JP6511327B2 - ナビゲーションシステム - Google Patents

Description

本発明は、ナビゲーションシステムに関する。

視覚障害者が目的地へ移動する際に用いるものとして、白杖や盲導犬が知られている。また、目的地まで誘導する装置として、目的地までの経路を音声案内する盲人用誘導案内装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０００−２０５８９１号公報

特許文献１に開示された盲人用誘導案内装置は、経路を音声のみで伝える。しかし、音声案内のみでは経路を正確に理解することが困難な場合が多く、道を誤る恐れが高い。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、よりわかり易く経路を案内するナビゲーションシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るナビゲーションシステムは、
目的地に至るまでの移動経路を記憶する記憶手段と、
現在地を示す現在地情報を取得する現在地検出手段と、
前記移動経路に沿って移動するために、前記現在地情報が示す現在地から進むべき方向を求める進行方向検出手段と、
前記進行方向検出手段により検出された方向を、接触可能な形態で、指し示す方向指示手段と、
を備え、
前記方向指示手段は、進むべき方向を指し示す指針と、前記指針の回転中心となる回転軸と、前記回転軸を中心とした円環形状のプレートと、を備え、
前記指針は、前記回転軸に連結され、前記円環形状のプレートの内周を回転し、
前記円環形状のプレート上には、周期的に突起部が形成されており、
前記突起部は、前記円環形状のプレート上に、前記回転軸を中心とする円の円周を等分するように複数ヶ所に形成されており、大径突起部材と小径突起部材とに区分されており、
前記大径突起部材の径は、前記小径突起部材の径よりも大きく、
前記大径突起部材は、前記回転軸を中心として十字の方向に配設されており、
前記小径突起部材は、前記大径突起部材の間に等間隔に配設されている。

例えば、交通信号情報を電波で送信する機能を有する交通信号機から、当該電波を受信する手段と、
前記受信した交通信号情報を、音声で出力する手段と、
を備えてもよい。

前記方向指示手段は、例えば、前記回転軸が配設された本体部と、
前記本体部に対し開閉可能に設けられた蓋部と、を備えていてもよい。

前記方向指示手段は、例えば、利用者の腹部近傍に装着するための装着具を備えていてもよい。

本発明に係るナビゲーションシステムは、外部装置から前記移動経路を示す情報と前記現在地情報の少なくとも一方を取得する手段を備えていてもよい。

本発明によれば、ナビゲーションシステムの利用者に進路を誤らせることなく、目的地まで案内することができる。

ナビゲーションシステムのブロック図である。 本発明の実施の形態に係るナビゲーションシステムの模式図である。 進行方向指示部（方向指示手段）の平面図である。 進行方向指示部の側面図であり、進行方向指示部のケースを開いた状態の図である。 進行方向指示部の側面図であり、進行方向指示部のケースを閉じた状態の図である。 進行方向の指示の処理手順を示すフローチャートである。 進行方向の指示の処理を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るナビゲーションシステムを説明する。
ナビゲーションシステム１は、図１に示すように、大きく分けて、音声処理部１０と、方向を指し示す進行方向指示部２０（方向指示手段）と、超音波信号の送受信などを行う通信処理部４０と、システム全体の制御を行うシステム処理部５０と、を備える。

音声処理部１０は、マイク１１と、目的地までの移動経路や交通信号情報などを音声案内などするイヤホン１２と、を備える。マイク１１は、目的地等の情報を音声で入力するために用いられる。マイク１１は、図２に示すように、帽子２に配設され、利用者が帽子２を着用した時に利用者の口辺近傍に対応する位置に配設される。

図１に示すイヤホン１２は、音声ガイド部５５からの情報を音声で出力する。出力対象の情報は、目的地までの移動経路の情報、進行方向を指示する情報、交通信号機の情報、障害物・人の有無の情報等がある。図２に示すように、イヤホン１２は、利用者用の帽子２に配設されており、利用者の片耳に装着される。

進行方向指示部２０は、図３及び図４に示すように、筐体２１と、回転軸２２と、指針２３と、プレート２５と、突起部２６と、モータ２０１と、方位計２０２と、モータドライバ２０３とを備えている。図２に示すように、進行方向指示部２０とシステム処理部５０とは有線３で接続されている。

筐体２１は、ケース２１ａ（本体部）と、ケース２１ｂ（蓋部）と、が組み合わされて形成されている。

回転軸２２は、ケース２１ａに立設されている。回転軸２２は、その下端部がモータ２０１の出力回転軸に固定されており、モータ２０１の出力回転軸の回転に伴い回転する。

指針２３は、その基部が回転軸２２に固定されており、回転軸２２の回転に伴って回転し、利用者が進むべき方向を指し示す。

図３に示すように、プレート２５は、回転軸２２を円心とする円環形状をしている。プレート２５により形成された内円上を、回転軸２２の回転に伴い指針２３が回転する。

突起部２６は、円柱状の部材であり、円環形状のプレート２５上に、回転軸２２を中心とする円の円周を十二等分するように十二か所に配設されている。また、突起部２６は大径突起部材２６ａと小径突起部材２６ｂとに区別され、大径突起部材２６ａの方が小径突起部材２６ｂよりその経が大きい。
大径突起部材２６ａは、回転軸２２を中心として十字の方向に配設されている。小径突起部材２６ｂは、大径突起部材２６ａの間に２２．５°間隔で配置されている。突起部２６は、利用者が指針２３の指し示す経路方向を認識するための指標となる。なお、この方向は、東西南北などの方位を意味しない。

モータ２０１は、回転角を制御可能なパルスモータなどから構成される。モータ２０１の出力回転軸は、回転軸２２と結合されており、モータ２０１の回転に伴って指針２３が回転する。モータ２０１は、モータドライバ２０３により駆動される。
方位計２０２は、北と南の方向を求める。
モータドライバ２０３は、ナビゲーション部５２から指示された進行方向の方位と指針２３が現在示している方位との差分を求め、その差分だけ、モータ２０１を回転させることにより、回転軸２２を回転させて、指針２３を回転させることにより、利用者の進行方向を指し示す。

図３から図５に示すように、進行方向指示部２０は、ベルト２７に接続されている。図２に示すように、進行方向指示部２０は、利用者がベルト２７を着用した時に、利用者の腹部近傍に位置し、且つ、ケース２１ｂが腹部に当接し、ケース２１ａがほぼ水平となるようにベルト２７に接続されている。

ケース２１ａとケース２１ｂは、合成樹脂等で構成され、ヒンジ部２８で接続されており、開閉可能である。利用者は、帰宅したときなど進行方向指示部２０を使用しない時は、図５に示すように、ケース２１ａとケース２１ｂとをヒンジ部２８を介して折りたたむ。

図２から図４に示すように、ケース２１ａとケース２１ｂとを開いた状態では、ケース２１ａには、回転軸２２を覆う部材は設けられていない。利用者が指針２３を直接手で触れてその向きを知ることができる構造を有する。利用者は、経路方向を、イヤホン１２からの音声案内に加え、指針２３を直接手で触ることで確認できる。

通信処理部４０は、図１に示すように、ＧＰＳ部４１と、送受信部４２と、を備える。ＧＰＳ部４１は、利用者の現在地を検出し、ナビゲーション部５２に通知する。

送受信部４２は、超音波送受信部４３と交通信号受信部４４とを備える。超音波送受信部４３は、超音波送受信部４３は、超音波を視覚障害者の進行方向に送信し、その反射波を受信することにより、静止した障害物と移動している人や物を区別して検出する。また、遠赤外線センサ等を備えて人間を検出できるようにしてもよい。交通信号受信部４４は、交通信号情報を電波で送信する機能を有する交通信号機から、その電波を受信する。交通信号情報とは、例えば、交通信号機が青信号を表示しているか否かなどの情報をいう。図２に示すように、通信処理部４０は、利用者用の帽子２に配設されている。

図１に示すシステム処理部５０は、地図ＤＢ（データベース）５１と、ナビゲーション部５２と、音声ガイド部５５と、を備える。システム処理部５０は、例えば、利用者用の帽子２の内部に配設されている。

地図ＤＢ５１は、全国のナビゲーション用の地図データを記憶する。ナビゲーション用の地図データは、歩道や信号の情報を含んでいる。

ナビゲーション部５２は、プロセッサ、メモリ等から構成され、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより、種々のナビゲーション処理を実行する。
まず、ナビゲーション部５２は、マイク１１からの音声により入力された音声を認識して、地図ＤＢ５１に格納されている地図データから該当地点を検索して目的地に設定し、ＧＰＳ部４１から取得した利用者の現在地（出発地点）から目的地に至る経路を地図データから求める。
ナビゲーション部５２は、ナビゲーションを開始すると、周期的に経路に沿って利用者が進むべき方向を求める。求めた方向（進むべき方向）とユーザが現在向いている方向との差（角度）を求め、求めた角度を示す角度情報、例えば、「左斜め前３０°」というように求める。ナビゲーション部５２は、求めた角度情報を、音声ガイド部５５を介して、イヤホン１２から、例えば「左斜め前３０°です。」というようにユーザに音声で報知すると共に、モータドライバ２０３に、指針２３が求められた角度方向を向くように、モータ２０１を制御させる。なお、指針２３を制御する詳細な方法については、図６、７を参照して後述する。

次に、ナビゲーションシステム１の使用方法と動作を説明する。
利用者は、図２に示すように、帽子２と、ベルト２７と、を装着する。そして、帽子２に設けられたナビゲーションシステム１の電源をＯＮにする。ナビゲーション部５２は、目的地を設定するようイヤホン１２を介して音声メッセージを出力し、利用者の応答を待つ。音声メッセージを確認した利用者は、マイク１１から目的地を音声入力する。マイク１１は、利用者が入力した目的地の情報を音声信号として音声ガイド部５５に出力する。音声ガイド部５５は、音声で入力された目的地を音声認識し、テキストに変換して、ナビゲーション部５２に供給する。音声ガイド部５５は、目的地の設定を受け付けたことを利用者に伝えるために、音声ガイド部５５からイヤホン１２を介して音声メッセージを出力する。

ナビゲーション部５２は、供給されたテキストをキーに、地図ＤＢ５１から目的地の候補を検索する。ナビゲーション部５２は、音声ガイド部５５を介して、利用者に候補地を通知し、所定の処理により、候補地のうちから１つを目的地として選択させる。なお、目的地の再探索も可能である。
ナビゲーション部５２は、ＧＰＳ部４１が検出した利用者の現在地と、指定された目的地の情報とから、現在地から目的地に至る経路を作成する。なお、ナビゲーション部５２は、移動経路を、なるべく信号のある交差点と歩道が設けられている経路を利用者が通行するよう作成する。

ユーザの指示により経路が確定し、ナビゲーションの開始が指示されると、ナビゲーション部５２は、図６に示す処理を開始する。

まず、ナビゲーション部５２は、ＧＰＳ部４１から現在位置を示す位置情報を取得し、現在位置を特定する（ステップＳ１）。

次に、ナビゲーション部５２は、経路上で現在位置からＤｍ、例えば、１０ｍ先の位置（次の移動先）を特定する（ステップＳ２)。どの程度の先の位置を特定するかは任意である。

続いて、ナビゲーション部５２は、現在位置からステップＳ２で求めた次の移動先に向かう方向（方位）Ｖｔ＋１を求める（ステップＳ３)。

次に、現在利用者が向いている方向を、すなわち、１２時の大径突起部２６ａが向いている方向Ｖｔを、方位計２０２が示す方向を基準に求める。次に、現在向いている方向Ｖｔを基準に、向かうべき方向Ｖｔ＋１が成す角度θを求める（ステップＳ４）。

例えば、図７に示すような歩道３０１があり、経路３０３が設定されているとする。ステップＳ１で特定された現在地点の緯度経度を（Ｘ０、Ｙ０）とし、ステップＳ２で特定したＤｍ先の緯度経度を（Ｘ１，Ｙ１）とすると、ステップＳ３では、（Ｘ０、Ｙ０）から（Ｘ１，Ｙ１）に向かう方向Ｖｔ＋１が求められる。

ステップＳ４で、現在の正面方向がＶｔで求められたとすると、角度θは、Ｖｔ＋１とＶｔの成す角度で求められる。

次に、音声ガイド部５５を介してイヤホン１２から、左３０°方向のように、θを音声出力する（ステップＳ５）。このとき現在位置（例えば、地名）や近傍のランドマークを地図ＤＢ５１から検索して併せて報知するようにしてもよい。なお、音声での報知は、利用者の聞き取り及び判断を容易にするため、前回の報知から適当な時間間隔を置いて行ったり、重要ポイントでのみ行うようにしてもよい。

次に、１２時の方向を基準として、角度θだけ回転するように、ナビゲーション部５２はモータドライバ２０３に指示する（ステップＳ６）。モータドライバ２０３は、指示に従って、モータ２０１を回転させる。これにより、指針２３は、進むべき方向Ｖｔ＋１を向く。

モータ２０１をθだけ回転させる方法は任意である。例えば、モータ２０１に１２時の方向を基準とする回転角を求める回転角センサを配置しておき、このセンサの出力から回転角を制御してもよい。また、直前までのモータの回転角（指針２３の向き）θｔを記憶しておき、今回求められた角度θｔ＋１と直前までの回転角θｔとの差分を求め、差分（角度θｔ＋１−θｔ）だけ、モータ２０１を回転させるようにしてもよい。

その後、ナビゲーション部５２は、ＧＰＳ部４１の出力から現在位置を特定し（ステップＳ７）、目的地に到着したか否かを判別する（ステップＳ８）。

到着したと判別すると（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、音声などでそれを利用者に報知した後、処理を終了する。

一方、目的地に到着していないと判別すると（ステップＳ８；Ｎｏ）、ステップＳ２に戻り、上述の処理を繰り返す。

こうして、ナビゲーション部５２は、ナビゲーション中、指針２３が移動経路に沿った方向（換言すると、移動経路の接線の延びる方向）を指し示すように制御する。利用者は、音声ガイドと併せて、指針２３と周囲の突起部２６に触れて、移動方向を確認できる。これにより、より容易且つ的確に、方向を把握して進むことができる。

ナビゲーションの間、利用者が障害物や人に近づいたことを超音波送受信部４３の障害物センサが検出すると、ナビゲーション部５２は、音声ガイド部５５を介して、障害物に近づいたことを音声メッセージでイヤホン１２を介し案内する。

また、ナビゲーション部５２は、利用者が交通信号情報を電波で送信する機能を有する交通信号機に近づくと、交通信号受信部４４でこれ受信する。ナビゲーション部５２は、受信した交通信号情報を、イヤホン１２を介して音声メッセージで出力する。交通信号機が青信号であり道路の横断が可能な場合は、システム処理部５０はイヤホン１２を介して利用者にその旨を伝える。交通信号機が赤信号であり道路を横断出来ない場合は、システム処理部５０は、イヤホン１２と進行方向指示部２０を介して、交通信号機の２ｍ程度手前で待つよう利用者をガイドする。そして、交通信号機が青信号になり道路の横断が可能になると、システム処理部５０はイヤホン１２を介して利用者にその旨を伝える。
また、ナビゲーション部５２は、交通信号情報を基にＧＰＳ部４１で得られる現在位置情報を補完し、現在位置の検出精度を高める。

システム処理部５０は、交通信号情報を電波で送信する機能を有しない交通信号機のある交差点や、交通信号機が無い交差点に利用者が近づくと、そのような交差点に近づいたことを地図ＤＢ５１に格納された地図から判別し、その旨をイヤホン１２を介し利用者に音声で案内する。
また、超音波送受信部４３の人感センサは、その交差点に人がいるか否かを検索する。人感センサがその交差点に人がいることを検出すると、システム処理部５０は、その交差点に人がいることについてイヤホン１２を介して音声で案内する。
利用者は、利用者自身が交通事故に巻き込まれないよう、交差点にいる人に交差点を横断するタイミングを教えてもらう等、利用者自身の安全を確保できる。

利用者は、目的地や経由地などに移動中、利用者の周囲にいる歩行者などに質問したいことがあれば、人に質問したい旨をマイク１１に音声入力する。マイク１１は、人に質問したい旨が音声入力されると、その音声信号を音声ガイド部５５に出力する。そして、人感センサが通行人の存在を認識すると、システム処理部５０は、通行人が存在することを通知する音声をイヤホン１２を介して出力する。

以上、説明したように、本実施の形態に係るナビゲーションシステムによれば、進行方向指示部２０の指針２３が、利用者が進むべき方向を差し示す。このため、イヤホン１２からの音声ガイドのみでは利用者が正確な方向を把握しにくいという問題を解消することができる。

円周形状のプレート２５上に配設された指針２３と複数の突起部２６は、利用者がこれらに直接触れることで、目的地に向けて進むべき方向を認識する指標とすることできる。

また、利用者がベルト２７等の装着具を使用すると、進行方向指示部２０が利用者の腹部近傍に位置するため、進行方向指示部２０が利用者の手に近いところに位置することとなる。そのため、利用者は、指針２３を指で触ることが容易となる。また、利用者がベルト２７等の装着具を使用すると、利用者の正面がプレート２５の１２時の方向となる。このため、利用者は、指針２３に触れて容易に移動方向を知ることができる。

また、進行方向指示部２０が必要ないときは、図５に示すように、ケース２１ａとケース２１ｂとをヒンジ部２８を介して折りたたむことが出来る。

また、交通信号機の交通信号情報がイヤホン１２を介して音声案内されるため、利用者の安全が確保される。

また、利用者の周囲に通行人がいるか否かが人感センサにより検出されるため、歩行者などへの質問が可能となる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

通信処理部４０及びシステム処理部５０は、利用者用の帽子２の内部に設けず、進行方向指示部２０に接続されたベルト２７に配設してもよい。

イヤホン１２は利用者用の帽子２に配設される構成に限らず、例えばヘッドホンなどでもよい。そして、マイク１１は利用者用の帽子２に配設される構成に限らず、例えば前述のヘッドホンに配設される構成でもよい。

進行方向指示部２０とシステム処理部５０とは、有線３で接続されているとしたが、無線で接続される構成でもよい。

指針２３は、矢印の形状をしているとしたが、指針２３に触れたときに進行すべき方向が利用者にとって理解出来る形状であれば、どのような形状であってもよく、例えば、上面（接触可能面）に記号・符号などが形成された円板などでもよい。

ベルト２７を進行方向指示部２０に脱着自在に取り付けられるベルトであってもよい。また、利用者の腹部近傍など、利用者が接触しやすい位置に進行方向指示部２０を配置できるならばどのような装着具を使用してもよい。

円環形状のプレート２５上には十二か所に突起部２６が配設されているとしたが、利用者が方向を認識するための指標になるのであれば、突起部２６の数や配置、形状、位置は任意である。また、突起部以外の構成で、方角を報知するようにしてもよい。

利用者がマイク１１から音声により目的地を設定する際、目的地の住所によって設定できるようにしてもよい。そのためには、ナビゲーション部５２に、地図ＤＢ５１に対応した住所が記憶されているとよい。
また、システム制御部５０にキーボード等の入力装置を配置し、音声以外の入力手法で情報を入力できるようにしてもよい。

利用者が南北の方向を確認できるように、方位計２０１をカバーせずに、南北を識別可能な形態とし、これに触れることができるように構成してもよい。

上記実施の形態では、進行方向指示部２０を、ケース２１ａ（プレート２５）がほぼ水平になるように装着した。これに限定されず、ケース２１ａを水平に維持する機構を配置してもよい。
進行方向指示部２０を開閉可能な構成としたが、開閉できない１つの部材としてもよい。
モータ２０３と回転軸２２とは、直結されていても、ギア列などの動力伝達機構を介して連結されていてもよい。

移動経路をナビゲーション部５２が求める例を示したが、スマートフォン等の外部のナビゲーションシステム等と接続し、外部のナビゲーションシステムが求めた経路を受領して、メモリに記憶し、それに沿って、ナビゲーションを進めるようにしてもよい。また、現在位置を外部のその場合は、地図ＤＢ５１，ＧＰＳ部４１などを配置する必要はない。また、ナビゲーション中の現在位置を、外部のＧＰＳ装置（例えば、スマートフォンのＧＰＳ装置）から位置情報を受信（取得）して処理するようにしてもよい。

移動方法を求める方法、指針２３の回転角θを求める方法などは前述の例に限定されない。また、電池の消耗を抑えるように、ナビゲーション部５２間欠動作をさせるなど、既知の省電力技術を応用することも当然可能である。

１ ナビゲーションシステム
２ 帽子
３ 有線
１０ 音声処理部
１１ マイク
１２ イヤホン
２０ 進行方向指示部
２１ 筐体
２１ａ、２１ｂ ケース
２２ 回転軸
２３ 指針
２５ プレート
２６ 突起部
２６ａ 大径突起部材
２６ｂ 小径突起部材
２７ ベルト
２８ ヒンジ部
４０ 通信処理部
４１ ＧＰＳ部
４２ センサ電波部
４３ 超音波送受信部
４４ 交通信号受信部
５０ システム処理部
５１ 地図ＤＢ（データベース）
５２ ナビゲーション部
５５ 音声ガイド部
２０１ モータ
２０２ 方位計
２０３ モータドライバ
３０１ 歩道
３０３ 経路

Claims (5)

1. 目的地に至るまでの移動経路を記憶する記憶手段と、
   現在地を示す現在地情報を取得する現在地検出手段と、
   前記移動経路に沿って移動するために、前記現在地情報が示す現在地から進むべき方向を求める進行方向検出手段と、
   前記進行方向検出手段により検出された方向を、接触可能な形態で、指し示す方向指示手段と、
   を備え、
   前記方向指示手段は、進むべき方向を指し示す指針と、前記指針の回転中心となる回転軸と、前記回転軸を中心とした円環形状のプレートと、を備え、
   前記指針は、前記回転軸に連結され、前記円環形状のプレートの内周を回転し、
   前記円環形状のプレート上には、周期的に突起部が形成されており、
   前記突起部は、前記円環形状のプレート上に、前記回転軸を中心とする円の円周を等分するように複数ヶ所に形成されており、大径突起部材と小径突起部材とに区分されており、
   前記大径突起部材の径は、前記小径突起部材の径よりも大きく、
   前記大径突起部材は、前記回転軸を中心として十字の方向に配設されており、
   前記小径突起部材は、前記大径突起部材の間に等間隔に配設されている、
   ことを特徴とするナビゲーションシステム。
2. 交通信号情報を電波で送信する機能を有する交通信号機から、当該電波を受信する手段と、
   前記受信した交通信号情報を、音声で出力する手段と、
   を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載のナビゲーションシステム。
3. 前記方向指示手段は、前記回転軸が配設された本体部と、
   前記本体部に対し開閉可能に設けられた蓋部と、を備える
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のナビゲーションシステム。
4. 前記方向指示手段は、利用者の腹部近傍に装着するための装着具を備える、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のナビゲーションシステム。
5. 外部装置から前記移動経路を示す情報と前記現在地情報の少なくとも一方を取得する手段を備える、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のナビゲーションシステム。

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