と航法方位の信頼度を判定する動作フローを示す図である。
【図６】ＧＰＳ方位と航法方位の信頼度の判定結果および求められた進行角の例を示す表である。
【図７】本実施例の位置算出装置を適用したナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４４】
１：位置算出装置 １０：ＧＰＳ受信機
１２：アンテナ １４：受信部
１６：計算部 ２０：自立航法センサ
２２：角度センサ ２４：車速センサ
３０：位置算出部 ４０：メモリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＰＳ衛星および自立航法センサを用いて移動体の位置を算出する位置算出装置に関し、特に、移動体の進行角の決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナビゲーション装置において、自車位置を算出するために、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星を用いたＧＰＳ測位、および車両に搭載されたジャイロセンサや車速センサを用いた自立航法測位が広く利用されている。ＧＰＳ測位は、絶対位置や絶対方位を検出することができるが、受信環境によってその精度が悪化するという短所がある。一方、自立航法測位は、受信環境に依存しないが、誤差が累積するという短所がある。ナビゲーション装置では、両者の短所を互いに補完するようにして自車位置の算出を行っている。
【０００３】
特許文献１は、自立航法センサとＧＰＳ装置の各出力データを用いて移動体の航行データを得るハイブリッド型のナビゲーション装置に関し、同一の測位時点における自立センサの出力データとＧＰＳ装置の受信データに基づき航行データの演算を行なうものである。ＧＰＳ装置は、従来のＧＰＳ装置と異なり、受信データから緯度及び経度、方位等の位置データを演算する演算部を備えておらず、自立センサの出力データとＧＰＳ装置の受信データ間の時間差を吸収する演算処理を不要としている。
【０００４】
特許文献２は、車両位置修正装置に関し、自立航法測位により得られるある区間の自立航法走行距離と、ＧＰＳ測位により得られる上記ある区間に相当する区間のＧＰＳ測位点間距離とを比較し、自立航法走行距離とＧＰＳ測位点間距離との差が大きい場合には、ＧＰＳの測位データの信頼度が低いと判定し、差が小さい場合には信頼度が高いと判定する。信頼度が高ければ、ＧＰＳの測位誤差として許容される範囲を示す誤差円の半径を小さくし、信頼度が低ければ、半径を大きくしている。
【０００５】
特許文献３は、衛星信号受信機に関し、前回の算出した位置Ｘｎ−１に前回の速度と速度方位とから求められる速度ベクトルＶｎ−１を加算して推測位置Ｙｎを求め、測位部における今回の算出位置Ｚｎを求め、さらに、推測位置Ｙｎおよび算出位置Ｚｎの各信頼度を算出し、推測位置Ｙｎおよび算出位置Ｚｎの信頼度から推測位置Ｙｎへの重みＴｎを求め、補正位置Ｘｎを算出する。測位毎に算出位置の信頼度と推測位置の信頼度とから最適な補正位置を算出することにより、速度の累積誤差が蓄積されないようにして測位精度を向上させている。
【特許文献１】特開平１０−３０７０３６号
【特許文献２】特開２００３−２７９３６２号
【特許文献３】特開２００４−１５０８５２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３に示すように、前回の算出した位置に速度ベクトルを加算して得られた推測位置と測位部における今回の算出位置の信頼度を求め、信頼度に応じて補正位置を算出する場合、速度ベクトルを規定する方位の誤差が大きいと、推測位置の誤差が大きくなり、その結果、補正位置の精度が低下してしまう。このため、補正位置の精度を高めるためには、速度ベクトルを規定する方位または進行角の精度を高める必要がある。
【０００７】
速度ベクトルを規定する速度方位は、ＧＰＳ測位による絶対方位データまたは自立航法測位による相対方位データから得られる。絶対方位データは、ドップラーシフトにより求められるものであり、オープンエアのように測位環境が良いケースでは、概ね正しい方位となるが、車両が停止していたり、遮蔽環境のようにマルチパス等の影響を受けるケースでは、誤差が大きくなってしまう。一方、相対方位データは、ＧＰＳ測位のように受信環境に依存せず、概ね正しい方位変化となるが、長時間連続で使用したり、ワインディングコースのように方位変化が大きくなるケースでは、誤差が累積してしまう。
【０００８】
こうした両者の測位データの短所を軽減するためには、測位毎に、絶対方位データと相対方位データのうち信頼度の高い方位データを速度ベクトルに採用することが望ましい。
【０００９】
そこで本発明は、信頼度の高い方位データを用いて、移動体の進行角、速度ベクトルおよび位置を算出することができる位置検出装置およびその方法を提供することを目的とする。さらに本発明は、位置精度の高い位置算出装置を利用したナビゲーション装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る位置算出装置は、ＧＰＳ衛星の測位結果および自立航法センサの測位結果を用いて移動体の位置を算出するものであり、ＧＰＳ衛星により測位されたＧＰＳ方位データおよび自立航法センサにより測位された航法方位データを入力する入力手段と、前記ＧＰＳ方位データの信頼度を判定する第１の判定手段と、前記航法方位データの信頼度を判定する第２の判定手段と、第１および第２の判定手段の判定結果に基づきＧＰＳ測位データまたは航法測位データから移動体の進行角を算出する進行角算出手段と、を有する。
【００１１】
好ましくは、第１の判定手段は、ＧＰＳ衛星の測位状態、ＧＰＳ衛星の測位結果から得られた走行距離と自立航法センサの測位結果から得られた走行距離の距離比率、およびＧＰＳ衛星により測位された２点間の角度とＧＳＰ方位データとの進行角誤差、ＧＰＳ方位データと航法方位データの類似性、および前回の進行角を基準とする予測範囲の少なくとも１つの条件をＧＰＳ方位データの信頼度の判定に用いる。
【００１２】
本発明に係る位置算出方法は、ＧＰＳ衛星により測位されたＧＰＳ方位データおよび自立航法センサにより測位された航法方位データを入力するステップと、ＧＰＳ方位データの信頼度と航法測位データの信頼度を比較し、いずれの信頼度が高いかを判定するステップと、信頼度が高いと判定されたＧＰＳ測位データまたは航法測位データから進行角を算出するステップとを有する。
【００１３】
好ましくは、判定するステップはさらに、ＧＰＳ方位データの信頼度を第１の条件により判定する第１の判定ステップと、第１の判定ステップにより信頼度があると判定されたとき、航法方位データの信頼度を第２の条件により判定する第２の判定ステップと、第２の判定ステップにより信頼度がないと判定されたとき、ＧＰＳ方位データの信頼度を第３の条件により判定する第３の判定ステップと、第３の判定ステップにより信頼度がないと判定されたとき、ＧＰＳ測位データの信頼度を第４の条件により判定する第４の判定ステップとを含み、算出するステップは、第１の判定ステップにより信頼度がないと判定されたとき、および第４の判定ステップにより信頼度がないと判定されたとき、航法方位データに基づき進行角を算出し、これら以外のときＧＰＳ方位データに基づき進行角を算出する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、測位時点における信頼度の高いＧＰＳ方位データまたは航法測位データを採用し、進行角を算出するようにしたので、進行角の誤差が軽減され、これにより、速度ベクトルの精度が向上し、かつ算出される位置精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明に係る位置算出装置は、好ましくは車載用ナビゲーション装置において利用される。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の実施例に係る位置算出装置の構成を示すブロック図である。位置算出装置１は、ＧＰＳ衛星から送られてくるＧＰＳ信号を受信し、車両の絶対位置、ドップラーシフトを利用した絶対方位、および速度に関するデータを出力するＧＰＳ受信機１０と、車両に取り付けられた各種センサにより相対方位、走行距離に関するデータを出力する自立航法センサ２０と、ＧＰＳ受信機１０および自立航法センサ２０から出力されるデータを入力し、入力したデータに基づき移動体の進行角ならびに車両位置を算出する位置算出部３０と、走行履歴情報等を格納するメモリ４０とを含んで構成される。
【００１７】
ＧＰＳ受信機１０は、ＧＰＳ受信アンテナ１２、受信部１４、および計算部１６を含んでいる。計算部１６は、一定の測位時間（例えば１秒）毎に、絶対位置ＰＧＰＳ(以下、ＧＰＳ位置という)、絶対方位θＧＰＳ（以下、ＧＰＳ方位という）、ＧＰＳ速度ＶＧＰＳを出力するとともに、ＧＰＳ衛星の測位状態を示す測位状態信号ＷＧＰＳを出力する。
【００１８】
自立航法センサ２０は、車両の回転角度を検出するジャイロなどの角速度センサ２２を含み、角速度センサ２２は、相対方位θｇｙｒｏ（以下、航法方位という）を出力する。自立航法センサ２０はさらに、車両が一定距離を走行する毎にパルスを発生する車速センサ２４とを含み、車速センサ２４は、車速Ｓを出力する。
【００１９】
位置算出部３０は、例えば、マイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭ／ＲＡＭに格納されたプログラムによって位置算出を実行する。メモリ４０は、位置算出部３０により算出された履歴情報を逐次記憶する。
【００２０】
次に、本実施例における位置算出部３０の動作フローを図２に示す。位置算出部３０は、ＧＰＳ受信機１０で測位されたＧＰＳデータと、自立航法センサ２０で測位された自立航法データを受け取る（ステップＳ１０１）。図３は、ＧＰＳデータと自立航法データを説明する図である。図３(ａ)に示すように、車両が道路Ｒを移動するとき、測位時刻Ｔ１、Ｔ２、・・・Ｔｎにおいて、ＧＰＳデータおよび自立航法データが入力される。ＧＰＳデータは、図３（ｂ）に示すように、ＧＰＳ位置ＰＧＰＳ、ＧＰＳ方位θＧＰＳ、ＧＰＳ速度ＶＧＰＳ、測位状態信号ＷＧＰＳを含んでいる。ＧＰＳ位置Ｐ１、Ｐ２、・・・Ｐｎは、３次元測位であれば、緯度、経度、高度を含み、２次元測位であれば、緯度、経度を含む。ＧＰＳ方位θ１、θ２、・・・θｎは、基準方向からの角度、例えば、図３(ａ)のＸ方向を基準とした場合、Ｘ方向から時計方向の角度を含む。ＧＰＳ速度Ｖ１、Ｖ２、・・・Ｖｎは、ＧＰＳ衛星と車両との相対的な速度を表し、測位状態Ｗ１、Ｗ２、・・・Ｗｎは、ＧＰＳが３次元測位か否かおよび非測位か否かを表す。ＧＰＳ方位およびＧＰＳ速度は、ドップラーシフトにより求められる。
【００２１】
一方、角度センサ２２から出力される航法方位θｇｙｒｏは、相対的な角度、すなわち測位区間の方位の変化量θｎ−θｎ−１を表す。車速センサ２４から出力される速度Ｓ１、Ｓ２、・・・Ｓｎは、測位区間の車速を表す。ＧＰＳデータおよび自立航法データは、位置算出部３０のレジスタに一時保存され、位置算出に供される。
【００２２】
位置算出部３０は、入力したＧＰＳデータおよび自立航法データからＧＰＳ測位と航法測位を抽出し、これらの信頼度を判定する（ステップＳ１０２）。信頼度は、予め決められた条件に合致するか否かを判定する。詳細は後述するが、ＧＰＳ方位の信頼度は、ＧＰＳ衛星の測位状態、ＧＰＳ衛星の測位から得られた走行距離と自立航法センサの測位から得られた走行距離の距離比率、ＧＰＳ衛星により測位された２点間の角度とＧＳＰ方位データとの進行角誤差、ＧＰＳ方位データと航法方位データの類似性、および前回の進行角を基準とする予測範囲等を判定する。位置算出部３０は、信頼度の判定結果に基づき、ＧＰＳ測位または航法測位を利用して今回の進行角を決定する（ステップＳ１０３）。
【００２３】
次に、位置算出部３０は、算出された今回の進行角を用いて速度ベクトルを求め（ステップＳ１０４）、ＧＰＳ位置と速度ベクトルの重み付けにより今回の位置を決定する（ステップＳ１０５）。今回の位置決定方法を図４を用いて説明する。図４（ａ）に示すように、測位時刻Ｔ１における前回位置がＫ１であるとき、前回の進行角と前回の車速（またはＧＰＳ速度）によって規定される速度ベクトルＶｃを前回位置Ｋ１に加算し、今回の測位時刻Ｔ２における予測位置Ｌ２を求める。
【００２４】
さらに、前回位置Ｋ１を中心とする同心円状に予測範囲Ｚを決定する。予測範囲Ｚの円周方向は、最大進行角θmaxと最小進行角θminとによって規定される。最大進行角θmaxと最小進行角θminの幅は、前回の進行角を基準とし、前回の速度に応じて決定される。予測範囲Ｚの半径方向は、移動可能最小距離Ｚ１と移動可能最大距離Ｚ２によって規定される。移動可能最小距離と移動可能最大距離は、前回の車速を中心にその幅が設定される。最大・最小進行角の幅および最大・最小移動可能距離の幅は、過去の実測データを参照して決定される。
【００２５】
図４（ｂ）に示すように、測位時刻Ｔ２におけるＧＰＳ位置Ｐ２が予測範囲Ｚ内に存在すれば、ＧＰＳ位置Ｐ２と予測位置Ｌ２を結ぶ直線に所定の重み付けをし、今回位置Ｋ２を決定する。重み付けは、例えばＧＰＳ測位の信頼度によって決定される。一方、図４（ｃ）に示すように、測位時刻Ｔ２におけるＧＰＳ位置Ｐ２が予測範囲Ｚ内に存在しないとき、ＧＰＳ位置Ｐ２を予測位置Ｌ２に引き付け処理をし、予測位置Ｌ２を今回位置Ｋ２に決定する。そして、今回位置Ｋ２に、今回の進行角と今回の車速によって規定される速度ベクトルＶｃを加算し、測位時刻Ｔ３の予測位置Ｌ３を求める。
【００２６】
次に、図２に示す信頼度の判定方法および進行角の決定方法について図５のフローを参照して説明する。なお、本実施例の位置算出装置は、ＧＰＳ測位による位置算出を通常動作とし、それ以外を自立航法測位としている。但し、これは一例であって、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００２７】
最初のステップＳ２０１およびＳ２０２において、ＧＰＳ方位θＧＰＳの信頼度が判定される。すなわち、位置算出部３０は、測位時刻ＴｔにおけるＧＰＳ受信機１０から出力される測位状態信号Ｗｔを入力し、当該測位状態信号Ｗｔに基づきＧＰＳ衛星が非測位か否かを判定する（ステップＳ２０１）。非測位であれば、航法方位θｇｙｒｏを採用して今回の進行角を算出する（ステップＳ２１０）。次に、ＧＰＳ衛星を測位できる場合には、車両が停止中か否かを判定する（ステップＳ２０２）。停止している場合には、航法方位θｇｙｒｏを採用して今回の進行角を決定する（ステップＳ２１０）。停車状態か否かの判定は、車速パルスの出力、またはＧＰＳ速度を参照して行われる。
【００２８】
ステップＳ２０１およびＳ２０２において、ＧＰＳ測位の信頼度があると判定されると、位置算出部３０は、次に、航法方位θｇｙｒｏの信頼度を判定する。すなわち、位置制御部３０は、航法方位θｇｙｒｏの変化の累積が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。累積が閾値以上の場合は、航法測位θｇｙｒｏの信頼度が低いとみなして、ＧＰＳ方位θＧＰＳを採用して進行角を決定する（ステップＳ２０９）。累積が多いと、誤差が蓄積されているためである。航法方位θｇｙｒｏの変化の累積は、航法方位θｇｙｒｏを利用して進行角を決定したときにのみ加算されるものであり、ＧＰＳ方位を採用した場合はクリアされるものとする。
【００２９】
航法方位θｇｙｒｏの累積が閾値未満である場合には、以下の測位条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２０４）。測位条件を満たす場合には、ＧＰＳ方位θＧＰＳに信頼性があるとみなし、今回の進行角にＧＰＳ方位θＧＰＳを採用する（ステップＳ２０９）。
（１）ＧＰＳ測位状態が３次元測位であること。これは、少なくとも４つ以上のＧＰＳ衛星を受信している状態である。３次元測位は、２次元測位に比べて精度が高いためである。
（２）ＧＰＳ速度が閾値（例えば、２０Ｋｍ／ｈ）以上であること。低速の場合には、ＧＰＳ方位の精度が悪化するためである。
（３）走行距離比率が一定の範囲以内（例えば、０．９≦走行距離比率≦１．１）
走行距離比率は、ＧＰＳ位置から得られる走行距離と、車速パルスから得られる走行距離の比である。この比が１に近いほど、ＧＰＳ測位データの精度が高いことを示す。
（４）進行角誤差が閾値以下（例えば、進行角誤差≦３０度）
進行角誤差は、ＧＰＳ位置の２点間の角度と、ＧＰＳ方位との差である。進行角誤差が０に近いほど、ＧＰＳ測位データの精度が高いことを示す。
以上の測位条件（１）ないし（４）のすべてを満足するとき、ＧＰＳ方位を進行角に採用する（ステップＳ２０９）。
【００３０】
一方、測位条件（１）ないし（４）のいずれかを満足しないとき、再び、ＧＰＳ方位θＧＰＳの信頼度を判定する。ここでは、ＧＰＳ方位と航法方位の類似性と、前回得られた進行角に航法方位の変化を加算して得られた予測範囲内にＧＰＳ方位が存在するかを判定する。
【００３１】
位置算出部３０は、ＧＰＳ方位θＧＰＳと航法方位θｇｙｒｏの類似性を数式１により判定する（ステップＳ２０５）。
【数１】
【００３２】
Δθ１が１０度より大きい場合には、両者の方位に類似性がなく、ＧＰＳ方位の信頼度がないとみなし、航法方位θｇｙｒｏを採用して進行角を決定する（ステップＳ２１０）。
【００３３】
一方、類似性があると判定した場合には、次に、ＧＰＳ方位θＧＰＳが予測範囲内に存在するか否かを判定する。予測範囲は、車両の直線性に依存するため、まず、移動が直線性か否かを判定する。例えば、航法方位θｇｙｒｏ≦０．１５を満足するか否かを判定する（ステップＳ２０６）。これを満足した場合には、直線性の移動と判定され、数式２によりＧＰＳ方位θＧＰＳが予測範囲内に存在するか否かを判定する（ステップＳ２０７）。
【数２】
【００３４】
数式（２）に示すように、前回の進行角θｔ−１に今回の航法方位θｇｙｒｏを加算し、ＧＰＳ方位θＧＰＳとの差が１０度より小さいか否かの予測範囲を設定している。予測範囲内に今回のＧＰＳ方位θＧＰＳが存在すれば、信頼度があるとみなして、今回の進行角にＧＰＳ方位θＧＰＳを採用する（ステップＳ２０９）。予測範囲内に存在しない場合は、航法方位θｇｙｒｏを利用して今回の進行角を決定する（ステップＳ２１０）。移動が直線でないと判定された場合にも同様に、数式（３）により予測範囲と比較される。この場合には、予測範囲は、前回の進行角を中心に１４度に設定され、予測範囲内に存在すれば、ＧＰＳ方位θＧＰＳが進行角に採用され、予測範囲内に存在しなければ、航法方位θｇｙｒｏが進行角に採用される。このように予測範囲を用いて、ＧＰＳ方位の妥当性を判定する。尚、航法方位の変化が０に近い場合は直線走行とみなし、閾値または予測範囲の幅を下げるようにしてもよい。
【数３】
【００３５】
このようにして、ＧＰＳ方位θＧＰＳと航法方位θｇｙｒｏの信頼度が判定され、これにより信頼度の高い方位データを採用して進行角が決定される。決定された進行角は、図２に示したように、速度ベクトルに利用され、位置算出に供される。今回の進行角および算出された位置は、メモリ４０に記憶され、次回の位置算出に利用される。
【００３６】
図６は、ＧＰＳ方位θＧＰＳと航法方位θｇｙｒｏが入力されたときの信頼度の判定と決定された進行角の例を示している。時間０、１では、ＧＰＳ方位が採用され、時間２で航法測位（ジャイロ）が採用されている。このように、測位時間毎に、ＧＰＳ方位と航法方位の信頼度が判定され、信頼度の高い方位データから進行角を算出している。
【００３７】
本実施例によれば、ＧＰＳ方位データおよび航法測位データ（ジャイロ相対方位データ）を利用し、速度ベクトルの進行方向を特定するフィルタ処理において、次のような効果を得ることができる。
（１）停車しているときは、航法方位θｇｙｒｏを利用することで、進行角の精度劣化を抑えることができる。
（２）航法方位θｇｙｒｏを長時間利用した場合は、ＧＰＳ方位θＧＰＳを採用することで、進行角の誤差累積を抑えることができる。
（３）ＧＰＳの受信状態が良いときは、ＧＰＳ方位θＧＰＳを進行角に採用することで、精度良く進行角および位置を算出することができる。
（４）ＧＰＳ方位θＧＰＳと航法方位θｇｙｒｏの変化の動きの類似性からＧＰＳ方位データの信頼度を判定することで、精度良く進行角を算出できる。
（５）ＧＰＳ方位θＧＰＳが予測範囲内であるかどうかを判定することで、精度良く進行角を算出できる。
【００３８】
図７は、本実施例に係る位置算出装置をナビゲーション装置に適用したときのブロック図である。ナビゲーション装置１００は、上記したＧＰＳ衛星からの電波を受信するＧＰＳ受信機１０、自立航法センサ２０、アンテナ１１４を介して車両外部の現在の道路交通情報を受信するＶＩＣＳ・ＦＭ多重レシーバ１１６、操作パネル１２２、音声入力部１２４およびリモコン操作部１２６を含むユーザ入力インターフェース１２０、大容量のハードディスクを有する記憶装置１３０、無線または有線によりデータ通信を可能とするデータ通信制御部１３２、スピーカ１４２から音声を出力させる音声出力部１４０、ディスプレイ１５２に画像を表示させる表示制御部１５０、種々のプログラムを記憶するプログラムメモリ１６０、データを一時記憶するデータメモリ１７０、および制御部１８０を含んでいる。制御部１８０は、図１に示す位置算出部３０の進行角決定ならびに位置算出機能を包含する。
【００３９】
記憶装置１３０は、ナビゲーションの各種機能を実行するためのプログラムおよびデータベースを記憶する。データベースは、地図データ、施設データを含み、地図データは、道路に関するリンクデータおよび交差点データが含まれる。プログラムメモリ１６０は、記憶装置１３０に記憶されたプログラムをロードし、そこには、ＧＰＳ測位および航法測位により算出された自車位置を地図データ上にマップマッチングさせるプログラムや目的地までの最適経路を探索するためのプログラム等が格納されている。データメモリ１７０は、記憶装置１３０から読み出した地図データやＧＰＳ受信機１０や自立航法センサ２０からの測位データ等を記憶する。
【００４０】
本実施例の位置算出装置により精度の高い自車位置を検出ことができるため、ナビゲーション装置１００においても、マップマッチングによる処理負担を軽減し、自車位置の表示をより高速にかつ正確に行うことができる。
【００４１】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明に係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係る位置算出装置は、車両等の移動体用のナビゲーション装置やナビゲーションシステムにおいて利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例に係る位置算出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例に係る位置算出装置の動作フローを示す図である。
【図３】ＧＰＳデータおよび自立航法データを説明する図である。
【図４】位置算出の説明図である。
【図５】ＧＰＳ方位と航法方位の信頼度を判定する動作フローを示す図である。
【図６】ＧＰＳ方位と航法方位の信頼度の判定結果および求められた進行角の例を示す表である。
【図７】本実施例の位置算出装置を適用したナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４４】
１：位置算出装置 １０：ＧＰＳ受信機
１２：アンテナ １４：受信部
１６：計算部 ２０：自立航法センサ
２２：角度センサ ２４：車速センサ
３０：位置算出部 ４０：メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ衛星の測位結果および自立航法センサの測位結果を用いて移動体の位置を算出する位置算出装置であって、
ＧＰＳ衛星により測位されたＧＰＳ方位データおよび自立航法センサにより測位された航法方位データを入力する入力手段と、
前記ＧＰＳ方位データの信頼度を判定する第１の判定手段と、
前記航法方位データの信頼度を判定する第２の判定手段と、
第１および第２の判定手段の判定結果に基づき前記ＧＰＳ測位データまたは前記航法測位データから移動体の進行角を算出する進行角算出手段と、
を有する位置算出装置。
【請求項２】
第１の判定手段は、ＧＰＳ衛星の測位状態、ＧＰＳ衛星の測位結果から得られる走行距離と自立航法センサの測位結果から得られる走行距離の距離比率、ＧＰＳ衛星により測位された２点間の角度とＧＳＰ方位データとの進行角誤差、ＧＰＳ方位データと航法方位データの類似性、および前回の進行角を基準とする予測範囲の少なくとも１つの条件をＧＰＳ方位データの信頼度の判定に用いる、請求項１に記載の位置算出装置。
【請求項３】
第２の判定手段は、航法方位データの変化の累積が閾値以上か否かを判定する、請求項１に記載の位置算出装置。
【請求項４】
進行角算出手段は、第１の判定手段によりＧＰＳ衛星が非測位のとき、または移動体が停止していると判定されたとき、航法方位データを利用して進行角を算出する、請求項１ないし３いずれか１つに記載の位置算出装置。
【請求項５】
進行角算出手段は、第１の判定手段によりＧＰＳ衛星が測位可能であり、かつ移動体が走行中であると判定された場合であって、第２の判定手段により航法方位データの変化の累積が閾値以上と判定されたとき、ＧＰＳ方位データを利用して進行角を算出する、請求項４に記載の位置算出装置。
【請求項６】
進行角算出手段は、第２の判定手段により航法方位データの変化の累積が閾値未満と判定された場合であって、第１の判定手段によりＧＰＳ衛星が３次元測位であること、ＧＰＳ速度が一定以上であること、前記距離比率が一定の範囲内に含まれること、および前記進行角誤差が一定以下であることの測位条件を満足すると判定されたとき、ＧＰＳ方位データを利用して進行角を算出する、請求項５に記載の位置算出装置。
【請求項７】
進行角算出手段は、第１の判定手段により前記測位条件のいずれか１つを満足しないと判定された場合であって、さらに第１の判定手段によりＧＰＳ方位データと航法方位データが類似し、かつＧＰＳ方位データが予測範囲内に含まれていると判定されたとき、ＧＰＳ方位データを利用して進行角を算出する、請求項６に記載の位置算出装置。
【請求項８】
進行角算出手段は、第１の判定手段によりＧＰＳ方位データと航法方位データと類似しないか、またはＧＰＳ方位データが予測範囲内に含まれていないと判定されたとき、航法方位データを利用して進行角を算出する、請求項７に記載の位置算出装置。
【請求項９】
第１の判定手段は、ＧＰＳ方位データの変化と航法方位データの変化の差が閾値以下であるとき、ＧＰＳ方位データと航法方位データが類似すると判定する、請求項７または８に記載の位置算出装置。
【請求項１０】
前記予測範囲は、前回算出された進行角に航法方位データを加算して決定される、請求項２または８に記載の位置算出装置。
【請求項１１】
前記入力手段は、移動体の同一移動区間についてのＧＰＳ方位データと航法方位データを入力する、請求項１に記載の位置算出装置。
【請求項１２】
位置算出装置はさらに、算出された進行角と、ＧＰＳ衛星または自立航法センサから得られた速度データとから速度ベクトルを算出し、当該速度ベクトルを用いて移動体の位置を予測する位置予測手段を有する、請求項１ないし１０いずれか１つに記載の位置算出装置。
【請求項１３】
位置予測手段は、前回算出された位置を基準に前回算出された進行角を用いて予測範囲を設定し、当該予測範囲内に移動体の位置を予測する、請求項１１に記載の位置算出装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１２いずれか１つに記載の位置算出装置と、
位置算出装置から出力された位置情報に基づき地図上に自車位置を表示する表示手段とを
を含むナビゲーション装置。
【請求項１５】
ＧＰＳ衛星の測位結果および自立航法センサの測位結果を用いて移動体の位置を算出する位置算出方法であって、
ＧＰＳ衛星により測位されたＧＰＳ方位データおよび自立航法センサにより測位された航法方位データを入力するステップと、
ＧＰＳ方位データの信頼度と航法測位データの信頼度を比較し、いずれの信頼度が高いかを判定するステップと、
信頼度が高いと判定されたＧＰＳ測位データまたは航法測位データに基づき進行角を算出するステップと、
を有する位置算出方法。
【請求項１６】
前記判定するステップはさらに、ＧＰＳ方位データの信頼度を第１の条件により判定する第１の判定ステップと、第１の判定ステップによりＧＰＳ方位データの信頼度があると判定されたとき、航法方位データの信頼度を第２の条件により判定する第２の判定ステップと、第２の判定ステップにより航法方位データの信頼度がないと判定されたとき、ＧＰＳ方位データの信頼度を第３の条件により判定する第３の判定ステップと、第３の判定ステップによりＧＰＳ方位データの信頼度がないと判定されたとき、ＧＰＳ測位データの信頼度を第４の条件により判定する第４の判定ステップとを含み、
前記算出するステップは、第１の判定ステップにより信頼度がないと判定されたとき、および第４の判定ステップにより信頼度がないと判定されたとき、航法方位データに基づき進行角を算出し、これら以外のときＧＰＳ方位データに基づき進行角を算出する、請求項１５に記載の位置算出方法。
【請求項１７】
前記第１の条件は、ＧＰＳ衛星が非測位か否か、および移動体が停止しているか否かの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の位置算出方法。
【請求項１８】
前記第２の条件は、航法方位データの変化の累積が閾値以上であるか否かを含む、請求項１６に記載の位置算出方法。
【請求項１９】
前記第３の条件は、３次元測位が可能か否か、ＧＰＳ速度が一定以上か否か、ＧＰＳ衛星の測位結果から得られた走行距離と自立航法センサの測位結果から得られた走行距離の距離比率が一定の範囲内か否か、およびＧＰＳ衛星により測位された２点間の角度とＧＳＰ方位データとの進行角誤差が一定以下か否かの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の位置算出方法。
【請求項２０】
前記第４の条件は、ＧＰＳ方位データと航法方位データの類似しているか否か、およびＧＰＳ方位データが予測範囲内か否かの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の位置算出方法。
【請求項２１】
前記入力するステップは、移動体の同一移動区間についてのＧＰＳ方位データと航法方位データを入力する、請求項１６に記載の位置算出方法。
【請求項２２】
位置算出方法はさらに、算出された進行角と、ＧＰＳ衛星または自立航法センサから得られた速度データとから速度ベクトルを算出し、当該速度ベクトルを用いて移動体の位置を予測するステップを含む、請求項１６に記載の位置算出方法。
【請求項２３】
位置を予測するステップは、前回算出された位置を基準に前回算出された進行角を用いて予測範囲を設定し、当該予測範囲内に移動体の位置を予測する、請求項２２に記載の位置算出方法。
【請求項２４】
ＧＰＳ衛星の測位結果および自立航法センサの測位結果を用いて移動体の位置を算出するナビゲーション装置の位置算出プログラムであって、
ＧＰＳ衛星により測位されたＧＰＳ方位データおよび自立航法センサにより測位された航法方位データを入力するステップと、
ＧＰＳ方位データの信頼度と航法測位データの信頼度を比較し、いずれの信頼度が高いかを判定するステップと、
信頼度が高いと判定されたＧＰＳ測位データまたは航法測位データから進行角を算出するステップと、
を有するナビゲーション装置の位置算出プログラム。
【請求項１】
ＧＰＳ衛星の測位結果および自立航法センサの測位結果を用いて移動体の位置を算出する位置算出装置であって、
ＧＰＳ衛星により測位されたＧＰＳ方位データおよび自立航法センサにより測位された航法方位データを入力する入力手段と、
前記ＧＰＳ方位データの信頼度を判定する第１の判定手段と、
前記航法方位データの信頼度を判定する第２の判定手段と、
第１および第２の判定手段の判定結果に基づき前記ＧＰＳ測位データまたは前記航法測位データから移動体の進行角を算出する進行角算出手段と、
を有する位置算出装置。
【請求項２】
第１の判定手段は、ＧＰＳ衛星の測位状態、ＧＰＳ衛星の測位結果から得られる走行距離と自立航法センサの測位結果から得られる走行距離の距離比率、ＧＰＳ衛星により測位された２点間の角度とＧＳＰ方位データとの進行角誤差、ＧＰＳ方位データと航法方位データの類似性、および前回の進行角を基準とする予測範囲の少なくとも１つの条件をＧＰＳ方位データの信頼度の判定に用いる、請求項１に記載の位置算出装置。
【請求項３】
第２の判定手段は、航法方位データの変化の累積が閾値以上か否かを判定する、請求項１に記載の位置算出装置。
【請求項４】
進行角算出手段は、第１の判定手段によりＧＰＳ衛星が非測位のとき、または移動体が停止していると判定されたとき、航法方位データを利用して進行角を算出する、請求項１ないし３いずれか１つに記載の位置算出装置。
【請求項５】
進行角算出手段は、第１の判定手段によりＧＰＳ衛星が測位可能であり、かつ移動体が走行中であると判定された場合であって、第２の判定手段により航法方位データの変化の累積が閾値以上と判定されたとき、ＧＰＳ方位データを利用して進行角を算出する、請求項４に記載の位置算出装置。
【請求項６】
進行角算出手段は、第２の判定手段により航法方位データの変化の累積が閾値未満と判定された場合であって、第１の判定手段によりＧＰＳ衛星が３次元測位であること、ＧＰＳ速度が一定以上であること、前記距離比率が一定の範囲内に含まれること、および前記進行角誤差が一定以下であることの測位条件を満足すると判定されたとき、ＧＰＳ方位データを利用して進行角を算出する、請求項５に記載の位置算出装置。
【請求項７】
進行角算出手段は、第１の判定手段により前記測位条件のいずれか１つを満足しないと判定された場合であって、さらに第１の判定手段によりＧＰＳ方位データと航法方位データが類似し、かつＧＰＳ方位データが予測範囲内に含まれていると判定されたとき、ＧＰＳ方位データを利用して進行角を算出する、請求項６に記載の位置算出装置。
【請求項８】
進行角算出手段は、第１の判定手段によりＧＰＳ方位データと航法方位データと類似しないか、またはＧＰＳ方位データが予測範囲内に含まれていないと判定されたとき、航法方位データを利用して進行角を算出する、請求項７に記載の位置算出装置。
【請求項９】
第１の判定手段は、ＧＰＳ方位データの変化と航法方位データの変化の差が閾値以下であるとき、ＧＰＳ方位データと航法方位データが類似すると判定する、請求項７または８に記載の位置算出装置。
【請求項１０】
前記予測範囲は、前回算出された進行角に航法方位データを加算して決定される、請求項２または８に記載の位置算出装置。
【請求項１１】
前記入力手段は、移動体の同一移動区間についてのＧＰＳ方位データと航法方位データを入力する、請求項１に記載の位置算出装置。
【請求項１２】
位置算出装置はさらに、算出された進行角と、ＧＰＳ衛星または自立航法センサから得られた速度データとから速度ベクトルを算出し、当該速度ベクトルを用いて移動体の位置を予測する位置予測手段を有する、請求項１ないし１０いずれか１つに記載の位置算出装置。
【請求項１３】
位置予測手段は、前回算出された位置を基準に前回算出された進行角を用いて予測範囲を設定し、当該予測範囲内に移動体の位置を予測する、請求項１１に記載の位置算出装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１２いずれか１つに記載の位置算出装置と、
位置算出装置から出力された位置情報に基づき地図上に自車位置を表示する表示手段とを
を含むナビゲーション装置。
【請求項１５】
ＧＰＳ衛星の測位結果および自立航法センサの測位結果を用いて移動体の位置を算出する位置算出方法であって、
ＧＰＳ衛星により測位されたＧＰＳ方位データおよび自立航法センサにより測位された航法方位データを入力するステップと、
ＧＰＳ方位データの信頼度と航法測位データの信頼度を比較し、いずれの信頼度が高いかを判定するステップと、
信頼度が高いと判定されたＧＰＳ測位データまたは航法測位データに基づき進行角を算出するステップと、
を有する位置算出方法。
【請求項１６】
前記判定するステップはさらに、ＧＰＳ方位データの信頼度を第１の条件により判定する第１の判定ステップと、第１の判定ステップによりＧＰＳ方位データの信頼度があると判定されたとき、航法方位データの信頼度を第２の条件により判定する第２の判定ステップと、第２の判定ステップにより航法方位データの信頼度がないと判定されたとき、ＧＰＳ方位データの信頼度を第３の条件により判定する第３の判定ステップと、第３の判定ステップによりＧＰＳ方位データの信頼度がないと判定されたとき、ＧＰＳ測位データの信頼度を第４の条件により判定する第４の判定ステップとを含み、
前記算出するステップは、第１の判定ステップにより信頼度がないと判定されたとき、および第４の判定ステップにより信頼度がないと判定されたとき、航法方位データに基づき進行角を算出し、これら以外のときＧＰＳ方位データに基づき進行角を算出する、請求項１５に記載の位置算出方法。
【請求項１７】
前記第１の条件は、ＧＰＳ衛星が非測位か否か、および移動体が停止しているか否かの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の位置算出方法。
【請求項１８】
前記第２の条件は、航法方位データの変化の累積が閾値以上であるか否かを含む、請求項１６に記載の位置算出方法。
【請求項１９】
前記第３の条件は、３次元測位が可能か否か、ＧＰＳ速度が一定以上か否か、ＧＰＳ衛星の測位結果から得られた走行距離と自立航法センサの測位結果から得られた走行距離の距離比率が一定の範囲内か否か、およびＧＰＳ衛星により測位された２点間の角度とＧＳＰ方位データとの進行角誤差が一定以下か否かの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の位置算出方法。
【請求項２０】
前記第４の条件は、ＧＰＳ方位データと航法方位データの類似しているか否か、およびＧＰＳ方位データが予測範囲内か否かの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の位置算出方法。
【請求項２１】
前記入力するステップは、移動体の同一移動区間についてのＧＰＳ方位データと航法方位データを入力する、請求項１６に記載の位置算出方法。
【請求項２２】
位置算出方法はさらに、算出された進行角と、ＧＰＳ衛星または自立航法センサから得られた速度データとから速度ベクトルを算出し、当該速度ベクトルを用いて移動体の位置を予測するステップを含む、請求項１６に記載の位置算出方法。
【請求項２３】
位置を予測するステップは、前回算出された位置を基準に前回算出された進行角を用いて予測範囲を設定し、当該予測範囲内に移動体の位置を予測する、請求項２２に記載の位置算出方法。
【請求項２４】
ＧＰＳ衛星の測位結果および自立航法センサの測位結果を用いて移動体の位置を算出するナビゲーション装置の位置算出プログラムであって、
ＧＰＳ衛星により測位されたＧＰＳ方位データおよび自立航法センサにより測位された航法方位データを入力するステップと、
ＧＰＳ方位データの信頼度と航法測位データの信頼度を比較し、いずれの信頼度が高いかを判定するステップと、
信頼度が高いと判定されたＧＰＳ測位データまたは航法測位データから進行角を算出するステップと、
を有するナビゲーション装置の位置算出プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−２０６０１０（Ｐ２００７−２０６０１０Ａ）
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７９８６（Ｐ２００６−２７９８６）
【出願日】平成１８年２月６日（２００６．２．６）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＩＣＳ
【出願人】（０００１０１７３２）アルパイン株式会社 (2,424)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月６日（２００６．２．６）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＩＣＳ
【出願人】（０００１０１７３２）アルパイン株式会社 (2,424)
【Ｆターム（参考）】
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