説明

車載ナビゲーションシステム

【目的】 地図データ中の道路の形状や位置が不正確でも、車両の現在位置を、地図上の適正な位置に表示できる車載ナビゲーションシステムを提供する。
【構成】 地図データと、それに含まれる道路に関する精度を表す精度データを合わせて記憶するCD−ROM1と、車両の進行状況をモニタするセンサ4、5、6と、車両の走行軌跡を算出し、それを対応する道路形状と比較し、適合しない場合はその精度データに応じて、車両位置を補正し、車両の地図上における適正な位置を決定するCPU4と、地図および車両の現在位置を表示する表示手段とを有する。
【効果】 車両の走行軌跡と、それに対応する道路形状がマッチしない場合でも、その原因に応じて、車両の位置を補正できる。したがって、車両の現在位置を、表示されている地図上の適正な位置に、常に、表示することができる。

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の表示装置に表示された地図上に、車両の現在位置を示す車載ナビゲーションシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の車載ナビゲーションシステムは、車両に備えてある距離センサおよび方位センサの信号をもとに、車両の走行軌跡を計算し、現在の車両位置を得ている。さらに、この車両位置は、デジタル化されたデータとして記憶装置に記憶されている地図とともに、表示装置に表示される。従来の車載ナビゲーションシステムとしては、例えば、特開昭58−10782号公報に記載されているものが挙げられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の車載ナビゲーションシステムで使用されている地図データに含まれる道路の形状や位置は、不正確な事がある。そのため、車両の軌跡が正確に算出されていても、車両位置を表示する際、表示されている地図上の位置が、実際の位置からずれてしまったり、システムが正常に動作しなくなるという問題が生じていた。
【0004】このような道路の位置や形状の不正確さの原因のひとつは、地図データのもととして広く利用されている地形図等における、表記事項の省略や変更等が反映されたものである。
【0005】例えば、国土地理院発行の縮尺2万5千分の1の地形図では、地図作成上の規約(昭和61年2.5万分の1地形図図式、社団法人日本測量協会)によって、山岳部のカーブ、河川や海岸線等の自然の地物または鉄道に隣接する道路、重要度の低い市街地の狭い道路、高速道路のインターチェンジやジャンクション等の道路における、道路の形状や位置の変更が認められている。また、工事中の道路や、開通しているのに、地形図にはまだ表記されていない道路など、その位置や形状が、実際のものと異なる場合がある。
【0006】このような表示事項の省略や変更は、通常、地図を見ただけでは、判断できない。そのため、従来のシステムでは、誤差を含んだ地形図を、そのままデジタル化して、データとして使用していた。
【0007】したがって、従来システムにおいて、車両位置が、道路以外の場所に表示されるなどの問題が生じた場合には、算出された車両位置に一番近い道路に、車両位置を移動するという方法で問題を回避していた。しかし、この方法では、車両位置が正しい位置に移されているとは、必ずしも言えなかった。
【0008】なぜなら、用いられている地図データに含まれる道路の形状や位置は、変更されている場合があり、そのため、車両の真の位置が、距離的に一番近い道路上にあるとは限らないためである。
【0009】本発明の目的は、地図データ中の道路の形状および位置の精度に関する精度データを用いることにより、車両位置を、常に、表示装置に表示されている地図上の適正な位置に示すことができる車載ナビゲーションシステムを、提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、地図データ、その地図データに含まれる各道路の形状を示す形状データ、および、当該道路の精度に関する精度データとを記憶する記憶手段と、車両の位置を設定する初期位置設定手段と、車両の走行状況を検出する走行状況検出手段と、走行状況検出手段からの信号を用いて、車両の走行軌跡を算出する走行軌跡算出手段と、算出された走行軌跡に対応する地図データ中の道路の形状データを記憶手段から読みだし、それを当該走行軌跡と比較し、両者のずれが、ある一定の値よりも大きいか小さいかを判断するずれ判定手段と、ずれが大きいと判定された場合、当該道路に関する精度データを記憶手段から読みだし、その値を用いて決定される位置に車両位置を移動し、移動後の位置を、新たに、車両の現在の位置とする位置補正手段と、ずれが小さいと判定された場合、当該走行軌跡から車両の現在の位置を決定する位置決定手段と、決定された車両の現在の位置を、記憶手段から読みだされた地図データ上に、地図データとともに表示する表示手段とを有することを特徴とする、車載ナビゲーションシステムによって達成される。
【0011】
【作用】本発明の車載ナビゲーションシステムでは、以下のような位置表示サイクル動作を繰り返すことで、車両の位置を、表示手段に表示されている地図上に、順次表示することができる。
【0012】最初に、初期位置設定手段によって設定された車両の位置を含む地図が、記憶手段から読みだされ、表示手段に表示される。また、初期設定が終了した後の次のサイクルでは、1サイクル前の車両の位置が、初期設定された位置の代わりに用いられる。
【0013】車両が走行するに従い、車両の走行状況検出手段からの信号が、走行軌跡算出手段に送られる。走行軌跡算出手段は、それらの信号を受け取り、ある特定周期、例えば、数十ms毎に、車両の走行軌跡を算出する。
【0014】この走行軌跡と、上記で設定されている車両位置から、ずれ判定手段は、車両が走行したと推測される道路の一部分を特定し、それに対応する形状データを記憶手段から読みだす。さらに、ずれ判定手段は、その形状データと算出された走行軌跡とを比較し、両者のずれが、ある特定の値より大きいか小さいか、つまり、道路形状と算出された走行軌跡が、合うか合わないかのマップマッチングを行なう。
【0015】合わない場合、つまり、地図データに含まれる道路の形状と、算出された走行軌跡とのずれが大きい場合には、位置補正手段が、その形状に関する精度データを読みだす。さらに、位置補正手段は、その精度データに応じて、予め設けられた方法を用いて、車両位置を移動し、その移動後の位置を新たに、車両の位置とし、次の位置表示サイクル動作を、開始する。
【0016】ここで、形状データとは、地図データに含まれる道路を、その長さ方向に、ある特定距離毎に分割して作られる、道路片の形状をデータ化したものである。また、精度データとは、形状データを作成する際に、そのもととなった道路片の精度を、複数にランク分けしたものである。具体的には、この精度は、地図データのもととなる地形図における作成上の規約等によって、決定される。
【0017】例えば、国道等の重要度の高い道路は、地形図の作成過程において、河川や海岸線等の自然の地物または鉄道に隣接しない限り、その形状や位置を変更される可能性が非常に小さい。したがって、実際の道路の形状に極めて近いと考えられ、よって、精度が高いとする。一方、市街地内部の幅の狭い道路など、一般にはあまり使用されない道路は、省略されたり、変更されたりすることが許されているため、精度が低いとする。
【0018】このような精度の設定方法は、地図データのもととなる地形図に応じて、任意に設定できるものである。また、精度データとしては、例えば、一桁の数字(0、1、2、・・・)等、あまり、メモリ量を使用しないものが利用できる。
【0019】道路の形状と走行軌跡とが、合わない場合のもう一つの原因として、走行状況検出手段から生じる誤差が考えられる。しかし、このような誤差は、使用される走行状況検出手段特有の問題である。したがって、本発明では、このような誤差は存在しても、その大きさは一定で、ずれ判定手段に動作に影響しないものと仮定する。
【0020】一方、道路の形状と走行軌跡とが合う場合、つまり、両者のずれが小さいとずれ判定手段によって判定された場合は、位置決定手段によって、算出された走行軌跡から、車両の現在の位置が決定される。
【0021】決定された車両の現在の位置は、表示手段によって、記憶手段から読みだされた地図上に表示される。
【0022】以上で、位置表示サイクル動作が終了となり、次のサイクルが開始される。このようにして、表示手段に表示されている地図上に、車両位置を、順次表示することができる。
【0023】
【実施例】本発明の一実施例を、以下に説明する。図1は、本発明を適用した一実施例の構成を示すブロック図である。
【0024】本実施例は、図1に示されるように、地図データと、その地図データ中に含まれる道路を分割して作られた、ある特定距離を有する道路片の形状を示す形状データと、その道路片の精度に関する精度データとを記憶する読みだし専用記憶装置(CD−ROM)1と、車両の位置決定および位置表示に必要な、以下に説明するフローチャートに沿った処理動作を、実施する中央処理ユニット(CPU)4と、走行状況を検出する走行状況検出センサ10とを有している。
【0025】さらに、本実施例は、CPU4へのデータの入出力を早めるため、車両位置近傍の道路の形状データおよび精度データを、一時的に記憶しておくための書き換え可能なメモリ2と、車両位置の初期設定する入力装置3と、地図および車両の現在位置を重ねて表示するCRT8とを備えている。
【0026】走行状況検出センサ10は、移動速度を検出する速度センサ5と、車両の進む方位の絶対値を検出する地磁気センサ6と、車両の進む方向の方向変化を検出するジャイロセンサ7とから構成される。
【0027】以下に、本実施例において、CPU4が実施する、車両位置の決定および表示のための位置表示サイクルにかかわる処理動作を、図2から図6に示すフローチャートによって説明する。
【0028】本処理動作のメインフローを、図2に示す。ここでは、最初、入力装置3によって設定された初期位置、または、この位置表示サイクルにおいて、1サイクル前に得られた車両位置を含む、ある一定領域の地図を、CD−ROM1から読み出す。同時に、車両位置近傍の道路に関する形状データおよび精度データを、CD−ROM1から読みだし、メモリ2に書き込む。さらに、CD−ROM1から読み出した地図を、CRT8の画面上に表示し、その地図上に車両の位置を表示する(ステップ100)。
【0029】ある特定の時間後、例えば、数十ms後に、車両の走行状態を検出するセンサ5、6、7からの信号をもとに、CPU4が車両の移動距離・方向を算出し、走行軌跡を計算する(ステップ101)。
【0030】CPU4は、その走行軌跡に対応する、地図データ中の道路片に関する形状データを、メモリ2から読みだし、それと車両の走行軌跡とのずれを算出する(ステップ102)。算出された両者のずれが、予め定められた値よりも大きいか小さいか、つまり、両者がマッチするかどうかを判断する(ステップ103)。
【0031】ずれが小さく、道路形状と走行軌跡とが適合すると判断された場合、CRT8に表示されている地図上の車両の位置を、走行軌跡を用いて決定した位置へ移動する(ステップ104)。
【0032】以上で、位置表示サイクルの処理動作のメインフローが完了する。通常は、このサイクルが繰り返されることによって、車両の移動にしたがい、地図上に車両位置が、順次表示される。
【0033】しかし、ステップ103で、道路形状と走行軌跡とが適合しない場合、その道路に関する精度データに応じて、車両位置を補正する方法を実行するサブルーチンを選択する。
【0034】本実施例では、用いられる地図データのもととなる地形図の、作成上の規約(昭和61年2.5万分の1地形図図式、社団法人日本測量協会)に応じて、各形状データのもととなる道路片の精度を、0、1、2、3の4ランクに分けている。以下に、それぞれの精度における条件および解釈を示す。
【0035】a)精度データ=0の場合条件:このデータのもととなる道路片は、地形図作成時に、その変更が認められない道路の一部である。
【0036】解釈:この道路片に対応する形状データは、実在の形状を、正確に示している。
【0037】b)精度データ=1の場合条件:このデータのもととなる道路片は、地形図作成時に、その位置の変更が許されている。
【0038】解釈:この道路片に対応する形状データは、実在の道路の形状を正確に反映しているが、位置が変更されている可能性がある。
【0039】c)精度データ=2の場合条件:このデータのもととなる道路片は、地形図作成時に、形状の変更が許されている。
【0040】解釈:この道路片に対応する形状データは、実在の形状と異なる可能性がある。
【0041】d)精度データ=3の場合条件:このデータのもととなる道路片は、地形図作成時に、形状および位置の変更が許されている。
【0042】解釈:この道路片に対応する形状データは、実在の道路の形状および位置と異なる可能性がある。
【0043】これらの精度データの設定条件は、上記に限られない。これ以外にも、ランクの分け方があり、それらを使用しても本発明の目的を達成することできる。
【0044】上記のように分けられた精度データを利用して、ステップ103では、道路形状と走行軌跡と合わない場合、その道路片に関する精度データを、メモリ2から読みだし(ステップ110)、その値に応じて(ステップ111、112、113)、以下に説明するサブルーチンへ移動する。つまり、精度データの値が、0の場合は、ステップ1000(図3)へ、1の場合にはステップ1100(図4)へ、2の場合はステップ1200(図5)へ、3の場合はステップ1300(図6)へ移動する。
【0045】それぞれのサブルーチンでは、道路の形状に関する精度に応じて、その形状と走行軌跡が合わない原因を、解消し、車両の位置を補正する。車両位置が補正され、そのサブルーチンが終了すると、図2に示される位置表示サイクルの、メインフローへ戻る。
【0046】それぞれの精度データ値に対応するサブルーチンについて、図3から図6を用いて以下に説明する。
【0047】
(1)精度データ=0のサブルーチン(図3参照)
この場合、地図データ中に含まれる道路の形状と走行軌跡とがマッチしていなくとも、この形状データの精度は高く、さらに、本実施例では、走行軌跡に含まれる誤差は考慮にいれないため、走行軌跡も正確であると判断する。つまり、地図データ中に、何等かの理由によって含まれなかった道路を走行していると判断するのである(ステップ1001)。
【0048】この時の車両の走行軌跡を、正しいものとして、道路に関係なく、走行軌跡から算出された位置へ、車両位置を移動させる(ステップ1002)。移動後の位置からの車両の走行にともない、車両走行状況を検出するセンサ5、6、7からの信号を用いて走行軌跡を算出し(ステップ1003)、その軌跡に沿った、いずれかの位置が、地図データ中に含まれる道路上にあるか(ステップ1004)を判断する。
【0049】このサブルーチンでは、走行軌跡が地図データ中に含まれる道路に乗るまで、ステップ1002から1004までが繰り返され、走行軌跡が地図データ中の道路に乗った時点で、ステップ2000へ移動し、図2R>2に示される位置表示サイクルのメインフローに戻る。
【0050】
(2)精度データ=1のサブルーチン(図4参照)
この場合は、道路の形状データは正しいが、その地図上の道路の位置が、実際の位置からずれていると判断する(ステップ1101)。
【0051】そこで、現在の地図上の車両の位置を、その位置にもっとも近い道路上に移動する(ステップ1102)。この時、移動した距離は、車両位置における含み誤差として、メモリ2に記憶しておく(ステップ1103)。
【0052】移動後の位置からの車両の走行にともない、車両走行状況を検出するセンサ5、6、7からの信号を用いて走行軌跡を算出し(ステップ1104)、その軌跡が道路形状とマッチするかどうか(ステップ1105)を判断する。マッチしない場合は、その道路に沿って、走行距離分だけ移動させ、ステップ1104へ戻る。 ステップ1105で、走行軌跡と形状がマッチしたと判断された後、メモリ2に記憶されている車両位置の含み誤差を修正し(ステップ1106)、その後、ステップ2000へ移行し、図2のメインフローへ戻る。
【0053】
(3)精度データ=2のサブルーチン(図5参照)
この場合は、地図データ中の道路の形状は、実際のものとは異なると判断する(ステップ1201)。
【0054】すでに算出された走行軌跡を無視して、車両がすでに存在している道路に沿って、車両の位置を、算出された走行距離だけ移動させる(ステップ1202)。車両位置を移動させた後、新たに、走行軌跡を算出し(ステップ1203)、その軌跡と道路形状とがマッチするかどうかを判断する(ステップ1204)。
【0055】マッチしない場合は、ステップ1203へ戻り、マッチした場合は、ステップ2000へ移行し、図2のメインフローへ戻る。
【0056】
(4)精度データ=3のサブルーチン(図6参照)
この場合は、道路の形状および位置が、実際のものと異なる判断する(ステップ1301)。
【0057】すでに算出された走行軌跡から車両位置を決定し、それをメモリ2に記憶する(ステップ1302)。次に、その位置近くに道路が存在するかどうかを、読みだされた地図データを調べ(ステップ1303)、存在するかどうか(ステップ1304)を判断する。存在する場合には、その道路へ車両位置を移動し(ステップ1305)、存在しない場合には、ステップ1302へ戻る。
【0058】移動後の位置からの車両の走行にともない、車両走行状況を検出するセンサ5、6、7からの信号を用いて、新たに、走行軌跡を算出し(ステップ1306)、その軌跡が道路形状とマッチするかどうか(ステップ1307)を判断する。
【0059】マッチしない場合は、ステップ1302へ戻り、マッチする場合には、ステップ2000へ移行し、図2のメインフローへ戻る。
【0060】本実施例では、以上の4つのサブルーチンにより、地図データに含まれる道路形状および位置の誤差のため、車両の軌跡が正確に算出されていても、表示されている地図上の車両位置が、実際の位置からずれてしまう問題を防ぐことができる。もちろん、使用できるサブルーチンの内容は、上記に限られない。ナビゲーションシステムに用いられる地図データのもととなる地形図の種類や、装置構成に応じて、他のサブルーチンを使用して、車両位置の補正を、実施しても構わない。
【0061】また、本実施例では、道路地図を記憶する記憶装置としてCD−ROMを使用している。しかし、ハードデイスクやICカード等の書き換え可能な記憶手段を用いることもできる。また、位置入力装置は、ジョイステイック等を使用することもできる。さらに、GPSなどの衛星航法測位システムを利用して、初期位置を取得することもできる。
【0062】
【発明の効果】本発明は、地図データに含まれる道路の、形状および位置の精度に関するデータを利用している。そのため、算出された車両の走行軌跡と、それに対応する部分の道路の形状データが、マッチしない場合でも、その原因に応じて、車両の位置を補正できる。したがって、車両の現在位置を、表示されている地図上の適正な位置に、常に、表示することができる。
【0063】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成ブロック図。
【図2】本発明の一実施例の位置表示サイクルの一部を示すフローチャート。
【図3】図2の実施例の位置表示サイクルの一部を示すフローチャート。
【図4】図2の実施例の位置表示サイクルの一部を示すフローチャート。
【図5】図2の実施例の位置表示サイクルの一部を示すフローチャート。
【図6】図2の実施例の位置表示サイクルの一部を示すフローチャート。
【符号の説明】
1…CD−ROM、 2…メモリ、 3…入力装置、 4…CPU、5…車速センサ、 6…地磁気センサ、 7…ジャイロセンサ、10…走行状況検出センサ。

【特許請求の範囲】
【請求項1】地図データ、その地図データに含まれる各道路の形状を示す形状データ、および、当該道路の精度に関する精度データとを記憶する記憶手段と、車両の位置を設定する初期位置設定手段と、車両の走行状況を検出する走行状況検出手段と、走行状況検出手段からの信号を用いて、車両の走行軌跡を算出する走行軌跡算出手段と、算出された走行軌跡に対応する地図データ中の道路の形状データを記憶手段から読みだし、それを当該走行軌跡と比較し、両者のずれが、ある一定の値よりも大きいか小さいかを判断するずれ判定手段と、ずれが大きいと判定された場合、当該道路に関する精度データを記憶手段から読みだし、その値を用いて決定される位置に車両位置を移動し、移動後の位置を、新たに、車両の現在の位置とする位置補正手段と、ずれが小さいと判定された場合、当該走行軌跡から車両の現在の位置を決定する位置決定手段と、決定された車両の現在の位置を、記憶手段から読みだされた地図データ上に、地図データとともに表示する表示手段とを有することを特徴とする車載ナビゲーションシステム。
【請求項2】請求項1において、前記記憶手段に記憶される精度データは、少なくとも2種類以上の値を有することを特徴とする車載ナビゲーションシステム。
【請求項3】請求項1または2において、前記走行状況検出手段は、少なくとも、車両の走行速度を検出する速度検出手段と、車両の進行方位を検出する方位検出手段とを有することを特徴とする車載ナビゲーションシステム。
【請求項4】請求項1から3のいずれかにおいて、前記記憶手段は、すべてのデータを記憶する第一の記憶手段と、一部のデータを一時的に記憶する書き換え可能な第二の記憶手段とから構成され、前記第二の記憶手段へのデータの書き込みおよび読みだしを制御するデータ制御手段をさらに有し、データ制御手段は、少なくとも、車両の位置近傍の道路の形状データと、その精度データとを、前記第一の記憶手段より読みだし、第二の記憶手段に書き込み、前記ずれ判定手段および位置補正手段からの指令に従い、形状データおよび精度データを、第二の記憶手段から読みだすことを特徴とする車載ナビゲーションシステム。

【図1】
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【図3】
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【図2】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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