导航装置的制作方法

专利名称：导航装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有对地图匹配的距离误差进行校正的功能的导航装置。
背景技术：
在以往的车载导航系统的定位器系统中，一般用陀螺传感器求出行进方向，用 车速传感器求出行驶距离，使用该结果进行推算导航。在这样的推算导航中，最初根据 GPS(Global Positioning System)等对成为基准的地点进行测位，求出从该地点起的行进 方向与行驶距离并算出移动矢量，将该移动矢量与基准位置相加以得到当前位置。通过在 导航行驶中反复该处理，可以求出车辆的行驶轨迹。此外，为了防止因陀螺传感器或车速传感器的测定误差而引起的推定位置的累积 误差，在任意的时间点对GPS的测位结果导致的位置误差进行校正。然而，有时在GPS的测 位中会产生IOm左右的误差，即使在推算导航的中途利用GPS的测位结果进行车辆位置的 校正，有的情况下也无法得到车辆的准确的位置坐标。另外，在现有的车载导航系统中所装载的陀螺传感器，不具有可对应行驶中的所 有状态的角度检测精度，在车辆进行小角度分岔或变更行车线时，检测结果难以与直线前 进区别开。因此，难以迅速且准确判断车辆在分岔时朝哪个方向前进。对此，例如在专利文献1所披露的行驶路径推定装置中，在车辆通过交叉路口时 而转弯的情况(车辆左右转弯的情况)下，考虑到由于其转弯而无法准确确定车辆的行进 路线，若在进入交叉路口后超过判断行进路线是否变更的预定距离时车辆进行转弯，则此 时不对行驶路径进行推定，若车辆没有转弯则判断为是直线前进，执行行驶路径的推定。通 过这样，即使在通过交叉路口时禁止行驶路径的推定，以使得不将车辆在分岔时而产生误 差的行驶路径用于车辆控制，但在通过交叉路口后，也可以高速恢复基于行驶路径的信息 的车辆控制。专利文献1 日本专利特开2006-3166号公报

发明内容
在以往的导航装置中，由于无法准确判断车辆等在分岔时的行进方向，因此会产 生车辆在分岔时导致的地图匹配的距离误差。特别是，即使车辆频繁地反复变更行车线，但 以往，由于无法对变更了行车线进行确定，即使蜿蜒行驶也会判断为直线行驶，因此在变更 行车线或蜿蜒行驶中在分岔的前后测定的车辆位置会产生误差。另外，在专利文献1中，虽然在车辆转弯时推定的不准确的行驶路径没有被用于 车辆控制，但每次在交叉路口分岔行驶时没有推定行驶路径，反而有可能累积行驶误差。并且，在地图匹配中，由于车辆的长度根据车型或用途而各种各样，根据用户的不 同而陀螺传感器的设置位置也不同，因此会产生因陀螺传感器的设置位置与车辆的前端位 置之间的距离量而引起的误差。本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，其目的在于得到一种导航装置，其可以对车辆等在分岔点的距离误差进行适当校正，进行高精度的地图匹配。本发明所涉及的导航装置，包括测位单元，装载在移动体上，对所述移动体的位 置进行测定；转弯角检测单元，对所述移动体的转弯角进行检测；以及行驶车道检测单元， 对所述移动体的行驶车道进行检测，其中，包括转弯判定单元，基于由地图数据及所述转 弯角检测单元检测的所述移动体的转弯角，对所述移动体在行驶路径的分岔点的转向开始 及转向结束进行判定；行驶车道信息获取单元，使用由所述行驶车道检测单元检测的所述 移动体的行驶车道及所述转弯判定单元的判定结果，从所述地图数据获取所述移动体的在 所述分岔点的分岔前后的行驶路径的车道宽度、以及分配给每个分岔前后的行驶路径的车 道数的车道号码；以及匹配校正单元，将由所述测位单元进行测位的所述移动体的位置在 地图数据中的行驶路径的道路链接上进行地图匹配，并且根据由所述行驶车道信息获取单 元获取的所述移动体在所述分岔点的分岔前后的行驶路径的车道宽度及车道号码、和由所 述转弯角检测单元检测的所述移动体的在所述分岔点的转弯角，算出被进行所述地图匹配 的所述道路链接上的所述移动体的位置、与从所述移动体在所述分岔点的实际位置向该道 路链接的垂线映像位置的距离差，进行校正以使所述移动体的位置成为所述垂线映像位 置。根据本发明，根据移动体在分岔点的分岔前后的行驶路径的车道宽度及车道号 码、和移动体在分岔点的转弯角，算出被进行地图匹配的道路链接上的移动体的位置、与从 移动体在分岔点的实际位置向该道路链接的垂线映像位置的距离差，进行校正以使移动体 的位置成为所述垂线映像位置。通过这样，具有的效果是可以考虑移动体在分岔点的转 弯，将通过GPS测位结果求出的移动体在分岔点的位置校正至准确的位置。特别是，由于判 定移动体的转向开始的定时和转向结束的定时并获取与分岔前后的车道相关的信息，使用 其来进行校正，因此可以对移动体在分岔点的距离误差进行适当校正，进行高精度的地图 匹配。


图1是表示本发明的实施方式1所涉及的导航装置的结构的框图。图2是表示对于图1中的导航装置对本车是左侧通行还是右侧通行进行初始设定 的处理的流程的流程图。图3是表示对于图1中的导航装置对陀螺传感器的配置距离进行初始设定的处理 的流程的流程图。图4是表示行驶中的本车和陀螺传感器配置距离的关系的图。图5是表示利用图1中的导航装置进行的本车的转弯判定处理的流程的流程图。图6是表示利用图1中的导航装置进行的转向开始处理的流程的流程图。图7是表示利用图1中的导航装置进行的转向结束处理的流程的流程图。图8是表示利用图1中的导航装置进行的分岔当前位置校正处理的流程的流程 图。图9是表示利用图1中的导航装置进行的当前位置校正处理的流程的流程图。图10是表示在左侧通行下车辆左转的情况的校正距离的计算式的导出原理的 图。
图11是表示在左侧通行下车辆右转的情况的校正距离的计算式的导出原理的 图。图12是表示在右侧通行下车辆左转的情况的校正距离的计算式的导出原理的 图。图13是表示在右侧通行下车辆右转的情况的校正距离的计算式的导出原理的 图。
具体实施例方式下面，为了更详细说明本发明，根据

为了实施本发明的方式。实施方式1.图1是表示本发明的实施方式1所涉及的导航装置的结构的框图，以将本发明适 用于车载导航装置的情况为例来表示。实施方式1所涉及的导航装置1装载在车辆等移动 体上，包括GPS接收机(测位单元)2、车速传感器3、陀螺传感器(转弯角检测单元)4、行 驶车道判断传感器(行驶车道检测单元)5、传感器接口部6、定位器7、地图数据库8、存储 器9、陀螺输入方法设定部(通行侧设定单元)10、陀螺传感器配置距离设定部(安装距离 设定单元)11及显示部12。GPS接收机2是使用接收来自GPS卫星的电波进行的电波导航法、接收时刻或本 车的位置信息的构成要素。车速传感器3利用车速脉冲来检测与本车的移动距离相关的信 息。陀螺传感器4是利用陀螺仪来测量行驶车辆的转弯角的传感器。行驶车道判断传感器5是判断车辆的行驶车道的构成要素，例如由根据车载 照相机拍摄的照相机视频来判定道路的白线并确定道路的车道的传感器、基于来自 DSRC (Dedicated Short Range Communication，专用短距离通信)的信息来判别行车线的 传感器等构成。传感器接口部6是GPS接收机2及各种传感器3 5与定位器7之间的接口，将 由GPS接收机2及各种传感器3 5得到的信息向定位器7传送。定位器7是使用传送至传感器接口部6的信息、算出作为本车的当前位置所推定 的位置和方位信息的构成要素，包括转弯判定部(转弯判定单元)7-1、转向开始标记7-2、 角度计数器7-3、移动距离计数器7-4、当前位置校正部(匹配校正单元)7-5及行驶车道判 断部(行驶车道信息获取单元)7-6。转弯判定部7-1基于从传感器接口部6获取的陀螺角排列θ (T-t) θ (T)的排 列间的角度变化，判定本车是否转向(是否转弯)。此外，T是在转弯判定部7-1起动后、从 传感器接口部6得到角度信息的周期次数，t是在实施方式1所涉及的导航装置1中预先 设定的用于对转弯进行判定的采样数。转向开始标记7-2在本车到达转向开始的分岔点的情况下设定为数字值1，在本 车转向结束时设定为数字值0。角度计数器7-3是从本车转向开始到转向结束将由陀螺传 感器4检测的陀螺角ΛΘ依次相加的计数器。移动距离计数器7-4是从本车转向开始到 转向结束将由车速传感器3检测的移动距离△ d依次相加的计数器。当前位置校正部7-5是使用在分岔当前位置校正处理所获取的校正信息及陀螺 传感器配置距离来对本车位置进行校正的构成要素，包括分岔当前位置校正部7-fe。分岔当前位置校正部7- 使用从存储器9的各储存部9-1 9-4读出的本车的分岔前车道号 码、分岔前的道路车道宽度、分岔后车道号码、分岔后的道路车道宽度，算出用于对在由导 航装置1识别的分岔点的道路链接上的本车位置中的距离误差进行校正的校正距离。此外，所谓由导航装置1识别的道路链接上的本车位置，是指考虑到由车速传感 器3检测的本车的行驶距离、将由GPS接收机2进行测位的本车位置与地图数据库8的地 图数据对照并在地图的道路(道路链接)上进行校正(地图匹配)的位置。行驶车道判断部7-6使用经由传感器接口部6获取的信息和地图数据库8的信 息，求出在本车的转向开始的地点和转向结束的地点得到的分岔前车道号码、分岔前的道 路车道宽度、分岔后车道号码及分岔后的道路车道宽度，分别存储至存储器9的储存部 9-1 9-4。地图数据库8是存储与地图上的建筑物或道路相关的地图数据的数据库，作为道 路地图信息，包括道路的车道宽度、车道数、分岔点信息。存储器9是装载在实施方式1所涉 及的导航装置1的存储器，具有存储本车的分岔前的车道号码B的储存部9-1、存储本车的 分岔前的道路的车道宽度K的储存部9-2、存储本车的分岔后的车道号码A的储存部9-3、 以及存储本车的分岔后的道路的车道宽度N的储存部9-4。陀螺输入方法设定部10是使左侧通行还是右侧通行的选择画面显示在显示部 12、提供使用户选择其中任意一个的GUI (Graphical User hterface)的构成要素，若选择 右侧通行，则向分岔当前位置校正部7-5a进行指示，使角度计数器7-3的值进行符号反转。陀螺传感器配置距离设定部11是提供用于经由显示部12输入陀螺传感器4的配 置距离的guI的构成要素，例如在显示部12的显示画面上显示“请输入距离”等消息，若用 户使用未图示的输入装置输入陀螺传感器4的配置距离，则将该配置距离通知给分岔当前 位置校正部7-fe。显示部12包含液晶显示器这样的显示装置而构成，显示导航画面等。接下来说明动作。(1)陀螺输入方法的设定图2是表示对于图1中的导航装置对本车是左侧通行还是右侧通行进行初始设定 的处理的流程的流程图。首先，若用户使用未图示的输入装置使陀螺输入方法设定部10起动，则陀螺输入 方法设定部10在显示部12的显示画面上显示左侧通行或者右侧通行的选择画面(步骤 STl)。之后，陀螺输入方法设定部10移至等待状态，在显示部12上持续显示上述选择画面， 直到用户回答是左侧通行还是右侧通行的询问，即直到使用输入装置输入左侧通行及右侧 通行中的任一项(步骤ST2)。若用户使用输入装置回答了是左侧通行还是右侧通行的询问，则陀螺输入方法设 定部10判定是否选择了左侧通行(步骤ST!3)。此处，在选择了左侧通行的情况下，陀螺输 入方法设定部10结束处理。此外，在导航装置1中，假设默认设定为左侧通行。另一方面， 在选择了右侧通行的情况下，陀螺输入方法设定部10向分岔当前位置校正部7- 进行指 示，使角度计数器7-3的值进行符号反转(步骤ST4)。之后，结束处理。(2)陀螺传感器配置距离的设定图3是表示对于图1中的导航装置对陀螺传感器的配置距离进行初始设定的处理 的流程的流程图。
若用户使用未图示的输入装置使陀螺传感器配置距离设定部11起动，则陀螺传 感器配置距离设定部11在显示部12的显示画面上显示陀螺传感器4的配置距离的设定画 面(步骤STla)。例如，在显示部12上显示包含“请输入距离”这样的消息的设定画面。之后，陀螺传感器配置距离设定部11移至等待状态，在显示部12上持续显示上述 设定画面，直到用户对陀螺传感器4的配置距离进行设定输入，即直到使用输入装置输入 陀螺传感器4的配置距离(步骤ST2a)。若用户使用输入装置输入陀螺传感器4的配置距 离，则陀螺传感器配置距离设定部11将输入的陀螺传感器4的配置距离设定在分岔当前位 置校正部7_5a (步骤ST3a)。图4是表示行驶中的本车与陀螺传感器配置距离的关系的图，图4 (a)表示车辆尺 寸与陀螺传感器配置距离的关系，图4(b)表示车辆左转的情况，图4(c)表示车辆右转的情 况。此外，在图4中标注黑星记号的位置是陀螺传感器4的设置位置，标注白星记号的位置 是车辆的前端位置。上述的陀螺传感器配置距离是标注该黑星记号的位置与标注白星记号 的位置的间隔D1、D2。如图4(a)所示，用户拥有的车辆的尺寸各种各样，有车长较短的车，也有车长较 长的车，另外即使是同一尺寸的车辆，根据用户的不同而陀螺传感器4的安装位置有的情 况下也不同。例如，车长较长的车辆13a的陀螺传感器配置距离D1，长于车长较短的车辆 13b的陀螺传感器配置距离D2。会因该陀螺传感器配置距离量而产生行驶距离的误差。因 此，如图4(b)及图4(c)所示，在当前位置校正部7-5根据校正信息来校正本车位置时，需 要加上陀螺传感器4的设置位置与车辆的前端位置之间的距离量(陀螺传感器配置距离)。(3)本车的转弯判定使用图2至图4说明了在行驶前进行的预处理，但以后说明本车的行驶中的处理。图5是表示利用图1中的导航装置进行的本车的转弯判定处理的流程的流程图。 首先，定位器7内的转弯判定部7-1利用计时器起动，周期性要求传感器接口部6，经由传感 器接口部6获取由陀螺传感器4检测的角度信息。转弯判定部7-1将作为角度信息获取的 陀螺传感器角 代入角度计数器7-3的陀螺角排列θ (T)(步骤STlb)。此外，T是在转弯 判定部7-1起动后、从传感器接口部6得到角度信息的周期次数。接下来，转弯判定部7-1监视转向开始标记7-2的值，判定是否设定为表示本车的 转向开始的数字值1 (步骤ST2b)。此处，若转向开始标记7-2的值不是1，判定为本车没有 开始转向，则转弯判定部7-1根据角度计数器7-3的从陀螺角排列Θ (T-t)到Θ (T)的排 列间的角度变化，判定本车是否转向(步骤ST!3b)。此外，t是在实施方式1所涉及的导航 装置1中预先设定的用于对转弯进行判定的采样数。若判定为本车没有转向，则转弯判定部7-1再次返回步骤SBb的处理，反复基于 从陀螺角排列Θ (T-t)到Θ (T)的排列间的角度变化进行判定。另外，若判定为本车进行 了转向，则转弯判定部7-1从地图数据库8读出道路的分岔信息，判定本车的当前位置是否 在分岔点附近(步骤ST4b)。此处，若判定为本车位置不在分岔点，则转弯判定部7-1结束 转弯判定。在步骤ST4b中，若判定为本车位置在分岔点，则转弯判定部7-1对转向开始标记 7-2设定数字值1 (步骤SI^b)，将角度计数器7-3的值初始化为0 (步骤ST6b)，将移动距 离计数器7-4的值也初始化为0(步骤ST7b)，之后使用图6开始进行后述的转向开始处理
7(步骤 ST8b)。另一方面，在步骤ST2b中，若转向开始标记7-2的值是1，则转弯判定部7_1基于 角度计数器7-3的从陀螺角排列θ (T-t)到θ (T)的排列间的角度变化，判定本车转向是 否结束(步骤ST9b)。此处，若判定为转向没有结束，则转弯判定部7-1将此时经由传感器 接口部6获取的由陀螺传感器4检测的陀螺角Δ Θ与角度计数器7-3的陀螺角排列θ相 加(步骤STlOb)。并且，转弯判定部7-1将此时经由传感器接口部6获取的由车速传感器 3检测的本车的移动距离Ad与移动距离计数器7-4相加(步骤STllb)。之后，转弯判定 部7-1返回步骤ST9b的处理。另外，在步骤ST9b中若判定为转向结束，则转弯判定部7-1将转向开始标记7-2 的值初始化为0(步骤ST12b)，使用图7开始进行后述的转向结束处理(步骤ST13b)。若 该转向结束处理完成，则转弯判定部7-1起动分岔当前位置校正部7-5a，使用图8开始进行 后述的分岔当前位置校正处理(步骤ST14b)。若该处理完成，则结束转弯判定处理。(3-1)转向开始处理图6是表示利用图1中的导航装置进行的转向开始处理的流程的流程图。若开始 进行转向开始处理(起动转向开始处理用程序)，则转弯判定部7-1对于行驶车道判断部 7-6发出指示，以获取与本车的行驶车道相关的信息。行驶车道判断部7-6根据来自转弯判定部7-1的指示，使用经由传感器接口部6 及转弯判定部7-1获取的传感器信息(对由行驶车道判断传感器5检测的本车的行驶车道 进行确定的信息)和地图数据库8的信息(分岔点信息)，作为本车的当前位置中的与行驶 车道相关的信息，对本车在当前位置行驶的道路的车道号码进行确定，作为分岔前车道号 码B，存储在存储器9的储存部9-1 (步骤STlc)。接下来，行驶车道判断部7-6基于从地图数据库8读出的分岔点信息，对本车的当 前位置的分岔前的道路的车道宽度K进行确定，存储在存储器9的储存部9-2 (步骤ST2c)， 结束转向开始处理。(3-2)转向结束处理图7是表示利用图1中的导航装置进行的转向结束处理的流程的流程图。若开始 进行转向结束处理(起动转向结束处理用程序)，则转弯判定部7-1对于行驶车道判断部 7-6发出指示，以获取与本车的行驶车道相关的信息。行驶车道判断部7-6根据来自转弯判定部7-1的指示，使用经由传感器接口部6 及转弯判定部7-1获取的传感器信息(对由行驶车道判断传感器5检测的本车的行驶车道 进行确定的信息)和地图数据库8的信息(分岔点信息)，作为本车的当前位置中的与行驶 车道相关的信息，对本车在当前位置行驶的道路的车道号码进行确定，作为分岔后车道号 码A，存储在存储器9的储存部9-3 (步骤STld)。接下来，行驶车道判断部7-6基于从地图数据库8读出的分岔点信息，对本车的当 前位置的分岔后的道路的车道宽度N进行确定，存储在存储器9的储存部9-4 (步骤ST2d)， 结束转向结束处理。(3-3)分岔当前位置校正处理图8是表示利用图1中的导航装置进行的分岔当前位置校正处理的流程的流程 图。若开始进行分岔当前位置校正处理(起动分岔当前位置校正用程序)，则转弯判定部7-1对于分岔当前位置校正部7- 发出指示，以对分岔前后的车道号码B、A进行比较判定。分岔当前位置校正部7- 根据来自转弯判定部7-1的指示，从存储器9的储存部 9-1,9-3读出分岔前车道号码B及分岔后车道号码A，判定分岔后车道号码A是否大于分岔 前车道号码B (本车转向后的车道号码是否大于转向前)(步骤STle)。此外，设在左侧通行 中，行驶方向的最右侧(内侧)是第一车道，从其左邻依次为第二车道、第三车道、· · ·； 在右侧通行中，行驶方向的最左侧(内侧)是第一车道，从其右邻依次为第二车道、第三车 道、· · · O在步骤STle中，在分岔后车道号码A大于分岔前车道号码B的情况下，分岔当前 位置校正部7- 判断为本车转向前在内侧(第一车道)行驶、转向后在外侧(第二车道) 行驶的情况，作为算出对本车位置进行校正的校正距离的校正距离计算式，选择校正距离 =-(A-B) (N/tan β ) + (N/2) tan ( β /2) = (B-A) (N/tan Θ) + (N/2) tan (Θ/2)(步骤 ST2e)。之后，分岔当前位置校正部7- 使用从存储器9的储存部9-4读出的分岔后的道 路的车道宽度N、分岔前车道号码B、分岔后车道号码A、以及经由传感器接口部6及转弯判 定部7-1获取的陀螺角Θ，根据上述选择的计算式，算出校正距离。另一方面，在步骤STle中，若判定为分岔后车道号码A不大于分岔前车道号码B， 则分岔当前位置校正部7- 判定分岔后车道号码A是否小于分岔前车道号码B (本车转向 后的车道号码是否小于转向前)(步骤ST3e)。此处，在分岔后车道号码A小于分岔前车道号码B的情况下，分岔当前位置校正 部7- 判断为本车转向前在外侧(第二车道)行驶、转向后在内侧(第一车道)行驶的 情况，作为算出对本车位置进行校正的校正距离的校正距离计算式，选择校正距离=(B-A) (K/sin β ) + (N/2) tan ( β /2) = (B-A) (K/sin Θ) + (N/2) tan (Θ/2)(步骤 ST4e)。之后，分岔当前位置校正部7- 使用从存储器9的储存部9-2读出的分岔前的道 路的车道宽度K、分岔后的道路的车道宽度N、分岔前车道号码B、分岔后车道号码A、以及经 由传感器接口部6及转弯判定部7-1获取的陀螺角θ，根据上述选择的计算式，算出校正距
1 O在步骤SBe中，若判定为分岔后车道号码A不小于分岔前车道号码B，则分岔当 前位置校正部7- 判断为分岔前车道号码B既不大于也不小于分岔后车道号码A、即分 岔前车道号码B与分岔后车道号码A相等的情况，或判断为无法对车道号码进行确定的情 况，作为算出对本车位置进行校正的校正距离的校正距离计算式，选择校正距离=(N/2) tan (β /2) = (N/2) tan (Θ/2)(步骤 ST5e)。之后，分岔当前位置校正部7- 使用从存储器9的储存部9-4读出的分岔后的道 路的车道宽度N、以及经由传感器接口部6及转弯判定部7-1获取的陀螺角θ，根据上述选 择的计算式，算出校正距离。分岔当前位置校正部7- 若使用在步骤ST&、步骤S1Me及步骤SI^e中任一项所 选择的计算式来算出校正距离，则将算出的校正距离作为校正信息，提交给当前位置校正 部 7-5 (步骤 ST6e)。(4)当前位置的校正处理图9是表示利用图1中的导航装置进行的当前位置校正处理的流程的流程图。首 先，当前位置校正部7-5经由传感器接口部6及转弯判定部7-1，获取由GPS接收机2进行测位的本车位置、由车速传感器3检测的本车的行驶距离以及地图数据库8的地图数据，考 虑到由车速传感器3检测的本车的行驶距离，将由GPS接收机2进行测位的本车位置与地 图数据库8的地图数据对照，求出在地图的道路链接上进行地图匹配的位置。接下来，当前位置校正部7-5若从分岔当前位置校正部7- 获取校正信息(校正 距离)，则对如上所述那样进行地图匹配的本车位置，加上从分岔当前位置校正部7- 获 取的校正距离来校正本车位置(步骤STlf)。接下来，当前位置校正部7-5对在步骤STlf算出的本车位置，加上在分岔当前位 置校正部7- 通过预处理预先设定的陀螺传感器配置距离的值，对本车位置进行校正(步 骤ST2f)。之后，当前位置校正部7-5在显示部12的显示画面上显示校正后的本车位置(步 骤 ST3f)。(5)校正距离计算式的导出如上所述，在分岔当前位置校正部7- ，预先设定有与车辆的在分岔前后的状况 相应的校正距离的计算式。考虑到下述这样的状况导出这些计算式。(5-1)在左侧通行下车辆左转的情况图10是表示在左侧通行下车辆左转的情况的校正距离的计算式的导出原理 的图。如图10所示，在左侧通行的情况下，车道号码从右起依次成为第一车道、第二车 道、· · ·。此处，白点记号是实际的本车位置(在图10中假定车辆沿着点划线所示的道 路的中心线行驶的情况)，黑星记号是由导航装置1识别的分岔点的道路链接上的本车位 置，黑点记号是考虑了本车在分岔点的距离误差的校正位置。此外，黑星记号所示的位置是考虑到由车速传感器3检测的本车的行驶距离，将 由GPS接收机2进行测位的本车位置与地图数据库8的地图数据对照、在地图的道路(道 路链接)上进行校正(地图匹配)的位置，将通过该黑星记号所示的位置的道路链接称为 匹配链接。另外，在对分岔点的车辆位置进行地图匹配的情况下，在分岔前的道路链接具有 连接点、由车辆的转弯角规定的圆弧(设车辆宽度为r)与分岔后的道路链接相接的位置， 求出作为在图10中黑星记号所示的由导航装置1识别的本车位置。在本发明中，对白点记号所示的实际的本车位置的在匹配链接上的误差进行校 正。即，对黑点记号所示的本车位置与上述的黑星记号所示的位置的距离误差(地图匹配 中的本车位置的在分岔点的距离误差)进行校正，使得从白点记号所示的实际的本车位置 向匹配链接的相当于垂线映像的黑点记号所示的本车位置显示在显示部12的画面上。左转的情况下，在角度计数器7-3对陀螺角Θ进行计数。在行车线(车道数)为 2条行车线并左转的情况下，考虑的实际的本车位置如图10中4个白点记号所示有4个模 式，而黑点记号所示的校正位置分为下述的3个模式。(a)及(a')的情况是转向前和转向后在同一车道行驶的情况。(a)是转向前在第一车道、转向后也在 第一车道行驶的情况，(a')是转向前在第二车道、转向后也在第二车道行驶的情况。(b)的情况是转向前在内侧(第一车道)行驶、转向后在外侧(第二车道)行驶的情况。(C)的情况
是转向前在外侧(第二车道)行驶、转向后在内侧(第一车道)行驶的情况。此 外，无法对行车线进行判定的情况都视为(a)或者(a')。在3条行车线以上的情况下，校正距离在(a)或者(a')的情况下不用变更，在 (b)的情况下M为(A-B)倍来进行计算，在(c)的情况下V为(B-A)倍来进行计算。在校正 距离的计算中，使用分岔前的道路的车道号码B、分岔后的道路的车道号码A、分岔前的道 路的车道宽度K、分岔后的道路的车道宽度N(从分岔后的道路的中心线起的距离宽度L的 2倍成为N)、从分岔后的道路的中心线起的距离宽度L及角度计数器7-3的值β。校正距离的计算(a)及(a')的情况需要使匹配链接上的本车位置(黑星记号)向行驶方向(正方向)前进校正距离 (Z+X)，校正至校正位置(黑点记号)。其中，若设车辆宽度为r，则X可由X = rtan( /2) 求出。此处，由于Z = Y-X,因此(Z+X) = (Y-X+X)，校正距离成为Y。另外，若考虑到N = 2L，则成为下式。Y = Ltan (Θ/2) = Ltan ( β /2) = (N/2) tan ( β /2)由于这样校正距离成为正的值，因此向左转并前进的方向进行校正。此外，由于在3条行车线以上的情况下也可以使用同一校正距离的计算式，因此 (a)及(a')的情况下的校正距离由下述的关系表示。校正距离=(N/幻tan (β/2)。(b)的情况需要使匹配链接上的本车位置(黑星记号)向与行驶方向相反方向(负方向)落 后校正距离-(X+M-X-Z-X)，校正至校正位置(黑点记号)。此处，校正距离Y = X+Z，若考虑 到 Y = Ltan (Θ/2) = Ltan ( β /2) = (N/2) tan ( β /2)，则-Μ+Χ+Ζ = -M+Y。所以，-M+Y= -M+Ltan ( β /2)，由于 M = N/tan Θ = N/tan β，因此 Y = -(N/ tan β )+Ltan( β /2)。通过将N = 2L的关系代入该式，校正距离由下述的关系表示。校正距离Y = - (N/tan β ) + (N/2) tan ( β /2)由于在2条行车线的情况下，(A-B)成为(2-1)为1倍，在3条行车线以上的情况 下，M为(A-B)倍，因此(b)的情况下的校正距离的计算式由下述的关系表示。校正距离=(B-A)(N/tan β ) + (N/2) tan ( β /2)(c)的情况需要使匹配链接上的本车位置(黑星记号)向行驶方向(正方向)前进校正距离 (V-X+X+Z+X)，校正至校正位置(黑点记号)。此处，Z = Y-X, (V+Z+X) = V+(Y-X)+X。另外，校正距离Y = V+Y, Y = Ltan(Θ/2) = Ltan(β/2)，由于 N = 2L、V = K/ sin = K/sin0，因此校正距离Y由下式表示。Y = V+Y = (K/sin β ) + (N/2) tan ( β /2)由于在2条行车线的情况下，(B-A)成为(2-1)为1倍，在3条行车线以上的情况 下，V为(B-A)倍，因此(c)的情况下的校正距离的计算式由下述的关系表示。校正距离=(B-A)(K/sin β ) + (N/2) tan ( β /2)(5-2)在左侧通行下车辆右转的情况
图11是表示在左侧通行下车辆右转的情况的校正距离的计算式的导出原理 的图。如图11所示，在左侧通行的情况下，车道号码从右起依次成为第一车道、第二车 道、· · ·。此处，白点记号是实际的本车位置，黑星记号是由导航装置1识别的匹配链接 上的本车位置，黑点记号是考虑到本车的在分岔点的距离误差的校正位置。右转的情况下，在角度计数器7-3对陀螺角-Θ进行计数。在行车线(车道数) 为2条行车线并右转的情况下，考虑的实际的本车位置如图11中4个白点记号所示有4个 模式，而黑点记号所示的校正位置分为下述的3个模式。(a)及(a')的情况是转向前和转向后在同一车道行驶的情况。(a)是转向前在第一车道、转向后也在 第一车道行驶的情况，(a')是转向前在第二车道、转向后也在第二车道行驶的情况。(b)的情况是转向前在内侧(第一车道)行驶、转向后在外侧(第二车道)行驶的情况。(C)的情况是转向前在外侧(第二车道)行驶、转向后在内侧(第一车道)行驶的情况。此 外，无法对行车线进行判定的情况都视为(a)或者(a')。在3条行车线以上的情况下，校正距离在(a)或者(a')的情况下不用变更，在 (b)的情况下M为(A-B)倍来进行计算，在(c)的情况下V为(B-A)倍来进行计算。在校正 距离的计算中，使用分岔前的道路的车道号码B、分岔后的道路的车道号码A、分岔前的道 路的车道宽度K、分岔后的道路的车道宽度N(从分岔后的道路的中心线起的距离宽度L的 2倍成为N)、从分岔后的道路的中心线起的距离宽度L及角度计数器7-3的值β。校正距离的计算(a) R (a')的情况需要使匹配链接上的本车位置(黑星记号)向行驶方向(正方向)前进校正距 离-(Z+X)，校正至校正位置(黑点记号)。此处，由于Z = Y-X,因此-(z+x) = -(Y-X+X)， 校正距离成为-Y。另外，若考虑到N= 2L，则成为下式。-Y = Ltan (- Θ /2) = Ltan ( β /2) = (N/2) tan ( β /2)由于这样校正距离成为负的值，因此向右转并落后的方向进行校正。此外，由于在 3条行车线以上的情况下也可以使用同一校正距离的计算式，因此(a)及(a')的情况下 的校正距离由下述的关系表示。校正距离=(N/幻tan (β/2)。(b)的情况需要使匹配链接上的本车位置(黑星记号)向行驶方向(正方向)前进校正距 离(M-Z-X)，校正至校正位置(黑点记号)。此处，Z = Y-X，若考虑到-Y = Ltan (-Θ/2)= Ltan ( β /2)，则 M-Z-X = M-Y。所以，M-Y= M+Ltan(3/2)，由于 M = -N/tan(_ ) =-N/tan β，因此 Y = -(N/ tan β )+Ltan(β /2)。通过将N = 2L的关系代入该式，校正距离由下述的关系表示。校正距离Y = - (N/tan β ) + (N/2) tan ( β /2)由于在2条行车线的情况下，(A-B)成为(2-1)为1倍，在3条行车线以上的情况
12下，M为(A-B)倍，因此(b)的情况下的校正距离的计算式由下述的关系表示。校正距离=(B-A)(N/tan β ) + (N/2) tan ( β /2)(c)的情况需要使匹配链接上的本车位置(黑星记号)向行驶方向(正方向)前进校正距 离-(Χ+ν+Ζ)，校正至校正位置(黑点记号)。此处，Z = Y-X, -(x+v+z) = -(X+V+Y-X)。另 外，校正距离 Y = -V-Y, -Y = Ltan (Θ/2) = Ltan ( β/2) = (N/2) tan ( β /2)，由于-V = K/ sin (-θ) = K/sinP，因此校正距离Y由下式表示。Y = -V-Y= (K/sin^ ) + (N/2)tan(^ /2)由于在2条行车线的情况下，(B-A)成为(2-1)为1倍，在3条行车线以上的情况 下，V为(B-A)倍，因此(c)的情况下的校正距离的计算式由下述的关系表示。校正距离=(B-A)(K/sin β ) + (N/2) tan ( β /2)(5-3)在右侧通行下车辆左转的情况图12是表示在右侧通行下车辆左转的情况的校正距离的计算式的导出原理 的图。如图12所示，在右侧通行的情况下，车道号码从左起依次成为第一车道、第二车 道、· · ·。此处，白点记号是实际的本车位置，黑星记号是由导航装置1识别的匹配链接 上的本车位置，黑点记号是考虑到本车的在分岔点的距离误差的校正位置。左转的情况下，在角度计数器7-3对陀螺角-Θ进行计数。在行车线(车道数) 为2条行车线并左转的情况下，考虑的实际的本车位置如图12中4个白点记号所示有4个 模式，而黑点记号所示的校正位置分为下述的3个模式。(a)及(a')的情况是转向前和转向后在同一车道行驶的情况。(a)是转向前在第一车道、转向后也在 第一车道行驶的情况，(a')是转向前在第二车道、转向后也在第二车道行驶的情况。(b)的情况是转向前在内侧(第一车道)行驶、转向后在外侧(第二车道)行驶的情况。(c)的情况是转向前在外侧(第二车道)行驶、转向后在内侧(第一车道)行驶的情况。此 外，无法对行车线进行判定的情况都视为(a)或者(a')。在3条行车线以上的情况下，校正距离在(a)或者(a')的情况下不用变更，在 (b)的情况下M为(A-B)倍来进行计算，在(c)的情况下V为(B-A)倍来进行计算。在校正 距离的计算中，使用分岔前的道路的车道号码B、分岔后的道路的车道号码A、分岔前的道 路的车道宽度K、分岔后的道路的车道宽度N(从分岔后的道路的中心线起的距离宽度L的 2倍成为N)、从分岔后的道路的中心线起的距离宽度L及角度计数器7-3的值β。校正距离的计算(a) R (a')的情况需要使匹配链接上的本车位置(黑星记号)向行驶方向(正方向)前进校正距 离-(Z+X)，校正至校正位置(黑点记号)。此处，由于Z = Y-X,因此-(z+x) = (Y-X+X)，校 正距离成为-Y。另外，若考虑到N = 2L，则成为下式。-Y = Ltan (- Θ /2) = Ltan ( β /2) = (N/2) tan ( β /2)由于这样校正距离成为负的值，因此向左转并与行驶方向相反而落后那样来进行校正。此外，由于在3条行车线以上的情况下也可以使用同一校正距离的计算式，因此(a) 及(a')的情况下的校正距离由下述的关系表示。
校正距离=(N/2) tan ( β /2)。(b)的情况需要使匹配链接上的本车位置(黑星记号)向行驶方向(正方向)前进校正 距离(M-X-Z)，校正至校正位置(黑点记号)。此处，校正距离Y = X+Z，若考虑到-Y = Ltan (-Θ/2) =Ltan (β/2) = (N/2) tan ( β/2)，则 M-Z-X = M-(X+Z) = M_Y。所以，M-Y= M+Ltan(3/2)，由于 M = -N/tan(_ ) =-N/tan β，因此 Y = -(N/ tan β )+Ltan(β /2)。通过将N = 2L的关系代入该式，校正距离由下述的关系表示。校正距离Y = - (N/tan β ) + (N/2) tan ( β /2)由于在2条行车线的情况下，(A-B)成为(2-1)为1倍，在3条行车线以上的情况 下，M为(A-B)倍，因此(b)的情况下的校正距离的计算式由下述的关系表示。校正距离=(B-A)(N/tan β ) + (N/2) tan ( β /2)(c)的情况需要使匹配链接上的本车位置(黑星记号)向与行驶方向相反方向(负方 向)落后校正距离-(χ+v+z)，校正至校正位置(黑点记号)。此处，Z = Y-X, "(X+V+Z) =-(Χ+ν+Υ-Χ) O 另外，校正距离 Y =-ν-Υ，-Y = Ltan(- /2) = Ltan( β/2)，由于 N = 2L、-V = K/sin(-@) = K/sinP，因此校正距离Y由下式表示。Y = -V-Y = (K/sin β ) + (N/2) tan ( β /2)由于在2条行车线的情况下，(B-A)成为(2-1)为1倍，在3条行车线以上的情况 下，V为(B-A)倍，因此(c)的情况下的校正距离的计算式由下述的关系表示。校正距离=(B-A)(K/sin β ) + (N/2) tan ( β /2)(5-4)在左侧通行下车辆右转的情况图13是表示在右侧通行下车辆右转的情况的校正距离的计算式的导出原理 的图。如图13所示，在右侧通行的情况下，车道号码从左起依次成为第一车道、第二车 道、· · ·。此处，白点记号是实际的本车位置，黑星记号是由导航装置1识别的匹配链接 上的本车位置，黑点记号是考虑到本车的在分岔点的距离误差的校正位置。右转的情况下，在角度计数器7-3对陀螺角Θ进行计数。在行车线(车道数)为 2条行车线并右转的情况下，考虑的实际的本车位置如图13中4个白点记号所示有4个模 式，而黑点记号所示的校正位置分为下述的3个模式。(a)及(a')的情况是转向前和转向后在同一车道行驶的情况。(a)是转向前在第一车道、转向后也在 第一车道行驶的情况，(a')是转向前在第二车道、转向后也在第二车道行驶的情况。(b)的情况是转向前在内侧(第一车道)行驶、转向后在外侧(第二车道)行驶的情况。(c)的情况是转向前在外侧(第二车道)行驶、转向后在内侧(第一车道)行驶的情况。此 外，无法对行车线进行判定的情况都视为(a)或者(a')。
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在3条行车线以上的情况下，校正距离在(a)或者(a')的情况下不用变更，在 (b)的情况下M为(A-B)倍来进行计算，在(c)的情况下V为(B-A)倍来进行计算。在校正 距离的计算中，使用分岔前的道路的车道号码B、分岔后的道路的车道号码A、分岔前的道 路的车道宽度K、分岔后的道路的车道宽度N(从分岔后的道路的中心线起的距离宽度L的 2倍成为N)、从分岔后的道路的中心线起的距离宽度L及角度计数器7-3的值β。校正距离的计算(a)及(a')的情况需要使匹配链接上的本车位置(黑星记号)向行驶方向(正方向)前进校正距离 (Z+X)，校正至校正位置(黑点记号)。此处，由于Z = Y-X,因此(Z+X) = (Y-X+X)，校正距离成为Y。另外，若考虑到N = 2L，则成为下式。Y = Ltan (Θ/2) = Ltan ( β /2) = (N/2) tan ( β /2)由于这样校正距离成为正的值，因此向右转并前进的方向进行校正。此外，由于在 3条行车线以上的情况下也可以使用同一校正距离的计算式，因此(a)及(a')的情况下 的校正距离由下述的关系表示。校正距离=(N/幻tan (β/2)。(b)的情况需要使匹配链接上的本车位置(黑星记号)向与行驶方向相反方向(负方向)落 后校正距离-(X+M-X-Z-X)，校正至校正位置(黑点记号)。此处，Y= X+Z，若考虑到 Y = Ltan(-θ/2) = Ltan(β/2)，贝丨J -Μ+Χ+Ζ =-Μ+Υ。所以，-Μ+Υ = -M+Ltan ( β /2)，由于 M = N/tan Θ = N/tan β，因此 Y = - (N/ tan β )+Ltan (β/2) 0通过将N = 2L的关系代入该式，校正距离由下述的关系表示。校正距离Y = - (N/tan β ) + (N/2) tan ( β /2)由于在2条行车线的情况下，(A-B)成为(2-1)为1倍，在3条行车线以上的情况 下，M为(A-B)倍，因此(b)的情况下的校正距离的计算式由下述的关系表示。校正距离=(B-A)(N/tan β ) + (N/2) tan ( β /2)(c)的情况需要使匹配链接上的本车位置(黑星记号)向行驶方向(正方向)前进校正距离 (V-X+X+Z+X)，校正至校正位置(黑点记号)。此处，Z = Y-X, (V+Z+X) = V+(Y-X)+X。另外，校正距离γ = V+γ，γ = Ltan (θ/2) =Ltan (β/2) = (N/2) tan ( β/2)，由 于V = K/sin = K/sin0，因此校正距离Y由下式表示。Y = V+Y = (K/sin β ) + (N/2) tan ( β /2)由于在2条行车线的情况下，(B-A)成为(2-1)为1倍，在3条行车线以上的情况 下，V为(B-A)倍，因此(c)的情况下的校正距离的计算式由下述的关系表示。校正距离=(B-A)(K/sin β ) + (N/2) tan ( β /2)如上所述，根据本实施方式1，根据本车在分岔点的分岔前后的行驶路径的车道宽 度K、N及车道号码B、Α、本车在分岔点的转弯角Θ，算出被进行地图匹配的道路链接上的 本车位置、与从本车在分岔点的实际位置向该道路链接的垂线映像位置的距离差，进行校 正以使本车位置成为上述垂线映像位置。通过这样，可以考虑本车在分岔点的转弯，将通过GPS测位结果求出的分岔点的本车位置校正至准确的位置。特别是，由于判定车辆的转向开 始的定时和转向结束的定时并获取与分岔前后的车道相关的信息，使用其来进行校正，因 此可以对车辆等在分岔点的距离误差进行适当校正，进行高精度的地图匹配。此外，在上述实施方式1中，示出了将本发明适用于装载在汽车上的车载导航装 置的情况，但只要是与移动体一起使用的导航装置都可以适用。例如，也可以是能够装载陀 螺传感器的自动两轮车或自行车等。工业上的实用性本发明所涉及的导航装置，由于可以考虑移动体在分岔点的转弯，将通过GPS测 位结果求出的分岔点的移动体位置校正至准确的位置，因此适用于具有对地图匹配的距离 误差进行校正的功能的导航装置等。
权利要求
1.一种导航装置，装载在移动体上，包括测位单元，对所述移动体的位置进行测定； 转弯角检测单元，对所述移动体的转弯角进行检测；以及行驶车道检测单元，对所述移动体 的行驶车道进行检测，其特征在于，包括转弯判定单元，在由地图数据确定的行驶路径的分岔点，基于由所述转弯角检测单元 检测的所述移动体的转弯角，对所述移动体在所述分岔点的转向开始及转向结束进行判 定；行驶车道信息获取单元，使用由所述行驶车道检测单元检测的所述移动体的行驶车道 及所述转弯判定单元的判定结果，从地图数据获取所述移动体的在所述分岔点的分岔前后 的行驶路径的车道宽度、以及分配给每个分岔前后的行驶路径的车道数的车道号码；以及匹配校正单元，将由所述测位单元进行测位的所述移动体的位置在地图数据中的行驶 路径的道路链接上进行地图匹配，并且根据由所述行驶车道信息获取单元获取的所述移动 体在所述分岔点的分岔前后的行驶路径的车道宽度及车道号码、和由所述转弯角检测单元 检测的所述移动体的在所述分岔点的转弯角，算出被进行所述地图匹配的所述道路链接上 的所述移动体的位置、与从所述移动体在所述分岔点的实际位置向该道路链接的垂线映像 位置的距离差，进行校正以使所述移动体的位置成为所述垂线映像位置。
2.如权利要求1所述的导航装置，其特征在于，匹配校正单元算出被进行地图匹配的分岔点的道路链接上的移动体的位置、与从所述 移动体的在所述分岔点的实际位置向该道路链接的垂线映像位置的距离差，在分岔前后所述移动体在同一车道号码的车道行驶的情况下，设分岔后的行驶路径的 车道宽度为N，所述移动体的在所述分岔点的转弯角为Θ，使用计算式(N/2)tan( /2)算 出所述距离差；在分岔后所述移动体行驶的车道的车道号码大于分岔前的车道号码的情况下，设分岔 前的车道号码为B，分岔后的车道号码为A，使用计算式(B-A) (N/tan ) + (N/2)tan( /2) 算出距离差；在分岔后所述移动体行驶的车道的车道号码小于分岔前的车道号码的情况下，设分岔 前的行驶路径的车道宽度为K，使用计算式(B-A) (K/sin ) + (N/2)tan( /2)算出所述距差ο
3.如权利要求1所述的导航装置，其特征在于，包括安装距离设定单元，对从移动体的前端位置到转弯角检测单元对所述移动体的安 装位置的距离进行设定，匹配校正单元对于从所述移动体的在分岔点的实际位置向道路链接的垂线映像位置， 加上由所述安装距离设定单元设定的到所述安装位置的距离，算出所述移动体的校正位置。
4.如权利要求1所述的导航装置，其特征在于，包括通行侧设定单元，对移动体行驶的道路是右侧通行还是左侧通行进行设定，转弯判定单元使得由转弯角检测单元检测的所述移动体的转弯角在右侧通行与左侧 通行下的符号进行反转，判定所述移动体的在分岔点的转向开始及转向结束，匹配校正单元使得由所述转弯角检测单元检测的所述移动体的转弯角在右侧通行与 左侧通行下的符号进行反转，校正所述移动体的位置。
全文摘要
根据本车在分岔点的分岔前后的行驶路径的车道宽度K、N及车道号码B、A、本车在分岔点的转弯角Θ，算出被进行地图匹配的道路链接上的本车位置、与从本车在分岔点的实际位置向该道路链接的垂线映像位置的距离差，进行校正以使本车位置成为上述垂线映像位置。
文档编号G08G1/0969GK102150015SQ20098013615
公开日2011年8月10日 申请日期2009年9月16日 优先权日2008年10月17日
发明者三次达也, 竹内千香子 申请人:三菱电机株式会社