車載器
【課題】車両がＧＰＳ信号を受信できない場所を通過した直後の画面上での自車位置の修正を高精度に行う車載器を提供すること。
【解決手段】地図の各区間の道路に属性情報を付して記憶した属性情報記憶手段と、属性情報に基づき、自車に近接するＧＰＳ信号の受信ができない非受信区間を検知する非受信区間検知手段と、自車に近接する非受信区間が検知された場合に、ＧＰＳ衛星の捕捉状態を監視するＧＰＳ衛星捕捉監視手段と、ＧＰＳ衛星捕捉監視手段により検知されるＧＰＳ衛星の捕捉が無い期間中に、自車が移動した距離を自律航法による測位に基づき計算する移動距離計算手段と、移動距離計算手段により計算された距離と、非受信区間検知手段により検知された非受信区間の地図上の距離に基づき、該非受信区間を通過した自車の画面上における位置を修正する自車位置修正手段とを有する車載器を提供する。
【解決手段】地図の各区間の道路に属性情報を付して記憶した属性情報記憶手段と、属性情報に基づき、自車に近接するＧＰＳ信号の受信ができない非受信区間を検知する非受信区間検知手段と、自車に近接する非受信区間が検知された場合に、ＧＰＳ衛星の捕捉状態を監視するＧＰＳ衛星捕捉監視手段と、ＧＰＳ衛星捕捉監視手段により検知されるＧＰＳ衛星の捕捉が無い期間中に、自車が移動した距離を自律航法による測位に基づき計算する移動距離計算手段と、移動距離計算手段により計算された距離と、非受信区間検知手段により検知された非受信区間の地図上の距離に基づき、該非受信区間を通過した自車の画面上における位置を修正する自車位置修正手段とを有する車載器を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＧＰＳ（Global Positioning System）航法と自律航法の少なくとも一方を使用して測位された自車位置を画面上に表示された地図に重畳的に表示させる車載器に関連し、詳しくは、車両がＧＰＳ信号を受信できない場所を通過した直後の画面上での自車位置の修正を高精度に行う車載器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳは、地球を周回するＧＰＳ衛星から発信されるＧＰＳ信号を用いて対象物の位置情報などを測定するための測位システムであり、日常生活においても広く利用されている。
【０００３】
ＧＰＳでは、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式によって複数のＧＰＳ衛星が同じ周波数帯を共用してＧＰＳ信号を送信する。具体的には、ＧＰＳ信号は、クロック情報やＧＰＳ衛星の軌道情報を含む通信信号としての航法メッセージと、ＧＰＳ衛星毎に定められた拡散符号としてのＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コードとにより、１５７５．４２ＭＨｚのキャリアをＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）変調したものである。ＧＰＳレシーバは、原理上必要とされる個数以上のＧＰＳ衛星を選択してＧＰＳアンテナにより受信し、受信されたＧＰＳ衛星に対応するＰＲＮコードを生成し、生成されたＰＲＮコードの位相をＧＰＳ信号に同期させて乗じることにより航法データを復調する。ＧＰＳレシーバは、このようにして得られた航法データを用いて演算を行い、対象物の位置情報、方位情報、移動速度情報などを生成する。以下、ＧＰＳレシーバによるＧＰＳ信号を利用した対象物の位置測定、方位測定、移動速度測定などを「ＧＰＳ測位」と記す。
【０００４】
ＧＰＳレシーバを備えたエンドユーザ向け製品には、例えば車両に搭載されるカーナビゲーション装置がある。カーナビゲーション装置は、ＧＰＳ測位に加えてＤＲ（Dead Reckoning）センサを用いた位置測定、方位測定、移動速度測定など（以下、「ＤＲ測位」と記す。）も行い、２つの測位方式の弱点を補完するように、両方式による測位結果から最終的な測位結果を演算する。カーナビゲーション装置は、演算して得られた最終的な測位結果に基づき、画面上に表示する自車位置を更新する。また、ユーザによって目的地が設定されている場合には、カーナビゲーション装置は画面上の自車位置の更新と併せて当該目的地に向けたナビゲーションを行う。
【０００５】
カーナビゲーション装置には、測位演算をするにあたり、ＤＲ測位結果を優先採用するタイプや、ＧＰＳ測位結果を優先採用するタイプなど、仕様に応じて様々なタイプが存在する。例えば前者のタイプのカーナビゲーション装置は、基本的にはＤＲ測位結果を使用した自車位置などの測位演算を行う。しかし、ＤＲ測位結果には、車両が実際に走行した走行長と地図データ上での道路長との差分による距離誤差やセンサ自体の誤差が含まれる。そのため、カーナビゲーション装置は、自車位置などの精度を維持すべく、ＧＰＳ測位結果を使用してＤＲ測位結果に適宜補正をかけている。
【０００６】
しかし、車両がＧＰＳ信号を受信できない場所を走行しているときには、ＧＰＳ測位が行われないため、ＧＰＳ測位結果によるＤＲ測位結果の補正も行われない。ＧＰＳの非測位時に車両が走行するほどＤＲ測位結果の誤差が蓄積して測位精度が低下する。また、車両がＧＰＳ信号を受信できる場所に移動したとしても、ＧＰＳの非測位時にキャリア周波数やＰＲＮコードの位相が変動しているため、一般的には、非測位状態になる前のＧＰＳ測位で用いた値（ＧＰＳ衛星を捕捉する際に用いた各種設定値）を利用できない。そのため、ＧＰＳレシーバは、キャリア周波数やＰＲＮコードの位相のサーチレンジを広めに設定してＧＰＳ衛星を再捕捉する必要がある。このときサーチレンジが広いため、ＧＰＳ衛星の再捕捉には時間がかかる。よって、ＧＰＳの測位状態復帰後の初回測位には時間がかかることとなる。つまり、車両がＧＰＳ信号を受信できる場所に移動したとしても、測位精度が低下した状態が暫く継続する。このような測位精度が低下した状態を速やかに解消するための技術が、例えば特許文献１に開示されている。
【０００７】
特許文献１に記載のカーナビゲーション装置は、車両がＧＰＳ信号を受信できない地下駐車場に位置する間、ＧＰＳ信号の受信の有無を所定時間毎にチェックする。そして、該カーナビゲーション装置は、ＧＰＳ信号の受信が確認された時に車両が地下駐車場出口に位置するとみなして画面上の自車位置を地下駐車場出口に修正し、ＧＰＳの非測位時に蓄積された自車位置誤差を除去するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２７９３６１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、車両がＧＰＳ信号を受信できない場所には地下駐車場以外に代表的な場所として、トンネルが挙げられる。例えば高速道路上の一般的なトンネルは距離が長く、大凡一方向に延びている。そのため、トンネル走行中ＤＲ測位結果の誤差成分は、車両の進行方向に集中的に蓄積される。つまり、車両の進行方向に関して実際上の自車位置と画面上の自車位置との間に大きな誤差が生じる。よって、特許文献１に記載のカーナビゲーション装置の位置修正機能が好適に利用できる場面と思われる。しかし、車両がトンネルを高速で走行することと、ＧＰＳ測位のサンプリング周期（例えば１Ｈｚ）とを考慮すると、カーナビゲーション装置がＧＰＳ信号の受信を確認できるタイミングは、実際に車両がトンネルを退出してから進行方向に比較的長い距離走行した後である。すなわち、トンネルから退出した車両の自車位置を特許文献１の位置修正機能により修正した場合、ＧＰＳ信号を受信した位置と実際のトンネル出口位置との進行方向に関する距離誤差が大きいため精度が低いという問題が指摘される。
【００１０】
そこで、本発明はこのような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、車両がＧＰＳ信号を受信できない場所を通過した直後の画面上での自車位置の修正を高精度に行う車載器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決する本発明の一形態に係る車載器は、ＧＰＳ航法と自律航法の少なくとも一方を使用して測位された自車位置を画面上に表示された地図に重畳的に表示させる機器であり、以下の特徴を有する。すなわち、かかる車載器は、地図の各区間の道路に属性情報を付して記憶した属性情報記憶手段と、属性情報に基づき、自車に近接するＧＰＳ信号の受信ができない非受信区間を検知する非受信区間検知手段と、自車に近接する非受信区間が検知された場合に、ＧＰＳ衛星の捕捉状態を監視するＧＰＳ衛星捕捉監視手段と、ＧＰＳ衛星捕捉監視手段により検知されるＧＰＳ衛星の捕捉が無い期間中に、自車が移動した距離を自律航法による測位に基づき計算する移動距離計算手段と、移動距離計算手段により計算された距離と、非受信区間検知手段により検知された非受信区間の地図上の距離に基づき、該非受信区間を通過した自車の画面上における位置を修正する自車位置修正手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によれば、非受信区間出口側で従来より発生する誤差（つまり地図データ上でのトンネル出口位置と、ＧＰＳ衛星を実際に捕捉できるようになった位置との差）を、同じく非受信区間入口側で発生する誤差（具体的には、地図データ上でのトンネル入口位置と、ＧＰＳ衛星の捕捉が無くなった位置との差）によって相殺又は軽減されるため、自車位置の修正精度が向上することとなる。
【００１３】
ここで、自車位置修正手段は、移動距離計算手段により計算された距離から、非受信区間検知手段により検知された非受信区間の地図上の距離を減じることにより求められた修正値に基づき、該非受信区間を通過した自車の画面上における位置を修正するように構成されてもよい。
【００１４】
また、自車位置修正手段は、自車の走行に応じて、修正値に基づく自車位置の修正を段階的に行う構成であることが好ましい。かかる構成の自車位置修正手段は、自車が所定速度以上で走行中又は高速道路を走行中であるとき、修正値に基づく自車位置の修正を段階的に行う構成としてもよい。或いは、修正値が所定値以上であるとき、該修正値に基づく自車位置の修正を段階的に行う構成としてもよい。
【００１５】
移動距離計算手段は、ＧＰＳ衛星の捕捉が無くなったことが検知された時点の自車位置と、ＧＰＳ衛星の捕捉が再び検知された時点の該自車位置との距離を計算する構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の車載器によれば、非受信区間の出口側だけでなく入口側をも考慮したＧＰＳ衛星の捕捉状態に基づき自車位置の修正値を計算することにより、非受信区間を通過した直後の画面上での自車位置の修正が高精度に行われる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態のカーナビゲーション装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態のカーナビゲーション装置が有するＧＰＳレシーバの概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態のトンネル走行判定処理を示すフローチャート図である。
【図４】本発明の実施形態のトンネル進入判定処理を示すフローチャート図である。
【図５】本発明の実施形態のトンネル退出判定処理および自車位置修正処理を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態のカーナビゲーション装置の構成および動作について説明する。
【００１９】
図１は、車両に搭載されるカーナビゲーション装置２００の概略構成を示すブロック図である。図１に示されるように、カーナビゲーション装置２００は、ＧＰＳレシーバ１００、ジャイロセンサ１０２、車速センサ１０４、Ａ／Ｄ変換部１０２ａ、１０４ａ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０８、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１０、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１２、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１１４、表示部１１６、および入力部１１８を有している。ＣＰＵ１０８は、カーナビゲーション装置２００全体の制御を統括し、カーナビゲーション装置２００の各構成要素との連携動作により各種機能を実現する。
【００２０】
ＧＰＳレシーバ１００は、複数のＧＰＳ衛星からＧＰＳ測位に必要な数以上のＧＰＳ信号を捕捉、追尾してＧＰＳ測位を行い、得られたＧＰＳ測位結果をＣＰＵ１０８に出力する。ＧＰＳレシーバ１００によるＧＰＳ測位は例えば毎秒一回行われる。
【００２１】
ジャイロセンサ１０２および車速センサ１０４は周知のＤＲセンサである。ジャイロセンサ１０２は、カーカーナビゲーション装置２００を搭載した車両の水平面における方位に関する角速度を計測し、その計測結果をＡ／Ｄ変換部１０２ａに出力する。また、車速センサ１０４は、当該車両の左右の駆動輪の回転速度を検出し、その検出結果に応じたパルス数をＡ／Ｄ変換部１０４ａに出力する。Ａ／Ｄ変換部１０２ａ、１０４ａに入力された信号はデジタル信号に変換された後、ＣＰＵ１０８に入力される。
【００２２】
ＲＯＭ１１０は、ナビゲーション処理を実行するための各種プログラムを格納している。これらのプログラムは、カーナビゲーション装置２００起動時にＲＡＭ１１２のワークエリアにロードされる。ＣＰＵ１０８は、当該ワークエリア上のプログラムを実行するとともに、ＨＤＤ１１４に格納されている地図データを適宜読み出して表示部１１６に地図を表示させる。当該地図データ中の道路は、ノード（交差点その他道路網表現上の結節点など）とリンク（ノードとノードの間の道路区間）によって構成されている。ノードやリンクにはその属性を示す属性データが付けられている。例えばトンネルが設置された道路のリンクには、トンネル属性が関連付けられている。
【００２３】
ＣＰＵ１０８は、各ＤＲセンサの出力に基づきＤＲ測位演算を行い、ＤＲ測位結果を取得する。次いで、取得されたＤＲ測位結果と、ＧＰＳレシーバ１００のＧＰＳ測位結果とを、夫々の測位結果に対する誤差の推定値を加味した上で比較する。ＣＰＵ１０８は、比較結果によりＤＲ測位結果の精度低下が検知されないときにはＤＲ測位結果を最終的な測位結果として決定する。一方、ＤＲ測位結果の精度低下が検知されたときにはＧＰＳ測位結果によりＤＲ測位結果に補正をかけて最終的な測位結果を計算する。ＣＰＵ１０８は、ＧＰＳ測位結果の出力が無い場合には、上記の比較処理を行うことなくＤＲ測位結果を最終的な測位結果とする。
【００２４】
ＣＰＵ１０８は、決定された測位結果に基づきＨＤＤ１１４に格納されている地図データベースを検索して、対応する地図画像を抽出する。最後にマップマッチングを行い、抽出した地図画像に自車位置マークを重畳して表示部１１６に表示させる。このときユーザが入力部１１８を操作して目的地を設定していれば、ＣＰＵ１０８はその目的地に向けたナビゲーション処理も行う。
【００２５】
次に、ＧＰＳレシーバ１００について詳細に説明する。図２は、ＧＰＳレシーバ１００の概略構成を示すブロック図である。図２に示されるように、ＧＰＳレシーバ１００は、ＧＰＳアンテナ１とＧＰＳレシーバモジュール３を有している。
【００２６】
ＧＰＳ衛星から発信されたＧＰＳ信号は、ＧＰＳアンテナ１により受信される。ＧＰＳアンテナ１により受信されたＧＰＳ信号は、ＧＰＳレシーバモジュール３が有するＲＦアナログ処理部３２に入力される。ＲＦアナログ処理部３２に入力されたＧＰＳ信号は、ダウンコンバータ３２ａにおいて、基準クロック３２ｄの信号をもとに所定周波数の信号を発生するシンセサイザ３２ｃからの信号により、フィルタリング等の信号処理に適した中間周波数にダウンコンバートされる。ダウンコンバートされた中間周波数の信号は、Ａ／Ｄコンバータ３２ｂによってデジタル信号に変換され、ベースバンドデジタル処理部３３に出力される。
【００２７】
ベースバンドデジタル処理部３３は、スペクトラム拡散されているＧＰＳ信号を逆拡散するための処理を行う。Ａ／Ｄコンバータ３２ｂからキャリア相関部３３ａに出力された信号は、数値制御発信器であるキャリアＮＣＯ（Number Controlled Oscillator）３３ｃからの信号と乗算され、さらに乗算結果が積分されそれにより相関計算が行われる。この相関計算によるピーク値が得られるように、すなわち、搬送波との同期が確立されるように、測位演算部３ｆは、キャリア追尾ループを介してキャリアＮＣＯ３３ｃを制御する。
【００２８】
キャリア相関部３３ａからの信号は、さらにＰＲＮコード相関部３３ｂに出力される。ＰＲＮコード相関部３３ｂでは、キャリア相関部３３ａからの信号と、捕捉すべきＧＰＳ衛星と同じ疑似ランダムコードをコードＮＣＯ３３ｅからの信号に基づいて発生するＰＲＮコード発生部３３ｄからの信号とが乗算され、さらに乗算結果が積分されそれにより相関計算が行われる。この相関計算によるピーク値が得られるように、すなわち、ＧＰＳ信号に含まれるＰＲＮコード信号との同期が確立されるように、測位演算部３ｆは、コード追尾ループを介してコードＮＣＯ３３ｅを制御する。
【００２９】
以上の信号処理によりＧＰＳ信号は逆拡散され、ＰＲＮコード相関部３３ｂによる相関出力からはベースバンド信号が得られることになる。測位演算部３ｆは、得られたベースバンド信号から衛星位置情報などを含むＧＰＳメッセージを取得する。また、測位演算部３ｆは、ＧＰＳレシーバモジュール３側で発生されるＰＲＮコード信号の発生タイミングをもとにＧＰＳ信号の飛行時間を取得しそれをもとに疑似距離の計測を行い、また、キャリアＮＣＯ３３ｃの位相変化量をもとに、ＧＰＳレシーバモジュール３自身の速度、方位なども算出する。
【００３０】
また、ベースバンドデジタル処理部３３において、キャリア相関部３３ａ、ＰＲＮコード相関部３３ｂ、キャリアＮＣＯ３３ｃ、ＰＲＮコード発生部３３ｄ、およびコードＮＣＯ３３ｅで構成される受信チャンネルは複数存在する。例えば、図２において受信チャンネルが８チャンネルであるものとする。測位演算部３ｆは、各受信チャンネルで受信される受信信号のうち４つ以上から得られる疑似距離をもとに、幾何学的な演算によりＧＰＳレシーバモジュール３自身の位置を求める測位演算（３次元測位）を実行する。これら測位結果、速度、および方位などのデータは、外部インタフェース部３４を介してホストシステム、ここではＣＰＵ１０８へ渡される。
【００３１】
測位演算部３ｆは、ベースバンドデジタル処理部３３の各受信チャンネルにおいて受信される信号の受信Ｃ／Ｎを検出して、受信Ｃ／Ｎが所定の閾値を超えるもののみを選択し測位演算に用いている。測位演算部３ｆは、例えばトラッキングしているＧＰＳ衛星の数が３つのとき２次元測位を、４つ以上のとき３次元測位を行う。
【００３２】
以上がカーナビゲーション装置２００が実行する基本的な動作であるが、カーナビゲーション装置２００は、車両がＧＰＳ信号を受信できない場所から出たときにおける画面上での自車位置の修正を高精度に行うため、図３〜図５のフローチャートに示される処理を実行する。以下、図３〜図５のフローチャートを参照しながら、当該処理について説明する。なお、図３〜図５のフローチャートおよび以下の説明において、ステップを「Ｓ」と略記する。
【００３３】
図３に示されるように、カーナビゲーション装置２００は、例えば電源がオンされている間、後述の図４又は図５のフローチャートの処理結果に基づき車両がトンネルを走行中であるか否かを判定する（Ｓ１）。カーナビゲーション装置２００は、車両がトンネルを走行中でないと判定した場合には（Ｓ１：ＮＯ）、処理を図４のフローチャートに進め、車両がトンネルを走行中であると判定した場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、処理を図５のフローチャートに進める。
【００３４】
図４のフローチャートの処理について説明する。カーナビゲーション装置２００は、図４のフローチャートに処理を進めると、車両がトンネルに進入したか否かを判定するため、各受信チャンネルのＰＲＮコード相関部３３ｂにおけるＰＲＮコード信号の同期確立を検知する（Ｓ１１）。各受信チャンネルにおいてＰＲＮコード信号の同期確立は、所定のレートで試行されている。
【００３５】
カーナビゲーション装置２００は、少なくとも１つの受信チャンネルのＰＲＮコード相関部３３ｂでＰＲＮコード信号の同期確立が成功しているとき、つまり少なくとも１つのＧＰＳ衛星を捕捉しているときには（Ｓ１１：ＮＯ）、車両がＧＰＳ信号を受信できる場所に位置するため、図３のＳ１の処理に復帰する。一方、何れの受信チャンネルのＰＲＮコード相関部３３ｂにおいてもＰＲＮコード信号の同期確立が失敗しているとき、つまりＧＰＳ衛星を１つも捕捉していないときには（Ｓ１１：ＹＥＳ）、車両がトンネルに進入した可能性がある。そのため、カーナビゲーション装置２００は、画面上で車両がトンネルに接近した位置にあるか否かを判定する（Ｓ１２）。具体的には、Ｓ１２の処理においてカーナビゲーション装置２００は、地図データ上で現在走行中のリンクに隣接する、進行方向側のリンクの属性がトンネル属性であるか否かを判定し、トンネル属性である場合には車両の現在位置とトンネル属性のリンクまでの距離を計算する。
【００３６】
カーナビゲーション装置２００は、計算により求められたトンネル属性のリンクまでの距離が所定距離以下である場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）、車両がトンネルに進入したと判定する（Ｓ１３）。次いで、地図データ上での現在の自車位置をトンネル入口位置としてＲＡＭ１１２に記憶する（Ｓ１４）。カーナビゲーション装置２００は、トンネル入口位置をＲＡＭ１１２に記憶すると、処理を図３のＳ１に戻す。
【００３７】
一方、進行方向側のリンクの属性がトンネル属性でない、或いはトンネル属性のリンクまでの距離が所定距離を超える場合には（Ｓ１２：ＮＯ）、カーナビゲーション装置２００は、現在走行中のリンクの属性自体がトンネル属性であるか否かを判定する（Ｓ１５）。カーナビゲーション装置２００は、現在走行中のリンクの属性がトンネル属性である場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、Ｓ１３、Ｓ１４の処理を実行してトンネル入口位置を取得した後、Ｓ３の処理に復帰する。現在走行中のリンクの属性がトンネル属性でない場合には（Ｓ１５：ＮＯ）、車両がトンネルに進入していないと判定して、処理をＳ３に戻す。
【００３８】
なお、地図データ上でのトンネル入口位置（トンネル属性を持つリンクの入口側端の位置）と、Ｓ１４の処理で記憶されるトンネル入口位置は、基本的には一致しない。それは、トンネルが設置されている道路は信号のない山道や高速道路であることが多いため車両が比較的早い速度で走行しており、ＰＲＮコード信号の同期確立が試行される毎に車両が比較的長い距離（数ｍ〜数十ｍ）移動するからである。カーナビゲーション装置２００がＧＰＳ信号の非受信を確認できるタイミングは、実際に車両がトンネルに進入してから進行方向に比較的長い距離走行した後である。
【００３９】
次に、図５のフローチャートの処理について説明する。カーナビゲーション装置２００は、図５のフローチャートに処理を進めると、車両がトンネルから退出したか否かを判定するため、各受信チャンネルのＰＲＮコード信号の同期確立を検知する（Ｓ２１）。
【００４０】
カーナビゲーション装置２００は、何れの受信チャンネルのＰＲＮコード相関部３３ｂにおいてもＰＲＮコード信号の同期確立が失敗しているとき、つまりＧＰＳ衛星を１つも捕捉していないときには（Ｓ２１：ＮＯ）、車両がトンネルから退出しておらず未だトンネルを走行中であるとして、図３のＳ１の処理に復帰する。一方、少なくとも１つの受信チャンネルのＰＲＮコード相関部３３ｂでＰＲＮコード信号の同期確立が成功しているとき、つまり少なくとも１つのＧＰＳ衛星を捕捉しているときには（Ｓ２１：ＹＥＳ）、車両がトンネルから退出したと判定する（Ｓ２２）。次いで、地図データ上での現在の自車位置をトンネル出口位置としてＲＡＭ１１２に記憶する（Ｓ２３）。
【００４１】
ここで、地図データ上でのトンネル出口位置（トンネル属性を持つリンクの出口側端の位置）と、Ｓ２３の処理で記憶されるトンネル出口位置は、基本的には一致しない。これは、地図データ上のトンネルの長さ（トンネル属性のリンク長）と、トンネル進入後に測定されたＤＲ測位結果に基づく走行長との間に距離誤差（すなわちＧＰＳの非測位時に蓄積されたＤＲ測位結果の誤差）が存在するためである。さらに、トンネル入口側と同じく、ＰＲＮコード信号の同期確立が試行される毎に車両が比較的長い距離移動する問題がある。トンネル出口側において、カーナビゲーション装置２００がＧＰＳ信号の受信を確認できるタイミングは、実際に車両がトンネルを退出してから進行方向に比較的長い距離走行した後である。
【００４２】
カーナビゲーション装置２００は、図４のＳ１４の処理で記憶されたトンネル入口位置と、Ｓ２３の処理で記憶されたトンネル出口位置との距離を計算し（Ｓ２４）、計算された距離と、地図データ上のトンネルの長さとの差分を距離誤差として計算する（Ｓ２５）。カーナビゲーション装置２００は、計算された距離誤差に基づき画面上の自車位置を修正する（Ｓ２６）。つまり、本実施形態のカーナビゲーション装置２００は、トンネル出口側で発生するＰＲＮコード信号の同期確立の試行レートに起因する誤差（地図データ上でのトンネル出口位置と、Ｓ２３の処理で記憶されるトンネル出口位置との差）を、同じくトンネル入口側で発生する該試行レートに起因する誤差（地図データ上でのトンネル入口位置と、Ｓ１４の処理で記憶されるトンネル入口位置との差）によって相殺又は軽減した上で、画面上の自車位置の修正を行うように構成されている。ＰＲＮコード信号の同期確立の試行レートに起因する誤差が相殺又は軽減されるため、トンネル退出時の自車位置の修正精度が向上することとなる。
【００４３】
Ｓ２６の処理においてカーナビゲーション装置２００は、画面上の自車位置をＳ２５の処理で計算された距離誤差だけ修正する。ここで、距離誤差が大きいときには画面上の自車位置が突発的に変わることとなり、ユーザに位置飛びが発生したように感じさせることが考えられる。そのような違和感をユーザに与えないため、カーナビゲーション装置２００は、距離誤差が所定値以上であるときには、画面上の自車位置の修正を例えば段階的に行う。
【００４４】
修正されるべき自車位置が進行方向とは逆の１０ｍ後方の地点であり、秒速１０ｍで走行する車両が４０ｍ進むまでの間に画面上の自車位置を段階的に修正する場合を例に考える。この場合、カーナビゲーション装置２００は、画面上で自車位置を本来一秒間当たり１０ｍ移動させるところ、４秒間に亘って一秒間当たり７．５ｍ移動させる。これにより、車両が４０ｍ進む間に１０ｍの距離誤差が修正されることとなる。自車位置の修正を段階的に行うことにより、位置飛びなどの表示上の不具合による違和感をユーザに与えることがなくなる。
【００４５】
ここで、分岐点を持つ通常の道路網を走行中に画面上の自車位置に大きな誤差が生じた場合には、目的地案内を正しく行うために自車位置を正確な位置に速やかに修正することが望まれる。一方、一般的にトンネルは高速道路やバイパスなどの一本道に設置されている。そのため、自車位置は、目的地案内のために正確な位置に速やかに修正されるより、ユーザに違和感を与えないため上記の如く段階的に修正された方が好適である。かかる事項上を考慮すると、例えばトンネル出口付近に交差点がある場合には、自車位置は、段階的な修正でなく速やかに修正される方が好適といえる。
【００４６】
ＰＲＮコード信号の同期確立の試行レートに起因する誤差は、車両の走行速度に応じて増大する。そのため、自車位置の段階的な修正処理は、車両が所定速度以上で走行中又は高速道路を走行中である場合に限り行うようにしてもよい。車両が高速道路を走行中であるか否かは、走行中のリンクの属性に基づき検知することができる。
【００４７】
以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば本実施形態の自車位置の修正処理は、トンネル退出時に限らず、車両がＧＰＳ信号を受信できない他の場所から出た時にも適用可能である。
【００４８】
トンネルへの進入又はトンネルからの退出を検知する方法には、ＧＰＳ衛星の捕捉の有無の検知に代えて、例えば外光を利用した検知方法が挙げられる。かかる検知方法を実現するため、カーナビゲーション装置２００は、例えば車外の光を検知するフォトセンサを有している。カーナビゲーション装置２００は、フォトセンサにより検知される外光の光量が瞬間的に所定量以上変化した時刻を内蔵時計から取得し、取得された時刻に基づきトンネルへの進入又はトンネルからの退出を検知する。例えばフォトセンサにより検知される外光の光量が瞬間的に所定量以上減少した時刻が夜間を示す場合には、車両がトンネルから退出したと判定する。
【符号の説明】
【００４９】
１００ ＧＰＳレシーバ
１０２ ジャイロセンサ
１０４ 車速センサ
１０８ ＣＰＵ
１１０ ＲＯＭ
１１２ ＲＡＭ
１１４ ＨＤＤ
１１６ 表示部
１１８ 入力部
２００ カーナビゲーション装置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＧＰＳ（Global Positioning System）航法と自律航法の少なくとも一方を使用して測位された自車位置を画面上に表示された地図に重畳的に表示させる車載器に関連し、詳しくは、車両がＧＰＳ信号を受信できない場所を通過した直後の画面上での自車位置の修正を高精度に行う車載器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳは、地球を周回するＧＰＳ衛星から発信されるＧＰＳ信号を用いて対象物の位置情報などを測定するための測位システムであり、日常生活においても広く利用されている。
【０００３】
ＧＰＳでは、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式によって複数のＧＰＳ衛星が同じ周波数帯を共用してＧＰＳ信号を送信する。具体的には、ＧＰＳ信号は、クロック情報やＧＰＳ衛星の軌道情報を含む通信信号としての航法メッセージと、ＧＰＳ衛星毎に定められた拡散符号としてのＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コードとにより、１５７５．４２ＭＨｚのキャリアをＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）変調したものである。ＧＰＳレシーバは、原理上必要とされる個数以上のＧＰＳ衛星を選択してＧＰＳアンテナにより受信し、受信されたＧＰＳ衛星に対応するＰＲＮコードを生成し、生成されたＰＲＮコードの位相をＧＰＳ信号に同期させて乗じることにより航法データを復調する。ＧＰＳレシーバは、このようにして得られた航法データを用いて演算を行い、対象物の位置情報、方位情報、移動速度情報などを生成する。以下、ＧＰＳレシーバによるＧＰＳ信号を利用した対象物の位置測定、方位測定、移動速度測定などを「ＧＰＳ測位」と記す。
【０００４】
ＧＰＳレシーバを備えたエンドユーザ向け製品には、例えば車両に搭載されるカーナビゲーション装置がある。カーナビゲーション装置は、ＧＰＳ測位に加えてＤＲ（Dead Reckoning）センサを用いた位置測定、方位測定、移動速度測定など（以下、「ＤＲ測位」と記す。）も行い、２つの測位方式の弱点を補完するように、両方式による測位結果から最終的な測位結果を演算する。カーナビゲーション装置は、演算して得られた最終的な測位結果に基づき、画面上に表示する自車位置を更新する。また、ユーザによって目的地が設定されている場合には、カーナビゲーション装置は画面上の自車位置の更新と併せて当該目的地に向けたナビゲーションを行う。
【０００５】
カーナビゲーション装置には、測位演算をするにあたり、ＤＲ測位結果を優先採用するタイプや、ＧＰＳ測位結果を優先採用するタイプなど、仕様に応じて様々なタイプが存在する。例えば前者のタイプのカーナビゲーション装置は、基本的にはＤＲ測位結果を使用した自車位置などの測位演算を行う。しかし、ＤＲ測位結果には、車両が実際に走行した走行長と地図データ上での道路長との差分による距離誤差やセンサ自体の誤差が含まれる。そのため、カーナビゲーション装置は、自車位置などの精度を維持すべく、ＧＰＳ測位結果を使用してＤＲ測位結果に適宜補正をかけている。
【０００６】
しかし、車両がＧＰＳ信号を受信できない場所を走行しているときには、ＧＰＳ測位が行われないため、ＧＰＳ測位結果によるＤＲ測位結果の補正も行われない。ＧＰＳの非測位時に車両が走行するほどＤＲ測位結果の誤差が蓄積して測位精度が低下する。また、車両がＧＰＳ信号を受信できる場所に移動したとしても、ＧＰＳの非測位時にキャリア周波数やＰＲＮコードの位相が変動しているため、一般的には、非測位状態になる前のＧＰＳ測位で用いた値（ＧＰＳ衛星を捕捉する際に用いた各種設定値）を利用できない。そのため、ＧＰＳレシーバは、キャリア周波数やＰＲＮコードの位相のサーチレンジを広めに設定してＧＰＳ衛星を再捕捉する必要がある。このときサーチレンジが広いため、ＧＰＳ衛星の再捕捉には時間がかかる。よって、ＧＰＳの測位状態復帰後の初回測位には時間がかかることとなる。つまり、車両がＧＰＳ信号を受信できる場所に移動したとしても、測位精度が低下した状態が暫く継続する。このような測位精度が低下した状態を速やかに解消するための技術が、例えば特許文献１に開示されている。
【０００７】
特許文献１に記載のカーナビゲーション装置は、車両がＧＰＳ信号を受信できない地下駐車場に位置する間、ＧＰＳ信号の受信の有無を所定時間毎にチェックする。そして、該カーナビゲーション装置は、ＧＰＳ信号の受信が確認された時に車両が地下駐車場出口に位置するとみなして画面上の自車位置を地下駐車場出口に修正し、ＧＰＳの非測位時に蓄積された自車位置誤差を除去するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２７９３６１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、車両がＧＰＳ信号を受信できない場所には地下駐車場以外に代表的な場所として、トンネルが挙げられる。例えば高速道路上の一般的なトンネルは距離が長く、大凡一方向に延びている。そのため、トンネル走行中ＤＲ測位結果の誤差成分は、車両の進行方向に集中的に蓄積される。つまり、車両の進行方向に関して実際上の自車位置と画面上の自車位置との間に大きな誤差が生じる。よって、特許文献１に記載のカーナビゲーション装置の位置修正機能が好適に利用できる場面と思われる。しかし、車両がトンネルを高速で走行することと、ＧＰＳ測位のサンプリング周期（例えば１Ｈｚ）とを考慮すると、カーナビゲーション装置がＧＰＳ信号の受信を確認できるタイミングは、実際に車両がトンネルを退出してから進行方向に比較的長い距離走行した後である。すなわち、トンネルから退出した車両の自車位置を特許文献１の位置修正機能により修正した場合、ＧＰＳ信号を受信した位置と実際のトンネル出口位置との進行方向に関する距離誤差が大きいため精度が低いという問題が指摘される。
【００１０】
そこで、本発明はこのような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、車両がＧＰＳ信号を受信できない場所を通過した直後の画面上での自車位置の修正を高精度に行う車載器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決する本発明の一形態に係る車載器は、ＧＰＳ航法と自律航法の少なくとも一方を使用して測位された自車位置を画面上に表示された地図に重畳的に表示させる機器であり、以下の特徴を有する。すなわち、かかる車載器は、地図の各区間の道路に属性情報を付して記憶した属性情報記憶手段と、属性情報に基づき、自車に近接するＧＰＳ信号の受信ができない非受信区間を検知する非受信区間検知手段と、自車に近接する非受信区間が検知された場合に、ＧＰＳ衛星の捕捉状態を監視するＧＰＳ衛星捕捉監視手段と、ＧＰＳ衛星捕捉監視手段により検知されるＧＰＳ衛星の捕捉が無い期間中に、自車が移動した距離を自律航法による測位に基づき計算する移動距離計算手段と、移動距離計算手段により計算された距離と、非受信区間検知手段により検知された非受信区間の地図上の距離に基づき、該非受信区間を通過した自車の画面上における位置を修正する自車位置修正手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によれば、非受信区間出口側で従来より発生する誤差（つまり地図データ上でのトンネル出口位置と、ＧＰＳ衛星を実際に捕捉できるようになった位置との差）を、同じく非受信区間入口側で発生する誤差（具体的には、地図データ上でのトンネル入口位置と、ＧＰＳ衛星の捕捉が無くなった位置との差）によって相殺又は軽減されるため、自車位置の修正精度が向上することとなる。
【００１３】
ここで、自車位置修正手段は、移動距離計算手段により計算された距離から、非受信区間検知手段により検知された非受信区間の地図上の距離を減じることにより求められた修正値に基づき、該非受信区間を通過した自車の画面上における位置を修正するように構成されてもよい。
【００１４】
また、自車位置修正手段は、自車の走行に応じて、修正値に基づく自車位置の修正を段階的に行う構成であることが好ましい。かかる構成の自車位置修正手段は、自車が所定速度以上で走行中又は高速道路を走行中であるとき、修正値に基づく自車位置の修正を段階的に行う構成としてもよい。或いは、修正値が所定値以上であるとき、該修正値に基づく自車位置の修正を段階的に行う構成としてもよい。
【００１５】
移動距離計算手段は、ＧＰＳ衛星の捕捉が無くなったことが検知された時点の自車位置と、ＧＰＳ衛星の捕捉が再び検知された時点の該自車位置との距離を計算する構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の車載器によれば、非受信区間の出口側だけでなく入口側をも考慮したＧＰＳ衛星の捕捉状態に基づき自車位置の修正値を計算することにより、非受信区間を通過した直後の画面上での自車位置の修正が高精度に行われる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態のカーナビゲーション装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態のカーナビゲーション装置が有するＧＰＳレシーバの概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態のトンネル走行判定処理を示すフローチャート図である。
【図４】本発明の実施形態のトンネル進入判定処理を示すフローチャート図である。
【図５】本発明の実施形態のトンネル退出判定処理および自車位置修正処理を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態のカーナビゲーション装置の構成および動作について説明する。
【００１９】
図１は、車両に搭載されるカーナビゲーション装置２００の概略構成を示すブロック図である。図１に示されるように、カーナビゲーション装置２００は、ＧＰＳレシーバ１００、ジャイロセンサ１０２、車速センサ１０４、Ａ／Ｄ変換部１０２ａ、１０４ａ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０８、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１０、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１２、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１１４、表示部１１６、および入力部１１８を有している。ＣＰＵ１０８は、カーナビゲーション装置２００全体の制御を統括し、カーナビゲーション装置２００の各構成要素との連携動作により各種機能を実現する。
【００２０】
ＧＰＳレシーバ１００は、複数のＧＰＳ衛星からＧＰＳ測位に必要な数以上のＧＰＳ信号を捕捉、追尾してＧＰＳ測位を行い、得られたＧＰＳ測位結果をＣＰＵ１０８に出力する。ＧＰＳレシーバ１００によるＧＰＳ測位は例えば毎秒一回行われる。
【００２１】
ジャイロセンサ１０２および車速センサ１０４は周知のＤＲセンサである。ジャイロセンサ１０２は、カーカーナビゲーション装置２００を搭載した車両の水平面における方位に関する角速度を計測し、その計測結果をＡ／Ｄ変換部１０２ａに出力する。また、車速センサ１０４は、当該車両の左右の駆動輪の回転速度を検出し、その検出結果に応じたパルス数をＡ／Ｄ変換部１０４ａに出力する。Ａ／Ｄ変換部１０２ａ、１０４ａに入力された信号はデジタル信号に変換された後、ＣＰＵ１０８に入力される。
【００２２】
ＲＯＭ１１０は、ナビゲーション処理を実行するための各種プログラムを格納している。これらのプログラムは、カーナビゲーション装置２００起動時にＲＡＭ１１２のワークエリアにロードされる。ＣＰＵ１０８は、当該ワークエリア上のプログラムを実行するとともに、ＨＤＤ１１４に格納されている地図データを適宜読み出して表示部１１６に地図を表示させる。当該地図データ中の道路は、ノード（交差点その他道路網表現上の結節点など）とリンク（ノードとノードの間の道路区間）によって構成されている。ノードやリンクにはその属性を示す属性データが付けられている。例えばトンネルが設置された道路のリンクには、トンネル属性が関連付けられている。
【００２３】
ＣＰＵ１０８は、各ＤＲセンサの出力に基づきＤＲ測位演算を行い、ＤＲ測位結果を取得する。次いで、取得されたＤＲ測位結果と、ＧＰＳレシーバ１００のＧＰＳ測位結果とを、夫々の測位結果に対する誤差の推定値を加味した上で比較する。ＣＰＵ１０８は、比較結果によりＤＲ測位結果の精度低下が検知されないときにはＤＲ測位結果を最終的な測位結果として決定する。一方、ＤＲ測位結果の精度低下が検知されたときにはＧＰＳ測位結果によりＤＲ測位結果に補正をかけて最終的な測位結果を計算する。ＣＰＵ１０８は、ＧＰＳ測位結果の出力が無い場合には、上記の比較処理を行うことなくＤＲ測位結果を最終的な測位結果とする。
【００２４】
ＣＰＵ１０８は、決定された測位結果に基づきＨＤＤ１１４に格納されている地図データベースを検索して、対応する地図画像を抽出する。最後にマップマッチングを行い、抽出した地図画像に自車位置マークを重畳して表示部１１６に表示させる。このときユーザが入力部１１８を操作して目的地を設定していれば、ＣＰＵ１０８はその目的地に向けたナビゲーション処理も行う。
【００２５】
次に、ＧＰＳレシーバ１００について詳細に説明する。図２は、ＧＰＳレシーバ１００の概略構成を示すブロック図である。図２に示されるように、ＧＰＳレシーバ１００は、ＧＰＳアンテナ１とＧＰＳレシーバモジュール３を有している。
【００２６】
ＧＰＳ衛星から発信されたＧＰＳ信号は、ＧＰＳアンテナ１により受信される。ＧＰＳアンテナ１により受信されたＧＰＳ信号は、ＧＰＳレシーバモジュール３が有するＲＦアナログ処理部３２に入力される。ＲＦアナログ処理部３２に入力されたＧＰＳ信号は、ダウンコンバータ３２ａにおいて、基準クロック３２ｄの信号をもとに所定周波数の信号を発生するシンセサイザ３２ｃからの信号により、フィルタリング等の信号処理に適した中間周波数にダウンコンバートされる。ダウンコンバートされた中間周波数の信号は、Ａ／Ｄコンバータ３２ｂによってデジタル信号に変換され、ベースバンドデジタル処理部３３に出力される。
【００２７】
ベースバンドデジタル処理部３３は、スペクトラム拡散されているＧＰＳ信号を逆拡散するための処理を行う。Ａ／Ｄコンバータ３２ｂからキャリア相関部３３ａに出力された信号は、数値制御発信器であるキャリアＮＣＯ（Number Controlled Oscillator）３３ｃからの信号と乗算され、さらに乗算結果が積分されそれにより相関計算が行われる。この相関計算によるピーク値が得られるように、すなわち、搬送波との同期が確立されるように、測位演算部３ｆは、キャリア追尾ループを介してキャリアＮＣＯ３３ｃを制御する。
【００２８】
キャリア相関部３３ａからの信号は、さらにＰＲＮコード相関部３３ｂに出力される。ＰＲＮコード相関部３３ｂでは、キャリア相関部３３ａからの信号と、捕捉すべきＧＰＳ衛星と同じ疑似ランダムコードをコードＮＣＯ３３ｅからの信号に基づいて発生するＰＲＮコード発生部３３ｄからの信号とが乗算され、さらに乗算結果が積分されそれにより相関計算が行われる。この相関計算によるピーク値が得られるように、すなわち、ＧＰＳ信号に含まれるＰＲＮコード信号との同期が確立されるように、測位演算部３ｆは、コード追尾ループを介してコードＮＣＯ３３ｅを制御する。
【００２９】
以上の信号処理によりＧＰＳ信号は逆拡散され、ＰＲＮコード相関部３３ｂによる相関出力からはベースバンド信号が得られることになる。測位演算部３ｆは、得られたベースバンド信号から衛星位置情報などを含むＧＰＳメッセージを取得する。また、測位演算部３ｆは、ＧＰＳレシーバモジュール３側で発生されるＰＲＮコード信号の発生タイミングをもとにＧＰＳ信号の飛行時間を取得しそれをもとに疑似距離の計測を行い、また、キャリアＮＣＯ３３ｃの位相変化量をもとに、ＧＰＳレシーバモジュール３自身の速度、方位なども算出する。
【００３０】
また、ベースバンドデジタル処理部３３において、キャリア相関部３３ａ、ＰＲＮコード相関部３３ｂ、キャリアＮＣＯ３３ｃ、ＰＲＮコード発生部３３ｄ、およびコードＮＣＯ３３ｅで構成される受信チャンネルは複数存在する。例えば、図２において受信チャンネルが８チャンネルであるものとする。測位演算部３ｆは、各受信チャンネルで受信される受信信号のうち４つ以上から得られる疑似距離をもとに、幾何学的な演算によりＧＰＳレシーバモジュール３自身の位置を求める測位演算（３次元測位）を実行する。これら測位結果、速度、および方位などのデータは、外部インタフェース部３４を介してホストシステム、ここではＣＰＵ１０８へ渡される。
【００３１】
測位演算部３ｆは、ベースバンドデジタル処理部３３の各受信チャンネルにおいて受信される信号の受信Ｃ／Ｎを検出して、受信Ｃ／Ｎが所定の閾値を超えるもののみを選択し測位演算に用いている。測位演算部３ｆは、例えばトラッキングしているＧＰＳ衛星の数が３つのとき２次元測位を、４つ以上のとき３次元測位を行う。
【００３２】
以上がカーナビゲーション装置２００が実行する基本的な動作であるが、カーナビゲーション装置２００は、車両がＧＰＳ信号を受信できない場所から出たときにおける画面上での自車位置の修正を高精度に行うため、図３〜図５のフローチャートに示される処理を実行する。以下、図３〜図５のフローチャートを参照しながら、当該処理について説明する。なお、図３〜図５のフローチャートおよび以下の説明において、ステップを「Ｓ」と略記する。
【００３３】
図３に示されるように、カーナビゲーション装置２００は、例えば電源がオンされている間、後述の図４又は図５のフローチャートの処理結果に基づき車両がトンネルを走行中であるか否かを判定する（Ｓ１）。カーナビゲーション装置２００は、車両がトンネルを走行中でないと判定した場合には（Ｓ１：ＮＯ）、処理を図４のフローチャートに進め、車両がトンネルを走行中であると判定した場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、処理を図５のフローチャートに進める。
【００３４】
図４のフローチャートの処理について説明する。カーナビゲーション装置２００は、図４のフローチャートに処理を進めると、車両がトンネルに進入したか否かを判定するため、各受信チャンネルのＰＲＮコード相関部３３ｂにおけるＰＲＮコード信号の同期確立を検知する（Ｓ１１）。各受信チャンネルにおいてＰＲＮコード信号の同期確立は、所定のレートで試行されている。
【００３５】
カーナビゲーション装置２００は、少なくとも１つの受信チャンネルのＰＲＮコード相関部３３ｂでＰＲＮコード信号の同期確立が成功しているとき、つまり少なくとも１つのＧＰＳ衛星を捕捉しているときには（Ｓ１１：ＮＯ）、車両がＧＰＳ信号を受信できる場所に位置するため、図３のＳ１の処理に復帰する。一方、何れの受信チャンネルのＰＲＮコード相関部３３ｂにおいてもＰＲＮコード信号の同期確立が失敗しているとき、つまりＧＰＳ衛星を１つも捕捉していないときには（Ｓ１１：ＹＥＳ）、車両がトンネルに進入した可能性がある。そのため、カーナビゲーション装置２００は、画面上で車両がトンネルに接近した位置にあるか否かを判定する（Ｓ１２）。具体的には、Ｓ１２の処理においてカーナビゲーション装置２００は、地図データ上で現在走行中のリンクに隣接する、進行方向側のリンクの属性がトンネル属性であるか否かを判定し、トンネル属性である場合には車両の現在位置とトンネル属性のリンクまでの距離を計算する。
【００３６】
カーナビゲーション装置２００は、計算により求められたトンネル属性のリンクまでの距離が所定距離以下である場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）、車両がトンネルに進入したと判定する（Ｓ１３）。次いで、地図データ上での現在の自車位置をトンネル入口位置としてＲＡＭ１１２に記憶する（Ｓ１４）。カーナビゲーション装置２００は、トンネル入口位置をＲＡＭ１１２に記憶すると、処理を図３のＳ１に戻す。
【００３７】
一方、進行方向側のリンクの属性がトンネル属性でない、或いはトンネル属性のリンクまでの距離が所定距離を超える場合には（Ｓ１２：ＮＯ）、カーナビゲーション装置２００は、現在走行中のリンクの属性自体がトンネル属性であるか否かを判定する（Ｓ１５）。カーナビゲーション装置２００は、現在走行中のリンクの属性がトンネル属性である場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、Ｓ１３、Ｓ１４の処理を実行してトンネル入口位置を取得した後、Ｓ３の処理に復帰する。現在走行中のリンクの属性がトンネル属性でない場合には（Ｓ１５：ＮＯ）、車両がトンネルに進入していないと判定して、処理をＳ３に戻す。
【００３８】
なお、地図データ上でのトンネル入口位置（トンネル属性を持つリンクの入口側端の位置）と、Ｓ１４の処理で記憶されるトンネル入口位置は、基本的には一致しない。それは、トンネルが設置されている道路は信号のない山道や高速道路であることが多いため車両が比較的早い速度で走行しており、ＰＲＮコード信号の同期確立が試行される毎に車両が比較的長い距離（数ｍ〜数十ｍ）移動するからである。カーナビゲーション装置２００がＧＰＳ信号の非受信を確認できるタイミングは、実際に車両がトンネルに進入してから進行方向に比較的長い距離走行した後である。
【００３９】
次に、図５のフローチャートの処理について説明する。カーナビゲーション装置２００は、図５のフローチャートに処理を進めると、車両がトンネルから退出したか否かを判定するため、各受信チャンネルのＰＲＮコード信号の同期確立を検知する（Ｓ２１）。
【００４０】
カーナビゲーション装置２００は、何れの受信チャンネルのＰＲＮコード相関部３３ｂにおいてもＰＲＮコード信号の同期確立が失敗しているとき、つまりＧＰＳ衛星を１つも捕捉していないときには（Ｓ２１：ＮＯ）、車両がトンネルから退出しておらず未だトンネルを走行中であるとして、図３のＳ１の処理に復帰する。一方、少なくとも１つの受信チャンネルのＰＲＮコード相関部３３ｂでＰＲＮコード信号の同期確立が成功しているとき、つまり少なくとも１つのＧＰＳ衛星を捕捉しているときには（Ｓ２１：ＹＥＳ）、車両がトンネルから退出したと判定する（Ｓ２２）。次いで、地図データ上での現在の自車位置をトンネル出口位置としてＲＡＭ１１２に記憶する（Ｓ２３）。
【００４１】
ここで、地図データ上でのトンネル出口位置（トンネル属性を持つリンクの出口側端の位置）と、Ｓ２３の処理で記憶されるトンネル出口位置は、基本的には一致しない。これは、地図データ上のトンネルの長さ（トンネル属性のリンク長）と、トンネル進入後に測定されたＤＲ測位結果に基づく走行長との間に距離誤差（すなわちＧＰＳの非測位時に蓄積されたＤＲ測位結果の誤差）が存在するためである。さらに、トンネル入口側と同じく、ＰＲＮコード信号の同期確立が試行される毎に車両が比較的長い距離移動する問題がある。トンネル出口側において、カーナビゲーション装置２００がＧＰＳ信号の受信を確認できるタイミングは、実際に車両がトンネルを退出してから進行方向に比較的長い距離走行した後である。
【００４２】
カーナビゲーション装置２００は、図４のＳ１４の処理で記憶されたトンネル入口位置と、Ｓ２３の処理で記憶されたトンネル出口位置との距離を計算し（Ｓ２４）、計算された距離と、地図データ上のトンネルの長さとの差分を距離誤差として計算する（Ｓ２５）。カーナビゲーション装置２００は、計算された距離誤差に基づき画面上の自車位置を修正する（Ｓ２６）。つまり、本実施形態のカーナビゲーション装置２００は、トンネル出口側で発生するＰＲＮコード信号の同期確立の試行レートに起因する誤差（地図データ上でのトンネル出口位置と、Ｓ２３の処理で記憶されるトンネル出口位置との差）を、同じくトンネル入口側で発生する該試行レートに起因する誤差（地図データ上でのトンネル入口位置と、Ｓ１４の処理で記憶されるトンネル入口位置との差）によって相殺又は軽減した上で、画面上の自車位置の修正を行うように構成されている。ＰＲＮコード信号の同期確立の試行レートに起因する誤差が相殺又は軽減されるため、トンネル退出時の自車位置の修正精度が向上することとなる。
【００４３】
Ｓ２６の処理においてカーナビゲーション装置２００は、画面上の自車位置をＳ２５の処理で計算された距離誤差だけ修正する。ここで、距離誤差が大きいときには画面上の自車位置が突発的に変わることとなり、ユーザに位置飛びが発生したように感じさせることが考えられる。そのような違和感をユーザに与えないため、カーナビゲーション装置２００は、距離誤差が所定値以上であるときには、画面上の自車位置の修正を例えば段階的に行う。
【００４４】
修正されるべき自車位置が進行方向とは逆の１０ｍ後方の地点であり、秒速１０ｍで走行する車両が４０ｍ進むまでの間に画面上の自車位置を段階的に修正する場合を例に考える。この場合、カーナビゲーション装置２００は、画面上で自車位置を本来一秒間当たり１０ｍ移動させるところ、４秒間に亘って一秒間当たり７．５ｍ移動させる。これにより、車両が４０ｍ進む間に１０ｍの距離誤差が修正されることとなる。自車位置の修正を段階的に行うことにより、位置飛びなどの表示上の不具合による違和感をユーザに与えることがなくなる。
【００４５】
ここで、分岐点を持つ通常の道路網を走行中に画面上の自車位置に大きな誤差が生じた場合には、目的地案内を正しく行うために自車位置を正確な位置に速やかに修正することが望まれる。一方、一般的にトンネルは高速道路やバイパスなどの一本道に設置されている。そのため、自車位置は、目的地案内のために正確な位置に速やかに修正されるより、ユーザに違和感を与えないため上記の如く段階的に修正された方が好適である。かかる事項上を考慮すると、例えばトンネル出口付近に交差点がある場合には、自車位置は、段階的な修正でなく速やかに修正される方が好適といえる。
【００４６】
ＰＲＮコード信号の同期確立の試行レートに起因する誤差は、車両の走行速度に応じて増大する。そのため、自車位置の段階的な修正処理は、車両が所定速度以上で走行中又は高速道路を走行中である場合に限り行うようにしてもよい。車両が高速道路を走行中であるか否かは、走行中のリンクの属性に基づき検知することができる。
【００４７】
以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば本実施形態の自車位置の修正処理は、トンネル退出時に限らず、車両がＧＰＳ信号を受信できない他の場所から出た時にも適用可能である。
【００４８】
トンネルへの進入又はトンネルからの退出を検知する方法には、ＧＰＳ衛星の捕捉の有無の検知に代えて、例えば外光を利用した検知方法が挙げられる。かかる検知方法を実現するため、カーナビゲーション装置２００は、例えば車外の光を検知するフォトセンサを有している。カーナビゲーション装置２００は、フォトセンサにより検知される外光の光量が瞬間的に所定量以上変化した時刻を内蔵時計から取得し、取得された時刻に基づきトンネルへの進入又はトンネルからの退出を検知する。例えばフォトセンサにより検知される外光の光量が瞬間的に所定量以上減少した時刻が夜間を示す場合には、車両がトンネルから退出したと判定する。
【符号の説明】
【００４９】
１００ ＧＰＳレシーバ
１０２ ジャイロセンサ
１０４ 車速センサ
１０８ ＣＰＵ
１１０ ＲＯＭ
１１２ ＲＡＭ
１１４ ＨＤＤ
１１６ 表示部
１１８ 入力部
２００ カーナビゲーション装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ（Global Positioning System）航法と自律航法の少なくとも一方を使用して測位された自車位置を画面上に表示された地図に重畳的に表示させる車載器において、
前記地図の各区間の道路に属性情報を付して記憶した属性情報記憶手段と、
前記属性情報に基づき、前記自車に近接するＧＰＳ信号の受信ができない非受信区間を検知する非受信区間検知手段と、
前記自車に近接する前記非受信区間が検知された場合に、ＧＰＳ衛星の捕捉状態を監視するＧＰＳ衛星捕捉監視手段と、
前記ＧＰＳ衛星捕捉監視手段により検知されるＧＰＳ衛星の捕捉が無い期間中に、前記自車が移動した距離を前記自律航法による測位に基づき計算する移動距離計算手段と、
前記移動距離計算手段により計算された距離と、前記非受信区間検知手段により検知された非受信区間の前記地図上の距離に基づき、該非受信区間を通過した前記自車の前記画面上における位置を修正する自車位置修正手段と、
を有することを特徴とする車載器。
【請求項２】
前記自車位置修正手段は、前記移動距離計算手段により計算された距離から、前記非受信区間検知手段により検知された非受信区間の前記地図上の距離を減じることにより求められた修正値に基づき、該非受信区間を通過した前記自車の前記画面上における位置を修正することを特徴とする、請求項１に記載の車載器。
【請求項３】
前記自車位置修正手段は、前記自車の走行に応じて、前記修正値に基づく前記自車位置の修正を段階的に行うことを特徴とする、請求項１または請求項２の何れかに記載の車載器。
【請求項４】
前記自車位置修正手段は、前記自車が所定速度以上で走行中又は高速道路を走行中であるとき、前記修正値に基づく前記自車位置の修正を段階的に行うことを特徴とする、請求項３に記載の車載器。
【請求項５】
前記自車位置修正手段は、前記修正値が所定値以上であるとき、該修正値に基づく前記自車位置の修正を段階的に行うことを特徴とする、請求項３に記載の車載器。
【請求項６】
前記移動距離計算手段は、ＧＰＳ衛星の捕捉が無くなったことが検知された時点の前記自車位置と、ＧＰＳ衛星の捕捉が再び検知された時点の該自車位置との距離を計算することを特徴とする、請求項１から請求項５の何れかに記載の車載器。
【請求項１】
ＧＰＳ（Global Positioning System）航法と自律航法の少なくとも一方を使用して測位された自車位置を画面上に表示された地図に重畳的に表示させる車載器において、
前記地図の各区間の道路に属性情報を付して記憶した属性情報記憶手段と、
前記属性情報に基づき、前記自車に近接するＧＰＳ信号の受信ができない非受信区間を検知する非受信区間検知手段と、
前記自車に近接する前記非受信区間が検知された場合に、ＧＰＳ衛星の捕捉状態を監視するＧＰＳ衛星捕捉監視手段と、
前記ＧＰＳ衛星捕捉監視手段により検知されるＧＰＳ衛星の捕捉が無い期間中に、前記自車が移動した距離を前記自律航法による測位に基づき計算する移動距離計算手段と、
前記移動距離計算手段により計算された距離と、前記非受信区間検知手段により検知された非受信区間の前記地図上の距離に基づき、該非受信区間を通過した前記自車の前記画面上における位置を修正する自車位置修正手段と、
を有することを特徴とする車載器。
【請求項２】
前記自車位置修正手段は、前記移動距離計算手段により計算された距離から、前記非受信区間検知手段により検知された非受信区間の前記地図上の距離を減じることにより求められた修正値に基づき、該非受信区間を通過した前記自車の前記画面上における位置を修正することを特徴とする、請求項１に記載の車載器。
【請求項３】
前記自車位置修正手段は、前記自車の走行に応じて、前記修正値に基づく前記自車位置の修正を段階的に行うことを特徴とする、請求項１または請求項２の何れかに記載の車載器。
【請求項４】
前記自車位置修正手段は、前記自車が所定速度以上で走行中又は高速道路を走行中であるとき、前記修正値に基づく前記自車位置の修正を段階的に行うことを特徴とする、請求項３に記載の車載器。
【請求項５】
前記自車位置修正手段は、前記修正値が所定値以上であるとき、該修正値に基づく前記自車位置の修正を段階的に行うことを特徴とする、請求項３に記載の車載器。
【請求項６】
前記移動距離計算手段は、ＧＰＳ衛星の捕捉が無くなったことが検知された時点の前記自車位置と、ＧＰＳ衛星の捕捉が再び検知された時点の該自車位置との距離を計算することを特徴とする、請求項１から請求項５の何れかに記載の車載器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１７５３２３（Ｐ２０１０−１７５３２３Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６６９５（Ｐ２００９−１６６９５）
【出願日】平成２１年１月２８日（２００９．１．２８）
【出願人】（０００００１４８７）クラリオン株式会社 (1,722)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２８日（２００９．１．２８）
【出願人】（０００００１４８７）クラリオン株式会社 (1,722)
【Ｆターム（参考）】
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