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JP3891231B2 - 車両用ナビゲーション装置 - Google Patents

車両用ナビゲーション装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、予め設定された経路に従い入力された目的地までの経路案内を行う車両用ナビゲーション装置の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
車両用ナビゲーション装置は、目的地等の入力に基づいて現在位置や指定された出発地から目的地までの経路探索を行い、探索された最適経路に基づいて経路案内を行うことにより、不案内な道路の走行に際して運転者に目的地までの経路の情報を提供するものである。従来の車両用ナビゲーション装置においては、現在位置検出装置における各センサからのデータを基に、地図データにおける道路データ上の推測現在位置をマップマッチング処理により求め、この処理により求められた現在位置に基づき右左折すべき交差点等の所定距離手前や、交差点通過後に次の交差点や分岐点の案内を音声あるいは矢印表示などを用いて出力し経路案内を行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のナビゲーション装置においては、運転者が複数車線(レーン)を有する道路を走行中、経路案内によりある交差点を右折あるいは左折する時、現在自分が右折、直進、左折のいずれの車線を走行しているか気付かず、交差点手前で自分が直進車線にいることに気付き、あわてて右折あるいは左折車線に車線変更する場合や車線変更ができなくなる場合が生じるという問題を有している。
【0004】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、複数車線を有する道路を走行する場合に、走行車線に応じて運転者に対し車線に関する案内情報の出力を制御し、適切に車線に関する案内情報を提供することができる車両用ナビゲーション装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、予め設定された経路に従い入力された目的地までの経路案内を行う車両用ナビゲーション装置において、自車の現在位置を検出する現在位置検出手段と、設定された経路から案内交差点での進行方向を取得する進行方向取得手段と、自車が走行する走行車線を取得する走行車線取得手段と、案内交差点での進行方向と走行車線が対応していない場合に車線に関する案内情報を出力する案内情報出力手段とを備え、前記案内交差点に至るまでに車線を変更することが可能な前記案内交差点まで所定距離の地点を判定して、前記現在位置検出手段により検出された現在位置が前記地点より遠くかつ前記案内交差点での進行方向と走行車線が対応していない場合は、前記案内情報出力手段により前記車線に関する案内情報を出力し、前記現在位置が前記地点より近い場合は、前記車線に関する案内情報を出力しないことを特徴とし、前記走行車線取得手段は、通信手段によって車線情報を取得することを特徴とし、前記走行車線取得手段は、画像認識手段によって車線情報を取得することを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明に係わる車両用ナビゲーション装置の1例を示す全体構成図である。本発明に係る車両用ナビゲーション装置は、経路案内に関する情報を入出力する入出力装置1、自車両の現在位置に関する情報を検出、或いは受信する現在位置検出装置2、経路の算出に必要なナビゲーション用データや経路案内に必要な表示/音声の案内データとプログラム(OS及び/又はアプリケーション)等が記憶されている情報記憶装置3、経路探索処理や経路案内に必要な表示/音声案内処理を行うと共に、システム全体の制御を行う中央処理装置4から構成されている。まず、それぞれの構成について説明する。
【0007】
入出力装置1は、目的地を入力したり、運転者が必要な時に案内情報を音声及び/又は画面のうち少なくとも一つから出力できるように、運転者の意志によりナビゲーション処理を中央処理装置4に指示すると共に、処理後のデータなどをプリント出力する機能を備えている。その機能を実現するための手段として、入力部には、目的地を電話番号や地図上の座標などにて入力したり、経路案内をリクエストしたりするタッチスイッチ11や操作スイッチを有する。勿論、リモートコントローラ等の入力装置でもよい。また、出力部には、入力データを画面表示したり、運転者のリクエストに応じ自動的に経路案内を画面で表示するディスプレイ12、中央処理装置4で処理したデータや情報記憶装置3に格納されたデータをプリント出力するプリンタ13および経路案内を音声で出力するスピーカ16などを備えている。
【0008】
ここで、音声入力を可能にするための音声認識装置やICカードや磁気カードに記録されたデータを読み取るための記録カード読取装置を付加することもできる。また、ナビゲーションに必要なデータを蓄積し、運転者の要求により通信回線を介して提供される情報センターや、予め地図データや目的地データなどの運転者固有のデータが記憶されているパソコンなどの情報源との間でデータのやりとりを行うためのデータ通信装置を付加することもできる。
【0009】
ディスプレイ12は、カラーCRTやカラー液晶表示器により構成されており、中央処理装置4が処理する地図データや案内データに基づく経路設定画面、区間図画面、交差点図画面などナビゲーションに必要なすべての画面をカラー表示出力すると共に、本画面に経路案内の設定および経路案内中の案内や画面の切替え操作を行うためのボタンが表示される。特に、通過交差点名などの通過交差点情報は、随時、区間図画面にポップアップでカラー表示される。
【0010】
このディスプレイ12は、運転席近傍のインストルメントパネル内に設けられており、運転者は表示された地図を見ることにより自車の現在地を確認し、またこれからの経路についての情報を得ることができる。また、ディスプレイ12には機能ボタンの表示に対応してタッチスイッチ11が設けられており、ボタンをタッチすることにより入力される信号に基づいて上記の操作が実行されるように構成されている。このボタンとタッチスイッチなどから構成される入力信号発生手段は入力部を構成するものであるが、ここではその詳細な説明を省略する。
【0011】
現在位置検出装置2は、車両の現在位置に関する情報を検出、或いは受信する装置であり、地磁気センサ等で構成される絶対方位センサ24、ステアリングセンサ、ジャイロ等で構成される相対方位センサ25、車輪の回転数から走行距離を検出する距離センサ26、衛星航法システム(GPS)を利用したGPS受信装置21及び通信装置5を備えている。この通信装置5は、本発明に係わる交通情報取得手段であるVICS(道路交通情報システム;Vehicle Information & Communication Sistem)受信装置22或いはデータ送受信装置23から構成されており、VICS受信装置22は、道路交通情報をFM多重、電波ビーコン、光ビーコンによって受信するもので、データ送受信装置23は、例えば携帯電話やパソコンであり、運転者の要求により交通情報センター(例えばATIS)との間でナビゲーションに必要な情報のやりとりを行うものである。また、通信装置5の代わりに画像認識装置(例えば、ビデオカメラ)を設置することにより、車線情報を画像認識装置から得るように構成することもできる。さらに、通信装置5とともに画像認識装置を組み合わせて使用してもよい。
【0012】
情報記憶装置3は、ナビゲーションプログラム及びデータをCD−ROM(以下、単にCDという)、光CD、ICカード等の外部記憶媒体に記憶した外部記憶装置である。プログラムは、地図描画部、経路探索部、経路案内部、現在位置計算部、目的地設定操作制御部等からなりナビゲーションの信号処理を行うアプリケーション部及びOS部等で構成され、ここに、経路探索などの処理を行うためのプログラムや経路案内に必要な表示出力制御、音声案内に必要な音声出力制御を行うためのプログラム及びそれに必要なデータ、さらには、経路案内及び地図表示に必要な表示情報データが格納されている。また、データは、地図データ(道路地図、住宅地図、建造物形状地図等)、交差点データ、ノードデータ、道路データ、写真データ、登録地点データ、目的地点データ、案内道路データ、詳細目的地データ、目的地読みデータ、電話番号データ、住所データ、その他のデータファイルからなり、ナビゲーション装置に必要なすべてのデータが格納されている。なお、上記プログラムを中央処理装置内のROMに記憶してもよい。
【0013】
具体的には、現在位置検出装置2からの位置情報、入力装置11からの入力信号に基づき目的地や通過点を設定し、探索道路データを用いて経路探索を実行するプログラム、通信装置5から取得された交通情報に基づき探索道路データを変換して再度経路探索を実行させるためのプログラム、或いは地図描画やマップマッチング、経路に沿って音声出力タイミングや音声フレーズの内容を決定するためのプログラム等が格納され、これら情報記憶装置3に格納されたプログラムを起動することにより、本発明におけるナビゲーションの各機能が実行される。つまり、本実施の形態においては、本発明の機能が実現されるためのプログラムが外部記憶媒体である情報記憶装置3に格納されている。
【0014】
中央処理装置4は、種々の演算処理を実行するCPU40、情報記憶装置3のCDからプログラムを読み込んで格納するフラッシュメモリ41を備えている。このフラッシュメモリ41は、CDのプログラムの変更があっても既存のプログラムを消去して書き換え可能にするものである。また、フラッシュメモリ41のプログラムチェック、更新処理を行うプログラム(プログラム読み込み手段)を格納したROM42、設定された目的地の地点座標、道路コードNo.等の探索された経路案内情報や演算処理中のデータを一時的に格納するRAM43、ディスプレイへの画面表示に使用する画像データが記憶された画像メモリ44、CPU40からの表示制御信号に基づいて画像メモリ44から画像データを取り出し、画像処理を施してディスプレイ12に出力する画像プロセッサ45、CPU40からの音声出力制御信号に基づいて情報記憶装置3から読み出した音声、フレーズ、1つにまとまった文章、音等を合成してアナログ信号に変換してスピーカ16に出力する音声プロセッサ46、通信装置5による入出力データのやり取りを行う通信インタフェース47および現在位置検出装置2のセンサ信号を取り込むためのセンサ入力インタフェース48、内部ダイアグ情報に日付や時間を記入するための時計49などを備えている。
【0015】
この中央処理装置4において、現在位置検出装置2の各センサにより取得されたデータをセンサ入力インターフェース48より取り込むと、そのデータに基づきCPU40は、一定時間毎に現在位置座標を算出し、一時的にRAM42に書き込む。この現在位置座標は、各種データの検出誤差を考慮してマップマッチング処理を行ったものである。また、各種センサによる出力値は、常に補正が行われる。ここで、経路案内は運転者が画面表示、音声出力のいずれでも選択できるように構成されている。
【0016】
図2は、経路探索部により経路を算出し経路案内を行うために必要なデータが格納された探索(案内)道路データファイルを示す図であり、図2(A)はデータ構造を示し、図2(B)はデータを説明するための図である。本発明においては、図3に示すように、探索道路データを半径3〜10kmの複数のブロックBnに分割し、ブロック毎に管理している。n個のブロック番号のそれぞれに対して、m本の道路番号をもち、各道路番号に対して、始点及び終点の座標、同じ始点をもつ道路、同じ終点をもつ道路、長さ、道路属性、幅、案内不要道路、侵入禁止、一方通行等の禁止情報、ノードデータのアドレス、サイズ等の各データからなる。前記道路番号は、交差点(分岐点)間の道路毎に往路、復路別に設定されている。前記道路属性は、その道路が国道か県道か、高架か地下道か、車線数等の道路の広さや状態を示すデータである。ノードデータは、各道路を複数のノード(節)で分割したとき、ノード数のそれぞれに対して東経、北緯からなる座標データである。
【0017】
なお、図2のデータ構造では、道路データに交差点に関する情報を格納しているが、図4に示すように、道路データとは別個に交差点データを持たせて、信号機の有無や接続する道路の情報等を格納させるようにしてもよい。但し、道路データに接続情報を持たせた方が、ある道路からある道路は進入不可である等のデータを持たせ易く、また、データ量を少なくすることができる。
【0018】
図5は、案内フレーズデータの例を示し、案内文を距離フレーズ、方向フレーズ、特徴物フレーズ等のフレーズ毎に分割し、案内音声データを出力する場合には、各フレーズを組み合わせて、例えば「およそ300mで右折です」とか「次の信号を左折です」というように作成し、設定された案内地点で出力する。
【0019】
図6は、VICSから送信される送信データを示す図である。VICSは、道路交通情報をリアルタイムでFM多重、電波ビーコン、光ビーコンによって車両に伝送するもので、FM多重は広いエリアにわたり粗い情報を伝送し、電波ビーコン及び光ビーコンの情報は、ビーコン設置位置を中心として半径10km程度以内の狭いエリアの詳細な情報であって、車両がビーコン設置位置を通過すると受信できるようになっている。VICS送信データは、各道路毎に付けられたリンク番号に対して、渋滞度(例えば、通行不可、渋滞、混雑、交通量多い、平常等の混雑の度合い)、渋滞先頭位置、渋滞長、規制情報(道路工事情報、通行止め等)、旅行時間(所定速度での所要時間)、車線情報(車線の数、その車線が右折車線、直進車線、左折車線かの情報及びビーコンの設置位置に対応した車線が左から何番目かの情報)から構成されている。その他、データ送受信装置(例えば携帯電話)23を用いて交通情報センター(例えばATIS)にアクセスし交通情報を取得するようにしてもよく、このようにすれば、使用者の所望時に交通情報を取得し、交通情報に基づいた最適経路を要求することができる。
【0020】
ところで、一般に情報記憶装置3のCDに格納されている図2の道路データと、図6のVICSのリンク番号とは1対1に対応していないこともあるので、両者を対応させる必要がある。図7(A)は、VICSから送信されてくるリンク番号がCDに記憶された道路データのどのリンクに対応するかの対応テーブルを示し、図7(B)はその対応を説明するための図である。すなわち、図7(B)に示すように、VICSリンク番号1の道路が、CD−ROM内の道路番号3、4、5と対応するように、CDリンク番号3、4、5としてリンクさせる。なお、リンクさせる方式は、これに限定されるものではなく、VICSから送信されるリンク番号とCDに記憶された道路データとを予め整合しておくようにしてもよい。この場合、図2に示した探索道路データにVICSの渋滞情報に関するデータを格納する枠を設けて、そこにVICSから得られたデータを格納し、探索道路データとしてもよい。
【0021】
図8は、本発明の車両用ナビゲーション装置のシステム全体の流れを説明するための図である。中央処理装置4のCPU40によりナビゲーションプログラムが起動されると、先ず、現在位置検出装置2により現在位置を検出して現在位置を中心としてその周辺地図を表示すると共に、現在位置の名称等を表示する(ステップS1)。次に、電話番号や住所、施設名称、登録地点等を用いて目的地を設定し(ステップS2)、現在位置から目的地までの経路探索を行う(ステップS3)。目的地に到着するまでの経路は、図9に示すように案内する道路番号を並べた案内道路番号データとして設定される。経路が決まると、現在位置検出装置2による現在位置追跡を行いながら、目的地に到着するまで経路の案内・表示を行う(ステップS4)。
【0022】
本発明は、上記ステップS4の案内・表示処理において、交差点での案内処理に関するものであり、図10は、本発明の1実施形態を示す交差点案内の処理を説明するための図である。
【0023】
先ず、車両の現在位置を取得した(S11)後、次に案内すべき案内交差点の案内情報を経路データから取得し(S12)、車両の道路データ上における現在位置と案内交差点までの距離を計算する。次に、ステップS13でVICSからの交通情報(車線情報を含む)を取得する。この交通情報は、所定時間毎にあるいは分岐点や交差点の所定距離手前で行えばよく、また、交通情報取得の処理を図8のステップS2の目的地設定の後に行うようにしてもよい。次にステップS14で該交通情報の中に次の交差点があるか否かを判定する。交通情報の中に次の交差点がなければ、ステップS18に進み、「次の交差点を右折です」とか「次の交差点を直進です」のように通常の案内を音声又は画面表示により出力する。
【0024】
ステップS14で交通情報の中に次の案内交差点があれば、ステップS15で次の案内交差点までの車線情報から自車の走行車線を取得する。これはビーコンの設置位置に基づいてVICS情報から自車の走行車線を得るもので、例えば左折車線、直進車線、右折車線あるいは左側から何番目の車線という情報を得ることができる。次に、ステップS16で案内交差点まで所定の距離があるか否かを判定する。これは、案内交差点に至るまでに車線を変更することが可能かどうかを判定するものであり、案内交差点まで所定の距離がなければステップS19に進み案内交差点での進行方向の案内が出力される。
【0025】
ステップS16で案内交差点まで所定の距離があれば、ステップS17で走行車線と交差点進行方向が対応しているか否かが判定され、例えば自車の走行車線が左折車線で進行方向が左折の場合のように対応していれば、ステップS19に進み案内交差点での進行方向の案内が出力される。自車の走行車線と交差点進行方向が対応していない場合には、ステップS18で走行車線と交差点進行方向に基づいて案内情報を出力する。例えば、走行車線が3本有り、案内交差点での案内が左折で自車の走行車線が直進車線又は右折車線であれば、「左側の車線に変更して下さい」のように案内情報を出力する。また、案内交差点での案内が直進で自車の走行車線が左折車線又は右折車線であれば、「中央の車線に変更して下さい」のように案内情報を出力する。また、左折車線、右折車線が複数存在する道路の場合には、例えば「左から何番目の車線に変更して下さい」のように案内を出力すればよい。
【0026】
図11は、本発明の他の実施形態を示し車線変更案内処理を説明するための図である。先ず、予め算出された経路情報から次に案内を出力する案内交差点の情報を読み出して確認する(ステップS21)、そして、交通情報(例えばVICS情報)を取得する(ステップS22)。取得した交通情報の受信エリア内に次の案内交差点が含まれているか否かを判断し(ステップS23)、含まれていない場合には、まだ次の案内交差点までの距離は遠いので、現在位置を検出して(ステップS28)この処理を一旦終了する。
【0027】
ステップS23で交通情報の受信エリア内に入っていると判断されると、ステップS21で確認している案内交差点の情報から得た案内交差点での進行方向と、ステップS22で取得した現在走行している車線情報とを比較・判断する(ステップS24)。次に、現在走行している走行車線が適切であるかを否かを判断する(ステップS25)。ここで現在走行している走行車線が適切であれば、例えば、案内交差点での進行方向の案内が左折である場合に車両が左折車線を走行しているのであれば、車線変更の案内は必要ないと判断してこの処理を一旦終了する。
【0028】
一方、ステップS25で、走行車線が適切ではないと判断された場合には、現在位置から案内交差点までの距離が所定値以内に近づいたか否かを判断する(ステップS26)。なお、案内交差点までの距離が近づくまでこの処理を繰り返す。案内交差点まで所定の距離以内に近づいたと判断されたら、どのように車線変更すべきかを音声又は表示により、車線変更の案内出力を行う(ステップS27)。
【0029】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変更が可能である。例えば、図10及び図11の処理では、交通情報(VICS情報)を利用して走行車線を検出しているが、車線数の情報(図2(A)の道路属性)を情報記憶手段3から読み取り、現在位置検出手段2からの出力に基づいて走行車線を検出するようにしてもよい。また、ビデオカメラを利用して画像から現在の走行車線を検出するようにしてもよい。また、図11のステップS27で車線変更案内を出力するようにしているが、別に変更案内でなくてもよく、例えば、案内交差点を左折するのであれば、左折車線を走行する旨を報知するようにしてもよい。更に、ステップS25の処理を省いて、案内交差点に近づいたことにより、車線の案内を行うようにしてもよい。また、複数の車線を持つ道路では、左折車線、右折車線が複数ある場合があるが、このような車線情報を通信装置5を介してVICS情報、VICS情報以外の外部情報などから得ることにより、あるいは車線情報を予め格納した情報記憶装置3から読み出して得ることにより、ステップS27の車線案内情報を「左2車線が左折車線です。」とか、「右折車線は右の2車線です。」等のように、単なる車線の案内情報として出力するようにしてもよい。
【0030】
さらに本発明の他の実施形態について説明する。交通情報を取得したが案内交差点までの距離が遠い場合には、案内交差点に到達するまでの間に現在の走行車線から車線変更されることが予想されるため、取得した交通情報に基づいて案内を行うのは適切であるとは言えない。そこで、案内交差点から遠い位置で走行車線の情報を得た場合には、現在走行中の車線に対して車線の変更があるかを検出する。例えば、舵角センサ、ジャイロセンサ、ビデオカメラ等の検出手段を用いて、車線が変更された否かを検出する。このように、受信された交通情報(例えばVICS情報)と車両側の検出手段との組み合わせにより、交通情報が案内交差点の周辺で受信することができなくても、適切に車線変更を行うことができる。
【0031】
さらに、車速に応じて車線案内の出力を制御するように構成してもよい。この場合、所定車速を設定することにより、車線案内処理を行うタイミングを制御することができる。例えば、時速60kmで走行している場合には、案内交差点の700m以内に存在する交通情報を処理しないように制御する。または、時速30km以下であると判断された時には、案内交差点の300m以内に存在する交通情報を処理しないように制御する。このように車速に基づいて車線案内の出力タイミングを制御することにより、案内交差点の直前に無理な案内が出力されることが防止できるので、余裕をもって運転することができる。また、渋滞している場合等は、案内交差点により近い位置で案内情報を処理することが可能になり、精度の高い案内を出力できる。
【0032】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、現在位置が案内交差点の所定距離の地点より遠くかつ前記案内交差点での進行方向と走行車線が対応していない場合は、車線に関する案内情報を出力し、現在位置が案内交差点の所定距離の地点より近い場合は、車線に関する案内情報を出力しないので、複数車線を有する道路を走行する場合に、走行車線に応じて運転者に対し車線に関する案内情報を適切に行うことができる。例えば、次の交差点で左折する場合に、現在走行中の車線が左折車線でない場合、現在位置が案内交差点の所定距離の地点までは車線に関する案内情報を出力し、所定距離の地点より近くなると車線に関する案内情報を出力しないようにして、左折案内を行う前に左折車線への変更を報知することができるので、左折のタイミングに遅れることなく余裕をもって運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる車両用ナビゲーション装置の1例を示す全体構成図である。
【図2】本発明に係わる探索道路データファイルを示す図である。
【図3】道路データの管理方法を説明するための図である。
【図4】本発明に係る交差点データの構成例を示す図である。
【図5】本発明に係る案内フレーズデータの構成例を示す図である。
【図6】本発明に係わるVICS送信データを示す図である。
【図7】本発明に係る情報記憶装置の道路データとVICS送信データをリンクさせる例を説明するための図である。
【図8】本発明に係る車両用ナビゲーション装置のシステム全体の流れを説明するための図である。
【図9】図8の経路探索で得られる案内道路番号データを説明するための図である。
【図10】本発明の1実施形態を示し、交差点案内の処理の例を示す図である。
【図11】本発明の他の実施形態を示し、車線変更案内処理を説明するための図である。
【符号の説明】
2…現在位置検出手段、3…情報記憶装置、4…中央処理装置
5…通信装置(交通情報)

Claims (3)

  1. 予め設定された経路に従い入力された目的地までの経路案内を行う車両用ナビゲーション装置において、
    自車の現在位置を検出する現在位置検出手段と、
    設定された経路から案内交差点での進行方向を取得する進行方向取得手段と、
    自車が走行する走行車線を取得する走行車線取得手段と、
    案内交差点での進行方向と走行車線が対応していない場合に車線に関する案内情報を出力する案内情報出力手段とを備え、前記案内交差点に至るまでに車線を変更することが可能な前記案内交差点まで所定距離の地点を判定して、前記現在位置検出手段により検出された現在位置が前記地点より遠くかつ前記案内交差点での進行方向と走行車線が対応していない場合は、前記案内情報出力手段により前記車線に関する案内情報を出力し、前記現在位置が前記地点より近い場合は、前記車線に関する案内情報を出力しないことを特徴とする車両用ナビゲーション装置。
  2. 前記走行車線取得手段は、通信手段によって車線情報を取得することを特徴とする請求項1記載の車両用ナビゲーション装置。
  3. 前記走行車線取得手段は、画像認識手段によって車線情報を取得することを特徴とする請求項1記載の車両用ナビゲーション装置。
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