(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の現在位置を検出する現在位置検出手段と、
目的地を入力する手段と、
経路を探索するための道路データを格納した情報記憶手段と、
前記情報記憶手段に格納されている道路データに基づいて、目的地までの経路を探索する経路探索手段と、
前記経路探索手段により探索された道路形状に基づいて、車両の現在位置周辺の経路情報を視覚的に立体的に表現された経路情報に変換する経路情報変換手段と、
前記経路情報変換手段により変換された経路情報を出力表示する出力表示手段とを備え、
前記経路情報変換手段は、所定の周期で車両の現在位置と所定距離前方の位置との角度を計算し、前記角度が所定値以上の場合には道路の曲線描画を行い、前記角度が所定値未満の場合には直線描画を行うと共に、上記曲線描画及び直線描画の双方において現在位置と所定距離前方の位置を結ぶ線を道路の中央線と左右の側線に変換する変換手段を有し、該変換手段により道路幅を前記出力表示手段の上方に向けて次第に狭くするように描画することを特徴とする車両用ナビゲーション装置。
【請求項２】
前記変換手段は、計算式に基づいて中央線と左右の側線を求めることを特徴とする請求項１記載の車両用ナビゲーション装置。
【請求項３】
前記変換手段は、変換マップに基づいて中央線と左右の側線を求めることを特徴とする請求項１記載の車両用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、不案内な道路の走行に際して運転者に目的地までの情報を提供する車両用ナビゲーション装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用ナビゲーション装置は、目的地等の入力に基づいて現在位置や指定された出発地から目的地までの経路探索を行い、探索された最適経路に基づいてディスプレイの画面上に道路地図を表示し、地図上に経路や車両の現在位置を表示することによって、不案内な道路の走行に際して運転者に目的地までの情報を提供するものである。
【０００３】
この画面表示に関する従来の方式は、車両の現在位置を中心とした広い範囲の地図を表示させると共に、現在位置を矢印等で表示し、車両の現在位置が移動するにしたがって、地図を移動させ運転者に現在位置を中心とした地図情報を提供する方式が一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の画面表示は、地図情報が印刷物の地図と同様に真上から見た形で画面上に表示する方式であるため、車両の現在位置と進行先や走行済み経路が全て等倍率で表示されると、運転者が直近の案内で必要な情報が判別しにくく、また、現在位置情報以外に必要以上の情報を多く表示しているため、現在位置の情報の認識が容易ではなく、視認性の点において必ずしも満足するものではない。そこで、本件出願人は、図１４に示すように、車両走行中は従来の地図情報に変えて道路を１本の幅をもった線で、かつ立体的に表示し、経路上右左折するようなポイントにおける進行方向を表示画面上に表示するようなシステムを提案している（特願平７−２１７８６５号）。このようなシステムにあっては、車両が進行する道路形状は常に直線状態として表示されるため、運転者は直近の道路形状の判別がしにくく、例えばカーブしている道路であるのか否かの判別は困難であるという問題を有している。
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決するものであって、車両の現在位置周辺の経路情報を道路形状に基づいて立体的に表現することにより、車両の現在位置及び車両の現在位置前方の経路情報が、車両の移動に伴って表示され、運転中の目先の経路情報が容易に認識することができる車両用ナビゲーション装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の車両用ナビゲーション装置は、車両の現在位置を検出する現在位置検出手段と、目的地を入力する手段と、経路を探索するための道路データを格納した情報記憶手段と、前記情報記憶手段に格納されている道路データに基づいて、目的地までの経路を探索する経路探索手段と、前記経路探索手段により探索された道路形状に基づいて、車両の現在位置周辺の経路情報を視覚的に立体的に表現された経路情報に変換する経路情報変換手段と、前記経路情報変換手段により変換された経路情報を出力表示する出力表示手段とを備え、前記経路情報変換手段は、所定の周期で車両の現在位置と所定距離前方の位置との角度を計算し、前記角度が所定値以上の場合には道路の曲線描画を行い、前記角度が所定値未満の場合には直線描画を行うと共に、上記曲線描画及び直線描画の双方において現在位置と所定距離前方の位置を結ぶ線を道路の中央線と左右の側線に変換する変換手段を有し、該変換手段により道路幅を前記出力表示手段の上方に向けて次第に狭くするように描画することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明が適用される車両用ナビゲーション装置の１実施例を示す全体構成図である。本発明に係る車両用ナビゲーション装置は、経路案内に関する情報を入出力する入出力装置１、自車両の現在位置に関する情報を検出する現在位置検出装置（現在位置検出手段）２、経路の算出に必要なナビゲーション用データや経路案内に必要な表示／音声の案内データとプログラム（ＯＳ及び／又はアプリケーション）等が記憶されている情報記憶装置（情報記憶手段）３、経路探索処理や経路案内に必要な表示／音声案内処理を行うと共に、システム全体の制御を行う中央処理装置４から構成されている。まず、それぞれの構成について説明する。
【０００８】
入出力装置１は、目的地を入力したり、運転者が必要な時に案内情報を音声及び／又は画面のうち少なくとも一つから出力できるように、運転者の意志によりナビゲーション処理を中央処理装置４に指示すると共に、処理後のデータなどをプリント出力する機能を備えている。その機能を実現するための手段として、入力部には、目的地を電話番号や地図上の座標などにて入力したり、経路案内をリクエストしたりするタッチスイッチ１１や操作スイッチ（入力手段）を有する。勿論、リモートコントローラ等の入力装置でもよい。また、出力部には、入力データを画面表示したり、運転者のリクエストに応じ自動的に経路案内を画面で表示するディスプレイ（出力表示手段）１２、中央処理装置４で処理したデータや情報記憶装置３に格納されたデータをプリント出力するプリンタ１３および経路案内を音声で出力するスピーカ１６などを備えている。
【０００９】
ここで、音声入力を可能にするための音声認識装置やＩＣカードや磁気カードに記録されたデータを読み取るための記録カード読取装置を付加することもできる。また、予め地図データや目的地データなどの運転者固有のデータが記憶されているパソコンなどの情報源との間でデータのやりとりを行うためのデータ通信装置を付加することもできる。
【００１０】
ディスプレイ１２は、カラーＣＲＴやカラー液晶表示器により構成されており、中央処理装置４が処理する地図データや案内データに基づく経路設定画面、区間図画面、交差点図画面などナビゲーションに必要なすべての画面をカラー表示出力すると共に、本画面に経路案内の設定および経路案内中の案内や画面の切替え操作を行うためのボタンが表示される。特に、通過交差点名などの通過交差点情報は、随時、区間図画面にポップアップでカラー表示される。
【００１１】
このディスプレイ１２は、運転席近傍のインストルメントパネル内に設けられており、運転者は表示された地図を見ることにより自車の現在地を確認し、またこれからの経路についての情報を得ることができる。また、ディスプレイ１２には機能ボタンの表示に対応してタッチスイッチ１１が設けられており、ボタンをタッチすることにより入力される信号に基づいて上記の操作が実行されるように構成されている。このボタンとタッチスイッチなどから構成される入力信号発生手段は入力部を構成するものであるが、ここではその詳細な説明を省略する。
【００１２】
現在位置検出装置２は、車両の現在位置に関する情報を検出、或いは受信する装置であり、地磁気センサ等で構成される絶対方位センサ２４、ステアリングセンサ、ジャイロ等で構成される相対方位センサ２５、車輪の回転数から走行距離を検出する距離センサ２６、衛星航法システム（ＧＰＳ）を利用したＧＰＳ受信装置２１及び通信装置５を備えている。前記通信装置５は、交通情報取得手段であるＶＩＣＳ受信装置２２及びデータ送受信装置２３から構成され、ＶＩＣＳ（道路交通情報システム；Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ＆  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｉｓｔｅｍ）は、道路交通情報をリアルタイムでＦＭ多重（文字放送）、電波ビーコン、光ビーコンによって車両に伝送するもので、ＦＭ多重は広いエリアにわたり粗い情報を伝送し、電波ビーコン及び光ビーコンの情報は、ビーコンを中心として半径１０ｋｍ程度以内の狭いエリアの詳細な情報であって、車両がビーコンを通過すると受信できるようになっている。ＶＩＣＳ送信データは、各道路毎に付けられたリンク番号に対して、渋滞度（例えば、通行不可、渋滞、混雑、交通量多い、平常等の混雑の度合い）、渋滞先頭位置、渋滞長、通行規制（工事情報、通行止め等）、旅行時間（所定速度での所要時間）から構成されている。また、データ送受信装置２３は、例えば携帯電話やパソコンであり、運転者の要求により交通情報センター（例えばＡＴＩＳ）との間でナビゲーションに必要な情報のやりとりを行うものである。
【００１３】
情報記憶装置３は、ナビゲーションプログラム及びデータをＣＤ−ＲＯＭ（以下、単にＣＤという）、光ＣＤ、ＩＣカード等の外部記憶媒体に記憶した外部記憶装置である。プログラムは、地図描画部、経路探索部、経路案内部、現在位置計算部、目的地設定操作制御部等からなりナビゲーションの信号処理を行うアプリケーション部及びＯＳ部等で構成され、ここに、経路探索などの処理を行うためのプログラムや経路案内に必要な表示出力制御、音声案内に必要な音声出力制御を行うためのプログラム及びそれに必要なデータ、さらには、経路案内及び地図表示に必要な表示情報データが格納されている。また、データは、地図データ、交差点データ、道路データ、各種案内データ等、ナビゲーションに必要なすべてのデータが格納されている。
【００１４】
具体的には、現在位置検出装置２からの位置情報、入力装置１１からの入力信号に基づき目的地や通過点を設定し、探索道路データを用いて経路探索を実行するプログラム（経路探索手段）、通信装置５から取得された交通情報に基づき探索道路データを変換して再度経路探索を実行させるためのプログラム、探索された経路を立体的に描画するために変換するプログラム（経路情報変換手段）、或いは地図描画やマップマッチング、経路に沿って音声出力タイミングや音声フレーズの内容を決定するためのプログラム等が格納され、これら情報記憶装置３に格納されたプログラムを起動することにより、本発明におけるナビゲーションの各機能が実行される。つまり、本実施の形態においては、本発明の機能が実現されるためのプログラムが外部記憶媒体である情報記憶装置３に格納されている。
【００１５】
中央処理装置４は、種々の演算処理を実行するＣＰＵ４０、情報記憶装置３のＣＤからプログラムを読み込んで格納するフラッシュメモリ４１を備えている。このフラッシュメモリ４１は、ＣＤのプログラムの変更があっても既存のプログラムを消去して書き換え可能にするものである。また、フラッシュメモリ４１のプログラムチェック、更新処理を行うプログラム（プログラム読み込み手段）を格納した第１ＲＯＭ４３ａ、設定された目的地の地点座標、道路コードＮｏ．等の探索された経路案内情報や演算処理中のデータを一時的に格納するＲＡＭ４２、経路案内及び地図表示に必要な表示情報データが格納された第２ＲＯＭ４３ｂを備えている。なお、前記した更新処理を行うプログラムを外部記憶装置に格納しておいてもよい。
【００１６】
さらに、ディスプレイへの画面表示に使用する画像データが記憶された画像メモリ４４、ＣＰＵ４０からの表示制御信号に基づいて画像メモリから画像データを取り出し、画像処理を施してディスプレイ１２に出力する画像プロセッサ４５、ＣＰＵ４０からの音声出力制御信号に基づいてＲＡＭ４２から読み出した音声、フレーズ、１つにまとまった文章、音等を合成してアナログ信号に変換してスピーカ１６に出力する音声プロセッサ４６、通信による入出力データのやり取りを行う通信インタフェース４７および現在位置検出装置２のセンサ信号を取り込むためのセンサ入力インタフェース４８、内部ダイアグ情報に日付や時間を記入するための時計４９などを備えている。
【００１７】
この中央処理装置４において、現在位置検出装置２の各センサにより取得されたデータをセンサ入力インターフェース４８より取り込むと、そのデータに基づきＣＰＵ４０は、一定時間毎に現在位置座標を算出し、一時的にＲＡＭ４２に書き込む。この現在位置座標は、各種データの検出誤差を考慮してマップマッチング処理を行ったものである。また、各種センサによる出力値は、常に補正が行われる。ここで、経路案内は画面表示と音声出力で行い、音声出力の有無は運転者が選択できるように構成されている。
【００１８】
図２は、経路探索部により経路を算出し経路案内を行うために必要なデータである情報記憶装置３に格納されている案内（探索）道路データファイル中の一部を示す図であり、図２（Ａ）に示すように、道路数ｎのそれぞれに対して、道路番号、長さ、道路属性データ、形状データのアドレス、サイズおよび案内データのアドレス、サイズの各データからなる。前記道路番号は、地図に含まれる道路の全てを交差点等の分岐点間の道路毎に往路、復路別に設定された識別番号である。前記道路属性データは、その道路が高架道路、地下道、高速道路、国道、一般道、有料道路等の道路種別を示すデータである。前記形状データは、道路の形状を示すデータであり、図２（Ｂ）に示すように、各道路を複数のノード（節）で分割したとき、ノード数ｍのそれぞれに対して東経、北緯からなる座標と方位データを有している。前記案内データは、交差点（または分岐点）名称、信号機の有無、ランドマーク（交通標識、ガソリンスタンドやコンビニ等の看板）データ、注意点データ（踏切、トンネル等）、道路名称データ、および行き先データからなる。
【００１９】
図３は、本発明に係る車両用ナビゲーション装置のシステム全体の流れを説明するための図である。ステップＳ１でイニシャライズ処理が行われ、ＣＰＵ４０はＣＤ−ＲＯＭからナビゲーションプログラムを読み出し、フラッシュメモリ４１に格納し、このナビゲーションプログラムに従って、先ず、現在位置検出装置２により現在位置を検出する処理を行い、現在位置を中心としてその周辺地図を表示すると共に、現在位置の名称等を表示する（ステップＳ２）。次に、電話番号や住所、施設名称、登録地点等を用いて目的地を設定する処理を行い（ステップＳ３）、現在位置から目的地までの経路探索処理を行う（ステップＳ４）。目的地に到着するまでの経路は、図４に示すように案内する道路番号を並べた案内道路番号データとして設定される。経路が決まると、現在位置検出装置２による現在位置追跡を行いながら、目的地に到着するまで経路の案内・表示処理を行う（ステップＳ５）。
【００２０】
本発明は、上記ステップＳ５の案内・表示処理において、車両の現在位置及び現在位置前方の経路情報を変換し表示する処理に関するものであり、先ず、図５〜図９により、本発明の経路情報変換手段における処理の１実施形態について説明する。図５は、本発明における処理の１実施形態を示す基本フロー図である。ステップＳ１１で現在位置検出装置２により車両の現在位置Ｐ’座標及び方位を取得し、ステップＳ１２で現在位置Ｐ’座標から探索された経路上にマッチングした現在位置Ｐを計算する。次に、ステップＳ１３で探索された経路上の現在位置Ｐから所定距離Ｌｍ（例えば１０〜５０ｍ）前方の点Ｑの座標を計算する（図２に示すように、ノードデータの絶対座標と共に方位が記憶されている）。次に、ステップＳ１４で、現在位置Ｐと経路上のＬｍ前方の点Ｑとの方位差ＤＰＱと、前回の経路上の現在位置ｐと経路上のＬｍ前方の点ｑとの方位差Ｄｐｑとの角度差θ（すなわち直線ＰＱと直線ｐｑとの交差角度）が所定角度（例えば、２〜１０゜）以上か否かを判定し、所定角度未満であれば道路の直線描画を行い、所定角度以上であれば角度差に合わせて道路の曲線描画を行う。
【００２１】
図６及び図７は、図５の曲線描画の処理を示すフロー図であり、図８及び図９は、それぞれ図６及び図７の処理を説明するための図である。図６は、図９の曲がる道路の中央線（Ｘ，Ｙ）を描画させるための処理で、ステップＳ２１で現在位置Ｐの絶対座標（ｘ０，ｙ０）及び方位を取得し、ステップＳ２２で現在位置Ｐから所定距離前方の現在位置Ｑの方位を取得する。次に、ステップＳ２３で現在位置Ｐ、Ｑの方位差ｄａｎｇを求め、ステップＳ２４でｘ＝ｘ０上の任意の点Ｔ（ＣＴＲＸ  ，ＣＴＲＹ）を取得する。そして、ステップＳ２５〜Ｓ２７の計算を行う。
【００２２】
すなわち、図８において、点Ｔ（ＣＴＲＸ  ，ＣＴＲＹ）に対して方位差ｄａｎｇの
点Ｓ（ＣＲＳ ｘ，ＣＴＲＹ）との距離をｄｘとすると、点Ｐと点Ｓを結ぶ直線上の点（ｘ，ｙ）において次式の関係がある。
【００２３】
ｄｘ＝ＣＴＲＹ＊Ｔａｎ  ｄａｎｇ
ＣＲＳ ｘ＝ＣＴＲＸ  −ｄｘ
そして、直線（ｘ，ｙ）を図９に示す曲線（Ｘ，Ｙ）に変換させるために次式を用いる。
【００２４】
Ｘ＝ＣＲＳ ｘ＋ｄｘ＊ｙ２／ＣＴＲＹ２
Ｙ＝ｙ
上式に（ｘ，ｙ）上の各点を代入して計算すると、図９に示す道路の中央線（Ｘ，Ｙ）を描画させることができる。
【００２５】
次に、図７により、道路の中央線（Ｘ，Ｙ）に基づいて、図９に示すような道路幅が点Ｓに向けて０に収束するような左右の側線（Ｘ’，Ｙ）を求める。図９において、画面上のＹ軸上の所定の点をｋとし、点ｋでの道路幅をａに設定する。これは画面の略中央に所望の幅を有する道路を描画するためである。ステップＳ３２〜Ｓ３４で、
Ｘ’＝Ｘ±ａ＊（ＣＴＲＹ−Ｙ）／（ＣＴＲＹ−ｋ）
の式を用い、Ｙ＝０〜ｂの値を代入し、Ｘ’０〜Ｘ’ｂまでの値を求め、
（Ｘ’０〜Ｘ’ｂ，Ｙ０〜Ｙｂ）の値を結ぶと図９に示す左右の側線（Ｘ’，Ｙ）を描画させることができる。
【００２６】
なお、道路の直線描画については、図８において、所定の点Ｔを中心として画面下方に向けて道路の中央線と左右の複数の側線を直線にて描画すればよい。
【００２７】
図１０は、道路を曲線描画した場合の画面例を示し、道路の中央線の左右に複数の側線を描画させることにより、道路を立体的に表示し、実際に車両が曲がる感覚と同様に画面上で道路の曲がりを確認することができる。
【００２８】
図１１は道路を直線描画した場合の画面例を示し、車両の現在位置から所定距離前方位置までの経路情報を基に、道路を立体的に描画するだけではなく、描画された地図上に複数の経路情報を表示している。例えば、高速走行中にインターチェンジ、ジャンクション、パーキングエリア等の進行方向先の案内すべき名称を、車両の現在位置から表示された名称までの残距離及び表示された名称に設置されたガソリンスタンド等の施設の高速情報が表示されている。又、図１１では、車両の現在位置から最も近い「守山ＰＡ」の高速情報が表示されているが、「守山ＰＡ」より先の行き先である「春日井ＩＣ」若しくは「小牧ＪＣＴ」をユーザが指定することによって、「春日井ＩＣ」若しくは「小牧ＪＣＴ」の高速情報を表示させることができる。従って、画面に複雑な地図もなく、車両の現在位置と現在位置前方の経路情報を立体的に表示するので、運転中の目先の地図情報の確認が容易となり、運転者が安全かつ正確に運転操作ができるようになる。
【００２９】
図１２及び図１３は、本発明における経路情報変換手段における処理の他の実施形態を示し、図１２は表示処理のフロー図、図１３はそのデータ構成を説明するための図である。本実施形態においては、図１３に示すように、方位差ｄａｎｇ毎に直線（ｘ，ｙ）から曲線（Ｘ，Ｙ）に変換するための変換マップが用意されている。図１２においてステップＳ５１〜Ｓ５３は、図６の処理と同様である。ステップ５４で方位差ｄａｎｇを基に図１３に示す変換マップデータから対応するリストを選択し、ステップＳ５５で前記リストから（ｘ，ｙ）を基に（Ｘ，Ｙ）を求め、ステップＳ５６で求められた（Ｘ，Ｙ）を接続し、ステップＳ５７で接続された線をスムーズにすることにより、曲がる道路の中央線の表示を行うようにしている。なお、左右の側線に関してはステップＳ５６で求められた（Ｘ，Ｙ）を上述した図７記載のフローチャートの処理を行うことによって求められる。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変更が可能であることは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、車両の現在位置周辺の経路情報を道路形状に基づいて立体的に表現することにより、車両の現在位置及び車両の現在位置前方の経路情報が、車両の移動に伴って表示され、運転中の目先の経路情報が容易に認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される車両用ナビゲーション装置の１例を示す全体構成図である。
【図２】本発明に係わる案内道路データファイルを示す図である。
【図３】本発明に係る車両用ナビゲーション装置のシステム全体の流れを説明するための図である。
【図４】図３の経路探索で得られる案内道路番号データを説明するための図である。
【図５】本発明の経路情報変換手段における処理の１実施形態を示す基本フロー図である。
【図６】図５の曲線描画の処理を示すフロー図である。
【図７】図５の曲線描画の処理を示すフロー図である。
【図８】図６の処理を説明するための図である。
【図９】図７の処理を説明するための図である。
【図１０】道路を曲線描画した場合の画面例を示す図である。
【図１１】道路を直線描画した場合の画面例を示す図である。
【図１２】本発明の経路情報変換手段における処理の他の実施形態を示すフロー図である。
【図１３】図１２のデータ構成を説明するための図である。
【図１４】本発明の課題を説明するための表示画面を示す図である。
【符号の説明】
２…現在位置検出手段、３…情報記憶手段、１１…入力手段
１２…出力表示手段
【図１】
0003570457.tif 000002
【図２】
0003570457.tif 000003
【図３】
0003570457.tif 000004
【図４】
0003570457.tif 000005
【図５】
0003570457.tif 000006
【図６】
0003570457.tif 000007
【図７】
0003570457.tif 000008
【図８】
0003570457.tif 000009
【図９】
0003570457.tif 000010
【図１０】
0003570457.tif 000011
【図１１】
0003570457.tif 000012
【図１２】
0003570457.tif 000013
【図１３】
0003570457.tif 000014
【図１４】
0003570457.tif 000015