JP4843720B2

JP4843720B2 - 経路案内装置

Info

Publication number: JP4843720B2
Application number: JP2010096574A
Authority: JP
Inventors: 知彦桝谷; 知子有田
Original assignee: 株式会社ゼンリン
Priority date: 2010-04-20
Filing date: 2010-04-20
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2024-02-04
Also published as: JP2010197401A

Description

本発明は、光、音波、振動などの刺激を利用者に与えることによって経路案内を行う技術に関する。

利用者に経路を案内する経路案内装置では、地図上に案内すべき経路を表示するとともに、進行すべき方向を音声で表すことで利用者を誘導するものが多かった。地図を用いた経路案内には、経路案内装置に地図を表示可能なディスプレイを備える必要があるという課題、地図を見るために利用者の注意が割かれることで安全性を低下させる恐れがあるという課題などがある。音声を用いた経路案内には、案内音声が周囲に迷惑をかけたり、会話の妨げになったりするという課題がある。また、これらの案内は、視聴覚障害者にとっては利用しづらいという課題もある。近年では、これらの課題に鑑み、例えば、歩行者用の経路案内装置において、地図表示や案内音声に依存せずに経路案内を行う技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、歩行者が誤った方向に進み始めると、振動子を振動させることで進行方向の誤りを歩行者に知らせる経路案内装置が開示している。特許文献２には、携帯電話で指し示された方向が目標物の方向とずれている場合に、目標物の方向に向かせるための通知を、矢印の表示や振動によって行う技術が開示されている。

特開平１０−３３２４０７号公報特開２００２−１６８６４７号公報

地図表示や案内音声に依存しない経路案内では、進むべき方向を利用者が正確に認識できる案内方法を実現することが１つの課題となる。従来の経路案内装置では、このような正確さに欠けていた。例えば、Ｙ字路などのように、比較的狭い角度範囲に複数の分岐路が存在する場合に、進むべき方向を利用者が誤って認識するおそれがあった。かかる課題は、歩行者用のみならず車載の経路案内装置にも共通していた。本発明は、かかる課題を考慮し、地図表示や案内音声に依存しない経路案内において、進むべき方向を利用者が認識する際の精度向上を図ることを目的とする。

本発明は、複数の分岐路が交差する分岐点において、利用者を正しい分岐路に案内するための経路案内装置として構成することができる。経路案内装置は、歩行者用、車載用のいずれとして構成してもよい。本発明の経路案内装置は、振幅および振動数の少なくとも一方が多段階に可変の光、音波、および振動のいずれかの刺激を利用者に与える刺激機構を備える。光刺激を利用する場合、例えば、多色または単色のＬＥＤを刺激機構として用いることができる。音波を利用する場合、例えば、スピーカやイヤホンなどを刺激機構として用いることができる。振動を利用する場合、例えば、モータや電歪素子などを利用した振動子を刺激機構として用いることができる。

経路案内装置は、分岐点において正しい分岐路も含め、各分岐路の方向を表す方向データを入力し、利用者が分岐点から進行しようとしている進行方向を検知する。そして、刺激機構を次の態様で制御する。まず、振幅および振動数の一方を、固定または利用者を誘導する方向に応じて、所定の相関で設定する。

経路案内装置の刺激機構は、刺激の振幅および振動数の少なくとも一方が多段階に可変であればよい。経路案内装置は、正しい分岐路を含む勢力範囲であって、正しい分岐路と勢力範囲の境界とのなす角度が、他のいずれの分岐路と勢力範囲の境界とのなす角度よりも小さくなる方向の集合として定義される勢力範囲を求め、この勢力範囲内で、利用者を誘導すべき誘導方向を設定する。そして、この誘導方向に応じて、所定の相関で振幅および振動数の少なくとも一方を設定し、刺激機構を制御する。このように誘導方向を決定することにより、例えば、正しい分岐路から比較的狭い角度範囲に複数の分岐路が存在する場合でも、利用者が誤った分岐路に進む可能性を抑制することができる。

誘導方向は、任意に設定可能であるが、勢力範囲の中央とすることにより、利用者が誤った分岐路に進む可能性を効率的に抑制することができる。中央とは、勢力範囲を規定する角の二等分線方向を意味する。

本発明では、光、音波、振動などを刺激として利用可能であり、これらの中で実用性の面から振動を利用することが好ましい。振動を利用する場合、誘導方向に応じて振動の振幅を制御する態様が、経路を直感的に把握するという観点から、好ましい。また、振動を利用する場合には、視聴覚に障害がある利用者でも案内可能となるなどの利点もある。

本発明は、上述した特徴部分を全て備えている必要はなく、一部を省略しても構わない。本発明は、上述した経路案内装置の他、経路案内装置の制御方法、かかる制御を実現するためのコンピュータプログラム、このコンピュータプログラムを記録した記録媒体などの形式で構成することもできる。記録媒体としては、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＩＣカード、ＲＯＭカートリッジ、パンチカード、バーコードなどの符号が印刷された印刷物、コンピュータの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ）および外部記憶装置等、コンピュータが読取り可能な種々の媒体を利用できる。

実施例としての経路案内システムの全体構成を示す説明図である。誘導方向の設定方法を示す説明図である。振動機構の制御方法を示す説明図である。振幅の設定方法を示す説明図である。経路案内処理のフローチャートである。

本発明の実施例について以下の順序で説明する。
Ａ．システム構成：
Ｂ．誘導方向：
Ｃ．振動制御：
Ｄ．経路案内処理：
Ｅ．変形例：

Ａ．システム構成：
図１は実施例としての経路案内システムの全体構成を示す説明図である。経路案内システムは、経路案内装置として機能する携帯電話２００とサーバ１００を有する。両者はインターネットＩＮＴなどのネットワークを介して接続されている。経路案内装置として携帯電話２００に限らず、車載のナビゲーション装置、携帯型の情報端末などを利用してもよい。

サーバ１００は、携帯電話２００からの指示に従って、目的地までの経路を探索し、その結果を携帯電話２００に出力する機能を奏する。この機能を実現するための機能ブロックを図中に併せて示した。サーバ１００には、経路探索用の地図データベース（ＤＢ）１０６が備えられている。通信部１０２は、ネットワークを介した通信を実現するネットワークインタフェースである。経路探索部１０４は、地図ＤＢ１０６を参照して、指定された出発地から目的地までの経路探索を行い、その結果を出力する。経路探索は、ダイクストラ法など既知の方法で行うことができるため、ここでは詳細な説明を省略する。本実施例では、経路探索部１０４は、これらの機能を実現するコンピュータプログラムをサーバ１００にインストールすることでソフトウェア的に構成するが、ハードウェア的に構成することも可能である。

携帯電話２００について、経路案内に関連する部分に関する内部構造を、併せて示した。携帯電話２００には、動作を制御するためにＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを内蔵した制御ユニットが搭載されており、案内制御部２２０、誘導方向設定部２３０はこの制御ユニットにコンピュータプログラムをインストールすることでソフトウェア的に構成される。案内制御部２２０、誘導方向設定部２３０をハードウェア的に構成してもよい。方位データ記憶部２１２は、制御ユニットのＲＡＭ上の領域として規定される。その他の機能ブロックは、それぞれハードウェアで構成されている。

ＧＰＳ２０２は、全地球測位システム（Global
Positioning System）によって現在位置を検知するためのセンサである。方位センサ２０４は、携帯電話２００が向けられている方位を検知するためのセンサである。方位センサ２０４としては、例えば、ホール素子で検出される地磁気に基づいて方位を特定する回路を用いることができる。本実施例では、方位は、北から東、南、西の向きを正として、各方向を角度で表すものとする。従って、北は０度、東は９０度、南は１８０度、西は２７０度となる。方位は、これに限らず、種々の表し方を用いることができる。例えば、ユーザが進行している方向を基準とする０〜３６０°の角度で方位を定義してもよい。

通信部２０６は、ネットワークを介した通信を実現するための回路である。通信される情報には、例えば、サーバ１００に対して送信される経路探索用のコマンド、サーバ１００から受信される経路探索結果などが含まれる。経路探索結果は、方位データ記憶部２１２に記憶される。本実施例では、経路上の各分岐点の位置、および分岐点で交差する各分岐路の方位を方位データとして記憶するものとした。

コマンド入力部２０８は、ユーザからの指示を入力する機構であり、携帯電話２００のボタンなどが相当する。振動機構２１０は、多様な周波数、振幅で振動可能な機構であり、圧電セラミックスなどの電歪素子や小型のモータなどを用いて構成することができる。本実施例では、振動機構２１０は、経路案内用の刺激をユーザに与えるために用いられる。本実施例では、振動の周波数が方位を表し、振幅によってユーザが進行しようとしている方向（以下、「進行方向」と称する）の正誤を表すものとした。振動機構２１０は、携帯電話２００の呼び出し用のバイブレーション機能に兼用してもよい。

案内制御部２２０は、経路案内時に携帯電話２００の各部位を制御する。ＧＰＳ２０２、方位センサ２０４の検出結果を案内制御部２２０経由で受け取り、ユーザの現在位置、および進行方向、ユーザを誘導すべき方向（以下、「誘導方向」と称する）に応じて、振動機構２１０の振幅および周波数を制御する。誘導方向は、誘導方向設定部２３０によって設定される。誘導方向設定部２３０は、現在位置、進行方向に基づき、方位データ記憶部２１２を参照して、誘導方向を決定する。この決定方法については後述する。

本実施例における経路案内方法の概要について説明する。ユーザＡは、携帯電話２００を操作して、サーバ１００に経路探索を行わせ、その結果を受信した上で歩行中であるものとする。ユーザＡは、複数の分岐路Ｒ１〜Ｒ３が交差する分岐点Ｃに到達すると、携帯電話２００をかざし、矢印Ｄ１，Ｄ２のようにその向きを変える（以下、かかる動作を「スキャン」と称するものとする）。ここでは、携帯電話２００の向きを変える例を示したが、例えば、携帯電話２００をポケットに入れたまま歩く方向を変えるなどしても構わない。携帯電話２００の向きは方位センサ２０４によって検出される。誘導方向設定部２３０は、こうして検出された方位を進行方向とみなし、誘導方向を設定する。案内制御部２２０は、誘導方向に応じた周波数、誘導方向と進行方向のずれに応じた振幅で振動機構２１０を振動させる。

Ｂ．誘導方向：
図２は誘導方向の設定方法を示す説明図である。ユーザが矢印ＨＤ方向に歩いて来た結果、３本の分岐路Ｒ１〜Ｒ３が交差する分岐点に差し掛かった状態を例にとって説明する。分岐路は、それぞれ一転鎖線で示す中心線で代表させるものとし、分岐点は、この中心線の交点Ｏで代表させる。また、経路探索により、ユーザを誘導すべき経路は分岐路Ｒ２であり、分岐路Ｒ１，Ｒ３は誤った経路と設定されているものとする。

誘導方向ＧＤは、正しい分岐路Ｒ２の方向に設定することも可能ではあるが、本実施例では、分岐路Ｒ２の方向とずらすことを許容し、次の方法で設定する。まず、正しい分岐路Ｒ２の勢力範囲ＥＡを求める。「勢力範囲」とは、本明細書では、正しい分岐路Ｒ２とのなす角度が、他のいずれの分岐路とのなす角度よりも小さくなる方向の集合として定義する。具体的には、分岐路Ｒ２と、その隣の分岐路Ｒ１、Ｒ３とがなす角Ａ１２、Ａ２３の二等分線Ｂ１２、Ｂ２３で挟まれる領域が、分岐路Ｒ２の勢力範囲ＥＡとなる。誘導方向ＧＤは、勢力範囲ＥＡ内の任意の方向に設定可能であるが、本実施例では、勢力範囲ＥＡの中心角θの二等分線の方向に設定する。

上述の方法で設定する場合、誘導方向ＧＤの方位Ｄ_ＧＤ（ｄｅｇ）は、次式によって求められる。
Ｄ_ＧＤ＝（Ｄ_Ｒ１＋２×Ｄ_Ｒ２＋Ｄ_Ｒ３）／４；
Ｄ_Ｒ１、Ｄ_Ｒ２、Ｄ_Ｒ３...分岐路Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の方位（ｄｅｇ）
但し、Ｄ_Ｒ１、Ｄ_Ｒ２、Ｄ_Ｒ３の方位は、「０°以上３６０°未満の範囲で規定される基準方位＋ｍ×３６０°（ｍは０または１）」で定義される値のうち、−３６０°＜Ｄ_Ｒ１−Ｄ_Ｒ２＜０°、０°＜Ｄ_Ｒ３−Ｄ_Ｒ２＜３６０°を同時に満たす組み合わせを選択する。

本実施例では、誘導方向を振動によってユーザに知らせるため、地図表示や案内音声に比較して、ユーザが精度良く誘導方向を認識しづらい状態にある。上述の通り、正しい分岐路Ｒ２からのずれを許容して誘導方向ＧＤを設定することにより、分岐路Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のなす角Ａ１２、Ａ２３が比較的小さい場合でも、正しい分岐路Ｒ２の方向を比較的正確にユーザに認識させることが可能となる利点がある。

Ｃ．振動制御：
図３は振動機構の制御方法を示す説明図である。案内制御部２２０は、振動機構２１０の制御のために使用されるデータとして、基準設定値２２２および基準変化分２２４を予め保持している。基準設定値２２２は振動数、振幅についての基準値である。本実施例では、直線ＦＲＱで示すように、誘導方向に応じて振動の周波数をｆ１〜ｆ２の範囲で線形的に変化させるものとした。また、振幅は直線ＡＭＰに示すように、基準値としては進行方向に関わらず一定値である。振幅については、誘導方向と進行方向のずれ量に応じた変化分が、この基準値に反映される。

振幅の変化分の基準値は、基準変化分２２４で与えられる。正の変化分ｖ１は、誘導方向と進行方向のずれ量に応じて適用される値であり、負の変化分ｖ２は誤った分岐路の方向と進行方向のずれ量に応じて適用される値である。前者は、進行方向の正しさを知らせる変化分となり、後者は、進行方向が誤っていることを知らせる変化分となる。各変化分は、ずれ量０°をピークとして、ずれ量が大きくなる程、絶対値が減衰する関数で設定されている。かかる関数としては、例えば、正規分布関数を用いることができる。変化分は任意の設定が可能であり、例えば、矩形波ｖ１１、線形変化ｖ１２を用いても良い。また、ずれ量０°での絶対値を最も小さくし、ずれ量が大きくなる程、所定の絶対値に漸近する関数としてもよい。変化分は、必ずしも正の変化分ｖ１、負の変化分ｖ２の双方を用いる必要はなく、いずれか一方のみを用いるものとしてもよい。但し、双方を用いることにより、進行方向の正誤をより正確にユーザに伝えることができる利点がある。

図４は振幅の設定方法を示す説明図である。図４（ａ）には図２に示した分岐路の関係を模式的に示した。案内時には、誘導すべき分岐路Ｒ２の方向に代えて、誘導方向ＧＤが用いられる。分岐点Ｏには、図示する方位に誤った分岐路Ｒ１、Ｒ３が存在する。誘導方向ＧＤと分岐路Ｒ１との間は角度ＤＡ１であり、誘導方向ＧＤと分岐路Ｒ３との間は角度ＤＡ３であるものとする。ＰＤは進行方向、即ちユーザが携帯電話２００を向けた方向である。この図では、誘導方向ＧＤよりも角度ＤＡだけずれた方向に携帯電話２００を向けていることになる。

図４（ｂ）には振幅に適用される変化分を示した。変化分は、誘導方向ＧＤを基準として、先に図３で示した基準変化分２２４を平行移動することによって設定される。正の変化分ｖ１は、誘導方向ＧＤでピークとなるように設定されるため、基準変化分２２４の値がそのまま用いられる。負の変化分ｖ２は、誤った分岐路Ｒ１、Ｒ３の方位でピークとなるように設定される。分岐路Ｒ１に対しては、基準の変化分ｖ２を角度ＤＡ１だけ負方向に移動させることにより、変化分ｖ２１が設定される。分岐路Ｒ３に対しては、基準の変化分ｖ２を角度ＤＡ３だけ正方向に移動させることにより、変化分ｖ２３が設定される。変化分ｖ２１、ｖ２３が重なる部分については、実線で示す通り、絶対値が大きい方を採用するものとした。

図４（ｃ）に示される通り、こうして設定された変化分を重畳して、振幅の基準値ＡＭＰに適用することで振幅が設定される。図中では、誘導方向ＧＤが南（１８０°）と一致している場合を例示した。以下、進行方向と振幅についてこうして得られた関係を、振幅マップと称する。振幅マップは、分岐路の本数、方向に依存するため、分岐点ごとに異なるマップとなる。図４（ｂ）に示した変化分の「ずれ量＝０°」の位置を、誘導方向ＧＤ、即ち南（１８０°）に一致させて、基準値ＡＭＰに重畳することで、振幅ＡＭが設定される。図示する通り、振幅ＡＭは誘導方向ＧＤ近傍で最大となり、分岐路Ｒ１、Ｒ３近傍で最小となる。ＰＤ方向からＤ１方向に携帯電話２００をスキャンすると、振幅が大きくなるため、ユーザは、進行方向が誘導方向に近づいていることが分かる。逆にＤ２方向にスキャンすると、振幅が小さくなるため、ユーザは進行方向が誘導方向から遠ざかっていることが分かる。

Ｄ．経路案内処理：
図５は経路案内処理のフローチャートである。案内制御部２２０、誘導方向設定部２３０の機能に相当する処理であり、携帯電話２００のＣＰＵが経路案内時に定期的に繰り返し実行する処理である。この処理が開始されると、ＣＰＵは、サーバ１００から方位データを入力する（ステップＳ１０）。本実施例では、図５の処理全体を繰り返し実行することで、経路案内過程で方位データを逐次入力するものとしたが、経路案内に先だって、全方位データを入力するようにしてもよい。

次に、ＣＰＵはＧＰＳ２０２で検出された現在位置を入力し（ステップＳ１１）、ユーザが分岐点に至っているか否かを判定する（ステップＳ１２）。分岐点に至っていない場合には、この時点では、特に案内を行うことなく処理を終了する。

分岐点に至っている場合には、次の手順で振動による経路案内を行う。まず、ＣＰＵは先に図２で示した方法により、誘導方向を設定する（ステップＳ１３）。そして、図３に示した基準設定値２２２を参照して、誘導方向に対応する値を、振動周波数として設定する（ステップＳ１４）。また、ＣＰＵは分岐点での各分岐路の方向に基づいて、図４に示した振幅マップを設定する（ステップＳ１５）。そして、方位センサ２０４によって携帯電話２００の方向、即ち進行方向を入力し（ステップＳ１６）、振幅マップを参照して、振幅を設定し、振動機構２１０を振動させる（ステップＳ１７）。

以上で説明した実施例の経路案内システムによれば、振動の周波数に基づいてユーザは、誘導方向を大雑把に把握することができる。また、進行方向の正誤に応じて振幅が変化するため、ユーザは、進もうとしている方向の正誤を把握することができる。本実施例によれば、これらの作用により、ユーザは、誘導されている方向を精度良く把握することが可能となる。

Ｅ．変形例：
実施例において、誘導方向の設定と、振幅マップの設定は、いずれか一方を省略してもよい。例えば、車載用の経路案内装置では、進行方向のスキャンは実用性に乏しい場合があるため、振幅マップの設定を省略し、常に一定の振幅で振動させても良い。

本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでもない。実施例では、誘導方向に応じて周波数を設定し、進行方向に応じて振幅が変化する例を示した。逆に、誘導方向に応じて振幅を設定し、進行方向に応じて周波数を変化させてもよい。実施例では、振動を利用したが、光や音波を利用してもよい。例えば、光の周波数、即ち色を誘導方向に応じて設定し、その振幅、即ち明るさを進行方向に応じて変化させてもよい。音波についても、高さを誘導方向に応じて設定し、大きさを進行方向に応じて変化させてもよい。

実施例では、サーバ１００と携帯電話２００を有する経路探索システムを例示したが、両者の機能を統合し、スタンドアロン型の経路案内装置としてもよい。

実施例では、平面的な経路案内を例示したが、本発明は、誘導方向、進行方向の定義を３次元に拡張することにより、階段や坂道の昇降も含めた３次元的な経路案内に適用することも可能である。

１００・・・サーバ
１０２・・・通信部
１０４・・・経路探索部
１０６・・・地図データベース
２００・・・携帯電話
２０２・・・GPS
２０４・・・方位センサ
２０６・・・通信部
２０８・・・コマンド入力部
２１０・・・振動機構
２１２・・・方位データ記憶部
２２０・・・案内制御部
２２２・・・基準設定値
２２４・・・基準変化分
２３０・・・誘導方向設定部

Claims

複数の分岐路が交差する分岐点において、利用者を正しい分岐路に案内するための経路案内装置であって、
前記各分岐路の方向を表す方向データを入力する方向データ入力部と、
振幅および振動数の少なくとも一方が多段階に可変の光、音波、および振動のいずれかの刺激を前記利用者に与える刺激機構と、
前記正しい分岐路を含む勢力範囲であって、前記正しい分岐路と前記勢力範囲の境界とのなす角度が、他のいずれの分岐路と前記勢力範囲の境界とのなす角度よりも小さくなる方向の集合として定義される勢力範囲を求め、該勢力範囲内で、前記利用者を誘導すべき誘導方向を設定する誘導方向設定部と、
前記誘導方向に応じて、所定の相関で前記振幅および振動数の少なくとも一方を設定し、前記刺激機構を制御する出力制御部とを備える経路案内装置。
請求項1記載の経路案内装置であって、
前記誘導方向は、前記勢力範囲の中央である経路案内装置。
請求項1記載の経路案内装置であって、
前記刺激は振動であり、前記出力制御部は該振動の振幅を制御する経路案内装置。
振幅および振動数の少なくとも一方が多段階に可変の光、音波、および振動のいずれかの刺激を前記利用者に与える刺激機構と制御部とを有する経路案内装置を制御する制御方法であって、
利用者を案内すべき正しい分岐路を含む複数の分岐路が交差する分岐点における前記各分岐路の方向を表す方向データを前記経路案内装置に入力させるように前記制御部が前記経路案内装置を制御する方向データ入力工程と、
前記正しい分岐路を含む勢力範囲であって、前記正しい分岐路と前記勢力範囲の境界とのなす角度が、他のいずれの分岐路と前記勢力範囲の境界とのなす角度よりも小さくなる方向の集合として定義される勢力範囲を求め、該勢力範囲内で、前記利用者を誘導すべき誘導方向を前記経路案内装置に設定させるように前記制御部が前記経路案内装置を制御する誘導方向設定工程と、
前記誘導方向に応じて、前記利用者が知覚できるように所定の相関で前記振幅および振動数の少なくとも一方を設定し、前記刺激機構を前記制御部が制御する出力制御工程とを備える制御方法。
振幅および振動数の少なくとも一方が多段階に可変の光、音波、および振動のいずれかの刺激を前記利用者に与える刺激機構と制御部とを有する経路案内装置を制御するためのコンピュータに、
利用者を案内すべき正しい分岐路を含む複数の分岐路が交差する分岐点における前記各分岐路の方向を表す方向データを前記経路案内装置に入力させるように前記制御部が前記経路案内装置を制御するための機能と、
前記正しい分岐路を含む勢力範囲であって、前記正しい分岐路と前記勢力範囲の境界とのなす角度が、他のいずれの分岐路と前記勢力範囲の境界とのなす角度よりも小さくなる方向の集合として定義される勢力範囲を求め、該勢力範囲内で、前記利用者を誘導すべき誘導方向を前記経路案内装置に設定させるように前記制御部が前記経路案内装置を制御するための機能と、
前記誘導方向に応じて、前記利用者が知覚できるように所定の相関で前記振幅および振動数の少なくとも一方を設定し、前記刺激機構を制御する機能と
を実現させるプログラム。