JP6383231B2 - ナビゲーション装置及び地図データ更新システム - Google Patents
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Description
本発明は上述の課題を解決するために、道路交通状況をリアルタイムで地図データに反映させることができるナビゲーション装置及び地図データ更新システムを提供する。
上記請求項1に記載の発明によると、気圧変動センサによる周囲の気圧の変動に基づいて道路交通状況の推定を行うので、道路交通状況をリアルタイムで地図データに反映させることができる。
上記請求項2に記載の発明によると、路面の細かな凹凸状態に関する情報を地図データに反映させることができる。
上記請求項3に記載の発明によると、路面の傾斜に関する情報を地図データに反映させることができる。
上記請求項4に記載の発明によると、道路の混雑状況を地図データに反映させることができる。
上記請求項5に記載の発明によると、当該ナビゲーション装置を搭載する車両が走行している車線以外の車線の混雑状況も地図データに反映させることができる。
上記請求項6に記載の発明によると、路面の凹凸や段差の立体形状の正確な情報を地図データに反映させることができる。
上記請求項7に記載の発明によると、高さ変動量から状況を正確に短時間で算出することができる。
上記請求項8に記載の発明によると、常に最新の詳細な道路状況を利用して最適経路の探索を行うことができる。
上記請求項9に記載の発明によると、生成された状況データがどの程度新しいものかを地図データ管理サーバは把握することができる。
上記請求項10に記載の発明によると、微小な気圧変動を検出することにより、車両の微小な上下動を検出することで、高精度の情報を地図データに反映させることができる。
上記請求項11に記載の発明によると、周囲の気圧変動を正確に検出することで車両の微小な上下動を検出でき、高精度の情報を地図データに反映させることができる。
上記請求項12に記載の発明によると、わずかな気圧変動に対応した信号を出力することで、車両の微小な上下動を検出でき、高精度の情報を地図データに反映させることができる。
上記請求項13に記載の発明によると、地図データ管理サーバは常に最新の道路交通状況を反映させた地図データを記憶し、その情報を各車両のナビゲーション装置に提供することができる。
上記請求項14に記載の発明によると、車両が認識している現在位置が実際の位置からわずかにずれていた場合であっても、地図データ管理サーバとの通信によってそのずれを修正することで、常に正確な現在位置を把握することができる。
上記請求項15に記載の発明によると、新しく有効である状況データだけを地図データに保有することで正確な経路探索をすることができる。
上記請求項16に記載の発明によると、個々のナビゲーション装置固有の性能特性を織り込んだ状況データベースを作成することにより、ナビゲーション装置の性能ばらつきによる誤解析を低減することができる。
上記請求項17に記載の発明によると、常に最新の状況データを把握した地図データを持つことができる。
本発明に係る地図データ更新システムの第1実施形態を、図1〜図5を用いて説明する。
図1は、本発明の第1実施形態における地図データ更新システム1の構成を示すブロック図である。地図データ更新システム1は、一又は複数の車載ナビ装置2(ナビゲーション装置)と、車載ナビ装置2とネットワークを介して通信可能に構成された地図データセンタ3(地図データ管理サーバ)を含む。
車載ナビ装置2は、車載ナビ装置2の各部を統括制御するための車載制御部4と、車両の気圧変動量を検出するための気圧変動センサ5と、気圧変動センサ5が検出した気圧変動量(を表す気圧変動データ)より、車載ナビ装置2の搭載された車両の高さ変動量を算出する車載データ変換部6と、車載データ変換部6の算出した高さ変動量より道路交通状況の推定に関する更新用状況データ19(状況データ)を生成する車載データ解析部7と、更新用状況データ19を地図データセンタ3に送信する車載通信部8(状況データ送信部)と、車載ナビ装置2の位置情報を取得する位置情報取得部9と、地図データ10を記憶する地図データ記憶部11と、出発地から目的地までの最適経路を検索する検索部12を含む。
ここで、高さ変動量Δhの単位はメートル[m]であり、測定気圧P1,P2の単位は、ヘクトパスカル[hPa]である。なお、車両の高さ変動量は、その時刻における温度情報も組み込んだ気圧高度対応表をあらかじめ作成しておき、その表を参照することで気圧変動量から算出することもできる。
また、車載データ変換部6は、変換した高さ変動量を表す高さ変動データを、車載データ解析部7に送信する。
車載データ解析部7が実行する更新用状況データ19の生成処理は、以下の通りである。なお、高さ変動データは時間領域での(時系列な)高さ変動量を示すデータとする。
車載データ解析部7は、このようにして、高さ変動データの周波数成分から、周波数域の閾値と振幅の閾値とを用いることでその原因を推定する。
地図データセンタ3は、地図データセンタ3の各部を統括制御するためのセンタ制御部13と、センタ地図データ14を記憶するセンタ地図データ記憶部15と、交通データ16を記憶する交通データ記憶部17と、車載通信部8と通信可能に構成されたセンタ通信部18と、を含む。
ここで、渋滞データ31及び道路状況データ35は、位置情報と、当該位置情報に係る位置での更新用状況データ19に相当する情報と、を含むデータ構成からなる。
次いで、センタ制御部13によるセンタ地図データ、交通データの更新処理について説明する。
センタ制御部13は、センタ通信部18を介して車載ナビ装置2より更新用状況データ19及び位置情報取得部9で取得した現在位置データを受信すると、当該更新用状況データ19及び現在位置データと、センタ地図データ14と交通データ16を照合し、車両の現時点でのセンタ地図データ14上の位置の道路の状況として既に保持された情報が有るかどうかを判定し、無ければセンタ地図データ14あるいは交通データ16あるいはその両者にデータを追記する。このとき既に保持された情報が有れば上書きする。このようにして、センタ地図データ14と交通データ18は、車両が走行することによって得られた路面状況を用いて常に最新で詳細な情報を持つことになる。上述したように、更新用状況データ19は、坂道、段差、凹凸という種々の情報を含んでいる。そのため、センタ制御部13は、更新用状況データ19をセンタ通信部18から受信した際に、更新用状況データ19の内部を分類し、坂道の有無のように少なくとも数ヶ月は変化が無いと考えられるデータと、路面の細かい凹凸のように数日あるいは数時間で変化する可能性があるデータに分ける。そして、センタ制御部13は、変化が無いデータについてはその情報をセンタ地図データ14(の道路データ21)に対して追記あるいは上書きする。一方、センタ制御部13は、変化するデータについては交通データ16(の渋滞データ31及び道路状況データ35の何れか)に対して追記あるいは上書きする。
次いで、図5に示すフローチャートを用いて、本実施形態の地図データ更新システム1にて実行される地図データ更新処理について説明する。なお、本フローチャートにて、複数の車載ナビ装置2のうち、更新用状況データ19を地図データセンサ3に送信するものを車載ナビ装置2a、地図データセンサ3に検索通知を送信して経路検索を行うものを車載ナビ装置2b、とする。
本発明に係る地図データ更新システムの第2実施形態を、図1と図6を用いて説明する。なお、地図データ更新システム1の構成は第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。
次いで、図6に示すフローチャートを用いて、本実施形態の地図データ更新システム1にて実行される位置調整処理について説明する。ここで、図6は、本発明の第2実施形態における地図データ更新システム1の特徴的動作を示すフローチャートである。
このように、GPSだけでなくマーカを利用して自車位置を更新することで、センチメートル程度の精度で自車位置を正確に把握することができる。
本発明に係る地図データ更新システムの第3実施形態を、図7を用いて説明する。
図7は、本発明の第3実施形態における地図データ更新システム41の構成を示すブロック図である。なお、本実施形態に係る地図データ更新システム41の構成のうち、第1実施形態と同一構成については同一符号を与え、その説明を省略する。本実施形態に係る車載ナビシステム42は、車載ナビ装置42の搭載された車両の車速(車速データ)を計測する車速取得部43を備える点である。車載データ解析部7は、車速取得部43によって取得された車速データを利用したデータ解析を行う。
本発明に係る地図データ更新システムの第4実施形態について説明する。
本第4実施形態の地図データ更新システム41の構成は第3実施形態の地図データ更新システム41と同一である。
このように、車載データ変換部6が気圧変動データより他の車両とのすれ違いで発生する気圧変動分を分離することができるので、当該分離された気圧変動データを取得する車載データ解析部7は、車速取得部43から得られる自車の速度情報(車速データ)を組み合わせることにより、自車が走行する道路に関する状況だけでなく、隣の車線あるいは対向車線に関する状況、たとえば渋滞情報(道路の混雑状況)を推定することができる。
このようにして、地図データセンタ3のセンタ制御部13は、交通データ16に、道路の混雑状況に関するより詳細で多種類に亘る具体的な情報を追記することができる。
本発明に係る地図データ更新システムの第5実施形態を、図8を用いて説明する。
図8は、本第5実施形態における地図データ更新システム51の構成を示すブロック図である。なお、図8に示す地図データ更新システム51の構成のうち、図1に示した地図データ更新システム1と同一部分には同一符号を与え説明を省略する。
状況データベース53は、車両の高さ変動量と当該高さ変動量に応じた状況データとを高さ変動量ごとに予め記憶するデータベースである。
本発明に係る地図データ更新システムの第6実施形態について、図9と図10を用いて説明する。
図9は、本発明の第6実施形態における地図データ更新システム61の構成を示すブロック図であり、図10はその特徴的動作を示すフローチャートである。
次いで、図10を用いて、本実施形態に係る地図データ更新システム61によるキャリブレーション処理について説明する。
まず、車載制御部4は、図示しない計時部により計時された時刻が上記キャリブレーション期間に該当するか否かを判断する(ステップS61)。そして車載制御部4は、キャリブレーション期間でないと判断した場合(ステップS61;N)、上記実施形態で説明した通常動作(例えば、図5で示したフローの実行動作など)へ進む。一方、車載制御部4は、キャリブレーション期間であると判断した場合(ステップS61;Y)、気圧変動センサ5によって大気圧の変動を検出し(ステップS62)、車載データ変換部6によってそのデータを基に車両の高さ変動を算出し(ステップS63)、車載データ解析部7によってそのデータを基に道路交通状況を推定する(ステップS64)。そして、車載制御部4は、車載データ解析部7により生成される状況データに、仮の状況データ(更新用状況データ候補63)であることを表すフラグ情報を付加する。そして、車載制御部4は、車載通信部8を介して当該更新用状況データ候補63を地図データセンサ3に送信する(ステップS65)。
このようにして、状況データベース53をその車両の特性に適合させた後で、車載データ解析部7が動作することになり、より正確で高精度な状況データの作成が可能となる。
以上説明した実施形態においては気圧変動センサ5として、MEMS(MicroElectroMechanicalSystems)プロセスによって作製された薄膜からなる片持ち梁(カンチレバー)を持つ微小な圧力センサを利用することができる。以下に構造と信号処理方法について説明する。
図11は、気圧変動センサ5としての圧力センサ71の構成を示す平面図である。また、図12は、図11中に示すA−A線に沿った圧力センサ71の断面図である。
圧力センサ71は、所定の周波数帯域(例えば、0.05Hz〜10kHz)の圧力変動を検出するセンサであって、センサ本体73と、気圧計測用カンチレバー74と、蓋部312と、変位測定部75とを有する。
これにより、気圧計測用カンチレバー74は、基端部74aを固定端とし、先端部74bを自由端とした片持ち梁構造とされている。
これら一対のピエゾ抵抗320は、導電性材料からなる配線部321を介して相互に電気的に接続されている。
また、上記ピエゾ抵抗320に替えて、圧電薄膜を用いてもよい。
次に、図13及び図14を参照して、上述した圧力センサ71が、微小な圧力変動を検出する場合の動作について説明する。
図13は、圧力センサ71の出力の一例を模式的に示す図である。図13(A)はキャビティ内外の圧力の経時変化を示す図であり、図13(B)は圧力センサ71の出力の経時変化を示す図である。
このように、気圧計測用カンチレバー74の変位に基づいた出力信号の変動をモニタすることで、キャビティ310外部の圧力変動を検出することができる。
次に、圧力センサ71を用いた本実施形態において、車載データ変換部6が圧力センサ71の出力から測定対象物の上下移動量を算出する手順について、図15のフローチャートを用いて説明する。
このため、車載データ変換部6は、Δt時間後のPin(i+1)を、次の式(3)で得ることができる。
次いで、車載データ変換部6は、ステップS707にて得られたPin(i+1)と、ステップS705にて算出したPout(i)とを車載データ変換部6を構成する記憶装置に格納する(ステップS708;流量算出ステップ)。
ここで、Δhは上下移動量[m]、Poutは気圧(絶対圧)[hPa]である。
これにより、車載データ変換部6は、外圧Pout(i)からPout(i+1)へ変化した場合の上下移動量を求めることができる。
上記により、車載データ変換部6は、圧力センサ71の出力信号から外圧Poutの時間経緯、そして上下方向の移動量を計測することができる。
2 車載ナビシステム
3 地図データセンタ
4 車載制御部
5 気圧変動センサ
6 車載データ変換部
7 車載データ解析部
8 車載通信部
9 位置情報取得部
10 地図データ
11 地図データ記憶部
12 検索部
13 センタ制御部
14 センタ地図データ
15 センタ地図データ記憶部
16 交通データ
17 交通データ記憶部
18 センタ通信部
19 更新用状況データ
20 検索用状況データ
21 道路データ
22 背景データ
23 文字データ
24 誘導データ
31 渋滞データ
32 交通規制データ
33 所要時間データ
34 交通障害データ
35 道路状況データ
41 地図データ更新システム
42 車載ナビシステム
43 車速取得部
45 更新用状況データ45
44 状況データベース
61 地図データ更新システム
62 車載ナビシステム
63 状況データ候補
64 状況データ
71 圧力センサ
72 SOI基板
72a シリコン支持層
72b シリコン酸化膜等の酸化層
72c シリコン活性層
73 センサ本体
73−1 センサ本体の第一の部分
73−2 センサ本体の第二の部分
74 気圧計測用カンチレバー
74a 気圧計測用カンチレバー基端部
74b 気圧計測用カンチレバー先端部
75 変位測定部
310 キャビティ
312 蓋部
313 ギャップ
315 貫通孔
320 ピエゾ抵抗
321 配線部
322 検出回路
At 強度閾値
f1 第1周波数閾値
f2 第2週数閾値
S21〜S24 地図データ更新システムの動作ステップ
S51〜S55 地図データ更新システムの動作ステップ
S61〜S68 地図データ更新システムの動作ステップ
S701〜S711 上下移動量算出の動作ステップ
Claims (16)
- 地図データを管理する地図データ管理サーバと通信部を介して通信可能に構成され、車両に搭載されるナビゲーション装置であって、
周囲の気圧の変動を検出し気圧変動データとして出力する気圧変動センサと、
前記気圧変動センサの出力する気圧変動データに基づいて、前記車両の重力加速度方向に沿った高さ変動量を算出する車載データ変換部と、
前記車載データ変換部の算出する高さ変動量より道路交通状況の推定に関する状況データを生成する車載データ解析部と、
前記車載データ解析部の生成した状況データを前記通信部を介して前記地図データ管理サーバに送信する状況データ送信部と、
を備え、
前記車載データ解析部は、前記高さ変動データを周波数解析し、解析された周波数成分のうち第1の周波数より路面の凹凸状態を判断し、判断した凹凸状態に基づいて前記状況データを生成することを特徴とするナビゲーション装置。 - 前記車載データ解析部は、前記解析された周波数成分のうち第2の周波数より路面の傾斜状態を判断し、判断した傾斜状態に基づいて前記状況データを生成することを特徴とする請求項1に記載のナビゲーション装置。
- 前記車載データ解析部は、前記解析された周波数成分のうち前記第1及び第2の周波数成分と異なる第3の周波数成分より道路の混雑状況を判断し、判断した混雑状況に基づいて前記状況データを生成することを特徴とする請求項2に記載のナビゲーション装置。
- 前記車載データ解析部の判断する道路の混雑状況は、前記車両の走行する車線に隣接する車線又は対向する車線に関する混雑状況であることを特徴とする請求項3に記載のナビゲーション装置。
- 前記車両の速度に関する速度情報を取得し、当該取得した速度情報を前記車載データ解析部に送信する車速送信部を備え、
前記車載データ解析部は、前記高さ変動量と前記速度情報とに基づいて前記車両の3次元の軌跡を算出し、算出した軌跡に基づいて前記状況データを生成することを特徴とする請求項1に記載のナビゲーション装置。 - 前記高さ変動量と当該高さ変動量に応じた状況データとを高さ変動量ごとに記憶する状況データベース部を備え、
前記車載データ解析部は、前記状況データベース部より前記車載データ変換部の算出する高さ変動量に応じた状況データを抽出することを特徴とする請求項1に記載のナビゲーション装置。 - 与えられた経路探索条件のもとに出発地点から到着地点までの最適経路を探索する検索部を備え、
前記検索部は、前記状況データを用いて前記最適経路の探索を行うことを特徴とする請求項1に記載のナビゲーション装置。 - 前記気圧変動センサが前記気圧の変動を検出した時刻に関する時刻データを生成する時刻データ生成部を有し、
前記状況データ送信部は、前記状況データとともに前記時刻データを地図データ管理サーバに送信することを特徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載のナビゲーション装置。 - 地図データを管理する地図データ管理サーバと通信部を介して通信可能に構成され、車両に搭載されるナビゲーション装置であって、
周囲の気圧の変動を検出し気圧変動データとして出力する気圧変動センサと、
前記気圧変動センサの出力する気圧変動データに基づいて、前記車両の重力加速度方向に沿った高さ変動量を算出する車載データ変換部と、
前記車載データ変換部の算出する高さ変動量より道路交通状況の推定に関する状況データを生成する車載データ解析部と、
前記車載データ解析部の生成した状況データを前記通信部を介して前記地図データ管理サーバに送信する状況データ送信部と、
を備え、
前記気圧変動センサは、
所定容積からなるキャビティと、
気圧を伝達する圧力伝達媒体を前記キャビティ内外に流通させる連通孔と、
大気圧変動に応じて可変する基準圧に相当し前記キャビティの内部圧力を表す内圧と、前記周囲の気圧と、の差圧に関する気圧変動データを出力する出力部と、
を備えることを特徴とするナビゲーション装置。 - 前記車載データ変換部は、
前記気圧変動データに基づいて、前記内圧と前記周囲の気圧との差圧を求める差圧算出部と、
前記内圧の設定値と前記差圧算出部により算出された前記差圧とに基づいて、前記周囲の気圧を算出する圧力算出部と、
前記差圧算出部により算出された前記差圧に基づいて、前記キャビティ内外を流通する圧力伝達媒体の所定時間当たりの流通量を算出する流量算出部と、
前記流量算出部により算出された前記流通量と前記キャビティの容積とに基づいて、所定時間後の前記内圧を算出し、当該算出した内圧で前記圧力算出部にて用いる前記内圧の設定値を更新する内圧更新部と、
を有することを特徴とする請求項9に記載のナビゲーション装置。 - 前記気圧変動センサは、前記連通孔を除く前記キャビティの開口面を塞ぐように設けられ、前記差圧に応じて撓み変形するカンチレバーを有し、
前記出力部は、前記カンチレバーの撓み変形量に応じた気圧変動データを出力することを特徴とする請求項9又は10に記載のナビゲーション装置。 - 請求項1〜11の何れか一項に記載のナビゲーション装置と、前記地図データ管理サーバと、を含む地図データ更新システムであって、
前記地図データ管理サーバは、
前記ナビゲーション装置より受信した状況データに基づいて新たな地図データを作成する地図データ作成部を備えることを特徴とする地図データ更新システム。 - 前記ナビゲーション装置は、
現在位置を表す現在位置データを取得する位置データ取得部を有し、
前記状況データには、前記位置データ取得部により取得された現在位置における道路の高さ変動に関する推定情報が含まれ、
前記地図データ管理サーバは、
前記地図データに、所定位置における所定位置データと、当該所定位置近傍における道路の高さ変動に関する情報と、が含まれ、
前記ナビゲーション装置より前記状況データを受信した際に、前記現在位置と前記所定位置との間の距離が所定値より小さい場合に、前記状況データの高さ変動に関する推定情報と前記地図データの前記高さ変動に関する情報とが一致するか否かを判断する高さ変動判断部と、
前記高さ変動判断部により一致すると判断された場合に、前記所定位置データを前記ナビゲーション装置に送信する位置データ送信部と、を有し、
前記ナビゲーション装置は、
前記位置データ取得部が前記位置データ送信部により送信された前記所定位置データで現在位置データを修正することを特徴とする請求項12に記載の地図データ更新システム。 - 前記地図データ管理サーバの前記地図データ作成部は、
前記状況データの有効期間を設定し、前記有効期間が超過した場合に前記状況データを破棄することを特徴とする請求項12に記載の地図データ更新システム。 - 地図データを管理する地図データ管理サーバと、前記地図データ管理サーバと通信部を介して通信可能に構成され、車両に搭載されるナビゲーション装置と、を含む地図データ更新システムであって、
前記ナビゲーション装置は、周囲の気圧の変動を検出し気圧変動データとして出力する気圧変動センサと、
前記気圧変動センサの出力する気圧変動データに基づいて、前記車両の重力加速度方向に沿った高さ変動量を算出する車載データ変換部と、
前記車載データ変換部の算出する高さ変動量より道路交通状況の推定に関する状況データを生成する車載データ解析部と、
前記車載データ解析部の生成した状況データを前記通信部を介して前記地図データ管理サーバに送信する状況データ送信部と、
前記高さ変動量と当該高さ変動量に応じた状況データとを高さ変動量ごとに記憶する状況データベース部と、
前記状況データベース部に記憶される状況データを作成するキャリブレーション部と、 前記キャリブレーション部が、前記車両に当該ナビゲーション装置が搭載された時より所定時間が経過したか否かを判断する経過判断部と、
前記経過判断部により経過していないと判断された場合に、前記車載データ解析部に前記状況データを生成させ、当該状況データを仮の状況データとして前記通信部を介して前記地図データ管理サーバに送信する仮状況データ送信部と、
を備え、
前記車載データ解析部は、前記状況データベース部より前記車載データ変換部の算出する高さ変動量に応じた状況データを抽出し、
前記地図データ管理サーバは、
予め状況データが対応付けられた地図データを記憶する地図データ記憶部と、
前記仮状況データ送信部により送信された前記仮の状況データと、前記地図データ記憶部に記憶された地図データに対応する状況データとが一致するか否かを判断する一致判断部と、
前記一致判断部により一致しないと判断された場合に、前記地図データに対応する状況データを送付用状況データとして前記ナビゲーション装置に送信する送付用状況データ送信部と、
を備え、
前記ナビゲーション装置は、
前記キャリブレーション部が、前記送付用状況データ送信部により送付用状況データが送信された場合に当該送付用状況データを状況データとして前記状況データベース部に記憶する状況データ記憶部を有することを特徴とする地図データ更新システム。 - 請求項8に記載のナビゲーション装置と、前記地図データ管理サーバと、を含む地図データ更新システムであって、
前記地図データ管理サーバは、
複数の前記ナビゲーション装置と接続され、
前記複数のナビゲーション装置より送信される前記状況データのうち、最新の時刻データに相当する状況データに基づいて新たな地図データを作成する地図データ作成部を備えることを特徴とする地図データ更新システム。
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