JPH0944076A

JPH0944076A - 移動体操縦シミュレーション装置

Info

Publication number: JPH0944076A
Application number: JP19867095A
Authority: JP
Inventors: Shinji Otsuka; 伸二大塚; Manabu Sasaki; 学佐々木; Hirofumi Tsujimura; 宏文辻村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-08-03
Filing date: 1995-08-03
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【目的】１つ乃至複数種類の仮想３次元画像を、実際
の経路（道路）網に準じた３次元経路描画の周囲に表示
するとともに、昼夜感，四季感，効果音等の画像，音声
を付加することにより、移動体操縦シミュレーションを
行うこと。【構成】情報記憶媒体に記憶された地図情報を読み取
る情報記憶媒体読み出し手段と、地図情報を表示する画
像表示手段と、仮想風景画像を記憶した画像情報記憶部
と、現在位置を移動させるための操作入力部とを具備
し、操作入力部からの現在位置移動情報により、地図情
報から現在位置に応じた経路（道路）網情報と、画像情
報記憶部から仮想風景画像を読み出し、経路網情報をも
とに経路（道路）を描画するとともに、経路周囲の仮想
風景画像を３次元描画して表示し、３次元仮想風景画像
の移動速度を操作入力部からの現在位置移動速度情報に
リンクして可変することにより、移動体操縦シミュレー
ションを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体操縦シミュレー
ション装置に係り、特に例えば、情報記憶媒体に記憶さ
れた道路情報を利用した車両運転シミュレーション装置
等の移動体操縦シミュレーション装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の地図情報を利用した車両ナビゲー
ション装置は、図９に示すような構成で、移動体の現在
位置及び地図表示をしていた。以下、この図９の構成
を、第１の従来技術と呼ぶ。図９において、１は情報記
憶媒体、２は情報記憶媒体読み出し制御部、３は画像表
示部、４はＲＡＭ、５はＲＯＭ、６は測位検出部、７は
中央演算処理部である。

【０００３】この場合の地図表示は、情報記憶媒体１に
ベクトル座標形式、あるいは直交座標形式で格納された
地図データを、情報記憶媒体読み出し制御部２によって
バッファメモリであるＲＡＭ４に一旦格納した後、中央
演算処理部７により２次元多面体に変換し、さらに着色
処理を施して、画像表示部３で表示するようにしてい
た。

【０００４】この場合の表示される地図画面は、一般の
２次元地図帳と同じく、実際の地形を上空から投影した
ものと同じイメージであった。

【０００５】さらに、ＧＰＳ受信機等を用いた測位検出
部６から得られる絶対位置情報に基づいて、移動体位置
を把握するとともに、前記情報記憶媒体１から現在位置
の地図情報を読み出し、現在位置の地図を表示してい
た。

【０００６】また、第２の従来技術として、特開平５−
２０３４５７号公報に記載されているように、地図上に
存在する建物，山等の３次元形状データを記録した記録
部を設け、実際の景観表示を行えるようにしたものもあ
る。

【０００７】あるいは、第３の従来技術として、特開平
４−１７１４７８号公報に記載されているように、現在
位置に応じて運転手が前方を眺めた光景の画像データを
表示できるようにしたものもある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記第１の従来技術に
よるナビゲーション装置は、地図を２次元的に表示した
もので、実際に移動している場合の風景における臨場感
がなく、現在位置を把握するためのデータベース的な表
示しか考慮されていない。

【０００９】また、前記第２，第３の従来技術によるナ
ビゲーション装置においては、３次元的な表示方法が可
能であるが、実景が記憶された記憶媒体として専用に地
図情報記憶媒体を作成する必要がある。この場合には、
既存の汎用的な地図情報記憶媒体として市販されている
地図ディスクは用いることができない。また、全ての実
景データを画像データとして記録するのにも、膨大なデ
ータ量と作業量が必要となる。

【００１０】さらに、上述した従来例は、いずれも車両
の現在位置検出手段を設け、実際の車両運行上でのナビ
ゲーションを行うものであり、地図情報記憶媒体から得
られる道路上を操作入力によりシミュレートする機能は
なかった。

【００１１】本発明の目的は、１つないしは複数種類の
仮想３次元風景画像を、実際の経路網（例えば、道路
網）に準じた３次元経路網描画とともに表示し、操作入
力部により上記経路網上をあたかも走行しているかのご
とくシミュレートすることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、情報記憶媒体に記憶された地図情報を読
み取る情報記憶媒体読み出し手段と、地図情報を表示す
る画像表示手段を具備する車両運転シミュレーション装
置において、仮想風景画像を記憶した画像情報記憶部
と、現在位置を移動させるための操作入力部を設け、該
操作入力部を操作することにより、地図情報から得られ
る経路（例えば、道路）に従って、走行シミュレーショ
ンを可能にするように、構成する。

【００１３】また、時刻情報発生部を付加することによ
り、時刻情報とリンクして風景画像に太陽光による陰影
を付けた表示等をすることができるように、構成する。

【００１４】さらに、３次元仮想風景画像に、地図情報
からあるいは別に準備記憶された記憶媒体から選択抽出
した学校，市役所等の目印となる建造物を、３次元風景
画像の一部に付加したり、交差点近傍に交差点名称文字
列を付加することができるように、構成する。

【００１５】

【作用】操作入力部を操作することにより現在位置を移
動させ、この現在位置にリンクした経路網情報、例えば
道路網情報を情報記録媒体から読み出して、道路を３次
元的に描画して表示し、さらに、道路周囲の仮想風景画
像を３次元的に描画して表示する。また、操作入力部に
よる現在位置移動速度から得られた速度情報にリンクし
て、３次元仮想風景画像を移動表示するので、特別に実
際の地形データを収集，編集する作業がかからないばか
りでなく、屋内で実際の道路上を走行するシミュレーシ
ョンが可能となる。

【００１６】また、仮想風景画像には、上記地図情報か
ら交差点名称や目印となる建物を付加することができる
ので、現在移動している場所の把握が容易に可能とな
る。

【００１７】さらに、３次元仮想風景には、昼夜の区別
や、四季折々の風景を反映するので、単なる運転シミュ
レーションではなく、運転時刻や季節に対応したさまざ
まなシミュレーションが可能となる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の詳細を図示した実施例によっ
て説明する。図１は、本発明の１実施例に係る車両運転
シミュレーション装置（移動体操縦シミュレーション装
置）の概要を示すブロック図である。

【００１９】図１において、１０１は地図情報が格納さ
れている情報記憶媒体、１０２は情報記憶媒体１０１を
読み出すための情報記憶媒体読み出し制御部、１０３は
３次元画像生成部、１０４は画像表示部、１０５は３次
元仮想風景画像記憶部、１０６は中央演算処理部、１０
７はＲＡＭ、１０８はＲＯＭ、１０９は操作入力部であ
る。

【００２０】操作入力部１０９を操作することによって
現在位置を移動することにより、移動情報に関する情報
として緯度，経度，方位及び移動速度が、中央演算処理
１０６により算出される。

【００２１】例えば、操作入力部１０９として、上下及
び左右矢印カーソルキーを具備したコントロールパッド
が想定される。この場合、上矢印キーを押すことにより
前進し、右矢印キーを押すことにより右折し、左矢印キ
ーを押すことにより左折し、下矢印キーを押すことによ
り後退するように構成する。さらに、カーソルキーとは
別のキーを押すことにより、加速や減速等が可能である
ように構成する。なお、操作入力部１０９として、自動
車のハンドル形状の入力装置等を準備してもよい。

【００２２】上記の現在位置に対応する道路情報は、情
報記憶媒体１０１より情報記憶媒体読み出し制御部１０
２を介して、ＲＡＭ１０７に読み出される。

【００２３】読み出された道路情報から、３次元仮想風
景の道路描画のために必要なデータを抽出する。

【００２４】同時に、３次元仮想風景画像記憶部１０５
から、風景画像の要素データ（建物の各座標値や建物の
面に配色するためのカラーデータなど）を取り出し、３
次元画像生成部１０３にて３次元描画されて、画像表示
部１０４において最終表示される。

【００２５】図２は、地図情報から読み出した道路情報
より抽出した、現在位置周辺の道路構成図を示したもの
である。

【００２６】ここで、各道路は節（以下、ノードと呼
ぶ）の接続で構成され（図中丸印）、交差点や道路の曲
がり具合が表現される。また、操作入力部１０９より得
られた現在位置を、図中三角印で表現する。

【００２７】図２において、道路描画のために必要なノ
ードは地図情報から読み出した道路情報のうち、実際に
表示するものだけでよいので、その情報のみを抽出す
る。本例の場合には、図中矩形の薄墨表示部がそれに相
当する。

【００２８】現在位置周辺だけでなく、左右前方のノー
ド情報を抽出するのは、操作入力部１０９からの情報に
より、右折／左折した場合でも道路描画が途切れたりし
ないように、あらかじめ一定の冗長度を持たせて道路描
画処理を行っておくためである。もちろん、この矩形抽
出領域は、自車位置を中心とした進行方向に対して扇型
の領域でもかまわない。

【００２９】さらに、現在走行している道路を主幹とし
て、その延長線に並ぶノードを結んだ直線を主幹道路と
する（図２の場合には、ノードｎ０，ｎ１，ｎ２，ｎ
３，ｎ４を結ぶ道路を主幹道路とする）。この主幹道路
に対して、周辺に３次元仮想風景画像を構成する。

【００３０】以上のノードを、リストとして一定の数だ
け準備して、道路描画および３次元仮想風景描画の処理
実行時に参照することにより、実際の道路に類似した３
次元道路を表示することが可能となる。

【００３１】表１に、ノードｎ１の情報を示したリスト
を示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】表１中の経度ｘ，緯度ｙ情報は、ノードｎ
１の位置情報を、分岐ノード数ｂｎは、ノードｎ１での
交差点情報をそれぞれ表し、図２に示した例の場合に
は、左折有りなので分岐ノード数ｂｎは２とする。

【００３４】道路情報ｒｄは、ノードｎ０とｎ１を結ぶ
道路情報を示す。例えば、国道，地方道，高速道等の道
路種別を記載し、道路描画時にこの情報をもとに道路形
状表示を変えることができる。

【００３５】相対角度ｒａは、現在走行中の道路（図２
の場合には、ノードｎ０とｎ１を結ぶ道路）に対して、
次の道路（図２の場合には、ノードｎ１とｎ５を結ぶ道
路、及びノードｎ１とｎ２を結ぶ道路）がどのくらいの
角度かを示す情報である。この相対角度により、各道路
の曲がり具合を決める。

【００３６】図３に相対角度の表現方法を示す。図３に
おいて、ｒａ１は、ノードｎ１とｎ２を結ぶ道路に対す
る相対角度を、ｒａ２は、同じくノードｎ１とｎ５を結
ぶ道路に対する相対角度を示す。

【００３７】また、表１中のポインタｐ０は、主幹道路
に対する次のリストへのポインタを示し、ポインタｐ１
〜ｐｎは、主幹道路に対する分岐道路のノードリストへ
のポインタを示す。このポインタの数は、前記分岐ノー
ド数ｂｎの数だけ存在する。

【００３８】このポインタを利用したノードリストの検
索方法を、図４に示す。この図４に示した例では、１０
個のリストしか示していないが、ＲＡＭ容量及び前述し
た地図情報からの道路情報抽出量に応じて増やすことも
可能である。

【００３９】表２に、現在位置情報を示す。

【００４０】

【表２】

【００４１】現在位置情報は、３次元仮想風景画面の描
画処理の補助的な情報を与える。

【００４２】表２中の表示位置は、現在位置が道路上の
どの位置にいるかを示し、視点から前方に見える交差点
までの距離を決定する。

【００４３】速度は、現在位置の移動速度を表し、この
情報により道路周囲の３次元仮想風景画面の移動速度を
可変する。

【００４４】進行方向は、現在の進行方向を表し、図２
で示した道路上をどの方向に進んでいるかを検出する。

【００４５】スケールは、全体の表示スケールを決定す
るものであり、このスケールにより図２で与えられた道
路情報のどこまでを表示するかを決定する。例えば、１
画素あたりの長さを１ｍ、画面表示サイズを３５２×２
４０画素とすると、３５２ｍ×２４０ｍの範囲の道路情
報を表示することになる。

【００４６】開始ノードリストは、図４のリスト構造の
最初のリストを指定する。このリストをたどっていくこ
とにより、順次道路網を生成する。

【００４７】視点俯角は、視点から見下ろした角度を決
定する。

【００４８】視点高さは、視点の高さを決定する。

【００４９】視点方位は、視野を進行進行方向以外にす
るときに有効である。例えば進行方向が真北の場合、視
点方位を９０°にすると右の画面、１８０°にすると後
方画面を表示できる。

【００５０】図５に、以上の処理フローチャートを示
す。まず、ステップ１で表示画面の更新を１フレーム
（１／３０秒）毎に行う。次に、ステップ２で現在位置
情報を、操作入力部１０９から得る。

【００５１】現在位置の算出方法を図６に示す。例え
ば、現在位置がノードｎ０とｎ１を結ぶ道路上に有ると
き、上矢印キーの押下による前進状態の場合は、あらか
じめ解っているノードｎ０とノードｎ１の座標から、図
６中の式を用いて角度θを求め、角度θと速度ｖ，時間
ｔとから、図６中の式を用いて現在位置の座標（ｘｃ，
ｙｃ）を求めることができる。

【００５２】また、移動速度を変えるときは、操作入力
部１０９からの加速情報，減速情報から、速度情報ｖあ
るいは時間情報ｔを可変することにより可能である。

【００５３】本実施例の場合には、現在位置は道路上か
ら外れることはないので、交差点が無い道路の場合に
は、操作入力部１０９からの右折，左折情報は無視さ
れ、交差点に達した時に、右折，左折情報により該当方
向に曲がることができる。

【００５４】続いて、ステップ３で、現在位置に応じた
道路情報を、情報記録媒体１０１から読み出す。

【００５５】次のステップ４では、読み出した道路情報
から、ノードリストに必要な情報のみ抽出し、ノードリ
ストを作成する。

【００５６】次のステップ５では、現在位置情報のリス
トを作成する。

【００５７】次のステップ６では、速度情報及び現在位
置情報より、３次元表示の座標位置の変更位置を設定し
て、風景画面を移動させる。

【００５８】次のステップ７では、３次元画像生成部１
０３により道路網の描画を行う。

【００５９】次のステップ８では、３次元画像生成部１
０３により仮想風景の描画を行う。

【００６０】そして、最後のステップ９で、画像表示部
１０４の表示を更新する。

【００６１】図７に、本実施例の１表示例を示す。この
表示例の場合には、都市空間の仮想風景を表示している
が、地方の村落の風景や自然風景などの３次元仮想風景
を描画することも可能である。

【００６２】また、前述の現在位置情報のほかに、環境
情報として移動走行音，時刻，天候，季節情報等を付加
すれば、仮想風景画像に速度に応じた車両の走行音や、
太陽の位置に対応した建物の陰影や、降雨の描画や、四
季折々の情景等を表示することが可能となり、さらに現
実に近い風景画像の表示が可能となる。

【００６３】また、交差点情報や、建物の名称等を文字
列や、イメージ画像として付加すれば、実際の風景を動
画で表示したかのごとく風景画像の表示が可能となる。
図８は、交差点名称を文字列で表示した場合の１例を示
している。

【００６４】なお本発明は、上述した車両運転シミュレ
ーション装置以外の移動体操縦シミュレーション装置に
も適用可能であり、例えば、移動体を船舶とし、経路網
情報を複数の支流を持つ河川の水路網情報とした、船舶
操縦シミュレーション装置等にも適用可能であること
は、当業者には自明である。

【００６５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、経路網情
報（例えば、道路網情報）は地図ディスクから読み出し
た情報をもとに３次元的に描画するので、実際の経路
（例えば、道路）に準じた経路網を描画可能であり、ま
た、周囲の風景画は仮想風景とするので、実写による風
景画像を記憶しなくともよい。従って、特別な地形デー
タを収集，編集する作業が不要なばかりでなく、汎用的
な地図ディスクを利用して、臨場感のある移動体操縦シ
ミュレーションを行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係る車両運転シミュレーシ
ョン装置（移動体操縦シミュレーション装置）の概要を
示すブロック図である。

【図２】本発明の１実施例において用いられる、現在位
置周辺の道路構成の１例を示す説明図である。

【図３】本発明の１実施例において用いられる、道路相
対角度の表現方法を示した説明図である。

【図４】本発明の１実施例において用いられる、ノード
リスト検索方法を示した説明図である。

【図５】本発明の１実施例において実行される処理フロ
ーの１例を示すフローチャート図である。

【図６】本発明の１実施例において用いられる、現在位
置算出方法を示した説明図である。

【図７】本発明の１実施例による画像表示部での表示形
態の１例を示す説明図である。

【図８】本発明の１実施例による画像表示部での表示形
態の他の１例を示す説明図である。

【図９】従来技術による車両ナビゲーション装置の概要
を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０１情報記憶媒体１０２情報記憶媒体読み出し制御部１０３３次元画像生成部１０４画像表示部１０５３次元仮想風景画像記憶部１０６中央演算処理部１０７ＲＡＭ１０８ＲＯＭ１０９操作入力部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】情報記憶媒体に記憶された地図情報を読
み取る情報記憶媒体読み出し手段と、上記地図情報を表
示する画像表示手段とを具備する移動体操縦シミュレー
ション装置において、仮想風景画像を記憶した画像情報記憶部と、現在位置を
移動させるための操作入力部とを設け、上記操作入力部からの現在位置移動情報により、上記地
図情報から現在位置に応じた経路網情報と、上記画像情
報記憶部から仮想風景画像とを読み出し、上記経路網情
報をもとに経路を描画するとともに、経路周囲の仮想風
景画像を３次元描画して表示し、３次元仮想風景画像の
移動速度を上記操作入力部からの現在位置移動速度情報
にリンクして可変することにより、移動体操縦シミュレ
ーションを可能にしたことを特徴とする移動体操縦シミ
ュレーション装置。
【請求項２】請求項１記載において、前記移動体は車両とされ、前記経路は道路とされて、車
両運転シミュレーションを可能にしたことを特徴とする
移動体操縦シミュレーション装置。
【請求項３】請求項１または２記載において、時刻情報発生部を設け、該時刻情報発生部からの時刻情報を仮想風景画像描画の
可変パラメータとし、太陽位置による前記仮想風景画像
内の構造物の陰影度を可変したこと、あるいは風景の四
季感を前記仮想風景画像に付加したことを特徴とする移
動体操縦シミュレーション装置。
【請求項４】請求項１乃至３の何れか１つに記載にお
いて、前記操作入力部により、前記仮想風景画像を複数の風景
画像から選択可能にしたことを特徴とする移動体操縦シ
ミュレーション装置。
【請求項５】請求項２乃至４の何れか１つに記載にお
いて、前記経路網情報としての道路網情報をもとに描画された
道路における交差点近傍に、前記地図情報からあるいは
別に準備記憶された記憶媒体から選択抽出した交差点名
称文字列を付加したことを特徴とする移動体操縦シミュ
レーション装置。
【請求項６】請求項１乃至５の何れか１つに記載にお
いて、前記仮想風景画像上に、前記地図情報からあるいは別に
準備記憶された記憶媒体から選択抽出した地名，建物名
称等の目印となる文字列あるいはイメージ画像情報を付
加したことを特徴とする移動体操縦シミュレーション装
置。
【請求項７】請求項１乃至６の何れか１つに記載にお
いて、前記仮想風景画像上に、前記地図情報からあるいは別に
準備記憶された記憶媒体から選択抽出した学校，市役所
等の目印となる建造物を、風景画像の一部として付加し
たことを特徴とする移動体操縦シミュレーション装置。
【請求項８】請求項１乃至７の何れか１つに記載にお
いて、視点を任意位置及び方向に設定可能にしたことを特徴と
する移動体操縦シミュレーション装置。
【請求項９】請求項１乃至８の何れか１つに記載にお
いて、別に準備した仮想風景画像情報を記憶した画像情報記憶
媒体から仮想風景画像情報を読み出すことにより、仮想
風景画像を更新置換可能にしたことを特徴とする移動体
操縦シミュレーション装置。
【請求項１０】請求項１乃至９の何れか１つに記載に
おいて、音声出力手段を設け、前記操作入力部からの現在位置移動速度情報に同期し
た、移動体走行音を付加したことを特徴とする移動体操
縦シミュレーション装置。