(57)【要約】【課題】既存の表示装置のリソースを利用することによって低コストの移動体ナビゲーションを可能とすることができ、またナビゲーションに必要なソフトウエアのアップデートを容易に実行できるようにする。【解決手段】移動体用ナビゲーション装置２０は、移動体の位置情報を出力するモジュール１５、および位置情報を表示する表示装置１４を備える。モジュール１５は、移動体の絶対位置についての情報を受信する受信部２、移動体の角速度についての情報を出力する出力部３、移動体の軌跡に沿った移動距離を算出するための情報を出力する出力部４、受信部２、出力部３および４からの信号に基づいて演算処理を行い、地図情報上での移動体位置を算出する演算処理部６、およびモジュール側インターフェース８を備える。表示装置１４は、地図情報および位置情報を表示する表示部１３、表示制御部１２および表示装置側インターフェース９を備える。モジュール１５が表示装置１４から着脱可能である。【選択図】　　　　　　　　　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の位置情報をデジタル信号として出力するモジュール、および前記位置情報を表示する表示装置を備えている移動体用ナビゲーション装置であって、
前記モジュールが、前記移動体の絶対位置についての情報を受信する絶対位置情報受信部、前記移動体の角速度についての情報を出力する角速度情報出力部、前記移動体の軌跡に沿った移動距離を算出するための情報を出力する移動距離算出情報出力部、前記絶対位置情報受信部、前記角速度情報出力部および前記移動距離算出情報出力部からの信号に基づいて演算処理を行い、所定の地図情報上における前記移動体の位置を算出する演算処理部、およびモジュール側インターフェースを備えており、前記表示装置が、前記地図情報および前記位置情報を表示する表示部、この表示部における前記位置情報および前記地図情報の表示を制御する表示制御部、および前記モジュール側インターフェースと接続されるべき表示装置側インターフェースを備えており、前記モジュールが前記表示装置から着脱可能であることを特徴とする、移動体用ナビゲーション装置。
【請求項２】
前記モジュールがカードであり、前記表示装置が前記モジュールを装着するカードスロットを備えていることを特徴とする、請求項１記載の移動体用ナビゲーション装置。
【請求項３】
前記表示装置が携帯情報端末であることを特徴とする、請求項１または２記載の移動体用ナビゲーション装置。
【請求項４】
前記モジュールがハードディスクを備えていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載の移動体用ナビゲーション装置。
【請求項５】
前記移動体が走行面上を走行する車両であり、前記角速度情報出力部が、前記走行面に垂直な垂直軸から見た前記移動体の角速度を測定する角速度センサーを備えており、この角速度センサーが、前記走行面に対して平行な面内に延びることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つの請求項に記載の移動体用ナビゲーション装置。
【請求項６】
移動体の位置情報をデジタル信号として出力するモジュールであって、
前記移動体の絶対位置についての情報を受信する絶対位置情報受信部、前記移動体の角速度についての情報を出力する角速度情報出力部、前記移動体の軌跡に沿った移動距離を算出するための情報を出力する移動距離算出情報出力部、前記絶対位置情報受信部、前記角速度情報出力部および前記移動距離算出情報出力部からの信号に基づいて演算処理を行い、所定の地図情報上における前記移動体の位置を算出する演算処理部、およびモジュール側インターフェースを備えており、表示装置から着脱可能であることを特徴とする、移動体位置情報出力モジュール。
【請求項７】
前記モジュールがカードであり、前記表示装置が前記モジュールを装着するスロットを備えていることを特徴とする、請求項６記載の移動体位置情報出力モジュール。
【請求項８】
前記表示装置が携帯情報端末であることを特徴とする、請求項６または７記載の移動体位置情報出力モジュール。
【請求項９】
ハードディスクを備えていることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一つの請求項に記載の移動体位置情報出力モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は移動体ナビゲーション装置およびこれに用いる移動体位置情報出力モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】車両用ナビゲーション装置は、地図データを記録したＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤ−ＲＯＭと、液晶ディスプレイと、ＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）受信機と、車両の現在位置及び現在方位を検出するための推測航法センサーとを備えている。車両の現在位置を含む地図データをＣＤ−ＲＯＭ等から読み出し、地図データに基づいて車両位置の周囲の地図画像を液晶ディスプレイに表示する。車両のロケーションマークを液晶ディスプレイ画面に重ね合わせて表示する。また、運転手が目的地に向けて道路を間違うことなく容易に走行できるようにするため、経路誘導機能が装備されている。即ち、地図データを用いて出発地から目的地までを結ぶ最もコストが低い経路を、横型探索法又はダイクストラ法等のシミュレーション計算を行って検索し、検索した経路を誘導経路として記憶しておく。走行中、地図画像上に誘導経路を他の道路とは色を変えて太く描画して画面表示したり、車両が誘導経路上の進路を変更すべき交差点に一定距離内に近づいたときに、地図画像上の進路を変更すべき交差点に進路を示す矢印を描画して画面表示したりする。
【０００３】こうしたナビゲーション装置においては、車両の相対位置を推測航法センサー、即ち車速パルスセンサーおよび角速度センサーによって測定することによって、車両の現在位置および現在方位の相対値を算出する。そして、ＧＰＳ受信器からの情報に基づき、車両の絶対位置を算出する。そして、車両の位置情報を、ＣＤ−ＲＯＭに格納されている地図データと照合し（マップマッチング）、地図データ上における車両の現在位置および現在方位を計算し、地図データと共にディスプレーに表示する。このようなナビゲーション装置は、例えば特開平６−１４７９０８号公報、特開平７−３１１０５３号公報、特開平６−１８０２３５号公報に開示されている。
【０００４】また、本出願人は、特開２００２−１３９３６号公報において、車内に携帯電話を設置するための台座（クレドール）中に、カーナビゲーション用の各種機能を内蔵させることを開示した。クレドールに携帯電話を設置することによって、携帯電話の表示画面に地図情報および車両の位置情報を表示させることを可能としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者が、車両用のナビゲーション装置の応用について検討する過程において、次の問題点が明らかになってきた。即ち、カーナビゲーション機能を実現するためのソフトウエアとしては、経路誘導ソフトウエアや経路探索ソフトウエアが必要であり、また地図情報（デジタルデータ）が必要である。これらのソフトウエアは、クレドール内の記録媒体に格納しておく必要がある。
【０００６】しかし、経路誘導ソフトウエアや経路探索ソフトウエアなどは、カーナビゲーションの基本的機能であるが、アップデートされることがある。この際、前記ソフトウエアはクレドール内の媒体に格納されていることから、アップデートの際にはクレドールを交換する必要がある。このため、アップデートに手間がかかり、また経費もかかる。
【０００７】本発明の課題は、既存の表示装置のリソースを利用することによって低コストの移動体ナビゲーションを可能とすることができ、またナビゲーションに必要なソフトウエアのアップデートを容易に実行できるようにすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、移動体の位置情報をデジタル信号として出力するモジュール、および位置情報を表示する表示装置を備えている移動体用ナビゲーション装置であって，
モジュールが、移動体の絶対位置についての情報を受信する絶対位置情報受信部、移動体の角速度についての情報を出力する角速度情報出力部、移動体の軌跡に沿った移動距離を算出するための情報を出力する移動距離算出情報出力部、絶対位置情報受信部、角速度情報出力部および移動距離算出情報出力部からの信号に基づいて演算処理を行い、所定の地図情報上における移動体の位置を算出する演算処理部、およびモジュール側インターフェースを備えており、表示装置が、地図情報および位置情報を表示する表示部、表示装置における位置情報および地図情報の表示を制御する表示制御部、およびモジュール側インターフェースと接続されるべき表示装置側インターフェースを備えており、モジュールが表示装置から着脱可能であることを特徴とする。
【０００９】また、本発明は、移動体の位置情報をデジタル信号として出力するモジュールであって、
移動体の絶対位置についての情報を受信する絶対位置情報受信部、移動体の角速度についての情報を出力する角速度情報出力部、移動体の軌跡に沿った移動距離を算出するための情報を出力する移動距離算出情報出力部、絶対位置情報受信部、角速度情報出力部および移動距離算出情報出力部からの信号に基づいて演算処理を行い、所定の地図情報上における前記移動体の位置を算出する演算処理部、記憶装置、およびモジュール側インターフェースを備えており、表示装置から着脱可能であることを特徴とする。
【００１０】本発明によれば、既存の表示装置のリソースを利用することによって低コストの移動体ナビゲーションを可能とすることができる。更に、絶対位置情報受信部、角速度情報出力部、移動距離算出情報出力部、演算処理部、およびモジュール側インターフェースを備えるモジュールを、表示装置から着脱可能としている。従って、表示装置に装着されている既存のモジュールを脱着し、次いでソフトウエアプログラムがアップデートされた後のモジュールを表示装置に装着することによって、ナビゲーションに必要なソフトウエアのアップデートを容易に実行できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１を参照しつつ、本発明について説明する。本発明の移動体用ナビゲーション装置２０は、モジュール１５と表示装置１４とを備えている。モジュール１５は、移動体の絶対位置についての情報を受信する絶対位置情報受信部２を備えている。受信部２には、移動体の外部から絶対位置情報が送られてくる。この情報は通常はアナログ信号として送信されてくる。この信号をデジタル信号変換部５においてデジタル信号に変換し、演算処理部６へと送信する。角速度情報出力部３は、移動体の角速度についての情報を出力し、演算処理部６へと送信する。移動距離算出情報出力部４は、移動体の軌跡に沿った移動距離を算出するための情報を、演算処理部６へと送信する。７は、演算処理部６に接続された記憶装置である。
【００１２】演算処理部６では、これらの各信号に基づいて演算処理を行い、所定の地図上における移動体の位置を算出する。この算出値をモジュール側インターフェース８を通して送信する。これらの各構成部分は、一体のモジュール１５としてモジュール化されている。
【００１３】表示装置１４は、インターフェース９、入力装置１１、表示制御部１２、表示装置部１３を備えている。これらの各ノードは共通のバス１０に接続されている。
【００１４】モジュール１５から移動体の位置情報に関する演算結果が出力されると、この出力信号は、表示装置１４のインターフェース９によって受信される。本発明においては、モジュール１５の内部において、既に移動体の位置情報が算出され終わっているので、新たに演算を行うことなく、表示制御部１２に送信し、表示部１３によって移動体の位置を地図データと共に表示することができる。これと共に、本発明においては、表示装置１４側では、ナビゲーションやそれに付随する各種の演算を行わず、実質的に表示制御に必要な演算を行う。従って、この表示装置１４は、移動体用ナビゲーション装置に特化した構成を必要とせず、既存の表示装置を転用可能である。
【００１５】移動体の種類は限定はされず、飛行体、路面走行体および浮遊体を含む。しかし、特に路面走行体が好ましく、軌道を用いないで路面を走行する車両が更に好ましい。絶対位置情報受信部は、移動体の絶対座標を、何らかの形で示す情報を受信する部分である。移動体の絶対座標は、何らかの外部基準に基づいて測定する必要がある。絶対位置情報受信部は、電波航法装置であることが好ましく、現在一般的に使用されているグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）が特に好ましい。
【００１６】移動体の角速度についての情報を出力する角速度情報出力部は、少なくとも一軸の回りにおける移動体の回転角速度を算出するものである。このうち、角速度情報出力部は、好ましくは、少なくとも走行面に対する垂直軸（Ｚ軸）の回りの回転角速度を測定し、その情報を出力する。これによって、平面内における移動体の角速度を積算し、方位を推定することが可能になる。更に、水平軸の回りの回転角速度を測定することによって、走行面の凹凸や傾斜に伴う方位誤差を補正できる。この場合には、移動体の進行方向（Ｘ軸）の回りの角速度を測定することができ、また、移動体の進行方向と垂直な方向（Ｙ軸）の回りの角速度を測定することができる。これらＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のすべての回りの各角速度を測定することによって、最も正確な方位の積算が可能となる。
【００１７】角速度センサー内に収容されている振動子の種類や形態は特に限定されない。しかし、振動子は、基盤表面（実装面）と略水平な方向に延びていることが好ましく、これによって基盤実装面からの角速度情報出力部の高さを低くすることができる。角速度情報出力部の高さを低くすることによって、角速度情報出力部を実装する際の位置極めと固定プロセスとが容易になる。
【００１８】移動距離算出情報出力部４の種類も特に限定されない。移動距離算出情報とは、移動体の軌跡に沿った移動距離を算出するのに必要な情報のことである。移動体の軌跡に沿った移動距離は、軌跡に沿って測定される必要があり、単なる移動体の始点と終点との直線距離とは異なる。移動距離算出情報は、具体的には以下の情報を含む。
【００１９】（１）軌跡に沿った移動距離を表す情報。典型的には、車速パルス数である。車速パルスセンサーは、移動体の軌跡に沿った移動距離が一定値に達するごとに１つのパルスを出力する。従って、パルス数は、移動体の軌跡に沿った移動距離に比例する。
（２）移動体の直線速度の情報。特に、走行面と平行な二軸（Ｘ軸、Ｙ軸）の方向の各速度の情報。Ｘ軸上の直線速度と、Ｙ軸上の直線速度とをそれぞれ積分することによって、移動体の軌跡と、移動距離とをそれぞれ算出可能である。
（３）移動体の直線加速度の情報。特に、走行面と平行な二軸（Ｘ軸、Ｙ軸）の方向の各直線加速度の情報。Ｘ軸上の直線加速度と、Ｙ軸上の直線加速度とをそれぞれ二重積分することによって、移動体の軌跡と、移動距離とをそれぞれ算出可能である。
走行面と平行であって、移動体の進行方向の一軸（Ｘ軸）の方向の各直線加速度の情報、つまり、移動体の進行方向に見たときのプラスの直線加速度（前進時）とマイナスの直線加速度（後退時）を測定する。Ｘ軸上の直線加速度を二重積分することによって、移動体の軌跡に沿った移動距離を算出可能である。
【００２０】演算処理部６においては、絶対位置情報受信部からの信号に基づいて、移動体の絶対座標を算出する。ただし、この段階では、通常、算出された絶対座標にはかなりの誤差がある。誤差は例えば数十メートルにのぼる。また、トンネルや地下道など電波の届かない場所では、絶対位置情報を受信できない。これらの理由から、絶対位置情報を演算処理部６に入力しただけでは、地図上の道路および位置には複数の候補が生じてしまい、どの道路のどの位置が真実の位置かを決定する根拠が見つからない。
【００２１】このため、演算処理部６において、角速度情報を積算することによって車両の現在方位を算出する。これと共に、車両の軌跡上の移動距離を算出する。これらのデータを地図上の各道路の形状データと照合することによって、複数の候補の中から、正しい道路および位置を決定することが可能になる。
【００２２】図２、図３は、それぞれ、本発明の他の実施形態に係る移動体用ナビゲーション装置２０Ａ、２０Ｂを示すブロック図である。図２の装置２０Ａにおいては、絶対位置情報受信部２としてＧＰＳ受信部２Ａを使用し、角速度情報出力部３としてＺ軸角速度センサー３Ａを使用し、移動距離算出情報出力部４として車速センサーインターフェース４Ａを使用している。Ｚ軸角速度センサー３Ａにおいては、Ｚ軸（走行面に対する垂直軸）の回りの角速度を測定し、出力する。車速センサーインターフェース４Ａには、外部の車速センサーから車速パルスが入力される。この車速パルス数のデータを演算処理部６へと送る。
【００２３】図３の装置２０Ｂにおいては、絶対位置情報受信部２としてＧＰＳ受信部２Ａを使用し、角速度情報出力部３として、Ｚ軸角速度センサー３ＡおよびＸ軸角速度センサーおよびＹ軸角速度センサー３Ｂを使用している。また、移動距離算出情報出力部４として、車速センサーインターフェース４Ａ、Ｘ軸加速度センサー４ＢおよびＹ軸加速度センサー４Ｃを使用している。
【００２４】本発明において、各構成部品をモジュール化する際には、モジュール化の具体的方法は特に限定されない。モジュール化とは、前述した各構成部品が、互いに機械的に固定されていて一体として取り扱い可能な状態になっており、この状態で各構成部品が電気的に接続されていることを意味している。
【００２５】具体的には、以下の方法を例示できる。
（１）各部品にコネクタを設け、各部品の各コネクタをケーブルによって接続する。各部品を容器内に収容したり、各部品を基盤上に固定する。
（２）各構成部品を配線基盤上に実装する。この際には、各部品の配線基盤に対する接続形態、実装形態は限定されない。例えば、各部品の底面側に実装用ピンを設け、各部品の各ピンを配線基盤の表面の孔に挿入し、固定することができる。このピンを通して、配線基盤表面の配線との間での電気的接続を行う。また、各部品の底面に面実装用の電極を設け、各部品を配線基盤の表面に固定し、各部品の底面の電極をそれぞれ配線基盤表面の配線に電気的に接続することができる。
【００２６】図４は、図２のモジュール１５Ａの外観の一例を模式的に示す斜視図である。２６は配線基盤である。ＧＰＳ受信部２Ａ、Ｚ軸角速度センサー３Ａ、車速センサーインターフェース４Ａ、演算処理部６、記憶装置７が、配線基盤２６上に設置されている。なお、Ｚ軸は、走行面に対する垂直軸、Ｘ軸は走行面内の進行方向、Ｙ軸は、走行面内において、進行方向Ｘに垂直な方向である。ωＸ、ωＹ、ωＺは、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの回転角速度を示す。
【００２７】図５は、図３のモジュール１５Ｂの外観の一例を模式的に示す斜視図である。ＧＰＳ受信部２Ａ、Ｚ軸角速度センサー３Ａ、Ｘ軸角速度センサーおよびＹ軸角速度センサー３Ｂ、車速センサーインターフェース４Ａ、Ｘ軸加速度センサー４ＢおよびＹ軸加速度センサー４Ｃ、演算処理部６、記憶装置７が、配線基盤２６上に設置されている。
【００２８】なお、図４、図５に例示するように、配線基盤上に各センサー、記憶装置、演算処理部を設置して実装してモジュールを製造した場合には、このモジュールをパッケージ内に収容し、カードとすることができる。この場合には、表示装置がカード状モジュールを装着するスロットを備えている。
【００２９】好適な実施形態においては、地図情報やソフトウエアプログラムの格納媒体が、基盤上に実装可能な薄型ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）であり、ギガバイト単位の容量を有する薄型ハードディスクドライブが特に好ましい。
【００３０】好適な実施形態においては、表示装置が携帯情報端末である。携帯情報端末機器としては、データ通信機能を備えた携帯電話が特に好ましいが、電話には限定されない。ヒトが携帯可能な情報機器をすべて含み、この携帯情報端末は通話機能（電話機能）を有している必要はない。
【００３１】また、表示装置は、携帯可能な必要はない。例えば、車両内に設置されている既存のテレビジョン装置であってよい。
【００３２】図６は、携帯情報端末を表示装置１４Ａとして利用した移動体用ナビゲーション装置２０Ｃを模式的に示す斜視図であり、図７は、図６の装置２０Ｃを車両前面ダッシュボードに取り付けた状態を模式的に示す斜視図である。
【００３３】本例の携帯情報端末１４Ａは、いわゆる折り畳み型のものである。この端末１４Ａは、表示ボード１８と本体１９とを備えており、表示ボード１８と本体１９とは折り畳み可能となっている。表示ボード１８には表示画面１３Ａが設けられている。本体１９の任意の側面に開口するカードスロット１７が設けられている。前記の各部をカード１６内に搭載したカード状のモジュール１５Ｃを、矢印Ａのようにスロット１７に挿入することによって、移動体用ナビゲーション装置２０Ｃを構成できる。
【００３４】図７に示すように、運転席のハンドル２５の近く、例えば左側または右側のボードの上面２４上の所定箇所に台座２１を設置する。台座２１の所定箇所に携帯情報端末１４Ａの本体１９を設置する。台座２１はケーブルを通してシガーライターソケット２３および車速センサーの端子２２に接続されている。
【００３５】台座２１の電源ケーブルは、台座２１内部の充電回路および携帯情報端末を通してカード内のＣＰＵに接続されている。台座２１の底面は車両のボード設置面２４に接触している。台座２１の充電回路が携帯情報端末１４Ａの充電端子を介して電池に接続されている。
【００３６】携帯情報端末１４Ａのカードスロット１７に、前記モジュールを搭載したカード１５Ｃを装着することによって、携帯情報端末１４Ａをナビゲーション表示装置として利用できる。また、ナビゲーション用のソフトウエアプログラムを更新したい場合には、更新されたプログラムを格納するカードを新たにスロット１７に装着する。
【００３７】また、本例のように、折り畳み型の携帯情報端末を使用すると、本体１９内にカードスロット１７を設けることができ、表示画面１３Ａは、本体１９とは別体の表示ボード１８に設けることができる。従って、カードスロットは、台座の設置面（本例ではダッシュボード面）２４と略平行に延びるように成形できる。従って、カードモジュール１５Ｃの設置状態を安定化することができ、モジュール１５Ｃ内に収容されている振動子の位置も安定させることができる。本体１９と表示ボード１８とが一体である場合には、携帯情報端末１４Ａの全体をダッシュボード面２４上に略垂直に立てる必要があるために、カード１５Ｃの方向を安定させることが難しい。
【００３８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、既存の表示装置のリソースを利用することによって低コストの移動体ナビゲーションを可能とすることができ、またナビゲーションに必要なソフトウエアのアップデートを容易に実行できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る移動体用ナビゲーション装置２０を示すブロック図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る移動体用ナビゲーション装置２０Ａを示すブロック図である。
【図３】本発明の更に他の実施形態に係る移動体用ナビゲーション装置２０Ｂを示すブロック図である。
【図４】モジュール１５Ａを搭載した配線基盤２６を概略的に示す斜視図である。
【図５】モジュール１５Ｂを搭載した配線基盤２６を概略的に示す斜視図である。
【図６】携帯情報端末からなる表示装置１４Ａおよびカード状モジュール１５Ｃを備える移動体用ナビゲーション装置２０Ｃを概略的に示す斜視図である。
【図７】移動体用ナビゲーション装置２０Ｃを車両運転席ダッシュボード上に取り付けた状態を概略的に示す斜視図である。
【符号の説明】２、２Ａ　絶対位置情報受信部　　　　３、３Ａ、３Ｂ　角速度情報出力部　　　　４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ　移動距離算出情報出力部　　　　５デジタル信号変換部　　　　６　演算処理部　　　　７　記憶装置　　　　８モジュール側インターフェース　　　　９　表示装置側インターフェース
１２　表示制御部（グラフィックコントローラー）　　　　１３、１３Ａ　表示部　　　１４　表示装置　　　　１４Ａ　表示装置（携帯情報端末）
１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ　モジュール　　　　１７　カードスロット
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ　移動体用ナビゲーション装置
【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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