JP2007003251A - 経路誘導ナビゲーション装置及び経路誘導ナビゲーション方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
進行方向を検出することなく目的地まで移動体を誘導する経路誘導ナビゲーション装置及び経路誘導ナビゲーション方法を提供する。
【解決手段】
移動体の移動距離を求め、経路探索によって求められた目的地までの経路データ上で、移動距離だけ移動した位置を移動体の位置として求める。
【効果】
方向検知に伴う誤差の影響を受けない経路誘導ナビゲーションが可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動体の経路誘導ナビゲーション装置及び経路誘導ナビゲーション方法に関する。

ＧＰＳ(Global Positioning System)等の衛星測位技術が発達し、測位衛星からの電波を受信できる領域では地球上のいかなる場所でも自分の位置を検知できるようになり、この測位衛星を利用したカーナビゲーション装置等が広く利用されている。ところが、人間の生活空間においてかなりの領域を占める屋内や地下街では測位衛星の電波を受信できないため、自分の位置を検知することができない。そこで、従来は、特許文献１（特開2004−８５５１１号公報）に示されるように、人間の移動距離と進行方向とから、移動軌跡を検出している。

特開２００４−８５５１１号公報

従来技術においては、単位時間あたりの移動距離と進行方向を積分しながら移動軌跡を検出する。進行方向の検出装置としては、地磁気センサやジャイロセンサが利用されるが、地磁気センサは磁場の乱れによる誤差が生じ、ジャイロセンサは０点のドリフトによる誤差が生じる。従って、積分処理によりこれらの誤差が蓄積し、非常に大きな誤差となる。

本発明は、上述したような問題点を考慮してなされたもので、進行方向を検出することなく目的地まで移動体を誘導する経路誘導ナビゲーション装置及び経路誘導ナビゲーション方法を提供する。

本発明による経路誘導ナビゲーション装置及び経路誘導ナビゲーション方法においては、上記課題を解決するために、移動体の移動距離を求め、経路探索によって求められた目的地までの経路データ上で、移動距離だけ移動した位置を移動体の位置として求める。

本発明によれば、方位情報を利用しなくても経路誘導ナビゲーションが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態である、移動体の経路誘導ナビゲーション装置の機能ブロック図を示す。位置設定手段１は、移動体である歩行者の現在位置や目的地等を設定する。移動検出センサ３は歩行者の歩行状態など移動体が移動していることを検出する。移動検出センサ３としては、加速度センサや歩数計が用いられる。演算処理手段２は、移動検出センサ３の出力データを解析して歩行者の移動距離を算出したり、経路探索処理をしたり、地図または音声の生成処理をしたりする。例えば、加速度センサの波形データから歩行動作毎に歩幅を推定して累積したり、歩数計により計測される歩数と予め計測された歩幅とを用いたりして、移動距離を算出する。演算処理手段２としては、マイクロコンピュータなどの各種プロセッサを用いることができる。地図Ｄ．Ｂ．（データベース）５には地図表示用データが格納される。地図Ｄ．Ｂ．５には、ユーザに対して地図を可視化するためのデータ、すなわち現在位置付近の地図表示，経路途中での道案内地図の表示，利用者の現在位置や目的地を設定する場合の地図表示に用いるデータが格納される。経路Ｄ．Ｂ．６には、経路探索用データが格納される。経路探索用データは、道の断片（リンク），距離，リンクコスト等の情報を含み、現在位置から目的地までの最短経路などを探索するために用いられる。経路探索結果格納用Ｄ．Ｂ．７には、経路探索結果が一時的に格納され、経路探索処理で求められた現在位置から目的地までの経路に関する情報が蓄えられる。なお、これらのＤ．Ｂ．には、ハードディスクや半導体メモリなどの記憶装置が用いられる。情報表示手段４は、地図情報や経路案内情報を、画像や音声として表示する。情報表示手段としては、端末画面，各種ディスプレイ装置，スピーカー等が用いられる。

図２は、図１の実施形態における経路誘導ナビゲーション方法を示すフローチャートである。また、図３は、地下街における経路誘導ナビゲーションの一例を示す。以下、図２および図３を用いて説明するが、歩行者が検索経路から外れないで移動することを前提にする。

まず、現在位置（図３，出発点３０）を設定し（図２，ステップ２０）、さらに目的地（図３，目的地３５）を設定する（図２，ステップ２１）。設定方法として、例えば、図３のような階段３６，店舗３８及び通路などを含む地図情報を地図Ｄ．Ｂ．５（図１）のデータによって作成して端末画面に表示し、端末の所定のキーを操作して地図上の位置を選択及び決定することにより現在位置と目的地が設定される。なお、図３においては、目的地３５も店舗３８の一つである。

現在位置及び目的地の設定が完了したら、経路探索処理を実行する（図２，ステップ
２２）。経路探索処理においては、経路Ｄ．Ｂ．６（図１）に格納されている経路探索用データを用い、ダイクストラ法などにより、現在位置から目的地までの経路データを求める。経路探索用データには、道の断片（リンク）及びノードに関する情報が含まれる。リンクには、道の断片の距離や道の状況（階段や坂道など）に関する情報が登録されている。これらの情報はリンクコストとして経路探索処理時の評価に用いる。ノードには、ノードの位置情報（経緯度など）の他にリンクの接続関係が登録されている。例えば、「ノード（Ａ）では、リンク（ａ）とリンク（ｂ）とリンク（ｃ）が接続している」というような情報である。なお、接続関係を表すデータは、上記のようにノードに持たせるほか、リンクに持たせても良い。経路探索処理を実行すると、出発点３０（現在位置）から目的地
３５までのトータルのリンクコストが最小の経路データが生成される。図３では、出発点３０（Ｓ）から階段３６を下りてノード１（３１）,ノード２（３２）,ノード３（３３），ノード４（３４）の順に通過し、ノードＤすなわち目的地３５へ達する経路データが生成される。

経路データが生成されたら、誘導開始を指示する（図２，ステップ２３）。誘導開始を指示するためには、端末に設けられた誘導開始ボタンを操作したり、音声認識を利用して「誘導開始」というような音声を誘導開始信号としたりする。誘導開始が指示されると、歩行者の移動距離が検出される（図２，ステップ２４）。ステップ２４においては、歩行者が携帯する端末に設けられる移動検出センサ３（図１、例えば加速度センサ）を用いて、単位時間あたりの移動距離ｌ（ｎ）が算出される。出発点から現在位置までの移動距離Ｌ（ｔ）は次式（数１）により求めることができる。但し、“ｔ”は現在時間を示す。

次に、前式（数１）用いて検出した移動距離だけ、出発点３０を基点に探索された経路データ上でリンクに沿って移動体である歩行者の位置を移動させる（ステップ２５）。図４は、図３にける経路探索結果から方位情報と探索経路に関係のないノード情報（ノード５，６）を取り除き、ノードとリンクを一直線に配置して表示したものである。例えば、リンク３７は、ノード２とノード３を接続しており、長さ２５ｍである。ステップ２６
（図２）では、歩行者がノードに接近したかどうかを判定する。ノードに接近した場合、ステップ２７（図２）でノード地点の経路案内情報を作成して、端末画面などの情報表示手段４（図１）に表示する。例えば、歩行者がノード２へ２ｍ以内に接近した場合、次式（数２）の条件が満たされたことが演算処理により判定されると、経路案内情報が作成されて歩行者に提供される。

ここで情報の提供方法を、図３において歩行者が位置４１に居る場合について説明する。提供する情報は、到達したノードから次のノードへ進む方向や距離、次のノードへ進む経路（リンク）の情報などである。利用者が位置４１に居る場合、次に到達するノードはノード２である。ノード２から先の進行方向は、ノード１からノード２へ向かうリンク
３９及びノード２からノード３へ向かうリンク３７より求めることができる。この場合、求められる進行方向は、右方向へ９０度となる。またリンク３７の距離はノード２とノード３の位置情報（経緯度）から求めることができる。なお、図３においては、各ノードの経緯度は記載していないが、リンク３７の距離を２５ｍとしている。また、経路(リンク)のデータは、各リンクに道の路面状況などを登録しておき、それを参照する。リンク３７は通常の通路であるが、一つ前のリンクでは階段３６に関する情報を登録し、それを参照する。これらの情報を元に、経路案内情報となる映像表示や音声案内を生成する。図３の位置４１では、ノード２の地点で右に曲がる経路データになっているので、図５に示すように、通路を右に曲がるような映像表示５０によって案内したり、「２ｍ先右方向です。その後２５ｍ直進です」というような音声案内を出力したりする。

利用者が映像表示５０に従って右折し、（数１）で求めた出発地点からの移動距離が
３０ｍとなった場合、歩行者の位置はノード２とノード３の間の位置４３であることが表示される（図３及び図４）。すなわち、ノード２で右折しているけれども、図４の方位情報を取り除いた経路情報と数１により求めた出発点からの移動距離を対応させ、経路データ上で移動距離だけ歩行者の位置を移動させることにより、経路上の現在位置を把握することができる。また、図４で対応させたリンク３７上の位置を図３に対応付けることにより、図３における歩行者の位置４３のように２次元空間での位置を把握することができる。また、位置４３はノード３へ２ｍまで接近した位置であり、図６に示すように左折を促す画面を表示し利用者を誘導することができる。

なお、上式（数２）のように、経路データにおける現在位置から所定の位置までの距離と上式（数１）により算出された移動距離とを比較し、比較の結果に基づいて、種々の案内情報を表示することができる。例えば、所定の位置が、上述したような進行方向が変わるノードであるほか、階段の最上部や最下部のように経路の状態（リンクの属性）が変わる位置の場合に、階段の開始や終了を表示することができる。

次に、総移動距離が全リンクの合計距離（図３，図４では４４ｍ）に達すれば、目的地に到達したことを判定し（図２，ステップ２８）、端末画面への映像表示や音声案内などにより目的地到着をアナウンスして経路誘導を終了する（図２，ステップ２９）。

なお、本実施形態では、経路案内情報をノードへ接近した場合に提供しているが、図３における位置４１あるいは位置４３のようにリンクの移動区間中において、２次元地図に現在位置を表示して移動の様子を提示しても良い。また、図４のように方位情報を削除して直線状に配置したノードとリンクの関係すなわち１次元の経路地図を表示し、この経路地図上で、位置４１や位置４３のように歩行者の現在位置を表示しても良い。

上記実施形態では、方位情報を利用することなく経路誘導ナビゲーションが可能である。従って、磁場の乱れやジャイロセンサのドリフトによる方向検知の誤差の影響を防止することができる。

図７は、本発明の他の実施形態である経路誘導ナビゲーション装置の機能ブロック図を示す。本実施形態は、位置検出手段７１、及び位置検出手段で検知した位置とノードの対応Ｄ．Ｂ．（データベース）７２を備える点が、図１の実施形態と異なる。本実施形態においては、移動体である歩行者がノードのような経路データ上の所定の位置に到達したことを検出する位置検出手段７１及びＤ．Ｂ．７２によって、移動距離を求めるために出発点から目的地まで前式（数１）により積分処理を実行することに伴う誤差を補正することができる。位置検出手段７１としては、ＩＣタグなどのＲＦＩＤ (Radio Frequency
Identification) ，無線ビーコン，無線ＬＡＮ、あるいはＧＰＳを用いた位置検出装置が用いられる。本実施形態においては、実経路における所定の位置に設けられるＲＦＩＤ、例えば点字ブロックに埋め込まれたＲＦＩＤを用いて位置を検出する装置を位置検出手段７１とする。ＲＦＩＤを用いた位置検出手段７１においては、位置情報とＲＦＩＤから送信されるＩＤ情報を対応付けるテーブルを用いて歩行者の位置を検出する。ＲＦＩＤを埋め込んだ点字ブロックが、図３における各ノードに相当する実経路上の位置に設けられている。各ノードの位置に埋め込まれたＲＦＩＤのＩＤ情報と各ノードの位置情報との対応テーブルはＤ．Ｂ．７２に登録されている。従って、歩行者の携帯する端末から、実際の経路に埋め込まれたＲＦＩＤのＩＤ情報が読み込まれると、Ｄ．Ｂ．７２に登録されたテーブルを参照して、歩行者がどこのノードの位置に居るかを示す位置情報が得られる。

図８は、図７の実施形態における経路誘導ナビゲーション方法を示すフローチャートである。ステップ２０〜２５は、図２のフローチャートと同じであり、歩行者の移動距離を検出し（ステップ２４）、次に、検出した移動距離だけ探索経路のリンクに沿って現在位置を移動させる（ステップ２５）。移動距離が図３のノード２に到達すると、実経路のノードの位置に設けられるＲＦＩＤが発信するノードのＩＤ情報を検出する(ステップ８１)。前式（数１）を用いて移動距離を積分していくと、移動距離検知誤差により、出発点からノード２までの距離に誤差が生じる。そこで次式（数３）のように、（数１）によって求めたノード２までの移動距離を、Ｄ．Ｂ．７２（図７）においてＩＤ情報に対応するノード２の位置情報から経路Ｄ．Ｂ．によって求められる出発点からノード２までのリンク長に置き換える。

ただし、ｍはノード２のＩＤ情報を読み込んだ時間を示す。

これによりノード２に到達するまでに積分演算により蓄積された誤差がキャンセルされ、誤差が小さな状態でノード２を基点として再度移動距離の積分演算処理を実行することができる。

図７及び図８の実施形態では、ノード毎に蓄積誤差をキャンセルするので、誤差の蓄積を抑えることができる。なお、ＲＦＩＤを用いた従来の位置検知では、ノード間のリンクの中間点では移動体の位置を把握することができないが、本実施形態によればこのような中間地点でも位置を検出することができるため、歩行者が向かっているノードまでの距離を検出して歩行者に案内表示をすることができる。

なお、図２の実施形態では、端末のキー操作によって現在位置を設定しているが、図７，図８の実施形態では、図３における出発点３０のノード（Ｓ）のＲＦＩＤからＩＤ情報を読み込むと、自動的に現在位置を設定することができる。

また、ＲＦＩＤに代えて無線ビーコンや無線ＬＡＮを用いた位置検出手段でも同様に移動距離の誤差を補正することができる。例えば、実経路上のノード付近の無線ビーコンの値を読み込んだら、そのノード付近であると判断して、積分演算により求めた移動距離の値を経路Ｄ．Ｂ．から求めた値に置き換えることにより誤差を補正することができる。また、ＧＰＳを用いる場合には、ＧＰＳを利用できる区間はＧＰＳの位置情報を利用し、
ＧＰＳが使えなくなった場合には、ＧＰＳが最後に受信できた位置を基点として、経路上を図８の方法を用いて歩行者を誘導することができる。

更に、経路を間違えてしまい、経路上には無いＲＦＩＤの情報を読み取った場合、例えば図３のノード２で右に曲がらずに直進してノード５まで到達した場合には、検知した
ＲＦＩＤのＩＤ情報に対応するノード位置を始点として、目的地までの経路探索を再実行して、以後、各実施形態と同様の経路誘導を継続することができる。

なお、上述した実施形態に限らず、本発明の技術的思想の範囲内において種々の変形例が可能である。

本発明の一実施形態である、移動体の経路誘導ナビゲーション装置の機能ブロック図。 図１の実施形態における経路誘導ナビゲーション方法を示すフローチャート。 地下街における経路誘導ナビゲーションの一例地下街の例。 ノードとリンクを一直線に配置した経路探索結果の表示。 通路を右に曲がることを示す映像表示。 左折を促す画面表示。 本発明の他の実施形態である、移動体の経路誘導ナビゲーション装置の機能ブロック図。 図８の実施形態における経路誘導ナビゲーション方法を示すフローチャート。

符号の説明

１…位置設定手段、２…演算処理手段、３…移動検出センサ、４…情報表示手段、５…地図Ｄ．Ｂ．、６…経路Ｄ．Ｂ．、７…経路探索結果格納用Ｄ．Ｂ．、７１…位置検出手段、７２…位置検出手段で検知した位置とノードの対応Ｄ．Ｂ．。

Claims (7)

1. 移動体を現在位置から目的地まで誘導するための経路誘導ナビゲーション装置であって、
   前記現在位置及び前記目的地を設定する手段と、
   前記移動体の移動を検出するセンサと、
   前記センサの出力データから、前記移動体の前記現在位置からの移動距離を演算し、経路探索によって求められた前記現在位置から前記目的地までの経路データ上で、演算された前記移動距離だけ前記現在位置から移動した位置を前記移動体の位置として求める演算手段と、
   求められた前記移動体の位置に応じて経路案内情報を表示する表示手段と、
   を備える経路誘導ナビゲーション装置。
2. 請求項１において、前記演算手段は、前記経路データにおいて前記現在位置から所定の位置までの距離と前記移動距離とを比較し、前記比較の結果に基づいて、前記表示手段が前記所定の位置に関する経路案内情報を表示する経路誘導ナビゲーション装置。
3. 請求項２において、前記所定の位置が、前記移動体の進行方向が変わる位置である経路誘導ナビゲーション装置。
4. 請求項２において、前記所定の位置が、前記経路データにおいて、経路の状態が変わる位置である経路誘導ナビゲーション装置。
5. 請求項１において、前記経路データ上の所定の位置に前記移動体が到達したことを検出する位置検出手段の出力データによって、前記移動距離を補正する経路誘導ナビゲーション装置。
6. 請求項５において、前記検出手段が、ＲＦＩＤ，無線ビーコン，無線ＬＡＮ，ＧＰＳの内のいずれかを用いている経路誘導ナビゲーション装置。
7. 移動体を現在位置から目的地まで誘導するための経路誘導ナビゲーション方法であって、
   前記現在位置及び前記目的地を設定するステップと、
   前記移動体の前記現在位置からの移動距離を求め、経路探索によって求められた前記現在位置から前記目的地までの経路データ上で、前記移動距離だけ前記現在位置から移動した位置を前記移動体の位置として求めるステップと、
   求められた前記移動体の位置に応じて経路案内情報を表示するステップと、
   を含む経路誘導ナビゲーション方法。
   
   

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