JP3637650B2

JP3637650B2 - 車載用ナビゲーション装置

Info

Publication number: JP3637650B2
Application number: JP25651895A
Authority: JP
Inventors: 学曽根
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-10-03
Filing date: 1995-10-03
Publication date: 2005-04-13
Anticipated expiration: 2015-10-03
Also published as: JPH09101744A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鳥瞰図方式の道路地図を表示する車載用ナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鳥瞰図方式の道路地図上に目的地までの経路と車両の現在地を表示して乗員を誘導する車両用経路誘導装置が知られている（特開平１−２６３６８８号公報、特開平２−２４４１８８号公報、特開平３−２２５３９１号公報参照）。
【０００３】
図８は鳥瞰図道路地図の表示原理を説明する図、図９は図８のＸＺ平面図、図１０は鳥瞰図道路地図の表示領域を示す図である。これらの図により、鳥瞰図の描画方法を説明する。
鳥瞰図方式の道路地図は、車両Ｖから距離ｂ（例えば１ｋｍ）だけ後方の地点Ｏの高さｈ（例えば３５０ｍ）の上空に視点Ｅを設定し、その視点Ｅから車両Ｖの方向を見下ろし角α（例えば１６度）の視線ＥＦに沿って見下ろした場合に、ＸＹ平面上に展開された平面道路地図の表示領域Ａを、視線ＥＦに垂直に設定された仮想画面Ｓに透視変換するものである。平面図道路地図の表示領域Ａ内の任意の地点Ｐは、Ｐと視点Ｅとを結ぶ直線が仮想画面Ｓと交わる点Ｐ’に透視変換される。
表示領域Ａは、図１０（ａ）に示すように例えば手前の幅が約５００ｍ、奥の幅が約７ｋｍ、奥行が約７ｋｍの台形上の領域であり、その表示領域Ａ内の平面道路地図が（ｂ）に示すように仮想画面Ｓ上に透視変換されて表示される。つまり、手前の領域では道路地図が拡大されて詳細な道路地図を見ることができ、遠方に行くに従って連続的に縮尺が高くなり、広い範囲の道路地図を見ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の車載用ナビゲーション装置では、上述したように平面図方式の道路地図データを透視変換して鳥瞰図道路地図を描画している。ところが、従来の平面図方式の道路地図データには、高架や立体交差などの道路どうしの重なりに関する情報が記録されておらず、道路を三次元的に表示する鳥瞰図に変換しても道路の重なり状態が表示されないという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、高架や立体交差などの道路の重なり状態を鳥瞰図表示する車載用ナビゲーション装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、交差点と屈曲点を含むノードと、ノード間を直線近似したリンクとにより道路を表わすとともに、ノードの高さ情報を付加した平面図道路地図データを記憶する記憶手段と、記憶手段から平面図道路地図データを読み出し、ノードの高さが低いリンクから順にデータテーブルに格納するデータ整列手段と、データテーブルの先頭のリンクデータから順に鳥瞰図道路地図データに変換する変換手段と、変換手段により変換処理がなされたデータテーブルの先頭から順に鳥瞰図道路地図データを読み出し、表示手段に描画する描画手段とを備え、データ整列手段は、リンクの両端のノードの内の高さが低い方を始点ノードとするとともに他方を終点ノードとし、始点ノードの高さが低い順にリンクデータを整列し、始点ノードの高さが同一のリンクどうしでは終点ノードの高さが低い順にリンクデータを整列し、ノードの高さが低いリンクデータから順にデータテーブルに格納する。
請求項２の車載用ナビゲーション装置の高さ情報は、任意のノードを基準高さレベル０とし、その基準高さレベルのノードから１段上がるたびに高さレベルを１つ加算し、基準高さレベルのノードから１段下がるたびに高さレベルを１つ減算したものである。
請求項３の車載ナビゲーション装置は、変換手段によって、高さレベル１当たり所定の高さを設定して鳥瞰図道路地図データに変換するようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は一実施形態の構成を示すブロック図である。
コントローラ１はマイクロコンピュータとその周辺部品から構成され、後述する制御プログラムを実行して平面図道路地図データを用いて鳥瞰図に透視変換し、鳥瞰図道路地図を描画する。
コントローラ１には、方位センサ２、距離センサ３、ＧＰＳ受信機４、記憶装置５、入力装置６が接続される。方位センサ２は車両の進行方位を検出し、距離センサ３は車両の走行距離を検出する。ＧＰＳ受信機４は衛星からのＧＰＳ信号を受信して車両の現在地、進行方向、走行速度などを検出する。また、記憶装置５は平面図方式の道路地図データを記憶するＣＤ−ＲＯＭなどの装置であり、入力装置６は目的地などを設定する装置である。コントローラ１にはまた、道路地図や文字情報を表示するディスプレイ７と、音声による誘導を行なうためのスピーカー８などが接続される。
【０００８】
ここで、平面図道路地図から鳥瞰図道路地図への透視変換について説明する。
今、図８に示すように、平面図道路地図をＸＹ平面に展開し、視点Ｅ（座標ＶＸ，ＶＹ，ＶＺ）の高さｈをＺ軸方向にとり、視線ＥＦのＸＹ平面における方向をφとする。また、仮想画面ＳにおけるＸ座標をＳＸ、Ｙ座標をＳＹとし、表示倍率を決定する定数をＤＳとする。さらに、始点Ｅ（ＶＸ，ＶＹ，ＶＺ）を原点とし視線ＥＦを−Ｚ軸とするＥXＥYＥZ座標系を考え、その座標を（ＥX，ＥY，ＥZ）とする。
数式１により、平面図道路地図上の座標（ＭＸ，ＭＹ，ＭＺ）にあるノードＰは、仮想画面Ｓ上の座標（ＳＸ，ＳＹ）にあるＰ’に変換される。なお、この実施形態では、道路上の交差点と屈曲点を含むノードと、ノード間を直線近似したリンクとにより道路を表わすとともに、ノードの高さ情報を付加した平面図道路地図データを用いる。
【数１】

従来の車載用ナビゲーション装置では、数式１におけるノードＰのＺ座標ＭＺに０を設定して演算していたが、この実施形態ではノードＰの高さ情報に基づいてＭＺを設定し、ノードの高さを考慮して、すなわち道路の高さを考慮して平面図道路地図を鳥瞰図道路地図に変換する。
【０００９】
平面図道路地図上のすべてのノードに対して高さ情報を設定するには、すべてのノードの標高を測量しなければならないので、現実的ではない。そこでこの実施形態では、平面図道路地図データの中の、他の道路の上にある高架道路のノードに対してオーバーパス情報を付加し、他の道路の下にある道路のノードに対してアンダーパス情報を付加する。この方法によれば、各ノードの測量を必要としないので平面道路地図データに簡単に高さ情報を付加することができる。
【００１０】
具体的には、任意のノードを基準高さレベル０とし、その基準高さレベルのノードから１段上がるたびに高さレベルを１つ加算し、基準高さレベルのノードから１段下がるたびに高さレベルを１つ減算して、ノードデータに高さ情報を付加する。
例えば、図２に示すようなノード１からノード１３に向って高さが上がっていく道路の場合には、ノード１を基準高さレベル０とすると、ノード１〜６の高さレベルは基準高さレベルのノードと同一高さであるから０である。ノード６から７へ進む時にノード２〜３のリンクをオーバーパスするので、７以降のノードの高さレベルに１が加算される。また、ノード９から１０へ進む時にノード４〜５のリンクをオーバーパスするので、１０以降のノードの高さレベルにさらに１が加算されて＋２となる。さらに、ノード１１から１２へ進む時にもオーバーパスがあるのでノード１２の高さレベルが上がり、＋３になる。
ところで、ノード１３でこの道路は終点になるが、ノード１３の高さレベルは規定しない。つまり、この高さ情報は各ノードの絶対的な高さを表わすのが目的ではなく、ノードどうしの相対的な高さ関係を表わすのが目的であるから、図２に示す道路に接続する道路の、ノード１３に隣接するノードと高さレベルが１以上離れていても問題はない。
【００１１】
また、図３に示すように、ノード１からノード５へ向う時にノード４〜６のリンクをオーバーパスする場合には、ノード１を基準高さレベル０とすると、ノード５のみが高さレベル＋１となり、その他のノードは高さレベル０である。
さらに、図４に示すように、ノード１からノード５へ向う時にノード４〜６のリンクをアンダーパスする場合には、ノード１を基準高さレベル０とすると、ノード５のみが高さレベル−１となり、その他のノードは高さレベル０である。
【００１２】
次に、図５に示すような、屈曲点ノードｎ１〜ｎ４で区分されたサブリンクを有する交差点ノードＮ１〜Ｎ２のリンクＬ１を例に上げて、平面図道路地図データへのノードの高さ情報の記録方法を説明する。なお、この実施形態では、交差点ノードで区分されるものをリンクとし、屈曲点ノードにより区分されるものをサブリンクとして扱うが、両者を区別せずに交差点ノードおよび屈曲点ノードで区分されるものをすべてリンクとしてもよい。
このリンクＬ１では、表１に示すように、リンクＬ１の補間点数（屈曲点ノード数）などの情報とともに、リンクＬ１を構成する各ノードＮ１，ｎ１〜ｎ４，Ｎ２の情報が記録され、各ノード情報には高さレベル０のノードを基準とした高さレベルが含まれる。
【００１３】
【表１】

【００１４】
ここで、ノードの高さを考慮して鳥瞰図に変換する場合には、次の点に留意しなければならない。
今、図６に示すように、レベル＋１の高架道路１と基準高さレベル０の道路２が並行しているとする。従来の鳥瞰図表示では、高架道路１が平面上に描画されるので、道路１と道路２が重なることはない。ところが、道路の高さを考慮した鳥瞰図の描画方法では、図６に示すように高架道路１の影に道路２があると、見掛け上道路２の上に道路１が重なる。この場合、先に描画した道路は後から描画した道路に消されて見えなくなる。
そこで、この実施形態では道路の高さに応じて描画順序を決定する。具体的には、数式１による鳥瞰図への座標変換を行なう前に、次のような処理を行なう。まず、記憶装置５からノードの高さ情報を有する平面図道路地図データを読み込み、サブリンクごとにＲＡＭ上のテーブルに格納する。この時、サブリンクの両端のノードの内の高さレベルが低い方を始点とし、始点の高さレベルが低い順にサブリンクをテーブルに格納する。始点の高さレベルが同一の場合には、終点の高さレベルの低い順にサブリンクをテーブルに格納する。
このような手順でサブリンクデータをテーブルに格納すると、表２に示すように、ノードの高さレベルが低い順にテーブルの先頭からサブリンクデータが格納される。
【００１５】
【表２】

【００１６】
サブリンクのデータテーブルが完成したら、各サブリンクに対して数式１により座標変換を行なう。この時、データテーブルに格納されている高さレベルに、１段当たり所定値（例えば１０ｍ）を乗じてＺ軸座標値ＭＺとする。座標変換が完了したらデータテーブルの先頭のサブリンク、すなわち高さレベルの低いサブリンクから描画する。その結果、高さレベルの高いサブリンクが最後に描画されるので、図６に示すように鳥瞰図表示で道路どうしが見掛け上重なるような場合でも、高架道路が優先的に描画され、視点Ｅから見た状態の道路地図を描画することができる。
【００１７】
図７は一実施形態の地図描画処理を示すフローチャートである。
入力装置６のメインスイッチが投入されると、コントローラ１はこの地図描画処理を開始する。ステップ１において入力装置６により設定された目的地を読み込み、続くステップ２で方位センサ２、距離センサ３およびＧＰＳ受信機４により車両の現在地と進行方位を検出する。ステップ３で、記憶装置５の平面図道路地図データを参照して現在地から目的地までの最適経路を演算する。ステップ４において、平面図を鳥瞰図とするための視点Ｅと視線ＥＦを決定する。この時、車両の現在地がディスプレイ７の中央よりやや下の位置に表示されるように視点Ｅと視線ＥＦを決定する。視線ＥＦの方向φは、例えば最適経路がディスプレイ７に最も長く表示されるような方向としてもよいし、単に車両の進行方向としてもよい。ステップ５で、決定した視点Ｅと視線ＥＦに基づいて平面図道路地図上の表示領域を演算し、続くステップ６で、記憶装置５から表示領域を含む平面図道路地図データを読み込む。
ステップ７において、読み込んだ平面図道路地図データを検索し、上述したようにデータテーブルに高さレベルの低いサブリンクの順に並べる。ステップ８で、作成したデータテーブルの先頭のサブリンクデータから順に数式１により鳥瞰図データに変換し、すべてのサブリンクデータの変換が完了したら、ステップ９へ進む。ステップ９では、データテーブルの先頭のサブリンク、つまり、高さレベルの低いサブリンクからディスプレイ７に描画する。この時、ＧＰＳ航法あるいは自立航法により検出した車両の現在地に、現在地マークを描画する。ステップ１０で、車両が移動または回転したか否かを確認し、車両の移動または回転があればステップ４へ戻って上記処理を繰り返す。
【００１８】
以上の一実施形態の構成において、記憶装置５が記憶手段を、コントローラ１がデータ整列手段、変換手段および描画手段を、ディスプレイ７が表示手段をそれぞれ構成する。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ノードの高さ情報を付加した平面図道路地図データを読み出し、リンクの両端のノードの内の高さが低い方を始点ノードとするとともに他方を終点ノードとし、始点ノードの高さが低い順にリンクデータを整列し、始点ノードの高さが同一のリンクどうしでは終点ノードの高さが低い順にリンクデータを整列し、ノードの高さが低いリンクデータから順にデータテーブルに格納し、データテーブルの先頭のリンクデータから順に鳥瞰図道路地図データに変換して描画するようにしたので、高架や立体交差などの道路の重なり状態を始点から見たままに表示することができる上に、リンクどうしの重なりの状態、すなわち道路の重なり状態を正確に鳥瞰図表示できる。
また、任意のノードを基準高さレベル０とし、その基準高さレベルのノードから１段上がるたびに高さレベルを１つ加算し、基準高さレベルのノードから１段下がるたびに高さレベルを１つ減算したものをノードの高さ情報としたので、各ノードの標高を測量せずに、平面図道路地図データにノードの高さ情報を簡単に付加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】ノードの高さレベルの決定方法を説明する図。
【図３】ノードの高さレベルの決定方法を説明する図。
【図４】ノードの高さレベルの決定方法を説明する図。
【図５】複数のサブリンクから構成される道路リンクの一例を示す図。
【図６】鳥瞰図表示における道路の見掛け上の重なりを説明する図。
【図７】一実施形態の鳥瞰図道路地図の描画処理を示すフローチャート。
【図８】鳥瞰図道路地図の表示原理を説明する図。
【図９】図８のＸＺ平面図。
【図１０】鳥瞰図道路地図の表示領域を示す図。
【符号の説明】
１コントローラ
２方位センサ
３距離センサ
４ＧＰＳ受信機
５記憶装置
６入力装置
７ディスプレイ
８スピーカー

Claims

交差点と屈曲点を含むノードと、ノード間を直線近似したリンクとにより道路を表わすとともに、ノードの高さ情報を付加した平面図道路地図データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から平面図道路地図データを読み出し、ノードの高さが低いリンクから順にデータテーブルに格納するデータ整列手段と、
前記データテーブルの先頭のリンクデータから順に鳥瞰図道路地図データに変換する変換手段と、
前記変換手段により変換処理がなされた前記データテーブルの先頭から順に鳥瞰図道路地図データを読み出し、表示手段に描画する描画手段とを備え、
前記データ整列手段は、リンクの両端のノードの内の高さが低い方を始点ノードとするとともに他方を終点ノードとし、始点ノードの高さが低い順にリンクデータを整列し、始点ノードの高さが同一のリンクどうしでは終点ノードの高さが低い順にリンクデータを整列し、ノードの高さが低いリンクデータから順にデータテーブルに格納することを特徴とする車載用ナビゲーション装置。
請求項１に記載の車載用ナビゲーション装置において、
前記高さ情報は、任意のノードを基準高さレベル０とし、その基準高さレベルのノードから１段上がるたびに高さレベルを１つ加算し、前記基準高さレベルのノードから１段下がるたびに高さレベルを１つ減算したものであることを特徴とする車載用ナビゲーション装置。
請求項１または請求項２に記載の車載用ナビゲーション装置において、
前記変換手段は、高さレベル１当たり所定の高さを設定して鳥瞰図道路地図データに変換することを特徴とする車載用ナビゲーション装置。