JP3571305B2

JP3571305B2 - カルマンフィルタの誤差推定値を加味した２ｄｒｍｓを出力するｇｐｓレシーバ

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Publication number: JP3571305B2
Application number: JP2001086342A
Authority: JP
Inventors: 睦美伊東; 賢一庄司
Original assignee: Clarion Co Ltd
Current assignee: Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2021-03-23
Also published as: JP2001337150A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＧＰＳ測位解に対する精度評価値としての２ＤＲＭＳを出力するＧＰＳレシーバ、及びこのＧＰＳレシーバを備えるカーナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カーナビゲーション装置を始めとするＧＰＳを測位の手段として使用するナビゲーションシステムでは、ＧＰＳレシーバにおける測位解（幾何学的な演算によって算出されたＧＰＳレシーバ自身の位置）の演算過程でカルマンフィルタを用い、或いはアプリケーションプログラムが、ＧＰＳ測位解に対する精度評価値を利用してＧＰＳ測位解を用いることで、ナビゲーションシステムとしての精度を高めることが図られている。
【０００３】
ＧＰＳレシーバに於いてＧＰＳ航法フィルタとして使用されるカルマンフィルタは、ＧＰＳの測位結果を１つの動的なシステムとみなし、以前の測位解演算から次の測位解演算へ、システムの状態推定及び誤差共分散行列等の情報を伝達すること、その情報によりシステムの状態を暫定的に推定すること及び測位解と推定値の差を用いて推定値を更新すること、を繰り返し、推定値を定常状態に収束させる。また、ＧＰＳレシーバは、ＧＰＳ測位解の精度を評価するための情報として、ＧＰＳ測位結果に対する精度評価値を実時間処理でメッセージとしてアプリケーションプログラムに対して出力する。このような精度評価値として、従来、ＤＯＰを使用した２ＤＲＭＳが用いられている。
【０００４】
ここで、ＤＯＰは、擬似距離（ＧＰＳレシーバが測定したＧＰＳ衛星とＧＰＳレシーバ間の距離）測定誤差の測位解誤差への拡大係数を表し、瞬時のＧＰＳ衛星の幾何学的な配置に依存して変化する。２ＤＲＭＳは、平均が０である２次元のランダム変数に対して定義される値であり、ＧＰＳ測位解については、通常、水平方向の誤差の９５％範囲を表す指標として使用される。２ＤＲＭＳは、従来、下記数３のような定義が使用されている。
【数３】

ここで、ＨＤＯＰはＤＯＰの水平方向成分を表している。また、σ_ＵＥＲＥは、ＵＥＲＥと呼ばれるものであり、擬似距離測定誤差についての１σ値（標準偏差）を表し、全てのＧＰＳ衛星に対して共通の定数である。
【０００５】
ＧＰＳレシーバは、一定の時間間隔（例えば１秒毎）で測位演算を実行し、ＧＰＳ測位解と２ＤＲＭＳ値を出力することを繰り返し実行する。この演算過程のフローチャートを図５に示す。ＧＰＳレシーバは、始めにカルマンフィルタを用いた測位演算を行う（Ｓ５０１）、次に、Ｓ５０１の測位演算で使用したＧＰＳ衛星の配置からＨＤＯＰを算出する（Ｓ５０２）。次に、Ｓ５０３で、前記数３の定義に従って２ＤＲＭＳの算出を行い、ＧＰＳ測位解と共に２ＤＲＭＳをＧＰＳレシーバからの出力メッセージとして出力する。
【０００６】
カーナビゲーション装置のアプリケーションプログラムは、ジャイロセンサ出力、車速パルス、バック信号等のデッドレコニング用のセンサ出力に基づくＤＲ測位結果と、ＧＰＳレシーバから得たＧＰＳ測位解との２つの測位結果を得、それぞれの測位結果に基づいて自車位置の推定を行っている。図４は、アプリケーションプログラムに於ける自車位置の出力までの動作フローチャートを示している。なお、図４の処理は、一定時間間隔（例えば１秒毎）で繰り返し実行される。
【０００７】
図４に示すように、アプリケーションプログラムは、ＧＰＳレシーバが出力するＧＰＳ測位解と２ＤＲＭＳを読み込む（Ｓ３０１）。次に、車速パルスカウント値、ジャイロセンサ出力電圧、バック信号等のデッドレコニング用のセンサからの出力結果を読み込み（Ｓ３０２）、ＤＲ測位結果を算出し（Ｓ３０３）、デッドレコニング用の各センサ自体の持つ誤差等をもとにＤＲ測位結果に含まれる誤差を表す精度評価値を算出する（Ｓ３０４）。
【０００８】
次の、Ｓ３０５では、ＧＰＳ測位解についての精度評価値である２ＤＲＭＳとＤＲ測位結果に対する精度評価値との比較を行い、２ＤＲＭＳの方が小さく、ＧＰＳ測位解の方が高精度であると判定された場合には（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、ＧＰＳ測位解をマップマッチングのための自車位置として採用する（Ｓ３０６）。２ＤＲＭＳの方が大きい場合には、ＤＲ測位結果をマップマッチングのための自車位置として採用する（Ｓ３０７）。Ｓ３０８では、Ｓ３０６又はＳ３０７で採用された自車位置に基づいてマップマッチグを行い、最終的な演算結果としての自車位置を出力する。
【０００９】
このように、２ＤＲＭＳは、デッドレコニング用のセンサ出力に含まれる誤差の影響を取り除き、マップマッチング結果等の最終的なアプリケーション出力としての自車位置の精度を高めるための、重要な指標として用いられている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記数３で示す従来の定義による２ＤＲＭＳは、２ＤＲＭＳを算出するためのＨＤＯＰが測位演算に使用しているＧＰＳ衛星の瞬間的な配置に依存する係数である為、２ＤＲＭＳが時間軸で不連続な値をとる場合があり、特に、移動体に於けるＧＰＳ受信に於いては、受信可能なＧＰＳ衛星の配置は時々刻々と変化し、従来の方法で算出した２ＤＲＭＳは、時間軸での相関が薄いものとなる。
【００１１】
このような、従来の２ＤＲＭＳの性質は次のような問題を生ずる。自車がトンネル等を走行し長い間ＧＰＳ測位不可能な状態（非測位）が続いた後、改めてＧＰＳ測位が開始された状況を想定した場合、２ＤＲＭＳと、ＧＰＳ測位解に含まれる実際の測位誤差とは、図６に示すような関係になる。
【００１２】
図６は、非測位の状態から測位の状態に移る時間の経過と共に、ＧＰＳ測位解に含まれる実際の測位誤差と２ＤＲＭＳがどのように推移するかを概念的に表したグラフである。非測位の状態が続いた後の最初の測位に於いて（時刻ｔ_０）、ＧＰＳレシーバのカルマンフィルタは、過去の測位解が得られないため、十分な推定値の精度を得ることができず、ＧＰＳ測位解に含まれる実際の測位誤差が大きめの値となる。その後、カルマンフィルタが速やかに収束し、推定値の精度が高まり、実際の測位誤差の値はカルマンフィルタの収束と共に低下する。
【００１３】
一方、２ＤＲＭＳは、瞬時のＧＰＳ衛星の配置に依存するため、図６に示すように、非測位後の測位開始とともに小さな値をとる。ここで、アプリケーションプログラムが、図６に示す時刻ｔ_０〜ｔ_１間で図４に示したステップＳ３０５で示す判定の為の精度評価値として２ＤＲＭＳを使用した場合、時刻ｔ_０〜ｔ_１間では２ＤＲＭＳが実際の測位誤差よりも小さい値となっている為、Ｓ３０５における判定の際に、ＧＰＳ測位解については実際の測位誤差よりも小さい精度評価値を使用して比較を行うことになる。このため、ＧＰＳ測位解よりもＤＲ測位結果の精度が良いにもかかわらず、ＧＰＳ測位解を誤って自車位置として採用し、その結果、ナビゲーション装置の表示画面上で自車の位置が飛ぶ所謂位置飛び等を生ずる場合があった。
【００１４】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、実際の測位誤差を反映した２ＤＲＭＳを算出する方法を提供し、また、この２ＤＲＭＳを出力することのできるＧＰＳレシーバを提供し、更に、この２ＤＲＭＳを使用することでアプリケーションプログラムでの自車位置推定の精度を向上させたカーナビゲーション装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
以上で述べた従来の２ＤＲＭＳの問題点は、従来の２ＤＲＭＳがＧＰＳ測位解の測位時における瞬間的な誤差を表し、動的システムとみなされる測位データの過去のシステム状態が反映されていないことに起因する。そこで、本発明の請求項１に記載のＧＰＳレシーバは、カルマンフィルタを用いて測位計算を行うＧＰＳレシーバであり、カルマンフィルタの収束状況を測位時における誤差の推定値に反映させる。
【００１６】
ＧＰＳ測位解の算出にカルマンフィルタを用いるＧＰＳレシーバに於いては、ＨＤＯＰのみでなく、カルマンフィルタの推定値の算出過程で求められる誤差共分散行列の対角要素から、公知の方法によって算出される水平方向の推定誤差（σ_{Ｈ＿Ｋａｌｍａｎ}）を使用し、精度評価値としての２ＤＲＭＳを、前記数１の定義によって算出することができる。前記数１は、従来の前記数３の２ＤＲＭＳと、σ_{Ｈ＿Ｋａｌｍａｎ}とのＲＳＳ（ＲｏｏｔＳｕｍＳｑｕａｒｅ）値となっている。この２ＤＲＭＳによって、ＧＰＳ測位解の誤差についての過去の状態を、現在の精度評価値としての２ＤＲＭＳに反映させることができる。すなわち、カルマンフィルタの発散／収束と共に、２ＤＲＭＳも増減し、実際の測位誤差と相関の高い精度評価値としての２ＤＲＭＳが得られる。
【００１７】
本発明の請求項３に記載のＧＰＳレシーバは、ＧＰＳ測位解の算出にカルマンフィルタを用い、測位演算過程で算出されるＨＤＯＰ及びσ_{Ｈ＿Ｋａｌｍａｎ}の各指標によって、ＧＰＳ測位解の精度評価値としての２ＤＲＭＳを、前記数１の定義にしたがって算出し出力する。カーナビゲーション装置をこのＧＰＳレシーバを用いて構成することにより、アプリケーションプログラムは、ＧＰＳ測位解に含まれる実際の測位誤差を的確に反映した２ＤＲＭＳを用いて、ＧＰＳ測位解の精度評価を行うことができる。
【００１８】
また、請求項４に記載のカーナビゲーション装置は、請求項３に記載のＧＰＳレシーバを備えて構成される。アプリケーションプログラムは、該ＧＰＳレシーバが出力する２ＤＲＭＳに基づいてＧＰＳ測位解の精度を評価できるので、最終的なアプリケーション出力としての自車位置推定の精度が高められる。
【００１９】
また、請求項５に記載のＤＲ機能付きＧＰＳレシーバは、ＧＰＳ測位機能とＤＲ測位機能を統合して測位解を算出し、該測位解の算出にカルマンフィルタを用い、測位演算過程で算出される、ＨＤＯＰ及びσ_{Ｈ＿Ｋａｌｍａｎ}の各指標を出力するＤＲ機能付きＧＰＳレシーバにおいて、該各指標を用いて、該測位解の精度評価値としての２ＤＲＭＳを前記数１の定義によって算出し出力する。カーナビゲーション装置をこのＤＲ機能付きＧＰＳレシーバを用いて構成することにより、アプリケーションプログラムは、ＤＲ機能付きＧＰＳレシーバが出力する、測位結果の実際の測位誤差を的確に反映した２ＤＲＭＳを用いて、ＧＰＳ測位解の精度評価を行うことができる。
【００２０】
なお、このＤＲ機能付きＧＰＳレシーバは、ＧＰＳ信号の遮蔽によりＧＰＳ測位ができない状況になった場合であっても、ＧＰＳ測位が不可となる直前のＨＤＯＰ（ＬａｓｔＨＤＯＰ）を用いて、測位解の精度評価値としての２ＤＲＭＳを前記数２の定義によって算出することで、測位解に含まれる実際の測位誤差を的確に反映した２ＤＲＭＳを出力し続けることができる（請求項６）。
【００２１】
また、このＤＲ機能付きＧＰＳレシーバを用いてカーナビゲーション装置を構成することで、アプリケーションプログラムは、ＧＰＳ信号が遮蔽されてＤＲ機能のみによって測位演算が行われている状況であっても２ＤＲＭＳを得て、測位解の精度評価を行うことができる（請求項７）。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態である、カーナビゲーション装置１０を示している。なお、図１は、カーナビゲーション装置として必要な機能のうち、主にＧＰＳ測位及びデッドレコニングに係わる部分についてのブロック図である。図１において、ＧＰＳレシーバ１１は、ＧＰＳアンテナ８で捕らえられたＧＰＳ信号を局部発信機１３の発振周波数と混合して中間周波数にダウンコンバートするＲＦ部１２と、ＲＦ部１２からの信号に対して同期及び復調してＧＰＳメッセージを取得し、更に、カルマンフィルタを用いて測位演算を実行する演算部１４によって構成される。
【００２３】
図２にＧＰＳレシーバ１１に於ける演算処理の過程を示す。ＧＰＳレシーバ１１は一定の時間間隔（例えば１秒間隔で）図２の演算処理を繰り返し実行する。図２の演算処理が開始されると、演算部１４は、始めにカルマンフィルタを使用した測位演算を行う（Ｓ２０１）。次に、公知の方法によって、ＨＤＯＰとσ_{Ｈ＿Ｋａｌｍａｎ}の算出を行う（Ｓ２０２、Ｓ２０３）。なお、Ｓ２０３に於けるＨＤＯＰの算出では、Ｓ２０１の測位演算で使用したＧＰＳ衛星の配置が用いられる。更に、σ_{Ｈ＿Ｋａｌｍａｎ}、ＨＤＯＰ及び定数であるσ_ＵＥＲＥを用いて、前記数１の定義、

に従って２ＤＲＭＳが算出され（Ｓ２０４）、この２ＤＲＭＳはＧＰＳ測位解と共にＮＡＶＩ＿ＣＰＵ１に対して出力される（Ｓ２０５）。
【００２４】
ジャイロセンサ３は、自車の旋回方向の角速度に応じた直流電圧を出力する。ジャイロセンサ３の出力信号は、フィルタ／ＡＤ変換部４で、ノイズを除去されると共にアナログからデジタルに変換されてＮＡＶＩ＿ＣＰＵ１に対して出力される。車速パルス信号５は、車速に応じた周波数のパルスであり、フィルタ／カウンタ部６でノイズを除去されると共に、パルス数をカウントされたカウント値としてＮＡＶＩ＿ＣＰＵ１に対して出力される。バック信号７は、自動車が前進しているかバックしているかを示す信号である。ジャイロセンサ３の出力信号、車速パルス５及びバック信号７は、ＮＡＶＩ＿ＣＰＵ１がデッドレコニングを実行するために使用される。
【００２５】
ＮＡＶＩ＿ＣＰＵ１は、前述の図４と同じアプリケーションプログラムを実行すると共に、経路探索などのカーナビゲーション装置として必要な全ての機能を実行するためのＣＰＵである。なお、マップマッチングは、ＮＡＶＩ＿ＣＰＵ１が図示しないデジタル地図から地図データを読み込むことにより実行される。
【００２６】
ＮＡＶＩ＿ＣＰＵ１は、図４で示したステップＳ３０５における判断で、ＧＰＳ測位解の精度評価値としてＧＰＳレシーバ１１から受け取った２ＤＲＭＳ値を使用する。したがって、ＮＡＶＩ＿ＣＰＵ１は、従来の２ＤＲＭＳよりもＧＰＳ測位解の実際の測位誤差を反映した２ＤＲＭＳ値を用いて、ＤＲ測位結果の誤差評価値との比較を行うので、最終的な自車位置の出力における（Ｓ３０９）精度が、従来の２ＤＲＭＳ値を使用する場合に比較して高められる。
【００２７】
図３は、図６と同じ状況で、本実施形態のカーナビゲーション装置１０を使用した場合の、実際の測位誤差と２ＤＲＭＳの推移を概念的に示したグラフである。図３に示すように、この場合の２ＤＲＭＳは、実際の測位誤差と同様に、非測位状態が続いた後の最初の測位開始時（時刻ｔ_０）から高い値を示す。これは、非測位の状態が連続することによりカルマンフィルタの収束状況が悪化し、その状況がσ_{Ｈ＿Ｋａｌｍａｎ}によって２ＤＲＭＳに反映されることによる。したがって、時刻ｔ_０からの測位の開始によって、カルマンフィルタが収束するとともに２ＤＲＭＳも低い値に収束する。
【００２８】
すなわち、前記数１による２ＤＲＭＳは、図６で示した従来の２ＤＲＭＳのように、実際の測位誤差よりも２ＤＲＭＳが小さな値となる状況（図６の時刻ｔ_０〜ｔ_１の状態）が発生しない。したがって、アプリケーションプログラムが、ステップＳ３０５の判断を行う場面に於いて、ＧＰＳ測位解よりもＤＲ測位結果の精度が良いにもかかわらず、ＧＰＳ測位解を誤って自車位置として採用すことがなくなり、その結果、所謂位置飛び等が防止される。
【００２９】
図７は、本発明の第２の実施形態である、カーナビゲーション装置２０を示している。なお、図７に於いて図１のカーナビゲーション装置１０と機能が同一である部分については同じ符号を用いている。また、図７のＧＰＳレシーバ２１に於いて、ＧＰＳ信号を受信及び復調してＧＰＳメッセージを抽出し、ＧＰＳ測位解を算出する機能に関しては図１のＧＰＳレシーバ１１と同一である。
【００３０】
ＧＰＳレシーバ２１の演算部２２は、ジャイロセンサ、車速パルス信号及びバック信号のデッドレコニング用のセンサ入力を有し、公知の方法により、ＧＰＳ測位とＤＲ測位とを統合した測位結果を算出する。この統合した測位結果は、例えば、ＧＰＳ測位演算に使用するカルマンフィルタへ、デッドレコニング用センサの出力から求まる速度や角速度をも入力して、一つの測位解を算出することで求められる。演算部２２は、この統合された測位結果を、最終的な測位解としてＮＡＶＩ＿ＣＰＵ２５に対して出力する。
【００３１】
なお、演算部２２は、トンネルやビルによってＧＰＳ信号が遮蔽されてＧＰＳ信号が受信されないと判断した場合に、デッドレコニングのみによって測位演算を行う。以下の説明では、演算部２２がＧＰＳ測位とＤＲ測位を統合して測位を行っている状態を（ＧＰＳ＋ＤＲ）測位、ＧＰＳ信号の遮蔽によりＤＲによる測位のみを行っている状態をＤＲ単独測位とよぶ。
【００３２】
（ＧＰＳ＋ＤＲ）測位時、演算部２２は、公知の方法によって、σ_{Ｈ＿Ｋａｌｍａｎ}とＨＤＯＰの算出を行い、前記数１の定義による２ＤＲＭＳを測位解と共にＮＡＶＩ＿ＣＰＵ２５に対して出力する。なお、このとき演算部２２によって算出されるσ_{Ｈ＿Ｋａｌｍａｎ}は、ＧＰＳ測位解のみでなくＤＲ測位結果をも含めた測位結果に対する推定誤差値であるという特徴を持っている。
【００３３】
一方、ＤＲ単独測位時、ＧＰＳ信号ができずＨＤＯＰが得られない状況に於いては、演算部２２は、ＧＰＳ信号が受信できなくなる直前のＨＤＯＰ（Ｌａｓｔ
ＨＤＯＰ）を使用して、前記数２の定義、

によって２ＤＲＭＳを算出する。時間の経過にしたがって、（ＧＰＳ＋ＤＲ）測位、ＤＲ単独測位、（ＧＰＳ＋ＤＲ）測位と推移していく状況に於いて、ＧＰＳレシーバ２１が算出する、２ＤＲＭＳについての各パラメータσ_{Ｈ＿Ｋａｌｍａｎ}，ＨＤＯＰの変化と、２ＤＲＭＳの変化との関係を示す概念図を図８（ａ）〜図８（ｃ）に示す。なお、図８（ａ）がσ_{Ｈ＿Ｋａｌｍａｎ}の変化を示し、図８（ｂ）がＨＤＯＰの変化を示し、そして図８（ｃ）がこれらのσ_{Ｈ＿Ｋａｌｍａｎ}及びＨＤＯＰを用いて算出される２ＤＲＭＳの変化を示している。
【００３４】
図８（ａ）に示すように、時刻Ｔ_１までの（ＧＰＳ＋ＤＲ）測位の状況では、時間の経過と共に、σ_{Ｈ＿Ｋａｌｍａｎ}が減少し、その結果２ＤＲＭＳ値も減少していく。
【００３５】
時刻Ｔ_１後のＤＲ単独測位の状況に入ると、ＧＰＳ測位解が得られないことから、デッドレコニング用のセンサの持つ誤差がカルマンフィルタに蓄積するため、σ_{Ｈ＿Ｋａｌｍａｎ}が徐々に増加し（図８（ａ）参照）、それにしたがって２ＤＲＭＳも徐々に増加する（図８（ｃ）参照）。なお、ＤＲ単独測位のとき、ＨＤＯＰとしては時刻Ｔ_１直前におけるＨＤＯＰ（ＬａｓｔＨＤＯＰ）が使用される。すなわち、図８（ｂ）に示すように、ＤＲ単独測位の間、ＨＤＯＰ（ＬａｓｔＨＤＯＰ）の値は、時刻Ｔ_１直前の値のままで維持される。
【００３６】
時刻Ｔ_２後、再び、（ＧＰＳ＋ＤＲ）測位が開始されると、ＧＰＳ測位解が得られることによりσ_{Ｈ＿Ｋａｌｍａｎ}が減少し始め（図８（ａ）参照）、それにしたがって２ＤＲＭＳも減少する（図８（ｃ）参照）。なお、図８（ｂ）は、時刻Ｔ_２後ＧＰＳ衛星の幾何学的配置にしたがって算出されたＨＤＯＰが、ＬａｓｔＨＤＯＰよりも若干大きめの値をとった場合の例である。
【００３７】
図９は、図８と同一の状況における、ＧＰＳレシーバ２１が出力する測位結果に含まれる実際の測位誤差と、ＧＰＳレシーバ２１が出力する２ＤＲＭＳとの関係を示す概念図である。図９に示されるように、ＧＰＳレシーバ２１が出力する２ＤＲＭＳは、（ＧＰＳ＋ＤＲ）測位時のみでなく、ＧＰＳ測位のできない状況であるＤＲ単独測位の状況に於いても、ＧＰＳレシーバ２１の測位結果に含まれる実際の測位誤差を的確に反映した指標として出力される。
【００３８】
図１０は、ＧＰＳレシーバ２１の演算部２２に於ける、測位演算のフローチャートである。なお、図１０に示す演算処理は、一定間隔（例えば１秒毎）で実行される。演算処理が開始されると、始めにカルマンフィルタを使用した測位演算が行われる（Ｓ８０１）、次に、公知の方法によって、σ_{Ｈ＿Ｋａｌｍａｎ}とＨＤＯＰの算出を行う（Ｓ８０２）。なお、Ｓ８０２に於けるＨＤＯＰの算出では、Ｓ８０１の測位演算で使用したＧＰＳ衛星の配置が用いられる。次に、Ｓ８０３では、ＧＰＳ信号が受信不可となることによって、ＤＲ単独測位の状況になっているか否かが判断される（Ｓ８０３）。（ＧＰＳ＋ＤＲ）測位である場合には、変数ＬａｓｔＨＤＯＰがＳ８０２で求めたＨＤＯＰで置き換えられる（Ｓ８０４）。
【００３９】
Ｓ８０３に於いて、ＤＲ単独測位であると判断された場合には、Ｓ８０４の処理は行われない。次のＳ８０５では、２ＤＲＭＳが前記数２の定義に従って算出され、Ｓ８０１で得られた測位結果と共にＮＡＶＩ＿ＣＰＵ１に対して出力される。以上の処理により、（ＧＰＳ＋ＤＲ）測位に於いては２ＤＲＭＳの算出にＨＤＯＰが使用されるとともに、ＤＲ単独測位となっている状況では、２ＤＲＭＳの算出に、ＤＲ単独測位となる直前のＨＤＯＰ（ＬａｓｔＨＤＯＰ）が使用される。
【００４０】
図７のＮＡＶＩ＿ＣＰＵ２５は、ＧＰＳレシーバ２１から測位解ともに、測位解の精度評価値である２ＤＲＭＳを受け取る。また、ＮＡＶＩ＿ＣＰＵ２５は、図示しない地図データベースから地図データを受け取って、マップマッチングを実行すると共に、経路探索などのカーナビゲーション装置として必要な全ての機能を実行する。ＮＡＶＩ＿ＣＰＵ２５における、アプリケーションプログラム実行の１例について以下説明する。
【００４１】
ＡとＢの二股に分岐する道路に自車がさしかかり、実際は自車がＡの道路を進んだにもかかわらず、マップマッチングの結果はＢの道路を選択した場合を仮定する。この場合、ＧＰＳレシーバ２１の測位解は、Ａの道路に近い位置を示し、したがって、時間の経過と共にＧＰＳレシーバ２１が出力する測位解は、Ｂの道路から徐々に遠ざかっていく。このとき、マップマッチグの結果と、ＧＰＳレシーバ２１による測位結果とのどちらを最終的な自車位置として採用するか判定するための指標として２ＤＲＭＳを使用する。
【００４２】
この場合、ＧＰＳレシーバ２１による測位解と、マップマッチングの結果による位置の差が２ＤＲＭＳ以内であれば、その差は誤差範囲内であるとしてマップマッチング結果をそのまま採用し、その差が２ＤＲＭＳを超えた場合は、マップマッチングの結果は誤りであるとしてＧＰＳレシーバ２１による測位解を採用する。なお、ＧＰＳレシーバ２１による２ＤＲＭＳは、前述のように実際の測位誤差を的確に反映した指標となっているので、上記のようなマップマッチングによる誤りの影響を確実且つ迅速に取り除き、最終的な自車位置算出結果としてのアプリケーション出力の精度を高めることが可能となる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、動的システムとみなされるＧＰＳ測位データの過去のシステム状態を現在の測位誤差の推定に反映させることができ、その結果、アプリケーションプログラムに於いて測位解の精度評価をより適切に行うことができ、最終的な自車位置算出結果としてのアプリケーション出力の精度を高めることが可能となる。
【００４４】
また、ＧＰＳ測位解の算出にカルマンフィルタを用いるＧＰＳレシーバにおいて、測位演算過程で得られるＨＤＯＰ，σ_{Ｈ＿Ｋａｌｍａｎ}用いて、前記数１の定義で２ＤＲＭＳを算出することで、ＧＰＳ測位解の誤差についての過去の状態を、現在の精度評価値としての２ＤＲＭＳに反映させることができる。すなわち、カルマンフィルタの発散／収束と共に、２ＤＲＭＳも増減し、実際の測位誤差と相関の高い精度評価値としての２ＤＲＭＳが得られる。また、このような２ＤＲＭＳを出力するＧＰＳレシーバを用いたカーナビゲーション装置のアプリケーションプログラムは、ＧＰＳ測位解の精度を評価する場面に於いて、実際の測位誤差が的確に反映された精度評価値としての２ＤＲＭＳを用いることができるので、最終的な自車位置算出結果としてのアプリケーション出力の精度を高めることができる。
【００４５】
更に、ＤＲ機能付きのＧＰＳレシーバに於いては、トンネル等のＧＰＳ測位ができない状況であっても、ＧＰＳ測位不可となる直前のＨＤＯＰであるＬａｓｔＨＤＯＰを用いることで、前記数２の定義によって２ＤＲＭＳを算出することが可能となる。このＤＲ機能付きＧＰＳレシーバを用いたカーナビゲーション装置のアプリケーションプログラムは、ＧＰＳ測位が可能である状況にあるか否かにかかわらず、常に実際の測位誤差が的確に反映された２ＤＲＭＳを得ることができ、この２ＤＲＭＳを用いて測位解に対する精度評価を行うことで、最終的な自車位置算出結果としてのアプリケーション出力の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態であるカーナビゲーション装置のブロック図である。
【図２】第１の実施形態に於けるＧＰＳレシーバの演算処理を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施形態に於けるＧＰＳレシーバが算出する２ＤＲＭＳと実際の測位誤差との関係を概念的に示したグラフである。
【図４】従来のアプリケーションプログラムの動作を示すフローチャートである。
【図５】従来のＧＰＳレシーバの演算処理を示すフローチャートである。
【図６】従来のＧＰＳレシーバが算出する２ＤＲＭＳと、実際の測位誤差との関係を概念的に示したグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態であるカーナビゲーション装置のブロック図である。
【図８】第２の実施形態におけるＤＲ機能付きＧＰＳレシーバが算出するσ_{Ｈ＿Ｋａｌｍａｎ}，ＨＤＯＰの変化と、それらを用いて算出される２ＤＲＭＳの変化との関係を示す概念図である。
【図９】第２の実施形態に於けるＤＲ機能付きＧＰＳレシーバが算出する２ＤＲＭＳと実際の測位誤差との関係を概念的に示すグラフである。
【図１０】第２の実施形態に於けるＤＲ機能付きＧＰＳレシーバの演算処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ＮＡＶＩ＿ＣＰＵ
３ジャイロセンサ
５車速パルス信号
７バック信号
８ＧＰＳアンテナ
１０カーナビゲーション装置
１１ＧＰＳレシーバ
１２ＲＦ部
１３局部発信機
１４演算部
２１ＧＰＳレシーバ

Claims

カルマンフィルタを用いて測位計算を行うＧＰＳレシーバであり、カルマンフィルタの収束状況を測位時における誤差の推定値に反映させること、を特徴とするＧＰＳレシーバ。
ＧＰＳ測位解の算出にカルマンフィルタを用い、測位演算過程で算出される、ＨＤＯＰ（ＤＯＰ（dilution of Precision）の水平方向成分）、及びカルマンフィルタの推定値の算出過程で算出される誤差共分散行列の対角要素から算出される水平（緯度、経度）方向の推定誤差（以下、この推定誤差をσ_{Ｈ＿Ｋａｌｍａｎ}と呼ぶ）の各指標を出力可能なＧＰＳレシーバにおいて、
該各指標を用いて、ＧＰＳ測位解の精度評価値としての２ＤＲＭＳ（distanceroot mean square）を、下記数１の定義によって算出すること、を特徴とするＧＰＳ測位解に対する精度評価値の算出方法。

ただし、σ_ＵＥＲＥ（ＵＥＲＥ（user equivalent range error））は定数。
ＧＰＳ測位解の算出にカルマンフィルタを用い、測位演算過程で算出される、ＨＤＯＰ及びσ_{Ｈ＿Ｋａｌｍａｎ}の各指標を出力可能なＧＰＳレシーバにおいて、
該各指標を用いて、ＧＰＳ測位解の精度評価値としての２ＤＲＭＳを、前記数１の定義によって算出し出力すること、を特徴とするＧＰＳレシーバ。
請求項３に記載のＧＰＳレシーバを備え、
該ＧＰＳレシーバが出力する２ＤＲＭＳに基づいて自車位置を判定すること、を特徴とするカーナビゲーション装置。
ＧＰＳ測位機能とデッドレコニング（ＤＲ）測位機能を統合して測位解を算出し、該測位解の算出にカルマンフィルタを用い、測位演算過程で算出される、ＨＤＯＰ及びσ_{Ｈ＿Ｋａｌｍａｎ}の各指標を出力するＤＲ機能付きＧＰＳレシーバにおいて、
該各指標を用いて、該測位解の精度評価値としての２ＤＲＭＳを前記数１の定義によって算出し出力すること、を特徴とするＤＲ機能付きＧＰＳレシーバ。
ＧＰＳ信号の遮蔽によりＧＰＳ測位ができない状況に於いて、ＧＰＳ測位が不可となる直前のＨＤＯＰ（以下、これをＬａｓｔＨＤＯＰと呼ぶ）を用いて、
前記測位解の精度評価値としての２ＤＲＭＳを、下記数２の定義によって算出し出力すること、を特徴とする請求項５に記載のＤＲ機能付きＧＰＳレシーバ。
請求項６に記載のＤＲ機能付きＧＰＳレシーバを備え、
該ＤＲ機能付きＧＰＳレシーバが出力する２ＤＲＭＳに基づいて自車位置を判定すること、を特徴とするカーナビゲーション装置。