JP2006145217A

JP2006145217A - 進行方向表示装置

Info

Publication number: JP2006145217A
Application number: JP2004331527A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nakano; 聡中野; Hironobu Watanabe; 浩亘渡辺; Keiko Izumi; 桂子泉; Isanori Muto; 功憲武藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2006-06-08

Abstract

【課題】移動体の進行方向を正確に表示することができる進行方向表示装置を提供すること。
【解決手段】ＲＯＭ４には、加速度と移動体の進行方向との対応関係を移動体の進行方向に対する加速度センサ９の設置方向ごとに定義するテーブルの中から記憶媒体上のデータが示す加速度センサ９の設置方向に応じた対応関係を選択する選択ステップと、選択ステップで選択された対応関係を用いて記憶媒体上のデータが示す加速度に対応する移動体の進行方向を算出する算出ステップとをＣＰＵ５に実行させる進行方向算出プログラムが格納されている。本実施の形態では、加速度と移動体の進行方向との対応関係として、加速度の正負と移動体の進行方向との対応関係が定義されている。また、加速度センサ９の設置方向として、加速度センサ９のｙ軸の設置方向が用いられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、移動体の進行方向を画面に表示させる進行方向表示装置に関するものであって、より詳しくは、移動体の進行方向を画面に表示させる機能を有するナビゲーション装置や移動端末などに関するものである。

背景技術として、速度センサからの速度パルス出力信号が０になったときの加速度センサの出力値を０としてメモリに記憶させ、再び速度センサからの速度パルス出力信号が得られたときの加速度センサの出力値がメモリに記憶されたオフセット値に対して正か負かを比較して車両が前進しているか後進しているかを判断する制御部を備え、リバース信号を用いることなく車両が前進しているか後進しているかを判断することができるカーナビゲーション装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

また、背景技術として、パルス加速度およびセンサ加速度に基づいて加速度センサの２軸のうち車両の進行方向に一致している軸を判定する加速度センサ軸判定手段と、パルス加速度およびセンサ加速度に基づいて加速度センサ軸判定手段によって車両の進行方向に一致していると判定された軸の極性のうちどちらの極性が車両の前進方向と一致するかを判定する加速度センサ極性判定手段とを備え、リバース信号を用いることなく車両が前進しているか後進しているかを判断することができるナビゲーション装置が知られている（例えば、特許文献２を参照）。
特許第３２６００７５号公報（第２頁ないし第３頁ならびに図２および図４）特開２００２−２７７２６６号公報（第４頁ないし第１０頁ならびに図１、図５および図６）

しかしながら、特許文献１に記載のものにおいては、加速度センサの軸と車両の進行方向とを予め一致させるとともに加速度センサの極性を予め設定する必要があるという問題があった。他方、特許文献２に記載のものにおいては、加速度センサの２軸の一方が車両の進行方向に一致していなければ、進行方向の加速度は、２軸の加速度センサそれぞれの成分に分解されてしまうという問題があった。このように、特許文献１および特許文献２に記載のものにおいては、進行方向を決定する加速度を得るために加速度センサの軸と車両の進行方向とを精度良く一致させる必要があるが、その作業は容易ではなく、画面に表示された車両の進行方向が実際の進行方向と一致しないことが多かった。

そこで、本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、移動体の進行方向を正確に表示することができる進行方向表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る進行方向表示装置は、テーブルに定義された加速度と移動体の進行方向との対応関係を用いて加速度に対応する移動体の進行方向を画面に表示させる制御手段を備える構成を有している。

この構成によれば、加速度センサの設置方向を示すデータが記憶媒体に予め記憶され、または、加速度センサの設置方向を示すデータがユーザによって記憶媒体に記憶されれば、加速度センサの軸を移動体の進行方向に一致させなくとも、正確な移動体の進行方向が算出される。

本発明は、テーブルに定義された加速度と移動体の進行方向との対応関係を用いて加速度に対応する移動体の進行方向を画面に表示させる制御手段を設けることによって、移動体の進行方向を正確に表示することができるという効果を有する進行方向表示装置を提供することができるものである。

以下、本発明に係る進行方向表示装置を実施するための最良の形態であるナビゲーション装置について、図１ないし図８を参照しながら説明する。まず、本実施の形態に係るナビゲーション装置１の構成を図１を参照しながら説明する。

図１に示すように、ナビゲーション装置１は、各種デバイスからのデータを入力する入力Ｉ／Ｆ２と、各種データを記憶するＨＤＤ３と、各種プログラムを格納するＲＯＭ４と、ＲＯＭ４に格納されたプログラムを実行するＣＰＵ５と、ＣＰＵ５からの処理データなどを保持するＲＡＭ６と、ＣＰＵ５からの処理データなどを出力する出力Ｉ／Ｆ７とを備える。

入力Ｉ／Ｆ２には、ＧＰＳデータを受信するＧＰＳレシーバ８と、加速に応じてデータを出力する加速度センサ９と、角速度に応じてデータを出力する角速度センサ１０と、速度に応じてデータを出力する速度センサ１１と、操作に応じてデータを出力する操作パネル１２とが接続されている。ここで、図２に示すように、加速度センサ９は、互いに直交するｘ軸およびｙ軸を有し、加速に応じて各軸成分のデータを出力する。ｙ軸は、ナビゲーション装置１の中心からその正面への向きとは逆方向を正とする軸である。ナビゲーション装置１が移動体に設置されると、ｘ軸およびｙ軸からなる平面は、地面に対して平行になる。

ＨＤＤ３には、地図データや探索データなどのナビゲーションデータ、加速度と移動体の進行方向との対応関係を移動体の進行方向に対する加速度センサ９の設置方向ごとに定義するテーブルや加速度センサ９のｙ軸の設置方向を入力させるための入力画面データなどが記憶されている。

ＲＯＭ４には、加速度と移動体の進行方向との対応関係を移動体の進行方向に対する加速度センサ９の設置方向ごとに定義するテーブルの中から記憶媒体上のデータが示す加速度センサ９の設置方向に応じた対応関係を選択する選択ステップと、選択ステップで選択された対応関係を用いて記憶媒体上のデータが示す加速度に対応する移動体の進行方向を算出する算出ステップとをＣＰＵ５に実行させる進行方向算出プログラムが格納されている。本実施の形態では、加速度と移動体の進行方向との対応関係として、加速度の正負と移動体の進行方向との対応関係が定義されている。また、加速度センサ９の設置方向として、加速度センサ９のｙ軸の設置方向が用いられている。

出力Ｉ／Ｆ７には、ＣＰＵ５からの処理データに応じて音声を出力するスピーカ１３と、ＣＰＵ５からの処理データに応じて画像を出力するディスプレイ１４とが接続されている。

以上のように構成されたナビゲーション装置１について、図３ないし図８を参照しながらその動作を説明する。図３に示すように、ＣＰＵ５は、ＲＯＭ４に格納された進行方向算出プログラムを用いて、以下の処理を実行する。

ＣＰＵ５は、設置方向値を示すデータがＲＡＭ６に保持されているか否かを判定する（ステップＳ１）。すなわち、設置方向値が設定済みか否かが判定される。ここで、設置方向値とは、ｘ軸およびｙ軸からなる平面を区分してなる各領域に対して付された方向値のうち加速度センサ９のｙ軸が属する領域に付された値をいう。

具体的には、図４に示すように、ナビゲーション装置１の中心を通り移動体の進行方向に平行な直線Ｃ１がｘ軸およびｙ軸からなる平面上に定義される。ｘ軸およびｙ軸からなる平面上には、さらに、直線Ｃ１とのなす角が４５°になる２つの直線Ｃ２およびＣ３が定義される。直線Ｃ２およびＣ３は、互いに直交しており、ｘ軸およびｙ軸からなる平面を４つの領域に区分している。各領域には、方向値として「０００」、「００１」、「０１０」および「０１１」が付されている。そして、図４に示される場合では、加速度センサ９のｙ軸が方向値「０００」の領域に属しているので、「０００」が設置方向値となる。

さて、ステップＳ１で設置方向値を示すデータがＲＡＭ６に保持されているとの判定がなされると（Ｓ１のＹｅｓ）、ＣＰＵ５は、ＲＡＭ６に保持された速度センサからのデータを用いて速さ｜ｖ｜が一定値Ｖｃ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２）。一定値Ｖｃとしては、移動体が停止している場合に速度センサからのデータが示す速度であることが好ましい。

ステップＳ２で速さ｜ｖ｜が一定値Ｖｃ以下であるとの判定がなされると（Ｓ２のＹｅｓ）、ＣＰＵ５は、速さ｜ｖ｜が一定値Ｖｃ以下である場合における加速度αｃを示すデータをＨＤＤ３に記憶させる（ステップＳ３）。ここで、加速度αｃは、速さ｜ｖ｜が一定値Ｖｃ以下である場合に加速度センサ９からのデータによって示される。つまり、加速度αｃを示すデータは、移動体が斜面に位置している場合などに加速度センサ９が重力加速度に応じて出力するデータである。そして、加速度αｃは、数式１で定義される。

（数１）αｃ＝（αｃｘ、αｃｙ）
ステップＳ３で加速度αｃを示すデータが記憶されると、または、ステップＳ２で速さ｜ｖ｜が一定値Ｖｃ以下ではないとの判定がなされると（Ｓ２のＮｏ）、ＣＰＵ５は、ＨＤＤ３に記憶された加速度αｃを用いて加速度αｇを補正する（ステップＳ４）。ここで、加速度αｇは、数式２で定義される。また、補正後の加速度αｇａは、数式３で定義される。

（数２）αｇ＝（αｇｘ、αｇｙ）
（数３）αｇａ＝（αｇａｘ、αｇａｙ）＝αｇ−αｃ
ステップＳ４で加速度αｇが補正されると、ＣＰＵ５は、補正後の加速度データを用いて補正後の加速度αｇａが加速度センサ９のｘ軸となす角θを算出する（ステップＳ５）。ここで、なす角θは、反時計周りの方向を正として（図５（ａ）を参照）、数式４で定義される（但し、−１８０°≦θ≦１８０°）。

（数４）θ＝ｔａｎ^−１（αｇａｙ／αｇａｘ）
ステップＳ５でなす角θが算出されると、ＣＰＵ５は、角速度センサ１０からの角速度ωを示すデータおよび速度センサ１１からの速度ｖを示すデータを用いて移動体の回動による求心加速度αｏを算出する（ステップＳ６）。ここで、求心加速度αｏは、数式５で定義される。

（数５）αｏ＝ｖ・ω
ステップＳ６で求心加速度αｏが算出されると、ＣＰＵ５は、補正後の加速度αｇａを示すデータ、なす角θを示すデータおよび求心加速度αｏを示すデータを用いて差分加速度αｄが加速度センサ９のｘ軸となす角φを算出する（ステップＳ７）。ここで、差分加速度の大きさ｜αｄ｜は、数式６で定義される。また、なす角φは、反時計回りの方向を正として（図５（ｂ）を参照）、数式７で定義される（但し、−１８０°≦φ≦１８０°）。

（数６）｜αｄ｜＝（｜αｇａ｜^２−｜αｏ｜^２）^１／２
（数７）φ＝θ＋ｓｉｎ^−１（−｜αｏ｜／｜αｇａ｜）
ステップＳ７でなす角φが算出されると、ＣＰＵ５は、差分加速度の大きさ｜αｄ｜が一定値αｓ以上であるか否かを判定する（ステップＳ８）。ここで、一定値αｓは、０より大きな値であって、適宜設定される値である。

ステップＳ８で差分加速度の大きさ｜αｄ｜が一定値αｓ以上ではないとの判定がなされると（Ｓ８のＮｏ）、ＣＰＵ５は、進行方向算出プログラムに対応する処理を終了する。

他方、ステップＳ８で差分加速度の大きさ｜αｄ｜が一定値αｓ以上であるとの判定がなされると（Ｓ８のＹｅｓ）、ＣＰＵ５は、なす角φを示すデータおよび差分加速度の大きさ｜αｄ｜を示すデータを用いて差分加速度αｄを算出する（ステップＳ９）。ここで、差分加速度αｄは、数式８で定義される。

（数８）αｄ＝（｜αｄ｜ｃｏｓφ、｜αｄ｜ｓｉｎφ）＝（αｄｘ、αｄｙ）
ステップＳ９で差分加速度αｄが算出されると、ＣＰＵ５は、ＨＤＤ３に記憶されたテーブルが示す差分加速度αｄと移動体の進行方向との対応関係のうちＲＡＭ６に保持されているデータが示す設置方向値に応じた対応関係を選択する（ステップＳ１０）。

ステップＳ１０で対応関係が選択されると、ＣＰＵ５は、ＲＡＭ６に保持された設置方向値を示すデータ、ＨＤＤ３に記憶されたテーブルのうちステップ１０で選択されたものおよび差分加速度αｄを示すデータを用いて移動体の進行方向を算出する（ステップＳ１１）。具体的には、移動体が前進しているか後退しているかが算出される。ここで、設置方向テーブルは、差分加速度αｄの正負と移動体の進行方向との関係を４つの設置方向値についてそれぞれ定義している。例えば、図６に示すように、加速度センサ９のｙ軸が設置方向値「０００」の領域に属する場合、「αｄｙ≧０」であれば、移動体が前進していることが算出される。他方、「αｄｙ＜０」であれば、移動体が後退していることが算出される。加速度センサ９のｙ軸が設置方向値「００１」の領域に属する場合、「αｄｘ≧０」であれば、移動体が後退していることが算出される。他方、「αｄｘ＜０」であれば、移動体が前進していることが算出される。加速度センサ９のｙ軸が設置方向値「０１０」の領域に属する場合、「αｄｘ≧０」であれば、移動体が前進していることが算出される。他方、「αｄｘ＜０」であれば、移動体が後退していることが算出される。加速度センサ９のｙ軸が設置方向値「０１１」の領域に属する場合、「αｄｙ≧０」であれば、移動体が後退していることが算出される。他方、「αｄｙ＜０」であれば、移動体が前進していることが算出される。

ステップＳ１１で移動体の進行方向が算出されると、ＣＰＵ５は、移動体の進行方向を示すデータを用いて移動体の進行方向をディスプレイ１４に表示させる（ステップＳ１２）。例えば、図７（ａ）に示すように、加速度センサ９のｙ軸が進行方向とは平行ではなく、かつ、移動体が曲率を有する道路上を移動している場合であっても、図７（ｂ）に示すように、ディスプレイ１４は、実際の移動体の進行方向と同じ向きを進行方向として画面上に表示する。つまり、実際の移動体の進行方向と表示上の移動体の進行方向とは一致している。

さて、ステップＳ１で設置方位が設定済みではないとの判定がなされると（Ｓ１のＮｏ）、ＣＰＵ５は、ＨＤＤ３に記憶された入力画面データを用いて入力画面をディスプレイ１４に表示させる（ステップＳ１３）。図８に示すように、ディスプレイ１４には、進行方向に対するナビゲーション装置１の正面の位置として、４つの領域ＡないしＤが表示される。例えば、ユーザが操作パネル１２によって進行方向に対するナビゲーション装置１の正面の位置として領域Ｃを指定した場合、加速度センサ９のｙ軸は領域Ｃとは対称の領域である領域Ａに属するから、設置方向値「０００」がＨＤＤ３に記憶される。他方、ユーザが操作パネル１２によって進行方向に対するナビゲーション装置１の正面の位置として領域Ｄを指定した場合、加速度センサ９のｙ軸は領域Ｄとは対称の領域である領域Ｂに属するから、設置方向値「０１０」がＨＤＤ３に記憶される。

以上本実施の形態によれば、移動体の前進および後退が移動体の前進および後退と差分加速度αｄとの対応関係を定義するテーブルを用いて算出されるので、移動体が前進しているにもかかわらず表示上では移動体が前進していないという現象が防止され、移動体の進行方向を正確に表示することができる。

本実施の形態によれば、移動体の前進および後退と差分加速度αｄとの対応関係が加速度センサ９の設置方向ごとに定義されているので、加速度センサ９の設置方向が変化した場合であっても移動体が前進しているにもかかわらず表示上では移動体が前進していないという現象が防止され、移動体の進行方向をより正確に表示することができる。

また、本実施の形態によれば、差分加速度αｄが求心加速度αoなどの影響を考慮したものであるので、移動体の進行方向をより正確に表示することができる。

また、本実施の形態によれば、ユーザがディスプレイ１４の表示を見ながら操作パネル１２を操作すれば、設置方向値が設定されるので、移動体の進行方向を正確に表示することを簡単な操作で実現できる。

なお、以上の説明では、設置方向値を示すデータがユーザの操作によってＲＡＭ６に保持される例について説明したが、設置方向値を示すデータは製造時などに予め記憶媒体に記憶されていても構わない。この例によれば、設置方向が限られている端末においては、前述のステップＳ１およびステップＳ１３の処理が省かれるとともに、設置方向値を設定する手間が省かれる。

また、加速度と移動体の進行方向との対応関係として、加速度の数値と移動体の進行方向との対応関係が定義されてもよい。この例によれば、移動体の進行方向が加速度の個々の数値に応じて算出されるので、実際の移動体の進行方向と表示されている移動体の進行方向との一致率をより高めることができる。

以上のように、本発明に係る進行方向表示装置は、移動体の進行方向を正確に表示することができるという効果を有し、ナビゲーション装置や移動端末などとして有用である。

本発明に係る進行方向表示装置を実施するための最良の形態であるナビゲーション装置の構成を示すブロック図本実施の形態における移動体の前進方向、ナビゲーション装置の設置位置および加速度センサの２軸の位置関係を示す関係図本実施の形態に係るナビゲーション装置の動作を示すフロー図本実施の形態における移動体の前進方向と設置方向値との関係を示す関係図（ａ）重力による加速度、移動の加速度および補正後の加速度の関係を示す関係図（ｂ）補正後の加速度、求心加速度および差分加速度の関係を示す関係図本実施の形態における差分加速度の正負と移動体の進行方向との対応関係を示す対応関係図（ａ）本実施の形態における実際の移動体の進行方向を示す図（ｂ）本実施の形態におけるディスプレイに表示された移動体の進行方向を示す図本実施の形態における設置方向値を入力させるための入力画面を示す図

符号の説明

１ナビゲーション装置（進行方向表示装置）
４ＲＯＭ（制御手段）
５ＣＰＵ（制御手段）

Claims

テーブルに定義された加速度と移動体の進行方向との対応関係を用いて加速度に対応する移動体の進行方向を画面に表示させる制御手段を備える進行方向表示装置。
前記制御手段は、移動体の進行方向に対する加速度センサの設置方向ごとにテーブルに定義された複数の対応関係のうち記憶媒体上のデータが示す加速度センサの設置方向について定義された対応関係を用いて加速度に対応する移動体の進行方向を画面に表示させることを特徴とする請求項１に記載の進行方向表示装置。
前記制御手段は、テーブルに定義された加速度の正負と移動体の進行方向との対応関係を用いて加速度の正負に対応する移動体の進行方向を画面に表示させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の進行方向表示装置。
テーブルに定義された加速度と移動体の進行方向との対応関係を用いて記憶媒体上のデータが示す加速度に対応する移動体の進行方向を算出する算出ステップをコンピュータに実行させる進行方向算出プログラム。
移動体の進行方向に対する加速度センサの設置方向ごとにテーブルに定義された複数の加速度と移動体の進行方向との対応関係の中から記憶媒体上のデータが示す加速度センサの設置方向に応じた対応関係を前記算出ステップで用いられる対応関係として選択する選択ステップをコンピュータに実行させる請求項４に記載の進行方向算出プログラム。