JP2016211982A - ナビゲーション装置およびナビゲーション方法 - Google Patents

Abstract

【課題】目標に対する一連のアプローチの経時的な変化を感覚的に認識させるナビゲーション方法及びナビゲーション装置を提供する。
【解決手段】ナビゲーション装置１０１は、自車の現在位置からユーザが設定した目標までの案内経路を設定する経路案内部１０６と、目標位置と自車の現在位置との相対速度を算出する算出部１０７と、算出部１０７で算出された相対速度に応じて再生音のピッチを設定する音声処理部１０８と、音声処理部１０８で設定された再生音を再生する音声再生部１０９とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、経路のナビゲーション装置およびナビゲーション方法に関する。

目標までの経路案内を行うナビゲーション装置において、経路案内をする際に目標までの距離を表示する技術や、目標を通り過ぎた場合には再検索して新しい経路案内を開始する技術は周知である。さらに、特許文献１には、目標に対する距離に応じて、案内ポイントへの接近をユーザに認識させるとともに、警告音を鳴らすことで案内ポイントを通過したことをユーザに認識させる技術が開示されている。

特開２００６−０２９８４７号公報

しかし、上記の従来技術においては、案内ポイント付近以外の音声案内が発生しない区間では、目標までの距離や方向は画面上に示された距離でしか知ることができず、目標に近づいた状態で、目標を通り過ぎることがあるが、案内ポイントや目標に対して一旦、近づいてから、その後、遠ざかるまでの一連のアプローチの経時的な変化を感覚的に認識することができない。

目標に対する一連のアプローチの経時的な変化を感覚的に認識させるナビゲーション方法およびナビゲーション装置を提供する。

本発明におけるナビゲーション装置は、自車の現在位置からユーザが設定した目標までの案内経路を設定する経路案内部と、前記目標位置と自車の現在位置との相対速度を算出する算出部と、前記算出部で算出された相対速度に応じて再生音のピッチを設定する音声処理部と、前記音声処理部で設定された再生音を再生する音声再生部とを備える。

本発明におけるナビゲーション方法は、経路案内部と、算出部と、音声処理部と、音声再生部とを備えたナビゲーション装置において、前記経路案内部が自車の現在位置からユーザが設定した目標までの案内経路を設定するステップと、前記算出部が前記目標位置と前記自車の現在位置との相対速度を算出するステップと、音声処理部前記相対速度に応じて再生音のピッチを設定するステップと、前記音声再生部が前記ピッチで再生音を再生するステップと、を有する。

表示画面を視認することなく、目標を通過する際の一連のアプローチの経時的な変化を感覚的に認識できる。

本発明の実施の形態１に関わるナビゲーション装置の構成図。 本発明の実施の形態１に関わるスピーカシステムの説明図。 本発明の実施の形態１に関わる経路案内の説明図。 本発明の実施の形態１に関わる経路案内における音声案内の処理のフロー図。 本発明の実施の形態４に関わるスピーカシステムの説明図。

以下、本発明の実施の形態に係るナビゲーション装置について説明する。係る実施形態に示す具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係るナビゲーション装置として、車載のカーナビゲーション装置を例にして説明する。図１に、ナビゲーション装置のブロック図示す。実施の形態１に示すカーナビゲーション装置１１は、自動車に設置されており、制御部１０２と、センサ部１０３と、データベース１０４と、経路探索部１０５と、経路案内部１０６と、算出部１０７と、音声処理部１０８と、音声再生部１０９と、表示部１１０とを備える。

センサ部１０３は、ジャイロセンサから検出される自車の進行方向、車速パルス検出器から検出される自車の車速、ＧＰＳ（Global Positioning System）から検出される地球上における自車の現在位置、をそれぞれ検出する。

データベース１０４は、地図データ、各種の操作案内音声や、経路案内に必要な音素データや、音楽などの音声データを記憶している。

制御部１０２は、ユーザからの操作を受付けて経路探索部１０５による経路探索、経路案内部１０６による経路案内、音声処理部１０８による音声処理を制御し、また、制御部１０２は、センサ部１０３によって検出された自車の進行方向、自車の車速、自車の現在位置を取得する制御を行う。

経路探索部１０５は、ユーザによって案内すべき目標が設定された場合に、データベース１０４の地図データからユーザに設定された目標位置と、データベース１０４の地図データとセンサ部１０３から得られた自車の進行方向、自車の速度、および自車の現在位置とをそれぞれ制御部１０２を通じて取得する。取得された目標位置と自車の現在位置を用いて地図データの道路交通区分を基にして最短の経路を探索する。

経路案内部１０６は、経路探索部１０５で探索された経路に従って、案内経路上の分岐点などの音声案内すべき案内ポイントで再生させる再生音をデータベース１０４に格納されている音素データの中から選んで設定し、経路案内中は、案内ポイントに到達する前、具体的には案内ポイント通過時に再生が完了するタイミングで音素データを再生させる再生音を音声処理部１０８に送り、音声再生部１０９に再生音を再生させる。

算出部１０７は、センサ部１０３での検出結果を基にして、目標と自車との相対速度を算出して目標の方向を設定し、音声処理部１０８に送る。

音声処理部１０８は、算出部１０７から受け取った相対速度をパラメータとして経路案内部１０６から送られる案内ポイントで再生すべき再生音のピッチを決定し、音声再生部１０９に音声をマルチチャンネルの各チャンネル成分に分けて再生させる。

制御部１０２、データベース１０４、経路探索部１０５、経路案内部１０６、算出部１０７、音声処理部１０８、音声再生部１０９は、ハードウェアによって構成されても良いし、これら機能を実行できるソフトウェアによって構成されてもよい。

図２にスピーカシステム１１０の配置を示す。スピーカシステム１１０は、自車の車室内の点ＳＯを音像の中心として、スピーカＳＰＫＦＲ、スピーカＳＰＫＦＬ、スピーカＳＰＫＲＲ、スピーカＳＰＫＲＲを有するマルチチャンネルスピーカシステムである。音声再生部１０９から各チャンネルのスピーカへ送られる各チャンネル成分の音声を再生させる。矢印Ｂが自車の正面方向であり、スピーカＳＰＫＦＲは自車の正面から４５度だけ時計回りした位置に配置され、スピーカＳＰＫＲＲ、スピーカＳＰＫＲＲ、スピーカＳＰＫＦＬの順にそれぞれ９０度の角度間隔で配置されている。スピーカの配置はこれに限定せず、センタースピーカを追加してもよいし、ステレオチャンネルスピーカシステムやイヤホンによる音声再生によって音像定位をさせてもよい。

図３に表示部１１１に表示される画像の表示例を示す。表示部１１１は、指定された縮尺の地図上に目標位置、自車の現在位置、経路探索部１０５によって探索された経路、目標までの距離、目標の方向を示す線分、などをそれぞれ表示することができる。図３では、白抜き三角印が自車の現在位置（Ｏ）を、白抜き三角印の挟角頂点が自車の正面を、黒丸Ａが目標位置を、白抜き丸印のＰ１〜６が案内ポイントを、細実線が幹線道路や主要道路を、太実線が経路探索部１０５によって探索された経路を、それぞれ示している。自車の現在位置Ｏから目標位置Ａに向かって線分で結んで表示させることで自車から目標位置への直線方向を示す。ここでは、自車は経路上の案内ポイントＰ２と案内ポイントＰ３の間を走行中で、目標Ａは自車の進行方向から左前方に角度θだけずれた位置にあることを示している。目標と自車の間の距離には、自車の現在位置Ｏから経路の案内ポイントＰ３〜Ｐ６を経由したＡまでの距離が示されている。

図４に示すフロー図を用いて実施の形態１の装置による音声案内について説明する。地図上のランドマークを目標とした場合の説明を行う。

ステップＳ１１において、ユーザによって目標地点が設定される。目標地点が設定されると、設定された目標地点の位置情報をデータベース１０４の地図データから取得し、自車の進行方向、自車の車速、自車の現在位置、をそれぞれセンサ部１０３から取得する。

ステップ１２において、制御部１０２は、ユーザの経路探索開始の指示を受け取ったら、経路探索手段１１１に自車の現在位置と自車の進行方向と目標位置とに基づき案内経路を決定させ、経路案内部１０６に決定された案内経路に基づいて経路案内を開始させる。

ステップＳ１３において、制御部１０２は、経路案内中にセンサ部１０３から自車の現在位置、自車の進行方向、自車の速度をそれぞれ受信する。これらの検出は常時または一定時間間隔で行われており、所定の時間間隔でサンプリングして各種処理が実行される。この時間間隔を短くすることで、目標位置との位置関係のリアルタイム性が強くなり、る。

ステップＳ１４において、算出部１０７は、目標位置と、センサ部１０３から受信した自車の進行方向から、自車を基準として自車進行方向と目標位置とのなす角θを算出して目標の方向を計算する。

ステップＳ１５において、算出部１０７は、目標位置と、センサ部１０３から受信した自車の現在位置と、経路探索手段１１１によって決定された経路から、目標までの距離を計算する。

ステップＳ１６において、目標位置と、センサ部１０３から受信した自車の速度から、自車と目標の相対速度を計算する。ここで、自車の速度は自車の進行方向の速度を示すが、相対速度とは、自車の進行方向の速度の自車位置から目標位置への方向の速度成分を示す。以下、このように相対速度を解釈して説明を進める。

ステップＳ１７において、計算された相対速度を基本として、算出部１０７は、自車と目標との相対速度が正か負かゼロかを判断する。

ここで、自車と目標の相対速度がゼロ、つまり、自車と目標の距離が変化していない場合は、次の４通りに分類される。すなわち、目標の近傍を通り過ぎる瞬間、目標の直上を通らずに最接近して通り過ぎる瞬間、目標を中心に自車が円運動している場合、停車している場合、の各４通りである。

ここで、自車が目標近傍を通り過ぎた場合、または目標の直上を通らずに最接近して通り過ぎた場合を考えると、それまで近づいていて相対速度が正の状態が負になる。つまり、相対速度がゼロの状態になる瞬間の目標に最も接近した点を境にして相対速度の正負が入れ替わる。

また、目標を中心に自車が円運動になった場合を考えると、それまでは近づいたり遠ざかったりしていて相対速度が正または負の状態が、目標を中心に円運動になると相対速度がゼロの状態になる。つまり、それまで変化していた再生音のピッチが元に戻る。さらに、その後、目標に近づけば相対速度が正の状態でピッチが上がり、遠ざかれば相対速度が負の状態でピッチが下がり、ピッチに変化が起きる。

このように、相対速度ゼロの状態を境界としてその前後でピッチが変化するため、感覚的に目標を通り過ぎたことを認識しやすくなる。

音声信号処理部１０２は、相対速度が正か負かゼロかに応じて、データベース１０４に格納された音声データの音声のピッチを変化させる。相対速度がゼロの場合はステップＳ１８へ、相対速度が正の場合はステップＳ１９へ、相対速度が負の場合はステップＳ２０へ、それぞれ処理が進む。

相対速度がゼロの場合は、ステップＳ１８において、現在のピッチを維持し、ステップＳ２３へ進む。

相対速度が正の場合は、ステップＳ１９において、相対速度の大きさに応じてピッチを上げ、ステップＳ２１へ進む。例えば、自車と目標の相対速度が８０ｋｍ／ｈ以上の場合はピッチを＋８％とし、３０〜８０ｋｍ／ｈの場合はピッチを＋５％とし、０〜３０ｋｍ／ｈの場合はピッチを＋３％とする。

相対速度が負の場合は、ステップＳ２０において、相対速度の大きさに応じてピッチを下げ、ステップＳ２２に進む。例えば、自車と目標の相対速度が−８０ｋｍ／ｈ以上の場合はピッチを−８％とし、−８０〜−３０ｋｍ／ｈの場合はピッチを−５％とし、−３０〜０ｋｍ／ｈの場合はピッチを−３％とする。

ここで、ステップＳ１９、ステップＳ２０において、ピッチをそれぞれ＋３％、−３％としている速度領域を１０〜３０ｋｍ／ｈ、−３０〜−１０ｋｍ／ｈなどとすることで急激なピッチ変化をしないようにすることもできる。

ステップＳ２１において、制御部１０２が目標に対して直進していると判断した場合はステップＳ２３に進む。制御部１０２が自車の方向から目標に対して直進していないと判断した場合は、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２において、これまでのステップで計算されたピッチで音声処理部１０８によってピッチを変更する処理が行われ、音声再生部１０９がスピーカシステム１１０から音声を再生させる。ここで再生される音声データはデータベース１０４に格納されている各種の操作案内音声、経路案内音声、音楽データなどである。

ステップＳ２３において、相対速度がゼロの場合と、相対速度が正で、かつ目標に直進している場合は、自車から目標までの距離が２ｍ以内かどうかを評価し、２ｍより大きい場合はステップＳ２２に進む。目標までの距離が２ｍ以内の場合はステップＳ２４へ進む。この処理によって自車が目標近傍を通過するかどうかを判断しやすくしている。

ステップＳ２４において、自車から目標までの距離が２ｍ以内と接近した状態になった場合、制御部１０２は、車速が１０ｋｍ／ｈ以下かどうかを判定し、車速が１０ｋｍ／ｈより大きければ目標に到着したと判定せずにステップＳ２２へ進む。つまり、車速が１０ｋｍ／ｈより大きい場合は自車は目標近傍を通過したことになる。一方、車速が１０ｋｍ／ｈ以下と判定されたら、ステップＳ２５に進む。

ステップＳ２５において、自車から目標までの距離が２ｍ以内でかつ車速が１０ｋｍ／ｈ以下の場合は自車が目標位置に到着したと判定し、案内を終了する。

これらの一連の処理を繰り返すことによって、再生されている再生音声のピッチを継続的に聴取することによって、目標に対して近づいているか遠ざかっているかが認識できる。さらに、目標近傍を通過する際に、再生音のピッチが高い状態から低い状態に変化することでドップラー効果を想起させて、目標位置に近づいているか遠ざかっているかを感覚的に認識させ、さらに目標近傍を通過する瞬間を認識することができる。ここで、本発明の実施の形態１では、実際のドップラー効果よりは相対速度が正から負への切り替わりは緩やかでないため、より通り過ぎた瞬間を認識しやすくなる。このように、目標に対する一連のアプローチの経時的な変化を感覚的に認識できる。

（実施の形態２）
これまで説明した（実施の形態１）に加えて、音声処理部１０８は、目標位置と自車の現在位置から算出されたの距離に応じて案内ポイントで再生すべき再生音の音量を変化させてもよい。具体的には、図４のステップＳ１３において、次に示すような音声信号処理を行って、各スピーカの音圧レベルを調整してさらに遠近感を出す。

経路探索部１０６によって経路が探索された時点での目標までの距離を基準として、目標位置に対する自車の現在位置までの距離が小さくなるにつれて、定率で再生音音量を上昇させ、逆に目標位置に対する自車の現在位置までの距離が大きくなるにつれて、定率で再生音音量を下降させる。例えば、ユーザがガイダンス音量で設定した音量を０dBとした場合において、自車と目的の間の距離が２ｍ以下の場合がもっとも大きくなるようにユーザが設定した音量から＋３ｄＢとし、２ｍ〜１００ｍでは＋２ｄＢ、１００ｍ〜１ｋｍでは＋１ｄＢ、１ｋｍ以上ではユーザが設定した音量レベルのまま、それぞれ出力する。

このように再生音の音量を変化させることで、目標を通り過ぎた場合には、目標位置に対して自車が近づくにつれて再生音量が上昇し、その後、音量が下降するという実際の現象に近い変化が起きるため、目標を通り過ぎたことに対して、さらにユーザが感覚的に察知しやすくなる。

（実施の形態３）
これまで説明した（実施の形態１）や（実施の形態２）に加えて、音声処理部１０８は、さらに、音声処理部１０８が算出部１０７から受け取った目標の方向をパラメータとして経路案内部１０６から送られる案内ポイントで再生すべき再生音のピッチと再生方向を決定することで、音声再生部１０９から送られる各チャンネル成分に再生させる音声を、目標の方向に応じて案内ポイントで再生すべき再生音を生成してもよい。具体的には、図４のステップＳ１３において、次に示すような音声信号処理を行って、各スピーカの音圧レベルを調整して方向感を出す。

図２の自車の正面を示す音像中心ＳＯからの矢印Ｂを角度の起点として、自車の正面から左側にθ（４５°≦θ≦１３５°）の場合は、目標Ａの方向に隣接するスピーカＳＰＫＦＬとスピーカＳＰＫＲＬの再生音の音圧レベルの比を（スピーカＳＰＫＦＬ）：（スピーカＳＰＫＲＬ）＝（（θ−４５°）／９０°）：（（１３５°−θ）／９０°）とすることで、自車の正面方向に対して実際の目標位置と同じ方向から再生音が再生される。例えばθ＝６０°の場合には、スピーカＳＰＫＦＬとスピーカＳＰＫＲＬの音圧レベルの比は（スピーカＳＰＫＦＬ）：（スピーカＳＰＫＲＬ）＝１：５になる。他のスピーカ間の再生音の音圧レベルの比も同様にして計算することで実際の目標位置と同じ方向から再生音が再生されることになる。

このように再生音の到来方向も制御することによって、目標を通り過ぎた場合には、目標位置に対して自車が近づく場合は進行方向（−９０°＜θ＜９０°）から再生音が再生され、その後、通り過ぎると後方から再生音が再生されるという実際の現象に近い変化が起きるため、目標を通り過ぎたことに対して、さらにユーザが感覚的に察知しやすくなる。

実施の形態３において、山道などでは、経路が曲がりくねって道が続いて案内ポイントが山道の終点まで無いなどの場合において、自車の正面に対して目標の方向の変化が頻繁になって音像定位が頻繁に変わることがある。このような状態はユーザにとってわずらわしく運転に支障を与えることがある。そのような場合は、山道が続く区間の終わる案内ポイントまでは、区間の始点と終点を直線で結んだ場合の方向の成分の速度を算出し、その速度成分と目標位置との相対速度によって再生音のピッチを変更してもよい。

（実施の形態４）
別のナビゲーション装置の実施の形態について示す。図５は、図２のスピーカシステムの配置の図に、地図上の目標地点Ａと自車の現在位置Ｏを重畳させた図である。算出部１０７は、自車の現在位置Ｏを円の中心にして一定時間間隔でサンプリングした最新の目標の位置Ｓｔと１つ前の位置Ｓｔ-１を用いて、ベクトルの始点と終点をそれぞれＳｔ-１、ＳｔとしてベクトルＶＦを算出し、ベクトルＶＦを音像中心ＳＯから囲まれたスピーカの方向の軸に対して分解したベクトルＶＦＬ、ベクトルＶＲＬをそれぞれ算出する。ここで、ベクトルＶＦの長さで速度が示される。

音声処理部１０８は、スピーカＳＰＫＦＬ、スピーカＳＰＫＦＲは、それぞれベクトルＶＦＬ、ベクトルＶＲＬの先端から自車位置Ｏまでの距離を元に音量を決定する。経路案内部１０６は、ベクトルＶＦの先端が自車位置付近に位置し、ベクトルＶＦＬとベクトルＶＲＬと自車の現在位置Ｏとの距離が共に２〜０ｍと小さくなった場合に、目標位置に自車の現在位置が接近していると判断し、４つのスピーカ全てから０ｄＢの音量でガイダンス音声が出力される。

また、音声処理部１０８は、ベクトルの長さでガイダンスのピッチを変化させることができる。例えば、自車の現在位置と目標位置を取得するサンプル間隔が１秒であるとすると、ベクトルの長さが２.７７７メートルの場合、１０ｋｍ／ｈとなるので、近づくようであれば、ピッチを９０％に設定し、遠くなるようであればピッチを１１０％に設定する。この例では、１ｋｍ／ｈで１％ピッチを変えるとしたが、これに限らない。

このようにして、過去の目標の位置を基にして作成したベクトルから、目標位置と自車の現在位置に応じて再生音の音量、方向、ピッチを変化させることができる。

これまでの実施の形態ではランドマークなどの地図上の移動しない箇所を目標として設定した例を説明したが、ナビゲーション装置１０１が外部通信手段（図示しない）をさらに備え、自らの位置情報を発信する移動する対象物の位置情報を取得することで、移動する対象物を目標として設定してもよい。

なお、（実施の形態１）において車速の検出を車速パルス検出器によって行ったが、ＧＰＳを用いて単位時間当たりの移動量から求めた速度を用いても良い。

また、（実施の形態１）において車載用のナビゲーション装置を例示したが、車載に限らず、ポータブルタイプのナビゲーション装置でも良い。

また、（実施の形態１）において、案内ポイントで再生される音声案内のみのピッチを変更するのではなく、通常に試聴している音声（音楽など）のピッチを変更してもよい。継続的かつ連続的に試聴している音声のピッチ変更することで、より相対速度が負から正へ切り替わる際に目的を通り過ぎたことを認識できるようになる。ここで、音楽などにたいするピッチの変化量は、音声案内に対するピッチの変化量に比べて小さくすることで音楽試聴の違和感を緩和できる。

１０１ ナビゲーション装置
１０２ 制御部
１０３ センサ部
１０４ データベース
１０５ 経路探索部
１０６ 経路案内部
１０７ 算出部
１０８ 音声処理部
１０９ 音声再生部
１１０、５１０ スピーカシステム
１１１ 表示部

Claims (4)

1. 自車の現在位置からユーザが設定した目標までの案内経路を設定する経路案内部と、
   前記目標位置と前記自車の現在位置との相対速度を算出する算出部と、
   前記相対速度に応じて再生音のピッチを設定する音声処理部と、
   前記ピッチで再生音を再生する音声再生部と、
   を備えたナビゲーション装置。
2. 前記音声処理部は、
   前記目標位置と前記自車の現在位置との距離に応じて前記再生音の音量を設定する
   ことを特徴とした請求項１に記載のナビゲーション装置。
3. 前記音声処理部は、
   前記目標位置から前記自車の現在位置への方向に合致するように前記再生音を前記再生部に再生させる
   ことを特徴とした請求項１、または項２に記載のナビゲーション装置。
4. 経路案内部と、
   算出部と、
   音声処理部と、
   音声再生部と
   を備えたナビゲーション装置において、
   前記経路案内部が自車の現在位置からユーザが設定した目標までの案内経路を設定するステップと
   前記算出部が前記目標位置と前記自車の現在位置との相対速度を算出するステップと、
   音声処理部前記相対速度に応じて再生音のピッチを設定するステップと、
   前記音声再生部が前記ピッチで再生音を再生するステップと、
   を有することを特徴とするナビゲーション方法。

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