导航装置及导航用程序的制作方法

专利名称：导航装置及导航用程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及导航装置及导航用程序，详细地说涉及导航中的地图匹配。
背景技术：
装载在车辆上且用于搜索到达目的地的行驶路径来引导车辆的导航装置已广泛普及。在该导航装置中，一边推算车辆的当前位置，并通过地图匹配处理来确定当前行 驶的道路，一边在地图上显示车辆的当前位置或进行行驶引导。图9A、图9B、图9C是示意性地表示地图匹配处理的图。如图9A所示，例如，就实际的车辆位置R而言，若根据行驶距离和方位推算出的车 辆的位置为推算位置P1，则通过匹配修正为该推算位置Pl周边的道路A、B上的候补地点 Al、Bl中某一个地点，使车辆的当前位置与地图上的道路相匹配。在匹配修正为候补地点A1、B1时，例如，由与推算位置Pl相距的距离，或前进方向 的方位和各道路的方位之差等，来决定匹配修正为候补地点Al还是候补地点Bi。但是，如果在对通过图9A那样的分岔路口后的推算位置Pl的匹配处理中将车辆 的当前位置错误地匹配修正为候补地点Al，则如图9B所示，在其后的行驶道路是接近直线 的道路时，下一个匹配地点处的推算位置P2将会继续匹配修正为错误匹配了的道路A上。而且，如图9C所示，就实际的行驶道路B的方向发生大的变化的推算位置P3而 言，在匹配修正为道路B上的候补地点B3的时刻，错误匹配才得以修正，从而使当前位置修 正至正确道路上的候补地点B3上。这样，若在通过分岔角度特别小的分岔道路时进行错误匹配，则与正确道路的匹 配发生滞后。因此，以往，由于通过分岔路口后出现错误匹配的可能性高，因此利用从分岔路口 起行驶的距离来设定阈值，在行驶该阈值的距离的期间内，使地图匹配滞后。另外，在专利文献1中记载了如下技术，即，考虑分岔路口处的各道路的宽度和各 道路的间距，进行地图匹配。但是，在根据从分岔路口行驶的行驶距离防止错误匹配的方法中，在行驶了该阈 值的距离后，不一定与正确道路得以匹配。另一方面，在专利文献1记载的技术中，虽然考虑了道路形状，但是在因道路数据 的误差等而与实际的道路形状不同时，有可能发生错误匹配。不管怎样，都存在如下问题，S卩，如果进行了一次错误匹配，则错误匹配状态将长 时间持续，直到实际的行驶方位发生大的变化，才能够与正确的道路得以匹配。另外，存在实际的道路与道路数据不同的情况，例如，在隧道内，即使实际的道路 为曲线，但道路数据还是由直线构成。在这样的情况下，在使车辆位置强制性地与道路数据匹配时也导致错误匹配，并 且保存不正确的行驶轨迹数据。
专利文献1 JP特开2005-114632号公报

发明内容
本发明的目的在于进一步减少错误匹配。(1)本发明的第一技术方案是一种导航装置，其具有推定地点算出单元，以上一 次的车辆位置为基准，算出伴随着上一次之后的移动的车辆的推定地点；选择单元，通过与 所述推定地点的匹配处理，从在所述推定地点周边的道路上设定的候补地点中选择最佳候 补地点；假想方位误差取得单元，算出与所述推定地点对应的车辆的方位和其可靠度，取得 与该可靠度对应的假想方位误差；判断单元，判断所述车辆的方位与将所述推定地点修正 为所述最佳候补地点时的方位之间的方位差是否在所述假想方位误差内；车辆位置决定单 元，当所述方位差在所述假想方位误差内时，将所述最佳候补地点作为对所述推定地点进 行修正后的车辆位置，当所述方位差不在假想方位误差内时，将所述推定地点作为车辆位 置。(2)本发明的第二技术方案是上述第一技术方案中的导航装置，其中，所述推定地 点是通过以上一次的车辆位置为基准的推算航法来推算出的推算位置，所述假想方位误差 取得单元将所述推算位置处的推算方位作为车辆的方位，取得与所述推算方位的可靠度对 应的假想方位误差。(3)本发明的第三技术方案是上述第一技术方案中的导航装置，其中，所述推定地 点是通过以上一次的车辆位置为基准的推算航法来推算出的推算位置，所述假想方位误差 取得单元算出所述推算位置处的推算方位的可靠度，和通过GPS对应于所述推算位置所测 定的GPS方位的可靠度，并将这两者中可靠度高的方位作为所述车辆的方位，取得与车辆 的方位的可靠度相对应的假想误差。(4)本发明的第四技术方案是上述第一至第三技术方案中的任意技术方案的导航 装置，其中，具有地图显示单元，显示与所述车辆位置对应的地图；当前位置标记显示单 元，在所述所显示的地图上，显示车辆的当前位置标记；不论车辆位置决定单元所决定的车 辆位置是什么位置，所述当前位置标记显示单元都在所述地图上的与所述最佳候补地点对 应的地点显示当前位置标记。(5)本发明的第五技术方案是一种导航用程序，其通过计算机实现如下功能推 定地点算出功能，以上一次的车辆位置为基准，算出伴随着上一次之后的移动的车辆的推 定地点；选择功能，通过与所述推定地点的匹配处理，从在所述推定地点周边的道路上设定 的候补地点中选择最佳候补地点；假想方位误差取得功能，算出与所述推定地点对应的车 辆的方位和其可靠度，取得与该可靠度对应的假想方位误差；判断功能，判断所述车辆的方 位与将所述推定地点修正为所述最佳候补地点时的方位之间的方位差是否在所述假想方 位误差内；车辆位置决定功能，当所述方位差在所述假想方位误差内时，将所述最佳候补地 点作为对所述推定地点进行修正后的车辆位置，当所述方位差不在假想方位误差内时，将 所述推定地点作为车辆位置。根据本发明，以上一次的车辆位置为基准算出推定地点，然后算出对应于所述推 定地点的车辆方位的可靠度，然后取得对应于车辆方位的可靠度的假想方位误差，根据车 辆的方位与将推定地点修正为最佳候补地点时的方位的方位差θ是否在所述假想方位误差内，将所述最佳候补地点或推定地点决定为车辆位置，因此，能够进一步减少错误匹配， 并且即使出现错误匹配也能够尽早进行恢复。


图1是本实施方式的导航装置的系统结构图。图2A、图2B是示意性表示可靠度的定义和要素的说明图。图3是决定推算方位和距离的可靠度的各要素的说明图。图4是决定GPS方位和距离的可靠度的各要素的说明图。图5是地图匹配处理的流程图。图6是推算位置确定处理的流程图。图7A、图7B、图7C是推算位置确定处理的状态说明图。图8A、图8B、图8C是推算位置确定处理的其他的状态说明图。图9A、图9B、图9C是示意性表示以往的地图匹配处理的说明图。
具体实施例方式下面，参照图1至图8C详细说明本发明的导航装置及导航用程序的优选的实施方 式。(1)实施方式的概要在导航装置的地图匹配处理中采用推算航法，所述推算航法利用距离传感器和方 位传感器检测车辆的移动距离和行驶的方位，由此来推定地图数据上的当前位置(推算位 置)。另外，在从推算位置至规定距离范围内存在的各道路上设定候补地点，使各候补地点 也对应于车辆的移动距离进行移动。而且，将从推算位置至各候补地点的距离和方位等作为参数，来求出最佳的候补 地点，并进行修正，使推算位置与最佳候补地点一致。在本实施方式的地图匹配处理中，求出通过推算航法求出的推算轨迹的方位的可 靠度，以及通过GPS测定而得到的方位的可靠度，然后基于可靠度高的一方，得到假想方位误差。该可靠度的值表示在哪个程度误差范围内能够将方位的值推定为正确，对应于通 过推算航法和GPS来进行方位测定后的各状态，决定所述可靠度。然后，如果将推算位置修正为最佳的候补地点时的方位(最佳候补地点的道路的 方位)在所取得的假想方位误差的范围内，则通过将推算位置变更为最佳候补地点，来进 行推算位置的修正。结果，作为显示在显示装置上的地图上的车辆位置，将最佳的候补地点 显示为当前位置。另一方面，如果修正后的方位不在所取得的假想方位误差的范围内，则成为错误 修正的可能性高，因此不进行推算位置的修正(向最佳航法地点进行的变更)。但是，作为 显示在显示装置上的地图上的车辆位置，将最佳的候补地点显示为当前位置。然后，在接着 的地图匹配处理中，根据从没有修正的推算位置开始的推算轨迹进行处理。这样，只有在基于可靠度而得到的假想方位误差的范围内的情况下，进行修正，否 则不进行推算位置的修正，从而能够进一步减少错误匹配。
另外，即使在分岔道路，尤其在小角度分岔路口出现错误匹配，也能够缩短直到恢 复为正确道路的距离。而且，在实际的道路与道路数据不同的情况下，不会强制与道路数据进行匹配，因 此，能够减少错误匹配，并且能够储存更加正确的行驶轨迹数据。在本实施方式中，推算轨迹方位的可靠度由上一次的可靠度、假想累积方位误差 (方位变化量)、陀螺仪灵敏度学习状态来决定。GPS方位的可靠度由GPS/推算轨迹方位一致度(GPS与推算轨迹的方位变化量的 比较)、GPS速度、DOP来决定。(2)实施方式的详细内容图1是使用本实施方式的导航装置的系统结构图。本导航装置装载在车辆上，如该图1所示，具有当前位置检测装置10、信息处理控 制装置20、输入输出装置40以及信息存储装置50。当前位置检测装置10具有如下的结构。方位传感器12是用于检测相对于基准角度(绝对方位)变化了的角度的装置，在 本实施方式中，使用利用角速度来检测角度变化的陀螺传感器。此外，也可以是安装在方向 盘的旋转部上的光学旋转传感器或旋转型的电阻调节器，或者是安装在车轮部上的角度传 感器。另外，作为方位传感器12，可以是用于检测绝对方位的装置，例如可以是地磁传感器， 所述地磁传感器基于磁铁来检测N极方向，由此检测车辆位于哪一个方向。距离传感器13是能够测量车辆的移动距离的装置，例如，可以使用用于检测车轮 的旋转并进行计数的传感器，或者使用用于检测加速度并对其进行2次积分的传感器。GPS (全球定位系统)接收装置14是用于接收来自人造卫星的信号的装置，其能够 得到信号的发送时刻、接收装置的位置信息、接收装置的移动速度、接收装置的前进方向等 各种信息。接着，信息处理控制装置20是如下装置，即，基于从当前位置检测装置10、输入输 出装置40输入的信息以及存储在信息存储装置50中的信息，进行运算以及控制，并且将运 算结果输出至显示器42、打印机43或扬声器44等输出装置。该信息处理控制装置20具有以下的结构。中央处理装置(CPU) 21进行整个导航装置的总体的运算以及控制。R0M22存储各种程序，包括与到达目的地的路径搜索、显示引导或语音引导等导航 相关的程序，和本实施方式的基于推算方位和GPS方位的可靠度而进行的地图匹配处理程 序等。此外，R0M22可以分为第一 ROM和第二 ROM，在第二 ROM中存储与语音引导相关的导 航程序，在第一 ROM中存储其他程序。在本实施方式的地图匹配程序中，定义了后述的可靠度数据，但也可以设置相对 于程序独立的可靠度数据的参照表，并在程序的执行过程中参照可靠度数据，另外，也可以 在后述的信息存储装置50中保存可靠度数据文件。RAM24是存储装置，用于存储由输入装置41输入的目的地信息、通过地点信息等 用户输入的信息，并且用于存储利用CPU21基于用户的输入信息而运算出的结果、进行路 径搜索而得出的结果、或从信息存储装置50读取的地图信息。另外，在RAM24中暂时保存在本实施方式的地图匹配中使用的推算位置以及候补地点。通信接口 25是经由传送路径45进行各种信息的输入输出的装置。具体地说，经 由传送路径45，连接有GPS接收装置14、输入装置41、打印机43、信息存储装置50。时钟28进行计时。另外，可以配设图像处理专用的图像处理器、图像存储器、语音处理专用的语音处 理器，所述图像处理器用于将由CPU21处理了的矢量信息处理为图像信息，所述图像存储 器用于存储图像处理器处理的图像信息，所述语音处理器处理从信息存储装置50读取的 语音信息，并将其输出至扬声器44。输入输出装置40具有输入装置41，由用户输入目的地、通过地点、搜索条件等数 据；显示器42，用于显示图像；打印机43，用于印刷信息；扬声器44，用于输出语音。
输入装置41例如由触摸面板、触摸开关、操纵杆、键开关等构成。在显示器42上显示当前位置周边的地图和到达目的地的行驶路径。此外，输入输出装置40可以不具有打印机43。信息存储装置50经由传送路径45与信息处理控制装置20连接。信息存储装置50存储地图数据文件51和其他数据文件52。该信息存储装置50通常由作为光学存储介质的DVD-ROM、⑶-ROM，或作为磁性存 储介质的硬盘等构成，但是，也可以由光磁盘、各种半导体存储器等各种信息存储介质构 成。此外，对于需要擦写的信息，可以使用可擦写硬盘、闪存器等，对于其他的固定的 信息，可以使用CD-ROM、DVD-ROM等ROM。在地图数据文件51中存储有地图数据、道路数据、目的地数据、引导地点数据、其 他数据，这些作为导航中的地图显示、路径搜索、路径引导所需要的各种数据。作为地图数据，存储有全国道路地图、各地区的道路地图或住宅地图等。道路地图 由主要干线道路、高速公路、次要道路等各道路和地上目标物(设施等)构成。住宅地图是 显示有用于表示地上建筑物等的外形的图形以及道路名称等的市街道地图。次要道路是 指，例如国道、省道以下的、道路宽度在规定值以下的比较窄的道路。作为地图数据，在显示器42上显示包括车辆当前位置和用户指定的地点的、根据 规定比例尺而形成的一定范围的地图。在该地图上，显示车辆的当前位置和被指定的地点。道路数据是各道路的位置和种类、车道数以及各道路之间的连接关系等与道路相 关的数据，由节点数据和道路链数据构成。该道路数据用于路径搜索和地图匹配，并且还在 将搜索得到的行驶路径重叠显示在地图数据上时进行使用。节点数据表示在地图上进行路径搜索时所使用的各节点的地理坐标数据等。例如，通过节点来表示交叉路口等道路的连接点，通过道路链来表示连接点间的 道路(即，道路中不分岔的区域)。这样，发挥表示节点数据路径的连接关系的路径数据的 功能。此外，关于因交通管制而限制行驶的禁止进入和单向通行等，将表示这些的属性 赋予给各道路链，但是关于这些属性，也可以赋予给交叉路口节点。节点数据包括始终设定在各交叉路口上的交叉路口节点，和有时辅助设定在各交 叉路口间的特征点(例如，转弯的开始、中间、结束的各地点，或高度发生变化的地点等)上的辅助节点。交叉路口节点包括交叉路口的地理位置坐标、名称等与交叉路口相关的信息。目的地数据是如下数据，即，主要观光地、建筑物、电话簿中记载的企业及工作地 点等很有可能成为目的地的地点及设施等的位置和名称等数据。引导地点数据是在道路上设置的引导显示板的内容、分岔路口的引导等需要引导 的地点的引导数据。在其他数据文件52中，例如，存储有照片的图像数据、通过语音对设定的行驶路 径进行引导时的语音数据等，其中，上述照片是对各种设施、观光地、主要的交叉路口等要 求视觉显示的位置进行拍摄而得的照片。
接着，说明在本实施方式的地图匹配程序中定义的可靠度数据。图2A、图2B是示意性地表示可靠度的定义和要素的图。图2A规定了与本实施方式的可靠度相对应的方位和距离的假想误差。S卩，关于方 位，将假想方位误差在1度以内的情况规定为可靠度5，将假想方位误差在3度以内的情况 规定为可靠度4，将假想方位误差在10度以内的情况规定为可靠度3，将假想方位误差在45 度以内的情况规定为可靠度2，将假想方位误差不明的情况规定为可靠度1。另外，关于距离，将假想距离误差在5m以内的情况规定为可靠度5，将假想距离误 差在IOm以内的情况规定为可靠度4，将假想距离误差在25m以内的情况规定为可靠度3， 将假想距离误差在50m以内的情况规定为可靠度2，将假想距离误差不明的情况规定为可 靠度1。这样，在本实施方式中，对于方位和距离，都将可靠度规定为5个等级，但可以更 详细的进行规定(例如，10个等级)。此外，通过实际测量后述的可靠度的各要素的值和那时的误差，预先规定假想误 差(方位、距离)。图2B表示用于决定推算方位和推算距离的可靠度的要素，以及用于决定通过GPS 而得出的方位和距离的可靠度的要素。如图所示，作为决定推算可靠度(方位、距离)的要素，有上一次可靠度、假想累积 方位误差、陀螺仪灵敏度学习状态、推算方位可靠度、距离系数学习状态，作为决定GPS可 靠度(方位、距离)的要素，有GPS/推算轨迹方位一致度、速度、D0P、根据坐标间距离而得 出的GPS/推算轨迹位置一致度、根据坐标间方位而得出的GPS/推算轨迹位置一致度。而且，如图2B所示，推算方位的可靠度由上一次可靠度、假想累积方位误差、陀螺 仪灵敏度学习状态来决定。推算距离的可靠度由上一次可靠度、推算方位可靠度、距离系数学习状态来决定。另外，GPS方位可靠度由GPS/推算轨迹方位一致度、速度、DOP来决定。GPS距离的可靠度由D0P、根据坐标间距离而得出的GPS/推算轨迹位置一致度、根 据坐标间方位而得出的GPS/推算轨迹位置一致度来决定。图3是规定了用于决定推算方位和距离的可靠度的各要素的图。如图3所示，作为上一次可靠度，直接使用在上一次的地图匹配中算出的推算方 位的可靠度和推算距离的可靠度。由于考虑到除了发生陀螺仪的故障的情况以外，通过推算航法而求出的推算方位 的可靠度不会剧烈地变化，所以直接使用上一次的可靠度来作为通过推算航法而求出的推算方位的可靠度。通常，如果左右两侧水平地安装导航装置，则陀螺传感器的左右灵敏度大致相同。因此，在陀螺传感器的左右灵敏度出现偏差的情况下，可以想到很有可能左右灵敏度的学 习出现错误，从而在方位变化时出现误差。因此，可以想到对于假想累积方位误差而言，对于在规定区间(例如，IOm)行驶时 的方位变化，方位误差被累积，从而该方位误差变大，因此，规定为累积方位误差(度)越大 可靠度越小。在本实施方式中，以如下比例设定方位误差率，S卩，左右灵敏度差为1°时，方位误 差率为0.1%。因此，每行驶规定区间，累积陀螺传感器的左右灵敏度差α °乘以0.001而 得到的值。此外，左右灵敏度差使用通过以下说明的陀螺仪灵敏度学习而进行修正后的左右
灵敏度差。陀螺仪灵敏度学习状态表示陀螺传感器的灵敏度学习的次数，可以想到在灵敏度 学习的次数少时推算方位的精度低，在学习次数多时精度高，因此设定为随着学习次数的 增加而可靠度变高。此外，对于本实施方式中的陀螺传感器的灵敏度学习的次数，将左转的学习和右 转的学习作为一组，进行一次计数。在此，陀螺仪的灵敏度学习用于修正陀螺传感器对于右转以及左转的灵敏度，可 以利用公知的各种方法进行陀螺仪的灵敏度学习。例如，利用基于GPS行驶轨迹来求出的角度，修正在左右转弯时通过陀螺传感器 求出的角度，其中，上述GPS行驶轨迹是通过GPS定位而得出的。在GPS定位的精度低的情 况下进行修正，灵敏度可能恶化，所以在GPS定位的精度高的情况下进行左右转弯时，进行 上述学习。例如，在如下学习开始条件下进行学习，S卩，GPS速度在30km/h以上，根据DOP求 出的误差圆的直径在IOOm以内。此外，作为学习开始条件，进一步，在条件中可以追加在车 辆当前位置的周边不存在规定高度以上的高楼的条件。推算方位可靠度用于求出推算距离的可靠度，可以想到推算方位的可靠度越高， 推算距离的精度也越高，所以直接使用推算方位可靠度(根据各要素求出的最终值)。距离系数学习状态表示对距离的学习次数，可以想到学习次数越多，距离系数的 精度越高(推算距离的精度高)，所以规定为学习次数越多推算距离的可靠度也越高。在此，与陀螺仪的灵敏度学习相同，对距离的学习也能够使用公知的各种方法。例如，将对于与一次距离脉冲对应的移动距离的计算次数作为学习次数，其中，上 述移动距离的计算是通过如下处理来进行的，即，以通过GPS定位算出的车辆的移动距离 为基准，对距离脉冲的次数进行计数，该距离脉冲是用于测量车辆行驶距离的距离传感器 所输出的。基于通过各学习来求出的移动距离的分布中的最多的值，通过统计学的方法，决 定每次距离脉冲的移动距离。此外，与陀螺仪的学习相同，对距离的学习也在GPS的精度高的情况下进行，在车 辆移动规定距离的期间内，需要满足学习开始条件。图4是规定了用于决定GPS方位和距离的可靠度的图。
GPS/推算轨迹方位一致度用于判定通过GPS而得到的轨迹的形状与推算轨迹的 形状的一致度。由于推算方位的变化量与GPS方位的变化量越接近(差越小)，GPS方位的 精度越高，所以如图4所示，规定为两方位的一致度越高，GPS方位的可靠度越高。在此，GPS/推算轨迹方位一致度是通过如下方式算出的。(a)以GPS可靠度算出位置(最新GPS定位点)为基点。同样，推算轨迹以与GPS的基点同步的位置为基点。(b)从基点，以定位点间隔，取得最多20个GPS定位点，并按各个定位点取得相对 于基点方位的方位变化量。此时，GPS的连续性(定位间隔)在5秒以内(即使2、3秒没 有定位，也进行处理)。同样，推算轨迹也按与各定位点对应的各点分别取得相对于基点方位的方位变化 量(推算轨迹坐标与GPS定位位置同步)。(c)对于取得的GPS和推算轨迹的各方位变化量，算出相应的定位点间的差量，对 这些差量求和，然后算出平均值(相关值)。该相关值为图4的平均方位差]。此外，仅取得GPS方位可靠度在2以上的GPS方位。由于可以想到GPS速度越快，GPS方位的精度越高，所以如图4所示，规定为GPS速
度越快可靠度越高。DOP (Dilution OfPrecision 精度衰减因子)是表示根据GPS卫星的配置而计算 的定位精度(精度降低率)的值，由于可以想到DOP越小GPS距离、GPS方位越高，所以如 图4所示，规定为DOP越小可靠度越高。此外，最好的DOP值为1.0。作为D0P，有几何精度降低率HD0P、水平精度降低率PD0P、位置精度降低率RDOP 等，在本实施方式中使用HD0P，但可以使用HDOP之外的降低率，另外，也可以并用它们。DOP由GPS接收装置14算出。在图4中规定了根据坐标间距离而得出的GPS/推算轨迹位置一致度。由于可以 想到GPS与推算轨迹的距离一致度越高，GPS距离的精度也越高，所以规定为GPS与推算轨 迹距离一致度越高，根据坐标间距离而得出的GPS/推算轨迹位置一致度的可靠度越高。该根据坐标间距离而得出的GPS/推算轨迹位置一致度是通过如下方式算出的。(a)以GPS可靠度算出位置(最新GPS定位点)为基点。同样，推算轨迹将对应于GPS基点而测定的推算轨迹位置作为基点。(b)从GPS基点位置起以IOm以上的间隔取得10个GPS定位点，并算出从基点起 的坐标间距离。同样，对于推算轨迹，算出从推算轨迹位置的基点至与GPS的各定位点对应的各位置的坐标间距离。(c)按各个定位点算出如下的差量，该差量是在(b)中算出的到达GPS位置(定 位点)的坐标间距离与到达相对应的推算位置的坐标间距离的差，并求出该差量的平方的 和，然后算出平均值(相关值)。根据该相关值决定可靠度。在图4中规定了根据坐标间方位而得出的GPS/推算轨迹位置一致度。即，由于 可以想到GPS与推算轨迹的坐标间的方位的一致度越高，GPS方位的精度越高，所以规定为 GPS方位与推算轨迹的坐标间的方位的一致度越高，根据坐标间方位而得出的GPS/推算轨迹位置一致度的可靠度也越高。该根据坐标间方位而得出的GPS/推算轨迹位置一致度是通过如下方式算出的。(a)从GPS可靠度算出位置(最新GPS定位点)，以IOm以上的间隔，取得最多10 个GPS定位点，并根据彼此相邻的2点间的坐标，算出该2点间的方位。此外，在本实施方 式中，如果进行比较的点间的间隔小，则即使微小地错开，方位也变得很大，所以以IOm以 上的间隔进行设定。同样，关于推算轨迹，对于与GPS定位点对应的各位置，根据彼此相 邻的2点间的 坐标，算出该2点间的方位。(b)对于基于GPS定位点来算出的各方位，算出彼此相邻的方位的差量，并推算方
位变化量。同样，关于推算轨迹，对于基于各点来算出的各方位，算出彼此相邻的方位的差 量，并算出方位变化量。(c)按各个点算出在(b)中算出的对应的GPS方位变化量和推算方位变化量的差 量，并求出该差量的平方的和，然后算出平均值(相关值)。根据该相关值决定可靠度。如上所述，按各个要素求出可靠度，并算出最终的推算方位和距离、GPS方位和距 离的各可靠度，来作为各个要素的可靠度的平均值。例如，如果推算方位的上一次可靠度为4，假想累积方位误差的可靠度为3，陀螺 仪灵敏度学习状态的可靠度为3，则推算方位的可靠度是这3个要素的可靠度的平均值在求图2A所示的假想方位误差的情况下，将求得的平均值3. 33四舍五入而得到 的值3作为可靠度。由此，与可靠度3对应的假想方位误差在10度以内。此外，为了进一步提高精度，可以将求得的平均值进行五捨六入、六捨七入……， 另外，可以舍去小数点以下的数字。另外，可以对各要素的可靠度进行加权。此时，使上一次可靠度的加权高于其他要素的加权。例如，使上一次可靠度为1. 5倍，假想累积方位误差的可靠度为0. 8倍，陀螺仪灵 敏度学习状态的可靠度为0. 7倍。而且，可以基于按照各个要素算出的可靠度，通过模糊控制，决定最终的可靠度。在这样构成的导航装置中，如下进行路径弓I导。导航装置通过当前位置检测装置10检测当前位置，从信息存储装置50的地图数 据文件51读取当前位置周边的地图信息，并将其显示在显示器42上。然后，在从输入装置41输入目的地时，信息处理控制装置20搜索(运算)多个从 当前位置至目的地的行驶路径的候补，并将其显示在地图上，该地图显示在显示器42上， 在驾驶员选择某个行驶路径时，将选择的行驶路径存储在RAM24中，由此取得行驶路径(行 驶路径取得装置)。此外，信息处理控制装置20也可以向信息处理中心发送车辆当前位置(或输入的 出发地)和目的地，并接收在信息处理中心搜索出的到达目的地的行驶路径，由此，取得行 驶路径。此时，经由通信接口 25，通过无线通信来进行目的地和行驶路径的通信。
另外，也可以使用自家等的个人计算机等信息处理装置，搜索从出发地至目的地 的行驶路径，将其存储在USB存储器等存储介质中，并经由该存储介质读取装置取得行驶 路径。此时的存储介质读取装置经由传送路径45与信息处理控制装置20连接。在车辆进行行驶时，通过追踪当前位置检测装置10检测出的当前位置，进行路径 引导。对于路径弓I导，通过与搜索出的行驶路径对应的道路数据和当前位置检测装置10 检测出的当前位置的地图匹配，确定地图上的车辆位置，并将车辆当前位置周边的地图显 示在显示器42上，将搜索出的行驶路径显示在地图上，并且将表示车辆当前位置的当前位 置标记显示在地图上。另外，根据搜索出的行驶路径与当前位置的关系，判断引导的必要性，即在直线前 进持续了规定距离以上的情况下，判断是否需要进行规定的前进道路变更地点等的行驶路 径的引导、以及方向引导，在需要的情况下，通过显示器42的显示以及语音来进行引导。接着，说明这样构成的导航装置的地图匹配处理。图5是本实施方式的地图匹配处理的流程图。信息处理控制装置20取得当前位置检测装置10等检测的各种传感器信息(步骤 1)。然后，信息处理控制装置20基于所取得的传感器信息，算出和确定推算位置(步 骤2)。即，求出基于推算航法的推算位置，并如后所述，根据基于可靠度的假想方位误差范 围，来决定推算位置。然后，信息处理控制装置20使显示在显示器42上的地图上的当前位置标记移动 (步骤3)，然后结束处理。此时，不论推算位置是否修正为后述的最佳候补地点，都将当前 位置标记移动至最佳候补地点。接着，按照图6的流程图以及图7A 图7C、图8A 图8C的状态图说明推算位置 确定处理。信息处理控制装置20通过如下顺序算出推算位置修正后的方位(步骤20)。此外，在图7A中，点PO(AO)是通过上一次的地图匹配处理来确定的推算位置(修 正为候补地点AO的推算位置)。(i)以上一次的推算位置PO为基准，基于车辆的移动距离和方位，求出推算位置 P1，并基于推算轨迹，求出推算位置Pl上的推算方位(前进方向)。(ii)确定与推算位置Pl相对应的各候补地点。在与推算位置Pl相距的距离在规定距离Lm以内的道路上确定该候补地点，将如 下特定地点作为与推算位置Pl相对应的候补地点，该特定地点是，使与上一次的推算位置 PO相匹配的各起点候补沿着道路移动了车辆移动距离的地点。此外，使上一次的候补地点PO沿着道路仅移动与车辆的移动距离相当的量的结 果，在与推算位置Pl相距的距离不在规定距离Lm以内的情况下，不将该候补地点作为候补 对象。另外，在从推算位置Pl开始的规定距离的范围内，在与上一次地图匹配时的各候 补地点所在的道路相连接的道路上，存在因分岔路口或交叉路口等而形成的新的道路的情 况下，对于各道路，将从上一次推算位置PO仅移动与车辆移动距离相当的量的地点作为候补地点。如图7A所示的例子的情况下，还在因分岔路口而形成的新的道路上，设定新的候补地点Bi。进一步，在从推算位置Pl开始的规定距离的范围内，在存在与上一次地图匹配时的各候补地点所在的任意道路都不连接的新的道路的情况下，将从推算位置Pl向该道路 引出的垂线与该道路相交的点作为新的候补地点。(iii)对与推算位置Pl对应的各候补地点进行成本计算，由此求出最佳候补地
点ο在本实施方式中，根据与推算位置Pl的距离差、方位差、行驶状态、过去的候补的 状态，来进行对于该各候补地点的成本计算。其中，可以仅基于距离进行计算，还可以基于距离和方位进行计算，还可以考虑其 他要素进行计算。成本计算的考虑方法如下。可以想到越是距离差、方位差的值都小的候补，是最佳的候补的可能性越高。另外，作为车速等行驶状态，可以想到如果是高速(例如，100km/h)行驶，则在高 速公路上行驶的可能性高。对于过去的状态，可以想到如果不久前在一般道路(或高速)上行驶，则在一般道 路(或高速)上行驶的可能性高。作为过去的候补的状态，使用前一个候补地点的成本的1/2。用分数表示上述各状态(将距离差、方位差的值作为分数)，并算出它们的合计值 来作为各候补地点的成本合计。而且，将成本合计最小的候补地点作为最佳候补地点。例如，车辆以100km/h的时速行驶。 而且，对于设定在一般道路上的候补地点X，设定距离差为5m，方位差为5度，行驶 状态为10 (由于车速为100km/h，所以在一般道路上行驶的可能性低)，上一次的成本为50。此时，候补地点X的成本合计为5+5+10+(50X 1/2) = 45。另一方面，对于设定在高速公路上的候补地点Y，设定距离差为10m，方位差为3 度，行驶状态为0(由于车速为100km/h，所以在高速公路上行驶的可能性高)，上一次的成 本为40。此时，候补地点Y的成本合计为10+3+0+(40 X 1/2) = 33。根据以上的计算，确定成本合计最小的候补地点Y为最佳的候补地点。此外，上述的计算例子示出了关于成本合计的想法，实际的系数和相加的方法采 用最佳的方案。(iv)求出通过以上成本计算而确定的最佳候补地点所存在的道路(道路数据)的 前进方向的方位，并将其作为推算位置修正后的方位。返回图6，在算出推算位置修正后的方位(步骤20)时，信息处理控制装置20取得 推算方位的可靠度(步骤21)。即，如图3所说明的那样，信息处理控制装置20基于推算方位的各要素(上一次 可靠度、假想累积方位误差、陀螺仪灵敏度学习状态)算出各可靠度，并算出它们的平均 值，由此算出推算方位的可靠度。进一步，信息处理控制装置20取得GPS方位的可靠度(步骤22)。
S卩，如图4所说明的那样，信息处理控制装置20基于与GPS方位对应的各要秦 (GPS/推算轨迹方位一致度、速度、D0P)算出各可靠度，并算出它们的平均值，由此算出GPS 方位的可靠度。接着，信息处理控制装置20比较在步骤21、22中求出的两个可靠度(步骤23)。在推算方位的可靠度在GPS方位的可靠度以上的情况下(步骤23，是)，信息处理 控制装置20按照图2A、图2B所说明的可靠度的定义，取得与推算方位的可靠度对应的假想 方位误差(步骤24)。然后，信息处理控制装置20判断推算轨迹修正后的方位是否在取得的假想方位 误差的范围内(步骤25)。
S卩，判断在步骤20中求出的推算位置Pl上的推算方位与推算位置修正后的方位 的差(图7B的θ 1)是否在假想方位误差以下。在方位差θ 1在假想方位误差以下的情况下(步骤25，是)，信息处理控制装置20 将推算位置修正为最佳候补地点(步骤26)，然后返回主程序。在以图7Β为例进行说明时，在对于推算位置Ρ1，最佳候补地点为候补地点Al的情 况下，最佳候补地点Al上的道路的前进方向为修正后的方位，该修正后的方位与根据推算 轨迹求出的推算方位(修正前的方位)的差为θ 1，如果该θ 1在假想方位误差以下，则将 推定方位Pl修正(变更)为最佳候补位置Al。另一方面，在方位差θ 1大于假想方位误差的情况下(步骤25，否)，信息处理控 制装置20不将推算位置修正为最佳候补地点，而返回主程序。S卩，图8Β中的候补地点Al与其他候补地点Bl相比为最佳候补地点，但是由于方 位差θ 1大于假想方位误差，所以进行错误匹配的可能性高，因此，不将推算位置Pl变更为 最佳候补地点Al，而返回主程序。这样，避免在方位差θ 1大于假想方位误差的情况下，因将推算位置Pl修正为道 路上的最佳候补地点Al而引起错误匹配。而且，如图8C所示，在下一次地图匹配中，根据未被修正的推算位置Pl求出下一 个推算位置Ρ2，因此能够使推算位置Ρ2尽早地恢复至正确的候补地点Β2。由此，显示在显 示器42上的车辆的当前位置标记也能够尽早地恢复至正确的道路上。另一方面，在GPS方位的可靠度在推算方位的可靠度以上的情况下(步骤23， 否)，信息处理控制装置20按照图2Α、图2Β所说明的可靠度的定义，取得与GPS方位的可 靠度对应的假想方位误差(步骤27)。而且，信息处理控制装置20判断推算轨迹修正后的方位是否在所取得的假想方 位误差的范围内(步骤28)。S卩，如图8Β所示，判断根据GPS的移动轨迹G求出的GPS方位与在步骤20中求出 的推算位置修正后的方位的差θ 2是否在假想方位误差以下。在方位差θ 2在假想方位误差以下的情况下(步骤28，是)，与图7Β所说明的相 同，信息处理控制装置20将推算位置Pl修正为最佳候补地点Al (步骤29)，然后返回主程序。另一方面，在方位差θ 2大于假想方位误差的情况下(步骤28，否)，信息处理控 制装置20不将推算位置Pl修正为最佳候补地点Al，而返回主程序。
g卩，图8B上的候补地点A1与其他候补地点B1相比为最佳候补地点，但是，由于方 位差e 2大于假想方位误差，所以进行错误匹配的可能性高，因此不将推算位置P1变更为 最佳候补地点A1，而返回主程序。这样，避免在方位差e 2大于假想方位误差的情况下，因将推算位置P1修正为道 路上的最佳候补地点A1而引起错误匹配。而且，如图8C所示，在下一次地图匹配中，根据未被修正的推算位置P1求出下一 个推算位置P2，因此能够使推算位置P2尽早恢复至正确的候补地点B2。由此，显示在显示 器42上的车辆的当前位置标记也能够尽早地恢复至道路上。根据以上说明的本实施方式的导航装置，对于通过推算航法所求出的推算位置 P1，基于推算方位的可靠度与GPS方位的可靠度中高的可靠度求出假想方位误差，在可靠 度高的方位与将推算位置Pi修正为最佳候补地点时的前进方向的方位的方位差e不在假 想方位误差的范围内的情况下，不修正推算位置pi。由此，即使在显示器42的显示中，由于使车辆的当前位置标记移动至最佳候补地 点而成为错误匹配状态，实际的推算位置P1也不被修正(移动)，以未修正的推算位置P1 为基准，求出下一个推算位置P2，因此在下一次以后的匹配处理中，能够尽早使当前位置标 记以及推算位置恢复至正确的道路上。以上，说明了本发明的导航装置及导航用程序的一个实施方式，但本发明不限于 所说明的实施方式，在各权利要求中记载的范围内，能够进行各种变形。例如，在所说明的实施方式中，根据推算方位的可靠度与GPS方位的可靠度中大 的可靠度求出假想方位误差，但也可以根据推算方位的可靠度求出假想方位误差，并根据 方位差e 1是否在假想误差范围内，来决定是否将推算位置修正为最佳候补地点。另外，说明了以通过推算航法所求出的推算位置为基准进行地图匹配的情况，但 可以以根据GPS测定值所求出的GPS位置为基准进行地图匹配。即，如果将GPS位置移动至最佳候补地点时的(道路上的)前进方向的方位与GPS 方位的方位差e 2在基于可靠度的假想方位误差的范围内，则将GPS位置修正为最佳候补 地点，如果在范围外，则不进行GPS位置的修正。此时，作为用于决定假想方位误差的可靠度，可以使用GPS方位的可靠度，也可以 使用GPS方位的可靠度与推算方位的可靠度中的大的可靠度。另外，在本实施方式中，在方位差e 2(参照图8B)大于假想误差的情况下，不修正 推算位置P1，但是由于GPS方位的可靠度高于推算方位的可靠度，所以可以将推算位置P1 修正为通过GPS所确定的GPS位置。推算位置P1是，针对上一次的推算位置P0，根据移动距离和移动方位而确定的， 因此，移动距离可以使用通过推算航法所确定的值，仅对移动方位使用GPS方位。在说明的实施方式以及上述变形例中，说明了在车辆位置(推算位置或GPS位置) 修正前后的方位差9在假想误差范围内的情况下，进行车辆位置的修正，在范围外的情况 下不进行修正。但是，在将行驶的轨迹用作数据的情况下，会将从道路偏离的位置保存为轨迹。例 如，在图7C的情况下，在不修正P1而将P2修正为B2的情况下，行驶轨迹成为P0至P1至 B2。
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因此，对于没有通过地图匹配修正为最佳候补地点的车辆位置(推算位置或GPS位置)，在此后的地图匹配中将车辆位置修正为最佳候补地点的情况下，将未修正的车辆位 置修正为设定有修正后的最佳候补地点的道路上的候补地点。例如，在图7C的上述例子的情况下下一个推算位置P2被修正为最佳候补地点B2 时，将未被修正的推算位置Pl修正为对应于推算位置Pl设定的候补地点Bi，该候补地点 Bl位于最佳候补地点B2所存在的道路上。此外，在保存通过推算航法算出的推算轨迹的情况下，也可以在地图匹配处理中 不将推算位置修正为最佳候补位置，而将推算方位修正为使推算位置移动至最佳候补地点 时的道路上的前进方向的方位。例如，使推算方位以上一次地图匹配所确定的推算位置为中心进行旋转，由此进 行该方位修正。
权利要求
一种导航装置，其特征在于，具有推定地点算出单元，以上一次的车辆位置为基准，算出伴随着上一次之后的移动的车辆的推定地点；选择单元，通过与所述推定地点的匹配处理，从在所述推定地点周边的道路上设定的候补地点中选择最佳候补地点；假想方位误差取得单元，算出与所述推定地点对应的车辆的方位和其可靠度，取得与该可靠度对应的假想方位误差；判断单元，判断所述车辆的方位与将所述推定地点修正为所述最佳候补地点时的方位之间的方位差是否在所述假想方位误差内；车辆位置决定单元，当所述方位差在所述假想方位误差内时，将所述最佳候补地点作为对所述推定地点进行修正后的车辆位置，当所述方位差不在假想方位误差内时，将所述推定地点作为车辆位置。
2.如权利要求1所述的导航装置，其特征在于，所述推定地点是通过以上一次的车辆位置为基准的推算航法来推算出的推算位置， 所述假想方位误差取得单元将所述推算位置处的推算方位作为车辆的方位，取得与所 述推算方位的可靠度对应的假想方位误差。
3.如权利要求1所述的导航装置，其特征在于，所述推定地点是通过以上一次的车辆位置为基准的推算航法来推算出的推算位置， 所述假想方位误差取得单元算出所述推算位置处的推算方位的可靠度，和通过GPS对 应于所述推算位置所测定的GPS方位的可靠度，并将这两者中可靠度高的方位作为所述车 辆的方位，取得与车辆的方位的可靠度相对应的假想误差。
4.如权利要求1至3中任一项所述的导航装置，其特征在于，具有 地图显示单元，显示与所述车辆位置对应的地图，当前位置标记显示单元，在所述所显示的地图上，显示车辆的当前位置标记； 不论车辆位置决定单元所决定的车辆位置是什么位置，所述当前位置标记显示单元都 在所述地图上的与所述最佳候补地点对应的地点显示当前位置标记。
5.一种导航用程序，其特征在于，通过计算机实现如下功能推定地点算出功能，以上一次的车辆位置为基准，算出伴随着上一次之后的移动的车 辆的推定地点；选择功能，通过与所述推定地点的匹配处理，从在所述推定地点周边的道路上设定的 候补地点中选择最佳候补地点；假想方位误差取得功能，算出与所述推定地点对应的车辆的方位和其可靠度，取得与 该可靠度对应的假想方位误差；判断功能，判断所述车辆的方位与将所述推定地点修正为所述最佳候补地点时的方位 之间的方位差是否在所述假想方位误差内；车辆位置决定功能，当所述方位差在所述假想方位误差内时，将所述最佳候补地点作 为对所述推定地点进行修正后的车辆位置，当所述方位差不在假想方位误差内时，将所述 推定地点作为车辆位置。
全文摘要
提供一种导航装置及导航用程序，能够进一步减少错误匹配，并且能够从错误匹配中尽早恢复。对于推算航法所求出的推算位置(P1)，基于推算方位的可靠度与GPS方位的可靠度中高的可靠度来求出假想方位误差，在可靠度高的方位与将推算位置(P1)修正为最佳候补地点时的前进方向上的方位之间的方位差(θ)不在假想方位误差的范围内的情况下，不修正推算位置(P1)。由此，即使在画面显示中使车辆标记移动至最佳候补地点以进行错误匹配，也不修正实际的推算位置(P1)，就以未修正的推算位置(P1)为基准求出下一个推算位置(P2)，因此能够在以后的匹配处理中使车辆标记和推算位置尽早恢复至正确的道路上。
文档编号G01C21/30GK101819043SQ20101011660
公开日2010年9月1日 申请日期2010年2月10日 优先权日2009年2月26日
发明者大桥裕介, 安藤洋平, 榊大介 申请人:爱信艾达株式会社