JP3112405B2 - Vehicle position detection device - Google Patents
Vehicle position detection deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、車載用ナビゲーシ
ョン装置に用いられる車両位置検出装置に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a vehicle position detecting device used for a vehicle-mounted navigation device.
【0002】[0002]
【従来の技術】ナビゲーション装置は、自動車などの移
動体の走行した経路を算出し、表示装置に表示される地
図画面に車両が現在走行している現在位置を表示して、
運転者を支援する装置である。車両の現在位置は、たと
えばGPS(GlobalPositioning System;全世界測位シ
ステム)によって計測される。GPSは、トンネルなど
測位衛星からの信号が受信できない場所では使用するこ
とができない。ゆえに、GPS受信機単体では、常時車
両の現在位置および進行方位を検出することは困難であ
る。2. Description of the Related Art A navigation device calculates a route on which a moving object such as an automobile has traveled, and displays a current position of the vehicle on a map screen displayed on a display device.
It is a device that assists the driver. The current position of the vehicle is measured by, for example, a GPS (Global Positioning System). GPS cannot be used in places such as tunnels where signals from positioning satellites cannot be received. Therefore, it is difficult for the GPS receiver alone to always detect the current position and traveling direction of the vehicle.
【0003】近年ナビゲーション装置では、GPS受信
機を用いた位置検出機構と、推測航法を行う位置検出機
構の2系統の位置検出機構を備える、いわゆるハイブリ
ッド型の位置検出装置が用いられている。ハイブリッド
型の位置検出装置では、一方の位置検出手段において正
確な位置の検出が困難であるときに、他方の位置検出手
段でその位置検出を補う構成であるものが多い。たとえ
ばGPS受信機を用いた位置検出機構を主に用い、GP
S受信機の受信状態が悪化しているとき、また計測され
る現在位置の誤差が大きくなるときに、推測航法によっ
て車両の現在位置を計測を行う。推測航法とは、走行距
離および相対的な進行方位から車両の相対的な現在位置
を推測する手法である。進行方位とは、現在位置を通過
したときにおける車両の走行する方向に沿った方位であ
る。In recent years, a so-called hybrid type position detecting device including a position detecting mechanism using a GPS receiver and a position detecting mechanism for performing dead reckoning navigation, which has two systems, has been used in a navigation device. Many hybrid position detecting devices have a configuration in which when it is difficult for one position detecting device to accurately detect a position, the other position detecting device compensates for the position detection. For example, mainly using a position detection mechanism using a GPS receiver,
When the reception condition of the S receiver is deteriorating, or when the error of the measured current position is large, the current position of the vehicle is measured by dead reckoning navigation. Dead reckoning is a method of estimating a relative current position of a vehicle from a traveling distance and a relative traveling direction. The traveling direction is a direction along the traveling direction of the vehicle when passing through the current position.
【0004】また、推測航法を主に用い、GPS受信機
によって計測された絶対位置を用いて、推測航法で推定
される相対位置の誤差を収束させることもある。さらに
また、GPS受信機および推測航法などの位置検出機構
の他に、マップマッチング処理と称される位置補正処理
を行う装置がある。マップマッチング処理では、車両の
走行軌跡を検出し、この走行軌跡と車両の現在位置周辺
の道路形状とを比較して、走行軌跡と道路形状とが類似
した道路上に車両の現在位置を補正する。すなわち、車
両が必ず道路を走行していると仮定して車両の位置補正
を行う。In some cases, dead reckoning is mainly used, and an error in a relative position estimated by dead reckoning is converged by using an absolute position measured by a GPS receiver. Furthermore, in addition to a GPS receiver and a position detecting mechanism such as dead reckoning, there is an apparatus that performs a position correction process called a map matching process. In the map matching process, the traveling locus of the vehicle is detected, the traveling locus is compared with the road shape around the current position of the vehicle, and the current position of the vehicle is corrected on a road having a similar traveling locus and road shape. . That is, the position of the vehicle is corrected on the assumption that the vehicle always travels on the road.
【0005】特開昭62−272115号公開公報に
は、GPSを用いて磁気コンパスによって計測される方
位信号を補正する技術が開示されている。本発明のGP
S航法装置では、移動体が走行しているときに走行速度
が設定値を超えると、GPSである受信位置演算装置か
らの方位情報と、磁気コンパスからの方位情報とが比較
される。2つの方位情報に誤差があるとき、受信位置演
算装置から出力される方位信号を基準として磁気コンパ
スから出力される方位信号の大きさを加減し、情報の誤
差が零となるように補正する。Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho 62-272115 discloses a technique for correcting an azimuth signal measured by a magnetic compass using GPS. GP of the present invention
In the S-navigation device, when the traveling speed exceeds a set value while the moving body is traveling, the azimuth information from the GPS reception position calculation device and the azimuth information from the magnetic compass are compared. When there is an error in the two azimuth information, the magnitude of the azimuth signal output from the magnetic compass is adjusted based on the azimuth signal output from the reception position calculation device, and the information error is corrected to be zero.
【0006】また、特開平3−23491号公開公報に
は、車両の進行方位を検出する地磁気センサと車両の絶
対位置を検出するGPS装置とを備える車載ナビゲーシ
ョン装置に関する技術が開示されている。本公報の車載
ナビゲーション装置では、地磁気センサの出力データが
異常であることを検出すると、異常検出後に地磁気セン
サの出力データが安定するのを待って、そのときの出力
データを補正データとして取込む。かつ、GPS装置の
出力データに基づいて車両の絶対方位を求め、補正デー
タおよび絶対方位を用いて、前記地磁気センサの出力デ
ータを補正する。また、地磁気センサの出力データの異
常は、たとえば地磁気センサによって検出される車両の
走行方位とGPS装置によって検出される絶対方位との
方位差が予め定める値を超えるか否かによって判定され
る。Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 3-23491 discloses a technology related to an on-vehicle navigation device provided with a geomagnetic sensor for detecting the traveling direction of the vehicle and a GPS device for detecting the absolute position of the vehicle. In the in-vehicle navigation device of this publication, when it is detected that the output data of the geomagnetic sensor is abnormal, the output data of the geomagnetic sensor is taken in as a correction data after the output data of the geomagnetic sensor is stabilized after the abnormality is detected. Further, the absolute azimuth of the vehicle is obtained based on the output data of the GPS device, and the output data of the geomagnetic sensor is corrected using the correction data and the absolute azimuth. The abnormality in the output data of the geomagnetic sensor is determined, for example, based on whether or not the azimuth difference between the traveling azimuth of the vehicle detected by the geomagnetic sensor and the absolute azimuth detected by the GPS device exceeds a predetermined value.
【0007】このようなナビゲーション装置およびGP
S航法装置では、地磁気センサおよび地磁気コンパスな
ど、地磁気を用いて車両の進行方位を検出している。地
磁気センサは、大型車が車両の側方を通過することによ
って地磁気が乱れたとき、誤差が生じる。また、踏切な
ど強磁性体の上を通過したときにも誤差を生じる。さら
にまた、車両の車体への着磁が生じると、誤差が常に発
生するようになる。このように、地磁気を用いて進行方
位を検出するとき、外部要因に起因した誤差が生じる可
能性が大きい。[0007] Such a navigation device and GP
The S-navigation device detects the traveling direction of the vehicle using geomagnetism such as a geomagnetic sensor and a geomagnetic compass. The geomagnetic sensor generates an error when the geomagnetism is disturbed by a large vehicle passing on the side of the vehicle. Also, an error occurs when the vehicle passes over a ferromagnetic material such as a railroad crossing. Furthermore, when the body of the vehicle is magnetized, an error always occurs. As described above, when the traveling direction is detected using geomagnetism, there is a large possibility that an error due to an external factor occurs.
【0008】本件出願人は、特開平4−172214号
公開公報において、地磁気センサとレート式方位センサ
とを併用し、長時間範囲にわたって良好な検出角度が維
持される方位センサに関する技術を提案している。この
方位センサでは、地磁気センサが出力した方位と、レー
ト式方位センサが出力した方位とを加重平均して補正方
位を算出する。この補正方位をレート式方位センサの基
準方位とする。レート式方位センサは、回転速度を検出
して基準方位からの回転速度を算出し、与えられた基準
方位に加算して方位を出力する。加重平均における重み
付け係数は、方位センサを取付けた物体の走行時間の関
数に基づいて定められる。また、重み付け係数は、方位
センサの温度または方位センサの周囲の温度をパラメー
タとする関数によって求められる。The applicant of the present application has proposed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 4-172214 a technique relating to an azimuth sensor that uses a geomagnetic sensor and a rate type azimuth sensor in combination and maintains a good detection angle over a long time range. I have. The azimuth sensor calculates a corrected azimuth by performing a weighted average of the azimuth output from the geomagnetic sensor and the azimuth output from the rate type azimuth sensor. This corrected direction is used as a reference direction of the rate type direction sensor. The rate type azimuth sensor detects the rotation speed, calculates the rotation speed from the reference azimuth, adds the rotation to the given reference azimuth, and outputs the azimuth. The weighting coefficient in the weighted average is determined based on a function of the traveling time of the object to which the direction sensor is attached. The weighting coefficient is obtained by a function using the temperature of the direction sensor or the temperature around the direction sensor as a parameter.
【0009】また特開昭59−218913号公開公報
には、地磁気センサとレートセンサとを併設し、各セン
サの出力に重み付けをした後に合成して移動体の移動方
向を検出する移動方向検出方式が開示されている。本公
報の検出方式では、レートセンサによって検出された検
出角度と、地磁気センサによって検出された検出角度と
をそれぞれ補正係数を用いて重み付けした後に合成す
る。補正係数は、たとえば自動車の移動状況に合わせて
その時間変化が予め設定されている。また、自動車のノ
ンストップ走行時間が長くなるときは、ノンストップ走
行時間に比例してレートセンサの角度合成の際における
レートセンサの割合を減じ、地磁気センサの割合を増や
すように設定される。Japanese Unexamined Patent Publication No. Sho 59-218913 discloses a moving direction detecting system in which a geomagnetic sensor and a rate sensor are provided side by side, and the outputs of the sensors are weighted and then combined to detect the moving direction of the moving body. Is disclosed. In the detection method disclosed in this publication, a detection angle detected by a rate sensor and a detection angle detected by a geomagnetic sensor are weighted using a correction coefficient and then combined. The time variation of the correction coefficient is set in advance in accordance with, for example, the moving state of the automobile. Further, when the non-stop running time of the automobile becomes longer, the ratio of the rate sensor in the angle synthesis of the rate sensor is reduced and the ratio of the geomagnetic sensor is increased in proportion to the non-stop running time.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】前述した移動方向検出
方式において使用されるレートセンサ(ジャイロ)は、
温度変化などによって出力信号のオフセットなどの特性
が経時変化する。従来技術のジャイロでは、このオフセ
ットを除去するために、車両の車速が零になったことを
検知して、そのときの出力信号の値を基準とする零点補
正を行う。このとき、たとえば車速センサによって検出
されるべき車速が得られないと、ジャイロの零点補正を
行うことができなくなる。零点補正が行われないと、出
力信号のオフセットが経時変化し続けることとなるの
で、ジャイロの誤差が大きくなる。またジャイロでは、
計測した旋回量を累積加算して相対方位を推定するの
で、各旋回量に含まれる微小分の誤差が累積し、誤差が
増大する。The rate sensor (gyro) used in the moving direction detecting method described above is
Characteristics such as the offset of the output signal change with time due to a temperature change or the like. In order to remove this offset, the gyro according to the prior art detects that the vehicle speed of the vehicle has become zero, and performs zero correction based on the value of the output signal at that time. At this time, if the vehicle speed to be detected by the vehicle speed sensor cannot be obtained, the gyro zero point correction cannot be performed. If the zero point correction is not performed, the offset of the output signal will continue to change with time, and the gyro error will increase. In gyro,
Since the relative azimuth is estimated by accumulatively adding the measured turning amounts, a minute error included in each turning amount is accumulated, and the error increases.
【0011】車速センサは、たとえば車両の車輪に回転
力を与える車軸の近傍に取付けられる。走行距離は、車
軸が予め定める回転角度だけ回転したときに出力される
パルスの数と、1パルスあたりの車両の単位移動距離と
から算出される。このとき、タイヤ1回転あたりに出力
されるパルス数は、車種によって異なる。また同一車種
においても、装着されるタイヤの大きさが異なると、単
位移動距離が異なる。ゆえに、走行距離を求める前に
は、予め車両を走行させて単位移動距離を学習させる
か、またはナビゲーション装置の使用者が単位移動距離
を設定する必要がある。The vehicle speed sensor is mounted, for example, near an axle that applies a rotational force to wheels of the vehicle. The travel distance is calculated from the number of pulses output when the axle rotates by a predetermined rotation angle and the unit travel distance of the vehicle per pulse. At this time, the number of pulses output per one rotation of the tire differs depending on the vehicle type. Also, in the same vehicle type, if the size of the tire to be mounted is different, the unit movement distance is different. Therefore, before obtaining the travel distance, it is necessary to drive the vehicle in advance to learn the unit travel distance, or to set the unit travel distance by the user of the navigation device.
【0012】推測航法を行うには、車両の相対方位を検
出するジャイロが方位を検出することができる状態に至
っている必要がある。また、車両の走行距離を検出する
車速センサが、走行距離を検出できる状態に至っている
必要がある。このように、ジャイロおよび車速センサが
それぞれ確実に使用できる状態に至っていないとき、推
測航法を行うことが難しくなる。In order to perform dead reckoning navigation, it is necessary that the gyro for detecting the relative azimuth of the vehicle has reached a state where the gyro can detect the azimuth. Further, it is necessary that the vehicle speed sensor that detects the traveling distance of the vehicle is in a state where the traveling distance can be detected. As described above, it is difficult to perform dead reckoning when the gyro and the vehicle speed sensor are not in a state where they can be used reliably.
【0013】本発明の目的は、ジャイロおよび車速セン
サなど推測航法を行うために必要な構成が使用できない
ときでも、車両の現在位置を検出することができる車両
位置検出装置を提供することである。It is an object of the present invention to provide a vehicle position detecting device capable of detecting a current position of a vehicle even when a configuration required for performing dead reckoning such as a gyro and a vehicle speed sensor cannot be used.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明は、車両の絶対的
な現在位置を検出する絶対位置検出手段と、現在位置に
おいて車両が進行する進行方向に対応する絶対的な進行
方位を検出する絶対方位検出手段と、車両が走行した走
行距離を検出する走行距離検出手段と、前記進行方向に
対応する相対的な進行方位を検出する相対方位検出手段
とを備え、絶対位置検出手段、絶対方位検出手段、走行
距離検出手段および相対方位検出手段からの出力に応答
し、車両の現在位置および進行方位を推測する機能を有
する車両位置検出装置において、絶対位置検出手段から
の検出値によって走行距離を算出し、この走行距離と走
行距離検出手段で検出された走行距離との差が予め定め
る値以上であるときに走行距離検出手段からの検出値が
有効でないと判定する判定手段と、判定手段により走行
距離検出手段からの検出値が有効でないと判定されると
き、絶対位置検出手段および絶対方位検出手段からの出
力のみに基づいて車両の現在位置および進行方位を推測
する位置方位推測手段とを含むことを特徴とする車両位
置検出装置である。本発明に従えば、車両位置検出装置
は、検出手段の出力に基づいて、車両の現在位置および
走行方位を決定する。たとえば車両位置検出装置は、絶
対位置検出手段、絶対方位検出手段、走行距離検出手
段、および相対方位検出手段を備える。絶対位置検出手
段はたとえばGPSによって実現され、車両の絶対的な
現在位置である現在位置を検出する。絶対方位検出手段
はたとえばGPSおよび地磁気センサなどで実現され、
絶対的な進行方位である絶対方位を検出する。進行方位
とは、現在位置を車両が通過した瞬間における車両の走
行方向を示し、車両の走行方向に対応する。走行距離検
出手段は、車両が走行した走行距離を検出する。走行距
離は、たとえば車速センサから出力される車速パルス信
号を用い、車両の車輪の回転量に基づいて検出される。
相対方位検出手段は、前記進行方向に対応する相対的な
進行方位である相対方位を検出する。相対方位は、車両
が旋回したときの旋回量を検出し、その旋回量を累積し
て求められる。車両位置検出装置は、これら検出手段の
出力に基づいて車両の現在位置および進行方位を推測す
る。当該装置では、走行距離検出手段および相対方位検
出手段を主として用い、これらの検出手段からの出力を
絶対位置検出手段および絶対方位検出手段の出力によっ
て補正する。すなわち車両位置検出装置では、いわゆる
推測航法を行い、その推測結果を絶対位置および絶対方
位によって補正する。走行距離検出手段として予め車両
に取付けられた構成を利用するときは、走行距離に対応
して構成から出力される出力信号の形式が、車両毎に異
なることがある。たとえば車速センサを用いるとき、車
輪が一回転する間に出力されるパルス数が車速毎に異な
ることがある。ゆえに車速センサを用いて車両位置検出
手段に位置検出を行わせるとき、1パルス当たりの単位
走行距離を設定するまで、正確な走行距離を算出するこ
とができない。また相対方位検出手段は、たとえば車両
の旋回動作における旋回量を検出し、この旋回量を累積
加算して相対方位を検出する。この検出手段では、少な
くとも1度車両の絶対方位を基準として与えないと、た
とえば北を基準とする進行方位を特定することができな
い。また、ジャイロでは、旋回量を電気信号のレベル変
化に対応させて出力することが多い。ジャイロの構成に
よっては、このレベルの基準点が経時変化するので、時
々基準点を補正している。この基準点の補正は車両が停
止しているときに行われることが一般的であるけれど
も、高速道路などでは、車両が停止する時間間隔が長
く、基準点補正がなかなか行われない。ゆえに、基準点
のずれが大きくなり出力誤差が増大する。本発明の車両
位置検出装置では、判定手段において、前記各検出手段
からの検出値を比較して、走行距離検出手段または相対
方位検出手段からの検出値の有効性が判定される。すな
わち、推測航法によって得られる相対位置および相対方
位がナビゲーションに使用できる程度に正しいか否かが
判定される。位置方位推測手段は、判定手段が走行距離
検出手段からの検出値が有効でないと判定すると、絶対
位置検出手段および絶対方位検出手段からの出力にだけ
基づいて、車両の現在位置および進行方位を推測する。
このように、本発明の車両検出装置では、推測航法によ
って得られた相対位置および相対方位を、絶対位置およ
び絶対方位によって補正して車両の現在位置と進行方位
とを推測する。また、推測航法が行えなくなったときに
は、絶対位置および絶対方位だけに基づいて車両の現在
位置と進行方位とを推測する。これによって、たとえば
装置に推測航法を行うために必要な基準方位および単位
走行距離などが与えられていないときにも、車両の現在
位置と進行方位とを推測することができる。また、たと
えばジャイロの基準点補正が長い間行われないときに
も、車両の現在位置と進行方位とを推測することができ
る。したがって、装置の各検出手段の状態に拘わらず使
用者に現在位置および進行方位を常に提示することがで
きる。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an absolute position detecting means for detecting an absolute current position of a vehicle, and an absolute position detecting means for detecting an absolute traveling direction corresponding to the traveling direction of the vehicle at the current position. An azimuth detecting means, a traveling distance detecting means for detecting a traveling distance traveled by the vehicle, and a relative azimuth detecting means for detecting a relative traveling azimuth corresponding to the traveling direction; A vehicle position detecting device having a function of estimating a current position and a traveling direction of a vehicle in response to outputs from a vehicle, a traveling distance detecting device, and a relative bearing detecting device, wherein a traveling distance is calculated based on a detection value from the absolute position detecting device. When the difference between the traveling distance and the traveling distance detected by the traveling distance detecting means is equal to or larger than a predetermined value, it is determined that the detection value from the traveling distance detecting means is not valid. And determining the current position and heading of the vehicle based only on the outputs from the absolute position detecting means and the absolute azimuth detecting means when it is determined that the detection value from the traveling distance detecting means is not valid. And a position and orientation estimating means. According to the present invention, the vehicle position detecting device determines the current position and the traveling direction of the vehicle based on the output of the detecting means. For example, the vehicle position detecting device includes an absolute position detecting unit, an absolute azimuth detecting unit, a traveling distance detecting unit, and a relative azimuth detecting unit. The absolute position detecting means is realized by, for example, a GPS, and detects a current position which is an absolute current position of the vehicle. The absolute azimuth detecting means is realized by, for example, a GPS and a geomagnetic sensor,
An absolute heading, which is an absolute heading heading, is detected. The traveling direction indicates the traveling direction of the vehicle at the moment when the vehicle has passed the current position, and corresponds to the traveling direction of the vehicle. The travel distance detecting means detects a travel distance traveled by the vehicle. The travel distance is detected based on the amount of rotation of the vehicle wheels, for example, using a vehicle speed pulse signal output from a vehicle speed sensor.
The relative azimuth detecting means detects a relative azimuth which is a relative traveling azimuth corresponding to the traveling direction. The relative azimuth is obtained by detecting a turning amount when the vehicle turns, and accumulating the turning amount. The vehicle position detecting device estimates the current position and traveling direction of the vehicle based on the outputs of these detecting means. This device mainly uses a traveling distance detecting means and a relative azimuth detecting means, and corrects outputs from these detecting means by outputs of the absolute position detecting means and the absolute azimuth detecting means. That is, the vehicle position detecting device performs so-called dead reckoning navigation, and corrects the guessed result based on the absolute position and the absolute azimuth. When a configuration pre-mounted on a vehicle is used as the traveling distance detecting means, the format of an output signal output from the configuration corresponding to the traveling distance may differ from vehicle to vehicle. For example, when a vehicle speed sensor is used, the number of pulses output during one rotation of the wheel may differ for each vehicle speed. Therefore, when the vehicle position detecting means performs position detection using the vehicle speed sensor, it is not possible to calculate an accurate traveling distance until a unit traveling distance per pulse is set. The relative azimuth detecting means detects, for example, the amount of turning in the turning operation of the vehicle, and detects the relative azimuth by cumulatively adding the amount of turning. In this detection means, unless the absolute azimuth of the vehicle is given at least once as a reference, a traveling azimuth based on, for example, north cannot be specified. In a gyro, the turning amount is often output in accordance with the level change of the electric signal. Depending on the configuration of the gyro, the reference point at this level changes with time, so the reference point is sometimes corrected. Although the correction of the reference point is generally performed when the vehicle is stopped, on a highway or the like, the time interval at which the vehicle stops is long and the reference point correction is not easily performed. Therefore, the deviation of the reference point increases, and the output error increases. In the vehicle position detecting device of the present invention, the validity of the detected value from the traveling distance detecting means or the relative azimuth detecting means is determined by comparing the detected values from the respective detecting means. That is, it is determined whether or not the relative position and relative orientation obtained by dead reckoning are correct enough to be used for navigation. The position / azimuth estimating means estimates the current position and heading of the vehicle based only on the outputs from the absolute position detecting means and the absolute azimuth detecting means when the determining means determines that the detection value from the traveling distance detecting means is not valid. I do.
As described above, the vehicle detection device of the present invention estimates the current position and the traveling direction of the vehicle by correcting the relative position and the relative direction obtained by dead reckoning with the absolute position and the absolute direction. When dead reckoning cannot be performed, the current position and the traveling direction of the vehicle are estimated based only on the absolute position and the absolute direction. As a result, for example, even when the reference azimuth and the unit traveling distance required for performing dead reckoning are not given to the device, the current position and the traveling azimuth of the vehicle can be estimated. Further, for example, even when the gyro reference point is not corrected for a long time, the current position and the traveling direction of the vehicle can be estimated. Therefore, the current position and the traveling direction can always be presented to the user regardless of the state of each detecting means of the device.
【0015】[0015]
【0016】また判定手段は、まず絶対位置検出手段か
らの検出値に基づいて走行距離を算出する。次いで、こ
の走行距離と走行距離検出手段で検出された走行距離と
の差分を求め、この差分が予め定める値以上であるか否
かを判定する。差分が予め定める値以上であるとき、走
行距離検出手段からの検出値が有効でないと判定する。
たとえば走行距離は、車輪の回転量と走行距離とが比例
することに基づき、車輪の回転量から検出される。ゆえ
に車両が砂利道および雪道を走行して車輪がスリップす
ると、車輪の回転量と走行距離とが比例しなくなる。ゆ
えに、走行距離に誤差が生じる。絶対位置に基づいて得
られる走行距離は、車両の実際の走行距離とほぼ一致す
ると考えられる。ゆえに、絶対位置に基づいて得られる
走行距離と走行距離検出手段から得られた走行距離との
差分は、検出手段の走行距離の誤差であると見なされ
る。この誤差が大きいとき、この走行距離を用いて得ら
れる相対位置の誤差も大きくなると考えられる。このと
き判定手段は走行距離検出手段からの検出値が有効でな
いと判定する。これによって、位置方位推測手段は推測
航法と絶対位置および絶対方位とを用いた位置方位の推
測動作を停止して、絶対位置および絶対方位だけに基づ
いた位置方位の推測動作を行うことができる。これによ
って、この推測動作までに累積された車両の現在位置の
誤差を収束させることができる。ゆえに誤差が無限に増
大して誤差発散を生じることを防止することができる。The determining means first calculates the traveling distance based on the detection value from the absolute position detecting means. Next, a difference between the traveling distance and the traveling distance detected by the traveling distance detecting means is obtained, and it is determined whether or not the difference is equal to or larger than a predetermined value. When the difference is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the detection value from the traveling distance detecting means is not valid.
For example, the traveling distance is detected from the rotation amount of the wheel based on the fact that the rotation amount of the wheel is proportional to the traveling distance. Therefore, when the vehicle travels on a gravel road or a snowy road and the wheels slip, the rotation amount of the wheels and the traveling distance are not proportional. Therefore, an error occurs in the traveling distance. The mileage obtained based on the absolute position is considered to substantially match the actual mileage of the vehicle. Therefore, the difference between the travel distance obtained based on the absolute position and the travel distance obtained from the travel distance detection means is regarded as an error of the travel distance of the detection means. When this error is large, it is considered that the error of the relative position obtained using this traveling distance also becomes large. At this time, the determining means determines that the detection value from the traveling distance detecting means is not valid. As a result, the position / azimuth estimating means can stop the estimating operation of the position / azimuth using the dead reckoning navigation and the absolute position and the absolute azimuth, and perform the estimating operation of the position / azimuth based only on the absolute position and the absolute azimuth. Thus, it is possible to converge the error of the current position of the vehicle accumulated up to the estimation operation. Therefore, it is possible to prevent the error from diverging due to an infinite increase in the error.
【0017】また本発明は、車両の絶対的な現在位置を
検出する絶対位置検出手段と、現在位置において車両が
進行する進行方向に対応する絶対的な進行方位を検出す
る絶対方位検出手段と、車両が走行した走行距離を検出
する走行距離検出手段と、前記進行方向に対応する相対
的な進行方位を検出する相対方位検出手段とを備え、絶
対位置検出手段、絶対方位検出手段、走行距離検出手段
および相対方位検出手段からの出力に応答し、車両の現
在位置および進行方位を推測する機能を有する車両位置
検出装置において、前記走行距離検出手段は、車両の走
行状態を検出して、走行距離に対応する信号を出力する
距離検出素子と、距離検出素子の出力信号に対して、前
記絶対位置検出手段からの検出値に基づいて補正される
距離係数を用いて走行距離を演算する距離演算手段とを
さらに含み、前記距離係数が所定範囲外であるとき、走
行距離検出手段からの検出値が有効でないと判定する判
定手段と、判定手段により走行距離検出手段からの検出
値が有効でないと判定されるとき、絶対位置検出手段お
よび絶対方位検出手段からの出力のみに基づいて車両の
現在位置および進行方位を推測する位置方位推測手段と
を含むことを特徴とする車両位置検出装置である。本発
明に従えば、走行距離検出手段は、距離検出素子および
距離演算手段を有する。距離演算素子は、車両の走行状
態を検出して、走行距離に対応する信号を出力する。距
離検出素子はたとえば車速センサであり、車輪に回転力
を伝達する車軸が予め定める回転角度だけ回転すると、
パルスを出力する。距離演算手段は、たとえば距離検出
素子の出力信号のパルス数を計数し、距離係数を用いて
走行距離を演算する。距離係数は、たとえばパルスの数
で車輪の回転量を示す出力信号を走行距離に換算する換
算係数である。前述したように、走行距離検出手段によ
って検出される走行距離と実際の走行距離との間には、
車輪のスリップなどに基づくずれがある。車輪のスリッ
プは、たとえば車両が走行する道路の状態によって異な
る。たとえば砂利道および雪道などでは、スリップが多
い。また、道路が上り坂であるか下り坂であるかによっ
ても異なる。このような変化を加味するために、距離係
数は、たとえば位置方位の推定動作が行われる度に、過
去の距離係数が絶対位置検出手段からの絶対位置に基づ
いて算出される走行距離に基づいて補正され、更新され
る。ゆえに、この距離係数が所定範囲外のとき、すなわ
ち求めた値が異常であるときは、得られる走行距離の誤
差が大きくなると考えられる。この誤差が大きいとき、
この走行距離を用いて得られる相対位置の誤差も大きく
なると考えられる。ゆえに、前記判定手段は、絶対位置
検出手段からの検出値に基づいて補正される距離係数が
所定範囲外であると判定されるとき、走行距離検出手段
からの検出値が有効でないと判定する。これによって、
位置方位推測手段は推測航法と絶対位置および絶対方位
を用いた位置方位の推測動作を停止して、絶対位置およ
び絶対方位だけに基づいた位置方位の推測動作を行うこ
とができる。これによって、距離係数が所定範囲外であ
るときでも、位置方位の推測動作を実行することができ
る。Further, the present invention provides an absolute position detecting means for detecting an absolute current position of the vehicle, an absolute azimuth detecting means for detecting an absolute traveling direction corresponding to a traveling direction in which the vehicle is traveling at the current position, A traveling distance detecting means for detecting a traveling distance traveled by the vehicle; and a relative bearing detecting means for detecting a relative traveling bearing corresponding to the traveling direction, the absolute position detecting means, the absolute bearing detecting means, and the traveling distance detection. A vehicle position detecting device having a function of estimating a current position and a traveling direction of the vehicle in response to outputs from the means and the relative azimuth detecting means, wherein the mileage detecting means detects a running state of the vehicle, and And a distance detection element that outputs a signal corresponding to the distance detection element, using a distance coefficient that is corrected based on a detection value from the absolute position detection means for an output signal of the distance detection element. A distance calculating means for calculating a line distance, wherein when the distance coefficient is outside a predetermined range, a determining means for determining that a detection value from the running distance detecting means is not valid; and And a position / azimuth estimating means for estimating the current position and traveling direction of the vehicle based only on the outputs from the absolute position detecting means and the absolute azimuth detecting means when it is determined that the detected value is not valid. It is a vehicle position detecting device. According to the invention, the traveling distance detecting means has a distance detecting element and a distance calculating means. The distance calculation element detects a traveling state of the vehicle and outputs a signal corresponding to the traveling distance. The distance detecting element is, for example, a vehicle speed sensor, and when an axle transmitting torque to the wheels rotates by a predetermined rotation angle,
Output pulse. The distance calculating means counts, for example, the number of pulses of the output signal of the distance detecting element, and calculates the travel distance using the distance coefficient. The distance coefficient is, for example, a conversion coefficient for converting an output signal indicating the amount of rotation of the wheel by the number of pulses into a travel distance. As described above, between the mileage detected by the mileage detection means and the actual mileage,
There are gaps due to wheel slips. Wheel slip varies depending on, for example, the state of the road on which the vehicle travels. For example, there are many slips on gravel roads and snowy roads. It also depends on whether the road is uphill or downhill. In order to take such changes into account, the distance coefficient is calculated based on the travel distance calculated based on the absolute position from the absolute position detection means, for example, every time the position and orientation estimation operation is performed. Corrected and updated. Therefore, when the distance coefficient is out of the predetermined range, that is, when the obtained value is abnormal, it is considered that the error of the obtained traveling distance increases. When this error is large,
It is considered that the error of the relative position obtained using this traveling distance also increases. Therefore, when it is determined that the distance coefficient corrected based on the detection value from the absolute position detection unit is outside the predetermined range, the determination unit determines that the detection value from the traveling distance detection unit is not valid. by this,
The position and direction estimating means can stop the operation of estimating the position and orientation using the dead reckoning navigation, the absolute position and the absolute direction, and perform the operation of estimating the position and orientation based only on the absolute position and the absolute direction. Thereby, even when the distance coefficient is out of the predetermined range, the operation of estimating the position and orientation can be executed.
【0018】また本発明は、車両の絶対的な現在位置を
検出する絶対位置検出手段と、現在位置において車両が
進行する進行方向に対応する絶対的な進行方位を検出す
る絶対方位検出手段と、車両が走行した走行距離を検出
する走行距離検出手段と、前記進行方向に対応する相対
的な進行方位を検出する相対方位検出手段とを備え、絶
対位置検出手段、絶対方位検出手段、走行距離検出手段
および相対方位検出手段からの出力に応答し、車両の現
在位置および進行方位を推測する機能を有する車両位置
検出装置において、前記相対方位検出手段は、車両の旋
回状態を検出して、角度変化分に対応する信号を出力す
る方位検出素子と、方位検出素子の出力信号に対して、
前記絶対方位検出手段からの検出値に基づいて補正され
る感度係数を用いて相対方位を演算する方位演算手段と
をさらに含み、前記感度係数が所定範囲外であるとき、
相対方位検出手段からの検出値が有効でないと判定する
判定手段と、判定手段により相対方位検出手段からの検
出値が有効でないと判定されるとき、絶対位置検出手段
および絶対方位検出手段からの出力のみに基づいて車両
の現在位置および進行方位を推測する位置方位推測手段
とを含むことを特徴とする車両位置検出装置である。本
発明に従えば、相対方位検出手段は、方位検出素子と方
位演算素子とをさらに備える。方位検出素子はたとえば
ジャイロであり、車両の旋回状態を検出して、角度変化
分に対応して信号レベルが増減する信号を出力する。方
位演算手段は、方位検出素子の出力信号に対して、感度
係数を用いて、信号レベル変化を車両の角度変化分に換
算する。この角度変化分を過去の相対方位に累積加算し
て、相対方位を演算する。感度係数とは、いわゆる換算
係数である。ジャイロでは、たとえばジャイロが設置さ
れている場所の温度環境が変化すると、その特性が変化
することがある。このような変化分を加味するために、
感度係数は、位置方位の推定動作が行われる度に絶対方
位に基づいて補正され、更新される。この感度係数が所
定の範囲外であるとき、すなわち更新結果の値が異常で
あるとき、換算される相対方位に誤差が生じると考えら
れる。この誤差が大きいとき、この相対方位を用いて得
られる相対位置の誤差も大きくなると考えられる。ゆえ
に、前記判定手段は、絶対方位検出手段からの検出値に
基づいて補正される感度係数が所定範囲外であると判定
されるとき、相対方位検出手段からの検出値が有効でな
いと判定する。これによって、位置方位推測手段は推測
航法と絶対位置および絶対方位とを用いた位置方位の推
測動作を停止して、絶対位置および絶対方位だけに基づ
いた位置方位の推測動作を行うことができる。これによ
って、感度係数が所定範囲外であるときでも、位置方位
の推測動作を実行することができる。The present invention also provides an absolute position detecting means for detecting an absolute current position of the vehicle, an absolute azimuth detecting means for detecting an absolute traveling direction corresponding to a traveling direction in which the vehicle is traveling at the current position, A traveling distance detecting means for detecting a traveling distance traveled by the vehicle; and a relative bearing detecting means for detecting a relative traveling bearing corresponding to the traveling direction, the absolute position detecting means, the absolute bearing detecting means, and the traveling distance detection. A vehicle position detecting device having a function of estimating a current position and a traveling direction of the vehicle in response to outputs from the means and the relative direction detecting means, wherein the relative direction detecting means detects a turning state of the vehicle and changes an angle of the vehicle. Azimuth detecting element that outputs a signal corresponding to the minute, and for the output signal of the azimuth detecting element,
Azimuth calculating means for calculating a relative azimuth using a sensitivity coefficient corrected based on the detection value from the absolute azimuth detecting means, when the sensitivity coefficient is outside a predetermined range,
Determining means for determining that the detection value from the relative bearing detecting means is not valid; and outputting from the absolute position detecting means and absolute bearing detecting means when the determining means determines that the detection value from the relative bearing detecting means is not valid. And a position and azimuth estimating means for estimating the current position and the traveling azimuth of the vehicle based solely on the vehicle position detecting device. According to the present invention, the relative azimuth detecting means further includes an azimuth detecting element and an azimuth calculating element. The azimuth detecting element is, for example, a gyro, and detects a turning state of the vehicle, and outputs a signal whose signal level increases or decreases in accordance with the angle change. The azimuth calculating means converts a signal level change into an angle change of the vehicle by using a sensitivity coefficient with respect to the output signal of the azimuth detecting element. This angle change is cumulatively added to the past relative azimuth to calculate the relative azimuth. The sensitivity coefficient is a so-called conversion coefficient. In a gyro, for example, if the temperature environment of the place where the gyro is installed changes, its characteristics may change. To take such changes into account,
The sensitivity coefficient is corrected and updated based on the absolute azimuth every time the position and azimuth estimation operation is performed. When the sensitivity coefficient is out of the predetermined range, that is, when the value of the update result is abnormal, it is considered that an error occurs in the converted relative orientation. When this error is large, it is considered that the error of the relative position obtained using this relative azimuth also becomes large. Therefore, when it is determined that the sensitivity coefficient corrected based on the detection value from the absolute azimuth detection means is outside the predetermined range, the determination means determines that the detection value from the relative azimuth detection means is not valid. As a result, the position / azimuth estimating means can stop the estimating operation of the position / azimuth using the dead reckoning navigation and the absolute position and the absolute azimuth, and perform the estimating operation of the position / azimuth based only on the absolute position and the absolute azimuth. Thus, even when the sensitivity coefficient is outside the predetermined range, the operation of estimating the position and orientation can be performed.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態で
あるナビゲーション装置1の機能的構成を示すブロック
図である。図2は、ナビゲーション装置1の電気的構成
を示すブロック図である。図1および図2を併せて説明
する。FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of a navigation device 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the navigation device 1. 1 and 2 will be described together.
【0020】ナビゲーション装置1は、予め定める周期
毎に位置方位推測部3を用いて推測した車両の推測現在
位置および進行方位を、マップマッチング処理部4に与
える。マップマッチング処理部4は、記憶装置5から推
測現在位置近傍の道路に関する道路データを読出し、こ
の道路データで表される道路のうち車両の走行軌跡と類
似した道路形状の道路の上に推測現在位置を補正するマ
ップマッチング処理を行う。また、道路データとは別に
記憶装置5に記憶された表示地図が読出され、表示装置
6の目視表示領域に目視表示される。かつ目視表示され
た表示地図には、車両の推測現在位置のマッチング結果
である補正現在位置に対応する位置に重ねて、たとえば
予め定める図形が表示される。これによって、ナビゲー
ション装置1が認識する車両の現在位置を、装置1の使
用者に提示する。The navigation apparatus 1 gives the estimated current position and the heading of the vehicle estimated by the position / azimuth estimating unit 3 at predetermined intervals to the map matching processing unit 4. The map matching processing unit 4 reads the road data related to the road near the estimated current position from the storage device 5 and places the estimated current position on the road represented by the road data and having a road shape similar to the traveling locus of the vehicle. Is performed in order to correct the map. The display map stored in the storage device 5 is read out separately from the road data, and is visually displayed in the visual display area of the display device 6. In addition, on the display map visually displayed, for example, a predetermined figure is displayed so as to be superimposed on a position corresponding to the corrected current position, which is a matching result of the estimated current position of the vehicle. Thereby, the current position of the vehicle recognized by the navigation device 1 is presented to the user of the device 1.
【0021】位置方位推測部3は、たとえば方位センサ
11、距離センサ12、GPS受信機13、およびセン
サ信号処理回路14を含んで構成される。The position / azimuth estimating unit 3 includes, for example, an orientation sensor 11, a distance sensor 12, a GPS receiver 13, and a sensor signal processing circuit 14.
【0022】方位センサ11は、車両の相対的な進行方
位を検出して、その出力をセンサ信号処理回路14に導
出する。The direction sensor 11 detects the relative traveling direction of the vehicle and outputs its output to a sensor signal processing circuit 14.
【0023】方位センサ11は、たとえば振動ジャイ
ロ、光ファイバジャイロ、ガスレートセンサなど、装置
内部の回転体の回転速度または回転角速度を出力する装
置で実現される。このような装置から出力が与えられる
と、センサ信号処理回路14は、出力に基づいて基準点
からの回転角度または回転角速度を算出し、基準となる
角度と加算することによって、進行方位を求める。この
ように振動ジャイロ、光ファイバジャイロ、ガスレート
センサなどを用いたとき、算出される進行方位は相対方
位である。この相対方位は、センサ信号処理回路14に
与えられる。The azimuth sensor 11 is realized by a device that outputs the rotation speed or rotation angular speed of a rotating body inside the device, such as a vibration gyro, an optical fiber gyro, and a gas rate sensor. When an output is provided from such a device, the sensor signal processing circuit 14 calculates the rotation angle or the rotation angular velocity from the reference point based on the output, and obtains the traveling azimuth by adding the rotation angle or the rotation angular velocity to the reference angle. When the vibrating gyroscope, the optical fiber gyroscope, the gas rate sensor, and the like are used, the calculated traveling direction is a relative direction. This relative orientation is given to the sensor signal processing circuit 14.
【0024】距離センサ12は、たとえば車速センサで
実現される。車速センサは、車両が予め定める単位走行
距離だけ走行する度にパルスを出力する車速パルス信号
をセンサ信号処理回路14に導出する。車速センサは、
たとえば車両の車輪に回転力を与える車軸などの構成近
傍に取付けられ、この構成が回転するときの回転角度に
対応して、1回転当たり車両毎に設定された予め定める
パルス数のパルスを出力する。センサ信号処理回路14
は、出力された車速パルス信号のパルス数をカウンタに
よって計数し、計数されたパルス数に基づいて、車両の
走行距離を求める。走行距離は、センサ信号処理回路1
4に与えられる。The distance sensor 12 is realized by, for example, a vehicle speed sensor. The vehicle speed sensor derives to the sensor signal processing circuit 14 a vehicle speed pulse signal that outputs a pulse every time the vehicle travels a predetermined unit traveling distance. The vehicle speed sensor
For example, it is mounted near a configuration such as an axle that applies torque to the wheels of a vehicle, and outputs a predetermined number of pulses per rotation per vehicle corresponding to the rotation angle at which this configuration rotates. . Sensor signal processing circuit 14
Counts the number of pulses of the output vehicle speed pulse signal by a counter, and determines the traveling distance of the vehicle based on the counted number of pulses. The mileage is determined by the sensor signal processing circuit 1
4 given.
【0025】GPS受信機13は、車両の現在位置の位
置座標を計測する。GPS受信機13は、地球周回軌道
を回る複数の測位衛星15のうち、少なくとも4個以上
の測位衛星15からの信号を受信し、信号の到達時間差
などから各衛星15と車両との距離を求める。この求め
られた距離から三角測量法に基づいて、車両の現在位置
の緯度経度など、絶対位置座標を求める。ゆえに、GP
S受信機13から出力される車両の現在位置は、車両の
絶対位置である。The GPS receiver 13 measures the position coordinates of the current position of the vehicle. The GPS receiver 13 receives signals from at least four or more positioning satellites 15 out of a plurality of positioning satellites 15 orbiting the earth, and obtains the distance between each satellite 15 and the vehicle from a difference in arrival time of the signals. . From the obtained distance, absolute position coordinates such as the latitude and longitude of the current position of the vehicle are obtained based on triangulation. Therefore, GP
The current position of the vehicle output from the S receiver 13 is the absolute position of the vehicle.
【0026】またGPS受信機13では、車両が予め定
める速度以上で走行しているとき、測位衛星15からの
信号の周波数が移動方向に応じて推移するドップラ効果
を利用して、車両の絶対的な進行方位である絶対方位を
求める。すなわち、車両および測位衛星15の位置、な
らびに信号の周波数の推移量から、車両の絶対方位を求
める。また、車両の絶対方位は、たとえば地磁気センサ
を用い、地球上の地磁気を検出することによって計測さ
れてもよい。このように求められた絶対位置および絶対
方位は、センサ信号処理回路14に与えられる。Further, the GPS receiver 13 uses the Doppler effect in which the frequency of the signal from the positioning satellite 15 changes according to the moving direction when the vehicle is traveling at a speed higher than a predetermined speed. The absolute azimuth, which is the proper azimuth, is determined. That is, the absolute azimuth of the vehicle is determined from the positions of the vehicle and the positioning satellite 15 and the amount of change in the frequency of the signal. Further, the absolute azimuth of the vehicle may be measured by detecting a terrestrial magnetism on the earth using, for example, a terrestrial magnetism sensor. The absolute position and absolute azimuth determined in this way are given to the sensor signal processing circuit 14.
【0027】センサ信号処理回路14では、予め定める
周期毎にセンサ11,12およびGPS受信機13から
の出力が与えられると、後述するように、車両の相対的
な現在位置である相対位置、および相対方位の推測を行
う。In the sensor signal processing circuit 14, when outputs from the sensors 11, 12 and the GPS receiver 13 are provided at predetermined intervals, a relative position which is a relative current position of the vehicle, and Estimate relative orientation.
【0028】中央処理装置16およびメモリ17は、セ
ンサ信号処理回路14およびマップマッチング処理部4
の構成を兼ねる。各センサ11,12およびGPS受信
機13からの出力、ならびに位置方位推測部3からマッ
プマッチング処理部4に与えられる車両の推測現在位置
および進行方位は、メモリ17にストアされる。中央処
理装置16は、これら入力結果および記憶装置15から
の道路データを用いて、各種の演算を行う。The central processing unit 16 and the memory 17 include the sensor signal processing circuit 14 and the map matching processing unit 4
Also serves as a configuration. The outputs from the sensors 11 and 12 and the GPS receiver 13 and the estimated current position and traveling direction of the vehicle provided from the position and direction estimating unit 3 to the map matching processing unit 4 are stored in the memory 17. The central processing unit 16 performs various calculations using these input results and the road data from the storage device 15.
【0029】記憶装置5は、道路データを記録する道路
データ記録媒体19に、各種の地図に対応する道路デー
タを記録する。また記録媒体19には、前述した表示地
図の地図データもまた記録される。記録媒体19に記憶
される道路は、道路の長さおよび走行可能方向だけを示
す線分として簡略化されて表される。道路の走行可能方
向を道路方位と称する。道路は、線分であるリンクが複
数接続されて構成される。リンクは、たとえば道路の曲
がり角および交差点などを両端とし、この端部をノード
と称する。The storage device 5 records road data corresponding to various maps on a road data recording medium 19 for recording road data. The recording medium 19 also records the map data of the display map described above. The road stored in the recording medium 19 is simplified and represented as a line segment indicating only the length of the road and the direction in which the vehicle can travel. The direction in which the road can travel is referred to as a road direction. A road is configured by connecting a plurality of links that are line segments. The link has both ends, for example, at a corner of a road and an intersection, and this end is called a node.
【0030】この記録媒体19は、CD−ROM、IC
カードなど、記憶装置5から着脱可能な構成で実現され
る。また、ハードディスク装置のディスクのように、着
脱不可な構成であってもよい。記録媒体19に記録され
る道路データは、道路データ読出し装置20を用いて読
出され、マップマッチング処理部4の中央処理装置16
に与えられる。The recording medium 19 is a CD-ROM, an IC,
This is realized by a configuration such as a card that is detachable from the storage device 5. Further, a non-detachable configuration such as a disk of a hard disk device may be used. The road data recorded on the recording medium 19 is read out using the road data reading device 20 and is read by the central processing unit 16 of the map matching processing unit 4.
Given to.
【0031】図3は、図1のナビゲーション装置のセン
サ信号処理回路14において行われる位置方位推測動作
を説明するためのフローチャートである。本実施形態の
ナビゲーション装置1では、GPS受信機13の出力か
ら車両の現在位置の絶対位置および車両の進行方向の絶
対方位を検出する。また方位センサ11および距離セン
サ12からの出力に基づいて、車両の進行方位の相対方
位および走行距離を検出する。センサ信号処理回路14
では、走行距離および相対方位を絶対位置および絶対方
位で補正し、補正結果を用いて推測航法を行うことによ
って、車両の現在位置および進行方位を推測する。推測
航法とは、走行距離および相対的な進行方位から車両の
相対的な現在位置を推測する手法である。推測航法を行
うことができないとき、絶対方位および絶対位置だけを
用いて位置方位の推測を行う。FIG. 3 is a flowchart for explaining the position / azimuth estimating operation performed in the sensor signal processing circuit 14 of the navigation device in FIG. In the navigation device 1 of the present embodiment, the absolute position of the current position of the vehicle and the absolute azimuth of the traveling direction of the vehicle are detected from the output of the GPS receiver 13. Further, based on the outputs from the direction sensor 11 and the distance sensor 12, the relative direction and travel distance of the traveling direction of the vehicle are detected. Sensor signal processing circuit 14
Then, the current position and the traveling direction of the vehicle are estimated by correcting the traveling distance and the relative direction with the absolute position and the absolute direction and performing dead reckoning using the correction result. Dead reckoning is a method of estimating a relative current position of a vehicle from a traveling distance and a relative traveling direction. When dead reckoning cannot be performed, the position and azimuth is estimated using only the absolute azimuth and the absolute position.
【0032】ナビゲーション装置1に電源が投入され起
動されると、ステップa1からステップa2に進む。ス
テップa2では、推測動作の初期設定が行われる。後述
の判定において、異常が生じた回数を計数するためのカ
ウンタC1,C2,C3にそれぞれ0を代入してリセッ
トする。カウンタC1,C2,C3の値は、それぞれ推
測航法を行うか否かを判定するための判定指標である。
初期設定が終了すると、ステップa2からステップa3
に進む。When the navigation device 1 is powered on and started, the process proceeds from step a1 to step a2. In step a2, initial setting of the estimation operation is performed. In the determination described later, 0 is substituted for each of the counters C1, C2, and C3 for counting the number of times an abnormality has occurred, and reset. The values of the counters C1, C2, and C3 are determination indices for determining whether to perform dead reckoning.
When the initial setting is completed, steps a2 to a3
Proceed to.
【0033】ステップa3では、車両の車速Vが予め定
める車速Vcよりも大きいか否かが判断される。この車
速Vは、絶対位置および絶対方位、すなわちGPS受信
機13からの出力に基づいて求められる。予め定める車
速Vcは、たとえば10km/hである。車両の車速V
が予め定める車速Vc以下であるとき、車両はほぼ停車
していると考えられる。車速が予め定める車速Vc以下
に低下すると、GPS受信機13において受信される測
位衛星15からの信号の周波数の推移量が小さくなり、
絶対方位を検出することが困難となる。ゆえに、車両が
予め定める車速Vc以上の車速で走行していないときに
は推測航法によって車両の進行方位を求めることが好ま
しい。車両の車速Vが予め定める車速Vcよりも大き
く、GPS受信機13を用いて絶対方位を検出すること
ができるとき、ステップa3からステップa4に進む。At step a3, it is determined whether or not the vehicle speed V of the vehicle is higher than a predetermined vehicle speed Vc. The vehicle speed V is obtained based on the absolute position and the absolute direction, that is, the output from the GPS receiver 13. The predetermined vehicle speed Vc is, for example, 10 km / h. Vehicle speed V
Is equal to or lower than the predetermined vehicle speed Vc, it is considered that the vehicle is almost stopped. When the vehicle speed falls below the predetermined vehicle speed Vc, the amount of change of the frequency of the signal from the positioning satellite 15 received by the GPS receiver 13 decreases,
It becomes difficult to detect the absolute azimuth. Therefore, when the vehicle is not running at a vehicle speed equal to or higher than the predetermined vehicle speed Vc, it is preferable to obtain the traveling direction of the vehicle by dead reckoning navigation. When the vehicle speed V of the vehicle is higher than the predetermined vehicle speed Vc and the absolute azimuth can be detected using the GPS receiver 13, the process proceeds from step a3 to step a4.
【0034】ステップa4では、たとえば車速センサで
ある方位センサ11から出力される車速パルス信号のパ
ルス数Sが0であるか否かが判断される。このパルス数
Sは、たとえば1つ前の推測動作から最新の推測動作ま
での間に出力される車速パルス信号に含まれるパルス数
である。このパルス数Sが0であると言うことは、たと
えば車速センサである距離センサ12が正常に働いてい
ないと考えられる。また車種によっては、車両に取付け
られている車速センサから車速パルス信号をナビゲーシ
ョン装置に与えるための端子を持たないことがある。こ
のときにもまた、パルス数Sが0と計数される。パルス
数Sが0であると判定されると、ステップa4からステ
ップa5に進む。At step a4, it is determined whether or not the pulse number S of the vehicle speed pulse signal output from, for example, the direction sensor 11, which is a vehicle speed sensor, is zero. The pulse number S is, for example, the number of pulses included in the vehicle speed pulse signal output from the immediately preceding estimation operation to the latest estimation operation. When the pulse number S is 0, it is considered that the distance sensor 12, which is a vehicle speed sensor, is not normally operating. Also, some types of vehicles do not have a terminal for providing a vehicle speed pulse signal from a vehicle speed sensor attached to the vehicle to the navigation device. Also at this time, the pulse number S is counted as 0. If it is determined that the pulse number S is 0, the process proceeds from step a4 to step a5.
【0035】ステップa5では、カウンタC1に1を加
算して更新する。カウンタC1は、車両走行中に車速入
力がないと判定される回数を計数するためのカウンタで
ある。カウンタC1を更新すると、ステップa5からス
テップa6に進む。ステップa6では、カウンタC1の
値が予め定める値C1cよりも大きいか否かが判断され
る。At step a5, the counter C1 is updated by adding 1 to it. The counter C1 is a counter for counting the number of times that it is determined that there is no vehicle speed input during traveling of the vehicle. When the counter C1 is updated, the process proceeds from step a5 to step a6. In step a6, it is determined whether the value of the counter C1 is larger than a predetermined value C1c.
【0036】たとえば、車両が停止しているとき、GP
S受信機13の出力に基づく車速Vが、誤って予め定め
る車速Vc以上となることがある。このようなときにG
PS受信機13の出力だけを用いた推測動作を行うと、
正しい車両の現在位置および進行方位を推測することが
できない。ゆえに本実施形態のセンサ信号処理回路14
では、車両が車速Vc以上で走行しかつ車速パルスのパ
ルス数Sが0である回数が予め定める回数C1c以上で
あるときにだけ、車速入力なしと判定する。このとき
は、GPS受信機13の出力だけに基づいて位置方位が
推定される。For example, when the vehicle is stopped, GP
The vehicle speed V based on the output of the S receiver 13 may be erroneously higher than the predetermined vehicle speed Vc. G in such a case
When an estimation operation using only the output of the PS receiver 13 is performed,
The correct current position and heading of the vehicle cannot be estimated. Therefore, the sensor signal processing circuit 14 of the present embodiment
Then, it is determined that there is no vehicle speed input only when the vehicle runs at a vehicle speed Vc or higher and the number of times that the number S of vehicle speed pulses is 0 is equal to or greater than a predetermined number C1c. At this time, the position and orientation are estimated based only on the output of the GPS receiver 13.
【0037】また、ステップa3において車速Vが予め
定める車速Vc以下であるとき、およびステップa4に
おいてパルス数Sが少なくとも1以上であるときには、
ステップa7に進む。ステップa7では、車速入力があ
ったと判定され、カウンタC1に0を代入してリセット
する。カウンタC1のリセットが終了すると、ステップ
a7からステップa8に進む。また、ステップa6にお
いてカウンタC1の値が定数C1c以下であるときにも
またステップa8に進む。When the vehicle speed V is equal to or lower than the predetermined vehicle speed Vc in step a3, and when the pulse number S is at least 1 in step a4,
Proceed to step a7. In step a7, it is determined that the vehicle speed has been input, and 0 is substituted for the counter C1 to reset. When the reset of the counter C1 ends, the process proceeds from step a7 to step a8. When the value of the counter C1 is equal to or smaller than the constant C1c in step a6, the process also proceeds to step a8.
【0038】ステップa8では、GPS受信機13から
の出力に基づいて求められる移動距離Lgが、予め定め
る移動距離Lgcよりも大きいか否かが判断される。移
動距離Lgは、たとえば1つ前の推測動作から最新の推
測動作までの間に車両が移動した走行距離である。この
移動距離Lgが予め定める移動距離Lgcよりも大きい
とき、GPS受信機13からの出力を位置方位の推測に
使用することができると判定される。At step a8, it is determined whether or not the moving distance Lg obtained based on the output from the GPS receiver 13 is longer than a predetermined moving distance Lgc. The movement distance Lg is, for example, a travel distance traveled by the vehicle between the immediately preceding estimation operation and the latest estimation operation. When the moving distance Lg is larger than the predetermined moving distance Lgc, it is determined that the output from the GPS receiver 13 can be used for estimating the position and orientation.
【0039】すなわち移動距離Lgは、GPSを用いた
位置検出の信頼性を図る判定指標である。GPSを用い
た位置検出の信頼性が大きく、検出された絶対位置およ
び絶対方位が有効であると判定されるときだけ、GPS
受信機13からの出力だけに基づいた位置検出が許容さ
れる。移動距離Lgが予め定める移動距離Lgcよりも
大きいと判断されたときには、ステップa8からステッ
プa9に進む。That is, the moving distance Lg is an index for determining the reliability of position detection using the GPS. Only when the reliability of the position detection using the GPS is high and the detected absolute position and absolute direction are determined to be valid, the GPS
Position detection based on only the output from the receiver 13 is allowed. When it is determined that the moving distance Lg is larger than the predetermined moving distance Lgc, the process proceeds from step a8 to step a9.
【0040】ステップa9では、距離差ΔLの値が予め
定める差分ΔLcよりも大きいか否かが判断される。距
離差ΔLは、以下の式で示される。In step a9, it is determined whether or not the value of the distance difference ΔL is larger than a predetermined difference ΔLc. The distance difference ΔL is represented by the following equation.
【0041】 ΔL=|Lg−Lv| …(1) Lgは、GPS受信機13からの出力に基づいて算出さ
れ移動距離である。Lvは、距離センサ12からの出力
に基づいて算出された移動距離である。これらの移動距
離Lg,Lvは、1つ前の推測動作から最新の推測動作
までに車両が移動した走行距離である。距離差ΔLが予
め定める差分ΔLcよりも大きいとき、距離センサ12
からの出力が異常であり、走行距離が正しく求められて
いないと判定される。このとき、距離センサ12からの
出力が異常であると判定してステップa9からステップ
a10に進む。ΔL = | Lg−Lv | (1) Lg is a moving distance calculated based on the output from the GPS receiver 13. Lv is the moving distance calculated based on the output from the distance sensor 12. These movement distances Lg and Lv are the travel distances that the vehicle has moved from the immediately preceding estimation operation to the latest estimation operation. When the distance difference ΔL is larger than the predetermined difference ΔLc, the distance sensor 12
Output is abnormal, and it is determined that the traveling distance is not correctly obtained. At this time, it is determined that the output from the distance sensor 12 is abnormal, and the process proceeds from step a9 to step a10.
【0042】たとえば、距離センサは車両の車輪に回転
力を与える車軸の回転角度に応じて車速パルスを出力す
る。センサ信号処理回路14では、出力される車速パル
スのパルス数を計数し、回転角度に走行距離が比例する
ものと仮定して走行距離を求める。このとき、車輪がス
リップすると、車両の実際の走行距離と車輪の回転角度
とが比例しなくなる。このとき、GPS受信機13の移
動距離Lgと距離センサ12の移動距離Lvとが大きく
異なる。このような差は、たとえば砂利道や雪道などス
リップしやすい道路において多く発生する。For example, the distance sensor outputs a vehicle speed pulse in accordance with the rotation angle of the axle that applies a rotational force to the vehicle wheels. The sensor signal processing circuit 14 counts the number of output vehicle speed pulses, and determines the traveling distance on the assumption that the traveling distance is proportional to the rotation angle. At this time, if the wheels slip, the actual running distance of the vehicle and the rotation angle of the wheels are not proportional. At this time, the moving distance Lg of the GPS receiver 13 and the moving distance Lv of the distance sensor 12 are greatly different. Such a difference often occurs on a slippery road such as a gravel road or a snowy road.
【0043】ステップa10では、カウンタC2に1を
加算して更新する。カウンタC2は、GPS受信機13
からの出力が有効であり、かつ距離センサ12からの出
力が異常であると判定される回数を計数するためのカウ
ンタである。カウンタC2の更新が終了すると、ステッ
プa10からステップa11に進む。At step a10, the counter C2 is updated by adding 1 to it. The counter C2 is a GPS receiver 13
Is a counter for counting the number of times the output from the distance sensor 12 is valid and the output from the distance sensor 12 is determined to be abnormal. When the updating of the counter C2 is completed, the process proceeds from step a10 to step all.
【0044】ステップa11では、カウンタC2の値が
予め定める定数C2cよりも大きいか否かが判断され
る。カウンタC2の値が予め定める定数C2c以下であ
ると判定されるときは、ステップa11からステップa
13に進む。センサ信号処理回路14では、カウンタC
2の値が定数C2cよりも大きく距離センサ12の出力
が異常であると複数回連続して判定されたときだけ、G
PS受信機13からの出力だけに基づいた位置方位の推
測を行う。At step a11, it is determined whether or not the value of the counter C2 is larger than a predetermined constant C2c. If it is determined that the value of the counter C2 is equal to or smaller than the predetermined constant C2c, the process proceeds from step all to step a11.
Proceed to 13. In the sensor signal processing circuit 14, the counter C
2 only when it is determined that the value of 2 is larger than the constant C2c and the output of the distance sensor 12 is abnormal plural times continuously.
The position and orientation are estimated based only on the output from the PS receiver 13.
【0045】また、ステップa8において移動距離Lg
が予め定める移動距離Lgc以下であるとき、および距
離差ΔLの値が予め定める差分ΔLc以下であるとき、
ステップa12に進む。このとき、距離センサ12から
出力される走行距離は正しいと判定される。ステップa
12では、カウンタC2の値に0を代入してリセットす
る。カウンタC2のリセットが終了すると、ステップa
12からステップa13に進む。In step a8, the moving distance Lg
Is less than or equal to a predetermined moving distance Lgc, and when the value of the distance difference ΔL is less than or equal to a predetermined difference ΔLc,
Proceed to step a12. At this time, the traveling distance output from the distance sensor 12 is determined to be correct. Step a
At 12, the value of the counter C2 is substituted with 0 and reset. When the reset of the counter C2 is completed, step a
The process proceeds from step 12 to step a13.
【0046】距離センサ12からの出力がセンサ信号処
理回路14に与えられ、かつ距離センサ12で検出され
た走行距離が正しいと判断されるとき、ステップa13
において車速係数αnを求める。車速係数αnとは、距
離センサ12から出力される車速パルス信号のパルス数
から、車両の走行距離を換算するための換算係数であ
る。車速係数αnは、以下の式で表される。When the output from the distance sensor 12 is given to the sensor signal processing circuit 14 and the traveling distance detected by the distance sensor 12 is judged to be correct, the step a13 is executed.
, A vehicle speed coefficient αn is obtained. The vehicle speed coefficient αn is a conversion coefficient for converting the traveling distance of the vehicle from the number of pulses of the vehicle speed pulse signal output from the distance sensor 12. The vehicle speed coefficient αn is represented by the following equation.
【0047】[0047]
【数1】 (Equation 1)
【0048】αnは、最新の推測動作において用いられ
る車速係数である。α(n−1)は、最新の推測動作か
ら1つ前の推測動作において用いられた車速係数であ
る。Sは、1つ前の推測動作から最新の推測動作までに
距離センサ12から出力された車速パルス信号のパルス
数である。Lgは、GPS受信機13からの出力に基づ
いて求められた移動距離である。また、K1は重み係数
である。Αn is a vehicle speed coefficient used in the latest estimation operation. α (n−1) is the vehicle speed coefficient used in the estimation operation immediately before the latest estimation operation. S is the number of pulses of the vehicle speed pulse signal output from the distance sensor 12 from the immediately preceding estimation operation to the latest estimation operation. Lg is a moving distance obtained based on the output from the GPS receiver 13. K1 is a weight coefficient.
【0049】このように、車速係数αnは位置方位の推
測動作が行われるたびに更新される。車速係数αnは車
速パルス信号の1パルスに対応する単位移動距離であ
り、たとえば車種毎に異なる。また同一車種であって
も、装着される車輪の直径が異なると、異なる。さらに
また、車輪のスリップなどによって車速パルス信号のパ
ルス数から換算される走行距離と実際の車両の走行距離
とが一致しないことがある。As described above, the vehicle speed coefficient αn is updated each time the position and orientation estimation operation is performed. The vehicle speed coefficient αn is a unit moving distance corresponding to one pulse of the vehicle speed pulse signal, and differs for each vehicle type, for example. In addition, even in the case of the same vehicle type, if the diameters of the wheels to be mounted are different, they differ. Furthermore, the traveling distance converted from the number of pulses of the vehicle speed pulse signal may not match the actual traveling distance of the vehicle due to wheel slip or the like.
【0050】ゆえにセンサ信号処理回路14では、距離
センサ12の移動距離LvとGPS受信機13の移動距
離Lgとをそれぞれ重み付けして加算し、この加算結果
をパルス数Sによって除算して、最新の推測動作におけ
る車速係数αnを求める。Therefore, in the sensor signal processing circuit 14, the moving distance Lv of the distance sensor 12 and the moving distance Lg of the GPS receiver 13 are weighted and added, respectively, and this addition result is divided by the pulse number S to obtain the latest. The vehicle speed coefficient αn in the estimation operation is obtained.
【0051】このとき重み係数K1は、1以下に設定さ
れる。また、車両が停止しているとき、測位衛星15か
らの信号が受信できないときなどGPS受信機13を用
いた位置検出ができないときには、重み係数K1を1と
する。さらにまたこの重み係数K1は、たとえば走行距
離が長くなるほど大きくする。さらに、GPS受信機1
3によって行われる位置検出の信頼性が大きくなるほ
ど、重み係数K1を大きくするようにしてもよい。GP
S受信機13の信頼性は、たとえばGPS受信機13か
ら出力される判定用信号によって判定することができ
る。判定用信号は、たとえば位置計測用の信号を受信し
た測位衛星15の見かけ上の位置配置、当該信号の受信
電界強度、および当該信号を受信した測位衛星15の数
などに基づいて決定される。At this time, the weight coefficient K1 is set to 1 or less. When the position detection using the GPS receiver 13 cannot be performed, such as when the vehicle is stopped or when the signal from the positioning satellite 15 cannot be received, the weight coefficient K1 is set to 1. Furthermore, the weight coefficient K1 is set to increase as the traveling distance increases, for example. In addition, GPS receiver 1
The weight coefficient K1 may be increased as the reliability of the position detection performed by 3 increases. GP
The reliability of the S receiver 13 can be determined by a determination signal output from the GPS receiver 13, for example. The determination signal is determined based on, for example, the apparent position of the positioning satellite 15 that has received the position measurement signal, the received electric field strength of the signal, the number of positioning satellites 15 that have received the signal, and the like.
【0052】また、この車速係数αnの演算ができない
とき、また演算された車速係数αnが不確定であるとき
にも、GPS受信機13だけに基づいた推測動作を行う
ようにしてもよい。車速係数αnが不確定であるとは、
たとえば車速係数αnの値が予め定める範囲以外となる
ときである。また重み係数K1、パルス数S、移動距離
Lgなど、車速係数αnを演算するために必要なパラメ
ータを得ることができないときもまた、求められた車速
係数αnが不確定であると判定される。When the vehicle speed coefficient αn cannot be calculated, or when the calculated vehicle speed coefficient αn is uncertain, the estimation operation based on only the GPS receiver 13 may be performed. The vehicle speed coefficient αn is uncertain,
For example, when the value of the vehicle speed coefficient αn is out of the predetermined range. Also, when the parameters required for calculating the vehicle speed coefficient αn, such as the weight coefficient K1, the number of pulses S, and the moving distance Lg, cannot be obtained, it is also determined that the obtained vehicle speed coefficient αn is indeterminate.
【0053】車速計数の演算が終了すると、ステップa
13からステップa14に進む。ステップa14では、
方位差Δθが予め定める差分Δθcよりも大きいか否か
が判断される。方位差Δθは、以下の式で求められる。When the calculation of the vehicle speed count is completed, step a
The process proceeds from step 13 to step a14. In step a14,
It is determined whether the azimuth difference Δθ is larger than a predetermined difference Δθc. The azimuth difference Δθ is obtained by the following equation.
【0054】 Δθ=|θg−θv| …(3) θgは、GPS受信機13からの出力に基づいて求めら
れた車両の絶対方位である。θvは、方位センサ11か
らの出力に基づいて求められた車両の相対方位である。
方位差Δθが予め定める差分Δθcよりも大きいとき、
方位センサ11からの出力が異常であり、計測された相
対方位が正しくないと判定される。このときには、GP
S受信機13からの出力に基づいて位置方位の推測動作
が行われる。Δθ = | θg−θv | (3) θg is the absolute azimuth of the vehicle obtained based on the output from the GPS receiver 13. θv is the relative azimuth of the vehicle obtained based on the output from the azimuth sensor 11.
When the azimuth difference Δθ is larger than a predetermined difference Δθc,
It is determined that the output from the direction sensor 11 is abnormal and the measured relative direction is not correct. At this time, GP
The operation of estimating the position and orientation is performed based on the output from the S receiver 13.
【0055】方位センサ11は、たとえば振動ジャイロ
で実現される。ジャイロで検出された相対方位とGPS
受信機13によって検出された絶対方位との安定度を比
較すると、短時間ではジャイロの相対方位のほうがより
安定している。また長時間ではGPS受信機からの絶対
方位のほうがより安定している。また、ジャイロで検出
された走行方位は一回の検出での誤差が小さいけれども
長時間検出を続けると、誤差が累積されて増大する。ま
たGPS受信機13は、進行方位の誤差が累積して増大
することはないけれども、トンネルなど測位衛星からの
信号を受信できない位置に至ると測定ができなくなるこ
とがある。センサ信号処理回路14では、方位センサ1
1の相対方位をGPS受信機13の絶対方位で補正し
て、車両の進行方位を推測する。The direction sensor 11 is realized by, for example, a vibration gyro. Gyro-detected relative heading and GPS
Comparing the stability with the absolute direction detected by the receiver 13, the relative direction of the gyro is more stable in a short time. In a long time, the absolute azimuth from the GPS receiver is more stable. In addition, although the running azimuth detected by the gyro has a small error in one detection, if the detection is continued for a long time, the error is accumulated and increases. Although the GPS receiver 13 does not accumulate and increase the heading error, the GPS receiver 13 may not be able to measure when it reaches a position such as a tunnel where a signal from a positioning satellite cannot be received. In the sensor signal processing circuit 14, the direction sensor 1
The relative azimuth of No. 1 is corrected by the absolute azimuth of the GPS receiver 13, and the traveling azimuth of the vehicle is estimated.
【0056】ステップa14において方位差Δθが差分
Δθcよりも大きいと判断されるとき、方位センサ11
からの出力が異常であると判定される。このときには、
ステップa14からステップa15に進む。ステップa
15ではカウンタC3に1加算して更新する。カウンタ
C3は、方位センサ11からの出力が異常であると判定
された回数を計数するためのカウンタである。カウンタ
C3を更新するとステップa15からステップa16に
進む。When it is determined in step a14 that the azimuth difference Δθ is larger than the difference Δθc, the azimuth sensor 11
Is determined to be abnormal. At this time,
The process proceeds from step a14 to step a15. Step a
At 15, the counter C3 is updated by adding 1 to it. The counter C3 is a counter for counting the number of times that the output from the direction sensor 11 is determined to be abnormal. When the counter C3 is updated, the process proceeds from step a15 to step a16.
【0057】ステップa16では、カウンタC3の値が
予め定める定数C3cよりも大きいか否かが判断され
る。カウンタC3の値が定数C3c以下であるときに
は、ステップa18に進む。In step a16, it is determined whether the value of the counter C3 is larger than a predetermined constant C3c. When the value of the counter C3 is equal to or smaller than the constant C3c, the process proceeds to step a18.
【0058】ステップa14において、方位差Δθが予
め定める差分Δθc以下であると判定されたとき、ステ
ップa14からステップa17に進む。ステップa17
では、方位センサ11の相対方位が正しいと判断され
る。このときには、カウンタC3に0を代入してリセッ
トする。カウンタC3をリセットすると、ステップa1
7からステップa18に進む。また、ステップa16に
おいてカウンタC3の値が予め定める定数C3c以下で
あると判断されるときもまた、ステップa18に進む。When it is determined in step a14 that the azimuth difference Δθ is equal to or smaller than the predetermined difference Δθc, the process proceeds from step a14 to step a17. Step a17
Then, it is determined that the relative orientation of the orientation sensor 11 is correct. At this time, 0 is substituted for the counter C3 to reset. When the counter C3 is reset, step a1
The process proceeds from Step 7 to Step a18. When it is determined in step a16 that the value of the counter C3 is equal to or smaller than the predetermined constant C3c, the process also proceeds to step a18.
【0059】ステップa18では、方位センサ11の相
対方位をGPS受信機13の絶対方位で補正する。補正
された相対方位θvnは、以下の式で求められる。In step a18, the relative direction of the direction sensor 11 is corrected by the absolute direction of the GPS receiver 13. The corrected relative orientation θvn is obtained by the following equation.
【0060】 θvn=K2×(θv(n−1)+Δθv)+(1−K2)×θg …(4) θvnは、最新の車両の補正相対方位である。θv(n
−1)は、1つ前の推測動作において検出された車両の
補正相対方位である。Δθvは、最新の推測動作におい
て方位センサ11から出力された相対方位の角度変化分
である。K2は、重み係数である。このように、最新の
車両の補正相対方位は、ひとつ前の進行方位θv(n−
1)に最新の角度変化分を加算して相対方位を求め、こ
の相対方位とGPS受信機13の絶対方位θgとを加重
演算して求める。このとき、重み係数K2は1以下に設
定される。また重み係数K2は、車速係数αnを求める
ときに用いる重み係数K1と同様に、GPS受信機13
の信頼性に応じて変化させてもよい。Θvn = K2 × (θv (n−1) + Δθv) + (1−K2) × θg (4) θvn is the corrected relative azimuth of the latest vehicle. θv (n
-1) is the corrected relative orientation of the vehicle detected in the immediately preceding estimation operation. Δθv is an angle change of the relative orientation output from the orientation sensor 11 in the latest estimation operation. K2 is a weight coefficient. Thus, the latest corrected relative azimuth of the vehicle is the preceding traveling azimuth θv (n−
The relative azimuth is calculated by adding the latest angle change to 1), and the relative azimuth and the absolute azimuth θg of the GPS receiver 13 are calculated by weighting. At this time, the weight coefficient K2 is set to 1 or less. The weighting coefficient K2 is the same as the weighting coefficient K1 used for obtaining the vehicle speed coefficient αn.
May be changed according to the reliability of the data.
【0061】また、方位センサ11からの出力は、たと
えば予め定める値を中心としてレベルが増加または減少
する電気信号として与えられる。センサ信号処理回路1
4は、この電気信号を感度係数と称される換算係数を用
いて角度に換算する。このとき、方位センサ11の構成
によって、中心となる予め定める値のオフセットが経時
変化することがある。The output from the azimuth sensor 11 is given as, for example, an electric signal whose level increases or decreases around a predetermined value. Sensor signal processing circuit 1
4 converts the electrical signal into an angle using a conversion coefficient called a sensitivity coefficient. At this time, depending on the configuration of the direction sensor 11, the offset of the predetermined value serving as the center may change with time.
【0062】方位センサ11では、たとえば車両が停止
し車速が0であるときの方位センサ11からの出力を予
め定める中心値とするような零点補正を行っている。こ
のような零点補正が長時間行われていないとき、方位セ
ンサ11からの出力の誤差がきわめて大きくなると考え
られる。ゆえに、方位センサ11の零点補正が予め定め
る区間行われていないとき、GPS受信機13からの出
力だけに基づいて位置方位の推測を行わせるようにして
もよい。また、感度係数などの換算係数が定められない
ときにもまたGPS受信機13からの出力だけに基づい
た位置方位推測動作を行ってもよい。The azimuth sensor 11 performs zero point correction so that the output from the azimuth sensor 11 when the vehicle stops and the vehicle speed is 0 is set to a predetermined center value. When such zero point correction is not performed for a long time, the error of the output from the direction sensor 11 is considered to be extremely large. Therefore, when the zero point correction of the direction sensor 11 is not performed in a predetermined section, the position and direction may be estimated based on only the output from the GPS receiver 13. Further, even when a conversion coefficient such as a sensitivity coefficient is not determined, the position / azimuth estimation operation based on only the output from the GPS receiver 13 may be performed.
【0063】方位の演算が終了すると、ステップa18
からステップa19に進む。ステップa19では、推測
航法によって、位置方位を推定する。まず、ステップa
13において求められた車速計数αnを用いて、車速パ
ルス信号のパルス数Sを車両の移動距離に換算し、過去
の走行距離に累積加算して、走行距離を得る。得られた
走行距離とステップa18において求められた車両の補
正相対方位θvnとに基づいて、車両の現在位置および
進行方位を推定する。車両の現在位置および進行方位が
得られると、ステップa19からステップa3に戻り、
次にセンサ11,12およびGPS受信機13からの出
力が与えられることを待つ。When the calculation of the bearing is completed, step a18
From step a19. In step a19, the position and orientation are estimated by dead reckoning navigation. First, step a
Using the vehicle speed count αn obtained in step 13, the pulse number S of the vehicle speed pulse signal is converted into the travel distance of the vehicle, and cumulatively added to the past travel distance to obtain the travel distance. The current position and the traveling direction of the vehicle are estimated based on the obtained traveling distance and the corrected relative direction θvn of the vehicle obtained in step a18. When the current position and traveling direction of the vehicle are obtained, the process returns from step a19 to step a3,
Next, it waits for outputs from the sensors 11 and 12 and the GPS receiver 13 to be given.
【0064】また、ステップa16において、カウンタ
C3の値が予め定める定数C3cよりも大きいときに
は、方位センサ11の相対方位が異常であると判断され
る。このときは、ステップa16からステップa20に
進む。また、ステップa6においてカウンタC1の値が
定数C1cよりも大きいと判断されるとき、およびステ
ップa11においてカウンタC2の値が定数C2cより
も大きいと判断されるときにもまたステップa20に進
む。ステップa20では、GPS受信機13からの出力
だけに基づいて車両の現在位置および進行方位が推定さ
れる。すなわち車両の絶対位置および絶対方位から、車
両の現在位置および進行方位が推定される。位置方位の
推測が終了すると、ステップa3に戻る。When the value of the counter C3 is larger than the predetermined constant C3c in step a16, it is determined that the relative direction of the direction sensor 11 is abnormal. In this case, the process proceeds from step a16 to step a20. The process also proceeds to step a20 when it is determined in step a6 that the value of the counter C1 is larger than the constant C1c, and when it is determined in step a11 that the value of the counter C2 is larger than the constant C2c. In step a20, the current position and traveling direction of the vehicle are estimated based only on the output from the GPS receiver 13. That is, the current position and the traveling direction of the vehicle are estimated from the absolute position and the absolute direction of the vehicle. When the estimation of the position and orientation is completed, the process returns to step a3.
【0065】このようにセンサ信号処理回路14では、
距離センサ12および方位センサ11からの出力が異常
であるとき、GPS受信機13だけを用いて位置方位推
測を行う。これによって、方位センサ11および距離セ
ンサ12が使用できないときにも車両の現在位置および
進行方位を検出することができる。As described above, in the sensor signal processing circuit 14,
When the outputs from the distance sensor 12 and the direction sensor 11 are abnormal, the position and direction are estimated using only the GPS receiver 13. Thus, even when the direction sensor 11 and the distance sensor 12 cannot be used, the current position and the traveling direction of the vehicle can be detected.
【0066】推測航法では、過去の推測動作において推
定された車両の現在位置および進行方位を基準として、
最新の位置方位推測を行う。本実施形態のセンサ信号処
理回路14では、方位センサ11および距離センサ12
からの出力の誤差が大きくなると、GPS受信機13か
らの出力を用いた位置方位推測に切換える。すなわち過
去の車両の現在位置および進行方位に含まれる誤差が大
きくなったとき、GPS受信機13からの絶対位置およ
び絶対方位から改めて車両の現在位置および進行方位を
推測する。ゆえに次の推測動作において基準となる最新
の現在位置および進行方位には、それまでの推測動作に
おいて累積された誤差が含まれない。これによって、誤
差が累積して誤差発散が生じることを防止することがで
きる。したがって、雪道および砂利道など車輪がスリッ
プしやすい悪路走行時においても車両の現在位置および
走行方位を正しく推定することができる。In dead reckoning navigation, the current position and traveling direction of the vehicle estimated in the past guessing operation are used as a reference.
Estimate the latest position and orientation. In the sensor signal processing circuit 14 of the present embodiment, the direction sensor 11 and the distance sensor 12
When the error of the output from the GPS receiver 13 increases, the mode is switched to the estimation of the position and orientation using the output from the GPS receiver 13. That is, when the error included in the current position and the traveling direction of the past vehicle becomes large, the current position and the traveling direction of the vehicle are estimated again from the absolute position and the absolute direction from the GPS receiver 13. Therefore, the latest current position and traveling direction serving as references in the next estimating operation do not include errors accumulated in the previous estimating operation. As a result, it is possible to prevent accumulation of errors and occurrence of error divergence. Therefore, the present position and traveling direction of the vehicle can be correctly estimated even when traveling on a rough road such as a snowy road or a gravel road where wheels are likely to slip.
【0067】[0067]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、車両位置
検出装置は複数の検出手段を有し、走行距離および相対
方位から得られる相対位置を絶対位置で補正して、車両
の現在位置を推測する。同時に相対方位を絶対方位で補
正して、車両の進行方位を推測する。走行距離が実際の
走行距離と大きく異なるなどして有効でなくなると、絶
対位置および絶対方位だけに基づいて、車両の現在位置
および進行方位を推測する。すなわち、推測される相対
位置と車両の実際の現在位置との差が、ナビゲーション
に使用できないほど大きくなると、誤差発生の少ない検
出手段から出力される絶対位置および絶対方位に基づい
て位置方位の推測を行う。As described above, according to the present invention, the vehicle position detecting device has a plurality of detecting means, and corrects the relative position obtained from the traveling distance and the relative azimuth with the absolute position, thereby obtaining the current position of the vehicle. Guess. At the same time, the relative azimuth is corrected with the absolute azimuth, and the traveling azimuth of the vehicle is estimated. When the traveling distance becomes ineffective due to a large difference from the actual traveling distance or the like, the current position and the traveling direction of the vehicle are estimated based only on the absolute position and the absolute direction. That is, when the difference between the estimated relative position and the actual current position of the vehicle becomes so large that it cannot be used for navigation, the estimation of the position and orientation is performed based on the absolute position and the absolute orientation output from the detecting means with less error. Do.
【0068】これによって、走行距離を検出する手段が
正しい値を出力することができない状態にあるときも、
車両の現在位置と進行方位とを推測することができる。
したがって、装置の各検出手段の状態に拘わらず使用者
に現在位置および進行方位を常に提示することができ
る。Accordingly, even when the means for detecting the traveling distance cannot output a correct value,
The current position and traveling direction of the vehicle can be estimated.
Therefore, the current position and the traveling direction can always be presented to the user regardless of the state of each detecting means of the device.
【0069】[0069]
【0070】また判定手段は、絶対位置に基づいて算出
した走行距離を基準として、走行距離検出手段からの走
行距離との差分を求める。この差分が予め定める値以上
であり、検出手段からの走行距離に誤差が大きいとき、
絶対位置および絶対方位だけに基づいて位置方位の推測
動作を行う。これによって、次の推測動作では、誤差が
少ないと見なされる絶対位置を基準として現在位置が推
測される。ゆえに、この推測動作までに累積された車両
の現在位置の誤差を収束させることができる。したがっ
て、誤差が無限に増大して誤差発散を生じることを防止
することができる。これによって、たとえば雪道および
砂利道など、車輪がスリップしやすい道路を走行すると
きにも、確実に車両の現在位置および進行方位を推測し
て、ナビゲーションを続行することができる。The determining means obtains a difference from the running distance from the running distance detecting means based on the running distance calculated based on the absolute position. When this difference is equal to or greater than a predetermined value and the error in the traveling distance from the detection means is large,
The operation of estimating the position and orientation is performed based only on the absolute position and the absolute orientation. Thus, in the next estimating operation, the current position is estimated based on the absolute position regarded as having a small error. Therefore, the error of the current position of the vehicle accumulated up to the estimation operation can be converged. Therefore, it is possible to prevent the error from diverging due to an infinite increase in the error. As a result, even when traveling on a road on which wheels are likely to slip, such as a snowy road and a gravel road, it is possible to reliably estimate the current position and traveling direction of the vehicle and continue navigation.
【0071】また本発明によれば、走行距離検出手段
は、絶対位置検出手段からの検出値に基づき補正される
距離係数を用いて、距離検出素子から出力される出力信
号を換算して、走行距離を求める。この換算に用いられ
る補正後の距離係数が所定範囲外であるとき、得られる
走行距離の誤差が大きくなり、相対位置がずれると考え
られる。このときは推測航法と絶対位置および絶対方位
を用いた位置方位の推測動作を停止して、絶対位置およ
び絶対方位だけに基づいて位置方位の推測動作を行う。
ゆえに確実な走行距離が得られないときにも位置方位の
推測動作を実行することができる。これによってナビゲ
ーションを続行することができる。According to the invention, the traveling distance detecting means converts the output signal output from the distance detecting element by using the distance coefficient corrected based on the detection value from the absolute position detecting means, and Find the distance. When the corrected distance coefficient used for this conversion is out of the predetermined range, it is considered that the error of the obtained traveling distance increases and the relative position shifts. At this time, the operation of estimating the position and orientation using the dead reckoning navigation and the absolute position and the absolute direction is stopped, and the operation of estimating the position and orientation is performed based only on the absolute position and the absolute direction.
Therefore, even when a reliable traveling distance cannot be obtained, the operation of estimating the position and orientation can be performed. This allows navigation to continue.
【0072】さらにまた本発明によれば、相対方位検出
手段は、方位検出素子から出力される角度信号を、絶対
方位検出手段からの検出値に基づき補正される感度係数
を用いて換算して、車両の角度変化分を得る。この角度
変化分を累積加算して、車両の進行方位を得る。この換
算に用いる補正後の感度係数が所定範囲外であるとき、
換算される相対方位に誤差が生じ、相対位置の誤差が大
きくなり、相対位置がずれると考えられる。このときは
推測航法と絶対位置および絶対方位を用いた位置方位の
推測動作を停止して、絶対位置および絶対方位だけに基
づいて位置方位の推測動作を行う。ゆえに確実な進行方
位が得られないときにも位置方位の推測動作を実行する
ことができる。これによって、ナビゲーションを続行す
ることができる。Further, according to the present invention, the relative azimuth detecting means converts the angle signal output from the azimuth detecting element using a sensitivity coefficient corrected based on the detection value from the absolute azimuth detecting means, Obtain the angle change of the vehicle. By accumulatively adding the angle change, the traveling direction of the vehicle is obtained. When the corrected sensitivity coefficient used for this conversion is out of the predetermined range,
It is considered that an error occurs in the converted relative orientation, the error of the relative position increases, and the relative position shifts. At this time, the operation of estimating the position and orientation using the dead reckoning navigation and the absolute position and the absolute direction is stopped, and the operation of estimating the position and orientation is performed based only on the absolute position and the absolute direction. Therefore, even when a reliable traveling direction cannot be obtained, the operation of estimating the position and direction can be executed. Thereby, navigation can be continued.
【図1】本発明の実施の一形態であるナビゲーション装
置1の機能的構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of a navigation device 1 according to an embodiment of the present invention.
【図2】ナビゲーション装置1の電気的構成を示すブロ
ック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the navigation device 1.
【図3】ナビゲーション装置1において行われる位置方
位推測動作を説明するためのフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart for explaining a position / azimuth estimating operation performed in the navigation device 1.
1 ナビゲーション装置 3 位置方位推測部 4 マップマッチング処理部 5 記憶装置 6 表示装置 11 方位センサ 12 距離センサ 13 GPS受信機 14 センサ信号処理回路 19 道路データ記録媒体 20 道路データ読出し装置 REFERENCE SIGNS LIST 1 navigation device 3 position / azimuth estimating unit 4 map matching processing unit 5 storage device 6 display device 11 direction sensor 12 distance sensor 13 GPS receiver 14 sensor signal processing circuit 19 road data recording medium 20 road data reading device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−311045(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 21/00 - 21/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-7-311045 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01C 21/00-21/24
Claims (3)
位置検出手段と、現在位置において車両が進行する進行
方向に対応する絶対的な進行方位を検出する絶対方位検
出手段と、車両が走行した走行距離を検出する走行距離
検出手段と、前記進行方向に対応する相対的な進行方位
を検出する相対方位検出手段とを備え、絶対位置検出手
段、絶対方位検出手段、走行距離検出手段および相対方
位検出手段からの出力に応答し、車両の現在位置および
進行方位を推測する機能を有する車両位置検出装置にお
いて、 絶対位置検出手段からの検出値によって走行距離を算出
し、この走行距離と走行距離検出手段で検出された走行
距離との差が予め定める値以上であるときに走行距離検
出手段からの検出値が有効でないと判定する判定手段
と、 判定手段により走行距離検出手段からの検出値が有効で
ないと判定されるとき、絶対位置検出手段および絶対方
位検出手段からの出力のみに基づいて車両の現在位置お
よび進行方位を推測する位置方位推測手段とを含むこと
を特徴とする車両位置検出装置。1. An absolute position detecting means for detecting an absolute current position of a vehicle, an absolute azimuth detecting means for detecting an absolute traveling direction corresponding to a traveling direction of the vehicle at the current position, and And a relative azimuth detecting means for detecting a relative traveling direction corresponding to the traveling direction. The absolute position detecting means, the absolute azimuth detecting means, the traveling distance detecting means and the relative In a vehicle position detecting device having a function of estimating a current position and a traveling direction of a vehicle in response to an output from an azimuth detecting means, a mileage is calculated based on a detection value from the absolute position detecting means, Determining means for determining that the detected value from the traveling distance detecting means is not valid when a difference from the traveling distance detected by the detecting means is equal to or greater than a predetermined value; When it is determined that the detection value from the traveling distance detecting means is not valid, a position and direction estimating means for estimating the current position and the traveling direction of the vehicle based only on the outputs from the absolute position detecting means and the absolute direction detecting means. A vehicle position detecting device comprising:
位置検出手段と、現在位置において車両が進行する進行
方向に対応する絶対的な進行方位を検出する絶対方位検
出手段と、車両が走行した走行距離を検出する走行距離
検出手段と、前記進行方向に対応する相対的な進行方位
を検出する相対方位検出手段とを備え、絶対位置検出手
段、絶対方位検出手段、走行距離検出手段および相対方
位検出手段からの出力に応答し、車両の現在位置および
進行方位を推測する機能を有する車両位置検出装置にお
いて、 前記走行距離検出手段は、 車両の走行状態を検出して、走行距離に対応する信号を
出力する距離検出素子と、 距離検出素子の出力信号に対して、前記絶対位置検出手
段からの検出値に基づいて補正される距離係数を用いて
走行距離を演算する距離演算手段とをさらに含み、 前記距離係数が所定範囲外であるとき、走行距離検出手
段からの検出値が有効でないと判定する判定手段と、 判定手段により走行距離検出手段からの検出値が有効で
ないと判定されるとき、絶対位置検出手段および絶対方
位検出手段からの出力のみに基づいて車両の現在位置お
よび進行方位を推測する位置方位推測手段とを含むこと
を特徴とする車両位置検出装置。2. An absolute position detecting means for detecting an absolute current position of the vehicle, an absolute direction detecting means for detecting an absolute traveling direction corresponding to a traveling direction in which the vehicle is traveling at the current position, and the vehicle traveling And a relative azimuth detecting means for detecting a relative traveling direction corresponding to the traveling direction. The absolute position detecting means, the absolute azimuth detecting means, the traveling distance detecting means and the relative In a vehicle position detecting device having a function of estimating a current position and a traveling direction of a vehicle in response to an output from a direction detecting unit, the traveling distance detecting unit detects a traveling state of the vehicle and corresponds to the traveling distance. A travel distance is calculated by using a distance detection element that outputs a signal, and a distance coefficient that is corrected based on a detection value from the absolute position detection means with respect to the output signal of the distance detection element. Determining means for determining that a detection value from the traveling distance detection means is not valid when the distance coefficient is outside a predetermined range; and a detection value from the traveling distance detection means by the determination means. And vehicle position estimating means for estimating the current position and traveling direction of the vehicle based only on the outputs from the absolute position detecting means and the absolute direction detecting means when it is determined that the vehicle position is not valid. apparatus.
位置検出手段と、現在位置において車両が進行する進行
方向に対応する絶対的な進行方位を検出する絶対方位検
出手段と、車両が走行した走行距離を検出する走行距離
検出手段と、前記進行方向に対応する相対的な進行方位
を検出する相対方位検出手段とを備え、絶対位置検出手
段、絶対方位検出手段、走行距離検出手段および相対方
位検出手段からの出力に応答し、車両の現在位置および
進行方位を推測する機能を有する車両位置検出装置にお
いて、 前記相対方位検出手段は、 車両の旋回状態を検出して、角度変化分に対応する信号
を出力する方位検出素子と、 方位検出素子の出力信号に対して、前記絶対方位検出手
段からの検出値に基づいて補正される感度係数を用いて
相対方位を演算する方位演算手段とをさらに含み、 前記感度係数が所定範囲外であるとき、相対方位検出手
段からの検出値が有効でないと判定する判定手段と、 判定手段により相対方位検出手段からの検出値が有効で
ないと判定されるとき、絶対位置検出手段および絶対方
位検出手段からの出力のみに基づいて車両の現在位置お
よび進行方位を推測する位置方位推測手段とを含むこと
を特徴とする車両位置検出装置。3. An absolute position detecting means for detecting an absolute current position of the vehicle, an absolute direction detecting means for detecting an absolute traveling direction corresponding to a traveling direction in which the vehicle travels at the current position, and the vehicle traveling. And a relative azimuth detecting means for detecting a relative traveling direction corresponding to the traveling direction. The absolute position detecting means, the absolute azimuth detecting means, the traveling distance detecting means and the relative In a vehicle position detecting device having a function of estimating a current position and a traveling direction of a vehicle in response to an output from a direction detecting unit, the relative direction detecting unit detects a turning state of the vehicle and responds to an angle change. A relative direction using a sensitivity coefficient corrected based on a detection value from the absolute direction detecting means with respect to an output signal of the direction detecting element. Azimuth calculating means for calculating, when the sensitivity coefficient is out of a predetermined range, determining means for determining that the detection value from the relative azimuth detecting means is not valid, and detecting value from the relative azimuth detecting means by the determining means And vehicle position estimating means for estimating the current position and traveling direction of the vehicle based only on the outputs from the absolute position detecting means and the absolute direction detecting means when it is determined that the vehicle position is not valid. apparatus.
Priority Applications (1)
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| JP31453095A JP3112405B2 (en) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | Vehicle position detection device |
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|---|---|---|---|
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