JP2778240B2 - 車々間通信を利用したナビゲーション装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、車両に搭載され、車両の位置を検出し画面
に表示することにより、車両の走行の支援を行わせるナ
ビゲーション装置の改良に関し、さらに詳細にいえば、
車々間通信を利用して他の車両から送信される車両位置
データを取得し、自車の位置を修正することができるナ
ビゲーション装置に関するものである。

＜従来の技術＞ 従来から、道路交通網の任意の箇所を走行している車
両の位置を検出する方式として、走行距離センサと、方
位センサ（地磁気センサ、または旋回角速度センサのい
ずれか１つ）と、両センサからの出力信号に必要な処理
を施す処理装置と、車両位置を画面上に表示するディス
プレイ装置とを具備し、車両の走行に伴なって生ずる距
離変化量Δｌ、および方位θ（地磁気センサの場合）、
もしくは方位変化量Δθ（旋回角速度センサの場合）を
用いて、車両の推定位置データを得る推測航法が提案さ
れている。この方式は、Δｌおよびθに基いて、例えば
Δｌの東西方向成分Δｘ（＝Δｌ×cosθ）および南北
方向成分Δｙ（＝Δｌ×sinθ）を算出し、従前の位置
出力データ（Px′,Py′）に対して上記各成分Δx,Δｙ
を加算することにより、現在の位置出力データ（Px,P
y）を求める方式である。

しかし、走行距離センサや方位センサが必然的に有し
ている誤差のために、得られる推定位置データに含まれ
る誤差が累積されてしまうという欠点がある。

このため、車両が道路上を走行することを前提とし
て、上記推測航法により得られた推定位置データと、予
めメモリに格納されている道路地図データとを比較し、
推定位置データの道路からのずれ量を累積誤差として算
出し、上記推定位置データに対して累積誤差分の補正を
行い、推定位置データを道路データに一致させるように
した地図マッチング方式が実用されている（特開昭64−
53112号公報参照）。

さらに、上記推測航法が、地図マッチング方式のいず
れを採用する場合でも、距離データ、方位データの精度
を向上させるために、道路脇に路側アンテナを配置し、
この路側アンテナから位置データおよび道路方向データ
を含む信号を比較的狭い範囲にのみ放射させ車両に取り
付けた車載アンテナにより上記信号を受信して、車両の
位置、および方向を較正する路側ピーコン方式も提案さ
れている。

また、GPS（Clobal Positioning System）といった衛
星航法システムを用いて３〜４個の周回衛星から発射さ
れる電波の伝搬遅延時間を測定して車両の絶対位置を知
ることも行われている。

上記のように、いずれの方式を採用するにしても、車
両の位置、方位を知るには、車両に高度の機能を具備し
た、位置検出方式を実現する装置（以下、ナビゲーショ
ン装置という）を搭載する必要がある。このようなナビ
ゲーション装置は、例えば地図マッチング方式を採用し
たものについては、上記の走行距離センサ、方位セン
サ、位置算出のための処理装置、ディスプレイ装置のほ
か、道路地図メモリ、処理装置で算出された車両位置と
道路との類似性を判断し、車両の位置を補正する演算補
正装置が必要となる。さらに、路側ビーコン方式を取り
入れるのであれば、路側ビーコン受信機、GPS方式を取
り入れるのであればGPS受信機が必要となる。

上記のようなナビゲーション装置を車両に搭載すれ
ば、車両の現在位置をディスプレイ上で一目で把握する
ことができるようになるので、見知らぬ道路を走行する
場合でも道に迷うことなく目的地に到達することができ
る。

＜発明が解決しようとする課題＞ ところが、車両が自車に搭載したナビゲーション装置
から得た位置データの誤差は、いかなる方式を採用する
にしても、必ず付きまとうものである。

例えば、踏切、鉄橋、高層ビルの谷間等を通過する
と、車体の着磁量が変化し、地磁気センサのデータに誤
差が生じることはよく知られている。また、ジャイロの
データは、いかなる方式のジャイロを採用するにせよ温
度、湿度変化の影響を受けてオフセット値が変動するの
で、ジャイロで得られた角速度データを積算するとき
に、誤差も積算されてしまい、間違った方位を出力する
ということも知られている。また、地図マッチング方式
を採用した場合、方位センサ、走行距離センサ等から得
た車両の推定位置と、地図上の道路との距離が余りにも
大きければ、道路上に車両の位置を修正することは不可
能となる。したがって、この場合、地図データは役に立
たないことになる。さらに、路側ビーコンを利用して自
車の位置を修正しようとしても、路側ビーコンが全ての
道路に整備されているわけでもなく、現時点では、路側
ビーコンが整備されている道路はほんの僅かにすぎな
い。GPSからの電波を受けようとしても、地上の障害物
等の影響で、常に満足できる状態で受かるわけではな
い。

以上のように、車両にナビゲーション装置を搭載して
も、得られる位置データの信頼性は完全なものとはいえ
ないので、車両は得られた位置データを修正する必要性
に迫られる。

特に、経済上その他の負担を軽減するために、車両に
できるだけ簡易なナビゲーション装置、例えば推測航法
のみになるナビゲーション装置を搭載した場合であれ
ば、位置検出誤差も増加する傾向になるので、上記の問
題はますますクローズアップされてくる。

本発明の目的は、車々間通信を利用することによっ
て、車両が正確な位置データを取得し、誤りなく所定の
経路を走行していくことができるナビゲーション装置を
提供することにある。

＜課題を解決するための手段および作用＞ （１）上記の目的を達成するための本発明のナビゲーシ
ョン装置は、走行距離センサと、方位センサと、上記走
行距離センサおよび方位センサから得られる車両の走行
距離データおよび方位データに基づいて車両の位置を検
出する位置検出手段と、他の車両に搭載されたナビゲー
ション装置から送信されてくる当該他の車両の位置デー
タを受信する受信手段と、受信手段によって受信された
位置データに基づいて上記位置検出手段で検出した車両
位置を修正する修正手段とを含むものである（請求項
１）。

上記請求項１の発明によれば、ナビゲーション装置を
搭載した車両は、位置検出手段により、走行距離セン
サ、方位センサから得られた自車の走行距離データ、方
位データに基づいて自車の位置を検出することができる
とともに、受信手段を通して、他車の位置データを当該
他車に搭載されたナビゲーション装置から取得し、自車
の位置データを修正することができる。

そして、他車のナビゲーション装置で得られたデータ
を基にデータの修正を行うことによって、自車のナビゲ
ーション装置で得られたデータの信頼性を向上させるこ
とができる。

したがって、例えば比較的精度の低い検出方式を採用
したナビゲーション装置であっても、他車のデータを得
て、自車のデータの信頼性を向上させることができるの
であるから、精度の高い検出方式を採用したナビゲーシ
ョン装置を搭載したのと同様の十分精度のよいデータを
取得できる。よって、精度の高い検出方式を採用したナ
ビゲーション装置を搭載した場合に比較して、ナビゲー
ション装置の構成を簡単にし、コストも低下させたのと
同じ結果を得ることができる。

（２）本発明のナビゲーション装置は、請求項１に説明
したもののほか、上記位置検出手段で検出された車両の
位置データを、他の車両に搭載されたナビゲーション装
置に向けて送信する送信手段が含まれていてもよい（請
求項２）。

これによれば、自車で得た位置データを送信手段から
送信することによって、この送信されたデータを受信し
た他の車両のナビゲーション装置に、位置データを修正
させることが可能になる。

すなわち、このナビゲーション装置によれば受信手段
を通して、他車の位置データを当該他車に搭載されたナ
ビゲーション装置から取得し、自車の位置データを修正
するとともに、送信手段を通して、自車で得た位置デー
タを送信することによって、他の車両のナビゲーション
装置の位置データの修正を可能にすることができる。

したがって、この請求項２記載のナビゲーション装置
を搭載した複数の車両が走行している場合、接近したと
き等にデータをやりとりし、位置検出精度を互いに高め
ることができる。

（３）上記請求項１に説明した「他の車両に搭載された
ナビゲーション装置」は、走行距離センサと、方位セン
サと、走行距離センサおよび方位センサから得られた車
両の走行距離データおよび方位データに基づいて車両の
位置を検出する位置検出手段と、位置検出手段により検
出した車両の位置データを送信する送信手段とを含んで
いる（請求項３）。

これによれば、請求項３記載のナビゲーション装置
は、自車で得た位置データを送信手段から送信すること
によって、この送信されたデータを受信した請求項１記
載のナビゲーション装置は、自ら得た車両の位置データ
を修正することが可能になる。

なお、請求項３記載のナビゲーション装置は、必ずし
も受信手段を含んでいる必要はなく、送信専用のナビゲ
ーション装置であってもよい。送信専用ナビゲーション
装置が搭載された場合、もっぱら他車へのデータ送信を
行うことになる。例えば比較的精度の高い検出方式を採
用したナビゲーション装置のデータは、他車からデータ
を受信してもそのデータの信頼性は相対的に低いことが
多いのであるから他車のデータを採用する価値は低い。
そこで、受信手段を初めから削除することにより装置の
構成も簡単にできコストも低下させることができる。

＜実施例＞ 以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図は、車々間通信を利用したナビゲーション装置
の実施例を示す全体構成図である。以下、本発明のナビ
ゲーション装置を搭載した車両を符号A,Bで代表して表
示する。

車両Ａには、当該車両Ａの現在位置を検出して画面に
表示するナビゲーション装置1A、およびこのナビゲーシ
ョン装置1Aにより取得したデータを送信するとともに、
ナビゲーション装置を搭載した他の車両Ｂから送信され
る当該車両Ｂの位置データを受信する赤外線送受信器6A
を搭載している。

ナビゲーション装置1Aには、左右両輪の回転数を検出
する車輪速センサ4A（このセンサは、走行距離センサと
して利用される。）、地磁気センサ2A、ジャイロ3A（旋
回角速度を干渉光の位相変化として読み取る光ファイバ
ジャイロ、ピエゾエレクトリック素子の片持ちばり振動
技術を利用して旋回角速度を検出する振動ジャイロ、機
械式ジャイロ等から選ばれたもの。旋回角速度センサと
して利用される。）等の各種センサが接続される。

ナビゲーション装置1Aは、地磁気センサ2A、ジャイロ
3Aにより検出された出力データに基づいて車両の推定方
位を算出するとともに、車輪速センサ4Aの距離データと
合わせて地図マッチング方式により車両の現在位置を求
めるロケータ11Aと、車両の現在位置を、道路地図メモ
リ15Aから読出した地図に重ねてディスプレイ16Aに表示
させるとともに、キーボード17Aとのインターフェイス
をとるコントローラ14Aとを含むものである。

上記ロケータ11Aは、具体的には、車輪速センサ4Aか
らの出力パルス信号の数をカウンタでカウントすること
により車輪の回転数を得、カウンタから出力されるカウ
ント出力データに対して、乗算器により１カウント当り
の距離を示す所定の定数を乗算することにより単位時間
当りの走行距離出力データを算出するとともに、ジャイ
ロ3Aから車両方位の相対変化を求め車両の方位出力デー
タを算出して車両の推定位置を求め、コントローラ14A
から所定の道路地図データを得てこの車両の推定位置と
比較して道路地図データとの相関度を評価して車両の推
定位置を補正し、車両の現在方位を道路上に設定するも
のである。したがって、ロケータ11Aは、「位置検出手
段」として機能するものである。

ロケータ11Aは、さらに送受信器6Aで受信した、他の
車両の位置、方位データを用いて、自車の車両位置を適
宜修正することもできる。すなわちこの場合、ロケータ
11Aは、「修正手段」として機能する。

上記道路地図メモリ15Aは、半導体メモリ、カセット
テープ、CD−ROM、ICメモリ、DAT等で構成され、ノード
とリンクとの組み合わせからなるデータで構成された道
路地図データが予め格納されているものである。道路地
図データは、日本道路地図をメッシュ状に分割し、各メ
ッシュ単位で記憶されている。なお、リンクデータ、ノ
ードデータ以外にも、鉄道、川、地名欄、有名施設、運
転者が予め登録した地点、等高線等の背景データを含ん
でいてもよい。

上記ディスプレイ16AはCRT、液晶表示器等を使用し
て、車両走行中の道路地図と車両の位置、方位とを表示
するものである。

上記コントローラ14Aは、図形処理プロセッサ、画像
処理メモリ等から構成され、ディスプレイ16A上におけ
る地図の検索、縮尺切り替え、スクロール等を行わせ
る。

ディスプレイ16Aに表示させる車両の位置データ、方
向データ、表示された道路地図のメッシュの番号データ
は、コントローラ14Aを通して送受信器6Aに送られ、赤
外線により空間に放射される。

また、送受信器6Aは、他の車両Ｂの送受信器6Bから発
射された赤外線を受信し、車両Ｂのデータを取得するこ
ともできる。

他の車両Ｂには、車両Ａと同一の構成のナビゲーショ
ン装置が搭載されているので、同一の番号で表示する
が、車両A,Bの区別のため、添字Ａに代えて添字Ｂを付
す。なお、車両Ｂは第１図では、車両Ａの対向車として
描かれているが、並進する車であってもよい。

上記実施例によれば、車両Ａのナビゲーション装置1A
は、走行中あるいは停車中、車両の位置、方位を算出
し、地図の道路上に車両の位置を特定して、自車Ａのデ
ィスプレイ16に車両の位置、方位を表すベクトルを地図
とともに表示し、かつ、常時自車Ａの位置データを、表
示されている道路地図のメッシュ番号データとともに、
送受信器6Aを通して発射している。

車両Ｂは、車両Ａとすれ違った時に、送受信器6Bを通
して車両Ａの位置データ、メッシュ番号データを受け取
る。車両Ｂのロケータ11Bは、この受け取ったデータに
示される車両Ａの現在位置ＰAと、自車において算出し
た推定位置ＰBとを基にして、例えば第２図に示すアル
ゴリズムにより自車の車両位置を修正し、コントローラ
14Bに出力する。

すなわち第２図において、ステップS1で、他の車両Ａ
の位置データを受け取ると、ステップS2において、自車
Ｂの推定位置ＰBと道路パターンとの比較により車両位
置ＰBから道路までの距離ｄを求める。そして、距離ｄ
が一定のしきい値d₀より短いかどうか判断する。

一般に、地磁気センサ2B、ジャイロ3Bにより検出され
た出力データに基づいて算出された車両の推定位置ＰB
と、実際の道路上の車両位置との間の距離ｄが一定のし
きい地d₀よりも小さければ、地図マッチング方式によ
り、上記推定位置ＰBと道路との相関係数（推定位置ＰB
が与えられた場合、実際の車両位置が道路上に存在する
確率。例えば推定位置から最短の道路上の一点までの距
離の関数で表される。）を繰り返し計算していくうちに
車両の推定位置ＰBを確実に道路上に得ることができる
（特開昭48−53112号公報参照）。しかし、上記距離ｄ
がしきい値d₀よりも大きくなると、道路との相関係数を
計算しても車両の位置を特定の道路上に絞ることができ
る確率が急激に減少し、ついには何度計算しても道路と
のマッチングを取れなくなる。こうなった場合、自車Ｂ
の位置を何らかのデータを用いて修正する必要に迫られ
る。

このようにデータ修正の必要性が判断された場合（ス
テップS3）、ステップS4に進み、ステップS1で取得した
他の車両Ａの位置データＰAを用いて自車の位置を修正
する（ステップS4）。

修正の方法は、種々考えられるが、例えば自車の位置
データＰBを車両Ａの位置データＰAで置き換えてもよ
い。あるいは両方の位置の平均をとってもよい。

このようにして、車両Ｂのナビゲーション装置1Bは、
車両Ａの位置データに基づいて自車Ｂの修正でき、その
位置をディスプレイ16Bに表示できる。表示すべき道路
地図は、受信したメッシュ番号データに基づいて迅速に
決定することができる。車両Ｂは、以後この位置を出発
点にして自車の新しい位置、方位を地図マッチング方式
で算出し、自立航法を続けることができる。

なお、車々間通信により得た位置データは車両Ａの位
置であり、車両Ｂの位置ではない。したがって、車両Ａ
の位置ＰAがいかに精度のよいデータであっても、車両
A,B間の距離に相当する誤差は必ずつきまとう。この誤
差は、送受信器6A,6Bの通信可能距離により決まるもの
であるから、送受信器6A,6Bの送信出力、受信感度等を
適当に調整することにより、車両位置の誤差を実用的な
範囲に止どめることができる（赤外線を使用しているの
で、100m以内の範囲で自由に設定できる）。

なお、上記の実施例において、車々間で通信されるデ
ータの種類は、上記に限定されるわけではない。例え
ば、車両Ａのナビゲーション装置1Aは、算出している車
両位置の誤差を評価して誤差データとして送出してもよ
い。車両Ａのデータを受信した車両Ｂのロケータ11B
は、自車で求めた推定位置に含まれる誤差と比較し、誤
差の少ないほうのデータを採用するようにしてもよい。
この場合でも、車両Ａの算出している車両位置の誤差
に、送受信器6A,6Bの通信可能距離により決まる車々間
距離の誤差を加算しなければならないことはもちろんで
ある。

また、上記の実施例では、車両Ａ、車両Ｂに搭載され
るナビゲーション装置は同一のものという前提であった
が、互いに異なる方式を採用したナビゲーション装置で
あってもよい。例えば、車両Ａは地図マッチング方式、
車両Ｂは単なる推測航法を採用したものであってもよ
い。この場合、車両Ｂは地図とのパターン比較をできな
いのであるから自車が検出している車両位置には常に、
相当の誤差が含まれている。したがって、地図マッチン
グ方式を採用した車両Ａの送信データ（このデータの中
には車両Ａの採用する方式が地図マッチング方式である
ことを示すデータも含める必要がある）を受信した場
合、無条件で車両Ａのデータを取り込むようにしてもよ
い。またこの場合、車両Ｂから誤差の多い位置データを
送信しても、活用度は低いので、車両Ｂのナビゲーショ
ン装置1B、送受信器6Bには、送信機能を持たせる必要は
ないことになる。

一般に、検出誤差の比較的多い方式のナビゲーション
装置を搭載した車両は受信専用にしてもよく、検出誤差
の比較的少ない方式のナビゲーション装置を搭載した車
両は送信機能をもたせることが好ましい。また、検出誤
差が非常に少なく、他のナビゲーション装置からのデー
タを取り込む必要のない精度のよいゲーション装置であ
れば、送信専用としてもよい。このことを表で示すと、
第１表のようになる。

また、上記実施例では、車両Ａから車両Ｂへのデータ
伝送媒体は赤外線であったが、可視光、VHF,UHF等の無
線、超音波等他の手段を用いてもよい。しかし、いずれ
の方式を用いても、通常可能距離が余り大きいと車々間
通信で発生する誤差が増大し、小さいと上記誤差は減少
するが、車々間通信ができる機会や、通信時間が減少す
る。したがって、通信可能距離は運用試験等を行って決
定することが好ましい。

また、上記実施例では、車両Ａからデータを常時送信
していたが、これに限られるものではない。車両Ｂが、
例えば自己の算出した車両位置の誤差が増え、他のデー
タにより修正する必要があると判定した場合に、車両Ｂ
から信号を送り、車両Ａがこれを受信した場合、初めて
自己のデータを送出するものであってもよい。

また、上記実施例では、車両Ａと車両Ｂとはいかなる
関係にある車両かを限定していない。要するに車々間で
位置データ等をやりとりできる車両同士であればよく、
車両Ａと車両Ｂとは偶然すれ違った車両同士であっても
よい。また、例えばパトカー、救急車、消防車、観光バ
ス、トラック、ミキサー車、タクシー等が複数台まとま
って行動する場合のように、同じ目的地に向かってグル
ープ走行する車同士であってもよい。

また、上記実施例では、上記車両Ｂの受信機がデータ
を受信した場合、車両Ａ、車両Ｂ間の距離、方向を識別
できれば好ましい。これによれば、自車に搭載したロケ
ータ装置で取得した車両位置を修正する場合に、上記識
別された距離、方向を用いて修正結果をさらに補正する
ことができる。これによって、車両Ｂは、車々間の距
離、方向を用いて、自車の位置、方向を補正することが
できるので、より正確な自車の位置データを得ることが
できる。

上記実施例では、車両から送信されるデータは、車両
の位置データ、メッシュの番号データであったが、メッ
シュの番号データは必ずしも必要なものではない。

また、送信されるデータは、車両の位置データの外
に、自車の採用する位置検出方式の種類、渋滞情報、緊
急・異常表示のように、直接間接に位置検出に関係する
データを含めるようにしてもよい。

＜発明の効果＞ 以上のように、本発明の車々間通信を利用したナビゲ
ーション装置によれば、他の車両から位置データを受信
し、他車のナビゲーション装置で得られた位置を基に自
車の位置の修正を行うことによって、自車のナビゲーシ
ョン装置で得られている位置データの信頼性を大きく向
上させることができる。

したがって、自車の採用しているナビゲーション装置
の位置検出方式が精度の比較的低いものであっても、他
車に搭載しているナビゲーション装置の位置検出方式が
精度の比較的高ければ、結果的には、自車に搭載された
ナビゲーション装置の精度が向上したのと同様の結果に
なり、自車には、高度なナビゲーション装置を搭載しな
くとも済むので経済的に有利になる。

また、他の車両から位置データを受信する機能ととも
に、他車へ位置データを送信する送信機能を有するナビ
ゲーション装置であれば、この種のナビゲーション装置
を搭載した複数の車両が走行している場合、接近したと
き等にデータをやりとりして、位置を修正することがで
きるので、各車の搭載しているナビゲーション装置に特
段位置検出精度の高いものを搭載しなくとも、位置検出
精度を実質的に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はナビゲーション装置の実施例を示す構成図、 第２図は他車のデータを取り込み、自車の位置を修正す
る手順を示すフローチャートである。 A,B……車両、 1A,1B……ナビゲーション装置、 2A,2B……地磁気センサ、 3A,3B……ジャイロ、 4A,4B……車輪速センサ、 6A,6B……送受信器、 11A,11B……ロケータ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−38378（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−191399（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−223015（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−126199（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−70999（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01C 21/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両に搭載され、車両の位置を検出し画面
   に表示することにより、車両走行の支援を行わせるナビ
   ゲーション装置であって、 走行距離センサと、方位センサと、上記走行距離センサ
   および方位センサから得られる車両の走行距離データお
   よび方位データに基づいて車両の位置を検出する位置検
   出手段と、他の車両に搭載されたナビゲーション装置か
   ら送信されてくる当該他の車両の位置データを受信する
   受信手段と、受信手段によって受信された位置データに
   基づいて上記位置検出手段で検出した車両位置を修正す
   る修正手段とを含む ことを特徴とする、車々間通信を利用したナビゲーショ
   ン装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のナビゲーション装置にはさ
   らに、 上記位置検出手段で検出された車両の位置データを、他
   の車両に搭載されたナビゲーション装置に向けて送信す
   る送信手段が含まれている ことを特徴とする、車々間通信を利用したナビゲーショ
   ン装置。
3. 【請求項３】請求項１記載のナビゲーション装置におい
   て、 上記他の車両に搭載されたナビゲーション装置は、 走行距離センサと、方位センサと、走行距離センサおよ
   び方位センサから得られた車両の走行距離データおよび
   方位データに基づいて車両の位置を検出する位置検出手
   段と、位置検出手段により検出した車両の位置データを
   送信する送信手段とを含む ことを特徴とする、車々間通信を利用したナビゲーショ
   ン装置。