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JP4046584B2 - Car navigation system and GPS receiver - Google Patents
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JP4046584B2 JP2002283270A JP2002283270A JP4046584B2 JP 4046584 B2 JP4046584 B2 JP 4046584B2 JP 2002283270 A JP2002283270 A JP 2002283270A JP 2002283270 A JP2002283270 A JP 2002283270A JP 4046584 B2 JP4046584 B2 JP 4046584B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、GPS測位結果と自立航法による測位データを利用して車両位置決定を行うカーナビゲーション装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、GPS衛星からの情報を使用して位置を求めるGPSレシーバ、つまりGPS航法と、車両に設置された各センサからの情報を使用して位置を求める自立航法の両方を採用し、いわゆるハイブリッド航法により車両位置決定を行うカーナビゲーション装置が広く利用されている。
【0003】
ここで、GPSレシーバは、地球の周囲を周回しているGPS衛星から信号を受信して、その到来時間と電波の伝搬速度より衛星からの距離を求め、複数の衛星からの距離の交点としてGPSレシーバの位置を算出する。したがって、GPSレシーバ単独でGPS航法を成立させることができる。また、一般に、GPSレシーバでは、位置の算出と同時に、算出した位置に対する推定誤差量を算出している。GPS測位の性質上、トンネルの中などの衛星の電波を受信できない場所では、測位を行うことはできない。
【0004】
一方、自立航法では、一般的に、車速パルスによって車両の速さ、そして、ジャイロセンサから車両の進行方向を求め、これらにより得られる速度(速さ及び方向)と、前回求めた位置とにより現在位置を算出する。詳細には、ある時点で、各センサから得られる車両の速さVodoと車両の進行方向∠VGYROにより車両速度V(t)を決定し、このV(t)と単位時間の積として単位時間あたりの車両の移動(変位)量を求める。この移動量を単位時間前の位置PES(t−1)に加えて現在位置PES(t)とする。つまり、自立航法では単位時間前の位置を持っていることが前提になっている。なお、自立航法では、前回の位置に変位量を加えるという動作が繰り返されるため、徐々に誤差が蓄積される場合がある。
【0005】
ハイブリッド航法を採用するカーナビゲーション装置における位置決定の概略の流れを、図3のフローチャートに示す。まず、GPSレシーバによるGPS測位結果(位置PGPS、推定誤差量PERR)と、自立航法による位置PESが得られると(S31、S32)、自立航法による位置PESと、GPS測位位置に対する推定誤差量PERRとの比較を行う(S33)。そして、自立航法による位置PESが、GPS測位位置とその推定誤差量PERRにより定められる範囲内に存在する場合には(S33:YES)、両航法の位置はほぼ同じ位置を示していることになるが、この場合には、より車両の細かい動きを反映していると考えることのできる自立航法による位置PESを採用する(S34)。それに対して、自立航法による位置PESが、GPS測位位置とその推定誤差量PERRにより定められる範囲内にない場合には(S33:NO)、自立航法による位置PESに蓄積された誤差量が大きくなっている場合でありGPS測位位置の方が正確であるとみなして、GPS測位位置を採用する(S35)。
【0006】
さらに、このようにして決定された位置に対してマップマッチングによる処理を適用し、最終的な車両位置を決定する(S36)。このように決定された車両位置がモニタ上に出力される(S37)。以上のような一連の処理を所定の時間間隔で繰り返し実行する。
【0007】
次に、GPSレシーバで算出する推定誤差量について説明する。推定誤差量は、一般的に、2種類の見積もり誤差成分を持っている。一つは、測位時に利用されるGPS衛星の瞬時の幾何学的配置に基づく成分である。GPS衛星の幾何学的配置に基づく誤差は、単位時間間隔で行う測位演算の各回毎に算出されるもので、例えば測位に利用した衛星が、天空上の一方向に集まっていると大きくな値として算出され、衛星が天空上で適度に散らばっていると低い値として算出される。
【0008】
一方、GPSレシーバは、単位時間間隔で得られる測位位置をそのまま出力するのではなく、現在の測位位置と過去の測位位置との間でのフィルタリング処理を行っている。このフィルタリング処理は、カルマンフィルタとして知られている。すなわち、推定誤差量についてのもう一つの誤差成分は、フィルタリング処理に基づく成分である。
【0009】
このフィルタリング処理によって、単位時間毎に行われる測位で不意におかしな値が算出されても、GPSレシーバから出力される測位位置が大きく変化することはない。しかしその反面、一旦、測位位置が大きく変化し、いわゆる位置飛びを起こしてしまうと、GPSレシーバの出力結果としての位置が正しい位置に戻るまでに時間がかかることになる。推定誤差量のうちフィルタリング処理に基づく誤差成分は、フィルタリング処理に伴う、測位位置の上記のような性質を反映するように決定される。すなわち、推定誤差量のうちフィルタリング処理に基づく誤差成分は、非測位の状態が長く続いた場合、2D測位(2次元測位)の状態が継続した場合には、大きな値として決定され、3D測位(3次元測位)が継続した場合には小さな値として決定される。
【0010】
このように、GPSレシーバから出力される推定誤差量PERRは、フィルタリング処理に基づく誤差成分を含むことによって信頼性の高いものになっている。したがって、カーナビゲーション装置では、この推定誤差量PERRを用いることにより、車両位置決定の精度を向上させることができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
このように、GPSレシーバによって算出される推定誤差量は、2つの誤差成分を持つことによって信頼性の高いものになってきていると言えるものの、2つの誤差成分が逆方向に働いたときには、GPSレシーバからの出力である測位位置PGPSが実際には比較的大きな誤差を含んでいるにもかかわらず、推定誤差量PERRが小さな値になる可能性がある。この場合、カーナビゲーション装置が従来のように車両位置の決定(図3)を行っていると、自立航法による位置の方が正確であるにもかかわらず、実際には比較的大きな誤差を含むGPS測位位置を採用してしまい。結果として、カーナビゲーション装置のモニタ画面上で車両の現在位置が誤った位置に突然ずれる、いわゆる位置飛びを起こしてしまう場合がある。
【0012】
このような状況は、例えば、非測位の状態が長く続いた後で三次元測位が再開される場合に生じる。具体的には、車両がトンネル等の電波が受信できない場所を通り、その後に車両がトンネルを抜けたときの測位条件(衛星配置)が良い場合である。非測位が続いた後では、GPS測位位置PGPSに対してフィルタリング処理が効いていないので、GPSレシーバからのGPS測位位置PGPSに含まれる誤差量は実際には大きな値となっている。このとき、推定誤差量PERRがこの状況を反映して大きな値になっていれば、カーナビゲーション装置では車両位置として、自立航法による位置PESが採用されるので、位置飛びを起こすような問題が生じることはない。
【0013】
しかしながら、衛星配置が良好であるため、結果として推定誤差量PERRが小さな値となる。この場合、自立航法による位置が、GPS測位位置と推定誤差量PERRで定められる範囲の外に出てしまい、車両の位置として、実際には大きな誤差を含んでいるGPS測位位置PGPSが採用されるという事態を生じることになる。この場合、位置飛びが生じ、したがって、車両位置決定の精度が劣化する。
【0014】
本発明は以上のような事情に鑑みてなされた。すなわち、本発明は、GPS測位位置に対する推定誤差量の精度を高め、それにより車両位置決定の精度を向上させることのできるカーナビゲーション装置、およびGPSレシーバ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】
上記目的を達成するために、カーナビゲーション装置に、GPS測位演算による推定誤差量を変更する為の次のような機能を持つ推定誤差量変更手段を付加する。すなわち、推定誤差量変更手段には、車両がGPS非測位状態になる場所に進入したと判定されると、非測位状態となる場所から車両が抜け出す位置である測位開始位置を地図データに基づいて取得するとともに、非測位状態となる場所から車両が抜け出したと判定された際に、測位開始位置と、前記場所から抜け出した後のGPS測位位置と、当該GPS測位位置に対する推定誤差量とに基づいて、所定の条件が成立する場合には、当該GPS測位位置に対する推定誤差量を変更する機能を持たせる。GPS非測位状態が継続した後の測位開始時には、測位位置が実際には比較的大きな誤差を含んでいるにもかかわらず、推定誤差量は小さくなっている場合がある。しかし、地図データにより正確な測位開始位置を取得しておけば、測位開始時のGPS測位位置の精度を判断できるので、GPS測位位置が含む誤差量を精度良く反映した推定誤差量に変更することができる。すなわち、推定誤差量の精度を高めることができる。
【0016】
推定誤差量変更手段は、測位開始位置をP、前記場所から抜け出した後のGPS測位位置をPGPS、当該GPS測位位置に対する推定誤差量をPERRとした場合に、
|P−PGPS|>|PERR|であれば、推定誤差量を|P−PGPS|に変更し、
|P−PGPS|≦|PERR|であれば、推定誤差量を|PERR|とする、構成であっても良い(請求項2)。
【0017】
また、推定誤差量変更手段は、非測位状態となる場所から車両が抜け出したと判定された後、GPS測位位置が得られるようになるまでの間に時間経過がある場合には、測位開始位置を、自立航法によって得られる、前記時間経過に伴う車両の変位量に基づいて更新する様に構成されていても良い(請求項3)。
【0018】
また、推定誤差量変更手段による、非測位状態となる場所から車両が抜け出したことの判定では、少なくとも1つのGPS衛星からの電波が受信されたことをもって、非測位状態となる場所から車両が抜け出したと判定されるものであっても良い(請求項4)。
【0019】
GPS非測位状態になる場所がトンネルである場合には、推定誤差量変更手段は、地図データに基づいて車両がトンネルに進入したことを判定することができる(請求項5)。
【0020】
上記目的を達成する為に、ナビゲーション用のホストシステムと接続して使用されるGPSレシーバに、次のような、推定誤差量の変更を行う機能を持つ推定誤差量変更手段を付加する。すなわち、推定誤差量変更手段には、車両がGPS非測位状態になる場所に進入したと判定されると、非測位状態となる場所から車両が抜け出す位置である測位開始位置を、地図データを備えるホストシステムとの連携により取得するとともに、非測位状態となる場所から車両が抜け出したと判定された際に、測位開始位置と、前記場所から抜け出した後のGPS測位位置と、当該GPS測位位置に対する推定誤差量とに基づいて、所定の条件が成立する場合には、当該GPS測位位置に対する推定誤差量を変更する機能を持たせる。このようなGPSレシーバを使用することによって、ホストシステムは車両の位置決定の精度を向上させることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の実施形態としてのナビゲーション装置10の全体的な構成を表すブロック図である。図2は、ナビゲーション装置10内のGPSレシーバ1の一つの機能として実行される、推定誤差量の変更の処理を表すフローチャートである。
【0022】
まず、図1を参照してナビゲーション装置10の構成に関して説明する。図1において、GPSレシーバ1は、GPSアンテナ9から受信されるGPS信号に基づいて測位演算を行うと共に、カルマンフィルタを用いてフィルタリング処理を行う演算部を有している。GPSレシーバ1は、所定の時間間隔で測位演算を行い、測位位置および推定誤差量を測位結果として所定の時間間隔でCPUとしての機能を持つNAVI_CPU5に対して出力する。GPSレシーバ1から出力される測位位置をPGPSと表す。ここで、GPSレシーバ1は、従来より知られているように、推定誤差量を、GPS衛星の瞬時の幾何学的配置に基づく誤差成分と、フィルタリング処理に基づく誤差成分の2つの成分から求める。この推定誤差量をPERRと表す。なお、GPSレシーバ1は、GPS測位結果に対する推定誤差量としてPERRをそのまま出力するのではなく、以下で説明する、図2の処理によって決定した、精度の高い推定誤差量をNAVI_CPU5に対して提供する。
【0023】
ジャイロセンサ2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2の出力信号は、AD変換部器3で、アナログからデジタルに変換されてNAVI_CPU5に対して出力される。車速パルス信号4は、車速に応じた周波数のパルスであり、論理回路12でパルス数をカウントされたカウント値としてNAVI_CPU5に対して出力される。ジャイロセンサ2の出力信号および車速パルス4は、NAVI_CPU5が自立航法による位置算出を行う為に使用される。各センサから得られる車両の速さをVodo、進行方向を∠VGYRO、車両速度をV(t)、そして自立航法による現在位置をPES(t)と表す。
【0024】
NAVI_CPU5は、車両位置決定、マップマッチング等の処理を実行すると共に、カーナビゲーション装置として必要な全ての機能を司るCPUである。なお、マップマッチングは、NAVI_CPU5がDVD駆動機構8を介して地図データを記録した媒体(不図示)から地図データを読み込むことにより実行される。メモリ7は、NAVI_CPU5が、処理を実行する上で必要なプログラム、データなどが格納される。地図データや車両の現在位置は、NAVI_CPU5の制御の下で、グラフィック制御回路11を介してモニタ13上に表示される。
【0025】
NAVI_CPU5は、図3に従来技術として示した処理と同様の処理により車両位置の決定を行うが、このとき、自立航法による位置と比較するための、GPS測位位置に対する推定誤差量としては、図2に示す算出処理によって求めらた精度の高い推定誤差量を利用することができる。
【0026】
図2の誤差推定値の決定処理について説明する。なお、図2の処理は、GPSレシーバ1内の演算部による制御の下で、NAVI_CPU5側から所定の情報を取得しつつ、NVI_CPU5による車両位置決定の処理とは並列的に実行される。また、図2の処理は、ナビゲーション装置10が通常に動作していて、GPSレシーバ1が非測位になったと判定された際に処理が開始されるものとする。まず、非測位の状態になったことが判定されると、地図データから、現在、車両がトンネル(またはトンネルに準じるもの)内にいるか否かの判定を行う(S1)。その結果、トンネル内ではない場合には(S1:NO)、本処理から抜け出す。
【0027】
一方、車両がトンネル内に進入した場合には、地図データに基づいてトンネルの出口位置Pを取得する(S2)。そして、トンネルを抜けるとGPS衛星の信号を受信することが可能になるので、車両がトンネルを抜けるタイミングを得る為に、ステップS3では、衛星信号を1つでも受信できるまで判定を繰り返す。その結果、衛星信号が1つでも受信できたら(S3:YES)、続いてステップS4において、GPS測位ができたか否かの判定を行う。GPS測位ができていない場合には(S4:NO)、トンネルの出口位置Pに、トンネルを抜けたと判定された際の時間からの、自立航法による変位量を加えて、これによって得られた位置を新たにPとする。ステップS5の処置は、GPS測位が開始されるまで繰り返し実行する。つまり、位置Pがトンネルの出口を起点とした自立航法の解となるようにする。
【0028】
なお、ここでPの算出をする際に、上記のようにトンネルを抜けたと判定されてからの経過時間によって更新を行って良いが、トンネルを抜けてからGPSレシーバが衛星信号を受信するまでの時間として、統計的なデータや経験値が利用できる場合には、そのような時間を経過時間に加えるようにしても良い。さらには、トンネルを抜けた後の車両の軌跡と地図データとのパターンマッチングにより、自立航法に用いる起点を確定させるようにしても良い。
【0029】
一方、GPS測位が開始されたと判定されると(S4:YES)、次にステップS6では、位置PとGPS測位位置PGPSの差をとり、この差とGPSレシーバ1により得られる推定誤差量PERRとの比較を行う。つまり、
|P−PGPS|>|PERR
を判定する。
その結果、スッテプS6で判定が、YESであれば、|P−PGPS|をGPS測位位置に対する推定誤差量としてNAVI_CPU5に対して出力し(S7)、ステップS6での判定がNOであれば、GPS測位位置に対する推定誤差量としてPERRを出力する(S8)。つまり、|P−PGPS|と|PERR|の大きい方の値を、GPS測位位置に対する推定誤差量として出力する。Pは地図データに基づく正確な出口位置であり、したがって、|P−PGPS|は、測位再開後のGPS測位位置が実際に含む誤差を精度良く反映しているからである。
【0030】
このように、推定誤差量を決定することによって、車両がトンネル等の衛星信号を受信できない場所を通り、GPS非測位の状態が続いた後、車両がトンネルを抜け出た際に、GPS測位位置が実際に含んでいる誤差量が大きくなっている状況において、この状態を推定誤差量に反映させて、推定誤差量を大きめの値に維持することができる。したがって、非測位後の測位開始という状況下において、車両位置決定の処理で、自立航法による位置よりも大きな誤差を含んでいるGPS測位位置を採用してしまい、その結果位置飛びを起こしてしまう事態を回避することができる。
【0031】
なお、以上説明した本発明の実施形態は、GPSレシーバ1側で新たな推定誤差量の決定を行い、決定された新たな推定誤差量をNAVI_CPU5側に提供する構成であるが、図2相当の処理を、NAVI_CPU5側で行う構成を実現することも可能である。また、図2のステップS2において、地図データからトンネルの出口位置を取得する際に、この出口位置に基づいてトンネルを出ると予測される時刻や進行方向などを求めると、これらの情報をGPSレシーバ1で利用することによって、GPS測位が再開するまでの時間、つまり、GPS衛星の捕捉時間を短縮することが可能である。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、非測位の状態が継続し、その後GPS測位が再開される状況において、GPS測位位置に対する高い精度の推定誤差量を得ることができる。その結果、位置飛び等が起きる事態を回避し、カーナビゲーション装置としての車両位置決定の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるナビゲーション装置の構成を表すブロック図である。
【図2】図1のナビゲーション装置において実行される、推定誤差量の決定処理を表すフローチャートである。
【図3】従来のナビゲーション装置における、車両位置決定の流れを表すフローチャートである。
【符号の説明】
1 GPSレシーバ
2 ジャイロセンサ
4 車速パルス
5 NAVI_CPU
10 ナビゲーション装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a car navigation apparatus that determines a vehicle position using a GPS positioning result and positioning data obtained by self-contained navigation.
[0002]
[Prior art]
Currently, a GPS receiver that obtains a position using information from GPS satellites, that is, GPS navigation, and a self-contained navigation that obtains a position using information from each sensor installed in the vehicle, so-called hybrid navigation Car navigation devices that perform vehicle position determination by the above are widely used.
[0003]
Here, the GPS receiver receives a signal from a GPS satellite orbiting around the earth, obtains the distance from the satellite from the arrival time and the propagation speed of the radio wave, and determines the GPS as the intersection of the distances from a plurality of satellites. Calculate the position of the receiver. Therefore, GPS navigation can be established with a GPS receiver alone. In general, the GPS receiver calculates the estimated error amount for the calculated position simultaneously with the calculation of the position. Due to the nature of GPS positioning, positioning cannot be performed in places where satellite radio waves cannot be received, such as in tunnels.
[0004]
On the other hand, in the self-contained navigation, in general, the vehicle speed is obtained from the vehicle speed pulse, and the traveling direction of the vehicle is obtained from the gyro sensor, and the speed (speed and direction) obtained by these and the position obtained last time are used as Calculate the position. In particular, the unit at some point, the traveling direction ∠V GYRO faster V odo the vehicle of the vehicle obtained from the sensors to determine the vehicle velocity V (t), as a product of the V (t) and the unit time Obtain the amount of movement (displacement) of the vehicle per hour. This movement amount is added to the position P ES (t−1) before the unit time to obtain the current position P ES (t). In other words, it is assumed that the self-contained navigation has a position before unit time. In the self-contained navigation, since the operation of adding the displacement amount to the previous position is repeated, errors may be gradually accumulated.
[0005]
A schematic flow of position determination in the car navigation apparatus adopting hybrid navigation is shown in the flowchart of FIG. First, when the GPS positioning result (position P GPS , estimated error amount P ERR ) by the GPS receiver and the position P ES by the self-contained navigation are obtained (S31, S32), the position P ES by the self-contained navigation and the estimation for the GPS positioning position are obtained. Comparison with the error amount P ERR is performed (S33). When the position P ES by the self-contained navigation is within the range determined by the GPS positioning position and its estimated error amount P ERR (S33: YES), the positions of both navigations indicate substantially the same position. but it becomes, in this case, to adopt a position P ES by autonomous navigation, which can be considered as reflecting the finer the vehicle motion (S34). In contrast, the position P ES by autonomous navigation is, if not within the range defined GPS positioning position and by the estimated error amount P ERR (S33: NO), the error amount accumulated in the position P ES by autonomous navigation Since the GPS positioning position is more accurate, the GPS positioning position is adopted (S35).
[0006]
Further, a map matching process is applied to the position determined in this way to determine the final vehicle position (S36). The vehicle position determined in this way is output on the monitor (S37). A series of processes as described above are repeatedly executed at predetermined time intervals.
[0007]
Next, the estimated error amount calculated by the GPS receiver will be described. The estimation error amount generally has two types of estimation error components. One is a component based on the instantaneous geometrical arrangement of GPS satellites used during positioning. The error based on the geometrical arrangement of GPS satellites is calculated each time the positioning calculation is performed at unit time intervals. For example, if the satellites used for positioning are gathered in one direction on the sky, a large value is obtained. If the satellites are scattered moderately in the sky, it is calculated as a low value.
[0008]
On the other hand, the GPS receiver does not output the positioning position obtained at unit time intervals as it is, but performs a filtering process between the current positioning position and the past positioning position. This filtering process is known as a Kalman filter. That is, another error component for the estimated error amount is a component based on the filtering process.
[0009]
Even if a strange value is unexpectedly calculated by the positioning performed every unit time by this filtering process, the positioning position output from the GPS receiver does not change greatly. However, on the other hand, once the positioning position changes greatly, and so-called position jump occurs, it takes time until the position as the output result of the GPS receiver returns to the correct position. An error component based on the filtering process in the estimated error amount is determined so as to reflect the above-described property of the positioning position accompanying the filtering process. That is, the error component based on the filtering process in the estimated error amount is determined as a large value when the non-positioning state continues for a long time, and when the 2D positioning (two-dimensional positioning) state continues, the 3D positioning ( When 3D positioning) continues, it is determined as a small value.
[0010]
As described above, the estimated error amount P ERR output from the GPS receiver is highly reliable by including an error component based on the filtering process. Therefore, in the car navigation apparatus, the accuracy of determining the vehicle position can be improved by using the estimated error amount PERR .
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, although it can be said that the estimated error amount calculated by the GPS receiver has become highly reliable by having two error components, when the two error components work in opposite directions, Although the positioning position P GPS output from the receiver actually includes a relatively large error, the estimated error amount P ERR may be a small value. In this case, if the car navigation apparatus determines the vehicle position as in the past (FIG. 3), the GPS actually includes a relatively large error, although the position by the self-contained navigation is more accurate. Positioning position has been adopted. As a result, there is a case where the current position of the vehicle suddenly shifts to the wrong position on the monitor screen of the car navigation device, so-called position jump may occur.
[0012]
Such a situation occurs, for example, when three-dimensional positioning is resumed after a long non-positioning state. Specifically, the positioning conditions (satellite arrangement) when the vehicle passes through a place such as a tunnel where radio waves cannot be received and then the vehicle exits the tunnel are good. After the non-positioning continues, the filtering process is not effective for the GPS positioning position P GPS , and therefore the error amount included in the GPS positioning position P GPS from the GPS receiver is actually a large value. At this time, if the estimated error amount P ERR is sufficient that a large value to reflect this situation, as the vehicle position in a car navigation system, the position P ES by autonomous navigation is employed, that would cause the position skip problems Will not occur.
[0013]
However, since the satellite arrangement is good, the estimated error amount P ERR becomes a small value as a result. In this case, the position by the self-contained navigation goes out of the range determined by the GPS positioning position and the estimated error amount P ERR , and the GPS positioning position P GPS that actually includes a large error is adopted as the vehicle position. It will cause a situation of being. In this case, a position jump occurs, and therefore the accuracy of determining the vehicle position deteriorates.
[0014]
The present invention has been made in view of the above circumstances. That is, an object of the present invention is to provide a car navigation device and a GPS receiver that can improve the accuracy of an estimation error amount with respect to a GPS positioning position and thereby improve the accuracy of vehicle position determination.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an estimated error amount changing means having the following function for changing the estimated error amount by the GPS positioning calculation is added to the car navigation device. That is, when it is determined that the vehicle has entered a place where the GPS is not positioned, the estimated error amount changing means determines a positioning start position, which is a position where the vehicle exits from the place where the vehicle is not positioned, based on the map data. When it is determined that the vehicle has exited from a place that is in a non-positioning state, based on the positioning start position, the GPS positioning position after exiting from the place, and the estimated error amount with respect to the GPS positioning position When a predetermined condition is satisfied, a function for changing an estimated error amount with respect to the GPS positioning position is provided. When starting positioning after the GPS non-positioning state continues, the estimated error amount may be small even though the positioning position actually includes a relatively large error. However, if the accurate positioning start position is obtained from the map data, the accuracy of the GPS positioning position at the start of positioning can be determined, so the error amount included in the GPS positioning position must be changed to an estimated error amount that accurately reflects the error. Can do. That is, the accuracy of the estimated error amount can be increased.
[0016]
The estimated error amount changing means is such that the positioning start position is P 0 , the GPS positioning position after exiting the place is P GPS , and the estimated error amount with respect to the GPS positioning position is P ERR .
If | P 0 −P GPS |> | P ERR |, the estimated error amount is changed to | P 0 −P GPS |
If | P 0 −P GPS | ≦ | P ERR |, the estimated error amount may be | P ERR | (claim 2).
[0017]
Further, the estimated error amount changing means sets the positioning start position when there is a lapse of time until the GPS positioning position is obtained after it is determined that the vehicle has exited from the non-positioning state. Further, the vehicle may be configured to be updated based on the amount of displacement of the vehicle with the passage of time, which is obtained by self-contained navigation (claim 3).
[0018]
Further, in the determination by the estimated error amount changing means that the vehicle has exited from the place that is in the non-positioning state, the vehicle exits from the place that is in the non-positioning state when the radio wave from at least one GPS satellite is received. (Claim 4).
[0019]
When the place where the GPS non-positioning state is set is a tunnel, the estimated error amount changing means can determine that the vehicle has entered the tunnel based on the map data.
[0020]
In order to achieve the above object, an estimated error amount changing means having a function for changing the estimated error amount is added to the GPS receiver used in connection with the host system for navigation. In other words, the estimated error amount changing means is provided with a map start position, which is a position where the vehicle exits from the place where the vehicle enters the non-positioning state when it is determined that the vehicle has entered the place where the GPS is not located. Obtained by cooperation with the host system, and when it is determined that the vehicle has exited from a location that is in a non-positioning state, a positioning start position, a GPS positioning position after exiting from the location, and an estimate for the GPS positioning location If a predetermined condition is satisfied based on the error amount, a function of changing the estimated error amount for the GPS positioning position is provided. By using such a GPS receiver, the host system can improve the accuracy of determining the position of the vehicle.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a navigation device 10 as an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart showing a process of changing the estimated error amount, which is executed as one function of the GPS receiver 1 in the navigation device 10.
[0022]
First, the configuration of the navigation device 10 will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the GPS receiver 1 has a calculation part which performs a positioning calculation based on the GPS signal received from the GPS antenna 9, and performs a filtering process using a Kalman filter. The GPS receiver 1 performs a positioning calculation at a predetermined time interval, and outputs a positioning position and an estimated error amount as a positioning result to the NAVI_CPU 5 having a function as a CPU at a predetermined time interval. The positioning position output from the GPS receiver 1 is represented as P GPS . Here, as is conventionally known, the GPS receiver 1 calculates an estimated error amount from two components, an error component based on the instantaneous geometric arrangement of GPS satellites and an error component based on filtering processing. This estimated error amount is expressed as P ERR . The GPS receiver 1 does not directly output P ERR as an estimated error amount for the GPS positioning result, but provides the NAVI_CPU 5 with a highly accurate estimated error amount determined by the process of FIG. 2 described below. To do.
[0023]
The gyro sensor 2 outputs a DC voltage corresponding to the angular velocity in the turning direction of the host vehicle. The output signal of the gyro sensor 2 is converted from analog to digital by the AD conversion unit 3 and output to the NAVI_CPU 5. The vehicle speed pulse signal 4 is a pulse having a frequency corresponding to the vehicle speed, and is output to the NAVI_CPU 5 as a count value obtained by counting the number of pulses by the logic circuit 12. The output signal of the gyro sensor 2 and the vehicle speed pulse 4 are used for the NAVI_CPU 5 to calculate the position by self-contained navigation. The speed of the vehicle obtained from each sensor is represented as V odo , the traveling direction is represented as ∠V GYRO , the vehicle speed is represented as V (t), and the current position by self-contained navigation is represented as P ES (t).
[0024]
The NAVI_CPU 5 is a CPU that executes processing such as vehicle position determination and map matching, and manages all functions necessary as a car navigation device. The map matching is executed when the NAVI_CPU 5 reads map data from a medium (not shown) on which map data is recorded via the DVD drive mechanism 8. The memory 7 stores programs and data necessary for the NAVI_CPU 5 to execute processing. The map data and the current position of the vehicle are displayed on the monitor 13 via the graphic control circuit 11 under the control of the NAVI_CPU 5.
[0025]
The NAVI_CPU 5 determines the vehicle position by a process similar to the process shown as the prior art in FIG. 3. At this time, as an estimated error amount with respect to the GPS positioning position for comparison with the position by the self-contained navigation, FIG. A highly accurate estimation error amount obtained by the calculation process shown in FIG.
[0026]
The error estimation value determination process in FIG. 2 will be described. Note that the processing in FIG. 2 is executed in parallel with the vehicle position determination processing by the NVI_CPU 5 while acquiring predetermined information from the NAVI_CPU 5 side under the control of the arithmetic unit in the GPS receiver 1. 2 is assumed to start when it is determined that the navigation device 10 is operating normally and the GPS receiver 1 has not been positioned. First, when it is determined that the vehicle is in a non-positioning state, it is determined from the map data whether the vehicle is currently in a tunnel (or something similar to a tunnel) (S1). As a result, when it is not in the tunnel (S1: NO), the process exits.
[0027]
On the other hand, when the vehicle has entered the tunnel, obtains an exit position P 0 of the tunnel on the basis of the map data (S2). Since the GPS satellite signal can be received after exiting the tunnel, the determination is repeated until at least one satellite signal can be received in step S3 in order to obtain timing for the vehicle to exit the tunnel. As a result, if even one satellite signal can be received (S3: YES), it is subsequently determined in step S4 whether GPS positioning has been performed. If you're not GPS positioning (S4: NO), the exit location P 0 of the tunnel, from the time when it is determined that passes through the tunnel, in addition to displacement by the autonomous navigation, obtained by this position new and P 0 a. The treatment in step S5 is repeatedly executed until GPS positioning is started. That is, the position P 0 is set as a solution for the self-contained navigation starting from the exit of the tunnel.
[0028]
Here, when calculating P 0 , updating may be performed according to the elapsed time since it was determined that the tunnel has been exited as described above, but until the GPS receiver receives a satellite signal after exiting the tunnel. If statistical data or experience values can be used as the time, the time may be added to the elapsed time. Furthermore, the starting point used for the self-contained navigation may be determined by pattern matching between the trajectory of the vehicle after passing through the tunnel and the map data.
[0029]
On the other hand, if it is determined that the GPS positioning is started (S4: YES), the next step S6, taking the difference between the position P 0 and the GPS positioning position P GPS, the estimated error amount obtained by this difference and the GPS receiver 1 Compare with PERR . That means
| P 0 -P GPS | >> PERR |
Determine.
As a result, if the determination in step S6 is YES, | P 0 -P GPS | is output to NAVI_CPU 5 as an estimated error amount for the GPS positioning position (S7), and if the determination in step S6 is NO Then, P ERR is output as an estimated error amount for the GPS positioning position (S8). That is, the larger value of | P 0 −P GPS | and | P ERR | is output as the estimated error amount with respect to the GPS positioning position. This is because P 0 is an accurate exit position based on the map data, and therefore | P 0 -P GPS | accurately reflects an error actually included in the GPS positioning position after the positioning is resumed.
[0030]
In this way, by determining the estimated error amount, the GPS positioning position is determined when the vehicle exits the tunnel after passing through a location where the vehicle cannot receive a satellite signal such as a tunnel and the GPS non-positioning state continues. In a situation where the amount of error actually included is large, this state can be reflected in the estimated error amount to maintain the estimated error amount at a larger value. Therefore, in the situation of starting positioning after non-positioning, a situation in which the GPS positioning position that includes a larger error than the position by the self-contained navigation is adopted in the vehicle position determination process, resulting in a position jump. Can be avoided.
[0031]
The embodiment of the present invention described above is a configuration in which a new estimated error amount is determined on the GPS receiver 1 side, and the determined new estimated error amount is provided to the NAVI_CPU 5 side. It is also possible to realize a configuration in which processing is performed on the NAVI_CPU 5 side. In step S2 of FIG. 2, when the exit position of the tunnel is acquired from the map data, the time and the traveling direction predicted to exit the tunnel are obtained based on the exit position. By using it in 1, it is possible to shorten the time until GPS positioning resumes, that is, the acquisition time of GPS satellites.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a highly accurate estimated error amount with respect to the GPS positioning position in a situation where the non-positioning state continues and GPS positioning is resumed thereafter. As a result, it is possible to avoid a situation where a position jump or the like occurs and to improve the accuracy of the vehicle position determination as the car navigation device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a navigation device according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing estimation error amount determination processing executed in the navigation apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of vehicle position determination in a conventional navigation device.
[Explanation of symbols]
1 GPS receiver 2 Gyro sensor 4 Vehicle speed pulse 5 NAVI_CPU
10 Navigation device

Claims (6)

GPS測位演算を行い、測位位置と共に、前記測位位置に対する推定誤差量として、測位時のGPS衛星の幾何学的配置の基づく誤差成分とフィルタリング処理に基づく誤差成分とからなる推定誤差量を出力するGPS測位手段と、
センサからの出力に基づいて自立航法による位置を算出する自立航法手段と、
地図データと、
車両がGPS非測位状態になる場所に進入したと判定されると、前記非測位状態となる場所から車両が抜け出す位置である測位開始位置を前記地図データに基づいて取得するとともに、前記非測位状態となる場所から車両が抜け出したと判定された際に、前記測位開始位置と、前記場所から抜け出した後のGPS測位位置と、当該GPS測位位置に対する推定誤差量とに基づいて、所定の条件が成立する場合には、当該GPS測位位置に対する推定誤差量を変更する推定誤差量変更手段と、
前記GPS測位位置、前記推定誤差量変更手段から取得される推定誤差量、および前記自立航法手段による位置に基づいて車両の位置決定を行う車両位置決定手段と、
を備えることを特徴とする車載用ナビゲーション装置。
GPS that performs GPS positioning calculation and outputs an estimated error amount including an error component based on a geometrical arrangement of GPS satellites at the time of positioning and an error component based on filtering processing as an estimated error amount for the positioning position together with the positioning position Positioning means;
A self-contained navigation means for calculating a position by self-contained navigation based on the output from the sensor;
Map data,
When it is determined that the vehicle has entered a place that is in a GPS non-positioning state, a positioning start position that is a position where the vehicle exits from the place in the non-positioning state is acquired based on the map data, and the non-positioning state A predetermined condition is established based on the positioning start position, the GPS positioning position after exiting the location, and the estimated error amount with respect to the GPS positioning location. When performing the estimation error amount changing means for changing the estimation error amount for the GPS positioning position,
Vehicle position determining means for determining the position of the vehicle based on the GPS positioning position, the estimated error amount acquired from the estimated error amount changing means, and the position by the self-contained navigation means;
A vehicle-mounted navigation device comprising:
前記推定誤差量変更手段は、
前記測位開始位置をP、前記場所から抜け出した後のGPS測位位置をPGPS、当該GPS測位位置に対する推定誤差量をPERRとした場合に、
|P−PGPS|>|PERR|であれば、推定誤差量を|P−PGPS|に変更し、
|P−PGPS|≦|PERR|であれば、推定誤差量を|PERR|とする、
請求項1に記載の車両用ナビゲーション装置。
The estimated error amount changing means includes
When the positioning start position is P 0 , the GPS positioning position after exiting the place is P GPS , and the estimated error amount for the GPS positioning position is P ERR ,
If | P 0 −P GPS |> | P ERR |, the estimated error amount is changed to | P 0 −P GPS |
If | P 0 −P GPS | ≦ | P ERR |, the estimated error amount is set to | P ERR |
The vehicle navigation apparatus according to claim 1.
前記推定誤差量変更手段は、
前記非測位状態となる場所から車両が抜け出したと判定された後、GPS測位位置が得られるようになるまでの間に時間経過がある場合には、前記測位開始位置を前記自立航法によって得られる前記時間経過に伴う車両の変位量に基づいて更新すること、
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の車載用ナビゲーション装置。
The estimated error amount changing means includes
If it is determined that the vehicle has exited from the non-positioning state and the GPS positioning position is obtained, the positioning start position can be obtained by the self-contained navigation. Updating based on vehicle displacement over time,
The in-vehicle navigation device according to claim 1 or 2, characterized in that.
前記推定誤差量変更手段による、前記非測位状態となる場所から車両が抜け出したことの判定では、少なくとも1つのGPS衛星からの電波が受信されたことをもって前記非測位状態となる場所から車両が抜け出したと判定される、請求項1から請求項3のいずれかに記載の車載用ナビゲーション装置。In the determination that the vehicle has exited from the non-positioning state by the estimated error amount changing means, the vehicle has exited from the non-positioning state upon reception of radio waves from at least one GPS satellite. The in-vehicle navigation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the in-vehicle navigation device is determined to have been. 前記GPS非測位状態になる場所はトンネルであり、前記推定誤差量変更手段は、前記地図データに基づいて車両がトンネルに進入したことを判定すること、を特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の車載用ナビゲーション装置。5. The place where the GPS non-positioning state is set is a tunnel, and the estimated error amount changing means determines that a vehicle has entered the tunnel based on the map data. The in-vehicle navigation device according to any of the above. ナビゲーション用のホストシステムと接続して使用されるGPSレシーバであって、
測位位置と共に、前記測位位置に対する推定誤差量として、測位時のGPS衛星の幾何学的配置の基づく誤差成分とフィルタリング処理に基づく誤差成分とからなる推定誤差量を出力する測位演算手段と、
車両がGPS非測位状態になる場所に進入したと判定されると、前記非測位状態となる場所から車両が抜け出す位置である測位開始位置を、地図データを備える前記ホストシステムとの連携により取得するとともに、前記非測位状態となる場所から車両が抜け出したと判定された際に、前記測位開始位置と、前記場所から抜け出した後のGPS測位位置と、当該GPS測位位置に対する推定誤差量とに基づいて、所定の条件が成立する場合には、当該GPS測位位置に対する推定誤差量を変更する推定誤差量変更手段と、
を備えることを特徴とするGPSレシーバ。
A GPS receiver used in connection with a host system for navigation,
Positioning calculation means for outputting an estimated error amount composed of an error component based on a geometrical arrangement of GPS satellites at the time of positioning and an error component based on filtering processing as an estimated error amount for the positioning position together with the positioning position;
When it is determined that the vehicle has entered a place where the GPS is not positioned, a positioning start position, which is a position where the vehicle exits from the place where the vehicle is not positioned, is acquired in cooperation with the host system including map data. In addition, when it is determined that the vehicle has exited from the place that is in the non-positioning state, based on the positioning start position, the GPS positioning position after exiting from the place, and the estimated error amount with respect to the GPS positioning position When the predetermined condition is satisfied, an estimated error amount changing means for changing the estimated error amount with respect to the GPS positioning position;
A GPS receiver comprising:
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