JP3298515B2 - ナビゲーション用地図表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ナビゲーション用
地図表示装置に関し、特に地図情報を俯瞰図（鳥瞰図）
にしてディスプレイに表示するナビゲーション用地図表
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、地図情報を俯瞰図（＝鳥瞰図）様
式でディスプレイに表示する表示装置がナビゲーション
システムに限らず、フライトシミュレータやコンピュー
タゲーム機に広く使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
俯瞰図表示を行う表示装置では、視点位置や視線方向を
固定して表示し、あるいは予め選択した視点位置、視線
方向によって表示するようにしているので、使用者が自
分の居る位置の近傍の勾配や自分の進行方向の勾配を直
感的に認識しにくい問題点があった。

【０００４】またフライトシミュレータやコンピュータ
ゲーム機が採用している俯瞰図表示の方式は、飛行機の
機首の方向に応じて視点の方向を変化させているため、
操作しているプレーヤと地面との位置関係を明確に表現
することができている。しかしながら、表示形態は地形
によらず、もっぱら機首の方向に依存しているために、
地形情報を表現する表示形態にはなってはいない。なぜ
ならば、実際の自動車を運転している場合、ドライバの
目には登り勾配の道路では、平坦な道路を走行している
場合よりも視野が狭くなって、自分に近い位置の風景の
見える割合が大きくなり、逆に下り勾配の道路では、平
坦な道路を走行している場合よりも視野が広がり、自分
から遠く離れた位置の風景が広く見渡せるようになる
が、フライトシミュレータの場合には、表示態様がこれ
とは全く逆になるのである。

【０００５】そこで、自動車の運転中の現実の風景の見
え方を俯瞰図形式で地図情報を表示する地図表示装置に
よって実現しようとすれば、自車両の勾配、あるいは前
方道路の勾配を推定して登り勾配であればディスプレイ
に表示される地表部分の面積を平坦地の場合よりも大き
くし、逆に下り勾配であればディスプレイに表示される
地表部分の面積を平坦地の場合よりも小さくすればよ
い。

【０００６】本発明はこのような従来の技術的課題に鑑
みてなされたもので、使用者の居る位置の近傍の勾配あ
るいは自分の進行方向の勾配に基づいて、俯瞰図表示を
行う視点位置と視線方向を制御することにより、自車が
登り勾配にあれば視線の俯角を大きくすることによって
俯瞰図における近景の占める面積を大きくし、あるいは
空の占める面積を小さくし、逆に下り勾配にあれば視線
の俯角を小さくすることによって俯瞰図における遠景の
占める面積を大きくし、あるいは空の占める面積を大き
くすることによって、使用者が現実に自車の前方の風景
の見え方に良く一致した地図情報の表示ができるナビゲ
ーション用地図表示装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明のナビゲ
ーション用地図表示装置は、地図情報を俯瞰図にして表
示するディスプレイと、車両進行方向の領域の勾配を推
定する勾配推定手段と、前記勾配推定手段の推定する勾
配情報に基づき、俯瞰図表示を行う視点位置と視線方向
を、自車位置を固定したまま、登り勾配であるときには
視線の俯角を大きくし、下り勾配であるときには視線の
俯角を小さくして前記俯瞰図を前記ディスプレイに表示
する表示制御手段とを備えたものである。

【０００８】請求項１の発明のナビゲーション用地図表
示装置では、勾配推定手段によって車両進行方向の領域
の勾配を推定し、表示制御手段がこの勾配情報に基づ
き、俯瞰図表示を行う視点位置と視線方向を自車位置を
固定したまま、登り勾配であるときには視線の俯角を大
きくした俯瞰図を、下り勾配であるときには視線の俯角
を小さくした俯瞰図をディスプレイに表示する。

【０００９】これによって、使用者にとって自車の勾配
によって変化する前方の風景の見え方の変化に良く一致
した態様で変化する俯瞰図をディスプレイに表示するこ
とができ、地図表示装置が表示する地図情報を使用者に
直感的に認識させることができる。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１のナビゲーシ
ョン用地図表示装置において、前記勾配推定手段の推定
する勾配が登り勾配であるとき、前記ディスプレイに表
示する空の面積を小さくし、前記勾配が下り勾配である
とき、前記ディスプレイに表示する空の面積を大きくす
るようにしたものであり、使用者にとって自車の勾配に
よって変化する前方の地形と空の見え方の変化に良く一
致した態様で変化する俯瞰図をディスプレイに表示する
ことができ、地図表示装置が表示する地図情報を使用者
に直感的に認識させることができる。

【００１１】請求項３の発明は、請求項２のナビゲーシ
ョン用表示装置において、前記ディスプレイに表示され
る俯瞰図に地平線が含まれる場合、前記地平線の端点
に、進行方向の勾配を示すメモリを表示するようにした
ものであり、使用者に勾配の急峻の度合いを容易に理解
させることができる。

【００１２】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、使用者にとって自車の勾配によって変化する前方の
風景の見え方の変化に良く一致した態様で変化する俯瞰
図をディスプレイに表示することができ、本発明のナビ
ゲーション用地図表示装置が表示する地図情報を使用者
に直感的に認識させることができる。

【００１３】請求項２の発明によれば、使用者にとって
自車の勾配によって変化する前方の地形と空の見え方の
変化に良く一致した態様で変化する俯瞰図をディスプレ
イに表示することができ、本発明のナビゲーション用地
図表示装置が表示する地図情報を使用者に直感的に認識
させることができる。

【００１４】請求項３の発明によれば、ディスプレイに
表示される俯瞰図に地平線が含まれる場合、その地平線
の端点に進行方向の勾配を示すメモリを表示することに
より、使用者に勾配の急峻の度合いを容易に理解させる
ことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。図１はナビゲーション用地図表示装
置のハードウェア構成を示している。図１に示すよう
に、地図情報を記憶する記憶媒体１から指定された領域
の地図情報を読み出す地図情報記憶装置２、自車の絶対
位置を検出し、その位置を含む領域の地図情報を地図情
報記憶装置２から読み出し、所定の視点位置、視線方向
から見下ろした俯瞰図に変換し、自車位置マークを付加
した地図画像データにして出力するナビゲーション制御
装置３、このナビゲーション制御装置３が出力する地図
画像データを表示するディスプレイ４を備え、ナビゲー
ション制御装置３にはさらに、自車位置の絶対位置を検
出するＧＰＳセンサ５、このＧＰＳセンサ５の位置検出
を補佐するための方位センサ６及び速度センサ７が接続
されている。

【００１６】ナビゲーション制御装置３の内部構成を図
２に基づいて説明する。ＧＰＳセンサ５の検出する測位
情報に基づき、自車位置や進行方向を特定する自車位置
・進行方向特定部１０１、この自車位置・進行方向特定
部１０１の特定した自車位置・進行方向の情報に基づ
き、自車位置の周辺を含む地図情報を地図情報記憶装置
２から読み出し、この読み出した地図情報に基づいて自
車付近や進行方向の勾配を計算する勾配計算部１０２、
この勾配計算部１０２が算出した勾配情報に基づいて、
俯瞰図表示を行う際の視点位置を決定する視点位置決定
部１０３、同じく俯瞰図表示を行う際の視線方向を決定
する視線方向決定部１０４、俯瞰図に書き加える空領域
のサイズを決定する空領域サイズ決定部１０５、視点位
置・視線方向の算出結果に基づいて描画領域を決定する
描画領域決定部１０６、これらの各部の演算結果に基づ
いてディスプレイ４の画面に表示する地図画像の描画情
報を生成して出力する描画情報生成部１０７を備えてい
る。尚、ナビゲーション制御装置３は上記の処理機能に
限らず、一般的なルート探索機能、ルートガイド機能な
どを備えているが、ここでは、本発明に直接関連しない
ため、詳しい説明は省略する。

【００１７】次に、上記の構成のナビゲーション用地図
表示装置の動作を説明する。図３は第１の実施の形態の
ナビゲーション用地図表示装置の処理動作のフローチャ
ートを示している。自車位置・進行方向特定部１０１は
ＧＰＳセンサ５から測位情報としてその時の車両の位置
情報（緯度、経度）を周期的に入力し、複数回の位置情
報取得結果に基づいて自車の進行方向を特定し、勾配計
算部１０２に渡す（ステップＳ１）。

【００１８】勾配計算部１０２では、自車位置・進行方
向特定部１０１が特性した現在自車位置と進行方向との
情報に基づき、地図情報記憶装置２から地図・地形情報
の必要部分を読み出し、地形の高度情報を参照する（ス
テップＳ２）。尚、地図情報記憶装置２に装着される地
図情報記憶媒体１には、（緯度、経度、高度）の形式で
一定間隔、例えば、２５ｍメッシュの地形情報が記録さ
れている。そこで、勾配計算部１０２は、この地図情報
を参照して、自車の進行方向に延びる道路構成点に近い
点の地形情報、またルートガイド中であれば推奨経路の
構成点に近い点の高度情報を前方数１００メートルの範
囲にわたって複数個抽出する。あるいは、自車の進行方
向に、ある面積を有する領域を設定し、その領域内の高
度情報を抽出する。

【００１９】勾配計算部１０２はこうして取得した自車
位置周辺の複数の高度情報に基づき、進行方向の勾配を
計算する（ステップＳ３）。この計算には、例えば、道
のり方向の座標をｘ、その位置ｘの高度をｈ（ｘ）で表
すとき、ステップＳ２で抽出した複数の高度情報のデー
タ系列ｈ（ｘ）に最小２乗近似によって直線を適合さ
せ、その傾きを勾配ωとする方法を使用する。

【００２０】続いて、視点位置計算部１０３によって、
ステップＳ３で得られた進行方向の勾配ωに基づき、俯
瞰図表示を行う視点位置Ｏを決定する（ステップＳ
４）。この決定は、図４に示したようにして行う。すな
わち、視点位置Ｏは、自車位置Ｃを中心とする半径Ｒの
円弧上にあるとし、勾配ωが登りであるときには視点Ｏ
を前方に移動させ、勾配ωが下りであるときには視点Ｏ
を後方に移動させる。このときの移動量Ａは、図５に示
すようなグラフをテーブル化したデータテーブルを参照
して行う。尚、このデータテーブルは視点位置計算部１
０３内に予め登録しておくものとする。

【００２１】次に、視線方向計算部１０４によって、俯
瞰図表示を行う視線方向θを決定する（ステップＳ
５）。これには、図４に示したように、自車位置Ｃ、視
点Ｏ、視線が地表面と交わる点をＰとしたとき、常に∠
ＣＯＰ＝δとなるように拘束して、視線方向を決定す
る。つまり、視点計算部１０３が視点をＯ′の位置に決
定した場合、∠ＣＯ′Ｐ′＝δとなるように視線方向を
決定するのである。尚、この視点位置、視線方向の移動
は、登り勾配にあるときにはドライバの視野に占める地
表面の面積が増大し、下り勾配にあるときにはドライバ
の視野に占める地表面の面積が減少することをディスプ
レイ４に表示される地図上で表現するために行うもので
ある。

【００２２】続いて図６及び図７に示したように、空領
域サイズ決定部１０５が、勾配計算部１０２がステップ
Ｓ３で決定した進行方向の勾配ωに基づき、ディスプレ
イ４の画面に地図画像と共に表示させる空領域のサイズ
を決定する（ステップＳ６）。すなわち、進行方向の勾
配ωが登りである場合、視線方向を平坦路面の場合より
も立て、空領域が小さくなるような描画データを作成
し、進行方向の勾配が下りである場合、視線方向を平坦
路面の場合よりも寝かせ、空領域が大きくなるような描
画データを作成する。具体的には、図６のグラフに示さ
れるような、進行方向の勾配ωに基づいて空領域サイズ
Ｓが一意に決定される関数のデータテーブルを空領域サ
イズ決定部１０５に持たせておき、そのデータテーブル
を参照して進行方向の勾配ωに対応する空領域サイズＳ
を決定するのである。

【００２３】こうして、視点位置Ｏ、視線方向、空領域
サイズＳが決定された後、描画領域決定部１０６によっ
てこれらのデータに基づき、描画領域を決定する（ステ
ップＳ７）。この描画領域の決定処理は、図８及び図９
に示すようにして行う。自車位置Ｃ、視線と地表面との
交点Ｐとは各々、図９に示すＣ点、Ｐ点に描画されるも
のとする。ここで、地図表示画面２００上で、Ｐ点は地
図表示画面の中央に、Ｃ点はそのＰ点からｐピクセル下
方の位置に描画するものとする。ただし、画面２００の
縦方向はＭピクセルであるとする。

【００２４】このとき、地図画面２００の上部にＳピク
セルの空領域２０１を描画することから、Ｐ点〜描画す
る地表面最遠点Ｘの間を（Ｍ／２−Ｓ）ピクセル、自車
位置Ｃ〜描画する地表面最近点Ｙの間を（Ｍ／２−ｐ）
ピクセルの中に描画することになる。点Ｐと点Ｃとの間
の距離がＲ・sinδ／ sinθになることから、上で説明し
たピクセル数の比例配分により、最遠点Ｘと中央点Ｐと
の間の距離は、

【数１】 となる。また、自車位置Ｃ点と最近点Ｙとの間の距離
は、

【数２】 となる。したがって、最遠点Ｘと最近点Ｙとに相当する
位置を特定し、その間の地図データを地図情報記憶装置
２から取得すればよいことになる。

【００２５】続いて、描画情報生成部１０７はステップ
Ｓ７において取得した地図・地形情報を描画可能な形式
に変換する（ステップＳ８）。これは、図９に示した地
図上の各点（ｘ，ｙ）に、図８に示した描画領域の
（α，β）を対応付けることによって行う。すなわち、
地図上の点ア〜シにそれぞれ、地図データ上の点１〜１
２を対応付け、それらの線形補間によって地図上の他の
各点を対応付けるのである。

【００２６】こうして描画情報が生成できれば、このデ
ータがディスプレイ４に出力され、ディスプレイ４はそ
の画面上に図９に示したような地図画像を表示する（ス
テップＳ９）。

【００２７】この実施の形態の場合、自車位置からの進
行方向の勾配ωに応じて視点位置、視線方向を切り替
え、登り勾配であれば俯瞰図の俯角を平坦地形の場合よ
りも大きくとり、逆に下り勾配であれば俯瞰図の俯角を
小さくとるようにしたので、ディスプレイ４に表示され
る俯瞰図表示の地図画面は、図１０に示すように進行方
向の勾配ωに応じて変化することになる。つまり、同図
（ａ）に示す平坦地の地図画面２００−ａに対して、登
り勾配であれば同図（ｂ）に示すような画面２００−ｂ
となって、空領域２０１−ｂも平坦地形の場合の空領域
２０１−ａよりも狭く表示され、逆に下り勾配であれ
ば、同図（ｃ）に示すような画面２００−ｃとなって、
空領域２０１−ｃは平坦地形の場合の空領域２０１−ａ
よりも広く表示される。

【００２８】これにより、ドライバにとって実際の運転
中の前方の情景の見え方と、ナビゲーション用地図表示
装置のディスプレイ４に表示される地図画面２００の表
示の態様とが良く一致し、地図画面が呈示する地形情報
を直感的に認識できるようになる。

【００２９】次に、本発明の第２の実施の形態を図１１
〜図１３に基づいて説明する。第２の実施の形態のナビ
ゲーション用地図表示装置は、図１１に示したナビゲー
ション制御装置３の内部構成において、空領域と地形領
域との境をなす地平線の端に勾配を示すゲージを作成す
るゲージ作成部１０８を追加的に備え、また描画情報生
成部１０７−１がディスプレイ４の画面に地図表示する
際に地平線の端に勾配のゲージを表示させるようにした
点にある。その他の構成は、図１及び図２に示した第１
の実施の形態と共通である。

【００３０】次に、上記の構成の第２の実施の形態のナ
ビゲーション用地図表示装置の動作を、図１２のフロー
チャートに基づいて説明する。自車位置・進行方向特定
部１０１が行う測位情報の取得、自車位置周辺の高度情
報の取得（ステップＳ１，Ｓ２）、勾配計算部１０２が
行う自車位置から進行方向の勾配ωの計算（ステップＳ
３）、視点位置計算部１０３が行う視点位置の決定（ス
テップＳ４）、視線方向計算部１０４が行う視線方向の
決定（ステップＳ５）、さらに空領域サイズ決定部１０
５が行う空領域サイズＳの決定（ステップＳ６）、描画
領域決定部１０６による描画領域の決定（ステップＳ
７）は第１の実施の形態と同じである。

【００３１】そして、この描画領域の決定の後、第２の
実施の形態では図１３に示すように、ゲージ作成部１０
８が地図上に描画する勾配を表すゲージ２１０を作成
し、またこのゲージ２１０上で勾配を示す目盛り２１１
を描画する画像データを作成することによって行う（ス
テップＳ８−１）。

【００３２】これに続いて、描画情報生成部１０７−１
は、ステップＳ７によって獲得した地図・地形情報を描
画可能な形式に変換する（ステップＳ８−２）。これ
は、第１の実施の形態において描画情報生成部１０７が
行うステップＳ８の処理と同じである。そして第２の実
施の形態の場合、これに加えて、ステップＳ８−１で作
成したゲージ２１０の描画データを重畳する処理も行
う。

【００３３】こうして描画情報を作成すると、これをデ
ィスプレイ４に出力して図１３に示すような俯瞰図表示
の地図画像２２０を表示させる（ステップＳ９）。この
第２の実施の形態の場合、平坦地形であれば、図１３
（ａ）に示したように勾配ゲージ２１０の平坦目盛りの
位置に地平線２０５−ａが表示される地図画像２２０−
ａとなり、登り勾配であれば、同図（ｂ）に示すように
その勾配ωの度合いに応じた長さの目盛り２１１が勾配
ゲージ２１０の登り勾配側に表示され、その目盛り２１
１の先端の位置に地平線２０５−ｂが表示される地図画
像２２０−ｂとなり、逆に下り勾配であれば、同図
（ｃ）に示すようにその勾配ωの度合いに応じた長さの
目盛り２１１が勾配ゲージ２１０の下り勾配側に表示さ
れ、その目盛り２１１の先端の位置に地平線２０５−ｃ
が表示される地図画像２２０−ｃとなる。

【００３４】これによって、第２の実施の形態では、第
１の実施の形態と同様に、ドライバにとって実際の運転
中の前方の情景の見え方と、ナビゲーション用地図表示
装置のディスプレイ４に表示される地図画面２２０の表
示の態様とが良く一致し、地図画面が呈示する地形情報
を直感的に認識できるようになり、これに加えて、地平
線２０５の位置を指針にして勾配の度合いを勾配ゲージ
２１０から読取ることができ、ドライバが容易に勾配の
度合いを認識できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のハードウェア構成
を示すブロック図。

【図２】上記の実施の形態におけるナビゲーション制御
装置の内部構成を示すブロック図。

【図３】上記の実施の形態による地図画像の表示処理の
フローチャート。

【図４】上記の実施の形態における視点位置の決定方法
を示す説明図。

【図５】上記の実施の形態における勾配の度合いと視点
の移動量との対応関係を示すグラフ。

【図６】上記の実施の形態における勾配の度合いと空領
域サイズとの対応関係を示すグラフ。

【図７】上記の実施の形態における空領域サイズの決定
方法を示す説明図。

【図８】上記の実施の形態における地図描画領域の決定
方法を示す説明図（１）。

【図９】上記の実施の形態における地図描画領域の決定
方法を示す説明図（２）。

【図１０】上記の実施の形態による地図画像の描画例を
示す説明図。

【図１１】本発明の第２の実施の形態におけるナビゲー
ション制御装置の内部構成を示すブロック図。

【図１２】上記の実施の形態による地図画像の表示処理
フローチャート。

【図１３】上記の実施の形態による地図画像の描画例を
示す説明図。

【符号の説明】

１ 地図情報記憶媒体 ２ 地図情報記憶装置 ３ ナビゲーション制御装置 ４ ディスプレイ ５ ＧＰＳセンサ １０１ 自車位置・進行方向特定部 １０２ 勾配計算部 １０３ 視点位置計算部 １０４ 視線方向計算部 １０５ 空領域サイズ決定部 １０６ 描画領域決定部 １０７ 描画情報生成部 １０７−１ 描画情報生成部 １０８ ゲージ作成部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−111137（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−103975（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−207351（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−312154（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−274537（ＪＰ，Ａ) 特開2000−214766（ＪＰ，Ａ) 特表 平８−500555（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G08G 1/0969 G01C 21/00 G09B 29/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地図情報を俯瞰図にして表示するディス
   プレイと、 車両進行方向の領域の勾配を推定する勾配推定手段と、 前記勾配推定手段の推定する勾配情報に基づき、俯瞰図
   表示を行う視点位置と視線方向を、自車位置を固定した
   まま、登り勾配であるときには視線の俯角を大きくし、
   下り勾配であるときには視線の俯角を小さくして前記俯
   瞰図を前記ディスプレイに表示する表示制御手段とを備
   えて成るナビゲーション用地図表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のナビゲーション用地図
   表示装置において、前記勾配推定手段の推定する勾配が
   登り勾配であるとき、前記ディスプレイに表示する空の
   面積を小さくし、前記勾配が下り勾配であるとき、前記
   ディスプレイに表示する空の面積を大きくすることを特
   徴とするナビゲーション用地図表示装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のナビゲーション用地図
   表示装置において、前記ディスプレイに表示される俯瞰
   図に地平線が含まれる場合、前記地平線の端点に、進行
   方向の勾配を示すメモリを表示することを特徴とするナ
   ビゲーション用地図表示装置。