JP4779852B2 - 携帯型ナビゲーション装置及びナビゲーションプログラム - Google Patents

Description

本発明は、現在の位置情報と進行方向の情報を取得し、ナビゲーションを行う携帯型ナビゲーション装置及びナビゲーションプログラムに関する。

従来知られている自動車に備え付けのナビゲーション装置においては、ＧＰＳ（Global Positioning System）信号やジャイロセンサ、スピードメータ等の情報を用いて自車の位置を検出し、ナビゲーションを行う。近年、携帯型のＰＤＡ（Personal Digital Assistants）機器にＧＰＳチップを搭載し、ナビゲーションを行う携帯型ナビゲーション装置も開発されている。

図４が従来の携帯型ナビゲーション装置のおける処理を模式的に示した図であり、ＧＰＳチップ４１からは、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）通信部４２を介してＮＭＥＡ（National Marine Electronics Association）規格に基づくメッセージフォーマットのデータ（以下では、ＮＭＥＡメッセージと呼ぶ。）が出力される。

このＮＭＥＡメッセージは、仮想ＣＯＭドライバ４３によってＣＰＵのＣＯＭポートから取り込まれ、その上位アプリケーションである地図ナビゲーションアプリケーション４４に出力される。地図ナビゲーションアプリケーション４４は、ＮＭＥＡメッセージから現在の位置情報や方位情報を参照し、ナビゲーションを行う。

また、特許文献１には、車両と接続し、車両からジャイロセンサや車速パルスの信号を受信するポータブルナビゲーション装置が開示されている。
特開２００５−１９５３８７号公報

しかし、従来の携帯型ナビゲーション装置においては、装置の電源をＯＮにしたときや低速移動中、トンネル内や高層ビル街、地下等でＧＰＳ信号を正常に受信できず、進行方向や現在向いている方位が判断できなくなる場合があった。

また、特許文献１に記載のポータブルナビゲーション装置ではジャイロセンサの信号等から車両の進行方向を判断することが可能であるが、そのためにはポータブルでありながら車両と接続する必要があった。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、ＧＰＳ信号から正しく方位情報を受信できない場合においても、自動的に精度の良い方位情報を取得しナビゲーションを行うことが可能な携帯型ナビゲーション装置を提供することにある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、ＧＰＳ信号を受信し、現在地の位置情報と進行方向を示す第一の方位情報と装置の移動速度を示す速度情報とを出力する位置検出手段と、地磁気を検出し、第二の方位情報を出力する地磁気センサと、前記第一の方位情報の正確性を所定の判定基準に基づいて判定する判定手段と、前記判定手段で正確であると判定した場合には第一の方位情報を選択し、正確でないと判定した場合には第二の方位情報を選択する選択手段と、前記位置検出手段で検出した位置情報と前記選択手段で選択した方位情報によりナビゲーションを行うナビゲーション手段とを具備し、前記判定手段は、前記位置検出手段でＧＰＳ信号を正常に受信でき、かつ前記装置の移動速度が所定値以上である場合に前記第一の方位情報が正確であると判定し、前記位置検出手段がＧＰＳ信号を正常に受信できなかった場合または前記装置の移動速度が所定値未満である場合に前記第一の方位情報が正確でないと判定することを特徴とする携帯型ナビゲーション装置である。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、所定時間後の装置の位置を予想し、該位置において前記第一の方位情報が得られるか否かを判定する第一の予想手段をさらに備え、前記第一の予想手段が前記第一の方位情報が得られないと判定したときに、前記選択手段は前記第二の方位情報を選択することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、所定時間後の装置の位置を予想し、該位置において地磁気の検出に影響があるか否かを判定する第二の予想手段をさらに備え、前記第二の予想手段が地磁気の検出に影響があると判定したときに、前記選択手段は前記第一の方位情報を選択することを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、コンピュータに、ＧＰＳ信号を受信し、現在地の位置情報と進行方向を示す第一の方位情報と移動速度を示す速度情報とを入力する位置検出手順と、地磁気に基づいて求められた第二の方位情報を入力する手順と、前記第一の方位情報の正確性を所定の判定基準に基づいて判定する判定手順と、前記判定手順で正確であると判定した場合には第一の方位情報を選択し、正確でないと判定した場合には第二の方位情報を選択する選択手順と、前記位置情報と前記選択手順で選択した方位情報によりナビゲーションを行うナビゲーション手順とを実行させ、前記位置検出手順においてＧＰＳ信号を正常に受信でき、かつ前記移動速度が所定値以上である場合に、前記判定手順において前記第一の方位情報が正確であると判定させ、前記位置検出手順においてＧＰＳ信号を正常に受信できなかった場合または前記移動速度が所定値未満である場合に、前記判定手順において前記第一の方位情報が正確でないと判定させるためのナビゲーションプログラムである。

本発明によれば、ＧＰＳ信号に基づいた第一の方位情報が正確でない場合に、地磁気センサで求めた第二の方位情報を選択手段で選択し、ナビゲーションに用いる構成であるため、ＧＰＳ信号が正常に受信できない環境や、装置が低速で移動している場合においてもナビゲーション手段は精度の高い方位情報を用いてナビゲーションを行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る携帯型ナビゲーション装置の構成を示す構成図である。図１において、携帯型ナビゲーション装置１のアンテナ１１は、ＧＰＳ衛星（図示せず）からの電波信号を受信するためのアンテナである。

ＧＰＳ受信部１２（位置検出手段）は、ＧＰＳ衛星から受信した電波信号を復調しＮＭＥＡメッセージを生成するＧＰＳチップと、ＵＡＲＴによりＣＰＵ１３と通信を行うＵＡＲＴ通信部とから構成される。ＮＭＥＡメッセージには、携帯型ナビゲーション装置１の緯度・経度（３次元モードの場合はさらに高度等）で表される現在の位置情報や方位情報のほか、速度情報等が含まれる。

ＣＰＵ１３は、携帯型ナビゲーション装置１内の各部を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）である。地磁気センサ部１４は、検出した地磁気から方位を算出し出力する地磁気センサと、Ｉ２ＣによりＣＰＵ１３と通信を行うＩ２Ｃ通信部とから構成される。なお、地磁気センサ部１４は２軸の地磁気を検出するものであってもよいし、３軸の地磁気を検出するものであってもよい。

ＲＡＭ１５は、ＣＰＵ１３が動作中にデータ記憶等に使用するためのワーク領域等を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）である。ＲＯＭ１６は、ＣＰＵ１３で実行するためのプログラムや各種データを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）である。

表示部１７は、ＣＰＵ１３から入力する表示用の信号に基づいて画像や文字等を表示するディスプレイである。操作部１８は、ユーザによる操作を入力し、その入力内容をＣＰＵ１３へ出力するものである。バスライン１９は、携帯型ナビゲーション装置１内の各部を相互に接続するものである。

次に、上述した実施形態の動作を、図２及び図３を参照して説明する。
図２は、図１の携帯型ナビゲーション装置１における処理を示す図である。図２において、符号２１及び２２はＧＰＳ受信部１２の構成であり、符号２３及び２４は地磁気センサ部１４の構成である。また、符号２５〜２８はＣＰＵ１３上で動作するソフトウエアである。

ＧＰＳチップ２１から出力されたＮＭＥＡメッセージは、ＵＡＲＴ通信部２２を介してＣＰＵ１３のＣＯＭポートへと出力される。仮想ＣＯＭドライバ２５は、ＣＯＭポートに入力されたＮＭＥＡメッセージを取り込み、仮想ＣＯＭソフトウエア２７へ出力する。

一方、地磁気センサ２３から出力された方位情報はＩ２Ｃ通信部２４を介してＣＰＵ１３のＩ２Ｃポートへと出力される。Ｉ２Ｃドライバ２６は、Ｉ２Ｃポートに入力された方位情報を取り込み、仮想ＣＯＭソフトウエア２７へ出力する。

仮想ＣＯＭソフトウエア２７は、ＧＰＳチップ２１からのＮＭＥＡメッセージを一旦読み込んで解析し、ＮＭＥＡメッセージ内の方位情報（第一の方位情報）が信頼できるか否かを判定する（判定手段）。信頼できると判定した場合には、仮想ＣＯＭソフトウエア２７はＮＭＥＡメッセージをそのまま地図ナビゲーションアプリケーション２８に出力する。

一方、信頼できないと判定した場合には、仮想ＣＯＭソフトウエア２７はＮＭＥＡメッセージ内の方位情報を地磁気センサ２３からの方位情報（第二の方位情報）に置き換え、置き換え後のＮＭＥＡメッセージを地図ナビゲーションアプリケーション２８に出力する。

地図ナビゲーションアプリケーション２８は、仮想ＣＯＭソフトウエア２７から入力したＮＭＥＡメッセージ内の情報に基づいてナビゲーションの処理を行う。このため、地図ナビゲーションアプリケーション２８は、ＮＭＥＡメッセージ内の方位情報がＧＰＳチップ２１からのものか地磁気センサ２３からのものかにかかわらず、常に精度の良い方位情報を用いることができる。

続いて、図３を参照して仮想ＣＯＭソフトウエア２７における処理の詳細を説明する。図３は、仮想ＣＯＭソフトウエア２７で行われる処理のフローを示すフローチャートである。

図３において、ＣＰＵ１３がＧＰＳチップ２１からＮＭＥＡメッセージを入力し、該ＮＭＥＡメッセージが仮想ＣＯＭドライバ２５を介して仮想ＣＯＭソフトウエア２７に取得されると（ステップＳ３０１）、仮想ＣＯＭソフトウエア２７はＮＭＥＡメッセージの解析を行う（ステップＳ３０２）。

ＮＭＥＡメッセージの解析においては、まずＧＰＳ衛星からの信号が正しく受信された（Ｖａｌｉｄ）か否かを判定する（ステップＳ３０３）。正しく受信されていないと判定された場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）はステップＳ３０８へ進み、正しく受信されたと判定された場合（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）はステップＳ３０４へと進む。

ステップＳ３０４では、仮想ＣＯＭソフトウエア２７はＮＭＥＡメッセージに含まれる速度情報から移動中であるか否かを判定する。移動中でないと判定された場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）はステップＳ３０８へ進み、移動中であると判定された場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）はステップＳ３０５へと進む。

ステップＳ３０５では、仮想ＣＯＭソフトウエア２７はＮＭＥＡメッセージに含まれる速度情報から移動速度が所定の速度以下（低速移動中）でないか否かを判定する。低速移動中であると判定された場合（ステップＳ３０５：Ｎｏ）はステップＳ３０８へ進み、低速移動中ではないと判定された場合（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）はステップＳ３０６へと進む。

ステップＳ３０６では、仮想ＣＯＭソフトウエア２７はＮＭＥＡメッセージに含まれる精度情報からＧＰＳ信号の精度が十分であるか否かを判定する。ＧＰＳ信号の精度が十分でないと判定された場合（ステップＳ３０６：Ｎｏ）はステップＳ３０８へ進み、ＧＰＳ信号の精度が十分であると判定された場合（ステップＳ３０６：Ｙｅｓ）はステップＳ３０７へと進む。

ステップＳ３０３〜ステップＳ３０６の全てにおいてＹｅｓと判定された場合は、仮想ＣＯＭソフトウエア２７はＧＰＳチップ２１から入力したＮＭＥＡメッセージの方位情報は正確であると判断し、そのまま使用する（ステップＳ３０７）。

一方、ステップＳ３０３〜ステップＳ３０６の何れかにおいてＮｏと判定された場合は、仮想ＣＯＭソフトウエア２７はＧＰＳチップ２１から入力したＮＭＥＡメッセージの方位情報は正確でないと判断し、地磁気センサ２３から入力した方位情報に置き換える（ステップＳ３０８）。

ステップＳ３０７又はステップＳ３０８の処理が終了した後に、仮想ＣＯＭソフトウエア２７はＮＭＥＡメッセージを地図ナビゲーションアプリケーション２８（上位アプリケーション）へと出力する。

このように、本実施形態ではＧＰＳチップ２１からのＮＭＥＡメッセージを仮想ＣＯＭソフトウエア２７で一旦読み込んで解析し、ＮＭＥＡメッセージ内の方位情報が正しいと判定した場合はそのまま使用し、方位情報が正しくないと想定される状況においてはＮＭＥＡメッセージ内の方位情報を地磁気センサ２３で検出した方位情報に書き換える。

したがって、仮想ＣＯＭソフトウエア２７は常に正確な方位情報を地図ナビゲーションアプリケーション２８へ与えることができる。このため、地図ナビゲーションアプリケーション２８は、常にユーザの進行方向に合わせて、例えば進行方向が常に上向きになるように地図を回転させて表示部１７に表示することができ、精度の高いナビゲーションが可能となる。

本実施形態は、仮想ＣＯＭソフトウエア２７がＮＭＥＡメッセージを解析してＧＰＳチップ２１の方位情報の正確性を判断するものであるが、地図ナビゲーションアプリケーション２８がＧＰＳチップによる方位情報と地磁気センサによる方位情報のどちらを選択すべきかを現在位置と進行方向から判断し、仮想ＣＯＭソフトウエア２７で選択する方位情報を切り替えてもよい。

具体的には、ＧＰＳ信号が入りづらい場所に向かうと予想される場合には地図ナビゲーションアプリケーション２８は地磁気センサの方位情報を選択するよう仮想ＣＯＭソフトウエア２７に指示し、鉄橋など磁場の強い場所（地磁気の検出に影響を与える場所）に向かうと予想される場合には地図ナビゲーションアプリケーション２８はＧＰＳチップによる方位情報を選択するよう仮想ＣＯＭソフトウエア２７に指示することが挙げられる。

ＧＰＳ信号のみを用いて方位情報を取得する構成では、ＧＰＳ信号が正常に受信できない等の状況において正確に方位情報を得ることができず、また、地磁気センサのみを用いて方位情報を取得する構成では、磁場の強いところでは地磁気が正確に検出できないために方位情報も不正確となるが、ＧＰＳ信号に基づいた方位情報と地磁気センサに基づいた方位情報の両方を取得する構成とし、その二つの方位情報から精度の高い方を臨機応変に選択することで、常に適切な方位情報を取得することが可能となる。

以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成は本実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明は、現在の位置情報と進行方向の情報を取得し、ナビゲーションを行う携帯型ナビゲーション装置に用いて好適である。

本発明の一実施形態に係る携帯型ナビゲーション装置の構成を示す構成図である。 図１の携帯型ナビゲーション装置１における処理を示す図である。 図２の仮想ＣＯＭソフトウエア２７で行われる処理のフローを示すフローチャートである。 従来の携帯型ナビゲーション装置における処理を模式的に示した図である。

符号の説明

１…携帯型ナビゲーション装置、１１…アンテナ、１２…ＧＰＳ受信部、１３…ＣＰＵ、１４…地磁気センサ部、１５…ＲＡＭ、１６…ＲＯＭ、１７…表示部、１８…操作部、１９…バスライン、２１…ＧＰＳチップ、２２…ＵＡＲＴ通信部、２３…地磁気センサ、２４…Ｉ２Ｃ通信部、２５…仮想ＣＯＭドライバ、２６…Ｉ２Ｃドライバ、２７…仮想ＣＯＭソフトウエア、２８…地図ナビゲーションアプリケーション。

Claims (4)

1. ＧＰＳ信号を受信し、現在地の位置情報と進行方向を示す第一の方位情報と装置の移動速度を示す速度情報とを出力する位置検出手段と、
   地磁気を検出し、第二の方位情報を出力する地磁気センサと、
   前記第一の方位情報の正確性を所定の判定基準に基づいて判定する判定手段と、
   前記判定手段で正確であると判定した場合には第一の方位情報を選択し、正確でないと判定した場合には第二の方位情報を選択する選択手段と、
   前記位置検出手段で検出した位置情報と前記選択手段で選択した方位情報によりナビゲーションを行うナビゲーション手段と
   を具備し、
   前記判定手段は、前記位置検出手段でＧＰＳ信号を正常に受信でき、かつ前記装置の移動速度が所定値以上である場合に前記第一の方位情報が正確であると判定し、前記位置検出手段がＧＰＳ信号を正常に受信できなかった場合または前記装置の移動速度が所定値未満である場合に前記第一の方位情報が正確でないと判定する
   ことを特徴とする携帯型ナビゲーション装置。
2. 所定時間後の装置の位置を予想し、該位置において前記第一の方位情報が得られるか否かを判定する第一の予想手段をさらに備え、
   前記第一の予想手段が前記第一の方位情報が得られないと判定したときに、前記選択手段は前記第二の方位情報を選択する
   ことを特徴とする請求項１に記載の携帯型ナビゲーション装置。
3. 所定時間後の装置の位置を予想し、該位置において地磁気の検出に影響があるか否かを判定する第二の予想手段をさらに備え、
   前記第二の予想手段が地磁気の検出に影響があると判定したときに、前記選択手段は前記第一の方位情報を選択する
   ことを特徴とする請求項１に記載の携帯型ナビゲーション装置。
4. コンピュータに、
   ＧＰＳ信号を受信し、現在地の位置情報と進行方向を示す第一の方位情報と移動速度を示す速度情報とを入力する位置検出手順と、
   地磁気に基づいて求められた第二の方位情報を入力する手順と、
   前記第一の方位情報の正確性を所定の判定基準に基づいて判定する判定手順と、
   前記判定手順で正確であると判定した場合には第一の方位情報を選択し、正確でないと判定した場合には第二の方位情報を選択する選択手順と、
   前記位置情報と前記選択手順で選択した方位情報によりナビゲーションを行うナビゲーション手順と
   を実行させ、
   前記位置検出手順においてＧＰＳ信号を正常に受信でき、かつ前記移動速度が所定値以上である場合に、前記判定手順において前記第一の方位情報が正確であると判定させ、前記位置検出手順においてＧＰＳ信号を正常に受信できなかった場合または前記移動速度が所定値未満である場合に、前記判定手順において前記第一の方位情報が正確でないと判定させる
   ためのナビゲーションプログラム。

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