JP2005181213A - ナビゲーション装置及びナビゲーションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 車両がカーフェリー等の施設から出た後、ルート案内開始までの時間を短縮することができ、演算装置への負担が軽いナビゲーション装置及びナビゲーションシステムを提供すること。
【解決手段】Ｓ２００では、前回海上でエンジンを停止したか否かを判断する。Ｓ２１０では無線信号受信を開始する。Ｓ２２０ではタイマをスタートさせる。Ｓ２３０では無線信号を受信できたか否かを判断する。Ｓ２４０ではタイマを停止させる。Ｓ２５０では到着地位置情報を受信する。Ｓ２６０では基準点Ｐ１の絶対位置を設定する。Ｓ２７０では基準点Ｐ１の絶対位置に相対位置をベクトル的に加算する。Ｓ２８０ではＰ２を所定の方位変化だけ回転させ、車両の真の位置Ｐ３を算出する。Ｓ２９０では車両の方位を補正する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、例えば、船舶等に搭載した場合に車両の位置及び方位を補正することができるナビゲーション装置及びナビゲーションシステムに関する。

従来より、ＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）を用いて自車位置を検出し、記憶手段に記憶された地図データと重畳して画面上に表示するナビゲーション装置が開発されている。

このようなナビゲーション装置は、車両ごとカーフェリーで移動し、下船と同時に目的地に向かって走行するような場合に、下船からルート案内開始まで時間がかかってしまうという問題があった。

つまり、ナビゲーション装置は、カーフェリー内ではＧＰＳを受信することができないため、カーフェリーから下船後、ＧＰＳを受信するまでは、車両の位置や方位を取得することができない。そのため、下船後と同時にルート案内を開始することはできなかった。

そこで、カーフェリーの航路から到着可能地点を予測し、少なくとも乗船場所と到着可能地点で地図とのパターンマッチングを行い、ルート案内開始までの時間を短縮する技術が提案されている（特許文献１参照）
特許第３１６３８９２号

しかしながら、上記の技術では、複数箇所のパターンマッチングを行う必要があり、更にカーフェリーの到着可能地点が複数ある場合は、それだけ演算装置に負担がかかり、ルート案内開始まで時間がかかってしまうという問題があった。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、車両がカーフェリー等の施設から出る前にルート案内を開始することができ、演算装置への負担が軽いナビゲーション装置及びナビゲーションシステムを提供することを目的とする。

（１）請求項１のナビゲーション装置は、初期情報取得手段により、施設内に停車した車両の施設に対する相対位置及び車両の方位を含む初期情報を取得する。また、変化情報受信手段により変化情報を受信する。この変化情報は、施設の絶対位置、及び初期情報取得時における施設の方位に対する施設の方位変化を含む情報である。そして、位置方位算出手段により、初期情報及び変化情報に基づいて、車両の絶対位置及び方位を算出する。

従って、本発明のナビゲーション装置は、移動する施設内に車両が収容され、その施設内ではＧＰＳ等が使用できない場合でも、車両の位置及び方位を算出することができる。そのため、本発明のナビゲーション装置は、例えば、車両が施設から出る前に正しい車両位置と方位とを取得しておき、施設から出た後、即座に案内を行うことができる。

また、本発明のナビゲーション装置は、初期情報と変化情報とを用いて簡単な演算を行うだけで車両の位置と方位とを算出することができる。つまり、従来技術のように複数箇所のパターンマッチングを行う必要がないので、演算装置に負担がかかってしまうようなことがない。

・前記施設としては、車両を搭載し、位置及び／又は方位を変化させるものが挙げられる。具体的には、カーフェリー等の船舶、カートレイン等の鉄道車両、航空機等が挙げられる。
（２）請求項２のナビゲーション装置では、施設内に設けられた基準点を用いて施設に対する車両の相対位置を定めるとともに、その基準点を用いて施設の絶対位置を定める。

本発明では、基準点を用いることにより、施設に対する車両の相対位置と、施設の絶対位置とを明確にすることができる。そのため、車両の位置及び方位の算出を正確に行うことができる。
（３）請求項３のナビゲーション装置では、基準点を、施設において車両の出入りする出入口とする。

本発明では出入り口が基準点であるので、施設内に入るときに、車両は必ず基準点を通過する。そのため、車両が基準点を通過してからの移動方向や移動距離を、例えば車速センサやジャイロ等を用いて測定すれば、基準点に対する車両の相対位置や車両の方位を正確に測定することができる。
（４）請求項４のナビゲーション装置は、変化情報に含まれる基準点の絶対位置に、初期情報に含まれる相対位置をベクトル的に加算して第１車両位置を算出する第１算出手段と、基準点の絶対位置を中心として、第１車両位置を変化情報に含まれる方位変化だけ回転することで車両の絶対位置を算出する第２算出手段とを用いて、車両の位置及び方位を算出する。

具体的には、まず、図５に示すように、変化情報に含まれる値を用いて基準点Ｐ１の位置を定め、そのＰ１の位置に初期情報に含まれる相対位置をベクトル的に加算して第１車両位置Ｐ２とする（第１算出手段）。次に、Ｐ２の位置を、変化情報に含まれる方位変化だけ回転することで車両の真の絶対位置（第２車両位置）Ｐ３を算出する（第２算出手段）。
（５）請求項５のナビゲーション装置では、変化情報として、車両が施設から出る際における施設の絶対位置及び施設の方位変化を用いる。

そのため、算出される車両の位置及び方位は、車両が施設から出る際における位置及び方位である。従って、本発明のナビゲーション装置は、車両が施設を出たときから、車両の正しい位置と方位とを取得しており、即座に案内を行うことができる。
（６）請求項６のナビゲーション装置は、カーフェリー等の船舶に搭載される車両の位置及び方位を算出することができる。船舶内に車両が搭載されたときはＧＰＳを受信できないため、ＧＰＳによる位置及び方位の取得はできないが、本発明を用いれば、船舶内でも車両の位置と方位とを算出することができる。そのため、船舶から下船した後、即座に案内を開始することができる。
（７）請求項７のナビゲーション装置は、カートレイン等の鉄道車両に搭載される車両の位置及び方位を算出することができる。鉄道車両内に車両が搭載されたときはＧＰＳを受信できないため、ＧＰＳによる位置及び方位の取得はできないが、本発明を用いれば、鉄道車両の中でも車両の位置と方位とを算出することができる。そのため、鉄道車両から出た後、即座に案内を開始することができる。
（８）請求項８のナビゲーションシステムにおいて、ナビゲーション装置は、車両が移動する施設内に収容され、その施設内ではＧＰＳ等が使用できない場合でも、通信装置が送信する変化情報を用いて、車両の位置及び方位を算出することができる。そのことにより、ナビゲーション装置は、例えば、車両が施設から出る前に正しい車両位置と方位とを取得しておき、施設から出た後、即座に案内を行うことができる。

・ナビゲーション装置と通信装置との通信方式としては、例えば、ＦＭ放送、無線ＬＡＮ、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication （専用）狭域通信）、移動電話システム等を用いることができる。

・通信装置は、ナビゲーション装置との間の通信が可能であれば、その位置は限定されない。具体的には、施設内に設けることができる。また、車両が施設に出入りする際における施設の近傍に設けることができる。
（９）請求項９のプログラムは、請求項１〜７のいずれかに記載のナビゲーション装置の機能を実現することができる。例えば、請求項９のプログラムを用いてコンピュータを請求項１〜７のいずれかに記載のナビゲーション装置の処理装置（制御回路）として機能させることができる。

以下に本発明のナビゲーション装置及びナビゲーションシステムの形態の例（実施例）を説明する。

ａ）まず、本実施例１のナビゲーションシステムの構成を図１を用いて説明する。ナビゲーションシステム１は、車両に搭載されるナビゲーション装置３と、カーフェリー（施設）に搭載される通信装置５とから構成される。

ナビゲーション装置３は、ＧＰＳを受信するＧＰＳ受信装置７と、ユーザが必要に応じてデータ（例えば目的地等）を入力するデータ入力装置９と、地図情報に車両位置を重畳して表示することができる表示装置１１と、ＣＰＵ等を備え、ナビゲーション装置の機能を実現するために必要な処理を行う処理装置１３と、通信装置５との間で信号の送受信を行う無線装置１５と、方位センサ１７と、車速センサ１９と、地図情報等、ナビゲーション装置に必要な情報や、後述する処理を実行するためのプログラムを記憶している記憶装置２１とを備えている。

ここで、方位センサ１７及び車速センサ１９は、後述するように初期情報の取得に用いられる初期情報取得手段である。また、無線装置１５は、通信装置５から後述する到着地位置情報（変化情報）を受信するために用いられる変化情報受信手段である。また、処理装置１３は、後述するように車両の位置や方位の算出を行う位置方位算出手段である。

通信装置５は、到着地位置情報を記憶している記憶装置２３と、制御装置２５と、到着地位置情報等の送受信を行う無線装置２７とを備えている。
ｂ）次に、本実施例１のナビゲーションシステムの実行する処理を図２〜５を用いて説明する。

図２はカーフェリー（施設）に乗船した際におけるナビゲーション装置３の処理を示すフローチャートである。
ステップ１００では、車両が陸上から海上へ移動したか否かを判断する。つまり、図３に示すように、車両が陸地側から、海上にあるカーフェリーに乗船したか否かを判断する。カーフェリーに乗船したかどうかは、現在位置が海上（水上）に移動したことで判断することができる。地図データとしてフェリー乗り場の情報があれば、受信中のＧＰＳ信号が受信できなくなったことと組み合わせて判断しても良い。ＹＥＳの場合はステップ１１０に進み、ＮＯの場合はステップ１００に留まる。

ステップ１１０では、図３に示すように、車両はカーフェリーの入口に設けられた基準点Ｐ１を通り、カーフェリー内に進む。ナビゲーション装置３は、基準点Ｐ１を通過した時点から、Ｐ１に対する移動方向、及びＰ１からの移動距離の測定を開始する。具体的には、方位センサ１７及び車速センサ１９（図１参照）を用いて、上記の移動方向及び移動距離を測定する。

ステップ１２０では、車両のエンジンが停止したか否かを判断する。尚、このステップ１２０の判断は、サイドブレーキが引かれたか否かにより判断してもよい。ＹＥＳの場合はステップ１３０に進み、ＮＯの場合はステップ１２０に留まる。

ステップ１３０では、前記ステップ１１０にて開始した、移動方向及び移動距離の計測を終了する。
ステップ１４０では、ステップ１１０〜ステップ１３０において計測した移動方向及び移動距離から、基準点Ｐ１に対する、エンジンが停止した位置（以下停止位置Ｐ２）の相対位置、及び停止位置Ｐ２における車両の方位を求め、これらを初期情報として、記憶装置２１（図１参照）に記憶する。ステップ１４０が終了すると本処理を終了する。

図４は、下船前に、カーフェリー内で車両のエンジンを起動したときにナビゲーション装置３が実行する処理を示すフローチャートである。
ステップ２００では、前回海上でエンジンを停止したか否かを判断する。つまり、車両がカーフェリー内で停車した状態でエンジンを停止したか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ２１０に進み、ＮＯの場合は本処理を終了する。

ステップ２１０では、無線装置１５（図１参照）を用いて、無線信号受信を開始する。この無線信号は、通信装置５が常時送信している到着地位置情報（変化情報）であって、以下の内容を含んでいる。すなわち、図５に示すように、カーフェリーが到着地に接岸した際における基準点Ｐ１の絶対位置と、乗船時におけるカーフェリーの方位から到着地におけるカーフェリーの方位への相対方位変化とを含んでいる。

尚、到着地に接岸したカーフェリーの位置と、乗船時から到着時までのカーフェリーの相対方位変化とは常に一定であるので、それらの位置と相対方位変化とを含む到着地位置情報を予め記憶装置２３（図１参照）に記憶しておき、無線装置２７により送信することができる。

ステップ２２０ではタイマをスタートさせる。このタイマは、通信装置５を搭載していないカーフェリーに乗船した場合にナビゲーション装置３が到着地位置情報待ち状態で停止することを防止するためである。

ステップ２３０では、通信装置５が送信する無線信号を受信できたか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ２４０に進む。ＮＯの場合はステップ３００に進む。
ステップ２４０ではタイマを停止させる。

ステップ２５０では、通信装置５が送信する無線信号に含まれる基準点Ｐ１の絶対位置と、乗船時におけるカーフェリーの方位から到着地におけるカーフェリーの方位への相対方位変化とを受信する。

ステップ２６０では、処理装置１３により、基準点Ｐ１の絶対位置として、前記ステップ２５０にて受信した値を設定する。
ステップ２７０では、処理装置１３により、基準点Ｐ１の絶対位置に、前記ステップ１４０（図２）にて記憶した、基準点Ｐ１に対する停止位置Ｐ２の相対位置をベクトル的に加算する。すると、図５に示すように、カーフェリーの相対方位変化を考慮しない場合における停止位置Ｐ２の絶対位置（第１車両位置）が算出される（第１算出手段の実行）。

ステップ２８０では、処理装置１３により、図５に示すように、Ｐ２の位置を、到着地位置情報に含まれる相対方位変化だけ回転することで車両の真の絶対位置（第２車両位置）Ｐ３を算出する（第２算出手段の実行）。

ステップ２９０では、初期情報として記録された車両の方位を、到着地位置情報に含まれる相対方位変化だけ回転することで、車両の真の方位を算出する。尚、ステップ２６０〜２９０は位置方位算出手段の実行である。

一方、前記ステップ２３０にてＮＯと判断された場合はステップ３００に進む。このステップ３００では、前記ステップ２２０にてタイマスタートしてから所定時間が経過したか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ３１０でタイマを停止し、本処理を終了する。ＮＯの場合はステップ２３０に戻る。

本実施例のナビゲーション装置３では、上記の処理で取得された車両の位置及び方位を用いて、表示装置１１に地図情報と車両の位置とを重畳して表示し、ナビゲーションを行うことができる。

ｃ）次に、本実施例のナビゲーション装置及びナビゲーションシステムの奏する効果を説明する。
(i)本実施例のナビゲーション装置及びナビゲーションシステムを用いれば、カーフェリーから下船する前に、車両の位置と方位とを補正することができる。そのため、下船と同時に車両の位置と方位を表示装置１１に表示し、案内を行うことができる。

(ii)本実施例のナビゲーション装置は、初期情報と到着地位置情報とを用いて簡単な演算を行うだけで車両の位置と方位とを算出することができる。つまり、従来技術のように複数箇所のパターンマッチングを行う必要がないので、処理装置に負担がかかってしまうようなことがない。

また、車両の位置と方位との算出が容易であるので、それらの算出に長時間を要することはなく、ルート案内開始までの時間が短くて済む。

本実施例２のナビゲーション装置及びナビゲーションシステムの構成は前記実施例１と同様である。ただし、本実施例２では、ナビゲーション装置３及び通信装置５の実行する処理において一部相違する。尚、実施例１と同様の部分はその記載を省略する。

本実施例２では、到着地位置情報の送受信は、ナビゲーション装置３からの要求に応じて行われる。図６〜８を用いて具体的に説明する。
図６は、ナビゲーション装置３と通信装置５との間の到着地位置情報受信シーケンスである。ナビゲーション装置３は、通信装置５に対して接続要求を送信する。通信装置５は、接続要求を受信すると、接続確認を送信する。ナビゲーション装置３は、接続確認を受信すると、到着地位置情報要求を送信する。通信装置５は、到着地位置情報要求を受信すると、到着地位置情報を送信する。

図７は、図６に示す処理におけるナビゲーション装置３側のフローチャートである。
ステップ４００では、接続要求を送信する。
ステップ４０５では、タイマ１をスタートする。このタイマ１は通信装置５を搭載していないカーフェリーに乗船した場合にナビゲーション装置３が接続確認待ち状態で停止することを防止するためのものである。

ステップ４１０では、通信装置５から接続確認を受信したか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ４１５でタイマ１を停止し、ステップ４２０に進む。ＮＯの場合はステップ４５０に進む。

ステップ４２０では到着地位置情報要求を送信する。
ステップ４２５では、タイマ２をスタートする。このタイマ２は、ナビゲーション装置３が到着地位置情報待ち状態で停止することを防止するためのものである。

ステップ４３０では、到着地位置情報を受信したか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ４３５でタイマ２を停止し、本処理を終了する。ＮＯの場合はステップ４７０に進む。

ステップ４５０では、前記ステップ４０５にてタイマ１をスタートさせてから所定時間が経過したか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ４６０でタイマ１を停止し、本処理を終了する。ＮＯの場合はステップ４１０に戻る。

ステップ４７０では、前記ステップ４２５にてタイマ２をスタートさせてから所定時間が経過したか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ４８０でタイマ２を停止し、本処理を終了する。ＮＯの場合はステップ４３０に戻る。

図８は、図６に示す処理における通信装置５側のフローチャートである。ステップ５００では、ナビゲーション装置３から接続要求信号を受信したか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ５１０に進み、ＮＯの場合はステップ５００に留まる。

ステップ５１０では接続確認を送信する。
ステップ５１５ではタイマをスタートする。このタイマは通信装置５が到着地位置情報要求待ち状態で停止することを防止するためのものである。

ステップ５２０ではナビゲーション装置３から到着地位置情報要求を受信したか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ５２５でタイマを停止し、ステップ５３０に進む。ＮＯの場合はステップ５４０に進む。

ステップ５３０では到着地位置情報を送信し、本処理を終了する。
ステップ５４０では、前記ステップ５１５にてタイマスタートしてから所定時間が経過したか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ５５０でタイマを停止し、本処理を終了する。ＮＯの場合はステップ５２０に戻る。

本実施例２のナビゲーション装置は、受信した到着地位置情報を用いて、前記実施例１におけるステップ２６０〜２９０（図４）と同様に車両の位置及び方位を算出することができ、前記実施例１と同様の効果を奏する。

本実施例３のナビゲーション装置及びナビゲーションシステムの構成及び作用は、基本的には前記実施例１及び実施例２と同様である。ただし、本実施例３では、通信装置５の構成において相違する。つまり、通信装置５は、図９に示すように、移動通信網である移動電話網２９とサービスセンター３１とから構成される。移動通信網２９は、基地局３３と交換局３５とを有している。

また、本実施例３では、到着地位置情報の送受信は、ナビゲーション装置３からの要求に応じて行われる。図１０を用いて具体的に説明する。
ナビゲーション装置３は、移動電話網２９を経て、サービスセンター３１に接続要求を送信する。接続要求を受信したサービスセンター３１は、移動電話網２９を経て、ナビゲーション装置３に接続確認を送信する。接続確認を受信したナビゲーション装置３は、移動電話網２９を経て、サービスセンター３１に到着地位置情報要求を送信する。到着地位置情報を受信したサービスセンター３１は、移動電話網２９を経て、ナビゲーション装置３に到着地位置情報を送信する。

尚、車両がカーフェリー内にあるときは、移動電話は使えない可能性があるので、上記の到着地位置情報の送受信は、乗船前に行っておくことが好ましい。
ナビゲーション装置３は、到着地位置情報を用いて、前記実施例１及び実施例２と同様に、車両の位置及び方位を算出する。

本実施例３のナビゲーション装置及びナビゲーションシステムは、前記実施例１及び実施例２と同様の効果を奏する。
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。

・前記実施例１〜３において、車両を搭載する施設は、カーフェリーには限定されず、例えば、カートレイン等の鉄道車両、航空機であってもよい。
・前記実施例１〜３において、到着地位置情報の受信を始めるタイミングは、車両のエンジン起動時に限定されず、例えば、乗船後、カーフェリー内で車両のエンジンを停止した時、又はナビゲーション装置の電源をＯＮにした時であってもよい。

・前記実施例１〜２において、通信装置５の設置場所は、通信が可能な場所であればカーフェリー内に限定されない。例えば、乗船地の港の近傍、到着地の港の近傍であってもよい。

・前記実施例１〜３において、初期情報を取得する方法は、方位センサ１７及び車速センサ１９を用いて基準点に対する車両の移動方向及び移動距離を測定する方法には限定されない。例えば、カーフェリー内の停車位置ごとに、予め初期情報が記録されており、それをユーザがナビゲーション装置に入力する方法、又はナビゲーション装置が初期情報を自動的に読み取る方法をとることができる。

・本発明のナビゲーション装置は、車両に搭載する用途の他に、個人が携帯するものとしても用いることができる。

ナビゲーションシステムの構成を表すブロック図である。 乗船時におけるナビゲーション装置の処理を表すフローチャートである。 初期情報の取得方法を表す説明図である。 車両のエンジンを起動した時にナビゲーション装置が実行する処理を示すフローチャートである。 車両の位置を算出する方法を表す説明図である。 ナビゲーション装置と通信装置との間の到着地位置情報受信シーケンスを表す説明図である。 ナビゲーション装置側の処理を表すフローチャートである。 通信装置側の処理を表すフローチャートである。 ナビゲーションシステムの構成を表すブロック図である。 ナビゲーション装置、移動通信網、及びサービスセンター間の到着地位置情報受信シーケンスを表す説明図である。

符号の説明

１・・・ナビゲーションシステム
３・・・ナビゲーション装置
５・・・通信装置
７・・・ＧＰＳ受信装置
１３・・・処理装置
１５・・・無線装置
１７・・・方位センサ
１９・・・車速センサ
２９・・・移動電話網
３１・・・サービスセンタ

Claims (9)

1. 施設内に停車した車両の前記施設に対する相対位置及び前記車両の方位を含む初期情報を取得する初期情報取得手段と、
   前記施設の絶対位置、及び前記初期情報取得時における前記施設の方位に対する前記施設の方位変化を含む変化情報を受信する変化情報受信手段と、
   前記初期情報及び前記変化情報に基づいて、前記車両の絶対位置及び方位を算出する位置方位算出手段と、を備えることを特徴とするナビゲーション装置。
2. 前記初期情報における相対位置は、前記施設内に設けられた基準点に対する前記車両の相対位置であるとともに、
   前記変化情報における前記施設の絶対位置は、前記基準点の絶対位置であることを特徴とする請求項１記載のナビゲーション装置。
3. 前記基準点は、前記施設において前記車両の出入りする出入口であ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. 前記位置方位算出手段は、
   前記変化情報に含まれる基準点の絶対位置に、前記初期情報に含まれる相対位置をベクトル的に加算して第１車両位置を算出する第１算出手段と、
   前記基準点の絶対位置を中心として、前記第１車両位置を前記変化情報に含まれる方位変化だけ回転することで車両の絶対位置を算出する第２算出手段とを有することを特徴とする請求項２又は３に記載のナビゲーション装置。
5. 前記変化情報は、前記車両が前記施設から出る際における前記施設の絶対位置及び前記施設の方位変化であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のナビゲーション装置。
6. 前記施設が船舶であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のナビゲーション装置。
7. 前記施設が鉄道車両であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のナビゲーション装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載のナビゲーション装置と、
   前記変化情報を送信する通信装置と、を含むナビゲーションシステム。
9. 請求項１〜７のいずれかに記載のナビゲーション装置の機能を実現するプログラム。

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