JPH03238599A - 車載用ナビゲーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は車載用ナビゲーション装置に関する。

〈従来の技術〉 現在実用化されている車載用ナビゲーション装置は一般
にＣＤＲＯＭ等の記憶媒体に地図データを記録しており
、車輌走行時にこの地図データを画像表示装置に表示す
ると共に該画像地図上に車輌の現在位置や目的地を表示
する構成になっている。

〈発明が解決しようとする課題〉 このような構成の車載用ナビゲーション装置において、
地図情報をデータベース化する作業が必須である。また
現在の車載用ナビゲーション装置は所謂自立走行型であ
り、車輌に取り付けた距離センサと方位センサからのデ
ータと地図データを比較して現在位置を決定する構成で
あるため、誤動作のない正確なナビゲーションには地図
データに正確さが必須である。従って、現在の車載ナビ
ゲーション装置においては、実際の道路形状を正確にど
れだけ多くデータベース化するか重要な問題になってい
る。

ところが、たとえば建設省国土地理腕の管理している全
国１／２５，０００縮尺地形図は、５年に一回以上の修
正を行うことを建て前にしているが、実際は道路そのも
のも区画整理あるいは道路建設工事プロジェクトなどで
刻々変化しており、１０年以上も修正されていない地域
が多い。全国２，５ｍ幅員以上の道路を完全にデータベ
ース化するため、財団法人日本道路デジタル道路地図協
会などで数値化の作業を行なっているが、当初の予定よ
り大幅に遅れることと、メンテナンス費用が膨大にかか
り、完了するには６年から１０年はかかると云われてい
る。このような地図データベース化の事情に加えて、地
図データベースの不備が目立っており使えない地域ある
いは道路データが無いことによる誤動作が問題になって
いる。

このような問題点を解決するために、本願出願人は特願
平１−６５６４８号及び特願平１−１４９３５７号によ
りデータベース化された地図情報を必要としない車載用
ナビゲーション装置を提案済みである。この車載用ナビ
ゲーション装置においては自車の走行予定コースを紙地
図から抽出し専用のデジタイザでデータ化することによ
り膨大なデータベース化された地図情報を不要としてい
る。しかし、この車載用ナビゲーション装置においても
デジタイザによるデータ化作業が必要である問題点があ
った。

く課題を解決するための手段〉 本発明は上記した提案済みの発明を更に発展させてデジ
タイザによるデータ化作業も必要としない車載用ナビゲ
ーション装置を提供することを目的とするものである。

この目的のために本発明は一定のランク以上の重要度を
有する道路によって形成されたポリゴンが地図データと
して記憶され、この地図データ中において指定された出
発地点を含むポリゴンから指定された目的地点を含むポ
リゴンまでを相互に隣接するポリゴンの列によって結合
し、各ポリゴンの辺を組み合わせて形成された出発地点
から目的地点に至る複数のルートの中から最適のルート
を選択することを基本的な特徴とするものである。

く作用〉 一定のランク以上の重要度を有する道路によって形成さ
れたポリゴンを地図データとしてデータ化するのは通常
の地図のデータ化に比較して容易である。この地図デー
タに基づいて出発地点から目的地点までのポリゴンの列
を設定し、各ポリゴンの辺を組み合わせて複数の候補ル
ートを設定する。そして、該ルートの中から最適のルー
トを選択する。

〈実施例〉 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に示すように、このナビゲーション装置はマイク
ロコンピュータを主体に構成された制御装置２０１を中
心に構成されており、該制御装置２０１にはナビゲーシ
ョンアルゴリズムに基づくプログラムが内蔵されており
、ナビゲーション処理を実行するようになっている。制
御装置２０１には操作装置２０３からの操作信号が入力
し、また表示装置２０２へと種々の表示信号を出力する
ようになっている。またセンサ２０６からは走行距離信
号と走行方向信号等のナビゲーションに必要な信号が入
力するように構成されている。地図データはこの実施例
ではＩＣカード２０５に格納されており、このＩＣカー
ド２０５のデータを工Ｃカードリーダ２０４により読み
取り制御装置２０１に送信する構成になっている。

ＩＣカード２０５は第２図に示すようにその表面に地名
表示２３０と概略地図２３１が印刷されている。また操
作装置２０３とＩＣカードリーダ２０４は第３図に示す
ように表示装置２０２に一体的に装着されており、ＩＣ
カードリーダ２０４は表示装置２０２の側部に形成され
たＩＣカード挿入口２１０を介してＩＣカード２０５に
接続するようになっている。また操作装置２０３は電源
スィッチ２２０と設定スイッチ２２１及び設定スイッチ
２２２から構成されている。表示装置２０２は目的地方
向矢印２１１と交差点等で進行方向を示す進行方向表示
２１２と交差点までの距離を表示する距離表示２１３及
び種々の表示を行うアナウンス表示２１４及び北方向表
示２１７を有している。また、目的地点や出発地点を入
力する際に用いる地図入力アナウンス表示２１５と数字
表示２１６を備えている。第４図にこの地図入力アナウ
ンス表示２１５と数字表示２１６の拡大図を示す。

この実施例では第５図に示すように、ＩＣカード２０５
に記憶された地図データと対応する地図２０７が用意さ
れており、この地図２０７と重ね合わせて使用する透明
シート２０８を備えている。

この地図２０７と透明シート２０８はその枠が重なるよ
うになっており、第６図に示すようにその隅２４０と隅
２４０’、隅２４１と隅２４１′隅２４２４と隅２４２
’、隅２４３と隅２４３′の４隅を重ね合わせて使用す
るようになっている。

即ち透明シート２０８を地図２０７に重ね合わせて地図
２０７上の出発地点と方向及び目的地の座標を読み取る
ように構成されている。例えば、出発地点をＭ点とし、
進行方向をＮ点としたとき、透明シート２０８の目盛２
４５を縦と横で読み取り、横目盛８．８、縦目盛２０．
９の様に読み取るように構成されている。この読み取り
目盛を操作装置２０３を介して制御装置２０１に入力す
るようになっている。

制御装置２０１には通常のナビゲーションプロダラムや
ボタン入力処理及び出力処理の他に後述するコース設定
のためのプログラムが格納されており、第８図に示すよ
うに各処理を実行するようになっている。

ＩＣカード２０５には一定のランク以上の重要度を有す
る道路によって形成されたポリゴン（多角形）が地図デ
ータとして格納されており、そのデータの構造は第７図
に示すようにポリゴンデータとリンクデータ、座標デー
タ及び属性データから構成されている。

ここでポリゴンとこのポリゴンを用いたコースの設定方
法について説明する。

第９図は、一般に市販されている紙地図である。

例えば、縦方向３０ｋｍ、横方向２０１ｄの都市地図と
いわれる地図で、鉄道、駅舎、野球場、公園等が示され
ており一般にカラー多色刷になっており例えば有料高速
道路は青色、国道は赤色、主要道は緑色、−船道は黄色
というように色分けされている。第１０図において高速
道路ア、国道イ、主要道つ、その他−船道Ｓというよう
に表示されている。そしてその地図はＸ、Ｙ縦横の線で
切断されてＡ４サイズやＢ５サイズの紙の大きさで製本
されている。

さてここで、第１０図のようにＡ地点から野球場のＢ地
点まで走行を行うとする。既に提案済の例えば特願平１
−６５６４８号あるいは特願平ニー　１４．９３５７号
の技術を使うときは、地図をデジタイザに重ねて、Ａ点
でクリック入力、ａ点で同じくクリック入力、ａｌ、ａ
３．８４点でシエイプ入力、ａ、でクリック入力という
ようにクリックとシェイプ入力をくり返し、ページが変
わるときはその都度デジタイザに地図をセットし直しな
がらなからＣコースをたどってＢ地点まで入力する必要
があった。

本発明においては１次のようにコース設定を行う。

即ち、第９図の地図において、重要な道路と重要でない
道路とを区別して、重要でない道路を抹消する。この区
別の方法は、例えば、使用頻度の高い道路、つまり高速
道路、国道、主要道は重要な道路とし、−船道の中で道
路の幅員５．５ｍ以下の道路は重要でないと定義する。

これらの基準で抹消道路を消して図示したのが、第１１
図である。この残された道路はお互いに交差しており交
差点を構成している。この交差点は斜線で示すＤのよう
なポリゴンを形成する。このポリゴンＤは交差点ｄ１、
ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５、を頂点とする五角形となる。

第１１図の地図は、道路のネットワークを構成している
が、別の見方をすればＤのようなポリゴンの隣合わせが
組み合わさって構成されているということができる。そ
して相当するポリゴンは必ず一辺を共用して接合されて
いる。

第１１図をポリゴン構成で図示したものが第１２図であ
る。第１２図において各ポリゴンに番号を付している。

そして第ＩＯ図に示す出発地点を現在地から一番近い主
要道路に設定するというルールを作っておけばａｌのポ
イントが出発点Ａになる。即ちＡまでは自分で走行し、
確実にＡポイントを見つけなければならないという条件
は付くことになる。そして、目的地であるＢ地点は、実
際の所在地を正確に後述の方法で入力する。

このように設定したＡ地点からＢ地点まで走行するとい
うことは、ポリゴン１６からポリゴン１２９まで移動す
るということであるから、ポリゴン１６からポリゴン１
２９に至る最も効率的なポリゴンの列を設定する。つま
りポリゴン１６の辺をたどって連続で相対する隣のポリ
ゴンの辺を繋いでポリゴン１２９までたどる経路が複数
見つかるので、そのうち適当な経路を一本選択すればよ
いことになる。

このポリゴンの列の設定或いは経路選択の方法の一例を
説明する。第１２図に示すようにＡ点とＢ点をまず直線
Ｅで結ぶ。各ポリゴンの中心軸は予めデータとして設定
させておき、ポリゴン番号と一致させておく。まず、ポ
リゴン１６と接しているポリゴン２．１５．１４′、２
２．１７の中心軸から、直線Ｅに垂線を下ろす。そして
、ＡＢ線内に入っていない垂線は除く。即ちポリゴン２
．１７は除き、ポリゴン１５．１４’２２を残す。

次に、この残されたポリゴン１５．１４′、２２からＥ
に下ろされた垂線のなかで一番短いものを選択し、その
ポリゴンを最終的に残す。その結果ポリゴン２２が残る
ことになる。次いで、ポリゴン２２に接しているポリゴ
ン２３．４０．２１から同様にＥに垂線を下ろす。そし
て、これも垂線の一番短いポリゴン４０が選ばれる。同
様にして、ポリゴン５１．５２．６５．７５．７７．７
９．８７．８６．１００．１０６．１２０が選択される
。ここで、ポリゴン８７に接するポリゴン８０．９９．
１００のうち、ポリゴン９９の垂線が一番短いが、ポリ
ゴン９９はポリゴン８７を決めるときに使われて省かれ
ているので、ポリゴン１００が選択されることになる。

以上によりポリゴンの選択が終了したら、各ポリゴンの
どの辺（以下リンク）を通るかの選択を行う。第７図に
示したようにＩＣカート２０５には予め各ポリゴンの各
リンクの情報が記憶されており、これの分析を行う。即
ち高速道路、有料道路、国道、主要道路、−船道路の優
先順位、一方通行、進入禁止等の通行可否情報により各
リンクを繋いだ時に通行可能か否か或は総加算距離や優
先道路の接続とその総加算距離等の分析を行う。

この具体例を説明すれば、まず出発地点から目的地まで
のルート候補を各リンクの組合せにより設定する。この
際進入禁止のリンクは除外する。そして各ルートの距離
を計算する。第１３図により説明すると、ポリゴン２２
とポリゴン４０の共有するリンクＦＧの端点Ｆ及びＧへ
のルートはＡＦとＡＧである。次にＦ及びＧから次のポ
リゴン５１と４０が共有するリンクＪＩの端点Ｊ及び工
へのルートはＦＨＪ、ＦＧＩとＧＦＨＪ、ＧＩの４通り
である。更にＪ、■の各点から次のポリゴン５２と共有
されるリンクＬＩの端点り及び工へのルートはＪＫＬ、
ＪＩとＩＬ、ＩＩの４通りである。ＩＩの長さはＯであ
るが、便宜的に１つのルートとして登録しておく。この
ように可能なルートをす人で求めてから、各ルートの距
離を計算し、最短距離を求める。

なお、計算された距離と各リンクでの優先道路のつなが
りをチエツクする必要がある。なぜならば、例えば道路
イ′をみた場合第１３図においてＧＩルートからＩＪル
ートを通りＪＬのルートを通り再び道路イ′のルートに
戻るとしたら、明らかに道路イ′のルートであるＩＬの
ルートを通った方がよいと判断できる。即ち、ポリゴン
の優先度の高い道路が飛石で存在する場合はつながった
リンクに修正する。

また、第Ｉ３図において例えばＦＪが高速道路でＧＦＪ
のルートが採れず、ＦＧＩのルートも左折禁止でルート
設定が出来ない時にはポリゴン２２へ戻ってポリゴン２
１とポリゴン２３の垂線計算に戻り、ポリゴン４０を捨
ててポリゴン３０を選び、同様に連続するポリゴンを選
択して通行可否の計算を行い優先道路の矛盾計算と距離
計算を行う。

以上により最終的に第１４図に示すようにポリゴンの列
を設定し、そのリンクを繋いだ走行ルートＲを設定する
。

なおポリゴンのリンクは道路の交差点を頂点としてその
点を結んだものであるから、設定された走行ルートＲは
前記本出願人による出願に示されたシェイプ点を含んで
いない。そのためシェイプ点が必要な場合には第１５図
に示すようにこれを補完する必要がある。

以上のコース設定処理動作を実行するプログラムが制御
装置２０１に内蔵されている。

この実施例においては更に走行予定コースを外れた場合
の処理の改善を図っている。前記した提案済みの発明で
は走行予定コースを外れた場合に走行予定コースの方角
を表示する構成になっているが、この実施例ではコース
を外れた場所から前記したコース設定処理を実施して新
しいコースを設定できるようにしている。そのため、混
雑や工事中等あるいは寄り道をしたい等の理由から案内
指示された走行予定コースと異なる道路に入ると。

表示装置２０２には当所比のコースに戻るための表示が
行われるが、その間に制御装置２０１はコース設定処理
を実行し、ＩＣカード２０５に現在地の道路あるいはそ
の近くが記録されている限り。

現在地からの新コースを新たに設定するように構成され
ている。

以上によりＩＣカード２０５に記録されたポリゴン、リ
ンク、座標、注記の情報に基づいて出発地点から目的地
までのポリゴン列の設定及びリンクの選択による走行コ
ースの設定、さらには該コースを基準にしたマツプマツ
チングの計算を実施し、またコースを逸脱した時は最適
コースを再計算してリアルタイムで走行予定コースを設
定することが可能になる。

次に具体的な操作方法を説明する。

まず第６図に示すように透明シート２０８を地図２０７
上に重ねて出発地点と目的地点の縦横の目盛り座標を読
む。そして、ＩＣカート２０５をＩＣカード挿入口２１
０に挿入し電源スィッチ２２０をオンにして電源をいれ
、設定スイッチ２２１と設定スイッチ２２２を用いて該
座標を設定する。即ち、第４図に示すように最初に表示
装置２０２の地図入力アナウンス表示２１５のページが
フラッシュするので、地図２０７のページを設定スイッ
チ２２１と２２２により入力する。この入力は数字表示
２１６に表示される。例えば２５ページであれば設定ス
イッチ２２１を２回おして十の位を２に設定し、次に設
定スイッチ２２２を５回おして−の位を５に設定する。

次に、地図入力アナウンス表示２１５のフラッシュが出
発地と横目盛に変わるので、同様に設定スイッチ２２１
と設定スイッチ２２２及び電源スィッチ２２０により目
盛り座標を設定する。いま横目盛座標が１８゜８であれ
ば、設定スイッチ２２１により＋の位を１に設定し、設
定スイッチ２２２により−の位を８Ｌこ設定し、電源ス
ィッチ２２０により小数点−位の位を８に設定する。こ
れらのスイッチは電源スィッチをオンにした初期段階で
は必ず出発地等の操作をしなげれば、各スイッチは本来
の機能を果たさないようにプログラミングされている。

上記したと同じ手法により出発地点の縦目盛り、次の方
向の縦横目盛、目的地の縦横目盛を設定する。

この設定が終了すると、制御装置２０１はＩＣカード２
０５に記憶された情報に基づいて前述したように走行ル
ートの設定処理を実行する。

ＩＣカード２０５には前述したように第７図に示す情報
が層別に記録されている。ポリゴンは４バイトで構成さ
れ、ポリゴンの番号、リンクの初めの番号、リンクの終
わりの番号、中心座標の順に記録されている。

リンクも４バイトで構成され、リンク番号、座標の始め
の番号、座標の終わりの番号、リンクの長さ、属性の順
に格納されている。更に座標も４バイトで構成され、道
路の座標値がリンク単位で羅列されている。属性は、ビ
ット単位で構成され、通行止め、道路のレベル、その他
で０か↓によって識別される。リンクの始めの番号、終
わりの番号、座標の始めの番号、終わりの番号は、ＩＣ
カードのアドレス番号をそのまま使用することによって
、メモリー容量を節約している。ＩＣカードのデータ記
憶容量は、種々のものが市販されているが、仮に１２５
にバイトの容量を使用するとして、どれだけの地図エリ
アが一枚のＩＣカードに記録できるかを説明すると次の
ようになる。

主要道路は、ｌｋｍの間隔で互いに交差する密度である
。平均８０ｍ間隔でクリック点、シェイプ点が入力され
ており、１リンクは１２．５の座標から構成されている
ので、エリンクのデータ量は１６バイト＋４ｘ　（１２
，５−１）バイト＝６２バイトとなる。そして１２５，
０００−ポリゴン数８００　ｘ　１６バイト一アドレス
等１０，０００バイト＝１０２，２００バイトを６２で
除すると１，６００リンクになる。

ポリゴン数８００、リンク数１，６００のデータが格納
できる訳であるから、−辺１ｋｍのポリゴンとすれば、
Ｍ３０ｋｍ横２５扇のエリアが記録できることになる。

しかしながら、ＩＣカードの製作費等を勘案して、市販
されている都市地図の２〜４都市単位でＩＣカードは用
意されるので、縦２０−横１８ｋｍで十分である。

走行コースの設定が終わり実際に車輌が走行を始めると
制御装置２０１はナビゲーションプログラムを実行し、
センサ２０６からの距離信号と角度信号により車輌の現
在位置を計算し、入力された道路データと突合せながら
逐次現在位置を決定して表示装置２０２に走行方向など
の指示案内を行わせる。

第８図は前記したように制御装置！２０１の全般の動作
を示すゼネラルフローチャートである。

第１６図は、ボタン入力処理のフローチャート、第１７
図はコース設定処理の処理フローチャート、第１８図は
前述したポリゴンでのコース発見のフロチャート、第１
９は属性を比較しながら走行コースを絞りこむフローチ
ャート、第２０図は具体的にナビゲーションの処理デー
タに使用できるようにするフローチャート、第２１図は
ナビゲーションデータの入力処理フローチャート、第２
２図はナビゲーションの処理フローチャート、第２３図
はそのマツプマツチングの処理を示すフローチャート、
第２４図は設定道路処理の説明図、第２５図は設定道路
処理の説明図である。

第２６図は表示器等への出力のフローチャート、第２７
図は割りこみ処理のフローチャートであり、タイマーか
Ｒ８２３２Ｃかで処理を行う。

第２８図と第２９図はマツプマツチングについて説明す
るもので、０が走行コースであるとすると、３０４′、
３０５’、３０６’　　３０７’３０８′、３０９′が
ジャイロセンサーの回転速度検出で曲がったと検出され
た点である。３０３゜３０３′から出発したとすると、
Ｏ，Ｐからそれぞれ同一な長さの垂線３０３Ｑ、３０３
Ｗが下ろされる。そしてＬｏｏｍ単位で３１０．３１０
　’３１１．３１１′、３１２．３　〕、　２　’、３
１３゜３１３’　　３１４．３１４′と区切られ、２０
０ｍ毎に、３↓２Ｓ、３１２Ｔ’、３１４Ｕ、３↓４Ｖ
’の垂線が下ろされる。２００ｍは一つの例であって、
４００ｍ、あるいは５００ｍでも良い。

そして、Ｑ、Ｓ、Ｕから図示されるようなベクトルと、
Ｗ、Ｔ、■からのベクトルを各々比較して、それらがあ
る許容範囲に入っていれば、○とＰは一致しているとし
て、Ｐの軌跡を○に一致させる。

もし、第３０図のように３０７′からベクトルが、３１
５．３１６，３１７，３１８となるよう軌跡Ｐ′になれ
ば明らかに○のコースから外れたことが明確になる。つ
まり、ベクトルによるパターン認識マツチング処理を前
記提出済発明の技術に付加することによって、第２５図
の処理判定が簡単になる。すなわち、３０７と３０７′
が同一と認識されれば、３０７はクリック点であるから
、３１５の軌跡は明らかに設定道路外であるということ
になる。クリック点はポリゴンの頂点であるからクリッ
ク点以後明らかに方向が異なると判断されれば、別のコ
ースが選択されたと判断され、探査中を短時間で終了し
て、コース再設定フラグを立てて、新しいコースを設定
する処理にかかれる訳である。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明の車載用ナビゲーション装置
は、一定のランク以上の重要度を有する道路によって形
成されたポリゴンが地図データとして記憶され、この地
図データ中において指定された出発地点を含むポリゴン
から指定された目的地点を含むポリゴンまでを相互に隣
接するポリゴンの列によって結合し、各ポリゴンの辺を
組み合わせて形成された出発地点から目的地点に至る複
数のルートの中から最適のルートを選択するようにして
いるため、膨大のデータベース化された地図を必要とせ
ず、またデジタイザ等による地図データの入力作業等も
必要としない等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
該実施例におけるＩＣカードの斜視図、第３図は該実施
例の外観図、第４図は表示部の部分拡大図、第５図は地
図と透明シートの斜視図、第６図は地図と透明シートの
使用方法説明図、第７図はＩＣカードの記憶内容の説明
図、第８図は制御装置のゼネラルフローチャート図、第
９図乃至第１５図はコース設定方法の説明図、第１６図
乃至第３０図は動作説明図である。 ２１１：目的地方向矢印、２工２：進行方向表示、２１
３：距離表示、２工４：アナウンス表示、２１５：地図
入力アナウンス表示、２１６：数字表示、２１７：北方
向表示、２２ｏ：電源スィッチ、２２１：設定スイッチ
、２２２：設定スイッチ。 ２３０：地名表示、２３１：概略地図、２４０：隅、２
４１：隅、２４２；隅、２４３：隅、２４４：隅、２４
５：目盛。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一定のランク以上の重要度を有する道路によって形成さ
   れたポリゴンが地図データとして記憶され、この地図デ
   ータ中において指定された出発地点を含むポリゴンから
   指定された目的地点を含むポリゴンまでを相互に隣接す
   るポリゴンの列によって結合し、各ポリゴンの辺を組み
   合わせて形成された出発地点から目的地点に至る複数の
   ルートの中から最適のルートを選択する、 ことを特徴とする車載用ナビゲーション装置。