技術 車両制御システム

0001

本発明は、車両の現在位置を算出し、算出した現在位置に基づいて、車両における所望の制御対象の制御を行なう車両制御システムに関するものである。

0002

この種の車両制御システムとして、例えば特許文献１に記載される車両制御システムが知られている。この従来の車両制御システムにおいては、現在位置を求めるためのセンサの信頼性、及びロジック判定を行なう各判定手段の信頼性を表すために、予め選択された評価項目ごとに自信度を設定する。

0003

たとえば、車両位置の測位を行なうＧＰＳの信頼性、車両の進行方位を検出するジャイロセンサの信頼性、車両の走行軌跡と道路データとが一致するかどうかのロジック判定を行なう判定手段の信頼性等が評価項目として選択される。そして、ＧＰＳの信頼性については、三次元測位を行なっているか、または人工衛星からの電波を受信することなく所定距離だけ車両が走行したか等を評価基準とする。この場合、ＧＰＳが三次元測位を行なっていればＧＰＳの信頼性に関する自信度は「１」に設定され、一方、車両が所定距離走行する間に人工衛星からの電波が受信されない場合、自信度は「０」に設定される。また、ジャイロセンサの信頼性は、車両の回転角速度がゼロか否かによって評価され、ゼロであれば自信度は「１」に設定される。また、車両の走行軌跡と道路データとが一致するかどうかのロジック判定に関しては、道路データに基づいて曲り判定等を行なって現在位置を修正した場合には自信度が「１」に設定され、車両の位置が道路データを逸脱した場合に自信度が「０」に設定される。

0004

このようにして、各評価項目ごとに自信度を設定し、原則として全ての評価項目の自信度が「１」に設定された場合に、制御対象としての自動変速機の制御を行なうようにしている。すなわち、現在位置が正確に算出できない可能性がある場合には、自動変速機の制御を行なわないようにして、運転者に違和感を与えることを防止している。
特開２００１−１８２８１７号公報

0005

上述したように、従来の車両制御システムにおいては、評価項目としてのセンサや判定手段における自信度を「１」または「０」によって表している。そして、すべての評価項目の自信度が「１」となった場合に、自動変速機の制御を許可する。つまり、この従来の車両制御システムは、予め定めた複数の評価項目に関して、それぞれ所定の評価基準が満たされた場合に、算出される現在位置は正しいとみなし、それ以外は、現在位置が誤っているとみなす。

0006

車両の現在位置に基づいて所定の制御対象を制御する場合、制御対象が異なる場合、求められる現在位置の精度も異なる場合もありえる。しかしながら、上述の車両制御システムでは、特定の制御対象（自動変速機）を制御する上で必要な精度条件を評価項目として設定するものであるため、制御対象が異なる場合、その制御に必要な精度条件を満足するための評価項目を別途設定する必要が生じる。

0007

換言すれば、従来の車両制御システムは、現在位置の確からしさを普遍的に示す指標を得ることができないため、拡張性や柔軟性の点で問題があった。

0008

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、算出した現在位置の確からしさを普遍的に示す指標を算出することが可能であり、その指標に基づいて車両の現在位置を利用した車両制御を行なうことが可能な車両制御システムを提供することを目的とするものである。

0009

上記目的を達成するために、請求項１に記載の車両制御システムでは、
電波航法による車両位置の測定値を出力する電波航法手段と、自立航法によって車両の位置を推定する自立航法手段とを有し、当該電波航法手段による測定値と自立航法手段による車両推定位置とに基づいて、車両位置を算出するハイブリッド航法手段と、
道路地図データを記憶する道路地図データ記憶手段と、
ハイブリッド航法手段によって算出される車両位置と、道路地図データ記憶手段に記憶された道路地図データとに基づいて、マップマッチング処理を行なって、道路上に最終的な車両位置を特定するマップマッチング手段と、
ハイブリッド航法手段が車両位置を算出する際、その車両位置の確からしさを判定して、その判定結果を出力する第１の判定手段と、
マップマッチング処理によって車両位置を道路上に特定する際、その車両位置の確からしさを判定して、その判定結果を出力する第２の判定手段と、
第１の判定手段の判定結果に対して、第２の判定手段の判定結果よりも大きな重み付けを行ないつつ、第１の判定手段が出力する判定結果と第２の判定手段が出力する判定結果との加算値を算出する算出手段と、
算出手段が算出する加算値の大きさに基づいて、マップマッチング手段によって特定される最終的な車両位置を用いる車両制御の内容を変更する車両制御手段とを備えることを特徴とする。

0010

上述したように、請求項１に記載の車両制御システムでは、ハイブリッド航法手段によって車両位置を算出するとともに、この算出した車両位置を道路地図データの道路に合わせ込むことによって、最終的な車両位置を特定する。このような車両位置の算出処理を考慮し、ハイブリッド航法手段によって算出される車両位置の確からしさを判定して、その判定結果を出力する第１の判定手段と、マップマッチング処理によって道路上に特定される車両位置の確からしさを判定して、その判定結果を出力する第２の判定手段を設けた。すなわち、車両位置を求める処理に関して、その処理を機能要素に分解することで、機能要素ごとの部分的な確からしさを求めることができる。そして、部分的な確からしさを示す各々の判定結果を、所定の重み付けを付与しつつ加算することにより、求める車両位置の確からしさを普遍的に示す指標を得ることができる。つまり、機能要素ごとの重み付けを付した判定結果の合計値が、求める車両位置の確からしさを示す指標として利用できるのである。

0011

ここで、マップマッチング処理においては、ハイブリッド航法手段によって算出される車両位置を用いて道路上に最終的な車両位置を特定する。すなわち、ハイブリッド航法手段によって算出される車両位置の誤差が大きければ、マップマッチング処理自体が正しく行なわれた場合であっても、最終的に得られる車両位置に誤差が生ずることは避けられない。このように車両位置の算出処理においては、上流側の処理が、下流側の処理に比較して、最終的に求められる車両位置に対してより大きな影響を及ぼす。このため、算出手段は、第１の判定手段が出力する判定結果に対して、第２の判定手段が出力する判定結果よりも大きな重み付けを行ないつつ、それぞれの判定結果の加算値を算出する。これにより、最終的に得られる車両位置の確からしさをより正確に示す指標を得ることができる。

0012

ハイブリッド航法手段が車両位置を算出する際、請求項２に記載したように、第１の判定手段は、自立航法手段が車両の推定位置を求めるための各センサが正常か否かに依存して第１の判定結果を出力することが好ましい。例えば、いずれかのセンサに断線、短絡等の故障がある場合、そのセンサからの出力信号に基づいて推定される車両位置は、実際の車両位置とは全く異なることになるためである。

0013

さらに、第１の判定手段は、請求項３に記載したように、電波航法手段が車両位置の測定値を出力するために必要な電波を受信しているか否かに依存して第２の判定結果を出力することが好ましい。例えばＧＰＳにおいては、正確な車両位置を得るためには、通常４個の衛星からの電波を受信することが必要である。換言すれば、３個以下の衛星からしか電波を受信していない場合、電波航法手段による車両位置の測定値から、正確な車両位置が得られない可能性がある。従って、電波航法手段が正確な車両位置の測定値を出力するために必要な電波を受信しているか否かは、最終的に求められる車両位置の精度に大きな影響を及ぼす。

0014

さらに、請求項４に記載したように、第１の判定手段は、電波航法による車両位置の測定値を基準として、自立航法手段が車両の推定位置を求めるための各センサの検出誤差を算出し、その各センサの検出誤差の大きさに依存して第３の判定結果を出力することが好ましい。自立航法手段は車両の推定位置を求めるために、距離及び方位を検出する各センサからのセンサ出力を利用する。しかし、そのセンサ出力に誤差がある場合、当然のことながら、自立航法手段による車両の推定位置は、正しい車両位置とは異なるものとなる可能性が高まる。そのため、車両の絶対位置を示す電波航法による車両位置の測定値を基準として、各センサの検出誤差を算出し、その検出誤差の大きさに基づいて、車両位置の確からしさを判定して、判定結果を出力することが好ましい。

0015

また、請求項５に記載したように、第１の判定手段は、ハイブリッド航法手段により算出される車両位置に含まれる誤差を算出し、その誤差の大きさに依存して第４の判定結果を演算しても良い。ハイブリッド航法手段により算出される車両位置に含まれる誤差に基づいて、その車両位置の確からしさを判定することができる。なお、ハイブリッド航法により算出される車両位置に含まれる誤差は、マップマッチング処理において、車両位置を合わせ込む候補道路の検索エリアの設定に利用されることもある。そして、車両位置に含まれる誤差が大きくなって検索エリアが広がる場合には、マップマッチング処理によって得られる車両位置の確からしさも低下する等、マップマッチング処理における車両位置の確からしさにも影響を及ぼす。従って、ハイブリッド航法手段により算出される車両位置に含まれる誤差の大きさを考慮して確度を求めることが好ましい。

0016

第１の判定手段が、上述した第１の判定結果から第４の判定結果の中の複数の判定結果を出力する場合、請求項６に記載のように、出力される判定結果に対して付与される重み付けは、第１の判定結果から第４の判定結果の順に小さくなるように設定されることが好ましい。第１の判定結果から第４の判定結果の順序に従って、最終的に求められる車両位置の精度に及ぼす影響が小さくなると考えられるためである。

0017

マップマッチング処理によって道路上に特定される車両位置の確からしさを判定する場合、請求項７に記載したように、第２の判定手段は、現在の車両位置の方位と、その車両位置が特定された道路の方位との差を求め、その差の大きさに依存して第５の判定結果を出力することができる。例えば、両方位の差が所定値よりも小さいときには、道路上に合わせ込むことによって得られた最終的な車両位置の確からしさは高いとみなすことができる。

0018

また、請求項８に記載のように、第２の判定手段は、現在の車両位置から所定距離後方までの区間における、車両位置算出時の方位と、道路地図データにおける道路方位との差を求め、その差の大きさに依存して第６の判定結果を出力するようにしても良い。このようにしても、マップマッチング処理により車両位置が合わせ込まれた道路が、実際に車両が走行している道路である確からしさを示す判定結果を得ることができる。

0019

さらに、請求項９に記載のように、第２の判定手段は、車両位置を基準として設定される探索範囲内に属するマップマッチング処理の候補道路の本数を求め、その本数に依存して、第７の判定結果を出力するようにしても良い。マップマッチング処理において、車両位置が合わせ込まれる候補道路の本数が増加するほど、誤った道路上に車両位置を合わせ込む可能性が高くなるためである。

0020

また、請求項１０に記載のように、第２の判定手段は、マップマッチング処理によって道路上に特定される最終的な車両位置に関して、前回と今回の車両位置の変位の大きさを求め、その変位の大きさに依存して第８の判定結果を出力するようにしても良い。車両位置の変位が車両の走行速度に応じた長さよりも大きい場合、マップマッチング処理により車両位置が合わせ込まれた道路位置が前回と今回で変化したことを意味する。この場合、マップマッチング処理により道路上に特定された車両位置は不安定と考えられる。一方、車両位置の変位が車両の走行速度に応じた長さである場合、車両位置は同じ道路上に継続して合わせ込まれており、車両位置は安定していると考えられる。このように、車両位置の変位の大きさによっても、マップマッチング処理による車両位置の確からしさに応じた判定結果を得ることができる。

0021

請求項１１に記載したように、第２の判定手段が、第５の判定結果から第８の判定結果の中の複数の判定結果を出力する場合、その出力される判定結果に対して付与される重み付けは、第５の判定結果に付与される重み付けが少なくとも第１の判定結果に付与される重み付けよりも小さい値となり、かつ第５の判定結果から第８の判定結果の順に小さくなるように設定されることが好ましい。これにより、第２の判定手段が出力する判定結果に対して、第１の判定手段が出力する第１の判定結果に対する重み付けよりも少なくとも小さい重み付けがなされるとともに、それぞれの判定結果に対して適切な重み付けを行なうことができ、複数の判定結果に基づいて、最終的に求められる車両位置の確からしさを正確に示す指標を得ることができる。

0022

なお、請求項１２に記載のように、車両制御手段は、前記車両制御手段は、自動変速機、懸架装置、灯火装置、操舵装置、制動装置、原動機、空調装置、エネルギー管理装置、視界支援装置、表示装置、操作装置、ボデー制御装置、及びセキュリティ装置の少なくとも１つを制御対象とすることができる。

0023

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面に基づいて説明する。

0024

図１は、本実施形態に係わる車両制御システムの概略構成を示すブロック図である。本実施形態における車両制御システムは、車両の現在位置の算出等の処理を行なうナビゲーション装置１００と、自動変速機を制御対象として、ナビゲーション装置１００によって算出された車両の現在位置を利用し、現在位置が属する道路状態に応じた変速制御を行なう車両制御装置１２０とを有する。

0025

車両制御装置１２０は、例えば、車両の現在位置が属する道路の形状（カーブの曲率）、勾配（上り坂や下り坂）、属性（高速道路等）、分岐（交差点等）等の道路状態に応じて、自動変速機を適切な変速位置に切り換えるように変速制御を実行する。なお、車両制御装置１２０は、自動変速機以外に、懸架装置、灯火装置、操舵装置、制動装置、原動機（エンジン、モーターなど）、空調装置、エネルギー管理装置（ガソリン、メタノール、水素、化学電池、燃料電池など）、視界支援装置（電子ミラー、暗視装置など）、HMI（メータなどの表示装置、及びスイッチ等の操作装置）、ボデー制御装置（パワードア、パワーウインド、パワーシートなど）、セキュリティ装置等を制御対象とするものであっても良い。

0026

ナビゲーション装置１００は、位置検出部１０１、デジタル道路地図データベース１０２、表示装置１０３、操作スイッチ群１０４、音声出力部１０５、音声入力部１０６、外部記憶装置１０７、ＶＩＣＳ受信装置１０８及び制御装置１１０を備えている。

0027

制御装置１１０は通常のコンピュータとして構成されており、内部には周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ及びこれらの構成を接続するバスラインが備えられている。ＲＯＭには、制御装置１１０が実行するためのプログラムが書き込まれており、このプログラムに従ってＣＰＵ等が所定の演算処理を実行する。

0028

位置検出器１０１は、衛星からの電波に基づいて車両の位置を測定するＧＰＳ（Global Positioning System）のためのＧＰＳ受信機１０１Ａ，車両の走行距離を検出するための車輪速度センサ１０１Ｂ，車両の走行方位を検出するためのジャイロセンサ１０１Ｃを有している。さらに、位置検出器１０１は、車両の走行加速度を検出する加速度センサ１０１Ｄを備えている。

0029

このように、位置検出器１０１は、電波航法による車両位置測定のためにＧＰＳ受信機１０１Ａを有するとともに、自立航法による車両位置推定のために車輪速度センサ１０１Ｂ、ジャイロスコープ１０１Ｃ及び加速度センサ１０１Ｄを有している。なお、加速度センサ１０１Ｄは、車両が走行する道路の勾配を検出するためや、車両の走行距離を検出するために利用可能である。また、電波航法としては、ＧＰＳに限らず、例えばＶＩＣＳの光ビーコンを利用しても良い。また、自立航法における方位を検出するために、ジャイロセンサ１０１Ｃに代えて、地磁気センサやステアリングセンサを用いても良い。

0030

デジタル道路地図データベース１０２は、道路データ、背景データ及び文字データを含むデジタル地図データを制御装置１１０に入力するための装置である。デジタル道路地図データベース１０２は、デジタル地図データを記憶する記憶媒体１０２Ａを有し、その記憶媒体１０２Ａとしては、そのデータ量からＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ−ＲＯＭを用いるのが一般的であるが、メモリカード、ハードディスク等を用いてもよい。

0031

ここで、道路データの構成について説明する。道路データは、道路毎に固有の番号を付したリンクＩＤ、リンク座標データ、ノード座標データ、高速道路や国道等の道路種別を示す道路種別データ、道路幅員データ等の各データから構成されている。道路データにおけるリンクとは、地図上の各道路を、交差点、分岐点などを示すノードにより複数に分割し、そして２つのノード間をリンクとして規定したものである。そして、リンク座標データには、このリンクの始端と終端の座標が記述される。なお、リンクの途中にノードが含まれる場合には、ノード座標データにノード座標が記述される。この道路データは、地図を表示する以外に、マップマッチング処理を行なう際の道路の形状を与えるために用いられたり、目的地までの案内経路を検索する際に用いられる。

0032

背景データは、道路地図を表示装置１０３に表示する際に、道路以外の表示対象となる施設形状、自然地形等を表示するためのデータである。文字データは、地名、施設名、道路名等を道路地図上に表示するためのものであり、表示位置に対応する地図上の座標を関連付けたデータとして構成している。なお、施設に関しては、その施設名に関連付けて電話番号や、住所等のデータも記憶されている。この施設に関するデータは、後述する外部記憶装置１０７に記憶されているものであってもよい。

0033

表示装置１０３は、例えば、液晶ディスプレイによって構成され、表示装置１０３の画面には車両の現在位置に対応する自車位置マーク、及び、デジタル道路地図データベース１０２より入力された地図データによって生成される車両周辺の道路地図を表示することができる。また、目的地が設定された場合、道路地図上には、現在位置から目的地までの誘導経路が重ねて表示される。

0034

操作スイッチ群１０４は、例えば、表示装置１０３と一体になったタッチパネルスイッチもしくは表示装置１０３の周辺に設けられるメカニカルなスイッチ等からなり、各種入力に使用される。

0035

音声出力部１０５はスピーカ等からなり、経路案内が行なわれている場合に、案内音声を出力したり、音声認識時に、入力音声に関するガイダンスを出力したりするものである。また、音声入力部１０６は、マイク等からなり、ユーザによって発せられた音声を取り込んで、制御装置１１０に入力する。制御装置１１０は、入力された音声の認識処理を行い、その認識結果に基づいて、各種の制御を実行する。

0036

外部記憶装置１０７は、例えば、メモリカードやハードディスク等の記憶媒体からなる。この外部記憶装置９には、ユーザによって記憶されたテキストデータ、画像データ、音声データ等の各種データが記憶される。

0037

ＶＩＣＳ受信装置１０８は、道路に敷設されたビーコンや各地のＦＭ放送局を介して、ＶＩＣＳセンタから配信される道路交通情報等の情報を受信したり、必要に応じて車両側から外部へ情報を送信したりする装置である。受信した情報は、制御装置１１０で処理され、例えば、渋滞情報や規制情報等は表示装置１０３に表示される道路地図上に重ねて表示される。

0038

また、本実施形態のナビゲーション装置１００は、操作スイッチ群７もしくは音声認識によって目的地の位置が入力されると、現在位置からその目的地までの最適な経路を自動的に選択して案内経路を形成し表示する、いわゆる経路案内機能も備えている。このような自動的に最適な経路を設定する手法は、周知のダイクストラ法等の手法が知られている。また、ユーザによって入力された、例えば、住所、施設名称、電話番号等から施設等の位置を検索する検索機能も備えている。

0039

これらの機能は、主に制御装置１１０によって各種の演算処理がなされることによって実行される。すなわち、制御装置１１０は目的地が入力されるとデジタル道路地図データベース１０２の地図データを用いて経路を計算し、その経路を表示するとともに、分岐地点や右左折すべき交差点において道路地図の拡大や音声案内を行なう。この他、制御装置１１０は、車両の位置を示す自車位置マークとその周辺の道路地図を表示装置１０３に表示させたり、道路地図の縮尺を変更したりする。

0040

本実施形態のナビゲーション装置１００は、上述したような一般的なナビゲーション機能を実行する他に、算出した現在位置及びその確からしさを示す指標としての確度等を現在位置関連情報として車両制御装置１２０に送信する。車両制御装置１２０は、受信した現在位置関連情報に基づいて、車両の現在位置を用いる車両制御の内容を変更する。

0041

図２は、ナビゲーション装置１００が現在位置関連情報を生成し、車両制御装置１２０に送信するための処理を示すフローチャートである。まず、ステップ（以下、Ｓと省略する）２００では、ハイブリッド航法によって現在位置を算出するとともに、マップマッチング処理によって算出した現在位置を道路上に合わせ込み、最終的な現在位置を算出する。これらのハイブリッド航法による現在位置の算出方法及びマップマッチング処理については、後に詳細に説明する。なお、図１のブロック図における車両位置特定手段１１１と表示された機能ブロックは、このＳ２００の処理に相当する。

0042

次に、Ｓ２１０では、ハイブリッド航法及びマップマッチング処理によって得られた現在位置の確からしさを示す指標としての確度を算出する。この現在位置の確からしさを示す確度の算出方法についても後に詳細に説明する。Ｓ２２０では、現在位置から、車両の進行方向前方の道路形状を道路地図データに基づいて演算する。図１のブロック図における道路形状検出手段１１２と表示された機能ブロックは、このＳ２２０の処理に相当する。

0043

そして、Ｓ２００からＳ２２０にて算出された、現在位置、現在位置の確度、及び前方道路形状が、Ｓ２３０にて、現在位置関連情報として、車両制御装置１２０に送信される。

0044

図３は、車両制御装置１２０が現在位置関連情報を受信し、その受信した現在位置関連情報に基づいて、車両の現在位置を用いた車両制御の内容を変更する処理を示すフローチャートである。まず、Ｓ３００では、ナビゲーション装置１００から送信される現在位置関連情報を受信する。そして、Ｓ３１０では、現在位置関連情報に含まれる現在位置の確度が、車両制御実行条件としての要求確度を満足するか否か判定する。

0045

受信した現在位置関連情報の現在位置確度が、要求確度を満足すると判定された場合、Ｓ３２０において、現在位置関連情報、すなわち現在位置と前方道路形状とを利用して制御目標値を設定する。一方、現在位置関連情報の現在位置確度が要求確度を満足しないと判定された場合には、Ｓ３３０において、現在位置関連情報を利用せずに制御目標値を設定する。すなわち、Ｓ３１０〜Ｓ３３０の処理によって、現在位置の確からしさに応じて、現在位置を利用した車両制御の実行の有無が切り換えられることになる。Ｓ３４０では、Ｓ３２０あるいはＳ３３０にて設定された制御目標値に基づいて、車両制御を実行する。なお、現在位置の確度の大きさに応じて、現在位置関連情報を利用した制御目標値と利用しない制御目標値との間で、制御目標値を段階的に変化させても良い。

0046

次に、上述したＳ２００の処理におけるハイブリッド航法について、説明する。

0047

ナビゲーション装置において、車両の現在位置を測定する方法として、電波航法と自立航法とがある。電波航法は、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）に代表されるように、衛星等からの電波を受信し、その受信情報から自車の現在位置（緯度、経度）を算出するものである。電波航法の長所は、電波を受信している間、自車の現在位置を絶対位置として求めることができることである。一方、電波航法の短所は、トンネル内や高架道路下では、自車位置の測定ができなくなることである。

0048

自立航法は、例えば車速センサの出力信号から算出される移動距離を、ジャイロセンサ等の方位センサから算出される方位に従って積算することにより、自車の現在位置を推定するものである。自立航法の長所は、回りの環境に作用されず、常に自車位置の算出が可能なことである。一方、自立航法の短所は、移動距離を方位に従って積算して自位置を求めるため、センサの誤差が蓄積され、移動距離が長くなるにつれて誤差が大きくなることである。

0049

従って、本実施形態のナビゲーション装置１００では、電波航法と自立航法を組み合わせて、両航法の長所を活かしたハイブリッド航法によって車両の現在位置を算出する。このハイブリッド航法による現在位置の算出処理が、図４〜図７のフローチャートに示される。なお、図４はハイブリッド航法全体の処理を示すフローチャート、図５はカルマンフィルタの更新を行なう処理を示すフローチャート、図６及び図７はそれぞれ時間に基づく更新処理、観測に基づく更新処理を示すフローチャートである。なお、図４に示すハイブリッド航法処理及び図５〜図７に示すカルマンフィルタの更新処理は並行して実施される。

0050

測位におけるカルマンフィルタの利用は公知の技術であり、図５に示すように時間に基づく更新（Ｓ５００）と、観測に基づく更新（Ｓ５１０）を繰り返すことで、２乗誤差を最小にするシステム状態量を推定する。なお、本実施形態では、推定すべきシステム状態量は、例えば自立航法におけるジャイロオフセット誤差、ジャイロゲイン補正係数誤差、距離係数誤差、絶対方位誤差、（緯度、経度）絶対位置誤差としており、ＧＰＳ測位結果におけるジャイロオフセット、ジャイロゲイン補正係数、距離係数、絶対方位、（緯度、経度）絶対位置をリファレンスとして用いる観測値とする。

0051

図６の時間に基づく更新処理においては、Ｓ６００においてシステム状態ベクトルの事前推定値ｘ−ｋを以下の式１から求める。
（式１） ｘ−ｋ＝Ａｘｋ−１
なお、Ａはプロセス行列である。

0052

続いて、Ｓ６１０においてシステム状態量共分散行列の事前推定値Ｐ−ｋを以下の式２から求める。
（式２） Ｐ−ｋ＝ＡＰｋ−１ＡＴ＋Ｑ
なお、ＡＴはプロセス行列の転置行列を示し、Ｑはプロセスノイズを示す。また、式１及び式２において、添え字ｋはそれぞれステップ数を表す。

0053

また、図７の観測に基づく更新処理においては、まずＳ７００においてカルマンフィルタゲインＫｋを、以下の式３から算出する。
（式３） Ｋｋ＝Ｐ−ｋＨＴ（ＨＰ−ｋＨＴ＋Ｒ）−１
なお、Ｈは観測行列、Ｒは観測誤差共分散行列を示す。

0054

さらに、Ｓ７１０において、システム状態ベクトルの事後推定値ｘｋを以下の式４から求める。
（式４） ｘｋ＝ｘ−ｋ＋Ｋｋ（ｚｋ−Ｈｘ−ｋ）
なお、ｚｋは観測ベクトルを示す。

0055

最後に、Ｓ７２０では、システム状態量共分散行列の事後推定値Ｐｋを以下の式５から求める。
（式５） Ｐｋ＝（Ｉ−ＫｋＨ）Ｐ−ｋ
なお、Ｉは単位行列である。また、Ｐｋの対角成分はそれぞれジャイロオフセット補正係数誤差、ジャイロゲイン補正誤差、距離係数誤差、絶対方位誤差、（緯度、経度）絶対位置誤差の共分散となる。

0056

以上の時間に基づく更新処理及び観測に基づく更新処理を繰り返すことにより、システム状態量の推定誤差が急速に減少し、図４に示すハイブリッド航法処理のＳ４３０において、誤差分が補正されたジャイロオフセット、ジャイロゲイン補正係数、距離係数、絶対方位、絶対位置（緯度、経度）が算出される。

0057

なお、図４のＳ４００では、各センサからのセンサ出力データを取得する。そして、Ｓ４１０では、センサ出力データにおける方位データに基づいて、絶対方位を更新する。Ｓ４２０では、センサ出力データにおける距離データ及びＳ４１０にて更新した絶対方位に基づいて、現在位置を示す絶対位置（緯度、経度）を更新する。

0058

次に、上述したＳ２００の処理におけるマップマッチング処理について説明する。

0059

マップマッチング処理は、ハイブリッド航法により算出した車両の現在位置から求められる車両の走行軌跡と、道路地図データベース１０２に格納されている道路データとを比較することにより、車両が走行している道路を推定し、より正しい車両の現在位置を求める技術である。このマップマッチング処理の流れを図８のフローチャートに基づいて説明する。

0060

まず、Ｓ８００では、ハイブリッド航法によって算出された車両位置（絶対位置及び絶対方位）に基づいて、走行軌跡を算出する。すなわち、現在の車両位置から所定距離後方までの区間における過去の車両位置を連結することによって軌跡を求める。

0061

次に、Ｓ８１０にて、算出した走行軌跡に対して平滑化処理を行なった後に、Ｓ８２０にて、マップマッチング処理の候補となる道路の検索を行なう。具体的には、現在の車両位置（絶対位置）を中心とする所定のエリア内に属する道路を選択して、これを候補道路とする。なお、この候補道路の検索エリアについては、ハイブリッド航法において算出される絶対位置の誤差の大きさに対応して可変にしても良い。

0062

Ｓ８３０では、選択した候補道路の各々と算出した走行軌跡の類似判定を行なう。具体的には、選択された候補道路の道路形状と車両の走行軌跡の形状との比較を行ない、類似性（相関性）の高さを数値化する。Ｓ８４０では、Ｓ８３０の類似判定において、最も類似性が高い候補道路を車両が走行している道路と確定する。

0063

Ｓ８５０及びＳ８６０では、車両の現在位置及び走行軌跡を確定した候補道路に合わせ込むことによって、ハイブリッド航法によって算出された方位及び位置がずれた場合に、その方位及び位置を修正する。そして、Ｓ８７０では、修正後の方位及び位置を車両の現在位置を示すデータとして出力する。

0064

次に、図２のＳ２１０の、現在位置の確からしさを示す確度を演算する処理に関して、図９のフローチャートに基づいて詳しく説明する。

0065

まず、Ｓ９００では、初期化処理として、現在位置の確からしさを示す確度Ａをゼロにリセットする。続くＳ９１０では、センサ状態判定処理を行なう。このセンサ状態判定処理の詳細が、図１０のフローチャートに示されている。すなわち、センサ状態判定処理では、Ｓ１０００〜Ｓ１０２０において、車速センサ１０１Ｂ，ジャイロセンサ１０１Ｂ，及び加速度センサ１０１Ｄに関して、断線や短絡等の故障が生じておらず、正常に動作しており、各センサが使用可能であるかどうかを判定する。この判定は、例えば各センサからの出力の変化を観察することによって行なうことが可能である。

0066

そして、すべてのセンサが使用可能と判定された場合には、Ｓ１０３０に進んで、判定結果を「１」とし、その判定結果に「２７」の重み付けを付与した値を確度Ａに加算する。一方、いずれか１つのセンサでも使用不可と判定された場合には、Ｓ１０４０に進んで、判定結果を「０」とする。このため、判定結果に重み付けを付与した値もゼロとなり、確度Ａの値はゼロのままとなる。

0067

次に、図９のフローチャートのＳ９２０では、測位状況の判定処理を行なう。この測位状況の判定処理の詳細が図１１のフローチャートに示される。すなわち、測位状況の判定処理では、Ｓ１１００において、ＧＰＳにおいて３Ｄ測位が可能であるかを、電波を受信している衛星数や衛星の配置から判定する。このステップにおいて３Ｄ測位が可能であると判定した場合には、Ｓ１１１０に進んで、判定結果を「１」とし、その判定結果に「２６」の重み付けを付与した値を確度Ａに加算する。一方、３Ｄ測位に必要な数（通常４個以上）の電波を受信できていない場合や、衛星の配置からその受信が極めて不安定である場合、Ｓ１１２０に進んで、判定結果を「０」とする。このため、判定結果に重み付けを付与した値もゼロとなり、測位状況判定処理において、確度Ａの値が増加されることはない。

0068

さらに、図９のフローチャートのＳ９３０では、センサ精度判定処理を行なう。このセンサ精度判定処理の詳細が、図１２のフローチャートに示される。センサ精度判定処理では、車輪速度センサ１０１Ｂ及びジャイロセンサ１０１Ｃのセンサ精度について判定する。すなわち、Ｓ１２００〜Ｓ１２２０において、Ｐｏ、Ｐｇ、Ｐｄはそれぞれジャイロオフセット誤差、ジャイロゲイン補正係数誤差、距離係数誤差の標準偏差であり、それぞれ実験的に得られたしきい値ＰｏＴｈ，ＰｇＴｈ，ＰｄＴｈと比較される。これらの比較処理において、各誤差の標準偏差Ｐｏ、Ｐｇ、Ｐｄがしきい値ＰｏＴｈ，ＰｇＴｈ，ＰｄＴｈ以下であると判定された場合、センサ精度は良好と考えられる。従って、Ｓ１２３０に進んで、判定結果を「１」とし、その判定結果に「２５」の重み付けを付与した値を確度Ａに加算する。

0069

一方、いずれかの誤差の標準偏差Ｐｏ、Ｐｇ、Ｐｄがしきい値ＰｏＴｈ，ＰｇＴｈ，ＰｄＴｈを上回った場合、センサ精度が劣化したと考えられるため、Ｓ１２４０に進んで、判定結果を「０」とする。これにより、センサ精度判定処理において、確度Ａの値が増加されることはない。

0070

なお、ジャイロオフセット誤差、ジャイロゲイン補正係数誤差、距離係数誤差の標準偏差Ｐｏ，Ｐｇ，Ｐｄは、上述したカルマンフィルタのシステム状態量共分散行列(事後推定値)Ｐｋの対応する対角成分の平方根(標準偏差)として求められる値である。

0071

次に、図９のフローチャートのＳ９４０では、方位ずれ判定処理を行なう。この方位ずれ判定処理の詳細が図１３のフローチャートに示される。方位ずれ判定処理では、Ｓ１３００にて、図１４に示すように、マップマッチング過程で得られる現在位置に対応する道路リンクと車両方位との相対方位θの絶対値と実験的に得られたしきい値θＴｈとを比較する。相対方位θの絶対値がしきい値θＴｈ以下である場合には、車両の走行方位と道路方位とが近似し、車両は道路上を走行していると考えられる。このため、Ｓ１３１０に進んで、判定結果を「１」とし、その判定結果に「２４」の重み付けを付与した値を確度Ａに加算する。

0072

一方、相対方位θの絶対値がしきい値θＴｈを上回る場合には道路上を走行していないと考えられるため、Ｓ１３２０に進んで、判定結果を「０」とする。従って、この場合、確度Ａは、方位ずれ判定処理において増加されることはない。

0073

次に、図９のフローチャートのＳ９５０では、誤差範囲判定処理を行なう。この誤差範囲判定処理の詳細が図１５のフローチャートに示される。誤差範囲判定処理では、Ｓ１４００において、車両方位方向についての絶対位置誤差の標準偏差Ｌと、実験的に得られたしきい値ＬＴｈとを比較する。なお、車両方位方向についての絶対位置誤差の標準偏差Ｌは、次のようにして求められる。まず、上述したカルマンフィルタのシステム状態量共分散行列(事後推定値)Ｐｋの要素である絶対位置(経度方向)誤差の共分散σ２ｘｘ、絶対位置(緯度方向)誤差の共分散σ２ｙｙ、絶対位置(経度方向)誤差と絶対位置(緯度方向)誤差の共分散σ２ｘｙから絶対位置誤差に関する分布が定まる。この絶対位置誤差に関する分布から車両方位方向についての絶対位置誤差の標準偏差Ｌを求めることができる。

0074

標準偏差Ｌがしきい値ＬＴｈ以下である場合には、絶対位置誤差は小さいため、Ｓ１４１０に進んで、判定結果を「１」とし、その判定結果に「２３」の重み付けを付与した値を確度Ａに加算する。一方、標準偏差Ｌがしきい値ＬＴｈを上回る場合には、絶対位置誤差が大きいため、Ｓ１４２０に進んで、判定結果を「０」とする。従って、この場合、確度Ａは、誤差範囲判定処理において増加されることはない。

0075

次に、図９のフローチャートのＳ９６０では、形状相関判定処理を行なう。この形状相関判定処理の詳細が図１６のフローチャートに示される。形状相関判定処理では、Ｓ１５００にて形状相関係数Ｃを求める。この形状相関係数Ｃは、図１７に示すように、現在位置から所定距離後方までの区間における、測位結果に基づく車両方位と対応する地図データ上の道路方位との差の平均値として算出される。

0076

この形状相関係数Ｃは、Ｓ１５１０にて、実験的に得られたしきい値ＣＴｈと比較される。そして、形状相関係数Ｃがしきい値ＣＴｈ以下である場合、車両はマップマッチング処理にて選択された道路上を走行している可能性が高い。このため、Ｓ１５２０に進んで、判定結果を「１」とし、その判定結果に「２２」の重み付けを付与した値を確度Ａに加算する。一方、形状相関係数Ｃがしきい値ＣＴｈを上回る場合には、Ｓ１５３０に進んで、判定結果を「０」とする。従って、この場合、確度Ａは、形状相関判定処理において増加されることはない。

0077

次に、図９のフローチャートのＳ９７０では、候補数判定処理を行なう。この候補数判定処理の詳細が図１８のフローチャートに示される。候補数判定処理では、Ｓ１６００において、図１９に示すように、車両の現在位置を中心とする所定の検索エリア内に属する候補道路の本数Ｎを求め、所定のしきい値本数ＮＴｈと比較する。この判定において、候補道路の本数Ｎがしきい値本数ＮＴｈ以下である場合、マップマッチング処理において誤った道路が選択される可能性は小さいため、Ｓ１６１０に進む。Ｓ１６１０では、判定結果を「１」とし、その判定結果に「２１」の重み付けを付与した値を確度Ａに加算する。一方、候補道路の本数Ｎがしきい値本数ＮＴｈを上回る場合には、誤った道路が選択される可能性が高くなるため、Ｓ１６２０に進んで、判定結果を「０」とする。従って、この場合、確度Ａは、候補数判定処理において増加されることはない。

0078

次に、図９のフローチャートのＳ９８０では、連続性判定処理を行なう。この連続性判定処理の詳細が図２０のフローチャートに示される。連続性判定処理では、Ｓ１７００において、車両位置の変位の大きさＤを求める。Ｓ１７１０では、車両位置の変位の大きさＤと、そのときの車速ｖと変位Ｄに要した時間ｄｔを乗じた値とを比較する。すなわち、図２１に示すように、マップマッチング処理による道路への合わせ込みの結果、車両位置は大きく跳躍する可能性がある。この車両位置の変位の大きさＤが、車速Ｄと時間ｄｔとを乗じた値を超えている場合、そのような跳躍が生じたものとみなすことができる。この場合、マップマッチング処理により車両位置が合わせ込まれた道路位置が変化したのであるから、マップマッチング処理により道路上に特定された車両位置は不安定と考えられる。一方、車両位置の変位の大きさＤが、車速ｖと時間ｄｔとを乗じた値以下である場合には、車両位置は同じ道路上に継続して合わせ込まれており、車両位置は安定していると考えられる。

0079

従って、Ｓ１７１０において、変位の大きさＤが車速ｖと時間ｄｔとを乗じた値以下である場合、Ｓ１７２０に進んで、判定結果を「１」とし、その判定結果に「２０」の重み付けを付与した値を確度Ａに加算する。一方、変位の大きさＤが車速ｖと時間ｄｔとを乗じた値を上回る場合には、Ｓ１６３０に進んで、判定結果を「０」とする。従って、この場合、確度Ａは、連続性判定処理において増加されることはない。

0080

上述した処理により、確度Ａは、ハイブリッド航法により算出された車両位置の確からしさ、及びハイブリッド処理によって道路上に合わせ込まれた車両位置の確からしさに対応した値となる。従って、確度Ａを、求めた車両位置の確からしさを普遍的に示す指標として利用することができる。

0081

すなわち、ハイブリッド航法より算出された車両位置の確からしさを判定する各種の判定結果及びハイブリッド処理によって道路上に合わせ込まれた車両位置の確からしさを判定する各種の判定結果に対して、最終的に得られる車両位置精度への影響を考慮した重み付けを付与しているため、最終的に得られる車両位置の確からしさを高精度に示す指標（確度Ａ）が得られるのである。

0082

また、Ｓ９１０〜Ｓ９８０の処理によって確度Ａを算出する際、各ステップの判定結果を「１」または「０」とし、かつその判定結果に付与される重み付けをそれぞれ「２７」〜「２０」とした。従って、1バイトのデータによって各判定処理の判定結果とその重み付けを表現することが可能になり、確度Ａを示すためのデータ量を抑制することができる。

0083

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することができる。

0084

例えば、上述した実施形態においては、各判定処理における判定結果を「１」または「０」としたが、各判定処理における判定対象となる値の大きさに応じて、３段階以上の判定結果を出力するようにしても良い。

0085

また、上述した実施形態においては、Ｓ９１０〜Ｓ９８０の処理によって８個の判定結果を得たが、少なくともハイブリッド航法により算出される車両位置の確からしさを判定する判定結果とマップマッチング処理により算出される車両位置の確からしさを判定する判定結果を含む限り、確度Ａを算出するために用いる判定結果の数は任意である。

0086

実施形態に係わる車両制御システムの概略構成を示すブロック図である。
ナビゲーション装置１００が現在位置関連情報を生成し、車両制御装置１２０に送信するための処理を示すフローチャートである。
車両制御装置１２０が現在位置関連情報を受信し、その受信した現在位置関連情報に基づいて、車両の現在位置を用いた車両制御の内容を変更する処理を示すフローチャートである。
ハイブリッド航法全体の処理を示すフローチャートである。
カルマンフィルタの更新を行なう処理を示すフローチャートである。
カルマンフィルタの更新における、時間に基づく更新処理を示すフローチャートである。
カルマンフィルタの更新における、観測に基づく更新処理を示すフローチャートである。
マップマッチング処理の流れを示すフローチャートである。
現在位置の確からしさを示す確度を演算する処理を示すフローチャートである。
図９のフローチャートにおける、センサ状態判定処理の詳細を示すフローチャートである。
図９のフローチャートにおける、測位状況の判定処理の詳細を示すフローチャートである。
図９のフローチャートにおける、センサ精度判定処理の詳細を示すフローチャートである。
図９のフローチャートにおける、方位ずれ判定処理の詳細を示すフローチャートである。
方位ずれ判定処理を説明するための説明図である。
図９のフローチャートにおける、誤差範囲判定処理の詳細を示すフローチャートである。
図９のフローチャートにおける、形状相関判定処理の詳細を示すフローチャートである。
形状相関判定処理を説明するための説明図である。
図９のフローチャートにおける、候補数判定処理の詳細を示すフローチャートである。
候補数判定処理を説明するための説明図である。
図９のフローチャートにおける、連続性判定処理の詳細を示すフローチャートである。
連続性判定処理を説明するための説明図である。

0087

１００ナビゲーション装置
１０１位置検出部
１０２デジタル道路地図データベース１０２
１０３表示装置
１０４操作スイッチ群
１０５音声出力部
１０６音声入力部
１０７外部記憶装置
１０８ ＶＩＣＳ受信装置
１１０制御装置
１１１ 車両位置特定手段
１１２道路形状検出手段
１２０ 車両制御装置