標高検出装置および自車位置判定装置
【課題】自車両が走行している地点の標高を高精度に検出することができ、ひいては、自車位置の判定精度を向上させることができる「標高検出装置および自車位置判定装置」を提供すること。
【解決手段】自車両が地表面上を走行している第１の区間では、標高データの取得によって自車両が走行している地表面上の地点の標高を検出し、自車両が立体構造物上を走行している第２の区間では、垂直方向移動量検出手段９によって検出された第２の区間の直前の地表面からの自車両の垂直方向の移動量を、補正用データを用いて補正し、補正後の垂直方向の移動量を当該直前の地表面の標高に加算することによって、当該立体構造物上の地点の標高を検出すること。
【解決手段】自車両が地表面上を走行している第１の区間では、標高データの取得によって自車両が走行している地表面上の地点の標高を検出し、自車両が立体構造物上を走行している第２の区間では、垂直方向移動量検出手段９によって検出された第２の区間の直前の地表面からの自車両の垂直方向の移動量を、補正用データを用いて補正し、補正後の垂直方向の移動量を当該直前の地表面の標高に加算することによって、当該立体構造物上の地点の標高を検出すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標高検出装置および自車位置判定装置に係り、特に、自車両が走行している地点の標高を検出するのに好適な標高検出装置および自車位置判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車載用ナビゲーション装置においては、主としてＧＰＳ（Global Positioning System）によって、緯度、経度および標高からなる自車両が走行している地点の三次元位置を測位し、測位結果に基づいて、自車両が地図データ上のどの道路を走行中であるかを判定し、必要があれば自車位置を地図データ上の該当する道路上の位置に補正するマップマッチングを行うようになっていた。
【０００３】
ところで、ＧＰＳを用いた三次元位置の測位は、垂直（高さ）方向の精度が水平方向の精度よりも低く、１０ｍの単位で誤差が生じる場合があったため、例えば、自車両が二階建て道路における下階の道路を通る場合に、誤って上階の道路にマッチングされてしまうといった不具合があった。
【０００４】
そこで、自車両が走行している地点の標高を高精度に検出して自車位置の判定精度を向上させる観点から、これまでにも、例えば、自車両が第１の地点から第２の地点に移動する場合における第２の地点の標高を検出する方法として、第１の地点の標高を基準として、第１の地点から第２の地点までの自車両の垂直方向の移動量を、加速度センサを用いて累積的に検出し、検出結果を第１の地点の標高に加算することによって第２の地点の標高を検出することが行われていた。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２８７６６５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、前述した加速度センサを用いて第２の地点の標高を検出する方法であっても、基準となる第１の地点の標高自体が、垂直方向の精度が低いＧＰＳ等によって検出されたものであったため、第２の地点における標高を高精度に検出することは非常に困難であった。
【０００７】
また、加速度センサ自体にも、外乱による影響や、個々の性能のばらつきや誤差などの正確な垂直方向の移動量の検出を妨げる阻害要因が存在していたため、理論通りに自車両の加速度の垂直成分に対する積分を計算したとしても、必ずしも垂直方向の移動量を正確に検出することはできなかった。
【０００８】
したがって、自車両が走行している地点の標高を高精度に検出することによって自車位置の判定精度を向上させるといった懸案事項については、未だに有効な解決策が提案されていないのが実情であった。
【０００９】
そこで、本発明は、このような点に鑑みなされたものであり、自車両が走行している地点の標高を高精度に検出することができ、ひいては、自車位置の判定精度を向上させることができる標高検出装置および自車位置判定装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述した目的を達成するため、本発明に係る標高検出装置は、自車両が走行している地点の標高を検出する標高検出装置であって、前記自車両の二次元位置を検出する二次元位置検出手段と、前記自車両の垂直方向の移動量を検出する垂直方向移動量検出手段と、地表面を所定の緯度範囲および所定の経度範囲ごとに分割してなる複数個のメッシュごとに、地表面の標高を示す標高データを管理する標高データ管理手段と、前記メッシュごとに、前記自車両が走行可能な立体構造物の有無を示す立体構造物有無データを管理する立体構造物有無データ管理手段と、前記二次元位置検出手段によって検出された前記二次元位置およびこの二次元位置に対応するメッシュについての前記立体構造物有無データを用いて、前記自車両が地表面上を走行しているかまたは前記立体構造物上を走行しているかを判定する判定手段と、この判定手段によって前記自車両が地表面上を走行していると判定される第１の区間において、前記標高データ管理手段から前記自車両の二次元位置に対応するメッシュについての標高データを取得することにより、前記自車両が走行している地表面上の地点の標高を検出する第１の標高検出手段と、前記第１の区間において、前記第１の標高検出手段によって検出される標高についての前記二次元位置の変化にともなう推移と、前記垂直方向移動量検出手段の検出結果についての前記二次元位置の変化にともなう推移とを比較し、比較結果に基づいて、前記第１の区間の直後の前記判定手段によって前記自車両が前記立体構造物上を走行していると判定される第２の区間における前記垂直方向移動量検出手段の検出結果を補正するための補正用データを生成する補正用データ生成手段と、前記第２の区間において、前記垂直方向移動量検出手段によって検出される前記第２の区間の直前の地表面からの前記第２の区間における前記自車両の垂直方向の移動量を、前記補正用データを用いて補正し、補正後の自車両の垂直方向の移動量を、前記第２の区間の直前の地表面についての前記第１の標高検出手段によって検出された標高に加算することにより、前記自車両が走行している立体構造物上の地点の標高を検出する第２の標高検出手段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
そして、このような構成によれば、自車両が地表面上を走行している第１の区間においては、標高データの取得によって自車両が走行している地表面上の地点の標高を検出することが可能となり、自車両が立体構造物上を走行している第２の区間においては、垂直方向移動量検出手段によって検出された第２の区間の直前の地表面からの自車両の垂直方向の移動量を、補正用データを用いて補正し、補正後の垂直方向の移動量を当該直前の地表面の標高に加算することによって、自車両が走行している立体構造物上の地点の標高を検出することが可能となる。
【００１２】
また、本発明に係る他の標高検出装置は、前記垂直方向移動量検出手段が、加速度センサを有することを特徴としている。
【００１３】
そして、このような構成によれば、加速度センサの検出結果である自車両の加速度の垂直成分を二回積分することによって、自車両の垂直方向の移動量を簡便に検出することが可能となる。
【００１４】
さらに、本発明に係る他の標高検出装置は、前記二次元位置検出手段が、ＧＰＳを有することを特徴としている。
【００１５】
そして、このような構成によれば、自車両の二次元位置を水平方向の精度に優れたＧＰＳによって簡便かつ適切に検出することが可能となる。
【００１６】
さらにまた、本発明に係る自車位置判定装置は、前述した標高検出装置を有し、前記標高検出装置における前記二次元位置検出手段の検出結果と前記第１または第２の標高検出手段の検出結果とからなる前記自車両の三次元位置を取得し、取得された前記三次元位置に基づいて、地図データ上の自車位置を判定するように形成されていることを特徴としている。
【００１７】
そして、このような構成によれば、自車両が地表面上を走行している第１の区間においては、標高データの取得によって自車両が走行している地表面上の地点の標高を検出し、この検出された標高と自車両の二次元位置とからなる自車両の三次元位置に基づいて、自車両が地表面上を走行していると判定することが可能となる。また、自車両が立体構造物上を走行している第２の区間においては、第２の区間の直前の地表面の標高に、垂直方向移動量検出手段によって検出された当該地表面からの自車両の垂直方向の移動量を、補正用データを用いて補正した上で加算することによって、自車両が走行している立体構造物上の地点の標高を検出し、この検出された標高と自車両の二次元位置とからなる自車両の三次元位置に基づいて、自車両が立体構造物上を走行していると判定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る標高検出装置によれば、自車両が走行している地点の標高を高精度に検出することができ、ひいては、自車位置の判定精度を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明に係る他の標高検出装置によれば、加速度センサの検出結果である自車両の加速度の垂直成分を二回積分することによって、自車両の垂直方向の移動量を簡便に検出することができる結果、自車両が走行している地点の標高を簡便に検出することができる。
【００２０】
さらに、本発明に係る他の標高検出装置によれば、自車両の二次元位置を水平方向の精度に優れたＧＰＳによって簡便かつ適切に検出することができる結果、自車両が走行している地点の標高を簡便かつ高精度に検出することができる。
【００２１】
さらにまた、本発明に係る自車位置判定装置によれば、自車両が走行している地点の標高を高精度に検出することによって自車位置の判定精度を向上させることができ、ひいては、自車両を適切にルート案内することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る標高検出装置および自車位置判定装置の実施形態について、図１乃至図８を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る標高検出装置および自車位置判定装置が搭載された車載用ナビゲーション装置１を示したものである。
【００２４】
本実施形態における車載用ナビゲーション装置１は、自車位置判定装置２と、この自車位置判定装置２に内蔵された標高検出装置３とを有している。
【００２５】
標高検出装置３は、ＧＰＳレシーバ５を有しており、このＧＰＳレシーバ５は、図示しないＧＰＳ衛星から、軌道および時刻に関する情報（以下、ＧＰＳ情報と称する）を受信するようになっている。
【００２６】
ＧＰＳレシーバ５には、このＧＰＳレシーバ５とともに二次元位置検出手段を構成する二次元位置検出部６が接続されており、この二次元位置検出部６には、ＧＰＳレシーバ５が受信したＧＰＳ情報が入力されるようになっている。
【００２７】
そして、二次元位置検出部６は、入力されたＧＰＳ情報に基づいて、自車両が走行している地点の二次元位置を、経度および緯度によって表される絶対座標として検出するようになっている。なお、二次元位置検出部６は、必要に応じて、ジャイロセンサ等の図示しない自律航法センサの検出結果に基づいて、二次元位置を相対位置として検出するようにしてもよい。
【００２８】
標高検出装置３は、加速度センサ７を有しており、この加速度センサ７は、自車両の加速度を検出するようになっている。加速度センサ７は、例えば、圧電素子型の３軸加速度センサであってもよい。
【００２９】
加速度センサ７には、この加速度センサ７とともに垂直方向移動量検出手段を構成する垂直方向移動量演算部９が接続されており、この垂直方向移動量演算部９には、加速度センサ７の検出結果が入力されるようになっている。
【００３０】
そして、垂直方向移動量演算部９は、入力された加速度センサ７の検出結果から、自車両の加速度における垂直方向成分を取り出し、この垂直方向成分の加速度に対する積分を行うことによって、自車両の垂直方向の移動量（以下、垂直移動量と略称する）を検出するようになっている。
【００３１】
さらに、本実施形態において、標高検出装置３は、標高データ管理手段および立体構造物有無データ管理手段として機能する記憶装置１０を有しており、この記憶装置１０には、地表面の標高を示す標高データおよび自車両が走行可能な立体構造物の有無を示す立体構造物有無データのデータベース（以下、標高・立体構造物有無ＤＢ１１と称する）が記憶されている。
【００３２】
図２に示すように、標高・立体構造物有無ＤＢ１１には、標高データが、複数個のメッシュ１２ごとに管理された状態として格納されている。なお、本実施形態におけるメッシュ１２は、地表面を所定の緯度範囲および所定の経度範囲ごとに分割することによって形成されてなる前記所定の緯度範囲および前記所定の経度範囲によって囲まれた矩形領域とされており、このメッシュ１２は、標高データおよび後述する立体構造物有無データの管理単位とされている。
【００３３】
図２は、１個のメッシュ１２に、図２において「５ｍ」、「１０ｍ」等の文字で表された１個の標高データが割り当てられた状態として格納されていること、換言すれば、各メッシュ１２に割り当てられている標高データが、各メッシュ１２のそれぞれに対応する地表面の標高であることを示している。
【００３４】
なお、前記所定の緯度範囲および前記所定の経度範囲は、それぞれ、例えば、５〜１０ｍに相当する緯度範囲および経度範囲であってもよい。
【００３５】
さらに、標高・立体構造物有無ＤＢ１１には、立体構造物有無データが、メッシュ１２ごとに管理された状態として格納されている。なお、図２は、１つのメッシュ１２に、図２において「有」または「無」の文字で表された１つの立体構造物有無データが割り当てられた状態として格納されていること、換言すれば、各メッシュ１２に割り当てられている立体構造物有無データが、各メッシュ１２に対応する地表面の上方または下方に自車両が走行することが可能な立体構造物が存在することの有無を示す情報であることを示している。自車両が走行可能な立体構造物としては、二階建て道路、橋梁、自走式の立体駐車場および自走式の地下駐車場等が挙げられる。
【００３６】
二次元位置検出部６および記憶装置１０には、判定手段としての走行場所判定部１４が接続されている。この走行場所判定部１４は、二次元位置検出部６によって検出された二次元位置（以下、検出二次元位置と称する）および標高・立体構造物有無ＤＢ１１に格納された検出二次元位置に対応するメッシュ１２についての立体構造物有無データを用いることにより、現在車両が地表面上を走行しているかまたは立体構造物上を走行しているかを判定するようになっている。
【００３７】
二次元位置判定部６、走行場所判定部１４および記憶装置１０には、第１の標高検出手段としての第１標高検出部１５が接続されている。この第１標高検出部１５は、走行場所判定部１４によって自車両が地表面上を走行していると判定されている第１の区間（以下、地表面走行区間と称する）においては、標高・立体構造物有無ＤＢ１１から検出二次元位置に対応するメッシュ１２についての標高データを取得することによって、自車両が走行している地表面上の地点の標高を検出するようになっている。
【００３８】
二次元位置検出部６、垂直方向移動量演算部９、走行場所判定部１４および第１標高検出部１５には、補正用データ生成手段としての補正用データ生成部１６が接続されている。
【００３９】
この補正用データ生成部１６は、地表面走行区間において、第１標高検出部１５によって検出される標高についての検出二次元位置の変化にともなう推移と、垂直方向移動量検出手段の検出結果としての垂直方向移動量演算部９の演算結果（垂直移動量）についての検出二次元位置の変化にともなう推移とを比較するようになっている。
【００４０】
そして、補正用データ生成部１６は、その比較結果に基づいて、地表面走行区間の直後の走行場所判定部１４によって自車両が立体構造物上を走行していると判定される第２の区間（以下、立体構造物走行区間と称する）における垂直方向移動量演算部９の演算結果を補正するための補正用データを生成するようになっている。
【００４１】
二次元位置検出部６、垂直方向移動量演算部９、走行場所判定部１４、第１標高検出部１５および補正用データ生成部１６には、第２の標高検出手段としての第２標高検出部１８が接続されている。
【００４２】
この第２標高検出部１８は、地表面走行区間の直後の立体構造物走行区間において、自車両が走行している立体構造物上の地点の標高を検出するようになっている。
【００４３】
この立体構造物上の地点の標高の検出に際して、第２標高検出部１８は、まず、立体構造物走行区間において垂直方向移動量演算部９が演算した立体構造物走行区間の直前の地表面すなわち地表面走行区間における立体構造物走行区間に隣接する地表面からの立体構造物走行区間における垂直移動量を、補正用データ生成部１６によって生成された補正用データを用いて補正するようになっている。
【００４４】
そして、第２標高検出部１８は、補正後の垂直移動量（以下、補正後垂直移動量と称する）を、当該立体構造物走行区間の直前の地表面についての第１標高検出部１５によって検出された標高に加算することによって、自車両が走行している立体構造物上の地点の標高を検出するようになっている。
【００４５】
このような構成を有する標高検出装置３は、さらに、二次元位置検出部６、第１標高検出部１５、第２標高検出部１８および記憶装置１０に接続された自車位置判定部１９と、記憶装置１０に記憶された地図データベース（以下、地図ＤＢ２０と称する）とによって、前述した自車位置判定装置２を構成している。
【００４６】
自車位置判定部１９は、二次元位置検出部６の検出結果と第１標高検出部１５または第２標高検出部１８の検出結果とからなる自車両の三次元位置を取得し、取得された三次元位置に基づいて、地図データ上の三次元の自車位置を判定するようになっている。この自車位置の判定の際に、自車位置判定部１９は、地図ＤＢ２０に格納された地図データを用いてマップマッチングを行うようになっている。
【００４７】
なお、地図ＤＢ２０内の地図データは、道路の標高を含めた道路の三次元位置データを有するものであってもよい。そのようにすれば、二次元位置検出部６の検出結果と第１標高検出部１５または第２標高検出部１８の検出結果とからなる自車両の三次元位置と、地図ＤＢ２０内の道路の三次元位置データとを比較することによって、マップマッチングを更に高精度に行うことが可能となる。
【００４８】
したがって、本実施形態によれば、地表面走行区間においては、標高データの取得によって自車両が走行している地表面上の地点の標高を検出し、この検出された標高と地表面走行区間における検出二次元位置とからなる自車両の三次元位置に基づいて、自車両が地表面上を走行していると判定することができ、地図データにおける地表面上の道路に自車位置をマッチングさせることができる。
【００４９】
また、立体構造物走行区間においては、立体構造物走行区間の直前の地表面の標高に、立体構造物走行区間において垂直方向移動量演算部９が演算した当該直前の地表面からの垂直移動量を、補正用データを用いて補正した上で加算することによって、自車両が走行している立体構造物上の地点の標高を検出することができる。
【００５０】
そして、この検出された標高と立体構造物走行区間における検出二次元位置とからなる自車両の三次元位置に基づいて、自車両が立体構造物上を走行していると判定することができ、地図データにおける立体構造物上の道路に自車位置をマッチングさせることができる。なお、立体構造物上の道路のデータが地図データにない場合であっても、自車位置が地表面上の道路にミスマッチングしてしまうことは防止することができる。
【００５１】
上記構成の他にも、自車位置判定装置２における自車位置判定部１９には、自車位置描画部２２が接続されており、この自車位置描画部２２には、ディスプレイ２４が接続されている。
【００５２】
自車位置描画部２２は、自車位置判定部１９の判定結果に基づいて、ルート案内等の際に、ディスプレイ６に描画される自車位置周辺の地図上に、自車位置を示すマークを重ねて描画するようになっている。
【００５３】
次に、本実施形態の作用について図３乃至図８を参照して説明する。
【００５４】
本実施形態においては、図３に示すように、自車両２７が地表面走行区間を走行している場合には、走行場所判定部１４が、検出二次元位置に対応する標高・立体構造物有無ＤＢ１１内のメッシュ１２についての立体構造物有無データが、立体構造物が存在しないことを示すデータであることに基づいて、自車両２７が地表面上を走行していると判定する。
【００５５】
このとき、第１標高検出部１５は、検出二次元位置に対応するメッシュ１２についての標高データを取得することによって、自車両２７が走行している地表面上の地点の標高を検出する。なお、図３における自車両２７が走行している地表面上の地点の標高は、５ｍとなっている。
【００５６】
このような地表面走行区間において、補正用データ生成部１６は、第１標高検出部１５によって検出される標高についての検出二次元位置の変化にともなう推移と、垂直方向移動量演算部９の演算結果についての検出二次元位置の変化にともなう推移とを比較する。
【００５７】
ここで、この推移の比較の具体的な例としては、次のような方法を挙げることができる。
【００５８】
すなわち、補正用データ生成部１６は、まず、図４（ａ）に示すように、自車両２７が、１個のメッシュ１２と、その直後のメッシュ１２との境界１２ａに対応する地点を通過するタイミングで、前記１個のメッシュ１２についての標高データを取得して、この１個のメッシュ１２に対応する地点（以下、第１の地点と称する）の標高（図４（ａ）における５ｍ）を記録する。また、このとき、補正用データ生成部１６は、垂直方向移動量演算部９に、垂直移動量すなわち自車両２７の加速度の垂直成分の積分値を０クリアさせる。
【００５９】
そして、この直後に、補正用データ生成部１６は、垂直方向移動量演算部９に、垂直移動量の演算を再開させる。
【００６０】
次いで、図４（ｂ）に示すように、補正用データ生成部１６は、自車両２７が前記１個のメッシュ１２の後の他のメッシュ１２に対応する地点（以下、第２の地点と称する）に到達した際に、第２の地点の標高を、当該第２の地点に対応するメッシュ１２についての標高データ（図４（ｂ）における２０ｍ）に基づいて取得する。
【００６１】
なお、前記他のメッシュ１２は、前記１個のメッシュ１２の直後のメッシュ１２であってもよいし、図４（ｂ）のように前記１個のメッシュ１２に対して数個分のメッシュ１２を隔てたメッシュ１２であってもよい。
【００６２】
そして、補正用データ生成部１６は、第２の地点の標高と、第１の地点の標高との差分をとることによって、自車両２７の実際の垂直移動量を算出する。
【００６３】
また、このとき、補正用データ生成部１６は、垂直方向移動量演算部９から、第１の地点から第２の地点までの垂直移動量の演算結果を取得する。
【００６４】
そして、補正用データ生成部１６は、標高データに基づいて算出された自車両２７の実際の垂直移動量と、垂直方向移動量演算部９によって演算された垂直移動量との差分をとる。
【００６５】
補正用データ生成部１６は、このような動作を地表面走行区間において繰り返すことによって、第１標高検出部１５によって検出される標高についての検出二次元位置の変化にともなう推移と、垂直方向移動量演算部９の演算結果についての検出二次元位置の変化にともなう推移との比較を行う。
【００６６】
なお、前記推移の比較は、必ずしも図４に示した垂直移動量のみに基づいて行うものに限る必要はなく、例えば、自車両２７の所定の水平移動距離当たりの垂直移動量である傾きを求め、この傾きの検出二次元位置にともなう変化が、標高データに基づいて算出された実際の垂直移動量を用いる場合と、垂直方向移動量演算部９の演算結果を用いる場合とでどのように異なるかに基づいて行うようにしてもよい。
【００６７】
このような推移の比較を行った上で、補正用データ生成部１６は、比較結果に基づいて、地表面走行区間の直後の立体構造物走行区間における垂直方向移動量演算部９の演算結果を補正するための補正用データを生成する。
【００６８】
例えば、図５に示すように、前述した推移の比較により、垂直方向移動量演算部９の演算結果が、検出二次元位置の変化すなわち水平移動距離の増加にともなって漸次実際の垂直移動量よりも大きくなることが判明した場合には、補正用データ生成部１６は、垂直方向移動量演算部９によって演算される垂直移動量の値を、水平移動距離の増加にともなってより減少する方向に補正する補正用データを生成する。なお、垂直方向移動量演算部９の演算結果の推移は、加速度センサ７の特性を反映している。
【００６９】
また、図６に示すように、前述した推移の比較において、垂直方向移動量演算部９の演算結果が、路面の傾斜が急激に変化する際に実際の垂直移動量よりも大きくなることが判明した場合には、補正用データ生成部１６は、垂直方向移動量演算部９によって演算される垂直移動量の値を、路面の傾斜が急激に変化する際に減少する方向に補正する補正用データを生成する。
【００７０】
さらに、図７に示すように、前述した推移の比較において、垂直方向移動量演算部９の演算結果が、水平な路面において実際の垂直移動量よりも大きくなることが判明した場合には、補正用データ生成部１６は、垂直方向移動量演算部９によって演算される垂直移動量の値を、水平な路面を走行する際に減少する方向に補正する補正用データを生成する。
【００７１】
次いで、図８に示すように、自車両２７が、地表面走行区間の直後の立体構造物走行区間に移行すると、第２標高検出部１８は、垂直方向移動量演算部９が演算した立体構造物走行区間の直前の地表面（地表面走行区間のもの）からの立体構造物走行区間における垂直移動量を、補正用データ生成部１６によって生成された補正用データを用いて補正する。
【００７２】
次いで、第２標高検出部１８は、この垂直移動量の補正によって生成された補正後垂直移動量を、立体構造物走行区間の直前の地表面についての第１標高検出部１５によって検出された標高に加算することによって、自車両２７が走行している立体構造物上の地点の標高を検出する。
【００７３】
ここで、図８に示すように、補正後移動量の推移は、立体構造物走行区間の直前の地表面からの実際の垂直移動量の推移とほぼ一致している。すなわち、第２標高検出部１８によって検出される標高は、自車両２７が走行している地点の標高を正確に示したものとなっている。
【００７４】
なお、図８においては、立体構造物走行区間の直前の地表面の標高が５ｍであり、補正後垂直移動量が３０ｍであるため、第２標高検出部１８によって検出される立体構造物上の地点の標高は、３５ｍとなる。
【００７５】
次いで、自車位置判定部１９は、二次元位置検出部６の検出結果と第２標高検出部１８の検出結果とからなる自車両の三次元位置を取得し、取得された三次元位置に基づいて、地図データ上の三次元の自車位置を判定する。
【００７６】
このとき、第２標高検出部１８によって自車両２７が走行している立体構造物上の地点の標高が高精度に検出されているため、自車位置判定部１９は、自車位置を、立体構造物上の道路に確実にマッチングさせることができる。
【００７７】
以上述べたように、本実施形態によれば、地表面走行区間においては、標高データの取得によって自車両が走行している地表面上の地点の標高を検出することが可能となる。また、立体構造物走行区間においては、垂直方向移動量演算部９によって演算された立体構造物走行区間の直前の地表面からの垂直移動量を、補正用データを用いて補正し、補正後垂直移動量を当該直前の地表面の標高に加算することによって、自車両が走行している立体構造物上の地点の標高を検出することが可能となる。
【００７８】
この結果、自車両が走行している地点の標高を高精度に検出することができ、ひいては、自車位置の判定精度を向上させることができる。
【００７９】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係る標高検出装置および自車位置判定装置の実施形態を示すブロック図
【図２】本発明に係る標高検出装置および自車位置判定装置の実施形態において、標高データおよび立体構造物有無データの管理状態を模式的に示す説明図
【図３】本発明に係る標高検出装置および自車位置判定装置の実施形態において、自車両の地表面走行区間の走行状態を示す説明図
【図４】本発明に係る標高検出装置および自車位置判定装置の実施形態において、第１標高検出部によって検出される標高についての検出二次元位置の変化にともなう推移と、垂直方向移動量演算部の演算結果についての検出二次元位置の変化にともなう推移との比較方法の一例を示す説明図
【図５】本発明に係る標高検出装置および自車位置判定装置の実施形態において、垂直方向移動量演算部の演算結果についての推移の一例を示す説明図
【図６】本発明に係る標高検出装置および自車位置判定装置の実施形態において、図５とは異なる垂直方向移動量演算部の演算結果についての推移の一例を示す説明図
【図７】本発明に係る標高検出装置および自車位置判定装置の実施形態において、図５および図６とは異なる垂直方向移動量演算部の演算結果についての推移の一例を示す説明図
【図８】本発明に係る標高検出装置および自車位置判定装置の実施形態において、補正後垂直移動量の推移を示す説明図
【符号の説明】
【００８１】
２ 自車位置判定装置
３ 標高検出装置
５ ＧＰＳレシーバ
６ 二次元位置検出部
７ 加速度センサ
９ 垂直方向移動量演算部
１０ 記憶装置
１１ 標高・立体構造物有無ＤＢ
１２ メッシュ
１４ 走行場所判定部
１５ 第１標高検出部
１６ 補正用データ生成部
１８ 第２標高検出部
１９ 自車位置判定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標高検出装置および自車位置判定装置に係り、特に、自車両が走行している地点の標高を検出するのに好適な標高検出装置および自車位置判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車載用ナビゲーション装置においては、主としてＧＰＳ（Global Positioning System）によって、緯度、経度および標高からなる自車両が走行している地点の三次元位置を測位し、測位結果に基づいて、自車両が地図データ上のどの道路を走行中であるかを判定し、必要があれば自車位置を地図データ上の該当する道路上の位置に補正するマップマッチングを行うようになっていた。
【０００３】
ところで、ＧＰＳを用いた三次元位置の測位は、垂直（高さ）方向の精度が水平方向の精度よりも低く、１０ｍの単位で誤差が生じる場合があったため、例えば、自車両が二階建て道路における下階の道路を通る場合に、誤って上階の道路にマッチングされてしまうといった不具合があった。
【０００４】
そこで、自車両が走行している地点の標高を高精度に検出して自車位置の判定精度を向上させる観点から、これまでにも、例えば、自車両が第１の地点から第２の地点に移動する場合における第２の地点の標高を検出する方法として、第１の地点の標高を基準として、第１の地点から第２の地点までの自車両の垂直方向の移動量を、加速度センサを用いて累積的に検出し、検出結果を第１の地点の標高に加算することによって第２の地点の標高を検出することが行われていた。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２８７６６５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、前述した加速度センサを用いて第２の地点の標高を検出する方法であっても、基準となる第１の地点の標高自体が、垂直方向の精度が低いＧＰＳ等によって検出されたものであったため、第２の地点における標高を高精度に検出することは非常に困難であった。
【０００７】
また、加速度センサ自体にも、外乱による影響や、個々の性能のばらつきや誤差などの正確な垂直方向の移動量の検出を妨げる阻害要因が存在していたため、理論通りに自車両の加速度の垂直成分に対する積分を計算したとしても、必ずしも垂直方向の移動量を正確に検出することはできなかった。
【０００８】
したがって、自車両が走行している地点の標高を高精度に検出することによって自車位置の判定精度を向上させるといった懸案事項については、未だに有効な解決策が提案されていないのが実情であった。
【０００９】
そこで、本発明は、このような点に鑑みなされたものであり、自車両が走行している地点の標高を高精度に検出することができ、ひいては、自車位置の判定精度を向上させることができる標高検出装置および自車位置判定装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述した目的を達成するため、本発明に係る標高検出装置は、自車両が走行している地点の標高を検出する標高検出装置であって、前記自車両の二次元位置を検出する二次元位置検出手段と、前記自車両の垂直方向の移動量を検出する垂直方向移動量検出手段と、地表面を所定の緯度範囲および所定の経度範囲ごとに分割してなる複数個のメッシュごとに、地表面の標高を示す標高データを管理する標高データ管理手段と、前記メッシュごとに、前記自車両が走行可能な立体構造物の有無を示す立体構造物有無データを管理する立体構造物有無データ管理手段と、前記二次元位置検出手段によって検出された前記二次元位置およびこの二次元位置に対応するメッシュについての前記立体構造物有無データを用いて、前記自車両が地表面上を走行しているかまたは前記立体構造物上を走行しているかを判定する判定手段と、この判定手段によって前記自車両が地表面上を走行していると判定される第１の区間において、前記標高データ管理手段から前記自車両の二次元位置に対応するメッシュについての標高データを取得することにより、前記自車両が走行している地表面上の地点の標高を検出する第１の標高検出手段と、前記第１の区間において、前記第１の標高検出手段によって検出される標高についての前記二次元位置の変化にともなう推移と、前記垂直方向移動量検出手段の検出結果についての前記二次元位置の変化にともなう推移とを比較し、比較結果に基づいて、前記第１の区間の直後の前記判定手段によって前記自車両が前記立体構造物上を走行していると判定される第２の区間における前記垂直方向移動量検出手段の検出結果を補正するための補正用データを生成する補正用データ生成手段と、前記第２の区間において、前記垂直方向移動量検出手段によって検出される前記第２の区間の直前の地表面からの前記第２の区間における前記自車両の垂直方向の移動量を、前記補正用データを用いて補正し、補正後の自車両の垂直方向の移動量を、前記第２の区間の直前の地表面についての前記第１の標高検出手段によって検出された標高に加算することにより、前記自車両が走行している立体構造物上の地点の標高を検出する第２の標高検出手段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
そして、このような構成によれば、自車両が地表面上を走行している第１の区間においては、標高データの取得によって自車両が走行している地表面上の地点の標高を検出することが可能となり、自車両が立体構造物上を走行している第２の区間においては、垂直方向移動量検出手段によって検出された第２の区間の直前の地表面からの自車両の垂直方向の移動量を、補正用データを用いて補正し、補正後の垂直方向の移動量を当該直前の地表面の標高に加算することによって、自車両が走行している立体構造物上の地点の標高を検出することが可能となる。
【００１２】
また、本発明に係る他の標高検出装置は、前記垂直方向移動量検出手段が、加速度センサを有することを特徴としている。
【００１３】
そして、このような構成によれば、加速度センサの検出結果である自車両の加速度の垂直成分を二回積分することによって、自車両の垂直方向の移動量を簡便に検出することが可能となる。
【００１４】
さらに、本発明に係る他の標高検出装置は、前記二次元位置検出手段が、ＧＰＳを有することを特徴としている。
【００１５】
そして、このような構成によれば、自車両の二次元位置を水平方向の精度に優れたＧＰＳによって簡便かつ適切に検出することが可能となる。
【００１６】
さらにまた、本発明に係る自車位置判定装置は、前述した標高検出装置を有し、前記標高検出装置における前記二次元位置検出手段の検出結果と前記第１または第２の標高検出手段の検出結果とからなる前記自車両の三次元位置を取得し、取得された前記三次元位置に基づいて、地図データ上の自車位置を判定するように形成されていることを特徴としている。
【００１７】
そして、このような構成によれば、自車両が地表面上を走行している第１の区間においては、標高データの取得によって自車両が走行している地表面上の地点の標高を検出し、この検出された標高と自車両の二次元位置とからなる自車両の三次元位置に基づいて、自車両が地表面上を走行していると判定することが可能となる。また、自車両が立体構造物上を走行している第２の区間においては、第２の区間の直前の地表面の標高に、垂直方向移動量検出手段によって検出された当該地表面からの自車両の垂直方向の移動量を、補正用データを用いて補正した上で加算することによって、自車両が走行している立体構造物上の地点の標高を検出し、この検出された標高と自車両の二次元位置とからなる自車両の三次元位置に基づいて、自車両が立体構造物上を走行していると判定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る標高検出装置によれば、自車両が走行している地点の標高を高精度に検出することができ、ひいては、自車位置の判定精度を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明に係る他の標高検出装置によれば、加速度センサの検出結果である自車両の加速度の垂直成分を二回積分することによって、自車両の垂直方向の移動量を簡便に検出することができる結果、自車両が走行している地点の標高を簡便に検出することができる。
【００２０】
さらに、本発明に係る他の標高検出装置によれば、自車両の二次元位置を水平方向の精度に優れたＧＰＳによって簡便かつ適切に検出することができる結果、自車両が走行している地点の標高を簡便かつ高精度に検出することができる。
【００２１】
さらにまた、本発明に係る自車位置判定装置によれば、自車両が走行している地点の標高を高精度に検出することによって自車位置の判定精度を向上させることができ、ひいては、自車両を適切にルート案内することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る標高検出装置および自車位置判定装置の実施形態について、図１乃至図８を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る標高検出装置および自車位置判定装置が搭載された車載用ナビゲーション装置１を示したものである。
【００２４】
本実施形態における車載用ナビゲーション装置１は、自車位置判定装置２と、この自車位置判定装置２に内蔵された標高検出装置３とを有している。
【００２５】
標高検出装置３は、ＧＰＳレシーバ５を有しており、このＧＰＳレシーバ５は、図示しないＧＰＳ衛星から、軌道および時刻に関する情報（以下、ＧＰＳ情報と称する）を受信するようになっている。
【００２６】
ＧＰＳレシーバ５には、このＧＰＳレシーバ５とともに二次元位置検出手段を構成する二次元位置検出部６が接続されており、この二次元位置検出部６には、ＧＰＳレシーバ５が受信したＧＰＳ情報が入力されるようになっている。
【００２７】
そして、二次元位置検出部６は、入力されたＧＰＳ情報に基づいて、自車両が走行している地点の二次元位置を、経度および緯度によって表される絶対座標として検出するようになっている。なお、二次元位置検出部６は、必要に応じて、ジャイロセンサ等の図示しない自律航法センサの検出結果に基づいて、二次元位置を相対位置として検出するようにしてもよい。
【００２８】
標高検出装置３は、加速度センサ７を有しており、この加速度センサ７は、自車両の加速度を検出するようになっている。加速度センサ７は、例えば、圧電素子型の３軸加速度センサであってもよい。
【００２９】
加速度センサ７には、この加速度センサ７とともに垂直方向移動量検出手段を構成する垂直方向移動量演算部９が接続されており、この垂直方向移動量演算部９には、加速度センサ７の検出結果が入力されるようになっている。
【００３０】
そして、垂直方向移動量演算部９は、入力された加速度センサ７の検出結果から、自車両の加速度における垂直方向成分を取り出し、この垂直方向成分の加速度に対する積分を行うことによって、自車両の垂直方向の移動量（以下、垂直移動量と略称する）を検出するようになっている。
【００３１】
さらに、本実施形態において、標高検出装置３は、標高データ管理手段および立体構造物有無データ管理手段として機能する記憶装置１０を有しており、この記憶装置１０には、地表面の標高を示す標高データおよび自車両が走行可能な立体構造物の有無を示す立体構造物有無データのデータベース（以下、標高・立体構造物有無ＤＢ１１と称する）が記憶されている。
【００３２】
図２に示すように、標高・立体構造物有無ＤＢ１１には、標高データが、複数個のメッシュ１２ごとに管理された状態として格納されている。なお、本実施形態におけるメッシュ１２は、地表面を所定の緯度範囲および所定の経度範囲ごとに分割することによって形成されてなる前記所定の緯度範囲および前記所定の経度範囲によって囲まれた矩形領域とされており、このメッシュ１２は、標高データおよび後述する立体構造物有無データの管理単位とされている。
【００３３】
図２は、１個のメッシュ１２に、図２において「５ｍ」、「１０ｍ」等の文字で表された１個の標高データが割り当てられた状態として格納されていること、換言すれば、各メッシュ１２に割り当てられている標高データが、各メッシュ１２のそれぞれに対応する地表面の標高であることを示している。
【００３４】
なお、前記所定の緯度範囲および前記所定の経度範囲は、それぞれ、例えば、５〜１０ｍに相当する緯度範囲および経度範囲であってもよい。
【００３５】
さらに、標高・立体構造物有無ＤＢ１１には、立体構造物有無データが、メッシュ１２ごとに管理された状態として格納されている。なお、図２は、１つのメッシュ１２に、図２において「有」または「無」の文字で表された１つの立体構造物有無データが割り当てられた状態として格納されていること、換言すれば、各メッシュ１２に割り当てられている立体構造物有無データが、各メッシュ１２に対応する地表面の上方または下方に自車両が走行することが可能な立体構造物が存在することの有無を示す情報であることを示している。自車両が走行可能な立体構造物としては、二階建て道路、橋梁、自走式の立体駐車場および自走式の地下駐車場等が挙げられる。
【００３６】
二次元位置検出部６および記憶装置１０には、判定手段としての走行場所判定部１４が接続されている。この走行場所判定部１４は、二次元位置検出部６によって検出された二次元位置（以下、検出二次元位置と称する）および標高・立体構造物有無ＤＢ１１に格納された検出二次元位置に対応するメッシュ１２についての立体構造物有無データを用いることにより、現在車両が地表面上を走行しているかまたは立体構造物上を走行しているかを判定するようになっている。
【００３７】
二次元位置判定部６、走行場所判定部１４および記憶装置１０には、第１の標高検出手段としての第１標高検出部１５が接続されている。この第１標高検出部１５は、走行場所判定部１４によって自車両が地表面上を走行していると判定されている第１の区間（以下、地表面走行区間と称する）においては、標高・立体構造物有無ＤＢ１１から検出二次元位置に対応するメッシュ１２についての標高データを取得することによって、自車両が走行している地表面上の地点の標高を検出するようになっている。
【００３８】
二次元位置検出部６、垂直方向移動量演算部９、走行場所判定部１４および第１標高検出部１５には、補正用データ生成手段としての補正用データ生成部１６が接続されている。
【００３９】
この補正用データ生成部１６は、地表面走行区間において、第１標高検出部１５によって検出される標高についての検出二次元位置の変化にともなう推移と、垂直方向移動量検出手段の検出結果としての垂直方向移動量演算部９の演算結果（垂直移動量）についての検出二次元位置の変化にともなう推移とを比較するようになっている。
【００４０】
そして、補正用データ生成部１６は、その比較結果に基づいて、地表面走行区間の直後の走行場所判定部１４によって自車両が立体構造物上を走行していると判定される第２の区間（以下、立体構造物走行区間と称する）における垂直方向移動量演算部９の演算結果を補正するための補正用データを生成するようになっている。
【００４１】
二次元位置検出部６、垂直方向移動量演算部９、走行場所判定部１４、第１標高検出部１５および補正用データ生成部１６には、第２の標高検出手段としての第２標高検出部１８が接続されている。
【００４２】
この第２標高検出部１８は、地表面走行区間の直後の立体構造物走行区間において、自車両が走行している立体構造物上の地点の標高を検出するようになっている。
【００４３】
この立体構造物上の地点の標高の検出に際して、第２標高検出部１８は、まず、立体構造物走行区間において垂直方向移動量演算部９が演算した立体構造物走行区間の直前の地表面すなわち地表面走行区間における立体構造物走行区間に隣接する地表面からの立体構造物走行区間における垂直移動量を、補正用データ生成部１６によって生成された補正用データを用いて補正するようになっている。
【００４４】
そして、第２標高検出部１８は、補正後の垂直移動量（以下、補正後垂直移動量と称する）を、当該立体構造物走行区間の直前の地表面についての第１標高検出部１５によって検出された標高に加算することによって、自車両が走行している立体構造物上の地点の標高を検出するようになっている。
【００４５】
このような構成を有する標高検出装置３は、さらに、二次元位置検出部６、第１標高検出部１５、第２標高検出部１８および記憶装置１０に接続された自車位置判定部１９と、記憶装置１０に記憶された地図データベース（以下、地図ＤＢ２０と称する）とによって、前述した自車位置判定装置２を構成している。
【００４６】
自車位置判定部１９は、二次元位置検出部６の検出結果と第１標高検出部１５または第２標高検出部１８の検出結果とからなる自車両の三次元位置を取得し、取得された三次元位置に基づいて、地図データ上の三次元の自車位置を判定するようになっている。この自車位置の判定の際に、自車位置判定部１９は、地図ＤＢ２０に格納された地図データを用いてマップマッチングを行うようになっている。
【００４７】
なお、地図ＤＢ２０内の地図データは、道路の標高を含めた道路の三次元位置データを有するものであってもよい。そのようにすれば、二次元位置検出部６の検出結果と第１標高検出部１５または第２標高検出部１８の検出結果とからなる自車両の三次元位置と、地図ＤＢ２０内の道路の三次元位置データとを比較することによって、マップマッチングを更に高精度に行うことが可能となる。
【００４８】
したがって、本実施形態によれば、地表面走行区間においては、標高データの取得によって自車両が走行している地表面上の地点の標高を検出し、この検出された標高と地表面走行区間における検出二次元位置とからなる自車両の三次元位置に基づいて、自車両が地表面上を走行していると判定することができ、地図データにおける地表面上の道路に自車位置をマッチングさせることができる。
【００４９】
また、立体構造物走行区間においては、立体構造物走行区間の直前の地表面の標高に、立体構造物走行区間において垂直方向移動量演算部９が演算した当該直前の地表面からの垂直移動量を、補正用データを用いて補正した上で加算することによって、自車両が走行している立体構造物上の地点の標高を検出することができる。
【００５０】
そして、この検出された標高と立体構造物走行区間における検出二次元位置とからなる自車両の三次元位置に基づいて、自車両が立体構造物上を走行していると判定することができ、地図データにおける立体構造物上の道路に自車位置をマッチングさせることができる。なお、立体構造物上の道路のデータが地図データにない場合であっても、自車位置が地表面上の道路にミスマッチングしてしまうことは防止することができる。
【００５１】
上記構成の他にも、自車位置判定装置２における自車位置判定部１９には、自車位置描画部２２が接続されており、この自車位置描画部２２には、ディスプレイ２４が接続されている。
【００５２】
自車位置描画部２２は、自車位置判定部１９の判定結果に基づいて、ルート案内等の際に、ディスプレイ６に描画される自車位置周辺の地図上に、自車位置を示すマークを重ねて描画するようになっている。
【００５３】
次に、本実施形態の作用について図３乃至図８を参照して説明する。
【００５４】
本実施形態においては、図３に示すように、自車両２７が地表面走行区間を走行している場合には、走行場所判定部１４が、検出二次元位置に対応する標高・立体構造物有無ＤＢ１１内のメッシュ１２についての立体構造物有無データが、立体構造物が存在しないことを示すデータであることに基づいて、自車両２７が地表面上を走行していると判定する。
【００５５】
このとき、第１標高検出部１５は、検出二次元位置に対応するメッシュ１２についての標高データを取得することによって、自車両２７が走行している地表面上の地点の標高を検出する。なお、図３における自車両２７が走行している地表面上の地点の標高は、５ｍとなっている。
【００５６】
このような地表面走行区間において、補正用データ生成部１６は、第１標高検出部１５によって検出される標高についての検出二次元位置の変化にともなう推移と、垂直方向移動量演算部９の演算結果についての検出二次元位置の変化にともなう推移とを比較する。
【００５７】
ここで、この推移の比較の具体的な例としては、次のような方法を挙げることができる。
【００５８】
すなわち、補正用データ生成部１６は、まず、図４（ａ）に示すように、自車両２７が、１個のメッシュ１２と、その直後のメッシュ１２との境界１２ａに対応する地点を通過するタイミングで、前記１個のメッシュ１２についての標高データを取得して、この１個のメッシュ１２に対応する地点（以下、第１の地点と称する）の標高（図４（ａ）における５ｍ）を記録する。また、このとき、補正用データ生成部１６は、垂直方向移動量演算部９に、垂直移動量すなわち自車両２７の加速度の垂直成分の積分値を０クリアさせる。
【００５９】
そして、この直後に、補正用データ生成部１６は、垂直方向移動量演算部９に、垂直移動量の演算を再開させる。
【００６０】
次いで、図４（ｂ）に示すように、補正用データ生成部１６は、自車両２７が前記１個のメッシュ１２の後の他のメッシュ１２に対応する地点（以下、第２の地点と称する）に到達した際に、第２の地点の標高を、当該第２の地点に対応するメッシュ１２についての標高データ（図４（ｂ）における２０ｍ）に基づいて取得する。
【００６１】
なお、前記他のメッシュ１２は、前記１個のメッシュ１２の直後のメッシュ１２であってもよいし、図４（ｂ）のように前記１個のメッシュ１２に対して数個分のメッシュ１２を隔てたメッシュ１２であってもよい。
【００６２】
そして、補正用データ生成部１６は、第２の地点の標高と、第１の地点の標高との差分をとることによって、自車両２７の実際の垂直移動量を算出する。
【００６３】
また、このとき、補正用データ生成部１６は、垂直方向移動量演算部９から、第１の地点から第２の地点までの垂直移動量の演算結果を取得する。
【００６４】
そして、補正用データ生成部１６は、標高データに基づいて算出された自車両２７の実際の垂直移動量と、垂直方向移動量演算部９によって演算された垂直移動量との差分をとる。
【００６５】
補正用データ生成部１６は、このような動作を地表面走行区間において繰り返すことによって、第１標高検出部１５によって検出される標高についての検出二次元位置の変化にともなう推移と、垂直方向移動量演算部９の演算結果についての検出二次元位置の変化にともなう推移との比較を行う。
【００６６】
なお、前記推移の比較は、必ずしも図４に示した垂直移動量のみに基づいて行うものに限る必要はなく、例えば、自車両２７の所定の水平移動距離当たりの垂直移動量である傾きを求め、この傾きの検出二次元位置にともなう変化が、標高データに基づいて算出された実際の垂直移動量を用いる場合と、垂直方向移動量演算部９の演算結果を用いる場合とでどのように異なるかに基づいて行うようにしてもよい。
【００６７】
このような推移の比較を行った上で、補正用データ生成部１６は、比較結果に基づいて、地表面走行区間の直後の立体構造物走行区間における垂直方向移動量演算部９の演算結果を補正するための補正用データを生成する。
【００６８】
例えば、図５に示すように、前述した推移の比較により、垂直方向移動量演算部９の演算結果が、検出二次元位置の変化すなわち水平移動距離の増加にともなって漸次実際の垂直移動量よりも大きくなることが判明した場合には、補正用データ生成部１６は、垂直方向移動量演算部９によって演算される垂直移動量の値を、水平移動距離の増加にともなってより減少する方向に補正する補正用データを生成する。なお、垂直方向移動量演算部９の演算結果の推移は、加速度センサ７の特性を反映している。
【００６９】
また、図６に示すように、前述した推移の比較において、垂直方向移動量演算部９の演算結果が、路面の傾斜が急激に変化する際に実際の垂直移動量よりも大きくなることが判明した場合には、補正用データ生成部１６は、垂直方向移動量演算部９によって演算される垂直移動量の値を、路面の傾斜が急激に変化する際に減少する方向に補正する補正用データを生成する。
【００７０】
さらに、図７に示すように、前述した推移の比較において、垂直方向移動量演算部９の演算結果が、水平な路面において実際の垂直移動量よりも大きくなることが判明した場合には、補正用データ生成部１６は、垂直方向移動量演算部９によって演算される垂直移動量の値を、水平な路面を走行する際に減少する方向に補正する補正用データを生成する。
【００７１】
次いで、図８に示すように、自車両２７が、地表面走行区間の直後の立体構造物走行区間に移行すると、第２標高検出部１８は、垂直方向移動量演算部９が演算した立体構造物走行区間の直前の地表面（地表面走行区間のもの）からの立体構造物走行区間における垂直移動量を、補正用データ生成部１６によって生成された補正用データを用いて補正する。
【００７２】
次いで、第２標高検出部１８は、この垂直移動量の補正によって生成された補正後垂直移動量を、立体構造物走行区間の直前の地表面についての第１標高検出部１５によって検出された標高に加算することによって、自車両２７が走行している立体構造物上の地点の標高を検出する。
【００７３】
ここで、図８に示すように、補正後移動量の推移は、立体構造物走行区間の直前の地表面からの実際の垂直移動量の推移とほぼ一致している。すなわち、第２標高検出部１８によって検出される標高は、自車両２７が走行している地点の標高を正確に示したものとなっている。
【００７４】
なお、図８においては、立体構造物走行区間の直前の地表面の標高が５ｍであり、補正後垂直移動量が３０ｍであるため、第２標高検出部１８によって検出される立体構造物上の地点の標高は、３５ｍとなる。
【００７５】
次いで、自車位置判定部１９は、二次元位置検出部６の検出結果と第２標高検出部１８の検出結果とからなる自車両の三次元位置を取得し、取得された三次元位置に基づいて、地図データ上の三次元の自車位置を判定する。
【００７６】
このとき、第２標高検出部１８によって自車両２７が走行している立体構造物上の地点の標高が高精度に検出されているため、自車位置判定部１９は、自車位置を、立体構造物上の道路に確実にマッチングさせることができる。
【００７７】
以上述べたように、本実施形態によれば、地表面走行区間においては、標高データの取得によって自車両が走行している地表面上の地点の標高を検出することが可能となる。また、立体構造物走行区間においては、垂直方向移動量演算部９によって演算された立体構造物走行区間の直前の地表面からの垂直移動量を、補正用データを用いて補正し、補正後垂直移動量を当該直前の地表面の標高に加算することによって、自車両が走行している立体構造物上の地点の標高を検出することが可能となる。
【００７８】
この結果、自車両が走行している地点の標高を高精度に検出することができ、ひいては、自車位置の判定精度を向上させることができる。
【００７９】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係る標高検出装置および自車位置判定装置の実施形態を示すブロック図
【図２】本発明に係る標高検出装置および自車位置判定装置の実施形態において、標高データおよび立体構造物有無データの管理状態を模式的に示す説明図
【図３】本発明に係る標高検出装置および自車位置判定装置の実施形態において、自車両の地表面走行区間の走行状態を示す説明図
【図４】本発明に係る標高検出装置および自車位置判定装置の実施形態において、第１標高検出部によって検出される標高についての検出二次元位置の変化にともなう推移と、垂直方向移動量演算部の演算結果についての検出二次元位置の変化にともなう推移との比較方法の一例を示す説明図
【図５】本発明に係る標高検出装置および自車位置判定装置の実施形態において、垂直方向移動量演算部の演算結果についての推移の一例を示す説明図
【図６】本発明に係る標高検出装置および自車位置判定装置の実施形態において、図５とは異なる垂直方向移動量演算部の演算結果についての推移の一例を示す説明図
【図７】本発明に係る標高検出装置および自車位置判定装置の実施形態において、図５および図６とは異なる垂直方向移動量演算部の演算結果についての推移の一例を示す説明図
【図８】本発明に係る標高検出装置および自車位置判定装置の実施形態において、補正後垂直移動量の推移を示す説明図
【符号の説明】
【００８１】
２ 自車位置判定装置
３ 標高検出装置
５ ＧＰＳレシーバ
６ 二次元位置検出部
７ 加速度センサ
９ 垂直方向移動量演算部
１０ 記憶装置
１１ 標高・立体構造物有無ＤＢ
１２ メッシュ
１４ 走行場所判定部
１５ 第１標高検出部
１６ 補正用データ生成部
１８ 第２標高検出部
１９ 自車位置判定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両が走行している地点の標高を検出する標高検出装置であって、
前記自車両の二次元位置を検出する二次元位置検出手段と、
前記自車両の垂直方向の移動量を検出する垂直方向移動量検出手段と、
地表面を所定の緯度範囲および所定の経度範囲ごとに分割してなる複数個のメッシュごとに、地表面の標高を示す標高データを管理する標高データ管理手段と、
前記メッシュごとに、前記自車両が走行可能な立体構造物の有無を示す立体構造物有無データを管理する立体構造物有無データ管理手段と、
前記二次元位置検出手段によって検出された前記二次元位置およびこの二次元位置に対応するメッシュについての前記立体構造物有無データを用いて、前記自車両が地表面上を走行しているかまたは前記立体構造物上を走行しているかを判定する判定手段と、
この判定手段によって前記自車両が地表面上を走行していると判定される第１の区間において、前記標高データ管理手段から前記自車両の二次元位置に対応するメッシュについての標高データを取得することにより、前記自車両が走行している地表面上の地点の標高を検出する第１の標高検出手段と、
前記第１の区間において、前記第１の標高検出手段によって検出される標高についての前記二次元位置の変化にともなう推移と、前記垂直方向移動量検出手段の検出結果についての前記二次元位置の変化にともなう推移とを比較し、比較結果に基づいて、前記第１の区間の直後の前記判定手段によって前記自車両が前記立体構造物上を走行していると判定される第２の区間における前記垂直方向移動量検出手段の検出結果を補正するための補正用データを生成する補正用データ生成手段と、
前記第２の区間において、前記垂直方向移動量検出手段によって検出される前記第２の区間の直前の地表面からの前記第２の区間における前記自車両の垂直方向の移動量を、前記補正用データを用いて補正し、補正後の自車両の垂直方向の移動量を、前記第２の区間の直前の地表面についての前記第１の標高検出手段によって検出された標高に加算することにより、前記自車両が走行している立体構造物上の地点の標高を検出する第２の標高検出手段と
を備えたことを特徴とする標高検出装置。
【請求項２】
前記垂直方向移動量検出手段が、加速度センサを有することを特徴とする請求項１に記載の標高検出装置。
【請求項３】
前記二次元位置検出手段が、ＧＰＳを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の標高検出装置。
【請求項４】
自車両の二次元位置を検出する二次元位置検出手段と、
前記自車両の垂直方向の移動量を検出する垂直方向移動量検出手段と、
地表面を所定の緯度範囲および所定の経度範囲ごとに分割してなる複数個のメッシュごとに、地表面の標高を示す標高データを管理する標高データ管理手段と、
前記メッシュごとに、前記自車両が走行可能な立体構造物の有無を示す立体構造物有無データを管理する立体構造物有無データ管理手段と、
前記二次元位置検出手段によって検出された前記二次元位置およびこの二次元位置に対応するメッシュについての前記立体構造物有無データを用いて、前記自車両が地表面上を走行しているかまたは前記立体構造物上を走行しているかを判定する判定手段と、
この判定手段によって前記自車両が地表面上を走行していると判定される第１の区間において、前記標高データ管理手段から前記自車両の二次元位置に対応するメッシュについての標高データを取得することにより、前記自車両が走行している地表面上の地点の標高を検出する第１の標高検出手段と、
前記第１の区間において、前記第１の標高検出手段によって検出される標高についての前記二次元位置の変化にともなう推移と、前記垂直方向移動量検出手段の検出結果についての前記二次元位置の変化にともなう推移とを比較し、比較結果に基づいて、前記第１の区間の直後の前記判定手段によって前記自車両が前記立体構造物上を走行していると判定される第２の区間における前記垂直方向移動量検出手段の検出結果を補正するための補正用データを生成する補正用データ生成手段と、
前記第２の区間において、前記垂直方向移動量検出手段によって検出される前記第２の区間の直前の地表面からの前記第２の区間における前記自車両の垂直方向の移動量を、前記補正用データを用いて補正し、補正後の自車両の垂直方向の移動量を、前記第２の区間の直前の地表面についての前記第１の標高検出手段によって検出された標高に加算することにより、前記自車両が走行している立体構造物上の地点の標高を検出する第２の標高検出手段と
を備えた標高検出装置を有し、
前記標高検出装置における前記二次元位置検出手段の検出結果と前記第１または第２の標高検出手段の検出結果とからなる前記自車両の三次元位置を取得し、取得された前記三次元位置に基づいて、地図データ上の自車位置を判定するように形成されていること
を特徴とする自車位置判定装置。
【請求項１】
自車両が走行している地点の標高を検出する標高検出装置であって、
前記自車両の二次元位置を検出する二次元位置検出手段と、
前記自車両の垂直方向の移動量を検出する垂直方向移動量検出手段と、
地表面を所定の緯度範囲および所定の経度範囲ごとに分割してなる複数個のメッシュごとに、地表面の標高を示す標高データを管理する標高データ管理手段と、
前記メッシュごとに、前記自車両が走行可能な立体構造物の有無を示す立体構造物有無データを管理する立体構造物有無データ管理手段と、
前記二次元位置検出手段によって検出された前記二次元位置およびこの二次元位置に対応するメッシュについての前記立体構造物有無データを用いて、前記自車両が地表面上を走行しているかまたは前記立体構造物上を走行しているかを判定する判定手段と、
この判定手段によって前記自車両が地表面上を走行していると判定される第１の区間において、前記標高データ管理手段から前記自車両の二次元位置に対応するメッシュについての標高データを取得することにより、前記自車両が走行している地表面上の地点の標高を検出する第１の標高検出手段と、
前記第１の区間において、前記第１の標高検出手段によって検出される標高についての前記二次元位置の変化にともなう推移と、前記垂直方向移動量検出手段の検出結果についての前記二次元位置の変化にともなう推移とを比較し、比較結果に基づいて、前記第１の区間の直後の前記判定手段によって前記自車両が前記立体構造物上を走行していると判定される第２の区間における前記垂直方向移動量検出手段の検出結果を補正するための補正用データを生成する補正用データ生成手段と、
前記第２の区間において、前記垂直方向移動量検出手段によって検出される前記第２の区間の直前の地表面からの前記第２の区間における前記自車両の垂直方向の移動量を、前記補正用データを用いて補正し、補正後の自車両の垂直方向の移動量を、前記第２の区間の直前の地表面についての前記第１の標高検出手段によって検出された標高に加算することにより、前記自車両が走行している立体構造物上の地点の標高を検出する第２の標高検出手段と
を備えたことを特徴とする標高検出装置。
【請求項２】
前記垂直方向移動量検出手段が、加速度センサを有することを特徴とする請求項１に記載の標高検出装置。
【請求項３】
前記二次元位置検出手段が、ＧＰＳを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の標高検出装置。
【請求項４】
自車両の二次元位置を検出する二次元位置検出手段と、
前記自車両の垂直方向の移動量を検出する垂直方向移動量検出手段と、
地表面を所定の緯度範囲および所定の経度範囲ごとに分割してなる複数個のメッシュごとに、地表面の標高を示す標高データを管理する標高データ管理手段と、
前記メッシュごとに、前記自車両が走行可能な立体構造物の有無を示す立体構造物有無データを管理する立体構造物有無データ管理手段と、
前記二次元位置検出手段によって検出された前記二次元位置およびこの二次元位置に対応するメッシュについての前記立体構造物有無データを用いて、前記自車両が地表面上を走行しているかまたは前記立体構造物上を走行しているかを判定する判定手段と、
この判定手段によって前記自車両が地表面上を走行していると判定される第１の区間において、前記標高データ管理手段から前記自車両の二次元位置に対応するメッシュについての標高データを取得することにより、前記自車両が走行している地表面上の地点の標高を検出する第１の標高検出手段と、
前記第１の区間において、前記第１の標高検出手段によって検出される標高についての前記二次元位置の変化にともなう推移と、前記垂直方向移動量検出手段の検出結果についての前記二次元位置の変化にともなう推移とを比較し、比較結果に基づいて、前記第１の区間の直後の前記判定手段によって前記自車両が前記立体構造物上を走行していると判定される第２の区間における前記垂直方向移動量検出手段の検出結果を補正するための補正用データを生成する補正用データ生成手段と、
前記第２の区間において、前記垂直方向移動量検出手段によって検出される前記第２の区間の直前の地表面からの前記第２の区間における前記自車両の垂直方向の移動量を、前記補正用データを用いて補正し、補正後の自車両の垂直方向の移動量を、前記第２の区間の直前の地表面についての前記第１の標高検出手段によって検出された標高に加算することにより、前記自車両が走行している立体構造物上の地点の標高を検出する第２の標高検出手段と
を備えた標高検出装置を有し、
前記標高検出装置における前記二次元位置検出手段の検出結果と前記第１または第２の標高検出手段の検出結果とからなる前記自車両の三次元位置を取得し、取得された前記三次元位置に基づいて、地図データ上の自車位置を判定するように形成されていること
を特徴とする自車位置判定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−３２５９８（Ｐ２００８−３２５９８Ａ）
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２０７７５８（Ｐ２００６−２０７７５８）
【出願日】平成１８年７月３１日（２００６．７．３１）
【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２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月３１日（２００６．７．３１）
【出願人】（０００１０１７３２）アルパイン株式会社 (2,424)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]