JP3579226B2 - カーナビゲーション装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、カーナビゲーション装置に関し、特に、D−GPS(Differential Global Positioning System)を用いて現在位置を測位するとともに、道路交通情報通信システム(VICS:Vehicle Information & Communication System)からの情報を液晶モニタに表示できるようなカーナビゲーション装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
最近ではカーナビゲーション装置が普及しつつあるが、当初のカーナビゲーション装置は、GPS(Global Positioning System )のみを用いていた。このGPSは、GPS衛星の電波を利用して利用者の現在位置(緯度,経度,高度)を知ることができるというものである。ただし、GPSの電波による測位データにはかなりの誤差が含まれており、GPSの電波を受信して計算より求められた位置と実際の位置との間に誤差を生じる。この誤差を解消するために、タイヤの回転数などの情報を用いて自律航法により誤差を補正することが行なわれている。
【0003】
一方、上述の誤差を回避するために、D−GPSが実用化されている。このシステムは、地上にD−GPS基準局を設置し、このD−GPS基準局から誤差データをFM放送局に送り、FM放送局においてFM文字多重放送内に誤差データを入れて発信し、GPS衛星からの電波と誤差データを合わせて測位することで、より正確な位置を割り出そうとするものである。
【0004】
さらに、最近では、東京,大阪,名古屋においてVICSのサービスの提供が開始された。このシステムは、財団法人道路交通情報システムセンターから提供される交通情報通信システムであり、都道府県の警察や交通管制センターなどから収集された渋滞,交通規制,旅行時間,駐車場などの情報をドライバに提供することにより、渋滞の緩和や効率的な道路運営を図るものである。VICSで提供される情報の形態には、文字情報(レベル1),簡易図形情報(レベル2),地図画面上にマークや線などで情報を表示するもの(レベル3)がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述のD−GPSとVICSの2つの機能をカーナビゲーション装置に持たせようとすると、2台のFMチューナを内蔵する必要がある。これは、D−GPSはたとえば近畿地方であればFM大阪(85.1MHz)で発信されているのに対して、VICSはNHKFM(88.1MHz)で発信されており、同一の放送局のFM電波で放送されていないからであり、それぞれのFM放送の電波を個別に受信して、D−GPSのデータと、VICSのデータを抽出する必要がある。
【0006】
しかし、1台のカーナビゲーション装置に2台のFMチューナを内蔵させると、コスト的に高くなり、また装置も大型化してしまう。1台のFMチューナを内蔵し、2つのFM放送の電波を切換えて受信する方法が考えられるが、その切換タイミングが問題となる。
【0007】
それゆえに、この発明の主たる目的は、1台のFMチューナをタイミングよく切換えて、D−GPSデータとVICSのデータを抽出できるようなカーナビゲーション装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、第1のFM多重放送を受信してGPSの誤差情報を抽出して測位精度を高めるとともに、第2のFM多重放送を受信して交通情報を取得するカーナビゲーション装置であって、第1または第2のFM多重放送を受信するための1台のFMチューナと、常時は第2のFM多重放送を受信し、周期的に第1のFM多重放送を受信するように前記FMチューナの受信周波数を切換制御する制御手段とを備えて構成される。第1および第2のFM多重放送は、それぞれ1フレーム内に複数のブロックを有して送信し、制御手段は、前記第1および第2のFM多重放送のそれぞれのフレーム先頭位置のずれを判別して、第1のFM多重放送を受信するタイミングを決定する。
【0009】
請求項2に係る発明では、制御手段は、GPSの誤差情報の正常な受信タイミングに基づいて、フレーム先頭位置のずれの量を算出する。
【0010】
請求項3に係る発明では、さらに第1のFM多重放送を受信したときのフレームの先頭のタイミングを記憶する記憶手段を含み、制御手段は第2のFM多重放送の所定のブロックを受信したとき、記憶している先頭のタイミングであると予測して第1のFM多重放送を受信するようにFMチューナを切換制御する。
【0011】
請求項4に係る発明では、FMチューナは位相同期結合回路を有していて、制御手段は位相同期結合回路の同期が確立するまでの時間の余裕を持って受信周波数の切換を制御する。
【0012】
請求項5に係る発明では、GPSの誤差情報は2個のパケットに含まれていて、制御手段は先頭のパケットからデータを正常に取得した後に、次のパケットから残りのデータを取得する。
【0013】
請求項6に係る発明は、第1のFM多重放送を受信してGPSの誤差情報を抽出して測位精度を高めるとともに、第2のFM多重放送を受信して交通情報を取得するカーナビゲーション装置であって、第1または第2のFM多重放送を受信するための1台のFMチューナと、常時は第2のFM多重放送を受信し、周期的に第1のFM多重放送を受信するようにFMチューナの受信周波数を切換制御する制御手段とを備えて構成される。制御手段は、フレーム同期確立の有無によらず、FMチューナの受信周波数の切換後に受信した第1のFM多重放送のパケットデータに対して、パケットデータの付加情報を参照してパケットデータがGPSの誤差情報であるか否かを判定する。
【0014】
請求項7に係る発明では、第1のFM多重放送を受信する周期を、ある一定の条件に基づき変化させる。
【0015】
請求項8に係る発明は、第1のFM多重放送を受信してGPSの誤差情報を抽出して測位精度を高めるとともに、第2のFM多重放送を受信して交通情報を取得するカーナビゲーション装置であって、第1または第2のFM多重放送を受信するための1台のFMチューナと、常時は第2のFM多重放送を受信し、周期的に第1のFM多重放送を受信するようにFMチューナの受信周波数を切換制御する制御手段とを備えて構成される。GPSの誤差情報は2個のパケットに含まれていて、制御手段は、先頭のパケットからデータを正常に取得した後に、次のパケットから残りのデータを取得する。
【0016】
請求項9に係る発明は、第1のFM多重放送を受信してGPSの誤差情報を抽出して測位精度を高めるとともに、第2のFM多重放送を受信して交通情報を取得するカーナビゲーション装置であって、第1または第2のFM多重放送を受信するための1台のFMチューナと、常時は第2のFM多重放送を受信し、周期的に前記第1のFM多重放送を受信するようにFMチューナの受信周波数を切換制御する制御手段とを備えて構成される。第1のFM多重放送を受信する周期を、ある一定の条件に基づき変化させる。
【0017】
請求項10に係る発明では、前記条件はカーナビゲーション装置の自律航法の精度である。請求項11に係る発明では、前記条件は周辺道路の密集度合である。請求項12に係る発明では、前記条件はナビゲーション装置を搭載している自動車の速度である。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1はこの発明の一実施形態のブロック図である。図1において、アンテナ1を介してFMチューナ2がFM放送を受信する。FMチューナ2からはFM多重データを含むコンポジット信号▲1▼がFM多重用LSI3に与えられる。なお、FMチューナ2はPLL回路(位相同期結合回路)を有していて、CPU4からFMチューナ2に周波数を設定するためのPLL制御信号▲2▼が与えられる。FM多重用LSI3はCPU4に対して階層3のデータパケット▲3▼を与え、CPU4からFM多重用LSI3に対して多重LSI制御信号▲4▼が与えられる。
【0019】
一方、GPS受信機6はCPU4からのDGPS信号▲5▼によりGPSアンテナ5を介してGPS信号を受信し、補正後の位置データ▲6▼をCPU4に出力する。さらにCPU4にはCD−ROM7と操作キー8と液晶モニタ9とRAM10とROM11とが接続されている。CD−ROM7からはCPU4に地図データ▲7▼が与えられ、操作キー8からはCPU4に対してキー入力信号▲8▼が与えられる。CPU4から液晶モニタ9に対しては画面データ▲9▼が与えられる。RAM10は各種データを記憶し、ROM11には後述の図4〜図6に示すフローチャートに基づくプログラムが記憶されている。
【0020】
なお、CPU4には、後のフローチャートで説明するように、フレームカウンタFCとブロックカウンタBCとずれブロック数Bnをストアするためのレジスタを有している。
【0021】
図2はこの発明の一実施形態における周波数切換タイミングを説明するためのタイミングチャートである。
【0022】
次に、図2を参照して、この発明の概念について説明する。この発明の一実施形態では、図2(a)に示すように、放送局BがVICSデータをFM多重して送出し、図2(b)に示すように放送局AがD−GPSデータを1フレーム中の先頭2パケットにFM多重して送出するものとする。1フレームの周期は4.896秒(18msec×272ブロック)であるため、D−GPSデータの周期も4.896秒となる。
【0023】
まず、図1に示したFMチューナ2によって放送局Aを受信することにより、CPU4がフレームの先頭のタイミングを記憶しておき、その後FMチューナ2は通常は放送局Bを受信してVICSデータを出力し、周期4.896×N秒(Nは任意)のタイミングで放送局Aを一時的に選局することによりD−GPSデータを取得する。したがって、この実施形態では、放送局Aを選局している期間は僅かであるために、放送局BのVICSデータの取りこぼしを最小限に抑えることができる。
【0024】
上述の4.896秒周期を作るために、この実施形態では、放送局Aと放送局Bのフレーム先頭位置のずれを利用して放送局Bの受信ブロック番号より、放送局Aのフレーム先頭、すなわちD−GPSデータの位置のタイミングを取る。
【0025】
すなわち、図2(a)に示す放送局BのBn番目のブロックを受信したとき、放送局Aでは図2(b)に示すように先頭ブロック受信タイミングであるということを予測することにより、D−GPSデータを取得する。ただし、実際には選局してからFMチューナ2のPLL回路がロックし、ブロック同期が確立するまではある程度の時間がかかる。この時間(ブロックに換算してpブロック)だけ前もって、Bn−pのタイミングで選局を行なう必要がある。このBnの値はほぼ一定であるが、長時間受信を継続すると、累積的にずれていく可能性がある。そこで、D−GPSのデータの正しい受信タイミングからこのBnの値を補正するようにする。
【0026】
図3はD−GPSデータのフレーム内のパケット送出例を示す図であり、図4および図5はVICSデータとD−GPSデータを受信する動作を説明するためのフローチャートである。
【0027】
次に、この発明の一実施形態の動作について説明する。図4に示すステップ(図示ではSPと略称する)SP1において、CPU4はFMチューナ2に対してVICS送出局を選局するためのPLL制御信号を与える。FMチューナ2はVICS送出局の周波数を選局し、FM多重コンポジット信号をFM多重用LSI3に与える。ステップSP2において、CPU4はフレームカウンタFCをクリアするとともに、ずれブロック数Bnをストアするレジスタをクリアして最初はずれがないものと仮定しておく。ステップSP3において、CPU4はFM多重用LSI3から1パケット分のデータパケットを受取る。ステップSP4において、1パケットを受取ったことによりブロックカウンタBCを+1し、ステップSP5において、図2(a)に示すようにVICSの放送局Bのフレームの先頭のパケットであるかを判別する。
【0028】
ステップSP6において、フレームの先頭であればブロックカウンタBCを1とし、ステップSP7においてフレームカウンタFCを+1する。ステップSP8において、フレームカウンタFCの計数値がD−GPSデータサンプリング周期Nと一致したか否かを判別する。一致していなければステップSP3〜SP8の動作を繰返す。フレームカウンタFCの計数値がデータサンプリング周期Nに一致すると、ステップSP9に進む。ここで、Nは何フレームに1回D−GPSを参照しに行くかを示す値である。
【0029】
ステップSP9において、周波数を切換えるタイミングを制御するために、ブロックカウンタBCの計数値がf(Bn−p)になったか否かを判定する。ここで、
である。たとえばnが−3だけずれているということは+方向で269ずれていることになる。ステップSP9で周波数を切換えるタイミングでないことを判別すると、ステップSP3〜SP8の処理を繰返す。
【0030】
ステップSP9で、周波数の切換えるタイミングであることを判別すると、ステップSP10においてブロックカウンタBCをリセットし、ステップSP11においてCPU4はD−GPS送出局を受信するためのPLL制御信号をFMチューナ2に与える。それによって、FMチューナ2はD−GPSを送出する放送局Aからの電波を受信する。その後、図5に示すステップSP12において、パケット0受信済みフラグをクリアした後、ステップSP13で1パケットを受信すると、ステップSP14でブロックカウンタBCを+1し、ステップSP15でD−GPSデータの判定処理を行なう。このD−GPSデータ判定処理の具体的な動作については、後で図6を参照して説明する。
【0031】
ステップSP16においてD−GPSデータが完成したか否かを判別し、完成していなければステップSP17において1フレームが経過してブロックカウンタBCの値が272になっているか否かを判別する。1フレーム経過していなければ、ステップSP13に戻り、順次1パケットを受信し、ブロックカウンタを+1してD−GPSデータの判定処理を行なう。そして、ステップSP17で1フレーム経過したことを判別したときには、ステップSP18でBnの値をpだけバックさせる。また、受信状態が悪いときは、たとえばトンネル内でD−GPSデータを受信できなくなったときにもステップSP13〜SP18の動作を繰返す。
【0032】
ステップSP16でD−GPSデータの完成したことを判別したときには、ステップSP19でD−GPSデータ処理を行なう。そして、ステップSP20においてずれブロック数Bnをf(Bn−p+BC)に補正する。CPU4はステップSP21においてFMチューナ2がVICS送出局である放送局Pを再度受信するようにPLL制御信号をFMチューナ2に与える。同時に、CPU4はFM多重用LSI3をリセットし、フレーム同期を取りなおす。そして、CPU4はステップSP22でフレーム同期が確立するまで待機し、その間のデータを破棄し、フレーム同期が確立すれば、ステップSP23でフレームカウンタをリセットする。そして、再びステップSP3に戻る。
【0033】
図6は図5に示したD−GPSデータ判定処理動作を示すフローチャートであり、図7はD−GPSデータパケットの構成を示す図である。
【0034】
図7(a)は図3に示したデータパケットのうちの付加情報データパケットの構成を示しており、図7(b)は2パケットからなるD−GPSデータを示している。D−GPSデータパケットは16ビットのプリフィックスとデータブロック0と1とからなっている。プリフィックスにはサービス識別(SI)とデータグループ番号とデータパケット番号などが含まれている。図7(b)に示す2パケットからなるD−GPSデータは4ビットからなり、D−GPSであることを示すコードであるセグメント識別(Dh)と、12ビットからなり後に続くセグメントデータが何バイトであるかを示すセグメント長と、288ビットからなるセグメントデータと、16ビットからなる階層4のCRCビットとから構成されている。
【0035】
図6に示すD−GPSデータ判定処理動作は、実際にD−GPSデータの中身を判別することによって行なわれる。すなわち、ステップSP31においてブロック同期が取れていてかつ階層2のCRCが正常か否かが判別される。この階層2CRCは図3に示したCRCビットのことであり、ブロック同期の取れていることが前提となるが、フレーム同期は取れていなくてもよい。そのパケットが正常なデータでなければ、ステップSP43でパケット0受信済みフラグをクリアする。ステップSP32において、図7(a)に示す付加情報データパケットに含まれるサービス識別SIがDh(16進で13)であるか否かを判別する。そして、ステップSP33において、図7(a)に示すパケット構成においてデータグループ番号が「3」であるかを判別する。データグループ番号が「3」であれば、ステップSP34において、図7(a)に示すデータパケット番号が0または1あるいはそれ以外であるかを判別する。データパケットが「0」であればステップSP35で図7(b)に示した1パケット目のデータをバッファに格納し、ステップSP37でパケット0受信済みフラグをセットする。ステップSP35においてD−GPSデータでないことを判別したときには、ステップSP44においてパケット0受信済みフラグをクリアする。
【0036】
2パケット目のデータに対しても、ステップSP31〜SP33の処理が行なわれ、ステップSP34でデータパケット番号が「1」であり、2パケット目のデータであることを判別すると、ステップSP38で情報終了フラグが1であるかを判別する。さらに、ステップSP39でパケット0を受信済みであるかを判別し、受信済みであればステップSP40で図7(b)に示した階層4のCRCをチェックし、ステップSP41でCRCが正常であることを判別すると、ステップSP42でD−GPSデータ完成フラグをセットする。なお、ステップSP31〜34,SP38,SP39,SP41でいずれかが否定であればステップSP43でパケット0受信済みフラグをクリアする。
【0037】
上述の実施形態では、FMチューナ2によって通常は放送局Bを受信してVICSデータを取得し、周期4.896×N秒のタイミングで放送局Aを一時的に選局することによりD−GPSデータを取得するようにした。しかし、上述のNをある条件に従って可変にすることにより、一層効率的な受信を実現することができる。たとえば、自律航法の精度(車速パルスの接続の有無など)および状態(マップマッチングの判定の近さが低い場合など)や、周囲の道路の密集度によってNを可変するようにしてもよい。また、受信可能衛星が2個以下のようにGPS測位が不可能なとき、D−GPSデータを受信しないようにしてもよい。
【0038】
さらに、レベル1,2の番組を表示中はD−GPSの受信頻度を少なくするかあるいは中断するようにしてもよい。その理由は、レベル1,2の表示中は、2画面表示などを除いて地図表示を行なわないので、位置補正はさほど重要ではない。また、レベル1,2の表示は自動車停止中であることが多い(または停止中に制限されている)ので、やはり位置補正の重要性は比較的低いからである。
【0039】
さらに、D−GPSの受信状態が極めて悪くなった場合、たとえば何分間も受信できないなどのような場合にはD−GPSの受信頻度を少なくするようにしてもよい。さらに、放送局Bの受信状態が極めて悪くなった場合、D−GPSの受信頻度を多くするようにしてもよい。
【0040】
さらに、VICSの送出特性を利用して効率的に同時に受信を行なうようにしてもよい。すなわち、VICSの送出周期は5分であり、共通マクロが5分に1回、頁データは5分に2回(2.5分おきに)同一内容が2回送出される。放送局BがVICS放送局である場合、上述の送出特性を利用して、さらにD−GPSデータの同時受信を効率的に行なうようにしてもよい。すなわち、共通マクロが完成した後は、2.5分間は放送局Bのみを受信し、残りの2.5分間は上述の所定タイミングでD−GPSデータを受信する。共通マクロはある期間連続して送出されるので、共通マクロ受信期間を検出して、その期間はD−GPSデータを優先して受信するようにしてもよい。これにより、VICSデータが欠落するのを防止できる。
【0041】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、常時は交通情報をFM多重放送で送出する電波を受信し、周期的に所定のタイミングでGPSの誤差情報をFM多重放送で送出する電波を受信するように切換制御するようにしたので、1台のFMチューナでGPSによる測位とVICSによる交通情報を効率的に取得することができる。
【0042】
しかも2つの放送局から送出されるFM多重放送のそれぞれのフレームのずれを利用して受信を切換えるタイミングを決定するようにしたので、VICSによる交通情報の取りこぼしを少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図2】この発明の一実施形態における周波数切換タイミングを示すタイミングチャートである。
【図3】D−GPSデータのフレーム内のパケット送出例を示す図である。
【図4】VICSデータとD−GPSデータを受信する動作の前半部分を示すフローチャートである。
【図5】VICSデータとD−GPSデータを受信する動作の後半部分を示すフローチャートである。
【図6】D−GPSのデータ判定処理動作を示すフローチャートである。
【図7】データ構成を示す図である。
【符号の説明】
1 アンテナ
2 FMチューナ
3 FM多重用LSI
4 CPU
5 GPSアンテナ
6 GPS受信機
7 CD−ROM
8 操作キー
9 液晶モニタ
10 RAM
11 ROM
Claims (12)
- 第1のFM多重放送を受信してGPSの誤差情報を抽出して測位精度を高めるとともに、第2のFM多重放送を受信して交通情報を取得するカーナビゲーション装置であって、
前記第1または第2のFM多重放送を受信するための1台のFMチューナ、および
常時は前記第2のFM多重放送を受信し、周期的に前記第1のFM多重放送を受信するように前記FMチューナの受信周波数を切換制御する制御手段を備え、
前記第1および第2のFM多重放送は、それぞれ1フレーム内に複数のブロックを有して送信し、前記制御手段は、前記第1および第2のFM多重放送のそれぞれのフレーム先頭位置のずれを判別して、前記第1のFM多重放送を受信するタイミングを決定することを特徴とする、カーナビゲーション装置。 - 前記制御手段は、前記GPSの誤差情報の正常な受信タイミングに基づいて、前記フレーム先頭位置のずれの量を算出することを特徴とする、請求項1に記載のカーナビゲーション装置。
- さらに、前記第1のFM多重放送を受信したときの前記フレームの先頭のタイミングを記憶する記憶手段を含み、
前記制御手段は、前記第2のFM多重放送の所定のブロックを受信したとき、前記記憶手段に記憶している先頭のタイミングであると予測して、前記第1のFM多重放送を受信するように前記FMチューナを切換制御することを特徴とする、請求項2に記載のカーナビゲーション装置。 - 前記FMチューナは位相同期結合回路を有していて、
前記制御手段は、前記位相同期結合回路の同期が確立するまでの時間の余裕を持って受信周波数の切換を制御することを特徴とする、請求項3に記載のカーナビゲーション装置。 - 前記GPSの誤差情報は、2個のパケットに含まれていて、
前記制御手段は、先頭のパケットからデータを正常に取得した後に、次のパケットから残りのデータを取得することを特徴とする、請求項1に記載のカーナビゲーション装置。 - 第1のFM多重放送を受信してGPSの誤差情報を抽出して測位精度を高めるとともに、第2のFM多重放送を受信して交通情報を取得するカーナビゲーション装置であって、
前記第1または第2のFM多重放送を受信するための1台のFMチューナ、および
常時は前記第2のFM多重放送を受信し、周期的に前記第1のFM多重放送を受信するように前記FMチューナの受信周波数を切換制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、フレーム同期確立の有無によらず、前記FMチューナの受信周波数の切換後に受信した前記第1のFM多重放送のパケットデータに対して、前記パケットデータの付加情報を参照して前記パケットデータが前記GPSの誤差情報であるか否かを判定することを特徴とする、カーナビゲーション装置。 - 前記第1のFM多重放送を受信する周期を、ある一定の条件に基づき変化させることを特徴とする、請求項1に記載のカーナビゲーション装置。
- 第1のFM多重放送を受信してGPSの誤差情報を抽出して測位精度を高めるとともに、第2のFM多重放送を受信して交通情報を取得するカーナビゲーション装置であって、
前記第1または第2のFM多重放送を受信するための1台のFMチューナ、および
常時は前記第2のFM多重放送を受信し、周期的に前記第1のFM多重放送を受信するように前記FMチューナの受信周波数を切換制御する制御手段を備え、
前記GPSの誤差情報は、2個のパケットに含まれていて、
前記制御手段は、先頭のパケットからデータを正常に取得した後に、次のパケットから残りのデータを取得することを特徴とする、カーナビゲーション装置。 - 第1のFM多重放送を受信してGPSの誤差情報を抽出して測位精度を高めるとともに、第2のFM多重放送を受信して交通情報を取得するカーナビゲーショ ン装置であって、
前記第1または第2のFM多重放送を受信するための1台のFMチューナ、および
常時は前記第2のFM多重放送を受信し、周期的に前記第1のFM多重放送を受信するように前記FMチューナの受信周波数を切換制御する制御手段を備え、
前記第1のFM多重放送を受信する周期を、ある一定の条件に基づき変化させることを特徴とする、カーナビゲーション装置。 - 前記条件とは、カーナビゲーション装置の自律航法の精度である、請求項7または9に記載のカーナビゲーション装置。
- 前記条件とは、周辺道路の密集度合である、請求項7または9に記載のカーナビゲーション装置。
- 前記条件とは、ナビゲーション装置を搭載している自動車の速度である、請求項7または9に記載のカーナビゲーション装置。
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