方位特定装置、方位特定方法及びコンピュータプログラム
【課題】車両の進行方位を高精度に特定することができる方位特定装置を提供する。
【解決手段】算出した車両の方位角度に基づいて車両の進行方位を特定する方位特定装置において、まず、ジャイロセンサで車両の旋回角度を検出する。ＧＰＳ信号に基づいて方位角度θｎ（ｎ＝０，１，２，）を算出する。方位角度θｎ及び旋回角度の所定時間内における変化量を算出する。算出した変化量に基づいて、算出した方位角度に対する信頼性を判定する。判定した信頼性に応じて、算出した方位角度及びジャイロセンサで検出した旋回角度に基づいて車両の進行方位を特定する。
【解決手段】算出した車両の方位角度に基づいて車両の進行方位を特定する方位特定装置において、まず、ジャイロセンサで車両の旋回角度を検出する。ＧＰＳ信号に基づいて方位角度θｎ（ｎ＝０，１，２，）を算出する。方位角度θｎ及び旋回角度の所定時間内における変化量を算出する。算出した変化量に基づいて、算出した方位角度に対する信頼性を判定する。判定した信頼性に応じて、算出した方位角度及びジャイロセンサで検出した旋回角度に基づいて車両の進行方位を特定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）及びジャイロセンサを利用して車両の進行方位を特定する方位特定装置、方位特定方法及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の位置を検出するカーナビゲーション装置には、距離センサ、方位センサ及びジャイロセンサ（角速度センサ）などを用いて測位する自立航法、及び人工衛星からの電波を受信して測位するＧＰＳ（Global Positioning System）航法の一方又は両方を用いて自車位置を測位するものがある。
【０００３】
自立航法では、車速センサ及びジャイロセンサを用いて測位を行う。車速センサは、車両の単位時間当たりの移動距離を精度よく取得することができるセンサである。ジャイロセンサは、相対的な角度の変化量を精度よく測定するセンサであり、周囲の状況に拘わらず、短時間においては変位量を安定して測定できる。自立航法では、ジャイロセンサにより車両の進行方向を検出し、車速センサにより検出した車速を用いて走行距離を算出する。そして、ある時点での位置及び進行方位を取得し、取得した地点からどのように走行したかを、検出した進行方向及び算出した走行距離を用いて随時測位していくことにより、自車位置を測位する。
【０００４】
ＧＰＳ航法では、定期的に人工衛星からの電波（ＧＰＳ信号）を受信して自車位置を測位する。ＧＰＳ航法では、定期的にＧＰＳ信号を受信して測位を行う。このＧＰＳ航法において得られる位置は絶対位置であり、各時刻における測位精度は過去の測位精度の影響を受けない。つまり、誤差が蓄積することなく、自車位置を測位することができる。
【０００５】
このＧＰＳ航法において、高層ビルが密集している都市部などＧＰＳ信号を受信できない場所では自車位置を測位できない場合がある。そこで、一般的にカーナビゲーション装置では、自立航法とＧＰＳ航法とを融合させて、車両位置及び車両の進行方位を特定している。自立航法とＧＰＳ航法とを融合させたナビゲーション装置として、特許文献１には、人工衛星の配置状態を検出し、配置状態に応じてＧＰＳにより算出した方位の誤差を推定し、その結果に基づいて算出した方位を車両の進行方位の検出に採用するか否かの判定を行うナビゲーション装置が記載されている。ＧＰＳ信号の受信状態が悪い場合にはＧＰＳ航法による測位の精度が低下するため、受信状態が悪い状況でＧＰＳ航法による測位を行うことで、却って不正確な位置及び方位を検出する場合がある。このため、特許文献１のように、算出した方位の誤差が大きく、精度が低いと推定される場合には、その方位を採用しないことで、方位の検出精度を向上させることができる。
【特許文献１】特許第２９２１４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、人工衛星の配置状態が良いと判断し、ＧＰＳ信号により算出した方位の誤差が小さいと推定した場合であっても、実際には衛星から直接受信した電波のみならず、建物に反射して受信した電波も受信していることが多く、このようなときには大きな誤差が発生することがある。つまり、特許文献１の方法において、算出結果に大きな誤差が含まれているにも拘らず、誤差が小さいと判定して進行方位の検出に採用してしまう場合がある。
【０００７】
一方、ジャイロセンサを用いて行った測位結果には、時間及び旋回角度と共に誤差が蓄積する。図１２は、自立航法による測位結果の一例を示す図である。図１２は、出発地点から周回し、元の出発地点へと戻ってきた場合の測位結果であるが、図に示すように、出発地点と到達地点とが一致していない。自立航法では、前回測位した位置に基づいて新たな位置を測位するため、前回の測位した位置に誤差がある場合、新たに測位する位置にも誤差が生じる。このように、自立航法では、誤差が蓄積するため、随時、絶対位置及び絶対方位角度を計測できるセンサを用いて位置及び方位角度を補正する必要がある。さらに、自律航法では初期位置と初期の方位角度を取得することができないので、これらを別途取得する必要がある。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、状況に応じて信頼性が左右される方位特定方法、及び経過時間と共に誤差が蓄積する方位特定方法を適切に組み合わせることで、車両の進行方位を高精度に特定することができる方位特定装置、方位特定方法及びコンピュータプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明に係る方位特定装置は、第１方位角度算出手段が算出した車両の方位角度に基づいて、車両の進行方位を特定する方位特定装置であって、車両の旋回角度を検出する角度検出手段と、前記第１方位角度算出手段が算出した方位角度の所定時間内における変化量を算出する第１算出手段と、前記角度検出手段が検出した前記所定時間内における旋回角度を算出する第２算出手段と、前記第１算出手段が算出した変化量及び第２算出手段が算出した旋回角度に基づいて、前記第１方位角度算出手段の算出結果に対する信頼性を判定する信頼性判定手段と、該信頼性判定手段による信頼性の判定結果に応じて、前記第１方位角度算出手段が算出した方位角度及び前記角度検出手段が検出した旋回角度に基づいて、車両の進行方位を特定する特定手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
第２発明に係る方位特定装置は、第１発明において、車速を検出する車速検出手段と、該車速検出手段が検出した車速が所定速度以上であるか否かを判定する速度判定手段とをさらに備え、前記信頼性判定手段は、前記速度判定手段が所定速度以上であると判定した場合に信頼性を判定する構成としてあることを特徴とする。
【００１１】
第３発明に係る方位特定装置は、過去の車両の進行方位を記憶する進行方位記憶手段と、前記角度検出手段が検出した旋回角度と前記進行方位記憶手段に記憶した車両の進行方位とに基づいて車両の方位角度を算出する第２方位角度算出手段とをさらに備え、前記特定手段は、前記第１方位角度算出手段及び第２方位角度算出手段の算出結果の少なくとも一方に重み付けをし、重み付けをした算出結果に基づいて車両の進行方位を特定する際に、前記信頼性判定手段が判定した信頼性が高いほど、前記第１方位角度算出手段の算出結果に相対的に大きな重み付けをし、車両の進行方位を特定する構成としてあることを特徴とする。
【００１２】
第４発明に係る方位特定装置は、第３発明において、前記特定手段は、所定期間が経過するまで及び／又は所定角度を旋回するまで、前記第２方位角度算出手段の算出結果のみに基づいて車両の進行方位を特定する構成としてあることを特徴とする。
【００１３】
第５発明に係る方位特定装置は、第１発明乃至第４発明の何れか一つにおいて、人工衛星信号が人工衛星から送信されており、前記人工衛星信号を異なるタイミングで受信する第１受信手段と、該第１受信手段が異なるタイミングで受信した人工衛星信号それぞれに基づいて車両位置を検出する第１車両位置検出手段とをさらに備え、前記第１方位角度算出手段は、前記第１車両位置検出手段が検出した各車両位置を用いて方位角度を算出する構成としてあることを特徴とする。
【００１４】
第６発明に係る方位特定装置は、第５発明において、前記人工衛星は複数配置され、前記第１受信手段は、複数の人工衛星から人工衛星信号を受信する構成としてあり、前記第１受信手段が受信した人工衛星信号に基づいて、人工衛星の配置状態、受信した人工衛星信号を送信した人工衛星の数、各人工衛星信号の強度、及び各人工衛星信号の強度とノイズとの比の少なくとも一つ以上の人工衛星状態情報を取得する状態情報取得手段をさらに備え、前記特定手段は、前記状態情報取得手段が取得した人工衛星状態情報に基づいて、前記第１方位角度算出手段及び第２方位角度算出手段の算出結果に重み付けをし、車両の進行方位を特定する構成としてあることを特徴とする。
【００１５】
第７発明に係る方位特定装置は、第１発明乃至第４発明の何れか一つにおいて、異なる地点から送信された信号を受信する第２受信手段と、該第２受信手段が受信した信号の到達時間及び到達時間差の少なくとも一方を取得する時間取得手段と、前記第２受信手段が受信した信号及び前記時間取得手段が取得した到達時間及び到達時間差の少なくとも一方を用いて車両位置を検出する第２車両位置検出手段とをさらに備え、前記第１方位角度算出手段は、前記第２車両位置検出手段が検出した車両位置を用いて方位角度を算出する構成としてあることを特徴とする。
【００１６】
第８発明に係る方位特定装置は、第１発明乃至第４発明の何れか一つにおいて、信号が複数の人工衛星又は異なる地点から送信されており、前記信号を受信する第３受信手段をさらに備え、前記第１方位角度算出手段は、前記第３受信手段が受信する信号のドップラーシフトを用いて方位角度を算出する構成としてあることを特徴とする。
【００１７】
第９発明に係る方位特定装置は、第５発明又は第６発明において、人工衛星が送信した人工衛星信号の周波数を取得する第１周波数取得手段と、前記第１受信手段が受信した人工衛星信号の周波数を取得する第２周波数取得手段と、前記第１受信手段が受信した人工衛星信号に基づいて、人工衛星の位置、人工衛星の速度、及び人工衛星の進行方位を取得する軌道情報取得手段とをさらに備え、前記第１方位角度算出手段は、前記第１及び第２周波数取得手段が取得した周波数に基づいて前記人工衛星信号のドップラーシフトを算出し、該ドップラーシフト、前記第１車両位置検出手段が検出した車両位置、及び、前記軌跡情報取得手段による取得結果を用いて方位角度を算出する構成としてあることを特徴とする。
【００１８】
第１０発明に係る方位特定方法は、第１方位角度算出手段が算出した車両の方位角度に基づいて、方位特定装置で車両の進行方位を特定する方位特定方法であって、角度検出手段で車両の旋回角度を検出するステップと、前記第１方位角度算出手段が算出した方位角度の所定時間内における変化量を算出するステップと、前記角度検出手段が検出した前記所定時間内における旋回角度を算出するステップと、算出した変化量及び算出した旋回角度に基づいて、前記第１方位角度算出手段の算出結果に対する信頼性を判定するステップと、信頼性の判定結果に応じて、前記第１方位角度算出手段が算出した方位角度及び前記角度検出手段が検出した旋回角度に基づいて、車両の進行方位を特定するステップとを備えることを特徴とする。
【００１９】
第１１発明に係るコンピュータプログラムは、車両の旋回角度が取得できるコンピュータに、算出させた車両の方位角度に基づいて、車両の進行方位を特定させるコンピュータプログラムであって、前記コンピュータを、算出した方位角度の所定時間内における変化量を算出する第１算出手段、取得した前記所定時間内における旋回角度を算出する第２算出手段、前記第１算出手段が算出した変化量及び第２算出手段が算出した旋回角度に基づいて、算出した車両の方位角度に対する信頼性を判定する信頼性判定手段、及び、該信頼性判定手段による信頼性の判定結果に応じて、算出した車両の方位角度及び取得した旋回角度に基づいて、車両の進行方位を特定する特定手段として機能させることを特徴とする。
【００２０】
第１発明、第１０発明及び第１１発明においては、方位特定装置は、車両の方位角度を算出する。方位角度は、例えばＧＰＳ信号又は無線送信機などの路上機器からの信号などを用いて２地点で車両位置を求めることで算出することができる。また、ＧＰＳ信号のドップラーシフトに基づいても算出できる。方位特定装置は、車両の角度検出手段（ジャイロセンサ）により車両の旋回角度を検出する。そして、方位特定装置は、算出した方位角度の所定時間内の変化量と、所定時間内に角度検出手段が検出した旋回角度の変化量とをそれぞれ算出する。方位特定装置は、算出したそれぞれの変化量に基づいて、算出した方位角度に対する信頼性を判定する。信頼性の判定結果に応じて、算出した方位角度及び角度検出手段が検出した角度に基づいて、車両の進行方位を特定する。
【００２１】
ジャイロセンサなどの角度検出手段では、精度よく車両の旋回角度を検出でき、その結果を積算して算出する車両の進行方位は短時間では精度が高い一方で、経過時間と共に誤差が蓄積する。一方、ＧＰＳ信号などから算出した方位角度は、経過時間に関係なく誤差が蓄積しないが、周囲の状況によって測位の精度が左右される。そこで、上述のように、算出した方位角度の信頼性に応じて、角度検出手段で検出した旋回角度と、算出した方位角度とを適切に組み合わせることで、精度よく車両の進行方位を特定することができる。
【００２２】
第２発明においては、方位特定装置は、車速を検出し、検出した車速が所定速度以上であるか否かを判定する。車速は、例えば車輪の回転数を検出する車輪速センサの出力値により検出することができる。そして、検出した車速が所定速度以上であると判定した場合に、算出した方位角度に対する信頼性を判定する。低速で走行している場合には、進行方向に対する変位角度にバラつきが発生するため、検出した変位角度の精度が低くなる。このため、低速走行の場合には、算出した方位角度の信頼性の判定を行わない。これにより、信頼性の判定結果の精度を高めることができるので、精度よく車両の進行方位を特定することができる。
【００２３】
第３発明においては、方位特定装置は、過去の車両の進行方位及び旋回角度に基づいて方位角度を算出する。過去の車両の進行方位は、直前に検出した進行方位であってもよいし、複数回前に検出した進行方位であってもよい。算出した方位角度と、ＧＰＳ信号又は路上機器からの信号などから算出した車両位置を用いて算出した方位角度とに基づいて車両の進行方位を特定する。このとき、方位特定装置は、算出したそれぞれの方位角度の少なくとも何れか一方に重み付けをし、重み付けをした算出結果に基づいて車両の進行方位を特定する際に、算出した方位角度に対する信頼性が高いほど、ＧＰＳ信号又は路上機器からの信号などから算出した方位角度を用いて算出した算出結果に相対的に大きな重み付けをし、車両の進行方位を特定する。算出した方位角度の信頼性が高ければ、ＧＰＳ信号又は路上機器からの信号等から算出した方位角度に含まれる誤差は小さいと判断できるからである。これにより、精度よく車両の進行方位を特定することができる。
【００２４】
第４発明においては、方位特定装置は、例えば高い精度で車両の進行方位を取得できた後、所定期間が経過するまで及び／又は所定角度を旋回するまで、角度検出手段が検出した旋回角度と過去の車両の進行方位とに基づいて算出した車両の方位角度のみを用いて車両の進行方位を特定する。ジャイロセンサなどの角度検出手段では、短時間では精度の高い測位を行える一方で、走行距離と共に誤差が蓄積する。このため、蓄積する誤差が例えば閾値よりも大きくなるまで、検出した旋回角度のみにより車両の進行方位を特定することで、精度の高い結果を得ることができる。旋回角度のみを用いる期間は、上述のように誤差の蓄積量で区切ってもよいし、時間で区切ってもよい。
【００２５】
第５発明においては、人工衛星から信号が送信されており、方位特定装置は、信号を異なるタイミングで受信し、受信した信号それぞれに基づいて車両位置を検出する。そして、方位特定装置は、検出したそれぞれの車両位置を用いて方位角度を算出する。例えば、一のタイミングでＧＰＳを利用して走行中の車両の絶対位置（経度及び緯度など）を取得し、所定時間走行後さらにＧＰＳを利用して車両の絶対位置を取得する。そして、前後２つの地点の絶対位置から方位角度を算出することができる。このようにして求めた車両の進行方位は、時間の経過により誤差の蓄積がなく、求めた車両の進行方位とジャイロセンサなどにより求めた旋回角度とを組み合わせることで、車両方位を精度よく特定することができる。
【００２６】
第６発明においては、人工衛星は複数配置され、方位特定装置は、複数の人工衛星から信号を受信し、人工衛星の配置状態、人工衛星の数、各人工衛星信号の強度、及び各人工衛星信号の強度とノイズとの比の少なくとも一つ以上の人工衛星状態情報を検出する。そして、方位特定装置は、検出した人工衛星状態情報に基づいて、方位角度に重み付けをし、進行方位を特定する。例えば、信号を受信できた人工衛星の数が多いほど、特に信号強度が基準値以上の信号を受信できた人工衛星の数が多いほど、又は、信号を受信できた人工衛星の位置の散りばり具合が大きいほど（ＤＯＰ：Dilution Of Precisionが小さいほど）、ＧＰＳ信号から算出した方位角度に相対的に大きな重み付けをし、車両の進行方位を特定する。ＤＯＰは、精度低下率であり、単独測位における、衛星配置による測位精度の低下率を数字で表したものである。ＤＯＰは数値が大きくなるほど精度が低くなる（測位誤差が大きくなる）。これにより、精度良く車両の進行方位を特定することができる。
【００２７】
第７発明においては、例えば、路側に無線の送信装置を設置し、方位特定装置は、これらの送信装置から送信された信号を受信し、各信号の到達時間及び到達時間差の少なくとも一方を取得する。そして、方位特定装置は、車両の走行地点で取得した各信号の到達時間又は到達時間差に基づいて、車両位置を検出する。方位特定装置は、検出した車両位置を用いて方位角度を算出する。例えば、２つの車両位置を検出することで方位角度を算出することができる。このようにして求めた車両の進行方位は、時間の経過により誤差の蓄積がなく、求めた車両の進行方位とジャイロセンサなどにより求めた旋回角度とを組み合わせることで、精度よく車両方位を特定することができる。
【００２８】
第８発明においては、方位特定装置は、受信する信号のドップラーシフトを用いて方位角度を算出する。近年、位相同期回路（ＰＬＬ：Phase-locked loop）の高精度化などに伴い、電波の周波数を測定する精度が大きく向上しており、その結果、現在のＧＰＳ受信機においてはドップラー周波数を利用することでも正確な方位を得ることができる。このようにして求めた車両の進行方位は、時間の経過により誤差の蓄積がなく、求めた車両の進行方位とジャイロセンサなどにより求めた旋回角度とを組み合わせることで、精度よく車両方位を特定することができる。
【００２９】
第９発明においては、方位特定装置は、人工衛星が送信した人工衛星信号の周波数、及び受信した人工衛星信号の周波数を取得し、それぞれの周波数に基づいて人工衛星信号のドップラーシフトを算出する。そして、算出したドップラーシフト、検出した車両位置、人工衛星の位置、人工衛星の速度、及び人工衛星の進行方位を用いて方位角度を算出する。このようにして求めた車両の進行方位は、時間の経過により誤差の蓄積がない。この結果と、ジャイロセンサなどにより求めた旋回角度を組み合わせることで、精度よく車両方位を特定することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、車両の旋回角度を検出する角度検出手段による検出結果を用いて、算出した車両の方位角度の信頼性を判定し、判定結果に応じて、算出した方位角度と、角度検出手段が検出した旋回角度に基づいて、車両の進行方位を特定する。これにより、精度よく車両の進行方位を特定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００３２】
本発明に係る方位特定装置である車載機は、車両に搭載され、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信する。ＧＰＳ衛星は、原子時計及び基準発信器などを搭載し、信号を送信する。送信される信号には、原子時計により正確なタイミングで発信される測位用の所定のコード（符号）が含まれ、そのコードが受信機に到達するまでにどれだけの時間（伝播時間）を要したかを測定することにより、ＧＰＳ衛星との距離（伝播時間×光速）を測定することができる。３つの衛星との距離を求められれば、各衛星を中心とする球の交点を算出することにより自車の位置を決定できる。しかし、実際には車載機の時計に含まれる誤差をキャンセルするために、４つの衛星からの信号を用いて自車の位置を決定する。
【００３３】
図１は、本実施の形態に係る車載機の構成を示すブロック図である。車載機３０は、車両に搭載され、路側装置との通信機能を有する通信部３１、ＧＰＳ受信機能を有するＧＰＳ受信部３２、車載機３０の動作を制御する制御部３３、記憶部３４、表示部３５、操作部３６、ジャイロセンサ３７１及び車速センサ３７２などの車載センサを備えるセンサ部３７及びナビゲーション部３８などを備えている。
【００３４】
通信部３１は、路側装置との通信機能を有する。通信部３１と通信する路上装置は、光ビーコン、電波ビーコン又はＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）などの狭域通信に限定されるものではなく、例えば、中域通信としてＵＨＦ帯又はＶＨＦ帯などの無線ＬＡＮ機能を備えるものでもよく、あるいは、広域通信として携帯電話、ＰＨＳ、多重ＦＭ放送及びインターネット通信などの通信機能を備えるものでもよい。
【００３５】
ＧＰＳ受信部３２は、ＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）又はＲＴＫ−ＧＰＳ（Real-Time Kinematic ＧＰＳ）などのＧＰＳ受信機能を備え、複数のＧＰＳ衛星２０からのＧＰＳ信号を所定時間（例えば１秒）毎に受信する。ＧＰＳ信号には、時刻情報、ＧＰＳ衛星２０の軌道情報及び測位情報などを含んでおり、制御部３３は、ＧＰＳ受信部３２で受信したＧＰＳ信号により、自車がどの範囲内に存在するかを示す領域情報（緯度、経度及び高度）を取得することができる。なお、ＧＰＳ受信部３２の精度及び受信電波の状況などに応じて自車の存在領域は変動する可能性がある。
【００３６】
記憶部３４は、通信部３１及びＧＰＳ受信部３２を通じて受信した情報を記憶する。受信して記憶する情報は、例えば、道路形状に関する道路形状情報、信号を受信した際の受信時点、その信号の送信時点を示す送信時点情報、及び光ビーコンなどの路側装置の位置情報（通信地点の位置情報）などである。また、記憶部３４は、予め方位特定装置の搭載位置の高さ情報及び地図情報などを記憶してある。
【００３７】
表示部３５は、ヘッドアップディスプレイ、カーナビゲーションシステム又は監視モニタなどの液晶表示パネルであり、運転者に対して、各種交通情報を表示することができる。例えば、交差点又は停止線までの距離、又は交差点を安全に走行できない場合の警告などを表示する。
【００３８】
操作部３６は、各種操作パネルを備え、運転者と車載機３０とのユーザインタフェースとして機能する。例えば、操作部３６は、運転者の操作により車載機３０の動作の開始又は停止の操作を受け付ける。
【００３９】
センサ部３７は、ジャイロセンサ３７１及び車速センサ３７２などの自立航法センサを備え、自立航法に必要な自立航法データを制御部３３に出力する。ジャイロセンサ３７１は、カーブした道路の走行時、又は交差点での右左折時に、自車に生じる旋回速度（角速度）を検出する。なお、車両が直線走行している場合には、ジャイロセンサ３７１はゼロ付近の値を出力する。車速センサ３７２は、自車の速度を検出する。車速センサは、例えば、車輪に設けられ、車輪の凹凸を検知する車輪速センサである。凹凸の周期は車輪に応じて１周当たり５０程度である。車輪速センサは、（タイヤの回転数）×（１周当たりの凹凸）に応じたパルスを出力する。なお、車輪速センサの場合、車輪の回転数に一対一の関係で対応する如何なるパラメータを検出するセンサにより代替されてもよく、例えば、トランスミッションの出力軸の回転数を検出するセンサにより代替されてもよい。
【００４０】
ナビゲーション部３８は、地図データベースなどを内蔵し、ＧＰＳ受信部３２からの情報及びセンサ部３７からの情報に基づいて、自車の走行履歴（例えば、時刻とともに記録された走行距離、走行方位、走行速度、及び加減速度など）を記憶している。
【００４１】
制御部３３は、ＧＰＳ受信部３２が受信したＧＰＳ信号により自車位置を測位する。制御部３３は、同時に３つのＧＰＳ衛星２０からのＧＰＳ信号を受信し解析することで二次元の測位（緯度及び経度）を行うことができ、同時に４つのＧＰＳ衛星２０からのＧＰＳ信号を受信し解析することで三次元の測位（緯度、経度及び高度）を行うことができる。３つの衛星との距離を求められれば、各衛星を中心とする球の交点を算出することにより自車の位置を決定できる。しかし、実際には車載機の時計に含まれる誤差をキャンセルするために、４つの衛星からの信号を用いて自車の位置を決定する。制御部３３は、ＧＰＳ衛星２０からＧＰＳ信号が送信された時刻とそのＧＰＳ信号を受信した時刻とから時間差を算出し、この時間差に光速度を乗じることでＧＰＳ衛星２０と車載機３０との距離（疑似距離）を求め、求めた距離に基づいて自車位置（緯度、経度及び高度）を測位する。ＧＰＳ信号は定期的にＧＰＳ衛星２０から送信されており、制御部３３は、ＧＰＳ受信部３２で所定時間（例えば１秒）毎にＧＰＳ信号を受信する都度、自車位置を測位する。
【００４２】
制御部３３は、測位した自車位置から方位を算出する。図２は、ＧＰＳ信号に基づく方位の算出方法を説明するための模式図である。図２は、異なる時刻に受信したＧＰＳ信号により、それぞれ地点Ｒ１（Ｘ１，Ｙ１）及び地点Ｒ２（Ｘ２，Ｙ２）を自車位置として測位した場合を示している。Ｘ１，Ｘ２及びＹ１，Ｙ２は、それぞれ緯度及び経度を表している。そして、地点Ｒ１及び地点Ｒ２を繋ぐ線分と、東西方向とがなす角度θは、（Ｘ１，Ｙ１）及び（Ｘ２，Ｙ２）に基づいて算出することができる。また、（Ｘ１，Ｙ１）及び（Ｘ２，Ｙ２）により、地点Ｒ１及び地点Ｒ２間の距離を算出できると共に、移動に要した時間（この場合、ＧＰＳ信号の受信間隔）を用いて車速を算出できる。これにより、車両がＲ１からＲ２に向かう際の進行方位及び車速を推定することができる。
【００４３】
なお、自車位置を測位する際にドップラーシフトをもとに測位するようにしてもよい。図３は、ドップラーシフトをもとに自車位置を測位する場合について説明するための図である。図では一つのＧＰＳ衛星のみ表示しているが、３つのＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信した場合について説明する。
【００４４】
ＧＰＳ衛星が送信する信号周波数をｆｓｎ（ｎ＝１，２，３）、車載機３０が受信する信号周波数をｆｒｎ（ｎ＝１，２，３）、車両の速度ベクトルをＶcar 、ＧＰＳ衛星の速度ベクトルをＶgpsｎ （ｎ＝１，２，３）とする。なお、Ｖcar は（Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ）、Ｖgpsｎ は（Ｖｘｎ，Ｖｙｘ，Ｖｚｎ）とする。この場合、車両のＧＰＳ衛星に対する相対的な速度ベクトルＶｎは（Ｖｘ−Ｖｘｎ、Ｖｙ−Ｖｙｘ、Ｖｚ−Ｖｚｎ）となる。また、車両のＧＰＳ衛星に対する相対速度Ｖｎの方向と、車両からＧＰＳ衛星に向かう方向とのなす角度をαｎ（ｎ＝１，２，３）とした場合、以下の式が成り立つ。
【００４５】
【数１】
【００４６】
前記式において、ｃは光速である。そして、車両からＧＰＳ衛星２０に向かう方向の単位ベクトルeを（eｘ，eｙ，eｚ）とした場合、式（１）は、以下の式となる。
【００４７】
【数２】
【００４８】
この結果、車両の速度ベクトルＶcar （Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ）以外は既知又はＧＰＳ衛星２０から受信するＧＰＳ信号により得られるため、３つ以上のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号の周波数を測定することができた場合に車両の速度と角度とを算出することができる。
【００４９】
また、制御部３３は、センサ部３７により出力された自立航法データに基づいて自立航法による測位を行う。制御部３３は、車速センサ３７２が検出した車速を用いて車両の走行距離をそれぞれ算出することができる。また、制御部３３は、ジャイロセンサ３７１が検出した角速度に基づいて、車両の旋回角度を算出し、車両の進行方向を推定することができる。そして、制御部３３は、ジャイロセンサ３７１及び車速センサ３７２、及び測位した自車位置等に基づいて測位を行う。
【００５０】
図４は、ジャイロセンサ３７１が検出する角度について説明するための模式図である。ジャイロセンサ３７１は、角速度を検出する。車両が進行方向に対して旋回した場合、制御部３３は、ジャイロセンサ３７１により検出された、旋回時に車両に生じた角速度を用いて旋回角度φを算出する。
【００５１】
図５は、実際の走行軌跡とＧＰＳ航法による測位結果とを示す模式図である。図６は、ＧＰＳ航法により算出した方位角度を説明するための模式図である。
【００５２】
図５の実線は、車両の実際の走行軌跡を表している。また、図５の黒丸は、制御部３３が、所定時間（例えば１秒）毎の時刻ｔｎ（ｎ＝０，１，２，３，，）において受信したＧＰＳ信号に基づいて測位した地点を示し、点線は測位した各地点から推定した走行軌跡を表している。上述した算出方法により、制御部３３は、ＧＰＳ航法による測位結果から、各地点の方位角度θ０，θ１，θ２，，，θｎ（ｎ＝０，１，２，３，，）を算出する。例えば、時刻ｔ１において算出した方位角度θ０は、４０［deg］ であり、時刻ｔ２において算出した方位角度θ０は、８７［deg］ が算出される。
【００５３】
制御部３３は、算出した方位角度θｎと、ジャイロセンサ３７１による検出結果から算出した旋回角度とに基づいてＧＰＳ航法による測位結果に対する信頼性を判定する。
【００５４】
図７は、信頼性を判定する際に用いる算出結果を説明するための模式図である。
【００５５】
制御部３３は、各時刻間の方位角度の変位量及び旋回角度を算出する。時刻ｔ０からｔ２の間に変化した角度の変化量Δθは、方位角度θ１及びθ０の差分により算出することができる。例えば、時刻ｔ１における方位角度θ０は４０［deg］ であり、時刻ｔ２における方位角度θ０は８７［deg］ であるため、変化量Δθは４７［deg］ となる。同時に、ジャイロセンサ３７１により、時刻ｔ０からｔ２の間の旋回角度φを算出する。そして、方位角度の変化量Δθと旋回角度φとの差分を算出する。なお、図７では、算出した結果の絶対値で示している。
【００５６】
制御部３３は、方位角度の変化量Δθと旋回角度φとの差分が閾値（例えば３［deg］ ）以下であれば、ＧＰＳ航法による測位結果に対して信頼性があると判定する。例えば、時刻ｔ０からｔ２の間において、方位角度の変化量Δθと旋回角度φとの差分は、３２［deg］ であり、閾値３［deg］ 以上である。この場合、制御部３３は、時刻ｔ０からｔ２の間に行ったＧＰＳ航法による測位結果には信頼性がない（低い）と判定する。一方、時刻ｔ２からｔ４の間において、方位角度の変化量Δθと旋回角度φとの差分は２［deg］ であり、閾値３［deg］ 以下である。この場合、制御部３３は、時刻ｔ２からｔ４の間に行ったＧＰＳ航法による測位結果には信頼性がある（高い）と判定する。
【００５７】
以上のように、ＧＰＳ航法による測位結果から算出した方位角度の変化量Δθの信頼性を、ジャイロセンサ３７１の検出結果に基づいて判定している。これは、ジャイロセンサ３７１が、周囲の状況に関係なく、短時間においては旋回角度を安定して測定できることを利用した方法である。すなわち、ＧＰＳ航法による方位角度の変化量Δθが、常に精度が高いと考えられるジャイロセンサ３７１による旋回角度φと略一致するならば、その時間においてはＧＰＳ航法による方位角度の精度も高かったと判断できる、との考えに基づいた信頼性の判定法である。
【００５８】
なお、車両が低速で走行している場合、測定する方位角度又は旋回角度の分散が大きくなるため、制御部３３は、車速が所定速度（例えば５［ｍ／ｓ］）以上の場合に、ＧＰＳ航法による測位結果に対する信頼性の判定を行う。また、制御部３３は、方位角度の変化量Δθと旋回角度φとの差分が閾値以下となる場合が所定回数（例えば５回）連続となった場合に、ＧＰＳ航法による測位結果に信頼性がある（高い）と判定してもよく、一度だけの判定で信頼性があると判定してもよい。一度偶然に信頼性があると判定される場合もあるため、所定回数（例えば５回）連続となった場合に信頼性がある（高い）と判定することで、判定結果に対する信頼性を高くすることができる。
【００５９】
信頼性がある（高い）と判定した場合、制御部３３は、ＧＰＳ信号に基づいて算出した方位角度に重みをおいて進行方位を特定する。また、信頼性がない（低い）と判定した場合、制御部３３は、ＧＰＳ信号により算出した方位角度に対するジャイロセンサ３７１の検出結果から算出した旋回角度の重み付けを大きくする。
【００６０】
図８は、自車位置を補正する際の制御部３３による測位結果を示す模式図である。
【００６１】
例えば、図８に示すように、ＧＰＳ信号を受信できず、ジャイロセンサ３７１などによる自立航法による測位のみで自車測位を行っている途中でＧＰＳ信号を受信できたとき、ＧＰＳ信号に基づいて算出した方位角度と、ジャイロセンサ３７１で検出した旋回角度とに基づいてＧＰＳ信号の信頼性を判定する。そして、信頼性があると判定した場合、ＧＰＳ信号に基づいて算出した方位角度に重みをおいて測位を行う。これにより、自律航法により誤差が蓄積している場合であっても、精度よく車両の進行方位を特定することができ、その結果、自車位置を適切な位置に補正することができる（図中斜線部）。
【００６２】
自車位置を特定した場合、ジャイロセンサ３７１は短時間において安定した旋回角度を測定できるため、所定期間内は、ジャイロセンサ３７１が検出した旋回角度のみを用いて車両の進行方位を特定するようにしてもよい。またこの場合、時間の経過と共に、ジャイロセンサ３７１で検出した旋回角度の重みを徐々に小さくしていくなどしてもよく、重み付けは適宜変更することができる。
【００６３】
なお、ＧＰＳ航法による測位結果に対する信頼性の判定、及び方位角度と旋回角度とに重み付けを行う際に、ＧＰＳ衛星２０の配置状態、受信できたＧＰＳ信号の数、各ＧＰＳ信号の強度、及び各ＧＰＳ信号の強度とノイズとの比（ＳＮ比）等のＧＰＳ衛星２０の情報を考慮するようにしてもよい。なお、受信できたＧＰＳ信号の数が多いほど、特に信号強度が基準値以上の信号を受信できたＧＰＳ衛星２０の数が多いほど、信号を受信できたＧＰＳ衛星２０の位置の散りばり具合が大きいほど（ＤＯＰが小さいほど）、又はＧＰＳ信号から算出した方位角度に相対的に大きな重み付けをし、車両の進行方位を特定する。これにより、精度良く車両の進行方位を特定することができる。
【００６４】
上述したＧＰＳ衛星２０の情報は、ＧＰＳ信号を受信することで取得される。例えば、時刻Ｔ１において受信したＧＰＳ信号を送信したＧＰＳ衛星２０の数が６で、ＳＮ比がそれぞれ４５［ｄＢ］、４８［ｄＢ］、３７［ｄＢ］、５０［ｄＢ］、４４［ｄＢ］、４６［ｄＢ］であった場合、各ＧＰＳ衛星２０をＳＮ比の閾値を基準に信頼性の判定に有効なＧＰＳ衛星が選択される。ＳＮ比が４０［ｄＢ］以上であれば有効とした場合、有効なＧＰＳ衛星の数は５となる。なお、有効なＧＰＳ衛星を選択する際に、ＳＮ比ではなくＧＰＳ信号の信号強度を用いてもよい。また、時刻Ｔ２において受信したＧＰＳ信号を送信したＧＰＳ衛星２０の数が８で、ＳＮ比がそれぞれ４３［ｄＢ］、４５［ｄＢ］、３０［ｄＢ］、５０［ｄＢ］、３８［ｄＢ］、４５［ｄＢ］、３７［ｄＢ］、３８［ｄＢ］であった場合、有効なＧＰＳ衛星の数は４となる。この場合において、時刻Ｔ１より時刻Ｔ２の方が、ＧＰＳ信号を受信できたＧＰＳ衛星２０の数は多いが、有効とされたＧＰＳ衛星２０の数は時刻Ｔ１の方が多い。
【００６５】
制御部３３は、有効なＧＰＳ衛星２０の数に基づいて、ＧＰＳ信号により算出した方位角度の重み付けを行う。例えば上述の例において、時刻Ｔ２より時刻Ｔ１における有効なＧＰＳ衛星２０の数は多い。従って、制御部３３は、時刻Ｔ１におけるＧＰＳ信号により算出した方位角度の重み付けを、時刻Ｔ２における重み付けよりも大きくする。このように、ＧＰＳ航法による測位結果に対する信頼性が高くなれば、車両の進行方位を特定する際に、ＧＰＳ信号により算出した方位角度の重み付けを大きくすることにより、精度よく車両の進行方位を特定することができる。
【００６６】
制御部３３は、ＤＯＰを用いて重み付けを行ってもよい。ＤＯＰは、ＧＰＳ衛星２０の配置による測位精度の低下率であり、大きくなるほど精度が低くなる（測位誤差が大きくなる）。従って、制御部３３は、ＧＰＳ衛星２０の配置状態に基づいてＤＯＰを算出し、ＤＯＰが大きくなるほど、ＧＰＳ信号により算出した方位角度の重み付けを小さくする。このように、ＧＰＳ航法による測位結果に対する信頼性が低くなれば、車両の進行方位を特定する際に、ＧＰＳ信号により算出した方位角度の重み付けを小さくすることにより、精度よく車両の進行方位を特定することができる。
【００６７】
次に、上述のように構成される車載機３０の動作について説明する。図９は、進行方位を特定する処理手順を示すフローチャートである。
【００６８】
制御部３３は、ＧＰＳ、光ビーコン又はナビゲーションシステムなどから自車が存在すると推定できる範囲を示す領域情報を取得し（Ｓ１０１）、自車位置を測位する（Ｓ１０２）。ＧＰＳ受信部３２がＧＰＳ衛星２０からＧＰＳ信号を受信できたか否かを判定する（Ｓ１０３）。ＧＰＳ信号を受信できた場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、制御部３３は、方位角度θｎを算出する（Ｓ１０４）。具体的には、制御部３３は、Ｓ１０３で受信したＧＰＳ信号により自車位置を算出し、その直前に受信したＧＰＳ信号により算出した自車位置との二点に基づき、方位角度θｎを算出する。なお、制御部３３は、二点の位置に基づいて方位角度θｎを算出せず、上述のように、制御部３３は、ドップラーシフトを用いてもよい。
【００６９】
ＧＰＳ信号を受信できなかった場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、制御部３３は、ジャイロセンサ３７１による検出結果から特定した車両の進行方位を採用する（Ｓ１１４）。その後、制御部３３は、処理をＳ１１３に移す。制御部３３は、ジャイロセンサ３７１による検出結果から車両の進行方位を常時算出している。そして、ＧＰＳ信号を受信できない場合には、制御部３３は、ジャイロセンサ３７１による検出結果から特定した進行方位を用いて測位する。
【００７０】
次に、制御部３３は、ＧＰＳ受信部３２がＧＰＳ衛星２０からＧＰＳ信号を受信できたか否かを判定する（Ｓ１０５）。ＧＰＳ信号を受信できなかった場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、制御部３３は、処理をＳ１１４に移す。
【００７１】
ＧＰＳ信号を受信できた場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、制御部３３は、方位角度θｎ＋１を算出する（Ｓ１０６）。ジャイロセンサ３７１による検出結果から車両の旋回角度φを算出する（Ｓ１０７）。制御部３３は、Ｓ１０４で算出した方位角度θｎと方位角度θｎ＋１とに基づいて、方位角度の変化量Δθを算出する（Ｓ１０８）。
【００７２】
制御部３３は、算出した変化量Δθと、旋回角度φとの差が閾値（３［deg］ ）以下であるか否かを判定する（Ｓ１０９）。算出した変化量Δθと、旋回角度φとの差が閾値（３［deg］ ）以下である場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、制御部３３は、信頼性があるか否かを判定する（Ｓ１１０）。例えば、制御部３３は、算出した変化量Δθと、旋回角度φとの差が閾値以下となる場合が所定回数（例えば５回）連続したときに信頼性があると判定する。信頼性があると判定した場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、制御部３３は、受信したＧＰＳ信号に基づいて算出した方位角度の重み付けを相対的に大きくして進行方位を特定する（Ｓ１１１）。信頼性がないと判定した場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、制御部３３は、ジャイロセンサ３７１による検出結果から算出した旋回角度φの重み付けを相対的に大きくして進行方位を特定する（Ｓ１１２）。
【００７３】
また、Ｓ１０９において算出した変化量Δθと、旋回角度φとの差が閾値（３［deg］ ）以下でない場合（Ｓ１０９：ＮＯ）、制御部３３は、ジャイロセンサ３７１による検出結果から算出した旋回角度φの重み付けを相対的に大きくして進行方位を特定する（Ｓ１１２）。
【００７４】
その後、制御部３３は、処理の終了指示の有無を判定し（Ｓ１１３）、終了指示がない場合（Ｓ１１３：ＮＯ）、Ｓ１０３以降の処理を続ける。終了指示がある場合（Ｓ１１３：ＹＥＳ）、制御部３３は、本処理を終了する。
【００７５】
なお、本実施の形態では、ＧＰＳ衛星２０から受信するＧＰＳ信号に基づいて自車位置及び方位角度を算出し、進行方位を特定する構成であったが、２台の送信機の信号の信頼性を判定し、信号それぞれの到達時間差により自車位置を特定し、二つの自車位置から車両の方位角度を算出することもできる。
【００７６】
図１０は、自車位置を特定する他の例を示す説明図である。送信機４０，５０は、例えば交差点に設置される信号機に設置される。送信機４０，５０は、例えば、ＶＨＦ／ＵＨＦ帯の周波数帯域の電波を車載機３０に対して送信する。なお、送信機４０，５０が使用する周波数帯域は、一例であって、ＶＨＦ／ＵＨＦ帯に限定されるものではなく、他の周波数帯域でもよい。例えば、自動車専用として割り当てられている５．８ＧＨｚ帯を使用してもよく、また、携帯電話、ＰＨＳ等で使用する周波数帯域を使用することも可能である。車両が停止線に向かって走行する場合、車載機３０は、送信機４０，５０から送信された信号を受信し、受信した信号の到達時間に基づいて自車位置を特定する。送信機４０，５０が繰り返し信号を送信することで、車載機３０は信号を受信する都度自車位置を特定することができる。
【００７７】
図１０において、道路上のある地点Ｐ１において、送信機４０及び送信機５０からの信号（測位用信号）を受信した場合、制御部３３は、それぞれの送信機４０及び送信機５０の信号の受信時点と送信時点との差により、信号が送信機４０及び送信機５０それぞれから車載機３０へ到達するまでの到達時間を算出する。この場合、信号の送信時点は、その信号に含まれる送信時点情報から取得することができる。制御部３３は、各信号の到達時間の差分である到達時間差を算出する。
【００７８】
自車から送信機４０までの距離と、自車から送信機５０までの距離との差は、信号の到達時間差ΔＴ１に光速を積算することで算出できる。すなわち、自車の位置は、送信機４０及び送信機５０の位置を焦点とする回転双曲面Ｗ１上であることがわかる。
【００７９】
一方、制御部３３は、送信機４０及び送信機５０から信号を受信した場合、自車両が走行する道路（リンク：交差点間の道路）の道路形状情報と車載機３０の高さ情報により、自車の仮想的な走行面を特定する。なお、道路が直線道路である場合には、走行面は平面であり、道路がカーブしている場合には、走行面は曲面となる。
【００８０】
制御部３３は、自車位置を回転双曲面Ｗ１と走行面と交わる交線として特定する。これにより、２台の送信機４０及び送信機５０からの信号を受信するだけで、自車位置を精度良く特定することが可能となる。
【００８１】
車両がさらに走行を続け、道路上の地点Ｐ２で送信機４０及び送信機５０から信号を受信したとすると、地点Ｐ１の場合と同様に、制御部３３は、信号の到達時間差ΔＴ２に光速を積算することにより、到達時間差ΔＴ２に対応する距離を算出し、送信機４０及び送信機５０の位置を焦点とし、算出した距離が等しくなる回転双曲面Ｗ２を特定する。
【００８２】
一方、制御部３３は、送信機４０及び送信機５０から信号を受信した場合、自車両が走行する道路の道路形状情報と車載機３０の高さ情報により、自車の仮想的な走行面を特定する。
【００８３】
制御部３３は、自車位置を回転双曲面Ｗ２と走行面と交わる交線として特定する。以降、同様の動作を繰り返すことにより、制御部３３は、送信機４０及び送信機５０から信号を受信する都度、自車位置を精度良く特定し続けることができる。
【００８４】
図１１は、２台の送信機を用いた場合の自車位置の特定方法の概念を示す説明図である。図１１の例では、２台の送信機からの信号の到達時間差が判明している場合の特定方法を示す。図１１に示すように、まず、自車位置は、送信機４０及び送信機５０の位置を焦点とし、送信機４０及び送信機５０から車載機３０までの各信号の到達時間差に光速を積算した距離が等しい回転双曲面Ｗ上に存在する。次に回転双曲面Ｗ上のどこに自車位置が存在するかを求める。
【００８５】
制御部３３は、自車両が走行する道路の道路形状情報と車載機３０の高さ情報とにより、自車の仮想的な走行面を特定し、自車位置を回転双曲面Ｗと走行面と交わる交線として特定する。これにより、２台の送信機４０及び送信機５０からの信号を受信するだけで、自車位置を精度良く特定することが可能となる。
【００８６】
以上説明したように、本発明にあっては、受信したＧＰＳ信号の信頼性を判定することで、進行方位を特定する際の精度を向上させることができる。信頼性がある（高い）場合に、ＧＰＳ信号に基づいて算出した方位角度の重み付けを相対的に大きくし進行方位を特定することで、より正確な測位を行うことができる。また、信頼性がない（低い）場合には、ジャイロセンサ３７１の検出結果から算出した旋回角度の重み付けを大きくし進行方位を特定することで、できる限り誤差の含んだ測位が行われないようにできる。
【００８７】
開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】実施の形態に係る車載機の構成を示すブロック図である。
【図２】ＧＰＳ信号に基づく方位の算出方法を説明するための模式図である。
【図３】ドップラーシフトをもとに自車位置を測位する場合について説明するための図である。
【図４】ジャイロセンサが検出する角度について説明するための模式図である。
【図５】実際の走行軌跡とＧＰＳ航法による測位結果とを示す模式図である。
【図６】ＧＰＳ航法により算出した方位角度を説明するための模式図である。
【図７】信頼性を判定する際に用いる算出結果を説明するための模式図である。
【図８】自車位置を補正する際の制御部による測位結果を示す模式図である。
【図９】進行方位を特定する処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】自車位置を特定する他の例を示す説明図である。
【図１１】２台の送信機を用いた場合の自車位置の特定方法の概念を示す説明図である。
【図１２】自立航法による測位結果の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
２０ ＧＰＳ衛星
３０ 車載機
３１ 通信部
３２ ＧＰＳ受信部
３３ 制御部
３４ 記憶部
３７ センサ部
３７１ ジャイロセンサ
３７２ 車速センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）及びジャイロセンサを利用して車両の進行方位を特定する方位特定装置、方位特定方法及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の位置を検出するカーナビゲーション装置には、距離センサ、方位センサ及びジャイロセンサ（角速度センサ）などを用いて測位する自立航法、及び人工衛星からの電波を受信して測位するＧＰＳ（Global Positioning System）航法の一方又は両方を用いて自車位置を測位するものがある。
【０００３】
自立航法では、車速センサ及びジャイロセンサを用いて測位を行う。車速センサは、車両の単位時間当たりの移動距離を精度よく取得することができるセンサである。ジャイロセンサは、相対的な角度の変化量を精度よく測定するセンサであり、周囲の状況に拘わらず、短時間においては変位量を安定して測定できる。自立航法では、ジャイロセンサにより車両の進行方向を検出し、車速センサにより検出した車速を用いて走行距離を算出する。そして、ある時点での位置及び進行方位を取得し、取得した地点からどのように走行したかを、検出した進行方向及び算出した走行距離を用いて随時測位していくことにより、自車位置を測位する。
【０００４】
ＧＰＳ航法では、定期的に人工衛星からの電波（ＧＰＳ信号）を受信して自車位置を測位する。ＧＰＳ航法では、定期的にＧＰＳ信号を受信して測位を行う。このＧＰＳ航法において得られる位置は絶対位置であり、各時刻における測位精度は過去の測位精度の影響を受けない。つまり、誤差が蓄積することなく、自車位置を測位することができる。
【０００５】
このＧＰＳ航法において、高層ビルが密集している都市部などＧＰＳ信号を受信できない場所では自車位置を測位できない場合がある。そこで、一般的にカーナビゲーション装置では、自立航法とＧＰＳ航法とを融合させて、車両位置及び車両の進行方位を特定している。自立航法とＧＰＳ航法とを融合させたナビゲーション装置として、特許文献１には、人工衛星の配置状態を検出し、配置状態に応じてＧＰＳにより算出した方位の誤差を推定し、その結果に基づいて算出した方位を車両の進行方位の検出に採用するか否かの判定を行うナビゲーション装置が記載されている。ＧＰＳ信号の受信状態が悪い場合にはＧＰＳ航法による測位の精度が低下するため、受信状態が悪い状況でＧＰＳ航法による測位を行うことで、却って不正確な位置及び方位を検出する場合がある。このため、特許文献１のように、算出した方位の誤差が大きく、精度が低いと推定される場合には、その方位を採用しないことで、方位の検出精度を向上させることができる。
【特許文献１】特許第２９２１４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、人工衛星の配置状態が良いと判断し、ＧＰＳ信号により算出した方位の誤差が小さいと推定した場合であっても、実際には衛星から直接受信した電波のみならず、建物に反射して受信した電波も受信していることが多く、このようなときには大きな誤差が発生することがある。つまり、特許文献１の方法において、算出結果に大きな誤差が含まれているにも拘らず、誤差が小さいと判定して進行方位の検出に採用してしまう場合がある。
【０００７】
一方、ジャイロセンサを用いて行った測位結果には、時間及び旋回角度と共に誤差が蓄積する。図１２は、自立航法による測位結果の一例を示す図である。図１２は、出発地点から周回し、元の出発地点へと戻ってきた場合の測位結果であるが、図に示すように、出発地点と到達地点とが一致していない。自立航法では、前回測位した位置に基づいて新たな位置を測位するため、前回の測位した位置に誤差がある場合、新たに測位する位置にも誤差が生じる。このように、自立航法では、誤差が蓄積するため、随時、絶対位置及び絶対方位角度を計測できるセンサを用いて位置及び方位角度を補正する必要がある。さらに、自律航法では初期位置と初期の方位角度を取得することができないので、これらを別途取得する必要がある。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、状況に応じて信頼性が左右される方位特定方法、及び経過時間と共に誤差が蓄積する方位特定方法を適切に組み合わせることで、車両の進行方位を高精度に特定することができる方位特定装置、方位特定方法及びコンピュータプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明に係る方位特定装置は、第１方位角度算出手段が算出した車両の方位角度に基づいて、車両の進行方位を特定する方位特定装置であって、車両の旋回角度を検出する角度検出手段と、前記第１方位角度算出手段が算出した方位角度の所定時間内における変化量を算出する第１算出手段と、前記角度検出手段が検出した前記所定時間内における旋回角度を算出する第２算出手段と、前記第１算出手段が算出した変化量及び第２算出手段が算出した旋回角度に基づいて、前記第１方位角度算出手段の算出結果に対する信頼性を判定する信頼性判定手段と、該信頼性判定手段による信頼性の判定結果に応じて、前記第１方位角度算出手段が算出した方位角度及び前記角度検出手段が検出した旋回角度に基づいて、車両の進行方位を特定する特定手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
第２発明に係る方位特定装置は、第１発明において、車速を検出する車速検出手段と、該車速検出手段が検出した車速が所定速度以上であるか否かを判定する速度判定手段とをさらに備え、前記信頼性判定手段は、前記速度判定手段が所定速度以上であると判定した場合に信頼性を判定する構成としてあることを特徴とする。
【００１１】
第３発明に係る方位特定装置は、過去の車両の進行方位を記憶する進行方位記憶手段と、前記角度検出手段が検出した旋回角度と前記進行方位記憶手段に記憶した車両の進行方位とに基づいて車両の方位角度を算出する第２方位角度算出手段とをさらに備え、前記特定手段は、前記第１方位角度算出手段及び第２方位角度算出手段の算出結果の少なくとも一方に重み付けをし、重み付けをした算出結果に基づいて車両の進行方位を特定する際に、前記信頼性判定手段が判定した信頼性が高いほど、前記第１方位角度算出手段の算出結果に相対的に大きな重み付けをし、車両の進行方位を特定する構成としてあることを特徴とする。
【００１２】
第４発明に係る方位特定装置は、第３発明において、前記特定手段は、所定期間が経過するまで及び／又は所定角度を旋回するまで、前記第２方位角度算出手段の算出結果のみに基づいて車両の進行方位を特定する構成としてあることを特徴とする。
【００１３】
第５発明に係る方位特定装置は、第１発明乃至第４発明の何れか一つにおいて、人工衛星信号が人工衛星から送信されており、前記人工衛星信号を異なるタイミングで受信する第１受信手段と、該第１受信手段が異なるタイミングで受信した人工衛星信号それぞれに基づいて車両位置を検出する第１車両位置検出手段とをさらに備え、前記第１方位角度算出手段は、前記第１車両位置検出手段が検出した各車両位置を用いて方位角度を算出する構成としてあることを特徴とする。
【００１４】
第６発明に係る方位特定装置は、第５発明において、前記人工衛星は複数配置され、前記第１受信手段は、複数の人工衛星から人工衛星信号を受信する構成としてあり、前記第１受信手段が受信した人工衛星信号に基づいて、人工衛星の配置状態、受信した人工衛星信号を送信した人工衛星の数、各人工衛星信号の強度、及び各人工衛星信号の強度とノイズとの比の少なくとも一つ以上の人工衛星状態情報を取得する状態情報取得手段をさらに備え、前記特定手段は、前記状態情報取得手段が取得した人工衛星状態情報に基づいて、前記第１方位角度算出手段及び第２方位角度算出手段の算出結果に重み付けをし、車両の進行方位を特定する構成としてあることを特徴とする。
【００１５】
第７発明に係る方位特定装置は、第１発明乃至第４発明の何れか一つにおいて、異なる地点から送信された信号を受信する第２受信手段と、該第２受信手段が受信した信号の到達時間及び到達時間差の少なくとも一方を取得する時間取得手段と、前記第２受信手段が受信した信号及び前記時間取得手段が取得した到達時間及び到達時間差の少なくとも一方を用いて車両位置を検出する第２車両位置検出手段とをさらに備え、前記第１方位角度算出手段は、前記第２車両位置検出手段が検出した車両位置を用いて方位角度を算出する構成としてあることを特徴とする。
【００１６】
第８発明に係る方位特定装置は、第１発明乃至第４発明の何れか一つにおいて、信号が複数の人工衛星又は異なる地点から送信されており、前記信号を受信する第３受信手段をさらに備え、前記第１方位角度算出手段は、前記第３受信手段が受信する信号のドップラーシフトを用いて方位角度を算出する構成としてあることを特徴とする。
【００１７】
第９発明に係る方位特定装置は、第５発明又は第６発明において、人工衛星が送信した人工衛星信号の周波数を取得する第１周波数取得手段と、前記第１受信手段が受信した人工衛星信号の周波数を取得する第２周波数取得手段と、前記第１受信手段が受信した人工衛星信号に基づいて、人工衛星の位置、人工衛星の速度、及び人工衛星の進行方位を取得する軌道情報取得手段とをさらに備え、前記第１方位角度算出手段は、前記第１及び第２周波数取得手段が取得した周波数に基づいて前記人工衛星信号のドップラーシフトを算出し、該ドップラーシフト、前記第１車両位置検出手段が検出した車両位置、及び、前記軌跡情報取得手段による取得結果を用いて方位角度を算出する構成としてあることを特徴とする。
【００１８】
第１０発明に係る方位特定方法は、第１方位角度算出手段が算出した車両の方位角度に基づいて、方位特定装置で車両の進行方位を特定する方位特定方法であって、角度検出手段で車両の旋回角度を検出するステップと、前記第１方位角度算出手段が算出した方位角度の所定時間内における変化量を算出するステップと、前記角度検出手段が検出した前記所定時間内における旋回角度を算出するステップと、算出した変化量及び算出した旋回角度に基づいて、前記第１方位角度算出手段の算出結果に対する信頼性を判定するステップと、信頼性の判定結果に応じて、前記第１方位角度算出手段が算出した方位角度及び前記角度検出手段が検出した旋回角度に基づいて、車両の進行方位を特定するステップとを備えることを特徴とする。
【００１９】
第１１発明に係るコンピュータプログラムは、車両の旋回角度が取得できるコンピュータに、算出させた車両の方位角度に基づいて、車両の進行方位を特定させるコンピュータプログラムであって、前記コンピュータを、算出した方位角度の所定時間内における変化量を算出する第１算出手段、取得した前記所定時間内における旋回角度を算出する第２算出手段、前記第１算出手段が算出した変化量及び第２算出手段が算出した旋回角度に基づいて、算出した車両の方位角度に対する信頼性を判定する信頼性判定手段、及び、該信頼性判定手段による信頼性の判定結果に応じて、算出した車両の方位角度及び取得した旋回角度に基づいて、車両の進行方位を特定する特定手段として機能させることを特徴とする。
【００２０】
第１発明、第１０発明及び第１１発明においては、方位特定装置は、車両の方位角度を算出する。方位角度は、例えばＧＰＳ信号又は無線送信機などの路上機器からの信号などを用いて２地点で車両位置を求めることで算出することができる。また、ＧＰＳ信号のドップラーシフトに基づいても算出できる。方位特定装置は、車両の角度検出手段（ジャイロセンサ）により車両の旋回角度を検出する。そして、方位特定装置は、算出した方位角度の所定時間内の変化量と、所定時間内に角度検出手段が検出した旋回角度の変化量とをそれぞれ算出する。方位特定装置は、算出したそれぞれの変化量に基づいて、算出した方位角度に対する信頼性を判定する。信頼性の判定結果に応じて、算出した方位角度及び角度検出手段が検出した角度に基づいて、車両の進行方位を特定する。
【００２１】
ジャイロセンサなどの角度検出手段では、精度よく車両の旋回角度を検出でき、その結果を積算して算出する車両の進行方位は短時間では精度が高い一方で、経過時間と共に誤差が蓄積する。一方、ＧＰＳ信号などから算出した方位角度は、経過時間に関係なく誤差が蓄積しないが、周囲の状況によって測位の精度が左右される。そこで、上述のように、算出した方位角度の信頼性に応じて、角度検出手段で検出した旋回角度と、算出した方位角度とを適切に組み合わせることで、精度よく車両の進行方位を特定することができる。
【００２２】
第２発明においては、方位特定装置は、車速を検出し、検出した車速が所定速度以上であるか否かを判定する。車速は、例えば車輪の回転数を検出する車輪速センサの出力値により検出することができる。そして、検出した車速が所定速度以上であると判定した場合に、算出した方位角度に対する信頼性を判定する。低速で走行している場合には、進行方向に対する変位角度にバラつきが発生するため、検出した変位角度の精度が低くなる。このため、低速走行の場合には、算出した方位角度の信頼性の判定を行わない。これにより、信頼性の判定結果の精度を高めることができるので、精度よく車両の進行方位を特定することができる。
【００２３】
第３発明においては、方位特定装置は、過去の車両の進行方位及び旋回角度に基づいて方位角度を算出する。過去の車両の進行方位は、直前に検出した進行方位であってもよいし、複数回前に検出した進行方位であってもよい。算出した方位角度と、ＧＰＳ信号又は路上機器からの信号などから算出した車両位置を用いて算出した方位角度とに基づいて車両の進行方位を特定する。このとき、方位特定装置は、算出したそれぞれの方位角度の少なくとも何れか一方に重み付けをし、重み付けをした算出結果に基づいて車両の進行方位を特定する際に、算出した方位角度に対する信頼性が高いほど、ＧＰＳ信号又は路上機器からの信号などから算出した方位角度を用いて算出した算出結果に相対的に大きな重み付けをし、車両の進行方位を特定する。算出した方位角度の信頼性が高ければ、ＧＰＳ信号又は路上機器からの信号等から算出した方位角度に含まれる誤差は小さいと判断できるからである。これにより、精度よく車両の進行方位を特定することができる。
【００２４】
第４発明においては、方位特定装置は、例えば高い精度で車両の進行方位を取得できた後、所定期間が経過するまで及び／又は所定角度を旋回するまで、角度検出手段が検出した旋回角度と過去の車両の進行方位とに基づいて算出した車両の方位角度のみを用いて車両の進行方位を特定する。ジャイロセンサなどの角度検出手段では、短時間では精度の高い測位を行える一方で、走行距離と共に誤差が蓄積する。このため、蓄積する誤差が例えば閾値よりも大きくなるまで、検出した旋回角度のみにより車両の進行方位を特定することで、精度の高い結果を得ることができる。旋回角度のみを用いる期間は、上述のように誤差の蓄積量で区切ってもよいし、時間で区切ってもよい。
【００２５】
第５発明においては、人工衛星から信号が送信されており、方位特定装置は、信号を異なるタイミングで受信し、受信した信号それぞれに基づいて車両位置を検出する。そして、方位特定装置は、検出したそれぞれの車両位置を用いて方位角度を算出する。例えば、一のタイミングでＧＰＳを利用して走行中の車両の絶対位置（経度及び緯度など）を取得し、所定時間走行後さらにＧＰＳを利用して車両の絶対位置を取得する。そして、前後２つの地点の絶対位置から方位角度を算出することができる。このようにして求めた車両の進行方位は、時間の経過により誤差の蓄積がなく、求めた車両の進行方位とジャイロセンサなどにより求めた旋回角度とを組み合わせることで、車両方位を精度よく特定することができる。
【００２６】
第６発明においては、人工衛星は複数配置され、方位特定装置は、複数の人工衛星から信号を受信し、人工衛星の配置状態、人工衛星の数、各人工衛星信号の強度、及び各人工衛星信号の強度とノイズとの比の少なくとも一つ以上の人工衛星状態情報を検出する。そして、方位特定装置は、検出した人工衛星状態情報に基づいて、方位角度に重み付けをし、進行方位を特定する。例えば、信号を受信できた人工衛星の数が多いほど、特に信号強度が基準値以上の信号を受信できた人工衛星の数が多いほど、又は、信号を受信できた人工衛星の位置の散りばり具合が大きいほど（ＤＯＰ：Dilution Of Precisionが小さいほど）、ＧＰＳ信号から算出した方位角度に相対的に大きな重み付けをし、車両の進行方位を特定する。ＤＯＰは、精度低下率であり、単独測位における、衛星配置による測位精度の低下率を数字で表したものである。ＤＯＰは数値が大きくなるほど精度が低くなる（測位誤差が大きくなる）。これにより、精度良く車両の進行方位を特定することができる。
【００２７】
第７発明においては、例えば、路側に無線の送信装置を設置し、方位特定装置は、これらの送信装置から送信された信号を受信し、各信号の到達時間及び到達時間差の少なくとも一方を取得する。そして、方位特定装置は、車両の走行地点で取得した各信号の到達時間又は到達時間差に基づいて、車両位置を検出する。方位特定装置は、検出した車両位置を用いて方位角度を算出する。例えば、２つの車両位置を検出することで方位角度を算出することができる。このようにして求めた車両の進行方位は、時間の経過により誤差の蓄積がなく、求めた車両の進行方位とジャイロセンサなどにより求めた旋回角度とを組み合わせることで、精度よく車両方位を特定することができる。
【００２８】
第８発明においては、方位特定装置は、受信する信号のドップラーシフトを用いて方位角度を算出する。近年、位相同期回路（ＰＬＬ：Phase-locked loop）の高精度化などに伴い、電波の周波数を測定する精度が大きく向上しており、その結果、現在のＧＰＳ受信機においてはドップラー周波数を利用することでも正確な方位を得ることができる。このようにして求めた車両の進行方位は、時間の経過により誤差の蓄積がなく、求めた車両の進行方位とジャイロセンサなどにより求めた旋回角度とを組み合わせることで、精度よく車両方位を特定することができる。
【００２９】
第９発明においては、方位特定装置は、人工衛星が送信した人工衛星信号の周波数、及び受信した人工衛星信号の周波数を取得し、それぞれの周波数に基づいて人工衛星信号のドップラーシフトを算出する。そして、算出したドップラーシフト、検出した車両位置、人工衛星の位置、人工衛星の速度、及び人工衛星の進行方位を用いて方位角度を算出する。このようにして求めた車両の進行方位は、時間の経過により誤差の蓄積がない。この結果と、ジャイロセンサなどにより求めた旋回角度を組み合わせることで、精度よく車両方位を特定することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、車両の旋回角度を検出する角度検出手段による検出結果を用いて、算出した車両の方位角度の信頼性を判定し、判定結果に応じて、算出した方位角度と、角度検出手段が検出した旋回角度に基づいて、車両の進行方位を特定する。これにより、精度よく車両の進行方位を特定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００３２】
本発明に係る方位特定装置である車載機は、車両に搭載され、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信する。ＧＰＳ衛星は、原子時計及び基準発信器などを搭載し、信号を送信する。送信される信号には、原子時計により正確なタイミングで発信される測位用の所定のコード（符号）が含まれ、そのコードが受信機に到達するまでにどれだけの時間（伝播時間）を要したかを測定することにより、ＧＰＳ衛星との距離（伝播時間×光速）を測定することができる。３つの衛星との距離を求められれば、各衛星を中心とする球の交点を算出することにより自車の位置を決定できる。しかし、実際には車載機の時計に含まれる誤差をキャンセルするために、４つの衛星からの信号を用いて自車の位置を決定する。
【００３３】
図１は、本実施の形態に係る車載機の構成を示すブロック図である。車載機３０は、車両に搭載され、路側装置との通信機能を有する通信部３１、ＧＰＳ受信機能を有するＧＰＳ受信部３２、車載機３０の動作を制御する制御部３３、記憶部３４、表示部３５、操作部３６、ジャイロセンサ３７１及び車速センサ３７２などの車載センサを備えるセンサ部３７及びナビゲーション部３８などを備えている。
【００３４】
通信部３１は、路側装置との通信機能を有する。通信部３１と通信する路上装置は、光ビーコン、電波ビーコン又はＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）などの狭域通信に限定されるものではなく、例えば、中域通信としてＵＨＦ帯又はＶＨＦ帯などの無線ＬＡＮ機能を備えるものでもよく、あるいは、広域通信として携帯電話、ＰＨＳ、多重ＦＭ放送及びインターネット通信などの通信機能を備えるものでもよい。
【００３５】
ＧＰＳ受信部３２は、ＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）又はＲＴＫ−ＧＰＳ（Real-Time Kinematic ＧＰＳ）などのＧＰＳ受信機能を備え、複数のＧＰＳ衛星２０からのＧＰＳ信号を所定時間（例えば１秒）毎に受信する。ＧＰＳ信号には、時刻情報、ＧＰＳ衛星２０の軌道情報及び測位情報などを含んでおり、制御部３３は、ＧＰＳ受信部３２で受信したＧＰＳ信号により、自車がどの範囲内に存在するかを示す領域情報（緯度、経度及び高度）を取得することができる。なお、ＧＰＳ受信部３２の精度及び受信電波の状況などに応じて自車の存在領域は変動する可能性がある。
【００３６】
記憶部３４は、通信部３１及びＧＰＳ受信部３２を通じて受信した情報を記憶する。受信して記憶する情報は、例えば、道路形状に関する道路形状情報、信号を受信した際の受信時点、その信号の送信時点を示す送信時点情報、及び光ビーコンなどの路側装置の位置情報（通信地点の位置情報）などである。また、記憶部３４は、予め方位特定装置の搭載位置の高さ情報及び地図情報などを記憶してある。
【００３７】
表示部３５は、ヘッドアップディスプレイ、カーナビゲーションシステム又は監視モニタなどの液晶表示パネルであり、運転者に対して、各種交通情報を表示することができる。例えば、交差点又は停止線までの距離、又は交差点を安全に走行できない場合の警告などを表示する。
【００３８】
操作部３６は、各種操作パネルを備え、運転者と車載機３０とのユーザインタフェースとして機能する。例えば、操作部３６は、運転者の操作により車載機３０の動作の開始又は停止の操作を受け付ける。
【００３９】
センサ部３７は、ジャイロセンサ３７１及び車速センサ３７２などの自立航法センサを備え、自立航法に必要な自立航法データを制御部３３に出力する。ジャイロセンサ３７１は、カーブした道路の走行時、又は交差点での右左折時に、自車に生じる旋回速度（角速度）を検出する。なお、車両が直線走行している場合には、ジャイロセンサ３７１はゼロ付近の値を出力する。車速センサ３７２は、自車の速度を検出する。車速センサは、例えば、車輪に設けられ、車輪の凹凸を検知する車輪速センサである。凹凸の周期は車輪に応じて１周当たり５０程度である。車輪速センサは、（タイヤの回転数）×（１周当たりの凹凸）に応じたパルスを出力する。なお、車輪速センサの場合、車輪の回転数に一対一の関係で対応する如何なるパラメータを検出するセンサにより代替されてもよく、例えば、トランスミッションの出力軸の回転数を検出するセンサにより代替されてもよい。
【００４０】
ナビゲーション部３８は、地図データベースなどを内蔵し、ＧＰＳ受信部３２からの情報及びセンサ部３７からの情報に基づいて、自車の走行履歴（例えば、時刻とともに記録された走行距離、走行方位、走行速度、及び加減速度など）を記憶している。
【００４１】
制御部３３は、ＧＰＳ受信部３２が受信したＧＰＳ信号により自車位置を測位する。制御部３３は、同時に３つのＧＰＳ衛星２０からのＧＰＳ信号を受信し解析することで二次元の測位（緯度及び経度）を行うことができ、同時に４つのＧＰＳ衛星２０からのＧＰＳ信号を受信し解析することで三次元の測位（緯度、経度及び高度）を行うことができる。３つの衛星との距離を求められれば、各衛星を中心とする球の交点を算出することにより自車の位置を決定できる。しかし、実際には車載機の時計に含まれる誤差をキャンセルするために、４つの衛星からの信号を用いて自車の位置を決定する。制御部３３は、ＧＰＳ衛星２０からＧＰＳ信号が送信された時刻とそのＧＰＳ信号を受信した時刻とから時間差を算出し、この時間差に光速度を乗じることでＧＰＳ衛星２０と車載機３０との距離（疑似距離）を求め、求めた距離に基づいて自車位置（緯度、経度及び高度）を測位する。ＧＰＳ信号は定期的にＧＰＳ衛星２０から送信されており、制御部３３は、ＧＰＳ受信部３２で所定時間（例えば１秒）毎にＧＰＳ信号を受信する都度、自車位置を測位する。
【００４２】
制御部３３は、測位した自車位置から方位を算出する。図２は、ＧＰＳ信号に基づく方位の算出方法を説明するための模式図である。図２は、異なる時刻に受信したＧＰＳ信号により、それぞれ地点Ｒ１（Ｘ１，Ｙ１）及び地点Ｒ２（Ｘ２，Ｙ２）を自車位置として測位した場合を示している。Ｘ１，Ｘ２及びＹ１，Ｙ２は、それぞれ緯度及び経度を表している。そして、地点Ｒ１及び地点Ｒ２を繋ぐ線分と、東西方向とがなす角度θは、（Ｘ１，Ｙ１）及び（Ｘ２，Ｙ２）に基づいて算出することができる。また、（Ｘ１，Ｙ１）及び（Ｘ２，Ｙ２）により、地点Ｒ１及び地点Ｒ２間の距離を算出できると共に、移動に要した時間（この場合、ＧＰＳ信号の受信間隔）を用いて車速を算出できる。これにより、車両がＲ１からＲ２に向かう際の進行方位及び車速を推定することができる。
【００４３】
なお、自車位置を測位する際にドップラーシフトをもとに測位するようにしてもよい。図３は、ドップラーシフトをもとに自車位置を測位する場合について説明するための図である。図では一つのＧＰＳ衛星のみ表示しているが、３つのＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信した場合について説明する。
【００４４】
ＧＰＳ衛星が送信する信号周波数をｆｓｎ（ｎ＝１，２，３）、車載機３０が受信する信号周波数をｆｒｎ（ｎ＝１，２，３）、車両の速度ベクトルをＶcar 、ＧＰＳ衛星の速度ベクトルをＶgpsｎ （ｎ＝１，２，３）とする。なお、Ｖcar は（Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ）、Ｖgpsｎ は（Ｖｘｎ，Ｖｙｘ，Ｖｚｎ）とする。この場合、車両のＧＰＳ衛星に対する相対的な速度ベクトルＶｎは（Ｖｘ−Ｖｘｎ、Ｖｙ−Ｖｙｘ、Ｖｚ−Ｖｚｎ）となる。また、車両のＧＰＳ衛星に対する相対速度Ｖｎの方向と、車両からＧＰＳ衛星に向かう方向とのなす角度をαｎ（ｎ＝１，２，３）とした場合、以下の式が成り立つ。
【００４５】
【数１】
【００４６】
前記式において、ｃは光速である。そして、車両からＧＰＳ衛星２０に向かう方向の単位ベクトルeを（eｘ，eｙ，eｚ）とした場合、式（１）は、以下の式となる。
【００４７】
【数２】
【００４８】
この結果、車両の速度ベクトルＶcar （Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ）以外は既知又はＧＰＳ衛星２０から受信するＧＰＳ信号により得られるため、３つ以上のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号の周波数を測定することができた場合に車両の速度と角度とを算出することができる。
【００４９】
また、制御部３３は、センサ部３７により出力された自立航法データに基づいて自立航法による測位を行う。制御部３３は、車速センサ３７２が検出した車速を用いて車両の走行距離をそれぞれ算出することができる。また、制御部３３は、ジャイロセンサ３７１が検出した角速度に基づいて、車両の旋回角度を算出し、車両の進行方向を推定することができる。そして、制御部３３は、ジャイロセンサ３７１及び車速センサ３７２、及び測位した自車位置等に基づいて測位を行う。
【００５０】
図４は、ジャイロセンサ３７１が検出する角度について説明するための模式図である。ジャイロセンサ３７１は、角速度を検出する。車両が進行方向に対して旋回した場合、制御部３３は、ジャイロセンサ３７１により検出された、旋回時に車両に生じた角速度を用いて旋回角度φを算出する。
【００５１】
図５は、実際の走行軌跡とＧＰＳ航法による測位結果とを示す模式図である。図６は、ＧＰＳ航法により算出した方位角度を説明するための模式図である。
【００５２】
図５の実線は、車両の実際の走行軌跡を表している。また、図５の黒丸は、制御部３３が、所定時間（例えば１秒）毎の時刻ｔｎ（ｎ＝０，１，２，３，，）において受信したＧＰＳ信号に基づいて測位した地点を示し、点線は測位した各地点から推定した走行軌跡を表している。上述した算出方法により、制御部３３は、ＧＰＳ航法による測位結果から、各地点の方位角度θ０，θ１，θ２，，，θｎ（ｎ＝０，１，２，３，，）を算出する。例えば、時刻ｔ１において算出した方位角度θ０は、４０［deg］ であり、時刻ｔ２において算出した方位角度θ０は、８７［deg］ が算出される。
【００５３】
制御部３３は、算出した方位角度θｎと、ジャイロセンサ３７１による検出結果から算出した旋回角度とに基づいてＧＰＳ航法による測位結果に対する信頼性を判定する。
【００５４】
図７は、信頼性を判定する際に用いる算出結果を説明するための模式図である。
【００５５】
制御部３３は、各時刻間の方位角度の変位量及び旋回角度を算出する。時刻ｔ０からｔ２の間に変化した角度の変化量Δθは、方位角度θ１及びθ０の差分により算出することができる。例えば、時刻ｔ１における方位角度θ０は４０［deg］ であり、時刻ｔ２における方位角度θ０は８７［deg］ であるため、変化量Δθは４７［deg］ となる。同時に、ジャイロセンサ３７１により、時刻ｔ０からｔ２の間の旋回角度φを算出する。そして、方位角度の変化量Δθと旋回角度φとの差分を算出する。なお、図７では、算出した結果の絶対値で示している。
【００５６】
制御部３３は、方位角度の変化量Δθと旋回角度φとの差分が閾値（例えば３［deg］ ）以下であれば、ＧＰＳ航法による測位結果に対して信頼性があると判定する。例えば、時刻ｔ０からｔ２の間において、方位角度の変化量Δθと旋回角度φとの差分は、３２［deg］ であり、閾値３［deg］ 以上である。この場合、制御部３３は、時刻ｔ０からｔ２の間に行ったＧＰＳ航法による測位結果には信頼性がない（低い）と判定する。一方、時刻ｔ２からｔ４の間において、方位角度の変化量Δθと旋回角度φとの差分は２［deg］ であり、閾値３［deg］ 以下である。この場合、制御部３３は、時刻ｔ２からｔ４の間に行ったＧＰＳ航法による測位結果には信頼性がある（高い）と判定する。
【００５７】
以上のように、ＧＰＳ航法による測位結果から算出した方位角度の変化量Δθの信頼性を、ジャイロセンサ３７１の検出結果に基づいて判定している。これは、ジャイロセンサ３７１が、周囲の状況に関係なく、短時間においては旋回角度を安定して測定できることを利用した方法である。すなわち、ＧＰＳ航法による方位角度の変化量Δθが、常に精度が高いと考えられるジャイロセンサ３７１による旋回角度φと略一致するならば、その時間においてはＧＰＳ航法による方位角度の精度も高かったと判断できる、との考えに基づいた信頼性の判定法である。
【００５８】
なお、車両が低速で走行している場合、測定する方位角度又は旋回角度の分散が大きくなるため、制御部３３は、車速が所定速度（例えば５［ｍ／ｓ］）以上の場合に、ＧＰＳ航法による測位結果に対する信頼性の判定を行う。また、制御部３３は、方位角度の変化量Δθと旋回角度φとの差分が閾値以下となる場合が所定回数（例えば５回）連続となった場合に、ＧＰＳ航法による測位結果に信頼性がある（高い）と判定してもよく、一度だけの判定で信頼性があると判定してもよい。一度偶然に信頼性があると判定される場合もあるため、所定回数（例えば５回）連続となった場合に信頼性がある（高い）と判定することで、判定結果に対する信頼性を高くすることができる。
【００５９】
信頼性がある（高い）と判定した場合、制御部３３は、ＧＰＳ信号に基づいて算出した方位角度に重みをおいて進行方位を特定する。また、信頼性がない（低い）と判定した場合、制御部３３は、ＧＰＳ信号により算出した方位角度に対するジャイロセンサ３７１の検出結果から算出した旋回角度の重み付けを大きくする。
【００６０】
図８は、自車位置を補正する際の制御部３３による測位結果を示す模式図である。
【００６１】
例えば、図８に示すように、ＧＰＳ信号を受信できず、ジャイロセンサ３７１などによる自立航法による測位のみで自車測位を行っている途中でＧＰＳ信号を受信できたとき、ＧＰＳ信号に基づいて算出した方位角度と、ジャイロセンサ３７１で検出した旋回角度とに基づいてＧＰＳ信号の信頼性を判定する。そして、信頼性があると判定した場合、ＧＰＳ信号に基づいて算出した方位角度に重みをおいて測位を行う。これにより、自律航法により誤差が蓄積している場合であっても、精度よく車両の進行方位を特定することができ、その結果、自車位置を適切な位置に補正することができる（図中斜線部）。
【００６２】
自車位置を特定した場合、ジャイロセンサ３７１は短時間において安定した旋回角度を測定できるため、所定期間内は、ジャイロセンサ３７１が検出した旋回角度のみを用いて車両の進行方位を特定するようにしてもよい。またこの場合、時間の経過と共に、ジャイロセンサ３７１で検出した旋回角度の重みを徐々に小さくしていくなどしてもよく、重み付けは適宜変更することができる。
【００６３】
なお、ＧＰＳ航法による測位結果に対する信頼性の判定、及び方位角度と旋回角度とに重み付けを行う際に、ＧＰＳ衛星２０の配置状態、受信できたＧＰＳ信号の数、各ＧＰＳ信号の強度、及び各ＧＰＳ信号の強度とノイズとの比（ＳＮ比）等のＧＰＳ衛星２０の情報を考慮するようにしてもよい。なお、受信できたＧＰＳ信号の数が多いほど、特に信号強度が基準値以上の信号を受信できたＧＰＳ衛星２０の数が多いほど、信号を受信できたＧＰＳ衛星２０の位置の散りばり具合が大きいほど（ＤＯＰが小さいほど）、又はＧＰＳ信号から算出した方位角度に相対的に大きな重み付けをし、車両の進行方位を特定する。これにより、精度良く車両の進行方位を特定することができる。
【００６４】
上述したＧＰＳ衛星２０の情報は、ＧＰＳ信号を受信することで取得される。例えば、時刻Ｔ１において受信したＧＰＳ信号を送信したＧＰＳ衛星２０の数が６で、ＳＮ比がそれぞれ４５［ｄＢ］、４８［ｄＢ］、３７［ｄＢ］、５０［ｄＢ］、４４［ｄＢ］、４６［ｄＢ］であった場合、各ＧＰＳ衛星２０をＳＮ比の閾値を基準に信頼性の判定に有効なＧＰＳ衛星が選択される。ＳＮ比が４０［ｄＢ］以上であれば有効とした場合、有効なＧＰＳ衛星の数は５となる。なお、有効なＧＰＳ衛星を選択する際に、ＳＮ比ではなくＧＰＳ信号の信号強度を用いてもよい。また、時刻Ｔ２において受信したＧＰＳ信号を送信したＧＰＳ衛星２０の数が８で、ＳＮ比がそれぞれ４３［ｄＢ］、４５［ｄＢ］、３０［ｄＢ］、５０［ｄＢ］、３８［ｄＢ］、４５［ｄＢ］、３７［ｄＢ］、３８［ｄＢ］であった場合、有効なＧＰＳ衛星の数は４となる。この場合において、時刻Ｔ１より時刻Ｔ２の方が、ＧＰＳ信号を受信できたＧＰＳ衛星２０の数は多いが、有効とされたＧＰＳ衛星２０の数は時刻Ｔ１の方が多い。
【００６５】
制御部３３は、有効なＧＰＳ衛星２０の数に基づいて、ＧＰＳ信号により算出した方位角度の重み付けを行う。例えば上述の例において、時刻Ｔ２より時刻Ｔ１における有効なＧＰＳ衛星２０の数は多い。従って、制御部３３は、時刻Ｔ１におけるＧＰＳ信号により算出した方位角度の重み付けを、時刻Ｔ２における重み付けよりも大きくする。このように、ＧＰＳ航法による測位結果に対する信頼性が高くなれば、車両の進行方位を特定する際に、ＧＰＳ信号により算出した方位角度の重み付けを大きくすることにより、精度よく車両の進行方位を特定することができる。
【００６６】
制御部３３は、ＤＯＰを用いて重み付けを行ってもよい。ＤＯＰは、ＧＰＳ衛星２０の配置による測位精度の低下率であり、大きくなるほど精度が低くなる（測位誤差が大きくなる）。従って、制御部３３は、ＧＰＳ衛星２０の配置状態に基づいてＤＯＰを算出し、ＤＯＰが大きくなるほど、ＧＰＳ信号により算出した方位角度の重み付けを小さくする。このように、ＧＰＳ航法による測位結果に対する信頼性が低くなれば、車両の進行方位を特定する際に、ＧＰＳ信号により算出した方位角度の重み付けを小さくすることにより、精度よく車両の進行方位を特定することができる。
【００６７】
次に、上述のように構成される車載機３０の動作について説明する。図９は、進行方位を特定する処理手順を示すフローチャートである。
【００６８】
制御部３３は、ＧＰＳ、光ビーコン又はナビゲーションシステムなどから自車が存在すると推定できる範囲を示す領域情報を取得し（Ｓ１０１）、自車位置を測位する（Ｓ１０２）。ＧＰＳ受信部３２がＧＰＳ衛星２０からＧＰＳ信号を受信できたか否かを判定する（Ｓ１０３）。ＧＰＳ信号を受信できた場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、制御部３３は、方位角度θｎを算出する（Ｓ１０４）。具体的には、制御部３３は、Ｓ１０３で受信したＧＰＳ信号により自車位置を算出し、その直前に受信したＧＰＳ信号により算出した自車位置との二点に基づき、方位角度θｎを算出する。なお、制御部３３は、二点の位置に基づいて方位角度θｎを算出せず、上述のように、制御部３３は、ドップラーシフトを用いてもよい。
【００６９】
ＧＰＳ信号を受信できなかった場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、制御部３３は、ジャイロセンサ３７１による検出結果から特定した車両の進行方位を採用する（Ｓ１１４）。その後、制御部３３は、処理をＳ１１３に移す。制御部３３は、ジャイロセンサ３７１による検出結果から車両の進行方位を常時算出している。そして、ＧＰＳ信号を受信できない場合には、制御部３３は、ジャイロセンサ３７１による検出結果から特定した進行方位を用いて測位する。
【００７０】
次に、制御部３３は、ＧＰＳ受信部３２がＧＰＳ衛星２０からＧＰＳ信号を受信できたか否かを判定する（Ｓ１０５）。ＧＰＳ信号を受信できなかった場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、制御部３３は、処理をＳ１１４に移す。
【００７１】
ＧＰＳ信号を受信できた場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、制御部３３は、方位角度θｎ＋１を算出する（Ｓ１０６）。ジャイロセンサ３７１による検出結果から車両の旋回角度φを算出する（Ｓ１０７）。制御部３３は、Ｓ１０４で算出した方位角度θｎと方位角度θｎ＋１とに基づいて、方位角度の変化量Δθを算出する（Ｓ１０８）。
【００７２】
制御部３３は、算出した変化量Δθと、旋回角度φとの差が閾値（３［deg］ ）以下であるか否かを判定する（Ｓ１０９）。算出した変化量Δθと、旋回角度φとの差が閾値（３［deg］ ）以下である場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、制御部３３は、信頼性があるか否かを判定する（Ｓ１１０）。例えば、制御部３３は、算出した変化量Δθと、旋回角度φとの差が閾値以下となる場合が所定回数（例えば５回）連続したときに信頼性があると判定する。信頼性があると判定した場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、制御部３３は、受信したＧＰＳ信号に基づいて算出した方位角度の重み付けを相対的に大きくして進行方位を特定する（Ｓ１１１）。信頼性がないと判定した場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、制御部３３は、ジャイロセンサ３７１による検出結果から算出した旋回角度φの重み付けを相対的に大きくして進行方位を特定する（Ｓ１１２）。
【００７３】
また、Ｓ１０９において算出した変化量Δθと、旋回角度φとの差が閾値（３［deg］ ）以下でない場合（Ｓ１０９：ＮＯ）、制御部３３は、ジャイロセンサ３７１による検出結果から算出した旋回角度φの重み付けを相対的に大きくして進行方位を特定する（Ｓ１１２）。
【００７４】
その後、制御部３３は、処理の終了指示の有無を判定し（Ｓ１１３）、終了指示がない場合（Ｓ１１３：ＮＯ）、Ｓ１０３以降の処理を続ける。終了指示がある場合（Ｓ１１３：ＹＥＳ）、制御部３３は、本処理を終了する。
【００７５】
なお、本実施の形態では、ＧＰＳ衛星２０から受信するＧＰＳ信号に基づいて自車位置及び方位角度を算出し、進行方位を特定する構成であったが、２台の送信機の信号の信頼性を判定し、信号それぞれの到達時間差により自車位置を特定し、二つの自車位置から車両の方位角度を算出することもできる。
【００７６】
図１０は、自車位置を特定する他の例を示す説明図である。送信機４０，５０は、例えば交差点に設置される信号機に設置される。送信機４０，５０は、例えば、ＶＨＦ／ＵＨＦ帯の周波数帯域の電波を車載機３０に対して送信する。なお、送信機４０，５０が使用する周波数帯域は、一例であって、ＶＨＦ／ＵＨＦ帯に限定されるものではなく、他の周波数帯域でもよい。例えば、自動車専用として割り当てられている５．８ＧＨｚ帯を使用してもよく、また、携帯電話、ＰＨＳ等で使用する周波数帯域を使用することも可能である。車両が停止線に向かって走行する場合、車載機３０は、送信機４０，５０から送信された信号を受信し、受信した信号の到達時間に基づいて自車位置を特定する。送信機４０，５０が繰り返し信号を送信することで、車載機３０は信号を受信する都度自車位置を特定することができる。
【００７７】
図１０において、道路上のある地点Ｐ１において、送信機４０及び送信機５０からの信号（測位用信号）を受信した場合、制御部３３は、それぞれの送信機４０及び送信機５０の信号の受信時点と送信時点との差により、信号が送信機４０及び送信機５０それぞれから車載機３０へ到達するまでの到達時間を算出する。この場合、信号の送信時点は、その信号に含まれる送信時点情報から取得することができる。制御部３３は、各信号の到達時間の差分である到達時間差を算出する。
【００７８】
自車から送信機４０までの距離と、自車から送信機５０までの距離との差は、信号の到達時間差ΔＴ１に光速を積算することで算出できる。すなわち、自車の位置は、送信機４０及び送信機５０の位置を焦点とする回転双曲面Ｗ１上であることがわかる。
【００７９】
一方、制御部３３は、送信機４０及び送信機５０から信号を受信した場合、自車両が走行する道路（リンク：交差点間の道路）の道路形状情報と車載機３０の高さ情報により、自車の仮想的な走行面を特定する。なお、道路が直線道路である場合には、走行面は平面であり、道路がカーブしている場合には、走行面は曲面となる。
【００８０】
制御部３３は、自車位置を回転双曲面Ｗ１と走行面と交わる交線として特定する。これにより、２台の送信機４０及び送信機５０からの信号を受信するだけで、自車位置を精度良く特定することが可能となる。
【００８１】
車両がさらに走行を続け、道路上の地点Ｐ２で送信機４０及び送信機５０から信号を受信したとすると、地点Ｐ１の場合と同様に、制御部３３は、信号の到達時間差ΔＴ２に光速を積算することにより、到達時間差ΔＴ２に対応する距離を算出し、送信機４０及び送信機５０の位置を焦点とし、算出した距離が等しくなる回転双曲面Ｗ２を特定する。
【００８２】
一方、制御部３３は、送信機４０及び送信機５０から信号を受信した場合、自車両が走行する道路の道路形状情報と車載機３０の高さ情報により、自車の仮想的な走行面を特定する。
【００８３】
制御部３３は、自車位置を回転双曲面Ｗ２と走行面と交わる交線として特定する。以降、同様の動作を繰り返すことにより、制御部３３は、送信機４０及び送信機５０から信号を受信する都度、自車位置を精度良く特定し続けることができる。
【００８４】
図１１は、２台の送信機を用いた場合の自車位置の特定方法の概念を示す説明図である。図１１の例では、２台の送信機からの信号の到達時間差が判明している場合の特定方法を示す。図１１に示すように、まず、自車位置は、送信機４０及び送信機５０の位置を焦点とし、送信機４０及び送信機５０から車載機３０までの各信号の到達時間差に光速を積算した距離が等しい回転双曲面Ｗ上に存在する。次に回転双曲面Ｗ上のどこに自車位置が存在するかを求める。
【００８５】
制御部３３は、自車両が走行する道路の道路形状情報と車載機３０の高さ情報とにより、自車の仮想的な走行面を特定し、自車位置を回転双曲面Ｗと走行面と交わる交線として特定する。これにより、２台の送信機４０及び送信機５０からの信号を受信するだけで、自車位置を精度良く特定することが可能となる。
【００８６】
以上説明したように、本発明にあっては、受信したＧＰＳ信号の信頼性を判定することで、進行方位を特定する際の精度を向上させることができる。信頼性がある（高い）場合に、ＧＰＳ信号に基づいて算出した方位角度の重み付けを相対的に大きくし進行方位を特定することで、より正確な測位を行うことができる。また、信頼性がない（低い）場合には、ジャイロセンサ３７１の検出結果から算出した旋回角度の重み付けを大きくし進行方位を特定することで、できる限り誤差の含んだ測位が行われないようにできる。
【００８７】
開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】実施の形態に係る車載機の構成を示すブロック図である。
【図２】ＧＰＳ信号に基づく方位の算出方法を説明するための模式図である。
【図３】ドップラーシフトをもとに自車位置を測位する場合について説明するための図である。
【図４】ジャイロセンサが検出する角度について説明するための模式図である。
【図５】実際の走行軌跡とＧＰＳ航法による測位結果とを示す模式図である。
【図６】ＧＰＳ航法により算出した方位角度を説明するための模式図である。
【図７】信頼性を判定する際に用いる算出結果を説明するための模式図である。
【図８】自車位置を補正する際の制御部による測位結果を示す模式図である。
【図９】進行方位を特定する処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】自車位置を特定する他の例を示す説明図である。
【図１１】２台の送信機を用いた場合の自車位置の特定方法の概念を示す説明図である。
【図１２】自立航法による測位結果の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
２０ ＧＰＳ衛星
３０ 車載機
３１ 通信部
３２ ＧＰＳ受信部
３３ 制御部
３４ 記憶部
３７ センサ部
３７１ ジャイロセンサ
３７２ 車速センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方位角度算出手段が算出した車両の方位角度に基づいて、車両の進行方位を特定する方位特定装置であって、
車両の旋回角度を検出する角度検出手段と、
前記第１方位角度算出手段が算出した方位角度の所定時間内における変化量を算出する第１算出手段と、
前記角度検出手段が検出した前記所定時間内における旋回角度を算出する第２算出手段と、
前記第１算出手段が算出した変化量及び第２算出手段が算出した旋回角度に基づいて、前記第１方位角度算出手段の算出結果に対する信頼性を判定する信頼性判定手段と、
該信頼性判定手段による信頼性の判定結果に応じて、前記第１方位角度算出手段が算出した方位角度及び前記角度検出手段が検出した旋回角度に基づいて、車両の進行方位を特定する特定手段と
を備えることを特徴とする方位特定装置。
【請求項２】
車速を検出する車速検出手段と、
該車速検出手段が検出した車速が所定速度以上であるか否かを判定する速度判定手段と
をさらに備え、
前記信頼性判定手段は、
前記速度判定手段が所定速度以上であると判定した場合に信頼性を判定する構成としてある
ことを特徴とする請求項１に記載の方位特定装置。
【請求項３】
過去の車両の進行方位を記憶する進行方位記憶手段と、
前記角度検出手段が検出した旋回角度と前記進行方位記憶手段に記憶した車両の進行方位とに基づいて車両の方位角度を算出する第２方位角度算出手段と
をさらに備え、
前記特定手段は、
前記第１方位角度算出手段及び第２方位角度算出手段の算出結果の少なくとも一方に重み付けをし、重み付けをした算出結果に基づいて車両の進行方位を特定する際に、
前記信頼性判定手段が判定した信頼性が高いほど、前記第１方位角度算出手段の算出結果に相対的に大きな重み付けをし、車両の進行方位を特定する構成としてある
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方位特定装置。
【請求項４】
前記特定手段は、
所定期間が経過するまで及び／又は所定角度を旋回するまで、前記第２方位角度算出手段の算出結果のみに基づいて車両の進行方位を特定する構成としてある
ことを特徴とする請求項３に記載の方位特定装置。
【請求項５】
人工衛星信号が人工衛星から送信されており、
前記人工衛星信号を異なるタイミングで受信する第１受信手段と、
該第１受信手段が異なるタイミングで受信した人工衛星信号それぞれに基づいて車両位置を検出する第１車両位置検出手段と
をさらに備え、
前記第１方位角度算出手段は、
前記第１車両位置検出手段が検出した各車両位置を用いて方位角度を算出する構成としてある
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載の方位特定装置。
【請求項６】
前記人工衛星は複数配置され、
前記第１受信手段は、
複数の人工衛星から人工衛星信号を受信する構成としてあり、
前記第１受信手段が受信した人工衛星信号に基づいて、人工衛星の配置状態、受信した人工衛星信号を送信した人工衛星の数、各人工衛星信号の強度、及び各人工衛星信号の強度とノイズとの比の少なくとも一つ以上の人工衛星状態情報を取得する状態情報取得手段
をさらに備え、
前記特定手段は、
前記状態情報取得手段が取得した人工衛星状態情報に基づいて、前記第１方位角度算出手段及び第２方位角度算出手段の算出結果に重み付けをし、車両の進行方位を特定する構成としてある
ことを特徴とする請求項５に記載の方位特定装置。
【請求項７】
異なる地点から送信された信号を受信する第２受信手段と、
該第２受信手段が受信した信号の到達時間及び到達時間差の少なくとも一方を取得する時間取得手段と、
前記第２受信手段が受信した信号及び前記時間取得手段が取得した到達時間及び到達時間差の少なくとも一方を用いて車両位置を検出する第２車両位置検出手段と
をさらに備え、
前記第１方位角度算出手段は、
前記第２車両位置検出手段が検出した車両位置を用いて方位角度を算出する構成としてある
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載の方位特定装置。
【請求項８】
複数の人工衛星又は異なる地点から信号が送信されており、
前記信号を受信する第３受信手段
をさらに備え、
前記第１方位角度算出手段は、
前記第３受信手段が受信する信号のドップラーシフトを用いて方位角度を算出する構成としてある
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載の方位特定装置。
【請求項９】
人工衛星が送信した人工衛星信号の周波数を取得する第１周波数取得手段と、
前記第１受信手段が受信した人工衛星信号の周波数を取得する第２周波数取得手段と、
前記第１受信手段が受信した人工衛星信号に基づいて、人工衛星の位置、人工衛星の速度、及び人工衛星の進行方位を取得する軌道情報取得手段と
をさらに備え、
前記第１方位角度算出手段は、
前記第１及び第２周波数取得手段が取得した周波数に基づいて前記人工衛星信号のドップラーシフトを算出し、
該ドップラーシフト、前記第１車両位置検出手段が検出した車両位置、及び、前記軌跡情報取得手段による取得結果を用いて方位角度を算出する構成としてある
ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の方位特定装置。
【請求項１０】
第１方位角度算出手段が算出した車両の方位角度に基づいて、方位特定装置で車両の進行方位を特定する方位特定方法であって、
角度検出手段で車両の旋回角度を検出するステップと、
前記第１方位角度算出手段が算出した方位角度の所定時間内における変化量を算出するステップと、
前記角度検出手段が検出した前記所定時間内における旋回角度を算出するステップと、
算出した変化量及び算出した旋回角度に基づいて、前記第１方位角度算出手段の算出結果に対する信頼性を判定するステップと、
信頼性の判定結果に応じて、前記第１方位角度算出手段が算出した方位角度及び前記角度検出手段が検出した旋回角度に基づいて、車両の進行方位を特定するステップと
を備えることを特徴とする方位特定方法。
【請求項１１】
車両の旋回角度が取得できるコンピュータに、算出させた車両の方位角度に基づいて、車両の進行方位を特定させるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータを、
算出した方位角度の所定時間内における変化量を算出する第１算出手段、
取得した前記所定時間内における旋回角度を算出する第２算出手段、
前記第１算出手段が算出した変化量及び第２算出手段が算出した旋回角度に基づいて、算出した車両の方位角度に対する信頼性を判定する信頼性判定手段、及び、
該信頼性判定手段による信頼性の判定結果に応じて、算出した車両の方位角度及び取得した旋回角度に基づいて、車両の進行方位を特定する特定手段
として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１】
第１方位角度算出手段が算出した車両の方位角度に基づいて、車両の進行方位を特定する方位特定装置であって、
車両の旋回角度を検出する角度検出手段と、
前記第１方位角度算出手段が算出した方位角度の所定時間内における変化量を算出する第１算出手段と、
前記角度検出手段が検出した前記所定時間内における旋回角度を算出する第２算出手段と、
前記第１算出手段が算出した変化量及び第２算出手段が算出した旋回角度に基づいて、前記第１方位角度算出手段の算出結果に対する信頼性を判定する信頼性判定手段と、
該信頼性判定手段による信頼性の判定結果に応じて、前記第１方位角度算出手段が算出した方位角度及び前記角度検出手段が検出した旋回角度に基づいて、車両の進行方位を特定する特定手段と
を備えることを特徴とする方位特定装置。
【請求項２】
車速を検出する車速検出手段と、
該車速検出手段が検出した車速が所定速度以上であるか否かを判定する速度判定手段と
をさらに備え、
前記信頼性判定手段は、
前記速度判定手段が所定速度以上であると判定した場合に信頼性を判定する構成としてある
ことを特徴とする請求項１に記載の方位特定装置。
【請求項３】
過去の車両の進行方位を記憶する進行方位記憶手段と、
前記角度検出手段が検出した旋回角度と前記進行方位記憶手段に記憶した車両の進行方位とに基づいて車両の方位角度を算出する第２方位角度算出手段と
をさらに備え、
前記特定手段は、
前記第１方位角度算出手段及び第２方位角度算出手段の算出結果の少なくとも一方に重み付けをし、重み付けをした算出結果に基づいて車両の進行方位を特定する際に、
前記信頼性判定手段が判定した信頼性が高いほど、前記第１方位角度算出手段の算出結果に相対的に大きな重み付けをし、車両の進行方位を特定する構成としてある
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方位特定装置。
【請求項４】
前記特定手段は、
所定期間が経過するまで及び／又は所定角度を旋回するまで、前記第２方位角度算出手段の算出結果のみに基づいて車両の進行方位を特定する構成としてある
ことを特徴とする請求項３に記載の方位特定装置。
【請求項５】
人工衛星信号が人工衛星から送信されており、
前記人工衛星信号を異なるタイミングで受信する第１受信手段と、
該第１受信手段が異なるタイミングで受信した人工衛星信号それぞれに基づいて車両位置を検出する第１車両位置検出手段と
をさらに備え、
前記第１方位角度算出手段は、
前記第１車両位置検出手段が検出した各車両位置を用いて方位角度を算出する構成としてある
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載の方位特定装置。
【請求項６】
前記人工衛星は複数配置され、
前記第１受信手段は、
複数の人工衛星から人工衛星信号を受信する構成としてあり、
前記第１受信手段が受信した人工衛星信号に基づいて、人工衛星の配置状態、受信した人工衛星信号を送信した人工衛星の数、各人工衛星信号の強度、及び各人工衛星信号の強度とノイズとの比の少なくとも一つ以上の人工衛星状態情報を取得する状態情報取得手段
をさらに備え、
前記特定手段は、
前記状態情報取得手段が取得した人工衛星状態情報に基づいて、前記第１方位角度算出手段及び第２方位角度算出手段の算出結果に重み付けをし、車両の進行方位を特定する構成としてある
ことを特徴とする請求項５に記載の方位特定装置。
【請求項７】
異なる地点から送信された信号を受信する第２受信手段と、
該第２受信手段が受信した信号の到達時間及び到達時間差の少なくとも一方を取得する時間取得手段と、
前記第２受信手段が受信した信号及び前記時間取得手段が取得した到達時間及び到達時間差の少なくとも一方を用いて車両位置を検出する第２車両位置検出手段と
をさらに備え、
前記第１方位角度算出手段は、
前記第２車両位置検出手段が検出した車両位置を用いて方位角度を算出する構成としてある
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載の方位特定装置。
【請求項８】
複数の人工衛星又は異なる地点から信号が送信されており、
前記信号を受信する第３受信手段
をさらに備え、
前記第１方位角度算出手段は、
前記第３受信手段が受信する信号のドップラーシフトを用いて方位角度を算出する構成としてある
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載の方位特定装置。
【請求項９】
人工衛星が送信した人工衛星信号の周波数を取得する第１周波数取得手段と、
前記第１受信手段が受信した人工衛星信号の周波数を取得する第２周波数取得手段と、
前記第１受信手段が受信した人工衛星信号に基づいて、人工衛星の位置、人工衛星の速度、及び人工衛星の進行方位を取得する軌道情報取得手段と
をさらに備え、
前記第１方位角度算出手段は、
前記第１及び第２周波数取得手段が取得した周波数に基づいて前記人工衛星信号のドップラーシフトを算出し、
該ドップラーシフト、前記第１車両位置検出手段が検出した車両位置、及び、前記軌跡情報取得手段による取得結果を用いて方位角度を算出する構成としてある
ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の方位特定装置。
【請求項１０】
第１方位角度算出手段が算出した車両の方位角度に基づいて、方位特定装置で車両の進行方位を特定する方位特定方法であって、
角度検出手段で車両の旋回角度を検出するステップと、
前記第１方位角度算出手段が算出した方位角度の所定時間内における変化量を算出するステップと、
前記角度検出手段が検出した前記所定時間内における旋回角度を算出するステップと、
算出した変化量及び算出した旋回角度に基づいて、前記第１方位角度算出手段の算出結果に対する信頼性を判定するステップと、
信頼性の判定結果に応じて、前記第１方位角度算出手段が算出した方位角度及び前記角度検出手段が検出した旋回角度に基づいて、車両の進行方位を特定するステップと
を備えることを特徴とする方位特定方法。
【請求項１１】
車両の旋回角度が取得できるコンピュータに、算出させた車両の方位角度に基づいて、車両の進行方位を特定させるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータを、
算出した方位角度の所定時間内における変化量を算出する第１算出手段、
取得した前記所定時間内における旋回角度を算出する第２算出手段、
前記第１算出手段が算出した変化量及び第２算出手段が算出した旋回角度に基づいて、算出した車両の方位角度に対する信頼性を判定する信頼性判定手段、及び、
該信頼性判定手段による信頼性の判定結果に応じて、算出した車両の方位角度及び取得した旋回角度に基づいて、車両の進行方位を特定する特定手段
として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【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２００９−２５０８９５（Ｐ２００９−２５０８９５Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０１７１９（Ｐ２００８−１０１７１９）
【出願日】平成２０年４月９日（２００８．４．９）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月９日（２００８．４．９）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]