JP3918314B2 - 車載用ナビゲーション装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、設定された目的地までの経路の案内を行う車載用のナビゲーション装置に関し、特に目的地への経路を設定する際に、路面状態も加味して適切な経路を設定可能なナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の走行に伴ってＧＰＳ等により現在位置を検出し、その現在位置をディスプレイ上に道路地図と共に表示したり、現在地から目的地までの適切な経路を設定し、案内として利用するナビゲーションシステムが知られ、より円滑なドライブに寄与している。そして、この経路設定に際しては、一般にダイクストラ法あるいはそれに準じた手法が用いられる。具体的には、ノード間のリンクに対するリンク情報を用いて現在地から各ノードに至るまでの経路計算コスト（経路に対する評価値）を算出し、目的地までの全てのコスト計算が終了した段階で、総コストが最小となるリンクを接続して目的地までの経路を設定している。
【０００３】
このダイクストラ法における各リンクでの経路計算コストの計算は、例えば次式を用いて行われる。
経路計算コスト＝リンク長×道路幅員係数×道路種別係数×渋滞度
ここで、道路幅員係数とは、道路幅に応じて設定される係数であり、道路種別係数とは有料道路等の道路種別に応じて設定される係数である。そして、渋滞度とは、その道路の渋滞度合に応じて設定される係数である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば道路が未舗装かどうかといった路面状態に関する情報は参酌されない。もちろん、舗装道路か未舗装道路かという単なる区別ではなく、舗装道路であっても、路面の凹凸が多くて実際に走行すると車両の乗り心地が悪い道路も存在するが、そのような路面状態が良好なのか悪いのかについては参酌されていなかった。そのため、上述したダイクストラ法によって算出した総コストが最小となり、例えば所要時間や距離の点では相対的に短い経路が設定されたとしても、車両で走行した場合には乗り心地が悪い経路となってしまう。
【０００５】
この場合、所要時間や距離の点では相対的に長くなるが、路面状態が良好な迂回路であったとすると、その迂回路が極端に遠回りにならない程度であれば、乗り心地の良いその迂回路を採用した方が好ましいと考えられる。
そこで本発明は、このような問題を解決し、走行時の乗り心地に関与する路面状態についても参酌した最適経路の設定を行い、より適切なナビゲーションを実現する車載用ナビゲーション装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するためになされた請求項１記載の車載用ナビゲーション装置においては、記憶手段にノード間を接続するリンクのリンク情報とリンク間の接続情報とが記憶されており、目的地設定手段によって目的地を設定すれば、出発地から目的地への経路を設定することができ、さらに、案内手段によって、その設定された目的地経路に対する走行案内を行うことができる。なお、目的地経路の設定に際しては、例えばリンク情報及び接続情報によりダイクストラ法を用いた経路計算コストの算出を行い、総コストが小さくなる（好ましくは最小となる）リンクの接続により経路設定を行うことが考えられる。
【０００７】
この経路設定に際して、従来考慮されていなかった路面状態を次のようにして考慮する。つまり、路面状態検出手段は、車両が走行している路面の状態を検出することができ、その路面状態検出手段にて検出した路面状態は、リンクに対応付けて路面状態記憶手段に記憶される。そして、経路設定手段は、その路面状態記憶手段に記憶されている路面状態が所定の悪路状態であれば、該当するリンクに対する経路計算コストを、通常よりも大きな値に設定した上で、総コストが小さくなるリンクの接続により目的地経路を設定する。
【０００８】
これにより、未舗装道路などの悪路が極力経路内に含まれないようにすることができ、走行時の乗り心地に関与する路面状態についても参酌した最適経路の設定を行うことができる。例えば、路面状態を参酌しないで算出すると総コストが最小となるが、未舗装道路の含まれた経路Ａと、その未舗装道路を含まずに迂回する経路であるが、総コストは経路Ａよりも大きい経路Ｂがあったとする。所要時間や距離の点では相対的に長くなったとしても、極端に遠回りにならない程度であれば、乗り心地の良い経路Ｂの方を採用した方が好ましいと考えられる。したがって、本発明の車載用ナビゲーション装置のように路面状態を参酌すれば経路Ｂを目的地経路として設定することができ、走行時の乗り心地の面も参酌した最適経路による適切なナビゲーションを実現することができる。
【０００９】
路面状態が所定の悪路状態であるリンクに対する経路計算コストを、通常よりも大きな値に設定する場合の一例としては、例えば請求項２に示すように、路面状態記憶手段に記憶されている路面状態を経路計算コストに変換し、その変換した経路計算コストも加味して、総コストが小さくなるリンクの接続により目的地経路を設定することが考えられる。つまり、上述したようにリンクに対する経路計算コストが、例えばリンク長×道路幅員係数×道路種別係数×渋滞度などと表せるため、路面状態についても係数化（悪路状態の場合には１より大きな係数）して用いればよい。
【００１０】
なお、この路面状態の検出に際しては、例えば所定のサンプリング期間（あるいは回数）中に得た検出データの内で最も頻度の高いデータを採用することが考えられる。また、複数の路面状態のレベルを設定しておき、検出データがいずれのレベルに属するかを判断し、サンプリング期間（あるいは回数）中の最も頻度の高いレベルの路面状態を採用することも考えられる。
【００１１】
そして、請求項３に示すように、同一リンクについての複数箇所での路面状態が検出された場合には、それら複数箇所での路面状態に基づいてリンク全域の路面状態を推定し、その推定した路面状態を単位距離あたりの正規化されたコストに変換したものを経路計算に用いることも好ましい。リンク単位でコストを設定するので、リンク中の一部での路面状態を代表値として採用してしまうと不適切な場合もある。したがって、複数の路面状態に基づくことで、より適切なコスト設定ができる。
【００１２】
なお、請求項４に示すように、路面状態記憶手段に記憶されている路面状態を経路計算時に考慮することを許可あるいは禁止する指示を利用者が入力可能な考慮指示入力手段を備え、その考慮指示入力手段を介して路面状態の経路計算への考慮許可が指示されている場合に限り、経路設定手段が、路面状態記憶手段に記憶されている路面状態を経路計算コストに変換し、その変換した経路計算コストも加味して目的地経路を設定するよう構成してもよい。これは、種々の事情から利用者が路面状態を経路計算に反映させたくない場合もあると考えられるため、路面状態のコスト計算への使用許可あるいは禁止を利用者が指示できるようにして利便向上を図ったものである。同様の意図から、請求項５に示すように、路面状態検出手段による検出を許可あるいは禁止する指示を利用者が入力可能な検出指示入力手段を備え、その検出指示入力手段を介して路面状態の検出許可が指示されている場合に限り、路面状態検出手段が路面状態の検出を実行するよう構成してもよい。これは、路面状態の検出自体を禁止できるようにしたものである。
【００１３】
また、路面状態検出手段としては、種々考えられるが、例えば請求項６に示すように、ショックアブソーバに取り付けた圧電素子によってピストンロッドに加わる路面からの圧力を電圧に変換し、その電圧値に基づいて路面状態を検出するよう構成することが考えられる。未舗装道路などにおいて路面の突起や段差通過時にはショックアブソーバのピストンロッドにかかる力が大きくなり、舗装程度の良い道路ではピストンロッドにかかる力は小さくなる。従って、そのピストンロッドに加わる路面からの力を圧電素子によって電圧値に変換すれば、その電圧値の大小に基づいて、路面状態を検出することができる。この際、請求項７に示すように、電圧値を予め設定された基準電圧と比較することによって、路面状態を複数のレベルに分類することが考えられる。
【００１４】
なお、請求項８に示すように、この検出した電圧値と比較する所定の基準電圧は、車速に応じて設定することが好ましい。なぜなら、同一の路面状態の道路を走行していても、車速によって圧電素子へ加わる路面からの圧力は異なり、その結果、圧電素子からの出力電圧値が異なるからである。
【００１５】
また、全般的には路面状態の良い道路であっても、一部に存在する継ぎ目等によって一時的に圧電素子からの出力電圧が大きくなる場合がある。したがって、例えば請求項９に示すように、電圧値を予め設定された基準電圧と比較して路面状態を複数のレベルに分類する処理を複数回実行し、その内の最も頻度の高いレベルを、最終的な路面状態のレベルとすることも有効である。
【００１６】
路面状態検出手段の他の例としては、例えば請求項１０に示すように、撮像手段によって撮像した路面の画像に基づいて路面状態を検出する構成が挙げられる。路面画像から路面の凹凸状態を直接検出してもよいし、あるいは、路面画像の時間的変化に基づいて車両の上下動を推定し、その上下動から間接的に路面状態を検出してもよい。
【００１７】
ところで、これまで説明した車載用ナビゲーション装置では、路面状態が悪ければ、該当するリンクに対する経路計算コストを通常よりも大きな値に設定することで、極力そのリンクが目的地経路に含まれないようにすることを意図していた。しかし、請求項１１に示すように、路面状態が所定の悪路状態であれば、該当するリンクを除外した上で、目的地経路を設定することも考えられる。つまり、該当リンクを除外するため、目的地経路にそのリンクが絶対に含まれなくなる。但し、適切な迂回路がないような状態ではこの手法は好ましくない。例えば、１０ｋｍ程度の経路Ａの場合には未舗装道路が含まれ、その迂回路Ｂとして最短距離のものが５０ｋｍ程度であれば、いくら未舗装道路が含まれるといっても経路Ａを選択したいと考えるのが一般的である。したがって、このような不都合を回避する観点からは、リンクを除外するのではなく、リンクコストを通常よりも高くすることによって対応した方が好ましいと言える。
【００１８】
なお、このような車載用ナビゲーション装置の経路設定手段をコンピュータシステムにて実現する機能は、例えば、コンピュータシステム側で起動するプログラムとして備えることができる。このようなプログラムの場合、例えば、ＦＤ、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、必要に応じてコンピュータシステムにロードして起動することにより用いることができる。この他、ＲＯＭやバックアップＲＡＭをコンピュータ読み取り可能な記録媒体として前記プログラムを記録しておき、このＲＯＭあるいはバックアップＲＡＭをコンピュータシステムに組み込んで用いても良い。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、上述した発明が適用された実施形態の車載用ナビゲーション装置を中心に示す自動車に搭載されている各種制御回路の概略構成を表すブロック図である。
【００２０】
本システムは、ナビゲーション装置１とサスペンション制御装置を主な構成要素としている。サスペンション制御装置はサスペンション制御コンピュータ２、センサ類３、サスペンションアクチュエータ４を備える。このセンサ類３は車速センサ３ａ、車高センサ３ｂ、路面センサ３ｃ等から成る。その他のセンサ類３として、さらにステアリングセンサや車輪速センサを使用してもよい。
【００２１】
車速センサ３ａは、トランスミッション出力軸に取り付けられ、出力軸１回転で４個のパルス信号を発生するロータとピックアップで車速を検出するものがよく使用される。また、車高センサ３ｂは、サスペンションの伸縮状態から車高を検出するセンサである。
【００２２】
一方、路面センサ３ｃは、ショックアブソーバ５上部に取り付けられたピエゾ素子などの圧電素子によって実現される。路面の突起や段差通過時にはショックアブソーバ５のピストンロッドにかかる力が大きくなり、舗装程度の良い道路ではショックアブソーバ５のピストンロッドにかかる力は小さくなる。従って、図２に示すように、ショックアブソーバ５のピストンロッドに加わる力を検出できるように路面センサ３ｃを取り付けると、路面センサ３ｃはピストンロッドにかかる力を圧電素子によって電圧に変換し、この電圧信号をサスペンション制御コンピュータ２に出力する。サスペンション制御コンピュータ２は、この電圧信号に基づいて路面状況を検知することができる。
【００２３】
但し、路面状態の良い道路であっても継ぎ目等により一時的に路面センサ３ｃの出力電圧が大きくなる場合がある。また、同一の道路を走行していても車速により路面センサ３ｃの出力電圧が異なることに注意しなくてはならない。
このため、サスペンション制御コンピュータ２では路面センサ３ｃの出力電圧値がどのレベルにあるかを常時サンプリングし、所定の複数の基準電圧値と比較することで、路面状態を例えば８段階程度にクラス分けする。また、基準電圧値も車速に応じて動的に変更する必要がある。そのため、基準電圧値は車速毎に予めサスペンション制御コンピュータ２の内部メモリ（図示せず）に記憶しておく。そして、サスペンション制御コンピュータ２は、車速センサ３ａの出力に応じて基準電圧値を内部メモリに保持しているデータを基にリアルタイムに変更し、路面センサ３ｃの出力電圧がどのレベル（クラス）にあるかを基準電圧値を基にサンプリング毎に判定し、任意回数（１００〜１０００回程度）サンプリングした後、サンプリングしたデータが最も多く属するクラスを当該道路の路面状態のクラスとして判定する。なお、図３には、このクラス分け処理を概念的に示した。こうしてクラスを判定した後、このクラスを表すデータをナビゲーション装置１に送信する。
【００２４】
また、センサ故障や配線異常等により路面センサ３ｃの出力電圧が異常となる場合を想定し、車速センサ３ａによって車速０の状態であると判断した状態で、路面センサ３ｃの出力電圧値が車速０における異常判定電圧値を越えていると判断した場合には、センサ異常と判定する。そして、センサ異常の場合には、路面センサ３ｃを使用した路面状況の判定は中止する処理も行う。
【００２５】
なお、サスペンション制御コンピュータ２はセンサ類３から得た情報、例えば車速センサ３ａからの車速パルス、路面センサ３ｃからの出力電圧、車高センサ３ｂからの車高情報（前のめり状態の検出も含む）を基に、サスペンションアクチュエータ４を制御し、ショックアブソーバ５の減衰力を制御する。
【００２６】
続いて、ナビゲーション装置１の内部構成を説明する。
ナビゲーション装置１は、位置検出器５５と、地図データ入力器５６と、操作スイッチ群５８と、これらに接続されたナビ制御部５０と、ナビ制御部５０に接続された外部メモリ５１と、表示装置５２と、外部情報入出力装置５３およびリモコンセンサ５４を備えている。なお、ナビ制御部５０は通常のコンピュータとして構成されており、内部には、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ及びこれらの構成を接続するバスラインが備えられている。
【００２７】
前記位置検出器５５は、いずれも周知のジャイロスコープ６０、距離センサ６２、及び衛星からの電波に基づいて車両の位置を検出するＧＰＳ（Global Positioning System ）のためのＧＰＳ受信機６４を有している。これらのセンサ等６０，６２，６４は各々が性質の異なる誤差を持っているため、複数のセンサにより、各々補間しながら使用するように構成されている。なお、精度によっては上述した内の一部で構成してもよく、さらに、地磁気センサ、ステアリングの回転センサ、各転動輪の車輪センサ等を用いてもよい。
【００２８】
地図データ入力器５６は、位置検出の精度向上のためのいわゆるマップマッチング用データ、地図データ及び目印データを含む各種データを入力するための装置である。記憶媒体としては、そのデータ量からＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤを用いるのが一般的であるが、例えばメモリカード等の他の媒体を用いても良い。
【００２９】
表示装置５２は、カラー表示装置であり、その表示画面には、位置検出器５５から入力された車両現在位置マークと、地図データ入力器５６より入力された地図データと、更に地図上に表示する誘導経路などとを重ねて表示することができる。なお、表示装置５２としては、例えばＣＲＴや液晶ディスプレイあるいはプラズマディスプレイ等を用いることが考えられる。
【００３０】
外部情報入出力装置５３は、外部、例えばＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）システムなどのインフラから提供される情報を受信し、また外部へ情報を送信するための装置である。この外部情報入出力装置５３を介して外部から受け取った情報は、ナビ制御部５０にて処理する。また、必要であれば、ナビ制御部５０で処理した情報を外部情報入出力装置５３を介して外部へ送信する。
【００３１】
また、本ナビゲーション装置１は、リモートコントロール端末（以下、リモコンと称する。）５４ａを介してリモコンセンサ５４から、あるいは操作スイッチ群５８により目的地の位置を入力すると、現在位置からその目的地までの最適な経路を自動的に選択して誘導経路を形成し表示する、いわゆる経路案内機能も備えている。このような自動的に最適な経路を設定する手法は、ダイクストラ法等の手法が知られている。また、操作スイッチ群５８は、例えば、表示装置５２と一体になったタッチスイッチもしくはメカニカルなスイッチ等が用いられ、各種入力に使用される。
【００３２】
また、このナビゲーション装置１は、サスペンション制御コンピュータ２とシリアルデータ通信線などを介して接続され、上述したように、道路の路面状態のクラスを表すデータをサスペンション制御コンピュータ２から入手する。
次に、本システムの動作について説明する。
【００３３】
最初に、サスペンション制御コンピュータ２から得た路面情報をナビゲーション装置１が経路計算用データに反映する方法について、図４を基に説明する。
まず、ナビゲーション装置１のナビ制御部５０の内部では、常時マップマッチング処理部５０ｂが動作し、自車位置の特定処理を行っている。マップマッチング処理部５０ｂは、位置検出器５５から送られてくる情報を定期的に読み込み、この情報を基に外部メモリ５１に記憶してある走行軌跡データ５１ｃを定期的に更新する。さらに、マップマッチング処理部５０ｂは、地図データ入力器５６から読み込んだマップマッチング用道路データ５６ｂと外部メモリ５１から読み込んだ走行軌跡データ５１ｃとの形状を定期的に比較し、自車位置が存在する可能性が最も高い道路を選び出し、自車位置の特定を行っている。従って、マップマッチング処理部は常に自車が走行している道路がどの道路であるかを認識している。
【００３４】
一方、サスペンション制御コンピュータ２内では、上述したように路面センサ３ｃの出力電圧値を数ｍｓ間隔でサンプリングし、路面状態検出処理部２ａにて路面センサ３ｃの出力電圧値と所定の基準電圧値から路面状態のクラスを判定する。
【００３５】
路面状態検出処理部２ａは、路面状態判断終了後、データ通信処理部２ｂを介し、ナビゲーション装置１に路面状態のクラスを表すデータを通知する。データ通信処理部２ｂは路面状態検出処理部２ａより路面状態クラスを表すデータを受け取ると、所定の通信プロトコルに従って、ナビゲーション装置１のデータ通信処理部５０ｃにデータを送信する。ナビゲーション装置１のデータ通信処理部５０ｃはデータ受信後、マップマッチング処理部５０ｂに受信データを引き渡す。
【００３６】
ナビゲーション装置１内のマップマッチング処理部５０ｂは、サスペンション制御コンピュータ２から路面情報を受信すると、位置検出器５５から送られてくる情報を基に作成して外部メモリ５１に記憶した走行軌跡データ５１ｃと地図データ入力器５６より入力したマップマッチング用道路データ５６ｂを比較参照し、現在走行中の道路と推定される道路をマップマッチング用道路データ５６ｂから特定する。このマップマッチング用道路データ５６ｂに記憶されている道路ＩＤデータおよび道路始点から自車位置までの距離と路面情報をペアにして、路面状態データ５１ｂとして外部メモリ５１内に記憶する。道路始点から自車位置までの距離はマップマッチング処理部５０ｂにてマップマッチング用道路データ５６ｂと走行軌跡データ５１ｃを比較して計算される。以上が路面状態データ５１ｂの作成方法である。
【００３７】
次に、その作成された路面状態データ５１ｂを経路計算時にどのように利用するかを説明する。
通常の経路計算時には、ユーザが目的地を設定した後、出発地から目的地までの経路を地図データ入力器５６から取り込んだ経路計算用道路データ５６ａを使用して、経路計算処理部５０ａにてダイクストラ法およびそれに準じるアルゴリズムに従って計算する。なお、ダイクストラ法に準じるアルゴリズムとは、例えばダイクストラ法では全方位に対して目的地経路の候補となるリンクを探索するが、その探索範囲を制限したようなアルゴリズムなどを指す。
【００３８】
ダイクストラ法で使用するコストには経路計算用道路データ５６ａに含まれる道路種別（高速道・国道・県道等）データ、道路幅員データ、車線数データ、制限車速データ（あるいは実際に当該道路にて測定した統計車速データ）にある決められた係数をかけて重み付けおよび正規化したものを合計したものが使用される。本実施形態では、このコストにさらに外部メモリ５１に記憶されている路面状態データ５１ｂの路面情報を足し合わせて利用する。その計算方法の一例を図５に示す。
【００３９】
図５に示す計算方法は、路面状態データの実測値より、道路全域の路面状態を仮定し、この仮定した路面状態を単位距離あたりの正規化されたコストに変換するものである。この計算は、経路計算処理部５０ａが経路計算を行う前に、マップマッチング処理部５０ｂにて予め計算しておいてもよい。こうすることで、道路種別・道路幅員・制限車速が同等の道路においては、路面状態の良い道路、例えば道路の舗装程度の良い道路が経路として選択されやすくなる。このようにして計算された結果は外部メモリ５１内に経路計算結果データ５１ａとして記憶される。記憶された経路計算結果データ５１ａは地図上への経路表示および経路誘導時に参照データとして使用される。この点は本発明の特徴部分ではないので、説明を省略する。
【００４０】
ここで、以上説明したシステムの動作について、サスペンション制御コンピュータ２及びナビゲーション装置１がそれぞれ実行する処理を示すフローチャートを参照して順番に説明する。
図６は、サスペンション制御コンピュータ２内部で実行される路面センサ３ｃからの信号処理に係る手順を示すフローチャートである。
【００４１】
測定開始時に、測定回数をカウントするカウンタをリセットする（Ｓ１１０）。路面センサ３ｃの出力信号はアナログの電圧値なので、Ａ／Ｄ変換器によりこの電圧値をデジタルデータに変換した上で制御コンピュータ２内に読み込む（Ｓ１２０）。
【００４２】
次に、路面状態のクラスを特定する上で必要となる基準電圧値を車速に基づいて求める（Ｓ１３０）。制御コンピュータ２内部のメモリ（図示せず）に予め車速毎にテーブルデータ化しておき、基準電圧値の算出にはこのテーブルデータを用いる。
【００４３】
次に、この基準電圧を基に、Ｓ１２０で読み込んだデジタル化した電圧値がどの路面状態クラスに属するかを求め、カウンタ値と対応するメモリアドレスにクラス値を記憶する（Ｓ１４０）。Ｓ１４０の処理終了後、カウンタ値をインクリメントし（Ｓ１５０）、カウンタ値が規定値に達したかどうかを判断する（Ｓ１６０）。
【００４４】
カウンタ値が規定値に達した場合には（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、Ｓ１８０の処理に移行する。カウンタ値が規定値に達しない場合には（Ｓ１６０：ＮＯ）、規定時間（数ｍｓ）に達するまで待ち（Ｓ１７０）、規定時間に達したら（Ｓ１７０：ＹＥＳ）、Ｓ１２０の処理に戻る。
【００４５】
カウンタ値が規定値に達した場合に移行するＳ１８０では、メモリにカウンタ規定値数分記憶されている全クラスデータをチェックし、全データのうち最も多数のデータが属するクラス（最頻クラス）を路面状態を表すクラスとして採用する。そして、このクラスデータを路面情報としてナビゲーション装置１に送信する（Ｓ１９０）。Ｓ１９０の処理後は、Ｓ１１０へ戻る。
【００４６】
次に、上述した図４，図５にて説明した処理のうち、ナビゲーション装置１内部のマップマッチング処理部５０ｂの処理手順を図７のフローチャートを参照して説明する。
マップマッチング処理部５０ｂは、サスペンション制御コンピュータから路面状態のクラス値を受信すると（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、現在走行している道路が確定している時に限り（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、地図データ入力器５６より読み込んだマップマッチング用道路データ５６ｂから収得した「現在走行している道路ＩＤ」と、道路始点から自車位置までの距離と、路面状態のクラス値を外部メモリ５１に路面状態データ５１ｂとして記憶する（Ｓ２３０）。
【００４７】
路面状態が確定していない場合には、サスペンション制御コンピュータ２から受信したデータは破棄し、再度、サスペンション制御コンピュータ２からのデータ受信待ちとなる。この場合は、路面状態データ５１ｂを外部メモリ５１に記憶した後、再度サスペンション制御コンピュータ２からの受信待ち状態となる。したがって、再度データを受信した際に、道路ＩＤを比較して、前回受信時に自車位置があった道路と異なる道路に自車位置があると判断した場合は（Ｓ２４０：ＹＥＳ）、前回自車位置があった道路に関する路面状態データ５１ｂを外部メモリ５１から全て読み込み、路面状態データ５１ｂを経路計算コストに変換する（Ｓ２５０）。変換方法は図５を参照して上述した方法に従う。この変換した経路計算コストは外部メモリ５１に記憶され、経路計算時にナビ制御部５０内の経路計算処理部５０ａにて使用する。
【００４８】
続いて、上述した図４，図５にて説明した処理のうち、ナビゲーション装置１内部の経路計算処理部５０ａでの処理手順を図８のフローチャートを参照して説明する。
経路計算処理部５０ａは、ユーザが目的値を設定した際に経路計算を開始する（Ｓ３１０）。経路計算開始時に経路計算処理部５０ａは地図データ入力器５６から経路計算用道路データ５６ａをまず読み込み（Ｓ３２０）、次に外部メモリ５１に記憶してある路面状態データ５１ｂから変換した経路計算コストを読み込む（Ｓ３３０）。
【００４９】
次に、路面状態データ５１ｂから変換した経路計算コストを経路計算用道路データ５６ａの当該道路の経路計算コストに足し合わせ、足し合わせたコストを使用してダイクストラ法およびそれに準じる探索アルゴリズムにて経路を計算する（Ｓ３４０）。経路計算結果は外部メモリに記憶し（Ｓ３５０）、経路誘導や地図上での経路表示等に使用する。
【００５０】
このように、本実施形態のシステムによれば、路面センサ３ｃにて検出した路面状態が所定の悪路状態であれば、該当するリンクに対する経路計算コストを、通常よりも大きな値に設定した上で、総コストが最小となるリンクの接続により目的地経路を設定する。これにより、目的地経路中に未舗装道路などの悪路が極力含まれないようにすることができ、走行時の乗り心地に関与する路面状態についても参酌した最適経路の設定を行うことができる。例えば、路面状態を参酌しないで算出すると総コストが最小となるが、未舗装道路の含まれた経路Ａと、その未舗装道路を含まずに迂回する経路であるが、総コストは経路Ａよりも大きい経路Ｂがあったとする。所要時間や距離の点では相対的に長くなったとしても、極端に遠回りにならない程度であれば、乗り心地の良い経路Ｂの方を採用した方が好ましいと考えられる。本システムであれば、そのような路面状態を参酌した経路Ｂを設定することができる。
【００５１】
以上、本発明はこのような実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得る。
（１）上記実施形態においては、路面状況の検出をサスペンション制御コンピュータ２にて行っているが、路面センサ３ｃの信号をナビゲーション装置１に入力し、ナビゲーション装置１のナビ制御部５０内で、サスペンション制御コンピュータ２の路面検出処理部２ａと同等の処理を行う構成も考えられる。
【００５２】
（２）路面状態を検出する手段としては、上述した圧電素子を用いた路面センサ３ｃの代わりに、例えばカメラにて撮像した路面の画像に基づいて路面状態を検出するものであってもよい。路面画像から路面の凹凸状態を直接検出してもよいし、あるいは、路面画像の時間的変化に基づいて車両の上下動を推定し、その上下動から間接的に路面状態を検出してもよい。
【００５３】
（３）上述した実施形態のシステムでは、路面状態が悪ければ、該当するリンクに対する経路計算コストを通常よりも大きな値に設定することで、極力そのリンクが目的地経路に含まれないようにしたが、路面状態が所定の悪路状態であれば、該当するリンクを除外した上で、目的地経路を設定するようにしてもよい。この場合は、該当リンクを除外するため、目的地経路にそのリンクが絶対に含まれなくなる。但し、適切な迂回路がないような状態ではこの手法は好ましくない。例えば、１０ｋｍ程度の経路Ａの場合には未舗装道路が含まれ、その迂回路Ｂとして最短距離のものが５０ｋｍ程度であれば、いくら未舗装道路が含まれるといっても経路Ａを選択した方が適切であることが一般的である。したがって、このような不都合を回避する観点からは、リンクを除外するのではなく、上述したように経路計算コストを通常よりも高くすることによって対応した方が好ましいと言える。
【００５４】
（４）また、種々の事情から利用者が路面状態を経路計算に反映させたくない場合もある。したがって、上述した路面状態のコスト計算への使用許可あるいは禁止を利用者が指示できるようにしてもよい。同様の意図から、路面状態の検出自体の許可あるいは禁止を利用者が指示できるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が適用された実施形態の車載用ナビゲーション装置を中心に示す自動車に搭載されている各種制御回路の概略構成を表すブロック図である。
【図２】 路面センサの配置を示す説明図である。
【図３】 路面センサからの出力電圧に基づいてクラス分けする際の処理の説明図である。
【図４】 サスペンション制御コンピュータから得た路面情報をナビゲーション装置が経路計算用データに反映する方法の説明図である。
【図５】 路面状態データの経路計算用コストへの変換処理を示す説明図である。
【図６】 サスペンション制御コンピュータで実行される処理を示すフローチャートである。
【図７】 ナビゲーション装置で実行されるマップマッチング処理を示すフローチャートである。
【図８】 ナビゲーション装置で実行される経路計算処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…ナビゲーション装置 ２…サスペンション制御コンピュータ
２ａ…路面検出処理部 ２ａ…路面状態検出処理部
２ｂ…データ通信処理部 ３…センサ類
３ａ…車速センサ ３ｂ…車高センサ
３ｃ…路面センサ ４…サスペンションアクチュエータ
５…ショックアブソーバ ５０…ナビ制御部
５０ａ…経路計算処理部 ５０ｂ…マップマッチング処理部
５０ｃ…データ通信処理部 ５１…外部メモリ
５１ａ…経路計算結果データ ５１ｂ…路面状態データ
５１ｃ…走行軌跡データ ５２…表示装置
５３…外部情報入出力装置 ５４…リモコンセンサ
５５…位置検出器 ５６…地図データ入力器
５６ａ…経路計算用道路データ ５６ｂ…マップマッチング用道路データ
５８…操作スイッチ群 ６０…ジャイロスコープ
６２…距離センサ ６４…ＧＰＳ受信機
【発明の属する技術分野】
本発明は、設定された目的地までの経路の案内を行う車載用のナビゲーション装置に関し、特に目的地への経路を設定する際に、路面状態も加味して適切な経路を設定可能なナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の走行に伴ってＧＰＳ等により現在位置を検出し、その現在位置をディスプレイ上に道路地図と共に表示したり、現在地から目的地までの適切な経路を設定し、案内として利用するナビゲーションシステムが知られ、より円滑なドライブに寄与している。そして、この経路設定に際しては、一般にダイクストラ法あるいはそれに準じた手法が用いられる。具体的には、ノード間のリンクに対するリンク情報を用いて現在地から各ノードに至るまでの経路計算コスト（経路に対する評価値）を算出し、目的地までの全てのコスト計算が終了した段階で、総コストが最小となるリンクを接続して目的地までの経路を設定している。
【０００３】
このダイクストラ法における各リンクでの経路計算コストの計算は、例えば次式を用いて行われる。
経路計算コスト＝リンク長×道路幅員係数×道路種別係数×渋滞度
ここで、道路幅員係数とは、道路幅に応じて設定される係数であり、道路種別係数とは有料道路等の道路種別に応じて設定される係数である。そして、渋滞度とは、その道路の渋滞度合に応じて設定される係数である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば道路が未舗装かどうかといった路面状態に関する情報は参酌されない。もちろん、舗装道路か未舗装道路かという単なる区別ではなく、舗装道路であっても、路面の凹凸が多くて実際に走行すると車両の乗り心地が悪い道路も存在するが、そのような路面状態が良好なのか悪いのかについては参酌されていなかった。そのため、上述したダイクストラ法によって算出した総コストが最小となり、例えば所要時間や距離の点では相対的に短い経路が設定されたとしても、車両で走行した場合には乗り心地が悪い経路となってしまう。
【０００５】
この場合、所要時間や距離の点では相対的に長くなるが、路面状態が良好な迂回路であったとすると、その迂回路が極端に遠回りにならない程度であれば、乗り心地の良いその迂回路を採用した方が好ましいと考えられる。
そこで本発明は、このような問題を解決し、走行時の乗り心地に関与する路面状態についても参酌した最適経路の設定を行い、より適切なナビゲーションを実現する車載用ナビゲーション装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するためになされた請求項１記載の車載用ナビゲーション装置においては、記憶手段にノード間を接続するリンクのリンク情報とリンク間の接続情報とが記憶されており、目的地設定手段によって目的地を設定すれば、出発地から目的地への経路を設定することができ、さらに、案内手段によって、その設定された目的地経路に対する走行案内を行うことができる。なお、目的地経路の設定に際しては、例えばリンク情報及び接続情報によりダイクストラ法を用いた経路計算コストの算出を行い、総コストが小さくなる（好ましくは最小となる）リンクの接続により経路設定を行うことが考えられる。
【０００７】
この経路設定に際して、従来考慮されていなかった路面状態を次のようにして考慮する。つまり、路面状態検出手段は、車両が走行している路面の状態を検出することができ、その路面状態検出手段にて検出した路面状態は、リンクに対応付けて路面状態記憶手段に記憶される。そして、経路設定手段は、その路面状態記憶手段に記憶されている路面状態が所定の悪路状態であれば、該当するリンクに対する経路計算コストを、通常よりも大きな値に設定した上で、総コストが小さくなるリンクの接続により目的地経路を設定する。
【０００８】
これにより、未舗装道路などの悪路が極力経路内に含まれないようにすることができ、走行時の乗り心地に関与する路面状態についても参酌した最適経路の設定を行うことができる。例えば、路面状態を参酌しないで算出すると総コストが最小となるが、未舗装道路の含まれた経路Ａと、その未舗装道路を含まずに迂回する経路であるが、総コストは経路Ａよりも大きい経路Ｂがあったとする。所要時間や距離の点では相対的に長くなったとしても、極端に遠回りにならない程度であれば、乗り心地の良い経路Ｂの方を採用した方が好ましいと考えられる。したがって、本発明の車載用ナビゲーション装置のように路面状態を参酌すれば経路Ｂを目的地経路として設定することができ、走行時の乗り心地の面も参酌した最適経路による適切なナビゲーションを実現することができる。
【０００９】
路面状態が所定の悪路状態であるリンクに対する経路計算コストを、通常よりも大きな値に設定する場合の一例としては、例えば請求項２に示すように、路面状態記憶手段に記憶されている路面状態を経路計算コストに変換し、その変換した経路計算コストも加味して、総コストが小さくなるリンクの接続により目的地経路を設定することが考えられる。つまり、上述したようにリンクに対する経路計算コストが、例えばリンク長×道路幅員係数×道路種別係数×渋滞度などと表せるため、路面状態についても係数化（悪路状態の場合には１より大きな係数）して用いればよい。
【００１０】
なお、この路面状態の検出に際しては、例えば所定のサンプリング期間（あるいは回数）中に得た検出データの内で最も頻度の高いデータを採用することが考えられる。また、複数の路面状態のレベルを設定しておき、検出データがいずれのレベルに属するかを判断し、サンプリング期間（あるいは回数）中の最も頻度の高いレベルの路面状態を採用することも考えられる。
【００１１】
そして、請求項３に示すように、同一リンクについての複数箇所での路面状態が検出された場合には、それら複数箇所での路面状態に基づいてリンク全域の路面状態を推定し、その推定した路面状態を単位距離あたりの正規化されたコストに変換したものを経路計算に用いることも好ましい。リンク単位でコストを設定するので、リンク中の一部での路面状態を代表値として採用してしまうと不適切な場合もある。したがって、複数の路面状態に基づくことで、より適切なコスト設定ができる。
【００１２】
なお、請求項４に示すように、路面状態記憶手段に記憶されている路面状態を経路計算時に考慮することを許可あるいは禁止する指示を利用者が入力可能な考慮指示入力手段を備え、その考慮指示入力手段を介して路面状態の経路計算への考慮許可が指示されている場合に限り、経路設定手段が、路面状態記憶手段に記憶されている路面状態を経路計算コストに変換し、その変換した経路計算コストも加味して目的地経路を設定するよう構成してもよい。これは、種々の事情から利用者が路面状態を経路計算に反映させたくない場合もあると考えられるため、路面状態のコスト計算への使用許可あるいは禁止を利用者が指示できるようにして利便向上を図ったものである。同様の意図から、請求項５に示すように、路面状態検出手段による検出を許可あるいは禁止する指示を利用者が入力可能な検出指示入力手段を備え、その検出指示入力手段を介して路面状態の検出許可が指示されている場合に限り、路面状態検出手段が路面状態の検出を実行するよう構成してもよい。これは、路面状態の検出自体を禁止できるようにしたものである。
【００１３】
また、路面状態検出手段としては、種々考えられるが、例えば請求項６に示すように、ショックアブソーバに取り付けた圧電素子によってピストンロッドに加わる路面からの圧力を電圧に変換し、その電圧値に基づいて路面状態を検出するよう構成することが考えられる。未舗装道路などにおいて路面の突起や段差通過時にはショックアブソーバのピストンロッドにかかる力が大きくなり、舗装程度の良い道路ではピストンロッドにかかる力は小さくなる。従って、そのピストンロッドに加わる路面からの力を圧電素子によって電圧値に変換すれば、その電圧値の大小に基づいて、路面状態を検出することができる。この際、請求項７に示すように、電圧値を予め設定された基準電圧と比較することによって、路面状態を複数のレベルに分類することが考えられる。
【００１４】
なお、請求項８に示すように、この検出した電圧値と比較する所定の基準電圧は、車速に応じて設定することが好ましい。なぜなら、同一の路面状態の道路を走行していても、車速によって圧電素子へ加わる路面からの圧力は異なり、その結果、圧電素子からの出力電圧値が異なるからである。
【００１５】
また、全般的には路面状態の良い道路であっても、一部に存在する継ぎ目等によって一時的に圧電素子からの出力電圧が大きくなる場合がある。したがって、例えば請求項９に示すように、電圧値を予め設定された基準電圧と比較して路面状態を複数のレベルに分類する処理を複数回実行し、その内の最も頻度の高いレベルを、最終的な路面状態のレベルとすることも有効である。
【００１６】
路面状態検出手段の他の例としては、例えば請求項１０に示すように、撮像手段によって撮像した路面の画像に基づいて路面状態を検出する構成が挙げられる。路面画像から路面の凹凸状態を直接検出してもよいし、あるいは、路面画像の時間的変化に基づいて車両の上下動を推定し、その上下動から間接的に路面状態を検出してもよい。
【００１７】
ところで、これまで説明した車載用ナビゲーション装置では、路面状態が悪ければ、該当するリンクに対する経路計算コストを通常よりも大きな値に設定することで、極力そのリンクが目的地経路に含まれないようにすることを意図していた。しかし、請求項１１に示すように、路面状態が所定の悪路状態であれば、該当するリンクを除外した上で、目的地経路を設定することも考えられる。つまり、該当リンクを除外するため、目的地経路にそのリンクが絶対に含まれなくなる。但し、適切な迂回路がないような状態ではこの手法は好ましくない。例えば、１０ｋｍ程度の経路Ａの場合には未舗装道路が含まれ、その迂回路Ｂとして最短距離のものが５０ｋｍ程度であれば、いくら未舗装道路が含まれるといっても経路Ａを選択したいと考えるのが一般的である。したがって、このような不都合を回避する観点からは、リンクを除外するのではなく、リンクコストを通常よりも高くすることによって対応した方が好ましいと言える。
【００１８】
なお、このような車載用ナビゲーション装置の経路設定手段をコンピュータシステムにて実現する機能は、例えば、コンピュータシステム側で起動するプログラムとして備えることができる。このようなプログラムの場合、例えば、ＦＤ、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、必要に応じてコンピュータシステムにロードして起動することにより用いることができる。この他、ＲＯＭやバックアップＲＡＭをコンピュータ読み取り可能な記録媒体として前記プログラムを記録しておき、このＲＯＭあるいはバックアップＲＡＭをコンピュータシステムに組み込んで用いても良い。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、上述した発明が適用された実施形態の車載用ナビゲーション装置を中心に示す自動車に搭載されている各種制御回路の概略構成を表すブロック図である。
【００２０】
本システムは、ナビゲーション装置１とサスペンション制御装置を主な構成要素としている。サスペンション制御装置はサスペンション制御コンピュータ２、センサ類３、サスペンションアクチュエータ４を備える。このセンサ類３は車速センサ３ａ、車高センサ３ｂ、路面センサ３ｃ等から成る。その他のセンサ類３として、さらにステアリングセンサや車輪速センサを使用してもよい。
【００２１】
車速センサ３ａは、トランスミッション出力軸に取り付けられ、出力軸１回転で４個のパルス信号を発生するロータとピックアップで車速を検出するものがよく使用される。また、車高センサ３ｂは、サスペンションの伸縮状態から車高を検出するセンサである。
【００２２】
一方、路面センサ３ｃは、ショックアブソーバ５上部に取り付けられたピエゾ素子などの圧電素子によって実現される。路面の突起や段差通過時にはショックアブソーバ５のピストンロッドにかかる力が大きくなり、舗装程度の良い道路ではショックアブソーバ５のピストンロッドにかかる力は小さくなる。従って、図２に示すように、ショックアブソーバ５のピストンロッドに加わる力を検出できるように路面センサ３ｃを取り付けると、路面センサ３ｃはピストンロッドにかかる力を圧電素子によって電圧に変換し、この電圧信号をサスペンション制御コンピュータ２に出力する。サスペンション制御コンピュータ２は、この電圧信号に基づいて路面状況を検知することができる。
【００２３】
但し、路面状態の良い道路であっても継ぎ目等により一時的に路面センサ３ｃの出力電圧が大きくなる場合がある。また、同一の道路を走行していても車速により路面センサ３ｃの出力電圧が異なることに注意しなくてはならない。
このため、サスペンション制御コンピュータ２では路面センサ３ｃの出力電圧値がどのレベルにあるかを常時サンプリングし、所定の複数の基準電圧値と比較することで、路面状態を例えば８段階程度にクラス分けする。また、基準電圧値も車速に応じて動的に変更する必要がある。そのため、基準電圧値は車速毎に予めサスペンション制御コンピュータ２の内部メモリ（図示せず）に記憶しておく。そして、サスペンション制御コンピュータ２は、車速センサ３ａの出力に応じて基準電圧値を内部メモリに保持しているデータを基にリアルタイムに変更し、路面センサ３ｃの出力電圧がどのレベル（クラス）にあるかを基準電圧値を基にサンプリング毎に判定し、任意回数（１００〜１０００回程度）サンプリングした後、サンプリングしたデータが最も多く属するクラスを当該道路の路面状態のクラスとして判定する。なお、図３には、このクラス分け処理を概念的に示した。こうしてクラスを判定した後、このクラスを表すデータをナビゲーション装置１に送信する。
【００２４】
また、センサ故障や配線異常等により路面センサ３ｃの出力電圧が異常となる場合を想定し、車速センサ３ａによって車速０の状態であると判断した状態で、路面センサ３ｃの出力電圧値が車速０における異常判定電圧値を越えていると判断した場合には、センサ異常と判定する。そして、センサ異常の場合には、路面センサ３ｃを使用した路面状況の判定は中止する処理も行う。
【００２５】
なお、サスペンション制御コンピュータ２はセンサ類３から得た情報、例えば車速センサ３ａからの車速パルス、路面センサ３ｃからの出力電圧、車高センサ３ｂからの車高情報（前のめり状態の検出も含む）を基に、サスペンションアクチュエータ４を制御し、ショックアブソーバ５の減衰力を制御する。
【００２６】
続いて、ナビゲーション装置１の内部構成を説明する。
ナビゲーション装置１は、位置検出器５５と、地図データ入力器５６と、操作スイッチ群５８と、これらに接続されたナビ制御部５０と、ナビ制御部５０に接続された外部メモリ５１と、表示装置５２と、外部情報入出力装置５３およびリモコンセンサ５４を備えている。なお、ナビ制御部５０は通常のコンピュータとして構成されており、内部には、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ及びこれらの構成を接続するバスラインが備えられている。
【００２７】
前記位置検出器５５は、いずれも周知のジャイロスコープ６０、距離センサ６２、及び衛星からの電波に基づいて車両の位置を検出するＧＰＳ（Global Positioning System ）のためのＧＰＳ受信機６４を有している。これらのセンサ等６０，６２，６４は各々が性質の異なる誤差を持っているため、複数のセンサにより、各々補間しながら使用するように構成されている。なお、精度によっては上述した内の一部で構成してもよく、さらに、地磁気センサ、ステアリングの回転センサ、各転動輪の車輪センサ等を用いてもよい。
【００２８】
地図データ入力器５６は、位置検出の精度向上のためのいわゆるマップマッチング用データ、地図データ及び目印データを含む各種データを入力するための装置である。記憶媒体としては、そのデータ量からＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤを用いるのが一般的であるが、例えばメモリカード等の他の媒体を用いても良い。
【００２９】
表示装置５２は、カラー表示装置であり、その表示画面には、位置検出器５５から入力された車両現在位置マークと、地図データ入力器５６より入力された地図データと、更に地図上に表示する誘導経路などとを重ねて表示することができる。なお、表示装置５２としては、例えばＣＲＴや液晶ディスプレイあるいはプラズマディスプレイ等を用いることが考えられる。
【００３０】
外部情報入出力装置５３は、外部、例えばＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）システムなどのインフラから提供される情報を受信し、また外部へ情報を送信するための装置である。この外部情報入出力装置５３を介して外部から受け取った情報は、ナビ制御部５０にて処理する。また、必要であれば、ナビ制御部５０で処理した情報を外部情報入出力装置５３を介して外部へ送信する。
【００３１】
また、本ナビゲーション装置１は、リモートコントロール端末（以下、リモコンと称する。）５４ａを介してリモコンセンサ５４から、あるいは操作スイッチ群５８により目的地の位置を入力すると、現在位置からその目的地までの最適な経路を自動的に選択して誘導経路を形成し表示する、いわゆる経路案内機能も備えている。このような自動的に最適な経路を設定する手法は、ダイクストラ法等の手法が知られている。また、操作スイッチ群５８は、例えば、表示装置５２と一体になったタッチスイッチもしくはメカニカルなスイッチ等が用いられ、各種入力に使用される。
【００３２】
また、このナビゲーション装置１は、サスペンション制御コンピュータ２とシリアルデータ通信線などを介して接続され、上述したように、道路の路面状態のクラスを表すデータをサスペンション制御コンピュータ２から入手する。
次に、本システムの動作について説明する。
【００３３】
最初に、サスペンション制御コンピュータ２から得た路面情報をナビゲーション装置１が経路計算用データに反映する方法について、図４を基に説明する。
まず、ナビゲーション装置１のナビ制御部５０の内部では、常時マップマッチング処理部５０ｂが動作し、自車位置の特定処理を行っている。マップマッチング処理部５０ｂは、位置検出器５５から送られてくる情報を定期的に読み込み、この情報を基に外部メモリ５１に記憶してある走行軌跡データ５１ｃを定期的に更新する。さらに、マップマッチング処理部５０ｂは、地図データ入力器５６から読み込んだマップマッチング用道路データ５６ｂと外部メモリ５１から読み込んだ走行軌跡データ５１ｃとの形状を定期的に比較し、自車位置が存在する可能性が最も高い道路を選び出し、自車位置の特定を行っている。従って、マップマッチング処理部は常に自車が走行している道路がどの道路であるかを認識している。
【００３４】
一方、サスペンション制御コンピュータ２内では、上述したように路面センサ３ｃの出力電圧値を数ｍｓ間隔でサンプリングし、路面状態検出処理部２ａにて路面センサ３ｃの出力電圧値と所定の基準電圧値から路面状態のクラスを判定する。
【００３５】
路面状態検出処理部２ａは、路面状態判断終了後、データ通信処理部２ｂを介し、ナビゲーション装置１に路面状態のクラスを表すデータを通知する。データ通信処理部２ｂは路面状態検出処理部２ａより路面状態クラスを表すデータを受け取ると、所定の通信プロトコルに従って、ナビゲーション装置１のデータ通信処理部５０ｃにデータを送信する。ナビゲーション装置１のデータ通信処理部５０ｃはデータ受信後、マップマッチング処理部５０ｂに受信データを引き渡す。
【００３６】
ナビゲーション装置１内のマップマッチング処理部５０ｂは、サスペンション制御コンピュータ２から路面情報を受信すると、位置検出器５５から送られてくる情報を基に作成して外部メモリ５１に記憶した走行軌跡データ５１ｃと地図データ入力器５６より入力したマップマッチング用道路データ５６ｂを比較参照し、現在走行中の道路と推定される道路をマップマッチング用道路データ５６ｂから特定する。このマップマッチング用道路データ５６ｂに記憶されている道路ＩＤデータおよび道路始点から自車位置までの距離と路面情報をペアにして、路面状態データ５１ｂとして外部メモリ５１内に記憶する。道路始点から自車位置までの距離はマップマッチング処理部５０ｂにてマップマッチング用道路データ５６ｂと走行軌跡データ５１ｃを比較して計算される。以上が路面状態データ５１ｂの作成方法である。
【００３７】
次に、その作成された路面状態データ５１ｂを経路計算時にどのように利用するかを説明する。
通常の経路計算時には、ユーザが目的地を設定した後、出発地から目的地までの経路を地図データ入力器５６から取り込んだ経路計算用道路データ５６ａを使用して、経路計算処理部５０ａにてダイクストラ法およびそれに準じるアルゴリズムに従って計算する。なお、ダイクストラ法に準じるアルゴリズムとは、例えばダイクストラ法では全方位に対して目的地経路の候補となるリンクを探索するが、その探索範囲を制限したようなアルゴリズムなどを指す。
【００３８】
ダイクストラ法で使用するコストには経路計算用道路データ５６ａに含まれる道路種別（高速道・国道・県道等）データ、道路幅員データ、車線数データ、制限車速データ（あるいは実際に当該道路にて測定した統計車速データ）にある決められた係数をかけて重み付けおよび正規化したものを合計したものが使用される。本実施形態では、このコストにさらに外部メモリ５１に記憶されている路面状態データ５１ｂの路面情報を足し合わせて利用する。その計算方法の一例を図５に示す。
【００３９】
図５に示す計算方法は、路面状態データの実測値より、道路全域の路面状態を仮定し、この仮定した路面状態を単位距離あたりの正規化されたコストに変換するものである。この計算は、経路計算処理部５０ａが経路計算を行う前に、マップマッチング処理部５０ｂにて予め計算しておいてもよい。こうすることで、道路種別・道路幅員・制限車速が同等の道路においては、路面状態の良い道路、例えば道路の舗装程度の良い道路が経路として選択されやすくなる。このようにして計算された結果は外部メモリ５１内に経路計算結果データ５１ａとして記憶される。記憶された経路計算結果データ５１ａは地図上への経路表示および経路誘導時に参照データとして使用される。この点は本発明の特徴部分ではないので、説明を省略する。
【００４０】
ここで、以上説明したシステムの動作について、サスペンション制御コンピュータ２及びナビゲーション装置１がそれぞれ実行する処理を示すフローチャートを参照して順番に説明する。
図６は、サスペンション制御コンピュータ２内部で実行される路面センサ３ｃからの信号処理に係る手順を示すフローチャートである。
【００４１】
測定開始時に、測定回数をカウントするカウンタをリセットする（Ｓ１１０）。路面センサ３ｃの出力信号はアナログの電圧値なので、Ａ／Ｄ変換器によりこの電圧値をデジタルデータに変換した上で制御コンピュータ２内に読み込む（Ｓ１２０）。
【００４２】
次に、路面状態のクラスを特定する上で必要となる基準電圧値を車速に基づいて求める（Ｓ１３０）。制御コンピュータ２内部のメモリ（図示せず）に予め車速毎にテーブルデータ化しておき、基準電圧値の算出にはこのテーブルデータを用いる。
【００４３】
次に、この基準電圧を基に、Ｓ１２０で読み込んだデジタル化した電圧値がどの路面状態クラスに属するかを求め、カウンタ値と対応するメモリアドレスにクラス値を記憶する（Ｓ１４０）。Ｓ１４０の処理終了後、カウンタ値をインクリメントし（Ｓ１５０）、カウンタ値が規定値に達したかどうかを判断する（Ｓ１６０）。
【００４４】
カウンタ値が規定値に達した場合には（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、Ｓ１８０の処理に移行する。カウンタ値が規定値に達しない場合には（Ｓ１６０：ＮＯ）、規定時間（数ｍｓ）に達するまで待ち（Ｓ１７０）、規定時間に達したら（Ｓ１７０：ＹＥＳ）、Ｓ１２０の処理に戻る。
【００４５】
カウンタ値が規定値に達した場合に移行するＳ１８０では、メモリにカウンタ規定値数分記憶されている全クラスデータをチェックし、全データのうち最も多数のデータが属するクラス（最頻クラス）を路面状態を表すクラスとして採用する。そして、このクラスデータを路面情報としてナビゲーション装置１に送信する（Ｓ１９０）。Ｓ１９０の処理後は、Ｓ１１０へ戻る。
【００４６】
次に、上述した図４，図５にて説明した処理のうち、ナビゲーション装置１内部のマップマッチング処理部５０ｂの処理手順を図７のフローチャートを参照して説明する。
マップマッチング処理部５０ｂは、サスペンション制御コンピュータから路面状態のクラス値を受信すると（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、現在走行している道路が確定している時に限り（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、地図データ入力器５６より読み込んだマップマッチング用道路データ５６ｂから収得した「現在走行している道路ＩＤ」と、道路始点から自車位置までの距離と、路面状態のクラス値を外部メモリ５１に路面状態データ５１ｂとして記憶する（Ｓ２３０）。
【００４７】
路面状態が確定していない場合には、サスペンション制御コンピュータ２から受信したデータは破棄し、再度、サスペンション制御コンピュータ２からのデータ受信待ちとなる。この場合は、路面状態データ５１ｂを外部メモリ５１に記憶した後、再度サスペンション制御コンピュータ２からの受信待ち状態となる。したがって、再度データを受信した際に、道路ＩＤを比較して、前回受信時に自車位置があった道路と異なる道路に自車位置があると判断した場合は（Ｓ２４０：ＹＥＳ）、前回自車位置があった道路に関する路面状態データ５１ｂを外部メモリ５１から全て読み込み、路面状態データ５１ｂを経路計算コストに変換する（Ｓ２５０）。変換方法は図５を参照して上述した方法に従う。この変換した経路計算コストは外部メモリ５１に記憶され、経路計算時にナビ制御部５０内の経路計算処理部５０ａにて使用する。
【００４８】
続いて、上述した図４，図５にて説明した処理のうち、ナビゲーション装置１内部の経路計算処理部５０ａでの処理手順を図８のフローチャートを参照して説明する。
経路計算処理部５０ａは、ユーザが目的値を設定した際に経路計算を開始する（Ｓ３１０）。経路計算開始時に経路計算処理部５０ａは地図データ入力器５６から経路計算用道路データ５６ａをまず読み込み（Ｓ３２０）、次に外部メモリ５１に記憶してある路面状態データ５１ｂから変換した経路計算コストを読み込む（Ｓ３３０）。
【００４９】
次に、路面状態データ５１ｂから変換した経路計算コストを経路計算用道路データ５６ａの当該道路の経路計算コストに足し合わせ、足し合わせたコストを使用してダイクストラ法およびそれに準じる探索アルゴリズムにて経路を計算する（Ｓ３４０）。経路計算結果は外部メモリに記憶し（Ｓ３５０）、経路誘導や地図上での経路表示等に使用する。
【００５０】
このように、本実施形態のシステムによれば、路面センサ３ｃにて検出した路面状態が所定の悪路状態であれば、該当するリンクに対する経路計算コストを、通常よりも大きな値に設定した上で、総コストが最小となるリンクの接続により目的地経路を設定する。これにより、目的地経路中に未舗装道路などの悪路が極力含まれないようにすることができ、走行時の乗り心地に関与する路面状態についても参酌した最適経路の設定を行うことができる。例えば、路面状態を参酌しないで算出すると総コストが最小となるが、未舗装道路の含まれた経路Ａと、その未舗装道路を含まずに迂回する経路であるが、総コストは経路Ａよりも大きい経路Ｂがあったとする。所要時間や距離の点では相対的に長くなったとしても、極端に遠回りにならない程度であれば、乗り心地の良い経路Ｂの方を採用した方が好ましいと考えられる。本システムであれば、そのような路面状態を参酌した経路Ｂを設定することができる。
【００５１】
以上、本発明はこのような実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得る。
（１）上記実施形態においては、路面状況の検出をサスペンション制御コンピュータ２にて行っているが、路面センサ３ｃの信号をナビゲーション装置１に入力し、ナビゲーション装置１のナビ制御部５０内で、サスペンション制御コンピュータ２の路面検出処理部２ａと同等の処理を行う構成も考えられる。
【００５２】
（２）路面状態を検出する手段としては、上述した圧電素子を用いた路面センサ３ｃの代わりに、例えばカメラにて撮像した路面の画像に基づいて路面状態を検出するものであってもよい。路面画像から路面の凹凸状態を直接検出してもよいし、あるいは、路面画像の時間的変化に基づいて車両の上下動を推定し、その上下動から間接的に路面状態を検出してもよい。
【００５３】
（３）上述した実施形態のシステムでは、路面状態が悪ければ、該当するリンクに対する経路計算コストを通常よりも大きな値に設定することで、極力そのリンクが目的地経路に含まれないようにしたが、路面状態が所定の悪路状態であれば、該当するリンクを除外した上で、目的地経路を設定するようにしてもよい。この場合は、該当リンクを除外するため、目的地経路にそのリンクが絶対に含まれなくなる。但し、適切な迂回路がないような状態ではこの手法は好ましくない。例えば、１０ｋｍ程度の経路Ａの場合には未舗装道路が含まれ、その迂回路Ｂとして最短距離のものが５０ｋｍ程度であれば、いくら未舗装道路が含まれるといっても経路Ａを選択した方が適切であることが一般的である。したがって、このような不都合を回避する観点からは、リンクを除外するのではなく、上述したように経路計算コストを通常よりも高くすることによって対応した方が好ましいと言える。
【００５４】
（４）また、種々の事情から利用者が路面状態を経路計算に反映させたくない場合もある。したがって、上述した路面状態のコスト計算への使用許可あるいは禁止を利用者が指示できるようにしてもよい。同様の意図から、路面状態の検出自体の許可あるいは禁止を利用者が指示できるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が適用された実施形態の車載用ナビゲーション装置を中心に示す自動車に搭載されている各種制御回路の概略構成を表すブロック図である。
【図２】 路面センサの配置を示す説明図である。
【図３】 路面センサからの出力電圧に基づいてクラス分けする際の処理の説明図である。
【図４】 サスペンション制御コンピュータから得た路面情報をナビゲーション装置が経路計算用データに反映する方法の説明図である。
【図５】 路面状態データの経路計算用コストへの変換処理を示す説明図である。
【図６】 サスペンション制御コンピュータで実行される処理を示すフローチャートである。
【図７】 ナビゲーション装置で実行されるマップマッチング処理を示すフローチャートである。
【図８】 ナビゲーション装置で実行される経路計算処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…ナビゲーション装置 ２…サスペンション制御コンピュータ
２ａ…路面検出処理部 ２ａ…路面状態検出処理部
２ｂ…データ通信処理部 ３…センサ類
３ａ…車速センサ ３ｂ…車高センサ
３ｃ…路面センサ ４…サスペンションアクチュエータ
５…ショックアブソーバ ５０…ナビ制御部
５０ａ…経路計算処理部 ５０ｂ…マップマッチング処理部
５０ｃ…データ通信処理部 ５１…外部メモリ
５１ａ…経路計算結果データ ５１ｂ…路面状態データ
５１ｃ…走行軌跡データ ５２…表示装置
５３…外部情報入出力装置 ５４…リモコンセンサ
５５…位置検出器 ５６…地図データ入力器
５６ａ…経路計算用道路データ ５６ｂ…マップマッチング用道路データ
５８…操作スイッチ群 ６０…ジャイロスコープ
６２…距離センサ ６４…ＧＰＳ受信機
Claims (11)
- ノード間を接続するリンクのリンク情報とリンク間の接続情報とを記憶する記憶手段と、
目的地を設定する目的地設定手段と、
前記リンク情報及び前記接続情報に基づきダイクストラ法あるいはそれに準ずる探索手法を用いた経路計算コストの算出を行い、算出した経路計算コストが小さくなるリンクの接続によって、出発地から前記目的地への経路（目的地経路）を設定する経路設定手段と、
設定された目的地経路に対する走行案内を行う案内手段とを備えた車載用のナビゲーション装置において、
車両が走行している路面の状態を検出する路面状態検出手段と、
その路面状態検出手段にて検出した路面状態をリンクに対応付けて記憶しておく路面状態記憶手段とを備えており、
前記経路設定手段は、前記路面状態記憶手段に記憶されている路面状態が所定の悪路状態であれば、該当するリンクに対する経路計算コストを、通常よりも大きな値に設定した上で、総コストが小さくなるリンクの接続により前記目的地経路を設定すること、
を特徴とする車載用ナビゲーション装置。 - 請求項１記載の車載用ナビゲーション装置において、
前記経路設定手段は、前記路面状態記憶手段に記憶されている路面状態を経路計算コストに変換し、その変換した経路計算コストも加味して、前記総コストが小さくなるリンクの接続により前記目的地経路を設定すること、
を特徴とする車載用ナビゲーション装置。 - 請求項２記載の車載用ナビゲーション装置において、
前記路面状態検出手段により、同一リンクについて複数箇所での路面状態を検出した場合には、それら複数箇所での路面状態に基づいてリンク全域の路面状態を推定し、その推定した路面状態を単位距離あたりの正規化された経路計算コストに変換したものを経路計算に用いること、
を特徴とする車載用ナビゲーション装置。 - 請求項２又は３記載の車載用ナビゲーション装置において、
前記路面状態記憶手段に記憶されている路面状態を経路計算時に考慮することを許可あるいは禁止する指示を利用者が入力可能な考慮指示入力手段を備え、
その考慮指示入力手段を介して路面状態の経路計算への考慮許可が指示されている場合に限り、前記経路設定手段は、前記路面状態記憶手段に記憶されている路面状態を経路計算コストに変換し、その変換した経路計算コストも加味して前記目的地経路を設定すること、
を特徴とする車載用ナビゲーション装置。 - 請求項１〜４のいずれか記載の車載用ナビゲーション装置において、
前記路面状態検出手段による検出を許可あるいは禁止する指示を利用者が入力可能な検出指示入力手段を備え、
その検出指示入力手段を介して路面状態の検出許可が指示されている場合に限り、前記路面状態検出手段は路面状態の検出を実行すること、
を特徴とする車載用ナビゲーション装置。 - 請求項１〜５のいずれか記載の車載用ナビゲーション装置において、
前記路面状態検出手段は、ショックアブソーバに取り付けた圧電素子によってピストンロッドに加わる路面からの圧力を電圧に変換し、その電圧値に基づいて路面状態を検出するよう構成されていること、
を特徴とする車載用ナビゲーション装置。 - 請求項６記載の車載用ナビゲーション装置において、
前記路面状態検出手段は、前記電圧値を予め設定された基準電圧と比較することによって、路面状態を複数のレベルに分類すること、
を特徴とする車載用ナビゲーション装置。 - 請求項７記載の車載用ナビゲーション装置において、
前記路面状態検出手段が前記電圧値を比較する所定の基準電圧は、車速に応じて設定されていること、
を特徴とする車載用ナビゲーション装置。 - 請求項７又は８記載の車載用ナビゲーション装置において、
前記路面状態検出手段は、前記電圧値を予め設定された基準電圧と比較して路面状態を複数のレベルに分類する処理を複数回実行し、その内の最も頻度の高いレベルを、最終的な路面状態のレベルとすること、
を特徴とする車載用ナビゲーション装置。 - 請求項１〜５のいずれか記載の車載用ナビゲーション装置において、
前記路面状態検出手段は、撮像手段によって撮像した路面の画像に基づいて路面を検出するよう構成されていること、
を特徴とする車載用ナビゲーション装置。 - ノード間を接続するリンクのリンク情報とリンク間の接続情報とを記憶する記憶手段と、
目的地を設定する目的地設定手段と、
前記リンク情報及び前記接続情報に基づき、出発地から前記目的地への経路を設定する経路設定手段と、
設定された目的地経路に対する走行案内を行う案内手段とを備えた車載用のナビゲーション装置において、
車両が走行している路面の状態を検出する路面状態検出手段と、
その路面状態検出手段にて検出した路面状態をリンクに対応付けて記憶しておく路面状態記憶手段とを備えており、
前記経路設定手段は、前記路面状態検出手段にて検出した路面状態が所定の悪路状態であれば、該当するリンクを除外した上で、前記目的地経路を設定すること、
を特徴とする車載用ナビゲーション装置。
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