説明

現在位置表示装置

【課題】GPS衛星信号に基づいて現在位置を算出するのに必要な演算時間と、現在位置表示装置の加減速状態とを考慮して、現在位置をより適正な位置に表示する。
【解決手段】過去の複数のGPS測位位置における現在位置表示装置の速度変化率を取得する速度変化率取得手段と、過去の複数のGPS測位位置に対する各重み付け係数を記憶する重み付け係数記憶手段と、過去の複数の速度変化率と対応する各重み付け係数とに基づき、最新の前記GPS測位位置における現在位置表示装置の速度変化率を予測速度変化率として算出する予測速度変化率算出手段と、最新のGPS測位位置と予測速度変化率とに基づき、GPS受信機によるGPS測位位置の出力時における現在位置表示装置の位置を推定位置として算出し、地図上の前記推定位置に現在位置マークを表示させる表示制御手段と、を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、現在位置を表示する現在位置表示装置に関するものであり、特に、GPS受信機によりGPS衛星信号を受信して現在位置を算出する現在位置表示装置において、GPS衛星信号に基づいて現在位置を算出するのに必要な演算時間を考慮して現在位置を適正に表示するようにした現在位置表示装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
GPS(Global Positioning System)に代表される全世界航法衛星システム(GNSS:Global Navigation Satellite Systems)を利用し、車両の現在位置を検出してユーザに走行路を案内する車載用ナビゲーション装置が知られている。
【0003】
また、車載されたナビゲーション装置と携帯電話などの移動体端末とを併用し、ナビゲーション装置により取得した案内経路の情報を移動体端末に引き継ぎ、車両から離れた場合にも案内経路の情報を継続して利用できるようにする技術も、種々提案されている。
【0004】
更に、最近では、車載用、携帯用に兼用可能なナビゲーション装置も提供されており、車載する場合はダッシュボードに取り付けられたクレードルなどの取り付け具にナビゲーション装置を取り付け、車両から電源を供給して使用し、携帯する場合にはクレードルからナビゲーション装置を取り外して電池などの内部電源から電源を供給して使用するように構成されるのが一般的である。
【0005】
このようなナビゲーション装置を用いれば、出発地から目的地周辺の駐車場(経由地)まで自動車で移動し、駐車場から所望の目的地まで徒歩で移動する案内経路を探索し、自動車と徒歩による経路の案内を受けることができる。この場合、ナビゲーション装置が車両に搭載されている間は車両のアクセサリー電源供給部などから電源供給を受け、車両が駐車場に到着してナビゲーション装置がクレードルなどの取り付け具から取り外されると、自動的にナビゲーション装置の内部電源に切り替わり、ナビゲーション装置を携帯した状態で経路案内を継続して受けるようになる。
【0006】
GPSを利用した衛星航法装置を用いる場合、複数のGPS衛星が送信する衛星電波を受信して位置を算出する。衛星電波には、アルマナックデータ及びエフェメリスデータの2種類のデータが含まれる。アルマナックデータは、全人工衛星の軌道情報及び衛星時計の補正情報を含み、エフェメリスデータは、各人工衛星の詳細な位置情報及び衛星電波を発射した時刻情報を含む。GPS受信機は衛星電波を受信し、アルマナックデータ及びエフェメリスデータに基づき、緯度情報及び経度情報からなる現在位置を算出する。
【0007】
GPSを利用した衛星航法装置を用いたナビゲーション装置は、例えば、下記の特許文献1(特開2001−235336号公報)に車載用ナビゲーション装置の発明として開示されている。このナビゲーション装置は、車両の現在位置を示す位置マークを地図に重畳して表示する車載用ナビゲーション装置において、現在位置を検出するGPSアンテナと、車両内における当該GPSアンテナの設置位置を入力する操作部と、を備えたものであり、現在位置を検出するGPSアンテナの設置位置を入力することで、車両の前端部の位置と当該設置位置とを地図表示上区別することができるようにして運転者の運転感覚により合致した位置に自車マークを表示することができるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2001−235336号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
ところで、GPSを利用した衛星航法装置を用いる場合、複数のGPS衛星から衛星信号を受信し、受信した衛星信号を解析して現在位置を算出するには、一定の演算時間を要する。演算に用いるプロセッサの処理能力にもよるが、一般的には1秒程度の演算時間が必要とされる。演算に1秒かかるとした場合、ナビゲーション装置が車両に設置されている場合、徒歩移動に比べてその移動速度は早く、例えば、時速60kmで車両が走行している場合には、現在位置が算出された時点では、GPS衛星信号を受信した地点から約17m進んでいることになる。
【0010】
従って、GPS衛星信号に基づいて算出した現在位置に車両位置マークをそのまま表示すると、表示された車両位置マークに対して、実際の車両位置は約17m進んだ位置にあり、走行経路上の地点によっては、利用者に違和感を与えるという問題が生じる。例えば、著名なランドマーク近辺を走行している時には、車両は実際にはそのランドマークを通過しているにもかかわらず、画面に表示された車両位置マークはランドマークの手前にあるということが起こり、利用者にナビゲーション装置の不具合と誤解されることにもなる。
【0011】
図6は、GPS受信機によって測位が開始された時点におけるGPS測位位置と、演算処理の結果として現在位置が算出された時点における車両位置との関係を示す模式図である。図6において、車両がP0の位置にある時にGPS受信機がGPS衛星信号を受信したものとする。GPS受信機はGPS衛星から受信した衛星信号に基づいて位置を算出し、算出した位置に車両位置マークMを表示する。以下、衛星信号に基づいて算出した位置をGPS測位位置という。
【0012】
ところで、GPS衛星から受信した衛星信号に基づいて位置を算出するには、所定の演算時間を要する。例えば、位置を算出するのに1sec(1秒)の演算時間が必要であったとする。車両は道路を走行中であるから、例えば、車両が時速60kmの速度で走行していたとすると、位置P0で受信したGPS衛星信号に基づいて位置が算出された時には、車両は約17m先の位置P1にあり、本来の車両位置マークは位置P1に表示されなければならない。すなわち、GPS測位位置と実際の車両位置とは、演算時間に車両が走行する距離だけ差が生じることになり、GPS測位位置に表示された車両位置マークMは正しい車両位置を示していないことになる。
【0013】
このような車両位置マークのずれは、車両が道路を曲がることなく(進行方向を変えることなく)直線的に走行している場合には、それ程重要な問題とならないかもしれないが、交差点など道路の曲折箇所において車両の進行方向が変わる可能性がある地点の前後においては、実際の車両位置に車両位置マークが表示されないと、ユーザに違和感を与えるという問題が生じる。例えば、車両は既に交差点を右折、又は左折したにもかかわらず、車両位置マークは交差点の手前に表示されるという不都合が生じることになる。
【0014】
しかしながら、上記特許文献1に開示されたナビゲーション装置においては、このような問題点に関する考察、解決方法は開示されていない。
【0015】
本願の発明者は上記の問題点を解消すべく種々検討を重ねた結果、現在位置表示装置の移動速度に基づいて、GPS衛星信号受信時刻に対して該GPS衛星信号に基づく現在位置算出に要する時間だけ後の現在位置表示装置の推定位置を求め、この推定位置を現在位置として表示するようにした現在位置表示装置を提案している(特願2009−297611号)。
【0016】
本発明は、本願発明者が提案する前記現在位置表示装置をさらに改良し、GPS衛星信号に基づいて現在位置を算出するのに必要な演算時間と、現在位置表示装置の加減速状態とを考慮して、現在位置をより適正な位置に表示するようにした現在位置表示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】
【0017】
前記課題を解決するために、本願の請求項1にかかる発明は、
表示手段に表示した地図上に現在位置マークを表示する現在位置表示装置において、
前記現在位置表示装置は、所定の時間毎にGPS衛星信号を受信し現在位置表示装置の位置をGPS測位位置として検出するGPS受信機と、
前記GPS測位位置を記憶する測位位置記憶手段と、
前記測位位置記憶手段に記憶された複数の前記GPS測位位置に基づいて前記複数のGPS測位位置間の変化率を算出する変化率算出手段と、
前記変化率と前記GPS測位位置とに基づき、前記GPS測位位置の検出時における前記現在位置表示装置の位置を推定位置として算出する推定位置算出手段と、
該推定位置に前記現在位置マークを表示させる表示制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【0018】
また、本願の請求項2にかかる発明は、請求項1にかかる現在位置表示装置において、
前記現在位置表示装置は、前記変化率に対する重み付け係数を記憶する重み付け係数記憶手段を備え、
前記変化率算出手段は、前記複数のGPS測位位置に基づいて前記複数のGPS測位位置間の変化率を複数算出し、
前記推定位置算出手段は、前記GPS測位位置、前記複数の変化率、および前記重み付け係数に基づき、前記GPS測位位置の検出時における前記現在位置表示装置の位置を推定位置として算出することを特徴とする。
【0019】
また、本願の請求項3にかかる発明は、請求項2にかかる現在位置表示装置において、
変化率算出手段は、前記測位位置記憶手段に記憶された複数の前記GPS測位位置に基づいて、前記GPS測位位置間の距離をそれぞれ算出し、該それぞれの距離を比較して、複数の変化率を算出し、
前記推定位置算出手段は、前記複数の変化率、および前記重み付け係数に基づき、予測変化率を算出し、該予測変化率、前記GPS測位位置における速度、および前記GPS受信機がGPS衛星信号を受信してから現在位置表示装置の位置を検出するのにかかる演算時間に基づき、予測距離を算出し、該予測距離と前記GPS測位位置に基づいて、前記GPS測位位置の検出時における前記現在位置表示装置の位置を推定位置として算出することを特徴とする。
【0020】
また、本願の請求項4にかかる発明は、請求項3にかかる現在位置表示装置において、
前記予測変化率a0は、前記複数の変化率a1、a2、…、anと、前記重み付け係数w1、w2、…、wnとに基づき、
a0=a1・w1+a2・w2+…+an・wn
(但し、w1+w2+…+wn=1)
として算出することを特徴とする。
【0021】
また、本願の請求項5にかかる発明は、請求項3又は請求項4にかかる現在位置表示装置において、
前記予測変化率と前記GPS測位位置における速度とに基づき、前記GPS測位位置の検出時における前記現在位置表示装置の速度を算出する速度算出手段を備え、
前記表示制御手段は、前記速度算出手段により算出された速度が所定速度を超える場合、前記推定位置に前記現在位置マークを表示させないことを特徴とする。
【0022】
また、本願の請求項6にかかる発明は、請求項5にかかる現在位置表示装置において、前記所定速度は、前記現在位置表示装置が走行する道路種別に応じて設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0023】
請求項1にかかる発明においては、表示手段に表示した地図上に現在位置マークを表示する現在位置表示装置において、前記現在位置表示装置は、所定の時間毎にGPS衛星信号を受信し現在位置表示装置の位置をGPS測位位置として検出するGPS受信機と、前記GPS測位位置を記憶する測位位置記憶手段と、前記測位位置記憶手段に記憶された複数の前記GPS測位位置に基づいて前記複数のGPS測位位置間の変化率を算出する変化率算出手段と、前記変化率と前記GPS測位位置とに基づき、前記GPS測位位置の検出時における前記現在位置表示装置の位置を推定位置として算出する推定位置算出手段と、該推定位置に前記現在位置マークを表示させる表示制御手段と、を備える。
【0024】
かかる構成によれば、ナビゲーション装置などの現在位置表示装置の加減速に基づいて、GPS受信機の現在位置算出に要する時間だけ後の現在位置表示装置の推定位置に従って現在位置マークを表示するため、現在位置マークを適切な位置に表示することができる。
【0025】
請求項2にかかる発明においては、請求項1にかかる現在位置表示装置において、前記現在位置表示装置は、前記変化率に対する重み付け係数を記憶する重み付け係数記憶手段を備え、前記変化率算出手段は、前記複数のGPS測位位置に基づいて前記複数のGPS測位位置間の変化率を複数算出し、前記推定位置算出手段は、前記GPS測位位置、前記複数の変化率、および前記重み付け係数に基づき、前記GPS測位位置の検出時における前記現在位置表示装置の位置を推定位置として算出する。
【0026】
かかる構成によれば、推定位置算出手段が推定位置を算出するにあたり、変化率に対する重み付け係数を用い、変化率とGPS測位位置とに基づいて推定位置を算出するから、一過的なブレーキ操作などの影響を直接受けることなく、且つ、過去の速度変化率を考慮した滑らかで精度の高い車両の現在位置(測位位置P0を検出した時の車両位置P1)を推定できる。
【0027】
請求項3にかかる発明においては、請求項2にかかる現在位置表示装置において、変化率算出手段は、前記測位位置記憶手段に記憶された複数の前記GPS測位位置に基づいて、前記GPS測位位置間の距離をそれぞれ算出し、該それぞれの距離を比較して、複数の変化率を算出し、前記推定位置算出手段は、前記複数の変化率、および前記重み付け係数に基づき、予測変化率を算出し、該予測変化率、前記GPS測位位置における速度、および前記GPS受信機がGPS衛星信号を受信してから現在位置表示装置の位置を検出するのにかかる演算時間に基づき、予測距離を算出し、該予測距離と前記GPS測位位置に基づいて、前記GPS測位位置の検出時における前記現在位置表示装置の位置を推定位置として算出する。
【0028】
かかる構成によれば、速度検出手段や加減速度検出手段を用いることなく、速度変化率を取得することができる。
【0029】
請求項4にかかる発明においては、請求項3にかかる現在位置表示装置において、前記予測変化率a0は、前記複数の変化率a1、a2、…、anと、前記重み付け係数w1、w2、…、wnとに基づき、
a0=a1・w1+a2・w2+…+an・wn
(但し、w1+w2+…+wn=1)
として算出する。
【0030】
かかる構成によれば、現在位置表示装置の移動状態の履歴に応じた適切な加減速に従って現在位置マークを表示でき、誤った位置に現在位置マークが表示されることがない。
【0031】
請求項5にかかる発明においては、請求項3又は請求項4にかかる現在位置表示装置において、前記予測変化率と前記GPS測位位置における速度とに基づき、前記GPS測位位置の検出時における前記現在位置表示装置の速度を算出する速度算出手段を備え、前記表示制御手段は、前記速度算出手段により算出された速度が所定速度を超える場合、前記推定位置に前記現在位置マークを表示させない。
【0032】
かかる構成によれば、変化率などに基づいて算出される推定位置が正確でないと思われる場合には、推定位置に現在位置マークを表示することがなくなる。
【0033】
請求項6にかかる発明においては、請求項5にかかる現在位置表示装置において、前記所定速度は、前記現在位置表示装置が走行する道路種別に応じて設定される。
【0034】
かかる構成によれば、現在位置表示装置が走行する道路に応じて、変化率などに基づいて算出される推定位置が正確か否かを判別できる。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】本発明の実施例にかかる現在位置表示装置であるナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。
【図2】車両が直進する場合において、本発明にかかる現在位置表示装置の表示手段に表示される車両位置マークと、GPS受信機によって測位が開始された時点における測位位置と、演算処理の結果として測位位置が算出された時点における現在の車両位置との関係を示す模式図である。
【図3】車両が交差点で左折する場合において、本発明にかかる現在位置表示装置の表示手段に表示される車両位置マークと、GPS受信機によって測位が開始された時点における測位位置と、演算処理の結果として測位位置が算出された時点における現在の車両位置との関係を示す模式図である。
【図4】本発明にかかる現在位置表示装置による車両位置マークの表示位置の調整手順を示すフローチャートである。
【図5】本発明にかかる現在位置表示装置において、車両の減速を考慮しない場合と、減速を考慮した場合との推定位置の関係を示す模式図である。
【図6】先行技術において、GPS受信機によって測位が開始された時点における測位位置と、演算処理の結果として測位位置が算出された時点における車両位置との関係を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0036】
以下、本発明の具体例を実施例及び図面を用いて詳細に説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための現在位置表示装置を例示するものであって、本発明をこの現在位置表示装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態の現在位置表示装置にも等しく適応し得るものである。
【実施例】
【0037】
図1は本発明の実施例にかかる現在位置表示装置であるナビゲーション装置1の構成を示すブロック図である。ナビゲーション装置1は、以下に説明する実施例では、車両に搭載されて、ドライバに経路案内を行うとともに、走行中において、ドライバ以外の搭乗者にテレビ放送の視聴を可能とするものであってもよい。また、ナビゲーション装置1は、車両のダッシュボードに設置したクレードルなどの取り付け具を用いて、取り付け、取り外し可能な車載携帯兼用のものであってもよい。
【0038】
ナビゲーション装置1は、図1に示すように、制御手段10、GPS受信機11、自律航法手段12、速度検出手段13、地図記憶手段14、測位位置記憶手段15、入力手段16、表示手段17、音声出力手段18、車両位置表示制御手段19、重み付け係数記憶手段20などを備えて構成されている。
【0039】
制御手段10は、CPU101、ROM102、RAM103を有するマイクロプロセッサなどで構成され、ROM102に記録された制御プログラムに従ってナビゲーション装置1の各部の動作を制御するものである。
【0040】
GPS受信機11は、所定の時間間隔で、地球上空を周回している複数のGPS衛星から時刻情報を含む電波(GPS衛星信号)を受信して、車両の位置情報(GPS測位位置)を検出する。GPS測位位置は緯度、経度で検出される。以下の説明においては、GPS受信機11は、1秒(1sec)の間隔でGPS衛星信号を受信しGPS測位位置を検出するものとするが、この時間間隔に限られるものではない。
【0041】
自律航法手段12は、加速度センサ、ジャイロなどの角速度センサを有しており、ナビゲーション装置1の加速度、角速度を算出する。GPS衛星信号が受信できないトンネルや地下街、地下駐車場、建物内の駐車場、あるいは、高層ビル街などGPS衛星信号の反射によるマルチパスの影響を受ける場所では、この自律航法手段12によりナビゲーション装置1(車両)の現在位置を算出する。例えば、加速度センサ、角速度センサは10msec毎に車両の加速度、角速度を出力するものであるが、各センサの出力間隔はこれに限られるものではない。なお、本発明においては、必ずしも自律航法手段12を備えている必要はない。
【0042】
GPS受信機11によって検出されたGPS測位位置はGPS測位位置検出時刻とともに測位位置記憶手段15に記憶され、制御手段10は必要に応じてGPS測位位置の履歴を参照することができる。なお、記憶する時刻は、GPS衛星信号を受信した時刻であっても、GPS測位位置を検出した時刻であってもよい。また、GPS受信機11が、所定時間間隔(例えば1秒間隔)でGPS測位位置を検出するのであれば、時刻を記憶せずに、当該所定時間を記憶してもよい。
【0043】
速度検出手段13は、車両の速度を検出する。なお、車両の速度は、自律航法手段12に含まれる加速度センサの出力を積分して求めることができる。また、車両速度は、測位位置記憶手段15に記憶された最新のGPS測位位置及び時刻と、1つ前のGPS測位位置及び時刻とから求めることもできる。
【0044】
地図記憶手段14は、道路の分岐地点等の結節点をノードとする道路ノードデータと、それぞれのノード間を結ぶ経路をリンクとした道路リンクデータと、地形図データとを含む地図情報を記憶している。
【0045】
道路ノードデータには、道路ノード番号、位置座標、接続リンク本数、分岐地点名称等が含まれる他、分岐地点から所定距離だけ離れた案内地点において、右左折、直進等の経路案内を行う経路案内データ及び案内地点の位置座標が記憶されている。
【0046】
道路リンクデータには、始点及び終点となる道路ノード番号、道路種別、ノード間の距離情報であるリンク長(リンクコスト)、所要時間、車線数、車道幅などが含まれる。道路リンクデータには、さらに、リンク属性として橋、トンネル、踏切、料金所、制限速度等のデータが付与される。道路種別とは、高速道路や有料道路の別、国道や都道府県道等の別を含む情報である。
【0047】
地形図データには、海岸線、湖沼、河川形状などの水系データ、行政境界データ、駐車場をはじめとする施設位置、施設形状、施設名称を含む施設データからなる背景データが含まれる。
【0048】
制御手段10は、経路探索手段として機能し、ユーザが後述する入力手段16を用いて目的地を入力すると、地図記憶手段14に記憶されている地図情報を参照し、出発地から目的地に至る最適な案内経路を探索するものである。
【0049】
案内経路の探索は、現在位置(GPS測位位置又は自律航法手段12による現在位置)、又は、ユーザによって入力された出発地に対応する道路ノードから目的地に対応する道路ノードまでに至るリンクとノードをダイクストラ法等の各種の手法によって探索し、リンク長(リンクコスト)や所要時間等を累積し、総リンク長(走行距離)又は総所要時間等が最短となる経路を最適な案内経路とし、当該経路に属する道路ノードやリンクを案内経路データとして提供するものである。
【0050】
入力手段16は、ナビゲーション装置10における操作入力や出発地、目的地の入力を行う各種キー、スイッチ等から構成される。
【0051】
表示手段17は、地図画像や案内経路画像、さらには、所定の案内地点において、分岐地点にかかる経路案内のための情報を表示してユーザが視認できるようにするためのものであり、液晶ディスプレイなどで構成される。また、表示手段17は、タッチセンサを備えた入力手段として機能させてもよい。この場合、ディスプレイ上に表示されたアイコンをユーザが触れることで選択入力が行われる。
【0052】
音声出力手段18は、ナビゲーションに必要な音声ガイダンスや、テレビ放送の音声を出力するものである。
【0053】
制御手段10は、測位位置記憶手段15に記憶されたGPS測位位置と、車両の速度変化率と、速度変化率に対して設定される重み付け係数とを用いて、GPS測位位置の演算に必要な時間が経過した際の車両の推定位置を算出する。なお、重み付け係数は、重み付け係数記憶手段20に記憶されている。重み付け係数は、予め定められていてもよいし、入力手段16を介して任意に設定されてもよい。
【0054】
車両位置表示制御手段19は、案内経路が探索されると、地図記憶手段14から現在位置を中心とする所定の範囲の地図情報を読み出して表示手段17に地図画像を表示させるとともに、案内経路画像や、制御手段10によって算出された推定位置に車両の位置を示す車両位置マーク(現在位置マーク)を地図画像上に表示させる。
【0055】
図2は、ナビゲーション装置1の表示手段17に表示される車両位置マークMと、GPS受信機11によってGPS衛星信号が受信された時点における測位位置P0と、演算処理の結果としてGPS測位位置が検出された時点である現在の車両位置P1との関係を示す模式図である。なお、GPS受信機がGPS衛星信号を受信した時の位置(車両位置)と、受信したGPS衛星信号に基づいて検出されるGPS測位位置とは同一の位置として説明を行う。また、GPS測位位置を検出している間に車両が進行する距離を加味した推定位置P1が、GPS衛星信号受信後にGPS測位位置が得られた時点で実際に車両が存在している位置である。
【0056】
また、GPS受信機11によってGPS測位位置が検出された時点とは、GPS受信機11がGPS測位位置を検出した時に限られず、GPS受信機11がGPS測位位置を検出して制御手段10に出力した時、又は、制御手段10がGPS測位位置をGPS受信機11から取得した時であってもよい。
【0057】
図2において、車両がP0の位置にある時にGPS受信機11がGPS衛星信号を受信したものとする。GPS受信機11は、GPS衛星から受信したGPS衛星信号に基づき、測位位置P0のGPS測位位置を検出する。そして、制御手段10は、この測位位置P0と、これより以前に検出された複数のGPS測位位置での速度変化率と、速度変化率に対して設定される重み付け係数とに基づき、GPS測位位置P0からどれだけ先の位置P1に車両が到達しているのかを推定する。
【0058】
この場合、速度変化率として、測位位置P0と測位位置P0の直前に検出した測位位置(不図示)間における車両の速度変化率のみを用いて、推定位置(測位位置P0を検出した時の車両位置P1)を推定しようとすると、そのときのドライバのアクセル操作やブレーキ操作の影響を直接受けることになり、好ましくない。そこで、速度変化率については、測位位置P0と測位位置P0の直前に検出した測位位置間における車両の速度変化率のみではなく、測位位置P0の直前に検出した測位位置と測位位置P0より2つ前に検出した測位位置間の速度変化率など、過去に検出されたGPS測位位置における速度変化率も考慮すべきである。
【0059】
さらに、その速度変化率に、重み付け係数を掛け、それらを加算して求めることで、単に、過去に検出されたGPS測位位置における速度変化率の平均をとるのではなくなるため、一過的なブレーキ操作などの影響を直接受けることなく、且つ、過去の速度変化率を考慮した滑らかで精度の高い車両の現在位置(測位位置P0を検出した時の車両位置P1)を推定できる。
【0060】
なお、重み付け係数は、最新のGPS測位位置に近い位置の速度変化率の寄与率がそれよりも遠い位置の速度変化率の寄与率よりも大きくなるように設定する。この結果、適切な速度変化率に基づき、車両の現在の位置を高精度に推定することができる。
【0061】
なお、過去の各時点におけるGPS測位位置は、測位位置記憶手段15から得ることができる。また、各GPS測位位置での速度変化率は、GPS測位位置の算出間隔の時間と、各GPS測位位置間の距離とから算出することができるが、自律航法手段12の加速度センサから取得してもよい。あるいは、速度検出手段13により検出した車両速度から算出することもできる。
【0062】
車両位置表示制御手段19は、推定された現在の車両位置P1に対して、図2に示すように、車両位置マークMを表示する。
【0063】
次に、本発明の実施例にかかるナビゲーション装置1における車両位置マークMの表示位置の調整手順について、図4のフローチャート及び図5下部の模式図を参照して説明する。なお、以下のフローチャートの説明においては、GPS衛星信号を受信してから位置を検出するまでに要する時間を1秒とする。
【0064】
GPS受信機11は、GPS衛星からGPS衛星信号を受信し、時刻t0におけるナビゲーション装置1の位置x0(GPS測位位置)を検出する(ステップS101)。この位置x0は、GPS受信機11がGPS衛星信号を受信し演算を開始してから1秒後に検出される。従って、位置x0が検出された時点で、車両は、位置xcの位置まで移動している。検出された位置x0は、測位位置記憶手段15に記憶される(ステップS102)。なお、測位位置記憶手段15には、時刻t0に先立つ各時刻t1、t2、t3において、GPS受信機11により検出された車両の過去のGPS測位位置x1、x2、x3、…が記憶されているものとする。
【0065】
次に、制御手段10は、前回の時刻t1で検出された位置x1と、今回の時刻t0で検出された位置x0とを測位位置記憶手段15から読み出し、位置x1、x0間の距離x10を算出する(ステップS103)。算出された距離x10は、測位位置記憶手段15に記憶される(ステップS104)。なお、ナビゲーション装置1は、GPS受信機によりGPS測位位置(位置x0)が検出された時点で、本フローチャートの処理を行うため、過去のGPS測位位置間の距離(例えば距離x21、x32)はすでに算出されて測位位置記憶手段15に記憶されているものとする。
【0066】
制御手段10は、位置x2、x1間の距離x21を測位位置記憶手段15から読み出し(ステップS105)、位置x1の前後における距離x21と距離x10との変化率a1を、
a1=x10/x21
として算出する(ステップS106)。算出した変化率a1は、測位位置記憶手段15に記憶される(ステップS107)。
【0067】
ここで、算出した変化率a1とは、距離の変化率であるが、GPS測位位置が所定時間毎に検出される場合であれば、速度変化率と置き換えることが可能である。
【0068】
すなわち、距離(距離x10、x21)を当該所定時間で除算することで、それぞれの速度を算出でき、当該速度を上記のように除算することで、速度変化率が算出できる。この際の速度変化率と上記の距離変化率は同一であるため、距離変化率は、速度変化率と置き換えることが可能である。なお、以下の説明では、変化率を速度変化率として説明する。
【0069】
次いで、制御手段10は、位置x2の前後における距離x32と距離x21との変化率a2を測位位置記憶手段15から読み出すとともに(ステップS108)、重み付け係数w1及びw2を重み付け係数記憶手段20から読み出し(ステップS109)、最新の位置x0における予測変化率a0を、
a0=a1・w1+a2・w2
(但し、w1+w2=1)
として算出する(ステップS110)。なお、重み付け係数w1は、重み付け係数w2よりも大きく設定する。例えば、w1=0.7、w2=0.3のように設定することができる。これにより、時刻t0に近い時刻t1における車両の速度の変化率a1の寄与率を時刻t0から離れた時刻t2における車両の速度の変化率a2の寄与率よりも大きくすることができる。
【0070】
そして、位置x0における予測変化率a0と、位置x1、x0間の距離x10とを用いて、位置x0から現在の車両の推定位置xcまでの予測距離x0cを、
x0c=a0・x10
として算出する(ステップS111)。
【0071】
ここで、本実施例においては、GPS受信機11が現在位置を検出する所定時間間隔と、GPS受信機11が受信したGPS衛星信号に基づいて位置を算出するにかかる所定の演算時間とが、ともに1秒として記載しているため、上記の式でも予測距離x0cを算出することが可能であるが、GPS受信機11が現在位置(GPS)を検出する所定時間間隔と、演算時間とが、異なる場合では、上記の式では、正確な予測距離x0cを算出することができない。
【0072】
そのため、他の予測距離x0c算出方法として、ステップS101で検出した位置x0における速度s1(不図示)を算出して、位置x0から現在の車両の推定位置xcまでの予測距離x0cを、
x0c=s1・a0・e1
(但し、e1は演算時間)
として算出することも可能である(ステップS111)。
【0073】
なお、速度s1は、例えば、位置x0と位置x1との間の距離x10およびt0とt1との時間差(GPS受信機11が現在位置を検出する所定時間間隔)を除算することで算出することが可能である。
【0074】
次いで、最新のGPS測位位置である位置x0と、予測距離x0cとを用いて、位置x0から予測距離x0c進んだ位置を推定位置xcとして算出する(ステップS112)。
【0075】
車両位置表示制御手段19は、算出された車両の推定位置xcに基づき、表示手段17の地図上に車両位置表示マークMを表示させる(ステップS113)。なお、推定位置xcは、位置x0からの延長線上(位置x0での進行方向の延長線上)の位置に限定されるものではなく、例えば、過去のGPS測位位置と地図情報との関係に基づき、過去に走行していた道路上における位置x0から予測距離x0c進んだ位置(マップマッチングにより推定した位置)とすることが好ましい。あるいは、ナビゲーション装置1において、利用者が入力した目的地に基づいて探索された案内経路に従った進行方向上の位置とすることもできる。
【0076】
図5上部には、位置x0における速度(位置x0と位置x1との距離と、t0とt1との時間差と、の除算値)で車両が等速で移動しているものと仮定した場合における車両の現在の推定位置xeを対比して示す。このように、車両が減速しているのか加速しているのかを考慮して、現在の車両の推定位置xcを算出することにより、表示手段17に表示される車両位置表示マークMの位置と車両の現在の位置とを高精度に一致させることができる。
【0077】
ここで、上述した説明では、時刻t0における予測変化率a0を算出するため、2つの位置x1及びx2を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、位置x1、x2、…、xnの各変化率a1、a2、…、anに対して重み付け係数w1、w2、…、wnを設定し、予測変化率a0を、
a0=a1・w1+a2・w2+…+an・wn
(但し、w1+w2+…+wn=1)
として算出してもよい。
【0078】
また、GPS受信機11がGPS測位位置を検出する時間間隔と、各位置x0、x1、x2、…の間の算出した距離x10、x21、…とから車両の移動速度を求め、この移動速度を用いて各変化率a1、a2、…を算出するようにしてもよい。また、この移動速度は、GPS受信機11が求めるようにしてもよい。
【0079】
なお、移動速度を用いて変化率を算出した場合の推定位置の算出は、上記のステップS111で予測距離x0cを算出する以外にも、位置x0における速度に、算出した速度変化率a0を積算して、予測速度を算出し、当該予測速度に、GPS測位位置の算出にかかる時間(演算時間)を積算することで、予測距離x0cを算出することもできる。
【0080】
また、GPS測位位置の算出にかかる時間(演算時間)は、予め測定器などで測定されて、入力手段16などを介して入力しておく、又は、制御手段10が備えるRAM103、ROM102に予め記憶しておくことで用いることができる。また、GPS受信機11は時計を搭載しており、GPS衛星信号を受信した時刻と、GPS測位位置を検出した時刻とに基づいて、GPS測位位置の算出にかかる時間が算出されてもよい。また、GPS衛星信号を受信した時とは、GPS測位位置を算出する演算を開始した時と置き換えることもでき、また、GPS衛星信号を受信した時とは、所定数のGPS衛星からGPS衛星信号を受信できた時であってもよい。
【0081】
また、GPS測位位置の算出にかかる時間(演算時間)は、GPS受信機11がGPS衛星信号を受信してからGPS測位位置の算出にかかる時間だけではなく、GPS受信機11がGPS測位位置を検出してから制御手段10に伝送するまでの伝送時間なども演算時間に含めるとよい。
【0082】
また、地図記憶手段14から読み出した地図情報を参照して、ステップS101において検出した位置x0が交差点の出口付近や高速道路のインターチェンジであるような場合、先立つ位置x1、x2、…とは異なる加減速操作が行われている可能性がある。この場合には、上述のように、過去の速度変化率に基づいて推定位置xcを算出するのではなく、例えば、車両が等速で移動しているものと見做して推定位置xcを求め、車両位置マークMを表示させることが望ましい。
【0083】
また、車両が加速している場合において(変化率a0>1.0)、位置x0における速度に、速度変化率a0を積算して算出した予測速度が所定速度以上の場合には(例えば、100km/時以上)、過去の速度変化率に基づいて推定位置xcを求めるのではなく、車両が等速で移動しているものと見做して推定位置xcを求め、車両位置マークMを表示させることが望ましい。例えば、ステップS103で算出した距離x10から求めた速度が90km/時であり、ステップS110で算出した予測変化率が1.5であるとき、ステップS111で算出される予測距離x0cから求めた速度が135km/時になってしまい、現実的でない場合があるからである。
【0084】
さらに、車両が走行する道路種別に応じて、車両の速度を等速と見做して推定位置xcを算出するか、加減速度を考慮して推定位置xcを算出するかを切り替えるようにしてもよい。例えば、一般道を走行中の場合には、速度が60km/時を超えるとき、高速道路を走行中の場合には、速度が100km/時を超えるとき、走行速度を等速と見做して推定位置xcを算出することが望ましい。
【0085】
なお、上記のような場合において、車両の速度を等速と見做して推定位置xcを算出することに限られず、上記のような場合では、位置x0に表示する、又は、過去の速度変化率に基づいて算出した予測距離x0cに所定値を加減算した値を予測距離x0cとして、推定位置xcとするなど種々の方法で対応することが可能である。
【0086】
さらに、上記実施例では、GPS測位位置間の距離(距離x10、x21・・)を比較して複数の速度変化率(a0、a1・・)を算出し、当該複数の速度変化率に重み付け係数(w1、w2・・・)を積算して、それらを加算することで、予測速度変化率a0を算出して、当該予測速度変化率a0と距離x10とを積算することで、予測距離x0cを算出して、予測距離x0cに基づいて推定位置xcを算出したが、距離だけではなく、方位(進行方向)に適用することも可能である。
【0087】
すなわち、例えば、GPS測位位置x2からGPS測位位置x1へ行く際の進行方向と、GPS測位位置x1からGPS測位位置x0へ行く際の進行方向とを比較して、変化率を算出して、その変化率に上記と同様に、重み付け係数(w1、w2・・・)を積算して、それらを加算することで、予測角度変化率を算出して、当該予測角度変化率とGPS測位位置x2からGPS測位位置x1へ行く際の進行方向とに基づいて、予測進行方向を算出してもよい。そして、予測距離x0c、予測進行方向に基づいて推定位置xcを算出することも可能である。
【0088】
車両が直進している場合には、上記のように推定位置に基づいて車両位置マークMの表示位置を調整すれば、適切な位置に表示することができる。しかしながら、車両が交差点を右折あるいは左折するなどして進行方向が変化した場合には、推定位置は車両の直進方向の位置として算出されてしまい、実際の車両位置(右折又は左折した位置)とは異なる位置に車両位置マークが表示されてしまう。
【0089】
そこで、車両の交差点における進行方向の変化を検出したら(例えば、角速度センサの出力が所定値以上など)、前述のようにして算出した推定位置よりも手前に車両位置マークMを表示し、又は、進行方向が検出された方向に車両位置マークMを表示するように調整することで、適切な車両位置マークMの表示を行うようにする。あるいは、この場合には、次のGPS測位位置に基づく車両位置マークMの表示まで車両位置マークの表示を中断するようにしてもよい。
【0090】
図3は、交差点における車両位置マークMの表示位置の調整を説明するための模式図である。車両が交差点の手前の位置P0にある時にGPS衛星信号を受信して測位を開始したものとすると、所定の演算時間後にP0のGPS測位位置が算出される。ここで、演算中に車両が交差点を左折して矢印の方向に進行方向が変化したとする。先に説明した手順で算出した車両の推定位置は、車両の進行方向の変更を考慮したものではなく直進を前提として算出したものであるから、それに基づいて車両位置マークMを表示すると、車両の実際の進行に合わなくなる。
【0091】
そこで、この場合、車両位置表示制御手段19は、算出した推定位置よりも手前、例えば推定位置(演算時間後の位置)までの距離の半分の位置に車両位置マークMを表示する。このようにすれば、交差点の中に車両位置マークMが表示され、ユーザに違和感を与えることがない。1秒後の位置までの距離の半分の位置は、GPS測位位置と算出した推定位置とから容易に算出することができる。あるいは、推定位置を算出する際に取得した車速を1/2として算出してもよい。
【0092】
通常、交差点などを右左折する場合には減速する運転操作がなされる。従って、自律航法手段12に含まれる加速度センサの出力を処理して減速が検出されたら進行方向が変更されたものと判別することができる。その際、角速度センサの出力も同時に処理し、進行方向の変化を検出して交差点などにおける右左折を判別してもよい。
【0093】
角速度センサの出力を処理して車両が左右どちらに進行したかがわかれば、推定位置までの距離を進行方向の変化に応じて按分し、車両が交差点を曲がった位置に車両位置マークを表示するように制御することも可能になる。
【0094】
また、車両位置マークMの表示位置の調整は、上記に限られない。推定位置までの距離を進行方向の変化に応じて按分し、車両が交差点を曲がった位置に車両位置マークMを表示するように調整してもよく、次のGPS測位位置に基づく車両位置マークMの表示まで車両位置マークMの表示を中断するようにしてもよい。また、GPS測位位置に車両位置マークMを表示してもよい。
【0095】
また、上記実施例では、GPS受信機11の演算時間中に、進行方向を変えたか否かを判別し、車両位置マークを表示する位置を調節したが、これに限ることはなく、急激な加速又は減速があったか否かで判別してもよい。
【0096】
また、GPS受信機11の演算時間中に、進行方向を変えたか、又は、急激な加減速を行なったと判別されたとき、GPS受信機11により得られるGPS測位位置と地図情報とに基づき、車両が交差点など曲がり角付近にいるか否かを判別し、車両が交差点など曲がり角付近にいる場合にのみ、車両位置マークMを表示する位置を調節してもよい。
【0097】
さらに、案内経路に沿って車両が走行している場合に、案内経路上の曲がり角で、加速度センサ、角速度センサの出力値が所定の条件範囲であるか否かを判別する際、所定の条件範囲を狭めてもよい。すなわち、案内経路上の曲がり角では、進行方向の変化を判別しやすくしてもよい。
【0098】
なお、上記実施例は、車載可能なナビゲーション装置を例に本発明を説明したが、本発明は車載用のナビゲーション装置に限られるものではなく、歩行者用のナビゲーション装置であってもよく、一般的な現在位置表示装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【0099】
1・・・・・ナビゲーション装置
10・・・・制御手段
11・・・・GPS受信機
12・・・・自律航法手段
13・・・・速度検出手段
14・・・・地図記憶手段
15・・・・測位位置記憶手段
16・・・・入力手段
17・・・・表示手段
18・・・・音声出力手段
19・・・・車両位置表示制御手段
20・・・・重み付け係数記憶手段

【特許請求の範囲】
【請求項1】
表示手段に表示した地図上に現在位置マークを表示する現在位置表示装置において、
前記現在位置表示装置は、所定の時間毎にGPS衛星信号を受信し現在位置表示装置の位置をGPS測位位置として検出するGPS受信機と、
前記GPS測位位置を記憶する測位位置記憶手段と、
前記測位位置記憶手段に記憶された複数の前記GPS測位位置に基づいて前記複数のGPS測位位置間の変化率を算出する変化率算出手段と、
前記変化率と前記GPS測位位置とに基づき、前記GPS測位位置の検出時における前記現在位置表示装置の位置を推定位置として算出する推定位置算出手段と、
該推定位置に前記現在位置マークを表示させる表示制御手段と、
を備えることを特徴とする現在位置表示装置。
【請求項2】
前記現在位置表示装置は、前記変化率に対する重み付け係数を記憶する重み付け係数記憶手段を備え、
前記変化率算出手段は、前記複数のGPS測位位置に基づいて前記複数のGPS測位位置間の変化率を複数算出し、
前記推定位置算出手段は、前記GPS測位位置、前記複数の変化率、および前記重み付け係数に基づき、前記GPS測位位置の検出時における前記現在位置表示装置の位置を推定位置として算出することを特徴とする請求項1に記載の現在位置表示装置。
【請求項3】
変化率算出手段は、前記測位位置記憶手段に記憶された複数の前記GPS測位位置に基づいて、前記GPS測位位置間の距離をそれぞれ算出し、該それぞれの距離を比較して、複数の変化率を算出し、
前記推定位置算出手段は、前記複数の変化率、および前記重み付け係数に基づき、予測変化率を算出し、該予測変化率、前記GPS測位位置における速度、および前記GPS受信機がGPS衛星信号を受信してから現在位置表示装置の位置を検出するのにかかる演算時間に基づき、予測距離を算出し、該予測距離と前記GPS測位位置に基づいて、前記GPS測位位置の検出時における前記現在位置表示装置の位置を推定位置として算出することを特徴とする請求項2に記載の現在位置表示装置。
【請求項4】
前記予測変化率a0は、前記複数の変化率a1、a2、…、anと、前記重み付け係数w1、w2、…、wnとに基づき、
a0=a1・w1+a2・w2+…+an・wn
(但し、w1+w2+…+wn=1)
として算出することを特徴とする請求項3に記載の現在位置表示装置。
【請求項5】
前記予測変化率と前記GPS測位位置における速度とに基づき、前記GPS測位位置の検出時における前記現在位置表示装置の速度を算出する速度算出手段を備え、
前記表示制御手段は、前記速度算出手段により算出された速度が所定速度を超える場合、前記推定位置に前記現在位置マークを表示させないことを特徴とする請求項3又は4に記載の現在位置表示装置。
【請求項6】
前記所定速度は、前記現在位置表示装置が走行する道路種別に応じて設定されることを特徴とする請求項5に記載の現在位置表示装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2011−247845(P2011−247845A)
【公開日】平成23年12月8日(2011.12.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−123949(P2010−123949)
【出願日】平成22年5月31日(2010.5.31)
【出願人】(000001889)三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】(000214892)三洋電機コンシューマエレクトロニクス株式会社 (1,582)
【Fターム(参考)】