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

Description

本発明は車載用のナビゲーション装置、及び当該ナビゲーション装置を含む地図データ更新システムに関係する。

車載用のナビゲーション装置によって目的地への最適経路を探索して表示するシステムにおいては、プローブと定義される車両に搭載された各種センサを用いて、当該センサより取得された情報（測定データ）がホストコンピュータに集約されて解析される。その結果、ホストコンピュータの管理する地図データが、その解析結果に基づいて逐次更新されることで、ナビゲーション装置は常に最新の地図データが使用可能となる。このとき、ホストコンピュータは、道路工事や天候変化などの一時的な事情で路面に大きな影響が有った場合でも、そこを通過した車両に搭載されたセンサの測定データから異常を推定することで、地図データに当該異常に関する情報を追加することができる。

たとえば、特許文献１では、車両に搭載された加速度センサを用いて車両の振動を測定し、その結果から路面の状態を推定して推定した結果をホストコンピュータに送信するナビゲーション装置に関する技術が開示されている。

特開２００１−００４３８２号公報

しかしながら、上記のような従来の車載用のナビゲーション装置においては以下のような課題があった。まず、路面状態を推定するために測定する物理現象が振動であるので、車両の比較的ゆっくりした変位より路面状態を推定することが困難であった。また、車両が坂道を走行している場合、加速度センサの出力は坂道の傾斜に影響を受けるため、車両の傾きを何らかの方法で取得して、当該車両の傾きをセンサ出力値の解釈（路面状態の推定）に用いる必要がある。
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。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明では、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、を備えることを特徴とする。
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。

また、請求項２に記載の発明では、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。
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。

また、請求項３に記載の発明では、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。
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。

また、請求項４に記載の発明では、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。
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。

また、請求項５に記載の発明では、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。
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。

また、請求項６に記載の発明では、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。
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。

また、請求項７に記載の発明では、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。
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。

また、請求項８に記載の発明では、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。
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。

また、請求項９に記載の発明では、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。
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。

また、請求項１０に記載の発明では、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、周囲の圧力と、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。
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。

また、請求項１１に記載の発明では、車載データ変換部は、気圧変動データに基づいて、内圧と周囲の気圧との差圧を求める差圧算出部と、内圧の設定値と差圧算出部により算出された差圧とに基づいて、周囲の気圧を算出する圧力算出部と、差圧算出部により算出された差圧に基づいて、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、流量算出部により算出された流通量と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圧力算出部にて用いる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。
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。

また、請求項１２に記載の発明では、気圧変動センサは、連通孔を除くキャビティの開口面を塞ぐように設けられ、差圧に応じて撓み変形するカンチレバーを有し、出力部は、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。
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。

また、請求項１３に記載の発明では、請求項１〜１２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。
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。

また、請求項１４に記載の発明では、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。
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。

また、請求項１５に記載の発明では、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、前記有効期限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。
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。

また、請求項１６に記載の発明では、請求項７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、前記ナビゲーション装置は、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を備え、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、を有し、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。
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。

また、請求項１７に記載の発明では、請求項９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。
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。

本発明によると、地図データが、より詳細でリアルタイムな情報を持つことができ、それを用いた経路探索や情報提供が可能となる。すなわち、本発明に係るナビゲーション装置及び地図データ更新システムは、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。

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の構成を示すブロック図である。 （ａ）（ｂ）本発明の第１実施形態における高さ変動データを周波数成分に変換した例を示す図である。 本発明の第１実施形態における地図データのデータ構造を示す構造図である。 本発明の第１実施形態における交通データのデータ構造を示す構造図である。 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の特徴的動作を示すフローチャートである。 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の特徴的動作を示すフローチャートである。 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の構成を示すブロック図である。 本発明の第５実施形態における地図データ更新システムの構成を示すブロック図である。 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の構成を示すブロック図である。 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の特徴的動作を示すフローチャートである。 本発明の第７実施形態における圧力センサ７１の構成を示す平面図である。 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。 図１１に示す圧力センサ７１の出力の一例を示す図である。 図１１に示す圧力センサ７１の出力の一例を示す図である。 図１に示す車載データ変換部６が実行する上下方向の移動量を算出する処理の流れを示す説明図である。

（第１の実施形態）
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は本地図データ更新システム１に利用登録を行ったユーザが所有する車両に搭載される車載用のナビゲーション装置である。地図データセンタ３は、各車載ナビ装置２から伝送される情報を集約して地図データを更新したり、当該地図データを車載ナビ装置２に提供するなどの機能を実現するためのサーバ装置である。

「車載ナビ装置の構成について」
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。

車載制御部４は、例えば、図示しないＣＰＵと、ＲＡＭと、ＲＯＭと、等を含んで構成され、ＣＰＵがＲＯＭ内に格納された各種の制御プログラムをＲＡＭ上に展開して実行することで、車載ナビ装置２の各部と全体を制御する中央制御部である。

位置情報取得部９は、ＧＰＳ衛星より送信されるＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信装置を含んで構成され、車両（車載ナビ装置２）の現在位置（自車位置）を表す現在位置データを生成する。

気圧変動センサ５は、周囲の大気圧を測定して出力を行うセンサ素子である。特に気圧変動センサ５は、周囲の大気圧の変動を検出し、検出値を気圧変動データとして外部に出力する気圧変動出力機能を持つ。

車載データ変換部６は、気圧変動センサ５から出力される気圧変動データを受け取り、所定の変換方法を用いて気圧変動データを車両の重力加速度方向に沿った高さ変動量に変換する。ここで、気圧は重力方向に沿った位置に依存するため、車両が上下動するとそれに対応した気圧変動が発生することとなる。そのため、車載データ変換部６は、気圧変動データに係る気圧変動量を所定の変換式に代入する、あるいは所定の気圧高度対応表を参照することにより、車両の高さ変動量を算出できる。ここで所定の変換式とは、任意の時刻ｔ１における測定気圧をＰ１、ｔ１と異なる時刻ｔ２における測定気圧をＰ２とすると、ｔ１における車両の高さとｔ２における車両の高さの差（高さ変動量）ΔｈをＰ１とＰ２から求める式のことであり、例えば式（１）のような式が知られている。

Δｈ＝１８４１０．０×（ｌｏｇ１０Ｐ１−ｌｏｇ１０Ｐ２）・・・式（１）
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は、車載データ変換部６より送信された高さ変動データに基づいて、道路交通状況の推定に関する更新用状況データ１９を生成する。ここで本実施形態における「道路交通状況」とは、路面に凹凸や段差があるか否か，路面が傾斜面（坂道）であるか否かなどに関する道路状況や、車両の走行する車線や当該車線と隣接する車線又は対向する車線の混雑状態などを表す交通状況、などを含む概念である。
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。

まず、車載データ解析部７は、高さ変動データを周波数解析して、周波数成分に分離する。ここで、車両の上下動を引き起こす原因は複数有り、例えば、路面の凹凸、段差、道路の傾斜などである。このうち路面の凹凸とは、舗装路の切れ目や路面上の砂利などの、路面から数ミリメートル程度以上の高さ変動をもたらすものである。また、段差とは、車両が車道から歩道や駐車場へ乗り上げる場合などに生じる数センチメートル程度以上の高さ変動をもたらすものである。さらに、道路の傾斜とは、道路自体が坂道になっている場合などに生じる数メートル程度以上の高さ変動をもたらすものである。つまり、それぞれの要因が引き起こす車両の上下動には高さ変動量のスケール上の違いがあり、そのスケールの相違が周波数解析時における周波数の相異として表れる。したがって、車載データ解析部７は、高さ変動データを周波数成分に変換することにより、上下動の要因ごとの周波数成分に容易に分離できる。

図２（ａ）、（ｂ）は、高さ変動データを周波数成分に変換した例である。横軸ｆは周波数であり、縦軸Ａは信号強度を示す。高さ変動データの周波数成分は第１周波数閾値ｆ１、第２周波数閾値ｆ２（＞ｆ１）によって低周波数領域（ｆ＜ｆ１）、中周波数領域（ｆ１＜ｆ＜ｆ２）、高周波数領域（ｆ２＜ｆ）、の３つの領域に分けて解釈する。ピークの有無は信号強度と強度閾値Ａｔとの大小関係で判定する。

まず、図２（ａ）は、変換された高さ変動データについて、低周波数領域にピークｐ１と、高周波数領域にピークｐ２が観測された例である。低周波数成分（第２の周波数）の存在は、道路が坂道であること（路面の傾斜状態）を示唆している。高周波数成分（第１の周波数）の存在は、路面に細かな凹凸があること（路面の凹凸状態）を示唆している。また、中周波数成分が無いことは、上述した車道から歩道や駐車場への乗り上げなどの段差が無いことを示唆している。これらのことから図２（ａ）の場合、車載データ解析部７は、車両が砂利などの細かな凹凸がある坂道を走行していると推定できる。

次に、図２（ｂ）は中周波数領域にピークｐ３が観測され、他の周波数領域の信号強度は低い場合を例示した図である。これらのことから車載データ解析部７は、図２（ｂ）の場合は平地で舗装された路面において上述した車道から歩道や駐車場への乗り上げなどの段差が存在していると推定できる。
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。

ここで、上述の通り、気圧変動センサ５は、カンチレバー式の差圧センサで構成されているので、センサ自体の姿勢には全く影響されず、また１秒あたり数ミリメートルから数十メートルまでの上下動を一つのセンサで検出できる、という特徴を持つ。したがって、本実施形態に係る車載データ解析部７は、この気圧変動センサ５の特徴を利用することで、車両の通過した細かな路面の凹凸から段差、坂道までを一つのセンサで測定して道路状況を推定することができる。なお、このようにして得られた車載データ解析部７の道路状況に関する推定結果を更新用状況データ１９と呼ぶこととする。本実施形態では状況データ１９は、例えば「表面に１センチメートルの凹凸を持つ高さ１０センチメートルの段差が高低差１０メートルの坂道の途中に有る」という複雑な状況も、一つの気圧変動センサの出力から簡単に表現できる。

なお、気圧変動センサ５は、検出時にＧＰＳ信号を利用するものではないので、ＧＰＳ信号の受信が困難な屋内でも同じ精度で気圧変動データを出力できる。そのため、車載データ解析部７は、トンネルや立体駐車場などの屋内においても更新用状況データ１９を生成することができる。

車載通信部８は、例えば、無線通信用のインターフェースを含んで構成され、ネットワークを介して地図データセンタ３との間でデータの送受信が可能に構成される。車載通信部８は、車載データ解析部７より取得する更新用状況データ１９や位置情報取得部９より取得した現在位置データを、地図データセンタ３に送信する。なお、車載ナビ装置２は、図示を略した時刻データ生成部を含んでおり、更新用状況データ１９とは別に、気圧変動センサ５が気圧変動を測定した際の時刻情報である時刻データを生成して、車載通信部８を介して、更新用状況データ１９と同時に地図データセンタ３に送信することもできる。また、車載通信部８は、後述する地図データセンタ３から検索用状況データ２０を受信し、検索部１２に送信する。

地図データ記憶部１１は、ハードディスクドライブ等で構成され、車載ナビ装置２による経路案内処理等を実行する際に使用する地図データ１０を記憶する。ここで、図３は地図データ１０の構造を示すデータ構造図である。地図データ１０は、道路データ２１、背景データ２２、文字データ２３、誘導データ２４を含む。道路データ２１は、車載ナビ装置２がモニタ装置等を含んで構成されるユーザインターフェース部（図示省略）を介して、地図を表示したり現在位置を表示するために使用されるデータである。当該道路データ２１には、位置情報と、当該位置情報に係る位置での道路交通状況の推定に関する情報（更新用状況データ１９に相当する情報）と、が含まれる。背景データ２２と文字データ２３はそれぞれ、地図を表示する際の背景と文字を表示するために使用されるデータである。誘導データ２４は、交差点の名称など誘導に使用されるデータである。

検索部１２は上記ユーザインターフェース部を介してユーザから入力された目的地等の経路探索条件と、位置情報取得部９から得た現在位置と、検索用状況データ２０を組み合わせて、現在位置から目的地（出発地点から到着地点）までの最適経路を検索する処理を行う。そして検索部１２は、上記ユーザインターフェース部を介して、ユーザに結果を通知する（ユーザに対して上記最適経路に基づく経路案内を行う）。

「地図データセンタの構成について」
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。

センタ制御部１３は、例えば、図示しないＣＰＵと、ＲＡＭと、ＲＯＭと、等を含んで構成され、ＣＰＵがＲＯＭ内に格納された各種の制御プログラムをＲＡＭ上に展開して実行することで、地図データセンタ３の各部と全体を制御する中央制御部である。当該センタ制御部１３は、例えば、ナビ装置２より受信した更新状況データ１９に基づいて新たなセンタ地図データ１４を作成する地図データ作成部として機能する。

センタ地図データ記憶部１５は、ハードディスクドライブ等で構成され、地図データセンタ３にて使用される地図データであるセンタ地図データ１４を記憶する。ここで、センタ地図データ１４のデータ構造は、図３に示す車載ナビ装置２の地図データ１０のデータ項目を有する構造であって、道路データ２１、背景データ２２、文字データ２３、誘導データ２４を含む。なお、センタ地図データ１４は、後述するデータ更新処理によって常に最新の情報に更新される点で、車載ナビ装置２の地図データ１０と異なる。

交通データ記憶部１７は、ハードディスクドライブ等で構成され、交通データ１６を記憶する。ここで、図４は交通データ１６の構造を示す構造図である。交通データ１６は、渋滞データ３１と、交通規制データ３２と、所要時間データ３３と、交通障害データ３４と、道路状況データ３５と、を含む。渋滞データ３１と交通規制データ３２はそれぞれ、現時点での各地の渋滞と交通規制に関する情報を示すデータである。所要時間データ３３は、主要な地点間の現時点での所要時間に関する情報を示すデータである。交通障害データ３４は、事故や災害による不通など交通の障害に関する情報を示すデータである。道路状況データ３５は、路面の凹凸や段差の有無とその位置に関する情報を示すデータである。
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。

（センタ地図データ、交通データの更新処理について）
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。

ここで、車載ナビ装置２は本地図データ更新システム１に利用登録を行った各々のユーザが所有する車両に搭載されるため、地図データセンタ３には常時多数の車載ナビ装置２からの更新用状況データ１９が送信される。そして、センタ制御部１３は、そのうち最新の時刻データを有する更新用状況データ１９を用いてセンタ地図データ１４および交通データ１６を更新する。これにより、地図データセンタ３には常に最新の情報がリアルタイムに保管される。車載ナビ装置２の検索部１２は、地図データセンタ３と通信することにより、常に最新の道路交通状況を利用して経路の探索ができる。

「地図データ更新システムによる地図データ更新処理」
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。

まず、車載ナビ装置２ａは、気圧変動センサ５により周囲の大気圧の変動を検出して検出値を気圧変動データとして出力する（ステップＳ１）。次いで、車載ナビ装置２ａは、車載データ変換部６によりステップＳ１にて出力される気圧変動データから車両の重力加速度方向に沿った高さ変動量を算出する（ステップＳ２）。次いで、車載ナビ装置２ａは、ステップＳ２にて算出した高さ変動データに基づいて道路交通状況の推定を行い更新用状況データ１９を生成する（ステップＳ３）。次いで、車載ナビ装置２ａは、車載通信部８によりステップＳ３で生成した更新用状況データ１９を地図データセンタ３に送信する（ステップＳ４）。

次に、地図データセンタ３は、ステップＳ４にて車載ナビ装置２ａより送信された更新用状況データ１９を、短時間で変化しないデータと変化するデータに分類する（ステップＳ５）。次に、地図データセンタ３は、更新用状況データ１９の分類結果に基づいてセンタ地図データ１４と交通データ１６を更新する（ステップＳ６）。

次に、車載ナビ装置２ｂは、地図データセンタ３に対して経路検索の依頼に関する検索通知を送信する（ステップＳ７）。この際、車載ナビ装置２ｂは、自機（自車）の現在位置に関する自車位置データも同時に地図データセンタ３へ送信する。次いで、地図データセンタ３は、ステップＳ７に係る検索通知を取得すると、センタ地図データ１４と交通データ１６から当該検索に必要なデータを選択し、検索用状況データ２０として車載ナビ装置２ｂに送信する（ステップＳ８）。次に、車載ナビ装置２ｂは、その検索部１２により現在位置データと地図データ１０と検索用状況データ２０を用いて最適経路の検索を行う（ステップＳ９）。この検索を行う際に、地図データ１０に加えて検索用状況データ２０を利用することで、より適切な経路の検索が可能である。例えば、最適経路候補として見つかった経路が、走行距離は短いものの、舗装状態が悪かったり段差が多かったりする場合は、その影響を考慮すると必ずしも最適とは言えない場合がある。これらの状況も考慮に入れた上で経路検索を行う。次いで、車載ナビ装置２ｂは、ステップＳ９にて検索された経路データを用いて経路案内を開始する（ステップＳ１０）。

なお、ステップＳ５で短時間で変化するデータとして分類されたデータは、あらかじめ定めた時間（センタ制御部１３の定める更新状況データ１９の有効期間）が経過したのち、センタ地図データ１４あるいは交通データ１６から削除する。

以上により、本実施形態に係る地図データ更新システム１によると、このシステムに登録している車両の各々から送信される道路や交通の状況をリアルタイムで把握したデータに基づいて最適経路の探索ができ、極めて正確な経路の案内が実現できる。

（第２の実施形態）
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。

本実施形態においては、地図データセンタ３内のセンタ地図データ１４にあらかじめマーカ（所定位置データ）とマーカ情報を定義しておく。マーカは特定の地点において特定の段差が存在していることがわかっている場合の当該地点の座標を表し、マーカ情報はその地点での道路交通状況に関する情報である。ここで、マーカ情報は、道路交通状況に関する情報のうち例えば車道から駐車場への入口における段差、あるいは速度規制のための段差舗装などに関する情報（所定位置近傍における道路の高さ変動に関する情報）である。つまり、段差の位置と高さがマーカ情報としてセンタ地図データ１４に含まれている。マーカを車両が通過する際の更新用状況データ１９は、車載ナビ装置２からの送信前に既に地図データセンタ３は把握しているので、これを利用して自車位置の微調整を行うというシステムである。

「地図データ更新システムによる位置調整処理」
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。

まずステップＳ２１で、地図データセンタ３は車載ナビ装置２から自車位置データ（位置情報取得部９より取得した現在位置データ）と更新用状況データ１９を受信する。次に、ステップＳ２２で、センタ制御部１３は上記自車位置情報に係る自社位置がマーカから所定の距離内の領域にあるかどうか、を判断する（判断部として機能する）。ここではマーカから所定の距離内の領域をマーカエリアと呼ぶ。

そして、センタ制御部１３は自車位置がマーカエリア内にあると判断した場合（ステップＳ２２；Ｙ）、ステップＳ２３で、更新用状況データ１９がマーカ情報に一致するかどうかを判定する。そして、センタ制御部１３はマーカ情報に一致しないと判断した場合（ステップＳ２３；Ｎ）、マーカエリア内には居るものの、マーカを通過してはいないため自車位置に関する更新のための情報は得られないため、ステップＳ２１に戻る。

一方で、センタ制御部１３はマーカ情報に一致したと判断した場合（ステップＳ２３；Ｙ）、ステップＳ２４に進み、、マーカの位置座標を修正自車位置として車載ナビ装置２に送信する（すなわち、センタ制御部１３は位置データ送信部として機能する）。

次に、車載ナビ装置２（位置情報取得部９）は、ステップＳ２１にて送信した自車位置情報に係る自車位置を、ステップＳ２４にて受信した修正自車位置により上書き修正する（ステップＳ２５）。なお、自車位置情報と修正自車位置は一致する場合もあり得るが、その場合は上書きしても変更されないため影響は無い。本実施形態においては実施形態１と異なり、更新用状況データ１９と、センタ地図データ１４のあいだに不一致があった場合、センタ地図データ１４を優先させる。すなわちセンタ地図データ１４への上書きは行わず、車両の自車位置を調整して、更新用状況データ１９とセンタ地図データ１４とを一致させる。
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。

（第３の実施形態）
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。

車速取得部４３は、車両に搭載されたコンピュータ（図示省略）と接続され当該コンピュータから車速パルス信号を得ることで、車両の速度データを取得できるように構成されている。当該車速取得部４３は、取得した車両の速度データ（速度情報）を車載データ解析部７に送信する車速送信部として機能する。

車載データ解析部７は、車載データ変換部６から高さ変動データを取得するとともに、位置情報取得部９より現在位置データを取得し、車速取得部４３から車速データを取得する。そして、車載データ解析部７は、これらのデータを組み合わせることで、車両の３次元空間における軌跡を算出する。つまり、車載データ解析部７は、先の実施形態で述べた道路交通状況の推定を行うとともに、上記算出した３次元空間における軌跡から、路面の凹凸形状や段差の立体形状を解析することで、それらの物体が何であるのか、例えば砂利や縁石などの凹凸や段差を構成する物体を推定し、その推定した情報を更新用状況データ１９に付加する。そのため、当該更新用状況データ１９を取得した地図データセンタ３のセンタ制御部１３は、センタ地図データ１４に、道路交通状況の推定に関するより詳細で具体的な情報を追記することができる。

（第４の実施形態）
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。

本実施形態の地図データ更新システム４１では、車載データ変換部６が気圧変動センサ５からの気圧変動データを変換する際に、気圧変動が車両の上下動だけでなく他の車両とのすれ違いによっても発生することを考慮して、それらによる気圧変動成分を分離する点である。なお、本実施形態に係る位置情報取得部９は、取得した現在位置データと地図データ１０中の道路データ２１（に含まれる車線数や車線幅等に関する情報）とに基づいて、自車が片側一車線の道路を走行しているのか、二車線以上の道路のうちどの車線を走行しているか等に関する情報も取得できるものとする。

具体的には、車載データ変換部６は、気圧変動センサ５より出力される気圧変動データに対して実施形態１で記載した周波数解析を行い、中周波数領域の成分（第３の周波数成分）の有無を確認する。更に、車載データ変換部６は、中周波数領域の成分における信号強度の時系列変化において所定時間（例えば１秒）の間に、気圧が上昇した後下降して元の値に復帰しているかどうかを確認する。更に、車載データ変換部６は、上記所定時間において車速取得部４３から得た車速が所定値（例えば時速５キロメートル）以上であるかどうかを確認する。上記確認事項は、他の車両とのすれ違いで発生する気圧変動の特徴である。ここで上記所定時間や所定値は車両によっても異なり、また運転者によっても異なるので、車両を運転し始めてからデータを集積した上で解析することで最適化することも可能である。上記確認事項がすべて成立した場合は、当該部分の気圧変動データは他の車両とのすれ違いで発生したと推定する。
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。

具体的には、車載データ解析部７は、以下の手順により上記推定処理を行う。まず、車載データ解析部７は、位置情報取得部９から自車が片側１車線の道路を走行しているのか、２車線以上の道路のうちどの車線を走行しているのかに関する情報を得る。ここで、自車が当該自車の隣りの車線を走行している他の車両とすれ違うことによって発生する気圧変動は、その更に隣りの車線を走行している他の車両とすれ違うことによって発生する気圧変動に比べてはるかに大きい。このため、車載データ解析部７は、他の車両とのすれ違いのうち、隣りの車線を走行する車両とのすれ違いのみを考慮する近似を行う。そして車載データ解析部７は、さらに、現在の走行車線と、車速と、気圧変動データと、を組み合わせることによって、同一方向の隣りの車線を走行する車両の速度、あるいは対向車線を走行する車両の速度を推定することができ、それにより、隣りの車線や対向車線の混雑状況などを推定することができる。

車載ナビ装置２は、これらの推定情報を含んだ更新用状況データ４５を地図データセンタ３に送信する。なお、更新用状況データ４５には、第１実施形態と同様に気圧変動センサ５が気圧変動量を測定した時刻に関する情報を含んでいる。ここで、渋滞の状況（道路の混雑状況）は時間の経過とともに大きく変化する。そのため、地図データセンタ３は、更新用状況データ４５のうち渋滞に関する情報を所定時間たとえば１日が経過した時点で、交通データ１６より除外する処理を行う。
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。

（第５の実施形態）
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。

本実施形態においては、車載ナビ装置５２が状況データベース５３（状況データベース部）を更に備える点で第１実施形態と相違する。
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。

つまり、車載データ解析部７は、車載データ変換部６より高さ変動データを取得した場合に、高さ変動データに係る高さ変動量より状況データベース５３を参照して更新用状況データ１９を作成する。なお、車載データ解析部７は、状況データベース５３に高さ変動データに対応する高さ変動量が記憶されていないと判断した場合に、当該車載データ解析部７が新たに推定した状況データをその推定時の高さ変動データに対応付けて、状況データベース５３に蓄積させることもできる。このように、車載データ解析部７は、状況データベース５３を逐次追記更新することにより道路交通状況の解析（推定）の正確性を徐々に高めて行くような学習機能を持たせることもできる。このような構成にすることで、地図データ更新システム５１は、より正確で高い精度のセンタ地図データ１４と交通データ１６を持ち、的確な経路探索が可能となる。

（第６の実施形態）
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。

図９において図８と同一部分には同一符号を与え説明を省略する。本実施形態においては、車両に車載ナビ装置６２が搭載されてから所定の期間をキャリブレーション期間と定義し、車載ナビ装置６２の車載制御部４（キャリブレーション部、経過判断部、仮状況データ送信部、状況データ記憶部）が、地図データセンサ３のセンタ制御部９（一致判断部、送付用状況データ送信部）との協同により、状況データベース５３（状況データ）のキャリブレーション処理を実行する点である。キャリブレーション期間は、例えば上記搭載された時点からの車両の累積走行距離が１０００キロメートルに達するまでの期間のように、車両が走行する頻度の高い走行エリアを複数回に亘って繰り返し走行したことが確実となるような期間に設定される。この設定は、図示しない車載ナビ装置６２のインターフェース部を介してユーザが変更できるようにしてもよい。

図９に示す地図データ更新システム６１の、図８に示す地図データ更新システム５１との違いは、車載ナビ装置６２が地図データセンタ３に送信するデータが仮の状況データであることを表す更新状況データ候補６３であり、地図データセンタ３が車載ナビシステム６２に送信するデータがＤＢ修正用状況データ６４である点である。

（地図データ更新システムによるキャリブレーション処理について）
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）。

すると、地図データセンサ３のセンタ制御部９は、取得した更新用状況データ候補６３とセンタ地図データ記憶部１５内のセンタ地図データ１４の状況データとの一致・不一致を判断する（ステップＳ６６）。そして、センタ制御部９は、一致しないと判断した場合（ステップＳ６６；Ｎ）、センタ地図データ１４の状況データを正確なデータとして、当該状況データ（ＤＢ修正用状況データ６４、送付用状況データ）を車載ナビ装置６２に送信する（ステップＳ６７）。

この場合、車載制御部４は、更新用状況データ候補６３を破棄するとともに、ＤＢ修正用状況データを状況データベース５３に記憶する処理を行う（ステップＳ６８）。一方で、車載制御部４は、ＤＢ修正用状況データ６４が車載ナビ装置６２に送信されなかった場合、更新用状況データ候補６３を状況データベース５３に記憶する処理を行う。そして、車載制御部４は、キャリブレーション期間が経過するまで上記処理を繰り返し実行する。
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。

なお、上記実施形態において、経路検索は車載ナビ装置２内で実行するように構成したが、例えば地図データセンタ３内に検索部を設けておき、ユーザより経路検索の指示があった場合に、地図データセンタ３内の検索部が最新の地図データを利用して検索処理を実行するように構成しても勿論良い。また、地図データ検索部がナビ装置からの経路検索の指示に応じて検索処理を実行するように構成したが、例えば、車載ナビ装置内に検索部を設けておき、ユーザより経路検索の指示があった場合に、車載ナビ装置が地図データセンタより最新の地図データを取得して検索処理を実行するように構成しても勿論良い。

（第７の実施形態）
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。

（圧力センサの構造）
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。

センサ本体７３は、その内部にキャビティ３１０を有する。センサ本体７３は、例えば、キャビティ３１０を区画し、かつ樹脂よりなる第一の部分７３−１と、第一の部分７３−１上に配置され、かつシリコン支持層７２ａ、及びシリコン酸化膜等の酸化層７２ｂよりなる第二の部分７３−２と、を有する。

気圧計測用カンチレバー７４は、例えば、シリコン支持層７２ａ、シリコン酸化膜等の酸化層７２ｂ、及びシリコン活性層７２ｃを熱的に張り合わせたＳＯＩ基板７２を加工することで形成することができる。

気圧計測用カンチレバー７４は、ＳＯＩ基板７２におけるシリコン活性層７２ｃよりなり、平板上のシリコン活性層７２ｃより、平面視コ字状に形成されたギャップ３１３を切り出すことで形成される。ここで、ギャップ３１３（連通孔）は、気圧計測用カンチレバー７４とセンサ本体７３の内壁との間に形成される間隙であり、キャビティ３１０内外の空気を流通させる。
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。

また、気圧計測用カンチレバー７４は、センサ本体７３に形成されたキャビティ３１０の上面を囲うよう配置される。つまり、気圧計測用カンチレバー７４は、キャビティ３１０の開口を略閉塞している。

気圧計測用カンチレバー７４は、センサ本体７３における第二の部分７３−２上において基端部７４ａを介して一体的に固定されることで、キャビティ３１０を塞ぐように片持ち支持される。

これにより、気圧計測用カンチレバー７４は、基端部７４ａを中心としてキャビティ３１０の内部と外部との圧力差に応じた撓み変形が可能となる。ここで、気圧計測用カンチレバー７４の基端部７４ａには、平面視コ字状の貫通孔３１５が形成されているので、気圧計測用カンチレバー７４が撓み変形しやすい。ただし、この貫通孔３１５の形状は、気圧計測用カンチレバー７４の撓み変形を容易にする形状ならば、上記コ字状に限定されるものではない。

蓋部３１２は、平面視で、ギャップ３１３を介して気圧計測用カンチレバー７４の周囲を取り囲むように配置されている。蓋部３１２は、シリコン活性層７２ｃで構成される。蓋部３１２は、キャビティ３１０の上方に配置される。

変位測定部７５（出力部）は、気圧計測用カンチレバー７４の撓み量（変位量）に応じて電気抵抗値が変化するピエゾ抵抗３２０と、この電気抵抗値変化を取り出す検出回路３２２から構成される。図１１に示すように、ピエゾ抵抗３２０は、気圧計測用カンチレバー７４の短手方向において、貫通孔３１５を挟んだ両側に対となって配置される。
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。

なお、この配線部３２１及びピエゾ抵抗３２０を含む全体的な形状は、例えば平面視Ｕ字状とすることもできる。また、ピエゾ抵抗３２０には、ピエゾ抵抗３２０の電気抵抗値変化に基づいて気圧計測用カンチレバー７４の変位を測定する検出回路３２２が電気的に接続されている。

上記構成とされた変位測定部７５において、検出回路３２２を通じてピエゾ抵抗３２０に所定電圧が印加された際に発生する電流は、貫通孔３１５を回り込むようにして、一方のピエゾ抵抗３２０から配線部３２１を経由して他方のピエゾ抵抗３２０に流れる。

このため、気圧計測用カンチレバー７４の変位（撓み変形）に応じて変化するピエゾ抵抗３２０の電気抵抗値変化を、検出回路３２２は電気的な出力信号として取り出すことが可能となる。

したがって、変位測定部７５は、検出回路３２２の出力信号（センサ出力）に基づいて、気圧計測用カンチレバー７４の変位を測定することが可能である。キャビティ３１０の内部と外部との差圧に基づいて気圧計測用カンチレバー７４が変形するため、キャビティ３１０外部の気圧変化を出力信号として取り出すことが可能となる。

なお、上記ピエゾ抵抗３２０は、例えば、イオン注入法や拡散法等の各種方法により、リン等のドープ剤（不純物）をシリコン活性層７２ｃにドーピングすることで形成される。

また、一対のピエゾ抵抗３２０は、配線部３２１のみで電気的導通するよう構成されている。このため、図示していないが、気圧計測用カンチレバー７４の周囲に位置するシリコン活性層７２ｃは、配線部３２１以外でピエゾ抵抗３２０双方が導通しないようにエッチングされている。
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。

この場合、気圧計測用カンチレバー７４の基端部７４ｂに加わる応力に応じて起電力が発生し、この起電力を検出することで、気圧計測用カンチレバー７４の変位を検出することが可能となる。

（圧力センサの動作）
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。

また、図１４は、圧力センサ７１の動作の一例を模式的に示す断面図である。図１４（Ａ）は初期状態の圧力センサの断面図を示しており、図１４（Ｂ）はキャビティ外部の圧力が内部の圧力より高い場合の圧力センサの断面図を示しており、図１４（Ｃ）はキャビティ内外の圧力が同じ圧力に戻ったときの圧力センサの断面図を示している。なお、図１４において、圧力センサ７１を構成する検出回路３２２の図示を省略する。

はじめに、図１３（Ａ）に示す期間Ａのように、キャビティ３１０外部の圧力（以下、「外圧Ｐｏｕｔ」）と、キャビティ３１０内部の圧力（以下、「内圧Ｐｉｎ」）との差がゼロである場合には、図１４（Ａ）に示すように、気圧計測用カンチレバー７４は撓み変形しない。

ここで、図１３（Ａ）に示す時刻ｔ１以降の期間Ｂのように、例えば、外圧Ｐｏｕｔがステップ状に上昇すると、キャビティ３１０外部と内部との間に差圧が生じるため、図１４（Ｂ）に示すように、気圧計測用カンチレバー７４はキャビティ３１０内部に向けて撓み変形する。

そして、気圧計測用カンチレバー７４の撓み変形に応じてピエゾ抵抗３２０に歪が生じて、電気抵抗値が変化するので、図１３（Ｂ）に示すように、圧力センサ７１の出力信号が増大する。

また、外圧Ｐｏｕｔの上昇以降の時間において、ギャップ３１３を介してキャビティ３１０の外部から内部へと圧力伝達媒体が流動する。このため、図１３（Ａ）に示すように、内圧Ｐｉｎは時間の経過とともに、外圧Ｐｏｕｔに遅れながらかつ外圧Ｐｏｕｔの変動よりも緩やかな応答で上昇する。

その結果、内圧Ｐｉｎが外圧Ｐｏｕｔに徐々に近づくので、キャビティ３１０の外部と内部との圧力が均衡状態になり、気圧計測用カンチレバー７４の撓みが徐々に小さくなり、図１３（Ｂ）に示すように上記出力信号が徐々に低下する。

そして、図１３（Ａ）に示す時刻ｔ２以降の期間Ｃのように、内圧Ｐｉｎが外圧Ｐｏｕｔと同じになると、図１３（Ｃ）に示すように、気圧計測用カンチレバー７４の撓み変形が解消されて元の状態に復帰する。さらに、図１３（Ｂ）に示すように、圧力センサ７１の出力信号もゼロに回帰する。
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。

特に、ＳＯＩ基板７２のシリコン活性層７２ｃを利用して半導体プロセス技術により気圧計測用カンチレバー７４を形成できるので、従来の圧電素子に比べて薄型化（例えば数十から数百ｎｍ厚）しやすい。したがって、微小な圧力変動の検出を精度よく行うことができる。

ただし、上述の出力信号は、外気の圧力の上昇もしくは低下を示しているが、外気の圧力の時間変動（時間軸に対する圧力勾配）を単純に示すものではない。具体的に示すと、図１３の期間Ｂ１における出力信号上昇傾向は、実際の測定対象の圧力（外圧Ｐｏｕｔ）が上昇することを示しているが、期間Ｂ２における出力信号減少傾向は、上述の通りキャビティ３１０の外部から内部への圧力伝達媒体の流動による内圧Ｐｉｎの上昇に起因するものであり、実際の測定対象の圧力が時間変化していないにも関わらず、下降することを示唆してしまう。このため、当該出力信号に対して単純な積分処理等を行っても、測定対象となる圧力の時間変化（外圧の時間変化）は把握することができない。また、図１３に示す出力信号の、期間Ｂ１と期間Ｂ２の境界における極大値は、時間軸に対する圧力勾配をおおよそ示しているが、必ずしも圧力勾配値ではない。圧力の変動が生じている時間によっても出力信号の極大値が変化するためである。その一方で、外気の圧力がわずかでも上昇もしくは低下した場合、その圧力の変化した方向（上昇もしくは低下）に応じた出力信号を得ることができる。

上記に示したように、圧力センサ７１は、外気の圧力が変動した時のみ出力信号が得られ、さらに、カンチレバーが薄いため、微小な圧力変化であっても出力することができる。このため、前述のとおり、上下移動判定手段７２は、当該圧力センサ７１の出力信号（圧力変化情報）が所定値以上の上昇／低下を示す場合に、測定対象物の高度が低下／上昇したと判断するので、測定対象物が数十ｃｍの段差一段を上り下りしても、その上下動を気圧変化から検出することができる。

（上下移動量・算出方法）
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。

まず、車載データ変換部６は、圧力センサ７１から出力信号が入力されると（ステップＳ７０１）、当該圧力センサ７１の出力信号の値を一定時間Δｔ毎にＮ個、記憶装置（図示省略）に格納する（ステップＳ７０２）。

次いで、車載データ変換部６は、上記出力信号に対応した気圧計測用カンチレバーに加わる差圧ΔＰ、Ｎ個（ΔＰ（１〜Ｎ））を差圧データベースから求める（ステップＳ７０３）。ここで、差圧データベースとは、圧力センサ７１の出力信号値と、当該出力信号値に応じた気圧計測用カンチレバー７４に加わる差圧ΔＰの値とを出力信号値ごとに予め計測しておき、計測結果から特定される関係性をデータベースとして格納したものである。

次いで、車載データ変換部６は、内圧Ｐｉｎ（ｉ）のうち（ｉ＝１〜Ｎ、Ｎ：２以上の自然数）、最も時刻の早い１個目の内圧Ｐｉｎ（１）に初期値を設定する（ステップＳ７０４）。ここで、本実施形態にかかる内圧Ｐｉｎ（１）は、空気中で用いることを前提として、大気圧とする。次いで、車載データ変換部６は、Ｐｉｎ（ｉ）と差圧ΔＰ（ｉ）とを加算して、外圧Ｐｏｕｔ（ｉ）を算出する（ステップＳ７０５；差圧算出ステップ）。

次いで、車載データ変換部６は、差圧ΔＰ（ｉ）を用いて、キャビティ３１０に流入する圧力伝達媒体の流量Ｑ（ｉ）を記憶装置に格納された流量データベースから読みだす（ステップＳ７０６）。ここで流量データベースは、差圧ΔＰと当該差圧ΔＰの大きさに応じた流量Ｑとを差圧ΔＰごとに予め計測しておき、計測結果から特定される関係性を、データベースとして格納したものとする。

次に、車載データ変換部６は、流量Ｑ（ｉ）とキャビティの容積Ｖから、Δｔ時間後の内圧Ｐｉｎ（ｉ＋１）を算出する（ステップＳ７０７；測定対象圧力算出ステップ）。ここで、一定時間Δｔは非常に小さく、また、Δｔ毎の外圧Ｐｏｕｔの変化量が非常に小さいと仮定し、熱移動や圧力損失を無視できるほど小さいとする。このため、圧力伝達媒体がキャビティ３１０に流入した分だけ内圧Ｐｉｎが上昇する。したがって、流量Ｑ（ｉ）、容積Ｖ、内圧Ｐｉｎ（ｉ＋１）内圧Ｐｉｎ（ｉ）の関係は以下の式（２）であらわすことができる。

Ｐｉｎ（ｉ）×Ｖ＝Ｐｉｎ（ｉ＋１）×（Ｖ＋Ｑ（ｉ）×Δｔ）・・・（２）
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。

Ｐｉｎ（ｉ＋１）＝Ｖ／（Ｖ＋Ｑ（ｉ）×Δｔ）×Ｐｉｎ（ｉ）・・・（３）
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）。

次いで、車載データ変換部６は、ｉにｉ＋１を代入し（ステップＳ７０９）、ｉがＮを上回ったか否かを判断して（ステップＳ７１０）、ｉがＮ以下と判断した場合（ステップＳ７１０；Ｎ）、ステップＳ７０５〜Ｓ７０９の処理を繰り返す（繰返し処理ステップ）。この際、車載データ変換部６は、ステップＳ７０５にて使用する内圧Ｐｉｎを、ステップＳ７０８にて算出したＰｉｎ（ｉ＋１）に更新する（内圧更新ステップ）。

そして、車載データ変換部６は、ｉがＮより大きいと判断した場合（ステップＳ７１０；Ｙ）、得られたＮ個のＰｏｕｔから上下移動量を換算する（ステップＳ７１１）。大気圧変化量から高度変化量を求める関係式は実施形態１で説明した式（１）のＰ１、Ｐ２にそれぞれＰｏｕｔ（ｉ＋１）とＰｏｕｔ（ｉ）を代入した式（４）を用いる。

Δｈ＝１８４１０．０×ｌｏｇ１０（Ｐｏｕｔ（ｉ＋１）／Ｐｏｕｔ（ｉ））・・・（４）
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。

以上により、車載データ変換部６は、Δｔ時間毎にＮ個の上下移動量を記憶装置内部に蓄積することができる。この情報は、Ｎ×Δｔ期間中に、測定対象物が上下方向にどの程度の距離を移動したかを示している。

なお、上記Δｔ（所定時間）は、車載ナビ装置２に備わる図示しないユーザインターフェース部を介してユーザが適宜設定できるように構成してもよい。
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。

本発明は、車載ナビゲーション装置を含む地図データシステムをより詳細で正確なデータを含むようにさせることで、より正確な経路探索や情報提供が可能となるものである。

１ 地図データ更新システム
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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。
16. 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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