道路の傾斜角度検出装置および現在位置算出装置
【課題】道路の傾斜角度の検出精度および現在位置の算出精度を向上させる。
【解決手段】ドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化を検出すると、車両の重量配分の変動があるとみなして、車両の傾斜角度αの情報を再度学習して取得するように構成した。これにより、車両が走行する道路の傾斜角度θが正しく算出されて、車両の高さ位置および水平方向の位置が正しく算出されるようになる。したがって、車両の現在位置が正しく算出されるようになる。
【解決手段】ドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化を検出すると、車両の重量配分の変動があるとみなして、車両の傾斜角度αの情報を再度学習して取得するように構成した。これにより、車両が走行する道路の傾斜角度θが正しく算出されて、車両の高さ位置および水平方向の位置が正しく算出されるようになる。したがって、車両の現在位置が正しく算出されるようになる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路の傾斜角度検出装置および現在位置を算出する現在位置算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されて車両の現在位置を算出する現在位置算出装置としてカーナビゲーション装置が知られている。このカーナビゲーション装置では、検出した車両の前後方向の傾斜角度から道路の傾斜角度を算出して車両の現在位置を算出している。このカーナビゲーション装置では、カーナビゲーション装置自体の傾斜角度から車両の前後方向の傾斜角度を算出しているため、車両に対するカーナビゲーション装置の取り付け角度が変化してしまうと、道路の傾斜角度を正しく算出できない。そのため、このカーナビゲーション装置では、ナビゲーション装置の車両への取り付け角度が変更されることを想定し、前回算出された取り付け角度と、今回算出された取り付け角度とを比較して、その差が所定量以上であれば、車両の前後方向の傾斜角度を検出する加速度センサの出力を補正するパラメータを求める学習機能をリセットするようにしている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来のカーナビゲーション装置では、乗員の乗降などによって上述した所定量未満の車両の前後方向の傾きが生じたとしても、加速度センサの出力を補正するパラメータを求める学習機能がリセットされない。そのため、車両の現在位置の算出精度が低下するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１） 請求項１の発明による道路の傾斜角度検出装置は、車両の前後方向の傾斜角度を検出する傾斜角度検出センサと、車両が水平な道路上にあることが検出されたときに傾斜角度検出センサで検出される傾斜角度を基準ピッチ角度として取得する基準ピッチ角度取得手段と、車両の重量配分の変動があるとみなす信号が入力されると基準ピッチ角度を再取得するように基準ピッチ角度取得手段に指示をする基準ピッチ角度再取得指示手段と、傾斜角度検出センサで検出した車両の前後方向の傾斜角度と、基準ピッチ角度取得手段で取得した基準ピッチ角度とに基づいて車両が走行している道路の傾斜角度を推定することを特徴とする。
（２） 請求項７の発明による現在位置算出装置は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の道路の傾斜角度検出装置と、道路の傾斜角度検出装置で推定した車両が走行している道路の傾斜角度に基づいて、車両が走行している道路を判定する走行道路判定手段と、走行道路判定手段の判定結果に基づいて車両の現在位置を算出する現在位置算出手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、道路の傾斜角度の検出精度および現在位置の算出精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】カーナビゲーション装置の全体構成を示す図である。
【図２】車両と傾斜した道路との関係を示す図である。
【図３】車両の現在位置を算出して表示モニタに表示する処理の動作を示したフローチャートである。
【図４】車両の傾斜角度αの情報の学習に係るフローチャートのうち、学習開始の指示を出力する処理の動作を示したフローチャートである。
【図５】車両の傾斜角度αの情報の学習に係るフローチャートのうち、車両の傾斜角度αの情報の学習および更新の処理の動作を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１〜５を参照して、本発明による道路の傾斜角度検出装置および現在位置算出装置をカーナビゲーション装置に適用した一実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態のカーナビゲーション装置の全体構成を示す図である。カーナビゲーション装置１は、車両位置周辺の道路地図を表示する機能、出発地から目的地までの推奨経路を演算する機能、演算された推奨経路に基づいて経路誘導を行う機能など、車両の走行に関する情報を提示する機能を兼ね備えている。カーナビゲーション装置１は、いわゆるナビゲーションあるいは道路案内などを行う装置である。
【０００９】
図１において、１１は車両の現在地を検出する現在地検出装置であり、たとえば車両の進行方位の変化量を検出するためのジャイロセンサ１１ａ、車両の前後方向の加速度を検出するための加速度センサ１１ｂ、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からのＧＰＳ信号を検出するＧＰＳセンサ１１ｃ、車速を検出する車速センサ１１ｄ等から成る。なお、車速センサ１１ｄは、車両に設けられたセンサである。
【００１０】
１００は制御装置であり、ＣＰＵ１０１およびその周辺回路から成る。ＣＰＵ１０１およびその周辺回路は互いにバスで接続されている。周辺回路は、メモリ１０２、パラレルＩ／Ｏ１０３、Ａ／Ｄ変換器１０４ａ，１０４ｂ、シリアルＩ／Ｏ１０５、カウンタ１０６、グラフィックコントローラ１０７、画像メモリ１０８、地図記憶装置１０９、パラレルＩ／Ｏ１１２等から成る。ドア開閉スイッチ１２は、乗員が乗降する際に開閉する車両のドアや、たとえば後部のトランクなどの荷室を開閉する扉の開閉を検出するために車両に設けられたスイッチであり、たとえば車両のルームランプのオンオフのために設けられている。本実施の形態では、車両に設けられたドア開閉スイッチ１２のうち、乗員が運転席へ乗降する際に開閉するドア（運転席横のドア）についてのドア開閉スイッチを除いて、全てのドア開閉スイッチ１２がパラレルＩ／Ｏ１１２に接続されている。
【００１１】
１４は車室内の乗員が視認可能な位置に配設されて、地図や各種情報を表示する表示モニタである。１５は乗員が車両の目的地等の入力など、各種操作入力を行うためのスイッチである。スイッチ１５は、表示モニタ１４の画面上に設けられたタッチパネルスイッチや、カーソルの移動や画面のスクロールを指示するジョイスティックなどを含む。スイッチ１５は、リモコンスイッチであってもよく、表示画面周辺に設けられたスイッチであってもよい。
【００１２】
制御装置１００のメモリ１０２は、制御プログラムを格納するＲＯＭおよび作業エリアのＲＡＭ、および、各種設定値などを記憶する不揮発メモリを含むメモリである。ＣＰＵ１０１は、メモリ１０２にアクセスして制御プログラムを実行し、各種の制御を行う。パラレルＩ／Ｏ１０３は、スイッチ１５を構成する個別のスイッチ等が接続されるパラレルＩ／Ｏポートである。Ａ／Ｄ変換器１０４ａ，１０４ｂは、それぞれジャイロセンサ１１ａおよび加速度センサ１１ｂのアナログ信号をＡ／Ｄ変換する変換器である。シリアルＩ／Ｏ１０５は、ＧＰＳセンサ１１ｃからのシリアル信号を受信するシリアルＩ／Ｏポートである。カウンタ１０６は、たとえば車軸の回転に伴って車速センサ１１ｄから出力されるパルス信号、すなわち、車両の走行距離に関する信号を受信してカウントするカウンタである。
【００１３】
グラフィックコントローラ１０７は、ＣＰＵ１０１から出力される表示データを、画像データとして画像メモリ（ビデオＲＡＭ）であるメモリ１０８に格納し、メモリ１０８に格納された画像データを表示モニタ１４に表示するための制御を行う。ＣＰＵ１０１から出力される表示データは、各種の文字データや道路地図などの各種の図形データなどから成る。制御装置１００は、表示モニタ１４の表示制御装置として機能する。
【００１４】
地図記憶装置１０９は、ナビゲーション処理に使用する道路地図データやＰＯＩ情報（Point of Interest 観光地や各種施設の情報）など各種の情報を格納する地図記憶装置であり、ハードディスク装置が用いられている。なお、地図記憶装置１０９は、ハードディスク装置以外にも、道路地図データが格納されたＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ、その他の記録媒体、および、その読み出し装置であってもよい。
【００１５】
パラレルＩ／Ｏ１１２は、上述したように、運転席横のドアについてのドア開閉スイッチを除く全てのドア開閉スイッチ１２が接続されるパラレルＩ／Ｏポートである。
【００１６】
−−−データ構成−−−
道路地図データは、地図に関する情報であり、地図表示用データ、経路探索用データ、誘導データ（交差点名称・道路名称・方面名称・方向ガイド・施設情報など）などから成る。地図表示用データは道路や道路地図の背景を表示するためのデータである。経路探索用データは、道路形状とは直接関係しない分岐情報などから成るデータであり、主に推奨経路を演算（経路探索）する際に用いられる。誘導データは、交差点の名称などから成るデータであり、演算された推奨経路に基づき運転者等に推奨経路を誘導する際に用いられる。
【００１７】
このように構成されるカーナビゲーション装置１は、現在地検出装置１１により取得した情報および地図記憶装置１０９に格納されている道路地図データに基づき各種のナビゲーションを行う。たとえば、制御装置１００のＣＰＵ１０１は現在地検出装置１１により取得した情報に基づいて、車両の現在位置を算出し、現在位置近辺の道路地図および車両の現在位置を表示モニタ１４に表示する。また、ＣＰＵ１０１は、経路探索によって得られた経路（推奨経路）に沿ってドライバーを誘導するように各部を制御する。
【００１８】
本実施の形態のカーナビゲーション装置１では、制御装置１００のＣＰＵ１０１は、ＧＰＳセンサ１１ｃから出力される測位情報に基づいて、いわゆる衛星航法によって車両の現在位置を算出する。その際、公知のマップマッチングによる処理も行う。また、ＣＰＵ１０１は、ＧＰＳセンサ１１ｃでＧＰＳ信号を受信できない場合など、衛星航法によって車両の現在位置を算出できない場合には、いわゆる自律航法によって車両の現在位置を推定し、公知のマップマッチングによる処理によって車両の現在位置を推定する。
【００１９】
なお、ＣＰＵ１０１は、自律航法によって車両の現在位置を算出する場合、ジャイロセンサ１１ａからの出力に基づいて車両の左右方向の旋回角度を算出し、加速度センサ１１ｂからの出力に基づいて車両の前後方向の傾斜角度を算出し、車速センサ１１ｄからの出力に基づいて車両の走行距離を算出する。そして、ＣＰＵ１０１は、算出した車両の旋回角度、前後方向の傾斜角度および走行距離に基づいて車両の現在位置を算出する。
【００２０】
車両の現在位置を算出する場合、たとえば車両が高架上の道路を走行しているのか、高架上の道路に近接した高架下の道路を走行しているのかを、ＣＰＵ１０１は、車両の高さ位置のデータを用いて判断する。衛星航法によって車両の現在位置を算出する場合には、ＣＰＵ１０１は、ＧＰＳセンサ１１ｃから出力される測位情報に含まれる高度に関する情報に基づいて車両の高さ位置を算出する。自律航法によって車両の現在位置を算出する場合、ＣＰＵ１０１は、次のようにして車両の上下方向への移動量を算出することで車両の高さ位置を算出する。
【００２１】
勾配のついた道路を車両が走行すると、車両は水平方向および垂直方向に移動する。たとえば図２（ａ）に示すように、車両が傾斜角度θで傾斜している道路を距離Ｌだけ走行すると、車両は水平方向にＬｃｏｓθだけ移動し、垂直方向（高さ方向）にＬｓｉｎθだけ移動する。したがって、道路の傾斜角度θと車両の走行距離Ｌとが分かれば、車両の高さ方向への移動量が算出できる。なお、傾斜角度θは図２（ｂ）に示すように加速度センサ１１ｂの出力ｇ・ｓｉｎθから、走行距離Ｌは車速センサ１１ｄの出力から求められる。
【００２２】
このようにして算出した車両の高さ方向への移動量をもとの車両の高さ位置に加算することで新たな車両の高さ位置（高度）を算出できる。算出された新たな車両の高さ位置の情報は、次回の車両の高さ位置算出の際に用いられるため、メモリ１０２に記憶される。すなわち、メモリ１０２に記憶された前回算出の車両の高さ位置に対して、上述したように算出した車両の高さ方向への移動量を加算することで、新たな車両の高さ位置を算出できる。なお、公知のマップマッチングの手法により車両が走行していると判断された道路について、地図記憶装置１０９に格納されている道路地図データから道路の高度の情報を読み込み、読み込んだ高度の情報に基づいて、上述のように算出した車両の高さ位置を適宜補正するようにしてもよい。
【００２３】
車両が道路に対して平行である場合には、加速度センサ１１ｂで検出される加速度に基づいて算出される車両の傾斜角度θｓは、道路の傾斜角度θと一致する。車両が停車しているか一定速度で走行していれば、図２（ｂ）に示すように、加速度センサ１１ｂで検出される車両の前後方向の加速度は、ｇを重力加速度とするとｇsinθとなる。なお、車両が加速または減速している場合には、車両の加速または減速による車両の前後方向の加速度も加速センサ１１ｂで検出されることになる。しかし、車両の加速または減速による車両の前後方向の加速度については、車速センサ１１ｄで検出される車速の時間微分値と等しいため、加速度センサ１１ｂで検出される車両の前後方向の加速度と、車速センサ１１ｄで検出される車速の時間微分値とによって、車両の傾斜によって検出される加速度のみを算出できる。このように、車両が道路に対して平行である場合には、車両の加減速の有無にかかわらず、加速度センサ１１ｂで検出される加速度に基づいて車両の水平面に対する傾斜角度θｓ、すなわち、道路の傾斜角度θを算出できる。
【００２４】
しかし、乗車人員や荷物の配置などの要因により、車両が道路に対して必ずしも平行であるとは限らない。車両が道路に対して平行でない場合、加速度センサ１１ｂで検出される加速度に基づいて算出される水平面に対する車両の傾斜角度θｓは、図２（ｃ）に示すように、道路の傾斜角度θと、道路に対する車両の傾斜角度αの和となる。
【００２５】
道路に対する車両の傾斜角度αを考慮しない場合には、道路の傾斜角度θが正しく算出されず、車両の高さ方向への移動量が正しく算出できない。したがって、道路に対する車両の傾斜角度αを考慮しない場合には、車両の高さ位置が誤って算出されてしまうため、実際に車両が走行している道路とは別の道路上を車両が走行しているものと判断されてしまうおそれがある。たとえば、異なる高さ位置に一般道と高速道路とが延在しているが、一般道と高速道路が平面上で隣接して略同方向に延在していると、道路に対する車両の傾斜角度αを考慮しない場合には、上り勾配のランプを走行しているのか、勾配のない一般道を走行しているのかを誤って判断するおそれがある。そのため、車両の現在位置が正しく算出されないおそれがある。
【００２６】
同様に、道路に対する車両の傾斜角度αを考慮しない場合には、道路の傾斜角度θが正しく算出されず、車両の水平方向への移動量が正しく算出できない。したがって、道路に対する車両の傾斜角度αを考慮しない場合には、たとえば自律航法で立体駐車場のスロープのようなところを走行する場合、車両の水平方向の位置が誤って算出されてしまうため、車両の実際の現在位置とは異なる位置が車両の現在位置として算出されてしまうことになる。また、算出される車両の現在位置と実際の車両の現在位置との差は、車両の走行距離が長くなるほど大きくなってしまう。
【００２７】
そのため、本実施の形態のカーナビゲーション装置１では、道路に対する車両の傾斜角度α（以下、単に、車両の傾斜角度αまたは基準ピッチ角度αと呼ぶ）の学習機能を有している。具体的には、制御装置１００のＣＰＵ１０１は、車両が水平な道路上を走行していると判断される時に加速度センサ１１ｂで検出される加速度の値を累積して平均化し、車両の傾斜角度αの情報を得る。なお、ＣＰＵ１０１は、現在地検出装置１１により取得した情報および地図記憶装置１０９に格納されている道路地図データに基づいて得られる道路の傾斜角度（または道路の標高の変化）と、車両の現在位置とを参照して、車両が水平な道路上を走行しているか否かを判断する。ＣＰＵ１０１は、得られた車両の傾斜角度αの情報をメモリ１０２に格納する。そして、ＣＰＵ１０１は、加速度センサ１１ｂで検出される加速度の値と、メモリ１０２に格納されている車両の傾斜角度αの情報とに基づいて、道路の傾斜角度θを算出（推定）する。
【００２８】
このように、本実施の形態のカーナビゲーション装置１では、車両の傾斜角度αの学習機能を有しているが、乗車人員や荷物の配置などが変化すると、車両の傾斜角度αも変化してしまう。そのため、一旦学習して得られた車両の傾斜角度αの情報が、乗車人員や荷物の配置などの変化によって陳腐化するおそれがある。
【００２９】
そこで、本実施の形態のカーナビゲーション装置１では、運転席横のドア以外のドアや後部のトランクなどの荷室を開閉する扉が開閉されると、乗車人員や荷物の配置などが変化したために車両の重量配分が変動した可能性があり、車両の傾斜角度αが変化した可能性があるものとして、車両の傾斜角度αの情報を再度学習して取得する。すなわち、制御装置１００のＣＰＵ１０１は、ドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化を検出すると、車両の重量配分の変動があるとみなして、車両の傾斜角度αの情報を再度学習して取得するよう各部を制御する。
【００３０】
具体的には、ＣＰＵ１０１は、ドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化を検出すると、車両が水平な道路上を走行していると判断される時に加速度センサ１１ｂで検出される加速度の値を累積して平均化し、新たな車両の傾斜角度αの情報を得る。そして、ＣＰＵ１０１は、既にメモリ１０２に格納されていた車両の傾斜角度αの情報を新たに得られた車両の傾斜角度αの情報で更新する。
【００３１】
なお、ＣＰＵ１０１は、車両の走行の有無や、不図示のイグニッションスイッチのオンオフ状況に関わらず、ドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化を常時監視している。
【００３２】
−−−現在位置算出処理に係るフローチャート−−−
図３は、車両の現在位置を算出して表示モニタ１４に表示する処理の動作を示したフローチャートである。たとえば、車両の不図示のイグニッションキーによりアクセサリスイッチがオン（ＡＣＣ ＯＮ）されるなどして、カーナビゲーション装置１の電源が入ると、図３に示す処理を行うプログラムが起動されてＣＰＵ１０１で適宜繰り返して実行される。ステップＳ１において、現在地検出装置１１等から出力される各種データを読み込んでステップＳ３へ進む。ステップＳ３において、ステップＳ１で各種データを読み込んだ際に、ＧＰＳセンサ１１ｃから出力される測位情報を取得できたか否かを判断する。
【００３３】
ステップＳ３が肯定判断されるとステップＳ５へ進み、衛星航法による車両の現在位置算出処理を行う。なお、衛星航法による車両の現在位置算出処理は公知であるため詳細な説明を省略する。ステップＳ５では、公知のマップマッチングによる処理も行う。ステップＳ５が実行されるとステップＳ７へ進み、算出された車両の現在位置を記憶する。なお、ステップＳ７で記憶された車両の現在位置の情報は、車両の現在位置の次回の演算の際に利用される。
【００３４】
ステップＳ７が実行されるとステップＳ９へ進み、算出された車両の現在位置に基づいて、表示モニタ１４に表示された地図上に車両の現在位置を示すカーマークを重畳表示するよう各部を制御してリターンする。
【００３５】
ステップＳ３が否定判断されるとステップＳ１１へ進み、ステップＳ１で読み込んだ加速度センサ１１ｂの電圧値と、メモリ１０２に格納されている車両の傾斜角度αの情報とに基づいて、道路の傾斜角度θを算出してステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３において、ステップＳ１で読み込んだ車速のデータに基づいて車両の走行距離Ｌを算出し、ステップＳ１１で算出した道路の傾斜角度θに基づいて車両の上下方向への移動量Ｌsinθおよび水平方向への移動量Ｌcosθを算出してステップＳ１５へ進む。
【００３６】
ステップＳ１５において、前回の処理で算出されてメモリ１０２に記憶されている車両の高さ位置および水平方向位置にステップＳ１３で算出した車両の移動量Ｌsinθ、Ｌcosθをそれぞれ加算することで新たな車両の位置を算出してステップＳ１７へ進む。ステップＳ１７において、ステップＳ１５で算出した車両の位置を現在の車両の位置として、自律航法による車両の現在位置算出処理を行う。なお、自律航法による車両の現在位置算出処理は公知であるため詳細な説明を省略する。ステップＳ１７では、公知のマップマッチングによる処理も行う。ステップＳ１７が実行されるとステップＳ７へ進む。
【００３７】
−−−車両の傾斜角度αの情報の学習に係るフローチャート−−−
図４は、車両の傾斜角度αの情報の学習に係るフローチャートのうち、学習開始の指示を出力する処理の動作を示したフローチャートである。図４に示す処理を行うプログラムは、カーナビゲーション装置１に車両からバックアップ電源が供給されている限り、ＣＰＵ１０１で常時実行される。ステップＳ２１において、たとえば、工場出荷時の状態のように、車両の傾斜角度αの情報の学習が行われていない初期状態であるか否かを判断する。
【００３８】
ステップＳ２１が否定判断されるとステップＳ２３へ進み、ドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化が検出されるまで待機する。ステップＳ２３が肯定判断されるとステップＳ２５へ進み、車両の傾斜角度αの情報の学習開始を指示するためのフラグ（学習開始指示フラグ）に１をセットしてステップＳ２３へ戻る。なお、ステップＳ２１が肯定判断されるとステップＳ２５へ進む。
【００３９】
図５は、車両の傾斜角度αの情報の学習に係るフローチャートのうち、車両の傾斜角度αの情報の取得、すなわち、車両の傾斜角度αの情報の学習および更新の処理の動作を示したフローチャートである。たとえば、車両の不図示のイグニッションキーによりアクセサリスイッチがオン（ＡＣＣ ＯＮ）されるなどして、カーナビゲーション装置１の電源が入ると、図５に示す処理を行うプログラムが起動されてＣＰＵ１０１で適宜繰り返して実行される。ステップＳ３１において、学習開始指示フラグに１がセットされるまで待機する。
【００４０】
ステップＳ３１が肯定判断されるとステップＳ３３へ進み、車両の傾斜角度αの情報の学習を開始する。具体的には、上述したように、車両が水平な道路上を走行していると判断される時に加速度センサ１１ｂで検出される加速度の値を累積して平均化し、車両の傾斜角度αの情報を得るように演算を開始する。ステップＳ３３が実行されるとステップＳ３５へ進み、車両の傾斜角度αの情報の学習が終了するまで待機する。ステップＳ３５が肯定判断されるとステップＳ３７へ進み、既にメモリ１０２に格納されていた車両の傾斜角度αの情報を新たに得られた車両の傾斜角度αの情報で更新する。なお、メモリ１０２に車両の傾斜角度αの情報が格納されていない（工場出荷時の初期値が格納されている）初期状態である場合には、得られた車両の傾斜角度αの情報をメモリ１０２に格納する。
【００４１】
ステップＳ３７が実行されるとステップＳ３９へ進み、学習開始指示フラグに０をセットしてステップＳ３１へ戻る。
【００４２】
上述したカーナビゲーション装置１では次の作用効果を奏する。
（１） 人員や荷物の配置などが変化したために車両の重量配分が変動した可能性がある場合に車両の傾斜角度αの情報を再度学習して取得するように構成した。これにより、車両が走行する道路の傾斜角度θが正しく算出されて、車両の高さ位置および水平方向の位置が正しく算出されるようになる。したがって、車両の現在位置が正しく算出されるようになり、カーナビゲーション装置１の現在位置算出精度を向上できる。たとえば、異なる高さ位置に一般道と高速道路とが延在しているが、一般道と高速道路が平面上で隣接して略同方向に延在しているような場合であっても、上り勾配のランプを走行しているのか、勾配のない一般道を走行しているのかの判断精度を向上できる。
【００４３】
（２） ドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化を検出すると、車両の重量配分の変動があるとみなして、車両の傾斜角度αの情報を再度学習して取得するように構成した。すなわち、ドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化を車両の傾斜角度αの情報の再学習のトリガとした。これにより、新たなセンサ類を追加する必要がなく、コスト増を抑制できる。
【００４４】
（３） 運転者が存在しなければ車両が走行できず、車両が走行する場合には、必ず運転席に運転者が着座しているため、運転席横のドアの開閉を検出して車両の傾斜角度αの情報の再学習をさせる必要がない。そこで、本実施の形態では、運転席横のドア以外のドアや後部のトランクなどの荷室を開閉する扉についてのドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化を車両の傾斜角度αの情報の再学習のトリガとした。これにより、不要な再学習を抑制して、ＣＰＵ１０１の演算負荷を抑制できる。
【００４５】
（４） 車両の走行の有無や、不図示のイグニッションスイッチのオンオフ状況に関わらず、ドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化を常時監視するように構成した。これにより、乗車人員や荷物の配置などの変化により車両の傾斜角度αが変化しているにもかかわらず、車両の傾斜角度αの情報の再学習がなされないという不具合を抑制できる。
【００４６】
−−−変形例−−−
（１） 上述の説明では、車両が水平な道路上を走行していると判断される時に加速度センサ１１ｂで検出される加速度の値を累積して平均化し、車両の傾斜角度αの情報を得るように構成したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、車両が水平でない道路上を走行していると判断される場合であっても、道路地図データを参照して得られる道路の傾斜角度の情報と、加速度センサ１１ｂで検出される加速度の値とに基づいて車両の傾斜角度αの情報を得るように構成してもよい。
【００４７】
（２） 上述したように、加速度センサ１１ｂで検出される車両の前後方向の加速度と、車速センサ１１ｄで検出される車速の時間微分値とによって、車両の傾斜によって検出される加速度のみを算出できる。したがって、車両が加減速しているときに加速度センサ１１ｂで検出される加速度の値であっても車両の傾斜角度αの情報を得るために用いることができる。
【００４８】
（３） 座席と車輪との位置関係から、乗員の有無による車両の傾斜角度αへの影響が少ない座席に関しては、当該座席横のドアの開閉を監視しなくてもよい。たとえば、一般的なセダンタイプの乗用車のように、前後車輪の中央付近に助手席がある車両の場合には、助手席横のドアの開閉を監視しなくてもよい。
【００４９】
（４） 上述の説明では、衛星航法によって車両の現在位置を算出する場合には、ＣＰＵ１０１がＧＰＳセンサ１１ｃから出力される測位情報に含まれる高度に関する情報に基づいて車両の高さ位置を算出するように構成しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、衛星航法による車両の現在位置算出処理の際に、自律航法によって車両の現在位置を算出する場合と同様に、ＣＰＵ１０１が加速度センサ１１ｂで検出される加速度の値と、メモリ１０２に格納されている車両の傾斜角度αの情報とに基づいて、道路の傾斜角度θを算出し、車両の高さ位置を算出するように構成してもよい。
【００５０】
（５） 上述の説明では、車両の現在位置を算出する場合、たとえば車両が高架上の道路を走行しているのか、高架上の道路に近接した高架下の道路を走行しているのかを、ＣＰＵ１０１が車両の高さ位置のデータを用いて判断するように構成しているが、本発明は、これに限定されない。たとえば、車両の現在位置を算出する場合、加速度センサ１１ｂで検出される加速度の値と、メモリ１０２に格納されている車両の傾斜角度αの情報とに基づいて推定される道路の傾斜角度θと、地図記憶装置１０９に格納されている道路地図データに基づいて得られる道路の傾斜角度とを比較することで、たとえば車両が高架上の道路を走行しているのか、高架上の道路に近接した高架下の道路を走行しているのかを判断するように構成してもよい。
【００５１】
（６） 上述の説明では、ドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化を検出すると、車両の重量配分の変動があるとみなして、車両の傾斜角度αの情報を再度学習して取得するように構成したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、ドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化に代えて、シートベルトの着脱を検出するセンサの出力信号の変化を検出するように構成してもよい。
【００５２】
（７） 上述の説明では、再学習が完了した後に、既にメモリ１０２に格納されていた車両の傾斜角度αの情報を新たに得られた車両の傾斜角度αの情報で更新するように構成しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、ドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化を検出すると、にメモリ１０２に格納されていた車両の傾斜角度αの情報を一旦削除し、仮の情報をメモリ１０２に格納し、再学習が完了した後に、メモリ１０２に格納されていた仮の情報を新たに得られた車両の傾斜角度αの情報で更新するように構成してもよい。
【００５３】
（８） たとえば、後部座席への乗員の乗降であるのか、運転者が単に後部座席横のドアを開閉しただけなのかを判別するために、運転席横のドアの開閉タイミングと、後部座席横のドアの開閉タイミングとを比較して、後部座席への乗員の乗降であると推定されるときに、上述した再学習を開始するように構成してもよい。一例として、たとえば、運転席横のドアと後部座席横のドアとが略同時に閉じられたことが検出され、その後、運転席横のドアが開閉されることなく車両が走行を開始したならば、後部座席への乗員の乗降であるとみなしてもよい。
（９） 上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。
【００５４】
なお、本発明は、上述した実施の形態のものに何ら限定されず、車両の前後方向の傾斜角度を検出する傾斜角度検出センサと、車両が水平な道路上にあることが検出されたときに傾斜角度検出センサで検出される傾斜角度を基準ピッチ角度として取得する基準ピッチ角度取得手段と、車両の重量配分の変動があるとみなす信号が入力されると基準ピッチ角度を再取得するように基準ピッチ角度取得手段に指示をする基準ピッチ角度再取得指示手段と、傾斜角度検出センサで検出した車両の前後方向の傾斜角度と、基準ピッチ角度取得手段で取得した基準ピッチ角度とに基づいて車両が走行している道路の傾斜角度を推定することを特徴とする各種構造の道路の傾斜角度検出装置、および、この道路の傾斜角度検出装置を備えた各種構造の現在位置算出装置を含むものである。
【符号の説明】
【００５５】
１ カーナビゲーション装置 １１ 現在地検出装置
１１ａ ジャイロセンサ １１ｂ 加速度センサ
１１ｄ 車速センサ １２ ドア開閉スイッチ
１４ 表示モニタ １００ 制御装置
１０１ ＣＰＵ １０９ 地図記憶装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路の傾斜角度検出装置および現在位置を算出する現在位置算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されて車両の現在位置を算出する現在位置算出装置としてカーナビゲーション装置が知られている。このカーナビゲーション装置では、検出した車両の前後方向の傾斜角度から道路の傾斜角度を算出して車両の現在位置を算出している。このカーナビゲーション装置では、カーナビゲーション装置自体の傾斜角度から車両の前後方向の傾斜角度を算出しているため、車両に対するカーナビゲーション装置の取り付け角度が変化してしまうと、道路の傾斜角度を正しく算出できない。そのため、このカーナビゲーション装置では、ナビゲーション装置の車両への取り付け角度が変更されることを想定し、前回算出された取り付け角度と、今回算出された取り付け角度とを比較して、その差が所定量以上であれば、車両の前後方向の傾斜角度を検出する加速度センサの出力を補正するパラメータを求める学習機能をリセットするようにしている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来のカーナビゲーション装置では、乗員の乗降などによって上述した所定量未満の車両の前後方向の傾きが生じたとしても、加速度センサの出力を補正するパラメータを求める学習機能がリセットされない。そのため、車両の現在位置の算出精度が低下するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１） 請求項１の発明による道路の傾斜角度検出装置は、車両の前後方向の傾斜角度を検出する傾斜角度検出センサと、車両が水平な道路上にあることが検出されたときに傾斜角度検出センサで検出される傾斜角度を基準ピッチ角度として取得する基準ピッチ角度取得手段と、車両の重量配分の変動があるとみなす信号が入力されると基準ピッチ角度を再取得するように基準ピッチ角度取得手段に指示をする基準ピッチ角度再取得指示手段と、傾斜角度検出センサで検出した車両の前後方向の傾斜角度と、基準ピッチ角度取得手段で取得した基準ピッチ角度とに基づいて車両が走行している道路の傾斜角度を推定することを特徴とする。
（２） 請求項７の発明による現在位置算出装置は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の道路の傾斜角度検出装置と、道路の傾斜角度検出装置で推定した車両が走行している道路の傾斜角度に基づいて、車両が走行している道路を判定する走行道路判定手段と、走行道路判定手段の判定結果に基づいて車両の現在位置を算出する現在位置算出手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、道路の傾斜角度の検出精度および現在位置の算出精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】カーナビゲーション装置の全体構成を示す図である。
【図２】車両と傾斜した道路との関係を示す図である。
【図３】車両の現在位置を算出して表示モニタに表示する処理の動作を示したフローチャートである。
【図４】車両の傾斜角度αの情報の学習に係るフローチャートのうち、学習開始の指示を出力する処理の動作を示したフローチャートである。
【図５】車両の傾斜角度αの情報の学習に係るフローチャートのうち、車両の傾斜角度αの情報の学習および更新の処理の動作を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１〜５を参照して、本発明による道路の傾斜角度検出装置および現在位置算出装置をカーナビゲーション装置に適用した一実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態のカーナビゲーション装置の全体構成を示す図である。カーナビゲーション装置１は、車両位置周辺の道路地図を表示する機能、出発地から目的地までの推奨経路を演算する機能、演算された推奨経路に基づいて経路誘導を行う機能など、車両の走行に関する情報を提示する機能を兼ね備えている。カーナビゲーション装置１は、いわゆるナビゲーションあるいは道路案内などを行う装置である。
【０００９】
図１において、１１は車両の現在地を検出する現在地検出装置であり、たとえば車両の進行方位の変化量を検出するためのジャイロセンサ１１ａ、車両の前後方向の加速度を検出するための加速度センサ１１ｂ、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からのＧＰＳ信号を検出するＧＰＳセンサ１１ｃ、車速を検出する車速センサ１１ｄ等から成る。なお、車速センサ１１ｄは、車両に設けられたセンサである。
【００１０】
１００は制御装置であり、ＣＰＵ１０１およびその周辺回路から成る。ＣＰＵ１０１およびその周辺回路は互いにバスで接続されている。周辺回路は、メモリ１０２、パラレルＩ／Ｏ１０３、Ａ／Ｄ変換器１０４ａ，１０４ｂ、シリアルＩ／Ｏ１０５、カウンタ１０６、グラフィックコントローラ１０７、画像メモリ１０８、地図記憶装置１０９、パラレルＩ／Ｏ１１２等から成る。ドア開閉スイッチ１２は、乗員が乗降する際に開閉する車両のドアや、たとえば後部のトランクなどの荷室を開閉する扉の開閉を検出するために車両に設けられたスイッチであり、たとえば車両のルームランプのオンオフのために設けられている。本実施の形態では、車両に設けられたドア開閉スイッチ１２のうち、乗員が運転席へ乗降する際に開閉するドア（運転席横のドア）についてのドア開閉スイッチを除いて、全てのドア開閉スイッチ１２がパラレルＩ／Ｏ１１２に接続されている。
【００１１】
１４は車室内の乗員が視認可能な位置に配設されて、地図や各種情報を表示する表示モニタである。１５は乗員が車両の目的地等の入力など、各種操作入力を行うためのスイッチである。スイッチ１５は、表示モニタ１４の画面上に設けられたタッチパネルスイッチや、カーソルの移動や画面のスクロールを指示するジョイスティックなどを含む。スイッチ１５は、リモコンスイッチであってもよく、表示画面周辺に設けられたスイッチであってもよい。
【００１２】
制御装置１００のメモリ１０２は、制御プログラムを格納するＲＯＭおよび作業エリアのＲＡＭ、および、各種設定値などを記憶する不揮発メモリを含むメモリである。ＣＰＵ１０１は、メモリ１０２にアクセスして制御プログラムを実行し、各種の制御を行う。パラレルＩ／Ｏ１０３は、スイッチ１５を構成する個別のスイッチ等が接続されるパラレルＩ／Ｏポートである。Ａ／Ｄ変換器１０４ａ，１０４ｂは、それぞれジャイロセンサ１１ａおよび加速度センサ１１ｂのアナログ信号をＡ／Ｄ変換する変換器である。シリアルＩ／Ｏ１０５は、ＧＰＳセンサ１１ｃからのシリアル信号を受信するシリアルＩ／Ｏポートである。カウンタ１０６は、たとえば車軸の回転に伴って車速センサ１１ｄから出力されるパルス信号、すなわち、車両の走行距離に関する信号を受信してカウントするカウンタである。
【００１３】
グラフィックコントローラ１０７は、ＣＰＵ１０１から出力される表示データを、画像データとして画像メモリ（ビデオＲＡＭ）であるメモリ１０８に格納し、メモリ１０８に格納された画像データを表示モニタ１４に表示するための制御を行う。ＣＰＵ１０１から出力される表示データは、各種の文字データや道路地図などの各種の図形データなどから成る。制御装置１００は、表示モニタ１４の表示制御装置として機能する。
【００１４】
地図記憶装置１０９は、ナビゲーション処理に使用する道路地図データやＰＯＩ情報（Point of Interest 観光地や各種施設の情報）など各種の情報を格納する地図記憶装置であり、ハードディスク装置が用いられている。なお、地図記憶装置１０９は、ハードディスク装置以外にも、道路地図データが格納されたＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ、その他の記録媒体、および、その読み出し装置であってもよい。
【００１５】
パラレルＩ／Ｏ１１２は、上述したように、運転席横のドアについてのドア開閉スイッチを除く全てのドア開閉スイッチ１２が接続されるパラレルＩ／Ｏポートである。
【００１６】
−−−データ構成−−−
道路地図データは、地図に関する情報であり、地図表示用データ、経路探索用データ、誘導データ（交差点名称・道路名称・方面名称・方向ガイド・施設情報など）などから成る。地図表示用データは道路や道路地図の背景を表示するためのデータである。経路探索用データは、道路形状とは直接関係しない分岐情報などから成るデータであり、主に推奨経路を演算（経路探索）する際に用いられる。誘導データは、交差点の名称などから成るデータであり、演算された推奨経路に基づき運転者等に推奨経路を誘導する際に用いられる。
【００１７】
このように構成されるカーナビゲーション装置１は、現在地検出装置１１により取得した情報および地図記憶装置１０９に格納されている道路地図データに基づき各種のナビゲーションを行う。たとえば、制御装置１００のＣＰＵ１０１は現在地検出装置１１により取得した情報に基づいて、車両の現在位置を算出し、現在位置近辺の道路地図および車両の現在位置を表示モニタ１４に表示する。また、ＣＰＵ１０１は、経路探索によって得られた経路（推奨経路）に沿ってドライバーを誘導するように各部を制御する。
【００１８】
本実施の形態のカーナビゲーション装置１では、制御装置１００のＣＰＵ１０１は、ＧＰＳセンサ１１ｃから出力される測位情報に基づいて、いわゆる衛星航法によって車両の現在位置を算出する。その際、公知のマップマッチングによる処理も行う。また、ＣＰＵ１０１は、ＧＰＳセンサ１１ｃでＧＰＳ信号を受信できない場合など、衛星航法によって車両の現在位置を算出できない場合には、いわゆる自律航法によって車両の現在位置を推定し、公知のマップマッチングによる処理によって車両の現在位置を推定する。
【００１９】
なお、ＣＰＵ１０１は、自律航法によって車両の現在位置を算出する場合、ジャイロセンサ１１ａからの出力に基づいて車両の左右方向の旋回角度を算出し、加速度センサ１１ｂからの出力に基づいて車両の前後方向の傾斜角度を算出し、車速センサ１１ｄからの出力に基づいて車両の走行距離を算出する。そして、ＣＰＵ１０１は、算出した車両の旋回角度、前後方向の傾斜角度および走行距離に基づいて車両の現在位置を算出する。
【００２０】
車両の現在位置を算出する場合、たとえば車両が高架上の道路を走行しているのか、高架上の道路に近接した高架下の道路を走行しているのかを、ＣＰＵ１０１は、車両の高さ位置のデータを用いて判断する。衛星航法によって車両の現在位置を算出する場合には、ＣＰＵ１０１は、ＧＰＳセンサ１１ｃから出力される測位情報に含まれる高度に関する情報に基づいて車両の高さ位置を算出する。自律航法によって車両の現在位置を算出する場合、ＣＰＵ１０１は、次のようにして車両の上下方向への移動量を算出することで車両の高さ位置を算出する。
【００２１】
勾配のついた道路を車両が走行すると、車両は水平方向および垂直方向に移動する。たとえば図２（ａ）に示すように、車両が傾斜角度θで傾斜している道路を距離Ｌだけ走行すると、車両は水平方向にＬｃｏｓθだけ移動し、垂直方向（高さ方向）にＬｓｉｎθだけ移動する。したがって、道路の傾斜角度θと車両の走行距離Ｌとが分かれば、車両の高さ方向への移動量が算出できる。なお、傾斜角度θは図２（ｂ）に示すように加速度センサ１１ｂの出力ｇ・ｓｉｎθから、走行距離Ｌは車速センサ１１ｄの出力から求められる。
【００２２】
このようにして算出した車両の高さ方向への移動量をもとの車両の高さ位置に加算することで新たな車両の高さ位置（高度）を算出できる。算出された新たな車両の高さ位置の情報は、次回の車両の高さ位置算出の際に用いられるため、メモリ１０２に記憶される。すなわち、メモリ１０２に記憶された前回算出の車両の高さ位置に対して、上述したように算出した車両の高さ方向への移動量を加算することで、新たな車両の高さ位置を算出できる。なお、公知のマップマッチングの手法により車両が走行していると判断された道路について、地図記憶装置１０９に格納されている道路地図データから道路の高度の情報を読み込み、読み込んだ高度の情報に基づいて、上述のように算出した車両の高さ位置を適宜補正するようにしてもよい。
【００２３】
車両が道路に対して平行である場合には、加速度センサ１１ｂで検出される加速度に基づいて算出される車両の傾斜角度θｓは、道路の傾斜角度θと一致する。車両が停車しているか一定速度で走行していれば、図２（ｂ）に示すように、加速度センサ１１ｂで検出される車両の前後方向の加速度は、ｇを重力加速度とするとｇsinθとなる。なお、車両が加速または減速している場合には、車両の加速または減速による車両の前後方向の加速度も加速センサ１１ｂで検出されることになる。しかし、車両の加速または減速による車両の前後方向の加速度については、車速センサ１１ｄで検出される車速の時間微分値と等しいため、加速度センサ１１ｂで検出される車両の前後方向の加速度と、車速センサ１１ｄで検出される車速の時間微分値とによって、車両の傾斜によって検出される加速度のみを算出できる。このように、車両が道路に対して平行である場合には、車両の加減速の有無にかかわらず、加速度センサ１１ｂで検出される加速度に基づいて車両の水平面に対する傾斜角度θｓ、すなわち、道路の傾斜角度θを算出できる。
【００２４】
しかし、乗車人員や荷物の配置などの要因により、車両が道路に対して必ずしも平行であるとは限らない。車両が道路に対して平行でない場合、加速度センサ１１ｂで検出される加速度に基づいて算出される水平面に対する車両の傾斜角度θｓは、図２（ｃ）に示すように、道路の傾斜角度θと、道路に対する車両の傾斜角度αの和となる。
【００２５】
道路に対する車両の傾斜角度αを考慮しない場合には、道路の傾斜角度θが正しく算出されず、車両の高さ方向への移動量が正しく算出できない。したがって、道路に対する車両の傾斜角度αを考慮しない場合には、車両の高さ位置が誤って算出されてしまうため、実際に車両が走行している道路とは別の道路上を車両が走行しているものと判断されてしまうおそれがある。たとえば、異なる高さ位置に一般道と高速道路とが延在しているが、一般道と高速道路が平面上で隣接して略同方向に延在していると、道路に対する車両の傾斜角度αを考慮しない場合には、上り勾配のランプを走行しているのか、勾配のない一般道を走行しているのかを誤って判断するおそれがある。そのため、車両の現在位置が正しく算出されないおそれがある。
【００２６】
同様に、道路に対する車両の傾斜角度αを考慮しない場合には、道路の傾斜角度θが正しく算出されず、車両の水平方向への移動量が正しく算出できない。したがって、道路に対する車両の傾斜角度αを考慮しない場合には、たとえば自律航法で立体駐車場のスロープのようなところを走行する場合、車両の水平方向の位置が誤って算出されてしまうため、車両の実際の現在位置とは異なる位置が車両の現在位置として算出されてしまうことになる。また、算出される車両の現在位置と実際の車両の現在位置との差は、車両の走行距離が長くなるほど大きくなってしまう。
【００２７】
そのため、本実施の形態のカーナビゲーション装置１では、道路に対する車両の傾斜角度α（以下、単に、車両の傾斜角度αまたは基準ピッチ角度αと呼ぶ）の学習機能を有している。具体的には、制御装置１００のＣＰＵ１０１は、車両が水平な道路上を走行していると判断される時に加速度センサ１１ｂで検出される加速度の値を累積して平均化し、車両の傾斜角度αの情報を得る。なお、ＣＰＵ１０１は、現在地検出装置１１により取得した情報および地図記憶装置１０９に格納されている道路地図データに基づいて得られる道路の傾斜角度（または道路の標高の変化）と、車両の現在位置とを参照して、車両が水平な道路上を走行しているか否かを判断する。ＣＰＵ１０１は、得られた車両の傾斜角度αの情報をメモリ１０２に格納する。そして、ＣＰＵ１０１は、加速度センサ１１ｂで検出される加速度の値と、メモリ１０２に格納されている車両の傾斜角度αの情報とに基づいて、道路の傾斜角度θを算出（推定）する。
【００２８】
このように、本実施の形態のカーナビゲーション装置１では、車両の傾斜角度αの学習機能を有しているが、乗車人員や荷物の配置などが変化すると、車両の傾斜角度αも変化してしまう。そのため、一旦学習して得られた車両の傾斜角度αの情報が、乗車人員や荷物の配置などの変化によって陳腐化するおそれがある。
【００２９】
そこで、本実施の形態のカーナビゲーション装置１では、運転席横のドア以外のドアや後部のトランクなどの荷室を開閉する扉が開閉されると、乗車人員や荷物の配置などが変化したために車両の重量配分が変動した可能性があり、車両の傾斜角度αが変化した可能性があるものとして、車両の傾斜角度αの情報を再度学習して取得する。すなわち、制御装置１００のＣＰＵ１０１は、ドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化を検出すると、車両の重量配分の変動があるとみなして、車両の傾斜角度αの情報を再度学習して取得するよう各部を制御する。
【００３０】
具体的には、ＣＰＵ１０１は、ドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化を検出すると、車両が水平な道路上を走行していると判断される時に加速度センサ１１ｂで検出される加速度の値を累積して平均化し、新たな車両の傾斜角度αの情報を得る。そして、ＣＰＵ１０１は、既にメモリ１０２に格納されていた車両の傾斜角度αの情報を新たに得られた車両の傾斜角度αの情報で更新する。
【００３１】
なお、ＣＰＵ１０１は、車両の走行の有無や、不図示のイグニッションスイッチのオンオフ状況に関わらず、ドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化を常時監視している。
【００３２】
−−−現在位置算出処理に係るフローチャート−−−
図３は、車両の現在位置を算出して表示モニタ１４に表示する処理の動作を示したフローチャートである。たとえば、車両の不図示のイグニッションキーによりアクセサリスイッチがオン（ＡＣＣ ＯＮ）されるなどして、カーナビゲーション装置１の電源が入ると、図３に示す処理を行うプログラムが起動されてＣＰＵ１０１で適宜繰り返して実行される。ステップＳ１において、現在地検出装置１１等から出力される各種データを読み込んでステップＳ３へ進む。ステップＳ３において、ステップＳ１で各種データを読み込んだ際に、ＧＰＳセンサ１１ｃから出力される測位情報を取得できたか否かを判断する。
【００３３】
ステップＳ３が肯定判断されるとステップＳ５へ進み、衛星航法による車両の現在位置算出処理を行う。なお、衛星航法による車両の現在位置算出処理は公知であるため詳細な説明を省略する。ステップＳ５では、公知のマップマッチングによる処理も行う。ステップＳ５が実行されるとステップＳ７へ進み、算出された車両の現在位置を記憶する。なお、ステップＳ７で記憶された車両の現在位置の情報は、車両の現在位置の次回の演算の際に利用される。
【００３４】
ステップＳ７が実行されるとステップＳ９へ進み、算出された車両の現在位置に基づいて、表示モニタ１４に表示された地図上に車両の現在位置を示すカーマークを重畳表示するよう各部を制御してリターンする。
【００３５】
ステップＳ３が否定判断されるとステップＳ１１へ進み、ステップＳ１で読み込んだ加速度センサ１１ｂの電圧値と、メモリ１０２に格納されている車両の傾斜角度αの情報とに基づいて、道路の傾斜角度θを算出してステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３において、ステップＳ１で読み込んだ車速のデータに基づいて車両の走行距離Ｌを算出し、ステップＳ１１で算出した道路の傾斜角度θに基づいて車両の上下方向への移動量Ｌsinθおよび水平方向への移動量Ｌcosθを算出してステップＳ１５へ進む。
【００３６】
ステップＳ１５において、前回の処理で算出されてメモリ１０２に記憶されている車両の高さ位置および水平方向位置にステップＳ１３で算出した車両の移動量Ｌsinθ、Ｌcosθをそれぞれ加算することで新たな車両の位置を算出してステップＳ１７へ進む。ステップＳ１７において、ステップＳ１５で算出した車両の位置を現在の車両の位置として、自律航法による車両の現在位置算出処理を行う。なお、自律航法による車両の現在位置算出処理は公知であるため詳細な説明を省略する。ステップＳ１７では、公知のマップマッチングによる処理も行う。ステップＳ１７が実行されるとステップＳ７へ進む。
【００３７】
−−−車両の傾斜角度αの情報の学習に係るフローチャート−−−
図４は、車両の傾斜角度αの情報の学習に係るフローチャートのうち、学習開始の指示を出力する処理の動作を示したフローチャートである。図４に示す処理を行うプログラムは、カーナビゲーション装置１に車両からバックアップ電源が供給されている限り、ＣＰＵ１０１で常時実行される。ステップＳ２１において、たとえば、工場出荷時の状態のように、車両の傾斜角度αの情報の学習が行われていない初期状態であるか否かを判断する。
【００３８】
ステップＳ２１が否定判断されるとステップＳ２３へ進み、ドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化が検出されるまで待機する。ステップＳ２３が肯定判断されるとステップＳ２５へ進み、車両の傾斜角度αの情報の学習開始を指示するためのフラグ（学習開始指示フラグ）に１をセットしてステップＳ２３へ戻る。なお、ステップＳ２１が肯定判断されるとステップＳ２５へ進む。
【００３９】
図５は、車両の傾斜角度αの情報の学習に係るフローチャートのうち、車両の傾斜角度αの情報の取得、すなわち、車両の傾斜角度αの情報の学習および更新の処理の動作を示したフローチャートである。たとえば、車両の不図示のイグニッションキーによりアクセサリスイッチがオン（ＡＣＣ ＯＮ）されるなどして、カーナビゲーション装置１の電源が入ると、図５に示す処理を行うプログラムが起動されてＣＰＵ１０１で適宜繰り返して実行される。ステップＳ３１において、学習開始指示フラグに１がセットされるまで待機する。
【００４０】
ステップＳ３１が肯定判断されるとステップＳ３３へ進み、車両の傾斜角度αの情報の学習を開始する。具体的には、上述したように、車両が水平な道路上を走行していると判断される時に加速度センサ１１ｂで検出される加速度の値を累積して平均化し、車両の傾斜角度αの情報を得るように演算を開始する。ステップＳ３３が実行されるとステップＳ３５へ進み、車両の傾斜角度αの情報の学習が終了するまで待機する。ステップＳ３５が肯定判断されるとステップＳ３７へ進み、既にメモリ１０２に格納されていた車両の傾斜角度αの情報を新たに得られた車両の傾斜角度αの情報で更新する。なお、メモリ１０２に車両の傾斜角度αの情報が格納されていない（工場出荷時の初期値が格納されている）初期状態である場合には、得られた車両の傾斜角度αの情報をメモリ１０２に格納する。
【００４１】
ステップＳ３７が実行されるとステップＳ３９へ進み、学習開始指示フラグに０をセットしてステップＳ３１へ戻る。
【００４２】
上述したカーナビゲーション装置１では次の作用効果を奏する。
（１） 人員や荷物の配置などが変化したために車両の重量配分が変動した可能性がある場合に車両の傾斜角度αの情報を再度学習して取得するように構成した。これにより、車両が走行する道路の傾斜角度θが正しく算出されて、車両の高さ位置および水平方向の位置が正しく算出されるようになる。したがって、車両の現在位置が正しく算出されるようになり、カーナビゲーション装置１の現在位置算出精度を向上できる。たとえば、異なる高さ位置に一般道と高速道路とが延在しているが、一般道と高速道路が平面上で隣接して略同方向に延在しているような場合であっても、上り勾配のランプを走行しているのか、勾配のない一般道を走行しているのかの判断精度を向上できる。
【００４３】
（２） ドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化を検出すると、車両の重量配分の変動があるとみなして、車両の傾斜角度αの情報を再度学習して取得するように構成した。すなわち、ドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化を車両の傾斜角度αの情報の再学習のトリガとした。これにより、新たなセンサ類を追加する必要がなく、コスト増を抑制できる。
【００４４】
（３） 運転者が存在しなければ車両が走行できず、車両が走行する場合には、必ず運転席に運転者が着座しているため、運転席横のドアの開閉を検出して車両の傾斜角度αの情報の再学習をさせる必要がない。そこで、本実施の形態では、運転席横のドア以外のドアや後部のトランクなどの荷室を開閉する扉についてのドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化を車両の傾斜角度αの情報の再学習のトリガとした。これにより、不要な再学習を抑制して、ＣＰＵ１０１の演算負荷を抑制できる。
【００４５】
（４） 車両の走行の有無や、不図示のイグニッションスイッチのオンオフ状況に関わらず、ドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化を常時監視するように構成した。これにより、乗車人員や荷物の配置などの変化により車両の傾斜角度αが変化しているにもかかわらず、車両の傾斜角度αの情報の再学習がなされないという不具合を抑制できる。
【００４６】
−−−変形例−−−
（１） 上述の説明では、車両が水平な道路上を走行していると判断される時に加速度センサ１１ｂで検出される加速度の値を累積して平均化し、車両の傾斜角度αの情報を得るように構成したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、車両が水平でない道路上を走行していると判断される場合であっても、道路地図データを参照して得られる道路の傾斜角度の情報と、加速度センサ１１ｂで検出される加速度の値とに基づいて車両の傾斜角度αの情報を得るように構成してもよい。
【００４７】
（２） 上述したように、加速度センサ１１ｂで検出される車両の前後方向の加速度と、車速センサ１１ｄで検出される車速の時間微分値とによって、車両の傾斜によって検出される加速度のみを算出できる。したがって、車両が加減速しているときに加速度センサ１１ｂで検出される加速度の値であっても車両の傾斜角度αの情報を得るために用いることができる。
【００４８】
（３） 座席と車輪との位置関係から、乗員の有無による車両の傾斜角度αへの影響が少ない座席に関しては、当該座席横のドアの開閉を監視しなくてもよい。たとえば、一般的なセダンタイプの乗用車のように、前後車輪の中央付近に助手席がある車両の場合には、助手席横のドアの開閉を監視しなくてもよい。
【００４９】
（４） 上述の説明では、衛星航法によって車両の現在位置を算出する場合には、ＣＰＵ１０１がＧＰＳセンサ１１ｃから出力される測位情報に含まれる高度に関する情報に基づいて車両の高さ位置を算出するように構成しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、衛星航法による車両の現在位置算出処理の際に、自律航法によって車両の現在位置を算出する場合と同様に、ＣＰＵ１０１が加速度センサ１１ｂで検出される加速度の値と、メモリ１０２に格納されている車両の傾斜角度αの情報とに基づいて、道路の傾斜角度θを算出し、車両の高さ位置を算出するように構成してもよい。
【００５０】
（５） 上述の説明では、車両の現在位置を算出する場合、たとえば車両が高架上の道路を走行しているのか、高架上の道路に近接した高架下の道路を走行しているのかを、ＣＰＵ１０１が車両の高さ位置のデータを用いて判断するように構成しているが、本発明は、これに限定されない。たとえば、車両の現在位置を算出する場合、加速度センサ１１ｂで検出される加速度の値と、メモリ１０２に格納されている車両の傾斜角度αの情報とに基づいて推定される道路の傾斜角度θと、地図記憶装置１０９に格納されている道路地図データに基づいて得られる道路の傾斜角度とを比較することで、たとえば車両が高架上の道路を走行しているのか、高架上の道路に近接した高架下の道路を走行しているのかを判断するように構成してもよい。
【００５１】
（６） 上述の説明では、ドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化を検出すると、車両の重量配分の変動があるとみなして、車両の傾斜角度αの情報を再度学習して取得するように構成したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、ドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化に代えて、シートベルトの着脱を検出するセンサの出力信号の変化を検出するように構成してもよい。
【００５２】
（７） 上述の説明では、再学習が完了した後に、既にメモリ１０２に格納されていた車両の傾斜角度αの情報を新たに得られた車両の傾斜角度αの情報で更新するように構成しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、ドア開閉スイッチ１２の出力信号の変化を検出すると、にメモリ１０２に格納されていた車両の傾斜角度αの情報を一旦削除し、仮の情報をメモリ１０２に格納し、再学習が完了した後に、メモリ１０２に格納されていた仮の情報を新たに得られた車両の傾斜角度αの情報で更新するように構成してもよい。
【００５３】
（８） たとえば、後部座席への乗員の乗降であるのか、運転者が単に後部座席横のドアを開閉しただけなのかを判別するために、運転席横のドアの開閉タイミングと、後部座席横のドアの開閉タイミングとを比較して、後部座席への乗員の乗降であると推定されるときに、上述した再学習を開始するように構成してもよい。一例として、たとえば、運転席横のドアと後部座席横のドアとが略同時に閉じられたことが検出され、その後、運転席横のドアが開閉されることなく車両が走行を開始したならば、後部座席への乗員の乗降であるとみなしてもよい。
（９） 上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。
【００５４】
なお、本発明は、上述した実施の形態のものに何ら限定されず、車両の前後方向の傾斜角度を検出する傾斜角度検出センサと、車両が水平な道路上にあることが検出されたときに傾斜角度検出センサで検出される傾斜角度を基準ピッチ角度として取得する基準ピッチ角度取得手段と、車両の重量配分の変動があるとみなす信号が入力されると基準ピッチ角度を再取得するように基準ピッチ角度取得手段に指示をする基準ピッチ角度再取得指示手段と、傾斜角度検出センサで検出した車両の前後方向の傾斜角度と、基準ピッチ角度取得手段で取得した基準ピッチ角度とに基づいて車両が走行している道路の傾斜角度を推定することを特徴とする各種構造の道路の傾斜角度検出装置、および、この道路の傾斜角度検出装置を備えた各種構造の現在位置算出装置を含むものである。
【符号の説明】
【００５５】
１ カーナビゲーション装置 １１ 現在地検出装置
１１ａ ジャイロセンサ １１ｂ 加速度センサ
１１ｄ 車速センサ １２ ドア開閉スイッチ
１４ 表示モニタ １００ 制御装置
１０１ ＣＰＵ １０９ 地図記憶装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の前後方向の傾斜角度を検出する傾斜角度検出センサと、
前記車両が水平な道路上にあることが検出されたときに前記傾斜角度検出センサで検出される傾斜角度を基準ピッチ角度として取得する基準ピッチ角度取得手段と、
前記車両の重量配分の変動があるとみなす信号が入力されると前記基準ピッチ角度を再取得するように前記基準ピッチ角度取得手段に指示をする基準ピッチ角度再取得指示手段と、
前記傾斜角度検出センサで検出した前記車両の前後方向の傾斜角度と、前記基準ピッチ角度取得手段で取得した前記基準ピッチ角度とに基づいて前記車両が走行している道路の傾斜角度を推定することを特徴とする道路の傾斜角度検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の道路の傾斜角度検出装置において、
前記信号は、乗員が乗降する際に開閉するドアおよび荷室を開閉する扉の少なくとも一方が開閉されたときに出力される出力信号であることを特徴とする道路の傾斜角度検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の道路の傾斜角度検出装置において、
前記信号は、運転手以外の乗員が乗降する際に開閉するドアおよび荷室を開閉する扉の少なくとも一方が開閉されたときに出力される出力信号であることを特徴とする道路の傾斜角度検出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の道路の傾斜角度検出装置において、
前記信号は、シートベルトの装着状態が変化したときに出力される出力信号であることを特徴とする道路の傾斜角度検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の道路の傾斜角度検出装置において、
前記信号は、運転席以外のシートベルトの装着状態が変化したときに出力される出力信号である道路の傾斜角度検出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の道路の傾斜角度検出装置において、
前記基準ピッチ角度再取得指示手段は、前記車両が走行中であるか否かに関わらず、前記信号の入力の有無を検出することを特徴とする道路の傾斜角度検出装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の道路の傾斜角度検出装置と、
前記道路の傾斜角度検出装置で推定した前記車両が走行している道路の傾斜角度に基づいて、前記車両が走行している道路を判定する走行道路判定手段と、
前記走行道路判定手段の判定結果に基づいて前記車両の現在位置を算出する現在位置算出手段とを備えることを特徴とする現在位置算出装置。
【請求項１】
車両の前後方向の傾斜角度を検出する傾斜角度検出センサと、
前記車両が水平な道路上にあることが検出されたときに前記傾斜角度検出センサで検出される傾斜角度を基準ピッチ角度として取得する基準ピッチ角度取得手段と、
前記車両の重量配分の変動があるとみなす信号が入力されると前記基準ピッチ角度を再取得するように前記基準ピッチ角度取得手段に指示をする基準ピッチ角度再取得指示手段と、
前記傾斜角度検出センサで検出した前記車両の前後方向の傾斜角度と、前記基準ピッチ角度取得手段で取得した前記基準ピッチ角度とに基づいて前記車両が走行している道路の傾斜角度を推定することを特徴とする道路の傾斜角度検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の道路の傾斜角度検出装置において、
前記信号は、乗員が乗降する際に開閉するドアおよび荷室を開閉する扉の少なくとも一方が開閉されたときに出力される出力信号であることを特徴とする道路の傾斜角度検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の道路の傾斜角度検出装置において、
前記信号は、運転手以外の乗員が乗降する際に開閉するドアおよび荷室を開閉する扉の少なくとも一方が開閉されたときに出力される出力信号であることを特徴とする道路の傾斜角度検出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の道路の傾斜角度検出装置において、
前記信号は、シートベルトの装着状態が変化したときに出力される出力信号であることを特徴とする道路の傾斜角度検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の道路の傾斜角度検出装置において、
前記信号は、運転席以外のシートベルトの装着状態が変化したときに出力される出力信号である道路の傾斜角度検出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の道路の傾斜角度検出装置において、
前記基準ピッチ角度再取得指示手段は、前記車両が走行中であるか否かに関わらず、前記信号の入力の有無を検出することを特徴とする道路の傾斜角度検出装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の道路の傾斜角度検出装置と、
前記道路の傾斜角度検出装置で推定した前記車両が走行している道路の傾斜角度に基づいて、前記車両が走行している道路を判定する走行道路判定手段と、
前記走行道路判定手段の判定結果に基づいて前記車両の現在位置を算出する現在位置算出手段とを備えることを特徴とする現在位置算出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−３７３０１（Ｐ２０１２−３７３０１Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７５９１７（Ｐ２０１０−１７５９１７）
【出願日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【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２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【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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