JP3682298B2 - データ入力カード - Google Patents

Description

技術分野
本発明の要旨は、安価な材料に印刷する方法により全体が作成されるナビゲーションシステム用のユニバーサルデータ入力カードおよびデータ入力カードを読み取りできる能力を備えたＧＰＳ装置にある。裸眼または電気光学的読み取り機により読み取りできる形態でカードの表面にナビゲーションに必要なデータおよび情報が記録される。カード上の情報を読み取りできるＧＰＳ装置に１枚のユニバーサルデータ入力カードを挿入すると、この装置はカードにより決める目標地点までナビゲートできる。
本発明は全地球にわたる位置の識別を行う全地球測位システム（ＧＰＳ）に関する。本発明は目標地点データおよびルートを簡単かつ直接的にナビゲーション装置に入力しなければならない他の任意のナビゲーションシステムとともに機能する。
全地球測位システムは衛星を使ったナビゲーションシステムである。このシステムの２４個のナビゲーション衛星は地球上のあらゆる地点での地理的な座標を高精度で測定できる。これら衛星は２００００ｋｍの高度の軌道にあり、１日２回地球を周回する。
背景技術
近年、これらＧＰＳ衛星ナビゲーションシステムは航空および航海用に使用されるようになっており、極めて正確で広範な有効な機能を有する小型でポータブルなＧＰＳ装置が市販されている。これら装置は現在の位置の地理的な座標をディスプレイし、特定の目標地点に進む際には正確な方向もディスプレイする。更にこれら装置は目標地点までの距離、現在速度および到着予想時間等もディスプレイする。これら装置は地上の移動にも使用できるが、この分野における使用はまだ普及していない。
ＧＰＳ技術の普及は進んでいないが、その理由は、最大の目標グループすなわち車両運転者、オートバイライダー、更にサイクリストをユーザーグループとするような安価で大量生産される簡単な装置がこれまでなかったからである。
ＧＰＳ技術における進行中の技術進歩は日常的に使用できるように現在のＧＰＳの使用を実際的な方法で普及させることを目的としている。代表的な例として、ＧＰＳ装置は地図をディスプレイし、ＣＤ−ＲＯＭ装置からナビゲーションデータをローディングできる自動車に設置されている。しかしながら、このような技術は高価であり、ＣＤ−ＲＯＭに記録されている特定の地理的領域にデータが限定されている。
通常のＧＰＳ装置はある種の技術的かつナビゲーションの知識を必要とするので、平均的ユーザーにとってその使用法は複雑であり、ＧＰＳ装置にナビゲーションデータを入力する方法が複雑となっている。
最も広く使用されているＧＰＳ装置の場合、数値キーボードによりナビゲーションデータを入力する。この方法では、ユーザは所望の目標地点の座標および経路上の地点の座標を文字ごとに入力しなければならない。しかしながら、ナビゲーションデータは可変量データを含む、一般に取り外し自在な標準的媒体を介して入力することも可能である。
取り外し自在なメモリカードを使用し、目標データをナビゲーション装置に入力する公知の方法がある。かかる装置は米国特許第5,270,936号に記載されている。この方法の場合、取り外し自在なメモリカードは内部メモリ機能の代わりをし、内部メモリのように電子的に読み取りが行われる。このような装置は比較的安価であり使用が簡単であるが、上記媒体は高価であり、大量生産できず、限られた量のデータしか記憶できず、よって上記装置は距離、方向および目標地点の地名しかディスプレイできない。これらの欠点により上記簡略化されたナビゲーションシステムの用途が限定されている。
米国特許第4,668,858号に記載されているようなナビゲーション装置で印刷物を使用する公知の方法がある。このシステムは従来の地図上に印刷されたバーコードを使用して出発地点および目標地点を決定する推測航法ナビゲーションのために地磁気を使用している。この装置および方法の欠点は特殊な目的に限られており、広範な用途には適していないことである。
一般に現在のＧＰＳ技術は適当な装置および方法がないことに起因して現実に大きくなっている消費者の要求を満たすには適当でないということが言える。
本発明の目的は、ＧＰＳシステムを利用する可能性のある最も広範なユーザーの関心を引き付けることにある。潜在的なユーザーの最大のグループとしては恐らく自動車およびその他地上の車両の運転者が挙げられる。この大きなグループの大半はナビゲーションを経験していないので、これらユーザーの数を増すにはＧＰＳ技術の使用法を簡略にする必要がある。
発明の開示
本発明は、ＧＰＳシステムを簡略化するための唯一の方法は、安価な大量生産可能な媒体によりＧＰＳ装置にナビゲーションデータをローディングする特に簡単な方法を使用することであるという認識に基づくものである。ＧＰＳ技術は主に旅行者およびホビー用に使用されると仮定したので、ナビゲーション入力カードは世界中で容易に製造でき、市販され得るものでなければならないと認識している。ＧＰＳ装置が最小の制御装置を有し、オリエンテーションに必要な情報を簡単かつ直接的に提供する場合に限り、ＧＰＳ装置を簡略化できると理解する。
一方、解決手段は予め決められた目標地点に関するナビゲーションデータおよび／または情報を含むユニバーサルデータ入力カードにある。本発明の要旨は、裸眼および／または電気光学的方法により全体を読み取りできる形態で表面上の可視情報としてカードの表面にデータおよび／または情報を記録することにある。このカードは紙製であることが好ましく、カードの表面に情報を印刷する。バーコード状をした地理的座標、小型地図セグメント、目標地点の画像、目標地点の簡単な説明およびその他の有効なデータおよび情報がカードの表面に配列された活版印刷フォーマットで印刷される。これらカードは印刷物の一部として輪郭線またはミシン孔に沿って刊行物から容易に取り外すことができる。２次的目標地点は地図セグメント上に異なる色および／または記号で表示される。
本発明の他の要旨はユニバーサルデータ入力カードを読み取りできるＧＰＳ装置にある。この装置は中央処理ユニット（ＣＰＵ）と、このＣＰＵの入力に接続された衛星受信ユニットおよびデータ入力ユニット、並びにＣＰＵ出力に接続されたディスプレイユニットから成る。本発明に係わるＧＰＳ装置の要旨は、データ入力ユニットを電気光学的読み取り機としたことであり、この読み取り機は表面に記録された可視情報を電気信号に変換するようになっている。簡単で有利な形態の機器ではデータ入力ユニットは、簡単なナビゲーション用にしか使用できないバーコード読み取り機である。より進歩した形態ではこのデータ入力ユニットはカードに記録された地図セグメントからすべての情報を読み取り、よってルートに沿う快適なナビゲーションを保証する電気光学的スキャナーユニットから成る。このスキャナーはカードからデータおよび情報を読み取ることができるので、このユニットは可視ディスプレイ上に写真をディスプレイでき、必要であれば音声シンセサイザーによってテキスト情報を読み上げできる。この機器はアルファニューメリックかつグラフィック能力を備えた可視ディスプレイを有する。このディスプレイユニットにはオプションのスピーチシンセサイザーすなわちサウンド信号化ユニットを装備できる。
次に、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例について説明する。
【図面の簡単な説明】
図１． カードの頂部の表面
図２． カードの底部の表面
図３． 地図セグメントの同心状の挿入
図４． ＧＰＳ装置の正面図
図５． ＧＰＳ装置のブロック図
発明を実施するための最良の形態
図１および２にはデータ入力カードの好ましい実施例が示されている。このカードは標準的な名刺と同じように５０×９０ｍｍ（２インチ×３．５インチ）の大きさとなっている。このカードは厚紙またはプラスチックから製造することが好ましく、必要な場合には透明保護フォイルまたはラッカー層でコーティングできる。見渡し状態ではカードの左側には目標地点の領域の地図セグメントと目標地点の座標を表示するバーコード１が示される。この地図セグメント２の配置は北であり、このことは地図の上部エッジ点が北に向いていることを意味している。カードにはアルファニューメリックフォームで目標地点の座標も印刷されるので、この座標を従来のＧＰＳシステムで使用することも可能である。この目標地点の位置はＷＧＳ−８４（Ｗｏｒｄ Ｇｅｏｄｅｔｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ）に一致する地理的座標で示される。座標のフォーマットはＹ ＤＤ°ＭＭ．ＭＭ’Ｘ ＤＤＤ°ＭＭ．ＭＭ’である。バーコード１の右側までのピクチャーフィールド３では写真が目標地点の目印すなわちビルを示す。この方法は旅行用に作成されたカードに好ましい。ピクチャーフィールド３のアスペクト比は３６ｍｍのネガフレームのように約１：１．５である。カードの反対側にはテキストフィールド４における目印、歴史的建物およびその他の情報の簡単な説明が記載される。カードのピクチャーフィールド３およびテキストフィールド４にオプション情報、例えばカードの使用目的に応じて通常の名刺のデータまたは広告を示すことができる。
カード上に位置する地図セグメント２は１平方センチメートルの有効面積を有する。この地図セグメント２の印刷サイズは重ね合わせが必要なために若干（約１５％）大きくなっている。隣接する地図セグメント２の縮尺比は１：５である。サンプル上の地図セグメント２の縮尺は１：１０００００、１：５０００００、１：２５０００００および１：１２５０００００である。これら４つの地図セグメント２は１×１ｋｍ、５×５ｋｍ、２５×２５ｋｍ、１２５×１２５ｋｍの面積をカバーする。印刷の質がより低い場合でも地図セグメント２を含む１×１ｋｍの面積はＧＰＳシステムの分解能を越える。印刷された線が０．２ｍｍの太さである場合、この装置の分解能は２０ｍの精度内に入る。
カードに印刷されたデータの最も重要な部分は目標地点までの距離および方向を連続的に決定するためＧＰＳ装置が使用する地理的な座標である。バーコード１には目標地点の地理的座標が含まれる。要求の少ないケースではＧＰＳ装置が目標地点を探すのに座標を知れば充分である。しかしながら実際には我々は、建物や障害物により目標地点まで真っすぐに自由に進むことはできない。我々は道路に沿って目標に達しなければならないので、目標地点の近くの詳細な道路網について熟知していなければならない。交通ルートに沿って、より進歩したナビゲーションを行うには道路網に関する詳細な情報をカードに組み込む必要がある。
カード上の道路網系統の情報は電気光学的な読み取りとデジタル化の後に本発明に係わるＧＰＳ装置によりアナログ状に記録され、処理される。道路網の図は道路を示す細い線を使用し、カード上の小さい地図セグメント２に印刷される。地図セグメント２は異なる縮尺で目標地点の関連する領域を示す。各地図セグメント２は中心部に目標地点を記載している。
地図セグメント２の中心点はバーコード１によって示される座標に対応する。同じサイズの正方形内に異なる縮尺の地図セグメント２が含まれるので、連続する各地図セグメント２はより狭いがより詳細な領域を示す。このような方法により地図は広い面積をカバーし、目標地点に接近するにつれてナビゲーションの精度が改善される。図３は地図セグメント２が同じ縮尺であるとした場合に地図セグメント２がどのように一致するかを示している。
カードに印刷された小型地図セグメント２は北に向いており、これらの辺はコンパスの４つの点に一致している。地図セグメント２の向き、縮尺および中心の座標を元に地図セグメント２の上の任意の点の座標を計算できる。例えば地図セグメント２の中心は対角線の交点によって決定できる。
カードの他の部分の上の画像、グラフィックおよび記載情報は裸眼および電気光学的センサーによって読み取りでき、目標地点に関する有益な情報をユーザーに与えるようになっている。
カードの表面には配列された活版印刷フォーマットでデータおよび情報が印刷される。これによりカードを任意の印刷物の一部とすることを保証できる。このカードは輪郭線またはミシン孔に沿って印刷物から取り外し、ＧＰＳ装置に挿入できる。
カード上の地図セグメント２は第２目標地点を示す異なる色および／または記号で補うことができる。これら第２目標地点は重要なサービス地点、例えばガソリンスタンド、ホテル、駐車場等とすることが好ましい。この装置は色または記号の形状でサービス提供者を識別でき、地図セグメント２上のこれらの位置を元にそれらの座標を計算する。このようにＧＰＳ装置は運転者が望むように最も近いガソリンスタンドまたは他のサービス提供者へ運転者を導くことができる。
図４はカード読み取り機と組み合わされたＧＰＳ装置の好ましい実施例を示す。この装置は主スイッチ５によってオンとすることができる。カード入力スロット７はカードを挿入できるようにしている。運転者に種々の情報を示すディスプレイ６はＧＰＳ装置の正面パネル上にある。図４ではディスプレイ６は作動モードに示されており、このモードではディスプレイ６は目標地点までの距離および最も近い道路上の点の距離および方向をディスプレイする。運転者が地図でカバーされた領域外を移動している場合、ＧＰＳ装置は自動的に作動モードを切り替え、ディスプレイ６は目標地点までの直線距離およびその方向を示す。この場合、目標地点までの方向は車両の移動方向に対する角度でディスプレイされる。
図５は本発明に係わるＧＰＳ装置のブロック図を示す。受信機ユニット８はアンテナを通して衛星からの信号を受信する。データ入力ユニット９はカバーに印刷された地図セグメント２およびバーコード１を読み取る。ＣＰＵ１０は衛星信号に基づく現在位置とカードのデータに基づく目標地点の位置とを比較し、運転者が必要とするデータを計算する。可視ディスプレイ１１は運転者のための情報を表示する。スピーチシンセサイザー・サウンド信号ユニット１２は運転者に対し言語的およびサウンド情報を発生する。
ＣＰＵ１０は目標地点の座標を参照して車両の実際の位置を決定し、すべてのナビゲーション用の計算を実行する。ＣＰＵ１０はマイクロプロセッサから成り、その機能はＣＰＵ１０のメモリに記憶されたプログラムによって制御されている。
受信ユニット８はアンテナを通して衛星からの信号を受信する。無線信号を増幅し、復調した後に、受信ユニット８は車両の位置に関するデータをＣＰＵ１０へ与える。種々の形態で製造される受信ユニット８はＧＰＳ装置の重要な一部である。ＧＰＳ装置の品質分類に従い、少数の、または多数のチャンネルを備えたマルチプレックスまたはシーケンシャル受信ユニットを使用できる。
簡単なＧＰＳ装置の場合、データ入力ユニット９は小型のバーコード読み取り機から成る。この読み取り機はカードに印刷されたバーコード１の情報を読み取ることしかできない。バーコード１に含まれる地理的座標はＣＰＵ１０内に読み取られ、ここで受信ユニット８から受信された実際の車両位置と比較される。ＣＰＵ１０は２つの位置座標に基づき、目標地点の方向および距離を決定し、この結果をディスプレイユニットへ送る。このＧＰＳ装置は車両の移動をトラッキングすることも可能であるので、車両の移動に対する目標の方向をディスプレイできる。可視ディスプレイ１１は計算された方向をグラフィック表示し、一方、目標地点までの距離が数値によりディスプレイされる。
バーコード読み取り機は工業用および日常用の双方で広く普及しているので、バーコード読み取り機の変形タイプを容易に設計できる。
ＧＰＳ装置のより高級なバージョンはデータ入力をするための小型電気光学的スキャナーを含む。このスキャナーはカード上に互いに隣接して設けられたバーコード１と地図セグメント２の双方を読み取る。スキャンされたバーコードおよび地図情報は、処理のためＣＰＵ１０へ転送される。バーコード１によって示される中心座標、地図セグメント２の縮尺および配置に基づき、地図セグメント２上の任意の点の座標を計算できる。地図セグメントを囲む正方形フレームにより地図セグメント２の位置決めを行う。受信ユニット８によって与えられる実際の座標に基づき、ＣＰＵ１０は地図セグメント２の記憶されたデジタル化された画像上の車両の正確な位置を表示し、最適なルートを決定し、運転者に正しい方向を指定する。スキャナーユニットはカードから画像およびテキストの双方を読み出すことができるので可視ディスプレイ１１上に画像をディスプレイでき、スピーチシンセサイザー・サウンド信号化ユニット１２はテキストを読み上げできる。
ＧＰＳ装置に必要なスキャナーの構造はコンピュータと共に使用されるマニュアルスキャナーまたはファックスで使用されるスキャナーに類似している。このスキャナーユニットは情報をスキャンしながら、ＧＰＳ装置に挿入されているカードをゆっくりと移動させることができる。このようなスキャナーと異なり、カードを読み取るのにレーザー光読み取りシステムを使用できるし、またカードの印刷面全体をデジタル化された電気画像に変換できるＣＣＤイメージセンサーも使用できる。
ＣＰＵ１０によって計算された結果はディスプレイユニットへ送られる。ディスプレイ６によって与えられた情報は、最適な移動方向および次の分岐点までの距離を運転者に表示する。ＧＰＳ装置は容易に解読できる可視ディスプレイ１１上に情報を示す。可視ディスプレイ１１と同時にスピーチシンセサイザー・サウンド信号化ユニット１２は装置を頻繁に見ることにより運転者の注意が散漫とならないよう、言語情報およびサウンド信号を発生する。
このディスプレイは電子機器で広く使用されているＬＣＤ（液晶）ディスプレイの変形例であり、この目的のために適当に開発されたものである。ディスプレイではアルファニューメリック文字およびグラフィック記号により運転者に支持が示される。より高度なニーズを満たすようになっている装置には、ポケットカラーテレビで使用されているものと類似するカラーＬＣＤマトリックスディスプレイを装備してもよい。
音声シンセサイザー機能は一般に電子装置で使用されているものであり、この用途ではスピーチサポート信号により交通の安全性を高めるようになっている。
本発明に係わるユニバーサルデータ入力カードおよびカード操作式ＧＰＳ装置はＧＰＳ技術を拡張する優れた装置となる。
カードの利用により装置の使用法は大幅に簡単となるので、カード操作式ＧＰＳ装置を導入することは大きな目標グループを獲得する上で理想的なことである。更にカードを導入することにより、本発明はＧＰＳ装置を誰もが使用でき、かつその使用法を簡単にできる機会を与えている。
本発明によれば、新しい概念すなわちＧＰＳカードが導入される。このカードは紙製であり、通常の印刷技術だけを使用して作成されるので、このカードの製造は極めて経済的である。このように安価に製造されたＧＰＳカードが多量に行き渡ることにより、多くの人がカード操作式ＧＰＳ装置があることを知るように促進でき、これにより世界中でこのような装置を大規模に一般的に使用することを確立できる。
本発明は従来の印刷物と新しいデータ入力装置とを密接に両立させ、このような可能性により得られる多数の利点を利用できるようにするものである。
ここに記載したカードの構造により新聞または雑誌の広告部分にＧＰＳカードを印刷することが可能となり、ハサミによって紙からカードを切り取ったり、ミシン孔に沿って紙から破ることができる。これにより新しい広告媒体に道が開かれる。カードをページから取り外し、ＧＰＳ装置に挿入できる。よって広告者はカード操作式ＧＰＳ装置の助けにより顧客が広告者の店舗または建物に到着できる。
カード操作式ＧＰＳ装置に挿入できるようなフォーマットで、名刺、招待カード、コンサートチケット、イベント用チケット等を印刷できる。
業界、ホテル、レストラン等をカラー写真で広告し、表示し、特定部門に対応する有効情報を補足した本の形態で回覧するのに適した総合ブックとしてカードを製造することが可能である。
本発明に係わるカードの構造は一般にＧＰＳナビゲーションシステムに受け入れられる標準式入力装置となり得る。
本発明に係わるカード操作式ＧＰＳ装置の構造は例外的に簡単である。この一部の理由は、本発明に係わるデータ入力装置はカードにすべてのナビゲーション情報が含まれているので、別の媒体を不要にするからである。従って、より簡単なモデルの装置は制御装置を全く有していない。
運転者はＧＰＳ装置に選択したＧＰＳカードを挿入するだけで、ＧＰＳ装置はカードに表示された目標地点にどのように到着できるかの詳細な情報を連続して運転者へ提供する。本発明に係わるカード操作式ＧＰＳ装置は、運転者が地図製作すなわちナビゲーション知識を取得したり、または複雑な操作技術を習得する煩わしさを省く。
上記事実が組み合わさることにより、これまで知られているデータ入力方法および同様な目的のＧＰＳ装置と比較して、本発明に係わるカードおよびカード操作式ＧＰＳ装置が有利であることが保証される。
本発明に係わる、最終的に広く使用されるカード操作式ＧＰＳ装置は普通でないコストパフォーマンス、自動促進機能および汎用性、更にこれまで説明したその他の多くの肯定的な特徴により、日常的なオリエンテーションにおける新しい習慣を生み出す潜在力を有する。本発明は社会に極めて有効なプロセスを開始でき、更に世界的な規模で新しい産業を生み出すことができる。

Claims (5)

1. 頂部表面および底部表面を有し、所定目標地点へのアプローチを容易にするためのナビゲーション装置用データ入力カードであって、該カードの大きさは予め定められ、かつ前記頂部表面が少なくとも２つの異なるフィールド（１，３）に分割されており、前記フィールドのうちの第１フィールド（１）が前記頂部表面の所定部分に配置されており、該第１フィールド（１）に対しバーが所定の配置とされたバーコードを含み、該バーコードが前記目標地点の地理的座標に少なくとも関連するデータを表示し、前記フィールド（３）の第２のフィールドには人の目が認識でき、かつ目標地点または目標地点に建てられた設立物に関する印刷情報が設けられ、前記頂部表面には人の目が認識できる同じサイズおよび配置の複数の印刷された地図セグメントを含む第３フィールド（２）が設けられており、前記地図セグメントが異なる縮尺のそれぞれの地図を含み、更に前記目標地点および該目標地点に至る少なくとも交通ルートを含むことを特徴とするデータ入力カード。
2. 前記地図セグメントの各々には、該地図セグメントの中心部にある対応した同じ地点に前記目標地点が設けられている、請求項１記載のデータ入力カード。
3. 前記カードが２つの短辺および２つの長辺を備えた長方形状を有し、前記地図セグメント（２）を備えた前記第３フィールド（２）が短辺の一方に接近して配置されており、前記地図セグメント（２）が前記カードの辺に平行に延びる辺を備えた正方形となっており、前記第１フィールド（１）が前記短辺に平行に延びる細いストリップ状にて第３フィールド（２）に接近して配置されており、バーの前記所定の配置が前記長辺に平行となっていることを特徴とする、請求項１記載のデータ入力カード。
4. 前記地図セグメントが前記目標地点に関連した前記印刷情報と区別できるようにマークされた別の目標を含むことを特徴とする、請求項１に記載のデータ入力カード。
5. 輪郭線またはミシン孔に沿ってカットすることにより、または引き裂くことにより取り外しできるよう、印刷物の一部として作成されたことを特徴とする、請求項１記載のデータ入力カード。

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