JP2000510944A - データ記憶のためにオーディオｃｄプレイヤーを利用するナビゲーションシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ナビゲーションシステムのためのデータ記憶媒体（１２）を構成するオーディオフォーマットＣＤを作用させるために、オーディオＣＤプレイヤ（１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１）を備えるオーディオナビゲーションシステム。ＣＤは、地図データおよびナビゲーション情報を含むデータベース、所定の出発地と目的地間の所望の経路を選択するためのアルゴリズムを含むソフトウェア（９）、および音響システム（４）によって可聴口頭文を生成するための音声データを記憶することができる。オーディオＣＤプレイヤは、音響システムの一部であってもよく、またオーディオＣＤの有する音楽選択を実施することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】 データ記憶のためにオーディオＣＤプレイヤーを利用する ナビゲーションシステム 関連出願 本出願は、１９９４年９月１日出願の米国特許出願番号第０８／２９９，４８ ６号の一部継続出願であり、米国特許出願番号第０８／２９９，４８６号は１９ ９３年８月２０日出願の米国特許出願第０８／１１０，５０３号の一部継続出願 であり、米国特許出願第０８／１１０，５０３号自体は１９９１年３月２７日出 願であり１９９３年１２月２８日特許証発行の現在の米国特許第５，２７４，５ ６０号の一部継続出願であり、米国特許第５，２７４，５６０号は現在は放棄さ れている１９９０年１２月３日出願の米国特許出願第０７／６２１，５７７号の 一部継続出願である。 著作権のある資料に関する表示 本特許文書の開示の一部は、著作権保護を受ける資料を含む。著作権所有者は 、本文書が特許商標庁の特許ファイルまたはレコードにおいて公開されるときに 何人でも特許文書または特許開示をファクシミリ複写することに反対するもので はないが、その他の場合は著作権に関するすべての権利を保有するものである。 発明の背景 １．発明の分野 本発明は、広くは、ナビゲーションシステムに関し、特に、輸送手段の空間位 置を定めるためのセンサを全く必要としない自動車およびトラックに有用である 人工知能を組込み、運転者との視覚インターフェースではなく、音声インタフェ ースを使用するナビゲーションシステムに関する。 ２．関連技術の説明 多数の既存のナビゲーションシステムは、内部センサまたはナビゲーション衛 星を使用して対象とする輸送手段のディジタル地図上の位置を定め、次に、位置 が定められると、輸送手段の計器盤などに取り付けられるＣＲＴに、地図、輸送 手段の位置、および目的地の可視表示を生成する。また、一部のシステムにおい ては、好適な経路が求められ、地図上に強調して表示される。ナビゲーション機 能を実行する目的で、できるだけ正確に輸送手段の位置を定めるために、これら のシステムにおいては、非常に多大の努力および技術が使用される。 米国特許第４，６３０，２０９号、第４，８２９，５７８号、第４，５０２， １２３号、第４，２４２，７３１号、第４，６７９，１４７号、第４，７９６， １８９号、第４，６７７，４２９号、第４，８８２，６９６号、第４，７４９， ９２４号、第４，７５８，９５９号、および第４，８２７，５２０号は、自動車 ナビゲーションシステムまたは輸送手段の音声作動制御に関係し、これらの既存 ナビゲーションシステムの代表例を示す。 たとえば、ソーン（Ｔｈｏｏｎｅ）らによる米国特許第４，７５８，９５９号 には、既存システムの性能および短所の両方が示されている。米国特許第４，７ ５８，９５９号においては、速度計および加速度計を使用して輸送手段の位置を 推定し、補正を実施し、位置を定められた輸送手段を地図上に維持することを試 みる。地図および輸送手段は、ＣＲＴに表示される。運転者は、キーボードから 運転者の出発地と目的地を入力する。 この種のシステムに関連する問題点は下記の通りである。すなわち、 １．加速度計および速度センサはドリフトを受け、校正できなくなることがあ る。センサは完全であっても、または、非常に正確な衛星による位置決めが可能 であっても、利用できる地図は正確ではなく、それは地図は本来手書きの地図か らディジタル化されたためである。したがって、輸送手段が実際に存在する道路 または道路の部分を決定することは困難である。 ２．移動中の輸送手段におけるＣＲＴ上の地図の表示は、危険な注意散漫とな り、特に、市街地周辺の交通量が多い場合は著しい。 ３．運転者が入力のためにキーボードを使用することは、また別の注意散漫と なり、輸送手段の移動中に実施することは危険である恐れがある。 ４．搭載されたセンサの使用には、適切な取付のために特別に訓練された者に よる特定の方法を使用することが必要である。通常、この種の取付は、輸送手段 が組み立てられる工場において実施されることが最善である。したがって、これ らの装置は、既存の自動車の広範なアフターマーケットを取り逃がす。 発明の要旨 それゆえに、本発明の主な目的および利点の一部を、以下に示す。すなわち、 １．自動車の位置を定めるためのセンサを全く必要とせずに、人工知能アルゴ リズムを使用し、出発地から目的地までの最善の経路を見出すナビゲーションシ ステムを提供すること。 ２．運転者との可視インタフェースではなく、音声インタフェースを備え、し たがって、注意散漫となることが無いナビゲーションシステムを提供すること。 ３．輸送手段の運転者が、コンピュータによって与えられる方向変更指示を否 認または拒絶し、代替経路を要求するための手段を備えること。この特徴によっ て、あらゆる一方通交道路およびあらゆる方向変更制限（１日の方向変更制限の 時間を含めて）の組み込まれた極めて正確な地図を必要とする問題が解決される 。 ４．信頼性を増大し、費用を低下させるために、機械部品をほとんど有しない ナビゲーションシステムを提供すること。 ５．音楽機能を維持すると同時にナビゲーション機能を追加することになる非 常に低価格の携帯可能なＣＤ音楽プレイヤの周辺に構築することができるナビゲ ーションシステムを提供すること。 ６．自動車に取り付ける必要がないナビゲーションシステムを提供すること。 このナビゲーションシステムは、携帯可能、またはＡＭ／ＦＭ ＣＤラジオの形 式とすることが可能であり、また既に自動車を所有している者にも販売すること ができる。 ７．ディジタル化された交通情報が利用可能となるときに、渋滞を避ける機能 を有するナビゲーションシステムを提供すること。ＦＭレシーバを同調させて、 最新の交通情報を聞き取り、それに従って、道路および高速道路速度を調整する ことができる。この装置の人工知能経路設定アルゴリズムは、渋滞地区周辺にお いて運転者に自動的に経路を指定する。 ８．便利なように、運転者に次の方向変更が近づいていることを警告するため に、任意に駆動軸回転センサを使用することができるナビゲーションシステムを 提供すること。また、これは交通情報更新レシーバによるよりも早く、検出され た高速道路渋滞事故を避ける一助となる（前記７．参照）。 要するに、本発明は地図データおよびナビゲーション情報を含むデータベース を記憶するためのデータ記憶手段、データベースと共同してシステムを制御し経 路選択を実施するためのソフトウェアを記憶するための手段、およびソフトウエ アの制御下でナビゲーションシステムを操作するために接続されるナビゲータプ ロセッサを備える輸送手段のためのナビゲーションシステムを目的とする。その 場合、データ記憶手段は、読み取りヘッドおよび読み取りヘッドの位置をプロセ ッサからの位置決め信号に対応して定めるための手段を有するオーディオＣＤプ レイヤ、およびデータベースをオーディオフォーマットによって記憶するための ＣＤを備え、ＣＤはそれらのプレイヤによって使用することができる。 本発明の構成および操作の新規な特徴は、添付図面を参照する以下の説明の進 行と共に明らかとなり、添付図面においては、本発明による装置の好適な形態が 図示され、またその場合、引例の同じ文字は全図面を通じて同じ部品を示す。 図面の簡単な説明 図１は、単一のプロセッサ、ＦＭレシーバを有するＣＤ、および駆動軸回転セ ンサを備えるナビゲータの実施形態を示す図である。ディジタル信号プロセッサ は、比較的高価な３２ビット形式プロセッサであり、十分なアドレス空間を有し 音声処理およびディスク制御機能に加えて、ナビゲーション機能を実行する。こ の実施形態においては、渋滞回避機能を実行できる。 図２は、二つのプロセッサを備えるナビゲータの実施形態を示す図である。デ ィジタル信号プロセッサは、比較的高価でない１６ビット形式であり、音声処理 およびディスク制御機能を実行するするために十分なアドレス容量しか有しない 。ナビゲーション機能は、さらに大きなアドレス空間を必要とし、別の３２ビッ トマイクロプロセッサによって実行される。プロッセッサ間の伝送は、ＦＩＦＯ に よる。ＣＤプレイヤはＦＭラジオを備えないので、この実施形態においては、交 通情報更新機能は実行できない。 図３は、単一のプロセッサおよび駆動軸回転センサを備えるナビゲーションの 実施形態を示す図である。それは、比較的高価な３２ビットディジタル信号プロ セッサを備える。ＣＤプレイヤはＦＭラジオを備えないので、この実施形態にお いては、交通情報更新機能は実行できない。 図４は、二つのプロセッサ、ＦＭレシーバを有するＣＤ、および駆動軸回転セ ンサを備えるナビゲーションシステムを示す図である。 図５は、多重レベル地図データベースを使用し経路指定が行われる方法を示す 図である。 図６は、音声訓練方法を示すフローダイアグラムである。 図７は、音声認識方法を示すフローダイアグラムである。 図８は、地図データベースの節点およびアークを示すグラフである。 図９は、地図データベースのアークを示すグラフである。 図１０は、本発明の実施形態において使用することができる公知のレシーバコ ントローラおよびＣＤチェンジャのブロックダイアグラムである。 図１１は、図１０に示す構成要素を使用する本発明によるナビゲーションシス テムのブロックダイアグラムである。 図１２は、従来のＣＤチェンジャおよびレシーバコントローラを使用する本発 明の実施形態を、一層詳細に図示するブロックダイアグラムである。 図４のマイクロプロセッサ構成要素に示される符号の説明 １ ノイズキャンセルマイクロホン ２ マイクロホンからの信号を増幅するための可聴周波増幅器 ３ 音声信号を変換するためのアナログディジタル変換器 ４ ディスクおよび音声入力／出力のためのディジタル信号プロセッサ ５ 音声テンプレートを記憶するためのＥＥＰＲＯＭ ６ ブートストラップルーチンを記憶するためのＲＯＭ ７ プログラム、音声、および地図データを記憶するためのＲＡＭ ８ 二つのマイクロプロセッサ間のデータ転送に使用されるＦＩＦＯ ９ ナビゲーションプロセッサ １０ ブートストラップルーチンを記憶するためのＲＯＭ １１ プログラムおよび地図データを記憶するためのＲＡＭ １２ ディジタル交通情報を検索するためのサブキャリア復調器 １３ 任意の駆動軸回転センサ ＣＤプレイヤ構成要素 １４ ＦＭレシーバ １５ 追跡制御サーボ １６ ３ビームレーザピックアップ １７ 焦点制御サーボ １８ 誤り訂正のための単一プロセッサ １９ データバッファリングのためのＲＡＭ ２０ 音楽機能のためのディジタルプロセッサ ２１ 音声および音楽出力のためのシリアルディジタルアナログ変換器 ２２ 左スピーカ可聴周波増幅器 ２３ 右スピーカ可聴周波増幅器 Ｓ１ 音楽／ナビゲーション選択スイッチ Ｓ２ 音楽／ナビゲーション選択スイッチ 付属資料の簡単な説明 付属資料 Ａ 付属資料Ａは、図示した実施形態のマイクロプロセッサを制御するためのプロ グラムリストを含む。付属資料Ａは、９個のモジュール、Ａ１−Ａ９を含む。 モジュールＡ１は、出発地所番地から目的地所番地までの経路を計算するため の経路指定アルゴリズムを含む。 モジュールＡ２は、マイクロプロセッサがディジタル信号プロセッサをスレー ブのように制御することを可能とする入力／出力ルーチンを含む。 モジュールＡ３は、プログラムの他のルーチンを呼び出すために使用される執 行ルーチンである。 モジュールＡ４は、所番地に対応する節点を地図データ中に見出す所番地突き 合わせアルゴリズムである。 モジュールＡ５は、スペルチェッカルーチンを含む。 モジュールＡ６は、求められた経路の話し方のための文を作成するためのルー チンを含む。 モジュールＡ７は、音声訓練ルーチンを含む。 モジュールＡ８は、ディジタル信号プロセッサのための音声テンプレートのデ ータファイルを含む。 モジュールＡ９は、ヘルパファイルを含む。 モジュールＡ１０は、分岐および束縛／Ａ^*アルゴリズムのための検査プログ ラムを含む。 付属資料 Ｂ 付属資料Ｂは、音声認識および音声作成のためにディジタル信号プロセッサを 制御するためのプログラムを含む。 付属資料 Ｃ 付属資料Ｃは、音声データを圧縮し、アナログ装置 ＡＤＤＳ２１０１ ＤＳ Ｐ評価ボードを使用し、Ａ／Ｄ変換過程を実行するためのプログラムを含む。 図面の詳細な説明（図４を参照） 指向性マイクロホン（１）は、運転者の音声を捕らえる。 可聴周波増幅器（２）は、マイクロホンからの信号を増幅し、４０００Ｈｚを 超える周波数を太い音声で発する。 １３ビット（またはそれ以上）のアナログディジタル変換器（３）は、可聴周 波増幅器の出力を、約８０００Ｈｚにおいてサンプリングし量子化する。 高速ディジタル信号プロセッサ（４）は、ディジタル化されるサンプリングさ れた出力を分析し、重要な音声特徴を抽出する。図示の実施形態においては、Ｄ ＳＰ（４）は、アナログデバイス社（Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ）製のＩＣ モデル２１１１である。本明細書に含まれる付属資料Ｂには、ディジタル信号プ ロセッサ（４）を音声分析器として操作するためのプログラムリストが含まれる 。付属資料Ｂのプログラムリストは、ベーシック（ＢＡＳＩＣ）プログラミング 言語で書かれている。また、プログラムは、２１１１ ＤＳＰ ＩＣ用のアセン ブリ言語で書くこともできる。 ＥＥＰＲＯＭ（５）または何らかの同等な不揮発性メモリは、ディジタル信号 プロセッサ（４）によって生成される音声特徴「テンプレート」を記憶するため に使用される。 ＲＯＭ（６）は、始動時または再始動時にディジタル信号プロセッサによって 使用される最小ブートストラッププログラムを保持する。 ＲＡＭ（７）は、ディジタル信号プロセッサ（４）によって光ディスク（図示 してない）から入力される光ディスクデータの一時記憶のために使用される。 ＦＩＦＯ（８）は、ディジタル信号プロセッサ（４）とナビゲーションプロセ ッサ（９）との間のデータ転送に使用される。ＦＩＦＯ（８）は、ＤＳＰ（４） に搭載されるメモリを使用して実現することもできる。 図示の実施形態のナビゲーションプロセッサ（９）は、モトローラ社（Ｍｏｔ ｏｒｏｌａ）製の６８０１０マイクロプロセッサである。本明細書に含まれる付 属資料Ａには、マイクロプロセッサ（９）を操作するためのモジュールＡ１−Ａ ９を含むプログラムリストが含まれる。モジュールＡ３には、別のルーチンを呼 び出すためのプログラムの執行部分が含まれる。モジュールＡ９には、ヘルパフ ァイルが含まれる（Ｃ言語）。 ＲＯＭ（１０）は、始動時または再始動時にナビゲーション信号プロセッサ（ ９）によって使用される最小ブートストラッププログラムを保持する。 ＲＡＭ（１１）は、ナビゲーションプロセッサ（９）によって使用されるディ ジタル地図データを保持する。 駆動軸回転センサ（１３）は、ピックアップコイルの近くにおいて、駆動軸に 固定される磁石であり、軸がコイルを通過して回転するごとにパルスを生成する 。 この任意のセンサを使用し、コンピュータによって次の方向変更が近づく時を知 らせることができるので、運転者に快適な音響チャイムによって警報を出すこと ができる。 ＦＭレシーバ（１４）は、ナビゲーションプロセッサによって交通情報更新チ ャネルに同調される。レシーバの出力は、ＤＥＭＯＤ（復調器）（１２）によっ て復調され、ナビゲーションプロセッサ（９）に送られる。 トラック制御サーボ（１５）は、レーザピックアップ（１６）を光ディスクの 中心上に保持するため、またはトラックジャンプを実行する必要があるときは内 側または外側に改行するために使用される。トラックジャンプ信号は、スイッチ Ｓ２の設定によって、ディジタルプロセッサ（２０）またはディジタル信号プロ セッサ（４）から送られる。 ディジタルプロセッサ（２０）は、装置が音楽モードにあるときに音楽演奏を 制御する。 信号プロセッサ（１８）およびその関連RＡＭ（１９）は、デインターリーブ するため、および光ディスクからの音楽またはデータ読み出しにおいて誤りを検 出し修正するために使用される。修正された信号は、スイッチＳ１の設定によっ て、シリアルＤ／Ａ変換器（２１）またはディジタル信号プロセッサ（４）に送 られる。 シリアルＤ／Ａ変換器（２１）は、ディジタル化された音楽または音声レコー ドを左右のチャネルのためのアナログ波形に変換する。音は、左右の可聴周波増 幅器（２２および２３）を経由して出力される。 スイッチＳ１およびＳ２によって、システムモード、すなわち、音楽またはナ ビゲーションが選択される。これらのスイッチが下側（負）の位置にあるときは 、ディジタル信号プロセッサ（４）は、信号プロセッサ（１８）から光ディスク データを受け取り、トラックジャンプコマンドをトラック制御サーボ（１５）に 送る。 本発明の図示実施形態の操作（図４参照） 音声訓練 このナビゲータによって使用することができる音声認識アルゴリズムのひとつ の形式は、用語集が小さく、話者に依存する認識器である。この形式の認識器は 訓練段階を必要とし、訓練段階において、テンプレートを形成するために、利用 者が用語集にある語を数回言い、それ以降、発言をテンプレートに対して突き合 わせることができる。訓練によって、普通でないアクセントまたは音声質を有す る人々に関連する多数の問題が除去される。 この訓練作業は、主に付属資料ＡのプログラムのモジュールＡ７を使用して、 ナビゲーションプロセッサ（９）の指示および制御の下においてディジタル信号 プロセッサ（４）によって実行される。訓練機能の流れについては、図６を参照 されたい。 備考：他に特に記載するとき以外は、「コンピュータ」という語は、以後、特 定の機能を実行するために共同で作用するこれらの装置の両方を指すものとする 。 訓練を実行するために、コンピュータと操作者との間の会話が開始され、この 会話において、コンピュータは操作者にアルファベットＡ−Ｚの文字、０−９の 数字、およびコンピュータによって必要とされる種々の制御用語、たとえば、「 はい」、「いいえ」、「方向変更禁止」などを言うことを要請する。利用者は、 要請された語を指向性マイクロホン（１）に向かって話すことによって応答する 。 可聴周波増幅器（２）によって、信号は調節され増幅されて、４０００Ｈｚを 超える高周波は太い音声で発せられる。 アナログディジタル変換器（３）は、話されている語を８０００Ｈｚにおいて サンプリングし量子化して、量子化されたサンプルをディジタル信号プロセッサ （４）に送る。 ディジタル信号プロセッサ（４）は、語を２０ミリ秒重複するフレームに分割 し、各フレームを「特徴抽出」として公知の方法における重要特徴について解析 する。市販の認識器によって通常抽出される特徴は、全周波数帯域エネルギー、 線形予測符号化（ＬＰＣ）係数、およびＬＰＣ係数から誘導することができるケ プストラム係数である。特徴は、モジュールＡ８のようなテンプレートとして、 ＥＥＰＲＯＭ（５）に記憶される。他の不揮発性メモリ、たとえば、フラッシュ メモリ、およびバッテリーバックアップＣＭＯＳメモリも使用することができる 。 「ＮＥＣ ＳＡＲ−１０ ボイスプラス（Ｖｏｉｃｅ Ｐｌｕｓ）」音声デモ ンストレーションカードを使用して実施された検査によって、この用途に関する 正確な認識には２または３訓練段階が必要であることが明らかになった。さらに 、音声ナビゲータは一人以上の人間によって定期的に使用されるので、ＥＥＰＲ ＯＭ（５）は、定期的にこの装置を使用する予定の各人について、２または３セ ットのテンプレートを保持するために十分な大きさであることが必要とされる。 第二に、さらに実行可能な音声認識方法は、話者の影響を受けない認識器を使 用することである。これらの認識器は、自動車電話において広範に使用され、誰 でも音声によって電話のダイヤルを回すことができる。話される言辞を認識する ための市販の入手できるプログラムのひとつは、ＣＳＲ−１０００アルゴリズム の製品名で、マサチュセッツ州ウォーバン（Ｗｏｂｕｒｎ）の米国ラーンアウト アンドハウスピー音声製品社（Ｌｅｒｎｏｕｔ ａｎｄ Ｈａｕｓｐｉｅ Ｓｐ ｅｅｃｈ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｕ．Ｓ．Ａ．，Ｉｎｃ．）から販売されている。 このアルゴリズムに対する訓練段階は、「工場において」数百人の人々の音声パ ターンをレコードし、次に、アルゴリズムによるパターン突き合わせに使用する 必要がある隠れマルコフ音素音声モデル（Ｈｉｄｄｅｎ Ｍａｒｋｏｖ Ｐｈｏ ｎｅｍｅ Ｓｐｅｅｃｈ Ｍｏｄｅｌｓ）を導く。 音声認識 運転者が移動を開始するときおよび移動中は、音声入力が必要とされる。運転 者が移動を開始するときは、運転者は、その出発地および目的地を口頭で入力し 、移動中は、運転者は、前の指示を完了したときに次の指示を要請することにな る。 話者に依存する認識器の場合は、話されている語を認識するために、ディジタ ル信号プロセッサ（４）はナビゲーションプロセッサ（９）の制御下に、主要モ ジュールＡ２を使用し、訓練段階中に実施された通りに、特徴を抽出する。しか しこのとき、話される語の特徴は、ＥＥＰＲＯＭ（５）メモリに記憶されるテン プレートと突き合わせをされ、最もよく一致するものが話された語として採択さ れる。この方法の機能フローダイアグラムについては、図７を参照されたい。 使用される突き合わせ方法は、付属資料Ｂに述べられており、「動的時間ワー ピング（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｔｉｍｅ Ｗａｒｐｉｎｇ）」と呼ばれる。この方法 においては、未知の語の特徴は、時間を調整され、各テンプレートと比較される 。末知の語と最小の距離を有するテンプレートが選択される。認識される語に関 するＡＳＣＩＩコードが、双方向性ＦＩＦＯ（３４）によってナビゲーションプ ロセッサ（９）に送られる。前述の話者の影響を受けない認識器ＣＳＲ−１００ ０の場合は、動的時間ワーピング法の代わりに、ビタビ（Ｖｉｔｅｒｂｉ）デコ ーディングアルゴリズムが使用される。 スペルチェッカ 英語の場合（およびスペイン語の場合も）は、一部の文字は同韻であり、音声 認識器によって混同されやすいことがある。したがって、このシステムにおいて は、音声認識は、スペルチェックソフトウェア（モジュールＡ５）を使用し、英 語のアルファベットにおいて同韻である文字に関連するあいまいさ、たとえば、 ”Ｂ”と”Ｐ”、”Ｉ”と”Ｙ”、”Ｊ”と”Ｋ”のあいまいさを排除する。ス ペルチェッカによってこの問題が解決され、それは、同韻の文字をほぼ同等であ るとして処理し、スコアリング技術を使用し、多数の可能性のあるスペリングか ら正しい道路名を引き出すことによる。したがって、スペルチェッカによって、 不完全な音声認識器を使用し音声入力をすることが可能となる。スペルチェッカ を使用しなければ、非常に多数の誤りが発生し、音声入力は実用的でなくなる。 スペルチェッカは、英語アルファベットの場合のみ必要とされる。０から９ま での数のディジットは、互いに同韻ではないので、数字の音声認識は比較的容易 に達成できる。数のディジットの認識に対しては、スペルチェッカは不可能であ り、また必要とされない。 スペルチェッカの能力を説明するために、運転者が道路名ＢＡＲＢＡＲＡ Ｓ ＴＲＥＥＴをつづりたいと仮定する。誤認識によって、コンピュータはＤＫＲＶ ＪＲＫ ＳＴＲＥＥＴと聞き取る。スコアリングを適用すると、同韻の文字、Ｄ 、Ｖ、Ｂ、およびＡ、Ｊ、Ｋは、最高のスコアのＢＡＲＢＡＲＡ ＳＴＲＥＥＴ となり、その結果、ＢＡＲＢＡＲＡ ＳＴＲＥＥＴが最も可能性の高い道路名と して選択される。この方法による補正は、原型のソフトウェアおよびハードウェ ア を使用し多数の試行によって実証された。 音声出力レコードの作成 ディジタル化音声レコードは、光ディスクに、好適には、ミュー則（Ｍｕ Ｌ ａｗ）圧縮技術を使用して６４キロビット／秒の圧縮を実行し、高度に圧縮され た形式で記憶される。強化ＬＰＣ符号化技術を使用して、１３キロビット／秒の 圧縮を実現すると同時に音声質を高度に維持することもできる。 音声レコードは、付属資料Ｃのプログラムを使用するＩＢＭ ＰＣコンパチブ ルコンピュータのようなワークステーションにおいて生成され、その場合、男性 または女性の行為者は、道路名および手引き語、たとえば、「そこを左に曲がり なさい」を、それぞれの自然の音声で話す。語はディジタル化され、圧縮され、 最後には光ディスクに記憶されるデータベース中に保管される。 音声を圧縮することによって、語をディスクから検索するための時間が短縮さ れ、またバッファリングのために必要とされるＲＡＭメモリの量が小さくなるの で、追加ＲＡＭメモリの費用が節減される。 この方法は、音声合成より優れており、自然のロボットのようでない音声を与 える。光ディスクはディジタル化音声レコードのためには十分な空間を備えるの で、これは音声出力を実現するための費用効率の高い方法である。 ディスク入力機能 地図データベースおよび圧縮されたディジタル化音声レコードは、光ディスク （図示せず）に記憶される。さらに、ソフトウェアを更新できるようにするため に、ディジタル信号プロセッサ（４）およびナビゲーションプロセッサ（９）の 両者のソフトウェアも、そのディスクに記憶される。両方のプロセッサは、最小 ブートストラッププログラムをそれらのそれぞれのチップ上または外部のＲＯＭ （６および１０）に有し、それらのＲＯＭは光ディスクに記憶されるソフトウェ アをＲＡＭ（７および１１）にロードさせるために丁度十分である。 ディスクの任意の特定のセクタを読み出すために、最初に、信号がスイッチＳ ２経由でトラック制御サーボ（１５）に送られ、トラッキングサーボループを開 く。次に、改行信号が送られ、レーザピックアップ（１６）に指令して内側また は外側に移動させる。ヘッドがディスク上のトラックを通過して移動するとき、 サーボループはのこぎり刃形誤差関数を生成し、その関数はトラックジャンピン グの発生率に正確に対応する周波数を有する。のこぎり歯形波を計数することに よって、ディジタル信号プロセッサ（４）は、大体どのトラックに読み出しヘッ ドが位置するかを知る。 読み出しヘッドが必要とされるトラックの近辺またはそれを通り過ぎた位置に あるときは、ディジタル信号プロセッサ（４）はサーボループを閉じ、レーザピ ックアップ（１６）にデータを獲得させ、デインターリービングおよび誤り訂正 のためにそのデータを信号プロセッサ（１８）に送らせる。信号プロセッサから の誤りを訂正された出力は、１６ビット語の逐次パルス列である。この出力は、 スイッチＳ１を経由してディジタル信号プロセッサ（４）に送られ、逐次パルス から１６ビット語に変換される。 読み出されているデータが地図データである場合は、ナビゲーションプロセッ サ（９）によって使用するために、そのデータはＦＩＦＯ（８）に記憶される。 読み出されているデータがディジタル化された音声レコードである場合は、ディ ジタル信号プロセッサ（４）はそれらのデータをそれ自体のＲＡＭ（７）に記憶 し前述のように圧縮し出力し、またはＲＡＭ（７）に記憶する。 スイッチＳ１およびＳ２が上側にあるときは、システムは音楽モードであり、 プロセッサは両方とも作動しない。 音声出力機能 コンピュータが操作者に話す必要があるときは、ナビゲーションプロセッサ（ ９）が主要モジュールＡ２およびＡ６を使用し、話す必要がある圧縮ディジタル 化語に関するポインタ（光ディスクセクタ番号）のリストをＦＩＦＯ（９）中に 置く。 ディジタル信号プロセッサ（４）は、ＦＩＦＯ（９）からのリストをリトリー ブし、正しいセクタ番号を探索し、圧縮語をディスクから読み出しＲＡＭ（７） に読み込む。次に、ディジタル信号プロセッサ（４）は、レコードを圧縮解除し 、 スイッチＳ１経由でＣＤプレイヤのシリアルアナログディジタル変換器（ＤＡＣ ）（２１）に送られる音声出力データをクロックする。 ＤＡＣからの出力は、左右の可聴周波増幅器（２２および２３）によって増幅 され、一対のスピーカまたはヘッドホーンに送られる。 渋滞回避機能 非常に近い将来に、州および連邦機関だけでなく民間機関も、専用ＦＭ側波帯 によって、ディジタル化交通情報の放送を開始するとき、本発明によって、更新 される高速道路速度情報を使用して最適経路を計算することができる。これによ って、運転者は、この装置を別の用途、すなわち渋滞回避に使用することができ る。 渋滞回避を実現するために、ナビゲーションプロセッサ（９）は、信号を送り ＦＭレシーバ（１４）を渋滞回避周波数に同調させる。ＦＭレシーバの出力はＤ ＥＭＯＤ（１２）によって復調され、また、ディジタル化高速道路速度情報はナ ビゲーションプロセッサ（９）によって入力される。移動中に、コンピュータが 移動中に使用予定の高速道路のひとつが渋滞したことを見出す場合は、以下の動 作が実施される。 １．放送施設は、交通遅滞を惹起している主要高速道路沿いの「事変」に関す る情報を放送する。事変情報は、速度コードおよびこのような事変によって影響 を受ける高速道路の部分の特定よりなる。 ２．ナビゲータは、交通による影響を受ける高速道路のこれらの部分の速度を 含むデータベースの一部を修正し、次に、出発地から目的地までの最適経路を計 算する。 ３．次いで、ナビゲータは経路を検討する。求められた経路沿いの交通遅滞が 発生している各点において、ナビゲータは遅滞直前の地点までの経路を切り抜け 、次に、その地点から先の経路を計算する。再計算によって、運転者は一時高速 道路から外れることがある。結局、このような再計算によって組み合わされた経 路が、最適経路である。 地図データベースの説明 地図データベースは、光ディスクに記憶される。データベースは、以下の要素 を含む。 名称リスト−道路名および対応するディジタル化音声レコードに関するポイン タのファイル。これは、道路名の音声出力に使用される。 道路索引−道路名番号、グリッド番号、およびアドレス範囲のファイル。これ は、操作者の出発地および目的地アドレスの周辺のグリッドを見出すために使用 される。 レベル１グリッド−レベル１地図グリッドに含まれる道路区分のファイル。レ ベル１グリッドは、最も詳細なものであり、（ａ）地方道路、（ｂ）主要道路、 （ｃ）点滅信号、（ｄ）高速道路インターチェンジ、および（ｅ）高速道路に関 する区分および連係を含む。レベル１グリッドは、ほぼ１×１マイルの大きさで ある。出発地点および目的地点の周辺の４個のレベル１グリッドが、経路探索段 階前に、ＲＡＭ（１１）に読み込まれる。 レベル２グリッド−レベル２地図グリッドに含まれる道路区分のファイル。レ ベル２グリッドは、比較的に詳細ではなく、（ａ）主要道路、（ｂ）点滅信号、 （ｃ）高速道路インターチェンジ、および（ｄ）高速道路に関する区分および連 係を含み、地方道路は除外されている。レベル２グリッドは、ほぼ６×６マイル の大きさである。出発地点および目的地点周辺の４個のレベル２グリッドが、経 路探索段階前に、ＲＡＭ（１１）に読み込まれる。 レベル３グリッド−レベル３地図グリッドに含まれる道路区分のファイル。レ ベル３グリッドは、さらに詳細でなく、（ａ）点滅信号、（ｂ）高速道路インタ ーチェンジ、および（ｃ）高速道路に関する区分および連係を含む。レベル３グ リッドはひとつしかなく、それはひとつ以上の郡を包含する。 レベル４グリッド−レベル４地図グリッドに含まれる道路区分のファイル。レ ベル４グリッドは、最も詳細でなく、（ａ）高速道路インターチェンジ、および （ｂ）高速道路に関する区分および連係を含む。レベル４グリッドはひとつしか なく、それは非常に広い範囲、たとえば、北カリフォルニアを含む。レベル４は 、高速道路システムによる都市から都市への経路指定にのみ使用される。 比較的小さい地区、たとえば、ひとつの都市を含むデータベースの場合は、ひ とつだけのレベルグリッドを使用することができる。 音声データベースの説明 音声データベースは、圧縮音声レコードのファイルである。レコード長は可変 であり、ディジタル化道路名および「．．．に向かって左に曲がりなさい」また は「．．で右に方向を変えなさい」のような案内語句を含む。これらは、ワーク ステーションにおいて行為者がマイクロホンに向かって言語を話すことによって 形成され、ワークステーションはレコードを圧縮し、また編集のためにレコード を再生する。 経路指定アルゴリズム このシステムにおいて使用される経路指定アルゴリズムは、Ａ^*経路探索アル ゴリズムに基づくものである。Ａ^*経路探索アルゴリズムは、ピーター ハート （Ｐｅｔｅｒ Ｈａｒｔ）らによって、「最小費用経路の発見的決定のための形 式基底（Ａ Ｆｏｒｍａｌ Ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｈｅｕｒｉｓｔｉｃ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｃｏｓｔ Ｐａｔｈｓ ）」として、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｃｉｅｎ ｃｅ ａｎｄ Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．ＳＳ−４，Ｎｏ．２（１９６ ８年７月）に記載されている。この経路探索アルゴリズムは、「動的計画法」と も呼ばれ、すべての可能性のある経路を探索することなく最善の経路を突き止め る点において、他の形式の探索アルゴリズムより優れた利点を有する。 このようなＡ^*アルゴリズムの例を、モジュールＡ１に示す。Ａ^*アルゴリズム を含む多数の経路指定アルゴリズムが、パトリック ヘンリー ウィンストン（ Ｐａｔｔｒｉｃｋ Ｈｅｎｒｙ Ｗｉｎｓｔｏｎ）の著作「人工知能（Ａｒｔ ｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）」の８９−１２０ページにおいて 論じられている。Ａ^*アルゴリズムをこのナビゲータに適合させているときに、 変形が実現された。すなわち、移動距離ではなく、移動時間が最適化された。こ れは、道路速度コードをデータベースに組み込むことによって実施された。 探索を、節点から節点までではなく、アーク中心からアーク中心までについて 実行できることは、高く評価される（節点は二つ以上のアークが交差する点であ る）。アークのネットワークを記憶するためには比較的小さいメモリしか必要と せず、またアークのネットワークは方向変更規制をデータベースに組み込むこと が一層容易であることが確信される。 モジュールＡ１のＡ^*アルゴリズムの具体化は、データベースレイアウトに関 する通常の具体化とは異なる。この差異を理解するために、最初に、幾つかの術 語を定義する必要がある。 ディジタル化された道路地図データベースは、グラフ（ＧＲＡＰＨ）と呼ばれ 、アーク（ＡＲＣＳ）と呼ばれる直線区分のリストよりなり、アークは道路を表 す。湾曲道路は、曲線を近似するために、一連の直線アークに分割される。 二つ以上のアークが交差する点は、節点（ＮＯＤＥ）と呼ばれる。普通の例は 、二つの道路の交差であり、交差点においては４本のアークが中心節点に集まる 。 図８に、１２の節点および１７のアークを含むグラフの例を示す。通常の具体 化においては、すべての節点情報は節点リストに置かれ、またすべてのアーク情 報はアークリストに置かれる。 最低限、節点リストの各節点は、節点のｘ、ｙ座標、各隣接節点に関するポイ ント、および間にあるアークに関するポインタを含む。アークリストの各アーク は、アーク名称（または名称に関するポインタ）およびアークに沿った移動の費 用（すなわち、時間または距離）を含む。 前述のグラフを使用すると、節点６およびアークｉに関するリスト要素は以下 のようになる。 節点６に関する節点リスト要素： ｘ座標 ｙ座標 節点５に関するポインタ 節点２に関するポインタ 節点７に関するポインタ 節点１０に関するポインタ アークｈに関するポインタ アークｅに関するポインタ アークｉに関するポインタ アークｌに関するポインタ アークｉに関するアークリスト要素： アークｉの名称に関するポインタ アークｉに沿った移動時間 データベースが前述のフォーマットに置かれると、Ａ^*アルゴリズムは、ポイ ンタを使用し、起点節点から終点節点までに掛かる費用が最小となる節点と節点 とを結ぶ経路を計算する。前述の例においては、Ａ^*アルゴリズムは、節点６か ら節点３までの最低の費用または最短の経路は、経路６−７−３であり、その費 用はアークｉとアークｆとの距離の合計であると計算することができる。 通常の節点／アーク表現の欠点は、方向変更規制が実行されるときに明らかに なる。たとえば、アークｉからアークｆに左に曲がることが違反であるとする。 このような与えられたままのデータベースは十分な情報を含まず、Ａ^*アルゴリ ズムがこの方向変更規制に抵触する経路を選択することを防止することができな い。 したがって、一方通行道路規制だけでなく方向変更規制に比較的容易に適合す るデータベースの異なるレイアウトが選択された。図示の実施形態においては、 節点リストが除外される。代わりに、すべてのアークは、アークの定義および隣 接アークに関するポインタの両者を含む単一リスト中に置かれる。 ひとつのアークから別のアークへの方向変更が違反であるときは、そこで、そ の隣接アークに関するポインタはリストから簡単に削除され、または最初の位置 に含まれないことになる。 たとえば、同様な場合として、１７のアークを含む例を、図９に示す。しかし 、この例においては、アークのみが示されている。 図９のグラフを使用すると、アークＩの関するリスト要素は、以下のようにな る。 アークＩに関するアークリスト要素： アークＩの名称に関するポインタ アークＩに沿った移動時間 アークＩの中心のＸ座標 アークＩの中心のＹ座標 アークＨに関するポインタ アークＥに関するポインタ アークＬに関するポインタ アークＬに関するポインタ アークＪに関するポインタ アークＦに関するポインタ（方向変更を防止するために削除） アークＭに関するポインタ 備考：アークＩからアークＦへの方向変更を防止するために、アークＦに関する ポインタは簡単に削除される。 データベースが前述の形式に置かれると、Ａ^*アルゴリズムはポインタを使用 し、起点アークから終点アークまでに掛かる費用が最小となるアークとアークと を結ぶ経路を計算する。前述の例においては、アークＩからアークＦへの方向変 更が削除されているので、Ａ^*アルゴリズムによって、アークＩからアークＦま での最低の費用または最短の経路は、Ｉ−Ｊ−Ｇ−Ｃ−Ｆであり、この経路は長 いが合法の経路であると計算することができる。 アークデータベースレイアウトは、８ポインタの代わりに６ポインタを使用す るので、メモリ節減も実施できることに注意されたい。 また、このＡ^*アルゴリズムの最適化特徴が規制が過多であり、解が計算され ないときは、モジュールＡ１０に述べるように、比較的最適化程度の低い分岐お よび束縛探索を使用することができる。 代案の経路指定機能 道路閉鎖または何らかの方向変更規制が発生した場合に運転者の役に立つため に、代案経路を要求する目的で、コンピュータによって与えられる最新の指示を 否認する資格が運転者に与えられる。運転者が方向変更ができないことを発見し たときに、運転者はマイクロホン（１）経由でコンピュータに、状況に応じて、 「方向変更禁止」または「一方通行」または「迷った」と言う。 運転者が「方向変更禁止」と言う場合は、コンピュータは、運転者が存在する 道路と運転者がその方向に曲がれないと言った道路とを結ぶアーク連係を断ち、 運転者の現在の位置から目的地への経路を再計算する。 運転者が「一方通行」と言う場合は、コンピュータは、メモリ中のその接続道 路全体を一方交通として印を付け、経路を再計算することになる。 運転者が「迷った」と言う場合は、コンピュータは運転者に現在の位置を尋ね て、運転者の目的地までの経路を計算することになる。 所番地突き合わせ機能 ナビゲーション機能を開始するために、モジュールＡ４で述べるように、コン ピュータは運転者に出発地および目的地の所番地を、道路所番地または二つの道 路の交差点のいずれかとして入力することを要請する。あいまいさが発生すると きは、運転者は都市名も入力することを要請されることがある。 地図データベースの道路索引を使用し、利用者によって特定される所番地また は道路交差点の周辺のグリッドが探し出される。これらは、経路指定のためにＲ ＡＭ（１２）に読み込まれる必要があるグリッドである。 運転者との会話 このセクションにおいては、ナビゲーションを実現するための運転者とコンピ ュータとのインタフェースを取り扱う。以下に、会話の例を示す。ここで、引用 符内の大文字はコンピュータの応答を示すために使用され、引用符内の小文字は 運転者の応答を示すために使用される。 音声訓練時の会話 コンピュータ：「アルファベットの文字を、ＡからＺまで言いなさい」 運転者： 「ａ、ｂ、ｃ．．．」 コンピュータ：「もう一度、ＡからＺまでの文字を言いなさい」 運転者： 「ａ、ｂ、ｃ．．．」 コンピュータ：「最後にもう一度、ＡからＺまでの文字を言いなさい」 運転者： 「ａ、ｂ、ｃ．．．」 コンピュータ：「ゼロから９までの数を言いなさい」 運転者： 「０、１、２、３．．．」 コンピュータ：「もう一度、ゼロから９までの数を言いなさい」 運転者： 「０、１、２、３．．．」 コンピュータ：「最後にもう一度、ゼロから９までの数を言いなさい」 運転者： 「０、１、２、３．．．」 コンピュータ：「ブランクと言いなさい」 運転者： 「ブランク」 コンピュータ：「はいと言いなさい」 運転者： 「はい」 コンピュータ：「いいえと言いなさい」 運転者： 「いいえ」 コンピュータ：「次と言いなさい」 運転者： 「次」 コンピュータ：「前のといいなさい」 運転者： 「前の」 コンピュータ：「繰り返すと言いなさい」 運転者： 「繰り返す」 コンピュータ：「方向変更禁止と言いなさい」 運転者： 「方向変更禁止」 コンピュータ：「一方通行と言いなさい」 運転者： 「一方通行」 コンピュータ：「迷ったと言いなさい」 運転者： 「迷った」 コンピュータ：「交差した道路と言いなさい」 運転者： 「交差した道路」 出発地および目的地を入力するための会話 コンピュータ：「ナビゲータの用意ができました」 運転者： 「ナビゲータ」 コンピュータ：「出発点の道路名を綴って下さい」 運転者： 「ｍ−ａ−ｉ−ｎ入力」 コンピュータ：「道路番号を言って下さい」 運転者： 「交差した道路」 コンピュータ：「最も近い交差した道路名を綴って下さい」 運転者： 「ｆ−ｉ−ｒ−ｓ−ｔ入力」 コンピュータ：「所番地を置いています」 （コンピュータが出発点の所番地を置く間、しばらく待つ） コンピュータ：「終点の道路名を綴って下さい」 運転者： 「ｏ−ａ−ｋ入力」 コンピュータ：「道路番号を言って下さい」 運転者： 「４−３−４−２入力」 コンピュータ：「所番地を置いています」 （しばらく待つ） コンピュータ：「終点の市の名称を綴って下さい」 運転者： 「ｓ−ｈ−ｅ−ｒ−ｍ−ａ−ｎスペースｏ−ａ−ｋ−ｓ」 次または前の指示を得るための会話 コンピュータ：「ＭＡＩＮ道路からＯＡＫ大通りまでの移動は、３４分かかり ます。移動距離は１２．４マイルです。指示について、次の、 繰り返す、または前のと言って下さい」 運転者： 「次の」 コンピュータ：「ＭＡＩＮ道路を５ブロック南に進みなさい」 「道路番号は小さくなります」 「ＤＩＸＩＥ道路で右に曲がりなさい」 運転者： 「次の」 コンピュータ：「ＤＩＸＩＥ道路を２．４マイル西に進みなさい」 「十分に左に曲がりＧＲＯＶＥ大通りに入りなさい」 運転者： 「繰り返す」 コンピュータ：「ＤＩＸＩＥ道路を２．４マイル西に進みなさい」 「十分に左に曲がりＧＲＯＶＥ大通りに入りなさい」 運転者： 「次の」 コンピュータ：「ＯＡＫ大通りを東に７ブロック進みなさい」 「目的地に到着するはずです」 コンピュータ：「この移動を業務移動として記録しますか」 運転者： 「はい」 運転者が提案された方向変更ができなかったときの会話 コンピュータ：「ＨＡＭＩＬＴＯＮ大通りを南東に１．６マイル進みなさい」 コンピュータ：「十分に左に曲がりＪＥＦＦＥＲＳＯＮ大通りに入りなさい」 運転者： 「方向変更禁止」 コンピュータ：「代案経路を計算中」 コンピュータ：「ＨＡＭＩＬＴＯＮ大通りを１ブロック以内、南東に進みなさ い」 コンピュータ：「ＯＸＮＡＲＤ道路で左に曲がりなさい」 運転者： 「一方通行」 コンピュータ：「代案経路を計算中」 コンピュータ：「ＨＡＭＩＬＴＯＮ大通りを２ブロック南東に進みなさい」 コンピュータ：「ＳＯＵＴＨ道路で左に曲がりなさい」 運転者： 「迷った」 コンピュータ：「現在の位置の道路名を綴って下さい」 運転者： 「２−ｎ−ｄ入力」 コンピュータ：「道路番号を言って下さい」 運転者： 「１−３−４入力」 オーディオＣＤプレイヤを使用するナビゲーションシステム 本発明によれば、少なくとも、地図データおよび経路指定情報、またはナビゲ ーション情報を含むデータベース、しかし好適には、ナビゲータを制御するため のソフトウェア、またはプログラミングも含むデータベースは、オーディオＣＤ フォーマットによってＣＤに記憶される。その結果、通常のオーディオＣＤプレ イヤを使用し、ナビゲータＣＤを作用させ、ＣＤからナビゲータデータ処理要素 にデータおよびプログラミングを転送することができる。 したがって、本発明によれば、オーディオＣＤプレイヤを作動させて、ナビゲ ーションシステムのためのデータおよびプログラム記憶要素としての第二の機能 が実行される。データ記憶媒体として独立のＣＤ ＲＯＭドライブを必要とする 他のナビゲーションシステムと比較して、この目的にオーディオＣＤプレイヤを 使用することによって、ナビゲーションのために輸送手段に搭載する必要がある ハードウェアの量を最小とすることができる。オーディオＣＤプレイヤのこのよ うな二重使用の実際の利点は、この形式の音楽再生装置は輸送手段において普通 になりつつあるという事実によって増大される。多数の現在入手できるオーディ オＣＤプレイヤ銘柄が、本発明によるナビゲーションシステムにおける使用に容 易に適合できることが明らかとなった。 この目的にオーディオフォーマットＣＤプレイヤを使用することは、文献に提 示されている。このような提示は、たとえば、ソーン（Ｔｈｏｏｎｅ）らによっ て、「自動車情報およびナビゲーションシステムにおけるＣＤの応用（Ａｐｐｌ ｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ ｉｎ Ｃａｒ Ｉ ｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ）」と して、ＳＡＥ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅｒ Ｓｅｒｉｅｓ，Ｐｕｂ．８４ ０１５６、１０５−１１１ページ（１９８４年）に明らかにされている。この論 文は、実際の操作システムを記載することは意図せず、またナビゲーション操作 中にＣＤプレイヤを制御する方法を論じていない。 前述のＳＡＥ論文において論じられた可能性にも拘わらず、ナビゲータの設計 に関係する作業者は、オーディオディスクの誤り率は簡単に言えばナビゲータ用 途に対しては高すぎるので、ナビゲータシステム記憶媒体としてのオーディオフ ォーマットＣＤの使用は見限ったという見解であるように思われる。オーディオ ＣＤプレイヤとナビゲータとの両者を製造している会社でさえも、自社のオーデ ィオＣＤプレイヤのこのような用途を提案しなかった。 オーディオＣＤプレイヤは、誤りの修正については、ＣＤの微小なスクラッチ に起因する誤りであっても、良好に作用する。しかし、ひどいスクラッチを受け たディスクの場合であってもナビゲータは機能することができることを保証する ために、すべての情報はディスクに２回記憶され、また検査合計は各セクタにつ いて記憶される。所定のセクタについて検査合計誤りが検出されるときは、同じ 情報を含む別のセクタがそのディスクから読み出される。通常、第二コピーは、 損傷を受けるコピーと直径の反対側にあるので、ひとつのコピーのスクラッチが 他のコピーに影響する恐れはないので、両方のセクタにおいて誤りに遭遇する確 立は非常に小さい。 この技術によってデータ記憶容量は１／２だけ低下するが、なお、広大な地域 にわたるナビゲーションのために必要とされるすべてのデータおよびソフトウェ アを単一のＣＤに記憶させることは可能性である。一方、経験上、影響を与える 誤り率は、最も劣悪な品質のＣＤの場合は２００経路について１経路のみであり 、少し良質のＣＤを使用する場合は２００，０００経路について１経路のみであ る。 ＣＤは、さらに、ディジタル化音声情報、合成音声データの少なくとも一方を 含むことが可能であり、これらはアナログ形式に変換しＣＤプレイヤ可聴周波電 力増幅器およびスピーカを経由して再生することができる。 本発明は、オーディオＣＤプレイヤはナビゲータシステム要素として作用する ように容易に変形できるという認識、および少なくとも本明細書に開示される形 式の場合は、普通のオーディオＣＤの通常の誤り率は十分に低く満足なナビゲー タ操作を妨害することはないという認識に基づく。 オーディオＣＤプレイヤをナビゲーションシステムにおいて使用するためには 、 （１）ナビゲータはＣＤプレイヤのディジタルオーディオ出力信号を備えること 、（２）ナビゲータはＣＤプレイヤのレーザヘッド位置を制御する手段を備える こと、および（３）ナビゲータは音楽の代わりにナビゲータの音声を出力する手 段を備えることのみが必要とされる。 市場には、前述の必要条件を僅かの変形または全く変形なしで満足することが できるプレイヤが存在する。ひとつのこのようなシステムを図１０に示す。この 例は、クラリオン（Ｃｌａｒｉｏｎ）３６８０ＲＣコントローラの制御下にある クラリオン２０６０ＣＤチェンジャである。二つの装置はケーブルによって接続 され、ケーブルはチェンジャ制御信号、チェンジャ選択信号、オーディオ信号、 および電力を伝導するためのシリアルバスを構成する。コントローラを使用する ことによって、利用者は、組込テーププレイヤである音楽発生源、ラジオ同調器 、またはチェンジャに保存される任意のひとつのＣＤを選択することができる。 利用者が、同調器、またはテーププレイヤを選択するとき、または制御装置の供 給電力を低下させるときは何時でも、チェンジャ選択信号は高く設定される。 例示のチェンジャは、またそのディジタルオーディオ信号を光ファイバコネク タに送出する。 このシステムは、コントローラまたはＣＤチェンジャ装置のいずれにもなんら の変更なしに、オーディオナビゲータと共に使用することに適合している。 図１１に示すように、本発明は、二つの装置の間にナビゲータを挿入すること のみによって実現される。ナビゲータは、電力、チェンジャ制御信号、およびチ ェンジャ選択信号をコントローラから受け取るために接続され、ディジタルオー ディオ出力信号およびＣＤのオーディオ出力（音楽出力）をチェンジャから受け 取る。 ナビゲータは、二つのリレーを備える。第一リレーＫ１は、通常は音楽信号伝 導するために使用されるシリアルバスラインに直列に接続され、コントローラに 対する出力として音声または音楽のいずれかを選択するために使用される。一方 、第二リレーＫ２は、通常はチェンジャ制御信号を伝導するために使用されるシ リアルバスラインに直列に接続され、チェンジャを制御するデータおよびクロッ ク信号の発生源としてナビゲータまたはコントローラのいずれかを選択するため に 使用される。「音声出力」および「ナビゲータチェンジャ制御」の標識を付けら れたリレー端末は、ナビゲータの適切な出力に接続される。 使用時には、ナビゲータは、以下の機能を実行する。 １．ナビゲータは、チェンジャ選択ラインを連続してモニタする。選択ライン 信号が低いときは、利用者が電源を遮断したこと、あるいは同調器またはテープ プレイヤを聴いていることを示すので、ナビゲータは「休止」し、音声入力も音 声出力も行わない。ライン信号が高いときは、音声入力および出力を行うことが できる。 ２．ナビゲータは、ディジタルオーディオ出力信号を連続して「聴取」する。 ナビゲータが、ナビゲータディスクに特有のデータパターンによって特定される 逐次の一連の有効なセクタを検出するときは、ナビゲータは、利用者がナビゲー ションディスクのスイッチを入れ、したがって、リレーＫ１が閉じられ、オーデ ィオ電源がＣＤプレイヤからナビゲータの音声出力回路に変更されたことを感知 する。ナビゲータが逐次の一連の有効なセクタを検出しなくなるときは、ナビゲ ータは、利用者が音楽ディスクに再び切り換え、したがって、リレーＫ１が開放 され、左右のチャネルのオーディオ音楽信号が制御装置に送られるので、利用者 は再びＣＤ音楽を聞くことになる。 ３．ナビゲーションディスクが作用のために取り付けられているとき、および ナビゲータがデータをディスクから読み取ることを必要とするときは、リレーＫ ２を閉じることによってナビゲータがチェンジャの制御を引き継ぐので、チェン ジャはそのデータおよびクロック信号をコントローラの代わりにナビゲータから 得ることになる。この状態において、ナビゲータはチェンジャにディスクのスイ ッチを入れさせること、レーザヘッドをディスク上の特定の場所に位置させるこ と、の少なくとも一方ができるので、ナビゲーションのために必要とされる特定 のファイルを光ディスクから読み込むことができる。 ４．ナビゲータを起動するために、利用者は「ナビゲータ」のような語を言う 。ナビゲータは、ディジタル化音声を含む光ディスクからデータファイルを読み 取り、「ナビゲータを起動しますか？」と言う。このファイルは、ナビゲータの ディジタル信号プロセッサによってアナログ音声信号に変換され、リレーＫ１を 経 由して制御装置に送られる。利用者は、スピーカから発せられる「ナビゲータを 起動しますか？」という語句を聞く。利用者は、ナビゲータのマイクロホンに向 かって「はい」と答えることができる。その場合、ナビゲータは、ナビゲータが ナビゲーション段階において必要とするファイルを、メモリに連続してロードす る。利用者が「いいえ」と言う場合は、ナビゲータはリレーＫ１を開き、チェン ジャ制御を止め、休止する。 ５．ナビゲータは、経路を計算し、それをメモリに記憶した後は、もはや光デ ィスクを読み取る必要はない。それゆえ、利用者は、所望すれば、音楽のスイッ チを入れることができる。そこで、利用者は、「音楽」または「ナビゲータ」の ような語を言って、ＣＤ音楽を聞くことおよび運転手引きを得ることのいずれか を選択することを迫られる。ナビゲータが「音楽」の語を聞いたときは、ナビゲ ータはリレーＫ１を開くので、ＣＤ音楽を聞くことができる。 ナビゲータコンパチブルとするために小さな変形しか必要としない別のシステ ムがある。このようなシステムのひとつは、ＪＶＣ ＫＤ−ＭＫ７０チェンジャ およびＤＳ−ＴＲ７５制御レシーバであり、これは以下のように変形された。 １．ディジタルオーディオ信号は、同軸ケーブルを通してナビゲータに取り出 された。 ２．新しいコマンドはチェンジャにプログラムされ、それによって、ナビゲー タはレーザヘッドをディスク上のいかなる絶対演奏時間に対しても１／７５秒の 精度で位置させることができる。 他のコントローラ／ナビゲータ／チェンジャの機器構成も適合させることがで きる。一部のシステムにおいては、ナビゲータがバス上で「スレーブ」のままで あり、チェンジャにレーザヘッド位置決めコマンドを出すことを制御装置に要請 することが有利である場合がある。この場合は、制御装置の再プログラミングが 必要になり、また、チェンジャを使用することによってのみ、利用者に何らかの 可視フィードバックを与えるためにフロントパネルディスプレイに表示されてい る動作を、制御装置が表示することができる。これは、アルパイン（Ａｌｐｉｎ ｅ）装置（ＴＤＡ−７５３７またはＴＤＡ−７５３９ヘッドユニットおよびＣＨ Ａ−Ｓ６０５チェンジャ）を使用して実行され、実地試験を成功裡に実施中であ る。 また、計器盤に設置されるＣＤプレイヤをナビゲータに適合させることができ る。これらの装置は、ナビゲーションまたは音楽のいずれかに使用できる単一Ｃ Ｄのみを入れることはできるが、両方を入れることができない。これらの装置は 、融通が利くものではなく、それは、利用者は、音楽を聞くためにナビゲーショ ンディスクを手作業で取り出すこと、またはナビゲーションするために音楽ディ スクを取り出すことが必要であるためである。しかし、価格は数百ドル以下であ るので、これらは育成できる製品である。オーディオナビゲータに適合させるた めには、ナビゲータに、（１）ディジタルオーディオ出力、（２）レーザヘッド 位置を制御する手段、および（３）音楽出力を音声出力と交換する手段を付け加 えることだけが必要である。ケンウッド（Ｋｅｎｗｏｏｄ）装置（ＫＤＣ−８０ ０３）をこの方法によって変形し、実地試験を成功裡に実施中である。 試験を実施したまた別の装置は、変形エクリプス（Ｅｃｌｉｐｓｅ）ＥＣＤ− ４１２装置である。 図１２は、ＣＤオーディオチェンジャ、ナビゲータ、およびＣＤコントローラ を使用するナビゲーションシステムの詳細を示す図である。チェンジャ（通常、 自動車のトランクに保管される）においては、レーザピックアップ３３の垂直方 向焦点制御が焦点サーボシステム３１によって実施され、一方、レーザヘッドの 水平方向焦点制御はトラック制御プロセッサ３２によって実施される。信号プロ セッサ３４は、レーザヘッドからの信号を復調し、その誤りを訂正することを確 実に行う。ＲＡＭ３６は、信号プロセッサによって使用され、誤り訂正スキーマ の一部として信号をデインターリーブする。音楽は、シリアルディジタルアナロ グ変換器３５および出力増幅器３７によって生成される。信号プロセッサ３４か ら利用できる信号のひとつは、ディジタルオーディオ出力である。この信号は、 ディジタルオーディオ出力のために、通常、ＣＰ−３４０標準に従ってフォーマ ットされる。 ナビゲータにおいては、ナビゲーション制御プロセッサ３９は、ＣＰ−３４０ レシーバ（図示せず）によってディジタルオーディオ信号を入力し、有効な検査 合計を有する逐次セクタについて信号を検査する。検出されるときは、ナビゲー ション制御プロセッサはオーディオ制御リレー４２を閉じる。これは、チェンジ ャから送られる音楽を、圧縮形式でＣＤに記憶される音声によって代替し、ディ ジタル信号プロセッサ４０によって再生するためである。また、ナビゲーション 制御プロセッサは、バス制御リレー３８を閉じる。これは、通常はＣＤコントロ ーラから送られるバスコマンドを、ナビゲーション制御プロセッサ自体のバス制 御コマンドによって代替するためである。このように、ナビゲーション制御プロ セッサは、ディスクに記憶される特定のファイルを読み取るために、ＣＤ上の任 意の特定の位置をチェンジャに指令する機能を有する。マイクロホン入力を使用 することによって、ディジタル信号プロセッサ４０は、ナビゲーションプロセッ サを制御するために利用者によって与えられるコマンドを認識することができる 。ナビゲーションプロセッサが、経路を計算し、経路および経路を「説明する」 ための関連する音声データを記憶すると、ナビゲーションプロセッサはもはやＣ Ｄを必要としない。これによって、利用者は、マイクロホン４１を経由して音声 制御によって、音楽とナビゲーション音声出力とを切り換えることができる。ナ ビゲータは、訓練された語「音楽」を容易に使用して、利用者が音楽ＣＤを聞き たいが、同時にナビゲーションも望んでいることを検出する。ナビゲータは、チ ェンジャ選択ラインをモニタし、利用者がコントローラの電力を低下させたかあ るいは同調器またはテーププレイヤに切り換えたかを判断する。利用者がそのよ うに実施したときは、ナビゲータは、すべての音声認識および音声出力を抑制し 、それは利用者は音声出力を聞くことができないのでナビゲータに話すことがな いためである。 自動車の計器板に設置されるＣＤコントローラの場合は、利用者は、フロント パネル４５のボタンを押して、音楽およびナビゲーション機能を制御することが できる。ボタン作動は、マイクロプロセッサ４４によって検出される。利用者は 、オーディオ選択４７によって、組込テープ装置４６または組込ＡＭ／ＦＭ同調 器４８またはＣＤプレイヤから、作用させる音楽発生源を選択することができる 。音楽発生源としてＣＤが選択されると、次に、利用者は、別のボタンを押しバ スコマンド４３を経由してプレイヤに指令し、ナビゲーションディスクを選択、 またはチェンジャに記憶される音楽ディスクのひとつを選択する。また、利用者 は、 ボタンを使用し、ＣＤの特定の歌をスキップすることができる。これらのバスコ マンドはナビゲーション制御プロセッサ３９およびバス制御リレー３８によって 傍受され、これらはヘッド位置決めのための自身のコマンドを割り込ませること ができる。 以上、本発明について述べたが、当然、多数の異体、変形および変化が可能で あり、これらはすべて技術の熟練の範囲内である。すべてのこのような異体、変 形、および変化は、本発明および特許請求の範囲の精神および範囲内であること を理解されたい。同様に、出願者は、説明のために本明細書において開示される 本発明の好適な実施形態の例のすべての変化、変形、および異体を包括して特許 を請求することを意図するものであり、これらは本発明の精神および範囲の逸脱 を構成するものではないことは理解できる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成８年１０月２日（１９９６．１０．２） 【補正内容】 【図１】【図２】【図３】【図４】【図５】【図６】【図７】【図８】【図９】【図１０】【図１１】【図１２】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ナビゲーションシステムにおいて、前記システムは、地図データおよびナビ ゲーション情報を含むデータベースを記憶するためのデータ記憶手段と、前記シ ステムを制御し前記データベースと共同で作用し経路選択を実施するためのソフ トウェアを記憶するための手段と、前記ソフトウェアの制御に基づいて前記ナビ ゲーションシステムを操作するために接続されるナビゲータプロセッサとを備え 、前記ナビゲーションシステムの改良においては、前記データ記憶手段は、読み 取りヘッドおよび前記読み取りヘッドを前記プロセッサからの位置決め信号に対 応して位置決めするための手段を有するオーディオＣＤプレイヤと、前記データ ベースをオーディオフォーマットによって記憶するＣＤとを備え、前記ＣＤは前 記プレイヤによって使用されることができることを特徴とするナビゲーションシ ステム。 ２．請求の範囲１に記載のシステムにおいて、前記読み取りヘッドを位置決めす るための前記手段は、ＣＤプレイヤプロセッサと、前記ナビゲータプロセッサか らの位置決め信号を受けるために前記ＣＤプレイヤプロセッサに接続されるシリ アルバスとを備えることを特徴とするナビゲーションシステム。 ３．請求の範囲２に記載のシステムにおいて、前記ＣＤプレイヤプロセッサは、 前記ナビゲータプロセッサからの信号によって前記読み取りヘッドが位置決めさ れることができるようにプログラムされることを特徴とするナビゲーションシス テム。 ４．請求の範囲３に記載のシステムにおいて、前記ＣＤはさらに前記ソフトウェ アを記憶するための前記手段を構成することを特徴とするナビゲーションシステ ム。 ５．請求の範囲４に記載のシステムにおいて、さらに音声信号の制御に基づいて 可聴口頭文を生成するための手段を備え、前記ＣＤはさらに前記音声信号を記憶 することを特徴とするナビゲーションシステム。 ６．請求の範囲１に記載のシステムにおいて、前記ＣＤはさらに前記ソフトウェ アを記憶するための前記手段を構成することを特徴とするナビゲーションシステ ム。 ７．請求の範囲１に記載のシステムにおいて、さらに音声信号の制御に基づいて 可聴口頭文を生成するための手段を備え、前記ＣＤはさらに前記音声信号を記憶 することを特徴とするナビゲーションシステム。 ８．ナビゲーションシステムにおいて、前記システムは、地図データおよびナビ ゲーション情報を含むデータベースを記憶するためのデータ記憶装置と、前記デ ータベースと共同で作用し前記システムを制御し経路選択を実施するためのソフ トウェアを記憶するための記憶手段と、前記ソフトウェアの制御に基づいて前記 ナビゲーションシステムを操作するために接続されるナビゲータプロセッサとを 備え、前記ナビゲーションシステムの改良においては、前記データ記憶装置は、 読み取りヘッドおよび前記読み取りヘッドを前記プロセッサからの位置決め信号 に対応して位置決めするための手段を有するオーディオＣＤプレイヤと、前記デ ータベースをオーディオフォーマットによって記憶するＣＤとを備え、前記ＣＤ は前記プレイヤによって使用させることができることを特徴とするナビゲーショ ンシステム。