JP2007170999A - ナビゲーション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用のナビゲーション装置において、ヘディングアップモードで表示される地図の視認性を向上させる。
【解決手段】時間Δｔ毎に自車両の現在位置を求め、その位置を中心に含む部分地図情報をＤＶＤ１７から読み出して表示させるが（S4〜S11）、時間(５＊Δｔ)毎の現在位置情報はＲＡＭ１２に記憶させるようにし（S12〜S15→S2）、ＲＡＭ１２に記憶させた直近の６個分の位置情報について線形最小二乗法を適用することにより近似直線の傾斜角度θ(i)を求め（S12,S16）、ＤＶＤから読み出された部分地図を角度{(π／２)−θ(i)}だけ回転させて表示させる（S17,S18）。地図の回転角度の変化率を小さく抑制でき、常に緩和された滑らかな回転表示を行うことにより、視認性に優れたナビゲーション画面の表示を実現する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載されて、車両の現在位置と進行方向とをディスプレイに表示させて走行経路を案内するナビゲーション装置に関する。

従来から、ナビゲーション装置では車両の現在位置と進行方向とを地図上に表示させるが、車両の進行方向を常に上向きに表示させるモード（ヘディングアップモード）と北の方向を常に上向きに表示させるモード（ノースアップアップモード）とを切り換えて設定できるようになっていることが多く、必要に応じて各表示モードが選択される。

その場合、ノースアップアップモードでは表示地図は車両の走行に伴ってスクロールするだけであるが、ヘディングアップモードでは交差点で曲がる時やループ経路の走行中に表示地図が頻繁に回転して視認性が低下するという問題があり、下記特許文献１及び２ではその問題点を解消させるための表示方式を提案している。

具体的には、特許文献１では、設定された目的地までの誘導経路上に設けたノード（道路網を構成する分岐点や交差点等）情報の内、現時点で最も近いノードを当面の目標地点として設定し、その地点に到達するまではその目標地点が地図の上方向になるように表示させることにより、表示地図の回転頻度を低減させるようにしている。また、特許文献２では、経路上の角度変化の多少に応じて画面の表示方向算出の方式を変化させると共に、ヒステリシス関数の特性を用いて進行方向が表示方向を段階的に区切る閾値付近の場合に画面表示の過度な転換が生じることを防止している。
特許第３３１９０８４号公報 特開２００１−３３６９４６号公報

しかしながら、上記特許文献１の提案では、目的地までの誘導経路上に設けたノード情報から逐次目標地点を求めているため、誘導経路が設定されていない場合には利用できず、適用が制限される。一方、特許文献２の提案にはそのような制限はないが、交差点やループ経路ではやはり表示地図の回転が過剰反応的に発生し、更にヒステリシス関数の特性を利用するために、表示上で不自然な印象を与えてしまうという不具合がある。そこで、本発明は、誘導経路の設定の有無に拘わらず適用でき、交差点やループ経路における表示地図の鋭敏過ぎる回転を抑制して、地図上での自車両の現在位置を視認し易くしたナビゲーション装置を提供することを目的とする。

本発明は、地図情報を所定座標系で記憶した地図記憶手段と、前記所定座標系の下で自車両の現在位置情報を求める位置検出手段と、自車両の進行方向を検出する進行方向検出手段と、表示手段とを備え、前記位置検出手段が求めた現在位置情報に基づいて前記地図記憶手段から現在位置を含む領域の部分地図情報を読み出し、自車両の進行方向が画面の上側になるように前記部分地図を回転させて前記表示手段に表示させると共に、その部分地図における前記位置検出手段が求めた現在位置に自車両の位置指標と前記進行方向検出手段が求めた方向を示す方向指標とを表示させるナビゲーション装置において、前記位置検出手段が求めている現在位置情報を所定周期で抽出する位置抽出手段と、直近の一定期間内に前記位置抽出手段が抽出したＮ個（Ｎは３以上の整数）の現在位置情報を記憶する抽出位置記憶手段と、前記抽出位置記憶手段が記憶しているＮ個の位置情報に平滑化関数を適用して、現在位置における自車両の予測進行方向を求める演算手段と、前記演算手段が求めた予測進行方向が画面の上側になるように前記部分地図を回転させて前記表示手段に表示させる表示制御手段とを備えたことを特徴とするナビゲーション装置に係る。

本発明によれば、直近の一定期間に抽出したＮ個の現在位置情報を用いてその期間の走行経路を平滑化し、その平滑化した経路に基づいて現在位置における自車両の進行方向を予測し、その予測した方向が画面の上側になるように部分地図を回転させて表示する。従って、通常のヘディングアップ表示のように進行方向検出手段がリアルタイムに検出する進行方向を画面の上側になるように表示制御する場合と比較して、地図の回転角度の変化率を小さく抑制でき、過剰な反応的表示を緩和した表示が可能になる。本発明の演算手段が適用する平滑化関数としては、線形最小二乗法や移動平均法により近似直線の傾きを得る関数や、曲線近似を行うスプライン関数等を適用できる

尚、前記抽出位置記憶手段が前記Ｎ個以上の現在位置情報を記憶するまでの期間は本発明での表示制御ができないが、その期間においては、前記進行方向検出手段が検出した進行方向、又は前記地図記憶手段の座標系における北方向が画面の上側になるように前記部分地図を回転させて前記表示手段に表示させることとすればよい。

本発明のナビゲーション装置によれば、地図のヘディングアップ表示において、車両走行中に地図が過剰に反応回転することを抑制し、常に緩和された滑らかな回転表示を実現して、視認性に優れたナビゲーション画面を表示させることができる。

以下、本発明のナビゲーション装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。先ず、図１は自動車に搭載されているナビゲーション装置のシステム回路図である。同図において、１１はシステム制御プログラムを格納したＲＯＭ、１２は各種演算や表示データ処理等においてワークメモリとして用いられるＲＡＭ、１３はジャイロスコープ等により基準方位からの角度を検出して車両の向きを検出する方位センサ、１４は車両の加速度を検出する加速度センサ、１５は複数個のＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）衛星からの電波を受信して三角測量のための測距情報を検出するＧＰＳセンサ、１６は装填されたＤＶＤ１７から道路情報等の地図情報を読み出すＤＶＤ再生装置、１８は液晶表示装置（ＬＣＤ）、１９は電源のオン／オフやシステムの各種モード設定や経路設定等を行う操作部、２０は案内用の音声メッセージデータをデコードする音声デコーダ、２１は増幅器、２２はスピーカ、１３a,１４a,１５aはそれぞれ各センサ１３,１４,１５の出力をディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器、１６a,１７a,１８aはそれぞれＤＶＤ再生装置１６,ＬＣＤ１８,操作部１９の入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）であり、各ユニットはＣＰＵ３０のバスに対して図示するような関係で接続されている。

そして、このナビゲーション装置では、ＣＰＵ３０がＲＯＭ１１に格納されているプログラムを実行することにより、各センサ１３,１４,１５からの入力データに基づいて車両の現在位置を中心とする地図情報と車両の現在位置と進行方向とをＬＣＤ１８の画面に表示させるが、ヘディングアップモードが設定されている場合において車両の進行方向に対応して表示地図を回転させるための制御手順に特徴がある。以下、その地図表示制御手順を図２及び図３のフローチャートを参照しながら説明する。

先ず、初期モードとしてヘディングアップモードが設定されており、操作部１９で電源スイッチがＯＮにされてシステムが起動すると、全体の初期化が行われた後、ＣＰＵ３０は直ちに内蔵タイマ３１をスタートさせ、各Ａ／Ｄ変換器１６a,１７a,１８aを介して各センサ１３,１４,１５の出力データを取り込んでＲＡＭ１２にセーブさせる（S1〜S5）。ここで、方位センサ１３からは車両の向きが検出でき、加速度センサ１４からは車両の加速度が得られ、ＧＰＳセンサ１５からはＧＰＳ測距情報が得られているが、ＣＰＵ３０は加速度データを２回積分して移動距離情報を求めると共に、ＧＰＳ測距情報から地球上での絶対位置情報を求め、それらと車両の方位情報に基づいて車両の現在位置（座標）と進行方向とを求める（S6）。また、その現在位置（座標）と進行方向のデータはＲＡＭ１２にセーブされる（S6）。

そして、ＣＰＵ３０は、前記ステップS6で求めた車両の現在位置（座標）情報に基づいて、ＤＶＤ再生装置１６により現在位置を中心とする所定領域（表示所要サイズ）の地図データをＤＶＤ１７からＲＡＭ１２へ読み出させ、現在位置と車両の方位を示す各記号を地図データに合成した表示データを作成してＩ／Ｆ１８aへ転送し、その表示データによる画像をＬＣＤ１８の画面に表示させる（S7〜S9）。

前記の表示データ処理が完了すると、ＣＰＵ３０はステップS6でＲＡＭ１２にセーブさせたデータを消去した後、内蔵タイマ３１が時間Δｔ（例えば、Δｔ＝０.５sec）を計時するかどうかをチェックし、時間Δｔの計時を確認した時点で再び前記ステップS5〜S11の手順を繰り返し実行する（S4〜S11→S4）。従って、その繰り返し手順の実行過程では、車両の進行に伴って順次移動する現在位置を中心とする所定領域の地図データによる表示がなされるため、車両が移動してれば時間Δｔ毎に地図がスクロールしてゆく表示画面になる。

前記の繰り返し手順（S4〜S11）は内蔵タイマ３１が時間(５＊Δｔ)を計時するまでは連続的に実行される。しかし、時間(５＊Δｔ)が経過すると、各センサ１３,１４,１５の出力データを取り込みから表示データ処理と表示までの手順（S5〜S9）は前記と同様に実行するが、ステップS6でセーブしたデータは消去せずにそのまま残し、また内蔵タイマ３１をリセットした後にスタートさせて再び前記の繰り返し手順（S4〜S11）を実行させる（S5〜S7→S12〜S15→S2,S3）。

そして、以上の一連の手順（S2〜S15→S2）は５回連続して繰り返され（S12）、その繰り返し期間（時間：２５＊Δｔ）におけるＬＣＤ１８の表示画面には、車両の移動に伴って時間Δｔ毎にスクロールする地図が表示されながら、画面のほぼ中央位置に現在位置と車両の方位を示す指標が表示されることになる。この実施形態の場合、システム起動後の前記繰り返し期間ではＤＶＤ１７から読み出された地図データを回転させることなくそのまま表示させるためにノースアップモードの場合と同様になるが、他の方法として、この期間だけ通常のヘディングアップモードを適用して車両の現在の進行方向を上側に表示させるようにしてもよい。

ところで、前記の一連の手順（S2〜S15→S2）が繰り返されると、ＲＡＭ１２には時間（５＊Δｔ）毎の車両の現在位置（座標）と進行方向のデータが残されてゆく。この実施形態では、その一連の手順（S2〜S15→S2）が５回繰り返し実行された段階で、地図及び進行方向を示す記号の回転表示制御を実行する（S12→S16〜S18）。即ち、時間（２５＊Δｔ）[Δｔ＝０.５secの場合には１２.５sec]を経過した段階で、ＲＡＭ１２に残されている車両の位置（座標）データを用いて地図等の回転表示制御を実行する。この場合、地図の所要回転角度を求めることから始まるが（S16）、その具体的な手順は図３のフローチャートに示される。

先ず、直前の時間（２５＊Δｔ）内における時間（５＊Δｔ）毎の通過点である６位置分の各座標データをＲＡＭ１２から読み出す（S21,S22）。この各座標データは、図４に示すように、車両が直前の時間（２５＊Δｔ）内に通過した各位置［P(i-5),P(i-4),〜,P(i)］をノースアップ表示の基準座標：{Px(i-5),Py(i-5)},{Px(i-4),Py(i-4)},〜,{Px(i),Py(i)}で表したものである。そして、次の数式１に各座標データを代入することにより、前記の各位置について線形最小二乗法を適用して得られる近似直線の傾きθ(i)を求める（S23）。

即ち、検出ウィンドウ内に直前の６位置分の各座標データを捉えて平滑化することにより最適の近似直線を求めると、その直線の方向が高い確率でそれ以降の車両の進行方向に対応し、高精度な予測性により常に地図の回転角度を小さく抑制でき、表示制御時の回転角度の変化率を小さくすることができる。

ところで、前記数式１によって求められたθ(i)は、図４に示すように、ノースアップ表示の基準座標における南北方向の軸（Ｙ軸）に垂直な軸（Ｘ軸）と前記近似直線とのなす角度である。一方、ＤＶＤ１７はノースアップ表示を前提とした基準座標系で地図データを格納している。従って、予測される車両の進行方向を上側に表示させるには、地図の回転角度を{(π／２)−θ(i)}として設定することになる（S24,S25）。

次に、ＣＰＵ３０は、直前にステップS6で求めた車両の現在位置（座標）情報に基づいて、ＤＶＤ再生装置１６により現在位置を中心とする所定領域（表示所要サイズ）の地図データをＤＶＤ１７からＲＡＭ１２へ読み出させ、その地図データを現在位置の座標を中心に前記回転角度{(π／２)−θ(i)}だけ回転させたデータに変換すると共に、進行方向を示す指標も同角度だけ回転させる（S18）。そして、回転後の地図データの現在位置に回転させた進行方向の指標と現在位置を示す指標を合成した表示データを作成してＩ／Ｆ１８aへ転送し、その表示データによる画像をＬＣＤ１８の画面に表示させる（S17,S18）。具体的には、時間（２５＊Δｔ）間に車両が図４に示すような経路を走行した場合には、図５に示すように回転された画像が表示されることになり、車両の進行方向がほぼ上側を向いた状態で表示させることができる。

尚、地図データ等の回転処理と転送表示においては、前記のように角度{(π／２)−θ(i)}分を一挙に回転させてもよいが、次のデータ取り込み手順（S5）までの時間内に表示可能なフレーム数で前記角度を分割し、データ転送回数を前記フレーム数として、各回において分割した角度分だけ地図データ等を回転させた表示データを転送すれば、表示情報が急激に回転して視認し難くなることを防止できる。また、以上の説明では、地図上に進行方向を示す記号と現在位置を示す記号とを表示させる場合について述べているが、予め出発地と目的地を設定しておいて、常に車両の現在位置から目的地までの経路を表示させるような機能を有している場合には、当然にその経路表示も回転の対象とされる。

ステップS18での表示データ処理と表示が完了すると、ＲＡＭ１２にセーブされている６位置分のデータの内で最先にセーブしたデータを消去した後に内蔵タイマ３１をリセットし、ステップS2で内蔵タイマ３１をスタートさせた後、以降の走行過程で上記の全手順を繰り返し実行することになる（S18,S19→S15→S2）。

従って、この実施形態によれば、時間（５＊Δｔ）毎の車両の位置座標を常に直近の６位置分セーブしておき、それら座標に線形最小二乗法を適用して得られる近似直線の傾きθ(i)を求め、それを現在位置において予測される車両の進行方向とみなして地図を回転表示させることができる。これにより、この実施形態のナビゲーション装置によれば、進行方向をより精度よく予測できるために地図の回転角度の変化率を平均的に小さく抑制できることになる。換言すれば、常に緩和された滑らかな回転表示状態が得られるために、表示されている自車両の位置や周辺の道路情報等が視認し易くなる。

本発明は、自動車等の車両に搭載されて、表示画面に地図と車両の進行方向や目的地までの経路を表示させて走行案内を行うナビゲーション装置に適用できる。

本発明の実施形態に係るナビゲーション装置のシステム回路図である。 ナビゲーション装置における地図データ等の表示処理手順を示すフローチャートである。 地図の回転角度の演算手順を示すフローチャートである。 車両の走行状態をノースアップ表示の基準座標上に表した模式図である。 地図の回転後の状態を示した模式図である。

符号の説明

１１…ＲＯＭ、１２…ＲＡＭ、１３…方位センサ、１４…加速度センサ、１５…ＧＰＳセンサ、１３a,１４a,１５a…Ａ／Ｄ変換器、１６…ＤＶＤ再生装置、１７…ＤＶＤ、１８…液晶表示装置（ＬＣＤ）、１９…操作部、２０…音声デコーダ、２１…増幅器、２２…スピーカ、１６a,１８a,１９a…インターフェイス、３０…ＣＰＵ、３１…内蔵タイマ。

Claims (2)

1. 地図情報を所定座標系で記憶した地図記憶手段と、前記所定座標系の下で自車両の現在位置情報を求める位置検出手段と、自車両の進行方向を検出する進行方向検出手段と、表示手段とを備え、前記位置検出手段が求めた現在位置情報に基づいて前記地図記憶手段から現在位置を含む領域の部分地図情報を読み出し、自車両の進行方向が画面の上側になるように前記部分地図を回転させて前記表示手段に表示させると共に、その部分地図における前記位置検出手段が求めた現在位置に自車両の位置指標と前記進行方向検出手段が求めた方向を示す方向指標とを表示させるナビゲーション装置において、
   前記位置検出手段が求めている現在位置情報を所定周期で抽出する位置抽出手段と、
   直近の一定期間内に前記位置抽出手段が抽出したＮ個（Ｎは３以上の整数）の現在位置情報を記憶する抽出位置記憶手段と、
   前記抽出位置記憶手段が記憶しているＮ個の位置情報に平滑化関数を適用して、現在位置における自車両の予測進行方向を求める演算手段と、
   前記演算手段が求めた予測進行方向が画面の上側になるように前記部分地図を回転させて前記表示手段に表示させる表示制御手段と
   を備えたことを特徴とするナビゲーション装置。
2. 前記抽出位置記憶手段が前記Ｎ個以上の現在位置情報を記憶するまでの期間においては、前記進行方向検出手段が検出した進行方向、又は前記地図記憶手段の座標系における北方向が画面の上側になるように前記部分地図を回転させて前記表示手段に表示させることとした請求項１に記載のナビゲーション装置。
   

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