(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路地図を記憶し、算出した移動体の現在位置を当該現在位置周辺の道路地図と共に表示する現在位置表示を、移動体の進行方向を上方向として行う現在位置表示を行うナビゲーション装置であって、
算出した現在位置と記憶した道路地図に基づいて、移動体が旋回すると推測される旋回地点より所定の距離内に移動体が接近したかを判定する判定手段と、
旋回地点より所定の距離内に移動体が接近したと判定された場合に、少なくとも、現在位置が前記旋回地点に達するまで、前記現在位置表示を、移動体の進行方向を上方向とする代わりに、旋回地点より所定の距離内に移動体が接近した時点における移動体の進行方向と推測される旋回後の移動体の進行方向の間の方向を上方向として行う回転表示手段とを有することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
請求項１記載のナビゲーション装置であって、
前記判定手段は、算出した現在位置と記憶した道路地図に基づいて、移動体が旋回した旋回地点より所定の距離以上移動体が離れたか否かを判定し、
前記回転表示手段は、旋回地点より所定の距離内に移動体が接近したと判定された場合に、移動体が旋回した旋回地点より所定の距離以上移動体が離れたと判定されるまで、前記現在位置表示を、移動体の進行方向を上方向とする代わりに、旋回地点より所定の距離内に移動体が接近した時点における移動体の進行方向と推測される旋回後の移動体の進行方向の間の方向を上方向として行うことを特徴とするナビゲーション装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両等の移動体に搭載され、該移動体の現在位置を地図上に表示するナビゲーション装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のナビゲーション装置における現在位置の表示の技術としては、たとえば、特開平６-１３９４９５号公報記載の技術などが知られている。
【０００３】
この技術では、進行方向が上方となるように表示する向きを決定し、移動体の位置が表示する地図の中心位置にくるように表示する範囲を定めて表示した地図上に、移動体の現在位置を、その進行方向を表す矢印で表示する。このように、常に進行方向が上方となるように地図を表示する表示形式をヘッデングアップという。
【０００４】
このような、ヘッデングアップの地図表示によれば、常に進行方向が上方となった地図上で、移動体の現在位置と進行方向を表示するので、利用者は現在の移動体の現在位置と進行方向と地図との関係を把握しやすい。
【０００５】
また、このようなヘッデングアップの地図表示の技術としては、ヘッデングアップで表示した地図上の中心に現在位置の表示するのではなく、表示された地図の進行方向側の範囲の方が進行方向の反対方向側の範囲よりも広い範囲となるように表示した地図上の現在位置の表示位置と、表示する地図の範囲とを定める技術が知られている。
【０００６】
このような技術によれば、表示された地図の進行方向側の範囲の方が進行方向の反対方向側の範囲よりも広いとなるようにヘッデングアップの地図を表示する技術によれば、さらに、進行方向の地図をより広い範囲で把握することができるので、利用者は、今後の移動体の操作の予定や心構えなどを、前もって、より早い時期にたてることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、進行方向側の範囲の方が進行方向の反対方向側の範囲よりも広い範囲となるように地図をヘッデングアップで表示する技術によれば、たとえば、移動体が自動車である場合において、図９に示すように、進行方向前方において急旋回する道路上を走行しているような場合、地図が進行方向を上方にして表示されるため、走行する道路については小さい範囲しか表示されない。
【０００８】
このため、進行方向が広い範囲で表示されても、今後移動体の操作の予定や心構えを前もって得るために実際に必要となる、走行予定の道路についての情報を充分に得られない。
【０００９】
また、このように急旋回する道路を走行する場合に、ヘッデングアップ表示を行うと、旋回の前後において地図表示が急回転する利用者にとって不自然な表示がなされることになる。
【００１０】
そこで、本発明は、走行予定の道路を前もって充分な範囲表示できる、ヘッデングアップの地図表示を行うナビゲーション装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的達成のために、本発明は、道路地図を記憶し、算出した移動体の現在位置を当該現在位置周辺の道路地図と共に表示する現在位置表示を、移動体の進行方向を上方向として行う現在位置表示を行うナビゲーション装置であって、
算出した現在位置と記憶した道路地図に基づいて、移動体が旋回すると推測される旋回地点より所定の距離内に移動体が接近したかを判定する判定手段と、
旋回地点より所定の距離内に移動体が接近したと判定された場合に、少なくとも、現在位置が前記旋回地点に達するまで、前記現在位置表示を、移動体の進行方向を上方向とする代わりに、旋回地点より所定の距離内に移動体が接近した時点における移動体の進行方向と推測される旋回後の移動体の進行方向の間の方向を上方向として行う回転表示手段とを有することを特徴とするナビゲーション装置を提供する。
【００１２】
本発明に係るナビゲーション装置によれば、旋回地点より所定の距離内に移動体が接近したならば、少なくとも、現在位置が前記旋回地点に達するまで、旋回地点より所定の距離内に移動体が接近した時点における移動体の進行方向と推測される旋回後の移動体の進行方向の間の方向を上方向として、移動体の現在位置を当該現在位置周辺の道路地図と共に表示する。
【００１３】
このような表示によれば、前方において急旋回する場合でも、旋回地点に達するより前に、旋回後に走行する道路を広い範囲、表示範囲内に収めるることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るナビゲーション装置の一実施形態を自動車に搭載されるナビゲーション装置を例に説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態にかかるナビゲーション装置の構成を示すブロックダイヤグラムである。図１に示すように、このナビゲーション装置１０は、車両のヨーレイトを検出することで進行方位変化を検出する角速度センサ１１と、地磁気を検出することで車両の進行方位を検出する方位センサ１２と、車両のトランスミッションの出力軸の回転に比例した時間間隔でパルスを出力する車速センサ１３を備えている。
【００１６】
また、現在位置周辺の地図や現在位置を示すマーク等を表示するディスプレイ１７と、各種指示や指定をユーザーから受け付ける入力部１４と、デジタル地図データを予め記憶したＣＤ−ＲＯＭ１５と、そのＣＤ−ＲＯＭ１５から地図データを読みだすためのドライバ１６とを備えている。また、以上に示した各周辺装置の動作の制御を行うコントローラ１８を備えている。本実施の形態において、ＣＤ−ＲＯＭ１５に記憶されたディジタル地図データには、道路の構成要素となる複数の線分の端部を示す座標から構成される道路データが含まれる。
【００１７】
コントローラ１８は、角速度センサ１１の信号（アナログ）をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１９と、方位センサ１２の信号（アナログ）をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２０と、車速センサ１３から出力されるパルス数を０．１秒毎にカウントするカウンタ２６と、スイッチ１４の押圧の有無を入力するパラレルＩ／Ｏ２１と、ＣＤ−ＲＯＭ１５から読みだされた地図データを転送するＤＭＡ（Direct Memory Access）コントローラ２２と、ディスプレイ１７に地図画像を表示する表示プロセッサ２３とを有する。
【００１８】
また、コントローラ１８は、さらに、マイクロプロセッサ２４と、メモリ２５とを有する。マイクロプロセッサ２４は、Ａ／Ｄ変換器１９を介して得た角速度センサ１１の信号、Ａ／Ｄ変換器２０を介して得た方位センサ１２の信号、カウンタ２６がカウントした車速センサ１３の出力パルス数、パラレルＩ／Ｏ２１を介して入力する入力部１４よりの入力データ、ＤＭＡコントロ−ラ２２を介して得たＣＤ−ＲＯＭ１５からの地図データを受け入れて、それら信号に基づいて処理を行い、車両の現在位置を算出し現在位置周辺の地図と共に、表示プロセッサ２３を介してディスプレイ１７に表示する。
【００１９】
以下、このように構成されたナビゲーション装置１０の動作について説明する。
【００２０】
本ナビゲーション装置１０のマイクロプロセッサ２４の行う主要な処理としては、ユーザより目的地が設定された場合に行う、出発地より設定された目的地までの望ましいと考えられる経路を求める推奨経路算出処理と、走行中に定期的に現在位置を求め、現在位置を目的地までの推奨経路と共に地図上に表示する現在位置表示処理の２つの処理がある。
【００２１】
まず、推奨経路算出処理について説明する。
【００２２】
この推奨経路算出処理では、ユーザーより目的地の設定を受け付ける。目的地の設定は、たとえば、CD-ROM15よりユーザの所望の地域の地図データを読み出してディスプレイ１７に表示し、ディスプレイ１７に表示した地図上で目的地に対応す地点の指定を入力装置１４より受け付けることにより行う。また、この処理では、出発位置の設定も行う。現在位置は、目的地と同様にユーザの指定に応じて設定するようにしてもよいし、後述する現在位置算出処理によって算出した現在位置を出発地として設定するようににしてもよい。
【００２３】
次に、出発地の目的地の設定がなされたならば、出発地から目的地までの、望ましい経路を推奨経路として算出する。推奨経路の算出の方法としては、種々の方法が実現されているが、たとえば、最小コスト法都呼ばれる手法により算出することができる。この最小コスト法では、たとえば、出発地から目的地に到る全ての経路を求め、求めた経路のコストを求め、求めたコストが最小の経路を推奨経路とする。経路のコストは、たとえば、その経路に含まれる各道路の長さを道路の種類で重みづけした値を全て加算した値として求める。道路の種類による重みは、たとえば、高速道路や主要幹線道路などの重みが、地方道などの重みより小さくなるように予め定める。
【００２４】
そして、最後に、このようにして求めた推奨経路をメモリ２５に記憶される。
【００２５】
次に、現在位置表示処理について説明する。
【００２６】
現在位置表示処理の処理手順の概要を図２に示す。
【００２７】
図２に示すように、これらの処理は、主として、車両の進行方位及び進行距離を算出するステップ（ステップ２０１）と、算出された進行方位及び距離から車両の現在位置を決定するステップ（ステップ２０２）と、得られた現在位置および方位を、地図と共にディスプレイ１７に表示するステップ（ステップ２０３）の三つに分けることができる。
【００２８】
まず、車両の進行方位および進行距離を算出する処理（ステップ２０１）、および、これらから車両の現在位置を決定する処理（ステップ２０２）を説明する。
【００２９】
ステップ２０１においては、一定周期、たとえば、１００msごとに以下の処理が実行される。まず、Ａ／Ｄ変換器１９を介して角速度センサ１１の出力値が読み込まれる。。この角速度センサ１１の出力値には、方位変化が出力されるので、車両の進行方向の相対的な値しか検出できない。このため、次に、Ａ／Ｄ変換器２０を介して、地磁気センサからなる方位センサ１２の出力値が読み込まれ、この方位センサ１２の出力値により算出された絶対方位と角速度センサ１１から出力される方位変化（角速度出力）とを用いて、車両の推定方位を決定する。
【００３０】
上述した方位の決定は、たとえば、長い時間、車速が低い時には、角速度センサの誤差が大きいため、一定時間以上車速が低い場合には、方位センサの方位のみを利用するという方法により行う。次に、車速センサ１３が出力するパルス数を、０．１秒毎に、カウンタ２６で計数して、その計数値を読み込む。この読み込んだ値に、所定の距離係数を乗算することで、所定周期に進んだ距離を求める。
【００３１】
次いて、このようにして求められた所定周期あたりの進行距離値を、前回得られた値に積算して、車両の進行距離が、ある所定の距離に達したか否かを調べ、所定の距離に満たない場合には、処理を終了して、新たな処理を開始する。
【００３２】
その一方、車両の進行距離が所定の距離に達している場合には、その時点での進行方向と進行距離Ｒとを出力し、さらに、積算距離を初期化して、新たに進行距離の積算を開始する。
【００３３】
次に、ステップ２０１にて得られた車両の進行方位および進行距離と地図に基づいて、ステップ２０２において車両の現在位置を求める。
【００３４】
ステップ２０２の処理は、車両が所定の距離だけ進行し、ステップ２０１において、車両の進行方位および進行距離が得られた場合に実行される。
【００３５】
ステップ２０２の、車両の進行方位および進行距離と地図に基づいて現在位置を逐次求めるマップマッチングの方法としては種々の方法が実現されているが、たとえば、次のような方法により行うことができる。
【００３６】
すなわち、まず、ステップ２０１にて得られた進行方位および進行距離を読み込み、それらの値に基づいて、前回現在位置を求めてからの車両の移動量を求める。そして、図３に示すように、前回求めた現在位置３００に求めた移動量Ｍを加えた位置を仮現在位置３０１とする。次に求めた仮想現在位置３０１の周辺の地図を、ＣＤ−ＲＯＭ１５から、ドライバ１６およびＤＭＡコントローラ２３を介して読み出し、仮想現在位置３０１を中心とする予め設定された距離内にある道路データ（線分）を選択して、これらを取り出す。なお、前述したように、本実施の形態においては、道路データとして、２点間を結ぶ複数の線分５１ないし５５で近似し、それら線分を、その始点と終点の座標によって表したものなどを用いている。たとえば、線分５３は、その始点（ｘ３、ｙ３）と終点（ｘ４、ｙ４）によって表現される。
【００３７】
次に、取り出した取り出された線分の中から、その線分の方位が、求められている進行方向と、所定値以内にある線分だけを選択しさらに、取り出されたｎ個すべての線分に対して、仮想現在位置３０１から垂線をおろし、その垂線Ｌ（ｎ）の長さを求める。
【００３８】
次に、これら垂線の長さに基づき、抜き出されたすべての線分に対して、以下の式によりに定義されるエラーコスト値ｅｃ（ｎ）を算出する。
【００３９】
ｅｃ（ｎ）＝α×｜θcar−θ（ｎ）｜＋β｜Ｌ（ｎ）｜
そして、最もエラーコストが小さい線分に落とした垂線の足を現在位置とする。また、道路の方向に一致するように進行方向を補正する。
【００４０】
なお、ステップ２０１、２０２のように現在位置を外部の計測システムに頼らず決定する航法は一般的に自律航法とよばれるが、本実施形態において、このような自律航法によって現在位置を求めるのではなく、たとえば、GPS受信機を備えるようにし、GPS衛星などからの情報を利用して現在位置を算出するようにしてもよい。
【００４１】
次に、現在位置および進行方向を、地図と共にディスプレイ１７に表示するステップ２０３の処理について説明する。このステップ２０３の処理は、たとえば、ステップ２０１で現在位置が求められる度に実行する。
【００４２】
この処理では、車両の進行方向を上方向とした地図上にステップ２０２で求めた現在位置と車両の進行方向を表すヘッデングアップ表示と、車両の進行方向を上方向としない、車両の進行方向に対して傾けた地図上にステップ２０２で求めた現在位置と車両の進行方向を表す傾き表示とを切り換えながら行う。
【００４３】
図４に、このステップ２０３の処理の詳細を示す。
【００４４】
まず、ステップ２０２で求めた現在位置周辺の地図をCD-ROM15から読み出す。また、車両の進行方向と、推奨経路算出処理でメモリ２５に記憶しておいた推奨経路を読み出す。
【００４５】
そして、まず、現在傾き表示が行われているか否かを判定する（ステップ４０１）。なお、第１回目の判定では、ヘッデングアップ表示が行われているものと判定する。
【００４６】
そして、次に、車両の進行方向に現在位置から推奨経路に沿って進んだ場合に車両が旋回することになる旋回点（線分の接続点）が規定距離a以内に存在するか否かを判定する(ステップ４０２）。もし、図５aに示すような現在位置で、規定距離a以内に車両が旋回することになる旋回地点が存在しない場合には、進行方向を上方向とし、現在位置を左右方向の中点とし上下方向の中点より下側の所定の位置とする中点を持つ四角形の所定範囲の領域の地図を車両の進行方向を上方向として、現在位置と進行方向を表す矢印と共にディスプレイに表示する。また、この際、推奨経路中の道路については、他の道路とは表示輝度を変えて表示する。図では実線で示した道路が推奨経路中の道路であり、ハッチングを施した走路が、その他の道路である。このようなステップ４０３の処理により、、図６ａに示すようなヘッデングアップ表示をが行われる。
【００４７】
一方、もし、図５ｂに示すような現在位置で、ステップ４０２において、規定距離a以内に車両が旋回することになる旋回地点が存在すると判定された場合には、旋回前の道路（線分）の方向と旋回後の道路（線分）の方向との反時計回りに測った角度差θを求める（ステップ４０４）。そして、ステップ４０５に進み、進行方向を（９０度 - θ／２）時計回りに傾けた方向を上方向とし、現在位置を左右方向の中点とし上下方向の中点より下側の所定の位置とする中点を持つ四角形の所定範囲の領域の地図を、図７に示すように車両の進行方向を（９０度 - θ／２）時計回りに傾けた方向を上方向として、現在位置と進行方向を表す矢印と共にディスプレイに表示する。また、この際、推奨経路中の道路については、他の道路とは表示輝度を変えて表示する。また、ステップ４０５では、車両の進行方向を（９０度 - θ／２）時計回りに傾けた方向を傾き情報としてメモリ２５に記憶すると共に、傾き表示中であることを示すフラグをメモリ２５に設定する。すなわち、図６bに示すような傾き表示を行い処理を終了する。
【００４８】
なお、ステップ４０１の現在傾き表示が行われているか否かの判定は、ここでメモリ２５に設定したフラグに応じて行う。
【００４９】
次に、もし、ステップ４０１において、現在傾き表示が行われていると判定された場合には、さらに、現在位置が旋回点より規定距離b離れたかを判定する（ステップ４０６）。
【００５０】
そして、図５ｃに示すような現在位置で、旋回地点より規定距離b離れていないと判定された場合には、メモリに記憶されている傾き情報を読み出し、傾き情報が表す方向を上方向とし、現在位置を左右方向の中点とし上下方向の中点より下側の所定の位置とする中点を持つ四角形の所定範囲の領域の地図を、傾き情報が表す方向を上方向として、現在位置と進行方向を表す矢印と共にディスプレイに表示する傾き表示を行う（ステップ４０７）。また、この際も、推奨経路中の道路については、他の道路とは表示輝度を変えて表示する。
【００５１】
一方、図５ｄに示すような現在位置で、ステップ４０６において、旋回地点より規定距離b離れたと判定された場合には、メモリに設定されているフラグをクリアし、進行方向を上方向とし、現在位置を左右方向の中点とし上下方向の中点より下側の所定の位置とする中点を持つ四角形の所定範囲の領域の地図を車両の進行方向を上方向として、現在位置と進行方向を表す矢印と共にディスプレイに表示するヘッデイングアップ表示を行う（ステップ４０３）。この際も推奨経路については、輝度を他の道路と変えて表示する。
【００５２】
結果、通常はヘッデングアップ表示が行われ、車両が旋回する際には、旋回地点の前後の一定距離を車両が走行する間だけ傾き表示が行われることになる。なお、規定距離aと規定距離bは、同じ距離としても異なる距離としてもよい。
【００５３】
ここで、図６ｂに示した傾き表示によれば、図よりも理解されるように、旋回前の時点において、ヘッデングアップ表示を行った場合よりも、旋回後の道路が広い範囲に渡って表示されることになる。したがって、ユーザは、前方において急旋回する道路を走行している場合でも、旋回後に走行予定の道路についての広い範囲の情報を事前に得ることができる。特に、旋回前の道路と旋回後の道路の成す角が直角である場合には、旋回前に、旋回語の道路がディスプレイの表示画面の対角線方向に延びるように特に広い範囲で表示されることになる。また、図６に示すように、本実施形態に係る表示によれば、旋回前のヘッデングアップの地図表示における地図の向きから、旋回後のヘッデングアップの地図表示における地図の向きに、表示される地図の向きが段階的に変化する。したがって、旋回の前後で急激に、表示される地図の向きが変化しユーザを戸惑わせたりすることもない。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態を説明した。なお、以上の説明では、２次元の地図を平面的に表示する場合について説明したが、これに代えて、図８に示すような２次元の地図を鳥瞰的に表示する鳥瞰表示を用いるようにしてもよいし、３次元の地図を用いた３次元地図表示を用いるようにしてもよい、
また、本実施形態では、旋回地点の前後一定距離、旋回前の進行方向に対して傾けた方向を上方向とする地図表示を行ったが、旋回地点の前の一定距離だけ、旋回前の進行方向に対して傾けた方向を上方向とする地図表示を行うようにしてもよい。
【００５５】
また、本実施形態では、旋回地点の前後一定距離、旋回前の進行方向に対して同じ角度傾けた方向を上方向とする地図表示を行ったが、旋回地点の前の一定距離もしくは旋回前後の一定距離の間に、旋回前のヘッデングアップ表示の方向から、旋回後のヘッデングアップの表示の方向まで、地図の向の方向が順次複数の段階経て変化するようにしてもよい。
【００５６】
また、本実施形態では、推奨経路を求め、推奨経路に従って旋回地点と旋回後の道路を判断したが、推奨経路を求めない場合でも、一本道における旋回地点に関しては現在位置と道路形状のみより旋回地点と旋回後の道路を判断するようにしても良い。また、推奨経路は、人手で設定されたものであってもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、走行予定の道路を前もって充分な範囲表示できる、ヘッデングアップの地図表示を行うナビゲーション装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。
【図２】現在位置表示処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】マップマッチングのようすを示す図である。
【図４】現在位置と地図を表示する処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】ヘッディングアップ表示と傾き表示の切り替えのようすを示す図である。
【図６】傾き表示のようすを示す図である。
【図７】傾き表示の傾き角を示した図である。
【図８】傾き表示のようすを示す図である。
【図９】従来のヘッデングアップ表示のようすを示す図である。
【符号の説明】
１０  ナビゲーション装置
１１  角速度センサ
１２  方位センサ
１３  車速センサ
１７  ディスプレイ
１４  入力部
１５  ＣＤ−ＲＯＭ
１６  ドライバ
１８  コントローラ
２２  ＤＭＡ（Direct Memory Access）コントローラ
２３  表示プロセッサ
２４  マイクロプロセッサ
２５  メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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