JP2008014755A - ナビゲーション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二次元座標で定義された経路を、立体的に表現された道路の路面にきれい載るように描く。
【解決手段】ナビゲーション装置は、リンクデータと道路の立体データとを記憶する手段と、経路を構成するリンクごとに、リンクの始点と終点の間に、複数の点Ｐ１・・・Ｐｎを設定する手段と、複数のサンプル点Ｐ１・・・Ｐｎごとに、立体データで表現される道路の路面８２上の対応する点Ｐｍ１・・・Ｐｍｎを求める手段と、求めた路面上の点Ｐｍ１・・・Ｐｍｎを結んで、立体表示した道路の路面上に、経路を表示する表示手段とを備えている。
【選択図】図７

Description

本発明は、ナビゲーション装置に関し、特に、立体地図表示が可能な車載用ナビゲーション装置に関する。

ユーザの直感的な理解を助けるため、地図を立体的に表示する車載用ナビゲーション装置がある。このような車載用ナビゲーション装置は、地図上に配置される構成物（建物、高架、標識など）の三次元データを記憶しており、かかる三次元データを用いて、立体的な地図表示を行う。また、道路も三次元の形を有しているので、道路の形状（起伏など）も、立体的に表示される。

特開２００５−１５６２４７号公報

しかし、立体的に表現された道路上とともに、経路を示すラインを重ねて表示しようとすると、ラインが路面上にきれいに乗らないで表示される場合があった。

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、立体的に表現された道路に、経路をきれいに載せて描くことを目的とする。

上記課題を解決すべく、本発明では、路面を表現する立体物の表面に、経路に対応する点を求めていき、その点を用いて、経路を表現する。

例えば、本発明は、ナビゲーション装置であって、地図上の道路を構成するリンクのリンクデータと、地図上の道路の立体データとを記憶する手段と、複数のリンクで構成される経路を取得する手段と、前記経路を構成するリンクごとに、リンクの始点と終点の間に、複数のサンプル点を設定するサンプル点設定手段と、前記複数のサンプル点ごとに、前記立体データで表現される道路の路面上の対応する点を求める対応点算出手段と、前記立体データを用いて立体表示した道路の路面上に、前記対応点算出手段で求めた路面上の点を用いて、前記経路を表示する表示手段とを備えている。

前記サンプル点設定手段は、
（１）リンク上に、予め定めた数のサンプル点を等間隔に設定する、
（２）リンク上に、所定距離ごとに、サンプル点を設定する、
（３）第１の間隔で設定されたサンプル点の対応点が、所定条件を満たさない場合、第１の間隔より狭い第２の間隔でサンプル点を設定し直す、
（４）リンクの属する地域によって、サンプル点の間隔を変化させる、
（５）設定された地図の縮尺によって、サンプル点の間隔を変化させる、
（６）リンクの属する道路種別により、サンプル点の間隔を変化させる、などの方法をとることができる。

以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態が適用された車載用ナビゲーション装置１００の概略構成図である。図示するように、車載用ナビゲーション装置１００は、演算処理部１と、ディスプレイ２と、記憶装置３と、音声入出力装置４と、入力装置５と、車輪速センサ６と、ジャイロセンサ７と、ＧＰＳ(Global Positioning System)受信装置８と、を備えている。

演算処理部１は、様々な処理を行う中心的ユニットである。例えば各種センサ６、７やＧＰＳ受信装置８から出力される情報を基にして現在位置を検出する。また、ディスプレイ２に画像を表示するためにグラフィックス情報を生成する。

ディスプレイ２は、液晶表示装置などからなり、演算処理部１で生成されたグラフィックス情報を表示するユニットである。

記憶装置３は、ＣＤ-ＲＯＭやＤＶＤ-ＲＯＭやＨＤＤやＩＣカードといった記憶媒体で構成されている。この記憶媒体には、地図データが記憶されている。地図データには、地図上の道路を構成するリンクのデータ（リンクデータ３００）が含まれている。リンクデータ３００には、図２に示すように、リンクを識別するコード（リンクＩＤ）３０１ごとに、開始ノード座標３０２と終了ノードの座標３０３、接続リンク３０４などが格納されている。開始ノード座標３０２と終了ノードの座標３０３は、２次元座標（ｘ、ｙ）で定義されている。

また、記憶装置３には、地図上の構成物を立体表示するための立体物データ３１０が記憶されている。立体物データ３１０は、図３に示すように、地図上の立体物を識別するためのコード（立体物ＩＤ）３１１と、名称３１２と、地図上の配置座標３１３と、立体物を規定するポリゴンデータ３１４とを含んでいる。地図上の立体物には、建物、施設などの道路以外のもののほか、陸橋、看板、標識などの道路に関連するものもある。また、道路も様々な形を有しているので、地図上の立体物として登録されている。登録されている道路は、リンクＩＤに対応付けられている。したがって、リンクＩＤが特定されると、そのリンクに対応する道路（路面）を表現するポリゴンデータ３１４が検索できるようになっている。

ポリゴンデータ３１４は、三角形などの単純な多角形の頂点の三次元座標の集合である。ポリゴンデータ３１４には、立体物を地図上に配置するときに基準として用いられる代表点の位置も含まれている。配置座標３１３には、立体物が地図上に配置される場合の、かかる代表点の配置されるべき座標が格納されている。なお、立体物の地図上への配置の向きは、予め定められている。すなわち、ポリゴンデータ３１４で規定される立体物を、予め定められた向きで、その代表点が配置座標３１３に一致するように配置させると、実際の建物の配置を再現することができる。

図１に戻って説明する。

音声入出力装置４は、マイクロホンを備え、ユーザが発話した音声を取得し、演算処理部１に送信する。また、演算処理部１で生成したユーザへのメッセージを音声信号に変換し出力する。

入力装置５は、ユーザからの指示を受け付けるユニットである。入力装置５は、スクロールキー、縮尺変更キーなどのハードスイッチ、ジョイスティック、ディスプレイ上に貼られたタッチパネルなどで構成される。

センサ６、７およびＧＰＳ受信装置８は、車載用ナビゲーション装置１００で現在地（自車位置）を検出するために使用されるものである。

図４は、演算処理部１の機能ブロック図である。

図示するように、演算処理部１は、ユーザ操作解析部４１と、現在位置算出部４２と、経路探索部４３と、経路誘導部４４と、表示処理部４５とを備えている。

ユーザ操作解析部４１は、入力装置５に入力されたユーザからの要求を受け、その要求内容を解析して、その要求内容に対応する処理が実行されるように演算処理部１の各部を制御する。

現在位置算出部４２は、各センサ６、７及びＧＰＳ受信装置８からの出力、及び地図データを用いて、マップマッチングにより、現在位置を求める。

経路探索部４３は、地図データを用いて、指定された２地点（現在地、目的地）間を結ぶ推奨経路をダイクストラ法等により探索する。

経路誘導部４４は、経路探索部４３で探索された推奨経路を用いて、経路誘導のための誘導情報を生成し、ディスプレイ２及び音声入出力装置４を介して、経路誘導を行う。例えば、地図上に推奨経路を表示して、「１００ｍ先、右折です」などのメッセージを出力する処理を行う。

表示処理部４５は、ディスプレイ２への描画コマンドを生成する。例えば、指定された縮尺、描画方式で、道路、その他の地図構成物や、現在地、目的地、推奨経路のための矢印といったマークを描画するように地図描画コマンドを生成する。

図５は、演算処理部１のハードウェア構成例を示す図である。

図示するように、演算処理部１は、各デバイス間をバス３２で接続した構成としてある。演算処理部１は、数値演算及び各デバイスを制御するといった様々な処理を実行するＣＰＵ(Central Processing Unit)２１と、記憶装置３から読み出した地図データ、演算データなどを格納するＲＡＭ(Random Access Memory)２２と、プログラムやデータを格納するＲＯＭ(Read Only Memory)２３と、メモリ間およびメモリと各デバイスとの間のデータ転送を実行するＤＭＡ（Direct Memory Access）２４と、グラフィックス描画を実行し且つ表示制御を行う描画コントローラ２５と、グラフィックスイメージデータを蓄えるＶＲＡＭ(Video Random Access Memory)２６と、イメージデータをＲＧＢ信号に変換するカラーパレット２７と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ/Ｄ変換器２８と、シリアル信号をバスに同期したパラレル信号に変換するＳＣＩ(Serial Communication Interface)２９と、パラレル信号をバスに同期させてバス上にのせるＰＩＯ(Parallel Input/Output)３０と、パルス信号を積分するカウンタ３１と、を有する。

図４で示した構成要素及び機能は、ＣＰＵ２１が所定のプログラムを実行することにより達成される。

［動作の説明］次に、本実施形態の車載用ナビゲーション装置１００の特徴的な動作である、立体地図表示における経路の表示処理について説明する。

図６は、かかる処理のフロー図である。図７及び図８は、かかる処理を説明するための図である。

なお、経路探索部４３により、既に、出発地から目的地までの経路が探索されており、経路誘導部４４は、出発地から近い順に並べられた、経路を構成するリンクのリンクＩＤを、取得しているものとする。

経路誘導部４４は、経路を構成するリンクを、出発地に近い順に、１つ選択する（Ｓ１０１）。

次に、経路誘導部４４は、リンクデータ３００から、リンクＩＤ３０１をキーとして、Ｓ１０１で選択したリンクの開始ノード座標３０２と、終了ノード座標３０３を取得する。ここで、開始ノードＳ、終了ノードＥとする。

次に、経路誘導部４４は、図７及び図８に示すように、開始ノードＳと終了ノードＥの間の直線（リンク８０）上に、複数のサンプル点Ｐ１、Ｐ２… Ｐｎを設定する（Ｓ１０３）。例えば、、リンク８０上に、等間隔で所定の数（例えば、１０つ）のサンプル点Ｐ１、Ｐ２… Ｐｎを設ける。

次に、経路誘導部４４は、立体物で表現された道路の路面上に、各サンプル点Ｐ１、Ｐ２… Ｐｎに対応する点Ｐｍ１、Ｐｍ２… Ｐｍｎを求める（Ｓ１０４）。

具体的には、経路探索部４４は、立体物データ３００の中から、選択したリンクＩＤに対応する道路の路面のポリゴンデータ３１４を取得する。そして、そのポリゴンデータ３１４で表現される立体物を、配置座標３１３に従って、三次元座標（図７に示すように、ｘｙ平面に高さｈを持つ空間とする）における地図上に配置する。さらに、サンプル点Ｐ１、Ｐ２… Ｐｎを通るｘｙ平面に垂直な線と、地図上に配置された路面を表現するポリゴン８２との交点を求める。求めた交点が、サンプル点Ｐ１、Ｐ２… Ｐｎに対応する、路面上の点Ｐｍ１、Ｐｍ２… Ｐｍｎとなる。なお、同様に、開始ノードＳ及び終了ノードＥに対応する、路面上の点Ｓｍ、Ｅｍを求める。

経路誘導部４４は、経路を構成する全てのリンクについて、開始ノード、終了ノード及びサンプル点に対応する路面上の点（「対応点」という）を求める処理（Ｓ１０１〜Ｓ１０４）を行う（Ｓ１０５）。その後（Ｓ１０５でＹ）、求めた路面上の対応点を、出発地から近い順に結んでいき、経路を示すライン８３を生成する。

そして、経路誘導部４４は、立体的に道路等が表現した地図上に、経路を示すラインを重ねて表示する。具体的には、三次元空間において、地図上に、立体物データ３００に格納されている立体物を配置する。さらに、Ｓ１０１〜Ｓ１０４の処理で求めた路面上の対応点を結ぶラインを配置する。そして、所定の位置（例えば、現在位置の後方上空）に視点を設定し、その視点から、所定方向（例えば、目的地方向）を見たときの様子を示す二次元画像を生成し、ディスプレイ２に表示する。なお、三次元で表現された画像の二次元画像へ変換は、既存の方法（例えば、投影面に投影する方法）により行うことができる。

以上、立体地図表示における経路の表示処理について説明した。

かかる表示処理によれば、立体的に道路が表現された地図表示において、経路を示す表示物（例えば、ライン）を路面上にきれいに載せて表示することができる。すなわち、もともと二次元座標で定義された経路を、立体的に表現された道路の路面に、きれい載せて描くことができる。

なお、図８のライン９０のように、各ノードの路面上の対応点Ｓｍ、Ｅｍを結んでいく方法も考えられる。しかし、図８に示すように、ノード間に起伏がある場合に問題となる。図示するように、ノードの対応点Ｓｍ、Ｅｍのみを結んだライン９０は、点ａの位置で路面の地下を潜り、点ｂで路面の上空を走ることになるからである。これでは、立体地図における視線の方向によっては、経路を示すラインが道路の路面からずれて表示されてしまう。

これに対して、上記のように、ノード間に細かくサンプル点を設定すれば、ノード間で路面に起伏がある場合でも、路面の起伏を反映した点が求められる。そして、立体表示された路面に、ずれることなく経路を示すラインを載せることができる。

なお、地図上の座標に対応する高度データを記憶しておき、経路上の各サンプル点の高度を求め、その高度に位置する点を、路面上の点とする方法も考えられる。しかし、地図データとして記憶している座標ごと高度と、立体表示するための立体物データ３００に格納されている道路の路面の高度とは、必ずしも一致するとは限らない。一致しない場合、立体物データ３００を用いて立体的に表現した道路の路面には、経路を示すラインがきれいに載らない。これに対して、上記実施形態では、路面を表現するポリゴンの面上に、経路に対応する点を求めるので、経路を示すラインは、立体的に表現した路面に必ずきれいに載る。

＜変形例＞
本発明は、上記実施形態に制限されない。上記実施形態は、本発明の要旨の範囲内で様々な変形が可能である。

上記実施形態では、１つのリンクに対して、予め定めた数（例えば１０つ）のサンプル点を等間隔で設けていた。これに限らず、サンプル点の設定の方法を次ぎのようにすることができる。
（１）所定距離（例えば、５ｍ）ごとに、サンプル点を設定する。
（２）段階的にサンプル点を設定する。例えば、第１の間隔で設定されたサンプル点の対応点が、所定条件を満たさない場合、第１の間隔より狭い第２の間隔でサンプル点を設定し直す。具体的には、最初に、大きめの間隔でサンプル点を設定し、各サンプル点について路面上の対応点を求める。各対応点について、その高さと、開始ノードの対応点と終了ノードの対応点とを結ぶ直線（図８のライン９０）との差を調べ、その差が所定（例えば、５０ｃｍ）以上のものが所定数（例えば、１つ）以上ある場合に、最初の間隔より、細かな間隔でサンプル点を設定し直す。
（３）地域によって、サンプル点の間隔を変化させる。例えば、起伏の激しい道路が多い地域を予め記憶しておき、その地域に属するリンクについては、サンプル点の間隔をより小さくする。
（４）表示する地図の縮尺によって、サンプル点の間隔を変化させる。例えば、縮尺が大きいほど、すなわち、広域地図となるほど、サンプル点の間隔を大きくする。逆に詳細地図になるほど、サンプル点の間隔を小さくする。
（５）リンクの属する道路種別により、サンプル点の間隔を変化させる。例えば、高速道路は、起伏が少ないと考えられるので、サンプル点の間隔をより大きくする。

なお、上記実施形態では、目的地までの経路を示す表示物（例えば、ライン）を表示する場合について説明したが、これに限られない。走行軌跡を示す経路であってもよい。また、立体的に表現した路面上にきれいに載せて表示させたいものがある場合に適用することができる。例えば、自車位置を示すカーマークや、他車位置を示すカーマークを表示する場合に適用できる。具体的には、それらの位置が二次元座標で与えられているときに、立体物で表現される路面上の対応点を求めて表示する。こうすれば、立体表示された道路の路面にカーマークがきれいに載る。

図１は、本発明の一実施形態が適用された車載用ナビゲーション装置の概略構成図である。 図２は、リンクデータの構成例である。 図３は、立体物データの構成例である。 図４は、演算処理部１の機能構成を示す図である。 図５は、演算処理部１のハードウェア構成を示す図である。 図６は、表示処理のフロー図である。 図７は、路面上の対応点を求める方法を説明するための図である。 図８は、路面上の対応点を求める方法を説明するための図である。

符号の説明

１００… 車載用ナビゲーション装置、
１… 演算処理部、２… ディスプレイ、３… 記憶装置、４… 音声出入力装置、５… 入力装置、６… 車輪速センサ、７… ジャイロ、８… ＧＰＳ受信装置、２１… ＣＰＵ、２２… ＲＡＭ、２３… ＲＯＭ、２４… ＤＭＡ、２５… 描画コントローラ、２６… ＶＲＡＭ、２７… カラーパレット、２８… Ａ/Ｄ変換器、２９… ＳＣＩ、３０… ＰＩＯ、３１… カウンタ、
４１… ユーザ操作解析部、４２… 現在位置算出部、４３… 経路探索部、４４… 経路誘導部、４５… 表示処理部

Claims (8)

1. ナビゲーション装置であって、
   地図上の道路を構成するリンクのリンクデータと、地図上の道路の立体データとを記憶する手段と、
   複数のリンクで構成される経路を取得する手段と、
   前記経路を構成するリンクごとに、リンクの始点と終点の間に、複数のサンプル点を設定するサンプル点設定手段と、
   前記複数のサンプル点ごとに、前記立体データで表現される道路の路面上に、対応する点を求める対応点算出手段と、
   前記立体データを用いて立体表示した道路の路面上に、前記対応点算出手段で求めた路面上の点を用いて、前記経路を表示する表示手段と
   を備えることを特徴とするナビゲーション装置。
2. 請求項１において、
   前記サンプル点設定手段は、
   リンク上に、予め定めた数のサンプル点を等間隔に設定する
   ことを特徴とするナビゲーション装置。
3. 請求項１において、
   前記サンプル点設定手段は、
   リンク上に、所定距離ごとに、サンプル点を設定する
   ことを特徴とするナビゲーション装置。
4. 請求項１において、
   前記サンプル点設定手段は、
   第１の間隔で設定されたサンプル点に対応する路面上の点が、所定条件を満たさない場合、第１の間隔より狭い第２の間隔でサンプル点を設定し直す
   ことを特徴とするナビゲーション装置。
   
5. 請求項１において、
   前記サンプル点設定手段は、
   リンクの属する地域によって、サンプル点の間隔を変化させる
   ことを特徴とするナビゲーション装置。
6. 請求項１において、
   前記サンプル点設定手段は、
   設定された地図の縮尺によって、サンプル点の間隔を変化させる
   ことを特徴とするナビゲーション装置。
7. 請求項１において、
   前記サンプル点設定手段は、
   リンクの属する道路種別により、サンプル点の間隔を変化させる
   ことを特徴とするナビゲーション装置。
8. ナビゲーション装置の経路表示方法であって、
   前記ナビゲーション装置は、
   地図上の道路を構成するリンクのリンクデータと、地図上の道路の立体データとを記憶する手段を備え、
   複数のリンクで構成される経路を取得するステップと、
   前記経路を構成するリンクごとに、リンクの始点と終点の間に、複数のサンプル点を設定するサンプル点設定ステップと、
   前記複数のサンプル点ごとに、前記立体データで表現される道路の路面上の対応する点を求める対応点算出ステップと、
   前記立体データを用いて立体表示した道路の路面上に、前記対応点算出ステップで求めた路面上の点を用いて、前記経路を表示する表示ステップと
   を行うことを特徴とするナビゲーション装置の経路表示方法。

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