JP2657581B2 - 移動体の現在位置表示装置 - Google Patents
移動体の現在位置表示装置Info
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Description
面に写し出された道路地図上に移動体の現在位置を表示
させる移動体の現在位置表示装置に関する。
移動体に搭載した距離センサおよび方向センサによって
移動体の走行距離と進行方向とをそれぞれ検出しなが
ら、移動体の移動にともない刻々と変化するX−Y座標
上における現在位置を累積的な演算処理によって逐次求
めて、予め走行予定地域の道路地図が写し出されている
画面上に移動体の現在位置を点情報によって更新表示さ
せていくようにした移動体の現在位置表示装置が開発さ
れている。
ンサおよび方向センサの各センサ精度や現在位置算出時
の演算精度などを要因とした位置誤差の発生が否めず、
移動体の走行が進むにしたがってその誤差が累積され
て、画面に表示される現在位置が地図上の道路から次第
に外れていき、自車が地図上におけるどの道路上を走行
しているのかを判断することができなくなってしまう。
位置が地図上の道路から外れてしまうことになる。
の修正を行わせるべく、地図上における道路のパターン
と移動体の走行にしたがって逐次更新される現在位置の
データを記憶保持させることにより得られる走行軌跡の
パターンとのマッチング処理をなして、マッチングがと
られた道路上に走行軌跡を合せ込んで移動体の現在位置
を修正するようにしている。
の道路の種別の如何にかかわらず前述のマッチング処理
を一律に行わせるのでは、移動体が走行中の道路によっ
てはマッチングの精度が低下してしまうという問題があ
る。
ーブ部分が多いなどの理由によって高速道路やその他の
一般道路に比べて地図自体の作成精度が悪くなっている
とともに、その道路地図のデータをCD−ROMなどの地図
情報記憶媒体に記憶させるべく道路地図における各道路
を直線近似することによってデジタルデータ化する場合
に、山岳道路におけるつづらおりなどの急カーブが連続
する道路部分を直線近似したときの誤差が高速道路やそ
の他の一般道路に比べて大きくなっている。
の走行軌跡とデジタル化された地図上の道路との各パタ
ーンとの差異が大きくなって、両者の正確なマッチング
をとることが困難になっている。
の走行軌跡と地図上の道路との各パターンのマッチング
をとって地図上の道路から外れた現在位置の修正を行わ
せる際、山岳道路や高速道路、その他の一般道路などの
道路の種別に応じたデジタル地図作成上の精度の問題点
を考慮に入れたうえで、移動体が走行中の道路の種別に
応じたマッチング処理を最適に行わせることができるよ
うにした移動体の現在位置表示装置を提供するものであ
る。
岳道路かその他の道路であるかを識別する手段と、その
識別結果が山岳道路である場合に、両パターンの類似度
をみるために用いられる各種パラメータおよびしきい値
などのパターンマッチング条件を、その他の道路の場合
よりもゆるめるように変更する手段とをとるようにして
いる。
詳述する。
本的な構成例を示すもので、例えば移動体の走行速度を
検出する速度センサ1と、例えばヨー横行変化の角速度
を検出して移動体の走行にともなう方向変化量に比例し
た信号を出力するレート式による方向センサ2と、速度
センサ1によって検出された走行速度を時間積分するこ
とによって移動体の走行距離を計測するとともに、方向
センサ2によって検出された角速度を時間積分すること
によって移動体の進行方向の変化量をわり出しながら移
動体の単位走行距離ごとにおけるX−Y座標上の現在位
置を逐次演算によって求め、かつ移動体の現在位置表示
装置全体の制御を行なわせるマイクロコンピュータから
なる信号処理装置3と、その信号処理装置3によって求
められた移動体の走行にしたがって刻々変化するX−Y
座標上の現在位置のデータを順次格納し、移動体の有限
の連続位置情報としてそれを記憶保持する走行軌跡記憶
装置4と、予め複数の道路地図の情報が格納されている
地図情報記憶媒体5と、その記憶媒体5から道路地図の
情報を選択的に読み出す記憶媒体再生装置6と、その読
み出された地図情報にもとづいて所定の道路地図を画面
に写し出すとともに、その画面に写し出された道路地図
上に、移動体の現在位置を、必要に応じて走行軌跡およ
び現在位置における移動体の進行方向などとともに、移
動体の走行にしたがって表示する表示装置7と、信号処
理装置3へ動作指令を与えるとともに、表示装置7に表
示させる地図の選択指定およびその表示された地図上に
おける移動体の出発点の設定を行わせ、また走行軌跡な
どの表示指令を選択的に与え、表示される地図および走
行軌跡の方向変換,その表示位置のシフト,地図および
走行軌跡の部分拡大表示,表示縮尺率の選択などの表示
形態の設定変更などを適宜行わせることのできる操作装
置8とによって構成されている。
から読み出された地図が表示装置7の画面に映し出され
るとともに、その地図上において設定された出発点から
の移動体の走行にしたがって信号処理装置3により予め
設定された地図の縮尺率に応じてX−Y座標上における
現在位置が刻々と演算によって求められ、その演算結果
が走行軌跡記憶装置4に逐次送られてその記憶内容が更
新されていくとともに、その記憶内容が常時読み出され
て表示装置7に送られる。
ように、その画面に表示された地図上に移動体の現在位
置を示す表示マークM1,その現在位置における移動体の
進行方向を示す表示マークのM2および出発点STから現在
位置に至るまでの走行軌跡の表示マークM3が移動体の走
行状態に追従して模擬的に表示される。
の移動体の現在位置表示装置と同じである。
は、第3図に示すように、前述した累積誤差により現在
位置および走行軌跡が移動体の走行が進むにしたがって
地図上の道路から次第に外れていき、しまいには現在自
車が地図上のどの地点を走行しているのかを判断するこ
とができなくなってしまう。
号処理装置3において、移動体の現在位置およびそれま
での走行軌跡が地図上の道路から外れた場合、以下に述
べるように、その近辺の各道路のパターンと移動体の走
行軌跡のパターンとのマッチングをとり、そのパターン
のマッチングがとられた道路を現在走行中の道路とみな
して、その道路上に走行軌跡を合せ込んで移動体の現在
位置および走行軌跡の表示位置を修正させるようにして
いる。
ッチングをとる場合、例えば移動体の走行軌跡に沿う道
路または移動体の現在位置から一定の距離範囲内にある
道路など、移動体の走行軌跡または現在位置と一定の相
関にある道路を、マッチングの対象となる道路の候補と
して抽出してマッチング処理の負担を軽減させるように
している。
る。
正された位置からの移動体の予め設定された単位距離の
走行にしたがって、地図上における現在走行中の道路上
およびその道路から分岐する全ての道路上に移動体の推
定現在位置をそれぞれ設定する。
すように、例えば前回のマッチング処理によって修正さ
れた位置P′から単位距離l内に分岐路がない場合には
移動体の走行にしたがってその単位距離lだけ進んだ位
置に推定現在位置xを設定する。
岐路があれば、その分岐路の全てに推定現在位置x1,x2,
x3をそれぞれ設定する。
走行したことが検出されるごとに、そのとき表示装置7
の画面に写し出されている地図における道路データにし
たがって信号処理装置3において自動的になされる。
それぞれ直線近似されて、その直線近似された各線分の
X−Y座標上における位置のデジタルデータが地図情報
記憶媒体5に格納されている。
き算出されて道路上から外れて表示されている移動体の
現在位置との間の距離が所定の許容範囲内にあるか否か
を判定して、その範囲内にある推定現在位置を選出し、
その選出された推定現在位置が存在する道路のみをマッ
チング対象の候補とする。
(x1,x2,x3)と現在位置Pとの間の距離をD(D1,D2,D
3)とした場合、次式 D≦αl+M …(1) の関係を満足する推定現在位置を選択する。
る。Mは予め設定される許容範囲であり、例えば50m程
度に設定される。αは移動体の走行距離をパラメータに
したときの位置精度に関する係数であり、例えば5%程
度に設定される。
たす推定現在位置として例えばx2が選択され、その推定
現在位置x2が存在する道路がマッチング処理の対象とな
る候補道路とされる。
在位置xの選択を継続的に行わせていく。
ーンとして、例えば第6図に示すように、P′位置から
前述のようにして選択された複数の推定現在位置xをつ
らねた一定長Lの道路のパターンが切り出される。
ンと同じく一定長Lの移動体の走行軌跡のパターンとを
比較しながら、両パターンのマッチングをとるための処
理が以下のようにして行われる。
軌跡のパターンに類似する地図上における道路が多くな
って誤認識される可能性が高くなる。また、それが長け
れば誤認識される可能性が低くなるが、両パターンのマ
ッチング処理に要するデータ量が多くなってその処理に
時間がかかるとともに、ハード構成面において非常に大
きなデータ処理能力およびメモリ容量が要求されるよう
になってしまう。そのため、通常、一定長Lとしては60
0〜8000mの範囲内の値に設定される。
LPのパターンを10m程度の等長の線分によって折線状に
近似するとともに、第7図(b)に示すように、候補道
路RPのパターンをも同様に等長の線分によって折線状に
近似したうえで、それぞれ折線近似された走行軌跡LPお
よび候補道路RPの各線分のベクトルのX軸に対する角度
αi(i=1,2,3,…,n)およびβi(i=1,2,3,…,n)
をそれぞれ求める。
れたベクトル列をもって、両パターンの各対応するベク
トル間の角度差(αi−βi)を平均することによっ
て、走行軌跡RPの回転角θを求める。
ルの個数である。
て、予め設定された角度差のしきい値Aを用いて、 |αi−βi|>A …(3) なる両パターンの対応するベクトル対を除外して回転角
θを求めるようにする。通常、その角度差のしきい値と
しては、A=45゜程度に設定される。
る移動体の現在位置Pが候補道路RPの先端における最新
に選択された推定現在位置x′にくるように走行軌跡LP
を平行移動させたうえで、走行軌跡LPを候補道路RPに重
ね合せるように、現在位置Pを中心として走行軌跡LPを
角度θだけ候補道路RP側に回転させる。
け候補道路RP側に回転させてできる両パターン間のずれ
部分の面積Sを求める。
が類似していることになり、その面積Sをパターンの一
定長Lで正規化した値S/Lが予め設定された類似度のし
きい値Cよりも小さいことをもって両パターンのマッチ
ングがとられたものと判定する。
設定される。
示すように、走行軌跡LPと候補道路RPの各パターンをそ
れぞれ直線に変換したうえで、両パターン間のずれの面
積SをS=h・L/2として近似的に求めた場合、h<16
となって、両パターン間のずれの最大値がほぼ16m以下
となることを意味している。
x′地点に移動体の現在位置Pが表示されるように現在
位置Pのデータ修正を行わせるとともに、必要に応じて
走行軌跡LPがマッチングがとられた候補道路RP上にくる
ようにその走行軌跡LPのデータを修正する。
行軌跡LPと候補道路RPとの各パターンのマッチングをと
るために用いられるパターン長L,角度差のしきい値A,類
似度のしきい値Cなどの各種パラメータおよびしきい値
などのマッチング条件を一律に設定するのでは、例えば
前述したように、デジタル地図の作成精度が低いつづら
おりの多い山岳道路を走行しているときのマッチング精
度が悪くなってしまう。
てデジタル地図を作成するときの誤差が他の道路部分よ
りも大きく、そのためその地図のなかからマッチングの
対象となる一定長Lのつづらおり道路部分を抽出した場
合、その抽出されたつづらおり道路部分のパターンとそ
のつづらおり道路部分を走行している移動体の一定長L
の走行軌跡LPのパターンとの形状が大きく相違してしま
い、両パターンのマッチングをとることができなくなっ
てしまうおそれが多分にある。
道路であるためにデジタル化する際に直線近似したとき
の誤差が市街地などにおける一般の道路などに比べて小
さく、地図の作成精度が良いので、この場合にはマッチ
ング処理のために用いられるマッチング条件を高速道路
に最適なように設定すればマッチング精度をより高める
ことができるようになる。
種別を識別する手段と、その識別結果に応じて、両パタ
ーンのマッチングをとるために用いられる各種パラメー
タおよびしきい値などのマッチング条件を変更する手段
とをとるようにしている。
様としては、以下のとおりである。
図上の道路との各パターンのマッチングをとるための各
種パラメータおよびしきい値などのマッチング条件がそ
れぞれ最適設定された所定のアルゴリズムによるプログ
ラムをそれぞれメモリに登録しておき、道路の種別の識
別結果に応じてそのプログラムをメモリから選択的に読
み出して切り換えるようにする。
た移動体の走行軌跡と地図上の道路との各パターンのマ
ッチングをとるための各種パラメータおよびしきい値な
どのマッチング条件をそれぞれメモリに登録しておい
て、道路の種別の識別結果に応じてマッチング条件をメ
モリから選択的に読み出して切り換えるようにする。
は、具体的に、信号処理装置3において以下のようにし
て実行される。
よって折線近似したときの各線分のX軸に対する角度α
i={α1,α2,α3,…,αn}を、αi″=αi+2−2
αi+1+αiにより数値的に2階微分して、αi″=
{α1″,α2″,α3″,…,αn″}を得る。
列で各要素の符号が変化する回数すなわち走行軌跡の変
曲点の数kを求め、それを軌跡長Lで正規化して、 k′=k/L …(5) を得る。
距離当りのカーブ数に応じたしきい値kを用いて、 k′>K …(6) なら、現在走行中の道路が山岳道路であると判定し、そ
うでなければ一般道路であると判定する。
トを示している。
上の道路とのパターンのマッチングをとるために用いら
れる各種パラメータおよびしきい値などのマッチング条
件を変更する手段としては、具体的に、信号処理装置3
において以下のようにして実行される。
前述のマッチング処理に用いられる走行軌跡LPおよび候
補道路RPの各パターンの長さL、角度差のしきい値A、
類似度のしきい値Cとして、L=600〜8000m、A=45
゜、C=8の通常の設定値を用いる。
前記マッチング処理に用いられるパラメータ(L)およ
びしきい値(A,C)の値を山岳道路の場合に最適になる
ように変える。
れる候補道路の長さLが長いほど距離誤差が大きくなっ
てしまうので、その場合にはL′=L×0.5として、互
いに比較される走行軌跡LPおよび候補道路RPの各パター
ンの長さを短く設定するようにする。
て設定し、またL′>3000mならばL′=3000mとして設
定する。
ぞれ折線近似された走行軌跡LPおよび候補道路RPにおけ
る各対応する線分の角度差のばらつきが大きいので、角
度差のしきい値Aを45゜から90゜に緩和する。
形状に誤差が多く含まれているので、走行軌跡LPと候補
道路RPの各パターンの類似度が多少悪くても両パターン
の形状がほぼ一致しているものとみなすべく、類似度の
しきい値Cを8から10に緩和する。
を等長の線分によって折線近似したときの各線分のX軸
に対する角度の分散から統計的に道路の種別を判定する
など、他のいろいろな手法が考えられる。
外のさまざまなアルゴリズムの適用が可能であり、識別
された道路の種別に応じて変化させるべき各種パラメー
タおびしきい値などのマッチング条件としても、その適
用されるアルゴリズムに応じたものが種々採用される。
道路の種別に応じたそれぞれに最適なマッチング処理の
アルゴリズムを複数用意しておき、識別された道路の種
別に応じて適宜アルゴリズムを選択するような手段をと
ることも考えられる。
ては、移動体の走行軌跡と地図上の道路との各パターン
のマッチングをとって地図上の道路から外れた現在位置
の修正を行わせる際、特に、現在走行中の道路が山岳道
路かその他の道路であるかを識別する手段と、その識別
結果が山岳道路である場合に、両パターンの類似度をみ
るために用いられる各種パラメータおよびしきい値など
のパターンマッチング条件を、その他の道路の場合より
もゆるめるように変更する手段とをとるようにしたもの
で、山岳道路や高速道路、その他の一般道路などの道路
の種別に応じたデジタル地図作成上の精度の問題点を考
慮に入れたうえで、移動体が走行中の道路の種別に応じ
たマッチング処理を最適に行わせることができるという
優れた利点を有している。
施例を示すブロック構成図、第2図は同実施例における
表示画面の一例を示す図、第3図は移動体の現在位置が
道路上から外れて表示されている状態を示す図、第4図
(a),(b)は移動体の一定の走行距離ごとに道路上
に推定現在位置を設定していく状態をそれぞれ示す図、
第5図は道路から外れた移動体の現在位置と道路上に設
定された推定現在位置との関係を示す図、第6図はマッ
チング対象となる候補道路のパターンの切出し状態を示
す図、第7図(a)は移動体の走行軌跡のパターンを等
長の線分によって折線近似させた状態を示す図、第7図
(b)は道路のパターンを等長の線分によって折線近似
させた状態を示す図、第8図は移動体の走行軌跡と候補
道路との各パターンをマッチングさせるときの状態を示
す図、第9図は移動体の走行軌跡と候補道路との各パタ
ーンをマッチングさせたときの両パターンのずれの状態
を示す図、第10図は移動体の走行軌跡と候補道路との各
パターンをマッチングさせたときの両パターンのずれを
等価的に示す図、第11図は道路の種別を識別する手順を
示すフローチャートである。 1……速度センサ、2……方向センサ、3……信号処理
装置、4……走行軌跡記憶装置、5……地図情報記憶媒
体、6……記憶媒体再生装置、7……表示装置、8……
操作装置、LP……走行軌跡、RP……候補道路
Claims (1)
- 【請求項1】移動体の走行距離および進行方向をそれぞ
れ検出しながら、移動体の走行にともない刻々変化する
二次元座標上の現在位置を演算によって求め、予め記憶
媒体から地図情報が読み出されて所定の道路地図が写し
出されている画面上に移動体の現在位置の更新表示を行
わせるとともに、現在位置のデータをメモリに逐次記憶
させることによって得られる移動体の走行軌跡と地図上
の道路との類似度をみるための各パターンのマッチング
をとって、そのマッチングがとられた道路上に走行軌跡
を合せ込んで地図上の道路から外れた現在位置の修正を
行わせるようにした移動体の現在位置表示装置におい
て、現在走行中の道路が山岳道路かその他の道路である
かを識別する手段と、その識別結果が山岳道路である場
合に、両パターンの類似度をみるために用いられる各種
パラメータおよびしきい値などのパターンマッチング条
件を、その他の道路の場合よりもゆるめるように変更す
る手段とをとるようにしたことを特徴とする移動体の現
在位置表示装置。
Priority Applications (5)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
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Family
ID=18195328
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (5)
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EP (1) | EP0487864B1 (ja) |
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