(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の現在位置を算出する現在位置算出手段と、現在地から目的地までの経路を探索する経路探索手段と、衛星写真データを含む地図データを格納した地図データ格納手段から読み出された地図を表示するとともに、その上に現在地および探索された経路を重ねて表示する表示手段とを備えた走行位置表示装置において、地図データ格納手段から読み出された衛星写真データ上に目的地までの走行経路を重ねて表示する表示制御手段を備え、予め定められた特定の縮尺よりも大きい広域地図の場合のみ、衛星写真データを使用することを特徴とする走行位置表示装置。
【請求項２】
車両の現在位置を算出する現在位置算出手段と、現在地から目的地までの経路を探索する経路探索手段と、衛星写真データを含む地図データを格納した地図データ格納手段から読み出された地図を表示するとともに、その上に現在地および探索された経路を重ねて表示する表示手段とを備えた走行位置表示装置において、地図データ格納手段から読み出された衛星写真データ上に目的地までの走行経路を重ねて表示する表示制御手段を備え、現在地から目的地までの全ルート表示の場合のみ、衛星写真データを使用することを特徴とする走行位置表示装置。
【請求項３】
昼用と夜用の２種類の衛星写真データを備えたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の走行位置表示装置。
【請求項４】
夜用の衛星写真データは、建物や道路に光点が設定されていることを特徴とする請求項３記載の走行位置表示装置。
【請求項５】
前記衛星写真データは、人工衛星が撮影した地図データをディスプレイに表示するために座標変換し、さらにその上に道路に関する情報を加えてナビゲーション装置用の地図データとして作成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の走行位置表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用ナビゲーション装置において、表示装置に表示された道路地図上に自車の位置や施設等のマークおよび走行経路などを表示する走行位置表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の車載用ナビゲーション装置の概略ブロック図である。図５において、１は自動車の相対走行方位を検出する光ジャイロなどの方位センサ、２は車輪の回転数に応じたパルスを発生する距離センサ、３はブレーキスイッチ、パーキングスイッチなどのオン・オフ信号や電源電圧監視用信号などの各種センサ信号、４は方位センサ１、距離センサ２、各種センサ信号３等のセンサ信号を処理するセンサ信号処理部である。５はＧＰＳ（Global Positioning System)レシーバであり、複数の衛星から送信される電波を受信して演算することにより、受信点の位置（緯度、経度）を求める。６はＣＤ−ＲＯＭドライブであり、地図データが記録されたＣＤ−ＲＯＭ７から地図データを読み出す。８は車室内に設置される表示・操作部であり、地図および自動車の現在走行位置、方位等を表示する液晶ディスプレイ８Ａとその前面に配置されたタッチパネル８Ｂとを有し、タッチパネル８Ｂには、表示地図の拡大、縮小などを指示するためのスイッチ、経路探索を指示するスイッチ、液晶ディスプレイ８Ａに表示された地名の中から目的地を選択するスイッチなどを備えている。９は装置本体であり、自動車のトランクルームなどに配置される。
【０００３】
装置本体９において、１０は各種の演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）、１１はＣＰＵ１０で行う各種の演算プログラムが記憶された読み出し専用または１回だけ書き換え可能なメモリであるプログラムＲＯＭ、１２は方位センサ１、距離センサ２、各種センサ信号３、ＧＰＳレシーバ５、ＣＤ−ＲＯＭドライブ６等からのデータやＣＰＵ１０での演算結果等を記憶する随時書き換え可能なメモリであるＤＲＡＭ、１３は装置本体９への電源供給が停止した際にも必要なデータを保持しておくためのバックアップ用のメモリであるＳＲＡＭ、１４は液晶ディスプレイ８Ａに表示する文字、記号などのパターンを記憶する読み出し専用メモリである漢字・フォントＲＯＭ、１５は地図データや自車の現在位置データなどに基づいて表示画像を形成するための画像プロセッサ、１６はＣＰＵ１０から出力される地図データ、現在位置データおよび漢字・フォントＲＯＭ１４から出力される町名、道路名などの漢字、フォントを合成して液晶ディスプレイ８Ａに表示する画像メモリであるＶＲＡＭ、１７はＶＲＡＭ１６の出力データを色信号に変換して液晶ディスプレイ８Ａに出力するためのＲＧＢ変換部、１８は装置本体９と表示・操作部８、ＣＤ−ＲＯＭドライブ６、ＧＰＳレシーバ５等との間の通信を制御する通信インタフェースである。１９は音声を出力するスピーカである。
【０００４】
図６はＣＤ−ＲＯＭ７に格納されている地図データのフォーマットであり、２１はディスクラベル、２２は描画パラメータ、２３は図葉管理情報、２４は図葉（地図データ）であり、これら図葉には背景データ、文字データ、道路データなどが記憶されており、日本全国の地形図を緯度、経度によって分割した単位地図毎のデータが記憶されている。各図葉は同一の地域を記述した地図表示レベルＡ、Ｂ、Ｃから構成されており、地図表示レベルＡ、Ｂ、Ｃは、ＡよりもＢ、ＢよりもＣがより詳細に記述されている。また各地図表示レベルＡ、Ｂ、Ｃは、地図表示レベル管理情報と複数のユニットから構成されており、各ユニットは、各地図表示レベルの地域を複数に分割した分割地域を記述したものであり、ユニットヘッダ、文字・記号レイヤ、背景レイヤ、道路レイヤ、オプションレイヤなどから構成されている。文字・記号レイヤには、地図に表示される地名、道路名、施設名などが記録され、背景レイヤには、道路、施設などの地図を描画するためのデータが記録され、また道路レイヤには、図６に示すように、交差点を含む道路を記述する座標点（ノード）と線（リンク）に関するデータ、例えばノードのノード番号、緯度、経度、リンクのリンク番号、リンク距離、および道路の勾配情報などが記録されている。図７において、白丸印（○）はノードを示し、ノード間の線はリンクを示し、黒丸印（●）は交差点のノードを示している。なお、道路レイヤに記録されたデータは、地図描画には直接関与せず、マップマッチングのための道路網情報として使用されるものである。
【０００５】
図６において、２５は経路探索データであり、狭い地域を対象とした階層０から広い地域を対象とした階層ｎまで各階層毎に探索データが記録されている。各階層の探索データは、ノード接続データ２６、リンク想定通過時間（リンクコスト）データ２７、経路表示データ２８から構成されている。ノード接続データ２５は、図８に示すように、各ノードａ〜ｇ，Ｘ、Ｙがどのノードと接続されているかを示すデータであり、例えばノードｃについては、ノードａ，ｄ，ｆ，Ｙに接続されていることを示す。またリンクコストデータ２７は、各ノード間のリンクのリンクコストを示すものであり、例えばノードａとノードｃとの間のリンクのリンクコストは「５」であり、ノードａとノードｂとの間のリンクのリンクコストは「１０」、ノードａとノードｄとの間のリンクのリンクコストは「２０」であることを示す。リンクコストは、
リンクコスト＝リンク距離÷設定速度
から求められ、設定速度は、図９に示すように、道路種別と道路幅員に応じて設定される。経路表示データ２８は、経路探索により選択された経路を液晶ディスプレイ８Ａ上の地図に重ねて表示するためのデータが記録されている。
【０００６】
図６において、２９は音声案内などの音声データである。音声データ２９は、デジタル信号で記録され、このデジタル信号はＤ／Ａ変換された後、フィルタを経由してアンプからスピーカ１９へ出力され、音声案内を再生する。
【０００７】
次に、上記のように構成された車載用ナビゲーション装置の動作について説明する。図５において、方位センサ１の出力および距離センサ２の出力が、センサ処理部４を介してＣＰＵ１０に送られると、ＣＰＵ１０では、自車の現在位置の演算が行われ、現在位置の緯度および経度を求めるとともに、ＧＰＳレシーバ５からのデータに基づき現在位置の補正が行われる。このようにして求められた現在位置に対応するユニットの地図データが、ＣＤ−ＲＯＭドライブ６によってＣＤ−ＲＯＭ７から読み出され、その地図データが通信インターフェース１８を介してＤＲＡＭ１２に格納される。ＤＲＡＭ１２に格納された地図データの一部は、ＣＰＵ１０によって読み出され、画像プロセッサ１５により画像データに変換され、ＶＲＡＭ１６に書き込まれる。ＶＲＡＭ１６に格納された画像データは、ＲＧＢ変換部１７で色信号に変換されて液晶ディスプレイ８Ａに送られ、現在位置を含む所定範囲の地図が表示される。またＤＲＡＭ１２から読み出された地図データに文字コード、記号コードが含まれている場合は、これら文字コード、記号コードに対応するパターンが漢字・フォントＲＯＭ１４から読み出され、液晶ディスプレイ８Ａ上に地図とともに表示される。また自動車の走行に伴って順次求められる走行速度、走行方位に基づき、液晶ディスプレイ８Ａに表示される現在位置が順次変更されていく。
【０００８】
次に、経路探索動作について図１０を参照して説明する。まず、ステップＳ１で目的地の設定が行われる。この目的地の設定は、例えば目的地の住所を入力することにより、または液晶ディスプレイ８Ａに表示されている地図上の地点を指定することにより、または液晶ディスプレイ８Ａに表示される地名索引から所望の地名を選択することにより行われる。次にステップＳ２では経路探索を始めるか否かが判定される。この判定はタッチパネル８Ｂの経路探索用スイッチを操作したか否かで判定される。ステップＳ２で経路探索用スイッチが操作されたと判定されると、ステップＳ３に進み、経路探索が行われる。この経路探索は、図８に示すように、出発地（現在位置ノード）Ｘから目的地ノードＹに至る全てのリンクコストを加算し、最もリンクコストが低い経路を選択するものであり、図８の場合は、リンクＸ→ａ→ｃ→ｄ→ｆ→ｇ→Ｙのリンクコストの合計（１０＋５＋５＋５＋５＋５＝３５）が最も小さくなるため、こららのリンクを結ぶ経路が選択される。図１０のステップＳ３で選択された経路は、ステップＳ４において、液晶ディスプレイ８Ａの地図上に、例えば赤色で表示される。
【０００９】
図１１は図１０におけるステップＳ３をさらに詳細に示したものである。まず、ステップＳ１１で入力された出発地および目的地の位置から最も近い出発ノードおよび目的ノードが選択される。図８においては、ノードＸが出発ノードとして選択され、ノードＹが目的ノードとして選択されている。次に、ステップＳ１２で出発ノードＸを含む経路探索データをＣＤ−ＲＯＭ７から読み込み、ステップＳ１３で出発地側の経路探索を行う。この経路探索は、上記した通り、リンクコストの合計が最も低くなる経路が選択される。次に、ステップＳ１４でステップＳ１３における探索の結果、目的ノードに接続されたか否かを判定する。出発地から目的地までの距離が比較的近く、ステップＳ１２でＣＤ−ＲＯＭ７から読み込まれたデータ内に目的ノードＹが含まれている場合には、ステップＳ１４でＹ（イエス）と判定されるが、出発地から目的地までの距離が遠い場合には、ステップＳ１４でＮ（ノー）と判定され、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、目的ノードＹを含む経路探索データをＣＤ−ＲＯＭ７から読み込み、ステップＳ１６で目的地側の経路探索を行う。ステップＳ１７では、ステップＳ１６における目的地側の経路探索により選択された経路が出発地側の探索経路に接続されたか否かを判定する。この判定の結果、ノーと判定された場合には、ステップＳ１８で検索階層を１ランク上げる。ステップＳ１２およびＳ１５における読み込みデータが階層０の経路探索データの場合、ステップＳ１８においては階層１にランクが上げられる。次に、ステップＳ１９で出発ノードおよび目的ノードを再設定し、ステップＳ１２に戻る。
【００１０】
図１２は出発地と目的地との距離が遠く、図１１におけるステップＳ１４およびＳ１７でノーと判定された場合の動作を示した図であり、出発地側の経路探索で選択された経路が目的ノードに接続されず、また目的地側の経路探索で選択された経路が出発地側の経路探索で探索された経路に接続されない場合には、階層１の経路探索データ３１が読み込まれ、出発ノード３２および目的ノード３３が設定される。階層１における経路探索により実線で示す経路が探索されると、図１１のステップＳ１４でイエスと判定されてステップＳ２０に進み、ステップＳ２０で出発地から目的地までの経路を構成し、ステップＳ２０Ａで、探索された経路の表示データを作成して経路探索を終了する。
【００１１】
図１３は液晶ディスプレイ８Ａにおける表示例を示している。４１は自車マークを示しており、この自車マーク４１は自車の現在位置と走行方位を示し、４２は経路探索により探索された経路を示す。Ｓはスタート地点、Ｇはゴール地点を示し、経路探索により探索された経路の全ルートが１画面で示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の走行位置表示装置では、街中などの縮尺の小さな狭域地図の場合は現実の道路や建物らしく見えるように表示が工夫されているが、図１３に示すような縮尺の大きな広域地図の場合には、通常の平面的な表示がほとんどであり、現実感に乏しいという問題があった。
本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、広域地図であってもリアルに表示可能な走行位置表示装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、人工衛星、例えばランドサット衛星が撮影した地図データをディスプレイに表示するために座標変換し、さらにその上に道路に関する情報を加えてナビゲーション装置用の地図データとした衛星写真データを用いて、これに目的地までの走行経路を重ねて表示するようにしたものである。これにより、広域地図であってもリアルに表示することができ、ユーザが走行経路上の道路環境、例えば山道を走るのか、海岸沿いを走るのか、街中を走るのかを短時間で把握することができる。
【００１４】
本発明の請求項１に記載の発明は、車両の現在位置を算出する現在位置算出手段と、現在地から目的地までの経路を探索する経路探索手段と、衛星写真データを含む地図データを格納した地図データ格納手段から読み出された地図を表示するとともに、その上に現在地および探索された経路を重ねて表示する表示手段とを備えた走行位置表示装置において、地図データ格納手段から読み出された衛星写真データ上に目的地までの走行経路を重ねて表示する表示制御手段を備え、予め定められた特定の縮尺よりも大きい広域地図の場合のみ、衛星写真データを使用することを特徴とする走行位置表示装置であり、衛星写真データ場に目的地までの走行経路を重ねて表示するので、ユーザに目的地までの道路環境を瞬時に伝達できるという作用を有する。また、解像度の低い衛星写真の特性を考慮した表示を行うことができる作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の発明は、車両の現在位置を算出する現在位置算出手段と、現在地から目的地までの経路を探索する経路探索手段と、衛星写真データを含む地図データを格納した地図データ格納手段から読み出された地図を表示するとともに、その上に現在地および探索された経路を重ねて表示する表示手段とを備えた走行位置表示装置において、地図データ格納手段から読み出された衛星写真データ上に目的地までの走行経路を重ねて表示する表示制御手段を備え、現在地から目的地までの全ルート表示の場合のみ、衛星写真データを使用することを特徴とする走行位置表示装置であり、ユーザに目的地までの全ての道路環境を瞬時に伝達できるという作用を有する。
【００１７】
本発明の請求項３に記載の発明は、昼用と夜用の２種類の衛星写真データを備えたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の走行位置表示装置であり、昼用、夜用それぞれの明るさに応じた表示を行うことができるという作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項４に記載の発明は、夜用の衛星写真データは、建物や道路に光点が設定されていることを特徴とする請求項３記載の走行位置表示装置であり、夜間の現実感あふれた表示を行うことができるという作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項５に記載の発明は、人工衛星が撮影した地図データをディスプレイに表示するために座標変換し、さらにその上に道路に関する情報を加えてナビゲーション装置用の地図データとして作成したデータを記録した記録媒体であり、現実感あふれた地図データを提供することができるという作用を有する。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態における走行位置表示装置の構成を示す概略ブロック図であり、基本的な構成は図５に示した従来例と同様である。図１において、１０１は車両の現在位置を算出する現在位置算出手段、１０２は現在地から目的地までの経路を探索する経路探索手段、１０３は衛星写真データを含む地図データを格納した地図データ格納手段、１０４は目的地の設定入力などの操作を行う操作入力手段、１０５は地図データ格納手段１０３から読み出された地図データを表示手段１０６上に表示するとともに、表示された地図上に車両の現在位置や目的地までの走行経路を重ねて表示する際の制御を行う表示制御手段、１０６は地図データやその他の案内表示を行う液晶表示装置のような表示手段である。
【００２２】
地図データ格納手段１０３には、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭのような記録媒体に、従来と同様に図２に示すようなフォーマットで地図データが格納されているが、本発明が従来例と異なるのは、図葉（地図データ）２４の中のある縮尺以上、例えば１／１６万以上の地図表示レベルにおけるユニットの最後に拡張ユニットが設けられ、この拡張ユニットに衛星写真による地図データ３０が格納されていることである。この衛星写真による地図データ３０は、ランドサットのような人工衛星から送られてきた地図データを、ディスプレイに表示するために座標変換し、さらにその上に道路に関する情報を、道路レイヤ等から抽出してナビゲーション装置用の地図データとしてビットマップにより作成したものである。したがって、この衛星写真地図データを記録媒体から読み出すことにより、通常の静止画像と同様にしてディスプレイ上に表示することができる。
【００２３】
次に、本実施の形態における動作について説明するが、走行位置表示装置としての基本的な動作は従来の技術で説明したものと同じなので、ここでは本発明に特有な動作についてのみ図３を参照して説明する。まず現在位置算出手段１０１により車両の現在位置が算出される。続いて操作入力手段１０４により目的地が設定されると（ステップＳ１０１）、経路探索手段１０２により従来技術で説明したように経路探索が行われる（ステップＳ１０２）。その結果、全ルート表示に必要な縮尺図が決定され（ステップＳ１０３）、縮尺図が１／１６万図以上である場合には、制御手段１０７は、地図データ格納手段１０３から衛星写真データを読み出し、表示制御手段１０５は、その衛星写真データを表示手段１０６上に表示するとともに、探索された現在地から目的地までの全ルートを、図４に示すように、その衛星写真データに重ねて表示する（ステップＳ１０４）。縮尺図が１／１６万図以上でない場合には、制御手段１０７は、地図データ格納手段１０３から通常の地図データを読み出し、表示制御手段１０５は、その地図データを表示手段１０６上に表示するとともに、探索された現在地から目的地までの全ルートを、従来と同様に、その地図データに重ねて表示する（ステップＳ１０  ５）。その後、ルート案内を音声により開始する（ステップＳ１０６）。
【００２４】
このように、本実施の形態によれば、解像度の比較的低い衛星写真のデータを車載用のディスプレイに違和感なく表示できるように、１／１６万縮尺図以上の場合にのみ衛星写真データを使用するようにし、さらに衛星写真データを使用する場合は、全ルート表示のみに限定したので、ユーザは現在地から目的地までの現実的な道路環境を瞬時に把握することができる。勿論、解像度の高い衛星写真データを使用する場合は、衛星写真データを使用するか否かの縮尺の基準をさらに低く設定することができ、また部分ルートの表示にも使用することができる。
【００２５】
なお、車載用ナビゲーション装置は、夜間でも使用されることがあり、従来の装置でも、車両のライティングスイッチに連動して、ディスプレイ上の表示を昼用の明るさから夜用の明るさに変えるようにしている。本発明にこのような考えを取り入れる場合には、衛星写真データを昼用と夜用との２種類を記憶媒体に記録しておく。そして、同様に車両のライティングスイッチに連動して、表示制御手段１０５は、表示手段１０６における表示を昼用の衛星写真データから夜用の衛星写真データに切り替える。昼用の衛星写真データと夜用の衛星写真データとの相違は、例えばカラーパレットの特定の色のみを入れ替えるようにしてもよいが、一定の大きさ以上の建物や幹線道路に沿って光点を設定することにより、夜間らしい現実感あふれた表示を行うことができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、上記実施の形態から明らかなように、人工衛星が撮影した地図データをディスプレイに表示するために座標変換し、さらにその上に道路に関する情報を加えてナビゲーション装置用の地図データとした衛星写真データを用いて、これに目的地までの走行経路を重ねて表示するようにしたので、従来は平面的な表示であった広域地図でもリアルに表示することができ、ユーザが目的地までの道路環境を瞬時に把握することができるので、ユーザの安全運転に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における走行位置表示装置の概略構成を示すブロック図
【図２】実施の形態における地図データ格納手段に格納された地図データのデータ構造図
【図３】実施の形態における衛星写真データを使用する場合の動作を示すフロー図
【図４】実施の形態における地図表示例を示す画面図
【図５】従来例における車載用ナビゲーション装置の構成を示すブロック図
【図６】ＣＤ−ＲＯＭに格納された地図データのデータ構造図
【図７】地図データ上の道路データを示す模式図
【図８】経路探索方法を示す模式図
【図９】リンクコストを算出するための設定速度を示す一覧図
【図１０】経路探索処理を示すフロー図
【図１１】経路探索処理の詳細を示すフロー図
【図１２】経路探索処理のための階層構造を示す模式図
【図１３】経路探索処理された表示例を示す画面図
【符号の説明】
１０１  現在位置算出手段
１０２  経路探索手段
１０３  地図データ格納手段
１０４  操作入力手段
１０５  表示制御手段
１０６  表示手段
１０７  制御手段
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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