JP3775470B2

JP3775470B2 - 道路地図表示装置及び記録媒体

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Publication number: JP3775470B2
Application number: JP2000162487A
Authority: JP
Inventors: 宣英黒田; 邦博山田; 光宏二村; 浩義枡田; 秀則長坂
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2020-05-31
Also published as: JP2001343245A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地図データの２次元座標を２次元座標上に座標変換して地図を表示する道路地図表示装置及び記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
経路探索や経路案内の機能を有する車両用ナビゲーション装置では、進行方向の情報を判りやすく提供できるように走行イメージを立体的に表示する装置や車両の現在位置周辺の道路地図を遠方よりも拡大して表示する、いわゆる鳥瞰図表示方式により道路地図を表示する装置等が提案されている（特開平１−２６３６８８号公報、特開平８−１６０８５３号公報、特開平８−１６６２４９号公報、特開平８−２９２７２０号公報、特開平９−１２７８６１号公報等参照）。
【０００３】
従来提案されている装置のあるものは、例えば鳥瞰図上の一部にウインドウ表示領域を設けて広域地図を表示し、さらには鳥瞰図の範囲を枠で表示することにより、鳥瞰図の欠点である距離感が把握しにくくなるのを解消し、道路地図範囲の広さがわかりにくくなるのを解消している。また、あるものは、表示領域の上辺側所定範囲内に平面地図又は平面地図に近い鳥瞰図を表示することにより、遠方の道路状況が判りにくくなるのを解消し、遠方の道路情報を正確に把握できるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、鳥瞰図を表示する場合、三角関数を用いて２次元地図データから座標変換すると、処理が煩雑になり時間がかかるという不具合があり、地図データが多いとその不具合はさらに顕著になり、視点の高さのデータを用いて３次元的に座標計算を行う方式になると、さらに処理が遅くなるなどの不具合がある。
【０００５】
【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ものであって、三角関数や視点の高さを用いることなく簡単なパラメータの設定と加減乗除の簡単な演算で座標変換でき、処理負担の軽減、処理の高速化を可能にし、奥行きのある地図を高速に切り換え表示できるようにするものである。
【０００６】
そのために本発明は、二次元座標上の道路データを記憶する地図情報記憶手段と、自車両の現在位置及び進行方向を検出する検出手段と、該検出手段により検出した自車両の現在位置及び進行方向に基づいて前記地図情報記憶手段から道路データの二次元座標を取得する道路地図取得手段と、該道路地図取得手段により取得した前記二次元座標により規定される道路地図を平面図として描画する描画手段と、表示画面を２画面に分割し、各画面に前記描画手段により描画された地図を表示する表示制御手段とを備えた道路地図表示装置において、所定の四角形の二次元座標の上辺の一端と下辺の他端とを結ぶ対角線とｘ軸方向の適宜な分割位置にて交差するｙ軸に平行な直線により上下一対の三角形を規定し、これら三角形の変換後の比率に基づいて前記対角線の直線性を保持するように定めた変換式により遠近図表示のための台形座標に変換する座標変換手段を設けて、該座標変換手段が前記道路地図取得手段により取得した遠近図に対応する道路データの前記二次元座標を前記台形座標に変換し、前記描画手段が前記座標変換手段により変換された台形座標により規定される車両進行方向の道路地図を遠近図として描画し、前記表示制御手段が前記描画手段により描画された平面図及び遠近図を分割された表示画面の各画面に表示するようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る地図表示装置の実施の形態を示す図であり、２次元座標により構成される地図データから地図を展開して表示する場合の座標変換パラメータや経路案内に関する情報を入力する入力装置１、自車両の現在位置に関する情報を検出する現在位置検出装置２、２次元座標により構成される地図データ、経路の算出に必要なナビゲーション用データ、経路案内に必要な表示／音声の案内データ、さらに地図を表示、経路算出、案内を行うためのプログラム（アプリケーション及び／又はＯＳ）等が記録されている情報記憶装置３、ナビデータ処理手段として地図の表示処理、経路探索処理、経路案内に必要な表示／音声案内処理、さらにシステム全体の制御を行う中央処理装置４、車両の走行に関する情報である、例えば道路情報、交通情報を送受信したり、車両の現在位置に関する情報を検出したり、さらに現在位置に関する情報を送受信したりする情報送受信装置５、経路案内に関する情報を出力するディスプレイやスピーカその他の出力装置６から構成されている。つまり、本発明に係る地図表示装置をナビゲーション装置に適用した例を示している。
【０００９】
入力装置１は、地図を選択して目的地を入力したり、運転者の意志によりナビゲーション処理を中央処理装置４に指示する機能を備えている。その機能を実現するための手段として、目的地を電話番号や地図上の座標などにて入力したり、経路案内をリクエストしたりするタッチスイッチやジョグダイアル等のリモートコントローラ等を用いることができる。また、本発明では音声入力による対話を行うための装置を備えており、音声入力装置として機能する。また、ＩＣカードや磁気カードに記録されたデータを読み取るための記録カード読み取り装置を付加することもできる。また、ナビゲーションに必要なデータを蓄積し、運転者の要求により通信回線を介して情報提供する情報センターや、地図データや目的地データ、簡易地図、建造物形状地図などのデータを有する携帯型の電子装置等の情報源との間でデータのやりとりを行うためのデータ通信装置を付加することもできる。
【００１０】
現在位置検出装置２は、衛星航法システム（ＧＰＳ）を利用して車両の現在位置情報を入手するもの、車両の進行方位を、例えば地磁気を利用することにより絶対方位で検出する絶対方位センサ、車両の進行方位を、例えばステアリングセンサ、ジャイロセンサを利用することにより相対方位で検出する相対方位センサ、例えば車輪の回転数から車両の走行距離を検出する距離センサ等から構成される。
【００１１】
情報記憶装置３は、ナビゲーション用のプログラム及びデータを記憶した外部記憶装置で、例えばＣＤ−ＲＯＭ等からなっている。プログラムは、経路探索などの処理を行うためのプログラム、本実施例記載のフローチャートに示される処理プログラムや経路案内に必要な表示出力制御、音声入力により対話的に案内を行うためのプログラム及びそれに必要なデータ、音声案内に必要な音声出力制御を行うためのプログラム及びそれに必要なデータが格納されている。記憶されるデータとしては、地図データ、探索データ、案内データ、マップマッチングデータ、目的地データ、登録地点データ、道路データ、交差点等分岐点の画像データ、ジャンル別データ、ランドマークデータ、立体ランドマークデータ等のファイルからなり、ナビゲーション装置に必要なすべてのデータが記憶されている。地図データは、所定単位毎のブロックに区分けされて矩形の形で記憶されている。なお、本発明は、ＣＤ−ＲＯＭにはデータのみ格納し、プログラムは中央処理装置に格納するタイプのものにも適用可能である。ここでは、情報記憶装置として、ＣＤ−ＲＯＭを例に挙げたが、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の光ディスク、フロッピィディスク等の磁気ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスクでもよい。
【００１２】
中央処理装置４は、種々の演算処理を実行するＣＰＵ、情報記憶装置３のＣＤ−ＲＯＭからプログラムを読み込んで格納するフラッシュメモリ、フラッシュメモリのプログラムチェック、更新処理を行うプログラム（プログラム読み込み手段）を格納したＲＯＭ、設定された目的地の地点座標、道路名コードＮｏ．等の探索された経路案内情報や演算処理中のデータを一時的に格納するＲＡＭからなっている。また、この他にも図示は省略するが、ディスプレイ等の出力装置に表示するためのデータを格納するフレームメモリ、入力装置１からの音声入力による対話処理を行ったり、ＣＰＵからの音声出力制御信号に基づいて情報記憶装置３から読み出した音声、フレーズ、１つにまとまった文章、音等を合成してアナログ信号に変換してスピーカに出力する音声プロセッサ、通信による入出力データのやり取りを行う通信インタフェースおよび現在位置検出装置２のセンサ信号を取り込むためのセンサ入力インタフェース、内部ダイアグ情報に日付や時間を記入するための時計などを備えている。なお、前記した更新処理を行うプログラムを外部記憶装置に格納しておいてもよい。
【００１３】
プログラム、その他ナビゲーションを実行するためのプログラムは全て外部記憶媒体であるＣＤ−ＲＯＭに格納されてもよいし、それらプログラムの一部または全てが本体側のＲＯＭ４２に格納されていてもよい。この外部記憶媒体に記憶されたデータやプログラムが外部信号としてナビゲーション装置本体の中央処理装置に入力されて演算処理されることにより、種々のナビゲーション機能が実現される。
【００１４】
ナビゲーション装置は、上記のように外部記憶装置のＣＤ−ＲＯＭからプログラムを読み込むための比較的大容量のフラッシュメモリ、ＣＤの立ち上げ処理を行うプログラム（プログラム読み込み手段）を格納した小容量のＲＯＭを内蔵する。フラッシュメモリは、電源が切断しても記憶情報が保持される、つまり不揮発性の記憶手段である。そして、ＣＤの立ち上げ処理として、プログラム読み込み手段であるＲＯＭのプログラムを起動してフラッシュメモリに格納したプログラムチェックを行い、情報記憶装置３のＣＤ−ＲＯＭのディスク管理情報等を読み込む。プログラムのローディング処理（更新処理）は、この情報とフラッシュメモリの状態から判断して行われる。
【００１５】
情報送受信装置５は、衛星航法システム（ＧＰＳ）を利用して情報を入手するＧＰＳ受信装置、ＦＭ多重放送、電波ビーコン、光ビーコン等を利用して情報を入手するためのＶＩＣＳ情報受信装置、携帯電話、パソコン等を利用することにより、情報センター（例えばＡＴＩＳ）や他車両と情報を双方向に通信するためのデータ送受信装置等から構成される。
【００１６】
出力装置６は、運転者が必要な時に案内情報を音声および／または画面により出力したり、中央処理装置４でナビゲーション処理されたデータなどをプリント出力する機能を備えている。そのための手段として、中央処理装置４で処理したデータや情報記憶装置３に格納されたデータを画面表示するために展開、描画するメモリ、メモリに描画したイメージデータを表示するディスプレイ、中央処理装置４で処理したデータや情報記憶装置３に格納されたデータをプリント出力するプリンタ、経路案内を音声で出力するスピーカなどを備えている。
【００１７】
ディスプレイは、簡易型の液晶表示器等により構成されており、中央処理装置４が処理する地図の表示データや案内データに基づき展開、描画された交差点拡大図画面、目的地名、時刻、距離、進行方向矢印等を表示する。ディスプレイに表示する画像データは、２値画像データ（ビットマップデータ）であり、中央処理装置４が処理する地図の表示データや案内データをシリアル通信等で使用する通信線を使用し、また、他の通信線を兼用して受信し、出力装置６内でメモリに展開、描画した後、指示された表示範囲をディスプレイの画面に表示する。
【００１８】
このディスプレイは、運転席近傍のインストルメントパネル内に設けられており、運転者はこれを見ることにより自車両の現在地を確認したり、またこれからの経路についての情報を得ることができる。また、図示は省略するが、ディスプレイの表示画面にタッチパネル、タッチスクリーン等を含むタブレットを使用し、画面に触れる、或いは画面をなぞることにより、地点入力、道路入力等を行えるように構成してもよい。
【００１９】
次に、２次元座標系上において地図データの２次元座標を奥行きのある遠近図に座標変換して行う地図表示について説明する。図２は本発明に係る地図表示装置による台形座標変換アルゴリズムを説明するための図、図３は建造物の高さデータの座標変換アルゴリズムを説明するための図である。中央処理装置４の変換パラメータ１２は、地図の矩形座標を台形座標に変換する台形変換パラメータや曲面の座標を投影平面の座標に座標変換する曲面変換パラメータなどの座標変換パラメータを保持するものである。座標変換部１１は、２次元座標により構成される地図データを変換パラメータ１２に保持された座標変換パラメータに基づき座標変換を行うものであり、この座標変換した地図データを描画して出力装置６の画面に台形変換した地図（遠近図）が表示される。
【００２０】
まず、図２（Ａ）に示すような２次元地図データの座標空間を対象として、図２（Ｂ）に示すような台形への座標変換を行う場合の台形変換パラメータについて説明する。まず、２次元地図データの矩形に関しては、図２（Ａ）に示すように幅（Ｘ方向の長さの２分の１）ｇが設定され、台形に関しては、図２（Ｂ）に示すように上辺の長さ（Ｘ方向の長さの２分の１）ａ、及び下辺の長さ（Ｘ方向の長さの２分の１）ｂが設定され、そして、矩形及び台形に共通の縦の長さ（Ｙ方向の長さ）Ｌが設定される。
【００２１】
これらのパラメータに基づき地図データのＰ（Ｘ，Ｙ）から座標変換部３により変換される新たな座標がＰ１（ｓｘ，ｓｙ）であるとすると、まず、Ｙ座標値ｓｙは、台形の上辺の長さａと縦の長さＬの積及び台形の上下辺の長さの差（ｂ−ａ）とＹ座標値との積の和｛ａＬ＋（ｂ−ａ）Ｙ｝に対する台形の下辺の長さｂと縦の長さＬとＹ座標値との積ｂ・Ｌ・Ｙの比、つまり、
〔数４〕

ただし、ｋ₁＝ｂ・Ｌｋ₂＝ａ・Ｌｋ₃＝（ｂ−ａ）
により求められる。また、Ｘ座標値ｓｘは、台形の下辺の長さｂから台形の上下辺の長さの差（ｂ−ａ）にＹ座標値を乗じて台形の縦の長さＬで除した値（ｂ−ａ）ｓｙ／Ｌを減じ、矩形のＸ方向の長さｇに対するＸ座標値の比を乗じて、つまり、
〔数５〕

ただし、ｋ₄＝ｇｋ₅＝ｂｋ₆＝（ｂ−ａ）／Ｌ
により求められる。
【００２２】
以下に、まずＹ座標の変換について説明する。図２（Ａ）において斜めの直線の式は、
〔数６〕

で表される。そこで、この斜めの直線が変換後も直線として保たれるように、且つＸ座標が等分割となるように変換後の地図を仮定し、この直線ともう１つの２次元地図データにおけるＸ座標値が一定の直線により図２（Ｂ）に示すメッシュの三角形を考える。これらは相似となるので、それぞれの三角形の辺の長さの比率を考える。まず、三角形の縦の長さの比が（Ｌ−ｓｙ）：ｓｙとなる。これに対し、三角形の底辺の長さは、上辺がａ−Ｘａ／ｇ、下辺がｂ＋Ｘｂ／ｇとなる。したがって、相似三角形の辺の長さの比が等しいことから、
〔数７〕
（Ｌ−ｓｙ）：ｓｙ＝（ａ−Ｘａ／ｇ）：（ｂ＋Ｘｂ／ｇ）
となる。この〔数７〕と上記〔数６〕からＸを消去すると、〔数４〕が求められる。また、上辺ａ、下辺ｂに変換される固定値ｇのＸ座標値を縦の長さｓｙに対応させると、（ｂ−ａ）ｓｙ／Ｌとなるから、任意のＸ座標値では、ｇとＸとの比を乗じることにより〔数５〕が求められる。
【００２３】
次に、ビル等の立体的な建造物について同様に台形変換を用いた２次元的な座標変換により立体的に表示する場合について説明する。例えばビルは、階数ｎのデータを有するときには、平均的な階高ｈを階数ｎに乗じてｎ×ｈ＝Ｈとして高さを求め、また、階数ｎではなく、タワーのように全体としての高さＨのデータを有するときにはその高さＨに基づき座標変換を行う。Ｙ座標値ｓｙにおける高さＨのＹ座標値ｓｙ′への座標変換は、２次元平面上で変換されたＸ座標値ｓｘとＹ座標値ｓｙの上に例えば〔数８〕を用いてＹ座標値の加算値ΔＹを求めることにより行うことができる。
【００２４】
〔数８〕

ただし、ｋ₇＝（ｂ−ａ）／ｂ・Ｌ＝ｋ₃／ｋ₁
したがって、図３（Ａ）に示すように（ｓｘ１，ｓｙ１）の地点で高さＨの建物の頂点座標値は、
〔数９〕
（ｓｘ１，ｓｙ１＋ΔＹ）
＝｛ｓｘ１，ｓｙ１＋（１−ｋ₇ｓｙ）Ｈ｝
となり、このようにして変換した各座標を線で結び、枠内を所定の色で塗りつぶし、奥の方から順にこの処理を行って重ね書きすることにより、図３（Ｂ）に示すような表示を行うことができる。
【００２５】
上記のように台形変換パラメータとして、ａ，ｂ，ｇ，Ｌから、或いはこれらからｋ₁〜ｋ₇を算出して、これらと座標値（Ｘ、Ｙ）、高さｈから立体的な建造物についての台形変換を簡単な加減乗除の計算により実行することができる。
【００２６】
また、上記〔数５〕では、Ｐ（Ｘ，Ｙ）からＰ′（Ｘ，ｓｙ）とした後、そのｓｙを用いてＰ１（ｓｘ，ｓｙ）を求めたが、ｓｙを用いずＸ，Ｙの座標値からｓｘを求めてもよい。例えば、〔数５〕において、ｓｙにＹを用いｓｘ′を求めると、Ｐ（Ｘ，Ｙ）は、図２（Ｂ）に示すＰ１′（ｓｘ′，ｓｙ）に変換されて台形から膨らむので、座標変換した結果はお椀形状になる。
【００２７】
次に、本発明の地図表示装置を備えた車両用ナビゲーション装置の例を説明する。図４は情報記憶装置に格納された主要なデータファイルの構成例を示す図、図５は現在位置中心の地図の表示処理の例を説明するための図である。
【００２８】
案内道路データファイルは、図４（Ａ）に示すように、道路数ｎのそれぞれに対して、道路番号、長さ、道路属性データ、形状データのアドレス、サイズおよび案内データのアドレス、サイズの各データからなり、経路探索部により経路を算出し経路案内を行うために必要なデータとして格納される。道路番号は、分岐点間の道路毎に方向（往路、復路）別に設定されている。道路属性データは、道路案内補助情報データであり、形状データは、図４（Ｂ）に示すように、各道路の複数のノード（節）で分割したとき、ノード数ｍのそれぞれに対して東経、北緯からなる座標データを有している。案内データは、図４（Ｃ）に示すように、交差点（または分岐点）名称、信号機データ、ランドマークデータ、注意点データ、道路名称データ、道路名称音声データ、行き先データのアドレス、サイズの各データからなる。
【００２９】
車両用ナビゲーション装置では、中央処理装置４により、まずイニシャライズ処理を行ってＣＤ−ＲＯＭからナビゲーションプログラムを読み出し、フラッシュメモリに格納して起動すると、現在位置検出装置２により現在位置を検出する処理を行い、現在位置を中心としてその周辺地図を表示すると共に、現在位置の名称等を表示する。次に、電話番号や住所、施設名称、登録地点等を用いて目的地を設定する処理を行い、現在位置から目的地までの経路探索処理を行う。この経路探索の結果、目的地に到着するまでの経路は、案内する道路番号を並べた案内道路番号データとして設定される。経路が決まると、現在位置検出装置２による現在位置追跡を行いながら、目的地に到着するまで経路案内の表示出力・音声出力の処理を行う。本発明では、例えば上記現在位置検出処理や目的地設定処理、経路案内表示処理において、ディスプレイの地図の座標を変換して現在位置から遠くなるほど広域になる遠近図を表示するようにしている。
【００３０】
本発明に係る地図表示装置では、台形変換のパラメータを用いて現在位置に対応した遠近図を表示する場合、図５に示すようにまず遠近図表示のモードになっているか否かを判断し（ステップＳ１１）、遠近図表示のモードの場合には上述した〔数４〕及び〔数５〕における台形変換パラメータａ、ｂ、Ｌ等を設定する。即ち、どのような地図範囲を表示装置に表示するかを設定する（ステップＳ１２）。次にその地図範囲における４隅の東経・北緯座標を取得し（ステップＳ１３）、この東経・北緯座標を〔数４〕及び〔数５〕のｓｘ、ｓｙにそれぞれ代入、即ち、逆変換することにより、矩形地図上における表示すべき地図範囲が決定される（ステップＳ１４）。この地図範囲は逆台形の形となる。次に、この逆台形の領域に係る地図ブロックを選択してＣＤ−ＲＯＭより選択された地図ブロックを読み出し、ＲＡＭに格納する（ステップＳ１５）。そして、選択された地図ブロック内の２次元座標をそれぞれ〔数４〕及び〔数５〕に代入して座標変換を行い（ステップＳ１６）、再びＲＡＭに格納する。しかる後、変換された座標を表示装置の画面座標に変換してフレームメモリに描画することによりディスプレイ等の表示装置に表示する（ステップＳ１７）。上記ステップＳ１１において遠近図表示のモードになっていなければ、通常の平面地図を表示する。この図５における処理が本発明における座標変換手段による座標変換処理の１例である。
【００３１】
さらに、上記遠近図を表示して経路案内を行うナビゲーション装置の具体的な処理、表示の形態について説明する。図６は目的地の表示や目的地方向の表示を行う処理の例を説明するための図、図７は経路外れの場合の地図の表示切り換え制御の例を説明するための図、図８は経路を重視した表示制御の例を説明するための図である。
【００３２】
上記のようにして座標変換され表示される遠近図上に、目的地に到着するまで経路案内として現在位置マークと目的地マークを重ねて表示する場合には、例えば図６に示すようにまず、現在位置を取得し（ステップＳ２１）、現在位置を画面の中央下寄りの位置として台形変換パラメータを用いて遠近図で表示する地図の表示範囲を設定する（ステップＳ２２）。そして、その表示範囲内に目的地が入るか否かを判定し（ステップＳ２３）、目的地が表示範囲内にある場合には、遠近図とその遠近図上に現在位置マークとともに目的地マークを表示し（ステップＳ２４）、目的地が表示範囲内にない場合には、例えば画面の右上方向、左横方向、上左方向など、目的地方向を判定して（ステップＳ２５）、遠近図とその遠近図上に現在位置マークとともに対応する画面の端部に目的地方向マークを表示する（ステップＳ２６）。画面上部に空を描画する場合には、目的地方向マークを空領域に表示してもよい。以上のステップＳ２１〜Ｓ２６の処理を目的地に到着するまで繰り返し実行する（ステップＳ２７）。このとき、現在位置から目的地までの経路も適宜遠近図上に重ねて表示される。
【００３３】
また、ステップＳ２３で目的地が表示範囲内に入らない場合に、目的地が表示範囲内に入るようにするには、例えば図６（Ｂ）に示すように目的地方向を判定した後（ステップＳ３１）、さらにその目的地方向の表示領域の変換パラメータを変更してさらに広域化して（ステップＳ３２）、その表示範囲内に目的地が入るか否かを判定し（ステップＳ３３）、目的地が表示範囲内にある場合には、遠近図とその遠近図上に現在位置マークとともに目的地マークを表示し（ステップＳ３４）、それでも、目的地が表示範囲内にない場合には、遠近図とその遠近図上に現在位置マークとともに対応する画面の端部に目的地方向マークを表示する（ステップＳ３５）。つまり、目的地が入るまで無制限に広域化しても、表示する意味がなくなってしまうので、一定の変換パラメータで固定し、目的地方向マークを表示するにとどめる。この場合、目的地方向マークと共に目的地までの距離を併せて表示すると、表示範囲内に入らない目的地がさらにどの程度先になるのかを知る情報として有用である。
【００３４】
なお、この場合、画面を縦方向に領域分割し、目的地方向となる画面上方の領域を段階的に広域化するように変換パラメータを設定してもよい。勿論、通常は、別の表示モードによる経路案内を行い、例えばマニュアル操作により運転者により切り換え要求があった時点、経路探索を行った時点など、所定の条件でこれらの表示モードに切り換えるようにしてもよい。
【００３５】
また、走行中に現在位置が案内経路から外れたとき（経路外れ）に遠近図で経路復帰方向を表示しようとする場合には、例えば一定時間毎に図７に示すように現在位置を取得し（ステップＳ４１）、その現在位置を案内経路と照合することにより経路外れが発生したか否かを判定し（ステップＳ４２）、経路外れが発生すると、現在位置から経路への復帰方向を判定する（ステップＳ４３）。この場合の復帰方向としては、例えば現在位置から座標値による直線距離で最も近い経路上の地点を求め、あるいは現在位置から経路上の交差点までの経路探索を行って、経路に復帰する最適経路を求め、現在位置から目的地までの経路探索を行って、最適経路を求めるなどにより判定する。そして、その経路復帰方向が表示画面の上方向に一致するように変換パラメータを設定して遠近図を表示する（ステップＳ４４）。その後は、現在位置が経路に復帰したか否かを判定し（ステップＳ４５）、経路に復帰すれば通常の経路案内として行っていた元の地図表示に戻す（ステップＳ４６）。同様に、現在位置が案内経路から外れたときに目的地方向が表示画面の上方向に一致するように変換パラメータを設定してもよい。
【００３６】
また、上記遠近図上に重ねて経路を表示する場合に、変換パラメータを目的地方向、経路復帰方向に設定し、その方向を上にして遠近図を表示すると、経路が画面の左右の端で切れてしまうことがある。そこで、できるだけ経路を連続して表示できるようにしようとすると、表示方向や広域化する範囲、つまり変換パラメータを変更する必要がある。このような場合の処理としては、例えば図８に示すように現在位置を取得し（ステップＳ５１）、変換パラメータとともに地図表示範囲を設定したとき（ステップＳ５２）、経路が連続して表示範囲内に入るか否かを判定し（ステップＳ５３）、経路が画面の左や右の端で切れてしまい連続して表示範囲内に入らない場合には、変換パラメータとともに地図表示範囲を変更して（ステップＳ５５）、遠近図と地図を表示する（ステップＳ５４）。また、変換パラメータとともに地図表示範囲を変更する処理を繰り返し、表示範囲内に入る経路の長さが最も長くなる変換パラメータ、表示範囲を選択して設定するような処理を行うようにしてもよい。
【００３７】
本発明の座標変換を使用すると、遠近図上に重ねて経路を表示する場合、経路をベタで道路上に重ねるのではなく、道路から少し浮かせて経路を表示することも簡単に実現できる。それは、経路の座標に一定の高さ情報を付加し、先に図２で説明した座標変換した後のＹ座標値をさらに図３で説明したように高さ情報に基づいて座標変換、つまりＹ軸方向に座標を移動することによって可能となる。また、経路を描画する場合、座標値間を線で連結して描画するが、このとき、座標変換することにより連結する座標値間の長さが変換する領域によって大きく変わる。そこで、座標値間が長い場合には、その中間を１乃至複数の座標値で補間し、逆に座標値間が短い場合には、座標値を間引きして経路を描画する。
【００３８】
次に、遠近図の表示情報の制御や画面の切り換え、走行軌跡の表示について説明する。図９は複数の階層に分けたデータの構造例を説明するための図、図１０は表示領域及び画面の切り換え例を説明するための図、図１１は画面の回転処理の例を説明するための図、図１２は走行軌跡データの構成例を説明するための図である。
【００３９】
本発明のように２次元矩形を台形に変換する台形変換パラメータを設定し、現在位置を中心として座標変換を行い遠近図を表示する場合、現在位置から前方へ遠くなるほど広域化し、つまり情報が圧縮されるため、表示情報の量を適切に提供するには領域により制限しなければならない。そこで、表示情報をその密度に応じて間引くなどの処理が必要となるが、情報記憶装置に格納する道路データや経路案内情報のファイルについて、例えば図９に示すように複数の階層に分けたデータの構造を採用してもよい。例えば縮尺率の大きい地図をレベル１、縮尺率の小さい地図をレベルｎとすると、レベル１、２、……、ｎとなるにしたがって、詳細で多くの情報を有する。すなわち、レベル１では、道路種別の場合、高速道路や国道などの主要幹線道路だけの情報を有し、文字やランドマークによる施設などの経路沿いの特徴情報を案内するための経路案内情報の場合、都道府県、市区町村名、面積の大きな施設や大規模な施設、建造物だけの情報を有する。これに対してレベルｎでは、道路種別の場合、細街路等の最も低い情報を有し、経路案内情報の場合、コンビニや交差点近傍の詳細な情報を有する。
【００４０】
上記構造のデータを用いることにより、例えば図１０（Ａ）に示す遠近図を表示する場合、画面上方の領域には、レベル値の大きい方のデータを選択し、画面下方の領域には、レベル値の小さい方のデータを選択することにより、上下それぞれの表示領域で適切な情報量にして提供できる。また、現在位置マークや立体ランドマークを表示する場合には、変換パラメータに応じたマークの形状を予め用意してその中から選択し、さらに、経路の表示、道路の表示、線の太さ、文字の大きさ、マークの大きさについても、変換パラメータ、表示領域に対応して変えることにより遠近図と違和感のない表示を行うことができる。図１０（Ｂ）に示すように画面上方の表示領域と下方の表示領域で変換パラメータを変えて遠近図を表示する場合も同様であり、図１０（Ｃ）に示すように表示画面を２つに分割して地図を表示する場合も同様である。ここで、分割された２つの画面に表示される地図とは、「遠近図と座標変換を行わない平面図」、「表示範囲の異なる２つの遠近図」、「車両の進行方向を画面の上方向に一致させた地図と、目的地方向を画面の上方向に一致させた地図」等様々なパターンが考えられる。
【００４１】
表示モードとして、例えば図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すそれぞれの画面への切り換えは、例えばマニュアル操作スイッチにより運転者の要求に応じてマニュアル切り換えを行う場合や、先に説明したように目的地が表示範囲内に入るように画面の領域を複数に分割し画面上方の領域をより広域化するように変換パラメータを変えて設定する場合、高速走行になると前方がより広域になるように走行速度に応じて変換パラメータを変える場合、現在位置が案内交差点など特定の地点に接近してその特徴情報を表示する場合などに行われる。
【００４２】
遠近図を現在位置を追跡しながら表示する場合、高速走行やカーブの旋回など単位時間の車両の進行方向変化が大きいと、表示の追従性が低下するという不都合が生じる。例えば現在位置検出装置により車両の現在位置、走行方向を１秒毎に検出し、そのタイミングで表示する地図範囲を書き換える場合、車両の進行方向が短時間の間に急激に変化すると、急に表示される地図の方向が変更されてしまい、ユーザにとっては前地図との関係がわかりづらくなる。そこで、このような場合には、前地図と現地図との間にオフセット地図を挿入することにより、連続的に回転表示するようにしてもよい。オフセット地図は、例えば図１１に示すようにα＝５°、１０°、２０°……と数段階に分ける。そして、例えば走行方向が３０°変わった場合には、５°、１０°、２０°の３つのオフセット地図を前地図と現地図との間に挿入して表示する。また、地図の書き換えは、単位時間の車両の進行方向変化量に応じて制御し、進行方向変化量が多い場合には、遠近図の表示方向を変更し、少ない場合には、遠近図の表示方向は変更せず現在位置マークの方向のみを変更してもよい。また、目的地までの経路の情報や車両が現在走行している道路と接続する道路との関係から車両が次に曲がる方向を予測し、その予測した方向に基づいて表示方向を決定してもよい。このような構成により、車両の運転者は、曲がった先の道路地図を予め知ることができる。また、このような予測を運転者が操作したウインカーに基づいて行ってもよい。
【００４３】
また、遠近図上に走行軌跡を重ねて表示する場合、走行軌跡点は、図１２に示すように所定時間又は所定距離毎に記憶されるので、各座標を変換パラメータと表示領域により、先に説明した経路の表示と同様に走行軌跡点の間隔が長い場合には補間を行い、逆に走行軌跡点の間隔が短い場合には間引きを行う。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、矩形と台形を対応させた簡単なパラメータの設定と計算で奥行きのある地図に座標変換できる。したがって、三角関数や視点の高さを用いることなく加減乗除の簡単な演算で座標変換できるため、処理負担の軽減、処理の高速化が可能となり、奥行きのある地図の表示切り換えを高速に行うことができる。また、遠近図と他の地図を要求に応じて或いは状況に応じて見やすい方を選択することができる。さらに、遠近図と他の地図や案内図を同時に観ることができ、経路前方の確認を行いながら現在位置近傍の情報の確認を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る地図表示装置の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明に係る地図表示装置による台形座標変換アルゴリズムを説明するための図である。
【図３】建造物の高さデータの座標変換アルゴリズムを説明するための図である。
【図４】案内道路データ等の構成例を示す図である。
【図５】現在位置中心の地図の表示処理の例を説明するための図である。
【図６】目的地の表示や目的地方向の表示を行う処理の例を説明するための図である。
【図７】経路外れの場合の地図の表示切り換え制御の例を説明するための図である。
【図８】経路を重視した表示制御の例を説明するための図である。
【図９】複数の階層に分けたデータの構造例を説明するための図である。
【図１０】表示領域及び画面の切り換え例を説明するための図である。
【図１１】画面の回転処理の例を説明するための図である。
【図１２】走行軌跡データの構成例を説明するための図である。
【符号の説明】
１…入力装置、２…現在位置検出装置、３…情報記憶装置、４…中央処理装置、５…情報送受信装置、６…出力装置、１１…座標変換部、１２…変換パラメータ

Claims

二次元座標上の道路データを記憶する地図情報記憶手段と、
自車両の現在位置及び進行方向を検出する検出手段と、
該検出手段により検出した自車両の現在位置及び進行方向に基づいて前記地図情報記憶手段から道路データの二次元座標を取得する道路地図取得手段と、
該道路地図取得手段により取得した前記二次元座標により規定される道路地図を平面図として描画する描画手段と、
表示画面を２画面に分割し、各画面に前記描画手段により描画された地図を表示する表示制御手段と
を備えた道路地図表示装置において、
所定の四角形の二次元座標の上辺の一端と下辺の他端とを結ぶ対角線とｘ軸方向の適宜な分割位置にて交差するｙ軸に平行な直線により上下一対の三角形を規定し、これら三角形の変換後の比率に基づいて前記対角線の直線性を保持するように定めた変換式により遠近図表示のための台形座標に変換する座標変換手段を設けて、
該座標変換手段が前記道路地図取得手段により取得した遠近図に対応する道路データの前記二次元座標を前記台形座標に変換し、前記描画手段が前記座標変換手段により変換された台形座標により規定される車両進行方向の道路地図を遠近図として描画し、前記表示制御手段が前記描画手段により描画された平面図及び遠近図を分割された表示画面の各画面に表示するようにしたことを特徴とする道路地図表示装置。
二次元座標上の道路データと、
自車両の現在位置及び進行方向を検出する検出機能、該検出機能により検出した自車両の現在位置及び進行方向に基づいて前記道路データの二次元座標を取得する道路地図取得機能、該道路地図取得機能により取得した前記二次元座標により規定される道路地図を平面図として描画する描画機能、表示画面を２画面に分割し、各画面に前記描画機能により描画された地図を表示する表示制御機能、及び所定の四角形の二次元座標の上辺の一端と下辺の他端とを結ぶ対角線とｘ軸方向の適宜な分割位置にて交差するｙ軸に平行な直線により上下一対の三角形を規定し、これら三角形の変換後の比率に基づいて前記対角線の直線性を保持するように定めた変換式により遠近図表示のための台形座標に変換する座標変換機能を有し、前記座標変換機能が前記道路地図取得機能により取得した遠近図に対応する道路データの前記二次元座標を前記台形座標に変換し、前記描画機能が前記座標変換機能により変換された台形座標により規定される車両進行方向の道路地図を遠近図として表示画面上に描画し、前記表示制御機能が前記描画機能により描画された平面図び遠近図を分割された表示画面の各画面に表示する機能を実現させるためのプログラムと
を記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な道路地図表示用記録媒体。