JP3960469B2 - ナビゲーションシステム及び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、例えばインターネット等の通信網を介して提供される地図情報を用いて移動体の位置を提示等するナビゲーションシステム及びナビゲーション装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、移動体の位置を提示等するナビゲーション技術の分野にあっては、例えば車載用のナビゲーション装置の場合、図６に示す構成により、車両の走行位置を運転者等に提示していた。
【０００３】
すなわち、従来のナビゲーション装置には、表示用の地図データ１とその地図データ１に対応する多数の道路及び交差点等に関する詳細な道路データ２とが記録されているＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の大容量情報記録媒体から情報再生を行う情報再生部３が備えられている。
【０００４】
運転者等のユーザーがそのＤＶＤ等を情報再生部３に装填してナビゲーション開始の指示をすると、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星４からの到来電波をＧＰＳ受信機５が受信することによって車両の自己位置を測位し、位置推定部６がその自己位置を示す測位データを道路データ２にマップマッチングすることで受信誤差等を補正した正確な現在位置を推定する。そして、表示データ生成部７がその推定結果を地図データ１に合成等して表示部８に供給することで、車両の現在位置を地図表示させるようになっている。
【０００５】
ここで、地図データ１は、いわゆる出版物の地図帳に記載されている枚葉式の地図と同様の視認可能な表示を行うための画像データ（イメージデータ）で形成されている。
【０００６】
一方、道路データ２は、単に視認可能な地図を表示するためのものではなく、地図に含まれている全ての道路の方位と距離及び、全ての交差点の位置（緯度と経度）とその形状（信号付きの交差点、立体交差した交差点等の形状）等々に関する詳細且つ多量なデータを含んでいるため、地図データ１に較べて大量のデータで構成されている。
【０００７】
こうした大量の道路データ２と地図データ１を例えば新しい道路が建設される度に改訂し、ＤＶＤ等に記録してユーザーに配布することで最新のナビゲーション環境を提供することが一般に行われていた。
【０００８】
しかし、ＤＶＤ等で最新の情報を提供したとしてもその迅速性には限界があることから、最新の地図情報（すなわち、地図データ及び道路データ）をインターネット等の通信網を介してユーザー所有のナビゲーション装置に配信し、最新のナビゲーション環境をより迅速に提供しようとする試みがなされている。
【０００９】
また、単に最新の地図情報を配信するのではなく、走行中の車両からＧＰＳ測位した測位データを送信してもらい、その車両位置周辺の地図情報（道路データ及び地図データ）をリアルタイムで返送してユーザー側のナビゲーション装置に現在位置を地図表示させる、いわゆるクライアントサーバーシステムが提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、インターネット等の通信網を介して地図情報を配信しようとすると、既述したように大量の道路データ及び地図データをユーザー側のナビゲーション装置へ送出することとなるため、通信時間が長時間となって十分な迅速性を実現することが困難となることや、ユーザーにとって通信費用の負担が増大する等の課題を招くという問題があった。
【００１１】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、通信網を利用してより迅速なナビゲーション環境を実現等し得るナビゲーションシステム及びナビゲーション装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、無線通信網を介して相互に通信する移動体とナビゲーションサーバとを備えるナビゲーションシステムであって、前記移動体は、前記無線通信網を介して前記ナビゲーションサーバとの間で双方向通信する通信手段と、移動体の自己位置を測位する測位手段と、前記測位手段から出力される測位情報と目的地の情報とを前記通信手段を通じて前記ナビゲーションサーバへ送信すると共に、前記ナビゲーションサーバから返送されてくる、前記測位情報による自己位置を含む周辺地域の地図に相当する画像データと当該地図中の道路を識別する道路識別データから成る表示用地図情報と、当該自己位置から前記目的地までの最適ルートを構成する道路に関する道路情報のみで形成したルート情報とを前記通信手段より取得して記憶手段に記憶させ、前記記憶手段に記憶させた表示用地図情報に含まれる道路識別データまたは前記ルート情報のいずれか一方と前記測位手段で測位される測位情報とをマップマッチングすることにより、前記道路上の移動体の現在位置を求める制御手段と、前記表示用地図情報に基づいて地図を画像表示すると共に、前記制御手段が求めた前記現在位置を前記画像表示した地図上に重ねて表示する表示手段と、を備え、前記ナビゲーションサーバは、前記移動体から送信される前記測位情報と目的地の情報とを受信すると、当該自己位置から前記目的地までのルートを検索して得られた最適ルートを構成する道路に関する道路情報のみで形成したルート情報と、前記受信した測位情報による前記移動体の自己位置を含む周辺地域の地図に相当する画像データと当該地図中の道路を識別する道路識別データから成る表示用地図情報とを前記移動体に対して返送し、前記制御手段は、前記測位手段で測位される測位情報に基づいて前記マップマッチングを行うに際し、当該測位情報とのマップマッチングを行うことが可能な前記ルート情報が既に前記記憶手段に記憶されているときには、当該ルート情報と前記測位情報とをマップマッチングし、当該測位情報とのマップマッチングを行うことが可能な前記ルート情報が前記記憶手段に記憶されていないときには、前記記憶手段に記憶されている前記表示用地図情報に含まれる前記道路識別データと前記測位情報とをマップマッチングすることにより、前記表示手段で表示される現在位置を求めること、を特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、無線通信網を介してナビゲーションサーバとの間で双方向通信する通信手段と、自己位置を測位する測位手段と、前記測位手段から出力される測位情報と目的地の情報とを前記通信手段を通じて前記ナビゲーションサーバへ送信すると共に、前記ナビゲーションサーバから返送されてくる、前記測位情報による自己位置を含む周辺地域の地図に相当する画像データと当該地図中の道路を識別する道路識別データから成る表示用地図情報と、当該自己位置から前記目的地までの最適ルートを構成する道路に関する道路情報のみで形成したルート情報とを前記通信手段より取得して記憶手段に記憶させ、前記記憶手段に記憶された表示用地図情報に含まれる前記道路識別データまたは前記ルート情報の何れか一方と前記測位手段で測位される測位情報とをマップマッチングすることにより、前記道路上の移動体の現在位置を求める制御手段と、前記表示用地図情報に基づいて地図を画像表示すると共に、前記制御手段が求めた前記現在位置を前記画像表示した地図上に重ねて表示する表示手段と、を備え、前記制御手段は、前記測位手段で測位される測位情報に基づいて前記マップマッチングを行うに際し、当該測位情報とのマップマッチングを行うことが可能な前記ルート情報が既に前記記憶手段に記憶されているときには、当該ルート情報と前記測位情報とをマップマッチングし、当該測位情報とのマップマッチングを行うことが可能な前記ルート情報が前記記憶手段に記憶されていないときには、前記記憶手段に記憶されている前記表示用地図情報に含まれる前記道路識別データと前記測位情報とをマップマッチングすることにより、前記表示手段で表示される現在位置を求めること、を特徴とする。
【００１８】
請求項１記載のナビゲーションシステムと請求項２に記載のナビゲーション装置の発明によれば、移動体又はナビゲーション装置からの要求に応じて、ナビゲーションサーバが移動体又はナビゲーション装置の自己位置を含む周辺地域の地図を示す表示用地図情報を返送し、移動体又はナビゲーション装置側では、表示用地図情報に含まれる道路に関する情報と自己位置の測位情報とをマップマッチングすることにより道路上の現在位置を求めて、表示用地図情報に基づいて画像表示された地図上にその現在位置を重ねて表示する。
【００１９】
こうして、容量の小さな表示用地図情報を無線通信することで、通信に要する時間の短縮を実現し、それに伴って高速ナビゲーション及び通信費用の低減を実現する。
【００２０】
また、移動体又はナビゲーション装置からの要求に応じて、ナビゲーションサーバが移動体又はナビゲーション装置の自己位置から目的地までの最適ルートを求め、その最適ルート示すルート情報を、最適ルートを構成する道路に関する道路情報のみで形成して、移動体又はナビゲーション装置へ返送する。そして、移動体又はナビゲーション装置側では、ルート情報と自己位置を示す測位情報とをマップマッチングすることにより、最適ルート上の現在位置を求めて、表示用地図情報に基づいて画像表示された地図上にその現在位置を重ねて表示する。
【００２１】
こうして、最適ルートを構成する道路に関する道路情報のみで形成される容量の小さなルート情報を無線通信することで、通信に要する時間の短縮を実現し、それに伴って高速ナビゲーション及び通信費用の低減を実現する。
【００２２】
また、ナビゲーションサーバから返送されてきたルート情報と自己位置を示す測位情報とが予め決められた条件を満足しない場合、表示用地図情報に含まれる道路に関する情報と測位情報とをマップマッチングすることにより、表示手段で表示される現在位置を求める。
【００２３】
つまり、ルート情報と自己位置を示す測位情報とをマップマッチングすることができない事情が生じた場合には、表示用地図情報に含まれる道路に関する情報と測位情報とをマップマッチングすることにより、適切に現在位置を求める。
【００２４】
【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て説明する。図１は、本発明の好適な一実施形態としての車載用ナビゲーション装置とナビゲーションシステムの構成を示したブロック図である。
【００２５】
なお、説明の便宜上、後述するＧＰＳ受信機１０で測位される現在位置を「自己位置」、マップマッチングにより推定される現在位置を「現在位置」と言うこととする。
【００２６】
図１において、移動体としての本ナビゲーション装置ＮＡＶは、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）を有する制御手段としてのシステムコントローラ９と、そのシステムコントローラ９によって集中制御されるＧＰＳ受信機１０と、通信機１１と、方位センサ１２、記憶部１３、表示部１４及び操作部１５を備えて構成されている。
【００２７】
すなわち、これらＧＰＳ受信機１０、通信機１１、方位センサ１２、記憶部１３、表示部１４及び操作部１５は、上述のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）から延設されたバス（データバス及びコントロールバス）ＢＵＳに接続されており、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）が予め備えられているシステムプログラムを実行することによって、本ナビゲーション装置ＮＡＶ全体の動作を集中制御する。
【００２８】
ＧＰＳ受信機１０は、ＧＰＳ衛星１６からの到来電波を受信して、本ナビゲーション装置ＮＡＶの自己位置、別言すれば本ナビゲーション装置ＮＡＶが設けられている車両の現在の位置を測位し、その測位結果である測位データＤposをシステムコントローラ９側へ送出する。
【００２９】
通信機１１は、インターネットや移動体通信網等の通信網１７を介して、後述のナビゲーションサーバ１８との間で無線による双方向通信を行う。そして、ユーザーの所望する目的地までの走行ルートや、車両の現在位置を表示するための地図の情報をナビゲーションサーバ１８から取得する際、システムコントローラ９で生成される送信データＤtxをナビゲーションサーバ１８側へ送信し、その送信データＤtxを受信したナビゲーションサーバ１８から走行ルートや地図の情報を含んだデータＤrxが返送されてくると、そのデータＤrxを受信してシステムコントローラ９へ供給する。
【００３０】
方位センサ１２は、車両の進行方向を検知するジャイロセンサで形成されており、車両の進行方向（車両前方の方向）を逐一検知し、その検知結果としての方位データＤdirをシステムコントローラ９に供給する。
【００３１】
記憶部１３は、上述のシステムプログラムを記憶する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）と、ナビゲーションサーバ１８から取得した表示用地図情報としての地図データＤmap及び目的地までの最適な走行ルートを示すデータ（以下「ルートデータ」という）Ｄrootを記憶する書換え可能な不揮発性メモリを備えて構成されている。
【００３２】
また、書換え可能な不揮発性メモリとして、スマートメディア（登録商標）や、ＳＤメモリ（登録商標）、コンパクトフラッシュメモリ（登録商標）等を使用するようになっている。
【００３３】
表示部１４は、液晶ディスプレイ等で形成されたエレクトロルミネッセンス装置と、そのエレクトロルミネッセンス装置に画像を表示するための画像データを記憶するビデオメモリ（ＶＲＡＭ）を備えて構成されている。
【００３４】
操作部１５は、夫々所定の機能を有した複数のファンクションキーを有して構成されており、ユーザーが操作したファンクションキーの指示内容をシステムコントローラ９に供給する。
【００３５】
操作部１５の代表的な機能を例示すると、ユーザーが所望の目的地までの走行ルートを検索したいと欲した場合、操作部１５に設けられている所定のファンクションキーを操作することによって所望の目的地を指定した後、走行ルートの検索開始を示すファンクションキーをオン操作すると、操作部１５からシステムコントローラ９に、目的地を示すデータ（以下「目的地データ」という）Ｄobjが供給されるようになっている。
【００３６】
また、ユーザーが所定のファンクションキーをオン操作してナビゲーション開始の指示をすると、システムコントローラ９の制御下で本ナビゲーション装置ＮＡＶがナビゲーション動作を開始するようになっている。
【００３７】
上述のナビゲーションサーバ１８は、最新の地図データを配信するインターネットや移動体通信網上に位置する配信サイトに備えられており、少なくとも日本全国を網羅した広域から狭域までの様々な縮尺率の地図データＤmapを記憶したデータベースが備えられている。
【００３８】
そして、上述した本ナビゲーション装置ＮＡＶ側から所定のデータＤtxが送信されてくると、そのデータＤtxによって要求された走行ルートを示すルートデータＤrootや地図データＤmapをデータベースから検索し、ナビゲーション装置ＮＡＶ側へ返送する。
【００３９】
なお、ナビゲーション装置ＮＡＶを所有するユーザーと配信サイトの事業者との間で、本ナビゲーションシステムに関する加入契約を結び、その加入契約の際に、所定期間自由に使用することが可能な定額制や、ナビゲーションサーバ１８にアクセスする毎に課金する従量制のいずれかをユーザーに選択してもらい、ナビゲーションサーバ１８がルートデータＤrootや地図データＤmapを返送する度に、その選択された課金条件に従って、サービスの提供に対する対価を課金して決済するようになっている。
【００４０】
更に、上記加入契約の際、ユーザー所有のナビゲーション装置ＮＡＶ毎に、固有の識別コードデータ（ＩＤコードデータ）を割り当て、ナビゲーション装置ＮＡＶがナビゲーションサーバ１８にアクセスすると、ナビゲーションサーバ１８がそのＩＤコードデータに基づいて、正規のユーザーがアクセスしたか否かの認証を行うようになっている。
【００４１】
次に、かかる構成を有するナビゲーションシステム及びナビゲーション装置ＮＡＶの動作を図２乃至図５を参照して説明する。
【００４２】
なお、図２は、目的地までの最適走行ルートを検索する際の動作を示すシーケンスチャート、図３は、地図データをナビゲーション装置ＮＡＶへ配信する際の動作を示すシーケンスチャート、図４は、車両の現在位置を地図表示する際のナビゲーション動作を示すフローチャート、図５はマップマッチングの原理を模式的に示した図である。
【００４３】
まず、図２を参照して、目的地までの走行ルートを検索する際の動作を説明する。
【００４４】
上述の配信サイトの事業者と加入契約を結んだユーザーが、ナビゲーション装置ＮＡＶに設けられている操作部１５を操作して所望の目的地を入力し、更にその目的地までの走行ルート検索の開始を指示すると、操作部１５からシステムコントローラ９へ目的地データＤobjが供給される。そして、システムコントローラ９の制御下で走行ルートの検索動作が開始される。
【００４５】
まず、ステップＳ１００において、ＧＰＳ受信機１０がＧＰＳ衛星１６からの到来電波を受信して車両の自己位置を測位し、その測位結果である測位データＤposをシステムコントローラ９に供給する。
【００４６】
次にステップＳ１０２において、システムコントローラ９が、既述したＩＤコードデータと、測位データＤposと目的地データＤobjを含んだ送信データＤtxを生成して通信機１１に供給し、通信機１１がその送信データＤtxを通信網１７を介してナビゲーションサーバ１８側へ送出する。
【００４７】
このようにナビゲーション装置ＮＡＶからナビゲーションサーバ１８側へ送信データＤtxを送出すると、ステップＳ１０４においてナビゲーションサーバ１８がそのデータＤtxを受信し、更にステップＳ１０６において、データＤtxに含まれているＩＤコードデータにより正規のユーザーからアクセスされたものか認証する。
【００４８】
更にステップＳ１０８において、データＤtxに含まれている測位データＤposと目的地データＤobjによってデータベースを検索し、ユーザーの自己位置から目的地までの最適な走行ルート（最適な道路の経路）を決定し、その最適ルートに含まれる道路のみの詳細なルートデータＤrootを作成する。
【００４９】
すなわち、ユーザーの自己位置から目的地までの最適ルートを含む周辺地域に存在する道路や交差点等の全ての詳細なデータではなく、最適ルートを構成する道路のみに関する詳細な道路データによってルートデータＤrootを作成する。
【００５０】
そしてステップＳ１１０において、そのルートデータＤrootを含む送信データＤrxを生成し、ナビゲーション装置ＮＡＶ側へ返送する。
【００５１】
また、ナビゲーションサーバ１８は、ルートデータＤrootを返送するというサービスに対する対価を課金し、所定の金融機関等の間で決済すると共に、その決済結果を郵便等によって定期的にユーザーに通知する（ステップＳ１１４）。
【００５２】
既述したステップＳ１１０においてナビゲーション装置ＮＡＶ側に送信データＤrxが返送されると、ステップＳ１１２においてナビゲーション装置ＮＡＶ内の通信機１１がこのデータＤrxを受信してシステムコントローラ９へ転送し、更にシステムコントローラ９が、データＤrxに含まれているルートデータＤrootを記憶部１３に記憶させる。
【００５３】
このように、車両の自己位置を示す測位データＤposと目的地を示す目的地データＤobjとをナビゲーション装置ＮＡＶからナビゲーションサーバ１８へ送信すると、ナビゲーションサーバ１８がその自己位置から目的地までの最適な走行ルートを検索し、検索結果としてのルートデータＤrootをナビゲーション装置ＮＡＶへ返送する。
【００５４】
ここで、自己位置から目的地までの最適ルートを構成する道路の情報だけをルートデータＤrootとして返送するので極めて短時間で通信することができる。このため、極めて迅速なルート検索機能を提供することができるとともに、ユーザーの通信費用の負担を大幅に軽減することが可能となっている。
【００５５】
次に、図３を参照して、地図データをナビゲーション装置ＮＡＶへ配信する際の動作を説明する。
【００５６】
上述の配信サイトの事業者と加入契約を結んだユーザーが、ナビゲーション装置ＮＡＶに設けられている操作部１５を操作してナビゲーション開始の指示をし、その指示に従ってシステムコントローラ９がナビゲーション動作を行っている間に、図３に示す処理が行われるようになっている。
【００５７】
まず、システムコントローラ９からの指示に従ってＧＰＳ受信機１０がＧＰＳ衛星１６からの到来電波を受信することにより、車両の自己位置を示す測位データＤposを出力すると、ステップＳ２００においてシステムコントローラ９が、上述のＩＤコードデータと測位データＤposを含む送信データＤtxを生成し、無線機１１を通じてその送信データＤtxをナビゲーションサーバ１８側へ送信させる。
【００５８】
一方、ナビゲーションサーバ１８は、ステップＳ２０２において、送信されてきたデータＤtxを受信し、更にステップＳ２０４において、データＤtxに含まれているＩＤコードデータにより正規のユーザーからアクセスされたものか認証する。
【００５９】
更にステップＳ２０６において、データＤtxに含まれている測位データＤposによってデータベースを検索し、ユーザーの自己位置を含む周辺地域の地図に相当する地図データＤmapを検索する。
【００６０】
ここで、地図データＤmapは、いわゆる出版物の地図帳に記載されている枚葉式の地図と同様の視認可能な表示を行うための画像データ（イメージデータ）であり、その画像データをディジタイズによって作成する際、地図中に線分で示されている道路を、道路として識別することを可能にする最小限の道路識別データが含まれている。
【００６１】
したがって、道路の方位と距離及び、全ての交差点の位置（緯度と経度）とその形状（信号付きの交差点、立体交差した交差点等の形状）等々に関する詳細且つ多量なデータを含んだ道路データとは異なり、地図データＤmapは極めて少ない容量のデータで形成されている。
【００６２】
そして、ステップＳ２０８において、検索した地図データＤmapを含んだ送信データＤrxを生成し、ナビゲーション装置ＮＡＶ側へ返送する。
【００６３】
また、ナビゲーションサーバ１８は、地図データＤmapを返送するというサービスに対する対価を課金し、所定の金融機関等の間で決済すると共に、その決済結果を郵便等によって定期的にユーザーに通知する（ステップＳ２１２）。
【００６４】
既述したステップＳ２０８においてナビゲーション装置ＮＡＶ側に送信データＤrxが返送されると、ステップＳ２１０においてナビゲーション装置ＮＡＶ内の通信機１１がこのデータＤrxを受信してシステムコントローラ９へ転送し、更にシステムコントローラ９が、データＤrxに含まれている地図データＤmapを記憶部１３に記憶させる。
【００６５】
このように、車両の自己位置を示す測位データＤposをナビゲーション装置ＮＡＶからナビゲーションサーバ１８へ送信すると、ナビゲーションサーバ１８が測位データＤposで示される自己位置を含んだ周辺地域の地図データＤmapを検索し、その検索した地図データＤmapをナビゲーション装置ＮＡＶへ返送する。
【００６６】
ここで、地図データＤmapだけを返送するので極めて短時間で通信することができる。このため、極めて迅速な地図検索機能を提供することができるとともに、ユーザーの通信費用の負担を大幅に軽減することが可能となっている。
【００６７】
次に、図４を参照してナビゲーション動作をより詳細に説明する。
図４において、ユーザーが操作部１５を操作してナビゲーション動作開始の指示をすると、システムコントローラ９がその指示を受けてナビゲーション動作を開始する。
【００６８】
まず、ステップＳ３００において、ＧＰＳ受信機１０にＧＰＳ衛星１６からの到来電波を受信させ、車両の自己位置を測位させて測位データＤposを出力させる。
【００６９】
次にステップＳ３０２において、システムコントローラ９が、ＧＰＳ受信機１０から出力された測位データＤposによって記憶部１３を検索し、測位データＤposで表される自己位置を含む周辺地域の地図データが既に記憶されているか判断する。
【００７０】
ここで、上述の周辺地域の地図データが既に記憶されていると判断すると、ステップＳ３０６に移行して、その地図データを表示部１４のビデオメモリ（ＶＲＡＭ）に記憶させることにより、自己位置を含む周辺地域の地図を画像表示させる。
【００７１】
一方、上述の周辺地域の地図データが記憶部１３に記憶されていないと判断するとステップＳ３０４に移行して、図３を参照して説明した地図検索処理を行った後、ステップＳ３０６に移行する。
【００７２】
すなわち、ステップＳ３０４では、ステップＳ３００でＧＰＳ受信機１０が測位した測位データＤposをナビゲーションサーバ１８側へ送信し、その送信に応じてナビゲーションサーバ１８から返送されてくる自己位置を含む周辺地域の地図データＤmapを受信して、記憶部１３に記憶させる。
【００７３】
そして、ステップＳ３０６において、記憶部１３に記憶させた地図データＤmapを表示部１４のビデオメモリ（ＶＲＡＭ）に記憶させることにより、現在位置を含む周辺地域の地図を画像表示させる。
【００７４】
次に、ステップＳ３０８において、システムコントローラ９が、記憶部１３に既にルートデータＤrootが記憶されているか判断する。すなわち、図２を参照して説明したルート検索が既に行われていると、記憶部１３にルートデータＤrootが記憶されることとなり、システムコントローラ９がこのルートデータＤrootの存在を確認することで、既にルートデータＤrootが記憶されているか判断する。
【００７５】
ここで、ルートデータＤrootが記憶されていると判断するとステップＳ３１０に移行し、記憶されていないと判断するとステップＳ３１２に移行する。
【００７６】
ステップＳ３１０では、ルートデータＤrootに対してマップマッチングを行うことが可能か否か判断し、可能であればステップＳ３１４に移行してマップマッチングを行った後ステップＳ３１６に移行し、マップマッチングを行うことが出来ない場合には、ステップＳ３１４の処理を行うことなくステップＳ３１２に移行する。
ここで、ステップＳ３１０における上記判断を次のようにして行っている。
【００７７】
図５（ａ）に模式的に示すように、図中の実線で示す線分ＲＯＯＴがルートデータＤrootによる目的地までの最適ルート、図中の点線で示す線分ＲＯＯＴ’が、今まで車両が移動してきた間にＧＰＳ受信機１０によって測位された測位データＤposによる車両の自己位置の軌跡であるとすると、上述のステップＳ３００で測位された直近の測位データＤposによって示される自己位置Ｐａの座標（緯度と経度）と、線分ＲＯＯＴの各位置を示す座標（緯度と経度）との距離を代数演算によって算出し、その演算によって得られる最短距離が予め決められた距離（閾値）よりも大きい場合にはマップマッチングを行うことができないと判断し、最短距離が予め決められた距離（閾値）よりも小さい場合にはマップマッチング可能と判断する。
【００７８】
したがって、ルート検索によって得られた目的地までの最適ルートに沿ってユーザーが走行せず、その最適ルートから離れた別の道路を走行した場合等では、マップマッチングすることが可能な条件を満足していないと判断し、実際の走行位置に適合した判断が行われることとなる。
【００７９】
更に、システムコントローラ９は、上述の最短距離が得られたときの線分ＲＯＯＴの座標（緯度と経度）から目的地側に向いた所定距離の線分の傾き角を算出する。そして、方位センサ１２から出力される車両の走行方位を示す方位データＤdirを取得し、その方位データＤdirで示される方角と上記線分の傾き角との角度の差が予め決められた角度を超えていると、車両が最適ルートに沿った方向を向いていないと判断すると共に、マップマッチングすることが可能な条件を満足していないと判断する。
【００８０】
したがって、既述した最短距離が予め決められた距離（閾値）よりも小さい場合であっても、車両の向いている方向が最適ルートに沿っていない場合、例えば最適ルートとは違う別の道路を走行しているような場合には、マップマッチングできないと判断し、実際の走行位置に適合した判断が行われる。
【００８１】
以上に説明したステップＳ３１０の判断条件を満足してステップＳ３１４に移行すると、ステップＳ３１４においてマップマッチングが行われる。
【００８２】
すなわちステップＳ３１４では、システムコントローラ９が、図５（ａ）中に示す直近の自己位置Ｐａの座標（緯度と経度）と、最適ルートの線分ＲＯＯＴの各位置を示す座標（緯度と経度）との距離を代数演算によって算出し、最短距離が得られる線分ＲＯＯＴ上の座標を真の現在位置Ｐｃであると推定する。
【００８３】
なお、本実施形態では、直近の自己位置Ｐａの座標が（ｘ1，ｙ1）、最適ルートの線分ＲＯＯＴの各位置を示す座標が（ｘ，ｙ）であれば、（ｘ1−ｘ）２＋（ｙ1−ｙ）２の演算値が最小となったときの座標（ｘ，ｙ）を真の現在位置Ｐｃであると推定する。かかる簡易な演算を行うことにより、マップマッチングを高速で行うことを可能にしている。
【００８４】
次に、ステップＳ３１０においてルートデータＤrootに対してマップマッチングを行うことができないと判断してステップＳ３１２に移行した場合には、ルートデータＤrootに代えて、地図データＤmapを用いてマップマッチングする。
【００８５】
すなわちステップＳ３１２では、システムコントローラ９が記憶部１３に記憶されている地図データＤmapに対して測位データＤposによるマップマッチングを行う。
【００８６】
ここで、既述したように地図データＤmapには、道路であることを識別するための最小限の道路識別データが含まれており、システムコントローラ９がこの道路識別データに基づいて、地図データＤmap中に含まれている線分データを道路か否か判断してマップマッチングを行う。
【００８７】
図５（ｂ）の模式図を参照してより詳細に述べると、システムコントローラ９は、測位データＤposによって示される自己位置Ｐａから最短距離に位置する線分Ｌを道路識別データに基づいて、道路であると判断する。なお、最短距離か否かの判断は、既述したのと同様の代数演算によって判断する。
【００８８】
そして、自己位置Ｐａから線分Ｌ上の最短距離の位置を真の現在位置Ｐｃ’であると推定する。
【００８９】
このように地図データＤmapによってマップマッチングを行うと、図５（ｂ）中の線分Ｌで表される道路は、図５（ａ）中の線分ＲＯＯＴに含まれている道路（別言すると、ルートデータＤrootに含まれた道路）か否か不明であるが、実際に車両が走行している道路を推定することになるため、実利用に即したマップマチングを可能にしている。
【００９０】
更に、地図データＤmapによってマップマッチングを行う際にも、簡易な代数演算によって真の現在位置Ｐｃ’を推定するため、マップマッチングを高速で行うことを可能にしている。
【００９１】
次に、既述したステップＳ３１２又はＳ３１４におけるマップマッチングの処理を完了すると、ステップＳ３１６に移行し、表示部１３にて車両の現在位置を表示させる。
【００９２】
すなわちステップＳ３１６では、システムコントローラ９がステップＳ３１２又はＳ３１４で算出した現在位置Ｐｃ又はＰｃ’の座標データを記憶部１３に記憶させると共に、表示部１４のビデオメモリ（ＶＲＡＭ）に記憶させる。これにより、表示部１４は、画像表示している地図上に、現在位置Ｐｃ又はＰｃ’の座標データを重ねて表示することによって、車両の現在位置を提示する。
【００９３】
なお、本実施形態では、車両を形取った絵柄模様を現在位置Ｐｃ又はＰｃ’に相当する座標上に表示することで、視覚効果を高めることとしている。
【００９４】
次に、ステップＳ３１８において、ユーザーからナビゲーション動作を終了させるべき指示がなされたか判断し、指示がなければステップＳ３００に戻って処理を繰り返し、終了の指示がなされると、一連のナビゲーション動作を終了する。
【００９５】
そして、ステップＳ３００の処理が繰り返されると、車両が移動する毎に新たな現在位置Ｐｃ又はＰｃ’が推定されて、表示部１４に画像表示されている地図上にその現在位置Ｐｃ又はＰｃ’が逐一表示される。更に、車両の現在位置が、表示部１４に画像表示されている地図から外れると、ステップＳ３０２及びＳ３０４の処理によって、新たな地図データＤmapをナビゲーションサーバ１８から取得して、車両の現在位置を含む新たな地図を画像表示するので、連続性を有した地図表示を行うことが可能となっている。
【００９６】
以上説明したように本実施形態によれば、容量の少ない地図データＤmapを利用して車両（移動体）の現在位置をマップマッチングにより求めるので、ナビゲーションサーバ１８からナビゲーション装置ＮＡＶへ地図データＤmapを送信する際の通信時間を大幅に短縮することができる。このため、ナビゲーション処理を高速で行うことができると共に、ユーザーに対して通信費用の負担を大幅に低減することができるという優れた効果を発揮する。
【００９７】
更に、ユーザー所望の目的地までの最適走行ルートをルート検索しておくと、詳細な道路データに基づいて作成されたルートデータＤrootによってマップマッチングが行われる割合が高くなる。このため、詳細且つ大量の道路データに基づいてマップマッチングを行うのと実質的に同等の精度で車両の現在位置を推定することが可能となり、車両の現在位置を高い精度で地図表示することができる。
【００９８】
また、ナビゲーション装置ＮＡＶからの要求に応じてナビゲーションサーバ１８が目的地までの最適走行ルートをルート検索し、そのルートデータＤrootをナビゲーション装置ＮＡＶへ返送するまでの要する時間は、地図データＤmapを返送するのに要する時間に較べて比較的長時間となるが、ルート検索を行う割合は比較的少なく、ナビゲーション動作全体に占めるルート検索の時間も少なくなることから、実質的に迅速なナビゲーション動作を実現することができると共に、ユーザーに対する通信費用の負担を軽減することができる。
【００９９】
特に、既述したように、ルートデータＤrootは最適走行ルートに関連する道路のみの道路データによって作成されることから、通信に要する時間を短縮することが可能であり、迅速なナビゲーション動作及びユーザーに対する通信費用の大幅低減に寄与することが可能となっている。
【０１００】
なお、本実施形態では、ＧＰＳ衛星１６からの到来電波をＧＰＳ受信機１０で受信することで車両の自己位置を測位することとしているが、測位手段としてＧＰＳ受信機１０に限定されるものではない。車両の走行方向を計測する方位センサと、速度を計測する速度センサと、走行距離を計測する距離センサ等を備えておき、これらのセンサから求まる計測結果を演算処理することにより自己位置を求めるようにしてもよい。
【０１０１】
また、自動車に搭載される車載用ナビゲーション装置ＮＡＶについて説明したが、本発明は車載用ナビゲーション装置に限定されるものではない。例えば、携帯電話その他の移動体にナビゲーション機能を備える場合にも本発明を適用することが可能であり、既述した車載用ナビゲーション装置の場合と同様の効果をユーザーに提供することが可能である。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のナビゲーションシステムとナビゲーション装置によれば、表示用地図情報を用いてマップマッチングすることにより移動体等の現在位置を求めることとしたので、ナビゲーションサーバから容量の小さい表示用地図情報を移動体等へ無線通信することができ、通信に要する時間の短縮化に伴う高速ナビゲーションの実現と、ユーザーに対する通信費の負担の軽減等を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のナビゲーション装置及びナビゲーションシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】目的地までの走行ルートを検索する際の動作を示すシーケンスチャートである。
【図３】地図データをナビゲーション装置へ配信する際の動作を示すシーケンスチャートである。
【図４】ナビゲーション動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】マップマッチングの原理を模式的に示した図である。
【図６】従来のナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
９…システムコントローラ
１０…ＧＰＳ受信機
１１…通信機
１２…方位センサ
１３…記憶部
１４…表示部
１５…操作部
１６…ＧＰＳ衛星
１７…通信網
１８…ナビゲーションサーバ
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばインターネット等の通信網を介して提供される地図情報を用いて移動体の位置を提示等するナビゲーションシステム及びナビゲーション装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、移動体の位置を提示等するナビゲーション技術の分野にあっては、例えば車載用のナビゲーション装置の場合、図６に示す構成により、車両の走行位置を運転者等に提示していた。
【０００３】
すなわち、従来のナビゲーション装置には、表示用の地図データ１とその地図データ１に対応する多数の道路及び交差点等に関する詳細な道路データ２とが記録されているＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の大容量情報記録媒体から情報再生を行う情報再生部３が備えられている。
【０００４】
運転者等のユーザーがそのＤＶＤ等を情報再生部３に装填してナビゲーション開始の指示をすると、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星４からの到来電波をＧＰＳ受信機５が受信することによって車両の自己位置を測位し、位置推定部６がその自己位置を示す測位データを道路データ２にマップマッチングすることで受信誤差等を補正した正確な現在位置を推定する。そして、表示データ生成部７がその推定結果を地図データ１に合成等して表示部８に供給することで、車両の現在位置を地図表示させるようになっている。
【０００５】
ここで、地図データ１は、いわゆる出版物の地図帳に記載されている枚葉式の地図と同様の視認可能な表示を行うための画像データ（イメージデータ）で形成されている。
【０００６】
一方、道路データ２は、単に視認可能な地図を表示するためのものではなく、地図に含まれている全ての道路の方位と距離及び、全ての交差点の位置（緯度と経度）とその形状（信号付きの交差点、立体交差した交差点等の形状）等々に関する詳細且つ多量なデータを含んでいるため、地図データ１に較べて大量のデータで構成されている。
【０００７】
こうした大量の道路データ２と地図データ１を例えば新しい道路が建設される度に改訂し、ＤＶＤ等に記録してユーザーに配布することで最新のナビゲーション環境を提供することが一般に行われていた。
【０００８】
しかし、ＤＶＤ等で最新の情報を提供したとしてもその迅速性には限界があることから、最新の地図情報（すなわち、地図データ及び道路データ）をインターネット等の通信網を介してユーザー所有のナビゲーション装置に配信し、最新のナビゲーション環境をより迅速に提供しようとする試みがなされている。
【０００９】
また、単に最新の地図情報を配信するのではなく、走行中の車両からＧＰＳ測位した測位データを送信してもらい、その車両位置周辺の地図情報（道路データ及び地図データ）をリアルタイムで返送してユーザー側のナビゲーション装置に現在位置を地図表示させる、いわゆるクライアントサーバーシステムが提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、インターネット等の通信網を介して地図情報を配信しようとすると、既述したように大量の道路データ及び地図データをユーザー側のナビゲーション装置へ送出することとなるため、通信時間が長時間となって十分な迅速性を実現することが困難となることや、ユーザーにとって通信費用の負担が増大する等の課題を招くという問題があった。
【００１１】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、通信網を利用してより迅速なナビゲーション環境を実現等し得るナビゲーションシステム及びナビゲーション装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、無線通信網を介して相互に通信する移動体とナビゲーションサーバとを備えるナビゲーションシステムであって、前記移動体は、前記無線通信網を介して前記ナビゲーションサーバとの間で双方向通信する通信手段と、移動体の自己位置を測位する測位手段と、前記測位手段から出力される測位情報と目的地の情報とを前記通信手段を通じて前記ナビゲーションサーバへ送信すると共に、前記ナビゲーションサーバから返送されてくる、前記測位情報による自己位置を含む周辺地域の地図に相当する画像データと当該地図中の道路を識別する道路識別データから成る表示用地図情報と、当該自己位置から前記目的地までの最適ルートを構成する道路に関する道路情報のみで形成したルート情報とを前記通信手段より取得して記憶手段に記憶させ、前記記憶手段に記憶させた表示用地図情報に含まれる道路識別データまたは前記ルート情報のいずれか一方と前記測位手段で測位される測位情報とをマップマッチングすることにより、前記道路上の移動体の現在位置を求める制御手段と、前記表示用地図情報に基づいて地図を画像表示すると共に、前記制御手段が求めた前記現在位置を前記画像表示した地図上に重ねて表示する表示手段と、を備え、前記ナビゲーションサーバは、前記移動体から送信される前記測位情報と目的地の情報とを受信すると、当該自己位置から前記目的地までのルートを検索して得られた最適ルートを構成する道路に関する道路情報のみで形成したルート情報と、前記受信した測位情報による前記移動体の自己位置を含む周辺地域の地図に相当する画像データと当該地図中の道路を識別する道路識別データから成る表示用地図情報とを前記移動体に対して返送し、前記制御手段は、前記測位手段で測位される測位情報に基づいて前記マップマッチングを行うに際し、当該測位情報とのマップマッチングを行うことが可能な前記ルート情報が既に前記記憶手段に記憶されているときには、当該ルート情報と前記測位情報とをマップマッチングし、当該測位情報とのマップマッチングを行うことが可能な前記ルート情報が前記記憶手段に記憶されていないときには、前記記憶手段に記憶されている前記表示用地図情報に含まれる前記道路識別データと前記測位情報とをマップマッチングすることにより、前記表示手段で表示される現在位置を求めること、を特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、無線通信網を介してナビゲーションサーバとの間で双方向通信する通信手段と、自己位置を測位する測位手段と、前記測位手段から出力される測位情報と目的地の情報とを前記通信手段を通じて前記ナビゲーションサーバへ送信すると共に、前記ナビゲーションサーバから返送されてくる、前記測位情報による自己位置を含む周辺地域の地図に相当する画像データと当該地図中の道路を識別する道路識別データから成る表示用地図情報と、当該自己位置から前記目的地までの最適ルートを構成する道路に関する道路情報のみで形成したルート情報とを前記通信手段より取得して記憶手段に記憶させ、前記記憶手段に記憶された表示用地図情報に含まれる前記道路識別データまたは前記ルート情報の何れか一方と前記測位手段で測位される測位情報とをマップマッチングすることにより、前記道路上の移動体の現在位置を求める制御手段と、前記表示用地図情報に基づいて地図を画像表示すると共に、前記制御手段が求めた前記現在位置を前記画像表示した地図上に重ねて表示する表示手段と、を備え、前記制御手段は、前記測位手段で測位される測位情報に基づいて前記マップマッチングを行うに際し、当該測位情報とのマップマッチングを行うことが可能な前記ルート情報が既に前記記憶手段に記憶されているときには、当該ルート情報と前記測位情報とをマップマッチングし、当該測位情報とのマップマッチングを行うことが可能な前記ルート情報が前記記憶手段に記憶されていないときには、前記記憶手段に記憶されている前記表示用地図情報に含まれる前記道路識別データと前記測位情報とをマップマッチングすることにより、前記表示手段で表示される現在位置を求めること、を特徴とする。
【００１８】
請求項１記載のナビゲーションシステムと請求項２に記載のナビゲーション装置の発明によれば、移動体又はナビゲーション装置からの要求に応じて、ナビゲーションサーバが移動体又はナビゲーション装置の自己位置を含む周辺地域の地図を示す表示用地図情報を返送し、移動体又はナビゲーション装置側では、表示用地図情報に含まれる道路に関する情報と自己位置の測位情報とをマップマッチングすることにより道路上の現在位置を求めて、表示用地図情報に基づいて画像表示された地図上にその現在位置を重ねて表示する。
【００１９】
こうして、容量の小さな表示用地図情報を無線通信することで、通信に要する時間の短縮を実現し、それに伴って高速ナビゲーション及び通信費用の低減を実現する。
【００２０】
また、移動体又はナビゲーション装置からの要求に応じて、ナビゲーションサーバが移動体又はナビゲーション装置の自己位置から目的地までの最適ルートを求め、その最適ルート示すルート情報を、最適ルートを構成する道路に関する道路情報のみで形成して、移動体又はナビゲーション装置へ返送する。そして、移動体又はナビゲーション装置側では、ルート情報と自己位置を示す測位情報とをマップマッチングすることにより、最適ルート上の現在位置を求めて、表示用地図情報に基づいて画像表示された地図上にその現在位置を重ねて表示する。
【００２１】
こうして、最適ルートを構成する道路に関する道路情報のみで形成される容量の小さなルート情報を無線通信することで、通信に要する時間の短縮を実現し、それに伴って高速ナビゲーション及び通信費用の低減を実現する。
【００２２】
また、ナビゲーションサーバから返送されてきたルート情報と自己位置を示す測位情報とが予め決められた条件を満足しない場合、表示用地図情報に含まれる道路に関する情報と測位情報とをマップマッチングすることにより、表示手段で表示される現在位置を求める。
【００２３】
つまり、ルート情報と自己位置を示す測位情報とをマップマッチングすることができない事情が生じた場合には、表示用地図情報に含まれる道路に関する情報と測位情報とをマップマッチングすることにより、適切に現在位置を求める。
【００２４】
【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て説明する。図１は、本発明の好適な一実施形態としての車載用ナビゲーション装置とナビゲーションシステムの構成を示したブロック図である。
【００２５】
なお、説明の便宜上、後述するＧＰＳ受信機１０で測位される現在位置を「自己位置」、マップマッチングにより推定される現在位置を「現在位置」と言うこととする。
【００２６】
図１において、移動体としての本ナビゲーション装置ＮＡＶは、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）を有する制御手段としてのシステムコントローラ９と、そのシステムコントローラ９によって集中制御されるＧＰＳ受信機１０と、通信機１１と、方位センサ１２、記憶部１３、表示部１４及び操作部１５を備えて構成されている。
【００２７】
すなわち、これらＧＰＳ受信機１０、通信機１１、方位センサ１２、記憶部１３、表示部１４及び操作部１５は、上述のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）から延設されたバス（データバス及びコントロールバス）ＢＵＳに接続されており、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）が予め備えられているシステムプログラムを実行することによって、本ナビゲーション装置ＮＡＶ全体の動作を集中制御する。
【００２８】
ＧＰＳ受信機１０は、ＧＰＳ衛星１６からの到来電波を受信して、本ナビゲーション装置ＮＡＶの自己位置、別言すれば本ナビゲーション装置ＮＡＶが設けられている車両の現在の位置を測位し、その測位結果である測位データＤposをシステムコントローラ９側へ送出する。
【００２９】
通信機１１は、インターネットや移動体通信網等の通信網１７を介して、後述のナビゲーションサーバ１８との間で無線による双方向通信を行う。そして、ユーザーの所望する目的地までの走行ルートや、車両の現在位置を表示するための地図の情報をナビゲーションサーバ１８から取得する際、システムコントローラ９で生成される送信データＤtxをナビゲーションサーバ１８側へ送信し、その送信データＤtxを受信したナビゲーションサーバ１８から走行ルートや地図の情報を含んだデータＤrxが返送されてくると、そのデータＤrxを受信してシステムコントローラ９へ供給する。
【００３０】
方位センサ１２は、車両の進行方向を検知するジャイロセンサで形成されており、車両の進行方向（車両前方の方向）を逐一検知し、その検知結果としての方位データＤdirをシステムコントローラ９に供給する。
【００３１】
記憶部１３は、上述のシステムプログラムを記憶する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）と、ナビゲーションサーバ１８から取得した表示用地図情報としての地図データＤmap及び目的地までの最適な走行ルートを示すデータ（以下「ルートデータ」という）Ｄrootを記憶する書換え可能な不揮発性メモリを備えて構成されている。
【００３２】
また、書換え可能な不揮発性メモリとして、スマートメディア（登録商標）や、ＳＤメモリ（登録商標）、コンパクトフラッシュメモリ（登録商標）等を使用するようになっている。
【００３３】
表示部１４は、液晶ディスプレイ等で形成されたエレクトロルミネッセンス装置と、そのエレクトロルミネッセンス装置に画像を表示するための画像データを記憶するビデオメモリ（ＶＲＡＭ）を備えて構成されている。
【００３４】
操作部１５は、夫々所定の機能を有した複数のファンクションキーを有して構成されており、ユーザーが操作したファンクションキーの指示内容をシステムコントローラ９に供給する。
【００３５】
操作部１５の代表的な機能を例示すると、ユーザーが所望の目的地までの走行ルートを検索したいと欲した場合、操作部１５に設けられている所定のファンクションキーを操作することによって所望の目的地を指定した後、走行ルートの検索開始を示すファンクションキーをオン操作すると、操作部１５からシステムコントローラ９に、目的地を示すデータ（以下「目的地データ」という）Ｄobjが供給されるようになっている。
【００３６】
また、ユーザーが所定のファンクションキーをオン操作してナビゲーション開始の指示をすると、システムコントローラ９の制御下で本ナビゲーション装置ＮＡＶがナビゲーション動作を開始するようになっている。
【００３７】
上述のナビゲーションサーバ１８は、最新の地図データを配信するインターネットや移動体通信網上に位置する配信サイトに備えられており、少なくとも日本全国を網羅した広域から狭域までの様々な縮尺率の地図データＤmapを記憶したデータベースが備えられている。
【００３８】
そして、上述した本ナビゲーション装置ＮＡＶ側から所定のデータＤtxが送信されてくると、そのデータＤtxによって要求された走行ルートを示すルートデータＤrootや地図データＤmapをデータベースから検索し、ナビゲーション装置ＮＡＶ側へ返送する。
【００３９】
なお、ナビゲーション装置ＮＡＶを所有するユーザーと配信サイトの事業者との間で、本ナビゲーションシステムに関する加入契約を結び、その加入契約の際に、所定期間自由に使用することが可能な定額制や、ナビゲーションサーバ１８にアクセスする毎に課金する従量制のいずれかをユーザーに選択してもらい、ナビゲーションサーバ１８がルートデータＤrootや地図データＤmapを返送する度に、その選択された課金条件に従って、サービスの提供に対する対価を課金して決済するようになっている。
【００４０】
更に、上記加入契約の際、ユーザー所有のナビゲーション装置ＮＡＶ毎に、固有の識別コードデータ（ＩＤコードデータ）を割り当て、ナビゲーション装置ＮＡＶがナビゲーションサーバ１８にアクセスすると、ナビゲーションサーバ１８がそのＩＤコードデータに基づいて、正規のユーザーがアクセスしたか否かの認証を行うようになっている。
【００４１】
次に、かかる構成を有するナビゲーションシステム及びナビゲーション装置ＮＡＶの動作を図２乃至図５を参照して説明する。
【００４２】
なお、図２は、目的地までの最適走行ルートを検索する際の動作を示すシーケンスチャート、図３は、地図データをナビゲーション装置ＮＡＶへ配信する際の動作を示すシーケンスチャート、図４は、車両の現在位置を地図表示する際のナビゲーション動作を示すフローチャート、図５はマップマッチングの原理を模式的に示した図である。
【００４３】
まず、図２を参照して、目的地までの走行ルートを検索する際の動作を説明する。
【００４４】
上述の配信サイトの事業者と加入契約を結んだユーザーが、ナビゲーション装置ＮＡＶに設けられている操作部１５を操作して所望の目的地を入力し、更にその目的地までの走行ルート検索の開始を指示すると、操作部１５からシステムコントローラ９へ目的地データＤobjが供給される。そして、システムコントローラ９の制御下で走行ルートの検索動作が開始される。
【００４５】
まず、ステップＳ１００において、ＧＰＳ受信機１０がＧＰＳ衛星１６からの到来電波を受信して車両の自己位置を測位し、その測位結果である測位データＤposをシステムコントローラ９に供給する。
【００４６】
次にステップＳ１０２において、システムコントローラ９が、既述したＩＤコードデータと、測位データＤposと目的地データＤobjを含んだ送信データＤtxを生成して通信機１１に供給し、通信機１１がその送信データＤtxを通信網１７を介してナビゲーションサーバ１８側へ送出する。
【００４７】
このようにナビゲーション装置ＮＡＶからナビゲーションサーバ１８側へ送信データＤtxを送出すると、ステップＳ１０４においてナビゲーションサーバ１８がそのデータＤtxを受信し、更にステップＳ１０６において、データＤtxに含まれているＩＤコードデータにより正規のユーザーからアクセスされたものか認証する。
【００４８】
更にステップＳ１０８において、データＤtxに含まれている測位データＤposと目的地データＤobjによってデータベースを検索し、ユーザーの自己位置から目的地までの最適な走行ルート（最適な道路の経路）を決定し、その最適ルートに含まれる道路のみの詳細なルートデータＤrootを作成する。
【００４９】
すなわち、ユーザーの自己位置から目的地までの最適ルートを含む周辺地域に存在する道路や交差点等の全ての詳細なデータではなく、最適ルートを構成する道路のみに関する詳細な道路データによってルートデータＤrootを作成する。
【００５０】
そしてステップＳ１１０において、そのルートデータＤrootを含む送信データＤrxを生成し、ナビゲーション装置ＮＡＶ側へ返送する。
【００５１】
また、ナビゲーションサーバ１８は、ルートデータＤrootを返送するというサービスに対する対価を課金し、所定の金融機関等の間で決済すると共に、その決済結果を郵便等によって定期的にユーザーに通知する（ステップＳ１１４）。
【００５２】
既述したステップＳ１１０においてナビゲーション装置ＮＡＶ側に送信データＤrxが返送されると、ステップＳ１１２においてナビゲーション装置ＮＡＶ内の通信機１１がこのデータＤrxを受信してシステムコントローラ９へ転送し、更にシステムコントローラ９が、データＤrxに含まれているルートデータＤrootを記憶部１３に記憶させる。
【００５３】
このように、車両の自己位置を示す測位データＤposと目的地を示す目的地データＤobjとをナビゲーション装置ＮＡＶからナビゲーションサーバ１８へ送信すると、ナビゲーションサーバ１８がその自己位置から目的地までの最適な走行ルートを検索し、検索結果としてのルートデータＤrootをナビゲーション装置ＮＡＶへ返送する。
【００５４】
ここで、自己位置から目的地までの最適ルートを構成する道路の情報だけをルートデータＤrootとして返送するので極めて短時間で通信することができる。このため、極めて迅速なルート検索機能を提供することができるとともに、ユーザーの通信費用の負担を大幅に軽減することが可能となっている。
【００５５】
次に、図３を参照して、地図データをナビゲーション装置ＮＡＶへ配信する際の動作を説明する。
【００５６】
上述の配信サイトの事業者と加入契約を結んだユーザーが、ナビゲーション装置ＮＡＶに設けられている操作部１５を操作してナビゲーション開始の指示をし、その指示に従ってシステムコントローラ９がナビゲーション動作を行っている間に、図３に示す処理が行われるようになっている。
【００５７】
まず、システムコントローラ９からの指示に従ってＧＰＳ受信機１０がＧＰＳ衛星１６からの到来電波を受信することにより、車両の自己位置を示す測位データＤposを出力すると、ステップＳ２００においてシステムコントローラ９が、上述のＩＤコードデータと測位データＤposを含む送信データＤtxを生成し、無線機１１を通じてその送信データＤtxをナビゲーションサーバ１８側へ送信させる。
【００５８】
一方、ナビゲーションサーバ１８は、ステップＳ２０２において、送信されてきたデータＤtxを受信し、更にステップＳ２０４において、データＤtxに含まれているＩＤコードデータにより正規のユーザーからアクセスされたものか認証する。
【００５９】
更にステップＳ２０６において、データＤtxに含まれている測位データＤposによってデータベースを検索し、ユーザーの自己位置を含む周辺地域の地図に相当する地図データＤmapを検索する。
【００６０】
ここで、地図データＤmapは、いわゆる出版物の地図帳に記載されている枚葉式の地図と同様の視認可能な表示を行うための画像データ（イメージデータ）であり、その画像データをディジタイズによって作成する際、地図中に線分で示されている道路を、道路として識別することを可能にする最小限の道路識別データが含まれている。
【００６１】
したがって、道路の方位と距離及び、全ての交差点の位置（緯度と経度）とその形状（信号付きの交差点、立体交差した交差点等の形状）等々に関する詳細且つ多量なデータを含んだ道路データとは異なり、地図データＤmapは極めて少ない容量のデータで形成されている。
【００６２】
そして、ステップＳ２０８において、検索した地図データＤmapを含んだ送信データＤrxを生成し、ナビゲーション装置ＮＡＶ側へ返送する。
【００６３】
また、ナビゲーションサーバ１８は、地図データＤmapを返送するというサービスに対する対価を課金し、所定の金融機関等の間で決済すると共に、その決済結果を郵便等によって定期的にユーザーに通知する（ステップＳ２１２）。
【００６４】
既述したステップＳ２０８においてナビゲーション装置ＮＡＶ側に送信データＤrxが返送されると、ステップＳ２１０においてナビゲーション装置ＮＡＶ内の通信機１１がこのデータＤrxを受信してシステムコントローラ９へ転送し、更にシステムコントローラ９が、データＤrxに含まれている地図データＤmapを記憶部１３に記憶させる。
【００６５】
このように、車両の自己位置を示す測位データＤposをナビゲーション装置ＮＡＶからナビゲーションサーバ１８へ送信すると、ナビゲーションサーバ１８が測位データＤposで示される自己位置を含んだ周辺地域の地図データＤmapを検索し、その検索した地図データＤmapをナビゲーション装置ＮＡＶへ返送する。
【００６６】
ここで、地図データＤmapだけを返送するので極めて短時間で通信することができる。このため、極めて迅速な地図検索機能を提供することができるとともに、ユーザーの通信費用の負担を大幅に軽減することが可能となっている。
【００６７】
次に、図４を参照してナビゲーション動作をより詳細に説明する。
図４において、ユーザーが操作部１５を操作してナビゲーション動作開始の指示をすると、システムコントローラ９がその指示を受けてナビゲーション動作を開始する。
【００６８】
まず、ステップＳ３００において、ＧＰＳ受信機１０にＧＰＳ衛星１６からの到来電波を受信させ、車両の自己位置を測位させて測位データＤposを出力させる。
【００６９】
次にステップＳ３０２において、システムコントローラ９が、ＧＰＳ受信機１０から出力された測位データＤposによって記憶部１３を検索し、測位データＤposで表される自己位置を含む周辺地域の地図データが既に記憶されているか判断する。
【００７０】
ここで、上述の周辺地域の地図データが既に記憶されていると判断すると、ステップＳ３０６に移行して、その地図データを表示部１４のビデオメモリ（ＶＲＡＭ）に記憶させることにより、自己位置を含む周辺地域の地図を画像表示させる。
【００７１】
一方、上述の周辺地域の地図データが記憶部１３に記憶されていないと判断するとステップＳ３０４に移行して、図３を参照して説明した地図検索処理を行った後、ステップＳ３０６に移行する。
【００７２】
すなわち、ステップＳ３０４では、ステップＳ３００でＧＰＳ受信機１０が測位した測位データＤposをナビゲーションサーバ１８側へ送信し、その送信に応じてナビゲーションサーバ１８から返送されてくる自己位置を含む周辺地域の地図データＤmapを受信して、記憶部１３に記憶させる。
【００７３】
そして、ステップＳ３０６において、記憶部１３に記憶させた地図データＤmapを表示部１４のビデオメモリ（ＶＲＡＭ）に記憶させることにより、現在位置を含む周辺地域の地図を画像表示させる。
【００７４】
次に、ステップＳ３０８において、システムコントローラ９が、記憶部１３に既にルートデータＤrootが記憶されているか判断する。すなわち、図２を参照して説明したルート検索が既に行われていると、記憶部１３にルートデータＤrootが記憶されることとなり、システムコントローラ９がこのルートデータＤrootの存在を確認することで、既にルートデータＤrootが記憶されているか判断する。
【００７５】
ここで、ルートデータＤrootが記憶されていると判断するとステップＳ３１０に移行し、記憶されていないと判断するとステップＳ３１２に移行する。
【００７６】
ステップＳ３１０では、ルートデータＤrootに対してマップマッチングを行うことが可能か否か判断し、可能であればステップＳ３１４に移行してマップマッチングを行った後ステップＳ３１６に移行し、マップマッチングを行うことが出来ない場合には、ステップＳ３１４の処理を行うことなくステップＳ３１２に移行する。
ここで、ステップＳ３１０における上記判断を次のようにして行っている。
【００７７】
図５（ａ）に模式的に示すように、図中の実線で示す線分ＲＯＯＴがルートデータＤrootによる目的地までの最適ルート、図中の点線で示す線分ＲＯＯＴ’が、今まで車両が移動してきた間にＧＰＳ受信機１０によって測位された測位データＤposによる車両の自己位置の軌跡であるとすると、上述のステップＳ３００で測位された直近の測位データＤposによって示される自己位置Ｐａの座標（緯度と経度）と、線分ＲＯＯＴの各位置を示す座標（緯度と経度）との距離を代数演算によって算出し、その演算によって得られる最短距離が予め決められた距離（閾値）よりも大きい場合にはマップマッチングを行うことができないと判断し、最短距離が予め決められた距離（閾値）よりも小さい場合にはマップマッチング可能と判断する。
【００７８】
したがって、ルート検索によって得られた目的地までの最適ルートに沿ってユーザーが走行せず、その最適ルートから離れた別の道路を走行した場合等では、マップマッチングすることが可能な条件を満足していないと判断し、実際の走行位置に適合した判断が行われることとなる。
【００７９】
更に、システムコントローラ９は、上述の最短距離が得られたときの線分ＲＯＯＴの座標（緯度と経度）から目的地側に向いた所定距離の線分の傾き角を算出する。そして、方位センサ１２から出力される車両の走行方位を示す方位データＤdirを取得し、その方位データＤdirで示される方角と上記線分の傾き角との角度の差が予め決められた角度を超えていると、車両が最適ルートに沿った方向を向いていないと判断すると共に、マップマッチングすることが可能な条件を満足していないと判断する。
【００８０】
したがって、既述した最短距離が予め決められた距離（閾値）よりも小さい場合であっても、車両の向いている方向が最適ルートに沿っていない場合、例えば最適ルートとは違う別の道路を走行しているような場合には、マップマッチングできないと判断し、実際の走行位置に適合した判断が行われる。
【００８１】
以上に説明したステップＳ３１０の判断条件を満足してステップＳ３１４に移行すると、ステップＳ３１４においてマップマッチングが行われる。
【００８２】
すなわちステップＳ３１４では、システムコントローラ９が、図５（ａ）中に示す直近の自己位置Ｐａの座標（緯度と経度）と、最適ルートの線分ＲＯＯＴの各位置を示す座標（緯度と経度）との距離を代数演算によって算出し、最短距離が得られる線分ＲＯＯＴ上の座標を真の現在位置Ｐｃであると推定する。
【００８３】
なお、本実施形態では、直近の自己位置Ｐａの座標が（ｘ1，ｙ1）、最適ルートの線分ＲＯＯＴの各位置を示す座標が（ｘ，ｙ）であれば、（ｘ1−ｘ）２＋（ｙ1−ｙ）２の演算値が最小となったときの座標（ｘ，ｙ）を真の現在位置Ｐｃであると推定する。かかる簡易な演算を行うことにより、マップマッチングを高速で行うことを可能にしている。
【００８４】
次に、ステップＳ３１０においてルートデータＤrootに対してマップマッチングを行うことができないと判断してステップＳ３１２に移行した場合には、ルートデータＤrootに代えて、地図データＤmapを用いてマップマッチングする。
【００８５】
すなわちステップＳ３１２では、システムコントローラ９が記憶部１３に記憶されている地図データＤmapに対して測位データＤposによるマップマッチングを行う。
【００８６】
ここで、既述したように地図データＤmapには、道路であることを識別するための最小限の道路識別データが含まれており、システムコントローラ９がこの道路識別データに基づいて、地図データＤmap中に含まれている線分データを道路か否か判断してマップマッチングを行う。
【００８７】
図５（ｂ）の模式図を参照してより詳細に述べると、システムコントローラ９は、測位データＤposによって示される自己位置Ｐａから最短距離に位置する線分Ｌを道路識別データに基づいて、道路であると判断する。なお、最短距離か否かの判断は、既述したのと同様の代数演算によって判断する。
【００８８】
そして、自己位置Ｐａから線分Ｌ上の最短距離の位置を真の現在位置Ｐｃ’であると推定する。
【００８９】
このように地図データＤmapによってマップマッチングを行うと、図５（ｂ）中の線分Ｌで表される道路は、図５（ａ）中の線分ＲＯＯＴに含まれている道路（別言すると、ルートデータＤrootに含まれた道路）か否か不明であるが、実際に車両が走行している道路を推定することになるため、実利用に即したマップマチングを可能にしている。
【００９０】
更に、地図データＤmapによってマップマッチングを行う際にも、簡易な代数演算によって真の現在位置Ｐｃ’を推定するため、マップマッチングを高速で行うことを可能にしている。
【００９１】
次に、既述したステップＳ３１２又はＳ３１４におけるマップマッチングの処理を完了すると、ステップＳ３１６に移行し、表示部１３にて車両の現在位置を表示させる。
【００９２】
すなわちステップＳ３１６では、システムコントローラ９がステップＳ３１２又はＳ３１４で算出した現在位置Ｐｃ又はＰｃ’の座標データを記憶部１３に記憶させると共に、表示部１４のビデオメモリ（ＶＲＡＭ）に記憶させる。これにより、表示部１４は、画像表示している地図上に、現在位置Ｐｃ又はＰｃ’の座標データを重ねて表示することによって、車両の現在位置を提示する。
【００９３】
なお、本実施形態では、車両を形取った絵柄模様を現在位置Ｐｃ又はＰｃ’に相当する座標上に表示することで、視覚効果を高めることとしている。
【００９４】
次に、ステップＳ３１８において、ユーザーからナビゲーション動作を終了させるべき指示がなされたか判断し、指示がなければステップＳ３００に戻って処理を繰り返し、終了の指示がなされると、一連のナビゲーション動作を終了する。
【００９５】
そして、ステップＳ３００の処理が繰り返されると、車両が移動する毎に新たな現在位置Ｐｃ又はＰｃ’が推定されて、表示部１４に画像表示されている地図上にその現在位置Ｐｃ又はＰｃ’が逐一表示される。更に、車両の現在位置が、表示部１４に画像表示されている地図から外れると、ステップＳ３０２及びＳ３０４の処理によって、新たな地図データＤmapをナビゲーションサーバ１８から取得して、車両の現在位置を含む新たな地図を画像表示するので、連続性を有した地図表示を行うことが可能となっている。
【００９６】
以上説明したように本実施形態によれば、容量の少ない地図データＤmapを利用して車両（移動体）の現在位置をマップマッチングにより求めるので、ナビゲーションサーバ１８からナビゲーション装置ＮＡＶへ地図データＤmapを送信する際の通信時間を大幅に短縮することができる。このため、ナビゲーション処理を高速で行うことができると共に、ユーザーに対して通信費用の負担を大幅に低減することができるという優れた効果を発揮する。
【００９７】
更に、ユーザー所望の目的地までの最適走行ルートをルート検索しておくと、詳細な道路データに基づいて作成されたルートデータＤrootによってマップマッチングが行われる割合が高くなる。このため、詳細且つ大量の道路データに基づいてマップマッチングを行うのと実質的に同等の精度で車両の現在位置を推定することが可能となり、車両の現在位置を高い精度で地図表示することができる。
【００９８】
また、ナビゲーション装置ＮＡＶからの要求に応じてナビゲーションサーバ１８が目的地までの最適走行ルートをルート検索し、そのルートデータＤrootをナビゲーション装置ＮＡＶへ返送するまでの要する時間は、地図データＤmapを返送するのに要する時間に較べて比較的長時間となるが、ルート検索を行う割合は比較的少なく、ナビゲーション動作全体に占めるルート検索の時間も少なくなることから、実質的に迅速なナビゲーション動作を実現することができると共に、ユーザーに対する通信費用の負担を軽減することができる。
【００９９】
特に、既述したように、ルートデータＤrootは最適走行ルートに関連する道路のみの道路データによって作成されることから、通信に要する時間を短縮することが可能であり、迅速なナビゲーション動作及びユーザーに対する通信費用の大幅低減に寄与することが可能となっている。
【０１００】
なお、本実施形態では、ＧＰＳ衛星１６からの到来電波をＧＰＳ受信機１０で受信することで車両の自己位置を測位することとしているが、測位手段としてＧＰＳ受信機１０に限定されるものではない。車両の走行方向を計測する方位センサと、速度を計測する速度センサと、走行距離を計測する距離センサ等を備えておき、これらのセンサから求まる計測結果を演算処理することにより自己位置を求めるようにしてもよい。
【０１０１】
また、自動車に搭載される車載用ナビゲーション装置ＮＡＶについて説明したが、本発明は車載用ナビゲーション装置に限定されるものではない。例えば、携帯電話その他の移動体にナビゲーション機能を備える場合にも本発明を適用することが可能であり、既述した車載用ナビゲーション装置の場合と同様の効果をユーザーに提供することが可能である。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のナビゲーションシステムとナビゲーション装置によれば、表示用地図情報を用いてマップマッチングすることにより移動体等の現在位置を求めることとしたので、ナビゲーションサーバから容量の小さい表示用地図情報を移動体等へ無線通信することができ、通信に要する時間の短縮化に伴う高速ナビゲーションの実現と、ユーザーに対する通信費の負担の軽減等を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のナビゲーション装置及びナビゲーションシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】目的地までの走行ルートを検索する際の動作を示すシーケンスチャートである。
【図３】地図データをナビゲーション装置へ配信する際の動作を示すシーケンスチャートである。
【図４】ナビゲーション動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】マップマッチングの原理を模式的に示した図である。
【図６】従来のナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
９…システムコントローラ
１０…ＧＰＳ受信機
１１…通信機
１２…方位センサ
１３…記憶部
１４…表示部
１５…操作部
１６…ＧＰＳ衛星
１７…通信網
１８…ナビゲーションサーバ
Claims (2)
- 無線通信網を介して相互に通信する移動体とナビゲーションサーバとを備えるナビゲーションシステムであって、
前記移動体は、
前記無線通信網を介して前記ナビゲーションサーバとの間で双方向通信する通信手段と、
移動体の自己位置を測位する測位手段と、
前記測位手段から出力される測位情報と目的地の情報とを前記通信手段を通じて前記ナビゲーションサーバへ送信すると共に、前記ナビゲーションサーバから返送されてくる、前記測位情報による自己位置を含む周辺地域の地図に相当する画像データと当該地図中の道路を識別する道路識別データから成る表示用地図情報と、当該自己位置から前記目的地までの最適ルートを構成する道路に関する道路情報のみで形成したルート情報とを前記通信手段より取得して記憶手段に記憶させ、前記記憶手段に記憶させた表示用地図情報に含まれる前記道路識別データまたは前記ルート情報のいずれか一方と前記測位手段で測位される測位情報とをマップマッチングすることにより、前記道路上の移動体の現在位置を求める制御手段と、
前記表示用地図情報に基づいて地図を画像表示すると共に、前記制御手段が求めた前記現在位置を前記画像表示した地図上に重ねて表示する表示手段と、を備え、
前記ナビゲーションサーバは、前記移動体から送信される前記測位情報と目的地の情報とを受信すると、当該自己位置から前記目的地までのルートを検索して得られた最適ルートを構成する道路に関する道路情報のみで形成したルート情報と、前記受信した測位情報による前記移動体の自己位置を含む周辺地域の地図に相当する画像データと当該地図中の道路を識別する道路識別データから成る表示用地図情報とを前記移動体に対して返送し、
前記制御手段は、前記測位手段で測位される測位情報に基づいて前記マップマッチングを行うに際し、当該測位情報とのマップマッチングを行うことが可能な前記ルート情報が既に前記記憶手段に記憶されているときには、当該ルート情報と測位情報とをマップマッチングし、当該測位情報とのマップマッチングを行うことが可能な前記ルート情報が前記記憶手段に記憶されていないときには、前記記憶手段に記憶されている前記表示用地図情報に含まれる道路識別データと測位情報とをマップマッチングすることにより、前記表示手段で表示される現在位置を求めること、
を特徴とするナビゲーションシステム。 - 無線通信網を介してナビゲーションサーバとの間で双方向通信する通信手段と、
自己位置を測位する測位手段と、
前記測位手段から出力される測位情報と目的地の情報とを前記通信手段を通じて前記ナビゲーションサーバへ送信すると共に、前記ナビゲーションサーバから返送されてくる、前記測位情報による自己位置を含む周辺地域の地図に相当する画像データと当該地図中の道路を識別する道路識別データから成る表示用地図情報と、当該自己位置から前記目的地までの最適ルートを構成する道路に関する道路情報のみで形成したルート情報とを前記通信手段より取得して記憶手段に記憶させ、前記記憶手段に記憶された表示用地図情報に含まれる前記道路識別データまたは前記ルート情報の何れか一方と前記測位手段で測位される測位情報とをマップマッチングすることにより、前記道路上の移動体の現在位置を求める制御手段と、
前記表示用地図情報に基づいて地図を画像表示すると共に、前記制御手段が求めた前記現在位置を前記画像表示した地図上に重ねて表示する表示手段と、を備え、
前記制御手段は、前記測位手段で測位される測位情報に基づいて前記マップマッチングを行うに際し、当該測位情報とのマップマッチングを行うことが可能な前記ルート情報が既に前記記憶手段に記憶されているときには、当該ルート情報と測位情報とをマップマッチングし、当該測位情報とのマップマッチングを行うことが可能な前記ルート情報が前記記憶手段に記憶されていないときには、前記記憶手段に記憶されている前記表示用地図情 報に含まれる前記道路識別データと前記測位情報とをマップマッチングすることにより、前記表示手段で表示される現在位置を求めること、
を特徴とするナビゲーション装置。
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