JP2950454B2 - 車両用ナビゲーションシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用ナビゲーション
システムに係り、特に記憶された地図情報と車両の現在
位置とを照合するマップマッチング機能を有し、進行方
向の交差点を案内する車両用ナビゲーションシステムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のナビゲーション技術には、自立航
行型と航法用電波を使用した電波航法型とがある。自立
航行型は、出発地点の座標を入力し、以後は地磁気セン
サ等の方向検出器と、車速センサ等の速度検出器（ある
いは加速度検出器による加速度の積分値としての速度）
とにより、進行方向と速度を知り、これを積分すること
により現在位置を知るものである。

【０００３】電波航法型には、ロラン（Loran；Long ra
nge navigation）や、アメリカ国防総省が管理する軍事
航法衛星からの電波を使用するＧＰＳ（Global Positi
oning System）がよく知られている。いずれの電波航
法も、４つ以上の電波源からの電波を受信し、受信電波
の時間差から求めた電波源までの距離に基づき、緯度、
経度、高度の３次元の現在位置を知るものである。特
に、近年多数の衛星が利用可能となったＧＰＳは、適当
な角度でＧＰＳ衛星を４個見通せる位置では、緯度、経
度、高度の３次元位置情報が、数十ｍの精度で約１秒毎
に算出できる。

【０００４】また、最近のナビゲーションシステムに
は、半導体読出専用メモリ（以下、ＲＯＭと略す）が実
装されたＩＣカードまたはコンパクトディスク（以下、
ＣＤと略す）に格納された地図情報を、カラーブラウン
管（以下、ＣＲＴと略す）やカラー液晶表示板（以下、
ＬＣＤと略す）等の表示装置に表示するものがある。

【０００５】この地図情報は、道路や鉄道等の線と、市
街地や水域等の領域と、地名や地図記号等のキャラクタ
ー情報のシンボルとからなる。そして、これらの地図情
報は記憶容量を圧縮するためにそれぞれ別個に格納され
ており、ナビゲーションシステムのプロセッサにより画
像メモリ上に合成されて表示装置に表示される。

【０００６】道路や鉄道等を表す線は、線分を接続した
折線近似で表現され、曲がり角や交差点にはノードが配
置され、個々の線分はノードデータによるノード間接続
情報として記憶されている。市街地や、湖沼、河川等の
水域は、各領域の境界線を接続された線分で構成し、境
界線の中を指定された色で塗りつぶすことにより表現さ
れる。そして境界線の個々の線分は、上記と同様に境界
線ノードデータとして記憶されており、さらに領域内を
塗りつぶす指示コマンドも記憶されている。

【０００７】地図上の地名や地図記号等のキャラクター
情報は、地図上に地名や地図記号等のキャラクター情報
を配置すべき座標と表示色により指定されて、上記線や
領域の画像の上に重ね合わされる。こうして記憶装置か
ら読み出されて描画された地図の上に、上記何れかのナ
ビゲーションシステムを用いて測定された車両の位置及
び方向を表示するのが従来のシステムである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のナビゲーションシステムにおいては、進行方向の交
差点または任意の交差点から先の道が、何処へ通じてい
るかを知るためには、操作者が手動で地図画面のスクロ
ールを指示して、交差点から先の地図を参照して主要な
地名または目的地を探す必要があった。

【０００９】そのために、所定の目的地に辿り着くため
には、進行方向に交差点が現れる度に、どちらの方向へ
進むべきかを地図を参照して確認する必要があり、その
操作が煩雑であるという問題点があった。また、任意の
交差点から分岐する道路が何処に通じているかを知る場
合にも、交差点から分岐する道路の行き先を手動で参照
する必要があり、この操作も煩わしいという問題点があ
った。

【００１０】以上の問題点に鑑み、本発明の課題は、車
両の進行方向にある交差点または任意に指示された交差
点から分岐する道路の行き先を、自動的に検索して表示
することが可能なナビゲーションシステムを提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、次の構成を有する。すなわち、本発明
は、車両の現在位置を測定する位置測定手段と、車両の
進行方向を測定する方向測定手段と、少なくとも２レベ
ルからなる重み係数がそれぞれの地名に付与された地図
情報を記憶する地図記憶手段と、前記地図記憶手段から
読み出された地図情報と測定された現在位置とを照合し
て、地図上の現在位置を認識する現在位置認識手段と、
地図上の現在位置から車両の進行方向の交差点を検出す
る交差点検出手段と、任意の交差点を指定する交差点指
定手段と、前記地図記憶手段に記憶された地図情報か
ら、前記検出された交差点または前記指定された交差点
から分岐するそれぞれの道路に対し一定幅の範囲内につ
いて、所定のレベルまたは所定のレベル範囲の重み係数
を有する地名を探索する分岐先地名探索手段と、前記探
索された地名を表示する表示手段とを備えることを特徴
とする車両用ナビゲーションシステムである。

【００１２】また、本発明は、前記ナビゲーションシス
テムにおいて、地図情報を記憶する地図記憶手段と、少
なくとも２レベルからなる重み係数をそれぞれの地名毎
に記憶する地名重み係数記憶手段とを別個に備えること
を特徴とするナビゲーションシステムである。また、本
発明は、前記ナビゲーションシステムにおいて、地図情
報の地名に交差点名を含むことを特徴とする車両用ナビ
ゲーションシステムである。また、本発明は、前記ナビ
ゲーションシステムにおいて、探索された地名を音声に
より告知する手段を更に備えることを特徴とするナビゲ
ーションシステムである。

【００１３】

【作用】本発明のナビゲーションシステムに用いられる
デジタル地図には、従来のナビゲーションシステムに用
いられているデジタル地図情報に加えて、少なくとも２
レベルからなる重み係数が個々の地名に付加されてい
る。本ナビゲーションシステムは、この重み係数によ
り、代表的な地名とそうでない地名とを判断する。ナビ
ゲーションシステムが搭載された車両の位置および進行
方向の方位を測定する手段は、前記従来の自立航行型及
び電波航法型の何れの方法であってもかまわない。

【００１４】本発明のナビゲーションシステムは、前記
従来の方法と同様に、地図記憶手段から読み出された地
図情報に基づいて、ＣＲＴ画面や液晶画面等の表示画面
に地図を描く。さらに現在位置認識手段により、地図と
上記測定された現在位置とを照合（マップマッチング）
して、地図上の現在位置を認識する。次いで、交差点検
出手段により、地図上の現在位置から車両の進行方向に
ある交差点を見つける。これは、地図情報の道路を表す
ノード間接続を辿ることにより行われる。

【００１５】次いで、この交差点から分岐するそれぞれ
の道路について、その先の地名を探し、その地名に付与
された重み係数のレベルと所定のレベルとを比較し、所
定のレベル以上の地名が見つかるまで繰り返す。それぞ
れの道路について、所定のレベル以上の地名が見つかる
と、交差点名と、そこから分岐する道路の先の地名とを
表示装置に表示する。

【００１６】

【実施例】次に、本発明の実施例について、図面を参照
して詳細に説明する。図１は、本発明のナビゲーション
システムに係る一実施例のブロック図である。同図にお
いて、アンテナ１とＧＰＳ受信装置２は、米軍のＧＰＳ
衛星からの電波を受信して、本システムを搭載した車両
の現在位置、及び進行方向を測定し、この測定値をＣＰ
Ｕ３に送る。ＣＰＵ３には、作業用ＲＡＭ４及びプログ
ラムＲＯＭ５が接続されており、プログラムＲＯＭ５に
記憶された各種のプログラムをＣＰＵ３が実行すること
により、本システム全体の制御及び本発明の目的が達成
される。

【００１７】光ディスク６に記憶された地図情報を読み
取る光ディスクドライブ装置７もまた、ＣＰＵ３に接続
されている。またＣＰＵ３には、地図の手動スクロール
指示、任意の交差点の指示、その他の指示を本システム
に与える入力装置であるジョイスティック８と、地図や
探索された交差点名及び交差点から分岐する道路の先の
地名を表示するカラーＬＣＤ等を用いた表示装置９とが
接続されている。

【００１８】作業用ＲＡＭ４には、表示装置９に地図等
の画像を表示するための画像メモリ４１としてのエリ
ア、地図管理情報４２のためのエリア、光ディスク６か
ら読み出された現在位置周辺の地図データ４３を一時保
持するエリア、その他ＣＰＵ３が処理の際に必要とする
エリアなどがある。

【００１９】プログラムＲＯＭ５には、便宜的に次に示
すプログラムと固定データが区別して格納されているも
のとする。すなわち、光ディスク６から作業用ＲＡＭ４
に読み出された地図データ４３に基づいて、画像メモリ
４１に地図画像を展開する地図描画プログラム５１、地
図上の地名や地図記号等のキャラクター情報を地図画像
上に重ねて展開するためのキャラクタージェネレータ５
２、光ディスク６から読み出された地図データと、ＧＰ
Ｓ受信装置２から得られた現在位置及び進行方向との照
合（マップマッチング）を行い、地図上の現在位置を認
識する現在位置認識プログラム５３、認識された現在位
置から車両の進行方向の交差点を検出する交差点検出プ
ログラム５４、交差点から分岐するそれぞれの道路につ
いて、所定のレベルまたは所定のレベル範囲の重み係数
を有する地名を探索する分岐先地名探索プログラム５
５、光ディスクドライブ装置制御プログラム５６、ジョ
イスティック８等の入力装置から操作者の本システムに
対する指示を入力する入力プログラム５７、画像メモリ
４１の内容を表示装置９に出力するための表示出力プロ
グラム５８等がプログラムＲＯＭ５に格納されている。

【００２０】次に、図２に本ナビゲーションシステムの
動作の概略フローチャートを示す。同図において、本シ
ステムの動作モードに対応した２つの入口があり、その
一方は、自動検出モードであり、他方は任意指定モード
である。自動検出モードは、交差点に近づいたことを自
動的に検出して処理を行うモードであり、自動検出モー
ドスタート（Ｓ１１）から始まり、現在位置認識処理
（Ｓ１２）、交差点検出処理（Ｓ１３）、分岐先地名検
索処理（Ｓ１４）、結果表示処理（Ｓ１５）、自動検出
モード判定（Ｓ１６）におけるＹｅｓの判定を経て、現
在位置認識処理（Ｓ１２）に戻る繰り返しループにな
る。

【００２１】任意指定モードは、ジョイスティック８か
ら指定された交差点について分岐先の検索を行うモード
であり、任意指定モードスタート（Ｓ２１）から始ま
り、交差点指定処理（Ｓ２２）、分岐先地名検索処理
（Ｓ１４）、結果表示処理（Ｓ１５）、自動検出モード
判定（Ｓ１６）におけるＮｏの判定を経て、終了する。

【００２２】次に、図３に示すような地図データ例を用
いて、本システムの動作を詳細に説明する。同図におい
て、道路の曲がり角、交差点には、それぞれ○印で示さ
れるノード（節）を配置し、折線近似された道路のそれ
ぞれのセグメントは、このノード間を線分で結ぶブラン
チ（枝）として表現される。このノードとブランチによ
る方法は、グラフ理論を応用したデジタル地図データと
して、一般に広く使用されている方法である。

【００２３】地図データの道路の情報は、ノード毎にノ
ードデータとして記憶され、それぞれのノードデータ
は、そのノードの番号と、ノードの座標と、そのノード
にブランチを介して直接接続されている他のノードの番
号とを含む。また、地名は、その地名の座標と、その地
名のレベルで構成され、地名の重要度の高いものほど高
いレベルが割り当てられている。

【００２４】次に、各処理ブロック毎のフローチャート
の詳細を説明する。図４は、現在位置認識処理ブロック
（Ｓ１２）のフローチャートである。同ブロックでは、
ＧＰＳ受信装置２から現在位置のデータと進行方向のデ
ータを受け取り（Ｓ１１０）、これらを地図管理情報に
登録する（Ｓ１２０）。次いで、地図管理情報を検索し
て、現在位置付近の地図データが読み出し済みかどうか
を調べる（Ｓ１３０）。地図データがまだ読み出されて
なければ（Ｓ１３０でＮｏならば）、地図管理情報に基
づいて、光ディスクドライブ制御プログラム５６を呼び
出し、光ディスク６を搭載した光ディスクドライブ装置
７から地図データを作業用ＲＡＭ４の地図データエリア
４３に読み出す（Ｓ１４０）。

【００２５】次いで、地図描画プログラム５１を呼び出
して、この地図データに基づいて、道路や鉄道線路、行
政区域の境界などの線情報を画像メモリ４１上に展開す
る。また、市街地や水域などの領域を塗りつぶす操作も
画像メモリ４１に対して行われる。次いで、地名や、地
図記号などのキャラクター情報もよみだされ、画像メモ
リ４１の上で、その指定された座標位置に図形として重
ね合わされる（Ｓ１５０）。このときキャラクタージェ
ネレータ５２が、文字や記号のコードを図形に変換する
のに用いられる。

【００２６】次いで、現在位置データと進行方向データ
とから、現在位置が地図データ上のどのブランチ（枝）
にあるかを調べる。これは、現在位置の緯度及び経度
と、現在位置の緯度、経度に近い座標を持つノードに接
続する他のノードの座標を調べて、現在位置の座標を満
足するノード間接続上の位置を探し、またこのノード間
接続と進行方向が矛盾しないかを確認する（Ｓ１６
０）。

【００２７】次いで、このブランチ（枝）の上の現在位
置に相当する画像メモリ上に、現在位置と進行方向を示
すマーク（例えば▲印）を展開する（Ｓ１７０）。次い
で、こうして画像メモリ４１に合成された地図画像を表
示出力プログラム５８により、表示装置９に出力する
（Ｓ１８０）。

【００２８】次に、図５に、交差点検出処理ブロック
（Ｓ１３）のフローチャートを示す。同ブロックは、現
在位置認識処理ブロック（Ｓ１２）で認識した現在位置
から、図６に示すように、車両の進行方向に向かって交
差点ノードを検出するブロックである。まず、車両の進
行方向に向かってノードを検出する（Ｓ２１０）。ノー
ドが検出されると、そのノードが交差点ノードか、単な
る曲がり角かを判断する（Ｓ２２０）。この判断は、そ
のノードのデータを、作業用ＲＡＭ４の地図情報４３か
ら読み出し、そのノードに接続されている他のノード数
が３以上か、２以下かを判断することにより行われる。
３以上が交差点ノードであり、２は曲がり角、１は行き
止まりである。

【００２９】次いで、この判断において、ノードが交差
点と判断された場合（Ｓ２２０においてＹｅｓのとき）
は、このノードを交差点リストに登録する（Ｓ２３
０）。交差点リストは、次の分岐先検索ブロックに引き
渡される。ノードが交差点ではないと判断された場合
（Ｓ２２０においてＮｏのとき）には、そのノードに接
続されている２つのノードのうち、現在位置と反対側の
ノードを探し（Ｓ２１０）、このノードに対して、交差
点ノードかどうかの判断をする（Ｓ２２０）。このノー
ドも交差点ノードでないと判断した場合（Ｓ２２０にお
いてＮｏのとき）は、今のノードの前に検索したノード
と反対のノード（Ｓ２１０）に対し交差点ノードかどう
かの判断を行い（Ｓ２２０）、交差点ノードであった場
合には、そのノードを交差点リストに登録する（Ｓ２３
０）。

【００３０】以後、そのノードが交差点ノードでなかっ
た場合には、今のノードの前に検索したノードと反対側
のノードに対し交差点ノードかどうかの判断をすること
で、進行方向の交差点の検出を行う。そして、一定距離
以下の交差点を全て候補に入れるため、一つの交差点の
検索が終わった後も、その交差点が一定距離（例えば１
５ｋｍ）以下の場合には、その交差点ノードに接続され
ているノードのうち、進行方向に一番近い方向のノード
以降に対し、交差点ノードの検出を行う。このようにし
て一定距離以下の進行方向の交差点は全て検索し、交差
点リストの中に加える。

【００３１】次に、図７に、交差点指定処理ブロック
（Ｓ２２）のフローチャートを示す。操作者はジョイス
ティック８により表示装置９の表示画面上の一点を指定
する。交差点指定処理ブロックから呼び出された入力プ
ログラム５７は、ジョイスティック８で指定された点の
表示画面上の座標を読み取り（Ｓ３１０）、次いで、地
図管理情報を参照して、入力された表示画面上の座標を
現在表示中の地図上の緯度と経度に座標変換し、この緯
度と経度に最も近い交差点を探し、その交差点ノードを
交差点リストに登録する（Ｓ３３０）。

【００３２】次に、図８に、分岐先検索処理ブロック
（Ｓ１４）のフローチャートを示す。同ブロックは、交
差点検出ブロック（Ｓ１３）から交差点リストを引き継
ぎ、これに基づいて分岐先を検索する。まず最初に、交
差点リストの最初の交差点ノードに着目する。そして、
着目した交差点ノードのノードデータを読み出し、この
ノードに幾つのノードが接続されているかを調べる（Ｓ
４１０）。そして、接続されているノードの一つについ
て、そのノードの方向に地名の検索を始める（Ｓ４２
０）。

【００３３】この地名の検索は、接続されたノードを一
つずつ辿りながら（Ｓ４３０）、道路近傍の地名を探す
ことにより行われる（Ｓ４４０）。このとき、道路から
大きく外れた地名を拾わないように、道路から一定の幅
（例えば５ｋｍ）の範囲内について地名を探すものとす
る。この様子を図９に示す。図９の例では、道路から一
定の幅の破線で示された範囲内にある地名Ａと地名Ｃと
は、地名リストに登録されるが、この範囲外の地名Ｂは
登録されないことになる。地名を探し当てたら（Ｓ４５
０）、地名リストに登録する（Ｓ４６０）。このときそ
の地名レベルも登録される。

【００３４】地名検索の方法としては、着目した交差点
から検索するノードの方向に対し、一定距離（例えば３
０ｋｍ）以下のノードの座標を、交差点を検索するとき
と同様にして検索し、検索したノードを順番に接続した
直線から一定の距離の領域を設定し、その領域内に存在
する地名を地名リストに登録するものとする。接続され
た一つのノードについて地名を検索した後（Ｓ４７
０）、まだ検索してないノードがあれば（Ｓ４８０）、
接続された残りのノードについても、ひとつのノードに
着目して（Ｓ４９０）、同様にして地名を検索して地名
リストに登録する。以上のようにして、着目している交
差点ノードの一つについて、一定距離以下の地名を全て
探索し終わったら（Ｓ５００）、交差点リストに登録さ
れた次の交差点ノードについて着目して（Ｓ５１０）、
同じように分岐してからの地名を探索する。これを交差
点リストに登録された全ての交差点ノードについて行
う。

【００３５】結果表示ブロックでは、探索した交差点ノ
ードが、表示装置に表示中の地図の範囲に入っていれ
ば、図１０のような表示を行う。このとき地名リスト
に、一定数（例えば２）以上の地名が登録されていれ
ば、地名に付与されたレベルの高い順に一定数の地名を
表示する。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
車両の進行方向にある交差点または任意に指示された交
差点から分岐する道路の行き先を、自動的に検索して表
示するという効果がある。また、操作者が交差点から分
岐した道路の行き先を手動で参照する必要がなくなり、
運転者のみの乗車時、行き先確認のために停車して、煩
雑な操作を行うことから解放されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用ナビゲーションシステムに係る
実施例のブロック図

【図２】本発明の車両用ナビゲーションシステムに係る
実施例のゼネラルフローチャート

【図３】地図データの例

【図４】現在位置認識処理ブロックのフローチャート

【図５】交差点検出処理ブロックのフローチャート

【図６】交差点ノード検出処理の説明図

【図７】交差点指定処理ブロックのフローチャート

【図８】分岐先検索処理ブロックのフローチャート

【図９】道路近傍の地名を探索する処理の説明図

【図１０】地名探索結果の表示例

【符号の説明】

１ アンテナ ２ ＧＰＳ受信装置 ３ ＣＰＵ ４ 作業用ＲＡＭ ５ プログラムＲＯＭ ６ 光ディスク ７ 光ディスクドライブ装置 ８ ジョイスティック ９ 表示装置 ４１ 画像メモリ ４２ 地図管理情報 ４３ 地図データ ５１ 地図描画プログラム ５２ キャラクタージェネレータ ５３ 現在位置認識プログラム ５４ 交差点検出プログラム ５５ 分岐先地名検索プログラム ５６ 光ディスクドライブ制御プログラム ５７ 入力プログラム ５８ 表示出力プログラム

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の現在位置を測定する位置測定手段
   と、 車両の進行方向を測定する方向測定手段と、 少なくとも２レベルからなる重み係数がそれぞれの地名
   に付与された地図情報を記憶する地図記憶手段と、前記地図 記憶手段から読み出された地図情報と測定され
   た現在位置とを照合して、地図上の現在位置を認識する
   現在位置認識手段と、 地図上の現在位置から車両の進行方向の交差点を検出す
   る交差点検出手段と、 任意の交差点を指定する交差点指定手段と、前記地図記憶手段に記憶された地図情報から、 前記検出
   された交差点または前記指定された交差点から分岐する
   それぞれの道路に対し一定幅の範囲内について、所定の
   レベルまたは所定のレベル範囲の重み係数を有する地名
   を探索する分岐先地名探索手段と、 前記探索された地名を表示する表示手段とを備えること
   を特徴とする車両用ナビゲーションシステム。
2. 【請求項２】 請求項１において、地図情報の地名に交
   差点名を含むことを特徴とする車両用ナビゲーションシ
   ステム。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、地図
   情報を記憶する地図記憶手段と、少なくとも２レベルか
   らなる重み係数をそれぞれの地名毎に記憶する地名重み
   係数記憶手段とを別個に備えることを特徴とするナビゲ
   ーションシステム。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかにお
   いて、探索された地名を音声により告知する手段を更に
   備えることを特徴とするナビゲーションシステム。