车辆位置检测装置及程序的制作方法
【专利摘要】本发明能够求取在后续处理中能够获得更为正确的结果的车辆方位误差。车辆位置检测装置包括：在转弯前链路上求取转弯开始地点，在转弯后链路上求取转弯结束地点的开始结束点计算部；求取连结上述转弯开始地点和上述转弯结束地点的虚拟链路的虚拟链路生成部；计算作为上述虚拟链路上的规定位置的方位的虚拟链路方位的链路方位计算部；和利用上述虚拟链路方位计算车辆方位的方位误差的误差计算部。
【专利说明】车辆位置检测装置及程序
【技术领域】
[0001] 本发明涉及车辆位置检测装置及程序。本发明主张于2012年5月30日申请的日 本国专利申请第2012-122680号的优先权，在允许通过文献参考进行引用的国家中，该申 请记载的内容通过参考援引于本申请中。
【背景技术】
[0002] 专利文献1中公开了求取弯道区间的曲率并基于该曲率的推移（演变）来计算弯 道区间的当前位置的导航装置的技术。
[0003] 现有技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1 :日本特开2007-192583号公报
【发明内容】
[0006] 发明想要解决的技术问题
[0007] 然而，上述技术未考虑道路宽度，而是对由线段构成的链路（link)求取曲率，所 以难以求取与车辆的转弯行为接近的曲率。例如，将利用这样的曲率计算出的链路方位与 通过航位推算（DeadReckoning)计算出的车辆方位之差作为方位误差进行后续处理（例 如地图匹配处理）也无法得到正确的结果。
[0008] 于是，本发明的目的在于求取使后续处理的结果更为正确的车辆的方位误差。
[0009] 用于解决问题的技术方案
[0010] 为了解决上述问题，本发明的车辆位置检测装置包括：在转弯前链路上求取转弯 开始地点，在转弯后链路上求取转弯结束地点的开始结束点计算部；求取连结上述转弯开 始地点和上述转弯结束地点的虚拟链路的虚拟链路生成部；计算作为上述虚拟链路上的规 定位置的方位的虚拟链路方位的链路方位计算部；和利用上述虚拟链路方位计算车辆方位 的方位误差的误差计算部。
[0011] 发明效果
[0012] 根据本发明，能够求取使后续处理的结果更为正确的车辆的方位误差。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是表示本发明的一个实施方式的导航装置的概略结构的图。
[0014] 图2是表示本发明的一个实施方式的地图信息的图。
[0015] 图3是表示本发明的一个实施方式的功能块的图。
[0016] 图4是表示本发明的一个实施方式的地图匹配处理的流程图。
[0017]图5是表示本发明的一个实施方式的方位误差计算处理的流程图。
[0018]图6是表示本发明的一个实施方式的本车位置所在的链路与转弯后链路的连接 例子的图。
[0019] 图7是表示本发明的一个实施方式的本车位置所在的链路与转弯后链路之间生 成的虚拟链路的图。
[0020] 图8是表示本发明的一个实施方式的转弯经过距离中本车所在的链路与转弯后 链路的方位差角为钝角的情况的图。
[0021] 图9是表示本发明的一个实施方式的转弯经过距离中本车所在的链路与转弯后 链路的方位差角为锐角的情况的图。
[0022] 图10是表示本发明的一个实施方式的虚拟链路的方位变分Θ1的图。
[0023] 图11是表示本发明的一个实施方式的虚拟链路的方位变分Θ2的图。
[0024] 图12是表示本发明的变形例的虚拟链路模型（model)信息的图。
【具体实施方式】
[0025] 以下针对本发明的一个实施方式进行说明。
[0026] 图1是作为本实施方式的车辆位置检测装置发挥作用的导航装置100的概略结构 图。导航装置100包括运算处理装置1、显示器10、存储装置11、声音输入输出装置13、输 入装置16、ROM装置20、车速传感器21、加速度传感器22、陀螺仪传感器23、GPS接收装置 24、FM多路广播接收装置25、和信标（beacon)接收装置26。此外，上述各装置和传感器是 通过总线6相互连接的能够交接数据的结构。
[0027] 此外，导航装置100为能够实现地图上的本车位置的确定、地图和交通信息等的 显示、推荐路径的搜索、路径引导等所谓导航功能的装置。
[0028] 运算处理装置1为进行导航装置100的各种处理的中央单元。运算处理装置1例 如利用从车速传感器21、加速度传感器22、陀螺仪传感器23等各种传感器和GPS接收装置 24等输出的信息（以下称为"车辆传感器信息"）来计算地图上的本车位置、与周边链路的 位置误差和方位误差等。此外，运算处理装置计算本车位置、位置误差、方位误差等规定信 息，并利用它们进行地图匹配处理。
[0029] 此外，运算处理装置1在基于车辆传感器信息判定为本车正在转弯时，在相邻的 链路彼此之间生成具有规定的曲率半径的圆状的虚拟链路，计算其方位。计算出的虚拟链 路的方位例如用于地图匹配处理中使用的方位误差的运算中。此外，针对虚拟链路的细节 在后面说明。
[0030] 此外，运算处理部1将计算出的本车位置和方位误差等信息暂时保存在RAM3等 存储器中。
[0031] 此外，运算处理装置1利用保存在存储装置11的地图信息12来搜索连结出发地 与目的地的推荐路径。
[0032] 此外，运算处理装置1将显示在显示器10的显示区域的地图信息12、交通信息、路 径信息等进行图像转换，输出到显示器10。
[0033] 此外，运算处理装置1生成用于进行路径引导的声音信息，将其输出到扬声器15。
[0034] 此外，运算处理装置1具有执行数值运算、各装置和传感器的控制等各种处理 的CPU2(CentralProcessingUnit,中央处理器）、暂时保存程序、数据、运算结果等的RAM3(RandomAccessMemory,随机访问存储器）、保存程序和数据等的R0M4(ReadOnly Memory,只读存储器）、和用于将各种硬件与运算处理装置相连接的I/F(Interface,接 口）5。此外，CPU2、RAM3、ROM4通过总线6相互连接。
[0035] 显示器10为将运算处理装置1生成的图像信息显示在显示区域的单元，由液晶显 示器、有机EL显示器等构成。
[0036] 存储装置11例如由HDD(HardDiskDrive)、非易失性存储卡等至少能够读写的记 录介质构成。存储装置11保存有地图信息12等信息。
[0037] 图2是表示地图信息的一个例子的图。地图信息12具有保存有关于地图上的道 路的链路信息等的区域信息。区域信息200中，按每个识别地图上的区域的网格（mesh)ID 201，各网格所具有的道路的链路ID202和链路信息203被对应了起来。
[0038] 此外，链路信息203中保存有：表示道路两端的开始节点（node)和结束节点的地 点坐标204、表示国道、收费道路、县道等道路类别的道路类别信息205、表示道路长度的链 路长度信息206、表示道路宽度的链路宽度信息207、表示道路方位的链路方位信息208、表 示通过道路所需的时间的行程时间信息209、和保存有分别连接到道路的开始节点和结束 节点的其它道路的链路ID的开始连接链路/结束连接链路信息210。
[0039] 声音输入输出装置13包括作为声音输入装置的麦克风14、作为声音输出装置的 扬声器15。麦克风14获取用户发出的声音等导航装置100的外部声音。此外，扬声器15 将运算处理装置1生成的给用户的消息作为声音信号输出。
[0040] 输入装置16为导航装置接收来自用户的指令的用户界面（userinterface)。 具体而言，由方向键17、拨码开关（dialswitch) 18、触摸面板19、作为其它硬开关（hard switch)(未图示）的比例尺变更键等构成。
[0041]ROM装置 20 由CD-ROM、DVD-ROM等ROM(ReadOnlyMemory，只读存储器）、 IC(IntegratedCircuit,集成电路）卡等至少能够读取的记录介质构成。该记录介质例如 保存有视频信息和声音信息等。
[0042] 车速传感器21、加速度传感器22、陀螺仪传感器23、GPS接收装置24用于检测搭 载有导航装置100的车辆的本车位置等。
[0043] 车速传感器21输出用于车速计算的信息。具体而言，车速传感器21将检测出的 车轮的转速转换成脉冲信号，输出规定时间内的脉冲信号数等规定的车速信息。
[0044] 加速度传感器22根据车辆的前后方向的加速度以固定周期输出规定的检测信 号。例如，加速度传感器22在车辆的加速度增加的情况下输出正的信号，在产生减速度的 情况下输出负的信号。
[0045] 陀螺仪传感器23由光纤陀螺仪、振动陀螺仪等构成，检测移动体的旋转的角速 度，生成并输出规定的角速度信息。
[0046] GPS (Global Positioning System,全球定位系统）接收装置24接收来自GPS卫 星的信号，对三个以上的卫星测量车辆与GPS卫星间的距离及距离的变化率，由此测量车 辆的当前地点、行进速度和行进方位。
[0047]FM多路广播接收装置 25 接收VICS(VehicleInformationCommunication System,车辆信息通信系统：注册商标）信息的概略现状交通信息、限制（管制）信息、SA/ PA(服务区（servicearea)/停车区（parkingarea))信息、停车场信息、天气信息等和作 为FM多路一般信息的无线电台（radiostation)提供的文字信息等FM广播台发送的FM 多路广播信号。
[0048] 信标接收装置26接收VICS信息等概略现状交通信息、限制（管制）信息、SA/ PA(服务区/停车区）信息、停车场信息、天气信息和紧急警报等。信标接收装置例如由利 用光进行通信的光信标、利用电波进行通信的电波信标等构成。
[0049] 接着，针对本实施方式的导航装置100的功能块进行说明。其中，导航装置100的 功能块通过执行安装在运算处理装置1中的CPU2所读入的规定程序来构建。因此，各ROM 4中存储有用于执行各功能部分的处理的程序。
[0050] 此外，为了使本实施方式中实现的导航装置100的功能易于理解，导航装置100的 功能块根据主要处理内容而进行分类。本发明并不因各功能的分类的方法和其名称而受 限。此外，导航装置100的各结构还能够根据处理内容分类成更多的构成要素。或者，也能 够以一个构成要素执行更多处理的方式进行分类。
[0051] 此外，导航装置100的功能部也可以由硬件（ASCI等）构建。或者，各功能部的处 理可以由一个硬件执行，也可以由多个硬件执行。
[0052] 图3是表示导航装置100的功能块的图。导航装置100具有整体控制部301、传感 器信息处理部302、本车状态推算部303、和地图匹配处理部304。
[0053] 整体控制部301为进行导航装置100的各种处理的中央功能部。具体而言，整体 控制部301从其它功能部、导航装置100内置的其它装置、传感器以及外部装置接收各种信 息和指示。此外，整体控制部301将所获取的信息或接收到的指示根据这些信息或指示的 种类或内容输出到规定的传感器、装置、功能部。
[0054] 传感器信息处理部302为获取车辆传感器信息并将其暂时保存在RAM3等存储器 中的功能部。
[0055] 本车状态检测部303为利用车辆传感器信息来计算包含本车位置、车辆方位等信 息的本车的状态信息的功能部。此外，状态信息在每次地图匹配处理时计算，但计算间隔并 非限定于此。例如本车状态检测部303也可在车辆每行驶规定距离（例如IOm)时计算状 态息。
[0056] 此外，本车状态检测部303计算与周边链路的位置误差和方位误差。另外，在方位 误差的计算处理中，如果判定为本车正在转弯，则本车状态检测部303在本车位置所在的 链路与和其连接的链路（以下称为"转弯后链路"）之间生成具有规定曲率半径的圆状的虚 拟链路。此外，本车状态检测部303利用虚拟链路上的规定位置的虚拟链路方位来计算转 弯中的本车的车辆方位与链路方位或者虚拟链路方位的方位误差。
[0057] 此外，本车状态检测部303将计算出的本车位置、车辆方位、位置误差、方位误差 等信息暂时保存在RAM3等存储器中。
[0058] 地图匹配处理部304利用本车位置、误差信息（位置误差、方位误差）等规定信 息，进行将本车位置匹配（合^ #込& )到显示在显示器10上的地图上的道路（链路）的 地图匹配处理。具体而言，地图匹配处理部304利用本车状态检测部303计算出的位置误 差、和方位误差，计算每个匹配对象链路的评价量。然后，地图匹配处理部304基于计算出 的评价量来确定匹配对象链路，将表示当前的本车位置的车标记（carmark)匹配到该链路 上的规定位置。
[0059] 以上针对本实施方式的导航装置100的功能块进行了说明。
[0060] 接着，针对本实施方式的导航装置100的地图匹配处理进行说明。图4是表示该 处理的流程图。本流程在导航装置100启动的同时开始。
[0061] 首先，本车状态检测部303计算包含地图上的本车位置和车辆方位的本车的状态 信息（步骤S001)。具体而言，本车状态检测部303获取从车速传感器21输出的车速信息 和从陀螺仪传感器23输出的角速度信息，将各自进行积分而获得的距离信息和角度信息 在时间轴上积分，由此计算从初始位置（X，Y)起移动后（本车行驶后）的本车位置（X'， Y，）。
[0062] 此外，本车状态检测部303例如通过对从陀螺仪传感器23输出的角速度信息进行 积分，计算出车辆的角度信息，基于该角度信息计算出作为本车的行进方位的车辆方位。另 夕卜，本车状态检测部303将计算出的本车位置和车辆方位暂时地保存在RAM3等存储器中。
[0063] 接着，本车状态检测部303获取匹配对象链路（步骤S002)。具体而言，本车状态 检测部303从链路信息203获取位于距本车位置规定范围内（例如半径500m的区域内） 的链路。
[0064] 接着，本车状态检测部303计算出与匹配对象链路之间的位置误差（步骤S003)。 具体而言，本车状态检测部303根据从本车位置向匹配对象链路作出的垂线的长度，计算 出距本车位置的位置误差。另外，本车状态检测部303将关于计算出的位置误差的信息暂 时保存在RAM3等存储器中。
[0065] 接着，本车状态检测部303计算出与匹配对象链路之间的方位误差（步骤S004)。 图5是表示方位误差计算处理的细节的流程图。如图所示，本车状态检测部303判定是否 检测到车辆转弯（步骤S0041)。具体而言，本车状态检测部303在车辆方位为规定阈值以 上（例如4度以上）的情况下检测到车辆转弯。
[0066] 在未检测到车辆转弯的情况下（步骤S0041中为否（No))，本车状态检测部303从 链路信息203获取匹配对象链路的链路方位（步骤S0047)，计算出作为车辆方位与链路方 位之差分的方位误差（步骤S0047)。另外，本车状态检测部303将计算出的方位误差保存 在RAM3等存储器中，结束方位误差计算处理。
[0067]另一方面，在检测到车辆转弯的情况下（步骤S0041中为是（Yes))，本车状态检测 部303判定在所检测到的转弯方向上是否存在与本车位置所在的链路以规定以上的角度 (例如4度以上）连接的链路（步骤S0042)。具体而言，本车状态检测部303判定有没有 以规定以上角度与通过上次的地图匹配处理与本车位置对应起来的链路（本车位置所在 的链路）连接的链路。
[0068] 然后，在存在以规定以上的角度连接的链路的情况下（步骤S0042中为是（Yes))， 本车状态检测部303使处理转移到步骤S0043。另一方面，在没有这样的链路的情况下（步 骤S0042中为否（No))，本车状态检测部303使处理转移到上述步骤S0047。
[0069] 步骤S0043中，本车状态检测部303在本车位置所在的链路与和该链路以规定以 上的角度连接的转弯后链路之间生成圆状的虚拟链路。图6是表示两条链路的连接例子的 图。如图所示，令两条链路的链路宽度的1/2分别为α1、α2,两条链路以不经过圆cl的 内侧的方式连接，该圆cl具有法令所规定的车辆的最小转弯半径rl(例如半径12m)。此 夕卜，在（过）转弯后链路402与本车位置所在链路401的交点al、a2,在转完后链路402的 链路宽度方向上画垂线，令从b0到交点bl的线段为XI，从交点bl到交点b2( =a2)的线 段为X2。此外，令从交点b3到交点b2的线段为X3,该交点b3为从具有最小转弯半径的圆 cl的中心向转弯后链路402作出的垂线的交点。
[0070] 在虚拟链路生成时，本车状态检测部303将转弯前的车辆方位确定为基准方位。 具体而言，本车状态检测部303将在检测到车辆转弯前计算出的最近的车辆方位确定为基 准方位。
[0071] 接着，本车状态检测部303计算转弯开始距离L。其中，由于转弯开始距离L与转 弯结束距离大致相同，因此为了方便，计算转弯结束距离并将其作为转弯开始距离L处理。
[0072] 在此，转弯开始距离L通过X1+X2+X3求取。此外，Xl通过
[0073](本车位置所在的链路401的道路宽度/2)Asin(本车位置所在的链路401与转 弯后链路402的方位差）的绝对值）
[0074] 求取。另外，X2通过
[0075](转弯后链路402的道路宽度/2)Atan(本车位置所在的链路401与转弯后链路 402的方位差）的绝对值）
[0076] 求取。另外，X3通过
[0077] 车辆的最小转弯半径rlAtan(本车位置所在的链路401与转弯后链路402的方 位差/2)的绝对值）
[0078] 求取。具体而言，XI、X2、X3分别通过以下的式1、式2、式3求取。
【权利要求】
1. 一种车辆位置检测装置，其特征在于，包括： 在转弯前链路上求取转弯开始地点，在转弯后链路上求取转弯结束地点的开始结束点 计算部； 求取连结所述转弯开始地点和所述转弯结束地点的虚拟链路的虚拟链路生成部； 计算作为所述虚拟链路上的规定位置的方位的虚拟链路方位的链路方位计算部；和 利用所述虚拟链路方位计算车辆方位的方位误差的误差计算部。
2. 如权利要求1所述的车辆位置检测装置，其特征在于： 所述虚拟链路生成部 利用所述转弯前链路的链路宽度和所述转弯后链路的链路宽度，计算用从转弯开始地 点到该转弯前链路的终点之间所规定的转弯开始距离， 利用所述转弯开始距离生成所述虚拟链路。
3. 如权利要求2所述的车辆位置检测装置，其特征在于： 所述虚拟链路生成部利用所述转弯前链路的链路宽度、所述转弯后链路的链路宽度、 该转弯前链路与该转弯后链路的方位差角、和所述转弯前链路与所述转弯后链路之间的最 小转弯半径，生成所述虚拟链路。
4. 如权利要求3所述的车辆位置检测装置，其特征在于： 所述链路方位计算部将从根据传感器值求得的虚拟当前地点向所述转弯前链路作出 的垂线延长，计算该垂线的延长线与所述虚拟链路的交点的方位作为虚拟链路方位。
5. 如权利要求4所述的车辆位置检测装置，其特征在于： 所述误差计算部 在所述车辆方位被包含在作为所述转弯前链路的方位的基准方位与所述虚拟链路方 位之间的规定范围的情况下，将规定值作为方位误差使用， 在所述车辆方位未被包含在所述规定范围的情况下，将该车辆方位与所述基准方位的 方位误差和该车辆方位与所述虚拟链路方位的方位误差中的较小者作为方位误差使用。
6. 如权利要求5所述的车辆位置检测装置，其特征在于： 所述虚拟链路生成部利用与所述转弯前链路和所述转弯后链路外接的圆的圆弧来计 算所述虚拟链路。
7. -种程序，其使计算机作为能够计算车辆方位的方位误差的车辆位置检测装置发挥 功能，所述程序的特征在于，使所述计算机执行如下步骤： 在转弯前链路上求取转弯开始地点，在转弯后链路上求取转弯结束地点的开始结束点 计算步骤； 求取连结所述转弯开始地点和所述转弯结束地点的虚拟链路的虚拟链路生成步骤； 计算作为所述虚拟链路上的规定位置的方位的虚拟链路方位的链路方位计算步骤；和 利用所述虚拟链路方位计算车辆方位的方位误差的误差计算步骤。
8. 如权利要求7所述的程序，其特征在于： 所述虚拟链路生成步骤 利用所述转弯前链路的链路宽度和所述转弯后链路的链路宽度，计算用从转弯开始地 点到该转弯前链路的终点之间所规定的转弯开始距离， 利用所述转弯开始距离生成所述虚拟链路。
9. 如权利要求8所述的程序，其特征在于： 所述虚拟链路生成步骤利用所述转弯前链路的链路宽度、所述转弯后链路的链路宽 度、该转弯前链路与该转弯后链路的方位差角、和所述转弯前链路与所述转弯后链路之间 的最小转弯半径，生成所述虚拟链路。
10. 如权利要求9所述的程序，其特征在于： 所述链路方位计算步骤将从根据传感器值求得的虚拟当前地点向所述转弯前链路作 出的垂线延长，计算该垂线的延长线与所述虚拟链路的交点的方位作为虚拟链路方位。
11. 如权利要求10所述的程序，其特征在于： 所述误差计算步骤 在所述车辆方位被包含在作为所述转弯前链路的方位的基准方位与所述虚拟链路方 位之间的规定范围的情况下，将规定值作为方位误差使用， 在所述车辆方位未被包含在所述规定范围的情况下，将该车辆方位与所述基准方位的 方位误差和该车辆方位与所述虚拟链路方位的方位误差中的较小者作为方位误差使用。
12. 如权利要求11所述的程序，其特征在于： 所述虚拟链路生成步骤利用与所述转弯前链路和所述转弯后链路外接的圆的圆弧来 计算所述虚拟链路。
【文档编号】G01C21/30GK104380045SQ201380027871
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年4月30日 优先权日:2012年5月30日
【发明者】冈田和弘 申请人:歌乐株式会社